JP2002048910A - カラーフィルターの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルからストライプ状にペーストを基板に
塗布してカラーフィルター用の色塗膜を形成するにあた
って、塗布厚さにかかわらず、ノズルからペーストを真
っ直ぐ基板上に降下させながら、安定に着地させて、高
精度のストライプ状塗布することを可能にしたカラーフ
ィルターの製造方法および製造装置の提供。 【解決手段】 テーブル上に載置された基板上のブラッ
クマトリックス間にある色画素部に、ノズルに設けられ
た噴出孔よりペーストを噴出してストライプ状に塗布し
色画素膜を形成するに際し、前記ノズルと前記テーブル
間に、２＜ＬＯＧ（Ｅ）＜５の関係を満足する電圧Ｅ
［単位：Ｖ/ｍｍ］を印加しながら、ノズルよりペース
トを噴出して、基板上にペーストをストライプ状に塗布
するカラーフィルターの製造方法および製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶カラー表示装
置などに使われるカラーフィルターの製造方法および製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られているカラーフィルター
の製造方法として、顔料分散法、染色法、印刷法、電着
法がある。しかし、いずれの製造方法においても、それ
を実施する製造工程が複雑で、かつ工程数が多く、コス
ト削減を図るために、製造工程を短縮し得るカラーフィ
ルターの製造方法が望まれている。

【０００３】特に、主流となっている顔料分散法では、
ＲＧＢ各色ごとに、最低限、洗浄、塗布、乾燥、露光、
現像、およびキュア工程を繰り返すため、同じ洗浄機、
塗布装置、乾燥機、露光機、現像装置、キュア装置が、
ＲＧＢ３色で３セット必要であり、コスト低減化の大き
な障害となっている。

【０００４】このため、ＲＧＢ３色を一括して塗布し、
塗布以外の工程（設備）を１色分にして、コスト低減を
図る方法が提案されている。ＲＧＢ３色を一括して塗布
する具体的な手段としては、特開平７−２３００８５号
公報に示されているように、ＲＧＢ３色それぞれに対応
する複数の吐出孔（噴出孔）を有するノズルからペース
トを吐出（噴出）し、ＲＧＢ３色のストライプ状の色画
素を一挙に塗布する手段や、特開平５−１４２４０７号
公報に示されているように、同じノズルを塗布方向に３
台ならべ、各ノズルをＲＧＢ各色ごとに専用化して、各
噴出孔から各色のペーストを噴出し、ブラックマトリッ
クスが形成された基板にＲＧＢ３色をストライプ状に塗
布する手段がある。

【０００５】以上の公知例には、ノズルを用いてＲＧＢ
３色を一括してストライプ状に塗布する原理が示されて
いる。実際に公知例に従ってノズルからペーストを吐出
してストライプ状に塗布してみると、以下に示すよう
に、カラーフィルターでの標準的な塗布膜厚では安定し
てストライプ状に塗布できないという問題がある。

【０００６】（イ）通常のカラーフィルターの画素（幅
７０μｍ）内に塗布するために、画素幅以下の直径、例
えば、直径６０μｍの噴出孔を有するノズルでペースト
を噴出して、薄膜（〜１０μｍ）状態のストライプ状の
塗布をしようとすると、噴出速度が小さく勢いがないた
めに、ペーストの表面張力等、外乱の影響を受けやす
い。そのために、動圧、表面張力等のわずかなアンバラ
ンスによって、ペーストがまっすぐ基板まで降下せず、
途中で湾曲してノズル側に逆戻りして噴出孔付近に付着
してしまうことが頻繁におこり、ストライプ状に塗布が
できない。噴出速度を上げてペーストを直進させても、
塗布厚みを一定にするためにそれに応じて基板速度も上
げることになるから、ペーストが基板まで到達できた場
合でも着地力が小さいために、ペーストが、増速して勢
いのついた基板に跳ね上げられてしまい、安定してスト
ライプ状に塗布することができない。

【０００７】（ロ）塗布厚さをやや厚く（１０〜３０μ
ｍ）すると、ノズルから噴出されたペーストは、途中で
湾曲せずに基板に着地し、ストライプ状に塗布できるよ
うになる。しかし、この厚さでも、マテバラ（物質収
支）の関係から、ノズルからの噴出速度よりも塗布速度
の方が大きく、ペーストに水平方向に引き延ばす力が作
用するため、ペーストは、ノズルの噴出孔の直下には着
地できず、噴出孔から遠方の斜め下の位置で基板に着地
する。そのため、着地までのペーストの振動によって着
地が不安定になって、塗布幅や塗布厚みが不安定になる
とともに、ペーストの水平方向への引き延ばしが極限ま
で進むと、ノズルの噴出孔面の一端にペーストが付着し
て、塗布がとぎれてしまう。

【０００８】（ハ）厚膜（５０μｍ〜）に塗布すると、
ノズルからの噴出速度の方が塗布速度よりも大きくなる
ので、ノズルの噴出孔の真下で液溜まりを作って塗布す
ることになり、安定してストライプ状に塗布できるよう
になる。

【０００９】しかし、カラーフィルターでは、画素の枠
となるブラックマトリックスの高さは０．１〜１μｍ程
度であるため、これに５０μｍ以上の厚膜で画素内をね
らってペーストをストライプ状に塗布すると、ペースト
がブラックマトリックスの枠を乗り越えて隣の画素に進
入する不都合が生じる。更に、最終の乾燥塗膜の厚さは
色度によって決まり、一般的には、１．５〜３μｍであ
るが、そのために、厚膜で塗布するときは、ペースト内
の顔料の濃度をかなり小さくする必要がある。低濃度化
は、顔料の均一分散等の障害となるため、ペースト作成
をより困難にする。従って、カラーフィルターの場合で
は、５０μｍ以上の厚膜でストライプ状に塗布すること
は実用的ではなく、１５μｍ以下、望ましくは５μｍ以
下で塗布することになる。

【００１０】しかし、そのような濃度では、上記した理
由により、従来のノズルによって３色を一括して塗布す
る手段では、安定してストライプ状に塗布できない。

【００１１】一方、薄膜状に広幅に塗布するときの着地
安定化手段としては、特開平１１−２０７２３０号公報
に示されるように、ダイ（ノズル）と基板を載せたテー
ブルとの間に、一定の直流高電圧を印加した状態で、ダ
イのスリットから塗液を膜状に吐出して塗布し、静電気
力によって着地を安定化させるものがある。しかし、こ
の手段を、ノズルによるストライプ状の塗布にそのまま
適用しても、静電気力が小さく、着地の安定化にはあま
り寄与しないことが判明した。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述の従
来技術の状況を踏まえてなされたもので、その目的とす
るところは、ノズルからストライプ状にペーストを基板
に塗布してカラーフィルター用の色塗膜を形成するにあ
たって、塗布厚さにかかわらず、ノズルからペーストを
まっすぐ基板上に降下させながら、安定に着地させて、
高精度のストライプ状塗布を実現することにより、ノズ
ルでのＲＧＢ３色一括塗布を可能とし、これによって、
カラーフィルターの製造工程数の削減を図り、低コスト
で、高品質のカラーフィルターの製造を可能とするカラ
ーフィルターの製造方法および製造装置を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、以
下に述べる本発明の構成によって達成される。

【００１４】本発明のカラーフィルターの製造方法は、
テーブル上に載置された基板上のブラックマトリックス
間にある色画素部に、ノズルに設けられた噴出孔よりペ
ーストを噴出してストライプ状に塗布し色画素膜を形成
するカラーフィルターの製造方法であって、前記ノズル
と前記テーブル間に、２＜ＬＯＧ（Ｅ）＜５の関係を満
足する電圧Ｅ［単位：Ｖ/ｍｍ］を印加しながら、前記
噴出孔よりペーストを噴出してストライプ状に塗布する
ことを特徴とする。

【００１５】この本発明のカラーフィルターの製造方法
において、前記電圧Ｅに、４＜ＬＯＧ（Ｆ）＜８の関係
を満足する周波数Ｆ［単位：Ｈｚ］の交流成分が含まれ
ていることが好ましい。

【００１６】また、前記塗布開始前および／または終了
後に、前記基板を除電することが好ましい。

【００１７】また、更に、前記基板表面の電気抵抗が、
１ＭΩ／ｓｑ以上であることが好ましい。

【００１８】更に、前記噴出孔の出口の対角長さあるい
は直径が、１０〜１５０μｍであることが好ましい。

【００１９】更に、また、前記基板が、ブラックマトリ
ックスの上部に隔壁を有する基板であることが好まし
い。

【００２０】また、本発明のカラーフィルターの製造方
法は、基板上のブラックマトリックス間にある色画素部
に、ノズルに設けられた噴出孔よりペーストを噴出して
ストライプ状に塗布し色画素膜を形成するカラーフィル
ターの製造方法であって、前記基板に、２＜ＬＯＧ
（ｅ）＜５の関係をお満足する静電気ｅ［単位：Ｖ］を
帯電させた後、前記噴出孔よりペーストを噴出してスト
ライプ状に塗布することを特徴とする。

【００２１】この本発明のカラーフィルターの製造方法
において、前記基板表面の電気抵抗が、１ＭΩ／ｓｑ以
上であることが、好ましい。

【００２２】また、前記噴出孔の出口の対角長さあるい
は直径が、１０〜１５０μｍであることが好ましい。

【００２３】また、更に、前記基板が、ブラックマトリ
ックスの上部に隔壁を有する基板であることが好まし
い。

【００２４】本発明のカラーフィルターの製造装置は、
基板を載置するテーブルと、該テーブル上に載置される
基板にペーストを噴出してストライプ状に塗布する噴出
孔を有するノズルと、該ノズルにペーストを供給する供
給手段と、前記テーブルと前記ノズルとを前記塗布が行
われるように相対的に移動させる移動手段を備えたカラ
ーフィルターの製造装置であって、前記ノズルと前記テ
ーブル間に、２＜ＬＯＧ（Ｅ）＜５の関係を満足する電
圧Ｅ［単位：Ｖ/ｍｍ］を印加する電圧印加手段と、前
記ノズルからのペースト噴出時に、前記電圧Ｅが印加さ
れるように前記電圧印加手段を作動させる電圧印加制御
装置を有することを特徴とする。

【００２５】この本発明のカラーフィルターの製造装置
において、前記電圧Ｅに、４＜ＬＯＧ（Ｆ）＜８の関係
を満足する周波数Ｆ［単位：Ｈｚ］の交流成分を付与す
る交流成分発生手段を備えることが好ましい。

【００２６】また、前記塗布開始前および／または終了
後に、前記テーブルに載置される基板を除電する除電手
段を備えることが好ましい。

【００２７】更に、前記噴出孔の出口の対角長さあるい
は直径が、１０〜１５０μｍであることが好ましい。

【００２８】また、本発明のカラーフィルターの製造装
置は、基板を載置するテーブルと、該テーブル上に載置
される基板にペーストを噴出してストライプ状に塗布す
る噴出孔を有するノズルと、該ノズルにペーストを供給
する供給手段と、前記テーブルと前記ノズルとを前記塗
布が行われるように相対的に移動させる移動手段を備え
たカラーフィルターの製造装置であって、前記テーブル
に載置される基板に、２＜ＬＯＧ（ｅ）＜５の関係を満
足する静電気ｅ［単位：Ｖ］を帯電させる帯電手段を有
することを特徴とする。

【００２９】この本発明のカラーフィルターの製造装置
において、前記噴出孔の出口の対角長さあるいは直径
が、１０〜１５０μｍであることが好ましい。

【００３０】以上のカラーフィルターの製造方法、およ
び製造装置によれば、ノズルと基板を載せたテーブル間
に電圧を印加しながら、また、基板を帯電して、所望の
ペーストが塗布されるようにしたので、静電気の作用が
十分に活かされた状態でペーストの塗布が遂行され、ペ
ーストがノズルから基板にまっすぐ安定して着地し、ペ
ーストを基板上に高精度かつ安定してストライプ状に塗
布できるようになる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルターの製造
装置および製造方法の一実施態様を図面を参照しながら
説明する。

【００３２】図１は、本発明に係る装置で、ＲＧＢペー
ストをストライプ状に塗布するノズル塗布装置の上面斜
視図、図２は、図１に示した装置におけるノズルでペー
ストが基板上に塗布される状態を拡大して示す縦断面模
式図、図３は、図１に示した装置において、電圧を印加
してペーストを塗布する場合の状態ならびにその際用い
られる電気的装置の関係を示す一部断面側面模式図、図
４は、図１に示した装置において、基板を予め帯電させ
てペーストを塗布する場合の状態ならびにその際用いら
れる電気的装置の関係を示す一部断面側面模式図であ
る。

【００３３】図１において、ノズル塗布装置１ににおけ
るノズル３０は、ＸＹＺステージ２の昇降機構１６を介
して、電気的に絶縁体である絶縁板１８に取り付けられ
ている。ノズル３０は、昇降機構１６と図示が省略され
ている駆動装置によって、上下方向（Ｚ方向）に自在に
移動することができる一方、昇降機構１６が、ブラケッ
ト１４を介し、リニア駆動装置８に装着されているの
で、基板Ａの幅方向（Ｙ方向）にも自在に移動できる。
すなわち、ノズル３０は、上下（Ｚ方向）、基板Ａの幅
方向（Ｙ方向）に自在に移動できる。

【００３４】一方、ノズル３０の下方には、基板Ａを載
置するテーブル６がある。テーブル６は、その上面に図
示が省略されている吸着孔を有しており、基板Ａをテー
ブル６上に真空吸着して支持することができる。テーブ
ル６は、中央部で、図示が省略されている回転軸を介し
て、リニア駆動装置４に取り付けられている。それによ
り、テーブル６は、自在にＸ−Ｙ平面内での回転と基板
Ａの長手方向（Ｘ方向）の往復動を行なうことができ
る。

【００３５】なお、ＸＹＺステージ２の左下隅には、
Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸の原点Ｏが設けられている。また、テー
ブル６の上方位置において、ブラケット１４に、ＣＣＤ
カメラ１０と高さセンサー１２がそれぞれ装着されてい
る。

【００３６】ＣＣＤカメラ１０は、図示が省略されてい
る画像処理装置に連結されており、基板Ａのアライメン
トマーク位置を検知して、図示が省略されている制御装
置によって、ノズル３０の噴出孔３２（図２参照）を基
板Ａの格子状のブラックマトリックスに囲まれた色画素
部の真上に位置合わせをする。一方、高さセンサー１２
は、基板Ａの上面の位置を検知して、図示が省略されて
いる制御装置によって、塗布時のノズル３０の下面と基
板Ａ上面とのすきまを設定する。

【００３７】図３に詳細が示される通り、ノズル３０に
は、基板Ａの幅方向（Ｙ方向）に電気的に絶縁体である
中間板５８を介して、静電除去バー５６が接合されてい
る。静電除去バー５６には、除電電源５４が電気的に接
続されており、静電除去バー５６が作動することによ
り、基板Ａの帯電が除去される。静電除去バー５６は、
ノズル３０と共に、基板Ａに対して、図３の矢印の方向
に移動し、塗布前に、基板Ａの静電気を除去する。

【００３８】更に、ノズル３０には、高圧電源５２が電
気的に接続されており、アース接地されているテーブル
６上の基板Ａに、高電圧を印加することができる。ま
た、高圧電源５２には、波形発生装置が組み込まれてお
り、印加電圧に、任意に、交流成分を自在に重畳するこ
とができる。なお、静電除去バー５６の幅（Ｘ方向）
は、ノズル３０のペースト噴出孔（図２参照）の配置幅
と同じかそれよりも長くすることが好ましい。

【００３９】図２には、ノズル３０からペースト４０を
噴出孔３２より噴出して基板Ａ上に塗布している状況が
示されている。噴出孔３２の基板Ａの幅方向（Ｙ方向）
の配置ピッチは、ブラックマトリックス膜Ｄが格子状に
形成されている基板Ａの色画素部に対応するように設け
られており、図２では、Ｒ画素部４４Ｒの配置ピッチ
は、ピッチＬＲとなっている。噴出孔３２の直径は、Ｒ
画素部４４Ｒの幅ＷＲよりも小さくする事が望ましく、
噴出孔３２より噴出されるペースト４０が隣の色画素部
であるＧ画素部４４Ｇ、Ｂ画素部４４Ｂに及ばないよう
に配慮されている。

【００４０】ブラックマトリックス膜Ｄには、撥水性を
もたせ、ペースト４０の表面張力と粘性で隣の色画素部
への越流は発生しにくくされているが、ペースト濃度が
低く塗布厚が大きい場合、あるいは粘度の低いペースト
の場合は、隣の色画素部への越流が懸念されるため、ブ
ラックマトリックス膜Ｄ上に、乾燥レジスト膜Ｃを隔壁
として形成した基板を使用してもよい。この乾燥レジス
ト膜Ｃは、塗布および熱処理後、剥離液あるいは研磨で
剥離される。

【００４１】他方、ノズル３０の噴出孔３２の真上に
は、ペースト４０を貯蔵するマニホールド３４があり、
ここへのペースト４０の供給は、供給口３８を介して行
う。また、ノズル３０の上部には、マニホールド３４に
連通する加圧口３６がある。加圧口３６は、図示が省略
されているエアー加圧源に通じており、圧力を調整した
エアーによって、マニホールド３４内のペースト４０の
一定量を噴出孔３２から噴出することができる。なお、
噴出孔３２は、図２では２個しか示されていないが、特
に制限はなく、塗布する基板の色画素数にあわせて設け
ればよく、より好ましくは、基板上にある製品画面の各
色の色画素数にあわせるのがよい。また、ペースト４０
の噴出手段は、加圧口３６を無くし、マニホールド３４
内をペースト４０で充填し、供給口３８に新たに接続し
たペースト供給用のポンプで形成しても良い。

【００４２】図２に示すノズル３０では、一色のペース
トをＹ方向に等ピッチで噴出してストライプ状に塗布で
きるので、３色を塗布するには、このノズル３０が装着
されたノズル塗布装置１を３台ならべるか、各色のノズ
ルをそれぞれの噴出孔ピッチにずらした状態でブラケッ
ト１４に取り付けることとなる。

【００４３】以上のノズル塗布装置１を用いたＲＧＢ各
色ペーストのストライプ状の塗布は、次のようにして行
なう。先ず、図示が省略されている移載装置によって、
基板Ａをテーブル６に載置して吸着固定する。次いで、
高さセンサー１２によって、基板Ａの高さを検知すると
ともに、ＣＣＤカメラ１０で、２ヶ所設けられているア
ライメントマークを検知して、基板Ａ上でストライプ状
になっているＲ画素部４４Ｒの列と、ノズル３０の下面
で一直線上に設けられている噴出孔３２の列が直角にな
るように、テーブル６を回転させる。

【００４４】次いで、ノズル３０で最も原点Ｏ側にある
噴出孔３２Ｏが、基板Ａの最も原点Ｏ側にあるＲ画素部
４４ＲＯ上にくるように、テーブル６を原点Ｏから離れ
る向きでＸ方向に移動させる。次いで、ノズル３０をＹ
方向に原点Ｏに向かって移動させ、除電除去バー５６が
基板Ａの塗布開始位置を過ぎたところで停止する。

【００４５】次に、測定した基板Ａの高さに応じて、基
板Ａとノズル３０の下面が所定の隙間となるように昇降
機構１６を駆動してノズル３０をＺ方向に下降停止させ
る。ここで、高圧電源５２と除電電源５４を作動させ
て、ノズル３０と静電除去バー５６に電圧を印加する。

【００４６】続いて、リニア駆動装置８を駆動して、ノ
ズル３０を原点Ｏ側とは逆のＹ方向に移動させながら、
Ｒペーストを充填したノズル３０に、図示が省略されて
いるエアー加圧源からエアーを供給して、噴出孔３２か
らＲペーストを噴出させる。

【００４７】以上の動作によって、静電除去バー５６で
基板Ａの静電気を除去した部分に、ノズル３０から基板
Ａに高電圧を印加しながら、ペーストを塗布することが
できる。

【００４８】この時の基板上の塗布開始位置とノズル３
０のペースト４０の噴出タイミングは、エアーの昇圧時
間や噴出ペーストの着地時間を考慮し、塗布開始位置の
前から噴出を始めて、丁度、塗布開始位置からペースト
が付着できるようにするのが好ましい。塗布の終点がき
たら、ノズル３０へのエアーの供給、電圧電源５２の通
電、除電電源５４の通電を停止するとともに、ノズル３
０をＺ方向に上昇させて、塗布を終える。

【００４９】次いで、ノズル３０をＹ方向に原点Ｏ側に
復帰させるとともに、ノズル３０の噴出孔３２を今度
は、次の塗布すべき基板ＡのＲ画素部４４Ｒに来るよう
に、テーブル６を原点Ｏから離れる向きでＸ方向に移動
させる。引き続いて、同様に塗布を行い、所定の領域の
塗布が完了したら、テーブル６の吸着を解除して、基板
Ａを次の工程に移載する。以下、Ｇ、Ｂ画素について
も、それぞれの専用のノズル塗布装置で、同様の塗布を
行って、基板Ａ上にＲＧＢ三色のストライプ状塗布を完
成させる。

【００５０】以上説明した塗布方法で、ノズル３０から
テーブル６に高電圧を印加しながらペースト４０をノズ
ル３０からストライプ状に塗布するときの作用は、次の
ようになる。

【００５１】先ず、ペーストを小さな孔径の噴出孔３２
から噴出させると、噴出孔３２周辺の不均一性のため
に、噴出した柱状のペーストの先端は、真っ直ぐに吐出
されず、途中で湾曲する。それに対して、ノズル３０に
高電圧を印加した状態でノズル３０に充填されているペ
ースト４０を噴出させると、ペースト４０が帯電して噴
出されるので、噴出孔３２周辺の不均一性のために噴出
したペースト４０の先端が基板Ａに着地する前に湾曲し
ようとしても、ノズル３０の電位とペースト４０の帯電
電位が同極であり反力が生じるため、噴出したペースト
は直進して基板Ａの方にそのまま着地することになる。

【００５２】また、基板Ａは、アース接地されたテーブ
ル６の上に載置されているから、基板Ａの表面には、静
電誘導効果により、ノズル３０、およびペースト４０と
は逆の電位が生じ、その結果、静電気力でペーストと基
板Ａが電気的に引き合う。そのため、ノズル３０から真
っ直ぐ基板Ａに向かって降下してきたペースト４０は、
高い密着力で、基板Ａに安定に着地させることが可能と
なる。

【００５３】以上の作用からノズル３０に印加する電圧
は、正、あるいは負のいずれでも良いが、単に直流電圧
を印加するよりも、直流電圧に交流成分を重畳する方
が、引力の効果が増幅され、ペーストが基板Ａに真っ直
ぐ降下するとともに、基板Ａへの着地時の密着力も高く
なり安定して塗布できる。

【００５４】印加電圧を、ノズルとアース接地されてい
るテーブルとの間の間隔で除して得られる電圧Ｅ［単
位：Ｖ／ｍｍ］の大きさは、２＜ＬＯＧ（Ｅ）＜５の関
係を満足するように選択され、交流成分を重畳する場合
は、その周波数Ｆ［単位：Ｈｚ］は、４＜ＬＯＧ（Ｆ）
＜８の関係を満足するように選択される。

【００５５】また、基板Ａの表面電気抵抗は、静電誘導
で基板Ａの上に生じた電荷が簡単には移動できないよう
に、高いほうが望ましい。ブラックマトリックス膜の施
された基板Ａの表面の電気抵抗値は、１ＭΩ／ｓｑ以上
であることが好ましく、より好ましくは、１００ＭΩ／
ｓｑ以上である。これよりも基板Ａの電気抵抗が低い
と、電圧を印加したノズル３０を近づけた瞬間に、放電
と共に基板上の電荷がノズル３０の方に移動するので、
基板Ａの表面がノズル３０と同電位になってしまい、静
電気によるペーストに対する引力効果を失ってしまう場
合がある。

【００５６】また、本発明に用いられる塗布方法は、基
板Ａの表面の静電誘導で生じた電荷が大きく関与してい
るため、塗布前に基板Ａの除電を行って、不均一な電荷
の影響を排除することが好ましい。これによって、ノズ
ル３０から高電圧を印加した時に、ペーストと基板Ａ間
の電気的引力が均一となって、安定した塗布が行える。

【００５７】図４を用いて、本発明の別の実施態様であ
る基板帯電塗布装置６０を説明する。基板帯電塗布装置
６０は、ノズル塗布装置１の静電除去バー５６および除
電電源５４を、帯電電極６４および帯電電源６２に変
え、更に、ノズル３０から高圧電源５２を除去し、ノズ
ル３０を更にアース接地したものである。帯電電極６４
の幅（Ｘ方向）は、ノズル３０の噴出孔３２の配置幅と
同じかもしくはそれよりも長くすることが好ましい。

【００５８】この基板帯電塗布装置６０を用いた塗布
は、次のようにして行う。

【００５９】前記ノズル塗布装置１を用いた塗布方法
で、ノズル３０で最も原点Ｏ側にある噴出孔３２Ｏが、
基板Ａの最も原点Ｏ側にあるＲ画素部４４ＲＯ上にくる
ように、テーブル６を、原点Ｏ側とは逆のＸ方向に移動
させるところまでは全く同じである。次いで、ノズル３
０をＹ方向に原点Ｏに向かって移動させ、帯電電極６４
が基板Ａの塗布開始位置を過ぎたところで停止する。

【００６０】次に、測定した基板Ａの高さに応じて、基
板Ａとノズル３０の下面が所定の隙間となるように昇降
機構１６を駆動して、ノズル３０をＺ方向に下降停止さ
せる。ここで、帯電電源６２を作動させて、帯電電極６
４に電圧を印加する。続いて、リニア駆動装置８を駆動
して、ノズル３０を原点Ｏ側とは逆のＹ方向に移動させ
ながら、Ｒペーストを充填したノズル３０に、図示が省
略されたエアー加圧源からエアーを供給して、噴出孔３
２からＲペーストを噴出させる。 以上の動作によっ
て、帯電電極６４によって基板Ａの帯電した部分に、ノ
ズル３０から基板Ａにペーストを塗布することができ
る。この時の基板Ａの上の塗布開始位置とノズル３０の
ペースト４０の噴出タイミングは、エアーの昇圧時間や
噴出ペーストの着地時間を考慮し、塗布開始位置の前か
ら噴出を始めて、丁度、塗布開始位置からペーストが付
着できるようにするのが好ましい。塗布の終点がきた
ら、ノズル３０へのエアーの供給、帯電電源６２の通電
を停止するとともに、ノズル３０をＺ方向に上昇させて
塗布を終える。

【００６１】次いで、ノズル３０をＹ方向に原点Ｏ側に
復帰させるとともに、ノズル３０の噴出孔３２を今度
は、次の塗布すべき基板ＡのＲ画素部４４Ｒに来るよう
に、テーブル６を原点Ｏ側とは逆のＸ方向に移動させ
る。引き続いて、同様に塗布を行い、所定の領域の塗布
が完了したら、テーブル６の吸着を解除して、基板Ａを
次の工程に移載する。以下、Ｇ、Ｂ画素についても、そ
れぞれの専用のノズル塗布装置で、同様の塗布をおこな
って、基板Ａ上にＲＧＢ三色のストライプ状塗布を完成
させる。

【００６２】以上説明した塗布方法で、予め帯電電極で
基板Ａの上に静電気を帯電させた後、ペースト４０をア
ース接地されたノズル３０からストライプ状に塗布する
ときの作用は、ノズル塗布装置１でノズル３０に高電圧
を印加してストライプ状に塗布する時の作用と同じにな
る。

【００６３】すなわち、基板Ａに予め静電気を帯電させ
ると、近接して対向配置されているアース接地されたノ
ズル３０には、静電誘導効果により、基板Ａとは逆の電
荷が生じ、更に、基板Ａに近いノズル先端の噴出孔３０
の周辺には、電荷が特に集中する。その状態で、ノズル
３０からペースト４０を噴出すると、ペースト４０がノ
ズル３０と同極に帯電して噴出されることになるので、
噴出孔３０の周辺の不均一性のために噴出したペースト
４０の先端が基板Ａに着地する前に湾曲しようとして
も、ノズル３０の電位とペースト４０の帯電電位が同極
であり反力が生じるため、噴出したペーストは直進し
て、基板Ａの方にそのまま着地することになる。

【００６４】また、基板Ａの表面は、ノズル３０、およ
びペースト４０とは逆の電位であり、その結果、静電気
力でペーストと基板Ａが電気的に引き合う。そのためペ
ースト４０はノズル３０からまっすぐ基板Ａに向かって
降下するとともに、高密着力で基板Ａに安定して着地さ
せることが可能となる。以上の作用から、基板Ａに帯電
する電圧は、正、あるいは負のいずれでも良いと云え
る。

【００６５】ノズル塗布装置１でノズル３０に高電圧を
印加して塗布するときと同じように、基板Ａの表面の帯
電電圧Ｅ［単位：Ｖ］の大きさは、２＜ＬＯＧ（Ｅ）＜
５の関係を満足することが好ましい。基板Ａの表面電気
抵抗は、静電誘導で基板Ａの上に生じた電荷が簡単には
移動できないように、高いほうが望ましい。ブラックマ
トリックス膜の施された基板Ａの表面の電気抵抗値は、
１ＭΩ／ｓｑ以上であることが好ましく、より好ましく
は、１００ＭΩ／ｓｑ以上である。これよりも基板Ａの
電気抵抗が低いと、電圧を印加したノズル３０を近づけ
た瞬間に、放電と共に基板Ａの上の電荷がノズル３０の
方に移動するので、基板Ａの表面をノズル３０と同電位
にしてしまい、静電気によるペーストに対する引力効果
を失ってしまう場合がある。また、基板Ａの帯電電荷は
減衰しやすいため、基板Ａの周辺の雰囲気の湿度は、７
０％ＲＨ以下が好ましく、また、基板Ａへの帯電は、塗
布直前に行なうことが好ましい。

【００６６】なお、本発明が適用できる基板の大きさ
は、特に限定されないが、好ましくは、対角の長さが１
００〜２，０００ｍｍ、より好ましくは、５００〜１，
３００ｍｍである。更に、使用するＲＧＢ色画素膜用の
ペーストは、特に限定されないが、ノズルから均一に噴
出するためには、粘度が１０〜１００，０００ｃｐｓ、
より好ましくは、５，０００〜５０，０００ｃｐｓであ
る。また、ノズルの孔径は、ペーストが画素幅からはみ
出さず塗布するために、１０〜１５０μｍが好ましい。

【００６７】更に、使用するＲＧＢペーストの塗布条件
としては、塗布時のノズル３０と基板Ａとのすきまは、
４０〜５００μｍ、より好ましくは、８０〜３００μ
ｍ、塗布速度は、０．１〜２０ｍ／分、より好ましく
は、０．５〜１０ｍ／分である。

【００６８】更に、また、基板のブラックマトリックス
膜の格子形状は、横方向ピッチが、好ましくは、５０〜
３００μｍ、より好ましくは、１００〜２００μｍ、縦
方向ピッチが、好ましくは、１００〜５００μｍ、より
好ましくは、２００〜３００μｍ、ブラックマトリック
ス膜の線幅は、好ましくは、５〜１００μｍ、より好ま
しくは、１０〜５０μｍ、更に、ブラックマトリックス
膜の厚さは、０．０５〜５０μｍ、より好ましくは、
０．１〜２μｍである。また、本発明は、格子形状のブ
ラックマトリックスのみではなく、ストライプ状のブラ
ックマトリックスにも適用可能であることは勿論であ
る。

【００６９】なお、ノズル塗布装置１については、構成
を変えて、ノズル３０を固定、基板Ａを移動させてスト
ライプ状に塗布できるようにしてもよい。また、ノズル
３０の噴出孔３２は、円形でなく、矩形や他の形状であ
ってもよい。矩形の場合は、対角長さが、１０〜１５０
μｍが好ましい。また、ペーストをノズルから圧送によ
って塗布したが、定容量型のポンプを用いて塗布しても
よい。定容量型のポンプとしては、ギアポンプ、ダイヤ
フラムポンプ、チュービングポンプ、シリンジポンプ等
が好適である。

【００７０】

【実施例】以下実施例により、本発明を更に具体的に説
明する。

【００７１】カラーフィルターを製造するために、先
ず、３６０×４６５ｍｍで厚さ０．７ｍｍの無アルカリ
ガラス基板をウェット洗浄によって基板上のパーティク
ルを除去後、ダイコータで、ブラックマトリックス材を
１０μｍの厚さで基板全面に塗布した。ブラックマトリ
ックス材には、遮光材にチタン酸窒化物、バインダーに
ポリアミック酸、溶剤にγ−ブチロラクトンを使用し、
固形分濃度９．６％、粘度１７．５ｃｐｓに調整したペ
ーストを用いた。塗布後、ホットプレートを使用した乾
燥装置で、１３０℃で２０分乾燥し、厚さ１μｍのブラ
ックマトリックス膜を得た。

【００７２】そして、その上に、固形分濃度１７％のレ
ジスト液（シプレー製ＸＰ９４２５１）を、これもダイ
コータで、９．４μｍの厚さで基板全面に塗布した。９
０℃に加熱したホットプレートで１０分乾燥後、１μｍ
のブラックマトリックス材の上に、１．６μｍの乾燥レ
ジスト膜を形成した。次に、露光、現像処理後、レジス
ト剥離を行って、基板の幅方向に、ピッチが１１０μｍ
で１９２１本、基板の長手方向に、ピッチが３３０μｍ
４８１本、線幅が３０μｍとなる格子形状のブラックマ
トリックス膜を、対角が１０．４インチの大きさとなる
基板上領域２ヶ所に形成した。

【００７３】続いて、ノズル塗布装置１を用いて、ＲＧ
Ｂペーストを順番に、噴出孔径４０μｍ、ピッチ３３０
μｍ、噴出孔数６４個のノズルを使って、ストライプ塗
布を実施した。塗布は、基板とノズルの間隙を２００μ
ｍに保ちながら、ノズル前方に設置した静電除去バーに
通電し、かつ、ノズルに電圧を印加して、ノズル移動速
度９ｍ／ｍｉｎで行った。静電除去バーへの通電とノズ
ルへの電圧印加は、いずれも塗布開始位置より前方から
行った。この時、ノズルにかける電圧Ｅは、２．６ＫＶ
／ｍｍ［＝（ノズルにかける印加電圧２．３ＫＶ）／
（ノズルとテーブルとの間隔０．９ｍｍ）］の直流成分
に、３００Ｖで且つ５０ＫＨｚの矩形に近い交流成分を
重畳したものとした。

【００７４】以上の電圧印加、およびノズル移動条件
で、基板内に２ヶ所ある対角１０．４インチの領域内の
ＲＧＢ各色の画素部に、塗布厚さ６μｍで、基板長手方
向に、上記ペーストのそれぞれをストライプ状に塗布し
た。対角１０．４インチの領域内の画素部全てを各色ペ
ーストでストライプ状に塗布するために、各色で、ノズ
ルをそれぞれ１０回づつ往復させた。

【００７５】ここで、Ｒペーストには、ポリアミック酸
をバインダー、γ−ブチロラクトン、Ｎ-メチル-２-ピ
ロリドンと３-メチル-３-メトキシブタノールの混合物
を溶媒（以下溶媒Ａと呼称）、ピグメントレッド１７７
を顔料、に用いて混合し、固形分濃度２１％、粘度を５
１，５００ｃｐｓに調整したものを用い、更に、Ｇペー
ストには、Ｒペーストの組成中、顔料をピグメントグリ
ーン３６にして、固形分濃度２０％、粘度を４９，００
０ｃｐｓに調整したもの、Ｂペーストには、Ｒペースト
の組成中、顔料をピグメントブルー１５にして、固形分
濃度を２０％、粘度を５０，０００ｃｐｓに調整したも
のを用いた。

【００７６】ペースト塗布平均厚みがブラックマトリッ
クス高さより高くなるが、粘度を高く設定したため、ブ
ラックマトリックスの稜線から越流することなく、色画
素内で凸型に形状をとどめることが出来た。塗布された
ペーストは、静電気力で基板への密着が増し、塗膜の断
面を高精度に所定の長方形状に形成できた。

【００７７】この基板を、２６０℃のホットプレートで
３０分加熱してキュアした後、パッドに、直径４００ｍ
ｍで厚さが１．３ｍｍの特殊ウレタン発泡体（ロデール
ニッタ製）、研磨材に、アルミナ１２０（粒子径０．２
μｍ）を使用して、研磨機で基板全面を研磨し、各ＲＧ
Ｂ色画素膜の厚さを１．０±０．０２μｍにした。続い
て、ＩＴＯをスパッタリングで付着させ、カラーフィル
ターを作成した。

【００７８】得られたカラーフィルターは、混色がな
く、色度も基板全面に亘って均一で、品質的に申し分な
いものであった。

【００７９】更に、このカラーフィルターを、中性洗剤
で洗浄した後、ポリイミド樹脂からなる配向膜を印刷法
により塗布し、ホットプレートで２５０℃、１０分間加
熱した。膜厚は、０．０７μｍであった。この後、先に
得られたカラーフィルター基板をラビング処理し、シー
ル剤をディスペンス法により塗布、ホットプレートで９
０℃、１０分間加熱した。

【００８０】一方、ガラス上にＴＦＴアレイを形成した
基板も同様に洗浄した後、配向膜を塗布、加熱した。そ
の後、直径５．５μｍの球状スペーサーを散布し、前記
カラーフィルター基板と重ね合わせ、オーブン中で加圧
しながら１６０℃で９０分間加熱して、シール剤を硬化
させた。

【００８１】このセルに液晶注入を行った後、紫外線硬
化樹脂により液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセ
ルの２枚のガラス基板の外側に貼り付け、更に、得られ
たセルをモジュール化して、液晶表示装置を完成させ
た。

【００８２】得られた液晶表示装置は、混色がなく、色
度も基板全面に亘って均一で、品質的に申し分ないもの
であった。

【００８３】

【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法お
よび製造装置によれば、ノズルでテーブル上の基板にペ
ーストをストライプ状に塗布する時のノズルとテーブル
間に印加される電圧印加条件が最適化されており、ある
いは、事前に基板に静電気を帯電された状態で、ペース
トの基板への塗布が行われるので、静電気力によって、
ペーストがまっすぐ基板に安定して着地するようにな
り、ノズルによるストライプ状の塗布が、安定かつ高精
度、更には、隣接する画素部との混色を生じることなく
遂行される。

【００８４】また、この作用、効果により、複数のペー
スト噴出孔を配したノズルによって、ＲＧＢ３色のペー
ストを一括して、高精度、かつ安定して塗布することも
実現し、塗布後の工程を、従来の場合に対して、大幅に
削減することが可能となり、これによって、高品質のカ
ラーフィルターを低コストで、かつ高い生産性で製造す
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るカラーフィルターの製造装置の
一実施態様の上面斜視図である。

【図２】 図１に示した装置におけるペースト塗布状態
の一例を説明する縦断面模式図である。

【図３】 図１に示した装置において、電圧を印加して
ペーストを塗布する場合の状態を説明する一部断面側面
模式図である。

【図４】 図１に示した装置において、基板に予め帯電
させてペーストを塗布する場合の状態を説明する一部断
面側面模式図である。

【符号の説明】

１ ：ノズル塗布装置 ２ ：ＸＹＺステージ ６ ：テーブル １４ ：ブラケット １６ ：昇降機構 １８ ：絶縁板 ３０ ：ノズル ３２ ：噴出孔 ３４ ：マニホールド ４０ ：ペースト ４４Ｒ：Ｒ画素部 ４４Ｇ：Ｇ画素部 ４４Ｂ：Ｂ画素部 ４８ ：ガラス基板 ５２ ：高圧電源 ５４ ：除電電源 ５６ ：静電除去バー ５８ ：中間板 ６０ ：基板帯電塗布装置 ６２ ：帯電電源 ６４ ：帯電電極 Ａ ：基板 Ｃ ：乾燥レジスト膜 Ｄ ：ブラックマトリックス膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA11 BA64 BB01 BB02 BB42 2H091 FA02Y FC01 FC29 GA03 GA06 GA08 LA12 5C094 AA08 AA43 AA44 AA48 BA43 CA19 CA24 DA13 EB02 ED03 ED15 FA01 FB01 GB10 JA02 JA03 JA08

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブル上に載置された基板上のブラッ
   クマトリックス間にある色画素部に、ノズルに設けられ
   た噴出孔よりペーストを噴出してストライプ状に塗布し
   色画素膜を形成するカラーフィルターの製造方法であっ
   て、前記ノズルと前記テーブル間に、２＜ＬＯＧ（Ｅ）
   ＜５の関係を満足する電圧Ｅ［単位：Ｖ/ｍｍ］を印加
   しながら、前記噴出孔よりペーストを噴出してストライ
   プ状に塗布することを特徴とするカラーフィルターの製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記電圧Ｅに、４＜ＬＯＧ（Ｆ）＜８の
   関係を満足する周波数Ｆ［単位：Ｈｚ］の交流成分が含
   まれていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフ
   ィルターの製造方法。
3. 【請求項３】 前記塗布開始前および／または終了後
   に、前記基板を除電することを特徴とする請求項１ある
   いは２に記載のカラーフィルターの製造方法。
4. 【請求項４】 基板上のブラックマトリックス間にある
   色画素部に、ノズルに設けられた噴出孔よりペーストを
   噴出してストライプ状に塗布し色画素膜を形成するカラ
   ーフィルターの製造方法であって、前記基板に、２＜Ｌ
   ＯＧ（ｅ）＜５の関係を満足する静電気ｅ［単位：Ｖ］
   を帯電させた後、前記噴出孔よりペーストを噴出してス
   トライプ状に塗布することを特徴とするカラーフィルタ
   ーの製造方法。
5. 【請求項５】 前記基板表面の電気抵抗が、１ＭΩ／ｓ
   ｑ以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載のカラーフィルターの製造方法。
6. 【請求項６】 前記噴出孔の出口の対角長さあるいは直
   径が、１０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項
   １乃至５のいずれかに記載のカラーフィルターの製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記基板が、ブラックマトリックスの上
   部に隔壁を有する基板であることを特徴とする請求項１
   乃至４のいずれかに記載のカラーフィルターの製造方
   法。
8. 【請求項８】 基板を載置するテーブルと、該テーブル
   上に載置される基板にペーストを噴出してストライプ状
   に塗布する噴出孔を有するノズルと、該ノズルにペース
   トを供給する供給手段と、前記テーブルと前記ノズルと
   を前記塗布が行われるように相対的に移動させる移動手
   段を備えたカラーフィルターの製造装置であって、前記
   ノズルと前記テーブル間に、２＜ＬＯＧ（Ｅ）＜５の関
   係を満足する電圧Ｅ［単位：Ｖ/ｍｍ］を印加する電圧
   印加手段と、前記ノズルからのペースト噴出時に、前記
   電圧Ｅが印加されるように前記電圧印加手段を作動させ
   る電圧印加制御手段を有することを特徴とするカラーフ
   ィルターの製造装置。
9. 【請求項９】 前記電圧Ｅに、４＜ＬＯＧ（Ｆ）＜８の
   関係を満足する周波数Ｆ［単位：Ｈｚ］の交流成分を付
   与する交流成分発生手段を備えることを特徴とする請求
   項８に記載のカラーフィルターの製造装置。
10. 【請求項１０】 前記塗布開始前および／または終了後
    に、前記テーブルに載置される基板を除電する除電手段
    を備えることを特徴とする請求項８あるいは９に記載の
    カラーフィルターの製造装置。
11. 【請求項１１】 基板を載置するテーブルと、該テーブ
    ル上に載置される基板にペーストを噴出してストライプ
    状に塗布する噴出孔を有するノズルと、該ノズルにペー
    ストを供給する供給手段と、前記テーブルと前記ノズル
    とを前記塗布が行われるように相対的に移動させる移動
    手段を備えたカラーフィルターの製造装置であって、前
    記テーブルに載置される基板に、２＜ＬＯＧ（ｅ）＜５
    の関係を満足する静電気ｅ［単位：Ｖ］を帯電させる帯
    電手段を有することを特徴とするカラーフィルターの製
    造装置。
12. 【請求項１２】 前記噴出孔の出口の対角長さあるいは
    直径が、１０〜１５０μｍであることを特徴とする請求
    項８乃至１１のいずれかに記載のカラーフィルターの製
    造装置。