JP2007316364A - カラーフィルタの欠陥修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロディスペンサを用いた修正を行う際に、吐出口から修正液が飛び出し、修正口の周辺に被着してしまうことなく、欠陥の修正を行う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】カラーフィルタの修正口Ｓ１にマイクロディスペンサの吐出口２１から修正液を吐出して被着する際に、イオナイザ５０で発生させたエアイオン５１を、修正口、マイクロディスペンサ２２の先端部、及びその間の環境に吹き付け、カラーフィルタ３０表面の電荷をイオン化した環境に逃がしてから、修正口に修正液を被着すること。
【選択図】図８

Description

本発明は、カラーフィルタの欠陥修正に関するものであり、特に、マイクロディスペンサを用いた修正を行う際に、修正口の周辺に修正液を被着してしまうことなく、カラーフィルタの欠陥の修正を行うことのできるカラーフィルタの欠陥修正方法に関する。

表示装置において、カラー表示、反射率の低減、コントラストの改善、分光特性制御などの目的にカラーフィルタを用いることは、有用な手段となっている。
この表示装置に用いるカラーフィルタは、多くの場合、カラーフィルタは画素として形成されて使用される。この表示装置に用いるカラーフィルタの画素を形成する方法としては、フォトリソグラフィ法が広く用いられている。

図５は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図６は、図５に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図５、及び図６に示すように、液晶表示装置に用いるカラーフィルタは、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図５、及び図６はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。

液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、このブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス（４１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（４２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。

ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。

ガラス基板上へのブラックマトリックスの形成は、例えば、ガラス基板（４０）上に、ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によってブラックマトリックス（４１）を形成するといった方法がとられている。

また、着色画素（４２）の形成は、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。また、透明導電膜（４３）の形成は、ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
すなわち、一例として示す液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいては、透明導電膜を除きフォトリソグラフィ法によって画素（パターン）として形成されている。

上記ブラックマトリックス（４１）或いは着色画素（４２）を形成する際に、画素（パターン）には欠陥が生じることがある。画素（パターン）欠陥は、主として、画素の一部が欠落した白欠陥と異物の付着などによる黒欠陥に分類される。
白欠陥は、例えば、ガラス基板表面のフォトレジストの弾き、フォトレジスト中の気泡、画素上の異物の脱落に伴う膜剥がれなどにより生じる画素の欠落部、すなわち、ピンホールである。ピンホールのあるカラーフィルタが液晶表示装置に組み込まれると、白点として光って観視されるので表示品質を損ねる。

また、黒欠陥は、工程中で発生するパーティクル、作業場に浮遊する塵埃などが付着したものであり、画素上では突起となることが多い。この突起の高さが液晶表示装置の対向基板に接触するような高さであると、短絡を起こし表示品質を損ねる。
従って、ブラックマトリックス（４１）或いは着色画素（４２）を形成する際に発生した白欠陥や黒欠陥などの画素（パターン）欠陥に対しては修正が施される。

図１（ａ）〜（ｄ）は、白欠陥（ピンホール）を修正する方法の一例の説明図である。この修正方法は、修正針を用いて白欠陥部に修正液を付与し、白欠陥を修正する修正方法である。
図１（ａ）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）が順次に形成された段階で、着色画素（４２）に白欠陥（Ｄ１）が発生した状態を表したものである。着色画素（４２）の大きさ（ａ×ｂ）は、３００μｍ×１００μｍ程度であり、膜厚は１．０μｍ程度である。白欠陥（Ｄ１）は、２０μｍ〜７０μｍ程度の大きさ（ｃ）のものが修正の対象となる。

図１（ｂ）は、着色画素（４２）の白欠陥（Ｄ１）の部分に修正口（Ｓ１）が形成された段階を表したものである。白欠陥（Ｄ１）の平面形状は不定型であるので、修正を容易にするために単純な形状、例えば、図１（ｂ）に示すように、正方形の形状に白欠陥（Ｄ１）の周囲の着色画素を除去したものである。この着色画素の除去には、例えば、レーザーを用い当該部分を揮散させる。

図１（ｃ）は、着色画素（４２）内の修正口（Ｓ１）に対して修正が施され、修正膜（４５）が形成された段階を表したものである。また、図１（ｄ）は、図１（ｃ）におけるＸ−Ｘ線での断面図である。修正口（Ｓ１）に対しては、修正針の先端に修正液を付着させ修正口（Ｓ１）、すなわち、修正口（Ｓ１）から露出しているガラス基板表面に修正液を被着させる。
ガラス基板表面の修正液の被膜には、修正液の組成に準じ、例えば、ＵＶ照射による硬化、或いは加熱処理による硬化を行い、修正膜（４５）となし、白欠陥（ピンホール）の修正を完了する。

しかし、このような修正針を用いた白欠陥の修正方法では、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、修正を施した修正口（Ｓ１）の周囲、すなわち、修正を施す必要のない正常な着色画素（４２）上にも修正液が被着されてしまい、修正口（Ｓ１）の周囲には修正液による突起（４４）が形成されてしまうことがある。
修正口（Ｓ１）が大きくなると、この大きさに準じて突起（４４）の大きさ（ｇ）は大きくなり、着色画素（４２）には突起（４４）の大きさ（ｇ）の色ムラが観視されてしまうことになる。

従って、このような修正によってもたらされる色ムラを回避するために、修正の対象と
なる白欠陥（Ｄ１）の大きさ（ｃ）には、自ずから制約が伴うといった問題がある。また、この修正口（Ｓ１）の周囲に突起（４４）が形成されたカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、この突起が液晶の配向に支障をきたすことがある。
或いは、この突起の高さが液晶表示装置の対向基板に接触するような高さであると、短絡を起こし表示品質を損ねるといった問題がある。

尚、上記は、修正針を用いた白欠陥（Ｄ１）の修正方法を説明したものであるが、黒欠陥の修正方法も同様である。黒欠陥の場合には、黒欠陥（図示せず）及びその周囲の着色画素をレーザーにより揮散して、単純な形状の修正口を設け修正液を被着し、硬化させる。

一方、上述した、修正針を用いた画素の欠陥の修正方法における問題点を解決した修正方法、及び修正液に関するものとして、例えば、特開２００４−６７７７７号公報には修正針に代わりディスペンサを用いる欠陥の修正方法が開示されている。
この修正方法は、ガラス製のディスペンサに修正液を充填し、空気による加圧で修正液を吐出させ、修正口に修正液を被着させるといった修正方法である。本体内径１ｍｍφ程度、先端の吐出口内径５〜１０μｍφ程度のマイクロディスペンサと称する小型のディスペンサを用いるものであるが、先端の吐出口から吐出される修正液の吐出量を調節できることを特徴としている。

例えば、修正口（Ｓ１）の容積は、着色画素の膜厚１．５μｍ、修正口（Ｓ１）の面積５０μｍ□とすると、４ｐｌ程度となるが、マイクロディスペンサの吐出量の調節は４ｐｌ／ｓｅｃ〜４００ｐｌ／ｓｅｃの範囲であり精密な調節が可能なものである。

このような、修正液の吐出量を精密に調節できるマイクロディスペンサを用いることによって、前記修正針を用いた際の問題点、例えば、修正を施す必要のない正常な着色画素（４２）上にも修正液が被着されてしまい、色ムラが観視されてしまうといった問題点は解消される。
これにより、従来よりも大きな白欠陥（Ｄ１）の修正も可能となり、修正の対象となる白欠陥（Ｄ１）の大きさは拡大される。

また、前記修正針を用いた際の問題点、例えば、修正口（Ｓ１）の周囲には修正液による突起（４４）が形成され液晶の配向に支障をきたすといった問題点は解消される。
加えて、マイクロディスペンサによる修正方法は、その所要時間が修正針による修正方法に比較して短いものなので、１枚のカラーフィルタ内に複数箇所の白欠陥が存在する際、或いは、隣接する着色画素にまたがる白欠陥が存在する際などでも、修正に要する相応の時間は短縮される。

図２は、マイクロディスペンサを用いたカラーフィルタの欠陥修正装置の一例の概略を示す説明図である。図２に示すように、この欠陥修正装置は、ステージ（１０）、透過照明用光源（１１）、対物レンズ（１２）、反射照明用光源（１３）、観察用カメラ（１４）、硬化用光源（１５）、トリミング用光源（１６）、及び塗布機構（２０）で構成されている。ステージ（１０）上には、修正が施されるカラーフィルタ（３０）が載置されている。

この欠陥修正装置を用いて、カラーフィルタの欠陥を修正する手順の一例は、先ず、図示せぬＸＹ座標の位置出し機構により、観察用カメラ（１４）の視野内に欠陥部を導く。反射照明用光源（１３）からの垂直落射照明による照射光（Ｌ２）を上方より欠陥部に照射し、観察用カメラ（１４）に付随するモニター画面を用いて、光軸に欠陥部の位置を正確に設定する。反射照明用光源（１３）としては、例えば、ハロゲンランプが用いられて
いる。

次に、トリミング用光源（１６）からの照射光（Ｌ４）を上方より欠陥部に照射し、欠陥部及びその周辺部に修正口を形成する（図１（ｂ）参照）。
欠陥部の平面形状は不定型であるので、修正を容易にするために単純な形状、例えば、正方形にする。また、この修正口は、マイクロディスペンサの吐出量を考慮して、修正口の面積（容積）を意図的に大きなものとしている。
トリミング用光源（１６）としては、例えば、ＹＡＧレーザーの第２高調波が用いられている。

次に、反射照明用光源（１３）からの照射光（Ｌ２）を修正口に照射し、観察用カメラ（１４）によって撮像されたモニター画面を観察しながら、マイクロディスペンサの先端の吐出口から修正液を修正口に吐出し修正液を被着する。
続いて、硬化用光源（１５）からの照射光（Ｌ３）を上方より被膜に照射し、被膜を硬化させ修正を完了する。硬化用光源（１５）としては、修正液が紫外線硬化型の修正液の際には、例えば、超高圧水銀ランプが用いられている。

図３及び図４は、図２に示す欠陥修正装置の対物レンズ（１２）と塗布機構（２０）の部分を拡大して示す説明図である。図３及び図４に示すように、塗布機構（２０）は、マイクロディスペンサ（２２）と４軸移動手段（２３）、例えば、直角座標ロボットで構成されている。
図３は、マイクロディスペンサ（２２）が待機位置で待機している状態を表している。また、図４は、マイクロディスペンサ（２２）の先端の吐出口（２１）が、修正口に接近し、修正口に修正液を吐出する修正位置にある状態を表している。マイクロディスペンサ（２２）は、４軸移動手段（２３）によって、この待機位置と修正位置の間を移動する。

修正口（Ｓ１）に修正液を被着する修正作業は、対物レンズ（１２）の直下に、すなわち、修正口（Ｓ１）の直上にマイクロディスペンサ（２２）の吐出口（２１）を位置させて、モニター画面を観察しながら吐出口（２１）を修正口（Ｓ１）に接触させた状態で修正液を吐出する。
これにより、吐出口（２１）の位置や修正液の挙動を観察しながら、吐出を微調整することができ、精密且つ正確な修正作業を行うことができる。
尚、修正作業の環境を維持するため、欠陥修正装置の対物レンズの下方には、例えば、クリーンエアーが供給されている。

しかしながら、このような修正方法では、吐出口（２１）を修正口（Ｓ１）に接触させて修正液を吐出する以前に、修正液が吐出口（２１）から飛び出すことがあり、修正作業に支障をきたすといった難点がある。
図７は、マイクロディスペンサ（２２）が、図３に示す待機位置から図４に示す修正位置に移動する途上にある状態を表している。

図７に示すように、マイクロディスペンサ（２２）が修正口（Ｓ１）に近づくと、吐出口（２１）から修正液（２４）が飛び出し、修正液（２４）は、修正口（Ｓ１）及びその周辺近傍の着色画素の不特定な領域に被着する。
すなわち、正常な修正とはならず、欠陥を修正する修正作業によって２次欠陥を発生させてしまうことになる。

これは、図７に示す修正装置のステージ（１０）上に、修正が施されるカラーフィルタ（３０）が搬送、載置される際に、カラーフィルタ（３０）と、搬送機構及び載置機構との摩擦などによって、絶縁体であるカラーフィルタが帯電してしまうためである。
マイクロディスペンサ（２２）が修正口（Ｓ１）に近づくと、すなわち、カラーフィルタ表面に近づくと、カラーフィルタ表面の摩擦帯電によって、吐出口（２１）から修正液（２４）が飛び出してしまうものと推量されている。
特開２００４−６７７７７号公報 特開２００６−７１２６号公報 特開２００６−１３３４３号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素が順次に形成されたカラーフィルタの白欠陥や黒欠陥などの画素（パターン）欠陥の修正において、修正液を吐出する治具としてマイクロディスペンサを用いた修正を行う際に、カラーフィルタ表面の摩擦帯電によって、吐出口から修正液が飛び出し、修正口の周辺に被着してしまうことなく、カラーフィルタの欠陥の修正を行う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こと課題とするものである。

本発明は、ガラス基板上に、ブラックマトリックス、着色画素が形成されたカラーフィルタの欠陥修正方法において、前記カラーフィルタの修正口にマイクロディスペンサの吐出口から修正液を吐出して被着する際に、
イオナイザで発生させたエアイオンを、該修正口、マイクロディスペンサの先端部、及びその間の環境に吹き付け、前記カラーフィルタ表面の電荷をイオン化した環境に逃がしてから、修正口に修正液を被着する動作を行うことを特徴とするカラーフィルタの欠陥修正方法である。

本発明は、カラーフィルタの修正口にマイクロディスペンサの吐出口から修正液を吐出して被着する際に、イオナイザで発生させたエアイオンを、該修正口、マイクロディスペンサの先端部、及びその間の環境に吹き付け、前記カラーフィルタ表面の電荷をイオン化した環境に逃がしてから、修正口に修正液を被着するカラーフィルタの欠陥修正方法であるので、マイクロディスペンサを用いた修正を行う際に、カラーフィルタ表面の摩擦帯電によって、吐出口から修正液が飛び出し、修正口の周辺に被着してしまうことなく、カラーフィルタの欠陥の修正を行うことのできるカラーフィルタの欠陥修正方法となる。

以下に本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図８は、本発明によるカラーフィルタの欠陥修正方法において用いられるカラーフィルタの欠陥修正装置の一例の対物レンズと塗布機構の部分を拡大した説明図である。図８に示すように、塗布機構（２０）は、マイクロディスペンサ（２２）と４軸移動手段（２３）、例えば、直角座標ロボットで構成されている。図８は、マイクロディスペンサ（２２）が待機位置で待機している状態を表している。

図８中、カラーフィルタ（３０）上方の左方には、イオナイザ（５０）が設けられている。イオナイザ（５０）は、発生させたエアイオン（５１）を修正口（Ｓ１）、マイクロディスペンサ（２２）の先端部、及びその間の環境に吹き付けるようになっている。
これにより、カラーフィルタ（３０）と、搬送機構及び載置機構との摩擦などによって発生したカラーフィルタ表面の電荷を、イオン化した環境に逃がすことができ、カラーフィ
ルタ表面の電荷は中和する。また、カラーフィルタ表面より負に帯電していたマイクロディスペンサの先端部の電荷を、イオン化した環境に逃がし、先端部の電荷を中和する。

本発明によるカラーフィルタの欠陥修正方法においては、カラーフィルタの修正口（Ｓ１）にマイクロディスペンサ（２２）の吐出口（２１）から修正液を吐出して被着する際に、イオナイザ（５０）で発生させたエアイオン（５１）を、修正口（Ｓ１）、マイクロディスペンサ（２２）の先端部、及びその間の環境に吹き付ける。例えば、図８に示すように、マイクロディスペンサ（２２）が待機位置にあり、吐出のために修正位置へと移動を開始する時点で、イオナイザ（５０）からのエアイオン（５１）の吹き付けを開始し、修正口（Ｓ１）への修正液の吐出が完了した時点でエアイオン（５１）の吹き付けを終了する。

前記図３に示すように、マイクロディスペンサ（２２）の待機位置においては、マイクロディスペンサ（２２）はカラーフィルタ表面の電荷の影響を受けず、図７に示すように、マイクロディスペンサ（２２）が修正口（Ｓ１）へ近づくと吐出口（２１）から修正液（２４）が飛び出すことからして、その影響を受ける以前の、マイクロディスペンサ（２２）の待機位置にあって、修正位置へと移動を開始する時点にエアイオン（５１）の吹き付けを開始すれば、十分な効果が得られる。

欠陥修正装置に設けられるイオナイザとしては、例えば、ＳＵＮＸ（株）社製：ＥＲ−ＶＳ０１（型番）が挙げられる。このイオナイザは、高周波交流方式であり、空気、乾燥クリーンエア、窒素などを対象流体としている。エア流量は５００ｌ／ｍｉｎ以下、イオンバランスは±１５Ｖ以下、オゾン発生量は０．０３ｐｐｍ、徐電時間は１秒以下である。

（ａ）〜（ｄ）は、白欠陥（ピンホール）を修正する方法の一例の説明図である。 マイクロディスペンサを用いたカラーフィルタの欠陥修正装置の一例の概略を示す説明図である。 マイクロディスペンサが待機位置で待機している状態を表している説明図である。 マイクロディスペンサの先端の吐出口が、修正口に接近し、修正口に修正液を吐出する修正位置にある状態を表している説明図である。 液晶表示装置に用いるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。 図５に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。 マイクロディスペンサが、待機位置から修正位置に移動する途上にある状態を表している。 本発明によるカラーフィルタの欠陥修正方法において用いられるカラーフィルタの欠陥修正装置の一例の対物レンズと塗布機構の部分を拡大した説明図である。

符号の説明

１０・・・ステージ
１１・・・透過照明用光源
１２・・・対物レンズ
１３・・・反射照明用光源
１４・・・観察用カメラ
１５・・・硬化用光源
１６・・・トリミング用光源
２０・・・塗布機構
２１・・・マイクロディスペンサの先端の吐出口
２２・・・マイクロディスペンサ
２３・・・４軸移動手段
２４・・・修正液
３０・・・カラーフィルタ
４０・・・ガラス基板
４１・・・ブラックマトリックス
４２・・・着色画素
４３・・・透明導電膜
４４・・・突起
４５・・・修正膜
５０・・・イオナイザ
５１・・・エアイオン
Ｄ１・・・白欠陥
Ｌ１・・・透過照明用光源からの照射光
Ｌ２・・・反射照明用光源からの照射光
Ｌ３・・・硬化用光源からの照射光
Ｌ４・・・トリミング用光源からの照射光
Ｓ１・・・修正口

Claims (1)

1. ガラス基板上に、ブラックマトリックス、着色画素が形成されたカラーフィルタの欠陥修正方法において、前記カラーフィルタの修正口にマイクロディスペンサの吐出口から修正液を吐出して被着する際に、
   イオナイザで発生させたエアイオンを、該修正口、マイクロディスペンサの先端部、及びその間の環境に吹き付け、前記カラーフィルタ表面の電荷をイオン化した環境に逃がしてから、修正口に修正液を被着する動作を行うことを特徴とするカラーフィルタの欠陥修正方法。

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