(57)【要約】【課題】カラーフィルタのピンホールや、異物を除去した欠落部の修正にインクジェット法を用いた際に、インクの水平方向への広がりを防ぎ、修正する微小なエリア内に必要な色濃度のインクを積層するカラーフィルタの修正方法及び修正装置を提供すること。【解決手段】カラーフィルタの一部が欠落したピンホール７や、異物を除去した後の一部が欠落した欠落部８を予め加熱してから、該ピンホールや欠落部にインクを吐出する操作を繰り返すことによってインクを充填し修正すること。吐出されたインクに送風すること。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材上に所定の色を持ち、画素に対応して所定のパターンに配列されたカラーフィルタの一部が欠落したピンホールや、異物を除去した後の一部が欠落した欠落部をインクジェット法によりインクを充填して修正するカラーフィルタの修正方法において、ピンホールや欠落部を予め加熱してから、該ピンホールや欠落部にインクを吐出する操作を繰り返すことによってインクを充填し修正することを特徴とするカラーフィルタの修正方法。
【請求項２】
前記繰り返す加熱の際に、吐出されたインクに送風することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの修正方法。
【請求項３】
前記加熱に用いる加熱装置として、赤外線を集光するための反射鏡を具備した赤外線ランプを用い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修正方法。
【請求項４】
前記加熱に用いる加熱装置として、半導体レーザ或いはＹＡＧレーザを用いることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載のカラーフィルタの修正方法。
【請求項５】
前記ピンホールや欠落部の位置に、インクジェットヘッドと加熱装置の加熱部を交互に移動して操作を繰り返すことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載のカラーフィルタの修正方法。
【請求項６】
透明基材上に所定の色を持ち、画素に対応して所定のパターンに配列されたカラーフィルタの一部が欠落したピンホールや、異物を除去した後の一部が欠落した欠落部をインクジェット法によりインクを充填して修正するカラーフィルタの修正装置において、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のカラーフィルタの修正方法を用いたことを特徴とするカラーフィルタの修正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明基材上に所定の色を持ち、画素に対応して所定のパターン状に配列された、液晶ディスプレイやＥＬディスプレイ等に用いられているカラーフィルタの欠陥部を修正する修正方法及び修正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイデバイス、特に液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイの発展は目覚しいものであるが、これらのカラー表示を可能にしている重要部材にカラーフィルタがある。
例えば、透過型の場合にはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光の三原色、及びＢＬ（黒）の隔壁を持つカラーフィルタが透明基材上に、画素に対応して多数格子状に配列されている。
このカラーフィルタ部にピンホールや異物といった欠陥があると、カラーフィルタ部が機能しなくなって表示品質を低下させるため修正が求められる。
【０００３】
一般的な画素部（カラーフィルタ部）の大きさは、（６０〜１２０μｍ）×（１００〜３００μｍ）□の大きさであり、修正箇所の大きさは２０μｍφ以上が対象となる。この修正箇所の大きさは微細化の方向にある。
【０００４】
ピンホールのように、カラーフィルタ部の一部が欠落した欠陥に対しては、先端部を平坦状に加工した針の先端にインクを付着させて、そのインクをピンホールに押しつけて修正する方法、ディスペンサーによってインクを必要量滴下する方法、インクジェットによりインクを吐出させる方法、欠陥部にフィルムを転写させる方法などが提案されている。また異物が付着、あるいは埋め込まれている場合には、針にて削り取ったり、レーザで異物を除去した後に、上記針、ディスペンサー、インクジェット、フィルム転写等の方法により修正が行なわれる。
【０００５】
針による方法は微小な欠陥に対応できるが、何回か修正を繰り返すと針の先端のインクが乾燥し、良好な修正が出来なくなり、針の先端の洗浄が必須となることから生産性の問題がある。
自動化を進め生産性を向上させる手段としてインクジェット方式が提案されているが、インクジェット方式は、数μｍ〜十数μｍ径といった微小なノズルからインクを吐出させ、十数μｍ〜数十μｍ径の液滴を制御する為に、粘度等のインクの液物性への制約が大きい。例えば、色素や硬化の為の樹脂成分を含めた固形分濃度を上げることが難しく揮発成分を多く含む。
【０００６】
塗布面に到達した液滴は塗布面を横方向に広がって定着するが、必要な色濃度を得る為には、乾燥後にも十分な塗布膜厚が必要となる。
その為に液滴の横方向への広がりを防止する方法として、塗布面にインクの吸着保持する受像層を設けることが提案されている。受像層を持たない一般的なカラーフィルタの場合には修正箇所にインクジェット用の受像層を設けることになるが、受像層を設けると、その部分だけカラーフィルタの膜厚が厚くなり電極間距離を変えてしまうことになるので、電圧にてコントロールする液晶の表示品質に悪影響を与え望ましくない。
【０００７】
異物による欠陥部を除去した後、除去された部分（欠落部）にインクジェットによりインクを吐出させようとすると、前記のように、インク中に揮発成分が多い為に、インクが水平方向に広がってしまい、微小エリア内に必要な色濃度を得ることができない。また、
広がってしまったインクを自然に乾燥させると中心部の濃度は低く、周辺部のみ濃度が高くなってしまうため、異物を除去した部分の濃度を高くする事は非常に難しい。
【０００８】
高濃度化の手段としては、インク中の色素含有量の増加や、溶剤成分の減少が考えられるが、必要とする吐出特性がえられず、また、目詰まりの原因と成るため、修正としての適正な吐出が得られない。
また、別な方策として、インクジェットより吐出される一滴毎にオーブンにて乾燥することが考えられるが、オーブンへの搬送は生産面での大きな障害となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、カラーフィルタのピンホールの修正や、異物を除去した欠落部の修正に、生産性に優れたインクジェット法を用いた際に、揮発成分の多いインクであっても、受像層を設けずにインクの水平方向への広がりを防ぎ、微小エリア内に必要な色濃度のインクの積層を可能とするカラーフィルタの修正方法を提供することを課題とするものである。
また、上記カラーフィルタの修正方法を用いたカラーフィルタの修正装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、透明基材上に所定の色を持ち、画素に対応して所定のパターンに配列されたカラーフィルタの一部が欠落したピンホールや、異物を除去した後の一部が欠落した欠落部をインクジェット法によりインクを充填して修正するカラーフィルタの修正方法において、ピンホールや欠落部を予め加熱してから、該ピンホールや欠落部にインクを吐出する操作を繰り返すことによってインクを充填し修正することを特徴とするカラーフィルタの修正方法である。
【００１１】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの修正方法において、前記繰り返す加熱の際に、吐出されたインクに送風することを特徴とするカラーフィルタの修正方法である。
【００１２】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの修正方法において、前記加熱に用いる加熱装置として、赤外線を集光するための反射鏡を具備した赤外線ランプを用いることを特徴とするカラーフィルタの修正方法である。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの修正方法において、前記加熱に用いる加熱装置として、半導体レーザ或いはＹＡＧレーザを用いることを特徴とするカラーフィルタの修正方法である。
【００１４】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの修正方法において、前記ピンホールや欠落部の位置に、インクジェットヘッドと加熱装置の加熱部を交互に移動して操作を繰り返すことを特徴とするカラーフィルタの修正方法である。
【００１５】
また、本発明は、透明基材上に所定の色を持ち、画素に対応して所定のパターンに配列されたカラーフィルタの一部が欠落したピンホールや、異物を除去した後の一部が欠落した欠落部をインクジェット法によりインクを充填して修正するカラーフィルタの修正装置において、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のカラーフィルタの修正方法を用いたことを特徴とするカラーフィルタの修正装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、ピンホールや欠落部を予め加熱してから、該ピンホールや欠落部にインクを
吐出する操作を繰り返すことによってインクを充填し修正する、インクジェット法を用いたカラーフィルタの修正方法であるので、揮発成分の多いインクであっても、受像層を設けずにインクの水平方向への広がりを防ぎ、微小エリア内に必要な色濃度のインクの積層を可能とするカラーフィルタの修正方法となる。また、本発明は、上記カラーフィルタの修正方法を用いた修正装置であるので、揮発成分の多いインクであっても、受像層を設けずにインクの水平方向への広がりを防ぎ、微小エリア内に必要な色濃度のインクの積層を可能とするカラーフィルタの修正装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態を一実施例により詳細に説明する。
本発明者は、前記問題を解決するため、鋭意に検討した結果、微小な修正箇所に吐出されたインクジェットインクの液滴は、基材の温度を予め上げておくと基材との濡れ性が下がり、溶剤の乾燥が速まり、水平方向への広がりが押さえられることを知り得た。
【００１８】
すなわち、インク吐出手段と微小エリアの加熱手段を用い、ピンホールや、異物を除去した欠落部だけを予め加熱し、そのエリアにインクを吐出させた後、さらにそのエリアだけを加熱し、その後に再度インクを吐出積層させて加熱する。この操作を繰り返すことにより、微小エリアにおけるインクの水平方向への広がりを防いだ高濃度化を可能にした。また、インク吐出後の加熱時に送風を加えることにより、次のインク吐出までの時間の短縮が可能である。
【００１９】
問題となる異物の大きさは２０μｍφ程度からであり、レーザ等により異物及び異物周辺のカラーフィルタ部を除去するする為、数十μｍ□エリアの欠落部にインクを吐出する必要がある。この欠落部にインクジェットにてインク吐出させると、インク滴は欠落部に塗布されると同時にカラーフィルタ部を水平方向に広がる。
インクジェット用インクは、その吐出特性を良好なものにするために、顔料や染料といった色素のコンテントが低い。このため、多量のインクを積層して必要な色濃度を得ることになるが、過剰なインクを積層すると、隣接する他のカラーフィルタ部上まで広がってしてしまうことになる。
【００２０】
本発明においては、ピンホールや異物を除去した欠落部だけを予め加熱することにより、インク溶剤の乾燥を速めつつ、横方向の広がりを押さえながらインクを積層する事を可能にした。
【００２１】
カラーフィルタの構成の一実施例を図１に示す。図１に示すように、透明基材１上にカラーフィルタとしてＲ（赤）２、Ｇ（緑）３、Ｂ（青）４、及びＢＬ（黒）５が格子状に配列されている。
異物６がカラーフィルタ中に存在する場合を図２に、ピンホール７が存在した場合を図３に示す。異物が存在した場合にはレーザにて異物を含め周辺を除去し、図４のような形状にする。
【００２２】
ピンホールが存在する場合には直接、その部分にインクを吐出させる。シリコーン等インクをハジく成分の関与するピンホールである場合には、異物の場合と同様に、レーザにて周辺も含めたカラーフィルタ部の除去、クリーン化を行ってからインクを吐出させる。図５にインク２０を積層させた時の状態を示すが、乾燥を経るとインク中の溶剤成分が揮発してインク２０は図６のように体積が減少したインク９となる。この時、異物を除去した欠落部８とカラーフィルタ部３の色濃度をほぼ同程度にする必要がある。
【００２３】
インクジェットインクの吐出特性からの制約のため、顔料や染料といった色素のコンテントを上げることが困難である。欠落部８とカラーフィルタ部３の色濃度を同程度にする
には吐出量を大幅に増やす必要がある。
この際、インクと、カラーフィルタ部及びレーザー照射部との親和性の差によって、吐出されたインクは異なる挙動を示す。親和性が高い場合には水平方向に広がる。親和性が低すぎるとインクを弾いて、水平方向に広がることが無いので、積層されたインク塗膜の膜厚が厚くなり、得られる濃度が高くなる。しかしながらハジキが強すぎる、すなわち、親和性が低すぎると乾燥時の塗膜の密着性が悪くなってしまう。
【００２４】
本発明においては、ピンホール７、或いは異物を除去した欠落部８を局部的に加熱しておくことにより、インクが塗布されると同時に急速に溶剤を揮発させて局所的に加熱された部分の親和性を変化させ、インクの水平方向の広がりを押さえることができる。これにより、塗布膜厚が厚くなり高い濃度を得ることが出来る。
【００２５】
インクジェットの場合、吐出を連続で行うと液滴が集合して一滴が大きくなってしまう為、塗布面上では大きな滴になってしまう。また、一滴毎を分割して吐出しても乾燥が遅い為、塗布面上でインクが大きな液滴に成長し横へ広がってしまう。この横方向へのに広がりにより、レーザにより除去された欠落部８の外側までインクが塗布されてしまうことになる。
この時、インクは周辺部から揮発し乾燥する為、周辺部の濃度が高くなり中心部、すなわち、レーザによりカラーフィルタも含め除去した欠落部はそれ程濃度が上がらず、インクが広がった正常部の濃度が上がる、いわゆる中抜け現象になってしまう。
【００２６】
また、図７に示すように、インクの広がり２１が隣の画素（カラーフィルタ部）まで及ぶと、色相の違う画素（カラーフィルタ部）上に塗布されてしまうことになるので、濃度差の問題だけでなくなり、例えば  赤フィルタ２の上に緑、青フィルタ４の上に緑、青フィルタ４の上に赤、緑フィルタ３の上に赤、のように混色が発生して三原色に分ける機能も阻害されてしまう。
【００２７】
本発明においては、レーザにより除去した欠落部８にだけを赤外線ランプ、半導体レーザ、ＹＡＧレーザなどによりカラーフィルタ部が変色しない温度に加熱し、インクジェットインキを吐出させる。この時、インク滴を連続的に吐出させるのではなく間隔をおく。すなわち、吐出後に再度赤外線ランプ、半導体レーザ、ＹＡＧレーザなどにより加熱乾燥させる。
このようにして、インク滴を積層させることにより、中抜け現象を防ぎレーザにより除去した欠落部８に、必要な色濃度の塗布を可能にすることができる。
【００２８】
図８は、本発明のカラーフィルタの修正装置の概念を示す説明図である。修正装置は、欠陥部を除去する為のレーザ１８、インクジェットヘッド１９、赤外線ランプ（或いはＹＡＧレーザ、半導体レーザ）１２、観察用の顕微鏡１６、ＸＹ駆動アーム１１、及び透明基材載置用の定盤１０で構成されている。
ＸＹ駆動アーム１１には、レーザ１８、インクジェットヘッド１９、赤外線ランプ（或いはＹＡＧレーザ、半導体レーザ）１２、顕微鏡１６が取り付けられており、これらはＸＹ駆動アーム１１上を白太矢印で示すように、Ｘ方向に移動できるようになっている。また、ＸＹ駆動アーム１１は、白太矢印で示すように、定盤１０の上方をＹ方向に移動できるようになっている。
また、送風ノズル（図示せず）が近接して設けられている。
【００２９】
修正する欠落部８の大きさは数十μｍ□エリアであり、光を集光させずに照射を行うとエネルギーのロスとなる。また、換気が不足すると装置雰囲気の温度を上昇させてしまうことになる。
装置雰囲気の温度が上昇してしまうとインクジェットの吐出位置精度が悪くなるだけでは
なく、インクジェットヘッドを乾燥させてしまい目詰まりの原因となる。数十μｍ□エリアの加熱は、カラーフィルタが変色を起こさない２００℃以下、好ましくは１５０℃以下の温度で行う。また、吐出されたインクに送風することにより、処理時間の短縮、及び加熱温度を下げることが可能になる。
【００３０】
修正する欠落部８の容積は、カラーフィルタの膜厚を１．５μｍ、エリアを２５μｍ□とすると１ｐｌとなる。インクの固形分比は数十分の１以下なので、インクジェットヘッドからのインク滴として５〜１０ｐｌ量を、５〜１０ショットを吐出する。すなわち、欠落部８の容積の数十倍のインク滴を吐出することになる。
【００３１】
この時、５〜１０ショットを連続的に吐出させると大きな一つの液滴なって欠落部に到達するので水平方向に広がってしまう。５〜１０のショットを間隔をおいて吐出する。すなわち、５〜１０ｐｌのインク量が欠落部に到達すると、予め、赤外線ランプ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等により欠落部の周辺、例えば、５０μｍ□が過熱されている為、吐出されたインクは揮発乾燥する。次に吐出されるインクは半固化した塗膜上に積層されるので水平方向へ広がる事は無い。必要に応じて、さらに赤外線ランプ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等よる加熱乾燥の併用も可能である。
【００３２】
この時、吐出されたインク被膜面に空気や窒素の流れを作ることにより、揮発乾燥による固化が早まり、ショット間隔を縮めることも出きる。
【００３３】
本発明は局所だけを加熱するので、修正を行う作業環境に悪影響を与える無く修正がおこなえる。加熱にオーブン等を用いて基板全体の温度を上げると、環境温度の変化による寸法変化が修正の精度の悪化につながるだけでなく、インクジェツトヘッドのノズルの詰まりにも影響を与えてしまう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】カラーフィルタの一実施例の構成を示す断面図である。
【図２】異物が存在した時の欠陥を示す断面図である。
【図３】ピンホールが存在した時の欠陥を示す断面図である。
【図４】異物やピンホールの欠陥をレーザにて除去した後の欠落部を示す断面図である。
【図５】欠落部へ吐出されたインクの状態を示す断面図である。
【図６】欠落部へ吐出されたインクの乾燥後の状態を示す断面図である。
【図７】吐出されたインクが隣接する画素（カラーフィルタ部）上にまで広がった状態を示す断面図である。
【図８】本発明のカラーフィルタの修正装置の概念を示す説明図でる。
【図９】赤外線ランプの構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・透明基材
２・・・Ｒ（赤）フィルタ
３・・・Ｇ（緑）フィルタ
４・・・Ｂ（青）フィルタ
５・・・ＢＬ（黒）フィルタ
６・・・異物
７・・・ピンホール
８・・・レーザにより除去された欠落分
９・・・溶剤成分が揮発して体積が減少したインク
１０・・・透明基材載置用の定盤
１１・・・ＸＹ駆動アーム
１２・・・赤外線ランプ
１６・・・顕微鏡
１８・・・欠陥部を除去する為のレーザ
１９・・・インクジェットヘッド
２０・・・積層させた時のインクの状態
２１・・・隣の画素まで及ぶインクの広がり
３０・・・集光用反射鏡
４０・・・発光部
【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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