JP2009268983A - 液状材料硬化方法および液状材料硬化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の微細領域に塗布された液状材料を基板に歪を与えることなく、短時間で低コストで硬化させることが可能な液状材料硬化方法を提供する。
【解決手段】この欠陥修正方法では、白欠陥３に修正インク５を塗布し、塗布した修正インク５に紫外線と赤外線を同時に照射し、紫外線照射によって修正インク５を硬化させ、赤外線照射によって修正インク５の溶剤成分を除去する。したがって、紫外線と赤外線を別々に照射していた従来に比べ、修正タクトタイムの短縮化が可能である。
【選択図】図３

Description

この発明は液状材料硬化方法および液状材料硬化装置に関し、特に、基板上の微細領域に塗布された液状材料を硬化させる液状材料硬化方法および液状材料硬化装置に関する。

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。またＬＣＤの大型化に伴って画素サイズも大型化し、修正サイズも大きくなってきている。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８（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８（ａ）〜（ｃ）において、カラーフィルタは、ガラス基板と、その表面に形成されたブラックマトリクス５０と呼ばれる格子状のパターンと、複数組のＲ（赤色）画素５１、Ｇ（緑色）画素５２、およびＢ（青色）画素５３とを含む。カラーフィルタの製造工程においては、図８（ａ）に示すように画素やブラックマトリクス５０の色が抜けてしまった白欠陥５４や、図８（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５０が画素にはみ出してしまった黒欠陥５５や、図８（ｃ）に示すように画素に異物が付着した異物欠陥５６などが発生する。

白欠陥５４を修正する方法としては、白欠陥５４が存在する画素と同色の修正インク（修正液）を塗布針の先端部に付着させ、塗布針の先端を白欠陥５４に接触させて修正インクを塗布する方法がある（たとえば特許文献１参照）。

また、黒欠陥５５や異物欠陥５６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５４を形成し、形成した白欠陥５４に塗布針を用いて修正インクを塗布する方法がある（たとえば特許文献２参照）。

白欠陥５４に塗布した修正インクが紫外線硬化型である場合は紫外線を照射し、修正インクが熱硬化型である場合は赤外線または可視光線を照射して、修正インクを硬化させる（たとえば特許文献３参照）。
特開平９−２３６９３３号公報 特開平９−２６２５２０号公報 特開平９−６１２９６号公報

しかし、修正インクが紫外線硬化型である場合、硬化した修正インクに溶剤成分が残り、後工程で問題となる場合があった。この問題を解決する手段として、欠陥修正装置に紫外線照明と赤外線照明の両方を搭載し、白欠陥５４に塗布した修正インクに紫外線を照射して修正インクを硬化させた後、赤外線を照射して修正インクの溶剤成分を除去する方法がある。しかし、この方法では、紫外線照射の後に赤外線照射を行なうので、光照射に掛かる時間が長くなり、１枚の基板上の欠陥数が多い場合、修正タクトタイムが長くなるという問題があった。

このため、白欠陥５４に修正インクを塗布した後、複数の基板を一括して電気炉で焼成する方法が多く採用されている。しかし、この方法では、基板の大型化に伴って電気炉が大型化し、クリーンルームにおける電気炉の設置面積が広くなり、設備費が高価になって修正コストが高くなるという問題があった。また、大型化した基板全体を電気炉で焼成する回数が増え、熱による歪みが基板に発生するという問題もあった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、基板上の微細領域に塗布された液状材料を基板に歪を与えることなく、短時間で低コストで硬化させることが可能な液状材料硬化方法および液状材料硬化装置を提供することである。

この発明に係る液状材料硬化方法は、基板上の微細領域に塗布された液状材料を硬化させる液状材料硬化方法において、液状材料に紫外線と赤外線を同時に照射し、紫外線によって液状材料を硬化させるとともに、赤外線によって液状材料の溶剤成分を除去することを特徴とする。

好ましくは、紫外線と赤外線を基板の一方側から照射する。
また好ましくは、紫外線を基板の一方側から照射し、赤外線を基板の他方側から照射する。

また、この発明に係る液状材料塗布装置は、基板上の微細領域に塗布された液状材料を硬化させる液状材料硬化装置において、液状材料に紫外線を照射して液状材料を硬化させる紫外線照射手段と、液状材料に赤外線を照射して液状材料の溶剤成分を除去する赤外線照射手段とを備え、液状材料に紫外線と赤外線を同時に照射することを特徴とする。

好ましくは、紫外線照射手段と赤外線照射手段は基板の一方側に設けられている。
また好ましくは、紫外線照射手段は基板の一方側に設けられ、赤外線照射手段は基板の他方側に設けられている。

また好ましくは、微細領域は基板上に形成された微細パターンの欠陥部であり、液状材料は欠陥部を修正する修正液である。

この発明に係る液状材料硬化方法および液状材料硬化装置では、液状材料に紫外線と赤外線を同時に照射するので、紫外線と赤外線を別々に照射していた従来に比べ、タクトタイムの短縮化を図ることができる。また、電気炉を使用しないので、基板に歪を与えることなく、低コストで液状材料を硬化させることができる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、この発明の一実施の形態による欠陥修正方法のインク塗布工程を示す図である。図１（ａ）〜（ｃ）において、ガラス基板１の表面にカラーフィルタ膜２が形成され、そのカラーフィルタ膜２に白欠陥３が発生しているものとする。カラーフィルタ膜２は、図８で示したＲ画素５１、Ｇ画素５２、またはＢ画素５３を構成している。まず図１（ａ）に示すように、塗布針４の先端部にカラーフィルタ膜２と同色の修正インク５を付着させ、塗布針４の先端を白欠陥３の真上に位置決めする。

次に図１（ｂ）に示すように、塗布針４の先端を白欠陥３に接触させて修正インク５を白欠陥３に付着させる。次いで図１（ｃ）に示すように、塗布針４を白欠陥３から離間させ、インク塗布工程を終了する。ブラックマトリックスの白欠陥に修正インク５を塗布する場合も同様である。

また、図２（ａ）（ｂ）は、ガラス基板１０の表面に形成されたカラーフィルタ膜２に発生した異物欠陥６を修正する方法を示す図である。異物欠陥６は、ガラス基板１に付着した異物７がインクに覆われて残存した欠陥である。図２（ａ）に示すように、レーザビーム８を異物欠陥６に照射して異物欠陥６を除去する。これにより、図２（ｂ）に示すように、異物欠陥６は白欠陥３に変換される。白欠陥３には、図１（ａ）〜（ｃ）で示した方法で修正インク５が塗布される。黒欠陥も異物欠陥６と同様に白欠陥３に変換してから修正する。

また、図３（ａ）（ｂ）は、この欠陥修正方法のインク硬化工程を示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。図３（ａ）（ｂ）において、ガラス基板１の表面に格子状のブラックマトリックス９が形成され、各ブラックマトリックス９で囲まれた領域にカラーフィルタ膜２が形成され、そのカラーフィルタ膜２に白欠陥３があるものとする。図３（ａ）（ｂ）では、異物欠陥６にレーザビーム８が照射されて形成された矩形の白欠陥３が示されている。白欠陥３には、紫外線硬化型の修正インク５が塗布されている。

この欠陥修正方法では、ガラス基板１の上方に紫外線照明１０と赤外線照明１１が配置される。紫外線照明１０は、紫外線を発生する光源と、その光源で発生した紫外線を集光するレンズとを含む。赤外線照明１１は、赤外線を発生する光源と、その光源で発生した赤外線を集光するレンズとを含む。照明１０，１１は、それらの光軸がガラス基板１の表面で交差するように、ガラス基板１に対して斜めに配置されている。照明１０，１１の光軸を修正対象の白欠陥３の中心に位置決めした後、紫外線と赤外線を同時に照射する。紫外線によって白欠陥３内の修正インク５が硬化されるとともに、赤外線照射によって修正インク５が加熱され、修正インク５の温度上昇によって修正インク５の溶剤成分が除去される。

図４は、この実施の形態の変更例を示す図であって、図３（ｂ）と対比される図である。図４において、この変更例では、ガラス基板１の上方に紫外線照明１０が配置され、ガラス基板１の下方に赤外線照明１１が配置される。照明１０，１１は、互いに対向してガラス基板１に対して垂直に配置されており、それらの光軸は一直線に配置される。照明１０，１１の光軸を修正対象の白欠陥３の中心に位置決めした後、紫外線と赤外線を同時に照射して、白欠陥３内の修正インク５を硬化させるとともに修正インク５の溶剤成分を除去する。この変更例でも、実施の形態と同じ効果が得られる。なお、図５に示すように、ガラス基板１の上方に赤外線照明１１を配置し、ガラス基板１の下方に紫外線照明１０を配置してもよい。

図６は、図１（ａ）〜（ｃ）で示したインク塗布工程を実行するためのインク塗布機構２１の構成を示す一部省略した斜視図である。図６において、このインク塗布機構２１は、インク塗布用の塗布針４と、塗布針４を垂直駆動させるための塗布針駆動シリンダ２２とを含む。塗布針４は、保持部材２４を介して塗布針駆動シリンダ２２の駆動軸２３の先端部に設けられる。

このインク塗布機構２１は、水平に設けられた回転テーブル２５を含み、回転テーブル２５上には円周方向に複数のインクタンク２８〜３１が順次配置され、さらに、回転テーブル２５上には洗浄装置３２とエアパージ装置３３とが設けられる。回転テーブル２５の中心には回転軸２６が立設されている。また、回転テーブル２５には、インク塗布時に塗布針４を通過させるための切欠部２７が形成されている。インクタンク２８〜３１には、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）および黒の各色のインク５が適宜注入されている。洗浄装置３２は、塗布針４に付着したインク５を除去するためのものであり、エアパージ装置３３は塗布針４に付着した洗浄液を吹き飛ばすためのものである。

さらに、このインク塗布機構２１は、回転テーブル２５の回転軸２６を回転させるためのインデックス用モータ３４を含み、さらに回転軸２６とともに回転するインデックス板３５と、インデックス板３５を介して回転テーブル２５の回転位置を検出するためのインデックス用センサ３６と、インデックス板３５を介して回転テーブル２５の回転位置が原点に復帰したことを検出するための原点復帰用センサ３７とが設けられる。モータ３４はセンサ３６，３７の出力に基づいて制御され、回転テーブル２５を回転させて切欠部２７、インクタンク２８〜３１、洗浄装置３２およびエアパージ装置３３のうちいずれかを塗布針４の下方に位置させる。

なお、塗布針駆動シリンダ２２とモータ３４はＺ軸テーブル(図示せず)に固定され、Ｚ軸テーブルと欠陥修正の対象となるカラーフィルタ基板とは、塗布針４の下方のＸＹテーブル(図示せず)によって相対的に位置決めされる。

次に、このインク塗布機構２１の動作について説明する。まず、ＸＹテーブルおよびＺ軸テーブルが駆動され、カラーフィルタ基板の白欠陥３の上方の所定位置に塗布針４の先端が位置決めされる。次いで、モータ３４によって回転テーブル２５が回転され、所望のインクタンク（たとえば２８）が塗布針４の下に移動される。次に、塗布針駆動シリンダ２２によって塗布針４が上下に駆動され、塗布針４の先端部にインク５が付着される。

次いで、モータ３４によって回転テーブル２５が回転され、切欠部２７が塗布針４の下に移動される。次に、塗布針駆動シリンダ２２によって塗布針４が上下に駆動され、塗布針４の先端部に付着したインク５がカラーフィルタ基板の白欠陥３に塗布される（図１（ａ）〜（ｃ）参照）。

塗布針４の洗浄時は、モータ３４によって回転テーブル２５が回転され、洗浄装置３２が塗布針４の下に移動される。次に、塗布針駆動シリンダ２２によって塗布針４が上下に駆動され、塗布針４に付着したインク５が洗浄される。次いで、モータ３４によって回転テーブル２５が回転され、エアパージ装置３３が塗布針４の下に移動される。次に、塗布針駆動シリンダ２２によって塗布針４が上下に駆動され、塗布針４に付着した洗浄液が吹き飛ばされる。

図７は、図６に示したインク塗布機構２１を搭載した欠陥修正装置の全体構成を示す図である。図７において、この欠陥修正装置は、大きく分類すると、観察光学系４０、ＣＣＤカメラ４１、レーザ４２、インク塗布機構２１、紫外線照明１０、および赤外線照明１１から構成される欠陥修正ヘッド部と、この欠陥修正ヘッド部を基板１に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ軸テーブル４３と、Ｚ軸テーブル４３を搭載してＸ軸方向に移動させるためのＸ軸テーブル４４と、基板１を搭載してＹ軸方向に移動させるためのＹ軸テーブル４５と、装置全体の動作を制御する制御用コンピュータ４６と、制御用コンピュータ４６に作業者からの指令を入力するための操作パネル４７から構成される。

観察光学系４０は、基板１の表面状態や、インク塗布機構２１でインク塗布した状態を観察するためのものである。観察光学系４０によって観察される画像は、ＣＣＤカメラ４１により電気信号に変換され、制御用コンピュータ４６のモニタ画面に表示される。紫外線照明１０および赤外線照明１１は、インク塗布機構２１で塗布されたインク５を硬化させるための光を照射する（図３（ｂ）参照）。

なお、基板１の上下から紫外線または赤外線を照射する場合は（図４および図５参照）、紫外線照明１０および赤外線照明１１のうちの一方が欠陥修正ヘッド部に配置され、他方が基板１の下方に配置される。基板１の下方に配置された紫外線照明１０または赤外線照明１１は、水平および垂直方向移動機構（図示せず）によって、基板１の上方に配置された赤外線照明１１または紫外線照明１０と連動される。レーザ４２は、黒欠陥や異物欠陥６を除去するために用いられる（図２（ａ）参照）。本装置構成により、カラーフィルタに発生した白欠陥、黒欠陥、異物欠陥の修正が可能である。

この実施の形態では、白欠陥３に塗布した修正インク５に紫外線と赤外線を同時に照射するので、紫外線と赤外線を別々に照射していた従来に比べ、タクトタイムの短縮化が可能である。また、赤外線照射によってインク温度を上げた状態で紫外線を照射するので、インク硬化の反応速度が速くなり、さらに短時間での硬化が可能となる。また、電気炉での焼成工程を省くことが可能となり、電気炉の設備費と、クリーンルーム内での電気炉設置面積が不要となり、製造プロセスにおける大幅なランニングコストの削減も可能となる。

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。

この発明の一実施の形態による欠陥修正方法のインク塗布工程を示す図である。 図１に示したカラーフィルタ膜に発生した異物欠陥を白欠陥に変換する方法を示す図である。 この欠陥修正方法のインク硬化工程を示す図である。 実施の形態の変更例を示す図である。 実施の形態の他の変更例を示す図である。 図１で示したインク塗布工程を実行するインク塗布機構の構成を示す図である。 図６に示したインク塗布機構を備えた欠陥修正装置の全体構成を示す図である。 カラーフィルタに発生する欠陥を示す図である。

符号の説明

１ ガラス基板、２ カラーフィルタ膜、３，５４ 白欠陥、４ 塗布針、５ 修正インク、６，５６ 異物欠陥、７ 異物、８ レーザビーム、９，５０ ブラックマトリックス、１０ 紫外線照明、１１ 赤外線照明、２１ インク塗布機構、２２ 塗布針駆動シリンダ、２３ 駆動軸、２４ 保持部材、２５ 回転テーブル、２６ 回転軸、２７ 切欠部、２８〜３１ インクタンク、３２ 洗浄装置、３３ エアパージ装置、３４ モータ、３５ インデックス板、３６ インデックス用センサ、３７ 原点復帰用センサ、４０ 観察光学系、４１ ＣＣＤカメラ、４２ レーザ、４３ Ｚ軸テーブル、４４ Ｘ軸テーブル、４５ Ｙ軸テーブル、４６ 制御用コンピュータ、４７ 操作パネル、５１ Ｒ画素、５２ Ｇ画素、５３ Ｂ画素、５５ 黒欠陥。

Claims (8)

1. 基板上の微細領域に塗布された液状材料を硬化させる液状材料硬化方法において、
   前記液状材料に紫外線と赤外線を同時に照射し、前記紫外線によって前記液状材料を硬化させるとともに、前記赤外線によって前記液状材料の溶剤成分を除去することを特徴とする、液状材料硬化方法。
2. 前記紫外線と前記赤外線を前記基板の一方側から照射することを特徴とする、請求項１に記載の液状材料硬化方法。
3. 前記紫外線を前記基板の一方側から照射し、前記赤外線を前記基板の他方側から照射することを特徴とする、請求項１に記載の液状材料硬化方法。
4. 前記微細領域は前記基板上に形成された微細パターンの欠陥部であり、
   前記液状材料は前記欠陥部を修正する修正液であることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の液状材料硬化方法。
5. 基板上の微細領域に塗布された液状材料を硬化させる液状材料硬化装置において、
   前記液状材料に紫外線を照射して前記液状材料を硬化させる紫外線照射手段と、
   前記液状材料に赤外線を照射して前記液状材料の溶剤成分を除去する赤外線照射手段とを備え、
   前記液状材料に前記紫外線と前記赤外線を同時に照射することを特徴とする、液状材料硬化装置。
6. 前記紫外線照射手段と前記赤外線照射手段は前記基板の一方側に設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の液状材料硬化装置。
7. 前記紫外線照射手段は前記基板の一方側に設けられ、
   前記赤外線照射手段は前記基板の他方側に設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の液状材料硬化装置。
8. 前記微細領域は前記基板上に形成された微細パターンの欠陥部であり、
   前記液状材料は前記欠陥部を修正する修正液であることを特徴とする、請求項５から請求項７までのいずれかに記載の液状材料硬化装置。

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