(57)【要約】【課題】平坦な乾燥塗膜が得られ色ムラを極めて小さくするカラーフィルタ乾燥方法および装置を提供する。【解決手段】カラーフィルタにおけるストライプ状領域に塗布した塗料を乾燥するための乾燥方法であって、前記ストライプ状領域の長手方向に延び、前記ストライプ状領域の配列間隔で配列する発熱部を有する発熱体によって、前記ストライプ状領域を加熱して前記塗料を乾燥するようにしたカラーフィルタ乾燥方法およびその方法を適用した装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタにおけるストライプ状領域に塗布した塗料を乾燥するための乾燥方法であって、前記ストライプ状領域の長手方向に延び、前記ストライプ状領域の配列間隔で配列する発熱部を有する発熱体によって、前記ストライプ状領域を加熱して前記塗料を乾燥することを特徴とするカラーフィルタ乾燥方法。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーフィルタ乾燥方法において、前記加熱は前記塗料が盛り上がる前記ストライプ状領域の中心線上の部位に前記発熱部を近付け重点的な加熱を行なうことを特徴とするカラーフィルタ乾燥方法。
【請求項３】
カラーフィルタにおけるストライプ状領域に塗布した塗料を乾燥するための乾燥装置であって、前記ストライプ状領域の長手方向に延び、前記ストライプ状領域の配列間隔で配列する発熱部を有する発熱体と、前記配列する方向における前記発熱体と前記カラーフィルタとの相対位置を調整する位置調整手段と、前記発熱体と前記カラーフィルタとの相対距離を調整する距離調整手段とを具備することを特徴とするカラーフィルタ乾燥装置。
【請求項４】
請求項３に記載のカラーフィルタ乾燥装置において、前記発熱部は発熱線であって、前記発熱体はその発熱線を配列した発熱体であることを特徴とするカラーフィルタ乾燥装置。
【請求項５】
請求項３に記載のカラーフィルタ乾燥装置において、前記発熱部は凸形状の発熱部であって、前記発熱体は発熱板の表面に前記発熱部を形成した発熱体であることを特徴とするカラーフィルタ乾燥装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載のカラーフィルタ乾燥装置において、前記位置調整手段は前記塗料が盛り上がる前記ストライプ状領域の中心線上の部位に前記発熱部を近付け重点的な加熱を行なうよう前記相対位置を調整する位置調整手段であることを特徴とするカラーフィルタ乾燥装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載のカラーフィルタ乾燥装置において、前記距離調整手段は、前記相対距離を前記カラーフィルタの中央部分において小さく周辺部分において大きくする調整を行なう距離調整手段であることを特徴とするカラーフィルタ乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶ディスプレー等に使用されるカラーフィルタを製造する技術分野に属する。特に、カラーフィルタにおけるストライプ状領域に塗布した塗料を乾燥するための乾燥方法と乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
液晶ディスプレー等に使用されるカラーフィルタは、加色混合の三原色の各色、すなわちＲ（ｒｅｄ）色、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）色、Ｂ（ｂｌｕｅ）色を所定の領域に形成したフィルタである。たとえば、カラーフィルタにおいて各色はストライプ状領域に形成され、そのストライプ状領域は規則的に配列している。ガラス基材の表面に形成されたストライプ状領域の境界となる部分のことをリブと呼び、ストライプ状領域そのもののことをセルとも呼ぶ。
【０００３】
従来は、塗料やレジストを全面に塗工し、パターニングやエッチング等により必要な部分だけを残す工程を各色について繰り返すことによって、カラーフィルタの製造が行なわれている。しかし、近年は、インクジェット方式で必要な部分にだけ塗料（インク）を吐出する方法が提案されている。インクジェット方式では、工程が簡略化し時間短縮されるとともに、塗工材料の無駄や環境汚染が無くなり省エネルギーとなる等の効果が期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、インクジェット方式（図７参照）でリブとリブの間に塗料を吐出して得た塗膜には表面張力が作用するため、セルの中央部分において盛り上がり、カマボコ型の断面形状となる（図８参照）。塗料の吐出を完了した直後においては、カラーフィルタのストライプ状領域におけるインクは部分円筒形状となる（図９参照）。それをそのままにして乾燥させると、セルの中央部分における色は濃くなり周辺部分では薄くなるという問題がある。このような色ムラが生じないようにするためには、平坦な乾燥塗膜が得られるようにする必要性があり、乾燥炉中で温風を当てる等の試みがなされているが、十分な効果が得られていない。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、平坦な乾燥塗膜が得られ色ムラを極めて小さくするカラーフィルタ乾燥方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は下記の本発明によって解決される。すなわち、
本発明の請求項１に係るカラーフィルタ乾燥方法は、カラーフィルタにおけるストライプ状領域に塗布した塗料を乾燥するための乾燥方法であって、前記ストライプ状領域の長手方向に延び、前記ストライプ状領域の配列間隔で配列する発熱部を有する発熱体によって、前記ストライプ状領域を加熱して前記塗料を乾燥するようにしたものである。
【０００７】
本発明によれば、カラーフィルタにおけるストライプ状領域に塗布した塗料は、そのストライプ状領域の長手方向に延び、そのストライプ状領域の配列間隔で配列する発熱部を有する発熱体によって、ストライプ状領域を加熱することで乾燥が行なわれる。すなわち、ストライプ状領域の幅方向（長手方向に対し直角方向）に沿って乾燥速度を適正化できる。したがって平坦な乾燥塗膜が得られ色ムラを極めて小さくするカラーフィルタ乾燥方法が提供される。
【０００８】
また本発明の請求項２に係るカラーフィルタ乾燥方法は、請求項１に係るカラーフィルタ乾燥方法において、前記加熱は前記塗料が盛り上がる前記ストライプ状領域の中心線上の部位に前記発熱部を近付け重点的な加熱を行なうようにしたものである。本発明によれば、塗料が盛り上がるストライプ状領域の中心線上の部位における乾燥速度が速くなるから平坦な乾燥塗膜が得られる。
【０００９】
また本発明の請求項３に係るカラーフィルタ乾燥装置は、カラーフィルタにおけるストライプ状領域に塗布した塗料を乾燥するための乾燥装置であって、前記ストライプ状領域の長手方向に延び、前記ストライプ状領域の配列間隔で配列する発熱部を有する発熱体と、前記配列する方向における前記発熱体と前記カラーフィルタとの相対位置を調整する位置調整手段と、前記発熱体と前記カラーフィルタとの相対距離を調整する距離調整手段とを具備するようにしたものである。
【００１０】
本発明によれば、発熱体はストライプ状領域の長手方向に延び、そのストライプ状領域の配列間隔で配列する発熱部を有し、その配列する方向における発熱体カラーフィルタとの相対位置は位置調整手段により調整が行なわれ、発熱体とカラーフィルタとの相対距離は距離調整手段により調整が行なわれる。すなわち、ストライプ状領域の幅方向（長手方向に対し直角方向）に沿って乾燥速度を適正化できる。したがって平坦な乾燥塗膜が得られ色ムラを極めて小さくするカラーフィルタ乾燥装置が提供される。
【００１１】
また本発明の請求項４に係るカラーフィルタ乾燥装置は、請求項３に係るカラーフィルタ乾燥装置において、前記発熱部は発熱線であって、前記発熱体はその発熱線を配列した発熱体であるようにしたものである。本発明によれば、発熱体は発熱線を配列した発熱部によって構成される。
【００１２】
また本発明の請求項５に係るカラーフィルタ乾燥装置は、請求項３に係るカラーフィルタ乾燥装置において、前記発熱部は凸形状の発熱部であって、前記発熱体は発熱板の表面に前記発熱部を形成した発熱体であるようにしたものである。本発明によれば、発熱体は発熱板の表面に形成した凸形状の発熱部によって構成される。
【００１３】
また本発明の請求項６に係るカラーフィルタ乾燥装置は、請求項３〜５のいずれかに係るカラーフィルタ乾燥装置において、前記位置調整手段は前記塗料が盛り上がる前記ストライプ状領域の中心線上の部位に前記発熱部を近付け重点的な加熱を行なうよう前記相対位置を調整する位置調整手段であるようにしたものである。本発明によれば、塗料が盛り上がるストライプ状領域の中心線上の部位における乾燥速度が速くなるから平坦な乾燥塗膜が得られる。
【００１４】
また本発明の請求項７に係るカラーフィルタ乾燥装置は、請求項３〜６のいずれかに係るカラーフィルタ乾燥装置において、前記距離調整手段は、前記相対距離を前記カラーフィルタの中央部分において小さく周辺部分において大きくする調整を行なう距離調整手段であるようにしたものである。本発明によれば、周辺部分と比較して強制的に中央部分の乾燥速度が速められる。すなわち、自然乾燥における乾燥速度の傾向を補正して全面において均一とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について実施の形態を説明する。本発明のカラーフィルタ乾燥装置における構成の一例を図１を参照して説明する。図１において、１は乾燥ボックス、２は発熱体、３は距離調整手段、４は位置調整手段、５はファン、１００は基板（製造途中のカラーフィルタ）である。
乾燥ボックス１は、外乱を排除しその内部を所定の乾燥環境に保持できるよう外部の環境から遮断するためのボックスである。そのボックスには搬入搬出口が設けられている。乾燥ボックス１の内部には、カラーフィルタの色材を含むインク（塗料）の吐出（塗工）を終了した直後の、すなわち未乾燥の基板（カラーフィルタ）１００が搬入される。そして乾燥ボックス１の内部において乾燥が行なわれた後に、乾燥ボックス１の外部に搬出される。
【００１６】
発熱体２は、乾燥ボックス１の内部の基板１００を加熱するための発熱体である。インクは、カラーフィルタにおけるストライプ状領域に塗布されている（図２参照）。発熱体２は、そのストライプ状領域の長手方向に延び、そのストライプ状領域の配列間隔で配列する発熱部を有する。発熱部は、たとえば、発熱線であって、発熱体２はその発熱線を配列した構造を有する（図４参照）。また、その発熱部は凸形状の発熱部であって、発熱体２は発熱板の表面にその発熱部を形成した構造を有する（図６参照）。発熱体２については詳細を後述する。
【００１７】
距離調整手段３は、発熱体２との相対距離を調整する。図１に示す一例においては、距離調整手段３は発熱体２を上下方向（Ｚ方向）移動することにより相対距離を調整する。そのため、距離調整手段３は、発熱体２を所定の個所で支持する支持部材（図示せず）と、その支持部材を司令入力により上下方向の任意の位置に移動し停止する移動機構（図示せず）を有する。また、発熱体２と基板１００との相対距離を検出する距離センサ（図示せず）と、検出した相対距離を表示する表示部（図示せず）を有する。
なお、距離調整手段３は基板１００を上下方向に移動することにより相対距離を調整するように構成してもよい。
【００１８】
位置調整手段４は、配列する方向（左右方向、Ｘ方向）における発熱体２と基板１００との相対位置を調整する。図１に示す一例においては、位置調整手段４は基板１００を配列する方向に基板１００を移動することにより相対位置を調整する。そのため、位置調整手段４は、基板１００を載置するステージ（図示せず）と、そのステージを司令入力により左右方向の任意の位置に移動し停止する移動機構（図示せず）を有する。また、ステージの位置を検出する位置センサ（図示せず）と、検出した位置を表示する表示部（図示せず）を有する。
なお、位置調整手段４に、ステージを前後方向（Ｙ方向）に移動する機構や、ステージを回転（θ角度）する機構を持たせることができる。それらの機構によりさらに好適な位置調整を行なうことができる。
【００１９】
ファン５は、乾燥ボックス１の内部から外部へ空気を排出するための排気ファンである。当然、乾燥ボックス１の外部から内部へ空気を吸入するための吸入口（図示せず）も有する。したがって、ファン５によって、乾燥ボックス１の内部には空気の流れが生じる。この空気の流れと、発熱体２による加熱とによって、乾燥ボックス１に搬入された未乾燥の基板１００の乾燥が行なわれる。乾燥が適正に行なわれるように、ファン５と吸入口は、乾燥ボックス１の適正な位置に設けられる。
【００２０】
基板１００は、図１においては、カラーフィルタの色材を含むインク（塗料）の吐出（塗工）を終了した基板である。すなわち、製造途中のカラーフィルタである。基板１００の材料としては一般的にガラス板が使用される。インクを吐出する前（塗工前）の基板１００について、その構成を図２に示す。図２において、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，・・・はリブ（隔壁）、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，・・・はストライプ状領域である。
リブ１０１ａ，・・・は、各色のインクとインクの間を分離し混色をなくす役割を有する。リブ１０１ａ，・・・の材料としてはクロム材料が使用され、基板１００の表面に幅１０μｍ、高さ０．２μｍ程度の寸法となるように真空成膜される。
【００２１】
ストライプ状領域１０２ａ，・・・は、リブ１０１ａ，・・・を境界とし、リブ１０１ａ，・・・によって挟まれた縦長の領域である。カラーフィルタの色材を含むインク（塗料）はこのストライプ状領域１０２ａ，・・・に吐出（塗工）される。カラーフィルタは、一般的に、ＲＧＢ（ｒｅｄ，ｇｒｅｅｎ，ｂｌｕｅ）の３種類の色材を含んでおり、それらの色材が規則的な配列となるように吐出される。ストライプ状領域１０２ａ，・・・の配列間隔（ピッチ）は、たとえば、１００μｍである。リブ１０１ａ，・・・の幅が１０μｍであるから、ストライプ状領域１０２ａ，・・・の幅は９０μｍとなる。この幅がカラーフィルタの開口幅となる。
【００２２】
以上、構成の一例について説明を行なった。次に、カラーフィルターの製造工程を辿りながら、本発明のカラーフィルタ乾燥装置における動作について説明する。
まず、図２に示すように、基板１００に所定の配列間隔でクロムを真空成膜しリブ１０１ａ，・・・を形成する。さらに、リブ１０１ａ，・・・の中央部分に撥インク材を塗布する。この撥インク材の物性により隣接するストライプ状領域１０２ａ，・・・の色材が混ざる混色を防ぐことができる。
【００２３】
次に、インクジェット吐出装置における吐出口をリブとリブとの間のストライプ状領域１０２ａ，・・・に位置決めする。そして、カラーフィルタの色材を含むインクの吐出を行ないながら、ストライプ状領域１０２ａ，・・・の長手方向に走査を行い所定の塗工領域全体に吐出を行なう。このとき、吐出されたインクの高さ（未乾燥の塗工膜の厚さ）が、たとえば、５μｍ程度の均一な高さとなるように吐出量と走査速度が制御される。ストライプ状領域１０２ａ，・・・における未乾燥のインクは表面張力によって中央が盛り上がった断面形状となる（図３参照）。
【００２４】
インクジェット吐出装置は複数のヘッドを有し、各々のヘッドには複数の吐出口が設けられている。したがって、一回の走査によってストライプ状領域１０２ａ，・・・のすべて、またはヘッド構成に相当するストライプ状領域１０２ａ，・・・への吐出を行なうことができる。一回の走査で済まないときには、複数回の走査を行なって、ストライプ状領域１０２ａ，・・・のすべてへの吐出を完了する。
【００２５】
次に、塗工（吐出）済の基板１００を乾燥ボックス１に搬入し、位置調整手段４のステージに載置する。
次に、位置調整手段４によって配列する方向（Ｘ方向）における発熱体２と基板（カラーフィルタ）１００との相対位置を調整する。必要ならばステージのＹ方向とθ角度の調整も行なうが、ステージに設けられた当て部材に基板１００を当接させることで調整をなくすこともできる。
【００２６】
発熱体２と基板（カラーフィルタ）１００との相対位置を図３、図４に示す。図３、図４に示すように、塗料が盛り上がるストライプ状領域１０２ａ，・・・の中心線上の部位においてはインク（塗料）が盛り上がっている。したがって、この相対位置の調整は、ストライプ状領域１０２ａ，・・・の中心線上の部位に発熱部を近付けるようにする調整である。これにより、インクが盛り上がるストライプ状領域１０２ａ，・・・の中心線上の部位が重点的に加熱される。その結果、その部位における乾燥速度が速くなるから平坦な乾燥塗膜が得られることとなる。
【００２７】
次に、距離調整手段３によって発熱体２と基板（カラーフィルタ）１００との（上下方向、Ｚ方向の）相対距離を調整する。この相対距離は、全体において均一な距離とすることができるが、基板１００の中心部と周辺部における乾燥速度を一致させるため所定の変化を与えた距離とすることもできる。図５には、発熱体２と基板１００との相対距離の一例が示されている。図５に示す一例においては、距離調整手段３は、相対距離を基板１００の中央部分において小さく周辺部分において大きくするように調整を行なう。これにより、周辺部分と比較して強制的に中央部分の乾燥速度が速められる。すなわち、自然乾燥における乾燥速度の傾向を補正して全面において均一とすることができる。
【００２８】
このような調整を行なうための距離調整手段３は、発熱体２を支持する支持部材（図示せず）と、その支持部材を司令入力により上下方向の任意の位置に移動し停止する移動機構（図示せず）を１つではなく複数個有する。すなわち、発熱体を複数の所定個所（たとえば、左端、中央、右端）で支持しその各々が独立して任意の位置に移動し停止するように構成する。
【００２９】
次に、発熱体２とファン５に対し電力供給を行なう。発熱体２は発熱し、基板１００を加熱する。このとき前述したように所定の部位が重点的に加熱される。また、ファン５が回転し、乾燥ボックス１の内部に空気の流れが生じる。ストライプ状領域１０２ａ，・・・のインク１０３ａ，・・・が加熱されて温度上昇する。たとえば、８０℃〜１６０℃に温度上昇する。そして、インク中の揮発成分が揮発し、空気に混合して流れ、ファン５から外部に排気される。
次に、乾燥が完了すると、発熱体２とファン５に対する電力供給を停止する。そして、乾燥ボックス１から、乾燥済の基板１００を搬出する。
【００３０】
以上、動作の一例について説明を行なった。次に、本発明のカラーフィルタ乾燥装置における発熱体について説明する。
図４には発熱体の構成の一例が示されている。図４に示すように、この発熱体２の発熱部２１ａ，・・・は発熱線であって、発熱体２はその発熱線を配列した発熱体である。配列した発熱線は、電極２２ａ，２２ｂによって両端近辺で電気的に接続され、電極２２ａ，２２ｂから電力の供給を受ける。発熱線は、ニッケル、クロム、マンガン、鉄、等から成る合金線であり、金属としては電気抵抗が大きく、高温度において酸化等の化学変化が少なく高い機械的強度を有する。
【００３１】
また、図６には発熱体の構成の別の一例が示されている。図６に示すように、この発熱体６の発熱部２３ａ，・・・は凸形状（逆三角形状）の発熱部であって、発熱体６は発熱板２４の表面に発熱部２３ａ，・・・を形成した発熱体であるようにしたものである。このような発熱体６は、アルミニウム、ステンレス、等の金属板材料に対してエッチング等の加工を行なうことにより製作することができる。
【００３２】
発熱体６が発熱するようにするための加熱を必要とする。たとえば、図４に示す発熱体２を使用し、発熱部２３ａ，・・・の各々、または発熱板２４の全体を加熱することができる。また、発熱板２４における発熱部２３ａ，・・・が形成されていない面（裏面）に、面状ヒータを貼り付けて全体を均一に加熱することができる。全体が均一な温度であったとしても、凸形状の発熱部２３ａ，・・・に近い部位の加熱効果が大きい。したがって、インクが盛り上がるストライプ状領域１０２ａ，・・・の中心線上の部位を重点的に加熱することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のとおりであるから、本発明の請求項１に係るカラーフィルタ乾燥方法によれば、平坦な乾燥塗膜が得られ色ムラを極めて小さくするカラーフィルタ乾燥方法が提供される。
また本発明の請求項２に係るカラーフィルタ乾燥方法によれば、塗料が盛り上がるストライプ状領域の中心線上の部位における乾燥速度が速くなるから平坦な乾燥塗膜が得られる。
また本発明の請求項３に係るカラーフィルタ乾燥装置によれば、平坦な乾燥塗膜が得られ色ムラを極めて小さくするカラーフィルタ乾燥装置が提供される。
また本発明の請求項４に係るカラーフィルタ乾燥装置によれば、発熱体は発熱線を配列した発熱部によって構成される。
また本発明の請求項５に係るカラーフィルタ乾燥装置によれば、発熱体は発熱板の表面に形成した凸形状の発熱部によって構成される。
また本発明の請求項６に係るカラーフィルタ乾燥装置によれば、塗料が盛り上がるストライプ状領域の中心線上の部位における乾燥速度が速くなるから平坦な乾燥塗膜が得られる。
また本発明の請求項７に係るカラーフィルタ乾燥装置によれば、自然乾燥における乾燥速度の傾向を補正して全面において均一とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタ乾燥装置における構成の一例を示す図である。
【図２】塗工前の基板（カラーフィルタ）の構成の一例を示す図である。
【図３】発熱体と基板（カラーフィルタ）の相対位置を示す図である。
【図４】発熱体と基板（カラーフィルタ）の相対位置および発熱体の構成の一例が示す図である。
【図５】発熱体と基板（カラーフィルタ）との相対距離の一例を示す図である。
【図６】発熱体の構成の別の一例が示す図である。
【図７】インクジェット方式による塗工の説明図である。
【図８】セルの中央部分において盛り上がり、カマボコ型の断面形状となる塗膜を示す図である。
【図９】カラーフィルタのストライプ状領域におけるインクが部分円筒形状となることを示す図である。
【符号の説明】
１  乾燥ボックス
２、６  発熱体
３  距離調整手段
４  位置調整手段
５  ファン
２１ａ，・・・，２３ａ，・・・  発熱部
２２ａ，２２ｂ  電極
２４  発熱板
１００  基板（製造途中のカラーフィルタ）
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，・・・  リブ（隔壁）
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，・・・  ストライプ状領域
【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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【図８】
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【図９】
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