JP4252705B2 - 樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法及び液晶素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス基板への樹脂層の形成方法に関する。更に詳しくは、多人数で見る携帯情報端末、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの平面ディスプレイ、シャッタ効果を利用した表示板、窓、扉、壁などに用いることができる液晶素子に用いられる樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法とこの方法で得られた樹脂層付アクティブマトリクス基板を用いた液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶素子は、従来、アクティブマトリクス基板とカラーフィルター付ガラス基板の間に液晶を封入して作成されてきたが、近年、高精細化時の開口率ＵＰ等の要求から、ガラス基板側に付与されていたカラーフィルターである着色層や透明層の一部または全て（本発明では樹脂層と呼ぶ事にする）をアクティブマトリクス基板側に形成しようとする試みが行われている。
例えば、特開平１０−２０６，８８８号公報では有色有機フイルムを用いてアクティブマトリクス基板にカラーフィルターを形成している。
このアクティブマトリクス基板側に形成された樹脂層上には透明電極が形成され、該樹脂層に形成されたコンタクトホールと呼ばれる穴を介して下部の配線と接続される。しかし、該コンタクトホールでは接続不良が発生しやすいことがわかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、樹脂層が形成されたアクティブマトリクス基板のコンタクトホールの接続不良を低減することができる樹脂付きアクティブマトリクス基板の製造方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、コンタクトホールの接続不良を低減することができる樹脂付きアクティブマトリクス基板を用いた液晶素子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の第１の目的を達成するための樹脂付きアクティブマトリクス基板の製造方法は、
＜１＞ アクティブマトリクス基板上に顔料を含有する感光性樹脂層を形成する工程と、該感光性樹脂層をパターン露光する工程と、該感光性樹脂層を現像し該樹脂層にコンタクト部を形成する工程と、を有する樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法であって、該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）／該感光性樹脂層に含有されるバインダー重量（Ｂ）＝０．８５〜１．３であり、かつ該感光性樹脂層に含有される光重合開始剤重量（Ｋ）／該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｂ）＝０．０４〜０．１８であることを特徴とする樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法である。
＜２＞ 該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）／該感光性樹脂層に含有されるバインダー重量（Ｂ）＝０．８９〜０．９９であり、かつ該感光性樹脂層に含有される光重合開始剤重量（Ｋ）／該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）＝０．０５〜０．１０であることを特徴とする前記＜１＞に記載の樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法である。
＜３＞ 前記＜１＞または前記＜２＞に記載の製造方法で製造された樹脂層付アクティブマトリクス基板を用いたことを特徴とする液晶素子である。
本発明によると、顔料を含有する感光性樹脂層に含有されるモノマー重量、バインダー重量、光重合開始剤重量の間の相対的な重量を所定の範囲とすることによって、パターン露光により感光性樹脂層の層厚み方向における重合度を調整し、ＩＴＯ膜のパターニング工程で用いられるレジスト剥離液〈例 モノエタノールアミン７重量部、ジメチルスルホキシド３重量部）による樹脂層の寸法変化が抑えられ、コンタクトホールにおける画像電極の接続不良が防止される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
（液晶素子）
液晶素子では、アクティブマトリクス基板とこのアクティブマトリクス基板に対向配置された対向基板と、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が形成されており、アクティブマトリクス基板上に制御信号を伝送する各ゲート信号線と映像信号を伝送する各ソース信号線を公差させて形成し、これらの信号線の公差部位に各スイッチング素子が形成される。
本発明の液晶素子としては、これらの信号線及びスイッチング素子上に感光性樹脂層が形成されたものが好ましい。この感光性樹脂層は，各原色のフィルム層からなるカラーフィルターであってもよく、透明な感光性樹脂層からなる層間絶縁膜として機能させるものであってもよく、カラーフィルターと透明層間絶縁膜の両方を重ね合わせたものでもよい。
このような液晶素子においては、各ソース信号線、各ゲート信号線、及び各画素電極間に感光性樹脂層が介在されるため、各信号線と各画素電極をオーバーラップさせることができ、画素の開口率を向上させることができる。
【０００６】
（感光性樹脂層を形成する工程）
本発明において、アクティブマトリクス基板に感光性樹脂層を形成する方法は、染色法、電着法、及び顔料分散法等が挙げられるが、染色法、電着法では、カラーフィルターの耐候性に問題があり、顔料分散法では、スピンコート法による成膜時において、顔料の選択や顔料によるアクティブマトリクス基板の汚染等が問題が生じやすいので、ラミネート方式による感光性樹脂層の形成方法が最も好ましい。
【０００７】
前記のラミネート方式による感光性樹脂層の形成方法としては、例えば、感光性樹脂層は特開平５−７２７２４号公報に記述されている感光性転写材料、すなわち一体型となったフイルムを用いて形成することが好ましい。該一体型フイルムの構成の一例は支持体／熱可塑性樹脂層／酸素遮断膜／感光性樹脂層／保護フイルムである。（詳細は特開平５−７２７２４号公報を参照）
【０００８】
本発明の感光性樹脂層は、該感光性樹脂層に含まれるバインダー量、光重合開始剤、及びモノマー量のそれぞれ相対的の関係が一定の範囲にあるとき、コンタクトホールにおける接続不良を解消することができる。
該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）／該感光性樹脂層に含有されるバインダー重量（Ｂ）＝０．８５〜１．３であることが必要であり、好ましくは０．８９〜０．９９、 最も好ましくは ０．９３〜０．９７である。
また、該感光性樹脂層に含有される光重合開始剤重量（Ｋ）／該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）＝０．０４〜０．１８であること必要であり、好ましくは０．０５〜０．１０、最も好ましくは ０．０７〜０．０９である。
各原色のフィルムを用いてカラーフィルターを形成する場合、それぞれのフィルムを構成する感光性樹脂層におけるそれぞれの成分の重量が前記範囲にあることが好ましい。
【０００９】
コンタクトホールでの接続不良は、前記Ｍ／Ｂと前記／Ｍとは密接に関連し、前記Ｍ／Ｂが０．８５未満で、１．３を超え、また、Ｋ／Ｍが０．０４未満で、かつ０．１８を超えると前記コンタクトホールの接続不良が発生しやすくなる。
【００１０】
感光性を付与するための光重合系は表面硬化性のものが好ましい。表面硬化性を得るに酸素遮断膜を付与する、不活性ガス中や真空中で露光する、化学増幅系など酸素障害の無い重合系を用いることが望ましい。
【００１１】
＜感光性樹脂層＞
本発明における感光性樹脂層は、ネガ型ジアゾ樹脂とバインダーからなる感光性樹脂層、光重合性組成物、アジド化合物とバインダーとからなる感光性樹脂組成物、桂皮酸型感光性樹脂組成物等が挙げられる。その中でも特に好ましいのは光重合開始剤、光重合性モノマーおよびバインダーを基本構成要素として含む感光性樹脂である。
本発明の感光性樹脂層の素材としては公知の、例えば特願平２−８２２６２に記載されている感光性樹脂がすべて使用できる。
該感光性樹脂層には、アルカリ水溶液により現像可能なものと、有機溶剤により現像可能なものが知られているが、公害防止、労働安全性の確保の観点からアルカリ水溶液現像可能なものが好ましい。
【００１２】
該感光性樹脂層には、特開平１１−１３３６００号公報記載の「重合性化合物Ｂ」「重合開始剤Ｃ」「界面活性剤」「接着助剤」や、その他の組成物が利用できる。
光を照射した部分が溶解性を帯び現像で除去されるタイプの感光性樹脂層をポジ型感光性樹脂層と呼ぶ。 本発明の感光性樹脂層にはポジ型感光性樹脂層を用いることができる。該ポジ型感光性樹脂層にはノボラック系の樹脂が用いられる。本発明では特開平７−４３８９９号公報記載のアルカリ可溶性ノボラック樹脂系を使用することができる。また、特開平６−１４８８８８号公報記載の、ポジ型感光性樹脂層、即ち、該公報記載のアルカリ可溶性樹脂と感光剤として１，２−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルと該公報記載の熱硬化剤の混合物を含む感光性樹脂層を用いる事ができる。また特開平５−２６２８５０号公報記載の組成物も活用可能である。
【００１３】
該感光性樹脂層には、顔料と、必要により染料、顔料、紫外線吸収剤を添加する。該顔料は感光性樹脂層中に均一に分散されており、好ましくは５μｍ以下の粒径、特に好ましくは１μｍ以下の粒径を有していなければならない。
好ましい染料ないし顔料の例は次の通りである。ビクトリア・ピュアーブルーＢＯ（Ｃ．Ｉ．４２５９５）、オーラミン（Ｃ．Ｉ．４１０００）、ファット・ブラックＨＢ（Ｃ．Ｉ．２６１５０）、モノライト・エローＧＴ（Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー１２）、パーマネント・エローＧＲ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・エロー１７）、パーマネント・エローＨＲ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・エロー８３）、パーマネント・カーミンＦＢＢ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１４６）、ホスターバームレッドＥＳＢ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・バイオレット１９）、パーマネント・ルビーＦＢＨ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１１）ファステル・ピンクＢスプラ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド８１）モナストラル・ファースト・ブルー（Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５）、モノライト・ファースト・ブラックＢ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブラック１）及びカーボン。
さらに、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１６８、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１９２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド２１５、Ｃ．Ｉ．ピグメント・グリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・グリーン３６、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：４、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー６０、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー６４を挙げることができる。
【００１４】
好ましい紫外線吸収剤は、サリシレート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、ニッケルキレート系、ヒンダードアミン系などが挙げられる。
具体的には、フェニルサリシレート、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３’，５’−ジ−ｔ−４’−ヒドロキシベンゾエート、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２，４−ジ−ヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、エチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレート、２，２’−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、ニッケルジブチルジチオカーバメート、ビス（２，２，６，６−テトラメトル−４−ピリジン）−セバケート、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、サルチル酸フェニル、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン縮合物、コハク酸−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリデニル）−エステル、２−［２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α−ジメチルベンジル）フェニル］−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、７−｛［４−クロロ−６−（ジエチルアミノ）−５−トリアジン−２−イル］アミノ｝−３−フェニルクマリン等が挙げられる。
【００１５】
＜酸素遮断膜＞
本発明では感光性樹脂層の上にさらに酸素遮断膜を形成して露光することが好ましい。該酸素遮断膜としては、低い酸素透過性を示し、水またはアルカリ水溶液に分散または溶解するものが好ましく、公知のものの中から適宜選択することができる。これらの内、特に好ましいのは、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンの組み合わせである。（詳細は特開平５−７２７２４号公報参照。）
【００１６】
（感光性樹脂層をパターン露光する工程）
＜パターン露光＞
本発明において、パターン露光し、現像するとは、画像パターンが形成されたシャドウマスクを介して感光性樹脂層にパターン化された光を照射することである。
【００１７】
（感光性樹脂層を現像し、コンタクト部を形成する工程）
＜現像液＞
感光性樹脂層の未硬化部分を除去するには現像液中で回転ブラシで擦るか湿潤スポンジで擦るなどの方法を組み合わせることができる。現像液の液温度は２０℃〜４０℃が好ましい。該現像処理の後に蒸留水、イオン交換水、超純粋等による水洗工程を入れることが好ましい。
【００１８】
ここで、使用される現像液は、特に制約はなく、公知の現像液を使用することができるが、現像液は感光性樹脂層を溶解する現像挙動をするものが好ましい。現像液としては、例えば、ｐＫａ＝７〜１３の化合物を０．０５〜５ｍｏｌｅ／Ｌの濃度含む現像液が好ましいが、さらに水と混和性を有す有機溶剤を少量添加しても良い。現像液のｐＨは８〜１３が好ましい。水と混和性を有する有機溶剤は、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、乳酸メチル、ε−カプロラクタム、Ｎ−メチルピロリドン等がある。該有機溶剤の濃度は０．１重量％〜３０重量％である。さらに公知の界面活性剤を添加することができる。界面活性剤の濃度は０．０１重量％〜１０重量％が好ましい。現像方式は、パドル現像、シャワー現像、シャワー＆スピン現像、ディプ現像等である。
【００１９】
これらの現像によって感光性樹脂層にコンタクトホールが形成されるが、このコンタクトホールは、テーパー面（側面）の角度が基板に対し、３０°〜６０°の角度に形成されていることが好ましい。また、本発明では、コンタクト部形成後、透明電極形成前に、アッシングやエッチングを実施し、コンタクト部の配線上を洗浄する事が好ましい。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［一体型フイルムの作成］
厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム仮支持体に下記の処方Ｈ１、Ｂ１から成る塗布液を塗り付け、さらに下記感光性樹脂層溶液Ｋ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｓを塗り付け乾燥させ、該仮支持体の上に乾燥膜厚が１４．６μｍの熱可塑性樹脂層と乾燥膜厚が１．６μｍの酸素遮断膜と各種乾燥膜厚（Ｋ、Ｒ、Ｇ、Ｂは２μｍ、Ｓは２．８μｍ）の感光層を設け、保護フイルムでカバーした。
こうして仮支持体と熱可塑性樹脂層と酸素遮断膜と感光層が一体となったフイルムを作成し、それぞれのサンプル名を、使用した感光性樹脂層溶液の記号Ｋ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｓとした。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
＜感光性樹脂層溶液Ｋ＞
・ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ６０重量部
・ジペンタエリスリトールテトラアクリレート ４０重量部
・ミヒラーズケトン ３重量部
・２-（ｏ-クロロフェニル）-４，５-ジフェニルアミダジール二量体
３重量部
・カーボンブラック ６重量部
（メチルエチルケトンを適宜添加）
【００２４】
＜感光性樹脂層溶液Ｒ＞
・ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ３２重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ３１重量部
・光重合開始剤 ２．５重量部
２−トリクロロメチル−５−（ｐ−スチリルスチリル）
−１，３，４−オキサジアゾール
・ＵＶ吸収剤 １２重量部
７−（２−（４−（３−ヒドロキシメチルピペリジノ）−６−
ジエチルアミノ）トリアジニルアミノ）−３−フェニルクマリン
・フェノチアジン ０．１重量部
・ＰＲ２５４ ９．６重量部
（メチルエチルケトンを適宜添加）
【００２５】
＜感光性樹脂層溶液Ｇ＞
・ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ３２重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ３１重量部
・光重合開始剤 ２．５重量部
２−トリクロロメチル−５−（ｐ−スチリルスチリル）−
１，３，４−オキサジアゾール
・ＵＶ吸収剤 ９．８重量部
７−（２−（４−（３−ヒドロキシメチルピペリジノ）−６−
ジエチルアミノ）トリアジニルアミノ）−３−フェニルクマリン
・ＰＹ１３８ １０．１重量部
・ＰＧ３６ ２０重量部
（メチルエチルケトンを適宜添加）
【００２６】
＜感光性樹脂層溶液Ｂ＞
・ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ３２重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ３１重量部
・光重合開始剤 ２．５重量部
２−トリクロロメチル−５−（ｐ−スチリルスチリル）−
１，３，４−オキサジアゾール
・フェノチアジン ０．２重量部
・ＰＢ１５：６ ２４重量部
（メチルエチルケトンを適宜添加）
【００２７】
【００２８】
［実施例１］コンタクトホール接続性の模擬テスト
アクティブマトリクス基板の配線部分の材料であるアルミニウムの板材を用いた模擬テストについて記述する。
【００２９】
＜基板の洗浄＞
縦３２０ｍｍ横４００ｍｍのアルミニウム基板を、室温の超純水中で超音波洗浄１分後、エアーブローで水切り後、乾燥した。
【００３０】
＜樹脂層の形成＞
前記一体型フイルムＲ（感光性樹脂層の波長３６５ｎｍでの光学濃度（ＯＤ）は１．５）の保護フイルムを剥離後、ラミネートした。
超高圧水銀灯を有すプロキシミティー型露光機で、露光マスク下面と該感光性フイルムの間の距離（本実施例ではこの距離を「プロキシ量」と呼ぶ事にする）を６０μｍに設定し、露光量３０ｍＪ／ｃｍ2でパターン露光後、下記組成の現像液Ｐ１にて３８℃３５秒シャワー現像し熱可塑性樹脂層と酸素遮断膜を除去した。
現像液Ｐ１の組成
・ 超純水 ９７重量部
・トリエタノールアミン ３重量部
（アルカリ金属濃度 ５０ｐｐｂ）
【００３１】
引き続き下記組成の現像液Ｃ１で３３℃２６秒シャワー現像し感光性樹脂層を現像し、パターン画像を得た。
現像液Ｃ１
・モノエタノールアミン ０．２ｍｏｌｅ／Ｌ
・アルカリ金属濃度 ５０ｐｐｂ
・界面活性剤 ５ｇ／Ｌ
引き続き、該基板に対して該樹脂層の側から超高圧水銀灯で５００ｍＪ／ｃｍ2の光でポスト露光後、温風循環型クリーンオーブンで２２０℃、１３０分熱処理した。このサンプルを「実施例１Ａ品」とした。
同様の方法で「実施例１Ｂ品」〜「実施例１Ｍ品」を作製した。但しこの場合は、Ｍ／Ｂ（モノマー重量／バインダー重量）、Ｋ／Ｍ（光重合開始剤重量／モノマー重量）を変化させた。
【００３２】
［比較例］
実施例１と同様にＭ／Ｂ（モノマー重量／バインダー重量）、Ｋ／Ｍ（光重合開始剤重量／モノマー重量）を変えてサンプルを作製した。
【００３３】
［評価例１］
ＩＴＯターゲットを設置したスパッタ装置にサンプルを入れ、真空度５×１０-1Ｐａ、温度１８０℃で９０分予備加熱後、アルゴン８０ 酸素６の割合の混合ガスを流しながら２０分間スパッタし０．２μｍのＩＴＯ膜を形成した。
その後モノエタノールアミン７重量部ジメチルスルホキシド３重量部の液を８０℃に調整しＩＴＯ膜を形成した上記サンプルを６０分浸漬した。
コンタクトホール部の導通テストを行い、不良率を求めた
【００３４】
【００３５】
［実施例２］
上記一体型フイルムＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋを用い、プロキシ量を９０μｍとし、上記の現像液を用いた他は特開平１０−２０６，８８８号公報の記述に従って、カラーフィルター付きアクティブマトリスク基板を作製した。このカラーフィルター付きアクティブマトリスク基板は、コンタクトホールの接続不良ほとんど認められなかった。
【００３６】
［実施例３］
上記一体型フイルムＳを用いた他は、実施例３と同様の条件で、層間絶縁膜付きアクティブマトリクス基板を作製した。この層間絶縁膜付きアクティブマトリクス基板では、コンタクトホールの接続不良はほとんど認められなかった。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明の樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法によると、コンタクトホールの接続不良を低減することができる。
また、本発明の液晶素子によると、樹脂層付アクティブマトリクス基板におけるコンタクトホールの接続不良が低減される結果、液晶素子としての表示品質の低下を防止することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス基板への樹脂層の形成方法に関する。更に詳しくは、多人数で見る携帯情報端末、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの平面ディスプレイ、シャッタ効果を利用した表示板、窓、扉、壁などに用いることができる液晶素子に用いられる樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法とこの方法で得られた樹脂層付アクティブマトリクス基板を用いた液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶素子は、従来、アクティブマトリクス基板とカラーフィルター付ガラス基板の間に液晶を封入して作成されてきたが、近年、高精細化時の開口率ＵＰ等の要求から、ガラス基板側に付与されていたカラーフィルターである着色層や透明層の一部または全て（本発明では樹脂層と呼ぶ事にする）をアクティブマトリクス基板側に形成しようとする試みが行われている。
例えば、特開平１０−２０６，８８８号公報では有色有機フイルムを用いてアクティブマトリクス基板にカラーフィルターを形成している。
このアクティブマトリクス基板側に形成された樹脂層上には透明電極が形成され、該樹脂層に形成されたコンタクトホールと呼ばれる穴を介して下部の配線と接続される。しかし、該コンタクトホールでは接続不良が発生しやすいことがわかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、樹脂層が形成されたアクティブマトリクス基板のコンタクトホールの接続不良を低減することができる樹脂付きアクティブマトリクス基板の製造方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、コンタクトホールの接続不良を低減することができる樹脂付きアクティブマトリクス基板を用いた液晶素子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の第１の目的を達成するための樹脂付きアクティブマトリクス基板の製造方法は、
＜１＞ アクティブマトリクス基板上に顔料を含有する感光性樹脂層を形成する工程と、該感光性樹脂層をパターン露光する工程と、該感光性樹脂層を現像し該樹脂層にコンタクト部を形成する工程と、を有する樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法であって、該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）／該感光性樹脂層に含有されるバインダー重量（Ｂ）＝０．８５〜１．３であり、かつ該感光性樹脂層に含有される光重合開始剤重量（Ｋ）／該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｂ）＝０．０４〜０．１８であることを特徴とする樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法である。
＜２＞ 該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）／該感光性樹脂層に含有されるバインダー重量（Ｂ）＝０．８９〜０．９９であり、かつ該感光性樹脂層に含有される光重合開始剤重量（Ｋ）／該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）＝０．０５〜０．１０であることを特徴とする前記＜１＞に記載の樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法である。
＜３＞ 前記＜１＞または前記＜２＞に記載の製造方法で製造された樹脂層付アクティブマトリクス基板を用いたことを特徴とする液晶素子である。
本発明によると、顔料を含有する感光性樹脂層に含有されるモノマー重量、バインダー重量、光重合開始剤重量の間の相対的な重量を所定の範囲とすることによって、パターン露光により感光性樹脂層の層厚み方向における重合度を調整し、ＩＴＯ膜のパターニング工程で用いられるレジスト剥離液〈例 モノエタノールアミン７重量部、ジメチルスルホキシド３重量部）による樹脂層の寸法変化が抑えられ、コンタクトホールにおける画像電極の接続不良が防止される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
（液晶素子）
液晶素子では、アクティブマトリクス基板とこのアクティブマトリクス基板に対向配置された対向基板と、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶層が形成されており、アクティブマトリクス基板上に制御信号を伝送する各ゲート信号線と映像信号を伝送する各ソース信号線を公差させて形成し、これらの信号線の公差部位に各スイッチング素子が形成される。
本発明の液晶素子としては、これらの信号線及びスイッチング素子上に感光性樹脂層が形成されたものが好ましい。この感光性樹脂層は，各原色のフィルム層からなるカラーフィルターであってもよく、透明な感光性樹脂層からなる層間絶縁膜として機能させるものであってもよく、カラーフィルターと透明層間絶縁膜の両方を重ね合わせたものでもよい。
このような液晶素子においては、各ソース信号線、各ゲート信号線、及び各画素電極間に感光性樹脂層が介在されるため、各信号線と各画素電極をオーバーラップさせることができ、画素の開口率を向上させることができる。
【０００６】
（感光性樹脂層を形成する工程）
本発明において、アクティブマトリクス基板に感光性樹脂層を形成する方法は、染色法、電着法、及び顔料分散法等が挙げられるが、染色法、電着法では、カラーフィルターの耐候性に問題があり、顔料分散法では、スピンコート法による成膜時において、顔料の選択や顔料によるアクティブマトリクス基板の汚染等が問題が生じやすいので、ラミネート方式による感光性樹脂層の形成方法が最も好ましい。
【０００７】
前記のラミネート方式による感光性樹脂層の形成方法としては、例えば、感光性樹脂層は特開平５−７２７２４号公報に記述されている感光性転写材料、すなわち一体型となったフイルムを用いて形成することが好ましい。該一体型フイルムの構成の一例は支持体／熱可塑性樹脂層／酸素遮断膜／感光性樹脂層／保護フイルムである。（詳細は特開平５−７２７２４号公報を参照）
【０００８】
本発明の感光性樹脂層は、該感光性樹脂層に含まれるバインダー量、光重合開始剤、及びモノマー量のそれぞれ相対的の関係が一定の範囲にあるとき、コンタクトホールにおける接続不良を解消することができる。
該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）／該感光性樹脂層に含有されるバインダー重量（Ｂ）＝０．８５〜１．３であることが必要であり、好ましくは０．８９〜０．９９、 最も好ましくは ０．９３〜０．９７である。
また、該感光性樹脂層に含有される光重合開始剤重量（Ｋ）／該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）＝０．０４〜０．１８であること必要であり、好ましくは０．０５〜０．１０、最も好ましくは ０．０７〜０．０９である。
各原色のフィルムを用いてカラーフィルターを形成する場合、それぞれのフィルムを構成する感光性樹脂層におけるそれぞれの成分の重量が前記範囲にあることが好ましい。
【０００９】
コンタクトホールでの接続不良は、前記Ｍ／Ｂと前記／Ｍとは密接に関連し、前記Ｍ／Ｂが０．８５未満で、１．３を超え、また、Ｋ／Ｍが０．０４未満で、かつ０．１８を超えると前記コンタクトホールの接続不良が発生しやすくなる。
【００１０】
感光性を付与するための光重合系は表面硬化性のものが好ましい。表面硬化性を得るに酸素遮断膜を付与する、不活性ガス中や真空中で露光する、化学増幅系など酸素障害の無い重合系を用いることが望ましい。
【００１１】
＜感光性樹脂層＞
本発明における感光性樹脂層は、ネガ型ジアゾ樹脂とバインダーからなる感光性樹脂層、光重合性組成物、アジド化合物とバインダーとからなる感光性樹脂組成物、桂皮酸型感光性樹脂組成物等が挙げられる。その中でも特に好ましいのは光重合開始剤、光重合性モノマーおよびバインダーを基本構成要素として含む感光性樹脂である。
本発明の感光性樹脂層の素材としては公知の、例えば特願平２−８２２６２に記載されている感光性樹脂がすべて使用できる。
該感光性樹脂層には、アルカリ水溶液により現像可能なものと、有機溶剤により現像可能なものが知られているが、公害防止、労働安全性の確保の観点からアルカリ水溶液現像可能なものが好ましい。
【００１２】
該感光性樹脂層には、特開平１１−１３３６００号公報記載の「重合性化合物Ｂ」「重合開始剤Ｃ」「界面活性剤」「接着助剤」や、その他の組成物が利用できる。
光を照射した部分が溶解性を帯び現像で除去されるタイプの感光性樹脂層をポジ型感光性樹脂層と呼ぶ。 本発明の感光性樹脂層にはポジ型感光性樹脂層を用いることができる。該ポジ型感光性樹脂層にはノボラック系の樹脂が用いられる。本発明では特開平７−４３８９９号公報記載のアルカリ可溶性ノボラック樹脂系を使用することができる。また、特開平６−１４８８８８号公報記載の、ポジ型感光性樹脂層、即ち、該公報記載のアルカリ可溶性樹脂と感光剤として１，２−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルと該公報記載の熱硬化剤の混合物を含む感光性樹脂層を用いる事ができる。また特開平５−２６２８５０号公報記載の組成物も活用可能である。
【００１３】
該感光性樹脂層には、顔料と、必要により染料、顔料、紫外線吸収剤を添加する。該顔料は感光性樹脂層中に均一に分散されており、好ましくは５μｍ以下の粒径、特に好ましくは１μｍ以下の粒径を有していなければならない。
好ましい染料ないし顔料の例は次の通りである。ビクトリア・ピュアーブルーＢＯ（Ｃ．Ｉ．４２５９５）、オーラミン（Ｃ．Ｉ．４１０００）、ファット・ブラックＨＢ（Ｃ．Ｉ．２６１５０）、モノライト・エローＧＴ（Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー１２）、パーマネント・エローＧＲ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・エロー１７）、パーマネント・エローＨＲ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・エロー８３）、パーマネント・カーミンＦＢＢ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１４６）、ホスターバームレッドＥＳＢ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・バイオレット１９）、パーマネント・ルビーＦＢＨ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１１）ファステル・ピンクＢスプラ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド８１）モナストラル・ファースト・ブルー（Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５）、モノライト・ファースト・ブラックＢ（Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブラック１）及びカーボン。
さらに、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１６８、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１９２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド２１５、Ｃ．Ｉ．ピグメント・グリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・グリーン３６、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：４、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー６０、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー６４を挙げることができる。
【００１４】
好ましい紫外線吸収剤は、サリシレート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、ニッケルキレート系、ヒンダードアミン系などが挙げられる。
具体的には、フェニルサリシレート、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３’，５’−ジ−ｔ−４’−ヒドロキシベンゾエート、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２，４−ジ−ヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、エチル−２−シアノ−３，３−ジ−フェニルアクリレート、２，２’−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、ニッケルジブチルジチオカーバメート、ビス（２，２，６，６−テトラメトル−４−ピリジン）−セバケート、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、サルチル酸フェニル、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン縮合物、コハク酸−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリデニル）−エステル、２−［２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α−ジメチルベンジル）フェニル］−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、７−｛［４−クロロ−６−（ジエチルアミノ）−５−トリアジン−２−イル］アミノ｝−３−フェニルクマリン等が挙げられる。
【００１５】
＜酸素遮断膜＞
本発明では感光性樹脂層の上にさらに酸素遮断膜を形成して露光することが好ましい。該酸素遮断膜としては、低い酸素透過性を示し、水またはアルカリ水溶液に分散または溶解するものが好ましく、公知のものの中から適宜選択することができる。これらの内、特に好ましいのは、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンの組み合わせである。（詳細は特開平５−７２７２４号公報参照。）
【００１６】
（感光性樹脂層をパターン露光する工程）
＜パターン露光＞
本発明において、パターン露光し、現像するとは、画像パターンが形成されたシャドウマスクを介して感光性樹脂層にパターン化された光を照射することである。
【００１７】
（感光性樹脂層を現像し、コンタクト部を形成する工程）
＜現像液＞
感光性樹脂層の未硬化部分を除去するには現像液中で回転ブラシで擦るか湿潤スポンジで擦るなどの方法を組み合わせることができる。現像液の液温度は２０℃〜４０℃が好ましい。該現像処理の後に蒸留水、イオン交換水、超純粋等による水洗工程を入れることが好ましい。
【００１８】
ここで、使用される現像液は、特に制約はなく、公知の現像液を使用することができるが、現像液は感光性樹脂層を溶解する現像挙動をするものが好ましい。現像液としては、例えば、ｐＫａ＝７〜１３の化合物を０．０５〜５ｍｏｌｅ／Ｌの濃度含む現像液が好ましいが、さらに水と混和性を有す有機溶剤を少量添加しても良い。現像液のｐＨは８〜１３が好ましい。水と混和性を有する有機溶剤は、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノｎ−ブチルエーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、乳酸メチル、ε−カプロラクタム、Ｎ−メチルピロリドン等がある。該有機溶剤の濃度は０．１重量％〜３０重量％である。さらに公知の界面活性剤を添加することができる。界面活性剤の濃度は０．０１重量％〜１０重量％が好ましい。現像方式は、パドル現像、シャワー現像、シャワー＆スピン現像、ディプ現像等である。
【００１９】
これらの現像によって感光性樹脂層にコンタクトホールが形成されるが、このコンタクトホールは、テーパー面（側面）の角度が基板に対し、３０°〜６０°の角度に形成されていることが好ましい。また、本発明では、コンタクト部形成後、透明電極形成前に、アッシングやエッチングを実施し、コンタクト部の配線上を洗浄する事が好ましい。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［一体型フイルムの作成］
厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム仮支持体に下記の処方Ｈ１、Ｂ１から成る塗布液を塗り付け、さらに下記感光性樹脂層溶液Ｋ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｓを塗り付け乾燥させ、該仮支持体の上に乾燥膜厚が１４．６μｍの熱可塑性樹脂層と乾燥膜厚が１．６μｍの酸素遮断膜と各種乾燥膜厚（Ｋ、Ｒ、Ｇ、Ｂは２μｍ、Ｓは２．８μｍ）の感光層を設け、保護フイルムでカバーした。
こうして仮支持体と熱可塑性樹脂層と酸素遮断膜と感光層が一体となったフイルムを作成し、それぞれのサンプル名を、使用した感光性樹脂層溶液の記号Ｋ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｓとした。
【００２１】
＜感光性樹脂層溶液Ｋ＞
・ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ６０重量部
・ジペンタエリスリトールテトラアクリレート ４０重量部
・ミヒラーズケトン ３重量部
・２-（ｏ-クロロフェニル）-４，５-ジフェニルアミダジール二量体
３重量部
・カーボンブラック ６重量部
（メチルエチルケトンを適宜添加）
【００２４】
＜感光性樹脂層溶液Ｒ＞
・ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ３２重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ３１重量部
・光重合開始剤 ２．５重量部
２−トリクロロメチル−５−（ｐ−スチリルスチリル）
−１，３，４−オキサジアゾール
・ＵＶ吸収剤 １２重量部
７−（２−（４−（３−ヒドロキシメチルピペリジノ）−６−
ジエチルアミノ）トリアジニルアミノ）−３−フェニルクマリン
・フェノチアジン ０．１重量部
・ＰＲ２５４ ９．６重量部
（メチルエチルケトンを適宜添加）
【００２５】
＜感光性樹脂層溶液Ｇ＞
・ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ３２重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ３１重量部
・光重合開始剤 ２．５重量部
２−トリクロロメチル−５−（ｐ−スチリルスチリル）−
１，３，４−オキサジアゾール
・ＵＶ吸収剤 ９．８重量部
７−（２−（４−（３−ヒドロキシメチルピペリジノ）−６−
ジエチルアミノ）トリアジニルアミノ）−３−フェニルクマリン
・ＰＹ１３８ １０．１重量部
・ＰＧ３６ ２０重量部
（メチルエチルケトンを適宜添加）
【００２６】
＜感光性樹脂層溶液Ｂ＞
・ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体 ３２重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ３１重量部
・光重合開始剤 ２．５重量部
２−トリクロロメチル−５−（ｐ−スチリルスチリル）−
１，３，４−オキサジアゾール
・フェノチアジン ０．２重量部
・ＰＢ１５：６ ２４重量部
（メチルエチルケトンを適宜添加）
【００２７】
［実施例１］コンタクトホール接続性の模擬テスト
アクティブマトリクス基板の配線部分の材料であるアルミニウムの板材を用いた模擬テストについて記述する。
【００２９】
＜基板の洗浄＞
縦３２０ｍｍ横４００ｍｍのアルミニウム基板を、室温の超純水中で超音波洗浄１分後、エアーブローで水切り後、乾燥した。
【００３０】
＜樹脂層の形成＞
前記一体型フイルムＲ（感光性樹脂層の波長３６５ｎｍでの光学濃度（ＯＤ）は１．５）の保護フイルムを剥離後、ラミネートした。
超高圧水銀灯を有すプロキシミティー型露光機で、露光マスク下面と該感光性フイルムの間の距離（本実施例ではこの距離を「プロキシ量」と呼ぶ事にする）を６０μｍに設定し、露光量３０ｍＪ／ｃｍ2でパターン露光後、下記組成の現像液Ｐ１にて３８℃３５秒シャワー現像し熱可塑性樹脂層と酸素遮断膜を除去した。
現像液Ｐ１の組成
・ 超純水 ９７重量部
・トリエタノールアミン ３重量部
（アルカリ金属濃度 ５０ｐｐｂ）
【００３１】
引き続き下記組成の現像液Ｃ１で３３℃２６秒シャワー現像し感光性樹脂層を現像し、パターン画像を得た。
現像液Ｃ１
・モノエタノールアミン ０．２ｍｏｌｅ／Ｌ
・アルカリ金属濃度 ５０ｐｐｂ
・界面活性剤 ５ｇ／Ｌ
引き続き、該基板に対して該樹脂層の側から超高圧水銀灯で５００ｍＪ／ｃｍ2の光でポスト露光後、温風循環型クリーンオーブンで２２０℃、１３０分熱処理した。このサンプルを「実施例１Ａ品」とした。
同様の方法で「実施例１Ｂ品」〜「実施例１Ｍ品」を作製した。但しこの場合は、Ｍ／Ｂ（モノマー重量／バインダー重量）、Ｋ／Ｍ（光重合開始剤重量／モノマー重量）を変化させた。
【００３２】
［比較例］
実施例１と同様にＭ／Ｂ（モノマー重量／バインダー重量）、Ｋ／Ｍ（光重合開始剤重量／モノマー重量）を変えてサンプルを作製した。
【００３３】
［評価例１］
ＩＴＯターゲットを設置したスパッタ装置にサンプルを入れ、真空度５×１０-1Ｐａ、温度１８０℃で９０分予備加熱後、アルゴン８０ 酸素６の割合の混合ガスを流しながら２０分間スパッタし０．２μｍのＩＴＯ膜を形成した。
その後モノエタノールアミン７重量部ジメチルスルホキシド３重量部の液を８０℃に調整しＩＴＯ膜を形成した上記サンプルを６０分浸漬した。
コンタクトホール部の導通テストを行い、不良率を求めた
【００３４】
［実施例２］
上記一体型フイルムＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋを用い、プロキシ量を９０μｍとし、上記の現像液を用いた他は特開平１０−２０６，８８８号公報の記述に従って、カラーフィルター付きアクティブマトリスク基板を作製した。このカラーフィルター付きアクティブマトリスク基板は、コンタクトホールの接続不良ほとんど認められなかった。
【００３６】
［実施例３］
上記一体型フイルムＳを用いた他は、実施例３と同様の条件で、層間絶縁膜付きアクティブマトリクス基板を作製した。この層間絶縁膜付きアクティブマトリクス基板では、コンタクトホールの接続不良はほとんど認められなかった。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明の樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法によると、コンタクトホールの接続不良を低減することができる。
また、本発明の液晶素子によると、樹脂層付アクティブマトリクス基板におけるコンタクトホールの接続不良が低減される結果、液晶素子としての表示品質の低下を防止することができる。
Claims (3)
- アクティブマトリクス基板上に顔料を含有する感光性樹脂層を形成する工程と、該感光性樹脂層をパターン露光する工程と、該感光性樹脂層を現像し該感光性樹脂層にコンタクト部を形成する工程と、該樹脂層上に透明電極を形成する工程と、を有する樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法であって、該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）／該感光性樹脂層に含有されるバインダー重量（Ｂ）＝０．８５〜１．３であり、かつ該感光性樹脂層に含有される光重合開始剤重量（Ｋ）／該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）＝０．０４〜０．１８であることを特徴とする樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法。
- 該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）／該感光性樹脂層に含有されるバインダー重量（Ｂ）＝０．８９〜０．９９であり、かつ該感光性樹脂層に含有される光重合開始剤重量（Ｋ）／該感光性樹脂層に含有されるモノマー重量（Ｍ）＝０．０５〜０．１０であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂層付アクティブマトリクス基板の製造方法。
- 請求項1または請求項２に記載の製造方法で製造された樹脂層付アクティブマトリクス基板を用いたことを特徴とする液晶素子。
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