JP2008046624A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第2半透明領域とを有する階調マスクを用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供することにより、上記目的を達成する。
【選択図】図1
Description
また、階調マスクにおいては、半透明膜のスリットパターンが形成された第2半透明領域が設けられているので、遮光膜をスリット化した場合では得られなかった透過率を達成することができ、透過率の設計の幅が広がる。したがって、本発明においてはこのような階調マスクを用いることにより、感光性樹脂層の膜厚制御が容易となり、種々の厚みや高さの部材を同時に形成することが可能である。
さらに、階調マスクを製造する際には、半透明膜を所定のパターンに加工することにより、透過率の異なる第1半透明領域および第2半透明領域が得られるので、多階調化のために半透明膜の成膜およびパターニングを繰り返し行う必要がなく、比較的簡便な工程で階調マスクを製造することができる。そのため、本発明に用いられる階調マスクは、カラーフィルタを構成する3種以上の異種部材を同時に形成するのに有用であるということができる。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、用いる階調マスクにおける遮光膜のパターンおよび半透明膜のパターンの構成により、3つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
本発明のカラーフィルタの製造方法の第1実施態様は、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第2半透明領域とを有することを特徴とするものである。
図15に例示する階調マスク101は、透明基板102上に遮光膜(123a,123b)および半透明膜(124a,124b)がパターン状に形成されたものである。階調マスク101においては、透明基板102のみを有する透過領域131と、透明基板102上に遮光膜のメインパターン123aが設けられた遮光領域132と、透明基板102上に半透明膜の補助パターン124bのみが設けられた領域134と、透明基板102上に半透明膜のメインパターン124aのみが設けられた領域133と、透明基板102上に遮光膜の補助パターン123bが設けられた領域136とが混在している。そして、領域134では半透明膜の補助パターン124bが解像限界以下の寸法を有し、領域136では遮光膜の補助パターン123bが解像限界以下の寸法を有している。
本実施態様における感光性樹脂層形成工程は、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する工程である。
また、感光性樹脂層形成工程のその他の点については、第3実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜の補助パターンのみが設けられ、上記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第2半透明領域とを有するものである。
本実施態様に用いられる階調マスクおける第2半透明領域は、透明基板上に半透明膜の補助パターンのみが設けられ、半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ領域である。
中でも、半透明膜の補助パターンが解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、半透明膜の補助パターンの開口部よりも、半透明膜の補助パターンを微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより高くすることができるからである。
また、半透明膜の補助パターンの開口部の形状としては、上記の半透明膜の補助パターンの形状と同様の種々の形状が挙げられる。
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた第1半透明領域を有することが好ましい。図16に例示する階調マスクにおいては、第2半透明領域74に半透明膜の補助パターン64bを配置することにより、透過領域71、遮光領域72および第1半透明領域73の各領域の透過率に対して、第2半透明領域74の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第2半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも4段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている第3半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
また、本実施態様に用いられる階調マスクにおける半透明膜の補助パターンとは、開口部を有し、この半透明膜の補助パターンおよび/または開口部が解像限界以下の寸法をもつものであり、上述したように第2半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分だけでなく、第3半透明領域内で微細なパターン状に形成されている半透明膜の部分をもいう。
中でも、遮光膜の補助パターンの開口部が解像限界以下の寸法であることが好ましい。上述したように、遮光膜の補助パターンよりも、遮光膜の補助パターンの開口部を微細なパターンとし解像限界以下の寸法とするほうが、透過率をより低くすることができるからである。
また、半透明膜のメインパターンについては、上記第1半透明領域の項に記載したものと同様であり、半透明膜の補助パターンおよび開口部については、上記第2半透明領域の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜の補助パターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板が露出している第4半透明領域を有していてもよい。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
本実施態様に用いられる階調マスクにおける遮光領域は、透明基板上に遮光膜のメインパターンが設けられた領域である。
なお、本実施態様における遮光膜のメインパターンとは、解像限界以上の寸法をもつものであり、遮光領域の全域に形成されている遮光膜の部分をいう。
本実施態様に用いられる階調マスクにおける透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第2半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
なお、低反射層については、後述する第3実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
本実施態様においては、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成することができる。
また、異種部材の形成方法のその他の点については、第3実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様においては、感光性樹脂層形成工程前または異種部材形成工程後に、カラーフィルタにおける各種部材を形成する工程を必要に応じて行うことができる。
なお、その他の工程については、第3実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本発明のカラーフィルタの製造方法の第2実施態様は、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第3半透明領域とを有することを特徴とするものである。
図24に例示する階調マスク101は、透明基板102上に遮光膜(123a,123b)および半透明膜(124a)がパターン状に形成されたものである。階調マスク101においては、透明基板102のみを有する透過領域131と、透明基板102上に遮光膜のメインパターン123aが設けられた遮光領域132と、透明基板102上に遮光膜の補助パターン123bおよび半透明膜のメインパターン124aが設けられた領域135と、透明基板102上に半透明膜のメインパターン124aのみが設けられた領域133と、透明基板102上に遮光膜の補助パターン123bが設けられた領域136とが混在している。そして、領域135では遮光膜の補助パターンの開口部123cが解像限界以下の寸法を有し、領域136では遮光膜の補助パターンの開口部123cが解像限界以下の寸法を有している。
本実施態様における感光性樹脂層形成工程は、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する工程である。
また、感光性樹脂層形成工程のその他の点については、第3実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記遮光膜の補助パターンおよび上記半透明膜のパターンが設けられ、上記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、上記遮光膜の補助パターンの開口部にて上記透明基板上に上記半透明膜が形成されている第3半透明領域とを有するものである。
本実施態様に用いられる階調マスクにおける第3半透明領域は、透明基板上に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンが設けられ、遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部にて透明基板上に半透明膜が形成されている領域である。
なお、第3半透明領域については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様に用いられる階調マスクは、図25に例示するように、透明基板62上に半透明膜のメインパターン64aのみが設けられた第1半透明領域73を有することが好ましい。図25に例示する階調マスクにおいては、第3半透明領域に遮光膜の補助パターンおよび半透明膜のパターンを配置することにより、透過領域、遮光領域および第1半透明領域の各領域の透過率に対して、第3半透明領域の透過率を異なるものとすることができる。透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第3半透明領域では透過率が異なるので、上記の階調マスクは、透過率が少なくとも4段階に段階的に変化する多階調のマスクとなる。
本実施態様に用いられる階調マスクは、図26に例示するように、透明基板62上に半透明膜の補助パターン64bのみが設けられ、半透明膜の補助パターン64bおよび開口部64cの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第2半透明領域74を有していてもよい。ここで、図26(a)は図26(b)のE−E線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第2半透明領域については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様に用いられる階調マスクは、図27に例示するように、透明基板62上に遮光膜の補助パターン63bが設けられ、遮光膜の補助パターン63bおよび開口部63cの少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、遮光膜の補助パターンの開口部63cにて透明基板62が露出している第4半透明領域76を有していてもよい。ここで、図27(a)は図27(b)のF−F線断面図である。これにより、さらなる多階調化が可能となる。
なお、第4半透明領域については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様に用いられる階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域および第3半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、透明基板、遮光膜および半透明膜の順に積層されていてもよく、透明基板、半透明膜および遮光膜の順に積層されていてもよく、半透明膜、透明基板および遮光膜の順に積層されていてもよい。
なお、低反射層については、後述する第3実施態様に記載するので、ここでの説明は省略する。
本実施態様においては、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成することができる。
また、異種部材の形成方法のその他の点については、第3実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様においては、感光性樹脂層形成工程前または異種部材形成工程後に、カラーフィルタにおける各種部材を形成する工程を必要に応じて行うことができる。
なお、その他の工程については、第3実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本発明のカラーフィルタの製造方法の第3実施態様は、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる3種以上の異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第1半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第2半透明領域とを有することを特徴とするものである。
図1は、本発明によりカラーフィルタにおける厚みの異なるスペーサおよび配向制御用突起を形成する例である。まず、図1(a)に示すように、基板1上に遮光部2および着色層3を形成し、この着色層3上に透明電極層4を形成し、さらに透明電極層4上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層5を形成する。次いで、図1(b)に示すように、感光性樹脂層5を階調マスク11を介して露光する。
図2に例示する階調マスク101は、透明基板102上に遮光膜103および半透明膜104がパターン状に形成されたものである。遮光膜103のパターンは、メインパターン103aと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン103bとから構成され、同様に、半透明膜104のパターンは、メインパターン104aと、解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターン104bとから構成されている。階調マスク101においては、透明基板102のみを有する透過領域111と、透明基板102上に遮光膜のメインパターン103aが設けられた遮光領域112と、透明基板102上に遮光膜のスリットパターン103bが1つ設けられた第1領域113と、透明基板102上に遮光膜のスリットパターン103bが3つ設けられた第2領域114と、透明基板102上に半透明膜のスリットパターン104bが1つ設けられた第3領域115と、透明基板102上に半透明膜のメインパターン104aおよび遮光膜のスリットパターン103bが設けられた第4領域116とが混在している。
この階調マスク11は、透明基板12上に遮光膜13および半透明膜14がパターン状に形成されたものであり、透明基板12のみを有する透過領域21と、透明基板12上に遮光膜13のパターンおよび半透明膜のメインパターン14aが設けられた遮光領域22と、透明基板12上に半透明膜のメインパターン14aのみが設けられた第1半透明領域23と、透明基板12上に半透明膜のスリットパターン14bのみが設けられた第2半透明領域24とを有している。
上記階調マスク11では、透過領域21、遮光領域22、第1半透明領域23および第2半透明領域24で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる3種の異種部材(高スペーサ32a、低スペーサ32bおよびオーバーコート層32c)が形成される。
この階調マスク11は、透明基板12上に遮光膜13および半透明膜14がパターン状に形成されたものであり、透明基板12のみを有する透過領域21と、透明基板12上に遮光膜13のパターンおよび半透明膜のメインパターン14aが設けられた遮光領域22と、透明基板12上に半透明膜のメインパターン14aのみが設けられた第1半透明領域23と、透明基板12上に半透明膜のスリットパターン14bのみが設けられた第2半透明領域24とを有している。
上記階調マスク11では、透過領域21、遮光領域22、第1半透明領域23および第2半透明領域24で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や高さの異なる3種の異種部材(スペーサ33a、透過部用配向制御用突起33bおよび反射部用配向制御用突起33c)が形成される。
この階調マスク11は、透明基板12上に遮光膜13および半透明膜14がパターン状に形成されたものであり、透明基板12のみを有する透過領域21と、透明基板12上に遮光膜13のパターンおよび半透明膜のメインパターン14aが設けられた遮光領域22と、透明基板12上に半透明膜のメインパターン14aのみが設けられた第1半透明領域23と、透明基板12上に半透明膜のスリットパターン14bのみが設けられた第2半透明領域24とを有している。
上記階調マスク11では、透過領域21、遮光領域22、第1半透明領域23および第2半透明領域24で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる3種の異種部材(スペーサ34a、配向制御用突起34bおよび遮光部34c)が形成される。
この場合、感光性樹脂層を形成するためにネガ型感光性樹脂および黒色着色剤を含む感光性樹脂組成物を用いることにより、遮光性を有するスペーサ34a、配向制御用突起34bおよび遮光部34cを得ることができる。
この階調マスク11は、透明基板12上に遮光膜13および半透明膜14がパターン状に形成されたものであり、透明基板12のみを有する透過領域21と、透明基板12上に遮光膜13のパターンおよび半透明膜のメインパターン14aが設けられた遮光領域22と、透明基板12上に半透明膜のメインパターン14aのみが設けられた第1半透明領域23と、透明基板12上に半透明膜のスリットパターン14bのみが設けられた第2半透明領域24とを有している。
上記階調マスク11では、透過領域21、遮光領域22、第1半透明領域23および第2半透明領域24で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や高さの異なる3種の異種部材(スペーサ35a、ギャップ調整層35bおよびオーバーコート層35c)が形成される。表示領域のうち、ギャップ調整層35bが設けられている領域は反射部rであり、ギャップ調整層35bが設けられていない領域は透過部tである。
ここで、1ピクセルが4色(赤・緑・青・白)のサブピクセルで構成されるカラーフィルタにおいては、例えば図8に示すように、赤R・緑G・青B・白Wのサブピクセルがモザイク状に配列されており、基板1上に、赤R・緑G・青Bのサブピクセルに応じて赤色パターン3R、緑色パターン3Gおよび青色パターン3Bが形成され、白Wのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されていない。
まず、図7(a)に示すように、基板1上に、遮光部2と、赤R・緑G・青Bのサブピクセルに応じて赤色パターン(図示せず)、緑色パターン(図示せず)および青色パターン3Bから構成される着色層とを形成し、その着色層上にネガ型感光性樹脂からなる感光性樹脂層5を形成する。このとき、白Wのサブピクセルに相当する部位には着色層は形成されない。次いで、図7(b)に示すように、感光性樹脂層5を階調マスク11を介して露光する。
この階調マスク11は、透明基板12上に遮光膜13および半透明膜14がパターン状に形成されたものであり、透明基板12のみを有する透過領域21と、透明基板12上に遮光膜13のパターンおよび半透明膜のメインパターン14aが設けられた遮光領域22と、透明基板12上に半透明膜のメインパターン14aのみが設けられた第1半透明領域23と、透明基板12上に半透明膜のスリットパターン14bのみが設けられた第2半透明領域24とを有している。
上記階調マスク11では、透過領域21、遮光領域22、第1半透明領域23および第2半透明領域24で透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することによって、形状や厚みの異なる3種の異種部材(スペーサ36a、赤色・緑色・青色(RGB)用オーバーコート層36bおよび白色(W)用オーバーコート層36c)が形成される。
図1に示す例において、高スペーサ31aと低スペーサ31bとでは、機能が同一であるが、厚みおよび高さが異なる。また、高スペーサ31aおよび低スペーサ31bと、配向制御用突起31cとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
図4に示す例において、透過部用配向制御用突起33bと反射部用配向制御用突起33cとでは、機能が同一であり、厚みも同一であるが、高さが異なる。また、スペーサ33aと、透過部用配向制御用突起33bおよび反射部用配向制御用突起33cとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
図7に示す例において、RGB用オーバーコート層36bとW用オーバーコート層36cとでは、機能が同一であり、高さも同一であるが、厚みが異なる。また、スペーサ36aと、RGB用オーバーコート層36bおよびW用オーバーコート層36cとでは、機能が異なり、厚みおよび高さが異なり、形状も異なる。
したがって、図1および図3〜図7において、それぞれ得られる3種の部材は異種部材である。
これに対し、本発明においては所定の階調マスクを用いるので、基板からの高さの異なる部位に均一な厚みの部材を同時に形成することができる。
これに対し、本発明においては所定の階調マスクを用いるので、基板からの高さの異なる部位に表面が平坦な部材を形成することもできる。
本発明における感光性樹脂層形成工程は、基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する工程である。
本発明における異種部材形成工程は、感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、感光性樹脂からなる3種以上の異種部材を同時に形成する工程である。
以下、階調マスク、および異種部材の形成方法について説明する。
本発明に用いられる階調マスクは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、上記半透明膜のパターンが、メインパターンと、上記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、上記透明基板のみを有する透過領域と、上記透明基板上に上記遮光膜のパターンが設けられた遮光領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第1半透明領域と、上記透明基板上に上記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第2半透明領域とを有するものである。
以下、階調マスクの各構成について説明する。
階調マスクに用いられる半透明膜は、透明基板上にパターン状に形成され、透過率調整機能を有するものである。また、半透明膜のパターンは、メインパターンと、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなるものである。
この半透明膜のメインパターンの寸法および形状は、第1半透明領域、遮光領域、第3半透明領域の寸法および形状に応じて適宜調整される。
この半透明膜のスリットパターンのスリット幅は、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第2半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、半透明膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第2半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
さらに、階調マスクの透過領域と第1半透明領域とに対応して、高さの差が3μm以上の異種部材を形成する場合は、6.5%〜10.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは6.5%〜9.0%の範囲内である。また、階調マスクの透過領域と第1半透明領域とに対応して、高さの差が3μm以下の異種部材を形成する場合は、10.0%〜13.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは10.5%〜12.0%の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第1半透明領域とに対応して、高さの差が3μm以上である異種部材を形成する場合は、10.5%〜15.5%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは12.0%〜14.0%の範囲内である。また、階調マスクの透過領域と第1半透明領域とに対応して、高さの差が3μm以下である異種部材を形成する場合は、15.5%〜21.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは16.0%〜18.0%の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第1半透明領域とに対応して、高さの差が3μm以上である異種部材を形成する場合は、13.5%〜20.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは13.5%〜17.0%の範囲内である。また、階調マスクの透過領域と第1半透明領域とに対応して、高さの差が3μm以下である異種部材を形成する場合は、20.0%〜27.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは20.0%〜23.0%の範囲内である。
さらに、階調マスクの透過領域と第1半透明領域とに対応して、高さの差が3μm以上である異種部材を形成する場合は、3.5%〜15.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは7.0%〜10.0%の範囲内である。また、階調マスクの透過領域と第1半透明領域とに対応して、高さの差が3μm以下である異種部材を形成する場合は、15.0%〜70.0%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは20.0%〜50.0%の範囲内である。
また、透過率の測定方法については、透過率特性の第1の態様に記載した方法と同様である。
例えば金属、金属窒化物および金属炭化物は吸収係数が比較的大きいため、波長300nm〜450nmにおいて透過率分布が所定の範囲となり、上述の透過率特性を有する場合が多い。これに対し、金属の酸化物は吸収係数が比較的小さく、長波長(紫外・可視領域)になるほど吸収係数がほぼゼロに近づくため、波長が長くなるほど透過率が高くなるような透過率特性を示す場合が多い。したがって、半透明膜の形成材料としては、上述したように金属、金属窒化物、金属炭化物が用いられるのである。なお、上述の透過率特性を満たしていれば、金属、金属窒化物、金属炭化物を用いた半透明膜は微量の酸素を含んでいてもよい。
特に、半透明膜の形成材料はクロムであることが好ましい。上述したように、パターニングの点で半透明膜の形成材料が遮光膜と同系の材料であることが好ましく、遮光膜の形成材料がクロム系材料であることが好ましいからである。クロムを用いた半透明膜は、微量の酸素や窒素を含んでいてもよいが、半透明膜中のクロム含有量が80%以上であることが好ましく、特に95%以上であることが好ましい。上述した好適な透過率特性を満足する半透明膜とすることができるからである。
階調マスクに用いられる遮光膜は、透明基板上にパターン状に形成され、実質的に露光光を透過しないものである。
また、遮光膜のスリットパターンのスリット幅は、異種部材形成工程での露光における解像限界以下のサイズであれば特に限定されるものではなく、目的とする第3半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。また、遮光膜のスリットパターンのピッチは、特に限定されるものではなく、目的とする第3半透明領域の透過率に応じて適宜調整される。
階調マスクにおける第1半透明領域は、透明基板上に半透明膜のメインパターンのみが設けられた領域である。すなわち、第1半透明領域には、遮光膜は形成されていない、また半透明膜のスリットパターンも形成されていない。
階調マスクにおける透過領域は、透明基板のみを有する領域である。すなわち、透過領域には、遮光膜および半透明膜のいずれも形成されていない。
本発明に用いられる透明基板は、一般にフォトマスクに用いられる基板を使用することができる。透明基板としては、例えばホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等の光学研磨された低膨張ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。中でも、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れている。
階調マスクは、透明基板上に遮光膜および半透明膜がパターン状に形成されたものであり、上述した透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第2半透明領域等を有するものであればよく、透明基板、遮光膜および半透明膜の積層順としては特に限定されるものではない。例えば、図1に示すように透明基板12、遮光膜13および半透明膜14の順に積層されていてもよく、図11(a)に示すように透明基板12、半透明膜14および遮光膜13の順に積層されていてもよく、図11(b)に示すように半透明膜14、透明基板12および遮光膜13の順に積層されていてもよい。
低反射層としては、例えば酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等の膜が挙げられる。これらの膜は、遮光膜にクロム系材料を用いた場合、遮光膜のエッチング時に同時にエッチングすることが可能である。
本発明に用いられる階調マスクの製造方法としては、透明基板上に半透明膜および遮光膜をパターン状に形成することにより、所望の位置に透過領域、遮光領域、第1半透明領域および第2半透明領域等を配置することができる方法であれば特に限定されるものではない。
まず、透明基板12上に遮光膜53を成膜したマスクブランク50を準備する(図12(a))。次に、遮光膜53上にポジ型レジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第1レジスト膜51を形成する(図12(b))。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第1レジストパターン51´を形成する(図12(c))。この際、得られる階調マスクにおける第1半透明領域23および第2半透明領域24では第1レジスト膜51が除去され、透過領域21および遮光領域22では第1レジスト膜51が残存するようにパターン露光する。そして、第1レジストパターン51´より露出している遮光膜53をエッチングし、残存している第1レジストパターン51´を除去して、遮光膜中間パターン53´を形成する(図12(d))。図12(a)〜(d)は第1パターニング工程である。
まず、透明基板12上に半透明膜54および遮光膜53がこの順に積層されたマスクブランク50を準備する(図13(a))。次に、遮光膜53上にポジ型レジスト材料を塗布し、塗布後に所定時間ベークし、第1レジスト膜51を形成する(図13(b))。次いで、パターン露光および現像を行うことにより第1レジストパターン51´を形成する(図13(c))。この際、得られる階調マスクにおける透過領域21では第1レジスト膜51が除去され、遮光領域22および第1半透明領域23では第1レジスト膜51が残存し、第2半透明領域24では第1レジスト膜51がスリット状にパターニングされるようにパターン露光する。そして、第1レジストパターン51´より露出している遮光膜53をエッチングし、続いて、下層の半透明膜54が露出している箇所をさらにエッチングし、残存している第1レジストパターン51´を除去して、半透明膜のメインパターン14aおよびスリットパターン14b、ならびに遮光膜中間パターン53´を形成する(図13(d))。図13(a)〜(d)は第1パターニング工程である。
本発明においては、感光性樹脂からなる3種以上の異種部材を同時に形成することができる。
この現像は、一般的な現像方法に従って行うことができる。
本発明においては、感光性樹脂層形成工程前または異種部材形成工程後に、カラーフィルタにおける各種部材を形成する工程を必要に応じて行うことができる。
着色層は、例えば所望の着色剤を含有する感光性樹脂組成物を使用した顔料分散法により形成することができる。さらに、着色層の形成方法としては、印刷法、電着法、転写法、インクジェット法等の一般的な方法を使用することもできる。
着色層の厚みは、例えば0.5〜3.0μmの範囲で設定することができる。
また、遮光部は、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂組成物、アクリル樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物等を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。さらに、遮光部は、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂組成物を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。
透明電極層の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等の一般的な成膜方法を用いることができる。
この透明電極層の厚みは、例えば200〜5000Å程度とすることができる。
ギャップ調整層の形成方法としては、上記材料を用いて例えばフォトリソグラフィー法等により、形成することができる。
配向膜の厚みは、500〜1000Å程度とすることができる。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、所定の階調マスクを用いていることから、液晶表示装置用のカラーフィルタの製造、特に大型の液晶表示装置用のカラーフィルタの製造に適している。
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、モノクロの液晶表示装置用の基板の製造に適用することもできる。
本発明のカラーフィルタは、上述したカラーフィルタの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするものである。
本発明のカラーフィルタは、感光性樹脂からなる複数種の異種部材を有するものであり、この複数種の異種部材を構成する感光性樹脂が同一であるものである。好ましくは、カラーフィルタは、上記感光性樹脂からなる3種以上の異種部材を有する。
なお、異種部材については、上記カラーフィルタの製造方法の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
また、カラーフィルタのその他の構成としては、一般的なカラーフィルタと同様とすることができる。
[実施例1]
(階調マスクの作製)
光学研磨された390mm×610mmの合成石英基板上にクロム膜(遮光膜)が厚み100nmで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト(東京応化工業社製 ip−3500)を厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレートで15分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー(東京応化工業社製 NMD3)で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。クロム膜のエッチング時間は、60秒であった。
<成膜条件>
・ガス流量比 Ar:CO2:N2=1:0.5:0.5
・パワー:1.5kW
・ガス圧:3mTorr
・基板搬送速度:62cm/min
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は35nmとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図14に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、階調マスクを得た。
基板として、大きさが300mm×400mm、厚みが0.7mmのガラス基板(コーニング社製1737ガラス)を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜(厚み1000Å)を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト(東京応化工業(株)製 OFPR−800)を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅20μm、ピッチ100μmのブラックマトリックスを形成した。
・赤顔料(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドA2B) 4.8重量部
・黄顔料(BASF社製 パリオトールイエローD1819) 1.2重量部
・分散剤(ビックケミー社製 ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
・緑顔料(アビシア社製 モナストラルグリーン9Y−C) 4.2重量部
・黄顔料(BASF社製 パリオトールイエローD1819) 1.8重量部
・分散剤(ビックケミー社製 ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
・青顔料(BASF社製 ヘリオゲンブルーL6700F) 6.0重量部
・顔料誘導体(アビシア社製 ソルスパース5000) 0.6重量部
・分散剤(ビックケミー社製 ディスパービック161) 2.4重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
次に、ブラックマトリックス、着色層を覆うように酸化インジウムスズ(ITO)からなる透明電極層(厚み1500Å)をスパッタリング法により形成した。
<露光条件>
・露光量:100mJ/cm2(I線換算)
・露光ギャップ:150μm
(階調マスクの作製)
光学研磨された390mm×610mmの合成石英基板上にクロム膜(遮光膜)が厚み100nmで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト(東京応化工業社製 ip−3500)を厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレートで15分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー(東京応化工業社製 NMD3)で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。クロム膜のエッチング時間は、60秒であった。
<成膜条件>
・ガス流量比 Ar:CO2:N2=1:0.5:0.5
・パワー:1.5kW
・ガス圧:3mTorr
・基板搬送速度:30cm/min
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は75nmとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図14に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、階調マスクを得た。
基板として、大きさが100mm×100mm、厚みが0.7mmのガラス基板(コーニング社製1737ガラス)を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜(厚み1000Å)を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト(東京応化工業(株)製 OFPR−800)を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅20μm、ピッチ100μmのブラックマトリックスを形成した。
・赤顔料(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドA2B) 4.8重量部
・黄顔料(BASF社製 パリオトールイエローD1819) 1.2重量部
・分散剤(ビックケミー社製 ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
・緑顔料(アビシア社製 モナストラルグリーン9Y−C) 4.2重量部
・黄顔料(BASF社製 パリオトールイエローD1819) 1.8重量部
・分散剤(ビックケミー社製 ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
・青顔料(BASF社製 ヘリオゲンブルーL6700F) 6.0重量部
・顔料誘導体(アビシア社製 ソルスパース5000) 0.6重量部
・分散剤(ビックケミー社製 ディスパービック161) 2.4重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
<露光条件>
・露光量:100mJ/cm2(I線換算)
・露光ギャップ:150μm
(階調マスクの作製)
光学研磨された390mm×610mmの合成石英基板上にクロム膜(遮光膜)が厚み100nmで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト(東京応化工業社製 ip−3500)を厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレートで15分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー(東京応化工業社製 NMD3)で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜のメインパターンおよびスリットパターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。クロム膜のエッチング時間は、60秒であった。
<成膜条件>
・ガス流量比 Ar:CO2:N2=1:0.5:0.5
・パワー:1.5kW
・ガス圧:3mTorr
・基板搬送速度:62cm/min
このとき、酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は35nmとした。酸化窒化炭化クロム膜の分光スペクトルを図14に示す。
次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)で半透明膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは半透明膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域(遮光膜メインパターン)、第1半透明領域(半透明膜メインパターン)および第4半透明領域(遮光膜スリットパターン)を有する階調マスクを得た。
実施例1と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
<露光条件>
・露光量:100mJ/cm2(I線換算)
・露光ギャップ:150μm
(階調マスクの作製)
光学研磨された390mm×610mmの合成石英基板上にクロム膜(遮光膜)が厚み100nmで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト(東京応化工業社製 ip−3500)を厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレートで15分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー(東京応化工業社製 NMD3)で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。クロム膜のエッチング時間は、60秒であった。
<成膜条件>
・ガス流量比 Ar:N2=4:1
・パワー:1.3kW
・ガス圧:3.5mTorr
・基板搬送速度:65cm/min
半透明膜の膜厚は10nmとした。半透明膜の分光スペクトルを図28(a)に示す。
次に、半透明膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜のメインパターンおよびスリットパターン、ならびに遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域(遮光膜メインパターン)、第1半透明領域(半透明膜メインパターン)および第3半透明領域(遮光膜補助パターン・半透明膜スリットパターン)を有する階調マスクを得た。
実施例1と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
<露光条件>
・露光量:60mJ/cm2(I線換算)
・露光ギャップ:150μm
(階調マスクの作製)
光学研磨された390mm×610mmの合成石英基板上にクロム膜(遮光膜)が厚み100nmで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト(東京応化工業社製 ip−3500)を厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレートで15分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で、所望の遮光膜中間パターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー(東京応化工業社製 NMD3)で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜中間パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)を用いた。クロム膜のエッチング時間は、60秒であった。
<成膜条件>
・ガス流量比 Ar:N2=4:1
・パワー:1.3kW
・ガス圧:3.5mTorr
・基板搬送速度:65cm/min
第1半透明膜の膜厚は10nmとした。第1半透明膜の分光スペクトルを図28(a)に示す。
次に、第1半透明膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、第1半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)で第1半透明膜をエッチングし、第1半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第1半透明膜に対して行った。
<成膜条件>
・ガス流量比 Ar:N2=4:1
・パワー:1.3kW
・ガス圧:3.5mTorr
・基板搬送速度:45cm/min
第2半透明膜の膜厚は30nmとした。第2半透明膜の分光スペクトルを図28(b)に示す。
次に、第2半透明膜上に市販のフォトレジスト(東京応化製 ip−3500)を再度、厚み600nmで塗布し、120℃に加熱されたホットプレート上で15分ベークした。続いて、第2半透明膜のメインパターンとなる像を再度、レーザ描画装置(マイクロニック社製 LRS11000−TFT3)で描画し、専用デベロッパー(東京応化社製 NMD3)で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント(ザ・インクテック社製 MR−ES)で第2半透明膜および遮光膜をエッチングし、第2半透明膜のメインパターンを得た。エッチングは第2半透明膜および遮光膜に対して行った。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、透過領域、遮光領域(遮光膜メインパターン)、半透明領域a(第1半透明膜メインパターン)および半透明領域b(第2半透明膜メインパターン)を有する階調マスクを得た。
実施例1と同様にして、基板上にブラックマトリックス、着色層および透明電極層を形成した。
<露光条件>
・露光量:60mJ/cm2(I線換算)
・露光ギャップ:150μm
2 … 遮光部
3 … 着色層
4 … 透明電極層
5 … 感光性樹脂層
11、61 … 階調マスク
12、62 … 透明基板
13、63 … 遮光膜
13a … 遮光膜のメインパターン
13b … 遮光膜のスリットパターン
63b … 遮光膜の補助パターン
63c … 遮光膜の補助パターンの開口部
14、64 … 半透明膜
14a … 半透明膜のメインパターン
14b … 半透明膜のスリットパターン
64b … 半透明膜の補助パターン
64c … 半透明膜の補助パターンの開口部
21、71 … 透過領域
22、72 … 遮光領域
23、73 … 第1半透明領域
24、74 … 第2半透明領域
25、75 … 第3半透明領域
26、76 … 第4半透明領域
31a … 高スペーサ
31b … 低スペーサ
31c … 配向制御用突起
Claims (11)
- 基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、前記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、前記感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記半透明膜の補助パターンのみが設けられ、前記半透明膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもつ第2半透明領域とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 前記階調マスクが、前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンおよび前記半透明膜のパターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板上に前記半透明膜が形成されている第3半透明領域を有することを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、前記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、前記感光性樹脂からなる複数種の異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のメインパターンが設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンおよび前記半透明膜のパターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板上に前記半透明膜が形成されている第3半透明領域とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 前記階調マスクにおいて、前記第3半透明領域の全域に前記半透明膜が形成されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記階調マスクにおいて、前記第3半透明領域にて、前記遮光膜の補助パターンの開口部のみに前記半透明膜が形成されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記階調マスクが、前記透明基板上に前記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第1半透明領域を有することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記階調マスクが、前記透明基板上に前記遮光膜の補助パターンが設けられ、前記遮光膜の補助パターンおよび開口部の少なくともいずれか一方が解像限界以下の寸法をもち、前記遮光膜の補助パターンの開口部にて前記透明基板が露出している第4半透明領域を有することを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記階調マスクにおいて、前記補助パターンの形状がスリット状であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
- 基板上に感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、前記感光性樹脂層を、階調マスクを用いて露光し、現像して、前記感光性樹脂からなる3種以上の異種部材を同時に形成する異種部材形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記階調マスクは、透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された遮光膜および透過率調整機能を有する半透明膜とを有し、前記半透明膜のパターンが、メインパターンと、前記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、前記透明基板のみを有する透過領域と、前記透明基板上に前記遮光膜のパターンが設けられた遮光領域と、前記透明基板上に前記半透明膜のメインパターンのみが設けられた第1半透明領域と、前記透明基板上に前記半透明膜のスリットパターンのみが設けられた第2半透明領域とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 前記遮光膜のパターンが、メインパターンと、前記異種部材形成工程での露光における解像限界以下のスリット幅をもつスリットパターンとからなり、前記遮光領域が、前記透明基板上に前記遮光膜のメインパターンが設けられた領域であり、前記階調マスクが、さらに前記透明基板上に前記遮光膜のスリットパターンおよび前記半透明膜のメインパターンが設けられた第3半透明領域を有することを特徴とする請求項9に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 請求項1から請求項10までのいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
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