JP5365243B2 - ベルト搬送研磨機 - Google Patents

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ用ベルト搬送研磨機に関するもので、樹脂ブラックマトリックスと着色画素との重なりにより生ずる突起部やフォトレジストの残渣、凝集物を研磨除去等に用いられるベルト搬送研磨機に関する。

カラー液晶表示装置は、一般に、外側にそれぞれ偏光板が設けられているカラーフィルタ基板と素子基板との間に液晶を封入して構成される。そして、カラーフィルタ基板と素子基板側との間に画素ごとに電圧を印加して光の透過・不透過を制御して、その透過光を表示光として画面表示する。

カラーフィルタ基板は、透明ガラス基板を構造的支持体として備え、その画面観察者側の反対側（背面側）は多数の画素領域に区分され、画素領域と画素領域の境界に位置する画素間部位には遮光層（ブラックマトリクス：以下ＢＭと略称する）のパターンが設けられ、画素領域のそれぞれには着色画素が配置されている。着色画素は、画素ごとに透過光を着色するもので、一般に、光の三原色に相当する赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の三色の着色画素を配列している。なお、前記ＢＭは、これら各色に着色された透過光の混色を防止するもので、従来は金属クロムの皮膜が使われていたが、近年ではカーボンブラック等の黒色顔料を分散した感光性樹脂が主流になっている。

表示領域内のブラックマトリックス開口部に着色画素を設ける際、ブラックマトリックスと着色画素の間に隙間が生じる（いわゆる白抜け）のを避けるため、着色画素の端部がブラックマトリックスの端部に乗り上げた構造をとるのが一般的であり、突起となる。この場合、乗り上げ部において着色画素に段差および突起が発生し、特にツイステッドネマチック（ＴＮ）方式や垂直配向方式の液晶表示装置において液晶配向不良による光漏れを引き起こし問題となっている。

そこで、上記した着色画素による段差や突起を埋めるために、着色画素を形成した後平坦化層（オーバーコート層）を別途設ける方法がある。しかしながら、工程増、コストアップに繋がることから、平坦化層を設けることなくカラーフィルタの表面の平坦性を向上させることが求められている。

カラーフィルタ表面の突起を除去する、或いは液晶分子の配向に影響のない程度にまで突起の高さを低くするために、従来から、カラーフィルタ表面への研磨が行われている。例えば、平盤研磨機の円形テーブル上に、カラーフィルタを載置・固定し、定盤に張り合わせた研磨パッド面を、研磨対象のカラーフィルタ（以下ワークと呼称する）表面に加圧接触させ、円形テーブルを回転させながら、研磨液を滴下しつつ、円形の定盤を揺動させて、カラーフィルタ表面の突起を除去する方法がある。

しかし、このカラーフィルタ表面への研磨工程が、前記着色画素形成工程と別ラインになっていると、ガラス基板の移動作業による設備の停止ロスが起こり研磨作業の生産性は良くない。また、近年の大画面液晶テレビの普及に伴うガラス基板の大型化により、厚さが１ｍｍ以下と薄く、かつ一辺が１ｍ以上のガラス基板の大型化が進み、より安全な取り扱いができるベルト搬送式の研磨装置が提案されている。例えば、特許文献１には、カラーフィルタを水平搬送し、研磨液供給部にて研磨液をカラーフィルタ面に供給し、研磨部にて矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触回動させることによりカラーフィルタ面を平坦化する研磨方法が開示されている。

さらに、大型液晶テレビ以外にも、パーソナルコンピュータ、各種モニターやモバイル機器へのカラー液晶表示装置の適用が急激に拡大しており、大型ガラス基板に多くの製品が面付けされたカラーフィルタの研磨につては、上記したベルト搬送式の研磨装置が有効であるが、一辺が１〜２ｍ以上と、研磨すべきカラーフィルタ（ワーク）が大型化してきたことで、ワーク表面の均一性を出すことが難しくなっている。従来のベルト搬送研磨機は、研磨パッドをワークに対し押し当てた後研磨を実施するが、この場合研磨パッドとワークの端部でパッドの面ダレが発生し、ワークの外周部が過研磨状態になり、ワーク表面の不均一性や基板端部に位置する製品が不良になるという問題を有している。液晶パネルの価格構成の中で大きな割合を占めるカラーフィルタへのコストダウン要求は厳しくなっており、研磨工程での製品歩留まりの向上は急務となっている。

特開２００５−２８８６４９号公報

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、大型ガラス基板に多くの製品が面付けされたカラーフィルタを研磨する研磨機において、基板端部の過研磨を防止し、ワーク表面の均一性を出し、製品収率の向上が可能なベルト搬送研磨装置を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも、研磨対象のカラーフィルタ（ワーク）面を上向きにして搬送ベルト上に載置された状態で水平に搬送するベルト搬送機構と、矩形の剛体板とその下面に配置された弾性体の研磨パッドからなる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドの上部で一体的に連結されている回動軸を備え、前記回動軸により回動する前記研磨パッドを水平搬送されている前記ワーク表面に押し付けながら研磨するベルト搬送式研磨装置において、搬送ベルトの幅方向の外側で前記剛体板を支持する支持台と、前記支持台を規定の高さに昇降する機構と、を有し、前記搬送ベルトに対する前記研磨ヘッドの高さを規定値に設定するクリアランス調整手段を備えることを特徴とするベルト搬送式研磨装置である。

本発明のベルト搬送研磨装置によれば、搬送ベルトに対する磨ヘッドの高さを規定値に設定するクリアランス調整手段を有するため、研磨ヘッドに取り付けられたパッドの面ダレを防止し、ワーク端部の過研磨を抑制することが可能となる。その結果、ワーク端部と
ワーク中心部を同等の均一性で研磨することが出来る。上記効果により、ワークの端まで使用することが可能となり、1つのワークから製品を多面取りするような場合においても収率を上げることが可能となる

本発明のベルト搬送研磨装置の一例を上側から見た平面模式図（ａ）と，進行方向と平行な方向で見た断面模式図（ｂ）。 研磨対象のカラーフィルタ（ワーク）の一例を断面で模式的に示した説明図。 従来のベルト搬送研磨装置の研磨部をワーク進行方向に直角の方向で見た断面模式図。 本発明の請求項２に係るベルト搬送研磨装置の一例の研磨部を、ワーク進行方向に直角の方向で見た断面模式図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ’部における断面を示す説明図（ｂ）。 本発明の請求項３に係る一例のベルト搬送研磨装置の研磨部を、ワーク進行方向に直角の方向で見た断面模式図。

以下、本発明のベルト搬送研磨装置について、一実施形態に基づいて説明する。

図１は、本発明のベルト搬送研磨装置の一例を上側から見た平面模式図（ａ）と，進行方向と平行な方向で見た断面模式図（ｂ）である。このベルト搬送研磨装置は、研磨液供給ノズル（１４）が設けられた研磨液供給部（３０）と、ベルト表面にワーク（１）のガラス基板の裏面を密着保持して搬送する搬送ベルト（１２）と矩形の剛体板（２）と弾性体の研磨パッド（３）との複合構造の研磨ヘッド（１０）が設けられた研磨部（２０）とで構成されている。研磨ヘッド（１０）は研磨ヘッドを回動する回動軸（５）と、その上部で一体的に連結されている。研磨対象のカラーフィルタ（ワーク）（１）を水平搬送するコロ・コンベア（１３）及び搬送ベルト（１２）が、図中、左方の前工程（着色画素形成工程）から右方の後工程（水洗工程）へと、研磨液供給部（３０）と研磨部（２０）とを貫いて設けられている。下定盤（１９）は研磨時のワークを保持しつつ、研磨ヘッド（１０）の下支えとなっている。

研磨対象のカラーフィルタ（ワーク）（１）は、前工程の着色画素形成工程で作成され、図２に示すように、ブラックマトリックス（ＢＭ）部に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各着色画素層が乗り上げた、点線の丸印で示すようにツノと呼ばれる突起及び段差のある表面状態となっている。図１中で、白太矢印で示すように、ワーク（１）は左方の前工程からコロ・コンベア（１３）で搬送されながら、研磨液供給部（３０）において研磨液供給ノズル（１４）から研磨液が供給される。引き続いてワーク（１）は研磨部（２０）において搬送ベルト（１２）で搬送されつつ、下定盤（１９）と搬送ベルト（１２）で保持された状態で、研磨パッド（３）をワーク(１)面へ接触させ、研磨ヘッド（１０）を回動させることによってカラーフィルタ面が平坦化され、右方の後工程（水洗工程）へと搬送される。

変更
本発明のベルト搬送研磨装置が対象とするのは、ガラス基板上に形成された着色画素のように、樹脂膜を研磨すべきワークである。そのため、前記した樹脂膜、すなわち、粘弾性のある膜を研磨するため、矩形の剛体板（２）と弾性体の研磨パッド（３）との複合構造の研磨ヘッドが用いられる。しかしながら、従来のベルト搬送研磨装置では、弾性体の研磨パッドをワークに押し当てた後研磨を実施するが、この場合、搬送ベルトに対する研磨ヘッドの高さを規定値に設定するクリアランス調整が難しく、図３に示すように、研磨パッド（１１）とワーク（１）の端部で研磨パッド（１１）の面ダレが発生し、ワーク表面の不均一性や基板端部に位置する製品が不良になる問題点があった。

図４（ａ）は、本発明のベルト搬送研磨装置の一例の研磨部をワーク進行方向に直角の方向から見た断面模式図である。ここで、図４（ｂ）は、搬送ベルト（１２）に対する研磨ヘッド（１０）の高さを規定値に設定するクリアランス調整手段として、搬送ベルト（１２）の外側の位置に、剛体板（２）を支持する支持台（１６）が設置されている。そして、フリーボールベアリング（１７）を、剛体板（２）と支持台（１６）との摩擦を低減させるため支持台（１６）側に設置する。さらに、この支持台（１６）が研磨ヘッド（１０）を支持するため、ボールネジ（１８）を用いて規定の高さに昇降する機構を有している。このため、支持台（１６）はボールネジ（１８）によって位置が決定され、その位置によって搬送ベルトに対する研磨ヘッドを規定の高さに設定し、研磨パッドのワークに対する押し込み量が調整されるので、面内での均一な研磨が可能となる。

また、図５は、本発明の他の例のベルト搬送研磨装置の研磨部を、ワーク進行方向に直角の方向で見た断面模式図である。ここでは、搬送ベルト（１２）に対する研磨ヘッド（１０）の高さを規定値に設定するクリアランス調整手段として、搬送ベルト（１２）にワーク（１）の高さと同じ深さのワーク収容凹部が設置されている。このワーク収容凹部は、ベルトの一部（ワークを置く部分）を削るなどして凹ませるか、ベルトの両側の一部を盛り上がらせて、盛り上がらせた間の凹部にワークを入れる。凹部の深さはワークの高さと同じ深さで良く、実際に研磨する際にはワークに対して弾性体の研磨パッド（３）を押し込んで研磨するため、ベルトの凹凸とワークの高さとが同じであっても、押し込んだ際の研磨パッド（３）自体の弾性変形によってめり込む形となる。この場合研磨パッドの面ダレは発生せず、面内での均一な研磨が可能となる。

以上説明したとおり、本発明のベルト搬送研磨装置によれば、ワーク端部の過研磨を抑制することが可能となる。その結果、ワーク端部とワーク中心部を同等の均一性で研磨することが出来、1つのワークから製品を多面取りするような場合においても収率を上げることが可能となる

１・・・カラーフィルタ、ワーク ２・・・剛体板 ３・・・研磨パッド
５・・・回動軸 １０・・・研磨ヘッド １１・・・研磨パッド
１２・・・搬送ベルト １３・・・コロ・コンベア １４・・研磨液供給ノズル
１６・・・支持台 １７・・・フリーボールベアリング １８・・・ボールネジ
１９・・・下定盤 ２０・・・研磨部 ３０・・・研磨液供給部
ＢＭ・・・ブラックマトリックス
Ｒ・・・赤色画素 Ｇ・・・緑色画素 Ｂ・・・青色画素

Claims (1)

1. 少なくとも、研磨対象のカラーフィルタ（ワーク）面を上向きにして搬送ベルト上に載置された状態で水平に搬送するベルト搬送機構と、矩形の剛体板とその下面に配置された弾性体の研磨パッドからなる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドの上部で一体的に連結されている回動軸を備え、前記回動軸により回動する前記研磨パッドを水平搬送されている前記ワーク表面に押し付けながら研磨するベルト搬送式研磨装置において、
   搬送ベルトの幅方向の外側で前記剛体板を支持する支持台と、
   前記支持台を規定の高さに昇降する機構と、
   を有し、前記搬送ベルトに対する前記研磨ヘッドの高さを規定値に設定するクリアランス調整手段を備えることを特徴とするベルト搬送式研磨装置。