(57)【要約】      （修正有）【課題】カラーフィルタの表面を平坦化するカラーフィルタ研磨装置およびその製造方法に関し、詳しくはカラーフィルタの表面を研磨クロスで研磨する際に、研磨クロスの使用量が少なく、短時間で、研磨量のバラツキの少ないカラーフィルタ研磨装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】研磨されるカラーフィルタ６面を上向きにしてカラーフィルタ６を水平搬送し、研磨部で矩形状のインライン研磨用研磨プレートと研磨クロスからなる研磨ヘッド３をカラーフィルタ６面に接触回転させることによりカラーフィルタ６面を平坦化するカラーフィルタ研磨装置であって、インライン研磨用研磨プレートの表面がカラーフィルタ６に対して凸状の段差または凸状の曲面形状に形成されているカラーフィルタ研磨装置。【選択図】図１
2008238322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、研磨部で矩形状のインライン研磨用研磨プレートと研磨クロスからなる研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触回転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研磨装置であって、前記インライン研磨用研磨プレートの表面が前記カラーフィルタに対して凸状の段差または凸状の曲面形状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタ研磨装置。
【請求項２】
請求項１記載のカラーフィルタ研磨装置を用いてカラーフィルタを研磨するカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタの表面を平坦化するカラーフィルタ研磨装置およびその製造方法に関する。詳しくはカラーフィルタの表面を研磨クロスで研磨する際に、研磨クロスの使用量が少なく、短時間で、研磨量のバラツキの少ないカラーフィルタ研磨装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素が形成されたものである。そして、着色画素は、例えば、対角１４インチの画面に一辺を数百μｍ程度とする矩形状の着色画素が多数個配列されている。
【０００３】
前記ブラックマトリックスは、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り、着色画素は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものである。
【０００４】
また、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。
【０００５】
このブラックマトリックスは、ガラス基板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、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する。
【０００６】
次に、成膜された金属薄膜の露出部分にエッチング及び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に形成されたものである。
【０００７】
また、着色画素の形成は、このブラックマトリックスに形成されたガラス基板上に、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。
【０００８】
また、ブラックマトリックスの材料として樹脂を用いたカラーフィルタは、上述したカラーフィルタと同様に、ガラス基板上にブラックマトリックス、着色画素が形成されている。
【０００９】
このブラックマトリックスは、ガラス基板上に、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る。そして、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と称している。
【００１０】
前記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。
【００１１】
このために、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  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）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、高絶縁性の樹脂ブラックマトリックスが要望される
場合などに採用されていた。
【００１２】
しかし、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から、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。
【００１３】
また、カラーフィルタを大量に製造する際には、一基の液晶表示装置に対応したカラーフィルタを大サイズのガラス基板に面付けした状態で製造する。例えば、対角１４インチのカラーフィルタを５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けし、或いは、対角１７インチのカラーフィルタを６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けして製造する。
【００１４】
カラーフィルタを面付けして大量に製造する際の、大サイズのガラス基板が、例えば、６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度から９００ｍｍ×１１００ｍｍ程度へと大サイズ化している。
【００１５】
そして、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り、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。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。
【００１６】
前記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、０．５〜５．０μｍ程度の厚さにして必要な高濃度を得るようにしている。
【００１７】
また、樹脂ブラックマトリックスの膜厚が、例えば、１．０μｍ程度と厚くなると、樹脂ブラックマトリックス上にその周縁部を重ねて形成された着色画素は、周縁部が樹脂ブラックマトリックス上にて突起となる。
【００１８】
この突起は、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。
【００１９】
例えば、厚さ０．５〜５．０μｍ程度の樹脂ブラックマトリックス上に、厚さ０．５〜５．０μｍ程度の着色画素を形成した際には、突起の高さ（Ａ）は０．５〜５．０μｍ程度のものとなる。尚、金属を用いたブラックマトリックスの場合には、膜厚が１００〜２００ｎｍ程度であるので、このような突起は僅少である。
【００２０】
このような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、例えば、カラーフィルタ表面への研磨が行われる。
【００２１】
この方法は、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、定盤に貼り合わせた研磨パッド面をカラーフィルタ表面に加圧接触させる。そして、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といった方法である。
【００２２】
また、カラーフィルタの表面を平滑にする為、粒径０．０６〜１μｍであるアルミナ等の微粒子を水等の液体に溶かした懸濁液を用いることによって、ラッピングフィルムによ
って粗面にされた着色インキ被膜を、極めて平滑な面にし、透明性を向上させたカラーフィルタおよびその製造方法（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【００２３】
しかし、このカラーフィルタ表面への研磨工程が、前記着色画素を形成する工程とは別ラインになっていると、実作業においては、着色画素が形成されたガラス基板を、一旦、ラックに収納した状態で研磨工程まで運搬する。
【００２４】
そして、ラックから一枚づつ取り出して平盤研磨機に載置し研磨作業を行うようになる。これでは、ガラス基板の移動作業による設備の停止ロスが起こって、研磨作業の生産性は良いものとはいえない。
【００２５】
また、ガラス基板の厚さは、０．７ｍｍ程度のものであるので、現状のサイズのガラス基板においても、例えば、撓みが発生するので、その取扱には注意を払わなければならない状況にある。今後、ガラス基板が更に大サイズ化するに従い、その取扱には寧ろ危険が伴うこととなり、安全対策が求められている。
【００２６】
さらに、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、或いは、フォトレジストの残渣、凝集物を除去する際に、着色画素を形成する装置と研磨装置を連結させた装置を用いる。
【００２７】
また、現状のサイズのガラス基板においては研磨作業の生産性を向上させ、更に大サイズ化したガラス基板の、安全、且つ生産性を向上させたカラーフィルタの研磨方法（例えば、特許文献２参照。）も知られている。
【００２８】
この研磨方法は、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回動させることによりカラーフィルタ面を平坦化する。
【００２９】
ところで、研磨部に水平搬送されたカラーフィルタは図６に示すような剛体板１０１と弾性体１０２から成る矩形状の研磨ヘッド１００がカラーフィルタ面に接触回動する。この際、研磨ヘッドの先端外周縁部（エッジ部）でカラーフィルタ面に傷等の損傷が生じ、品質不良と研磨量のバラツキが発生するという問題がある。
【００３０】
このため、矩形状の研磨ヘッド２００の、剛体板１０１の中央部分に図７に示すような弾性体１０３等を貼着し、さらに、その弾性体１０３等を覆う状態で剛体板の下部面全体に弾性体１０２を設けることによりカラーフィルタ面にキズ等の損傷を防止する方法が行われている。しかし、手間と費用が嵩むという問題がある。
【００３１】
以下に先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開平７−１５１９１１号公報
【特許文献２】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】
【００３２】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、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、着色画素を形成する装置と研磨装置を連結させた装置を用い、現状のサイズのガラス基板においては研磨作業の品質不良を防止し、手間を要せず、且つ、材料コストが上昇することがなく、さらに、研磨量のバラツキが生じないカラーフィルタ研磨装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記問題点を解決するために、本発明の請求項１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し、研磨部で矩形状のインライン研磨用研磨プレートと研磨クロスからなる研磨ヘッドをカラーフィルタ面に接触回転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研磨装置であって、
前記インライン研磨用研磨プレートの表面が前記カラーフィルタに対して凸状の段差または凸状の曲面形状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタ研磨装置である。
【００３４】
次に、本発明の請求項２に係る発明は、
請求項１記載のカラーフィルタ研磨装置を用いてカラーフィルタを研磨するカラーフィルタの製造方法。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のカラーフィルタ研磨装置は以上の構成からなるので、研磨クロスを替える時間が短縮できる。さらに、研磨クロスの使用量が低減できる。
【００３６】
また、本発明のカラーフィルタ研磨装置を用いてカラーフィルタを研磨することにより研磨レートの向上が図れる。
【００３７】
さらに、本発明のカラーフィルタ研磨装置を用いてカラーフィルタを研磨することにより、カラーフィルタの研磨量のバラツキが低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明のカラーフィルタ研磨装置を実施の形態に沿って以下に図面を参照にしながら詳細に説明する。
【００３９】
図１（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ研磨装置の一実施例の概略を示す概略図である。（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線での断面図である。
【００４０】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、このカラーフィルタ研磨装置の研磨部２０は、矩形状の研磨ヘッド３が設けられている。そして、研磨ヘッド３は研磨ヘッド３を回動させる軸４と、その上部で一体的に連結されている。
【００４１】
また、ガラス基板を搬送するロールコンベア５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、研磨部２０を貫いて設けられている。そして、図には示していないが下定盤は、ガラス基板６の着脱が容易な多孔質定盤とし、研磨ヘッド３の下支えとなっている。
【００４２】
前記ガラス基板（カラーフィルタ）６は、白太矢印で示すように、左方の前工程からロールコンベア５で搬送される。そして、研磨部２０で、研磨ヘッド３がガラス基板（カラーフィルタ）６面に接触回動して、カラーフィルタ６面が平坦化され、さらに、右方の後工程（水洗工程）へと搬送される。
【００４３】
上記のように、本実施例において用いられるカラーフィルタ研磨装置は、前工程である
着色画素の形成装置とカラーフィルタ研磨装置は連結され、また、カラーフィルタ研磨装置と後工程である水洗装置は連結されている。このため、研磨作業の生産性は向上したものとなる。また、ガラス基板（カラーフィルタ）６が更に大サイズ化した際に予想される、ガラス基板（カラーフィルタ）６を取扱う上での危険は回避されたものとなる。
【００４４】
また、本実施例において用いられるカラーフィルタ研磨装置は、研磨ヘッド３として矩形の研磨ヘッド３を用いているので、前記円形の定盤に比較して研磨ヘッド３とガラス基板（カラーフィルタ）６との擦過距離を面内で均一化する作用がある。その結果、研磨が面内で均一に行われ、局所的な過剰研磨は生じない。
【００４５】
また、本発明によるカラーフィルタの製造方法は、ガラス基板上に形成された着色画素のように、樹脂膜の研磨を対象にした製造方法である。カラーフィルタ６面の研磨以外のものとして、例えば、ガラス基板上に樹脂によるリブが形成されたＰＤＰ基板、或いはガラス基板上に樹脂による模様が形成された装飾基板にも良好に適用できる製造方法である。
【００４６】
また、本実施例のカラーフィルタ６がカラーフィルタ研磨装置にロールコンベアで水平搬送される速度は０．１〜２０．０ｍ／分程度であり、研磨ヘッド３のガラス基板（カラーフィルタ）６への接触回動の速度が、５〜１０００ｒｐｍ程度である。
【００４７】
次に、図２は本発明によるカラーフィルタ研磨装置の他の一実施例の概略を示す概略図である。
【００４８】
図２に示すように、ガラス基板（カラーフィルタ）６は、図中、左方の前工程（着色
画素を形成する工程）からロールコンベア７によって搬送される。そして、研磨部３０には搬送ベルトコンベア８上に載置され搬送される。
【００４９】
前記搬送ベルトコンベア８上には水供給ノズル９によって、水が供給されている。そして、搬送ベルトコンベア８上の水の界面張力によって、搬送ベルトコンベア８上にガラス基板（カラーフィルタ）６が固定された状態で研磨部３０に搬送される。
【００５０】
前記研磨部３０は搬送ベルトコンベア８を介した下定盤１０上で、研磨ヘッド３の接触回動によってカラーフィルタ面が平坦化される。そして、右方の後工程（水洗工程）へとロールコンベア７によって搬送される。
【００５１】
また、図２に示す本実施例のカラーフィルタ研磨装置は、ガラス基板のサイズが小さく、自重が軽い際、或いは、研磨の接触圧が高い際などに好適に適用されるカラーフィルタ研磨装置である。
【００５２】
次に、図３は図１（ａ）のＢ部分の拡大斜視図である。上述したように前工程からロールコンベア５で搬送されてきたカラーフィルタ６は研磨部２０で、矩形状の研磨ヘッド３が接触回動して、表面が平坦化される。そして、矩形状の研磨ヘッド３は上方の中央に該研磨ヘッド３を回動させる駆動部１１が軸４を介して設けられている。
【００５３】
前記矩形状の研磨ヘッド３はインライン研磨用研磨プレート２と研磨クロス１から形成されている。そして、研磨クロス１はインライン研磨用研磨プレート２の下方に貼着されている。
【００５４】
前記インライン研磨用研磨プレート２の下方に研磨クロス１が貼着される表面形状は図４に示すように水平搬送されてくるカラーフィルタ６に対して凸状の段差１２形状または
図５に示すよう曲面形状１３に形成されている。
【００５５】
このため、研磨ヘッド３がカラーフィルタ６面に接触回転する際、研磨ヘッド３の先端外周縁部（エッジ部）でカラーフィルタ６面に傷等の損傷が生じることがない。そし且つ研磨レートの向上が図れる。さらに、カラーフィルタ６面の研磨量のバラツキを低減することができる。
【００５６】
また、図７に示すような、研磨ヘッド３の下方に凸状の段差１２を形成するための研磨クロス１等を貼着する必要がない。このため、手間がかからない。
【００５７】
さらに、図７に示す方法は、貼着した研磨クロスを覆う状態で研磨ヘッド３の下方全面に研磨クロスを貼着するため、研磨クロス１等の使用量が多くなる。しかし、図４に示すように、インライン研磨用研磨プレート２の下方に凸状の段差１２を形成にすることにより研磨クロス等の使用量を低減することができる。
【００５８】
また、インライン研磨用研磨プレート２の下方を図５に示すように曲面形状に形成することにより、研磨クロス１を貼着する際に、インライン研磨用研磨プレート２面と研磨クロス１面の間に空気等の気泡を残すことなく円滑に貼着することができる。そして、より安定した均一な平滑面を施す事ができる。
【００５９】
前記研磨クロス１は厚さ０．８〜２．０ｍｍ程度の粘弾性を有する、例えば、ベース層に発泡層が積層された発泡タイプ、あるいはベース層に繊維層を積層した不織布タイプの研磨クロス１を用いることもできる。
【００６０】
また、不織布として、ポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸させた基材に、ポリウレタンを塗布し、ポリウレタン内に発泡層を成長させた後、その表面部分に開口部を設けたスエードを使用することもできる。
【００６１】
前記スエードは、目詰まりが発生しにくいために研磨をする機能が安定しており、研磨量を管理する上で好ましい。
【００６２】
また、上述した研磨ヘッド３がガラス基板（カラーフィルタ）６面に接触回動して、カラーフィルタ６面を平坦化する際には、図には示していないがガラス基板（カラーフィルタ）６面に公知の研磨粒子あるいは研磨剤または液等が用いられる。
【００６３】
前記研磨粒子には、例えば、一次粒子平均径０．０１〜１．０μｍのアルミナ、ジルコニア、セリウム、二酸化マンガン、シリコンカーバイト、シリカ等が用いられ、特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のカラーフィルタ研磨装置およびその製造方法はカラーフィルタ表面の研磨装置として優れていることはもとより、上述したようにガラス基板上に樹脂によるリブが形成されたＰＤＰ基板、或いはガラス基板上に樹脂による模様が形成された装飾基板等の製造にも使用できる素晴らしい発明である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ研磨装置の一実施例の概略を示す概略図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線での断面図である。
【図２】本発明によるカラーフィルタ研磨装置他の一実施例の概略を示す概略図である。
【図３】図１（ａ）のＢ部分の拡大斜視図である。
【図４】図３の側面の一実施形状を説明する説明図である。
【図５】図３の側面の他の一実施形状を説明する説明図である。
【図６】従来のカラーフィルタ研磨装置の研磨ヘッドを説明する説明図である。
【図７】従来のカラーフィルタ研磨装置の研磨ヘッドを説明する他の説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…研磨クロス
２…インライン研磨用研磨プレート
３…研磨ヘッド
４…軸
５…ロールコンベア
６…ガラス基板（カラーフィルタ）
７…ロールコンベア
８…搬送ベルトコンベア
９…水供給ノズル
１０…下面盤
１１…駆動部
１２…凸状の段差
１３…曲面形状
２０…研磨部
３０…研磨部
【図１】
2008238322.tif 000003
【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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