カラーフィルタ製造装置、カラーフィルタ製造方法、乾燥装置、乾燥方法、表示装置の製造装置、表示装置の製造方法
【課題】溶剤の結露を抑制して結露に起因する欠陥の発生を防止し、歩留まりを向上させることを可能とするカラーフィルタ製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】減圧加熱装置８は、減圧部９によりチャンバ４１内の空気を吸引して減圧し、加熱部１０はチャンバ４１内の温度低下を抑制すると同時に基板３の着色層４５を加熱する。着色層４５から水分や溶剤が気化して気化成分５１が生じる。気化成分５１は、チャンバ４１内に蒸散して滞留する。加熱部１０がチャンバ４１内を上部から加熱することにより気化成分５１が結露することを防止する。従って結露に起因する欠陥の発生を防止することができる。また、加熱部１０は、チャンバ４１内の温度低下を抑制すると同時に着色層４５を加熱するので、着色層４５からの水分や溶剤の気化を促進し乾燥時間を短縮することができる。
【解決手段】減圧加熱装置８は、減圧部９によりチャンバ４１内の空気を吸引して減圧し、加熱部１０はチャンバ４１内の温度低下を抑制すると同時に基板３の着色層４５を加熱する。着色層４５から水分や溶剤が気化して気化成分５１が生じる。気化成分５１は、チャンバ４１内に蒸散して滞留する。加熱部１０がチャンバ４１内を上部から加熱することにより気化成分５１が結露することを防止する。従って結露に起因する欠陥の発生を防止することができる。また、加熱部１０は、チャンバ４１内の温度低下を抑制すると同時に着色層４５を加熱するので、着色層４５からの水分や溶剤の気化を促進し乾燥時間を短縮することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタ製造装置及び製造方法に関する。詳細には、着色層の加熱乾燥を行うカラーフィルタ製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話の普及に伴い、高精細かつ軽薄な表示装置が必要とされる。表示装置は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。これらの表示装置の構成部材として、カラーフィルタが用いられる。
【０００３】
カラーフィルタにおける着色層の形成方法として、インクジェット法、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法等の各種方法がある。
インクジェット法では、基板上にパターン形成されたインク受容層にインクを付与することにより、着色層が形成される。あるいは、基板上に遮光部により画設された開口部にインクを塗布することにより、着色層が形成される。インク受容層あるいはインクを乾燥及び硬化させるためには、加熱工程が必要となる。例えば、ホットプレートを用いて加熱することにより、プリベイク（乾燥工程）及びポストベイク（硬化工程）が行われる。一般に、吐出安定性を確保するために遅乾性溶媒（例えば、沸点２５０℃）がインクの主溶剤として用いられる。加熱により溶剤を気化（揮発）させることによりプリベイクが行われる。
【０００４】
また、減圧環境下において加熱乾燥を行うことにより、乾燥時間の短縮化を図るカラーフィルタの製造方法が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８２０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、減圧環境下で加熱乾燥を行う場合、溶剤の気化成分が減圧室（減圧チャンバ）の上蓋等の内面に付着して結露が生じ、結露した溶剤が落下して基板上に再付着し、混色や色ムラ等の欠陥が生じるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、溶剤の結露を抑制して結露の滴下に起因する欠陥の発生を防止し、歩留まりを向上させることを可能とするカラーフィルタ製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために第１の発明は、基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造装置であって、前記基板を収容する容器と、前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、を具備し、前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とするカラーフィルタ製造装置である。
【０００９】
カラーフィルタ製造装置は、基板を容器に収容し、当該基板の着色層に含まれる溶媒成分（水分や溶剤成分やバインダ）を気化させる。容器内の上方を加熱する上方加熱部は、着色層からの気化成分の温度低下を抑制して液化を防止する。
【００１０】
これにより、気化成分が結露となり液滴となって落下することを防止できるので、液滴が基板の着色層に再付着することがない。従って、混色や色ムラ等の欠陥を防止することができる。
【００１１】
また、カラーフィルタ製造装置は、容器内の下方を加熱する下方加熱部を具備し、上方加熱部及び下方加熱部による加熱処理により着色層に含まれる溶媒成分を気化させるようにしても良い。このように、着色層を加熱することにより、乾燥時間の短縮を図ることができる。
上方加熱部及び下方加熱部としての加熱源は、例えばホットプレート、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙｓ：赤外線）ヒータ、電熱線、ランプ等を用いることができる。
【００１２】
また、着色層の加熱乾燥は、減圧環境下で行うようにしてもよい。このように、減圧環境下で加熱乾燥を行うことにより、乾燥時間の短縮及び着色層の表面形状の改善を図ることができる。
【００１３】
第２の発明は、基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法であって、前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、を具備し、前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とするカラーフィルタ製造方法である。
【００１４】
第２の発明は、基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法に関する発明である。
【００１５】
第３の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥装置であって、前記基板を収容する容器と、前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、を具備し、前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする乾燥装置である。
【００１６】
第３の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥装置に関する発明である。
【００１７】
第４の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥方法であって、前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、を具備し、前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする乾燥方法である。
【００１８】
第４の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥方法に関する発明である。
【００１９】
第５の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、前記基板を収容する容器と、前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、を具備し、前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする表示装置の製造装置である。
【００２０】
第５の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置に関する発明である。
【００２１】
第６の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、を具備し、前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【００２２】
第６の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法に関する発明である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、溶剤の結露を防止して結露の滴下に起因する欠陥の発生を防止し、歩留まりを向上させることを可能とするカラーフィルタ製造装置及び製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るカラーフィルタ製造装置及び製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００２５】
（１．カラーフィルタ製造装置１の構成）
最初に、図１を参照しながら、カラーフィルタ製造装置１の構成について説明する。
図１は、カラーフィルタ製造装置１の構成図である。
【００２６】
カラーフィルタ製造装置１は、制御部２、基板３が載置される吸着テーブル４、インクジェットヘッド５、移動部６、アライメントカメラ７、減圧加熱装置８から構成される。
カラーフィルタ製造装置１は、基板３に対してインクジェットヘッド５からインクを吐出してパターニングを行い、カラーフィルタを製造する装置である。
【００２７】
基板３は、ガラス基板やフィルム基板である。
吸着テーブル４は、基板３を吸着して固定するテーブルである。基板の吸着は、例えば、吸着テーブル４と基板３との間の空気を減圧あるいは真空にすることにより行われる。この場合、吸着テーブルには、空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。
【００２８】
インクジェットヘッド５は、着色剤等を含むインクを吐出する装置である。インクジェットヘッド５は、基板３上に形成されたインク受容層にインクを付与したり、遮光部により画設された開口部にインクを塗布する。
移動部６は、吸着テーブル４及びインクジェットヘッド５の移動及び位置決めを行う装置である。尚、移動機構としては、汎用のガイド機構や移動用アクチュエータを用いることができる。例えば、移動用アクチュエータとして、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータを用い、ガイド機構として、直線移動機構、エアースライドを用いることができる。
アライメントカメラ７は、基板３の位置座標を検出するために、基板３の所定箇所（基板上に形成されるアライメントマーク等）を撮像するカメラである。
【００２９】
減圧加熱装置８は、減圧環境下で加熱を行う装置である。減圧加熱装置８は、減圧部９及び加熱部１０を備える。減圧加熱装置８は、基板３に対して減圧環境下で加熱を行い、インクが付与されたインク受容層あるいや塗布されたインクを乾燥及び硬化させる。減圧加熱装置８の詳細については後述する。
【００３０】
制御部２は、演算処理や各装置の動作制御を行う装置である。制御部２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリを備える。制御部２は、アライメントカメラ７による撮像画像に基づいて基板３の位置座標を算出し、移動部６を介してインクジェットヘッド５及び基板３の移動及び位置決めを行う。また、制御部２は、インクジェットヘッド５におけるインク吐出タイミングを制御する。
【００３１】
（２．カラーフィルタ製造方法）
次に、図２及び図３を参照しながら、カラーフィルタ製造方法について説明する。
【００３２】
（２−１．インク受容層にインクを付与するカラーフィルタ製造方法）
図２は、インク受容層にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図である。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、基板３に遮光層２１及びインク受容層２２が形成される。遮光層２１は、光を透過させない層である。遮光層２１は、着色層を画設するブラックマトリクスあるいはブラックストライプである。遮光層２１に関しては、インク受容層２２の上に形成するようにしてもよい。インク受容層２２は、インク付与により着色される着色媒体である。
図２（ｂ）に示すように、フォトマスク２４を用いて光２３を照射してパターン露光が行われる。インク受容層２２にネガ型の樹脂組成物が用いられる場合、露光部分のインク受容層２２は、インク受容能を失って非着色域２５となる。露光部分以外のインク受容層２２は、着色域２６となる。
【００３４】
図２（ｃ）に示すように、インクジェットヘッド５からインク２７が吐出される。インク２７は、染料あるいは顔料等の着色剤を含有する。インク受容層２２の着色域２６にインク２７が付与されて着色される。インク２７は、インク受容層２２の着色域２６に吸収されて拡散する。着色された着色域２６と着色されない非着色域２５とからなる着色層２８が形成される。この段階では、着色層２８は、水分や溶剤成分を含み、湿潤状態（ウェット状態）である。
図２（ｄ）に示すように、着色層２８が形成された基板３は、減圧加熱装置８に搬送される。減圧加熱装置８は、基板３を減圧環境下で加熱し、着色層２８に含まれる水分や溶剤成分を除去して乾燥させる。その後、減圧加熱装置８は、基板３をさらに高温で加熱して着色層２８全体を硬化させる。
図２（ｅ）に示すように、着色層２８上に必要に応じて保護層２９を形成してもよい。
【００３５】
以上の過程を経て、基板３に形成されるインク受容層２２にインク２７を付与することにより、カラーフィルタが製造される。
【００３６】
（２−２．開口部にインクを塗布するカラーフィルタ製造方法）
図３は、開口部にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図である。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、基板３に遮光層３１が形成される。遮光層３１は、隔壁部である。遮光層３１により、各画素に対応する開口部が形成される。
図３（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド５からインク３２が吐出される。インク３２は、染料あるいは顔料等の着色剤を含有する。開口部にインク３２が塗布され、着色層３３が形成される。この段階では、着色層３３は、水分や溶剤成分を含み、湿潤状態（ウェット状態）である。
図３（ｃ）に示すように、着色層３３が形成された基板３は、減圧加熱装置８に搬送される。減圧加熱装置８は、基板３を減圧環境下で加熱し、着色層３３に含まれる水分や溶剤成分を除去して乾燥させる。その後、減圧加熱装置８は、基板３をさらに高温で加熱して着色層３３全体を硬化させる。
図３（ｄ）に示すように、着色層３３上に必要に応じて保護層３４を形成してもよい。
【００３８】
以上の過程を経て、基板３に形成される開口部にインク３２を塗布することにより、カラーフィルタが製造される。
【００３９】
（３．減圧加熱装置８）
次に、図４を参照しながら、第１の実施の形態に係る減圧加熱装置８について説明する。
図４は、減圧加熱装置８の構成図である。
減圧加熱装置８では、チャンバ４１の上方に加熱部１０が設けられる。
【００４０】
減圧加熱装置８は、基板３を収容するチャンバ４１に減圧部９と加熱部１０とが設けられて構成される。減圧部９は、チャンバ４１内の空気を吸引する減圧装置である。減圧部９は、例えば、真空ポンプである。加熱部１０は、チャンバ４１内の上方に設けられチャンバ４１内を加熱する装置である。加熱部１０は、例えば、ホットプレート、電熱線、ランプ、赤外線放射装置等である。尚、図４の着色層４５は、図２の着色層２８及び図３の着色層３３に相当する。
【００４１】
（４．減圧加熱装置８による乾燥処理）
次に、図５及び図６を参照しながら、減圧加熱装置８による乾燥処理について説明する。
図５は、減圧加熱装置８による乾燥処理を示す図である。
図６は、減圧加熱装置８内部の、基板３からの距離と温度の関係を示す図である。
【００４２】
減圧加熱装置８は、減圧部９によりチャンバ４１内の空気を吸引して減圧する。基板３の着色層４５から水分や溶剤が気化して気化成分５１が生じ、チャンバ４１内に蒸散し滞留する。加熱部１０がチャンバ４１内の上部を加熱することにより、チャンバ４１内に滞留する気化成分５１が温度低下によって結露することが抑制される。従って、チャンバ４１内の上部を加熱することにより、気化成分５１が結露して滴下し基板３の着色層４５に再付着することを防止することができる。
【００４３】
また、加熱部１０はチャンバ４１内の温度低下を防止するだけでなく、加熱部１０が基板３の着色層４５を上方から加熱することにより、着色層４５からの水分や溶剤の気化を促進する。
【００４４】
図６は、減圧加熱装置８内部の、基板３からの距離と温度の関係（温度分布８１）を示す図である。図６の横軸は「基板３からの距離」を示し、右端はチャンバ４１の最上部位置、左端は基板３の位置である。図６の縦軸は温度を示す。加熱部１０をチャンバ４１内の上方に設置するので、チャンバ４１内の温度は、加熱部１０の近傍が最大値を示し、加熱部１０からの距離に応じて徐々に低下する温度分布８１を示す。
尚、温度分布８１は、加熱部１０の加熱温度、加熱時間、基板３と加熱部１０との距離を変更することによって調整することができる。気化成分５１が液化しないように温度分布８１を適宜調整することが望ましい。
【００４５】
このように、第１の実施の形態では、気化成分５１の結露を抑制するので、気化成分５１の結露が着色層４５に滴下して再付着することを防止する。従って、混色や色ムラ等の欠陥を防止することができる。また、着色層４５を上方から加熱することにより、着色層４５の乾燥時間の短縮を図ることができる。
【００４６】
（５．第２の実施の形態）
次に、図７を参照しながら、第２の実施の形態に係る減圧加熱装置８ａについて説明する。
図７は、減圧加熱装置８ａの構成図である。
減圧加熱装置８ａでは、チャンバ４１内の上方に加熱部１０−１が設けられると共に、チャンバ４１内の下方に加熱部１０−２が設けられる。
【００４７】
加熱部１０−２は、チャンバ４１内の下方に設けられ、基板３を下方から加熱する装置である。加熱部１０−２は、例えば、ホットプレート、電熱線、ランプ、赤外線放射装置等である。
【００４８】
（６．減圧加熱装置８ａによる乾燥処理）
次に、図８及び図９を参照しながら、減圧加熱装置８ａによる乾燥処理について説明する。
図８は、減圧加熱装置８ａによる乾燥処理を示す図である。
図９は、減圧加熱装置８ａ内部の、基板３からの距離と温度の関係を示す図である。
【００４９】
減圧加熱装置８ａは、減圧部９によりチャンバ４１内の空気を吸引して減圧する。基板３の着色層４５から水分や溶剤が気化して気化成分５１が生じ、チャンバ４１内に蒸散し滞留する。加熱部１０−１がチャンバ４１内の上部を加熱することにより、チャンバ４１内に滞留する気化成分５１が温度低下によって結露することが抑制される。従って、チャンバ４１内の上部を加熱することにより、気化成分５１が結露して滴下し基板３の着色層４５に再付着することを防止することができる。加熱部１０−１はチャンバ４１内の温度低下を防止するだけでなく、基板３の着色層４５を上方から加熱することにより、着色層４５からの水分や溶剤の気化を促進する。
【００５０】
また、チャンバ４１内の下方に設けられる加熱部１０−２は、基板３の着色層４５を下方から加熱する。着色層４５を、上方から加熱部１０−１、及び下方から加熱部１０−２を用いて加熱することにより、着色層４５からの水分や溶剤の気化を効果的に促進することができる。
【００５１】
図９は、減圧加熱装置８ａ内部の、基板３からの距離と温度の関係（温度分布８３）を示す図である。加熱部１０−１をチャンバ４１内の上方に設置し、加熱部１０−２をチャンバ４１内の下方（基板３の下方）に設置するので、チャンバ４１内の温度は、加熱部１０−１と加熱部１０−２の近傍で極大値を示し、加熱部１０−１及び加熱部１０−２からの距離に応じて徐々に低下する温度分布８３を示す。
尚、温度分布８３は、加熱部１０−１及び加熱部１０−２の加熱温度、加熱時間、基板３と加熱部１０との距離を変更することによって調整することができる。気化成分５１が液化しないように温度分布８３を適宜調整することが望ましい。
【００５２】
このように、第２の実施の形態では、気化成分５１の結露を抑制するので、第１の実施の形態と同様に、混色や色ムラ等の欠陥を防止することができる。また、基板３を上方、下方から同時に加熱することにより、着色層４５の乾燥時間をより効果的に短縮することができる。
【００５３】
（７．表示装置９１の製造）
図１０は、表示装置９１を示す図である。ここでは、表示装置９１として液晶ディスプレイパネルを挙げて説明する。
基板９２は、カラーフィルタ製造装置１により製造されたカラーフィルタである。基板９２には、液晶封入空間を確保するためのスペーサ９６が形成される。基板９３は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のアレイ基板である。基板９２と基板９３とを貼り合わせ、基板の周辺部分にシール材９４を設け、基板間に液晶９７を封入することにより、表示装置９１が製造される。
【００５４】
（８．実施例）
以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
【００５５】
［１．実施例］
［１−１．着色層形成用基板作製］
カラーフィルタ用ガラス材として用いられている厚み０．７ｍｍ、横３７０ｍｍ、縦４７０ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ社製ＥＡＧＬＥ２０００を用意し、このガラス基材上にフォトリソグラフィ法にて樹脂製のブラックマトリクスを形成した。
ブラックマトリクスは開口部が１５０μｍ×４２０μｍ、遮光部分の線幅が縦９０μｍ、横２０μｍとなるように形成し、横方向に１７０μｍピッチ、縦方向に５１０μｍピッチにて縦方向に６００画素、横方向に２４００画素（８００×３）配置されるものとした。またこの際、遮光部分の膜厚は平均１．５μｍとした。
上記ブラックマトリクス付ガラス基材に対し、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ処理を加えることにより、ブラックマトリクスの表面を撥液性に、それ以外の領域（着色層形成用領域）を親液性とした。このとき表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角は、ブラックマトリクス上で６０°、着色層形成用領域で１０°であった。
【００５６】
［１−２．着色層形成工程］
上記親疎液性を有する着色層形成用基板に対し、インクジェットヘッドを用いて着色層形成用塗工液を塗布した。着色層形成用塗工液は、カラーフィルタ用顔料と熱硬化型樹脂等からなるＲＧＢ各色の顔料分散型インクを用い、１つの開口部（着色層形成用領域）あたり５０滴にて所望のカラーフィルタの色が表現できるように濃度を設計したものを用いた。
このときのインクジェットヘッドへの印加電圧は７５Ｖ、パルス幅は２μｓであった。また、インクジェットヘッドは１ヘッドにつき１２８ノズルを有するものを用い、１色につき１ヘッド、すなわちＲＧＢ３色にて３ヘッドを用いた。
塗布は、各着色層形成用領域（１画素）あたり１ノズルが配置されるように位置決めして行い、ノズルから吐出された着色層形成用塗工液の各液滴が、上記着色層形成用領域内に着弾するように行った。また、着色層形成用塗工液は画素短手方向にＲＧＢの順に繰り返し配置し、画素長手方向には同色が並ぶように配置した。そして、インクジェットヘッドを画素長手方向に走査しつつ着色層形成用塗工液を塗布した。この際、各色の着色層形成用塗工液は開口部全域に塗れ広がり、かつ異なる色同士混色することは無かった。
【００５７】
［１−３．減圧加熱乾燥工程］
上記着色層形成用塗工液を着弾させたカラーフィルタ用基板を基板下方および基板上方に加熱機構を備えた減圧加熱乾燥装置内に配置し減圧加熱乾燥した。
基板と下方加熱ステージとのギャップはＳＵＳ製の５ｍｍピンを用いて設定した。また、基板と上方加熱源とのギャップは８０ｍｍに設定した。加熱温度は上方加熱部を３０℃、下方加熱部を３０℃に設定した。減圧圧力は１０Ｐａ、減圧保持時間７０ｓｅｃに設定した。尚、設定減圧圧力到達時間は１５ｓｅｃであった。尚、この時の基板温度は３０℃であった。
プリベイク後の減圧乾燥装置内を観察した結果、結露の発生は無かった。そして、着色層形成用塗工液は、先端の直径が１２μｍの針で５ｍｇの圧力にて表面を触針しても傷が入らない程度に固化し、混色しない状態であった。
【００５８】
［１−４．ポストベイク工程］
上記、プリベイク後が終了したカラーフィルタ用基板を２００℃のオーブンに設置し、３０分間ポストベイクを行った。
【００５９】
［１−５．着色層形状検査工程］
上記ポストベイク後のカラーフィルタ用基板の着色層を、Ｍｉｃｒｏｍａｐ社三次元非接触表面形状計測装置ｍｉｃｒｏｍａｐ５５７を用いて測定した。測定は、カラーフィルタ用基板の中央部および額縁部の着色層形成領域（１画素）、すなわち１７０μｍ×５１０μｍの範囲における表面形状を計測した。
カラーフィルタ用基板の中央部および額縁部の画素断面形状について比較した結果、形状は同じであった。また、クラック、表面荒れ、色ムラ等、表示に影響を及ぼすといった欠陥が無く、良質なカラーフィルタ用基板が作製できた。
【００６０】
［２．比較例］
減圧加熱乾燥工程に関して、［実施例］では加熱温度として、上方加熱部を３０℃、下方加熱部を３０℃に設定したのに対して、［比較例］では、加熱は下方加熱部のみを使用して温度を３０℃に設定した。尚、［比較例］では［実施例］と同様に着色層形成用基板作製、着色層形成工程、ポストベイク工程を行った。
【００６１】
［２−１．着色層形成用基板作製］
［実施例１］と同様であるので説明を省略する。
【００６２】
［２−２．着色層形成工程］
［実施例１］と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
［２−３．減圧加熱乾燥工程］
上記着色層形成用塗工液を着弾させたカラーフィルタ用基板を基板下方および基板上方に加熱機構を備えた減圧加熱乾燥装置内に配置し減圧加熱乾燥した。
基板と下方加熱ステージとのギャップはＳＵＳ製の５ｍｍピンを用いて設定した。また、基板と上方加熱部とのギャップは８０ｍｍに設定した。加熱は下方加熱部のみを使用し、温度を３０℃に設定した。減圧圧力は１０Ｐａ、減圧保持時間７０ｓｅｃに設定した。尚、設定減圧圧力到達時間は１５ｓｅｃであった。尚、この時の基板温度は３０℃であった。
プリベイク後の減圧乾燥装置内を観察した結果、上方加熱部の周囲に結露が発生した。着色層形成用塗工液は、先端の直径が１２μｍの針で５ｍｇの圧力にて表面を触針しても傷が入らない程度に固化し、混色しない状態であったが、結露した溶剤が再付着した痕跡があった部位では混色していた。
【００６４】
［２−４．ポストベイク工程］
［実施例１］と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
［２−５．着色層形状検査工程］
上記ポストベイク後のカラーフィルタ用基板の着色層を、Ｍｉｃｒｏｍａｐ社三次元非接触表面形状計測装置ｍｉｃｒｏｍａｐ５５７を用いて測定した。測定は、カラーフィルタ用基板の中央部および額縁部の着色層形成領域（１画素）、すなわち１７０μｍ×５１０μｍの範囲における表面形状を計測した。
カラーフィルタ用基板の中央部および額縁部の画素断面形状について比較した結果、形状は同じであった。しかし、結露した溶剤の再付着に起因した混色および色ムラがあり、良質なカラーフィルタ用基板は作製出来なかった。
【００６６】
［３．上方加熱温度と下方加熱温度］
図１１は、上方加熱温度と下方加熱温度毎の結露発生状況及び着色層欠陥状況の結果を示す図である。
【００６７】
図１１の結露発生状況の結果を参照すると、上方加熱温度が２５℃以下では結露が発生し、３０℃以上では結露の発生が無い。
また、上方加熱部と下方加熱部が２５℃以下の場合、着色層に変形が生じ、上方加熱部または下方加熱部のいずれかが１００℃を超える場合、着色層表面にクラックの欠陥が生じる。
【００６８】
以上の結果から、結露を防止するには結露が発生する部位の温度を３０℃以上１００℃以下にすることが望ましい。
また、着色層の変形やクラック等の表示に影響を及ぼすといった欠陥を防止するには基板温度を３０℃以上１００℃以下にすることが望ましい。
【００６９】
（９．その他）
以上詳細に説明したように、減圧加熱装置の上方に加熱部を設け着色層からの気化成分の結露を抑制するので、結露が滴下して着色層へ再付着することを防止することができる。従って、混色や色ムラ等の欠陥を防止することができ、カラーフィルタ製造における歩留まりの向上に効果がある。
また、加熱部は容器内の温度低下を防止して結露を抑制するだけではなく、加熱部が着色層を加熱することにより、着色層の乾燥時間を短縮することができる。
【００７０】
尚、減圧乾燥装置に加熱部を設けるものとして説明したが、減圧部を備えない乾燥装置に加熱部を設けた場合であっても、気化成分の結露を防止することができる。但し、減圧環境下で加熱した場合には、乾燥時間の短縮や均一膜厚の着色層形成を実現することができる。特に、面付け周縁部では、他の部分より膜厚が大きくなりがちであるが、減圧環境下で加熱乾燥及び加熱硬化させることにより、面付け周縁部の着色層の表面形状を改善することができる。
また、インクの吐出は、インクジェットヘッドに限られず、例えば、ディスペンサ等を用いることもできる。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタ製造装置及び製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】カラーフィルタ製造装置１の構成図
【図２】インク受容層にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図
【図３】開口部にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図
【図４】減圧加熱装置８の構成図
【図５】減圧加熱装置８による乾燥処理を示す図
【図６】チャンバ４１内の温度分布８１を示すグラフ
【図７】減圧加熱装置８ａの構成図
【図８】減圧加熱装置８ａによる乾燥処理を示す図
【図９】チャンバ４１内の温度分布８３を示すグラフ
【図１０】表示装置９１を示す図
【図１１】上方加熱温度と下方加熱温度毎の結露発生状況及び着色層欠陥状況の結果を示す図
【符号の説明】
【００７３】
１………カラーフィルタ製造装置
２………制御部
３………基板
４………吸着テーブル
５………インクジェットヘッド
６………移動部
７………アライメントカメラ
８、８ａ………減圧加熱装置
９………減圧部
１０、１０−１、１０−２………加熱部
２１、３１………遮光層
２２………インク受容層
２３………光
２４………フォトマスク
２５………非着色域
２６………着色域
２７、３２………インク
２８、３３、４５………着色層
２９、３４………保護層
４１………チャンバ
５１………気化成分
８１、８３………温度分布
９１………表示装置
９２………カラーフィルタ基板
９３………アレイ基板
９４………シール材
９６………スペーサ
９７………液晶
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタ製造装置及び製造方法に関する。詳細には、着色層の加熱乾燥を行うカラーフィルタ製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話の普及に伴い、高精細かつ軽薄な表示装置が必要とされる。表示装置は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。これらの表示装置の構成部材として、カラーフィルタが用いられる。
【０００３】
カラーフィルタにおける着色層の形成方法として、インクジェット法、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法等の各種方法がある。
インクジェット法では、基板上にパターン形成されたインク受容層にインクを付与することにより、着色層が形成される。あるいは、基板上に遮光部により画設された開口部にインクを塗布することにより、着色層が形成される。インク受容層あるいはインクを乾燥及び硬化させるためには、加熱工程が必要となる。例えば、ホットプレートを用いて加熱することにより、プリベイク（乾燥工程）及びポストベイク（硬化工程）が行われる。一般に、吐出安定性を確保するために遅乾性溶媒（例えば、沸点２５０℃）がインクの主溶剤として用いられる。加熱により溶剤を気化（揮発）させることによりプリベイクが行われる。
【０００４】
また、減圧環境下において加熱乾燥を行うことにより、乾燥時間の短縮化を図るカラーフィルタの製造方法が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８２０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、減圧環境下で加熱乾燥を行う場合、溶剤の気化成分が減圧室（減圧チャンバ）の上蓋等の内面に付着して結露が生じ、結露した溶剤が落下して基板上に再付着し、混色や色ムラ等の欠陥が生じるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、溶剤の結露を抑制して結露の滴下に起因する欠陥の発生を防止し、歩留まりを向上させることを可能とするカラーフィルタ製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために第１の発明は、基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造装置であって、前記基板を収容する容器と、前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、を具備し、前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とするカラーフィルタ製造装置である。
【０００９】
カラーフィルタ製造装置は、基板を容器に収容し、当該基板の着色層に含まれる溶媒成分（水分や溶剤成分やバインダ）を気化させる。容器内の上方を加熱する上方加熱部は、着色層からの気化成分の温度低下を抑制して液化を防止する。
【００１０】
これにより、気化成分が結露となり液滴となって落下することを防止できるので、液滴が基板の着色層に再付着することがない。従って、混色や色ムラ等の欠陥を防止することができる。
【００１１】
また、カラーフィルタ製造装置は、容器内の下方を加熱する下方加熱部を具備し、上方加熱部及び下方加熱部による加熱処理により着色層に含まれる溶媒成分を気化させるようにしても良い。このように、着色層を加熱することにより、乾燥時間の短縮を図ることができる。
上方加熱部及び下方加熱部としての加熱源は、例えばホットプレート、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙｓ：赤外線）ヒータ、電熱線、ランプ等を用いることができる。
【００１２】
また、着色層の加熱乾燥は、減圧環境下で行うようにしてもよい。このように、減圧環境下で加熱乾燥を行うことにより、乾燥時間の短縮及び着色層の表面形状の改善を図ることができる。
【００１３】
第２の発明は、基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法であって、前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、を具備し、前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とするカラーフィルタ製造方法である。
【００１４】
第２の発明は、基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法に関する発明である。
【００１５】
第３の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥装置であって、前記基板を収容する容器と、前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、を具備し、前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする乾燥装置である。
【００１６】
第３の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥装置に関する発明である。
【００１７】
第４の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥方法であって、前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、を具備し、前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする乾燥方法である。
【００１８】
第４の発明は、基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥方法に関する発明である。
【００１９】
第５の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、前記基板を収容する容器と、前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、を具備し、前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする表示装置の製造装置である。
【００２０】
第５の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置に関する発明である。
【００２１】
第６の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、を具備し、前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【００２２】
第６の発明は、基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法に関する発明である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、溶剤の結露を防止して結露の滴下に起因する欠陥の発生を防止し、歩留まりを向上させることを可能とするカラーフィルタ製造装置及び製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るカラーフィルタ製造装置及び製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００２５】
（１．カラーフィルタ製造装置１の構成）
最初に、図１を参照しながら、カラーフィルタ製造装置１の構成について説明する。
図１は、カラーフィルタ製造装置１の構成図である。
【００２６】
カラーフィルタ製造装置１は、制御部２、基板３が載置される吸着テーブル４、インクジェットヘッド５、移動部６、アライメントカメラ７、減圧加熱装置８から構成される。
カラーフィルタ製造装置１は、基板３に対してインクジェットヘッド５からインクを吐出してパターニングを行い、カラーフィルタを製造する装置である。
【００２７】
基板３は、ガラス基板やフィルム基板である。
吸着テーブル４は、基板３を吸着して固定するテーブルである。基板の吸着は、例えば、吸着テーブル４と基板３との間の空気を減圧あるいは真空にすることにより行われる。この場合、吸着テーブルには、空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。
【００２８】
インクジェットヘッド５は、着色剤等を含むインクを吐出する装置である。インクジェットヘッド５は、基板３上に形成されたインク受容層にインクを付与したり、遮光部により画設された開口部にインクを塗布する。
移動部６は、吸着テーブル４及びインクジェットヘッド５の移動及び位置決めを行う装置である。尚、移動機構としては、汎用のガイド機構や移動用アクチュエータを用いることができる。例えば、移動用アクチュエータとして、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータを用い、ガイド機構として、直線移動機構、エアースライドを用いることができる。
アライメントカメラ７は、基板３の位置座標を検出するために、基板３の所定箇所（基板上に形成されるアライメントマーク等）を撮像するカメラである。
【００２９】
減圧加熱装置８は、減圧環境下で加熱を行う装置である。減圧加熱装置８は、減圧部９及び加熱部１０を備える。減圧加熱装置８は、基板３に対して減圧環境下で加熱を行い、インクが付与されたインク受容層あるいや塗布されたインクを乾燥及び硬化させる。減圧加熱装置８の詳細については後述する。
【００３０】
制御部２は、演算処理や各装置の動作制御を行う装置である。制御部２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリを備える。制御部２は、アライメントカメラ７による撮像画像に基づいて基板３の位置座標を算出し、移動部６を介してインクジェットヘッド５及び基板３の移動及び位置決めを行う。また、制御部２は、インクジェットヘッド５におけるインク吐出タイミングを制御する。
【００３１】
（２．カラーフィルタ製造方法）
次に、図２及び図３を参照しながら、カラーフィルタ製造方法について説明する。
【００３２】
（２−１．インク受容層にインクを付与するカラーフィルタ製造方法）
図２は、インク受容層にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図である。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、基板３に遮光層２１及びインク受容層２２が形成される。遮光層２１は、光を透過させない層である。遮光層２１は、着色層を画設するブラックマトリクスあるいはブラックストライプである。遮光層２１に関しては、インク受容層２２の上に形成するようにしてもよい。インク受容層２２は、インク付与により着色される着色媒体である。
図２（ｂ）に示すように、フォトマスク２４を用いて光２３を照射してパターン露光が行われる。インク受容層２２にネガ型の樹脂組成物が用いられる場合、露光部分のインク受容層２２は、インク受容能を失って非着色域２５となる。露光部分以外のインク受容層２２は、着色域２６となる。
【００３４】
図２（ｃ）に示すように、インクジェットヘッド５からインク２７が吐出される。インク２７は、染料あるいは顔料等の着色剤を含有する。インク受容層２２の着色域２６にインク２７が付与されて着色される。インク２７は、インク受容層２２の着色域２６に吸収されて拡散する。着色された着色域２６と着色されない非着色域２５とからなる着色層２８が形成される。この段階では、着色層２８は、水分や溶剤成分を含み、湿潤状態（ウェット状態）である。
図２（ｄ）に示すように、着色層２８が形成された基板３は、減圧加熱装置８に搬送される。減圧加熱装置８は、基板３を減圧環境下で加熱し、着色層２８に含まれる水分や溶剤成分を除去して乾燥させる。その後、減圧加熱装置８は、基板３をさらに高温で加熱して着色層２８全体を硬化させる。
図２（ｅ）に示すように、着色層２８上に必要に応じて保護層２９を形成してもよい。
【００３５】
以上の過程を経て、基板３に形成されるインク受容層２２にインク２７を付与することにより、カラーフィルタが製造される。
【００３６】
（２−２．開口部にインクを塗布するカラーフィルタ製造方法）
図３は、開口部にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図である。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、基板３に遮光層３１が形成される。遮光層３１は、隔壁部である。遮光層３１により、各画素に対応する開口部が形成される。
図３（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド５からインク３２が吐出される。インク３２は、染料あるいは顔料等の着色剤を含有する。開口部にインク３２が塗布され、着色層３３が形成される。この段階では、着色層３３は、水分や溶剤成分を含み、湿潤状態（ウェット状態）である。
図３（ｃ）に示すように、着色層３３が形成された基板３は、減圧加熱装置８に搬送される。減圧加熱装置８は、基板３を減圧環境下で加熱し、着色層３３に含まれる水分や溶剤成分を除去して乾燥させる。その後、減圧加熱装置８は、基板３をさらに高温で加熱して着色層３３全体を硬化させる。
図３（ｄ）に示すように、着色層３３上に必要に応じて保護層３４を形成してもよい。
【００３８】
以上の過程を経て、基板３に形成される開口部にインク３２を塗布することにより、カラーフィルタが製造される。
【００３９】
（３．減圧加熱装置８）
次に、図４を参照しながら、第１の実施の形態に係る減圧加熱装置８について説明する。
図４は、減圧加熱装置８の構成図である。
減圧加熱装置８では、チャンバ４１の上方に加熱部１０が設けられる。
【００４０】
減圧加熱装置８は、基板３を収容するチャンバ４１に減圧部９と加熱部１０とが設けられて構成される。減圧部９は、チャンバ４１内の空気を吸引する減圧装置である。減圧部９は、例えば、真空ポンプである。加熱部１０は、チャンバ４１内の上方に設けられチャンバ４１内を加熱する装置である。加熱部１０は、例えば、ホットプレート、電熱線、ランプ、赤外線放射装置等である。尚、図４の着色層４５は、図２の着色層２８及び図３の着色層３３に相当する。
【００４１】
（４．減圧加熱装置８による乾燥処理）
次に、図５及び図６を参照しながら、減圧加熱装置８による乾燥処理について説明する。
図５は、減圧加熱装置８による乾燥処理を示す図である。
図６は、減圧加熱装置８内部の、基板３からの距離と温度の関係を示す図である。
【００４２】
減圧加熱装置８は、減圧部９によりチャンバ４１内の空気を吸引して減圧する。基板３の着色層４５から水分や溶剤が気化して気化成分５１が生じ、チャンバ４１内に蒸散し滞留する。加熱部１０がチャンバ４１内の上部を加熱することにより、チャンバ４１内に滞留する気化成分５１が温度低下によって結露することが抑制される。従って、チャンバ４１内の上部を加熱することにより、気化成分５１が結露して滴下し基板３の着色層４５に再付着することを防止することができる。
【００４３】
また、加熱部１０はチャンバ４１内の温度低下を防止するだけでなく、加熱部１０が基板３の着色層４５を上方から加熱することにより、着色層４５からの水分や溶剤の気化を促進する。
【００４４】
図６は、減圧加熱装置８内部の、基板３からの距離と温度の関係（温度分布８１）を示す図である。図６の横軸は「基板３からの距離」を示し、右端はチャンバ４１の最上部位置、左端は基板３の位置である。図６の縦軸は温度を示す。加熱部１０をチャンバ４１内の上方に設置するので、チャンバ４１内の温度は、加熱部１０の近傍が最大値を示し、加熱部１０からの距離に応じて徐々に低下する温度分布８１を示す。
尚、温度分布８１は、加熱部１０の加熱温度、加熱時間、基板３と加熱部１０との距離を変更することによって調整することができる。気化成分５１が液化しないように温度分布８１を適宜調整することが望ましい。
【００４５】
このように、第１の実施の形態では、気化成分５１の結露を抑制するので、気化成分５１の結露が着色層４５に滴下して再付着することを防止する。従って、混色や色ムラ等の欠陥を防止することができる。また、着色層４５を上方から加熱することにより、着色層４５の乾燥時間の短縮を図ることができる。
【００４６】
（５．第２の実施の形態）
次に、図７を参照しながら、第２の実施の形態に係る減圧加熱装置８ａについて説明する。
図７は、減圧加熱装置８ａの構成図である。
減圧加熱装置８ａでは、チャンバ４１内の上方に加熱部１０−１が設けられると共に、チャンバ４１内の下方に加熱部１０−２が設けられる。
【００４７】
加熱部１０−２は、チャンバ４１内の下方に設けられ、基板３を下方から加熱する装置である。加熱部１０−２は、例えば、ホットプレート、電熱線、ランプ、赤外線放射装置等である。
【００４８】
（６．減圧加熱装置８ａによる乾燥処理）
次に、図８及び図９を参照しながら、減圧加熱装置８ａによる乾燥処理について説明する。
図８は、減圧加熱装置８ａによる乾燥処理を示す図である。
図９は、減圧加熱装置８ａ内部の、基板３からの距離と温度の関係を示す図である。
【００４９】
減圧加熱装置８ａは、減圧部９によりチャンバ４１内の空気を吸引して減圧する。基板３の着色層４５から水分や溶剤が気化して気化成分５１が生じ、チャンバ４１内に蒸散し滞留する。加熱部１０−１がチャンバ４１内の上部を加熱することにより、チャンバ４１内に滞留する気化成分５１が温度低下によって結露することが抑制される。従って、チャンバ４１内の上部を加熱することにより、気化成分５１が結露して滴下し基板３の着色層４５に再付着することを防止することができる。加熱部１０−１はチャンバ４１内の温度低下を防止するだけでなく、基板３の着色層４５を上方から加熱することにより、着色層４５からの水分や溶剤の気化を促進する。
【００５０】
また、チャンバ４１内の下方に設けられる加熱部１０−２は、基板３の着色層４５を下方から加熱する。着色層４５を、上方から加熱部１０−１、及び下方から加熱部１０−２を用いて加熱することにより、着色層４５からの水分や溶剤の気化を効果的に促進することができる。
【００５１】
図９は、減圧加熱装置８ａ内部の、基板３からの距離と温度の関係（温度分布８３）を示す図である。加熱部１０−１をチャンバ４１内の上方に設置し、加熱部１０−２をチャンバ４１内の下方（基板３の下方）に設置するので、チャンバ４１内の温度は、加熱部１０−１と加熱部１０−２の近傍で極大値を示し、加熱部１０−１及び加熱部１０−２からの距離に応じて徐々に低下する温度分布８３を示す。
尚、温度分布８３は、加熱部１０−１及び加熱部１０−２の加熱温度、加熱時間、基板３と加熱部１０との距離を変更することによって調整することができる。気化成分５１が液化しないように温度分布８３を適宜調整することが望ましい。
【００５２】
このように、第２の実施の形態では、気化成分５１の結露を抑制するので、第１の実施の形態と同様に、混色や色ムラ等の欠陥を防止することができる。また、基板３を上方、下方から同時に加熱することにより、着色層４５の乾燥時間をより効果的に短縮することができる。
【００５３】
（７．表示装置９１の製造）
図１０は、表示装置９１を示す図である。ここでは、表示装置９１として液晶ディスプレイパネルを挙げて説明する。
基板９２は、カラーフィルタ製造装置１により製造されたカラーフィルタである。基板９２には、液晶封入空間を確保するためのスペーサ９６が形成される。基板９３は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のアレイ基板である。基板９２と基板９３とを貼り合わせ、基板の周辺部分にシール材９４を設け、基板間に液晶９７を封入することにより、表示装置９１が製造される。
【００５４】
（８．実施例）
以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
【００５５】
［１．実施例］
［１−１．着色層形成用基板作製］
カラーフィルタ用ガラス材として用いられている厚み０．７ｍｍ、横３７０ｍｍ、縦４７０ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ社製ＥＡＧＬＥ２０００を用意し、このガラス基材上にフォトリソグラフィ法にて樹脂製のブラックマトリクスを形成した。
ブラックマトリクスは開口部が１５０μｍ×４２０μｍ、遮光部分の線幅が縦９０μｍ、横２０μｍとなるように形成し、横方向に１７０μｍピッチ、縦方向に５１０μｍピッチにて縦方向に６００画素、横方向に２４００画素（８００×３）配置されるものとした。またこの際、遮光部分の膜厚は平均１．５μｍとした。
上記ブラックマトリクス付ガラス基材に対し、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ処理を加えることにより、ブラックマトリクスの表面を撥液性に、それ以外の領域（着色層形成用領域）を親液性とした。このとき表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角は、ブラックマトリクス上で６０°、着色層形成用領域で１０°であった。
【００５６】
［１−２．着色層形成工程］
上記親疎液性を有する着色層形成用基板に対し、インクジェットヘッドを用いて着色層形成用塗工液を塗布した。着色層形成用塗工液は、カラーフィルタ用顔料と熱硬化型樹脂等からなるＲＧＢ各色の顔料分散型インクを用い、１つの開口部（着色層形成用領域）あたり５０滴にて所望のカラーフィルタの色が表現できるように濃度を設計したものを用いた。
このときのインクジェットヘッドへの印加電圧は７５Ｖ、パルス幅は２μｓであった。また、インクジェットヘッドは１ヘッドにつき１２８ノズルを有するものを用い、１色につき１ヘッド、すなわちＲＧＢ３色にて３ヘッドを用いた。
塗布は、各着色層形成用領域（１画素）あたり１ノズルが配置されるように位置決めして行い、ノズルから吐出された着色層形成用塗工液の各液滴が、上記着色層形成用領域内に着弾するように行った。また、着色層形成用塗工液は画素短手方向にＲＧＢの順に繰り返し配置し、画素長手方向には同色が並ぶように配置した。そして、インクジェットヘッドを画素長手方向に走査しつつ着色層形成用塗工液を塗布した。この際、各色の着色層形成用塗工液は開口部全域に塗れ広がり、かつ異なる色同士混色することは無かった。
【００５７】
［１−３．減圧加熱乾燥工程］
上記着色層形成用塗工液を着弾させたカラーフィルタ用基板を基板下方および基板上方に加熱機構を備えた減圧加熱乾燥装置内に配置し減圧加熱乾燥した。
基板と下方加熱ステージとのギャップはＳＵＳ製の５ｍｍピンを用いて設定した。また、基板と上方加熱源とのギャップは８０ｍｍに設定した。加熱温度は上方加熱部を３０℃、下方加熱部を３０℃に設定した。減圧圧力は１０Ｐａ、減圧保持時間７０ｓｅｃに設定した。尚、設定減圧圧力到達時間は１５ｓｅｃであった。尚、この時の基板温度は３０℃であった。
プリベイク後の減圧乾燥装置内を観察した結果、結露の発生は無かった。そして、着色層形成用塗工液は、先端の直径が１２μｍの針で５ｍｇの圧力にて表面を触針しても傷が入らない程度に固化し、混色しない状態であった。
【００５８】
［１−４．ポストベイク工程］
上記、プリベイク後が終了したカラーフィルタ用基板を２００℃のオーブンに設置し、３０分間ポストベイクを行った。
【００５９】
［１−５．着色層形状検査工程］
上記ポストベイク後のカラーフィルタ用基板の着色層を、Ｍｉｃｒｏｍａｐ社三次元非接触表面形状計測装置ｍｉｃｒｏｍａｐ５５７を用いて測定した。測定は、カラーフィルタ用基板の中央部および額縁部の着色層形成領域（１画素）、すなわち１７０μｍ×５１０μｍの範囲における表面形状を計測した。
カラーフィルタ用基板の中央部および額縁部の画素断面形状について比較した結果、形状は同じであった。また、クラック、表面荒れ、色ムラ等、表示に影響を及ぼすといった欠陥が無く、良質なカラーフィルタ用基板が作製できた。
【００６０】
［２．比較例］
減圧加熱乾燥工程に関して、［実施例］では加熱温度として、上方加熱部を３０℃、下方加熱部を３０℃に設定したのに対して、［比較例］では、加熱は下方加熱部のみを使用して温度を３０℃に設定した。尚、［比較例］では［実施例］と同様に着色層形成用基板作製、着色層形成工程、ポストベイク工程を行った。
【００６１】
［２−１．着色層形成用基板作製］
［実施例１］と同様であるので説明を省略する。
【００６２】
［２−２．着色層形成工程］
［実施例１］と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
［２−３．減圧加熱乾燥工程］
上記着色層形成用塗工液を着弾させたカラーフィルタ用基板を基板下方および基板上方に加熱機構を備えた減圧加熱乾燥装置内に配置し減圧加熱乾燥した。
基板と下方加熱ステージとのギャップはＳＵＳ製の５ｍｍピンを用いて設定した。また、基板と上方加熱部とのギャップは８０ｍｍに設定した。加熱は下方加熱部のみを使用し、温度を３０℃に設定した。減圧圧力は１０Ｐａ、減圧保持時間７０ｓｅｃに設定した。尚、設定減圧圧力到達時間は１５ｓｅｃであった。尚、この時の基板温度は３０℃であった。
プリベイク後の減圧乾燥装置内を観察した結果、上方加熱部の周囲に結露が発生した。着色層形成用塗工液は、先端の直径が１２μｍの針で５ｍｇの圧力にて表面を触針しても傷が入らない程度に固化し、混色しない状態であったが、結露した溶剤が再付着した痕跡があった部位では混色していた。
【００６４】
［２−４．ポストベイク工程］
［実施例１］と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
［２−５．着色層形状検査工程］
上記ポストベイク後のカラーフィルタ用基板の着色層を、Ｍｉｃｒｏｍａｐ社三次元非接触表面形状計測装置ｍｉｃｒｏｍａｐ５５７を用いて測定した。測定は、カラーフィルタ用基板の中央部および額縁部の着色層形成領域（１画素）、すなわち１７０μｍ×５１０μｍの範囲における表面形状を計測した。
カラーフィルタ用基板の中央部および額縁部の画素断面形状について比較した結果、形状は同じであった。しかし、結露した溶剤の再付着に起因した混色および色ムラがあり、良質なカラーフィルタ用基板は作製出来なかった。
【００６６】
［３．上方加熱温度と下方加熱温度］
図１１は、上方加熱温度と下方加熱温度毎の結露発生状況及び着色層欠陥状況の結果を示す図である。
【００６７】
図１１の結露発生状況の結果を参照すると、上方加熱温度が２５℃以下では結露が発生し、３０℃以上では結露の発生が無い。
また、上方加熱部と下方加熱部が２５℃以下の場合、着色層に変形が生じ、上方加熱部または下方加熱部のいずれかが１００℃を超える場合、着色層表面にクラックの欠陥が生じる。
【００６８】
以上の結果から、結露を防止するには結露が発生する部位の温度を３０℃以上１００℃以下にすることが望ましい。
また、着色層の変形やクラック等の表示に影響を及ぼすといった欠陥を防止するには基板温度を３０℃以上１００℃以下にすることが望ましい。
【００６９】
（９．その他）
以上詳細に説明したように、減圧加熱装置の上方に加熱部を設け着色層からの気化成分の結露を抑制するので、結露が滴下して着色層へ再付着することを防止することができる。従って、混色や色ムラ等の欠陥を防止することができ、カラーフィルタ製造における歩留まりの向上に効果がある。
また、加熱部は容器内の温度低下を防止して結露を抑制するだけではなく、加熱部が着色層を加熱することにより、着色層の乾燥時間を短縮することができる。
【００７０】
尚、減圧乾燥装置に加熱部を設けるものとして説明したが、減圧部を備えない乾燥装置に加熱部を設けた場合であっても、気化成分の結露を防止することができる。但し、減圧環境下で加熱した場合には、乾燥時間の短縮や均一膜厚の着色層形成を実現することができる。特に、面付け周縁部では、他の部分より膜厚が大きくなりがちであるが、減圧環境下で加熱乾燥及び加熱硬化させることにより、面付け周縁部の着色層の表面形状を改善することができる。
また、インクの吐出は、インクジェットヘッドに限られず、例えば、ディスペンサ等を用いることもできる。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタ製造装置及び製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】カラーフィルタ製造装置１の構成図
【図２】インク受容層にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図
【図３】開口部にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法を示す図
【図４】減圧加熱装置８の構成図
【図５】減圧加熱装置８による乾燥処理を示す図
【図６】チャンバ４１内の温度分布８１を示すグラフ
【図７】減圧加熱装置８ａの構成図
【図８】減圧加熱装置８ａによる乾燥処理を示す図
【図９】チャンバ４１内の温度分布８３を示すグラフ
【図１０】表示装置９１を示す図
【図１１】上方加熱温度と下方加熱温度毎の結露発生状況及び着色層欠陥状況の結果を示す図
【符号の説明】
【００７３】
１………カラーフィルタ製造装置
２………制御部
３………基板
４………吸着テーブル
５………インクジェットヘッド
６………移動部
７………アライメントカメラ
８、８ａ………減圧加熱装置
９………減圧部
１０、１０−１、１０−２………加熱部
２１、３１………遮光層
２２………インク受容層
２３………光
２４………フォトマスク
２５………非着色域
２６………着色域
２７、３２………インク
２８、３３、４５………着色層
２９、３４………保護層
４１………チャンバ
５１………気化成分
８１、８３………温度分布
９１………表示装置
９２………カラーフィルタ基板
９３………アレイ基板
９４………シール材
９６………スペーサ
９７………液晶
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造装置であって、
前記基板を収容する容器と、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、
を具備し、
前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項２】
前記容器内の下方を加熱する下方加熱部を具備し、
前記上方加熱部または前記下方加熱部の少なくともいずれかは、加熱処理により前記着色層に含まれる溶媒成分を気化させることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置。
【請求項３】
前記容器内の減圧を行う減圧部を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ製造装置。
【請求項４】
基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法であって、
前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、
を具備し、
前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
【請求項５】
前記容器内の下方を加熱する下方加熱ステップを具備し、
前記上方加熱ステップまたは前記下方加熱ステップの少なくともいずれかは、加熱処理により前記着色層に含まれる溶媒成分を気化させることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項６】
前記容器内の減圧を行う減圧ステップを具備することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項７】
基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥装置であって、
前記基板を収容する容器と、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、
を具備し、
前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする乾燥装置。
【請求項８】
前記容器内の下方を加熱する下方加熱部を具備し、
前記上方加熱部または前記下方加熱部の少なくともいずれかは、加熱処理により前記着色層に含まれる溶媒成分を気化させることを特徴とする請求項７に記載の乾燥装置。
【請求項９】
前記容器内の減圧を行う減圧部を具備することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の乾燥装置。
【請求項１０】
基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥方法であって、
前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、
を具備し、
前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする乾燥方法。
【請求項１１】
前記容器内の下方を加熱する下方加熱ステップを具備し、
前記上方加熱ステップまたは前記下方加熱ステップの少なくともいずれかは、
加熱処理により、前記着色層に含まれる溶媒成分を気化させることを特徴とする請求項１０に記載の乾燥方法。
【請求項１２】
前記容器内の減圧を行う減圧ステップを具備することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の乾燥方法。
【請求項１３】
基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、
前記基板を収容する容器と、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、
を具備し、
前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする表示装置の製造装置。
【請求項１４】
基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、
前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、
を具備し、
前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１】
基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造装置であって、
前記基板を収容する容器と、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、
を具備し、
前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
【請求項２】
前記容器内の下方を加熱する下方加熱部を具備し、
前記上方加熱部または前記下方加熱部の少なくともいずれかは、加熱処理により前記着色層に含まれる溶媒成分を気化させることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造装置。
【請求項３】
前記容器内の減圧を行う減圧部を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ製造装置。
【請求項４】
基板にインクを付与して着色層を形成するカラーフィルタ製造方法であって、
前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、
を具備し、
前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
【請求項５】
前記容器内の下方を加熱する下方加熱ステップを具備し、
前記上方加熱ステップまたは前記下方加熱ステップの少なくともいずれかは、加熱処理により前記着色層に含まれる溶媒成分を気化させることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項６】
前記容器内の減圧を行う減圧ステップを具備することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項７】
基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥装置であって、
前記基板を収容する容器と、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、
を具備し、
前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする乾燥装置。
【請求項８】
前記容器内の下方を加熱する下方加熱部を具備し、
前記上方加熱部または前記下方加熱部の少なくともいずれかは、加熱処理により前記着色層に含まれる溶媒成分を気化させることを特徴とする請求項７に記載の乾燥装置。
【請求項９】
前記容器内の減圧を行う減圧部を具備することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の乾燥装置。
【請求項１０】
基板にインクを付与して形成される着色層を乾燥する乾燥方法であって、
前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、
を具備し、
前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする乾燥方法。
【請求項１１】
前記容器内の下方を加熱する下方加熱ステップを具備し、
前記上方加熱ステップまたは前記下方加熱ステップの少なくともいずれかは、
加熱処理により、前記着色層に含まれる溶媒成分を気化させることを特徴とする請求項１０に記載の乾燥方法。
【請求項１２】
前記容器内の減圧を行う減圧ステップを具備することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の乾燥方法。
【請求項１３】
基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、
前記基板を収容する容器と、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱部と、
を具備し、
前記上方加熱部は、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする表示装置の製造装置。
【請求項１４】
基板にインクを付与して着色層が形成されたカラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、
前記基板を容器に収容する基板収容ステップと、
前記容器内の上方を加熱する上方加熱ステップと、
を具備し、
前記上方加熱ステップは、加熱処理により前記着色層からの気化成分の温度低下を抑制して前記気化成分の液化を防止することを特徴とする表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１８０８８８（Ｐ２００９−１８０８８８Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９０７７（Ｐ２００８−１９０７７）
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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