(57)【要約】【課題】ガラス基板又はＴＦＴ基板上に着色層（ＲＧＢ他）およびブラックマトリックス（ＢＭ）などのカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ製造におけるレーザー修正において、修正箇所のレーザーアブレーションに伴う下地の損傷を発生させることなく、効率的に、且つ、選択的にカラーフィルタ層のみを修正することができるカラーフィルタの欠陥修正方法、及び、その欠陥修正方法によって欠陥部分が修正されたカラーフィルタ基板を提供する。【解決手段】基板上に少なくとも着色層、ブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタの欠陥修正方法において、予め前記カラーフィルタの欠陥修正部分にレーザーを照射して、前記欠陥修正部分を熱分解・熱変性に起因する炭化作用により着色させる段階と、その後前記欠陥修正部分にレーザー光を照射して前記欠陥修正部分をレーザーアブレーションにより除去する段階と、を具備する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも着色層、ブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタの欠陥修正方法において、予め前記カラーフィルタの欠陥修正部分にレーザーを照射して、前記欠陥修正部分を熱分解・熱変性に起因する炭化作用により着色させる段階と、その後前記欠陥修正部分にレーザー光を照射して前記欠陥修正部分をレーザーアブレーションにより除去する段階と、を具備することを特徴とするカラーフィルタの欠陥修正方法。
【請求項２】
予め前記カラーフィルタの前記欠陥修正部分を炭化着色させることで、該当欠陥修正部分のレーザーアブレーション処理におけるレーザーエネルギーの吸収率を高めることを特徴とする請求項１に記載するカラーフィルタの欠陥修正方法。
【請求項３】
ガラス基板又はＴＦＴ基板上に少なくとも着色層、ブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタを有する液晶表示装置用カラーフィルタ基板であって、上記請求項１または２に記載するカラーフィルタの欠陥修正方法によって、欠陥部分が修正されたことを特徴とするカラーフィルタ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等に用いるカラーフィルタの欠陥修正方法に関し、ガラス基板あるいはＴＦＴ基板上に形成されたカラーフィルタの欠陥修正方法、及び、その欠陥修正方法によって欠陥部分が修正されたカラーフィルタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置はコンピュータ端末表示装置、テレビ画像表示装置を中心に急速に普及が進んでいる。このカラー液晶表示装置は、アレイ基板と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、これら２つの基板間に狭持された液晶層と、から構成される液晶表示素子を備えており、アレイ基板および対向基板のいずれか一方の基板には、カラー化のために通常、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の着色層からなるカラーフィルタが設けられている。
【０００３】
近年、この液晶表示装置には、高コントラスト化、高視野角化、低消費電力等の様々な要求があり、液晶表示装置のカラー表示化には必要不可欠なカラーフィルタにおいても同様の要求を達成する必要がある。通常、カラーフィルタは対向基板に設けられているが、最近では、例えば、特許文献１、２に開示されているように、この着色画素や樹脂により形成されるブラックマトリックス（ＢＭ）をアレイ基板側に形成する試みもなされて、カラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ・ＢＯＡ）と呼称されている。
【０００４】
液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造工程において、歩留まりを改善するためにカラーフィルタ基板中の欠陥を修正している。一般に、対向基板に設けられていた液晶表示装置用カラーフィルタは、ガラス基板上に、ブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、柱状スペーサおよび配向制御用突起が複数の工程で順次形成されている。カラーフィルタの製造工程において、代表的な不良の一つとして、「異物」が付着する欠陥が挙げられる。この異物には、レジスト材料の硬化片や、装置のベアリング削れ等による金属片、あるいは埃などの多様なバリエーションが存在する。カラーフィルタ製造の中間工程において欠陥が発生した場合、欠陥部をレーザーで除去した後、各構成層に対応した修正インクをそれぞれ塗布して硬化させることにより良品となるカラーフィルタ基板とする欠陥修正方法がある。
【０００５】
着色層の修正に関しては、特許文献１に開示されているように、まず異物近傍の欠陥部をレーザーで除去して微小な白欠陥部とすることが従来より行われてきた。その後、液晶表示装置の高精細化、高品位化への必要性から、特許文献２、特許文献３及び特許文献４に開示されているように、レーザーにより欠陥部が除去・トリミングされた被修正面（白欠陥部）に、塗布針方式やディスペンス方式あるいはインクジェット方式を用いて、極微量の修正液を塗布して硬化させることにより良品とする修正方法が採用・実用化されている。
【０００６】
着色層以外を対象とした修正方法として、特許文献５には、透明導電膜の上に発生した異物欠陥を、特定波長のレーザ光を用いて照射・除去する方法が開示されている。また、特許文献６には、ＩＴＯ（酸化インジウムすず）からなる下地層の上にある修正対象の樹脂部を、下地層に損傷を与えない強度のレーザー光のパルス照射によって欠陥を修正する方法が開示されている。
【０００７】
ガラス基板上に形成されたカラーフィルタのレーザーリペアによる修正方法については上記特許文献以外にも、例えば、特許文献７，８、９，１０、１１，１２、１３，１４，
１５，１６，１７に技術が開示されており、現在の量産品種の修正においては公知の対応方法として実施されている。上記した、特許文献に示されたカラーフィルタのレーザー修正において、着色層（ＲＧＢ他）およびブラックマトリックス（ＢＭ）等からなるカラーフィルタ層の欠陥部分を修正する際、一般にＹＡＧレーザー（３５５ｎｍ、５３２ｎｍ）等を用いレーザーアブレーションにて除去するが、カラーフィルタ層のレーザーエネルギー吸収量が構成層により様々であり、欠陥修正部分の周囲への影響をも考慮する必要がある。この為、アブレーションのレーザー強度レベルはそれぞれの層に応じて調整しなければならず、修正のタクトタイムが大きくばらつく、あるいは修正に時間がかかる問題がある。
【０００８】
また、対向基板としてガラス基板上にカラーフィルタを形成した単独カラーフィルタの場合、レーザー修正したい形成層の下層は通常ガラス基板の為、修正箇所のレーザーアブレーションに伴う下地の損傷はそれほど考慮しなくてよかった。しかし、カラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ・ＢＯＡ）の場合、ＴＦＴ基板上に着色層（ＲＧＢ他）およびブラックマトリックス（ＢＭ）などのカラーフィルタ層が形成されており、修正箇所のレーザーアブレーションに伴う下地であるＴＦＴ基板上の保護膜の損傷を考慮する必要がある。
【０００９】
また、実際に保護膜上のカラーフィルタ層を修正する場合において、カラーフィルタ層の修正箇所のアブレーション除去に必要なレーザー強度に対して、下地であるＴＦＴ基板上の保護膜がアブレーションにより損傷を受けるレーザーエネルギー強度がカラーフィルタ層のそれよりも小さい場合、カラーフィルタ層のレーザーアブレーションにより下地であるＴＦＴ基板上の保護膜が損傷してしまうことがしばしばある。この為、ＴＦＴ基板上に形成されたカラーフィルタ層の選択的な修正ができないことが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平０６−１００６８３号公報
【特許文献２】特許第３３８１９１１号明細書
【特許文献３】特開２００６−１４５７８６号公報
【特許文献４】特開２００６−０３０２８３号公報
【特許文献５】特開２００７−３３３９７２号公報
【特許文献６】特開２００８−１８０９０７号公報
【特許文献７】特開２０１０−１０２０６３号公報
【特許文献７】特開２０１０−１０２０６３号公報
【特許文献８】特開２０１０−２２４３５９号公報
【特許文献９】特開２００９−２７１４５２号公報
【特許文献１０】特開２００９−２７１２７４号公報
【特許文献１１】特開２００９−１９８８６９号公報
【特許文献１２】特開２００９−３６８０４号公報
【特許文献１３】特開２００８−２２４９４２号公報
【特許文献１４】特開２００９−９０１３号公報
【特許文献１５】特開２００８−１４５８２８号公報
【特許文献１６】特開２００７−１０１８０９号公報
【特許文献１７】特開２００４−３２５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、従来のカラ−フィルタの欠陥修正方法を用いた場合には、修正対象にあわせてレーザーの出力を調整し、時間をかけて修正作業を行うことで効率が悪かった。また、ＴＦＴ基板上に形成されたカラーフィルタ（ＣＯＡ・ＢＯＡ）の場合、異物等によりＮＧとなった際、ＴＦＴ基板も破棄されることとなり損失が非常に大きい問題があった。この為、従来のアブレーション除去に必要なレーザーエネルギー強度に比べ、低いレーザーエネルギー強度で修正箇所をアブレーション除去することができる欠陥修正技術の確立が求められていた。
【００１２】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造工程において、ガラス基板又はＴＦＴ基板上に着色層（ＲＧＢ他）およびブラックマトリックス（ＢＭ）などのカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ製造におけるレーザー修正において、修正箇所のレーザーアブレーションに伴う下地の損傷を発生させることなく、効率的に、且つ、選択的にカラーフィルタ層のみを修正することができるカラーフィルタの欠陥修正方法、及び、その欠陥修正方法によって欠陥部分が修正されたカラーフィルタ基板を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、本発明の請求項１に係る発明は、基板上に少なくとも着色層、ブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタの欠陥修正方法において、予め前記カラーフィルタの欠陥修正部分にレーザーを照射して、前記欠陥修正部分を熱分解・熱変性に起因する炭化作用により着色させる段階と、その後前記欠陥修正部分にレーザー光を照射して前記欠陥修正部分をレーザーアブレーションにより除去する段階と、を具備することを特徴とするカラーフィルタの欠陥修正方法である。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る発明は、予め前記カラーフィルタの前記欠陥修正部分を炭化着色させることで、該当欠陥修正部分のレーザーアブレーション処理におけるレーザーエネルギーの吸収率を高めることを特徴とする請求項１に記載するカラーフィルタの欠陥修正方法である。
【００１５】
次に、本発明の請求項３に係る発明は、ガラス基板又はＴＦＴ基板上に少なくとも着色層、ブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタを有する液晶表示装置用カラーフィルタ基板であって、上記請求項１または２に記載するカラーフィルタの欠陥修正方法によって、欠陥部分が修正されたことを特徴とするカラーフィルタ基板である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法では、ガラス基板又はＴＦＴ基板上に形成された着色層（ＲＧＢ他）およびブラックマトリックス（ＢＭ）などのカラーフィルタ層の欠陥修正部分を、炭化処理により予め、褐色〜黒色に着色させることで、欠陥修正部分のカラーフィルタ層のアブレーション時のレーザーエネルギー吸収率を上げることが可能となった。これにより、従来のアブレーション除去に必要なレーザーエネルギー強度に比べ、低いレーザーエネルギー強度で修正箇所をアブレーション除去することが可能となった。
【００１７】
また、本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法によれば、修正箇所のレーザーアブレーションに伴う下地の損傷を発生させることなく、選択的にカラーフィルタ層のみを修正することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＭＶＡ方式の液晶表示装置の、一例の液晶表示素子の部分断面模式図である。
【図２】アレイ基板側に遮光層および着色画素が形成された、一例の液晶表示素子の部分断面模式図である。
【図３】図２の液晶表示素子に用いられるアレイ基板の一例における部分平面模式図である。
【図４】本発明の欠陥修正方法に係る、炭化処理前後の着色層の一例の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法を、一実施形態例に基づいて以下に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の欠陥修正方法が適用される、対向基板としてガラス基板にＢＭおよび着色層を形成したＭＶＡ方式の一例の液晶表示素子の部分断面模式図である。また、図２は、アレイ基板側にカラーフィルタを構成するＢＭおよび着色層を形成した、一例の液晶表示素子の部分断面を模式的に示したものであり、図３は、そのアレイ基板の部分平面模式図である。
【００２１】
図１に示すように、このカラー液晶表示素子は、対向基板（１）と、この対向基板に所定の隙間を保持して対向配置されたアレイ基板（２）基板と、これら２つの基板間に狭持された液晶層（４）と、から構成される。対向基板のガラス基板（１１）には、カラー化のために通常、ブラックマトリックス（１６）で区画された複数色の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の着色画素（１８）からなるカラーフィルタが設けられ、ＩＴＯ等の共通電極（１３）上には配向制御用の突起（１９）、更には、配向膜（１５）が設けられ、ガラス基板の反対側（視認側）には偏光板（１２）が設けられている。複数色には赤、緑、青（ＲＧＢ）の組み合わせやそれらにイエロー、マゼンダ、シアンを追加した組み合わせが挙げられるが、ここではアレイ基板にＲＧＢ系を適用したものを示す。
【００２２】
また、図２に示した液晶表示素子は、少なくとも画素電極（２４）、および前記画素電極を駆動する薄膜トランジスタ（３）と、前記薄膜トランジスタを覆って設けられた複数色の着色画素（２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ）を備えたアレイ基板（２）と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板（１）と、を備えており、当該複数色の画素は少なくとも着色層から構成されている。
【００２３】
図１、図２、図３に示すように、アレイ基板（２）は透明基板（２１）上に、モリブデンやタングステンもしくはその合金等の金属からなるゲート線（３８）およびゲート電極（３１）を配置し、これらを覆うように酸化ケイ素・窒化ケイ素等からなるゲート絶縁膜
（３２）が配置されている。また、ゲート絶縁膜上にはアモルファス・シリコンなどの半導体層（３４）が配置され、更にモリブデンやアルミニウムからなるソース線（３７）、ソース電極（３５）、ドレイン電極（３６）が配置されスイッチング素子を形成している。スイッチング素子の上には、酸化ケイ素・窒化ケイ素等からなる保護層（３３）が配置される。
【００２４】
ガラス基板又はＴＦＴ基板上への着色層および遮光層の作製方法は、公知のインクジェット法、印刷法、フォトリソグラフィ法、エッチング法など何れかの方法で作製できる。高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に顔料を、光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤に分散させた着色樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜にパターン露光、現像することで一色の着色層を形成する工程を各色毎に繰り返し行って着色画素を形成するフォトリソグラフィ法が好ましい。
【００２５】
本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法を適用する場合、まず、上記した基板上への着色層および遮光層の作製工程において、欠陥を検出する。上記したカラーフィルタ付基板を、図示しない検査機で検査し、欠陥を検出した場合、欠陥の位置を座標データとして記録し、図示しない修正装置へ転送する。以下、欠陥修正装置における作業となる。対象となる欠陥は、着色層の白欠陥、ブラックマトリックスの白欠陥及び黒欠陥などがある。
【００２６】
上記位置データに基づき、基板上に形成された着色層（ＲＧＢ他）およびブラックマトリックス（ＢＭ）などの、カラーフィルタ用レジストを用いて形成されたカラーフィルタ層の任意の修正箇所に、ＣＯ２炭酸ガスレーザー（波長：９，２００ｎｍ〜１０，８００ｎｍ）を光源とした赤外線レーザーを用いて、任意の径となる様にレーザービームを収束させて照射し、カラーフィルタレジストにより形成された着色層の任意の修正箇所の炭化処理を行う。図４に、炭化処理前後の着色層の一例の顕微鏡写真を示す。
【００２７】
ここで、レーザービームが、加熱されるべき対象に入射されたとき、レーザー放射は、反射され、且つ吸収され、且つ異なる範囲に伝達される。特に、ＣＯ２レーザーは、対象物への放射熱に起因する熱分解・変性作用が大きい。本発明ではこの原理を利用し、カラーフィルタレジストにより形成された着色層を炭化させ褐色〜黒色に変色させる処理を行うものである。なお、炭化処理に用いるレーザー光源は、他のレーザー光源および他の波長を用いてもかまわない。
【００２８】
次に、炭化処理を行った任意の修正箇所および炭化未処理部分を、をＹＡＧレーザー（３５５ｎｍ）にてレーザーアブレーションを行い除去する。
【００２９】
ここで、レーザー光源は、強度可変のレーザー光源が選定される。昇華時に必要な光強度を確保するためにＹＡＧレーザーを用いることが好ましい。また、レーザー波長としては、３５５ｎｍの他、５３２ｎｍ等を用いても良い。レーザーは、特にこのタイプに限定されず、炭化処理されたカラーフィルタ層が除去されるエネルギーを持つレーザーであればよい。
【００３０】
表1に、修正対象である着色層の炭化処理した炭化処理部と、未処理部とのアブレーションに必要なレーザーエネルギー強度の値を示す。このときのレーザー条件は、波長３５５ｎｍ、周波数２０Ｈｚ、レーザーショット数２０Ｓｈｏｔである。表１に示すように、修正箇所の炭化処理を行うことにより、該当カラーフィルタ層のレーザーエネルギーの吸収率が高まるため、未処理部に比べより低エネルギーでのレーザーアブレーションが可能となることがわかる。ここで、レーザーエネルギー強度の単位として、発振出力２ｍＪを０．５単位で１００分割した値をエネルギー強度１と規定している。すなわち、レーザーエネルギー強度１＝１．０×１０−２［ｍＪ／強度］である。
【００３１】
【表１】
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以上の如く、選択的に欠陥修正を実施した後、次に、公知の方法により着色層を再形成することで着色画素を再生させる。以上説明したように、本発明のカラーフィルタの欠陥修正方法を用いることによって、より低エネルギーでのレーザーアブレーションが可能となり、効率的に修正が可能となる。また、たとえば、今まで廃棄せざるをえなかったかＴＦＴ基板上にカラーフィルタを形成した場合でも、下地に損傷を与えずに不良品の良品化が図れるため、歩留まりが向上し、生産性向上への寄与が期待できる。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・対向基板    １１・・・ガラス基板    １２・・・偏光板    
１３・・・共通電極    １４・・・スリット    １５・・・配向膜    
１６・・・ブラックマトリクス    １８・・・着色層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）    １９・・・突起
２・・・アレイ基板    ２１・・・ガラス基板    ２２・・・偏光板    
２３・・・着色層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）    ２４・・・画素電極    ２６・・・スリット    
２７・・・配向膜    ２８・・・ブラックマトリクス    ２９・・・コンタクトホール  
３・・・薄膜トランジスタ層    ３１・・・ゲート電極    ３２・・・ゲート絶縁膜    ３３・・・保護層    ３４・・・半導体層    ３５・・・ソース電極    
３６・・・ドレイン電極    ３７・・・データ線    ３８・・・ゲート線    
４・・・液晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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