JP5737495B2 - カラーフィルタの製造方法、及び当該カラーフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタの製造方法に関し、特に、ガラス基板上にマスクパターンを効率よく転写する技術に関する。

液晶テレビ等に用いられるカラーフィルタの製造工程において、パネルの大型化に伴うマスク費用の増大を抑制する目的で、表示画素領域よりも小さな小型マスクを繰り返し用いる小型マスク連続露光方式が採用されている。小型マスク連続露光方式には、例えば、ガラス基板上で露光ヘッドを走査させながら、マスクパターンを複数回ガラス基板上に転写させて、ストライプパターンやドットパターンを形成するＥＧＩＳ（Exposure System Guided by Image Sensor）露光方式がある。

ＥＧＩＳ露光方式は、ガラス基板の表面に形成された第１層（ここでは「ブラックマトリクス層」、以下「ＢＭ層」と記す）を随時カメラで認識し、第１層のパターンを基準に第２層以降のマスクパターンを転写する方式であり、第１層を読み取るカメラと、小型マスクを用いる露光ヘッドとが一体化され、カメラで読み込んだ第１層の位置情報を、露光ヘッドの位置調整にフィードバックすることにより、高い位置精度を確保している。

特開２００６−２９２９５５号公報

しかしながら、ガラス基板の表面に第１層を形成する際には、基準となるパターンが存在しないため、第１層はＥＧＩＳ露光方式によって形成することができない。よって、第１層は、通常、マスクとワーク（ガラス基板）とをわずかに離して接触しない状態で露光を行うプロキシミティ露光や、マスクの像をレンズなどの光学系を用いて ワーク（ガラス基板）に投影させ、非接触で露光するプロジェクション露光等により形成されている。

それ故に、本発明は、第１層が存在しないガラス基板上に小型マスク連続露光方式により露光して第１層を形成することができるカラーフィルタの製造方法、及び、当該カラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタを提供することを目的とする。

本発明は、カラーフィルタの製造方法に向けられている。そして上記課題を解決するために、本発明のカラーフィルタの製造方法は、形成工程、塗布工程、露光工程、及び現像工程を含む。
形成工程は、表面に第１層が形成されていないガラス基板の内部に、アライメントマークを、レーザの照射を用いた、パーティクルが一切発生しないインナーマーキングにより形成する。塗布工程は、形成工程によってアライメントマークが形成されたガラス基板の表面に、感光性を有するレジストを塗布する。露光工程は、塗布工程によってレジストを塗布されたガラス基板を搬送しつつ、ガラス基板の裏面側からアライメントマークを読み取ることにより、露光ヘッドの位置を調整しながら、ガラス基板の表面を小型マスク連続露光方式により露光する。現像工程は、露光工程によって露光されたガラス基板の表面を、現像液を用いて現像して第１層を形成する。

好ましくは、形成工程は、アライメントマークを、画素配置領域外の位置に形成するとよい。
好ましくは、アライメントマークは、形成工程においてレーザの照射により形成される点の集合であり、それぞれの点は、光を乱反射することにより白点として認識され、露光工程は、ガラス基板の搬送路の下方に配置された光学センサにより白点を認識して、アライメントマークの位置を検出するとよい。

好ましくは、露光工程は、ガラス基板の搬送装置に備えられたエンコーダから当該搬送装置の機械的な動作量を示すエンコーダ情報を取得し、光学センサからアライメントマークの移動量を示す光学センサ情報を取得し、当該エンコーダ情報と当該光学センサ情報とを比較して、搬送軸の歪に起因するヨーイングを含む機械的なズレを検出して、露光ヘッドの位置調整にフィードバックするとよい。

また本発明は、カラーフィルタに向けられている。そして上記課題を解決するために、本発明のカラーフィルタは、上記の何れかのカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタである。

本発明の製造方法を用いれば、ガラス基板にアライメントマークをレーザマーキングにより予め形成するので、アライメントマークを基準に、小型マスク連続露光方式により露光してガラス基板上に第１層を形成することができる。

従って、ガラス基板上に第１層を、プロキシミティ露光やプロジェクション露光等により形成する場合と較べて、マスク費用を大幅に削減することができる。
また、本発明の製造方法において、露光中にアライメントマークの移動量を露光ヘッドの位置調整にフィードバックすることができるので、精度よく露光を行うことができる。

第１の実施形態に係るカラーフィルタの製造方法の概略を示す図 形成工程１０においてアライメントマークが形成されたガラス基板を示す図 露光工程３０において、ガラス基板の表面を露光する様子を示す図 図３を横（図３中のＸの方向）から見た図

［第１の実施形態］
第１の実施形態に係るカラーフィルタの製造方法は、表面に第１層が形成されていないガラス基板に、露光工程よりも前にアライメントマークをレーザマーキングにより形成しておき、露光工程において、ガラス基板の裏面側からアライメントマークを読み取ることにより、露光ヘッドの位置を調整しながら、ガラス基板の表面を小型マスク連続露光方式により露光して、第１層を形成するものである。

＜構成＞
図１は、第１の実施形態に係るカラーフィルタの製造方法の概略を示す図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係るカラーフィルタの製造方法１は、アライメントマークを形成する形成工程１０と、レジストを塗布する塗布工程２０と、小型マスク連続露光方式により露光する露光工程３０と、現像液を用いて現像する現像工程４０とを含む。

形成工程１０は、表面にまだ第１層が形成されていないガラス基板に、ガイド用のアライメントマークをレーザマーキングにより予め形成する工程である。
詳細には、形成工程１０は、ＳＨＧ（Second harmonic generation）レーザヘッド１２と、ガラス基板を保持して移動させる機能を有するステージ１３とを備えるマーキング装置１１を用いて、ガラス基板の原点と相対的に所定の関係にある画素配置領域外の位置に、アライメントマークを形成する。

ここで、マーキング装置１１に備えられたステージ１３は、ガラス基板を確実に保持するためのチャック機構１４と、保持されたガラス基板とＳＨＧレーザヘッド１２との相対位置を任意に変更可能な移動機構１５とを有する。なお、マーキング装置１１として、市販の装置(レーザタイトラー)を用いることができる。
またガラス基板の原点とは、ガラス基板の外形を基準にした仮想的な点であり、例えば、ガラス基板の一方の主面における上辺と左辺との交点を原点とすることができる。

また、形成工程１０により形成されるアライメントマークは、ＳＨＧレーザ（５３２ｎｍ）の照射により、素ガラス基板の内部に、パーティクルが一切発生しないクリーンなインナーマーキングにて形成される点の集合であり、それぞれの点が光を乱反射するので、肉眼やセンサによって白点として認識される。
このように、アライメントマークをレーザを用いて形成する方法を採用しているのには、以下のような理由がある。
上述のように通常第１層はＢＭ層であり濃度が高いブラックなので、アライメントマークを一般的な黒色インクや金属により作成すると、第１層のレジストの塗布後には光学的な読み取りが困難になってしまう。そこで、アライメントマークをレーザを用いて白色として認識されるように形成し、第１層のレジストの塗布後であっても、光学的な読み取りが問題なくできるようにしているのである。またアライメントマークを、レーザを用いてガラス基板の内部にインナーマーキングにて形成することにより、ガラス基板上のどちらの主面にレジストを形成したとしても、レジストとアライメントマークで必ず焦点距離が異なることになる。そこで、この焦点距離の差を利用して、より安定してアライメントマークを光学的に読み取ることができるようにしているのである。
図２は、形成工程１０においてアライメントマークが形成されたガラス基板を示す図である。

図２に示すように、主面が四角形のガラス基板１００の中央部分の画素配置領域１０１に含まれない端の位置にアライメントマーク１０２が形成されている。ここでアライメントマーク１０２は、露光工程３０においてガラス基板１００を搬送する基板搬送方向と平行な２つの辺のそれぞれに添って、断続的に形成されている。
なお、ＳＨＧレーザの代わりに、ＴＨＧ（Third Harmonic Generation）レーザやＦＨＧ（Fourth Harmonic Generation）レーザ等の、さらに高次の高調波レーザを用いてもよいし、また他のレーザを用いてもよい。

塗布工程２０は、形成工程１０によってアライメントマークが形成されたガラス基板の表面の画素配置領域に相当する位置に、感光性を有するレジストをスピンレスコーター等により均一の厚さに塗布する。ここでは揮発性の溶剤入りのレジストを用いて、塗布後に溶剤成分を気化させて乾燥させる。また塗布工程２０は、下層が形成された後で上層を形成する際に、同様に繰り返しレジストを塗布する。
露光工程３０は、塗布工程２０によってレジストを塗布されたガラス基板を搬送しつつ、ガラス基板の裏面側からアライメントマークを読み取ることにより、露光ヘッドの位置を調整しながら、ガラス基板の表面を小型マスク連続露光方式により露光する。また露光工程３０は、下層が形成された後で上層を形成する際に、下層のパターンを読み取るか、あるいは、アライメントマークを読み取りながら、同様に繰り返しガラス基板の表面を小型マスク連続露光方式により露光する。ここで、ガラス基板の裏面側からアライメントマークを読み取るのは、ガラス基板の表面にレジストを塗布すると、表面からアライメントマークを読み取ることができなくなるからである。

図３は、露光工程３０において、ガラス基板の表面を露光する様子を示す図である。
図４は、図３を横（図３中のＸの方向）から見た図である。
詳細には、露光工程３０は、アライメントマーク読み取り用の光学センサを有するカメラ３２と、露光ヘッドＡ列３３と、露光ヘッドＢ列３４と、ガラス基板を保持して移動させる機能を有するステージ３５とを備えるＥＧＩＳ露光装置３１を用いて、ガラス基板の表面を露光する。
ここで、ＥＧＩＳ露光装置３１に備えられたステージ３５は、ガラス基板を確実に保持するためのチャック機構３６と、保持されたガラス基板と露光ヘッドＡ列３３及び露光ヘッドＢ列３４との相対位置を任意に変更可能な移動機構３７と、移動機構３７の機械的な動作量を出力するエンコーダ３８とを有する。

さらに露光工程３０は、エンコーダ３８から移動機構３７の機械的な動作量を示すエンコーダ情報を取得し、またカメラ３２からアライメントマークの移動量を示す光学センサ情報を取得し、エンコーダ情報と当該光学センサ情報とを比較して、機械的な動作量とガラス基板の実際の移動量との差分から機械的なズレを検出して、露光ヘッドの位置調整にフィードバックすることによって、機械的な移動量を補償する。ここで機械的なズレとは、搬送軸の歪に起因するヨーイングの影響によるガラス基板の位置ズレ、クロススキャン方向へのガラス基板の移動量、及び、スキャン方向とクロススキャン方向とのなす角θのズレ量等である。

現像工程４０は、露光工程３０によって露光されたガラス基板の表面を、現像液を用いて現像して第１層を形成する。詳細には、アルカリ現像液により未露光部分を現像し、洗浄後にオーブン焼成することにより、素ガラス基板の表面に第１層となるＢＭ層を形成する。また現像工程４０は、下層が形成された後で上層を形成する際に、同様に繰り返し現像を行い上層を形成する。
さらに上層を形成する必要がある場合には、塗布工程２０、露光工程３０、及び現像工程４０を繰り返し実施し、全ての層が形成されると次工程へと搬出する。

＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態に係るカラーフィルタの製造方法を用いれば、予めガラス基板にアライメントマークをレーザマーキングにより形成するので、アライメントマークを基準に第１層を小型マスク連続露光方式により露光することができる。従って、マスク費用を大幅に削減することができる。

本発明のカラーフィルタの製造方法は、液晶テレビ等に用いられるカラーフィルタに用いることができる。特に画面が大きくなるほどマスク費用の削減効果が高いので、大画面のテレビ等に用いるとより効果的である。また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、カラーフィルタに限らず、２層目以降を小型マスク連続露光方式により露光しているあらゆる物の製造に用いることができる。

１ カラーフィルタの製造方法
１０ 形成工程
１１ マーキング装置
１２ ＳＨＧレーザヘッド
１３ ステージ
１４ チャック機構
１５ 移動機構
２０ 塗布工程
３０ 露光工程
３１ ＥＧＩＳ露光装置
３２ カメラ
３３ 露光ヘッドＡ列
３４ 露光ヘッドＢ列
３５ ステージ
３６ チャック機構
３７ 移動機構
３８ エンコーダ
４０ 現像工程
１００ ガラス基板
１０１ 画素配置領域
１０２ アライメントマーク

Claims (4)

1. カラーフィルタの製造方法であって、
   表面に第１層が形成されていないガラス基板の内部に、アライメントマークを、レーザの照射を用いた、パーティクルが一切発生しないインナーマーキングにより形成する形成工程と、
   前記形成工程によってアライメントマークが形成されたガラス基板の表面に、感光性を有するレジストを塗布する塗布工程と、
   前記塗布工程によってレジストを塗布されたガラス基板を搬送しつつ、前記ガラス基板の裏面側から前記アライメントマークを読み取ることにより、露光ヘッドの位置を調整しながら、前記ガラス基板の表面を小型マスク連続露光方式により露光する露光工程と、
   前記露光工程によって露光されたガラス基板の表面を、現像液を用いて現像して第１層を形成する現像工程とを含むことを特徴とする、カラーフィルタの製造方法。
2. 前記形成工程は、
   前記アライメントマークを、画素配置領域外の位置に形成することを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
3. 前記アライメントマークは、前記形成工程においてレーザの照射により形成される点の集合であり、それぞれの点は、光を乱反射することにより白点として認識され、
   前記露光工程は、
   前記ガラス基板の搬送路の下方に配置された光学センサにより前記白点を認識して、前記アライメントマークの位置を検出することを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 前記露光工程は、
   ガラス基板の搬送装置に備えられたエンコーダから当該搬送装置の機械的な動作量を示すエンコーダ情報を取得し、前記光学センサから前記アライメントマークの移動量を示す光学センサ情報を取得し、当該エンコーダ情報と当該光学センサ情報とを比較して、搬送軸の歪に起因するヨーイングを含む機械的なズレを検出して、露光ヘッドの位置調整にフィードバックすることを特徴とする、請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法。

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