(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続した基材上に感光性着色レジスト膜を形成し、その上からストライプ状の遮光パターンを有するフォトマスクを介して、基材を連続的に送りつつ露光することを必要色回数繰り返し、所望の着色ストライプパターンを形成した後、さらに感光性黒色レジスト膜を塗布形成し、膜面と反対の面から、ブラックマトリクスの周辺枠部パターン露光用のマスクを介して露光することにより着色ストライプパターンの間隙にブラックマトリクス層を形成することを特徴とする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、液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、感光性レジスト膜を形成した基板上にパターン形成する際には、間欠的に露光を行っていた。具体的には例えば、表面に感光性レジストを塗布した連続したフィルム状基材の上に、所定の遮光パターン膜を有する露光用マスクを介して、該基材と露光用マスクを位置合わせして停止してから一括露光を行い、引き続いて基材を移動させて再び位置合わせし、停止をしてから一括露光を行うという工程を繰り返すことによりパターン形成していた。
【０００３】
しかしながら、この方法では、例えば基材の搬入、位置合わせの時間、露光操作、基材の搬出などの各工程に積算的に時間を要する。その結果、単位時間当たりの処理能力（スループット）が低いという問題があった。それ故、カラーフィルタのストライプパターンを形成するに当たり、連続したフィルム状基材に一旦カラーパターンを形成し、そのカラーパターンをガラス基材などの最終的な形成場所に転写するという、転写シートを用いたパターン形成法の主たる目的である、高効率なパターン形成が充分に達成されなかった。
【０００４】
また、連続したフィルム状基材にカラーパターンを形成した後、そのカラーパターンをガラス基板などの最終的な形成場所に転写するが、カラーフィルタとしては通常、カラーパターンのあいだの間隙および画素の配列された表示部の周辺枠部には、余分な光の透過を防止するためのブラックマトリクスを形成する。このブラックマトリクスの形成には従来、最終的な形成場所であるガラス基板上に、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィーの手法により、金属クロム、酸化クロム、または黒色樹脂を分散した感光性樹脂などの層を全面に形成したものをパターニングして形成していた。しかる後、この上から上述の方法で転写シートからカラーパターンを転写形成していた。
【０００５】
しかしながら、このような方法では、最終的な形成場所であるガラス基板と転写シートとの間の位置合わせが高精度を要求されて困難を伴い、位置ずれが起こった場合にはいわゆる「白抜け」となり、これは特にバックライトを用いるタイプの液晶表示装置の場合、コントラストが低下し非常に目立つため、製品としては完全な不良となる。また、このような位置ずれでは、白抜けが起こる一方で、カラーパターンとブラックマトリクス部に異常な重なり部を生じ、表面段差が大きくなるため、最終的なガラス基板などへの転写時に、基板と転写シートとの間に間隙が生じてしまう不具合がある。このため、平坦化層を設けるなどの措置が必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、転写シートを用いたパターン形成法における高効率なパターン形成、および上記のようなガラス基板と転写シートとの間の位置合わせの必要に伴う位置ずれ、転写シートの表面段差の問題などを解消したカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続した基材上に感光性着色レジスト膜を形成し、その上からストライプ状の遮光パターンを有するフォトマスクを介して、基材を連続的に送りつつ露光することを必要色回数繰り返し、所望の着色ストライプパターンを形成した後、さらに感光性黒色レジスト膜を塗布形成し、膜面と反対の面から、ブラックマトリクスの周辺枠部パターン露光用のマスクを介して露光することにより着色ストライプパターンの間隙にブラックマトリクス層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【０００８】
さて、液晶表示装置に用いるカラーフィルタのストライプパターンを形成するに当たり、連続したフィルム状基材に一旦カラーパターンを形成し、そのカラーパターンをガラス基板などの最終的な形成場所に転写するという、転写シートを用いたパターン形成法を実施するにあたって、従来、単位時間当たりの処理能力（スループット）を高め、高効率なパターン形成を実現するために、感光性レジスト膜を形成したフィルム状基材を連続的に送りつつ、連続照射状態でパターン露光してストライプパターンを形成する方法を我々はすでに提案している。
【０００９】
ここでいう連続照射状態とは、基本的に活性光光源が一定の長さ（例えば基材の１ロット）あるいは複数の所定パターンの繰り返しを通じて、連続的に点灯した状態で露光を行うことであり、この結果フォトリソグラフィー法により連続的にパターンを形成する方法を意味する。
【００１０】
また、ここで連続した基材とは、帯状、フィルム状の長尺物であり、材質としては、４２合金（ニッケル４２重量％、残部鉄）、アンバー材（ニッケル３６重量％、マンガン０．３６重量％、残部鉄）、１８−８ステンレス鋼のような、空気中で難錆性の金属、耐熱性ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム等の剛性と耐熱性を兼備した合成樹脂フィルムが使用できる。合成樹脂の場合、剛性は、基材を搬送する際の伸縮が本発明では好ましくないことから導き出される必須の性質である。
【００１１】
感光性レジスト膜は、感光性樹脂を基材の上面に均一な厚さで塗布乾燥したものであって、塗布法としては、ロールコート法、バーコート法、スリットコート法など公知の手段が使用できる。また、塗布区域は、全面コートである必要はなく、カラーフィルタ等の所望パターンの必要面積に対応して間欠的、部分的に一定区域を塗布しても良い。感光性レジスト膜は、染料、顔料などの着色剤を分散混合してあるものであっても良い。この場合、露光後現像するだけで着色パターンが得られる。
【００１２】
露光用マスクは、透明ガラスの下面にストライプパターンの遮光膜を有するもので、言うまでもなくストライプパターンの方向は、連続した基材の搬送方向と平行になるように、露光マスクは設置される。
搬送中の基材に対して、光源からの照射光が、露光用マスクのストライプパターンの間隙から照射される。必要とされる露光照射量は、１００〜２００ｍＪ／ｃｍ2である。この範囲が、現在ある感光性レジストの標準的な感度である。ここで、光源から照射される照度が基材面において１００ｍＷ／ｃｍ2であるとすると、基材に対して１００〜２００ｍＪ／ｃｍ2の露光量が必要であるから、基材は１〜２秒間の照射時間を必要とする。露光用マスクのストライプの長さを６０ｍｍとしたとき、その長さを１〜２秒間で通過するためには、搬送速度を３０〜６０ｍｍ／ｓｅｃとすればよいことがわかる。すなわち、分速は１．８〜３．６ｍ／ｍｉｎである。実際には、光源からの照度は２００ｍＷ／ｃｍ2程度まで倍増することができるから、搬送速度は３．６〜７．２ｍ／ｍｉｎとすることができる。これは従来の一括露光方式に比べて５倍以上の高スループットとなる。
【００１３】
露光後は、パターン化のため、現像処理が行われる。感光性レジストがネガ型の場合、光が照射されなかった部分が現像液により溶解除去され、照射領域が残存してストライプパターンとなる。
【００１４】
この後、ストライプパターンが形成された連続した基材上にさらに感光性黒色レジスト膜を形成し、この膜面と反対の面から露光することにより、ストライプパターン自身をマスクとして機能させ、ブラックマトリクスを容易かつ高精度に形成する。なお、この際同時に、ブラックマトリクス周辺枠部のパターン露光用マスクを介して露光することにより、パターン枠部のブラックマトリクスも同時に形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図５に示す図面を用いて説明する。
図３に示すように、例えば４２合金の金属フィルムよりなる基材１がコイル状に巻かれた送り出しリール２より基材１が、後述の露光工程で処理可能な最大の一定の速度で送り出され、まずコーター３ａにより剥離層４が基材１表面の全面に均一な厚さで塗布され、オーブン６ａにより剥離層４が乾燥される。
【００１６】
次いでコーター３ｂにより着色剤として顔料を分散混合したネガ型感光性レジスト膜５が基材１表面の全面に均一な厚さで塗布され、オーブン６ｂによりレジスト膜５が乾燥される。こののちノンタッチローラー７′や通常のローラー７により基材１がガイドされ、基材１の送り長さ２４０ｍｍ当たり±３μｍの機械的精度で基材１の進行方向に対して横方向の揺動が抑えられ、直線性が確保されつつ、図４に示す露光部Ｘへと進む。
【００１７】
露光部Ｘで基材１は、線幅３００μｍ、ピッチ４００μｍのストライプパターンが、幅３２０ｍｍ、長さ６４ｍｍの範囲で形成されたフォトマスク８と対向し、その間のギャップが、例えば約１００μｍの近接露光となるよう制御される。
【００１８】
フォトマスク８の直上には、マスクパターンの繰り返し周期と同じもしくは整数倍の周囲長の金属薄板よりなり、形成すべきストライプパターンの外形部のみを残しパターン部は開口部となっている無端ベルト９が設置されており、これは基材１の搬送速度、方向および平行度と厳密に同期して移動する。ちなみに無端ベルト９には、ストライプパターン部以外にも、アライメント用マークＡ、品名などの任意のパターンを開口部として形成しておくことができる。この場合、フォトマスク８上の前記任意のパターンが通過する帯状区域は全て開口部としておく。そして光源１０およびその光を効率よく利用するための反射鏡１６が前記無端ベルト９内部の空間に位置し、紫外光を連続的に発生する。
【００１９】
なお、本実施例では、光源から照射される照度は、基材面において１２０ｍＷ／ｃｍ2であり、基材を約３．１ｍ／ｍｉｎの分速で搬送することにより、露光照射量は１５０ｍＪ／ｃｍ2という適正値が得られる。この場合、カラーフィルタ画面の縦幅（基材の長手方向幅）は約２０ｃｍであるから、１時間当たり約９００シートの露光処理ができる。
以上のごとき機構により、露光部Ｘにおいて基材１上のレジスト膜５に線幅１００μｍ、ピッチ４００μｍの着色ストライプパターンが露光される。
【００２０】
こののち、パターン露光されたレジスト膜５をもつ基材１は、続いてそのまま現像工程へと進められる。すなわち、ノズル１１より現像液を基材１表面より噴霧することによりスプレー現像を行い、続いて純水スプレー１２による水洗工程、エアーナイフ１３による乾燥工程、及びホットプレート１４内の移動によるポストベーク工程を経て、着色ストライプパターンが形成された基材１を巻取りリール１５に２ｋｇ／ｍｍ2の張力で巻き付ける。
【００２１】
以上の工程を、既に形成された色のストライプパターンと共に形成した前記のアライメント用マークＡを利用するなどして位置合わせを行いつつ、必要なストライプパターンの色数分だけ繰り返す。
【００２２】
この後、さらに、図５に示すように、各色のストライプパターンが形成された連続した基材１上に、コーター３ｃによりさらに感光性黒色レジスト膜５ｂを、アライメント用マークＡを除いた部分に塗布形成し、オーブン６ｃによりレジスト膜５ｂを乾燥する。次いで図１に示すように、この膜面と反対の面からブラックマトリクス周辺枠部のパターンをもったフォトマスク８ｂを介し、アライメント用マークＡとフォトマスク８ｂにあるアライメント用マークＢを合わせるなどして位置合わせを行い、露光部Ｙにて基材１を静止させるか、もしくは露光部Ｙを基材１の移動速度に同期して移動させながら紫外線露光を行い、そののち再び図５に示すようにノズル１１より現像液を基材１表面に噴霧することによりスプレー現像処理を行い、続いて純水スプレー１２による水洗工程、エアーナイフ１３による乾燥工程、及びホットプレート１４内の移動によるポストベーク工程を経る。最後に、着色ストライプパターンおよびブラックマトリクスが形成された基材１を巻取りリール１５に巻き付ける。
【００２３】
以上の工程によってできた図６に示すような転写シートを、図２に示すようにガラス基板１７などの最終的な基板上にパターン形成面から圧着し、剥離層４より剥離して転写することにより、カラーストライプパターンとブラックマトリクスをまとめて転写形成し、カラーフィルタとすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
ブラックマトリクス形成工程を、主にブラックマトリクス周辺枠部のパターンを持つパターンマスクを介して裏面から露光することにより、先に形成された着色ストライプパターンそれ自体をもマスクとして機能させ、各色のストライプパターンの間のブラックマトリクスを非常に容易に高精度で形成することができ、パターン周辺枠部のブラックマトリクスをも同時に形成することができる。
これにより、着色ストライプパターンとブラックマトリクスとの位置ずれが起きる心配がなく、よって、バックライト型ＬＣＤの場合画面上で大変目立つ「白抜け」が生じない。また、着色ストライプパターンとブラックマトリクスとの位置ずれによる転写シート表面の段差が生じず、最終的な基板への転写時に、余分な平坦化層を設けなくとも、間隙を作らず転写することができる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図２】本発明によるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
【図３】本発明の製造方法の一実施例を示す説明図である。
【図４】本発明の製造方法の一工程の要部を示す斜視図である。
【図５】本発明の製造方法の一実施例を示す説明図である。
【図６】本発明の製造方法に用いる転写シートの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１      基材
２      送り出しリール
３      コーター
４      剥離層
５      レジスト膜
６      オーブン
７      ローラー
８      フォトマスク
９      無端ベルト
１０    光源
１１    ノズル
１２    純水スプレー
１３    エアーナイフ
１４    ホットプレート
１５    巻取りリール
１６    反射鏡
１７    ガラス基板
【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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