(57)【要約】【課題】プラスチック基材上に、樹脂層を精度良くパターニングすることができるパターン形成方法を提供する。【解決手段】本発明によるパターン形成方法は、まず、プラスチック基材２を準備し、このプラスチック基材２に対して熱処理が施されて、プラスチック基材２の寸法変化を収束させる。次に、熱処理が施されたプラスチック基材２上に、樹脂層３ａが所定のパターンで設けられる。その後、この樹脂層３ａが設けられたプラスチック基材２に対して熱処理が施され、樹脂層３ａを硬化させる。【選択図】図２
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【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樹脂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、
このプラスチック基材に対して熱処理を施し、プラスチック基材の寸法変化を収束させる予備熱処理工程と、
熱処理が施されたプラスチック基材上に、樹脂層を所定のパターンで設ける工程と、
この樹脂層が設けられたプラスチック基材に対して熱処理を施し、樹脂層を硬化させる熱処理工程と、を備えたことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
予備熱処理工程における熱処理の温度は、樹脂層を硬化させる熱処理工程における熱処理の温度以上であ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】
樹脂層を所定のパターンで設ける工程は、
プラスチック基材上に、感光性を有する樹脂材料を塗布して乾燥し、樹脂層を形成する工程と、
この樹脂層を所定のパターンで露光する工程と、
露光された樹脂層を現像し、パターニングする工程と、を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
予備熱処理工程と樹脂層を形成する工程との間、若しくは樹脂層を形成する工程と樹脂層を所定のパターンで露光する工程との間に、プラスチック基材を常温常湿の雰囲気に曝し、プラスチック基材の温度と吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡にさせることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
樹脂層を所定のパターンで設ける工程において、インクジェット法により、プラスチック基材上に、インクを所定のパターンで塗布して、樹脂層を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
樹脂層を所定のパターンで設ける工程において、転写法により、プラスチック基材上に、所定のパターンを有する樹脂層が転写されることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
予備熱処理工程と、樹脂層を所定のパターンで設ける工程との間に、プラスチック基材を常温常湿の雰囲気に曝し、プラスチック基材の温度と吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡にさせることを特徴とする請求項５または６に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
樹脂層を所定のパターンで設ける工程において、プラスチック基材上に導電性材料からなる配線層が設けられ、この配線層上に樹脂層が所定のパターンで設けられ、
樹脂層を硬化させる熱処理工程の後、この樹脂層をレジストとして配線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７のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項９】
請求項１乃至７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樹脂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。
【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樹脂層を形成するパターン形成方法およびこの方法を含むカラーフィルターの製造方法に係り、とりわけ、パターニングされた樹脂層を精度良く形成することができ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および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７７５５１号公報
【特許文献２】特開２００３−６６４２３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において、熱処理時の温度変化による寸法変化率は、一般に使用されているガラス基材に比べて１桁大きくなるという問題がある。このことは、プラスチック基材内の未硬化成分が硬化することにより熱収縮すること、または残留応力が除去されること等が理由として考えられる。また、プラスチック基材は、空気中の水分を吸湿することによってもその寸法が変化する。このため、プラスチック基材上にブラックマトリックスなどを形成するための樹脂層をパターニングした後、この樹脂層を硬化させるために熱処理を施した場合、このパターンの寸法がずれることがある。このことにより、プラスチック基材上にパターニングされた樹脂層を精度良く形成することが困難であった。
【０００５】
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樹脂層を精度良く形成することができ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提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、プラスチック基材上に、パターニングされた樹脂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、このプラスチック基材に対して熱処理を施し、プラスチック基材の寸法変化を収束させる予備熱処理工程と、熱処理が施されたプラスチック基材上に、樹脂層を所定のパターンで設ける工程と、この樹脂層が設けられたプラスチック基材に対して熱処理を施し、樹脂層を硬化させる熱処理工程と、を備えたことを特徴とするパターン形成方法である。
【０００７】
本発明は、予備熱処理工程における熱処理の温度は、樹脂層を硬化させる熱処理工程における熱処理の温度以上であることを特徴とするパターン形成方法である。
【０００８】
本発明は、樹脂層を所定のパターンで設ける工程は、プラスチック基材上に、感光性を有する樹脂材料を塗布して乾燥し、樹脂層を形成する工程と、この樹脂層を所定のパターンで露光する工程と、露光された樹脂層を現像し、パターニングする工程と、を有していることを特徴とするパターン形成方法である。
【０００９】
本発明は、予備熱処理工程と樹脂層を形成する工程との間、若しくは樹脂層を形成する工程と樹脂層を所定のパターンで露光する工程との間に、プラスチック基材を常温常湿の雰囲気に曝し、プラスチック基材の温度と吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡にさせることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１０】
本発明は、樹脂層を所定のパターンで設ける工程において、インクジェット法により、プラスチック基材上に、インクを所定のパターンで塗布して、樹脂層を形成することを特徴とするパターン形成方法である。
【００１１】
本発明は、樹脂層を所定のパターンで設ける工程において、転写法により、プラスチック基材上に、所定のパターンを有する樹脂層が転写されることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１２】
本発明は、予備熱処理工程と、樹脂層を所定のパターンで設ける工程との間に、プラスチック基材を常温常湿の雰囲気に曝し、プラスチック基材の温度と吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡に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、樹脂層を所定のパターンで設ける工程において、プラスチック基材上に導電性材料からなる配線層が設けられ、この配線層上に樹脂層が所定のパターンで設けられ、樹脂層を硬化させる熱処理工程の後、この樹脂層をレジストとして配線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。
【００１４】
本発明は、上述した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樹脂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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、予備熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材の寸法変化が収束しているため、樹脂層を硬化させる熱処理工程の熱処理によるプラスチック基材の寸法変化量を抑制することができる。このことにより、樹脂層を熱処理して硬化させる際に、プラスチック基材が寸法変化することを抑制することができ、プラスチック基材上に、パターニングされた樹脂層を精度良く形成することができる。
【００１６】
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樹脂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】
【００１７】
【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４】図４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５】図５は、本発明の第２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３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は、本発明の第４の実施の形態におけるパターン形成装置を示す図。
【図８】図８は、本発明の第４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９】図９は、本発明の実施例における寸法変化の挙動を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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３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。
【００１９】
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樹脂層３を形成するためのものである。
【００２０】
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（樹脂材料）によりパターニングされた感光性材料層（樹脂層）３ａからなっている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、枚葉でのハンドリングが容易となり、かつ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１８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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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に対して熱処理を施す予備熱処理部１２とを有している。この予備熱処理部１２における熱処理の温度は、感光性材料層（樹脂層）３ａを硬化させる後述の熱処理部１７における熱処理の温度と略同一の温度となっている。すなわち、ここでは、プラスチック基材２は、約１６０℃で、約１時間、乾燥され、その寸法変化を収束させるようになっている。
【００２９】
この予備熱処理部１２の下流側に、プラスチック基材２上に感光性材料を膜状に塗布するレジスト塗布部１３が設けられている。このレジスト塗布部１３は、グラビアコータ、ダイコータ等の塗工方式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。
【００３０】
このレジスト塗布部１３の下流側に、感光性材料層３ａの乾燥を行うプリベーク処理部１４が設けられている。このプリベーク処理部１４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。
【００３１】
プリベーク処理部１４の下流側に、感光性材料層３ａを所定のパターンで露光する露光処理部１５が設けられている。ここでは、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（図示せず）を形成するためのフォトマスク１５ａを用いて露光を行うようになっている。
【００３２】
露光処理部１５の下流側に、露光された感光性材料層３ａを現像し、パターニングする現像処理部１６が設けられている。この現像処理部１６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。
【００３３】
現像処理部１６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して感光性材料層３ａを硬化させる熱処理部１７が設けられている。この感光性材料層３ａを硬化させる熱処理部１７においては、プラスチック基材２が、そのガラス転移点付近の所定温度で、所定時間、熱処理されることが好ましい。例えば、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、ポリエチレンナフタレートのガラス転移点である１５５℃付近の約１６０℃の温度で、感光性材料層３ａを熱硬化させるために約６０分間、熱処理される。このようにして、感光性材料層３ａを硬化させる（ポストベーク）。
【００３４】
感光性材料層３ａを硬化させる熱処理部１７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１８が設けられている。また、供給ロール１１と巻取ロール１８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１９が適所に設けられている。
【００３５】
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３を用いて説明する。
【００３６】
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。
【００３７】
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、予備熱処理部１２により熱処理が施される（ステップＳ１２）。この場合、プラスチック基材２は、約１６０℃の温度で、約１時間、熱処理される。このことにより、プラスチック基材２の残存内部応力を除去して、未硬化成分を硬化させることにより、寸法変化を収束させることができる。
【００３８】
熱処理が施されたプラスチック基材２上に、レジスト塗布部１３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Ｓ１３）。
【００３９】
この感光性材料層３ａは、プリベーク処理部１４により乾燥（プリベーク）される（ステップＳ１４）。この場合、約５０℃〜１２０℃の温度で、約１〜５分間、乾燥される。このことにより、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。
【００４０】
プリベークされたプラスチック基材２は、常温常湿（約２３℃、約５０％）の雰囲気に曝されて、プラスチック基材２の温度と吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡にさせる（ステップＳ１５）。このことにより、プリベーク時の脱水によるプラスチック基材２の寸法変化を無くすことができる。なお、この場合には、感光性材料の現像性が低下しない程度の範囲で、プリベークの温度と時間を選択することが好ましい。
【００４１】
次に、露光処理部１５において、感光性材料層３ａは、所定のパターンで露光される（ステップＳ１６）。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。
【００４２】
露光された感光性材料層３ａは、現像処理部１６において現像される（ステップＳ１７）。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。
【００４３】
次に、感光性材料層３ａを硬化させるための熱処理部１７により、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に対して熱処理が施される（ステップＳ１８）。この場合、プラスチック基材２は、感光性材料層３ａとともに、約１６０℃、約６０分間、熱処理される。このことにより、感光性材料層３ａを硬化（ポストベーク）することができる。なお、この場合、プラスチック基材２は、予備熱処理部１２による熱処理によって寸法変化が収束しているため、感光性材料層３ａを硬化させるための熱処理部１７の熱処理による寸法変化量を抑制することができる。
【００４４】
このようにして、プラスチック基材２上に感光性材料層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１８に巻き取られて回収される（ステップＳ１９）。
【００４５】
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Ｓ１３〜１８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１３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Ｓ１６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。
【００４６】
このように本実施の形態によれば、予備熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２の寸法変化が収束しているため、感光性材料層３ａを硬化させる熱処理工程の熱処理によるプラスチック基材２の寸法変化量を抑制することができる。このことにより、感光性材料層３ａを熱処理して硬化する際に、プラスチック基材２が寸法変化することを抑制することができ、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を精度良く形成することができる。
【００４７】
また、本実施の形態によれば、プリベークされたプラスチック基材２は、常温常湿の雰囲気に曝されて、その温度および吸水率が常温常湿の雰囲気と平衡になる。このことにより、プラスチック基材２の温度を常温まで下げるとともに、吸水率を常湿の雰囲気と平衡にさせて感光性材料層３ａを露光することができる。このため、プラスチック基材２の使用時（例えば、カラーフィルター１の使用時）の温度および吸水率とほぼ等しい温度および吸水率で露光することができ、露光時のパターニングの精度を使用時においても維持することができ、パターニングの精度をより一層向上させることができる。
【００４８】
さらに、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。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、感光性材料層３ａをプリベークする工程と、感光性材料層３ａを露光する工程との間に、プラスチック基材２を常温常湿の雰囲気に曝す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、感光性材料層３ａをプリベークした後、プラスチック基材２の温度および吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡にさせることなく、感光性材料層３ａを露光するようにしても良い。この場合においても、プラスチック基材２は熱処理されているため、感光性材料層３ａを硬化させる熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２が寸法変化することを抑制して、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を精度良く形成することができる。
【００５０】
更に、この場合、プラスチック基材２を予備熱処理部１２により熱処理する工程と、感光性材料を塗布する工程との間に、プラスチック基材２を常温常湿の雰囲気に曝すようにしても良い。このことにより、予備熱処理部１２により熱処理された高温のプラスチック基材２の温度を常温まで下げるとともに、吸水率を常湿の雰囲気と平衡にさせ、次の工程のレジスト塗布部１３に送ることができる。
【００５１】
また、本実施の形態においては、予備熱処理部１２における熱処理の温度が、感光性材料層３ａを硬化させる熱処理部１７における熱処理の温度と略同一の温度となっ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、予備熱処理部１２における熱処理の温度を、感光性材料層３ａを硬化させる熱処理部１７における熱処理の温度よりも高い温度にしても良い。この場合、予備熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２の寸法変化をより一層収束させることができ、このことにより、感光性材料層３ａを硬化させる熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２の寸法変化量をより一層抑制することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
第２の実施の形態
次に、図４および図５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およびカラーフィルターの製造方法について説明する。
【００５５】
図４および図５に示す第２の実施の形態においては、インクジェット法により、プラスチック基材上にインクが所定のパターンに塗布される点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４および図５において、図１乃至図３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。
【００５６】
図４を用いて、インクジェット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２０について説明する。
【００５７】
図４に示すように、パターン形成装置２０は、帯状の連続したプラスチック基材２が巻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に対して熱処理を施す予備熱処理部１２とを有している。
【００５８】
予備熱処理部１２の進行方向下流側に、インクジェット法により、プラスチック基材２上にインク（樹脂材料）を塗布するインクジェット印刷部２１が設けられている。このインクジェット印刷部２１は、所定のパターンでプラスチック基材２上にインクを塗布して、パターニングされたインク層（樹脂層）３ｄを形成するようになっている。ここで、インクに用いる材料としては、顔料または染料を含み、インクジェット法に適したインクを用いることが好ましい。
【００５９】
インクジェット印刷部２１の下流側に、インク層３ｄがパターニングされたプラスチック基材２に対してインク層３ｄを硬化させるための熱処理を施す熱処理部１７が設けられている。
【００６０】
インク層３ｄを硬化させる熱処理部１７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１８が設けられている。また、供給ロール１１と巻取ロール１８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１９が適所に設けられている。
【００６１】
図４および図５に示す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おいては、まず、プラスチック基材２を準備する（ステップＳ２１）。この場合、図４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。
【００６２】
次に、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、予備熱処理部１２により熱処理が施される（ステップＳ２２）。
【００６３】
熱処理が施されたプラスチック基材２は、常温常湿の雰囲気に曝され、プラスチック基材２の温度および吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡にさせる（ステップＳ２３）。
【００６４】
次に、インクジェット印刷部２１により、プラスチック基材２上にインクが塗布される（ステップＳ２４）。この場合、インクは、所定のパターン、すなわち、複数の略矩形状の開口部３ｃを画定するように塗布されて、パターニングされたインク層３ｄを形成することができる。
【００６５】
次に、インク層３ｄを硬化させる熱処理部１７により、インク層３ｄがパターニングされたプラスチック基材２に対して熱処理が施される（ステップＳ２５）。この場合、プラスチック基材２は、インク層３ｄとともに、約１６０℃、約６０分間、熱処理される。このことにより、インク層３ｄを硬化することができる。なお、この場合、プラスチック基材２は、予備熱処理部１２により寸法変化が収束しているため、インク層３ｄを硬化させる熱処理部１７の熱処理によって寸法変化を抑制することができる。
【００６６】
このようにして、プラスチック基材２上にインク層３ｄ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１８に巻き取られて回収される（ステップＳ２６）。
【００６７】
その後、プラスチック基材２上のインク層３ｄ（ブラックマトリックス３）の各開口部３ｃ内に、赤色画素用インク、緑色画素用インク、および青色画素用インクがそれぞれ充填されて、複数の赤色画素４、緑色画素５、および青色画素６が形成される。具体的には、上述したステップＳ２３〜２５を繰り返すことにより、各画素４、５、６が形成される。この場合、ステップＳ２４においては、各色の顔料または染料を含むインクが、それぞれのパターンで各開口部３ｃ内に塗布される。このようにして、カラーフィルター１が得られる。
【００６８】
このように本実施の形態によれば、予備熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２の寸法変化が収束しているため、インク層３ｄを硬化させる熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２の寸法変化量を抑制することができる。このことにより、インク層３ｄを熱処理して硬化する際に、プラスチック基材２が寸法変化することを抑制することができ、プラスチック基材２上に、パターニングされたインク層３ｄを精度良く形成することができる。
【００６９】
また、本実施の形態によれば、予備熱処理部１２により熱処理されたプラスチック基材２は、常温常湿の雰囲気に曝されて、その温度および吸水率が常温常湿の雰囲気と平衡になる。このことにより、プラスチック基材２の温度を常温まで下げるとともに、吸水率を常湿の雰囲気と平衡にさせてインクを塗布することができる。このため、プラスチック基材２の使用時（例えば、カラーフィルター１の使用時）の温度および吸水率にほぼ等しい温度および吸水率でインクをパターン状に塗布することができ、塗布時のパターニングの精度を使用時においても維持することができ、パターニングの精度をより一層向上させることができる。
【００７０】
さらに、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。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、予備熱処理部１２により熱処理を施す工程と、インクを塗布する工程との間に、プラスチック基材２を常温常湿の雰囲気に曝す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、予備熱処理部１２の熱処理を施した後、プラスチック基材２の温度および吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡にさせることなく、インクを塗布するようにしても良い。この場合においても、プラスチック基材２は熱処理されているため、インク層３ｄを硬化させる熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２が寸法変化することを抑制して、プラスチック基材２上にパターニングされたインク層３ｄを精度良く形成することができる。
【００７２】
また、本実施の形態においては、インクジェット法により、プラスチック基材２上にインクを塗布して、ブラックマトリックス３、および各色画素４、５、６を形成した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、ブラックマトリックス３をインクジェット法により形成すると共に、各色画素４、５、６を第１の実施の形態のようにフォトリソグラフィー法により形成してもよく、あるいは、ブラックマトリックス３をフォトリソグラフィー法により形成すると共に、各色画素４、５、６をインクジェット法により形成しても良い。
【００７３】
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上のブラックマトリックス３の各開口部３ｃ内に、イエロー（Ｙ）画素用インク、マゼンタ（Ｍ）画素用インク、およびシアン（Ｃ）画素用インクを塗布して、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インク層、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インク層、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インク層を形成して、カラーフィルター１を得るようにしても良い。
【００７４】
第３の実施の形態
次に、図６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およびカラーフィルターの製造方法について説明する。
【００７５】
図６に示す第３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においては、枚葉のプラスチック基材上に樹脂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３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図１乃至図３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。
【００７６】
図１乃至図３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１８に巻き取られる例について説明した。図６に示す第３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。
【００７７】
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。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。
【００７８】
このように本実施の形態によれば、予備熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２の寸法変化が収束しているため、感光性材料層３ａを硬化させる熱処理工程の熱処理によるプラスチック基材２の寸法変化量を抑制することができる。このことにより、感光性材料層３ａを熱処理して硬化する際に、プラスチック基材２が寸法変化することを抑制することができ、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を精度良く形成することができる。
【００７９】
さらに、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。
【００８０】
第４の実施の形態
次に、図７および図８により、本発明の第４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。
【００８１】
図７および図８に示す第４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３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７および図８において、図１乃至図３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。
【００８２】
図７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は、プラスチック基材２に対して熱処理を施す予備熱処理部１２と、プラスチック基材２上に感光性材料を塗布するレジスト塗布部１３との間に設けられ、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））を膜状に形成する配線層形成部４１とを有している。この配線層形成部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層４５を形成するようになっている。
【００８３】
本実施の形態におけるレジスト塗布部１３は、グラビアコータ、ダイコータ等の塗工方式によりプラスチック基材２上に、配線層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。
【００８４】
また、感光性材料層４６を硬化させる熱処理部１７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。
【００８５】
図７および図８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）。
【００８６】
次に、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、予備熱処理部１２により熱処理が施される（ステップＳ４２）。
【００８７】
熱処理が施されたプラスチック基材２上に、配線層形成部４１により、導電性材料からなる配線層４５が形成される（ステップＳ４３）。
【００８８】
プラスチック基材２上に、配線層４５を介して、レジスト塗布部１３により感光性材料が膜状に塗布される（ステップＳ４４）。このことにより、配線層４５上に感光性材料層４６が形成される。
【００８９】
配線層４５上に塗布された感光性材料層４６は、プラスチック基材２とともにプリベーク処理部１４により加熱されて乾燥（プリベーク）される（ステップＳ４５）。この場合、約５０℃〜１２０℃の温度で、約１〜５分間、乾燥される。このことにより、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。
【００９０】
プリベークされたプラスチック基材２は、常温常湿の雰囲気に曝されて、プラスチック基材２の温度および吸水率を常温常湿の雰囲気に平衡にさせる（ステップＳ４６）。
【００９１】
次に、露光処理部１５において、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Ｓ４７）。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。
【００９２】
露光された感光性材料層４６は、現像処理部１６において現像される（ステップＳ４８）。このことにより、配線層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。
【００９３】
次に、感光性材料層４６を硬化させる熱処理部１７により、感光性材料層４６がパターニングされたプラスチック基材２に対して熱処理が施される（ステップＳ４９）。この場合、プラスチック基材２は、配線層４５および感光性材料層４６とともに、約１６０℃、約６０分間、熱処理される。このことにより、感光性材料層４６を硬化（ポストベーク）することができる。なお、この場合、プラスチック基材２は、予備熱処理部１２により寸法変化が収束されているため、感光性材料層４６を硬化させる熱処理部１７の熱処理による寸法変化量を抑制することができる。
【００９４】
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層４５がエッチングされる（ステップＳ５０）。このことにより、配線層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。
【００９５】
次に、レジスト除去部４３により配線層４５から感光性材料層４６が除去される（ステップＳ５１）。その後、プラスチック基材２は、パターニングされた配線層４５とともに巻取ロール１８に巻き取られて回収される（ステップＳ５２）。
【００９６】
このように本実施の形態によれば、予備熱処理工程の熱処理によりプラスチック基材２の寸法変化が収束しているため、感光性材料層４６を硬化させる熱処理工程の熱処理によるプラスチック基材２の寸法変化量を抑制することができる。このことにより、感光性材料層４６を熱処理して硬化する際に、プラスチック基材２が寸法変化することを抑制することができ、プラスチック基材２上に、配線層４５を介してパターニングされた感光性材料層４６を精度良く形成することができる。このため、この感光性材料層４６をレジストとして配線層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、精度良く配線層４５をパターニングすることができる。
【００９７】
また、本実施の形態によれば、プリベークされたプラスチック基材２は、常温常湿の雰囲気に曝されて、その温度および吸水率が常温常湿の雰囲気に平衡となる。このことにより、プラスチック基材２の温度を常温まで下げるとともに、吸水率を常湿の雰囲気と平衡にさせて感光性材料を露光することができる。このため、エッチング時の温度および吸水率とほぼ等しい温度および吸水率で露光することができ、露光時のパターニングの精度をエッチング時においても維持することができ、配線層４５のパターニングの精度をより一層向上させることができる。
【００９８】
なお、本実施の形態においては、感光性材料層４６をプリベークする工程と、感光性材料層４６を露光する工程との間に、プラスチック基材２を常温常湿の雰囲気に曝す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、感光性材料層４６をプリベークした後、プラスチック基材２の温度および吸水率を常温常湿の雰囲気と平衡にさせることなく、感光性材料層４６を露光するようにしても良い。この場合においても、プラスチック基材２は予備熱処理部１２により熱処理されているため、感光性材料層４６を硬化させる熱処理工程の熱処理によるプラスチック基材２の寸法変化量を抑制して、プラスチック基材２上に配線層４５を介してパターニングされた感光性材料層４６を精度良く形成することができ、プラスチック基材２上に精度良く配線層４５をパターニングすることができる。
【００９９】
更に、この場合、プラスチック基材２を予備熱処理部１２により熱処理する工程と、導電性材料を塗布する工程との間に、プラスチック基材２を常温常湿の雰囲気に曝すようにしても良い。このことにより、予備熱処理部１２により熱処理された高温のプラスチック基材２の温度を常温まで下げるとともに、吸水率を常湿の雰囲気と平衡にさせ、次の工程のレジスト塗布部１３に送ることができる。
【０１００】
また、本実施の形態においては、感光性材料層４６が、上述したようにフォトリソグラフィー法によりパターニングさ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、感光性材料層４６を、インクジェット法によりパターニングさせても良い。この場合においても、パターニングされた感光性材料層４６を精度良く形成することができ、プラスチック基材２上に、精度良く配線層４５をパターニングすることができる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
プラスチック基材２上に樹脂層を所定のパターンで設ける方法として、転写法を採用することもできる。すなわち、予備熱処理工程により熱処理が施されたプラスチック基材２上に、所定のパターンを有する樹脂層（図示せず）が転写され、その後、このプラスチック基材２が、樹脂層を硬化させる熱処理部１７により熱処理されて、転写された樹脂層が硬化するようにしても良い。この場合においても、プラスチック基材２は予備熱処理工程により熱処理されているため、樹脂層を硬化させる熱処理部１７の熱処理によりプラスチック基材２の寸法変化量を抑制して、プラスチック基材２上に、パターニングされた樹脂層を精度良く形成することができる。さらに、予備熱処理工程により熱処理されたプラスチック基材２が、常温常湿の雰囲気に曝されて、その温度を常温まで下げるとともに吸水率を常湿の雰囲気と平衡にさせて、その後に樹脂層を転写させるようにしても良い。このことにより、プラスチック基材２の使用時の温度および吸水率にほぼ等しい温度および吸水率で樹脂層を転写することができ、転写時のパターニングの精度を使用時においても維持することができ、パターニングの精度をより一層向上させることができる。
【実施例】
【０１０３】
本発明のパターン形成方法によるプラスチック基材２の寸法変化量を測定した。
【０１０４】
プラスチック基材２としては、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）を用いた。このＰＥＮフィルムに測定用マークを形成して熱処理を施し、１００ｍｍあたりの寸法変化量を測定した。熱処理は３回行い、それぞれ、１６０℃、１時間、熱処理を行った。寸法変化量の測定は、フィルムの流れ方向（ＭＤ）とフィルムの幅方向（ＴＤ）と２方向について測定し、各測定は、熱処理後プラスチック基材２の温度が常温になった状態で行った。
【０１０５】
寸法変化量の測定結果を図９および表１に示す。なお、ここに示す寸法変化量は、熱処理を施す前の初期値に対する寸法変化量を表している。
【０１０６】
【表１】
2011203494.tif 000003
【０１０７】
図９および表１に示すように、１回目の熱処理（予備熱処理）によるＰＥＮフィルムの寸法変化量は、フィルムの流れ方向にて−５８μｍ/１００ｍｍ、フィルムの幅方向にて−１０μｍ／１００ｍとなった。しかしながら、１回目の熱処理時を基準とした２回目および３回目の熱処理によるＰＥＮフィルムの寸法変化量は、フィルムの流れ方向および幅方向にて、それぞれ−２μｍ／１００ｍｍ（収縮率：０．００２％）以下となった。
【０１０８】
このことにより、熱処理を１度施した後に、この熱処理と略同一の温度による熱処理を施した場合には、フィルムが収縮することを抑制可能であることがわかった。このため、予備熱処理を施すことによりフィルムの寸法変化が収束するため、その後に、略同一の温度による熱処理を行った場合には、フィルムの寸法変化量を抑制可能であることがわかった。すなわち、１回目として予備熱処理を施した後、２回目の熱処理によるフィルムの寸法変化量（収縮率）が０．００２％以下となることが確認できた。
【符号の説明】
【０１０９】
１      カラーフィルター
２      プラスチック基材
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
３ｄ    インク層
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    予備熱処理部
１３    レジスト塗布部
１４    プリベーク処理部
１５    露光処理部
１５ａ  フォトマスク
１６    現像処理部
１７    熱処理部
１８    巻取ロール
１９    案内ロール
２０    パターン形成装置
２１    インクジェット印刷部
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    配線層形成部
４２    エッチング加工部
４３    レジスト除去部
４５    配線層
４６    感光性材料層
【図１】
2011203494.tif 000004
【図２】
2011203494.tif 000005
【図３】
2011203494.tif 000006
【図４】
2011203494.tif 000007
【図５】
2011203494.tif 000008
【図６】
2011203494.tif 000009
【図７】
2011203494.tif 000010
【図８】
2011203494.tif 000011
【図９】
2011203494.tif 000012