(57)【要約】【課題】パターンの断面の逆台形状を解消し、上下面の幅の差異は無くし、パターンの物性を均一にするパターン形成方法、カラーフィルタのブラックマトリックス２、フォトスペーサー５、配向制御用突起  などを剥がれ難いものとし、導電性、弾性などを均一にするパターン形成方法。【解決手段】パターン露光として、塗布膜１５の上面側にパターン露光を与え、塗布膜の透明基板１片面と接する下面側に上面側のパターン露光と同一パターンのパターン露光を与えること。塗布膜の上面側に与える露光量と、下面側に与える露光量が等量であること。パターンが、カラーフィルタを構成するパターンである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板片面上にフォトレジストの塗布膜を設け、該塗布膜へフォトマスクを介したパターン露光を与え、現像によりパターンを形成するパターン形成方法であって、前記パターン露光として、塗布膜の上面側にパターン露光を与え、塗布膜の透明基板片面と接する下面側に上面側のパターン露光と同一パターンのパターン露光を与えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記塗布膜の上面側に与えるパターン露光の露光量と、下面側に与えるパターン露光の露光量が等量であることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記パターンが、カラーフィルタを構成するパターンであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストを用いたパターン形成にて、パターンの断面の逆台形状を解消し、また、パターンの上面と下面の物性を均一なものとするパターン形成方法に関するものであり、特に、液晶表示装置用カラーフィルタを構成するパターンを剥がれ難く、また、均一な物性を有するパターンにするパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、ブラックマトリックスが形成されたガラス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜、フォトスペーサー、配向制御用突起などを位置合わせして順次に形成するといった方法が広く用いられている。
【０００３】
ブラックマトリックスは遮光性を有し、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。このブラックマトリックスの形成は、例えば、ガラス基板上に黒色フォトレジストの塗布膜を設け、この塗布膜へのフォトマスクを介した露光、現像によってブラックマトリックスを形成するといったフォトリソグラフィ法がとられている。
【０００４】
また、着色画素は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストの塗布膜を設け、この塗布膜へのフォトマスクを介した露光、現像によって着色画素を形成するといったフォトリソグラフィ法がとられている。
また、透明導電膜の形成は、着色画素ブラックマトリックス及び着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【０００５】
また、フォトスペーサー、配向制御用突起などの形成は、上記ブラックマトリックス、或いは着色画素の形成と同様にフォトリソグラフィ法によって形成するといった方法がとられている。
【０００６】
図１は、フォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタの一例を模式的に示した断面図である。図１に示すように、このカラーフィルタはガラス基板（１）上にブラックマトリックス（２）、着色画素（３）、透明導電膜（４）、フォトスペーサー（５）が順次に形成されたものである。
フォトスペーサー（５）は基板間のギャップを設定しており、パネルに荷重が加わると変形し、荷重が取り除かれると復元する弾性を有している。
【０００７】
図２は、図１に示すブラックマトリックス（２）を形成する際の断面を拡大して示したものである。図２に示すように、黒色フォトレジストの塗布膜へのフォトマスクを介した露光においては、露光光（Ｌ）は、塗布膜の上面（ａ）から下面（ｂ）に向かって次第に減衰するので、例えば、ネガ型の黒色フォトレジストの場合、下面（ｂ）に向かって光重合の度合いが少なくなり、現像時に塗布膜の側部は現像され、傾斜（θ）を有する側面になる。現像後に、形成されたブラックマトリックス（２）は、その側面に傾斜（θ）を有する逆台形状を呈したものとなる。また、下面（ｂ）においては、光重合の度合いが少ないために、ガラス基板への密着強度が低下したものとなる。
【０００８】
このため、ブラックマトリックス（２）の下面（ｂ）では、密着強度が低下することに加え、図２に示すように、ブラックマトリックス（２）の下面の幅（Ｗ２）は、狭くなるので（Ｗ２＜Ｗ１）、ブラックマトリックス（２）はガラス基板（１）から剥がれ易くなるといった問題がある。
また、ブラックマトリックス（２）の下面（ｂ）では、光重合の度合いが少ないために、カラーフィルタに求められる物性、例えば、ブラックマトリックス（２）においては導電性が、フォトスペーサー（５）においては弾性が各々適正な値からずれるといった問題がある。
【０００９】
上記ブラックマトリックスの逆台形状を台形状へと変化させる手法としては、例えば、現像後に施されるポストベーク時にブラックマトリックスを熱フローさせ、台形状へと変化させる方法が挙げられる。この方法によれば、図３に示すように、ブラックマトリックス（２−２）の逆台形状は、その上部を半円形の台形へと変化させることができる。
【００１０】
しかし、この形状のブラックマトリックス（２−２）が形成されたガラス基板（１）上に着色画素を形成する場合に、フォトリソグラフィ法によらず、インクジェット法を用いると、一旦ガラス基板上に滴下されたインク粒（３−２）はブラックマトリックス（２−２）の上部の滑らかな半円形を越え、隣接する画素部へと移行し混色するといった問題を発生させる。
従って、上記ブラックマトリックスを熱フローさせる方法は、好ましい方法とはいえない。
【特許文献１】特開２００６−２２１０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、フォトレジストの塗布膜へのパターン露光、現像により形成されるパターンの断面の逆台形状を解消し、上面と下面の幅の差異は無いものとし、また、パターンの上面と下面の物性を均一なものとすることのできるパターン形成方法を提供することを課題とする。
特に、液晶表示装置用カラーフィルタを構成するブラックマトリックス、フォトスペーサー、配向制御用突起などのパターンにおいて、その下地との密着強度を強めて剥がれ難いものとし、また、導電性、弾性などの物性を均一なものとするパターン形成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、透明基板片面上にフォトレジストの塗布膜を設け、該塗布膜へフォトマスクを介したパターン露光を与え、現像によりパターンを形成するパターン形成方法であって、前記パターン露光として、塗布膜の上面側にパターン露光を与え、塗布膜の透明基板片面と接する下面側に上面側のパターン露光と同一パターンのパターン露光を与えることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によるパターン形成方法において、前記塗布膜の上面側に与えるパターン露光の露光量と、下面側に与えるパターン露光の露光量が等量であることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１４】
また、本発明は、上記発明によるパターン形成方法において、前記パターンが、カラーフィルタを構成するパターンであることを特徴とするパターン形成方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、透明基板片面上にフォトレジストの塗布膜を設け、該塗布膜へフォトマスクを介したパターン露光を与え、現像によりパターンを形成するパターン形成方法であって、前記パターン露光として、塗布膜の上面側にパターン露光を与え、塗布膜の透明基板片面と接する下面側に上面側のパターン露光と同一パターンのパターン露光を与えるので、形成されるパターンの断面の逆台形状を解消し、上面と下面の幅の差異は無いものとし、また、パターンの上面と下面の物性を均一なものとするパターン形成方法となる。
また、本発明は、塗布膜の上面側に与えるパターン露光の露光量と、下面側に与えるパターン露光の露光量が等量のパターン形成方法であるので、パターンの断面の逆台形状の解消、上面と下面の幅の差異の無さ、パターンの上面と下面の物性を均一性はより確かなものとなる。
【００１６】
特に、液晶表示装置用カラーフィルタを構成するブラックマトリックス、フォトスペーサー、配向制御用突起などのパターンにおいて、その下地との密着強度を強めて剥がれ難いものとし、また、導電性、弾性などの物性を均一なものとするパターン形成方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明によるパターン形成方法を、その実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図４は、本発明によるパターン形成方法の一例を説明する断面図である。図４は、フォトレジストの塗布膜へパターン露光を与える状態を表したものである。図４に示すように、透明基板（１）の片面上には、フォトレジストの塗布膜（１５）が設けられている。この塗布膜（１５）の形成に用いたフォトレジストはネガ型のフォトレジストである。
【００１８】
図４中、透明基板（１）の上方には、フォトレジストの塗布膜（１５）にパターン露光を与える第一フォトマスク（ＰＭ１）が配設されている。また、下方にはフォトレジストの塗布膜（１５）にパターン露光を与える第二フォトマスク（ＰＭ２）が配設されている。第一フォトマスク（ＰＭ１）には、透明基板（１）の片面上に形成するパターンに対応した第一開口部（Ｋ１）が設けられており、符号（Ｓ）は遮光部、（１１）はフォトマスク基板を表している。
【００１９】
また、第二フォトマスク（ＰＭ２）には、第一開口部（Ｋ１）と同一形状の第二開口部（Ｋ２）が設けられている。第一フォトマスク（ＰＭ１）と第二フォトマスク（ＰＭ２）は、各々の第一開口部（Ｋ１）と第二開口部（Ｋ２）が対向するように配設されている。図４中、第一フォトマスク（ＰＭ１）の上方から照射される第一露光光（Ｌ１）は、第一フォトマスク（ＰＭ１）の第一開口部（Ｋ１）を経て塗布膜（１５）の上面側にパターン露光を与える。また、第二フォトマスク（ＰＭ２）の下方から照射される第二露光光（Ｌ２）は、第二フォトマスク（ＰＭ２）の第二開口部（Ｋ２）を経て塗布膜（１５）の、透明基板片面と接する下面側にパターン露光を与える。
【００２０】
符号（１５’’）は、塗布膜（１５）の上面側と下面側に同一形状のパターン露光が与えられらた部分（上下露光部分）であり、その部分を二重斜線で表している。図４に示すパターン露光は、塗布膜（１５）を挟み、第一フォトマスク（ＰＭ１）と第二フォトマスク（ＰＭ２）の２枚のフォトマスクを用いている。
第一フォトマスク（ＰＭ１）には、その上方から照射される第一露光光（Ｌ１）により透明基板の片面上に所望のパターン形状を形成する開口部が所望の配列で設けられている。また、第二フォトマスク（ＰＭ２）には、その下方から照射される第二露光光（Ｌ２）により透明基板の片面上に所望の同一のパターン形状を形成する開口部が所望の同一の配列で設けられている。つまり、相互の開口部及び配列は、フォトマスクの膜面（（ｃ）、（
ｄ））にて面対称に設けられている。
【００２１】
図５は、図４に示す上下露光部分（１５’’）を拡大した説明図である。塗布膜（１５）の上面（ｅ）側に与えるパターン露光の露光量と、下面（ｆ）側に与えるパターン露光の露光量は等量であることが好ましい。図４において、例えば、第一露光光（Ｌ１）の強度と、第二露光光（Ｌ２）の強度が同一の光源を用いた際に、透明基板（１）の吸収による減衰によって、塗布膜（１５）に達する第二露光光（Ｌ２）の強度は第一露光光（Ｌ１）の強度より低下したものとなる。
この強度の低下を、例えば、露光時間によって補正し、パターン露光の露光量を等量にすることが好ましい。
【００２２】
露光量が等量であると、図５に示す上下露光部分（１５’’）は、その上面（ｅ）から下面（ｆ）までの間の光重合の度合いが均一なものとなる。これにより、現像後に得られるパターンの物性は、上面〜下面の間で差異のない均一なものとなる。
尚、図５中、符号（Ａ−Ａ）は、上下露光部分（１５’’）の膜厚方向（Ｚ）の中心線を表している。
【００２３】
図６は、現像後に得られる、形成されたパターンの断面図である。図６には、塗布膜（１５）の上面（ｅ）側に与えるパターン露光の露光量と、下面（ｆ）側に与えるパターン露光の露光量が等量である際の断面が示されている。図６（ａ）は、フォトレジストの塗布膜による露光光の減衰が少ない場合、図６（ｂ）は、露光光の減衰が多い場合である。図６に示すように、露光量が等量であると、形成されたパターン（７）の上面の幅（Ｗ３、Ｗ５）と、下面の幅（Ｗ４、Ｗ６）は同一になる（Ｗ３＝Ｗ４、Ｗ５＝Ｗ６）。つまり、パターンの断面の逆台形状は解消される。
【００２４】
また、形成されたパターンの側面は、膜厚方向（Ｚ）の中心線（Ａ−Ａ）で屈曲した「く」の字型を呈したものとなる。この「く」の字型の屈曲の程度は、露光光が減衰される度合いに依存し、露光光の減衰が少ない場合には、図６（ａ）に示すように、少ない屈曲（θ２）を呈し、露光光の減衰が多い場合には、図６（ｂ）に示すように、大きな屈曲（θ３、θ３＞θ２）を呈する。
【００２５】
上述するように、本発明によるパターン形成方法は、パターン露光として、塗布膜（１５）の上面側にパターン露光を与え、塗布膜（１５）の透明基板（１）片面と接する下面側に上面側のパターン露光と同一パターンのパターン露光を与えるので、パターンの断面の逆台形状を解消し、上面と下面の幅の差異は無いものとし、また、パターンの上面と下面の物性を均一なものとすることができる。
特に、塗布膜（１５）の上面（ｅ）側に与えるパターン露光の露光量と、下面側（ｆ）に与えるパターン露光の露光量を等量にすると、その効果は大きなものになる。
【００２６】
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明によるパターン形成方法の他の例を説明する断面図である。図７（ａ）は、フォトレジストの塗布膜へ第一パターン露光を与える状態を表したものである。また、図７（ｂ）は、フォトレジストの塗布膜へ第二パターン露光を与える状態を表したものである。図７に示すパターン形成方法は、フォトマスクとして、１枚のフォトマスクを用いることを特徴としている。
用いるフォトマスクは、例えば、図４に示す第一フォトマスク（ＰＭ１）である。
【００２７】
図７（ａ）に示すように、透明基板（１）の片面上には、フォトレジストの塗布膜（１５）が設けられている。図７（ａ）中、透明基板（１）の上方には、フォトレジストの塗布膜（１５）にパターン露光を与える第一フォトマスク（ＰＭ１）が配設されている。第一フォトマスク（ＰＭ１）の上方から照射される第一露光光（Ｌ１）は、第一フォトマスク（ＰＭ１）の第一開口部（Ｋ１）を経て塗布膜（１５）の上面側にパターン露光を与える。
【００２８】
符号（１５’）は、塗布膜（１５）の上面側に第一パターン露光が与えられらた部分（上露光部分）であり、その部分を斜線で表している。尚、第一フォトマスク（ＰＭ１）には、その上方から照射される第一露光光（Ｌ１）により透明基板の片面上に所望のパターン形状を形成する開口部が所望の配列で設けられている。
【００２９】
次に、第一パターン露光を与えた上露光部分（１５’）に第二パターン露光を与える。図７（ｂ）に示すように、透明基板（１）の下方には塗布膜の上露光部分（１５’）に第二パターン露光を与える第一フォトマスク（ＰＭ１）が配設されている。第一フォトマスク（ＰＭ１）は、その第一開口部（Ｋ１）と上露光部分（１５’）が対向するように配設されている。
第一フォトマスク（ＰＭ１）の下方から照射される第二露光光（Ｌ２）は、第一フォトマスク（ＰＭ１）の第一開口部（Ｋ１）を経て上露光部分（１５’）の、透明基板片面と接する下面側に第二パターン露光を与える。
【００３０】
二重斜線で表している符号（１５’’）の部分は、上露光部分（１５’）の下面側に同一形状のパターン露光が与えられらた部分（上下露光部分）である。図７に示すパターン露光は、２回のパターン露光を行う際に、１枚の同一のフォトマスクを用いている。２回のパターン露光での、対向するフォトマスクの膜面（（ｇ）、（ｈ））にて、相互の開口部及び配列が面対称になるように配設される。      
このように、１枚のフォトマスクを用いるパターン形成方法は、例えば、透明基板が大型化するのに伴い、フォトマスクも大型になる際に、フォトマスクの作製費用を低減させるのに効果的である。
【００３１】
図８は、請求項２に係わる発明を適用する他の例を示す断面図である。図８は、図１に示すフォトスペーサー（５）を形成する場合を例としたものである。
図８に示すように、透明基板（ガラス基板）（１）の片面上には、既にブラックマトリックスに続き、着色画素（３）、透明導電膜（４）が形成され、フォトレジストの塗布膜（２５）が設けられている。
【００３２】
図４に示すように、第一フォトマスク（ＰＭ１）と第二フォトマスク（ＰＭ２）の２枚のフォトマスクを用いた場合、例えば、第一露光光（Ｌ１）の強度と、第二露光光（Ｌ２）の強度が同一の光源を用いた際に、ガラス基板（１）、着色画素（３）、及び透明導電膜（４）の吸収による減衰は大きくなり、塗布膜（２５）に達する第二露光光（Ｌ２）の強度は第一露光光（Ｌ１）の強度よりかなり低下したものとなる。
この強度の低下は補正することが好ましい。すなわち、補正によって、塗布膜（２５）の上面（ｉ）側に与えるパターン露光の露光量と、下面（ｊ）側に与えるパターン露光の露光量は等量とすることが好ましい。
【００３３】
上述するように、本発明によるパターン形成方法によれば、液晶表示装置用カラーフィルタを構成するブラックマトリックスにおいては、塗布膜の下面まで光重合の度合いが良好であり、ブラックマトリックスのガラス基板への密着強度は低下せず、また、ブラックマトリックスの断面の逆台形状は解消されガラス基板からは剥がれ難いものとなる。また、塗布膜の下面まで光重合の度合いが良好であるので、ブラックマトリックスの導電性は、上面から下面にわたり適正な値に保たれたものとなる。
【００３４】
また、本発明によるパターン形成方法によれば、ブラックマトリックスの断面の逆台形状は解消されるので、ポストベーク時に熱フローさせ、台形状へと変化させる必要はなく
なる。従って、ブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に着色画素を形成する場合に、インクジェット法を用いても、インク粒がブラックマトリックスの上部を越え、隣接する画素部へと移行して混色を発生させことはない。
【００３５】
また、液晶表示装置用カラーフィルタを構成するフォトスペーサーにおいては、塗布膜の下面まで光重合の度合いが良好であり、フォトスペーサーの透明導電膜への密着強度は低下せず、また、フォトスペーサーの断面の逆台形状は解消され透明導電膜からは剥がれ難いものとなる。また、塗布膜の下面まで光重合の度合いが良好であるので、フォトスペーサーの弾性は、上面から下面にわたり適正な値に保たれたものとなる。
また、液晶表示装置用カラーフィルタを構成する配向制御用突起においては、フォトスペーサーと同様の効果が得られる。
【００３６】
尚、上記説明は、液晶表示装置用カラーフィルタを構成するパターンを例として述べたが、本発明によるパターン形成方法はカラーフィルタを構成するパターンに限らず、例えば、透明基板上にフォトエッチングにより凹状のパターンを形成する際などに、本発明によるパターン形成方法を好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】フォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタの一例を模式的に示した断面図である。
【図２】図１に示すブラックマトリックスを形成する際の断面を拡大して示したものである。
【図３】ブラックマトリックスの逆台形状への変化の説明図である。
【図４】本発明によるパターン形成方法の一例を説明する断面図である。
【図５】図４に示す上下露光部分を拡大した説明図である。
【図６】（ａ）は、露光光の減衰が少ない場合に形成されたパターンの断面図である。（ｂ）は、露光光の減衰が多い場合に形成されたパターンの断面図である。
【図７】（ａ）は、フォトレジストの塗布膜へ第一パターン露光を与える状態を表したものである。  （ｂ）は、フォトレジストの塗布膜へ第二パターン露光を与える状態を表したものである。
【図８】請求項２に係わる発明を適用する他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・透明基板（ガラス基板）
２、２−２・・・ブラックマトリックス
３・・・着色画素
３−２・・・インク粒
４・・・透明導電膜
５・・・フォトスペーサー
７・・・形成されたパターン
１１・・・フォトマスク基板
１５、２５・・・フォトレジストの塗布膜
１５’・・・上露光部分
１５’’・・・上下露光部分
Ｋ１・・・第一開口部
Ｋ２・・・第二開口部
Ｌ・・・露光光
Ｌ１・・・第一露光光
Ｌ２・・・第二露光光
ＰＭ１・・・第一フォトマスク
ＰＭ２・・・第二フォトマスク
Ｓ・・・遮光部
Ｗ１、Ｗ３、Ｗ５・・・上面の幅
Ｗ２、Ｗ４、Ｗ６・・・下面の幅
ａ、ｅ、ｉ・・・塗布膜の上面
ｂ、ｆ、ｊ・・・塗布膜の下面
ｃ、ｄ・・・フォトマスクの膜面
θ・・・側面の傾斜
θ２、θ３・・・側面の屈曲
【図１】
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【図２】
2010175600.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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