JP2010175912A - Correction method for color filter substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板の修正技術に係わり、特に、フォトスペーサと配向制御用突起を形成したカラーフィルタ基板において、フォトスペーサと配向制御用突起の欠けもしくは欠損した部位への修正技術に関する。 The present invention relates to a technique for correcting a color filter substrate used in a liquid crystal display device. In particular, in a color filter substrate in which photo spacers and alignment control protrusions are formed, the photo spacers and alignment control protrusions are cut or missing. It relates to correction technology.
液晶表示装置は、所定のギャップ(距離)を持つよう対向させた一対の透光性基板間に液晶を狭持している。一般に、一方の透光性基板にはTFT等の駆動回路が形成され、また、他方の透光性基板には、ブラックマトリックス、着色層、オーバーコート層、透明導電膜が、順次積層形成されており、この他方の透光性基板はカラーフィルタ基板と呼称される。 In a liquid crystal display device, a liquid crystal is sandwiched between a pair of translucent substrates opposed to each other with a predetermined gap (distance). In general, a driving circuit such as a TFT is formed on one translucent substrate, and a black matrix, a colored layer, an overcoat layer, and a transparent conductive film are sequentially stacked on the other translucent substrate. The other light transmitting substrate is called a color filter substrate.
従来、一対の基板間に所定のギャップを持たせるために、所定の径を有する多数のビーズを分散させた液晶を基板間に入れ、ビーズにて両基板間に所定のギャップを持たせていた。しかし、液晶表示装置は大画面化しており、大画面化した液晶表示装置においては、透光性基板間の距離(以下、セルギャップと記す)を全面にわたり数μmの距離で正確に保持するのはビーズでは困難となっている。また、基板間に挟持する液晶についても所望の配向を持たせる要求が出てきている。そのため、透明導電膜上に、基板間を所定のギャップに保つためのスペーサ(突起)及び、基板間に挟持する液晶に所望の配向を持たせるための配向制御用突起を形成したカラーフィルタ基板が提案されている。 Conventionally, in order to have a predetermined gap between a pair of substrates, a liquid crystal in which a large number of beads having a predetermined diameter are dispersed is placed between the substrates, and the beads have a predetermined gap between the two substrates. . However, the liquid crystal display device has a large screen, and in a liquid crystal display device with a large screen, the distance between the translucent substrates (hereinafter referred to as cell gap) is accurately maintained over a whole surface at a distance of several μm. Has become difficult with beads. There is also a demand for liquid crystal sandwiched between substrates to have a desired orientation. Therefore, a color filter substrate in which spacers (protrusions) for maintaining a predetermined gap between the substrates and alignment control protrusions for imparting a desired orientation to the liquid crystal sandwiched between the substrates is formed on the transparent conductive film. Proposed.
画質の低下を防ぐため、透明電極上に形成するスペーサ及び配向制御用突起は適切な位置に適切な形状で敷設する必要がある。また、異物がカラーフィルタ基板上に存在するとギャップムラ、液晶の配向異常等を引き起こすので、異物の付着、混入は、極力避ける必要がある。そのため、異物が混入することが少なく、所望する位置に所望する形状のスペーサ及び配向制御用突起を形成する技術として、感光性樹脂を材料とし、感光性樹脂へのパターン露光、現像、必要により硬膜処理などを行うフォトリソグラフィー法を用いてスペーサ及び配向制御用突起を形成することが提案されている。 In order to prevent the image quality from deteriorating, it is necessary to lay the spacers and the alignment control protrusions formed on the transparent electrode in appropriate positions at appropriate positions. In addition, if foreign matter exists on the color filter substrate, gap unevenness, liquid crystal alignment abnormality, and the like are caused. Therefore, it is necessary to avoid the attachment and mixing of foreign matter as much as possible. For this reason, as a technique for forming a spacer having a desired shape and a projection for controlling the orientation at a desired position with less contamination of foreign matters, a photosensitive resin is used as a material, and pattern exposure to the photosensitive resin, development, and hard if necessary. It has been proposed to form spacers and alignment control protrusions using a photolithography method that performs film processing or the like.
なお、以下の記述において、感光性樹脂を材料とし、フォトリソグラフィー法を用いてカラーフィルタ基板に形成した、両基板間を所定のギャップに保つためのスペーサを、フォトスペーサと記す。 In the following description, a spacer that uses a photosensitive resin as a material and is formed on a color filter substrate using a photolithography method to maintain a predetermined gap between the two substrates is referred to as a photo spacer.
ここで、クリーン環境下でフォトリソグラフィー法を用いて形成される樹脂パターンであっても、パターンのサイズが数ミクロンから数十ミクロンと微小になると、形成される樹脂パターンに、欠け、出っ張り、クラック、ブリッジ(パターン同士の不要な連結)、異物付着、突起、ピンホール、高さムラ等の種々の欠陥が、一連のパターン形成工程にて発生することは避けられない。 Here, even if the resin pattern is formed using a photolithography method in a clean environment, if the size of the pattern becomes as small as several microns to several tens of microns, the formed resin pattern will be chipped, protruding, cracked It is inevitable that various defects such as bridges (unnecessary connection between patterns), foreign matter adhesion, protrusions, pinholes, height unevenness, etc. occur in a series of pattern forming processes.
パターン形成工程で生じた上記の欠陥、特にカラーフィルタ基板の製造過程で生じた欠陥に対しては様々な修正技術が開発され開示されている。修正技術は、基本的には、修正インキを該当部位に塗布して硬化させるものであり、また、修正インキの塗布に先立ち、レーザ光照射にて欠陥部位の除去を行うこともある。 Various correction techniques have been developed and disclosed for the above-described defects generated in the pattern forming process, in particular, defects generated in the manufacturing process of the color filter substrate. In the correction technique, correction ink is basically applied to a corresponding portion and cured, and a defective portion may be removed by laser beam irradiation prior to application of the correction ink.
代表的な技術を例示すると、修正用インクの塗布については、塗布針先端に微量の修正用インクを付着させた後、被修正欠陥に接触させて修正用インクを転写する技術(特許文献1参照)、ディスペンサのノズル先端部外周に修正用インクを付着させ、カラーフィル
タ上の被修正箇所に、ノズルの接触角度が鋭角になるように当接させて、欠陥部位を修正用インクで被覆する技術(特許文献2参照)等が開示されている。また、インクジェットにより修正用インクを塗布する技術については、除去する領域の形状を工夫したものが特許文献3に開示されている。
As a representative technique, for the application of the correction ink, a small amount of correction ink is attached to the tip of the application needle, and then the correction ink is transferred in contact with the defect to be corrected (see Patent Document 1). ), A technique for applying correction ink to the outer periphery of the nozzle tip of the dispenser, and abutting the corrected portion on the color filter so that the contact angle of the nozzle becomes an acute angle, thereby covering the defective portion with the correction ink. (See Patent Document 2) and the like. As for the technique for applying the correction ink by ink jetting,
フォトスペーサや配向制御用突起の欠陥部が、表示装置の表示画面上で黒点として見える場合、当該欠陥部は黒欠陥と呼称される。この黒欠陥(主に、部材同士の重なりや突起欠陥により生じる欠陥)を修正する技術については、レーザ光の照射波長を適正化して修正する技術が特許文献4に開示されている。また、透明電極上に形成した樹脂パターンを修正する場合に、下地の透明電極に過度のダメージを与えずに欠陥部位を除去するレーザ光照射技術が特許文献5に開示されている。
When a defective portion of the photo spacer or the alignment control protrusion appears as a black spot on the display screen of the display device, the defective portion is referred to as a black defect. As a technique for correcting this black defect (mainly, a defect caused by the overlap between members or a protrusion defect),
積層膜を構成するいずれかの層に欠陥が生じた場合に、レーザ光照射により当該欠陥部を含む微小領域の多層膜を根こそぎ除去してから、順次各層を再形成して正常なパターンとして再生する技術が特許文献6に開示されている。
When a defect occurs in any of the layers that make up the laminated film, the multilayer film in the micro area including the defective portion is removed by irradiating with laser light, and then each layer is re-formed in order and reproduced as a normal pattern. The technique to do is disclosed by
以上、述べたように、カラーフィルタ基板を構成する、ブラックマトリックス、着色層、透明電極層、フォトスペーサ、配向制御用突起等樹脂組成物などの部材の黒欠陥は、レーザ光照射、修正用インクの塗布を組み合わせることで、透明電極層に損傷を与えずに、修正する技術が開発されている。 As described above, black defects of members such as a black matrix, a colored layer, a transparent electrode layer, a photo spacer, and a resin composition such as alignment control protrusions constituting the color filter substrate are caused by laser light irradiation and correction ink. By combining these coatings, a technique for correcting the transparent electrode layer without damaging it has been developed.
しかしながら、カラーフィルタやオーバーコート層及び透明電極等を形成した後にフォトスペーサや配向制御用突起を形成すると、下地層に対する密着力不足でフォトスペーサや配向制御用突起が局所的に剥がれたり、個々のパターンにおいて部分的な欠けが生じ所望する形状にならないという、欠損部分が生じることがある。 However, if photo spacers or alignment control protrusions are formed after forming a color filter, overcoat layer, transparent electrode, etc., the photo spacers or alignment control protrusions may be peeled off locally due to insufficient adhesion to the underlying layer. In some cases, a chipped portion is generated in which a pattern is partially chipped and does not have a desired shape.
フォトスペーサや配向制御用突起の、局所的な剥がれや、部分的な欠けという欠損部分は、該欠損部で液晶の配向異常を引き起こしたり、また、該欠損部で基板間が所定のギャップにならないことから、該欠損部が表示画面上で白点として見えることから、いわゆる白欠陥と呼称される欠陥となる。フォトスペーサや配向制御用突起の欠損部による白欠陥を修正するためには、欠損部分を補い、所望の形状に修復することが必要である。しかし、欠損部を所望の形状に修復することは難しといえ、欠損部の修復が出来ない場合、白欠陥のあるカラーフィルタ基板は不良品となり、場合によっては不良品は廃棄せざるを得ない。カラーフィルタ基板を廃棄した場合、各種の構成部材を形成しカラーフィルタ基板とするのに要した費用が全て無駄になることとなり、その分、カラーフィルタ基板の製造コストが上がるという問題がある。 Defects such as local peeling or partial chipping of photo spacers or alignment control protrusions cause liquid crystal alignment anomalies at the chipping part, or the gap between the substrates does not form a predetermined gap. For this reason, since the defect portion appears as a white point on the display screen, the defect is a so-called white defect. In order to correct a white defect caused by a defective portion of the photo spacer or the alignment control protrusion, it is necessary to compensate the defective portion and restore it to a desired shape. However, it is difficult to repair the defective part to a desired shape. If the defective part cannot be repaired, the color filter substrate having a white defect becomes a defective product, and in some cases, the defective product must be discarded. . When the color filter substrate is discarded, all the costs required for forming the various constituent members and forming the color filter substrate are wasted, which increases the manufacturing cost of the color filter substrate.
そこで、本発明は、欠損部分を含むフォトスペーサと配向制御用突起を再形成するカラーフィルタ基板の修正技術の提供を目的とした。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for correcting a color filter substrate in which a photo spacer including a defective portion and an alignment control protrusion are re-formed.
請求項1に係る発明は、ガラス基板上に、少なくとも、ブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、フォトスペーサ、配向制御用突起を形成したカラーフィルタ基板の修正方法であって、前記フォトスペーサあるいは配向制御用突起が欠損部分を有する場合、前記欠損部分に再形成用インクを塗布し硬化させることで欠損部分を修復することを特徴とするカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
The invention according to
請求項2に係る発明は、修正対象箇所を含む領域に、予めプラズマ照射により表面改質を行うことで、撥インク性を付与し、しかる後に修正対象箇所の撥インク性を解消し、その上で修正対象箇所に再形成用インクを塗布することを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
The invention according to
請求項3に係わる発明は、修正対象箇所を含む領域に、予め下地保護層を形成し、しかる後に修正対象箇所の下地保護層を除去し、その除去部に再形成用インクを塗布することを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
According to a third aspect of the present invention, a base protective layer is previously formed in a region including a correction target portion, and thereafter, the base protective layer at the correction target portion is removed, and a re-forming ink is applied to the removed portion. The color filter substrate correcting method according to
請求項4に係る発明は、修正対象箇所を含む領域に、予め形成される下地保護層は、塗布針又はマイクロディスペンサ又はインクジェットにより塗布されることを特徴とする請求項3に記載のカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
The invention according to
請求項5に係る発明は、修正対象箇所の撥インク性の解消、または、修正対象箇所の下地保護層の除去は、レーザ光の照射により行うことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
The invention according to
請求項6に係る発明は、修正対象箇所の撥インク性の解消、または、修正対象箇所の下地保護層の除去は、マイクロマニピュレータのマイクロナイフ又は金属プローブにより行うことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
The invention according to
請求項7に係る発明は、再形成用インクは、塗布針もしくはディスペンサもしくはインクジェットにて塗布されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
The invention according to
請求項8に係る発明は、塗布、硬化された再形成用インクを所望の形状とするように、レーザ光を照射して再形成用インクにトリミングを行うことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
The invention according to claim 8 is characterized in that the re-forming ink is trimmed by irradiating the laser beam so that the applied and cured re-forming ink has a desired shape. The method for correcting a color filter substrate according to any one of
請求項9に係る発明は、再形成用インクが塗布、硬化された後に、下地保護層の除去を行うことを特徴とする請求項3に記載のカラーフィルタ基板の修正方法としたものである。
The invention according to claim 9 is the method for correcting a color filter substrate according to
本発明によれば、これまでフォトスペーサ及び配向制御用突起に生じた欠損部分を修正できないことから不良品としていたカラーフィルタ基板を、フォトスペーサと配向制御用突起の欠損部分を再形成することで良品とすることができるので、カラーフィルタ基板の製造歩留まりが向上し、ひいては、カラーフィルタ基板の製造コストを下げることが可能になる。 According to the present invention, it is impossible to correct the defective portion of the photospacer and the alignment control projection so far, and the defective color filter substrate is formed by re-forming the defective portion of the photospacer and the alignment control projection. Since the non-defective product can be obtained, the manufacturing yield of the color filter substrate is improved, and as a result, the manufacturing cost of the color filter substrate can be reduced.
本発明に関わるカラーフィルタ基板の構成の一例を図1に示し、また、図1のカラーフィルタ基板を製造する方法の一例を以下に説明する。 An example of the configuration of the color filter substrate according to the present invention is shown in FIG. 1, and an example of a method for manufacturing the color filter substrate of FIG. 1 will be described below.
まず、透光性基板20上に、黒色の感光性樹脂組成物を塗布、乾燥した後に、所定のパターンを有するパターン露光用フォトマスクを用いて所定のパターン露光を黒色観光性樹脂組成物に行う。次いで、黒色観光性樹脂組成物の現像および、硬膜処理としてポストベークを行うことで、所定のパターン形状となった複数の開口部を有するブラックマトリックス2を形成する。ブラックマトリックス2の膜厚は、含有するカーボンブラック量から必要な光学濃度を見積もり、所望の膜厚に設定することが望ましく、一般には、およそ1〜2μm程度である。ブラックマトリックス2の形成方法としては、スピンコート法やスリットコート法、バーコート法などの塗布法を用いて黒色感光性樹脂組成物を塗布した後に、上述したフォトリソグラフィー法を用いてパターニングしてもよいし、または、インクジェット法、印刷法などを用いて透光性基板20上に直接にインクにて所望するパターンを形成してもよく、ブラックマトリックスの形成手法は適宜選択して構わない。
First, after applying and drying a black photosensitive resin composition on the
なお、透光性基板20としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、PET、PES、PCなどのプラスチック基板、又はこれらガラス基板やプラスチック基板上に、酸化シリコンや酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの無機薄膜を成膜したものを、使用の目的、用途に応じて使い分けて用いることができる。
As the
次に、ブラックマトリックス2の開口部に、カラーフィルタとなる着色層5、6、7を順次形成する。着色層は、複数色の画素から構成されており、色としては、赤、緑、青(RGB)の組み合わせあるいはイエロー、マゼンダ、シアン(YMC)の組み合わせが挙げられる。なお、ブラックマトリックス2の開口部に着色層を形成することで、カラーフィルタとなる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としている。着色層の形成時にブラックマトリックス2との間に隙間が生じると、その隙間から光が漏れ、漏れた光が輝点となり、表示上好ましくない。そのため、着色層とブラックマトリックス2との間に隙間が生じないよう、着色層の端部とブラックマトリックス2の開口部端とが重なり部をもつよう着色層を形成するのが一般的となっている。
Next,
ここで、着色層の形成に用いる方法としては、スリットコート法やスピンコート法、ロールコート法などの塗布法で感光性着色樹脂組成物からなる層を基板に塗布、形成し、その後フォトリソグラフィー法により感光性着色樹脂組成物層を所定の形状にパターニングし着色層とする方法、または、インクジェット法や、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などにより、基板上に直接に着色インキにて所望するパターンとした着色層を形成する方法が使用できる。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に色顔料を、光開始剤、重合性モノマー、及び、適当な溶剤などと共に分散させた感光性着色樹脂組成物を透明基板上に塗布成膜して特定の色の着色層を形成し、この着色層をパータン露光、現像、必要により硬膜処理することで特定色の着色層を形成し、この工
程を必要な色数だけ繰り返し行ってカラーフィルタとするフォトリソグラフィー法が最も好ましいと言える。
Here, as a method for forming the colored layer, a layer made of a photosensitive colored resin composition is applied and formed on a substrate by a coating method such as a slit coating method, a spin coating method, or a roll coating method, and then a photolithography method. By patterning the photosensitive colored resin composition layer into a predetermined shape by the above method, or by using the inkjet ink, gravure printing method, flexographic printing method, etc. directly on the substrate with the desired color ink A method for forming a colored layer can be used. However, considering high definition, controllability and reproducibility of spectral characteristics, a photosensitive colored resin in which a color pigment is dispersed in a transparent resin together with a photoinitiator, a polymerizable monomer, and an appropriate solvent. The composition is coated on a transparent substrate to form a colored layer of a specific color, and this colored layer is subjected to pattern exposure, development, and hardening as necessary to form a colored layer of a specific color. It can be said that the photolithographic method in which the above is repeated for the necessary number of colors to obtain a color filter is most preferable.
具体的には、まず、赤色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、乾燥し赤色着色層を成膜した後に、赤色着色層のパターンに対応した開口部(光透過部)を有するパターン露光用フォトマスクを用いて赤色着色層にパターン露光する。次いで、赤色着色層に定法の現像及びポストベーク処理を施すことで、所定のパターンとなった赤色着色層5を形成することができる。以下、緑色のネガ型感光性樹脂組成物及び青色のネガ型感光性樹脂組成物を用いて、各々同様の工程を2色分繰り返すことにより、所定のパターンとなった緑色着色層6および青色着色層7が形成されたカラーフィルター基板1を得ることができる。各色の塗布膜厚は、分光透過率などを考慮すると通常はプリベーク後の膜厚で1〜2μm程度である。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。現像後、水洗、乾燥、必要により硬膜処理(例えば、ポストベーク処理)することで、特定色の着色パターンもしくは着色画素が得られる。
Specifically, first, after applying a red negative photosensitive resin composition and drying to form a red colored layer, pattern exposure having an opening (light transmitting portion) corresponding to the pattern of the red colored layer The red colored layer is subjected to pattern exposure using a photomask. Next, the red
ブラックマトリックス2および、着色層5、6、7用の感光性着色樹脂組成物は、透明な樹脂中に、着色剤となる色顔料を、光開始剤、重合性モノマー、及び、適切な溶剤などと共に分散させて製造する。分散させる方法はミルベース、3本ロール、ジェットミル等様々な方法があり特に限定されるものではない。
The photosensitive colored resin composition for the
次に、定法のスパッタリング法により、ブラックマトリックス2および、着色層5、6、7を被覆する透明電極層を形成する(図1では、透明電極層の図示は省略している)。透明電極層7の材料としては、導電性および透明性が両立していれば特に制限はないが、一般的なインジウム錫酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物を好適に用いることができ、膜厚は100〜200nm程度である。成膜方法としては、材料に応じて、蒸着法、プラズマ支援蒸着法、CVD法、イオンプレーティング法なども用いることができる。
Next, a transparent electrode layer that covers the
なお、カラーフィルタ基板の仕様によっては、着色層と透明電極の間にオーバーコート層を設ける場合がある。また、反射型の液晶表示装置では、透明電極層の上部に外光反射率を高める透明層が設けられる場合もある。 Depending on the specifications of the color filter substrate, an overcoat layer may be provided between the colored layer and the transparent electrode. In a reflective liquid crystal display device, a transparent layer that increases external light reflectivity may be provided on the transparent electrode layer.
次いで、透明電極層上に、パネル貼り合わせ時に両基板間に所定のセルギャップを保持させるためのフォトスペーサ3及び、両基板間に挟持する液晶に所定の配向を付与するための配向制御用突起を形成する。フォトスペーサ3及び配向制御用突起は、各々、透明電極層上に塗布、形成した感光性樹脂膜を材料とし、上述したフォトリソグラフィ法により形成する。フォトスペーサ3及び配向制御用突起は各々、同じ材料もしくは異なる材料にて別々に形成しても良いが、同じ材料にて同時にフォトスペーサ3及び配向制御用突起を一括形成しても構わない。
Next, on the transparent electrode layer, a
なお、本例では、ブラックマトリックス2と着色層5、6、7との重なり部上にフォトスペーサ3を敷設している(図1(b))。
フォトスペーサ3は、ブラックマトリックス2上に形成することもできるが、ブラックマトリックス2と着色層5、6、7との重なり部上にフォトスペーサ3を形成する構成とすれば、高さの高いフォトスペーサ3が必要な場合に、フォトスペーサの膜厚を厚くする必要がないので好適である。なお、仕様に応じて、フォトスペーサ3を形成する場所は適宜設定して構わず、本例では、1色の着色層(例えば、赤色着色層5)とブラックマトリックス2との重なり部上にフォトスペーサ3を形成している。
In this example, the
The
以上の工程を経て、図1に示すカラーフィルタ基板が形成される。 Through the above steps, the color filter substrate shown in FIG. 1 is formed.
図1(a)はフォトスペーサ3と配向制御用突起4を形成したカラーフィルタ基板1の部分断面図を、図1(b)はカラーフィルタ基板1の部分平面図である。
図1中の配向制御用突起4は、両基板間に液晶を挟持した際、液晶に所望する配向を持たせるために形成した平面視線状の突起で、平面視で画素を斜めに横断しており、これが部分的に欠けたり大きく欠損したりすると配向異常を引き起こすことになる。
また、図1中のフォトスペーサ3は、前述したように、両基板を対向させた際、両基板間に所定のギャップを持たせるために形成した突起である。
FIG. 1A is a partial cross-sectional view of the
The
Further, as described above, the
以下、本発明に関わるカラーフィルタの修正方法、特に、フォトスペーサと配向制御用突起に生じた欠損部分の修復方法について記載する。 Hereinafter, a method for correcting a color filter according to the present invention, in particular, a method for repairing a defective portion generated in a photo spacer and an alignment control protrusion will be described.
先ず、上記の手順で製造されたカラーフィルタ基板を欠陥検出装置に投入し、フォトスペーサと配向制御用突起のパターンに外観上の異常がないかどうかを検査する。基板に欠陥が検出された場合、検出された異常に基づき、当該欠陥の位置を示す情報と、欠け、細リ等の欠損、太り、高さ異常等の欠陥を特徴付ける情報が作成される。当該情報は、LAN(ローカルエリアネットワーク)を通じて、欠陥修正装置に転送され、また、当該欠陥を有する被検査基板も同時に、欠陥修正装置に搬送される。 First, the color filter substrate manufactured by the above procedure is put into a defect detection apparatus, and it is inspected whether there is any abnormality in appearance in the pattern of the photo spacer and the alignment control protrusion. When a defect is detected on the substrate, based on the detected abnormality, information indicating the position of the defect and information characterizing the defect such as a defect such as a chipping, a fine defect, a fatness, and a height abnormality are created. The information is transferred to the defect correction apparatus through a LAN (local area network), and the inspected substrate having the defect is also transferred to the defect correction apparatus at the same time.
欠陥修正装置においては、送られた情報に基づいて修正の対象となる被検査基板の欠損部位を再検出する。ここで本実施例1においては、当該欠損部位が、配向制御用突起4に係わり、配向制御用突起4の欠損(脱落)とする(図2(a))。なお、図2(a)においては、正常に形成された配向制御用突起4は実線で示し、また、配向制御用突起の欠損部位4’は点線で示している。すなわち当該欠損部位4’は、基板から脱落した配向制御用突起が本来有するべき形状を示している。また、ブラックマトリックス2および、着色層5、6、7を被覆する透明電極層は、図2では図示を省略している。
In the defect correction apparatus, the defective portion of the substrate to be inspected to be corrected is redetected based on the sent information. Here, in Example 1, the deficient portion is related to the
次いで、本修正方法を実施する欠陥修正装置はプラズマ発生装置を有しており、図2(b)に示すように、欠損部位4’とその周辺にプラズマ照射11を行い、当該プラズマ照射部の表面の状態を撥インキ性に改質する。なお、図2(b)中に示す筒状のものは、プラズマ発生装置を構成しプラズマを発生する、プラズマ電極を示す。
Next, the defect correction apparatus for carrying out this correction method has a plasma generator, and as shown in FIG. 2B,
プラズマ照射には、大気圧下プラズマ洗浄装置(AirplasmaーAS、松下制御機器製)を使用して、処理面積φ3mm程度の領域をプラズマ照射した。プラズマ照射時、アルゴン(Ar)ガスをメインガスとしたガスを修正装置内に導入し、アルゴン(Ar)ガスをメインガスとした雰囲気中を水平方向に搬送される被検査基板に対してプラズマ照射を行った。その際、メインガス中にフッ素系ガス(CF4ガス)を添加することで、被検査基板の被修正領域表面にフッ化物薄膜を形成して撥インキ性を付与した。なお、フッ素系ガスは、CF4の他に、CHF3、SF6、NF6、C2F4などのフッ素系ガスを用いても構わない。 For plasma irradiation, a plasma cleaning apparatus (Airplasma-AS, manufactured by Matsushita Control Instruments Co., Ltd.) under atmospheric pressure was used, and a region having a processing area of about 3 mm was irradiated with plasma. During plasma irradiation, a gas having argon (Ar) gas as the main gas is introduced into the correction device, and plasma irradiation is performed on the substrate to be inspected that is transported horizontally in an atmosphere having argon (Ar) gas as the main gas. Went. At that time, by adding a fluorine-based gas (CF 4 gas) into the main gas, a fluoride thin film was formed on the surface of the region to be corrected of the substrate to be inspected to impart ink repellency. Note that the fluorine-based gas may be a fluorine-based gas such as CHF 3 , SF 6 , NF 6 , and C 2 F 4 in addition to CF 4 .
本実施例においては、プラズマ照射時に導入するメインガス(本実施例では、アルゴン(Ar)ガス)の流量は、1〜100L/min程度、基板搬送速度は1.0〜10.0m/min程度、プラズマ電極と基板との離間距離は1〜10mm程度の範囲で適宜設定した。また、本実施例では、メインガスとフッ素系ガスの比(CF4/Ar)は、0.05%とした。 In this embodiment, the flow rate of the main gas (in this embodiment, argon (Ar) gas) introduced during plasma irradiation is about 1 to 100 L / min, and the substrate transfer speed is about 1.0 to 10.0 m / min. The separation distance between the plasma electrode and the substrate was appropriately set in the range of about 1 to 10 mm. In this example, the ratio of the main gas to the fluorine-based gas (CF 4 / Ar) was 0.05%.
次に、本修正方法を実施する欠陥修正装置はレーザー照射手段を有しており、プラズマ処理を施した配向制御用突起の欠損部位に、YAGレーザ光15Aを照射して、表面のフッ化物薄膜を除去した(図2(c))。これにより、YAGレーザ光15Aを照射した部位で、親水性の表面を露出させた。なお、欠損箇所に異物があるような場合も、YAGレーザ光15Aを照射して除去することができる。
Next, the defect repairing apparatus for carrying out this repairing method has a laser irradiation means, and the surface of the fluoride thin film is irradiated by irradiating the defect portion of the alignment control projection subjected to the plasma treatment with the
配向制御用突起を形成すべき欠損部位を親水性にし、欠損部位の周囲にフッ化物薄膜を残し撥インキ性にするのは、後述するように、欠損部にパターンを形成するために欠損部に再形成用インクを付与する際に、欠損部位(修正箇所)を超えて欠損部位の周辺まで再形成用インクが溢れることを防止するためである。これにより、再形成用インクが他の部位に付着し、新たな欠陥を発生することを防止できる。一方、欠損部位を親水性とすることで、再形成用インクの付着性が向上し、かつ、再形成したパターンの下地からの剥離を防止することが出来る。 To make the defect portion where the alignment control protrusions should be formed hydrophilic and leave the fluoride thin film around the defect portion to make it ink-repellent, as will be described later, in order to form a pattern in the defect portion, This is because when the re-forming ink is applied, the re-forming ink is prevented from overflowing beyond the defective part (corrected part) to the periphery of the defective part. As a result, it is possible to prevent the re-forming ink from adhering to other parts and generating new defects. On the other hand, by making the defect site hydrophilic, the adhesion of the re-forming ink can be improved, and peeling of the re-formed pattern from the base can be prevented.
なお、本実施例では、YAGレーザ15Aは第4高調波で波長が266nmのレーザ光を使用した。照射エネルギーの設定は、予めフッ化物皮膜や異物にレーザ光を照射して好ましい範囲を特定しておくのが望ましく、本実施例ではレーザー光は、エネルギー50mJ/cm2、ショット回数10、ラップレート20Hzの条件とした。
In this embodiment, the
また、本実施例ではフッ化物薄膜の除去にYAGレーザの第4高調波を使用したが、これに限定するものではなく、YAGレーザの第5高調波、エキシマレーザ、フェムト秒レーザなど、フッ化物薄膜が形成された下地、もしくは、下方のパターンに影響を及ぼさないものであれば、適宜選択し使用して構わない。 In this embodiment, the fourth harmonic of the YAG laser is used to remove the fluoride thin film. However, the present invention is not limited to this, and the fifth harmonic of the YAG laser, excimer laser, femtosecond laser, etc. Any substrate may be selected and used as long as it does not affect the underlying layer on which the thin film is formed or the underlying pattern.
さらに、本実施例1では、修正箇所のフッ化物薄膜の除去をレーザ光の照射で行ったが、フッ化物薄膜の除去は、マイクロマニピュレータのマイクロナイフ又は金属プローブによる除去で行っても構わない。
Further, in
次に、露出させた配向制御用突起の欠損部位4’に、配向制御用突起を再形成するための再形成用インキ16を塗布針で滴下、塗布し、その後、IRスポットヒータを電圧4.5Vで120秒の条件で照射して、滴下したインクを予備乾燥した(図2(d))。塗布方法は、塗布針以外に、マイクロディスペンサ、インクジェット、マニピュレータの金属プローブ方式から適宜選択して使用できる。
Next, re-forming
再形成用インキの組成は、多官能モノマー35wt%、単官能モノマー40wt%、溶媒が20wt%、分散安定化用添加剤3wt%、重合開始剤2wt%とした。組成は上記組成に限らず多官能モノマー30〜50wt%、単官能モノマー20〜40wt%、溶媒が10〜30wt%、分散安定化用添加剤1〜5wt%、重合開始剤0〜5w%の範囲で調整できる。重合開始剤の有無は、塗布後に紫外線による硬化を行うか熱硬化を行うかに依存する。
また、再形成インキとして、配向制御用突起とフォトスペーサの形成に使用した樹脂組成物を使用することもできる。
The composition of the reforming ink was such that the polyfunctional monomer was 35 wt%, the monofunctional monomer was 40 wt%, the solvent was 20 wt%, the dispersion stabilizing additive was 3 wt%, and the polymerization initiator was 2 wt%. The composition is not limited to the above composition, and the range is from 30 to 50 wt% polyfunctional monomer, 20 to 40 wt% monofunctional monomer, 10 to 30 wt% solvent, 1 to 5 wt% dispersion stabilizing additive, and 0 to 5 w% polymerization initiator It can be adjusted with. The presence or absence of the polymerization initiator depends on whether curing with ultraviolet rays or thermal curing is performed after coating.
Moreover, the resin composition used for forming the alignment control protrusion and the photospacer can also be used as the re-forming ink.
次いで、予備乾燥した再形成用インク16の硬化と乾燥は、UVスポット光源を使用して、1500mJ/cm2の積算光量となるように照射した。乾燥による硬化では、UV照射に限らず、ハロゲンスポットヒータ、温風ヒータを使用することもできる。
Next, the
次いで、硬化した再形成用インク16の外形形状が本来あるべき形状(例えば、所望される配向制御用突起の形状)と相違する場合には、余分な部分を除去して、所望する形状に整形する必要がある(以下、余分な部分を除去して、所望する形状に整形する処理を、
トリミングと記す)。この場合にも、YAGレーザの第4高調波である波長が266nmのレーザ光15Bを使用してトリミングした。本実施例においてトリミングのためのレーザ光15Bは、エネルギー20mJ/cm2、ショット回数500、ラップレート60Hzの条件とした。この条件では、再形成用インキ皮膜が1.5μm程度除去された。
Next, when the outer shape of the cured re-forming
Marked as trimming). Also in this case, trimming was performed using the
本実施例では、このトリミングの後に、さらに細かなトリミング(最終トリミング)を行った。最終トリミングは、YAGレーザの第4高調波である波長が266nmのレーザ光照射にて、エネルギー50mJ/cm2、ショット回数10、ラップレート20Hzの条件下で行ったもので、これにより所望の形状となった再形成された配向制御用突起4Bを形成し、配向制御用突起の欠損部分を修復することが出来た(図2(e))。
In this embodiment, after this trimming, finer trimming (final trimming) was performed. The final trimming was performed under the conditions of an energy of 50 mJ / cm 2 , a shot number of 10 and a lap rate of 20 Hz by irradiation with a laser beam having a wavelength of 266 nm, which is the fourth harmonic of the YAG laser. Thus, the re-formed
また、トリミングにYAGレーザの第4高調波を使用したが、これに限定するものではなく、YAGレーザの第5高調波、エキシマレーザ、フェムト秒レーザなど、再形成用インクが形成された下地、もしくは、下方のパターンに影響を及ぼさないものであれば、適宜選択し使用して構わない。 In addition, the fourth harmonic of the YAG laser was used for trimming, but the present invention is not limited to this, and the fifth harmonic of the YAG laser, the excimer laser, the femtosecond laser, etc. Alternatively, as long as it does not affect the lower pattern, it may be appropriately selected and used.
実施例2では、基板から脱落(欠損)した部位をフォトスペーサとし、再形成すべきパターンはフォトスペーサとする(図3(a))。なお、図3(a)においては、正常に形成されたフォトスペーサ3は実線で示し、また、フォトスペーサの欠損部位3’は点線で示している。すなわち当該欠損部位3’は、基板から脱落したフォトスペーサが本来有するべき形状を示している。また、ブラックマトリックス2および、着色層5、6、7を被覆する透明電極層は、図3では図示を省略している。
In the second embodiment, a portion that has dropped (deleted) from the substrate is a photo spacer, and a pattern to be re-formed is a photo spacer (FIG. 3A). In FIG. 3A, the normally formed
本実施例2の修正方法は、上述した実施例1に記した配向制御用突起の再形成方法と若干異なる部分があり、以下に説明を行う。 The correction method of the second embodiment is slightly different from the method for re-forming the alignment control protrusion described in the first embodiment, and will be described below.
先ず、欠損部位3’と欠損部位3’の周辺とを含む部位に、樹脂と溶剤との混合物を塗布して、下地保護層12を形成する(図3(b))。該保護層の厚みは、フォトスペーサの所望の高さよりわずかに厚く設定する。本実施例2では、下地保護層12は、トップコート材料(TCXシリーズ、JSR製)を使用して、塗布針による塗布で形成したが、塗布針以外に、マイクロディスペンサ、インクジェット、マニピュレータの金属プローブ方式などの塗布手段を適宜選択して塗布を行ってもよく、また、塗布する混合物も適宜他の材料を使用しても構わない。
First, the base
次に、下地保護層12とその周辺にプラズマ照射し、照射した面の表面状態を撥インキ性に改質する(図3(c))。なお、図3(c)中に示す筒状のものは、プラズマ発生装置を構成しプラズマを発生する、プラズマ電極を示し、撥インキ性を付与するためのプラズマ照射の方法、条件は、上述した実施例1と同様とした。
Next, the base
次に、プラズマ処理を施した下地保護層12のフォトスペーサを形成すべき部位に、YAGレーザ15A光を照射した。レーザ光15Aが照射された部位では、表面のフッ化物薄膜が除去されると同時に、当該レーザ光15Aを照射した部位の下地保護層が除去され、下地保護層が形成された下地に達し、下地を露出する孔部13を下地保護層に形成した(図3(d))。なお、当該部位に異物があるような場合も、YAGレーザ光15Aを照射して除去することができる。
Next, the
穿孔のためのレーザ照射には、YAGレーザの第4高調波で波長が266nmのレーザ光を使用した。照射エネルギーの設定は、エネルギー50mJ/cm2、ショット回数10、ラップレート20Hzの条件とした。なお、本実施例ではYAGレーザの第4高調波
を使用し、フッ化物薄膜の除去と下地保護層への穿孔を行ったが、これに限定するものではなく、YAGレーザの第5高調波、エキシマレーザ、フェムト秒レーザなど、下地保護層が形成された下地、もしくは、下方のパターンに影響を及ぼさないものであれば、適宜選択し使用して構わない。
For laser irradiation for perforation, laser light having a wavelength of 266 nm, which is the fourth harmonic of a YAG laser, was used. The setting of the irradiation energy was performed under the conditions of an energy of 50 mJ / cm 2 , a shot count of 10 and a lap rate of 20 Hz. In this example, the fourth harmonic of the YAG laser was used to remove the fluoride thin film and perforate the base protective layer. However, the present invention is not limited to this, and the fifth harmonic of the YAG laser, Any substrate such as an excimer laser or a femtosecond laser may be selected and used as long as it does not affect the underlying layer on which the underlying protective layer is formed or the underlying pattern.
次に、上記孔部13を再形成用インキ14で充填した(図3(e))。孔部13への再形成用インキ14の充填方法は、塗布針、マイクロディスペンサ、インクジェット、マニピュレータの金属プローブ方式により再形成用インキ14を塗布、充填させるもので、いずれの方式を用いるかは、適宜選択して構わず、充填にあたっては、下地保護層が形成された下地に達し、下地と接するよう再形成用インキ14を充填させる。また、孔部13への充填は、後述する再形成フォトスペーサの高さが所望する高さとなるまでの充填を行うことであっても構わないが、トリミングを行う際に削られることを考慮すると、孔部13を全て充填するようにしても構わない。再形成用インキ14の組成は、多官能モノマー35wt%、単官能モノマー40wt%、溶媒が20wt%、分散安定化用添加剤3wt%、重合開始剤2wt%とした。組成は上記組成に限らず多官能モノマー30〜50wt%、単官能モノマー20〜40wt%、溶媒が10〜30wt%、分散安定化用添加剤1〜5wt%、重合開始剤0〜5w%の範囲で調整できる。重合開始剤の有無は、塗布後に紫外線による硬化を行うか熱硬化を行うかに依存する。
Next, the
次いで、孔部13に塗布、充填した再形成用インク14の硬化と乾燥は、UVスポット光源を使用して、1500mJ/cm2の積算光量となるように照射した。なお、乾燥による硬化では、UV照射に限らず、ハロゲンスポットヒータ、温風ヒータを使用して熱硬化することもできる。
Next, the re-forming
次に、マイクロディスペンサを用いて溶解液を下地保護層に塗布し、下地保護層を溶解させた。その後、マニピュレータ21で溶解液22を吸引除去した(図3(f))。なお、溶解液は、下地保護層を溶解し、孔部13に充填した再形成用インク14を溶解しないものであれば、適宜選択して構わない。なお、溶解液の下地保護層への塗布は、インクジェット方式で行うことであっても構わない。すなわち、塗布針などを使用すると下地保護層に針が接触し保護層を傷つけるので、保護層に非接触で塗布を行うことの出来るマイクロディスペンサ方式やインクジェット方式が好ましいといえる。また、再形成用インク14を残しての下地保護層の除去は、レーザ光照射により下地保護層だけを除去しても構わず、下地保護層の除去方法は、適宜選択して構わない。
Next, the solution was applied to the base protective layer using a microdispenser to dissolve the base protective layer. Thereafter, the
上述したように、下地保護層を溶解、除去することで、孔部13に充填された再形成用インク14が基板上に残存することになる。この残存した再形成用インク14が、一応の形状の再形成フォトスペーサとなる。
As described above, by dissolving and removing the base protective layer, the re-forming
すなわち、下地保護層12とその周辺にプラズマ照射し、照射した面の表面状態を撥インキ性に改質することで、孔部13に再形成用インク14を充填する際に、孔部13の周辺、または、下地保護層の周囲に再形成用インクが溢れることを防止している。これにより、再形成用インクが他の部位に付着し、新たな欠陥を発生することを防止できる。また、下地保護層に形成した孔部13は、孔部13に充填した再形成用インク14を再形成したパターンとする為の母型の役目を有している。なお、本実施例2では、修正箇所の下地保護層の除去をレーザ光の照射で行い孔部13を形成したが、下地保護層を除去し孔部を形成する手段として、マイクロマニピュレータのマイクロナイフ又は金属プローブを持ちいても構わない。
That is, by applying plasma to the base
基板上に残存した再形成用インク14が所望する形状となっている場合は、以上で修正を終了する。しかし、基板上に残存した再形成用インク14が所望する形状となっていな
い場合は、余分な部分を除去して再形成フォトスペーサの外形形状を本来あるべき形状に成型(トリミング)する必要がある。この場合にも、YAGレーザの第4高調波である波長が266nmのレーザ光15Bを使用した。レーザ光照射は、エネルギー20mJ/cm2、ショット回数500、ラップレート60Hzの条件とした。この条件では、再形成フォトスペーサを構成する再形成用インキ皮膜が1.5μm程度除去された。次いで本実施例2では、さらに細かなトリミング(最終トリミング)を行ったもので、最終トリミングにあたってはYAGレーザの第4高調波である波長が266nmのレーザ光を使用し、レーザ光照射は、エネルギー50mJ/cm2、ショット回数10、ラップレート20Hzの条件下で行った。これにより、所望の形状となって再形成されたフォトスペーサ3Bを得ることができ(図3(g))、フォトスペーサの欠損部分を修復することが出来た。た。なお、本実施例では、再形成用インク14のトリミングにYAGレーザの第4高調波を使用したが、これに限定されるものではなく、YAGレーザの第5高調波、エキシマレーザ、フェムト秒レーザなど、再形成用インク14を形成した下地、もしくは、下方のパターンに影響を及ぼさないものであれば、適宜選択し使用して構わない。
When the re-forming
以上、本発明の実施例につき説明したが、実施例1の方法にてフォトスペーサの欠損部を修復(修正)しても構わず、また、実施例2の方法にて配向制御用突起の欠損部を修復(修正)しても構わないことは言うまでもない。また、フォトスペーサの修復(修正)と配向制御用突起の修正(修復)を同時に行うことであっても構わない。さらに、本実施例では、フォトスペーサ及び配向制御用突起が脱落した場合の修正につき記しているが、パターンの部分的な欠損部位(例えば、平面視線状の配向制御用突起の断線)においても、本発明の修正方法を用いることで欠損部の修復(修正)が可能である。また、所望する形状にするためのレーザ光を用いたトリミングは一回で終了しても良いし、レーザ光の照射条件を変えて、複数回に分けて行っても良い。
As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the defect portion of the photo spacer may be repaired (corrected) by the method of
1 :カラーフィルタ基板
2 :ブラックマトリックス
3 :フォトスペーサ
3B:再形成されたフォトスペーサ
3’:フォトスペーサ欠損部
4 :配向制御用突起
4B:再形成された配向制御用突起
4’:配向制御用突起欠損部位
5 :赤色着色層
6 :緑色着色層
7 :青色着色層
11:プラズマ照射
12:下地保護層
13:孔部
14:充填された再形成用インキ
15A:レーザ光
15B:レーザ光
16:再形成用インキ
20:基板
21:マニピュレータ
22:溶解液
1: Color filter substrate 2: Black matrix 3:
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