JP2006071824A

JP2006071824A - Method for manufacturing light shielding film

Info

Publication number: JP2006071824A
Application number: JP2004253177A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Aida; 哲也會田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent occurrence of void phenomenon, and to prevent occurrence of a BM residue in an opening part of the BM. <P>SOLUTION: A method for manufacturing a light shielding film at least includes steps: to prepare a transparent substrate 1 with a metal thin film pattern 2 formed on one surface thereof; to form a negative type photosensitive resin layer 3 with a light shielding property on the one surface of the transparent substrate 1 of a region including at least a region of the metal thin film pattern 2; to expose the photosensitive resin layer 3 from the transparent substrate 1 side by using the metal thin film pattern 2 as a mask; and to form the opening part CH from which the metal thin film pattern 2 is exposed on the photosensitive resin layer 3 by developing the photosensitive resin layer 3. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は液晶表示装置などに用いられる遮光膜を製造する方法に関する。また本発明は遮光膜を有する素子基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a light shielding film used for a liquid crystal display device or the like. The present invention also relates to a method for manufacturing an element substrate having a light shielding film.

カラーフィルタの各着色画素間には、コントラスト向上のために光遮断パターンが形成されている。この光遮断パターンは、ブラックマトリクスまたはブラックマスクと呼ばれている。以下、ブラックマトリクスまたはブラックマスクをＢＭと表記する。近年においては、環境問題や低コスト化への対策から、樹脂ＢＭが主流を占めつつある。樹脂ＢＭの形成方法としては、感光性の樹脂溶液を用いたフォトリソグラフィ法が挙げられる。 A light blocking pattern is formed between the colored pixels of the color filter to improve contrast. This light blocking pattern is called a black matrix or a black mask. Hereinafter, the black matrix or the black mask is referred to as BM. In recent years, resin BM is becoming the mainstream because of measures for environmental problems and cost reduction. Examples of the method for forming the resin BM include a photolithography method using a photosensitive resin solution.

図９および図１０は、従来法による樹脂ＢＭの製造工程を模式的に示す断面図であり、図９は露光工程、図１０は現像工程をそれぞれ示している。通常、ポジ型のフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法では、基板１１上にフォトレジスト１２を塗布した後、パターンマスク１３を用いて露光エリアを限定してレジスト１２に紫外線ＵＶを照射する。その後、現像によってレジスト１２のパターニングを行って、ＢＭ１５を形成する。 9 and 10 are cross-sectional views schematically showing the production process of the resin BM according to the conventional method. FIG. 9 shows an exposure process and FIG. 10 shows a development process, respectively. Usually, in a photolithography method using a positive type photoresist, after applying a photoresist 12 on a substrate 11, an ultraviolet ray UV is irradiated to the resist 12 by using a pattern mask 13 to limit an exposure area. Thereafter, the resist 12 is patterned by development to form the BM 15.

しかし、レジスト１２の膜厚が厚い場合、例えば膜厚がおよそ１μm 以上の場合には、レジスト１２の膜厚方向に紫外線ＵＶが十分に透過しなくなり、マスク１３周辺領域におけるレジスト１２の下方部分（基板１１側の部分）では露光量が不足する。現像を行うと、露光量が不足している部分が除去されるので、図９に示すように、マスク１３周辺領域におけるレジスト１２の下方部分が上方部分よりも抉れてＢＭが形成される。このＢＭの開口部内にカラーフィルタを形成すると、ＢＭとカラーフィルタの間に隙間が生じ、いわゆる「白抜け」が起きる。したがって、色ムラやコントラストの低下などの表示不良が生じるおそれがある。 However, when the film thickness of the resist 12 is large, for example, when the film thickness is about 1 μm or more, the ultraviolet ray UV is not sufficiently transmitted in the film thickness direction of the resist 12, and the lower portion of the resist 12 in the peripheral region of the mask 13 ( In the portion on the substrate 11 side, the exposure amount is insufficient. When the development is performed, the portion where the exposure amount is insufficient is removed, and as shown in FIG. 9, the lower portion of the resist 12 in the peripheral region of the mask 13 is swollen more than the upper portion, and a BM is formed. When a color filter is formed in the opening of the BM, a gap is generated between the BM and the color filter, and so-called “white spots” occur. Therefore, display defects such as color unevenness and a decrease in contrast may occur.

また、図１０に示すように、露光されていない領域（現像によって除去される領域）、言い換えればＢＭの開口部内において、レジスト１２が十分に現像除去できず、ＢＭ残さ１６が発生することがある。したがって、開口部内に形成されるカラーフィルタの透過率や色相などの特性に影響を及ぼすといった問題がある。 Further, as shown in FIG. 10, the resist 12 cannot be sufficiently developed and removed in an unexposed area (area removed by development), in other words, in the opening of the BM, and a BM residue 16 may be generated. . Therefore, there is a problem that the color filter formed in the opening has an influence on characteristics such as transmittance and hue.

白抜けを防止するための技術が特許文献１に開示されている。特許文献１では、ＢＭを積層することでＢＭの遮光性を向上させている。しかし、ＢＭを積層するので、工程数が増加する。また各層のＢＭを重ね合わせするためのマージンが必要であるので、多層に形成するほどＢＭにアライメントずれが生じる。 A technique for preventing white spots is disclosed in Patent Document 1. In patent document 1, the light shielding property of BM is improved by laminating | stacking BM. However, since the BM is stacked, the number of processes increases. Further, since a margin for overlapping the BM of each layer is necessary, the BM is misaligned as it is formed in multiple layers.

一方、ＢＭ残さの発生を防止するための技術が特許文献２，３および４に開示されている。特許文献２および３では、ＵＶ処理または気体や液体を用いた表面処理によって、ＢＭ残さの発生を抑制している。しかし、ＢＭ形成前の基板に対してこのような処理を行うと、ＢＭと基板との密着性が低下するので、必要な部分のＢＭも剥離されるおそれがある。特に、微細なＢＭパターンを形成する場合には、その可能性が高くなる。特許文献４では、ＢＭをパターニングする際に、現像液の濃度を高濃度から低濃度へ推移させて現像を行っている。しかし、ＢＭの膜厚が大きい場合には、露光量不足によって、ＢＭの下方部分が上方部分よりも抉れて形成される可能性が高くなる。
特開平10-197712 号公報特開2001-272530 号公報特開2001-264529 号公報特開平10-268803 号公報 On the other hand, Patent Documents 2, 3 and 4 disclose techniques for preventing the occurrence of BM residue. In patent documents 2 and 3, generation | occurrence | production of BM residue is suppressed by UV treatment or surface treatment using gas or a liquid. However, if such a process is performed on the substrate before the BM formation, the adhesion between the BM and the substrate is lowered, so that a necessary portion of the BM may also be peeled off. In particular, when a fine BM pattern is formed, the possibility increases. In Patent Document 4, when patterning a BM, development is performed by changing the concentration of the developer from a high concentration to a low concentration. However, when the film thickness of the BM is large, there is a high possibility that the lower part of the BM is formed more than the upper part due to insufficient exposure.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-197712 JP 2001-272530 A JP 2001-264529 Japanese Patent Laid-Open No. 10-268803

本発明の目的の１つは白抜けを防止することである。本発明の他の目的はＢＭ開口部内にＢＭ残さが発生するのを防止することである。 One of the objects of the present invention is to prevent white spots. Another object of the present invention is to prevent BM residue from occurring in the BM opening.

ある局面において、本発明は遮光膜の製造方法を提供する。この方法は、金属薄膜パターンが一方面に形成された透明基板を準備する工程と、前記金属薄膜パターンの領域を少なくとも含む領域における前記透明基板の前記一方面に、遮光性を有するネガ型感光性樹脂層を形成する工程と、前記金属薄膜パターンをマスクとして、前記透明基板側から前記感光性樹脂層を露光する工程と、前記感光性樹脂層を現像して、前記金属薄膜パターンが露出する開口部を前記感光性樹脂層に形成する工程とを少なくとも含む。 In one aspect, the present invention provides a method for manufacturing a light shielding film. This method includes a step of preparing a transparent substrate having a metal thin film pattern formed on one surface thereof, and a negative photosensitive material having light shielding properties on the one surface of the transparent substrate in a region including at least the region of the metal thin film pattern. A step of forming a resin layer; a step of exposing the photosensitive resin layer from the transparent substrate side using the metal thin film pattern as a mask; and an opening through which the metal thin film pattern is exposed by developing the photosensitive resin layer Forming a portion on the photosensitive resin layer.

前記現像工程の後に、前記開口部内の前記金属薄膜パターンをエッチング除去する工程をさらに含んでいても良い。さらに、前記エッチング除去工程の後に、前記開口部内にカラーフィルタを形成する工程をさらに含んでいても良い。前記感光性樹脂層の膜厚は１μｍ以上であっても良い。 A step of etching and removing the metal thin film pattern in the opening may be further included after the developing step. Furthermore, a step of forming a color filter in the opening may be further included after the etching removal step. The film thickness of the photosensitive resin layer may be 1 μm or more.

他の局面において、本発明は素子基板およびその製造方法を提供する。本発明の素子基板は、透明基板と、前記透明基板の一方面に形成されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子に接続されたドレイン電極と、前記ドレイン電極の少なくとも一部が露出する開口部を有する遮光膜と、前記遮光膜上に形成され、前記開口部内の前記前記ドレイン電極と接続された画素電極とを有し、前記開口部が前記遮光膜の表面側の面積が底面側の面積よりも大きい。 In another aspect, the present invention provides an element substrate and a manufacturing method thereof. The element substrate of the present invention has a transparent substrate, a switch element formed on one surface of the transparent substrate, a drain electrode connected to the switch element, and an opening through which at least a part of the drain electrode is exposed. A light-shielding film; and a pixel electrode formed on the light-shielding film and connected to the drain electrode in the opening. The opening has an area on the surface side of the light-shielding film that is smaller than an area on the bottom surface side. large.

本発明の素子基板を製造する方法は、前記透明基板に前記ドレイン電極を形成する工程と、前記ドレイン電極を覆い、遮光性を有するネガ型感光性樹脂層を形成する工程と、前記ドレイン電極をマスクとして、前記透明基板側から前記感光性樹脂層を露光する工程と、前記感光性樹脂層を現像して、前記開口部を前記感光性樹脂層に形成する工程と、前記感光性樹脂層に加熱処理を施して、前記遮光膜を形成する工程とを含む。 The method of manufacturing the element substrate of the present invention includes a step of forming the drain electrode on the transparent substrate, a step of forming a negative photosensitive resin layer that covers the drain electrode and has a light shielding property, and the drain electrode. As a mask, exposing the photosensitive resin layer from the transparent substrate side, developing the photosensitive resin layer, forming the opening in the photosensitive resin layer, and forming the photosensitive resin layer on the photosensitive resin layer And a step of performing heat treatment to form the light shielding film.

本発明によれば、白抜けを防止することができる。またＢＭ開口部内にＢＭ残さの発生を防止することができる。 According to the present invention, white spots can be prevented. Moreover, generation | occurrence | production of BM residue can be prevented in BM opening part.

（実施形態１）
図１〜図４はＢＭの製造工程を模式的に示す断面図である。以下、図面を参照しながら各製造工程を説明する。 (Embodiment 1)
1 to 4 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the BM. Hereinafter, each manufacturing process will be described with reference to the drawings.

（１）透明基板準備工程
まず、透明基板を準備する。透明基板としては、典型的には、ガラス基板を用いることができるが、本発明においては、カラーフィルタ用の基板としての透明性や機械的強度等の必要な特性を有するものであれば、ガラス基板に限定されず、透明のプラスチック基板等を用いてもよい。プラスチック基板の材料としては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネートが例示される。 (1) Transparent substrate preparation process First, a transparent substrate is prepared. As the transparent substrate, a glass substrate can be typically used. However, in the present invention, glass having a necessary characteristic such as transparency and mechanical strength as a substrate for a color filter is used. The substrate is not limited to a transparent plastic substrate. Examples of the plastic substrate material include polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyester such as polyethylene terephthalate, and polycarbonate.

図１に示すように、透明基板１の一方面に金属薄膜パターン２を形成する。金属薄膜パターン２を形成する領域は、ＢＭを形成しない領域である。金属薄膜パターン２は、透明基板１の一方面に金属薄膜を形成した後に、フォトリソグラフィ法によりパターニングすることによって形成することができる。金属薄膜の材料としては、アルミニウム、チタン、タンタル、モリブデンなどが挙げられ、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法などにより金属薄膜を形成することができる。金属薄膜の膜厚は、できる限り薄いことが好ましく、例えば０．０５μm 以上１μm 以下が好ましい。 As shown in FIG. 1, a metal thin film pattern 2 is formed on one surface of a transparent substrate 1. The region where the metal thin film pattern 2 is formed is a region where no BM is formed. The metal thin film pattern 2 can be formed by forming a metal thin film on one surface of the transparent substrate 1 and then patterning it by a photolithography method. Examples of the metal thin film material include aluminum, titanium, tantalum, and molybdenum. The metal thin film can be formed by a sputtering method, a plasma CVD (chemical vapor deposition) method, or the like. The thickness of the metal thin film is preferably as thin as possible, for example, 0.05 μm or more and 1 μm or less.

なお、配線パターンが予め形成された透明基板を用いても良く、薄膜トランジスタ素子などの回路を構成する配線が形成された透明基板を用いても良い。 Note that a transparent substrate on which a wiring pattern is formed in advance may be used, or a transparent substrate on which wiring constituting a circuit such as a thin film transistor element is formed may be used.

（２）感光性樹脂形成工程
金属薄膜パターン２の領域を少なくとも含む領域における透明基板１の一方面に、遮光性を有するネガ型感光性樹脂層３を形成する。感光性樹脂層３は、遮光性成分と感光性樹脂とを少なくとも有する。遮光性成分としては、遮光性染料、遮光性顔料、無機化合物（例えばチタンブラック、カーボンブラック、鉄黒）などが用いられる。感光性樹脂としては、紫外線や電子線等の照射により硬化するネガ型感光性樹脂が用いられる。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンスルホン、ポリヘキサフルオロブチルメタクリレート、コール酸ｏ−ニトロベンジルエステル類などが挙げられる。 (2) Photosensitive resin formation process The negative photosensitive resin layer 3 which has light-shielding property is formed in the one surface of the transparent substrate 1 in the area | region including the area | region of the metal thin film pattern 2 at least. The photosensitive resin layer 3 has at least a light shielding component and a photosensitive resin. As the light shielding component, a light shielding dye, a light shielding pigment, an inorganic compound (for example, titanium black, carbon black, iron black) or the like is used. As the photosensitive resin, a negative photosensitive resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays or electron beams is used. Examples thereof include polymethyl methacrylate, polystyrene sulfone, polyhexafluorobutyl methacrylate, and cholic acid o-nitrobenzyl esters.

感光性樹脂層３は、感光性レジストを透明基板１へ塗布する方法や、感光性レジスト層がベースフィルムに予め設けられた転写フィルムを用いて、透明基板１上に転写する方法など、種々の方法にて形成できる。塗布方法としては、スピンコート、ロールコート、バーコートなどを用いることができる。塗布膜厚は、必要な遮光性が得られる程度であれば特に限定されないが、典型的には、０．１〜５μｍである。但し、後述するように、ＢＭを断面視において順テーパ状にするには、１μｍ以上が好ましく、５μｍ以下がさらに好ましい。感光性レジストを塗布または転写した後に、ホットプレートやオーブンなどを用いて、プリベークする。例えば、オーブンにて90℃、10分間程度の加熱処理を行う。 The photosensitive resin layer 3 has various methods such as a method of applying a photosensitive resist to the transparent substrate 1 and a method of transferring the photosensitive resist layer onto the transparent substrate 1 using a transfer film in which the photosensitive resist layer is previously provided on the base film. It can be formed by a method. As a coating method, spin coating, roll coating, bar coating, or the like can be used. The coating film thickness is not particularly limited as long as necessary light shielding properties can be obtained, but is typically 0.1 to 5 μm. However, as will be described later, in order to make the BM have a forward tapered shape in a cross-sectional view, it is preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or less. After the photosensitive resist is applied or transferred, it is pre-baked using a hot plate or an oven. For example, heat treatment is performed in an oven at 90 ° C. for about 10 minutes.

（３）露光工程
図２に示すように、金属薄膜パターン２をマスクとして、透明基板１側から感光性樹脂層３を露光する。露光に用いる光源としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯等のランプ光源、殺菌灯、蛍光灯などの発光管光源、アルゴンイオンレーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマーレーザ、窒素レーザ等のレーザ光源などが挙げられる。例えば、高圧水銀灯によるghi 線（g 線：436nm 、h 線：405nm 、i 線：365nm の混合波長光）を用いて、200mJ/cm²程度露光する。 (3) Exposure Step As shown in FIG. 2, the photosensitive resin layer 3 is exposed from the transparent substrate 1 side using the metal thin film pattern 2 as a mask. Light sources used for exposure include xenon lamps, halogen lamps, tungsten lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, medium-pressure mercury lamps, low-pressure mercury lamps and other lamp light sources, germicidal lamps, fluorescent lamps and other arc tube light sources, argon ions A laser light source such as a laser, a YAG laser, an excimer laser, and a nitrogen laser can be used. For example, exposure is carried out by about 200 mJ / cm ² using a ghi line (g-line: 436 nm, h-line: 405 nm, i-line: 365 nm mixed wavelength light) using a high-pressure mercury lamp.

なお、配線パターンが予め形成された透明基板や回路を構成する配線が形成された透明基板を用いた場合には、配線パターンや回路を構成する配線がマスクとして機能する。 Note that when a transparent substrate on which a wiring pattern is formed in advance or a transparent substrate on which a wiring constituting a circuit is formed are used, the wiring constituting the wiring pattern or the circuit functions as a mask.

（４）現像工程
上記露光工程の後、感光性樹脂層３の未露光部分を現像処理にて除去する。現像処理に使用する現像液としては、典型的には、アルカリ現像液が用いられる。アルカリ現像液として、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機のアルカリ剤、あるいはジエタノールアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、水酸化テトラアルキルアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウムヒドロサイド等の有機のアルカリ剤を含有した水溶液が挙げられる。例えば、約１重量％の水酸化カリウム水溶液を用いることができる。 (4) Development process After the said exposure process, the unexposed part of the photosensitive resin layer 3 is removed by a development process. An alkaline developer is typically used as the developer used for the development process. Examples of the alkali developer include inorganic alkali agents such as sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, sodium silicate, potassium silicate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or diethanolamine, triethylamine, triethanolamine, tetraalkyl hydroxide. An aqueous solution containing an organic alkaline agent such as an ammonium salt or tetramethylammonium hydrocide can be used. For example, an aqueous solution of about 1% by weight potassium hydroxide can be used.

現像処理について特に制限はないが、典型的には、１０〜５０℃の現像温度で、浸漬現像、スプレー現像、ブラシ現像、超音波現像などの処理が行われる。さらに、形成された樹脂ＢＭの膜強度、耐溶剤性および耐アルカリ性などの向上をはかるために、ポストベークを行うことが好ましい。例えば、オーブンにて200 ℃、30分間程度の加熱処理を行う。 The development treatment is not particularly limited, but typically, treatment such as immersion development, spray development, brush development, and ultrasonic development is performed at a development temperature of 10 to 50 ° C. Further, post-baking is preferably performed in order to improve the film strength, solvent resistance, alkali resistance, and the like of the formed resin BM. For example, heat treatment is performed in an oven at 200 ° C. for about 30 minutes.

現像処理を行うことによって、図３に示すように、金属薄膜パターン２で遮光された部分の感光性樹脂層３が除去されて、金属薄膜パターン２が露出する開口部ＣＨが感光性樹脂層３に形成される。これによりＢＭ４が形成される。 By performing the development process, as shown in FIG. 3, the photosensitive resin layer 3 in the portion shielded from light by the metal thin film pattern 2 is removed, and the opening CH from which the metal thin film pattern 2 is exposed becomes the photosensitive resin layer 3. Formed. Thereby, BM4 is formed.

露光によって、透明基板１に接する側から表面側へ感光性樹脂層３の硬化が進行する。感光性樹脂層３は遮光性を有しているので、透明基板１から膜厚方向に離れるに従って、露光に用いた光源の光量が減衰する。また、透明基板１面に対して斜め方向から入射する光のうち金属薄膜パターン２により遮光される光も、透明基板１から膜厚方向に離れるに従って光量が減衰する。そのため、金属薄膜パターン２の領域のみならず、その周縁領域でも光量が少なくなり、未硬化な部分となる。したがって、図３に示すように、ＢＭ４に形成された開口部ＣＨはＢＭ４の表面側の面積が底面側の面積よりも大きくなり、断面視においてＢＭ４の側面と上面とがなす角部が湾曲をなす。すなわち、断面視においてＢＭ４が順テーパ状となる。 By the exposure, curing of the photosensitive resin layer 3 proceeds from the side in contact with the transparent substrate 1 to the surface side. Since the photosensitive resin layer 3 has a light-shielding property, the amount of light of the light source used for exposure attenuates as it moves away from the transparent substrate 1 in the film thickness direction. Further, among the light incident on the surface of the transparent substrate 1 from an oblique direction, the amount of light that is blocked by the metal thin film pattern 2 also attenuates as the distance from the transparent substrate 1 increases in the film thickness direction. Therefore, the amount of light is reduced not only in the region of the metal thin film pattern 2 but also in the peripheral region, resulting in an uncured portion. Therefore, as shown in FIG. 3, the opening CH formed in the BM 4 has an area on the surface side of the BM 4 larger than the area on the bottom surface side, and the corner portion formed by the side surface and the upper surface of the BM 4 is curved in a sectional view. Eggplant. That is, BM4 becomes a forward taper shape in sectional view.

このようにＢＭ４が順テーパ状となることによって、ＢＭ４の開口部ＣＨ内にカラーフィルタを形成することが容易となる。したがって、ＢＭ４とカラーフィルタの間に隙間が発生しないので、色ムラやコントラストの低下などの表示不良を生じさせる白抜けの発生を防止することができる。 Thus, BM4 becomes a forward taper shape, and it becomes easy to form a color filter in opening part CH of BM4. Accordingly, since no gap is generated between the BM 4 and the color filter, it is possible to prevent the occurrence of white spots that cause display defects such as color unevenness and a decrease in contrast.

（５）金属薄膜パターンのエッチング工程
図４に示すように、露光マスクとして用いた金属薄膜パターン２をエッチング除去する。エッチャントは、用いた金属薄膜の材料に応じて適宜選択することができる。例えば、金属薄膜の材料としてアルミニウムやチタンを用いた場合には、フッ酸や硝酸などをエッチャントとして用いる。金属薄膜パターン２をエッチング除去することにより、ＢＭ４の開口部ＣＨ内、言い換えれば金属薄膜パターン２の領域内にＢＭ残さが生じた場合でも、金属薄膜パターン２とともにＢＭ残さを除去することができる。したがって、開口部ＣＨ内に形成されるカラーフィルタの透過率や色相などの特性に影響を及ぼすことがない。 (5) Etching process of metal thin film pattern As shown in FIG. 4, the metal thin film pattern 2 used as an exposure mask is removed by etching. The etchant can be appropriately selected according to the material of the metal thin film used. For example, when aluminum or titanium is used as the material for the metal thin film, hydrofluoric acid or nitric acid is used as the etchant. By etching away the metal thin film pattern 2, the BM residue can be removed together with the metal thin film pattern 2 even when BM residue is generated in the opening CH of the BM 4, in other words, in the region of the metal thin film pattern 2. Therefore, it does not affect the characteristics such as the transmittance and hue of the color filter formed in the opening CH.

なお、配線パターンや回路を構成する配線が形成された透明基板を用いた場合には、エッチング工程を行わない。 Note that the etching process is not performed when a transparent substrate on which wiring patterns and wirings constituting a circuit are formed is used.

（６）カラーフィルタ形成工程
エッチング除去工程の後に、ＢＭ４の開口部ＣＨ内にカラーフィルタを形成する。カラーフィルタを形成する方法として、顔料分散法、染色法、電着法、印刷法、転写法、インクジェット法などの公知の方法を採用することができる。また形成するカラーフィルタは、１色ずつ形成しても良く、あるいは複数色を同時に形成しても良い。例えば、ＢＭ４の形成と同様の工程により、ＲＧＢの各色相のカラーフィルタを形成しても良い。具体的には、着色成分と感光性樹脂とを少なくとも有する樹脂層を透明基板１上に塗布した後、プリベーク、露光、現像、ポストベークなどの工程を行ってカラーフィルタを形成する。 (6) Color filter formation process After an etching removal process, a color filter is formed in opening CH of BM4. As a method for forming a color filter, a known method such as a pigment dispersion method, a dyeing method, an electrodeposition method, a printing method, a transfer method, or an ink jet method can be employed. In addition, the color filter to be formed may be formed for each color or a plurality of colors may be formed simultaneously. For example, color filters for each hue of RGB may be formed by the same process as the formation of BM4. Specifically, after applying a resin layer having at least a coloring component and a photosensitive resin on the transparent substrate 1, a color filter is formed by performing processes such as pre-baking, exposure, development, and post-baking.

なお、カラーフィルタを形成する際に、予め形成されているＢＭ４の一部とカラーフィルタが重なるようにする。具体的には、ＢＭ４の開口部ＣＨが埋まるようにカラーフィルタを形成することが好ましい。 Note that when forming the color filter, the color filter overlaps with a part of the BM 4 formed in advance. Specifically, it is preferable to form the color filter so that the opening CH of the BM 4 is filled.

以上の工程を経て、ＢＭ４およびカラーフィルタが製造される。本実施形態のＢＭ４およびカラーフィルタを用いて、例えば液晶表示装置のカラーフィルタ基板を製造することができる。カラーフィルタ基板および液晶表示装置の各製造方法について簡単に説明する。 BM4 and a color filter are manufactured through the above process. For example, a color filter substrate of a liquid crystal display device can be manufactured using the BM 4 and the color filter of the present embodiment. Each manufacturing method of the color filter substrate and the liquid crystal display device will be briefly described.

まず、透明基板１上に、カラーフィルタやＢＭ４を覆う保護膜や平坦化膜を形成する。保護膜や平坦化膜としては、光硬化型、熱硬化型或いは光熱併用型の樹脂材料、または蒸着、スパッタ等によって形成された無機膜等を用いることができる。保護膜や平坦化膜上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などからなる共通透明電極を形成する。さらにポリイミドなどからなる液晶配向膜を形成し、液晶配向膜にラビング処理を施す。以上の工程により液晶表示装置のカラーフィルタ基板が製造される。 First, a protective film and a flattening film that covers the color filter and BM 4 are formed on the transparent substrate 1. As the protective film and the planarizing film, a photocurable, thermosetting, or photothermal combination resin material, or an inorganic film formed by vapor deposition, sputtering, or the like can be used. A common transparent electrode made of ITO (indium tin oxide) or the like is formed on the protective film or the planarizing film. Further, a liquid crystal alignment film made of polyimide or the like is formed, and the liquid crystal alignment film is rubbed. The color filter substrate of the liquid crystal display device is manufactured through the above steps.

次に、カラーフィルタ基板と貼り合わせられるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板を製造する。フォトリソグラフィ法により透明基板上に、列方向に延びる複数のソース線と、ソース線に交差して行方向に延びる複数のゲート線と、ソース線およびゲート線の交差部近傍に設けられたＴＦＴと、ＴＦＴを介してソース線に接続され、マトリクス状に配置された画素電極とを形成する。さらにポリイミドなどからなる液晶配向膜を形成し、液晶配向膜にラビング処理を施す。シール材を介してカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせ、両基板間に液晶材料を充填する。両基板の外側面に位相差フィルムや偏光フィルムを貼り付けて、液晶パネルを得る。液晶パネルにバックライトや液晶駆動ドライバなどを取り付けて、液晶表示装置が製造される。 Next, a TFT (thin film transistor) substrate to be bonded to the color filter substrate is manufactured. A plurality of source lines extending in the column direction on a transparent substrate by photolithography, a plurality of gate lines extending in the row direction intersecting the source lines, and a TFT provided in the vicinity of the intersection of the source lines and the gate lines The pixel electrodes connected to the source line via the TFT and arranged in a matrix are formed. Further, a liquid crystal alignment film made of polyimide or the like is formed, and the liquid crystal alignment film is rubbed. A color filter substrate and a TFT substrate are bonded to each other through a sealing material, and a liquid crystal material is filled between both the substrates. A liquid crystal panel is obtained by attaching a retardation film or a polarizing film to the outer surfaces of both substrates. A liquid crystal display device is manufactured by attaching a backlight, a liquid crystal drive driver, and the like to the liquid crystal panel.

本実施形態では、カラーフィルタ形成前にＢＭ４を形成しているが、カラーフィルタ形成後にＢＭ４を形成しても良い。例えば、次の方法が挙げられる。カラーフィルタを形成した後に、カラーフィルタ上に裏面露光マスク用のメタルパターンを形成する。感光性樹脂層３を塗布した後、裏面露光を行って、感光性樹脂層３のパターニングを行う。感光性樹脂層３の開口部ＣＨ内の不必要なメタルパターンを除去する。 In this embodiment, the BM 4 is formed before the color filter is formed. However, the BM 4 may be formed after the color filter is formed. For example, the following method is mentioned. After forming the color filter, a metal pattern for a back exposure mask is formed on the color filter. After applying the photosensitive resin layer 3, backside exposure is performed to pattern the photosensitive resin layer 3. Unnecessary metal patterns in the openings CH of the photosensitive resin layer 3 are removed.

（実施形態２）
実施形態１で説明したＢＭ４の製造方法を用いて、ＴＦＴなどの素子が形成された素子基板を製造することができる。本実施形態では、ＢＭを有するＴＦＴ基板について説明する。図５は本実施形態の素子基板を模式的に示す平面図であり、図６は図５中のＡ−Ｂ線断面図、図７は図５中のＣ−Ｄ線断面図である。 (Embodiment 2)
An element substrate on which elements such as TFTs are formed can be manufactured using the BM4 manufacturing method described in the first embodiment. In this embodiment, a TFT substrate having a BM will be described. FIG. 5 is a plan view schematically showing the element substrate of the present embodiment, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AB in FIG. 5, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line CD in FIG.

本実施形態の素子基板は、透明基板１と、透明基板１の一方面に形成され、行方向に延びる複数のゲート線５と、ゲート線５を覆う絶縁層８と、絶縁層８上に形成され、列方向に延びる複数のソース線６と、ゲート線５およびソース線６の交差部近傍に設けられたＴＦＴと、ＴＦＴを介してソース線６に接続されたドレイン電極７と、ＴＦＴを覆う遮光膜４と、遮光膜４上に形成された画素電極１０を有する。遮光膜４はドレイン電極７の少なくとも一部が露出する開口部ＣＨを有しており、開口部ＣＨを介して、画素電極１０がドレイン電極７と接続されている。 The element substrate of the present embodiment is formed on the transparent substrate 1, a plurality of gate lines 5 formed on one surface of the transparent substrate 1 and extending in the row direction, an insulating layer 8 covering the gate lines 5, and the insulating layer 8. A plurality of source lines 6 extending in the column direction, a TFT provided near the intersection of the gate line 5 and the source line 6, a drain electrode 7 connected to the source line 6 through the TFT, and the TFT are covered. It has a light shielding film 4 and a pixel electrode 10 formed on the light shielding film 4. The light shielding film 4 has an opening CH from which at least a part of the drain electrode 7 is exposed, and the pixel electrode 10 is connected to the drain electrode 7 through the opening CH.

開口部ＣＨは平面視において矩形状である。開口部ＣＨ内の遮光膜４の４つの側面のうちＴＦＴに最も近い側面４ａは傾斜角が略直角であるのに対して、他の３つの側面４ｂ，４ｃ，４ｄは傾斜角が鋭角である。言い換えれば、開口部ＣＨは遮光膜４の表面側の面積が底面側（ドレイン電極７側）の面積よりも大きい。このように、開口部ＣＨ内の遮光膜４が傾斜面を有することにより、遮光膜４上に形成される画素電極１０が開口部ＣＨ内のドレイン電極７と接続する箇所において断線が発生し難くなる。 The opening CH is rectangular in plan view. Of the four side surfaces of the light shielding film 4 in the opening CH, the side surface 4a closest to the TFT has a substantially right angle of inclination, while the other three side surfaces 4b, 4c and 4d have an acute angle. . In other words, the opening CH has a larger area on the surface side of the light shielding film 4 than an area on the bottom surface side (drain electrode 7 side). As described above, since the light shielding film 4 in the opening CH has an inclined surface, disconnection hardly occurs at a position where the pixel electrode 10 formed on the light shielding film 4 is connected to the drain electrode 7 in the opening CH. Become.

本実施形態の素子基板は、ＴＦＴが遮光膜４により覆われているので、観察者側から入射する光が遮光される。したがって、ＴＦＴに入射する光によるリーク電流の発生を抑えることができる。 In the element substrate of this embodiment, since the TFT is covered with the light shielding film 4, light incident from the observer side is shielded. Therefore, generation of a leak current due to light incident on the TFT can be suppressed.

図８は本実施形態の素子基板を製造する工程を説明するための断面図である。図８を参照しながら、本実施形態の素子基板を製造する工程について説明する。透明基板１の一方面にチャネルエッチ型ＴＦＴを形成した後、ネガ型感光性樹脂層３をスピンコートなどの方法によって塗布し、さらにクリーンオーブンにてプリベークを行う。図８（ａ）に示すように、ゲート線５、ソース線６およびドレイン電極７をマスクとして、透明基板１側から感光性樹脂層３を露光（裏面露光) する。 FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a process for manufacturing the element substrate of the present embodiment. With reference to FIG. 8, a process for manufacturing the element substrate of the present embodiment will be described. After forming a channel etch type TFT on one surface of the transparent substrate 1, a negative photosensitive resin layer 3 is applied by a method such as spin coating, and further prebaked in a clean oven. As shown in FIG. 8A, the photosensitive resin layer 3 is exposed (backside exposure) from the transparent substrate 1 side using the gate line 5, the source line 6 and the drain electrode 7 as a mask.

図８（ｂ）に示すように、マスク９を用いて、ゲート線５、ソース線６およびドレイン電極７の各領域における感光性樹脂層３を表側から露光する。但し、開口部ＣＨの形成領域における感光性樹脂層３は遮光する。露光工程の後、感光性樹脂層３の未露光部分を現像処理にて除去する。現像処理を行うことによって、ドレイン電極７の一部が露出する開口部ＣＨが感光性樹脂層３に形成される。感光性樹脂層３のポストベークを行って、遮光膜４を形成する。さらに、ＩＴＯなどからなる透明導電膜を遮光膜４上に形成した後、パターニングを行って画素電極１０を形成する。 As shown in FIG. 8B, the photosensitive resin layer 3 in each region of the gate line 5, the source line 6 and the drain electrode 7 is exposed from the front side using a mask 9. However, the photosensitive resin layer 3 in the region where the opening CH is formed is shielded from light. After the exposure step, the unexposed portion of the photosensitive resin layer 3 is removed by development processing. By performing development processing, an opening CH from which a part of the drain electrode 7 is exposed is formed in the photosensitive resin layer 3. The light shielding film 4 is formed by post-baking the photosensitive resin layer 3. Further, after forming a transparent conductive film made of ITO or the like on the light shielding film 4, patterning is performed to form the pixel electrode 10.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲に限定されない。上記実施形態が例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、本実施形態ではカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置について説明したが、本発明による遮光膜やカラーフィルタを用いて無機または有機ＥＬ表示装置を製造することもできる。また本実施形態ではスイッチ素子としてＴＦＴが用いられているが、ＭＩＭ(Metal Insulator Metal)などの他のアクティブ駆動素子を用いても良く、あるいは駆動素子を用いないパッシブ（マルチプレックス）駆動でも良いことは当業者に理解されるところである。また透過型や反射型、透過反射両用型のいずれのタイプにも適用可能であることは当業者に理解されるところである。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It is understood by those skilled in the art that the above embodiment is an exemplification, and that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way. For example, in the present embodiment, a liquid crystal display device using a color filter substrate has been described, but an inorganic or organic EL display device can also be manufactured using a light shielding film or a color filter according to the present invention. In this embodiment, a TFT is used as a switching element. However, other active driving elements such as MIM (Metal Insulator Metal) may be used, or passive (multiplex) driving without using a driving element may be used. Will be understood by those skilled in the art. It should be understood by those skilled in the art that the present invention can be applied to any type of transmission type, reflection type, and transmission / reflection type.

本発明による遮光膜やカラーフィルタは、液晶表示装置、無機または有機ＥＬ表示装置、固体撮像素子などに使用することができる。 The light shielding film and the color filter according to the present invention can be used for a liquid crystal display device, an inorganic or organic EL display device, a solid-state imaging device, and the like.

透明基板準備工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows a transparent substrate preparation process typically. 露光工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an exposure process typically. 現像工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows a image development process typically. 金属薄膜パターンのエッチング工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the etching process of a metal thin film pattern typically. 実施形態２の素子基板を模式的に示す平面図である。6 is a plan view schematically showing an element substrate of Embodiment 2. FIG. 図５中のＡ−Ｂ線断面図である。It is the sectional view on the AB line in FIG. 図５中のＣ−Ｄ線断面図である。It is the CD sectional view taken on the line in FIG. 実施形態２の素子基板を製造する工程を説明するための断面図である。10 is a cross-sectional view for explaining a process for manufacturing the element substrate of Embodiment 2. FIG. 従来法による露光工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the exposure process by the conventional method. 従来法による現像工程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the image development process by a conventional method.

Explanation of symbols

１，１１透明基板
２金属薄膜パターン
３感光性樹脂層
４，１５ＢＭ
５ゲート線
６ソース線
７ドレイン電極
８絶縁層
９マスク
１０画素電極
１２フォトレジスト
１３パターンマスク
１６ＢＭ残さ
ＣＨ開口部 1,11 Transparent substrate 2 Metal thin film pattern 3 Photosensitive resin layer 4, 15 BM
5 Gate line 6 Source line 7 Drain electrode 8 Insulating layer 9 Mask 10 Pixel electrode 12 Photoresist 13 Pattern mask 16 BM residue CH Opening

Claims

Preparing a transparent substrate having a metal thin film pattern formed on one side;
Forming a light-sensitive negative photosensitive resin layer on the one surface of the transparent substrate in a region including at least the region of the metal thin film pattern;
Using the metal thin film pattern as a mask, exposing the photosensitive resin layer from the transparent substrate side;
And developing the photosensitive resin layer to form an opening in the photosensitive resin layer at least where part of the metal thin film pattern is exposed.

The method according to claim 1, further comprising a step of etching away the metal thin film pattern in the opening after the developing step.

The method according to claim 2, further comprising forming a color filter in the opening after the etching removing step.

The method according to claim 1, wherein the photosensitive resin layer has a thickness of 1 μm or more.

A transparent substrate, a switch element formed on one surface of the transparent substrate, a drain electrode connected to the switch element, a light shielding film having an opening from which at least a part of the drain electrode is exposed, and the light shielding film And a pixel electrode connected to the drain electrode in the opening, wherein the opening has an area on the surface side of the light shielding film larger than an area on the bottom side.

A method for manufacturing the element substrate according to claim 5, comprising:
Forming the drain electrode on the transparent substrate;
Covering the drain electrode and forming a light-sensitive negative photosensitive resin layer;
Using the drain electrode as a mask, exposing the photosensitive resin layer from the transparent substrate side;
Developing the photosensitive resin layer to form the opening in the photosensitive resin layer;
Forming the light shielding film by subjecting the photosensitive resin layer to a heat treatment.