(57)【要約】【課題】非感光性着色樹脂組成物のフォトリソ加工によって画素パターンを形成したカラーフィルタ基板の製造方法において、フォトレジスト積層塗布時の非感光性着色樹脂膜の微小亀裂発生を抑制し、優れた品質のカラーフィルタ基板を製造する方法を提供する。【解決手段】透明基板上に非感光性着色樹脂組成物を塗布・乾燥し、次いでフォトレジスト組成物を積層塗布・乾燥した後、露光・現像して画素パターンを形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、フォトレジスト組成物を塗布する直前の着色樹脂膜を適度に吸湿させることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に非感光性着色樹脂組成物を塗布・乾燥し、次いでフォトレジスト組成物を積層塗布・乾燥した後、露光・現像して画素パターンを形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、フォトレジスト組成物を塗布する直前の基板周辺の湿度を５５％ＲＨ以上とすることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項２】
フォトレジスト組成物を積層塗布する直前の基板にミストを吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３】
ミストを形成する液滴の平均径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４】
ミストの噴射口が基板と同一水平面より上方にあり、かつ、基板搬送経路の上方以外にあることを特徴とする請求項２または３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項５】
非感光性着色樹脂組成物がポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板、特に、非感光性着色樹脂組成物からなる着色画素を形成したカラーフィルタ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型で軽量、低消費電力であることから、ノート型パソコン、電子手帳、携帯電話、携帯型ゲーム機等、広範囲の電子機器の表示装置として使用されており、カラーフィルタ基板を備えたカラー液晶表示装置を使用するのが主流となっている。
【０００３】
近年では液晶表示装置の高機能化の需要が一層高まっており、特にワンセグ放送などの動画を忠実に再現するために、色純度の高い（色再現範囲の広い）液晶表示装置及びカラーフィルタ基板が望まれている。
【０００４】
カラーフィルタ基板の製造方法としては、基板上に顔料で着色したポジ型またはネガ型の感光性樹脂を塗布したもの、あるいは着色した非感光性樹脂上にフォトレジストを積層塗布したものを、フォトリソグラフィ法（フォトリソ加工）によって所望のパターンに形成させる顔料分散法が主流となっている。
【０００５】
顔料分散法において高色純度化を実現するためには、画素パターンを形成する着色樹脂膜を厚くする方法がある。しかしながら、樹脂膜を厚くするとカラーフィルタ基板の表面凹凸が大きくなり、表示不良の原因となる可能性がある（特許文献１参照）。
【０００６】
この問題点を解決するために、樹脂に分散させる顔料の濃度を高くすることで、着色樹脂膜を厚くすることなく高色純度化を実現することができる。しかしながら、感光性着色樹脂を適用する場合、顔料濃度が高くなるに従って着色樹脂膜の光学濃度が高くなり、感光が不十分となってパターン加工精度が低下する可能性が高い。従って、より高い色純度を得るためには、着色樹脂膜のパターン加工精度が光学濃度に左右されない非感光性着色樹脂のほうがより有利である。しかしながら、顔料濃度が高くなるに従って樹脂膜は脆弱になり、ある程度まで顔料濃度を高くするとフォトレジストを積層塗布した際に着色樹脂膜に微小亀裂が発生する場合がある。
【特許文献１】特開平６−１７４９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明は、非感光性着色樹脂組成物のフォトリソ加工によって画素パターンを形成したカラーフィルタ基板の製造方法において、フォトレジスト積層塗布時の非感光性着色樹脂膜の微小亀裂発生を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記問題点を鋭意検討した結果、上記課題を解決するためには、フォトレジストを積層塗布する直前に着色樹脂膜に適度に吸湿させることが必要であることを見いだし、本発明を完成させた。すなわち、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は以下のとおりである。
（１）透明基板上に非感光性着色樹脂組成物を塗布・乾燥し、次いでフォトレジスト組成物を積層塗布・乾燥した後、露光・現像して画素パターンを形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、フォトレジスト組成物を塗布する直前の基板周辺の湿度を５５％ＲＨ以上とすることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
（２）フォトレジスト組成物を積層塗布する直前の基板にミストを吹き付けることを特徴とする（１）に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（３）ミストを形成する液滴の平均径が１０μｍ以下であることを特徴とする（２）に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（４）ミストの噴射口が基板と同一水平面より上方にあり、かつ、基板搬送経路の上方以外にあることを特徴とする（２）または（３）に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
（５）非感光性着色樹脂組成物がポリイミド樹脂であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は、非感光性着色樹脂組成物のフォトリソ加工によって画素パターンを形成する際、フォトレジスト積層塗布時の非感光性着色樹脂膜の微小亀裂発生を抑制することができるため、高色純度化しても品質の良いカラーフィルタ基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
【００１１】
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は、非感光性着色樹脂組成物のフォトリソ加工によって画素パターンを形成するカラーフィルタ基板の製造方法である。
【００１２】
本発明に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではないが、光線透過率が高く、機械的強度、寸法安定性が優れたガラスが最適であり、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ソーダガラス、無アルカリガラスなどの無機ガラス類が好適である。この他に、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などのプラスチック板や、ロール状に巻き上げられたフィルムなどを使用することもできる。特に、機械的強度が優れる点から、ガラスを選択することが好ましい。
【００１３】
カラーフィルタ基板を構成する着色画素は、少なくとも３原色の色彩を含む。すなわち、加色法によりカラー表示を行う場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色が選択され、減色法によりカラー表示を行う場合は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３原色が選択される。一般には、これらの３原色を含んだ要素を１単位としてカラー表示の絵素とすることができる。着色画素には、着色剤により着色された樹脂が用いられる。
【００１４】
着色画素に用いられる着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さらには、紫外線吸収剤、分散材、レベリング剤等の種々の添加剤を添加してもよい。有機顔料としては、フタロシアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系が好適に用いられる。
【００１５】
本発明の着色画素に用いられる樹脂は非感光性樹脂であるが、非感光性樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が好ましく用いられ、着色剤をこれらの樹脂中に分散あるいは溶解させて着色することが好ましい。非感光性樹脂としては上記の各種ポリマー等で現像処理が可能なものが好ましく用いられるが、透明導電膜の成膜工程や、液晶表示装置の製造工程でかかる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、液晶表示装置の製造工程で使用される有機溶媒への耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられる。ここで、好ましいポリイミド系樹脂としては、特に限定されるものではないが、通常下記一般式（Ｉ）で表される構造単位を主成分とするポリイミド前駆体（ｎ＝１〜２）を加熱または適当な触媒によってイミド化したものが好適に用いられる。
【００１６】
【化１】
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【００１７】
また、ポリイミド系樹脂には、イミド結合の他に、アミド結合、スルホン結合、エーテル結合、カルボニル結合などのイミド結合以外の結合が含まれていても差し支えない。
【００１８】
上記一般式（Ｉ）中、Ｒ１は少なくとも２個以上の炭素原子を有する３価または４価の有機基である。耐熱性の面から、Ｒ１は環状炭化水素、芳香族または芳香族複素環を含有し、かつ、炭素数６〜３０の３価または４価の基が好ましい。Ｒ１の例としてフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンチル基などが挙げられるがこれらに限定されない。
【００１９】
Ｒ２は少なくとも２個以上の炭素原子を有する２価の有機基であるが、耐熱性の面から、Ｒ２は環状炭化水素、芳香族環または芳香族樹脂環を含有し、かつ炭素数６〜３０の２価の基が好ましい。Ｒ２の例として、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、ジフェニルメタン基、シクロヘキシルメタン基などが挙げられるがこれらに限定されない。構造単位（Ｉ）を主成分とするポリマーはＲ１、Ｒ２がこれらのうち各々１種から構成されていてもよいし、各々２種以上から構成される共重合体であってもよい。さらに、基板との接着性を向上させるために、耐熱性を低下させない範囲でジアミン成分として、シロキサン構造を有するビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンなどを共重合するのが好ましい。
【００２０】
構造単位（Ｉ）を主成分とするポリマーの具体的な例として、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルトリフルオロプロパンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物などからなる群から選ばれた１種以上のカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミン、３，３’−ジアミノフェニルエーテル、４，４’−ジアミノフェニルエーテル、３，４’−ジアミノフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられるが、これらに限定されない。これらのポリイミド前駆体は公知の方法、すなわち、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを選択的に組み合わせて、溶媒中で反応させることにより合成される。
【００２１】
着色画素パターンを形成する方法としては、基板上に非感光性着色樹脂組成物からなる着色ペーストを塗布、乾燥した後に、フォトリソグラフィ法によってパターニングを行う。
【００２２】
着色ペーストを得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミル等の分散機中で分散させる方法等があるが、この方法に特に限定されない。
【００２３】
着色ペーストを塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いてセミキュア（加熱乾燥）を行う。セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。
【００２４】
このようにして得られた非感光性着色樹脂組成物からなる着色樹脂膜は、その上にポジ型フォトレジストを積層塗布・乾燥した後に、露光・現像を行い、フォトレジストを除去し、本キュア（加熱乾燥）する。本キュア条件は、樹脂により異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。以上のプロセスにより、基板上にパターニングされた着色画素が形成される。
【００２５】
３原色の膜厚は、０．２〜２．５μｍとなるように形成するのが好ましく、０．５〜２．０μｍとなるように形成するのがより好ましい。この膜厚が２．５μｍよりも厚い場合は、表面段差が大きくなりすぎることからも好ましくない。
【００２６】
本発明の第１の発明においては、上記フォトレジストを積層塗布する際に着色樹脂膜の微小亀裂発生を防ぐために、フォトレジストを塗布する直前の基板周辺の湿度を５５％ＲＨ以上とする。より好ましくは、該湿度を６５％ＲＨ以上、さらに好ましくは７５％ＲＨ以上とする。なお、フォトレジストを塗布する直前とは、着色樹脂膜のセミキュア完了からフォトレジスト塗布の間の任意の区間を指し、基板周辺の湿度とは、該区間の任意の位置に存在する基板の鉛直上方２５〜３５ｃｍの位置において測定した数値である。
【００２７】
また、本発明の第２の発明においては、上記フォトレジストを積層塗布する際に着色樹脂膜の微小亀裂発生を防ぐために、図１〜図４に示すようにフォトレジストを塗布する直前の基板にミストを吹き付ける。なお、図中の矢印は、カラーフィルタ基板の進行方向を示す。ミストの成分は水であり、液滴の平均径は１０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下であることがより好ましい。平均径が１０μｍより大きくなると、基板に水滴として付着しやすくなり、フォトレジストを塗布したときに塗布ムラが生じる原因となるため好ましくない。なお、液滴の平均径は位相ドップラー式レーザー粒子分析器を用いて計測した数値である。上記ミストの噴射口は、基板と同一水平面より上方にあり、かつ、基板搬送経路の上方向以外、すなわち基板搬送経路外の斜め上方に設置する。ミスト噴射口が同一水平面より下方にあると、ミストが着色樹脂膜表面に十分に到達しないため好ましくない。また、ミスト噴射口が基板搬送経路の上方にあると、ミスト噴射口から生じた液垂れが着色樹脂膜表面に落下し、フォトレジストを塗布したときに塗布ムラが生じる原因となるため好ましくない。
【実施例】
【００２８】
以下、好ましい実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明するが、下記実施例によって本発明の効力は何ら制限されるものではない。
［実施例１］
着色樹脂膜中の顔料重量分率がそれぞれ４６％、４８％、５０％、５２％となるように、顔料、ポリアミック酸、溶剤を撹拌混合して４種類の非感光性着色ペーストを得た。得られたそれぞれの非感光性着色ペーストを、ガラス基板（コーニング製、Ｅａｇｌｅ２０００）にカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートで１２０℃、１０分乾燥して着色樹脂膜を形成し、ポジ型フォトレジスト（クラリアント社製、ＡＺ  ＲＦＰ２５０ＳＡ）をカーテンフローコータで塗布した。この後、ホットプレートで９０℃、５分間プリベイクし、超高圧水銀灯を用いて７０ｍｊ／ｃｍ２紫外線照射してマスク露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と着色樹脂膜のエッチングを同時に行い、画素パターンを形成、メチルセロソルブアセテートでレジストを剥離し、オーブンで２７０℃、３０分加熱することでイミド化させ、膜厚２．３μｍの画素を形成した基板を４種類得た。なお、フォトレジスト塗布直前の基板周辺湿度が５５％ＲＨとなるように、室内湿度を事前に調整した。
【００２９】
得られた４種類の基板について、１０ｃｍ２当たりに発生した画素微小亀裂数を計測したところ、図５の結果を得た。図５に示すとおり、顔料重量比５０％までは画素に微小亀裂は発生せず、顔料重量比５２％でも微小亀裂の発生は極わずかであった。
［実施例２］
実施例１と同様にして得られた着色樹脂膜を形成した基板に、基板の上方斜め約４５°の位置から、平均液滴径７．５μｍのミストを吹き付けた後、実施例１と同様にしてポジ型フォトレジストを塗布・加工して膜厚２．３μｍの着色画素を形成した基板を４種類得た。なお、このときのフォトレジスト塗布直前であり、ミストを吹き付けている区間以外における基板周辺の湿度は５０％ＲＨであった。
【００３０】
得られた４種類の基板について、１０ｃｍ２当たりに発生した画素微小亀裂数を計測したところ、図６の結果を得た。図６に示すとおり、顔料重量比５２％でも微小亀裂は発生しなかった。
［比較例１］
実施例１と同様にして膜厚２．３μｍの着色画素を形成した基板を４種類作成したが、フォトレジスト塗布直前の基板周辺湿度が５０％ＲＨとなるように、室内湿度を事前に調整した。
【００３１】
得られた４種類の基板について、１０ｃｍ２当たりに発生した画素微小亀裂数を計測したところ、図７の結果を得た。図７に示すとおり、顔料重量比４６％で既に微小亀裂が発生しており、顔料重量比が増加するに従って微小亀裂が増加した。
［比較例２］
実施例１と同様にして得られた着色樹脂膜を形成した基板に、基板の下方斜め約４５°の位置から、平均液滴径７．５μｍのミストを吹き付けた後、実施例１と同様にしてポジ型フォトレジストを塗布・加工して膜厚２．３μｍの画素を形成した基板を４種類得た。なお、このときのフォトレジスト塗布直前であり、ミストを吹き付けている区間以外における基板周辺の湿度は５０％であった。
【００３２】
得られた４種類の基板について、１０ｃｍ２当たりに発生した画素微小亀裂数を計測したところ、図８の結果を得た。図８に示すとおり、顔料重量比４８％以上で微小亀裂が発生し、顔料重量比が増加するに従って微小亀裂が増加した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の第２の実施例を示す模式図である。
【図２】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の第２の実施例において図１におけるＡの位置から見た模式図である。
【図３】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の第２の実施例において図１におけるＢの位置から見た模式図である。
【図４】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の第２の実施例において図１における鉛直上方から見た模式図である。
【図５】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の第１の実施例を用いたときの効果を示す図である。
【図６】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の第２の実施例を用いたときの効果を示す図である。
【図７】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の第１の比較例を用いたときの効果を示す図である。
【図８】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の第２の比較例を用いたときの効果を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ：ガラス基板
２０  ：着色樹脂膜
３０  ：フォトレジスト塗布装置
４０  ：ミスト噴霧装置
１００：ガラス基板のパスライン
【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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