JPH08234014A - カラーフィルタの製造方法及びそれに用いるカラーフィルタ基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォトマスク基板とカラーフィルタ基板との
位置合わせを速くして製造効率を挙げるようにする。 【構成】 カラーフィルタ基板１０上に赤、緑、青の各
着色画素のパターンを順次位置合わせして形成すること
によりカラーフィルタを製造するに際して、くさび型の
第１のアライメントマークを形成したフォトマスク基板
２０と、くさび型の第２のアライメントマークを形成し
たカラーフィルタ基板１０とを用い、これら第１及び第
２のアライメントマークによりフォトマスク基板２０と
カラーフィルタ基板１０の位置合わせを行う。各基板１
０，２０上のアライメントマークの位置関係を１ライン
上の検出のみで素早く認識でき、位置合わせに要する時
間を短縮できる。基板１０，２０の向きや表裏を間違え
た場合、くさび型のアライメントマークが逆になるの
で、セッティング間違いを簡単に発見できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ用の
カラーフィルタの製造方法に係わるものであり、詳しく
はカラーフィルタにおける遮光層のパターンと赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各着色画素のパターンと
を順次形成するカラーフィルタの製造方法及びそれに用
いるカラーフィルタ基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイに使用されている一般
的なカラーフィルタの構造は図１の断面図に示すようで
あり、このカラーフィルタは、ガラス、プラスチック等
の基板１の上にクロム等の薄膜で遮光層２のパターンを
形成した後、Ｒ，Ｇ，Ｂからなる３色の微細な着色画素
３のパターンを順次繰り返し形成し、さらにその上に保
護膜４を設けるとともに、透明電極５としてＩＴＯ膜を
成膜することにより作製されている。そして、このカラ
ーフィルタにおける３色の着色画素３を形成する方法と
しては、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法、転写法
等があるが、いずれの方法においても遮光層２の形成さ
れた基板１上に各着色画素３を順次形成する工程でパタ
ーン同士の位置合わせが必要である。

【０００３】この位置合わせを行う方法の一つとして、
例えば特開平４−３３３０１８号公報に記載のものがあ
る。この方法では、フォトマスク基板の適当な２箇所に
「井」形のマスクマークを書き込むとともに、カラーフ
ィルタ基板上には各マスクマークに対応した位置に「＋
＋＋」形の基板マークを書き込んでおき、Ｘ及びＹ方向
の位置合わせを２箇所のマークについて行うことにより
各着色画素のパターンに対する位置合わせを行うように
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた位
置合わせ方法では、３色兼用のフォトマスク基板に設け
られたマスクマークの中心点に対して、カラーフィルタ
基板に設けられた基板マークの対応した３点をそれぞれ
一致させて位置合わせがなされるので、色別の取り違え
の心配がなく、各色の着色画素に対する位置合わせが確
実に行えるという利点はあるものの、位置合わせのため
にＸ及びＹ方向の２ライン上をセンサで検出する必要が
あり、このため検出時間がかかって位置合わせを迅速に
できないという問題点がある。また、通常の場合、この
種の基板マークは遮光層のパターンを形成する時に同時
に形成されているが、着色感光性材料等の着色材を塗布
又は転写等した時にこの基板マーク上にも着色材が塗布
又は転写等され、基板マークの検出しにくいという問題
点もあった。

【０００５】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、フォトマ
スク基板とカラーフィルタ基板との位置合わせを速くし
て製造効率を上げることのできるカラーフィルタの製造
方法を提供し、合わせてその製造方法に使用するカラー
フィルタ基板を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るカラーフィルタの製造方法は、遮光層
のパターンを形成したカラーフィルタ基板上に赤、緑、
青の各着色画素のパターンを順次位置合わせして形成す
ることによりカラーフィルタを製造する方法において、
くさび型の第１のアライメントマークを形成したフォト
マスク基板と、くさび型の第２のアライメントマークを
形成したカラーフィルタ基板とを用い、前記第１のアラ
イメントマークと前記第２のアライメントマークにより
フォトマスク基板とカラーフィルタ基板の位置合わせを
行うことを特徴とする。

【０００７】そして、前記カラーフィルタ基板における
前記第２のアライメントマークを遮光層のパターンの形
成時と同時に形成し、当該第２のアライメントマークを
形成しない領域に前記各着色画素のパターンを形成する
ことが好ましい。

【０００８】また、上記の製造方法に用いるカラーフィ
ルタ基板は、赤、緑、青の各着色画素のパターンを形成
する時に用いる位置合わせ用の第２のアライメントマー
クが付されたカラーフィルタ基板であって、該第２のア
ライメントマークが、フォトマスク基板に形成したくさ
び型の第１のアライメントマークに対応して形成された
くさび型のアライメントマークであることを特徴とす
る。

【０００９】そして、前記第２のアライメントマークが
遮光層のパターンの形成時と同時に形成され、各着色画
素のパターンが形成されるパターン部分の脇に形成され
たものであることが好ましい。

【００１０】

【作用】上述の構成からなるカラーフィルタの製造方法
では、フォトマスク基板とカラーフィルタ基板の位置合
わせにくさび型のアライメントマークを使用したので、
１ライン上での検出により各アライメントマークの位置
関係を認識することができる。また、フォトマスク基板
とカラーフィルタ基板の向きや表裏を間違えた場合、く
さび型のアライメントマークが逆向きになるので、両者
のセッティング間違いを防止できる。そして、カラーフ
ィルタ基板における第２のアライメントマークを形成し
ない領域に各着色画素のパターンを形成することによ
り、着色材がアライメントマークにかからないので検出
が容易となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１２】図２はくさび型のアライメントマークを形
成したカラーフィルタ基板を示す平面図である。

【００１３】このカラーフィルタ基板１０は、上面から
見て長方形（３５０ｍｍ×３００ｍｍ）で厚みは０．７
ｍｍであり、材質はガラスである。この基板１０上の中
央に遮光層とＲ，Ｇ，Ｂの各着色画素とで構成されたパ
ターン部分１１を上下に設けて２面付けとしてある。パ
ターン部分１１は、はじめに遮光層のパターン形成工程
を経て、青の着色画素パターンの形成工程、緑の着色画
素パターンの形成工程、赤の着色画素パターンの形成工
程で形成されていく。各着色画素のパターンは１００μ
ｍ間隔である。

【００１４】カラーフィルタ基板１０上の周囲であって
前記パターン部分１１の両脇にはアライメントマーク領
域１２（概ね１２ｍｍ×４ｍｍ）が設けられており、こ
の領域１２（右側だけ図示している）に遮光層と同じ材
料でくさび型のアライメントマークが３つずつ形成され
ている。このアライメントマークの斜め線及び横線の線
幅はそれぞれ５０μｍである。また斜め線は横線と４５
度の角度になっており、斜め線の長さは２．１ｍｍで横
線の長さは１．５ｍｍである。このアライメントマーク
が、図２に示す位置関係でアライメントマーク領域１２
の中に約３．７５ｍｍの間隔を置いて配置されている。
そして、これらのアライメントマークの近傍には、各ア
ライメントマークが何色の着色画素パターンの位置合わ
せに利用されるマークかを示すため、青、緑、赤それぞ
れの色を示す記号として「ｂ」，「ｇ」，「ｒ」等の記
号を設けてある。遮光層はブラックマトリクスと呼ば
れ、主にクロムにより形成され、前記アライメントマー
クもクロムにて同時に形成される。このクロム層の厚み
は０．０５μｍから０．２μｍである。

【００１５】本実施例においては、アライメントマーク
領域１２をパターン部分１１の両脇に設けてあるが、カ
ラーフィルタのＲ，Ｇ，Ｂの各着色画素と遮光層との位
置合わせ（アライメント、見当合わせとも言う）を細か
く実施したければ、カラーフィルタ基板１０の周囲に数
多く設けるとよい。また、本実施例では、カラーフィル
タのパターン部分１１を２面付けとしているが、図３
（ａ）に示すようなカラーフィルタ基板１０の中央にカ
ラーフィルタのパターン部分１１を持つ１面付け、さら
に図３（ｂ）に示すような４隅寄りにパターン部分１１
を持つ４面付け等がある。ここで、いずれの面付けにお
いても図示の如くパターン部分１１の両脇にアライメン
トマーク領域１２を設けても或いは周囲に多く設けても
よい。なお、カラーフィルタ基板１０には３２０ｍｍ×
３００ｍｍ、４００ｍｍ×３００ｍｍ等があり、厚みも
１．１ｍｍのものがある。

【００１６】次に上記カラーフィルタ基板１０に着色画
素パターンを形成する工程にて使用するパターン転写用
のフォトマスク基板について説明する。図４はこのフォ
トマスク基板を説明するための平面図である。

【００１７】図４に示されるようにフォトマスク基板２
０にはパターン部分２１が上下２段に設けられており、
その両脇にアライメントマーク領域２２（右側のみ図示
している）が設けられている。そして、アライメントマ
ーク領域２２には、図２のカラーフィルタ基板１０上に
形成されているくさび型のアライメントマークに順番に
対応するように図４に示す位置関係でくさび型のアライ
メントマークが形成されている。つまり、アライメント
マーク領域２２の上部に第１色用として青色用のくさび
型マークを配置し、中央に第２色用として緑色用のくさ
び型マークを配置し、下部に第３色用として赤色用のく
さび型マークを配置してある。このアライメントマーク
の大きさはカラーフィルタ基板の上に設けたくさび型ア
ライメントマークと同じ形状で同じ大きさとする。さら
に、各アライメントマークの近傍にはそれぞれの色を示
す記号として「Ｂ」，「Ｇ」，「Ｒ」等の記号を設けて
ある。これらの記号は位置合わせを行った時にカラーフ
ィルタ基板１０の記号と並んで確認できるように形成し
てもよいし、重なるようにしても構わない。なお、アラ
イメントの許容量は±３０μｍ程度であるが、実際には
それ以下が好ましく、このためには線幅はさらに細くす
る必要がある。

【００１８】このように、フォトマスク基板２０におけ
るＲ，Ｇ，Ｂの各着色画素用のくさび型マークとそれぞ
れの色に対応したカラーフィルタ基板１０のくさび型マ
ークとが、それぞれアライメントマーク領域の下部と中
央部と上部とで重ね合わさるように一列に形成されてい
る。さらに、アライメントマークが斜め線と横線とから
なるくさび型マークであるため、カラーフィルタ基板１
０の表裏や前後を間違えた場合にその誤りを容易にチェ
ックできることから、自動位置合わせ後の目視検査がし
やすくなる。さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂの各着色画素用のくさ
び型マークの近傍にはそれぞれの色に対応した記号を設
けることにより目視確認の効率がアップする。なお、ア
ライメントマークの近傍には、それぞれの色に対応した
前記記号に代わる他の記号を利用してもよい。もちろ
ん、この時の記号は目視確認のときに容易に認識できる
ものであればよいのである。

【００１９】次に、図５の工程図により本発明のカラー
フィルタの製造方法について説明する。カラーフィルタ
の製造方法には前記したように染色法、顔料分散法、印
刷法、電着法、転写法等があり、本発明の製造方法はこ
れらの製造方法すべてに利用できるが、ここでは顔料分
散法による製造工程によってモザイク型のカラーフィル
タパターンを形成する場合を例にとって説明する。

【００２０】まず、ステップ１においてガラス基板を洗
浄する。次いで、ステップ２においてクロムを成膜した
後、ステップ３でクロム薄膜を加工して遮光層パターン
を形成する。この時、併せて遮光層と同じ材料でくさび
型のアライメントマークをアライメントマーク領域１２
の下部、中央、上部に形成するように加工する。これに
より図２に示したカラーフィルタ基板１０においてパタ
ーン部分１１に遮光層のみを形成したものが出来上が
る。つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各着色画素パターンを除いた
基板が出来上がる。

【００２１】続いて、ステップ４において第１色目であ
る青（Ｂ）の着色レジストを塗布する。ここでは、カラ
ーフィルタ基板１０上のアライメントマーク領域１２に
着色レジストが塗布されないようにダイヘッドコーティ
ング等を行う。このようにするとアライメントマーク上
に着色レジストが塗布されないので以下に示すステップ
６での位置合わせ処理の時にＣＣＤカメラから入力する
画像データの処理がしやすくなる。つまり、着色レジス
トは３色あり、アライメントマークは遮光層と同じ材料
で形成されているため、スライスレベルの設定は３種類
必要であったが、アライメントマーク上に着色レジスト
がないと、透明基板上での検出となって１種類で済むと
いうメリットがある。そして、ステップ５においてカラ
ーフィルタ基板をプリベーク（乾燥）し溶剤のみ蒸発さ
せる。

【００２２】ステップ６の位置合わせについて図６を用
いて説明する。前記カラーフィルタ基板１０に対して図
４に示すフォトマスク基板２０をそれぞれのアライメン
トマークがほぼ重なるようにして上方に５０μｍの間隔
を空けて重ねる。これらの基板１０，２０はそれぞれ図
示していない調整可能な保持具により保持されている。
また、アライメントマークを監視できるように約２５万
画素のエリアセンサを持つＣＣＤカメラ６と２つの光源
７，７をアライメントマーク領域１２，２２の上方に設
置してある。まずはじめに、カメラ６はアライメントマ
ーク領域１２，２２を覆う１２ｍｍ×１２ｍｍの面積
（１画素あたり２４μｍ×２４μｍの面積）を撮影する
ことで概ねの位置合わせを行う。つまり、３組分のくさ
び型アライメントマークが所定の位置関係になるように
各基板１０，２０の保持具を調整する。次に、カメラ６
はアライメントマーク領域１２，２２の下部に配置した
青色用の１組のアライメントマークを撮影する。この時
のカメラ６の入力領域は３．５ｍｍ×３．５ｍｍであ
り、１画素あたり７μｍ×７μｍの面積を撮影してい
る。そして、保持具を移動調整して精密な位置合わせを
行う。さらに高解像度、高精度の位置合わせを行う場合
とか線幅やマークの大きさを小さくする場合には、前記
エリアセンサの画素数が多いセンサにするか、前記エリ
アセンサを複数配置したＣＣＤカメラを利用すればよ
い。もちろん画像メモリ等もこれらのデータにしたがっ
て増加する必要がある。

【００２３】カラーフィルタ基板１０とフォトマスク基
板２０の位置合わせをした後、ステップ７において第１
色目の着色画素パターンをカラーフィルタ基板１０のパ
ターン部分１１に露光する。続いてステップ８において
これらを現像することで露光されていない不要な領域の
パターンを除去する。そして、ステップ９においてポス
トベークすることで露光されたパターンを固める。

【００２４】さらに第２色目として緑（Ｇ）、第３色目
として赤（Ｒ）の着色レジストを使用して上記のステッ
プ４からステップ９までを繰り返して行う。ここでは、
アライメントマーク領域１２，２２の中央に配置したア
ライメントマークを利用して第２色目の形成工程での位
置合わせを行い、下部に配置したアライメントマークを
利用して第３色目の形成工程での位置合わせを行う。

【００２５】なお、上記で使用したフォトマスク基板２
０は図４に示したものであって、１枚で３色分を兼用す
る時に使用するものである。１色ごとに異なるフォトマ
スク基板を用いる場合には図７に例示するように１色分
のアライメントマークを持ったフォトマスク基板２０を
使用すればよい。

【００２６】ここで、ステップ６で行う位置合わせにつ
いて詳しく説明するが、はじめに図８〜図１１を用いて
説明し、次に図１２を用いて説明する。

【００２７】図８〜図１１にはカラーフィルタにおける
着色画素パターンの基本配置図が示してあるが、これら
から分かるように、図８〜図１０のパターンではＲ，
Ｇ，Ｂ兼用のパターンとして縦方向に２画素分ずつ大き
めに形成したフォトマスク基板を用いることにより１枚
のフォトマスク基板を兼用することができる。これは、
第１色目（青）を形成した後、フォトマスク基板を１画
素ずらして第２色目（緑）を形成し、さらにフォトマス
ク基板をもう１画素ずらして第３色目（赤）を形成すれ
ばよいからである。また、図１１のパターンでは緑用の
パターンは兼用ができないので別途準備する必要がある
が、この場合には図７のようにアライメントマークを設
けておけばよく、赤，青用のパターンは縦方向に１画素
分ずつ大きめに形成したフォトマスク基板を兼用すれば
よい。このように形成することで露光マスクの数を減ら
すことができる。

【００２８】図１２（ａ）は、図２のカラーフィルタ基
板１０と図４のフォトマスク基板２０を図６のように重
ねた後、ＣＣＤカメラ６からアライメントマーク領域１
２，２２の全体を見た状態を示している。図示のように
各アライメントマークが見えることにより両基板１０，
２０が概ね整合していることが確認できる。もちろん、
１枚のフォトマスク基板２０で３色分を兼用できるよう
に図中にその位置関係を示す如くフォトマスク基板２０
側のアライメントマークは１画素分ずつずらしてある。
このずらして配置されたアライメントマークを各色毎に
ステップ６において位置合わせをすれば、各色が所定の
位置に形成される。

【００２９】第１色目（青）の着色画素パターンを形成
する際には、カラーフィルタ基板１０上に形成してある
くさび型のアライメントマークのうち第１色目のアライ
メントマーク（ｂ）に対して、各色兼用のフォトマスク
基板２０上に形成してあるくさび型のアライメントマー
ク（Ｂ）を所定の位置になるように合わせる。ここで正
常の場合、第２色目（緑）のアライメントマーク（ｇ）
と（Ｇ）は１画素分ずれ、第３色目（赤）のアライメン
トマーク（ｒ）と（Ｒ）は２画素分ずれることになる。
イメージとして図１２（ａ）のようになる。

【００３０】図１２（ｂ）は位置合わせ動作中のＣＣＤ
カメラ６からアライメントマーク領域１２，２２を見た
図であって、位置ズレを起こしていない正常状態のマー
ク位置である。この時、ａ₁ ＝ｂ₁ であり、Ｌ₁ ＝２．
０ｍｍ（所定値）である。もっとも、±３０μｍ程度の
許容値を設けてある。

【００３１】図１２（ｃ）は位置ズレの発生している状
態である。この時、ａ₂ ＝ｂ₂ ±ｃとなり、Ｌ₂ ＝Ｌ₁
（２．０ｍｍ）±ｄとなる。これらのズレ量ｃ，ｄが±
３０μｍ以上であれば、それぞれ±３０μｍ以下になる
ようにカラーフィルタ基板１０の位置を調整する。そし
て、再度ＣＣＤカメラ６より画像を入力し、正常状態に
なるまで上記処理を繰り返す。ここで、ｄは縦方向のズ
レ量を表す。またｃは横方向のズレ量に対応する。すな
わち、くさびの角度を４５度にしているので、ｃから横
方向のズレを演算して一義的に求めることができる。他
の角度とした場合にはその角度に応じた演算を行えばよ
い。なお、ここではカラーフィルタ基板の位置を調整し
ているが、フォトマスク基板の位置を調整してもよい。

【００３２】ここで、カラーフィルタ基板１０の搬送方
向や表裏が逆であったり、或いはフォトマスク基板２０
のセッティング位置や表裏が逆であったりすると、カラ
ーフィルタ基板１０側のアライメントマークとフォトマ
スク基板２０側のアライメントマークが逆向きになる。
これによりカラーフィルタ基板１０やフォトマスク基板
２０の設定が不良であることが確認できるのである。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラーフ
ィルタの製造方法は、フォトマスク基板とカラーフィル
タ基板の位置合わせにくさび型のアライメントマークを
使用したことにより、各基板上のアライメントマークの
位置関係を１ライン上の検出のみで素早く認識できるこ
とから、位置合わせに要する時間を短縮して製造効率を
上げることができる。また、フォトマスク基板とカラー
フィルタ基板の向きや表裏を間違えた場合、くさび型の
アライメントマークが逆になるので、両者のセッティン
グ間違いを簡単に発見でき、その後の無駄な工程を未然
に防止することができる。

【００３４】そして、カラーフィルタ基板におけるアラ
イメントマークを形成しない領域に各着色画素のパター
ンを形成することにより、着色材がアライメントマーク
にかからないので検出を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なカラーフィルタの構造を示す断面図で
ある。

【図２】アライメントマークを形成したカラーフィルタ
基板を示す平面図である。

【図３】パターン部分の面付けの他の例を示す説明図で
ある。

【図４】フォトマスク基板を示す平面図である。

【図５】カラーフィルタの製造工程を示す工程図であ
る。

【図６】カラーフィルタ基板とフォトマスク基板の位置
合わせ方法の具体例を示す説明図である。

【図７】Ｇ用のフォトマスク基板を示す平面図である。

【図８】カラーフィルタにおける着色画素のパターン配
置図である。

【図９】同じく別のパターン配置図である。

【図１０】同じく別のパターン配置図である。

【図１１】同じく別のパターン配置図である。

【図１２】カラーフィルタ基板とフォトマスク基板のア
ライメント状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ カラーフィルタ基板 １１ パターン部分 １２ アライメントマーク領域 ２０ フォトマスク基板 ２１ パターン部分 ２２ アライメントマーク領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遮光層のパターンを形成したカラーフィ
   ルタ基板上に赤、緑、青の各着色画素のパターンを順次
   位置合わせして形成することによりカラーフィルタを製
   造する方法において、くさび型の第１のアライメントマ
   ークを形成したフォトマスク基板と、くさび型の第２の
   アライメントマークを形成したカラーフィルタ基板とを
   用い、前記第１のアライメントマークと前記第２のアラ
   イメントマークによりフォトマスク基板とカラーフィル
   タ基板の位置合わせを行うことを特徴とするカラーフィ
   ルタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記カラーフィルタ基板における前記第
   ２のアライメントマークを遮光層のパターンの形成時と
   同時に形成し、当該第２のアライメントマークを形成し
   ない領域に前記各着色画素のパターンを形成することを
   特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
3. 【請求項３】 赤、緑、青の各着色画素のパターンを形
   成する時に用いる位置合わせ用の第２のアライメントマ
   ークが付されたカラーフィルタ基板であって、該第２の
   アライメントマークが、フォトマスク基板に形成したく
   さび型の第１のアライメントマークに対応して形成され
   たくさび型のアライメントマークであることを特徴とす
   るカラーフィルタ基板。
4. 【請求項４】 前記第２のアライメントマークが遮光層
   のパターンの形成時と同時に形成され、各着色画素のパ
   ターンが形成されるパターン部分の脇に形成されたもの
   であることを特徴とする請求項３記載のカラーフィルタ
   基板。