JP2008055384A - リブ形成装置およびリブ形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】両端部のみを支持して保持される基板上にリブを精度よく形成する。
【解決手段】リブ形成装置１では、保持部２０により基板９の両端部が支持されることにより、保持される基板９の両端部の間の部位が非拘束の状態に保たれる。基板９上にリブを形成する際には、基板９の両端部の一方から他方に向かう走査方向における主面上の複数の位置において所定の基準面からの複数の高さが取得され、主面の走査方向における撓み形状を近似する近似曲線が演算部６１にて求められる。そして、吐出部４２の吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、吐出側とは反対の走査方向に吐出部４２を基板９に対して相対的に移動しつつ、昇降機構４１により近似曲線に従って吐出部４２が昇降する。これにより、両端部のみを支持して保持される基板９上にリブを精度よく形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上にリブを形成する技術に関する。

従来より、プラズマ表示装置等の平面表示装置のパネルに用いられる基板にリブを形成する様々な手法が知られており、微細な吐出口を有する吐出部を走査しつつ吐出部からペースト状のリブ形成材料を吐出して基板上にリブを形成するリブ形成装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、近年では、平面表示装置の種類によっては、リブの断面形状の縦横比であるアスペクト比が高いリブが必要とされる場合もある。

なお、特許文献２では、プラズマ表示装置のパネル用の基板上において互いに隣接するリブ間にノズル部から蛍光体ペーストを吐出して蛍光体層を形成する際に、基板上の任意の３点の高さを検出してこれらの点を通る仮想曲面を設定し、ノズル部の先端を仮想曲面との間にて所定のクリアランスを設けつつ移動する手法が開示されている。
特開２００２−１８４３０３号公報 特開平１０−２７５４３号公報

ところで、平面表示装置の設計によっては、基板上にリブを形成する際に、リブの形成面とは反対側の主面上に何らかのパターンが形成されていることがあり、この場合、基板の両端部のみを支持することにより、当該主面を他の部材に対して非接触状態に保つ必要がある。しかしながら、このような基板の保持では、基板が自重により撓んでしまうため、リブ形成の際に、両端部の間の基板の中央部において、吐出部の吐出口と基板との間の間隔が広くなり過ぎてしまい、基板上にリブを精度よく形成することができなくなる。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、両端部のみを支持して保持される基板上にリブを精度よく形成することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板上にリブを形成するリブ形成装置であって、基板の両端部を支持することにより、前記両端部の間の部位を非拘束の状態に保ちつつ前記基板を保持する保持部と、前記両端部の一方から他方に向かう走査方向における前記基板の一の主面上の複数の位置において、前記基板に沿う所定の基準面からの複数の高さを取得する測定部と、前記複数の高さから前記主面の前記走査方向における撓み形状を近似する近似曲線を求める演算部と、前記主面に向かうとともに前記走査方向とは反対の方向に傾斜する吐出方向に吐出口からリブ形成材料を吐出する吐出部と、前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記走査方向に前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動することにより、前記主面上に吐出されつつ硬化するリブ形成材料にてリブを形成する移動機構と、前記移動機構による前記吐出部の相対移動と並行して前記近似曲線に従って前記吐出部を前記基板に対して相対的に昇降する昇降機構とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリブ形成装置であって、前記複数の位置の個数が３である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のリブ形成装置であって、前記近似曲線が円弧である。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のリブ形成装置であって、前記近似曲線の高さ方向のシフト量の入力を受け付ける入力部をさらに備え、前記昇降機構が、シフト後の前記近似曲線に従って前記吐出部を前記基板に対して相対的に昇降する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のリブ形成装置であって、前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間、前記吐出口と前記主面との間の距離が０．２ミリメートル以下にて保たれる。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のリブ形成装置であって、前記リブの形成時に前記吐出部の前記基板への当接が許容され、前記リブ形成装置が、前記昇降機構と前記吐出部との間に介在し、前記移動機構により前記吐出部が前記基板に対して相対的に移動している間に前記吐出部が前記基板に当接した場合に、前記吐出部を前記主面に倣うように移動させる退避機構をさらに備える。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のリブ形成装置であって、前記吐出口の全体または大部分が形成される前記吐出部の開口面が、その法線が吐出側にて前記基板と交差するように傾斜している。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のリブ形成装置であって、前記主面上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部をさらに備え、前記リブ形成材料が光硬化性を有する。

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のリブ形成装置であって、前記リブにおいて、前記走査方向に垂直な断面の幅が２００マイクロメートル以下であり、アスペクト比が２以上である。

請求項１０に記載の発明は、基板上にリブを形成するリブ形成方法であって、ａ）基板の両端部を支持することにより、前記両端部の間の部位を非拘束の状態に保ちつつ前記基板を保持する工程と、ｂ）前記両端部の一方から他方に向かう走査方向における前記基板の一の主面上の複数の位置において、前記基板に沿う所定の基準面からの複数の高さを取得する工程と、ｃ）前記複数の高さから前記主面の前記走査方向における撓み形状を近似する近似曲線を求める工程と、ｄ）前記主面に向かうとともに前記走査方向とは反対の方向に傾斜する吐出方向に吐出部の吐出口からリブ形成材料を吐出する工程と、ｅ）前記ｄ）工程に並行して、前記走査方向に前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動することにより、前記主面上に吐出されつつ硬化するリブ形成材料にてリブを形成する工程と、ｆ）前記ｅ）工程に並行して、前記近似曲線に従って前記吐出部を前記基板に対して相対的に昇降する工程とを備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のリブ形成方法であって、前記複数の位置の個数が３である。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のリブ形成方法であって、前記近似曲線が円弧である。

請求項１３に記載の発明は、請求項１０ないし１２のいずれかに記載のリブ形成方法であって、前記ｄ）工程の前に、前記近似曲線の高さ方向のシフト量の入力を受け付ける工程をさらに備え、前記ｆ）工程において、シフト後の前記近似曲線に従って前記吐出部が前記基板に対して相対的に昇降する。

本発明によれば、両端部のみを支持して保持される基板上にリブを精度よく形成することができる。

また、請求項２および１１の発明では、近似曲線を容易に取得することができ、請求項３および１２の発明では、高精度なリブの形成を容易に行うことができる。

また、請求項４および１３の発明では、リブの形成時における吐出口と基板との間の距離をある程度調整することができ、請求項５の発明では、リブの密着不良の発生を防止することができる。

また、請求項６の発明では、吐出部が損傷することを防止しつつ吐出部を基板に当接させてリブ形成を行うことができ、これにより、リブの基板に対する密着性を損なうことなく高精度なリブの形成を容易に行うことができ、請求項７の発明では、アスペクト比の高い状態でリブ形成材料を安定して吐出することができ、請求項８の発明では、リブ形成材料を容易に硬化させることができる。

図１はリブ形成装置１の構成を示す図である。リブ形成装置１は、プラズマ表示装置や電界放出表示装置（Field Emission Display）等の平面表示装置に用いられる基板９上にリブ（平面表示装置の種類によっては、スペーサとも呼ばれる。）のパターンを形成する装置であり、リブが形成された基板９は他の工程を介して平面表示装置の組立部品であるパネルとなる。本実施の形態における基板９は、例えば４２６合金等の金属にて形成され、図１中のＹ方向の長さ６００ミリメートル（ｍｍ）、図１中のＸ方向の長さ１００ｍｍ、厚さ０．１〜０．１５ｍｍとされる。

リブ形成装置１では、基台１１上に保持部移動機構２が設けられ、保持部移動機構２により基板９を保持する保持部２０がＹ方向に移動可能とされる。保持部２０は、基板９のＹ方向の両端部を吸引吸着により図１中の（−Ｚ）側からそれぞれ支持する２つの支持部材２０１を有し、基板９の両端部の間の部位を非拘束の状態に保ちつつ基板９が保持部２０にて保持される。基台１１には保持部２０を跨ぐようにしてフレーム１２が固定され、フレーム１２にはヘッド移動機構３を介してヘッド部４が取り付けられる。

保持部移動機構２は、モータ２１にボールねじ２２が接続され、さらに、保持部２０に固定されたナット２３がボールねじ２２に取り付けられた構造となっている。ボールねじ２２の上方にはガイドレール２４が固定され、モータ２１が回転すると、ナット２３とともに保持部２０がガイドレール２４に沿ってＹ方向に滑らかに移動する（すなわち、ヘッド部４が基板９に対して相対的に主走査する。）。保持部移動機構２には、図示省略のエンコーダが設けられ、エンコーダからの信号により保持部２０の移動量が正確に取得可能とされる。

ヘッド移動機構３はフレーム１２に支持されたモータ３１、モータ３１の回転軸に接続されたボールねじ３２、および、ボールねじ３２に取り付けられたナット３３を有し、モータ３１が回転することによりナット３３がＸ方向に移動する。ナット３３にはヘッド部４のベース４０が取り付けられ、これにより、ヘッド部４がＸ方向に移動（副走査）可能とされる。ベース４０はフレーム１２に固定されたガイドレール３４に接続され、ガイドレール３４により滑らかに案内される。

ヘッド部４は、基板９上に高粘度のペースト状のリブ形成材料を吐出するノズル部である吐出部４２、および、基板９に向けて紫外線を出射する光照射部４３を有する。リブ形成材料は、紫外線により硬化（架橋反応）が開始する光開始剤や、バインダである樹脂、さらには、ガラスの粉体である低軟化点ガラスフリットを含み、絶縁性を有する。

ヘッド部４は、ベース４０に固定される昇降機構４１をさらに有し、吐出部４２はノズル支持部４２０を介して間接的に、また、光照射部４３は直接的に昇降機構４１の支持ブロック４１５に取り付けられる。昇降機構４１はベース４０に支持されたモータ４１１、モータ４１１の回転軸に接続されたボールねじ４１２、および、ボールねじ４１２に取り付けられたナット４１３を有し、モータ４１１が回転することによりナット４１３が図１中のＺ方向に移動する。ナット４１３には支持ブロック４１５が取り付けられ、これにより、吐出部４２および光照射部４３が支持ブロック４１５と共に基板９に対して進退可能（Ｚ方向に移動可能）とされる。支持ブロック４１５はベース４０に固定されたガイドレール４１４に接続され、ガイドレール４１４により滑らかに案内される。昇降機構４１には、図示省略のエンコーダが設けられ、エンコーダからの信号により支持ブロック４１５の移動量が正確に取得可能とされる。

吐出部４２は、Ｘ方向に配列された複数の吐出口を有し、後述する退避機構を介してノズル支持部４２０の下部に着脱可能に取り付けられる。吐出部４２は供給管４４１を介してリブ形成材料を貯溜するシリンジ状の容器４４２に接続され、容器４４２には高圧のエアを供給するエア供給部４４４がレギュレータ４４３を介して接続される。容器４４２は取り替え可能とされており、リブ形成装置１では容器４４２内のリブ形成材料の残量が所定量以下となると、操作者によりリブ形成材料が充填された別の容器４４２に取り替えられる。

後述するリブ形成時には、レギュレータ４４３が容器４４２内のエアの圧力を大気圧よりも高くして容器４４２内に貯溜されるリブ形成材料が加圧される。すなわち、容器４４２内のエアの圧力と大気圧との差の圧力（以下、「エアの差圧」と呼ぶ。）が容器４４２内のリブ形成材料に付与され、これにより、吐出部４２にリブ形成材料が供給されて吐出口からリブ形成材料が吐出される。このように、リブ形成装置１では、供給管４４１、容器４４２、レギュレータ４４３およびエア供給部４４４により吐出部４２にリブ形成材料を供給する材料供給部４４（ディスペンサシステムとも呼ばれる。）が構築される。なお、吐出部４２からのリブ形成材料の吐出が行われていない状態では、エアの差圧は０とされる（すなわち、容器４４２内のエアの圧力が大気圧とされ、材料供給部４４による容器４４２内のリブ形成材料の加圧が行われない。）。

光照射部４３は光ファイバ４３１を介して光源ユニット４３２に接続される。光源ユニット４３２は紫外線を出射する光源（例えば、キセノンランプ）を有し、光源からの光は光ファイバ４３１により光照射部４３へと導かれる。そして、吐出部４２の（−Ｙ）側において光照射部４３から基板９に向かって紫外線が出射され、各吐出口に対応する光のスポットが基板９上に形成される。

ヘッド部４は、さらに、ベース４０に固定される撮像部４５を有し、撮像部４５により吐出部４２の先端近傍が撮像される。

図２は吐出部４２の近傍を拡大して示す図である。図２に示すように、吐出部４２において各吐出口４２２へと連続する流路４２３（図２では、１つの吐出口４２２および１つの流路４２３のみに符号を付している。）は、ＹＺ平面に平行かつＺ方向に対して傾斜した方向（例えば、４５度だけ傾斜した方向）に伸びている。これにより、基板９の（＋Ｚ）側の主面９１に向かうとともに主面９１に対して傾斜する吐出方向に吐出口４２２からリブ形成材料８１が吐出される。また、吐出部４２の開口面４２４（吐出部４２の先端における複数の吐出口４２２を含む面）も、同様にその法線がＹＺ平面に平行かつＺ方向に対して傾斜しており、吐出部４２の（−Ｚ）側の部位には、基板９の主面９１に平行な対向面４２５が形成される。

また、吐出部４２の（＋Ｙ）側には、吐出部４２を保持するとともにノズル支持部４２０（図２中に破線にて示す。）に接続される退避機構４６が設けられる。退避機構４６は、傾斜する吐出部４２に平行な板状のベース部材４６１を有し、ベース部材４６１の吐出部４２側の面にはガイドレール４６２が取り付けられる。吐出部４２は、保持板４２６を介してガイドレール４６２に接続されており、リブ形成材料の吐出方向に沿って滑らかに移動可能とされる。ベース部材４６１の（−Ｚ）側（かつ（−Ｙ）側）の端部および（＋Ｚ）側（かつ（＋Ｙ）側）の端部には、それぞれ吐出部４２側に突出するブロック４６３，４６４が固定されており、（＋Ｚ）側のブロック４６４と保持板４２６との間には保持板４２６を（−Ｚ）側のブロック４６３へと付勢するバネ等の弾性部材４６５が設けられる。これにより、保持板４２６がブロック４６３と当接した状態で吐出部４２が退避機構４６に支持され、吐出部４２に対して（＋Ｚ）方向に向かう力が作用した場合には、吐出部４２がガイドレール４６２に沿って（＋Ｚ）側かつ（＋Ｙ）側へと退避することが可能となる。実際には、ベース部材４６１はＸ軸に平行な軸を中心として所定の回転角の範囲内でノズル支持部４２０に対してその姿勢（Ｚ方向に対する傾斜角）が変更可能とされており、ベース部材４６１の傾斜角を変更することにより、吐出部４２におけるリブ形成材料の吐出方向（および開口面４２４の法線方向）が所望の向きに調整される。

図１に示すように、制御部６は演算部６１および各種情報の入力を受け付ける入力部６２を備え、後述のリブ形成の際に、吐出部４２の基板９に対する相対的な移動制御に用いられる情報が演算部６１により取得される。保持部移動機構２のモータ２１、レギュレータ４４３、光源ユニット４３２、ヘッド移動機構３のモータ３１、および、ヘッド部４の昇降機構４１は制御部６に接続され、これらの構成が制御部６により制御されることにより、リブ形成装置１による基板９上へのリブの形成が行われる。

次に、リブ形成装置１がリブを形成する動作について説明を行う。図３はリブ形成装置１が基板９上にリブを形成する動作の流れを示す図である。なお、図３中の破線にて囲むステップＳ１３ａの処理は、後述の他の動作例にて行われる処理である。図１のリブ形成装置１では、まず、外部の搬送機構により基板９が搬入されて保持部２０にて保持される（ステップＳ１１）。

図４は、保持部２０に保持される基板９を示す斜視図である。既述のように、基板９のＹ方向の両端部９２ａ，９２ｂは２つの支持部材２０１により吐出部４２とは反対側から吸引吸着により支持されており、基板９の両端部９２ａ，９２ｂの間の部位を非拘束の状態に保ちつつ基板９が保持部２０にて保持される。これにより、図４に示すように、基板９は自重により（−Ｚ）側へと撓んでいる。なお、図４では、基板９の撓みを強調して図示している（後述の図５において同様）。

続いて、図１の保持部移動機構２およびヘッド移動機構３により吐出部４２が基板９の端部９２ａにおけるＸ方向の中央（以下、「第１測定位置」という。）Ｐ１の上方へと相対的に移動する。このとき、ヘッド部４の支持ブロック４１５はＺ方向の所定の初期位置に配置されており、制御部６では、昇降機構４１を制御することにより、支持ブロック４１５が吐出部４２および光照射部４３と共に（−Ｚ）方向（すなわち、基板９に近づく方向）へと移動を開始する。実際には、支持ブロック４１５は基板９にある程度接近した位置までは比較的速い速度で下降し、その後、微小量ずつ（−Ｚ）方向にステップ移動する（すなわち、ステップ送りされる。）。撮像部４５では、支持ブロック４１５が１回だけステップ移動する毎に吐出部４２の先端の画像が取得され、取得された画像のデータは制御部６へと出力される。

そして、図２の吐出部４２の先端（対向面４２５）が基板９に当接すると（ただし、リブ形成材料の吐出は行われていない。）、支持ブロック４１５がさらにステップ移動しても、吐出部４２は退避機構４６によりＺ方向に移動しなくなる。すなわち、吐出部４２が支持ブロック４１５のステップ移動の移動量とほぼ同じ距離だけ（＋Ｚ）側に支持ブロック４１５に対して相対的に移動する（正確には、ガイドレール４６２に沿って（＋Ｙ）側にも移動する。）。

制御部６では、支持ブロック４１５が１回だけステップ移動する毎に、撮像部４５からの画像に基づいて吐出部４２の先端のエッジのＺ方向への移動量が求められており、所定回数の連続するステップ移動時の画像のそれぞれにおいて吐出部４２のＺ方向への移動が停止したことが確認されると、支持ブロック４１５のステップ移動が停止され、支持ブロック４１５の初期位置から最初に移動が停止した時までの移動量が求められる。実際には、基板９に沿う所定の基準面（例えば、保持部２０の（＋Ｚ）側のＸＹ平面に平行な面）と支持ブロック４１５の初期位置との間の距離が予め既知となっており、第１測定位置Ｐ１における基準面からの高さが取得される。

続いて、支持ブロック４１５が初期位置まで上昇した後、基板９が（＋Ｙ）方向へと所定の距離だけ移動することにより、吐出部４２が基板９の両端部９２ａ，９２ｂの間の中央部９２ｃ上であってＸ方向の中央（以下、「第２測定位置」という。）Ｐ２の上方に配置される。そして、上記と同様にして、支持ブロック４１５を下降しつつ撮像部４５からの画像に基づいて第２測定位置Ｐ２における基準面からの高さが取得される。第２測定位置Ｐ２における高さが取得されると、支持ブロック４１５が初期位置まで上昇した後、基板９が（＋Ｙ）方向へと所定の距離だけさらに移動することにより、吐出部４２が基板９の端部９２ｂ上であってＸ方向の中央（以下、「第３測定位置」という。）Ｐ３の上方に配置され、第３測定位置Ｐ３における基準面からの高さが取得される。このように、リブ形成装置１では、昇降機構４１、退避機構４６、撮像部４５および制御部６が測定部として協働することにより、基板９の両端部９２ａ，９２ｂの一方から他方に向かう方向における主面９１上の複数の測定位置Ｐ１〜Ｐ３において、基準面からの複数の高さが取得される（ステップＳ１２）。

複数の測定位置Ｐ１〜Ｐ３における複数の高さが取得されると、演算部６１では基板９の主面９１のＹ方向における撓み形状を近似する近似曲線が複数の高さから求められる（ステップＳ１３）。ここでは、保持部２０に対して相対的に固定される座標系であって、基板９の（−Ｙ）側のエッジを原点とするとともにＹ方向に平行なｙ軸と、既述の基準面を原点とするとともにＺ方向に平行なｚ軸とにより規定されるｙｚ座標系を設定し、ｙｚ座標系において近似曲線が求められる。

具体的には、第１ないし第３測定位置Ｐ１〜Ｐ３のｙ軸上の座標をそれぞれｙ１、ｙ２、ｙ３とし、ｚ軸上の座標をそれぞれｚ１、ｚ２、ｚ３として、ｙｚ座標系において、第１ないし第３測定位置Ｐ１〜Ｐ３のそれぞれの位置を通過する円弧の中心座標および半径が求められ、図５中に符号Ｋ１を付す破線にて示すように、円弧が近似曲線として取得される。なお、図５では、基板９のＸ方向の中央における主面９１の形状も符号９１を付す細い実線にて示している。

以上のようにして、近似曲線Ｋ１が取得されると、保持部移動機構２およびヘッド移動機構３により吐出部４２が基板９上の所定のリブ形成の開始位置（実際には、第３測定位置Ｐ３近傍とされる。）の上方に配置されるとともに、基板９上の開始位置における近似曲線Ｋ１上のｚ座標が特定され、このｚ座標に対応する位置（高さ）に吐出口４２２の基板９側のエッジが配置されるように（すなわち、当該位置に対向面４２５が配置されるように）、ヘッド部４の支持ブロック４１５が下降する。

そして、光照射部４３から紫外線の出射が開始された後（ステップＳ１４）、容器４４２内のエアの差圧（すなわち、容器４４２内のエアの圧力と大気圧との差）を所定値にすることにより、吐出部４２からのリブ形成材料の連続的な吐出が開始される（ステップＳ１５）。また、リブ形成材料の吐出が開始されるのとほぼ同時に、保持部移動機構２により吐出部４２が（＋Ｙ）方向に基板９に対して相対移動を開始し（すなわち、吐出部４２の下方にて保持部２０が（−Ｙ）方向への移動を開始し）（ステップＳ１６）、吐出部４２の相対移動と並行して、近似曲線Ｋ１に従って吐出部４２が昇降機構４１により昇降される（ステップＳ１７）。

詳細には、吐出部４２が基板９上のＹ方向の各位置に到達する際には、当該位置に対応するｙ座標における近似曲線Ｋ１上のｚ座標が特定されており、このｚ座標に対応するＺ方向の位置（高さ）に吐出部４２の吐出口４２２（の基板９側のエッジ）が配置されるように、支持ブロック４１５が昇降する。このとき、当該ｙ座標に対する近似曲線Ｋ１上のｚ座標が、主面９１の実際のｚ座標よりも小さい（すなわち、当該ｙ座標にて近似曲線Ｋ１が基板９の主面９１よりも（−ｚ）側に位置する）場合には、吐出部４２の対向面４２５（図２参照）が基板９と当接して吐出部４２に（＋Ｚ）方向に向かう力が作用することにより、退避機構４６により吐出部４２が支持ブロック４１５に対して（＋Ｚ）方向に相対的に移動する。実際には、吐出部４２は（＋Ｙ）方向に連続的に走査しているため、吐出部４２の先端が基板９の主面９１に当接したまま、吐出部４２が主面９１に沿って基板９に対して相対的に移動する。このように、昇降機構４１と吐出部４２との間に介在する退避機構４６は、保持部移動機構２により吐出部４２が基板９に対してＹ方向に相対的に移動している間に吐出部４２が基板９に当接した場合に、吐出部４２を基板９の主面９１に倣うように移動させる（すなわち、主面９１に正確に沿って移動させる）機能を有している。

また、吐出部４２が基板９上のＹ方向の各位置に到達する際に、当該位置に対応するｙ座標における近似曲線Ｋ１上のｚ座標が、主面９１のｚ座標よりも大きい（すなわち、当該ｙ座標にて近似曲線Ｋ１が基板９の主面９１よりも（＋ｚ）側に位置する）場合でも、本実施の形態における基板９では、近似曲線Ｋ１上のｚ座標と主面９１のｚ座標との差は０．２ｍｍ以下であり、吐出部４２の吐出口４２２と、基板９の主面９１との間のＺ方向の距離（以下、「基板９に対する吐出高さ」という。）は０．２ｍｍ以下に保たれる。したがって、吐出口４２２と基板９の主面９１とが、常時、当接または近接した状態で吐出部４２が（＋Ｙ）方向に走査することとなる。

実際には、図２に示すように、吐出部４２の連続的な走査に並行して、基板９の主面９１に向かうとともに走査方向（（＋Ｙ）方向）とは反対の方向に傾斜する吐出方向に各吐出口４２２からリブ形成材料８１が連続的に吐出されることにより、吐出口４２２から吐出されたリブ形成材料８１が基板９の主面９１上に順次付着する。

基板９上に吐出されたリブ形成材料８１には、吐出部４２の基板９に対する相対的な進行方向の後方に配置されている光照射部４３により、吐出口４２２よりも上方の位置から紫外線が照射される。既述のように、リブ形成材料は光開始剤が添加されて光硬化性を有しており、光照射部４３からの紫外線の照射により基板９上のリブ形成材料８１を容易に硬化させることが可能となっている。また、図２に示すように、吐出部４２の開口面４２４が、その法線が吐出側（（−Ｙ）側）にて基板９の主面９１と交差するように傾斜していることにより、（−Ｚ）側から（＋Ｚ）側に向かってリブ形成材料が積み重ねられるようにしてリブが形成され、さらに、吐出口４２２の（＋Ｚ）側の部位にて基板９上のリブ形成材料８１の上部を基板９側に押さえ付けるようにしてリブが形成されることとなる。このように、アスペクト比の高い状態で吐出口４２２からリブ形成材料を安定して吐出しつつリブ形成材料が基板９に押さえ付けられ、さらに、吐出直後のリブ形成材料が光照射部４３により硬化されることにより、高アスペクト比のリブが基板９上に形成される。

図６は、形成途上のリブ８のＺＸ平面に平行な断面を示す図である。実際には、リブ８の断面のＸ方向の幅は１００マイクロメートル（μｍ）、Ｚ方向の高さは２ｍｍ、幅と高さとの比であるアスペクト比は２０となり、リブの断面形状は、（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向を向いて見た場合の吐出口４２２の形状（以下、「吐出口形状」という。）に近似する。また、基板９上には吐出部４２における吐出口４２２と同じ個数のリブ８が、Ｘ方向に広範囲に亘って吐出口４２２と同じピッチにて並んでいる。

リブ形成材料の吐出が続けられ、基板９上のリブ形成の終点（第１測定位置Ｐ１近傍とされる。）が吐出部４２の真下に達すると、リブ形成材料の吐出が停止される（ステップＳ１８）。その後、終点近傍のリブ形成材料の硬化を行うために基板９がさらに僅かな距離だけ移動した後停止し（ステップＳ１９）、光照射部４３からの紫外線の出射も停止される（ステップＳ２０）。

本実施の形態では、吐出部４２の一度の走査のみにより基板９上へのリブ形成が完了するが、基板９のサイズによっては吐出部４２の複数回の走査により基板９の全体に多数のリブが形成されてもよい。この場合、吐出部４２の走査が完了する毎にヘッド部４をＸ方向に所定の距離だけ移動し、基板９も元の位置へと移動した後、上記ステップＳ１４〜Ｓ２０が繰り返される。もちろん、吐出部４２の各走査の直前に、近似曲線の取得に係るステップＳ１２，Ｓ１３が行われてもよく、この場合、次の走査にて吐出部４２が通過する基板９の主面９１上の領域に対して、Ｙ方向の複数の位置における基準面からの高さが取得されて当該領域に対する近似曲線が求められる。

以上の工程にて形成されたリブは次の工程において焼成され、リブ形成材料中の樹脂分が除去されるとともに、低軟化点ガラスフリットが融着する。そして、適宜、他の必要な工程を経て平面表示装置の組立部品であるパネルが完成する。

ところで、本実施の形態にて用いられるリブ形成材料を使用して、仮に、吐出部の吐出口の基板側のエッジと基板の主面との間の距離（すなわち、基板に対する吐出高さ）を０．２ｍｍよりも強制的に大きくして吐出を行うと、リブの密着不良が生じることがある。リブの密着不良は、リブの焼成後にリブが基板から剥離する（あるいは、リブが倒れる）ことにより確認され、基板に対する吐出高さが０．２ｍｍよりも大きくなることにより、i）吐出口からの吐出後、基板に付着するまでの間にリブ形成材料が表面張力により丸まってしまい、リブと基板との接触面積が小さくなる（リブの基板側の部位の幅が細くなる）、ii）吐出口からの吐出後、基板に付着するまでの間にリブ形成材料の基板側の部位に基板にて反射する微量の紫外線が照射されてリブ形成材料の当該部位の表面における基板との密着性が損なわれる、iii）吐出部において吐出口の上側の部位にて基板上に吐出された直後のリブ形成材料を基板側に押さえ付けることができない等が考えられる。また、基板に対する吐出高さが大きくなるほど、基板上に形成されるリブの形状精度は低下してしまう（すなわち、リブの断面形状と吐出口形状との相違が大きくなる。）。

これに対し、図１のリブ形成装置１では、基板９の両端部９２ａ，９２ｂのみが支持されて基板９が撓んでいる場合でも、基板９のＹ方向における撓み形状を近似する近似曲線Ｋ１が求められ、リブの形成時に、各吐出口４２２からリブ形成材料が吐出される間に、吐出部４２をリブ形成材料の吐出側とは反対の走査方向に基板９に対して相対的かつ連続的に移動しつつ、近似曲線Ｋ１に従って吐出部４２が基板９に対して昇降される。これにより、基板９に対する吐出高さが０．２ｍｍ以下に保たれ、吐出口４２２と基板９の主面９１とが、常時、当接または近接した状態で、主面９１上に吐出されつつ硬化するリブ形成材料にて基板９上にリブが形成される。その結果、リブの断面形状を吐出口形状に近似させて基板９上にリブを精度よく形成することが可能となるとともに、リブの密着不良が発生することも防止することができる。

また、吐出部４２が走査している間に基板９に当接した場合に、退避機構４６が保持部移動機構２と共に吐出部４２を主面９１に沿う方向に移動させることにより、吐出部４２が基板９側に過度に押し付けられて損傷することを防止しつつ吐出部４２を基板９に当接させてリブ形成を行うことができ、これにより、リブの基板９に対する密着性を損なうことなく、高精度なリブの形成を容易に行うことができる。

リブ形成装置１では、基板９上に形成されるリブの高さがＺ方向において一定となるような吐出部４２の構造（すなわち、開口面４２４の法線がリブ形成材料の吐出側にて基板９と交差するように傾斜した構造）とされるため、基板９上の各位置に形成されるリブの主面９１に垂直な方向の高さは、当該位置での基板９の撓み角（ＹＺ平面に平行な面上において、当該位置における主面９１の接線がＹ方向となす角）に依存してしまう。ここで、リブの主面９１に垂直な方向の高さのばらつきを±５％以内にしようとすると、基板９の最大撓み量をｄ［ｍｍ］、基板９のＹ方向の長さをＬ［ｍｍ］として、（ｄ≦０．０２Ｌ）を満たす必要がある（上記の長さ６００ｍｍの基板９では（ｄ≦１２［ｍｍ］））。通常、リブ形成装置１にて処理される基板９は保持部２０に保持された状態で、上記条件を満たすが、仮に、上記条件を満たしていない場合には、基板９の両端部をＹ方向にある程度引っ張った状態で保持することが好ましい。

次に、リブ形成装置１の他の動作例について説明する。本動作例では、図１中の入力部６２により操作者によるキーボードやマウスを用いた入力が受け付けられる。以下、本動作例におけるリブ形成動作を図３に沿って説明する。なお、以下に説明するリブ形成動作では、図３中の破線にて囲むステップＳ１３ａの処理が行われる。

ステップＳ１３にてｙｚ座標系における近似曲線Ｋ１が取得されると、操作者により近似曲線Ｋ１の高さ方向（すなわち、ｚ方向（Ｚ方向））のシフト量の入力が行われ、当該入力が入力部６２にて受け付けられる（ステップＳ１３ａ）。例えば、シフト量がＲ１とされた場合には、演算部６１では、図５中に符号Ｋ２を付す一点鎖線にて示すように、近似曲線Ｋ１を（−ｚ）側にＲ１だけシフトさせた近似曲線が取得される。

シフト後の近似曲線Ｋ２が取得されると、吐出部４２が基板９上のリブ形成の開始位置の上方に配置されるとともに、基板９上の開始位置に対応するｙ座標におけるシフト後の近似曲線Ｋ２上のｚ座標が特定され、このｚ座標に対応するＺ方向の位置（高さ）に吐出口４２２の基板９側のエッジが配置されるように、支持ブロック４１５が下降する。このとき、本動作例では、全てのｙ座標にてシフト後の近似曲線Ｋ２が基板９の主面９１よりも（−ｚ）側に位置するため、実際には、吐出部４２の吐出口４２２は、退避機構４６の動作により、基板９上の開始位置において主面９１に当接した状態となる。

続いて、紫外線の出射およびリブ形成材料の連続的な吐出が開始されるとともに（ステップＳ１４，Ｓ１５）、保持部移動機構２による吐出部４２の走査、および、シフト後の近似曲線Ｋ２に従った支持ブロック４１５のＺ方向への移動制御が行われる（ステップＳ１６，Ｓ１７）。既述のように、全てのｙ座標にてシフト後の近似曲線Ｋ２が基板９の主面９１よりも（−ｚ）側に位置するため、吐出部４２は基板９に常時当接した状態でＹ方向に走査し、基板９上にリブが連続的に形成される。そして、基板９上のリブ形成の終点が吐出部４２の真下に達すると、リブ形成材料の吐出、基板９の移動、および、紫外線の出射が停止され、リブ形成動作が終了する（ステップＳ１８〜Ｓ２０）。

以上に説明したように、本動作例におけるリブ形成動作では、近似曲線Ｋ１を基板９側にシフトさせるシフト量の入力が入力部６２にて受け付けられ、リブ形成時において昇降機構４１によりシフト後の近似曲線Ｋ２に従って吐出部４２が昇降する。これにより、基板９および吐出部４２に過度の力を作用させることなく、吐出部４２と基板９とを常時当接させた状態でリブ形成を行うことができ、その結果、基板９上に高精度なリブを形成することが実現される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

上記実施の形態では、リブの形成時に吐出部４２の基板９への当接が許容されるため、基板９上にリブを形成する際に、近似曲線Ｋ１がそのまま用いられる、または、近似曲線Ｋ１が基板９側にシフトされるが、リブ形成において吐出部４２と基板９の主面９１との間に間隙を設けつつ吐出部４２を基板９に対して走査させる場合には、近似曲線Ｋ１が基板９とは反対側（（＋ｚ）側）にシフトされてもよい。このように、リブ形成装置１では、近似曲線が高さ方向にシフトされることにより、リブの形成時における吐出口４２２と基板９との間の距離をある程度調整することができる。なお、円弧である近似曲線の半径は通常、極めて大きいため、近似曲線の半径を僅かに変更することにより、近似曲線が高さ方向に実質的にシフトされてもよい。

基板の反りの状態によっては、第２測定位置が第１および第３測定位置よりも（＋Ｚ）側に位置する場合があるが、このような場合でも、リブ形成装置１では（＋ｚ）側に凸となる円弧が近似曲線として求められることにより、基板９上に高精度なリブを容易に形成することができる。

また、リブ形成装置１では、基板９の主面９１上においてＹ方向の４以上の位置のそれぞれにて基準面からの高さが取得され、近似曲線が求められてもよい。ただし、近似曲線を容易に取得するには、基板９上にて高さが取得される位置の個数は３とされることが好ましい。また、基板９の弾性率等の様々な情報を用いて求められる懸垂曲線等、基板９の撓み形状を円弧以外の関数にて近似することも可能であるが、基板９の撓み形状にある程度近似し、かつ、簡素な式となる円弧を近似曲線として用いることにより、高精度なリブの形成を容易に行うことができる。

吐出部４２において、吐出口の形状は、表示装置の設計に従って必要とされるリブの断面形状（例えば、幅８０μｍ、かつ、高さ５００μｍとされるリブ）に応じて、適宜変更されてよい。ただし、基板９上に形成されるリブの走査方向に垂直な断面の幅（Ｘ方向の幅）が２００μｍ以下（好ましくは、５０μｍ以上）、かつ、アスペクト比が２以上（好ましくは、２５以下）とされる場合には、リブの断面形状の吐出口形状からの変形を確実に抑制する必要があるため、本手法は、このようなリブの形成に特に適している。

リブ形成装置１では、開口面４２４に吐出口４２２の全体が形成されるが、吐出口４２２を図２に示す対向面４２５にまで広げてリブ形成材料と基板９との密着性が向上されてもよい。このように、開口面４２４は吐出口の大部分が形成される面とされてもよい。

上記実施の形態では、リブ形成材料は紫外線の照射により硬化するが、他の波長帯の光の照射により硬化するものであってもよく、この場合、光照射部４３からの出射光の波長帯も適宜変更される。また、リブ形成材料は、低軟化点ガラスフリットを含むものが好ましいが、リブが形成される基板の用途によっては、他の材料を用いることも可能である。

リブ形成装置１では、保持部２０上の基板９が吐出部４２に対してＹ方向に移動するが、吐出部４２を基板９に対してＹ方向に移動する機構が設けられてもよい。すなわち、リブ形成装置における吐出部４２の基板９に対するＹ方向への相対的な移動は、他の様々な機構にて実現されてよい。また、基板９をＺ方向に昇降する昇降機構を設けることにより、吐出部４２を近似曲線に従って基板９に対して相対的に昇降することも可能である。

保持部２０では、基板９の両端部９２ａ，９２ｂが吸引吸着により支持されることにより、両端部９２ａ，９２ｂの間の部位を他の部材（吐出部４２を除く。）と非接触状態に保ちつつ基板９が保持されるが、例えば保持部に両端部９２ａ，９２ｂを把持する機構が設けられて基板９が保持されてもよい。

リブ形成装置においてリブが形成される基板は、金属以外に、例えばガラスやセラミックにより形成されるものであってもよい。

リブ形成装置の構成を示す図である。 吐出部の近傍を拡大して示す図である。 基板上にリブを形成する動作の流れを示す図である。 保持部にて保持される基板を示す斜視図である。 近似曲線を示す図である。 形成途上のリブを示す断面図である。

符号の説明

１ リブ形成装置
２ 保持部移動機構
６ 制御部
８ リブ
９ 基板
２０ 保持部
４１ 昇降機構
４２ 吐出部
４３ 光照射部
４５ 撮像部
４６ 退避機構
６１ 演算部
６２ 入力部
８１ リブ形成材料
９１ 主面
９２ａ，９２ｂ 端部
４２２ 吐出口
４２４ 開口面
Ｋ１，Ｋ２ 近似曲線
Ｐ１〜Ｐ３ 測定位置
Ｓ１１〜Ｓ２０，Ｓ１３ａ ステップ

Claims (13)

1. 基板上にリブを形成するリブ形成装置であって、
   基板の両端部を支持することにより、前記両端部の間の部位を非拘束の状態に保ちつつ前記基板を保持する保持部と、
   前記両端部の一方から他方に向かう走査方向における前記基板の一の主面上の複数の位置において、前記基板に沿う所定の基準面からの複数の高さを取得する測定部と、
   前記複数の高さから前記主面の前記走査方向における撓み形状を近似する近似曲線を求める演算部と、
   前記主面に向かうとともに前記走査方向とは反対の方向に傾斜する吐出方向に吐出口からリブ形成材料を吐出する吐出部と、
   前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記走査方向に前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動することにより、前記主面上に吐出されつつ硬化するリブ形成材料にてリブを形成する移動機構と、
   前記移動機構による前記吐出部の相対移動と並行して前記近似曲線に従って前記吐出部を前記基板に対して相対的に昇降する昇降機構と、
   を備えることを特徴とするリブ形成装置。
2. 請求項１に記載のリブ形成装置であって、
   前記複数の位置の個数が３であることを特徴とするリブ形成装置。
3. 請求項２に記載のリブ形成装置であって、
   前記近似曲線が円弧であることを特徴とするリブ形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のリブ形成装置であって、
   前記近似曲線の高さ方向のシフト量の入力を受け付ける入力部をさらに備え、
   前記昇降機構が、シフト後の前記近似曲線に従って前記吐出部を前記基板に対して相対的に昇降することを特徴とするリブ形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のリブ形成装置であって、
   前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間、前記吐出口と前記主面との間の距離が０．２ミリメートル以下にて保たれることを特徴とするリブ形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のリブ形成装置であって、
   前記リブの形成時に前記吐出部の前記基板への当接が許容され、
   前記リブ形成装置が、
   前記昇降機構と前記吐出部との間に介在し、前記移動機構により前記吐出部が前記基板に対して相対的に移動している間に前記吐出部が前記基板に当接した場合に、前記吐出部を前記主面に倣うように移動させる退避機構をさらに備えることを特徴とするリブ形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のリブ形成装置であって、
   前記吐出口の全体または大部分が形成される前記吐出部の開口面が、その法線が吐出側にて前記基板と交差するように傾斜していることを特徴とするリブ形成装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のリブ形成装置であって、
   前記主面上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部をさらに備え、
   前記リブ形成材料が光硬化性を有することを特徴とするリブ形成装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のリブ形成装置であって、
   前記リブにおいて、前記走査方向に垂直な断面の幅が２００マイクロメートル以下であり、アスペクト比が２以上であることを特徴とするリブ形成装置。
10. 基板上にリブを形成するリブ形成方法であって、
    ａ）基板の両端部を支持することにより、前記両端部の間の部位を非拘束の状態に保ちつつ前記基板を保持する工程と、
    ｂ）前記両端部の一方から他方に向かう走査方向における前記基板の一の主面上の複数の位置において、前記基板に沿う所定の基準面からの複数の高さを取得する工程と、
    ｃ）前記複数の高さから前記主面の前記走査方向における撓み形状を近似する近似曲線を求める工程と、
    ｄ）前記主面に向かうとともに前記走査方向とは反対の方向に傾斜する吐出方向に吐出部の吐出口からリブ形成材料を吐出する工程と、
    ｅ）前記ｄ）工程に並行して、前記走査方向に前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動することにより、前記主面上に吐出されつつ硬化するリブ形成材料にてリブを形成する工程と、
    ｆ）前記ｅ）工程に並行して、前記近似曲線に従って前記吐出部を前記基板に対して相対的に昇降する工程と、
    を備えることを特徴とするリブ形成方法。
11. 請求項１０に記載のリブ形成方法であって、
    前記複数の位置の個数が３であることを特徴とするリブ形成方法。
12. 請求項１１に記載のリブ形成方法であって、
    前記近似曲線が円弧であることを特徴とするリブ形成方法。
13. 請求項１０ないし１２のいずれかに記載のリブ形成方法であって、
    前記ｄ）工程の前に、前記近似曲線の高さ方向のシフト量の入力を受け付ける工程をさらに備え、
    前記ｆ）工程において、シフト後の前記近似曲線に従って前記吐出部が前記基板に対して相対的に昇降することを特徴とするリブ形成方法。

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