(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に少なくとも着色層を含むカラーフィルタ層を有するカラーフィルタの異物除去方法であって、
前記カラーフィルタ層中もしくはその表面に存在する異物を検出する検出工程と、
前記検出された異物の位置に相当するカラーフィルタ層に、エネルギーが５０〜５００Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、当該部分を後に行われる除去工程において除去が可能な程度にまで体積収縮および硬化させるカラーフィルタ層変質工程と、
体積収縮および硬化されたカラーフィルタ層および検出された異物を除去する除去工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタ異物除去方法。
【請求項２】
前記除去工程において、変質したカラーフィルタ層および検出された異物を吸引せしめることにより除去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異物除去方法。
【請求項３】
前記除去工程において、変質したカラーフィルタ層および検出された異物を高圧エアにより飛散せしめることにより除去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異物除去方法。
【請求項４】
前記除去工程において、変質したカラーフィルタ層および検出された異物を粘着物を用いて剥離せしめることにより除去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異物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタの着色層等に異物が付着もしくは混入した場合、この異物を除去するために用いられるカラーフィルタ異物除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶表示装置、とりわけカラー液晶表示装置の需要が増加する傾向にある。このカラー液晶表示装置には、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色の着色パターンを備えたカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタのＲ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われる。
【０００３】
このようなカラーフィルタは、通常透明基板上に上記Ｒ、Ｇ、およびＢからなる画素部が所定のパターンで形成された着色層が形成され、この着色層上に液晶を駆動させるための透明電極が形成されている。
【０００４】
しかしながら、例えばこの着色層中に数μｍ〜数十μｍのゴミ等の異物が混入し、さらにこの異物が導電性のものであったり、高い誘電率を有するものであったりした場合は、液晶駆動用の電極の短絡や液晶の表示品質の低下等の不具合が生じる可能性がある。したがって、このような異物を製造時に混入させないようにすることが望ましいが、現実問題としてクリーンルーム等の異物の少ない環境で製造した場合でも、完全に異物の付着や内包のないカラーフィルタを製造することは不可能である。
【０００５】
また、近年、カラーフィルタの多面取りが行われるようになってきている。したがって、異物の混入したカラーフィルタを廃棄処分とした場合は、コスト面での問題が大きくなってしまう。
【０００６】
このような観点から、カラーフィルタに付着もしくは内包した異物を除去する方法が提案されている（特開平２−９２４７６号公報）。この方法においては、１μｍ以下の波長を有するレーザ光を用いて、カラーフィルタに付着もしくは内包される異物をその周囲の着色層構成物質と共に取り除くようにしている。
【０００７】
しかしながら、上記レーザを用いた方法においては、レーザ光を照射することにより生じる熱の影響が異物を有する部分以外の部分、特に周辺の正常な部分にまで及んでしまうといった問題が生じる場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ光を用いることなく、異物を着色層等のカラーフィルタ層から除去する方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載するように、透明基板上に少なくとも着色層を含むカラーフィルタ層を有するカラーフィルタの異物除去方法であって、前記カラーフィルタ層中もしくはその表面に存在する異物を検出する検出工程と、前記検出された異物の位置に相当するカラーフィルタ層を後に行われる除去工程において除去が可能な程度にまで変質させるカラーフィルタ層変質工程と、変質されたカラーフィルタ層および検出された異物を除去する除去工程と、を有することを特徴とするカラーフィルタ異物除去方法を提供する。
【００１０】
本発明によれば、まず異物が存在する部分を検出し、異物が存在する部分を局部的に変質させることにより、除去工程において当該部分、つまり異物が存在する部分を除去しやすくすることができる。当該除去しやすくなった部分を除去工程により除去することにより、異物除去を容易にすることができる。
【００１１】
本発明は、従来の異物除去方法、つまりレーザ光を用いて当該部分を昇華せしめるのではなく、当該部分を除去工程において除去が可能な程度にまで変質させることにより異物を当該部分ごとに除去するので、周辺への熱の影響が問題となることはない。また、レーザ光を用いることがないのでコスト的な面からも好ましい。
【００１２】
前記請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載するように、前記カラーフィルタ層変質工程において、検出された異物の位置に相当するカラーフィルタ層に紫外線を照射することにより、カラーフィルタ層を変質せしめることが好ましい。
【００１３】
このように、検出された異物の位置に相当するカラーフィルタ層に紫外線を照射することにより、当該部分のカラーフィルター層においては体積収縮が起り基板との密着性が低下するため、紫外線が照射されていない部分に比して当該部分を基板から剥離しやすくできる。本発明はこの性質を利用することにより、除去工程において前記紫外線を照射した部分を除去することにより、当該部分と一緒に異物を除去することができる。
【００１４】
前記請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載するように、前記照射される紫外線のエネルギーが５０〜５００Ｊ／ｃｍ2であることが好ましい。
【００１５】
照射する紫外線のエネルギーが５０Ｊ／ｃｍ2より弱い場合には紫外線を照射した部分、つまり異物が存在する部分を除去が容易な程度まで変質することができない場合があり、一方異物が存在する部分を除去が容易な程度に変質するには紫外線の強度を５００Ｊ／ｃｍ2より強くする必要はなく、これより強くすると周辺部分に悪影響を与える場合があるからである。
【００１６】
前記請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項４に記載するように、前記除去工程において、変質したカラーフィルタ層および検出された異物を吸引せしめることにより除去することが好ましい。
【００１７】
本発明においては、異物が存在する部分を後に行われる除去工程により除去できる程度に変質する点に特徴を有しており、異物が存在する部分はカラーフィルタ層変質工程を行うのみでは除去することは不可能であり、何らかの方法で当該部分を基板上から除去する必要がある。本発明のように、変質したカラーフィルタ層および検出された異物を吸引することによって基板上から異物を除去することができる。
【００１８】
また、前記請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項５に記載するように、前記除去工程において、変質したカラーフィルタ層および検出された異物を高圧エアにより飛散せしめることにより除去してもよい。
【００１９】
変質したカラーフィルタ層および検出された異物を基板上から除去する方法としては、上述のように吸引する方法の他にも、高圧エアを利用して除去すべき部分を飛散せしめてもよい。
【００２０】
さらに、前記請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項６に記載するように、前記除去工程において、変質したカラーフィルタ層および検出された異物を粘着物を用いて剥離せしめることにより除去してもよい。
【００２１】
粘着物をカラーフィルタ層に貼り、当該粘着物を剥離することにより、カラーフィルタ層変質工程を施された部分は、除去できる程度にまで変質されているため、当該粘着物側に付着して基板上から剥離され除去することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のカラーフィルタ異物除去方法は、透明基板上に少なくとも着色層を含むカラーフィルタ層を有するカラーフィルタの異物除去方法であって、カラーフィルタ層中もしくはその表面に存在する異物を検出する検出工程と、検出された異物を除去しやすいように、前記検出された異物の位置に相当するカラーフィルタ層を変質させるカラーフィルタ変質工程と、変質したカラーフィルタ層および検出された異物を除去する除去工程とを有するものである。以下、このような本発明のカラーフィルタ異物除去方法の各工程について詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明のカラーフィルタ異物除去方法が適用されるのは、上述したように透明基板上に少なくとも着色層を含むカラーフィルタ層を有するカラーフィルタである。
【００２４】
ここで用いられる透明基板は、通常カラーフィルタに用いられているものであれば特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。
【００２５】
本発明は、このような透明基板上に形成されたカラーフィルタ層中に内包される、もしくはその表面に付着した異物を除去する際に用いられるものである。ここで、本発明でいうカラーフィルタ層とは、少なくとも着色層を有するものであれば特に限定されるものではなく、その他、ブラックマトリックス層、透明電極、保護層、配向層等が含まれていてもよい。
【００２６】
また、本発明のカラーフィルタ異物除去方法においては、透明基板上に最終的に形成される全ての層が形成される前に異物を除去する場合も含むものである。すなわち、例えば着色層とブラックマトリックス層のみが形成された段階で本発明の異物除去方法により異物が除去されるようにしてもよい。よって、この場合のカラーフィルタ層は、その段階で透明基板上に形成されている層、すなわち、上述した例では、着色層とブラックマトリックス層が本発明でいうカラーフィルタ層に該当することになる。
【００２７】
したがって、本発明でいうカラーフィルタ層とは、少なくとも着色層を含む層であり、かつ本発明のカラーフィルタ異物除去方法が適用される際に透明基板上に形成されている層を示すものである。
【００２８】
本発明のカラーフィルタ異物除去方法が適用される異物としては、一般的には上記カラーフィルタ層のうち、特に着色層もしくはブラックマトリックス層の内部もしくはその表面に存在する異物である。カラーフィルタ層中に占める割合としては、着色層およびブラックマトリックス層が主たるものであり、これらの層に異物が混入する可能性が高く、異物除去の必要性が大きいからである。このような観点から、特に着色層内の異物の除去に本発明が好適に用いられる。
【００２９】
なお、本発明でいう着色層とは、複数色の画素部、通常は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色の画素部からなり、種々のパターン、例えば、モザイク状、トライアングル状、ストライプ状等のパターンで形成されるものである。また、ブラックマトリックス層とは、上記着色層を形成する画素部間に配置され、光を遮るために形成されたものである。
【００３０】
本発明においては、このようなカラーフィルタ層に対して、このカラーフィルタ層の内部に内包された、もしくはその表面に付着した異物を検出する検出工程を行う。この工程において、異物の存在が確認された場合は、その異物の位置が測定される。
【００３１】
このような異物を検出する際に用いられる方法としては、例えば、ハロゲンランプ光を照射し、その反射光もしくは透過光をＣＣＤラインセンサにて受光し、受光した結果を画像処理して欠陥部分を抽出するような検査装置を用いる方法等を挙げることができる。
【００３２】
この検出工程により異物が検出された場合は、本発明においては検出された異物の位置に相当するカラーフィルタ層を変質するためのカラーフィルタ層変質工程が行われる。
【００３３】
本発明において、このカラーフィルタ層変質工程とは、検出された異物を後に行われる除去工程において除去しやすい程度にまで変質させるために行われる工程のことをいう。したがって「除去しやすい程度」とは、後に行われる除去工程において行われる除去手段により相対的に決定されるものであり、例えば、吸引することにより除去する手段を用いる場合や、高圧エアにより除去する手段を用いる場合には、これらの手段により除去すべき部分が吸引される程度、または高圧エアにより飛散する程度にまで変質させることが必要である。また、除去すべき部分を粘着物を用いて剥離せしめることにより除去する場合においては、使用する粘着物と当該除去部分との密着性よりも、当該除去部分と基板との密着性の方が弱くなる程度、つまり検出された異物の位置に相当するカラーフィルタ層が基板から剥離し粘着物の方へ接着される状態にまで当該カラーフィルタ層を変質させることが必要である。また、除去すべき部分とその周囲のカラーフィルタ層との結合をも考慮する必要があり、除去工程において行われる除去手段によりこの結合の切断が可能な程度に変質させることが必要である。
【００３４】
つまり、本発明における「検出された異物の位置に相当するカラーフィルタ層を変質するためのカラーフィルタ層変質工程」とは、上述するように、除去工程において用いる除去手段に応じて、任意に選択された除去手段により除去が可能な程度にまでカラーフィルタ層を変質せしめる工程のことをいう。
【００３５】
本発明においては、異物が存在する部分のカラーフィルタ層を除去工程により除去が可能な程度にまで変質せしめることができる手段であればいかなる手段をも用いることができる。
【００３６】
具体的には、冷気の照射、スポットヒータ、又は紫外線照射等を挙げることができる。
【００３７】
これらの中でも、異物の位置に相当するカラーフィルタ層に紫外線を照射することにより、当該カラーフィルタ層を変質せしめることが好ましい。紫外線をカラーフィルタ層に照射せしめることにより、カラーフィルタ層を劣化、変質させることができ、さらに体積収縮させることができることから基板との密着性を低下させることが可能となり、除去工程における除去が容易となるからである。
【００３８】
また、紫外線を照射する場合においては、異物がカラーフィルター層の中でも着色層に存在している場合に特に有効である。着色層は、通常フォトリソグラフィー法により基板上に形成されている場合が多いため、紫外線を照射することにより当該層を必要以上に硬化せしめることができ、当該層を脆い状態とすることができるからである。
【００３９】
以下に、着色層に異物が存在している場合を例に図面を用いて本発明の方法を具体的に説明する。
【００４０】
図１（ａ）は、ガラス基板１、着色層２、ブラックマトリックス層３からなるカラーフィルタ層１０の概略断面図であり、前記着色層２には異物４が存在している。まず、本発明の方法においては、上述したように異物を検出するための検出工程を行う。
【００４１】
図１（ｂ）は、異物４を検出した場合において、紫外線を照射することにより前記異物４が存在する着色層２ａを変質させるためのカラーフィルタ層変質工程を示す図である。
【００４２】
図１（ｂ）に示すように、着色層２ａを劣化させ、着色層２ａとガラス基板１との密着性を低下させるために用いられる紫外線は、カラーフィルタ層１０の上方に設けられた紫外線照射ランプ５により照射される。本発明の方法においては、所望の強度の紫外線を照射することができるランプであればいかなるランプをも紫外線照射ランプ５として使用可能である。紫外線照射ランプとしては、具体的には水銀ランプ、エキシマランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ等を用いることができる。
【００４３】
また、照射する紫外線のエネルギーは、５０〜５００Ｊ／ｃｍ2が好ましく、１００〜４００Ｊ／ｃｍ2が最も好ましい。照射する紫外線のエネルギーが５０Ｊ／ｃｍ2より小さい場合は充分に変質させることができない可能性があるからであり、一方照射する紫外線のエネルギーが５００Ｊ／ｃｍ2より大きい場合は、周辺部へ悪影響を与える恐れがあるからである。
【００４４】
また、カラーフィルタ層変質工程を行う際においては、図１（ｂ）に示すようにマスク６を用いてもよい。マスク６を用いることにより、紫外線を照射したい部分、つまり検出された異物４の位置に相当する着色層２ａにのみ紫外線を照射することができ、その他の部分への紫外線の影響を最小限に抑えることができるからである。
【００４５】
さらに、上述したマスク６とコールドミラー７とを併用してもよい。コールドミラー７を用いることにより紫外線照射ランプ５から照射される紫外線を集光せしめることができるからである。
【００４６】
図１（ｃ）は、紫外線を照射することにより劣化され、ガラス基板１との密着性が低下するように変質せしめられた部分を示す図である。図中の斜線部８が変質せしめられた部分を示している。
【００４７】
本発明の方法においては、上述してきた検出工程、カラーフィルタ層変質工程の後に、変質せしめられた部分８を除去するための除去工程を行う。本発明の方法における除去工程においては、変質せしめられた部分８、つまり変質したカラーフィルタ層および検出された異物を基板上から除去することができればいかなる手段を用いてもよい。
【００４８】
本発明の方法の除去工程において用いることができる手段としては、具体的には、変質したカラーフィルタ層および異物を吸引することにより除去する吸引手段、高圧エアを用いて飛散せしめることにより除去する飛散手段、粘着物を用いて剥離せしめることにより除去する粘着手段、ニードルを用いてこすることにより剥離せしめて除去する手段、超音波カッターを用いて切り取ることにより除去する手段、等を用いることができ、これらの２種以上を組み合わせることもできる。
【００４９】
変質したカラーフィルタ層および異物を吸引することにより除去する吸引手段および高圧エアにより飛散せしめることにより除去する飛散手段を用いる場合には、吸引ノズルまたはエア噴出ノズルと、吸引装置またはエアコンプレッサー等の公知の装置を用いることができる。
【００５０】
また、粘着手段を用いる場合には、図２（ａ）に示すように粘着物２０をカラーフィルタ層１０（図１（ｃ）のもの）全面に付着せしめ、その後、図２（ｂ）に示すように当該粘着物２０を剥がすことにより、紫外線により変質せしめた部分８および異物４を除去することができる。ここで用いることができる粘着物としては、剥離テープ、粘着ロール等を挙げることができる。
【００５１】
また、超音波カッターを用いて切り取ることにより除去する場合においては、超音波発生器と、超音波により振動する振動針を用い、当該振動針の先端を変質せしめられた部分８に当接することで切り取ることができる。なお、当該振動針の材料としてタングステンが適しており、その先端部の半径は３μｍが最も適している。
【００５２】
本発明の方法は、上述してきた検出工程、カラーフィルタ層変質工程、および除去工程を順次行うことにより、レーザ光を用いることなく異物が存在する部分のみを除去することができる。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５４】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに説明する。
【００５５】
（実施例１）
まず、透明基材としてガラス基板を用い、この上にフォトリソ法を用いてアクリル系の着色層を形成した。次いで、この着色層内に内包された異物を、ハロゲンランプを光源としその反射光により欠陥として検出した。異物の直径は７０μｍであった（検出工程）。
【００５６】
次いで、当該検出された異物の位置に相当する着色層を変質せしめるためにメタルハライドランプ（波長：３６５ｎｍ）光をコールドランプで集光させ、直径７０μｍの円形マスクを通して、異物の位置に相当する着色層の表面に約５秒間照射し、当該照射した部分を変質（硬化）せしめた（カラーフィルタ層変質工程）。
【００５７】
当該部分を先端径３０μｍのニードルを用いてこすったところ、周辺部に影響を与えることなく異物の位置に相当する着色層および異物を除去することができた。
【００５８】
（実施例２）
上記実施例１と同様の方法でアクリル系の着色層を形成し、高圧水銀ランプ（主波長：３６５ｎｍ、出力：３５０Ｗ（４０００ｍＷ／ｃｍ2））を用い、照射時間を変化させることにより照射する紫外線のエネルギーを変化させて紫外線照射テストを行った。
【００５９】
その結果を以下の表１に示す。
【００６０】
【表１】
0004641106.tif 000002
【００６１】
表１からも明らかなように、照射するエネルギーは、５０〜５００Ｊ／ｃｍ2が好ましく、１００〜４００Ｊ／ｃｍ2が最も好ましいことが分かった。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、カラーフィルタ層中もしくはその表面に存在する異物を、レーザ光を用いることなく透明基板側から除去することができる。本発明の方法は、レーザ光を用いることがないため、レーザ光による熱によって異物が存在しない正常なカラーフィルタ層に影響を与えることがなく、コスト的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタ異物除去方法における検出工程、およびカラーフィルタ層変質工程において紫外線を照射した場合を示す概略断面図である。
【図２】従来のカラーフィルタ異物除去方法における除去工程において粘着手段を用いた場合の概略断面図である。
【符号の説明】
１  …  透明基板
２  …  着色層
３  …  ブラックマトリックス層
４  …  異物
５  …  紫外線照射ランプ
６  …  マスク
７  …  コールドミラー
８  …  変質部分
１０  …  カラーフィルタ層
２０  …  粘着物
【図１】
0004641106.tif 000003
【図２】
0004641106.tif 000004