JP3546885B2 - Method for manufacturing color filter for liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a color filter used in a color liquid crystal display device.
液晶表示ディバイスをカラー化する一手段として、平行に配置された一対の透明電極を有するセル内にカラーフィルタ層（着色層）を設けたディスプレイが知られている。カラーフィルタの一般的構造としては、例えば、図４および図５に示すタイプのものが知られている。 As one means for colorizing a liquid crystal display device, a display in which a color filter layer (colored layer) is provided in a cell having a pair of transparent electrodes arranged in parallel is known. As a general structure of a color filter, for example, a structure shown in FIGS. 4 and 5 is known.
図４に示すカラーフィルタは、透明なガラス基板やフィルム等から構成された支持体１００上に着色層２００が形成されている。この着色層２００は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）の３色の画素２００ａ，２００ｂ，２００ｃを駆動画素面積に合わせて所定のタイプ（モザイク型，トライアングル型，ストライプ型等）でパターン化されている。そして、各画素２００ａ，２００ｂ，２００ｃの間には、ブラックマトリクス層３００が形成されている。前記着色層２００上には、透明の樹脂等からなる保護層４００が形成され、さらに、この保護層４００上には、ＩＴＯ等からなる透明導電層５００が形成されている。このようなカラーフィルタは、一般的には、ＴＦＴ素子を有する基板と組み合わされてカラー表示用液晶ディスプレイを構成する。
In the color filter shown in FIG. 4, a
図５は、ＳＴＮ方式あるいは、ＭＩＭ素子を有する駆動方式の液晶ディスプレイ装置に使用されるカラーフィルタの構造を示す。このカラーフィルタは、支持体１００，着色層２００，ブラックマトリクス層３００および保護層４００の構成においては、前記カラーフィルタと同様な構成を有する。透明導電層（ＩＴＯ層）５００は、着色層２００を構成する各画素２００ａ，２００ｂ，２００ｃに対応してパターン化されている。
FIG. 5 shows the structure of a color filter used in a liquid crystal display device of the STN type or a driving type having an MIM element. This color filter has the same configuration as the color filter in the configuration of the
以上例示したカラーフィルタは、着色層２００上に透明導電層５００が形成されていることから上ＩＴＯ方式あるいはＩＯＣ（ＩＴＯ ｏｎ Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）方式と呼ばれる。
The color filter exemplified above is called an upper ITO method or an IOC (ITO on Color Filter) method because the transparent
このようなＩＯＣ方式を採用したカラーフィルタ、特に図５に示すタイプのカラーフィルタにおいては、対角１０インチを越すような大型のものを低コストで製造することはなかなか難しい。それは、最上層に形成するＩＴＯ層のパターン化に問題があるからである。 In a color filter adopting such an IOC method, in particular, a color filter of the type shown in FIG. 5, it is difficult to manufacture a large filter having a diagonal size exceeding 10 inches at low cost. This is because there is a problem in the patterning of the ITO layer formed on the uppermost layer.
ＩＴＯ層は、一般的に、塩酸と硝酸と純水との混合液を用いて液温約４０〜６０℃でエッチングされた後、水酸化カリウムあるいは有機系アルカリ液等の剥離液を用いて液温約４０〜６０℃でレジストの剥離が行われ、パターニングされる。このため、着色層２００上に形成された保護層４００は十分な耐酸性ならびに耐アルカリ性が要求される。さらに、前記保護層４００を構成する材料には、透明度が全波長領域に対して９５％以上であること、ならびに耐熱性が２３０℃以上であることが要求される。保護層４００に高い耐熱性が要求される理由は、ディスプレイが大型になるにしたがってＩＴＯ層５００の比抵抗を下げる必要があり、そのためにはＩＴＯ層の成膜温度を約２３０℃以上の高温にする必要があるからである。このように、保護層４００を形成する材料としては、耐酸性，耐アルカリ性，透明性および耐熱性等の点で高い特性が要求され、したがってこれらの条件を備えた有機系材料の選択には限界があるという問題を有している。
The ITO layer is generally etched at a solution temperature of about 40 to 60 ° C. using a mixed solution of hydrochloric acid, nitric acid, and pure water, and then is removed using a stripping solution such as potassium hydroxide or an organic alkaline solution. At a temperature of about 40 to 60 ° C., the resist is stripped and patterned. Therefore, the
また、ＩＯＣ方式のカラーフィルタにおいては、有機系高分子からなる保護層４００上に無機系のＩＴＯ層５００を形成することから、両者の線形熱膨張係数の相違からＩＴＯ層に電気的な断線状態を発生させる可能性が高く、この点から歩留まりが低下する問題がある。
In the IOC type color filter, since the
上記のようなＩＯＣ方式のカラーフィルタが有する問題点を解決するために、支持体の表面にＩＴＯ層を形成し、さらにＩＴＯ層の上に着色層を形成した下ＩＴＯ方式あるいはＣＯＩ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ ＩＴＯ）方式のカラーフィルタが開発されている。このＣＯＩ方式のカラーフィルタによれば、前記ＩＯＣ方式のカラーフィルタの製造におけるＩＴＯ層のパターニングで生ずる問題を考慮する必要がないため、保護層の材料の選択範囲が拡大すること、さらに、保護層とＩＴＯ層との線形熱膨脹係数の違いによるＩＴＯ層の電気的断線の発生を抑制することができるというメリットを有している。 In order to solve the above-mentioned problems of the IOC color filter, an ITO layer is formed on the surface of the support, and a colored layer is formed on the ITO layer. The lower ITO method or COI (Color Filter on) is used. (ITO) color filters have been developed. According to the COI type color filter, it is not necessary to consider a problem caused by patterning of the ITO layer in the production of the IOC type color filter, so that the selection range of the material of the protective layer is expanded. This has the advantage that electrical disconnection of the ITO layer due to the difference in linear thermal expansion coefficient between the ITO layer and the ITO layer can be suppressed.
しかし、このＣＯＩ方式のカラーフィルタにおいては、着色層が絶縁膜として作用するという問題を生ずる。すなわち、カラーフィルタを構成する着色層の電気的キャパシタンスが液晶層の有するキャパシタンスに対して無視できない大きさとなるため、電極間に印加した電圧が液晶層と着色層とで分割された状態となる。そのため、液晶層に十分な実効電圧がかからずコントラストの低下を招いたり、素子の閾値電圧の上昇やその立ち上がりの急峻さを損なうという問題がある。 However, in this COI type color filter, there is a problem that the colored layer acts as an insulating film. That is, since the electrical capacitance of the coloring layer constituting the color filter is not negligible with respect to the capacitance of the liquid crystal layer, the voltage applied between the electrodes is divided between the liquid crystal layer and the coloring layer. Therefore, there is a problem that a sufficient effective voltage is not applied to the liquid crystal layer to cause a decrease in contrast, a rise in a threshold voltage of the element, or a loss of steepness of the rise.
次に、カラーフィルタの着色層を形成するための成膜装置の背景について説明する。 Next, the background of a film forming apparatus for forming a color layer of a color filter will be described.
液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造工程、半導体装置のフォトレジスト層の形成工程等においては、均一な薄い塗着層の成膜が行われるが、それに用いられる成膜方法の代表的なものとして、スピンコート法がある。このスピンコート法は、回転する被塗着部材の内側に塗着液を滴下し、その遠心力によって、表面全域に塗着液を展開すると共に、余剰な塗着液を除去して均一な塗着層を形成するものである。しかしながら、この方法では、塗着液が受ける遠心力を利用するため、円板状の被塗着部材には適しているが、角形の被塗着部材では、隅部に対する膜厚制御が不可能であるので、被塗着部材全体を利用できないという問題がある。しかも、インラインで行うには不向きである。 In a process of manufacturing a color filter of a liquid crystal display, a process of forming a photoresist layer of a semiconductor device, and the like, a uniform thin coating layer is formed. There is a coating method. In this spin coating method, a coating liquid is dropped on the inside of a rotating member to be coated, and the centrifugal force spreads the coating liquid over the entire surface and removes excess coating liquid to form a uniform coating. It forms a deposition layer. However, in this method, the centrifugal force applied to the coating liquid is used, so that the method is suitable for a disc-shaped member to be coated. Therefore, there is a problem that the entire member to be coated cannot be used. Moreover, it is not suitable for performing in-line.
そこで、シート状の被塗着部材に対して多用されている転写成膜法の適用が考えられる。この転写成膜法の代表的なものがロールコータ法であり、これをカラーフィルタの製造工程に応用した場合には、図５２に示すように、レジスト貯留槽２０１に貯留されたレジスト２０２をファンテン・ローラ２０３によって掻き上げた後、伝達ローラ２０４を介してコーティングローラ２０５に伝達する。そして、ガラス基板２０６を、その被塗着面がコーティングローラ２０５のローラ面に所定の圧力をもって圧接する状態で搬送し、その圧力によりレジストを転写して、ガラス基板２０６にレジスト膜２０２ａをコーティングする。従って、四角形のガラス基板２０６全面に成膜でき、また連続式も可能である。
Therefore, application of a transfer film forming method often used for a sheet-shaped member to be coated is considered. A typical example of the transfer film forming method is a roll coater method. When this method is applied to a color filter manufacturing process, as shown in FIG. 52, a
しかしながら、ロールコータ法においては、レジスト膜２０２ａの厚さが、ガラス基板２０６に対する圧力、ガラス基板２０６の搬送速度、コーティングローラ２０５の回転速度などの多くの因子に依存し、しかもそれらの因子の制御が難しいという問題を有する。すなわち、ガラス基板２０６にはコーティングローラ２０５のローラ面２０５ａに向けて圧力が加えられ、レジストはこの圧力によってガラス基板２０６に付着した後、ロール面２０５ａとガラス基板２０６との離間動作によって剪断される。その剪断位置が膜厚さに反映されるものであり、この位置は、ロール面２０５ａ側へのレジストの付着力、レジスト自身の表面張力、及びガラス基板２０６側へのレジストの付着力のバランスにより規定される。これらの影響因子のうち、特に、ロール面２０５ａ側へのレジストの付着力は、ガラス基板２０６に加えられる圧力、ロール面２０５ａの表面状態によって局部的に、経時的に変化しやすい性質のものである。従って、膜厚さが変動しやすく、カラーフィルタや半導体装置等の製造に十分対応できないものであった。
However, in the roll coater method, the thickness of the resist film 202a depends on many factors such as the pressure on the
本発明の目的は、着色層およびブラックマトリクス層によって形成される凹凸によって生ずる配向不良が抑制できるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a color filter that can suppress poor alignment caused by unevenness formed by a colored layer and a black matrix layer.
（カラーフィルタ）
本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、
光学的に透明な支持体と、
この支持体上に形成された透明導電層と、
この透明導電層上に形成された、レッド、グリーンおよびブルーの画素が所定のパターンで配置された着色層と、を含み、
この着色層は、各画素を構成する着色材料として顔料が用いられ、
前記着色層は、電圧５Ｖ，周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電圧を印加する測定条件下での比誘電率が２．０以上であり、かつ、前記着色層を構成する、レッド、グリーンおよびブルーの各画素は前記測定条件における比誘電率がそれぞれ平均値の±２５％の範囲内に存在することを特徴とする。
(Color filter)
The color filter for a liquid crystal display of the present invention,
An optically transparent support,
A transparent conductive layer formed on the support,
Formed on this transparent conductive layer, a colored layer in which red, green and blue pixels are arranged in a predetermined pattern,
In this coloring layer, a pigment is used as a coloring material constituting each pixel,
The colored layer has a relative dielectric constant of 2.0 or more under a measurement condition of applying an AC voltage having a voltage of 5 V and a frequency of 1 kHz to 100 kHz, and each of red, green, and blue constituting the colored layer. The pixel is characterized in that the relative permittivity under the above-described measurement conditions is within a range of ± 25% of the average value.
着色層：
本発明者らによると、ＣＯＩ方式のカラーフィルタを用いた液晶ディスプレイ装置において、カラーフィルタのホワイトバランスが良好であるにもかかわらず、このフィルタを用いたディスプレイの色調整が適正でない現象の発生が認められた。その原因を検討したところ、ＣＯＩ方式のカラーフィルタを用いたディスプレイにおいて良好な色特性を得るためには、カラーフィルタのホワイトバランスを合わせるだけでなく、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）の各画素におけるキャパシタンスを合わせることが必要であることが判明した。さらに、本発明者らによると、着色剤として顔料を用いる場合には、その顔料の種類によって着色層の比誘電率が大きく異なることが判明した。そのため、本発明では、ＲＧＢの各画素のキャパシタンスを合せるために、顔料の比誘電率を所定範囲で選択し、顔料が含有される着色層の比誘電率が等しくなるようにした点に特徴を有している。
Coloring layer:
According to the present inventors, in a liquid crystal display device using a COI type color filter, a phenomenon in which color adjustment of a display using this filter is not appropriate even though the white balance of the color filter is good is caused. Admitted. After examining the cause, in order to obtain good color characteristics in a display using a color filter of the COI system, it is necessary to not only adjust the white balance of the color filter, but also to obtain red (R), green (G), and blue ( It turned out that it is necessary to match the capacitance in each pixel of B). Furthermore, according to the present inventors, it has been found that when a pigment is used as a coloring agent, the relative permittivity of the coloring layer greatly differs depending on the type of the pigment. Therefore, in the present invention, in order to match the capacitance of each pixel of RGB, the relative permittivity of the pigment is selected within a predetermined range, and the relative permittivity of the coloring layer containing the pigment is made equal. Have.
比誘電率の適正な範囲については、後にデータに基づいて詳細に説明するが、電圧５Ｖ，周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流を印加したときに、着色層の誘電率は２．０以上であり、かつ着色層を構成するＲＧＢの各カラーの画素における前記比誘電率が平均値の±２５％の範囲内に存在することが必要である。さらに、ＲＧＢの各カラーの画素の比誘電率は、できるだけ近似していることが好ましく、各画素の比誘電率がそれぞれ平均値の±２０％の範囲内に存在することが好ましい。このように各画素の比誘電率を近似させることにより、各画素の膜厚を平均化することができる。着色層において各画素間に生ずる段差は、その上部に形成される配向層の配向不良やセルギャップの不良等を生ずるからである。また、着色層の比誘電率を特定の周波数において規定するならば、電圧５Ｖ，周波数１ｋＨｚにおけるＲＧＢの各画素の比誘電率は３．５±０．５の範囲内に存在し、かつ電圧５Ｖ，周波数１００ｋＨｚにおけるＲＧＢの各画素の比誘電率は３．０±０．５の範囲内に存在することが好ましい。 The appropriate range of the relative permittivity will be described in detail later based on data. However, when an AC voltage of 5 V and a frequency of 1 kHz to 100 kHz is applied, the permittivity of the colored layer is 2.0 or more, and It is necessary that the relative permittivity of each color pixel of RGB constituting the colored layer be within a range of ± 25% of the average value. Further, it is preferable that the relative permittivity of each color pixel of RGB is as close as possible, and it is preferable that the relative permittivity of each pixel exists within a range of ± 20% of the average value. By approximating the relative dielectric constant of each pixel in this manner, the film thickness of each pixel can be averaged. This is because a step formed between the pixels in the colored layer causes a defective alignment of the alignment layer formed thereon and a defective cell gap. If the relative permittivity of the colored layer is specified at a specific frequency, the relative permittivity of each pixel of RGB at a voltage of 5 V and a frequency of 1 kHz is within a range of 3.5 ± 0.5 and a voltage of 5 V , The relative dielectric constant of each pixel of RGB at a frequency of 100 kHz preferably exists in a range of 3.0 ± 0.5.
さらに、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいて重要なことは、前記着色層の膜厚が０．４〜１．０μｍ、好ましくは０．６〜０．９μｍと、きわめて薄いことである。 Furthermore, what is important in the color filter for a liquid crystal display of the present invention is that the thickness of the colored layer is as thin as 0.4 to 1.0 μm, preferably 0.6 to 0.9 μm.
このように着色層の膜厚を１μｍ以下の極めて薄いものとすることにより、絶縁膜として機能する着色層による容量分割を低減し、液晶層に十分な実効電圧を印加することができる。その結果、例えばＴＦＴ，ＭＩＭ駆動の液晶装置においては、コントラスト５０：１以上を実現し、ＳＴＮ型液晶装置においてはコントラスト２０：１以上を実現し得る、キャパシタンスの大きい薄膜カラーフィルタを実現することができる。 By making the thickness of the coloring layer extremely thin, 1 μm or less, the capacity division by the coloring layer functioning as an insulating film can be reduced, and a sufficient effective voltage can be applied to the liquid crystal layer. As a result, it is possible to realize a thin-film color filter having a large capacitance capable of realizing a contrast of 50: 1 or more in a TFT or MIM-driven liquid crystal device, and realizing a contrast of 20: 1 or more in an STN type liquid crystal device. it can.
また、ＲＧＢの各画素の膜厚差は、前述したようにできるだけ小さい方が好ましく、例えば０．２５μｍ程度以内であることが好ましい。 Further, as described above, it is preferable that the difference in the film thickness of each pixel of RGB is as small as possible, for example, it is preferable that the difference be within 0.25 μm.
本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいては、その着色層は、顔料が４０〜５０重量％の割合で含まれていることが好ましい。本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、前述したように、０．４〜１．０μｍの極めて薄い膜から構成されている。このような薄い着色層でも十分な色特性をだすためには、着色層における顔料の割合を通常に比べてかなり高くする必要がある。すなわち、従来の顔料を用いた着色層においては、通常、顔料濃度が２０〜３０重量％程度であり、着色層の膜厚は約１．７〜２μｍであったが、本発明のカラーフィルタにおいては着色層の膜厚を１．０μｍより薄くすると共に、顔料濃度を従来の約２倍に相当する４０〜５０重量％と高くしている。 In the color filter for a liquid crystal display of the present invention, the colored layer preferably contains a pigment in a proportion of 40 to 50% by weight. As described above, the color filter for a liquid crystal display of the present invention is formed of an extremely thin film of 0.4 to 1.0 μm. In order to provide sufficient color characteristics even with such a thin colored layer, the proportion of the pigment in the colored layer needs to be considerably higher than usual. That is, in a coloring layer using a conventional pigment, the pigment concentration is usually about 20 to 30% by weight, and the thickness of the coloring layer is about 1.7 to 2 μm. Has a thickness of less than 1.0 .mu.m and a pigment concentration as high as 40 to 50% by weight, which is about twice the conventional value.
本願発明において着色剤として顔料を用いる理由は、耐光性、特に紫外線に対する耐性ならびに耐熱性を高くするためである。着色剤として染料を用いる場合には、染料が顔料に比較して化学的に活性なため、紫外線などによって劣化し、十分な耐光性ならびに耐熱性を有していない。 The reason why a pigment is used as a colorant in the present invention is to increase light resistance, particularly resistance to ultraviolet light and heat resistance. When a dye is used as a colorant, the dye is chemically active compared to the pigment, and thus is deteriorated by ultraviolet rays or the like, and does not have sufficient light resistance and heat resistance.
顔料：
次に、本発明において用いられる顔料について説明する。本発明においては、着色層のＲＧＢ画素の比誘電率を揃える点に特徴を有しているが、このことはそう容易でない。画素の比誘電率は、それに含まれるポリマー，コポリマー，架橋剤，架橋開始剤等の成分よりも顔料自体の比誘電率に大きく依存することがわかっている。しかし、実際にはＲＧＢの顔料の化学的構造や電気的特性がことなるために完全に一致した比誘電率の顔料を選択することは難しい。それは、このようなカラーフィルタに用いられる顔料の種類は現時点ではあまり多くないからである。また、顔料の種類が限定される他の要因としては、顔料の有する消偏作用の問題が存在するためである。消偏作用とは、顔料の分子が染料に比較して大きいために、その顔料分子に入射した光が楕円偏光作用によって偏光してしまい、２枚の偏光板にカラーフィルタを挟み込んだ構造の場合、入射光が着色層内で数％〜数十％のレベルで消失してしまう現象をいう。このような消偏作用の現象は、顔料の種類によって異なるが、実際に消偏作用の小さい顔料の種類は極めて少ない。
Pigment:
Next, the pigment used in the present invention will be described. The present invention is characterized in that the relative permittivity of the RGB pixels of the colored layer is made uniform, but this is not so easy. It has been found that the relative permittivity of a pixel depends more on the relative permittivity of the pigment itself than on the components such as the polymer, copolymer, crosslinking agent, and crosslinking initiator contained therein. However, in practice, it is difficult to select a pigment having a relative dielectric constant that is completely identical because the chemical structure and electrical properties of the RGB pigments are different. This is because there are not so many types of pigments used in such color filters at present. Another factor that limits the type of pigment is that there is a problem of the depolarizing effect of the pigment. The depolarizing effect means that the pigment molecules are larger than the dye, so that the light incident on the pigment molecules is polarized by the elliptically polarizing effect and a color filter is sandwiched between two polarizing plates. A phenomenon in which incident light disappears at a level of several% to several tens% in the colored layer. Although the phenomenon of such depolarizing action differs depending on the type of pigment, there are very few types of pigments that actually have small depolarizing action.
本発明においては、比誘電率および消偏作用の観点より、多くの顔料を検討した結果、以下にのべるような幾つかの顔料を選択することに成功した。 In the present invention, as a result of examining many pigments from the viewpoint of the relative dielectric constant and the depolarizing effect, the following several pigments were successfully selected.
顔料の選定に当たって最も問題となったのは、グリーンの顔料であった。すなわち、グリーンの顔料はブルー或いはレッドに比べてその比誘電率が大きく、その選択が大きな問題であった。 The most problematic in selecting a pigment was the green pigment. That is, the green pigment has a higher dielectric constant than blue or red, and its selection is a major problem.
まずグリーンの顔料について説明する。 First, the green pigment will be described.
グリーンの画素を構成する顔料としては、銅フタロシアニンに臭素原子が１〜１３個導入されている部分臭素化フタロシアニングリーンが好ましい。また、前記部分臭素化フタロシアニングリーンとしては、特に、臭素原子の他に塩素原子が導入されている臭素化塩素化フタロシアニングリーンが好ましい。このような臭素化塩素化フタロシアニングリーンとしては、下記式（I）で示される臭素化塩素化フタロシアニングリーン６Ｙ（C.I. Pigment Green 36）が好ましい。 As a pigment constituting a green pixel, a partially brominated phthalocyanine green in which 1 to 13 bromine atoms are introduced into copper phthalocyanine is preferable. The partially brominated phthalocyanine green is particularly preferably a brominated chlorinated phthalocyanine green into which a chlorine atom has been introduced in addition to a bromine atom. As such a brominated chlorinated phthalocyanine green, brominated chlorinated phthalocyanine green 6Y (C.I. Pigment Green 36) represented by the following formula (I) is preferable.
グリーン顔料としては、前記部分臭素化フタロシアニングリーンと共に、下記式（II）に示す、銅フタロシアニンに１５個の塩素原子を導入したフタロシアニングリーン（C.I. Pigment Green 7, C.I. 74260） が用いられることが好ましい。
As the green pigment, it is preferable to use phthalocyanine green (C.I.
この顔料は、透明度のよいグリーンが得られる特徴を有している。しかし、この塩素化フタロシアニングリーンは、レッド，ブルーの顔料の比誘電率よりも大きい誘電率を有することが判明している。一般的には、レッドの顔料としてはアンソラキノン系の顔料が、ブルーの顔料としてはフタロシアニンブルー系の顔料が用いられる。そして、レッドにはイエロー系の顔料が、ブルーにはバイオレット系の顔料が僅かに添加される場合が多いが、これらの添加量はわずかであり、これらの顔料が顔料全体の比誘電率に与える影響は小さい。このようなレッドあるいはブルーの顔料を用いた場合には、例えばＡＣ５Ｖ，１ｋＨｚの条件下で、比誘電率は約３〜４であるのに対し、前記塩素化フタロシアニングリーンの場合は約２倍の６〜８の値であることが実験的に確認されている。したがって、前記フタロシアニングリーンをグリーン顔料として用いる場合には、レッド或いはブルーの着色層の膜厚に対して約２倍の膜厚に形成しないと、画素ごとのキャパシタンスを均一化できないことになる。
This pigment has a characteristic that a green having good transparency is obtained. However, it has been found that this chlorinated phthalocyanine green has a dielectric constant larger than the relative dielectric constant of the red and blue pigments. Generally, anthoraquinone pigments are used as red pigments, and phthalocyanine blue pigments are used as blue pigments. In addition, yellow pigments are often added to red, and violet pigments are often slightly added to blue, but the amount of these additives is small, and these pigments give the relative permittivity of the entire pigment. The effect is small. When such a red or blue pigment is used, the relative dielectric constant is, for example, about 3 to 4 under the conditions of
これに対し、グリーン顔料として例えば前記臭素化塩素化フタロシアニングリーン６Ｙ（C.I. Pigment Green 36 ）を用いると、その比誘電率は１ｋＨｚ付近の周波領域において約３．０〜４．０の範囲にあることが判明した。したがって、この部分臭素化フタロシアニングリーンを用いることにより、着色層を構成するレッド、グリーンおよびブルーの画素の比誘電率を均一化させることが可能となった。 On the other hand, when the above-mentioned brominated chlorinated phthalocyanine green 6Y (CI Pigment Green 36) is used as the green pigment, its relative dielectric constant is in a range of about 3.0 to 4.0 in a frequency region around 1 kHz. There was found. Therefore, by using this partially brominated phthalocyanine green, it has become possible to make the relative dielectric constants of the red, green and blue pixels constituting the colored layer uniform.
ただし、この部分臭素化フタロシアニングリーン６Ｙは、比誘電率が低いものの透過率が少し劣ることから、この部分臭素化フタロシアニングリーン６Ｙと透明度の高い塩素化フタロシアニングリーン（C.I. Pigment Green 7) と混合して用いることが好ましい。両者を混合することによって、画素の透明度を犠牲にすること無く比誘電率を本発明の特定の範囲まで下げることが可能となった。両者は、塩素化フタロシアニングリーンと部分臭素化フタロシアニングリーン６Ｙとを１：１〜１：２の比率で用いることが好ましい。 However, since the partially brominated phthalocyanine green 6Y has a low specific permittivity but a slightly lower transmittance, it is mixed with the partially brominated phthalocyanine green 6Y and a highly transparent chlorinated phthalocyanine green (CI Pigment Green 7). Preferably, it is used. By mixing both, the relative permittivity can be reduced to a specific range of the present invention without sacrificing the transparency of the pixel. Both preferably use chlorinated phthalocyanine green and partially brominated phthalocyanine green 6Y in a ratio of 1: 1 to 1: 2.
また、グリーン顔料としては、前記部分臭素化フタロシアニングリーンのかわりに比誘電率の低いイエロー顔料を、塩素化フタロシアニングリーン（Pigment Green 7, C.I.74260) に混合して用いることもできる。この場合、イエロー顔料はその比誘電率が例えば５Ｖ，１ｋＨｚの条件下で２．０〜３．０の範囲内にあるものを使用する。イエロー顔料と塩素化フタロシアニングリーンとの混合割合は、グリーン画素の比誘電率を３．０〜４．０に調整するために、膜厚を０．８〜１．０μｍと設定した場合に、ＣＩＥ色度図において０．３１≦ｘ、ｙ≧４０の範囲内で混合比を調整するのが好ましい。イエロー顔料は一般的に消偏作用が大きいため、添加量を大きくすることは好ましくない。そこで、イエロー顔料としては、消偏作用の小さいジスアゾイエローＨＲ(Pigment Yellow 83 C.I.21108) を用いることが望ましい。
In addition, as the green pigment, a yellow pigment having a low dielectric constant may be mixed with chlorinated phthalocyanine green (
次に、レッドおよびブルーの顔料の具体例について説明する。 Next, specific examples of the red and blue pigments will be described.
レッドおよびブルーの顔料としても、消偏作用の小さいものを用いる必要がある。このような顔料はあまり種類がないが、レッドの顔料としては、例えばＰＶ Ｒｅｄ ＨＦ ２Ｂ（Pigment Red 208, C.I. 12514)、ジスアゾイエローＨＲ(Pigment Yellow 83, C.I.21108)等があげられ、これらを混合して用いることが好ましい。ブルーの顔料としては、例えばフタロシアニンブルーＲ（Pigment Blue 15:1, 15:2, C.I. 74160, C.I.74250) 或いはフタロシアニンブルーＧ（Pigment Blue 15:3, 15:4, C.I. 74160)、ジオキサンバイオレット（Pigment Violet 23 C.I. 51319) 等があげられ、これらを混合して用いることが好ましい。また、ブルーの顔料としては、特に、フタロシアニンブルーＲおよびフタロシアニンブルーＧの少なくとも一方と、ジオキサンバイオレットとを混合して用いることが好ましい。
It is necessary to use red and blue pigments having a small depolarizing effect. Although there are not many kinds of such pigments, examples of red pigments include PV Red HF 2B (Pigment Red 208, CI 12514) and Disazo Yellow HR (Pigment Yellow 83, CI21108). It is preferable to use them. Examples of the blue pigment include phthalocyanine blue R (Pigment Blue 15: 1, 15: 2, CI 74160, CI74250) or phthalocyanine blue G (Pigment Blue 15: 3, 15: 4, CI 74160), dioxane violet (
以上例示した顔料は、比誘電率ならびに消偏作用の点で本発明の顔料として好適に用いることができるものである。 The pigments exemplified above can be suitably used as the pigment of the present invention in terms of relative dielectric constant and depolarizing effect.
ブラックマリトクス層：
次に、レッド、グリーンおよびブルーの各画素の相互間に形成されるブラックマトリクス層について説明する。
Black maritox layer:
Next, a black matrix layer formed between the red, green, and blue pixels will be described.
ＣＯＩ方式のカラーフィルタにおいては、透明導電層と液晶層との間にブラックマトリクス層が介在し、このブラックマトリクス層は前記着色層と同様に絶縁層として機能し、液晶ディスプレイのコントラストを決める要因の一つとなる。そのため、前記着色層と同様に、実効電圧の降下を抑制するために、その比誘電率、比抵抗および膜厚などを規定することが重要である。 In a COI type color filter, a black matrix layer is interposed between a transparent conductive layer and a liquid crystal layer, and this black matrix layer functions as an insulating layer like the colored layer, and is a factor that determines the contrast of a liquid crystal display. Become one. Therefore, it is important to define the relative permittivity, the specific resistance, the film thickness, and the like in order to suppress the drop in the effective voltage, as in the case of the colored layer.
まず、比抵抗について検討する。ブラックマトリクス層は、このブラックマトリクス層における電圧降下を小さくして液晶層への電圧の書き込み特性を改善するためにある程度導電性が必要であり、そのため比抵抗の上限値が規定される必要がある。一方、ブラックマトリクス層の比抵抗が小さすぎると、２つの問題点、すなわち第１に、透明導電層がパターン化されているカラーフィルタにおいては、隣接する透明電極の相互間で短絡不良を生ずることがあり、第２に、液晶層を挟んで対向する電極相互間で短絡不良を引き起こすことがある。特に、ブラックマトリクス層の膜厚が着色層の膜厚に比較して厚い場合には、ブラックマトリクス層とこれに対向する素子基板側の配線電極間のギャップが狭くなり短絡不良を起こし易くなる。このような観点から、ブラックマトリクス層の比抵抗には、下限値を設定する必要がある。発明者らの研究によると、その最適範囲は、電圧５Ｖ，周波数１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの交流において、１．０×１０2 （Ω・ｍ）〜１．２×１０6 （Ω・ｍ）である。 First, consider the specific resistance. The black matrix layer needs to have a certain degree of conductivity in order to reduce the voltage drop in the black matrix layer and improve the writing characteristics of the voltage to the liquid crystal layer, and therefore the upper limit of the specific resistance needs to be defined. . On the other hand, if the specific resistance of the black matrix layer is too small, there are two problems, namely, first, in a color filter in which a transparent conductive layer is patterned, a short circuit failure occurs between adjacent transparent electrodes. Second, a short circuit may be caused between electrodes facing each other with the liquid crystal layer interposed therebetween. In particular, when the thickness of the black matrix layer is thicker than the thickness of the coloring layer, the gap between the black matrix layer and the wiring electrode on the element substrate facing the black matrix layer is narrowed, and short-circuit failure easily occurs. From such a viewpoint, it is necessary to set a lower limit value for the specific resistance of the black matrix layer. According to the research by the inventors, the optimum range is 1.0 × 10 2 (Ω · m) to 1.2 × 10 6 (Ω · m) at an alternating current of 5 V and a frequency of 100 Hz to 100 kHz.
上記範囲の比抵抗を得るためには、ブラックマトリクス層に、レッド、グリーンおよびブルー等からなる黒色顔料の他にカーボンを添加してその導電性を制御する必要がある。そのためには、カーボンの添加量は、顔料レジスト中の全固形分に対して１０〜２０重量％であることが好ましい。 In order to obtain a specific resistance in the above range, it is necessary to add carbon to the black matrix layer in addition to black pigments such as red, green and blue to control the conductivity. For this purpose, the amount of carbon added is preferably 10 to 20% by weight based on the total solid content in the pigment resist.
従来のブラックマトリクス層においても黒色の顔料としてカーボンが添加されることは行われていたが、これはもっぱらブラックマトリクス層の遮光度の改善を図るために添加されるものである。通常、このような目的で添加されるカーボンの量はブラックマトリクス層の材料の３０重量％程度である。実際に、それ以上のカーボンを添加すると、現像時にパターンの膜残りが生じたり、ブラックマトリクス層の支持体への密着不良が生じたりする問題が発生する。このように、現在一般的に使用されているブラックマトリクス用のレジストにおいては、遮光度を少しでもあげるためにパターニングに支障を来たさない最大限の量のカーボンを添加することが行われている。しかし、従来のカーボンの添加については、本発明における電気特性の改善、特にブラックマトリクス層の導電性に関する配慮が行われていない。 Although carbon has been added as a black pigment in the conventional black matrix layer, it is added solely to improve the light blocking degree of the black matrix layer. Usually, the amount of carbon added for such a purpose is about 30% by weight of the material of the black matrix layer. Actually, if more carbon is added, there arises a problem that a film residue of the pattern occurs during the development and a poor adhesion of the black matrix layer to the support occurs. As described above, in a black matrix resist that is generally used at present, the maximum amount of carbon that does not hinder patterning is added in order to increase the degree of light shielding even slightly. I have. However, with respect to the conventional addition of carbon, no consideration has been given to the improvement of the electrical characteristics in the present invention, particularly to the conductivity of the black matrix layer.
ブラックマトリクス層の導電性は、カーボンの添加量に大きく依存するが、さらにその焼成温度にも影響されることが確認されている。その結果、ブラックマトリクス材料の焼成温度は、１８０〜２５０℃が適切である。 It has been confirmed that the conductivity of the black matrix layer largely depends on the amount of carbon added, but is also affected by the firing temperature. As a result, the firing temperature of the black matrix material is preferably from 180 to 250C.
比誘電率に関しては、前記着色層の場合と同様の理由により、すなわちブラックマトリクス層による容量分割を抑制するために、その比誘電率は３．０以上であることが好ましい。また、ブラックマトリクス層の膜厚は、前記着色層を構成するレッド、グリーンおよびブルーの各画素の膜厚との差が０．５μｍ以内であることが好ましい。 Regarding the relative dielectric constant, it is preferable that the relative dielectric constant is 3.0 or more for the same reason as in the case of the colored layer, that is, in order to suppress the capacitance division by the black matrix layer. Further, it is preferable that the difference between the thickness of the black matrix layer and the thickness of each of the red, green and blue pixels constituting the colored layer is within 0.5 μm.
このように着色層とブラックマトリクス層との比誘電率の範囲を特定することにより、実効電圧の低下を抑制し、書き込み特性が良好で十分なコントラストを得ることができる液晶ディスプレイを提供することができる。 By specifying the range of the relative dielectric constant between the coloring layer and the black matrix layer in this manner, it is possible to provide a liquid crystal display capable of suppressing a decrease in effective voltage and having good writing characteristics and sufficient contrast. it can.
次に、ブラックマトリクス層の形状に特徴を有するカラーフィルタについて説明する。 Next, a color filter having a characteristic in the shape of the black matrix layer will be described.
透明導電層の上に着色層を形成するＣＯＩ方式のカラーフィルタにおいては、着色層の上に透明導電層を設けるＩＯＣ方式の場合と異なり、液晶層と透明導電層との間にできるだけ絶縁層を介在させないために、保護層或いは平坦化層と呼ばれる樹脂層が形成されない。そのため、着色層が配向層と直接接した状態で設けられるか、もしくは配向膜の成膜性をよくするために数百オングストロームの薄い膜を配向層と着色層との間に設ける構成をとっている。その結果、ＣＯＩ方式のカラーフィルタにおいては、液晶層に対して着色層およびブラックマトリクス層の凹凸がそのままの形で存在することとなる。このような凹凸があることにより、凹凸の段差部分にラビングの基材が達しないために良好な配向処理がなされないこと、前記凹凸の段差部分にラビングによって生ずる異物や汚れが堆積し、これが配向状態を劣化させること、前記凹凸の段差によって配向の状態が均一にならないこと、などの問題を発生することがある。 In a COI color filter in which a colored layer is formed on a transparent conductive layer, unlike an IOC method in which a transparent conductive layer is provided on a colored layer, an insulating layer is provided between the liquid crystal layer and the transparent conductive layer as much as possible. A resin layer called a protective layer or a flattening layer is not formed because it is not interposed. Therefore, the coloring layer is provided in direct contact with the alignment layer, or a thin film of several hundred angstroms is provided between the alignment layer and the coloring layer to improve the film formability of the alignment film. I have. As a result, in the color filter of the COI system, the irregularities of the coloring layer and the black matrix layer are present as they are with respect to the liquid crystal layer. Due to the presence of such irregularities, good alignment treatment is not performed because the rubbing base material does not reach the step portions of the irregularities, and foreign matters and dirt generated by rubbing are deposited on the step portions of the irregularities, and this is oriented. Problems such as deterioration of the state and non-uniform orientation due to the unevenness may occur.
特に、本発明のように顔料濃度が高いレジストを用いて露光を行う場合には、図１５Ａに示すように被露光層のフォトマスクに近い側（被露光層の上部）の光反応が先行し、この部分の露光は十分達成されるが、被露光層のフォトマスクより遠い側（被露光層の下部）の部分は光が到達しにくくなるため、被露光層の厚さ方向においてレジストの硬化反応が不均一となる。その結果、現象時に被露光層の下側が上側より過剰に除去される、いわゆる逆テーパー現象が生ずる。この現象は、ブラックマトリクス層を形成するために用いられる黒色のレジストを使用する場合に特に顕著である。このような逆テーパー現象が生ずると、上述したような配向不良がより顕著となる。例えば、図１５Ｂに示すように、矢印Ｘで示す方向にラビング処理を行ったとすると、各画素２００ａ，２００ｂ，２００ｃにおいては、斜線で示す領域Ａに配向不良が生ずる。
In particular, when exposure is performed using a resist having a high pigment concentration as in the present invention, as shown in FIG. 15A, the photoreaction on the side closer to the photomask of the layer to be exposed (upper part of the layer to be exposed) precedes. Although exposure of this portion is sufficiently achieved, light hardly reaches the portion of the layer to be exposed farther from the photomask (the lower portion of the layer to be exposed), so that the resist is hardened in the thickness direction of the layer to be exposed. The reaction becomes heterogeneous. As a result, a so-called reverse taper phenomenon occurs in which the lower side of the exposed layer is excessively removed from the upper side during the phenomenon. This phenomenon is particularly remarkable when a black resist used to form a black matrix layer is used. When such an inverse taper phenomenon occurs, the above-described defective orientation becomes more remarkable. For example, as shown in FIG. 15B, when the rubbing process is performed in the direction indicated by the arrow X, in each of the
配向不良が発生した箇所では、液晶に対する印加電圧を変化させた場合、配向不良箇所に配列された液晶分子は液晶分子が規則的に配列された部分とは異なる挙動を示すため、表示品質が低下するという問題を生ずる。すなわち、ノーマリーホワイトモードの電圧印加時およびノーマリーブラックモードの電圧被印加時には、配向不良箇所のみにおいて光がパネルを通過することになり、コントラストの低下を引き起こす。また、長期的には、ラビングにより配向された部分の液晶分子が次第に配向不良箇所の液晶分子にひきずられる場合があり、その結果コントラストの低下が次第に大きくなり、パネルの長期信頼性が低下する可能性もある。 When the voltage applied to the liquid crystal is changed at the location where misalignment occurs, the liquid crystal molecules arranged in the misalignment location behave differently from the part where the liquid crystal molecules are regularly arranged, and the display quality deteriorates. Problem arises. That is, when a voltage is applied in the normally white mode and when a voltage is applied in the normally black mode, light passes through the panel only at the position where the alignment is poor, and the contrast is reduced. In the long term, the liquid crystal molecules in the portion aligned by the rubbing may be gradually shifted by the liquid crystal molecules in the poorly aligned portion, resulting in a gradual decrease in contrast and a decrease in long-term reliability of the panel. There is also.
このような問題点を解決するために、本発明の液晶ディスプレイ用カラーフィルタにおいては、着色層およびブラックマトリクス層によって形成される凹凸によって生ずる配向不良を抑制するために、着色層より上方に突出した部分のブラックマトリクス層（突出層）を構成する側面を内側に傾斜させてテーパー状に構成している。前記側面を構成するテーパー面は、支持体に対して３０〜８９度、好ましくは４５〜７０度の角度を成して形成されることが好ましい。ブラックマトリクス層の突出層にテーパーを形成する方法としては、例えば、被露光層とフォトマスクとの間に２００μｍ〜数ｍｍの露光ギャップを設定して露光を行う方法があげられる。 In order to solve such problems, in the color filter for a liquid crystal display of the present invention, in order to suppress an alignment defect caused by unevenness formed by the colored layer and the black matrix layer, the color filter is projected above the colored layer. The side surface constituting the black matrix layer (projection layer) of the portion is inclined inward to form a tapered shape. It is preferable that the tapered surface forming the side surface is formed at an angle of 30 to 89 degrees, preferably 45 to 70 degrees with respect to the support. As a method of forming a taper on the protruding layer of the black matrix layer, for example, a method of performing exposure by setting an exposure gap of 200 μm to several mm between a layer to be exposed and a photomask is exemplified.
このように、ブラックマトリクス層の突出層にテーパー面を形成することにより、配向処理における段差部分の配向不良を大幅に抑制することができる。 As described above, by forming the tapered surface on the protruding layer of the black matrix layer, poor alignment at the step portion in the alignment process can be significantly suppressed.
（成膜装置）
次に、本発明の張力展開成膜装置について説明する。
(Deposition equipment)
Next, a tension developing film forming apparatus of the present invention will be described.
この張力展開成膜装置は、被塗着部材を水平方向に搬送する搬送手段と、
前記被塗着部材の搬送経路の下方位置に配置され、前記搬送経路の幅方向に向けて塗着液を定量供給する塗着液供給手段と、
この塗着液供給手段と前記被塗着部材の塗着面との間を、そこに塗着液の液溜まり層が形成可能な離間距離に調整、保持する離間距離調整保持手段と、
を含み、
前記塗着液供給手段は、
ローラ面が塗着液中を通過する状態で回転して塗着液を掻き上げる塗着液供給ローラと、
この塗着液供給ローラの塗着液掻き上げ側に近接配置され、それらの離間距離に対応する量の塗着液を前記塗着液供給ローラのローラ面から除去して、上方に向けて供給される塗着液量を規定する供給液量規定手段と、
前記塗着液供給ローラの塗着液掻き上げ側と反対側に配置され、この塗着液供給ローラ表面の塗着液を除去する塗着液除去手段と、
前記離間距離調整保持手段によって前記液溜まり層を形成した状態を保持しながら前記被塗着部材を搬送して、前記被塗着面に塗着層を展開させることを特徴とする。
The tension-developing film-forming apparatus includes a transport unit that transports the member to be coated in a horizontal direction,
An application liquid supply unit that is disposed at a position below the conveyance path of the member to be applied and supplies a constant amount of the application liquid in the width direction of the conveyance path,
A distance between the coating liquid supply unit and the coating surface of the member to be coated is adjusted to a separation distance at which a liquid pool layer of the coating liquid can be formed, and a separation distance adjustment holding unit for holding the coating liquid.
Including
The coating liquid supply means,
A coating liquid supply roller that rotates while the roller surface passes through the coating liquid and scrapes up the coating liquid,
The coating liquid supply roller is disposed close to the coating liquid scraping side of the coating liquid supply roller, and an amount of the coating liquid corresponding to the distance between them is removed from the roller surface of the coating liquid supply roller and supplied upward. Supply liquid amount defining means for defining the coating liquid amount to be applied,
A coating liquid removing unit that is disposed on the opposite side of the coating liquid supply roller from the coating liquid scraping side, and removes the coating liquid on the surface of the coating liquid supply roller.
The coating member is conveyed while the state where the liquid pool layer is formed by the separation distance adjusting and holding means, and the coating layer is developed on the coating surface.
この装置は、特願平３−１９２０９２号（特開平５−３１４２３号，公開日１９９３年２月９日）に開示された張力展開成膜装置を改良したものである。この装置の基本的構成を説明する。 This apparatus is an improvement of the tension-developing film-forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 3-192092 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-31423, published on Feb. 9, 1993). The basic configuration of this device will be described.
かかる張力展開成膜装置としては、例えば、図１６及び図１７に示すものを利用できる。まず、被塗着面２ａを下方に向けて被塗着部材２を搬送する搬送手段６と、被塗着部材２の搬送経路１ｂの下方位置に配置され、この搬送経路１ｂの幅方向に向けて塗着液３を定量供給する塗着液供給手段４と、この塗着液供給手段４と被塗着面２ａとの間に液溜まり層３ａを形成可能に、それらの離間距離ｄ1 を調整、保持する離間距離調整保持手段とを設けておく。さらに、塗着液供給手段４の上方位置に被塗着面２ａの先端側２ｂが位置したときに、その先端側２ｂ全域に塗着液３を接触させて予備塗着層５ａを形成する予備塗着層形成手段として、例えば、被塗着面２ａの先端側２ｂと塗着液供給手段４との間に所定の離間距離ｄ1 を保持して、そこに塗着液の液溜まり層を形成し、その状態で、被塗着部材２を一時停止させて、その表面張力によって液溜まり層を被塗着面２ａの先端側２ｂと塗着液供給手段４との間で拡張させるように、搬送手段６に一時停止動作を行わせる。これにより、予備塗着層５ａが形成された後に、搬送手段６は、液溜まり層３ａを形成したまま、被塗着部材２を搬送して、予備塗着層５ａから塗着層５ｂを展開する。
As the tension developing film forming apparatus, for example, the apparatus shown in FIGS. 16 and 17 can be used. First, a
前記塗着液供給手段としては、ローラ面が塗着液中を通過する状態で回転して塗着液を掻き上げする塗着液供給ローラと、その塗着液の掻き上げ側に近接配置され、それらの離間距離に対応する量の塗着液を塗着液供給ローラのローラ面から除去して、上方に向けて供給される塗着液量を規定する供給液量規定手段とを備えているものを採用することができる。また、供給液量規定手段としては、例えば、塗着液供給ローラの塗着液の掻き上げ側に近接配置され、その回転方向と同方向に回転するドクターローラと、このドクターローラに近接配置され、そのローラ面から塗着液を掻き取りするドクタースキージとを備えているものを採用することができる。この場合には、離間距離に加えて、ドクターローラの回転速度によっても塗着液供給量を調整できる。ここで、ドクターローラ及びドクタースキージの配置数には制限のないものであり、ドクターローラに伝達ローラなども加えた複数のローラとドクタースキージの組合せをも含む。 As the coating liquid supply means, a coating liquid supply roller that rotates while the roller surface passes through the coating liquid to scrape up the coating liquid, and is disposed close to the coating liquid scraping side. Supply liquid amount defining means for removing the amount of the coating liquid corresponding to the separation distance from the roller surface of the coating liquid supply roller and defining the amount of the coating liquid supplied upward. Can be adopted. Further, as the supply liquid amount defining means, for example, a doctor roller that is disposed close to the coating liquid supply roller on the side where the coating liquid is scraped up and that rotates in the same direction as the rotation direction thereof, is disposed close to the doctor roller. And a doctor squeegee for scraping off the coating liquid from the roller surface. In this case, the supply amount of the coating liquid can be adjusted not only by the separation distance but also by the rotation speed of the doctor roller. Here, the number of doctor rollers and doctor squeegees is not limited, and includes a combination of a plurality of doctor squeegees including a doctor roller and a transmission roller.
また、前記塗着液供給ローラの塗着液掻き上げ側と反対側には、この塗着液供給ローラのローラ面の塗着液を除去するための塗着液除去手段が設けられている。この塗着液除去手段は、ローラ面から塗着液を掻き取りするスキージあるいは回転可能なローラ等によって構成される。 Further, a coating liquid removing means for removing the coating liquid on the roller surface of the coating liquid supply roller is provided on the side opposite to the coating liquid scraping side of the coating liquid supply roller. The coating liquid removing means is constituted by a squeegee or a rotatable roller for scraping the coating liquid from the roller surface.
本発明の張力展開成膜装置が、特願平３−１９２０９２号にかかる張力展開成膜装置とことなる点は、前記塗着液除去手段を設けた点にある。この塗着液除去手段を設けることにより、塗着液供給ローラのローラ面に形成されるレジスト層をより正確に制御することができ、特に１μｍ以下の薄い塗膜を形成するのに好適に用いることができる。 The tension developing film forming apparatus of the present invention is different from the tension developing film forming apparatus according to Japanese Patent Application No. 3-192092 in that the coating liquid removing means is provided. By providing this coating liquid removing means, the resist layer formed on the roller surface of the coating liquid supply roller can be more accurately controlled, and is particularly preferably used for forming a thin coating film of 1 μm or less. be able to.
特願平３−１９２０９２号に開示された張力展開成膜装置においては、図３４に示すように、塗着部５１においてガラス基板２１にレジストを転写した場合としない場合とでは、その後に形成されるガラス基板２１上の塗膜の膜厚が異なるという問題が生ずる。より詳細に説明すると、進行してきたガラス基板２１が液供給ローラ５２上のレジストと接触してから液供給ローラ５２が一周する間に形成されるガラス基板上の塗膜と、それ以後つまり液供給ローラ５２が一周した後に形成されたガラス基板上の塗膜とが膜厚の点で異なるという問題が生ずる。これは、液貯溜槽９１に進行していく直前の液供給ローラ５２のローラ面５２ａ2 の状態が、ガラス基板２１にレジストを転写した場合とガラス基板２１にレジストを転写していない場合とでは異なり、この状態の違いが後に形成されるレジスト膜に影響を与えるためである。このような膜厚差は、薄い塗膜を形成する場合には、より顕著に現れる。このような膜厚差を生じる原因としては、液供給ローラ５２のローラ面５２ａ1 に転写したレジストがガラス基板２１に転写されないと（図３４で鎖線で示す状態）、ローラ面５２ａ2 上に液貯溜槽９１内のレジストより粘度の大きいレジスト膜が残留するためと考えられる。
In the tension-developing film-forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 3-192092, as shown in FIG. 34, when the resist is transferred to the
本発明の張力展開成膜装置によれば、塗着液が掻き上げられるローラ面５２ａ1 と反対側のローラ面５２ａ2 に面して塗着液除去手段を設けることにより、液貯溜槽９１に進行する液供給ローラ５２の表面を常に均一な状態に保持することができ、前述したような塗膜むらの発生を防止することができる。
According to the tension-developing film-forming apparatus of the present invention, the coating liquid advances to the
（第１の実施の形態）
図１は、本発明のカラーフィルタの断面を模式的に示す説明図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a cross section of the color filter of the present invention.
このカラーフィルタ１０００は、透明な支持体１００と、この支持体１００上に形成された透明導電層５００と、この透明導電層５００上に形成された着色層２００と、ブラックマトリクス層３００と、前記着色層２００およびブラックマトリクス層３００の周囲を覆う保護層４００とから構成されている。
The
前記支持体１００は、透明なガラス基板（例えばコーニング社製７０５９ガラス）から構成される。
The
前記着色層２００は、所定のパターン、例えばいわゆるモザイク型，トライアングル型，ストライプ型等のパターンで、レッド（Ｒ）の画素２００Ａ、グリーン（Ｇ）の画素２００Ｂおよびブルー（Ｂ）の画素２００Ｃから構成されている。これらの各画素２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃは、膜厚が０．４〜１．０μｍ、好ましくは０．６〜０．９μｍである。この膜厚が０．４μｍより小さいと、十分な色特性が得られず、一方膜厚が１．０μｍより大きいと、着色層の有する抵抗によって、十分な実効電圧を得られない。
The
また、着色層２００は、電圧５Ｖ，周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流を印加したときの比誘電率が２．０以上、好ましくは３．０〜５．０である。さらに、各画素２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃの前記条件のもとにおける比誘電率は、三者の平均値の±２５％の範囲内、好ましくは±２０％の範囲内にあることを要する。この理由については、後に詳述するが、比誘電率が各画素によって大きく相違することにより、各画素のキャパシタンスの差が大きくなり、良好な色調整を行うことができない。また、前記着色層２００の比誘電率が２．０未満であると、層の電気的なキャパシタンスが大きくなるため、素子形成基板側の画素電極とカラーフィルタ側の画素電極間にかけられた電界が容量分割されて液晶層にかかる実効電圧が小さくなってしまう。このためコントラスト比が低下して画質を悪くするという問題が生ずる。
The
前記ブラックマトリクス層３００は、着色剤として、レッド、グリーンおよびブルーの３色の顔料とカーボンとを含んでいる。そして、このブラックマトリクス層３００は、電圧５Ｖ，周波数１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの交流を印加した場合において、その比抵抗が１．０×１０2 Ω・ｍ〜１．２×１０6 Ω・ｍであり、かつ前記条件の交流を印加した際の比誘電率が３．０以上である。ブラックマトリクス層３００の比抵抗が１．０×１０2 Ω・ｍ未満であると、ブラックマトリクス層の導電性が大きくなり過ぎ、隣接する透明電極相互間で短絡が生じたり、あるいは図示しない液晶層を挾んで対向する他方の電極との間で短絡不良を引き起こす場合がある。また、比抵抗が１．２×１０6 Ω・ｍを越えると、ブラックマトリクス層での電圧ドロップ量が大きくなって書き込み特性が低下するという問題を生ずる。特に、ブラックマトリクス層の膜厚が着色層２００の膜厚に比較して厚い場合には、ブラックマトリクス層と対向する素子基板側の配線電極間とのギャップが狭くなり、短絡不良を起こし易くなる。
The
また、前述した比抵抗範囲とするためには、ブラックマトリクス層３００を構成するカーボンは、このブラックマトリクス層３００に対して１０〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％の割合で含有される。
Further, in order to achieve the above-described specific resistance range, the carbon constituting the
また、ブラックマトリクス層３００の膜厚は、０．５〜１．５μｍの範囲が好ましく、特に前記着色層２００を構成する各画素２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃとの膜厚差が０．５μｍ以内であることが好ましい。
Further, the thickness of the
前記保護層４００は、一般に透明の樹脂、例えばアクリル樹脂から構成され、その膜厚は７００〜１０００オングストローム程度とされる。
The
次に、図１に示すカラーフィルタ１０００の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
ガラス製支持体１００の表面に酸化インジウム（ＩＴＯ）層をスパッタリング法により約５００〜３０００オングストロームの膜厚で形成する。次いで、このＩＴＯ層を一般的なフォトリソグラフィによりパターニングし、透明導電層５００を形成する。
An indium oxide (ITO) layer is formed on the surface of the
次いで、顔料を分散したフォトレジストを用い、通常使用されるフォトリソグラフィおよび現像技術により着色層２００を形成する。着色層２００を構成するレッド、グリーンおよびブルーの各画素はどの順番で形成しても構わないが、例えばレッド、グリーン、ブルーの順番で層を形成する場合を例にとって説明する。
Next, using the photoresist in which the pigment is dispersed, the
まず、レッドの顔料を含むレジストをスピンコート法，ロールコート法、あるいは本発明の張力展開成膜装置で支持体１００および透明導電層５００上に塗布する。このとき用いられるレッドの顔料としては、前述したものを用いることができ、具体的には例えば、ジスアゾ系顔料（例えばチバガイギー社製「クロモフタルレッドＤＲＮ」）、アゾレーキ系顔料（例えば大日精化社製「レーキレッドＣ」）およびピラゾリン系顔料等が用いられる。レジストをコートした後に、プリベイクを６０〜７０℃にて１０〜２０分間行い、その後フォトマスクを介して露光を行う。この際の露光量は約１００〜２００ｍＪである。次いで、アルカリ系の現像液を用いてシャワーもしくはディップによって現像を行う。現像後、クリーンオーブンもしくはホットプレート等において約１５０〜２００℃で３０〜６０分間程度、レジスト層の焼成を行う。
First, a resist containing a red pigment is applied on the
グリーンの画素２００Ｂの形成においては、グリーンの顔料としては、前述したものを用いることができ、具体的には臭素原子を導入したフタロシアニングリーン（Pigment Green 36, C.I. 74265) 等が好適に用いられる。塗布工程、プリベイク工程および現像工程等は前記レッドの場合と同様である。なお、露光工程は、約２５０〜５００ｍＪの露光量で行われる。
In the formation of the
ブルーの画素２００Ｃの形成においては、ブルーの顔料として銅フタロシアニン系顔料、スレン系顔料（例えばチバガイギー社製「クロモフタルブルーＡ３Ｒ」）等が用いられる。露光は、約７０〜１５０ｍＪの露光量で行われる。それ以外の製造工程は前記レッドおよびグリーンの場合と同様である。 In forming the blue pixel 200C, a copper phthalocyanine-based pigment, a sulene-based pigment (for example, “Chromophthal Blue A3R” manufactured by Ciba Geigy) or the like is used as a blue pigment. The exposure is performed with an exposure of about 70 to 150 mJ. Other manufacturing steps are the same as those for the red and green.
以上のべたレッド、グリーンおよびブルーの各顔料レジストは、その固形分濃度がレジスト液全体に対して約１５〜２０重量％、好ましくは１１〜１２重量％であり、その固形分のうちの顔料の占める割合が４０〜５０重量％であることが好ましい。 Each of the solid red, green and blue pigment resists has a solid content of about 15 to 20% by weight, preferably 11 to 12% by weight, based on the entire resist solution. It is preferable that the proportion occupied is 40 to 50% by weight.
次に、ブラックマトリクス層３００の形成について説明する。ブラックマトリクス層を形成するレジストとしては、レッド、グリーンおよびブルーの各顔料をレジスト液の固形分に対して３０〜６０重量％、およびカーボンブラックを１０〜２０重量％の範囲で含んでいる。なお、このブラックマトリクス層３００は、前記着色層２００を形成する前に形成してもよい。
Next, formation of the
次いで、例えば熱硬化型のアクリル樹脂をスピンコート法等を用いて塗布した後、１８０℃で約３０分間焼成して保護膜４００を形成する。次いで、保護膜４００上に、一般に市販されているポリアミクサン型のＰＩを主成分とした熱硬化型樹脂を用いて、これをフレキソ印刷法を用いて塗布し、その後約１９０℃で１〜２時間焼成して図示しない配向膜を形成する。
Next, for example, a thermosetting acrylic resin is applied by a spin coating method or the like, and then baked at 180 ° C. for about 30 minutes to form the
次に、図１に示すカラーフィルタについて行った電気光学特性の測定結果について述べる。 Next, measurement results of electro-optical characteristics performed on the color filter shown in FIG. 1 will be described.
実験例１：
まず、カラーフィルタ１０００の着色層２００を構成する各画素２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃについて、それぞれ透過率と駆動電圧との関係を調べた。その結果を図６に示す。透過率−駆動電圧曲線は、図１に示すカラーフィルタを用いた液晶パネルを作成し、ＬＣメータを用いて電圧を変化させたときの透過率の変化を測定したものである。サンプルに用いた顔料、比誘電率、顔料の含有率および着色層の膜厚については表１に示す。
Experimental example 1:
First, the relationship between the transmittance and the driving voltage of each of the
表１において、比誘電率は電圧５Ｖ，周波数１０ｋＨｚのときの値を示したものである。また、顔料の含有率はレジスト液の固形分に対する割合（重量％）で示してある。 In Table 1, the relative permittivity is a value at a voltage of 5 V and a frequency of 10 kHz. The content of the pigment is shown as a ratio (% by weight) to the solid content of the resist solution.
図６より明らかなように、本発明のカラーフィルタを用いた液晶装置においては、レッド、グリーンおよびブルーの各透過率−駆動電圧曲線がほぼ一致しており、各画素がほぼ同じ電気光学特性を有していることが分かる。したがって、所定の駆動電圧で同じ透過率が得られるため、良好な色特性を得ることができる。ここで、十分な色特性とは、ＣＩＥ色度図においてＣ光源を用いた場合に、レッドについては、ｘ≧０．６０、ｙ≦０．３５、グリーンについては０．３３≧ｘ≧０．２９、ｙ≧０．５８、ブルーについてはｘ≦０．１５、ｙ≦０．１４を満たす範囲を言う。 As is clear from FIG. 6, in the liquid crystal device using the color filter of the present invention, the transmittance-driving voltage curves of red, green, and blue almost match, and each pixel has almost the same electro-optical characteristics. It turns out that it has. Therefore, since the same transmittance can be obtained at a predetermined driving voltage, good color characteristics can be obtained. Here, the sufficient color characteristics are defined as x ≧ 0.60 and y ≦ 0.35 for red and 0.33 ≧ x ≧ 0 for green when the C light source is used in the CIE chromaticity diagram. 29, y ≧ 0.58, blue means a range satisfying x ≦ 0.15 and y ≦ 0.14.
このように、本発明のカラーフィルタが良好な電気光学特性を有する理由は、着色層を構成する各カラーの画素の比誘電率を均一化したことにある。 As described above, the reason why the color filter of the present invention has good electro-optical characteristics is that the relative dielectric constant of each color pixel constituting the colored layer is made uniform.
比較実験例１：
次に、比誘電率が各カラーの平均値の±２５％を越える着色層を有する場合に、上記実験例１と同様の測定を行い、透過率−駆動電圧の関係を求めた。その結果を図７に示す。図７から、この比較実験例の場合には、透過率−駆動電圧曲線に大きなばらつきが見られ、良好な電気光学特性が得られないことが分かる。この理由は、他の曲線に比べて最もずれの大きい曲線ｄについて見ると、着色層を構成するグリーンの画素の比誘電率が他のレッドおよびブルーの画素の比誘電率よりもかなり大きい（この場合は比誘電率の平均より約２７％大きい）ことによる。このように透過率−駆動電圧曲線がレッド、グリーンおよびブルーの各色についてばらついている場合には、特定の駆動電圧に対して各色の画素における透過率がことなるため、良好な色特性を得ることができない。
Comparative Experimental Example 1:
Next, when there was a colored layer having a relative dielectric constant exceeding ± 25% of the average value of each color, the same measurement as in Experimental Example 1 was performed to determine the relationship between transmittance and drive voltage. FIG. 7 shows the result. From FIG. 7, it can be seen that in the case of this comparative example, a large variation is seen in the transmittance-drive voltage curve, and good electro-optical characteristics cannot be obtained. The reason is that the relative permittivity of the green pixel constituting the colored layer is considerably larger than the relative permittivity of the other red and blue pixels when looking at the curve d having the largest deviation from the other curves. In this case, the relative permittivity is about 27% larger than the average). When the transmittance-driving voltage curve varies for each color of red, green, and blue as described above, the transmittance of each color pixel for a specific driving voltage is different, so that good color characteristics can be obtained. Can not.
実験例２：
次に、顔料の種類によって比誘電率−周波数曲線がどのように異なるかを知るための測定を行った。顔料の種類は表１に示したものである。
Experimental Example 2:
Next, measurement was performed to see how the relative permittivity-frequency curve differs depending on the type of pigment. The pigment types are shown in Table 1.
まず測定方法について説明する。測定に用いたサンプルを図８に示す。図８に示すサンプルは、ガラス基板１００上にＩＴＯ層５００を膜厚約１０００オングストロームで成膜し、このＩＴＯ層５００上に顔料分散型レジストを塗布し、その後６０〜７０℃で１０〜２０分間熱処理を行ってレジスト膜を硬化させ、膜厚約１．０μｍの着色層２００を形成した。さらに、この着色層２００の上に有機溶剤と銀粉末とが混合された導電ペーストをコートし、これを熱硬化させ導電層６００を形成させた。このようにして形成されたサンプルについてＬＣＲメータを用いてキャパシタンスを測定した。これらの測定値およびサンプルの膜厚を測定して比誘電率を算出する。
First, the measurement method will be described. FIG. 8 shows a sample used for the measurement. In the sample shown in FIG. 8, an
キャパシタンスの測定にあたっては、電圧を５Ｖに設定し周波数を１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚまで変化させた。その結果を図９に示す。図９から、各顔料とも周波数１０ｋＨｚ程度までは減少し、それ以降はほぼ横ばいの状態となる。そして、特に重要なことは、フタロシアニングリーンにおいて臭素を導入したもの（サンプルｃ，ｅ）が、臭素を導入しないもの（サンプルｄ）に比べて比誘電率の値が小さくなることが判明した。 In measuring the capacitance, the voltage was set to 5 V and the frequency was changed from 100 Hz to 100 kHz. The result is shown in FIG. From FIG. 9, it can be seen that the frequency of each pigment decreases to about 10 kHz, and thereafter becomes almost flat. It is especially important that the phthalocyanine green into which bromine is introduced (samples c and e) has a lower relative dielectric constant than the one into which bromine is not introduced (sample d).
したがって、本実験例においては、臭素原子が導入されたフタロシアニングリーンを用いることにより比誘電率を約３．０〜６．０の範囲に設定することができ、ＲＧＢ３色の比誘電率をこの範囲で均一化させることができることが確認された。 Therefore, in this experimental example, the relative dielectric constant can be set in a range of about 3.0 to 6.0 by using phthalocyanine green into which a bromine atom has been introduced, and the relative dielectric constant of the three colors RGB can be set in this range. It was confirmed that it could be made uniform.
また、図６および図９から、電圧５Ｖ，周波数１０ｋＨｚにおける比誘電率が、レッド、グリーンおよびブルーの各画素において３．５±０．５の範囲内に存在し、かつ電圧５Ｖ，周波数１００ｋＨｚにおける比誘電率が各画素において３．０±０．５の範囲内に存在するような顔料を用いることが好ましいことがわかる。 6 and 9 that the relative permittivity at a voltage of 5 V and a frequency of 10 kHz is within a range of 3.5 ± 0.5 in each of the red, green and blue pixels, and that the relative permittivity at a voltage of 5 V and a frequency of 100 kHz is obtained. It can be seen that it is preferable to use a pigment having a relative dielectric constant within the range of 3.0 ± 0.5 in each pixel.
次に、ブラックマトリクス層について、比誘電率−周波数特性を求めた。その結果を図１０に示す。測定方法は、前記着色層の場合（図８，９参照）と同様であるので、詳細な説明を省略する。 Next, relative permittivity-frequency characteristics of the black matrix layer were determined. The result is shown in FIG. The measurement method is the same as that for the colored layer (see FIGS. 8 and 9), and thus detailed description is omitted.
この実験例では、４種のサンプルＡ〜Ｄを用いている。これらのサンプルＡ〜Ｄは、いずれもアクリル系樹脂を用いた黒色レジスト（富士ハント株式会社製「黒ＣＫ３００１」）を選択した。サンプルＡ，ＢおよびＣは、カーボンの含有量が１２重量％、サンプルＤは、カーボンの含有量が２０重量％のものである。また、これらのサンプルＡ〜Ｄは、図１１に示すように、電圧５Ｖ，周波数１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの交流を印加したときに、比抵抗が本発明の範囲内（１．０×１０2 〜１．２×１０6 Ω・ｍ）に存在するものである。図１０より、ブラックマトリクス層は、その比誘電率が３．０以上であればよいことが判る。なお、カーボンの含有量が３０重量％の黒色レジストを用いた試験では、対向電極間での短絡現象が見られ、実用に適しないことが判明した。なお、ここでいう短絡現象は、液晶パネルを駆動したときに光学的に点状の欠陥が生ずることで確認することができる。 In this experimental example, four types of samples A to D are used. In each of these samples A to D, a black resist (“Black CK3001” manufactured by Fuji Hunt Co., Ltd.) using an acrylic resin was selected. Samples A, B and C have a carbon content of 12% by weight, and sample D has a carbon content of 20% by weight. As shown in FIG. 11, these samples A to D have a specific resistance within the range of the present invention (1.0 × 10 2 to 1 .2) when a voltage of 5 V and an alternating current of a frequency of 100 Hz to 100 kHz are applied. 2 × 10 6 Ω · m). FIG. 10 shows that the black matrix layer only needs to have a relative dielectric constant of 3.0 or more. In a test using a black resist having a carbon content of 30% by weight, a short-circuit phenomenon between the counter electrodes was observed, and it was found that this was not suitable for practical use. Note that the short circuit phenomenon can be confirmed by optically generating a point-like defect when the liquid crystal panel is driven.
図２および図３は、図１に示すカラーフィルタの変形例を示し、これらのカラーフィルタはブラックマトリクス層の構成が前記カラーフィルタ１０００と異なっている。図２に示すカラーフィルタ２０００においては、ブラックマトリクス層３００は、ブルーおよびレッドの着色層を積層した構成であり、図３に示すカラーフィルタ３０００においては、ブラックマトリクス層３００は、グリーン，レッドおよびブルーの３者の着色層が積層された構造となっている。
FIGS. 2 and 3 show modifications of the color filters shown in FIG. 1. These color filters differ from the
その他の構成においては、図１に示すカラーフィルタと同様であるので詳細な説明を省略する。 Other configurations are the same as those of the color filter shown in FIG.
（第２の実施の形態）
図１２は、本実施の形態のカラーフィルタの断面を模式的に示す図である。
(Second embodiment)
FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a cross section of the color filter according to the present embodiment.
このカラーフィルタ４０００は、支持体１００、透明導電層５００、着色層２００およびブラックマトリクス層３００を有し、これらの基本的構成、特に、着色層２００の基本的構成は第１の実施の形態と同様である。すなわち、着色層２００の膜厚は、０．４〜１．０μｍ、好ましくは０．６〜０．９μｍであり、その比誘電率は電圧５Ｖ，周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流を印加したときに、２．０以上、好ましくは３．０〜５．０である。さらに、各画素２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃの比誘電率は、３者の比誘電率の平均値の±２５％の範囲内、好ましくは±２０％の範囲内にある。
This color filter 4000 has a
この実施の形態において特徴的なことは、ブラックマトリクス層３００の突出部分、すなわちブラックマトリクス層３００を構成する上部層であって、着色層２００より突出した部分の層（突出層）３００Ａが内側に傾斜したテーパー状の側面から構成されている点にある。前記テーパー状の側面は、支持体１００に対し３０〜８９度の角度、好ましくは４５〜７０度の角度を成して構成されている。側面の傾斜角が８９度を越えると突出層３００Ａの段差部分の角度が急しゅんになって配向不良が生じやすい。また、側面の傾斜角が３０度より小さいと、テーパ角度が３０度より小さい場合は、線幅の端部において膜厚が薄くなるため、その部分が十分の遮光性を有さなくなる。また、膜厚が薄くなるとパターンの幅のコントロールが製造上難しくなり、設計上の寸法の再現性が悪くなってしまうという問題が生じる。
The feature of this embodiment is that the protruding portion of the
次にブラックマトリクス層３００の突出層３００Ａにテーパーを付加する方法について説明する。これに関する方法としては幾つか考えられるが、代表的な方法としてフォトマスクと露光される面との間にギャップを設ける方法があげられる。具体的には、通常、被露光層とフォトマスクとは０〜３０μｍの間隔で配置されるが、その間隔を２００μｍ〜数ｍｍ程度まで広げて露光を行う。この方法で露光すると、光の回折効果により露光パターンはフォトマスクの設計値よりも大きくなり、拡大された部分の層は現像によって図１２に示すようなテーパー状に形成される。テーパーを形成する他の例としては、例えば、露光されるレジスト層と透明導電層との密着性を表面改質剤や界面活性剤によって高めておくことにより、ある程度の傾斜が確保できる。
Next, a method of adding a taper to the protruding
前記突出層３００Ａの側面の傾斜角は、ラビングの条件や擦り方向等によって最適値が選択される。
The optimum inclination angle of the side surface of the protruding
図１３および図１４は、本実施の形態の変形例を示すものである。図１３に示すカラーフィルタ５０００においては、着色層２００が形成された後にブラックマトリクス層３００が形成された構造のものを示し、図１４は、ブラック顔料を用いずに、レッドとブルーの着色層を積層することによりブラックマトリクス層を構成する構造のカラーフィルタ６０００を示している。このタイプのブラックマトリクス層３００は、着色層２００の上面ラインより上に形成されたブルーの着色層（３００Ａ）にテーパー状の側面が形成されている。
FIG. 13 and FIG. 14 show a modification of the present embodiment. A
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る張力展開成膜装置について、図１６及び図１７を参照して、説明する。
(Third embodiment)
Next, a tension-developing film-forming apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１６は、本例の張力展開成膜装置の主要部を示す斜視図であり、図１７Ａ〜図１７Ｄはその成膜動作を示す工程断面図である。 FIG. 16 is a perspective view showing a main part of the tension developing film forming apparatus of the present example, and FIGS. 17A to 17D are process cross-sectional views showing the film forming operation.
これらの図において、本例の成膜装置１は、四角形のカラーフィルタ用ガラス基板（支持体）の表面に着色レジスト層を形成するための装置であって、このガラス基板からは複数枚の四角形のカラーフィルタが切り出される。この成膜装置１は、被塗着部材２（ガラス基板）をその被塗着面２ａを下方に向けて搬送する搬送手段６と、被塗着部材２の搬送経路１ｂの下方位置に配置され、搬送経路１ｂの幅方向全体に向けて塗着液（着色レジスト）３を定量供給する塗着液供給手段４とを有する。ここで、図１６には、搬送手段６として、搬送経路１ｂの側方位置で横方向に移動する搬送ロボットのアーム（図示せず）に連結された吸着チャックのみを図示してある。また、塗着液供給手段４は、下方位置で定量ポンプ（図示せず）に接続され、上面側にスリット４ａを備える角形ノズル体であり、そのスリット４ａの形成面はノズル体の側面先端より低く、凹部たる塗着液供給部４ｂを形成している。従って、スリット４ａから放出される塗着液３は、塗着液供給部４ｂに一時滞留した後、塗着液３の表面張力によって盛り上がるようになって供給され、幅方向での供給量が定量化されている。また、被塗着部材２の搬送経路１ｂの両側には、塗着液供給手段４の先端面４ｃと、被塗着面２ａとの間に一定の離間距離を調整、保持するための離間距離調整保持手段として、断面がＬ字状のレール体７が並列配置されており、その段差部の上面７ａ（案内面）に被塗着面２ａの両端が支持された状態で、被塗着部材２は搬送される。すなわち、上面７ａによって、被塗着部材２の搬送基準面１ａが形成されている。ここで、上面７ａと塗着液供給手段４の先端面４ｃとの離間距離ｄ1 は、後述するとおり、塗着液供給手段４の上方位置を被塗着部材２が通過するとき、この先端面４ｃと被塗着面２ａとの間に塗着液の液溜まり層が形成可能な距離である。
In these figures, the
次に、成膜装置１の成膜動作を説明する。
Next, a film forming operation of the
まず、搬送手段６によって、図１７Ａに示すように、被塗着部材２がレール体７によって高さ位置及び幅方向の位置を規定された状態で搬送されてきて、図１７Ｂに示すように、被塗着面２ａの先端側２ｂが塗着液供給手段４の上方位置に到達して、被塗着面２ａの先端側２ｂが塗着液３に接触したとき、搬送手段６は搬送動作を一時停止する。このため、被塗着面２ａの先端側２ｂと塗着液供給手段４の先端面４ｃとの間を、塗着液３が、その表面張力によって幅方向に広がり、先端側２ｂ全域に塗着液３が行き渡る。その結果、先端側２ｂ全域には、塗着液３の予備塗着層が形成される（予備塗着工程）。
First, as shown in FIG. 17A, the applying
この状態から、再び、搬送手段６が横移動を開始して、図１７Ｃに示すように、被塗着部材２を搬送する。ここで、被塗着面２ａと塗着液供給手段４の先端面４ｃとの離間距離ｄ1 は、予め、レール体７の配置位置によって、被塗着面２ａと先端面４ｃの間に塗着液３の液溜まり層３ａが形成された状態を維持するように設定されている。また、搬送手段６の移動速度、及び塗着液供給手段４の塗着液供給速度は、塗着液３が途切れないような条件に設定されている。従って、被塗着面２ａにおいて、被塗着部材２の搬送に伴って、予備塗着層５ａから塗着層５ｂが拡張されていく結果（塗着液展開工程）、図１７Ｄに示すように、被塗着部材２が塗着液供給手段４の上方位置を通過し終えたときには、均一な膜厚さｄ2 を有する塗着層５ｂが形成される。なお、この間に塗着液供給手段４から供給される塗着液３の供給量は、塗着層５ｂとして塗着液３が消費される量に相当するように設定されている。但し、塗着液３の供給量が多過ぎた場合であっても、過剰の塗着液は塗着液供給手段４の側面を伝って垂れていくだけであるので、被塗着面２ａに付着せず、塗着層５ｂの厚さｄ2 にばらつきが発生することがない。
From this state, the transporting
このように、本例においては、ロールコータ法のように塗着液を被塗着部材に圧力で付着させるのではなく、被塗着部材２と塗着液供給手段４との間に形成された液溜まり層３ａを利用して、塗着層５ｂを形成するものであり、無圧状態、すなわち、被塗着面２ａを液溜まり層３ａで濡らしながら、この濡れ面を塗着液の表面張力によって拡張しながら成膜していく。しかも、初期から単なる濡れ性だけで成膜すると、濡れが完全に定常状態になるまでに時間的な遅れがあって、成膜開始時に塗着面２ａの先端側２ｂが完全に濡れ状態とならず、成膜むらが発生する。そこで、予備塗着層５ａを予め形成しておき、これを起点として、塗着層５ｂを拡張していく。従って、塗布というより、むしろ塗着層５ｂを、その表面張力を利用して展開、拡張していくものであるため、塗着層５ｂの厚さｄ2 は、ロールコータ法のような被塗着部材に加えられる圧力による影響がない。しかも、ロールコータ法のコーティングローラのローラ面に相当する塗着液供給手段４の先端面４ｃの表面状態等の影響も受けない。すなわち、被塗着面２ａは、この先端面４ｃとの間に所定の厚さの液溜まり層３ａを介しているため、被塗着部材２の移動によって発生する塗着液の剪断面は、先端面４ｃの表面状態の変化が影響を及ぼさない位置、換言すれば、先端面４ｃ側への塗着液の付着力が影響を及ぼさない位置に形成される。このため、塗着層５ｂの厚さは、被塗着部材２の移動速度により規定される剪断力、被塗着面２ａへの塗着液の付着力、及び塗着液の表面張力のバランスにより決定され、塗着液供給手段４側への付着力は関与しない。しかも、塗着液が受けた圧力履歴は緩やかであるため、塗着液の残留応力も無視できるレベルであると共に、塗着液内に微細な気泡が巻き込まれることもない。このように、成膜に対し、影響を及ぼす因子、特に、制御しにくい因子が少ないので、安定した成膜を行うことができる。
As described above, in this embodiment, the coating liquid is formed between the coating
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る張力展開成膜装置を、添付図面に基づいて、具体的に説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a tension spreading film forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
（全体構成）
まず、本例の装置の概略構成を、図１８乃至図２１を参照して、説明する。
(overall structure)
First, a schematic configuration of the apparatus of this example will be described with reference to FIGS.
図１８は成膜装置の概略構成図、図１９はその正面図、図２０はその平面図、図２１はその搬送経路の上流側からの側面図を示す。 18 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus, FIG. 19 is a front view thereof, FIG. 20 is a plan view thereof, and FIG. 21 is a side view from the upstream side of the transport path.
これらの図において、本例の成膜装置１１は四角形のカラーフィルタ用ガラス基板（被塗着部材）２１に着色レジスト（塗着液）を塗着するための装置であり、エアーダンパー機構を備える脚部１１ａに支持された大理石製の石定盤１１ｂの上には、ガラス基板２１の搬送経路１１ｃの上流側から下流側に向って、ワーク供給ステージ３１、上流側ワークガイド部４１、塗着部５１、下流側ワークガイド部６１、及びワーク排出部７１が配列されており、それらの上方には上流側から下流側までの各部位に、予め設定されたプログラムとおりにガラス基板２１を搬送する搬送機構８１（搬送手段）が配置されている。ここで、ワーク供給ステージ３１に供給されたガラス基板２１は、その被塗着面２１ａが上流側ワークガイド部４１のガイドローラ４２のローラ面上に位置規定された状態で、まず、塗着部５１に搬送される。この塗着部５１において、液供給ローラ５２（塗着液供給ローラ）の上方位置で、上流側ワークガイド部４１のガイドローラ４２、さらには下流側ワークガイド部６１のガイドローラ６２によって面規定された状態で搬送されながら、塗着液に接触して着色レジストの塗着層が形成された後、下流側ワークガイド部６１のガイドローラ６２のローラ面上を搬送され、ワーク排出部７１にまで搬送される。
In these figures, a
かかる成膜装置１１において、各部には、それぞれ各種のセンサが取付けされており、それらのうちの主なものを図１８に示す。
In the
まず、ワーク供給ステージ３１には、そこにガラス基板２１が供給されたことを検出する給材検出センサ３１ａと、供給されたガラス基板２１の位置を検出する給材位置検出センサ３１ｂとが配置され、上流側ワークガイド部４１には、そこに搬送されてきたガラス基板２１の高さ位置を検出する高さ位置検出センサ４１ａと、そこで搬送されるガラス基板２１の減速状態を検出する速度センサ４１ｂと、ガラス基板２１の先端側が液供給ローラ５２の上方位置で停止すべき位置まで搬送されたことを検出する位置検出センサ４１ｃとが配置され、塗着部５１には、液供給ローラ５２の液切れ状態を検出する液切れセンサ５１ａと、そこに供給される液貯留槽内の着色レジスト液面を検出する液面センサ５１ｂとが配置され、下流側ワークガイド部６１には、そこに搬送されてきたガラス基板２１の位置を検出する位置検出センサ６１ａが配置され、ワーク排出ステージ７１には、そこにガラス基板２１が搬送されてきたことを検出する位置検出センサ７１ａと、液切りローラが所定の位置にまで上昇したことを検出する高さ位置検出センサ７１ｂとが配置されている。
First, the
（搬送機構）
本装置の搬送機構を、図１９〜図２１に加えて、図２２及び図２３も参照して、説明する。
(Transport mechanism)
The transport mechanism of this apparatus will be described with reference to FIGS. 22 and 23 in addition to FIGS.
図２２は搬送機構の上流側からの側面図であり、図２３はその水平方向移動手段の正面図である。 FIG. 22 is a side view from the upstream side of the transport mechanism, and FIG. 23 is a front view of the horizontal moving means.
これらの図において、搬送経路１１ｃの両側には、その上流側から下流側に向って２列のガイドレール８２ａ，８２ｂが敷設され、さらに、ガイドレール８２ａの外側では、支持ユニット８２ｃ，８２ｄの間にスクリュー軸８２ｅが橋架されている。このスクリュー軸８２ｅの基端側は、支持ユニット８２ｄを介して減速装置８２ｆに接続されており、さらに、減速装置８２ｆは搬送部駆動モータ８２ｇの出力軸８２ｈに接続されている。ここで、スクリュー軸８２ｅ上には、そのねじ部と噛み合って、横搬送駆動を伝達する精密ボールねじを内蔵のスライダ８３ａを有し、これらによって水平方向移動機構が構成されている。このスライダ８３ａはガイドレール８２ａ上に跨がるスライダ８３ｂに連結されている。さらに、このスライダ８３ｂと、ガイドレール８２ｂ上に跨がるスライダ８３ｃとは、搬送経路１１ｃの上方を横切るように配置された垂直方向移動機構（位置規定手段）の支持板８４ａによって連結されている。これにより、搬送部駆動モータ８２ｇの出力軸８２ｈの回転駆動により、スクリュー軸８２ｅが回転すると、スライダ８３ａが水平移動し、これに伴って、スライダ８３ｂ，８３ｃも水平移動するようになっている。なお、スクリュー軸８２ｅの先端側において、支持ユニット８２ｃにはスクリュー軸８２ｅの先端周囲を囲むようにラバーシート８２ｉが貼着されている一方、スクリュー軸８２ｅの元端側においても、支持ユニット８２ｄにはスクリュー軸８２ｅの元端周囲を囲むラバーシート８２ｊが取付けされており、スライダ８３ａが支持ユニット８２ｃ，８２ｄに接触するときのショックを緩和している。
In these figures, two rows of
一方、支持板８４ａの上面側には、３本のエアシリンダ機構８４ｂ（垂直方向移動手段）が、それらの出力軸８４ｃの先端側を下方に向けて固定されており、その出力軸８４ｃの先端側には、全方位に対し曲折自在なユニバーサルジョイント８５を介して、ガラス基板２１より大きなサイズの多孔質焼結体のチャック板８６が連結されている。このチャック板８６は、その下面が吸着面８６ａ（真空チャック面）となっており、外部から接続された配管を介してチャック板８６内部が吸引されることにより吸着面８６ａでガラス基板２１の背面全体を真空チャックする。また、ユニバーサルジョイント８５は、出力軸８４ｃの先端側に連結された軸部８５ａの球形先端部８５ｂと、この球形先端部８５ｂに対応した孔を有する受け座部８５ｃとからなる球形ダンパーである。このため、例えば、ガラス基板２１の厚さにばらつきがあって、その上面が傾斜面になっている場合であっても、ユニバーサルジョイント８５が曲折することによって、その傾斜面に追従し、チャック板８６の吸着面８６ａがガラス基板２１の上面に確実に密着して、これを保持する。また、吸着面８６ａがガラス基板２１を保持した状態で、ガラス基板２１を上流側ワークガイド部４１のガイドローラ４２のローラ面に位置規定するときも、ガラス基板２１の被塗着面２１ａをガイドローラ４２のローラ面に隙間なく当接させることができるようになっている。さらに、吸着面８６ａはガラス基板２１の背面全域に吸着して、これを保持しているので、ガラス基板２１をローラに位置規定したときに、ガラス基板２１の中央側が反ることもない。加えて、チャック板８６とガラス基板２１とに温度差があっても、全域に接しているため、ガラス基板２１の被塗着面２１ａに温度むらが発生しないので、ガラス基板２１全面が同一状態にある。従って、ガラス基板２１の被塗着面２１ａの温度むらに起因する成膜ばらつきが発生しない。なお、支持板８４ａの前後左右側面のそれぞれには、チャック板８６に対するガイド８７が先端を下方に向けて固定されており、その途中位置にはガイドローラ８７ａが設けられ、先端側にもガイドローラ８７ｂが設けられている。さらに、支持板８４ａの前面には、フォトセンサー機構８８が取付けされており、チャック板８６との相対位置を検知可能になっている。
On the other hand, on the upper surface side of the
（ワーク供給ステージ）
図２４にワーク供給ステージ３１の平面図を示す。
(Work supply stage)
FIG. 24 shows a plan view of the
ワーク供給ステージ３１は成膜装置１１の最上流側に配置されており、その支持板３１ｃの上面側には、フレーム３２ａ〜ｄが設けられている。これらのフレーム３２ａ〜ｄのうちフレーム３２ａ，３２ｄには、底面側にスプリングを備える取付け孔３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されており、これらの取付け孔３３ａ，３３ｂ，３３ｃに、ガラス基板２１に対する基準ピン３４ａ，３４ｂ，３４ｃが取付けされている。ここで、ガラス基板２１は、その２辺が基準ピン３４ａ，３４ｂ，３４ｃの内側に位置決めされる状態に、フレーム３２ａ，３２ｂ，３２ｄの上に載置され、一点鎖線で示す領域３１ｄがガラス基板２１の載置領域になる。
The
従って、チャック板８６は、ガラス基板２１を吸着チャックするときには、基準ピン３４ａ，３４ｂ，３４ｃを押し下げるようにして、ガラス基板２１に当接する。しかも、支持板３１ｃ自身は、石定盤１１ｂの側にばねを介して固定されている。このため、チャック板８６がガラス基板２１に吸着チャックするときに、ガラス基板２１には過大な力が加わることがない。なお、このガラス基板２１に比して長さが長い長方形をしたガラス基板の場合には、ガラス基板はフレーム３２ａ〜ｄに支持されるようになっているので、幅が同等のガラス基板であれば、この部位の調整を必要としない。
Therefore, the
（上流側ワークガイド部）
本装置の上流側ワークガイド部を、図１９〜図２１に加えて、図２５〜図２７も参照して、説明する。
(Upstream work guide)
The upstream work guide section of the present apparatus will be described with reference to FIGS. 25 to 27 in addition to FIGS. 19 to 21.
図２５に上流側ワークガイド部の正面図、図２６にその平面断面図、図２７にその断面図を示す。 FIG. 25 is a front view of the upstream work guide portion, FIG. 26 is a plan sectional view thereof, and FIG. 27 is a sectional view thereof.
これらの図において、上流側ワークガイド部４１には、搬送経路１１ｃの両側にそれぞれ１０本のガイドローラ４２が２列に配置されている。ここで、これらのガイドローラ４２のローラ面４２ａがガラス基板２１の搬送基準面１３となるように、２列に配置されたガイドローラ４２の配置幅は、ガラス基板２１の両端側を支持可能に、すなわち、図２７に示すように、ガラス基板２１の端縁がローラ面４２ａの中央に位置するようになっている。このため、ガラス基板２１の両端のみが非塗着領域であり、ガラス基板２１の略全面を有効に使用できるようになっている。また、ガラス基板２１は、ローラ面４２ａに直接位置規定された状態にあり、被塗着面２１ａを基準に搬送されるので、例えば、ガラス基板２１の背面側（支持面側）等、他の部位を基準にしていないので、ガラス基板２１にうねり、厚さむら等があっても、被塗着面２１ａを常にローラ面４２ａに追従させることができる。
In these drawings, in the upstream
ここで、両側のガイドローラ４２の取付け位置としては、一方列のガイドローラが他方列のガイドローラの間にずれた互い違い配置として、搬送中のガラス基板２１の姿勢が変動することを抑制してもよい。これらガイドローラ４２は、いずれも回転中心からずれた位置に軸中心が位置する偏芯軸４２ｂ（ローラ位置調整機構）を備えており、この偏芯軸４２ｂを上部ガイドローラ支持台４３の取付け孔４３ａに挿入すると共に、偏芯軸４２ｂの取り付け姿勢を変えて止めねじ４３ｂによって固定することによって、ローラ面４２ａの高さ位置が、ガイドローラ４２毎に設定可能になっている。
Here, as the mounting position of the
さらに、上部ガイドローラ支持台４３は、ガイドローラ４２が固定された支持ブロック４３ｃと、その台座たるスライドブロック４３ｄとを備えており、このスライドブロック４３ｄの下面側には、その長手方向に約２°の勾配をもつ傾斜面４３ｅが形成されている。一方、上部ガイドローラ支持台４３の下方には、下部ガイドローラ支持台４４が配置されており、この下部ガイドローラ支持台４４は、上面側に傾斜面４３ｃに対応して約２°の勾配をもつ傾斜面４４ａを備えるスライドブロック４４ｂと、これを支持する台座ブロック４４ｃとを有する。このスライドブロック４４ｂの傾斜面４４ａには、その中央領域に溝４４ｄが形成されており、上部ガイドローラ支持台４３において、支持ブロック４３ｃとスライドブロック４３ｄとを下方からボルト４３ｆによって固定したとき、ボルト頭が突出した状態であっても、スライドブロック４３ｄの傾斜面４３ｅとスライドブロック４４ｂの傾斜面４４ａ同士を密接させることができるようになっている。このため、これらの傾斜面４３ｅ，４４ａを利用して、上部ガイドローラ支持台４３を下部ガイドローラ支持台４４に対してスライドさせることにより、上部ガイドローラ支持台４３に固定されている全てのガイドローラ４２のローラ面４２ａの高さ位置を一括して調整することができる。
Further, the upper guide
本例の成膜装置１１においては、上部ガイドローラ支持台４３と下部ガイドローラ支持台４４とをスライドさせるために、上部ガイドローラ支持台４３の両端面側には、ねじ機構を利用した送り出し機構４５（支持台調整固定手段）が一対配置されている。この送り出し機構４５は、下部ガイドローラ支持台４４にボルト４５ａにより固定された固定用ブロック４５ｂと、この固定用ブロック４５ｂの上側に形成されたねじ孔と細目ねじ機構を形成する送り出し軸４５ｃとで構成されている。この送り出し軸４５ｃの先端部４５ｄは球面形状を呈し、スライドブロック４３ｂには、その先端部４５ｄの形状に対応する受け座４３ｃが固定されている。従って、送り出し機構４５を用いて、容易に上部ガイドローラ支持台４３の位置を調整して、ガイドローラ４２のローラ面４２ａの位置、すなわち、ガラス基板２１の搬送基準面１３を設定可能になっている。なお、スライドブロック４３ｄの側面には、スライドブロック４３ｄに形成されたねじ孔を介して、スライドブロック４４ｂに当接することにより、上部ガイドローラ支持台４３と下部ガイドローラ支持台４４とを固定する固定ねじ機構４６が２か所に設けられている。なお、上部ガイドローラ支持台４３の固定位置の調整は、一方の固定用ブロック４５ｂに取付けされた小型ダイヤルゲージ４７を利用して行われる。
In the
（塗着部）
図２８に塗着部５１の構成図を示す。
(Coating part)
FIG. 28 shows a configuration diagram of the
この図において、ガラス基板２１の搬送経路の上流側から下流側に向かって、いずれもステンレス製のドクタースキージ５３、ドクターローラ５４、液供給ローラ５２および液供給ローラ５２の装着液除去手段としてのスキージ５２０が配列されている。ここで、液供給ローラ５２は、図２８に向かって時計回りに回転しており、下方の一点鎖線で示す位置に液貯留槽９１が配置された状態で、液供給ローラ５２のローラ面５２ａが着色レジストに浸漬したまま回転することにより、着色レジストを上方に向けて掻き上げするようになっている。
In this figure, a
また、液供給ローラ５２の側方位置では、ドクターローラ５４が同方向に回転しており、そのローラ面５４ａは液供給ローラ５２のローラ面５２ａと所定の離間距離ｄ12を隔てている。このため、液供給ローラ５２によって掻き上げされた着色レジストのうちの一部が、ローラ面５２ａ側から取り除かれて、ローラ面５４ａ側に移動し、離間距離ｄ12に対応する量の着色レジストのみが上方に向けて略定量供給されるようになっている。
Further, the lateral position of the
さらに、ドクターローラ５４の側方位置には、ドクタースキージ５３が近接配置されており、ローラ面５４ａの側に移動してきた着色レジストは、そこから掻き取りされて、液貯留槽９１内部に落下するようになっている。ここで、ドクタースキージ５３の先端部５３ａは、ドクターローラ５４のローラ面５４ａと所定の離間距離ｄ13を隔てているため、掻き取りされる着色レジストはローラ面５４ａに付着していた量の一部であるが、ローラ面５４ａに付着したまま上方へ供給される着色レジスト量は、離間距離ｄ13によって規定され、略定量化されているので、全体として液供給ローラ５２の上方に供給される着色レジスト量は略定量化されている。ここで、ドクタースキージ５３の先端部５３ａとローラ面５４ａとを接触状態に配置して、ローラ面５４ａから全量の着色レジストを掻き取りする方法もあるが、接触状態で相対移動させると、移動動作及び磨耗等により接触状態が変化して、着色レジストの供給量が変化してしまうので、この配置構造を採用している。なお、ドクタースキージ５３の背面側に示されているのが、上流側ワークガイド部４１の最終端側のガイドローラ４２であり、液供給ローラ５２の下流側に示されているのが、下流側ワークガイド部６１のガイドローラ６２であり、上流側ワークガイド部４１から搬送されてくるガラス基板２１は、その被塗着面２１ａがガイドローラ４２のローラ面４２ａに位置規定された状態で、塗着部５１を通過して、ガイドローラ６２の側へ移動していく。ここで、いずれのガイドローラ４２，６２も塗着部５１に接近配置されているので、ガラス基板２１の搬送姿勢が変わることを抑制している。また、ガイドローラ４２及びガイドローラ６２のローラ面の高さ位置は、これらのローラ面によって形成されるガラス基板２１の搬送基準面１３が、液供給ローラ５２のローラ面５２ａと所定の間隔ｄ11、すなわち、後述するように、着色レジストの液溜まり層をガラス基板２１と液供給ローラ５２のローラ面５２ａとの間に形成可能な間隔ｄ11をもつように設定されている。
Further, a
次に、ドクタースキージ５３の構造を、図２８に加えて図２９Ａ，２９Ｂも参照して、説明する。
Next, the structure of the
図２９Ａはドクタースキージ５３の平面図であり、図２９Ｂはドクターローラ５４に対するドクタースキージ５３の配置位置を示す平面図である。
FIG. 29A is a plan view of the
これらの図において、ドクタースキージ５３は、ドクターローラ５４の幅と略同幅の先端部５３ａと、この先端部５３ａが連結され、途中位置より幅が狭まっている支持片５３ｂと、この支持片５３ｂがねじ止めされて固定され、その狭い側の幅と略同幅の支持片５３ｃとで構成され、この支持片５３ｃがドクタースキージ５３の石定盤１１ｂ側への固定部になっている。このように、ドクタースキージ５３の基端側の幅が狭くなっており、この幅が狭い基端側の両側に上流側ワークガイド４１の終端側のガイドローラ４２を配置して、ガイドローラ４２から下流側ワークガイド６１に向けて、ガラス基板２１の姿勢を変動させることなく、これを受渡し可能な構造にしている。ここで、先端部５３ａは先端縁に向けて薄くなるように上面が傾斜面になっており、また、支持片５３ｃは、その先端側が先端縁に向けて薄くなるように下面が傾斜面になっている。これらの先端縁のうち先端部５３ａの先端縁が、支持片５３ｃの先端縁からせりだすように固定されている。
In these figures, the
かかる構成のドクタースキージ５３は、図２８に示すように、支持片５３ｃがねじ止めされた固定片５５を介して、石定盤１１ａの側から立ち上げされた支持材１１ｃ，１１ｄに固定されている。この固定片５５には、丸穴５５ａと位置調整用の長穴５５ｂとが形成されており、この丸穴５５ａに取付けされた固定軸５５ｃと、長穴５５ｂに取付けされた固定軸５５ｄとによって支持材１１ｄに固定されており、固定軸５５ｄを回転中心として、長穴５５ｂに対する固定軸５５ｃの固定位置を調整することによって、ドクタースキージ５３の取付け姿勢を変えて、その先端部５３ａとドクターローラ５４のローラ面５４ａとの離間距離ｄ13を調節することが可能になっている。
As shown in FIG. 28, the
なお、ドクタースキージの構造としては、図３０Ａ，３０Ｂに示す構造のものを採用してもよい。 The structure of the doctor squeegee may be the structure shown in FIGS. 30A and 30B.
図３０Ａは別のドクタースキージの構造を示す平面図、図３０Ｂはこのドクタースキージを配置した場合の側面図である。 FIG. 30A is a plan view showing the structure of another doctor squeegee, and FIG. 30B is a side view when this doctor squeegee is arranged.
これらの図に示すように、ドクタースキージ５６は、その先端側が平板部片５６ａになっており、この平板部片５６ａの先端面がドクターローラ５４のローラ面に対し所定の離間距離ｄ13をもって対向するようになっている。これにより、掻き取りした着色レジストを、確実に落下させることができる。このドクタースキージ５６の位置調整機構は、ドクタースキージ５６の基端側５６ｂに設けられた長穴５６ｃと、この長穴５６ｃに取付けされた締結ボルト５７と、ドクタースキージ５６の後端にヘッド５８ａが当接するマイクロメータ５８と、このマイクロメータ５８を支持する支持部片５９ａ及びドクタースキージ５６を支持する支持部片５９ｂの間に配置されたスプリング５９ｃとによって構成されている。かかる構成のドクタースキージを採用すると、ドクタースキージ５６とドクターローラ５４との離間距離の設定にマイクロメータ５８を利用しているので、調整が容易である。さらに、ドクタースキージ５６とドクターローラ５４とを、相対的に反復横移動させるとドクターローラ５４のローラ面上の着色レジストに縞などの厚さむらの発生を防止することもできる。この機構は、後述するドクターローラ５４と液供給ローラ５２との関係に対しても応用できる。
As shown in these figures, the
次に、ドクターローラ５４の構造を、図３１及び図３２を参照して、説明する。
Next, the structure of the
図３１はドクターローラ５４、液供給ローラ５２及びそれらの駆動系の平面図、図３２はそれらの上流側からの側面図である。
FIG. 31 is a plan view of the
これらの図において、ドクターローラ５４は、ガラス基板２１と略同幅の平滑面を有するローラ面５４ａを有し、その両軸端はガラス基板２１の搬送経路１１ｃの両側に配置されたフレーム１１ｅ，１１ｆ上に固定された軸受５４ｂ，５４ｃに支持され、一方の軸端の先端側に固着されたプーリ５４ｄは、回転タイミングベルト５４ｅを介してドクターローラ駆動系１４に接続されている。このドクターローラ駆動系１４は、駆動モータ１４ａの出力軸１４ｂに固着されたプーリ１４ｃに回転タイミングベルト５４ｅが接続された構成を有している。なお、ドクターローラ５４の固定位置の調整は、ドクターローラ５４の軸端にヘッドが当接するマイクロメータ５４ｆを利用して行われる。
In these figures, the
次に、液供給ローラ５２の構造も、図３１及び図３２を参照して、説明する。
Next, the structure of the
これらの図において、液供給ローラ５２のローラ面５２ａは、ガラス基板２１と略同幅のローラ面５２ａを有し、その表面は平滑面になっている。その両軸端は、軸受５４ｂ，５４ｃより外側位置でフレーム１１ｅ，１１ｆ上に固定された軸受５２ｂ，５２ｃに支持され、一方の軸端に先端側が連結器５２ｄを介して液供給ローラ駆動系１５に接続されている。この液供給ローラ駆動系１５は、駆動モータ１５ａの出力軸１５ｂが連結器５２ｄに連結された構成を有している。ここで、液供給ローラ５２の幅は、ガラス基板２１の幅に比して狭いため、塗着領域の外縁領域（マージナルゾーン）に過剰な塗着液が付着しないので、塗着面全体を利用でき、材料効率がよい。
In these drawings, the
次に、液供給ローラ５２の表面の着色レジストを除去するためのスキージ５２０について説明する。
Next, the
スキージ５２０は、図２８に示すように、塗着部５１の下流側に配置され、その先端５２０ａが液供給ローラ５２のローラ面５２ａに接触する状態で設けられている。スキージ５２０の構成およびその支持手段は、前記ドクタースキージ５３の場合と基本的には同じであるため、その詳細な説明を省略する。すなわち、スキージ５２０は、図２９Ａに示すドクタースキージ５３と同様のものを用いることができ、また、スキージ５２０の支持構造としては、図２８に示す構造と同様のものを用いることができる。
As shown in FIG. 28, the
このように、塗着部５１の下流側において、液供給ローラ５２のローラ面５２ａにスキージ５２０を接触させて設けることにより、液供給ローラ５２の表面５２ａに付着したレジストを液貯留槽９１の上流側で除去することができる。その結果、液貯留槽９１内の着色レジストに浸漬される直前のローラ面５２ａの状態を常に均一にすることができる。なお、スキージ５２０による塗着液の除去操作によっても、供給ローラ５２のローラ面５２ａ上の着色レジストを完全に除去することは不可能であるが、ここで重要なことは液貯留槽９１内に浸漬される液供給ローラ５２の表面状態を均一にしておくことである。このように液供給ローラ５２の表面を均一にしておくことにより、液貯留槽９１内を通過して新たな塗膜を形成する際に、前回のサイクルによって形成された塗膜の影響をほとんど受けないために、ドクターローラ５４によって正確に制御された膜厚の塗層をガラス基板２１の搬送経路に向けて供給することができる。
As described above, by providing the
このスキージ５２０を構成する材質としては、例えばステンレスおよびポリスチレンを好適に用いることができる。ステンレスとしては、例えばＳＵＳ３０４を好ましく用いることができる。前記液供給ローラ５２は、通常ステンレスによって形成されているため、スキージ５２０をステンレスで形成した場合には、両者の接触性が良好であって、液供給ローラ５２の表面の着色レジストを確実に除去することができる。しかし、例えば５０時間以上の長時間に亘ってステンレス製スキージを使用していると、液供給ローラの表面を傷付けることがある。この傷は微小なものであるが、ガラス基板上に形成された塗膜を観察すると、ガラス基板の搬送方向に平行な筋状の膜厚むらが現れることが判った。この塗膜の膜厚差は数百オングストローム程度であるが、色によっては透過光で確認できるものである。
As a material constituting the
このような問題を解消するためには、スキージ５２０の材質としてステンレスより硬度の小さいポリスチレンを用いることが好ましい。ポリスチレンは、ステンレスよりも柔らかいために液供給ローラ５２に対する接触性がより良好であり、長時間の使用にも耐え得るものであった。しかし、ポリスチレンを用いたスキージにおいては、衝撃等によってその一部が欠けやすく、例えば液供給ローラに巻き込まれたガラスの微小片によって刃先が欠けてしまうことがある。このような、ステンレス製スキージ或いはポリスチレンスキージの有する問題を低減するためには、頻繁に部品交換することが望ましい。
In order to solve such a problem, it is preferable to use polystyrene having a lower hardness than stainless steel as a material of the
なお、スキージ５２０を用いた場合には、以下にのべるような不都合が生ずる。すなわち、図３５に示すように、スキージ５２０によって掻きとられた着色レジストＲ１は液供給ローラ５２のローラ面５２ａとスキージ５２０とによって形成される空間に滞留し、液供給ローラ５２の端部から下の液貯留槽９１に落下する。このとき、滞留した着色レジストＲ１は、液供給ローラ５２の中央部と端部とではその滞留量がことなる。そのため、厳密にいえば、液供給ローラ５２の表面に残留したレジストの膜厚が部分的にことなり、これが次サイクルの塗着工程におけるレジストの転写量の違いとなって現れる。その結果、ガラス基板におけるレジスト塗布部分の両端部が中央部より膜厚が大きくなってしまうという問題を生ずる。この膜厚差は大変微小なものであるが、極めて薄い塗膜を作る際には膜厚の均一性を損なうことがある。
When the
次に、上述したスキージ５２０の問題点を解消した塗着液除去手段の他の構成例について説明する。
Next, another configuration example of the coating liquid removing unit that solves the problem of the
図３６は塗着液除去手段の他の構成例である除去ローラ５３０の配置状態を示し、図３７は前記除去ローラ５３０の要部を部分的に示す平面図である。
FIG. 36 shows an arrangement state of a removing
除去ローラ５３０は、図３８にも示すように、例えばステンレスＳＵＳ３０４から形成されるシャフト５３２と、このシャフト５３２の外側に巻き付けられた被覆層５３４とから構成されている。被覆層５３４を構成する材料としては、液供給ローラ５２との長時間の接触にも耐え得る十分な耐摩耗性並びに着色レジストの溶媒に対する耐性のあることが必要である。着色レジストの溶媒としては、ＭＮＰ、ＩＰＡ、エチルアルコール、メチルアルコール、γ−ブチロラクトン、ＥＣＡ、シクロヘキサノン、キシレン、酢酸ブチルなどの有機系溶剤、或いは水、酢酸、水酸化カリウム、アミノシランなどの水系溶剤が知られている。これらの有機溶剤や、酸，アルカリにも十分な耐性があるものを選択するために様々な材質について試験を行った結果、被覆層５３４を構成する材料としては、シリコンゴム、ニトリルゴムおよびフッ素ゴムが良好であることが判った。
As shown in FIG. 38, the removing
また、除去ローラ５３０の両端には、図３７に示すように、液供給ローラ５２の端部に接する状態で液溜め調整部５４０（一方のみ図示する）が設けられている。この液溜め調整部５４０は、図３９Ａ，図３９Ｂにも示すように、シャフト５３２を挿通する挿入穴５４４を有する装着部５４２と、この装着部５４２の側方に延設され除去ローラ５３０の端面に当接可能な液受部５４６とを有している。液受部５４６には、液供給ローラ５２と除去ローラ５３０との間に溜まった着色レジストＲ２を受ける溝部５４８が設けられている。この溝部５４８には、上面においては供給ローラ５２側に向けて幅が広く形成された着色レジストの受部５４８ａが形成されている。この受部５４８ａには所定量の着色レジストが溜まるように設計されている。また、前記装着部５４２には、液溜め調整部５４０を固定するためのネジの連結部５５０が設けられている。
Also, at both ends of the removing
このような液溜め調整部５４０を設けることにより、図３７に示すように、液供給ローラ５２のローラ面５２ａと、除去ローラ５３０とによって形成される空間内に滞留する着色レジスト量を液供給ローラ５２の幅方向に沿って均一にすることができるため、液供給ローラ５２のローラ面５２ａを均一な状態にすることができる。
By providing such a liquid
液溜め調整部５４０の材質としては、成形が容易であること、液供給ローラ５２との摩擦によってこれを損傷しないこと、耐溶剤性があること、およびごみの発生が少ないことなどの条件を考慮すると、超高分子量ポリエチレン或いはテフロン樹脂などが好ましく用いられる。
The material of the liquid
前記除去ローラ５３０は、図４０に示すように、前記液供給ローラ５２およびドクターローラ５４と同様にその両軸端は軸受け５３０ｂ，５３０ｃによって支持され、図示しないモータによって回転駆動されうる。そして、除去ローラ５３０は液供給ローラ５２に対して所定の押圧力で接するように配置されている。除去ローラ５３０を液供給ローラ５２に圧接することにより、両者の接触面積が増大し、液供給ローラ５２のローラ面５２ａ上の着色レジストをむらなく掻き取ることができる。
As shown in FIG. 40, both ends of the
この場合、除去ローラ５３０は、液供給ローラ５２に対してどの部分においても均一の力で押し付けられることが重要である。
In this case, it is important that the removing
また、図３６に示すように、ドクターローラ５４および除去ローラ５３０には、それぞれクリーニングロール５６０および５５０を設けることが好ましい。このようなクリーニングロール５６０，５５０を設けることにより、ドクターローラ５４並びに除去ローラ５３０上のレジストを均一に掻き取る事ができ、液供給ローラ５２のローラ面５２ａ１上の塗膜の均一性をさらに高めることができる。
Further, as shown in FIG. 36, it is preferable to provide
さらに、液供給ローラ５２側の塗着液除去手段としては、ガラス板などの平板部材を用いることもできる。このような平板部材およびその支持構造は、図３０Ａおよび図３０Ｂに示すドクタースキージ５６およびその位置調整機構を採用することができる。ガラス製の平板部材は、例えばレジストの溶媒がゴムを腐蝕するような有機溶剤である場合に好適である。また、平板部材はガラス基板２１と同じ材質のものを用いるとよい。
Further, as the coating liquid removing means on the
（下流側ワークガイド部）
下流側ワークガイド部６１は、図１９及び図２０に示すように、塗着部５１の下流側に配置されており、搬送経路１１ｃの両側にそれぞれ配列されたガイドローラ６２と、これらのガイドローラ６２のローラ面が所定の高さに設定可能な高さ位置調整機構、すなわち、ガイドローラ６２の偏芯軸を利用したガイドローラ６２個々に対する高さ調整機構、及びこれらのガイドローラ支持台６３を利用したガイドローラ６２に対する一括高さ調整機構とを有している。ここで、ガイドローラ６２及び支持台６３等、下流ワークガイド６１の主要部は、図２５〜図２７に示した上流側ワークガイド部４１と同様の構成になっているので、その説明を省略する。
(Downstream work guide)
As shown in FIGS. 19 and 20, the downstream
（ワーク排出部）
図１９及び図２０に示すように、本例の成膜装置１１においては、ワーク排出部７１は、ガラス基板２１の搬送経路の最下流側に配置されており、ここから、成膜処理されたガラス基板２１が排出機構によって、成膜装置１１から次の工程へ排出される。ここで、成膜装置１１から排出される直前に、ガラス基板２１の先端側または後端側に当接して、そこに付着した過剰な着色レジストを除去する液切り機構７２が配置されている。この液切り機構の構成を図４１及び図４２に示す。なお、排出機構については、公知の機構を利用できるので、その図示及び説明は省略する。
(Work discharge section)
As shown in FIGS. 19 and 20, in the
図４１は液切り機構の正面図、図４２はその側面図である。 FIG. 41 is a front view of the liquid draining mechanism, and FIG. 42 is a side view thereof.
これらの図において、液切り機構７２は、石定盤１１ｂ側に固定されたシリンダ機構７２ａ（液切り部材移動手段）と、その先端側に固定されている支持板７２ｂと、この支持板７２ｂの両端から上方に向けて立ち上げされたローラ受け板７２ｃ，７２ｄと、これらのローラ受け板７２ｃ，７２ｄによって軸端が支持されている液切りローラ７３（液切り部材）とを有している。ここで、一方のローラ受け板７２ｄの途中位置と、支持板７２ｂの途中位置から立ち上げされた支持片７２ｅとには、それぞれ軸受７４ａ，７４ｂが取り付けされており、これらの軸受７４ａ，７４ｂによって伝達軸７４ｃが支持されている。この伝達軸７４ｃの軸端には、段差プーリ７４ｄが固着されており、図４２に示すように、この段差プーリ７４ｄの一方の段差面と、液切りローラ７３の軸端に固着されたプーリ７３ｂとの間には回転タイミングベルト７３ｃが張設されている一方、段差プーリ７４ｄの他方の段差面と、液切りローラ駆動モータ７５の出力軸７５ａに固着されたプーリ７５ｂとの間にも回転タイミングベルト７５ｃが張設されており、液切りローラ７３のローラ面７３ａは回転しながらガラス基板２１の後端側、及び必要に応じて先端側に接触可能になっている。さらに、この液切りローラ７３のローラ面７３ａに対しては、図４３に示すドクタースキージ７６が配置され、液切りローラ７３のローラ面７３ａに付着した着色レジストを除去可能になっている。なお、このドクタースキージ７６も、図２９Ａ及び図２９Ｂに示したドクタースキージ５３と同様に、液切りローラ７３のローラ面に対応した幅を有する先端部７６ａと、その幅より狭い幅の基端側たる固定部７６ｂとを有し、この固定部７６ｂを介して、液切りローラ７３と先端部７６ａとの間が所定の離間距離に調整されて、固定される。なお、ドクタースキージ７６に代えて、またはドクタースキージ７６に加えて、吸着パッドなどのクリーニングパッドを設けてもよい。
In these figures, the
かかる構成の液切り機構７２は、その上方位置にガラス基板２１の後端部、必要に応じて先端部が位置したときに、そこに接触し、後端部または先端部の過剰な着色レジストを除去するが、その他の面には、接触しないようになっている。
When the rear end portion of the
すなわち、液切り処理を行う場合には、ガラス基板２１はシリンダ機構７２ａによって搬送基準面１３にまで上昇してくるが、この液切り処理が不必要なときには、その搬送経路１３から下方位置に退避するようになっている。
That is, when the liquid draining process is performed, the
（液貯留槽及び配管系）
着色レジストが貯留される液貯留槽及び配管系を、図４４〜図４６を参照して、説明する。
(Liquid storage tank and piping system)
The liquid storage tank and the piping system in which the colored resist is stored will be described with reference to FIGS.
図４４は液貯留槽の正面断面図、図４５はその側面断面図、図４６は配管系の概略図である。 FIG. 44 is a front sectional view of the liquid storage tank, FIG. 45 is a side sectional view thereof, and FIG. 46 is a schematic diagram of a piping system.
これらの図において、液貯留槽９１は、下面が昇降機構９２に接続された槽受け台９３の上に載置されて使用される直方体容器であり、その内部は、液供給ローラ５２のローラ面５２ａが浸漬して、着色レジストが供給される液供給部９１ａ（第１の貯留部）と、ドクターローラ５４及びドクタースキージ５３の下方位置で落下してくる着色レジストを回収する液回収部９１ｂ（第２の貯留部）とに区画されている。ここで、昇降機構９２は、石定盤１１ｂ側に固定されたシリンダ機構９２ａと案内軸９２ｂ，９２ｃを備える。また、液供給部９１ａには供給口９１ｃが形成されている一方、液回収部９１ｂには液排出口９１ｄが形成されている。さらに、液供給部９１ａの内部には、供給口９１ｃに接続された管状のノズル９１ｅが配置されており、その側面に形成された噴出孔から液供給部９１ａの各部位で着色レジストが補給され、液供給部９１ａの内部の着色レジストの成分の均質化を図ると共に、着色レジストの波立ちを抑えながらの補給を実現している。そして、液排出口９１ｄに接続された配管経路９４ａは、不必要な溶媒成分を蒸発を避けるために冷却槽９５内に設置されている液貯蔵タンク９６に接続されており、この液貯蔵タンク９６からは、ベローズポンプ９７（圧送手段）などの高圧送液手段を介して供給口９１ｃに到る配管経路９４ｂが配置されている。さらに、この配管経路９４ｂにおけるベローズポンプ９７と供給口９１ｃとの間には、着色レジスト内の夾雑物、例えば、先に使用したときに生成した着色レジストの固形物等を除去するためのフィルタ９８が介挿されており、このフィルタ９８によって着色レジストを再生して再使用することが可能になっている。
In these figures, a
なお、ここで使用した着色レジストの場合には、保管温度が約５℃が保管温度であり、保管状態からすぐに使用できるように、冷却槽９５の設定温度も５℃になっている。このため、使用中の溶剤成分の揮発も防止され、安定な成膜を実現できる。
In addition, in the case of the colored resist used here, the storage temperature is about 5 ° C., and the set temperature of the cooling
（成膜動作）
かかる構成の成膜装置１１の成膜動作を、図４７〜図４９に示すフローチャート、及び図５０Ａ〜図５０Ｅに示す工程断面図を参照して、説明する。
(Deposition operation)
The film forming operation of the
この成膜装置１１においては、ガラス基板２１の搬送動作をステップ毎に手動及び自動のいずれでも処理できるようになっているが、自動処理の場合について説明する。なお、液貯留槽９１は、その昇降機構９２によって、すでに上方位置にセットされており、液貯留部９１ａ内部の着色レジストには液供給ローラ５２のローラ面５２ａが浸漬している状態にある。
In the
まず、ステップＳＴ１において、処理モードを自動処理に設定すると、ローラポンプ９７，液供給ローラ５２，ドクターローラ５４，液切りローラ７３の各駆動モータが回転動作を開始する（ステップＳＴ２〜ステップＳＴ５）。これにより、図５０Ａに示すように、液供給ローラ５２のローラ面５２ａによって、着色レジストが掻き上げされた後、ドクターローラ５４によって掻き落とされ、それらの離間距離ｄ12に対応する量の着色レジストのみが上方に供給される。なお、ドクターローラ５４の側に付着した着色レジストは、次にドクタースキージ５３によって掻き落としされて、その離間距離ｄ13に対応した量の着色レジストのみが上方に供給される結果、液供給ローラ５２のローラ面５２ａ周囲には、一定厚さの着色レジスト層が形成された状態にある。
First, in step ST1, when the processing mode is set to automatic processing, the drive motors of the
また、液貯留槽９１の上流側でスキージ５２０によって液供給ローラ５２のローラ面５２ａに付着した着色レジストが掻き落とされるため、液貯留槽９１に浸漬する前のローラ面５２ａ２の状態を常に均一にすることができ、この作用によって掻き上げ側のローラ面５２ａ１の表面に形成される着色レジスト層の均一性が向上する。
Further, since the colored resist adhered to the
次に、ステップＳＴ６において、ワーク排出部７１にガラス基板２１がないことを確認した後、搬送部駆動モータ８２ｆが動作を開始して、各スライダ８３ａ，８３ｂ，８３を横移動させて、チャック板８６を、ワーク供給ステージ３１の直上位置にまで移動させた後、エアシリンダ機構８４ｂが作動して、チャック板８６が下降する（ステップＳＴ７及びステップＳＴ８）。ここで、吸着センサが、チャック板８６とガラス基板２１と相対位置を検出し（ステップＳＴ９）、チャック板８６の吸着面８６ａがガラス基板２１に面接触状態になったことを確認できたとき、チャック板８６の内側を真空吸引して、その吸着面８６ａでガラス基板２１を真空チャックして保持した後に、チャック板８６は上方へ移動する（ステップＳＴ１０及びステップＳＴ１１）。
Next, in step ST6, after confirming that there is no
次に、ステップＳＴ１２において、チャック板８６を上流側ワークガイド部４１まで横搬送して、その位置で、ソフトタイマーに基づいて振動が治まるまで停止した後に、チャック板８６を下降させる（ステップＳＴ１３及びステップＳＴ１４）。ここで、ガラス基板２１は、その両端が、ガイドローラ４２のローラ面４２ａ（搬送基準面１３）に弾接状態として、位置規定される。この状態でも、ステップＳＴ１５において、振動が治まるまで停止した後、チャック板６８は、ガラス基板２１をガイドローラ４２のローラ面４２ａに位置規定した状態のまま、それを塗着部５１に向けて低速度で横搬送する（ステップＳＴ１６）。ここで、ステップＳＴ１７において、位置決めセンサがガラス基板２１に所定位置まで搬送されてきたことを確認できた時点から、ガラス基板２１を、その先端部が液供給ローラ５２の直上に位置するまでの距離を移動させた後、ガラス基板２１を所定時間停止させる（ステップＳＴ１９）。
Next, in step ST12, the
ここに、図５０Ｂに示すように、液供給ローラ５２のローラ面５２ａ周囲には、着色レジスト層が形成されており、その表面側にガラス基板２１が接触するように、ガラス基板２１の搬送基準面１３はローラ面５２ａから所定の離間距離ｄ11を隔てている。従って、ガラス基板２１が、液供給ローラ５２の上方位置を停止することなく通過していくと、その被塗着面２１ａの先端側２１ｂが完全に着色レジストに濡れた状態になるまでの遅れ時間に起因して、ガラス基板２１の幅方向に着色レジストが濡れない領域が発生してしまう。そこで、ステップＳＴ１９において、所定時間停止させると、図５０Ｃに示すように、着色レジストは、その表面張力によってガラス基板２１と液供給ローラ５２との隙間全体に行き渡って、ガラス基板２１の先端部２１ｂ全域が着色レジストによって濡れた状態とし、この先端側２１ｂ全域に予備塗着層を形成することができる（予備塗着層形成工程）。
Here, as shown in FIG. 50B, a colored resist layer is formed around the
次に、ステップＳＴ２０において、ガラス基板２１を、さらに下流側ワークガイド部６１に向けて移動させ、液供給ローラ５２上を通過させる。
Next, in step ST <b> 20, the
ここで、図５０Ｄに示すように、搬送基準面１３とローラ面５２ａとの離間距離ｄ11は、搬送中のガラス基板２１とローラ面５２ａとの間に、着色レジストの液溜まり層２２ａが形成された状態を保持可能に設定されており、また、ガラス基板２１の搬送速度及び液供給ローラ５２による液供給量は、着色レジストが途切れない速度に設定されている。従って、着色レジストは、ローラコータ法等の転写成膜法と異なり、液溜まり層２２ａは無圧状態に近く、着色レジスト層は、その表面張力によって先端側２１ｂの予備塗着層２２ｂから展開されて、塗着層２２ｃがガラス基板２１の終端側へ拡張される。すなわち、図５０Ｅに示す通過後のガラス基板２１の成膜された層は、塗布膜、転写膜というより拡張展開膜として成膜される。ここで、液溜まり層２２ａは十分厚く、その剪断面の形成位置は、ローラ面５２ａ側への付着力がほとんど及ばない位置に形成される。すなわち、剪断面の位置は、ローラ面５２ａ側への着色レジストの付着力の影響を受けず、剪断力、ガラス基板２１側への付着力、着色レジストの表面張力のバランスによって規定され、ローラ面５２ａの表面状態の変化は、拡張展開膜の膜厚さに影響を及ぼさないので、安定した成膜を実現できる。
Here, as shown in FIG. 50D, the distance d 11 between the
次に、ステップＳＴ２１において、下流側ワークガイド部６１の終端側で、位置検知センサがガラス基板２１が搬送されてきたことを確認したとき、液切りローラ７３がそのシリンダ機構７２ａによって上昇し、センサスイッチが作動する位置まで上昇して（ステップＳＴ２１ａ及びステップＳＴ２１ｂ）、ガラス基板２１の後端側２１ｃ及び先端側２１ｂに接触する。これにより、後端側２１ｃ及び先端側２１ｂに付着していた過剰な着色レジストが除去された後に、液切りローラ７３は下降していく（ステップＳＴ２１ｃ）。なお、通常の条件においては、先端側２１ｂに過剰な着色レジストが付着することがないので、上記の動作のうち先端側２１ｂへの液切りローラ７３の接触動作は省略される。
Next, in step ST21, when the position detection sensor confirms that the
次に、ステップＳＴ２２において、ガラス基板２１は移動し、下流側ガイドローラ６２のローラ面６２ａに支持された状態で、停止する（ステップＳＴ２３）。続いて、ステップＳＴ２４において、チャック板８６は、ガラス基板２１を保持した状態のまま、上昇し、振動が停止した後（ステップＳＴ２５）、ワーク排出部７１の直上まで移動し（ステップＳＴ２６）、ワーク排出部７１の直上で、振動が停止するまで待機する（ステップＳＴ２７）。その後に、ステップＳＴ２８において、チャック板８６は下降し、ここでも、振動が停止するまで待った後（ステップＳＴ２９）、ステップＳＴ３０において、チャック板８６の真空状態を解除して、排出機構に受け渡す。
Next, in step ST22, the
次に、ステップＳＴ２８において、振動が停止するまで、その状態で停止した後、チャック板８６は上昇していき、成膜動作が終了する。なお、以上のように成膜された着色レジストの塗着層に対しては、必要に応じて、ガラス基板２１の被着面２１ｂ側を上方に向けて放置するレベリング工程が行われた後、プリベーク、膜厚さ測定、露光、現像処理等、通常の工程が行われる。但し、この成膜装置によれば、液供給ローラ５２のローラ面５２ａは平滑面であるため、厚さばらつきは約０．１μｍにおさまるので、この値が許容できれば、レベリング工程は省略される。すなわち、ロールコータ法のコーティングローラの場合には、反転による塗着する塗着液量を確保するため、Ｖ字状などの凹凸を彫刻などにより形成するので、レベリング工程は必須であるが、本例において、レベリング工程は、要求される凹凸精度に応じて行われる性質のものである。
Next, in step ST28, after stopping in that state until the vibration stops, the
（第４の実施の形態の効果）
このように、成膜装置１１においては、ガラス基板２１の被塗着面２１ａを下方に向けて搬送し、この姿勢のまま成膜する。従って、上方から落下してくるゴミ、ゲバ等が付着することがないので、信頼性の高い膜を形成することもできる。また、成膜中、ガラス基板２１とローラ面５２ａとの間を一定の離間距離ｄ11を保ち、液溜まり層を形成したまま、成膜するため、着色レジストに、しごき等過剰な圧力を加えないので、材料変質や応力の残留、さらに微小な気泡の巻き込み等の問題が発生することもない。ここで、搬送動作中のガラス基板２１に対し、一定圧力を加えておくことは極めて困難であり、転写成膜法の膜厚さばらつきの原因になっているものであるが、本例の成膜装置１１を利用した張力展開成膜方法では、かかる圧力印加を必要としないので、安定した成膜を行うことができる。
(Effect of Fourth Embodiment)
As described above, in the
しかも、塗着層が形成される被塗着面に対しては、塗着液以外には接触しない非接触型の成膜方法であるため、成膜対象となり得る被塗着部材としては、ガラス基板２１のように被塗着面が平坦なものに限らず、凹凸を有するものであってもよい。すなわち、すでに被塗着面にカラーフィルタを構成する着色レジスト層が所定のパターンで形成されたガラス基板表面に対して、さらに着色レジスト層を形成する場合、配線層等がすでに形成されている半導体基板表面に対し、さらにフォトレジスト層を形成する場合等において、反転法では被塗着部材が塗着液側に加えられる圧力は、凹凸によって変動することが避けられないが、本例の張力展開成膜法では、もとより圧力を利用した成膜法ではなく、塗着液に濡らした状態で塗着層を拡張するため、被塗着面の凹凸に関係なく均一に成膜されるので、段差被覆性が良好である。しかも、被塗着面側を傷つけることもない。またスピンコータ法のように、塗着液が遠心力によって一方向に向けて展開されていく方法と異なり、方向性を有していないので、凸部の背後に筋状の模様が発生することもない。
In addition, since the coating surface is a non-contact type film forming method that does not come into contact with anything other than the coating liquid on the surface to be coated, the member to be coated is glass. The
例えば、図５１ＡにはＭＩＭ型パネル表示基板３０１の断面を、図５１Ｂには半導体装置３０２の断面を示すように、本例の成膜方法によれば、段差や凹凸の有無に係わらず、均一な厚さのオーバーコート層（表面保護層等）を形成でき、段差被覆性がよい。一方、スピンコート法の場合には、矢印で示す成膜方向性を有するので、それぞれに破線で示すように凸部の背後に極めて薄い層が形成されてしまう。また、図５１Ｃにガラス基板２１を先端側２１ｂからみた断面を示すように、ガイドローラとの重なり代を除いて、塗着層の厚さが一定になっている。従って、本例によれば材料の両端側まで利用することができる。一方、ロールコータ法などの反転成膜法によれば、破線で示すように、塗着面の両側に塗着層が厚いマージナルゾーン２１ｄが幅広く形成され、この領域は使用できない。
For example, FIG. 51A shows a cross section of the MIM type
次に上述した成膜装置１１を用いて実際に顔料分散型レジストをコーティングした例について説明する。
Next, an example in which a pigment-dispersed resist is actually coated using the above-described
ガラス基板２１の進行速度を１３．３ｍｍ、ドクターローラ５４の回転速度を５ｍｍ／秒、液供給ローラ５２とドクターローラ５４との間隔を１５０±１０μｍに設定した。なお、液供給ローラ５２の回転速度は目標とする膜厚に合わせて可変とされている。ガラス基板２１としては、厚さ１．１ｍｍ、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍのサイズのもので、コーニング社製７０５９、日本電気ガラス（株）製ＯＡ２、ＮＨテクノグラス（株）製ＮＡ４５を用いた。顔料分散型レジストとしては、フジハント（株）製のカラーモザイクシリーズ、日本合成ゴム（株）製のＪＣＲシリーズおよびその他数社のサンプルを用いた。その結果、全てのレジストについてコーティングが可能であり、その膜厚はプリベイク後で約１．０μｍであった。また、塗膜の膜厚分布は１０％以下に抑えることができた。さらに、従来のロールコーター法で発生していたような縦方向の筋状の膜厚むらや横方向の膜厚むら、或いは色むらが確認されなかった。また、塗膜の全体を見ると、コートを開始する側においてはガラス基板の端面から約２０ｍｍの領域では膜厚がやや薄くなる傾向があるが、それ以降は高い膜厚精度でレジスト層がコーティングがされていることを確認した。
The traveling speed of the
（第４の実施の形態の変形例）
上記第４の実施の形態において、被塗着部材の搬送方向は、液供給ローラの回転方向と同方向、すなわち、塗着液は被塗着部材の搬送方向に向けて供給されるものであったが、逆に、被塗着部材の搬送方向に向かって塗着液を供給するように、被塗着部材の搬送方向と、液供給ローラの回転方向とが逆方向のものであってもよい。この場合には、成膜装置１１において、搬送機構８１のシーケンスを変えて、被着部材を、一旦下流側ワークガイド部６１に搬送した後に、下流側から上流側に向けて、被塗着部材を搬送して、被塗着部材と液供給ローラの相対的な移動方法を変えてもよいが、図５３に示すように、塗着部８０１において、ドクターローラ８０２及びドクタースキージ８０３を液供給ローラ８０４に対し、被塗着部材の搬送方向の下流側に配列し、液供給ローラ８０４の回転方向を矢印Ｂで示す方向としてもよい。この場合、液供給ローラ８０４のレジストを除去するための塗着液除去手段８０５は液供給ローラ８０４より上流側に設けられる。なお、この成膜装置８００の他の部分の構成は、第４の実施の形態の成膜装置と同様であるため、その図示及び説明は省略する。
(Modification of Fourth Embodiment)
In the fourth embodiment, the transport direction of the member to be coated is the same as the rotation direction of the liquid supply roller, that is, the coating liquid is supplied in the transport direction of the member to be coated. However, conversely, even if the transport direction of the coating member and the rotation direction of the liquid supply roller are opposite, so that the coating liquid is supplied in the transport direction of the coating member. Good. In this case, in the
２ 被塗着部材、 ３ 塗着液、 ４ 塗着液供給手段、 ５ａ 予備塗着層、 ５ｂ 塗着層、 ６ 搬送手段、 １１ｃ 搬送経路、 ２１ ガラス基板、 ３１ ワーク供給ステージ、 ４１ 上流側ワークガイド部、 ４２、６２ ガイドローラ、 ４３ 上部ガイドローラ支持台、 ４４ 下部ガイドローラ支持台、 ５１ 塗着層、 ５２ 液供給ローラ、 ５３、５６、７６ ドクタースキージ、 ５４ ドクターローラ、 ５８ マイクロメータ、 ６１ 下流側ワークガイド部、 ６３ 支持台、 ７２ 液切り機構、 ７２ａ シリンダ機構、 ７２ｂ 支持板、 ７３ 液切りローラ、 ８２ａ、８２ｂ ガイドレール、８２ｇ 搬送部駆動モータ、 ８３ａ、８３ｂ スライダ、 ８４ａ 支持板、 ８４ｂ エアシリンダ、 ８６ チャック板、 ９１ 液貯留槽、 ９２ 昇降機構、 ９６ 液貯留タンク、 ９７ ベローズポンプ、 ９８ フィルタ、 １００ 支持体、 ２００ 着色層、 ２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ 画素、 ３００ ブラックマトリクス層、 ３００Ａ 突出層、 ４００ 保護層、 ５００ 透明導電層、 ５２０ スキージ、 ５３０ 除去ローラ、 ５３２ シャフト、 ５４２ 装着部、 ５４６ 液受部、 ５５０、５６０ クリーニングロール 2 coating member, 3 coating liquid, 4 coating liquid supply means, 5a preliminary coating layer, 5b coating layer, 6 transport means, 11c transport path, 21 glass substrate, 31 work supply stage, 41 upstream work Guide part, 42, 62 guide roller, 43 upper guide roller support, 44 lower guide roller support, 51 coating layer, 52 liquid supply roller, 53, 56, 76 doctor squeegee, 54 doctor roller, 58 micrometer, 61 Downstream work guide section, 63 support base, 72 liquid drain mechanism, 72a cylinder mechanism, 72b support plate, 73 liquid drain roller, 82a, 82b guide rail, 82g transport unit drive motor, 83a, 83b slider, 84a support plate, 84b Air cylinder, 86 chuck plate, 91 liquid Reservoir, 92 lifting mechanism, 96 liquid storage tank, 97 bellows pump, 98 filter, 100 support, 200 colored layer, 200A, 200B, 200C pixel, 300 black matrix layer, 300A projecting layer, 400 protective layer, 500 transparent conductive Layer, 520 squeegee, 530 removal roller, 532 shaft, 542 mounting part, 546 liquid receiving part, 550, 560 cleaning roll
Claims (1)
この透明導電層上に、レッド、グリーンおよびブルーの画素を所定のパターンで配列した着色層を形成する工程、
前記画素の相互間に配置されるように所定のパターンでブラックマトリクス層を形成する工程、を含み、
前記着色層および前記ブラックマトリクス層は顔料を含むレジスト層を露光することによってパターン化され、この露光工程において被露光層（レジスト層）とフォトマスクとが２００μｍ〜数ｍｍのギャップを介して配置されることを特徴とする液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造方法。 Forming a transparent conductive layer having a predetermined pattern on the support,
Forming a colored layer on the transparent conductive layer, in which red, green, and blue pixels are arranged in a predetermined pattern;
Forming a black matrix layer in a predetermined pattern so as to be arranged between the pixels,
The colored layer and the black matrix layer are patterned by exposing a resist layer containing a pigment. In this exposure step, a layer to be exposed (resist layer) and a photomask are arranged with a gap of 200 μm to several mm. A method for producing a color filter for a liquid crystal display.
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