JP5045346B2 - カラーフィルタ製造装置、カラーフィルタ製造方法、減圧加熱装置、減圧加熱方法、表示装置の製造装置、表示装置の製造方法 - Google Patents
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インクジェット法では、基板上にパターン形成されたインク受容層にインクを付与することにより、着色層が形成される。あるいは、基板上に遮光部により画設された開口部にインクを塗布することにより、着色層が形成される。インク受容層あるいはインクを乾燥及び硬化させるためには、加熱工程が必要となる。例えば、ホットプレートを用いて加熱することにより、プリベイク(乾燥工程)及びポストベイク(硬化工程)が行われる。一般に、吐出安定性を確保するために遅乾性溶媒(例えば、沸点250℃)がインクの主溶剤として用いられる。加熱により溶剤を気化(揮発)させることによりプリベイクが行われる。
このように、所定の減圧条件及び所定の温度条件で基板に付与された着色層を減圧加熱乾燥することにより、乾燥時間を短縮すると共に、基板の着色層における欠陥の発生を抑制して歩留まりを向上させることができる。特に、面付け周縁部では、他の部分より膜厚が大きくなりがちであるが、上記の減圧条件及び温度条件で減圧加熱を行うことにより、面付け周縁部の着色層の表面形状を改善することができる。
第2の発明は、基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法に関する発明である。
第3の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を減圧環境下で加熱する減圧加熱装置に関する発明である。
第4の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を減圧環境下で加熱する減圧加熱方法に関する発明である。
第6の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、第2の発明のカラーフィルタ製造方法を具備することを特徴とする表示装置の製造方法である。
表示装置は、例えば、LCD(液晶ディスプレイパネル)、LCD(液晶ディスプレイパネル)、有機EL(Electroluminescence Display)、PDP(Plasma Display Panel)である。
最初に、図1を参照しながら、カラーフィルタ製造装置1の構成について説明する。
図1は、カラーフィルタ製造装置1の構成図である。
カラーフィルタ製造装置1は、基板3に対してインクジェットヘッド5からインクを吐出してパターニングを行い、カラーフィルタを製造する装置である。
吸着テーブル4は、基板3を吸着して固定するテーブルである。基板の吸着は、例えば、吸着テーブル4と基板3との間の空気を減圧あるいは真空にすることにより行われる。この場合、吸着テーブルには、空気を吸引するための小孔(図示しない)が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ(図示しない)等により空気の吸引が行われる。
移動部6は、吸着テーブル4及びインクジェットヘッド5の移動及び位置決めを行う装置である。尚、移動機構としては、汎用のガイド機構や移動用アクチュエータを用いることができる。例えば、移動用アクチュエータとして、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータを用い、ガイド機構として、直線移動機構、エアースライドを用いることができる。
アライメントカメラ7は、基板3の位置座標を検出するために、基板3の所定箇所(基板上に形成されるアライメントマーク等)を撮像するカメラである。
次に、図2及び図3を参照しながら、カラーフィルタ製造方法について説明する。
図2は、インク受容層にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図である。
図2(b)に示すように、フォトマスク24を用いて光23を照射してパターン露光が行われる。インク受容層22にネガ型の樹脂組成物が用いられる場合、露光部分のインク受容層22は、インク受容能を失って非着色域25となる。露光部分以外のインク受容層22は、着色域26となる。
図2(d)に示すように、着色層28が形成された基板3は、減圧加熱装置8に搬送される。減圧加熱装置8は、基板3を減圧環境下で加熱し、着色層28に含まれる水分や溶剤成分を除去して乾燥させる。その後、減圧加熱装置8は、基板3をさらに高温で加熱して着色層28全体を硬化させる。
図2(e)に示すように、必要に応じて着色層28上に保護層29が形成される。
図3は、開口部にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図である。
図3(b)に示すように、インクジェットヘッド5からインク32が吐出される。インク32は、染料あるいは顔料等の着色剤を含有する。開口部にインク32が塗布され、着色層33が形成される。この段階では、着色層33は、水分や溶剤成分を含み、湿潤状態(ウェット状態)である。
図3(c)に示すように、着色層33が形成された基板3は、減圧加熱装置8に搬送される。減圧加熱装置8は、基板3を減圧環境下で加熱し、着色層33に含まれる水分や溶剤成分を除去して乾燥させる。その後、減圧加熱装置8は、基板3をさらに高温で加熱して着色層33全体を硬化させる。
図3(d)に示すように、必要に応じて着色層33上に保護層34が形成される。
次に、図4を参照しながら、減圧加熱装置8について説明する。
図4は、減圧加熱装置8の構成図である。
次に、図5を参照しながら、減圧加熱装置8における減圧条件及び温度条件について説明する。
図5は、減圧加熱装置8における減圧条件及び温度条件を示す図である。
減圧加熱装置8は、加熱部10により基板3の着色層45を加熱する。基板温度53は、基板3及び着色層45における実際の温度である。尚、基板温度53は、基板3と加熱部10との加熱距離55(プロキシ量)や加熱部10による加熱部温度56や加熱部加熱時間57により決定される。
次に、図6〜図12を参照しながら、減圧条件及び温度条件と基板3の着色層45の状態について説明する。
図6は、減圧条件及び温度条件と基板3の着色層45の状態との関係を示す図である。図6は、減圧圧力51=1.5[Pa]〜100[Pa]における、基板3の着色層45の状態を示す。
基板温度53及び減圧保持時間52が領域70の範囲内の場合には、基板3の着色層45に表示に影響を及ぼすような欠陥は特段発生しない。
基板温度53及び減圧保持時間52が領域61の範囲内では、図10(b)に示すように基板3の着色層45にクラック81等の欠陥が発生する。
図12は、膜厚分布が異常である着色層を示す図である。図12(a)は、着色層45の上面図であり、図12(b)は、図12(a)のB−B断面図である。
基板温度53及び減圧保持時間52が領域63の範囲内では、図12に示すように基板3の着色層45に膜厚異常等の欠陥が生じる。膜厚異常は例えば厚膜化や薄膜化である。図12(b)に示すように、面付けの周縁近傍の点101では、着色層45の膜厚が厚くなり、点101より内側の点102では、着色層の膜厚が薄くなる。
基板温度53が100[℃]以上の場合には、図10(b)に示すように基板3の着色層45にクラック81等の欠陥が発生する。基板3の着色層45の表面のみが乾燥し、その後、内部の溶剤揮発成分が着色層45の表面を破壊するため、減圧保持時間52に関係なくシワやクラック81等の欠陥が発生する。
基板温度53が30[℃]以下の場合には、図12に示すように基板3の着色層45に膜厚異常等の欠陥が発生する。基板3の着色層45の乾燥が遅くなって着色層45内で溶質のフローが生じるため、膜厚異常等の変形が生じる。
このように、減圧環境下で加熱乾燥を行う場合、基板温度53を30[℃]〜100[℃]の範囲内に設定することにより、欠陥の発生を抑制することができる。
減圧保持時間52が70[sec]以下の場合には、図12に示すように基板3の着色層45に膜厚異常等の欠陥が発生する。基板3の着色層45の乾燥が遅くなって着色層45内で溶質のフローが生じるため、膜厚異常等の変形が生じる。
減圧保持時間52が3600[sec]以上の場合には、予備乾燥後に基板3の着色層45に膜面荒れ等の欠陥が生じる。乾燥によるインク主溶媒の減少に伴って分散剤の凝集が生じるため、膜面荒れが生じる。
このように、減圧環境下で加熱乾燥を行う場合、減圧保持時間52を70[sec]〜3600[sec]の範囲内に設定することにより、欠陥の発生を抑制することができる。
図7〜図9は、図6の領域70の詳細を示す図である。図6は、減圧圧力51=1.5[Pa]〜100[Pa]における基板3の着色層45の状態を示す。図7〜図9は、それぞれ、減圧圧力51=1.5[Pa]〜50[Pa]、減圧圧力51=50[Pa]〜60[Pa]、減圧圧力51=60[Pa]〜100[Pa]における基板3の着色層45の状態を示す。
減圧圧力51=1.5[Pa]〜50[Pa]において、基板温度53及び減圧保持時間52が図7の領域71の範囲内、すなわち、図6の領域70の範囲内で減圧保持時間52=70[sec]〜1200[sec]の場合には、基板3の着色層45の状態は良好である。一方、基板温度53及び減圧保持時間52が図7の領域72の範囲内、すなわち、図6の領域70の範囲内で減圧保持時間52=1200[sec]〜3600[sec]の場合には、基板3の着色層45の外周表面に膜面荒れが生じるが表示に影響を及ぼすような欠陥は特段生じない。
このように、減圧圧力51=1.5[Pa]〜50[Pa]の場合には、減圧保持時間52=70[sec]〜3600[sec]と設定することにより欠陥の発生を抑制することができる。さらに、減圧保持時間52=70[sec]〜1200[sec]と設定することにより、より良好な基板3の着色層45を形成することができる。また、減圧保持時間52が短縮されるので生産効率を向上させることができる。
減圧圧力51=50[Pa]〜60[Pa]において、基板温度53及び減圧保持時間52が図8の領域73の範囲内、すなわち、図6の領域70の範囲内で減圧保持時間52=1200[sec]〜1800[sec]の場合には、基板3の着色層45の状態は良好である。一方、基板温度53及び減圧保持時間52が図8の領域74及び領域75の範囲内、すなわち、図6の領域70の範囲内で減圧保持時間52=70[sec]〜1200[sec]及び減圧保持時間52=1800[sec]〜3600[sec]の場合には、基板3の着色層45の外周表面に膜面荒れが生じるが表示に影響を及ぼすような欠陥は特段生じない。
このように、減圧圧力51=50[Pa]〜60[Pa]の場合には、減圧保持時間52=70[sec]〜3600[sec]と設定することにより欠陥の発生を抑制することができる。さらに、減圧保持時間52=1200[sec]〜1800[sec]と設定することにより、より良好な基板3の着色層45を形成することができる。
減圧圧力51=60[Pa]〜100[Pa]において、基板温度53及び減圧保持時間52が図9の領域76の範囲内、すなわち、図6の領域70の範囲内で減圧保持時間52=1800[sec]〜3600[sec]の場合には、基板3の着色層45の状態は良好である。一方、基板温度53及び減圧保持時間52が図9の領域77の範囲内、すなわち、図6の領域70の範囲内で減圧保持時間52=70[sec]〜1800[sec]の場合には、基板3の着色層45の外周表面に膜面荒れが生じるが表示に影響を及ぼすような欠陥は特段生じない。
このように、減圧圧力51=60[Pa]〜100[Pa]の場合には、減圧保持時間52=70[sec]〜3600[sec]と設定することにより欠陥の発生を抑制することができる。さらに、減圧保持時間52=1800[sec]〜3600[sec]と設定することにより、より良好な基板3の着色層45を形成することができる。
尚、基板温度53及び減圧保持時間52が図6の領域70の範囲内であっても、減圧圧力51が1.5[Pa]以下の場合には、基板3の着色層45の表面にシワやクラック81等の欠陥が生じ、減圧圧力51が100[Pa]以上の場合には、基板3の着色層45の額縁部に変形が生じる。
図13は、表示装置131を示す図である。ここでは、表示装置131として液晶ディスプレイパネルを挙げて説明する。
基板132は、カラーフィルタ製造装置1により製造されたカラーフィルタである。基板132には、液晶封入空間を確保するためのスペーサ136が形成される。基板133は、TFT(Thin Film Transistor)等のアレイ基板である。基板132と基板133とを貼り合わせ、基板の周辺部分にシール材134を設け、基板間に液晶137を封入することにより、表示装置131が製造される。
以上詳細に説明したように、減圧環境下で加熱乾燥を行う場合、所定の減圧条件及び所定の温度条件の下で減圧及び加熱を行うことにより、着色層における欠陥や膜厚異常の発生を抑制して、歩留まりを向上させることができる。
加熱乾燥工程(プリベイク)において減圧加熱工程を導入することにより、減圧を行わない場合と比較して、タクトタイム内での残留溶剤成分量が減少する。従って、ポストベイクのタクトも短縮することができる。
尚、インクの吐出は、インクジェットヘッドに限られず、例えば、ディスペンサ等を用いることもできる。
また、上述の実施形態では、基板3は吸着テーブル4に吸着固定されるものとして説明したが、支持ピンや長方体の基板支持具を用いて基板を点接触あるいは線接触で支持し、基板とステージと間にギャップを持たせるようにしてもよい。尚、温度分布の影響によりステージ溝や支持ピン等の跡が基板に転写されるのを防止するために、非着色領域で基板支持具による支持を行うことが望ましい。
2………制御部
3………基板
4………吸着テーブル
5………インクジェットヘッド
6………移動部
7………アライメントカメラ
8………減圧加熱装置
9………減圧部
10………加熱部
21、31………遮光層
22………インク受容層
27、32………インク
28、33、45………着色層
41………チャンバ
51………減圧圧力
52………減圧保持時間
53………基板温度
55………加熱距離
56………加熱部温度
57………加熱部加熱時間
81………クラック
131………表示装置
132………カラーフィルタ基板
133………アレイ基板
Claims (26)
- 基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造装置であって、
前記基板を収容する容器と、
前記容器に収容された基板を加熱する加熱部と、
前記容器内の減圧を行う減圧部と、
を具備し、
プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧圧力を1.5Pa以上100Pa以下として減圧を行うことを特徴とするカラーフィルタ製造装置。 - 前記プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧保持時間を70sec以上3600sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ製造装置。
- 前記プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧圧力を1.5Pa以上50Pa以下とし、減圧保持時間を70sec以上1200sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ製造装置。
- 前記プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧圧力を50Pa以上60Pa以下とし、減圧保持時間を1200sec以上1800sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ製造装置。
- 前記プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧圧力を60Pa以上100Pa以下とし、減圧保持時間を1800sec以上3600sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ製造装置。
- 前記プリベイク工程において、前記加熱部は、前記基板の温度を30℃以上100℃以下に加熱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製造装置。
- 基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法であって、
プリベイク工程において、
前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、
前記容器に収容された基板を加熱する加熱ステップと、
前記容器内の減圧を行う減圧ステップと、
を具備し、
前記減圧ステップは、減圧圧力を1.5Pa以上100Pa以下として減圧を行うことを特徴とするカラーフィルタ製造方法。 - 前記減圧ステップは、減圧保持時間を70sec以上3600sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタ製造方法。
- 前記減圧ステップは、減圧圧力を1.5Pa以上50Pa以下とし、減圧保持時間を70sec以上1200sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタ製造方法。
- 前記減圧ステップは、減圧圧力を50Pa以上60Pa以下とし、減圧保持時間を1200sec以上1800sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタ製造方法。
- 前記減圧ステップは、減圧圧力を60Pa以上100Pa以下とし、減圧保持時間を1800sec以上3600sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタ製造方法。
- 前記加熱ステップは、前記基板の温度を30℃以上100℃以下に加熱することを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタ製造方法。
- 基板にインクを付与して形成される着色層を減圧環境下で加熱する減圧加熱装置であって、
前記基板を収容する容器と、
前記容器に収容された基板を加熱する加熱部と、
前記容器内の減圧を行う減圧部と、
を具備し、
プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧圧力を1.5Pa以上100Pa以下として減圧を行うことを特徴とする減圧加熱装置。 - 前記プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧保持時間を70sec以上3600sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項13に記載の減圧加熱装置。
- 前記プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧圧力を1.5Pa以上50Pa以下とし、減圧保持時間を70sec以上1200sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項13に記載の減圧加熱装置。
- 前記プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧圧力を50Pa以上60Pa以下とし、減圧保持時間を1200sec以上1800sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項13に記載の減圧加熱装置。
- 前記プリベイク工程において、前記減圧部は、減圧圧力を60Pa以上100Pa以下とし、減圧保持時間を1800sec以上3600sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項13に記載の減圧加熱装置。
- 前記プリベイク工程において、前記加熱部は、前記基板の温度を30℃以上100℃以下に加熱することを特徴とする請求項13に記載の減圧加熱装置。
- プリベイク工程において、基板にインクを付与して形成される着色層を減圧環境下で加熱する減圧加熱方法であって、
前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、
前記容器に収容された基板を加熱する加熱ステップと、
前記容器内の減圧を行う減圧ステップと、
を具備し、
前記減圧ステップは、減圧圧力を1.5Pa以上100Pa以下として減圧を行うことを特徴とする減圧加熱方法。 - 前記減圧ステップは、減圧保持時間を70sec以上3600sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項19に記載の減圧加熱方法。
- 前記減圧ステップは、減圧圧力を1.5Pa以上50Pa以下とし、減圧保持時間を70sec以上1200sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項19に記載の減圧加熱方法。
- 前記減圧ステップは、減圧圧力を50Pa以上60Pa以下とし、減圧保持時間を1200sec以上1800sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項19に記載の減圧加熱方法。
- 前記減圧ステップは、減圧圧力を60Pa以上100Pa以下とし、減圧保持時間を1800sec以上3600sec以下として減圧を行うことを特徴とする請求項19に記載の減圧加熱方法。
- 前記加熱ステップは、前記基板の温度を30℃以上100℃以下に加熱することを特徴とする請求項19に記載の減圧加熱方法。
- 基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、
請求項1から請求項6までのいずれかに記載のカラーフィルタ製造装置を具備することを特徴とする表示装置の製造装置。 - 基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、
請求項7から請求項12までのいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法を具備することを特徴とする表示装置の製造方法。
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