JP5211643B2 - Photomask and method for manufacturing color filter substrate using the same - Google Patents
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Description
本発明は、コンピューターの表示端末や、テレビ画像表示装置に用いられカラー液晶表示装置を構成するカラーフィルタ基板に関し、特に、カラーフィルタ基板の製造方法に使用するフォトマスク及びカラーフィルタ基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a color filter substrate used for a display terminal of a computer and a television image display device and constituting a color liquid crystal display device, and more particularly, to a photomask used for a method of manufacturing a color filter substrate and a method of manufacturing a color filter substrate. .
近年、カラー液晶表示装置は、パソコンモニター、テレビから携帯電話などの携帯表示端末に至るまで幅広く普及しており、需要が増加し、また、低価格化への要求が急激に進んでいる。カラー液晶表示装置は急速に画面の大面積化が進んでいる一方で、高視野角化、高コントラスト化、高速応答化などの高画質化も急速に進んでいる。高画質化に伴い、液晶の駆動方式は、従来のTN(TwistedNematic)方式から、VA(VerticalAlignment)方式やIPS(In−planeSwitching)方式が用いられるようになり、また、画像の表示方式も内蔵光源からの光を用いた透過方式、または、表示装置に入射した光を反射させて表示に用いる反射方式に加え、携帯端末向けでは透過方式と反射方式とを兼ね備えた半透過方式などが採用されるようになり、液晶表示装置の構造も多岐にわたるようになっている。カラー液晶表示装置の大型化に伴い、カラー表示を行うために液晶表示装置に組み込まれるカラーフィルタ基板も大面積のものが求められている。 In recent years, color liquid crystal display devices have been widely spread from personal computer monitors and televisions to portable display terminals such as mobile phones, and the demand has increased, and the demand for lower prices has been rapidly increasing. While color liquid crystal display devices are rapidly increasing in screen area, image quality is also increasing rapidly, such as higher viewing angles, higher contrast, and faster response. As the image quality is improved, the liquid crystal drive system is changed from the conventional TN (Twisted Nematic) system to the VA (Vertical Alignment) system and the IPS (In-plane Switching) system, and the image display system is also a built-in light source. In addition to the transmission method using light from the light or the reflection method used for display by reflecting the light incident on the display device, a semi-transmission method that combines the transmission method and the reflection method is adopted for portable terminals. As a result, the structure of the liquid crystal display device has been diversified. With the increase in size of color liquid crystal display devices, color filter substrates incorporated in liquid crystal display devices for performing color display are also required to have large areas.
カラーフィルタ基板の製造にあたっては、所定の開口部(光透過部)と遮光部とを有するパターン露光用マスク(以下、フォトマスクと称す)を介して、フォトマスクと対向するように配置した基板上に形成された感光性樹脂層の所定の部位にパターン露光した後に現像を行い、所定の部位に残存させた感光性樹脂層をもって所定のパターンとするフォトリソグラフィー法が用いられている。すなわち、カラーフィルタを得るためには、基板上に着色感光性樹脂を塗布し着色感光性樹脂層とし、所定の光透過パターンを有するフォトマスクを介して着色感光性樹脂層にパターン露光を行った後に着色感光性樹脂層を現像し、基板上に残った着色感光性樹脂層を着色パターン(例えば青、緑、青の着色画素)とするものである。なお、必要により、現像後の着色感光性樹脂層に硬膜などの各種処理を行うこともある。なお、基板上に形成した金属薄膜上にフォトリソグラフィー法により所定のパターンとした耐エッチング膜を形成した後に、耐エッチング層より露出した金属薄膜部位をエッチング除去し、ブラックマトリクスとすることもある。 When manufacturing a color filter substrate, the substrate is disposed so as to face the photomask through a pattern exposure mask (hereinafter referred to as a photomask) having a predetermined opening (light transmitting portion) and a light shielding portion. A photolithographic method is used in which development is performed after pattern exposure is performed on a predetermined portion of the photosensitive resin layer formed on the substrate, and the photosensitive resin layer left at the predetermined portion is used to form a predetermined pattern. That is, in order to obtain a color filter, a colored photosensitive resin was applied on a substrate to form a colored photosensitive resin layer, and pattern exposure was performed on the colored photosensitive resin layer through a photomask having a predetermined light transmission pattern. The colored photosensitive resin layer is developed later, and the colored photosensitive resin layer remaining on the substrate is used as a colored pattern (for example, blue, green, and blue colored pixels). If necessary, the colored photosensitive resin layer after development may be subjected to various treatments such as hardening. In addition, after forming an etching resistant film having a predetermined pattern on the metal thin film formed on the substrate by a photolithography method, the metal thin film portion exposed from the etching resistant layer may be removed by etching to form a black matrix.
カラーフィルタ基板の製造コストを下げるため、通常は、大サイズの透明基板に多面付けしてカラーフィルタを形成することが一般的に行われている。カラーフィルタ基板の大サイズ化に伴い、カラーフィルタ基板を多面付けされるガラス基板も当然の事ながら大サイズ化している。ちなみにガラス基板サイズはこの10年で360×465mm(G2世代と呼称される)、550×650mm(G3世代と呼称される)から、2160×2460mm(G8世代と呼称される)、2850×3050mm(G10世代と呼称される)と順次サイズアップしている。ガラス基板のサイズアップにより、ガラス基板への感光性樹脂の塗布方法は、スピンコート法やスリットコート法などが検討されるようになっている。 In order to reduce the manufacturing cost of the color filter substrate, it is generally performed to form a color filter by applying multiple faces to a large transparent substrate. As the size of the color filter substrate increases, the size of the glass substrate on which the color filter substrate is attached is naturally increased. By the way, the glass substrate size has been 360 × 465 mm (referred to as G2 generation), 550 × 650 mm (referred to as G3 generation), 2160 × 2460 mm (referred to as G8 generation), 2850 × 3050 mm (referred to as G8 generation) in the last 10 years. G10 generation) and the size is gradually increased. As the size of the glass substrate is increased, a spin coating method, a slit coating method, or the like has been studied as a method for applying the photosensitive resin to the glass substrate.
また、液晶表示装置の高画質化に伴い、カラーフィルタパターンの高精細化が進んでい
る。さらに、様々な液晶の駆動方式に対応させるため、または、液晶表示装置の構造の変化に対応させるため、カラーフィルタ基板においては、着色パターンに貫通孔(スルーホール)を形成したり、種々の機能構造物を追加形成するようになっている。
In addition, with the increase in image quality of liquid crystal display devices, the color filter pattern has been improved in definition. Furthermore, in order to respond to various liquid crystal drive systems or to respond to changes in the structure of the liquid crystal display device, the color filter substrate is formed with through holes (through holes) in the colored pattern and various functions. An additional structure is formed.
カラーフィルタ基板に形成する機能構造物としては、例えば、フォトスペーサー(カラーフィルタ基板と、カラーフィルタ基板と対向する基板とを所定の距離に保持させるためのもの)や、液晶を配向させるための配向用突起などが上げられる。こうした着色パターンや機能構造物は、液晶表示装置の表示品質を左右するため、形状精度の向上が要求されている。 Examples of the functional structure formed on the color filter substrate include a photo spacer (for maintaining the color filter substrate and the substrate facing the color filter substrate at a predetermined distance), and alignment for aligning liquid crystals. For example, protrusions can be raised. Such colored patterns and functional structures are required to improve the shape accuracy in order to influence the display quality of the liquid crystal display device.
一般的に着色パターンや機能構造物は、フォトリソグラフィー法により形成されるため、基板が大型化されると、パターン露光に必要なフォトマスクも大型になる。フォトマスクが大型になると、フォトマスク自体の重さは増加する。パターン露光の際、フォトマスクと基板を対向させるが、その際、フォトマスクの自重による撓みが発生する。そのため、パターン露光の際に、フォトマスクと基板上の感光性樹脂層との距離(露光ギャップ)を各部位で均一に保つことが困難となる。基板上に形成する機能構造物やカラーフィルタパターンの微細化のために、フォトマスクに形成する光透過部及び遮光部パターンも微細化している。 In general, a colored pattern and a functional structure are formed by a photolithography method. Therefore, when the substrate is enlarged, a photomask necessary for pattern exposure becomes large. As the photomask becomes larger, the weight of the photomask itself increases. At the time of pattern exposure, the photomask and the substrate are opposed to each other. At this time, the photomask is bent due to its own weight. For this reason, it becomes difficult to keep the distance (exposure gap) between the photomask and the photosensitive resin layer on the substrate uniform in each part during pattern exposure. In order to miniaturize the functional structures and color filter patterns formed on the substrate, the light transmission part and light shielding part patterns formed on the photomask are also miniaturized.
しかし、フォトマスクに形成するパターンが微細になると、開口部(光透過部)から遮光部に光が回り込む現象により被形成物の形状精度が低下しやすくなり、これに加えてさらに露光ギャップが不均一になると、基板に形成される構造物やパターンの形状がより不均一になるという問題が生じる。
これを解決する手段として、機械的にフォトマスクの撓みを直す露光装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この方法では730×920mmサイズのフォトマスクを100μmの露光ギャップで調整しても、±20μm程度のバラツキが生じてしまうため、露光ギャップの不均一に起因する形成パターンの線幅や膜厚などの露光ギャップのバラツキが生じるといった問題があり、より大型化する基板に対応するのは難しいという問題を有している。
As means for solving this problem, an exposure apparatus that mechanically corrects the deflection of the photomask has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, in this method, even if a photomask having a size of 730 × 920 mm is adjusted with an exposure gap of 100 μm, a variation of about ± 20 μm is generated. Therefore, the line width and film thickness of the formed pattern due to the nonuniform exposure gap There is a problem that the exposure gap varies, and it is difficult to cope with a larger substrate.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、大型基板においても、基板面内で露光ギャップを均一に保つことのできるフォトマスクと、そのフォトマスクを用いたカラーフィルタ基板の製造方法とを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A photomask capable of maintaining an exposure gap uniform within a substrate surface even in a large substrate, and a color filter substrate using the photomask. It is an object to provide a manufacturing method.
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項1においては、透光性基材1上に、開口部2bと遮光パターン2aとを有するフォトマスクにおいて、前記遮光パターン2a上に柱状突起4が形成されており、前記柱状突起4は、遮光パターン2aを腐食することなく、除去及び再生可能な樹脂からなることを特徴とするフォトマスクとしたものである。 In order to achieve the above object in the present invention, first, in claim 1, in a photomask having an opening 2b and a light shielding pattern 2a on a translucent substrate 1, a columnar shape is formed on the light shielding pattern 2a. projection 4 is formed, the pillar projection 4, without corroding a light-shielding pattern 2a, is obtained by a photomask, characterized in Rukoto such a removal and renewable resin.
削除。 Delete.
また、請求項2においては、前記柱状突起4は、撥水性を有し、水の接触角が90°以上であることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスクとしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the photomask according to the first aspect, the columnar protrusions 4 have water repellency and a water contact angle of 90 ° or more.
また、請求項3においては、前記柱状突起4の形成密度が、1cm2あたり、0.1〜
10000個であることを特徴とする請求項1または2に記載のフォトマスクとしたものである。
Moreover, in Claim 3 , the formation density of the said columnar processus | protrusions 4 is 0.1-per 1 cm < 2 >.
The photomask according to claim 1 or 2 , wherein the number is 10,000.
また、請求項4においては、前記柱状突起4の高さが、50〜200μmであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のフォトマスクとしたものである。 In the fourth aspect, the height of the pillar projection 4, in which the photomask according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a 50 to 200 mu m.
また、請求項5においては、
(a)透光性基板上に遮光層を形成後、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法もしくはフォトエッチング法にてブラックマトリクスを形成する工程、
(b)前記透光性基板及びブラックマトリクス上に感光性着色層を形成後、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法にて着色パターンを形成する工程、
(c)前記ブラックマトリクス及び着色パターンを形成した面上に感光性樹脂溶液を塗布して感光性樹脂層を形成後、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法にて柱状スペーサを形成する工程、とを含むカラーフィルタ基板の製造方法において、
前記(a)〜(c)の工程に使用するフォトマスクが、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のフォトマスクであることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法としたものである。
Further, in claim 5 ,
(A) a step of forming a black matrix by a photolithography method or a photo-etching method using a photomask after forming a light-shielding layer on a light-transmitting substrate;
(B) forming a colored pattern by a photolithography method using a photomask after forming a photosensitive colored layer on the translucent substrate and the black matrix;
(C) applying a photosensitive resin solution on the surface on which the black matrix and the colored pattern are formed to form a photosensitive resin layer, and then forming a columnar spacer by a photolithography method using a photomask; In the manufacturing method of the color filter substrate including,
The photomask used in the steps (a) to (c) is the photomask according to any one of claims 1 to 4 , wherein the method for producing a color filter substrate is provided. .
また、請求項6においては、前記フォトマスクが下方となるよう、フォトマスクと基板とを横置きに配置し、露光光をフォトマスクの下方からフォトマスクに照射することを特徴とする請求項5に記載のカラーフィルタ基板の製造方法としたものである。 Further, in claim 6, so that the photomask becomes lower, claim 5, characterized in that irradiation is disposed transversely to the photomask and the substrate, the exposure light from below the photomask to the mask The method for producing a color filter substrate as described in 1 above.
さらにまた、請求項7においては、フォトマスクと基板とを縦置きに配置し、横方向から露光光をフォトマスクに照射することを特徴とする請求項5に記載のカラーフィルタ基板の製造方法としたものである。 Furthermore, in claim 7, arranged vertically to the photomask and the substrate, and the method for manufacturing a color filter substrate according to claim 5, the lateral and irradiating the exposure light on the photomask It is a thing.
本発明のフォトマスクは、遮光パターン上に柱状突起が形成されているため、このフォトマスクを用いてパターン露光を行ってカラーフィルタ基板を作製することにより、カラーフィルタ基板が大型化しても、パターン露光時にフォトマスクの自重による撓みを遮光パターン上に形成した柱状突起で防止することができ、寸法精度に優れたパターンが形成されたカラーフィルタ基板を作製することができる。
また、このカラーフィルタ基板を用いることにより、表示品質に優れた液晶表示装置を提供することができる。
Since the photomask of the present invention has columnar protrusions formed on the light-shielding pattern , pattern exposure is performed using this photomask to produce a color filter substrate. Deflection due to the weight of the photomask during exposure can be prevented by columnar protrusions formed on the light shielding pattern , and a color filter substrate on which a pattern with excellent dimensional accuracy is formed can be manufactured.
Further, by using this color filter substrate, a liquid crystal display device excellent in display quality can be provided.
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図1は、本発明のフォトマスクの一実施例を示す部分模式構成断面図である。
本発明のフォトマスク10は、ガラス基板等からなる透光性基板1上に、所定のパターンとした遮光パターン2aと開口部2bとが形成されており、遮光パターン2a上に柱状突起4が形成されたものである。
柱状突起4は、後記するカラーフィルタ基板の製造工程のパターン露光において、フォトマスク10とカラーフィルタ基板との露光ギャップを均一化する役目を有しており、ガラス基板が大型化してくるとその効果を発揮できるようになる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a partial schematic cross-sectional view showing an embodiment of the photomask of the present invention.
In the photomask 10 of the present invention, a light-shielding pattern 2a and an opening 2b having a predetermined pattern are formed on a light-transmitting substrate 1 made of a glass substrate or the like, and a columnar protrusion 4 is formed on the light-shielding pattern 2a. It has been done.
The columnar protrusions 4 have a role of making the exposure gap between the photomask 10 and the color filter substrate uniform in pattern exposure in the manufacturing process of the color filter substrate to be described later, and the effect is obtained when the glass substrate becomes larger. Can be demonstrated.
本発明のフォトマスクの作製方法について説明する。
図2(a)〜(e)は、本発明のフォトマスクの製造方法の一実施例を工程順に示す部分模式構成断面図である。
まず、透光性基板1上に遮光層2を形成する(図2(a)参照)。
透光性基板1の材料としては、石英を使用することができる。また、遮光層2の材料と
しては、クロム、酸化クロム、窒化クロム、またはこれらの積層膜を使用することができ、成膜にあたっては、蒸着法やスパッタ法などの既存の成膜法を使用することができる。
A method for manufacturing a photomask of the present invention will be described.
2A to 2E are partial schematic cross-sectional views showing an example of a method for producing a photomask of the present invention in the order of steps.
First, the light shielding layer 2 is formed on the translucent substrate 1 (see FIG. 2A).
Quartz can be used as the material of the translucent substrate 1. Further, as the material of the light shielding layer 2, chromium, chromium oxide, chromium nitride, or a laminated film thereof can be used, and an existing film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method is used for film formation. be able to.
次に、遮光層2上に、電子線硬化型レジストを塗布し、電子線硬化樹脂層を形成し、電子ビーム描画装置を用いて所定のパターン描画を行い、現像処理を行うことによりレジストパターン3を形成する(図2(b)参照)。 Next, an electron beam curable resist is applied on the light shielding layer 2, an electron beam curable resin layer is formed, a predetermined pattern is drawn using an electron beam drawing apparatus, and a development process is performed to form a resist pattern 3. Is formed (see FIG. 2B).
次に、レジストパターン3をマスクにして遮光層2をドライエッチング等によりエッチングし(図2(c)参照)、レジストパターン3を剥離処理して、透光性基板1上に遮光パターン2a及び開口部2bを形成する(図2(d)参照)。 Next, the light shielding layer 2 is etched by dry etching or the like using the resist pattern 3 as a mask (see FIG. 2C), the resist pattern 3 is peeled off, and the light shielding pattern 2a and the opening are formed on the translucent substrate 1. The part 2b is formed (see FIG. 2D).
次に、基板上に感光性樹脂層を形成して、フォトリソグラフィー法でパターニング処理を行うか、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法、転写法などの方法で樹脂からなる柱状突起4を形成し、本発明のフォトマスク10を得る(図2(e)参照)。 Next, a photosensitive resin layer is formed on the substrate, and patterning is performed by a photolithography method, or a columnar shape made of resin by a method such as a screen printing method, a gravure printing method, a flexographic printing method, an ink jet method, or a transfer method. Protrusions 4 are formed to obtain a photomask 10 of the present invention (see FIG. 2 (e)).
請求項1に係る発明は、柱状突起4として、金属薄膜からなる遮光パターン2aを腐食することなく、除去及び再生可能な樹脂を用いることである。
具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの既存の感光性樹脂、熱硬化性樹脂などを単層もしくは積層して用いることができる。さらには、たとえばアルカリ水溶液などで容易にフォトマスク上から剥離できる材料を柱状突起の材料として用いるのが好ましい。なぜならば、柱状突起が破損した場合、柱状突起を基板から剥離し、その後基板に再度柱状突起を形成すれば、柱状突起が破損した場合におけるパターン露光の不良を回避することができるためである。
The invention according to claim 1 is to use, as the columnar protrusion 4, a resin that can be removed and regenerated without corroding the light shielding pattern 2 a made of a metal thin film.
Specifically, an existing photosensitive resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, or a polyimide resin, a thermosetting resin, or the like can be used as a single layer or a laminated layer. Further, preferably, for example to use a material which can be easily peeled off from the photomask aqueous alkali solution as the material of the pillar-shaped protrusion. This is because, if the pillar-shaped protrusion is damaged and peeled off pillars like projection from the substrate, followed by forming the back pillar-shaped protrusion on the substrate, it is possible to avoid the failure of the pattern exposure when the column-shaped projections are damaged It is.
請求項2に係る発明は、柱状突起4として、撥水性を有し、水の接触角を90°以上としている。
柱状突起4は、パターン露光する対向する基板に形成した感光性樹脂との接触、パターン露光後の脱離を容易にするために、擬水性を有することが好ましい。撥水性の目安として、水の接触角で定義すると70度以上、より好ましくは水の接触角が90度以上とすることにより、フォトマスクと基板上の感光性樹脂との密着を防止することができる。柱状突起に機水性を持たせる材料として、ケイ素、フッ素のいずれか、又はケイ素及びフッ素の原子を含む材料が好ましい。例えば、主鎖または側鎖に有機シリコーンを有するもので、シロキサン成分を含むシリコーン樹脂やシリコーンゴム、この他にはフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ素樹脂などを挙げることができる。
The invention which concerns on Claim 2 has water repellency as the columnar protrusion 4, and makes the contact angle of water 90 degrees or more.
The columnar protrusions 4 preferably have pseudo-aqueous properties in order to facilitate contact with a photosensitive resin formed on an opposing substrate to be subjected to pattern exposure and detachment after pattern exposure. As a measure of water repellency, the contact angle of water is 70 degrees or more, and more preferably, the contact angle of water is 90 degrees or more, thereby preventing adhesion between the photomask and the photosensitive resin on the substrate. it can. As a material that gives the columnar protrusions mobility, silicon , fluorine , or a material containing silicon and fluorine atoms is preferable. For example, those having organic silicone in the main chain or side chain, silicone resin and silicone rubber containing siloxane component, other than this, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, ethylene trifluoride, and their copolymers And fluororesin.
請求項3に係る発明は、柱状突起4の形成密度を、1cm2あたり、0.1〜10000個としている。
柱状突起4の形成個数については、1cm2あたり、0.1〜10000個の形成密度であれば、フォトマスク及びカラーフィルタ基板の重量及びパターン露光時にフォトマスクに加えられる押し圧を各柱状突起に分散でき、柱状突起1個あたりにかかる荷重を、柱状突起の材料の塑性変形以下にでき、柱状突起4が破壊されることなく、露光ギャップを高精度に制御することができる。
また、フォトマスク10の自重による撓みは、マスクの周辺部よりはマスクの中心部で大きくなる。そのため、柱状突起の形成密度をマスク外周部位よりマスク中央部位で大きくなるよう、マスクの部位により変化させると効果的である。
In the invention according to claim 3 , the formation density of the columnar protrusions 4 is 0.1 to 10,000 per cm 2 .
The formation number of columnar projections 4, per 1 cm 2, 0.1 to 10,000 pieces of if the formation density, the pillar-like projections the pushing pressure applied to the photomask when the weight and pattern exposure of the photomask and the color filter substrate The load applied to each columnar protrusion can be made equal to or less than the plastic deformation of the material of the columnar protrusion, and the exposure gap can be controlled with high accuracy without breaking the columnar protrusion 4.
Further, the deflection of the photomask 10 due to its own weight is greater at the center of the mask than at the periphery of the mask. Therefore, it is effective to change the formation density of the columnar protrusions depending on the mask part so that it is larger in the mask central part than in the mask outer peripheral part.
例えば、柱状突起4の塑性変形を生じさせない荷重としては、材料の弾性特性により異なるが、50mN以下、より好ましくは10mN以下である。また、密度2.65g/c
m3、厚み8mmの透光性基板1で形成したフォトマスクのサイズが730×920mmの場合、フォトマスクの重さは約142.8kgとなり、これは13,714,500mNに相当する。このとき、単位面積(cm2)に掛かる圧力は2042mN/cm2となるため、柱状突起一個に加わる圧力を10〜50mNとするには、柱状突起の形成密度を4
0〜200個/cm2とする必要がある。
For example, the load that does not cause plastic deformation of the columnar protrusions 4 is 50 mN or less, more preferably 10 mN or less, although it depends on the elastic characteristics of the material. The density is 2.65 g / c
When the size of the photomask formed of the translucent substrate 1 with m 3 and thickness of 8 mm is 730 × 920 mm, the weight of the photomask is about 142.8 kg, which corresponds to 13 , 714 , 500 mN. At this time, since the pressure applied to the unit area (cm 2 ) is 2042 mN / cm 2 , in order to set the pressure applied to one columnar protrusion to 10 to 50 mN, the formation density of the columnar protrusions is 4
It is necessary to make the 0 to 200 pieces / cm 2.
請求項4に係る発明は、柱状突起4の高さを、50〜200μmが好適としている。柱状突起4の高さは、フォトマスクとカラーフィルタ基板との適正な露光ギャップを得るために形成するもので、柱状突起4の高さが200μm以上では、寸法精度に優れたパターンを得るための適正な露光ギャップを設定することが難しくなる。50μm以下では、フォトマスクと基板が接触し易くなり、基板とフォトマスクとの破損をもたらす恐れがある。 In the invention according to claim 4 , the height of the columnar protrusion 4 is preferably 50 to 200 μm . The height of the columnar protrusions 4 is formed in order to obtain an appropriate exposure gap between the photomask and the color filter substrate. When the height of the columnar protrusions 4 is 200 μm or more, a pattern with excellent dimensional accuracy is obtained. Therefore, it becomes difficult to set an appropriate exposure gap. When the thickness is 50 μm or less, the photomask and the substrate are likely to come into contact with each other, which may cause damage to the substrate and the photomask.
また、各柱状突起の高さは同一としても構わないが、圧力が加わった際の変形特性の良い材料からなる柱状突起と、硬く変形しにくい材質からなる柱状突起とを混在させて形成しても構わない。その際、変形特性の良い材料からなる柱状突起の高さを高くし、硬く変形しにくい材料からなる柱状突起の高さを低くするのが好ましい。すなわち、パターン露光の前にフォトマスクとカラーフィルタ基板とを接触させた際に、変形特性の良い柱状突起が最初に接触して変形し、次いで、硬い柱状突起にて最終的に両者の間隔が保たれることになる。 The height of each columnar protrusion may be the same, but a columnar protrusion made of a material with good deformation characteristics when pressure is applied and a columnar protrusion made of a material that is hard and difficult to deform are mixed. It doesn't matter. At this time, it is preferable to increase the height of the columnar protrusions made of a material having good deformation characteristics and to reduce the height of the columnar protrusions made of a material that is hard and difficult to deform. That is, when the photomask and the color filter substrate are brought into contact with each other before pattern exposure, the columnar protrusions having good deformation characteristics are first contacted and deformed, and then the distance between the two is finally reached by the hard columnar protrusions. Will be kept.
また、硬く変形しにくい材質からなる柱状突起を撓み量の大きいフォトマスクの中央部領域に配置し、圧力が加わった際に変形特性の良い材料からなる柱状突起をフォトマスクの中央から離れた撓み量の少ない領域に配置し、変形特性の良い材料からなる柱状突起の高さを高くし、硬く変形しにくい材料からなる柱状突起の高さを低くしても構わない。 In addition, a columnar protrusion made of a hard and hard-to-deform material is placed in the central area of the photomask with a large amount of deflection, and the columnar protrusion made of a material with good deformation characteristics is bent away from the center of the photomask when pressure is applied. The columnar protrusions made of a material having good deformation characteristics may be arranged in a small amount region, and the height of the columnar protrusions made of a material that is hard and difficult to deform may be lowered.
これにより、パターン露光の前に押し圧を掛けてフォトマスクをカラーフィルタ基板方向に押し、カラーフィルタ基板に押し付けた場合、硬い柱状突起にてフォトマスクの中央部領域では、対応するカラーフィルタ基板領域との距離が所定の距離にて保持される。次いで、圧力が加わり変形特性の良い柱状突起が変形し中央部領域から外れたフォトマスクの外周方向領域がカラーフィルタ基板方向に曲げられ、変形した柱状突起にて所定の距離に保持される。これにより、フォトマスクとカラーフィルタ基板とを所定の露光ギャップに保持することが可能になる。 As a result, when the photomask is pushed in the direction of the color filter substrate by applying pressure before pattern exposure and pressed against the color filter substrate, the corresponding color filter substrate region in the central region of the photomask with the hard columnar protrusions Is maintained at a predetermined distance. Next, pressure is applied to deform the columnar projections having good deformation characteristics and the outer peripheral direction region of the photomask that deviates from the central region is bent toward the color filter substrate, and is held at a predetermined distance by the deformed columnar projections. As a result, the photomask and the color filter substrate can be held in a predetermined exposure gap.
以下、本発明のフォトマスクを用いたカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。
図3(a)〜(f)及び図4(g)〜(i)は、本発明のフォトマスクを用いたカラーフィルタ基板の製造方法の一実施例を工程順に示す部分模式構成断面図である。
まず、ガラス基板等からなる透光性基板11上に感光性樹脂にカーボンブラック等の遮光材を分散した黒色感光性樹脂溶液をスピンナー等にて塗布し、予備乾燥して黒色感光性樹脂層21を形成し(図3(a)参照)、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ブラックマトリクス21aを形成する(図3(b)参照)。
ブラックマトリクス21aの膜厚に特に制限はないが、含有するカーボンブラック量から必要な光学濃度を得るために膜厚を設定することが望ましく、およそ1〜2μm程度である。
黒色感光性樹脂層21の形成方法としては、スピンコート法やスリットコート法、バーコート法などの塗布法や、インクジェット法、印刷法などを用いることができる。
Hereinafter, a method for manufacturing a color filter substrate using the photomask of the present invention will be described.
3 (a) to 3 (f) and FIGS. 4 (g) to (i) are partial schematic cross-sectional views showing an embodiment of a method for producing a color filter substrate using the photomask of the present invention in the order of steps. .
First, a black photosensitive resin solution in which a light-shielding material such as carbon black is dispersed in a photosensitive resin is applied onto a light-transmitting substrate 11 made of a glass substrate or the like by a spinner or the like, and preliminarily dried to form a black photosensitive resin layer 21. to form a (see FIG. 3 (a)), pattern exposure, by performing the patterning process such as development, to form a black matrix 21a (see Figure 3 (b)).
Although there is no restriction | limiting in particular in the film thickness of the black matrix 21a, In order to obtain a required optical density from the amount of carbon black to contain, it is desirable to set a film thickness, and it is about 1-2 micrometers.
As a method for forming the black photosensitive resin layer 21, a coating method such as a spin coating method, a slit coating method, or a bar coating method, an ink jet method, a printing method, or the like can be used.
透光性基板11は可視光に対して80%以上の透過率を有するものが好ましく、石英ガ
ラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの市販されている無機ガラスや、PET、PES、PCなどのプラスチック基板や、これらガラスやプラスチック基板上に、酸化シリコンや酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの無機薄膜を表面に成膜したものなどを、用途に応じて使用することができる。
The translucent substrate 11 preferably has a transmittance of 80% or more with respect to visible light. Commercially available inorganic glass such as quartz glass, borosilicate glass, and soda glass, and plastic such as PET, PES, and PC. A substrate or a glass or plastic substrate on which an inorganic thin film such as silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride is formed can be used depending on the application.
上記遮光材としては、カーボンブラックの他に、酸化チタン、酸窒化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物分や顔料、その他既知の遮光材料を用いることができる。さらには、遮光層の色調を調整するために、補色の顔料を必要に応じて混合してもよい。 As the light shielding material, in addition to carbon black, metal oxide components such as titanium oxide, titanium oxynitride, and iron tetroxide, pigments, and other known light shielding materials can be used. Furthermore, in order to adjust the color tone of the light shielding layer, a complementary color pigment may be mixed as necessary.
次に、感光性樹脂に赤色顔料を分散した赤色感光性樹脂溶液をスピンナー等にてブラックマトリクス21aが形成された透光性基板11上に塗布し、予備乾燥して赤色感光性樹脂層31を形成し(図3(c)参照)、所定のフォトマスクを用いてパターン露光し、現像等の一連のパターニング処理を行って、赤色パターン31Rを形成する(図3(d)参照)。 Next, a red photosensitive resin solution in which a red pigment is dispersed in a photosensitive resin is applied onto the light-transmitting substrate 11 on which the black matrix 21a is formed using a spinner or the like, and preliminarily dried to form the red photosensitive resin layer 31. formed (see FIG. 3 (c)), to pattern exposure using a predetermined photo mask, by performing a series of patterning processing such as development, to form a red pattern 31R (see FIG. 3 (d)).
上記感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する(メタ)アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、(メタ)アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いることができる。 Examples of the photosensitive resin include (meth) acrylic compounds having a reactive substituent such as an isocyanate group, an aldehyde group, and an epoxy group on a linear polymer having a reactive substituent such as a hydroxyl group, a carboxyl group, and an amino group. A resin obtained by reacting cinnamic acid and introducing a photocrosslinkable group such as a (meth) acryloyl group or a styryl group into the linear polymer is used. Further, a linear polymer containing an acid anhydride such as a styrene-maleic anhydride copolymer or an α-olefin-maleic anhydride copolymer is converted into a (meth) acrylic compound having a hydroxyl group such as hydroxyalkyl (meth) acrylate. A half-esterified product can also be used.
用いることのできる重合性モノマーおよびオリゴマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。 Examples of polymerizable monomers and oligomers that can be used include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, β- Carboxyethyl (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meta ) Acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, 1,6-hexanediol diglycidyl ether di (meth) acrylate, bisphenol A diglycidyl ether di ( Acrylate), neopentyl glycol diglycidyl ether di (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, ester acrylate, (meth) acrylic acid ester of methylolated melamine, epoxy ( Various acrylic esters and methacrylic esters such as (meth) acrylate and urethane acrylate, (meth) acrylic acid, styrene, vinyl acetate, hydroxyethyl vinyl ether, ethylene glycol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, (meth) acrylamide, N-hydroxy Examples include methyl (meth) acrylamide, N-vinylformamide, acrylonitrile and the like. These can be used alone or in admixture of two or more.
紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。光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、3,3',4,4'−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、2−クロルチオキサントン、2−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、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−ピペロニル−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用いられる。これらの光重合開始剤は1種または2種以上混合して用いることができる。光重合開始剤の使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として0.5〜50重量%が好ましく、より好ましくは3〜30重量%である。
When curing by ultraviolet irradiation, a photopolymerization initiator or the like is added. Examples of the photopolymerization initiator include 4-phenoxydichloroacetophenone, 4-t-butyl-dichloroacetophenone, diethoxyacetophenone, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1- Acetophenone compounds such as hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzyl Benzoin compounds such as dimethyl ketal, benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone, acrylated benzophenone, 4-benzoyl-4 ' Benzophenone-based compounds such as methyldiphenyl sulfide, 3,3 ′, 4,4′-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4- Thioxanthone compounds such as diisopropylthioxanthone and 2,4-diethylthioxanthone, 2,4,6-trichloro-s-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p- Methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-tolyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-piperonyl-4,6-bis ( Trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-bis (trichloro) Methyl) -6-styryl-s-triazine, 2- (naphth-1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4-methoxy-naphth-1-yl) -4 , 6-Bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-trichloromethyl- (piperonyl) -6-triazine, 2,4-trichloromethyl (4′-methoxystyryl) -6-triazine 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], O- (acetyl) -N- (1-phenyl-2-oxo-2- (4 ′ -Methoxy-naphthyl) ethylidene) oxime ester compounds such as hydroxylamine, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, 2,4,6-to Phosphine compounds such as methylbenzoyldiphenylphosphine oxide, quinone compounds such as 9,10-phenanthrenequinone, camphorquinone, ethylanthraquinone, borate compounds, carbazole compounds, imidazole compounds, titanocene compounds, etc. are used. . These photopolymerization initiators can be used alone or in combination. The amount of the photopolymerization initiator used is preferably 0.5 to 50% by weight, more preferably 3 to 30% by weight, based on the total solid content of the colored composition.
さらに、増感剤として、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(エチルメチルアミノ)ベンゾフェノン等のアミン系化合
物を併用することもできる。これらの増感剤は1種または2種以上混合して用いることができる。増感剤の使用量は、光重合開始剤と増感剤の合計量を基準として0.5〜60重量%が好ましく、より好ましくは3〜40重量%である。
Further, as sensitizers, triethanolamine, methyldiethanolamine, triisopropanolamine, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, 2-dimethylaminoethyl benzoate, 2-Ethylhexyl 4-dimethylaminobenzoate, N, N-dimethylparatoluidine, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (ethylmethyl) Amine-based compounds such as amino) benzophenone can also be used in combination. These sensitizers can be used alone or in combination. The amount of the sensitizer used is preferably 0.5 to 60% by weight, more preferably 3 to 40% by weight based on the total amount of the photopolymerization initiator and the sensitizer.
さらに、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。多官能チオールの使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として0.1〜30重量%が好ましく、より好ましくは1〜20重量%である。0.1質量%未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、30質量%を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。 Furthermore, a polyfunctional thiol that functions as a chain transfer agent can be contained. 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, trimercaptopropionic acid tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, 1,4-dimethylmercaptobenzene, 2,4,6-trimercap -s- triazine, 2- (N, N- dibutylamino) -4,6-dimercapto -s- triazine. These polyfunctional thiols can be used alone or in combination. The amount of the polyfunctional thiol used is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 1 to 20% by weight, based on the total solid content of the colored composition. If it is less than 0.1% by mass, the effect of adding a polyfunctional thiol is insufficient, and if it exceeds 30% by mass, the sensitivity is too high and the resolution is lowered.
また、必要に応じて有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチル
ベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−nアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
Moreover, an organic solvent can be contained as needed. Examples of the organic solvent include cyclohexanone, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, ethylbenzene, ethylene glycol diethyl ether, xylene, ethyl cellosolve, methyl-n amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether toluene, Examples include methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, isobutyl ketone, petroleum solvent, and the like. These may be used alone or in combination.
赤色顔料としては、例えばC.I. PigmentRed 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272、279等を使用することができる。赤色感光性樹脂溶液には、黄色顔料、橙色顔料を併用することもできる。 Examples of red pigments include C.I. I. PigmentRed 7, 9, 14, 41, 48: 1, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177 178, 179, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 246, 254, 255, 264 272, 279, etc. can be used. A yellow pigment or an orange pigment can be used in combination with the red photosensitive resin solution.
黄色顔料としてはC.I. PigmentYellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等が挙げられる。橙色顔料としてはC.I.Pigment Orange 36、43、51、55、59、61、71、73等が挙げられる。
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。
Examples of yellow pigments include C.I. I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35: 1, 36, 36: 1 37, 37: 1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100 , 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 144, 146 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 17 3, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 199, 213, 214 and the like. Examples of orange pigments include C.I. I. Pigment Orange 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71, 73 and the like .
In combination with the organic pigment, an inorganic pigment may be used in combination in order to ensure good coatability, sensitivity, developability and the like while balancing 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.
次に、上記感光性樹脂に緑色顔料を分散した緑色感光性樹脂溶液をスピンナー等にてブラックマトリクス21a及び赤色パターン31Rが形成された透光性基板11上に塗布し、予備乾燥して緑色感光性樹脂層を形成し(特に図示せず)、所定のフォトマスクを用いてパターン露光し、現像等の一連のパターニング処理を行って、緑色パターン32Gを形成する(図3(e)参照)。 Next, a green photosensitive resin solution in which a green pigment is dispersed in the photosensitive resin is applied onto the light-transmitting substrate 11 on which the black matrix 21a and the red pattern 31R are formed using a spinner or the like, and is preliminarily dried to obtain a green photosensitive resin. forming a sexual resin layer (not specifically shown), and the pattern exposed using a predetermined photomask, and a series of patterning processing such as development, to form a green pattern 32G (see FIG. 3 (e)).
緑色顔料としては、例えばC.I.Pigment Green 7、10、36、37等を用いることができる。緑色感光性樹脂溶液には赤色感光性樹脂溶液と同様の黄色顔料を併用することができる。 Examples of the green pigment include C.I. I. Pigment Green 7, 10, 36, 37, etc. can be used. The green photosensitive resin solution can be used in combination with the same yellow pigment as the red photosensitive resin solution.
次に、上記感光性樹脂に青色顔料を分散した青色感光性樹脂溶液をスピンナー等にてブラックマトリクス21a、赤色パターン31R及び緑色パターン32Gが形成された透光性基板11上に塗布し、予備乾燥して青色感光性樹脂層を形成し(特に図示せず)、所定のフォトマスクを用いてパターン露光し、現像等の一連のパターニング処理を行って、青色パターン33Bを形成し、透光性基板11にブラックマトリクス21aと、赤色パター
ン31R、緑色パターン32G及び青色パターン33Bからなる着色パターン30と、が形成されたカラーフィルタ基板20を得ることができる(図3(f)参照)。
Next, a blue photosensitive resin solution in which a blue pigment is dispersed in the photosensitive resin is applied onto the light-transmitting substrate 11 on which the black matrix 21a, the red pattern 31R, and the green pattern 32G are formed using a spinner or the like, and preliminarily dried. A blue photosensitive resin layer is formed (not shown in particular), pattern exposure is performed using a predetermined photomask, and a series of patterning processes such as development are performed to form a blue pattern 33B. a black matrix 21a to 11, it is possible to obtain red pattern 31R, the colored pattern 30 consisting of green pattern 32G and a blue pattern 33B, a color filter substrate 20 is formed (see FIG. 3 (f)).
青色顔料としては、例えばC.I. PigmentBlue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80等の青色顔料、好ましくはC.I.Pigment Blue 15:6を用いることができる。また、青色着色組成物には、C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等の紫色顔料、好ましくはC.I.Pigment Violet 23を併用することができる。 Examples of blue pigments include C.I. I. Pigment Blue 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60, 64, 80, etc., preferably C.I. I. Pigment Blue 15: 6 can be used. In addition, C.I. I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 and the like, preferably C.I. I. Pigment Violet 23 can be used in combination.
ここで、着色パターン30については、赤色パターン31R、緑色パターン32G、青色パターン33BのR、G、B3色の事例について説明したが、これはあくまでも一例であって、この他にイエロー、マゼンダ、シアン(YMC)の組み合わせが挙げられ、適宜設定できる。 Here, as for the colored pattern 30, the case of the red pattern 31R, the green pattern 32G, and the blue pattern 33B in the R, G, and B3 colors has been described, but this is only an example, and in addition, yellow, magenta, cyan A combination of (YMC) is mentioned, and can be set as appropriate.
上記カラーフィルタ基板20は、最低限の色表示機能を有しているが、さらに、用途に応じて、その他の機能構造物を形成することがより好ましい。 Although the color filter substrate 20 has a minimum color display function, it is more preferable to form other functional structures according to the application.
例えば、反射部領域と透過部領域とを有する半透過型液晶表示装置の場合には、着色パターン領域に反射部と透過部とを設け、反射部に透明層を設けてもよい。すなわち、反射部の着色パターン部位では、入射した光が着色層を通過した後に反射して再度着色層を通過して画面表示を行う。これに対し透過部では内蔵光源からの光が一度だけ着色パターンを通過して画面表示を行う。反射領域と透過領域とでは光が着色パターンを通過する回数が異なるため、反射領域では表示光への着色の度合いが大きくなり色表示にムラが生じる。これを防止するため、反射部に透明層を形成することで、反射部の着色層の膜厚を透過部の着色層の膜厚より薄くさせるものである。 For example, in the case of a transflective liquid crystal display device having a reflective portion region and a transmissive portion region, a reflective portion and a transmissive portion may be provided in the colored pattern region, and a transparent layer may be provided in the reflective portion. That is, at the colored pattern portion of the reflective portion, the incident light is reflected after passing through the colored layer and then passes through the colored layer again to perform screen display. On the other hand, in the transmissive part, the light from the built-in light source passes through the colored pattern only once to perform screen display. Since the number of times the light passes through the colored pattern is different between the reflective region and the transmissive region, the degree of coloring of the display light is increased in the reflective region, resulting in uneven color display. In order to prevent this, by forming a transparent layer in the reflective portion, the thickness of the colored layer in the reflective portion is made thinner than the thickness of the colored layer in the transmissive portion.
また例えば、IPS方式の液晶表示装置の場合には、着色パターンの段差を平坦化するためにオーバーコート層を設けている。またその他、挟持する液晶層のギャップ制御のための粒状スペーサー(フォトスペーサー)や、液晶の配向制御膜(MVA)、インジウム錫酸化物やインジウム亜鉛酸化物などの透明電極を、単一もしくは組み合わせて設けることがより好ましい。これらの中で、特に、フォトスペーサー(PS)や配向制御膜(MVA)は、液晶表示装置の表示品質を左右するために、膜厚や線幅などの形状に対して高い精度が要求される。また、一般的に機能構造物はフォトリソグラフィー法により形成されるが、パターン露光時の露光ギャップが不均一になることにより、断面形状が大きく影響を受けるといった問題があるため、本発明のフォトマスク10を好適に用いることができる。 Further, for example, in the case of an IPS liquid crystal display device, an overcoat layer is provided in order to flatten the steps of the colored pattern. In addition, a granular spacer (photospacer) for controlling the gap of the sandwiched liquid crystal layer, a liquid crystal alignment control film (MVA), and transparent electrodes such as indium tin oxide and indium zinc oxide may be used singly or in combination. More preferably. Among these, in particular, the photo spacer (PS) and the alignment control film (MVA) are required to have high accuracy with respect to the shape such as the film thickness and the line width in order to influence the display quality of the liquid crystal display device. . In general, a functional structure is formed by a photolithography method. However, since the exposure gap at the time of pattern exposure becomes non-uniform, there is a problem that the cross-sectional shape is greatly affected. 10 can be preferably used.
以下、本発明のフォトマスク10を用いて、カラーフィルタ基板上にフォトスペーサーを形成する方法について説明する。
まず、カラーフィルタ基板20上に感光性樹脂を塗布、乾燥して感光性樹脂層41を形成したカラーフィルタ基板40を作製する(図4(g)参照)。
Hereinafter, a method for forming a photospacer on a color filter substrate using the photomask 10 of the present invention will be described.
First, a photosensitive resin is applied on the color filter substrate 20 and dried to produce a color filter substrate 40 on which a photosensitive resin layer 41 is formed (see FIG. 4G).
次に、ブラックマトリクス21a上に柱状突起が形成されたフォトマスク10と、カラーフィルタ基板40とを密着して、プロキシミティー露光し(図4(h)参照)、現像、ポストベークすることによりフォトスペーサー41を形成し、カラーフィルタ基板100を得ることができる(図4(i)参照)。
ここでは、基板支持台に設置したカラーフィルタ基板40とフォトマスク10とを横置きに配置して、パターン露光した事例を示す。
この他のフォトマスク10の配置例として、カラーフィルタ基板40とフォトマスク(
10)とを横置きにして、下方からフォトマスク10を介してパターン露光することもできる。
また、カラーフィルタ基板40とフォトマスク10とを縦置きにして、横方向からフォトマスク10を介してパターン露光することもできる。
Next, the photomask 10 on which the columnar protrusions are formed on the black matrix 21a and the color filter substrate 40 are brought into close contact with each other, subjected to proximity exposure (see FIG. 4 (h)), developed, and post-baked. The color filter substrate 100 can be obtained by forming the spacer 41 (see FIG. 4I).
Here, an example is shown in which the color filter substrate 40 and the photomask 10 placed on the substrate support are placed horizontally and pattern exposure is performed.
As example of arrangement of the other photomask 10, color filter substrate 40 and the photomask (
10) can be placed horizontally, and pattern exposure can be performed through the photomask 10 from below.
Further, in the upright position and color filter substrate 40 and the photomask 10, it is also possible to pattern exposure through a photomask 10 from the side.
特に、カラーフィルタ基板が大型化するに従い、カラーフィルタ基板及びフォトマスクの重量が増し、自重による撓み量が増えるため、本発明のフォトマスク10に形成した柱状突起4のみで、フォトマスク10もしくはカラーフィルタ基板40を支え、撓みに起因する露光ギャップを補正すると、繰り返し使用するうちに柱状突起4が変形したり、破損することによる露光不良が生じる。 In particular, as the color filter substrate increases in size, the weight of the color filter substrate and the photomask increases, and the amount of deflection due to its own weight increases. Therefore, the photomask 10 or the color can be formed only by the columnar protrusions 4 formed on the photomask 10 of the present invention. When the filter substrate 40 is supported and the exposure gap caused by the bending is corrected, the columnar protrusion 4 is deformed or damaged due to repeated use, and exposure failure occurs.
そのため、カラーフィルタ基板40とフォトマスク10とを縦置きにして、横方向からパターン露光すれば、柱状突起への圧力負担が軽減されるため、柱状突起4の変形や破損によるパターン露光不良が無くなり好ましい。
なお図示しないが、カラーフィルタ基板40の背面側に押し圧機構を設け、カラーフィルタ基板をフォトマスク方向に押すことにより、フォトマスク10が撓んでいても、その撓みに順応させてカラーフィルタ基板を擁ませることができ、より露光ギャップを均一化することができる。
Therefore, in the upright position and color filter substrate 40 and the photomask 10, if the pattern exposure from the side, the pressure load on the column-shaped projections is reduced, the pattern exposure failure due to deformation and damage of the pillar projection 4 It is preferable because it disappears.
Although not shown, even if the photomask 10 is bent by providing a pressing mechanism on the back side of the color filter substrate 40 and pushing the color filter substrate in the photomask direction, the color filter substrate is adapted to the bending. Therefore, the exposure gap can be made more uniform.
カラーフィルタ基板100の上には、必要に応じて配向膜、位相差膜などの機能層を適宜設けることができる。 On the color filter substrate 100, functional layers such as an alignment film and a retardation film can be appropriately provided as necessary.
以下実施例により本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
まず、石英からなる透光性基板1上にクロム膜からなる遮光層2を形成し(図2(a)参照)、電子線リソグラフィー及びエッチング法を用いて遮光層2をパターニング処理し、透光性基板1上に遮光パターン2aと8μm径の開口部2bを形成した(図2(d)参照)。 First, a light-shielding layer 2 made of a chromium film is formed on a light-transmitting substrate 1 made of quartz (see FIG. 2A), and the light-shielding layer 2 is subjected to patterning using electron beam lithography and an etching method. A light shielding pattern 2a and an opening 2b having a diameter of 8 μm were formed on the conductive substrate 1 (see FIG. 2D).
次に、フッ素系添加剤を添加した感光性アクリル樹脂を、ロールコ一ト法を用いて塗布し、乾燥(プレベーク)して、50μm厚の感光性樹脂層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ポストベークすることにより、透光性基板1の遮光パターン2a上に、1cm2あたり1000個の柱状突起4を形成し、本発明のフォトマスク10を得た(図2(e)参照)。
ここで、柱状突起4の水に対する接触角が100度の撥水性を有していた。
Next, a photosensitive acrylic resin to which a fluorine-based additive is added is applied using a roll coat method and dried (prebaked) to form a photosensitive resin layer having a thickness of 50 μm, and pattern exposure, development, etc. By performing patterning treatment and post-baking, 1000 columnar protrusions 4 per 1 cm 2 were formed on the light-shielding pattern 2a of the light-transmitting substrate 1, and the photomask 10 of the present invention was obtained (FIG. 2 ( e)).
Here, the contact angle of the columnar protrusions 4 with respect to water was 100 degrees.
まず、無アルカリガラスからなる透光性基板11上に、感光性アクリル樹脂にカーボンブラックを分散させた黒色感光性樹脂溶液をスピンコート法にて塗布し、ホットプレートにてプレベークして黒色感光層21を形成し(図3(a)参照)、フォトマスクで所定のパターン露光、アルカリ現像、ポストベークすることにより、1μm厚のブラックマトリクス21a形成した(図3(b)参照)。 First, a black photosensitive resin solution in which carbon black is dispersed in a photosensitive acrylic resin is applied on a light-transmitting substrate 11 made of an alkali-free glass by a spin coating method, and pre-baked with a hot plate to obtain a black photosensitive layer. 21 is formed (see FIG. 3 (a)), a predetermined pattern exposure with the photomask, alkali development, by post-baking was 1μm thick black matrix 21a formed (see Figure 3 (b)).
次に、感光性アルカリ樹脂中に、赤色の顔料を分散させた赤色感光性樹脂溶液をスピンコート法にて塗布し、ホットプレートにてプレベークして赤色感光性樹脂層31形成し(図3(c)参照)、所定のフォトマスクを用いてパターン露光し、アルカリ現像、ポストベークすることにより、2μm厚の赤色パターン31Rを形成した(図3(d)参照)。 Next, a red photosensitive resin solution in which a red pigment is dispersed in a photosensitive alkali resin is applied by a spin coating method, and pre-baked with a hot plate to form a red photosensitive resin layer 31 (FIG. 3 ( c)), to pattern exposure using a predetermined photo mask, alkaline development, by post-baking to form a 2μm thick red pattern 31R (see FIG. 3 (d)).
次に、感光性樹脂に緑色顔料を分散した緑色感光性樹脂溶液をスピンコート法にてブラ
ックマトリクス21a及び赤色パターン31Rが形成された透光性基板11上に塗布し、プレベークして緑色感光性樹脂層を形成し(特に図示せず)、所定のフォトマスクを用いてパターン露光し、アルカリ現像、ポストベークすることにより、2μm厚の緑色パターン32Gを形成した(図3(e)参照)。
Next, a green photosensitive resin solution in which a green pigment is dispersed in a photosensitive resin is applied onto the light-transmitting substrate 11 on which the black matrix 21a and the red pattern 31R are formed by a spin coating method, and prebaked to give a green photosensitive property. to form a resin layer (not specifically shown), and pattern exposure using a predetermined photo mask, alkaline development, by post-baking, to form a green pattern 32G of 2μm thickness (see FIG. 3 (e)).
次に、感光性樹脂に青色顔料を分散した青色感光性樹脂溶液をスピンナー等にてブラックマトリクス21a、赤色パターン31R及び緑色パターン32Gが形成された透光性基板11上に塗布し、プレベークして青色感光性樹脂層を形成し(特に図示せず)、所定のフォトマスクを用いてパターン露光し、アルカリ現像、ポストベークすることにより、青色パターン33Bを形成し、透光性基板11上に、ブラックマトリクス21aと、赤色パターン31R、緑色パターン32G、青色パターン33Bからなる着色パターン30と、が形成されたカラーフィルタ基板20を作製した(図3(f)参照)。 Next, a blue photosensitive resin solution in which a blue pigment is dispersed in a photosensitive resin is applied onto the translucent substrate 11 on which the black matrix 21a, the red pattern 31R, and the green pattern 32G are formed using a spinner or the like, and prebaked. A blue photosensitive resin layer is formed (not specifically shown), pattern exposure is performed using a predetermined photomask, alkali development, and post-baking to form a blue pattern 33B. On the light-transmitting substrate 11, a black matrix 21a, the red pattern 31R, a green pattern 32G, and the color pattern 30 consisting of blue pattern 33B, to prepare a color filter substrate 20 formed (see FIG. 3 (f)).
次に、スパッタ法を用いて酸化インジウム及び酸化スズ膜からなる150nm厚の透明電極を形成した(特に、図示せず)。
次いで、ポジ型の感光性アクリル樹脂を塗布し、プレベークして、4μm厚の感光性樹脂層41を形成し、透光性基板11上に、ブラックマトリクス21aと、赤色パターン31R、緑色パターン32G、青色パターン33Bからなる着色パターン30と、感光性樹脂層41と、が形成されたカラーフィルタ基板40を作製した(図4(g)参照)。
Next, a transparent electrode having a thickness of 150 nm made of indium oxide and a tin oxide film was formed by sputtering (not shown in particular).
Next, a positive photosensitive acrylic resin is applied and pre-baked to form a photosensitive resin layer 41 having a thickness of 4 μm. On the translucent substrate 11, a black matrix 21a, a red pattern 31R, a green pattern 32G, a colored pattern 30 consisting of blue pattern 33B, and the photosensitive resin layer 41, to prepare a color filter substrate 40 is formed (see FIG. 4 (g)).
次いで、カラーフィルタ基板40と柱状突起4が形成されたフォトマスク10とを縦置きに配置し、カラーフィルタ基板40の背面側から機械的に押し圧を加え、柱状突起の厚み50ミクロン分の露光ギャップを保持しながら、感光性樹脂層41に横方向からパターン露光を行い、現像、ポストベーク処理を行って、フォトスペーサー41aを形成し、カラーフィルタ基板100aを得た(図4(i)参照)。 Then, color and arranging the filter substrate 40 and the photomask 10 where the columnar projections 4 are formed on the upright, from the back side of the color filter substrate 40 mechanically pressing pressure was added, the pillar projection thickness of 50 microns min While maintaining the exposure gap, the photosensitive resin layer 41 was subjected to pattern exposure from the lateral direction, developed and post-baked to form a photo spacer 41a, and a color filter substrate 100a was obtained (FIG. 4 (i)). reference).
730×920mm角のカラーフィルタ基板100aのフォトスペーサー41aの高さは4μm±0.1μmの範囲に、また、フォトスペーサーの線幅は8μm±0.3μmの範囲に収まっており、均一な形状のフォトスペーサー41aを得ることができた。 The height of the photo spacer 41a of the color filter substrate 100a of 730 × 920 mm square is in the range of 4 μm ± 0.1 μm, and the line width of the photo spacer is in the range of 8 μm ± 0.3 μm. A photo spacer 41a was obtained.
カラーフィルタ基板100aにポリイミド膜を塗布、加熱硬化後にラビング処理を行い、別途作成した液晶駆動用電極基板とシール材を用いて貼り合わせた後、両基板間の隙間に液晶材料を封入し、液晶表示装置を作製した。その結果、フォトスペーサーが均一化されていることで、液晶表示装置のセルギャップは均一に保持されており、表示品質に優れた液晶表示装置が得られた。 A polyimide film is applied to the color filter substrate 100a, subjected to a rubbing process after heat curing, and bonded together using a liquid crystal driving electrode substrate and a sealing material, and then a liquid crystal material is sealed in a gap between the two substrates. A display device was produced. As a result, since the photo spacers were made uniform, the cell gap of the liquid crystal display device was kept uniform, and a liquid crystal display device excellent in display quality was obtained.
実施例2と同様な工程で、透光性基板11上に、ブラックマトリクス21aと、赤色パターン31R、緑色パターン32G、青色パターン33Bからなる着色パターン30と、感光性樹脂層41と、が形成されたカラーフィルタ基板40を作製した(図4(g)参照)。 The black matrix 21a, the colored pattern 30 including the red pattern 31R, the green pattern 32G, and the blue pattern 33B, and the photosensitive resin layer 41 are formed on the translucent substrate 11 in the same process as in the second embodiment. the color filter substrate 40 was prepared (see FIG. 4 (g)).
次に、カラーフィルタ基板40の感光性樹脂層41を下にして、カラーフィルタ基板40の下側にフォトマスク10を横置きに配置し、下方からパターン露光を行い、現像、ポストベーク処理を行って、フォトスペーサー41aを形成し、カラーフィルタ基板100bを得た(図4(i)参照)。 Then the photosensitive resin layer 41 of the color filter substrate 40 under, and disposed on the lower side of the color filter substrate 40 transversely photomask 10 performs pattern exposure from below, development, post-baked Then, the photo spacer 41a was formed, and the color filter substrate 100b was obtained (see FIG. 4 (i)).
730×920mm角のカラーフィルタ基板100bのフォトスペーサー41aの高さは4μm±0.1μmの範囲に、また、フォトスペーサーの線幅は8μm±0.3μmの範囲に収まっており、均一なフォトスペーサー41aを得ることができた。 The height of the photo spacer 41a of the color filter substrate 100b of 730 × 920 mm square is in the range of 4 μm ± 0.1 μm, and the line width of the photo spacer is in the range of 8 μm ± 0.3 μm. 41a could be obtained.
カラーフィルタ基板100bにポリイミド膜を塗布、加熱硬化後にラビング処理を行い、別途作成した液晶駆動用電極基板とシール材を用いて貼り合わせた後、両基板間の隙間に液晶材料を封入し、液晶表示装置を作製した。その結果、フォトスペーサーが均一化されていることで、液晶表示装置のセルギャップは均一に保持されており、表示品質に優れた液晶表示装置が得られた。 A polyimide film is applied to the color filter substrate 100b, subjected to a rubbing process after heat-curing, and bonded together using a liquid crystal driving electrode substrate and a sealing material, and a liquid crystal material is sealed in a gap between the two substrates. A display device was produced. As a result, since the photo spacers were made uniform, the cell gap of the liquid crystal display device was kept uniform, and a liquid crystal display device excellent in display quality was obtained.
実施例4は比較のための実施例である。
実施例1と同様の工程にて、透光性基板1の遮光パターン2a上に、1cm2あたり0.01個(100cm2あたり1個)の柱状突起4を形成した比較例のフォトマスク10aを作製した。
Example 4 is an example for comparison.
By the same process as in Example 1, on the light-shielding pattern 2a of the light transmitting substrate 1, a photomask 10a of the comparative example of forming the columnar projections 4 of 0.01 per 1 cm 2 (100 cm 2 1 per) Produced.
実施例5は比較のための実施例である。
実施例2と同様な工程で、透光性基板11上に、ブラックマトリクス21aと、赤色パターン31R、緑色パターン32G、青色パターン33Bからなる着色パターン30と、感光性樹脂層41と、が形成されたカラーフィルタ基板40を作製した(図4(g)参照)。
Example 5 is an example for comparison.
The black matrix 21a, the colored pattern 30 including the red pattern 31R, the green pattern 32G, and the blue pattern 33B, and the photosensitive resin layer 41 are formed on the translucent substrate 11 in the same process as in the second embodiment. the color filter substrate 40 was prepared (see FIG. 4 (g)).
次いで、カラーフィルタ基板40と柱状突起4が形成された実施例4(比較例)で作製した比較例のフォトマスク10aとを縦置きに配置し、カラーフィルタ基板40の背面側から機械的に押し圧を加え、柱状突起の厚み50ミクロン分の露光ギャップを保持しながら、感光性樹脂層41に横方向からパターン露光を行い、現像、ポストベーク処理を行って、フォトスペーサー41aを形成し、比較例のカラーフィルタ基板100cを作製した(図4(i)参照)。 Then placed in upright position and the photomask 10a of Comparative Examples produced in color filter substrate 40 and the pillar projection 4 EXAMPLES are formed 4 (Comparative Example), mechanically from the back side of the color filter substrate 40 While applying a pressing force, while maintaining an exposure gap for the thickness of the columnar protrusion of 50 microns, the photosensitive resin layer 41 is subjected to pattern exposure from the lateral direction, developed and post-baked to form a photo spacer 41a, A color filter substrate 100c of a comparative example was produced (see FIG. 4 (i)).
730×920mm角のカラーフィルタ基板100cに形成したフォトスペーサー41aの高さは3.5μm±0.8μmの範囲であり、また、フォトスペーサーの線幅は8.3μm±2.0μmの範囲であり、不均一な精度を有するフォトスペーサーとなった。また形成したフォトスペーサーの5%においてパターン欠損が発生した。 The height of the photo spacer 41a formed on the 730 × 920 mm square color filter substrate 100c is in the range of 3.5 μm ± 0.8 μm, and the line width of the photo spacer is in the range of 8.3 μm ± 2.0 μm. The photo spacer has non-uniform accuracy. Also, pattern defects occurred in 5% of the formed photospacers.
上記比較例のカラーフィルタ基板100cを用いて実施例2と同様な工程で液晶表示装置を作製したが、両基板の貼り合わせ時に荷重が集中した部分でフォトスペーサーの破損が発生し、かつ、不均一なフォトスペーサーに起因した表示不良が発生した。 A liquid crystal display device was manufactured in the same process as in Example 2 using the color filter substrate 100c of the above comparative example. However, the photo spacer was broken at the portion where the load was concentrated when the two substrates were bonded together, Display defects due to uniform photo spacers occurred.
実施例6は比較のための実施例である。 Example 6 is a comparative example.
まず、石英からなる透光性基板1上にクロム膜からなる遮光層2を形成し(図2(a)参照)、電子線リソグラフィー及びエッチング法を用いて遮光層2をパターニング処理し、透光性基板1上に遮光パターン2aと8μm径の開口部2bを形成した(図2(d)参照)。 First, a light-shielding layer 2 made of a chromium film is formed on a light-transmitting substrate 1 made of quartz (see FIG. 2A), and the light-shielding layer 2 is subjected to patterning using electron beam lithography and an etching method. A light shielding pattern 2a and an opening 2b having a diameter of 8 μm were formed on the conductive substrate 1 (see FIG. 2D).
次に、フッ素系添加剤を添加しない感光性アクリル樹脂を、ロールコ一ト法を用いて塗布し、乾燥して、50μm厚の感光性樹脂層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、ポストベークすることにより、透光性基板1の遮光パターン2a上に、1cm2あたり1000個の柱状突起4を形成し、比較例のフォトマスク10bを得た(図2(e)参照)。
ここで、柱状突起4の水に対する接触角が65度の撥水性を有していた。
Next, a photosensitive acrylic resin to which no fluorine-based additive is added is applied using a roll coat method and dried to form a photosensitive resin layer having a thickness of 50 μm, and patterning treatment such as pattern exposure and development is performed. By performing post-baking, 1000 columnar protrusions 4 per 1 cm 2 were formed on the light-shielding pattern 2a of the translucent substrate 1, and a photomask 10b of a comparative example was obtained (see FIG. 2 (e)). ).
Here, the contact angle of the columnar protrusions 4 with respect to water was 65 degrees.
実施例7は比較のための実施例である。
実施例2と同様な工程で、透光性基板11上に、ブラックマトリクス21aと、赤色パターン31R、緑色パターン32G、青色パターン33Bからなる着色パターン30と、感光性樹脂層41と、が形成されたカラーフィルタ基板40を作製した(図4(g)参照)。
Example 7 is a comparative example.
The black matrix 21a, the colored pattern 30 including the red pattern 31R, the green pattern 32G, and the blue pattern 33B, and the photosensitive resin layer 41 are formed on the translucent substrate 11 in the same process as in the second embodiment. the color filter substrate 40 was prepared (see FIG. 4 (g)).
次いで、カラーフィルタ基板40と柱状突起4が形成された実施例6(比較例)で作製したフォトマスク10bとを縦置きに配置し、カラーフィルタ基板40の背面側から機械的に押し圧を加え、柱状突起の厚み50ミクロン分の露光ギャップを保持しながら、感光性樹脂層41に横方向からパターン露光を行い、現像、ポストベーク処理を行って、フォトスペーサー41aを形成し、比較例のカラーフィルタ基板100dを作製した(図4(i)参照)。 Then placed in upright position and the photomask 10b prepared in Example color filter substrate 40 and the column-like projections 4 are formed 6 (Comparative Example), a mechanically pushing pressure from the back side of the color filter substrate 40 In addition, while maintaining the exposure gap for the columnar protrusion thickness of 50 microns, the photosensitive resin layer 41 is subjected to pattern exposure from the lateral direction, developed and post-baked to form a photospacer 41a. to prepare a color filter substrate 100d (see FIG. 4 (i)).
上記フォトマスク10bを用いてパターン露光する際、カラーフィルタ基板40とフォトマスク10の柱状突起4とを接触させた際に、柱状突起4とカラーフィルタ基板40の感光性樹脂層41とが擬似接着してしまった。そのため、フォトスペーサーを形成するためのパターン露光前に行われるフォトマスク10bとカラーフィルタ基板40とのアライメント時に、カラーフィルタ基板40上に柱状突起との擦れによる摺れ傷が発生し、また摺れカスが生じた。さらに、アライメント不良によりフォトスペーサーにパターンズレが発生し、かつ、基板搬送時に基板の破損が生じるなどの不具合が発生した。 When pattern exposure is performed using the photomask 10b, the columnar protrusion 4 and the photosensitive resin layer 41 of the color filter substrate 40 are pseudo-bonded when the color filter substrate 40 and the columnar protrusion 4 of the photomask 10 are brought into contact with each other. have done. Therefore, at the time of alignment between the photomask 10b and the color filter substrate 40, which is performed before pattern exposure for forming the photospacer, a scratch is generated on the color filter substrate 40 due to rubbing with the columnar protrusions. Waste was generated. In addition, there is a problem that pattern displacement occurs in the photo spacer due to poor alignment, and the substrate is damaged when the substrate is transported.
以上、本発明の実施の形態につき説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で各種の変形を行っても構わないことは言うまでもない。例えば、上述した説明では、フォトスペーサーの形成時に、柱状突起を有するフォトマスクを用いているが、着色画素、ブラックマトリクスなどのカラーフィルタパターンの形成時に本発明のフォトマスクを用いてもよく、また、液晶の配向制御用の突起(図示せず)の形成時に本発明のフォトマスクを用いても構わない。
また、本実施例では、黒色感光性樹脂にてブラックマトリクスを形成したが、フォトマスク形成と同様に、金属薄膜にてブラックマトリクスを形成しても構わない。その際、エッチングの形成に本発明のフォトマスクを用いても構わない。
The embodiment of the present invention has been described above, but the embodiment of the present invention is not limited to this, and it goes without saying that various modifications may be made within the scope of the gist of the present invention. Yes. For example, in the above description, a photomask having columnar protrusions is used when forming a photospacer, but the photomask of the present invention may be used when forming a color filter pattern such as a colored pixel or a black matrix. The photomask of the present invention may be used when forming projections (not shown) for controlling the alignment of the liquid crystal.
In this embodiment, the black matrix is formed from the black photosensitive resin. However, the black matrix may be formed from a metal thin film as in the photomask formation. At that time, the photomask of the present invention may be used for forming the etching.
1……透光性基板
2……遮光層
2a……遮光パターン
2b……開口部
3……レジストパターン
4……柱状突起
10、10a、10b……フォトマスク
11……透光性基板
20、40……工程途中のカラーフィルタ基板
21……黒色感光性樹脂層
21a……ブラックマトリクス
31……赤色感光性樹脂層
30……着色パターン
31R……赤色パターン
31G……緑色パターン
31B……青色パターン
41……感光性樹脂層
41a……フォトスペーサー
100……カラーフィルタ基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Translucent substrate 2 ... Light-shielding layer 2a ... Light-shielding pattern 2b ... Opening part 3 ... Resist pattern 4 ... Columnar protrusion 10, 10a, 10b ... Photomask 11 ... Translucent substrate 20, 40 ... Color filter substrate 21 in the process ... Black photosensitive resin layer 21a ... Black matrix 31 ... Red photosensitive resin layer 30 ... Colored pattern 31R ... Red pattern 31G ... Green pattern 31B ... Blue pattern 41 …… Photosensitive resin layer 41a …… Photo spacer 100 …… Color filter substrate
Claims (7)
(b)前記透光性基板及びブラックマトリクス上に感光性着色層を形成後、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法にて着色パターンを形成する工程、
(c)前記ブラックマトリクス及び着色パターンを形成した面上に感光性樹脂溶液を塗布して感光性樹脂層を形成後、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法にて柱状スペーサを形成する工程、とを含むカラーフィルタ基板の製造方法において、
前記(a)〜(c)の工程に使用するフォトマスクが、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のフォトマスクであることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。 (A) a step of forming a black matrix by a photolithography method or a photo-etching method using a photomask after forming a light-shielding layer on a light-transmitting substrate;
(B) forming a colored pattern by a photolithography method using a photomask after forming a photosensitive colored layer on the translucent substrate and the black matrix;
(C) applying a photosensitive resin solution on the surface on which the black matrix and the colored pattern are formed to form a photosensitive resin layer, and then forming a columnar spacer by a photolithography method using a photomask; In the manufacturing method of the color filter substrate including,
The method for producing a color filter substrate, wherein the photomask used in the steps (a) to (c) is the photomask according to any one of claims 1 to 4 .
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