(57)【要約】【課題】ゴム製のアプリケータロールを用いたロールコータを使用してフォトレジストを塗布しても、長時間にわたりガラス基板上の全面に均一な膜厚を有する塗膜を形成することのできるロールコータ、及び上記ロールコータを用いガラス基板上の全面に均一なパターンを形成するカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】アプリケータロールの軸方向中央部の直径（Ｄ１）が、軸方向左端部及び軸方向右端部の直径（Ｄ２）より小さく、左中間部の直径（Ｄ３）が、左端から右内側端へ向かって漸増しており、右中間部の直径（Ｄ３）が、右端から左内側端へ向かって漸増している。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その胴表面がゴムのアプリケータロールを有するロールコータにおいて、
１）該アプリケータロールの軸方向中央部（Ｗ１）の直径（Ｄ１）が、軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）及び軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）の直径（Ｄ２）より小さく、
２）上記軸方向中央部（Ｗ１）の左端（Ｅ１）と上記軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）の右内側端（Ｅ２）との左中間部（Ｗ３−Ｌ）の直径（Ｄ３）が、上記左端（Ｅ１）から上記右内側端（Ｅ２）へ向かって漸増しており、
３）上記軸方向中央部（Ｗ１）の右端（Ｆ１）と上記軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）の左内側端（Ｆ２）との右中間部（Ｗ３−Ｒ）の直径（Ｄ３）が、上記右端（Ｆ１）から上記左内側端（Ｆ２）へ向かって漸増していることを特徴とするロールコータ。
【請求項２】
前記アプリケータロールの幅（Ｗ）が４２０ｍｍ、前記軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）及び軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）の直径（Ｄ２）が１５０．０ｍｍの際に、前記軸方向中央部（Ｗ１）の直径（Ｄ１）は１４９．９ｍｍ、前記軸方向中央部（Ｗ１）は３８８ｍｍ、前記軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）及び軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）は各１１ｍｍ、左中間部（Ｗ３−Ｌ）及び右中間部（Ｗ３−Ｒ）は各５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のロールコータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のロールコータで用いる塗布液が、フォトレジストであることを特徴とするロールコータ。
【請求項４】
前記フォトレジストがカラーフィルタを構成するパターンの形成に用いるフォトレジストであることを特徴とする請求項３記載のロールコータ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロールコータを用い、ガラス基板上にフォトレジストを塗布しカラーフィルタを製造することを特徴と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、胴表面がゴム製のアプリケータロールを用いたロールコータに関するものであり、特に、フォトレジストを塗布した際に、長時間にわたりガラス基板上の全面に均一な膜厚を有する塗膜を形成することのできるロールコータに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３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平面図である。また、図４は、図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図３、及び図４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（５０）上にブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）が順次に形成されたものである。
図３、及び図４はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（５２）は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
【０００３】
ブラックマトリックス（５１）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（５２）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。
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（５１）は、ガラス基板（５０）上にブラックマトリックスの材料として樹脂を用いた例である。
このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（５０）上に、例えば、ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジスト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。
【０００５】
また、カラーフィルタの周縁部は、額縁と称している部分である。図３、及び図４に示すカラーフィルタは、額縁の部分、すなわち、カラーフィルタの周縁部の端まで樹脂ブラックマトリックスが形成された例である。
バックライトからの直接光をカラーフィルタの周縁部の端まで遮蔽し、またカラーフィルタの端面から入射する迷光を低減させ画像のコントラストを向上させる機能をもたせたものである。
【０００６】
また、着色画素（５２）は、この樹脂ブラックマトリックス（５１）が形成されたガラス基板（５０）上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法によって、すなわち、着色フォトレジストの塗布膜へのフォトマスクを介した露光、現像処理によって着色画素として形成されたものである。赤色、緑色、青色の着色画素は順次に形成されている。
【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（図示せず）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  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。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。
【０００８】
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。
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、黒色フォトレジスト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。
この移行は、ガラス基板が更に大サイズ化するに伴い著しくなるものと思われる。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にある。
【０００９】
従来、液晶表示装置の製造プロセスにおいて、フォトレジストなどの塗布装置としては、ノズルからガラス基板の中央部に塗布液を滴下した後、ガラス基板を回転させ塗布液を延展させるスピンコータが多く用いられてきた。
このスピンコータは、膜厚の精度が高いのが長所であるが、ガラス基板が大型化するとモーターなどの機械的制約から装置化するのが困難であり、また、塗布液の９５％以上が無駄に浪費されるといった短所がある。
【００１０】
このため、例えば、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度の大きさのガラス基板においては、スリット＆スピンコータ（或いは、コート＆スピンコータとも呼ばれる）が使用され始めた。これは、スリットノズルから塗布液をガラス基板に塗布した後、ガラス基板を回転させて膜厚の均一性を高める方法である。
この方法は、塗布液の利用率は３０〜４０％と大幅に改善されたものの、上記モーターなどの機械的制約は同様なので、装置を更に大型化するのは困難なことである。
【００１１】
これらのコータに代わって、精度の高いスリットコータの開発、実用が進んでいる。スリットコータは、ガラス基板を載置した定盤を、或いは塗布ヘッドを水平移動させながらスリットノズルから塗布液をガラス基板に塗布する方法であり、１ｍ×１．３ｍ、或いは１．５ｍ×１．８ｍ程度の大きさのガラス基板にも対応ができるようになった。
しかし、ガラス基板が更に大型化しても、効率よく廉価に塗布することができる塗布装置として、精度の高いロールコータの開発が進められている。
【００１２】
図１は、ロールコータの一例の概略を模式的に示す断面図である。図１に示すように、模式的に示すロールコータ（１０）は、メタリングロール（１）、ナイフロール（２）、アプリケータロール（３）で構成されている。
メタリングロール（１）は、例えば、ＳＵＳなどを用いた金属製の平ロールである。ナイフロール（２）は、例えば、ＳＵＳなどを用いた金属製の平ロールであり、このナイフロール（２）は回転せずに固定されている。ナイフロール（２）は、コンマロールとも称され、胴表面に切欠き部を有している。ロールコータ上では供給された塗布液を、胴表面と切欠き部の側壁上部との交点でアプリケータロール（３）側へ切り離すようになっている。
【００１３】
アプリケータロール（３）は、例えば、金属製の芯ロールの胴表面にゴム層が設けられた平ロールである。ゴムとしては、例えば、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｌｅｎｅ／ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ／ｄｉｅｎｅ）などが用いられる。
メタリングロール（１）とナイフロール（２）との間に供給された塗布液は、メタリングロール（１）の胴表面とナイフロール（２）の上記交点間のギャップにより皮膜の厚さが
調整され、メタリングロール（１）上に皮膜を形成する。
この皮膜は、メタリングロール（１）からアプリケータロール（３）へ転写され、続いてアプリケータロール（３）からガラス基板（５０）上へ転写されて、ガラス基板（５０）上への塗布液の塗布が行われる。
尚、図１中、矢印は、各々ロールの回転方向、及び進行方向を表している。
【００１４】
しかし、このようなロールコータを用いて、例えば、前記黒色フォトレジストの塗布を行うと、ガラス基板の全面に均一な膜厚を有する塗膜を長時間にわたり形成することは困難である。
表１は、一例として、ロール幅が約４１０ｍｍの上記ロールコータを用い、幅（ａ）４００ｍｍ×長さ（ｂ）３２０ｍｍのガラス基板上に、黒色フォトレジストを塗布した際の塗膜の膜厚分布を示したものである。表１は、塗布開始後、０．５時間が経過した時点での測定値である。
【００１５】
【表１】
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図２は、塗膜の膜厚の測定ポイントの説明図である。図２において、幅（ａ）４００ｍｍのガラス基板の進行方向は白太矢印で示す方向である。符号（Ａ）は、ガラス基板の進行方向の先端部、（Ｂ）は中央部、（Ｃ）は後端部を表している。数値（０）は、幅（ａ）４００ｍｍのガラス基板の幅方向の中央部、数値（−１９５）は中央部（０）から１９５ｍｍ離れた図２中、左端部、数値（１９５）は中央部（０）から１９５ｍｍ離れた図２中、右端部を表している。
表１に示すように、ガラス基板の左端部及び右端部において、塗膜の膜厚が著しく厚い状態である。
尚、図５は、表１に示すデータをグラフに表したものである。
【００１６】
本発明者は、上記のような現象が発生する原因について精査した結果、アプリケータロール（３）のゴム層が、黒色フォトレジスト中の溶剤によって次第に膨潤し、アプリケータロール（３）の胴表面が軸方向に、所謂、樽型の変形をしたためであることを見出した。
図６は、ＥＰＤＭをゴム層の材料として用いたアプリケータロールを黒色フォトレジスト中に２４時間浸漬した後の、ゴム層の膨潤を示した説明図である。縦軸はゴム層の膨潤量であり、直径１５０ｍｍのアプリケータロールにおける直径の増加量である。幅（ａ）４１０ｍｍを有するアプリケータロールの両端部においては膨潤は少なく、両端部以外の領域においては膨潤が大きいことが示されている。
【特許文献１】特開平６−２６５７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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、その胴表面がゴム製のアプリケータロールを用いたロールコータを使用してフォトレジストを塗布しても、長時間にわたりガラス基板上の全面に均一な膜厚を有する塗膜を形成することのできるロールコータを提供することを課題とするものである。
また、上記ロールコータを用いフォトレジストを塗布し、ガラス基板上の全面に均一なパターンを形成するカラーフィルタの製造方法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】
【００１８】
本発明は、その胴表面がゴムのアプリケータロールを有するロールコータにおいて、
１）該アプリケータロールの軸方向中央部（Ｗ１）の直径（Ｄ１）が、軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）及び軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）の直径（Ｄ２）より小さく、
２）上記軸方向中央部（Ｗ１）の左端（Ｅ１）と上記軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）の右内側端（Ｅ２）との左中間部（Ｗ３−Ｌ）の直径（Ｄ３）が、上記左端（Ｅ１）から上記右内側端（Ｅ２）へ向かって漸増しており、
３）上記軸方向中央部（Ｗ１）の右端（Ｆ１）と上記軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）の左内側端（Ｆ２）との右中間部（Ｗ３−Ｒ）の直径（Ｄ３）が、上記右端（Ｆ１）から上記左内側端（Ｆ２）へ向かって漸増していることを特徴とするロールコータである。
【００１９】
また、本発明は、上記発明によるロールコータにおいて、前記アプリケータロールの幅（Ｗ）が４２０ｍｍ、前記軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）及び軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）の直径（Ｄ２）が１５０．０ｍｍの際に、前記軸方向中央部（Ｗ１）の直径（Ｄ１）は１４９．９ｍｍ、前記軸方向中央部（Ｗ１）は３８８ｍｍ、前記軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）及び軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）は各１１ｍｍ、左中間部（Ｗ３−Ｌ）及び右中間部（Ｗ３−Ｒ）は各５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のロールコータである。
【００２０】
また、本発明は、請求項１又は請求項２記載のロールコータで用いる塗布液が、フォトレジストであることを特徴とするロールコータである。
【００２１】
また、本発明は、請求項３記載のロールコータにおいて、前記フォトレジストがカラーフィルタを構成するパターンの形成に用いるフォトレジストであることを特徴とするロールコータである。
【００２２】
また、本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロールコータを用い、ガラス基板上にフォトレジストを塗布しカラーフィルタを製造することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、胴表面がゴムのアプリケータロールの軸方向中央部の直径（Ｄ１）が、軸方向左端部及び軸方向右端部の直径（Ｄ２）より小さく、軸方向中央部の左端と軸方向左端部の右内側端との左中間部の直径（Ｄ３）が、左端から右内側端へ向かって漸増しており、軸方向中央部の右端と軸方向右端部の左内側端との右中間部の直径（Ｄ３）が、右端から左内側端へ向かって漸増しているロールコータであるので、フォトレジストを塗布しても、長時間にわたりガラス基板上の全面に均一な膜厚を有する塗膜を形成することのできるロールコータとなる。
【００２４】
また、本発明は、上記ロールコータを用い、ガラス基板上にフォトレジストを塗布しカラーフィルタを製造するカラーフィルタの製造方法であるので、樹脂ブラックマトリックスや着色画素などを、ガラス基板の全面に均一なパターンを形成することのできるカラーフィルタの製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図７は、本発明によるロールコータにおけるアプリケータロールの一例を模式的に示す断面図である。図７に示すアプリケータロールは、その胴表面がゴムである。
【００２６】
図７に示すように、アプリケータロールの軸方向中央部（Ｗ１）の直径（Ｄ１）は、軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）及び軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）の直径（Ｄ２）より小さい。また、上記軸方向中央部（Ｗ１）の左端（Ｅ１）と上記軸方向左端部（Ｗ２−Ｌ）の右内側端（Ｅ２）との左中間部（Ｗ３−Ｌ）の直径（Ｄ３）は、上記左端（Ｅ１）から上記右内側端（Ｅ２）へ向かって漸増している。また、上記軸方向中央部（Ｗ１）の右端（Ｆ１）と上記軸方向右端部（Ｗ２−Ｒ）の左内側端（Ｆ２）との右中間部（Ｗ３−Ｒ）の直径（Ｄ
３）が、上記右端（Ｆ１）から上記左内側端（Ｆ２）へ向かって漸増している。
すなわち、本発明におけるアプリケータロールの胴の断面は、所謂、糸巻型をしている。
【００２７】
このように、軸方向中央部の直径（Ｄ１）を軸方向左端部及び軸方向右端部の直径（Ｄ２）より小さくしてあるには、長時間にわたってフォトレジストを塗布した際に、フォトレジスト中の溶剤によってゴムに膨潤があっても、塗膜の膜厚への影響を低減させるためである。これにより、長時間にわたりガラス基板上の全面に均一な膜厚を有する塗膜を形成することのできるロールコータとなる。
【００２８】
上記軸方向中央部の直径（Ｄ１）と、軸方向左端部及び軸方向右端部の直径（Ｄ２）の差は、使用するゴムの種類や厚さ、フォトレジスト中の溶剤の種類、アプリケータロールの胴幅や直径により異なったものとなるので、適宜に設定される。具体的には、例えば、前記アプリケータロールの幅（Ｗ）が４２０ｍｍ、前記軸方向左端部及び軸方向右端部の直径（Ｄ２）が１５０．０ｍｍの際に、前記軸方向中央部の直径（Ｄ１）は１４９．９ｍｍ程度、前記軸方向中央部は３８８ｍｍ程度、前記軸方向左端部及び軸方向右端部は各１１ｍｍ程度、左中間部及び右中間部は各５ｍｍ程度のものである。
【００２９】
表２は、ロール幅が約４２０ｍｍの本発明における上記アプリケータロールを設けたロールコータを用い、前記表１におけると同様に幅（ａ）４００ｍｍ×長さ（ｂ）３２０ｍｍのガラス基板上に、黒色フォトレジストを塗布した際の塗膜の膜厚分布を示したものである。表２は、塗布開始後、０．５時間が経過した時点での測定値である。
【００３０】
塗膜の膜厚の測定ポイントは、図２の説明図と同様である。表２に示すように、ガラス基板の進行方向の先端部（Ａ）、中央部（Ｂ）、後端部（Ｃ）のいずれにおいても、ガラス基板の左端部から右端部まで塗膜の膜厚は均一である。すなわち、ガラス基板の全面にわたって膜厚は均一であることが示されている。
尚、図８は、表２に示すデータをグラフに表したものである。
【００３１】
【表２】
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また、本発明は、ロールコータで使用するフォトレジストがカラーフィルタを構成するパターンの形成に用いるフォトレジストであることを特徴としている。
フォトレジストは、例えば、フォトエッチング用のレジストパターンを形成するためにフォトレジストを用いた際には、エッチング後にはそのレジストパターンは剥離除去される。しかし、カラーフィルタにおいては、前記のように、黒色フォトレジストを用いてパターンに形成した樹脂ブラックマトリックスや、着色フォトレジストを用いてパターンに形成した着色画素は、カラーフィルタを構成する部位であり、各々のパターンの性能が集約されカラーフィルタの品質が成り立つものである。
【００３２】
すなわち、ガラス基板上に形成されるフォトレジストの膜厚は、全面に均一であることがより重要であり、本発明によるロールコータは精度の高い塗膜の形成に適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ロールコータの一例の概略を模式的に示す断面図である。
【図２】塗膜の膜厚の測定ポイントの説明図である。
【図３】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平面図である。
【図４】図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図５】表１に示すデータをグラフに表したものである。
【図６】アプリケータロールを黒色フォトレジスト中に２４時間浸漬した後のゴム層の膨潤を示した説明図である。
【図７】本発明によるロールコータにおけるアプリケータロールの一例を模式的に示す断面図である。
【図８】表２に示すデータをグラフに表したものである。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・メタリングロール
２・・・ナイフロール
３・・・アプリケータロール
１０・・・ロールコータ
５０・・・ガラス基板
５１・・・ブラックマトリックス
５２・・・着色画素
Ａ・・・ガラス基板の進行方向の先端部
Ｂ・・・ガラス基板の進行方向の中央部
Ｃ・・・ガラス基板の進行方向の後端部
Ｄ１・・・軸方向中央部の直径
Ｄ２・・・軸方向左端部及び軸方向右端部の直径
Ｄ３・・・軸方向左中間部及び軸方向右中間部の直径
Ｅ１・・・軸方向中央部の左端
Ｅ２・・・軸方向左端部の右内側端
Ｆ１・・・軸方向中央部の右端
Ｆ２・・・軸方向右端部の左内側端
Ｗ・・・アプリケータロール胴の横幅
Ｗ１・・・アプリケータロールの軸方向中央部
Ｗ２−Ｌ・・・軸方向左端部
Ｗ２−Ｒ・・・軸方向右端部
Ｗ３−Ｌ・・・軸方向左中間部
Ｗ３−Ｒ・・・軸方向右中間部
【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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