JP2007121484A - 液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法および該製造方法に用いられる露光用マスク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カラーフィルタ形成用基板10Aに、ネガ型の感光性の着色層用材料13を塗布形成する着色層塗布工程と、着色層形成領域をプロキシミティ露光方法により露光用マスク20を介して一括露光する露光工程と、現像処理、乾燥、ベーキング処理のプロセス処理工程とを行い、着色層を形成する。前記露光用マスクにおいて、液晶表示装置の透過表示領域に対応する第1の領域には、第1の領域を全部開口とする開口パターン25が設けられ、反射表示領域に対応する第2の領域には、露光により前記各着色層用材料を解像しない程度の微細開口パターン26が設けられており、各領域の着色層用材料への露光量を制御し、該各領域における着色層の膜厚を、所望の厚さに制御する。
【選択図】図1
Description
このような中、特に、携帯情報端末などのように、屋外、屋内の両方にわたって使用される機器に用いられる液晶表示装置においては、外光が十分強い環境下では表示装置の照明手段として積極的に外光を利用し、また、外光が弱い環境下ではバックライトを照明手段として使用する、液晶表示装置が主流になっている。
このような、反射表示と透過表示の両方の表示機能を有する液晶表示装置を、半透過型の液晶表示装置あるいは反射透過両用型液晶表示装置と言う。
この問題を解決するために、特開2000−111902号公報(特許文献1)に記載のものは、反射領域の一部にカラーフィルタ層が形成されていない領域を有する液晶表示装置を開示している。
この方法においては、反射領域と透過領域との表示の色品位を上げるために、それぞれの色を設定し、かつ、液晶膜厚を制御する為に、着色膜厚を制御することを行っている。 例えば、各着色層毎、膜厚を厚く形成する反射領域Raにおいては、顔料濃度の薄い着色材料を用いて、所定の露光量でマスク露光し、また、膜厚を薄く形成する透過領域Taは、顔料濃度の濃い着色材料を用いて、所定の露光量でマスク露光して、それぞれ、着色層を形成する。
このため、この方法の処理ステップのフローは、図6のようになり、図5に示す、特開2004−85986号公報にて開示されている方法に比べて、処理工程が長くなり、この方法では、生産性の低下や、着色層用材料が多種になることによる作業の煩雑化が問題となっていた。
本発明はこれに対応するもので、半透過型の液晶表示装置に供された場合に表示の色品位を上げることができるカラーフィルタ形成基板の製造方法で、その作製工程が少なく生産性の良い、カラーフィルタ形成基板の製造方法を提供しようとするものである。
更には、そのような製造方法に用いられる露光ようマスクを提供しようとするものである。
そして、上記の液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法であって、前記微細パターンの複数の微細開口は、ライン状、円形状、楕円形状、三角形状、四角形状、六角形状の1以上からなることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかの液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法であって、前記微細開口パターンの開口率が5%以上、60%以下であることを特徴とするものである。
尚、開口率とは、ここでは、露光用マスクの第2の領域に設けられた微細開口パターン領域の面積に対する全微細開口の面積を合わせた面積の占める割合を意味します。
あるいは、本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法は、反射表示機能と透過表示機能の両方の機能を有する半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ形成基板の製造方法であって、カラーフィルタ形成用基板の一面に、前記液晶表示装置の反射領域に対応する領域に、この領域における着色層の厚さ方向の位置を調整するための、所定厚の透明な絶縁性樹脂層(枕あるいはホワイト層とも言う)を配設した後、形成する着色層の色毎に、前記カラーフィルタ形成用基板の、前記所定厚の透明な絶縁性樹脂層を配設した側に、それぞれ、順に、未露光のネガ型の感光性の所定の着色層用材料を塗布形成する着色層塗布工程と、着色層形成領域のみをプロキシミティ露光方法により露光用マスクを介して一括露光する露光工程と、現像処理、乾燥、ベーキング処理のプロセス処理工程とを行い、着色層を形成するもので、且つ、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の透過表示領域に対応する第1の領域には、第1の領域を全部開口とする開口パターンが設けられており、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の反射表示領域に対応する第2の領域には、その全域にわたり、所定透過率のハーフトーン層が設けられており、前記一括露光において、前記露光用マスクを用いることにより、前記第1の領域および前記第2の領域に対応して露光される各領域における着色層用材料への露光量を制御し、該各領域における着色層の膜厚を、所望の厚さに制御するものであることを特徴とするものである。
本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法は、このような構成にすることにより、半透過型の液晶表示装置に供された場合に表示の色品位を上げることができるカラーフィルタ形成基板の製造方法で、その作製工程が少なく生産性の良い、カラーフィルタ形成基板の製造方法の提供を可能としている。
具体的には、カラーフィルタ形成用基板の一面に、前記液晶表示装置の反射領域に対応する領域に、この領域における着色層の厚さ方向の位置を調整するための、所定厚の透明な絶縁性樹脂層(枕あるいはホワイト層とも言う)を配設した後、形成する着色層の色毎に、前記カラーフィルタ形成用基板の、前記所定厚の透明な絶縁性樹脂層を配設した側に、それぞれ、順に、未露光のネガ型の感光性の所定の着色層用材料を塗布形成する着色層塗布工程と、着色層形成領域のみをプロキシミティ露光方法により露光用マスクを介して一括露光する露光工程と、現像処理、乾燥、ベーキング処理のプロセス処理工程とを行い、着色層を形成するもので、且つ、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の透過表示領域に対応する第1の領域には、第1の領域を全部開口とする開口パターンが設けられており、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の反射表示領域に対応する第2の領域には、その全域にわたり、露光により前記各着色層用材料を解像しない程度の複数の微細開口を有する所定開口率の微細開口パターンが設けられており、前記一括露光において、前記露光用マスクを用いることにより、前記第1の領域および前記第2の領域に対応して露光される各領域における着色層用材料への露光量を制御し、該各領域における着色層の膜厚を、所望の厚さに制御するものである、請求項1の発明の形態にすることにより、あるいは、上記において、所定開口率の微細開口パターンに代え、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の反射表示領域に対応する第2の領域には、その全域にわたり、所定透過率のハーフトーン層を設け、前記一括露光において、前記露光用マスクを用いることにより、前記第1の領域および前記第2の領域に対応して露光される各領域における着色層用材料への露光量を制御し、該各領域における着色層の膜厚を、所望の厚さに制御するものである、請求項4の発明の形態にすることにより、これを達成している。
ここでは、露光用マスクを工夫し、前記第1の領域および前記第2の領域に対応して露光される各領域における着色層用材料への露光量を制御することにより、該各領域における着色層の膜厚を、所望の厚さに制御することを可能としている。
即ち、図7に示す液晶表示装置100おいて、透過領域Taにおける着色層113の厚さ、および反射領域Raにおける着色層113の厚さを制御でき、結果、着色層形成基板110と反射電極123を配したアクティブマトリクス基板120との間の、透過領域Ta、反射領域Raにおける液晶層150の厚さTt、Trを、それぞれ、制御できるものとしている。
請求項1に発明の形態において、微細パターンの複数の微細開口は、ライン状、円形状、楕円形状、三角形状、四角形状、六角形状の1以上からなる、請求項2の形態が挙げられる。
また、前記微細開口パターンの開口率が5%以上、60%以下である、請求項3の発明の形態とすることにより、通常の、各色の着色層用材料の感度に対応して、実用レベルで所望の膜厚を実現できるものとしている。
開口率が5%以下では、露光量が低くなりすぎて十分な硬化が得られずパターンが形成されない。
また、60%以上では、第1の領域との露光量の差が小さく十分な効果が得られない。 そして、前記微細開口パターンの開口率が10%以上、30%以下である場合には、特に好ましい。
同時に、そのような製造方法に用いられる露光用マスクの提供を可能とした。
図1(a)は本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法の実施の形態の1例の特徴部の露光処理を示した断面図で、図1(b)は図1(a)に対応する箇所の形成された着色層を示した断面図で、図2(a)は本発明の露光用マスクの1例の一部を示した平面図で、図2(b)は他の本発明の露光用マスクの1例の一部を示した平面図で、図3(a)、図3(b)は本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の画素部における着色層の形成を説明するための図である。
図1〜図3中、10はカラーフィルタ形成基板、10Aはカラーフィルタ形成用基板、11は透明基板、12は透明な絶縁性樹脂層(枕あるいはホワイト層とも言う)、13は(未露光の)着色層用材料、13aは(第1の領域に対応して露光される領域の)着色層、13bは(第2の領域に対応して露光される領域の)着色層、20、20aは露光用マスク、21は透明基板、25は(第1の領域の)開口、26は(第2の領域の)開口、27は遮光膜、28はハーフトーン膜、30は露光光、40aは画素領域、40は着色画素部、41は(透過領域に対応する領域の)着色層、41aは(反射領域に対応する領域の)着色層、42は(透過領域に対応する領域の)着色層、42aは(反射領域に対応する領域の)着色層、43は(透過領域に対応する領域の)着色層、43aは(反射領域に対応する領域の)着色層、Gpはギャップである。
本例の液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法は、反射表示機能と透過表示機能の両方の表示機能を有する半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ形成基板を製造する方法である。
本例では、簡単には、先ず、カラーフィルタ形成用基板のベース基板であるガラスなどからなる透明基板11の一面上に、図示していない樹脂層からなるブラックマトリクス(BMとも言う)を形成し、更に、ブラックマトリクス(BMとも言う)形成側の面に、液晶表示装置の反射領域に対応する領域に、この領域における着色層の厚さ方向の位置を調整するための、所定厚の透明な絶縁性樹脂層(枕あるいはホワイト層とも言う、図1(a)の12)を配設しておく。
上記の所定厚の透明な絶縁性樹脂層12の形成は、例えば、ネガ型の透明アクリル系感光材(例えば日本合成ゴム社製アクリル樹脂)を活性光でパターン露光し、次いで、アルカリ現像液による現像、水洗を行い、その後、熱処理を行って形成するが、形成方法はこれに限定されない、エッチングによるパターニングや印刷、あるいは転写などの方法を用いても良い。
通常、絶縁性樹脂層12の膜厚としては、1μm〜6 μmの範囲内で、中でも2 μm〜5 μmの範囲内とされることが望ましい。
そして、形成する着色層の色毎に、カラーフィルタ形成用基板10Aの、前記所定厚の透明な絶縁性樹脂層12を配設した側に、それぞれ、順に、未露光のネガ型の感光性の所定の着色層用材料を塗布形成する着色層塗布工程と、着色層形成領域のみをプロキシミティ露光方法により露光用マスクを介して一括露光する露光工程と、現像処理、乾燥、ベーキング処理のプロセス処理工程とを行い、全着色層を形成する。
着色層用材料としては、例えば、アクリル系顔料分散感光材を用いる。
図1(a)に示すように、前記所定厚の透明な絶縁性樹脂層12を覆い、平坦な着色層用材料13に対し、露光用マスク20を用いて、着色層形成領域のみをプロキシミティ露光方法にて露光を行う。
露光用マスク20は、図2(a)に示すように、透過表示領域に対応する第1の領域には全部開口とする開口パターン25を配し、絶縁性樹脂層12が配設されている反射表示領域に対応する第2の領域には、露光により前記各着色層用材料を解像しない程度の複数の微細開口を有する所定開口率の微細開口パターンが設けられており、第1の領域から着色層13の透過領域相当部を露光し、第2の領域から着色層13の反射領域相当部を露光する。
第1の領域からの着色層13への露光における露光量を100とした場合、第2の領域から着色層13への露光における露光量を、通常、5〜30の範囲と制御するため、これに合わせ、第2の領域における微細パターンの開口率を5%〜30%としている。
従来の、透明な絶縁性樹脂層(枕あるいはホワイト層とも言う、図4(a)の112)を設けて、その上に着色層を塗布して、反射領域相当部、透過領域相当部を共に同じ露光量で露光して現像する方法においても、反射領域相当部の着色層の膜厚を、透過領域相当部の着色層の膜厚に比べて薄く形成することができるが、この方法よりも、本例の場合は、反射領域相当部の着色層13bの膜厚を、透過領域相当部の着色層13aの膜厚に比べ、効果的に薄く形成することができる。
プロキシミティ露光方法では、100μm〜200μm程度のギャップGpで露光を行うが、この場合、8μm幅程度が解像限界といわれているため、ここでは、図2(a)に示すように、4μm幅以下のライン状の開口26を、開口率に合わせて、所定のピッチで第2の領域に配している。
本例においては、一括露光の露光時間と、上記開口率とを、適当に選択することにより、透過領域相当部、反射領域相当部において、それぞれ、所望の厚さを得ることができる。
尚、微細パターンの複数の微細開口26は、ここではライン状であるが、これに限定はされない。
ライン状、円形状、楕円形状、三角形状、四角形状、六角形状の1以上からなるものが適用できる。
また、露光用マスク20は、公知のレーザを用いた描画露光装置や電子ビームを用いたEB描画露光装置を用いたフォトリソ法により形成される。
遮光膜27としては、クロム系の膜が通常用いられるが、これに限定はされない。
ここでは、着色層41、42、43は、それぞれ、透過領域に対応する領域の着色層で厚く、着色層41a、42a、43aは、それぞれ、反射領域に対応する領域の着色層で、着色層41、42、43に比べて、薄く形成される。
このようにして、各画素領域40aに全着色層が形成された、カラーフィルタ形成基板10が得られる。
ハーフトーン膜としては、酸化クロム、酸化窒化クロム、クロム、タンタル等からなる膜が挙げられる。
10A カラーフィルタ形成用基板
11 透明基板
12 透明な絶縁性樹脂層(枕あるいはホワイト層とも言う)
13 (未露光の)着色層用材料
13a (第1の領域に対応して露光される領域の)着色層
13b (第2の領域に対応して露光される領域の)着色層
20、20a 露光用マスク
21 透明基板
25 (第1の領域の)開口
26 (第2の領域の)開口
27 遮光膜
28 ハーフトーン膜
30 露光光
40a 画素領域
40 着色画素部
41 (透過領域に対応する領域の)着色層
41a (反射領域に対応する領域の)着色層
42 (透過領域に対応する領域の)着色層
42a (反射領域に対応する領域の)着色層
43 (透過領域に対応する領域の)着色層
43a (反射領域に対応する領域の)着色層
Gp ギャップ
100 液晶表示装置
110 着色層形成基板
111 透明絶縁性基板
112 透明絶縁性樹脂層(透明誘電体層、枕、ホワイト層とも言う)
113 着色層
120 アクティブマトリクス基板
121 透明絶縁性基板
122 透明電極
123 反射電極(単に反射層とも言う)
130、135 偏光板
140 バックライト
150 液晶層
160 反射表示光
165 透過表示光
Ta 透過領域
Ra 反射領域
Tt (透過領域の液晶層の)厚さ
Tr (反射領域の液晶層の)厚さ
Claims (5)
- 反射表示機能と透過表示機能の両方の表示機能を有する半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ形成基板の製造方法であって、カラーフィルタ形成用基板の一面に、前記液晶表示装置の反射領域に対応する領域に、この領域における着色層の厚さ方向の位置を調整するための、所定厚の透明な絶縁性樹脂層(枕あるいはホワイト層とも言う)を配設した後、形成する着色層の色毎に、前記カラーフィルタ形成用基板の、前記所定厚の透明な絶縁性樹脂層を配設した側に、それぞれ、順に、未露光のネガ型の感光性の所定の着色層用材料を塗布形成する着色層塗布工程と、着色層形成領域のみをプロキシミティ露光方法により露光用マスクを介して一括露光する露光工程と、現像処理、乾燥、ベーキング処理のプロセス処理工程とを行い、着色層を形成するもので、且つ、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の透過表示領域に対応する第1の領域には、第1の領域を全部開口とする開口パターンが設けられており、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の反射表示領域に対応する第2の領域には、その全域にわたり、露光により前記各着色層用材料を解像しない程度の複数の微細開口を有する所定開口率の微細開口パターンが設けられており、前記一括露光において、前記露光用マスクを用いることにより、前記第1の領域および前記第2の領域に対応して露光される各領域における着色層用材料への露光量を制御し、該各領域における着色層の膜厚を、所望の厚さに制御するものであることを特徴とする液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法。
- 請求項1に記載の液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法であって、前記微細パターンの複数の微細開口は、ライン状、円形状、楕円形状、三角形状、四角形状、六角形状の1以上からなることを特徴とする液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法。
- 請求項1ないし2のいずれか1項に記載の液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法であって、前記微細開口パターンの開口率が5%以上、60%以下であることを特徴とする液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法。
- 反射表示機能と透過表示機能の両方の機能を有する半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ形成基板の製造方法であって、カラーフィルタ形成用基板の一面に、前記液晶表示装置の反射領域に対応する領域に、この領域における着色層の厚さ方向の位置を調整するための、所定厚の透明な絶縁性樹脂層(枕あるいはホワイト層とも言う)を配設した後、形成する着色層の色毎に、前記カラーフィルタ形成用基板の、前記所定厚の透明な絶縁性樹脂層を配設した側に、それぞれ、順に、未露光のネガ型の感光性の所定の着色層用材料を塗布形成する着色層塗布工程と、着色層形成領域のみをプロキシミティ露光方法により露光用マスクを介して一括露光する露光工程と、現像処理、乾燥、ベーキング処理のプロセス処理工程とを行い、着色層を形成するもので、且つ、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の透過表示領域に対応する第1の領域には、第1の領域を全部開口とする開口パターンが設けられており、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の反射表示領域に対応する第2の領域には、その全域にわたり、所定透過率のハーフトーン層が設けられており、前記一括露光において、前記露光用マスクを用いることにより、前記第1の領域および前記第2の領域に対応して露光される各領域における着色層用材料への露光量を制御し、該各領域における着色層の膜厚を、所望の厚さに制御するものであることを特徴とする液晶表示装置用のカラーフィルタ形成基板の製造方法。
- 反射表示機能と透過表示機能の両方の表示機能を有する半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ形成基板の製造方法において、プロキシミティ露光の際に用いられる露光用マスクであって、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の透過表示領域に対応する第1の領域には、第1の領域を全部開口とする開口パターンが設けられており、前記露光用マスクの前記液晶表示装置の反射表示領域に対応する第2の領域には、その全域にわたり、露光により前記各着色層用材料を解像しない程度の複数の微細開口を有する所定開口率の微細開口パターンが、あるいは、その全域にわたり、所定透過率のハーフトーン層が設けられていることを特徴とする露光用マスク。
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