(57)【要約】【課題】修正剤の付着量を適切に管理し得る塗布針を提供する。【解決手段】塗布針１の先端部には、撥水撥油性を有する被膜４が帯状に形成されている。かかる被膜４を設けることにより、修正剤５は先端平坦面３から被膜４に至る領域にのみ付着する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に液状材料を付着させ、その先端を基板に接触させて液状材料を基板に塗布する塗布針であって、
先端部に撥水撥油性を有する被膜が形成されていることを特徴とする塗布針。
【請求項２】
被膜が、撥水撥油剤を含有する微量インクの集合体で形成された請求項１に記載の塗布針。
【請求項３】
撥水撥油剤が、フッ素系である請求項１に記載の塗布針。
【請求項４】
撥水撥油剤が、シリコン系である請求項１に記載の塗布針。
【請求項５】
先端部に液状材料を付着させ、その先端を基板に接触させて液状材料を基板に塗布する塗布針の製造方法であって、
先端部の表面に撥水撥油剤を含有する微量インクを供給し、微量インクの集合体で先端部の表面に撥水撥油性を有する被膜を形成する工程を含むことを特徴とする塗布針の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布針およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ」と称す）の大型化、高精細化等に伴って、ＬＣＤを無欠陥で製造することが困難となり、また欠陥の発生率も増大してきている。そこで歩留向上のため、ＬＣＤのカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥を修正する欠陥修正装置が生産ラインに設置されるのが通例となっている。
【０００３】
カラーフィルタは、例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、透明基板と、その表面に形成されたブラックマトリクス３００と称される格子状のパターンと、複数組のＲ（赤色）画素３０１、Ｇ（緑色）画素３０２、およびＢ（青色）画素３０３とを含むものである。このカラーフィルタの製造工程において発生する欠陥としては、画素やブラックマトリクス３００の色が抜けた白欠陥３０４（図７（ａ）参照）、隣り合う画素の色、あるいはブラックマトリクス３００が画素にはみ出して混色した黒欠陥３０５（図７（ｂ）参照）、および画素に異物が付着した異物欠陥３０６（図７（ｃ）参照）などがある。
【０００４】
これら各種欠陥は、上記の欠陥修正装置を用いることで修正することができる。例えば白欠陥３０４は、白欠陥３０４が存在する画素と同色の液状材料（修正剤）を塗布針の先端部に付着させ、針先端の円形平坦面の修正剤を白欠陥３０４に転写し、円形の修正剤層で白欠陥３０４を被覆することによって修正することができる（例えば、特許文献１参照）。また、黒欠陥３０５や異物欠陥３０６は、例えば欠陥部分をレーザカットして矩形の白欠陥を形成し、先端面が矩形状の塗布針を用いて該白欠陥を修正剤層で被覆することによって修正することができる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−６１２９６号公報
【特許文献２】特開平９−２６２５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の欠陥修正装置において、塗布針の先端を修正剤に浸漬させた後引き上げると、表面張力によって、例えば図８に示す態様で先端部１００の表面に修正剤１１０が付着する。しかしながら、先端部１００に付着する修正剤１１０の量は、周辺温度、修正剤の粘度、浸漬時間など種々の要因によって左右され、ばらつく場合が多い。そのため、従来構成の塗布針を用い、上記の態様で欠陥修正を行う際には、供給される修正剤量がばらつき易く、あるいは供給すべき修正剤量を管理するのが煩雑で、欠陥を精度良く修正するのが困難であった。
【０００６】
本発明の課題は、修正剤の付着量を適切に管理し得る塗布針を提供し、これにより基板に発生する欠陥を精度良く修正可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、先端部に液状材料を付着させ、その先端を基板に接触させて液状材料を基板に塗布する塗布針であって、先端部に撥水撥油性を有する被膜が形成されていることを特徴とする塗布針を提供する。
【０００８】
上記のように、先端部に撥水撥油性を有する被膜を設けることにより、被膜が液状材料（修正剤）バリアとして機能するので、塗布針の先端を修正剤に接触（あるいは浸漬）させた後引き上げると、修正剤は、先端部表面のうち被膜の形成部位を除いた領域にのみ付着する。従って、被膜の形成位置や形状等を適切に設定すれば修正剤の付着量を極力一定に保つことが可能となり、修正剤供給時における供給量のばらつきを軽減し、欠陥を精度良く修正することが可能となる。なお、被膜は撥水撥油性を有するものであることから、修正剤が水性であるか油性であるかを問わず、上記の作用効果を奏することができる。
【０００９】
また、修正剤の付着箇所が一定になるため、修正剤塗布後、塗布針の先端部を洗浄装置で洗浄する際には、付着した修正剤を確実に除去することができる。従って、修正剤の混色等を防止することができ、この点からも欠陥を精度良く修正することが可能となる。
【００１０】
ところで、塗布針の先端部は、最大径が数十μｍ〜１ｍｍ程度しかない微小なものである場合が多く、修正剤の付着量を調整し得る任意形状の被膜を精度良く形成するのは容易ではない。そこで、本願発明における上記の被膜は、撥水撥油剤を含有する微量インクの集合体で形成することとした。かかる構成によれば、任意の箇所に任意形状の被膜が容易かつ高精度に得られる。
【００１１】
すなわち、微量インクの集合体からなる被膜は、例えば、インクをインク供給部（例えば、ノズル）から微小液滴の状態で滴下あるいは着弾させる、いわゆるインクジェット法を用いて形成することができる。インクジェット法であれば予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってノズルの位置およびインクの供給・停止を制御することができるから、上記のような微小な塗布針であっても、任意の箇所に任意形状の被膜パターンを容易かつ高精度に形成することができるのである。また、インクジェット法は、塗布針の先端部とは非接触の状態でインクを供給する手法であるから、この種の被膜を、例えば刷毛塗り等のように接触状態で形成する場合に懸念される印刷精度の低下を極力回避することができる。
【００１２】
なお、微量インクを供給する方法としては、上記のインクジェット法の他、電気泳動を利用してインクを誘導する方法、ノズルではなくインク液面からインク液滴を飛ばすノズルレスタイプのインクジェット法（ノズルレスインクジェット法）、マイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなく連続的に吐出する方法、あるいは定着面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に着弾させる方法等を採用することもでき、これら何れの手法を採用した場合でも上記同様の作用効果を奏することができる。
【００１３】
使用可能な撥水撥油剤としては、フッ素系の撥水撥油剤、シリコン系の撥水撥油剤などを使用することができるが、少量添加することで優れた撥水撥油性を示すフッ素系の撥水撥油剤が望ましい。
【００１４】
被膜の形成に用いるインクとしては、光硬化性や熱硬化性等種々の硬化特性を有するものを使用することができるが、特段の硬化装置（硬化工程）を設けることなく硬化させることができ、被膜の形成コストを抑制可能な常温硬化性のインクを用いるのが望ましい。
【００１５】
上記構成の塗布針は、例えば、先端部の表面に撥水撥油剤を含有する微量インクを供給し、微量インクの集合体で先端部の表面に撥水撥油性を有する被膜を形成する工程を経て製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上より、本発明によれば、修正剤の付着量を適切に管理し得る塗布針を提供することができ、これにより基板の欠陥を精度良く修正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、塗布針１の先端部に液状材料（修正剤）を付着させ、その先端を基板に接触させることにより、基板上の各種欠陥に修正剤を塗布する修正剤塗布機構２１の一例を示す斜視図である。同図に示す修正剤塗布機構２１は、修正剤塗布用の塗布針１と、塗布針１をＺ軸方向（鉛直方向）に駆動させるためのシリンダ２２と、水平に設けられ、その中心に立設された回転軸２６を介してモータ３４で回転駆動される回転テーブル２５とを備える。シリンダ２２とモータ３４とは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基板とは、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。
【００１９】
回転テーブル２５は、円周方向の一部領域に塗布針１を通過させるための切欠部２７を有し、上端面には複数の修正剤タンク２８〜３１、洗浄装置３２、およびエアパージ装置３３が円周方向に順次配置されている。修正剤タンク２８〜３１には、修正剤として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）および黒のインクがそれぞれ充填されている。洗浄装置３２は、塗布針１に付着した修正剤を除去する洗浄液を溜めたものであり、エアパージ装置３３は塗布針１に付着した洗浄液を吹き飛ばすためのものである。
【００２０】
モータ３４はインデックスモータであり、従ってこの修正剤塗布機構２１は、回転軸２６と一体になって回転するインデックス板３５と、このインデックス板３５を介して回転テーブル２５の回転位置を検出するインデックス用センサ３６と、インデックス板３５を介して回転テーブル２５の回転位置が原点復帰したことを検出する原点復帰用センサ３７とをさらに備える。モータ３４はセンサ３６，３７の出力に基づいて制御され、回転テーブル２５を回転させて切欠部２７、修正剤タンク２８〜３１、洗浄装置３２、およびエアパージ装置３３のうちの何れかを塗布針１の下方に位置させる。
【００２１】
塗布針１は、保持部材２４を介してシリンダ２２の駆動軸２３の先端に保持される。この塗布針１は例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、図２（ａ）に拡大して示すように、先端の平坦面３に向かって断面積が漸次縮小するテーパ部２をその先端部に備える。図示は省略するが、本実施形態で塗布針１（テーパ部２）は断面真円状に形成され、テーパ部２の上端部外周には、微量インクの集合体からなり、撥水撥油性を有する帯状の被膜４が全周に亘って形成されている。
【００２２】
次に、塗布針１の先端部に被膜４を形成する工程を図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図３は、塗布針１を構成する軸状（針状）の素材１’の表面に上記の被膜４を形成するインクジェット方式の印刷装置の要部拡大図である。同図に示す印刷装置は、主要な構成要素として、素材１’を回転駆動させる支持部１３と、素材１’の外周面と非接触に対向配置されたノズルヘッド１０とを備えている。ノズルヘッド１０には、インク１２の微小液滴を吐出する複数のノズル１１が配設されている。支持部１３は、素材１’の一端を支持するものであっても、両端を支持するものであってもよい。なお、ノズル１１からのインク１２の吐出方式は特に問わず、ピエゾ方式、サーマルインクジェット方式、エアジェット方式などの公知の吐出方式が選択可能である。
【００２４】
インク１２は、常温硬化性を有し、硬化後に撥水撥油性を有する被膜４を形成可能な、いわゆる撥水撥油剤を水やアルコール等の溶媒に分散あるいは溶解させたものが用いられる。使用可能な撥水撥油剤としては、フッ素樹脂（ポリフルオロアルキル基）含有の単量体（以下、フッ素系単量体という）と他の共重合可能な炭化水素系単量体とをランダム共重合したもの、例えば、フッ素系単量体とステアリル（メタ）アクリレートに例示される長鎖アルキル基含有（メタ）アクリレートとの共重合体、炭化水素系重合体を主成分・フッ素系単量体を複成分としてグラフト結合させたグラフト共重合体、あるいはフッ素系単量体、およびこれと共重合可能な特定の単量体をランダム共重合させたものなどが使用できる。この他、ポリフルオロアルキル基含有化合物と特定の転移温度を有する水不溶性付加重合体との混合物からなるもの、フッ素系単量体およびこれと共重合可能なフッ素を含有しないマクロモノマーを共重合して得られるフッ素系グラフト共重合体を有効成分とするもの、沸点が０〜１５０℃で炭素原子数が２〜３のハイドロクロロフルオロカーボンおよび炭素原子数が４〜６でフッ素原子数が４以上のハイドロフルオロカーボンよりなる群から選択された少なくとも一種の化合物を少なくとも５ｍａｓｓ％含む重合溶媒中に、少なくともフッ素系単量体を含む重合可能なモノマー成分を溶液重合させたものなども使用することができる。
【００２５】
なお、撥水撥油剤としては、シリコン系のものを使用することもできる。
【００２６】
以上の構成において、支持部１３にて素材１’を支持ながら回転させ、ノズルヘッド１０のノズル１１からインク１２を吐出することにより、インク１２の微小液滴が素材１’の外周面の所定位置に着弾する。この微小液滴が多数集合することで、素材１’の所定位置に図２（ａ）に示す帯状の被膜４が形成される。
【００２７】
被膜４の形成は素材１’の回転に伴って、円周方向に徐々に進行する形で行われ、着弾したインク１２は順次硬化を開始する。着弾直後のインク１２’の厚みは、図４（ａ）に示すように、最終的な被膜厚みよりも厚い。着弾したインク１２’の硬化は、インク１２を構成する溶媒の揮発成分が揮発することによって行われ、揮発成分が失われると、図４（ｂ）に示すようにフッ素樹脂の高分子が数層〜数十層分堆積した極薄の被膜４が形成される。最終的には、各ノズルからのインクの供給・停止を適宜切換えながら素材１’を１〜数十回転させて素材１’の全周に被膜４を形成した後、支持部１３の回転を停止して素材１’を取り外す。これにより図２（ａ）に示す塗布針１が得られる。なお、着弾したインク１２’の硬化速度を早めるため、例えば素材１’やインク１２’を加熱する加熱手段を設けることもできる。
【００２８】
なお、以上の説明では、一の塗布針１に対応する一の素材１’に対してのみ被膜４を形成する形態としているが、素材１’として、塗布針複数本分の長さを有するものを用い、該素材の軸方向複数箇所に上記の被膜４を形成した後、素材を切断し、複数の塗布針１を得るようにしてもよい。この場合、ノズルヘッド１０は軸方向の一箇所のみでなく、軸方向の複数箇所に配設することもできる。
【００２９】
また、以上では、ノズルヘッド１０を固定し、素材１’を回転させる場合について説明を行っているが、これとは逆に、ノズルヘッド１０を素材１’の外周で回転させてもよい。
【００３０】
次に、上記構成の修正剤塗布機構２１による修正剤５の塗布動作を説明する。まず、ＸＹテーブルおよびＺ軸テーブルを駆動させ、基板の欠陥部の上方位置に塗布針１の先端を位置決めする。次いで、モータ３４を駆動して回転テーブル２５を回転させることにより所望の修正剤タンク（例えば２８）を塗布針１の下方に移動させた後、シリンダ２２によって塗布針１を上下に駆動させ、塗布針１の先端部に修正剤５を付着させる。そして、さらに回転テーブル２５を回転させ、切欠部２７を塗布針１の下方に移動させた後、塗布針１を上下に駆動させ、塗布針１の先端部に付着した修正剤５を基板の欠陥部に塗布する。
【００３１】
修正剤５を塗布した後、塗布針１は以下示す手順を経て洗浄される。まず、回転テーブル２５を回転させ、洗浄装置３２を塗布針１の下方に移動させた後、塗布針１を上下に駆動させて洗浄装置３２に充満された洗浄液にその先端部を浸漬させる。次いで、回転テーブル２５を回転させ、エアパージ装置３３を塗布針１の下方に移動させた後、塗布針１を上下に駆動させて塗布針１の先端部に付着した修正剤をエアパージ装置３３によって吹き飛ばす。
【００３２】
塗布針１の先端部に修正剤５を付着させた場合、本願にかかる塗布針１にはテーパ部２の上端部に撥水撥油性を有する被膜４が設けられ、これが修正剤（インク）バリアとして機能することから、修正剤５は、図２（ｂ）に示すように、先端部のうち、被膜４の非形成部位にのみ付着する。つまり、被膜４の形成位置や形状等を変更することにより、塗布針１の先端部への修正剤５の付着量を一定に保つことが可能となる。これにより、この種の被膜４を設けない場合に懸念される欠陥部への修正剤５の供給量のばらつきを軽減し、欠陥部の修正を精度良く行うことが可能となる。
【００３３】
また、被膜４を設けることにより、修正剤５の付着箇所が一定になるため、塗布針１の先端部を洗浄装置３２で洗浄する際には、付着した接着剤を確実に除去することができる。従って、先端部に修正剤５が残存して異なる色の修正剤と混色するのを防止することができ、適切な色の修正剤を用いて欠陥を精度良く修正することが可能となる。
【００３４】
また、被膜４は以上で説明を行ったインクジェット法で形成されたものであり、かかる方法であれば、予めプログラムを行うことにより、インク１２の供給量や供給箇所を精密に制御することができるから、極細の素材表面の任意箇所に任意形状の被膜４を高精度に形成することが可能である。また、インクジェット法は、素材１’とノズル１１とが非接触で、素材１’とは非接触の状態で被膜４を形成することができるから、この種の被膜４を、例えば刷毛塗り等で形成する場合に、刷毛の劣化等によって懸念される印刷精度の低下を回避することができる。また、上記の方法では、被膜４を素材１’の円周方向に順次形成することができるため、被膜４を効率良く形成することができる。
【００３５】
以上説明した構成において、被膜４は、テーパ部２の上端部全周に亘った帯状に形成されているが、被膜４の形状はかかる帯状に限定されるものでなく、例えば図５に示すように、全周に亘って形成された環状帯部４ａと、環状帯部４ａの円周方向の一又は複数箇所から先端３に向かって延びる軸方向帯部４ｂとで構成することもできる。もちろん、図示する被膜パターンはあくまでも一例であり、被膜パターンは、欠陥部を修正するのに必要とされる修正剤５の量等に応じて適宜変更することができ、この場合でも上述したインクジェット法であれば、容易かつ高精度なパターン形成が可能となる。
【００３６】
また、以上では、断面真円形状の塗布針１（素材１’）を用いた場合について説明を行ったが、塗布針１の断面形状は真円状に限定されるわけではなく、断面矩形状、断面楕円状など、種々の断面形状のものを採用することもできる。
【００３７】
図６は、図１に示す修正剤塗布機構２１を搭載した欠陥修正装置の一構成例を示す斜視図である。同図に示す欠陥修正装置は、主に、観察光学系４０、ＣＣＤカメラ４１、レーザ４２、修正剤塗布機構２１、および硬化装置４３で構成される欠陥修正ヘッド部と、この欠陥修正ヘッド部を基板４９に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ軸テーブル４４と、Ｚ軸テーブル４４を搭載してＸ軸方向に移動させるためのＸ軸テーブル４５と、基板４９を搭載してＹ軸方向に移動させるためのＹ軸テーブル４６と、装置全体の動作を制御するための制御用コンピュータ４７と、制御用コンピュータ４７に作業者からの指令を入力するための操作パネル４８とで構成される。
【００３８】
観察光学系４０は、基板４９の表面状態や、修正剤塗布機構２１で修正剤を塗布している状態を観察するためのものである。観察光学系４０によって観察される画像は、ＣＣＤカメラ４１によって電気信号に変化され、制御用コンピュータ４７のモニタ画面に表示される。硬化装置４３は、修正剤塗布機構２１で塗布された修正剤を硬化させるためのものであり、例えば、修正剤が紫外線硬化タイプの場合には紫外線照明が、また修正剤が熱硬化タイプの場合にはハロゲン照明が選択されて搭載される。レーザ４２は、黒欠陥や異物欠陥を除去するために用いられる。本装置構成により、カラーフィルタに発生した白欠陥、黒欠陥、および異物欠陥の修正が可能で、その修正は精度良く行い得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】修正剤塗布機構の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）図は塗布針の先端部拡大断面図、（ｂ）図は（ａ）図に示す塗布針に修正剤を付着させた状態を示す図である。
【図３】インクジェット方式の印刷装置の要部拡大図である。
【図４】（ａ）図は素材表面に着弾した直後のインクの状態を概念的に示す拡大断面図、（ｂ）図はインク硬化後の状態を概念的に示す拡大断面図である。
【図５】塗布針の先端部に異なる形状の被膜を設けた一例を示す図である。
【図６】修正剤塗布機構を備えるＬＣＤの欠陥修正装置の一例を示す斜視図である。
【図７】（ａ）図は白欠陥を示す図、（ｂ）図は黒欠陥を示す図、（ｃ）図は異物欠陥を示す図である。
【図８】従来構成の塗布針の先端部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      塗布針
１’    素材
２      テーパ部
３      平坦面
４      被膜
５      修正剤
６      基板
１０    ノズルヘッド
１１    ノズル
１２    インク
１３    支持部
２１    修正剤塗布機構
【図１】
2008119641.tif 000003
【図２】
2008119641.tif 000004
【図３】
2008119641.tif 000005
【図４】
2008119641.tif 000006
【図５】
2008119641.tif 000007
【図６】
2008119641.tif 000008
【図７】
2008119641.tif 000009
【図８】
2008119641.tif 000010