JP2005202345A - カラーフィルタ用の着色層の形成方法および該方法に用いられる露光用マスク、カラーフィルタ基板及び液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】近接露光法を用いたフォトリソグラフィー法により、近年の液晶表示装置の視認性改善に伴う、カラーフィルタとして着色層への１２μｍΦ以下の微細開口形成に、対応できるカラーフィルタ用の着色層の形成方法を提供する。
【解決手段】着色層形成用のネガ型の感光性組成物をカラーフィルタ形成用基板に配設した後、所定の着色層形成用のパターンを有する露光用マスクを用いて着色層形成用の露光を行い、更に、現像して、円形状の開口を設けた着色層を得るものであり、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、着色層に１つの円形状の開口を設けるための単位の遮光パターンとして、露光光を透過させる開口領域中に露光光を遮光する単位の非円形状の遮光部を配設したもので、前記露光用マスクを用いて露光を行うもので、前記着色層開口用パターン部が露光された領域に、現像後に円形状の開口が形成されるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイに用いられるカラーフィルタに関し、特に、近接露光を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する方法、及び該方法に用いられる露光用マスクに関する。

近年、低消費電力、低電圧動作、軽量、薄型、カラー表示などの特徴を有する液晶表示装置は、広く用いられているが、プラズメディスプレイ表示装置や有機ＥＬディスプレイ装置等、他の方式の表示装置の開発も盛んで、益々、品質面の向上が求めれている。
最近では、液晶表示装置の液晶表示素子として、視認性向上の面から、カラーフィルタ基板の着色層の一部を開口してパターニングする形態のものが盛んに開発されるようになってきた。
特に、近年、例えば、特開２００２−２８７１３０号公報に記載のような、環境等の状況によりユーザが反射型と透過型を使い分けることが可能な透過型兼反射型（半透過半反射型とも言う）の液晶表示装置が、携帯電話用等に種々開発されているが、透過型兼反射型の液晶表示装置の液晶表示素子の場合でも、着色層の一部を開口してのパターニングが行われることがある。
尚、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板としては、通常、図９に示すように、透明基板５１上に、ブラックストライプ５２と各着色層５３ａ、５３ｂ、５３ｃを形成し、オーバーコート層５４で覆い平坦化した表面に透明電極５５を配した構造のものが多く、このような、カラーフィルタ基板（図９の５０）を用いた液晶表示素子は、例えば、図１０に示すように、カラーフィルタ基板５０と多数の画素電極７２を備えるＴＦＴ側基板７０を対向させ、この間に液晶７４を封入した構造になっている。
これに対し、例えば、特開２００２−２８７１３０号公報に記載の透過型兼反射型（半透過半反射型とも言う）の液晶表示装置の液晶表示素子の場合は、図１１に示すように、開口８７ａを有する反射層８７を設け、且つ、反射用のフィルタとしての着色層８４Ｒ、８４Ｇ、８４Ｂと透過用のフィルタとしての着色層８４Ｒａ、８４Ｇａ、８４Ｂａとを配設している。
特開２００２−２８７１３０号公報

このような、液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の着色層の形成方法としては、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法等が知られている。
染色法は、感光性のあるレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングした後、染色を行うものであり、顔料分散法は、顔料が分散された感光性レジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングするものである。
電着法は、透明導電膜をフォトエッチング法によりパターニングした後、電着法により各透明導電膜に着色層を形成するものであり、また印刷法では顔料を含むインクを凹版法、凸版法あるいはシルクスクリーン法等により印刷するものである。
染色法、顔料分散法、電着法を用いる場合は、１乃至３回のフォトリソグラフィプロセスが必要であり、歩留りやコストの面で問題があり、また、印刷法を用いる場合は、フォトリソグラフィプロセスがなくなるものの、高精度パターンが得にくくまた表面の平坦性が損なわれるという問題がある。

このように、上記各液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の着色層の形成方法には、それぞれ得失があり、カラーフィルタ基板の着色層の形成方法としては、一般には、フォトリソグラフィプロセス（以下、フォトリソグラフィー法と言う）が採られている。
このフォトリソグラフィー法においては、従来、その生産性、品質の面から、カラーフィルタ用の着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する際に、近接露光（プロキシミティー露光とも言う）を用い、着色層形成用の感光性組成物を、カラーフィルタ形成用基板に塗布し、例えば、図３に示すような露光装置にてマスクのパターンを近接露光し、現像して、目的とする絵柄に形成していた。
そして、マスクのパターンとしては、目的とする着色層の形状と同じ形状のパターンを用い、寸法シフト量を小さくする方向で、着色層形成用の感光性組成物やプロセスを最適化してきた。

そして、着色層の一部を開口し、着色層を透過するバックライトの透過光量を増やす透過方式においては、着色層に設ける開口としては、着色層を覆うオーバーコート層（保護層とも言う）の平坦性の面からはできるだけ小サイズの開口であって、且つ、方向性のない円形状のものが求められているが、上記のフォトリソグラフィー法を用いた着色層の形成方法においては、着色層形成用の感光性組成物は、それ自体が着色されているにもかかわらず、高い感光性を持つことが要求され、大量の反応開始剤が含まれているため、わずかな光にも反応して硬化が進むものであり、径が１２μｍΦ以下の微細な円形の開口をカラーフィルタ形成用基板に形成するには、転写露光の際の回折光の影響を受け、種々の面で以下のように問題となっていた。
微小な円形状を得るため、プロセス条件としては、シフト量を小さくするために露光量を低く抑え、露光ギャップを小さくし、現像時間を長くしていた。
また、これまで、プロセス条件と感光性材料の特性とのバランスにより、微細化を達成してきたが、露光量を下げることによって硬化性不足が生じたり、狭ギャップにすることにより、マスクに異物が付着し、共通欠陥を発生させたりしていた。
更にまた、硬化性不足と長い現像時間により、密着性不足や狭マージンとなっていた。

尚、図７において、図７（ａ）は露光装置の断面図で、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ１−Ｂ２から見た上面図の概略図であり、図８は光源部の概略構成図である。
図７、図８中、６００は露光装置、６１０はステージ、６１１はＸ駆動部、６１２はＹ駆動部、６１３はＺ駆動部、６１４はθ駆動部、６１５は基板保持部、６１５Ａは３点アオリ調整部、６１５Ｂは基板リフトアップ部、６１６はマスク保持部、６１６Ａはマスクの落下防止、６２０はガラス基板供給ロボット、６２０Ａはハンド部、６２１はガラス基板排用ロボット、６２１Ａはハンド部、６３０はガラス基板（ワーク）、６４０はマスク（原版）、６５０は光源部、６５０Ａは光源、６７０はギヤップセンサー、６８０はスコープ、６９０はエッジセンサー、ｍ１、ｍ２、ｍ３は反射鏡、ｓはシヤッター、ｌはフライアイレンズである。
尚、全体を分かり易くするため、図７（ａ）、図７（ｂ）においては光学系を簡略ないし省略して示している。
また、図７に示す露光装置は、Ｙ方向に平行にその開口境界を設け、それぞれ、独立してＸ方向移動できる１対のＸ方向移動マスキングアパーチャを備えたシャッターである。

更に詳しくは、図７に示す装置は、ガラス基板６３０を、感光材面を上にして保持して、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向及びθ方向に微動制御でき、且つ、少なくともＸ、Ｙ方向の１方向に所定の距離だけステップ移動できるステージと、ガラス基板６３０上側にマスク（原版）６４０をマスク面を下にして保持するマスク保持部６１６と、マスク（原版）６４０の裏面かガラス基板６３０側へ露光光を照射するための光源部６５０（詳細は図６に示す）とを有し、マスク（原版）６３０の絵柄を等倍にて、近接露光にて転写するための露光装置であり、繰り返し露光もできるもので、ステージ６１０上のガラス基板６３０と、マスク（原版）６４０との位置合せを自動で行う自動アライメント機構と、原版の絵柄領域を遮蔽することにより露光領域を制御する露光領域制御機構と、該基板と原版とのギヤップを制御するギヤップ制御機構とを備えている。
尚、被露光基板とマスクとを近接させ、間隔を所定のギヤップに保ちながら露光を行い、マスクのパターンの開口が、該開口の形状、方向に忠実に転写される露光方法を、一般的には近接露光（プロキシミティー露光）と言う。
また、光源部としては、通常、高圧水銀灯が用いられ、マスク（原版）６４０へは、露光光は垂直入射される。

上記のように、近接露光（プロキシミティー露光）法を用いたフォトリソグラフィー法により、着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する際には、目的とする形状のパターンを用い、寸法シフト量を小さくする方向で、感光性材料やプロセスを最適化してきたが、この方法には、基本的に、硬化性不足、密着性不足、狭マージンという問題があり、近年の液晶表示装置の視認性改善のための、カラーフィルタとしての着色層への微細開口形成への対応が難しくなってきた。
本発明は、これに対応するもので、上記従来の、近接露光（プロキシミティー露光）法を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する方法における、露光装置や着色層形成用の感光性材料、プロセスを使用して、近年の液晶表示装置の視認性改善に伴う、カラーフィルタとして着色層への１２μｍΦ以下の微細開口形成に、対応できるカラーフィルタ用の着色層の形成方法を提供しようとするものである。

本発明のカラーフィルタ用の着色層の形成方法は、近接露光法を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層を、円形状の開口を設けた状態で、カラーフィルタ形成用基板に形成する方法であって、着色層形成用のネガ型の感光性組成物をカラーフィルタ形成用基板に配設した後、露光用マスクの絵柄が忠実に転写される正規の近接露光位置から露光ギャップを更に広げ、前記着色層形成用のネガ型の感光性組成物に対し、所定の着色層形成用のパターンを有する露光用マスクを用いて着色層形成用の露光を行い、更に、現像して、円形状の開口を設けた着色層を得るものであり、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、着色層に１つの円形状の開口を設けるための単位の遮光パターンとして、露光光を透過させる開口領域中に露光光を遮光する単位の非円形状の遮光部を配設したもので、且つ、前記着色層形成用のネガ型の感光性組成物に対し、前記露光用マスクを用いて露光を行うもので、前記着色層開口用パターン部が露光された領域に、現像後に円形状の開口が形成されるものであることを特徴とするものである。
そして、上記のカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、着色層形成用パターンの単位の非円形状の遮光部は、矩形を重ねた形状のものであることを特徴とするものであり、矩形を重ねた形状が、２つの矩形を互いに９０度あるいは４５度ずらした状態で重ねた形状のものであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記のいずれかのカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、着色層の円形状の開口の円形の径が３μｍΦ〜１２μｍΦであることを特徴とするものである。 また、上記のいずれかのカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、露光光を透過させる開口領域中に、前記単位の非円形状の遮光部を複数、各単位の非円形状の遮光部が互いに、実質的に影響されないように、配列して配設したものであることを特徴とするものであり、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、異なる形状およびまたは異なるサイズの単位の非円形状の遮光部を、２種以上配設していることを特徴とするものである。
また、上記のいずれかのカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、各単位の非円形状の遮光部を、所定ピッチで１次元方向にあるいは２次元方向に配列したものであることを特徴とするものである。
尚、着色層の感光性組成物に対し、露光用マスクの開口パターンの形状、方向が忠実に転写されるように、カラーフィルタ形成用基板とマスク（原版）とを近接させ、間隔を所定のギヤップに保ちながら露光を行う、一般に近接露光と言われている露光方式を、ここでは特に正規の近接露光といい、本発明のように、正規の近接露光におけるギャップを更に広げて、回折効果により、露光用マスクの開口パターンの形状、方向が忠実に転写されない転写条件での露光方式をも、ここでは近接露光法と言っている。
尚、上記本発明のような近接露光法を擬似近接露光法と言う場合もある。

本発明の露光用マスクは、近接露光法を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する方法において用いられる露光用マスクで、且つ、着色層に円形状の開口を設けた状態で着色層絵柄を形成するための露光用マスクであって、前記露光用マスクの、着色層形成用のパターンは、着色層に１つの円形状の開口を設けるための単位の遮光パターンとして、露光光を透過させる開口領域中に露光光を遮光する単位の非円形状の遮光部を配設したものであることを特徴とするものである。
そして、上記に記載の露光用マスクであって、着色層形成用パターンの単位の非円形状の遮光部は、矩形を重ねた形状のものであることを特徴とするものであり、矩形を重ねた形状が、２つの矩形を互いに９０度あるいは４５度ずらした状態で重ねた形状のものであることを特徴とするものである。

本発明のカラーフィルタ基板は、上記のいずれかのカラーフィルタ用の着色層の形成方法により、カラーフィルタ用の着色層が形成されていることを特徴とするものである。
本発明の液晶表示素子は、上記カラーフィルタ基板の着色層を覆う透明共通電極を有するカラーフィルタ基板と、該カラーフィルタ基板に対向する、多数の画素電極を備える対向基板と、前記カラーフィルタ基板と対向基板との間に封入された液晶を備えていることを特徴とするものである。

（作用）
本発明のカラーフィルタ用の着色層の形成方法は、このような構成にすることにより、従来の、近接露光（プロキシミティー露光）法を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する方法における、露光装置や着色層形成用の感光性材料、プロセスを使用して、近年の液晶表示装置の視認性改善に伴う、カラーフィルタとしての着色層への１２μｍΦ以下の微細開口形成に、対応できるカラーフィルタ用の着色層の形成方法の提供を可能にしている。
具体的には、着色層形成用のネガ型の感光性組成物をカラーフィルタ形成用基板に配設した後、露光用マスクの絵柄が忠実に転写される正規の近接露光位置から露光ギャップを更に広げ、前記着色層形成用のネガ型の感光性組成物に対し、所定の着色層形成用のパターンを有する露光用マスクを用いて着色層形成用の露光を行い、更に、現像して、円形状の開口を設けた着色層を得るものであり、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、着色層に１つの円形状の開口を設けるための単位の遮光パターンとして、露光光を透過させる開口領域中に露光光を遮光する単位の非円形状の遮光部を配設したもので、且つ、前記着色層形成用のネガ型の感光性組成物に対し、前記露光用マスクを用いて露光を行うもので、前記着色層開口用パターン部が露光された領域に、現像後に円形状の開口が形成されるものであることにより、これを達成している。
詳しくは、正規の近接露光位置から露光ギャップを更に広げ、回折効果の影響を利用した露光により、正規の近接露光位置による露光の場合の露光量よりも大きくして、且つ、所定の寸法の円形状の開口を設けた着色層を形成することを可能としている。
したがって、正規の近接露光位置による露光の場合のようにシフト量を小さくする必要はなく、プリベーク温度を高くでき、露光量を増やすことができ、着色層形成用の感光性組成物から形成された着色層部を密着性、硬化性を確保を容易にできるものとしている。 また、露光ギャップを正規の近接露光位置による露光の場合よりも広げて行うため、マスクに付着する異物による共通欠陥不良の発生を減らすことができる。
形成する円形上の開口の径が３μｍ〜１２μｍである場合には、有効である。

着色層形成用パターンの単位の非円形状の遮光部としては、矩形を重ねた形状のものが挙げられ、更に具体的には、矩形を重ねた形状が、２つの矩形を互いに９０度あるいは４５度ずらした状態で重ねた形状のものが、簡単な形状のものとして挙げられる。

先に述べたように、透過型兼反射型の液晶表示装置の液晶表示素子の場合、着色層の一部を開口してのパターニングが行われることがあり、円形状の開口を、その径をできるだけ小さく、多数、均一に配置することが、光の方向性の面や、着色層上のオーバーコート層の平坦性の面からは好ましいとされているが、これに対応するものとして、露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンとして、露光光を透過させる開口領域中に、前記単位の非円形状の遮光部を複数、各単位の非円形状の遮光部が互いに、実質的に影響されないように、配列して配設した形状のものが挙げられる。
そしてこの場合で、露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンが、異なる形状およびまたは異なるサイズの単位の非円形状の遮光部を、２種以上用いて配設することにより、着色層に形成する複数の円形状の開口を所望の種々ピッチ間隔で、所望の種々のサイズに形成することを可能としている。
即ち、形成する前記ピッチの自由度を大きなものとでき、設計上で有利となる。

本発明は、このような構成にすることにより、従来の、近接露光（プロキシミティー露光）法を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する方法における、露光装置や着色層形成用の感光性材料、プロセスを使用して、微小な円形状の開口を設けた着色層の形成ができるカラーフィルタ用の着色層の形成方法の提供を可能とした。
特に、密着性、硬化性が良い、着色層への１２μｍ以下レベルの微細円形状開口の形成方法の提供を、その設計自由度を大きくして、可能とした。

本発明の実施の形態例を挙げ、図に基づいて説明する。
図１は本発明のカラーフィルタ用の着色層の形成方法の実施の形態の１例の特徴部を説明するための図で、図１（ａ）は使用される露光用マスクのパターンを示した図で、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す露光用マスクのパターンにより露光されて現像された後の着色層の状態を示した図で、図２は使用される露光用マスクの単位の非円形状の遮光部の他の例を示した図で、図３（ａ）は単位の非円形状の遮光部の配列状態を示した図で、図３（ｂ）は図３（ａ）の単位の非円形状の遮光部の配列状態に対応する円形状の開口の形成状態を示した図で、図４（ａ）は単位の非円形状の遮光部の配列状態を示した図で、図４（ｂ）は図４（ａ）の単位の非円形状の遮光部の配列状態に対応する円形状の開口の形成状態を示した図で、図５（ａ）は単位の非円形状の遮光部の配列状態を示した図で、図５（ｂ）は図５（ａ）の単位の非円形状の遮光部の配列状態に対応する円形状の開口の形成状態を示した図で、図６（ａ）は単位の非円形状の遮光部の配列状態を示した図で、図６（ｂ）は図６（ａ）の単位の非円形状の遮光部の配列状態に対応する円形状の開口の形成状態を示した図である。
図１〜図２において、１１０は露光用マスクのパターン（単にパターンとも言う）、１１１は開口部、１１２、１１２ａは遮光部、１１５、１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、１１５ｅ、１１５ｆは単位の非円形状の遮光部（単に遮光部とも言う）、１２０は着色層パターン、１２１は着色層、１２５、１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ、１２５ｅ、１２５ｆは円形状の開口（単に開口とも言う）である。

本例のカラーフィルタ用の着色層の形成方法を、図１、図７、図８に基づいて説明する。
また、これを以って、本発明の露光用マスクの説明に代える。
本例は、視認性を改善するために着色層に開口を設けた液晶表示素子用のカラーフィルタ形成用基板における着色層の形成方法であって、近接露光（プロキシミティー露光）法を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する方法で、線幅が３０μｍ〜８０μｍ程度の線幅の細い着色層を、径が１２μｍΦ以下のレベル（３μｍΦ〜１２μｍΦ）の円形状の開口カラーフィルタ形成用基板に形成する方法である。
そして、着色層形成用の感光性の樹脂組成物をカラーフィルタ形成用基板に配設した後に、露光用マスクの絵柄が忠実に転写される正規の近接露光位置から露光ギャップを更に広げ、前記着色層形成用のネガ型の感光性組成物に対し、所定の着色層形成用のパターンを有する露光用マスクを用いて、回折効果の影響を利用して、着色層形成用の露光を行い、更に、現像して、円形状の開口を設けた着色層を得るものである。
露光装置としては、従来の図７、図８に示す構造のものが適用できる。
本例は、着色層形成のための絵柄が図１（ａ）に示す絵柄である石英材質の露光用マスクを用い、高圧水銀灯を用いた露光での回折効果の影響を利用して、更に、現像して、図１（ｂ）に示す円形状の開口１２５を設けた着色層１２１を得るものである。
図１（ａ）に示すように、露光用マスクの所定の着色層形成用のパターン１１０は、着色層に１つの円形状の開口を設けるための単位の遮光パターンとして、露光光を透過させる開口領域中に露光光を遮光する単位の非円形状の遮光部１１５を配設したものである。 本例においては、着色層形成用のネガ型の感光性組成物に対し、露光用マスクを用い、回折効果の影響を利用した露光を行うもので、前記単位の非円形状の遮光部１１５が露光された領域に、回折効果の影響により、現像後に円形状の開口が形成される。
但し、１００μｍ〜３００μｍ好ましくは、１５０μｍ〜２５０μｍの露光ギャップで、露光量、現像条件等の処理条件は、適宜調整する。

視認性を向上させるためには、所定面積だけ開口する必要があるが、平坦性を損なわないことも要求され、本例においては、両方の要求を満たすように、径が１２μｍΦ以下のレベル（３μｍΦ〜１２μｍΦ）の微細な円形状の開口を多数設け、合わせて前記所定の面積に対応できるようにしているものである。
本例の場合、着色層開口用パターン部１１５の非円形状の遮光部１１２ａは、２つの矩形を互いに９０度ずらした状態で重ねた形状のものである。
尚、着色層開口用パターン部１１５の非円形状の遮光部１１２ａを、図２（ａ）に示すような、２つの矩形を互いに４５度ずらした状態で重ねた形状のものとしても良いが、これに合わせて、露光ギャップ、露光量、現像条件等の処理条件は、適宜調整する必要がある。

本例は、先に説明した図７に示すような近接露光用の露光装置を用いた場合、マスクの絵柄に忠実に転写される正規の近接露光位置から露光ギャップを更に広げた場合、回折効果の影響は大きく作用することとなる。
露光に際しては、マスクの絵柄が忠実に転写される正規の近接露光位置から露光ギャップを更に広げ、回折効果の影響により、図１（ａ）に示す着色層開口用パターン部１１５に対応する位置に、露光、現像後に、円形状の開口（図１（ｂ）の１２５に相当）が形成されるように、露光ギャップを広げて調整した、転写条件を予め設定しておく。
これは、種々の露光ギャップにて露光、現像を行い、形成される遮光パターンに対応する位置の絵柄形状をみて判断することができる。
尚、図１（ａ）のように単位の非円形状の遮光部１１５が十字形状で、幅２μｍ長さ２０μｍの矩形を２つを互いに９０度ずらして重ねた形状の場合、露光ギャップを１００μｍ〜３００μｍの間で調整して、現像後、３μｍΦの円形状の開口を設けた着色層を形成することができた。
尚、このような、転写条件をシミュレーションにて、近似的に求めることもできる。

本例においては、正規の近接露光位置から露光ギャップを更に広げ、回折効果の影響を利用して露光し、現像後に、目的とするサイズの円形状の開口を得るが、このようにして露光を行うことにより、露光量を、マスクの絵柄が忠実に転写される正規の近接露光位置による露光の場合の露光量よりも大きくして、所定の寸法幅を得ることが可能である。
本例の場合、正規の近接露光位置による露光の場合のように寸法シフト量を小さくする必要はなく、プリベーク温度を高くでき、露光量を増やすことができ、ブラックストライプ形成用の感光性の樹脂組成物から形成されたブラックストライプ部の密着性、硬化性を確保が容易にできる。
また、露光ギャップを正規の近接露光位置による露光の場合よりも広げて行うため、マスクに付着する異物による共通欠陥不良の発生を減らすことができる。

基材（カラーフィルタ形成用基板）は、透明基板（図９の５１参照）とも言われ、ガラスが多く用いられるが、アクリル樹脂等のプラスチックフィルムまたはシートを用いても良い。
また、必要に応じて、その上に着色層との密着性を向上させるためにアンカーコートを施してもよい。
着色層形成用の感光性組成物は、顔料または染料及び感光性材料を含むものである。
感光性組成物としては、ＵＶレジスト、ＤＥＥＰ−ＵＶレジスト、紫外線硬化型樹脂等が挙げらるが、本発明のように微細な開口をカラーフィルタ基板上に形成する場合には、紫外線硬化型樹脂が好ましい。

ＵＶレジストとしては、環化ポリイソプレン−芳香族ビスアジド系レジスト、フェノール樹脂ー芳香族アジド化合物系レジスト等のネガ型レジストを挙げることができる。
また、ＤＥＥＰ−ＵＶレジストとしては、ポリビニルフェノール−３，３' −アジドフェニルスルホン及びポリメタクリル酸グリシジル等のネガ型レジストを挙げることができる。

また、紫外線硬化型樹脂組成物としては、ベンゾフェノン及びその置換誘導体、ベンゾイン及びその置換誘導体、アセトフェノン及びその置換誘導体、オキシム系化合物等の中から選ばれる１種または２種以上の光重合開始剤を２〜１０質量％程度含有した、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等の樹脂を挙げることができる。

更に具体的に述べると、前記紫外線硬化型樹脂組成物の樹脂として、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレンビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレンメタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩素化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルファン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、及び、重合可能なモノマーであるメチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタアクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルメタアクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタアクリレート、ｎ−ペンチルアクリルアクリレート、ｎ−ペンチルメタアクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−ヘキシルメタアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｎ−オクチルメタアクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−デシルメタアクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）アクリレートの１種以上と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の２量体（例えば東亜合成化学（株）製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの酸無水物等の１種以上からなるポリマー又はコポリマー等を１種若しくは複数含む感光性樹脂組成物が挙げられる。

また、前記紫外線硬化型樹脂組成物を構成する光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジェトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセテート、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスペロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェノール−１、２−ブチジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノー１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ（株）製Ｎ１７１７、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミン等の還元剤の組み合わせ等が挙げられる。
本発明においては、これらの光重合開始剤を１種又は２種以上使用することができる。

着色層形成用の感光性の樹脂組成物は、低融点溶剤と高沸点溶剤からなる溶剤に分散させた状態でフィルタ形成用基板に塗布する。
低融点溶剤としては、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられ、また、高沸点溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルセルソルブ、３−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。
また、低融点溶剤と高沸点溶剤の混合溶媒として、高沸点溶剤が５０％以上を占める割合で含まれる混合溶媒を用いることができる。
尚、塗布した着色層形成用の感光性の樹脂組成物を、例えば、ホットプレート等を用いて仮硬化後に、該樹脂組成物上に、所定の露光ギャップを介して、露光用マスクを配置し、露光を行う。

次に、露光用のマスクにおける、単位の非円形状の遮光部１１５の配列形状と、着色層に形成される円形状の開口の形成状態との関係を図３〜図６に基づいて簡単に説明しておく。
図３（ａ）のように、十字形状の単位の非円形状の遮光部１１５ａと×形状の単位の非円形状の遮光部１１５ｂとを、それぞれ、所定ピッチで一次元方向（Ｘ方向）に配置した場合、図３（ｂ）に示すように、各単位の非円形状の遮光部１１５ａ、１１５ｂ、それぞれに対応した位置に円形状の開口１２５ａ、１２５ｂが形成される。
この場合は、円形状の開口１２５ａと開口１２５ｂとは同じサイズとなるように、単位の非円形状の遮光部１１５ａ、１１５ｂは形成されており、同じサイズの開口を十字の単位の非円形状の遮光部１１５ａだけを用いた場合よりも、隣接して形成される開口のピッチ間隔を狭くすることができる。
また、図４（ａ）に示すように、十字形状の単位の非円形状の遮光部１１５ｃを、ジグザグに二次元方向（Ｘ、Ｙ方向）に配置した場合、図４（ｂ）に示すように、十字形状の単位の非円形状の遮光部１１５ｃを二次元方向（Ｘ、Ｙ方向）に所定ピッチ間隔で配列させる場合よりも、隣接して形成される開口のピッチ間隔を狭くすることができる。
また、図５（ａ）のように、十字形状の単位の非円形状の遮光部１１５ｄと×形状の着色層開口用単位パターン部１１５ｅとを、それぞれ、所定ピッチで一次元方向（Ｘ方向）に配置した場合、図５（ｂ）に示すように、各単位の非円形状の遮光部１１５ｄ、１１５ｅ、それぞれに対応した位置、サイズに円形状の開口１２５ｄ、１２５ｅが形成される。 また、図６（ａ）のような、十字形状の単位の非円形状の遮光部１１５ｆを近接させ、対応するサイズの開口１２５ｆを形成することもできる。

本発明のカラーフィルタ用の着色層の形成方法の実施の形態の１例の特徴部を説明するための図で、図１（ａ）は使用される露光用マスクのパターンを示した図で、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す露光用マスクのパターンにより露光されて現像された後の着色層の状態を示した図である。 使用される露光用マスクの単位の非円形状の遮光部の他の例を示した図である。 図３（ａ）は単位の非円形状の遮光部の配列状態を示した図で、図３（ｂ）は図３（ａ）の単位の非円形状の遮光部の配列状態に対応する円形状の開口の形成状態を示した図である。 図４（ａ）は単位の非円形状の遮光部の配列状態を示した図で、図４（ｂ）は図４（ａ）の単位の非円形状の遮光部の配列状態に対応する円形状の開口の形成状態を示した図である。 図５（ａ）は単位の非円形状の遮光部の配列状態を示した図で、図５（ｂ）は図５（ａ）の単位の非円形状の遮光部の配列状態に対応する円形状の開口の形成状態を示した図である。 図６（ａ）は単位の非円形状の遮光部の配列状態を示した図で、図６（ｂ）は図６（ａ）の単位の非円形状の遮光部の配列状態に対応する円形状の開口の形成状態を示した図である。 図７（ａ）は露光装置の断面図で、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ１−Ｂ２から見た上面図の概略図である。 光源部の概略構成図である。 カラーフィルタ基板の概略断面図である。 液晶表示素子の概略断面図である。 透過型兼反射型（半透過半反射型とも言う）の液晶表示装置の液晶表示素子の概略断面図である。

符号の説明

１１０ 露光用マスクのパターン（単にパターンとも言う）
１１１ 開口部
１１２、１１２ａ 遮光部
１１５ 単位の非円形状の遮光部（単に遮光部とも言う）
１１５ａ〜１１５ｆ 単位の非円形状の遮光部（単に遮光部とも言う）
１２０ 着色層パターン
１２１ 着色層
１２５、１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ 円形状の開口（単に開口とも言う）
１２５ｄ、１２５ｅ、１２５ｆ 円形状の開口（単に開口とも言う）
２１０ 露光用マスクのパターン
２１１ 開口部
２１２ 遮光部
２１５ 遮光パターン
５０ カラーフィルタ基板
５１ 透明基板
５２ ブラックストライプ
５３ａ 赤着色層（Ｒフィルターとも言う）
５３ｂ 緑着色層（Ｇフィルターとも言う）
５３ｃ 青着色層（Ｂフィルターとも言う）
５４ オーバーコート層
５５ 透明電極（共通透明電極とも言う）
７０ ＴＦＴ基板
７１ 透明基板
７２ 画素電極
７３ａ、７３ｂ 配向膜
７４ 液晶
７５ａ，７５ｂ 偏光板
７６ バックライト
８０ カラーフィルタ基板
８１、８２ 透明基板
８３ 偏光板
８４Ｒ、８４Ｇ、８４Ｂ 着色層（反射用のフィルタとも言う）
８４Ｒａ、８４Ｇａ、８４Ｂａ 着色層（透過用のフィルタとも言う）
８５、８６ 透明対向電極（マトリックス電極とも言う）
８７ 反射層
８７ａ 開口
８８ バックライト
８９ａ 外光
８９ｂ 反射光
９０ 透過光

Claims (12)

1. 近接露光法を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層を、円形状の開口を設けた状態で、カラーフィルタ形成用基板に形成する方法であって、着色層形成用のネガ型の感光性組成物をカラーフィルタ形成用基板に配設した後、露光用マスクの絵柄が忠実に転写される正規の近接露光位置から露光ギャップを更に広げ、前記着色層形成用のネガ型の感光性組成物に対し、所定の着色層形成用のパターンを有する露光用マスクを用いて着色層形成用の露光を行い、更に、現像して、円形状の開口を設けた着色層を得るものであり、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、着色層に１つの円形状の開口を設けるための単位の遮光パターンとして、露光光を透過させる開口領域中に露光光を遮光する単位の非円形状の遮光部を配設したもので、且つ、前記着色層形成用のネガ型の感光性組成物に対し、前記露光用マスクを用いて露光を行うもので、前記着色層開口用パターン部が露光された領域に、現像後に円形状の開口が形成されるものであることを特徴とするカラーフィルタ用の着色層の形成方法。
2. 請求項１に記載のカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、着色層形成用パターンの単位の非円形状の遮光部は、矩形を重ねた形状のものであることを特徴とするカラーフィルタ用の着色層の形成方法。
3. 請求項２に記載のカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、矩形を重ねた形状が、２つの矩形を互いに９０度あるいは４５度ずらした状態で重ねた形状のものであることを特徴とするカラーフィルタ用の着色層の形成方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１に記載のカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、着色層の円形状の開口の円形の径が３μｍΦ〜１２μｍΦであることを特徴とするカラーフィルタ用の着色層の形成方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１に記載のカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、露光光を透過させる開口領域中に、前記単位の非円形状の遮光部を複数、各単位の非円形状の遮光部が互いに、実質的に影響されないように、配列して配設したものであることを特徴とするカラーフィルタ用の着色層の形成方法。
6. 請求項５に記載のカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、異なる形状およびまたは異なるサイズの単位の非円形状の遮光部を、２種以上配設していることを特徴とするカラーフィルタ用の着色層の形成方法。
7. 請求項５ないし６のいずれか１に記載のカラーフィルタ用の着色層の形成方法であって、前記露光用マスクの所定の着色層形成用のパターンは、各単位の非円形状の遮光部を、所定ピッチで１次元方向にあるいは２次元方向に配列したものであることを特徴とするカラーフィルタ用の着色層の形成方法。
8. 近接露光法を用いたフォトリソグラフィー法により、カラーフィルタ用の着色層をカラーフィルタ形成用基板に形成する方法において用いられる露光用マスクで、且つ、着色層に円形状の開口を設けた状態で着色層絵柄を形成するための露光用マスクであって、前記露光用マスクの、着色層形成用のパターンは、着色層に１つの円形状の開口を設けるための単位の遮光パターンとして、露光光を透過させる開口領域中に露光光を遮光する単位の非円形状の遮光部を配設したものであることを特徴とする露光用マスク。
9. 請求項８に記載の露光用マスクであって、着色層形成用パターンの単位の非円形状の遮光部は、矩形を重ねた形状のものであることを特徴とする露光用マスク。
10. 請求項９に記載の露光用マスクであって、矩形を重ねた形状が、２つの矩形を互いに９０度あるいは４５度ずらした状態で重ねた形状のものであることを特徴とする露光用マスク。
11. 請求項１ないし７のいずれか１に記載のカラーフィルタ用の着色層の形成方法により、カラーフィルタ用の着色層を形成されていることを特徴とするカラーフィルタ基板。
12. 請求項１１に記載のカラーフィルタ基板の着色層を覆う透明共通電極を有するカラーフィルタ基板と、該カラーフィルタ基板に対向する、多数の画素電極を備える対向基板と、前記カラーフィルタ基板と対向基板との間に封入された液晶を備えていることを特徴とする液晶表示素子。
    
    

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