(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基材上に、パターニングされた感光性材料層を形成するパターン形成方法において、
プラスチック基材を準備する工程と、
プラスチック基材に対して感光性材料を塗布して乾燥させて、感光性材料層を形成する工程と、
感光性材料層が形成されたプラスチック基材の含水率を含水率測定装置により測定する工程と、
プラスチック基材上の感光性材料層を、露光装置により所定のパターンで露光する工程と、
露光された感光性材料層を現像してパターニングする工程と、を備え、
プラスチック基材上の感光性材料層を露光する際、含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置により露光装置が制御されて、露光されるパターンを拡大または縮小させることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
プラスチック基材上の感光性材料層を露光する際、所定のパターンに形成された露光装置のフォトマスクを通った露光光が投影レンズを介して感光性材料層に照射されて、感光性材料層が所定のパターンに露光されるようになっており、
含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置により、投影レンズを感光性材料層に対して移動させるように露光装置が制御されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
プラスチック基材上の感光性材料層を露光する際、プラスチック基材がステージ上に載置され、露光光を照射しながら所定のパターンに基づいてステージを水平面内で移動させて、感光性材料層が所定のパターンに露光されるようになっており、
含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置により、ステージの移動量を変化させるように露光装置が制御されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
露光されるパターンの拡大率または縮小率は、測定された含水率に対して線形関係にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項５】
感光性材料層を形成する工程において、プラスチック基材上に導電性材料からなる配線材料層が設けられ、この配線材料層上に感光性材料層が形成され、
感光性材料層がパターニングされた後、この感光性材料層をレジストとして配線材料層がエッチングされてパターニングされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載のパターン形成方法により、プラスチック基材上に、複数色の画素を構成するようにパターニングされた複数色の画素用感光性材料層を形成する工程を備え、
カラーフィルターを得ることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項７】
プラスチック基材上に、パターニングされた感光性材料層を形成するパターン形成装置において、
プラスチック基材に対して感光性材料を塗布して、感光性材料層を形成する感光性材料塗布部と、
感光性材料層が形成されたプラスチック基材の含水率を測定する含水率測定装置と、
プラスチック基材上の感光性材料層を所定のパターンで露光する露光装置と、
露光された感光性材料層を現像してパターニングする現像装置と、
含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、露光されるパターンを拡大または縮小させるように露光装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項８】
露光装置は、露光光を発する光源と、所定のパターンに形成されたフォトマスクと、プラスチック基材が載置されるステージと、フォトマスクとステージとの間においてステージに対して垂直方向に移動自在に設けられ、フォトマスクを通った露光光を感光性材料層に照射する投影レンズと、この投影レンズを移動させるレンズ駆動部とを有し、
含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置は、投影レンズを感光性材料層に対して移動させるように露光装置のレンズ駆動部を制御することを特徴とする請求項７に記載のパターン形成装置。
【請求項９】
制御装置は、露光されるパターンの拡大率または縮小率が、測定された含水率に対して線形関係となるようにレンズ駆動部を制御することを特徴とする請求項８に記載のパターン形成装置。
【請求項１０】
露光装置は、露光光を発する光源と、プラスチック基材が載置されるとともに、水平面内を移動自在なステージと、光源とステージとの間に設けられ、光源からの露光光を感光性材料層に照射する投影レンズと、ステージを移動させるステージ駆動部とを有し、露光光を照射しながら所定のパターンに基づいてステージを水平面内で移動させて、感光性材料層が所定のパターンで露光されるようになっており、
含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置は、当該パターンに対応するステージの移動量を変化させるように露光装置のステージ駆動部を制御することを特徴とする請求項７に記載のパターン形成装置。
【請求項１１】
制御装置は、露光されるパターンの拡大率または縮小率が、測定された含水率に対して線形関係となるようにステージ駆動部を制御することを特徴とする請求項１０に記載のパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック基材上に、パターニングされた感光性材料層を形成するパターン形成方法、この方法を含むカラーフィルターの製造方法、およびパターン形成装置に係り、とりわけ、パターニングされた感光性材料層を精度良く形成することができるパターン形成方法、カラーフィルターの製造方法、およびパターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示パネルにおいて、ガラスではなく、プラスチック材料を基材として、その一面に、パターニングされたブラックマトリックス、並びに、複数の赤色画素、緑色画素、および青色画素を配設したカラーフィルターが開発されている。このように、基材をプラスチック製とすることにより、カラーフィルターを薄型化、低コスト化するとともに、基材が割れることを防止している（特許文献１乃至５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７８６９４６号公報
【特許文献２】特開２００６−２６９８０２号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７５５１号公報
【特許文献４】特開２００３−６６４２３号公報
【特許文献５】特開２００３−２９５１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなプラスチック基材は、湿度や温度などの周囲環境の影響を受けて寸法変化しやすい。例えば、多くの水分を吸収したプラスチック基材上の感光性材料層を露光した場合、パターニングして保管している間に、プラスチック基材は内部から水分を放出する。このことにより、プラスチック基材の寸法が変化し、パターニングの精度が低下する。また、乾燥したプラスチック基材上の感光性材料層を露光した場合には、その後に水分を吸収するため、この場合においてもパターニングの精度が低下する。
【０００５】
このことに対処するために、露光する前にプラスチック基材を周囲環境下で保管して、プラスチック基材の含水率を周囲環境と平衡にさせる方法が考えられる。しかしながらこの場合、プラスチック基材を保管するために多くの時間を費やすという問題がある。また、乾燥したプラスチック基材がロール状に巻き付けられている場合、このプラスチック基材の内周側部分と外周側部分とにおいてプラスチック基材の吸湿の速度が異なる。このことにより、ロール状に巻き付けられたプラスチック基材の内周側部分と外周側部分とでは、図１０に示すように、含水率が異なり、プラスチック基材の含水率が不均一になるという問題もある。
【０００６】
また、特許文献１に示すような、マスクパターンを縮小または拡大させて露光する露光機が知られており、この露光機を用いて、プラスチック基材の収縮または膨張に対応させてマスクパターンを縮小または拡大させて露光することが行われている。しかしながら、この場合、プラスチック基材上に形成されたマーク、またはパーフォレーションなどを用いてプラスチック基材の伸縮率を算出している。このため、このようなマーク等が形成されていない１回目の露光時（１版目）には、プラスチック基材の伸縮率に対応させてマスクパターンを露光することが困難である。
【０００７】
また、特許文献２に示すような、パターンを縮小または拡大させて露光する直描型露光機が知られており、この直描型露光機を用いて、プラスチック基材の収縮または膨張に対応させてパターンを縮小または拡大させて露光することも行われている。しかしながら、この場合においても、プラスチック基材上に形成されたマーク等を用いてプラスチック基材の伸縮率を算出しているため、１回目の露光時に、プラスチック基材の伸縮率に対応させてパターンを露光することは困難である。
【０００８】
また、特許文献３には、真空または加熱脱水処理後にパターニングを行う方法が開示されている。しかしながら、この場合、パターニングを完了して保管した後、プラスチック基材が水分を吸収する。このため、プラスチック基材が寸法変化し、パターニングの精度が低下するという問題がある。
【０００９】
また、特許文献４には、脱水処理後のプラスチック基材を高温高湿環境下で保管し、組立環境下における平衡含水率まで含水率を加速して戻すという方法が示されている。しかしながら、この場合、作業工程が煩雑になり、時間がかかるという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献５には、プラスチック基材の温度を変化させてプラスチック基材のパターンの大きさを変えて露光する方法が示されている。しかしながら、プラスチック基材の寸法が温度の変化に追従するために多くの時間がかかるという問題がある。また、パターンやピッチの大きさの異なるマスクを用いて露光することによって、プラスチック基材に形成されるパターンの大きさを調整する方法も示されているが、この場合、用意すべきマスクが多種にわたるという問題がある。さらに、このような特許文献５においても、プラスチック基材上に形成されたマーク等を用いてプラスチック基材の伸縮率を算出しているため、マーク等が形成されていない１回目の露光時に、プラスチック基材の伸縮率に対応させてマスクパターンを露光することは困難である。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、プラスチック基材上に、パターニングされた感光性材料層を精度良くかつ迅速に形成することができるパターン形成方法、カラーフィルターの製造方法、およびパターン形成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】
【００１２】
本発明は、プラスチック基材上に、パターニングされた感光性材料層を形成するパターン形成方法において、プラスチック基材を準備する工程と、プラスチック基材に対して感光性材料を塗布して乾燥させて、感光性材料層を形成する工程と、感光性材料層が形成されたプラスチック基材の含水率を含水率測定装置により測定する工程と、プラスチック基材上の感光性材料層を、露光装置により所定のパターンで露光する工程と、露光された感光性材料層を現像してパターニングする工程と、を備え、プラスチック基材上の感光性材料層を露光する際、含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置により露光装置が制御されて、露光されるパターンを拡大または縮小させることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１３】
本発明は、プラスチック基材上の感光性材料層を露光する際、所定のパターンに形成された露光装置のフォトマスクを通った露光光が投影レンズを介して感光性材料層に照射されて、感光性材料層が所定のパターンに露光されるようになっており、含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置により、投影レンズを感光性材料層に対して移動させるように露光装置が制御されることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１４】
本発明は、プラスチック基材上の感光性材料層を露光する際、プラスチック基材がステージ上に載置され、露光光を照射しながら所定のパターンに基づいてステージを水平面内で移動させて、感光性材料層が所定のパターンに露光されるようになっており、含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置により、ステージの移動量を変化させるように露光装置が制御されることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１５】
本発明は、露光されるパターンの拡大率または縮小率は、測定された含水率に対して線形関係にあることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１６】
本発明は、感光性材料層を形成する工程において、プラスチック基材上に導電性材料からなる配線材料層が設けられ、この配線材料層上に感光性材料層が形成され、感光性材料層がパターニングされた後、この感光性材料層をレジストとして配線材料層がエッチングされてパターニングされることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１７】
本発明は、上述のパターン形成方法により、プラスチック基材上に、複数色の画素を構成するようにパターニングされた複数色の画素用感光性材料層を形成する工程を備え、カラーフィルターを得ることを特徴とするカラーフィルターの製造方法である。
【００１８】
本発明は、プラスチック基材上に、パターニングされた感光性材料層を形成するパターン形成装置において、プラスチック基材に対して感光性材料を塗布して、感光性材料層を形成する感光性材料塗布部と、感光性材料層が形成されたプラスチック基材の含水率を測定する含水率測定装置と、プラスチック基材上の感光性材料層を所定のパターンで露光する露光装置と、露光された感光性材料層を現像してパターニングする現像装置と、含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、露光されるパターンを拡大または縮小させるように露光装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とするパターン形成装置である。
【００１９】
本発明は、露光装置は、露光光を発する光源と、所定のパターンに形成されたフォトマスクと、プラスチック基材が載置されるステージと、フォトマスクとステージとの間においてステージに対して垂直方向に移動自在に設けられ、フォトマスクを通った露光光を感光性材料層に照射する投影レンズと、この投影レンズを移動させるレンズ駆動部とを有し、含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置は、投影レンズを感光性材料層に対して移動させるように露光装置のレンズ駆動部を制御することを特徴とするパターン形成装置である。
【００２０】
本発明は、制御装置は、露光されるパターンの拡大率または縮小率が、測定された含水率に対して線形関係となるようにレンズ駆動部を制御することを特徴とするパターン形成装置である。
【００２１】
本発明は、露光装置は、露光光を発する光源と、プラスチック基材が載置されるとともに、水平面内を移動自在なステージと、光源とステージとの間に設けられ、光源からの露光光を感光性材料層に照射する投影レンズと、ステージを移動させるステージ駆動部とを有し、露光光を照射しながら所定のパターンに基づいてステージを水平面内で移動させて、感光性材料層が所定のパターンで露光されるようになっており、含水率測定装置により測定された含水率に基づいて、制御装置は、当該パターンに対応するステージの移動量を変化させるように露光装置のステージ駆動部を制御することを特徴とするパターン形成装置である。
【００２２】
本発明は、制御装置は、露光されるパターンの拡大率または縮小率が、測定された含水率に対して線形関係となるようにステージ駆動部を制御することを特徴とするパターン形成装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、プラスチック基材の含水率を測定した後、この測定された含水率に基づいてパターンを拡大または縮小させて、プラスチック基材上の感光性材料層が露光される。このことにより、プラスチック基材の含水率の相違に関わらず、プラスチック基材上に、パターニングされた感光性樹脂層を精度良く形成することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、プラスチック基材上に、複数色の画素を構成するようにパターニングされた複数色の画素用感光性材料層が精度良く形成されたカラーフィルターが得られる。このことにより、カラーフィルターの表示画像の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけるカラーフィルターの断面構成の一例を示す図。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態におけるパターン形成装置を示す図。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態において、プラスチック基材を示す平面図。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態におけるパターン形成方法において、プラスチック基材の含水率と寸法変化との関係を示す図。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態におけるパターン形成方法の工程を示す図。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態におけるパターン形成装置を示す図。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態において、プラスチック基材を示す平面図。
【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態におけるパターン形成装置を示す図。
【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態におけるパターン形成方法の工程を示す図。
【図１０】図１０は、ロール状に巻き付けられたプラスチック基材の含水率を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１乃至図５は、本発明の第１の実施の形態におけるパターン形成方法およびカラーフィルターの製造方法を示す図である。
【００２７】
まず、図１により本実施の形態におけるパターン形成方法およびカラーフィルターの製造方法により得られるカラーフィルター１の断面構成について説明する。このうちパターン形成方法は、プラスチック基材２上に、パターニングされた感光性材料層３を形成するためのものである。
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態におけるカラーフィルターの製造方法により得られるカラーフィルター１は、プラスチック基材２と、このプラスチック基材２上に形成され、複数のバンク（隔壁）３ｂを含むブラックマトリックス３とを備えている。このうちブラックマトリックス３は、複数のバンク３ｂによって形成された略矩形状の複数の開口部３ｃ（図６参照）を有している。このような、ブラックマトリックス３は、感光性を有する感光性材料によりパターニングされた感光性材料層３ａからなっている。
【００２９】
通常、プラスチック基材２上のブラックマトリックス３の各開口部３ｃ内に、複数色の画素が形成されている。すなわち、ブラックマトリックス３の各開口部３ｃ内に、赤色（Ｒ）画素用感光性材料、緑色（Ｇ）画素用感光性材料、および青色（Ｂ）画素用感光性材料により、複数の赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６が形成されている。各画素４、５、６の配列は、図示しないが、ストライプ配列、デルタ配列（トライアングル配列）、正方配列（四画素配列）等の公知の配列とすることができる。このように異なる色を有した三つの隣り合う画素によって、画面上における一つの表示画素が形成されるようになっている。更に、黄色画素（図示せず）等を追加して４色以上の画素が形成されるようにしても良い。
【００３０】
また、これらの画素４、５、６は、保護層７で覆われている。この保護層７上に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ（Indium Tin Oxide））からなる透明電極膜８が形成されている。
【００３１】
このようなカラーフィルター１は、例えば、各画素４、５、６に対応して配列されたスイッチング素子（例えばＴＦＴ）と液晶層とを含む液晶素子、および面光源と組み合わされて、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、または電子ペーパー等に用いられる。この構成において、液晶はスイッチング素子によって制御されてシャッターとして機能し、面光源からの光を所望の色の画素のみを介して出射させる。このようにして、画面上にカラー映像が表示されるにようになっている。
【００３２】
次に、カラーフィルター１の各構成部材の材料について説明する。
【００３３】
プラスチック基材２に用いる材料としては、ＬＣＤ用途では、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネートが、高耐熱性、低吸水率、低リタデーションのため好ましい。電子ペーパー用途では、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が、量産品で低コストのため好ましい。これ以外にも、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレンナフトール、ポリイミド、有機無機複合樹脂が、高耐熱性を有しているため用いることができる。また、プラスチック基材２の厚さは、５０〜３００μｍであることが好ましく、とりわけ、ハンドリングのしやすさから、１００μｍ程度であることが好ましい。このことにより、後述するパターン形成装置１０の供給ロール１１および巻取ロール１９に巻き付けることができるとともに、必要な強度を確保することができる。
【００３４】
感光性材料層３ａを形成する感光性材料としては、遮光性を有する黒色の顔料と溶剤と接合性樹脂（バインダー）とを含む顔料分散型の感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。また、各色の画素用感光性材料としては、同様にして、各色の顔料を分散させた感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。
【００３５】
次に、図２を用いて、フォトリソグラフィー法を用いた本実施の形態におけるパターン形成方法を実施するためのパターン形成装置１０について説明する。
【００３６】
図２に示すように、パターン形成装置１０は、帯状の連続したプラスチック基材２が巻き付けられた供給ロール１１と、この供給ロール１１の進行方向下流側に設けられ、供給ロール１１から繰り出されたプラスチック基材２に対して感光性材料を膜状に塗布する感光性材料塗布部１２とを有している。この感光性材料塗布部１２は、ダイコータまたは印刷法（オフセット印刷等）によりプラスチック基材２上に感光性材料を塗布して、感光性材料層３ａを形成するようになっている。
【００３７】
ここで、ダイコータにより、プラスチック基材２上に感光性材料を連続的に塗布して感光性材料層３ａを形成する場合、図３（ａ）に示すように、感光性材料層３ａの側方に感光性材料が塗布されない未塗布領域２ａが設けられる。この未塗布領域２ａは、後述する含水率測定装置１４のセンサー部１４ａにより赤外線が照射される領域となっており、５〜３００ｍｍの幅、とりわけ１０〜１００ｍｍの幅を有していることが好ましい。このことにより、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａの領域を確保すると共に、赤外線がプラスチック基材２から外れて照射されること、および感光性材料層３ａに照射されて含水率の測定精度が低下することを防止することができる。なお、この未塗布領域２ａは、図示しないが、感光性材料層３ａの両側方に設けられていても良い。
【００３８】
また、オフセット印刷等により、プラスチック基材２上に感光性材料を断続的に塗布する場合、図３（ｂ）に示すように、プラスチック基材２上において、断続的に、感光性材料層３ａが形成され、感光性材料層３ａの間に、感光性材料が塗布されない未塗布領域２ａが設けられる。ここで、感光性材料層３ａ間の寸法は、５〜３００ｍｍ、とりわけ、１０〜１００ｍｍであることが好ましい。このことにより、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａの領域を確保すると共に、感光性材料層３ａに照射されて含水率の測定精度が低下することを防止することができる。なお、未塗布領域２ａは、感光性材料層３ａの間に設けることに限られることはなく、感光性材料層３ａの任意の部分に、図３（ｃ）に示すように矩形状に形成しても良い。この場合、矩形の各辺は、５〜３００ｍｍ、とりわけ１０〜１００ｍｍとすることが好ましい。また、未塗布部分２ａは、図３（ｄ）に示すような楕円形状、または円形状に形成しても良く、この場合、楕円または円は、５〜３００ｍｍ、とりわけ１０〜１００ｍｍの長径または直径を有していることが好ましい。さらに、このような未塗布部分２ａは、上述した形状に限られることはなく、任意の形状とすることができる。
【００３９】
この感光性材料塗布部１２の下流側に、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａの乾燥（プリベーク）を行う乾燥処理部１３が設けられている。この乾燥処理部１３は、感光性材料層３ａを、約５０〜１２０℃の温度で、約１〜５分間、乾燥するようになっている。
【００４０】
乾燥処理部１３の下流側に、感光性材料層３ａが形成されたプラスチック基材２の含水率を測定する含水率測定装置１４が設けられている。本実施の形態における含水率測定装置１４は、プラスチック基材２に赤外線を照射して、プラスチック基材２に吸収された赤外線の吸収率を検出し、予め求めておいた吸収率と含水率との関係から含水率を求めるようになっている。すなわち、含水率測定装置１４は、プラスチック基材２の未塗布領域２ａに赤外線を照射して、プラスチック基材２に吸収された赤外線の吸収率を検出するセンサー部１４ａと、このセンサー部１４ａに接続され、検出された吸収率に基づいて、予め求めておいた吸収率と含水率との関係から、プラスチック基材２の赤外線が照射された部分の含水率を求める水分計１４ｂとを有している。なお、この水分計１４ｂとしては、例えば、クラボウ社製の透過型赤外線膜厚計／水分計ＲＸ−１００を用いることができる。
【００４１】
含水率測定装置１４の下流側に、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａを、所定のパターンで露光する露光装置１５が設けられている。この露光装置１５は、露光光（ＵＶ光）を発する光源（図示せず）と、基準となる所定のパターン（ブラックマトリックス３および図示しないアライメントマークに対応する形状）が形成されたフォトマスク１５ａと、プラスチック基材２が載置されるステージ１５ｂとを有している。
【００４２】
また、露光装置１５のフォトマスク１５ａとステージ１５ｂとの間に、フォトマスク１５ａを通った露光光を感光性材料層３ａに投影する投影レンズ１５ｃが設けられている。この投影レンズ１５ｃは、ステージ１５ｂに対して垂直方向に移動自在となっている。また、投影レンズ１５ｃに、投影レンズ１５ｃを移動させるレンズ駆動部１５ｄが連結されている。このレンズ駆動部１５ｄにより投影レンズ１５ｃを移動させることにより、感光性材料層３ａに露光されるパターンが拡大または縮小されるようになっている。
【００４３】
露光装置１５のレンズ駆動部１５ｄに、制御装置１６が接続されている。この制御装置１６は、含水率測定装置１４により測定された含水率に基づいて、露光されるパターンを拡大または縮小させるように露光装置１５を制御する。すなわち、本実施の形態における制御装置１６は、測定された含水率に基づいて、露光装置１５の投影レンズ１５ｃを移動させるように露光装置１５のレンズ駆動部１５ｄを制御する。この場合、露光されるパターンの拡大率または縮小率が、測定された含水率に対して線形関係となるように、レンズ駆動部１５ｄが制御される。
【００４４】
ここで、室温が一定の場合、プラスチック基材２の含水率により、プラスチック基材２の寸法が決まる。プラスチック基材２の含水率とプラスチック基材２の寸法変化量は、図４に示すように線形関係にある。図４は、一例として、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム（帝人デュポン製、品名：Ｑ６５ＦＡ、膜厚：１００μｍ）の含水率と寸法変化量との関係を示している。ここでは、含水率ｘとプラスチック基材２の寸法変化量ｙは、ｙ＝２０８．３３ｘ―５９．６４９に近似されることが示されている。このように含水率と寸法変化量は線形関係にあるため、露光されるパターンの拡大率または縮小率を含水率に対して線形関係にすることにより、含水率に応じて、露光パターンを精度良く拡大または縮小させることができる。
【００４５】
また、図２に示すように、露光装置１５の下流側に、露光された感光性材料層３ａを現像してパターニングする現像装置１７が設けられている。この現像装置１７は、現像液として、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）の０．０５〜１０％溶液を用いて、感光性材料層３ａを現像する。このようにして、感光性材料層３ａが、所定のパターン、すなわち、複数の略矩形状の開口部３ｃを画定するようにパターニングされる。
【００４６】
現像装置１７の下流側に、感光性材料層３ａがパターニングされたプラスチック基材２に対して熱処理を施す熱処理部１８が設けられている。この熱処理部１８においては、プラスチック基材２が、そのガラス転移点以下の温度で熱処理されることが好ましい。すなわち、プラスチック基材２にポリエチレンナフタレートを用いる場合には、プラスチック基材２は、感光性材料層３ａとともに、約５０〜１６０℃で、約１〜６０分間、熱処理される。このことにより、感光性材料層３ａが硬化（ポストベーク）されるようになっている。
【００４７】
熱処理部１８の下流側に、熱処理が施されたプラスチック基材２を巻き取る巻取ロール１９が設けられている。また、供給ロール１１と巻取ロール１９との間に、プラスチック基材２を案内する複数の案内ロール２０が適所に設けられている。
【００４８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち本実施の形態によるパターン形成方法およびカラーフィルターの製造方法について、図２および図５を用いて説明する。
【００４９】
まず、プラスチック基材２を準備する（ステップＳ１１）。この場合、図２に示すように、ポリエチレンナフタレートからなる帯状の連続したプラスチック基材２が巻き付けられた供給ロール１１を準備する。
【００５０】
次に、供給ロール１１からプラスチック基材２が繰り出され、このプラスチック基材２に対して、感光性材料塗布部１２により感光性材料が膜状に塗布され、感光性材料層３ａが形成される（ステップＳ１２）。
【００５１】
プラスチック基材２上に形成された感光性材料層３ａは、乾燥処理部１３により乾燥される（ステップＳ１３）。この場合、感光性材料層３ａは、約５０℃〜１２０℃の温度で、約１〜５分間、プリベークされ、感光性材料層３ａに含まれる溶剤が蒸発し、感光性材料層３ａのプラスチック基材２への密着性を向上させることができる。
【００５２】
感光性材料層３ａがプリベークされたプラスチック基材２の含水率が、含水率測定装置１４により測定される（ステップＳ１４）。この場合、まず、含水率測定装置１４のセンサー部１４ａから、プラスチック基材２に赤外線が照射され、プラスチック基材２に吸収された赤外線の吸収率がセンサー部１４ａにより検出される。その後、水分計１４ｂにより、予め求めておいた吸収率と含水率との関係からプラスチック基材２の赤外線が照射された部分の含水率が求められる。なお、この含水率測定装置１４は、後述する露光装置１５により露光される領域毎に、プラスチック基材２の含水率を測定することが好ましい。このことにより、帯状のプラスチック基材２上に順次形成される感光性材料層３ａの各パターニングを精度良く形成することができる。しかしながら、このことに限られることはなく、複数の露光領域毎に含水率を測定するように構成しても良い。
【００５３】
次に、露光装置１５により、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａが所定のパターンで露光される（ステップＳ１５）。この場合、所定形状のブラックマトリックス３とアライメントマークを形成するためのフォトマスク１５ａを用いて露光が行われる。
【００５４】
また、この場合、制御装置１６により、測定された含水率に基づいて、露光装置１５の投影レンズ１５ｃを感光性材料層３ａに対して垂直方向に移動させるようにレンズ駆動部１５ｄが制御される。この場合、例えば、プラスチック基材２の含水率が、基準となる周囲環境との平衡状態よりも大きい場合には、パターンを拡大させるように、投影レンズ１５ｃを移動させる。一方、プラスチック基材２の含水率が、周囲環境との平衡状態よりも小さい場合には、パターンを縮小させるように、投影レンズ１５ｃを移動させる。このようにして、プラスチック基材２の含水率に応じて、感光性材料層３ａに露光されるパターンが拡大または縮小される。
【００５５】
露光された感光性材料層３ａは、現像装置１７により現像される（ステップＳ１６）。このことにより、感光性材料層３ａを、所定のパターン、すなわち、複数の略矩形状の開口部３ｃを画定するようにパターニングすることができる。
【００５６】
次に、熱処理部１８により、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａに対して熱処理が施される（ステップＳ１７）。この場合、感光性材料層３ａは、約５０〜１６０℃、約１〜６０分間、熱処理されて硬化（ポストベーク）される。
【００５７】
このようにして、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａがパターニングされる。その後、このプラスチック基材２は、巻取ロール１９に巻き取られて回収される（ステップＳ１８）。
【００５８】
その後、プラスチック基材２上に、複数色の画素を構成するようにパターニングされた複数色の画素用感光性材料層が形成される。すなわち、上述したステップＳ１２〜１７を繰り返すことにより、プラスチック基材２上に、赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料がそれぞれ塗布されて、プラスチック基材２上のブラックマトリックス３の各開口部３ｃ内に、複数の赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６がそれぞれ形成される。この場合、ステップＳ１２においては、各色の顔料を含む赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料がプラスチック基材２上に塗布され、また、ステップＳ１５においては、各画素４、５、６の配列に対応するフォトマスクを用いて露光が行われる。このことにより、複数の赤色画素４を構成するようにパターニングされた赤色画素用感光性材料層、複数の緑色画素５を構成するようにパターニングされた緑色画素用感光性材料層、および複数の青色画素６を構成するようにパターニングされた青色画素用感光性材料層が、それぞれ形成される。このようにして、カラーフィルター１が得られる。
【００５９】
このように本実施の形態によれば、プラスチック基材２の含水率を測定した後、この測定された含水率に基づいて、露光装置１５の投影レンズ１５ｃを移動させて、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａが露光される。この場合、プラスチック基材２の含水率に応じて、露光されるパターンが拡大または縮小される。このことにより、この後、プラスチック基材２の含水率が周囲環境と平衡となった場合に、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａのパターンを、フォトマスク１５ａに形成されていた基準となるパターン形状にほぼ一致させることができる。このため、プラスチック基材２上に、パターニングされた感光性材料層３ａを精度良くかつ迅速に形成することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、精度良くブラックマトリックス３、赤色画素３、緑色画素５、および青色画素６がパターニングされたプラスチック基材２を用いたカラーフィルター１が得られる。このことにより、カラーフィルター１の表示画像の精度を向上させることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、含水率測定装置１４が、プラスチック基材２の未塗布領域２ａに赤外線を照射して、プラスチック基材２に吸収された赤外線の吸収率を検出し、予め求めておいた吸収率と含水率との関係から含水率を求めるように構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、プラスチック基材２の含水率が測定可能であれば、他の方式（例えば、マイクロ波オンライン水分計（マルカム製）、電気抵抗式水分計（（株）山崎精機研究所製）の測定装置を用いることもできる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、プラスチック基材２上にブラックマトリックス３、各色の画素４、５、６がパターニングされて、カラーフィルター１が得られる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、プラスチック基材２上にブラックマトリックス３を形成することなく、赤色画素用感光性材料、緑色画素用感光性材料、および青色画素用感光性材料を塗布して、複数の赤色画素を構成するようにパターニングされた赤色画素用感光性材料層、複数の緑色画素を構成するようにパターニングされた緑色画素用感光性材料層、および複数の青色画素を構成するようにパターニングされた青色画素用感光性材料層を形成して、カラーフィルター１を得るようにしても良い。この場合においても、赤色画素、緑色画素、および青色画素を精度良く形成することができ、カラーフィルター１の表示画像の精度を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施の形態においては、カラーフィルター１の各色の画素として、赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６を形成する例について説明した。しかしながらこのことに限られることはなく、カラーフィルター１の各色の画素として、イエロー（Ｙ）画素、マゼンタ（Ｍ）画素、シアン（Ｃ）画素を形成しても良い。すなわち、プラスチック基材２上に、イエロー画素用感光性材料、マゼンタ画素用感光性材料、およびシアン画素用感光性材料を塗布して、複数のイエロー画素を構成するようにパターニングされたイエロー画素用感光性材料層、複数のマゼンタ画素を構成するようにパターニングされたマゼンタ画素用感光性材料層、および複数のシアン画素を構成するようにパターニングされたシアン画素用感光性材料層を形成して、カラーフィルター１を得るようにしても良い。
【００６４】
第２の実施の形態
次に、図６および図７により、本発明の第２の実施の形態におけるパターン形成方法、カラーフィルターの製造方法、およびパターン形成装置について説明する。
【００６５】
図６および図７に示す第２の実施の形態においては、枚葉のプラスチック基材上に感光性材料層がパターニングされる点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６および図７において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
図１乃至図５に示す第１の実施の形態においては、帯状に連続するプラスチック基材２が供給ロール１１から繰り出されて各ステップのプロセスを行って巻取ロール１９に巻き取られる例について説明した。図６および図７に示す第２の実施の形態においては、枚葉のプラスチック基材２が、第１の実施の形態における各ステップのプロセスを行う例について説明する。
【００６７】
すなわち、図６に示すパターン形成装置３０は、枚葉のプラスチック基材２が積層された基材供給部３１を有している。この基材供給部３１からプラスチック基材２が搬出されて、各ステップのプロセスを行い、基材回収部３２に積層されて回収されるようになっている。
【００６８】
感光性材料塗布部１２は、ダイコータまたは印刷法（オフセット印刷等）によりプラスチック基材２上に感光性材料を塗布して、感光性材料層３ａを形成するようになっている。ここで、ダイコータにより、プラスチック基材２上に感光性材料を塗布して感光性材料層３ａを形成する場合、図７（ａ）に示すように、感光性材料層３ａの側方に感光性材料が塗布されない未塗布領域２ａが設けられる。この未塗布領域２ａは、含水率測定装置１４のセンサー部１４ａにより赤外線が照射される領域となっており、５〜３００ｍｍの幅、とりわけ１０〜１００ｍｍの幅を有していることが好ましい。このことにより、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａの領域を確保すると共に、赤外線がプラスチック基材２から外れて照射されること、および感光性材料層３ａに照射されて含水率の測定精度が低下することを防止することができる。なお、この未塗布領域２ａは、図示しないが、感光性材料層３ａの両側方に設けられていても良い。
【００６９】
また、オフセット印刷等により、プラスチック基材２上に感光性材料を塗布して感光性材料層３ａを形成する場合、図７（ａ）に示すように、感光性材料層３ａの側方に感光性材料が塗布されない未塗布領域２ａが設けられる。なお、このことに限られることはなく、感光性材料層３ａの任意の部分に、図７（ｂ）に示すように矩形状に形成しても良い。この場合、矩形の各辺は、５〜３００ｍｍ、とりわけ１０〜１００ｍｍとすることが好ましい。また、未塗布部分２ａは、図７（ｃ）に示すような楕円形状、または円形状に形成しても良く、この場合、楕円または円は、５〜３００ｍｍ、とりわけ１０〜１００ｍｍの長径または直径を有していることが好ましい。さらに、このような未塗布部分２ａは、上述した形状に限られることはなく、任意の形状とすることができる。
【００７０】
各ステップにおけるプロセスは、第１の実施の形態と略同一である。なお、本実施の形態においては、各プラスチック基材２は、ガラスなどにより形成された支持基板（図示せず）上に取り付けることが好ましい。このことにより、パターン形成装置３０内において枚葉のプラスチック基材２を搬送することができる。
【００７１】
このように本実施の形態によれば、プラスチック基材２の含水率を測定した後、この測定された含水率に基づいて、露光装置１５の投影レンズ１５ｃを移動させて、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａが露光される。この場合、プラスチック基材２の含水率に応じて、露光されるパターンが拡大または縮小される。このことにより、この後、プラスチック基材２の含水率が周囲環境と平衡となった場合に、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａのパターンを、フォトマスク１５ａに形成されていた基準となるパターン形状にほぼ一致させることができる。このため、プラスチック基材２上に、パターニングされた感光性材料層３ａを精度良くかつ迅速に形成することができる。
【００７２】
また、本実施の形態によれば、精度良くブラックマトリックス３、赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６がパターニングされたプラスチック基材２を用いたカラーフィルター１が得られる。このことにより、カラーフィルター１の表示画像の精度を向上させることができる。
【００７３】
第３の実施の形態
次に、図８および図９により、本発明の第３の実施の形態におけるパターン形成方法について説明する。
【００７４】
図８および図９に示す第３の実施の形態におけるパターン形成方法においては、プラスチック基材上に、配線材料層をパターニングする点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図８および図９において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７５】
図８に示すように、本実施の形態におけるパターン形成装置４０においては、プラスチック基材２が巻き付けられた供給ロール１１とプラスチック基材２上に感光性材料を塗布する感光性材料塗布部１２との間に、プラスチック基材２上に導電性材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ））からなる膜状の配線材料層４５を形成する配線材料層形成部４１が設けられている。この配線材料層形成部４１は、スパッタ法若しくはＥＢ蒸着法により、プラスチック基材２上に導電性材料からなる配線材料層４５を形成するようになっている。
【００７６】
本実施の形態における感光性材料塗布部１２は、ダイコータまたは印刷法（オフセット印刷等）によりプラスチック基材２上に、配線材料層４５を介して、エッチングのレジスト用として使用可能な感光性材料を塗布して、感光性材料層４６を形成するようになっている。この場合においても、第１および第２の実施の形態と同様にして、プラスチック基材２上に、感光性材料が塗布されない未塗布領域２ａが形成される。
【００７７】
また、熱処理部１８の下流側に、パターニングされた感光性材料層４６をレジストとして配線材料層４５をエッチングするエッチング加工部４２が設けられている。また、このエッチング加工部４２の下流側に、感光性材料層４６を除去するレジスト除去部４３が設けられている。
【００７８】
図８および図９に示すパターン形成方法においては、まず、帯状の連続したプラスチック基材２が巻き付けられた供給ロール１１を準備する（ステップＳ４１）。
【００７９】
供給ロール１１から繰り出されたプラスチック基材２上に、配線材料層形成部４１により、導電性材料からなる配線材料層４５が形成される（ステップＳ４２）。
【００８０】
次に、プラスチック基材２上に、配線材料層４５を介して、感光性材料塗布部１２により感光性材料が膜状に塗布される（ステップＳ４３）。このことにより、配線材料層４５上に感光性材料層４６が形成される。
【００８１】
配線材料層４５上に塗布された感光性材料層４６は、乾燥処理部１３により乾燥される（ステップＳ４４）。この場合、感光性材料層４６は、約５０℃〜１２０℃の温度で、約１〜５分間、プリベークされ、感光性材料層４６に含まれる溶剤が蒸発し、感光性材料層４６を、配線材料層４５を介してプラスチック基材２へ密着させることができる。
【００８２】
感光性材料層４６がプリベークされたプラスチック基材２の含水率が、含水率測定装置１４により測定される（ステップＳ４５）。
【００８３】
次に、露光装置１５により、感光性材料層４６は、所定のパターンで露光される（ステップＳ４６）。この場合、所定形状の配線パターンを形成するためのフォトマスク１５ａを用いて露光が行われる。
【００８４】
また、この場合、制御装置１６により、測定された含水率に基づいて、露光装置１５の投影レンズ１５ｃを感光性材料層４６に対して垂直方向に移動させるようにレンズ駆動部１５ｄが制御される。このようにして、プラスチック基材２の含水率に応じて、感光性材料層４６に露光されるパターンが拡大または縮小される。
【００８５】
露光された感光性材料層４６は、現像装置１７により現像される（ステップＳ４７）。このことにより、配線材料層４５上において、感光性材料層４６を、上述した配線パターンの形状にパターニングすることができる。
【００８６】
次に、熱処理部１８により、感光性材料層４６に対して熱処理が施される（ステップＳ４８）。この場合、感光性材料層４６は、約５０〜１６０℃、約１〜６０分間、熱処理されて、感光性硬化（ポストベーク）される。
【００８７】
その後、エッチング加工部４２により、感光性材料層４６をレジストとして配線材料層４５がエッチングされる（ステップＳ４９）。このことにより、配線材料層４５を、感光性材料層４６のパターンに対応してパターニングすることができる。
【００８８】
次に、レジスト除去部４３により配線材料層４５から感光性材料層４６が除去される（ステップＳ５０）。その後、プラスチック基材２は、パターニングされた配線材料層４５とともに巻取ロール１９に巻き取られて回収される（ステップＳ５１）。
【００８９】
このように本実施の形態によれば、プラスチック基材２の含水率を測定した後、この測定された含水率に基づいて、露光装置１５の投影レンズ１５ｃを移動させて、プラスチック基材２上の配線材料層４５に塗布された感光性材料層４６が露光される。この場合、プラスチック基材２の含水率に応じて、露光されるパターンが拡大または縮小される。このことにより、この後、プラスチック基材２の含水率が周囲環境と平衡となった場合に、プ配線材料層４５上の感光性材料層４６のパターンを、フォトマスク１５ａに形成されていた基準となるパターン形状にほぼ一致させることができる。このため、配線材料層４５上に、パターニングされた感光性材料層４６を精度良くかつ迅速に形成することができる。この結果、この感光性材料層４６をレジストとして配線材料層４５をエッチングすることにより、プラスチック基材２上に精度良くかつ迅速に配線材料層４５をパターニングすることができる。
【００９０】
以上、本発明による実施の形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に、適宜組み合わせることも可能である。また、これらの本実施の形態においては、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形も可能である。以下、代表的な変形例について説明する。
【００９１】
上述した実施の形態においては、所定のパターンに形成されたフォトマスクを用いて、感光性材料層３ａを露光する例について説明した。しかしながらこのことに限られることはなく、プラスチック基材２が枚葉状である場合には、フォトマスクを用いることなく、露光光を照射しながら感光性材料層３ａを水平面内で移動させて、感光性材料層３ａを所定のパターンで露光するようにしても良い。この場合の露光装置は、図示しないが、以下のように構成されている。
【００９２】
すなわち、露光装置は、露光光（レーザ光、ＬＥＤなど）を発する光源と、プラスチック基材２を載置するとともに、水平面内を移動自在なステージと、光源とステージとの間に設けられ、光源からの露光光を感光性材料層３ａに垂直に照射する投影レンズと、ステージを水平面内で移動させるステージ駆動部とを有している。このようにして、露光装置は、露光光を照射しながら、所定のパターンに基づいてステージを水平面内で移動させて、感光性材料層３ａを所定のパターンで露光するように構成されている。
【００９３】
また、露光装置のステージ駆動部に、制御装置が接続されている。この制御装置には、基準となる所定のパターンを作成するための描画データが保存されており、一般的には、この描画データを用いて、ステージを移動させるように露光装置のステージ駆動部を制御している。そこで、本変形例における制御装置は、含水率測定部により測定された含水率に基づいて、所定のパターンに対応するステージの移動量を変化させるように露光装置のステージ駆動部を制御する。この場合、露光されるパターンの拡大率または縮小率が、測定された含水率に対して線形関係となるように、ステージ駆動部が制御される。
【００９４】
このような露光装置により感光性材料層３ａを露光する場合、例えば、プラスチック基材２の含水率が、基準となる周囲環境との平衡状態よりも大きい場合には、パターンを拡大させるように、ステージの移動量を増やす。一方、プラスチック基材２の含水率が、周囲環境との平衡状態よりも小さい場合には、パターンを縮小させるように、ステージの移動量を減らす。このようにして、プラスチック基材２の含水率に応じて、感光性材料層３ａに露光されるパターンが拡大または縮小される。このことにより、この後、プラスチック基材２の含水率が周囲環境と平衡となった場合に、プラスチック基材２上の感光性材料層３ａのパターンを、基準となるパターン形状にほぼ一致させることができる。このため、プラスチック基材２上に、パターニングされた感光性材料層３ａを精度良くかつ迅速に形成することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１      カラーフィルター
２      プラスチック基材
２ａ    未塗布領域
３      ブラックマトリックス
３ａ    感光性材料層
３ｂ    バンク（隔壁）
３ｃ    開口部
４      赤色画素
５      緑色画素
６      青色画素
７      保護層
８      透明電極膜
１０    パターン形成装置
１１    供給ロール
１２    感光性材料塗布部
１３    乾燥処理部
１４    含水率測定装置
１４ａ  センサー部
１４ｂ  水分計
１５    露光装置
１５ａ  フォトマスク
１５ｂ  ステージ
１５ｃ  投影レンズ
１５ｄ  レンズ駆動部
１６    制御装置
１７    現像装置
１８    熱処理部
１９    巻取ロール
２０    案内ロール
３０    パターン形成装置
３１    基材供給部
３２    基材回収部
４０    パターン形成装置
４１    配線材料層形成部
４２    エッチング加工部
４３    レジスト除去部
４５    配線材料層
４６    感光性材料層
【図１】
0005494124.tif 000002
【図２】
0005494124.tif 000003
【図３】
0005494124.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005494124.tif 000008
【図８】
0005494124.tif 000009
【図９】
0005494124.tif 000010
【図１０】
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