JP2006350121A - カラーフィルタの欠陥修正方法およびカラーフィルタの欠陥修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 修正用インクの欠陥部以外への付着を防止するとともに、欠陥を低コストかつ少ない工程数で修正し、欠陥の修正に要する時間を短縮化することのできるカラーフィルタの欠陥修正方法を提供する。
【解決手段】 レーザ光照射手段４によってカラーフィルタ２に存在する欠陥を除去し、該欠陥が除去された部分を加熱手段５により加熱する。次いで、インクジェット装置６によりレーザ光照射領域に修正用インクを付与し、修正用インクを付与すると同時に修正用インクに含まれる溶媒が蒸発させることによってカラーフィルタ２に存在する欠陥を修正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラーフィルタの欠陥修正方法およびカラーフィルタの欠陥修正装置に関する。

近年、携帯電話、液晶テレビジョン、パーソナルコンピュータなどの普及に伴い、液晶パネルディスプレイの需要が急速に増加し、液晶パネルディスプレイの高精細化、低価格化がさらに求められている。液晶パネルディスプレイの製造コストの中では、カラーフィルタの製造コストの占める割合が大きく、液晶パネルディスプレイの低価格化を実現するためにはカラーフィルタの低価格化が必須である。

カラーフィルタは、液晶パネルディスプレイをカラー表示するための液晶セル内に構成される部材の１つであり、ガラス基板などの透明な基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色パターンが規則正しく配列される。カラーフィルタは、カラー表示用のＲ、Ｇ、Ｂの着色パターンで構成される着色層と、異なる色の着色層の境界に設けられる光遮断用のブラックマトリックスで構成される遮光層とからなるフィルタ層と、フィルタ層を保護する透明な保護膜と、液晶を駆動するための透明電極膜とを含む。このようなカラーフィルタの製造方法としては、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法の４種が量産実用化されている。

染色法は、フォトリソグラフィにより、基板上に形成した透明レリーフパターンを、所定の分光特性の染料で染色し、Ｒ、Ｇ、Ｂおよびブラックマトリックスの着色パターンを形成する方法である。顔料分散法は、感光性レジストに顔料を分散させておき、それを基板上に塗布、露光、現像する工程を４回繰返してＲ、Ｇ、Ｂおよびブラックマトリックスの着色パターンを形成する方法である。印刷法は、カラーフィルタに要求される分光特性を満たすインクで、線あるいは点状の画素を、基板上に印刷機を使って形成する方法である。電着法は、透明電極が所定の形状にパターニングされた基板上に電着を３回繰返してＲ、Ｇ、Ｂの着色パターンを形成した後、各Ｒ、Ｇ、Ｂの色の間に、ブラックマトリックスを形成する方法である。

現在、液晶パネルディスプレイ用のカラーフィルタの製造方法としては、顔料分散法および染色法が最も一般的に用いられている。顔料分散法および染色法では、いずれもＲ、Ｇ、Ｂおよびブラックマトリックスの４色を着色するために、フォトリソグラフィを４回繰返す必要がある。このため、フォトリソグラフィ用のマスクへの異物などの付着、露光前のカラーフィルタへの異物などの付着、露光不良などによって、異物がフィルタ層（特に着色層）上またはフィルタ層と基板との間に付着する異物欠陥、ブラックマトリックスが着色層に配置される黒埋り欠陥、着色層に着色パターンが形成されない白抜け欠陥などの欠陥を生じることがある。

このような欠陥は、液晶パネルディスプレイとしてのカラー表示に悪影響を及ぼす可能性がある。最近では、液晶パネルディスプレイの高精細化、大型化に伴い、カラーフィルタの欠陥が生ずる頻度も高くなっている。カラーフィルタの低価格化を実現するためには、欠陥が生じた物を廃棄処理するのではなく、欠陥を修正することによって救済する方法および装置が必要不可欠である。

上記のようなカラーフィルタの欠陥を修正する方法として、欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射して欠陥および着色層を除去し、欠陥部を含むレーザ光照射領域に着色層の色に対応した色の修正用インクをインク付与手段によって充填した後、赤外線ランプなどの加熱手段によって加熱し修正用インクを乾燥させてカラーフィルタの欠陥の修正を行う方法が提案されている。

このような修正方法において、たとえばインク付与手段としてインクジェット装置を用いる場合、欠陥および着色層が除去された領域であるレーザ光照射領域に付与する修正用インクとしては、インクジェットヘッドからのインクの吐出を容易にするために、顔料および必要に応じて用いられる樹脂を溶媒で希釈したものが用いられる。したがって、レーザ光照射領域に顔料を充填させるためには、欠陥および着色層を除去したレーザ光照射領域の体積の数倍から十数倍の体積の修正用インクを付与しなければならない。このような体積の修正用インクをレーザ光照射領域に一度に付与すると、特に着色層に対する修正用インクの接触角が２０°以下と濡れ性が高い場合、付与した修正用インクがフィルタ層のレーザ光照射領域外部に溢れ出て隣接する他の色の着色層に付着し、新たな欠陥を発生する恐れがある。

このような問題に対して、光透過率が５〜９５％であり、黒と白との中間色の修正用インクを用いるカラーフィルタの欠陥修正方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される方法によれば、すべての着色層および遮光層に同一の修正用インクを用い、修正により欠陥部以外の領域に修正用インクが付着しても表示画面上では目立たないので、これを修正する必要がない。

また、特許文献１に開示される欠陥修正方法では、修正用インクの溶媒としてヘキサフルオロポリプロピレンなどのフッ素樹脂を含有するものを用い、欠陥部以外の領域への修正用インクの付着を防止している。また、特許文献１の欠陥修正方法では、レーザ光の照射による欠陥および着色層の除去に先立って、着色層に対してプラズマ重合による撥液処理を施し、着色層に対する修正用インクの濡れ性を小さくすることも提案されている。

しかしながら、修正用インクの溶媒としてヘキサフルオロポリプロピレンなどのフッ素樹脂を含有するものを用いても、着色層の表面状態、種類などによっては撥液性が悪くなる恐れがある。着色層の欠陥部以外の部分に中間色の修正用インクが付着しても、すべての着色層および遮光層に同一の修正用インクを用いるので修正の必要はないとされるけれども、このような中間色のインクが欠陥のない部分に付着してしまうと、カラー表示の際に表示画面の画質が中間色のインクが付着していない時に比べて低下するという問題が生じる。したがって、高精細化の求められるカラーフィルタの修正方法としては、欠陥部以外の部分への修正用インクの付着量を低減できるものが求められている。

また、欠陥部以外の部分への修正用インクの付着量を低減するために、着色層に対して撥液処理を施し、着色層に対する修正用インクの濡れ性を小さくする方法では、欠陥修正に要するコストおよび工程数が増加してしまう。さらに、欠陥部を含むレーザ光照射領域に修正用インクを充填した後、加熱手段によって加熱し修正用インクを乾燥させる方法では、多量の修正用インクの溶媒を蒸発させるのに時間がかかるとともに、溶媒の蒸発によって体積が減少した分の修正用インクを追加付与する工程および追加付与した修正用インクを加熱する工程を複数回繰返し行わなければならない恐れがある。

特開２００３−９８３３６号公報

本発明の目的は、修正用インクの欠陥部以外への付着を防止するとともに、欠陥を低コストかつ少ない工程数で修正し、欠陥の修正に要する時間を短縮化することのできるカラーフィルタの欠陥修正方法およびカラーフィルタの欠陥修正装置を提供することである。

本発明は、基板上に着色層および遮光層からなるフィルタ層を備えるカラーフィルタに存在する欠陥を修正するカラーフィルタの欠陥修正方法において、
フィルタ層に存在する異物欠陥、黒埋り欠陥または白抜け欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射する工程と、
レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する工程と、
レーザ光照射領域に修正用インクを付与する工程とを含むカラーフィルタの欠陥修正方法である。

また本発明は、基板上に着色層および遮光層からなるフィルタ層を備えるカラーフィルタに存在する欠陥を修正するカラーフィルタの欠陥修正装置において、
カラーフィルタを載置するステージと、
フィルタ層に存在する異物欠陥、黒埋り欠陥または白抜け欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
レーザ光照射手段がレーザ光を照射する動作を検知する第１検知手段と、
第１検知手段によって検知されるレーザ光照射動作に応じて、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する加熱手段と、
加熱手段がレーザ光照射領域を加熱する動作を検知する第２検知手段と、
第２検知手段によって検知される加熱動作に応じて、レーザ光照射領域に修正用インクを付与するインク付与手段と、
レーザ光照射手段、加熱手段およびインク付与手段と、ステージとの相対的な位置を調整する位置調整手段とを含むカラーフィルタの欠陥修正装置である。

また本発明は、インク付与手段は、修正用インクを吐出するインクジェット装置であることを特徴とする。

また本発明は、レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されるレーザ光照射領域の大きさを検出する領域検出手段と、
加熱手段によって加熱されるレーザ光照射領域の温度を検知する温度検知手段と、
領域検出手段によって検出されるレーザ光照射領域の大きさに応じて、温度検知手段によって検知される温度が予め定められる温度となるように加熱手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。

また本発明は、レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されるレーザ光照射領域の大きさを検出する領域検出手段と、
時間を計測する計時手段と、
領域検出手段によって検出されるレーザ光照射領域の大きさに応じて、レーザ光照射領域を加熱する時間を予め定める時間にするように加熱手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、フィルタ層に存在する異物欠陥、黒埋り欠陥または白抜け欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射する工程と、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する工程と、レーザ光照射領域に修正用インクを付与する工程とを含む方法によってカラーフィルタの欠陥を修正する。このような欠陥修正方法では、まず、レーザ光を照射するレーザ光照射工程によって欠陥を含むフィルタ層の欠陥部を除去し、レーザ光照射領域を加熱する加熱工程によって該フィルタ層の欠陥部が除去されたレーザ光照射領域を加熱する。次いで、レーザ光照射領域に修正用インクを付与するインク付与工程によって該加熱されたレーザ光照射領域に修正用インクを付与する。このインク付与工程では、加熱工程によって予め加熱されたレーザ光照射領域に修正用インクを付与し、修正用インクを付与すると同時に修正用インクに含まれる溶媒が蒸発するので、修正用インクの付与と乾燥とが同時に行える。このため、修正用インクがレーザ光照射領域から溢れ出て欠陥部以外の部分へ付着するのを防止することができるとともに、インクの補充および乾燥工程を複数回繰返す必要がないので、少ない工程数かつ短時間で欠陥の修正を行うことができる。また、フィルタ層に対する修正用インクの濡れ性を考慮する必要がなく、修正用インクの材料が限定されず、さらに、フィルタ層に撥液処理を施す必要がないので、低コストで好適に欠陥の修正を行うことができる。

また本発明によれば、カラーフィルタを載置するステージと、フィルタ層に存在する異物欠陥、黒埋り欠陥または白抜け欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、レーザ光照射手段がレーザ光を照射する動作を検知する第１検知手段と、第１検知手段によって検知されるレーザ光照射動作に応じて、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する加熱手段と、加熱手段がレーザ光照射領域を加熱する動作を検知する第２検知手段と、第２検知手段によって検知される加熱動作に応じて、レーザ光照射領域に修正用インクを付与するインク付与手段と、レーザ光照射手段、加熱手段およびインク付与手段と、ステージとの相対的な位置を調整する位置調整手段とを含むカラーフィルタの欠陥修正装置が提供される。このような欠陥修正装置では、第１検知手段によりレーザ光照射動作が終了したことを検知すると、加熱手段によりレーザ光照射領域を加熱し、第２検知手段により加熱動作が終了したことを検知すると、インク付与手段により修正用インクを付与することができるので、前述のレーザ光照射工程、加熱工程およびインク付与工程を含む一連の欠陥修正方法を実現することができる。したがって、このような欠陥修正装置によって、修正用インクの欠陥部以外への付着を防止するとともに、低コスト、少ない工程数かつ短時間でカラーフィルタに存在する欠陥の修正を行うことができる。

また本発明によれば、インク付与手段は、修正用インクを吐出するインクジェット装置であるので、微小なレーザ光照射領域にも修正用インクを付与することができるとともに、レーザ光照射領域に応じて付与する修正用インクの量を調整し易い。

また本発明によれば、欠陥修正装置は、レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されるレーザ光照射領域の大きさを検出する領域検出手段と、加熱手段によって加熱されるレーザ光照射領域の温度を検知する温度検知手段と、領域検出手段によって検出されるレーザ光照射領域の大きさに応じて、温度検知手段によって検知される温度が予め定められる温度となるように加熱手段を制御する制御手段とを含む。このことによって、レーザ光照射領域の大きさに応じて加熱温度を変化させることができるので、レーザ光照射領域が小さい場合、加熱温度を低くして加熱に要するエネルギーコストを削減でき、レーザ光照射領域が大きい場合、加熱温度を高くして該大きいレーザ光照射領域に付与された多量の修正用インクを充分に乾燥させることができる。

また本発明によれば、欠陥修正装置は、レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されるレーザ光照射領域の大きさを検出する領域検出手段と、時間を計測する計時手段と、領域検出手段によって検出されるレーザ光照射領域の大きさに応じて、レーザ光照射領域を加熱する時間を予め定める時間にするように加熱手段を制御する制御手段とを含む。このことによって、レーザ光照射領域の大きさに応じて加熱時間を変化させることができ、レーザ光照射領域が小さい場合、加熱時間を短くし、レーザ光照射領域が大きい場合、加熱時間を長くすることによって、加熱に要するエネルギーコストを抑えつつ、充分に修正用インクを乾燥させることができる。

本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法は、フィルタ層に存在する異物欠陥、黒埋り欠陥または白抜け欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射する工程と、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する工程と、レーザ光照射領域に修正用インクを付与する工程とを含む。ここでは、まず本発明の欠陥修正方法に好適に用いられる欠陥修正装置について説明し、その後欠陥修正方法について詳細を説明する。

図１は、本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法に用いられる欠陥修正装置１の構成を簡略化して示す側面図である。欠陥修正装置１はカラーフィルタ２を載置するステージ３と、カラーフィルタ２のフィルタ層に存在する異物欠陥、黒埋り欠陥または白抜け欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射するレーザ光照射手段４と、装置全体の動作を制御する制御手段７に備えられ、レーザ光照射手段４がレーザ光を照射する動作を検知する第１検知手段７ａと、第１検知手段７ａによって検知されるレーザ光照射動作に応じて、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する加熱手段５と、制御手段７に備えられ、加熱手段５がレーザ光照射領域を加熱する動作を検知する第２検知手段７ｂと、第２検知手段７ｂによって検知される加熱動作に応じて、レーザ光照射領域に修正用インクを付与するインク付与手段であるインクジェット装置６と、レーザ光照射手段４、加熱手段５およびインクジェット装置６と、ステージ３との相対的な位置を調整する位置調整手段８とを含んで構成される。

ここで、図１中に示すＸ−Ｙ−Ｚの３軸方向について説明する。Ｘ軸方向は、水平面座標である２次元平面座標を表すＸ−Ｙ２軸のうちの１軸であり、レーザ光照射手段４、インクジェット装置６および加熱手段５が並列配置される方向と定義する。Ｙ軸方向は、水平面座標である２次元平面座標を表す残りの１軸であって、先のＸ軸方向に直交する方向と定義する。Ｚ軸方向は、Ｘ軸およびＹ軸の両方に直交する方向であり、鉛直方向に一致する方向と定義する。

図２は欠陥修正装置１によって欠陥が修正されるカラーフィルタ２の上面図であり、図３は図２に示すカラーフィルタ２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。カラーフィルタ２は、透明な基板２１と、基板２１上に形成される着色層２３および遮光層２４からなるフィルタ層２２とを含んで構成される。

基板２１は、たとえばガラス基板、プラスチック基板などの透明な基板である。基板２１上に形成されるフィルタ層２２の着色層２３は、カラー表示用のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色パターンからなる各色の着色層である赤色着色層２３ｒ，緑色着色層２３ｇ，青色着色層２３ｂにより構成される。着色層２３は、赤色着色層２３ｒ，緑色着色層２３ｇ，青色着色層２３ｂの各着色パターンが縞状に配列されるストライプ配列を有する。以後、特定の色の着色層を示すとき以外は、着色層２３ｒ，２３ｇ，２３ｂを着色層２３と総称する。遮光層２４は、縞状に配列される着色層２３の異なる色の着色層２３同士の境界に設けられる光遮断用のブラックマトリックスからなる。このような着色層２３および遮光層２４からなるカラーフィルタ２のフィルタ層２２は、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法などの通常用いられる方法で形成される。フィルタ層２２は、たとえば、着色層２３の幅が３００μｍ、厚みが２μｍ、また、遮光層２４の幅が１００μｍで形成される。

欠陥修正装置１により欠陥を修正されるカラーフィルタ２は、フィルタ層２２の着色層２３に、異物欠陥２５、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７を有する。なお、図２および図３に示すカラーフィルタ２には、異物欠陥２５、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７が隣合って存在するけれども、説明の便宜上そうしたものであり、これらの欠陥が必ずしも隣接して存在するということではない。カラーフィルタ２に存在する欠陥は、異物欠陥２５、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７が、それぞれ赤色着色層２３ｒ、緑色着色層２３ｇ、青色着色層２３ｂに存在する。欠陥修正装置１は、このようなフィルタ層２２に存在する異物欠陥２５、黒埋り欠陥２６、白抜け欠陥２７などを修正する。

欠陥修正装置１に備えられるステージ３は、基台９上の位置調整手段８上に水平に設けられる。ステージ３のカラーフィルタ２が載置される面である載置面は、カラーフィルタ２を充分に密着させて載置させることのできる素材からなり、たとえばガラスなどの熱伝導率が低い素材から構成される。ステージ３は、図示しない突起形状の位置決めピンと、カラーフィルタ２を真空吸着によって固定する真空吸着手段とによってカラーフィルタ２を位置決めし、カラーフィルタ２を載置面上に固定する。

位置調整手段８は、ステージ３上の欠陥の修正すべき地点がレーザ光照射手段４、加熱手段５またはインクジェット装置６の直下に配置されるようにステージ３の位置を調整する手段であり、たとえばＸ−Ｙ−Ｚの３軸方向に移動可能な３軸テーブルである。なお位置調整手段８は、必ずしも３軸方向へ移動可能である必要がなく、Ｘ−Ｙの２軸方向に移動可能なテーブルであってもよく、また１軸かつ回転移動可能なテーブルなどであってもよい。

位置調整手段８は、たとえばカラーフィルタ２の欠陥部分を検出する画像処理装置と組合わされ、画像処理装置によって検出されるカラーフィルタ２の欠陥部分の位置を制御手段７へ入力し、制御手段７からの動作指令に従って、カラーフィルタ２を検出結果に対応して処理を実行する位置へ移動させるように構成させることが望ましい。

ステージ３の上方には、レーザ光照射手段４、加熱手段５およびインクジェット装置６を支持する支持部材１０が基台９に固定されて設けられる。また、支持部材１０には、加熱手段５によって加熱されるレーザ光照射領域の温度を検知する温度検知手段と、カラーフィルタ２の上面の高さを検知する高さ検知手段とが備えられるけれども、図示を省略する。

レーザ光照射手段４、インクジェット装置６および加熱手段５は、この順番にＸ軸方向に並列配置される。なお、インクジェット装置６および加熱手段５は、インクジェット装置６が加熱手段５による熱の影響をほとんど受けないように、たとえば１０ｃｍ程度以上離隔して設けられる。また、レーザ光照射手段４は、レーザ照射動作がインクジェット装置６および加熱手段５に影響を及ぼさない程度に離隔して設けられる。

レーザ光照射手段４は、欠陥部にレーザ光を照射して欠陥およびその周辺部の着色層２３を除去し、欠陥除去部を形成する。レーザ光照射手段４としては、特に限定されるものではないけれども、固体レーザのＹＡＧレーザ、気体レーザのエキシマレーザなどが好適に用いられる。レーザ光照射手段４は、画像処理装置によって検出され、制御手段７に入力されるカラーフィルタ２の欠陥の大きさに応じた制御手段７からの動作指令に従って、該欠陥の大きさに応じたレーザ光照射領域の大きさでレーザ光照射動作を行うように構成されることが望ましい。

なお、本明細書中において、レーザ光照射手段４によりレーザ光が照射される欠陥およびその周辺部をレーザ光照射領域と呼び、レーザ光が照射されて除去された着色層２３のレーザ光照射領域を含む部分を欠陥除去部と呼ぶ。

レーザ光照射手段４がレーザ照射動作を実行したことは、制御手段７に備えられる第１検知手段７ａにより検知される。また、制御手段７で制御されるレーザ光照射動作によるレーザ光照射領域の大きさは、制御手段７に備えられる領域検出手段７ｃによって検出される。

加熱手段５は、第１検知手段７ａで検知されるレーザ光照射手段４によるレーザ光照射動作に応じて、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する。この加熱により、レーザ光照射領域を含む欠陥除去部が加熱される。加熱手段５としては、たとえば、赤外線ランプなどを用いることができる。加熱手段５は、制御手段７によって図示しない電源の出力が制御され、温度検知手段で検知される温度が、領域検出手段７ｃで検出されるレーザ光照射領域の大きさおよび修正用インクの種類に応じた温度であって、予め試験して定められる温度になるように調整される。加熱手段５が加熱動作を実行したことは、制御手段７に備えられる第２検知手段７ｂにより検知される。

このようにレーザ光照射手段４および加熱手段５が制御されることにより、以下のような利点が得られる。欠陥が小さい場合、制御手段７により制御されるレーザ光照射領域が小さくなり、欠陥除去部も小さくなる。このことにより、欠陥除去部に付与する修正用インクの使用量を少なくすることができる。さらに、加熱手段５がレーザ光照射領域の大きさに応じて制御され、レーザ光照射領域が小さい場合、付与される修正用インクの量も少なくなるので、修正用インクに含まれる溶媒を蒸発させるための加熱温度を低くすることができ、加熱に要するエネルギーコストを削減できる。一方、欠陥が大きい場合、制御手段７により制御されるレーザ光照射領域が大きくなり、欠陥除去部も大きくなる。このことにより、欠陥除去部に付与する修正用インクの使用量も増大する。加熱手段５は、レーザ光照射領域の大きさに応じて制御され、レーザ光照射領域が大きい場合、加熱温度が高くなるように制御される。このことによって、レーザ光照射領域が大きくなり、欠陥除去部に付与される修正用インクの量が多くなっても、充分に修正用インクを乾燥させることができる。

インクジェット装置６は、インクジェット装置６をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動部１１に支持され、加熱手段５による加熱動作の実行が第２検知手段７ｂで検知されるのに応じて、加熱されたレーザ光照射領域に修正用インクを吐出して付与する。インクジェット装置６は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の修正用インクを吐出する複数のノズルと、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の修正用インクを備え、各色に対応するノズルが接続される複数のインク供給手段とを含んで構成される。インクジェット装置６は、たとえばピエゾ式吐出手段によって、該複数のノズルのうち、欠陥を修正すべき着色層２３の色に応じた色の修正用インクを備えるインク供給手段に接続されるノズルから、修正用インクを吐出する。本実施形態のインクジェット装置６は、１滴につき４ｐｌ程度の修正用インクを吐出することができ、インクジェット装置６による吐出滴数および吐出周波数は制御手段７により調整される。

インクジェット装置６による修正用インクの吐出滴数は、レーザ光照射手段４によりレーザが照射され、欠陥が除去された欠陥除去部の体積の分だけ顔料を含む固形分成分が付与される必要がある。インクジェット装置６により吐出する修正用インクは、たとえば、厚みが２μｍの着色層２３を８０μｍ×８０μｍの正方形の大きさで切欠いて欠陥除去部を形成した場合、約１３ｐｌの固形分成分を含む滴数が必要である。修正用インクに含まれる固形分成分の修正用インク中での体積比がたとえば１０％である場合、必要な固形分成分の１０倍の修正用インクが必要となるので、約１３ｐｌの固形分成分が必要な欠陥除去部には約１３０ｐｌの修正用インクを付与する必要がある。本実施形態のインクジェット装置６は、１滴につき４ｐｌ程度の修正用インクを吐出できるので、上記のような欠陥除去部には約３２滴の修正用インクを吐出する必要がある。

また、インクジェット装置６によって吐出される修正用インクは、１回に吐出する修正用インクの滴数が欠陥除去部の体積に相当する滴数となるように、複数回に分けて付与されることが好ましい。１回に吐出する修正用インクの体積が欠陥除去部の体積よりも大きくなりすぎると、修正用インクが欠陥除去部から溢れ出て欠陥部以外の部分に付着し、新たな欠陥を発生する恐れがある。たとえば、上記のような大きさの欠陥除去部には、３滴または４滴ずつの修正用インクが、それぞれ１１回または８回に分けて吐出されることが好ましい。数滴の修正用インクが少量ずつ複数回に分けて欠陥除去部に付与されると、欠陥除去部が予め加熱手段５により加熱された状態となっているので、該欠陥除去部の温度により修正用インク中の溶媒を短時間で蒸発させることが容易となる。

また、インクジェット装置６は、付与した修正用インク中の溶媒が蒸発するタイミングの吐出周波数で、次の数滴の修正用インクを付与するように制御手段７により制御される。この修正用インクを付与する吐出周波数は、予め試験によって求められることが好ましい。

ここで、修正用インクを付与する吐出周波数を決定するための試験例として、加熱手段５によってレーザ光照射領域を１５０℃に加熱し、インクジェット装置６によって３滴ずつ修正用インクを付与したときの吐出回数と、３滴の修正用インクに含まれる溶媒が蒸発するのに要した時間との関係を表１に示す。なお、修正用インクには、固形分として、アクリル系樹脂３体積部、アクリル系モノマー３体積部および顔料４体積部の混合物を用い、溶媒としてメトキシプロピルアセテート２０体積部およびジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート７０重量部の混合物を用いて作製した修正用インク（固形分と溶媒との体積比が１：９）を使用し、ステージ３には、載置面がガラスで構成されるものを用いた。

表１に示す結果によれば、１回目の吐出では、３滴の修正用インクに含まれる溶媒は１秒程度で蒸発した。その後、吐出回数が増えるごとに時間経過、修正用インクの付与などによる放熱によって欠陥除去部の温度が低下し、蒸発に要する時間が長くなるけれども、１１回目の吐出においても３秒程度で溶媒を蒸発させることができる。このことから、溶媒が蒸発した直後に次の修正用インクを付与すると、たとえば、１回目から１１回目までの吐出における溶媒蒸発時間の合計である２２秒で欠陥の修正を行うことができ、欠陥修正所要時間の短縮化を実現することができる。

なお、３滴または４滴の修正用インクを５秒以内に蒸発させるのに必要な限界の温度に低下するまでの時間は、ステージ３の載置面の材質がガラスである場合、５０秒程度である。したがって、インクジェット装置６は、たとえば３〜５秒の一定時間ごとの吐出周波数で、修正用インクを３〜４滴付与するように制御されてもよい。

すなわち、修正用インクは、吐出回数が増えるごとに吐出時間の間隔が小さくなるように吐出されてもよく、常に同じ時間の間隔で吐出されてもよい。また、インクジェット装置６から吐出する修正用インクの滴数は、常に同じ滴数を付与することに限定されず、吐出回数が増えるごとに減少するように調整されてもよい。

上記のように修正用インクを吐出するインクジェット装置６は、Ｚ軸方向について移動可能なＺ軸移動部１１を介して支持部材１０に固定される。Ｚ軸移動部１１は、インクジェット装置６をＺ軸方向に移動させ、インクジェット装置６とステージ３上のカラーフィルタ２上面との距離を調整する。なおインクジェット装置６のＺ軸方向における移動は、高さ検知手段により得られるカラーフィルタ２の上面の高さに応じて制御手段７によって調整される。

インクジェット装置６によるインク付与時において、インクジェット装置６とカラーフィルタ２との距離が大きくなり過ぎると、インクジェット装置６からレーザ光照射領域に吐出する修正用インクの吐出位置の精度が低下する。一方、インク付与時において、インクジェット装置６とカラーフィルタ２との距離が小さくなり過ぎると、インクジェット装置６のノズルがカラーフィルタ２に接触して外傷を与える恐れがある。したがって、インク付与時におけるインクジェット装置６のノズルとカラーフィルタ２の上面との距離は、０．２〜２ｍｍ程度とすることが好ましい。

一方、インクジェット装置６によるインク付与時以外は、たとえば、ステージ３のカラーフィルタ２の載置面が完全に水平に設置されていないなどの理由で、ステージ３の移動によりインクジェット装置６のノズルがカラーフィルタ２に接触する恐れがあるので、インクジェット装置６のノズルをカラーフィルタ２と離隔することが好ましい。

以下、欠陥修正装置１によってカラーフィルタの欠陥を修正する本発明の実施の一態様であるカラーフィルタの欠陥修正方法について説明する。本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法は、前述のように、異物欠陥２５、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７の欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射するレーザ照射工程と、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する加熱工程と、レーザ光照射領域に修正用インクを付与するインク付与工程とを含む。

まず、異物欠陥２５、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７の欠陥を有するカラーフィルタ２を、図示しない位置決めピンによって位置決めし、真空吸着によってステージ３の載置面上に吸着固定する。各欠陥の位置および大きさは、予め画像処理装置などによって検出され、制御手段７に入力される。

図４はレーザ光照射工程が行われたカラーフィルタ２の上面図であり、図５は図４に示すカラーフィルタ２の切断面線Ｖ−Ｖにおける断面図である。図４および図５では、レーザ光照射手段４によって、異物欠陥２５、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７を含む着色層２３が除去された欠陥除去部２８，２９，３０が、カラーフィルタ２に形成された状態を示す。

レーザ照射工程では、レーザ光照射手段４によって欠陥部にレーザ光を照射する。レーザ照射工程では、まず、レーザ光照射手段４によって欠陥部を切欠くために、位置調整手段８によりステージ３を移動させ、レーザ光照射手段４の直下に異物欠陥２５の切欠対象位置を配置させる。次いでレーザ光照射手段４は、異物欠陥２５の大きさに応じて異物欠陥２５およびその周辺部の赤色着色層２３ｒを含む欠陥部を切欠き、欠陥除去部２８を形成する。レーザ光照射手段４によって異物欠陥２５を含む欠陥部にレーザ光を照射する動作の実行は、第１検知手段７ａにより検知される。また、レーザ光照射手段４によってレーザ光が照射されるレーザ光照射領域の大きさは、領域検出手段７ｃにより検出される。

次いで、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７についても、それぞれの位置に応じて位置調整手段８でステージ３を移動させ、レーザ光照射手段４によってレーザ光を照射する。レーザ光照射手段４は、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７と、各欠陥の周辺部の緑色着色層２３ｇおよび青色着色層２３ｂとを含む欠陥部を切欠き、欠陥除去部２９，３０をそれぞれ形成する。レーザ光照射手段４が黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７にレーザ光を照射するレーザ光照射動作の実行は、第１検知手段７ａによりそれぞれ検知される。また、レーザ光照射手段４によってレーザ光を照射するレーザ光照射領域の大きさについても、それぞれ領域検出手段７ｃにより検出される。

すべての欠陥にレーザ光が照射されることが検知されると、次いで加熱工程に供される。加熱工程では、まず、加熱手段５によってレーザ光照射領域を含む欠陥除去部２８を加熱するために、位置調整手段８によりステージ３を移動させ、カラーフィルタ２の欠陥除去部２８を加熱手段５の直下に移動させる。次いで加熱手段５は、領域検出手段７ｃにより検出されるレーザ光照射領域の大きさに応じた温度、たとえば、レーザ照射領域の大きさが８０μｍ×８０μｍの正方形の大きさである場合、温度検知手段で検知される温度が１５０℃となるように、レーザ光照射領域を含む欠陥除去部２８を加熱する。加熱手段５により欠陥除去部２８が所望の温度に加熱されると、該加熱動作の実行が第２検知手段７ｂに検出される。第２検知手段７ｂにより加熱動作の実行が検知されると、直ちにインク付与工程に供される。

図６はインク付与工程が行われたカラーフィルタ２の上面図であり、図７は図６に示すカラーフィルタ２の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。図６および図７では、図４および図５に示す欠陥除去部２８，２９，３０にそれぞれの着色層２３の色に応じた修正用インクが付与され、異物欠陥２５、黒埋り欠陥２６および白抜け欠陥２７の欠陥が修正された状態を示す。

インク付与工程では、まず、インクジェット装置６によって欠陥除去部２８に修正用インクを付与するために、位置調整手段８によりステージ３を移動させ、加熱された欠陥除去部２８をインクジェット装置６のノズルの直下に移動させる。加熱された欠陥除去部２８がインクジェット装置６のノズルの直下に移動されると、Ｚ軸移動部１１によりインクジェット装置６のノズルをカラーフィルタ２の上面側に近接させる。インクジェット装置６が好適な高さまで移動されると、インクジェット装置６のノズルから欠陥除去部２８に向けて数滴の赤色の修正用インクが複数回に分けて付与される。付与された修正用インクの溶媒が予め加熱される欠陥除去部２８の温度により蒸発し、欠陥除去部２８に固形分成分のみが充填される状態となる。このことによって、カラーフィルタ２には一様な赤色着色層２３ｒが得られる。

以上のようにして、欠陥除去部２８に修正用インクを充填させ、赤色着色層２３ｒの修正を終了する。赤色着色層２３ｒの修正が終了すると、Ｚ軸移動部１１によりインクジェット装置６をカラーフィルタ２の上面から離反させ、ステージ３を移動させて次の欠陥部（欠陥除去部２９，３０）の加熱手段５による加熱と、インクジェット装置６による各着色層２３の色に応じた修正用インクの付与とを各着色層２３ごとに繰返し行い、緑色着色層２３ｇおよび青色着色層２３ｂの修正を行う。このようにして、欠陥のない一様な着色層２３を有するカラーフィルタ２を得る。

欠陥修正装置１によれば、加熱手段５によって予め加熱されたレーザ光照射領域に修正用インクを付与し、修正用インクを付与すると同時に修正用インクに含まれる溶媒を蒸発させることができるので、修正用インクの付与と乾燥とを同時に行うことができる。このため、修正用インクが欠陥除去部から溢れ出て欠陥部以外の部分へ付着するのを防止できるとともに、修正用インクを付与する度に加熱手段で溶媒を蒸発させるという工程を複数回繰返す必要がないので、少ない工程数かつ短時間で欠陥の修正を行うことができる。また、フィルタ層２２に対する修正用インクの濡れ性を考慮する必要がないので、修正用インクの材料が限定されない。さらに、フィルタ層２２に撥液処理を施す必要がない。

なお、欠陥修正装置１は、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。インクを付与する手段としては、インクジェット装置６に限定されることなく、たとえば、ニードル方式、ディスペンサ方式によりインクを付与するものであってもよい。

また、加熱手段５の加熱温度の制御は、温度検知手段により検知される温度が所望の温度になるように行うことに限定されない。加熱手段５による加熱は、たとえば、領域検出手段７ｃによって検出されるレーザ光照射領域の大きさに応じて、レーザ光照射領域を加熱する時間を、予め試験などにより求めた時間だけ行うように制御されてもよい。このような制御が行われる場合、制御手段７には時間を計測する計時手段が備えられる。計時手段としては、たとえば、商用電源の周波数に応じて時間を計る手段などを用いることができる。

このように加熱手段５が制御されることにより、以下のような利点がある。欠陥が小さい場合、制御手段７により制御されるレーザ光照射領域が小さくなり、欠陥除去部も小さくなる。このことにより、欠陥除去部に付与する修正用インクの使用量を少なくすることができる。さらに、加熱手段５がレーザ光照射領域の大きさに応じて制御されるので、レーザ光照射領域が小さい場合、加熱時間を短くしても修正用インクに含まれる溶媒を充分に蒸発させることができ、加熱に要するエネルギーコストを削減できる。一方、欠陥が大きい場合、制御手段７により制御されるレーザ光照射領域が大きくなり、欠陥除去部も大きくなる。このことにより、欠陥除去部に付与する修正用インクの使用量も増大する。また、加熱手段５は、レーザ光照射領域が大きい場合、加熱時間が長くなるように制御される。このことによって、レーザ光照射領域が大きくなり欠陥除去部に付与される修正用インクの量が多くなっても、充分に修正用インクを乾燥させることができる。

また、欠陥修正方法の実施の一態様として、レーザ光照射工程をすべての欠陥に対して行ってから各欠陥への加熱工程およびインク付与工程を行う例を示したけれども、１つの欠陥についての加熱工程とインク付与工程とが連続して行われていればよく、レーザ光照射工程、加熱工程およびインク付与工程を含む一連の工程を１つの欠陥について完結させた後、次の欠陥について前記一連の工程を行ってもよい。

さらに、欠陥修正装置１は、異物欠陥、黒埋り欠陥および白抜け欠陥のみに限定されることなく、着色層に他の着色層の色が付与された欠陥などを修正することもできる。また欠陥修正装置１は、着色層２３のみの欠陥修正を行うことに限定されず、遮光層２４に対応する色の修正用インクを用いることによって、遮光層２４に存在する欠陥の修正を行うこともできる。

本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法に用いられる欠陥修正装置１の構成を簡略化して示す側面図である。 欠陥修正装置１によって欠陥が修正されるカラーフィルタ２の上面図である。 図２に示すカラーフィルタ２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。 レーザ光照射工程が行われたカラーフィルタ２の上面図である。 図４に示すカラーフィルタ２の切断面線Ｖ−Ｖにおける断面図である。 インク付与工程が行われたカラーフィルタ２の上面図である。 図６に示すカラーフィルタ２の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図である。

符号の説明

１ 欠陥修正装置
２ カラーフィルタ
３ ステージ
４ レーザ光照射手段
５ 加熱手段
６ インクジェット装置
７ 制御手段
７ａ 第１検知手段
７ｂ 第２検知手段
７ｃ 領域検出手段
８ 位置調整手段
９ 基台
１０ 支持部材
１１ Ｚ軸移動部
２１ 基板
２２ フィルタ層
２３ 着色層
２３ｒ 赤色着色層
２３ｇ 緑色着色層
２３ｂ 青色着色層
２４ 遮光層
２５ 異物欠陥
２６ 黒埋り欠陥
２７ 白抜け欠陥
２８，２９，３０ 欠陥除去部

Claims (5)

1. 基板上に着色層および遮光層からなるフィルタ層を備えるカラーフィルタに存在する欠陥を修正するカラーフィルタの欠陥修正方法において、
   フィルタ層に存在する異物欠陥、黒埋り欠陥または白抜け欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射する工程と、
   レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する工程と、
   レーザ光照射領域に修正用インクを付与する工程とを含むカラーフィルタの欠陥修正方法。
2. 基板上に着色層および遮光層からなるフィルタ層を備えるカラーフィルタに存在する欠陥を修正するカラーフィルタの欠陥修正装置において、
   カラーフィルタを載置するステージと、
   フィルタ層に存在する異物欠陥、黒埋り欠陥または白抜け欠陥を含む欠陥部にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
   レーザ光照射手段がレーザ光を照射する動作を検知する第１検知手段と、
   第１検知手段によって検知されるレーザ光照射動作に応じて、レーザ光が照射されるレーザ光照射領域を加熱する加熱手段と、
   加熱手段がレーザ光照射領域を加熱する動作を検知する第２検知手段と、
   第２検知手段によって検知される加熱動作に応じて、レーザ光照射領域に修正用インクを付与するインク付与手段と、
   レーザ光照射手段、加熱手段およびインク付与手段と、ステージとの相対的な位置を調整する位置調整手段とを含むカラーフィルタの欠陥修正装置。
3. インク付与手段は、修正用インクを吐出するインクジェット装置であることを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタの欠陥修正装置。
4. レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されるレーザ光照射領域の大きさを検出する領域検出手段と、
   加熱手段によって加熱されるレーザ光照射領域の温度を検知する温度検知手段と、
   領域検出手段によって検出されるレーザ光照射領域の大きさに応じて、温度検知手段によって検知される温度が予め定められる温度となるように加熱手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする請求項２または３記載のカラーフィルタの欠陥修正装置。
5. レーザ光照射手段によってレーザ光が照射されるレーザ光照射領域の大きさを検出する領域検出手段と、
   時間を計測する計時手段と、
   領域検出手段によって検出されるレーザ光照射領域の大きさに応じて、レーザ光照射領域を加熱する時間を予め定める時間にするように加熱手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載のカラーフィルタの欠陥修正装置。
   

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