JP2008161849A - 塗布針と、それを用いた塗布ユニットおよび欠陥修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先端部が修正液によって腐食されるのを防止することが可能な塗布針を提供する。
【解決手段】基板５上に形成された電極６のオープン欠陥部６ａに修正液４を塗布するための塗布針１の少なくとも先端部に、修正液４によって塗布針１が腐食されるのを防止するための被膜層２を形成する。したがって、塗布針１の先端部が修正液４によって腐食されて塗布性能が低下することを防止できる。
【選択図】図１

Description

この発明は塗布針と、それを用いた塗布ユニットおよび欠陥修正装置に関し、特に、基板上に形成された微細パターンの欠陥部に修正液を塗布する塗布針に関する。より特定的には、フラットパネルディスプレイの製造工程において発生する電極のオープン欠陥、プラズマディスプレイのリブ（隔壁）欠損、あるいは液晶カラーフィルタの白抜け欠陥、マスクの欠陥修正等、微細な欠陥部位を修正する欠陥修正装置に搭載する塗布針に関する。

近年、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの大型化、高精細化に伴い、ガラス基板上に形成された電極や液晶カラーフィルタなどに欠陥が存在する確率が高くなっており、歩留まりの向上を図るため欠陥を修正する方法が提案されている。

たとえば、液晶ディスプレイのガラス基板の表面には電極が形成されている。この電極が断線している場合、塗布針先端に付着させた導電性の修正ペースト（修正液）を断線部に塗布し、電極の長さ方向に塗布位置をずらしながら複数回塗布して電極を修正する（たとえば、特許文献１参照）。

また、塗布針を用いて欠陥部に修正液を塗布する方法として、待機時には塗布針先端を修正液の中に浸漬させ、塗布時には塗布針先端を容器の底の孔から突出させ、塗布針先端に修正液を付着させて欠陥部に塗布する方法がある（たとえば、特許文献２参照）。

また、塗布針の汚れを防止する方法として、塗布針の先端を除く部分に撥水性の高いニッケルメッキを施す方法がある（たとえば、特許文献３参照）。
特開平８−２９２４４２号公報 特開２００６−３１０２６６号公報 特開２００４−２０５９１２号公報

しかし、従来の塗布針では、塗布針先端に修正液が付着している時間が長くなると、使用する修正液の仕様（たとえば酸性溶液）によっては、塗布針先端が腐食して、先端に形成された直径３０〜１００μｍの平坦面、およびテーパ面、あるいは、それに続く塗布針側面など、修正液が接触する部位が荒れるという問題があった。特に、塗布針先端の平坦面は、修正時に欠陥部に接触する場所である。平坦面が荒れて凹凸状になっても塗布性能に与える影響は少ないが、塗布時の面圧が局所的に高くなって、基板を傷つける、あるいは、塗布形状が乱れる場合がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、先端部が修正液によって腐食されるのを防止することが可能な塗布針と、それを用いた塗布ユニットおよび欠陥修正装置を提供することである。

この発明に係る塗布針は、基板上に形成された微細パターンの欠陥部に修正液を塗布する塗布針において、修正液によって塗布針が腐食されるのを防止するための被膜層が少なくとも塗布針の先端部に形成されていることを特徴とする。

好ましくは、被膜層はフッ素樹脂からなる。
また、この発明に係る塗布ユニットは、上記塗布針と、その底に塗布針と略同径の孔が開口され、修正液が注入された容器とを備え、待機時は塗布針の先端部を容器内の修正液に浸漬し、塗布時は修正液が付着した塗布針の先端部を孔から突出させることを特徴とする。

また、この発明に係る欠陥修正装置は、フィルムに形成された欠陥部に応じた形状の孔の開口部を欠陥部に隙間を開けて対峙させ、修正液が付着した上記塗布針の先端の平坦面で孔を含む所定の範囲のフィルムを欠陥部に押圧するとともに孔を介して欠陥部に修正液を塗布し、フィルムの復元力でフィルムを基板から剥離させることを特徴とする。

この発明に係る塗布針では、修正液によって塗布針が腐食されるのを防止するための被膜層が少なくとも塗布針の先端部に形成されているので、修正液によって先端部が腐食されるのを防止することができる。

[実施の形態１]
図１（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態１による塗布針１の構成を示す断面図である。図１（ａ）（ｂ）において、欠陥修正に使用する塗布針１の先端部は尖っているが、その先端は平坦に加工されている。平坦面１ａの直径は、たとえば、３０〜１００μｍであり、修正に必要な大きさに合わせて適宜選択されて使用される。

塗布針１の先端は細く、耐久性や剛性を考慮して、たとえば鉄系（工具鋼など）の材料で形成されている。電極やカラーフィルタの修正に使用する修正液（修正ペースト、修正インク）の種類によっては、酸性を示すものがあり、このような修正液中に塗布針１の先端部を浸けて長期間使用すると、先端部の腐食が進み、平坦面１ａを含む先端部表面が凹凸状に荒れる。そこで、本願発明では、塗布針１が修正液によって腐食されるのを防止するための被膜層２を少なくとも塗布針１の先端部に形成する。

図１（ａ）では、塗布針１の平坦面１ａを含む先端部に被膜層２が形成されている。また、図１（ｂ）では、塗布針１の全面に被膜層２が形成されている。被膜層２は、塗布針１のうちの修正液が付着する範囲に形成されていればよいが、少なくとも塗布針１の平坦面１ａには被膜層２が必要となる。被膜層２により平坦面１ａが直接修正液に触れることが防止され、平坦面１ａの腐食が防止され、塗布性能を長期に渡って安定化することができる。

塗布針１の先端とは反対側の端部は塗布針１を固定する図示しない塗布針固定板に固定されるので、固定部を除く範囲に被膜層２を形成してもよい。この場合、平坦面１ａと、平坦面１ａに続くテーパ面１ｂと、テーパ面１ｂに続く円柱部１ｃの一部に被膜層２が形成される。

塗布針１に被膜層２を形成する場合、撥水、撥油を与える表面処理剤として市販されている、たとえば、フッ素系表面処理剤を用いる。フッ素系表面処理剤の液中に塗布針１を浸漬するか、あるいは、フッ素系表面処理剤の液を塗布針１にはけ塗りした後、放置して乾燥させるだけで被膜層２を形成することができる。被膜層２の性能を高めるため、低温（６０〜１８０℃）で約３０分から１時間加熱する場合もある。このような方法で得られる被膜層２の膜厚は数１０ｎｍ〜１００ｎｍ（ナノメートル）であるが、腐食防止効果は十分得られる。なお、被膜層２の撥水作用で修正液との接触角が多少増加するが、塗布針２の先端は微小であるので、塗布性能に与える影響は小さい。

また、被膜層２を形成することで、塗布針１の表面が汚れることを防止することも可能となり、洗浄時には、付着した修正液を簡単に除去することができる。経年変化あるいは、使用方法によっては、被膜層２の撥水効果が弱まる場合も想定されるが、その場合には、定期的に被膜層２を再形成すればよい。この他、被膜層２としては、樹脂系やガラス系のものを使用してもよい。

また、被膜層２は、たとえば、塗布針１の先端をペーパ上でラップして平坦面１ａを形成した後に、少なくとも平坦面１ａを含む先端部に形成される。このとき、平坦面１ａに形成された被膜層２に瘤などの凸部が発生した場合には、塗布針１の先端をペーパ上で再度ラップして、被膜層２が剥離しない程度に先端を平らに処理する方が好ましい。

次に、この塗布針１の使用方法について説明する。まず図２に示すように、容器３内の修正液４中に塗布針１の先端部を浸漬する。このとき、塗布針１が修正液４で腐食されないように、塗布針１のうちの被膜層２で覆われた部分の先端部のみを修正液４に浸漬する。

塗布針１を容器３の上方に引き上げると、図３（ａ）に示すように、塗布針１の先端部に修正液４が付着している。修正液４が付着した塗布針１の先端部を、基板５の表面に形成された微細パターンである電極６のオープン欠陥部（断線部）６ａの上方に位置させる。

次に、図３（ｂ）に示すように、塗布針１を下降させて塗布針１の先端を欠陥部６ａに接触させ、欠陥部６ａに修正液４を塗布する。次いで図３（ｃ）に示すように、塗布針１を上方に引き上げると、修正液４の塗布が終了する。塗布した修正液１を硬化させれば、電極６の欠陥部６ａの修正が終了する。

なお、上述のように電極６のオープン欠陥部６ａを修正する場合は、修正液１として導電性のペーストが使用される。また、カラーフィルタの白欠陥部（色抜け欠陥部）を修正する場合は、白欠陥部の周囲の色のインクを修正液４として使用する。また、プラズマディスプレイのリブ（隔壁）の一部が欠けたリブ欠け欠陥部を修正する場合は、低融点ガラス粉末を主成分とするリブペーストが修正液４として使用される。

[実施の形態２]
図４（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態２による塗布ユニット１０の要部を示す断面図である。図４（ａ）において、この塗布ユニット１０は、その底に第１の孔１１ａが開口され、修正液４が注入された容器１１と、第２の孔１２ａが開口され、容器１１を密封する蓋１２と、第１および第２の孔１１ａ、１２ａと略同じ径を有する塗布針１とを含む。塗布針１の表面全体に被膜層２が形成されている。

待機時は、塗布針１の平坦面１ａを含む先端部は、第２の孔１２ａを貫通して修正液４に浸漬される。第１および第２の孔１１ａ，１２ａの径は、それらに貫通する塗布針１の径よりも少し大きいが微小であるので、修正液４の表面張力や容器１１の撥水・撥油性により、第１の孔１１ａからの修正液４の漏れはほとんど無い。

欠陥部６ａに修正液４を塗布する場合は、図４（ｂ）に示すように、塗布針１の先端部を容器１１の底面に設けた第１の孔１１ａから下方に突出させる。第１の孔１１ａから突出した塗布針１の先端部には修正液４が付着している。この後、塗布針１と容器１１を下降させて塗布針１先端の修正液４を欠陥部６ａに塗布する。あるいは、第１の孔１１ａから突出した塗布針１の先端部が欠陥部６ａに接触するようにして、修正液４を欠陥部６ａに塗布してもよい。

この塗布ユニット１０では、塗布針１の平坦面１ａを含む先端部は塗布時を除いて修正液１中に浸漬した状態にある。したがって、塗布針１が被膜層２で覆われていなければ、修正液４が酸性を示す溶液である場合は、鉄系の部材からなる塗布針１の浸漬部は腐食が進み、その表面は荒らされる。しかし、この実施の形態２では、塗布針１の平坦面１ａを含む範囲には被膜層２が施されているので、修正液４に浸漬している時間が長い場合であっても、腐食を防止することができる。

[実施の形態３]
図５（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態３による欠陥修正装置の要部を示す断面図である。図５（ａ）〜（ｃ）において、この欠陥修正装置では、基板５上の電極６に発生したオープン欠陥部６ａを、塗布針１とフィルム１３を用いて修正する。塗布針１の平坦面１ａの直径は、たとえば、３０〜１００μｍであり、通常は、平坦面１ａに付着した修正液４を欠陥部６ａに転写して修正を行なうが、平坦面１ａの大きさよりも細い細線、たとえば、１０μｍ以下の幅で修正が必要な場合には、フィルム１３を用いる。

フィルム１３には欠陥部６ａの形状に応じた形状の貫通孔１３ａがたとえばレーザ照射によって開けられ、図５（ａ）に示すように、貫通孔１３ａの開口部と電極６の欠陥部６ａとは一定の隙間Ｇを保って対峙した状態にされる。フィルム１３は、たとえば薄膜のポリイミドフィルムであり、マスクとして使用するのに十分な幅があればよく、たとえば、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度にスリットしたロール状フィルムである。フィルム１３の厚さは、その下が透けて見える程度のものが好ましく、たとえば、１０〜２５μｍである。

隙間Ｇは、たとえば、１０〜１０００μｍ程度に設定される。塗布針１の平坦面１ａの周りに修正液４が付着した状態で、孔１３ａの略中央に塗布針１を上方から下降させると、図４（ｂ）に示すように、フィルム１３は変形して孔１３ａの周りの微小範囲のフィルム１３が欠陥部６ａの周囲に付着し、欠陥部６ａに修正液４が充填される。その後、塗布針１は上方に退避する。

孔１３ａを含む微小範囲のフィルム１３が欠陥部６ａの周囲に接触する時間は、塗布針１がフィルム１３を押している間であり、修正液４がフィルム１３と基板５との隙間に毛細管現象で吸い込まれる前に、塗布針１を上方に退避させる。

塗布針１がフィルム１３から離れれば、フィルム１３の弾性で元の状態に戻り、孔１３ａを含む微小範囲のフィルム１３は欠陥部５ａから離れる。そのため、フィルム１３が基板８に接触する時間は極わずかである。たとえば、接触時間は１秒以下である。

図５（ｃ）は、塗布針１が上方に退避にした状態を示し、フィルム１３は基板５から離れた状態に復帰しており、欠陥部６ａには、孔１３ａの形状と略同形状の修正層４Ａが残る。また、余分に塗布された修正液４はフィルム１３の表面に残る。このように、フィルム１３をマスクとして修正を行なうので、塗布針１による塗布形状よりも微細な修正層４Ａを得ることが可能となる。

図５（ｂ）に示すように、フィルム１３を介して基板５に塗布針１の平坦面１ａを押し当てる場合、腐食により平坦面１ａ表面が凹凸に荒れていても、フィルム１３を介在させるので、基板５との間に微小な隙間を生じる可能性は低い。しかし、フィルム１３を基板５に押す面圧は部分的に異なり、面圧が弱い部分や隙間が開いた個所から修正液４が漏れることも想定される。特に修正液４がナノ粒子を主原料とする銀ナノペーストで粘度が低い場合には、微小な隙間に入り込み易い。

それに対して、この実施の形態３では、塗布針１の表面に被膜層２を形成して耐薬品性を高めているため、酸性傾向にある修正液４を用いても、腐食による荒れを防止することができ、フィルム１３を均一に押すことができる。

次に、この欠陥修正装置の使用方法の具体例について説明する。まず、液晶ディスプレイのＴＦＴ基板の電極のオープン欠陥部を修正する場合について説明する。図６（ａ）は、修正対象であるＴＦＴ基板２１の要部を示す平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図である。図６（ａ）（ｂ）において、ＴＦＴ基板２１はガラス基板２２を備える。ガラス基板２２の表面に、図中の左右方向に延在するゲート線２３が形成されるとともに、ゲート線２３の所定位置に図中の下方向に突出するゲート電極２３ａが形成される。ゲート線２３およびゲート電極２３ａの表面はゲート絶縁膜２４で被覆され、ゲート絶縁膜２４およびガラス基板２２の表面はゲート絶縁膜２５で被覆される。

ゲート絶縁膜２５の表面に、複数の画素電極２６が行列状に形成される。図中の上下方向に隣接する２つの画素電極２６の間の領域にゲート線２３が配置されている。ゲート電極２３ａの上方にゲート絶縁膜２４，２５を介して半導体膜２７が形成される。図中の左右方向に隣接する２つの画素電極２６の間の領域に図中の上下方向に延在するドレイン線２８が形成されるとともに、ドレイン線２８の所定位置に図中の左方向に突出するドレイン電極２８ａが形成される。このドレイン電極２８ａの端部は、半導体膜２７の一方端部の表面まで延びている。また、半導体膜２７の他方端部の表面から画素電極２６の一端部の表面にかけてソース電極２９が形成される。

このようにして、ゲート電極２３ａとドレイン電極２８ａとソース電極２９と半導体膜２７とを含むＴＦＴ３０が形成される。全体が保護膜３１および配向膜（図示せず）で被覆されて、ＴＦＴ基板２１が完成する。ＴＦＴ基板２１と液晶とカラーフィルタ基板とで液晶パネルが構成される。

ここで図６（ａ）に示すように、ドレイン線２８にオープン欠陥部２８ｂが存在するものとする。保護膜３１まで形成した後に欠陥部２８ｂを修正する場合、保護膜３１の一部をレーザ加工により除去して欠陥部２８ｂを露出させ、修正液４を塗布し、硬化成膜処理を行なってドレイン線２８の導通を確保した後で、修正個所の上に保護膜３１を再形成する必要がある。そのため、修正の手間を簡略化できるように、保護膜３１を形成する前の工程で欠陥部２８ｂの修正を行なう方が好ましい。たとえば、ドレイン線２８の形成が終了した時点では保護膜３１は無く、この時点で修正を行なう。

図７に示すように、欠陥部２８ｂの上方に孔１３ａを位置合わせした状態で、フィルム１３をＴＦＴ基板２１の上面に一定の隙間Ｇを開けて配置する。孔１３ａの開口部は、たとえば短軸長がＳｗで長軸長がＳｌの角形状であり、欠陥部２８ｂの両端に位置する正常なドレイン線２８にも修正液４を塗布できるように、孔１３ａの長軸長Ｓｌは欠陥部２８ｂよりも長く設定される。このように、正常なドレイン線２８と重なるように孔１３ａを形成すれば、修正層４Ａと正常なドレイン線２８とが重なる領域を確保できるので、修正部の抵抗値の低減化、密着性の向上などの効果が期待できる。

フィルム１３は一定の張力によって張られた状態にある。隙間Ｇは、フィルム１２を支持する支点の間隔やフィルム１３の厚さによって異なるが、たとえば１０〜１０００μｍ程度に設定される。ＴＦＴ基板２１の表面には複数のパターンが積層されているため、凹凸形状になっているが、孔１３ａを含む微小範囲のフィルム１３がＴＦＴ基板２１と接触しない程度の隙間Ｇを保っていればよい。たとえば、隙間Ｇは２００μｍ程度に設定される。修正液４の塗布は、図５（ａ）〜（ｃ）で示したように、塗布針１を用いて行なわれる。修正液４としては、金属ナノ粒子を用いた銀ペーストなどの金属ナノペーストや金属錯体溶液（たとえばパラジウム錯体溶液）、金属コロイドを用いることができる。

図８は、欠陥部２８ｂの修正が完了したＴＦＴ基板２１の要部を示す平面図である。図８において、ドレイン線２８のオープン欠陥部２８ｂ上に形成された修正層４Ａは、正常なドレイン線２８との重なり部を両端に持つ。

次に、液晶ディスプレイのカラーフィルタ基板の白欠陥部を修正する場合について説明する。図９（ａ）はカラーフィルタ基板４１の構成を示す平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線断面図である。図９（ａ）（ｂ）において、カラーフィルタ基板４１は、ガラス基板４２と、その表面に格子状に形成されたブラックマトリックス４３と、ブラックマトリックス４３で囲まれる領域に形成された複数組のＲ（赤色）画素４４、Ｇ（緑色）画素４５およびＢ（青色）画素４６とを備える。ブラックマトリックス４３には、その一部の色が抜けた白欠陥部４３ａが発生しているものとする。

修正対象は白欠陥部４３ａが発生したカラーフィルタ基板４１であり、白欠陥部４３ａと同じ形状の孔１３ａの開いたフィルム１３をマスクとして使用する。図１０に示すように、白欠陥部４３ａの上方に孔１３ａを位置合わせした状態で、フィルム１３をカラーフィルタ基板４１の上面に一定の隙間Ｇを開けて配置する。孔１３ａの開口部は、たとえば短軸長がＳｗで長軸長がＳｌの角形状である。隙間Ｇは、フィルム１３を支持する支点の間隔やフィルム１３の厚さ、フィルム１３に与える張力によって異なるが、たとえば１０〜１０００μｍ程度に設定される。少なくとも孔１３ａを含む微小範囲のフィルム１３が、カラーフィルタ基板４１とは接触しない程度の隙間Ｇがあればよい。たとえば、隙間Ｇは２００μｍ程度に設定される。

修正液４の塗布は、図５（ａ）〜（ｃ）で示したように、塗布針１を用いて行なわれる。修正液４としては、ブラックマトリックス４３の色すなわち黒色のインクが使用される。修正層４Ａには、修正液４の仕様に合わせて紫外線硬化処理あるいは加熱硬化処理が施される。

図１１は、白欠陥部４３ａの修正が完了した時点のカラーフィルタ基板４１を上面から見た図である。白欠陥部４３ａ上に形成された修正層４Ａは、正常なブラックマトリックス４３の幅と略同じ幅を有する。

今回開示された実施の形態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。

この発明の実施の形態１による塗布針の構成を示す断面図である。 図１に示した塗布針の使用方法を示す図である。 図１に示した塗布針の使用方法を示す他の図である。 この発明の実施の形態２による塗布ユニットの要部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による欠陥修正装置の要部を示す断面図である。 図５に示した欠陥修正装置の修正対象であるＴＦＴ基板の構成を示す図である。 図６に示したＴＦＴ基板の修正方法を示す図である。 修正されたＴＦＴ基板を示す図である。 図５に示した欠陥修正装置の修正対象であるカラーフィルタ基板の構成を示す図である。 図６に示したカラーフィルタ基板の修正方法を示す図である。 修正されたカラーフィルタ基板を示す図である。

符号の説明

１ 塗布針、１ａ 平坦面、１ｂ テーパ面、１ｃ 円柱部、２ 被膜層、３ 容器、４ 修正液、４Ａ 修正層、５ 基板、６ 電極、６ａ オープン欠陥部、１０ 塗布ユニット、１１ 容器、１１ａ 孔、１２ 蓋、１２ａ 孔、１３ フィルム、１３ａ 孔、２１ ＴＦＴ基板、２２ ガラス基板、２３ ゲート線、２３ａ ゲート電極、２４，２５ ゲート絶縁膜、２６ 画素電極、２７ 半導体膜、２８ ドレイン線、２８ａ ドレイン電極、２８ｂ オープン欠陥部、２９ ソース電極、３０ ＴＦＴ、３１ 保護膜、４１ カラーフィルタ基板、４２ ガラス基板、４３ ブラックマトリックス、４３ａ 白欠陥部、４４ Ｒ画素、４５ Ｇ画素、４６ Ｂ画素。

Claims (4)

1. 基板上に形成された微細パターンの欠陥部に修正液を塗布する塗布針において、
   前記修正液によって前記塗布針が腐食されるのを防止するための被膜層が少なくとも前記塗布針の先端部に形成されていることを特徴とする、塗布針。
2. 前記被膜層はフッ素樹脂からなることを特徴とする、請求項１に記載の塗布針。
3. 請求項１または請求項２の塗布針と、
   その底に前記塗布針と略同径の孔が開口され、前記修正液が注入された容器とを備え、
   待機時は前記塗布針の先端部を前記容器内の前記修正液に浸漬し、塗布時は前記修正液が付着した前記塗布針の先端部を前記孔から突出させることを特徴とする、塗布ユニット。
4. フィルムに形成された前記欠陥部に応じた形状の孔の開口部を前記欠陥部に隙間を開けて対峙させ、前記修正液が付着した請求項１または請求項２の塗布針の先端の平坦面で前記孔を含む所定の範囲のフィルムを前記欠陥部に押圧するとともに前記孔を介して前記欠陥部に前記修正液を塗布し、前記フィルムの復元力で前記フィルムを前記基板から剥離させることを特徴とする、欠陥修正装置。

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