ノズルとそれを用いた塗布方法および塗布装置、並びにカラーフィルターの製造方法および製造装置
【課題】基板に近接させてビード形成して塗布液を基板に塗布しても、複数の孔から吐出される塗布液が基板上で拡幅せず、一定の塗布幅にて安定してストライプ状に塗布できるノズル、およびこのノズルを用いた塗布方法ならびに塗布装置を実現させ、それによってＲＧＢ３色を一括ないしは逐次でストライプ状に色画素部に塗布することを可能とし、全体の工程数を大幅に削減して低コストで高品質のカラーフィルターを製造できるカラーフィルターの製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】長手方向に配列された複数の吐出口を有するノズルであって、各々の吐出口の出口周辺が塗布液吐出方向に突出している突出部を有していることを特徴とするノズルと、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成するとともに、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上に一定幅のストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法
【解決手段】長手方向に配列された複数の吐出口を有するノズルであって、各々の吐出口の出口周辺が塗布液吐出方向に突出している突出部を有していることを特徴とするノズルと、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成するとともに、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上に一定幅のストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタを製造する分野に主として使用されるものであり、詳しくはガラス基板などの被塗布部材表面にストライプ状に所定幅の塗布膜を形成できるノズル、およびこのノズルを用いた塗布方法および塗布装置並びにカラーフィルターの製造方法および製造装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているカラーフィルターの製造方法には、顔料分散法、染色法、印刷法、電着法等がある。しかし、いずれの製造方法においても製造工程が複雑で工程数が多く、コスト削減を図るために、製造工程を短縮したカラーフィルターの製造方法が望まれている。
【０００３】
特に、主流となっている顔料分散法では、ＲＧＢ各色ごとに最低限、洗浄、塗布、乾燥、露光、現像、キュアといった工程を繰り返すため、同じ洗浄機、塗布装置、乾燥機、露光機、現像装置、キュア装置がＲＧＢ３色で３セットも必要となり、設備的にも、使用加工材料的にもむだが多く、コスト低減化の大きな障害となっている。
【０００４】
このため、基板上に遮光用のブラックマトリックスにより形成される色画素部に直接ＲＧＢ３色を一括あるいは逐次塗布し、露光、現像のプロセスを省略するとともに、塗布以外の洗浄、乾燥、キュアの工程及び装置を１色分にしてしまう方法が各種提案されている。これらの提案は、インクジェットノズルを使用して間欠的に塗布液を吐出して色画素部にのみ塗布する方法（たとえば特許文献１）と、多数の吐出口から連続的に塗布液を吐出する連続吐出ノズルを使用して色画素部にストライプ状に塗布する方法に大きく分類される。インクジェットノズルを使用する方法は、ブラックマトリックス間の任意の色画素部に塗布ができるので、いかなる色画素パターン形状（ストライプ、モザイク等）にも対応でき、フレキシビリティが高いが、均一性、吐出安定性に課題がある。一方連続吐出ノズルを使用する方法は、ストライプ状にしか塗布できないが、逆に均一性、吐出安定性に優れている。連続吐出ノズル使用した具体的な手段としては、１色の色画素部配置ピッチで複数の吐出孔を一直線上に配したノズルで、色画素部に１色の塗布膜をストライプ状に形成し、それを３色分実施する手段（たとえば特許文献２）、１色の色画素部配置ピッチで複数の吐出孔を一直線上に配したノズルを塗布方向に３台ならべ、各ノズルをＲＧＢ各色ごとに専用化して各色のペーストを吐出し、ブラックマトリックス間の色画素部にＲＧＢ３色をストライプ状に同時に塗布する手段（たとえば特許文献３）、ＲＧＢ３色を同時に吐出できるノズルで、ブラックマトリックス間の色画素部にＲＧＢ３色を同時にストライプ状に塗布する手段（たとえば特許文献４）、ノズルと基板間に高電圧を印可することでＲＧＢ塗布液を安定して色画素内に塗布する手段（たとえば特許文献５）等がある。
【０００５】
以上の特許文献３や特許文献５の手段では、いずれも連続吐出ノズルと基板間の間隔を大きくとり、塗布液をノズルから柱状形状に吐出して、ＲＧＢ３色を一括ないしは逐次でストライプ状に塗布する原理が示されている。柱状形状吐出とは、図７（ａ）、（ｂ）に示す通り、ノズル３００と基板３０４との間のすきま量ＬＣ１を比較的大きくとり、ノズル孔３０２より塗布液３０６を柱状に吐出するものである。ここで図７（ａ）は基板が矢印方向に移動して塗布膜３１０を形成する塗布状況を示す塗布方向を含む断面図、図７（ｂ）は同じ状況を塗布方向に見た断面図である。図７（ａ）、（ｂ）よりノズル孔から吐出される塗布液の柱状形状の直径は、塗布液３０６がノズル孔より出ていくときのバラス効果により、ノズル孔の直径よりやや大きくなる。このような形態の吐出を行うには、ノズル孔３０２からの吐出速度をかなり大きくせねばならない。そのために基板３０４に必要以上に厚い塗布膜を形成することになり、カラーフィルターのＲＧＢ画素膜に要求される適正厚さの塗布膜が実現できない。さらに柱状形状で塗布液が吐出されると、塗布液３０６が基板３０４に衝突する時に、吐出速度の大きさに伴う大きな動圧によって、図７（ｂ）に示すように、塗布液３０６が基板３０４上で大きく広がってしまい、塗布液がＲＧＢ画素部の幅よりもはるかな大きな塗布幅Ｌcoで塗布されることになり、ＲＧＢ画素内に塗布できない。以上の重大な問題に対し、その解決策が提供されていないために、特許文献３や特許文献５に示される柱状形状吐出の技術は実用に供されていない。
【０００６】
また特許文献２や特許文献４の手段では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、柱状形状吐出の時と同じノズル３００と基板３０４を近接させ、ノズル３００と基板３０４との間のすきま量ＬＣ２を柱状形状吐出の時のすきま量ＬＣ１よりもはるかに小さくして狭いすきまを作り、そのすきまの一部に液を満たして液だまり、いわゆるビードＣを形成して塗布を行っている。ビードＣを形成して行われる塗布が、ビード塗布と呼ばれる。ここで図８（ａ）は基板が矢印方向に移動して塗布膜３１０を形成する塗布状況を示す塗布方向を含む断面図、図８（ｂ）は同じ状況を塗布方向から見た断面図である。ビード塗布の特徴は、ノズル孔からの塗布液３０６の吐出速度が小さくても、ノズル３００と基板３０４の間のすきま量ＬＣ２が十分小さくて、両者間のすきまに塗布液が満たされて液だまりができれば塗布を行えるので、柱状形状吐出よりも薄い塗布膜が形成できるということである。その結果、カラーフィルターのＲＧＢ画素膜に要求される適正厚さの塗布膜が実現できる。しかしながら、図８（ｂ）で示すように、ノズル孔３０２が多数配列されるノズル長手方向（塗布方向に直角な方向）には吐出口面３０８はフラットであるので、毛細管現象により塗布液３０６がノズル長手方向に広がるために、ノズル孔から吐出量Ｑで塗布液３０６が吐出される時の塗布幅Ｌcoは、ノズル孔３０２の直径よりもはるかに大きくなってしまう。ここで塗布幅Ｌcoは塗布液３０６の表面張力γ、動的なぬれ角度α、すきま量ＬＣ２、ビードＣ内部の圧力Ｐのバランスによって定まるものと推察される。ただし、圧力Ｐは塗布液３０６の粘度と塗布速度に依存する。この塗布方法を適用している特許文献２や特許文献４では、上記理由によりストライプ状のＲＧＢ色画素膜の幅が色画素部の幅よりはるかに大きくなったり、はなはだしい場合には、隣どうしの色画素膜が連結してストライプ状の塗膜が形成されないといった不具合が生じている。
また、ノズルと基板間のすきまの大きさを変えてＲＧＢ色画素膜のストライプ幅を所定の大きさに調整できたとしても、吐出口面３０８に相当する部分がフラットであるので、ビードに作用する力がバランスしにくく、ＲＧＢ色画素膜のストライプ幅が時間の経過とともに変動するという不都合もある。
【特許文献１】特開２００２−１２２７２２号公報（第３欄３０行目〜第５欄１１行目、第１５欄２４行目〜４２行目、図３、図６）
【特許文献２】特開平５−１１１０５号公報（第２欄４９行目〜第４欄１１行目、図１）
【特許文献３】特開平５−１４２４０７号公報（第２欄２５行目〜第４欄１８行目、第４欄４５行目〜第５欄１５行目、図１、図２）
【特許文献４】特開平７−２３００８５号公報（第３欄３５行目〜第８欄２９行目、図６、図７）
【特許文献５】特開２００２−４８９１０号公報（第８欄１９行目〜第１０欄１２行目、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、基板（被塗布部材）に近接させてビード形成して塗布液を基板に塗布しても、複数の孔から吐出される塗布液が基板上で拡幅せず、一定の塗布幅にて安定してストライプ状に塗布できるノズル、およびこのノズルを用いた塗布方法ならびに塗布装置を実現させ、それによってＲＧＢ３色を一括ないしは逐次でストライプ状に色画素部に塗布することを可能とし、全体の工程数を大幅に削減して低コストで高品質のカラーフィルターを製造できるカラーフィルターの製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記本発明の目的は、以下に述べる手段によって達成される。
本発明になるノズルは、長手方向に配列された複数の吐出口を有するノズルであって、各々の吐出口の出口周辺が塗布液吐出方向に突出している突出部を有していることを特徴とする。ここで、前記突出部には、突出している吐出口面に連なって、塗布液吐出方向に対して傾斜部を含み、前記突出部の突出量Ｌａは０．０２〜１mm、かつ角度θは０〜８５度であることが好ましい。
【０００９】
本発明になる塗布装置は、請求項１〜３に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する手段を含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成する位置まで前記ノズルを被塗布部材に近接させる近接手段と、前記ノズルの吐出口を被塗布部材上の任意の場所に位置あわせをする位置合わせ手段と、を備えてストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明になるカラーフィルターの製造装置は、請求項４に記載の塗布装置を少なくとも備えて、ブラックマトリックスまたは上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックスがパターン状に配列された被塗布部材の、ブラックマトリックス間または上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックス間に配置された色画素部に、前記位置合わせ手段で前記ノズルの吐出口を位置合わせをし、色画素膜液をノズルより吐出してストライプ状に前記色画素部に色画素膜を形成してカラーフィルターを製造することを特徴とする。
【００１１】
本発明になる塗布方法は、請求項１〜３に記載のノズルを被塗布部材に近接させ、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成するとともに、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上にストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明になるカラーフィルターの製造方法は、請求項６に記載の塗布方法を用いて、ブラックマトリックスまたは上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックスがパターン状に配列された被塗布部材の、ブラックマトリックス間または上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックス間に配置された色画素部に、色画素膜液をノズルより吐出してストライプ状に色画素膜を形成することを特徴とする。ここで、前記ブラックマトリックスまたはブラックマトリックス上部に形成される樹脂膜が撥水性を有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明になるノズルおよびそれを用いた塗布方法および塗布装置を用いれば、ノズルが複数の吐出口を有し、さらに各々の吐出口周辺を塗布液吐出方向に突出させているのであるから、該ノズルを被塗布部材に近接させて塗布すると、突出部によって塗布液の拡幅が防止され、ノズルと被塗布部材間のすきまが塗布液のビード形成できる範囲内であれば、一定幅でストライプ状に塗布膜を安定して塗布することが可能となる。
【００１４】
本発明になるカラーフィルターの製造方法および製造装置によれば、上記の優れた塗布方法および塗布装置を用いてカラーフィルターを製造するのであるから、パターン状に配置されたブラックマトリックス間の色画素部に、ＲＧＢ３色を一括ないしは逐次で塗布することが可能となり、全体の工程数を大幅に削減して低コストで高品質のカラーフィルターを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明にかかる塗布装置および塗布方法を図面を参照しながら説明する。図１は、ＲＧＢペーストを本発明にかかるノズル２でストライプ状に塗布するストライプ塗布装置の一実施態様の斜視図、図２は図１のノズル２による基板への塗布状況を示す正面断面図、図３は従来のノズルによる塗布状況を示す正面断面図、図４はブラックマトリックスが格子状に形成された基板Ａの平面図と正面断面図、図５は図４のブラックマトリックス上に剥離可能な樹脂膜層が積層された基板Ｂの平面図と正面断面図、図６は図４に示す基板に本発明にかかる製造方法で色画素膜を形成したカラーフィルターの一実施態様の平面図と正面断面図である。
【００１６】
図１を参照すると、ＲＧＢストライプ塗布工程で、塗布液であるＲＧＢペーストを塗布するストライプ塗布装置１が示されている。
【００１７】
このストライプ塗布装置１において、ノズル２はＸＹＺステージ１６の図示しないリニアガイドを介してブラケット８に取り付けられている。このノズル２では一色のペーストをストライプ状に塗布できるので、３色を塗布するには、このストライプ塗布装置１を３色分３台ならべるか、３色分のノズル３台をストライプ塗布装置１に取り付けることとなる。さてノズル２は図示しないリニアガイドとその駆動装置によって上下方向（Ｚ方向）に自在に移動することができ、さらにブラケット８がリニア駆動装置１０に装着されているので、基板の幅方向（Ｙ方向）にも自在に移動できる。結果としてノズル２は上下、基板幅方向に自在に移動できることになる。一方ノズル２の下方には、基板Ａを載置する吸着盤４があり、図示しない吸着孔によって基板Ａを真空吸着することができる。基板Ａは図４に示す通り、ガラス基板１１０に厚さＨ１のブラックマトリックス１１２を、縦格子１１８と横格子１１６からなる格子状に配したものであり、ブラックマトリックスの間にＲ画素部１１４Ｒ、Ｇ画素部１１４Ｇ、Ｂ画素部１１４Ｂを有している。Ｒ画素部１１４Ｒ、Ｇ画素部１１４Ｇ、Ｂ画素部１１４Ｂは、図４の上下方向すなわち矢印Ｄ方向に同じ色画素部同士で一直線上に配置されており、この一直線上方向すなわち矢印Ｄ方向が、ノズル２によるストライプ塗布方向となる。さらにガラス基板１１０上には、２個の十字形のアライメントマーク１１９Ａ、Ｂが設けられている。
【００１８】
さて再び図１を参照すると、吸着盤４は中央部で図示しない回転軸を介してリニア駆動装置６に取り付けられており、自在にＸ−Ｙ平面内での回転と基板長手方向（Ｘ方向）の往復動を行なうことができる。また吸着盤４の上方のブラケット８に対応する位置にはＣＣＤカメラ１２と高さセンサー１４も装着されている。ＣＣＤカメラ１２は図示しない画像処理装置に連結されており、基板Ａのアライメントマーク１１９Ａ、Ｂの位置を検知し、これを基準にして図示していない制御装置によってノズルの吐出口を基板Ａの格子状のブラックマトリックス１１２に囲まれた各色画素部１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂの真上に位置合わせをすることができる。この位置あわせに関わるもの、上記のＣＣＤカメラ１２、制御装置、リニア駆動装置１０、リニア駆動装置６等が位置合わせ手段を構成することになる。
【００１９】
一方高さセンサー１４は、基板Ａの上面の位置を検知、すなわち基板Ａの厚さを検知して、図示しない制御装置によって塗布時のノズル２の最下面と基板Ａ上面とのすきまを設定することができる。なおＸＹＺステージ１６の右下隅にはＸ、Ｙ、Ｚ各軸の原点Ｏが設けられている。
【００２０】
図２はノズル２と基板ＡのＹ方向すなわち基板幅方向にみた断面を示しており、塗布液であるペースト４８をノズル２で基板Ａに塗布している状況を示している。図２で、ノズル２は紙面に垂直な方向に移動し、これが塗布方向となるが、この方向は図１の基板幅方向（Ｙ方向）、図４の矢印Ｄ方向と一致している。ノズル２にはペースト４８を吐出する直径ｄの円形の孔である吐出口４０が、下板４２に下向きに設けられている。ここで吐出口４０の出口は吐出口面５６の面内にある。吐出口面５６は下板４２よりもペースト４８の吐出方向である下向きに突出量Ｌａだけ突出して、吐出口面５６に連なる傾斜部６０とともに突出部５４を形成している。すなわち、吐出口４０の出口周辺が塗布液吐出方向に突出量Ｌａだけ突出している突出部を有している。ここで、吐出口４０の出口周辺とは、吐出口４０の中心線から、ノズル２の長手方向に吐出口４０の配置ピッチＬＲの半分未満の距離にある領域をいう。吐出口４０の配置ピッチＬＲの半分以上になると、隣合う吐出口面が連なって、吐出口４０ごとに独立した吐出口面５６、傾斜部６０が形成できないので、好ましくない。吐出口４０の配置ピッチＬＲは、ブラックマトリックス１１２が格子状に形成されている基板Ａの一色の色画素部に対応するように設けられている。各々の色画素部の幅にあわせて、各色画素部ごとに配置ピッチＬＲが異なってもよい。
【００２１】
吐出口４０の真上にはペースト４８を貯蔵するマニホールド４６があり、ここへのペースト４８の供給は供給口５２を介して行う。さらに、ノズル２の上部にはマニホールド４６に連通する加圧口５０がある。加圧口５０は図示しないエアー加圧源に通じており、圧力を調整したエアーによって、マニホールド４６内のペースト４８を吐出口４０から吐出することができる。
【００２２】
さて塗布を行うために、ノズル２の吐出口面５６を基板Ａに近接させ、吐出口面５６と基板Ａ間のすきま量ＬＣを好ましくは３０〜３００μｍ、より好ましくは５０〜２００μｍにしてから、吐出口４０からペースト４８を吐出すると、吐出口面５６と基板Ａ間に液だまりであるビードＣが形成されながらペースト４８が基板Ａに塗布される。すきま量ＬＣが上記の範囲よりも小さいと吐出口面と基板Ａがガラス基板１１０の厚さむらにより衝突する危険性が急増し、上記範囲よりも大きいと、経済的な塗布速度範囲でビードＣを形成できなくなる。ビードＣの幅ＬＢ、すなわち塗布幅は、上述の通り、ビードＣに作用する圧力、ペースト４８の表面張力、動的なぬれ角度等により平衡状態が作られて定まる。ここで圧力はペースト４８の粘度、塗布速度に依存するとともに、すきま量ＬＣもこの平衡状態に関与する。突出部５４では、吐出口面５６とそれに連なる傾斜部６０の境界にエッジ部５８が形成されているので、エッジ部５８のエッジ効果によって、上記の各影響因子が変化して平衡状態を作り易いためにビードＣの拡幅が阻止され、吐出口面５６の幅ＬＤが、ビードＣの幅ＬＢにほぼ等しくなることが多い。すきま量ＬＣが小さすぎるとエッジ部でビードＣの拡幅が阻止されないこともあるが、この場合は、ビードＣのノズル２との接触点が傾斜部６０にそって吐出口４０より離れる方向に移動するが、該接触点位置におけるノズル〜基板Ａ間の長さ（すきま）が次第に大きくなると、毛細管で該接触点が移動させる力が減少するために、傾斜部６０上の位置で各影響因子が平衡状態を作って、ビードＣの拡幅が阻止される。この時のビードＣの幅ＬＢは、吐出口面５６の幅ＬＤよりも若干大きくなる。ビードＣの幅ＬＢ、すなわち実際の塗布幅が吐出区面５６の幅ＬＤよりも小さくなる時は、ビードＣのノズル２との接触点は吐出口面５６内にあるので非常に不安定であり、すきま量ＬＣを小さくして該接触点がエッジ部５８か傾斜部６０に来るようにする。このようにするとビードＣの幅ＬＢ、すなわち実際の塗布幅は吐出区面５６の幅ＬＤと同じかそれより若干大きくなるが、上記のようにビードＣに形成に関与する各影響因子が平衡状態を作りだすので、非常に安定していて好ましい。
【００２３】
一方、図３を見ると従来のノズル１０２の正面断面図が示されている。ノズル１０２は、突出部５４を省略した他はノズル２と全く同じ構成である。ノズル１０２の吐出口面１０４と基板Ａ間のすきまをノズル２の場合と同じすきま量ＬＣにして、ペースト４８を吐出口４０から吐出すると、同じようにビードＣは形成されるものの、ビードＣは毛細管により移動させる力により拡幅するとともに、この時のビードＣの幅ＬＢが不安定で時間の経過とともに変化する。これはビードＣとノズル１０２との接触点がフラットな吐出口面１０４内にあり、ノズル１０２にはノズル２のエッジ部５８や傾斜部６０のように該接触点の移動を阻止するように作用する要素がなく、ビードＣ形成に関与する各影響因子による平衡状態を作り難いからである。さらにビードＣの拡幅がはなはだしい場合には、隣の吐出口４０から吐出されて形成されたビードＣと連結して、ストライプ状に塗布されなくなる。本発明になるノズル２は、突出部５４を設けることによりできるエッジ部５８と傾斜部６０の効果により、ビードＣの拡幅がそこで阻止されてビードＣの幅ＬＢすなわち塗布幅を小さく、しかも安定化することができる。
【００２４】
なお、ビードＣの幅ＬＢ、すなわちストライプの塗布幅は、基板ＡのＲ画素部１１４Ｒの幅ＷR、Ｇ画素部１１４Ｇの幅ＷG、Ｂ画素部１１４Ｂの幅ＷBと、同じかそれより小さくする。この関係にあると、図６に示すように、各色画素部の幅内にストライプ状に色画素膜、すなわち、Ｒ画素部１１４ＲにＲ画素膜２１０Ｒ、Ｇ画素部１１４ＧにＧ画素膜２１０Ｇ、Ｂ画素部１１４ＢにＢ画素膜２１０Ｂを、各々形成してカラーフィルターを作ることができる。上記のビードＣの幅ＬＢと各色画素部の幅との関係を実現するために、吐出口４０の直径ｄは、Ｒ画素部１１４Ｒの幅ＷR、Ｇ画素部１１４Ｇの幅ＷG、Ｂ画素部１１４Ｂの幅ＷBよりも小さいことが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上小さくする。このため吐出口４０の直径ｄは１０〜２００μｍ、より好ましくは４０〜８０μｍとなる。吐出口面５６の幅ＬＤはＲ画素部１１４Ｒの幅ＷR、Ｇ画素部１１４Ｇの幅ＷG、Ｂ画素部１１４Ｂの幅ＷB以下であることが好ましい。特に吐出口面５６の幅ＬＤがそれぞれの色画素部の幅より大きくなると、ビードＣの幅ＬＢすなわち塗布幅が各色画素部の幅より大きくなることになり、各色画素部内にストライプ状の塗布ができず、各色画素部の幅をはみ出してブラックマトリックス１１２の上部に塗布されることになって不都合が生じる。なお、吐出口面５６の幅ＬＤは吐出口４０の直径ｄよりも、ビードＣ安定化の点から、少なくとも１０μｍ以上大きいことが好ましい。
【００２５】
突出部５４の突出量Ｌａ、すなわち吐出口面５６と下板４２間の距離は好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上、さらにより好ましくは５００μｍ以上であって、１mm以下である。２０μｍより小さいと、ビードＣが吐出口面と下板４２の両方に接触して突出部５４の効果がえられず、１mmより大きいと、ノズル２の形状加工難度が増大する。また、吐出口４０の中心線、すなわち塗布液であるペースト４８の吐出方向を基準とした傾斜部６０となす角度θは、好ましくは０〜８５度、より好ましくは２０〜７５度である。角度θが８５度より大きいと、傾斜部６０と吐出口面５６がフラットな面上にあるのと大差がなくなり、ビードＣの拡幅が抑制されにくくなる。一方角度θが０度より小さくなっても（θが負となっても）、ビードＣの拡幅抑制効果が０度の時と変わらないので、角度θを小さくする意味がなくなるとともに、突出部５４の加工形成が困難となる。上記に定めた突出部５４の形状を有することで、ビードＣの幅ＬＢを、吐出口面５６の幅ＬＤにより近くて小さい値にすることができる。なお傾斜部６０は平面でも、円錐形の斜面等に代表される曲面でも、いずれでもよい。
【００２６】
吐出口面５６の形状は、ペースト４８の吐出方向に見て、円形形状でも、四角形でも、その他いかなる形状であってもよい。吐出口面５６が円形形状の場合は、円形の直径が吐出口面５６の幅ＬＤとなるが、この時の傾斜部６０は円錐形の斜面に代表される曲面であることが好ましい。ペースト４８の吐出方向に見た吐出口面５６の形状が任意のものである場合は、複数の吐出口４０が一直線上に並ぶ方向（ノズル２の長手方向）での吐出口面５６の形状の最大寸法が、吐出口面５６の幅ＬＤとなる。また吐出口４０の吐出方向の長さは下板４２の厚さよりも大きくなっているが、マニホールド４６側を加工して、吐出口４０の吐出方向の長さと下板４２の厚さを略同一にしたり、それより小さくしてもよい。加工上の制約から、吐出口４０の吐出方向の長さと直径ｄとの比は０．５〜５が好ましい。さらに均一厚さの下板４２にパンチング加工をして突出部５４を下板から突き出して成形してもよい。この場合は、吐出口４０の吐出方向の長さと下板４２の厚さは略同一になる。
【００２７】
なお、吐出口４０は図２では２個しか示されていないが、特に制限はなく、塗布する基板の色画素数にあわせて設ければよく、より好ましくは基板上にある製品画面の各色の色画素数にあわせるのがよい。さらに加圧口５０を封止し、供給口を図示しない濾過装置、定容量型のポンプに接続し、定容量型ポンプによる定容量供給により、吐出口４０からペーストを吐出して、基板Ａに塗布してもよい。この場合は、マニホールド４６を含めたノズル２の内部流路より気泡をすべて排除して定容量型ポンプから定容量供給することが好ましい。ノズル２の内部流路に気泡が残存していると、塗布開始時のペースト４８の吐出遅れや、各色画素膜に気泡欠点が生じることがあるためである。なお定容量型のポンプとしては、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、チュービングポンプ、シリンジポンプ、ベロフラム型ポンプ（商品名ＣＴポンプ）等が好適である。
【００２８】
次に、ストライプ塗布装置１を用いたＲＧＢ各色ペーストのストライプ状の塗布方法について説明する。まず図示しない移載装置によって基板Ａを吸着盤４に載置して吸着固定する。次いで高さセンサー１４によって基板Ａの高さを検知するとともに、ＣＣＤカメラ１２で２ヶ所設けられているアライメントマーク１１９Ａ、Ｂを検知して、基板Ａ上で一列上に配列されているＲ画素部１１４Ｒの列と、ノズル２の下面で一直線上に設けられている吐出口４０の列が直角になるように、吸着盤４を回転させる。次いでノズル２で最も原点Ｏ側にある吐出口４０が、基板Ａの最も原点Ｏ側にあるＲ画素部１１４Ｒ上にくるように、吸着盤４をＸ方向に移動させる。次いでノズル２をＹ方向に原点Ｏに向かって移動させ、基板Ａ上の塗布開始部で停止させるとともに、測定した基板Ａの高さに応じて、基板Ａとノズル２の吐出口面５６との間のすきま量ＬＣが所定の値になるようにノズル２をＺ方向に下降停止させる。つづいてＲペーストを充填したノズル２に、図示しないエアー加圧源からエアーを供給して吐出口４０からＲペーストを吐出しながら、ノズル２を原点Ｏ側とは逆のＹ方向に移動させる。終点がきたらエアーの供給を停止するとともに、ノズル２をＺ方向に上昇させて、塗布を終える。ついでノズル２をＹ方向に原点Ｏ側に復帰させるとともに、ノズル２の吐出口４０を今度は、次の塗布すべき基板ＡのＲ画素部１１４Ｒに来るように、吸着盤４をＸ方向に移動させる。引き続いて、同様に塗布を行い、所定の領域の塗布が完了したら、吸着盤４の吸着を解除して、基板Ａを次の工程に移載する。以下、Ｇ、Ｂ画素についても、それぞれの専用のノズル塗布装置で同様の塗布をおこなって、基板Ａ上にＲＧＢ三色のストライプ状塗布を完成させる。この塗布完了した状態では、図６に示すように、Ｒ画素部１１４ＲにＲ色画素膜２１０Ｒ、Ｇ画素部１１４ＧにＧ画素膜２１０Ｇ、Ｂ画素部１１４ＢにＢ画素膜２１０Ｂ、が形成されている。なおこの塗布完了した状態では、基板Ａのブラックマトリックス１１２の横格子１１６上には、ＲＧＢの各色ペーストが残存しているが、これは乾燥後に研磨工程で除去されることになる。
【００２９】
以上の実施態様では、ブラックマトリックス１１２は、黒色顔料を含有する非感光性の樹脂材料でも、感光性の樹脂材料でも、酸化クロム等の金属材料でもよい。酸化クロム等の金属材料の場合は、スパッタリング等で酸化クロムを付着させる。
【００３０】
なお、本発明が適用できる基板の大きさは特に限定されないが、好ましくは対角の長さが４００mm〜４０００mm、より好ましくは１７００〜３７００mmである。さらに使用するＲＧＢ色画素膜用のペーストは特に限定されないが、ノズルから均一に吐出するためには粘度が１mPas〜１０００mPas、より好ましくは２〜３０mPasである。この範囲の粘度であれば、各色画素部に塗布されたＲＧＢペーストがレベリングにより表面が平坦化し、平坦な各色画素膜を形成することができる。
さらに使用するＲＧＢペーストの塗布条件としては、塗布速度は０．１ｍ／分〜１０ｍ／分、より好ましくは０．５ｍ／分〜６ｍ／分である。さらに基板のブラックマトリックス膜の格子形状は横方向ピッチが好ましくは５０〜３００μｍ、より好ましくは１００〜２００μｍ、縦方向ピッチが好ましくは１００〜５００μｍ、より好ましくは２００〜４００μｍ、ブラックマトリックス膜の線幅は好ましくは５〜８０μｍ、より好ましくは１０〜４０μｍ、さらにブラックマトリックス膜の厚さは０．０５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍである。ブラックマトリックスの厚さは上記の範囲より薄いと遮光効果がなくなり、逆に厚すぎるとフォトリソ法によって製造する場合精度よく所定形状のパターンが形成できなくなる。また、本発明は格子形状に形成されたブラックマトリックスのみではなく、ストライプ状に形成されたブラックマトリックスにも適用可能であることは勿論である。
【００３１】
なおストライプ塗布装置１については、構成を変えて、ノズル２を固定、基板Ａを移動させてストライプ状に塗布できるようにしてもよい。またノズル２の吐出口４０は円形でなく、スリット形状として幅Ｌｓとなる矩形であってもよい。幅Ｌｓの大きさは、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素部の幅より小さいことが望ましく、より好ましくは１０μｍ以上小さくする。このため幅Ｌｓは１０〜２００μｍ、より好ましくは４０〜８０μｍとなる。またスリットの幅Ｌｓは、吐出口面５６の幅ＬＤよりも、ビードＣ安定化の点から、少なくとも１０μｍ以上小さいことが好ましい。
【００３２】
さらにストライプ塗布装置１に、ＲＧＢ各々の色画素膜を同時に形成するために、ＲＧＢ色画素部に対応する位置にノズル２を３本配置して、塗布を行ってもよい。
【００３３】
さらにまた、本発明は、図５に示すようにブラックマトリックス上に剥離可能な樹脂層１２０が形成された基板Ｂでの色画素部にストライプ状に塗布するのにも適用することができる。この場合、ＲＧＢの各色ペーストがストライプ状に基板Ａに塗布される過程で、横格子１１６上の樹脂膜層１２０の上部にＲＧＢの色画素膜が形成されても、後ほどに剥離によって樹脂膜層１２０ごと除去することができるので、最終的には図６において、Ｒ画素部１１４ＲにのみＲ画素膜２１０Ｒ、Ｇ画素部１１４ＧにのみＧ画素膜２１０Ｇ、Ｂ画素部１１４ＢにのみＢ画素膜２１０Ｂを形成することができる。この結果、研磨工程が不要となる。樹脂膜層１２０の樹脂膜としては、フォトレジストを塗布して乾燥後露光現像して格子状に形成したものや、乾燥膜をラミネートして露光現像して格子状に形成したものが好適に用いられる。
【００３４】
なお格子状に形成されたブラックマトリックス１１２や、樹脂膜層１２０には撥水性が付与されていることが好ましい。撥水性が付与されることで塗布液すなわちＲＧＢ各色ペーストに対して反撥性が生じることになり、ＲＧＢ各ペーストがブラックマトリックス１１２の縦格子１１８や縦格子１１８上の樹脂膜層１２０上に乗り上げても、色画素部の方にＲＧＢ各色ペーストが移動し、縦格子１１８上に乗り上げのない色画素部内の色画素膜形成が可能となる。また横格子１１６上にＲＧＢ各色ペーストも色画素部の方に移動して、横格子１１６上のＲＧＢ各色ペースト残存量が減少する。ブラックマトリックス１１２や、樹脂膜層１２０に適度な撥水性が付与されている場合に限り、ビードＣの幅ＬＢ、すなわち塗布幅を各色画素部の幅よりも１０〜２０μｍ大きくしてもよい。撥水性による反発力により、縦格子１１８上に各色ペーストが塗布されても、色画素部の方に移動するからである。ここで、撥水性を有するとは、水に対する接触角度が７０°以上であることを言う。接触角度としては、好ましくは９０°以上であり、より好ましくは１１０°以上である。撥水性を付与する手段としては、ブラックマトリックス１１２や樹脂膜層１２０にフッ素やシリコンを含有させることの他、フッ素原子を含むガス雰囲気中でプラズマ照射するプラズマ処理等が好適に用いることができる。
【００３５】
なお、ノズル２からＲＧＢ各色ペーストを基板Ａあるいは基板Ｂに連続で吐出することが好ましいが、ＲＧＢの各色画素部のある範囲でペーストを間欠的に吐出して、断続的なストライプ状塗布を行ってもよい。この場合は、各色画素部にのみ各色色画素膜が形成されることになる。
【実施例】
【００３６】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
３６０×４６５mmで厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板を洗浄装置に投入した。ウェット洗浄によって基板上のパーティクルを除去後、ダイコータでブラックマトリックス材を１０μｍ基板全面に塗布した。ブラックマトリックス材には、遮光材にチタン酸窒化物、バインダーにポリアミック酸、溶剤にγ−ブチロラクトンを使用し、固形分濃度９．６％、粘度１７．５mPasに調整したペーストを用いた。塗布後、ホットプレートを使用した乾燥装置で、１３０℃で２０分乾燥し、厚さ１μｍのブラックマトリックス膜を得た。
【００３７】
そしてその上に、固形分濃度２０．５％、粘度８mPasに調整したレジスト液を、これもダイコータで１４６μｍ基板全面に塗布した。９０℃に加熱したホットプレートで１０分乾燥後、１μｍのブラックマトリックス材の上に３μｍの乾燥レジスト膜を形成した。次に露光、現像処理を行って、基板の幅方向にピッチが１１０μｍで１９２１本、基板の長手方向にピッチが３３０μｍ４８１本、線幅が３０μｍとなる格子形状をブラックマトリックス膜と乾燥レジスト膜を積層した状態で、対角が１０．４インチの大きさとなる基板上領域２ヶ所に形成した。
【００３８】
つづいて、ＲＧＢペーストを、順番に、ノズル２を使って、基板内に２ヶ所ある対角１０．４インチの領域内のＲＧＢ各色の画素部に、厚さ２０μｍで基板長手方向にそれぞれストライプ状に速度１００mm／ｓで塗布した。使用したノズル２の吐出口４０は、直径が５０μｍで吐出方向の長さが１００μｍの孔で、ピッチ３３０μｍで６４個配置されたものであった。またこのノズル２の吐出口面５６はＬＤ＝７０μｍ（ノズル長手方向）、塗布方向に１mmの矩形形状で、吐出口面５６と下板４２間の距離である突出量Ｌａは１５０μｍ、平面である斜面６０の水平線となす角度θは６０°であった。さらに塗布時の吐出口面５６と基板Ａとの間のすきま量ＬＣは１５０μｍで、ストライプ状の色画素膜の幅は７０μｍであり、幅８０μｍの色画素内に問題なく塗布することができた。対角１０．４インチの領域内の色画素部全てを各色ペーストでストライプ状に塗布するために、各色でノズルをそれぞれ１０回づつ往復させた。ここで、Ｒペーストには、ポリアミック酸をバインダー、γ−ブチロラクトン、Ｎ-メチル-２-ピロリドンと３-メチル-３-メトキシブタノールの混合物を溶媒（以下溶媒Ａと呼称）、ピグメントレッド１７７を顔料、に用いて混合し、固形分濃度１０％、粘度を１０mPasに調整したものを用い、さらにＧペーストにはＲペーストの組成中、顔料をピグメントグリーン３６にして、固形分濃度１０％、粘度を１１mPasに調整したもの、ＢペーストにはＲペーストの組成中、顔料をピグメントブルー１５にして、固形分濃度を１０％、粘度を１２mPasに調整したものを用いた。色画素部を囲むブラックマトリックス材と乾燥レジスト膜の積層膜の厚さが４μｍあり、隣の色画素部に侵入することなく均一に画素部にストライプ状に塗布することができた。
【００３９】
これを１００℃のホットプレートで２０分乾燥後、剥離装置で溶剤を使用して乾燥レジスト膜とその上に存在するＲＧＢペーストを除去し、ブラックマトリックス膜１μｍと、格子状のブラックマトリックスに囲まれた色画素部内に厚さ２μｍのＲＧＢ色画素膜をえた。続いて基板を２６０℃のホットプレートで３０分加熱してキュアした後、塗布により高さ５μｍの柱部を形成するとともに、ＩＴＯをスパッタリングで付着させ、カラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターは、混色がなく、色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【００４０】
さらに、このカラーフィルターをＴＦＴアレイを形成した基板と重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら１６０℃で９０分間加熱して、シール剤を硬化させた。このセルに液晶注入を行った後、紫外線硬化樹脂により液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセルの２枚のガラス基板の外側に貼り付け、さらに、得られたセルをモジュール化して、液晶表示装置を完成させた。得られた液晶表示装置は混色がなく、色度も基板全面に渡って、均一で品質的に申し分ないものであった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ＲＧＢペーストを本発明にかかるノズル２でストライプ状に塗布するストライプ塗布装置の一実施態様の斜視図である。
【図２】図１のノズル２による塗布状況を示す正面断面図である。
【図３】従来のノズルによる塗布状況を示す正面断面図である。
【図４】ブラックマトリックスが格子状に形成された基板Ａの平面図と正面断面図である。
【図５】図４のブラックマトリックス上に剥離可能な樹脂膜層が積層された基板Ｂの平面図と正面断面図である。
【図６】図４に示す基板に本発明にかかる製造方法で色画素膜を形成したカラーフィルターの一実施態様の平面図と正面断面図である。
【図７】ノズル柱状形状吐出の時の塗布状況を示す塗布方向を含む断面図と塗布方向から見た断面図である。
【図８】ノズルでビード塗布を行う時の塗布状況を示す塗布方向を含む断面図と塗布方向から見た断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ ：ストライプ塗布装置
２ ：ノズル
４ ：吸着盤
６ ：リニア駆動装置
８ ：ブラケット
１０ ：リニア駆動装置
１２ ：ＣＣＤカメラ
１４ ：高さセンサー
１６ ：ＸＹＺステージ
４０ ：吐出口
４２ ：下板
４４ ：本体
４６ ：マニホールド
４８ ：ペースト
５０ ：加圧口
５２ ：供給口
５４ ：突出部
５６ ：吐出口面
５８ ：エッジ部
６０ ：傾斜部
１０２：ノズル
１０４：吐出口面
１１０：ガラス基板
１１２：ブラックマトリックス
１１４Ｒ：Ｒ画素部
１１４Ｇ：Ｇ画素部
１１４Ｂ：Ｂ画素部
１１６：横格子
１１８：縦格子
１１９Ａ、Ｂ：アライメントマーク
１２０：樹脂膜層
２１０Ｒ：Ｒ画素膜
２１０Ｇ：Ｇ画素膜
２１０Ｂ：Ｂ画素膜
３００：ノズル
３０２：ノズル孔
３０４：基板
３０６：塗布液
３０８：吐出口面
３１０：
Ａ：基板
Ｂ：基板
Ｃ：ビード
Ｈ１：ブラックマトリックス１１２の厚さ
Ｈ２：樹脂膜層１２０の厚さ
Ｌａ：突出量
ＬＢ：ビードＣの幅（塗布幅）
ＬＣ：すきま量
Ｌco：塗布幅
ＬＤ：吐出口面５６の幅
ＷR、ＷG、ＷB：Ｒ、Ｇ、Ｂ画素部の幅
θ：ペースト４８の吐出方向を基準とした傾斜部６０となす角度
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばカラー液晶ディスプレイ用カラーフィルタを製造する分野に主として使用されるものであり、詳しくはガラス基板などの被塗布部材表面にストライプ状に所定幅の塗布膜を形成できるノズル、およびこのノズルを用いた塗布方法および塗布装置並びにカラーフィルターの製造方法および製造装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているカラーフィルターの製造方法には、顔料分散法、染色法、印刷法、電着法等がある。しかし、いずれの製造方法においても製造工程が複雑で工程数が多く、コスト削減を図るために、製造工程を短縮したカラーフィルターの製造方法が望まれている。
【０００３】
特に、主流となっている顔料分散法では、ＲＧＢ各色ごとに最低限、洗浄、塗布、乾燥、露光、現像、キュアといった工程を繰り返すため、同じ洗浄機、塗布装置、乾燥機、露光機、現像装置、キュア装置がＲＧＢ３色で３セットも必要となり、設備的にも、使用加工材料的にもむだが多く、コスト低減化の大きな障害となっている。
【０００４】
このため、基板上に遮光用のブラックマトリックスにより形成される色画素部に直接ＲＧＢ３色を一括あるいは逐次塗布し、露光、現像のプロセスを省略するとともに、塗布以外の洗浄、乾燥、キュアの工程及び装置を１色分にしてしまう方法が各種提案されている。これらの提案は、インクジェットノズルを使用して間欠的に塗布液を吐出して色画素部にのみ塗布する方法（たとえば特許文献１）と、多数の吐出口から連続的に塗布液を吐出する連続吐出ノズルを使用して色画素部にストライプ状に塗布する方法に大きく分類される。インクジェットノズルを使用する方法は、ブラックマトリックス間の任意の色画素部に塗布ができるので、いかなる色画素パターン形状（ストライプ、モザイク等）にも対応でき、フレキシビリティが高いが、均一性、吐出安定性に課題がある。一方連続吐出ノズルを使用する方法は、ストライプ状にしか塗布できないが、逆に均一性、吐出安定性に優れている。連続吐出ノズル使用した具体的な手段としては、１色の色画素部配置ピッチで複数の吐出孔を一直線上に配したノズルで、色画素部に１色の塗布膜をストライプ状に形成し、それを３色分実施する手段（たとえば特許文献２）、１色の色画素部配置ピッチで複数の吐出孔を一直線上に配したノズルを塗布方向に３台ならべ、各ノズルをＲＧＢ各色ごとに専用化して各色のペーストを吐出し、ブラックマトリックス間の色画素部にＲＧＢ３色をストライプ状に同時に塗布する手段（たとえば特許文献３）、ＲＧＢ３色を同時に吐出できるノズルで、ブラックマトリックス間の色画素部にＲＧＢ３色を同時にストライプ状に塗布する手段（たとえば特許文献４）、ノズルと基板間に高電圧を印可することでＲＧＢ塗布液を安定して色画素内に塗布する手段（たとえば特許文献５）等がある。
【０００５】
以上の特許文献３や特許文献５の手段では、いずれも連続吐出ノズルと基板間の間隔を大きくとり、塗布液をノズルから柱状形状に吐出して、ＲＧＢ３色を一括ないしは逐次でストライプ状に塗布する原理が示されている。柱状形状吐出とは、図７（ａ）、（ｂ）に示す通り、ノズル３００と基板３０４との間のすきま量ＬＣ１を比較的大きくとり、ノズル孔３０２より塗布液３０６を柱状に吐出するものである。ここで図７（ａ）は基板が矢印方向に移動して塗布膜３１０を形成する塗布状況を示す塗布方向を含む断面図、図７（ｂ）は同じ状況を塗布方向に見た断面図である。図７（ａ）、（ｂ）よりノズル孔から吐出される塗布液の柱状形状の直径は、塗布液３０６がノズル孔より出ていくときのバラス効果により、ノズル孔の直径よりやや大きくなる。このような形態の吐出を行うには、ノズル孔３０２からの吐出速度をかなり大きくせねばならない。そのために基板３０４に必要以上に厚い塗布膜を形成することになり、カラーフィルターのＲＧＢ画素膜に要求される適正厚さの塗布膜が実現できない。さらに柱状形状で塗布液が吐出されると、塗布液３０６が基板３０４に衝突する時に、吐出速度の大きさに伴う大きな動圧によって、図７（ｂ）に示すように、塗布液３０６が基板３０４上で大きく広がってしまい、塗布液がＲＧＢ画素部の幅よりもはるかな大きな塗布幅Ｌcoで塗布されることになり、ＲＧＢ画素内に塗布できない。以上の重大な問題に対し、その解決策が提供されていないために、特許文献３や特許文献５に示される柱状形状吐出の技術は実用に供されていない。
【０００６】
また特許文献２や特許文献４の手段では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、柱状形状吐出の時と同じノズル３００と基板３０４を近接させ、ノズル３００と基板３０４との間のすきま量ＬＣ２を柱状形状吐出の時のすきま量ＬＣ１よりもはるかに小さくして狭いすきまを作り、そのすきまの一部に液を満たして液だまり、いわゆるビードＣを形成して塗布を行っている。ビードＣを形成して行われる塗布が、ビード塗布と呼ばれる。ここで図８（ａ）は基板が矢印方向に移動して塗布膜３１０を形成する塗布状況を示す塗布方向を含む断面図、図８（ｂ）は同じ状況を塗布方向から見た断面図である。ビード塗布の特徴は、ノズル孔からの塗布液３０６の吐出速度が小さくても、ノズル３００と基板３０４の間のすきま量ＬＣ２が十分小さくて、両者間のすきまに塗布液が満たされて液だまりができれば塗布を行えるので、柱状形状吐出よりも薄い塗布膜が形成できるということである。その結果、カラーフィルターのＲＧＢ画素膜に要求される適正厚さの塗布膜が実現できる。しかしながら、図８（ｂ）で示すように、ノズル孔３０２が多数配列されるノズル長手方向（塗布方向に直角な方向）には吐出口面３０８はフラットであるので、毛細管現象により塗布液３０６がノズル長手方向に広がるために、ノズル孔から吐出量Ｑで塗布液３０６が吐出される時の塗布幅Ｌcoは、ノズル孔３０２の直径よりもはるかに大きくなってしまう。ここで塗布幅Ｌcoは塗布液３０６の表面張力γ、動的なぬれ角度α、すきま量ＬＣ２、ビードＣ内部の圧力Ｐのバランスによって定まるものと推察される。ただし、圧力Ｐは塗布液３０６の粘度と塗布速度に依存する。この塗布方法を適用している特許文献２や特許文献４では、上記理由によりストライプ状のＲＧＢ色画素膜の幅が色画素部の幅よりはるかに大きくなったり、はなはだしい場合には、隣どうしの色画素膜が連結してストライプ状の塗膜が形成されないといった不具合が生じている。
また、ノズルと基板間のすきまの大きさを変えてＲＧＢ色画素膜のストライプ幅を所定の大きさに調整できたとしても、吐出口面３０８に相当する部分がフラットであるので、ビードに作用する力がバランスしにくく、ＲＧＢ色画素膜のストライプ幅が時間の経過とともに変動するという不都合もある。
【特許文献１】特開２００２−１２２７２２号公報（第３欄３０行目〜第５欄１１行目、第１５欄２４行目〜４２行目、図３、図６）
【特許文献２】特開平５−１１１０５号公報（第２欄４９行目〜第４欄１１行目、図１）
【特許文献３】特開平５−１４２４０７号公報（第２欄２５行目〜第４欄１８行目、第４欄４５行目〜第５欄１５行目、図１、図２）
【特許文献４】特開平７−２３００８５号公報（第３欄３５行目〜第８欄２９行目、図６、図７）
【特許文献５】特開２００２−４８９１０号公報（第８欄１９行目〜第１０欄１２行目、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、基板（被塗布部材）に近接させてビード形成して塗布液を基板に塗布しても、複数の孔から吐出される塗布液が基板上で拡幅せず、一定の塗布幅にて安定してストライプ状に塗布できるノズル、およびこのノズルを用いた塗布方法ならびに塗布装置を実現させ、それによってＲＧＢ３色を一括ないしは逐次でストライプ状に色画素部に塗布することを可能とし、全体の工程数を大幅に削減して低コストで高品質のカラーフィルターを製造できるカラーフィルターの製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記本発明の目的は、以下に述べる手段によって達成される。
本発明になるノズルは、長手方向に配列された複数の吐出口を有するノズルであって、各々の吐出口の出口周辺が塗布液吐出方向に突出している突出部を有していることを特徴とする。ここで、前記突出部には、突出している吐出口面に連なって、塗布液吐出方向に対して傾斜部を含み、前記突出部の突出量Ｌａは０．０２〜１mm、かつ角度θは０〜８５度であることが好ましい。
【０００９】
本発明になる塗布装置は、請求項１〜３に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する手段を含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成する位置まで前記ノズルを被塗布部材に近接させる近接手段と、前記ノズルの吐出口を被塗布部材上の任意の場所に位置あわせをする位置合わせ手段と、を備えてストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明になるカラーフィルターの製造装置は、請求項４に記載の塗布装置を少なくとも備えて、ブラックマトリックスまたは上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックスがパターン状に配列された被塗布部材の、ブラックマトリックス間または上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックス間に配置された色画素部に、前記位置合わせ手段で前記ノズルの吐出口を位置合わせをし、色画素膜液をノズルより吐出してストライプ状に前記色画素部に色画素膜を形成してカラーフィルターを製造することを特徴とする。
【００１１】
本発明になる塗布方法は、請求項１〜３に記載のノズルを被塗布部材に近接させ、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成するとともに、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上にストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明になるカラーフィルターの製造方法は、請求項６に記載の塗布方法を用いて、ブラックマトリックスまたは上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックスがパターン状に配列された被塗布部材の、ブラックマトリックス間または上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックス間に配置された色画素部に、色画素膜液をノズルより吐出してストライプ状に色画素膜を形成することを特徴とする。ここで、前記ブラックマトリックスまたはブラックマトリックス上部に形成される樹脂膜が撥水性を有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明になるノズルおよびそれを用いた塗布方法および塗布装置を用いれば、ノズルが複数の吐出口を有し、さらに各々の吐出口周辺を塗布液吐出方向に突出させているのであるから、該ノズルを被塗布部材に近接させて塗布すると、突出部によって塗布液の拡幅が防止され、ノズルと被塗布部材間のすきまが塗布液のビード形成できる範囲内であれば、一定幅でストライプ状に塗布膜を安定して塗布することが可能となる。
【００１４】
本発明になるカラーフィルターの製造方法および製造装置によれば、上記の優れた塗布方法および塗布装置を用いてカラーフィルターを製造するのであるから、パターン状に配置されたブラックマトリックス間の色画素部に、ＲＧＢ３色を一括ないしは逐次で塗布することが可能となり、全体の工程数を大幅に削減して低コストで高品質のカラーフィルターを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明にかかる塗布装置および塗布方法を図面を参照しながら説明する。図１は、ＲＧＢペーストを本発明にかかるノズル２でストライプ状に塗布するストライプ塗布装置の一実施態様の斜視図、図２は図１のノズル２による基板への塗布状況を示す正面断面図、図３は従来のノズルによる塗布状況を示す正面断面図、図４はブラックマトリックスが格子状に形成された基板Ａの平面図と正面断面図、図５は図４のブラックマトリックス上に剥離可能な樹脂膜層が積層された基板Ｂの平面図と正面断面図、図６は図４に示す基板に本発明にかかる製造方法で色画素膜を形成したカラーフィルターの一実施態様の平面図と正面断面図である。
【００１６】
図１を参照すると、ＲＧＢストライプ塗布工程で、塗布液であるＲＧＢペーストを塗布するストライプ塗布装置１が示されている。
【００１７】
このストライプ塗布装置１において、ノズル２はＸＹＺステージ１６の図示しないリニアガイドを介してブラケット８に取り付けられている。このノズル２では一色のペーストをストライプ状に塗布できるので、３色を塗布するには、このストライプ塗布装置１を３色分３台ならべるか、３色分のノズル３台をストライプ塗布装置１に取り付けることとなる。さてノズル２は図示しないリニアガイドとその駆動装置によって上下方向（Ｚ方向）に自在に移動することができ、さらにブラケット８がリニア駆動装置１０に装着されているので、基板の幅方向（Ｙ方向）にも自在に移動できる。結果としてノズル２は上下、基板幅方向に自在に移動できることになる。一方ノズル２の下方には、基板Ａを載置する吸着盤４があり、図示しない吸着孔によって基板Ａを真空吸着することができる。基板Ａは図４に示す通り、ガラス基板１１０に厚さＨ１のブラックマトリックス１１２を、縦格子１１８と横格子１１６からなる格子状に配したものであり、ブラックマトリックスの間にＲ画素部１１４Ｒ、Ｇ画素部１１４Ｇ、Ｂ画素部１１４Ｂを有している。Ｒ画素部１１４Ｒ、Ｇ画素部１１４Ｇ、Ｂ画素部１１４Ｂは、図４の上下方向すなわち矢印Ｄ方向に同じ色画素部同士で一直線上に配置されており、この一直線上方向すなわち矢印Ｄ方向が、ノズル２によるストライプ塗布方向となる。さらにガラス基板１１０上には、２個の十字形のアライメントマーク１１９Ａ、Ｂが設けられている。
【００１８】
さて再び図１を参照すると、吸着盤４は中央部で図示しない回転軸を介してリニア駆動装置６に取り付けられており、自在にＸ−Ｙ平面内での回転と基板長手方向（Ｘ方向）の往復動を行なうことができる。また吸着盤４の上方のブラケット８に対応する位置にはＣＣＤカメラ１２と高さセンサー１４も装着されている。ＣＣＤカメラ１２は図示しない画像処理装置に連結されており、基板Ａのアライメントマーク１１９Ａ、Ｂの位置を検知し、これを基準にして図示していない制御装置によってノズルの吐出口を基板Ａの格子状のブラックマトリックス１１２に囲まれた各色画素部１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂの真上に位置合わせをすることができる。この位置あわせに関わるもの、上記のＣＣＤカメラ１２、制御装置、リニア駆動装置１０、リニア駆動装置６等が位置合わせ手段を構成することになる。
【００１９】
一方高さセンサー１４は、基板Ａの上面の位置を検知、すなわち基板Ａの厚さを検知して、図示しない制御装置によって塗布時のノズル２の最下面と基板Ａ上面とのすきまを設定することができる。なおＸＹＺステージ１６の右下隅にはＸ、Ｙ、Ｚ各軸の原点Ｏが設けられている。
【００２０】
図２はノズル２と基板ＡのＹ方向すなわち基板幅方向にみた断面を示しており、塗布液であるペースト４８をノズル２で基板Ａに塗布している状況を示している。図２で、ノズル２は紙面に垂直な方向に移動し、これが塗布方向となるが、この方向は図１の基板幅方向（Ｙ方向）、図４の矢印Ｄ方向と一致している。ノズル２にはペースト４８を吐出する直径ｄの円形の孔である吐出口４０が、下板４２に下向きに設けられている。ここで吐出口４０の出口は吐出口面５６の面内にある。吐出口面５６は下板４２よりもペースト４８の吐出方向である下向きに突出量Ｌａだけ突出して、吐出口面５６に連なる傾斜部６０とともに突出部５４を形成している。すなわち、吐出口４０の出口周辺が塗布液吐出方向に突出量Ｌａだけ突出している突出部を有している。ここで、吐出口４０の出口周辺とは、吐出口４０の中心線から、ノズル２の長手方向に吐出口４０の配置ピッチＬＲの半分未満の距離にある領域をいう。吐出口４０の配置ピッチＬＲの半分以上になると、隣合う吐出口面が連なって、吐出口４０ごとに独立した吐出口面５６、傾斜部６０が形成できないので、好ましくない。吐出口４０の配置ピッチＬＲは、ブラックマトリックス１１２が格子状に形成されている基板Ａの一色の色画素部に対応するように設けられている。各々の色画素部の幅にあわせて、各色画素部ごとに配置ピッチＬＲが異なってもよい。
【００２１】
吐出口４０の真上にはペースト４８を貯蔵するマニホールド４６があり、ここへのペースト４８の供給は供給口５２を介して行う。さらに、ノズル２の上部にはマニホールド４６に連通する加圧口５０がある。加圧口５０は図示しないエアー加圧源に通じており、圧力を調整したエアーによって、マニホールド４６内のペースト４８を吐出口４０から吐出することができる。
【００２２】
さて塗布を行うために、ノズル２の吐出口面５６を基板Ａに近接させ、吐出口面５６と基板Ａ間のすきま量ＬＣを好ましくは３０〜３００μｍ、より好ましくは５０〜２００μｍにしてから、吐出口４０からペースト４８を吐出すると、吐出口面５６と基板Ａ間に液だまりであるビードＣが形成されながらペースト４８が基板Ａに塗布される。すきま量ＬＣが上記の範囲よりも小さいと吐出口面と基板Ａがガラス基板１１０の厚さむらにより衝突する危険性が急増し、上記範囲よりも大きいと、経済的な塗布速度範囲でビードＣを形成できなくなる。ビードＣの幅ＬＢ、すなわち塗布幅は、上述の通り、ビードＣに作用する圧力、ペースト４８の表面張力、動的なぬれ角度等により平衡状態が作られて定まる。ここで圧力はペースト４８の粘度、塗布速度に依存するとともに、すきま量ＬＣもこの平衡状態に関与する。突出部５４では、吐出口面５６とそれに連なる傾斜部６０の境界にエッジ部５８が形成されているので、エッジ部５８のエッジ効果によって、上記の各影響因子が変化して平衡状態を作り易いためにビードＣの拡幅が阻止され、吐出口面５６の幅ＬＤが、ビードＣの幅ＬＢにほぼ等しくなることが多い。すきま量ＬＣが小さすぎるとエッジ部でビードＣの拡幅が阻止されないこともあるが、この場合は、ビードＣのノズル２との接触点が傾斜部６０にそって吐出口４０より離れる方向に移動するが、該接触点位置におけるノズル〜基板Ａ間の長さ（すきま）が次第に大きくなると、毛細管で該接触点が移動させる力が減少するために、傾斜部６０上の位置で各影響因子が平衡状態を作って、ビードＣの拡幅が阻止される。この時のビードＣの幅ＬＢは、吐出口面５６の幅ＬＤよりも若干大きくなる。ビードＣの幅ＬＢ、すなわち実際の塗布幅が吐出区面５６の幅ＬＤよりも小さくなる時は、ビードＣのノズル２との接触点は吐出口面５６内にあるので非常に不安定であり、すきま量ＬＣを小さくして該接触点がエッジ部５８か傾斜部６０に来るようにする。このようにするとビードＣの幅ＬＢ、すなわち実際の塗布幅は吐出区面５６の幅ＬＤと同じかそれより若干大きくなるが、上記のようにビードＣに形成に関与する各影響因子が平衡状態を作りだすので、非常に安定していて好ましい。
【００２３】
一方、図３を見ると従来のノズル１０２の正面断面図が示されている。ノズル１０２は、突出部５４を省略した他はノズル２と全く同じ構成である。ノズル１０２の吐出口面１０４と基板Ａ間のすきまをノズル２の場合と同じすきま量ＬＣにして、ペースト４８を吐出口４０から吐出すると、同じようにビードＣは形成されるものの、ビードＣは毛細管により移動させる力により拡幅するとともに、この時のビードＣの幅ＬＢが不安定で時間の経過とともに変化する。これはビードＣとノズル１０２との接触点がフラットな吐出口面１０４内にあり、ノズル１０２にはノズル２のエッジ部５８や傾斜部６０のように該接触点の移動を阻止するように作用する要素がなく、ビードＣ形成に関与する各影響因子による平衡状態を作り難いからである。さらにビードＣの拡幅がはなはだしい場合には、隣の吐出口４０から吐出されて形成されたビードＣと連結して、ストライプ状に塗布されなくなる。本発明になるノズル２は、突出部５４を設けることによりできるエッジ部５８と傾斜部６０の効果により、ビードＣの拡幅がそこで阻止されてビードＣの幅ＬＢすなわち塗布幅を小さく、しかも安定化することができる。
【００２４】
なお、ビードＣの幅ＬＢ、すなわちストライプの塗布幅は、基板ＡのＲ画素部１１４Ｒの幅ＷR、Ｇ画素部１１４Ｇの幅ＷG、Ｂ画素部１１４Ｂの幅ＷBと、同じかそれより小さくする。この関係にあると、図６に示すように、各色画素部の幅内にストライプ状に色画素膜、すなわち、Ｒ画素部１１４ＲにＲ画素膜２１０Ｒ、Ｇ画素部１１４ＧにＧ画素膜２１０Ｇ、Ｂ画素部１１４ＢにＢ画素膜２１０Ｂを、各々形成してカラーフィルターを作ることができる。上記のビードＣの幅ＬＢと各色画素部の幅との関係を実現するために、吐出口４０の直径ｄは、Ｒ画素部１１４Ｒの幅ＷR、Ｇ画素部１１４Ｇの幅ＷG、Ｂ画素部１１４Ｂの幅ＷBよりも小さいことが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上小さくする。このため吐出口４０の直径ｄは１０〜２００μｍ、より好ましくは４０〜８０μｍとなる。吐出口面５６の幅ＬＤはＲ画素部１１４Ｒの幅ＷR、Ｇ画素部１１４Ｇの幅ＷG、Ｂ画素部１１４Ｂの幅ＷB以下であることが好ましい。特に吐出口面５６の幅ＬＤがそれぞれの色画素部の幅より大きくなると、ビードＣの幅ＬＢすなわち塗布幅が各色画素部の幅より大きくなることになり、各色画素部内にストライプ状の塗布ができず、各色画素部の幅をはみ出してブラックマトリックス１１２の上部に塗布されることになって不都合が生じる。なお、吐出口面５６の幅ＬＤは吐出口４０の直径ｄよりも、ビードＣ安定化の点から、少なくとも１０μｍ以上大きいことが好ましい。
【００２５】
突出部５４の突出量Ｌａ、すなわち吐出口面５６と下板４２間の距離は好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上、さらにより好ましくは５００μｍ以上であって、１mm以下である。２０μｍより小さいと、ビードＣが吐出口面と下板４２の両方に接触して突出部５４の効果がえられず、１mmより大きいと、ノズル２の形状加工難度が増大する。また、吐出口４０の中心線、すなわち塗布液であるペースト４８の吐出方向を基準とした傾斜部６０となす角度θは、好ましくは０〜８５度、より好ましくは２０〜７５度である。角度θが８５度より大きいと、傾斜部６０と吐出口面５６がフラットな面上にあるのと大差がなくなり、ビードＣの拡幅が抑制されにくくなる。一方角度θが０度より小さくなっても（θが負となっても）、ビードＣの拡幅抑制効果が０度の時と変わらないので、角度θを小さくする意味がなくなるとともに、突出部５４の加工形成が困難となる。上記に定めた突出部５４の形状を有することで、ビードＣの幅ＬＢを、吐出口面５６の幅ＬＤにより近くて小さい値にすることができる。なお傾斜部６０は平面でも、円錐形の斜面等に代表される曲面でも、いずれでもよい。
【００２６】
吐出口面５６の形状は、ペースト４８の吐出方向に見て、円形形状でも、四角形でも、その他いかなる形状であってもよい。吐出口面５６が円形形状の場合は、円形の直径が吐出口面５６の幅ＬＤとなるが、この時の傾斜部６０は円錐形の斜面に代表される曲面であることが好ましい。ペースト４８の吐出方向に見た吐出口面５６の形状が任意のものである場合は、複数の吐出口４０が一直線上に並ぶ方向（ノズル２の長手方向）での吐出口面５６の形状の最大寸法が、吐出口面５６の幅ＬＤとなる。また吐出口４０の吐出方向の長さは下板４２の厚さよりも大きくなっているが、マニホールド４６側を加工して、吐出口４０の吐出方向の長さと下板４２の厚さを略同一にしたり、それより小さくしてもよい。加工上の制約から、吐出口４０の吐出方向の長さと直径ｄとの比は０．５〜５が好ましい。さらに均一厚さの下板４２にパンチング加工をして突出部５４を下板から突き出して成形してもよい。この場合は、吐出口４０の吐出方向の長さと下板４２の厚さは略同一になる。
【００２７】
なお、吐出口４０は図２では２個しか示されていないが、特に制限はなく、塗布する基板の色画素数にあわせて設ければよく、より好ましくは基板上にある製品画面の各色の色画素数にあわせるのがよい。さらに加圧口５０を封止し、供給口を図示しない濾過装置、定容量型のポンプに接続し、定容量型ポンプによる定容量供給により、吐出口４０からペーストを吐出して、基板Ａに塗布してもよい。この場合は、マニホールド４６を含めたノズル２の内部流路より気泡をすべて排除して定容量型ポンプから定容量供給することが好ましい。ノズル２の内部流路に気泡が残存していると、塗布開始時のペースト４８の吐出遅れや、各色画素膜に気泡欠点が生じることがあるためである。なお定容量型のポンプとしては、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、チュービングポンプ、シリンジポンプ、ベロフラム型ポンプ（商品名ＣＴポンプ）等が好適である。
【００２８】
次に、ストライプ塗布装置１を用いたＲＧＢ各色ペーストのストライプ状の塗布方法について説明する。まず図示しない移載装置によって基板Ａを吸着盤４に載置して吸着固定する。次いで高さセンサー１４によって基板Ａの高さを検知するとともに、ＣＣＤカメラ１２で２ヶ所設けられているアライメントマーク１１９Ａ、Ｂを検知して、基板Ａ上で一列上に配列されているＲ画素部１１４Ｒの列と、ノズル２の下面で一直線上に設けられている吐出口４０の列が直角になるように、吸着盤４を回転させる。次いでノズル２で最も原点Ｏ側にある吐出口４０が、基板Ａの最も原点Ｏ側にあるＲ画素部１１４Ｒ上にくるように、吸着盤４をＸ方向に移動させる。次いでノズル２をＹ方向に原点Ｏに向かって移動させ、基板Ａ上の塗布開始部で停止させるとともに、測定した基板Ａの高さに応じて、基板Ａとノズル２の吐出口面５６との間のすきま量ＬＣが所定の値になるようにノズル２をＺ方向に下降停止させる。つづいてＲペーストを充填したノズル２に、図示しないエアー加圧源からエアーを供給して吐出口４０からＲペーストを吐出しながら、ノズル２を原点Ｏ側とは逆のＹ方向に移動させる。終点がきたらエアーの供給を停止するとともに、ノズル２をＺ方向に上昇させて、塗布を終える。ついでノズル２をＹ方向に原点Ｏ側に復帰させるとともに、ノズル２の吐出口４０を今度は、次の塗布すべき基板ＡのＲ画素部１１４Ｒに来るように、吸着盤４をＸ方向に移動させる。引き続いて、同様に塗布を行い、所定の領域の塗布が完了したら、吸着盤４の吸着を解除して、基板Ａを次の工程に移載する。以下、Ｇ、Ｂ画素についても、それぞれの専用のノズル塗布装置で同様の塗布をおこなって、基板Ａ上にＲＧＢ三色のストライプ状塗布を完成させる。この塗布完了した状態では、図６に示すように、Ｒ画素部１１４ＲにＲ色画素膜２１０Ｒ、Ｇ画素部１１４ＧにＧ画素膜２１０Ｇ、Ｂ画素部１１４ＢにＢ画素膜２１０Ｂ、が形成されている。なおこの塗布完了した状態では、基板Ａのブラックマトリックス１１２の横格子１１６上には、ＲＧＢの各色ペーストが残存しているが、これは乾燥後に研磨工程で除去されることになる。
【００２９】
以上の実施態様では、ブラックマトリックス１１２は、黒色顔料を含有する非感光性の樹脂材料でも、感光性の樹脂材料でも、酸化クロム等の金属材料でもよい。酸化クロム等の金属材料の場合は、スパッタリング等で酸化クロムを付着させる。
【００３０】
なお、本発明が適用できる基板の大きさは特に限定されないが、好ましくは対角の長さが４００mm〜４０００mm、より好ましくは１７００〜３７００mmである。さらに使用するＲＧＢ色画素膜用のペーストは特に限定されないが、ノズルから均一に吐出するためには粘度が１mPas〜１０００mPas、より好ましくは２〜３０mPasである。この範囲の粘度であれば、各色画素部に塗布されたＲＧＢペーストがレベリングにより表面が平坦化し、平坦な各色画素膜を形成することができる。
さらに使用するＲＧＢペーストの塗布条件としては、塗布速度は０．１ｍ／分〜１０ｍ／分、より好ましくは０．５ｍ／分〜６ｍ／分である。さらに基板のブラックマトリックス膜の格子形状は横方向ピッチが好ましくは５０〜３００μｍ、より好ましくは１００〜２００μｍ、縦方向ピッチが好ましくは１００〜５００μｍ、より好ましくは２００〜４００μｍ、ブラックマトリックス膜の線幅は好ましくは５〜８０μｍ、より好ましくは１０〜４０μｍ、さらにブラックマトリックス膜の厚さは０．０５μｍ〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍである。ブラックマトリックスの厚さは上記の範囲より薄いと遮光効果がなくなり、逆に厚すぎるとフォトリソ法によって製造する場合精度よく所定形状のパターンが形成できなくなる。また、本発明は格子形状に形成されたブラックマトリックスのみではなく、ストライプ状に形成されたブラックマトリックスにも適用可能であることは勿論である。
【００３１】
なおストライプ塗布装置１については、構成を変えて、ノズル２を固定、基板Ａを移動させてストライプ状に塗布できるようにしてもよい。またノズル２の吐出口４０は円形でなく、スリット形状として幅Ｌｓとなる矩形であってもよい。幅Ｌｓの大きさは、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素部の幅より小さいことが望ましく、より好ましくは１０μｍ以上小さくする。このため幅Ｌｓは１０〜２００μｍ、より好ましくは４０〜８０μｍとなる。またスリットの幅Ｌｓは、吐出口面５６の幅ＬＤよりも、ビードＣ安定化の点から、少なくとも１０μｍ以上小さいことが好ましい。
【００３２】
さらにストライプ塗布装置１に、ＲＧＢ各々の色画素膜を同時に形成するために、ＲＧＢ色画素部に対応する位置にノズル２を３本配置して、塗布を行ってもよい。
【００３３】
さらにまた、本発明は、図５に示すようにブラックマトリックス上に剥離可能な樹脂層１２０が形成された基板Ｂでの色画素部にストライプ状に塗布するのにも適用することができる。この場合、ＲＧＢの各色ペーストがストライプ状に基板Ａに塗布される過程で、横格子１１６上の樹脂膜層１２０の上部にＲＧＢの色画素膜が形成されても、後ほどに剥離によって樹脂膜層１２０ごと除去することができるので、最終的には図６において、Ｒ画素部１１４ＲにのみＲ画素膜２１０Ｒ、Ｇ画素部１１４ＧにのみＧ画素膜２１０Ｇ、Ｂ画素部１１４ＢにのみＢ画素膜２１０Ｂを形成することができる。この結果、研磨工程が不要となる。樹脂膜層１２０の樹脂膜としては、フォトレジストを塗布して乾燥後露光現像して格子状に形成したものや、乾燥膜をラミネートして露光現像して格子状に形成したものが好適に用いられる。
【００３４】
なお格子状に形成されたブラックマトリックス１１２や、樹脂膜層１２０には撥水性が付与されていることが好ましい。撥水性が付与されることで塗布液すなわちＲＧＢ各色ペーストに対して反撥性が生じることになり、ＲＧＢ各ペーストがブラックマトリックス１１２の縦格子１１８や縦格子１１８上の樹脂膜層１２０上に乗り上げても、色画素部の方にＲＧＢ各色ペーストが移動し、縦格子１１８上に乗り上げのない色画素部内の色画素膜形成が可能となる。また横格子１１６上にＲＧＢ各色ペーストも色画素部の方に移動して、横格子１１６上のＲＧＢ各色ペースト残存量が減少する。ブラックマトリックス１１２や、樹脂膜層１２０に適度な撥水性が付与されている場合に限り、ビードＣの幅ＬＢ、すなわち塗布幅を各色画素部の幅よりも１０〜２０μｍ大きくしてもよい。撥水性による反発力により、縦格子１１８上に各色ペーストが塗布されても、色画素部の方に移動するからである。ここで、撥水性を有するとは、水に対する接触角度が７０°以上であることを言う。接触角度としては、好ましくは９０°以上であり、より好ましくは１１０°以上である。撥水性を付与する手段としては、ブラックマトリックス１１２や樹脂膜層１２０にフッ素やシリコンを含有させることの他、フッ素原子を含むガス雰囲気中でプラズマ照射するプラズマ処理等が好適に用いることができる。
【００３５】
なお、ノズル２からＲＧＢ各色ペーストを基板Ａあるいは基板Ｂに連続で吐出することが好ましいが、ＲＧＢの各色画素部のある範囲でペーストを間欠的に吐出して、断続的なストライプ状塗布を行ってもよい。この場合は、各色画素部にのみ各色色画素膜が形成されることになる。
【実施例】
【００３６】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
３６０×４６５mmで厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板を洗浄装置に投入した。ウェット洗浄によって基板上のパーティクルを除去後、ダイコータでブラックマトリックス材を１０μｍ基板全面に塗布した。ブラックマトリックス材には、遮光材にチタン酸窒化物、バインダーにポリアミック酸、溶剤にγ−ブチロラクトンを使用し、固形分濃度９．６％、粘度１７．５mPasに調整したペーストを用いた。塗布後、ホットプレートを使用した乾燥装置で、１３０℃で２０分乾燥し、厚さ１μｍのブラックマトリックス膜を得た。
【００３７】
そしてその上に、固形分濃度２０．５％、粘度８mPasに調整したレジスト液を、これもダイコータで１４６μｍ基板全面に塗布した。９０℃に加熱したホットプレートで１０分乾燥後、１μｍのブラックマトリックス材の上に３μｍの乾燥レジスト膜を形成した。次に露光、現像処理を行って、基板の幅方向にピッチが１１０μｍで１９２１本、基板の長手方向にピッチが３３０μｍ４８１本、線幅が３０μｍとなる格子形状をブラックマトリックス膜と乾燥レジスト膜を積層した状態で、対角が１０．４インチの大きさとなる基板上領域２ヶ所に形成した。
【００３８】
つづいて、ＲＧＢペーストを、順番に、ノズル２を使って、基板内に２ヶ所ある対角１０．４インチの領域内のＲＧＢ各色の画素部に、厚さ２０μｍで基板長手方向にそれぞれストライプ状に速度１００mm／ｓで塗布した。使用したノズル２の吐出口４０は、直径が５０μｍで吐出方向の長さが１００μｍの孔で、ピッチ３３０μｍで６４個配置されたものであった。またこのノズル２の吐出口面５６はＬＤ＝７０μｍ（ノズル長手方向）、塗布方向に１mmの矩形形状で、吐出口面５６と下板４２間の距離である突出量Ｌａは１５０μｍ、平面である斜面６０の水平線となす角度θは６０°であった。さらに塗布時の吐出口面５６と基板Ａとの間のすきま量ＬＣは１５０μｍで、ストライプ状の色画素膜の幅は７０μｍであり、幅８０μｍの色画素内に問題なく塗布することができた。対角１０．４インチの領域内の色画素部全てを各色ペーストでストライプ状に塗布するために、各色でノズルをそれぞれ１０回づつ往復させた。ここで、Ｒペーストには、ポリアミック酸をバインダー、γ−ブチロラクトン、Ｎ-メチル-２-ピロリドンと３-メチル-３-メトキシブタノールの混合物を溶媒（以下溶媒Ａと呼称）、ピグメントレッド１７７を顔料、に用いて混合し、固形分濃度１０％、粘度を１０mPasに調整したものを用い、さらにＧペーストにはＲペーストの組成中、顔料をピグメントグリーン３６にして、固形分濃度１０％、粘度を１１mPasに調整したもの、ＢペーストにはＲペーストの組成中、顔料をピグメントブルー１５にして、固形分濃度を１０％、粘度を１２mPasに調整したものを用いた。色画素部を囲むブラックマトリックス材と乾燥レジスト膜の積層膜の厚さが４μｍあり、隣の色画素部に侵入することなく均一に画素部にストライプ状に塗布することができた。
【００３９】
これを１００℃のホットプレートで２０分乾燥後、剥離装置で溶剤を使用して乾燥レジスト膜とその上に存在するＲＧＢペーストを除去し、ブラックマトリックス膜１μｍと、格子状のブラックマトリックスに囲まれた色画素部内に厚さ２μｍのＲＧＢ色画素膜をえた。続いて基板を２６０℃のホットプレートで３０分加熱してキュアした後、塗布により高さ５μｍの柱部を形成するとともに、ＩＴＯをスパッタリングで付着させ、カラーフィルターを作成した。得られたカラーフィルターは、混色がなく、色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【００４０】
さらに、このカラーフィルターをＴＦＴアレイを形成した基板と重ね合わせ、オーブン中で加圧しながら１６０℃で９０分間加熱して、シール剤を硬化させた。このセルに液晶注入を行った後、紫外線硬化樹脂により液晶注入口を封口した。次に、偏光板をセルの２枚のガラス基板の外側に貼り付け、さらに、得られたセルをモジュール化して、液晶表示装置を完成させた。得られた液晶表示装置は混色がなく、色度も基板全面に渡って、均一で品質的に申し分ないものであった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ＲＧＢペーストを本発明にかかるノズル２でストライプ状に塗布するストライプ塗布装置の一実施態様の斜視図である。
【図２】図１のノズル２による塗布状況を示す正面断面図である。
【図３】従来のノズルによる塗布状況を示す正面断面図である。
【図４】ブラックマトリックスが格子状に形成された基板Ａの平面図と正面断面図である。
【図５】図４のブラックマトリックス上に剥離可能な樹脂膜層が積層された基板Ｂの平面図と正面断面図である。
【図６】図４に示す基板に本発明にかかる製造方法で色画素膜を形成したカラーフィルターの一実施態様の平面図と正面断面図である。
【図７】ノズル柱状形状吐出の時の塗布状況を示す塗布方向を含む断面図と塗布方向から見た断面図である。
【図８】ノズルでビード塗布を行う時の塗布状況を示す塗布方向を含む断面図と塗布方向から見た断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ ：ストライプ塗布装置
２ ：ノズル
４ ：吸着盤
６ ：リニア駆動装置
８ ：ブラケット
１０ ：リニア駆動装置
１２ ：ＣＣＤカメラ
１４ ：高さセンサー
１６ ：ＸＹＺステージ
４０ ：吐出口
４２ ：下板
４４ ：本体
４６ ：マニホールド
４８ ：ペースト
５０ ：加圧口
５２ ：供給口
５４ ：突出部
５６ ：吐出口面
５８ ：エッジ部
６０ ：傾斜部
１０２：ノズル
１０４：吐出口面
１１０：ガラス基板
１１２：ブラックマトリックス
１１４Ｒ：Ｒ画素部
１１４Ｇ：Ｇ画素部
１１４Ｂ：Ｂ画素部
１１６：横格子
１１８：縦格子
１１９Ａ、Ｂ：アライメントマーク
１２０：樹脂膜層
２１０Ｒ：Ｒ画素膜
２１０Ｇ：Ｇ画素膜
２１０Ｂ：Ｂ画素膜
３００：ノズル
３０２：ノズル孔
３０４：基板
３０６：塗布液
３０８：吐出口面
３１０：
Ａ：基板
Ｂ：基板
Ｃ：ビード
Ｈ１：ブラックマトリックス１１２の厚さ
Ｈ２：樹脂膜層１２０の厚さ
Ｌａ：突出量
ＬＢ：ビードＣの幅（塗布幅）
ＬＣ：すきま量
Ｌco：塗布幅
ＬＤ：吐出口面５６の幅
ＷR、ＷG、ＷB：Ｒ、Ｇ、Ｂ画素部の幅
θ：ペースト４８の吐出方向を基準とした傾斜部６０となす角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に配列された複数の吐出口を有するノズルであって、各々の吐出口の出口周辺が塗布液吐出方向に突出している突出部を有していることを特徴とするノズル。
【請求項２】
前記突出部には、突出している吐出口面に連なって、塗布液吐出方向に対して傾斜部を含むことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記突出部の突出量Ｌａは０．０２〜１mm、かつ傾斜部の角度θは０〜８５度であることを特徴とする請求項２に記載のノズル。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する手段を含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成する位置まで前記ノズルを被塗布部材に近接させる近接手段と、前記ノズルの吐出口を被塗布部材上の任意の場所に位置あわせをする位置合わせ手段と、を備えてストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項４に記載の塗布装置を少なくとも備えて、ブラックマトリックスまたは上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックスがパターン状に配列された被塗布部材の、ブラックマトリックス間または上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックス間に配置された色画素部に、前記位置合わせ手段で前記ノズルの吐出口を位置合わせをし、色画素膜液をノズルより吐出してストライプ状に前記色画素部に色画素膜を形成してカラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルターの製造装置。
【請求項６】
請求項１〜３に記載のノズルを被塗布部材に近接させ、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成するとともに、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上にストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法。
【請求項７】
請求項６に記載の塗布方法を用いて、ブラックマトリックスまたは上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックスがパターン状に配列された被塗布部材の、ブラックマトリックス間または上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックス間に配置された色画素部に、色画素膜液をノズルより吐出してストライプ状に色画素膜を形成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項８】
前記ブラックマトリックスまたはブラックマトリックス上部に形成される樹脂膜が撥水性を有するものであることを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項１】
長手方向に配列された複数の吐出口を有するノズルであって、各々の吐出口の出口周辺が塗布液吐出方向に突出している突出部を有していることを特徴とするノズル。
【請求項２】
前記突出部には、突出している吐出口面に連なって、塗布液吐出方向に対して傾斜部を含むことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記突出部の突出量Ｌａは０．０２〜１mm、かつ傾斜部の角度θは０〜８５度であることを特徴とする請求項２に記載のノズル。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のノズルと、該ノズルに定量の塗布液を供給する手段を含む塗布液供給手段と、被塗布部材を保持する載置台と、前記塗布器および載置台のうちの少なくとも一方を相対的に移動させる移動手段と、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成する位置まで前記ノズルを被塗布部材に近接させる近接手段と、前記ノズルの吐出口を被塗布部材上の任意の場所に位置あわせをする位置合わせ手段と、を備えてストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項４に記載の塗布装置を少なくとも備えて、ブラックマトリックスまたは上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックスがパターン状に配列された被塗布部材の、ブラックマトリックス間または上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックス間に配置された色画素部に、前記位置合わせ手段で前記ノズルの吐出口を位置合わせをし、色画素膜液をノズルより吐出してストライプ状に前記色画素部に色画素膜を形成してカラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルターの製造装置。
【請求項６】
請求項１〜３に記載のノズルを被塗布部材に近接させ、塗布液供給装置から前記ノズルに塗布液を供給して前記ノズルの複数の吐出口から塗布液を吐出して、前記ノズルの突出部と被塗布部材の両方に接触するビードを形成するとともに、被塗布部材の前記ノズルに対する相対移動を行って、被塗布部材上にストライプ状塗布膜を形成することを特徴とする塗布方法。
【請求項７】
請求項６に記載の塗布方法を用いて、ブラックマトリックスまたは上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックスがパターン状に配列された被塗布部材の、ブラックマトリックス間または上部に樹脂膜層を有するブラックマトリックス間に配置された色画素部に、色画素膜液をノズルより吐出してストライプ状に色画素膜を形成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項８】
前記ブラックマトリックスまたはブラックマトリックス上部に形成される樹脂膜が撥水性を有するものであることを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルターの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１８７９４８（Ｐ２００７−１８７９４８Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７００６（Ｐ２００６−７００６）
【出願日】平成１８年１月１６日（２００６．１．１６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１６日（２００６．１．１６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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