JP2007315882A - 基板位置決め装置、基板位置決め方法、カラーフィルタ製造装置、カラーフィルタ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速かつ高精度に基板の位置決めを行うことを可能とする基板位置決め装置等を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ製造装置は、アライメントカメラにより基板を撮像して撮像画像２７を取得し、撮像画像２７の基準領域３７に対して画像処理を行い、予め保持する所定のデータと比較して補正量を算出し、基板及び加工部の位置や加工処理タイミングを補正する。基準領域３７は、特徴の多い領域、例えば、遮光部領域３３の角部分３９を含むことが望ましい。遮光部のパターンに基づいて位置決めを行うので、着色層形成処理時における基板の位置決め精度を向上させることができる。また、製造するカラーフィルタの品質及び歩留まりを向上させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板の位置決めを行う基板位置決め装置等に関する。詳細には、表示装置に用いられるカラーフィルタ用の基板の位置決めを行う基板位置決め装置等に関する。

従来、カラーフィルタは、液晶ディスプレイやＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）や有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の表示装置に用いられる。カラーフィルタは、ガラス等の基板上に遮光部（ブラックマトリクス：ＢＭ）や着色層（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））を形成することにより製造される。
着色層は、スピンコート法やダイコート法により各色を塗布した後にフォトリソグラフィ法によるパターニング工程を経て形成される。また、インクジェット法により基板上に各色インクを塗布して着色層を形成することもできる。

一般に、カラーフィルタ製造装置は、基板上に格子状の遮光部を形成した後に着色層を形成する。すなわち、遮光部の位置に合わせて着色層を形成する必要がある。カラーフィルタ製造装置は、遮光部が形成された基板の位置決めを行い、当該基板に着色層の塗布を行う。カラーフィルタ製造装置は、基板上のアライメントマークを位置を確認して基板の位置決めを行う。
また、遮光部を形成する際にアライメントマークを併せて形成するカラーフィルタ製造方法が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。

特許第２５９７６２６号公報

しかしながら、アライメントマークの位置と遮光部の位置とは、必ずしも所定の位置関係にあるとは限らないので、アライメントマークと遮光部との位置関係を把握する必要があり、アライメントマークに基づいて位置決めを行った場合に所定の位置決め精度が得られない可能性があるという問題点がある。
カラーフィルタ製造装置は、初回の基板の位置決めを行った時のアライメントマークの位置を保持し、２枚目以降の基板に関しては、保持したアライメントマークの位置と合わせることにより基板の位置決めを行うこともできる。しかしながら、初回の基板と２枚目以降の基板との間で、アライメントマークと遮光部との位置関係が異なる場合には、所定の位置決め精度を得ることが困難であるという問題点がある。また、初回の基板の段取り作業と同様に２枚目以降の基板についてもアライメントマークを位置決めの指標として用いずに位置決めを行う場合には、労力的負担が増大するという問題点がある。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、迅速かつ高精度に基板の位置決めを行うことを可能とする基板位置決め装置等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、遮光部領域が形成された基板の位置決めを行う基板位置決め装置であって、前記基板の位置を移動させる移動手段と、前記遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得する撮像手段と、前記基準領域の撮像画像に対して画像処理を行い補正量を算出する画像処理手段と、前記補正量に基づいて前記基板の位置を補正する補正手段と、を具備することを特徴とする基板位置決め装置である。

基板位置決め装置は、遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得し、この基準領域の撮像画像に対して画像処理を行って補正量を算出し、補正量に基づいて基板の位置を補正する。

撮像手段は、基板の表面を撮像する装置であり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラである。
遮光部領域は、カラーフィルタのブラックマトリクス（ＢＭ）の領域である。基準領域は、画像処理手段による画像処理の対象となる領域である。画像処理は、例えば、パターンマッチング処理や２値化処理である。遮光部領域の位置を正確に検出するために、遮光部領域は、特徴の多い領域、例えば、遮光部領域の角部分を含めてもよい。さらに、画素領域を含むようにしてもよい。

第１の発明では、基板位置決め装置は、基板上に形成された遮光部のパターンに基づいて位置決めを行うので、着色層形成処理時における基板の位置決め精度を向上させることができる。初回等の基板について遮光部の相対的位置の取得や段取りの作業が不要である。また、基板に位置決め用のアライメントマークを形成する必要がない。

第２の発明は、遮光部領域が形成された基板に対して相対的に移動可能な加工部による加工処理を行いカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置であって、前記基板の位置と前記加工部の位置とを相対的に移動させる移動手段と、前記遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得する撮像手段と、前記基準領域の撮像画像に対して画像処理を行い補正量を算出する画像処理手段と、前記補正量に基づいて前記基板の位置または前記加工部の位置または前記加工処理のタイミングの少なくともいずれかを補正する補正手段と、を具備することを特徴とするカラーフィルタ製造装置である。

カラーフィルタ製造装置は、遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得し、この基準領域の撮像画像に対して画像処理を行って補正量を算出し、補正量に基づいて基板の位置や加工部の位置や加工処理のタイミング（加工開始や加工停止のタイミング）を補正する。

第２の発明では、カラーフィルタ製造装置は、基板上に形成された遮光部のパターンに基づいて位置決めや加工処理のタイミングの補正を行うので、製造するカラーフィルタの品質及び歩留まりを向上させることができる。

第３の発明は、遮光部領域が形成された基板の位置決めを行う基板位置決め方法であって、前記遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得する撮像ステップと、前記基準領域の撮像画像に対して画像処理を行い補正量を算出する画像処理ステップと、前記補正量に基づいて前記基板の位置を補正する補正ステップと、を具備することを特徴とする基板位置決め方法である。

第３の発明は、遮光部領域が形成された基板の位置決めを行う基板位置決め方法に関する発明である。

第４の発明は、遮光部領域が形成された基板に対して相対的に移動可能な加工部による加工処理を行いカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法であって、前記遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得する撮像ステップと、前記基準領域の撮像画像に対して画像処理を行い補正量を算出する画像処理ステップと、前記補正量に基づいて前記基板の位置または前記加工部の位置または前記加工処理のタイミングの少なくともいずれかを補正する補正ステップと、を具備することを特徴とするカラーフィルタ製造方法である。

第４の発明は、遮光部領域が形成された基板に対して相対的に移動可能な加工部による加工処理を行いカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法に関する発明である。

本発明によれば、迅速かつ高精度に基板の位置決めを行うことを可能とする基板位置決め装置等を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る基板位置決め装置等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

（１．カラーフィルタ製造装置１の構成）
最初に、図１を参照しながら、カラーフィルタ製造装置１の構成について説明する。
図１は、カラーフィルタ製造装置１の斜視図である。
尚、Ｘ方向は基板３の搬送方向を示し、Ｙ方向は加工部１１の移動方向を示し、Ｚ方向は鉛直方向回転軸を示し、θ方向はその回転方向を示す。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直角をなす。

カラーフィルタ製造装置１は、吸着テーブル５、加工部１１、Ｘ方向移動機構７、Ｙ方向移動機構１３、θ方向回転機構９、アライメントカメラ１５から構成される。
カラーフィルタ製造装置１は、基板３の位置決めを行い、基板３に対して加工部１１により加工処理を行いカラーフィルタを製造する装置である。

吸着テーブル５は、基板３を吸着して固定するテーブルである。基板３の吸着は、例えば、吸着テーブル５と基板３との間の空気を減圧、真空にすることにより行われる。この場合、吸着テーブル５には、空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。
吸着テーブル５は、Ｘ方向移動機構７及びθ方向回転機構９を介して定盤１７に設けられる。

加工部１１は、遮光部（ブラックマトリクス：ＢＭ）により画設された画素領域に着色層を形成する装置である。加工部１１は、例えば、インクジェットヘッド、レーザ照射ヘッドである。
加工部１１は、Ｙ方向移動機構１３を介して定盤１７に立設するガントリ１９に設けられる。

Ｘ方向移動機構７及びＹ方向移動機構１３は、直線移動機構であり、対象物を所定の軸方向に移動させて位置決めする装置である。尚、Ｘ方向移動機構７及びＹ方向移動機構１３としては、汎用のものを用いることができ、例えば、移動用アクチュエータとして、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータを用い、ガイド機構として、ＬＭガイド（ＴＨＫ株式会社製）、エアースライド等を用いることができる。
Ｘ方向移動機構７は、吸着テーブル５をＸ方向に移動させて位置決めを行う。Ｙ方向移動機構１３は、加工部１１をＹ方向に移動させて位置決めを行う。尚、Ｘ方向に関しては、加工部１１側にＸ方向移動機構を設けてもよい。Ｙ方向に関しては、吸着テーブル５側にＹ方向移動機構を設けてもよい。

θ方向回転機構９は、回転機構であり、対象物を軸回転させて位置決めする装置である。尚、θ方向回転機構としては、汎用のものを用いることができる、例えば、ダイレクトドライブモータ等を用いることができる。
θ方向回転機構９は、吸着テーブル５をθ方向に回転させて位置決めを行う。

アライメントカメラ１５は、吸着テーブル５に吸着固定された基板３のθ方向角度及びＸＹ座標を検出するために、基板３の所定箇所を撮像するカメラである。アライメントカメラ１５としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを用いることができる。
アライメントカメラ１５は、カラーフィルタ製造装置１のフレーム（図示しない）に固定支持される。また、アライメントカメラ１５に移動機構を設けて基板３の任意の箇所や複数箇所を撮像するようにしてもよい。さらに、アライメントカメラ１５を複数設けるようにしてもよい。

（２．カラーフィルタ製造装置１の動作）
次に、図２〜図５を参照しながら、カラーフィルタ製造装置１の動作について説明する。
図２は、カラーフィルタ製造装置１のブロック構成図である。
図３は、カラーフィルタ製造装置１の動作を示すフローチャートである。
図４は、撮像画像２７及び基準領域３７−１（特徴の多い領域）を示す図
図５は、撮像画像２７及び基準領域３７−２（特徴の多い領域）を示す図
図６は、撮像画像２７及び領域４３（特徴の少ない領域）を示す図

画像処理部２１は、画像処理や演算処理を行う装置である。制御部２３は、各装置の動作制御や演算処理を行う装置である。画像処理部２１及び制御部２３は、例えば、ＣＰＵやメモリを備える電子計算機やコンピュータ等を用いることができる。また、画像処理部２１と制御部２３とを一体として構成することもできる。
尚、移動部２５は、Ｘ方向移動機構７及びθ方向回転機構９及びＹ方向移動機構１３を総称するものとして説明する。

カラーフィルタ製造装置１のアライメントカメラ１５は、基板３を撮像して撮像画像２７を画像処理部２１に送る（ステップ１０１）。
画像処理部２１は、撮像画像２７の基準領域３７に対してパターンマッチング処理や２値化処理を行い、予め保持する所定のデータと比較し、基板３のθ方向角度及びＸＹ座標を算出して補正量２９を算出する。画像処理部２１は、補正量２９を制御部２３に送る（ステップ１０２）。
制御部２３は、画像処理部２１から送られた補正量２９に基づいて、Ｘ方向移動機構７及びＹ方向移動機構１３及びθ方向回転機構９にそれぞれに対して、制御量を算出して制御信号３１を送る（ステップ１０３）。
移動部２５は、制御部２３から送られた制御信号３１に基づいて、基板３及び加工部１１の位置を補正する（ステップ１０４）。
加工部１１は、制御部２３から送られた制御信号３１に基づいて、加工処理タイミング（加工開始や加工停止のタイミング）を補正する（ステップ１０５）。

ステップ１０２における画像処理の精度を高めるために、基準領域３７は、特徴量が大きい領域（特徴部分が多い領域）とすることが望ましい。例えば、図４の基準領域３７−１に示すように、遮光部領域３３の角部分３９を含む領域を基準領域とすることが望ましい。
また、図５の基準領域３７−２に示すように、遮光部領域３３の外周枠部分４１と画素領域３５とを含む領域を基準領域としてもよい。遮光部領域３３の周縁部分（エッジ）が不鮮明な場合には画素領域３５を含めて基準領域を設定することが望ましい。
尚、図６の領域４３に示すように、遮光部領域３３の外周枠部分４１を含めずに画素領域３５を含む領域を基準領域とすると、単純形態の繰り返しとなって正確な位置や角度を取得することが困難である。

以上の過程を経て、カラーフィルタ製造装置１は、アライメントカメラ１５により基板３を撮像し、撮像画像２７の基準領域３７に対して画像処理を行って補正量２９を算出し、この補正量２９に基づいて基板３及び加工部１１の位置や加工処理タイミングを補正する。

（３．効果等）
このように、カラーフィルタ製造装置１は、基板上に形成された遮光部のパターンに基づいて位置決めを行うので、着色層形成処理時における基板の位置決め精度を向上させることができる。すなわち、基板に対する遮光部のパターンの相対的位置関係に係わらず、正確に基板の位置決めを行うことができる。また、製造するカラーフィルタの品質及び歩留まりを向上させることができる。
また、基板毎に遮光部のパターンの位置を検出して補正するので、遮光部の形成位置が基板毎に異なる場合であっても高精度に基板の位置決めを行うことができる。さらに、初回等の基板について遮光部の相対的位置の取得や段取りの作業が不要である。従って、労力的負担を軽減して迅速かつ高精度に基板の位置決めを行うことができる。また、基板に位置決め用のアライメントマークを形成する必要がない。

尚、図３に示す処理に先立って、基準領域３７がアライメントカメラ１５の視野内に収まるように、予め粗位置決め処理を行うようにしてもよい。
また、基準領域３７を複数箇所（例えば、遮光部３３の左前方の角部分と右後方の角部分の２箇所）に設けるようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる基板位置決め装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

カラーフィルタ製造装置１の斜視図 カラーフィルタ製造装置１のブロック構成図 カラーフィルタ製造装置１の動作を示すフローチャート 撮像画像２７及び基準領域３７−１を示す図 撮像画像２７及び基準領域３７−２を示す図 撮像画像２７及び領域４３を示す図

符号の説明

１………カラーフィルタ製造装置
３………基板
５………吸着テーブル
７………Ｘ方向移動機構
９………θ方向回転機構
１１………加工部
１３………Ｙ方向移動機構
１５………アライメントカメラ
２１………画像処理部
２３………制御部
２５………移動部
２７………撮像画像
２９………補正量
３１………制御信号
３３………遮光部領域
３５………画素領域
３７………基準領域

Claims (8)

1. 遮光部領域が形成された基板の位置決めを行う基板位置決め装置であって、
   前記基板の位置を移動させる移動手段と、
   前記遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得する撮像手段と、
   前記基準領域の撮像画像に対して画像処理を行い補正量を算出する画像処理手段と、
   前記補正量に基づいて前記基板の位置を補正する補正手段と、
   を具備することを特徴とする基板位置決め装置。
2. 前記画像処理手段による画像処理は、パターンマッチング処理または２値化処理の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板位置決め装置。
3. 前記基準領域は、前記遮光部領域の角部分または画素領域の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板位置決め装置。
4. 遮光部領域が形成された基板に対して相対的に移動可能な加工部による加工処理を行いカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置であって、
   前記基板の位置と前記加工部の位置とを相対的に移動させる移動手段と、
   前記遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得する撮像手段と、
   前記基準領域の撮像画像に対して画像処理を行い補正量を算出する画像処理手段と、
   前記補正量に基づいて前記基板の位置または前記加工部の位置または前記加工処理のタイミングの少なくともいずれかを補正する補正手段と、
   を具備することを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
5. 前記画像処理手段による画像処理は、パターンマッチング処理または２値化処理の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ製造装置。
6. 前記基準領域は、前記遮光部領域の角または画素領域の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のカラーフィルタ製造装置。
7. 遮光部領域が形成された基板の位置決めを行う基板位置決め方法であって、
   前記遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得する撮像ステップと、
   前記基準領域の撮像画像に対して画像処理を行い補正量を算出する画像処理ステップと、
   前記補正量に基づいて前記基板の位置を補正する補正ステップと、
   を具備することを特徴とする基板位置決め方法。
8. 遮光部領域が形成された基板に対して相対的に移動可能な加工部による加工処理を行いカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法であって、
   前記遮光部領域の一部を含む基準領域の撮像画像を取得する撮像ステップと、
   前記基準領域の撮像画像に対して画像処理を行い補正量を算出する画像処理ステップと、
   前記補正量に基づいて前記基板の位置または前記加工部の位置または前記加工処理のタイミングの少なくともいずれかを補正する補正ステップと、
   を具備することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。

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