JP2007171334A - Photomask for color filter, method for manufacturing color filter, color filter and liquid crystal display device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photomask for a color filter and a color filter in which a rectangular through hole (opening) having a width of 6.0 μm or less and a length of 5.0 μm or more can be formed in a pattern even when exposure is carried out via the photomask by a proximity exposure method. <P>SOLUTION: The photomask is characterized in that: a light shielding pattern on the photomask corresponding to an opening K1 is an aggregate of rectangular light shielding patterns in which a plurality of congruent rectangular light shielding patterns P1 are arranged with the respective major sides parallel to one another and a light transmitting portion T1 disposed between them; the width W1 of the rectangular light shielding pattern is 0.5 μm to 4.0 μm and its length L1 is 15 μm or more; and the width W2 of the light transmitting portion is 0.5 μm to 4.0 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、カラーフィルタを構成するパターンにスルーホール（開口部）を形成する技術に関するものであり、特に、近接露光による露光にて微細な長方形スルーホールの形成が可能なカラーフィルタ用フォトマスク、カラーフィルタに関する。   The present invention relates to a technique for forming a through hole (opening) in a pattern constituting a color filter, and in particular, a photomask for a color filter capable of forming a fine rectangular through hole by exposure by proximity exposure, It relates to a color filter.

半透過型液晶表示装置（半透過型ＬＣＤ）は、屋内など外光が少なく比較的暗い場所ではバックライトなどからの発光装置の光を透過して表示する透過表示部と、屋外など十分に外光が得られる場所ではアレイ側に備えられた反射板により外光を反射させて表示する反射表示部を備えた方式であり、屋外での使用が多いモバイル機器の表示装置として広く採用されている。   A transflective liquid crystal display device (semi-transmissive LCD) has a transmissive display part that transmits light from the light emitting device from a backlight or the like in a relatively dark place where there is little outside light, such as indoors, and the outside, such as outdoors. In a place where light can be obtained, it is a system with a reflective display unit that reflects external light by a reflector provided on the array side and is widely used as a display device for mobile devices that are often used outdoors. .

図１は、半透過型ＬＣＤの液晶セルの一例の断面図である。図１に示すように、カラーフィルタ４と液晶駆動用の画素電極や回路等を形成した基板（アレイ基板）８とで液晶７を挟持した構造であり、カラーフィルタ４には、基板上に複数の着色画素３が形成されている。着色画素３は、着色画素内を通過する光を所定の色光にするもので、透明樹脂中に着色顔料等の着色剤を分散させたものが一般的である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a liquid crystal cell of a transflective LCD. As shown in FIG. 1, a liquid crystal 7 is sandwiched between a color filter 4 and a substrate (array substrate) 8 on which pixel electrodes, circuits, etc. for driving the liquid crystal are formed. The colored pixels 3 are formed. The colored pixel 3 is to change the light passing through the colored pixel to a predetermined color light, and generally has a colorant such as a color pigment dispersed in a transparent resin.

半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタでは、着色画素の１画素は、透過表示部用の着色画素部分と反射表示部用の着色画素部分で構成される。アレイ側に反射板２１を備え、半透過型ＬＣＤ内に入射する外光を反射させて表示する反射表示部においては、カラーフィルタ表示面から入射した外光はカラーフィルタを構成する着色画素部分を２回通過することから、反射表示部の表示が暗くなる、透過表示部との色純度が合わない等の問題が生じていた。   In the transflective LCD color filter, one color pixel is composed of a color pixel portion for a transmissive display portion and a color pixel portion for a reflective display portion. In a reflective display unit that includes a reflecting plate 21 on the array side and reflects and displays external light incident on the transflective LCD, the external light incident from the color filter display surface reflects the colored pixel portion constituting the color filter. Since it passes twice, problems such as dark display on the reflective display portion and color purity with the transmissive display portion have occurred.

上記の問題を解決する方法として、従来の技術では、例えば、以下の方法が提案されている。
すなわち、図１に示すように、同じ着色材料を用いて、透過表示部１２と反射表示部１１に着色画素を同時に形成するが、反射表示部１１の着色画素部分内にスルーホール１３（着色画素層を設けない貫通領域）をパターン形成し、高い透過率を備えた着色画素とする方法である。着色画素内のスルーホール１３の形状は寸法管理が比較的行いやすい円形パターン、多角形パターン、又は、ストライプパターン等が広く用いられており、スルーホールを形成することで着色画素のカラー特性を調整する方法である。 As a method for solving the above problem, for example, the following methods have been proposed in the prior art.
That is, as shown in FIG. 1, using the same coloring material, colored pixels are simultaneously formed in the transmissive display unit 12 and the reflective display unit 11. This is a method of forming a colored pixel having a high transmittance by patterning a penetrating region where no layer is provided. As the shape of the through hole 13 in the colored pixel, a circular pattern, a polygonal pattern, or a stripe pattern that is relatively easy to manage the dimensions is widely used, and the color characteristics of the colored pixel are adjusted by forming the through hole. It is a method to do.

次に、上記スルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフイルタの製造方法を説明する。図２は、スルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフイルタの製造方法の一例を示す製造工程図である。まず、所定の材質で、片側全表面に金属薄膜（遮光膜用）１９を具備したカラーフイルタ用のガラス基板２を工程に投入する。   Next, a manufacturing method of the through hole type transflective LCD color filter will be described. FIG. 2 is a manufacturing process diagram showing an example of a manufacturing method of a color filter for through-hole type transflective LCD. First, a glass substrate 2 for a color filter made of a predetermined material and provided with a metal thin film (for a light shielding film) 19 on the entire surface on one side is put into the process.

（１）最初に、前記ガラス基板に所定の遮光膜パターン１５を形成する。すなわち、まず前記金属薄膜１９上に感光性樹脂を塗布しレジスト層を形成する。予め準備した遮光膜用パターンを備えた遮光膜用フォトマスクを用いて所定光源を照射露光し、所定の現像処理を行い、レジスト層を遮光膜用にパターン化したレジスト層２０とする。
次に、このパターン化したレジスト層２０をマスクとして、露出した前記金属薄膜部をエッチング処理し、遮光膜パターン１５を形成する（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。ここで遮光膜パターン１５間の各開口部が各々１画素部となる。 (1) First, a predetermined light shielding film pattern 15 is formed on the glass substrate. That is, first, a photosensitive resin is applied on the metal thin film 19 to form a resist layer. Using a light-shielding film photomask having a light-shielding film pattern prepared in advance, a predetermined light source is irradiated and exposed, and a predetermined development process is performed, whereby the resist layer is formed into a resist layer 20 patterned for the light-shielding film.
Next, the exposed metal thin film portion is etched using the patterned resist layer 20 as a mask to form a light shielding film pattern 15 (see FIGS. 2A to 2C). Here, each opening between the light shielding film patterns 15 becomes one pixel portion.

（２）前記画素部内に１色目の着色画素を形成する。すなわち、前記遮光膜パターンが形成されたガラス基板上の全面に１色目の着色材料、例えば、感光性樹脂中に赤色顔料を分散させた赤色フォトレジストを所定の方法で塗布しガラス基板の全面に赤色フォトレジストの塗布層を形成する。
予め準備した赤色着色画素用パターンを備えたフォトマスクを用いて、前記塗布層に所定光源を照射露光して、前記塗布層にパターンを転写後、所定の現像処理を行って赤色着色画素１６を形成する（図２（ｄ）〜（ｅ）参照）。前記フォトマスクは赤色着色画素用パターンを備えている。該赤色着色画素用パターンは、所定のスルーホールパターンを具備した反射表示部の画素パターンと透過表示部の画素パターンで構成されている。 (2) A first colored pixel is formed in the pixel portion. That is, a coloring material of the first color, for example, a red photoresist in which a red pigment is dispersed in a photosensitive resin, is applied to the entire surface of the glass substrate on which the light-shielding film pattern is formed by a predetermined method. A red photoresist coating layer is formed.
Using a photomask provided with a red colored pixel pattern prepared in advance, the coating layer is irradiated and exposed to a predetermined light source. After the pattern is transferred to the coating layer, a predetermined development process is performed to form red colored pixels 16. It forms (refer FIG.2 (d)-(e)). The photomask includes a pattern for red colored pixels. The red colored pixel pattern includes a pixel pattern of a reflective display unit and a pixel pattern of a transmissive display unit each having a predetermined through-hole pattern.

（３）次いで、２色目の着色画素を形成する。すなわち、前記赤色着色画素１６が形成されたガラス基板上の全面に２色目の着色材料、例えば、感光性樹脂中に緑色顔料を分散させた緑色フォトレジストを所定の方法で塗布しガラス基板の全面に緑色フォトレジストの塗布層を形成する。
予め準備した、緑色着色画素用スルーホールパターンを備えた反射表示の画素パターンと透過表示部の画素パターンを有するフォトマスクを用いて、前記塗布層に所定光源を照射露光して、前記塗布層にパターンを転写後、所定の現像処理を行って緑色着色画素１７を形成する（図２（ｆ）参照）。緑色着色画素は前記赤色着色画素１６の隣の画素部に形成されている。 (3) Next, a second color pixel is formed. That is, a second color material, for example, a green photoresist in which a green pigment is dispersed in a photosensitive resin, is applied to the entire surface of the glass substrate on which the red colored pixels 16 are formed by a predetermined method. Then, a green photoresist coating layer is formed.
Using a photomask having a reflective display pixel pattern having a through hole pattern for green coloring pixels and a pixel pattern of a transmissive display portion prepared in advance, the coating layer is irradiated with a predetermined light source and exposed to the coating layer. After transferring the pattern, a predetermined development process is performed to form green colored pixels 17 (see FIG. 2F). The green colored pixel is formed in the pixel portion adjacent to the red colored pixel 16.

（４）次いで、３色目の着色画素を形成する工程は、前記緑色着色画素が形成されたガラス基板上の全面に３色目の着色材料、例えば、感光性樹脂中に青色顔料を分散させた青色フォトレジストを所定の方法で塗布し、ガラス基板の全面に青色フォトレジストの塗布層を形成する。
予め準備した、青色着色画素用スルーホールパターンを備えた反射表示部の画素パターンと透過表示部の画素パターンとを有するフォトマスクを用いて、前記塗布層に所定光源を照射露光して、前記塗布層にパターンを転写後、所定の現像処理を行って青色着色画素１８を形成する（図２（ｇ）参照）。 (4) Next, in the step of forming the third color pixel, the third color material, for example, blue in which a blue pigment is dispersed in a photosensitive resin on the entire surface of the glass substrate on which the green color pixel is formed. A photoresist is applied by a predetermined method, and a blue photoresist coating layer is formed on the entire surface of the glass substrate.
The coating layer is irradiated with a predetermined light source using a photomask having a pixel pattern of a reflective display unit and a pixel pattern of a transmissive display unit, each of which is prepared in advance. After transferring the pattern to the layer, a predetermined development process is performed to form blue colored pixels 18 (see FIG. 2G).

青色着色画素１８は、前記赤色着色画素１６と緑色着色画素１７の間の画素部に形成されている。上記のようにして、赤色着色画素１６、緑色着色画素１７、青色着色画素１８が順番に配列する着色画素３を形成する。   The blue colored pixel 18 is formed in a pixel portion between the red colored pixel 16 and the green colored pixel 17. As described above, the colored pixel 3 in which the red colored pixel 16, the green colored pixel 17, and the blue colored pixel 18 are arranged in order is formed.

着色画素３の反射表示部１１にはスルーホール１３が形成されている。図３は、図２（ｇ）のＺ−Ｚ線での、紙面垂直方向の断面図である。また、図４は、その平面図である。図３、図４に示すように、ガラス基板２上に形成されている赤色着色画素１６の反射表示部１１にはスルーホール１３が形成されている。
赤色着色画素１６の形成に用いるフォトマスクは、スルーホールパターンを具備した反射表示部の画素パターンと透過表示部の画素パターンで構成される赤色着色画素パターンを備えたものであり、この反射表示部のスルーホールパターンに対応しスルーホール１３が形成される。 A through hole 13 is formed in the reflective display portion 11 of the colored pixel 3. FIG. 3 is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the plane of the drawing, taken along the line ZZ in FIG. FIG. 4 is a plan view thereof. As shown in FIGS. 3 and 4, a through hole 13 is formed in the reflective display portion 11 of the red colored pixel 16 formed on the glass substrate 2.
The photomask used for forming the red colored pixel 16 includes a red colored pixel pattern composed of a pixel pattern of a reflective display unit having a through-hole pattern and a pixel pattern of a transmissive display unit. A through hole 13 is formed corresponding to the through hole pattern.

（５）次に、着色画素３の反射表示部１１に透明樹脂層よりなる光路差調整層６を形成し、更に、該光路差調整層が形成されたガラス基板の全面に透明電極層５を形成し、スルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフイルタを得る（図１参照）。   (5) Next, the optical path difference adjusting layer 6 made of a transparent resin layer is formed on the reflective display portion 11 of the colored pixel 3, and the transparent electrode layer 5 is further formed on the entire surface of the glass substrate on which the optical path difference adjusting layer is formed. The through-hole type transflective LCD color filter is formed (see FIG. 1).

上述したように、スルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの製造にはフォトリソグラフィ法が用いられるのが一般的であり、生産のスループット、製造装置の初期費用の観点からプロキシミティーアライナーによる近接露光方式で着色画素の形成が行なわ
れる場合が多い。すなわち、あらかじめ遮光層となる金属薄膜のパターンを具備した石英マスクとガラス基板とを数十〜数百μｍの間隔に近接させ、該石英マスクを介してＵＶ照射することでガラス基板に塗布された着色フォトレジストの光硬化を行っている。
ＵＶ照射用の露光光源は、一般的に高圧水銀ランプが用いられている。その主たる波長は３０２ｎｍ、３１２ｎｍ、３３４ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍなどが挙げられる。これらの波長に感光する光重合開始剤、及び光光重合性モノマーを適量配合することにより、着色フォトレジスト組成を調整している。 As described above, a photolithographic method is generally used for manufacturing a color filter for a through-hole type transflective LCD. Proximity aligner proximity is used in terms of production throughput and manufacturing equipment initial cost. In many cases, colored pixels are formed by an exposure method. That is, a quartz mask provided with a metal thin film pattern serving as a light shielding layer in advance and a glass substrate were brought close to each other at intervals of several tens to several hundreds of μm, and were applied to the glass substrate by UV irradiation through the quartz mask. The photo-curing of the colored photoresist is performed.
A high pressure mercury lamp is generally used as an exposure light source for UV irradiation. The main wavelengths include 302 nm, 312 nm, 334 nm, 365 nm, 405 nm, and the like. The colored photoresist composition is adjusted by blending appropriate amounts of a photopolymerization initiator that is sensitive to these wavelengths and a photophotopolymerizable monomer.

近接露光方式では、生産のスループットが他方式に比べ高いことや製造装置の初期費用が安く抑えられるなどの利点がある反面、ＵＶ光の回折の影響や、石英マスクとカラーフィルタとのギャップ量の影響を受けやすいため、従来のカラーフィルタ用フォトマスク及びカラーフィルタの製造方法では、開口径６．０μｍ以下の微細なスルーホールの形成は困難である。   While the proximity exposure method has advantages such as higher production throughput and lower initial cost of manufacturing equipment, it has the effect of diffraction of UV light and the gap amount between the quartz mask and the color filter. Since it is easily affected, it is difficult to form a fine through hole having an aperture diameter of 6.0 μm or less by the conventional color filter photomask and color filter manufacturing method.

携帯電話やデジタルスチルカメラなどのモバイル機器の表示装置として半透過型ＬＣＤが広く採用されているが、近年、その表示装置の高精細化が進むにつれて、半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの反射表示部のスルーホールの高精細化も必要となってきている。例えば、２．４インチ型の携帯電話で従来の解像度がＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）であったものが、ＶＧＡ（６４０×４８０画素）の解像度となった場合、着色画素の１画素の幅が約７５μｍから約２５μｍにまで狭くなることになる。従って２５μｍ幅の画素内に形成されるスルーホールもより小さなものが必要となる。   Transflective LCDs are widely used as display devices for mobile devices such as mobile phones and digital still cameras. However, in recent years, as the display devices have become higher definition, the reflective display portion of the color filter for transflective LCDs. It is also necessary to increase the definition of through-holes. For example, when a 2.4 inch type mobile phone has a resolution of QVGA (320 × 240 pixels) and a resolution of VGA (640 × 480 pixels), the width of one color pixel is It will be narrowed from about 75 μm to about 25 μm. Therefore, a smaller through hole formed in a pixel having a width of 25 μm is required.

最近では、近接露光方式以外に、ミラープロジェクションやレンズ集光などによる等倍投影方式のカラーフィルタ製造用露光装置の実用化が進んでおり、回折の影響やギャップ量の影響を受けずにパターンを形成することが可能となってきている。   Recently, in addition to the proximity exposure method, an exposure device for manufacturing color filters of the same size projection method using mirror projection or lens condensing has been put into practical use, and a pattern can be formed without being influenced by diffraction or gap amount. It has become possible to form.

また、近接露光方式において、解像限界以上の大きさのマスクパターンを有する露光用マスクとネガ型フォトレジストを塗布した基板の相対位置をずらして露光を行うことで解像限界以下の幅の狭い開口部を形成する方法が提案されている（特許文献１）。   In the proximity exposure method, the exposure mask having a mask pattern larger than the resolution limit and the substrate coated with the negative photoresist are subjected to exposure while shifting the relative position to narrow the width below the resolution limit. A method for forming an opening has been proposed (Patent Document 1).

これら露光装置に特別な機能を要する方法では、通常の近接露光方式と比較して露光装置の初期費用が嵩む、生産のスループットが低下するなどの問題がありカラーフィルタのコストダウンにつながらない場合が多い。   These methods that require special functions in the exposure apparatus often have problems such as an increase in initial cost of the exposure apparatus and a decrease in production throughput as compared with a normal proximity exposure system, and this often does not lead to cost reduction of the color filter. .

また、近接露光方式において、露光用マスクの開口パターンの形状が忠実に転写されない転写条件の際に用いると好適なフォトマスク、および露光方式が提案されている。この方法は回折効果を利用したものであり、開口径が３．０μｍ〜１２．０μｍの場合に効果的である。しかし、３．０μｍ以下の領域における問題を解決できるものではない（特許文献２）。   Further, in the proximity exposure method, a photomask and an exposure method that are suitable for use under transfer conditions where the shape of the opening pattern of the exposure mask is not faithfully transferred have been proposed. This method utilizes the diffraction effect and is effective when the aperture diameter is 3.0 μm to 12.0 μm. However, the problem in the area of 3.0 μm or less cannot be solved (Patent Document 2).

また、カラーフィルタ用フォトマスクに特徴を持たせることで、着色画素に形成されるパターンの解像性を向上させる提案もいくつかなされているが、これらの提案も本願における課題を解決できるものではない（特許文献３、４、５）。
特開２００５−１０７３５６号公報 特開２００５−２０２３４５号公報 特開２００５−１７３３８４号公報 特開２００５−０８４４９２号公報 特開２００３−０６６５８９号公報 In addition, some proposals have been made to improve the resolution of the pattern formed on the colored pixels by giving a characteristic to the photomask for the color filter. However, these proposals cannot solve the problems in the present application. No (Patent Documents 3, 4, and 5).
JP 2005-107356 A JP 2005-202345 A JP 2005-173384 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-084492 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-065589

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に、近接露光法によってフォトマスクを介した露光を行っても、前記パターン、例えば、着色画素に幅６．０μｍ以下、長さ５．０μｍ以上の微細な長方形スルーホール（開口部）を形成することのできるカラーフィルタ用フォトマスクを提供することを課題とするものである。
また、上記カラーフィルタ用フォトマスクを用いたカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び液晶表示装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when forming a pattern constituting a color filter on a glass substrate by a photolithography method, even if exposure through a photomask is performed by a proximity exposure method, It is an object of the present invention to provide a photomask for a color filter capable of forming a pattern, for example, a fine rectangular through hole (opening) having a width of 6.0 μm or less and a length of 5.0 μm or more in a colored pixel. is there.
It is another object of the present invention to provide a color filter manufacturing method, a color filter, and a liquid crystal display device using the color filter photomask.

本発明は、ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記パターンの形成と同時に該パターン内に形成する開口部に対応したフォトマスク上の遮光パターンは、合同な複数の長方形遮光パターンが各々の長辺を平行にして、各々の間に光透過部を設けた配列をした長方形遮光パターンの集合体であることを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクである。   The present invention relates to a photomask used for forming a pattern constituting a color filter by proximity exposure using a negative photoresist, and corresponding to an opening formed in the pattern simultaneously with the formation of the pattern. The upper light-shielding pattern is an aggregate of rectangular light-shielding patterns in which a plurality of congruent rectangular light-shielding patterns are arranged such that their long sides are parallel to each other and a light transmitting portion is provided between them. It is a photomask for a filter.

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記パターンが着色画素であることを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクである。   The present invention is also the color filter photomask according to the invention, wherein the pattern is a colored pixel.

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記長方形遮光パターンの幅が０．５μｍ〜４．０μｍ、長さが１５μｍ以上であり、光透過部の幅が０．５μｍ〜４．０μｍであることを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクである。   In the color filter photomask according to the present invention, the rectangular light shielding pattern has a width of 0.5 μm to 4.0 μm, a length of 15 μm or more, and a width of the light transmission portion of 0.5 μm to 4 μm. A color filter photomask having a thickness of 0.0 μm.

また、本発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ用フォトマスクを使用して、カラーフィルタを構成するパターン内に幅６．０μｍ〜０．５μｍ、長さ５．０μｍ以上の長方形開口部を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。   Moreover, this invention uses the photomask for color filters of any one of Claims 1-3, width 6.0micrometer-0.5micrometer, length in the pattern which comprises a color filter. A color filter manufacturing method is characterized by forming a rectangular opening of 5.0 μm or more.

また、本発明は、請求項４記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタである。   Moreover, the present invention is a color filter manufactured using the method for manufacturing a color filter according to claim 4.

また、本発明は、請求項５記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置である。   The present invention also provides a liquid crystal display device comprising the color filter according to claim 5.

本発明は、ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記パターンの形成と同時に該パターン内に形成する開口部に対応したフォトマスク上の遮光パターンは、合同な複数の長方形遮光パターンが各々の長辺を平行にして、各々の間に光透過部を設けた配列をした長方形遮光パターンの集合体であるので、前記パターン、例えば、着色画素に幅６．０μｍ以下、長さ５．０μｍ以上の微細な長方形スルーホール（開口部）を形成することのできるカラーフィルタ用フォトマスクとなる。   The present invention relates to a photomask used for forming a pattern constituting a color filter by proximity exposure using a negative photoresist, and corresponding to an opening formed in the pattern simultaneously with the formation of the pattern. The upper light-shielding pattern is an aggregate of rectangular light-shielding patterns in which a plurality of congruent rectangular light-shielding patterns are arranged such that each long side is parallel and a light transmission portion is provided between each of the long-side light-shielding patterns. A color filter photomask capable of forming fine rectangular through-holes (openings) having a width of 6.0 μm or less and a length of 5.0 μm or more in the colored pixels.

また、本発明は、上記カラーフィルタ用フォトマスクを用いるので、前記パターン、例えば、着色画素に幅６．０μｍ以下、長さ５．０μｍ以上の微細な長方形スルーホール（開口部）を形成できるカラーフィルタの製造方法、形成したカラーフィルタ、及び液晶表示装置となる。   In addition, since the present invention uses the photomask for a color filter, the color, for example, can form a fine rectangular through hole (opening) having a width of 6.0 μm or less and a length of 5.0 μm or more in the colored pixel. A filter manufacturing method, a formed color filter, and a liquid crystal display device are obtained.

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図５（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクの一実施例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。このカラーフィルタ用フォトマスクは、着色画素を形成するためのものであり、着色画素を形成するフォトレジストとしてネガ型着色フォトレジストを用いた際のものである。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 5A is an enlarged plan view showing a part of the pattern of one embodiment of the color filter photomask according to the present invention. This color filter photomask is for forming colored pixels, and is obtained when a negative colored photoresist is used as a photoresist for forming colored pixels. FIG. 5B is an enlarged plan view showing colored pixels formed using the color filter photomask shown in FIG.

なお、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクは、フォトマスクと基板上に設けられた着色フォトレジスト層との間に間隙を設けた近接露光方式にて用いられるものである。その間隙は形成するパターンの大きさ等によって異なるものであるが、通常５０μｍ〜４００μｍの範囲内、好ましくは１００μｍ〜２００μｍの範囲内とされる。   The color filter photomask according to the present invention is used in a proximity exposure system in which a gap is provided between the photomask and the colored photoresist layer provided on the substrate. The gap varies depending on the size of the pattern to be formed and the like, but is usually in the range of 50 μm to 400 μm, preferably in the range of 100 μm to 200 μm.

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、このフォトマスクは光透過部５２と遮光部５１で構成され、光透過部５２は幅ａ約２５μｍ、長さｂ約７５μｍ程度の矩形で、所望する着色画素５３の形状となっている。光透過部５２の反射表示部１１には、着色画素５３内に形成する開口部Ｋ１に対応した遮光パターンが設けられている。
図５には、長方形遮光パターンＰ１が２個の例を示してある。本発明における遮光パターンは、図５（ａ）に示すように、合同な外形を有する２個の長方形遮光パターンＰ１が、その長辺をＹ軸に平行にして、２個の長方形遮光パターンＰ１間に光透過部Ｔ１を設けた状態の配列をした長方形遮光パターンの集合体である。着色画素５３の開口部Ｋ１の中心を通るＸＹ軸に、長方形遮光パターンの集合体の中心を通るＸＹ軸が対応している。 As shown in FIGS. 5A and 5B, this photomask is composed of a light transmitting portion 52 and a light shielding portion 51. The light transmitting portion 52 is a rectangle having a width a of about 25 μm and a length b of about 75 μm. The shape of the desired colored pixel 53 is obtained. The reflection display unit 11 of the light transmission unit 52 is provided with a light shielding pattern corresponding to the opening K <b> 1 formed in the colored pixel 53.
FIG. 5 shows an example of two rectangular light shielding patterns P1. As shown in FIG. 5A, the light-shielding pattern according to the present invention includes two rectangular light-shielding patterns P1 having a congruent outer shape, the long side of which is parallel to the Y axis, and the distance between the two rectangular light-shielding patterns P1. Is an assembly of rectangular light-shielding patterns arranged in a state in which a light transmission portion T1 is provided. The XY axis passing through the center of the rectangular light shielding pattern aggregate corresponds to the XY axis passing through the center of the opening K1 of the colored pixel 53.

図７（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクを用いない従来のパターンの一部を拡大して示す平面図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された着色画素７３を拡大して示す平面図である。   FIG. 7A is an enlarged plan view showing a part of a conventional pattern that does not use the color filter photomask according to the present invention. FIG. 7B is an enlarged plan view showing the colored pixel 73 formed using the photomask shown in FIG.

図７（ａ）に示す、光透過部７２の反射表示部１１には、着色画素７３の開口部Ｋに対応した長方形の遮光パターンＰが設けられている。この長方形の遮光パターンＰは、露光によって忠実に再現され図７（ｂ）には所望の長方形の開口部Ｋが形成されるのであるが、上方から照射された光は、近接露光の回折効果により遮光パターン端で下方に回り込み、遮光パターン下方の着色フォトレジスト層にも達するので、遮光パターンＰの幅Ｗが或る大きさ以下であると遮光パターンＰは遮光部の働きをしなくなり、その結果、図７（ｂ）に点線で示すように開口部Ｋは形成されなくなる。上記或る大きさの幅Ｗは、ネガ型着色フォトレジストを用いた近接露光にては６μｍ程度である。   In the reflective display section 11 of the light transmission section 72 shown in FIG. 7A, a rectangular light shielding pattern P corresponding to the opening K of the colored pixel 73 is provided. The rectangular light-shielding pattern P is faithfully reproduced by exposure, and a desired rectangular opening K is formed in FIG. 7B. Light irradiated from above is caused by the diffraction effect of proximity exposure. Since it goes down at the edge of the light shielding pattern and reaches the colored photoresist layer below the light shielding pattern, if the width W of the light shielding pattern P is less than a certain size, the light shielding pattern P does not function as a light shielding portion. As shown by the dotted line in FIG. 7B, the opening K is not formed. The certain width W is about 6 μm in the proximity exposure using the negative coloring photoresist.

図５（ａ）に示す、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクにおいては、上方から照射された光の内、長方形遮光パターンＰ１の長辺端で下方に回り込んだ光と、長方形遮光パターンＰ１間の光透過部Ｔ１からの光が干渉し、着色フォトレジスト層面の中心部では光強度が弱まることがある。すなわち、この光強度が弱まる着色フォトレジスト層面の中心部は硬化されず、現像処理によって開口部Ｋ１が形成されることになる。   In the photomask for color filter according to the present invention shown in FIG. 5 (a), between the light irradiated from above and the light that wraps downward at the long side end of the rectangular light shielding pattern P1 and the rectangular light shielding pattern P1 The light from the light transmitting portion T1 may interfere with the light intensity at the center of the colored photoresist layer surface. That is, the central portion of the colored photoresist layer surface where the light intensity is weakened is not cured, and the opening K1 is formed by development processing.

本発明者は、着色画素５３内に形成される開口部Ｋ１の幅及び長さ、すなわち、着色フォトレジスト層面の光強度と、遮光パターンの形状の関係についてシミュレーションを行った結果、具体的には、長方形遮光パターンＰ１の幅Ｗ１が０．５μｍ〜４．０μｍ、長
さＬ１が１５μｍ以上、光透過部Ｔ１の幅Ｗ２が０．５μｍ〜４．０μｍにおいて、微細な長方形開口部Ｋ１が形成されることを見出した。 The inventor conducted a simulation on the relationship between the width and length of the opening K1 formed in the colored pixel 53, that is, the relationship between the light intensity of the colored photoresist layer surface and the shape of the light shielding pattern. When the width W1 of the rectangular light shielding pattern P1 is 0.5 μm to 4.0 μm, the length L1 is 15 μm or more, and the width W2 of the light transmission portion T1 is 0.5 μm to 4.0 μm, a fine rectangular opening K1 is formed. I found out.

また、図６（ａ）は、長方形遮光パターンＰ１が３個の例のカラーフィルタ用フォトマスク拡大して示す平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。   FIG. 6A is a plan view showing an enlarged photomask for a color filter of an example in which three rectangular light shielding patterns P1 are provided. FIG. 6B is an enlarged plan view showing colored pixels formed using the color filter photomask shown in FIG.

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、このフォトマスクは光透過部６２と遮光部６１で構成され、光透過部６２は幅ａ約２５μｍ、長さｂ約７５μｍ程度の矩形で、所望する着色画素６３の形状となっている。
光透過部６２の反射表示部１１には、着色画素６３内に形成する開口部Ｋ２に対応した遮光パターンとして、合同な外形を有する３個の長方形遮光パターンＰ１が、その長辺をＹ軸に平行にして、３個の長方形遮光パターンＰ１間の２ヵ所に光透過部Ｔ１を設けた状態の配列をした長方形遮光パターンの集合体が設けられている。着色画素６３の開口部Ｋ２の中心を通るＸＹ軸に、長方形遮光パターンの集合体の中心を通るＸＹ軸が対応している。 As shown in FIGS. 6A and 6B, this photomask is composed of a light transmitting portion 62 and a light shielding portion 61. The light transmitting portion 62 is a rectangle having a width a of about 25 μm and a length b of about 75 μm. The desired colored pixel 63 has the shape.
In the reflective display portion 11 of the light transmission portion 62, three rectangular light-shielding patterns P1 having a congruent outer shape as light-shielding patterns corresponding to the openings K2 formed in the colored pixels 63 have their long sides on the Y-axis. In parallel, a set of rectangular light shielding patterns arranged in a state where the light transmission portions T1 are provided at two positions between the three rectangular light shielding patterns P1 are provided. The XY axis passing through the center of the rectangular light shielding pattern aggregate corresponds to the XY axis passing through the center of the opening K2 of the colored pixel 63.

前記図５に示す、長方形遮光パターンＰ１の集合体は、着色画素５３内に形成する長方形開口部Ｋ１の幅ｗ１が３μｍ以下の場合に好適なものである。また、図６に示す、長方形遮光パターンＰ１の集合体は、着色画素６３内に形成する長方形開口部Ｋ２のの幅ｗ２が３μｍ以上の場合に好適なものである。   The aggregate of the rectangular light shielding patterns P1 shown in FIG. 5 is suitable when the width w1 of the rectangular opening K1 formed in the colored pixel 53 is 3 μm or less. Moreover, the aggregate of the rectangular light shielding patterns P1 shown in FIG. 6 is suitable when the width w2 of the rectangular opening K2 formed in the colored pixel 63 is 3 μm or more.

なお、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクを用いて開口部が形成されるパターンとしては、上記着色画素内だけではなく、例えば、遮光膜内や保護層内等であってもよい。また、本発明においては、上記カラーフィルタ用フォトマスクを用いてカラーフィルタを構成するパターンを形成する工程以外に、必要に応じて他の工程を有していてもよい。このような工程や、本発明のカラーフィルタに用いられる材料等については、一般的なカラーフィルタに用いられる材料や製造方法等と同様のものを用いることができる。
ここでは代表的なフォトレジスト（以降、感光性組成物と称す）について以下に説明する。 The pattern in which the opening is formed using the color filter photomask according to the present invention may be not only in the colored pixels but also in, for example, a light shielding film or a protective layer. Moreover, in this invention, you may have another process as needed other than the process of forming the pattern which comprises a color filter using the said photomask for color filters. With respect to such steps and materials used for the color filter of the present invention, the same materials and manufacturing methods used for general color filters can be used.
Here, a typical photoresist (hereinafter referred to as a photosensitive composition) will be described below.

［感光性組成物］
本発明に用いて好適な感光性組成物は、光重合性モノマー、非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂、重合開始剤、及び溶剤を含有してなり、ネガ型感光性組成物である。これらはＵＶ露光、ＤｅｅｐＵＶ露光のいずれの硬化方法を用いてもよい。 [Photosensitive composition]
A photosensitive composition suitable for use in the present invention is a negative photosensitive composition comprising a photopolymerizable monomer, a non-photosensitive resin and / or a photosensitive resin, a polymerization initiator, and a solvent. For these, any of curing methods of UV exposure and Deep UV exposure may be used.

（光重合性モノマー）
本発明に用いて好適な感光性組成物には、光重合性モノマーが配合される。光重合性モノマーには、水酸基を有する（メタ）アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることを特徴としている。なお、水酸基を有する（メタ）アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、１種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。 (Photopolymerizable monomer)
In the photosensitive composition suitable for use in the present invention, a photopolymerizable monomer is blended. The photopolymerizable monomer is characterized by using a polyfunctional urethane acrylate having a (meth) acryloyl group obtained by reacting a polyfunctional isocyanate with a (meth) acrylate having a hydroxyl group. The combination of the (meth) acrylate having a hydroxyl group and the polyfunctional isocyanate is arbitrary and is not particularly limited. Moreover, one type of polyfunctional urethane acrylate may be used alone, or two or more types may be used in combination.

（非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂）
本発明に用いて好適な感光性組成物には、非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂が配合される。現在、環境問題の観点から、現像液として有機溶剤は殆ど使われなくなり、アルカリ現像が主流となっているが、アルカリ現像を採用する場合、アルカリ可溶型非感光性樹脂を含有させることが好ましい。ここで、アルカリ可溶型非感光性樹脂とは、アルカリ水溶液に溶解性を有すると共に、ラジカル架橋性を有しない樹脂のことを意味しており、例え
ば、カルボキシル基、スルホン基等の酸性官能基を有する質量平均分子量１０００〜５０万、好ましくは５０００〜１０万の樹脂が挙げられる。 (Non-photosensitive resin and / or photosensitive resin)
In the photosensitive composition suitable for use in the present invention, a non-photosensitive resin and / or a photosensitive resin is blended. At present, from the viewpoint of environmental problems, organic solvents are hardly used as a developer, and alkali development has become the mainstream, but when employing alkali development, it is preferable to include an alkali-soluble non-photosensitive resin. . Here, the alkali-soluble non-photosensitive resin means a resin that is soluble in an alkaline aqueous solution and does not have radical crosslinkability. For example, an acidic functional group such as a carboxyl group or a sulfone group. And a resin having a mass average molecular weight of 1,000 to 500,000, preferably 5,000 to 100,000.

具体的には、アクリル樹脂、α−オレフィン／（無水）マレイン酸共重体、スチレン／（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸共重合体、イソブチレン／（無水）マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、アクリル樹脂、α−オレフィン／（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも１種の樹脂が好ましい。これらの中でも特に、アクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いことから、好適に用いられる。   Specifically, acrylic resin, α-olefin / (anhydrous) maleic acid copolymer, styrene / (anhydrous) maleic acid copolymer, styrene / styrene sulfonic acid copolymer, ethylene / (meth) acrylic acid copolymer And isobutylene / (anhydrous) maleic acid copolymer. Among these, at least one resin selected from an acrylic resin, an α-olefin / (anhydrous) maleic acid copolymer, and a styrene / styrene sulfonic acid copolymer is preferable. Among these, acrylic resins are preferably used because of their high heat resistance and transparency.

（顔料）
感光性組成物層がカラーフィルタの着色画素用や遮光膜用である場合、さらに、顔料を含有させる必要がある。着色画素の形成用としては感光性組成物に公知の有機顔料を用いることができる。顔料の配合量は特に限定されるものではないが、感光性組成物の１００重量％に対して、１〜２０重量％程度であることが好ましい。また、カラーフィルタの分光調整等のために、複数の顔料を組み合わせて用いることもできる。 (Pigment)
When the photosensitive composition layer is for a colored pixel of a color filter or for a light shielding film, it is necessary to further contain a pigment. For the formation of colored pixels, known organic pigments can be used in the photosensitive composition. Although the compounding quantity of a pigment is not specifically limited, It is preferable that it is about 1-20 weight% with respect to 100 weight% of a photosensitive composition. Also, a plurality of pigments can be used in combination for spectral adjustment of the color filter.

また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。   Further, in combination with the organic pigment, an inorganic pigment can be used in combination in order to ensure good coatability, sensitivity, developability and the like while balancing the saturation and lightness. Inorganic pigments include yellow lead, zinc yellow, red bean (red iron oxide (III)), cadmium red, ultramarine, bitumen, chromium oxide green, cobalt green, and other metal oxide powders, metal sulfide powders, metal powders, etc. Can be mentioned. Furthermore, for color matching, a dye can be contained within a range that does not lower the heat resistance.

（分散剤）
顔料を含有させる場合には、顔料を分散させるための分散剤を含有させる必要がある。分散剤としては、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパース等が使用される。分散剤の添加量は特に限定されるものではないが、顔料の含有量１００重量％に対して、１〜１０重量％とすることが好ましい。 (Dispersant)
When the pigment is contained, it is necessary to contain a dispersant for dispersing the pigment. As the dispersant, a surfactant, an intermediate of pigment, an intermediate of dye, Solsperse, or the like is used. The addition amount of the dispersant is not particularly limited, but is preferably 1 to 10% by weight with respect to 100% by weight of the pigment.

（重合開始剤）
本発明で用いられる感光性組成物に用いて好適な重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４'−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−
トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４'−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２-オクタンジオン，１-〔４-（フェニルチオ）-，２-（Ｏ-ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ-（アセチル）-Ｎ-（１-フェニル-２-オキソ-２-（４'-メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６-トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。
これらは１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。 (Polymerization initiator)
Suitable polymerization initiators for use in the photosensitive composition used in the present invention include 4-phenoxydichloroacetophenone, 4-t-butyl-dichloroacetophenone, diethoxyacetophenone, 1- (4-isopropylphenyl) -2- Acetophenone compounds such as hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, benzoin, Benzoin compounds such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether and benzyldimethyl ketal, benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone, Benzophenone compounds such as lysed benzophenone and 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl sulfide, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, etc. Thioxanthone compounds, 2,4,6-trichloro-s-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloro) Methyl) -s-triazine, 2- (p-tolyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-pienyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4 -Bis (trichloromethyl) -6-styryl s-triazine, 2- (naphth-1-yl)- , 6-Bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4-methoxy-naphth-1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-trichloromethyl- (piperonyl) -6
Triazine compounds such as triazine, 2,4-trichloromethyl (4′-methoxystyryl) -6-triazine, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime) Oxime ester compounds such as O- (acetyl) -N- (1-phenyl-2-oxo-2- (4′-methoxy-naphthyl) ethylidene) hydroxylamine, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) ) Phosphine compounds such as phenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, quinone compounds such as 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, ethylanthraquinone, borate compounds, carbazole compounds, Examples include imidazole compounds and titanocene compounds.
These can be used singly or in combination of two or more.

（光増感剤、その他）
また、重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。さらに、感光性組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４-ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３-メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２-ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４-ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６-トリメルカプト-ｓ-トリアジン、２-（Ｎ，Ｎ-ジブチルアミノ）-４，６-ジメルカプト-ｓ-トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。 (Photosensitizer, other)
Moreover, it is preferable to use together a polymerization initiator and a photosensitizer. Furthermore, the photosensitive composition can contain a polyfunctional thiol that functions as a chain transfer agent. The polyfunctional thiol may be a compound having two or more thiol groups. For example, hexanedithiol, decanedithiol, 1,4-butanediol bisthiopropionate, 1,4-butanediol bisthioglycolate, ethylene Glycol bisthioglycolate, ethylene glycol bisthiopropionate, trimethylolpropane tristhioglycolate, trimethylolpropane tristhiopropionate, trimethylolpropane tris (3-mercaptobutyrate), pentaerythritol tetrakisthioglycolate, Pentaerythritol tetrakisthiopropionate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate trimercaptopropionate, 1,4-dimethylmercaptobenzene, 2,4,6-trimercapto-s-to Azine, 2- (N, N- dibutylamino) -4,6-dimercapto -s- triazine. These polyfunctional thiols can be used alone or in combination.

（溶剤）
本発明に用いられる感光性組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本発明に用いられる感光性組成物がカラーフィルタの着色画素用や遮光膜用である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。 (solvent)
The photosensitive composition used in the present invention is blended with a solvent such as water or an organic solvent in order to enable uniform coating on the substrate. Further, when the photosensitive composition used in the present invention is for a colored pixel of a color filter or a light shielding film, the solvent also has a function of uniformly dispersing the pigment.

［感光性組成物の調製方法］
本発明に用いられる感光性組成物は、公知の方法により調製することができる。
例えば、光重合性モノマー、感光性樹脂、分散剤、顔料、および溶剤とからなる本発明に用いられる感光性着色組成物は以下の方法により調製することができる。 [Method for Preparing Photosensitive Composition]
The photosensitive composition used in the present invention can be prepared by a known method.
For example, the photosensitive coloring composition used for this invention which consists of a photopolymerizable monomer, photosensitive resin, a dispersing agent, a pigment, and a solvent can be prepared with the following method.

（１）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を予め混合して調製した顔料組成物を添加して分散させ、残りの成分を添加する。（２）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を別々に添加して分散させた後、残りの成分を添加する。（３）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料を分散させた後、分散剤を添加し、残りの成分を添加する。（４）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液を２種類調製し、顔料と分散剤を予め別々に分散させてから、これらを混合し、残りの成分を添加する。なお、顔料と分散剤のうち一方は溶剤にのみ分散させても良い。   (1) A pigment composition prepared by mixing a pigment and a dispersant in advance is added to a photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, and dispersed, and the remaining components are added. To do. (2) A pigment and a dispersant are separately added and dispersed in a photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, and then the remaining components are added. (3) A pigment is dispersed in a photopolymerizable monomer and / or a photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, a dispersant is added, and the remaining components are added. (4) Prepare two types of photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, disperse the pigment and the dispersant separately in advance, and then mix the remaining components. Added. One of the pigment and the dispersant may be dispersed only in the solvent.

ここで、光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液への顔料や分散剤の分散は、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、ディゾルバー、ハイスピードミキサー、ホモミキサー、アトライター等の各種分散装置を用いて行うことができる。また、分散を良好に行うために、各種界面活性剤を添加して
分散を行っても良い。また、顔料と分散剤を予め混合して顔料組成物を調製する場合、粉末の顔料と粉末の分散剤を単に混合するだけでも良いが、（ａ）ニーダー、ロール、アトライター、スーパーミル等の各種粉砕機により機械的に混合する、（ｂ）顔料を溶剤に分散させた後、分散剤を含む溶液を添加し、顔料表面に分散剤を吸着させる、（ｃ）硫酸等の強い溶解力を持つ溶媒に顔料と分散剤を共溶解した後、水等の貧溶媒を用いて共沈させるなどの混合方法を採用することが好ましい。 Here, the dispersion of the pigment or dispersant in the photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, is a three roll mill, a two roll mill, a sand mill, a kneader, a dissolver, a high speed mixer, It can be carried out using various dispersing devices such as a homomixer and an attritor. Moreover, in order to perform dispersion | distribution favorably, you may add and disperse | distribute various surfactants. In addition, when preparing a pigment composition by previously mixing a pigment and a dispersant, the powder pigment and the powder dispersant may be simply mixed, but (a) a kneader, a roll, an attritor, a super mill, etc. Mix mechanically with various pulverizers, (b) Disperse the pigment in the solvent, add a solution containing the dispersant, and adsorb the dispersant on the pigment surface. (C) Strong dissolving power such as sulfuric acid It is preferable to employ a mixing method in which the pigment and the dispersant are co-dissolved in the solvent that is held and then co-precipitated using a poor solvent such as water.

以下に、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを用いた着色画素の形成方法について説明する。はじめに、基板上に、スプレーコート法、スピンコート法、ロールコート等により、感光性着色組成物を均一に塗布し乾燥させる。用いる基板としては透明基板が好適であり、具体的には、ガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンフタレート等の樹脂基板が好適に用いられる。   Below, the formation method of the colored pixel using the photomask for color filters of this invention is demonstrated. First, a photosensitive coloring composition is uniformly applied on a substrate by a spray coating method, a spin coating method, a roll coating or the like and dried. As the substrate to be used, a transparent substrate is preferable, and specifically, a resin substrate such as a glass plate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene phthalate, or the like is preferably used.

次に、形成した感光性着色組成物層をパターニングする。すなわち、前記図５又は図６に示す遮光パターンを有するフォトマスクを介して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して露光した後、有機溶剤やアルカリ水溶液等の現像液を用いて現像する。ここで、露光工程においては、活性エネルギー線が照射された部分の光重合性モノマーが重合し硬化する。また、感光性樹脂を含有する場合には該樹脂も架橋し硬化する。   Next, the formed photosensitive coloring composition layer is patterned. That is, after exposure by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams through the photomask having the light-shielding pattern shown in FIG. 5 or FIG. 6, development is performed using a developer such as an organic solvent or an alkaline aqueous solution. . Here, in the exposure step, the photopolymerizable monomer in the portion irradiated with the active energy ray is polymerized and cured. Further, when a photosensitive resin is contained, the resin is also crosslinked and cured.

また、露光感度を向上させるために、感光性着色組成物層を形成した後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂（例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等）の溶液を塗布し乾燥させることにより、酸素による重合阻害を抑制する膜を形成してから、露光を行っても良い。そして、現像工程において、活性エネルギー線が照射されなかった部分が現像液により洗い流される。なお、現像液としては、炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の水溶液や、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリ溶液等のアルカリ現像液が主流になっている。   In order to improve the exposure sensitivity, after forming a photosensitive coloring composition layer, a solution of a water-soluble or alkaline water-soluble resin (for example, polyvinyl alcohol or water-soluble acrylic resin) is applied and dried, so that oxygen The film may be exposed after forming a film that suppresses polymerization inhibition due to. Then, in the development process, the portion not irradiated with the active energy ray is washed away with the developer. As the developer, an alkaline developer such as an aqueous solution such as sodium carbonate or caustic soda, or an organic alkali solution such as dimethylbenzylamine or triethanolamine is mainly used.

また、現像液としては、必要に応じて消泡剤や界面活性剤が添加されたものが用いられる。最後に焼成することにより、基板上に着色画素や遮光膜、液晶表示装置のセルギャップを均一化するための柱状の凸部、セルギャップに段差を形成するための嵩上げ層を形成することができる。   Moreover, as a developing solution, what added the antifoamer and surfactant was used as needed. By baking at the end, a colored pixel, a light-shielding film, a columnar protrusion for making the cell gap of the liquid crystal display device uniform, and a raised layer for forming a step in the cell gap can be formed on the substrate. .

次に、本発明の実施例及び比較例について具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてこれに限定されるものではない。   Next, examples and comparative examples of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to these examples without departing from the spirit of the present invention.

＜実施例１＞
［感光性着色組成物の調製］
下記の要領でカラーフィルタの作製に用いる赤色の感光性着色組成物を調製した。
１）下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
・赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）
・分散剤（味の素ファインテクノ社製「アジスパーＰＢ８２１」） ２重量部
・アクリルワニス（固形分２０％） １０８重量部
２）その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルターで濾過して赤色の感光性着色組成物を得た。
・上記分散体 ３８重量部
・アクリルワニス １６重量部
・多官能ウレタンアクリレート（１） ６重量部
・光重合開始剤（チバガイギー社製「イルガキュア−369」） ０．３重量部
・光増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２重量部
・シクロヘキサノン ２７重量部
［フォトマスク］
図５（ａ）に示すフォトマスクにおいて、光透過部５２の反射表示部１１に設けられた長方形遮光パターンＰ１の幅Ｗ１が１．５μｍ、長さＬ１が２０μｍ、光透過部Ｔ１の幅Ｗ２が１．５μｍであるものを用いた。 <Example 1>
[Preparation of photosensitive coloring composition]
The red photosensitive coloring composition used for preparation of a color filter was prepared in the following manner.
1) A mixture having the following composition was uniformly stirred and mixed, then dispersed in a sand mill for 5 hours using a glass bead having a diameter of 1 mm, and then filtered through a 5 μm filter to prepare a red pigment dispersion.
-Red pigment: C.I. I. Pigment Red 254 18 parts by weight (“Ilgar For Red B-CF” manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
-Dispersant ("Ajisper PB821" manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) 2 parts by weight-Acrylic varnish (solid content 20%) 108 parts by weight 2) Filtration through a filter gave a red photosensitive coloring composition.
-38 parts by weight of the above dispersion-16 parts by weight of acrylic varnish-6 parts by weight of polyfunctional urethane acrylate (1)-Photopolymerization initiator ("Irgacure-369" manufactured by Ciba Geigy) 0.3 parts by weight-Photosensitizer ( "EAB-F" manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 0.2 parts by weight, cyclohexanone 27 parts by weight [Photomask]
In the photomask shown in FIG. 5A, the width W1 of the rectangular light-shielding pattern P1 provided on the reflective display portion 11 of the light transmission portion 52 is 1.5 μm, the length L1 is 20 μm, and the width W2 of the light transmission portion T1 is as follows. What was 1.5 micrometers was used.

［カラーフィルタの作製］
上記赤色の感光性着色組成物をカラーフィルタ用基板に塗布し２．０μｍ厚の感光性組成物層を形成した。高圧水銀ランプを用い上記フォトマスクを介してギャップ量１００μｍにて近接露光を行いパターン部位を硬化させた。その後アルカリ現像、及び２３０℃、１時間のポストベークを行った。その結果、膜厚が１．６μｍで、幅ｗ１が１．５μｍ、長さｌ１が１０μｍの微細な長方形開口部Ｋ１が形成できた。 [Production of color filter]
The red photosensitive coloring composition was applied to a color filter substrate to form a photosensitive composition layer having a thickness of 2.0 μm. Using a high-pressure mercury lamp, proximity exposure was performed through the photomask with a gap amount of 100 μm to cure the pattern portion. Thereafter, alkali development and post-baking at 230 ° C. for 1 hour were performed. As a result, a fine rectangular opening K1 having a film thickness of 1.6 μm, a width w1 of 1.5 μm, and a length l1 of 10 μm was formed.

＜実施例２＞
［フォトマスク］
図６（ａ）に示すフォトマスクを用いた実施例である。長方形遮光パターンＰ１の幅Ｗ１が１．５μｍ、長さＬ１が２０μｍ、光透過部Ｔ１の幅Ｗ２が１．５μｍであるものを用いた。 <Example 2>
[Photomask]
It is an Example using the photomask shown to Fig.6 (a). A rectangular light shielding pattern P1 having a width W1 of 1.5 μm, a length L1 of 20 μm, and a light transmitting portion T1 having a width W2 of 1.5 μm was used.

［カラーフィルタの作製］
上記赤色の感光性着色組成物、フォトマスクを用いて、ギャップ量１００μｍにて近接露光しカラーフィルタを作製した結果、幅ｗ２は６．０μｍ、長さｌ２は１０μｍの微細な長方形開口部Ｋ２が形成できた。 [Production of color filter]
Using the above-described red photosensitive coloring composition and photomask, a color filter was produced by close exposure with a gap amount of 100 μm. As a result, a fine rectangular opening K2 having a width w2 of 6.0 μm and a length l2 of 10 μm was obtained. I was able to form.

＜比較例１＞
カラーフィルタ用フォトマスクとして、図７（ａ）に示す長方形の遮光パターンＰを具備するフォトマスクで、光透過部７２の反射表示部１１に設けられた長方形の遮光パターンＰの幅Ｗが４．０μｍ、長さＬが２０μｍのものを用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。
結果は、回折の影響により遮光部にも光が回り込み所望の長方形開口部Ｋは形成されなかった。 <Comparative Example 1>
The photomask for the color filter is a photomask having a rectangular light shielding pattern P shown in FIG. 7A, and the width W of the rectangular light shielding pattern P provided in the reflective display portion 11 of the light transmitting portion 72 is 4. A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that one having 0 μm and a length L of 20 μm was used.
As a result, the desired rectangular opening K was not formed because the light also traveled to the light shielding portion due to the influence of diffraction.

＜比較例２＞
図５（ａ）に示すフォトマスクにおいて、光透過部５２の反射表示部１１に設けられた長方形遮光パターンＰ１の幅Ｗ１が１０．０μｍで、長さＬが２０μｍ、光透過部Ｔ１の幅Ｗ２が１０．０μｍであるものを用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。結果は、フォトマスクのパターンと相似形状で、幅が１０．０μｍ、長さが１０μｍの２つの長方形開口部が形成できた。 <Comparative example 2>
In the photomask shown in FIG. 5A, the width W1 of the rectangular light-shielding pattern P1 provided on the reflective display portion 11 of the light transmission portion 52 is 10.0 μm, the length L is 20 μm, and the width W2 of the light transmission portion T1. A color filter was produced in the same manner as in Example 1 except that a sample having a diameter of 10.0 μm was used. As a result, two rectangular openings having a shape similar to the photomask pattern, a width of 10.0 μm, and a length of 10 μm could be formed.

以上詳述したように、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクは、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタの着色画素を形成する際に、近接露光法によってフォトマスクを介し露光を行っても、着色画素に幅６．０μｍ以下、長さ５．０μｍ以上の微細な長方形スルーホール（開口部）を形成することができる。従って、より高精細な液晶表示装置を提供することができる。   As described above in detail, when the color filter photomask of the present invention forms colored pixels of a color filter on a glass substrate by a photolithography method, even if exposure is performed through a photomask by a proximity exposure method, A minute rectangular through hole (opening) having a width of 6.0 μm or less and a length of 5.0 μm or more can be formed in the colored pixel. Therefore, a higher definition liquid crystal display device can be provided.

半透過型ＬＣＤの液晶セルの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the liquid crystal cell of transflective LCD. スルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフイルタ基板の製造方法の一例を示す製造工程図である。It is a manufacturing process figure which shows an example of the manufacturing method of the color filter substrate for through-hole type transflective LCDs. 図２（ｇ）のＺ−Ｚ線での、紙面垂直方向の断面図である。It is sectional drawing of the paper surface perpendicular direction in the ZZ line of FIG.2 (g). 図２（ｇ）のＺ−Ｚ線での、紙面垂直方向の平面図である。It is a top view of the paper surface perpendicular direction in the ZZ line of Drawing 2 (g). （ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクの一実施例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。(A) is a top view which expands and shows a part of pattern of one Example of the photomask for color filters by this invention. (B) is an enlarged plan view showing colored pixels formed using the color filter photomask shown in (a). （ａ）は、カラーフィルタ用フォトマスクの他の例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。(A) is a top view which expands and shows a part of pattern of the other example of the photomask for color filters. (B) is an enlarged plan view showing colored pixels formed using the color filter photomask shown in (a). （ａ）は、従来のフォトマスクパターンの一部を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。(A) is a top view which expands and shows a part of conventional photomask pattern. (B) is a top view which expands and shows the colored pixel formed using the photomask shown to (a).

符号の説明Explanation of symbols

１、９・・・偏光板
２・・・ガラス基板
３、５３、６３、７３・・・着色画素
４・・・カラーフィルタ
５・・・透明電極層
６・・・光路差調整層
７・・・液晶
８・・・画素電極や回路等を形成した基板（アレイ基板）
１０・・・バックライト
１１・・・反射表示部
１２・・・透過表示部
１３・・・スルーホール（開口部）
１５・・・遮光膜のパターン
１６・・・赤色着色画素
１７・・・緑色着色画素
１８・・・青色着色画素
１９・・・金属薄膜
２０・・・パターン化したレジスト層
２１・・・反射板
５１、６１、７１・・・フォトマスクの遮光部
５２、６２、７２・・・フォトマスクの光透過部
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２・・・長方形開口部（スルーホール）
Ｌ・・・長方形の遮光パターンの長さ
Ｌ１、Ｌ２・・・長方形遮光パターンの長さ
Ｐ・・・長方形の遮光パターン
Ｐ１・・・本発明における長方形遮光パターン
Ｔ１・・・本発明における光透過部
Ｗ・・・長方形の遮光パターンの幅
Ｗ２、Ｗ４・・・光透過部の幅
Ｗ１、Ｗ３・・・長方形遮光パターンの幅
ｌ１、ｌ２・・・長方形開口部（スルーホール）の長さ
ｗ１、ｗ２・・・長方形開口部（スルーホール）の幅
φ、φ１、φ２・・・開口径 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 9 ... Polarizing plate 2 ... Glass substrate 3, 53, 63, 73 ... Colored pixel 4 ... Color filter 5 ... Transparent electrode layer 6 ... Optical path difference adjusting layer 7 ...・ Liquid crystal 8: substrate on which pixel electrodes and circuits are formed (array substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Backlight 11 ... Reflection display part 12 ... Transmission display part 13 ... Through hole (opening part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Light shielding film pattern 16 ... Red colored pixel 17 ... Green colored pixel 18 ... Blue colored pixel 19 ... Metal thin film 20 ... Patterned resist layer 21 ... Reflector 51, 61, 71 ... Photomask light shielding portions 52, 62, 72 ... Photomask light transmission portions K, K1, K2 ... Rectangular openings (through holes)
L: length L1, L2 of rectangular light shielding pattern: length P of rectangular light shielding pattern P: rectangular light shielding pattern P1: rectangular light shielding pattern T1 in the present invention: light transmission in the present invention Part W: Rectangular light shielding pattern width W2, W4: Light transmitting part width W1, W3: Rectangular light shielding pattern width l1, l2: Rectangular opening (through hole) length w1 , W2... Rectangular opening (through hole) width φ, φ1, φ2... Opening diameter

Claims (6)

ネガ型フォトレジストを用い、近接露光によりカラーフィルタを構成するパターンを形成する際に使用するフォトマスクにおいて、前記パターンの形成と同時に該パターン内に形成する開口部に対応したフォトマスク上の遮光パターンは、合同な複数の長方形遮光パターンが各々の長辺を平行にして、各々の間に光透過部を設けた配列をした長方形遮光パターンの集合体であることを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスク。   A photomask used for forming a pattern constituting a color filter by proximity exposure using a negative photoresist, and a light shielding pattern on the photomask corresponding to an opening formed in the pattern simultaneously with the formation of the pattern A photomask for a color filter, wherein a plurality of congruent rectangular light-shielding patterns are aggregates of rectangular light-shielding patterns in which the long sides are parallel to each other and a light transmission portion is provided therebetween . 前記パターンが着色画素であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ用フォトマスク。   The color filter photomask according to claim 1, wherein the pattern is a colored pixel. 前記長方形遮光パターンの幅が０．５μｍ〜４．０μｍ、長さが１５μｍ以上であり、光透過部の幅が０．５μｍ〜４．０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタ用フォトマスク。   The width of the rectangular light-shielding pattern is 0.5 μm to 4.0 μm, the length is 15 μm or more, and the width of the light transmission part is 0.5 μm to 4.0 μm. The photomask for color filters as described. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ用フォトマスクを使用して、カラーフィルタを構成するパターン内に幅６．０μｍ〜０．５μｍ、長さ５．０μｍ以上の長方形開口部を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。   A rectangular having a width of 6.0 μm to 0.5 μm and a length of 5.0 μm or more in a pattern constituting the color filter using the photomask for color filter according to claim 1. A method for producing a color filter, comprising forming an opening. 請求項４記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタ。   A color filter manufactured using the method for manufacturing a color filter according to claim 4. 請求項５記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置。   A liquid crystal display device comprising the color filter according to claim 5.

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