JP2006119371A - 塗布針およびそれを用いた微細パターン修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 修正液の塗布寸法のばらつきが小さな塗布針を提供する。
【解決手段】 塗布針１の先端部に形成されたテーパ部２０の側面と先端の平坦面２１との境界部に段差部２２を設ける。平坦面２１が欠陥部に接触して、平坦面２１に付着したインク２３が外側に押出されると、押出されたインク２３は表面張力によって段差部２３に引き寄せられる。したがって、塗布したインク２３の広がりが小さく抑えられ、塗布径のばらつきが小さくなる。
【選択図】 図３

Description

この発明は塗布針およびそれを用いた微細パターン修正装置に関し、特に、その先端部に修正液を付着させ、その先端を微細パターンの欠陥部に接触させて修正液を塗布する塗布針と、それを用いた微細パターン修正装置とに関する。

近年、ＬＣＤ（液晶表示装置）のカラー化がめざましく、ＬＣＤのカラー化に欠かせない部材としてのカラーフィルタの需要も急速に高まってきている。カラーフィルタは、透明基板の表面に形成された格子状のブラックマトリクスと、ブラックマトリクスで囲まれた各領域に形成されたＲ（赤）、Ｇ（緑）またはＢ（青）の着色部とを含む。カラーフィルタの製造工程において、ブラックマトリクスが着色部にはみ出したり、隣り合う色が混じり合ったり、ブラックマトリクスや着色部の色が抜けたりする様々な欠陥が発生する。

この欠陥を修正する方法として、先端に平坦面を設けた塗布針の先端部にインク（修正液）を付着させ、微細パターンの欠陥部に塗布針の先端を接触させてインクを塗布し、それにより欠陥を修正する方法がある（たとえば特許文献１参照）。

さらに、塗布針の先端部を、表面張力に影響を受けない長さに渡ってテーパ状に形成することにより、欠陥部に塗布されるインクの量を一定にする方法もある（たとえば特許文献２参照）。

図７は、そのような塗布針５１の先端部にインク５４を付着させた状態を示す図、図８は図７のＡ部拡大図である。図７および図８において、塗布針５１の先端部にテーパ部５２が形成され、塗布針５１の先端には平坦面５３が形成されている。

塗布針５１の先端部をインク容器内のインクに浸漬させた後、塗布針５１を引き上げると、表面張力によりテーパ部５２の上部にインク溜まり５４が発生し、平坦面５３およびその近傍は薄いインク層５５で覆われる。平坦面５３をカラーフィルタの欠陥部に当接させることにより、平坦面５３のインク層５５を欠陥部に塗布することができる。したがって、欠陥部に塗布されるインクの量を略一定にすることができる。

なお、テーパ部５２が無い場合は、塗布針の先端にインク溜まりが垂れ下がり、インク塗布量および塗布形状が一定にならない。
特開平８−１８２９４９号公報 特開平９−２６２５２０号公報

しかし、図７および図８に示した塗布針５１でも、十分に満足の行くものではなかった。すなわち図９に示すように、塗布針５１の平坦面５３がカラーフィルタ５６の欠陥部に接触すると、平坦面５３に付着したインク５７が平坦面５３の外周部に押出され、押出されたインク５７の広がりによってインク５７の塗布径ＤＩが決まる。ところが、外側に押出されたインク５７の広がりは、インク５７の表面張力、粘度、カラーフィルタ５６表面に対する濡れ性等によって決まり、さらに環境の温度、湿度、カラーフィルタ５６表面の汚れ等の影響を受けるため、塗布径ＤＩのばらつきが大きくなる。

また、取り付け誤差のために塗布針５１が傾いていると、塗布時に平坦面５３とテーパ部５２の境界のエッジがカラーフィルタ５６に接触し、カラーフィルタ５６に傷が付いてしまう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、修正液の塗布寸法のばらつきが小さく、傾いている場合でも微細パターンに傷を付け難い塗布針と、それを用いた微細パターン修正装置を提供することである。

この発明に係る塗布針は、その先端部に修正液を付着させ、その先端を微細パターンの欠陥部に接触させて修正液を塗布する塗布針において、先端部を先端に向って細くなるテーパ状に形成し、先端に塗布針の中心軸に対してほぼ垂直な平坦面を設け、先端部の側面と平坦面との境界部に、平坦面よりも塗布針の基端側に後退した逃げ部を設けたことを特徴とするものである。

好ましくは、逃げ部は、先端部の側面と平坦面との境界部を、平坦面よりも塗布針の基端側に所定の距離だけ後退させて段付形状とすることにより形成されている。

また好ましくは、逃げ部は、先端部の側面と平坦面との境界部を面取りすることにより形成されている。

また好ましくは、逃げ部は、先端部の側面と平坦面との境界部に丸みをつけることにより形成されている。

また、この発明に係る微細パターン修正装置は、上記塗布針を用いて修正液を微細パターンの欠陥部に塗布することを特徴とするものである。

この発明に係る塗布針およびそれを用いた微細パターン修正装置では、テーパ状に形成された先端部の側面と先端の平坦面との境界部に、平坦面よりも塗布針の基端側に後退した逃げ部を設けたので、針先端の平坦面が欠陥部に接触して、平坦面に付着した修正液が押出されると、押出された修正液は表面張力によって逃げ部に引き寄せられる。また、塗布針が欠陥部から離れると、逃げ部の修正液は表面張力によって塗布部分の中央に引き寄せられる。このため、塗布した修正液の広がりが小さくなり、環境や表面の状態の影響を受け難くなり、塗布径のばらつきを小さくすることができる。

また、先端部の側面と先端の平坦面との境界部に逃げ部を設けたので、塗布針が微細パターンに対して傾いて接触した場合でも、微細パターンを傷つけ難くなる。

図１は、この発明の一実施の形態による微細パターン修正装置のインク塗布機構の構成を示す斜視図である。図１において、このインク塗布機構は、塗布針１と、塗布針１を垂直方向に駆動させるための位置決め用アクチュエータ２とを含む。塗布針１の基端部は、保持部材３を介してアクチュエータ２の駆動軸４の先端部に取り付けられる。

また、このインク塗布機構は、水平に設けられた回転テーブル５を含み、回転テーブル５の中心には回転軸６が立設されている。回転テーブル５には、インク塗布時に塗布針１を通過させるための切欠部７が形成されている。

また、回転テーブル５上には、円周方向に、４つのインクタンク８〜１１、洗浄装置１２およびエアパージ装置１３が順次配置されている。４つのインクタンク８〜１１には、それぞれＲ，Ｇ，Ｂおよび黒のインクが注入されている。洗浄装置１２は塗布針１に付着したインクを洗浄液で洗浄するものであり、エアパージ装置１３は塗布針１に付着した洗浄液を吹き飛ばすものである。

さらに、このインク塗布機構は、回転テーブル５の回転軸６を回転させるためのインデックス用モータ１４と、回転軸６とともに回転するインデックス板１５と、インデックス板１５を介して回転テーブル５の回転位置を検出するためのインデックス用センサ１６と、インデックス板１５を介して回転テーブル５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１７とを含む。モータ１４は、センサ１６，１７の検出結果に基づいて、回転テーブル５を回転させ、切欠部７、インクタンク８〜１１、洗浄装置１２およびエアパージ装置１３のうちのいずれかを塗布針１の下方に位置させる。

なお、アクチュエータ２とモータ１４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カラーフィルタとは、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、このインク塗布機構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、カラーフィルタの欠陥部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１４によって回転テーブル５が回転され、所望のインクタンク（たとえば１１）が塗布針１の下に移動される。次に、アクチュエータ２によって塗布針１が上下に駆動され、塗布針１の先端部にインクが付着される。

次いで、モータ１４によって回転テーブル５が回転され、切欠部７が塗布針１の下に移動される。次に、アクチュエータ２によって塗布針１が上下に駆動され、塗布針１の先端部に付着したインクがカラーフィルタの欠陥部に塗布される。

塗布針１の洗浄時は、モータ１４によって回転テーブル５が回転され、洗浄装置１２が塗布針１の下に移動される。次に、アクチュエータ２によって塗布針１が上下に駆動され、塗布針１に付着したインクが洗浄される。次いで、モータ１４によって回転テーブル５が回転され、エアパージ装置１３が塗布針１の下に移動される。次に、アクチュエータ２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。

次に、この微細パターン修正装置の特徴となる塗布針１の構造について説明する。図２は、塗布針１の先端部を示す拡大図であって、図８と対比される図である。図２において、塗布針１の先端部には、表面張力に影響を受けない長さに渡って、塗布針１の先端から基端に向かって塗布針１の断面が漸次拡大するテーパ部２０が設けられ、塗布針１の先端には平坦面２１が設けられる。

このように先端部にテーパ部２０と平坦面２１を設けたことにより、図７および図８で示した塗布針３１と同じ効果が得られる。すなわち、塗布針１をインクタンクから引き上げると、表面張力によってテーパ部２０の上部にインク溜まりが発生し、平坦面２１およびその近傍は薄いインク層で覆われる。

さらに、この塗布針１では、テーパー部２０の側面と平坦面２１との境界部に、平坦面２１よりも塗布針１の基端側に所定距離ｈだけ後退した段差部２２が設けられる。段差部２２は、塗布針１の先端部にテーパ部２０と直径Ｄの平坦面２１を形成した後、平坦面２１の外周の内側を環状に削ることにより形成される。これにより、平坦面２１の直径ｄは、段差部２２の分だけ小さくなる。

図３は、インク２３が付着した塗布針１の平坦面２１をカラーフィルタ２４の欠陥部に接触させた状態を示す図であって、図９と対比される図である。図３を参照して、インク２３が付着した塗布針１の平坦面２１をカラーフィルタ２４の欠陥部に接触させると、平坦面２１から外側に押し出されたインク２３は、平坦面２１の周囲の段差部２２に溜まる。また、塗布針１が欠陥部から離されると、段差部２２に溜まったインク２３は表面張力によって塗布部分の中央に引き寄せられる。このため、インク２３の広がりが抑制され、塗布されるインク２３の直径が環境やカラーフィルタ２４表面の状態の影響を受け難くなる。

ただし、段差部２２の幅（Ｄ−ｄ）／２および高さｈが小さいと、形成されるインク溜まりが小さくなり、十分な広がり抑制効果が得られない。また、インク２３の塗布径は、段差部２２の幅（Ｄ−ｄ）／２の範囲内で変動する可能性があるので、段差部２２の幅（Ｄ−ｄ）／２が大き過ぎると却って塗布径のばらつきが大きくなる。また、段差部２２の高さｈが大き過ぎると、平坦面２１に残るインク２３の量がばらついり、平坦面２１の端部に溜まって塗布されるインク２３の量がばらつくといった不具合が生じる。

このため、インク２３の特性、インク２３とカラーフィルタ２４との組合せによって、テーパ部２０と平坦面２１で規定される仮想円直径Ｄ、平坦面２１の直径ｄ、段差部２２の高さｈを適切に定める必要がある。例えば、Ｄが２０〜１５０μmの場合、ｄ／Ｄ＝０．６〜０．８、ｈ／Ｄ＝０．１〜０．３程度の範囲でｄ、ｈを設定すると良好な結果が得られる。

図４（ａ）（ｂ）は、この微小パターン修正装置を用いた欠陥修正方法を示す図である。カラーフィルタ２４は、透明基板上に形成された格子状のブラックマトリクス２５と、ブラックマトリクス２５に囲まれた各領域に形成された着色部２６とを含む。図４（ａ）に示すように、着色部２６の欠陥をレーザ光で除去し、除去領域２７を形成する。次に図４（ｂ）に示すように、除去領域２７に、インク２３が付着した塗布針１の平坦面２１を接触させ、除去領域２７全体にインク２３を転写させる。インク２３を硬化させて着色部２６の欠陥の修正を終了する。

この実施の形態では、塗布針１の先端部に形成されたテーパ部２０の側面と先端の平坦面２１との境界部に段差部２２を設けたので、平坦面２１が欠陥部に接触して、平坦面２１に付着したインク２３が外側に押出されると、押出されたインク２３は表面張力によって段差部２３に引き寄せられる。したがって、塗布したインク２３の広がりが小さくなり、環境や表面の状態の影響を受け難くなり、塗布径のばらつきを小さくすることができ、高精度のインク塗布が可能となる。

また、テーパ部２０の側面と先端の平坦面２１との境界部に段差部２２を設けたので、塗布針１がカラーフィルタ２４に対して傾いて接触した場合でも、カラーフィルタ２４を傷つけ難くなり、品質の高い修正が可能となる。

図５は、この実施の形態の変更例を示す図であって、図２と対比される図である。この塗布針３０は、テーパ部２０の側面と先端の平坦面２１との境界のエッジを面取りしたものである。塗布針３０が欠陥部に接触すると、平坦面２１の周囲の面取り部３１にインク溜まりが形成され、実施の形態と同様、インク２３の広がりが小さく抑えられる。また、取り付け誤差などのため、塗布針３０が傾いた状態で欠陥部に接触した場合でも、接触するエッジが鈍角を有するので、カラーフィルタ２４に傷が付き難い。このため、高精度で品質の高い塗布修正が可能になる。

図６は、この実施の形態の他の変更例を示す図であって、図２と対比される図である。この塗布針３５は、テーパ部２０の側面と先端の平坦面２１との境界のエッジに丸みを付けたものである。塗布針３５が欠陥部に接触すると、平坦面２１の周囲の曲面部３６にインク溜まりが形成され、実施の形態と同様、インク２３の広がりが小さく抑えられる。また、エッジ部に曲面３６を設けたので、カラーフィルタ２４に傷が付き難い。このため、高精度で品質の高い塗布修正が可能になる。

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微細パターン修正装置のインク塗布機構の構成を示す斜視図である。 図１に示した塗布針の先端部を示す図である。 図２に示した塗布針の効果を説明するための図である。 図１〜図３で示した微細パターン修正装置を用いた欠陥修正方法を示す図である。 この実施の形態の変更例を示す図である。 この実施の形態の他の変更例を示す図である。 従来の塗布針の先端部を示す図である。 図７のＡ部拡大図である。 従来の塗布針の問題点を説明するための図である。

符号の説明

１，３０，３５，５１ 塗布針、２ 位置決め用アクチュエータ、３ 保持部材、４ 駆動軸、５ 回転テーブル、６ 回転軸、７ 切欠部、８〜１１ インクタンク、１２ 洗浄装置、１３ エアパージ装置、１４ インデックス用モータ、１５ インデックス板、１６ インデックス用センサ、１７ 原点復帰用センサ、２０，５２ テーパ部、２１，５３ 平坦面、２２ 段差部、２３，５７ インク、２４，５６ カラーフィルタ、２５ ブラックマトリクス、２６ 着色部、２７ 除去領域、３１ 面取り部、３６ 曲面部、５４ インク溜まり、５５ インク層。

Claims (5)

1. その先端部に修正液を付着させ、その先端を微細パターンの欠陥部に接触させて前記修正液を塗布する塗布針において、
   前記先端部を前記先端に向って細くなるテーパ状に形成し、
   前記先端に前記塗布針の中心軸に対してほぼ垂直な平坦面を設け、
   前記先端部の側面と前記平坦面との境界部に、前記平坦面よりも前記塗布針の基端側に後退した逃げ部を設けたことを特徴とする、塗布針。
2. 前記逃げ部は、前記先端部の側面と前記平坦面との境界部を、前記平坦面よりも前記塗布針の基端側に所定の距離だけ後退させて段付形状とすることにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の塗布針。
3. 前記逃げ部は、前記先端部の側面と前記平坦面との境界部を面取りすることにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の塗布針。
4. 前記逃げ部は、前記先端部の側面と前記平坦面との境界部に丸みをつけることにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の塗布針。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかの塗布針を用いて前記修正液を前記微細パターンの欠陥部に塗布することを特徴とする、微細パターン修正装置。

Images