JP2012185788A - Manufacturing method of color filter substrate with touch panel electrode, color filter substrate with touch panel electrode and transparent substrate having inner marker - Google Patents

Manufacturing method of color filter substrate with touch panel electrode, color filter substrate with touch panel electrode and transparent substrate having inner marker Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter substrate with a touch panel electrode by enabling easy and accurate positioning in providing the touch panel electrode composed of plural layers including a pattern and the color filter layer on mutually opposing side surfaces of a transparent substrate.SOLUTION: There is provided a method for forming a touch panel electrode on one surface of a transparent substrate and forming a color filter on the other surface. Before forming the touch panel electrode and the color filter, inner markers are formed inside the transparent substrate using a laser source. Then, the touch panel electrode and the color filter are formed with the inner markers as indices.

Description

本発明は、タッチパネル付き液晶表示装置等に用いられるタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板に関する。   The present invention relates to a color filter substrate with a touch panel electrode used for a liquid crystal display device with a touch panel and the like.

タッチパネルは、表示画面上の透明な面を操作者が指またはペンでタッチすることにより、接触した位置を検出してデータ入力できる入力装置の構成要素となるものであって、キー入力より直接的、かつ直感的な入力を可能とすることから、近年、液晶表示装置等の表示装置と組み合わせた入出力装置に多用されるようになってきた。   The touch panel is a component of an input device that allows the operator to touch a transparent surface on the display screen with a finger or a pen to detect a touched position and input data. In recent years, it has been widely used in an input / output device combined with a display device such as a liquid crystal display device.

タッチパネルの検出方式には、抵抗式、静電容量式、超音波式、光学式等多種あるが、中でも、可動部分を有しない静電容量式タッチパネルは、光学特性(透過率)が高く、耐久性や動作温度特性においても抵抗式より優れているため、特に車載用等の高信頼性用途に向けて開発が進んでいる。   There are various types of touch panel detection methods such as resistance type, capacitance type, ultrasonic type, optical type, etc. Among them, the capacitive type touch panel without moving parts has high optical characteristics (transmittance) and durability. In terms of performance and operating temperature characteristics, the resistance type is superior to that of the resistance type. Therefore, development is progressing especially for high reliability applications such as in-vehicle use.

静電容量式タッチパネルは、表面型と投影型とに大別でき、10型(25.4cmサイズ)以上の大型品に表面型が、携帯機器向けの6型以下の小型品に投影型が使われることが多い。静電容量式タッチパネル用の電極板として、複雑なパターンが不要で構造が単純な表面型は、透明基板と透明導電膜と簡単な端子電極パターンと絶縁膜とから成り、大型化し易いが、2点以上の接触点を同時に検知することは困難である。一方、静電容量式タッチパネル用の電極板の構造が、透明基板に第一の透明電極パターン層と第一の絶縁層と第二の透明電極パターン層と端子電極となる金属電極パターン層と第二の絶縁層との積層構造で、各層が一般にこの順に形成される投影型もある。投影型は、構造が複雑になり、小型用に適するが、2点以上の接触点を同時に検知することが可能である。   Capacitive touch panels can be broadly classified into surface types and projection types. The surface type is used for large products of 10 type (25.4 cm size) or more, and the projection type is used for small items of 6 types or less for portable devices. Often. As an electrode plate for a capacitive touch panel, a surface type that does not require a complicated pattern and has a simple structure is composed of a transparent substrate, a transparent conductive film, a simple terminal electrode pattern, and an insulating film. It is difficult to simultaneously detect contact points that are greater than or equal to a point. On the other hand, the structure of the electrode plate for the capacitive touch panel is such that the first transparent electrode pattern layer, the first insulating layer, the second transparent electrode pattern layer, and the metal electrode pattern layer serving as the terminal electrode are formed on the transparent substrate. There is also a projection type in which each layer is generally formed in this order in a laminated structure with two insulating layers. The projection type has a complicated structure and is suitable for a small size, but can detect two or more contact points simultaneously.

タッチパネル用電極板を作製するには、特に構造が複雑な静電容量式投影型の場合、透明基板上に順次形成される各層のパターン間の位置を正確に合わせることがとりわけ重要である。通常、フォトリソプロセスで露光機のアライメント機構により位置合わせを行う場合、また、印刷等における非露光系のプロセスで位置合わせを行う場合であっても、透明基材表面の先に形成された下の層のパターンを指標として、後から形成される上の層のパターン位置を決める。   In order to produce an electrode plate for a touch panel, in particular, in the case of a capacitive projection type having a complicated structure, it is particularly important to accurately align positions between patterns of layers sequentially formed on a transparent substrate. Usually, even when alignment is performed by an alignment mechanism of an exposure machine in a photolithographic process, or when alignment is performed by a non-exposure process in printing or the like, The pattern position of the upper layer to be formed later is determined using the layer pattern as an index.

一方、独立したタッチパネルを液晶表示装置等の前面に配置することによりパネル全体が厚くなることを回避するために、特許文献1に示すように、液晶表示パネルの観察側基板の外面と観察側基板の外面に配置された偏光板との間に、タッチパネル用の電極構造を設けることが提案されている。さらに、前記と同様の薄型化の効果を狙うとともに、製造工程の短縮を目的として、タッチパネル用電極板とカラー液晶表示装置に必須のカラーフィルタ基板とを一体部品として形成し、タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板として供給することも試みられている。   On the other hand, in order to avoid that the whole panel becomes thick by disposing an independent touch panel on the front surface of the liquid crystal display device or the like, as shown in Patent Document 1, the outer surface of the observation side substrate and the observation side substrate of the liquid crystal display panel are used. It has been proposed to provide an electrode structure for a touch panel between the polarizing plate disposed on the outer surface of the touch panel. Furthermore, in order to achieve the same thinning effect as described above and to shorten the manufacturing process, a touch panel electrode plate and a color filter substrate essential for a color liquid crystal display device are formed as an integral part, and a color filter with a touch panel electrode Attempts have also been made to supply it as a substrate.

前記タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を作るには、先ず、通常はガラスを用いる透明基板の一方の面に、前述の複数層からなるタッチパネル電極パターンを積層形成し、その後、透明基板の他方の面に、ブラックマトリクスパターンと各色の透明着色層パターンからなるカラーフィルタ層を形成する方法が一般的である。
上記タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を形成する場合の位置合わせのための指標としては、例えば、前記静電容量式投影型タッチパネル電極パターンの第1層目を金属膜
のパターニング工程として、同時にアライメントマークを形成する。以下の工程では、このアライメントマークを基準として、各層パターンを形成し、反対面のカラーフィルタ各層パターンも、カラーフィルタ形成時には裏面に位置することになる前記のアライメントマークを基準としてパターン形成することができる。
To make the color filter substrate with a touch panel electrode, first, a touch panel electrode pattern consisting of the above-mentioned multiple layers is laminated on one surface of a transparent substrate, usually using glass, and then on the other surface of the transparent substrate. A method of forming a color filter layer comprising a black matrix pattern and a transparent colored layer pattern of each color is generally used.
As an index for alignment when forming the color filter substrate with the touch panel electrode, for example, the first layer of the capacitive projection type touch panel electrode pattern is used as a metal film patterning step, and an alignment mark is simultaneously formed. Form. In the following steps, each layer pattern is formed using this alignment mark as a reference, and each layer pattern of the color filter on the opposite surface is also formed using the alignment mark as a reference that will be positioned on the back surface when forming the color filter. it can.

上記の例で、アライメントマークとパターニング対象の加工層とが互いに透明基板の反対側にある場合に、フォトリソグラフィ法において露光機でアライメントマークを読み取る際に、読み取りエラーが多発し易く、スムーズに製造工程を進めることが難しい。また、印刷等における非露光系のプロセスで位置合わせを行う場合であっても、位置合わせ視認精度が同一面内でのアライメントの場合に較べて、格段に難しくなる。
さらに、透明基板の異なる面に形成するパターンに対して、それぞれ同一面の基準マークを別個に設けて利用することにより、同一面内の複数層間のアライメントは改善されるものの、反対面の各パターン間での位置精度やトータルピッチを一元管理することができず、高い製造品質を得ることは困難である。
In the above example, when the alignment mark and the processing layer to be patterned are on the opposite side of the transparent substrate, when reading the alignment mark with an exposure machine in the photolithography method, reading errors are likely to occur frequently and manufacture smoothly. It is difficult to proceed with the process. Further, even when alignment is performed by a non-exposure process in printing or the like, the alignment visual recognition accuracy becomes much more difficult than in the case of alignment in the same plane.
Furthermore, by using the reference marks on the same surface separately for the patterns formed on different surfaces of the transparent substrate, the alignment between multiple layers on the same surface is improved, but each pattern on the opposite surface It is difficult to centrally manage the positional accuracy and total pitch between them, and it is difficult to obtain high manufacturing quality.

特開2008−9750号公報JP 2008-9750 A

本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、パターンを含む複数の層からなるタッチパネル電極とカラーフィルタ層とを透明基板の互いに反対側の表面に設けるにあたり、正確な位置合わせを簡単に可能にしてタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を提供することである。   The present invention is proposed in view of the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is that a touch panel electrode composed of a plurality of layers including a pattern and a color filter layer are arranged on opposite sides of a transparent substrate. It is to provide a color filter substrate with a touch panel electrode by easily enabling accurate positioning when it is provided on the surface.

上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、透明基板の一方の面にタッチパネル電極を形成し、他方の面にカラーフィルタを形成する方法であって、タッチパネル電極およびカラーフィルタの形成に先立って、レーザ光源を利用して透明基板の内部にインナーマーカーを形成し、該インナーマーカーを指標として、タッチパネル電極およびカラーフィルタを形成することを特徴とするタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法である。   As means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a method of forming a touch panel electrode on one surface of a transparent substrate and forming a color filter on the other surface. Prior to forming the color filter, an inner marker is formed inside the transparent substrate using a laser light source, and a touch panel electrode and a color filter are formed using the inner marker as an index. A method for manufacturing a substrate.

また、請求項2に記載の発明は、インナーマーカーとして、アライメントマークおよび位置精度管理用バーニアをそれぞれ複数箇所に設けることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法である。   According to a second aspect of the present invention, in the method for producing a color filter substrate with a touch panel electrode according to the first aspect, an alignment mark and a vernier for positional accuracy management are provided as a plurality of locations as inner markers. is there.

また、請求項3に記載の発明は、インナーマーカーを用いて、フォトリソグラフィ法により形成することを特徴とする請求項1または2に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法である。   The invention according to claim 3 is the method for producing a color filter substrate with a touch panel electrode according to claim 1 or 2, wherein the inner marker is used and formed by photolithography.

また、請求項4に記載の発明は、透明基板がガラス基板であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法により製造されるタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板である。   The invention according to claim 4 is the color filter substrate with a touch panel electrode manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the transparent substrate is a glass substrate.

また、請求項5に記載の発明は、透明基板の内部にインナーマーカーを有して、基板の表裏両面に形成する複数パターンの位置合わせ指標として該インナーマーカーを統一的に使用可能とすることを特徴とするインナーマーカーを有する透明基板である。   In addition, the invention according to claim 5 has an inner marker inside the transparent substrate, and makes it possible to use the inner marker uniformly as an alignment index of a plurality of patterns formed on both the front and back surfaces of the substrate. A transparent substrate having an inner marker as a feature.

本発明は、透明基板の内部にインナーマーカーを形成し、該インナーマーカーを共通の指標として、透明基板の互いに異なる面にタッチパネル電極とカラーフィルタを形成するので、表裏面のパターン間の正確な位置合わせを簡単に可能にして、優れた品質のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を提供することができる。   In the present invention, an inner marker is formed inside a transparent substrate, and the inner marker is used as a common indicator, so that touch panel electrodes and color filters are formed on different surfaces of the transparent substrate. The color filter substrate with a touch panel electrode of excellent quality can be provided by enabling the matching easily.

本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の構造例を説明するための部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic diagram for demonstrating the structural example of the color filter substrate with a touch-panel electrode of this invention. 本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の構造例を説明するための部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic diagram for demonstrating the structural example of the liquid crystal display device using the color filter substrate with a touch-panel electrode of this invention. アライメントマークによる位置合わせ方法を説明するための模式図であって、(a)は、アライメント方法の全体を示す斜視模式図、(b1)、(b2)は、各基板のマーク部をカメラで読み込む際の視野内の模式図、(c)は、読み込み画像のモニター画面での合わせ状態を示す模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the alignment method by an alignment mark, Comprising: (a) is a perspective schematic diagram which shows the whole alignment method, (b1), (b2) reads the mark part of each board | substrate with a camera. (C) is a schematic diagram showing the alignment state of the read image on the monitor screen. バーニアによる位置精度の管理方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the management method of the positional accuracy by a vernier.

以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
図2は、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の構造例を説明するための部分断面模式図である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a partial cross-sectional schematic view for explaining a structural example of a liquid crystal display device using the color filter substrate with a touch panel electrode of the present invention.

本例に示す液晶表示セル10の内部構造は、TN方式等の縦電界方式の液晶分子制御の方式であり、TFT(薄膜トランジスタ)を画素駆動素子としたアクティブマトリクス方式であり、かつ、TFTとは別の基板上にCF(カラーフィルタ)着色層を設けたCF貼り合わせ構造を表示しているが、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板が適用される液晶表示セルは、これに限定されない。本例では、第一の透明基板1の一方の面にブラックマトリクス3とカラーフィルタ着色層7を有し、それらを覆う絶縁層4と透明な対向電極12と液晶配向膜9とを形成して、液晶表示セル10の表示光15が出射される表示側基板とし、第二の透明基板2の一方の面に液晶駆動用回路(TFT素子および配線層)5と画素電極8と液晶配向膜9とを形成して、バックライト照明光14が入射されるバックライト側基板とし、表示側基板とバックライト側基板とのそれぞれの液晶配向膜9を対向させた間に液晶層11を挟んで、液晶表示セル10を構成するとともに、液晶表示セル10の外側の2平面に偏光層13を設けて用いることができる。   The internal structure of the liquid crystal display cell 10 shown in this example is a liquid crystal molecule control method of a vertical electric field method such as a TN method, an active matrix method using a TFT (thin film transistor) as a pixel driving element, and what is a TFT? Although a CF bonded structure in which a CF (color filter) colored layer is provided on another substrate is displayed, the liquid crystal display cell to which the color filter substrate with a touch panel electrode of the present invention is applied is not limited thereto. In this example, a black matrix 3 and a color filter coloring layer 7 are formed on one surface of the first transparent substrate 1, and an insulating layer 4, a transparent counter electrode 12 and a liquid crystal alignment film 9 are formed to cover them. A display side substrate from which the display light 15 of the liquid crystal display cell 10 is emitted, and a liquid crystal driving circuit (TFT element and wiring layer) 5, a pixel electrode 8, and a liquid crystal alignment film 9 are formed on one surface of the second transparent substrate 2. The backlight side substrate on which the backlight illumination light 14 is incident, and the liquid crystal layer 11 is sandwiched between the liquid crystal alignment films 9 of the display side substrate and the backlight side substrate, While constituting the liquid crystal display cell 10, the polarizing layer 13 can be provided on the two outer planes of the liquid crystal display cell 10.

本発明は、上記の液晶表示セル10の表示側基板にタッチセンサ機能を付設したタッチセンサ機能付き液晶表示装置を構成するにあたって、液晶表示セル10を完成させた後にタッチセンサ機能部分を外付けするのではなく、液晶表示セル10を完成させる前に、表示側基板を構成する第一の透明基板1のカラーフィルタ着色層7とは反対側の面に、上記タッチセンサ機能を付与するタッチパネル電極20を構成して、薄型の表示装置を組み立て工程を簡略化して製造することのできる部品として、タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を形成するものである。   In the present invention, when a liquid crystal display device with a touch sensor function in which the display side substrate of the liquid crystal display cell 10 is provided with a touch sensor function is configured, the touch sensor function portion is externally attached after the liquid crystal display cell 10 is completed. Instead, before the liquid crystal display cell 10 is completed, the touch panel electrode 20 that imparts the touch sensor function to the surface opposite to the color filter coloring layer 7 of the first transparent substrate 1 constituting the display side substrate. The color filter substrate with a touch panel electrode is formed as a component capable of manufacturing a thin display device by simplifying the assembly process.

図1は、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の構造例を説明するための部分断面模式図である。
本発明は、透明基板30の一方の面(本図では下側の面)にタッチパネル電極20を形成し、他方の面(本図では上側の面)にブラックマトリクス3とカラーフィルタ着色層7とを含むカラーフィルタを形成する方法であって、タッチパネル電極およびカラーフィルタの形成に先立って、レーザ光源を利用して透明基板30の内部にインナーマーカー31を形成し、該インナーマーカーを指標として、タッチパネル電極およびカラーフィルタの各
パターンを適正な位置に形成する。
FIG. 1 is a partial cross-sectional schematic view for explaining a structural example of a color filter substrate with a touch panel electrode of the present invention.
In the present invention, the touch panel electrode 20 is formed on one surface (the lower surface in the figure) of the transparent substrate 30, and the black matrix 3 and the color filter coloring layer 7 are formed on the other surface (the upper surface in the figure). In the method of forming the color filter including the touch panel electrode and the color filter, the inner marker 31 is formed inside the transparent substrate 30 using a laser light source, and the touch panel is used as an index by using the inner marker as an index. Electrode and color filter patterns are formed at appropriate positions.

透明基板30の内部にインナーマーカー31を設ける手段として、加工用のレーザ光源、例えば、Nd:YAGレーザやNd:YVOレーザ等のLD励起固体レーザが一般に用いられ、1064nmの波長を有する基本波または非線形光学結晶による波長変換を経た532nmの波長を有する第2高調波(SHGレーザ)や355nmの波長を有する第3高調波(THGレーザ)が使用できる。その他、大出力用として、COレーザも用いられる。 As a means for providing the inner marker 31 inside the transparent substrate 30, a laser light source for processing, for example, an LD-excited solid laser such as an Nd: YAG laser or an Nd: YVO 4 laser is generally used, and a fundamental wave having a wavelength of 1064 nm. Alternatively, a second harmonic (SHG laser) having a wavelength of 532 nm and a third harmonic (THG laser) having a wavelength of 355 nm that have been subjected to wavelength conversion by a nonlinear optical crystal can be used. In addition, a CO 2 laser is also used for high output.

レーザ光源からのスポット光を対象物としての透明基板の適正な位置に照射し、レーザ光の照射位置を、光源または基板の駆動により光源と基板との相対位置を変えることによって、任意に選んで描画することができる。上記の方法により、透明基板の特定点からの一定位置を規定するインナーマーカーを形成することができ、透明基板における原点として定めることもできる。   The spot light from the laser light source is irradiated to the appropriate position of the transparent substrate as the object, and the irradiation position of the laser light is arbitrarily selected by changing the relative position of the light source and the substrate by driving the light source or the substrate Can be drawn. By the above method, an inner marker that defines a certain position from a specific point of the transparent substrate can be formed, and can also be defined as the origin in the transparent substrate.

レーザ光により透明層の内部が加工されるメカニズムの詳細は不明であるが、対象物の材質および光学特性に応じて、特定波長のレーザ光の収束角度と焦点を調節することにより、一定の内部深さの点に「焼き付け」に相当する損傷または物性値の変化領域を作り出すことができる。レーザ加工後に、加工部に照明光を与えると、光散乱による白点の集合となって周囲の他の領域と異なる見え方をするため、全体を画像として捉えることができる。本加工方法では、透明基板内部の加工であるため、微細加工工程で問題となることの多いパーティクルの発生が全くない、クリーンマーキングとすることができる。   The details of the mechanism by which the inside of the transparent layer is processed by the laser light are unknown, but by adjusting the convergence angle and focus of the laser light of a specific wavelength according to the material and optical characteristics of the target, It is possible to create a damage or property value change region corresponding to “baking” at the depth point. When illumination light is given to the processing part after laser processing, it becomes a set of white spots due to light scattering and looks different from other surrounding areas, so that the whole can be captured as an image. In this processing method, since the processing is performed inside the transparent substrate, it is possible to obtain clean marking that does not generate any particles that often cause problems in the fine processing step.

上記透明基板30としては、無アルカリガラス等の透明性、平坦性、耐薬品性に優れたガラス基板を用いることが多く、厚さは0.5mmや0.7mm程度のものが多いが、限定されない。   As the transparent substrate 30, a glass substrate excellent in transparency, flatness, and chemical resistance such as alkali-free glass is often used, and the thickness is often about 0.5 mm or 0.7 mm. Not.

また、タッチパネル電極20として前記静電容量式投影型の場合には、多層パターンからなる複雑な構造を必要とする場合もあり、第一層には、例えばモリブデン−アルミニウム−モリブデンのサンドイッチ構造からなる金属パターンを用いて、後述の位置精度管理用のバーニアと称する精度管理マークも併せて複数箇所に形成し、該層の基板上での絶対位置をインナーマーカーに対して保証するとともに、以下の積層パターンとの精度管理に利用することが望ましい。カラーフィルタ側の第一層には、上記と同様の理由で、遮光性のブラックマトリクス3のパターンを第一層として、その形成時にバーニアも併せて複数箇所に形成することが望ましい。   In addition, in the case of the capacitive projection type as the touch panel electrode 20, a complicated structure having a multilayer pattern may be required, and the first layer has a sandwich structure of, for example, molybdenum-aluminum-molybdenum. Using a metal pattern, accuracy control marks called verniers for positional accuracy management, which will be described later, are also formed at a plurality of locations, guaranteeing the absolute position of the layer on the substrate with respect to the inner marker, and the following lamination It is desirable to use for accuracy management with patterns. In the first layer on the color filter side, for the same reason as described above, it is desirable to form the pattern of the light-shielding black matrix 3 as the first layer and to form verniers at a plurality of locations at the time of formation.

本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法は、透明基板30の内部に形成したインナーマーカー31を指標として、タッチパネル電極20およびブラックマトリクス3とカラーフィルタ着色層7とを含むカラーフィルタを形成するものであるが、インナーマーカー31をどのように指標として利用するかは特に限定されない。しかしながら、タッチパネル電極およびカラーフィルタを公知のフォトリソグラフィ法により形成することが、精度上では最も望ましく、アライメント機構付きの露光機を用いて、位置合わせすることが望ましい。   The method for manufacturing a color filter substrate with a touch panel electrode according to the present invention forms a color filter including the touch panel electrode 20, the black matrix 3, and the color filter coloring layer 7 using the inner marker 31 formed inside the transparent substrate 30 as an index. However, how to use the inner marker 31 as an index is not particularly limited. However, it is most desirable in terms of accuracy to form the touch panel electrode and the color filter by a known photolithography method, and it is desirable to align using an exposure machine with an alignment mechanism.

フォトマスクを事前に準備するには、露光波長に対する透明性と平坦性に優れ、歪みやキズの生じ難いガラスや合成石英等の基板上に、遮光性およびパターン形成適性の良好な金属薄膜により、予め適正な位置関係で主パターンとアライメントマークやバーニアを形成しておく。インナーマーカー31を透明基板内部に予め形成し少なくとも最表面に感光層を載せた加工対象の透明基板30を露光ステージ上に設置し、上記フォトマスクを露光用マスクとして、通常は露光面から数十〜百数十μmの露光ギャップを保って近接(プロ
キシミティ)露光を行う。フォトマスクのパターンの内、アライメントマークを露光面に投影した位置を、図1の透明基板30の表裏それぞれの面に32、および33で表す。すなわち、タッチパネル電極パターン側へのフォトマスク上のマークの基板投影位置32と、カラーフィルタパターン側へのフォトマスク上のマークの基板投影位置33とを、順次行うが、図1でまとめて表現する。インナーマーカー31に対応する基板表面の位置に、上記基板投影位置32と基板投影位置33とを合わせることを露光機のアライメント機構により行う。
In order to prepare a photomask in advance, it is excellent in transparency and flatness with respect to the exposure wavelength, on a substrate such as glass or synthetic quartz that is not easily distorted or scratched, by a metal thin film having good light shielding properties and pattern forming suitability, A main pattern and alignment marks and vernier are formed in advance in an appropriate positional relationship. An inner marker 31 is formed in advance in the transparent substrate and a transparent substrate 30 to be processed having a photosensitive layer on at least the outermost surface is placed on an exposure stage. The photomask is used as an exposure mask, and usually several tens from the exposure surface. Proximity exposure is performed while maintaining an exposure gap of .about.hundreds of .mu.m. Of the photomask pattern, the positions where the alignment marks are projected onto the exposure surface are represented by 32 and 33 on the front and back surfaces of the transparent substrate 30 in FIG. That is, the substrate projection position 32 of the mark on the photomask to the touch panel electrode pattern side and the substrate projection position 33 of the mark on the photomask to the color filter pattern side are sequentially performed, but are collectively expressed in FIG. . By aligning the substrate projection position 32 and the substrate projection position 33 with the position of the substrate surface corresponding to the inner marker 31, the alignment mechanism of the exposure machine is used.

図3は、前述したアライメントマークによる位置合わせ方法を説明するための模式図である。(a)の斜視図に示すように、透明基板30を露光対象として、フォトマスク40を透明基板の露光面に近接配置し、図の上方から露光するが、露光に先立ってマーク読み込みカメラ50を用いて、図の点線矢印の方向に観察してアライメント機構を働かせる。読み込みカメラ50およびその制御機構(図示せず)は、(b1)に点線円で示す視野の中にフォトマスク40のアライメントマーク43を画像処理にて認識し、(b2)に点線円で示す視野の中に透明基板30内部のインナーマーカー31を画像処理にて認識するように位置調整し、画像処理にて認識した両図形を重ねて(c)の読み込み画像のモニター画面で正しい位置関係となるように、透明基板30とフォトマスク40との位置関係を微調整するための信号を発信させ、図示していない基板ステージまたはフォトマスクホルダーの相互位置関係を微動させる。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the alignment method using the alignment marks described above. As shown in the perspective view of (a), with a transparent substrate 30 as an exposure target, a photomask 40 is placed close to the exposure surface of the transparent substrate and exposed from the upper side of the figure. Use the alignment mechanism by observing in the direction of the dotted arrow in the figure. The reading camera 50 and its control mechanism (not shown) recognize the alignment mark 43 of the photomask 40 in the visual field indicated by the dotted circle in (b1) by image processing, and the visual field indicated by the dotted circle in (b2). The position of the inner marker 31 inside the transparent substrate 30 is adjusted so as to be recognized by the image processing, and both figures recognized by the image processing are superimposed so that the correct positional relationship is obtained on the monitor screen of the read image of (c). As described above, a signal for finely adjusting the positional relationship between the transparent substrate 30 and the photomask 40 is transmitted to finely move the mutual positional relationship between a substrate stage or a photomask holder (not shown).

なお、インナーマーカー31がマーク読み込みカメラ50により認識できるためには、透明基板30の露光面側のカメラ視野内の表面を遮光膜が覆っていないことが必要であることは言うまでもない。また、上記アライメントマークに対する読み込み位置を、透明基板30もフォトマスク40もともに2箇所設けることにより、平面上の角度補正も含めて容易に行えることは、従来のアライメント機構と同様である。   Needless to say, in order for the inner marker 31 to be recognized by the mark reading camera 50, it is necessary that the light shielding film does not cover the surface of the transparent substrate 30 in the camera field on the exposure surface side. Similarly to the conventional alignment mechanism, the reading position with respect to the alignment mark can be easily performed including angle correction on a plane by providing two positions for both the transparent substrate 30 and the photomask 40.

次に、本発明の中でインナーマーカーとバーニアを用いた位置精度管理の方法について、図4に従って説明する。図4は、バーニアによる位置精度の管理方法を説明するための模式図である。   Next, a position accuracy management method using an inner marker and a vernier in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a position accuracy management method using vernier.

前述のように、透明基板30の表面に形成される主パターン35は、透明基板30の表裏面ともに多層であり、それぞれの各層間での中心位置または平均的な位置での合わせが必要であると同時に、露光時の基板の伸縮等によるトータルピッチの変化が一定しない場合は、パターンの一部領域での層間位置合わせ不良が生じるという不具合が発生するので、基板全面に亘る品質管理が重要となる。上記のような不具合状況を工程中に察知して回避するとともに、製品の仕上がり品質の確認を容易に行って不良品の出荷を防止する意味で、バーニアによる位置精度管理パターンセット36を透明基板30の複数箇所に設けることが望ましい。   As described above, the main pattern 35 formed on the front surface of the transparent substrate 30 is multi-layered on both the front and back surfaces of the transparent substrate 30 and needs to be aligned at the center position or the average position between the respective layers. At the same time, if the change in the total pitch due to expansion / contraction of the substrate at the time of exposure is not constant, there is a problem that an interlayer alignment failure occurs in a part of the pattern, so quality control over the entire surface of the substrate is important. Become. In order to detect and avoid the above-described defect situation during the process and to easily check the finished quality of the product to prevent the shipment of defective products, the position accuracy management pattern set 36 by vernier is used for the transparent substrate 30. It is desirable to provide at a plurality of locations.

バーニアによる位置精度管理パターンセット36は、図では基板の四隅の点線円で囲った領域に示しているが、これに限定されるものではなく、主パターン35の有効領域を外して任意に設けることができる。バーニアによる位置精度管理パターンセット36は、例えば、基板内部のバーニア37と基板表面のバーニア38との組合わせでなり、アライメントマークによる位置合わせ時の読み込み方法と同様に、工程中のアライメントに利用できる。但しその場合は、アライメント時の透明基板の露光面におけるバーニアによる位置精度管理パターンセット36の領域は少なくとも半透過性であることが必要である。また、それだけではなく、実際に露光機で焼き付けたパターンを代表するマークとして、基板表面のバーニア38とその直下に位置すべき予め設けた基板内部のバーニア37との合わせの程度を基板中の各位置で検証することにより、基板全面に亘る品質管理が可能となる。なお、後者の事後検証の目的に限定してバーニアによる位置精度管理パターンセット36を利用する場合は、透明基板の露光面の該当領域に予め遮光膜を存在させることができる。   The position accuracy management pattern set 36 by vernier is shown in the area surrounded by the dotted circles at the four corners of the substrate in the figure, but is not limited to this, and the effective area of the main pattern 35 is removed and provided arbitrarily. Can do. The position accuracy management pattern set 36 by the vernier is, for example, a combination of a vernier 37 inside the substrate and a vernier 38 on the surface of the substrate, and can be used for alignment in the same process as the reading method at the time of alignment by the alignment mark. . However, in that case, the region of the position accuracy management pattern set 36 by vernier on the exposure surface of the transparent substrate at the time of alignment needs to be at least semi-transmissive. In addition, as a mark representative of the pattern actually printed by the exposure machine, the degree of alignment between the vernier 38 on the surface of the substrate and the vernier 37 inside the substrate provided in advance, which should be positioned immediately below, is shown in each substrate. By verifying the position, quality control over the entire surface of the substrate becomes possible. When the position accuracy management pattern set 36 by vernier is used only for the purpose of the latter post-verification, a light shielding film can be previously present in the corresponding area of the exposure surface of the transparent substrate.

図4に示したバーニアによる位置精度管理パターンセット36の拡大図で説明すれば、基板中の特定の位置のバーニアによる位置精度管理パターンセット36を、前記マーク読み込みカメラ50により、または工程後、あるいは工程から取り出して別途顕微鏡により観察を行うことができる。次に、インナーマーカーの一種としての基板内部のバーニア37と基板表面に形成されたバーニア38との四方の平面距離a、b、c、dを、読み込んだ観察画像からビデオミクロメーターにて計測することができる。基板の四隅を含めた各位置で、a=b、c=d となることが理想的であるが、基板上へのフォトマスクのパターン転写の位置精度およびトータルピッチ精度の許容限界に従って、工程中の合わせ込み目標値と、出荷基準を含めた品質管理基準の管理値を定めることができる。   Explaining with the enlarged view of the position accuracy management pattern set 36 by the vernier shown in FIG. 4, the position accuracy management pattern set 36 by the vernier at a specific position in the substrate is obtained by the mark reading camera 50 or after the process, or It can be taken out from the process and separately observed with a microscope. Next, the planar distances a, b, c and d between the vernier 37 inside the substrate as a kind of inner marker and the vernier 38 formed on the surface of the substrate are measured with a video micrometer from the read observation image. be able to. Ideally, a = b and c = d at each position including the four corners of the substrate. However, in accordance with the allowable limit of the positional accuracy and total pitch accuracy of the photomask pattern transfer onto the substrate, And the control value of the quality control standard including the shipping standard can be determined.

上記目標値または管理値を、X方向にAμm、Y方向にBμmとすれば、以下の2式により、管理値AおよびBを設定し、
|a−b|≦A (1)
|c−d|≦B (2) (A、Bは任意の正の数)
と、定めて透明基板30の表裏両面でのパターン形成品質を一元管理することができる。すなわち、(1)aとbとの差の絶対値がAを超えないこと、および、(2)cとdとの差の絶対値がBを超えないことを基準として、管理する。なお、AとBとは同じ値に設定することも可能である。
If the target value or the management value is A μm in the X direction and B μm in the Y direction, the management values A and B are set according to the following two formulas:
| A−b | ≦ A (1)
| C−d | ≦ B (2) (A and B are arbitrary positive numbers)
Thus, the pattern formation quality on both the front and back surfaces of the transparent substrate 30 can be centrally managed. That is, management is performed based on (1) the absolute value of the difference between a and b does not exceed A, and (2) the absolute value of the difference between c and d does not exceed B. Note that A and B can be set to the same value.

上述のように、本発明により、正確な位置合わせを簡単に可能にしてタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を提供できるが、本発明は、タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板に限らず、透明基板の表裏両面に複数パターンを形成する他のケースにも同様に適用可能である。すなわち、透明基板の内部にインナーマーカーを有して、基板の表裏両面に形成する複数パターンの位置合わせ指標として該インナーマーカーを統一的に使用可能とすることを特徴とするインナーマーカーを有する透明基板を提供することができる。
また、上記インナーマーカーを有する透明基板を用いることにより、前記タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を高品質で容易に提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily provide accurate alignment and provide a color filter substrate with a touch panel electrode. However, the present invention is not limited to a color filter substrate with a touch panel electrode, but on both front and back surfaces of a transparent substrate. The present invention can be similarly applied to other cases where a plurality of patterns are formed. That is, a transparent substrate having an inner marker characterized in that the inner marker is provided inside the transparent substrate and the inner marker can be used uniformly as an alignment index for a plurality of patterns formed on both the front and back surfaces of the substrate. Can be provided.
Further, by using the transparent substrate having the inner marker, the color filter substrate with a touch panel electrode can be easily provided with high quality.

1・・・第一の透明基板
2・・・第二の透明基板
3・・・ブラックマトリクス
4・・・絶縁層
5・・・液晶駆動用回路(TFT素子および配線層)
6・・・パッシベーション層
7・・・カラーフィルタ着色層
8・・・画素電極
9・・・液晶配向膜
10・・・液晶表示セル
11・・・液晶層
12・・・対向電極
13・・・偏光層
14・・・バックライト照明光
15・・・表示光
20・・・タッチパネル電極
30・・・透明基板
31・・・インナーマーカー
32・・・フォトマスク上のマークの基板投影位置(タッチパネル電極パターン側)
33・・・フォトマスク上のマークの基板投影位置(カラーフィルタパターン側)
35・・・基板表面に形成される主パターン
36・・・バーニアによる位置精度管理パターンセット
37・・・基板内部のバーニア
38・・・基板表面のバーニア
40・・・フォトマスク
43・・・フォトマスクのアライメントマーク
50・・・マーク読み込みカメラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st transparent substrate 2 ... 2nd transparent substrate 3 ... Black matrix 4 ... Insulating layer 5 ... Circuit for liquid crystal drive (TFT element and wiring layer)
6 ... Passivation layer 7 ... Color filter coloring layer 8 ... Pixel electrode 9 ... Liquid crystal alignment film 10 ... Liquid crystal display cell 11 ... Liquid crystal layer 12 ... Counter electrode 13 ... Polarizing layer 14 ... Backlight illumination light 15 ... Display light 20 ... Touch panel electrode 30 ... Transparent substrate 31 ... Inner marker 32 ... Substrate projection position of mark on photomask (touch panel electrode) Pattern side)
33 ... Substrate projection position of mark on photomask (color filter pattern side)
35 ... Main pattern formed on substrate surface 36 ... Vernier position accuracy control pattern set 37 ... Vernier 38 inside substrate ... Vernier 40 on substrate surface ... Photo mask 43 ... Photo Mask alignment mark 50 ... Mark reading camera

Claims (5)

透明基板の一方の面にタッチパネル電極を形成し、他方の面にカラーフィルタを形成する方法であって、タッチパネル電極およびカラーフィルタの形成に先立って、レーザ光源を利用して透明基板の内部にインナーマーカーを形成し、該インナーマーカーを指標として、タッチパネル電極およびカラーフィルタを形成することを特徴とするタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。   A method of forming a touch panel electrode on one surface of a transparent substrate and forming a color filter on the other surface, prior to the formation of the touch panel electrode and the color filter, using a laser light source, A method for producing a color filter substrate with a touch panel electrode, wherein a marker is formed and a touch panel electrode and a color filter are formed using the inner marker as an index. インナーマーカーとして、アライメントマークおよび位置精度管理用バーニアをそれぞれ複数箇所に設けることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。   2. The method for manufacturing a color filter substrate with a touch panel electrode according to claim 1, wherein an alignment mark and a position accuracy management vernier are provided as inner markers at a plurality of locations. インナーマーカーを用いて、フォトリソグラフィ法により形成することを特徴とする請求項1または2に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。   The method for producing a color filter substrate with a touch panel electrode according to claim 1, wherein the color filter substrate is formed by photolithography using an inner marker. 透明基板がガラス基板であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法により製造されるタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板。   A transparent substrate is a glass substrate, The color filter substrate with a touch-panel electrode manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 透明基板の内部にインナーマーカーを有して、基板の表裏両面に形成する複数パターンの位置合わせ指標として該インナーマーカーを統一的に使用可能とすることを特徴とするインナーマーカーを有する透明基板。   A transparent substrate having an inner marker, wherein the transparent substrate has an inner marker, and the inner marker can be used uniformly as an alignment index for a plurality of patterns formed on both front and back surfaces of the substrate.
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CN112786742A (en) * 2021-01-05 2021-05-11 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 Display panel and manufacturing method thereof

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