JP2008296148A - 液状材料塗布機構およびそれを用いた欠陥修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布針の接触圧を一定にすることができ、かつ塗布針のガタツキが小さな液状材料塗布機構を提供する。
【解決手段】このインク塗布機構では、塗布針をスライド機構２２のスライド部４０に固定し、レール部４１を基板に垂直な方向に移動させて、塗布針の先端部に付着したインクを基板上の欠陥に塗布する。また、支持台２４の基準面２４ａに溝２４ｃを形成し、ネジ４３を締め付けることによってレール部４１の背面の中央部を溝２４ｃの方向に押圧し、レール部４１を撓ませてレール部４１の両端部をスライド部４０側に押圧する。したがって、スライド部４０とレール部４１の隙間を小さくして塗布針のガタツキを小さくできる。
【選択図】図５

Description

この発明は液状材料塗布機構およびそれを用いた欠陥修正装置に関し、特に、塗布針を用いて液状材料を基板上の微細領域に塗布する液状材料塗布機構と、それを用いた欠陥修正装置に関する。より特定的には、この発明は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）のカラーフィルタ基板の製造工程において基板に発生した欠陥に修正インクを塗布する液状材料塗布機構と、それを用いた欠陥修正装置に関する。

近年、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の大型化、高精細化に伴い画素数も増大し、ＬＣＤを無欠陥で製造することは困難となり、欠陥の発生確率も増加してきている。このような状況下において歩留まり向上のために、ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を修正する欠陥修正装置が生産ラインに不可欠となってきている。

図９（ａ）〜（ｃ）は、ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を示す図である。図９（ａ）〜（ｃ）において、カラーフィルタは、透明基板と、その表面に形成されたブラックマトリクス５１と呼ばれる格子状のパターンと、複数組のＲ（赤色）画素５２、Ｇ（緑色）画素５３、およびＢ（青色）画素５４とを含む。カラーフィルタの製造工程においては、図９（ａ）に示すように画素やブラックマトリクス５１の色が抜けてしまった白欠陥５５や、図９（ｂ）に示すように隣の画素と色が混色したり、ブラックマトリクス５１が画素にはみ出してしまった黒欠陥５６や、図９（ｃ）に示すように画素に異物が付着した異物欠陥５７などが発生する。

白欠陥５５を修正する方法としては、インク塗布機構により、白欠陥５５が存在する画素と同色のインクを塗布針の先端部に付着させ、塗布針の先端部に付着したインクを白欠陥５５に塗布して修正する方法がある。また、黒欠陥５６や異物欠陥５７を修正する方法としては、欠陥部分をレーザカットして矩形の白欠陥５５を形成した後、インク塗布機構により、塗布針の先端部に付着したインクをその白欠陥５５に塗布して修正する方法がある。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、塗布針６０を用いてインク６１をガラス基板６２の表面に塗布する方法を示す図である。図１０（ａ）において、塗布針６０の先端部６０ａは先端に向かって徐々に細くなるテーパー状に加工され、先端には円形の平坦面６０ｂが形成されている。塗布針６０の先端部６０ａおよび平坦面６０ｂにインク６１を付着させた後、塗布針６０の先端をガラス基板６２上の目標位置（実際には、たとえば白欠陥５５の位置）の上方に位置決めする。次に図１０（ｂ）に示すように、塗布針６０を下降させて塗布針６０先端の平坦面６０ｂをガラス基板６２の表面に接触させる。次いで図１０（ｃ）に示すように、塗布針６０を上方に退避させると、塗布針６０先端の平坦面６０ｂに付着したインク６１がガラス基板６２の表面に転写され、ガラス基板６２の表面にはインク６１からなる修正層６１Ａが形成される。

また、塗布針６０の平坦面６０ｂのガラス基板６２に対する接触圧を一定にするため、塗布針６０の上端部をスライド機構のスライド部に固定し、スライド部を所定範囲で垂直方向に移動可能に支持するレール部を駆動手段によって上下動させる方法がある。この方法によれば、レール部を下降させても、塗布針６０の先端がガラス基板６２の表面に接触した時点で塗布針６０およびスライド部が停止するので、塗布針６０の先端には塗布針６０とスライド部の重量のみがかかり、接触圧が一定に保たれる（たとえば特許文献１参照）。
特開平９−２３６９３３号公報

図１０（ａ）〜（ｃ）で示した方法でインク塗布が正常に行なわれた場合、修正層６１Ａは、図１１（ａ）に示すように、塗布針６０先端の平坦面６０ｂとほぼ同じ円形になる。

しかし、接触圧を一定にするために塗布針６０の上端部をスライド機構のスライド部に固定した場合、スライド部のガタツキにより塗布針６０の先端がガラス基板６２上でずれ、図１１（ｂ）に示すように、修正層６１Ａが楕円形になり、修正品位が劣化するという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、塗布針の基板に対する接触圧を一定にすることができ、かつ塗布針のガタツキが小さな液状材料塗布機構と、それを用いた欠陥修正装置を提供することである。

この発明に係る液状材料塗布機構は、塗布針を用いて液状材料を基板上の微細領域に塗布する液状材料塗布機構において、塗布針を基板に垂直に保持するスライド部と、スライド部を基板に垂直な方向に所定の範囲で移動可能に支持するレール部とを含むスライド機構と、レール部を基板に垂直な方向に移動させて、塗布針の先端部に付着した液状材料を微細領域に塗布する駆動手段とを備えたものである。レール部は、幅方向の両端部が互いに対向するように折り曲げられ、長さ方向が基板に垂直な方向に向けられた板部材を含み、スライド部は、板部材の幅方向の両端部の間に挟持されて板部材の長さ方向に移動する。この液状材料塗布機構は、さらに、板部材の幅方向の両端部の間隔が狭くなる方向に板部材を撓ませてスライド部に予圧を与える予圧手段を備えたことを特徴とする。

好ましくは、予圧手段は、基板に垂直な基準面と、該基準面に形成されて板部材よりも狭い所定の幅を持ち、基板に垂直な方向に延在する溝とを有する支持台を含む。板部材の背面は、溝を覆うようにして基準面に当接される。予圧手段は、さらに、板部材の幅方向の中央部を溝の底の方向に押圧するとともに板部材を支持台に固定するネジ部材を含み、駆動手段は、支持台を介してレール部を基板に垂直な方向に移動させる。

また好ましくは、予圧手段は、基板に垂直な基準面を有する支持台と、板部材の背面の幅方向の両端部の各々と基準面の間に配置されたスペーサと、板部材の幅方向の中央部を基準面の方向に押圧するとともに板部材を支持台に固定するネジ部材とを含み、駆動手段は、支持台を介してレール部を基板に垂直な方向に移動させる。

また好ましくは、ネジ部材の締付けトルクが調整されて板部材の撓み量が調整され、板部材からスライド部への予圧量が最適値に設定される。

また好ましくは、微細領域は基板上に発生した欠陥であり、液状材料は欠陥を修正するための修正液である。

また、この発明に係る欠陥修正装置は、上記液状材料塗布機構と、塗布針の先端を欠陥の上方に位置決めする位置決め手段とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る液状材料塗布機構では、塗布針をスライド機構のスライド部に固定し、レール部を基板に垂直な方向に移動させて、塗布針の先端部に付着した液状材料を微細領域に塗布する。したがって、塗布針の基板に対する接触圧を一定にすることができる。また、レール部の板部材の幅方向の両端部の間隔が狭くなる方向に板部材を撓ませるので、スライド機構のガタツキを小さくすることができる。

実施の形態について説明する前に、まず本願発明の基礎となる欠陥修正装置について説明する。

図１は、本願発明の基礎となる欠陥修正装置の要部を示す図である。図１において、この欠陥修正装置は、光学鏡筒１および対物レンズ２を含む観察光学系３を備える。観察光学系３はＺ軸テーブル４に搭載されている。修正対象の液晶カラーフィルタ基板５は、対物レンズ２に対向してＸＹテーブル（図示せず）に搭載される。ＸＹテーブルによって基板５をＸＹ方向（水平方向）に移動させ、Ｚ軸テーブル４によって観察光学系３をＺ軸方向（垂直方向）に移動させることにより、基板５表面の任意の位置に対物レンズ２の焦点を合わせて拡大して観察することが可能となっている。

Ｚ軸テーブル４には、インク塗布機構６も搭載されている。インク塗布機構６は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂおよび黒用の４つの塗布ユニット７〜１０を備え、塗布ユニット７〜１０の各々は、塗布針１１と、塗布針ホルダ１２と、インク容器１３とを含む。塗布ユニット７，８はＸ１テーブル１４に搭載され、塗布ユニット９，１０はＸ２テーブル１５に搭載され、図１に示すように、テーブル１４，１５はＺ軸テーブル１６に搭載され、Ｚ軸テーブル１６はＹ軸テーブル１７に搭載されている。

塗布を行なうために選択された塗布針１１を、Ｙ軸テーブル１７によって、塗布針１１が塗布を行なう欠陥位置のＹ方向位置と同じ位置に来るように移動させ、次いでＺ軸テーブル１６によって、選択された塗布針１１を含む塗布ユニット７〜１０のいずれかを対物レンズ２の下に挿入できるように垂直方向に下降させ、さらに、塗布針１１が塗布を行なう欠陥位置のＸ方向位置と同じ位置に来るように、選択された塗布針１１を含む塗布ユニット７〜１０のいずれかを搭載するＸ１テーブル１４またはＸ２テーブル１５を対物レンズ２の方向に移動させることにより、対物レンズ２と基板５の間に挿入することが可能となっている。

塗布ユニット７は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、２本のアーム２０，２１を含む。アーム２０の先端には塗布針ホルダ１２が取り付けられ、アーム２１の先端にはインク容器１３が取り付けられ、塗布針１１はインク容器１３に挿入されている。

図３に示すように、インク容器１３の底には孔１３ａが開口され、インク３０が注入されている。孔１３ａは、インク３０が流出しないような小さな寸法に設定されている。インク容器１３の側部には保持部３１が設けられており、保持部３１にはインク容器１３をアーム２１の先端部に磁石（図示せず）を介して固定するためのインク容器固定ピン３２が設けられている。インク容器１３の開口部は蓋３３で閉じられており、蓋３３には孔３３ａが開口されている。

塗布針１１は、先端部１１ａ側の小径部１１ｂと、塗布針ホルダ１２に固着される大径部１１ｃからなる段付形状を有し、小径部１１ｂの直径はインク容器１３の孔１３ａの直径よりも若干小さく設定され、大径部１１ｃの直径は蓋３３の孔３３ａの直径よりも若干小さく設定されている。塗布針１１の先端部１１ａは、図１０で示した塗布針６０と同じ形状に加工されている。

図２（ａ）（ｂ）に戻って、アーム２１の基端部はスライド機構２３によってアーム２０の中央部に所定の範囲で上下動可能に支持され、アーム２０の基端部はスライド機構２２によって支持台２４に所定の範囲で上下動可能に支持されている。支持台２４の下端には、アーム２０，２１の下方への移動を制限するストッパ２５が設けられ、支持台２４にはアーム２０の基端部の下端を上下動させるシリンダ２６が搭載されている。

次に、この欠陥修正装置の動作について説明する。待機時は、シリンダ２６によってアーム２０が上限位置に保持され、アーム２１およびインク容器１３はアーム２０にぶら下がった状態になっている。このときアーム２０，２１間の上下方向の距離は最大になっており、図３に示すように、塗布針１１の先端部１１ａはインク３０に浸漬されている。

観察光学系３によって基板５に欠陥を見つけた場合は、その欠陥を修正するために必要なインク３０を選択する。選択したインク３０がたとえば塗布ユニット７のインク容器１３に注入されているとすると、テーブル１４〜１７を制御して塗布ユニット７の塗布針１１を対物レンズ２と基板５上の欠陥との間に挿入する。

次いで、塗布ユニット７のシリンダ２６によってアーム２０，２１を下限位置まで下降させる。このとき、アーム２１がアーム２０よりも先にストッパ２５に接触し、アーム２０，２１間の上下方向の距離が最小になり、塗布針１１の先端部１１ａがインク容器１３の孔１３ａを貫通してインク容器１３の底から突出する。インク容器１３の底から突出した塗布針１１の先端部１１ａには、図１０（ａ）で示したように、インク３０が付着している。

次に、さらにＺ軸テーブル１６を垂直方向に下降させると、図１０（ｂ）に示したように、塗布針１１の先端部１１ａが欠陥に接触し、塗布針１１の先端部１１ａに付着したインク３０が欠陥に塗布されて欠陥が修正される。このとき、塗布針１１の先端が基板５の表面に接触した後も所定の食い込み量だけＺ軸テーブル１６を低下させるが、塗布針１１の先端が基板５の表面に接触した時点で塗布針１１が停止するので、塗布針１１の先端には塗布針１１、塗布針ホルダ１２、アーム２０、およびスライド機構２３のスライド部の重量のみがかかり、接触圧が一定に保たれる。次いでＺ軸テーブル１６を垂直方向に上昇させ、シリンダ２６によってアーム２０，２１を上限位置まで上昇させると、図３で示したように、塗布針１１の先端部１１ａはインク容器１３内に収容され、欠陥の修正は終了する。

以上が本願発明の基礎となる欠陥修正装置の説明である。上記欠陥修正装置では、図１１（ｂ）で示したように、塗布針１１の先端が基板５上でずれるという問題があった。ここで、基板５上での塗布針１１のずれの原因について説明する。

図４は、塗布ユニット７のインク容器１３を取り外した状態を示す図である。図４において、塗布針１１は塗布針ホルダ１２に固定され、アーム２０を介してスライド機構２２のスライド部４０に取り付けられ、スライド機構２２のレール部４１は支持台２４の基準面に取り付けられている。インク塗布時における塗布針１１先端の基板５に対する接触圧を一定にするため、塗布針１１の先端が基板５に接触するとスライド部４０がレール部４１に沿って上方へ逃げるようになっている。

しかしながら、スライド機構２２から塗布針１１までの距離Ａは、スライド機構２２の幅Ｂの数倍長い。このため、スライド部４０のレール部４１に対するわずかなガタツキΔｄが拡大されて塗布針１１先端に伝わり、塗布針１１の先端が基板５上で大きくずれ、図１１（ｂ）で示したように、修正層が楕円形になってしまう。

この解決方法として、レール部４１からスライド部４０に予め予圧の掛けられたスライド機構２２を使用する方法も考えられる。しかし、この方法では、スライド部４０、レール部４１、ボール４２などの寸法の測定結果から予圧量を想定するため、実際に組み付けた状態での予圧量は判らない。そのため、予圧が不足してガタツキが発生した場合や、予圧が過大になってスライド機構２２の動作が鈍くなった場合に、調整することができない。本願発明では、この問題の解決が図られる。

図５（ａ）は、この発明の一実施の形態によるインク塗布機構の要部を示す断面図であり、図５（ｂ）は比較例を示す断面図である。また、図６（ａ）は本願発明の塗布ユニットの組立分解図であり、図６（ｂ）は比較例を示す図である。
図５（ａ）および図６（ａ）において、このインク塗布機構では、支持台２４にスライド機構２２が固定され、アーム２０がスライド機構２２によって上下動可能に支持される。支持台２４には、Ｙ軸と直交し、かつＺ軸と平行な基準面２４ａと、Ｘ１軸と直交し、かつＺ軸と平行な基準面２４ｂとが形成され、基準面２４ａの中央には、所定の幅を有し、Ｚ軸方向に延在する溝２４ｃが形成されている。溝２４ｃの幅は、スライド機構２２の幅の約１／２〜１／３とすることが望ましい。溝２４ｃの深さは、ごく僅かあればよい。

スライド機構２２は、スライド部４０とレール部４１を含む。レール部４１は、所定の幅および長さの金属板の幅方向の両端部を互いに対向するように略垂直に折り曲げた形状を有する。スライド部４０は、レール部４１と同様に断面形状がコの字型の金属板で構成されているが、レール部４１よりも小さい。スライド部４０は、背面を外側に向けてレール部４１の凹部に挿入されている。スライド部４０の外側の側面とレール部４１の内側の側面は所定の隙間を開けて配置される。対向するスライド部４０の外側の側面とレール部４１の内側の側面には、それぞれ対向する１対の溝が形成され、１対の溝の間に複数のボール４２が回動自在に挿入される。これにより、スライド部４０は、レール部４１の幅方向の両端部に挟持されるとともに、レール部４１の長さ方向に移動可能に支持される。

レール部４１の背面および外側の側面は、それぞれ支持台２４の基準面２４ａ，２４ｂに当接される。これにより、レール部４１の長さ方向がＺ軸方向に向けられるとともに、レール部４１の幅方向がＸ１軸方向に向けられる。また、溝２４ｃは、レール部４１の背面で覆われる。

レール部４１の背面には、中心線に沿って所定の間隔で複数（図では２つ）の貫通孔４１ａが形成され、溝２４ｃの底の中央には各貫通孔４１ａに対応するネジ孔２４ｄが形成されている。レール部４１は、各貫通孔４１ａを介してネジ孔２４ｄにネジ４３を螺合することにより、支持台２４に固定される。

レール部４１の背面をネジ４３で締付けると、図７（ａ）（ｂ）に示すように、溝２４ｃの両側の角部を支点としてレール部４１が内側に撓む。この撓みにより、レール部４１の幅方向の両端部が複数のボール４２を介してスライド部４０に押圧され、レール部４１とスライド部４０の間の隙間が小さくなる。また、ネジ４３の締付け力を調整することにより、レール部４１の撓み量を調整し、レール部４１からスライド部４０への予圧量を最適値に設定することができる。ネジ４３の締付け力は、トルクで管理される。

図５（ａ）および図６（ａ）に戻って、アーム２０の基端部には、垂直方向に所定の間隔で複数（図では２つ）の貫通孔が形成され、スライド部４０の中央には各貫通孔に対応するネジ孔が形成されている。アーム２０は、各貫通孔を介してネジ孔にネジ４４を螺合することにより、スライド部４０に固定される。

この実施の形態では、ネジ４３を締め付けることによってレール部４１を撓ませ、レール部４１とスライド部４０の隙間を小さくすることができる。したがって、塗布針１１を保持しているスライド部４０のガタツキをなくすことができ、塗布針１１の先端が基板５上でずれて修正層が楕円形になるのを防止することができる。

これに対して、図５（ｂ）および図６（ｂ）で示される比較例では、支持台２４の基準面２４ａに溝２４ｃが形成されていないので、ネジ４３を締め付けてもレール部４１は撓まない。したがって、スライド部４０にガタツキがある場合は、塗布針１１の先端が基板５上でずれて修正層が楕円形になってしまう。

また、図８（ａ）（ｂ）は、この実施の形態の変更例を示す断面図であって、図７（ａ）（ｂ）と対比される図である。図８（ａ）（ｂ）を参照して、この変更例が実施の形態と異なる点は、溝２４ｃの代わりに２つのスペーサ４５が設けられる点である。各スペーサ４５は、帯状の金属薄板で形成される。２つのスペーサ４５は、それぞれレール部４１の背面の幅方向の両端部と基準面２４ａとの間に設けられる。レール部４１の背面をネジ４３で締付けると、図８（ａ）（ｂ）に示すように、両側のスペーサ４５の角部を支点としてレール部４１が内側に撓む。したがって、この変更例でも、実施の形態と同じ効果が得られる。

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。

この発明の基礎となる欠陥修正装置の要部を示す図である。 図１に示したインク塗布機構の構成を示す図である。 図２に示したインク容器の構成を示す断面図である。 図１〜図３に示したインク塗布機構の問題点を説明するための図である。 この発明の一実施の形態によるインク塗布機構の要部および比較例を示す断面図である。 この発明の一実施の形態によるインク塗布機構の要部および比較例を示す組立分解図である。 図５および図６に示したインク塗布機構の効果を説明するための図である。 実施の形態の変更例を示す断面図である。 ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を示す図である。 塗布針を用いてインクを塗布する方法を示す図である。 図１０で示したインク塗布方法の問題点を説明するための図である。

符号の説明

１ 光学鏡筒、２ 対物レンズ、３ 観察光学系、４，１６ Ｚ軸テーブル、５ 液晶カラーフィルタ基板、６ インク塗布機構、７〜１０ 塗布ユニット、１１ 塗布針、１１ａ 先端部、１１ｂ 小径部、１１ｃ 大径部、１２ 塗布針ホルダ、１３ インク容器、１３ａ 孔、１４ Ｘ１テーブル、１５ Ｘ２テーブル、１７ Ｙ軸テーブル、２０，２１ アーム、２２，２３ スライド機構、２４ 支持台、２４ａ，２４ｂ 基準面、２４ｃ 溝、２４ｄ ネジ孔、２５ ストッパ、２６ シリンダ、３０ インク、３１ 保持部、３２ インク容器固定ピン、３３ 蓋、３３ａ 孔、４０ スライド部、４１ レール部、４１ａ 貫通孔、４２ ボール、４３，４４ ネジ、４５ スペーサ、５１ ブラックマトリクス、５２ Ｒ画素、５３ Ｇ画素、５４ Ｂ画素、５５ 白欠陥、５６ 黒欠陥、５７ 異物欠陥、６０ 塗布針、６０ａ 先端部、６０ｂ 平坦面、６１ インク、６１Ａ 修正層、６２ ガラス基板。

Claims (6)

1. 塗布針を用いて液状材料を基板上の微細領域に塗布する液状材料塗布機構において、
   前記塗布針を前記基板に垂直に保持するスライド部と、前記スライド部を前記基板に垂直な方向に所定の範囲で移動可能に支持するレール部とを含むスライド機構と、
   前記レール部を前記基板に垂直な方向に移動させて、前記塗布針の先端部に付着した前記液状材料を前記微細領域に塗布する駆動手段とを備え、
   前記レール部は、幅方向の両端部が互いに対向するように折り曲げられ、長さ方向が前記基板に垂直な方向に向けられた板部材を含み、前記スライド部は、前記板部材の幅方向の両端部の間に挟持されて前記板部材の長さ方向に移動し、
   さらに、前記板部材の幅方向の両端部の間隔が狭くなる方向に前記板部材を撓ませて前記スライド部に予圧を与える予圧手段を備えたことを特徴とする、液状材料塗布機構。
2. 前記予圧手段は、前記基板に垂直な基準面と、該基準面に形成されて前記板部材よりも狭い所定の幅を持ち、前記基板に垂直な方向に延在する溝とを有する支持台を含み、
   前記板部材の背面は、前記溝を覆うようにして前記基準面に当接され、
   前記予圧手段は、さらに、前記板部材の幅方向の中央部を前記溝の底の方向に押圧するとともに前記板部材を前記支持台に固定するネジ部材を含み、
   前記駆動手段は、前記支持台を介して前記レール部を前記基板に垂直な方向に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の液状材料塗布機構。
3. 前記予圧手段は、
   前記基板に垂直な基準面を有する支持台と、
   前記板部材の背面の幅方向の両端部の各々と前記基準面の間に配置されたスペーサと、
   前記板部材の幅方向の中央部を前記基準面の方向に押圧するとともに前記板部材を前記支持台に固定するネジ部材とを含み、
   前記駆動手段は、前記支持台を介して前記レール部を前記基板に垂直な方向に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の液状材料塗布機構。
4. 前記ネジ部材の締付けトルクが調整されて前記板部材の撓み量が調整され、前記板部材から前記スライド部への予圧量が最適値に設定されることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の液状材料塗布機構。
5. 前記微細領域は前記基板上に発生した欠陥であり、前記液状材料は前記欠陥を修正するための修正液であることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の液状材料塗布機構。
6. 請求項５に記載の液状材料塗布機構と、
   前記塗布針の先端を前記欠陥の上方に位置決めする位置決め手段とを備えたことを特徴とする、欠陥修正装置。

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