(57)【要約】【課題】ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックス、着色画素が順次形成され、樹脂ブラックマトリックスの端部上に突起を有するカラーフィルタの突起を研磨除去する際に、カラーフィルタ搬送方向に対して一定ピッチで発生する研磨ムラの発生がないカラーフィルタの研磨方法を提供することである。【解決手段】研磨されるカラーフィルタ面を上向きにしてカラーフィルタを水平搬送しながら、研磨部に前置きして設けられた研磨液供給部にて研磨液をカラーフィルタ面に供給し、研磨部にて基板搬送方向と直交する方向に配置した矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触させ、基板搬送方向と直交する方向に、基板面と平行に往復振動させることによりカラーフィルタ面を平坦化することを特徴とするカラーフィルタの研磨方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置用のカラーフィルタを製造する工程に用いるカラーフィルタの研磨方法であって、
研磨されるカラーフィルタ面を上向きにしてカラーフィルタを水平搬送しながら、
研磨部に前置きして設けられた研磨液供給部にて研磨液をカラーフィルタ面に供給し、
研磨部にてカラーフィルタ搬送方向と直交する方向に配置した矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触させ、カラーフィルタ搬送方向と直交する方向に、カラーフィルタ面と平行に往復振動させることによりカラーフィルタ面を平坦化することを特徴とするカラーフィルタの研磨方法。
【請求項２】
前記水平搬送の速度が、０．１〜２０ｍ／分であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの研磨方法。
【請求項３】
前記往復振動が、研磨ヘッドの短辺の中心点を結ぶ線上に沿ってカラーフィルタ面と平行に移動することを特徴とする請求項１、又は請求項２記載のカラーフィルタの研磨方法。
【請求項４】
前記往復振動の回数が、５〜１０００回／分であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のカラーフィルタの研磨方法。
【請求項５】
前記研磨ヘッドが、剛体板と弾性体の複合構造であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のカラーフィルタの研磨方法。
【請求項６】
研磨されるカラーフィルタ面を上向きにしてカラーフィルタを水平搬送する搬送装置と、研磨液にてカラーフィルタ面を研磨する研磨部よりなる研磨装置であって、
前記研磨部は基板搬送方向と直交する方向に配置した矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触させ、基板搬送方向と直交する方向に、往復振動可能に設けられたことを特徴とするカラーフィルタの研磨装置。
【請求項７】
前記研磨ヘッドを、基板搬送方向に複数設けたことを特長とする請求項６記載のカラーフィルタの研磨装置。
【請求項８】
前記研磨ヘッドは、カラーフィルタ搬送方向と交差する角度が９０度〜８５度の範囲で、任意の角度に配置することを特長とする請求項６または請求項７記載のカラーフィルタの研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタの研磨方法に関するものであり、特に、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じる突起を研磨除去する際に、大サイズのガラス基板であっても、生産性を向上させ、ムラのない、より平坦化にするためのカラーフィルタの研磨方法及び研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のＸ−Ｘ’線における側断面図である。図４（ａ）〜（ｂ）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（１）上にブラックマトリックス（３１）、着色画素（３２）が形成されたものである。
【０００３】
ブラックマトリックス（３１）は、遮光性を有し、開口部をマトリックス状に配置したものである。着色画素（３２）は、例えば、Ｒ（赤）色画素（３２ａ）と、Ｇ（緑）色画素（３２ｂ）と、Ｂ（青）色画素（３２ｃ）のフィルタ機能を有するものである。ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、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。
【０００４】
このブラックマトリックス（３１）は、ガラス基板（１）上にブラックマトリックスの材料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜して、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチングと、そのエッチングレジストパターンの剥膜を行い、Ｃｒ、ＣｒＯXなどの金属薄膜からなるブラックマトリックス（３１）に形成されたものである。
【０００５】
また、着色画素（３２）の形成は、このブラックマトリックス（３１）に形成されたガラス基板（１）上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
【０００６】
また、図５は、他のカラーフィルタの側断面図であり、ブラックマトリックスの材料として樹脂を用いた一例を示すものである。このカラーフィルタは、図４に示すカラーフィルタと同様に、ガラス基板（１）上にブラックマトリックス（５１）と、着色画素（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）が形成されたものである。このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（１）上に、例えば、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成されたものであり、樹脂を用いて形成されたブラックマトリックスを樹脂ブラックマトリックス（５１）と称している。
【０００７】
樹脂ブラックマトリックスは、例えば、テレビなどのように、高輝度なバックライトを用いた際に、クロムなどの金属をブラックマトリックスとして用いたときに起こる液晶表示装置での内部反射を抑制するために、低反射の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合、或いは、例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）方式に用いたときに起こる液晶表示装置での電界の乱れを抑制するために、高絶縁性が要望される場合などに採用されていた。
【０００８】
カラーフィルタを面付けして大量に製造する際の、ガラス基板が、大サイズ化するに伴い、ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属を用い真空装置で薄膜を成膜するブラックマトリックスよりも、黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成する樹脂ブラックマトリックスの方が価格的に有利なものとなる。また、環境に配慮してクロムなどの金属を用いることを回避する傾向もある。その為、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
【０００９】
樹脂ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスのように、膜厚１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の薄膜では高濃度を得ることはできず、例えば、０．５μｍ〜５．０μｍ程度の厚さにして必要な高濃度を得るようにしている。樹脂ブラックマトリックスの膜厚が厚くなると、図５に示すように、樹脂ブラックマトリックス（５１）上にその周縁部を重ねて形成された着色画素（３２）は、周縁部が樹脂ブラックマトリックス（５１）上にて突起（５３）となる。この突起（５３）は、カラーフィルタの表面を凹凸のあるものとし、平坦性を悪化させる。このような突起（５３）のある、表面の平坦性が悪化したカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、突起の影響によって液晶分子の配向が乱され、表示ムラなど表示品質を低下させることになる。
【００１０】
このようなカラーフィルタ表面の突起（５３）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の、カラーフィルタ表面の突起を除去する従来の研磨方法を説明する。
【００１１】
図６は、カラーフィルタの研磨方法において用いられる研磨装置の一例の概念を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線での側断面図である。
【００１２】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、この研磨装置（１０）は、研磨液供給ノズル（１１）が設けられた研磨液供給部（２）と、矩形の研磨ヘッド（１２）が設けられた研磨部（３）とで構成されている。矩形の研磨ヘッド（１２）は、研磨ヘッド（１２）を回動する円運動軸と、その上部で一体的に連結されている。ガラス基板を搬送するコロコンベアが、図中、左方の前工程（着色画素を形成する工程）から右方の後工程（水洗工程）へと、研磨装置の研磨液供給部（２）と研磨部（３）を貫いて設けられている。図６の一例では、下定盤は、ガラス基板の着脱が容易な多孔質定盤とし、研磨ヘッド（１２）の下支えとなっている。
【００１３】
ガラス基板（３０）は、白太矢印で示すように、左方の前工程から搬送され、コロコンベアで搬送されながら研磨液供給部（２）において、研磨液供給ノズル（１１）から研磨液が供給され、研磨部（３）において、研磨ヘッド（１２）のガラス基板（３０）面への接触回動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。
【００１４】
図６（ｂ）は、カラーフィルタの研磨方法において用いられる研磨装置の側断面図である。図６（ｂ）に示すように、ガラス基板（３０）は、図中、左方の前工程（着色画素を形成する工程）からコンベアによって搬送される。水供給ノズル（１５）によって、搬送ベルトコンベア上には水が供給されている。搬送ベルト上に載置されるカラーフィルタ基板（３０）は、搬送ベルト上の水の界面張力によって、搬送ベルト上に固定された状態になる。
【００１５】
研磨液供給ノズル（１１）から研磨液の供給を受けたガラス基板（３０）は、搬送ベルトコンベアを介した下定盤上で、研磨ヘッド（１２）の接触回動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）へとコロコンベアによって搬送される。前記研磨ヘッドの接触回動とは、研磨パットは基板に平行に、研磨パットの状態を維持したま
ま、研磨パッド全体を円運動する研磨方法である。
【００１６】
従来のカラーフィルタの研磨方法は、矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触させ、回動させることにより平坦化する方法である。研磨ヘッドを回動による研磨方法では、研磨時のカラーフィルタの搬送方向に対して直交する方向に研磨ムラが発生する問題がある。液晶表示装置では表示ムラなど表示品質を低下させることになる。
【００１７】
図７を参照に、研磨ヘッドの接触回動と研磨ムラについて説明する。ガラス基板は、基板搬送方向へ水平搬送しながら、研磨ヘッドは、円運動の回動をしながらカラーフィルタ面を研磨しており、この円運動の１サイクルの研磨時、研磨ヘッドの回転研磨方向が基盤搬送方向に対して逆向きとなるエリアがある。例えば、図７（ａ１）〜（ａ３）及び（ｂ１）〜（ｂ３）は、１サイクル間の研磨パッドの位置移動を説明する平面図である。（ａ１）〜（ａ３）は、ガラス基板の搬送方向と研磨ヘッドの研磨方向が逆方向となる。一方図７（ｂ１）〜（ｂ３）は、研磨ヘッドの研磨方向と基板搬送方向が同方向となる。そのため、（ａ１）〜（ａ３）の逆方向は、その研磨量が多くなり、（ｂ１）〜（ｂ３）の同方向では、相対速度がダウンし、研磨量が少なくなる。この場合、研磨後のガラス基板では、研磨ヘッドと平行する方向、すなわち前半部では研磨量が多く、後半では、研磨量が減少する１サイクルとなる。そのため、基板搬送方向と平行する方向に、研磨量に差ができ、ムラとして可視化される。
【００１８】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２００５−２８８６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
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、ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックス、着色画素が順次形成され、樹脂ブラックマトリックスの端部上に突起を有するカラーフィルタの突起を研磨除去する際に、研磨ムラの発生がないカラーフィルタの研磨方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の請求項１に係る発明は、液晶表示装置用のカラーフィルタを製造する工程に用いるカラーフィルタの研磨方法であって、
研磨されるカラーフィルタ面を上向きにしてカラーフィルタを水平搬送しながら、
研磨部に前置きして設けられた研磨液供給部にて研磨液をカラーフィルタ面に供給し、
研磨部にてカラーフィルタ搬送方向と直交する方向に配置した矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触させ、カラーフィルタ搬送方向と直交する方向に、カラーフィルタ面と平行に往復振動させることによりカラーフィルタ面を平坦化することを特徴とするカラーフィルタの研磨方法である。
【００２１】
本発明の請求項２に係る発明は、前記水平搬送の速度が、０．１〜２０ｍ／分であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの研磨方法である。
【００２２】
本発明の請求項３に係る発明は、前記往復振動が、研磨ヘッドの短辺の中心点を結ぶ線上に沿ってカラーフィルタ面と平行に移動することを特徴とする請求項１、又は請求項２記載のカラーフィルタの研磨方法である。
【００２３】
本発明の請求項４に係る発明は、前記往復振動の回数が、５〜１０００回／分であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のカラーフィルタの研磨方法である。
【００２４】
本発明の請求項５に係る発明は、前記研磨ヘッドが、剛体板と弾性体の複合構造であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のカラーフィルタの研磨方法である。
【００２５】
本発明の請求項６に係る発明は、研磨されるカラーフィルタ面を上向きにしてカラーフィルタを水平搬送する搬送装置と、研磨液にてカラーフィルタ面を研磨する研磨部よりなる研磨装置であって、
前記研磨部は基板搬送方向と直交する方向に配置した矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触させ、基板搬送方向と直交する方向に、往復振動可能に設けられたことを特徴とするカラーフィルタの研磨装置である。
【００２６】
本発明の請求項７に係る発明は、前記研磨ヘッドを、基板搬送方向に複数設けたことを特長とする請求項６記載のカラーフィルタの研磨装置である。
【００２７】
本発明の請求項８に係る発明は、前記研磨ヘッドは、カラーフィルタ搬送方向と交差する角度が９０度〜８５度の範囲で、任意の角度に配置することを特長とする請求項６または請求項７記載のカラーフィルタの研磨装置である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のカラーフィルタの研磨方法は、研磨されるカラーフィルタ面を上向きにしてカラーフィルタを水平搬送し、研磨部に前置きして設けられた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し、カラーフィルタ搬送方向と直交する方向に、カラーフィルタ面に平行に往復振動させることによりカラーフィルタ面を平坦化するカラーフィルタの研磨方法であるので、カラーフィルタ搬送方向に一定ピッチの研磨ムラが消去できる、研磨作業の生産性を向上させたカラーフィルタの研磨方法を提供することができる。
【００２９】
本発明のカラーフィルタの研磨装置は、本発明の研磨方法を用いて、研磨ヘッドが、剛体板と弾性体の複合構造であるので、粘弾性のある膜を研磨する際には、研磨が面内で更に均一な結果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に本発明のカラーフィルタの研磨方法及び研磨装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００３１】
本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタを製造する工程に用いるカラーフィルタの研磨方法は、研磨されるカラーフィルタ面を上向きにしてカラーフィルタを水平搬送しながら、研磨部に前置きして設けられた研磨液供給部にて研磨液をカラーフィルタ面に供給し、研磨部にてカラーフィルタ搬送方向と直交する方向に配置した矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触させ、カラーフィルタ搬送方向と直交する方向に、基板面と平行に往復振動させることによりカラーフィルタ面を平坦化する方法である。
【００３２】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明のカラーフィルタの研磨方法を説明する概略図である。図１（ａ）に示すガラス基板（カラーフィルタ）（３０）は、研磨液供給部２から、研磨部３へと基板搬送面を一定速度で水平搬送されている。カラーフィルタの上面側に配置された矩形の研磨ヘッド１２が基板面の加圧され、且つ基板搬送方向と直交する方向、すなわち、図面上の上下方向に往復振動させカラーフィルタ面を平坦化する。
【００３３】
図１（ｂ）に示す矩形の研磨ヘッド（１２）は、その長辺側が基板搬送方向と９０度で
交差する、すなわち直交するように配置されている。一方、ガラス基板（カラーフィルタ）（３０）は基板搬送方向へ水平搬送される。研磨時では、研磨ヘッド（１２）は、図面上の左右方向に往復振動する。
【００３４】
研磨ヘッド（１２）は、加圧と、研磨ヘッド自身の往復振動の速度、基板搬送速度の加減によりその研磨量を最適化する方法であり、特に往復振動及び基板搬送の速度の加減が重要となる。
【００３５】
本発明のカラーフィルタの研磨方法では、基板の水平搬送の速度を、０．１〜２０ｍ／分に制限し、その範囲で基板搬送速度を最適化する。例えば、突起が軽微な場合は、比較的に低速度を選択する。
【００３６】
図２の（ａ）〜（ｃ）は、本発明のカラーフィルタの研磨方法の研磨ヘッドの往復振動を説明する側断面図である。
【００３７】
図２（ａ）は、往復振動での研磨ヘッドとガラス基板（カラーフィルタ）の位置関係を示す正面断面図であり、（ａ）は、開始位置であり、（ｂ）は、往時の中間位置、（ｃ）は、往時の終点位置、すなわち復の開始位置である。本発明の往復振動は、図２の（ａ）−（ｂ）−（ｃ）−（ｂ）−（ａ）を一サイクルとする往復振動である。図２の往復振動では、その振動幅は、図２（ｃ）に示した間隔Ｓに相当する距離である。
【００３８】
前記往復振動の回数は、５〜１０００回／分に制限し、その範囲で往復振動の速度を最適化する。例えば、突起が重大な場合は、高速度を選択する方法である。なお、この場合振動幅を固定し、その振動回数で速度を最適化する。
【００３９】
本発明の研磨ヘッド（１２）は、剛体板と弾性体の複合構造である。
【００４０】
上記のような樹脂膜、すなわち、粘弾性のある膜を研磨する際には、その粘弾性の程度によるが、研磨ヘッドが剛体板と弾性体の複合構造であると、更に良好な、すなわち、研磨が面内で更に均一な結果が得られる。
【００４１】
本発明の研磨装置（１０）は、液晶表示装置用のカラーフィルタの製造に用いる研磨装置で、研磨液供給部（２）と洗浄及び乾燥部、との間に設けられ、研磨部（３）と搬送装置より構成される研磨装置である。研磨装置（１０）は、研磨部（３）に矩形の研磨ヘッドが一組または複数組、例えば３組を基板搬送方向へ順番に配置した装置である。図３に示す研磨装置は、研磨されるカラーフィルタを水平搬送しながら、研磨部に前置きして設けられた研磨液供給部（２）にて研磨液をカラーフィルタ面に供給し、研磨部（３）にて基板搬送方向と直交する方向に配置した３組の矩形の研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触させ、基板搬送方向と直交する方向に、基板面と平行に往復振動させることによりカラーフィルタ面を研磨する装置である。
【００４２】
前記複数の研磨ヘッドは、各々基板搬送方向と交差する角度が９０度〜８５度で配置しており、各々研磨ヘッドが任意の角度に変更して配置することを特長とするカラーフィルタの研磨装置である。各々研磨ヘッドの角度は、研磨面の粗さが平均化し、研磨面での平坦化が最適となるように配置することが重要となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のカラーフィルタの研磨方法の一実施例を説明する図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、正面断面図であり、（ｃ）は、側断面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの研磨方法の一実施例を説明する正面断面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの研磨装置一実施例を説明する平面図である。
【図４】カラーフィルタの一例を模式的に示した（ａ）は、平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における側断面図である。
【図５】他のカラーフィルタの一例の側断面図である。
【図６】従来のカラーフィルタの研磨方法において用いられる研磨装置の一例の概念を示す図であり、（ａ）は、平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線での側断面図である。
【図７】従来のカラーフィルタの研磨ヘッドの回動を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…ガラス基板
２…研磨液供給部
３…研磨部
１０…研磨装置
１１…研磨液供給ノズル
１２…矩形の研磨ヘッド
１５…水供給ノズル
３０…ガラス基板（カラーフィルタ）
３１…ブラックマトリックス
３２…着色画素
３２ａ…Ｒ色画素
３２ｂ…Ｇ色画素
３２ｃ…Ｂ色画素
５１…樹脂ブラックマトリックス
５３…突起
７０…カラーフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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