JP2009276774A - 高低パターン層形成体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光硬化型樹脂組成物を上記基板上に塗布し、感光層を形成する感光層形成工程と、光の透過を遮る遮光層と、上記高低パターン層のパターンに沿って形成された開口部とを有し、200nm〜500nmの範囲内の波長を40%以上吸収するフィルターが、上記開口部の一部に配置されているマスクを用い、上記マスクを介して、上記感光層を露光する露光工程と、上記露光された感光層を現像することにより、上記マスクの開口部のうちフィルターが配置されている領域に該当する感光層が低部となる高低パターン層を形成する高低パターン層形成工程とを有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
光硬化型樹脂組成物を上記基板上に塗布し、感光層を形成する感光層形成工程と、
光の透過を遮る遮光層と、上記高低パターン層のパターンに沿って形成された開口部とを有し、200nm〜500nmの範囲内の波長を40%以上吸収するフィルターが、上記開口部の一部に配置されているマスクを用い、上記マスクを介して、上記感光層を露光する露光工程と、
上記露光された感光層を現像することにより、上記マスクの開口部のうちフィルターが配置されている領域に該当する感光層が低部となる高低パターン層を形成する高低パターン層形成工程とを有することを特徴とする高低パターン層形成体の製造方法を提供する。
まず、高低パターン層形成体の製造方法について説明する。本発明の高低パターン層形成体の製造方法は、基板と、前記基板上に形成され、高さが異なるパターンが組み合わされてなる高低パターン層とを有し、前記高低パターン層がフォトリソグラフィー法により同一材料で同時に製造される高低パターン層形成体の製造方法であって、
光硬化型樹脂組成物を前記基板上に塗布し、感光層を形成する感光層形成工程と、
光の透過を遮る遮光層と、前記高低パターン層のパターンに沿って形成された開口部とを有し、200nm〜500nmの範囲内の波長を40%以上吸収するフィルターが、前記開口部の一部に配置されているマスクを用い、前記マスクを介して、前記感光層を露光する露光工程と、
前記露光された感光層を現像することにより、前記マスクの開口部のうちフィルターが配置されている領域に該当する感光層が低部となる高低パターン層を形成する高低パターン層形成工程とを有することを特徴とするものである。
まず、感光層形成工程について説明する。本発明における感光層形成工程とは、光硬化型樹脂組成物を基板上に塗布し、感光層を形成する工程である。
本発明における感光層は、基板上に光硬化性樹脂組成物を塗布することにより形成される。このように光硬化型樹脂組成物から形成された感光層は、露光することにより硬化するものであるが、本発明においては、200nm〜500nmの範囲内の波長を40%以上吸収するフィルターをマスクの開口部の一部に配置していることから、後述する露光工程において、フィルターを通して露光された領域と、フィルターを介さずに露光された領域との2種類の露光領域が形成されることとなる。これらの露光領域では、露光する光の波長が異なることから、硬化の度合いに違いが生じるため、このような感光層をパターニングすることにより、高さの異なる高部および低部からなる高低パターン層を形成することができる。
本発明における光硬化型樹脂組成物とは、露光により硬化する性質を有するものであれば特に限定はされないが、その中でも特に、200nm〜500nmの範囲内、中でも、300nm〜450nmの範囲内の波長の光の強弱により反応性に違いを生じるものであることが好ましい。後述する露光工程において用いられる上記範囲の波長の光を遮断するフィルターの有無により、硬化の度合いに違いを生じさせることができるため、容易に高さの異なる高部および低部からなる高低パターン層を、同時に形成することができるからである。
本工程において、上述した光硬化型樹脂組成物は基板上に塗布される。このような基板としては、一般的に各種高低パターン層形成体の基板として用いられる材料であれば特に限定はされるものではないが、本発明における高低パターン層形成体の用途として液晶ディスプレイ用基板が好ましいことから、透明性を有する基板であることが好ましい。このような基板の材料として例えば、例えば石英ガラス、パイレックス(登録商標)、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用いることができる。
次に、露光工程について説明する。本発明における露光工程とは、光の透過を遮る遮光層と、上記高低パターン層のパターンに沿って形成された開口部とを有し、所定の波長を所定の割合で吸収するフィルターが、上記開口部の一部に配置されているマスクを用い、上記マスクを介して、上記感光層を露光する工程である。例えば、図1(b)に示すように、遮光層3と、開口部4とを有し、開口部4の一部にフィルター5が配されているマスク4を準備し、当該マスク4を介して、光硬化型樹脂組成物から形成された感光層2に露光する工程である。
本発明におけるマスクは、透明基板と、透明基板上に形成され光の透過を遮る遮光層と、後述する高低パターン層のパターンに沿って形成された開口部とを有するものであり、かつ、上記開口部の一部には、所定の範囲内の波長を所定の割合で吸収するフィルターが配されているものである。このような本発明におけるマスクを構成する各部材について説明する。
遮光層は、本工程において露光する際に、感光層の未露光領域となる領域上に光が照射されることを防止するため、光の透過を妨げる役割を担っている。このような遮光層を形成する材料としては、一般的に遮光層として用いられる材料であれば特に限定されるものではなく、遮光性に優れた材料が好適に用いられる。
本発明におけるマスクは、開口部の一部にフィルターが配されていることを特徴とする。このようなフィルターは、所定の範囲内の波長を所定の割合で吸収する性質を有するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、吸収する光の波長が、200nm〜500nmの範囲内である必要があり、その中でも、300nm〜450nmの範囲内であることが好ましい。さらに、上記範囲内の波長を吸収する割合としては、40%以上とする。本発明における光硬化型樹脂組成物に露光する際に使用する光源に対して、上述した範囲内の波長を上記割合で吸収するフィルターであれば、フィルターの有無により、露光される光に含まれる波長に違いを生じさせることができるからである。
本工程においては、上述したマスクを介して、感光層にパターン露光を行う。この際に使用される光源としては、光硬化型樹脂組成物を硬化させることが可能な光を照射することができる光源を挙げることができ、具体的には、紫外光を含む光の光源を用いることができる。このような紫外光を含む光の光源としては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を挙げることができる。また、露光に際しての光の露光量は、フィルターが配置されていない開口部に該当する部分の感光層を硬化するのに十分な露光量とする。
次いで、高低パターン層形成工程について説明する。本発明における高低パターン層形成工程とは、上述した露光工程により露光された感光層を現像し、前記マスクの開口部のうちフィルターが配置されている領域に該当する感光層が低部となる高低パターン層を形成する工程である。
本発明における高低パターン層とは、高さが異なる高部および低部がパターン状に組み合わされてなる層である。
次に本発明の高低パターン層形成体の製造方法により得られる高低パターン層形成体について説明する。本発明における高低パターン層形成体とは、基板と、前記基板上に形成され、高さの異なるパターンが組み合わされてなる高低パターン層とを有するものである。
本発明のモノクロ液晶ディスプレイ用基板の製造方法は、上述した高低パターン層形成体の製造方法を用いたモノクロ液晶ディスプレイ用基板の製造方法であって、前記高低パターン層が、前記モノクロ液晶ディスプレイの表示領域に位置する画素スペーサおよび前記モノクロ液晶ディスプレイの表示領域外に位置する外周スペーサであり、
パターン状に形成されたブラックマトリクスと、前記パターン状に形成されたブラックマトリクスを被覆するように形成された保護層とを有する基板を準備する基板準備工程と、
光硬化型樹脂組成物を前記基板上に塗布し、感光層を形成する感光層形成工程と、
光の透過を遮る遮光層と、前記画素スペーサのパターンに沿って形成された画素開口部と、前記外周スペーサのパターンに沿って形成された外周開口部とを有し、200nm〜500nmの範囲内の波長を40%以上吸収するフィルターが、少なくとも前記外周開口部に配置されているマスクを用い、前記マスクを介して、前記感光層を露光する露光工程と、
前記露光された感光層を現像することにより、前記ブラックマトリクスが形成されている領域の保護層上に形成され、モノクロ液晶ディスプレイの表示領域である画素部に位置する画素スペーサと、液晶ディスプレイの表示領域外である外周部に位置する外周スペーサとからなる柱状スペーサを形成する柱状スペーサ形成工程とを有することを特徴とするものである。
まず、基板準備工程について説明する。本発明における基板準備工程とは、パターン状に形成されたブラックマトリクスと、前記パターン状に形成されたブラックマトリクスを被覆するように形成された保護層とを有する基板を準備する工程である。
本発明において用いられるブラックマトリックスとは、液晶分子の配向に応じてモノクロ表示が行われる画素を区分するために設けられるものである。このようなブラックマトリックスを製造する方法は、特に限定されるものではなく、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等により、厚み1000Å〜2000Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより形成する方法等を挙げることができる。
本発明における保護層とは、上述したブラックマトリクス等が形成された基板において、これらの部材を保護し、かつモノクロ液晶ディスプレイ用基板の基板表面に平坦性を付与するために設けられるものである。
本発明におけるモノクロ液晶ディスプレイ用基板の基板は、他の構成部材を実装するためのものであり、このような基板としては、例えばガラス基板、ガラスフィルム、合成樹脂基板、合成樹脂フィルム等を用いることができ、透光性に優れたものであることが好ましい。
次に、感光層形成工程について説明する。本発明における感光層形成工程とは、光硬化型樹脂組成物を上記基板上に塗布し、感光層を形成する工程である。具体的には、図2(c)に示すように、パターン状に形成されたブラックマトリクス12と、当該ブラックマトリクス12を覆うように透明基板30上に形成された保護層13とを有する透明基板30において、当該保護層13上に、光硬化型樹脂組成物を塗布し、感光層14を形成する工程である。
次に露光工程について説明する。本発明における露光工程とは、光の透過を遮る遮光層と、前記画素スペーサのパターンに沿って形成された画素開口部と、前記外周スペーサのパターンに沿って形成された外周開口部とを有し、200nm〜500nmの範囲内、好ましくは、300nm〜450nmの範囲内の波長を40%以上吸収するフィルターが、少なくとも前記外周開口部に配置されているマスクを用い、前記マスクを介して、上記感光層を露光する工程である。
最後に柱状スペーサ形成工程について説明する。本発明における柱状スペーサ形成工程とは、上述した露光された感光層を現像することにより、前記ブラックマトリクスが形成されている領域の保護層上に、モノクロ液晶ディスプレイの表示領域である画素部に位置する画素スペーサと、モノクロ液晶ディスプレイの表示領域外である外周部に位置する外周スペーサとからなる柱状スペーサを形成する工程である。
本発明における柱状スペーサとは、内部に液晶層を挟持する2枚の基板間に配され、当該2枚の基板間の間隙を一定に保持するために設けられるものである。このような柱状スペーサにおいて、本発明では、モノクロ液晶ディスプレイの表示領域に該当する画素部に配置された柱状スペーサを画素スペーサとし、表示領域外に該当する外周部に配置された柱状スペーサを外周スペーサとしている。
次に、MVAモード液晶ディスプレイの製造方法について説明する。本発明のMVAモード液晶ディスプレイの製造方法は、上述した高低パターン層形成体の製造方法を用いたMVAモード液晶ディスプレイの製造方法であって、
前記高低パターン層が、前記MVAモード液晶ディスプレイに用いられる配向制御突起およびMVA用柱状スペーサであり、
前記マスクが、光の透過を遮る遮光層と、前記配向制御突起のパターンに沿って形成された第1開口部と、前記MVA用柱状スペーサのパターンに沿って形成された第2開口部とを有し、少なくとも前記第1開口部に、前記フィルターが配置されていることを特徴とするものである。
本発明における感光層形成工程とは、基板上に、光硬化型樹脂組成物を塗布し、感光層を形成する工程である。
次に、本発明における露光工程とは、光の透過を遮る遮光層と、配向制御突起のパターンに沿って形成された第1開口部と、MVA用柱状スペーサのパターンに沿って形成された第2開口部とを有し、200nm〜500nmの範囲内の波長を40%以上吸収するフィルターが、少なくとも前記第1開口部に配置されているマスクを用い、前記マスクを介して、感光層を露光する工程である。
最後に配向制御突起およびMVA用柱状スペーサ形成工程について説明する。本発明における配向制御突起およびMVA用柱状スペーサ形成工程とは、上述した露光工程により、露光された感光層を現像することにより、配向制御突起およびMVA用柱状スペーサを形成する工程である。
本発明における配向制御突起とは、液晶層の配向を制御する突起を意味する。このような配向制御突起に接触する液晶分子は、配向制御突起との接触面に対して垂直方向に配向するため、液晶層に電圧を印加した際に、この突起近傍の傾斜した液晶分子を起点として、各液晶分子を所定の方向に配向させることが可能となる。これにより、配向制御突起の頂点を境に液晶の配向方向を、水平方向に見て180度、鉛直方向には傾斜した角度で、対称的に配向させることができる。そして、隣接する2つの領域を1組とし、さらにこの組み合わせを複数組み合わせて1画素を表示することで、観測者の見る角度を配向制御突起の垂直方向に変化させても、観測者は常に同じ像を見ることが可能となる。すなわち、広い視野角を確保することができる。なお、配向制御突起は、直線状(特にジグザグ線状)であるのが好ましいがこれに限定されず、点線状等であってもよい。
次に、MVA用柱状スペーサについて説明する。本発明におけるMVA用柱状スペーサとは、2枚の基板間に狭持された液晶層の間隔を均一に保持して、液晶層の厚さを規定するために設けられている。
基板上に高低パターン層形成用材料としてJCR(株)製オプトマーNNシリーズを用いスピンコート法により5μmの膜を成膜した。この膜を100μmの間隙を介して200nm〜500nmの範囲内の波長を10%、40%透過する性質を有するフィルターを有するフォトマスクを用いて20〜100mJ/cmで露光した。これを0.05wt%KOH水溶液で60秒現像した。その後、230℃で30秒間焼成することにより図5のような高さの異なる高部および低部からなる高低パターン層を同一材料を用いて同時に形成できた。
2 … 感光層
3 … 遮光層
4 … 開口部
5 … フィルター
6 … マスク
7、8 … 露光領域
9 …未露光領域
10 … 低部
11 … 高部
Claims (5)
- 基板と、前記基板上に形成され、高さが異なるパターンが組み合わされてなる高低パターン層とを有し、前記高低パターン層がフォトリソグラフィー法により同一材料で同時に製造される高低パターン層形成体の製造方法であって、
光硬化型樹脂組成物を前記基板上に塗布し、感光層を形成する感光層形成工程と、
光の透過を遮る遮光層と、前記高低パターン層のパターンに沿って形成された開口部とを有し、200nm〜500nmの範囲内の波長を40%以上吸収するフィルターが、前記開口部の一部に配置されているマスクを用い、前記マスクを介して、前記感光層を露光する露光工程と、
前記露光された感光層を現像することにより、前記マスクの開口部のうちフィルターが配置されている領域に該当する感光層が低部となる高低パターン層を形成する高低パターン層形成工程と、
を有することを特徴とする高低パターン層形成体の製造方法。 - 前記光硬化型樹脂組成物は、200nm〜500nmの範囲内の光の強弱により反応性が異なることを特徴とする請求項1に記載の高低パターン層形成体の製造方法。
- 前記高低パターン層形成体が液晶ディスプレイ用基板に用いられるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高低パターン層形成体の製造方法。
- 前記請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載された高低パターン層形成体の製造方法を用いたモノクロ液晶ディスプレイ用基板の製造方法であって、
前記高低パターン層が、前記モノクロ液晶ディスプレイの表示領域に位置する画素スペーサおよび前記モノクロ液晶ディスプレイの表示領域外に位置する外周スペーサであり、
前記マスクが、光の透過を遮る遮光層と、前記画素スペーサのパターンに沿って形成された画素開口部と、前記外周スペーサのパターンに沿って形成された外周開口部とを有し、少なくとも前記外周開口部に前記フィルターが配置されていることを特徴とするモノクロ液晶ディスプレイ用基板の製造方法。 - 前記請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載された高低パターン層形成体の製造方法を用いた複数配向分割型垂直配向モード液晶ディスプレイの製造方法であって、
前記高低パターン層が、前記複数配向分割型垂直配向モード液晶ディスプレイに用いられる配向制御突起および複数配向分割型垂直配向用柱状スペーサであり、
前記マスクが、光の透過を遮る遮光層と、前記配向制御突起のパターンに沿って形成された第1開口部と、前記複数配向分割型垂直配向用柱状スペーサのパターンに沿って形成された第2開口部とを有し、少なくとも前記第1開口部に、前記フィルターが配置されていることを特徴とする複数配向分割型垂直配向モード液晶ディスプレイの製造方法。
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