JP2009086008A - カラーフィルタ製造方法およびカラーフィルタ製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】画素部に薄膜層を形成する工程および異物により不良となった箇所を修正する工程を通して行なうカラーフィルタの製造方法において、色抜けのないインク塗布が可能となる、プラズマ処理方法を提供する。
【解決手段】基板上にバンクが形成された後、バンク内にインクジェットを用いてインクを充填する前に、親液性を上げるために行なうプラズマ処理の処理量が、インク塗布後に、発見された異物などによる不良箇所をレーザにて取り除いた後に、親液性を上げるために行なわれるプラズマ処理の処理量に比べて少なくなるようにプラズマ処理を行なうものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ等に使用されているカラーフィルタの製造工程におけるプラズマ処理技術に関する。特に、インクジェットを用いたパターンを形成する際にインクの広がりをよくするために、インクを塗布する表面にプラズマを照射し、インクを塗布する領域内の残渣を除去することにより、濡れ性を向上させる方法を利用したカラーフィルタの製造方法および製造システムに関する。

近年、薄型のディスプレイが発達するに伴い、液晶ディスプレイに使用されているカラーフィルタの需要も増加傾向にある。このカラーフィルタは、画素に応じた電極をＯＮ、ＯＦＦすることで液晶がシャッターの役割を行ない、光を透過することでカラー表示を行なうためのフィルターであり、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素が配置されている。

この画素部分をインクジェット方式により形成する技術が開発されてきている。この形成技術に関しては、特許文献１にて開示されている。特許文献１には、無機材料の部分を有するバンク形成面およびその上に形成された有機材料を含むバンクに対して、有機材料が無機材料に比べて薄膜材料液に対する非親和性の程度がより高くなる条件下でプラズマ処理を施す表面処理工程と、表面処理がされたバンクで囲まれる領域に薄膜材料液を充填して薄膜層を形成する薄膜層形成工程と、を備える表示装置の製造方法が開示されている。

ところで、このように形成されたカラーフィルタの膜中に数〜数十ミクロンのゴミ等の異物が混入すると、液晶の表示品質の低下等の不具合が生じる可能性がある。さらにこの異物が導電性のものであったり、高い誘電率を有するものであったりした場合は、液晶駆動用の電極の短絡等の不具合が生じる可能性がある。

カラーフィルタの製造にあたっては、このような異物を製造時に混入させないようにすることが望ましいが、現実問題としてクリーンルーム等の異物の少ない環境で製造した場合でも、完全に異物の付着や内包のないカラーフィルタを製造することは不可能である。

このような異物により不良となった箇所を修正する方法に関しては、特許文献２にて開示されている。特許文献２によれば、カラーフィルタに存在する欠陥を検出する欠陥検出工程と、上記欠陥検出工程により検出された欠陥が存在する領域にレーザ光を照射し、上記欠陥をカラーフィルタ膜と共に除去する欠陥除去工程と、上記欠陥除去工程によりカラーフィルタ膜が除去された欠陥除去箇所の濡れ性を向上させる濡れ性向上処理工程と、上記濡れ性向上処理工程により濡れ性が向上したカラーフィルタ膜の欠陥除去箇所に、カラーフィルタ膜用組成物を塗布し、硬化させることにより欠陥除去箇所を修正する修正工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法が開示されている。
国際公開第９９／４８３３９号パンフレット 特開２００４−７７９０４号公報

しかしながら、これらの文献は単独の工程、すなわち、画素部に薄膜層を形成する工程あるいは異物により不良となった箇所を修正する工程での手法を示しているものであり、これらの工程を通して実施した場合のプラズマ処理方法についてはいずれの文献にも開示されていない。

これらの工程を通して実施した場合、修正処理後にインクの塗布を行なう際には、レーザ光を照射して不良箇所を除去した時の残渣や隣り合った画素を修正した場合の飛散物が再付着するなど、単独でインクの塗布を行なう場合に比べてインク塗布部の残渣が多くなることが課題となっている。

本発明は、画素部に薄膜層を形成する工程および異物により不良となった箇所を修正する工程を通して行なうカラーフィルタの製造方法において、色抜けのないインク塗布が可能となる、プラズマ処理方法を提供することを目的とするものである。

１つの局面に係る本願発明は、バンクが形成された基板にインクを塗布することでカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法であって、前記バンクで囲まれた画素部に第１のプラズマ処理を施すステップと、前記第１のプラズマ処理を施された前記画素部にインクを充填するステップと、前記インクが充填された画素部のうち不良箇所が存在する部分を検出するステップと、前記検出された不良箇所のインクを除去するステップと、前記インクが除去された不良箇所に第２のプラズマ処理を施すステップと、前記第２のプラズマ処理を施された前記画素部にインクを充填するステップとを備え、前記第２のプラズマ処理の処理量は前記第１のプラズマ処理の処理量より多い。

他の局面に係る本願発明は、バンクが形成された基板にインクを塗布することでカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造システムであって、前記バンクで囲まれた画素部に第１のプラズマ処理を施す手段と、前記第１のプラズマ処理を施された前記画素部にインクを充填する手段と、前記インクが充填された画素部のうち不良箇所が存在する部分を検出する手段と、前記検出された不良箇所のインクを除去する手段と、前記インクが除去された不良箇所に第２のプラズマ処理を施す手段と、前記第２のプラズマ処理を施された前記画素部にインクを充填する手段と、前記第１のプラズマ処理を施す手段と前記第２のプラズマ処理を施す手段とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２のプラズマ処理の処理量は前記第１のプラズマ処理の処理量より多くなるように前記第１のプラズマ処理を施す手段と前記第２のプラズマ処理を施す手段とを制御する。

本発明は、カラーフィルタの製造工程において、基板上に形成されたパターンのバンク内にＩＪを用いてインクを充填する工程（初期ＩＪ工程）においてプラズマ処理を行なう処理量と、欠損部分のインクを取り除いた後にＩＪを用いてインクを充填し修復する工程（修正ＩＪ工程）において、プラズマ処理を行なう処理量を、「初期ＩＪ工程における処理量＜修正ＩＪ工程における処理量」の関係とすることで、インクの広がり不良による白抜けや、異物混入後の修正ＩＪ工程での不良による歩留まりを改善することが出来る。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明のプラズマ処理を含むカラーフィルタ（以下ＣＦ）製造方法の工程を示した図である。図１に示すように、本発明に係る製造方法は、初期ＩＪ工程と、修正ＩＪ工程と、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ、Indium Tin Oxide）電極膜を形成する工程とを含む。

図１と図２とを用いて、初期ＩＪ工程について説明する。図２は、初期ＩＪ工程を説明するための図である。

初期ＩＪ工程は、図１に示すように、ブラックマトリックス（ＢＭ）パターンを形成する工程と、プラズマによりインク充填部の親液処理（ＢＭパターンの残渣除去）を施す工程と、インクがバンクを乗り越えて混色等が発生しないようにＢＭパターン表面に撥液処理を施す工程と、ＩＪにて画素部へパターンを形成する工程とを含む。

ＢＭパターンを形成する工程では、図２（ａ）に示すように、ガラス基板などの基板１の上に有機材料で構成されたＢＭパターン２を形成する。ここで、基板１上でＢＭパターン２に囲まれた領域が、あとでインクが充填される画素部３である。このようなＢＭパターンの形成は、例えば、リソグラフィ法、印刷法等によって行なわれる。

プラズマによりインク充填部の親液処理（ＢＭパターンの残渣除去）を施す工程では、図２（ｂ）に示すように、プラズマ４によりＢＭパターン形成時に画素部３へ残った残渣を除去する。この処理により、後工程のＩＪで塗布するインクの親液性を向上させることができる。

ＩＪにて画素部へパターンを形成する工程では、図２（ｃ）に示すように、ＩＪにて画素部３にインク５が塗布される。

また、修正ＩＪについて、図１と図３を用いて説明する。図３は、修正ＩＪ工程を説明するための図である。

修正ＩＪ工程は、図１に示すように、異物等の不良箇所を検査する工程と、不良箇所のインクを除去する工程と、プラズマにより不良箇所のインク充填部に親液処理を施す（不良箇所の残渣を除去する）工程と、インクがバンクを乗り越えて混色等が発生しないようにＢＭパターン表面に撥液処理を施す工程と、ＩＪにて不良箇所へのパターン形成を行なう工程とを含む。

異物等の不良箇所を検査する工程では、例えば、光を基板に照射し、その反射光もしくは透過光をＣＣＤなどのセンサにて受光し、受光した結果を画像処理することにより、不良箇所を検出する。ただし、この工程で行なわれる処理は、上記のものに限定されるわけではない。

不良箇所を除去する工程では、図３（ａ）に示すように、不良箇所を検査する工程で検出された不良箇所６に充填されたインク５および異物をレーザで除去する。

プラズマにより不良箇所のインク充填部に親液処理を施す（不良箇所の残渣を除去する）工程では、図３（ｂ）に示すように、プラズマ４によりレーザにてインク５を除去した部分の残渣を除去する。この処理により、後工程のＩＪで塗布するインクの親液性を向上させることができる。

ＩＪにて不良箇所へのパターン形成を行なう工程では、図３（ｃ）に示すように、ＩＪにて不良箇所６にインク５を塗布する。

ここまで説明したカラーフィルタ製造方法によりカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造システムについて図４を用いて説明する。図４は、カラーフィルタ製造システムの一例を示す図である。

カラーフィルタ製造システムは、システムに含まれる装置の制御を行なう制御部４１０と、システムの動作に必要な情報を記憶する記憶装置４２０と、プラズマ処理装置４３０と、インクジェット装置４４０と、不良箇所を検出する検査装置４５０と、レーザー４６０とを備える。

制御装置４１０は、記憶装置４２０に記憶されている情報に基づき、プラズマ処理装置４３０と、インクジェット装置４４０と、検査装置４５０と、レーザー４６０の動作を制御する。

記憶装置４２０は、基板１を識別する情報と、基板１上に形成された基板ＢＭパターン２についての情報、検査装置４５０による検査結果等とを関連付けて記憶する。また、現在どの工程であるかを示す工程番号も記憶してもよい。

プラズマ処理装置４３０は、制御装置４１０からの信号に従って、ＢＭパターン２が形成された基板１（図２（ａ）の状態の基板）に、プラズマを照射し、基板１にプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置４３０の具体例については、後述する。

インクジェット装置４４０は、制御装置４１０からの信号に従って、プラズマ処理が施された基板１の画素部３に、インク５を充填する。

検査装置４５０は、インク５が充填された基板１（図２（ｃ）の状態の基板）の不良箇所６、すなわち、インク５に異物が混入している画素部３を検出する。検査装置４５０が、不良箇所６を検出する方法としては、すでに述べたものを用いることができる。

不良箇所が見つからなかった場合（検査結果ＯＫ）、カラーフィルム製造システムは、基板１を次工程の処理に受け渡す。

一方、不良箇所６が見つかった場合（検査結果ＮＧ）、検査装置４５０は、不良箇所が見つかったどうかを表す情報および不良の存在する位置を特定するための情報を、基板１を識別する情報と関連付けて記憶装置４２０に記憶する。すなわち、検査装置４２０は、不良箇所６の基板１内での位置を記憶装置４２０に記憶させる。そして、制御装置４１０は、記憶装置４２０に記憶された不良箇所６の位置に基づき、レーザー４６０を制御し、不良箇所６のインク５に、レーザーを照射することで、インク５を除去する。

レーザーによるインク５の除去後、再び、プラズマ処理装置４３０は、基板１にプラズマ処理を施す。この際、制御装置４１０は、記憶装置４２０に記憶されている検査結果がＮＧであるという情報に基づき、プラズマ処理量が、先に説明したプラズマ処理量よりも多くなるように、プラズマ処理装置４３０の動作を制御する。例えば、検査結果がＮＧであるという情報に基づいて工程番号を設定し、工程番号に応じてプラズマ処理装置４３０の動作を制御する。以下、カラーフィルタ製造システムは、同様の処理を繰り返す。

なお、本実施例では、各装置共通の制御装置を用いる構成を示したが、各装置が個別に制御装置を保持していてもよい。この場合、各制御装置は、記憶装置に記憶された共有の情報をやりとりし、各機器の動作を制御する。

初期ＩＪ工程と修正ＩＪ工程のＩＪ塗布前の親液性を向上させるためのプラズマ処理には、例えば、特に限定されるわけではないが、図５に示すような大気圧プラズマ処理装置を使用する。図５は、大気圧プラズマ処理装置の装置構成を表した図である。

このプラズマ処理装置は、１対の電極４１、マスフロー部４２、電源４３、搬送部４４を備える。

電極４１間には、電源４３にて電圧が印加されることで、プラズマが発生する。本実施例では、電極４１は、１５００ｍｍ幅の基板を処理することができる幅を有するものとする。なお、プラズマ処理装置は、他の構成でプラズマを生成するものであってもよい。

マスフロー部４２は、電極部へガスを供給する。電源４３は、電極４１に電圧を印加する。搬送部４４は、複数の搬送ローラーからなる。搬送ローラーが回転することで、搬送ローラー上の基板４５が電極４１間を通過するように設置されている。

上記の大気圧プラズマ処理装置を用いて、上述の方法による基板処理で親液性が向上することを確認する実験を行なった。

処理に使用するガスは、希ガスに添加ガスを混合したものである。希ガスとしてはＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅを、添加ガスとしては、Ｎ２，Ｏ２，ＣＦ４，ＳＦ６，ＣＯ２，Ｈ２Ｏ，ＣＨＦ３などを用いると良い。今回処理に使用した混合ガスは次の２種類である。１つは、Ｈｅ１５Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２７．５Ｌ／ｍｉｎ、Ａｉｒ０．６Ｌ／ｍｉｎを混合したもの、もう１つは、Ｈｅ４０Ｌ／ｍｉｎ、Ａｉｒ４．０Ｌ／ｍｉｎを混合したものである。ただし、これらは、ガスの構成比を限定するものではなく、ガス種の組み合わせ、混合比は処理対象物に合わせて決定すればよい。以下では、前者を用いて行なった処理を、ガス条件１の下での処理、後者を用いて行なった処理を、ガス条件２の下での処理と呼ぶことにする。

電源４３は、繰り返し周波数が３０ｋＨｚのＡＣ電源にて電極に約１４ｋＶｐの電圧を印加している。電源の繰り返し周波数については前期周波数に限定するものではないが、１０ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの間が好ましい。ただし、この範囲外の周波数を用いても構わない。

また、基板の搬送速度は、７２４〜４，５０４ｍｍ／ｍｉｎの範囲で変化させた。なお、処理タクトを考え基本の搬送速度を４，５０４ｍｍ／ｍｉｎとし、確認を行なった。

まず、初期ＩＪ工程におけるプラズマ処理による親液性の向上を確かめるための実験およびその実験結果について説明する。この実験では、ＢＭパターンをその上に形成したガラス基板（図１の（ａ）の時点での基板）に対し、１回プラズマ処理を行なったあと、ＩＪを用いてインクを画素部に塗布し、その広がりを観察した。ＩＪによるインクの塗布量が、２０滴、３０滴の２つの場合に対して実験を行なった。また、実験は、４通りの基板の搬送速度、すなわち、４，５０４ｍｍ／ｍｉｎ、２，４１３ｍｍ／ｍｉｎ、１，２０６ｍｍ／ｍｉｎ、７２４ｍｍ／ｍｉｎに対して行なった。なお、リファレンスとしてプラズマ未処理の基板に直接ＩＪを用いてインクを塗布したものについても確認を行なった。

ガス条件１の下での実験結果については図６に、ガス条件２の下での実験結果については図８に示す。この結果から、ガス条件１、ガス条件２いずれにおいても、未処理ではインクの広がりは不十分であるが、ガス条件１では搬送速度４，５０４ｍｍ／ｍｉｎで１回処理を行なうことで、ガス条件２においては搬送速度１，２０６ｍｍ／ｍｉｎで１回処理を行なうことでインクの広がりが十分となることが分かる。

一方、修正ＩＪ工程におけるプラズマ処理による親液性の向上の確認は、次のようにして行なった。すなわち、初期ＩＪ工程にてインクを塗布したあと、不良箇所の画素部分全体をレーザを用いて除去した状態の基板（図１の（ｂ）の状態の基板）に対して、同一の搬送速度にて、処理回数を変化させて処理を行ない、処理後にＩＪを用いてインクを塗布しその広がりを観察した。

これらの結果をガス条件１については図７に、ガス条件２については図９に示す。なお、図７では、それぞれの条件について、その条件下で得られた描画結果を２つずつ示す。この結果は、ガス条件１においては搬送速度４，５０４ｍｍ／ｍｉｎで処理回数が６回以下では不十分であるが、処理を８回行なうことで、インクの広がりが十分であることをあらわしている。これに対し、初期ＩＪ工程でのプラズマ処理では、搬送速度４，５０４ｍｍ／ｍｉｎで処理を１回行なうことで、十分なインクの広がりが得られていた。つまり、修正ＩＪ工程においてインクの十分な広がりを得るには、初期ＩＪ工程よりもプラズマ処理量を多くする必要があることが分かる。

また、実験結果から、ガス条件２においては処理回数が１５回以下では不十分であるが、処理を２６回行なうことで、インクの広がりが十分となることが分かる。ガス条件２の下での初期ＩＪ工程においては、搬送速度１，２０６ｍｍ／ｍｉｎで十分な処理が可能であった。これは、搬送速度４，５０４ｍｍ／ｍｉｎに換算すると基板のプラズマ中の滞在時間から約３回の処理と同等である。やはり、修正ＩＪ工程においてインクの十分な広がりを得るには、初期ＩＪ工程よりもプラズマ処理量を多くする必要があることが分かる。

これらの結果から、ＩＪを用いたＣＦ製造工程において、初期ＩＪ工程と、修正ＩＪ工程での残渣処理のためのプラズマ処理量を、「初期ＩＪ工程における処理量＜修正ＩＪ工程における処理量」とすることでインクの広がりが十分で、白抜けの発生しない安定したＣＦを製造することが可能であることが分かった。

上記のプラズマによる処理により、初期ＩＪ工程と、修正ＩＪ工程とで処理量の差をつける方法としては、前記搬送速度を変化させる方法や、処理回数を変える方法、複数の電極を用意し、処理工程により使用する電極を限定する方法、処理ガスの混合比を変える方法、投入電力を変化させる方法などが考えられるが、いずれの方法によって行なっても良く、これらに限定するものでもない。

また、処理時に導入するガスの構成比はこれに限定するものではなく、ガスの混合比、流量を変更しても問題ない。この電源の周波数、印加電圧についてはこの値に限定するものではなく、任意に変更しても問題はない。

カラーフィルタ製造方法の工程を表した図である。 初期ＩＪ工程を説明するための図である。 修正ＩＪ工程を説明するための図である。 カラーフィルタ製造システムの一例を示す図である。 大気圧プラズマ処理装置の装置構成を表した図である。 ガス条件１における初期ＩＪ工程での処理結果を表した図である。 ガス条件１における修正ＩＪ工程での処理結果を表した図である。 ガス条件２における初期ＩＪ工程での処理結果を表した図である。 ガス条件２における修正ＩＪ工程での処理結果を表した図である。

符号の説明

１ 基板、２ ブラックマトリックスパターン、３ 画素部、４ プラズマ、５ インク、６ 不良箇所、４１ 電極、４２ マスフロー部、４３ 電源、４４ 搬送部、４５ 基板、４１０ 制御装置、４２０ 記憶装置、４３０ プラズマ処理装置、４４０ インクジェット装置、４５０ 検査装置、４６０ レーザー。

Claims (2)

1. バンクが形成された基板にインクを塗布することでカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法であって、
   前記バンクで囲まれた画素部に第１のプラズマ処理を施すステップと、
   前記第１のプラズマ処理を施された前記画素部にインクを充填するステップと、
   前記インクが充填された画素部のうち不良箇所が存在する部分を検出するステップと、
   前記検出された不良箇所のインクを除去するステップと、
   前記インクが除去された不良箇所に第２のプラズマ処理を施すステップと、
   前記第２のプラズマ処理を施された前記画素部にインクを充填するステップとを備え、
   前記第２のプラズマ処理の処理量は前記第１のプラズマ処理の処理量より多い、カラーフィルタ製造方法。
2. バンクが形成された基板にインクを塗布することでカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造システムであって、
   前記バンクで囲まれた画素部に第１のプラズマ処理を施す手段と、
   前記第１のプラズマ処理を施された前記画素部にインクを充填する手段と、
   前記インクが充填された画素部のうち不良箇所が存在する部分を検出する手段と、
   前記検出された不良箇所のインクを除去する手段と、
   前記インクが除去された不良箇所に第２のプラズマ処理を施す手段と、
   前記第２のプラズマ処理を施された前記画素部にインクを充填する手段と、
   前記第１のプラズマ処理を施す手段と前記第２のプラズマ処理を施す手段とを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記第２のプラズマ処理の処理量は前記第１のプラズマ処理の処理量より多くなるように前記第１のプラズマ処理を施す手段と前記第２のプラズマ処理を施す手段とを制御する、カラーフィルタ製造システム。

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