JPH0232302A - Manufacture of color filter - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、フルカラー型液晶表示素子などに用いるカ
ラーフィルタの製造技術に関し、より詳しくは、カラー
フィルタの製造時における、フォトマスクと透明なガラ
ス等の基板との間の位置合わせ技術、特に、−枚のフォ
トマスクを各色ごとに画素ピッチ分だけずらすことによ
って、たとえば赤、緑、青の3色のパターン群をパター
ニングする、いわゆるずらし焼きを行なう上で有効な技
術に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a technology for manufacturing color filters used in full-color liquid crystal display devices, etc., and more specifically, the invention relates to a technology for manufacturing color filters used in full-color liquid crystal display devices, etc. In particular, so-called shift printing is used to pattern a pattern group of three colors, for example, red, green, and blue, by shifting two photomasks by the pixel pitch for each color. Concerning effective techniques for carrying out the work.
(従来の技術)
この種のカラーフィルタは、一般に、透明なガラス基板
の一面に、同一形状で、かつ同一ピッチで繰り返される
、赤、緑、青の3色のパターン群と、各パターン群の各
パターン(画素)の境界領域を遮光する遮光パターンと
を有する。(Prior Art) This type of color filter generally has a group of three color patterns of red, green, and blue that are repeated in the same shape and at the same pitch on one side of a transparent glass substrate, and It has a light-shielding pattern that shields the boundary area of each pattern (pixel) from light.
従来、これら3色のパターン群と遮光パターンとは、多
くの場合、フォトリソグラフィ技術によって形成される
。フォトリソグラフィ技術では、パターンあるいはパタ
ーン群に応じた数だけフォトマスクが必要であり、カラ
ーフィルタの製造のためには、通常4枚のフォトマスク
が必要となる。Conventionally, these three-color pattern groups and the light-shielding pattern are often formed by photolithography technology. In photolithography technology, a number of photomasks is required depending on a pattern or a group of patterns, and four photomasks are usually required to manufacture a color filter.
しかし、フォトマスクは、精密部品であるため、非常に
高価である。そこで、特開昭61−219901号の公
開公報では、3色のパターン群が同一形状で、かつ同一
ピッチで繰り返されている点に着目し、−枚のフォトマ
スクを各色ごとに画素ピッチ分だけずらした状態で焼付
けあるいは露光を行なうことによって、フォトマスクの
数を減らすようにした技術、いわゆるずらし焼きの技術
が提案されている。However, since photomasks are precision components, they are very expensive. Therefore, in the publication of JP-A No. 61-219901, focusing on the fact that the pattern group of three colors has the same shape and is repeated at the same pitch, - photomasks are used for each color by the pixel pitch. A technique has been proposed in which the number of photomasks is reduced by performing printing or exposure in a shifted state, a so-called shift printing technique.
(発明が解決しようとする課題)
本発明者は、こうしたずらし焼きの技術に興味を覚え1
種々検討した。(Problem to be Solved by the Invention) The present inventor became interested in the technique of staggered grilling and
Various considerations were made.
ずらし焼きの技術によって前記のようなカラーフィルタ
を製造する場合、透明なガラス基板、あるいは3色のパ
ターン群をパターニングするためのフォトマスク、の少
なくともいずれか一方に各色に応じたアライメントマー
クを形成しなければならない。When manufacturing a color filter as described above using the shift printing technique, alignment marks corresponding to each color are formed on at least one of a transparent glass substrate or a photomask for patterning three color patterns. There must be.
ガラス基板とフォトマスクとの位置合わせをより容易に
するためには、各色に応じた3個のアライメントマーク
をガラス基板およびフォトマスクの両方に設けるように
するのが良い。一般に、こうした位置合わせは、まず、
合わせるべき面アライメントマークが顕微鏡下、同一の
視野内に入る程度に大まかに合わせる粗合わせ工程、つ
いで、それらの両アライメントマークが完全に一致する
ように合わせる精密な合わせ工程、のように二段階にわ
たって行なわれる。ガラス基板とフォトマスクとの両方
に各々3個のアライメントマークがあると、粗合わせが
しやすくなる。特に、自動位置合わせ装置を用いるとき
、そうした位置合わせの作業効率が顕著に向上する。In order to more easily align the glass substrate and the photomask, it is preferable to provide three alignment marks corresponding to each color on both the glass substrate and the photomask. Generally, such alignment is performed by first
A two-step process is performed, including a rough alignment process in which the surface alignment marks to be aligned are roughly aligned so that they fall within the same field of view under a microscope, and then a precise alignment process in which both alignment marks are aligned so that they perfectly match. It is done. If both the glass substrate and the photomask have three alignment marks each, rough alignment becomes easier. In particular, when an automatic alignment device is used, the efficiency of such alignment is significantly improved.
そこで、第5図(a)に示すように、遮光パターンの形
成材料によって、赤、緑、青用の十字型の各アライメン
トマークIOR,IOG、IOB ;10R’ 、IO
G’ 、IOB’ をガラス基板12の上下2個所に各
々設け、また、それに応じて、第5図(b)に示すよう
に、フォトマスク22にやはり十字型の各アライメント
マーク20R,20G、 20B ;20R’ 、 2
0G’ 、 20B’を設けたとする。この場合、ガラ
ス基板12上のアライメントマーク同志の距離αはたと
えば2000μm、また、フォトマスク22上の距離悲
′は(Q+画素ピッチ分)、たとえば2150μmとす
る。Therefore, as shown in FIG. 5(a), depending on the material for forming the light-shielding pattern, each of the cross-shaped alignment marks IOR, IOG, IOB; 10R', IO
G' and IOB' are respectively provided at the upper and lower positions of the glass substrate 12, and correspondingly, cross-shaped alignment marks 20R, 20G, and 20B are also provided on the photomask 22, as shown in FIG. ;20R', 2
Suppose that 0G' and 20B' are provided. In this case, the distance α between the alignment marks on the glass substrate 12 is, for example, 2000 μm, and the distance ′ on the photomask 22 (Q+pixel pitch) is, for example, 2150 μm.
しかし、第6図に一つの色パターン群、たとえば緑のパ
ターン群をパターニングした後の状態を示すように、最
初の色画素の形成と同時に、他の色のアライメントマー
ク20′が余分なマークとして残り、次色以後の位置合
わせ時にそれらが障害になることがある。この点、自動
位置合わせ装置を用いる上で大きな問題である。特に、
こうした問題は、一般に多用されるポジタイプのフォト
レジストを用いる場合に顕著である。However, as shown in FIG. 6, which shows the state after patterning one color pattern group, for example, a green pattern group, at the same time as the first color pixel is formed, alignment marks 20' of other colors appear as extra marks. The remaining colors may become an obstacle when aligning the next color and subsequent colors. This point is a big problem when using an automatic alignment device. especially,
These problems are noticeable when using a commonly used positive type photoresist.
この発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、
コストの面で有利なずらし焼きの技術を有効に適用する
ことができる改良技術を提供することを目的とする。This invention was made in consideration of the above points,
It is an object of the present invention to provide an improved technique that can effectively apply the technique of staggered grilling, which is advantageous in terms of cost.
(発明の概要)
この発明では、各色の数に対応する3個のアライメント
マークを、各色のパターン群がそれぞれ大きな光透過性
をもつ長波長域で大きな光吸収性をもつ材料によって形
成し、しかも、前記位置合わせをそうした特定の長波長
域の光を用いて行なうようにしている。(Summary of the Invention) In this invention, three alignment marks corresponding to the number of each color are formed of a material that has a large light absorption property in a long wavelength region in which each pattern group of each color has a large light transmittance, and , the alignment is performed using light in a specific long wavelength range.
これにより、長波長域、たとえば700μm以上に大き
な感度を有するセンサーにとって、赤、緑、青の各パタ
ーン群は感知しようがなり、シたがって、余分なアライ
メントマークに妨害されることなく、必要とするアライ
メントマーク同志の位置合わせを有効に行なうことがで
きる。As a result, a sensor with high sensitivity in a long wavelength range, for example, 700 μm or more, will be able to detect each group of red, green, and blue patterns, and therefore will not be obstructed by extra alignment marks. The alignment marks can be effectively aligned with each other.
(実施例)
第1図は代表的なカラーフィルタの分光特性を示してい
る0図において、横軸が波長、縦軸が分光透過率を示し
、また、太い実線で描いた曲線rが赤の画素パターンの
特性、破線で描いた曲線gが緑の画素パターンの特性、
細い実線で描いた曲線すが青の画素パターンの特性を各
々示しているにれから分かるように、赤、緑、青の3色
ともに、波長が650nm以上から透過率が高くなり、
700nm以上ではかなり透明になる。これは、有機系
の染料あるいは顔料を着色材として用いた場合の一般的
な傾向である。(Example) Fig. 1 shows the spectral characteristics of a typical color filter, in which the horizontal axis shows the wavelength, the vertical axis shows the spectral transmittance, and the curve r drawn with a thick solid line is the red one. The characteristics of the pixel pattern, the characteristics of the pixel pattern where the curve g drawn by the broken line is green,
As can be seen from the curves drawn by thin solid lines, each of which shows the characteristics of the blue pixel pattern, the transmittance of all three colors, red, green, and blue, increases from wavelengths of 650 nm or more.
It becomes quite transparent at wavelengths of 700 nm or more. This is a general tendency when organic dyes or pigments are used as colorants.
これに対し、遮光パターンの形成時に同時に形成される
アライメントマークは、遮光パターンと同一の材質であ
るが、その材料の中には、700nm以上の長波長域で
も光吸収性をもつものが多い、たとえば、クロムを代表
とした金属、あるいは無機系の着色材であるカーボンブ
ラックを含有するポリイミド、さらには、有機系のブラ
ック染料と700nm以上に光吸収性をもつ近赤外吸収
色素とを含有したポリイミドなどである。On the other hand, the alignment mark that is formed at the same time as the light-shielding pattern is made of the same material as the light-shielding pattern, but many of these materials have light absorption properties even in the long wavelength range of 700 nm or more. For example, polyimides containing metals such as chromium or carbon black, which is an inorganic coloring agent, and furthermore, polyimides containing organic black dyes and near-infrared absorbing pigments that absorb light at wavelengths of 700 nm or more. Polyimide, etc.
そこで、たとえば、700〜800nmの長波長域でア
ライメントマークを観察すると、遮光パターンと同一材
質のアライメントマークとフォトマスク上にあるアライ
メントマークとはパターンとして認識されるが、色画素
の形成時に転写されたアライメントマーク(前記したア
ライメントマーク20′)はパターンとして認識されな
い、この発明は、この原理を利用することによって、前
記したずらし焼きを有効に行なう。Therefore, for example, when observing alignment marks in the long wavelength range of 700 to 800 nm, alignment marks made of the same material as the light shielding pattern and alignment marks on the photomask are recognized as patterns, but they are not transferred during the formation of color pixels. The alignment mark (the above-mentioned alignment mark 20') is not recognized as a pattern.The present invention effectively performs the above-mentioned shift printing by utilizing this principle.
この発明は、基本的には、位置合わせ用の照明系あるい
は位置合わせのためのセンサーの少なくとも一方におい
て、前記した長波長域を選択するようにすれば良い。セ
ンサーとしては、シリコン系のイメージセンサ−が好適
である。このセンサーは、第2図にその分光感度の一例
を示すように。In this invention, basically, the long wavelength range described above may be selected in at least one of the illumination system for alignment or the sensor for alignment. As the sensor, a silicon-based image sensor is suitable. An example of the spectral sensitivity of this sensor is shown in Figure 2.
700nm以上の長波長域に大きな感度をもっている。It has great sensitivity in the long wavelength region of 700 nm or more.
また、照明系は、長波長域での発光が充分なものを広く
選択することができる。一般には、光源としてハロゲン
ランプのような白色光源を用い、さらに、コントラスト
を上げるために、途中に可視光をカットするフィルタを
挿入する。Further, the illumination system can be selected from a wide range of systems that emit light in a long wavelength range. Generally, a white light source such as a halogen lamp is used as a light source, and a filter that cuts visible light is inserted in the middle to increase contrast.
以上の考えに基づいて、前記第3図に示したガラス基板
12およびフォトマスク22を用い、自動位置合わせ露
光装置によって緑のパターン群を形成したところ、従来
のような検出ミスを生じることなく、比較的に短時間で
赤および青の各パターン群を順次有効にパターニングす
ることができた。Based on the above idea, a green pattern group was formed using an automatic alignment exposure device using the glass substrate 12 and photomask 22 shown in FIG. It was possible to effectively pattern each red and blue pattern group sequentially in a relatively short time.
なお、アライメントマークとしては、十字型のもののほ
か、第3図(a)および(b)に示すような山形の第1
のパターン30と第2のパターン32との組合わせ、あ
るいは第4図(a)および(b)に示すような井げた型
の第1のパターン40と十字型の第2のパターン42と
の組合わせなど種々のものを適用することができる。こ
うしたアライメントマークは、粗合わせを考慮して肉眼
で視認できるような大きさ、たとえば、マーク−つの大
きさが1〜2 m m程度になるようにするのが好まし
い。また、各色に対応する各アライメントマークは、第
5図に示したように、互いに独立に完全に離して形成す
ることもできるし、あるいは、一方向に延びる部分を連
続するように設けることによって、全体としてあたかも
一つのマークをなすかのように形成することもできる。In addition to the cross-shaped alignment mark, the first chevron-shaped alignment mark shown in Fig. 3 (a) and (b) can be used.
A combination of a pattern 30 and a second pattern 32, or a combination of a protruding first pattern 40 and a cross-shaped second pattern 42 as shown in FIGS. 4(a) and 4(b). Various methods such as the above can be applied. It is preferable that such alignment marks have a size that can be visually recognized with the naked eye, for example, the size of each mark is about 1 to 2 mm in consideration of rough alignment. Further, each alignment mark corresponding to each color can be formed independently and completely separated from each other as shown in FIG. 5, or by providing continuous portions extending in one direction. It is also possible to form the mark as if it were a single mark as a whole.
さらに、カラーフィルタの中には、遮光パターンがなく
、赤、緑、青の3色のパターン群のみによって構成され
るものがある。その場合、ガラス基板12側に設けるア
ライメントマークを、クロム等の金属によって形成する
こともできるが、第一色目の画素パターンの材料によっ
て形成するようにすることもできる。この場合は、−枚
あるいは2枚のフォトマスクのみで済む。ただ、後者の
方法では、第一色目の画素パターンの材料の中に。Furthermore, some color filters do not have a light-shielding pattern and are composed only of pattern groups of three colors: red, green, and blue. In that case, the alignment mark provided on the glass substrate 12 side can be formed of a metal such as chromium, but it can also be formed of the material of the first color pixel pattern. In this case, only one or two photomasks are required. However, in the latter method, the first color is inside the pixel pattern material.
可視域に光吸収性をもたないか、あるいは少なくとも第
一色目の色を損なわないような赤外線吸収剤を添加する
ことを要する。添加すべき赤外線吸収剤としては、ベン
ゼンジチオールニッケル錯体やシアニン色素などの公知
のものを利用することができる。It is necessary to add an infrared absorbing agent that does not have light absorption in the visible region or at least does not impair the color of the first color. As the infrared absorber to be added, known ones such as benzenedithiol nickel complex and cyanine dye can be used.
さらにまた、この発明は、n色(nは2以上の整数)の
カラーフィルタをずらし焼きの技術によって製造する場
合に広範に適用することができるのは勿論である。Furthermore, it goes without saying that the present invention can be widely applied to the case where color filters of n colors (n is an integer of 2 or more) are manufactured by the shift printing technique.
(発明の効果)
この発明によれば、各色の数に対応するアライメントマ
ークを、各色のパターン群がそれぞれ大きな光透過性を
もつ長波長域(たとえば、700〜800nm)で大き
な光吸収性をもつ材料によって形成し、しかも、位置合
わせ自体をそうした特定の長波長域の光を用いて行なう
ようにしているので、いわゆるずらし焼きを有効に行な
うことができ、カラーフィルタのコスト低減を図ること
ができる。特に、位置合わせのためのセンサーの交換な
ど付属的な部分の変更によって実施可能であり、在来の
自動位置合わせ装置にも容易に適用することができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the alignment marks corresponding to the number of each color are formed so that each pattern group of each color has a large light absorption property in a long wavelength range (for example, 700 to 800 nm) that has a large light transmittance. Since the color filters are formed using a material and the alignment itself is performed using light in a specific long wavelength range, so-called staggered printing can be effectively performed and the cost of color filters can be reduced. . In particular, it can be implemented by changing ancillary parts such as replacing sensors for positioning, and can be easily applied to conventional automatic positioning devices.
第1図は、カラーフィルタにおける分光特性を示す図、
第2図はこの発明で用いるイメージセンサ−の分光感度
を示す一特性図。
第3図および第4図は、各々、アライメントマークの他
の例を示す図、
第5図は、ずらし焼きにおけるアライメントマークの配
置例を示す図、
第6図は、問題点を説明するための要部拡大図である。
10R,IOG、IOB :10R’ 、LOG’10
B′・・・アライメントマーク(基板側)、12・・・
ガラス基板、20R,200,20B ;20R’ 、
20G’ 、20B’・・・アライメントマーク(フォ
トマスク側)、22・・・フォトマスク、30.40・
・・第1のパターン、32.42・・・第2のパターン
。FIG. 1 is a diagram showing spectral characteristics of a color filter, and FIG. 2 is a characteristic diagram showing spectral sensitivity of an image sensor used in the present invention. FIGS. 3 and 4 are diagrams showing other examples of alignment marks, respectively. FIG. 5 is a diagram showing an example of arrangement of alignment marks in staggered printing. FIG. 6 is a diagram for explaining the problem. It is an enlarged view of the main part. 10R, IOG, IOB: 10R', LOG'10
B'... Alignment mark (board side), 12...
Glass substrate, 20R, 200, 20B; 20R',
20G', 20B'... Alignment mark (photomask side), 22... Photomask, 30.40.
...first pattern, 32.42...second pattern.
Claims (1)
で繰り返されるパターン群を複数の色について有するカ
ラーフィルタを製造する方法であって、前記透明な基板
、あるいは各色のパターン群をパターニングするための
フォトマスク、の少なくともいずれか一方に各色に応じ
たアライメントマークを形成し、前記透明な基板とフォ
トマスクとを各色ごとに前記ピッチ分だけ相対的にずら
すように位置合わせするに際し、前記各色に応じたアラ
イメントマークを、各色のパターン群がそれぞれ大きな
光透過性をもつ長波長域で大きな光吸収性をもつ材料に
よって形成し、しかも、前記位置合わせを前記の長波長
域の光を用いて行なうことを特徴とする、カラーフィル
タの製造方法。 2、位置合わせを自動位置合わせ装置を用いて行なう、
請求項1に記載のカラーフィルタの製造方法。 3、カラーフィルタは、赤、緑、青の3色のパターン群
のほか、各パターン群の各パターンの境界領域を遮光す
る遮光パターンを有する、請求項1に記載のカラーフィ
ルタの製造方法。 4、各色に応じたアライメントマークは、透明な基板お
よびフォトマスクの両方にある、請求項1〜3のいずれ
かに記載のカラーフィルタの製造方法。 5、遮光パターンを形成した後、3色のパターン群を順
次形成し、しかも、遮光パターンの形成時に、その形成
材料によって各色に応じたアライメントマークをも形成
する、請求項3に記載のカラーフィルタ。 6、長波長域の光は700nm以上の波長を有する、請
求項1に記載のカラーフィルタの製造方法。 7、位置合わせを、700nm以上の透過光を用い、か
つ700nm以上に大きな感度を有するセンサーを用い
て行なう、請求項6に記載のカラーフィルタの製造方法
。[Claims] 1. A method for manufacturing a color filter having a group of patterns repeated in the same shape and at the same pitch on one side of a transparent substrate for a plurality of colors, the method comprising: an alignment mark corresponding to each color is formed on at least one of a photomask for patterning a group of patterns, and the transparent substrate and the photomask are positioned so as to be relatively shifted by the pitch for each color. When aligning, an alignment mark corresponding to each color is formed of a material that has a large light absorption property in a long wavelength range in which each pattern group of each color has a large light transmittance, and the alignment mark is 1. A method for manufacturing a color filter, characterized in that the manufacturing method is performed using light of a wide range. 2. Perform alignment using an automatic alignment device,
A method for manufacturing a color filter according to claim 1. 3. The method for manufacturing a color filter according to claim 1, wherein the color filter has a pattern group of three colors, red, green, and blue, as well as a light-shielding pattern that blocks light from a boundary area of each pattern in each pattern group. 4. The method for manufacturing a color filter according to claim 1, wherein the alignment mark corresponding to each color is present on both the transparent substrate and the photomask. 5. The color filter according to claim 3, wherein after forming the light-shielding pattern, pattern groups of three colors are sequentially formed, and when forming the light-shielding pattern, alignment marks corresponding to each color are also formed using the forming material. . 6. The method for manufacturing a color filter according to claim 1, wherein the light in the long wavelength range has a wavelength of 700 nm or more. 7. The method for manufacturing a color filter according to claim 6, wherein the alignment is performed using transmitted light of 700 nm or more and a sensor having high sensitivity at 700 nm or more.
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Cited By (7)
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