(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンナー塗布法を用いてネガ型の感光性着色樹脂を塗布し、ビーズ除去装置を用いずに露光後の過剰現像によって、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズを溶解・除去するブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造において、着色画素の位置確認用マーカーを、着色画素の形成に用いる感光性着色樹脂と同一の感光性着色樹脂を用いて着色画素の形成と同時に基板上に形成する際に、該感光性着色樹脂として、露光後の過剰現像によって着色画素は剥離されずに、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズは溶解・除去される、シランカプリング剤を含有する感光性着色樹脂を用い、位置確認用マーカーをビーズから内側３ｍｍ以内に設けることを特徴とするブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
スピンナー塗布法を用いてネガ型の感光性着色樹脂を塗布し、ビーズ除去装置を用いずに露光後の過剰現像によって、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズを溶解・除去するブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造において、着色画素の位置確認用マーカーを、着色画素の形成に用いる感光性着色樹脂と同一の感光性着色樹脂を用いて着色画素の形成と同時に基板上に形成する際に、該感光性着色樹脂を基板上に塗布する前に、基板上に該感光性着色樹脂の露光後の過剰現像によって着色画素は剥離されずに、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズは溶解・除去される、シランカプリング剤による処理をおこない、位置確認用マーカーをビーズから内側３ｍｍ以内に設けることを特徴とするブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタの製造に関するものであり、特に、ブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図２は、図１に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
図１、及び図２に示すように、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタは、基板（１）上にブラックマトリックス（１２）、及び着色画素（１１）が形成されたものである。
【０００３】
ブラックマトリックス（１２）は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素（１１）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る。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置、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。
また、液晶表示装置に用いられた際には、液晶を駆動するＴＦＴ素子への光を遮蔽する機能も兼ねている。
【０００４】
これまで実用されてきたカラー液晶表示装置の多くは透過型液晶表示装置である。この透過型液晶表示装置には、液晶パネルの後方に照明が設けられており、後方からの照明光によって液晶表示装置を観視するものである。
そして、カラー透過型液晶表示装置の多くに、上記構造のブラックマトリックスを具備したカラーフィルタが用いられ、その画像のコントラストは優れたものである。
【０００５】
一方、反射型液晶表示装置は、モバイル機器用の表示装置として活発に開発がなされている。
この反射型液晶表示装置には、液晶パネルの後方に照明が設けられておらず、液晶表示装置を観視する環境における観視側周辺からの光によって液晶表示装置を観視するものである。
そして、カラー反射型液晶表示装置においては、カラー透過型液晶表示装置と同様に、上記構造のブラックマトリックスを具備したカラーフィルタが用いられたものもあるが、反射型液晶表示装置は、元来、画像のコントラストが透過型液晶表示装置に比べ著しく劣るものなので、ブラックマトリックスを具備した際の画像のコントラスト向上効果と経済性（コスト）との兼ね合いで、ブラックマトリックスを具備させないカラーフィルタを用い、その普及を目指す方向にある。
【０００６】
カラー透過型液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のブラックマトリックスを具備したカラーフィルタの製造方法としては、先ず、基板上にブラックマトリックスを形成してブラックマトリックス基板を製造し、次に、このブラックマトリック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カラーフィルタを製造するといった方法が広く用いられている。
【０００７】
このブラックマトリックス基板の製造には、基板上にブラックマトリックスの材料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチングレジストパターンの剥膜を行い、Ｃｒ、ＣｒＯX などの金属薄膜からなるブラックマトリックスを形成するといった方法がとられている。
そして、このブラックマトリックスの形成時には、ブラックマトリックスのパターンの形成と同時に、ブラックマトリックスの位置確認用マーカーも形成される。このブラックマトリックスの位置確認用マーカーは、着色画素を形成する際の位置合わせ、及び液晶パネルを作成する際の対向基板との位置合わせなどに用いられるものである。
【０００８】
この際、フォトレジストを基板上に塗布する方法としては、ロールコート法、ディップ法、スプレイ法、スピンナー法などが用いられている。
図３（イ）、（ロ）、（ハ）はスピンナー法によりフォトレジストが基板上に塗布された際のフォトレジスト膜の状態を示す説明図である。
図３（イ）は基板上に塗布されたフォトレジスト膜の状態を示す平面図であり、図３（ロ）は図３（イ）のＸ−Ｘ’線の断面図、図３（ハ）は図３（イ）のＹ−Ｙ’線の断面図である。
【０００９】
図３（ロ）、（ハ）に示すように、スピンナー法によりフォトレジストが基板（１）上に塗布された際のフォトレジスト膜（２）は、基板（１）の周縁部（６）において、その膜厚が周縁部以外の部分より厚くなるものである。また、基板（１）の端面部（７）においても、フォトレジストが塗布されてしまうものである。図３（ロ）の４は、その塗布された状態を示したものである。
【００１０】
上記、基板（１）の周縁部（６）における膜厚の大きい状態の部分をビーズ（３）と称している。
そして、このような周縁部（６）におけるビーズ（３）の発生は、フォトレジストを基板上に塗布する前記の各種方法の中では、スピンナー法による塗膜において著しい傾向を示すものである。
【００１１】
このようなビーズ（３）は、このままの状態では画像形成時における、例えば、露光用フォトマスクと基板を密着させる際に、密着が不完全になる原因となることがある。
また、このようなビーズ（３）は、非露光部であるので硬化せず画像形成時における露光後の現像処理によって本来溶解されるものではあるが、現像処理後においても、その一部が残ってしまう。この残存したビーズは、例えば、表示装置用基板を作成する後工程において、ビーズの成分が溶出し表示装置用基板を作成する後工程に悪影響を及ぼすことがある。
また、このような現像処理後においても、その一部が残ってしまうビーズは、例えば、表示装置用基板を作成する後工程において、表示装置を構成している基板間の間隙を正確に設定することができなくなる、といった問題を引き起こす原因となることがある。
【００１２】
しかし、材料としてクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの金属薄膜を使用したブラックマトリックス基板の製造において用いるポジ型のフォトレジストでは、発生するビーズ（３）は小さなものであり、また、上記のように、金属薄膜のエッチング後には剥膜されてしまうので、このようなビーズによる問題を引き起こすことはない。
【００１３】
図４は、このようにして得られたブラックマトリックス基板を説明する平面図である。図４に示すように、ブラックマトリックス基板は、基板（１）上に金属薄膜のブラックマトリックス（４２）、及びブラックマトリックスの位置確認用マーカー（４３）が形成されたものであり、位置確認用マーカー（４３）はビーズの影響を受けずに基板の周縁部に形成されている。
そして、位置確認用マーカーの幅（Ａ）は１ｍｍ程度のものである。
【００１４】
ところが、前記ブラックマトリックスを具備させないカラーフィルタにおいては、このようなクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの金属薄膜を使用したブラックマトリックスの位置確認用マーカーは形成されないことになる。
そこで、ブラックマトリックスを具備させないカラーフィルタの製造方法としては、例えば、第一色目の着色画素を基準とし、第一色目の着色画素に位置合わせして、第二色目以降の着色画素を形成し、カラーフィルタを製造するといった方法がとられることになる。
そして、ブラックマトリックスの位置確認用マーカーに代わって、着色画素の位置確認用マーカーを、例えば、着色画素の形成に用いる着色樹脂と同一の着色樹脂を用いて着色画素の形成と同時に形成するといった方法がとられる。
【００１５】
しかし、前記スピンナー塗布法により基板上に着色樹脂、例えば、感光性着色樹脂が塗布された際に発生する基板周縁部のビーズ（３）の幅、高さは、ポジ型のフォトレジストに比較し大きくなる傾向にあり、この基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズ部に着色画素の位置確認用マーカーを十分に硬化させ、マーカーとしての形状を鮮明に精度よく形成することは困難なことである。
【００１６】
従って、ブラックマトリックスの位置確認用マーカーに代わって、着色画素の位置確認用マーカーを、着色画素の形成に用いる感光性着色樹脂と同一の感光性着色樹脂を用いて着色画素の形成と同時に形成する際には、図７に示すように、感光性着色樹脂のビーズの幅（７１）を避けた基板の内側、基板周縁より１０ｍｍ程度の内側の位置に形成することになる。
【００１７】
このような位置に、例えば、ネガ型の感光性着色樹脂を用いて着色画素の位置確認用マーカーを形成すと、着色画素の位置確認用マーカーは、十分に硬化され、マーカーとしての形状が鮮明に精度よく形成された位置確認用マーカーとなる。
しかし、基板周縁部のビーズは、本来、非露光部であるので硬化せず、着色画素の位置確認用マーカーの形成時における露光後の現像処理によって溶解されるものではあるが、前記金属薄膜のブラックマトリックス形成におけるエッチングレジストパターンのように剥膜されることはないので、基板の周縁部にはビーズが一部残ってしまう。
【００１８】
基板の周縁部にビーズが残ってしまうと、前述のように、露光用フォトマスクと基板を密着させる際の密着の不完全さなどの不具合なことが発生したり、或いは、表示装置用基板を作成する後工程において、ビーズの成分が溶出し表示装置用基板を作成する後工程に悪影響を及ぼしたり、表示装置を構成している基板間の間隙を正確に設定することができなくなるといった問題があるので、その対応として基板の周縁部にビーズが残らないように、ビーズが完全に溶解・除去されるまで露光後の現像処理を過剰におこなうと着色画素が剥離してしまうといった別な問題が発生する。
【００１９】
従って、着色感光性樹脂を用いて着色画素の位置確認用マーカーを形成する際には、ビーズを除去するために、例えば、感光性着色樹脂が基板上に塗布された直後において、或いは、パターンが露光され現像される直前において、基板の周縁部のビーズを溶解して除去する方法が採用されている。
【００２０】
図５は、このようなビーズを除去する装置の一例を説明する断面図である。図５に示すように、ビーズ除去装置（５１）の感光性着色樹脂を溶解する液は、パイプ（５２）から供給され斜線部分に滞留される。感光性着色樹脂が塗布された基板（１）は、この斜線部分に挿入され感光性着色樹脂を溶解する液により基板（１）の周縁部のビーズ（３）、及び端面部の感光性着色樹脂が溶解されるようになっている。
そして、パイプ（５３）、（５４）からのエアーは感光性着色樹脂を溶解する液と共に排出される。矢印はエアー及び排出される感光性着色樹脂を溶解する液を示している。
図６は、このようなビーズ除去装置（５１）が使用される状態を説明する平面図である。ビーズ除去装置（５１）によって、先ず基板（１）のａ辺、ｂ辺のビーズが除去され、次に基板（１）のｃ辺、ｄ辺のビーズが除去される。
【００２１】
しかし、このようなビーズ除去装置（５１）が使用される際には、図７に示す基板周縁より１０ｍｍ程度のビーズの幅（７１）に対して、ビーズ除去装置（５１）による除去のバラツキの幅２〜３ｍｍ程度を十分に加算しておかないと、基板の周縁部のビーズ（３）の除去と同時に、着色画素のの位置確認用マーカーが形成される部分の感光性着色樹脂も除去され、或いは、露光された後、現像によって位置確認用マーカーが形成される部分の感光性着色樹脂も除去されてしまうといった問題、すなわち、位置確認用マーカーが消失・除去され、形成されなくなるといった問題がある。
このビーズ除去装置による除去のバラツキの幅の加算量は、２〜３ｍｍ程度のものであるが、画素として使用できる基板の面積を僅かな量でも活用したいといった点から重要な意味を有するものである。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものあり、ブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造において、スピンナー塗布法により基板周縁部に形成される着色樹脂のビーズを溶解・除去する際に、ビーズ除去装置を用いることなく、露光後の過剰現像によってビーズの溶解・除去をおこなっても、着色画素が剥離してしまうことのない、すなわち、ビーズの幅に対し、ビーズ除去装置による除去のバラツキの幅を加算せずに、ビーズの幅のみを避けた基板の内側の位置に着色画素の位置確認用マーカーを形成することのできるブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スピンナー塗布法を用いてネガ型の感光性着色樹脂を塗布し、ビーズ除去装置を用いずに露光後の過剰現像によって、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズを溶解・除去するブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造において、着色画素の位置確認用マーカーを、着色画素の形成に用いる感光性着色樹脂と同一の感光性着色樹脂を用いて着色画素の形成と同時に基板上に形成する際に、該感光性着色樹脂として、露光後の過剰現像によって着色画素は剥離されずに、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズは溶解・除去される、シランカプリング剤を含有する感光性着色樹脂を用い、位置確認用マーカーをビーズから内側３ｍｍ以内に設けることを特徴とするブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法である。
【００２４】
また、本発明は、スピンナー塗布法を用いてネガ型の感光性着色樹脂を塗布し、ビーズ除去装置を用いずに露光後の過剰現像によって、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズを溶解・除去するブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造において、着色画素の位置確認用マーカーを、着色画素の形成に用いる感光性着色樹脂と同一の感光性着色樹脂を用いて着色画素の形成と同時に基板上に形成する際に、該感光性着色樹脂を基板上に塗布する前に、基板上に該感光性着色樹脂の露光後の過剰現像によって着色画素は剥離されずに、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズは溶解・除去される、シランカプリング剤による処理をおこない、位置確認用マーカーをビーズから内側３ｍｍ以内に設けることを特徴とするブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図８は、本発明によるブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法によって得られたブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの一実施例を示す平面図である。
【００２６】
図８に示すように、本発明によるブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタは、ビーズ除去装置による除去のバラツキの幅を加算せずに、ビーズの幅（８１）のみを避けた基板の内側の位置に着色画素の位置確認用マーカー（１３）が形成されている。
そのカラーフィルタの周縁部には感光性着色樹脂のビーズは残存せず、着色画素の位置確認用マーカー（１３）は十分に硬化され、マーカーとしての形状が鮮明に精度よく形成されている。このカラーフィルタは、ビーズ除去装置を用いることなく、露光後の過剰現像によってビーズは完全に溶解・除去されているが、着色画素は剥離されていない。
【００２７】
すなわち、露光後の過剰現像によって着色画素は剥離されずに、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズは完全に溶解・除去されるようにシランカプリング剤を含有する感光性着色樹脂を用いることを特徴とするものである。
また、露光後の過剰現像によって露光された着色画素は剥離されずに、基板周縁部の露光されない感光性着色樹脂のビーズは完全に溶解・除去されるように、基板上に感光性着色樹脂を塗布する前にシランカプリング剤による処理をおこなうことを特徴とするものである。
【００２８】
本発明に用いられるシランカプリング剤としては、ビニルシラン、アクリルシラン、エポキシシラン、アミノシランなどが挙げられる。特に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシランが好ましいものである。
感光性着色樹脂に含有するシランカプリング剤の量は、感光性着色樹脂１００重量％に対し、０．０３重量％〜０．６重量％が好ましいものである。０．６重量％以上を含有すると、感光性着色樹脂がシランカプリング剤により凝集する傾向になり、また、０．０３重量％以下の際は、着色画素の密着性が十分に得られないものとなる。
【００２９】
着色画素の位置確認用マーカーは、第一色目の着色画素を基準とし、第一色目の着色画素に位置合わせして、第二色目以降の着色画素を形成する際に用いるので、着色画素の位置確認用マーカーの色は、第一色目の色、例えば、赤色で形成する。また、この着色画素の位置確認用マーカーは、液晶パネルを作成する際の対向基板との位置合わせなどに用いられるものである。
また、本発明によるブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法によれば、カラーフィルタを製造する一連の製造装置のなかでビーズ除去装置は不要なものとなる。
【００３０】
また、ブラックマトリックスを具備するカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際には、対向基板との位置合わせのための余裕幅をブラックマトリックスの幅に加算しているが、画素の高精細化に伴いカラーフィルタにブラックマトリックスを具備させることによる画素の開口率の減少、すなわち、余裕幅による開口率の減少分が大きな問題となってくる。
【００３１】
従って、前記カラー透過型液晶表示装置の中でも、高精細品においては、ブラックマトリックスを対向基板側に設ける試みがなされている。
すなわち、本発明によるブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタは、カラー反射型液晶表示装置に限定されることはなく、カラー透過型液晶表示装置においても用いられる好適なブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタとなる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、感光性着色樹脂として、露光後の過剰現像によって着色画素は剥離されずに、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズは溶解・除去される、シランカプリング剤を含有する感光性着色樹脂を用いるので、スピンナー塗布法により基板周縁部に形成される着色樹脂のビーズを溶解・除去する際に、ビーズ除去装置を用いることなく、露光後の過剰現像によってビーズの溶解・除去をおこなっても、着色画素が剥離してしまうことのない、すなわち、ビーズの幅に対し、ビーズ除去装置による除去のバラツキの幅を加算せずに、ビーズの幅のみを避けた基板の内側の位置に着色画素の位置確認用マーカーを形成し、基板の面積を活用することのできるブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法となる。
【００３３】
また、本発明は、感光性着色樹脂を基板上に塗布する前に、基板上に該感光性着色樹脂の露光後の過剰現像によって着色画素は剥離されずに、基板周縁部の感光性着色樹脂のビーズは溶解・除去される、シランカプリング剤による処理をおこなうので、スピンナー塗布法により基板周縁部に形成される着色樹脂のビーズを溶解・除去する際に、ビーズ除去装置を用いることなく、露光後の過剰現像によってビーズの溶解・除去をおこなっても、着色画素が剥離してしまうことのない、すなわち、ビーズの幅に対し、ビーズ除去装置による除去のバラツキの幅を加算せずに、ビーズの幅のみを避けた基板の内側の位置に着色画素の位置確認用マーカーを形成し、基板の面積を活用することのできるブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。
【図２】図１に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図３】（イ）、（ロ）、（ハ）はスピンナー法によりフォトレジストが基板上に塗布された際のフォトレジスト膜の状態を示す説明図である。
【図４】ブラックマトリックス基板を説明する平面図である。
【図５】ビーズ除去装置の一例を説明する断面図である。
【図６】ビーズ除去装置が使用される状態を説明する平面図である。
【図７】感光性着色樹脂のビーズの幅の説明図である
【図８】ブラックマトリックスを具備しないカラーフィルタの一実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
１…基板
２…フォトレジスト膜
３…ビーズ
４…端面部のフォトレジスト膜
６…周縁部
７…端面部
１１…着色画素
１２…ブラックマトリックス
１３…着色画素の位置確認用マーカー
４２…ブラックマトリックス
４３…ブラックマトリックスの位置確認用マーカー
５１…ビーズ除去装置
５２、５３、５４…パイプ
７１、８１…ビーズの幅
【図１】
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【図２】
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【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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