WO2007015393A1 - カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタ並びに液晶表示装置 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタ並びに液晶表示装置 Download PDF

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WO2007015393A1
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light
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photosensitive layer
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Tomohiro Kodama
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Fujifilm Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a color filter suitable for a liquid crystal display device (LCD) such as a portable terminal, a portable game machine, a notebook computer, and a television monitor, PALC (plasma address liquid crystal), a plasma display, and the like.
  • LCD liquid crystal display device
  • PALC plasma address liquid crystal
  • the present invention relates to a color filter manufactured by a manufacturing method and a liquid crystal display device using the color filter.
  • a color filter is an indispensable component for a liquid crystal display (hereinafter also referred to as “LCD” or “liquid crystal display device”).
  • LCD liquid crystal display
  • This liquid crystal display is extremely compact, and is equivalent to or better than the previous CRT display in terms of performance, and the CRT display power is being replaced.
  • the light passing through the color filter is colored as it is into the color of each pixel constituting the power filter, and the color light is combined to form a color image.
  • color images are formed with RGB three-color pixels.
  • LCDs liquid crystal displays
  • TV television monitors
  • the direction of cost reduction is not limited to cost reduction of materials, but simplification of the process is in progress.
  • the elimination of a photomask for exposure is being studied.
  • high resolution is being studied to increase the number of pixels per inch.
  • the black matrix formed so as to define the pixels between the three colors of RGB regulates the apparent pixel width.
  • it tends to cause display unevenness such as moire and periodic unevenness.
  • a method capable of forming a fine pattern of a black image forming black matrix with high definition there is a demand for a method capable of forming a fine pattern of a black image forming black matrix with high definition.
  • a photolithography method is generally known in which a fine pattern is formed by exposing and developing a photosensitive composition.
  • a laser beam such as a semiconductor laser or a gas laser without using a photomask is directly scanned on the photosensitive composition based on digital data such as a pixel pattern
  • An exposure apparatus using a patterning laser direct imaging system (hereinafter sometimes referred to as “LDI”) has been studied (for example, see Non-Patent Document 1).
  • the light intensity of the peripheral portion is lower than that of the central portion of the optical axis due to the light beam force irradiated from the exposure head and the lens system.
  • the image formed due to the curvature of field, astigmatism, distortion, etc. of the lens is distorted.
  • the mounting position or mounting angle of the exposure head is changed, variations in exposure amount due to pattern distortion, variations in resolution, uneven density, etc. may occur depending on optical characteristics such as sensitivity and resolution of the photosensitive composition. If this is mitigated by multiple exposure, the exposure speed will be reduced by increasing the number of exposures, and there will be problems such as image quality degradation and exposure performance degradation.
  • a method for producing a color filter capable of forming a high-definition color by using a suitable photosensitive composition that does not use a photomask, in particular, the line width variation of a black image is extremely small, and the color filter A color filter with excellent display characteristics manufactured by the manufacturing method and a method for forming a color filter for a liquid crystal display device using the color filter have not been provided yet, and further improvement and development are desired. It is.
  • Non-Patent Document 1 Akito Ishikawa “Development shortening and mass production application by maskless exposure”, “Electrokus mounting technology”, Technical Research Committee, Vol.18, No.6, 2002, p .74-79 Disclosure of the Invention
  • a suitable photosensitive composition can be used without using a photomask, and the image can be formed with high definition with very little variation in line width (edge roughness), at low cost, and
  • LCD liquid crystal display devices
  • PALC plasma address liquid crystal
  • Photosensitive composition strength With respect to the photosensitive layer positioned on the surface of the substrate, the light exposure means and at least one of the photosensitive layer and at least one of the photosensitive layer are moved while moving the light.
  • An exposure step of exposing the photosensitive layer by irradiating light emitted from the irradiation means from the exposure head while modulating the light according to the pattern information by the light modulation means, and the photosensitive composition comprises:
  • the pigment comprises a binder, a polymerizable compound, a colorant, and a photopolymerization initiator, and the number average particle diameter of the pigment contained in the colorant is at most lOOnm, and the photosensitive composition of the pigment contains
  • the color filter manufacturing method is characterized in that the content power in the solid content is at least 30% by mass.
  • the average particle size of the pigment contained in the colorant is at most lOOnm, and the content of the pigment in the solid content of the photosensitive composition
  • at least 30% by mass of the photosensitive composition is used to form a photosensitive layer
  • the exposure step includes at least an exposure head including at least the light irradiation unit and the light modulation unit, and the photosensitive layer.
  • the photosensitive layer is exposed by irradiating the photosensitive layer with light emitted from the light irradiation unit from the exposure head while modulating the light according to pattern information by the light modulation unit while moving any of the photosensitive layer. Therefore, an image based on the pattern information is formed on the exposed surface of the photosensitive layer without using a photomask. For example, after that, the photosensitive layer is developed to achieve high precision. A fine pattern is formed.
  • the light modulation means includes n (where n is a natural number of 2 or more) two-dimensionally arranged pixel elements that receive and emit light from the light irradiation means, and the pixel parts
  • n is a natural number of 2 or more
  • the color filter manufacturing method according to 1> which is controllable based on pattern information!
  • ⁇ 3> The method for manufacturing a color filter according to ⁇ 1> to ⁇ 2>, wherein the light modulation means is a spatial light modulation element.
  • ⁇ 4> The method for producing a color filter according to ⁇ 3>, wherein the spatial light modulator is a digital 'micromirror' device (DMD).
  • DMD digital 'micromirror' device
  • ⁇ 5> The method for producing a color filter according to ⁇ 3>, wherein the spatial light modulator is a mirror gradation type spatial modulator.
  • ⁇ 6> The method for producing a color filter according to ⁇ 1> to ⁇ 2>, wherein the light modulation means is an optical polygon mirror (polygon mirror).
  • ⁇ 7> The color filter manufacturing method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the light irradiation unit is a laser light source that emits a laser beam generated from a semiconductor laser element.
  • the light irradiating means is a bundled fiber light source formed by bundling a plurality of optical fibers that enter light from one end and emit the incident light from the other end. It is a manufacturing method of the color filter as described in any one.
  • ⁇ 9> The method for producing a color filter according to ⁇ 8>, wherein the optical fiber receives two or more lights, multiplexes them, and outputs them.
  • the light irradiation means includes a plurality of lasers, a multimode optical fiber, and a lens system for condensing and coupling the laser beams irradiated to the plurality of laser forces to the multimode optical fiber.
  • An exposure head collects light from the light irradiating means and irradiates the light modulating means, and an image formed by the light modulated by the light modulating means is exposed on the photosensitive layer.
  • Imaging lens system force The method for producing a color filter according to ⁇ 11>, including a microlens array in which microlenses are arranged in an array.
  • Imaging lens system force including an aperture array in which apertures are arranged so that only light passing through the microlens enters near the condensing position of the microlens.
  • the method for producing a color filter according to any one of the above.
  • ⁇ 14> A light distribution in the irradiation region of light irradiated from the light irradiation means to the light modulation means by the condenser lens system is distributed, and the photosensitive layer exposed to light modulated by the light modulation means is exposed.
  • ⁇ 15> The method for producing a color filter according to ⁇ 14>, wherein the condenser lens system irradiates the light modulation unit with the light emitted from the light irradiation unit as a light beam having a distribution in the angle of the principal ray. .
  • ⁇ 16> The method for producing a color filter according to ⁇ 14>, wherein the light emitted from the light irradiating means is radiated to the light modulating means as telecentric light by a condenser lens system.
  • the first optical lens has an aspherical shape that reduces the lens power as the optical axis central force also increases, and an aspherical shape that increases the lens power as it moves away from the optical axis center.
  • the exposure is performed using a focus adjusting unit that changes an optical path length of the light modulated by the light modulating unit and adjusts a focus of the exposure light imaged on the exposed surface of the photosensitive layer.
  • a focus adjusting unit that changes an optical path length of the light modulated by the light modulating unit and adjusts a focus of the exposure light imaged on the exposed surface of the photosensitive layer.
  • ⁇ 21> The method for producing a color filter according to ⁇ 21>, wherein the length of the long side of the substantially rectangular shape is at least twice the length of the short side.
  • the focus adjusting means has a wedge-shaped prism pair formed so that the thickness in the optical axis direction of the light modulated by the light modulating means changes, and each wedge constituting the wedge-shaped prism pair.
  • the color filter according to any one of ⁇ 19> to ⁇ 21>, wherein a focus is adjusted when the modulated light is imaged on an exposed light surface of a photosensitive layer by moving a mold prism. It is a manufacturing method.
  • the focus adjusting unit includes an optical system and a piezoelectric element, and the light modulated by the light modulating unit is adjusted on the exposed surface of the photosensitive layer by adjusting the interval of the optical system by the piezoelectric element.
  • Imaging lens system force A lens force that can rotate around the optical axis of the lens and move in the direction perpendicular to the optical axis. This is a manufacturing method of the described color filter.
  • each microlens force of the microlens array has an aspherical surface that corrects aberration due to distortion of the surface of the pixel part.
  • each microlens force of the microlens array has a refractive index distribution that corrects aberration due to distortion of the surface of the pixel portion.
  • Each microlens force of the microlens array is the method for producing a color filter according to the above ⁇ 12>, which has a lens opening shape that does not allow light from the peripheral portion of the pixel portion to enter.
  • ⁇ 30> Micro-lens force of micro-lens array Aberration due to surface distortion of pixel part 29.
  • each microlens force of the microlens array has a refractive index distribution that corrects aberration due to distortion of the surface of the pixel portion.
  • ⁇ 33> The method for producing a color filter according to any one of ⁇ 32>, wherein the microlens has a circular lens opening shape.
  • Microlens aperture shape force A method for producing a color filter according to any one of the above-mentioned items ⁇ 29>, ⁇ 33>, and stipulated by providing a light-shielding portion on a part of the lens surface. .
  • the used pixel part specifying means designates the pixel part to be used for N double exposure (where N is a natural number of 2 or more) out of the usable pixel parts, and the exposure head
  • the control unit controls the pixel unit so that only the pixel unit specified by the used pixel unit specifying unit is involved in exposure.
  • the exposure is performed by a plurality of exposure heads, and the drawing element specifying means is used for the exposure of the joint area between the heads, which is the overlapping exposure area on the exposed surface formed by the plurality of exposure heads.
  • ⁇ 37> The exposure is performed by a plurality of exposure heads, and the used pixel portion specifying means is involved in exposure other than the inter-head connection region, which is an overlapping exposure region on the exposed surface formed by the plurality of exposure heads.
  • ⁇ 35> to ⁇ 35> for specifying the pixel part used to realize N double exposure in an area other than the head-to-head connection area among the picture element parts.
  • a light spot position detecting means for detecting a light spot position as a pixel unit that is generated by the picture element unit and constitutes an exposure area on the exposed surface
  • a pixel part selecting means for selecting a picture element part to be used for realizing N double exposure
  • ⁇ 42> Based on at least two light spot positions detected by the light spot position detection means, a row direction of light spots on the surface to be exposed in a state where the exposure head is tilted and a running direction of the exposure head are formed. Specify the actual inclination angle ⁇ '
  • the pixel part selecting means selects the pixel part to be used so as to absorb an error between the actual inclination angle ⁇ ′ and the set inclination angle ⁇ . It is a manufacturing method.
  • the actual inclination angle ⁇ ′ is an average value, a median value, and a plurality of actual inclination angles formed by the row direction of the light spots on the surface to be exposed and the scanning direction of the exposure head when the exposure head is inclined.
  • the ⁇ 40> force or the like that selects the pixel portion from the first row to the T row in the arranged pixel portion as the used pixel portion ⁇ 43> is the method for producing a color filter according to any one of the above.
  • the method for producing a color filter according to any one of the above items 40>, [43], and 43>, wherein the pixel parts excluding the unused pixel parts are selected as the used pixel parts.
  • the number of pixel units in the overexposed area is equal to the number of pixel units in the underexposed area.
  • ⁇ 48> In order to specify the used pixel part in the used pixel part specifying means, among the pixel parts that can be used, N (N-1) pixel part columns for every N exposures. Any one of the above ⁇ 35> Karaku 47, which performs reference exposure using only the pixel part constituting the pixel part and the deviation of the pixel part constituting the pixel part line per 1ZN line A manufacturing method of the color filter described in 1.
  • the light modulation unit further includes a pattern signal generation unit that generates a control signal based on the pattern information to be formed, and the pattern signal generation unit generates light emitted from the light irradiation unit.
  • the pattern forming method according to ⁇ 1> preferably 49>, which is modulated in accordance with the generated control signal.
  • the color filter manufacturing method according to any one of ⁇ 1> and ⁇ 50>, wherein each of the pixel parts is subjected to modulation control at a predetermined timing.
  • ⁇ 52> The method for producing a color filter according to ⁇ 51>, wherein the tilt angle (B) is changed by rotating the whole or a part of the exposure head.
  • ⁇ 54> The method for producing a color filter according to ⁇ 51>, wherein the drawing pitch (C) is changed by adjusting a drawing timing of the photosensitive element on the exposed surface of the photosensitive layer.
  • ⁇ 56> The method for producing a color filter according to ⁇ 51>, wherein the phase difference (D) is changed by adjusting a timing of modulation control of the adjacent pixel part.
  • ⁇ 57> The method for producing a color filter according to ⁇ 51>, wherein the predetermined value of the jaggy pitch is set to be equal to or smaller than a dot diameter of the drawing pixel on the exposed surface of the photosensitive layer.
  • a plurality of pixel part groups, each of which has an arrangement pitch (A), an inclination angle (B), a drawing pitch (C), and a phase difference (D) Is a method for manufacturing a color filter according to the above item 51>.
  • the method for producing a color filter according to 51, wherein at least whether the drawing pitch (C) or the phase difference (D) is shifted is set.
  • the color filter according to ⁇ 51> wherein at least one of the arrangement pitch (A), the inclination angle (B), the drawing pitch (C), and the phase difference (D) is set according to the drawing pattern. It is a manufacturing method.
  • ⁇ 61> Set at least one of array pitch (A), tilt angle (B), drawing pitch (C), and phase difference (D) according to the inclination angle of the drawing pattern with respect to the scanning direction.
  • At least two-dimensional array of control points that can be controlled on and off are set on the exposed surface of the photosensitive layer.
  • the pitch (E) of the point sequence where the jaggy shape is outside the allowable range, the alignment direction (F) of the point sequence, the pitch (G) of the control point with respect to the scanning direction, and the phase difference (H) are at least shifted.
  • ⁇ 66> The method for manufacturing a color filter according to ⁇ 63>, wherein the shape of the jaggy is defined by at least one of jaggy pitch and jaggy amplitude.
  • ⁇ 68> The method for manufacturing a color filter according to ⁇ 63>, wherein the correlation is obtained in correspondence with a representative direction of a drawing pattern included in a predetermined region.
  • the direction of the drawing pattern that is included in the predetermined area and is orthogonal to or substantially orthogonal to the scanning direction of the exposure head is a representative direction, and the correlation is associated with the representative direction.
  • ⁇ 70> The method for producing a color filter according to ⁇ 63>, wherein a correlation is obtained for each drawing pattern in a predetermined region.
  • At least the two-dimensional array of control points that can be controlled on / off is the exposed surface of the photosensitive layer.
  • the color filter manufacturing method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 50>, wherein a relationship is obtained and the arrangement state is set or changed based on the correlation.
  • At least two-dimensional array of control points that can be controlled on and off are set on the exposed surface of the photosensitive layer.
  • control points are arranged so that jaggies caused by the drawing pattern to be drawn are reduced.
  • ⁇ 77> The method for producing a color filter according to ⁇ 1>, wherein any one of the exposure time and the exposure light intensity is modulated to form a grayscale pattern.
  • ⁇ 82> Using a photosensitive composition colored in at least three primary colors of red (R), green (G) and blue (B), R, G and The method for producing a color filter according to any one of the above items 1> Karaku 81>, wherein a color filter is formed by sequentially repeating the photosensitive layer forming step, the exposure step, and the developing step for each color of B.
  • Pigment CI Pigment Red 254 and Pigment CI Pigment Red 177 are used for red (R) coloring
  • Pigment CI Pigment Green 36 and Pigment CI Pigment Yellow 150 are used for Green (G) coloring.
  • the conventional problems can be solved, and a suitable photosensitive composition without using a photomask is used, and the line width variation (edge roughness) of the image is extremely reduced and formed with high definition. It is possible, low cost, and has excellent display characteristics.
  • liquid crystal display devices LCD
  • LCD liquid crystal display devices
  • PALC Bra Zuma address liquid crystal
  • a color filter manufacturing method suitably used for plasma displays, and the like
  • a color filter excellent in display characteristics manufactured by the color filter manufacturing method, and a liquid crystal display device using the color filter Can can be provided.
  • unevenness coating unevenness and display unevenness observed after development can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an example of an exposure apparatus.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of a scanner of the exposure apparatus.
  • FIG. 3A is a plan view showing an exposed region formed on the exposed surface of the photosensitive layer.
  • FIG. 3B is a plan view showing an arrangement of exposure areas by each exposure head.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of an exposure head.
  • FIG. 5A is a top view showing an example of a detailed configuration of an exposure head.
  • FIG. 5B is a side view showing an example of a detailed configuration of the exposure head.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view showing an example of a DMD of the exposure apparatus in FIG.
  • FIG. 7A is a perspective view for explaining the operation of the DMD.
  • FIG. 7B is a perspective view for explaining the operation of the DMD.
  • FIG. 8 is an example of a controller that controls DMD based on pattern information.
  • FIG. 9A is an example of a plan view showing the arrangement of the exposure beam and the scanning line in a case where the DMD is not inclined and in a case where the DMD is inclined.
  • FIG. 9B is an example of a plan view showing the arrangement of exposure beams and the scanning lines in a case where the DMD is not inclined and in a case where the DMD is inclined.
  • FIG. 10 is an example of a plan view for explaining an exposure method for exposing a photosensitive layer by one scanning by a scanner.
  • FIG. 11A is an example of a plan view for explaining an exposure method for exposing a photosensitive layer by a plurality of scans by a scanner.
  • FIG. 11B illustrates an exposure method in which the photosensitive layer is exposed by scanning multiple times with a scanner. It is an example of the top view for clarifying.
  • FIG. 12A is an example of a cross-sectional view along the optical axis showing the difference between the depth of focus in the conventional exposure apparatus and the depth of focus by the pattern forming method (exposure apparatus) of the present invention.
  • FIG. 12B is an example of a cross-sectional view along the optical axis showing the difference between the depth of focus in the conventional exposure apparatus and the depth of focus by the pattern forming method (exposure apparatus) of the present invention.
  • FIG. 13 is an example of a schematic block diagram of an exposure head suitable for a light amount correction method.
  • FIG. 14A is a schematic diagram schematically showing the inclination of the chief ray of laser light irradiated on the DMD.
  • FIG. 14B is a graph showing the distribution of chief ray angles of laser light irradiated on the DMD.
  • FIG. 15 shows a case where a laser beam having a chief ray angle distribution corresponding to the chief ray angle distribution (1) of the laser beam emitted on the DMD shown in FIG.
  • the graph (2) showing the light intensity distribution of the graph
  • the graph (3) showing the light transmission characteristics between the DMD and the microlens array, and exposure by performing image exposure with the laser light adjusted as shown in the graph (3).
  • FIG. 16A is a configuration diagram showing a telecentric optical system having an aspheric lens according to a second embodiment of the light amount correction method.
  • FIG. 16B is a configuration diagram showing a telecentric optical system having a spherical lens serving as a base of the telecentric optical system of FIG. 15A.
  • FIG. 17 is a schematic view showing the arrangement of an exposure head suitable for the focus position accuracy correction method.
  • FIG. 18A is a plan view showing a projection lens.
  • FIG. 18B is a plan view showing the projection lens.
  • FIG. 19 is a schematic side cross-sectional view of a lens barrel including an imaging optical system and a schematic plan view of the lens barrel.
  • FIG. 20A is a diagram for explaining a use region of a micromirror constituting the DMD.
  • FIG. 20B is a diagram for explaining the use area of the micromirrors constituting the DMD.
  • FIG. 21 is a side view showing the configuration of a wedge-shaped prism pair.
  • FIG. 22 is a schematic perspective view of a wedge-shaped prism pair.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining an optical element constituting the exposure head.
  • FIG. 24A is a diagram showing a configuration of a microlens array provided with a piezo element.
  • FIG. 24B is a diagram showing a configuration of a microlens array including a piezo element.
  • FIG. 25A is a diagram showing a configuration of a microlens array provided with a piezo element.
  • FIG. 25B is a diagram showing a configuration of a microlens array including a piezo element.
  • FIG. 26A is a perspective view and a side view schematically showing the positional relationship between the photosensitive material and the DMD.
  • FIG. 26B is a perspective view and a side view schematically showing the positional relationship between the photosensitive material and the DMD.
  • FIG. 27A is an example of a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of another exposure head with a different coupling optical system.
  • FIG. 27B is an example of a plan view showing an optical image projected onto an exposed surface when a microlens array or the like is not used.
  • FIG. 27C is an example of a plan view showing an optical image projected onto an exposed surface when a microlens array or the like is used.
  • FIG. 28A is an example of a front view of a microlens constituting a microlens array.
  • FIG. 28B is an example of a side view of a microlens constituting the microlens array.
  • FIG. 29A is an example of a schematic diagram showing a condensing state by a microlens in one cross section.
  • FIG. 29B is an example of a schematic diagram showing a condensing state by the microlens in another cross section.
  • FIG. 30A is an example of a diagram illustrating an example of a DMD usage region.
  • FIG. 30B is an example of a diagram showing an example of a DMD usage region.
  • FIG. 31 shows the exposure surface when there is an installation head error and pattern distortion. It is explanatory drawing which showed the example of the nonuniformity which arises in this pattern.
  • FIG. 32 is a top view showing a positional relationship between an exposure area by one DMD and a corresponding slit.
  • FIG. 33 is a top view for explaining a method for measuring the position of a light spot on an exposed surface using a slit.
  • FIG. 34 is an explanatory view showing a state in which unevenness occurring in the pattern on the exposure surface is improved as a result of using only the selected micromirrors for exposure.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram showing an example of unevenness that occurs in the pattern on the exposure surface when there is a relative position shift between adjacent exposure heads.
  • FIG. 36 is a top view showing a positional relationship between an exposure area by two adjacent exposure heads and a corresponding slit.
  • FIG. 37 is a top view for explaining a method for measuring the position of a light spot on an exposure surface using a slit.
  • FIG. 38 is an explanatory diagram showing a state in which only the used pixels selected in the example of FIG. 35 are actually moved and the unevenness in the pattern on the exposure surface is improved.
  • FIG. 39 is an explanatory view showing an example of unevenness in the pattern on the exposure surface when there is a relative position shift and a mounting angle error between adjacent exposure heads.
  • FIG. 40 is an explanatory diagram showing exposure using only the used pixel portion selected in the example of FIG. 39.
  • FIG. 41A is an explanatory diagram showing an example of magnification distortion.
  • FIG. 41B is an explanatory diagram showing an example of beam diameter distortion.
  • FIG. 42A is an explanatory view showing a first example of reference exposure using a single exposure head.
  • FIG. 42B is an explanatory view showing a first example of reference exposure using a single exposure head.
  • FIG. 43 is an explanatory view showing a first example of reference exposure using a plurality of exposure heads.
  • FIG. 44A shows a second example of reference exposure using a single exposure head. In the explanatory diagram showing is there.
  • FIG. 44B is an explanatory view showing a second example of reference exposure using a single exposure head.
  • FIG. 45 is an explanatory view showing a second example of reference exposure using a plurality of exposure heads.
  • FIG. 46 is a schematic block diagram of an exposure head in an exposure apparatus suitable for a jaggy reduction method.
  • FIG. 47 is an explanatory view of the relationship between the exposure head in the exposure apparatus and a sheet film (photosensitive material) positioned on the exposure stage.
  • FIG. 48 is an explanatory view of the relationship between the exposure head in the exposure apparatus and the exposure area on the sheet film.
  • FIG. 49 is a control circuit block diagram of an exposure apparatus suitable for a jaggy reduction method.
  • FIG. 50 is an explanatory diagram of an arrangement state of micromirrors constituting a DMD used for an exposure head in an exposure apparatus.
  • FIG. 51 is an explanatory diagram of parameters of an image formed by the exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 52 is an explanatory diagram of parameters of an image formed by the exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 53 is an explanatory diagram of parameters of an image formed by the exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 54 is an explanatory diagram of calculation results of jaggy pitch and jaggy amplitude of an image formed by an exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 55 is an explanatory diagram of calculation results of jaggy pitch and jaggy amplitude of an image formed by an exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 56 is an explanatory diagram of calculation results of jaggy pitch and jaggy amplitude of an image formed by the exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 57 is an explanatory diagram of calculation results of jaggy pitch and jaggy amplitude of an image formed by the exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 58 is an explanatory diagram of calculation results of jaggy pitch and jaggy amplitude of an image formed by the exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 59 is an explanatory diagram of calculation results of jaggy pitch and jaggy amplitude of an image formed by the exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 60 is an explanatory diagram of edge roughness of an image formed by the exposure head in the exposure apparatus.
  • FIG. 61 is an explanatory diagram of edge roughness of a portion to be exposed formed by an exposure head in an exposure apparatus.
  • the method for producing a color filter of the present invention includes at least an exposure step, and further includes a photosensitive layer forming step, a developing step, and other steps appropriately selected as necessary.
  • the color filter of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a color filter of the present invention.
  • the liquid crystal display device of the present invention uses the color filter of the present invention, and further includes other means as necessary.
  • the photosensitive layer forming step is a photosensitive composition containing a binder, a polymerizable compound, a colorant, and a photopolymerization initiator, and the average particle size of the pigment contained in the colorant is at least lOOnm, and It is a step of forming at least a photosensitive layer on the surface of the substrate using the photosensitive composition having a solid content of the pigment in the photosensitive composition of at least 30% by mass, and further appropriately selected. This is a step of forming other layers.
  • the method for forming the photosensitive layer and other layers can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation. For example, a method of forming by coating, pressurizing and applying each sheet-like layer Form by laminating by performing at least one of heating The method, those combined use, etc. are mentioned.
  • Preferred examples of the photosensitive layer forming step include the photosensitive layer forming step of the first aspect and the photosensitive layer forming step of the second aspect shown below.
  • the photosensitive composition is applied to the surface of a substrate.
  • a step of forming at least a photosensitive layer on the surface of the substrate by drying and further forming other layers appropriately selected can be mentioned.
  • a photosensitive film obtained by forming the photosensitive composition into a film is used as the surface of a substrate.
  • photosensitive transfer material obtained by forming the photosensitive composition into a film is used as the surface of a substrate.
  • photosensitive transfer material obtained by forming the photosensitive composition into a film.
  • the coating and drying method can be appropriately selected depending on the purpose without any particular limitation.
  • the photosensitive layer is formed on the surface of the substrate.
  • the photosensitive composition solution is dissolved, emulsified or dispersed in water or a solvent to prepare a photosensitive composition solution, and the solution is directly applied and dried for lamination.
  • the solvent for the photosensitive composition solution is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • coating directly to the said base material is mentioned.
  • the coating is preferably performed by a coating apparatus (slit coater) using a slit-like nozzle having a slit-like hole at a portion where the liquid is discharged.
  • the slit-shaped nozzle and slit coater described in Japanese Patent No. 79163, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-310147, and the like are preferably used.
  • the drying conditions vary depending on each component, the type of solvent, the ratio of use, etc., but are usually 60 to 110 ° C. for 30 seconds to 15 minutes.
  • the optical properties of the photosensitive layer can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation, and can be expressed by, for example, absorbance, thickness, and the like.
  • the absorbance refers to the absorbance of the photosensitive layer at the peak wavelength of the laser beam used for recording. In the case of a non-black image photosensitive material, the absorbance is from 350 to 750 nm.
  • the absorbance of the light-sensitive layer at the peak wavelength at which the transmittance is maximum which can be measured using, for example, a known spectrophotometer, such as UV-spectrophotometer UV-240 manufactured by Shimadzu Corporation Can be used.
  • the absorbance is expressed as a value obtained by subtracting the value of the support alone from that including the support.
  • the thickness of the photosensitive layer can be read by embedding the applied material with an epoxy resin, then performing cryomicrotome cutting, and observing the cross section by SEM observation or the like.
  • the photosensitive layer has an optical absorption wavelength of a laser beam used for recording or an absorbance of the photosensitive layer at a peak wavelength at which the transmittance is maximum, and the thickness of the photosensitive layer is X (m).
  • the property can be expressed as AZX.
  • the value of AZX can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation.For example, in the case of a black image photosensitive material, 2.0 to 5.0 is preferable, and 2.4 to 4. More preferred than 6 forces, 3. Especially preferred between 0 and 4.4 forces! / ⁇ . In the case of a light-sensitive material other than black, 1.0 to 2.8 force S is preferable, and 1.3 to 2.5 is more preferable, and 1.6 to 2.2 is particularly preferable.
  • the wrinkle is less than 1.0, a sufficient density for image display may not be obtained, and if it exceeds 5.0, film curing by exposure may be insufficient and developability may not be obtained. .
  • 1.0 / J or smaller value may be used.
  • the other layers formed in the photosensitive layer forming step of the first embodiment can be appropriately selected depending on the purpose without any particular limitation.
  • the oxygen blocking layer, the release layer, the adhesive layer, the light An absorption layer, a surface protective layer, etc. are mentioned.
  • the method for forming the other layers is appropriately selected depending on the purpose without particular limitation. Examples thereof include a method of coating on the photosensitive layer and a method of laminating other layers formed in a sheet shape.
  • a support is provided on the surface of the substrate.
  • a photosensitive film photosensitive transfer material
  • a photosensitive film photosensitive transfer material having a photosensitive layer obtained by laminating a photosensitive composition on the support and other layers appropriately selected as necessary, with little heating and pressurization.
  • a method of laminating while either is performed, and a photosensitive film in which a photosensitive composition is laminated on a support is laminated so that the photosensitive composition is on the surface side of the substrate,
  • the method of peeling a support body from the photosensitive composition is mentioned suitably.
  • the said photosensitive film has a protective film mentioned later, it is preferable to peel off this protective film and to laminate
  • the heating temperature can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation. For example, 70 to 160 ° C is preferable, and 80 to 110 ° C is more preferable.
  • the pressure of the pressurization can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular restriction. For example, 0.01 to: L OMPa force is preferable, 0.05 to: L OMPa force is more preferable! / ⁇ .
  • the apparatus for performing at least one of the heating and pressurization can be appropriately selected according to the purpose of restriction, for example, a heat press, a heat roll laminator (for example, Hitachi Industries, Ltd.). (Lays II, Lamic II), vacuum laminators (for example, MVLP500, manufactured by Meiki Seisakusho) and the like are preferable.
  • the support can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation, and it is preferable that the photosensitive layer can be peeled off and has good light transmittance. It is more preferable that the smoothness of is good.
  • the thickness of the support can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation. For example, if it is omitted, 4 to 300 ⁇ m force S is preferable, and 5 to 175 ⁇ m force S is more preferable. ⁇ : LOO ⁇ m force S Especially preferred.
  • the shape of the support can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation, and is preferably long.
  • the length of the long support is not particularly limited, and examples thereof include those having a length of 10 to 20, OOOm.
  • the support is preferably made of a synthetic resin and transparent.
  • a synthetic resin for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, polyethylene, cellulose triacetate, cellulose diacetate, poly (meth) Acrylic acid alkyl ester, poly (meth) acrylic acid ester copolymer, polychlorinated bur, polybulal alcohol, polycarbonate, polystyrene, cellophane, polysalt-vinylidene copolymer, polyamide, polyimide, salified bur 'acetic acid
  • plastic films such as butyl copolymer, polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, cellulose-based film, and nylon film.
  • polyethylene terephthalate is particularly preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the support for example, the supports described in JP-A-4-208940, JP-A-5-80503, JP-A-5-173320, JP-A-5-72724, and the like are used. I can do it.
  • Formation of the photosensitive layer in the photosensitive film can be performed by the same method as the application of the photosensitive composition solution to the substrate and drying (the photosensitive layer forming method of the first aspect). .
  • the protective film is a film having a function of preventing and protecting the photosensitive layer from being stained and damaged.
  • the thickness of the protective film can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation, and it is preferably 5 to: LOO ⁇ m force S, more preferably 8 to 50 ⁇ m force S. ⁇ 40 ⁇ m force S is particularly preferred.
  • the portion of the protective film provided in the photosensitive film can be appropriately selected according to the purpose without particular limitation, and is usually provided on the photosensitive layer.
  • the relationship between the adhesive force A of the photosensitive layer and the support and the adhesive force B of the photosensitive layer and the protective film is preferably adhesive force A> adhesive force B. Is suitable.
  • the static friction coefficient between the support and the protective film is preferably 0.3 to 1.4, more preferably 0.5 to 1.2.
  • the protective film is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include those used for the support, silicone paper, polyethylene, polypropylene, S-laminated paper, polyolefin or Polytetrafluoroethylene sheet and the like are listed, and among these, polyethylene film and polypropylene film are particularly preferable.
  • support Z protective film examples include the combination described in paragraph No. 0151 of JP-A-2005-70767, polyethylene terephthalate Z polyethylene terephthalate, and the like.
  • the protective film is preferably surface-treated in order to adjust the adhesion between the protective film and the photosensitive layer in order to satisfy the above-described adhesive force relationship.
  • Examples include the method described in paragraph No. 0151 of the 70767 publication.
  • the other layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a thermoplastic resin layer and an intermediate layer.
  • the thermoplastic resin layer (hereinafter also referred to as “cushion layer”) enables alkali development, and prevents the transferred object from being contaminated by the thermoplastic resin layer protruding during transfer.
  • Ability to make it possible When transferring the photosensitive transfer material, which is preferably soluble in alkali, onto the transfer target, transfer defects caused by unevenness on the transfer target are effective.
  • the photosensitive transfer material has a function as a cushioning material for preventing the deformation, and the photosensitive transfer material is deformed according to the unevenness existing on the transferred body when the photosensitive transfer material is heated and adhered onto the transferred body. More preferably it is possible.
  • thermoplastic resin layer for example, an organic polymer substance described in JP-A-5-72724 is preferable. Vicker Vicat method (specifically, US It is particularly preferable to select an organic polymer material having a softening point of about 80 ° C. or less according to the material test method ASTER 1MDSD. Specifically, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, ethylene copolymers such as ethylene and vinylolate or saponified products thereof, ethylene and acrylate esters or saponified products thereof, polychlorinated burs, salted bubules and vinyl acetate.
  • polyolefins such as polyethylene and polypropylene, ethylene copolymers such as ethylene and vinylolate or saponified products thereof, ethylene and acrylate esters or saponified products thereof, polychlorinated burs, salted bubules and vinyl acetate.
  • a salt vinyl copolymer such as a ken hydrate, a poly salt vinylidene, a vinylidene chloride copolymer, polystyrene, styrene and (meth) acrylic acid ester or a saponified product thereof.
  • Styrene copolymer polyvinyl toluene, butureluene copolymer such as butyltoluene and (meth) acrylate or saponified product thereof, poly (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate and vinyl acetate, etc.
  • the dry thickness of the thermoplastic resin layer is preferably 2 to 30 m, more preferably 5 to 20 m, and particularly preferably 7 to 16 / z m force! / ⁇ .
  • the intermediate layer is provided on the photosensitive layer, and is provided between the photosensitive layer and the thermoplastic resin layer when the photosensitive transfer material has a thermoplastic resin layer.
  • an organic solvent is used in forming the photosensitive layer and the thermoplastic resin layer. Therefore, when the intermediate layer is located between them, the layers can be prevented from being mixed with each other.
  • the intermediate layer is preferably dispersed or dissolved in water or an aqueous alkali solution.
  • the material of the intermediate layer known materials can be used.
  • polybulurether Z maleic anhydride polymer carboxy described in JP-A No. 46-2121 and JP-B No. 56-40824 can be used.
  • hydrophilic polymers that preferably use an aqueous polymer, it is particularly preferable to use a combination of polybulal alcohol and polybutyrpyrrolidone, which preferably uses at least polyvinyl alcohol.
  • the polyvinyl alcohol can be appropriately selected according to the purpose without any particular restriction, and the acid ratio is preferably 80% or more.
  • the content thereof is preferably 1 to 75% by mass, more preferably 1 to 60% by mass, and particularly preferably 10 to 50% by mass with respect to the solid content of the intermediate layer. Good.
  • the content is from 1 to 75% by mass, sufficient adhesion to the photosensitive layer can be obtained and the oxygen blocking ability is not easily lowered.
  • the intermediate layer preferably has a low oxygen permeability.
  • the oxygen permeability of the intermediate layer is small and the oxygen blocking ability is high, it is not necessary to increase the amount of light during exposure of the photosensitive layer, and high resolution with a short exposure time can be easily obtained.
  • the thickness of the intermediate layer can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation.
  • the oxygen permeability does not become too high, and it does not take a long time for development or removal of the intermediate layer.
  • the structure of the photosensitive film can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation.
  • a thermoplastic resin layer, an intermediate layer, and a photosensitive layer are formed on the support.
  • the form which has in this order is mentioned.
  • the photosensitive layer may be a single layer or a plurality of layers.
  • the photosensitive film is wound around a cylindrical core and wound into a long roll and stored.
  • the length of the long photosensitive film is not particularly limited. For example, a range force of 10-20, OOOm can be appropriately selected.
  • slitting may be performed for ease of use by the user, and a long body ranging from 100 to 1, OOOm may be rolled. In this case, it is preferable that the support is scraped off so as to be the outermost side.
  • the roll-shaped photosensitive film may be slit into a sheet shape. From the viewpoint of protecting the end face and preventing edge fusion during storage, It is preferable to install a separator, and it is preferable to use a material with low moisture permeability for packaging.
  • the separator is particularly preferably a moisture-proof one or a desiccant-containing one.
  • the photosensitive film can be widely used for pattern formation such as printed wiring boards, color filters, liquid crystal alignment control protrusions, spacers, display members such as partition walls, holograms, micromachines, and proofs. Among these, it can be suitably used in the method for producing a color filter of the present invention.
  • the exposure method for the laminate having the photosensitive layer formed by the photosensitive layer forming method of the second aspect is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the support, and if necessary, the cushion layer is also peeled off, and then the photosensitive layer can be exposed via the oxygen blocking layer. I like it.
  • the photosensitive layer (color resist layer) formed in the photosensitive layer forming step includes at least a binder, a colorant, a polymerizable compound, and a photopolymerization initiator, and the number average particle size of the pigment contained in the colorant.
  • the noinder is more preferably soluble in an alkaline aqueous solution, which is preferably swellable in an alkaline aqueous solution.
  • binder exhibiting swellability or solubility with respect to the alkaline aqueous solution for example, those having an acidic group are preferably exemplified.
  • the acidic group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group. Among these, a carboxyxenore group is preferable. .
  • binder having a carboxyl group examples include a vinyl copolymer having a carboxyl group, polyurethane resin, polyamic acid resin, and modified epoxy resin.
  • solubility in a coating solvent Solubility in alkali developer, synthesis suitability, film Viewpoints such as easy preparation of physical properties
  • a vinyl copolymer having a carboxyl group is preferred.
  • the vinyl copolymer having a carboxyl group can be obtained by copolymerization with at least (1) a vinyl monomer having a carboxyl group and (2) a monomer copolymerizable therewith.
  • a vinyl monomer having a carboxyl group and (2) a monomer copolymerizable therewith.
  • Specific examples of these monomers include compounds described in paragraph Nos. 0164 to 0205 of JP-A-2005-258431.
  • the content of the binder in the photosensitive layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, 5 to 80% by mass is preferable based on the total solid content of the photosensitive layer. 10 to 70% by mass is more preferable. 15 to 50% by mass is particularly preferable.
  • the content When the content is from 5 to 80% by mass, the stability with respect to development time during which alkali developability and adhesion to the substrate are not lowered, and the strength of the cured film (tent film) are not lowered.
  • the content may be the total content of the binder and the polymer binder used in combination as necessary.
  • the acid value of the noinda is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the column is preferably 70 to 250 mg KOH / g force S, more preferably 90 to 200 mg KOH / g force. 100-180 mg KOHZg is particularly preferred.
  • the developability may be insufficient or the resolution may be inferior, and the pattern may not be obtained with high definition. If the acid value exceeds 250 mg KOHZg, the pattern developer resistance In addition, at least the adhesiveness is deteriorated, and no turn can be obtained with high definition! /.
  • the polymerizable compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and has at least one addition-polymerizable group in the molecule and has a boiling point of 100 ° C. or higher at normal pressure.
  • Preferred examples of the compound include at least one selected from monomers having a (meth) acryl group.
  • the monomer having the (meth) acrylic group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include polyethylene glycol mono (meth) acrylate and polypropylene glycol mono (meth) acrylate. Rate, phenoxychetyl (meth) atarylate, etc.
  • polyfunctional acrylates and methacrylates such as epoxide acrylates which are reaction products of epoxy resin and (meth) acrylic acid.
  • polyfunctional acrylates and methacrylates such as epoxide acrylates which are reaction products of epoxy resin and (meth) acrylic acid.
  • trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and dipentaerythritol penta (meth) acrylate are particularly preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the solid content of the polymerizable compound in the solid content of the photosensitive composition is preferably 10 to 60% by mass, more preferably 15 to 50% by mass, and particularly preferably 20 to 40% by mass. preferable.
  • the solid content is 10 to 60% by mass, problems such as deterioration in developability and reduction in exposure sensitivity do not occur. Further, the adhesiveness of the photosensitive layer does not become too strong.
  • the photopolymerization initiator can be appropriately selected from known photopolymerization initiators that are not particularly limited as long as it has the ability to initiate polymerization of the polymerizable compound.
  • the photopolymerization initiator is visible from the ultraviolet region.
  • a photo-sensitive sensitizer that has photosensitivity to light causes some action with the photo-excited sensitizer and initiates cationic polymerization according to the type of monomer that may be an active agent that generates active radicals. Such an initiator may be used.
  • the photopolymerization initiator preferably contains at least one component having a molecular extinction coefficient of at least about 50 within a wavelength range of about 300 to 800 nm.
  • the above wavelength is more preferable than 330 ⁇ 500mn force! / ⁇ .
  • Examples of the photopolymerization initiator include halogenated hydrocarbon derivatives (for example, those having a triazine skeleton, those having an oxadiazole skeleton), phosphine oxide, hexarylbiimidazole, oxime derivatives, organic Peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketoxime ethers and the like.
  • Specific examples of the photopolymerization initiator other than the oxime derivative include compounds described in paragraph numbers 0288 to 0299 and paragraph numbers 0305 to 0308 of JP-A-2005-258431. .
  • Examples of the oxime derivative suitably used in the present invention include, for example, 3 benzoyloxy minobutane 2 on, 3 acetoxy minobutane 2 on, 3 propionyloxy iminobutane 2 on, 2 acetoximinopentane 3 on, 2-acetoximino — 1-phenolpropane 1-one, 2-benzoyloximino 1-phenolpropane — 1-one, 3-— (4-toluenesulfo-loxy) iminobutane-2-one, and 2 eth Xylcarboloxymino 1-phenolpropane-1-one.
  • the content of the photopolymerization initiator is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, based on all solid components in the photosensitive composition. ⁇ 20% by mass is particularly preferred.
  • the photopolymerization initiator Z polymerizable compound 0.01 to 0.2 is preferable 0.02 to 0 1 is more preferred 0.0 3 to 0.08 is particularly preferred. Within this range, there is no problem of development residue or precipitation failure. In addition, sufficient sensitivity is easily obtained. [0073]
  • a sensitizer can be added for the purpose of adjusting exposure sensitivity and photosensitive wavelength in exposure to the photosensitive layer described later.
  • the sensitizer can be appropriately selected depending on visible light, ultraviolet light, or visible light laser as a light irradiation means to be described later.
  • the sensitizer is excited by active energy rays and interacts with other substances (for example, radical generator, acid generator, etc.) (for example, energy transfer, electron transfer, etc.), thereby causing radicals and It is possible to generate useful groups such as acids.
  • substances for example, radical generator, acid generator, etc.
  • energy transfer, electron transfer, etc. for example, energy transfer, electron transfer, etc.
  • the sensitizer can be appropriately selected from known sensitizers without particular limitation according to the purpose. For example, in paragraphs 0313 to 0314 of JP-A-2005-254831 And the compounds described.
  • the content of the sensitizer is preferably 0.05 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, based on all components in the photosensitive composition. ⁇ 10% by weight is particularly preferred.
  • the content is 0.05 to 30% by mass, the exposure process in which the sensitivity to the active energy ray does not decrease can be achieved in a short time and high productivity can be realized. Further, the sensitizer does not precipitate from the light sensitive layer during storage.
  • the photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • halogenated carbonization having the phosphine oxides, the ⁇ -aminoalkyl ketones, and the triazine skeleton capable of supporting laser light having a wavelength of 405 nm in the later-described exposure.
  • examples thereof include a composite photoinitiator in which a hydrogen compound and an amine compound as a sensitizer described later are combined, a hexaarylbiimidazole compound, or titanocene.
  • the colorant if the average particle diameter of the pigment contained in the colorant is at least lOOnm and the content of the pigment in the solid content of the photosensitive composition is at least 30% by mass,
  • the restriction can be appropriately selected according to the purpose, and examples thereof include organic pigments, inorganic pigments, and dyes.
  • the colorant contains cage-like branched molecules in which metal ions are coordinated, and at least one of metal particles of metal particles and alloy particles. It is also possible to contain any cage-like branched molecule selected from cage-like branched molecules.
  • Examples of the colorant include a yellow pigment, an orange pigment, a red pigment, a violet pigment, a blue pigment, a green pigment, a brown pigment, and a black pigment.
  • a color filter When a color filter is formed, three primary colors are used. Since a plurality of photosensitive compositions colored in (B, G, R) and black (K) are used, blue pigments, green pigments, red pigments, and black pigments are preferably used.
  • Examples of the pigment include, for example, the coloring material described in paragraph Nos. 0038 to 0400 of JP-A-2005-17716, the pigment described in paragraph Nos. 0068 to 0072 of JP-A-2005-361447, and the like.
  • Preferable examples include coloring agents described in paragraph numbers 0080 to 0088 of Kaikai 2005-17521.
  • colorants such as organic pigments, inorganic pigments, and dyes may be used alone or in combination of two or more.
  • the present invention it is possible to effectively provide good display characteristics (more darker color) even if the transmission mode and the reflection mode are different in a device such as a portable terminal or a portable game machine.
  • the pigment CI Pigment Red 254 is used in the photosensitive composition R
  • the pigment CI pigment green 36 and the pigment are used in the photosensitive composition G.
  • CI pigment yellow 139 is preferably used in combination
  • the pigment CI pigment blue 15: 6 is preferably used in the photosensitive composition of (iii) B.
  • the present invention when used in a large-screen liquid crystal display device such as a notebook personal computer display or a television monitor, high display characteristics (a color reproduction range is wide and a color temperature is high V).
  • a color reproduction range is wide and a color temperature is high V.
  • at least one of the pigment CI pigment red 254 and CI pigment red 177 is used in the photosensitive composition of (I) red (R), and ( ⁇ ) Green (G)
  • Photosensitive composition uses CI Pigment Green 36 and Pigment CI Pigment Yellow 150.
  • Photosensitive composition uses CI Pigment CI Pigment 15: 6 and CI pigment violet 23 are preferably used in combination.
  • the number average particle diameter of the pigment is not particularly limited as long as it is at most lOOnm, and can be appropriately selected according to the purpose, for example, 10 to 80n. m is preferable 20-60 nm force is more preferable, 30-40 nm force is particularly preferable. If the number average particle diameter of the pigment is less than lOnm, the stability during and after the production of the color filter may be insufficient, and if it exceeds lOOnm, the effect of reducing the edge roughness can be sufficiently obtained. May not be.
  • the number average particle diameter of the pigment 10 In order to make the number average particle diameter of the pigment 10 to: LOOnm, it can be achieved by subjecting the pigment to a fine particle treatment by a known method.
  • pigment refining treatment examples include the grinding method, precipitation method, and synthetic precipitation method described in paragraph 0021 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-214077.
  • the pigment can be refined by adjusting the dispersion time of the pigment dispersion.
  • a known disperser can be used for dispersion.
  • the dispersion time is preferably 10 to 30 hours, more preferably 18 to 30 hours, and particularly preferably 24 to 30 hours. By setting the dispersion time within the range, the number average particle diameter of the pigment can be set within the above preferable range.
  • the disperser used when dispersing the pigment is not particularly limited, for example, Kunizo Asakura, “Encyclopedia of Pigments”, first edition, Asakura Shoten, 2000, page 438, Known dispersers such as Ronore Lenore, Atrider, Super Mill, Disorno, Homomixer, Sand Mill, etc. may be mentioned. Furthermore, fine grinding may be performed using frictional force by mechanical grinding described on page 310 of the document.
  • particle size refers to the diameter when the electron micrograph image of the particle is a circle of the same area
  • number average particle size refers to the above-mentioned particle size for many particles. Say this average value of 100 pieces.
  • the edge roughness refers to the variation in the line width of the exposed portion drawn on the photosensitive layer surface of the photosensitive material by the laser light emitted from the exposure apparatus and the variation in the density of the exposed portion. .
  • the edge roughness occurs due to variations in the accuracy of the light irradiation means of the exposure apparatus and the optical characteristics of the photosensitive material.
  • the photosensitive composition of the present invention suppresses variations in optical properties of the photosensitive material by limiting the particle size of the pigment and limiting the content of the pigment in the solid content of the photosensitive composition. The edge roughness can be reduced.
  • the edge roughness is determined by scanning the photosensitive material as shown in FIG.
  • the direction is y
  • the direction orthogonal to the scanning direction y is ⁇
  • the space 77 is set to a predetermined angle ⁇ s (hereinafter referred to as a source inclination angle ⁇ s ( ⁇ 90 °)) with respect to the X direction in order to increase the resolution of the rendered image in the X direction.
  • ⁇ s a predetermined angle ⁇ s (hereinafter referred to as a source inclination angle ⁇ s ( ⁇ 90 °)) with respect to the X direction in order to increase the resolution of the rendered image in the X direction.
  • ⁇ s hereinafter referred to as a source inclination angle ⁇ s ( ⁇ 90 °)
  • the line width 214 varies in size with respect to the center line 212 of the exposed portion 210, and the line width is large.
  • the part (edge roughness) that grows and narrows is made.
  • the edge roughness evaluation method can be selected as appropriate according to the purpose for which there is no particular limitation.
  • a laser microscope VK-9500
  • VK-9500 can be selected at any five points on a line having a line width of 30 m. , Manufactured by Keyence Corporation; objective lens 50x), and the absolute value of the difference between the most swollen point (peak) and the narrowest point (valley) at the edge position in the field of view
  • the average value of the five observed points is calculated and the average value is used as the evaluation criterion.
  • a smaller value is preferable because good performance is exhibited. Specifically, 1 m or less is preferable, and 0.5 m or less is more preferable. If the average value exceeds 1 m, the resolution may decrease and the color filter contrast may decrease.
  • the content of the pigment in the solid content of the photosensitive composition is at least 30% by mass, it can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation. An amount of 35 to 60% by mass is preferred, and an amount of 45 to 60% by mass is more preferred. When the pigment content is 30 to 60% by mass, the optical density per unit thickness is poor. There is no need to thicken the film to achieve the desired optical density. In addition, a difference in solubility in the developer between the exposed and unexposed areas is likely to occur.
  • the photosensitive composition may contain other components such as a thermal crosslinking agent, a plasticizer, a surfactant, an ultraviolet absorber, and a thermal polymerization inhibitor.
  • the thermal crosslinking agent is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
  • an epoxy resin compound having at least two oxsilane groups in one molecule, an oxetane compound having at least two oxetal groups in one molecule, melamine A rosin compound can be used.
  • Examples of the epoxy resin compound include bixylenol type or biphenol type epoxy resin ( ⁇ 4000; manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) or a mixture thereof, a heterocyclic epoxy resin having an isocyanurate skeleton, etc.
  • Examples of the oxetane compound include bis [(3-methyl-3-oxetanylmethoxy B) [(3-Ethyl-3-oxeta-lmethoxy) methyl] ether, 1,4 bis [(3-Methyl-3-oxeta-lmethoxy) methyl] benzene, 1,4 bis [(3- Echiru 3 Okiseta - Rumetokishi) methyl] benzene, (3 - methyl 3 Okise data -) methyl Atari rate, (3 Echiru 3 Okiseta -) methyl Atari rate, (3-methyl 3-Okiseta - Le) Mechirumeta
  • polyfunctional oxetanes such as (3 ethyl 3-oxeta-methyl) methylmetatalylate or oligomers or copolymers thereof, oxetane group and novolac resin, poly (p-hydroxystyrene
  • Examples of the melamine rosin compound include alkylated methylol melamine and hexamethylated methylol melamine.
  • the solid content of the epoxy resin compound or oxetane compound in the solid content of the photosensitive composition is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 3 to 30% by mass.
  • the solid content is less than 1% by mass, the hygroscopic property of the cured film is increased and the insulating property may be deteriorated.
  • it exceeds 50% by mass the developability is deteriorated and the exposure sensitivity is decreased. May occur and is not preferable.
  • dicyandiamide benzyldimethylamine, 4- (dimethylamino) N, N-dimethylbenzylamine, 4-methoxy N , N Amine compounds such as dimethylbenzylamine, 4-methyl-N, N dimethylbenzylamine; Quaternary ammonium salt compounds such as triethylbenzylammochloride; Block isocyanate compounds such as dimethylamine Imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 4-phenolimidazole, 1-cyanethyl-2-phenolimidazole, 1- (2-cyanethyl) 2 ethyl-4 -Imidyl derivatives bicyclic amidine compounds such as methyl imidazole And its salts; phosphorus compounds such as tripheny
  • the solid content in the solid content of the photosensitive composition of the epoxy resin, the oxetane compound, and a compound capable of accelerating the thermal curing of these with a carboxylic acid is usually 0.01 to 15% by mass. Ah.
  • a polyisocyanate compound described in JP-A-5-9407 can be used, and the polyisocyanate compound is composed of at least two isocyanates. It may be derived from an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic group-substituted aliphatic compound containing a monoto group.
  • a mixture of 1,3 phenolic diisocyanate and 1,4 phenolic diisocyanate, 2, 4 and 2,6 toluene diisocyanate, 1, 3 and 1,4 xylylene diisocyanate Bis (4 isocyanate chain) methane, bis (4 isocyanate cyclohexyl) methane, isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, etc .; Polyfunctional alcohols of a bifunctional isocyanate and trimethylolpropane, pentalysitol, glycerin, etc .; an alkylene oxide adduct of the polyfunctional alcohol and an adduct of the bifunctional isocyanate; hexamethylene diisocyanate, Cyclic trimers such as xamethylene 1,6 diisocyanate and its derivatives; It is.
  • a blocking agent is reacted with the isocyanate group of the polyisocyanate and its derivatives. You can use the compound obtained in this way.
  • isocyanate blocking agent examples include alcohols such as isopropanol, tert.-butanol; ⁇ — ratatas such as force prolatata, phenol, cresol, p-ter t.-Buchinolephenol, p-sec. —Butinolevenole, p—sec.
  • Phenols such as aminoleunoenole, p-octylphenol, p-nor-phenol, etc .; 3-hydroxypyri Heterocyclic hydroxyl compounds such as diamine and 8-hydroxyquinoline; active methylene compounds such as dialkylmalonate, methylethylketoxime, acetylethylacetone, alkylacetoacetoxime, acetooxime and cyclohexanone oxime And so on.
  • compounds having at least one polymerizable double bond and at least one block isocyanate group in the molecule described in JP-A-6-295060 can be used.
  • aldehyde condensation products can be used.
  • methylol compounds instead of these methylol compounds, the corresponding ethyl or butyl ether, or acetic acid or propionic acid ester may be used. Further, hexamethoxymethyl melamine composed of a formaldehyde condensation product of melamine and urea, butyl ether of melamine and formaldehyde condensation product, etc. may be used.
  • the addition amount of the thermal crosslinking agent can be added within a range not impairing the effects of the present invention, and the content of the thermal crosslinking agent is 0.01 to 10 mass of the total solid content of the photosensitive composition. 0.02 to 5% by mass is more preferable, and 0.05 to 3% by mass is particularly preferable.
  • the plasticizer may be added to control the film physical properties (flexibility) of the photosensitive layer.
  • plasticizer examples include compounds described in paragraph No. 0318 of JP-A-2005-258431.
  • the content of the plasticizer is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 40% by mass, and particularly preferably 1 to 30% by mass with respect to all components of the photosensitive layer. preferable.
  • the surfactant is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant and the like can be appropriately selected.
  • the surfactant includes the following formula: C F ⁇ CH CH O (CH CH O
  • Preferable examples include fluorine-based surfactants represented by R 2 ).
  • R 1 and R 2 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n represents an integer of 2 to 30.
  • R 1 examples include a methyl group, an ethyl group, and an isopropyl group, and preferred examples of the R 1 include a hydrogen atom.
  • the n is preferably 10 to 25 force S, and more preferably 10 to 20.
  • surfactants represented by the following formulas (1) to (5) are preferably mentioned.
  • R 1 and R 2 are Tansomoto 1-18, preferably, a carbon number 1 to 1
  • an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms 0, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • alkyl group examples include a saturated alkyl group and an unsaturated alkyl group.
  • structure of the alkyl group include those having a linear structure and a branched structure, and among these, those having a branched structure are preferred.
  • alkyl group examples include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, heptyl group, hexyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, hexadecyl group, Examples thereof include otatadecyl group, eicosanyl group, docosanyl group, 2-chloroethyl group, 2-promoethyl group, 2-cyanoethyl group, 2-methoxycarboethyl group, 2-methoxyethyl group and 3-promopropyl group.
  • alkyl groups may be substituted with a halogen atom, an acyl group, an amino group, a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group which may be substituted with an alkyl or haloalkyl, an amide group, or the like.
  • Rfl and Rf2 each independently represents a perfluoro group having 1 to 18, preferably 2 to 12, and more preferably 4 to 10 carbon atoms.
  • Examples of the perfluoro group include a saturated perfluoro group and an unsaturated perfluoro group.
  • Examples of the structure of the perfluoro group include those having a linear structure and a branched structure. Among these, those having a branched structure are preferably exemplified, and at least one of Rfl and Rf 2 is a branched structure. Those having the above are more preferred.
  • perfluoro group examples include perfluoronone, perfluoromethyl, perfluoropropylene, perfluorononenel, perfluorobenzoic acid, perfluoropropylene, perfluoronoleopropyl, perfluoronoleo mouth (9-methinoleoctyl), perfluoro Fluoromethyloctyl, perfluorobutyl, perfluoro 3-methylbutyl, perfluoro-oral hexinore, novoleo-oral cutinore, novoleo-oral 7-otatinoleetinole, phenoorole-to-peptyl, perfluorodecyl, perfluoro Examples include fluorobutyl.
  • perfluoro groups may be substituted with a halogen atom, an acyl group, an amino group, a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkyl group or an haloalkyl group, an aryl group, an amide group, or the like. Good.
  • Rfl and Rf2 may be the same or different from each other.
  • n represents an integer of 1 to 40, preferably an integer of 4 to 25.
  • m represents an integer of 0 to 40, preferably an integer of 0 to 25.
  • —X— is — (CH 2) — (1 is 1 to 10, preferably 1 to 5 ), —CO—O—, —O—, —NHCO—, —NHCOO—.
  • R 3 , R 4 , R 5 represent a hydrogen atom or a methyl group
  • a, b, c, p, q represent any positive number
  • CrH2r and CsF2s + 1 include both linear and branched structures when r and s forces are greater than or equal to ⁇ .
  • the surfactants represented by the above formulas (1) to (5) can be used singly or in combination of two or more.
  • the content of the surfactant is preferably 0.001 to 10 mass% with respect to the solid content of the photosensitive composition.
  • the content is less than 0.001% by mass, the effect of improving the surface shape may not be obtained, and when it exceeds 10% by mass, the adhesion may be lowered.
  • the photosensitive composition contains the surfactant
  • the fluidity as a coating liquid is improved, and the liquid in a nozzle, pipe, or container of a spin coater or slit coater used in the coating process.
  • the adhesion of the ink is improved and the residue remaining as dirt in the nozzle can be effectively reduced
  • the amount of cleaning liquid and work time required for cleaning when changing the coating liquid can be reduced, and the productivity of the color filter can be reduced.
  • the thermal polymerization inhibitor can be appropriately selected depending on the purpose without any particular limitation, and examples thereof include compounds described in paragraph No. 0316 of JP-A-2005-258431. It is done.
  • the content of the thermal polymerization inhibitor is preferably 0.0001 to 10% by mass, more preferably 0.0005 to 5% by mass, based on all components of the photosensitive composition. % Is particularly preferred.
  • Examples of the ultraviolet absorber include compounds described in JP-A-5-72724, Examples include sylate, benzophenone, benzotriazole, cyanoacrylate, nickel chelate, and hindered amine.
  • ferric salicylate 4 t-butyl ferric salicylate, 2,4-di-t-butyl ferrule 3 ', 5'-di-t-4'-hydroxybenzoate, 4-t-butyl fuel Salicylate, 2, 4 Di-hydroxybenzophenone, 2-Hydroxy-1-4-methoxybenzophenone, 2-Hydroxy-1-4-oxy-benzophenone, 2-— (2'-Hydrooxy-5'-methylphene Benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3'-tert-butyl-1,5-methylphenol) 5 clobenzobenzolazole, ethyl-2 cyano-3,3 di-phenol acrylate, 2,2'-Hydroxymono 4-methoxybenzophenone, -uckerdibutyldithiocarbamate, bis (2, 2, 6, 6-tetramethol-4-pyridine) -sebacate, 4 t-butylphenol salicylate
  • the content of the ultraviolet absorber with respect to the total solid content of the photosensitive composition is preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 1 to 12% by mass, and particularly preferably 2 to 10% by mass. preferable.
  • the photosensitive composition for forming the photosensitive layer can be prepared using a solvent.
  • the solvent can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation.
  • Examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, and n-hexanol; acetone, Ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, diisoptyl ketone; ethyl acetate, butyl acetate, n-amyl acetate, methyl sulfate, ethyl ethyl propionate, dimethyl phthalate, benzoic acid Esters such as ethyl and methoxypropyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, benzene and ethylbenzene; tetrasalt carbon, trichloroethylene, blackform, 1, 1, 1-trichloroethane, Halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and
  • methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl acetate sorb acetate, ethyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 2 heptanone, cyclohexane, ethylcarbi
  • Preferable examples include tall acetate, butyl carbitol acetate, and propylene glycol methyl ether acetate. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the solvent added during the preparation of the photosensitive composition can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation, and the total solid content concentration of the photosensitive composition is 5 to 80% by mass. It is particularly preferable that the addition is performed so that the addition amount is preferably 10 to 60% by mass, and the addition is more preferably 15 to 50% by mass.
  • the thickness of the photosensitive layer is preferably 0.3 to 10 ⁇ m, more preferably 0.75 to 6 ⁇ m, and particularly preferably 1.0 to 3 m.
  • the base material used in the photosensitive layer forming step is appropriately selected depending on the purpose, from the medium strength of known materials without limitation and the one having high surface smoothness to one having an uneven surface.
  • a glass substrate for example, a soda glass plate, a glass plate sputtered with an oxygen silicate, an alkali-free glass plate, a stone glass plate, etc.
  • Synthetic resinous film paper, metal plate and the like.
  • the base material can be used by forming a laminate obtained by laminating the base material so that the photosensitive layer in the photosensitive layer overlaps the base material. That is, by exposing the photosensitive layer of the laminate to the photosensitive layer, the exposed region can be cured, and a pattern can be formed by a development process described later.
  • the exposure step the light emitted from the light irradiation means is moved to the photosensitive layer while moving at least one of the exposure head including at least a light irradiation means and a light modulation means, and the photosensitive layer.
  • This is a step of exposing the photosensitive layer by irradiating from the exposure head while being modulated according to pattern information by a light modulation means, and the exposure is maskless exposure.
  • the maskless exposure (also referred to as “maskless pattern exposure”) is based on pattern information (also referred to as “image data”) while modulating light with the power of a light irradiating means.
  • a two-dimensional pattern (also referred to as “image”) is formed on the exposed surface of the photosensitive layer by relatively scanning the exposed surface of the photosensitive layer.
  • the conventional exposure method using a mask has a mask formed on the exposed surface of the photosensitive layer with a pattern formed of a material that does not transmit the exposure light or a material that transmits the light by weakening the exposure light. This is a method of exposing in the optical path.
  • the light source emitted from the light irradiating means can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation.
  • an ultrahigh pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, a halogen lamp, a copying machine Such as fluorescent tubes, LEDs, and laser light (semiconductor lasers, solid lasers, liquid lasers, gas lasers), etc.
  • laser light semiconductor lasers, solid lasers, liquid lasers, gas lasers
  • ultra-high pressure mercury lamps and laser light preferred light on / off control A laser beam is more preferable from the viewpoint that it can be performed in a short period of time and light interference control is easy.
  • the wavelength of the light source can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation.
  • the ultra-high pressure mercury lamp as a solid-state laser in which i-line (365 nm) is preferred, YA G — Gas lasers that favor SHG solid-state lasers (532 nm) and semiconductor-pumped solid-state lasers (532 nm, 355 nm, 266 ⁇ m) are preferably KrF lasers (249 nm) and ArF lasers (193 nm).
  • a semiconductor laser from the viewpoint of shortening the exposure time of the photosensitive composition and from the viewpoint of availability, it is preferably 300 to 500 nm force S, more preferably 340 to 450 nm force S, and 405 nm or 410 nm. Is particularly preferred.
  • the beam diameter of the laser beam can be selected as appropriate according to the purpose without any particular limitation.
  • the lZe 2 value of the Gaussian beam is 5 to 30 ⁇ .
  • the amount of light energy of the laser beam can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation.
  • l to 100 mj / cm 2 is preferable 5 to 20 mj / cm 2 is more preferable.
  • the optical fiber is preferably a bundled fiber light source in which a plurality of optical fibers that bundle light from one end and emit the incident light from the other end are preferred. More preferably, it is possible to emit a combined laser beam obtained by synthesizing two or more light beams.
  • the method for irradiating the combined laser beam can be selected as appropriate according to the purpose without any particular limitation.
  • the light modulating means for modulating the light from the light irradiating means includes n (where n is a natural number of 2 or more) 2 light receiving and emitting the light from the light irradiating means.
  • n is a natural number of 2 or more
  • the picture elements can be appropriately selected according to the purpose without any restrictions. Examples thereof include a spatial modulation element and an optical polygon mirror.
  • the spatial light modulation element can be appropriately selected according to the purpose without any particular restriction, and is a digital micromirror device (DMD) or MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type spatial light.
  • DMD digital micromirror device
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • Preferred examples include a modulation element (SLM; Special Light Modulator), a mirror gradation type spatial modulation element, an optical element (PL ZT element) that modulates transmitted light by an electrooptic effect, and a liquid crystal light shirter (FLC).
  • MEMS is a general term for micro systems that integrate micro-size sensors, actuators, and control circuits based on micro-machining technology using an IC manufacturing process as a substrate.
  • GLV Grating Light Valves
  • a lamp or the like can be used as the light source in addition to the laser.
  • D MD Among these spatial light modulator, and a mirror tone spatial modulator device is more favorable DMD is particularly preferable.
  • the optical polygon mirror is a rotating member having a plurality of plane reflection surfaces (for example, six surfaces), and is not particularly limited as long as light can be scanned by rotation. Instead, it can be selected appropriately according to the purpose.
  • the exposed surface of the photosensitive layer is moved at a right angle to the scanning direction of the optical polyhedron (polygon mirror), so that the front surface of the exposed surface is moved. Can be exposed.
  • the method for exposing the photosensitive layer can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation.
  • force including digital exposure, analog exposure, etc. Digital exposure is suitable. is there.
  • the digital exposure method can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation. For example, using a laser beam modulated according to a control signal generated based on predetermined pattern information. It is preferred that this is done.
  • the method for exposing the photosensitive layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. From the viewpoint of enabling high-speed exposure in a short time, exposure light and It is particularly preferred to be used in combination with the aforementioned digital micromirror device (DMD), which is preferably performed while moving the photosensitive layer relatively!
  • DMD digital micromirror device
  • the exposure step is preferably performed in an inert gas atmosphere.
  • the method for exposing the photosensitive layer formed by the photosensitive layer forming step can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation.
  • an inert gas can be blown directly onto the surface of the photosensitive layer.
  • the exposure space can be a sealed space, and an inert gas can be introduced into the sealed space under reduced pressure.
  • the inert gas can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation as long as it can prevent the polymerization reaction of the photosensitive layer from being inhibited by the influence of oxygen. Nitrogen, helium, anoregon, etc. are mentioned.
  • an outer drum type exposure apparatus in which a photosensitive material is wound around the outer peripheral surface of the drum, and an inner drum type in which the photosensitive material is mounted on the inner peripheral surface of the cylinder
  • the exposure apparatus may be used.
  • a flat bed type exposure apparatus will be described as an example.
  • the exposure apparatus adsorbs a laminated body 12 (hereinafter referred to as “photosensitive layer 12” or “photosensitive material 12”) formed by laminating the photosensitive layer on the substrate.
  • a flat moving stage 14 is provided.
  • Two guides 20 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-like installation base 18 supported by the four legs 16.
  • the stage 14 is arranged so that its longitudinal direction is directed to the stage moving direction, and is supported by the guide 20 so as to be reciprocally movable.
  • the exposure apparatus 10 is provided with a stage drive device (not shown) for driving the stage 14 along the guide 20.
  • a U-shaped gate 22 is provided at the center of the installation base 18 so as to straddle the movement path of the stage 14. Each end of the U-shaped gate 22 is fixed to both side surfaces of the installation base 18.
  • a scanner 24 is provided on one side of the gate 22, and a plurality of (for example, two) sensors 26 (or cameras 26) for detecting the front and rear ends of the photosensitive layer 12 are provided on the other side. ing.
  • the scanner 24 and the sensor 26 (or the camera 26) are respectively attached to the gate 22 and fixedly arranged above the moving path of the stage 14.
  • the scanner 24 and sensor 26 (or camera 26) are connected to a controller (not shown) that controls them.
  • the scanner 24 is provided with ten exposure heads arranged in a matrix of m rows and n columns (for example, 2 rows and 5 columns).
  • each exposure head 30 has an internal digital micromirror-device (DMD) 36 (discussed later) in which each pixel portion (micromirror) row direction is set to a predetermined set inclination with respect to the scanning direction.
  • DMD digital micromirror-device
  • each pixel portion (micromirror) row direction is set to a predetermined set inclination with respect to the scanning direction.
  • the exposure area 32 by each exposure head 30 is a rectangular area inclined with respect to the scanning direction.
  • a strip-shaped exposed region 34 is formed in the photosensitive layer 12 for each exposure head 30.
  • the individual exposure heads arranged in the m-th column and the n-th column are indicated, they are represented as exposure heads 30, and the exposure by the individual exposure heads arranged in the m-th row and the n-th column mn
  • each of the nodes 30 is arranged with a predetermined interval (natural number times the long side of the exposure area, twice in this embodiment) in the arrangement direction. Therefore, the exposure area 32 in the first row and the exposure area
  • the part that cannot be exposed to the rear 32 can be exposed by the exposure area 32 in the second row.
  • the stage 14 When the rear end of 12 is detected, the stage 14 is returned to the origin on the most upstream side of the gate 22 along the guide 20 by the stage driving device 304, and again on the upstream side of the gate 22 along the guide 20 To the downstream side at a constant speed.
  • an X axis and a Y axis that are orthogonal to each other are defined in a plane parallel to the surface of the stage 14 as shown in FIG.
  • the “ ⁇ ” shape that opens in the direction of the X-axis At the upstream edge along the scanning direction of the stage 14 (hereinafter, sometimes simply referred to as “upstream”), the “ ⁇ ” shape that opens in the direction of the X-axis. Ten slits 28 formed at equal intervals may be formed.
  • Each slit 28 includes a slit 28a positioned on the upstream side and a slit 28b positioned on the downstream side.
  • the slit 28a and the slit 28b are perpendicular to each other, and the slit 28a has an angle of -45 degrees and the slit 28b has an angle of +45 degrees with respect to the X axis.
  • the position of the slit 28 is substantially coincident with the center of the exposure head 30.
  • the size of each slit 28 is set to sufficiently cover the width of the exposure area 32 by the corresponding exposure head 30.
  • the position of the slit 28 is the overlap between adjacent exposed areas 34. You may make it substantially correspond with the center position of a part.
  • the size of each slit 28 is set to a size that sufficiently covers the width of the overlapping portion between the exposed regions 34.
  • a single cell type photodetector (not shown) as a light spot position detecting means for detecting a light spot as a pixel unit may be incorporated.
  • the photodetector is connected to an arithmetic unit (not shown) as a pixel part selection means for selecting the pixel part for use pixel part designation processing to be described later! Speak.
  • the operation mode of the exposure apparatus at the time of exposure may be a mode in which exposure is continuously performed while constantly moving the exposure head, or each movement while the exposure head is moved stepwise. Even if the exposure operation is performed with the exposure head stationary at the previous position,
  • the exposure is performed while relatively moving the exposure light and the photosensitive layer.
  • FIGS. 4, 5A, and 5B An example of a schematic configuration of the exposure head 30 is shown in FIGS. 4, 5A, and 5B. 4, 5A, and 5B show each component along the optical path of light propagating through the exposure head 30. FIG. 4, 5A, and 5B show each component along the optical path of light propagating through the exposure head 30. FIG. 4, 5A, and 5B show each component along the optical path of light propagating through the exposure head 30.
  • DMD36 manufactured by Texas Instruments Inc., USA
  • a light modulation means spatial light modulation element that modulates each pixel part
  • a fiber array light source 38 as a light irradiation means.
  • the mirrors 42 that reflect toward it are arranged in this order.
  • the condensing lens system 40 is schematically shown.
  • an imaging lens system 50 that images the laser light reflected by the DMD 36 on the exposure surface of the photosensitive layer 12 is disposed on the light reflection side of the DMD 36.
  • the imaging lens system 50 is schematically shown.
  • the condensing lens system 40 includes, for example, a pair of combination lenses 44 that collimate the laser light emitted from the fiber array light source 38 as shown in FIGS. 5A and 5B. It is composed of a pair of combination lenses 46 that correct the light amount distribution of the laser light to be uniform, and a condensing lens 48 that condenses the laser light whose light amount distribution has been corrected on the DMD 36. Other members are forced.
  • the imaging lens system 50 includes, for example, two lenses 52 and 54 arranged so that the DMD 36 and the exposure surface of the photosensitive layer 12 have a conjugate relationship, and further includes a microlens array, and Other lens group forces described later such as an aperture array are also provided.
  • the DMD 36 serving as the light modulation means has a number of micromirrors 58 in the form of a lattice on the SRAM cell (memory cell) 56 as a pixel portion constituting each pixel (pixel).
  • This is a mirror device arranged in a row.
  • Each micromirror 58 is supported by a support column, and a highly reflective material such as aluminum is deposited on the surface thereof.
  • the reflectance of each micromirror 58 is 90% or more, and the arrangement pitch is 13.7 m in both the vertical and horizontal directions.
  • the SRAM cell 56 is a silicon gate CMOS manufactured on a normal semiconductor memory manufacturing line via a support including a hinge and a yoke, and is configured monolithically (integrated) as a whole.
  • each micromirror 58 supported by the column is Inclined to one of ⁇ ⁇ degrees (for example, ⁇ 10 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 36 is disposed with the diagonal line as the center.
  • FIG. 7 (b) shows a state tilted to + ⁇ degrees when the micromirror 58 is in the on state
  • FIG. 7 (b) shows a state tilted to ⁇ degrees when the micromirror 58 is in the off state.
  • each micromirror 58 controls the tilt of the micromirror 58 in each pixel of the DMD 36 according to the image signal, the laser light incident on the DMD 36 is reflected in the tilt direction of each micromirror 58.
  • the on / off control of each micromirror 58 is performed by the controller 302 of FIG. 8 connected to the DMD 36.
  • a light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the laser light B reflected by the micromirror 58 in the off state travels.
  • the DMD 36 is arranged with a slight inclination so that the short side thereof forms a predetermined angle ⁇ (for example, 0.1 ° to 5 °) with the sub-scanning direction.
  • for example, 0.1 ° to 5 °
  • FIG. 9A shows the scanning trajectory of the reflected light image (exposure beam) 53 by each micromirror when the DMD 36 is not tilted
  • FIG. 9B shows the scanning trajectory of the exposure beam 53 when the DMD 36 is tilted.
  • DMD36 a number of micromirrors arranged in the longitudinal direction (for example, 1024)
  • Micromirror array force A number of ⁇ 1_ (for example, 756 threads) arranged in the lateral direction Figure 9B
  • ⁇ 1_ for example, 756 threads
  • the scanning width w in this case is substantially the same.
  • the same effect can be obtained by shifting the micromirror rows by a predetermined interval in the direction perpendicular to the sub-scanning direction and arranging them in a staggered manner as shown in FIG.
  • the entire surface of the photosensitive layer 12 may be exposed by a single scan in the X direction by the scanner 24, as shown in FIGS. 11A and 11B. After scanning the layer 12 in the X direction, the scanner 24 is moved one step in the Y direction, and scanning in the X direction is repeated, so that the entire surface of the photosensitive layer 12 is exposed by multiple scans. You may do it.
  • the light irradiation means a means capable of irradiating a combined laser, for example, a plurality of light irradiation means
  • a means (fiber array light source) having the above laser, a multimode optical fiber, and a lens system for condensing and coupling the laser beam irradiated with each of the plurality of laser forces to the multimode optical fiber will be described.
  • examples of means (fiber array light source) capable of irradiating the combined laser include means described in paragraph numbers 0109 to 0146 of JP-A-2005-258431.
  • each laser module when the coupling efficiency of the laser beams B1 to B7 to the multimode optical fiber 30 is 0.85 and the outputs of the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are 30 mW, they are arranged in an array.
  • the high-luminance light emitting points are arranged in a line along the main scanning direction as described above.
  • Conventional fiber light sources that combine laser light from a single semiconductor laser into a single optical fiber have low output, so a desired output could not be obtained unless multiple rows are arranged. Since the combined laser light source has high output, a desired output can be obtained even with a small number of columns, for example, one column.
  • a laser with an output of about 30 mW (milliwatt) is usually used as a semiconductor laser, and a core diameter is used as an optical fiber.
  • Multimode optical fiber with 50 m, clad diameter 125 m, NA (numerical aperture) 0.2 is used, so if you want to obtain an output of about 1 W (watt), 48 multimode optical fibers ( 8 X 6) It must be bundled, and the area of the light emitting area is 0.62 mm 2 (0.675 mm X O. 925 mm), and the brightness at the laser emission part is 1.6 X 10 6 (W / m 2 ) The brightness per optical fiber is 3.2 X 10 6 (W / m 2 ).
  • the light irradiating means is a means capable of irradiating a combined laser
  • an output of about 1 W can be obtained with six multimode optical fibers, and the light emitting region at the laser emitting portion. Since the area of the laser is 0.0081mm 2 (0.325mmX 0.025mm)
  • the brightness at 68 is 123 X 10 6 (WZm 2 ), which is about 80 times higher than before.
  • the luminance per optical fiber is 90 X 10 6 (WZm 2 ), which is about 28 times higher than before.
  • the diameter of the light emission area of the bundled fiber light source of the conventional exposure head is 0.675 mm, and the diameter of the light emission area of the fiber array light source of the exposure head is 0.025 mm.
  • the light emitting means (bundle fiber light source) 38a has a large light emitting area, so that the angle of the light beam incident on the DMD 36 increases, resulting in a scanning surface (photosensitive layer 12). The angle of the light beam incident on) increases. For this reason, the beam diameter tends to increase with respect to the condensing direction (shift in the focus direction)!
  • the diameter of the light emitting region of the fiber array light source 38b is small in the sub-scanning direction.
  • the angle of the light beam incident on the scanning surface (photosensitive layer 12) decreases. That is, the depth of focus becomes deep.
  • the diameter of the light emitting region in the sub-scanning direction is about 30 times that of the conventional one, and a depth of focus substantially corresponding to the diffraction limit can be obtained. Therefore, it is suitable for exposure of a minute spot. This effect on the depth of focus becomes more prominent and effective as the required amount of light from the exposure head increases.
  • the size of one pixel projected on the exposure surface is 10 mX 10 m.
  • DMD is a reflective spatial light modulator, but FIGS. 12A and 12B are developed views for explaining the optical relationship.
  • the light modulation means it is important that the light quantity of each drawing unit in the exposure head is uniform in order to form a fine pattern with high accuracy in each drawing unit.
  • the light beam emitted from the exposure head has a problem that the light intensity at the peripheral portion is lower than that at the central portion of the optical axis due to the lens system.
  • FIG. 13 shows a schematic diagram of a configuration of an exposure head suitable for this method.
  • the light quantity distribution correction method has a distribution of the light quantity in the irradiation region of the light irradiated from the light irradiation means to the light modulation means by the condensing lens system, and the light modulated by the light modulation means. This is a method for correcting the light amount distribution on the exposed surface of the photosensitive layer to be uniform, and preferred examples include the first and second embodiments described below.
  • a projection optical system is provided on the light reflection side of the DMD 36, and this projection optical system projects a light source image on the photosensitive layer 12 on the exposure surface on the light reflection side of the DMD 36.
  • Optical members for exposure of the lens system 126, the microlens array 128, and the objective lens system 130 are arranged in order from the DMD 36 toward the photosensitive layer 12.
  • the lens system 126 and the objective lens system 130 are configured as a magnifying optical system in which a plurality of lenses (convex lenses, concave lenses, etc.) are combined, and cut off the laser beam (light bundle) reflected by the DMD 36. By expanding the area, the area of the exposure area on the photosensitive layer 12 by the laser beam reflected by the DMD 36 is expanded to a predetermined size.
  • the light sensitive layer 12 is disposed at the back focal position of the objective lens system 130.
  • the microlens array 128 includes a plurality of microphone lenses 132 that correspond one-to-one to each micromirror 58 of the DMD 36 that reflects the laser light emitted from the fiber array light source 38.
  • each microlens 132 is arranged on the optical axis of each laser beam transmitted through the lens system 126, respectively.
  • the microlens array 128 can be formed, for example, by molding resin or optical glass.
  • the condenser lens system 114 described above has a light quantity on the exposure surface of the exposure beam modulated by the DMD 36 separately from the light quantity distribution correction function provided in the rod integrator 118.
  • the laser light incident from the fiber array light source 38 On the other hand, it has a function of emitting a laser beam having a predetermined distribution of chief ray angles and irradiating the DMD 36.
  • the principal ray is a ray that passes through the center of the entrance pupil (or the aperture stop) in the object space in the optical system (it exists without vignetting even if the aperture stop is minimized).
  • Ray in the broad sense, the ray at the center of the oblique ray bundle, and here it is used in the latter sense.
  • FIG. 14A is a diagram schematically showing the inclination of the chief ray of the laser light irradiated on the DMD 36.
  • FIG. 14A in the case of laser light LB irradiated at a specific position P on the DMD 36, when the chief ray of the laser light LB is tilted to the minus (one) side, the main light as shown by the arrow PR.
  • the light beam tilts in the direction approaching the optical axis (optical axis center) X of the laser beam, and in the case of tilting to the plus (+) side, it moves away from the optical axis X of the laser beam as indicated by the arrow + PR.
  • Lean Lean
  • FIG. 14B shows a state in which the chief ray angle is distributed according to the distance from the optical axis center in the illumination area on the laser beam power DMD 36 emitted from the condensing lens system 114 of the present embodiment. It is the figure which showed the example irradiated. As shown in FIG. 14B, the chief ray angle distribution of the laser light irradiated on the illumination area (laser light irradiation area) on the DMD 36 shows that the chief ray does not tilt at the center of the optical axis of the laser light.
  • the chief ray gradually inclines to the + side and the inclination angle gradually increases, and when it reaches a predetermined distance YA, the chief ray inclines to the + side.
  • the angle becomes maximum (maximum inclination angle A), and after a predetermined distance YA, the inclination angle of the chief ray toward the + side gradually decreases, and when reaching the peripheral edge of the illumination area,
  • the distribution has no inclination.
  • the light density in the periphery of the illumination area on the DMD 36 is increased compared to the center of the optical axis, that is, compared to the center of the optical axis.
  • Laser light whose peripheral portion has increased brightness is irradiated.
  • the size of the distribution amount determined by the maximum tilt angle A of the chief ray is equal to or greater than the light amount reduction amount in the peripheral portion.
  • the telecentricity (parallelism between the principal ray and the optical axis) of the exposure beam required on the exposure surface is preferably set to an amount that satisfies the amount.
  • the size of the above distribution amount should be set to be equal to or greater than the amount of decrease in the amount of light at the peripheral portion caused by the microlens array 128, for example. Is desirable.
  • the predetermined distance YA can be set as appropriate according to the light amount reduction amount and the light amount reduction region (region for correcting the light amount) in the peripheral portion. In the example shown in FIG. If the distance to the peripheral edge of the area (the outer edge of DM D36) is YS, YS>YA> YSZ2.
  • the photosensitive layer 12 is exposed in a pixel unit (exposure area) that is approximately the same as the number of pixels used by the DMD 36.
  • the exposure head 30 of the present embodiment includes In order to irradiate the DMD 36 with a uniform light quantity distribution of the laser light emitted from the fiber array light source 38, a rod integrator 118 is provided in the condensing lens system 114 disposed on the optical path on the light incident side of the DMD 36.
  • a rod integrator 118 is provided in the condensing lens system 114 disposed on the optical path on the light incident side of the DMD 36.
  • the rod integrator 118 in the system in which each drawing unit is condensed by the microlens array 128 as in the present embodiment, the light intensity at the periphery of the center of the optical axis is significantly reduced, and higher accuracy is achieved.
  • the rod integrator 118 is a very expensive optical component, which increases the equipment cost. Also, there is a demerit that the exposure head 30 becomes larger.
  • the laser light power incident on the condenser lens system 114 from the fiber array light source 38 as shown in (1) in FIG.
  • Laser light that has a distribution of chief rays and an increased brightness in the periphery compared to the center of the optical axis Since the light is emitted from the condensing lens system 114 and irradiated onto the DMD 36, the light quantity distribution in the laser light irradiation region of the DMD 36 is relatively higher than the center of the optical axis as shown in (2) of FIG. This increases the amount of light in the peripheral area. Therefore, as shown in (3) of FIG.
  • the light beam modulated for each pixel by the DMD 36 has a microlens array 128 having a characteristic of reducing the light transmission amount as it goes to the periphery of the optical axis central force.
  • the light amount distribution of the light beam on the exposure surface is corrected to be uniform, as indicated by (4) in FIG.
  • the light quantity of each drawing unit is corrected to be uniform in a plurality of two-dimensionally distributed pixel units, and high-precision image exposure is performed. be able to. Even when using a combination of drive control techniques to change the drive timing of each micromirror 58 of the DMD 36 according to the light intensity distribution, the light intensity of each drawing unit is corrected in advance so that it is uniform. The load on the drive control unit of the DMD 36 is reduced, the influence on the processing speed is reduced, and the electrical circuit configuration and the processing software can be simplified, thereby reducing the cost.
  • an optical system (condensing lens system 114) is used as means for correcting the above-described light quantity distribution, and if it is a light quantity distribution correcting means comprising such an optical system, This can be realized with a simple and inexpensive configuration.
  • the concentrating lens system 114 is provided with a telecentric optical system having an aspheric lens, whereby the first embodiment Similar to the embodiment, this is a technique for uniformizing the light amount distribution of the light beam on the exposure surface.
  • the condensing lens system 114 is provided with a telecentric optical system 150 constituted by a pair of plano-convex lenses 152, 154 as shown in FIG. 16A.
  • the telecentric optical system 150 is disposed between the rod integrator 118 and the condenser lens 120, for example.
  • the plano-convex lenses 152 and 154 are aspherical lenses whose convex surfaces are formed in an aspherical shape.
  • the surface shape of the incident surface S2 is an aspheric surface whose curvature radius increases as it moves away from the optical axis (optical axis center) X, in other words, an aspheric surface whose curvature decreases as it moves away from the optical axis X. It is flat.
  • plano-convex lens 154 disposed on the laser beam emission side has an aspherical surface in which the incident surface S4 is planar and the surface shape curvature radius of the emission surface S5 decreases as the distance from the optical axis X increases. In other words, it becomes an aspheric surface where the curvature becomes larger as the curvature moves away from the optical axis X! /
  • Table 1 below shows an example of lens data of the telecentric optical system 150 according to the present embodiment
  • Table 2 shows an example of aspherical data of the incident surface S2 and the exit surface S5 according to the present embodiment. .
  • the aspheric data is expressed by a coefficient in the following formula (1) that represents the aspheric shape.
  • each coefficient is defined as follows.
  • R radius of curvature (curvature: 1ZR)
  • the focal length of the laser light LB2 emitted from the plano-convex lens 152 becomes longer as the distance from the optical axis X increases, as shown in FIG. 16A. Therefore, when the laser beam LB2 reaches the incident surface S4 of the plano-convex lens 154, the direction of the light passing through the center tends to move away from the optical axis X as compared to the light passing through the periphery of the plano-convex lens 152. Becomes stronger. As a result, the brightness of light is higher in the periphery than in the vicinity of the center of the lens.
  • plano-convex lens 154 is opposite to the plano-convex lens 152, and the focal length becomes shorter as the distance from the optical axis X increases. Therefore, combining these two plano-convex lenses 152, 154 forms a telecentric optical system. Can do.
  • the light quantity distribution of the laser beam LB3 emitted from the telecentric optical system 150 having the plano-convex lenses 152 and 154 in parallel is increased in the distribution density in the peripheral portion with respect to the optical axis center.
  • the amount of light in the peripheral portion is increased from the central portion (optical axis center) of the laser light irradiation region.
  • FIG. 16B shows a ray diagram of the telecentric optical system 160 of the spherical lens system that is the base of the telecentric optical system 150 of the present embodiment that is an aspheric lens system.
  • the incident surface S2 ′ of the plano-convex lens 162 disposed on the incident side of the laser beam (LB1) is a spherical surface
  • the laser beam the output of the plano-convex lens 164 disposed on the exit side of the LB3 Therefore, in this telecentric optical system 160, the light quantity distribution of the laser beam LB3 ′ emitted from the emission surface is almost uniform with the optical axis central force also applied to the periphery as shown in FIG. 16B. Distribution.
  • the aspheric lens system (telecentric optical system 150) of the second embodiment can be understood from the comparison with the light amount distribution when the above spherical lens system (telecentric optical system 160) is used.
  • the light quantity distribution of the emitted laser light is The distribution density is increased, and the amount of light in the peripheral portion is increased from the center of the optical axis.
  • the light beam modulated by the DMD 36 passes through the microphone aperture lens array 128, so that even if the light amount in the peripheral portion with respect to the central portion of the optical axis is reduced, exposure is performed.
  • the surface is irradiated with a light beam that has been corrected so that the light quantity distribution is uniform, and an exposure apparatus equipped with the telecentric optical system 150 can perform high-accuracy image exposure.
  • the telecentricity of the laser light irradiated on the DMD 36 and the light modulated by the DMD 36 It is possible to achieve both the uniformity of the light amount distribution on the exposure surface of the beam.
  • this embodiment also uses an optical system composed of two pairs of plano-convex lenses 152 and 154 as means for correcting the light amount distribution.
  • Any light quantity distribution correcting means comprising an optical system can be realized with a simple configuration.
  • the amount of light in the peripheral portion of the laser light is increased using the telecentric optical system 150, a decrease in light use efficiency in exposure can be suppressed.
  • This also makes it possible to reduce the output of the laser light emitted from the fiber array light source 38, thereby extending the life of the fiber array light source 38 and contaminating the optical system with high-intensity light. It is also possible to suppress deterioration. Further, the maintenance frequency of the fiber array light source 38 and the optical system can be reduced, and the maintenance cost of the exposure apparatus can be reduced.
  • the curvature of field, astigmatism, distortion and the like of the projection lens constituting the imaging lens system have a problem that the telecentricity is lowered and the focus position accuracy of the exposure light is deteriorated. If multiple exposure is performed in order to eliminate this influence, there are problems such as a decrease in exposure speed and a decrease in image quality.
  • FIGS. 17 and 23 show a schematic configuration of an exposure head suitable for this method.
  • Examples of the method for correcting the focal position accuracy include light modulated by light modulation means. And a method of using focus adjusting means for adjusting the focus of the exposure light imaged on the exposed surface of the photosensitive layer, and a substantially rectangular region including the central portion of the imaging lens system. For example, a method of forming an image of light modulated by the light modulation means is preferable. Further, a method of moving the relative movement direction of the photosensitive layer (photosensitive material) toward the waviness direction of the photosensitive material is also preferable.
  • the imaging lens system 50 includes a first projection lens 51, a second projection lens 52, a microlens array 55, and an aperture array 59.
  • the two-dimensional pattern formed by being reflected by the micromirrors constituting the DMD 36 is transmitted through the first projection lens 51 and enlarged and imaged by a predetermined magnification (for example, three times).
  • the light beam La transmitted through the first projection lens 51 is individually condensed by each microlens 55a of the microlens array 55 arranged in the vicinity of the image forming position by the first projection lens 51.
  • the individually condensed light beams pass through the aperture 59a to form an image.
  • the two-dimensional pattern imaged through the microlens array 55 and the aperture array 59 is transmitted through the second projection lens 52 and further magnified to a predetermined magnification (eg, 1.67 times), and the wedge-shaped prism pattern is enlarged.
  • a predetermined magnification eg, 1.67 times
  • An image is formed on the photosensitive material 12 through 54.
  • the imaging lens system 50 is not necessarily configured to include the second projection lens 52.
  • the first projection lens 51 and the second projection lens 52 will be described in detail.
  • 18A and 18B are plan views showing the projection lens 300 constituting the first projection lens 51 and the second projection lens 52.
  • FIG. In order to improve the exposure performance of the exposure apparatus, a projection lens having high lens optical performance (suppression of field curvature, astigmatism, distortion, etc., high telecentricity) is required. However, an attempt to improve lens optical performance over the entire area of the projection lens leads to an increase in the cost of the lens, which makes it difficult to manufacture a large aperture lens. on the other hand
  • the lens optical performance in the region including the central portion of the projection lens is improved, and the central portion is further increased.
  • the two-dimensional pattern formed by DMD36 is transmitted through the included area to form an image.
  • the region 320 that is the peripheral region of the projection lens 300 is given a characteristic that the field curvature is large and the region 330 has a large distortion, and the distortion of the region including the central portion of the projection lens 300 is correspondingly increased. Make the lens optical performance high by reducing it.
  • the two-dimensional pattern formed by the DMD 36 is irradiated and transmitted through the region 310 of the projection lens 300, for example, as shown in FIG. A region including a characteristic having a large distortion is transmitted.
  • the two-dimensional pattern needs to be applied to the region 340 having good lens optical performance in the projection lens 300. Therefore, in order to select the region 340 with good lens optical performance of the projection lens 300 and irradiate the two-dimensional pattern, for example, the projection lens 300 is directed in the direction of arrow A shown in FIG. 18B around the optical axis of the light of the two-dimensional pattern. Rotate.
  • the region 340 with good lens optical performance and the region 310 irradiated with the two-dimensional pattern can be matched, and the two-dimensional pattern can be transmitted through the region 340 with good lens optical performance.
  • the lens optical performance is good, and the two-dimensional pattern is transmitted through the region and formed into an image, so that the image quality when the two-dimensional pattern is projected onto the photosensitive material 12 can be improved. .
  • the two-dimensional pattern formed by the DMD 36 in order to form an image of the light reflected from the DMD 36 in a partial area including the central portion of the projection lens is an area 310 shown in FIGS. 18A and 18B.
  • the length of the long side is almost rectangular longer than the length of the short side. Desirable to be a pattern.
  • the imaging lens system 50 can rotate about the optical axis of the light of the two-dimensional pattern. It has become. 19 is a schematic side cross-sectional view of the lens barrel 400 including the imaging lens system 50, and FIG. 19 is a plan view of the bottom of the lens barrel 400 in which the direction force of the arrow B in FIG. It is a top view.
  • the lens barrel 400 has a flange 410 on the side. A screw through hole 412 is formed in the flange 410 every ⁇ [°].
  • a female screw hole (not shown) corresponding to the screw through hole 412 is formed for each a [°], and the screw (not shown) is passed through the screw through hole 412 of the flange 410.
  • the flange 410 and the bracket 420 are fixed by screwing into the corresponding female screw holes of the bracket 420.
  • the lens barrel 400 can be fixed at an arbitrary angular position by rotating by a [°] around the optical axes of the first projection lens 51 and the second projection lens 52.
  • the screws may be threaded through all the screw through holes 412 of the screw through holes 412 and screwed into the corresponding female screw holes of the bracket 420.
  • a screw may be passed through two screw through holes 412 located on the diagonal line and screwed into corresponding female screw holes of the bracket 420.
  • the first projection lens 51 and the second projection lens 52 are also rotated. Then, while measuring the exposure performance such as the focal point and image quality of the two-dimensional pattern projected on the photosensitive material 12, the flange 410 and the bracket 420 are fixed at the rotational position showing the best exposure performance.
  • the first projection lens 51 and the second projection lens 52 are rotated by rotating the lens barrel 400 around the optical axis of the light of the two-dimensional pattern.
  • the region where the projection lens 52 constituting the projection lens 52 has good lens optical performance and the irradiation region of the two-dimensional pattern can be matched.
  • the first projection lens 51 and the second projection lens 52 may be configured to be independently rotatable for each projection lens.
  • the lens barrel 400 may be configured to be movable in the direction perpendicular to the optical axis of the two-dimensional pattern.
  • the projection lenses constituting the first projection lens 51 and the second projection lens 52 move independently in the direction perpendicular to the optical axis of the two-dimensional pattern. It may be configured as possible.
  • the two-dimensional pattern formed by the DMD 36 in order to form a two-dimensional pattern on a part of the region including the central portion of the projection lens in this way is a region 310 shown in Fig. 18B.
  • the long side length is a substantially rectangular pattern that is at least twice as long as the short side length.
  • the DMD 36 of the present embodiment drives and controls a part of the micromirrors 58 of the DMD 36 so that the length of the side is twice the length of the short side.
  • a long rectangular two-dimensional pattern is formed.
  • a micromirror 58 having 1024 pixels in the main scanning direction at the time of exposure, that is, the row direction, and 756 pixels in the sub-scanning direction at the time of exposure, that is, the column direction, is two-dimensionally arranged.
  • some of the micromirrors 58 eg, 240 pixels
  • the number of micromirrors 58 to be used among the micromirrors 58 arranged in the column direction is about 1Z2 to 1Z5, which is the number of the microphone opening mirrors 58 arranged in the row direction.
  • a micromirror occupying the center of the DMD36 may be used as in the region 80C shown in Fig. 20A, or the region 80T shown in Fig. 20B may be used.
  • a micro mirror occupying the vicinity of the end of the DMD 36 may be used.
  • the micromirror area to be used may be changed appropriately depending on the situation, for example, by using a micromirror area in which no defect has occurred. .
  • the length of the long side is substantially longer than the length of the short side.
  • a rectangular two-dimensional pattern can be formed, and the projection lens constituting the first projection lens 51 and the second projection lens 52 can be easily irradiated with the two-dimensional pattern only in an area having high lens optical performance. it can.
  • the data processing speed of the DMD 36 is proportional to the number of micromirrors 58 (number of pixels) to be controlled. Therefore, by using some of the micro-mirrors 58 arranged in the row direction, the data processing speed can be increased and the exposure speed can be increased.
  • shape by DMD36 By reducing the formed two-dimensional pattern, the expensive microlens array 55 can be miniaturized, so that the cost of the exposure apparatus can be reduced.
  • FIG. 21 is a side view showing the configuration of the wedge-shaped prism pair 54
  • FIG. 22 is a schematic perspective view showing the wedge-shaped prism pair 54.
  • the wedge-shaped prism pair 54 is a focus adjusting means for adjusting the focus when the two-dimensional pattern is imaged by changing the optical path length of the light of the two-dimensional pattern.
  • the wedge-shaped prism pair 54 includes wedge-shaped prisms 540A and 540B, base prism holders 541A and 541B for fixing the wedge-shaped prisms 540A and 540B, and slide bases 542A disposed at both ends of the base prism holder 541A.
  • a slide portion 545 including a slider 542B that moves on the slide base 542A, and a drive portion 546 that moves the slide portion 545.
  • a parallel flat plate having a transparent material force, such as glass or acrylic is aligned along a plane Hk that is inclined with respect to the parallel planes HI 1 and H22 of the parallel flat plate.
  • a pair of wedge prisms A and B obtained by cutting in this manner can be used as the wedge prisms 540A and 540B.
  • the wedge prisms 540A and 540B in FIG. 21 are fixed to the base prism holders 541A and 541B via an air layer 550 having a width t (for example, 10 [um]).
  • a linear slide is possible by combining the slide base 542A and the slider 542B, and the drive unit 546 is arranged so that the wedge prisms 540A and 540B are positioned relative to each other so that the width t of the air layer 550 does not change. Move relative to the direction (direction of arrow u in the figure).
  • the slide portion 545 By the movement of the slide portion 545, the thickness of the two-dimensional pattern of the wedge-shaped prism pair 54 in the optical axis direction (thickness obtained by removing the width t of the air layer 550 from the thickness of the plane parallel plate) is changed. In other words, the optical path length of the light forming the two-dimensional pattern is changed by the wedge-shaped prism pair 54.
  • the optical path length of the light of the two-dimensional pattern can be easily adjusted. Therefore, as compared with the conventional case, the focus adjustment when the two-dimensional pattern formed by the second projection lens 52 is formed on the photosensitive material 12 can be performed easily and in a short time.
  • a wedge-shaped prism pair 54 is disposed between the microlens array 55 and the second projection lens 52, and the optical path length of the light of the two-dimensional pattern is changed. You can adjust the focus of the 2D pattern.
  • the focus adjustment is not limited to this, and the focus adjustment is performed without changing the position of the projection lens constituting the imaging lens system 50.
  • Any focus adjusting means with high beam position accuracy may be used.
  • the microlens array 55 is moved in the focal direction (in the direction of arrow X in the figure) using the piezo element 600 to adjust the focus. You may do it.
  • the piezo element 600 it is possible to perform minute movement in the focus direction while suppressing displacement in the direction perpendicular to the focus direction of the microlens array 55, so that focus can be maintained while maintaining stable beam position accuracy. Adjustments can be made.
  • FIG. 26B is a perspective view schematically showing the positional relationship between the photosensitive material 12 and the DMD 36 shown in FIG. 26A. Note that, as shown in FIG. 2, the exposure apparatus 10 is described as having ten exposure heads 30 having DMDs 36. In FIG. 26A and FIG. 26B, the drawing is illustrated by focusing on only one DMD 36. ,explain.
  • an exposure area 81 is an exposure area when a two-dimensional pattern is formed using all the micromirrors 58 of the DMD 36, and the exposure area 81T is 2 using the micromirror 58 that occupies the area 80T in the DMD81.
  • FIG. 26B is an enlarged side view showing a portion surrounded by a broken-line frame P in FIG. 26A.
  • FIG. 26B when a two-dimensional pattern is formed using all the micromirrors 58 of the DMD 36, the maximum depth difference with respect to the photosensitive material 12 in the exposure area 81 (the surface of the photosensitive material 12 in the exposure area 81). The maximum height difference is d2.
  • the micromirror 58 occupying the region 80T is used in the DMD 36, the maximum depth difference with respect to the photosensitive material 12 in the exposure area 81T is dl. As shown in FIG.
  • the focal position of the two-dimensional pattern can be adjusted to a more appropriate position.
  • the micromirror 58 constituting the DMD 36 when a part of the micromirrors 58 arranged in the column direction is used to form a substantially rectangular two-dimensional pattern, By performing exposure with the short side direction of the two-dimensional pattern directed toward the waviness direction of the photosensitive material 12, the degree of waviness of the photosensitive material 12 in the exposure area 81T can be reduced. For this reason, the focal position of the two-dimensional pattern can be adjusted to an appropriate position, and the focal depth of the exposure apparatus 10 can be apparently made larger than that of the conventional exposure apparatus. Therefore, the exposure image quality can be improved.
  • the exposure head 30 is actually attached to the scanner 24 so that the pixel column direction of the DMD 36 forms a predetermined inclination angle with the scanning direction. Therefore, the exposure area 32 (corresponding to the exposure area 81T in FIGS. 26A and 26B) by each exposure head 30 is a rectangular area inclined with respect to the scanning direction.
  • the short side direction of the exposure area 81T and the waviness direction of the photosensitive material 12 are perfectly matched. Even with the above-mentioned predetermined inclination angle, the short side direction of the exposure area 81T is more directed in the waviness direction of the photosensitive material 12 than the long side direction.
  • the distortion of the surface of each picture element portion of the spatial light modulator has the problem of distorting the light beam at the condensing position, and is particularly noticeable when the DMD is used as a spatial light modulator. There is a problem that a high-definition exposure pattern is not formed.
  • the distortion of the DMD projection surface is corrected in the microlens array that converges the light from the DMD.
  • each microlens of the microlens array has a characteristic of correcting aberration due to distortion of the surface of the picture element portion.
  • a microlens having an aspherical surface a microlens having a refractive index distribution, and a microlens having a lens opening shape without incident light from the peripheral portion.
  • the exposure light correction method using an optical system other than those described above may be used in combination with other optical systems that are appropriately selected from known optical systems that are not particularly limited.
  • the exposure light correction method includes a pair of combined lenses.
  • a light quantity distribution correcting optical system is exemplified.
  • the light quantity distribution correcting optical system changes the light flux width at each exit position so that the ratio of the light flux width in the peripheral portion to the light flux width in the central portion close to the optical axis is smaller on the exit side than on the entrance side.
  • the light amount distribution on the irradiated surface is corrected so as to be substantially uniform.
  • Examples of the light quantity distribution correcting optical system include the means described in paragraph numbers 0089 to 0105 of JP-A-2005-258431.
  • the light modulation means further includes a pattern signal generation means for generating a control signal based on the pattern information to be formed, and the light emitted from the light irradiation means is converted into a control signal generated by the pattern signal generation means. It is preferable to modulate accordingly.
  • gray scaling can be performed in selecting a pixel part to be used in the light modulation means and forming a dew pattern.
  • the modulation speed per line is determined in proportion to the number of pixels used, so only less than n pixels arranged in a continuous manner. Using this increases the modulation speed per line.
  • Examples of means capable of performing the high-speed modulation include means described in paragraph numbers 0023 to 0027 of JP-A-2005-258431.
  • the modulation per line is compared with the case of driving all the micromirror arrays. Increases speed.
  • the influence of exposure light distortion caused by the various lens systems constituting the exposure head can be equalized by the effect of offset by selecting a micromirror to be used. Furthermore, resolution variations and density irregularities caused by deviations in the mounting position and mounting angle of the exposure head can also be smoothed by selecting the micromirrors to be used and the effect of filling by N double exposure.
  • an exposure head is used in which the column direction of the picture element portions is arranged at a predetermined set inclination angle ⁇ with respect to the scanning direction.
  • the exposure head is controlled by the used pixel part control means.
  • the exposure unit is moved relative to the photosensitive layer in the scanning direction by controlling the rendering unit so that only the rendering unit designated by the used rendering unit designation unit is involved in exposure. The method of exposing by making it preferable is mentioned.
  • the N-fold exposure means that the entire surface of the exposed surface on the photosensitive layer is Exposure in which a straight line parallel to the scanning direction of the exposure head intersects with N light beams irradiated onto the exposed surface.
  • the N in the N-exposure is a natural number of 2 or more, and can be appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation.
  • a natural number of 3 or more is preferable, and a natural number of 3 or more and 7 or less is more preferable. preferable.
  • the used pixel part specifying means includes a light spot position detecting means for detecting the position of a light spot as a pixel unit on the exposed surface, and a detection result by the light spot position detecting means. It is preferable to have at least a pixel part selection means for selecting a pixel part to be used for realizing N double exposure.
  • the set tilt angle ⁇ in the column direction of the pixel part (micromirror 58) with respect to the scanning direction of the exposure head 30 can be used as long as there is no mounting angle error of the exposure head 30 etc. From the angle ⁇ , which is exactly double exposure using a 1024 column x 256 row pixel part
  • the ideal also uses a slightly larger angle.
  • This angle ⁇ is the number of N exposures N, the number of usable micromirrors 58 in the row direction s
  • the angle ⁇ is about 0.45 degrees according to the equation 3. Therefore, the set tilt angle ⁇ is, for example, 0.5 ideal
  • the exposure apparatus 10 is initially adjusted so that the mounting angle of each exposure head 30, that is, each DMD 36, is close to the set inclination angle ⁇ within the adjustable range.
  • FIG. 31 shows an example of unevenness in the pattern on the exposure surface due to the effect of the mounting angle error of one exposure head 30 and pattern distortion in the exposure apparatus 10 initially adjusted as described above.
  • FIG. In the following drawings and description, the light spot as the pixel unit generated by each pixel part (micromirror) and constituting the exposure area on the exposed surface! 3 ⁇ 4:
  • the light spot in the n-th column is denoted as c (n)
  • the light spot in the m-th row and the n-th column is denoted as P (m, n).
  • FIG. 31 shows a pattern of light spots from the usable micromirror 58 projected onto the exposed surface of the photosensitive layer 12 with the stage 14 being stationary, and the lower part. Shows the state of the exposure pattern formed on the exposed surface when continuous exposure is performed by moving the stage 14 in such a state that the pattern of light spots as shown in the upper part appears. Is.
  • FIG. 31 for convenience of explanation, the exposure pattern of the odd-numbered columns of the usable micromirrors 58 and the exposure pattern of the even-numbered columns are shown separately. However, the actual exposure patterns on the exposed surface are shown in FIG. It is a superposition of two exposure patterns.
  • the set inclination angle 0 is slightly larger than the angle 0 described above.
  • FIG. 31 is an example of pattern distortion appearing on the exposure surface, and “angular distortion” is generated in which the inclination angle of each pixel column projected on the exposure surface is not uniform.
  • the causes of such angular distortion include various optical system differences and misalignment between the DMD 36 and the exposure surface, and distortion of the DMD 36 itself and micromirror placement errors.
  • the angular distortion appearing in the example of FIG. 31 is a distortion in which the tilt angle with respect to the scanning direction is smaller in the left column of the figure and larger in the right column of the figure.
  • the overexposed area is smaller on the exposed surface shown on the left side of the figure and larger on the exposed surface shown on the right side of the figure.
  • the slit 28 and the photodetector are used as the light spot position detecting means.
  • the actual inclination angle ⁇ ′ is specified for each exposure head 30, and the arithmetic unit connected to the photodetector is used as the pixel part selection unit based on the actual inclination angle ⁇ ′.
  • a process of selecting a micromirror to be used for actual exposure is performed. Based on at least two light spot positions detected by the light spot position detecting means until the actual tilt angle ⁇ , the light spot column direction on the surface to be exposed and the exposure head when the exposure head is tilted. It is specified by the angle formed by the scanning direction.
  • FIG. 32 is a top view showing the positional relationship between the exposure area 32 by one DMD 36 and the corresponding slit 28.
  • the size of the slit 28 is set to sufficiently cover the width of the exposure area 32.
  • the angle formed by the 512-th light spot array positioned substantially at the center of the exposure area 32 and the scanning direction of the exposure head 30 is measured as the actual inclination angle ⁇ ′.
  • the angle formed by the head scanning direction is specified as the actual tilt angle ⁇ '.
  • Fig. 33 is a top view illustrating a method for detecting the position of the light spot P (256, 512).
  • the stage 14 is slowly moved to relatively move the slit 28 along the Y-axis direction, and the light spot P (256, 512) is
  • the slit 28 is positioned at an arbitrary position between the upstream slit 28a and the downstream slit 28b.
  • the value of this coordinate (XO, YO) is determined and recorded by the movement distance of the stage 14 to the position indicated by the drive signal given to the stage 14 and the known X-direction position force of the slit 28.
  • the stage 14 is moved, and the slit 28 is relatively moved along the Y axis to the right in FIG. Then, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 33, the stage 14 is stopped when the light at the light spot P (256, 512) passes through the left slit 28b and is detected by the photodetector.
  • the coordinates (XO, Y1) of the intersection of the slit 28a and the slit 28b at this time are recorded as the position of the light spot P (256, 512).
  • the stage 14 is moved in the opposite direction, and the slit 28 is relatively moved along the Y axis to the left in FIG. Then, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 33, the stage 14 is stopped when the light at the light spot P (256, 512) passes through the right slit 28a and is detected by the photodetector.
  • the coordinates (XO, Y2) of the intersection of the slit 28a and the slit 28b at this time are recorded as the position of the light spot P (256, 512).
  • the coordinates indicating the position of P (l, 512) are also determined, and the inclination angle formed by the straight line connecting the coordinates and the scanning direction of the exposure head 30 is derived, and this is the actual inclination angle. It is specified as ⁇ .
  • a natural number T is derived that is closest to the value t satisfying the above relationship, and the micromirrors in the 1st to Tth rows on the DMD 36 are selected as the micromirrors that are actually used during the main exposure.
  • a micromirror that minimizes the total area of the overexposed area and the underexposed area for the ideal double exposure is actually realized. It can be selected as a micromirror to be used for.
  • the smallest natural number equal to or greater than the value t may be derived.
  • a micromirror that minimizes the area of the overexposed area and produces an insufficient exposure area for ideal double exposure. Can be selected as the actual micromirror to be used.
  • a micromirror that minimizes the area of the underexposed area and does not produce an overexposed area with respect to the ideal double exposure It can be selected as a micromirror to be actually used.
  • FIG. 34 shows unevenness on the exposure surface shown in FIG. 31 in the exposure performed using only the light spot generated by the micromirror selected as the micromirror actually used as described above. It is explanatory drawing which showed how it might be improved.
  • T 253 is derived as the natural number T and the micromirror on the 253rd line is selected as the first line force.
  • the force used to select the 254th line force is also sent to the micromirrors on the 256th line by the above-mentioned pixel part control means to send a signal for setting the angle to the always-off state.
  • the tilt angle of the light spot array on the exposed surface is near the center (c (512 in the figure)) due to the angular distortion. It is smaller than the angle of inclination of the ray train in the area of). Therefore, the exposure using only the micromirrors selected based on the actual tilt angle ⁇ ⁇ measured with c (512) as the reference is ideal for both the even pattern exposure pattern and the odd pattern exposure pattern. A slight under-exposure area will occur for double exposure.
  • the overexposed areas are complemented to each other, and the density unevenness due to the angular distortion is double-exposed.
  • the effect of offsetting can be minimized.
  • the actual inclination angle ⁇ ′ of the 512th ray array is measured, and the actual inclination angle ⁇ is used to derive the equation (4).
  • the micromirror 58 to be used is selected based on T.
  • the actual inclination angle ⁇ ′ the column direction (light spot column) of a plurality of pixel portions and the scanning direction of the exposure head are used.
  • a plurality of actual tilt angles are respectively measured, and any one of the average value, median value, maximum value, and minimum value is specified as an actual tilt angle ⁇ '.
  • the average value or the median value is set to the actual inclination angle ⁇ ′, it is possible to realize exposure with a good balance between an overexposed area and an underexposed area with respect to an ideal N-fold exposure. For example, the total area of overexposed areas and underexposed areas is minimized, and the number of pixel units (number of light spots) in overexposed areas and underexposed areas It is possible to achieve an exposure that makes the number of pixel units (number of light spots) equal to the maximum number of pixels. It is possible to achieve exposure that places more importance on eliminating excessive regions, for example, to achieve exposure that minimizes the area of underexposed regions and prevents overexposed regions. Is possible.
  • the minimum value is the actual inclination angle ⁇ ′, it is possible to realize exposure that places more emphasis on the exclusion of areas that are insufficient for the ideal N double exposure. Thus, it is possible to realize an exposure that minimizes the area of the region and prevents an underexposed region from occurring.
  • the identification of the actual inclination angle ⁇ is not limited to the method based on the positions of at least two light spots in the same pixel part row (light spot row).
  • the angle obtained from the position of one or more light spots in the same pixel part sequence c (n) and the position of one or more light spots in a row in the vicinity of c (n) may be specified.
  • one light spot position in c (n) and one or a plurality of light spot positions included in a light spot row on the straight line and in the vicinity along the scanning direction of the exposure head are detected.
  • the actual inclination angle ⁇ ′ can be obtained from these positional information.
  • the angle obtained based on the position of at least two light spots in the light spot array in the vicinity of the c (n) line is obtained.
  • the actual inclination angle ⁇ ′ may be specified.
  • This embodiment (2) is a case where the exposure apparatus 10 performs double exposure on the photosensitive layer 12.
  • two exposure heads for example, exposure heads 30 and 30 as an example
  • two exposure heads in a joint area between the heads, which are overlapping exposure areas on the exposed surface formed by a plurality of exposure heads 30.
  • each exposure head 30 that is, each DMD 36
  • the set tilt angle ⁇ of each exposure head 30, that is, each DMD 36 can be used as long as there is no mounting angle error of the exposure head 30 and can be used. Assume that the angle ⁇ is exactly double exposure using the micromirror 58.
  • This angle ⁇ is obtained from the above equations 1 to 3 in the same manner as in the above embodiment (1).
  • FIG. 35 shows an ideal state of the relative positions of the two exposure heads (for example, exposure heads 30 and 30) in the X-axis direction in the exposure apparatus 10 initially adjusted as described above.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of density unevenness that occurs in a pattern on an exposed surface due to the influence of the deviation of the image. Deviations in the relative position of each exposure head in the X-axis direction can occur because it is difficult to fine-tune the relative position between exposure heads.
  • FIG. 35 The upper part of FIG. 35 is a micromirror 58 that can be used for the DMD 36 of the exposure heads 30 and 30 that is projected onto the exposed surface of the photosensitive layer 12 while the stage 14 is stationary.
  • FIG. 35 shows the exposure pattern formed on the exposed surface when the stage 14 is moved and continuous exposure is performed with the light spot group pattern as shown in the upper part appearing.
  • every other column exposure pattern of the micromirrors 58 that can be used is divided into an exposure pattern based on the pixel column group A and an exposure pattern based on the pixel column group B.
  • the actual exposure pattern on the exposed surface is a superposition of these two exposure patterns.
  • the light spot position detection is performed. Using a set of slit 28 and photodetector as means, exposure head 30 and 30 force
  • the light spots constituting the head-to-head connecting region formed on the exposed surface The position (coordinates) of some of them is detected. Based on the position (coordinates), processing for selecting a micromirror to be used in actual exposure is performed using an arithmetic unit connected to the photodetector as the pixel part selection means.
  • FIG. 36 shows the positional relationship between exposure areas 32 and 32 similar to FIG. 35 and the corresponding slit 28.
  • the size is sufficient to cover the connecting area between the heads formed on the exposure surface.
  • Figure 37 shows an example of detecting the position of light spot P (256, 1024) in exposure area 32.
  • the stage 14 is slowly moved to relatively move the slit 28 along the Y-axis direction, and the light spot P (256, 1024) is upstream.
  • the slit 28 is positioned at an arbitrary position between the slit 28a on the side and the slit 28b on the downstream side.
  • the coordinates of the intersection of the slit 28a and the slit 28b are (XO, Y0).
  • the value of this coordinate (XO, Y0) is determined and recorded by the movement distance of the stage 14 to the above position indicated by the drive signal given to the stage 14 and the known X-direction position force of the slit 28.
  • the stage 14 is moved, and the slit 28 is relatively moved along the Y axis to the right in FIG. Then, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 37, the stage 14 is stopped when the light at the light spot P (256, 1024) passes through the left slit 28b and is detected by the photodetector.
  • the coordinates (XO, Y1) of the intersection of the slit 28a and the slit 28b at this time are recorded as the position of the light spot P (256, 1024).
  • the stage 14 is moved in the opposite direction, and the slit 28 is relatively moved along the Y axis to the left in FIG. Then, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 37, the stage 14 is stopped when the light at the light spot P (256, 1024) passes through the right slit 28a and is detected by the photodetector.
  • the coordinates (XO, Y2) of the intersection of the slit 28a and the slit 28b at this time are recorded as the light spot P (256, 1024).
  • Detection is performed by a combination of a slit 28 and a photodetector as a position detection means. Next, exposure area 32
  • each light spot on the light spot line r (256) of the 256th line of 21 is detected in order of ⁇ (256, 1024), P (256, 10 23) ... X coordinate greater than 32 light spots P (256, 1)
  • the micromirror to be used is identified as a micromirror (unused pixel part) that is not used during the main exposure.
  • the detection operation ends.
  • the 1021th line force in the exposure area 32 corresponding to the portion 70 covered by the oblique line is also the light spot constituting the 1024th line.
  • the micromirror force corresponding to is specified as a micromirror that is not used during the main exposure.
  • the positions of the light spots that make up the rightmost 1020th column are represented by P (l , 1020)
  • the force is also detected in order as P (l, 1020), P (2, 1020) ..., and light spot P indicating an X coordinate larger than light spot P (256, 2) in exposure area 32 (m, 1020)
  • an exposure area 32 Thereafter, in an arithmetic unit connected to the photodetector, an exposure area 32
  • the X coordinate of the light spot P (m, 1020) in the exposure area 32 is compared with the exposure area 3
  • Micromirrors with a force corresponding to P are not used during the main exposure. Identified as one.
  • the X coordinate of the light spot P (m–1, 1020) in the exposure area 32 is the light in the exposure area 32.
  • the position of the light spot P (256, N-1) in the exposure area 32 that is, the position of the light spot P (256, 1), and the exposure
  • micromirrors corresponding to the light spots that form the shaded area 72 in FIG. 38 are added as micromirrors that are not used during actual exposure. These micromirrors are always signaled to set their micromirror angle to the off-state angle, and these micromirrors are essentially not used for exposure.
  • the X coordinate of the light spot P (256, 2) of the exposure area 32 and the exposure area are determined when specifying the light spot that constitutes the shaded area 72 in FIG. 32 of
  • micromirror May be specified as a micromirror that is not used during the main exposure.
  • a micromirror that minimizes the area of the overexposed region with respect to the ideal double exposure and does not generate an underexposed region in the connecting region between the heads. It can be selected as a micromirror to be actually used.
  • the light spot P (l, 1020) force in the exposure area 32 corresponds to P (m— 1, 1020).
  • the number of pixel units (the number of light spots) in an area that is overexposed with respect to an ideal double drawing and the number of pixel units (the number of light spots) in an area that is underexposed are: It is good also as selecting the micromirror actually used so that it may become equal.
  • the resolution caused by the relative position shift in the X-axis direction of the plurality of exposure heads is possible to reduce non-uniformity and density unevenness and achieve ideal N double exposure.
  • This embodiment (3) is a case where the exposure apparatus 10 performs double exposure on the photosensitive layer 12.
  • two exposure heads for example, exposure heads 30 and 30 as an example
  • two exposure heads in a joint area between the heads, which are overlapping exposure areas on the exposed surface formed by a plurality of exposure heads 30.
  • each exposure head 30 that is, each DMD 36, does not include an error in the mounting angle of the exposure head 30!
  • a usable 1024 column x 256 row pixel part Using the (Mic mouth mirror 58), take an angle that is slightly larger than the angle ⁇ for double exposure.
  • This angle ⁇ is obtained in the same manner as in the above embodiment (1) using the above equations 1-3.
  • the exposure apparatus 10 is initially adjusted so that the mounting angle of each exposure head 30, that is, each DMD 36 is close to the set inclination angle ⁇ within the adjustable range.
  • each exposure head 30, that is, each DMD 36 is initially adjusted as described above.
  • two exposure heads for example, the exposure heads 30 and 30 are arranged.
  • phase of the exposure heads 30 and 30 in the X-axis direction is the same as the example of FIG.
  • the exposure area other than the overlapping exposure area on the coordinate axis perpendicular to the scanning direction of the exposure head on the exposed surface In this area, both of the exposure patterns of every other light spot group (pixel array groups A and B) and the pixel that is an overlapped exposure region on the exposed surface formed by a plurality of pixel part rows.
  • a region 76 is formed which is overexposed than the ideal double exposure state, and this causes further density unevenness.
  • Use pixel selection processing is performed to reduce density unevenness due to the influence of the angle difference. Specifically, a set of the slit 28 and the photodetector is used as the light spot position detecting means, and the actual inclination angle ⁇ ′ is specified for each of the exposure heads 30 and 30, and the actual inclination angle is determined.
  • processing for selecting a micromirror used for actual exposure is performed using an arithmetic unit connected to a photodetector as the pixel portion selection means.
  • the actual inclination angle ⁇ ′ is specified by the light spot P (l,
  • the arithmetic device connected to the photodetector using the actual inclination angle ⁇ ′ thus specified is similar to the arithmetic device in the above-described embodiment (1), as shown in the following equation 4
  • the natural number T that is closest to the value t that satisfies this relationship is assigned to each of the exposure heads 30 and 30.
  • the (T + 1) line force on the DMD 36 is also identified as a micromirror that is not used for the main exposure.
  • the micromirror force corresponding to the light spots constituting the portions 78 and 80 covered with diagonal lines in FIG. 40 is identified as a micromirror that is not used in the main exposure.
  • the micromirror force corresponding to the light spots constituting the portions 78 and 80 covered with diagonal lines in FIG. 40 is identified as a micromirror that is not used in the main exposure.
  • the total area of the overexposed and underexposed areas with respect to the ideal double exposure can be minimized.
  • the smallest natural number equal to or greater than the value t may be derived. In that case, to multiple exposures in exposure areas 32 and 32
  • exposure areas 32 and 32 overlapped exposure areas on the exposed surface formed by multiple exposure heads.
  • the area of the underexposed region is minimized with respect to the ideal double exposure, and an overexposed region is not generated. it can.
  • the number of pixel units in the overexposed area for the ideal double exposure in each area other than the joint area between the heads, which is the overlapping exposure area on the exposed surface formed by multiple exposure heads It is also possible to specify a micromirror that is not used during the main exposure so that the number of pixel units (number of light spots) in the underexposed area is equal to the number of light spots!
  • the pixel unit control means sends a signal for setting the angle of the always-off state, and these microphone mirrors substantially Not involved in exposure.
  • the relative position shifts in the X-axis direction of the plurality of exposure heads and each exposure It is possible to realize ideal N double exposure by reducing the variation in resolution and density unevenness due to the mounting angle error of the head and the relative mounting angle error between the exposure heads.
  • a set of the slit 28 and the single cell type photodetector is used as a means for detecting the position of the light spot on the surface to be exposed.
  • the force that was used is not limited to this, V, or any other form can be used.
  • a two-dimensional detector can be used.
  • the actual inclination angle ⁇ ′ is obtained from the position detection result of the light spot on the exposed surface by the combination of the slit 28 and the photodetector, and the actual inclination angle is obtained.
  • a micromirror to be used is selected based on ⁇ ⁇
  • a usable micromirror may be selected without going through the derivation of the actual inclination angle ⁇ ′.
  • the reference exposure using all available micromirrors is performed, and the micromirror used by the operator is manually specified by checking the resolution and density unevenness by visual observation of the reference exposure result. It is included in the scope of the present invention.
  • magnification distortion that reaches the exposure area 32 on the exposure surface with different light power from each micromirror 58 on the DMD 36.
  • FIG. 41B there is a beam power distortion from each micromirror 58 on the DMD 36 and a beam diameter distortion that reaches the exposure area 32 on the exposure surface with a different beam diameter.
  • magnification distortion and beam diameter distortion are mainly caused by various aberrations and alignment deviation of the optical system between the DMD 36 and the exposure surface.
  • the exposure area 32 on the exposure surface with a different light amount from each micromirror 58 on the DMD 36 there is a form of light amount distortion that reaches the exposure area 32 on the exposure surface with a different light amount from each micromirror 58 on the DMD 36.
  • This light distortion is caused by various aberrations and misalignment, the position dependence of the transmittance of the optical element between the DMD 36 and the exposure surface (for example, the single lens 52 and 54 in FIGS. 5A and 5B), DM This is caused by unevenness in the amount of light due to D36 itself.
  • These forms of pattern distortion also cause unevenness in resolution and density in the pattern formed on the exposed surface.
  • the residual elements of the pattern distortion in these forms are also the above-mentioned angular distortion. Similar to the residual elements, it can be leveled by the effect of double exposure.
  • the result of the reference exposure by the reference exposure means is output as a sample, and the output reference exposure result is subjected to analysis such as confirmation of resolution variation and density unevenness and estimation of the actual inclination angle.
  • the analysis of the result of the reference exposure is a visual analysis by the operator.
  • FIG. 42A and FIG. 42B are explanatory diagrams showing an example of a form in which reference exposure is performed using only (N-1) rows of micromirrors using a single exposure head.
  • a microphone aperture mirror other than the micromirror corresponding to the light spot array shown by hatching in FIG. 42B is designated as actually used in the main exposure among the micromirrors constituting the odd light spot array. Is done.
  • a separate reference exposure may be performed in the same manner to specify a micromirror to be used during the main exposure, or the same pattern as that for odd-numbered light spot arrays may be applied. Good.
  • FIG. 43 is an explanatory diagram showing an example of a form in which reference exposure is performed using a plurality of (N-1) rows of micromirrors using a plurality of exposure heads.
  • N 2
  • the micromirrors corresponding to the odd-numbered light spot columns of two adjacent exposure heads (for example, exposure heads 30 and 30) in the X-axis direction are used.
  • Illumination exposure is performed, and a reference exposure result is output as a sample. Based on the output result of the reference exposure, it is possible to check the variation in resolution and density unevenness in the area other than the head-to-head connection area formed on the exposed surface by the two exposure heads, and estimate the actual inclination angle.
  • the micromirror to be used at the time of the main exposure can be designated.
  • the micromirror force other than the micromirror corresponding to the light spot array in the area 86 shown shaded in FIG. 43 and the shaded area 88 in the micromirrors constituting the light spots in the odd-numbered rows during the main exposure Designated as actually used.
  • a separate reference exposure may be performed in the same manner, and the micromirror used for the main exposure may be designated, or the same pattern as that for the odd-numbered pixel lines may be applied. .
  • FIG. 44A and FIG. 44B are examples of a mode in which reference exposure is performed using a single exposure head and using only micromirror groups constituting adjacent rows corresponding to IZN rows of the total number of light spot rows. It is explanatory drawing shown.
  • a microphone aperture mirror other than the micromirror corresponding to the light spot group indicated by hatching in FIG. 44B is actually used during the main exposure in the micromirrors in the first row to the 128th row.
  • a separate reference exposure may be performed in the same manner, and the micromirror to be used during the main exposure may be designated, or the first to 128th lines may be designated. You can apply the same pattern as for the micromirror.
  • micromirror By specifying the micromirror to be used during the main exposure in this way, it is possible to achieve a state close to an ideal double exposure in the main exposure using the entire micromirror.
  • Fig. 45 shows the use of multiple exposure heads, and the two adjacent exposure heads in the X-axis direction (for example, exposure heads 30 and 30) correspond to 1ZN rows of the total number of light spots.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a form in which reference exposure is performed using only micromirror groups constituting adjacent rows.
  • the reference exposure result output from the sample Based on the reference exposure result output from the sample, resolution variation and density unevenness in an area other than the joint area between the heads formed on the exposed surface by the two exposure heads.
  • the micro-mirror to be used during the main exposure can be specified so that the main exposure can be realized with the minimum possible.
  • the micro-mirror force other than the micro-mirror corresponding to the light spot array in the area 90 shown shaded in FIG. 45 and the area 92 shown by shading is the main exposure in the micro-mirrors in the first to 128th rows. Designated as actually used at the time.
  • a separate reference exposure may be performed in the same manner to specify the micromirror to be used for the main exposure, and the first to 128th lines are designated. The same pattern as that of the micromirror may be applied.
  • micromirror By specifying the micromirror to be used during the main exposure in this way, a state close to ideal double exposure is realized in areas other than the joint area between the heads formed on the exposed surface by the two exposure heads. it can.
  • the power described in the case where the main exposure is double exposure is not limited to this, and any multiple exposure over double exposure is possible. It is good.
  • the triple exposure power is set to approximately seven exposures, it is possible to achieve exposure with high resolution and reduced resolution variation and density unevenness.
  • the size of the predetermined portion of the two-dimensional pattern represented by the image data matches the size of the corresponding portion that can be realized by the selected use pixel. It is preferable that a mechanism for converting image data is provided. By converting the image data in this way, it is possible to form a high-definition pattern on the exposure surface according to the desired two-dimensional pattern.
  • FIG. 46 shows the configuration of each exposure head 24a-24j shown in FIG.
  • the exposure heads 24a to 24j are arranged in a staggered manner in two rows in a direction orthogonal to the scanning direction of the sheet film F (photosensitive material 12) (moving direction of the moving stage 14).
  • the DMD 36 incorporated in each of the exposure heads 24a to 24j is set in a state tilted by a predetermined angle with respect to the running direction that achieves high resolution. That is, by inclining the DMD 36 with respect to the scanning direction of the sheet film F (photosensitive material 12), the interval with respect to the direction perpendicular to the scanning direction of the microphone mirror constituting the DMD 36 is narrowed.
  • the resolution in the direction orthogonal to the scanning direction can be increased.
  • the exposure areas 58a to 58j by the exposure heads 24a to 24j are set so as to overlap in a direction orthogonal to the scanning direction so that a joint between the exposure heads 24a to 24j does not occur.
  • FIG. 49 is a block diagram showing the principal components of the control circuit of exposure apparatus 10 shown in FIG.
  • a control unit 42 that controls the exposure apparatus 10 includes a synchronization signal generation unit 64 that generates a synchronization signal based on the position data of the moving stage 14 detected by the encoder 62, and a generated synchronization signal.
  • An exposure stage drive unit 66 that moves the moving stage 14 in the scanning direction, a drawing data storage unit 68 that stores drawing data of an image drawn on the sheet film F (photosensitive material 12), and a synchronization signal and drawing data.
  • a DMD modulation unit 70 that modulates and controls DMD SRAM cells and drives micromirrors is provided.
  • control unit 42 adjusts the synchronization signal generated by the synchronization signal generating unit 64.
  • the frequency changing unit 72 draws timing changing unit
  • the phase difference changing unit 74 phase difference changing unit
  • the moving speed change Part 75 moving speed changing means
  • the frequency changing unit 72 changes the frequency for determining the timing of on / off control with respect to the scanning direction of the micromirrors constituting the DMD, supplies the same to the synchronization signal generating unit 64, and draws on the sheet film F (photosensitive material 12).
  • the interval in the scanning direction of the pixels to be adjusted is adjusted.
  • the phase difference changing unit 74 changes the phase difference of the on / off control timings of the micromirrors 40 arranged adjacent to each other in the direction substantially orthogonal to the scanning direction, and supplies the phase difference to the synchronization signal generating unit 64 to generate the sheet film F (photosensitive film).
  • the phase difference with respect to the scanning direction of the pixel drawn on the material 12) is adjusted.
  • the moving speed changing unit 75 changes the moving speed of the moving stage 14 to change the synchronization signal generating unit 64. To adjust the moving speed of the moving stage 14.
  • control unit 42 can be provided with an exposure head rotation driving unit 76 (drawing pixel group rotating unit) and an optical magnification changing unit 78 (drawing magnification changing unit) as necessary.
  • the exposure head rotation drive unit 76 rotates the exposure heads 24a to 24j by a predetermined angle around the optical axis of the laser beam L and tilts the pixel array formed on the sheet film F (photosensitive material 12) with respect to the running direction. Adjust. The tilt angle of the pixel array may be adjusted by rotating some of the optical members of the exposure heads 24a to 24j.
  • the optical magnification changing unit 78 controls the zoom optical system 79 constituted by the second imaging optical lenses 50 and 52 of the exposure heads 24a to 24j to change the optical magnification, and the adjacent film mirror F ( The arrangement pitch of pixels formed on the photosensitive material 12) or the drawing pitch by the same micromirror is adjusted.
  • the exposure apparatus 10 of the present embodiment is basically configured as described above. Next,
  • control unit 42 drives the exposure stage drive unit 66, and moves the moving stage 14 along the guide rail 20 of the surface plate 14 in one direction. Move to.
  • the camera 26 reads the alignment mark recorded at a predetermined position of the photosensitive material 12).
  • the control unit 42 calculates position correction data for the sheet film F based on the read alignment mark position data.
  • control unit 42 moves the moving stage 14 in the other direction, and the scanner 26 starts image exposure recording on the sheet film F (photosensitive material 12).
  • the laser beam L output from the light source unit 28 is introduced into each of the exposure heads 24 a to 24 j via the optical fiber 30.
  • the introduced laser beam L enters the DMD 36 from the rod lens 32 through the reflection mirror 34.
  • the drawing data read from the drawing data storage unit 68 and corrected by the position correction data is synchronized with the synchronization signal supplied from the synchronization signal generation unit 64 in the DMD modulation unit 70.
  • the signal is modulated at a timing according to the signal and supplied to the DMD 36.
  • the micromirrors constituting the DMD 36 are on / off controlled at a timing according to the synchronization signal according to the drawing data.
  • the laser beam L selectively reflected in the desired direction by the micromirrors 40 constituting the DMD 36 is expanded by the first imaging optical lenses 44 and 46, and then It is adjusted to a predetermined diameter via the micro aperture array 54, the micro lens array 48, and the micro aperture array 56, and then adjusted to the predetermined magnification by the second imaging optical lenses 50 and 52 constituting the optical magnification changing unit 78. Then, it is guided to the photosensitive material 12.
  • the moving stage 14 moves, and the sheet film F (photosensitive material 12) is desired by a plurality of exposure heads 24a to 24j arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the exposure stage 18.
  • the two-dimensional image is drawn.
  • the two-dimensional image drawn on the sheet film F (photosensitive material 12) as described above is constituted by a set of a large number of discrete pixels based on the micromirrors constituting the DMD 36.
  • the reproduced image is related to the arrangement of the original image and the drawing points. May cause jaggies, or the accuracy of the line width of the original image may be reduced.
  • the present invention suppresses the occurrence of jaggies by adjusting the arrangement of the drawing points formed on the sheet film F (photosensitive material 12), and enables appropriate image drawing. Next, the adjustment method will be described.
  • FIG. 50 is a diagram schematically showing the arrangement of a large number of micromirrors 40 constituting one DMD 36.
  • the scanning direction of the photosensitive material 12 is defined as y
  • the direction orthogonal to the scanning direction y is defined as X
  • the row of micromirrors 40 arranged substantially along the scanning direction y is defined as a space 77.
  • the space 77 is set to a predetermined angle 0 s with respect to the X direction (hereinafter referred to as a sous inclination angle 0 s ( ⁇ 90 °)) in order to increase the resolution in the X direction of the rendered image.
  • DMD pixels A and B are the two adjacent micromirrors 40 on the case 77.
  • FIG. 51 shows a drawing on the photosensitive material 12 using the DMD 36 set as shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the relationship between address lattice points (control points) (indicated by solid circles and dotted circles) that are possible drawing points and a linear original image 80 to be drawn.
  • the original image 80 is reproduced by a plurality of address lattice points indicated by solid circles.
  • the laser beam L forms pixels with a predetermined beam diameter (dot diameter) centered on each address lattice point. Therefore, the image actually formed on the sheet film F (photosensitive material 12) is an image that is wider than the outline of the address lattice points indicated by the solid line, as indicated by the outline 82.
  • lattice point sequence 1 lattice point sequence 2
  • lattice point sequence 3 lattice point sequence 3.
  • These parameters are the address grid points formed on the photosensitive material 12 by the adjacent DMD pixels A and B (see FIG. 50) on the space 77 (hereinafter also referred to as address grid points A and B). Arrangement pitch ps, soot inclination angle 0 s (counterclockwise with respect to the x direction as +), and the drawing pitch py with respect to the y direction of each address lattice point. The relationship between these parameters is described below.
  • N 1 integer (pssm ⁇ s / py)
  • N2 N1 + 1
  • ⁇ gi tan ⁇ I ps ⁇ sin ⁇ s— pyNi
  • grid point sequence 3 is composed of address grid points arranged in the y direction
  • the row pitch dg3 of grid point row 3 is
  • the jaggy generated when the original image 80 is reproduced by the address lattice points is generated by the lattice point sequences 1 to 3, and therefore, the parameters of the lattice point sequences 1 to 3 obtained above and the original image 80 It can be defined using the tilt angle ⁇ L with respect to the X direction.
  • jaggies are represented by jaggy pitches pjl to pj3 and jaggy amplitudes ajl to aj3.
  • the jaggy pitch pji is determined by the row pitch dgi of the lattice point rows 1 to 3 and the difference between the inclination angle ⁇ gi of the lattice point rows 1 to 3 and the inclination angle ⁇ L of the original image 80 ( ⁇ gi ⁇ L). In this case, assuming that address grid points are continuously formed on each grid point sequence 1 to 3, the average value As a jaggy pitch pji,
  • FIG. 53 is an explanatory diagram of jaggy generated between the grid point sequence 1 and the original image 80.
  • the distance between the intersections of the boundary of the original image 80 and the grid point sequence 1 is the jaggy pitch pj l.
  • the jaggy amplitude aj l can be defined between the lattice point sequence 1 and the lattice point sequence 2, and the lattice point sequence 1 and the lattice point sequence 3 respectively. If the smaller one of these jaggy amplitudes aj l is selected as the representative value of the jaggy amplitude ajl, the relationship shown in FIG.
  • ⁇ ′ k is an angle formed between the selected lattice point sequence having a small jaggy amplitude aji and the original image 80.
  • Jaggy in an image reproduced on the photosensitive material 12 is visually recognized when both the jaggy pitch pji and the jaggy amplitude aji are large to some extent. Since each pixel constituting the image is drawn with a predetermined diameter based on the beam diameter of the laser beam L with the address lattice point shown in FIG. 51 as the center, when the jaggy pitch pji is small, the jaggy amplitude aji is large. But jaggies are never seen. Therefore, in order to reduce the visibility of jaggy, it is only necessary to set the parameter so that either the jaggy pitch pji or the jaggy amplitude aji is equal to or less than a predetermined value. As the predetermined value, the beam diameter of the laser beam L can be set as the predetermined value.
  • the jaggy pitch pji and the jaggy amplitude aji can be obtained from the equations (1) to (9) by using the original image 80 with the tilt angle ⁇ L, the source tilt angle ⁇ s, and the adjacent DMD pixel A on the source 77 in the X direction. , B array pitch ps, plotting pitch py parameters for address grid points in y direction Data. Therefore, by adjusting these parameters individually or simultaneously adjusting two or more parameters, it is possible to reproduce an image with reduced visibility of jaggy.
  • the inclination angle ⁇ L is determined in advance by the original image 80 drawn on the photosensitive material 12.
  • the tilt angle ⁇ s is a force determined by the tilt angle of the DMD 36 incorporated in the exposure heads 24a to 24j.
  • This tilt angle causes the exposure heads 24a to 24j to rotate around the optical axis by the exposure head rotation drive unit 76. It can be adjusted by rotating it by a predetermined angle.
  • the tilt angle can be adjusted by rotating some of the optical members of the exposure heads 24a to 24j, for example, the microlens array 48 and the microphone aperture arrays 54 and 56. It is also possible to arrange an image rotation element such as a Dove prism that rotates the optical image, and adjust the tilt angle by rotating the image rotation element.
  • the image rotation element can be disposed after the second imaging optical lenses 50 and 52.
  • the image rotation element Can be placed after the microlens array 48.
  • the arrangement pitch ps depends on the distance between the micromirrors constituting the DMD, and the position of the second imaging optical lenses 50 and 52 constituting the zoom optical system 79 is changed by the force optical magnification changing unit 78.
  • the drawing pitch py adjusts the output timing of the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 64 by the frequency change signal from the frequency change unit 72 or synchronizes the movement speed change signal from the movement speed change unit 75. It can be adjusted by changing the output timing of the synchronization signal supplied to the signal generation unit 64 and changing the moving speed of the moving stage in the y direction by the exposure stage driving unit 66.
  • the jaggy pitch pji and the jaggy amplitude aji are, for example, drawn in the DMD pixels A and B in the y direction by the phase difference changing unit 74 that does not draw the DMD pixels A and B at the same time in FIG.
  • FIGS. 54 to 56 and 57 to 59 show that each parameter is set to a predetermined value, and the jaggy pitch pji and the jaggy amplitude of each grid point sequence 1 to 3 according to the equations (8) and (9). The result of calculating aji is shown. Note that the absolute value of the smaller value is selected for the jaggy amplitude generated between grid points.
  • the allowable range of the jaggy pitch pji is ⁇ 5 m to +5 ⁇ m
  • the allowable range of the jaggy amplitude aji is 1 ⁇ m to +1 ⁇ m.
  • each parameter may be adjusted individually for each of the exposure heads 24a to 24j.
  • jaggy pitches of jaggy generated by the exposure heads 24a to 24j or For example, the moving speed of the moving stage may be adjusted so that the average value of the jaggy amplitude is below a predetermined value.
  • Each parameter may be set or changed according to the pattern of the original image 80, for example, the inclination angle ⁇ L of the original image 80 with respect to the y direction.
  • the pattern of the original image 80 is a line-shaped pattern extending in the X direction or the direction close to the X direction in which jaggy is conspicuous, it is preferable to adjust the parameters so that the jaggy with respect to this pattern is minimized.
  • the correlation between the shape of the original image 80 defined by the jaggy pitch or the jaggy amplitude and each parameter for adjusting the jaggy is obtained, and the optimum is based on this correlation.
  • An appropriate image can be easily obtained by setting an appropriate parameter or by changing the parameter if the parameter has already been set.
  • condition of each parameter that allows the shape of the jaggy to be within an allowable range is obtained as a selection condition, and a desired parameter according to the original image 80 is selected and set, or The condition of each parameter that makes the shape of the jaggy out of the allowable range is obtained as a prohibition condition, and the selection of the parameter is prohibited according to the original image 80.
  • the correlation between the original image 80 and the parameters is based on the direction of the pattern constituting the original image 80, for example, the direction, average value, and direction histogram of the dominant pattern in a predetermined region of the original image 80. This can be determined by selecting the direction that maximizes.
  • the original image 80 may be divided into a plurality of regions, the correlation is obtained for each region, and a parameter capable of reducing jaggies may be set for each region.
  • parameters for reducing jaggy an image is drawn with initial parameters set, and the correlation between each parameter and the jaggy shape, etc. is measured from the image, and an optimum parameter is searched. It is also possible to set.
  • DMDs in which micromirrors are arranged on orthogonal grids are used.
  • DMDs in which micromirrors 40 are arranged on a grid that intersects at an inclination angle ⁇ s are used, DMDs are inclined. The image can be incorporated into the exposure heads 24a to 24j without causing jaggies to be suppressed.
  • the photosensitive layer is exposed by the exposure step, and an unexposed portion is removed. It has the process of developing by removing.
  • the removal method of the uncured region can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation, and examples thereof include a method of removing using a developer.
  • the developer may be appropriately selected depending on the purpose without any particular limitation, and examples thereof include an alkaline aqueous solution, an aqueous developer, an organic solvent, etc. Among these, a weak alkaline aqueous solution is used. preferable.
  • the base component of the weak alkaline aqueous solution include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, phosphoric acid.
  • Examples thereof include sodium, potassium phosphate, sodium pyrophosphate, potassium pyrophosphate, and borax.
  • the pH of the weak alkaline aqueous solution is, for example, about 9 to about 8 to 12 is preferable: L1 is more preferable.
  • Examples of the weak alkaline aqueous solution include 0.1 to 5% by mass of sodium carbonate aqueous solution or potassium carbonate aqueous solution, and 0.01 to 0.1% by mass of potassium hydroxide aqueous solution.
  • the temperature of the developer can be appropriately selected according to the developability of the photosensitive layer, and is preferably about 25 to 40 ° C., for example.
  • the developer is a surfactant, an antifoaming agent, an organic base (for example, ethylenediamine, ethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, diethylenetriamine, triethylenepentamine, morpholine, triethanolamine, etc.)
  • an organic solvent for example, alcohols, ketones, esters, ethers, amides, latatones, etc.
  • the developer may be an aqueous developer obtained by mixing water or an alkaline aqueous solution and an organic solvent, or may be an organic solvent alone.
  • the development method can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation, and examples thereof include paddle development, shower development, shower & spin development, and dave development.
  • the uncured portion can be removed by spraying a developer onto the photosensitive resin layer after exposure.
  • a developer onto the photosensitive resin layer after exposure.
  • washing It is preferable to remove the development residue while spraying a cleaner or the like with a shower and rubbing with a brush or the like.
  • Examples of the other steps include selecting appropriately from steps in a known color filter manufacturing method without any particular limitation, and examples thereof include a curing treatment step. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the curing treatment step can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation, and examples thereof include full-surface exposure treatment and full-surface heat treatment.
  • Examples of the entire surface exposure processing method include a method of exposing the entire surface of the laminate on which the pattern is formed after the developing step. By the entire surface exposure, curing of the resin in the photosensitive composition forming the photosensitive layer is accelerated, and the surface of the formed pattern is cured.
  • the apparatus for performing the entire surface exposure can be appropriately selected according to the purpose without any particular limitation.
  • a UV exposure machine such as an ultra-high pressure mercury lamp can be preferably used.
  • Examples of the entire surface heat treatment method include a method of heating the entire surface of the laminate on which the pattern is formed after the developing step. By heating the entire surface, the film strength of the surface of the pattern is increased.
  • the heating temperature in the entire surface heating is preferably 120 to 250 ° C, more preferably 120 to 200 ° C. If the heating temperature is less than 120 ° C, the film strength may not be improved by heat treatment. If the heating temperature exceeds 250 ° C, the resin in the photosensitive composition may be decomposed, resulting in film quality. May be weak and brittle.
  • the heating time in the whole surface heating is preferably 10 to 120 minutes, more preferably 15 to 60 minutes.
  • the entire surface heating apparatus can be appropriately selected according to the purpose from known apparatuses that are not particularly limited. For example, a dry oven, a hot plate, an IR heater Etc.
  • the color filter manufacturing method of the present invention can efficiently form a pattern with high definition by suppressing distortion of an image formed on the exposed surface of the photosensitive layer. It can be suitably used for the formation of various patterns that require special exposure, and can be particularly suitably used for the formation of high-definition color filter patterns.
  • pixels for example, RGB
  • a transparent substrate such as a glass substrate
  • a pattern forming method of the present invention can be arranged in a mosaic or stripe form.
  • each pixel is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the size is preferably 40 to 200 ⁇ m.
  • a width of 40 to 200 ⁇ m is usually used.
  • the color filter for example, using a photosensitive layer colored in black on a transparent substrate, exposure and development were performed to form a black matrix, and then the color filter was colored in one of the three primary colors RGB Using the photosensitive layer, the three primary colors of RGB are arranged in a mosaic or stripe pattern on the transparent substrate by repeating exposure and development sequentially for each color in a predetermined arrangement with respect to the black matrix.
  • a method for forming a color filter is mentioned.
  • the color filter of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a color filter of the present invention.
  • the color filters are pigment CI pigment red 254 for red (R) coloring, pigment CI pigment green 36 and pigment CI pigment yellow 150 for green (G) coloring, and pigment CI pigment for blue (B) coloring.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • a color filter for TV with a wide color reproduction range and high color temperature can be produced.
  • the liquid crystal display device of the present invention includes a liquid crystal sealed between a pair of substrates arranged opposite to each other, includes the color filter of the present invention, and further includes other parts as necessary. It has a material.
  • the color filter of the present invention is not limited to the one formed on the counter substrate of the liquid crystal display device (the substrate on the side where there is no active element such as TFT), the COA method formed on the TFT substrate side, The BOA method, which forms only the substrate, or the HA method, which has a high aperture structure on the TFT substrate, can also be targeted.
  • liquid crystal display system to be applied is appropriately selected according to the purpose for which there is no particular limitation.
  • ECB Electrically Controlled Birefringence
  • TN Transmission Nematic
  • uCB Optically compensatory Bend
  • VA Vertically Aligned
  • HAN Hybrid Aligned Nematic
  • STN Supper Twisted Nematic
  • IP S In-Plane Switching
  • GH Guest Host
  • FLC ferroelectric liquid crystal
  • AFLC antiferroelectric liquid crystal
  • PDLC high Molecular dispersion type liquid crystal
  • the basic configuration of the liquid crystal display device is as follows: (1) A driving-side substrate in which driving elements such as thin film transistors (hereinafter referred to as “TFT”) and pixel electrodes (conductive layers) are arranged. And a color filter side substrate provided with a force filter and a counter electrode (conductive layer) with a spacer interposed therebetween, and a liquid crystal material is sealed in the gap, (2) A color filter body type drive substrate in which one filter is formed directly on the drive side substrate and a counter substrate having a counter electrode (conductive layer) are arranged opposite each other with a spacer interposed therebetween, and a liquid crystal material is sealed in the gap And the like.
  • TFT thin film transistors
  • pixel electrodes conductive layers
  • the liquid crystal display device of the present invention uses the color filter of the present invention having a good chromaticity in the D65 light source field of view of 2 degrees, so that the transmission mode and the reflection mode have a very clear color.
  • the liquid crystal display device of the present invention can realize high color purity and color temperature by using the color filter of the present invention having good chromaticity in F10 light source field of view of 2 degrees.
  • a notebook computer, a TV monitor, etc. Can be suitably used for liquid crystal display devices, etc.
  • the alkali-free glass substrate was cleaned with a UV cleaning device, brushed with a cleaning agent, and then ultrasonically cleaned with ultrapure water.
  • the substrate was heat-treated at 120 ° C. for 3 minutes to stabilize the surface state.
  • a glass substrate coater manufactured by F.S. Japan Co., Ltd., trade name: MH-1600
  • the following colored photosensitive composition K1 comprising the composition was applied.
  • VCD vacuum drying equipment; manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
  • pre-beta for 120 minutes at 120 ° C for thickness 1.
  • a 5 m photosensitive layer K1 was obtained.
  • Photosensitive composition K1 was first stripped of K pigment dispersion 1 and propylene glycol monomethyl ether acetate in the amounts shown in Table 3 and mixed at a temperature of 24 ° C ( ⁇ 2 ° C) for 10 minutes at 150 rpm. Stirring, then methyl ethyl ketone, binder 4, phenothiazine, DPH A solution, 2, 4 bis (trichloromethyl) 6- [4,-(N, N bisethoxycarbomethyl) amino 3, -bromophenol ] — S Triazine and Surfactant 1 are removed and added in this order at a temperature of 25 ° C (2 ° C) and 30 ° C at 150 ° C at a temperature of 40 ° C (2 ° C). It can be obtained by stirring for a minute.
  • Methyl ethyl ketone 36 36 36 36 36 36 36 36 36 Binder 4 2.61 7.1 9 9.48 0.87 1 1 .8 1 8.7 Phenothiazine 0.003 0.003 0.003 0.002 0.004 0.004
  • Surfactant 1 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 Unit: parts by mass Pigment / solid content (%) 45% 35% 30% 60% 25% 10% Of the compositions listed in Table 3,
  • the composition of the DPHA solution is dipentaerythritol hexaatalylate (polymerization inhibitor MEH Q Contains 500 ppm, Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: KAYARAD DPHA) 76% by mass, and propylene glycol monomethyl acetate 24% by mass.
  • the composition of Surfactant 1 is 30% by mass of the following structure 1 and 70% by mass of methyl ethyl ketone (ME K).
  • a pigment dispersion composition was prepared by dispersing for 5 hours at a peripheral speed of 9 mZs using 5 mm Zircoyu beads. Table 8 shows the number average particle diameter of the pigment at this time.
  • the color filter pattern equivalent to 200 mjZcm 2 was exposed to the photosensitive layer K1 on the base material while relatively moving the photosensitive layer K1 and the exposure head.
  • the exposure was performed with a laser beam having a wavelength of 405 nm.
  • a laser beam having a wavelength of 405 nm was irradiated and exposed so as to obtain rectangular patterns having different long sides and short sides, and a part of the photosensitive layer was cured.
  • the exposed photosensitive layer was allowed to stand at room temperature for 10 minutes, and then the entire surface of the photosensitive layer was coated with KOH developer (trade name; CDK-1) manufactured by Fujifilm Elect Kokuku Materials Co., Ltd. Using a solution diluted 100 times (mass ratio), shower developing at 23 ° C for 80 seconds with flat nozzle pressure 0, 04MPa, and then using ultrapure water, 9.8MPa pressure using ultra high pressure washing nozzle The residue was removed by spraying with a black matrix pattern. Thereafter, heat treatment was performed at 220 ° C. for 30 minutes.
  • KOH developer trade name
  • CDK-1 Fujifilm Elect Kokuku Materials Co., Ltd.
  • a solution diluted 100 times (mass ratio) shower developing at 23 ° C for 80 seconds with flat nozzle pressure 0, 04MPa, and then using ultrapure water, 9.8MPa pressure using ultra high pressure washing nozzle
  • the residue was removed by spraying with a black matrix pattern. Thereafter, heat treatment was performed at 220 ° C. for 30 minutes.
  • the heat-treated R pixel was treated in the same process as the formation of the black (K) image. Formed.
  • the thickness of the R1 photosensitive layer is 1.6 m
  • the coating amount of pigment (CI pigment red 254) is 0.88 gZm 2
  • the coating amount of pigment (CI pigment red 177 is 0.22 g / m (? I did it.
  • R pigment dispersion 1, R pigment dispersion 2, and propylene glycol monomethyl ether acetate in the amounts shown in Table 4 were weighed out, mixed at a temperature of 24 ° C. ( ⁇ 2 ° C.), and stirred at 150 RPM for 10 minutes.
  • Additive 1 is a phosphate ester special activator (Takamoto Kasei Co., Ltd., trade name: HIPLAAD
  • the photosensitive layer Rl on the substrate was exposed in the same manner as K1.
  • the exposure amount 50mjZcm 2 der ivy.
  • a photosensitive layer R1 was similarly formed on a substrate on which K was not formed, and the same processing was performed using a color filter pattern. Then, it developed like K.
  • the following photosensitive composition G1 having the composition shown in Table 5 below was used on the substrate on which the K image and the R pixel were formed, and was heat-treated by the same process as the formation of the black (K) image. G pixel was formed.
  • the thickness of the G1 photosensitive layer is 1.4 / ⁇ ⁇
  • the coating amount of pigment (CI pigment green 36) is 1.12 g / m 2
  • the coating amount of pigment (CI pigment yellow 150) is 0.48 gZm 2 . there were.
  • Exposure amount is equivalent to 40mjZcm 2 o
  • G pigment dispersion 1, Y pigment dispersion 1, and propylene glycol monomethyl ether acetate in the amounts shown in Table 5 are removed and mixed at a temperature of 24 ° C ( ⁇ 2 ° C) for 10 minutes at 150 RPM. Stir. Next, methylethylketone, cyclohexane, Norder 1, DPHA solution, 2 trichloromethyl-1,5- ( ⁇ -styrylstyryl) -1,1,3,4-oxazazole, 2, in the amounts shown in Table 5 4 Bis (trichloromethyl) -6— [4,1 ( ⁇ , ⁇ -bisethoxycarboromethyl) 3,1 bromophenol] — s Triazine and phenothiazine are removed, and the temperature is 24 ° C ( ⁇ 2 ° C) was added in this order, and the mixture was stirred at 150 RPM for 30 minutes.
  • the photosensitive composition G1 was prepared as described above.
  • the thickness of the B1 photosensitive layer is 1.4 / ⁇ ⁇ , and the coating amount of pigment (CI pigment blue 15: 6) is 0.67 gZm 2 , and the coating amount of pigment (CI pigment bio red 23) is 0.03 gZm. 2 Exposed and developed as in K. Exposure amount was 50miZcm 2.
  • B pigment dispersion 1 and propylene glycol monomethyl ether acetate in the amounts shown in Table 6 were weighed out, mixed at a temperature of 24 ° C. ( ⁇ 2 ° C.), and stirred at 150 RPM for 10 minutes.
  • the phenothiazine was weighed and added in this order at a temperature of 25 ° C. ( ⁇ 2 ° C.) and stirred at a temperature of 40 ° C. ( ⁇ 2 ° C.) at 150 RPM for 30 minutes.
  • Photosensitive Composition B1 was prepared.

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Abstract

 本発明は、フォトマスクを用いず、好適な感光性組成物を用い、ブラック画像の線幅ばらつきを極めて少なく、高精細に形成でき、低コスト、かつ表示特性に優れたカラーフィルタの製造方法、及び該製造方法により製造される表示特性に優れたカラーフィルタ、並びに該カラーフィルタを用いた液晶表示装置を提供する。  このため、感光性組成物からなり、基材の表面に位置する感光層に対し、前記感光層を露光する露光工程を含み、前記感光性組成物が、バインダー、重合性化合物、着色剤、及び光重合開始剤を含んでなり、前記着色剤に含まれる顔料の平均粒径が、大きくとも100nmであり、かつ該顔料の前記感光性組成物の固形分中の含有量が、少なくとも30質量%であるカラーフィルタの製造方法を提供する。

Description

明 細 書
カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタ並びに液晶表示装置 技術分野
[0001] 本発明は、携帯端末、携帯ゲーム機、ノートパソコン、テレビモニター等の液晶表示 装置 (LCD)用、 PALC (プラズマアドレス液晶)、プラズマディスプレイなどに好適な カラーフィルタの製造方法、及び該製造方法により製造されたカラーフィルタ並びに 該カラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。
背景技術
[0002] カラーフィルタは、液晶ディスプレイ(以下、「LCD」、「液晶表示装置」と称すること もある)に不可欠な構成部品である。この液晶ディスプレイは非常にコンパクトであり、 性能面でもこれまでの CRTディスプレイと同等以上であり、 CRTディスプレイ力 置 き換わりつつある。
液晶ディスプレイのカラー画像の形成は、カラーフィルタを通過した光がそのまま力 ラーフィルタを構成する各画素の色に着色されて、それらの色の光が合成されてカラ 一画像を形成する。そして、現在は RGBの三色の画素でカラー画像を形成している
[0003] 近年では、液晶ディスプレイ (LCD)の大画面化及び高精細化の技術開発が進み 、その用途はノートパソコン用ディスプレイ力 デスクトップパソコン用モニター、更に はテレビモニター(以下、「TV」と称することもある)まで拡大されてきている。このよう な背景の下で、 LCDにはコストダウンと表示特性向上が強く要求されるようになって きている。
このコストダウンの方向としては、単に材料のコストダウンにとどまらず、工程の簡素 化が進行中であり、特に、露光のためのフォトマスクをなくすことが検討されている。 一方、表示特性向上の方向としては、 1インチあたりの画素数を増やしていく高精 細化などが検討されている。
特に、 RGBの三色の各画素間を規定するように形成されるブラックマトリクスは、み かけの画素幅を規定しているため、該ブラックマトリクスの線幅のばらつきは、その周 期性によって、モアレや、周期ムラなどの表示ムラとなりやすい。このため、ブラックマ トリタスを形成するブラック画像の微細パターンを高精細に形成可能な方法が求めら れている。
[0004] このようなカラーフィルタの形成方法としては、一般に、感光性組成物を露光、現像 することにより微細パターンを形成する、フォトリソグラフィ一法が知られて ヽる。
前記フォトリソグラフィ一法を行う露光装置として、フォトマスクを用いることなぐ半導 体レーザ、ガスレーザ等のレーザ光を、画素パターン等のデジタルデータに基づい て、感光性組成物上に直接スキャンして、パターユングを行うレーザダイレクトイメー ジングシステム(以下、「LDI」と称することがある)による露光装置が研究されて 、る ( 例えば、非特許文献 1参照)。
[0005] し力しながら、前記 LDIによる露光装置を用いた露光においては、露光ヘッドから 照射される光ビーム力 レンズ系の要因で光軸の中心部に比べて周辺部の光強度 が低下してしまう問題や、レンズの像面湾曲、非点隔差、歪曲等により結像させた像 が歪んでしまうという問題がある。また、前記露光ヘッドの取付位置や取付角度のず れゃ、前記感光性組成物の感度や解像度などの光学特性等によって、パターン歪 みによる露光量のばらつきや、解像度のばらつきや濃度のむら等が生じ、これを多重 露光により軽減すると、露光回数を増やすことにより露光スピードの低下をもたらすと ともに、画質の低下等の問題が発生し、露光性能低下の原因となるという問題もある
[0006] このため、フォトマスクを用いることなぐ特にブラック画像の線幅ばらつきを極めて 少なぐ好適な感光性組成物を用い、高精細に形成可能なカラーフィルタの製造方 法、及び該カラーフィルタの製造方法により製造される表示特性に優れたカラーフィ ルタ、並びに該カラーフィルタを用いた液晶表示装置カラーフィルタの形成方法は未 だ提供されておらず、更なる改良開発が望まれているのが現状である。
[0007] 非特許文献 1 :石川明人"マスクレス露光による開発短縮と量産適用化"、「エレクロト -クス実装技術」、株式会社技術調査会、 Vol.18, No.6、 2002年、 p.74-79 発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0008] 本発明は、力かる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解 決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、フォトマスクを用い ることなく、好適な感光性組成物を用い、画像の線幅ばらつき(エッジラフネス)を極 めて少なぐ高精細に形成可能であり、低コスト、かつ表示特性に優れ、携帯端末、 携帯ゲーム機、ノートパソコン、テレビモニター等の液晶表示装置 (LCD)用、 PALC (プラズマアドレス液晶)、プラズマディスプレイなどに好適に用いられるカラーフィル タの製造方法、及び該カラーフィルタの製造方法により製造される表示特性に優れ たカラーフィルタ、並びに該カラーフィルタを用いた液晶表示装置を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
< 1 > 感光性組成物力 なり基材の表面に位置する感光層に対して、光照射手 段及び光変調手段を少なくとも備えた露光ヘッドと、前記感光層の少なくともいずれ かを移動させつつ、前記光照射手段から出射された光を前記光変調手段によりバタ ーン情報に応じて変調しながら前記露光ヘッドから照射して、前記感光層を露光す る露光工程を含み、前記感光性組成物が、バインダー、重合性化合物、着色剤、及 び光重合開始剤を含んでなり、前記着色剤に含まれる顔料の数平均粒径が、大きく とも lOOnmであり、かつ該顔料の前記感光性組成物の固形分中の含有量力 少なく とも 30質量%であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
該< 1 >に記載のカラーフィルタの製造方法においては、前記着色剤に含まれる 顔料の平均粒径力 大きくとも lOOnmであり、かつ該顔料の前記感光性組成物の固 形分中の含有量が、少なくとも 30質量%である前記感光性組成物を用いて感光層 を形成し、露光工程が、前記光照射手段及び前記光変調手段を少なくとも備えた露 光ヘッドと、前記感光層との少なくともいずれかを移動させつつ、前記感光層に対し て、前記光照射手段から出射した光を前記光変調手段によりパターン情報に応じて 変調しながら前記露光ヘッドから照射して、前記感光層を露光することにより行われ るため、フォトマスクを用いることなぐ前記感光層の被露光面上に前記パターン情報 に基づく像が形成される。例えば、その後、前記感光層を現像することにより、高精 細なパターンが形成される。
< 2> 光変調手段が、光照射手段からの光を受光し出射する n個(ただし、 nは 2 以上の自然数)の 2次元状に配列された描素部を有し、前記描素部をパターン情報 に基づ!/、て制御可能である前記く 1 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 3 >光変調手段が、空間光変調素子である前記 < 1 >から < 2 >に記載のカラ 一フィルタの製造方法である。
<4> 空間光変調素子が、デジタル 'マイクロミラー'デバイス (DMD)である前記 < 3 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 5 > 空間光変調素子が、ミラー階調型空間変調素子である前記 < 3 >に記載 のカラーフィルタの製造方法である。
< 6 > 光変調手段が、光多面鏡 (ポリゴンミラー)である前記 < 1 >から < 2>に記 載に記載のカラーフィルタの製造方法である。
[0010] < 7> 光照射手段が、半導体レーザ素子から生ずるレーザ光を出射するレーザ 光源である前記 < 1 >から < 6 >のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法で ある。
< 8 > 光照射手段が、光を一端から入射し、入射した前記光を他端から出射する 光ファイバを複数本束ねてなるバンドル状のファイバ光源である前記 < 1 >からく 7 >の 、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 9 > 光ファイバが、 2以上の光を入射し、合波して出射する前記く 8 >に記載の カラーフィルタの製造方法である。
< 10> 光照射手段が、複数のレーザと、マルチモード光ファイバと、該複数のレ 一ザ力 それぞれ照射されたレーザビームを集光して前記マルチモード光ファイバ に結合させるレンズ系とを有する前記 < 1 >から < 9 >のいずれかに記載のカラーフ ィルタの製造方法である。
[0011] < 11 > 露光ヘッドが、光照射手段からの光を集光して光変調手段に照射する集光 レンズ系と、前記光変調手段により変調された光による像を感光層の被露光面上に 結像する結像レンズ系とを備える前記 < 1 >からく 10>のいずれかに記載のカラー フィルタの製造方法である。 < 12> 結像レンズ系力 マイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズ アレイを含む前記く 11 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 13 > 結像レンズ系力 マイクロレンズの集光位置近傍に、該マイクロレンズを経 た光のみが入射するように配列されたアパーチャが配置されてなるアパーチャアレイ を含む前記く 11 >からく 12 >のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法であ る。
[0012] < 14> 集光レンズ系により光照射手段から光変調手段に照射される光の照射領 域内における光量に分布を持たせ、前記光変調手段により変調された光の感光層の 被露光面における光量分布が均一になるように補正する前記 < 1 >から < 13 >のい ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 15 > 集光レンズ系が、光照射手段から出射された光を、主光線の角度に分布 を有する光ビームとして光変調手段に照射する前記 < 14 >に記載のカラーフィルタ の製造方法である。
< 16 > 光照射手段から出射された光を、集光レンズ系によりテレセントリック光と して、光変調手段に照射する前記く 14 >に記載のカラーフィルタの製造方法である
< 17> 集光レンズ系力 光軸中心力も離れるに従いレンズパワーが小さくなるよ うな非球面形状を持つ第 1の光学レンズと、光軸中心から離れるに従いレンズパワー が大きくなるような非球面形状を持つ第 2の光学レンズとを有する前記く 16 >に記載 のカラーフィルタの製造方法である。
< 18 > 集光レンズ系により、光照射手段から光変調手段に照射される光の照射 領域の中心部の光量よりも周辺部の光量を増加させる前記 < 14>力ら< 17>のい ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
[0013] < 19 > 露光が、光変調手段により変調された光の光路長を変更し、感光層の被 露光面に結像する露光光の焦点を調節する焦点調節手段を用いて行われる前記 < 1 >から < 18 >の!、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 20> 結像レンズ系の中央部を含む略矩形状の領域のみにおいて、光変調手 段により変調された光を結像する前記 < 19 >に記載のカラーフィルタの製造方法で ある。
<21> 略矩形状の長辺の長さが、短辺の長さの 2倍以上である前記く 21 >に記 載のカラーフィルタの製造方法である。
<22> 焦点調節手段が、光変調手段により変調された光の光軸方向の厚さが変 化するように形成されたくさび型プリズムペアを有し、該くさび型プリズムペアを構成 する各くさび型プリズムを移動することによって、前記変調された光を感光層の被露 光面上に結像する際の焦点を調節する前記 <19>から <21>の 、ずれかに記載 のカラーフィルタの製造方法である。
<23> 焦点調節手段が、光学系とピエゾ素子とを有し、前記光学系の間隔を、 前記ピエゾ素子により調節することによって、光変調手段により変調された光を感光 層の被露光面上に結像する際の焦点を調節する前記く 19>からく 22>のいずれ かに記載のカラーフィルタの製造方法である。
<24> 結像レンズ系力 レンズの光軸を中心に回転可能であり、前記光軸に対 して垂直方向に移動可能なレンズ力 なる前記く 19 >力 < 23 >の!、ずれかに記 載のカラーフィルタの製造方法である。
<25> 略矩形形状の短辺方向を、感光層のうねり方向に向けて露光する前記 < 19>力らく 24>の!、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
<26> マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ力 描素部の面の歪みによる収差 を補正する非球面を有する前記く 12 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
<27> 非球面がトーリック面である前記く 26 >に記載のカラーフィルタの製造方 法である。
<28> マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ力 前記画素部の面の歪みによる 収差を補正する屈折率分布を有する前記 < 12 >に記載のカラーフィルタの製造方 法である。
<29> マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ力 前記画素部の周辺部からの光 を入射させないレンズ開口形状を有する前記く 12 >に記載のカラーフィルタの製造 方法である。
<30> マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ力 描素部の面の歪みによる収差 を補正する非球面を有する前記く 29 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。 く 31 > 非球面がトーリック面である前記く 30 >に記載のカラーフィルタの製造方 法である。
< 32> マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ力 前記画素部の面の歪みによる 収差を補正する屈折率分布を有する前記 < 29 >に記載のカラーフィルタの製造方 法である。
< 33 > マイクロレンズが円形のレンズ開口形状を有する前記く 29 >力ら< 32 > のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 34> マイクロレンズの開口形状力 そのレンズ面の一部に遮光部を設けること によって規定されて 、る前記く 29 >からく 33 >の!、ずれかに記載のカラーフィルタ の製造方法である。
< 35 > 走査方向に対し描素部の列方向が所定の設定傾斜角度 Θをなすように 配置されてなる露光ヘッドを用い、
前記露光ヘッドについて、使用描素部指定手段により、使用可能な前記描素部の うち、 N重露光 (ただし、 Nは 2以上の自然数)に使用する前記描素部を指定し、 前記露光ヘッドについて、使用描素部制御手段により、前記使用描素部指定手段 により指定された前記描素部のみが露光に関与するように、前記描素部の制御し、 前記感光層に対し、前記露光ヘッドを走査方向に相対的に移動させて露光を行う 前記く 1 >からく 34 >のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 36 > 露光が複数の露光ヘッドにより行われ、使用描素部指定手段が、複数の 前記露光ヘッドにより形成される被露光面上の重複露光領域であるヘッド間つなぎ 領域の露光に関与する描素部のうち、前記ヘッド間つなぎ領域における N重露光を 実現するために使用する前記描素部を指定する前記 < 35 >に記載のカラーフィル タの製造方法である。
< 37> 露光が複数の露光ヘッドにより行われ、使用描素部指定手段が、複数の 前記露光ヘッドにより形成される被露光面上の重複露光領域であるヘッド間つなぎ 領域以外の露光に関与する描素部のうち、前記ヘッド間つなぎ領域以外の領域にお ける N重露光を実現するために使用する前記描素部を指定する前記 < 35 >から < 36 >の 、ずれか記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 38 > 設定傾斜角度 Θ力 N重露光数の N、描素部の列方向の個数 s、前記描 素部の列方向の間隔 P、及び露光ヘッドを傾斜させた状態にぉ 、て該露光ヘッドの 走査方向と直交する方向に沿った描素部の列方向のピッチ δに対し、次式、 spsin Θ ≥Ν δを満たす Θ に対し、 θ≥ Θ の関係を満たすように設定される前記 < 3 ideal ideal ideal
5 >から < 37>のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 39 > N重露光の N力 3以上の自然数である前記 < 35 >からく 38 >のいず れかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
<40> 使用描素部指定手段が、
描素部により生成され、被露光面上の露光領域を構成する描素単位としての光点 位置を、被露光面上において検出する光点位置検出手段と、
前記光点位置検出手段による検出結果に基づき、 N重露光を実現するために使用 する描素部を選択する描素部選択手段と
を備える前記 < 35 >からく 39 >のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法で ある。
<41 > 使用描素部指定手段が、 N重露光を実現するために使用する使用描素 部を、行単位で指定する前記く 35 >からく 40>のいずれかに記載のパターン形成 方法である。
<42> 光点位置検出手段が、検出した少なくとも 2つの光点位置に基づき、露光 ヘッドを傾斜させた状態における被露光面上の光点の列方向と前記露光ヘッドの走 查方向とがなす実傾斜角度 Θ 'を特定し、
描素部選択手段が、前記実傾斜角度 Θ 'と設定傾斜角度 Θとの誤差を吸収するよ うに使用描素部を選択する前記く 40>からく 41 >のいずれかに記載のカラーフィ ルタの製造方法である。
<43 > 実傾斜角度 Θ 'が、露光ヘッドを傾斜させた状態における被露光面上の 光点の列方向と前記露光ヘッドの走査方向とがなす複数の実傾斜角度の平均値、 中央値、最大値、及び最小値のいずれかである前記 < 42 >に記載のカラーフィルタ の製造方法である。 <44> 描素部選択手段が、実傾斜角度 θ Ίこ基づき、 ttan 0 ' =Ν (ただし、 Νは Ν重露光数の Νを表す)の関係を満たす tに近 、自然数 Tを導出し、 m行 (ただし、 m は 2以上の自然数を表す)配列された描素部における 1行目から前記 T行目の前記 描素部を、使用描素部として選択する前記 < 40 >力ら< 43 >の 、ずれかに記載の カラーフィルタの製造方法である。
<45 > 描素部選択手段が、実傾斜角度 θ Ίこ基づき、 ttan 0 ' =Ν (ただし、 Νは Ν重露光数の Νを表す)の関係を満たす tに近 、自然数 Tを導出し、 m行 (ただし、 m は 2以上の自然数を表す)配列された描素部における、 (T+ 1)行目力 m行目の前 記描素部を、不使用描素部として特定し、該不使用描素部を除いた前記描素部を、 使用描素部として選択する前記く 40 >からく 43 >の 、ずれかに記載のカラーフィ ルタの製造方法。
<46 > 描素部選択手段が、複数の描素部列により形成される被露光面上の重 複露光領域を少なくとも含む領域において、
(1)理想的な N重露光に対し、露光過多となる領域、及び露光不足となる領域の合 計面積が最小となるように、使用描素部を選択する手段、
(2)理想的な N重露光に対し、露光過多となる領域の描素単位数と、露光不足となる 領域の描素単位数とが等しくなるように、使用描素部を選択する手段、
(3)理想的な N重露光に対し、露光過多となる領域の面積が最小となり、かつ、露光 不足となる領域が生じないように、使用描素部を選択する手段、及び
(4)理想的な N重露光に対し、露光不足となる領域の面積が最小となり、かつ、露光 過多となる領域が生じな 、ように、使用描素部を選択する手段
の!、ずれかである前記 < 40 >力らく 45 >の!、ずれかに記載のカラーフィルタの製 造方法である。
<47> 描素部選択手段が、複数の露光ヘッドにより形成される被露光面上の重 複露光領域であるヘッド間つなぎ領域において、
(1)理想的な N重露光に対し、露光過多となる領域、及び露光不足となる領域の合 計面積が最小となるように、前記ヘッド間つなぎ領域の露光に関与する描素部から、 不使用描素部を特定し、該不使用描素部を除いた前記描素部を、使用描素部として 選択する手段、
(2)理想的な N重露光に対し、露光過多となる領域の描素単位数と、露光不足となる 領域の描素単位数とが等しくなるように、前記ヘッド間つなぎ領域の露光に関与する 描素部から、不使用描素部を特定し、該不使用描素部を除いた前記描素部を、使用 描素部として選択する手段、
(3)理想的な N重露光に対し、露光過多となる領域の面積が最小となり、かつ、露光 不足となる領域が生じないように、前記ヘッド間つなぎ領域の露光に関与する描素部 から、不使用描素部を特定し、該不使用描素部を除いた前記描素部を、使用描素部 として選択する手段、及び、
(4)理想的な N重露光に対し、露光不足となる領域の面積が最小となり、かつ、露光 過多となる領域が生じないように、前記ヘッド間つなぎ領域の露光に関与する描素部 から、不使用描素部を特定し、該不使用描素部を除いた前記描素部を、使用描素部 として選択する手段、
の!、ずれかである前記 < 40 >力らく 45 >の!、ずれかに記載のカラーフィルタの製 造方法である。
<48 > 使用描素部指定手段において使用描素部を指定するために、使用可能 な前記描素部のうち、 N重露光の Nに対し、(N— 1)列毎の描素部列を構成する前 記描素部、及び 1ZN行毎の描素部行を構成する前記描素部の ヽずれかのみを使 用して参照露光を行う前記 < 35 >からく 47>のいずれかに記載のカラーフィルタの 製造方法である。
<49 > 使用描素部指定手段が、光点位置検出手段としてスリット及び光検出器 、並びに描素部選択手段として前記光検出器と接続された演算装置を有する前記 < 35 >力らく 48 >の!、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
[0016] < 50> 光変調手段が、形成するパターン情報に基づいて制御信号を生成する パターン信号生成手段を更に有してなり、光照射手段から照射される光を該パター ン信号生成手段が生成した制御信号に応じて変調させる前記 < 1 >力 く 49 >の V、ずれかに記載のパターン形成方法である。
[0017] < 51 > 感光層の被露光面に対する描画画素の配置と、パターン情報に係る描画 パターンとの関係で生じるジャギーのジャギーピッチ又はジャギー振幅が所定値以 下となるよう、
隣接する前記描素部により描画される前記描画画素間の配列ピッチ (A)、 複数の前記描画画素力 なる二次元状の描画画素群の走査方向に対する傾斜角 度 (B)、
前記走査方向に対する前記描画画素の描画ピッチ (C)、及び
前記走査方向と略直交する方向に隣接して描画される前記描画画素の前記走査 方向に対する描画位置の位相差 (D)の少なくとも ヽずれかを設定し、
前記パターン情報に従!、、前記各描素部を所定のタイミングで変調制御することを 特徴とする前記 < 1 >からく 50 >のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法で ある。
< 52> 傾斜角度 (B)を、露光ヘッドの全体又は一部を回転させて変更することを 特徴とする前記く 51 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
く 53 > 配列ピッチ (A)及び描画ピッチ (C)の少なくとも 、ずれかを、前記描画面 に描画される前記描画画素群の描画倍率を調整することで変更する前記 < 51 >に 記載のカラーフィルタの製造方法である。
く 54 > 描画ピッチ (C)を、描素部による感光層の被露光面への描画タイミングを 調整することにより変更する前記 < 51 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 55 > 描画ピッチ (C)を、感光層の被露光面に対する露光ヘッドの相対移動速 度を調整することにより変更する前記 < 51 >に記載のカラーフィルタの製造方法で ある。
< 56 > 位相差 (D)を、隣接する前記描素部の変調制御のタイミングを調整するこ とにより変更する前記く 51 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 57> ジャギーピッチの前記所定値が、感光層の被露光面での前記描画画素 のドット径以下に設定される前記 < 51 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 58 > 複数の描素部群を有し、前記各描素部群にお!、て、配列ピッチ (A)、傾 斜角度 (B)、描画ピッチ (C)、及び位相差 (D)を、個別に設定する前記く 51 >に記 載のカラーフィルタの製造方法である。 < 59 > 複数の描素部群を有し、前記各描素部群で生じるジャギーピッチ又はジ ャギー振幅の平均値が所定値以下となるよう、配列ピッチ (A)、傾斜角度 (B)、描画 ピッチ(C)、及び位相差 (D)の少なくとも ヽずれかを設定する前記く 51 >に記載の カラーフィルタの製造方法である。
< 60> 描画パターンに応じて、配列ピッチ (A)、傾斜角度 (B)、描画ピッチ(C)、 及び位相差 (D)の少なくともいずれかを設定する前記く 51 >に記載のカラーフィル タの製造方法である。
< 61 > 描画パターンの走査方向に対する傾斜角度に応じて、配列ピッチ (A)、 傾斜角度 (B)、描画ピッチ (C)、及び位相差 (D)の少なくともいずれかを設定する前 記く 51 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 62> 走査方向と直交し、又は、略直交する方向の描画パターンにより生じる前 記ジャギーピッチ又は前記ジャギー振幅が所定値以下となるよう、配列ピッチ (A)、 傾斜角度 (B)、描画ピッチ (C)、及び位相差 (D)の少なくともいずれかを設定する前 記く 51 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 63 > 少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の制御点を感光層の被露光面 上に設定し、
前記制御点と、前記感光層の被露光面上とを相対走査するとともに、前記制御点 を制御して描画を行う描画方法であって、
前記制御点の略走査方向に沿った点列のピッチ (E)、
前記点列の並び方向(F)、
前記制御点の前記走査方向に対するピッチ (G)、及び
前記走査方向と略直交する方向に隣接する前記制御点の前記走査方向に対する 位相差 (H)の少なくともいずれかと、描画する描画パターンにより生じるジャギーの 形状との相関関係を求め、
前記相関関係に基づいて、前記点列のピッチ (E)、前記点列の並び方向(F)、前 記制御点の前記走査方向に対するピッチ (G)、及び前記位相差 (H)の少なくとも 、 ずれかを設定又は変更する前記 < 1 >からく 50 >のいずれかに記載のカラーフィ ルタの製造方法である。 < 64> ジャギーの形状が許容範囲内となる点列のピッチ (E)、点列の並び方向( F)、制御点の走査方向に対するピッチ(G)、及び位相差 (H)の少なくとも 、ずれか の条件を選択条件として規定する前記 < 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法で ある。
< 65 > ジャギーの形状が許容範囲外となる点列のピッチ (E)、点列の並び方向( F)、制御点の走査方向に対するピッチ(G)、及び位相差 (H)の少なくとも 、ずれか の条件を禁止条件として規定する前記 < 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法で ある。
< 66 > ジャギーの形状は、ジャギーピッチ及びジャギー振幅の少なくともいずれ かにより規定する前記く 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 67> 描画パターンの方向に対応して相関関係を求めることを特徴とする前記 く 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
く 68 > 所定の領域内に含まれる描画パターンの代表的な方向に対応して前記 相関関係を求める前記く 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 69 > 所定の領域内に含まれ、露光ヘッドの走査方向と直交し、又は、略直交 する方向の描画パターンの方向を代表的な方向とし、前記代表的な方向に対応して 前記相関関係を求める前記く 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 70> 所定の領域内の描画パターン毎に相関関係を求める前記く 63 >に記載 のカラーフィルタの製造方法である。
< 71 > 所定の領域内の描画パターン毎に、点列のピッチ (E)、点列の並び方向 (F)、制御点の走査方向に対するピッチ(G)、及び位相差 (H)の少なくとも 、ずれか を設定又は変更する前記く 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 72> 相関関係を、点列のピッチ (E)、点列の並び方向(F)、制御点の走査方 向に対するピッチ (G)、及び位相差 (H)の少なくとも 、ずれ力から求めた計算値に基 づ 、て求める前記く 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 73 > 描画データに基づいて描画を行い、描画されたパターン力 相関関係を 計測して求める前記く 63 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 74> 少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の制御点を感光層の被露光面 上に設定し、
前記制御点と前記感光層の被露光面上とを相対走査するとともに前記制御点を制 御して描画を行う描画方法であって、
前記制御点の配列状態と、描画する描画パターンにより生じるジャギーの形状との 相関
関係を求め、前記相関関係に基づいて前記配列状態を設定又は変更する前記 < 1 >から < 50 >のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 75 > 少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の制御点を感光層の被露光面 上に設定し、
前記制御点と前記感光層の被露光面上とを相対走査するとともに前記制御点を制 御して描画を行う描画方法であって、
描画する描画パターンにより生じるジャギーが低減されるよう、前記制御点の配列 状態
を設定又は変更することを特徴とする前記 < 1 >からく 50 >のいずれかに記載の力 ラーフィルタの製造方法である。
[0018] < 76 > 光変調手段により空間的可変強度を有する露光光を形成し、該露光光に よりグレースケール化されたパターンを形成する前記 < 1 >から < 75 >の!、ずれか に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 77> 露光時間、及び露光光強度のいずれかを変調し、グレースケール化され たパターンを形成する前記く 1 >からく 75 >の!、ずれかに記載のカラーフィルタの 製造方法である。
< 78 > パターン信号生成手段が生成した制御信号の速度が、光照射手段から 照射されるパルス光のパルス繰り返し速度よりも大きい前記 < 1 >からく 77 >のいず れかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
[0019] < 79 > 感光層が、感光性組成物を基材の表面に塗布し、乾燥することにより形 成される前記 < 1 >から < 78 >の!、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法であ る。
< 80> 支持体上に少なくとも一層の感光性組成物層を設けた感光性フィルムを 、感光層の表面と基材とが当接するように該基材上に積層し、次いで、支持体を剥離 することにより形成される前記 < 1 >からく 78 >のいずれかに記載のカラーフィルタ の製造方法である。
[0020] < 81 > 感光性組成物が、少なくとも、黒色 (K)に着色されている前記 < 1 >から く 80 >の 、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 82> 少なくとも、赤色 (R)、緑色 (G)、及び青色 (B)の 3原色に着色された感 光性組成物を用いて、基材の表面に所定の配置で、 R、 G及び Bの各色毎に、順次、 感光層形成工程、露光工程、及び現像工程を繰り返してカラーフィルタを形成する 前記く 1 >からく 81 >のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 83 > 赤色 (R)着色に少なくとも顔料 C. I.ビグメントレッド 254を、緑色 (G)着 色に顔料 C. I.ビグメントグリーン 36及び顔料 C. I.ビグメントイエロー 139の少なくと もいずれかの顔料を、並びに青色 (B)着色に少なくとも顔料 C. I.ビグメントブルー 1 5: 6を用いる前記く 82 >に記載のカラーフィルタの製造方法である。
< 84> 赤色 (R)着色に顔料 C. I.ビグメントレッド 254及び顔料 C. I.ビグメントレ ッド 177の少なくともいずれかの顔料を、緑色 (G)着色に顔料 C. I.ピグメントグリー ン 36及び顔料 C. I.ビグメントイエロー 150の少なくともいずれかの顔料を、並びに、 青色 (B)着色に顔料 C. I.ビグメントブルー 15 : 6及び顔料 C. I.ビグメントバイオレツ ト 23の少なくともいずれかの顔料を用いる前記く 82>に記載のカラーフィルタの製 造方法である。
[0021] < 85 > 前記 < 1 >から < 84>のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法に より製造されたことを特徴とするカラーフィルタである。
く 86 > 前記く 85 >に記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示 装置である。
発明の効果
[0022] 本発明によると、従来における問題を解決することができ、フォトマスクを用いること なぐ好適な感光性組成物を用い、画像の線幅ばらつき(エッジラフネス)を極めて少 なぐ高精細に形成可能であり、低コスト、かつ表示特性に優れ、携帯端末、携帯ゲ ーム機、ノートパソコン、テレビモニター等の液晶表示装置 (LCD)用、 PALC (ブラ ズマアドレス液晶)、プラズマディスプレイなどに好適に用いられるカラーフィルタの製 造方法、及び該カラーフィルタの製造方法により製造される表示特性に優れたカラー フィルタ、並びに該カラーフィルタを用いた液晶表示装置を提供することができる。ま た、本発明によると、現像後に観察されるムラ (塗布ムラ及び表示ムラ)が軽減できる 図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、露光装置の一例の外観を示す斜視図である。
[図 2]図 2は、露光装置のスキャナの構成の一例を示す斜視図である。
[図 3A]図 3Aは、感光層の被露光面上に形成される露光済み領域を示す平面図で ある。
[図 3B]図 3Bは各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す平面図である。
[図 4]図 4は、露光ヘッドの概略構成の一例を示す斜視図である。
[図 5A]図 5Aは、露光ヘッドの詳細な構成の一例を示す上面図である。
[図 5B]図 5Bは、露光ヘッドの詳細な構成の一例を示す側面図である。
[図 6]図 6は、図 1の露光装置の DMDの一例を示す部分拡大図である。
[図 7A]図 7Aは、 DMDの動作を説明するための斜視図である。
[図 7B]図 7Bは、 DMDの動作を説明するための斜視図である。
[図 8]図 8は、パターン情報に基づいて、 DMDの制御をするコントローラの一例であ る。
[図 9A]図 9Aは、 DMDを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビーム の配置及び走査線を比較して示した平面図の一例である。
[図 9B]図 9Bは、 DMDを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビーム の配置及び走査線を比較して示した平面図の一例である。
[図 10]図 10は、スキャナによる 1回の走査で感光層を露光する露光方式を説明する ための平面図の一例である。
[図 11A]図 11Aは、スキャナによる複数回の走査で感光層を露光する露光方式を説 明するための平面図の一例である。
[図 11B]図 11Bは、スキャナによる複数回の走査で感光層を露光する露光方式を説 明するための平面図の一例である。
圆 12A]図 12Aは、従来の露光装置における焦点深度と本発明のパターン形成方法 (露光装置)による焦点深度との相違を示す光軸に沿った断面図の一例である。 圆 12B]図 12Bは、従来の露光装置における焦点深度と本発明のパターン形成方法 (露光装置)による焦点深度との相違を示す光軸に沿った断面図の一例である。
[図 13]図 13は、光量補正方法に好適な露光ヘッドの概略構成図の一例である。
[図 14A]図 14Aは、 DMD上に照射されるレーザ光の主光線の傾きを模式的に示す 模式図である。
[図 14B]図 14Bは、 DMD上に照射されるレーザ光の主光線角度の分布を示すダラ フ図である。
[図 15]図 15は、図 14Bに示した DMD上に照射されるレーザ光の主光線角度の分布 (1)に対応する、主光線角度の分布を有するレーザ光を DMD上に照射したときの 光量分布を示すグラフ図(2)、 DMD—マイクロレンズアレイ間の光透過特性を示す グラフ図(3)、前記グラフ図(3)のように調整したレーザ光で画像露光を行うことにより 露光エリアでの光量分布が均一化されて補正された状態を示すグラフ図 (4)である。
[図 16A]図 16Aは、光量補正方法の第 2の実施形態に係る非球面レンズを有するテ レセントリック光学系を示す構成図である。
[図 16B]図 16Bは、図 15Aのテレセントリック光学系のベースとなる球面レンズを有す るテレセントリック光学系を示す構成図である。
圆 17]図 17は、焦点位置精度補正方法に好適な露光ヘッドを構成概略図である。
[図 18A]図 18Aは、投影レンズを示した平面図である。
[図 18B]図 18Bは、投影レンズを示した平面図である。
圆 19]図 19は、結像光学系を備える鏡筒の概略側面断面図と鏡筒の概略平面図で ある。
[図 20A]図 20Aは、 DMDを構成するマイクロミラーの使用領域を説明するための図 である。
[図 20B]図 20Bは、 DMDを構成するマイクロミラーの使用領域を説明するための図 である。 [図 21]図 21は、くさび型プリズムペアの構成を示す側面図である。
[図 22]図 22は、くさび型プリズムペアの概略斜視図である。
[図 23]図 23は、露光ヘッドを構成する光学要素を説明するための図である。
[図 24A]図 24Aは、ピエゾ素子を備えたマイクロレンズアレイの構成を示す図である。
[図 24B]図 24Bは、ピエゾ素子を備えたマイクロレンズアレイの構成を示す図である。
[図 25A]図 25Aは、ピエゾ素子を備えたマイクロレンズアレイの構成を示す図である。
[図 25B]図 25Bは、ピエゾ素子を備えたマイクロレンズアレイの構成を示す図である。
[図 26A]図 26Aは、感光材料と DMDの位置関係を概略的に示した斜視図と側面図 である。
[図 26B]図 26Bは、感光材料と DMDの位置関係を概略的に示した斜視図と側面図 である。
[図 27A]図 27Aは、結合光学系の異なる他の露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った 断面図の一例である。
[図 27B]図 27Bは、マイクロレンズアレイ等を使用しない場合に被露光面に投影され る光像を示す平面図の一例である。
[図 27C]図 27Cは、マイクロレンズアレイ等を使用した場合に被露光面に投影される 光像を示す平面図の一例である。
[図 28A]図 28Aは、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの正面図の一例で ある。
[図 28B]図 28Bは、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの側面図の一例で ある。
[図 29A]図 29Aは、マイクロレンズによる集光状態を 1つの断面内について示す概略 図の一例である。
[図 29B]図 29Bは、マイクロレンズによる集光状態を別の断面内について示す概略図 の一例である。
[図 30A]図 30Aは、 DMDの使用領域の例を示す図の一例である。
[図 30B]図 30Bは、 DMDの使用領域の例を示す図の一例である。
[図 31]図 31は、露光ヘッドの取付角度誤差及びパターン歪みがある際に、露光面上 のパターンに生じるむらの例を示した説明図である。
[図 32]図 32は、 1つの DMDによる露光エリアと、対応するスリットとの位置関係を示し た上面図である。
[図 33]図 33は、被露光面上の光点の位置を、スリットを用いて測定する手法を説明 するための上面図である。
[図 34]図 34は、選択されたマイクロミラーのみが露光に使用された結果、露光面上の パターンに生じるむらが改善された状態を示す説明図である。
[図 35]図 35は、隣接する露光ヘッド間に相対位置のずれがある際に、露光面上のパ ターンに生じるむらの例を示した説明図である。
[図 36]図 36は、隣接する 2つの露光ヘッドによる露光エリアと、対応するスリットとの位 置関係を示した上面図である。
[図 37]図 37は、露光面上の光点の位置を、スリットを用いて測定する手法を説明する ための上面図である。
[図 38]図 38は、図 35の例において選択された使用画素のみが実動され、露光面上 のパターンに生じるむらが改善された状態を示す説明図である。
[図 39]図 39は、隣接する露光ヘッド間に相対位置のずれ及び取付角度誤差がある 際に、露光面上のパターンに生じるむらの例を示した説明図である。
[図 40]図 40は、図 39の例において選択された使用描素部のみを用いた露光を示す 説明図である。
[図 41A]図 41Aは、倍率歪みの例を示した説明図である。
[図 41B]図 41Bは、ビーム径歪みの例を示した説明図である。
[図 42A]図 42Aは、単一露光ヘッドを用いた参照露光の第一の例を示した説明図で ある。
[図 42B]図 42Bは、単一露光ヘッドを用いた参照露光の第一の例を示した説明図で ある。
[図 43]図 43は、複数露光ヘッドを用いた参照露光の第一の例を示した説明図である [図 44A]図 44Aは、単一露光ヘッドを用いた参照露光の第二の例を示した説明図で ある。
[図 44B]図 44Bは、単一露光ヘッドを用いた参照露光の第二の例を示した説明図で ある。
[図 45]図 45は、複数露光ヘッドを用いた参照露光の第二の例を示した説明図である
[図 46]図 46は、ジャギー低減方法に好適な露光装置における露光ヘッドの概略構 成図である。
[図 47]図 47は、露光装置における露光ヘッドと、露光ステージに位置決めされたシ 一トフイルム (感光材料)との関係説明図である。
[図 48]図 48は、露光装置における露光ヘッドと、シートフィルム上の露光エリアとの 関係説明図である。
[図 49]図 49は、ジャギー低減方法に好適な露光装置の制御回路ブロック図である。
[図 50]図 50は、露光装置における露光ヘッドに使用される DMDを構成するマイクロ ミラーの配列状態の説明図である。
[図 51]図 51は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のパラメータの説 明図である。
[図 52]図 52は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のパラメータの説 明図である。
[図 53]図 53は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のパラメータの説 明図である。
[図 54]図 54は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ 及びジャギー振幅の計算結果説明図である。
[図 55]図 55は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ 及びジャギー振幅の計算結果説明図である。
[図 56]図 56は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ 及びジャギー振幅の計算結果説明図である。
[図 57]図 57は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ 及びジャギー振幅の計算結果説明図である。 [図 58]図 58は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ 及びジャギー振幅の計算結果説明図である。
[図 59]図 59は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のジャギーピッチ 及びジャギー振幅の計算結果説明図である。
[図 60]図 60は、露光装置における露光ヘッドにより形成される画像のエッジラフネス の説明図である。
[図 61]図 61は、露光装置における露光ヘッドにより形成される被露光部のエッジラフ ネスの説明図である。
発明を実施するための最良の形態
[0024] (カラーフィルタの製造方法)
本発明のカラーフィルタの製造方法は、露光工程を少なくとも含んでなり、感光層 形成工程と、現像工程と、更に必要に応じて適宜選択されたその他の工程を含んで なる。
本発明のカラーフィルタは、本発明の前記カラーフィルタの製造方法により製造さ れる。
本発明の液晶表示装置は、本発明の前記カラーフィルタを用いてなり、更に必要に 応じてその他の手段を有してなる。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法の説明を通じて、本発明のカラーフィル タ及び液晶表示装置の詳細につ ヽても明らかにする。
[0025] [感光層形成工程]
前記感光層形成工程は、バインダー、重合性化合物、着色剤、及び光重合開始剤 を含む感光性組成物であって、前記着色剤に含まれる顔料の平均粒径が大きくとも lOOnmであり、かつ該顔料の前記感光性組成物の固形分中の含有量が少なくとも 3 0質量%である感光性組成物を用いて基材の表面に、少なくとも、感光層を形成する 工程であり、更に適宜選択されたその他の層を形成する工程である。
[0026] 前記感光層、及びその他の層を形成する方法としては、特に制限はなぐ目的に応 じて適宜選択することができ、例えば、塗布により形成する方法、シート状の各層を加 圧及び加熱の少なくともいずれかを行うことにより、ラミネートすることにより形成する 方法、それらの併用などが挙げられる。
前記感光層形成工程としては、以下に示す第 1の態様の感光層形成工程及び第 2 の態様の感光層形成工程が好適に挙げられる。
[0027] 第 1の態様の感光層形成工程としては、前記感光性組成物を基材の表面に塗布し
、乾燥することにより、基材の表面に、少なくとも、感光層を形成し、更に、適宜選択さ れたその他の層を形成する工程が挙げられる。
[0028] 第 2の態様の感光層形成工程としては、前記感光性組成物をフィルム状に成形し た感光性フィルム(以下、「感光性転写材料」と称することがある)を基材の表面にカロ 熱及び加圧の少なくともいずれかの下において積層することにより、基材の表面に、 少なくとも、感光層を形成し、更に、適宜選択されたその他の層を形成する工程が挙 げられる。
[0029] 第 1の態様の感光層形成工程において、前記塗布及び乾燥の方法としては、特に 制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記基材の表面に、前 記感光性組成物を、水又は溶剤に溶解、乳化又は分散させて感光性組成物溶液を 調製し、該溶液を直接塗布し、乾燥させることにより積層する方法が挙げられる。
[0030] 前記感光性組成物溶液の溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択 することができる。
[0031] 前記塗布の方法としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ 、例えば、スピンコーター、スリットスピンコーター、ロールコーター、ダイ =1一ター、力 一テンコーターなどを用いて、前記基材に直接塗布する方法が挙げられる。本発明 においては、液が吐出する部分にスリット状の穴を有するスリット状ノズルを用いた塗 布装置 (スリットコータ)によって行うことが好ましい。具体的には、特開 2004-8985 1号公報、特開 2004— 17043号公報、特開 2003— 170098号公報、特開 2003— 164787号公報、特開 2003— 10767号公報、特開 2002— 79163号公報、特開 2 001— 310147号公報等に記載のスリット状ノズル、及びスリットコータが好適に用い られる。
前記乾燥の条件としては、各成分、溶媒の種類、使用割合等によっても異なるが、 通常 60〜 110°Cの温度で 30秒間〜 15分間程度である。 [0032] 前記感光層の光学特性としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択すること ができ、例えば、吸光度、厚みなどにより表すことができる。
前記吸光度は、透過率の常用対数、即ち、吸光度 =— log (TZ 100)で表される。 ただし、 Tは、試料に当てる光の強さを Xとし、試料を通過した後の光の強さを Yとした とき、 T=XZYで表される。例えば、透過率 = 85. 3%とすると、吸光度 (abs) =—lo g (85. 3/100) =0. 069となる。
該吸光度は、黒画像用感光材料の場合には、記録するに際して、使用するレーザ 光のピーク波長における前記感光層の吸光度を言い、黒以外の画像用感光材料の 場合には、 350〜750nmにおいて透過率が最大となるピーク波長における前記感 光層の吸光度を言い、例えば、公知の分光光度計を用いて測定を行うことができ、 ( 株)島津製作所製 UV—分光光度計 UV— 240などを用いることができる。また、前記 吸光度は支持体込みのものから支持体単独の値を差し引いた値で表される。
前記感光層の厚みは、塗布された材料をエポキシ榭脂により包埋、その後クライオ ミクロトーム切削して断面を SEM観察などにより、読み取ることができる。
前記感光層は記録に用いるレーザ光の吸収波長、又は透過率が最大になるピーク 波長における該感光層の吸光度を Aとし、該感光層の厚みを X( m)とすると、前記 感光層の光学特性は、 AZXとして表すことができる。前記 AZXの値は、特に制限 はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒画像用感光材料の場合に ίま、 2. 0〜5. 0力好ましく、 2. 4〜4. 6力より好ましく、 3. 0〜4. 4力特に好まし!/ヽ。 また、黒以外の画像用感光材料の場合には、 1. 0〜2. 8力 S好ましく、 1. 3〜2. 5が より好ましぐ 1. 6〜2. 2が特に好ましい。前記 ΑΖΧが、 1. 0未満であると、画像表 示に充分な濃度が得られないことがあり、 5. 0を超えると露光による膜硬化が不充分 で現像性が得られないことがある。もちろん画像表示に光学濃度が必要ない場合は 、 1. 0より/ J、さい値でもよい。
[0033] 第 1の態様の感光層形成工程において形成されるその他の層としては、特に制限 はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸素遮断層、剥離層、接着 層、光吸収層、表面保護層などが挙げられる。
前記その他の層の形成方法としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択す ることができ、例えば、前記感光層上に塗布する方法、シート状に形成されたその他 の層を積層する方法などが挙げられる。
[0034] 前記第 2の態様の感光層形成工程において、基材の表面に感光層、及び必要に 応じて適宜選択されるその他の層を形成する方法としては、前記基材の表面に支持 体と該支持体上に感光性組成物が積層されてなる感光層と、必要に応じて適宜選択 されるその他の層とを有する感光性フィルム (感光性転写材料)を加熱及び加圧の少 なくともいずれかを行いながら積層する方法が挙げられ、支持体上に感光性組成物 が積層されてなる感光性フィルムを、該感光性組成物が基材の表面側となるように積 層し、次いで、支持体を感光性組成物上から剥離する方法が好適に挙げられる。 前記支持体を剥離することにより、支持体による光の散乱や屈折の等影響により、 感光性組成物層上に結像させる像にボケ像が生じることが防止され、所定のパター ンが高解像度で得られる。
なお、前記感光性フィルムが、後述する保護フィルムを有する場合には、該保護フ イルムを剥離し、前記基材に前記感光層が重なるようにして積層するのが好ましい。
[0035] 前記加熱温度は、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例えば 、 70〜160°Cが好ましぐ 80〜110°Cがより好ましい。
前記加圧の圧力は、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例え ば、、 0. 01〜: L OMPa力好ましく、 0. 05〜: L OMPa力 ^より好まし!/ヽ。
[0036] 前記加熱及び加圧の少なくともいずれかを行う装置としては、特に制限はなぐ目 的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヒートプレス、ヒートロールラミネーター( 例えば、(株)日立インダストリィズ製、 LamicII型)、真空ラミネーター(例えば、名機 製作所製、 MVLP500)などが好適に挙げられる。
[0037] 前記支持体としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、前 記感光層を剥離可能であり、かつ光の透過性が良好であるのが好ましぐ更に表面 の平滑性が良好であるのがより好ましい。
[0038] 前記支持体の厚みは、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例 免ば、、 4〜300 μ m力 S好ましく、 5〜175 μ m力 Sより好ましく、 10〜: LOO μ m力 S特に好 ましい。 [0039] 前記支持体の形状は、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、長 尺状が好ましい。前記長尺状の支持体の長さは、特に制限はなぐ例えば、 10〜20 , OOOmの長さのものが挙げられる。
[0040] 前記支持体は、合成樹脂製であり、かつ透明であるものが好ましぐ例えば、ポリエ チレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、三酢 酸セルロース、二酢酸セルロース、ポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ポリ(メタ) アクリル酸エステル共重合体、ポリ塩化ビュル、ポリビュルアルコール、ポリカーボネ ート、ポリスチレン、セロファン、ポリ塩ィ匕ビユリデン共重合体、ポリアミド、ポリイミド、塩 化ビュル'酢酸ビュル共重合体、ポリテトラフルォロエチレン、ポリトリフルォロェチレ ン、セルロース系フィルム、ナイロンフィルム等の各種のプラスチックフィルムが挙げら れ、これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。これらは、 1種単独 で使用してもよぐ 2種以上を併用してもよい。
なお、前記支持体としては、例えば、特開平 4- 208940号公報、特開平 5— 8050 3号公報、特開平 5— 173320号公報、特開平 5— 72724号公報などに記載の支持 体を用いることちできる。
[0041] 前記感光性フィルムにおける感光層の形成は、前記基材への前記感光性組成物 溶液の塗布及び乾燥 (前記第 1の態様の感光層形成方法)と同様な方法で行うこと ができる。
[0042] 前記保護フィルムは、前記感光層の汚れや損傷を防止し、保護する機能を有する フィルムである。
前記保護フィルムの厚みは、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することがで き、 ί列免ば、、 5〜: LOO μ m力 S好ましく、 8〜50 μ m力 Sより好ましく、 10〜40 μ m力 S特に 好ましい。
[0043] 前記保護フィルムの前記感光性フィルムにおいて設けられる箇所は、特に制限は なぐ目的に応じて適宜選択することができ、通常、前記感光層上に設けられる。
[0044] 前記保護フィルムを用いる場合、前記感光層及び前記支持体の接着力 Aと、前記 感光層及び保護フィルムの接着力 Bとの関係は、接着力 A>接着力 Bであることが好 適である。 [0045] 前記支持体と前記保護フィルムとの静摩擦係数は、 0. 3〜1. 4が好ましぐ 0. 5〜 1. 2がより好ましい。
前記静摩擦係数が、 0. 3未満であると、滑り過ぎるため、ロール状にした場合に卷 ズレが発生することがあり、 1. 4を超えると、良好なロール状に巻くことが困難となるこ とがある。
[0046] 前記保護フィルムとしては、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ 、例えば、前記支持体に使用されるもの、シリコーン紙、ポリエチレン、ポリプロピレン 力 Sラミネートされた紙、ポリオレフイン又はポリテトラフルォロエチレンシート、などが挙 げられ、これらの中でも、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなどが特に好 ましいものとして挙げられる。
前記支持体と保護フィルムとの組合せ (支持体 Z保護フィルム)としては、例えば、 特開 2005— 70767号公報の段落番号 0151に記載の組合せや、ポリエチレンテレ フタレート Zポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
[0047] 前記保護フィルムとしては、上述の接着力の関係を満たすために、前記保護フィル ムと前記感光層との接着性を調製するために表面処理することが好ましぐ例えば、 特開 2005— 70767号公報の段落番号 0151に記載の方法などが挙げられる。
[0048] 前記その他の層としては、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ、 例えば、熱可塑性榭脂層、中間層、などが挙げられる。
[0049] 熱可塑性榭脂層
前記熱可塑性榭脂層(以下、「クッション層」と称することもある)は、アルカリ現像を 可能とし、また、転写時にはみ出した該熱可塑性榭脂層により被転写体が汚染され るのを防止可能とする観点力 アルカリ可溶性であることが好ましぐ前記感光性転 写材料を被転写体上に転写させる際、該被転写体上に存在する凹凸に起因して発 生する転写不良を効果的に防止するクッション材としての機能を有していることが好 ましぐ該感光性転写材料を前記被転写体上に加熱密着させた際に該被転写体上 に存在する凹凸に応じて変形可能であるのがより好ましい。
[0050] 前記熱可塑性榭脂層に用いる材料としては、例えば、特開平 5— 72724号公報に 記載されている有機高分子物質が好ましぐヴィカー Vicat法 (具体的には、アメリカ 材料試験法エーエステ一エムデ一 ASTMD1235によるポリマー軟ィ匕点測定法)に よる軟化点が約 80°C以下の有機高分子物質より選択されることが特に好ましい。具 体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフイン、エチレンと酢酸ビニノレ 又はそのケン化物の様なエチレン共重合体、エチレンとアクリル酸エステル又はその ケン化物、ポリ塩化ビュル、塩ィ匕ビュルと酢酸ビニル又はそのケンィ匕物の様な塩ィ匕ビ -ル共重合体、ポリ塩ィ匕ビユリデン、塩化ビ-リデン共重合体、ポリスチレン、スチレ ンと (メタ)アクリル酸エステル又はそのケン化物の様なスチレン共重合体、ポリビニル トルエン、ビュルトルエンと(メタ)アクリル酸エステル又はそのケン化物の様なビュルト ルェン共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸ブチルと酢酸ビ- ル等の (メタ)アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビュル共重合体ナイロン、共重合ナ ィロン、 N アルコキシメチル化ナイロン、 N ジメチルァミノ化ナイロンの様なポリアミ ド榭脂等の有機高分子などが挙げられる。
前記熱可塑性榭脂層の乾燥厚みは、 2〜30 mが好ましぐ 5〜20 mがより好ま しく、 7〜16 /z m力特に好まし!/ヽ。
[0051] 中間層
前記中間層は、前記感光層上に設けられ、前記感光性転写材料が熱可塑性榭脂 層を有する場合には該感光層と該熱可塑性榭脂層との間に設けられる。該感光層と 該熱可塑性榭脂層との形成においては、有機溶剤を用いるため、該中間層がその 間に位置すると、両層が互いに混ざり合うのを防止することができる。
[0052] 前記中間層としては、水又はアルカリ水溶液に分散乃至溶解するものが好ましい。
前記中間層の材料としては、公知のものを使用することができ、例えば、特開昭 46 - 2121号公報及び特公昭 56— 40824号公報に記載のポリビュルエーテル Z無水 マレイン酸重合体、カルボキシアルキルセルロースの水溶性塩、水溶性セルロースェ 一テル類、カルボキシアルキル澱粉の水溶性塩、ポリビュルアルコール、ポリビュル ピロリドン、ポリアクリルアミド類、水溶性ポリアミド、ポリアクリル酸の水溶性塩、ゼラチ ン、エチレンオキサイド重合体、各種澱粉及びその類似物カゝらなる群の水溶性塩、ス チレン Zマレイン酸の共重合体、マレイネート榭脂、などが挙げられる。
これらは、 1種単独で使用してもよぐ 2種以上を併用してもよい。これらの中でも親 水性高分子を使用するのが好ましぐ該親水性高分子の中でも、少なくともポリビニ ルアルコールを使用するのが好ましぐポリビュルアルコールとポリビュルピロリドンと の併用が特に好ましい。
[0053] 前記ポリビニルアルコールとしては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択するこ とができ、その酸ィ匕率は 80%以上が好ましい。
前記ポリビニルピロリドンを使用する場合、その含有量は、該中間層の固形分に対 し、 1〜75質量%が好ましぐ 1〜60質量%がより好ましぐ 10〜50質量%が特に好 ましい。
前記含有量が、 1〜75質量%であると、前記感光層との十分な密着性が得られや すぐかつ酸素遮断能も低下しにくい。
[0054] 前記中間層は、酸素透過率が小さいことが好ましい。前記中間層の酸素透過率が 小さく酸素遮断能が高い場合には、前記感光層に対する露光時における光量をアツ プする必要を生じず、露光時間が短ぐ高い解像度が得られやすい。
[0055] 前記中間層の厚みは、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、 0.
1〜5 μ m程度であるのが好ましぐ 0. 5〜2 μ mがより好ましい。
前記厚みが、 0. 1〜5 /ζ πιであると、酸素透過性が高過ぎてしまうことがなぐかつ 現像時や中間層除去時に長時間を要することもない。
[0056] 前記感光性フィルムの構造としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択する ことができ、例えば、前記支持体上に、熱可塑性榭脂層と、中間層と、感光層とを、こ の順に有してなる形態などが挙げられる。なお、前記感光層は、単層であってもよい し、複数層であってもよい。
[0057] 前記感光性フィルムは、例えば、円筒状の卷芯に巻き取って、長尺状でロール状 に卷かれて保管されるのが好ま 、。前記長尺状の感光性フィルムの長さとしては、 特に制限はなぐ例えば、 10-20, OOOmの範囲力も適宜選択することができる。ま た、ユーザーが使いやすいようにスリット加工し、 100〜1, OOOmの範囲の長尺体を ロール状にしてもよい。なお、この場合には、前記支持体が一番外側になるように卷 き取られるのが好ましい。また、前記ロール状の感光性フィルムをシート状にスリットし てもよい。保管の際、端面の保護、エッジフュージョンを防止する観点から、端面には セパレーターを設置するのが好ましぐまた梱包も透湿性の低い素材を用いるのが好 ましい。前記セパレーターは、防湿性のもの、乾燥剤入りのものが特に好ましい。
[0058] 前記感光性フィルムは、プリント配線板、カラーフィルタや液晶配向制御用突起、ス ぺーサ一、隔壁などのディスプレイ用部材、ホログラム、マイクロマシン、プルーフな どのパターン形成用として広く用いることができ、これらの中でも、本発明のカラーフィ ルタの製造方法に好適に用いることができる。
[0059] なお、前記第 2の態様の感光層形成方法により形成された感光層を有する積層体 への露光方法としては、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ、例 えば、支持体上にクッション層を介して存在する感光層からなるフィルムの場合は、 前記支持体、必要に応じてクッション層も剥離した後、前記酸素遮断層を介して前記 感光層を露光することが好まし 、。
[0060] <感光層>
前記感光層形成工程で形成される感光層(カラーレジスト層)としては、少なくともバ インダー、着色剤、重合性化合物、及び光重合開始剤を含み、前記着色剤に含まれ る顔料の数平均粒径が大きくとも lOOnmであり、かつ該顔料の前記感光性組成物の 固形分中の含有量が少なくとも 30質量%であり、更に必要に応じて適宜選択される その他の成分を含む感光性組成物を用いてなる。
[0061] < <バインダー > >
前記ノインダ一としては、例えば、アルカリ性水溶液に対して膨潤性であるのが好 ましぐアルカリ性水溶液に対して可溶性であるのがより好ましい。
アルカリ性水溶液に対して膨潤性又は溶解性を示すバインダーとしては、例えば、 酸性基を有するものが好適に挙げられる。
[0062] 前記酸性基としては、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ、例え ば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などが挙げられ、これらの中でもカルボ キシノレ基が好ましい。
カルボキシル基を有するバインダーとしては、例えば、カルボキシル基を有するビ- ル共重合体、ポリウレタン榭脂、ポリアミド酸榭脂、変性エポキシ榭脂などが挙げられ 、これらの中でも、塗布溶媒への溶解性、アルカリ現像液への溶解性、合成適性、膜 物性の調製の容易さ等の観点力 カルボキシル基を有するビニル共重合体が好まし い。
[0063] 前記カルボキシル基を有するビニル共重合体は、少なくとも( 1)カルボキシル基を 有するビニルモノマー、及び(2)これらと共重合可能なモノマーとの共重合により得る ことができる。これらのモノマーとしては、具体的には、例えば、特開 2005— 25843 1号公報の段落番号 0164〜0205に記載されている化合物などが挙げられる。
[0064] 前記感光層における前記バインダーの含有量は、特に制限はなぐ 目的に応じて 適宜選択することができ、例えば、感光層の全固形分に対し、 5〜80質量%が好まし く、 10〜70質量%がより好ましぐ 15〜50質量%が特に好ましい。
前記含有量が、 5〜80質量%であると、アルカリ現像性や基板との密着性が低下 することがなぐ現像時間に対する安定性や、硬化膜 (テント膜)の強度が低下するこ ともない。なお、前記含有量は、前記バインダーと必要に応じて併用される高分子結 合剤との合計の含有量であってもよ 、。
[0065] 前記ノインダ一の酸価は、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ 、 ί列; tは、、 70〜250mgKOH/g力 S好ましく、 90〜200mgKOH/g力 り好ましく、 100〜180mgKOHZgが特に好ましい。
前記酸価が、 70mgKOHZg未満であると、現像性が不足したり、解像性が劣り、 パターンを高精細に得ることができないことがあり、 250mgKOHZgを超えると、パタ 一ンの耐現像液性及び密着性の少なくとも 、ずれかが悪化し、ノターンを高精細に 得ることができな!/、ことがある。
[0066] < <重合性化合物 > >
前記重合性化合物としては、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することがで き、分子中に少なくとも 1個の付加重合可能な基を有し、沸点が常圧で 100°C以上で ある化合物が好ましぐ例えば、(メタ)アクリル基を有するモノマーから選択される少 なくとも 1種が好適に挙げられる。
[0067] 前記 (メタ)アクリル基を有するモノマーとしては、特に制限はなぐ 目的に応じて適 宜選択することができ、例えば、ポリエチレングリコールモノ (メタ)アタリレート、ポリプ ロピレングリコールモノ(メタ)アタリレート、フエノキシェチル (メタ)アタリレート等の単 官能アタリレートや単官能メタタリレート;ポリエチレングリコールジ (メタ)アタリレート、 ポリプロピレングリコールジ (メタ)アタリレート、トリメチロールェタントリアタリレート、トリ メチロールプロパントリアタリレート、トリメチロールプロパンジアタリレート、ネオペンチ ルグリコールジ (メタ)アタリレート、ペンタエリトリトールテトラ (メタ)アタリレート、ペンタ エリトリトールトリ(メタ)アタリレート、ジペンタエリトリトールへキサ(メタ)アタリレート、ジ ペンタエリトリトールペンタ(メタ)アタリレート、へキサンジオールジ (メタ)アタリレート、 トリメチロールプロパントリ(アタリロイルォキシプロピル)エーテル、トリ(アタリロイルォ キシェチル)イソシァヌレート、トリ(アタリロイルォキシェチル)シァヌレート、グリセリン トリ(メタ)アタリレート、トリメチロールプロパンやグリセリン、ビスフエノール等の多官能 アルコールに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加反応した後で (メタ) アタリレートイ匕したもの、特公昭 48— 41708号、特公昭 50— 6034号、特開昭 51— 37193号等の各公報に記載されているウレタンアタリレート類;特開昭 48— 64183 号、特公昭 49 43191号、特公昭 52— 30490号等の各公報に記載されているポリ エステルアタリレート類;エポキシ榭脂と (メタ)アクリル酸の反応生成物であるェポキ シアタリレート類等の多官能アタリレートやメタタリレートなどが挙げられる。これらの中 でも、トリメチロールプロパントリ (メタ)アタリレート、ペンタエリトリトールテトラ (メタ)ァク リレート、ジペンタエリトリトールへキサ(メタ)アタリレート、ジペンタエリトリトールペンタ (メタ)アタリレートが特に好ましい。これらは、 1種単独で使用してもよいし、 2種以上 を併用してもよい。
[0068] 前記重合性化合物の前記感光性組成物固形分中の固形分含有量は、 10〜60質 量%が好ましぐ 15〜50質量%がより好ましぐ 20〜40質量%が特に好ましい。該 固形分含有量が、 10〜60質量%であると、現像性の悪化、露光感度の低下などの 問題を生じることがない。また、感光層の粘着性が強くなりすぎることもない。
前記重合性化合物と前記バインダーの比率は、質量比で、重合性化合物 Zバイン ダー =0. 5〜1. 5力 S好ましく、 0. 6〜1. 2力 Sより好ましく、 0. 65〜: L 1力 S特に好まし い。この範囲内であると、現像時に残渣が生じることがなぐ完成したカラーフィルタの 耐性が低下することもない。
[0069] < <光重合開始剤 > > 前記光重合開始剤としては、前記重合性化合物の重合を開始する能力を有する限 り、特に制限はなぐ公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができ、例えば 、紫外線領域から可視の光線に対して感光性を有するものが好ましぐ光励起された 増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよぐモノマ 一の種類に応じてカチオン重合を開始させるような開始剤であってもよい。
また、前記光重合開始剤は、波長約 300〜800nmの範囲内に少なくとも約 50の 分子吸光係数を有する成分を少なくとも 1種含有して 、ることが好ま 、。前記波長 ίま 330〜500mn力より好まし!/ヽ。
[0070] 前記光重合開始剤としては、例えば、ハロゲンィ匕炭化水素誘導体 (例えば、トリアジ ン骨格を有するもの、ォキサジァゾール骨格を有するもの等)、ホスフィンオキサイド、 へキサァリールビイミダゾール、ォキシム誘導体、有機過酸化物、チォ化合物、ケトン 化合物、芳香族ォ -ゥム塩、ケトォキシムエーテルなどが挙げられる。前記ォキシム 誘導体以外の光重合開始剤としては、具体的には、例えば、特開 2005— 258431 号公報の段落番号 0288〜0299及び段落番号 0305〜0308に記載されている化 合物などが挙げられる。
[0071] 本発明で好適に用いられるォキシム誘導体としては、例えば、 3 べンゾイロキシィ ミノブタン 2 オン、 3 ァセトキシィミノブタン 2 オン、 3 プロピオニルォキシ イミノブタン 2 オン、 2 ァセトキシィミノペンタン 3 オン、 2 ァセトキシィミノ —1—フエ-ルプロパン一 1—オン、 2—ベンゾイロキシィミノ一 1—フエ-ルプロパン — 1—オン、 3— (4—トルエンスルホ -ルォキシ)イミノブタン一 2—オン、及び 2 エト キシカルボ-ルォキシィミノ一 1—フエ-ルプロパン一 1—オンなどが挙げられる。
[0072] 前記光重合開始剤の含有量は、前記感光性組成物中の全固形成分に対し、 0. 1 〜50質量%が好ましぐ 0. 5〜30質量%がより好ましぐ 1〜20質量%が特に好まし い。
前記光重合開始剤の含有量は、前記重合性化合物との質量比で表すと、光重合 開始剤 Z重合性ィ匕合物 =0. 01〜0. 2が好ましぐ 0. 02〜0. 1がより好ましぐ 0. 0 3〜0. 08が特に好ましい。この範囲内であると、現像残渣が生じたり、析出故障が生 じるという問題がない。また、十分な感度が得られやすい。 [0073] また、後述する感光層への露光における露光感度や感光波長を調製する目的で、 前記光重合開始剤に加えて、増感剤を添加することが可能である。
前記増感剤は、後述する光照射手段としての可視光線や紫外光'可視光レーザな どにより適宜選択することができる。
前記増感剤は、活性エネルギー線により励起状態となり、他の物質 (例えば、ラジカ ル発生剤、酸発生剤等)と相互作用(例えば、エネルギー移動、電子移動等)するこ とにより、ラジカルや酸等の有用基を発生することが可能である。
[0074] 前記増感剤としては、特に制限はなぐ公知の増感剤の中から目的に応じて適宜 選択することができ、例えば、特開 2005— 254831号公報の段落番号 0313〜031 4に記載されている化合物などが挙げられる。
[0075] 前記増感剤の含有量は、前記感光性組成物中の全成分に対し、 0. 05〜30質量 %が好ましぐ 0. 1〜20質量%がより好ましぐ 0. 2〜10質量%が特に好ましい。該 含有量が、 0. 05〜30質量%であると、活性エネルギー線への感度が低下すること がなぐ露光プロセスが短時間で、高い生産性を実現できる。また、保存時に前記感 光層から前記増感剤が析出することもな 、。
[0076] 前記光重合開始剤は、 1種単独で使用してもよぐ 2種以上を併用してもよい。
前記光重合開始剤の特に好ましい例としては、後述する露光において、波長が 40 5nmのレーザ光に対応可能である、前記ホスフィンオキサイド類、前記 α—アミノア ルキルケトン類、前記トリァジン骨格を有するハロゲンィ匕炭化水素化合物と後述する 増感剤としてのアミンィ匕合物とを組合せた複合光開始剤、へキサァリールビイミダゾ ール化合物、あるいは、チタノセンなどが挙げられる。
[0077] < <着色剤 > >
前記着色剤としては、該着色剤に含まれる顔料の平均粒径が大きくとも lOOnmで あり、かつ該顔料の前記感光性組成物の固形分中の含有量が少なくとも 30質量% であれば、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機顔 料、無機顔料、染料などが挙げられる。
これら着色剤と別に又は併用して、着色剤として金属イオンを配位した榭状分岐分 子、並びに金属粒子及び合金粒子の少なくとも 、ずれかの金属系粒子を含有する 榭状分岐分子から選ばれるいずれかの榭状分岐分子を含有することも可能である。
[0078] 前記着色剤としては、黄色顔料、オレンジ顔料、赤色顔料、バイオレット顔料、青色 顔料、緑色顔料、ブラウン顔料、黒色顔料などが挙げられるが、カラーフィルタを形 成する場合には、 3原色 (B、 G、 R)及び黒色 (K)にそれぞれ着色された複数の感光 性組成物を用いることから、青色顔料、緑色顔料、赤色顔料、及び黒色顔料が好適 に用いられる。
[0079] 前記顔料としては、例えば、特開 2005— 17716号公報の段落番号 0038から 004 0に記載の色材、特開 2005— 361447号公報の段落番号 0068から 0072に記載の 顔料、及び特開 2005— 17521号公報の段落番号 0080から 0088に記載の着色剤 などが好適に挙げられる。
[0080] なお、上記有機顔料、無機顔料、又は染料等の着色剤は 1種を単独で用いてもよく 、又は 2種以上を組み合わせて用いることもできる。
[0081] 本発明にお ヽては、携帯端末や携帯ゲーム機等の機器で透過モード、及び反射 モードの 、ずれにぉ 、ても良好な表示特性 (より色が濃 、)を効果的に実現するため の前記着色剤の組合せとしては、(i)Rの感光性組成物においては顔料 C. I.ピグメ ントレッド 254を用い、(ii) Gの感光性組成物においては顔料 C. I.ビグメントグリーン 36及び顔料 C. I.ビグメントイエロー 139を併用して用い、(iii) Bの感光性組成物に おいては顔料 C. I.ビグメントブルー 15 : 6を用いることが好ましい。
[0082] また、本発明においては、ノートパソコン用ディスプレイやテレビモニター等の大画 面の液晶表示装置等に用いた場合に高い表示特性 (色再現域が広ぐ色温度が高 V、)を実現するための前記着色剤の組合せとしては、 (I)赤色 (R)の感光性組成物に おいては顔料 C. I.ビグメントレッド 254及び C. I.ビグメントレッド 177の少なくともい ずれかを用い、(Π)緑色 (G)の感光性組成物においては顔料 C. I.ピグメントグリー ン 36及び顔料 C. I.ビグメントイエロー 150を併用し、(III)青色 (B)の感光性組成物 においては顔料 C. I.ビグメントブルー 15 : 6及び C. I.ビグメントバイオレット 23を併 用することが好ましい。
[0083] 上記のような着色剤を用いる場合、前記顔料の数平均粒径は、大きくとも lOOnmで あれば、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ、例えば、 10〜80n mが好ましぐ 20〜60nm力より好ましく、 30〜40nm力特に好ましい。前記顔料の 数平均粒径が、 lOnm未満であると、カラーフィルタの作製時、及び作製後の安定性 が不十分なことがあり、 lOOnmを超えると、エッジラフネス低減の効果が充分に得ら れないことがある。
前記顔料の数平均粒径を 10〜: LOOnmにするためには、公知の方法により顔料微 細化処理をすることにより達成することができる。
前記顔料微細化処理の具体例として、特開 2001— 214077号公報の段落 0021 力も 0030に記載の磨砕法、析出法、合成析出法などが挙げられる。
更に、顔料分散物の分散時間を調節することでも、顔料微細化をすることができる。 分散には、公知の分散機を用いることができる。分散時間は、 10〜30時間が好ま しぐ 18〜30時間がより好ましぐ 24〜30時間が特に好ましい。前記分散時間の範 囲にすることで、顔料の数平均粒子径を上記の好ま U、範囲にすることができる。 前記顔料を分散させる際に使用する分散機としては、特に制限はなぐ例えば、朝 倉邦造著、「顔料の事典」、第一版、朝倉書店、 2000年、 438ページに記載されて いるニーダー、ローノレミノレ、アトライダー、スーパーミル、ディゾルノ、ホモミキサー、サ ンドミル等の公知の分散機などが挙げられる。更に、該文献 310頁記載の機械的摩 砕により、摩擦力を利用し微粉砕してもよい。
なお、ここで言う「粒径」とは、粒子の電子顕微鏡写真画像を同面積の円とした時の 直径を言い、また「数平均粒径」とは多数の粒子について上記の粒径を求め、この 1 00個平均値を言う。
ここで、前記エッジラフネスとは、露光装置から出射されたレーザ光により、感光性 材料の感光層面に描画される被露光部の線幅のばらつき及び被露光部の濃度のば らっきをいう。前記エッジラフネスは、前記露光装置の光照射手段などの精度や感光 性材料の光学特性のばらつきにより発生する。本発明の感光性組成物は、前記顔料 の粒径を限定し、該顔料の前記感光性組成物の固形分中の含有量を限定すること により、前記感光性材料の光学特性のばらつきを抑制でき、前記エッジラフネスを減 少、することができる。
前記エッジラフネスは、具体的には、図 50に示すように、前記感光性材料の走査方 向を y、走査方向 yと直交する方向を χとし、略走査方向 yに沿って配列されるマイクロ ミラー 40の列力スヮス 77と定義され、このスヮス 77の列によって描画される被露光部 の線幅や濃度がばらつくことをいう。
前記スヮス 77は、描画される画像の X方向に対する解像度を高めるため、 X方向に 対して所定の角度 Θ s (以下、スヮス傾斜角度 Θ s (≠90° )という)に設定され、該スヮ ス 77上には、 DMD画素 A、 Bを含む画素が等間隔に配列されている。
しかし、前記スヮス 77の精度や感光性材料の光学特性などを原因として、図 61〖こ 示すように、被露光部 210の中心線 212に対して線幅 214が大小にばらつき、線幅 が太くなつたり、細くなつたりする部分 (エッジラフネス)ができてしまう。
[0085] 前記エッジラフネスの評価方法としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択 することができ、例えば、ライン幅 30 mのラインの任意の 5箇所について、レーザ顕 微鏡 (VK— 9500、キーエンス (株)製;対物レンズ 50倍)を用いて観察し、視野内の エッジ位置のうち、最も膨らんだ箇所(山頂部)と、最もくびれた箇所 (谷底部)との差 を絶対値として求め、観察した 5箇所の平均値を算出し、この平均値を評価基準とす る方法などが挙げられる。この場合のエッジラフネスとしては、値が小さい程、良好な 性能を示すため好ましい。具体的には、 1 m以下が好ましぐ 0. 5 m以下がより 好ましい。前記平均値が 1 mを超えると、解像度が低下し、カラーフィルタのコントラ ストが低下することがある。
[0086] また、図 60に示すように、図中の中央部に示される適正露光の場合に比べて、図 に向力つて左側の太線のように、前記各画素の列方向の重なりや、前記感光性材料 の感度などにより、露光過多となってしまうことがある。他方右側の点線のように、前 記各画素の列方向の隙間や、前記感光性材料の感度などにより、露光不足となって しまうことがある。 該露光過多や露光不足によって被露光部に濃淡が生じエッジラ フネスとなる。
[0087] 前記顔料の前記感光性組成物の固形分中の含有量は、少なくとも 30質量%であ れば、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例えば、 30〜60質 量%が好ましぐ 35〜60質量%がより好ましぐ 45〜60質量%が特に好ましい。 前記顔料の含有量が、 30〜60質量%であると、単位厚みあたりの光学濃度が不 十分とならず所望の光学濃度を達成するために膜を厚くする必要がない。また、露光 部と未露光部との現像液に対する溶解性の差を出しやすい。
[0088] < <その他の成分 > >
前記感光性組成物には、その他の成分として、例えば、熱架橋剤、可塑剤、界面 活性剤、紫外線吸収剤、熱重合禁止剤等の成分を含有してもよい。
[0089] 前記熱架橋剤としては、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ、 前記感光性組成物を用いて形成される感光層の硬化後の膜強度を改良するために 、現像性等などに悪影響を与えない範囲で、例えば、 1分子内に少なくとも 2つのォ キシラン基を有するエポキシ榭脂化合物、 1分子内に少なくとも 2つのォキセタ-ル基 を有するォキセタンィ匕合物、メラミン榭脂化合物などを用いることができる。
[0090] 前記エポキシ榭脂化合物としては、例えば、ビキシレノール型もしくはビフエノール 型エポキシ榭脂 ( ΓΥΧ4000;ジャパンエポキシレジン社製」等)又はこれらの混合物 、イソシァヌレート骨格等を有する複素環式エポキシ榭脂(「TEPIC ;日産化学工業( 株)製」、「ァラルダイト PT810 ;チバ'スペシャルティ'ケミカルズ社製」等)、ビスフエノ ール A型エポキシ榭脂、ノボラック型エポキシ榭脂、ビスフエノール F型エポキシ榭脂 、水添ビスフエノール A型エポキシ榭脂、グリシジノレアミン型エポキシ榭脂、ヒダントイ ン型エポキシ榭脂、脂環式エポキシ榭脂、トリヒドロキシフエニルメタン型エポキシ榭 脂、ビスフエノール S型エポキシ榭脂、ビスフエノール Aノボラック型エポキシ榭脂、テ トラフエ-ロールエタン型エポキシ榭脂、グリシジルフタレート榭脂、テトラグリシジル キシレノィルエタン榭脂、ナフタレン基含有エポキシ榭脂(「ESN— 190、 ESN— 36 0 ;新曰鉄ィ匕学 (株)製」、「HP— 4032、 EXA— 4750、 EXA— 4700 ;大日本インキ 化学工業 (株)製」等)、ジシクロペンタジェン骨格を有するエポキシ榭脂(「HP— 72 00、 HP— 7200H ;大日本インキ化学工業社製」等)、グリシジルメタアタリレート共重 合系エポキシ榭脂(「CP— 50S、 CP- 50M ;日本油脂 (株)製」等)、シクロへキシル マレイミドとグリシジルメタアタリレートとの共重合エポキシ榭脂などが挙げられる力 こ れらに限られるものではない。これらのエポキシ榭脂は、 1種単独で使用してもよいし 、 2種以上を併用してもよい。
[0091] 前記ォキセタンィ匕合物としては、例えば、ビス [ (3—メチルー 3—ォキセタニルメトキ シ)メチル]エーテル、ビス [ ( 3—ェチル— 3—ォキセタ -ルメトキシ)メチル]エーテル 、 1、 4 ビス [ (3—メチル 3—ォキセタ -ルメトキシ)メチル]ベンゼン、 1、4 ビス [ ( 3 -ェチル 3—ォキセタ -ルメトキシ)メチル]ベンゼン、( 3 -メチル 3—ォキセ タ -ル)メチルアタリレート、 (3ーェチルー 3ーォキセタ -ル)メチルアタリレート、 (3- メチル 3—ォキセタ -ル)メチルメタタリレート、 ( 3 ェチル 3—ォキセタ -ル)メチ ルメタタリレート又はこれらのオリゴマーあるいは共重合体等の多官能ォキセタン類の 他、ォキセタン基と、ノボラック榭脂、ポリ(p ヒドロキシスチレン)、カルド型ビスフエノ 一ノレ類、カリックスァレーン類、カリックスレゾノレシンアレーン類、シノレセスキォキサン 等の水酸基を有する榭脂など、とのエーテルィ匕合物が挙げられ、この他、ォキセタン 環を有する不飽和モノマーとアルキル (メタ)アタリレートとの共重合体なども挙げられ る。
前記メラミン榭脂化合物としては、例えば、アルキル化メチロールメラミン、へキサメ チル化メチロールメラミンなどが挙げられる。
[0092] 前記エポキシ榭脂化合物又はォキセタンィ匕合物の前記感光性組成物固形分中の 固形分含有量は、 1〜50質量%が好ましぐ 3〜30質量%がより好ましい。該固形分 含有量が 1質量%未満であると、硬化膜の吸湿性が高くなり、絶縁性の劣化が生じる ことがあり、 50質量%を超えると、現像性の悪化や露光感度の低下が生ずることがあ り、好ましくない。
[0093] また、前記エポキシ榭脂化合物や前記ォキセタンィ匕合物の熱硬化を促進するため 、例えば、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルァミン、 4— (ジメチルァミノ) N, N— ジメチルベンジルァミン、 4ーメトキシ N, N ジメチルベンジルァミン、 4ーメチルー N, N ジメチルベンジルァミン等のアミン化合物;トリェチルベンジルアンモ-ゥムク ロリド等の 4級アンモ-ゥム塩化合物;ジメチルァミン等のブロックイソシァネートイ匕合 物;イミダゾール、 2—メチルイミダゾール、 2 ェチルイミダゾール、 2 ェチルー 4 メチルイミダゾール、 2 フエ-ルイミダゾール、 4 フエ-ルイミダゾール、 1—シァノ ェチルー 2 フエ-ルイミダゾール、 1一(2 シァノエチル) 2 ェチルー 4ーメチ ルイミダゾール等のイミダゾール誘導体二環式アミジンィ匕合物及びその塩;トリフエ- ルホスフィン等のリン化合物;メラミン、グアナミン、ァセトグアナミン、ベンゾグアナミン 等のグアナミン化合物; 2, 4 ジァミノ 6 メタクリロイルォキシェチル S トリアジ ン、 2 ビュル一 2, 4 ジァミノ一 S トリアジン、 2 ビュル一 4, 6 ジァミノ一 S ト リアジン'イソシァヌル酸付カ卩物、 2, 4 ジアミノー 6—メタクリロイルォキシェチルー S -トリァジン'イソシァヌル酸付加物等の S -トリァジン誘導体;などを用いることができ る。これらは 1種単独で使用してもよぐ 2種以上を併用してもよい。なお、前記ェポキ シ榭脂化合物や前記ォキセタン化合物の硬化触媒、あるいは、これらとカルボキシル 基の反応を促進することができるものであれば、特に制限はなぐ上記以外の熱硬化 を促進可能な化合物を用いてもょ 、。
前記エポキシ榭脂、前記ォキセタンィ匕合物、及びこれらとカルボン酸との熱硬化を 促進可能な化合物の前記感光性組成物固形分中の固形分含有量は、通常 0. 01〜 15質量%でぁる。
[0094] また、前記熱架橋剤としては、特開平 5— 9407号公報記載のポリイソシァネートイ匕 合物を用いることができ、該ポリイソシァネートイ匕合物は、少なくとも 2つのイソシァネ 一ト基を含む脂肪族、環式脂肪族又は芳香族基置換脂肪族化合物から誘導されて いてもよい。具体的には、 1, 3 フエ-レンジイソシァネートと 1, 4 フエ-レンジイソ シァネートとの混合物、 2, 4 及び 2, 6 トルエンジイソシァネート、 1, 3 及び 1, 4 キシリレンジイソシァネート、ビス(4 イソシァネート フエ-ル)メタン、ビス(4 イソシァネートシクロへキシル)メタン、イソフォロンジイソシァネート、へキサメチレンジ イソシァネート、トリメチルへキサメチレンジイソシァネート等の 2官能イソシァネート; 該 2官能イソシァネートと、トリメチロールプロパン、ペンタリスルトール、グリセリン等と の多官能アルコール;該多官能アルコールのアルキレンオキサイド付加体と、前記 2 官能イソシァネートとの付加体;へキサメチレンジイソシァネート、へキサメチレン 1 , 6 ジイソシァネート及びその誘導体等の環式三量体;などが挙げられる。
[0095] 更に、本発明の感光性組成物、あるいは、本発明の感光性フィルムの保存性を向 上させることを目的として、前記ポリイソシァネート及びその誘導体のイソシァネート基 にブロック剤を反応させて得られる化合物を用いてもょ 、。
前記イソシァネート基ブロック剤としては、イソプロパノール、 tert. —ブタノール等 のアルコール類; ε —力プロラタタム等のラタタム類、フエノール、クレゾール、 p—ter t. ーブチノレフエノーノレ、 p— sec. —ブチノレフエノーノレ、 p— sec. —アミノレフエノーノレ、 p -ォクチルフエノール、 p -ノ-ルフエノール等のフエノール類; 3 -ヒドロキシピリジ ン、 8—ヒドロキシキノリン等の複素環式ヒドロキシル化合物;ジアルキルマロネート、メ チルェチルケトキシム、ァセチルアセトン、アルキルァセトアセテートォキシム、ァセト ォキシム、シクロへキサノンォキシム等の活性メチレンィ匕合物;などが挙げられる。こ れらの他、特開平 6 - 295060号公報記載の分子内に少なくとも 1つの重合可能な 二重結合及び少なくとも 1つのブロックイソシァネート基のいずれかを有する化合物 などを用いることができる。
[0096] また、アルデヒド縮合生成物、榭脂前駆体などを用いることができる。具体的には、 N, N,—ジメチロール尿素、 N, N,—ジメチロールマロンアミド、 N, N,—ジメチロー ルスクシンイミド、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、へキサメチロールメ ラミン、 1, 3— N, N, 一ジメチロールテレフタルアミド、 2, 4, 6—トリメチロールフエノ ール、 2, 6—ジメチロール— 4—メチロア-ノール、 1, 3—ジメチロール— 4, 6—ジィ ソプロピルベンゼンなどが挙げられる。なお、これらのメチロール化合物の代わりに、 対応するェチルもしくはブチルエーテル、又は酢酸あるいはプロピオン酸のエステル を使用してもよい。また、メラミンと尿素とのホルムアルデヒド縮合生成物とからなるへ キサメトキシメチルメラミンや、メラミンとホルムアルデヒド縮合生成物のブチルエーテ ルなどを使用してもよい。
[0097] 前記熱架橋剤の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲で加えることができ、 前記熱架橋剤の含有量は、感光性組成物の全固形分の 0. 01〜10質量%が好まし ぐ 0. 02〜5質量%がより好ましぐ 0. 05〜3質量%が特に好ましい。
[0098] 前記可塑剤は、前記感光層の膜物性 (可撓性)をコントロールするために添加して ちょい。
前記可塑剤としては、例えば、特開 2005— 258431号公報の段落番号 0318に記 載されて!ヽる化合物などが挙げられる。
[0099] 前記可塑剤の含有量は、前記感光層の全成分に対して 0. 1〜50質量%が好まし ぐ 0. 5〜40質量%がより好ましぐ 1〜30質量%が特に好ましい。
[0100] 前記界面活性剤としては、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ 、例えば、ァニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、 両性界面活性剤などカゝら適宜選択できる。
更に、前記界面活性剤としては、次式、 C F ^ CH CH O (CH CH O
8 17 so N O
2 2 2 2 2 n
R2)で表されるフッ素系界面活性剤が好適に挙げられる。
ただし、式中、 R1及び R2は、各々水素原子又は炭素数 1〜4のアルキル基を表し、 nは 2〜30の整数を表す。
前記 R1としては、メチル基、ェチル基、イソプロピル基が好適に挙げられ、前記 と しては、水素原子が好適に挙げられる。
前記 nとしては、 10〜25力 S好ましく、 10〜20がより好ましい。
前記式で表される界面活性剤の具体例としては、メガファック F— 141 (n= 5)、 F— 142 (n= 10)、 F= 143 (n= 15)、 F— 144 (n= 20) (V、ずれも商品名:大日本イン キ化学工業 (株)製)が挙げられる。
[0101] 更に、前記界面活性剤としては、次式(1)〜(5)で表される界面活性剤が好適に挙 げられる。
Rfl— X—(CH CH O) R1 - - - (1)
2 2 η
Rfl— X— (CH CH O) R2- · · (2)
2 2 n
Rfl -X- (CH CH O) (CH CH CH O) R1 ' · · (3)
2 2 n 2 2 2 m
Rfl -X- (CH CH O) (CH CH CH O) Rf2' · · (4)
2 2 n 2 2 2 m
[0102] [化 1] (5)
Figure imgf000043_0001
[0103] 前記式(1)〜(4)において、 R1及び R2は、炭素素 1〜18、好ましくは、炭素数 1〜1
0、より好ましくは、炭素数 1〜4のアルキル基を表す。
前記アルキル基としては、飽和アルキル基、不飽和アルキル基が挙げられる。 前記アルキル基の構造としては、直鎖構造、分岐構造を有するものが挙げられ、こ れらの中でも分岐構造を有するものが好適に挙げられる。 前記アルキル基の具体例としては、メチル基、ェチル基、プロピル基、ブチル基、 ヘプチル基、へキシル基、ォクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル 基、テトラデシル基、へキサデシル基、ォタタデシル基、エイコサニル基、ドコサニル 基、 2—クロ口ェチル基、 2—プロモェチル基、 2—シァノエチル基、 2—メトキシカル ボ-ルェチル基、 2—メトキシェチル基、 3—プロモプロピル基などが挙げられる。ま た、これらのアルキル基は、ハロゲン原子、ァシル基、アミノ基、シァノ基、アルキル基 、アルコキシ基、アルキル若しくはハロアルキルで置換されていてもよいァリール基、 アミド基等で置換されて 、てもよ 、。
前記式(1)〜(4)において、 Rfl及び Rf 2は、それぞれ独立して、炭素数 1〜18、 好ましく 2〜 12、より好ましくは 4〜 10のパーフルォロ基を表す。
前記パーフルォロ基としては、飽和パーフルォロ基、不飽和パーフルォロ基が挙げ られる。
前記パーフルォロ基の構造としては、直鎖構造、分岐構造を有するものが挙げられ 、これらの中でも分岐構造を有するものが好適に挙げられ、前記 Rfl及び Rf 2の少な くともいずれかが、分岐構造を有するものがより好適に挙げられる。
前記パーフルォロ基としては、例えば、パーフルォロノネ-ル、パーフルォロメチル 、パーフルォロプロピレン、パーフルォロノ-ネル、パーフルォロ安息香酸、パーフル ォロプロピレン、パーフノレオ口プロピル、パーフノレオ口(9ーメチノレオクチル)、パーフ ルォロメチルォクチル、パーフルォロブチル、パーフルォロ 3—メチルブチル、パーフ ノレォ口へキシノレ、ノ ーフノレオ口クチノレ、ノ ーフノレオ口 7—オタチノレエチノレ、フノレオ口へ プチル、パーフルォロデシル、パーフルォロブチルなどが挙げられる。また、これらの パーフルォロ基は、ハロゲン原子、ァシル基、アミノ基、シァノ基、アルキル基、アルコ キシ基、アルキル若しくはハロアルキルで置換されていてもよぐァリール基、アミド基 等で置換されていてもよい。
前記 Rfl及び Rf 2は互い同じであってもよく、異なって 、てもよ 、。
前記式(1)〜(4)において、 nは、 1〜40の整数、好ましくは 4〜25の整数を表す。 前記式(1)〜(4)において、 mは、 0〜40の整数、好ましくは 0〜25の整数を表す。 前記式(1)〜(4)において、— X—は、— (CH )— (1は 1〜10、好ましくは、 1〜5 の整数を表す)、— CO— O—、― O—、— NHCO—、— NHCOO—のいずれかを 表す。
前記式(5)において、 R3, R4, R5は水素原子、又はメチル基を表し、 a, b, c, p, q は任意の正数を表し、必要に応じて適宜選ばれる力 例として、 a = 50、 b = c = 25、 p = q= 10などが挙げられる。 r, sは任意の正の整数を表し、必要に応じて適宜選ば れるが、例として、 r= 2、 s = 6などが挙げられる。 CrH2r、 CsF2s+ lとしては、 r、 s 力^以上のとき、直鎖構造、分岐構造のいずれもが含まれる。前記式 (5)で表される 界面活性剤の具体例としては、メガファック F— 780F (a=40、 b = 5、 c = 55、 r= 2、 s = 6、p = q = 7 ;大日本インキ化学工業 (株)製)などが挙げられる。
前記式(1)〜(5)で表される界面活性剤は、 1種単独又は 2種以上の組合せで用 いることがでさる。
[0104] 前記界面活性剤の含有量は、感光性組成物の固形分に対し、 0. 001〜10質量 %が好ましい。
前記含有量が、 0. 001質量%未満になると、面状改良の効果が得られなくことがあ り、 10質量%を超えると、密着性が低下することがある。
[0105] 前記感光性組成物が前記界面活性剤を含有することにより、塗布液としての流動 性が良好となり、塗布工程で使用されるスピンコーターやスリットコーターのノズルや 配管、容器中での液の付着性が改善され、前記ノズル内に汚れとして残る残渣を効 果的に減少させることができるので、塗布液の切り替え時に洗浄に要する洗浄液の 量や作業時間を軽減でき、カラーフィルタの生産性を向上させることができる。また、 前記カラーレジスト層を形成する際に発生する面状ムラ等を改善することができる。
[0106] 前記熱重合禁止剤としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することがで き、例えば、特開 2005— 258431号公報の段落番号 0316に記載されている化合 物などが挙げられる。
前記熱重合禁止剤の含有量は、感光性組成物の全成分に対し、 0. 0001〜10質 量%が好ましぐ 0. 0005〜5質量%がより好ましぐ 0. 001〜1質量%が特に好まし い。
[0107] 前記紫外線吸収剤としては、特開平 5— 72724号公報記載の化合物のほか、サリ シレート系、ベンゾフエノン系、ベンゾトリアゾール系、シァノアクリレート系、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、フエ-ルサリシレート、 4 t—ブチルフエ-ルサリシレート、 2, 4ージ t ブチルフエ-ルー 3 ' , 5 '—ジ—t—4'ーヒドロキシベンゾエート、 4—tーブチ ルフエ-ルサリシレート、 2, 4 ジ一ヒドロキシベンゾフエノン、 2 ヒドロキシ一 4—メト キシベンゾフエノン、 2 ヒドロキシ一 4— n—オタトキシベンゾフエノン、 2— (2'—ヒド 口キシ一 5 '—メチルフエ-ル)ベンゾトリァゾール、 2— (2'—ヒドロキシ一 3 '— t—ブ チル一 5,一メチルフエ-ル) 5 クロ口べンゾトリァゾール、ェチル 2 シァノ 3 , 3 ジ一フエ-ルアタリレート、 2, 2'—ヒドロキシ一 4—メトキシベンゾフエノン、 -ッ ケルジブチルジチォカーバメート、ビス(2, 2, 6, 6—テトラメトルー 4 ピリジン)ーセ バケート、 4 t—ブチルフエ-ルサリシレート、サルチル酸フエ-ル、 4ーヒドロキシー 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 ルー 4 ピペリデュル)—エステル、 2— [2 ヒドロキシ— 3, 5 ビス( α , a—ジメチ ルベンジル)フエ-ル]— 2H ベンゾトリァゾール、 7— { [4 クロ口 6— (ジェチル ァミノ) 5 トリァジン一 2 ィル]アミノ} 3 フエ-ルクマリンなどが挙げられる。 なお、感光性組成物の全固形分に対する紫外線吸収剤の含有量は、 0. 5〜15質 量%が好ましぐ 1〜12質量%がより好ましぐ 1. 2〜10質量%が特に好ましい。 前記感光層を形成する感光性組成物は、溶剤を用いて調製することができる。 前記溶剤としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例えば 、メタノール、エタノール、 n—プロパノール、イソプロパノール、 n—ブタノール、 sec ーブタノール、 n—へキサノール等のアルコール類;アセトン、メチルェチルケトン、メ チルイソブチルケトン、シクロへキサノン、ジイソプチルケトンなどのケトン類;酢酸ェチ ル、酢酸ブチル、酢酸 n—ァミル、硫酸メチル、プロピオン酸ェチル、フタル酸ジメ チル、安息香酸ェチル、及びメトキシプロピルアセテートなどのエステル類;トルエン、 キシレン、ベンゼン、ェチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;四塩ィ匕炭素、トリクロ 口エチレン、クロ口ホルム、 1, 1, 1—トリクロロェタン、塩化メチレン、モノクロ口べンゼ ンなどのハロゲンィ匕炭化水素類;テトラヒドロフラン、ジェチルエーテル、エチレンダリ コーノレモノメチノレエーテノレ、エチレングリコーノレモノェチノレエーテノレ、 1ーメトキシー 2 プロパノールなどのエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルァセトアミド、ジメチ ルスルホオキサイド、スルホランなどが挙げられる。これらは、 1種単独で使用してもよ く、 2種以上を併用してもよい。これらの中でも、 3 エトキシプロピオン酸メチル、 3— エトキシプロピオン酸ェチル、ェチルセ口ソルブアセテート、乳酸ェチル、ジエチレン グリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、 3—メトキシプロピオン酸メチル、 2 ヘプ タノン、シクロへキサン、ェチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールァセテ一 ト、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどが好適に挙げられる。これらの 溶剤は、単独又 2種以上の組合せで用いることができる。
前記感光性組成物の調製時における前記溶剤の添加量は、特に制限はなぐ 目 的に応じて適宜選択することができ、前記感光性組成物の全固形分濃度が 5〜80 質量%となるように添加されることが好ましぐ 10〜60質量%となるように添加される ことがより好ましぐ 15〜50質量%となるように添加されることが特に好ましい。
[0109] 前記感光層の厚みは、 0. 3〜10 μ mが好ましぐ 0. 75〜6 μ mがより好まぐ 1. 0 〜3 mが特に好ましい。
前記感光層の厚みが、 0. 3〜: LO /z mであると、感光層用塗布液の塗布時にピンホ ールが発生しにくぐ製造適性が低下することがない。また、現像時に未露光部を除 去するのに長時間を要することもない。
[0110] <基材>
前記感光層形成工程で用いられる前記基材としては、特に制限はなぐ公知の材 料の中力 表面平滑性の高いものから凸凹のある表面を有するものまで、 目的に応 じて適宜選択することができ、板状の基材 (基板)が好ましぐ具体的には、ガラス板( 例えば、ソーダガラス板、酸ィ匕ケィ素をスパッタしたガラス板、無アルカリガラス板、石 英ガラス板等)、合成樹脂性のフィルム、紙、金属板などが挙げられる。
[0111] 前記基材は、該基材上に前記感光層における感光層が重なるようにして積層して なる積層体を形成して用いることができる。即ち、前記積層体における感光層の前記 感光層に対して露光することにより、露光した領域を硬化させ、後述する現像工程に よりパターンを形成することができる。
[0112] [露光工程] 前記露光工程としては、光照射手段及び光変調手段を少なくとも備えた露光ヘッド と、前記感光層の少なくともいずれかを移動させつつ、前記感光層に対して、前記光 照射手段から出射した光を前記光変調手段によりパターン情報に応じて変調しなが ら前記露光ヘッドから照射して、前記感光層を露光する工程であり、該露光はマスク レス露光である。
[0113] 前記マスクレス露光(「マスクレスパターン露光」とも 、う)とは、パターン情報(「画像 データ」ともいう)に基づいて、光照射手段力もの光を変調しながら、露光ヘッドと前 記感光層の被露光面とを相対走査することにより、前記感光層の被露光面上に二次 元パターン(「画像」ともいう)を形成する露光方法である。これに対し、マスクを用いた 従来の露光方法は、露光光を透過させない材質、又は露光光を弱めて透過させる材 質でパターンを形成してなるマスクを、前記感光層の被露光面上の光路に配置して 露光を行う方法である。
[0114] 前記光照射手段から照射される光の光源としては、特に制限はなぐ目的に応じて 適宜選択することができ、例えば、超高圧水銀灯、キセノン灯、カーボンアーク灯、ハ ロゲンランプ、複写機用などの蛍光管、 LED,及びレーザ光(半導体レーザ、固体レ 一ザ、液体レーザ、気体レーザ)等が挙げられ、これらの中でも、超高圧水銀灯及び レーザ光が好ましぐ光のオンオフ制御が短時間で行え、光の干渉制御が容易ある 観点から、レーザ光がより好ましい。
[0115] 前記光源の波長は、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例え ば、前記超高圧水銀灯としては、 i線(365nm)が好ましぐ固体レーザとしては、 YA G— SHG固体レーザ(532nm)、半導体励起固体レーザ(532nm、 355nm、 266η m)が好ましぐ気体レーザとしては、 KrFレーザ(249nm)、 ArFレーザ(193nm)が 好ましい。半導体レーザとしては、感光性組成物の露光時間の短縮を図る目的、及 び入手のしゃすさの観点から、 300〜500nm力 S好ましく、 340〜450nm力 Sより好ま しぐ 405nm又は 410nmであることが特に好ましい。
[0116] 前記レーザ光のビーム径としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択するこ とができ、前記感光層における解像度の観点から、ガウシアンビームの lZe2値で 5 〜30 μ η力女子ましく、 7〜20 μ m力 Jり女子まし!/ヽ。 また、前記レーザ光の光エネルギー量としては、特に制限はなぐ目的に応じて適 宜選択することができ、露光時間の短縮と解像度の観点から、 l〜100mj/cm2が 好ましぐ 5〜20mj/cm2がより好ましい。
[0117] 前記光源としては、光を一端から入射し、入射した前記光を他端から出射する光フ アイバを複数本束ねてなるバンドル状のファイバ光源が好ましぐ前記光ファイバが、 光源からの光を 2以上合成した合波レーザ光を出射可能であることがより好ましい。 前記合波レーザ光の照射方法としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択 することができ、複数のレーザ光源と、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザ光 源から照射されるレーザ光を集光して前記マルチモード光ファイバに結合させるレン ズ系とにより合波レーザ光を合成し、照射する方法が挙げられる。
[0118] 前記露光工程において、前記光照射手段からの光を変調する光変調手段としては 、前記光照射手段からの光を受光し出射する n個(ただし、 nは 2以上の自然数)の 2 次元状に配列された描素部を有し、前記描素部をパターン情報に基づ!、て制御可 能であるものであれば、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例 えば、空間変調素子、及び光多面鏡 (ポリゴンミラー)などが挙げられる。
[0119] 前記空間光変調素子としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することが でき、デジタル ·マイクロミラ^ ~ ·デバイス (DMD)、 MEMS (Micro Electro Mech anical Systems)タイプの空間光変調素子(SLM ; Special Light Modulator) 、ミラー階調型空間変調素子、電気光学効果により透過光を変調する光学素子 (PL ZT素子)、液晶光シャツタ (FLC)などが好適に挙げられる。
なお、 MEMSとは、 IC製造プロセスを基板としたマイクロマシユング技術によるマイ クロサイズのセンサ、ァクチユエータ、及び制御回路を集積ィ匕した微細システムの総 称であり、 MEMSタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作 により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、 Grating Light Valve ( GLV)を複数並べて二次元状に構成したものを用いることもできる。これらの反射型 空間光変調素子 (GLV)や、透過型空間光変調素子 (LCD)を使用する構成にお!ヽ ては、前記光源として、レーザのほかにランプ等を使用することができる。
これらの空間光変調素子の中でも DMD、及びミラー階調型空間変調素子がより好 適に挙げられ、 DMDが特に好適に挙げられる。
[0120] 前記光多面鏡 (ポリゴンミラー)としては、複数面 (例えば 6面)の平面反射面を有す る回転部材であって、回転によって光を走査させることが可能な限り、特に制限はな く、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記光多面体 (ポリゴンミラー)を 用いる露光においては、前記感光層の被露光面を、前記光多面体 (ポリゴンミラー) の走査方向に対して直角に移動させることにより、前記被露光面前面を露光すること ができる。
[0121] 前記露光工程において、感光層を、露光する方法としては、特に制限はなぐ目的 に応じて適宜選択することができ、例えば、デジタル露光、アナログ露光などが挙げ られる力 デジタル露光が好適である。
前記デジタル露光の方法としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択するこ とができ、例えば、所定のパターン情報に基づいて生成される制御信号に応じて変 調されたレーザ光を用いて行われることが好適である。
更に、前記露光工程において、感光層を、露光する方法としては、特に制限はなく 、目的に応じて適宜選択することができ、短時間、かつ高速露光を可能とする観点か ら、露光光と感光層とを相対的に移動させながら行うことが好ましぐ前記デジタル · マイクロミラー ·デバイス (DMD)と併用されることが特に好まし!/、。
[0122] 前記露光工程にお!、て、不活性ガス雰囲気下行うことが好ま 、。前記感光層形 成工程により形成された感光層を、露光する方法としては、特に制限はなぐ目的に 応じて適宜選択することができ、例えば、不活性ガスを前記感光層表面に直接吹き 力ける方法、枠状フレームの一辺が開放され、不活性ガスの導入孔が少なくとも残り の 1辺に形成された試料台中の露光空間に、露光対象である感光層が形成された試 料を載置し、前記不活性ガスの導入孔カゝら不活性ガスを導入して、感光層表面を不 活性ガスで覆!、つつ、露光を行う方法などが挙げられる。
また、前記露光空間を密封空間として、減圧下で該密封空間内に不活性ガスを導 入することも可能である。
前記不活性ガスとしては、酸素の影響により前記感光層の重合反応が阻害されるこ とを防止できれば、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例えば、 窒素、ヘリウム、ァノレゴンなどが挙げられる。
[0123] 以下、本発明のカラーフィルタの製造方法の態様、及び該カラーフィルタの製造方 法に好適に用いられる露光装置を、図面を参照しながら説明する。
前記露光装置としては、いわゆるフラットベッドタイプの露光装置の他、感光材料が ドラムの外周面に巻きつけられるアウタードラムタイプの露光装置、及び感光材料が シリンダの内周面に装着されるインナードラムタイプの露光装置であってもよい。以下 、一例として、フラットベットタイプの露光装置について説明する。
[0124] <露光装置 >
前記露光装置は、図 1に示すように、前記感光層を前記基体上に積層してなる積 層体 12 (以下、「感光層 12」、又は「感光材料 12」と表す)を表面に吸着して保持す る平板状の移動ステージ 14を備えている。 4本の脚部 16に支持された厚い板状の 設置台 18の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた 2本のガイド 20が設置され ている。ステージ 14は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると 共に、ガイド 20によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置 10に は、ステージ 14をガイド 20に沿って駆動するステージ駆動装置(図示せず)が設けら れている。
[0125] 設置台 18の中央部には、ステージ 14の移動経路を跨ぐようにコの字状のゲート 22 が設けられている。コの字状のゲート 22の端部の各々は、設置台 18の両側面に固 定されている。このゲート 22を挟んで一方の側にはスキャナ 24が設けられ、他方の 側には感光層 12の先端及び後端を検知する複数 (たとえば 2個)のセンサ 26 (又は カメラ 26)が設けられている。スキャナ 24及びセンサ 26 (又はカメラ 26)は、ゲート 22 に各々取り付けられて、ステージ 14の移動経路の上方に固定配置されている。なお 、スキャナ 24及びセンサ 26 (又はカメラ 26)は、これらを制御する図示しないコント口 ーラに接続されている。
[0126] スキャナ 24には、図 2及び図 3Bに示すように、 m行 n列(例えば、 2行 5列)の略マト リックス状に配列された 10個の露光ヘッドが備えられている。
図 2に示すように、各露光ヘッド 30が、後述する内部のデジタル ·マイクロミラー -デ バイス (DMD) 36の各描素部(マイクロミラー)列方向が、走査方向と所定の設定傾 斜角度 Θをなすように、スキャナ 24に取り付けられている場合には、各露光ヘッド 30 による露光エリア 32は、走査方向に対して傾斜した矩形状のエリアとなる。
ステージ 14の移動に伴い、感光層 12には露光ヘッド 30ごとに帯状の露光済み領 域 34が形成される。
なお、以下において、 m行目の n列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は 、露光ヘッド 30 と表記し、 m行目の n列目に配列された個々の露光ヘッドによる露 mn
光エリアを示す場合は、露光エリア 32 と表記する。
mn
[0127] また、図 3A及び図 3Bに示すように、帯状の露光済み領域 34のそれぞれが、隣接 する露光済み領域 34と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光へ ッド 30の各々は、その配列方向に所定間隔 (露光エリアの長辺の自然数倍、本実施 形態では 2倍)ずらして配置されている。このため、 1行目の露光エリア 32 と露光ェ
11 リア 32 との間の露光できない部分は、 2行目の露光エリア 32 により露光することが
12 21
できる。
[0128] スキャナ 24による感光層 12の副走査が終了し、センサ 26 (又はカメラ 26)で感光層
12の後端が検出されると、ステージ 14は、ステージ駆動装置 304により、ガイド 20に 沿ってゲート 22の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド 20に沿ってゲート 22 の上流側から下流側に一定速度で移動される。
[0129] ここで、説明のため、ステージ 14の表面と平行な平面内に、図 1に示すように、互い に直交する X軸及び Y軸を規定する。
[0130] ステージ 14の走査方向に沿って上流側(以下、単に「上流側」ということがある。)の 端縁部には、 X軸の方向に向カゝつて開く「く」の字型に形成されたスリット 28が、等間 隔で 10本形成されて 、てもよ 、。
各スリット 28は、上流側に位置するスリット 28aと下流側に位置するスリット 28bとか らなっている。スリット 28aとスリット 28bとは互い〖こ直交するととも〖こ、 X軸に対してスリ ット 28aは— 45度、スリット 28bは +45度の角度を有している。
[0131] スリット 28の位置は、前記露光ヘッド 30の中心と略一致させられている。また、各ス リット 28の大きさは、対応する露光ヘッド 30による露光エリア 32の幅を十分覆う大きさ とされている。また、スリット 28の位置としては、隣接する露光済み領域 34間の重複 部分の中心位置と略一致させてもよい。この場合、各スリット 28の大きさは、露光済み 領域 34間の重複部分の幅を十分覆う大きさとする。
[0132] ステージ 14内部の各スリット 28の下方の位置には、 N重露光を行う場合、理想の N 重露光を実現するために描素部を選択する後述の使用描素部指定処理にお!、て、 描素単位としての光点を検出する光点位置検出手段としての単一セル型の光検出 器(図示せず)が組み込まれていてもよい。また、前記光検出器は、後述する使用描 素部指定処理にお!、て、前記描素部の選択を行う描素部選択手段としての演算装 置(図示せず)に接続されて!ヽる。
[0133] 露光時における前記露光装置の動作形態はとしては、露光ヘッドを常に移動させ ながら連続的に露光を行う形態であってもよいし、露光ヘッドを段階的に移動させな がら、各移動先の位置で露光ヘッドを静止させて露光動作を行う形態であってもよ 、
[0134] また、前記露光の方法として、露光光と前記感光層とを相対的に移動しながら行う ことが好ましぐこの場合、前記高速変調と併用することが好ましい。これにより、短時 間で高速の露光を行うことができる。
[0135] < <露光ヘッド > >
露光ヘッド 30の概略構成の一例を、図 4、図 5A、及び図 5Bに示す。図 4、図 5A、 及び図 5Bでは、前記露光ヘッド 30中を伝播する光の光路に沿って、各構成要素を 示している。
本例では、入射された光を画像データに応じて描素部ごとに変調する光変調手段 ( 描素部ごとに変調する空間光変調素子)として、 DMD36 (米国テキサスインスツルメ ンッ社製)を備え、光照射手段として、ファイバアレイ光源 38を備えている。
[0136] 図 4に示すように、 DMD36の光入射側には、光ファイバの出射端部 (発光点)が露 光エリア 32の長辺方向と一致する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を 備えたファイバアレイ光源 38、ファイバアレイ光源 38から出射されたレーザ光を補正 して DMD上に集光させる集光レンズ系 40、この集光レンズ系 40を透過したレーザ 光を DMD36に向けて反射するミラー 42がこの順に配置されている。なお図 4では、 集光レンズ系 40を概略的に示してある。 また、 DMD36の光反射側には、 DMD36で反射されたレーザ光を感光層 12の露 光面上に結像する結像レンズ系 50が配置されている。なお図 4では、結像レンズ系 5 0を概略的に示してある。
[0137] 前記集光レンズ系 40は、例えば、図 5A及び図 5Bに示すように、ファイバアレイ光 源 38から出射されたレーザ光を平行光化する 1対の組合せレンズ 44、平行光化され たレーザ光の光量分布が均一になるように補正する 1対の組合せレンズ 46、及び光 量分布が補正されたレーザ光を DMD36上に集光する集光レンズ 48で構成され、さ らに後述する他の部材等力 なる。
前記結像レンズ系 50は、例えば、 DMD36と感光層 12の露光面とが共役な関係と なるように配置された 2枚のレンズ 52及び 54で構成され、さらに、マイクロレンズァレ ィ、及びアパーチャアレイ等の後述する他のレンズ群力もなる。
[0138] 一光変調手段
前記光変調手段としての DMD36は、図 6に示すように、 SRAMセル (メモリセル) 5 6上に、各々描素(ピクセル)を構成する描素部として、多数のマイクロミラー 58が格 子状に配列されてなるミラーデバイスである。各マイクロミラー 58は支柱に支えられて おり、その表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、本 実施形態では、各マイクロミラー 58の反射率は 90%以上であり、その配列ピッチは 縦方向、横方向ともに 13. 7 mである。 SRAMセル 56は、ヒンジ及びヨークを含む 支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートの CMOS のものであり、全体はモノリシック(一体型)に構成されている。
[0139] DMD36の SRAMセル (メモリセル) 56〖こ、所望の 2次元パターンを構成する各点 の濃度を 2値で表した画像信号が書き込まれると、支柱に支えられた各マイクロミラー 58が、対角線を中心として DMD36が配置された基板側に対して ± α度 (たとえば ± 10度)のいずれかに傾く。図 7Αは、マイクロミラー 58がオン状態である + α度に 傾いた状態を示し、図 7Βは、マイクロミラー 58がオフ状態である α度に傾いた状 態を示す。このように、画像信号に応じて、 DMD36の各ピクセルにおけるマイクロミ ラー 58の傾きを制御することによって、 DMD36に入射したレーザ光 Βはそれぞれの マイクロミラー 58の傾き方向へ反射される。 それぞれのマイクロミラー 58のオンオフ制御は、 DMD36に接続された図 8のコント ローラ 302によって行われる。また、オフ状態のマイクロミラー 58で反射したレーザ光 Bが進行する方向には、光吸収体(図示せず)が配置されている。
[0140] また、 DMD36は、その短辺が副走査方向と所定角度 Θ (例えば、 0. 1° 〜5° ) を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好まし 、。図 9Aは DMD36を傾斜させ ない場合の各マイクロミラーによる反射光像 (露光ビーム) 53の走査軌跡を示し、図 9 Bは DMD36を傾斜させた場合の露光ビーム 53の走査軌跡を示している。
[0141] DMD36には、長手方向にマイクロミラーが多数個(例えば、 1024個)配列された マイクロミラー列力 短手方向に多数^ 1_ (例えば、 756糸且)配列されている力 図 9Bに 示すように、 DMD36を傾斜させることにより、各マイクロミラーによる露光ビーム 53の 走査軌跡(走査線)のピッチ P 1S DMD36を傾斜させない場合の走査線のピッチ P
2 1 より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、 DMD36の傾斜角は微 小であるので、 DMD36を傾斜させた場合の走査幅 Wと、 DMD36を傾斜させない
2
場合の走査幅 wとは略同一である。
[0142] 異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光されることにより、ァラィメ ントマークに対する露光位置の微少量を制御することができ、高精細な露光を実現 することができる、また、主走査方向に配列された複数の露光ヘッドの間のつなぎ目( ヘッド間つなぎ領域)を微少量の制御により段差なくつなぐことができる。
DMDを傾斜させるかわりに、各マイクロミラー列を副走査方向と直交する方向に所 定間隔ずらし、図 10に示すように千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができ る。
[0143] なお、図 10に示すように、スキャナ 24による X方向への 1回の走査で感光層 12の 全面を露光してもよぐ図 11A及び図 11Bに示すように、スキャナ 24により感光層 12 を X方向へ走査した後、スキャナ 24を Y方向に 1ステップ移動し、 X方向へ走査を行う というように、走査と移動を繰り返して、複数回の走査で感光層 12の全面を露光する ようにしてもよい。
[0144] 一光照射手段
前記光照射手段の好適な例として、合波レーザを照射可能な手段、例えば、複数 のレーザと、マルチモード光ファイバと、該複数のレーザ力 それぞれ照射したレー ザビームを集光して前記マルチモード光ファイバに結合させるレンズ系とを有する手 段 (ファイバアレイ光源)について説明する。
[0145] 以下、前記合波レーザを照射可能な手段 (ファイバアレイ光源)としては、例えば、 特開 2005— 258431号公報の段落番号 0109〜0146に記載の手段が挙げられる
[0146] 輝度
各レーザモジュールにおいて、レーザビーム B1〜: B7のマルチモード光ファイバ 30 への結合効率が 0. 85で、 GaN系半導体レーザ LD1〜LD7の各出力が 30mWの 場合には、アレイ状に配列された光ファイノく 64の各々について、出力 180mW( = 3 OmWX O. 85 X 7)の合波レーザビーム Bを得ることができる。従って、 6本の光フアイ ノ 64がアレイ状に配列されたレーザ出射部での出力は約 1W ( = 180mW X 6)であ る。
[0147] ファイバアレイ光源のレーザ出射部には、この通り高輝度の発光点が主走査方向 に沿って一列に配列されている。単一の半導体レーザからのレーザ光を 1本の光ファ ィバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ 所望の出力を得ることができなかったが、前記合波レーザ光源は高出力であるため、 少数列、例えば 1列でも所望の出力を得ることができる。
[0148] 例えば、半導体レーザと光ファイバを 1対 1で結合させた従来のファイバ光源では、 通常、半導体レーザとしては出力 30mW (ミリワット)程度のレーザが使用され、光ファ ィバとしてはコア径 50 m、クラッド径 125 m、 NA (開口数) 0. 2のマルチモード光 ファイバが使用されているので、約 1W (ワット)の出力を得ようとすれば、マルチモー ド光ファイバを 48本(8 X 6)束ねなければならず、発光領域の面積は 0. 62mm2 (0. 675mm X O. 925mm)である力ら、レーザ出射部での輝度は 1. 6 X 106 (W/m2) 、光ファイバ 1本当りの輝度は 3. 2 X 106 (W/m2)である。
[0149] これに対し、前記光照射手段が合波レーザを照射可能な手段である場合には、マ ルチモード光ファイバ 6本で約 1Wの出力を得ることができ、レーザ出射部での発光 領域の面積は 0. 0081mm2 (0. 325mmX 0. 025mm)であるから、レーザ出射部 68での輝度は 123 X 106 (WZm2)となり、従来に比べ約 80倍の高輝度化を図ること ができる。また、光ファイバ 1本当りの輝度は 90 X 106 (WZm2)であり、従来に比べ 約 28倍の高輝度化を図ることができる。
[0150] 焦点深度
ここで、図 12A及び図 12Bを参照して、従来の露光ヘッドと本実施の形態の露光 ヘッドとの焦点深度の違いにっ 、て説明する。従来の露光ヘッドのバンドル状フアイ バ光源の発光領域の副走査方向の径は 0. 675mmであり、露光ヘッドのファイバァ レイ光源の発光領域の副走査方向の径は 0. 025mmである。図 12Aに示すように、 従来の露光ヘッドでは、光照射手段 (バンドル状ファイバ光源) 38aの発光領域が大 きいので、 DMD36へ入射する光束の角度が大きくなり、結果として走査面 (感光層 12)へ入射する光束の角度が大きくなる。このため、集光方向(ピント方向のずれ)に 対してビーム径が太りやす!/、。
[0151] 一方、図 12Bに示すように、本発明の露光装置における露光ヘッドでは、ファイバ アレイ光源 38bの発光領域の副走査方向の径が小さいので、集光レンズ系 40を通 過して DMD36へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として走査面 (感光層 12) へ入射する光束の角度が小さくなる。即ち、焦点深度が深くなる。この例では、発光 領域の副走査方向の径は従来の約 30倍になっており、略回折限界に相当する焦点 深度を得ることができる。従って、微小スポットの露光に好適である。この焦点深度へ の効果は、露光ヘッドの必要光量が大きいほど顕著であり、有効である。この例では 、露光面に投影された 1描素サイズは 10 mX 10 mである。なお、 DMDは反射 型の空間光変調素子であるが、図 12A及び図 12Bは、光学的な関係を説明するた めに展開図とした。
[0152] 〔光量分布の補正方法〕
前記光変調手段を備えるデジタル露光装置では、各描画単位で微細なパターンを 高精度に形成するために、露光ヘッド内の各描画単位の光量が均一であることが重 要である。ただし実際には、露光ヘッドから照射される光ビームは、レンズ系の要因 で光軸の中心部に比べて周辺部の光強度が低下してしまうという問題がある。
そこで、前記光照射手段から前記光変調手段に照射される光の光量分布を補正し 、被露光面上での露光光の光量分布を均一に補正する方法を以下に説明する。 なお、この方法に好適な露光ヘッドの構成概略図を、図 13に示す。
[0153] 前記光量分布補正方法は、集光レンズ系により光照射手段から光変調手段に照射 される光の照射領域内における光量に分布を持たせ、前記光変調手段により変調さ れた光の感光層の被露光面における光量分布が均一になるように補正する方法で あり、以下に説明する第 1の形態、及び第 2の形態が好適に挙げられる。
[0154] 第 1の実施形態
図 13に示すように、 DMD36の光反射側には投影光学系が設けられ、この投影光 学系は、 DMD36の光反射側の露光面にある感光層 12上に光源像を投影するため 、 DMD36側から感光層 12へ向って順に、レンズ系 126、マイクロレンズアレイ 128、 対物レンズ系 130の各露光用の光学部材が配置されて構成されて 、る。
前記レンズ系 126及び前記対物レンズ系 130は、複数枚のレンズ(凸レンズゃ凹レ ンズ等)を組み合せた拡大光学系として構成されており、 DMD36により反射されるレ 一ザビーム (光線束)の断面積を拡大することで、 DMD36により反射されたレーザビ ームによる感光層 12上の露光エリアの面積を所定の大きさに拡大している。なお、感 光層 12は、対物レンズ系 130の後方焦点位置に配置される。
[0155] マイクロレンズアレイ 128は、図 13に示すように、ファイバアレイ光源 38から照射さ れたレーザ光を反射する DMD36の各マイクロミラー 58に 1対 1で対応する複数のマ イク口レンズ 132が 2次元状に配列され、一体的に成形されて矩形平板状に形成さ れたものであり、各マイクロレンズ 132は、それぞれレンズ系 126を透過した各レーザ ビームの光軸上にそれぞれ配置されている。このマイクロレンズアレイ 128は、例えば 、榭脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。
[0156] また、本実施形態の露光ヘッド 30では、前述した集光レンズ系 114は、ロッドインテ グレータ 118が備える光量分布補正機能とは別に、 DMD36により変調された露光 ビームの露光面での光量分布をより高 、精度で均一に補正するため、 DMD36に照 射するレーザ光の照射領域内での光量に所定の分布を持たせる機能、詳細には、 ファイバアレイ光源 38から入射されるレーザ光に対し、主光線の角度に所定の分布 を持たせたレーザ光を出射して DMD36に照射する機能を備えている。 [0157] ここで、この主光線の角度に分布を有するレーザ光を DMD36に照射する例を、図 14A〜図 14Bを用いて説明する。なお、主光線(principal ray/chief ray)とは、光 学系で物体空間での入射瞳 (ある 、は開口絞り)の中心を通過する光線(開口絞りを 最小にしてもケラレなしに存在する光線)、広義には斜光線束の中心の光線であり、 ここでは後者の意味で用いる。
[0158] 図 14Aは、 DMD36上に照射されるレーザ光の主光線の傾きを模式的に示した図 である。図 14Aに示すように、 DMD36上の特定の位置 Pに照射されるレーザ光 LB において、レーザ光 LBの主光線がマイナス(一)側に傾く場合には、矢印— PRで示 すように主光線はレーザ光の光軸 (光軸中心) Xに近づく方向へ傾き、プラス(+ )側 に傾く場合には、矢印 + PRで示すようにレーザ光の光軸 Xから遠ざ力る方向へ傾く
[0159] 図 14Bは、本実施形態の集光レンズ系 114から出射されるレーザ光力 DMD36 上の照明領域に、光軸中心からの距離に応じて主光線の角度に分布を持った状態 で照射される例を示した図である。図 14Bに示すように、 DMD36上の照明領域 (レ 一ザ光照射領域)に照射されるレーザ光の主光線角度の分布は、レーザ光の光軸 中心では主光線が傾かずに光軸と平行であり、光軸中心力 照明領域の周辺部に 行くに従って、主光線が +側に除々に傾くとともにその傾斜角度が除々に大きくなり 、所定距離 YAに達すると主光線の +側への傾斜角度が最大となり(最大傾斜角度 A)、所定距離 YAを過ぎると主光線の +側への傾斜角度が除々に小さくなり、照明 領域の周辺端部に至ると、光軸中心と同じく主光線の傾きが無くなる分布となってい る。レーザ光の主光線の角度にこのような分布を持たせることにより、 DMD36上の 照明領域には、光軸中心に比べて周辺部の光密度が高められた、即ち、光軸中心 に比べて周辺部の光輝度が高められたレーザ光が照射される。
[0160] なお、レーザ光の主光線角度に上述した分布を持たせる場合には、主光線の最大 傾斜角度 Aによって決定される分布量の大きさは、周辺部での光量低下量以上で、 且つ、露光面で要求される露光ビームのテレセントリック性 (主光線と光軸との平行度 )を満足する量以下にすることが好ましい。本実施形態の露光ヘッド 30の場合、露光 面における露光ビームの周辺部の光量低下は、主に、 DMD36の光反射側に配置 された投影光学系のマイクロレンズアレイ 128 (図 13参照)によって引き起こされるた め、上記の分布量の大きさを、例えばこのマイクロレンズアレイ 128によって生じる周 辺部の光量低下量以上に設定することが望ましい。また、所定距離 YAについては、 この周辺部の光量低下量及び光量低下領域 (光量を補正する領域)に応じて適宜設 定することができ、図 14Bに示した例では、光軸中心力も照明領域の周辺端部(DM D36の外周端部)までの距離を YSとすると、 YS >YA>YSZ2に設定している。
[0161] ファイバアレイ光源 38から集光レンズ系 114を介して DMD36に照射された照明光
(レーザ光)は、各マイクロミラー 58の反射面の角度に応じて所定方向に反射されて 変調され、変調された光ビームがレンズ系 126により拡大されてマイクロレンズアレイ 128に設けられたマイクロレンズ 132の各々に入射され集光される。そして、この集光 された光ビームは、対物レンズ系 130によって感光層 12の露光面上に結像され、こ のようにして、ファイバアレイ光源 38から照射されたレーザ光が画素毎にオンオフ(変 調)されて、感光層 12が DMD36の使用画素数と略同数の画素単位 (露光エリア)で 露光される。
[0162] 通常は、この光ビームの光量 (光強度)分布は、レンズ系の要因により光軸の中心 部に比べて周辺部が低下してしまうが、本実施形態の露光ヘッド 30には、ファイバァ レイ光源 38から出射されたレーザ光の光量分布を均一化して DMD36に照射する ために、 DMD36の光入射側の光路上に配置した集光レンズ系 114にロッドインテグ レータ 118を設けている。ただし、このロッドインテグレータ 118によっても、本実施形 態のように各描画単位をマイクロレンズアレイ 128によって集光する系では、光軸中 心部に対する周辺部の光強度低下が顕著となり、より高い精度で画像露光を行う場 合に光量分布を要求精度まで補正することが難しい。また、この光量分布の補正精 度を高めるために、ロッドインテグレータ 118を長尺化することも考えられる力 その 場合、ロッドインテグレータ 118は非常に高価な光学部品であるため、装置コストが上 昇し、また、露光ヘッド 30が大型化してしまうデメリットがある。
[0163] これに対し、本実施形態の露光ヘッド 30では、前述したように、ファイバアレイ光源 38から集光レンズ系 114へ入射されたレーザ光力 図 15中の(1)に示すように、主 光線の角度に分布を持ち光軸中心に比べて周辺部の光輝度が高められたレーザ光 とされて集光レンズ系 114から出射され、 DMD36に照射されるため、 DMD36のレ 一ザ光照射領域における光量分布は、図 15中の(2)に示すように、光軸中心に比 ベて周辺部の光量が高められる。そのため、 DMD36により画素毎に変調された光 ビームが、図 15中の(3)に示すように、光軸中心力 周辺部に行くに従って光の透 過量を低下させる特性を持つマイクロレンズアレイ 128を透過して感光層 12の露光 面に照射されると、図 15中の(4)に示すように、露光面での光ビームの光量分布は 均一になるよう補正される。
[0164] 以上説明した通り、本実施の形態の露光装置では、 2次元的に分布した複数の画 素部において、各描画単位の光量が均一になるよう補正され、高精度な画像露光を 行うことができる。また、光量分布に応じて DMD36の各マイクロミラー 58の駆動タイ ミングを変化させるよう駆動制御する技術を組み合わせて用いる場合でも、各描画単 位の光量が均一になるよう予め補正されているため、 DMD36の駆動制御部に掛か る負荷が軽減されて処理速度への影響が低減され、また、電気的な回路構成ゃ処 理ソフトを簡素化することができて、コストを抑えることができる。
[0165] また、本実施の形態では、上述した光量分布を補正する手段として光学系 (集光レ ンズ系 114)を用いており、このような光学系からなる光量分布補正手段であれば、 簡素且つ安価な構成により実現できる。
[0166] 第 2の実施形態
第 2の実施形態は、上述した第 1の実施形態に係る露光装置の露光ヘッド 30にお いて、集光レンズ系 114に、非球面レンズを有するテレセントリック光学系を設けるこ とで、第 1の実施形態と同様に露光面での光ビームの光量分布を均一化する技術で ある。
[0167] 第 2の実施形態に係る露光ヘッドでは、例えば集光レンズ系 114に、図 16Aに示す ような 2枚で一組の平凸レンズ 152、 154により構成されたテレセントリック光学系 150 が設けられており、このテレセントリック光学系 150は、例えばロッドインテグレータ 11 8と集光レンズ 120の間に配置されている。
[0168] 平凸レンズ 152、 154は、凸面側が非球面状に形成された非球面レンズとされてい る。レーザ光の入射側(ファイバアレイ光源 38側)に配置された平凸レンズ 152は、 入射面 S2の面形状が、曲率半径が光軸 (光軸中心) Xから離れるに従い大きくなる 非球面、換言すれば、曲率が光軸 Xから離れるに従い小さくなる非球面とされ、出射 面 S3が平面状とされている。また、レーザ光の出射側(DMD36側)に配置された平 凸レンズ 154は、入射面 S4が平面状とされ、出射面 S5の面形状力 曲率半径が光 軸 Xから離れるに従い小さくなる非球面、換言すれば、曲率が光軸 Xから離れるに従 V、大きくなる非球面とされて!/、る。
[0169] 以下、表 1に、本実施形態に係るテレセントリック光学系 150のレンズデータの一例 を示し、表 2に、本実施形態に係る入射面 S2及び出射面 S5の非球面データの一例 を示す。
[0170] [表 1]
Figure imgf000062_0001
[0171] [表 2]
Figure imgf000062_0002
また、上記の非球面データは、非球面形状を表す下記式(1)における係数で表さ れる。
[0172] [数 1] h2/R
+Ah'
1 + T-h2/R2 上記式において各係数を以下の通り定義する。
Z:光軸から高さ hの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面 (光軸に 垂直な平面)に下ろした垂線の長さ(mm)
h:光軸からの距離 (mm) (h2=x2+y )
R:曲率半径 (曲率: 1ZR)
A:非球面データ
以上の構成により、本実施形態の露光装置では、図 16Aに示すように、平凸レンズ 152から出射されたレーザ光 LB2では、光軸 Xから離れるに従い焦点距離が長くな る。よって、レーザ光 LB2が平凸レンズ 154の入射面 S4に到達した際には、平凸レ ンズ 152の周辺部を通過した光に比べて中央付近を通過した光の方力 光軸 Xから 離れる傾向が強くなる。これにより、レンズの中央付近よりも周辺部の方が光の輝度 が高くなる。また、平凸レンズ 154は、平凸レンズ 152とは反対に、光軸 Xから離れる に従い焦点距離が短くなるため、これらの 2枚の平凸レンズ 152、 154を組み合わせ ると、テレセントリックな光学系を組むことができる。
[0173] これにより、この平凸レンズ 152、 154を有するテレセントリック光学系 150から平行 化されて出射されたレーザ光 LB3の光量分布は、光軸中心に対して周辺部の分布 密度が高くなり、このレーザ光 LB3が照射された DMD36では、レーザ光照射領域 の中心部(光軸中心)よりも周辺部の光量が増加される。
[0174] 図 16Bには、非球面レンズ系とした本実施形態のテレセントリック光学系 150のべ ースとなる、球面レンズ系のテレセントリック光学系 160の光線図を示す。このテレセ ントリック光学系 160では、レーザ光 (LB1)の入射側に配置された平凸レンズ 162の 入射面 S 2'が球面とされ、レーザ光 (LB3 の出射側に配置された平凸レンズ 164 の出射面 が球面とされており、したがって、このテレセントリック光学系 160では、 出射面 から出射されたレーザ光 LB3'の光量分布は、図 16Bに示すように、光 軸中心力も周辺部に掛けてほぼ均等な分布となる。
[0175] このように、第 2の実施形態の非球面レンズ系(テレセントリック光学系 150)では、 上記の球面レンズ系(テレセントリック光学系 160)を用いた場合の光量分布との比較 からも分かるように、出射されたレーザ光の光量分布は光軸中心に対して周辺部の 分布密度が高くなり、光軸中心よりも周辺部の光量が増加される。
[0176] したがって、第 1の実施形態と同様に、 DMD36によって変調された光ビームがマ イク口レンズアレイ 128を透過することで、光軸中心部に対する周辺部の光量低下を 生じても、露光面には光量分布が均一になるよう補正された光ビームが照射され、こ のテレセントリック光学系 150を備えた露光装置によっても高精度な画像露光を行う ことができる。また、上述したように、テレセントリック光学系 150から出射されるレーザ 光は、テレセントリック光として出射されて DMD36に照射されるため、 DMD36に照 射するレーザ光のテレセントリック性と、 DMD36により変調された光ビームの露光面 での光量分布の均一性との両立を図ることができる。
[0177] また、本実施形態も第 1の実施形態と同様に、光量分布を補正する手段として、 2 枚で一組の平凸レンズ 152、 154からなる光学系を用いていることで、このような光学 系からなる光量分布補正手段であれば、簡素な構成により実現できる。
[0178] また、本実施形態では、上記のテレセントリック光学系 150を用いてレーザ光の周 辺部の光量を増カロさせていることにより、露光における光利用効率の低下が抑えられ る。またこれによつて、ファイバアレイ光源 38から出射するレーザ光の出力を低ィ匕さ せることも可能になるため、ファイバアレイ光源 38の長寿命化や、高輝度光による光 学系の汚染 Z劣化の抑制を図ることもできる。さらに、ファイバアレイ光源 38や光学 系のメンテナンス回数を減少させることも可能となり、露光装置のメンテナンスコストを 低減することちできる。
[0179] 〔焦点位置精度の補正方法〕
前記結像レンズ系を構成する投影レンズの像面湾曲、非点隔差、歪曲等は、テレ セントリック性を低下させ、露光光の焦点位置精度を悪化させるという問題がある。こ の影響を排除するために多重露光を行うと、露光スピードの低下、画質の低下等が 生じるという問題がある。
そこで、結像レンズ系において、被露光面上での露光光の焦点位置精度を補正す る方法を以下に説明する。
なお、この方法に好適な露光ヘッドの構成概略図を、図 17、及び図 23に示す。
[0180] 前記焦点位置精度の補正方法としては、例えば、光変調手段により変調された光 の光路長を変更し、感光層の被露光面に結像する露光光の焦点を調節する焦点調 節手段を用いる方法、及び、前記結像レンズ系の中央部を含む略矩形状の領域の みにおいて、光変調手段により変調された光を結像する方法が好適に挙げられる。 また、前記感光層(感光材料)の相対移動の方向を、該感光材料のうねり方向に向け て移動させる方法も好適に挙げられる。
[0181] 図 17に示すように、結像レンズ系 50は、第 1投影レンズ 51と、第 2投影レンズ 52と 、マイクロレンズアレイ 55と、アパーチャアレイ 59とを備えて構成されている。 DMD3 6を構成する各マイクロミラーによって反射されて形成された 2次元パターンは、第 1 投影レンズ 51を透過し、所定倍 (例えば、 3倍)に拡大されて結像される。ここで、第 1 投影レンズ 51を透過した光束 Laは、第 1投影レンズ 51による結像位置の近傍に配 設されたマイクロレンズアレイ 55の各マイクロレンズ 55aによって個別に集光される。 この個別に集光された光束がアパーチャ 59aを通過して結像される。マイクロレンズ アレイ 55及びアパーチャアレイ 59を通過して結像された 2次元パターンは、第 2投影 レンズ 52を透過して更に所定倍 (例えば、 1. 67倍)に拡大され、くさび型プリズムぺ ァ 54を透過して感光材料 12上に結像される。最終的には、 DMD36によって形成さ れた 2次元パターンが、第 1投影レンズ 51と第 2投影レンズ 52の拡大倍率をそれぞ れ乗算した倍率 (例えば、 3倍 X I. 67倍 = 5倍)で拡大されて、感光材料 12上に投 影される。尚、結像レンズ系 50は、必ずしも第 2投影レンズ 52を備えた構成としなくて ちょい。
[0182] 投影レンズ
第 1投影レンズ 51及び第 2投影レンズ 52について詳しく説明する。図 18A及び図 1 8Bは第 1投影レンズ 51、第 2投影レンズ 52を構成する投影レンズ 300を示した平面 図である。露光装置の露光性能を上げるためには、高いレンズ光学性能 (像面湾曲 、非点隔差、歪曲等を抑制、高いテレセン性)を持つ投影レンズが必要となる。しかし ながら、投影レンズの全面領域においてレンズ光学性能を向上させようとすると、レン ズのコストアップに繋がり、大口径レンズの製造が困難になるという問題がある。一方
、投影レンズの任意の領域のレンズ光学性能を高めるために、故意に所定の領域に 歪みを持たせて投影レンズを製造することが可能であることが近年の研究で明らかに なった。
[0183] そこで、例えば投影レンズの周辺部分に歪みを持たせ、中央部の歪みを少なくして 製造することによって、投影レンズの中央部を含む領域のレンズ光学性能を高め、更 に中央部を含む領域にて DMD36によって形成された 2次元パターンを透過させて 結像する。例えば、図 18Aに示すように、投影レンズ 300の周辺領域である領域 320 に像面湾曲、領域 330に歪曲が大きいという特性を持たせ、その分投影レンズ 300 の中央部を含む領域の歪みを少なくさせて、レンズ光学性能が高くなるようにして製 造する。
[0184] し力し、例えば図 18Aに示すように、 DMD36によって形成された 2次元パターンが 投影レンズ 300の領域 310に照射されて透過される場合、 2次元パターンの一部が 像面湾曲や歪曲が大きい特性を含む領域を透過することになる。つまり、 2次元バタ ーンは、投影レンズ 300におけるレンズ光学性能の良い領域 340に照射される必要 がある。そこで、投影レンズ 300のレンズ光学性能の良い領域 340を選択して 2次元 パターンを照射するために、例えば 2次元パターンの光の光軸を中心として図 18Bに 示す矢印 Aの方向に投影レンズ 300を回転させる。この回転により、レンズ光学性能 の良い領域 340と 2次元パターンが照射される領域 310を一致させ、レンズ光学性能 の良い領域 340において 2次元パターンを透過させることができる。このように、レン ズ光学性能の良 、領域にぉ 、て 2次元パターンを透過させて結像させることによって 、 2次元パターンが感光材料 12上に投影される際の画質を向上させることができる。
[0185] また、投影レンズの全面領域にぉ 、て十分なレンズ光学性能を得ようとすると、大 口径の投影レンズの製造が困難であった。しかし、大口径の投影レンズの周辺領域 等の任意の領域にレンズ歪みを持たせて、中央部を含む領域のレンズ歪みを少なく すること〖こよって、高いレンズ光学性能を持たせることができる。このような大口径の 投影レンズを用いることによって、露光面積が拡大し、露光スピードを速くすることが できる。
[0186] 尚、 DMD36から反射された光を投影レンズの中央部を含む一部の領域において 結像させるために、 DMD36によって形成される 2次元パターンは、図 18A及び図 1 8Bに示す領域 310のように、長辺の長さが短辺の長さより 2倍以上長い略矩形状の パターンであることが望まし 、。
[0187] 投影レンズ 300のレンズ光学性能の良い領域 340に 2次元パターンを選択的に照 射させるために、結像レンズ系 50は 2次元パターンの光の光軸を中心として回転可 能な構成となっている。図 19上部断面図は結像レンズ系 50を備える鏡筒 400の概 略側面断面図であり、図 19下部平面図は、図 19上部断面図における矢印 Bの方向 力も見た鏡筒 400の概略平面図である。鏡筒 400は側面につば状のフランジ 410を 備えている。フランジ 410にはネジ貫通孔 412が α [° ]毎に形成されている。ブラケ ット 420にはネジ貫通孔 412に対応させて雌ネジ孔 (不図示)が同じく a [° ]毎に形 成され、ネジ(不図示)をフランジ 410のネジ貫通孔 412に揷通して、ブラケット 420 の対応する雌ネジ孔に螺合させることにより、フランジ 410とブラケット 420が固定され る。この構造により、鏡筒 400は第 1投影レンズ 51及び第 2投影レンズ 52の光軸を中 心として a [° ]ずつ回転させて任意の角度位置で固定させることができる。またネジ によってフランジ 410とブラケット 420を固定させる際は、ネジ貫通孔 412のうち、全て のネジ貫通孔 412にネジを揷通してブラケット 420の対応する雌ネジ孔に螺合させて もよいし、例えば対角線上に位置する 2箇所のネジ貫通孔 412にネジを揷通してブラ ケット 420の対応する雌ネジ孔に螺合させてもよい。
[0188] 鏡筒 400が回転されると、第 1投影レンズ 51及び第 2投影レンズ 52も共に回転する 。そして感光材料 12上に投影された 2次元パターンの焦点、画質等の露光性能を計 測しながら、最も良い露光性能を示す回転位置でフランジ 410とブラケット 420を固 定する。
[0189] このように、鏡筒 400を 2次元パターンの光の光軸を中心に回転させることによって 第 1投影レンズ 51及び第 2投影レンズ 52を回転させることにより、第 1投影レンズ 51 及び第 2投影レンズ 52を構成する投影レンズのレンズ光学性能の良い領域と 2次元 ノターンの照射領域を一致させることができる。
[0190] 尚、第 1投影レンズ 51及び第 2投影レンズ 52を構成する各投影レンズ毎に独立し て回転可能なように構成してもよい。また、鏡筒 400は 2次元パターンの光軸に垂直 方向に移動可能なように構成してもよい。或いは、 2次元パターンの光軸の垂直方向 に第 1投影レンズ 51及び第 2投影レンズ 52を構成する各投影レンズが独立して移動 可能なように構成してもよい。
[0191] このように 2次元パターンを投影レンズの中央部を含む一部の領域にぉ 、て結像さ せるために、 DMD36によって形成される 2次元パターンは、図 18Bに示す領域 310 のように、長辺の長さが短辺の長さより 2倍以上長い略矩形状のパターンであることが 望ましい。上記のような略矩形状の 2次元パターンを形成するために、本実施の形態 の DMD36は、 DMD36の一部のマイクロミラー 58を駆動制御して辺の長さが短辺 の長さより 2倍以上長い略矩形状 2次元パターンを形成する。
[0192] 図 20A及び図 20Bを用いて詳しく説明する。 DMD36には、例えば、露光する際 の主走査方向、即ち行方向に 1024画素、更に露光する際の副走査方向、即ち列方 向に 756画素のマイクロミラー 58が 2次元状に配置されて 、る。本実施の形態では、 列方向に 756画素並ぶマイクロミラー 58のうち、一部のマイクロミラー 58 (例えば、 24 0画素)を使用して、 1024 X 240画素の 2次元パターンを形成させる。ここで、列方 向に並ぶマイクロミラー 58のうち使用するマイクロミラー 58の数は、行方向に並ぶマ イク口ミラー 58の数の 1Z2〜1Z5程度の数であることが望ましい。
[0193] また、 DMD36を構成する全てのマイクロミラーに対して、図 20Aに示す領域 80C のように、 DMD36の中央部を占めるマイクロミラーを使用してもいいし、図 20Bに示 す領域 80Tのように、 DMD36の端部付近を占めるマイクロミラーを使用してもよい。 また、使用しているマイクロミラーに欠陥が生じた場合は、欠陥が発生していないマイ クロミラーの領域を使用するなどして、状況に応じて使用するマイクロミラーの領域を 適宜変更してもよい。
[0194] このように、 DMD36を構成するマイクロミラー 58において、列方向に並ぶマイクロ ミラー 58のうち一部のマイクロミラー 58を使用することによって、長辺の長さが短辺の 長さより長い略矩形状の 2次元パターンを形成することができ、第 1投影レンズ 51及 び第 2投影レンズ 52を構成する投影レンズの高いレンズ光学性能を持つ領域のみに 2次元パターンを照射させやすくすることができる。また、 DMD36のデータ処理速度 は制御するマイクロミラー 58の数 (画素数)に比例する。従って、列方向に並ぶマイク 口ミラー 58のうち一部のマイクロミラー 58を使用することによって、データ処理速度を 速くすることができ、露光スピードを速くすることができる。更に、 DMD36によって形 成される 2次元パターンを小さくすることによって、高価なマイクロレンズアレイ 55を小 型化できるため、露光装置のコストを削減することができる。
[0195] 尚、長辺の長さが短辺の長さより長!、略矩形状の 2次元パターンを形成するために 、 DMD36において列方向に並ぶマイクロミラー 58のうち、一部のマイクロミラー 58を 用いることとして説明した力 予め長辺方向のマイクロミラーの数が短辺方向のマイク 口ミラーの数より 2倍以上多!、DMDであってもよ!/ヽ。
[0196] 焦点調節手段
図 21はくさび型プリズムペア 54の構成を示す側面図であり、図 22はくさび型プリズ ムペア 54を示す概略斜視図である。くさび型プリズムペア 54は、 2次元パターンの光 の光路長を変更して、 2次元パターンを結像させる際の焦点を調節するための焦点 調節手段である。くさび型プリズムペア 54は、くさび型プリズム 540A及び 540Bと、く さび型プリズム 540A及び 540Bをそれぞれ固定するベースプリズムホルダ 541A及 び 541Bと、ベースプリズムホルダ 541 Aの両端に配設されたスライドベース 542A及 びスライドベース 542A上を移動するスライダ 542Bを含むスライド部 545と、スライド 部 545を移動させる駆動部 546とを備えて構成されている。くさび型プリズムペア 54 については、図 22に示すように、例えばガラスやアクリル等の透明材料力もなる平行 平板を、この平行平板の平行平面 HI 1及び H22に対して斜めに傾く平面 Hkに沿つ て切断することによって得られる一対のくさび型プリズム A及び Bを上記くさび型プリ ズム 540A及び 540Bとして使用することができる。
[0197] 図 21のくさび型プリズム 540A及び 540Bは、幅 t (例えば、 10[um])の空気層 55 0を介してベースプリズムホルダ 541 A及び 541 Bに固定される。
また、スライドベース 542A及びスライダ 542Bとの組み合わせによってリニアスライド が可能であり、駆動部 546がくさび型プリズム 540A及び 540Bの互いの位置を空気 層 550の幅 tが変化しないようにスライド部 545を 1方向(図中矢印 uの方向)に相対 的に移動させる。このスライド部 545の移動により、くさび型プリズムペア 54の 2次元 パターンの光軸方向の厚さ(平行平面板の厚さから空気層 550の幅 tを除いた厚さ) が変更される。つまり、くさび型プリズムペア 54によって 2次元パターンを形成する光 の光路長が変更されることになる。 [0198] このように、第 2投影レンズ 52と感光材料 12の間にくさび型プリズムペア 54を配設 することによって、 2次元パターンの光の光路長を簡単に調節することができる。従つ て、従来に比べ、第 2投影レンズ 52によって結像された 2次元パターンを感光材料 1 2上に結像する際の焦点調整が簡単且つ短時間で行うことができる。
[0199] 尚、図 23に示すように、くさび型プリズムペア 54をマイクロレンズアレイ 55と第 2投 影レンズ 52との間に配置して、 2次元パターンの光の光路長を変更することにより、 2 次元パターンの焦点を調節してもよ 、。
[0200] また、焦点調節手段としてくさび型プリズムペア 54を用いた場合を説明したが、これ に限定されるものではなぐ結像レンズ系 50を構成する投影レンズの位置を変化させ ずに焦点調節を行う高ビーム位置精度の焦点調節手段であればよい。例えば、図 2 4A、図 24B、図 25A、及び図 25Bに示すように、マイクロレンズアレイ 55をピエゾ素 子 600を用いて焦点方向(図中矢印 Xの方向)に移動させることにより焦点調整を行 つてもよい。ピエゾ素子 600を用いることによって、マイクロレンズアレイ 55の焦点方 向と垂直な方向への変位を抑えつつ、焦点方向への微小移動を行うことができるた め、安定したビーム位置精度を保ちながら焦点調整を行うことができる。
[0201] 感光材料の移動方向
次に露光時の相対移動における感光材料の移動方向について説明する。図 26A に示す感光材料 12と DMD36の位置関係を概略的に示した斜視図である。なお、 図 2に示すように、露光装置 10は DMD36を有する露光ヘッド 30を 10個備えることと して説明した力 図 26A及び図 26Bでは簡略化して 1個の DMD36にのみ着目して 図示し、説明する。
[0202] 図 26Aに示す、 DMD36の全てのマイクロミラー 58に対して領域 80Tを占めるマイ クロミラー 58を使用する場合、領域 80Tの短辺方向を感光材料 12のうねり方向に向 けて感光材料 12をそのうねり方向に移動させながら (領域 80Tの短辺方向を感光材 料 12の移動方向に向ける)感光材料 12に対して露光を行う。図 26Aにおいて、露光 エリア 81は DMD36の全てのマイクロミラー 58を使用して 2次元パターンを形成した ときの露光エリアであり、露光エリア 81Tは DMD81において領域 80Tを占めるマイ クロミラー 58を使用して 2次元パターンを形成したときの露光エリアである。 [0203] 図 26Bは、図 26Aにおいて破線の枠 Pで囲んだ部分を拡大して示した側面図であ る。図 26Bに示すように、 DMD36の全てのマイクロミラー 58を使用して 2次元パター ンを形成した場合、露光エリア 81の感光材料 12に対する最大深度差 (露光エリア 81 内における、感光材料 12表面の最大高低差)は d2となる。一方、 DMD36において 領域 80Tを占めるマイクロミラー 58を使用した場合、露光エリア 81Tの感光材料 12 に対する最大深度差は dlとなる。図 26Bに示すように、 dl < d2であり、深度差が小 さいほうが深度差が大きい場合より 2次元パターン内における感光材料 12のうねりの 度合いが小さい。従って、 2次元パターンの焦点位置をより適切な位置に合わせるこ とがでさる。
[0204] また、 1フレームの露光が終了し、ステージ 14が走査方向に移動することによって 感光材料 12が移動すると、露光エリア 81Tの位置が変化し、露光エリア 81T内にお ける感光材料 12のうねりの度合いが変化するため、焦点位置も変化するが、くさび型 プリズムペア 54によって焦点調節がなされることにより、焦点位置は即座に調節され る。従って、感光材料 12のうねりに対応した長焦点深度を有する露光を行うことがで きる。
[0205] このように、 DMD36を構成するマイクロミラー 58において、列方向に並ぶマイクロ ミラー 58のうち一部のマイクロミラー 58を使用して、略矩形状の 2次元パターンを形 成させたとき、 2次元パターンの短辺方向を感光材料 12のうねり方向に向けて露光を 行うことにより、露光エリア 81T内における感光材料 12のうねりの度合いを少なくする ことができる。このため、 2次元パターンの焦点位置を適切な位置に合わせることがで き、露光装置 10の焦点深度を従来の露光装置より見かけ上大きくすることができる。 従って、露光画質を向上させることができる。
[0206] なお、図 2に示すように、実際には露光ヘッド 30は DMD36の画素列方向が走査 方向と所定の設定傾斜角度をなすようにスキャナ 24に取り付けられている。従って、 各露光ヘッド 30による露光エリア 32 (図 26A及び図 26Bにおける露光エリア 81Tに 相当)は走査方向に対して傾斜した矩形状のエリアとなる。露光エリア 81T内の感光 材料 12のうねりの度合いを最小限に抑えるためには、露光エリア 81Tの短辺方向と 感光材料 12のうねり方向を完全に一致させることが理想である力 露光エリア 81Tが 上記所定の設定傾斜角度をなして 、ても、露光エリア 81Tの短辺方向が長辺方向よ り感光材料 12のうねり方向に向!、て!/、ればよ!/、。
[0207] 〔露光パターン像歪みの補正方法〕
前記空間光変調素子の各描素部の面の歪みは、集光位置における光ビームに歪 みをもたらすという問題があり、特に、前記 DMDを空間光変調素子として用いた場 合には顕著であり、高精細な露光パターンが形成されないという問題がある。
そこで、前記 DMDからの光を収束するマイクロレンズアレイにおいて該 DMDの出 射面の歪みを補正する。
なお、この方法に好適な露光ヘッドとしては、例えば、特開 2005— 258431号公 報の段落番号 0040〜0046に記載されている構成のものが挙げられる。
[0208] 前記露光パターン像歪みの補正方法としては、例えば、前記マイクロレンズアレイ の各マイクロレンズを、前記描素部の面の歪みによる収差を補正する特性を有するも のとすることが挙げられ、そのようなマイクロレンズとしては、具体的には、非球面を有 するマイクロレンズ、屈折率分布を有するマイクロレンズ、及び周辺部からの光を入射 させな 、レンズ開口形状を有するマイクロレンズなどが挙げられる。
具体的には、例えば、特開 2005— 258431号公報の段落番号0051〜0088に記 載され ヽて 、るものなどが挙げられる。
[0209] 〔その他の光学系による補正方法〕
上述した以外の光学系による露光光の補正方法としては、特に制限はなぐ公知の 光学系の中から適宜選択したその他の光学系と併用してもよぐ例えば、 1対の組合 せレンズからなる光量分布補正光学系などが挙げられる。
前記光量分布補正光学系は、光軸に近い中心部の光束幅に対する周辺部の光束 幅の比が入射側に比べて出射側の方が小さくなるように各出射位置における光束幅 を変化させて、光照射手段からの平行光束を DMDに照射するときに、被照射面で の光量分布が略均一になるように補正する。前記光量分布補正光学系としては、例 えば、特開 2005— 258431号公報の段落番号 0089〜0105に記載されている手 段が挙げられる。
[0210] <パターン信号生成手段 > 前記光変調手段は、形成するパターン情報に基づいて制御信号を生成するパター ン信号生成手段を更に有してなり、光照射手段から照射される光を該パターン信号 生成手段が生成した制御信号に応じて変調させることが好ましい。
前記パターン信号生成手段を有することにより、前記光変調手段の使用描素部の 選択や、露パターンの形成においてグレースケーリングが可能となる。
[0211] 一高速変調
前記光変調手段のデータ処理速度には限界があり、使用する描素数に比例して 1 ライン当りの変調速度が決定されるので、連続的に配列された任意の n個未満の描 素部だけを使用することで 1ライン当りの変調速度が速くなる。
前記高速変調を行なうことができる手段としては、例えば、特開 2005— 258431号 公報の段落番号 0023〜0027に記載されている手段が挙げられる。
前記公報に記載されている手段のように、コントローラにより一部のマイクロミラー列 だけが駆動されるように制御することにより、全部のマイクロミラー列を駆動する場合 に比べて、 1ライン当りの変調速度が速くなる。
[0212] 〔多重露光による補正〕
上述のとおり、前記露光ヘッドを構成する各種レンズ系に起因する露光光の歪みの 影響は、使用するマイクロミラーを選択し、 N重露光による埋め合わせの効果で均す こともできる。さらに、前記露光ヘッドの取付け位置や取付け角度のズレに起因する 解像度のばらつきや濃度ムラも、使用するマイクロミラーを選択し、 N重露光による埋 め合わせの効果で均すこともできる。
[0213] 具体的には、走査方向に対し描素部の列方向が所定の設定傾斜角度 Θをなすよ うに配置されてなる露光ヘッドを用い、前記露光ヘッドについて、使用描素部指定手 段により、使用可能な前記描素部のうち、 N重露光 (ただし、 Nは 2以上の自然数)に 使用する前記描素部を指定し、前記露光ヘッドについて、使用描素部制御手段によ り、前記使用描素部指定手段により指定された前記描素部のみが露光に関与するよ うに、前記描素部の制御し、前記感光層に対し、前記露光ヘッドを走査方向に相対 的に移動させて露光を行う方法が好適に挙げられる。
[0214] 前記 N重露光とは、前記感光層上の被露光面の略すベての領域において、前記 露光ヘッドの走査方向に平行な直線が、該被露光面上に照射された N本の光線列と 交わる露光をいう。
前記 N重露光の Nとしては、 2以上の自然数であれば、特に制限はなぐ目的に応 じて適宜選択することができ、 3以上の自然数が好ましぐ 3以上 7以下の自然数がよ り好ましい。
[0215] < <使用描素部指定手段 > >
前記使用描素部指定手段としては、描素単位としての光点の位置を被露光面上に お!、て検出する光点位置検出手段と、前記光点位置検出手段による検出結果に基 づき、 N重露光を実現するために使用する描素部を選択する描素部選択手段とを少 なくとも備えることが好まし 、。
以下、前記使用描素部指定手段による、 N重露光に使用する描素部の指定方法 の例について説明する。
[0216] (1)単一露光ヘッド内における使用描素部の指定方法
本実施形態(1)では、露光装置 10により、感光層 12に対して 2重露光を行う場合 であって、各露光ヘッド 30の取付角度誤差に起因する解像度のばらつきと濃度むら とを軽減し、理想的な 2重露光を実現するための使用描素部の指定方法を説明する
[0217] 露光ヘッド 30の走査方向に対する描素部(マイクロミラー 58)の列方向の設定傾斜 角度 Θとしては、露光ヘッド 30の取付角度誤差等がない理想的な状態であれば、使 用可能な 1024列 X 256行の描素部を使用してちょうど 2重露光となる角度 Θ より
ideal も、若干大きい角度を採用するものとする。
この角度 Θ は、 N重露光の数 N、使用可能なマイクロミラー 58の列方向の個数 s
ideal
、使用可能なマイクロミラー 58の列方向の間隔 p、及び露光ヘッド 30を傾斜させた状 態においてマイクロミラーによって形成される走査線のピッチ δに対し、下記式 1、 spsin θ ≥Ν δ (式 1)
iaeal
により与えられる。本実施形態における DMD36は、上記のとおり、縦横の配置間 隔が等しい多数のマイクロミラー 58が矩形格子状に配されたものであるので、 pcos θ = δ (式 2) であり、上記式 1は、
stan Q =N (式 3)
ideal
となる。本実施形態(1)では、上記のとおり s = 256、 N = 2であるので、前記式 3より、 角度 Θ は約 0. 45度である。したがって、設定傾斜角度 Θとしては、たとえば 0. 5 ideal
0度程度の角度を採用するとよい。露光装置 10は、調整可能な範囲内で、各露光へ ッド 30即ち各 DMD36の取付角度がこの設定傾斜角度 Θに近い角度となるように、 初期調整されて ヽるものとする。
[0218] 図 31は、上記のように初期調整された露光装置 10において、 1つの露光ヘッド 30 の取付角度誤差、及びパターン歪みの影響により、露光面上のパターンに生じるむ らの例を示した説明図である。以下の図面及び説明においては、各描素部 (マイクロ ミラー)により生成され、被露光面上の露光領域を構成する描素単位としての光点に つ!、て、第 m行目の光点 ¾: (m)、第 n列目の光点を c (n)、第 m行第 n列の光点を P ( m、 n)とそれぞれ表記するものとする。
[0219] 図 31の上段部分は、ステージ 14を静止させた状態で感光層 12の被露光面上に投 影される、使用可能なマイクロミラー 58からの光点群のパターンを示し、下段部分は 、上段部分に示したような光点群のパターンが現れて 、る状態でステージ 14を移動 させて連続露光を行った際に、被露光面上に形成される露光パターンの状態を示し たものである。
なお、図 31では、説明の便宜のため、使用可能なマイクロミラー 58の奇数列による 露光パターンと偶数列による露光パターンを分けて示してあるが、実際の被露光面 上における露光パターンは、これら 2つの露光パターンを重ね合わせたものである。
[0220] 図 31の例では、設定傾斜角度 0を上記の角度 0 よりも若干大きい角度を採用し
meal
た結果として、また露光ヘッド 30の取付角度の微調整が困難であるために、実際の 取付角度と上記の設定傾斜角度 Θとが誤差を有する結果として、被露光面上のいず れの領域においても濃度むらが生じている。具体的には、奇数列のマイクロミラーに よる露光パターン及び偶数列のマイクロミラーによる露光パターンの双方で、複数の 描素部列により形成された、被露光面上の重複露光領域において、理想的な 2重露 光に対して露光過多となり、描画が冗長となる領域が生じ、濃度むらが生じている。 [0221] さらに、図 31の例では、露光面上に現れるパターン歪みの一例であって、露光面 上に投影された各画素列の傾斜角度が均一ではなくなる「角度歪み」が生じている。 このような角度歪みが生じる原因としては、 DMD36と露光面間の光学系の各種収 差やアラインメントずれ、及び DMD36自体の歪みやマイクロミラーの配置誤差など が挙げられる。
図 31の例に現れている角度歪みは、走査方向に対する傾斜角度が、図の左方の 列ほど小さく、図の右方の列ほど大きくなつている形態の歪みである。この角度歪み の結果として、露光過多となっている領域は、図の左方に示した被露光面上ほど小さ く、図の右方に示した被露光面上ほど大きくなつている。
[0222] 上記したような、複数の描素部列により形成された、被露光面上の重複露光領域に おける濃度むらを軽減するために、前記光点位置検出手段としてスリット 28及び光 検出器の組を用い、露光ヘッド 30ごとに実傾斜角度 Θ 'を特定し、該実傾斜角度 Θ ' に基づき、前記描素部選択手段として前記光検出器に接続された前記演算装置を 用いて、実際の露光に使用するマイクロミラーを選択する処理を行うものとする。 実傾斜角度 θ Ίま、光点位置検出手段が検出した少なくとも 2つの光点位置に基づ き、露光ヘッドを傾斜させた状態における被露光面上の光点の列方向と前記露光へ ッドの走査方向とがなす角度により特定される。
以下、図 32及び図 33を用いて、前記実傾斜角度 Θ 'の特定、及び使用画素選択 処理について説明する。
[0223] 一実傾斜角度 の特定
図 32は、 1つの DMD36による露光エリア 32と、対応するスリット 28との位置関係を 示した上面図である。スリット 28の大きさは、露光エリア 32の幅を十分覆う大きさとさ れている。
本実施形態(1)の例では、露光エリア 32の略中心に位置する第 512列目の光点 列と露光ヘッド 30の走査方向とがなす角度を、上記の実傾斜角度 Θ 'として測定す る。具体的には、 DMD36上の第 1行目第 512列目のマイクロミラー 58、及び第 256 行目第 512列目のマイクロミラー 58をオン状態とし、それぞれに対応する被露光面 上の光点 P (l, 512)及び Ρ (256, 512)の位置を検出し、それらを結ぶ直線と露光 ヘッドの走査方向とがなす角度を実傾斜角度 Θ 'として特定する。
[0224] 図 33は、光点 P (256, 512)の位置の検出手法を説明した上面図である。
まず、第 256行目第 512列目のマイクロミラー 58を点灯させた状態で、ステージ 14 をゆっくり移動させてスリット 28を Y軸方向に沿って相対移動させ、光点 P (256, 512 )が上流側のスリット 28aと下流側のスリット 28bの間に来るような任意の位置に、スリツ ト 28を位置させる。このときのスリット 28aとスリット 28bとの交点の座標を (XO, YO)と する。この座標 (XO, YO)の値は、ステージ 14に与えられた駆動信号が示す上記の 位置までのステージ 14の移動距離、及び、既知であるスリット 28の X方向位置力も決 定され、記録される。
[0225] 次に、ステージ 14を移動させ、スリット 28を Y軸に沿って図 33における右方に相対 移動させる。そして、図 33において二点鎖線で示すように、光点 P (256、 512)の光 が左側のスリット 28bを通過して光検出器で検出されたところでステージ 14を停止さ せる。このときのスリット 28aとスリット 28bとの交点の座標(XO、 Y1)を、光点 P (256, 512)の位置として記録する。
[0226] 次いで、ステージ 14を反対方向に移動させ、スリット 28を Y軸に沿って図 33におけ る左方に相対移動させる。そして、図 33において二点鎖線で示すように、光点 P (25 6, 512)の光が右側のスリット 28aを通過して光検出器で検出されたところでステー ジ 14を停止させる。このときのスリット 28aとスリット 28bとの交点の座標(XO, Y2)を 光点 P (256, 512)の位置として記録する。
[0227] 以上の測定結果から、光点 P (256, 512)の被露光面上における位置を示す座標
(X, Y)を、 Χ=ΧΟ+ (Υ1— Y2)Z2、 Y= (Y1 +Y2)Z2の計算により決定する。同 様の測定により、 P (l, 512)の位置を示す座標も決定し、それぞれの座標を結ぶ直 線と、露光ヘッド 30の走査方向とがなす傾斜角度を導出し、これを実傾斜角度 Θ と して特定する。
[0228] -使用描素部の選択- このようにして特定された実傾斜角度 Θ 'を用い、前記光検出器に接続された前記 演算装置は、下記式 4
ttan 0 (式 4) の関係を満たす値 tに最も近!ヽ自然数 Tを導出し、 DMD36上の 1行目から T行目の マイクロミラーを、本露光時に実際に使用するマイクロミラーとして選択する処理を行 う。これにより、第 512列目付近の露光領域において、理想的な 2重露光に対して、 露光過多となる領域と、露光不足となる領域との面積合計が最小となるようなマイクロ ミラーを、実際に使用するマイクロミラーとして選択することができる。
[0229] ここで、上記の値 tに最も近い自然数を導出することに代えて、値 t以上の最小の自 然数を導出することとしてもよい。その場合、第 512列目付近の露光領域において、 理想的な 2重露光に対して、露光過多となる領域の面積が最小になり、かつ露光不 足となる領域が生じな 、ようなマイクロミラーを、実際に使用するマイクロミラーとして 選択することができる。
また、値 t以下の最大の自然数を導出することとしてもよい。その場合、第 512列目 付近の露光領域において、理想的な 2重露光に対して、露光不足となる領域の面積 が最小になり、かつ露光過多となる領域が生じないようなマイクロミラーを、実際に使 用するマイクロミラーとして選択することができる。
[0230] 図 34は、上記のようにして実際に使用するマイクロミラーとして選択されたマイクロミ ラーが生成した光点のみを用いて行った露光において、図 31に示した露光面上の むらがどのように改善されるかを示した説明図である。
この例では、上記の自然数 Tとして T= 253が導出され、第 1行目力も第 253行目 のマイクロミラーが選択されたものとする。選択されな力つた第 254行目力も第 256行 目のマイクロミラーに対しては、前記使用描素部制御手段により、常時オフ状態の角 度に設定する信号が送られ、それらのマイクロミラーは、実質的に露光に関与しない 。図 34に示すとおり、第 512列目付近の露光領域では、露光過多及び露光不足は、 ほぼ完全に解消され、理想的な 2重露光に極めて近い均一な露光が実現される。
[0231] 一方、図 34の左方の領域(図中の c (l)付近)では、前記角度歪みにより、被露光 面上における光点列の傾斜角度が中央付近(図中の c (512)付近)の領域における 光線列の傾斜角度よりも小さくなつている。したがって、 c (512)を基準として測定さ れた実傾斜角度 θ Ίこ基づいて選択されたマイクロミラーのみによる露光では、偶数 列による露光パターン及び奇数列による露光パターンのそれぞれにおいて、理想的 な 2重露光に対して露光不足となる領域がわずかに生じてしまう。
し力しながら、図示の奇数列による露光パターンと偶数列による露光パターンとを重 ね合わせてなる実際の露光パターンにおいては、露光量不足となる領域が互いに補 完され、前記角度歪みによる露光むらを、 2重露光による埋め合わせの効果で最小と することができる。
[0232] また、図 34の右方の領域(図中の c (1024)付近)では、前記角度歪みにより、被露 光面上における光線列の傾斜角度が、中央付近(図中の c (512)付近)の領域にお ける光線列の傾斜角度よりも大きくなつている。したがって、 c (512)を基準として測 定された実傾斜角度 θ Ίこ基づいて選択されたマイクロミラーによる露光では、図に 示すように、理想的な 2重露光に対して露光過多となる領域がわずかに生じてしまう。 しかし、図示の奇数列による露光パターンと偶数列による露光パターンとを重ね合 わせてなる実際の露光パターンにおいては、露光過多となる領域が互いに補完され 、前記角度歪による濃度むらを、 2重露光による埋め合わせの効果で最小とすること ができる。
[0233] 本実施形態(1)では、上述のとおり、第 512列目の光線列の実傾斜角度 Θ 'が測 定され、該実傾斜角度 Θ を用い、前記式 (4)により導出された Tに基づいて使用す るマイクロミラー 58を選択したが、前記実傾斜角度 Θ 'の特定方法としては、複数の 描素部の列方向(光点列)と、前記露光ヘッドの走査方向とがなす複数の実傾斜角 度をそれぞれ測定し、それらの平均値、中央値、最大値、及び最小値のいずれかを 実傾斜角度 Θ 'として特定し、前記式 4等によって実際の露光時に実際に使用する マイクロミラーを選択する形態としてもょ 、。
前記平均値又は前記中央値を実傾斜角度 Θ 'とすれば、理想的な N重露光に対し て露光過多となる領域と露光不足となる領域とのバランスがよい露光を実現すること ができる。例えば、露光過多となる領域と、露光量不足となる領域との合計面積が最 小に抑えられ、かつ、露光過多となる領域の描素単位数 (光点数)と、露光不足とな る領域の描素単位数 (光点数)とが等しくなるような露光を実現することが可能である また、前記最大値を実傾斜角度 Θ 'とすれば、理想的な N重露光に対して露光過 多となる領域の排除をより重要視した露光を実現することができ、例えば、露光不足 となる領域の面積を最小に抑え、かつ、露光過多となる領域が生じないような露光を 実現することが可能である。
さらに、前記最小値を実傾斜角度 Θ 'とすれば、理想的な N重露光に対して露光不 足となる領域の排除をより重要視した露光を実現することができ、例えば、露光過多 となる領域の面積を最小に抑え、かつ、露光不足となる領域が生じないような露光を 実現することが可能である。
[0234] 一方、前記実傾斜角度 Θ の特定は、同一の描素部の列(光点列)中の少なくとも 2 つの光点の位置に基づく方法に限定されない。例えば、同一描素部列 c (n)中の 1 つ又は複数の光点の位置と、該 c (n)近傍の列中の 1つ又は複数の光点の位置とか ら求めた角度を、実傾斜角度 Θ 'として特定してもよい。
具体的には、 c (n)中の 1つの光点位置と、露光ヘッドの走査方向に沿って直線上 かつ近傍の光点列に含まれる 1つ又は複数の光点位置とを検出し、これらの位置情 報から、実傾斜角度 Θ 'を求めることができる。さらに、 c (n)列近傍の光点列中の少 なくとも 2つの光点(たとえば、 c (n)を跨ぐように配置された 2つの光点)の位置に基 づいて求めた角度を、実傾斜角度 Θ 'として特定してもよい。
[0235] 以上のように、露光装置 10を用いた本実施形態(1)の使用描素部の指定方法によ れば、各露光ヘッドの取付角度誤差やパターン歪みの影響による解像度のばらつき や濃度のむらを軽減し、理想的な N重露光を実現することができる。
[0236] (2)複数露光ヘッド間における使用描素部の指定方法 < 1 >
本実施形態(2)は、露光装置 10により、感光層 12に対して 2重露光を行う場合で ある。以下、複数の露光ヘッド 30により形成された被露光面上の重複露光領域であ るヘッド間つなぎ領域において、 2つの露光ヘッド(一例として露光ヘッド 30 と 30
12 21
)の X軸方向に関する相対位置の、理想的な状態からのずれに起因する解像度のば らつきと濃度むらとを軽減し、理想的な 2重露光を実現するための使用描素部の指定 方法を説明する。
[0237] 各露光ヘッド 30即ち各 DMD36の設定傾斜角度 Θとしては、露光ヘッド 30の取付 角度誤差等がない理想的な状態であれば、使用可能な 1024列 X 256行の描素部 マイクロミラー 58を使用してちょうど 2重露光となる角度 Θ を採用するものとする。
ideal
この角度 Θ は、上記の実施形態(1)と同様にして前記式 1〜3から求められる。
ideal
本実施形態(2)において、露光装置 10は、各露光ヘッド 30即ち各 DMD36の取付 角度がこの角度 Θ となるように、初期調整されているものとする。
ideal
[0238] 図 35は、上記のように初期調整された露光装置 10において、 2つの露光ヘッド(一 例として露光ヘッド 30 と 30 )の X軸方向に関する相対位置の、理想的な状態から
12 21
のずれの影響により、被露光面上のパターンに生じる濃度むらの例を示した説明図 である。各露光ヘッドの X軸方向に関する相対位置のずれは、露光ヘッド間の相対 位置の微調整が困難であるために生じ得るものである。
[0239] 図 35の上段部分は、ステージ 14を静止させた状態で感光層 12の被露光面上に投 影される、露光ヘッド 30 と 30 が有する DMD36の使用可能なマイクロミラー 58か
12 21
らの光点群のパターンを示した図である。図 35の下段部分は、上段部分に示したよ うな光点群のパターンが現れている状態でステージ 14を移動させて連続露光を行つ た際に、被露光面上に形成される露光パターンの状態を、露光エリア 32
12と 32
21に ついて示したものである。
なお、図 35では、説明の便宜のため、使用可能なマイクロミラー 58の 1列おきの露 光パターンを、画素列群 Aによる露光パターンと画素列群 Bによる露光パターンとに 分けて示してあるが、実際の被露光面上における露光パターンは、これら 2つの露光 パターンを重ね合わせたものである。
[0240] 図 35の例では、上記した X軸方向に関する露光ヘッド 30 と 30 との間の相対位
12 21
置の、理想的な状態からのずれの結果として、画素列群 Aによる露光パターンと画素 列群 Bによる露光パターンとの双方で、露光エリア 32 と 32 の前記ヘッド間つなぎ
12 21
領域にお 、て、理想的な 2重露光の状態よりも露光量過多な部分が生じてしまって いる。
[0241] 上記したような、複数の前記露光ヘッドにより被露光面上に形成される前記ヘッド 間つなぎ領域に現れる濃度むらを軽減するために、本実施形態(2)では、前記光点 位置検出手段としてスリット 28及び光検出器の組を用い、露光ヘッド 30 と 30 力
12 21 の光点群のうち、被露光面上に形成される前記ヘッド間つなぎ領域を構成する光点 のいくつかについて、その位置 (座標)を検出する。該位置 (座標)に基づいて、前記 描素部選択手段として前記光検出器に接続された演算装置を用いて、実際の露光 に使用するマイクロミラーを選択する処理を行うものとする。
[0242] 一位置 (座標)の検出
図 36は、図 35と同様の露光エリア 32 及び 32 と、対応するスリット 28との位置関
12 21
係を示した上面図である。スリット 28の大きさは、露光ヘッド 30 と 30 による露光済
12 21
み領域 34間の重複部分の幅を十分覆う大きさ、即ち、露光ヘッド 30 と 30 により被
12 21 露光面上に形成される前記ヘッド間つなぎ領域を十分覆う大きさとされている。
[0243] 図 37は、一例として露光エリア 32 の光点 P (256, 1024)の位置を検出する際の
21
検出手法を説明した上面図である。
まず、第 256行目第 1024列目のマイクロミラーを点灯させた状態で、ステージ 14を ゆっくり移動させてスリット 28を Y軸方向に沿って相対移動させ、光点 P (256, 1024 )が上流側のスリット 28aと下流側のスリット 28bの間に来るような任意の位置に、スリツ ト 28を位置させる。このときのスリット 28aとスリット 28bとの交点の座標を (XO, Y0)と する。この座標 (XO, Y0)の値は、ステージ 14に与えられた駆動信号が示す上記の 位置までのステージ 14の移動距離、及び、既知であるスリット 28の X方向位置力も決 定され、記録される。
[0244] 次に、ステージ 14を移動させ、スリット 28を Y軸に沿って図 37における右方に相対 移動させる。そして、図 37において二点鎖線で示すように、光点 P (256, 1024)の 光が左側のスリット 28bを通過して光検出器で検出されたところでステージ 14を停止 させる。このときのスリット 28aとスリット 28bとの交点の座標(XO, Y1)を、光点 P (256 , 1024)の位置として記録する。
[0245] 次いで、ステージ 14を反対方向に移動させ、スリット 28を Y軸に沿って図 37におけ る左方に相対移動させる。そして、図 37において二点鎖線で示すように、光点 P (25 6, 1024)の光が右側のスリット 28aを通過して光検出器で検出されたところでステー ジ 14を停止させる。このときのスリット 28aとスリット 28bとの交点の座標(XO, Y2)を、 光点 P (256, 1024)として記録する。
[0246] 以上の測定結果から、光点 P (256, 1024)の被露光面における位置を示す座標 ( X、 Y)を、 Χ=Χ0+ (Υ1—Υ2)Ζ2、 Υ= (Υ1 +Υ2)Ζ2の計算により決定する。
[0247] 不使用描素部の特定
図 35の例では、まず、露光エリア 32 の光点 Ρ (256, 1)の位置を、上記の光点位
12
置検出手段としてスリット 28と光検出器の組により検出する。続いて、露光エリア 32
21 の第 256行目の光点行 r (256)上の各光点の位置を、 Ρ (256, 1024) , P (256, 10 23) · · ·と順番に検出していき、露光エリア 32 の光点 P (256, 1)よりも大きい X座標
12
を示す露光エリア 32 の光点 P (256, n)が検出されたところで、検出動作を終了す
21
る。そして、露光エリア 32 の光点列 c (n+ l)から c (1024)を構成する光点に対応
21
するマイクロミラーを、本露光時に使用しないマイクロミラー(不使用描素部)として特 定する。
例えば、図 35において、露光エリア 32 の光点 P (256, 1020)力 露光エリア 32
21 1 の光点 P (256, 1)よりも大きい X座標を示し、その露光エリア 32 の光点 P (256, 1
2 21
020)が検出されたところで検出動作が終了したとすると、図 38において斜線で覆わ れた部分 70に相当する露光エリア 32 の第 1021行力も第 1024行を構成する光点
21
に対応するマイクロミラー力 本露光時に使用しないマイクロミラーとして特定される。
[0248] 次に、 N重露光の数 Nに対して、露光エリア 32 の光点 P (256, N)の位置が検出
12
される。本実施形態(2)では、 N = 2であるので、光点 P (256, 2)の位置が検出され る。
続いて、露光エリア 32
21の光点列のうち、上記で本露光時に使用しないマイクロミラ 一に対応する光点列として特定されたものを除き、最も右側の第 1020列を構成する 光点の位置を、 P (l, 1020)力も順番に P (l, 1020)、 P (2, 1020) · · ·と検出して いき、露光エリア 32 の光点 P (256, 2)よりも大きい X座標を示す光点 P (m, 1020)
12
が検出されたところで、検出動作を終了する。
その後、前記光検出器に接続された演算装置において、露光エリア 32
12の光点 P (
256, 2)の X座標と、露光エリア 32 の光点 P (m, 1020)及び P (m— 1, 1020)の X
21
座標とが比較され、露光エリア 32 の光点 P (m, 1020)の X座標の方が露光エリア 3
21
2 の光点 P (256, 2)の X座標に近い場合は、露光エリア 32 の光点 P (l, 1020)
12 21
力も P (m— 1, 1020)に対応するマイクロミラーが本露光時に使用しないマイクロミラ 一として特定される。
また、露光エリア 32 の光点 P (m—1, 1020)の X座標の方が露光エリア 32 の光
21 12 点 P (256, 2)の X座標に近い場合は、露光エリア 32 の光点 P (l、 1020)力も P (m
21
- 2, 1020)に対応するマイクロミラー力 本露光に使用しないマイクロミラーとして特 定される。
さらに、露光エリア 32 の光点 P (256, N— 1)即ち光点 P (256, 1)の位置と、露光
12
エリア 32 の次列である第 1019列を構成する各光点の位置についても、同様の検
21
出処理及び使用しな!ヽマイクロミラーの特定が行われる。
[0249] その結果、たとえば、図 38において網掛けで覆われた領域 72を構成する光点に対 応するマイクロミラーが、実際の露光時に使用しないマイクロミラーとして追加される。 これらのマイクロミラーには、常時、そのマイクロミラーの角度をオフ状態の角度に設 定する信号が送られ、それらのマイクロミラーは、実質的に露光に使用されない。
[0250] このように、実際の露光時に使用しないマイクロミラーを特定し、該使用しないマイク 口ミラーを除いたものを、実際の露光時に使用するマイクロミラーとして選択すること により、露光エリア 32 と 32 の前記ヘッド間つなぎ領域において、理想的な 2重露
12 21
光に対して露光過多となる領域、及び露光不足となる領域の合計面積を最小とする ことができ、図 38の下段に示すように、理想的な 2重露光に極めて近い均一な露光 を実現することができる。
[0251] なお、上記の例においては、図 38において網掛けで覆われた領域 72を構成する 光点の特定に際し、露光エリア 32 の光点 P (256, 2)の X座標と、露光エリア 32 の
12 21 光点 P (m, 1020)及び P (m— 1, 1020)の X座標との比較を行わずに、ただちに、 露光エリア 32 の光点 P (l, 1020)力ら P (m— 2, 1020)に対応するマイクロミラー
21
を、本露光時に使用しないマイクロミラーとして特定してもよい。その場合、前記ヘッド 間つなぎ領域にぉ 、て、理想的な 2重露光に対して露光過多となる領域の面積が最 小になり、かつ露光不足となる領域が生じないようなマイクロミラーを、実際に使用す るマイクロミラーとして選択することができる。
また、露光エリア 32 の光点 P (l, 1020)力ら P (m— 1, 1020)に対応するマイクロ
21
ミラーを、本露光に使用しないマイクロミラーとして特定してもよい。その場合、前記へ ッド間つなぎ領域において、理想的な 2重露光に対して露光不足となる領域の面積 が最小になり、かつ露光過多となる領域が生じないようなマイクロミラーを、実際に使 用するマイクロミラーとして選択することができる。
さらに、前記ヘッド間つなぎ領域において、理想的な 2重描画に対して露光過多と なる領域の描素単位数 (光点数)と、露光不足となる領域の描素単位数 (光点数)と が等しくなるように、実際に使用するマイクロミラーを選択することとしてもよい。
[0252] 以上のように、露光装置 10を用いた本実施形態(2)の使用描素部の指定方法によ れば、複数の露光ヘッドの X軸方向に関する相対位置のずれに起因する解像度の ばらつきと濃度むらとを軽減し、理想的な N重露光を実現することができる。
[0253] (3)複数露光ヘッド間における使用描素部の指定方法 < 2 >
本実施形態(3)は、露光装置 10により、感光層 12に対して 2重露光を行う場合で ある。以下、複数の露光ヘッド 30により形成された被露光面上の重複露光領域であ るヘッド間つなぎ領域において、 2つの露光ヘッド(一例として露光ヘッド 30 と 30
12 21
)の X軸方向に関する相対位置の理想的な状態からのずれ、並びに各露光ヘッドの 取付角度誤差、及び 2つの露光ヘッド間の相対取付角度誤差に起因する解像度の ばらつきと濃度むらとを軽減し、理想的な 2重露光を実現するための使用描素部の指 定方法を説明する。
[0254] 各露光ヘッド 30即ち各 DMD36の設定傾斜角度としては、露光ヘッド 30の取付角 度誤差等がな!ヽ理想的な状態であれば、使用可能な 1024列 X 256行の描素部 (マ イク口ミラー 58)を使用してちょうど 2重露光となる角度 Θ よりも若干大きい角度を採
ideal
用するものとする。
この角度 Θ は、前記式 1〜3を用いて上記(1)の実施形態と同様にして求められ
ideal
る値であり、本実施形態では、上記のとおり s = 256、 N= 2であるので、角度 Θ は
ideal 約 0. 45度である。したがって、設定傾斜角度 0としては、たとえば 0. 50度程度の角 度を採用するとよい。露光装置 10は、調整可能な範囲内で、各露光ヘッド 30即ち各 DMD36の取付角度がこの設定傾斜角度 Θに近い角度となるように、初期調整され ているものとする。
[0255] 図 39は、上記のように各露光ヘッド 30即ち各 DMD36の取付角度が初期調整され た露光装置 10において、 2つの露光ヘッド(一例として露光ヘッド 30 と 30 )の取
12 21 付角度誤差、並びに各露光ヘッド 30 と 30 間の相対取付角度誤差及び相対位置
12 21
のずれの影響により、露光面上のパターンに生じるむらの例を示した説明図である。
[0256] 図 39の例では、図 35の例と同様の、 X軸方向に関する露光ヘッド 30 と 30 の相
12 21 対位置のずれの結果として、一列おきの光点群 (画素列群 A及び B)による露光パタ ーンの双方で、露光エリア 32 と 32 の被露光面上の前記露光ヘッドの走査方向と
12 21
直交する座標軸上で重複する露光領域にお!、て、理想的な 2重露光の状態よりも露 光量過多な領域 74が生じ、これが濃度むらを引き起こしている。
さらに、図 39の例では、各露光ヘッドの設定傾斜角度 Θを前記式(1)を満たす角 度 Θ よりも若干大きくしたことによる結果、及び各露光ヘッドの取付角度の微調整 ideal
が困難であるために、実際の取付角度が上記の設定傾斜角度 0からずれてしまった ことの結果として、被露光面上の前記露光ヘッドの走査方向と直交する座標軸上で 重複する露光領域以外の領域でも、一列おきの光点群 (画素列群 A及び B)による露 光パターンの双方で、複数の描素部列により形成された、被露光面上の重複露光領 域である描素部列間つなぎ領域において、理想的な 2重露光の状態よりも露光過多 となる領域 76が生じ、これがさらなる濃度むらを引き起こしている。
[0257] 本実施形態(3)では、まず、各露光ヘッド 30 と 30 の取付角度誤差及び相対取
12 21
付角度のずれの影響による濃度むらを軽減するための使用画素選択処理を行う。 具体的には、前記光点位置検出手段としてスリット 28及び光検出器の組を用い、 露光ヘッド 30 と 30 のそれぞれについて、実傾斜角度 Θ 'を特定し、該実傾斜角
12 21
度 θ Ίこ基づき、前記描素部選択手段として光検出器に接続された演算装置を用い て、実際の露光に使用するマイクロミラーを選択する処理を行うものとする。
[0258] 一実傾斜角度 の特定
実傾斜角度 Θ 'の特定は、露光ヘッド 30 ついては露光エリア 32 内の光点 P (l,
12 12
1)と Ρ (256, 1)の位置を、露光ヘッド 30 については露光エリア 32 内の光点 P (l
21 21
, 1024)と Ρ (256, 1024)の位置を、それぞれ上述した実施形態(2)で用いたスリツ ト 28と光検出器の組により検出し、それらを結ぶ直線の傾斜角度と、露光ヘッドの走 查方向とがなす角度を測定することにより行われる。 [0259] 不使用描素部の特定
そのようにして特定された実傾斜角度 Θ 'を用いて、光検出器に接続された演算装 置は、上述した実施形態(1)における演算装置と同様、下記式 4
ttan 0 (式 4)
の関係を満たす値 tに最も近い自然数 Tを、露光ヘッド 30 と 30 のそれぞれについ
12 21
て導出し、 DMD36上の第 (T+ 1)行目力も第 256行目のマイクロミラーを、本露光 に使用しないマイクロミラーとして特定する処理を行う。
例えば、露光ヘッド 30 については T= 254、露光ヘッド 30 については Τ= 255
12 21
が導出されたとすると、図 40において斜線で覆われた部分 78及び 80を構成する光 点に対応するマイクロミラー力 本露光に使用しないマイクロミラーとして特定される。 これにより、露光エリア 32 と 32 のうちヘッド間つなぎ領域以外の各領域において
12 21
、理想的な 2重露光に対して露光過多となる領域、及び露光不足となる領域の合計 面積を最小とすることができる。
[0260] ここで、上記の値 tに最も近い自然数を導出することに代えて、値 t以上の最小の自 然数を導出することとしてもよい。その場合、露光エリア 32 と 32 の、複数の露光へ
12 21
ッドにより形成された被露光面上の重複露光領域であるヘッド間つなぎ領域以外の 各領域において、理想的な 2重露光に対して露光量過多となる面積が最小になり、 かつ露光量不足となる面積が生じな 、ようになすことができる。
あるいは、値 t以下の最大の自然数を導出することとしてもよい。その場合、露光ェ リア 32 と 32 の、複数の露光ヘッドにより形成された被露光面上の重複露光領域
12 21
であるヘッド間つなぎ領域以外の各領域にぉ 、て、理想的な 2重露光に対して露光 不足となる領域の面積が最小になり、かつ露光過多となる領域が生じないようになす ことができる。
複数の露光ヘッドにより形成された被露光面上の重複露光領域であるヘッド間つ なぎ領域以外の各領域において、理想的な 2重露光に対して、露光過多となる領域 の描素単位数 (光点数)と、露光不足となる領域の描素単位数 (光点数)とが等しくな るように、本露光時に使用しな 、マイクロミラーを特定することとしてもよ!/、。
[0261] その後、図 40において斜線で覆われた領域 78及び 80を構成する光点以外の光 点に対応するマイクロミラーに関して、図 35から図 39を用いて説明した本実施形態( 3)と同様の処理がなされ、図 40において斜線で覆われた領域 82及び網掛けで覆わ れた領域 84を構成する光点に対応するマイクロミラーが特定され、本露光時に使用 しな 、マイクロミラーとして追加される。
これらの露光時に使用しないものとして特定されたマイクロミラーに対して、前記描 素部素制御手段により、常時オフ状態の角度に設定する信号が送られ、それらのマ イク口ミラーは、実質的に露光に関与しない。
[0262] 以上のように、露光装置 10を用いた本実施形態(3)の使用描素部の指定方法によ れば、複数の露光ヘッドの X軸方向に関する相対位置のずれ、並びに各露光ヘッド の取付角度誤差、及び露光ヘッド間の相対取付角度誤差に起因する解像度のばら つきと濃度むらとを軽減し、理想的な N重露光を実現することができる。
[0263] 以上、露光装置 10による使用描素部指定方法ついて詳細に説明したが、上記実 施形態(1)〜(3)は一例に過ぎず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更が 可能である。
[0264] また、上記の実施形態(1)〜(3)では、被露光面上の光点の位置を検出するため の手段として、スリット 28と単一セル型の光検出器の組を用いた力 これに限られず V、かなる形態のものを用いてもよぐたとえば 2次元検出器等を用いてもょ 、。
[0265] さらに、上記の実施形態(1)〜(3)では、スリット 28と光検出器の組による被露光面 上の光点の位置検出結果から実傾斜角度 Θ 'を求め、その実傾斜角度 θ Ίこ基づい て使用するマイクロミラーを選択したが、実傾斜角度 Θ 'の導出を介さずに使用可能 なマイクロミラーを選択する形態としてもよい。さらには、たとえばすべての使用可能 なマイクロミラーを用いた参照露光を行い、参照露光結果の目視による解像度や濃 度のむらの確認等により、操作者が使用するマイクロミラーを手動で指定する形態も 、本発明の範囲に含まれるものである。
[0266] なお、被露光面上に生じ得るパターン歪みには、上記の例で説明した角度歪みの 他にも、種々の形態が存在する。
一例としては、図 41 Aに示すように、 DMD36上の各マイクロミラー 58からの光線 力 異なる倍率で露光面上の露光エリア 32に到達してしまう倍率歪みの形態がある また、別の例として、図 41Bに示すように、 DMD36上の各マイクロミラー 58からの 光線力、異なるビーム径で露光面上の露光エリア 32に到達してしまうビーム径歪み の形態もある。これらの倍率歪み及びビーム径歪みは、主として、 DMD36と露光面 間の光学系の各種収差やアラインメントずれに起因して生じる。
更に別の例として、 DMD36上の各マイクロミラー 58からの光線力 異なる光量で 露光面上の露光エリア 32に到達してしまう光量歪みの形態もある。この光量歪みは、 各種収差やアラインメントずれのほ力、 DMD36と露光面間の光学要素(たとえば 1 枚レンズである図 5A及び図 5Bのレンズ 52及び 54)の透過率の位置依存性や、 DM D36自体による光量むらに起因して生じる。これらの形態のパターン歪みも、露光面 上に形成されるパターンに解像度や濃度のむらを生じさせる。
[0267] 上記の実施形態(1)〜(3)によれば、本露光に実際に使用するマイクロミラーを選 択した後の、これらの形態のパターン歪みの残留要素も、上記の角度歪みの残留要 素と同様、 2重露光による埋め合わせの効果で均すことができる。
[0268] < <参照露光 > >
上記の実施形態(1)〜(3)の変更例として、使用可能なマイクロミラーのうち、(N—
1)列おきのマイクロミラー列、又は全光点行のうち 1ZN行に相当する隣接する行を 構成するマイクロミラー群のみを使用して参照露光を行 、、均一な露光を実現できる ように、前記参照露光に使用されたマイクロミラー中、実際の露光時に使用しないマ イク口ミラーを特定することとしてもよ 、。
前記参照露光手段による参照露光の結果をサンプル出力し、該出力された参照露 光結果に対し、解像度のばらつきや濃度のむらを確認し、実傾斜角度を推定するな どの分析を行う。前記参照露光の結果の分析は、操作者の目視による分析であって ちょい。
[0269] 図 42A及び図 42Bは、単一露光ヘッドを用い、(N—1)列おきのマイクロミラーの みを使用して参照露光を行う形態の一例を示した説明図である。
この例では、本露光時は 2重露光とするものとし、したがって、 N = 2である。まず、 図 42Aに実線で示した奇数列の光点列に対応するマイクロミラーのみを使用して参 照露光を行い、参照露光結果をサンプル出力する。前記サンプル出力された参照露 光結果に基づき、解像度のばらつきや濃度のむらを確認したり、実傾斜角度を推定 したりすることで、本露光時において使用するマイクロミラーを指定することができる。 例えば、図 42Bに斜線で覆って示す光点列に対応するマイクロミラー以外のマイク 口ミラーが、奇数列の光点列を構成するマイクロミラー中、本露光において実際に使 用されるものとして指定される。偶数列の光点列については、別途同様に参照露光 を行って、本露光時に使用するマイクロミラーを指定してもよいし、奇数列の光点列 に対するパターンと同一のパターンを適用してもよい。
このようにして本露光時に使用するマイクロミラーを指定することにより、奇数列及び 偶数列双方のマイクロミラーを使用した本露光においては、理想的な 2重露光に近い 状態が実現できる。
図 43は、複数の露光ヘッドを用い、(N—1)列おきのマイクロミラーのみを使用して 参照露光を行う形態の一例を示した説明図である。
この例では、本露光時は 2重露光とするものとし、したがって、 N = 2である。まず、 図 43に実線で示した、 X軸方向に関して隣接する 2つの露光ヘッド(一例として露光 ヘッド 30 と 30 )の奇数列の光点列に対応するマイクロミラーのみを使用して、参
12 21
照露光を行い、参照露光結果をサンプル出力する。前記出力された参照露光結果 に基づき、 2つの露光ヘッドにより被露光面上に形成されるヘッド間つなぎ領域以外 の領域における解像度のばらつきや濃度のむらを確認したり、実傾斜角度を推定し たりすることで、本露光時において使用するマイクロミラーを指定することができる。 例えば、図 43に斜線で覆って示す領域 86及び網掛けで示す領域 88内の光点列 に対応するマイクロミラー以外のマイクロミラー力 奇数列の光点を構成するマイクロ ミラー中、本露光時において実際に使用されるものとして指定される。偶数列の光点 列については、別途同様に参照露光を行って、本露光時に使用するマイクロミラーを 指定してもよいし、奇数列目の画素列に対するパターンと同一のパターンを適用して ちょい。
このようにして本露光時に実際に使用するマイクロミラーを指定することにより、奇数 列及び偶数列双方のマイクロミラーを使用した本露光においては、 2つの露光ヘッド により被露光面上に形成される前記ヘッド間つなぎ領域以外の領域にぉ 、て、理想 的な 2重露光に近い状態が実現できる。
[0271] 図 44A及び図 44Bは、単一露光ヘッドを用い、全光点行数の IZN行に相当する 隣接する行を構成するマイクロミラー群のみを使用して参照露光を行う形態の一例を 示した説明図である。
この例では、本露光時は 2重露光とするものとし、したがって N = 2である。まず、図 44Aに実線で示した 1行目から 128 ( = 256Z2)行目の光点に対応するマイクロミラ 一のみを使用して参照露光を行い、参照露光結果をサンプル出力する。前記サンプ ル出力された参照露光結果に基づき、本露光時において使用するマイクロミラーを 旨定することができる。
例えば、図 44Bに斜線で覆って示す光点群に対応するマイクロミラー以外のマイク 口ミラーが、第 1行目から第 128行目のマイクロミラー中、本露光時にお 、て実際に使 用されるものとして指定され得る。第 129行目から第 256行目のマイクロミラーについ ては、別途同様に参照露光を行って、本露光時に使用するマイクロミラーを指定して もよいし、第 1行目から第 128行目のマイクロミラーに対するパターンと同一のパター ンを適用してもよ 、。
このようにして本露光時に使用するマイクロミラーを指定することにより、全体のマイ クロミラーを使用した本露光においては、理想的な 2重露光に近い状態が実現できる
[0272] 図 45は、複数の露光ヘッドを用い、 X軸方向に関して隣接する 2つの露光ヘッド( 一例として露光ヘッド 30 と 30 )について、それぞれ全光点行数の 1ZN行に相当
12 21
する隣接する行を構成するマイクロミラー群のみを使用して参照露光を行う形態の一 例を示した説明図である。
この例では、本露光時は 2重露光とするものとし、したがって N = 2である。まず、図 45に実線で示した第 1行目力も第 128 ( = 256/2)行目の光点に対応するマイクロ ミラーのみを使用して、参照露光を行い、参照露光結果をサンプル出力する。前記 サンプル出力された参照露光結果に基づき、 2つの露光ヘッドにより被露光面上に 形成されるヘッド間つなぎ領域以外の領域における解像度のばらつきや濃度のむら を最小限に抑えた本露光が実現できるように、本露光時において使用するマイクロミ ラーを指定することができる。
例えば、図 45に斜線で覆って示す領域 90及び網掛けで示す領域 92内の光点列 に対応するマイクロミラー以外のマイクロミラー力 第 1行目から第 128行目のマイクロ ミラー中、本露光時において実際に使用されるものとして指定される。第 129行目か ら第 256行目のマイクロミラーについては、別途同様に参照露光を行って、本露光に 使用するマイクロミラーを指定してもよ 、し、第 1行目から第 128行目のマイクロミラー に対するパターンと同一のパターンを適用してもよい。
このようにして本露光時に使用するマイクロミラーを指定することにより、 2つの露光 ヘッドにより被露光面上に形成される前記ヘッド間つなぎ領域以外の領域において 理想的な 2重露光に近い状態が実現できる。
[0273] 以上の実施形態(1)〜(3)及び変更例においては、いずれも本露光を 2重露光と する場合について説明した力 これに限定されず、 2重露光以上のいかなる多重露 光としてもよい。特に 3重露光力 7重露光程度とすることにより、高解像度を確保し、 解像度のばらつき及び濃度むらが軽減された露光を実現することができる。
[0274] また、上記の実施形態及び変更例に係る露光装置には、さらに、画像データが表 す 2次元パターンの所定部分の寸法が、選択された使用画素により実現できる対応 部分の寸法と一致するように、画像データを変換する機構が設けられて ヽることが好 ましい。そのように画像データを変換することによって、所望の 2次元パターンどおり の高精細なパターンを露光面上に形成することができる。
[0275] 〔ジャギー低減方法〕
解像度を高めるために、前記露光ヘッドを傾斜させて露光を行うと、形成する露光 パターンによっては、無視できないジャギーが発生してしまうという問題がある。例え ば、走査方向又はそれと直交する方向に延在する直線状のパターンを形成する場 合、前記光変調手段によって形成される各描素部の位置と、パターンの所望の描画 位置との間のずれがジャギーとして視認されてしまうことがある。
この問題に対し、単位面積当たりの描画画素数を増加させる等の手段を講じること なぐ最適な描画条件を設定することにより、ジャギーの発生を抑制する方法を説明 する。
[0276] 図 46は、図 47に示す各露光ヘッド 24a〜24jの構成を示す。前記露光ヘッド 24a 〜24jは、図 47に示すように、シートフィルム F (感光材料 12)の走査方向(移動ステ ージ 14の移動方向)と直交する方向に 2列で千鳥状に配列される。各露光ヘッド 24a 〜24jに組み込まれる DMD36は、図 48に示すように、高い解像度を実現すベぐ走 查方向に対して所定角度傾斜した状態に設定される。即ち、 DMD36をシートフィル ム F (感光材料 12)の走査方向に対して傾斜させることにより、 DMD36を構成するマ イク口ミラーの走査方向と直交する方向に対する間隔が狭くなり、これによつて、走査 方向と直交する方向に対する解像度を高くすることができる。なお、露光ヘッド 24a〜 24j間の継ぎ目が生じることのないよう、各露光ヘッド 24a〜24jによる露光エリア 58a 〜58jが走査方向と直交する方向に重畳するように設定される。
[0277] 図 49は、図 1に示す露光装置 10の制御回路の要部構成ブロック図である。露光装 置 10を制御する制御ユニット 42 (制御手段)は、エンコーダ 62により検出した移動ス テージ 14の位置データに基づいて同期信号を生成する同期信号生成部 64と、生成 された同期信号に基づいて移動ステージ 14を走査方向に移動させる露光ステージ 駆動部 66と、シートフィルム F (感光材料 12)に描画される画像の描画データを記憶 する描画データ記憶部 68と、同期信号及び描画データに基づ!/、て DMDの SRAM セルを変調制御し、マイクロミラーを駆動する DMD変調部 70とを備える。
[0278] また、制御ユニット 42は、同期信号生成部 64により生成される同期信号を調整する 周波数変更部 72 (描画タイミング変更手段)、位相差変更部 74 (位相差変更手段) 及び移動速度変更部 75 (移動速度変更手段)を備える。
[0279] 周波数変更部 72は、 DMDを構成するマイクロミラーの走査方向に対するオンオフ 制御のタイミングを決定する周波数を変更して同期信号生成部 64に供給し、シート フィルム F (感光材料 12)に描画される画素の走査方向の間隔を調整する。位相差 変更部 74は、走査方向と略直交する方向に隣接して配列されたマイクロミラー 40の オンオフ制御のタイミングの位相差を変更して同期信号生成部 64に供給し、シートフ イルム F (感光材料 12)に描画される画素の走査方向に対する位相差を調整する。 移動速度変更部 75は、移動ステージ 14の移動速度を変更して同期信号生成部 64 に供給することで移動ステージ 14の移動速度を調整する。
[0280] さらに、制御ユニット 42には、必要に応じて、露光ヘッド回転駆動部 76 (描画画素 群回転手段)及び光学倍率変更部 78 (描画倍率変更手段)を配設することができる 。露光ヘッド回転駆動部 76は、露光ヘッド 24a〜24jをレーザビーム Lの光軸の回り に所定角度回転させ、シートフィルム F (感光材料 12)上に形成される画素配列の走 查方向に対する傾斜角度を調整する。なお、露光ヘッド 24a〜24jの一部の光学部 材を回転させることによって、画素配列の傾斜角度を調整するようにしてもよい。光学 倍率変更部 78は、露光ヘッド 24a〜24jの第 2結像光学レンズ 50、 52により構成さ れるズーム光学系 79を制御して光学倍率を変更し、隣接するマイクロミラーによりシ 一トフイルム F (感光材料 12)上に形成される画素の配列ピッチ又は同一のマイクロミ ラーによる描画ピッチを調整する。
[0281] 本実施形態の露光装置 10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次 に、
その動作について説明する。
[0282] 移動ステージ 14に感光材料 12を吸着保持させた後、制御ユニット 42は、露光ステ ージ駆動部 66を駆動し、移動ステージ 14を定盤 14のガイドレール 20に沿って一方 の方向に移動させる。移動ステージ 14がコラム 22間を通過する際、カメラ 26が感光 材料 12)の所定位置に記録されているァライメントマークを読み取る。制御ユニット 4 2は、読み取ったァライメントマークの位置データに基づき、シートフィルム Fの位置 補正データを算出する。
[0283] 位置補正データが算出された後、制御ユニット 42は、移動ステージ 14を他方の方 向に移動させ、スキャナ 26によりシートフィルム F (感光材料 12)に対する画像の露 光記録を開始する。
[0284] 即ち、光源ユニット 28から出力されたレーザビーム Lは、光ファイバ 30を介して各露 光ヘッド 24a〜24jに導入される。導入されたレーザビーム Lは、ロッドレンズ 32から 反射ミラー 34を介して DMD36に入射する。
[0285] 一方、描画データ記憶部 68から読み出され、位置補正データにより補正された描 画データは、 DMD変調部 70において、同期信号生成部 64から供給される同期信 号に従ったタイミングで変調されて DMD36に供給される。この結果、 DMD36を構 成する各マイクロミラーが描画データに従い同期信号に応じたタイミングでオンオフ 制御される。
[0286] 図 50に示すように、 DMD36を構成する各マイクロミラー 40により所望の方向に選 択的に反射されたレーザビーム Lは、第 1結像光学レンズ 44、 46によって拡大された 後、マイクロアパーチャアレー 54、マイクロレンズアレー 48及びマイクロアパーチャァ レー 56を介して所定の径に調整され、次いで、光学倍率変更部 78を構成する第 2 結像光学レンズ 50、 52により所定の倍率に調整されて感光材料 12に導かれる。
[0287] この場合、移動ステージ 14は移動し、シートフィルム F (感光材料 12)には、露光ス テージ 18の移動方向と直交する方向に配列される複数の露光ヘッド 24a〜24jによ り所望の二次元画像が描画される。
[0288] ところで、前記のようにしてシートフィルム F (感光材料 12)上に描画される二次元画 像は、 DMD36を構成するマイクロミラーに基づく離散的な多数の画素の集合によつ て構成されている。この場合、描画前のオリジナル画像は、シートフィルム F (感光材 料 12)上の離散的な描画点にマッピングされて再現されるため、オリジナル画像と描 画点の配置との関係で、再現画像にジャギーが発生し、あるいは、オリジナル画像の 線幅の精度が低下する、 t 、つた不具合の発生するおそれがある。
[0289] 本発明は、シートフィルム F (感光材料 12)上に形成される描画点の配置を調整す ることにより、ジャギーの発生を抑制し、適切な画像の描画を可能とするものであり、 次にその調整方法について説明する。
[0290] 図 50は、 1つの DMD36を構成する多数のマイクロミラー 40の配列を模式的に示し た図である。図 50において、感光材料 12の走査方向を y、走査方向 yと直交する方 向を Xとし、略走査方向 yに沿って配列されるマイクロミラー 40の列をスヮス 77と定義 する。この場合、スヮス 77は、描画される画像の X方向に対する解像度を高めるため 、 X方向に対して所定の角度 0 s (以下、スヮス傾斜角度 0 s (≠90° )という。 )に設定 される。なお、スヮス 77上で隣接する 2つのマイクロミラー 40を DMD画素 A、 Bとする
[0291] 図 51は、図 50に示すように設定された DMD36を用いた感光材料 12上での描画 可能な描画点であるアドレス格子点 (制御点)(実線丸及び点線丸で示す。)と、描画 したい直線状のオリジナル画像 80との関係を模式的に示した図である。この場合、ォ リジナル画像 80は、実線丸で示される複数のアドレス格子点によって再現される。な お、レーザビーム Lは、各アドレス格子点を中心とする所定のビーム径(ドット径)で画 素を形成する。従って、シートフィルム F (感光材料 12)上に実際に形成される画像 は、外郭線 82で示すように、実線で示すアドレス格子点の輪郭よりも広がった画像と なる。
[0292] アドレス格子点の配列は、図 51に示すように、格子点列 1、格子点列 2、及び格子 点列 3の 3種類の見方がある。各格子点列を特定するパラメータとしては、格子点列 1 〜3の X方向に対する傾斜角度 Θ gi(i=l〜3)、格子点列 1〜3を構成するアドレス 格子点の格子点ピッチ 8^=1〜3)、及び、格子点列 1〜3の列ピッチ dgi(i=l〜 3)がある。
[0293] これらのパラメータは、スヮス 77上での隣接する DMD画素 A、 B (図 50参照)により 感光材料 12上に形成されるアドレス格子点(以下、アドレス格子点 A、 Bとも言う。)の 配列ピッチ ps、スヮス傾斜角度 0 s(x方向を基準として反時計回りを +とする。)、各 アドレス格子点の y方向に対する描画ピッチ pyにより決定される。以下、これらのパラ メータ間の関係を説明する。
[0294] (a) 傾斜角度 0gi(i=l〜3)
図 52に示す 3つの隣接するアドレス格子点 A、 B' 、 "を考える。格子点列 3の傾 斜角度 0g3は、
0g3 = 9O° (1)
である。また、格子点列 1、 2の傾斜角度 Θ gl、 Θ g2については、
N 1 = integer (ps · sm Θ s/ py)
(integerは、切り捨て演算を表す。 )
N2=N1+1
とすると、アドレス格子点 Aに対するアドレス格子点 、B" の y方向の距離 Ayl、 Ay2(位相差)は、
Δνί= I ps-sin Θ s— pyNi | U=l、 2) となる。また、アドレス格子点 A、 B' 、 "の X方向の描画ピッチ pxは、 pX = pS'COS Θ S
であるから、
Figure imgf000097_0001
(i=l、 2) (2)
となる。従って、格子点列 1〜3の傾斜角度 Θ gl、 Θ g2は、
Θ gi=tan { I ps · sin Θ s— pyNi | / (ps'cos Θ s) }
(i=l、 2) (3)
として求められる。
[0295] (b) 格子点ピッチ pgi(i=l〜3)
格子点列 3は、 y方向に配列されたアドレス格子点で構成されるから、
pg3=py (4)
である。また、
pgi=px, cos Θ gi (ι=1、 2) (5)
である。
[0296] (c) 列ピッチ dgi(i=l〜3)
格子点列 3の列ピッチ dg3は、
dg3=px (6)
である。また、
dgi=pycos0gi (i=l、 2) (7)
である。
[0297] 一方、オリジナル画像 80をアドレス格子点によって再現した際に発生するジャギー は、格子点列 1〜3によって発生するため、上記で求めた格子点列 1〜3のパラメータ 及びオリジナル画像 80の X方向に対する傾斜角度 Θ Lを用いて定義することができ る。この場合、ジャギーをジャギーピッチ pjl〜pj3、ジャギー振幅 ajl〜aj3で表す。
[0298] (d) ジャギーピッチ pji(i=l〜3)
ジャギーピッチ pjiは、格子点列 1〜3の列ピッチ dgiと、格子点列 1〜3の傾斜角度 Θ gi及びオリジナル画像 80の傾斜角度 Θ Lの差( Θ gi— Θ L)とで決まる。この場合、 各格子点列 1〜3上にアドレス格子点が連続的に形成されるものと仮定して、平均値 としてのジャギーピッチ pjiは、
Figure imgf000098_0001
0 L) (i= l〜3) (8)
となる。
[0299] (e) ジャギー振幅 aji(i= l〜3)
図 53は、格子点列 1とオリジナル画像 80との間で発生するジャギーの説明図であ る。この場合、オリジナル画像 80の境界と格子点列 1との交点間の距離がジャギーピ ツチ pj lとなる。また、ジャギー振幅 aj lは、格子点列 1及び格子点列 2と、格子点列 1 及び格子点列 3との間でそれぞれ定義できる。これらのジャギー振幅 aj lのうち、小さ い方を代表値としてのジャギー振幅 ajlに選択すると、図 53に示す関係から、
aj l =pjl -tan Θ ' l -tan 0 ' 2/ (tan θ ' 2-tan θ ' 1)
( θ ' 1 = 0 gl - 0 L)
となる。従って、ジャギー振幅 ajiは、
aji=pji'tan Θ ' i · tan θ ' k/ an θ ' k— tan Θ i)
(i= l〜3、 Θ ' i= 0 gi— 0 L、 k= l〜3、 i≠k)
(9)
である。なお、 θ ' kは、選択されたジャギー振幅 ajiの小さい格子点列とオリジナル 画像 80とのなす角度である。
[0300] 感光材料 12上に再現される画像におけるジャギーは、ジャギーピッチ pji及びジャ ギー振幅 ajiがともにある程度大きい場合に視認される。画像を構成する各画素は、 図 51に示すアドレス格子点を中心として、レーザビーム Lのビーム径に基づく所定の 径で描画されるため、ジャギーピッチ pjiが小さい場合には、ジャギー振幅 ajiが大きく てもジャギーが視認されることはない。従って、ジャギーの視認を低下させるためには 、ジャギーピッチ pji又はジャギー振幅 ajiのいずれかが所定値以下となるように、パラ メータを設定すればよいことになる。なお、所定値としては、レーザビーム Lのビーム 径を所定値として設定することができる。
[0301] ジャギーピッチ pji及びジャギー振幅 ajiは、(1)〜(9)式から、オリジナル画像 80の X方向に対する傾斜角度 Θ L、スヮス傾斜角度 Θ s、スヮス 77上での隣接する DMD 画素 A、 Bの配列ピッチ ps、アドレス格子点の y方向に対する描画ピッチ pyの各パラメ ータによって決定される。従って、これらのパラメータを個別に調整し、あるいは、 2つ 以上のパラメータを同時に調整することにより、ジャギーの視認を低下させた画像を 再現することができる。
[0302] この場合、傾斜角度 Θ Lは、感光材料 12に描画するオリジナル画像 80によって予 め決まっている。スヮス傾斜角度 Θ sは、露光ヘッド 24a〜24jに組み込まれた DMD 36の傾斜角度によって決定される力 この傾斜角度は、露光ヘッド回転駆動部 76に より露光ヘッド 24a〜24jを光軸の回りに所定角度回転させて調整することができる。 なお、露光ヘッド 24a〜24jの一部の光学部材、例えば、マイクロレンズアレー 48、マ イク口アパーチャアレー 54、 56を回転させることで前記傾斜角度を調整することもで きる。また、光学像を回転させるダブプリズム等の像回転素子を配設し、この像回転 素子を回転させて前記傾斜角度を調整することもできる。像回転素子は、第 2結像光 学レンズ 50、 52の後に配置することができる。また、第 2結像光学レンズ 50、 52を配 設することなぐマイクロレンズアレー 48により直接シートフィルム F (感光材料 12)上 にレーザビーム Lを結像させるような装置構成の場合、像回転素子をマイクロレンズ アレー 48の後に配置することができる。
[0303] 配列ピッチ psは、 DMDを構成するマイクロミラーの間隔に依存している力 光学倍 率変更部 78によりズーム光学系 79を構成する第 2結像光学レンズ 50、 52の位置を 変更させることで、感光材料 12上での配列ピッチ psを調整することができる。描画ピ ツチ pyは、同期信号生成部 64により生成される同期信号の出力タイミングを周波数 変更部 72からの周波数変更信号によって調整し、あるいは、移動速度変更部 75か らの移動速度変更信号を同期信号生成部 64に供給して同期信号の出力タイミング を変更し、露光ステージ駆動部 66により移動ステージの y方向への移動速度を変更 することで調整することができる。
[0304] なお、傾斜角度 Θ Lが y方向の位置によって変化するオリジナル画像 80に対しては スヮス傾斜角度 Θ sをオリジナル画像 80の傾斜角度 Θ Lに応じて迅速に変更すること は困難であるため、例えば、周波数変更部 72によって描画ピッチ pyを変更するのが 適当である。 [0305] さらに、ジャギーピッチ pji及びジャギー振幅 ajiは、例えば、図 51において、 DMD 画素 A及び Bを同時に描画するのではなぐ位相差変更部 74によって y方向に対す る DMD画素 A及び Bの描画タイミングを所定時間ずらすことにより、 DMD画素 Aの X 方向に隣接して形成される DMD画素 、B"の位相差 A yiを変更し、この結果と して傾斜角度 Θ giを変更して調整することもできる。
[0306] 図 54〜図 56及び図 57〜図 59は、各パラメータを所定の値に設定し、(8)及び(9) 式に従って、各格子点列 1〜3のジャギーピッチ pji及びジャギー振幅 ajiを計算した 結果を示す。なお、格子点列間で生じるジャギー振幅については、小さい方の値の 絶対値を選択するものとする。また、ジャギーピッチ pjiの許容範囲を— 5 m〜+ 5 μ m、ジャギー振幅 ajiの許容範囲を一 1 μ m〜+ 1 μ mとする。
[0307] 図 54に示す格子点列 1では、オリジナル画像 80の傾斜角度 Θ L = 0°〜55°の範 囲で許容されないジャギーが発生し、図 55に示す格子点列 2では、オリジナル画像 8 0の傾斜角度 Θ L = 1 10°〜135°の範囲で許容されないジャギーが発生し、図 56に 示す格子点列 3では、ジャギーが発生しないことが予測される。この場合、例えば、ォ リジナル画像 80に傾斜角度 15°前後の直線が含まれていると、この直線に格子点列 1に起因する許容できな ヽジャギーが発生するおそれがある。
[0308] これに対して、パラメータを変更した図 57〜図 59に示す格子点列 1〜3では、オリ ジナル画像 80の傾斜角度 15°の前後でいずれもジャギーが発生することがなぐ従 つて、良好な画像の得られることが期待される。
[0309] ここで、上述した実施形態では、 1つの DMDによって生じるジャギーを抑制する場 合について説明した力、複数の露光ヘッド 24a〜24jを構成する各 DMD36に対し、 同様の調整処理を施すことができることは勿論である。この場合、露光ヘッド 24a〜2 4j毎に個別に各パラメータの調整を行ってもよいが、描画される画像全体としてジャ ギーを低減させるため、各露光ヘッド 24a〜24jによって生じるジャギーのジャギーピ ツチ又はジャギー振幅の平均値が所定値以下となるように、例えば、移動ステージの 移動速度を調整するようにしてもょ ヽ。
[0310] また、各パラメータは、オリジナル画像 80のパターン、例えば、各オリジナル画像 8 0の y方向に対する傾斜角度 Θ Lに応じて設定又は変更するようにしてもよい。特に、 オリジナル画像 80のパターンがジャギーの目立ち易い X方向又は X方向に近い方向 に延在するライン状のパターンである場合、このパターンに対するジャギーが最も低 減されるようにパラメータを調整すると好適である。
[0311] また、ジャギーピッチ又はジャギー振幅によって規定されるオリジナル画像 80のジ ャギ一の形状と、ジャギーを調整するための各パラメータとの相関関係を求めておき 、この相関関係に基づいて最適なパラメータを設定し、あるいは、パラメータが既に設 定されている場合には、そのパラメータを変更することにより、適切な画像を容易に得 ることが可能となる。
[0312] また、前記ジャギーの形状を許容範囲内とすることのできる各パラメータの条件を選 択条件として求めておき、オリジナル画像 80に応じた所望のパラメータを選択して設 定し、あるいは、前記ジャギーの形状を許容範囲外とする各パラメータの条件を禁止 条件として求めておき、オリジナル画像 80に応じて当該パラメータの選択を禁止する ようにすることちでさる。
[0313] オリジナル画像 80とパラメータとの相関関係は、オリジナル画像 80を構成するパタ ーンの方向、例えば、オリジナル画像 80の所定の領域内における支配的なパターン の方向、平均値、方向のヒストグラムが最大となる方向等を選択して求めることができ る。なお、オリジナル画像 80を複数の領域に分割し、各領域毎に前記相関関係を求 め、各領域毎にジャギーを低減することのできるパラメータを設定するようにしてもよ い。
[0314] さらに、ジャギーを低減させるためのパラメータは、初期パラメータを設定した状態 で画像を描画し、その画像から、各パラメータとジャギー形状等との相関関係を計測 し、最適なパラメータを探索して設定することも可能である。
[0315] 上述した実施形態では、マイクロミラーを直交する格子上に配列した DMDを使用 したが、傾斜角度 Θ sで交差する格子上にマイクロミラー 40を配列した DMDを使用 すれば、 DMDを傾斜させることなく露光ヘッド 24a〜24jに組み込んでジャギーの抑 制された画像を形成することができる。
[0316] [現像工程]
前記現像工程としては、前記露光工程により前記感光層を露光し、未露光部分を 除去することにより現像する工程を有する。
前記未硬化領域の除去方法としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択す ることができ、例えば、現像液を用いて除去する方法などが挙げられる。
[0317] 前記現像液としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ、例え ば、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤などが挙げられ、これらの中でも、弱 アルカリ性の水溶液が好ましい。該弱アルカリ水溶液の塩基成分としては、例えば、 水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸ィ匕カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭 酸カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸ナトリウ ム、リン酸カリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、硼砂などが挙げられる。
[0318] 前記弱アルカリ性の水溶液の pHは、例えば、約 8〜12が好ましぐ約 9〜: L 1がより 好ましい。前記弱アルカリ性の水溶液としては、例えば、 0. 1〜5質量%の炭酸ナトリ ゥム水溶液又は炭酸カリウム水溶液、 0. 01-0. 1質量%の水酸化カリウム水溶液な どが挙げられる。
前記現像液の温度は、前記感光層の現像性に合わせて適宜選択することができ、 例えば、約 25〜40°Cが好ましい。
[0319] 前記現像液は、界面活性剤、消泡剤、有機塩基 (例えば、エチレンジァミン、ェタノ ールァミン、テトラメチルアンモ -ゥムハイドロキサイド、ジエチレントリァミン、トリェチ レンペンタミン、モルホリン、トリエタノールアミン等)や、現像を促進させるため有機溶 剤(例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、ラタトン類 等)などと併用してもよい。また、前記現像液は、水又はアルカリ水溶液と有機溶剤を 混合した水系現像液であってもよぐ有機溶剤単独であってもよ 、。
[0320] なお、現像の方式としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができ 、例えば、パドル現像、シャワー現像、シャワー &スピン現像、デイブ現像などが挙げ られる。
ここで、上記シャワー現像について説明すると、露光後の感光性榭脂層に現像液 をシャワーにより吹き付けることにより、未硬化部分を除去することができる。尚、現像 の前に感光性榭脂層の溶解性が低いアルカリ性の液をシャワーなどにより吹き付け、 熱可塑性榭脂層、中間層などを除去しておくことが好ましい。また、現像の後に、洗 浄剤などをシャワーにより吹き付け、ブラシなどで擦りながら、現像残渣を除去するこ とが好ましい。
[0321] [その他の工程]
前記その他の工程としては、特に制限はなぐ公知のカラーフィルタ製造方法にお ける工程の中から適宜選択することが挙げられるが、例えば、硬化処理工程、などが 挙げられる。これらは、 1種単独で使用してもよぐ 2種以上を併用してもよい。
[0322] 硬化処理工程
前記現像工程後に、感光層に対して硬化処理を行う硬化処理工程を備えることが 好ましい。
前記硬化処理工程としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することがで き、例えば、全面露光処理、全面加熱処理などが好適に挙げられる。
[0323] 前記全面露光処理の方法としては、例えば、前記現像工程の後に、前記パターン が形成された前記積層体上の全面を露光する方法が挙げられる。該全面露光により 、前記感光層を形成する感光性組成物中の樹脂の硬化が促進され、形成されたパ ターンの表面が硬化される。
前記全面露光を行う装置としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択するこ とができ、例えば、超高圧水銀灯などの UV露光機が好適に挙げられる。
[0324] 前記全面加熱処理の方法としては、前記現像工程の後に、前記パターンが形成さ れた前記積層体上の全面を加熱する方法が挙げられる。該全面加熱により、前記パ ターンの表面の膜強度が高められる。
前記全面加熱における加熱温度は、 120〜250°Cが好ましぐ 120〜200°Cがより 好ましい。該加熱温度が 120°C未満であると、加熱処理による膜強度の向上が得ら れないことがあり、 250°Cを超えると、前記感光性組成物中の樹脂の分解が生じ、膜 質が弱く脆くなることがある。
前記全面加熱における加熱時間は、 10〜120分が好ましぐ 15〜60分がより好ま しい。
前記全面加熱を行う装置としては、特に制限はなぐ公知の装置の中から、目的に 応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、 IRヒーター などが挙げられる。
[0325] 本発明のカラーフィルタ製造方法は、感光層の被露光面上に結像させる像の歪み を抑制することにより、ノターンを高精細に、かつ、効率よく形成可能であるため、高 精細な露光が必要とされる各種パターンの形成などに好適に使用することができ、特 に高精細なカラーフィルタパターンの形成に好適に使用することができる。
[0326] 本発明のカラーフィルタの製造方法においては、上述したように、ガラス基板等の 透明基板上に、本発明のノターン形成方法により、少なくとも 3原色力も構成される( 例えば、 RGB)画素をモザイク状又はストライプ状に配置することができる。
各画素の寸法は、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選択することができ、例えば 、 40〜200 μ mとすることが好適に挙げられる。ストライプ状であれば 40〜200 μ m 巾が通常用いられる。
前記カラーフィルタの製造方法としては、例えば、透明基板上に黒色に着色された 感光層を用いて、露光及び現像を行いブラックマトリックスを形成し、次いで、 RGBの 3原色のいずれかに着色された感光層を用いて、前記ブラックマトリックスに対して所 定の配置で、各色毎に、順次、露光及び現像を繰り返して、前記透明基板上に RGB の 3原色がモザイク状又はストライプ状に配置されたカラーフィルタを形成する方法が 挙げられる。
[0327] (カラーフィルタ)
本発明のカラーフィルタは、本発明の前記カラーフィルタの製造方法により製造さ れる。
前記カラーフィルタは、赤色 (R)着色に顔料 C. I.ビグメントレッド 254、緑色 (G)着 色に顔料 C. I.ビグメントグリーン 36及び顔料 C. I.ビグメントイエロー 150、並びに 青色 (B)着色に顔料 C. I.ビグメントブルー 15 : 6及び顔料 C. I.ビグメントバイオレツ ド 23を用いて製造した場合には、色再現域が広ぐ色温度が高い TV用のカラーフィ ルタが作製できる。
[0328] (液晶表示装置)
本発明の液晶表示装置は、互いに対向して配される一対の基板間に液晶が封入さ れてなり、本発明の前記カラーフィルタを有してなり、更に必要に応じてその他の部 材を有してなる。
本発明のカラーフィルタは、液晶表示装置の対向基板 (TFTなどの能動素子が無 い側の基板)に形成するものを対象としている他、 TFT基板側に形成する COA方式 、 TFT基板側に黒だけを形成する BOA方式、又は TFT基板にハイアパーチヤー構 造を有する HA方式も対象とすることができる。
[0329] 前記カラーフィルタ上には、更に必要に応じて、オーバーコート膜や透明導電膜を 形成することができる。その後、カラーフィルタと対向基板との間に液晶が封入され、 液晶表示装置が作製される。適用される液晶の表示方式としては、特に制限はなぐ 目的に応じて適宜選定され、例えば、 ECB (Electrically Controlled Birefringence) 、TN (Twisted Nematic)、 uCB (Optically compensatory Bend)、 VA (Vertically Aligned)、 HAN (Hybrid Aligned Nematic)、 STN (Supper Twisted Nematic)、 IP S (In-Plane Switching)、 GH (Guest Host)、 FLC (強誘電性液晶)、 AFLC (反強 誘電性液晶)、及び PDLC (高分子分散型液晶)などが挙げられる。
[0330] 前記液晶表示装置の基本的な構成態様としては、(1)薄膜トランジスタ (以下、「TF T」という。)等の駆動素子と画素電極 (導電層)とが配列形成された駆動側基板と、力 ラーフィルタ及び対向電極 (導電層)を備えるカラーフィルタ側基板とをスぺーサーを 介在させて対向配置し、その間隙部に液晶材料を封入して構成されるもの、(2)カラ 一フィルタが前記駆動側基板に直接形成されたカラーフィルター体型駆動基板と、 対向電極 (導電層)を備える対向基板とをスぺーサーを介在させて対向配置し、その 間隙部に液晶材料を封入して構成されるものなどが挙げられる。
[0331] 本発明の液晶表示装置は、 D65光源視野 2度において良好な色度を有する本発 明のカラーフィルタを用いることにより、透過モード及び反射モードの 、ずれにぉ 、て も鮮明な色を表示することができ、透過モードと反射モードを兼用する携帯端末ゃ携 帯ゲーム機等の機器に好適に用いることができる。
また、本発明の液晶表示装置は、 F10光源視野 2度において良好な色度を有する 本発明のカラーフィルタを用いることにより、高い色純度と色温度を実現でき、例えば 、ノートパソコン、テレビモニター等の液晶表示装置などに好適に用いることができる 実施例
[0332] 以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ れるものではない。
[0333] (実施例 1)
くカラーフィルタパターンの形成 (塗布法) >
(1)ブラック (K)画像の形成
無アルカリガラス基板を、 UV洗浄装置で洗浄後、洗浄剤を用いてブラシ洗浄し、 更に超純水で超音波洗浄した。該基板を 120°C3分熱処理して表面状態を安定化さ せた。
該基板を冷却し 23°Cに温調後、スリット状ノズルを有すガラス基板用コーター (エフ 'エー.エス.ジャパン社製、商品名: MH— 1600)にて、下記表 3に記載の組成より なる下記着色感光性組成物 K1を塗布した。引き続き、 VCD (真空乾燥装置;東京応 化工業 (株)製)で 30秒間、溶媒の一部を乾燥して塗布層の流動性を無くした後、 12 0°C3分間プリベータして厚み 1. 5 mの感光層 K1を得た。
[0334] 感光性組成物 K1の調製
感光性組成物 K1は、まず表 3に記載の量の K顔料分散物 1、プロピレングリコール モノメチルエーテルアセテートをは力り取り、温度 24°C (± 2°C)で混合して 150rpm で 10分間攪拌し、次いで、メチルェチルケトン、バインダー 4、フエノチアジン、 DPH A液、 2, 4 ビス(トリクロロメチル) 6— [4,—(N, N ビスエトキシカルボ-ルメチ ル)ァミノ 3,—ブロモフエ-ル]— s トリァジン、界面活性剤 1をは力り取り、温度 2 5°C (士 2°C)でこの順に添カ卩して、温度 40°C (士 2°C)で 150rpmで 30分間攪拌する こと〖こよって得られる。
[0335] [表 3] 感光性組成物 K1 K2 K3 K4 K5 K6
K顏料分散物 1 (カーボンブラック) 39 30 26 0 22 9
K顔料分散物 2 (カーボンブラック) 0 0 0 52 0 0 プロピレングリコールモノメチル I—
20 23 25 1 0 27 32 テルアセテート
メチルェチルケトン 36 36 36 36 36 36 バインダ一 4 2.61 7.1 9 9.48 0.87 1 1 .8 1 8.7 フエノチアジン 0.003 0.003 0.003 0.002 0.004 0.004
DPHA液 3.21 3.85 4.1 7 2.25 4.49 5.45
2,4 _ビス(トリクロロメチル) _6_
[4' _ ( N,N—ビスエトキシカルボ二
0.1 66 0.1 99 0.21 5 0.1 1 6 0.232 0.282 ルメチル)ァミノ一 3'—ブロモフエ二
ル]— s—卜リアジン
界面活性剤 1 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043 単位:質量部 顔料/固形分(%) 45% 35% 30% 60% 25% 10% なお、表 3に記載の組成物のうち、
•K顔料分散物 1の組成は、カーボンブラック(デグッサ社製) 13. 1質量%、分散剤 (下記化学式 1) 0. 65質量0 /0、ポリマー(ベンジルメタタリレート Zメタクリル酸 =72Z 28モル比のランダム共重合物、分子量 3. 7万) 6. 72質量0 /0、及びプロピレングリコ ールモノメチルエーテルアセテート 79. 53質量0 /0力もなる。
•K顔料分散物 2の組成は、カーボンブラック(デグッサ社製) 13. 1質量%、分散剤 (下記化学式 1) 0. 65質量0 /0、ポリマー(ベンジルメタタリレート Zメタクリル酸 =72Z 28モル比のランダム共重合物、分子量 3. 7万) 4. 0質量0 /0、及びプロピレングリコー ルモノメチルエーテルアセテート 82. 25質量0 /0力もなる。
'バインダー 4の組成は、ポリマー(ベンジルメタタリレート/メタクリル酸 = 72/28 モル比のランダム共重合物、分子量 3. 8万) 27質量部、プロピレングリコールモノメ チルエーテルアセテート 73質量部力もなる。
•DPHA液の組成は、ジペンタエリトリトールへキサアタリレート(重合禁止剤 MEH Q 500ppm含有、日本化薬 (株)製、商品名: KAYARAD DPHA) 76質量%、 及びプロピレングリコールモノメチルアセテート 24質量%カもなる。
•界面活性剤 1の組成は、下記構造物 1 30質量%、及びメチルェチルケトン (ME K) 70質量%カ なる。
[0336] [化 2]
Figure imgf000108_0001
[0337] [化 3] 構造物 1
—? H)厂
Figure imgf000108_0002
0(E0)7H
( n = o x = 5 5 * y = 5
M w = 3 3 9 4 0 v M w/ n = 2 . 5 5
P O:プロピレンオキサイド、 E O:エチレンオキサイド) ただし、前記構造物 1の式中、 X及び yの数値はモル比を表す。
[0338] 上記 K顔料分散物を、モーターミル M— 50 (アイガー ジャパン社製)と、直径 0. 6
5mmのジルコユアビーズを用い、周速 9mZsで 27時間分散し、顔料分散組成物を 調製した。この時の顔料の数平均粒径を表 8に示す。
[0339] 露光工程
基材上の前記感光層 K1に対し、図 1に示す露光装置を用い、前記感光層 K1と露 光ヘッドとを相対移動させながら、 200mjZcm2相当のカラーフィルタパターンの露 光を行った。露光は、波長 405nmのレーザ光で行った。 光源として、波長が 405nmのレーザ光を、長辺、短辺の長さがそれぞれ異なる長 方形パターンが得られるように照射して露光し、前記感光層の一部の領域を硬化さ せた。
[0340] —現像工程—
露光が終了した前記感光層を室温にて 10分間静置した後、感光層の全面に、富 士フィルムエレクト口-クスマテリアルズ (株)製の KOH現像液(商品名; CDK— 1)を 100倍 (質量比)に希釈したものを用い、 23°Cで 80秒間、フラットノズル圧力 0, 04M Paでシャワー現像し、次いで超純水を、超高圧洗浄ノズルを用いて 9. 8MPaの圧力 で噴射して残渣の除去を行い、ブラックマトリクスパターンを得た。その後、 220°Cで 3 0分間熱処理を行った。
[0341] (2)レッド (R)画素の形成
前記 Kの画像を形成した基板に、下記表 4に記載の組成よりなる下記感光性組成 物 Rl— 1を用い、前記ブラック (K)画像の形成と同様の工程により、熱処理済み R画 素を形成した。該 R1感光層の厚みは 1. 6 m、及び顔料 (C. I.ビグメントレッド 254 )の塗布量は、 0. 88gZm2、顔料(C. I.ビグメントレッド 177の塗布量は、 0. 22g/ m (?めった。
[0342] 感光性組成物 R1の調製
表 4に記載の量の R顔料分散物 1、 R顔料分散物 2、プロピレングリコールモノメチル エーテルアセテートをはかり取り、温度 24°C (± 2°C)で混合して 150RPMで 10分間 攪拌した。次いで、表 4に記載の量のメチルェチルケトン、ノインダー 1、 DPHA液、 2 トリクロロメチル— 5— (p—スチリルスチリル)— 1, 3, 4—ォキサジァゾール、 2, 4 —ビス(トリクロロメチル) 6— [4, - (N, N ビスエトキシカルボ-ルメチル)ァミノ一 3,一ブロモフエ-ル]— s トリァジン、フエノチアジンをは力り取り、温度 24°C (± 2°C )でこの順に添カ卩して 150RPMで 30分間攪拌した。更に、表 6に記載の量の界面活 性剤 1を計り取り、温度 24°C (± 2°C)で添加して 30RPMで 5分間攪拌し、ナイロンメ ッシュ # 200で濾過した。以上により、感光性組成物 R1を調製した。
[0343] [表 4] 感光性組成物 R1 R2
R顔料分散物 1 ( C. I. P. R. 254) 44 44
R顔料分散物 2 ( I. P. R. 1 77) 4.9 4.9
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 7.9 7.9
メチルェチルケトン 37 37
バインダ一 1 1.1 1 .1
DPHA;¾ 4.4 4.4
2—トリクロロメチル一 5— (p—スチリルスチリル)
0.1 4 0.14
- 1 , 3, 4—ォキサジァゾ一ル
2,4—ビス(トリクロロメチル) -6- [4'— (N,N—ビ
スエトキシカルボニルメチル)ァミノ一 3 '—ブロモ 0.058 0.058
フ;! ^ル]—S—トリアジン
フエノチアジン 0.01 0.01
添加剤 1 0 0.52
界面活性剤 1 0.032 0.032
単位:質量部
顔料/固形分(%) 35% 35% なお、表 4に記載の組成物のうち、
•R顔料分散物 1の組成は、 C. I.ビグメントレッド 254 (チバスべシャリティケミカルズ 社製) 8質量0 /0、上記分散剤 0. 8質量0 /0、ポリマー(ベンジルメタタリレート Zメタタリ ル酸 =72Z28モル比のランダム共重合物、分子量 3. 7万) 8質量0 /0、及びプロピレ ングリコールモノメチルエーテルアセテート 83. 2質量%カもなる。
•R顔料分散物 2の組成は、 C. I.ビグメントレッド 177 (チバスべシャリティケミカルズ 社製) 18質量部、ポリマー(ベンジルメタタリレート Zメタクリル酸 =72Z28モル比の ランダム共重合物、分子量 3. 7万) 12質量部、及びプロピレングリコールモノメチル エーテルアセテート 70質量部からなる。
'バインダー 1の組成は、ポリマー(ベンジルメタタリレート Zメタクリル酸 Zメチルメタ タリレート = 38Z25Z37のランダム共重合物、分子量 3. 8万) 27質量部、プロピレ ングリコールモノメチルエーテルアセテート 73質量部からなる。
•添加剤 1は、燐酸エステル系特殊活性剤 (楠本化成 (株)製、商品名: HIPLAAD
ED152)を用いた。
-露光工程及び現像工程 - 基板上の前記感光層 Rlに対し、 K1と同様に露光した。露光量は 50mjZcm2であ つた。また、評価のため、 Kを形成しない基板にも、これと同様に感光層 R1を形成し 、カラーフィルタパターンを用いて同様の処理をした。その後、 Kと同様に現像した。
[0345] (3)グリーン (G)画素の形成
前記 Kの画像と Rの画素を形成した基板に、下記表 5に記載の組成よりなる下記感 光性組成物 G1を用い、前記ブラック (K)画像の形成と同様の工程により、熱処理済 み G画素を形成した。該 G1感光層の厚みは 1. 4 /ζ πι、及び顔料 (C. I.ピグメントグ リーン 36)の塗布量は 1. 12g/m2、顔料(C. I.ビグメントイエロー 150)の塗布量は 0. 48gZm2であった。 Kと同様に露光し、現像した。露光量は 40mjZcm2相当であ つた o
[0346] 感光性組成物 G1の調製
表 5に記載の量の G顔料分散物 1、 Y顔料分散物 1、プロピレングリコールモノメチ ルエーテルアセテートをは力り取り、温度 24°C (± 2°C)で混合して 150RPMで 10分 間攪拌した。次いで、表 5に記載の量のメチルェチルケトン、シクロへキサン、ノイン ダー 1、 DPHA液、 2 トリクロロメチル一 5— (ρ—スチリルスチリル)一 1, 3, 4—ォキ サジァゾール、 2,4 ビス(トリクロロメチル)ー6— [4,一(Ν,Ν—ビスエトキシカルボ- ルメチル) 3,一ブロモフエ-ル]— s トリァジン、フエノチアジンをは力り取り、温度 24°C (± 2°C)でこの順に添カ卩して 150RPMで 30分間攪拌した。更に、表 7に記載 の量の界面活性剤 1をは力り取り、温度 24°C (± 2°C)で添カ卩して 30RPMで 5分間攪 拌し、ナイロンメッシュ # 200で濾過した。以上により、感光性組成物 G1を調製した。
[0347] [表 5]
感光性組成物 G 1
G顔料分散物 1 (C. I. P. G. 36) 25
Y顔料分散物 1 (C. I. P. Y. 1 50) 1 3
プロピレングリコ一ルモノメチルエーテルアセテート 29
メチルェチルケトン 26
シクロへキサノン 1 .0
バインダ一 2 2.2
DPHA;¾ 4.2
2—トリクロロメチル一 5— ( p—スチリルスチリ
0.1 5
ル)一 1 , 3, 4—ォキサジァゾ一ル
2,4—ビス(トリクロロメチル)一6— [4'— ( Ν,Ν—ビスェ
トキシカルボニルメチル)一3'—ブロモフエニル]—s—トリ 0.057
ァジン
フエノチアジン 0.004
界面活性剤 1 0.066
単位:質量部
顔料/固形分(<½) 45%
なお、表 5に記載の組成物のうち、
•G顔料分散物 1の組成は、 C. I.ビグメントグリーン 36 (商品名: Lionol Green 6 YK、東洋インキ製造 (株)製) 18質量0 /0、ポリマー(ベンジルメタタリレート Ζメタクリル 酸 =72Ζ28モル比のランダム共重合物、分子量 3. 7万) 12質量0 /0、シクロへキサノ ン 35質量0 /0、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 35質量0 /0力もなる
•Υ顔料分散物 1の組成は、 C. I.ビグメントイエロー 150 (商品名: Yellow Pigme nt E4GN— GT、バイエル株式会社製、 ) 15質量部、ポリマー(ベンジルメタクリレー ト Zメタクリル酸 =72Z28モル比のランダム共重合物、分子量 3. 7万) 9質量部、分 散剤(上記化学式 1) 1. 5質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルァセテ一 ト 74. 5質量部からなる。
'バインダー 2の組成は、ポリマー(ベンジルメタタリレート Zメタクリル酸 =78Z22、 モル比のランダム共重合物、重量平均分子量 3. 7万) 27質量部、プロピレングリコー ルモノメチルエーテルアセテート 73質量部からなる。
[0348] (4)ブルー(B)画素の形成
前記 Kの画像、 R及び Gの画素を形成した基板に、下記表 6に記載の組成よりなる 下記感光性組成物 B1— 1を用い、前記ブラック (K)画像の形成と同様の工程により 、熱処理済み B画素を形成し、 目的のカラーフィルタを作製した。
該 B1感光層の厚みは 1. 4 /ζ πι、及び顔料 (C. I.ビグメントブルー 15 : 6)の塗布量 は 0. 67gZm2、顔料(C. I.ビグメントバイオレッド 23)の塗布量は 0. 03gZm2であ つた。 Kと同様に露光し、現像した。露光量は 50miZcm2であった。
[0349] 感光性組成物 B1の調製
表 6に記載の量の B顔料分散物 1、プロピレングリコールモノメチルエーテルァセテ ートを計り取り、温度 24°C (± 2°C)で混合して 150RPMで 10分間攪拌した。次いで 、表 6に記載の量のメチルェチルケトン、バインダー 2、バインダー 3、バインダー 4、 D PHA液、 2 トリクロロメチル— 5— (p—スチリルスチリル)— 1, 3, 4—ォキサジァゾ ール、フエノチアジンをはかり取り、温度 25°C (± 2°C)でこの順に添カ卩して、温度 40 °C (± 2°C)で150RPM、 30分間攪拌した。更に、表 6に記載の量の界面活性剤 1を はかり取り、温度 24°C (± 2°C)で添カ卩して 30RPMで 5分間攪拌し、ナイロンメッシュ # 200で濾過した。以上により、感光性組成物 B1を調製した。
[0350] [表 6]
感光性組成物 B1 B2
B顔料分散物 1 (C. I. P. B. 15:6) 10 12
B顔料分散物 2 (C. I. P. B. 15:6+C. I. P. V. 23) 19 22
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 24 22
メチルェチルケトン 26 26
バインダ一 2 8.8 7.7
バインダ一 3 2.9 2.6
バインダー 4 4.6 4.0
DPHA液 3.6 3.1
2—トリクロロメチル一 5— (p—スチリルスチリル)一 1, 3, 4
0.14 0.12
—ォキサジァゾール
フエノチアジン 0.017 0.015 界面活性剤 1 0.058 0.058
単位:質量部
顔料/固形分(<½) 30% 35%
なお、表 6に記載の組成物のうち、
•B顔料分散物 1の組成は、 C. I.ビグメントブルー 15:6 (東洋インキ製造 (株)製) 1 5質量%、分散剤 1(EFKA— 6745、 EFKA ADDITIVES B. V社製) 0.5質量 %、分散剤 2 (ディスパロン DA— 725、楠本化成 (株)製) 0.63質量%、ポリマー(ベ ンジルメタタリレート Zメタクリル酸 =72Z28モル比のランダム共重合物、分子量 3. 7万) 12.5質量0 /0、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 71.37質量 %からなる。
•B顔料分散物 2の組成は、 C. I. P. B.15 :6 (東洋インキ製造 (株)製) 11.28質 量部、 C. I. P. V.23
0.72質量部、分散剤: L (EFKA— 6745、 EFKA ADDITIVES B. V社製) 0. 6質量部、分散剤 2 (ディスパロン DA— 725、楠本化成 (株)製) 0.75質量部、プロピ レングリコーノレモノメチノレエーテノレアセテート
86.65質量部からなる。 'バインダー 3の組成は、ポリマー(ベンジルメタタリレート Zメタクリル酸 Zメチルメタ タリレート = 36Z22Z42モル比のランダム共重合物、分子量 3. 8万) 27質量部、プ ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 73質量部からなる。
[0351] <感光層の光学特性 吸光度と厚みの関係 >
前記感光層の光学特性として、該感光層の記録に用いるレーザ光の吸収波長に おける該感光層の吸光度を Aとし、該感光層の厚みを X( m)とすると、前記感光層 の光学特性は、 AZXとして表すことができる。該 AZXの値は表 8及び表 9に示す。 該吸光度 Aの測定は、(株)島津製作所製 UV—分光光度計 UV— 240を用いた。 また、上記吸光度 Aは支持体込みのものから支持体単独の値を差し引いた値とする 前記感光層の厚み Xは、触針式段差膜厚計 (Tencor Instruments製 P— 10)を 用いて測定した。
[0352] (実施例 2〜20及び比較例 1〜3)
実施例 1において、用いた Kl、 Rl、 Gl、 B1の処方を表 8及び表 9に記載の処方 に変更した以外は、実施例 1と同様の方法でカラーフィルタを作製した。
なお、表 8及び表 9に特に示していない感光性組成物の処方は、実施例 1と同様の 処方 (表 3〜表 6に記載)である。
なお、粒径の異なる顔料分散物は分散時間を下記表 7のように変更して得た。
[0353] [表 7]
Figure imgf000115_0001
[0354] (実施例 21)
<カラーフィルタパターンの形成(フィルム法) >
感光性転写材料の作製
厚み 75 μ mのポリエチレンテレフタレートフィルム仮支持体の上に、スリット状ノズル を用いて、下記処方 HIからなる熱可塑性榭脂層用塗布液を塗布、乾燥させた。次 に、下記処方 P1から成る中間層用塗布液を塗布、乾燥させた。更に、前記着色感光 性組成物 Klを塗布、乾燥させ、該仮支持体の上に乾燥厚みが 14. 6 mの熱可塑 性榭脂層と、乾燥厚みが 1. の中間層と、乾燥厚みが 1. の感光層を設け 、保護フィルム(厚み 12 μ mのポリプロピレンフィルム)を圧着した。
こうして仮支持体と熱可塑性榭脂層と中間層 (酸素遮断膜)とブラック (K)の感光層 とが一体となった感光性転写材料を作製し、サンプル名を感光性転写材料 K1とした
[0355] 熱可塑性榭脂層用塗布液:処方 HI
•メタノーノレ 11. 1質量部
'プロピレングリコーノレモノメチノレエーテノレアセテート
6. 36質量部
•メチルェチルケトン 52. 4質量部
'メチルメタタリレート /2—ェチルへキシルアタリレート/ベンジルメタタリレート
Zメタクリル酸共重合体 (共重合組成比(モル比) =55Zll. 7/4. 5/28. 8、分 子量 = 9万、 Tg 70°C) 5. 83質量部
'スチレン Zアクリル酸共重合体 (共重合組成比(モル比) =63Z37、分子量 =
1万、 Tg^ lOO°C) 13. 6質量部
•ビスフエノール Aにペンタエチレングリコールモノメタタリートを 2当量脱水縮合 した化合物 (新中村ィ匕学工業 (株)製)商品名: 2, 2 ビス [4 (メタクリロキシ ポリエトキシ)フエ-ル]プロパン) 9.1質量部
•前記界面活性剤 1 0. 54質量部
[0356] 中間層用塗布液:処方 P1
•PVA205 (ポリビニルアルコール、 (株)クラレ製、鹼化度 = 88%、重合度 550) 32. 2質量部
•ポリビュルピロリドン(アイエスピ一'ジャパン (株)製、 K— 30)
14. 9質量部
,蒸留水 524質量部
'メタノーノレ 429質量咅
[0357] 次に、前記感光性転写材料 K1の作製にぉ ヽて用いた前記着色感光性組成物 K1 を、上記表 3〜表 6に記載の組成よりなる下記着色感光性組成物 R2、 G1及び B1〖こ 変更し、それ以外は上記と同様の方法により、感光性転写材料 R2、 G1及び B1を作 製した。
なお、着色感光性組成物 R2、 G1及び B1の調製方法は、それぞれ前記着色感光 性組成物 R2、 G1及び B1の調製方法に準ずる。
[0358] -ブラック (K)画像の形成 - 無アルカリガラス基板を、 25°Cに調整したガラス洗浄剤液をシャワーにより 20秒間 吹き付けながらナイロン毛を有する回転ブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シラ ンカップリング液 (N— β (アミノエチル) Ύ—ァミノプロピルトリメトキシシラン 0. 3質量 %水溶液、商品名: KBM603、信越ィ匕学工業 (株)製)をシャワーにより 20秒間吹き 付け、純水シャワー洗浄した。この基板を基板予備加熱装置で 100°C2分加熱して 次のラミネーターに送った。
前記感光性転写材料 K1の保護フィルムを剥離後、ラミネーター((株)日立インダス トリィズ製 (LamicII型))を用い、前記 100°Cに加熱した基板に、ゴムローラー温度 1 30°C、線圧 100NZcm、搬送速度 2. 2mZ分でラミネートした。
[0359] 露光工程
仮支持体を剥離後、実施例 1の露光装置を用いて、波長が 405nmのレーザ光を、 長辺、短辺の長さがそれぞれ異なる長方形パターンが得られるように照射して露光し 、前記感光層の一部の領域を硬化させた。実施例 1と同様にカラーフィルタパターン を作製した。また、露光量は 50mjZcm2で、大気雰囲気下で行った。 [0360] —現像工程—
次に、トリエタノールアミン系現像液(トリエタノールァミン 30質量%含有、商品名: T — PD2、富士写真フィルム株式会社製を、純水で 12倍 (T—PD2を 1質量部に純水 を 11質量部の割合で混合)に希釈した液)を用いて、 30°Cにて 50秒、フラットノズル 圧力 0. 04MPaでシャワー現像し熱可塑性榭脂層を除去した。
引き続き、炭酸 Na系現像液 (0. 38モル Zリットルの炭酸水素ナトリウム、 0. 47モ ル Zリットルの炭酸ナトリウム、 5質量0 /0のジブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ァ ユオン界面活性剤、消泡剤、安定剤含有、商品名: T CD1、富士写真フィルム (株 )製を純水で 5倍に希釈した液)を用い、 35°Cにて 35秒、コーン型ノズル圧力 0. 15 MPaでシャワー現像し感光層を現像しパターユング画像を得た。
引き続き、洗浄剤 (燐酸塩、珪酸塩、ノ-オン界面活性剤、消泡剤、安定剤含有、 商品名: T— SD1、富士写真フィルム (株)製)を純水で 10倍に希釈して用い、 33°C にて 20秒、コーン型ノズル圧力 0. 02MPaでシャワーとナイロン毛を有す回転ブラシ により残渣除去を行い、ブラック (K)の画像を得た。その後 220°C、 15分熱処理 (ベ ーク)した。
この Kの画像を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー 洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置に送った。
[0361] (1)レッド (R)画素の形成
前記感光性転写材料 R2を用い、前記感光性転写材料 K1と同様の工程で、熱処 理済みのレッド (R)画素を得た。ただし露光量は 40mj/cm2、炭酸 Na系現像液によ る現像は 35°C35秒とした。
該 R2感光層の厚みは 2. O ^ m,顔料(C. I.ビグメントレッド 254)の塗布量は 0. 8 8g/m2、顔料(C. I.ビグメントレッド 177)の塗布量は、 0. 22g/m2であった。 この Kの画像と Rの画素を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水 シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置に送った。
[0362] (2)グリーン (G)画素の形成
前記感光性転写材料 G1を用い、前記感光性転写材料 R1と同様の工程で、熱処 理済みのグリーン (G)の画素を作製した。露光量は 40mjZcm2とした。 該 Glの感光層の厚みは 2. O ^ m,及び顔料 (C. I.ビグメントグリーン 36)の塗布 量 1. 12gZm2、顔料(C. I.ビグメントイエロー 150)の塗布量は 0. 48gZm2であつ た。
この K画像と Rと Gの画素を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純 水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置に送った
[0363] (3)ブルー(B)画素の形成
前記感光性転写材料 B1を用い、前記感光性転写材料 R1と同様の工程で、熱処 理済みのブルー (B)の画素を作製した。露光量は 50mj/cm2とした。
該 B1感光層の厚みは 2. O ^ m,及び顔料 (C. I.ビグメントブルー 15 : 6)の塗布量 は 0. 67gZm2、顔料(C. I.ビグメントバイオレット 23)の塗布量は 0. 03gZm2であ つた o
この K画像と Rと Gと Bの画素を形成した基板を 240°Cで 50分ベータして、 目的の力 ラーフィルタを得た。
[0364] <感光層の光学特性 吸光度と厚みの関係 >
前記感光層の光学特性として、該感光層の記録に用いるレーザ光の吸収波長に おける該感光層の吸光度を Aとし、該感光層の厚みを X( m)とすると、前記感光層 の光学特性は、 AZXとして表すことができる。該 AZXの値は表 8及び表 9に示す。 該吸光度 Aの測定は、(株)島津製作所製 UV—分光光度計 UV— 240を用いた。 また、上記吸光度 Aは支持体込みのものから支持体単独の値を差し引いた値とする 前記感光層の厚み Xは、触針式段差膜厚計 (Tencor Instruments製 P— 10)を 用いて測定した。
[0365] 〔評価〕
<パターン線幅のばらつき >
前記パターン線幅のばらつきは、図 61で示すように、被露光部 210の中心線 212 に対して線幅 214が大小にばらつき、線幅が太くなつたり、細くなつたりする部分 (ェ ッジラフネス: μ m)を測定し評価した。 前記エッジラフネスの評価方法としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択 することができ、例えば、ライン幅 30 mのラインの任意の 5箇所について、レーザ顕 微鏡 (VK— 9500、キーエンス (株)製;対物レンズ 50倍)を用いて観察し、視野内の エッジ位置のうち、最も膨らんだ箇所(山頂部)と、最もくびれた箇所 (谷底部)との差 を絶対値として求め、観察した 5箇所の平均値を算出した。この場合のエッジラフネス としては、値が小さい程、良好な性能を示すため好ましい。結果を表 8及び表 9に示 す。
[0366] (実施例 22〜40及び比較例 4〜6)
実施例 21において、用いた Kl、 R2、 Gl、 B1の処方を表 8及び表 9に記載の処方 に変更した以外は、実施例 21と同様の方法でカラーフィルタを作製した。
なお、表 8及び表 9に特に示していない感光性組成物の処方は、実施例 21と同様 の処方 (表 3〜表 6に記載)である。
なお、粒径の異なる顔料分散物は分散時間を前記表 7のように変更して得た。
[0367] (実施例 41)
実施例 1において、以下に説明する露光装置を使用した以外は、実施例 1と同様に して、目的とするカラーフィルタを作製し、ブラック (K)画像の線幅ばらつきを以下の 方法により評価した。結果を表 8に示す。
[0368] <画像の線幅ばらつきの評価 >
ストライプ状に形成されたブラックマトリクスにおいて、画面中央付近の 1本について 10cmの長さに亘つて線幅測定を行い、そのばらつきを求めた。
[0369] 図 13に概略構成図を示す露光ヘッドであって、ファイバアレイ光源 38から入射され るレーザ光に対し、主光線の角度に所定の分布を持たせたレーザ光を出射して DM D36に照射する機能を備えた集光レンズを備えた露光装置を用いて露光を行った。
[0370] (実施例 42)
実施例 1において、以下に説明する露光装置を使用した以外は、実施例 1と同様に して、目的とするカラーフィルタを作製し、ブラック (K)画像の線幅ばらつきを評価し た。結果を表 8に示す。
[0371] 図 18Aに示すように、投影レンズ 300の周辺領域である領域 320に像面湾曲、領 域 330に歪曲が大きいという特性を持たせた投影レンズが組み込まれ、図 17に概略 図を示す露光ヘッドを備えた露光装置を用いて露光を行った。
[0372] (実施例 43)
実施例 1において、以下に説明する露光装置を使用した以外は、実施例 1と同様に して、目的とするカラーフィルタを作製し、ブラック (K)画像の線幅ばらつきを評価し た。結果を表 8に示す。
[0373] 前記光照射手段として合波レーザ光源と、前記光変調手段として図 30A及び図 30 Bに示す主走査方向にマイクロミラーが 1024個配列されたマイクロミラー列力 副走 查方向に 768組配列された前記光変調手段の内、 1024個 X 256列のみを駆動す るように制御された DMD50と、図 27A〜図 27Cに示した一方の面がトーリック面で あるマイクロレンズをアレイ状に配列したマイクロレンズアレイ 472及び該マイクロレン ズアレイを通した光を前記感光層に結像する光学系 480、 482とを有するパターン形 成装置を用いた。
[0374] 前記マイクロレンズとしては、図 28A、図 28B、及び図 29に示すように、トーリックレ ンズ 55aが用いられており、前記 X方向に光学的に対応する方向の曲率半径 Rx=— 0. 125mm,前記 y方向に対応する方向の曲率半径 Ry=—0. 1mmである。
[0375] また、マイクロレンズアレイの集光位置近傍に配置されるアパーチャアレイは、その 各アパーチャに、それと対応するマイクロレンズ 55aを経た光のみが入射するように 配置されている。
[0376] (実施例 44)
実施例 1において、以下に説明する露光方法により露光を行った以外は、実施例 1 と同様にして、目的とするカラーフィルタを作製し、ブラック (K)画像の線幅ばらつき を評価した。結果を表 8に示す。
[0377] 前記光照射手段として合波レーザ光源と、前記光変調手段として主走査方向にマ イク口ミラー 58が 1024個配列されたマイクロミラー列力 副走査方向に 768組配列さ れた内、 1024個 X 256列のみを駆動するように制御した DMDと、図 5A及び図 5B に概略図を示した集光レンズ系及び結像レンズ系とを有する露光ヘッドを備えた露 光装置を用いた。 [0378] 前記 DMDの設定傾斜角度としては、使用可能な 1024列 X 256行のマイクロミラ 一を使用してちょうど 2重露光となる角度 Θ よりも若干大きい角度を採用した。
ideal
この角度 Θ を、 N重露光の数 N、使用可能なマイクロミラーの列方向の個数 s、使
ideal
用可能なマイクロミラーの列方向の間隔 P、及び露光ヘッドを傾斜させた状態にぉ ヽ てマイクロミラーによって形成される走査線のピッチ δに対し、下記式 1〜式 3を用い て求めた。
spsin θ ≥Ν δ (式 1)
iaeal
pcos θ = δ (式 2)
ideal
stan Q =N (式 3)
ideal
s = 256、 N = 2であるので、角度 0 は約 0. 45度である。したがって、設定傾斜
ideal
角度 0として、 0. 50度を採用した。
[0379] まず、 2重露光における解像度のばらつきと露光むらを補正するため、被露光面の 露光パターンの状態を調べた。結果を図 39に示した。ただし、図 39では、説明の便 宜のため、使用可能なマイクロミラー 58の 1列おきの露光パターンを、画素列群 Aに よる露光パターンと画素列群 Bによる露光パターンとに分けて示したが、実際の被露 光面上における露光パターンは、これら 2つの露光パターンを重ね合わせたものであ る。
[0380] 図 39に示したとおり、露光ヘッド 30 と 30 の間の相対位置の、理想的な状態から
12 21
のずれの結果として、画素列群 Aによる露光パターンと画素列群 Bによる露光パター ンとの双方で、露光エリア 32 と 32 の前記露光ヘッドの走査方向と直交する座標
12 21
軸上で重複する露光領域にお!、て、理想的な 2重露光の状態よりも露光過多な領域 が生じていることが判る。
[0381] 前記光点位置検出手段として図 1に示すスリット 28及び光検出器の組を用い、露 光ヘッド 30 ついては露光エリア 32 内の光点 P (l, 1)と P (256, 1)の位置を、露
12 12
光ヘッド 30 については露光エリア 32 内の光点 P (l, 1024)と P (256, 1024)の
21 21
位置を検出し、それらを結ぶ直線の傾斜角度と、露光ヘッドの走査方向とがなす角 度を測定した。
[0382] 実傾斜角度 Θ 'を用いて、下記式 4 ttan 0 (式 4)
の関係を満たす値 tに最も近い自然数 Tを、露光ヘッド 30 と 30 のそれぞれについ
12 21
て導出した。露光ヘッド 30 については T= 254、露光ヘッド 30 については Τ= 25
12 21
5がそれぞれ導出された。その結果、図 40において斜線で覆われた部分 78及び 80 を構成するマイクロミラーが、本露光時に使用しないマイクロミラーとして特定された。
[0383] その後、図 40において斜線で覆われた領域 78及び 80を構成する光点以外の光 点に対応するマイクロミラーに関して、同様にして図 40において斜線で覆われた領 域 82及び網掛けで覆われた領域 84を構成する光点に対応するマイクロミラーが特 定され、本露光時に使用しないマイクロミラーとして追加された。
これらの露光時に使用しないものとして特定されたマイクロミラーに対して、前記描 素部素制御手段により、常時オフ状態の角度に設定する信号が送られ、それらのマ イク口ミラーは、実質的に露光に関与しな 、ように制御した。
[0384] (実施例 45)
実施例 1において、以下に説明する露光方法により露光を行った以外は、実施例 1 と同様にして、目的とするカラーフィルタを作製し、ブラック (Κ)画像の線幅ばらつき を評価した。結果を表 8に示す。
[0385] 露光装置として、図 49の制御ユニットを備えた露光ヘッドを用いて露光を行った。
ジャギーピッチ又はジャギー振幅の 、ずれかが、露光光のビーム径以下となるように
、露光ヘッド回転駆動部 76により露光ヘッド 24a〜24jを光軸の回りに所定角度回転 させて傾斜角を設定し、露光を行った。
[0386] (実施例 46)
実施例 1において、デジタルダイレクト露光機 (DE— S、日立ビアメカトロニクス社製
)を使用した以外は、実施例 1と同様にして、目的とするカラーフィルタを作製し、ブラ ック (K)画像の線幅ばらつきを評価した。結果を表 8に示す。
[0387] (実施例 47)
実施例 1にお 、て、デジタルダイレクト露光機 (DI - 2080、ペンタックス社製)を使 用した以外は、実施例 1と同様にして、目的とするカラーフィルタを作製し、ブラック(
K)画像の線幅ばらつきを評価した。結果を表 8に示す。 8]
Figure imgf000124_0001
[表 9]
Figure imgf000125_0001
表 8及び表 9中の総合評価欄は、 ODZ厚みとエッジラフネス力 判断した。具体的 には、黒画像用感光性組成物の場合には、 ODZ厚みが 2. 0以上でエッジラフネス が 1. 0以下のものを〇、 ODZ厚みが 1. 0から 2. 0でエッジラフネスが 1. 0以下のも のを△、エッジラフネスが 1. 0を超えるものを Xとした。また、黒画像以外の赤緑青画 素用感光性組成物の場合には、 ODZ厚みが 1. 0以上でエッジラフネスが 1. 0以下 のものを〇、 ODZ厚みが 1. 0未満でエッジラフネスが 1. 0以下のものを△、エッジラ フネスが 1. 0を超えるものを Xとした。
表 8及び表 9の、比較例 1〜6と比べ実施例 1〜48のカラーフィルタパターンはエツ ジラフネスが小さぐ露光感度及び解像度が高ぐ良好なカラーフィルタが製造できる ことが認められた。
[0389] [液晶表示装置の作製及び評価]
実施例 1〜47、比較例 1〜6のカラーフィルタを用いて LEDバックライトを有する反 射、透過兼用の液晶表示装置を作製した。実施例 1〜48のカラーフィルタは、比較 例 1〜6と比べ液晶表示装置が、良好な表示特性を示すことを確認した。
産業上の利用可能性
[0390] 本発明のカラーフィルタの製造方法により製造されるカラーフィルタは、透過モード 及び反射モードのいずれにおいても良好な表示特性を備え、携帯端末、携帯ゲーム 機等の液晶表示装置 (LCD)用に好適であり、また、ノートパソコン、テレビモニター 等の液晶表示装置 (LCD)用、 PALC (プラズマアドレス液晶)、プラズマディスプレイ 用としても好適に用いられる。また、ここに実例として挙げたカラーフィルタの他に、特 開平 11— 248921号公報、特許第 3255107号公報などに記載の、少なくとも RGB のいずれかの色を重ねてスぺーサーを形成することもできる。

Claims

請求の範囲
[1] 感光性組成物力 なり基材の表面に位置する感光層に対して、
光照射手段及び光変調手段を少なくとも備えた露光ヘッドと、前記感光層の少なく ともいずれかを移動させつつ、前記光照射手段から出射された光を前記光変調手段 によりパターン情報に応じて変調しながら前記露光ヘッドから照射して、前記感光層 を露光する露光工程を含み、
前記感光性組成物が、バインダー、重合性化合物、着色剤、及び光重合開始剤を 含んでなり、前記着色剤に含まれる顔料の数平均粒径力 大きくとも lOOnmであり、 かつ該顔料の前記感光性組成物の固形分中の含有量が、少なくとも 30質量%であ ることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
[2] 光変調手段が、光照射手段からの光を受光し出射する n個(ただし、 nは 2以上の自 然数)の 2次元状に配列された描素部を有し、前記描素部をパターン情報に基づい て制御可能である請求項 1に記載のカラーフィルタの製造方法。
[3] 光照射手段が、半導体レーザ素子から生ずるレーザ光を出射するレーザ光源であ る請求項 1から 2のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[4] 露光ヘッドが、光照射手段からの光を集光して光変調手段に照射する集光レンズ 系と、前記光変調手段により変調された光による像を感光層の被露光面上に結像す る結像レンズ系とを備える請求項 1から 3のいずれかに記載のカラーフィルタの製造 方法。
[5] 結像レンズ系力 マイクロレンズがアレイ状に配されてなるマイクロレンズアレイを含 む請求項 4に記載のカラーフィルタの製造方法。
[6] 結像レンズ系力 マイクロレンズの集光位置近傍に、該マイクロレンズを経た光のみ が入射するように配列されたアパーチャが配置されてなるアパーチャアレイを含む請 求項 4から 5のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[7] 集光レンズ系により光照射手段から光変調手段に照射される光の照射領域内にお ける光量に分布を持たせ、前記光変調手段により変調された光の感光層の被露光 面における光量分布が均一になるように補正する請求項 1から 6のいずれかに記載 のカラーフィルタの製造方法。
[8] 露光が、光変調手段により変調された光の光路長を変更し、感光層の被露光面に 結像する露光光の焦点を調節する焦点調節手段を用いて行われる請求項 1から 7の V、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[9] 結像レンズ系の中央部を含む略矩形状の領域のみにおいて、光変調手段により変 調された光を結像する請求項 8に記載のカラーフィルタの製造方法。
[10] 焦点調節手段が、光変調手段により変調された光の光軸方向の厚さが変化するよ うに形成されたくさび型プリズムペアを有し、該くさび型プリズムペアを構成する各くさ び型プリズムを移動することによって、前記変調された光を感光層の被露光面上に 結像する際の焦点を調節する請求項 8から 9のいずれかに記載のカラーフィルタの製 造方法。
[11] マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ力 描素部の面の歪みによる収差を補正す る非球面を有する請求項 5から 10のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[12] 非球面がトーリック面である請求項 11に記載のカラーフィルタの製造方法。
[13] マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ力 前記画素部の面の歪みによる収差を補 正する屈折率分布を有する請求項 5から 10のいずれかに記載のカラーフィルタの製 造方法。
[14] マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ力 前記画素部の周辺部からの光を入射さ せな 、レンズ開口形状を有する請求項 5から 10の 、ずれかに記載のカラーフィルタ の製造方法。
[15] 走査方向に対し描素部の列方向が所定の設定傾斜角度 Θをなすように配置され てなる露光ヘッドを用い、
前記露光ヘッドについて、使用描素部指定手段により、使用可能な前記描素部の うち、 N重露光 (ただし、 Nは 2以上の自然数)に使用する前記描素部を指定し、 前記露光ヘッドについて、使用描素部制御手段により、前記使用描素部指定手段 により指定された前記描素部のみが露光に関与するように、前記描素部の制御し、 前記感光層に対し、前記露光ヘッドを走査方向に相対的に移動させて露光を行う 請求項 1から 14のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[16] 光変調手段が、形成するパターン情報に基づいて制御信号を生成するパターン信 号生成手段を更に有してなり、光照射手段から照射される光を該パターン信号生成 手段が生成した制御信号に応じて変調させる請求項 1から 15のいずれかに記載の カラーフィルタの製造方法。
[17] 感光層の被露光面に対する描画画素の配置と、パターン情報に係る描画パターン との関係で生じるジャギーのジャギーピッチ又はジャギー振幅が所定値以下となるよ
5、
隣接する前記描素部により描画される前記描画画素間の配列ピッチ (A)、 複数の前記描画画素力 なる二次元状の描画画素群の走査方向に対する傾斜角 度 (B)、
前記走査方向に対する前記描画画素の描画ピッチ (C)、及び
前記走査方向と略直交する方向に隣接して描画される前記描画画素の前記走査 方向に対する描画位置の位相差 (D)の少なくとも ヽずれかを設定し、
前記パターン情報に従!、、前記各描素部を所定のタイミングで変調制御することを 特徴とする請求項 1から 16のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[18] 少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の制御点を感光層の被露光面上に設定 し、
前記制御点と、前記感光層の被露光面上とを相対走査するとともに、前記制御点 を制御して描画を行う描画方法であって、
前記制御点の略走査方向に沿った点列のピッチ (E)、
前記点列の並び方向(F)、
前記制御点の前記走査方向に対するピッチ (G)、及び
前記走査方向と略直交する方向に隣接する前記制御点の前記走査方向に対する 位相差 (H)の少なくともいずれかと、描画する描画パターンにより生じるジャギーの 形状との相関関係を求め、
前記相関関係に基づいて、前記点列のピッチ (E)、前記点列の並び方向(F)、前 記制御点の前記走査方向に対するピッチ (G)、及び前記位相差 (H)の少なくとも 、 ずれかを設定又は変更する請求項 1から 16のいずれかに記載のカラーフィルタの製 造方法。
[19] 少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の制御点を感光層の被露光面上に設定 し、
前記制御点と前記感光層の被露光面上とを相対走査するとともに前記制御点を制 御して描画を行う描画方法であって、
前記制御点の配列状態と、描画する描画パターンにより生じるジャギーの形状との 相関
関係を求め、前記相関関係に基づいて前記配列状態を設定又は変更する請求項 1 力も 16のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[20] 少なくともオンオフ制御可能な二次元配列の制御点を感光層の被露光面上に設定 し、
前記制御点と前記感光層の被露光面上とを相対走査するとともに前記制御点を制 御して描画を行う描画方法であって、
描画する描画パターンにより生じるジャギーが低減されるよう、前記制御点の配列 状態
を設定又は変更する請求項 1から 16のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法
[21] 感光層が、感光性組成物を基材の表面に塗布し、乾燥することにより形成される請 求項 1から 20のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[22] 支持体上に少なくとも一層の感光性組成物層を設けた感光性フィルムを、感光層 の表面と基材とが当接するように該基材上に積層し、次いで、支持体を剥離すること により形成される請求項 1から 20のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[23] 感光性組成物が、少なくとも、黒色 (K)に着色されている請求項 1から 22のいずれ かに記載のカラーフィルタの製造方法。
[24] 少なくとも、赤色 (R)、緑色 (G)、及び青色 (B)の 3原色に着色された感光性組成 物を用いて、基材の表面に所定の配置で、 R、 G及び Bの各色毎に、順次、感光層形 成工程、露光工程、及び現像工程を繰り返してカラーフィルタを形成する請求項 1か ら 23の 、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
[25] 請求項 1から 24の 、ずれかに記載のカラーフィルタの製造方法により製造されたこ とを特徴とするカラーフィルタ。
請求項 25に記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液
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