(57)【要約】  【課題】  従来のレジスト・スペーサ付セルにおいては、レジスト・スペーサの形成には、目視可能な数十μｍ程度の寸法が必要で、画素間に設けざるを得ないものとなり、表示品位が低下すると共に、面積の拡大、輝度の低下などの問題点を生じている。  【解決手段】  本発明により、セルを構成する一対の板状部材２、３を所定の間隔を保ち対峙させるために、板状部材の内面側にレジスト部材によるスペーサー５が設けられて成るレジスト・スペーサ付セル１において、レジスト部材には化学増幅ネガ型を用いて成膜し、露光を行った後にクリーンオーブンでＰＥＢ（Post Exposure Bake）処理を行うことで、レジスト・スペーサの微細化を可能とし課題を解決するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルを構成する一対の板状部材を所定の間隔を保ち対峙させるために、前記板状部材の内面側にレジスト部材による突起状のスペーサが設けられて成るレジスト・スペーサ付セルの製造方法において、前記レジスト部材には化学増幅ネガ型を用いて成膜し、露光を行った後にオーブンでＰＥＢ処理を行うことで、前記レジスト・スペーサの微細化を可能とし、もって、レジスト・スペーサの設置位置に自由度を与えていることを特徴とするレジスト・スペーサ付セルの製造方法。
【請求項２】
前記レジスト・スペーサは、現像処理が行われた後に、前記レジスト部材のガラス転移温度（Tg）を超える温度でのポストベーク処理が行われていることを特徴とする請求項１記載のレジスト・スペーサ付セルの製造方法。
【請求項３】
セルを構成する一対の板状部材を所定の間隔を保ち対峙させるために、前記板状部材の内面側にレジスト部材による突起状のスペーサが設けられて成るレジストスペーサ付きセルの製造方法において、前記レジスト・スペーサは、現像処理が行われた後に、前記レジスト部材のガラス転移温度を超える温度での熱処理が行われることを特徴とするレジストスペーサ付きセルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）、有機液晶ディスプレイなど、表示画素を外気から遮断した状態とすることが要求されるときに使用されるセルに関するものであり、詳細には、セルを構成する一対の板状部材を所定の間隔を保ち対峙させるために、この板状部材の内面側にレジスト部材により所定高さの突起が設けられているセルの構成に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のセルの構成としては、例えば有機ＥＬ表示装置において、陽極を形成した後に、発光領域となる陽極板上、即ち、セルを構成する一方の板状部材上に感光性樹脂部材を用いてスペーサを適宜の高さとして設けておき、その後に封止基板、即ち、セルを構成する他方の板状部材で封止したものがある。
【０００３】
セルの構成を上記のようにすることで、外部応力などによりセルが撓んでもスペーサーが他方の基板に当接し、セルを構成する２枚の板状部材間の間隔は一定距離として保持されるものとなるので、変形による接触、短絡などを生じることがなくなり、本来の性能が維持されるものとなるというものである。
【特許文献１】特開２００２−１５１２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の構成では、レジスト・スペーサを柱状に形成する場合、密着性および架橋性を確保するために、充分な微細化に至らず、その直径は数十μｍ以上と成るものであった。このため、例えば、セルが有機ＥＬなど表示装置用のものである場合、前記レジスト・スペーサ９０を画素８０内に設けたのでは発光しない点状、或いは、線状などとして認識されるものとなるので、図４に示すように画素８０間など表示が行われない位置に設けざるを得ないものとなっていた。
【０００５】
このことは、前記レジスト・スペーサ９０を設けるために、画素８０間の寸法が大きくなり、表示面積に占める画素８０面積の割合が少なくなって、表示が暗くなるなど表示品質が低下する問題点を生じると共に、前記画素８０に対する前記レジスト・スペーサ９０の位置など形成する際のフォトリソ工程におけるアライメントに厳密な寸法精度が要求されて工程が煩雑化する問題点も生じている。
【０００６】
また、このようなレジスト・スペーサは、形成する基板面に対し逆テーパー形状（基板面に近づくに従い幅が狭くなる形状）となってしまうため、レジスト・スペーサを形成後に蒸着工程などにより画素が形成される場合には、レジストスペーサの影によって、均一な画素形成が妨げられるという問題点が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、セルを構成する一対の板状部材を所定の間隔を保ち対峙させるために、前記板状部材の内面側にレジスト部材による突起状のスペーサが設けられて成るレジスト・スペーサ付セルの製造において、前記レジスト部材には化学増幅ネガ型を用いて成膜し、露光を行った後にクリーンオーブンでＰＥＢ（Post Exposure Bake）処理を行うことで、前記レジスト・スペーサの微細化を可能とし、もって、レジスト・スペーサの設置位置に自由度を与えていることを特徴とするレジスト・スペーサ付セルを提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
ここで、ＰＥＢ処理とは、露光後の硬化反応を促進するための熱処理である。化学増幅型のレジストを用いる場合は、このＰＥＢ処理が必須であり、この熱処理によりＵＶ硬化で発生したプロトンを活性化させ、膜中での架橋反応が促進する。これにより通常のレジストでは吸収により感光できなくなる厚膜においても、化学増幅型のレジストであれば、ＵＶ＋熱のエネルギーによりレジスト底部までの硬化（架橋）が可能である。
【０００９】
また、本発明は、レジスト・スペーサ付きセルの製造において、ガラス転移温度を超える温度での熱処理を施すことで、前記レジスト・スペーサの形状を逆テーパー形状から順テーパー形状へ変化させ、前記レジスト・スペーサ形成後に蒸着工程などにより画素形成される場合にも不具合のないレジスト・スペーサ付きセルを提供可能として課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、レジスト・スペーサが微細化されたことで、例えば、画素内にレジスト・スペーサ設けられたときにも、観視者に黒点の存在などの違和感を生じさせないものとする。よって、レジスト・スペーサが設けられる位置は画素内、画素外何れでも良く、アライメントの必要性がないものとして工程を簡素化する。また、上記自由度が与えられたことで、画素間に必要以上の空隙を設けることを不要とし、表示面積に占める画素面積の割合を大きくして、表示品質を向上させる。
【００１１】
また、レジストスペーサの断面形状が形成する基板面に対し手順テーパー形状（基板に近づくに従い幅が広くなる形状）を有することで、例えば有機ＥＬ表示素子のように、レジストスペーサ形成後に蒸着が行われる場合にも、レジストスペーサの影による成膜されない部分の発生や、均一の膜厚に成膜されないなどの不具合をなくし、動作安定性、表示品質を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係るレジスト・スペーサ付セルであり、このレジスト・スペーサ付セル１は、一方の板状部材である表基板２と、他方の板状部材である裏基板３と、前記表基板２と裏基板３とを外縁で接続し内部を密閉するシール４と、前記表基板２と裏基板３とに外部応力が加わったときにも両者の間隔を保つためのレジスト・スペーサ５とから構成されている。
【００１３】
上記のように形成されたレジスト・スペーサ付セル１の内部には、表基板２の側には表電極６、裏基板３の側には裏電極７が設けられ、前記表電極６と裏電極７とはマトリクス駆動が行われるなどして、１つの画素８を構成するようにされている。尚、この実施形態では前記レジスト・スペーサ付セル１は液晶表示素子のように、表基板２の側にも、裏基板３の側にも電極６、７が設けられているものとして説明を行うが、本発明はこれを限定するものではなく、例えば、有機ＥＬ表示素子であっても良い。
【００１４】
そして、本発明においても、前記表電極６、或いは、裏基板３の何れかの側にレジスト・スペーサ５が設けられるものであるが、このときに、本発明により前記レジスト・スペーサ５が従来例の数十μｍの径から、数μｍの径へと微細化されたことにより、存在することが視認されず視覚面で違和感を生じさせないものとなったので、従来例のように画素８間に限定されず、例えば一定ピッチなどとして配置されている。
【００１５】
ここで、本発明によるレジスト・スペーサ５の微細化の手段について説明を行えば、第一には、レジスト材料としては、比較的に厚膜であっても充分に感光させることができる化学増幅ネガ型を用いることが有効であり、更には、微細パターンを形成するためには、レジストの基板（２または３）との密着性と、レジスト膜の架橋性を確保する必要があり、それを実現するためには、通常はホットプレートで処理が行われているＰＥＢ工程をクリーンオーブンで熱処理することで、密着性、架橋性共に満足する結果が得られることを見いだした。
【実施例１】
【００１６】
所望のパターンにパターニングされたＩＴＯ基板をブラシ洗浄機、ＵＶ洗浄機などで洗浄処理した後、高粘度、高固形分濃度の化学増幅ネガ型レジスト（日本ゼオン：ＺＰＮ−１１００）をスピンナーにより塗布を行った。その後、ホットプレートによりプリベークを行い、所望のパターンのフォトマスクを介して露光機により３６５nmの露光量mJ/cm2でＵＶ照射を行った。
【００１７】
ＰＥＢは密着性と架橋性を両立するために全方位から加熱できる方法にて熱処理を行う。ここではクリーンオーブンを用いた。その後、室温に保持した２．４％ＴＭＡＨ（関東化学）の現像槽に基板を浸せきし、約９０秒間揺動することにより現像を行った。以上の工程・条件により高さ約５μｍで直径５μｍΦのレジストスペーサが４４ヶ/mm2の密度で形成できた。
【００１８】
レジスト材料：日本ゼオン製ZPN-1100
塗布        ：スピンナー塗布１２００rpm/３０sec（膜厚５μｍ）
プリベーク  ：ホットプレート９０℃/４min
露光        ：３０mJ/cm2＠３６５nm
ＰＥＢ      ：クリーンオーブン１１０℃/１０min
現像        ：２．４％TMAH/１８℃/９０sec
【００１９】
また、実施例１では、ホットプレートを用いて行われることが通常であり、密着性の向上が支配的であったＰＥＢ工程に対して、オーブンを用いることで、架橋性に対しても充分な向上の効果が得られるものとすることができたと考える。即ち、ホットプレートを用いた場合、レジストはホットプレートから接した面から熱を受けるのに対して、オーブンではレジストを全方位から均一に加熱できるためと考える。従って、オーブンに限らず、ＩＲヒータなど、雰囲気で加熱する装置であれば同様の効果が得られると思料する。
【００２０】
上記のように処理を行うことで、密着性、架橋性共に格段に向上し、従来はレジスト・スペーサ５の径は、例えば５０〜６０μｍの角柱状、或いは、円柱状として形成するのが限界であったのが、本発明では、５μｍの角柱状、円柱状として形成することが可能であることが確認された。従って、従来から液晶表示器用の画素内に散布されているギャップ材と同等であり、画素内に存在しても視覚面において何らに問題を生じないものであることが確認されているものである。
【００２１】
ここで、図２は、上記実施例１で形成されたレジスト・スペーサ５の形状を誇張して示すものであり、このように厚いレジスト膜と写真手段とで柱状となるレジスト・スペーサ５を形成するときには、図示のように基板（２または３）、或いは、表電極６、裏電極７など画素８に接続されている根本側が細くなる、いわゆる、逆テーパーの状態と成りやすい。
【００２２】
このことは、化学増幅型レジストでも、膜中の表面と底部とを比較すると、当然に雰囲気に触れている膜面の方がＰＥＢ工程時の加熱量が多く架橋反応が進んでいることに起因する。そして、現像時には現像速度の差になって表れ、未架橋分の多い底面の方が現像速度が速いために、逆テーパー形状となるのである。
【００２３】
このような形状であっても、スペーサとしての機能には何らに問題を生じるものではないが、例えば、前記レジスト・スペーサ５が裏電極７側に接続して設けられている場合であって、このレジスト・スペーサ５が設けられた後に、更に、裏電極７に対する蒸着工程が行われる場合には、前記した逆テーパー形状によりレジスト・スペーサ５の根本の部分は影となり、蒸着が付着しにくいという問題点を生じることが判明した。
【００２４】
本発明は、このような状態にも対処するものであり、現像処理が終わった時点でレジスト・スペーサ５が形成された部材のＴｇ（ガラス転移温度）を超える温度でクリーンオーブンによりポストベーク処理を行うことで、いわゆる逆テーパー形状を順方向のテーパー形状に変化させることができ、上記のような問題点を解消できる。以下に、その手順を実施例２として示す。
【実施例２】
【００２５】
実施例１と同様な工程により、レジスト・スペーサを形成後、クリーンオーブンにより２３０℃／１ｈｒのポストベーク処理を行った。
レジスト材料：日本ゼオン製ZPN-1100
塗布        ：スピンナー塗布１２００rpm/３０sec（膜厚５μｍ）
プリベーク  ：ホットプレート９０℃/４min
露光        ：３０mJ/cm2＠３６５nm
ＰＥＢ      ：クリーンオーブン１１０℃/１０min
現像        ：２．４％TMAH/１８℃/９０sec
ポストベーク：クリーンオーブン２３０℃/hr
【００２６】
図３は、上記図２に示した状態のレジスト・スペーサ５に対して実施例２に示したポストベーク処理を行った後の形状を示すものであり、前記レジスト・スペーサ５が形成された部材、即ち、日本ゼオン製ZPN-1100なるレジスト材料のガラス転移温度Ｔｇを超える温度、２３０℃でクリーンオーブン中で１時間の加熱を行うことで、図３に示すように、根本側から頂点側に対して順テーパーの形状となるレジスト・スペーサ５Ａが得られるものとなる。
【００２７】
ここで、２３０℃以上の熱処理はＩＴＯの特性変化を誘発するのでレジスト材料のＴｇは２３０℃以下のものが好ましい。また、以上の工程／条件により作成した基板を用いて有機ＥＬ素子を作成しＩ−Ｖ特性を測定したところ、レジストスペーサが順テーパー化されたことでリーク電流の発生のない良好な素子が作成できた。また、このスペーサは目視では確認することはできなかった。
【００２８】
以上に説明したように、本発明によれば、化学増幅ネガ型のレジスト材料を用い、露光後にＰＥＢ工程をクリーンオーブン中で適宜の温度として行うことで、レジスト・スペーサ５を微細な寸法（例えば一辺が５μｍの角柱状、直径が５μｍの円柱状など）として形成することを可能とする。
【００２９】
これにより、従来は、例えば一辺が５０μｍの角柱状が最小寸法であり、これにより画素外、または、画素間に設けざるを得なかったスペーサを、画素と重複して設けても視覚状の障害と成らないものとなり、結果的には画素の集合である表示面としての開口率を９９％程度まで向上させたことによる表示輝度の向上と、画素間の間隔が狭まることでの表示品質の向上とが可能となる。
【００３０】
加えて、本発明では現像処理後に、ポストベークをレジスト材料のガラス転移温度Ｔｇより高い温度として行うことにより、レジスト・スペーサ５Ａの断面形状を逆テーパー状から順テーパー状に変化させ、例えば有機ＥＬ表示素子のレジスト・スペーサとしても適用できるものとして、レジスト・スペーサ付セルの応用範囲を拡げるものである。
【００３１】
また、レジスト・スペーサ５が微細化されて、視覚的な障害を生じることなく画素内への配置が可能となったことは、言い換えれば、レジスト・スペーサ５Ａの形成時に、画素の位置などに対するアライメントを行わなくても良いものとなるのであり、これにより、生産工程の格段の簡素化が図れるものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
少なくとも一方が透明であり、相当の面積を有する２枚の基板を所定の間隔をもって対峙させることが要求され、且つ、透明な基板側から見るときにはスペーサが強く視覚的に認識されないことが必要とされる用途にも適用できる。また、基板間に規則的、不規則的なパターンが形成されているときに、パターンに影響を与えることなくスペーサを形成可能とする用途にも適用できる。
【００３３】
さらに、ガラス転移温度を超える温度での熱処理を施し、スペーサの形状を逆テーパー形状から順テーパー形状に変化させることは、化学増幅ネガ型レジスト部材を用いてスペーサなどを形成するときに逆テーパー形状が不都合である場合の対応策として広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るレジスト・スペーサ付セルを実施例１により形成したときの状態を示す断面図である。
【図２】実施例１により形成したときのレジスト・スペーサの状態を要部で示す説明図である。
【図３】実施例２により形成したときのレジスト・スペーサの状態を要部で示す説明図である。
【図４】従来例のレジスト・スペーサ付セルを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…レジスト・スペーサ付セル
２…表基板
３…裏基板
４…シール
５、５Ａ…レジスト・スペーサ
６…表電極
７…裏電極
８…画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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