JP5263861B2 - 欠陥修正装置 - Google Patents

Description

この発明は欠陥修正装置に関し、特に、基板の欠陥部を修正する欠陥修正装置に関する。

近年、ＬＣＤ（液晶表示装置）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。

また最近では、ＬＣＤでも３７〜４５インチ程度のものが市販されており、１画素のサイズも小型パネルの６０μｍ×２００μｍ程度から２００μｍ×６００μｍ程度と大きくなってきている。画素サイズが大きくなるに伴い、欠陥サイズも大きくなり、修正サイズも大きくなってきている。このような状況において、従来の小さな修正サイズでは問題とされなかった修正品位でも、大きな修正サイズでは目視で見える領域となるため問題になる場合がでてきている。

図７（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７（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７（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７（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７（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インクを塗布針の先端部に付着させ、針先端の円形平坦面のインク層を白欠陥５４に転写し、円形のインク層で白欠陥５４を覆う方法がある（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、矩形の先端平坦面を有する塗布針を用いて矩形の白欠陥５４内に矩形のインク層を転写する方法がある（たとえば特許文献２参照）。

また、塗布針の先端部に追加工を施し、基板と塗布針が接触している時間で、インクの塗布量を調整する方法もある（特許文献３参照）。

図８（ａ）は、そのような塗布針６１の先端部を示す正面図であり、同図（ｂ）はその下面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）のＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線断面図であり、同図（ｄ）は同図（ａ）のＶＩＩＩＤ−ＶＩＩＩＤ線断面図であり、同図（ｅ）は同図（ａ）のＶＩＩＩＥ−ＶＩＩＩＥ線断面図である。

図８（ａ）〜（ｅ）において、この塗布針６１は、円柱状の先端部を９０度間隔で斜めに切削したものである。これにより、塗布針６１の先端部には、中心軸に対して斜めに形成された４つの平坦面６２が形成され、先端には正方形の平坦面６３が形成される。塗布針６１は、金属で形成されている。

図９（ａ）は図８（ａ）〜（ｅ）に示した塗布針６１の先端部にインク６４を付着させた状態を示す断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線断面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）のＩＸＣ−ＩＸＣ線断面図であり、同図（ｄ）は同図（ａ）のＩＸＤ−ＩＸＤ線断面図である。

塗布針６１の先端部をインク６４に浸漬させて引き上げると、表面張力によって平坦面６２の上部にインク溜まりが発生し、平坦面６３およびその近傍は薄いインク層で覆われる。平坦面６２にはインク６４の表面張力により、平坦面６２以外の外周面と比較して、より多くのインク６４が保持される。塗布針６１の先端の平坦面６３を基板表面に接触させると、インク６４が基板表面に付着することによって表面張力の不均衡が生じ、平坦面６２に溜まったインク６４が先端に供給され、基板に塗布される。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、図９（ａ）〜（ｄ）に示した塗布針６１を用いて白欠陥５４にインク６４を塗布する方法を示す図であり、特に図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸＢ−ＸＢ線断面図である。カラーフィルタの製造工程においてＧ画素５２に異物欠陥が発生し、図１０（ａ）に示すように、Ｇ画素５２全体がレーザカットされてＧ画素５２が白欠陥５４に変換されているものとする。白欠陥５４では、カラーフィルタのガラス基板６５が露出している。

この塗布方法では、塗布針６１の先端を白欠陥５４の一方端部に接触させ、その状態で塗布針６１を白欠陥５４の幅の広い方向で、かつ基板６５の表面に水平な方向に、基板６５に対して相対移動させて白欠陥５４全体に塗布する。塗布針６１の先端を基板６５の表面に接触させると、インク溜まりから塗布針６１と基板６５の接触部にインク６４が供給される。これにより、インク６４を白欠陥５４に短時間に均一に塗布することができる。

なお、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、塗布針６１を白欠陥５４の中心に停止させて塗布した場合は、インク６４が白欠陥５４の全域に広がる前に、隣接する画素５１，５３にはみ出てしまう。また、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、白欠陥５４の長手方向に複数回（図では３回）に分けて塗布した場合は、インク６４の表面に凹凸ができ、色むらが発生する。
特開平９−６１２９６号公報 特開平９−２６２５２０号公報 特開２００７−９４３４１号公報

以上のように、カラーフィルタの着色層に発生した欠陥は塗布針を用いて修正されるが、最近では、カラーフィルタの着色層上に形成されるオーバーコート層、ＩＴＯ透明電極層、および配向膜層や、ＴＦＴ電極層上に形成される配向膜層でも欠陥修正が行なわれるようになってきている。

しかし、配向膜層の膜厚（０．１μｍ以下）はカラーフィルタの着色層の膜厚（２μｍ程度）に比べて大変薄いので、図８〜図１０で示した方法で配向膜層を修正すると、修正層の膜厚が大きくなり過ぎるという問題があった。

また、ＴＦＴ電極層上の配向膜の欠陥を修正する場合、ＴＦＴ電極層と塗布針６１の先端部との間で静電気による放電が発生し、ＴＦＴ電極層がダメージを受け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、欠陥部に液状材料を薄く均一に迅速に塗布することができ、静電気放電によって基板がダメージを受けるのを防止することが可能な欠陥修正装置を提供することである。

この発明に係る欠陥修正装置は、液晶表示装置用のＴＦＴ電極基板の欠陥部に液状材料を塗布して欠陥部を修正する欠陥修正装置において、その先端に平坦面が形成され、その先端から軸方向に沿って漸次その断面が拡大するテーパ部が先端部に形成された塗布針と、塗布針の先端部に液状材料を付着させて塗布針の先端を欠陥部に接触させ、塗布針をＴＦＴ電極基板に対して平行移動させて液状材料を塗布する駆動手段とを備えたものである。欠陥部では、ＴＦＴ電極基板の最上層である配向膜層が正常に成膜されずにＴＦＴ電極層が露出しており、塗布針の少なくとも先端部の表面は、塗布針の先端部とＴＦＴ電極層との間で静電気の放電を抑制するために絶縁材料で形成されており、塗布針のテーパ部に平坦面が形成されていない。

好ましくは、絶縁材料はセラミックである。

この発明に係る欠陥修正装置では、その先端に平坦面が形成され、その先端から軸方向に沿って漸次その断面が拡大するテーパ部が先端部に形成された塗布針と、塗布針の先端部に液状材料を付着させて塗布針の先端を欠陥部に接触させ、塗布針をＴＦＴ電極基板に対して平行移動させて液状材料を塗布する駆動手段とが設けられる。したがって、欠陥部に液状材料を薄く均一に迅速に塗布することができる。

また、欠陥部では、ＴＦＴ電極基板の最上層である配向膜層が正常に成膜されずにＴＦＴ電極層が露出しており、塗布針の少なくとも先端部の表面は、塗布針の先端部とＴＦＴ電極層との間で静電気の放電を抑制するために絶縁材料で形成されており、塗布針のテーパ部に平坦面が形成されていない。したがって、静電気の放電によってＴＦＴ電極基板がダメージを受けるのを防止することができる。

図１（ａ）は本発明の一実施の形態による欠陥修正装置で用いられる塗布針１の先端部を示す正面図であり、同図（ｂ）はその下面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）のＩＣ−ＩＣ線断面図であり、同図（ｄ）は同図（ａ）のＩＤ−ＩＤ線断面図であり、同図（ｅ）は同図（ａ）のＩＥ−ＩＥ線断面図である。

図１（ａ）〜（ｅ）において、この塗布針１の先端部には、塗布針１の先端から基端に向かって塗布針１の断面積が漸次拡大するテーパ部２が設けられ、塗布針１の先端には平坦面３が設けられている。

また、塗布針１の少なくとも先端部の表面は、低帯電性、絶縁性、耐薬品性に優れるセラミックで形成されている。塗布針１全体をセラミックで形成してもよいし、塗布針１の先端部の表面のみをセラミックで形成し、他の部分を金属で形成してもよい。また、低帯電性、絶縁性、耐薬品性に優れる絶縁材料であれば、セラミック以外の材料を用いてもよい。

図２（ａ）は図１（ａ）〜（ｅ）に示した塗布針１の先端部に修正液４を付着させた状態を示す断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線断面図であり、同図（ｄ）は同図（ａ）のＩＩＤ−ＩＩＤ線断面図である。

塗布針１の先端部を修正液４に浸漬させて引き上げると、表面張力によってテーパ部２の上部に修正液溜まりが発生し、平坦面３およびその近傍は薄い修正液層で覆われる。塗布針１の先端の平坦面３を基板表面に接触させると、修正液が基板表面に付着することによって表面張力の不均衡が生じ、テーパ部２の上部に溜まった修正液４が先端に供給され、基板に塗布される。

図３（ａ）（ｂ）は、図２（ａ）（ｂ）に示した塗布針１を用いて基板５の表面に修正液４を塗布する動作を示す断面図である。図３（ａ）（ｂ）において、塗布針１先端の平坦面３を基板５表面に接触させた状態で塗布針１と基板５を相対的に水平方向に移動させることにより、基板５の表面にライン状に修正液４を均一に短時間で塗布することができる。このとき、塗布針１のテーパ部２に図８で示したような平坦面６２が形成されていないので、修正液層が厚くなり過ぎることがない。

図４（ａ）は、修正対象である基板５を例示する断面図である。図４（ａ）において、基板５は、液晶表示装置用のＴＦＴ電極基板であり、ガラス基板６の表面にＴＦＴ電極層７および配向膜層８を積層したものである。配向膜層８の一部が欠けた欠陥部８ａが発生し、欠陥部８ａからＴＦＴ電極層７が露出しているものとする。このような欠陥部８ａは、たとえば、ＴＦＴ電極層７の表面に異物が付着した状態で配向膜層８が成膜され、その後に異物が脱離した場合に発生する。ＴＦＴ電極層７は、互いに交差して配置された複数のＸ電極および複数のＹ電極と、Ｘ電極とＹ電極の各交差部に配置されたＴＦＴとを含む。

図３（ａ）（ｂ）で示した方法を用いて、図４（ｂ）に示すように、欠陥部８ａに修正液４を塗布した後、修正液４を硬化させることにより、欠陥部８ａを修正することができる。このとき、塗布針４の少なくとも先端部の表面がセラミックで形成されているので、塗布針４の先端部とＴＦＴ電極層７の間で静電気の放電が発生してＴＦＴ電極層７がダメージを受けることはない。なお、この修正方法は、カラーフィルタ基板の最上層である配向膜層の欠陥部の修正にも適用可能であることは言うまでもない。

図５は、塗布針１を用いて修正液４を塗布する修正液塗布機構１０の構成を示す一部省略した斜視図である。図５において、この修正液塗布機構１０は、修正液塗布用の塗布針１と、塗布針１を垂直駆動させるための塗布針駆動シリンダ１１とを含む。塗布針１は、保持部材１３を介して塗布針駆動シリンダ１１の駆動軸１２の先端部に設けられる。

この修正液塗布機構１０は、水平に設けられた回転テーブル１４を含み、回転テーブル１４上には円周方向に複数の修正液タンク１７〜２０が順次配置され、さらに、回転テーブル１４上には洗浄装置２１とエアパージ装置２２とが設けられる。回転テーブル１４の中心には回転軸１５が立設されている。また、回転テーブル１４には、修正液塗布時に針１を通過させるための切欠部１６が形成されている。修正液タンク１７〜２０には、互いに異なる種類の修正液４が適宜注入されている。洗浄装置２１は、塗布針１に付着した修正液４を除去するためのものであり、エアパージ装置２２は塗布針１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、この修正液塗布機構１０は、回転テーブル１４の回転軸１５を回転させるためのインデックス用モータ２３を含み、さらに回転軸１５とともに回転するインデックス板２４と、インデックス板２４を介して回転テーブル１４の回転位置を検出するためのインデックス用センサ２５と、インデックス板２４を介して回転テーブル１４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２６とが設けられる。モータ２３はセンサ２５，２６の出力に基づいて制御され、回転テーブル１４を回転させて切欠部１６、修正液タンク１７〜２０、洗浄装置２１およびエアパージ装置２２のうちいずれかを塗布針１の下方に位置させる。

なお、塗布針駆動シリンダ１１とモータ２３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基板５とは、塗布針１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、この修正液塗布機構１０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、基板５の欠陥部８ａの上方の所定位置に塗布針１の先端が位置決めされる。次いで、モータ２３によって回転テーブル１４が回転され、所望の修正液タンク（たとえば１７）が塗布針１の下に移動される。次に、塗布針駆動シリンダ１１によって塗布針１が上下に駆動され、塗布針１の先端部に修正液４が付着される。

次いで、モータ２３によって回転テーブル１４が回転され、切欠部１６が塗布針１の下に移動される。次に、塗布針駆動シリンダ１１によって塗布針１が下方に駆動され、塗布針１先端の平坦面３が欠陥部８ａの一方端部に当接される。この状態でＸＹテーブルが駆動されて塗布針１が欠陥部８ａの他方端部まで相対移動され、さらに、塗布針駆動シリンダ１１によって塗布針１が上方に駆動される。これにより、塗布針１の先端部に付着した修正液４が基板５の欠陥部８ａに塗布される。

塗布針１の洗浄時は、モータ２３によって回転テーブル１４が回転され、洗浄装置２１が塗布針１の下に移動される。次に、塗布針駆動シリンダ１１によって塗布針１が上下に駆動され、塗布針１に付着した修正液４が洗浄される。次いで、モータ２３によって回転テーブル１４が回転され、エアパージ装置２２が塗布針１の下に移動される。次に、塗布針駆動シリンダ１１によって塗布針１が上下に駆動され、塗布針１に付着した洗浄液が吹き飛ばされる。

図６は、図５に示した修正液塗布機構１０を搭載した欠陥修正装置の全体構成を示す図である。図６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３０、ＣＣＤカメラ３１、レーザ３２、修正液塗布機構１０、および修正液硬化用照明３３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５に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ軸テーブル３４と、Ｚ軸テーブル３４を搭載してＸ軸方向に移動させるためのＸ軸テーブル３５と、基板５を搭載してＹ軸方向に移動させるためのＹ軸テーブル３６と、装置全体の動作を制御する制御用コンピュータ３７と、制御用コンピュータ３７に作業者からの指令を入力するための操作パネル３８から構成される。

観察光学系３０は、基板５の表面状態や、修正液塗布機構１０で修正液４を塗布した後の状態を観察するためのものである。観察光学系３０によって観察される画像は、ＣＣＤカメラ３１により電気信号に変換され、制御用コンピュータ３７のモニタ画面に表示される。修正液硬化用照明３３は、修正液塗布機構１０で塗布された修正液４を硬化させるための光を照射する。修正液４が紫外線硬化タイプの場合は、紫外線照明が修正液硬化用照明３３として選択されて装置に搭載される。修正液４が熱硬化タイプの場合は、ハロゲン照明が修正液硬化用照明３３として選択されて装置に搭載される。レーザ３２は、異物を除去するために用いられる。

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。

この発明の一実施の形態による欠陥修正装置で用いられる塗布針の先端部の構成を示す図である。 図１に示した塗布針の先端部の修正液付着状態を示す図である。 図２に示した塗布針を用いた修正液塗布方法を示す図である。 修正対象の基板を例示する断面図である。 図１に示した塗布針を用いた修正液塗布機構の構成を示す図である。 図５に示した修正液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。 従来の欠陥修正装置で用いられる塗布針の先端部の構成を示す図である。 図８に示した塗布針の先端部の修正液付着状態を示す図である。 図９に示した塗布針を用いた修正液塗布方法を示す図である。 図１０に示した修正液塗布方法の効果を説明するための図である。 図１０に示した修正液塗布方法の効果を説明するための他の図である。

符号の説明

１，６１ 塗布針、２ テーパ部、３，６２，６３ 平坦面、４，６４ 修正液、５ 基板、６，６５ ガラス基板、７ ＴＦＴ電極層、８ 配向膜層、８ａ 欠陥部、１０ 修正液塗布機構、１１ 塗布針駆動シリンダ、１２ 駆動軸、１３ 保持部材、１４ 回転テーブル、１５ 回転軸、１６ 切欠部、１７〜２０ 修正液タンク、２１ 洗浄装置、２２ エアパージ装置、２３ モータ、２４ インデックス板、２５ インデックス用センサ、２６ 原点復帰用センサ、３０ 観察光学系、３１ ＣＣＤカメラ、３２ レーザ、３３ 修正液硬化用照明、３４ Ｚ軸テーブル、３５ Ｘ軸テーブル、３６ Ｙ軸テーブル、３７ 制御用コンピュータ、３８ 操作パネル、５０ ブラックマトリクス、５１ Ｒ画素、５２ Ｇ画素、５３ Ｂ画素、５４ 白欠陥、５５ 黒欠陥、５６ 異物欠陥、６４ インク。

Claims (2)

1. 液晶表示装置用のＴＦＴ電極基板の欠陥部に液状材料を塗布して前記欠陥部を修正する欠陥修正装置において、
   その先端に平坦面が形成され、その先端から軸方向に沿って漸次その断面が拡大するテーパ部が先端部に形成された塗布針と、
   前記塗布針の先端部に前記液状材料を付着させて前記塗布針の先端を前記欠陥部に接触させ、前記塗布針を前記ＴＦＴ電極基板に対して平行移動させて前記液状材料を塗布する駆動手段とを備え、
   前記欠陥部では、前記ＴＦＴ電極基板の最上層である配向膜層が正常に成膜されずにＴＦＴ電極層が露出しており、
   前記塗布針の少なくとも先端部の表面は、前記塗布針の先端部と前記ＴＦＴ電極層との間で静電気の放電を抑制するために絶縁材料で形成されており、
   前記塗布針の前記テーパ部に平坦面が形成されていないことを特徴とする、欠陥修正装置。
2. 前記絶縁材料はセラミックであることを特徴とする、請求項１に記載の欠陥修正装置。

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