JP5526759B2 - 研磨装置 - Google Patents

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Description

本発明は、カラーフィルタの製造に用いる研磨装置に関するものであり、特に、研磨液供給系内に沈殿、固着した研磨剤がパーティクルとなり、カラーフィルタの研磨品質に悪影響を及ぼすことのない研磨液供給系を有する研磨装置、及び滴下量の定量管理を容易にし、送液量を増大させた研磨液供給系を有する研磨装置に関する。
液晶表示装置などの表示装置において、カラー表示、反射率の低減、コントラストの調整、分光特性制御などの目的にカラーフィルタを用いることは有用な手段となっている。この表示装置に用いられるカラーフィルタは、多くの場合、画素として形成され用いられる。表示装置に用いられるカラーフィルタの画素を形成する方法として、これまで実用されてきた方法には、印刷法、フォトリソグラフィ法などが挙げられる。
図1は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの画素の一例を拡大して示す平面図である。また、図2は、図1に示すカラーフィルタの画素のX−X線における断面図である。図1、及び図2に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板(10)上にブラックマトリックス(21)、着色画素(22)、及び透明導電膜(23)が順次に形成されたものである。
液晶表示装置に用いられる上記カラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板(10)上にブラックマトリックス(21)を形成し、次に、ブラックマトリックス(21)が形成されたガラス基板上のブラックマトリックスの開口部に位置合わせして着色画素(22)を形成し、更に透明導電膜(23)を形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス(21)は遮光性を有し、その開口部にてガラス基板上での着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとしている。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にする機能を有している。このブラックマトリックス(21)の形成は、例えば、ガラス基板(10)上に、黒色フォトレジストの塗布膜を設け、この塗布膜へのフォトマスクを介した露光、現像によってブラックマトリックスを形成するといったフォトリソグラフィ法がとられている。
また、着色画素(22)は、例えば、赤色、緑色、青色の3原色の着色画素を色再現フィルタとして機能させたものであり、ブラックマトリックスが形成されたガラス基板(10)上に、顔料などの色素を分散させた着色フォトレジストの塗布膜を設け、この塗布膜へのフォトマスクを介した露光、現像によって着色画素を形成するといったフォトリソグラフィ法がとられている。
また、透明導電膜(23)の形成は、着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
フォトリソグラフィ法によって形成された着色画素上に残留したレジストの残渣は、透明導電膜の成膜における透明導電膜(23)の密着性にとって、或いは、後工程であるカラーフィルタの周縁部(余白部)を対向基板とのシール部としてシールする際の密着性にとって好ましいものではなく、残留したレジストの残渣を取り除くために、カラーフィル
タ表面には研磨処理が施される。
図3、及び図4は、カラーフィルタを研磨する際に、一般的に使用されている逆オスカー型と称される平盤研磨装置の一例の概略を示す説明図である。図3は平盤研磨装置の回転部分の断面図、図4は平面図である。
図3、及び図4に示すように、この研磨装置の回転部分は、円盤状の下定盤(1)、下定盤と一体的に固定され下定盤を回転させる回転軸(2)、円盤状の上定盤(3)、上定盤と一体的に固定され上定盤を回転させる回転軸(4)で構成されたものである。
上定盤(3)のサイズは、下定盤(1)より小さなものであり、下定盤(1)と上定盤(3)を別々に駆動して回転させている。上定盤(3)は、下定盤(1)の上面上を円弧状に揺動(C)するようになっている。また、上定盤(3)の上部からは設定した研磨圧力(D)をかけられるようになっている。上定盤(3)の揺動は直線状のものもある。
上定盤(3)の下面には、研磨布(5)が貼り合わされており、下定盤(1)の上方には研磨液の滴下ノズル(9)が設けられている。
研磨方法は、先ず、下定盤(1)の上面に、カラーフィルタの表面が上向きになるようにカラーフィルタ(6)を貼り付ける。研磨液(スラリー)をカラーフィルタ(6)上方の研磨液滴下ノズル(9)より、図4中、×印で示すカラーフィルタ上に滴下する。研磨は研磨液をカラーフィルタ上に滴下しながら行われる。
次に、上定盤(3)をカラーフィルタ上に下ろし、設定した研磨圧力をかける。回転軸(2)及び回転軸(4)を駆動させて、下定盤(1)及び上定盤(3)を一定方向(A、B)に回転させ、また、また、回転軸(2)に連結された駆動機構(図示せず)により上定盤(3)を一定方向(C)に揺動させる。このようにして、カラーフィルタ(6)の表面への研磨を行う。なお、尚符号(7)はバッキング及びテンプレートを表している。
図5は、カラーフィルタ上に滴下する研磨液を供給する平盤研磨装置の研磨液供給系の一例の概略図である。図5に示すように、研磨液供給系は、研磨液を貯留し、常時攪拌している研磨液タンク(T)、研磨液の定量を圧送するローラーポンプ(P)、研磨液を滴下する滴下ノズル(9)、及びチューブからなる流路(R)で構成されている。
図6は、図5に示す研磨液供給系における、ローラーポンプ(P)の一例の概略を説明する正面図である。また、図7は側面図である。この研磨液供給系のローラーポンプ(P)は、任意な濃度の研磨液を貯えた研磨液タンク(T)から単位時間当たり一定量の研磨液を研磨液の滴下ノズル(9)を経てカラーフィルタ(6)上に滴下する。
図6及び図7に示すように、この一例に示すローラーポンプ(P)は、ポンプブロック(51)、回転ローラ(52)、押し出しローラ(53)、回転軸(54)、及びチューブ(55)で構成されている。
ポンプブロック(51)の下部は、その幅方向が一様な円弧状の凹部となっている。押し出しローラ(53)は、前後2個の回転ローラ(52)の間、回転ローラ(52)の周縁部に複数個が取り付けられている。その軸心で回転するようになっているが駆動は与えられていない。
ポンプブロック(51)と回転ローラ(52)との間には隙間が設けられており、チューブ(55)はポンプブロック(51)と回転ローラ(52)との間に挿入されている。チューブ(55)は、ポンプブロック(51)の円弧状の凹部と、回転ローラ(52)との隙間において、2個の押し出しローラ(53)の間(a)では、押し出しローラ(53)によって押し潰されない状態になっており、また、押し出しローラ(53)の位置(b)では、押し出しローラ(53)によって押し潰された状態になっている。
チューブ(55)は、回転ローラ(52)の回転に伴いポンプブロック(51)の円弧状の凹部から押し出されないように固定具(56)によって固定されている。
また、チューブ(55)の左方端(c)は、研磨液タンク(T)に接続され、研磨液が加圧された状態で供給されている。チューブ(55)の右方端(d)は、研磨液滴下ノズル(9)に接続されている。
回転ローラ(52)は、モーター(図示せず)により回転軸(54)が所定方向に回転されることにより、チューブ(55)の左方端(c)から供給された研磨液を上記2個の押し出しローラ(53)の間(a)にあるチューブの部分に押し出し、引き続きチューブ(55)の右方端(d)へと押し出す。押し出された研磨液は、研磨液滴下ノズルからカラーフィルタ上に滴下される。
この際、単位時間あたりの滴下量は、チューブの内径と2個の押し出しローラ(53)の間の距離と回転ローラ(52)回転数によって定まり、一定量の研磨液を滴下することが可能である。
しかし、上記のような研磨液供給系においては、経時により研磨液中の研磨剤が凝集して沈殿、或いは固着する。この沈殿、或いは固着した研磨剤がパーティクルとなり、研磨液と共に滴下されると、研磨面にバラツキが生じることになる。ときには、研磨面にスクラッチを発生させることになり、研磨品質に悪影響を及ぼす。
このようなパーティクルの発生を抑制するために、研磨液供給系内には洗浄が施される。しかし、洗浄は、研磨作業を行う製造時間内ではなく、定期メンテナンス時に施されるので、十分な洗浄が行われているとは言えない。
また、研磨液供給系のローラーポンプ(P)の調整には熟練度を要するので、メンテナンス時の調整の良否によって送液量にバラツキが生じ易く、単位時間当たり一定量の研磨液を滴下をするといった定量管理は困難である。また、現状、ローラーポンプ(P)の送液量は数ml/分程度であり、数l/分程度の送液量で行う作業(品種)への対応はできない状態にある。
特開2001−9704号公報 特開2004−195602号公報 特開2005−288649号公報
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、研磨液供給系内に沈殿、固着した研磨剤がパーティクルとなり、カラーフィルタの研磨品質に悪影響を及ぼすことのない研磨液供給系を有する研磨装置を提供することを課題とするものである。
また、一定量の滴下をするといった定量管理を容易なものとし、且つ送液量を現状より増大させた研磨液供給系を有する研磨装置を提供することを課題とする。
本発明は、カラーフィルタ表面のレジスト残渣を研磨除去する研磨装置において、前記研磨装置の研磨液供給系は、少なくとも、
1)研磨液の定量を一時貯留する第一サブタンク、開閉弁、配管からなる第一供給路と、研磨液の定量を上記第一サブタンクと交互に一時貯留する第二サブタンク、開閉弁、配管からなる第二供給路、
2)及び、上記第一供給路と第二供給路を交互に洗浄する、給液路と排液路からなる洗浄路を具備し、
研磨液を滴下ノズルへ圧送する定量ポンプはダイアフラムポンプであり、且つ該ダイアフラムポンプと滴下ノズル間の流路の滴下ノズル直前の位置にパーティクルを捕捉するディスクフィルタが設けられていることを特徴とする研磨装置である。
本発明は、研磨装置の研磨液供給系は、少なくとも、1)研磨液の定量を一時貯留する第一サブタンク、開閉弁、配管からなる第一供給路と、研磨液の定量を上記第一サブタンクと交互に一時貯留する第二サブタンク、開閉弁、配管からなる第二供給路、2)及び、上記第一供給路と第二供給路を交互に洗浄する、給液路と排液路からなる洗浄路を具備するので、研磨液供給系内に沈殿、固着した研磨剤がパーティクルとなり、カラーフィルタの研磨品質に悪影響を及ぼすことのない研磨装置となる。
また、本発明は、研磨液を滴下ノズルへ圧送する定量ポンプはダイアフラムポンプであり、且つ該ダイアフラムポンプと滴下ノズル間の流路の滴下ノズル直前の位置にパーティクルを捕捉するディスクフィルタが設けられているので、一定量の滴下をするといった定量管理を容易なものとし、且つ送液量を現状より増大させた研磨装置となる。
液晶表示装置用カラーフィルタの画素の一例を拡大して示す平面図である。 図1に示すカラーフィルタの画素のX−X線における断面図である。 平盤研磨装置の一例の回転部分の断面図である。 平盤研磨装置の一例の回転部分の平面図である。 平盤研磨装置の研磨液供給系の一例の概略図である。 研磨液供給系のローラーポンプの一例の正面図である。 研磨液供給系のローラーポンプの一例の側面図である。 本発明による研磨装置の研磨液供給系の一参考例を示す概略図である。 発明による研磨装置の研磨液供給系の一例を示す概略図である。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図8は、本発明による研磨装置の研磨液供給系の一参考例を示す概略図である。図8に示すように、この研磨液供給系は、研磨液を貯留し、常時攪拌している研磨液のメインタンク(T1)、研磨液を圧送するポンプ1(P1)、第一供給路(30A)、第二供給路(30B)、研磨液の定量を圧送する定量ポンプ(P2)、研磨液の滴下路(40)、配管1(R1)、開閉弁1(V1)、及び洗浄路(50)で構成されている。
第一供給路(30A)と第二供給路(30B)は、開閉弁1(V1)と定量ポンプ(P2)との間で並列に設けられている。第一供給路(30A)は、第一サブタンク(T2A)、開閉弁2A、3A(V2A、V3A)、配管2A、3A(R2A、R3A)で構成されている。第一サブタンク(T2A)は、メインタンク(T1)から送液された研磨液を一時貯留するタンクである。
また、第二供給路(30B)は、第二サブタンク(T2B)、開閉弁2B、3B(V2B、V3B)、配管2B、3B(R2B、R3B)で構成されている。第二サブタンク(T2B)は、メインタンク(T1)から送液された研磨液を一時貯留するタンクである。研磨液は、開閉弁2A、2B(V2A、V2B)の作動により第一供給路(30A)の第一サブタンク(T2A)、又は第二供給路(30B)の第二サブタンク(T2B)へ交互に送液される。
定量ポンプ(P2)には、例えば、ローラーポンプが用いられ、第一サブタンク(T2A)又は第二サブタンク(T2B)から単位時間当たり一定量の研磨液を滴下ノズル(N)を経てカラーフィルタ上に滴下するようになっている。
研磨液の滴下路(40)は、カラーフィルタ上に研磨液を滴下する滴下ノズル(N)、開閉弁4(V4)、配管4(R4)で構成されている。
また、洗浄路(50)は、ポンプ3(P3)、開閉弁5(V5)、配管5(R5)からなる給液路(50K)と、開閉弁6(V6)、配管6(R6)からなる廃液路(50H)で構成されている。図8中、矢印で示すように、給液路(50K)から給液される洗浄液は、第一供給路(30A)又は第二供給路(30B)を洗浄し、定量ポンプ(P2)を経て廃液路(50H)から排出される。第一供給路(30A)又は第二供給路(30B)の洗浄は、開閉弁(V2A、V2B、V3A、V3)の作動により交互に行うようになっている。
図8に示す研磨液供給系の動作は、例えば、第一枚目のカラーフィルタへの研磨では、先ず、研磨液供給系の全ての開閉弁を閉状態とし、開閉弁1(V1)と開閉弁2A(V2A)を開け、ポンプ1(P1)を作動させてメインタンク(T1)に貯留している研磨液を、配管1(R1)と配管2A(R2A)を経て、一時貯留するタンクである第一サブタンク(T2A)へ送液する。この際の送液量は一枚のカラーフィルタを研磨するのに要する定量である。
次に、開閉弁3A(V3A)と開閉弁4(V4)を開け、定量ポンプ(P2)を作動させて第一サブタンク(T2A)に貯留している研磨液を、配管4(R4)を経て滴下ノズル(N)からカラーフィルタ上に滴下する。この際の送液は、定量ポンプ(P2)によって単位時間当たり一定量の研磨液を送液する。
次に、上記カラーフィルタ上への研磨液の滴下が終了すると、第一供給路(30A)の洗浄を開始する。開閉弁1(V1)と開閉弁4(V4)を閉じ、開閉弁5(V5)と開閉弁6(V6)を開け、ポンプ3(P3)と定量ポンプ(P2)を作動させて、図8中、矢印で示すように、配管5(R5)から給液される洗浄液で第一供給路(30A)を洗浄し、廃液を配管(R)から排出する。
続く、第二枚目のカラーフィルタへの研磨では、同様に、先ず、研磨液供給系の全ての開閉弁を閉状態とし、開閉弁1(V1)と開閉弁2B(V2B)を開け、ポンプ1(P1)を作動させてメインタンク(T1)に貯留している研磨液を、配管1(R1)と配管2B(R2B)を経て、一時貯留するタンクである第二サブタンク(T2B)へ送液する。この際の送液量は一枚のカラーフィルタを研磨するのに要する定量である。
次に、開閉弁3B(V3B)と開閉弁4(V4)を開け、定量ポンプ(P2)を作動させて第二サブタンク(T2B)に貯留している研磨液を、配管4(R4)を経て滴下ノズル(N)からカラーフィルタ上に滴下する。この際の送液は、定量ポンプ(P2)によって単位時間当たり一定量の研磨液を送液する。
次に、上記カラーフィルタ上への研磨液の滴下が終了すると、第二供給路(30B)の洗浄を開始する。開閉弁1(V1)と開閉弁4(V4)を閉じ、開閉弁5(V5)と開閉弁6(V6)を開け、ポンプ3(P3)と定量ポンプ(P2)を作動させて、図8中、矢印で示すように、配管5(R5)から給液される洗浄液で第二供給路(30B)を洗浄し、廃液を配管(R)から排出する。
なお、上記第二枚目のカラーフィルタへの研磨では、第一枚目のカラーフィルタの際に用いた第一供給路(30A)の洗浄が終了した後に、メインタンク(T1)に貯留している研磨液を第二サブタンク(T2B)へ送液している。
この第一供給路(30A)を洗浄する前の段階、すなわち、第一サブタンク(T2A)の研磨液を定量ポンプ(P2)が滴下ノズル(N)への送液している間に、定量ポンプ(P2)の作動と並行してポンプ1(P1)を作動させることにより、第二枚目のカラーフィルタを研磨するための研磨液をメインタンク(T1)から第二サブタンク(T2B)へ送液することも可能である。
この動作は、開閉弁2A(V2A)を閉じ、開閉弁2B(V2B)を開けることにより行われる。つまり、第一供給路(30A)を洗浄する前に、第二サブタンク(T2B)への研磨液の送液を完了させておくことにより、その分の効率を上げることができる。
続く、第三枚目以降のカラーフィルタの研磨は、同様にして、奇数枚目のカラーフィルタの研磨の際には、研磨液の供給は第一供給路(30A)により行い、偶数枚目のカラーフィルタの研磨の際には、研磨液の供給は第二供給路(30B)により行う。
また、第一供給路(30A)の洗浄、及び第二供給路(30B)の洗浄は、各一枚のカラーフィルタに対する研磨の終了後に、第一供給路(30A)と第二供給路(30B)の洗浄を交互に行う。
また、研磨液の滴下路(40)の洗浄は、例えば、図8にて、開閉弁6(V6)と開閉弁4(V4)を開け、点線矢印で示すように、配管6(R6)から洗浄液を給液し、配管4(R4)を経て滴下ノズル(N)から廃液を排出させて行う。
この滴下路(40)の洗浄は、適宜に、例えば、定期メンテナンス時に施すことができる。
上記のように、本発明による研磨装置は、研磨液の供給系内に十分な洗浄が施されるので、研磨剤が供給系内に沈殿、固着し、パーティクルとなることはない。従って、カラーフィルタの研磨品質に悪影響を及ぼすことのない研磨装置となる。
また、発明は、研磨液を滴下ノズルへ圧送する定量ポンプはダイアフラムポンプであり、且つダイアフラムポンプと滴下ノズル間の流路の滴下ノズル直前の位置にパーティクルを捕捉するディスクフィルタが設けられていることを特徴としている。
図9は、発明による研磨装置の研磨液供給系の一例を示す概略図である。図9に示すように、この研磨液供給系は、図8に示すローラーポンプ(P2)に替え、研磨液の定量を圧送する定量ポンプとしてダイアフラムポンプ(P4)を設けたものである。
前記のように、定量ポンプとしてのローラーポンプは、メンテナンス時の調整に熟練度を要し送液量にバラツキが生じ易く、単位時間当たり一定量の研磨液を滴下をするといった定量管理は困難である。定量ポンプとしてのローラーポンプをダイアフラムポンプ(P4)に替えることにより、正確な定量管理を容易に行うことができる。従って、カラーフィルタ表面への研磨品質を安定にすることが可能となる。
また、現状、ローラーポンプの送液量は数ml/分程度である。このため、送液量として数l/分程度の送液量を要する品種のカラーフィルタには対応がとれていない。研磨液供給系のローラーポンプをダイアフラムポンプ(P4)に替えることにより、大量の送液量を要する品種においても対応が可能となる。
また、発明の研磨液供給系は、図9に示すように、図8に示す研磨液供給系の配管4(R4)の滴下ノズル(N)寄りの位置にパーティクルを捕捉するディスクフィルタ(DF)を設けたものである。滴下ノズル(N)の直前にディスクフィルタ(DF)を設けることにより、上記洗浄路(50)を用いた、第一供給路(30A)及び第二供給路(30B)の洗浄を行っても、例えば、偶発的に発生するパーティクルを捕捉することができカラーフィルタ表面への研磨品質を一層向上させることができる。
1・・・下定盤
2・・・下定盤を回転させる回転軸
3・・・上定盤
4・・・上定盤を回転させる回転軸
5・・・研磨布
6・・・カラーフィルタ
7・・・バッキング及びテンプレート
8・・・研磨液
9、N・・・研磨液の滴下ノズル
10・・・ガラス基板
21・・・ブラックマトリックス
22・・・着色画素
23・・・透明導電膜
30A・・・第一供給路
30B・・・第二供給路
40・・・研磨液の滴下路
50・・・洗浄路
50K・・・給液路
50H・・・廃液路
51・・・ポンプブロック
52・・・回転ローラ
53・・・押し出しローラ
54・・・回転軸
55・・・チューブ
56・・・チューブの固定具
A・・・下定盤の回転
B・・・上定盤の回転
C・・・上定盤の円弧状の揺動
D・・・上部からの研磨圧力
DF・・・ディスクフィルタ
P・・・ローラーポンプ
T・・・研磨液タンク
T1・・・研磨液のメインタンク
P1・・・研磨液を圧送するポンプ1
P2・・・定量ポンプ
P3・・・ポンプ
P4・・・ダイアフラムポンプ
R1〜R6・・・配管1〜配管6
T2A・・・第一サブタンク
T2B・・・第二サブタンク
V1〜V6・・・開閉弁1〜開閉弁6

Claims (1)

  1. カラーフィルタ表面のレジスト残渣を研磨除去する研磨装置において、前記研磨装置の研磨液供給系は、少なくとも、
    1)研磨液の定量を一時貯留する第一サブタンク、開閉弁、配管からなる第一供給路と、研磨液の定量を上記第一サブタンクと交互に一時貯留する第二サブタンク、開閉弁、配管からなる第二供給路、
    2)及び、上記第一供給路と第二供給路を交互に洗浄する、給液路と排液路からなる洗浄路を具備し、
    研磨液を滴下ノズルへ圧送する定量ポンプはダイアフラムポンプであり、且つ該ダイアフラムポンプと滴下ノズル間の流路の滴下ノズル直前の位置にパーティクルを捕捉するディスクフィルタが設けられていることを特徴とする研磨装置。
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