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発明の名称 カラーフィルタの検査方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−93539(P2007−93539A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−286684(P2005−286684)
出願日 平成17年9月30日(2005.9.30)
代理人
発明者 上元 章弘 / 上月 俊幸
要約 課題
透明基板上に少なくとも複数の着色フィルタが形成されたカラーフィルタ基板の外観検査を行う検査方法において、着色フィルタの表面を一定の平滑面にした状態で外観検査を行うカラーフィルタの検査方法を提供することを目的とする。

解決手段
ブラックマトリクス21bが形成された透明基板11上に赤色フィルタ31Rを形成し、赤色フィルタ31R表面を加熱処理、物理研磨、化学研磨等の方法で平滑化処理を行って、自動外観検査機を用いて、赤色フィルタ31Rの反射、透過照明による比較検査を行い、赤色フィルタ31R上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と、反射系白欠陥と、透過系の白欠陥を検査する。以下、着色フィルタ形成、平滑化処理、自動外観検査を繰り返すことにより、カラーフィルタの検査を行う。
特許請求の範囲
【請求項1】
透明基板上に少なくとも複数の着色フィルタが形成されたカラーフィルタ基板の外観検査を行う検査方法において、前記着色フィルタの表面を平滑化した状態で外観検査を行うことを特徴とするカラーフィルタの検査方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、カラー液晶ディスプレイ及び有機ELカラー表示装置等に使用されるカラーフィルタの検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、大型カラーテレビ、ノートパソコン、携帯用電子機器の増加に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイの需要の増加はめざましいものがある。
一般に、液晶表示ディスプレイパネルにおいて、現在最も広く使用されている液晶セル駆動方式は、TN(ねじれネマティック)方式とSTN(超ねじれネマティック)方式による縦電界駆動型であり、近年、横電界駆動型(IPS)による液晶セル駆動方式の開発も進んでいる。
【0003】
カラー液晶ディスプレイ及び有機ELカラー表示装置等に用いられるカラーフィルタ基板は、透明基板上に、ブラックマトリックス、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタからなる着色画素、透明電極及び柱状スペーサーが形成されたものである。
【0004】
以下カラーフィルタの製造方法について説明する。
図6(a)〜(f)に一般的なカラーフィルタの製造方法の一例を工程順に示す。
まず、透明基板11上にアクリル系樹脂にカーボンブラック等の黒色顔料を分散した黒色感光性樹脂をスピンナーにて塗布し、黒色感光性樹脂層21を形成し(図6(a)参照)、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ブラックマトリクス21bを形成する(図6(b)参照)。
【0005】
次に、アクリル系の感光性樹脂に赤色顔料を分散した赤色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21bが形成された透明基板11上に塗布して赤色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、赤色フィルタ31Rを形成する(図6(c)参照)。
【0006】
次に、アクリル系の感光性樹脂に緑色顔料を分散した緑色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21b及び赤色フィルタ31Rが形成された透明基板11上に塗布して緑色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、緑色フィルタ32Gを形成する(図6(d)参照)。
【0007】
次に、アクリル系の感光性樹脂に青色顔料を分散した青色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21b、赤色フィルタ31R及び緑色フィルタ32Gが形成された透明基板11上に塗布して青色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、青色フィルタ33Bを形成し、ブラックマトリクス21bが形成された透明基板上に赤色フィルタ31R、緑色フィルタ32G及び緑色フィルタ33Bからなる着色フィルタ層30を形成する(図6(e)参照)。
【0008】
次に、スパッタリング等により酸化インジウム錫膜からなる透明電極41を形成する。さらに、アクリル系樹脂を主成分とする感光性樹脂溶液をスピンナーで塗布して透明樹脂感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、加熱硬化して柱状スペーサー51を形成し、カラーフィルタ基板100を得ることができる(図6(f)参照)。
【0009】
上記カラーフィルタ基板を作製する製造途中工程において、各着色フィルタが形成されたカラーフィルタ基板に対して自動外観検査を行う場合がある。
ここで言う自動外観検査とは、各着色フィルタが同一パターンの集合体であることを利用して、隣接した同一パターンを比較検査することにより行うものである。
【0010】
カラーフィルタの黒欠陥をより正確に検出するために、カラーフィルタを透過光及び反射光にて照射し、撮像手段にて撮影して得られた信号を画像処理することにより欠陥を検出するカラーフィルタの欠陥検査装置及び検査方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0011】
各着色フィルタ上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等は反射検査において輝度値が正常部より低くなることから反射系黒色欠陥として、透明電極ピンホール、金属異物は反射検査において輝度値が正常部より高くなることから反射系白色欠陥として、各着色フィルタの白抜け等は透過検査において輝度値が正常部より高くなることから透過系白色欠陥としてそれぞれ抽出される。
【0012】
カラーフィルタ基板の自動外観検査では、各着色フィルタが同一パターンの集合体であることを利用して、隣接した同一パターン輝度値を比較することにより各種の欠陥を抽出している。
各着色フィルタの欠陥の抽出原理は、あくまで輝度値の比較であるから、正常部の輝度値が適切であることが正常な検査を行う上での前提となる。
【0013】
しかし、カラーフィルタ基板を作製する製造工程では、着色レジスト及びプロセス条件のバラツキ等が原因で、各着色フィルタの表面状態が異なる場合がある。
着色フィルタの表面状態が異なると、検査に用いる反射照明が散乱することにより、イメージセンサで捕らえた正常部の輝度値にバラツキが発生し、結果として欠陥検査にバラツキが生じ、欠陥検査が正常に行えないと言う事態が起こる。
このような場合、着色フィルタ上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射検査における黒色欠陥は、正常部と輝度値の差(コントラスト)が発生せず、欠陥として認識できないという状態が発生し、問題となっている。
【特許文献1】特開2003−344299号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、透明基板上に少なくとも複数の着色フィルタが形成されたカラーフィルタ基板の外観検査を行う検査方法において、着色フィルタの表面を一定の平滑面にした状態で外観検査を行うカラーフィルタの検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明に於いて上記課題を達成するために、本発明では、透明基板上に少なくとも複数の着色フィルタが形成されたカラーフィルタ基板の外観検査を行う検査方法において、前記着色フィルタの表面を平滑化した状態で外観検査を行うことを特徴とするカラーフィルタの検査方法としたものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明のカラーフィルタの検査方法によれば、カラーフィルタ基板を作製する製造工程で、表面状態がバラツイた着色フィルタの表面を平滑化した状態で外観検査を行うため、
安定した反射系自動外観検査を行うことができ、異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と反射系白欠陥とを良好に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1及び図2は本発明のカラーフィルタの検査方法の一実施例を示す説明図である。
これは、着色フィルタ形成、平滑化処理、自動外観検査を所定の色数だけ繰り返して行うカラーフィルタの検査方法の事例である。
まず、透明基板11上にアクリル系樹脂にカーボンブラック等の黒色顔料を分散した黒色感光性樹脂溶液をスピンナーにて塗布し、黒色感光性樹脂層21を形成し(図1(a)参照)、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ブラックマトリクス21bを形成する(図1(b)参照)。
ここで、透明基板11としては、低膨張ガラス、ノンアルカリガラス、石英ガラス等のガラス基板及びプラスチックフィルム等が利用できる。
【0018】
次に、アクリル系の感光性樹脂に赤色顔料(例えば、ジアントラキノン系顔料)を分散した赤色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21bが形成された透明基板11上に塗布し、赤色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、赤色フィルタ31Rを形成する(図1(c)参照)。
【0019】
次に、赤色フィルタ31R表面の平滑化処理を行って、自動外観検査機を用いて、赤色フィルタ31Rの反射、透過照明による比較検査を行い、赤色フィルタ31R上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と、反射系白欠陥と、透過系の白欠陥を検査する。
ここで、赤色フィルタ31R表面の平滑化処理としては、加熱処理、物理研磨、化学研磨等の手法が適用できる。
また、赤色フィルタ31R表面を平滑化した状態で外観検査を行うため、異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と反射系白欠陥とが良好に検出される。
【0020】
次に、アクリル系の感光性樹脂に緑色顔料(例えば、フタロシアニングリーン系顔料)を分散した緑色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21b及び赤色フィルタ31Rが形成された透明基板11上に塗布し、緑色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、緑色フィルタ32Gを形成する(図1(d)参照)。
【0021】
次に、緑色フィルタ32G表面の平滑化処理を行って、自動外観検査機を用いて、緑色フィルタ32Gの反射、透過照明による比較検査を行い、緑色フィルタ32G上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と、反射系白欠陥と、透過系の白欠陥を検査する。
ここで、緑色フィルタ32G表面の平滑化処理としては、加熱処理、物理研磨、化学研磨等の手法が適用できる。
また、緑色フィルタ32G表面を平滑化した状態で外観検査を行うため、異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と反射系白欠陥とが良好に検出される。
【0022】
次に、アクリル系の感光性樹脂に青色顔料(例えば、フタロシアニンブルー系顔料)を分散した青色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21b、赤色フィルタ31R及び緑色フィルタ32Gが形成された透明基板11上に塗布し、青色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、青色フィルタ33Bを形成する(図2(e)参照)。
【0023】
次に、青色フィルタ33B表面の平滑化処理を行った後、自動外観検査機を用いて、青色フィルタ33Bの反射、透過照明による比較検査を行い、青色フィルタ33B上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と、反射系白欠陥と、透過系の白欠陥を検査する。
ここで、青色フィルタ33B表面の平滑化処理としては、加熱処理、物理研磨、化学研磨等の手法が適用できる。
また、青色フィルタ33B表面を平滑化した状態で外観検査を行うため、異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と反射系白欠陥とが良好に検出される。
【0024】
図3は本発明のカラーフィルタの検査方法の他の実施例を示す説明図である。
これは、所定の色数の着色フィルタ形成した後、一括平滑化処理を行って、各着色フィルタの自動外観検査を行うカラーフィルタの検査方法の事例である。
まず、透明基板11上にアクリル系樹脂にカーボンブラック等の黒色顔料を分散した黒色感光性樹脂溶液をスピンナーにて塗布し、黒色感光性樹脂層21を形成し(図3(a)参照)、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ブラックマトリクス21bを形成する(図3(b)参照)。
ここで、透明基板11としては、低膨張ガラス、ノンアルカリガラス、石英ガラス等のガラス基板及びプラスチックフィルム等が利用できる。
【0025】
次に、アクリル系の感光性樹脂に赤色顔料(例えば、ジアントラキノン系顔料)を分散した赤色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21bが形成された透明基板11上に塗布し、赤色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、赤色フィルタ31Rを形成する(図3(c)参照)。
【0026】
次に、アクリル系の感光性樹脂に緑色顔料(例えば、フタロシアニングリーン系顔料)を分散した緑色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21b及び赤色フィルタ31Rが形成された透明基板11上に塗布し、緑色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、緑色フィルタ32Gを形成する(図3(d)参照)。
【0027】
次に、アクリル系の感光性樹脂に青色顔料(例えば、フタロシアニンブルー系顔料)を分散した青色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いてブラックマトリクス21b、赤色フィルタ31R及び緑色フィルタ32Gが形成された透明基板11上に塗布し、青色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、青色フィルタ33Bを形成し、着色フィルタ層30を作製する(図3(e)参照)。
【0028】
次に、赤色フィルタ31R、緑色フィルタ32G及び青色フィルタ33Bからなる着色フィルタ層30の一括平滑化処理を行って、自動外観検査機を用いて、赤色フィルタ31R、緑色フィルタ32G及び青色フィルタ33Bの反射、透過照明による比較検査を行い、赤色フィルタ31R、緑色フィルタ32G及び青色フィルタ33B上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と、反射系白欠陥と、透過系の白欠陥を検査する。ここで、赤色フィルタ31R、緑色フィルタ32G及び青色フィルタ33B表面の一括平滑化処理としては、加熱処理、物理研磨、化学研磨等の手法が適用できる。
また、赤色フィルタ31R、緑色フィルタ32G及び青色フィルタ33B表面が平滑化されているため、異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と反射系白欠陥とが良好に検出される。
【実施例1】
【0029】
まず、無アルカリガラスからなる透明基板11上にアクリル系樹脂にカーボンブラックを分散した黒色感光性樹脂溶液をスピンナー等により塗布、乾燥して、1〜1.6μm厚の黒色感光性樹脂層21を形成し(図1(a)参照)、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ピッチ150μm、線幅20μmのブラックマトリクス21bを形成した(図1(b)参照)。
【0030】
次に、アクリル系の感光性樹脂にジアントラキノン系顔料を分散した赤色感光性樹脂溶液をスピンナーを用いて塗布して赤色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、膜厚1.2〜1.7μm、パターン幅140μmの赤色フィルタ31Rを形成した(図1(c)参照)。
【0031】
次に、赤色フィルタ31Rが形成された透明基板11を70℃で加熱処理して、赤色フィルタ31R表面の平滑化処理を行った。
平滑化処理前後の赤色フィルタ31Rの表面形状のSEM写真を図4(a)及び(b)に示す。
図4(a)及び(b)のSEM写真から分かるように、平滑化処理後の赤色フィルタ31Rの表面形状が平滑化されているのが確認された。
【0032】
次に、赤色フィルタ31Rの平滑化処理を行った後、自動外観検査機を用いて、赤色フィルタ31Rの反射、透過照明による比較検査を行い、赤色フィルタ31R上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と、反射系白欠陥と、透過系の白欠陥を検査した。
また、赤色フィルタ31R表面を平滑化した状態で外観検査を行うため、異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と反射系白欠陥とが良好に検出された。
【0033】
次に、アクリル系の感光性樹脂にフタロシアニングリーン系顔料を分散した緑色感光性樹脂溶液を赤色フィルタ31Rが形成された透明基板11上にスピンナーを用いて塗布して緑色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、膜厚1.2〜1.7μm、パターン幅140μmの緑色フィルタ32Gを形成した(図1(d)参照)。
【0034】
次に、赤色フィルタ31R及び緑色フィルタ32Gが形成された透明基板11を70℃で加熱処理して、緑色フィルタ32G表面の平滑化処理を行った。
平滑化処理前後の緑色フィルタ32Gの表面形状のSEM写真を図5(a)及び(b)に示す。
図5(a)及び(b)のSEM写真から分かるように、平滑化処理後の緑色フィルタ32Gの表面形状が平滑化されているのが確認された。
【0035】
次に、緑色フィルタ32Gの平滑化処理を行った後、自動外観検査機を用いて、緑色フィルタ32Gの反射、透過照明による比較検査を行い、緑色フィルタ32G上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と、反射系白欠陥と、透過系の白欠陥を検査した。
また、緑色フィルタ32G表面を平滑化した状態で外観検査を行うため、異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と反射系白欠陥とが良好に検出された。
【0036】
次に、アクリル系の感光性樹脂にフタロシアニンブルー系顔料を分散した青色感光性樹脂溶液を赤色フィルタ31R及び緑色カラーフィルタ32Gが形成された透明基板11上にスピンナーを用いて塗布して青色感光性樹脂層を形成し、所定の露光マスクを使ってパターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、膜厚1.2〜1.7μm、パタ
ーン幅140μmの青色フィルタ33Bを形成し、赤色フィルタ31R、緑色フィルタ32G及び青色フィルタ33Bからなる着色カラーフィルタ層30を形成した(図2(e)参照)。
【0037】
次に、赤色フィルタ31R、緑色フィルタ32G及び青色フィルタ33Bが形成された透明基板11を70℃で加熱処理して、青色フィルタ33B表面の平滑化処理を行った。
【0038】
次に、青色フィルタ33B表面の平滑化処理を行った後、自動外観検査機を用いて、青色フィルタ33Bの反射、透過照明による比較検査を行い、緑色フィルタ32G上の異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と、反射系白欠陥と、透過系の白欠陥を検査した。
ここで、青色フィルタ33B表面を平滑化した状態で外観検査を行うため、異物、レジストカス、ハーフ白抜け等の反射系黒欠陥と反射系白欠陥とが良好に検出された。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】(a)〜(d)は、本発明のカラーフィルタの検査方法の一実施例の工程の一部を示す説明図である。
【図2】(e)は、本発明のカラーフィルタの検査方法の一実施例の工程の一部を示す説明図である。
【図3】(a)〜(e)は、本発明のカラーフィルタの検査方法の他の実施例の工程を示す説明図である。
【図4】(a)は、平滑化処理前の赤色フィルタ31Rの表面形状を示すSEM写真である。(b)は、平滑化処理後の赤色フィルタ31Rの表面形状を示すSEM写真である。
【図5】(a)は、平滑化処理前の緑色フィルタ32Gの表面形状を示すSEM写真である。(b)は、平滑化処理後の緑色フィルタ32Gの表面形状を示すSEM写真である。
【図6】(a)〜(f)は、カラーフィルタの製造工程の一例を示す模式構成断面図である。
【符号の説明】
【0040】
11……透明基板
21……黒色感光性樹脂層
21b……ブラックマトリクス
30……着色フィルタ層
31R……赤色フィルタ
32G……緑色フィルタ
33B……青色フィルタ
41……透明電極
51……柱状スペーサ
100……カラーフィルタ基板




 

 


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