JP2007171481A - カラーフィルタのリペア方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタのリペアを高速かつ経済的に行なう。
【解決手段】本発明のカラーフィルタのリペア方法は、カラーフィルタの不良箇所に、カラーフィルタを形成する原料液を滴下した後、原料液を加熱して乾燥する工程を複数回繰り返すことにより不良箇所のリペアを行なうカラーフィルタのリペア方法であって、原料液の乾燥速度に応じて、後の工程における原料液の加熱強度を調整することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶パネルなどにおけるカラーフィルタのリペア方法に関する。

昨今、液晶パネルの品質に対する要求が高くなっており、従来は許容されてきたパネル内の数画素の欠陥についても、より減少させることが求められている。一方、液晶ディスプレイの高精細化、パネルの大型化が進展しており、パネルあたりの画素数は大幅に増加している。そのため、パネル基板あたりの欠陥率は一段と低く抑えることが必要となっている。

なかでもカラーフィルタは、たとえば、剥がれが生じ、または異物混入などによる欠陥が発生するが、このような欠陥が生じた場合、非常に明確に視認されるため、欠陥を検出し、修正を行なうことで良品とすることが求められている。この要請に応えるため、従来においても、欠陥を検出し、欠陥部位をレーザー光にて整形し、新たにカラーフィルタを形成する原料液を入れることで、カラーフィルタを再形成する方法が考えられている（特許文献１および２参照）。

カラーフィルタのリペアは、まず、欠陥部位をレーザー光にて整形して穴を形成する。つぎに、形成された穴に対して、フィルタ原料液を滴下し、原料液の溶媒を除去する。カラーフィルタの原料液の組成は、一般には、赤色、緑色もしくは青色の染料または顔料が、樹脂材料と共に、有機溶剤中に溶解したもの、あるいは分散したものであり、固形分濃度は、１０質量％以下である。そして、このような操作を繰り返して、所望の固形分量を穴内に形成する。この場合、原料液の滴下と溶媒の除去を繰り返すのは、原料液の固形分濃度が一般に比較的低いため、１回の液の滴下では所望の固形分量を形成できないためである。また、溶媒の除去方法としては溶媒を蒸発させる方法が簡便である。
特開平１０−２８２３２２号公報 特開平１１−２７１７５２号公報

しかしながら、溶媒の蒸発を自然乾燥のみで行なうと、カラーフィルタの再形成に時間を要する。たとえば、直径１００μｍ、深さ５μｍの円柱形状の穴の体積は、約４０ｐＬであるが、２０℃における飽和蒸気圧が０．１ｋＰａの溶媒４０ｐＬを、２０℃で完全に蒸発させるには、約４２秒の時間を要する。加熱を行なえば、乾燥時間を短縮することが可能であり、たとえば、先程の４０ｐＬの溶媒を６０℃に加熱すれば、約４秒で蒸発が完了する。

ところが、液の滴下と加熱による乾燥を繰り返した場合には、以下のような課題があった。すなわち、加熱強度が大きいと、液が穴の内部で広がる速度よりも液が乾燥する速度の方が速くなってしまい、液が穴の内部で十分に広がらないまま乾燥するため、固形分が液の着弾した箇所周辺にとどまる。したがって、液の滴下と加熱による乾燥を繰り返すと、同じ箇所で固形分が積み重なるため、その箇所だけが高くなってしまい、不良となる。一方、加熱強度が小さいと、液の乾燥速度が遅くなり、満足な乾燥時間の短縮効果を得ることができなくなる。また、乾燥を複数回行なうため、短縮できなかった合計の時間も大きい。このため、適切にリペアを行なうためには、溶媒の最適な蒸発速度が得られるように加熱強度を調整する必要がある。

一方、最適な加熱強度は、修正箇所の熱伝導性および温度などにより変化する。したがって、最適加熱強度を一義的に求めることはできず、溶媒の最適な蒸発速度を得ることが困難であった。本発明の課題は、高速かつ経済的に行なうことができるカラーフィルタのリペア方法を提供することにある。

本発明のカラーフィルタのリペア方法は、カラーフィルタの不良箇所に、カラーフィルタを形成する原料液を滴下した後、原料液を加熱して乾燥する工程を複数回繰り返すことにより不良箇所のリペアを行なうカラーフィルタのリペア方法であって、原料液の乾燥速度に応じて、後の工程における原料液の加熱強度を調整することを特徴とする。

本発明においては、１回目に滴下した原料液の乾燥速度に応じて、後の工程におけるすべての加熱強度を設定することができる。原料液の加熱は、赤外線照射、ヒーターを用いたステージ加熱または温風加熱により実施する態様が好ましい。また、原料液の乾燥速度の測定は、画像観察または雰囲気溶媒濃度測定により実施する態様が好ましい。

本発明によれば、カラーフィルタにおける不良箇所の位置に拘わらず、溶媒の蒸発速度を最適に保ち、高速かつ経済的にリペアを行なうことができる。

本発明のカラーフィルタのリペア方法は、カラーフィルタの不良箇所に、カラーフィルタを形成する原料液を滴下した後、原料液を加熱し、原料液の溶媒を除去し、乾燥する工程を複数回繰り返すことにより、不良箇所のリペアを行なうカラーフィルタのリペア方法であって、滴下した液の乾燥速度に応じて、その後の工程における加熱強度を調整することを特徴とする。滴下した原料液の乾燥速度に応じて、その後の加熱強度を調整するので、溶媒の蒸発速度を最適値に保つことが可能となり、不良箇所の位置にかかわらず、仕上がり品質がよく、高速かつ経済的なリペアを行なうことができる。

カラーフィルタの不良箇所に１回目に滴下した原料液の乾燥速度に応じて、後の工程におけるすべての加熱強度を設定することもできる。この方法によれば、滴下した原料液の乾燥速度を１回だけ測ることにより、不良箇所における溶媒の蒸発速度がわかるため、その後の乾燥工程における加熱強度を割り出すことができ、不良箇所の位置に拘わらず、仕上がり品質に優れ、高速かつ経済的なリペアを行なうことができる。

原料液の加熱方法は、赤外線照射により行なう態様が好ましい。赤外線照射により加熱すると、高速で加熱できるため、高速にリペアを行なうことができる。また、ヒーターを用いたステージ加熱により行なう態様も好ましい。ヒーターを用いたステージ加熱によると、伝熱効率が良くなるので、経済的にリペアを行なうことができる。ヒーターを用いたステージ加熱は、ヒーターを備えるステージ上に、カラーフィルタを形成した基板を載置し、ステージを介してヒーターにより行なう加熱である。一方、温風加熱により加熱する態様も好ましい。温風加熱によるときは、高熱量を局所的に加えることが可能となるため、エネルギー効率が良く、経済的にリペアを行なうことができる。

原料液の乾燥速度の測定方法は、画像観察により行なう態様が好ましい。乾燥速度の測定を画像観察により行なうと、高速に測定を行なうことが可能となるため、高速にリペアを行なうことができる。画像観察による原料液の乾燥速度の測定は、たとえば、液滴の乾燥に伴う液滴の高さの変化を画像解析により求めることで行なうことができる。または、液滴の乾燥により液滴形状が変化し、これに伴い、画像観察用カメラに入射する液滴表面での反射光の光量の変化を測定することで行なうことが可能である。

原料液の乾燥速度の測定は、溶媒濃度の測定により行なう態様が好ましい。乾燥速度の測定方法として、溶媒雰囲気濃度測定装置を用いると、直接溶媒の蒸発量を測定することができ、より厳密な測定が可能となるので、正確なリペアを行なうことができる。溶媒濃度の測定は、たとえば、有機溶媒用の雰囲気濃度測定器により行なうことができる。

実施例１
図１に、本発明のリペア方法を適用するカラーフィルタパネルの構造を例示する。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩＢ−ＩＢに沿って切断したときの断面図である。カラーフィルタパネルは、図１に示すように、ガラス基板１の上に、カラーフィルタ層２およびブラックマトリクス層３を備えている。また、図１に示す例では、カラーフィルタ層２は、Ｒ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）とにより構成されている。また、カラーフィルタ層２およびブラックマトリクス層３の上には透明電極膜がさらに形成されるが、説明上、図示していない。カラーフィルタ層のリペア作業は、透明電極膜が形成される前に行なう方が好ましいが、透明電極膜の形成後に行なうこともできる。

図３は、本発明のカラーフィルタのリペア方法において使用するカラーフィルタリペア装置の基本構造を例示する斜視図である。図３に示すように、カラーフィルタリペア装置は、カラーフィルタパネル３４に対して、赤外線照射装置３０と、観察装置３１と、レーザー光照射装置３２と、液滴滴下装置３３とを配置して構成される。この装置において、赤外線照射装置３０と、観察装置３１と、レーザー光照射装置３２と、液滴滴下装置３３とは、それぞれ独立に、ないし同時に、Ｘ、ＹとＺ方向に移動することができる。

図２は、本発明のカラーフィルタのリペア方法を説明する工程図である。本実施例では、まず、図２（ａ）に示すように、カラーフィルタ２４における欠陥２５を観察装置２１により検知し、位置を確認した。観察装置２１を使用することにより、容易に、かつ確実に欠陥を検知し、位置を確認することができる。観察装置２１としては、たとえば、拡大レンズは光学倍率４倍のものを用い、カメラ本体にはＰＣＯ社製のＤｉＣＡＭｐｒｏを使用することができる。また、後の乾燥工程において、液の乾燥速度を高速に測定し、高速にリペアすることができる。

つぎに、欠陥２５を除去し、整形した。欠陥を除去することなくリペアすることもできるが、欠陥を除去し、整形することにより、リペア後の仕上がり品質を高めることができる。欠陥の除去と整形には、レーザー光を好ましく使用することができる。図２（ｂ）に示すように、欠陥２５の位置に、レーザー光照射装置２２を合わせて、レーザー光を欠陥２５に照射した。レーザー光の照射により成形して、孔２７を形成した状態を図２（ｃ）に示す。レーザー光照射装置２２は、特に限定されるものではないが、照射するレーザー光としては、たとえば、波長３５５ｎｍの紫外光が有効であり、たとえばＡＨＣ社製３５５ＱＳ４Ｗを用いることが可能である。

欠陥の除去を行なった孔２７に対して、図２（ｄ）に示すように、液滴滴下装置２３を用いて、カラーフィルタを形成する原料液を孔２７に滴下した。原料液の組成は、溶媒として、グリコールエーテル類またはアルコール類などを混合した有機溶媒を用い、溶質として、アクリル系樹脂と各色の顔料を用い、固形分濃度は、約８質量％であった。約２０ｐＬの原料液を滴下し、液滴２８で満たされた状態を図２（ｅ）に示す。その後に、図２（ｆ）に示すように、液滴２８で満たされた不良箇所を加熱して、溶媒を除去し、乾燥した。加熱強度は、約２０Ｗであった。本実施例では、赤外線照射装置２０により、赤外線を照射して加熱を行なった。加熱に際して、溶媒の除去される様子を観察装置２１により観察することで、溶媒の蒸発速度（乾燥速度ともいう。）を割り出した。乾燥速度は、約２ｐＬ/ｓであった。必要量の溶媒が除去された後に、孔２７に対して再度、約１０ｐＬの原料液を滴下し、溶媒を除去するために再度、加熱を行なった。加熱強度は、前回の加熱強度と溶媒の蒸発速度との関係により調整し、約３０Ｗとした。図２（ｄ）〜図２（ｆ）に示す液滴滴下から乾燥までの工程を、初回を含め、合計１０回実施した。その結果、欠陥を除去され、仕上がり品質のよいリペアを行なうことができた。また、全体に要したリペア時間は、約１２０秒であり、高速リペアを実施することができた。

原料液の加熱手段としては、高速に加熱し、高速にリペアできる点で、赤外線照射により行なう態様が好ましい。また、伝熱効率を高め、経済的なリペアを行なうことができる点で、ヒーターを用いたステージ加熱が好ましい。一方、所定の部位に局所的に高熱量を付与することができ、エネルギ効率がよくなる点で、温風加熱が好ましい。また、溶媒雰囲気濃度測定装置を用いて、乾燥速度を測定すると、直接、溶媒の蒸発量を測ることができ、より厳密な測定が可能となり、正確なリペアを行なうことができる点で好ましい。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

カラーフィルタのリペアを高速かつ経済的に行なうことができる。

本発明のリペア方法を適用するカラーフィルタパネルの構造を例示する図である。 本発明のカラーフィルタのリペア方法を説明する工程図である。 本発明のカラーフィルタのリペア方法において使用するカラーフィルタリペア装置の基本構造を例示する斜視図である。

符号の説明

１ ガラス基板、２ カラーフィルタ層、３ ブラックマトリクス層、２０，３０ 赤外線照射装置、２１，３１ 観察装置、２２，３２ レーザー光照射装置、２３，３３ 液滴滴下装置、２４ カラーフィルタ、２５ 欠陥、２７ 孔、２８ 液滴、３４ カラーフィルタパネル。

Claims (7)

1. カラーフィルタの不良箇所に、カラーフィルタを形成する原料液を滴下した後、原料液を加熱して乾燥する工程を複数回繰り返すことにより不良箇所のリペアを行なうカラーフィルタのリペア方法であって、原料液の乾燥速度に応じて、後の工程における原料液の加熱強度を調整することを特徴とするカラーフィルタのリペア方法。
2. １回目に滴下した原料液の乾燥速度に応じて、後の工程におけるすべての加熱強度を設定することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタのリペア方法。
3. 原料液の加熱は、赤外線照射により実施することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタのリペア方法。
4. 原料液の加熱は、ヒーターを用いたステージ加熱により実施することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタのリペア方法。
5. 原料液の加熱は、温風加熱により実施することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタのリペア方法。
6. 原料液の乾燥速度の測定は、画像観察により実施することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタのリペア方法。
7. 原料液の乾燥速度の測定は、雰囲気溶媒濃度測定により実施することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタのリペア方法。

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