(57)【要約】【課題】パターンを含む複数の層からなるタッチパネル電極とカラーフィルタ層とを透明基板の互いに反対側の表面に設けるにあたり、正確な位置合わせを簡単に可能にしてタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を提供すること。【解決手段】透明基板の一方の面にタッチパネル電極を形成し、他方の面にカラーフィルタを形成する方法であって、タッチパネル電極およびカラーフィルタの形成に先立って、レーザ光源を利用して透明基板の内部にインナーマーカーを形成し、該インナーマーカーを指標として、タッチパネル電極およびカラーフィルタを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一方の面にタッチパネル電極を形成し、他方の面にカラーフィルタを形成する方法であって、タッチパネル電極およびカラーフィルタの形成に先立って、レーザ光源を利用して透明基板の内部にインナーマーカーを形成し、該インナーマーカーを指標として、タッチパネル電極およびカラーフィルタを形成することを特徴とするタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項２】
インナーマーカーとして、アライメントマークおよび位置精度管理用バーニアをそれぞれ複数箇所に設けることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３】
インナーマーカーを用いて、フォトリソグラフィ法により形成することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４】
透明基板がガラス基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法により製造されるタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板。
【請求項５】
透明基板の内部にインナーマーカーを有して、基板の表裏両面に形成する複数パターンの位置合わせ指標として該インナーマーカーを統一的に使用可能とすることを特徴とするインナーマーカーを有する透明基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル付き液晶表示装置等に用いられるタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、表示画面上の透明な面を操作者が指またはペンでタッチすることにより、接触した位置を検出してデータ入力できる入力装置の構成要素となるものであって、キー入力より直接的、かつ直感的な入力を可能とすることから、近年、液晶表示装置等の表示装置と組み合わせた入出力装置に多用されるようになってきた。
【０００３】
タッチパネルの検出方式には、抵抗式、静電容量式、超音波式、光学式等多種あるが、中でも、可動部分を有しない静電容量式タッチパネルは、光学特性（透過率）が高く、耐久性や動作温度特性においても抵抗式より優れているため、特に車載用等の高信頼性用途に向けて開発が進んでいる。
【０００４】
静電容量式タッチパネルは、表面型と投影型とに大別でき、１０型（２５．４ｃｍサイズ）以上の大型品に表面型が、携帯機器向けの６型以下の小型品に投影型が使われることが多い。静電容量式タッチパネル用の電極板として、複雑なパターンが不要で構造が単純な表面型は、透明基板と透明導電膜と簡単な端子電極パターンと絶縁膜とから成り、大型化し易いが、２点以上の接触点を同時に検知することは困難である。一方、静電容量式タッチパネル用の電極板の構造が、透明基板に第一の透明電極パターン層と第一の絶縁層と第二の透明電極パターン層と端子電極となる金属電極パターン層と第二の絶縁層との積層構造で、各層が一般にこの順に形成される投影型もある。投影型は、構造が複雑になり、小型用に適するが、２点以上の接触点を同時に検知することが可能である。
【０００５】
タッチパネル用電極板を作製するには、特に構造が複雑な静電容量式投影型の場合、透明基板上に順次形成される各層のパターン間の位置を正確に合わせることがとりわけ重要である。通常、フォトリソプロセスで露光機のアライメント機構により位置合わせを行う場合、また、印刷等における非露光系のプロセスで位置合わせを行う場合であっても、透明基材表面の先に形成された下の層のパターンを指標として、後から形成される上の層のパターン位置を決める。
【０００６】
一方、独立したタッチパネルを液晶表示装置等の前面に配置することによりパネル全体が厚くなることを回避するために、特許文献１に示すように、液晶表示パネルの観察側基板の外面と観察側基板の外面に配置された偏光板との間に、タッチパネル用の電極構造を設けることが提案されている。さらに、前記と同様の薄型化の効果を狙うとともに、製造工程の短縮を目的として、タッチパネル用電極板とカラー液晶表示装置に必須のカラーフィルタ基板とを一体部品として形成し、タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板として供給することも試みられている。
【０００７】
前記タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を作るには、先ず、通常はガラスを用いる透明基板の一方の面に、前述の複数層からなるタッチパネル電極パターンを積層形成し、その後、透明基板の他方の面に、ブラックマトリクスパターンと各色の透明着色層パターンからなるカラーフィルタ層を形成する方法が一般的である。
上記タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を形成する場合の位置合わせのための指標としては、例えば、前記静電容量式投影型タッチパネル電極パターンの第１層目を金属膜
のパターニング工程として、同時にアライメントマークを形成する。以下の工程では、このアライメントマークを基準として、各層パターンを形成し、反対面のカラーフィルタ各層パターンも、カラーフィルタ形成時には裏面に位置することになる前記のアライメントマークを基準としてパターン形成することができる。
【０００８】
上記の例で、アライメントマークとパターニング対象の加工層とが互いに透明基板の反対側にある場合に、フォトリソグラフィ法において露光機でアライメントマークを読み取る際に、読み取りエラーが多発し易く、スムーズに製造工程を進めることが難しい。また、印刷等における非露光系のプロセスで位置合わせを行う場合であっても、位置合わせ視認精度が同一面内でのアライメントの場合に較べて、格段に難しくなる。
さらに、透明基板の異なる面に形成するパターンに対して、それぞれ同一面の基準マークを別個に設けて利用することにより、同一面内の複数層間のアライメントは改善されるものの、反対面の各パターン間での位置精度やトータルピッチを一元管理することができず、高い製造品質を得ることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、パターンを含む複数の層からなるタッチパネル電極とカラーフィルタ層とを透明基板の互いに反対側の表面に設けるにあたり、正確な位置合わせを簡単に可能にしてタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、透明基板の一方の面にタッチパネル電極を形成し、他方の面にカラーフィルタを形成する方法であって、タッチパネル電極およびカラーフィルタの形成に先立って、レーザ光源を利用して透明基板の内部にインナーマーカーを形成し、該インナーマーカーを指標として、タッチパネル電極およびカラーフィルタを形成することを特徴とするタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法である。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、インナーマーカーとして、アライメントマークおよび位置精度管理用バーニアをそれぞれ複数箇所に設けることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法である。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、インナーマーカーを用いて、フォトリソグラフィ法により形成することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法である。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、透明基板がガラス基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法により製造されるタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板である。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、透明基板の内部にインナーマーカーを有して、基板の表裏両面に形成する複数パターンの位置合わせ指標として該インナーマーカーを統一的に使用可能とすることを特徴とするインナーマーカーを有する透明基板である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、透明基板の内部にインナーマーカーを形成し、該インナーマーカーを共通の指標として、透明基板の互いに異なる面にタッチパネル電極とカラーフィルタを形成するので、表裏面のパターン間の正確な位置合わせを簡単に可能にして、優れた品質のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の構造例を説明するための部分断面模式図である。
【図２】本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の構造例を説明するための部分断面模式図である。
【図３】アライメントマークによる位置合わせ方法を説明するための模式図であって、（ａ）は、アライメント方法の全体を示す斜視模式図、（ｂ１）、（ｂ２）は、各基板のマーク部をカメラで読み込む際の視野内の模式図、（ｃ）は、読み込み画像のモニター画面での合わせ状態を示す模式図である。
【図４】バーニアによる位置精度の管理方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
図２は、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の構造例を説明するための部分断面模式図である。
【００１９】
本例に示す液晶表示セル１０の内部構造は、ＴＮ方式等の縦電界方式の液晶分子制御の方式であり、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を画素駆動素子としたアクティブマトリクス方式であり、かつ、ＴＦＴとは別の基板上にＣＦ（カラーフィルタ）着色層を設けたＣＦ貼り合わせ構造を表示しているが、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板が適用される液晶表示セルは、これに限定されない。本例では、第一の透明基板１の一方の面にブラックマトリクス３とカラーフィルタ着色層７を有し、それらを覆う絶縁層４と透明な対向電極１２と液晶配向膜９とを形成して、液晶表示セル１０の表示光１５が出射される表示側基板とし、第二の透明基板２の一方の面に液晶駆動用回路（ＴＦＴ素子および配線層）５と画素電極８と液晶配向膜９とを形成して、バックライト照明光１４が入射されるバックライト側基板とし、表示側基板とバックライト側基板とのそれぞれの液晶配向膜９を対向させた間に液晶層１１を挟んで、液晶表示セル１０を構成するとともに、液晶表示セル１０の外側の２平面に偏光層１３を設けて用いることができる。
【００２０】
本発明は、上記の液晶表示セル１０の表示側基板にタッチセンサ機能を付設したタッチセンサ機能付き液晶表示装置を構成するにあたって、液晶表示セル１０を完成させた後にタッチセンサ機能部分を外付けするのではなく、液晶表示セル１０を完成させる前に、表示側基板を構成する第一の透明基板１のカラーフィルタ着色層７とは反対側の面に、上記タッチセンサ機能を付与するタッチパネル電極２０を構成して、薄型の表示装置を組み立て工程を簡略化して製造することのできる部品として、タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を形成するものである。
【００２１】
図１は、本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の構造例を説明するための部分断面模式図である。
本発明は、透明基板３０の一方の面（本図では下側の面）にタッチパネル電極２０を形成し、他方の面（本図では上側の面）にブラックマトリクス３とカラーフィルタ着色層７とを含むカラーフィルタを形成する方法であって、タッチパネル電極およびカラーフィルタの形成に先立って、レーザ光源を利用して透明基板３０の内部にインナーマーカー３１を形成し、該インナーマーカーを指標として、タッチパネル電極およびカラーフィルタの各
パターンを適正な位置に形成する。
【００２２】
透明基板３０の内部にインナーマーカー３１を設ける手段として、加工用のレーザ光源、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザやＮｄ：ＹＶＯ４レーザ等のＬＤ励起固体レーザが一般に用いられ、１０６４ｎｍの波長を有する基本波または非線形光学結晶による波長変換を経た５３２ｎｍの波長を有する第２高調波（ＳＨＧレーザ）や３５５ｎｍの波長を有する第３高調波（ＴＨＧレーザ）が使用できる。その他、大出力用として、ＣＯ２レーザも用いられる。
【００２３】
レーザ光源からのスポット光を対象物としての透明基板の適正な位置に照射し、レーザ光の照射位置を、光源または基板の駆動により光源と基板との相対位置を変えることによって、任意に選んで描画することができる。上記の方法により、透明基板の特定点からの一定位置を規定するインナーマーカーを形成することができ、透明基板における原点として定めることもできる。
【００２４】
レーザ光により透明層の内部が加工されるメカニズムの詳細は不明であるが、対象物の材質および光学特性に応じて、特定波長のレーザ光の収束角度と焦点を調節することにより、一定の内部深さの点に「焼き付け」に相当する損傷または物性値の変化領域を作り出すことができる。レーザ加工後に、加工部に照明光を与えると、光散乱による白点の集合となって周囲の他の領域と異なる見え方をするため、全体を画像として捉えることができる。本加工方法では、透明基板内部の加工であるため、微細加工工程で問題となることの多いパーティクルの発生が全くない、クリーンマーキングとすることができる。
【００２５】
上記透明基板３０としては、無アルカリガラス等の透明性、平坦性、耐薬品性に優れたガラス基板を用いることが多く、厚さは０．５ｍｍや０．７ｍｍ程度のものが多いが、限定されない。
【００２６】
また、タッチパネル電極２０として前記静電容量式投影型の場合には、多層パターンからなる複雑な構造を必要とする場合もあり、第一層には、例えばモリブデン−アルミニウム−モリブデンのサンドイッチ構造からなる金属パターンを用いて、後述の位置精度管理用のバーニアと称する精度管理マークも併せて複数箇所に形成し、該層の基板上での絶対位置をインナーマーカーに対して保証するとともに、以下の積層パターンとの精度管理に利用することが望ましい。カラーフィルタ側の第一層には、上記と同様の理由で、遮光性のブラックマトリクス３のパターンを第一層として、その形成時にバーニアも併せて複数箇所に形成することが望ましい。
【００２７】
本発明のタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板の製造方法は、透明基板３０の内部に形成したインナーマーカー３１を指標として、タッチパネル電極２０およびブラックマトリクス３とカラーフィルタ着色層７とを含むカラーフィルタを形成するものであるが、インナーマーカー３１をどのように指標として利用するかは特に限定されない。しかしながら、タッチパネル電極およびカラーフィルタを公知のフォトリソグラフィ法により形成することが、精度上では最も望ましく、アライメント機構付きの露光機を用いて、位置合わせすることが望ましい。
【００２８】
フォトマスクを事前に準備するには、露光波長に対する透明性と平坦性に優れ、歪みやキズの生じ難いガラスや合成石英等の基板上に、遮光性およびパターン形成適性の良好な金属薄膜により、予め適正な位置関係で主パターンとアライメントマークやバーニアを形成しておく。インナーマーカー３１を透明基板内部に予め形成し少なくとも最表面に感光層を載せた加工対象の透明基板３０を露光ステージ上に設置し、上記フォトマスクを露光用マスクとして、通常は露光面から数十〜百数十μｍの露光ギャップを保って近接（プロ
キシミティ）露光を行う。フォトマスクのパターンの内、アライメントマークを露光面に投影した位置を、図１の透明基板３０の表裏それぞれの面に３２、および３３で表す。すなわち、タッチパネル電極パターン側へのフォトマスク上のマークの基板投影位置３２と、カラーフィルタパターン側へのフォトマスク上のマークの基板投影位置３３とを、順次行うが、図１でまとめて表現する。インナーマーカー３１に対応する基板表面の位置に、上記基板投影位置３２と基板投影位置３３とを合わせることを露光機のアライメント機構により行う。
【００２９】
図３は、前述したアライメントマークによる位置合わせ方法を説明するための模式図である。（ａ）の斜視図に示すように、透明基板３０を露光対象として、フォトマスク４０を透明基板の露光面に近接配置し、図の上方から露光するが、露光に先立ってマーク読み込みカメラ５０を用いて、図の点線矢印の方向に観察してアライメント機構を働かせる。読み込みカメラ５０およびその制御機構（図示せず）は、（ｂ１）に点線円で示す視野の中にフォトマスク４０のアライメントマーク４３を画像処理にて認識し、（ｂ２）に点線円で示す視野の中に透明基板３０内部のインナーマーカー３１を画像処理にて認識するように位置調整し、画像処理にて認識した両図形を重ねて（ｃ）の読み込み画像のモニター画面で正しい位置関係となるように、透明基板３０とフォトマスク４０との位置関係を微調整するための信号を発信させ、図示していない基板ステージまたはフォトマスクホルダーの相互位置関係を微動させる。
【００３０】
なお、インナーマーカー３１がマーク読み込みカメラ５０により認識できるためには、透明基板３０の露光面側のカメラ視野内の表面を遮光膜が覆っていないことが必要であることは言うまでもない。また、上記アライメントマークに対する読み込み位置を、透明基板３０もフォトマスク４０もともに２箇所設けることにより、平面上の角度補正も含めて容易に行えることは、従来のアライメント機構と同様である。
【００３１】
次に、本発明の中でインナーマーカーとバーニアを用いた位置精度管理の方法について、図４に従って説明する。図４は、バーニアによる位置精度の管理方法を説明するための模式図である。
【００３２】
前述のように、透明基板３０の表面に形成される主パターン３５は、透明基板３０の表裏面ともに多層であり、それぞれの各層間での中心位置または平均的な位置での合わせが必要であると同時に、露光時の基板の伸縮等によるトータルピッチの変化が一定しない場合は、パターンの一部領域での層間位置合わせ不良が生じるという不具合が発生するので、基板全面に亘る品質管理が重要となる。上記のような不具合状況を工程中に察知して回避するとともに、製品の仕上がり品質の確認を容易に行って不良品の出荷を防止する意味で、バーニアによる位置精度管理パターンセット３６を透明基板３０の複数箇所に設けることが望ましい。
【００３３】
バーニアによる位置精度管理パターンセット３６は、図では基板の四隅の点線円で囲った領域に示しているが、これに限定されるものではなく、主パターン３５の有効領域を外して任意に設けることができる。バーニアによる位置精度管理パターンセット３６は、例えば、基板内部のバーニア３７と基板表面のバーニア３８との組合わせでなり、アライメントマークによる位置合わせ時の読み込み方法と同様に、工程中のアライメントに利用できる。但しその場合は、アライメント時の透明基板の露光面におけるバーニアによる位置精度管理パターンセット３６の領域は少なくとも半透過性であることが必要である。また、それだけではなく、実際に露光機で焼き付けたパターンを代表するマークとして、基板表面のバーニア３８とその直下に位置すべき予め設けた基板内部のバーニア３７との合わせの程度を基板中の各位置で検証することにより、基板全面に亘る品質管理が可能となる。なお、後者の事後検証の目的に限定してバーニアによる位置精度管理パターンセット３６を利用する場合は、透明基板の露光面の該当領域に予め遮光膜を存在させることができる。
【００３４】
図４に示したバーニアによる位置精度管理パターンセット３６の拡大図で説明すれば、基板中の特定の位置のバーニアによる位置精度管理パターンセット３６を、前記マーク読み込みカメラ５０により、または工程後、あるいは工程から取り出して別途顕微鏡により観察を行うことができる。次に、インナーマーカーの一種としての基板内部のバーニア３７と基板表面に形成されたバーニア３８との四方の平面距離ａ、ｂ、ｃ、ｄを、読み込んだ観察画像からビデオミクロメーターにて計測することができる。基板の四隅を含めた各位置で、ａ＝ｂ、ｃ＝ｄ  となることが理想的であるが、基板上へのフォトマスクのパターン転写の位置精度およびトータルピッチ精度の許容限界に従って、工程中の合わせ込み目標値と、出荷基準を含めた品質管理基準の管理値を定めることができる。
【００３５】
上記目標値または管理値を、Ｘ方向にＡμｍ、Ｙ方向にＢμｍとすれば、以下の２式により、管理値ＡおよびＢを設定し、
｜ａ−ｂ｜≦Ａ              （１）
｜ｃ−ｄ｜≦Ｂ              （２）      （Ａ、Ｂは任意の正の数）
と、定めて透明基板３０の表裏両面でのパターン形成品質を一元管理することができる。すなわち、（１）ａとｂとの差の絶対値がＡを超えないこと、および、（２）ｃとｄとの差の絶対値がＢを超えないことを基準として、管理する。なお、ＡとＢとは同じ値に設定することも可能である。
【００３６】
上述のように、本発明により、正確な位置合わせを簡単に可能にしてタッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を提供できるが、本発明は、タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板に限らず、透明基板の表裏両面に複数パターンを形成する他のケースにも同様に適用可能である。すなわち、透明基板の内部にインナーマーカーを有して、基板の表裏両面に形成する複数パターンの位置合わせ指標として該インナーマーカーを統一的に使用可能とすることを特徴とするインナーマーカーを有する透明基板を提供することができる。
また、上記インナーマーカーを有する透明基板を用いることにより、前記タッチパネル電極付きカラーフィルタ基板を高品質で容易に提供できる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・第一の透明基板
２・・・第二の透明基板
３・・・ブラックマトリクス
４・・・絶縁層
５・・・液晶駆動用回路（ＴＦＴ素子および配線層）
６・・・パッシベーション層
７・・・カラーフィルタ着色層
８・・・画素電極
９・・・液晶配向膜
１０・・・液晶表示セル
１１・・・液晶層
１２・・・対向電極
１３・・・偏光層
１４・・・バックライト照明光
１５・・・表示光
２０・・・タッチパネル電極
３０・・・透明基板
３１・・・インナーマーカー
３２・・・フォトマスク上のマークの基板投影位置（タッチパネル電極パターン側）
３３・・・フォトマスク上のマークの基板投影位置（カラーフィルタパターン側）
３５・・・基板表面に形成される主パターン
３６・・・バーニアによる位置精度管理パターンセット
３７・・・基板内部のバーニア
３８・・・基板表面のバーニア
４０・・・フォトマスク
４３・・・フォトマスクのアライメントマーク
５０・・・マーク読み込みカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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