JP2008122563A - Color filter with sub photo spacer (ps) using white design system, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置等に用いる、White設計(透明膜)を利用した、サブPS(フォトスペーサ)付きカラーフィルタ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a color filter with a sub-PS (photo spacer) using a white design (transparent film) used for a liquid crystal display device and the like, and a manufacturing method thereof.
従来の液晶表示パネルの製造では、カラーフィルタは、TFT用基板との貼り合わせ時には、パネルの柔軟性を持たせるため、そのPSの配置密度は出来るだけ低いほうが良い。なお、前記PSは、Photo PSacer(フォトスペーサー)の略で、感光性樹脂の塗布、感光性樹脂へのパターン露光、その現像というフォトリソ法で形成される、柱状のスペーサである。カラーフィルタとTFT用基板との貼り合わせるギャップ(間隙)は、柱状のスペーサの高さで規制される。カラーフィルタの基板とTFT用基板との貼り合わせギャップは、PSの膜厚に依存する。液晶表示装置では、カラーフィルタを形成した基板とTFT用基板とをギャップを有するように対向させ、ギャップ内に液晶等を真空封止するよう両基板を貼り合わせる。 In the manufacture of a conventional liquid crystal display panel, the color filter should have a PS arrangement density as low as possible in order to give the panel flexibility when it is bonded to the TFT substrate. The PS is an abbreviation for Photo PSacer (photo spacer), and is a columnar spacer formed by a photolithographic method of applying a photosensitive resin, pattern exposure to the photosensitive resin, and development thereof. The gap (gap) between the color filter and the TFT substrate is regulated by the height of the columnar spacer. The bonding gap between the color filter substrate and the TFT substrate depends on the film thickness of the PS. In a liquid crystal display device, a substrate on which a color filter is formed and a TFT substrate are opposed to each other with a gap, and both substrates are bonded together so that liquid crystal or the like is vacuum-sealed in the gap.
しかし、貼り合わせた後に、パネル面からの押し圧、例えば指等で押さえられた場合、PSの配置密度が低いと、PSが潰れてしまい、カラーフィルタとTFT用基板の隙間が狭まり、セルギャップ不良となるために、貼り合わせた後には、PSの配置密度は高いほうが良い。 However, when the pressure is pressed from the panel surface after bonding, for example, with a finger or the like, if the PS arrangement density is low, the PS is crushed, the gap between the color filter and the TFT substrate is narrowed, and the cell gap is reduced. In order to be defective, it is better that the PS arrangement density is higher after bonding.
そのため、従来の技術では、貼り合わせ時に影響がなく、且つ、貼り合わせた後に指等で押さえられた場合にパネルを支えるために、貼り合わせギャップ形成用のPSより膜厚の若干低い、すなわち、高さが低いサブPSを追加して形成することが必要になる。そのため、サブPS(フォトスペーサ)付きカラーフィルタ及びその製造方法が提案されている。 Therefore, in the conventional technique, there is no influence at the time of bonding, and in order to support the panel when pressed with a finger or the like after bonding, the film thickness is slightly lower than PS for forming a bonding gap, that is, It is necessary to add a sub-PS having a low height. For this reason, a color filter with a sub-PS (photo spacer) and a manufacturing method thereof have been proposed.
例えば、前記サブPSの形成方法としては、1回のPS形成工程でギャップ形成用のPS(以下単にPSと記す)とサブPSを同時に形成する方法がある。前記形成方法は、パターン露光時に用いるフォトマスクに形成したPS用パターンと、サブPS用パターンの開口部面積に差をつけ、すなわちPSパターンの開口面積を広く、サブPSパターンの開口面積を狭くすることにより、その露光量差により膜厚差をつける方法で、形成する。 For example, as a method for forming the sub-PS, there is a method in which a PS for gap formation (hereinafter simply referred to as PS) and a sub-PS are simultaneously formed in a single PS forming step. The forming method makes a difference in the opening area of the PS pattern formed on the photomask used for pattern exposure and the sub PS pattern, that is, widens the opening area of the PS pattern and narrows the opening area of the sub PS pattern. Thus, the film thickness is formed by a method in which the difference in film thickness is caused by the difference in exposure amount.
一方、液晶表示装置では、モバイル用途で、省エネルギー、高品質を満たす、半透過型液晶パネルの技術が提案されている。この技術の中でWhite設計方式と呼ばれる技術が知られている。この方式は、カラーフィルタの一部に透明膜(White)が突出した段差部を形成し、この透明膜(White)部分の液晶セルギャップを小さくすることによって、明るさを上げ、応答速度を速める目的がある。以下の説明において、White設計は、White設計方式の液晶表示装置に組みこまれるカラーフィルタに形成する透明膜の段差をいう。White設計を利用したWhiteのパターンの形成は、高明度、高速応答で、半透過カラーフィルタを得るうえで有効である。 On the other hand, for a liquid crystal display device, a transflective liquid crystal panel technology that satisfies energy saving and high quality in mobile applications has been proposed. Among these techniques, a technique called a White design method is known. In this method, a step portion with a transparent film (White) protruding is formed in a part of the color filter, and the liquid crystal cell gap in the transparent film (White) portion is reduced to increase brightness and increase the response speed. There is a purpose. In the following description, “White design” refers to a level difference of a transparent film formed in a color filter incorporated in a White design type liquid crystal display device. The formation of a white pattern using the white design is effective in obtaining a transflective color filter with high brightness and high-speed response.
前記White設計を利用したサブPS(フォトスペーサ)付きカラーフィルタの製造方法の一事例について説明する。最初に、カラーフィルタ用の基板上に遮光パターン形成用レジスト液を塗布し、レジストにパターン露光し、現像処理により、基板上に遮光パターン、例えばBM(ブラックマトリックス)を形成する。なお、BMは、画像表示に関与する、光を透過する開口部を有し、開口部以外に入射する光を遮蔽する役割である。BMのパターンは、格子状、又はストライプ状の形状であり、その開口部に画素を形成する。 An example of a method for manufacturing a color filter with a sub-PS (photo spacer) using the White design will be described. First, a resist solution for forming a light shielding pattern is applied on a substrate for a color filter, pattern exposure is performed on the resist, and a light shielding pattern, for example, BM (black matrix) is formed on the substrate by development processing. Note that the BM has an opening that transmits light and is involved in image display, and has a role of shielding light that enters the area other than the opening. The BM pattern has a lattice shape or a stripe shape, and pixels are formed in the openings.
次いで、開口部に、透過する光を着色するR(赤)画素と、G(緑)画素と、B(青)画素パターンとを形成する。R画素の形成は、基板上にR画素用レジスト液を塗布し、レジストにパターン露光し、現像処理により、基板上にR画素パターン部を形成する。なお、画素パターンの形成は、R画素、G画素、B画素形成用と、3回の工程を各々実行する。 Next, an R (red) pixel, a G (green) pixel, and a B (blue) pixel pattern for coloring the transmitted light are formed in the opening. The R pixel is formed by applying an R pixel resist solution on the substrate, pattern exposing the resist, and forming an R pixel pattern portion on the substrate by development processing. The formation of the pixel pattern is performed for the R pixel, the G pixel, and the B pixel, and three processes are performed.
次いで、その各々画素部上に透明膜(White)パターン部を形成する。Whiteパターンの形成は、基板の透明電極上にWhite用レジスト液を塗布し、レジストにWhiteパターンを露光し、現像処理により、White部を形成する。さらに、真空成膜法により、遮光パターン含む画素部及び透明膜(White)パターン部を覆う金属酸化膜からなる透明電極を形成する。 Next, a transparent film (White) pattern portion is formed on each of the pixel portions. The white pattern is formed by applying a white resist solution on the transparent electrode of the substrate, exposing the white pattern to the resist, and forming a white portion by development processing. Further, a transparent electrode made of a metal oxide film covering the pixel portion including the light shielding pattern and the transparent film (White) pattern portion is formed by a vacuum film forming method.
次いで、PS及びサブPSを所定の位置、例えば遮光部の上の位置に形成する。以下に、PS及びサブPSの形成方法を説明する。なお、White(透明膜段差)は、各画素部形成後に形成する特殊形状の透明性樹脂基材のパターンであり、均一な膜厚を持つ透明層である。なお、サブPSは、PSと同時に形成し、高さがPSに比べて低いものである。 Next, the PS and the sub PS are formed at a predetermined position, for example, a position above the light shielding portion. Below, the formation method of PS and sub-PS is demonstrated. In addition, White (transparent film level | step difference) is a pattern of the transparent resin base material of the special shape formed after each pixel part formation, and is a transparent layer with a uniform film thickness. The sub-PS is formed at the same time as the PS and has a lower height than the PS.
図3(a)〜(b)は、従来のPS及びサブPSの形成方法の一事例を説明する側断面図である。 3A to 3B are side sectional views for explaining an example of a conventional method for forming PS and sub-PS.
図3(a)〜(b)のPSの工程は、露光量差を利用した形成方法である。まず、基板1の全面に、PS用の感光性レジスト9を均一厚に塗布し、層形成する(図3(a)参照)。次いで、PSパターンと、サブPSパターンの開口寸法に差をつけた、すなわち、PSパターンとしての大面積マスク開口部21と、サブPSパターンとしての小面積マスク開口部22を形成したフォトマスク20を用いて、PS及びサブPSのマスクパターンをレジストに露光する。すなわち、PSパターン開口面積を広く、サブPSパターンの開口面積を狭くすることにより、各々の開口部の露光量に差をもたせる。これにより、感光性レジストを十分に硬化するのに必要な、十分な露光がなされたPSパターン及び不十分な硬化となる不十分な露光がされたサブPSパターンレジストを形成する。
The process of PS in FIGS. 3A to 3B is a forming method using a difference in exposure amount. First, the
次いで、図3(b)の現像工程の処理により、未露光レジストを現像液で溶解し、正常な形状及び高さをもつPS5と、痩せ形で高さの低いサブPS6を形成する。すなわち、図3の形成方法は露光量差により、現像処理後の膜厚差をつける方法で、PSとサブPSとの高さに差を生じさせる。 3B, the unexposed resist is dissolved with a developer to form a PS5 having a normal shape and height and a sub-PS6 having a thin shape and a low height. That is, the forming method of FIG. 3 is a method of providing a difference in film thickness after the development process due to a difference in exposure amount, and causes a difference in height between PS and sub-PS.
図4は、従来の他のPS及びサブPSの形成方法の一事例を説明する側断面図である。 FIG. 4 is a side sectional view for explaining an example of another conventional method for forming PS and sub-PS.
すなわち、図4のサブPSの形成方法は、積層された下地へのレジストの乗り上げ(塗布後のレジストのうねり現象)によりPS、サブPSを形成した図である。このPSの工程は、BM2、RGB画素3a、3b、3c及び透明電極4を積層した積層部位を有する下地基板上の全面にPS用レジストを塗布する。積層下地基板では、レジスト塗布面に予め積層された部位に段差があり、その積層部位の段差を強調することで、段差を強調した部位、例えばBM2、RGB画素3a、3b、3c及び透明電極4を積層した部位と、それ以外の部位、例えばBM2、透明電極4を積層した部位を備えたものである。この積層下地基板にレジストを塗布した場合、積層部位の段差を強調した部位の近傍では、塗布されたレジスト表面位置が高く、すなわちレジスト膜厚が厚く、それ以外ではレジスト表面高さが低い位置に形成される、すなわちレジスト膜厚が薄くなる。
That is, the sub-PS formation method of FIG. 4 is a diagram in which PS and sub-PS are formed by the application of the resist onto the laminated base (resist waviness phenomenon after application). In this PS process, a PS resist is applied to the entire surface of the base substrate having the laminated portion where the BM2,
図4に示す事例では、遮光膜であるBM2上に、R画素3a、G画素3b、B画素3c、及び透明電極4を重ねて形成した場合の事例であり、それ以外の通常の段差は、遮光膜のBM2、及び透明電極4上となる。次いで、PSと、サブPSパターンを形成したフォトマスクを用いて、PS及びサブPSマスクパターンをレジストに転写する。すなわちPSパターンの形成位置はレジストが厚く、サブPSパターンの形成位置はレジストが薄くしたことにより、各々レジスト膜厚差をもつPSパターン及びサブPSパターンを形成する。
The example shown in FIG. 4 is an example in which the
次いで、現像工程の処理により、未露光レジストを現像液で溶解し、PS5と、PSより高さが低いサブPS6を形成する。すなわち、積層下地乗り上げ(レジストのうねり現象)によるレジスト塗布方法により、膜厚差をつける方法で、PSとサブPSとの高さに差を生じさせる。 Next, the unexposed resist is dissolved with a developing solution by the processing of the developing step to form PS5 and sub-PS6 having a height lower than PS. That is, the difference between the heights of the PS and the sub-PS is generated by a method of differentiating the film thickness by a resist coating method based on the stacked base layer (resist waviness phenomenon).
次に、液晶表示装置の作製でのPS付きカラーフィルタ基板と、TFT用基板との貼り合わせ時について説明する。図5は、PS付きカラーフィルタ基板1とTFT用基板30との貼り合わせ時の側断面図であり、(a)は、両基板の貼り合わせ時であり、(b)は、両基板間に液晶を封入し貼り合わせ後、すなわち、パネル化したものである。
Next, description will be made on the bonding of the color filter substrate with PS and the TFT substrate in the production of the liquid crystal display device. FIG. 5 is a side sectional view when the color filter substrate with
図5(a)では、サブPS付きカラーフィルタ基板1と、TFT基板30との貼り合わせ時には、PS5のみで支える。図上の破線sは、PS5の表面とTFT基板30面との接触開始位置である。この状態では、サブPS6はTFT基板30と接触せず、両基板1、30の貼り合わせは、主としてPS5を介して実行されており、パネルの柔軟性を持たせたままに貼り合わされている。
In FIG. 5A, when the
次に、図5(b)では、サブPS付きカラーフィルタ基板1と、TFT基板30とを貼り合わせ後、液晶40を封入した状態を示す。破線eは、カラーフィルタ基板1と、TFT基板30との密着終了位置である。サブPS付きカラーフィルタ50とTFT基板30との貼り合わせ後、図5(c)に示すようにパネル面からの押し圧が加わる、例えば指等で押さえられた場合、PSが変形し、両基板のギャップは狭くなるが、ある程度狭くなるとサブPSにより支えられるため、それ以上狭くならない。PS及びサブPSによりパネル強度が強化されたために、押圧が加わってもカラーフィルタとTFT用基板の隙間、セルギャップが安定する。
Next, FIG. 5B shows a state in which the
しかし、前記サブPSの形成方法では、各々の場合に問題がある。 However, the sub-PS formation method has a problem in each case.
前記露光量差によりサブPSを形成する方法では、フォトマスクのパターン開口部での露光量が不十分な部位、すなわちサブPS開口部が露光量不足となる。そのため、サブPSは痩せた形状、膜厚減少となるため、サブPSが剥がれやすい等の問題が発生する。また、露光量不十分な状態のレジストの現像処理では、現像条件が不安定となり、現像後のレジスト形状若しくは寸法にバラツキが大きくなる問題もある。 In the method of forming the sub-PS by the exposure amount difference, a portion where the exposure amount at the pattern opening of the photomask is insufficient, that is, the sub-PS opening is insufficient. For this reason, the sub-PS has a thin shape and a reduced film thickness, which causes problems such as the sub-PS being easily peeled off. Further, in the development processing of a resist with an insufficient exposure amount, the development conditions become unstable, and there is a problem that the resist shape or size after development becomes large.
前記の積層下地乗り上げによるサブPSを形成した場合、PS用レジスト溶液の平坦化する特性により通常では、よりレジスト膜差が少なくなるため、十分な膜厚を確保するためには、段差を強調した領域を拡大する必要があるが、設計上ではその余裕が無い場合が多く、実現不可能となる問題がある。 When the sub-PS is formed on the above-described laminated base, the difference in resist film is usually reduced due to the flattening characteristics of the resist solution for PS. Therefore, in order to secure a sufficient film thickness, the step is emphasized. Although it is necessary to enlarge the area, there are many cases where there is no room in design, and there is a problem that cannot be realized.
以下に公知文献を記す。
White設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法において、遮光部と、その開口部に画素部を備えたカラーフィルタ基板上に形成したWhite部の段差を利用して、PSとサブPSとに膜厚差をつけるカラーフィルタの製造方法を提供することである。 In a method for manufacturing a color filter with a sub-PS using a white design, a step between a light-shielding portion and a white portion formed on a color filter substrate having a pixel portion at its opening is used to make a PS and a sub-PS. The object is to provide a method of manufacturing a color filter that provides a difference in film thickness.
本発明の請求項1に係る発明は、基板上に遮光部と、その開口部に画素部と、段差のある透明膜(White)部と、その上に透明電極とを形成した後、PSを形成するWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法であって、
Whiteパターンの中央部分にPSを、Whiteパターンの周辺部分にサブPSを形成することを特長とするWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法である。
According to the first aspect of the present invention, a light-shielding portion on a substrate, a pixel portion in its opening, a transparent film (White) portion having a step, and a transparent electrode thereon are formed, and then PS is formed. A method of manufacturing a color filter with a sub-PS using a white design to be formed,
A method of manufacturing a color filter with a sub-PS using a white design, characterized in that a PS is formed in the central portion of the white pattern and a sub-PS is formed in the peripheral portion of the white pattern.
本発明の請求項2に係る発明は、前記PSがWhite部上に形成することを特長とする請求項1記載のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法である。
The invention according to
本発明の請求項3に係る発明は、前記PSは、膜厚が厚いPSと、薄いPSを一度に形成することを特長とする請求項1、又は2記載のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法である。
The invention according to
本発明の請求項4に係る発明は、前記PSパターン形成は、Whiteパターンの中央部分の領域ではそのレジスト膜厚が厚く、Whiteパターンの周辺部分の領域ではそのレジスト膜厚が薄くなるようレジスト膜厚にうねりをつけるようにレジストを形成する工程を少なくとも含む構成によりカラーフィルタを製造することを特長とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the PS pattern formation, the resist film is formed such that the resist film thickness is thick in the central part region of the white pattern and the resist film thickness is thin in the peripheral part region of the white pattern. The color filter with a sub-PS using the White design according to any one of
本発明のカラーフィルタ製造方法では、White設計部を形成した、PSをWhite設計部に形成する。この時、Whiteパターンの表面にPSを形成しているので、レジスト形成時のレジストのうねりの影響で、Whiteパターンの中央部分はPS膜が厚くなり、Whiteパターンの周辺部分ではPS膜が薄くなる。そのためりWhiteパターンの中央部分に高いPSが、周辺部分に低いPS、すなわちサブPSを形成できる。 In the color filter manufacturing method of the present invention, the PS having the white design portion formed therein is formed in the white design portion. At this time, since the PS is formed on the surface of the White pattern, the PS film is thick in the central portion of the White pattern and the PS film is thin in the peripheral portion of the White pattern due to the influence of the resist waviness during the resist formation. . Therefore, a high PS can be formed in the center portion of the white pattern, and a low PS, that is, a sub-PS can be formed in the peripheral portion.
本発明の請求項5に係る発明は、基板上に遮光部と、その開口部に画素部と、White部と、その上に透明電極が形成され、PSが形成されたサブPS付きカラーフィルタであって、
前記Whiteパターンの中央部分の領域にPSが、Whiteパターンの周辺部分の領域にサブPSが形成されていることを特長とするWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタである。
The invention according to
A color filter with a sub-PS using a white design, characterized in that a PS is formed in a central area of the white pattern and a sub-PS is formed in a peripheral area of the white pattern.
本発明の請求項6に係る発明は、前記PSがWhite部に形成されていることを特長とする請求項5記載のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタである。
The invention according to
本発明のカラーフィルタでは、Whiteパターンの中央部分にPSを配置し、そのパターンの周辺部分にPSを配置するようにしている。本発明では、PSの配置位置をWhiteパターンとしたことで、PS膜厚差に変化つけることが可能となり、一度のパターン露光でPSとサブPSを形成できる。 In the color filter of the present invention, PS is arranged in the central part of the White pattern and PS is arranged in the peripheral part of the pattern. In the present invention, since the PS arrangement position is a white pattern, it is possible to change the PS film thickness difference, and PS and sub-PS can be formed by one pattern exposure.
本発明のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法を用いれば、サブPSの形成では、露光量の絞り込みが不要となるため、正常な現像処理が実行でき、高さが低くても剥がれにくいサブPSが形成できる。 If the method for manufacturing a color filter with a sub-PS using the White design of the present invention is used, it is not necessary to narrow down the exposure amount in the formation of the sub-PS, so that normal development processing can be performed and even if the height is low. A sub-PS that hardly peels off can be formed.
本発明のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法を用いれば、PS用レジストの膜厚のうねりを利用するため、高さが低くても剥がれにくいサブPSが形成できる。 If the method for manufacturing a color filter with a sub-PS using the White design of the present invention is used, the sub-PS which is difficult to peel off can be formed even if the height is low because the film thickness waviness of the resist for PS is used.
本発明のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法を用いれば、PS用レジストの膜厚のうねりを利用するため、透過率をさげるRGB等の積層構造形成のための遮光部分が不要となる、高さが低くても剥がれにくい、PSとサブPSとに十分な膜厚差を持たせたカラーフィルタを製造することができる効果があり、また、本発明White設計を利用したサブPS付きカラーフィルタを用いることにより、サブPS付きカラーフィルタと、TFT用基板との貼り合わせ時でのPSとサブPSに関する問題を解消できる効果がある。 If the manufacturing method of the color filter with sub-PS using the White design of the present invention is used, the film thickness of the resist for PS is used, so that the light-shielding portion for forming a laminated structure such as RGB that reduces the transmittance is unnecessary. The color filter having a sufficient film thickness difference between PS and sub-PS, which is difficult to peel off even when the height is low, can be produced, and sub-PS using the White design of the present invention. By using the attached color filter, there is an effect that the problem concerning PS and sub PS at the time of bonding the color filter with sub PS and the TFT substrate can be solved.
本発明のカラーフィルタ、特にWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタと、その製造方法を一実施形態に基づいて以下説明する。 A color filter according to the present invention, particularly a color filter with a sub-PS using White design, and a manufacturing method thereof will be described below based on an embodiment.
図1は、本発明のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの一実施例の部分拡大図であり、図1(a)は、上面図であり、図1(b)は、図1(a)のy−y’線における側断面図である。図1(c)は、x−x’面の正面断面図である。なお、図1(b)ではWhite10上にPSを形成しているものであるが、PSのパターンは図示していない。
FIG. 1 is a partially enlarged view of an embodiment of a color filter with sub-PS using the White design of the present invention, FIG. 1 (a) is a top view, and FIG. 1 (b) is FIG. It is a sectional side view in the yy 'line of a). FIG. 1C is a front sectional view of the x-x ′ plane. In FIG. 1B, PS is formed on
図1に示す本発明のカラーフィルタ、すなわち、White設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法は、カラーフィルタ用基板1上に遮光部としてのBM2を形成する。次いで、BM2間の開口部2aに画素3を形成した後、BM2及び画素3上にWhite10を形成する。次いで、BM2、画素3及びWhite10上に導電性の透明電極4を積層形成する。次いで、その透明電極4の表面に公知のフォトリソプロセス法を用いたパターン形成によりPSとサブPSを形成する。
In the method of manufacturing the color filter of the present invention shown in FIG. 1, that is, the color filter with sub-PS using the White design, the
図1(a)の上面図では、前記PSとサブPSの形成面を示し、遮光部BM2のパターンは横方向に形成され、縦方向に所定の間隔で配置されている。すなわち、前記BMは、ストライプ形状である。各BM2の間、例えばBMパターン開口部2aにR(赤色)画素3a、G(緑色)画素3b、B(青色)画素3cと、その表面にWhite10のパターンが形成されており、その面上に透明電極4が形成された上面図である。
The top view of FIG. 1A shows the formation surface of the PS and sub-PS, and the pattern of the light-shielding part BM2 is formed in the horizontal direction and arranged at a predetermined interval in the vertical direction. That is, the BM has a stripe shape. Between each BM2, for example, an R (red)
図1のWhite10は、BM2と、角度90度で交差する状態で平面視帯状に配置形成されている。Whiteは、図1上横方向に所定の間隔毎に複数配置されているが、図1では1個だけを表示している。White10は、その形成幅が100μmの前後である。側面視でWhiteパターン上の面には、Whiteの厚みにより画素部から段差状に突起した部分、すなわち周辺の部分部12の領域と、周辺の部分部12の領域に挟まれた中央部分の領域が形成されている。
The
本発明では、Whiteの中央部分部11の領域にPSを、Whiteの周辺部分部12の領域にサブPSを形成する。本発明では、PS形成用のレジストを塗布した際、下地となるWhiteパターンの中央部分の部位と周辺部分の部位とでレジスト膜厚が変化し、それにより、PS膜厚に変化をつけることが可能となることに着目した。例えば、レジストうねり現象を利用して、PSの高さ(の平均値)は、サブPS(の平均値)より高くし、その高さ(の平均値)の差は、PSの高さの20%〜25%となるようにPSとサブPSの形成位置を選択し、該位置に形成するカラーフィルタの製造方法を発明した。本発明の製造方法は、White設計を利用したサブPS付きカラーフィルタに最適である。
In the present invention, a PS is formed in the region of the
図1(b)は、図1(a)のy−y’線における側断面図である。基板1のBMが形成され、その開口部に各々画素3が形成されている。BM及び画素の形成面にWhite10が形成され、その形成面に透明電極4が形成されている。次工程であるPSの形成では、レジストの塗布面となる。
FIG. 1B is a side sectional view taken along line y-y ′ of FIG. The BM of the
前記PSとサブPSを形成する方法は、フォトリソプロセス法を用いたパターン形成方法である。パターン形成材料の塗布工程において、その下地は平坦性が悪い基板となっている。すなわち段差表面と、平坦性が比較的に良好な平坦表面とが混在する基板上にレジストを塗布する処理となる。平坦性が悪いため、レジスト塗布時、Whiteパターン上の中央部分の領域のレジスト膜厚は厚く、Whiteパターンの周辺、すなわち段差領域のレジスト膜厚は薄いレジスト膜となる。すなわち、レジストのうねり現象が発生する。 The method for forming the PS and the sub-PS is a pattern forming method using a photolithographic process method. In the pattern forming material application step, the substrate is a substrate with poor flatness. That is, the resist is applied to a substrate on which a step surface and a flat surface with relatively good flatness are mixed. Since the flatness is poor, the resist film thickness is thick in the central region on the white pattern and the resist film is thin in the periphery of the white pattern, that is, in the step region. That is, a resist waviness phenomenon occurs.
PS5を配置する位置の近傍領域は、Whiteパターンの中央部分としている。Whiteパターンの中央部分では塗布されたレジストは平坦表面で均一膜厚となる、一方サブPS6の配置位置の近傍領域は、Whiteパターンの周辺部分、すなわち平坦性が悪い段差部分であり、この部位のレジスト膜厚は薄くなっている。 A region near the position where PS5 is arranged is a central portion of the White pattern. In the central portion of the white pattern, the applied resist has a uniform film thickness on the flat surface. On the other hand, the region near the position where the sub-PS 6 is arranged is the peripheral portion of the white pattern, that is, the step portion having poor flatness. The resist film thickness is thin.
図1(a)の点線部を拡大した平面図である図1(c)に示すように、Whiteパターンの中央部分11はレジスト厚が高い部分の領域であり、Whiteパターンの周辺部分12はレジスト厚が低い部分の領域である。
As shown in FIG. 1C, which is an enlarged plan view of the dotted line portion of FIG. 1A, the
図上のWhiteパターンエッジからサブPS外周部までの距離13は、20μm以下の位置に配置することが好ましい。
It is preferable that the
図2(a)〜(c)は、本発明のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタのPS工程を説明する部分拡大の側断面図である。前述したレジストのうねり現象を説明するものである。図2(a)は、PS形成用レジスト塗布前の基板面であり、(b)は、レジスト塗布後の基板面であり、図2(c)は、PS及びサブPSを形成した基板面である。 2A to 2C are partially enlarged side sectional views for explaining the PS process of the color filter with sub-PS using the white design of the present invention. This is to explain the swell phenomenon of the resist described above. 2A is a substrate surface before applying a PS forming resist, FIG. 2B is a substrate surface after applying a resist, and FIG. 2C is a substrate surface on which PS and sub-PS are formed. is there.
図2(a)に示すように、Whiteパターンの中央部分11と、中央部分11の両側のWhiteパターンの周辺部分12に分けられる。Whiteパターンの周辺部分12の近傍は、Whiteパターンと画素とし生じる段差のある段差表面であり、逆に、Whiteパターンの中央部分11は、段差の少ない平坦表面である。Whiteパターンの周辺部分12では、Whiteパターンと画素の厚みの差による段差が形成された状態であり、Whiteパターンの端部となるために、塗布したレジスト液の膜面が低くなる、すなわち画素面3方向に流れて、レジスト厚が薄くなる部分である。Whiteパターンの中央部分と周辺部分にはレジストのうねり現象により膜厚の差が発生する。
As shown in FIG. 2A, the pattern is divided into a
図2(b)は、前記基板上にPS用レジスト9が塗布形成されている。前述したレジストのうねり現象のため下地となるWhiteパターンの中央部分11ではレジスト膜厚が厚く形成され、Whiteパターンの周辺部分12では薄く形成される。各々の膜厚差は、PSとサブPSの高さの差となるため、レジスト液の流動性(液粘度)と、塗布条件(スピン速度)を最適化することが重要となる。
In FIG. 2B, a PS resist 9 is applied and formed on the substrate. Due to the above-described swell phenomenon of the resist, the resist film is formed thick in the
図2(b)の基板にフォトリソプロセスを行うことにより図2(c)に示すように、前記基板上にPS5、及びサブPS6が形成される。Whiteパターンの中央部分11では、PS5が形成され、その高さが高く形成され、Whiteパターンの周辺部分12では、サブPSが低く形成されている。PSとサブPS高さの差は、レジスト膜厚差となる。なお、破線曲線はレジスト9表面の位置である。
By performing a photolithography process on the substrate of FIG. 2B, PS5 and sub-PS6 are formed on the substrate as shown in FIG. 2C. In the
なお、本発明のWhiteパターンの中央部分の領域のレジスト膜厚が厚く、その周辺部分の領域のレジスト膜厚が薄いレジスト、すなわち、レジストのうねり現象を利用したレジストに対し、従来のPSの形成方法である、露光量差を利用したPSとサブPSの形成方法や、積層下地乗り上げを利用した形成方法を合わせて用いることも可能である。前記方法では、PSとサブPSとの膜厚差を任意に加減する場合に好都合である。以下その方法を説明する(図1、図3、図4を各々参照)。 It should be noted that conventional PS formation is applied to a resist having a thick resist film thickness in the central portion of the white pattern of the present invention and a thin resist film thickness in the peripheral region, that is, a resist utilizing the swell phenomenon of the resist. It is also possible to use a method for forming PS and sub-PS using a difference in exposure amount, or a method for forming using a stacked base layer. This method is convenient when the film thickness difference between PS and sub-PS is arbitrarily adjusted. The method will be described below (see FIGS. 1, 3, and 4).
本発明のPSとサブPSの形成では、フォトリソプロセス法を用いたパターン形成方法であり、そのレジスト塗布工程は、平坦性が比較的に良好な領域の表面と、段差のある平坦性が悪い領域の表面が混在する基板上にレジストを塗布し、そのレジストにてPSとサブPSを一括して形成する製造方法である。 The formation of PS and sub-PS according to the present invention is a pattern forming method using a photolithographic process, and the resist coating process includes a surface of a region with relatively good flatness and a region with poor flatness with steps. This is a manufacturing method in which a resist is applied on a substrate having a mixed surface and PS and sub-PS are collectively formed using the resist.
前記本発明の製造方法に、積層下地乗り上げを利用した方法を合わせて用いる場合、BM2上、又はR画素3a(若しくはG画素3b、若しくはB画素3c)と、Whiteパターンを積層した積層下地基板上に透明電極4を形成し、Whiteパターン及び透明電極4上の領域を形成することが可能となる。この場合では、Whiteパターンの中央部分の領域は、例えばR画素3a、を積層した基板上に、Whiteパターンの中央部分の領域を形成することとなる。その塗布工程は、BM2上に、R画素3aと、Whiteパターン、透明電極4との積層面上に、Whiteパターンの中央部分の領域の面と、Whiteパターンの周辺部分の領域面が混在する基板上にレジストを塗布し、そのレジストにPSとサブPSを形成する製造方法である。この方法では、Whiteパターンの中央部分の領域に合わせて用いる複数層積層部位の段差の強調部位の基板上にレジストを塗布し、そのレジスト膜厚差をより拡大する手段であり、PSとサブPSの膜厚差を拡大して形成する製造方法である(図4参照)。
When the manufacturing method according to the present invention is used in combination with a method using a stacked base board, on the
さらに、PSとサブPSの膜厚差を微調整する製造方法は、従来の露光量差を利用した形成方法であり、PS形成用に大面積のマスク開口部21を、サブPS形成に小面積のマスク開口部22を形成したフォトマスク20を用いて、レジストにPSパターン及びサブPSパターンを各々転写する。次いで、現像条件を微調整しながら現像を行い、PSパターン及びサブPSパターンレジストを形成する。なお、本発明のWhiteパターンの中央、周辺の配置位置の差を利用し、従来の露光量差を利用した、積層下地乗り上げを利用した形成方法では、各々の付加加減、その条件設定を検討し、評価テストの結果を加味して最適化させることが重要となる(図3参照)。
Further, the manufacturing method for finely adjusting the difference in film thickness between PS and sub-PS is a conventional forming method using a difference in exposure dose, and a large-
以下に、本発明のカラーフィルタである、White設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの実施例を説明する。実施例1は、図2(a)〜(c)を参照して説明する。 An embodiment of a color filter with a sub-PS using the White design, which is a color filter of the present invention, will be described below. The first embodiment will be described with reference to FIGS.
本発明の実施例1のWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法を説明する。最初に、カラーフィルタ用の基板上にBM2を形成した。 A method of manufacturing a color filter with sub-PS using the White design of Example 1 of the present invention will be described. First, BM2 was formed on a color filter substrate.
次いで、その開口部2aに、R画素3aと、G画素3bと、B画素3cのパターンを形
成した。次いで、その画素3上にWhite(透明膜)10のパターンを形成した。次いで、その基板上に透明電極4を形成した(図2(a)参照)。
Next, a pattern of an
White用レジストは、ネガ型レジスト(JSR(株)製)を用いて、レジスト膜厚さを2.3μmで形成した。White用フォトマスクは、図2に示すWhiteパターンを形成したものであり、線幅は100μmである。 As the white resist, a negative resist (manufactured by JSR Corporation) was used, and the resist film thickness was 2.3 μm. The white photomask is formed with the white pattern shown in FIG. 2 and has a line width of 100 μm.
次いで、PS及びサブPSをWhite10上に形成した。PS5は、Whiteパターンの中央部分11の上に配置し、サブPS6は、Whiteパターンの周辺部分12の上に配置して形成した(図2(b)参照)。
Next, PS and sub-PS were formed on White10. PS5 is disposed on the
PS、サブPS用レジストは、ネガ型レジスト(JSR(株)製)を使用した。レジスト膜厚さは、White10上に2.3μmの塗布条件で形成した。
Negative resist (manufactured by JSR Corporation) was used as the resist for PS and sub-PS. The resist film thickness was formed on
White用フォトマスクは、八角形で、パターン線幅は、12μmで形成した。パターン露光では、露光ギャップを150μmに設定し、露光量は、150mJ/cm2、等の条件で露光した。次いで、現像処理では、現像液は、無機アルカリ系溶液を用い、その現像時間は、40秒で現像して、PS及びサブPSを形成した。なお、サブPSの形成位置は、Whiteパターンのエッジからの距離を8μmとした(図2(c)参照)。 The white photomask was octagonal, and the pattern line width was 12 μm. In the pattern exposure, the exposure gap was set to 150 μm, and the exposure amount was 150 mJ / cm 2 . Next, in the development processing, an inorganic alkaline solution was used as the developer, and the development time was 40 seconds to form PS and sub-PS. The sub PS formation position was 8 μm from the edge of the White pattern (see FIG. 2C).
実施例1のカラーフィルタの評価結果は、PSでは、高さ2.3μmである。その線幅12μmである。サブPSは、高さ1.8μmである。その線幅は、12μmで形成されている。実施例1のカラーフィルタは、形状評価、強度評価ともに良好である。 The evaluation result of the color filter of Example 1 is 2.3 μm in height in PS. Its line width is 12 μm. The sub PS has a height of 1.8 μm. The line width is 12 μm. The color filter of Example 1 has good shape evaluation and strength evaluation.
1…基板
2…BM
2a…BM開口部
3…画素
3a…R画素
3b…G画素
3c…B画素
4…透明電極
5…PS
6…サブPS
9…レジスト
10…White
11…Whiteパターンの中央部分
12…Whiteパターンの周辺部分
13…WhiteパターンエッジからサブPS外周部までの距離
20…フォトマスク
21…大面積開口部
22…大面積開口部
30…TFT基板
40…液晶等
50…カラーフィルタ
1 ...
2a ...
6 ... Sub PS
9 ... Resist 10 ... White
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Whiteパターンの中央部分にPSを、Whiteパターンの周辺部分にサブPSを形成することを特長とするWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタの製造方法。 Color with sub-PS using White design that forms PS after forming light-shielding part on substrate, pixel part in opening, transparent film (White) part with step and transparent electrode on it A method for manufacturing a filter, comprising:
A method of manufacturing a color filter with a sub-PS using a white design, characterized in that a PS is formed in a central portion of a white pattern and a sub-PS is formed in a peripheral portion of the white pattern.
前記Whiteパターンの中央部分の領域にPSが、Whiteパターンの周辺部分の領域にサブPSが形成されていることを特長とするWhite設計を利用したサブPS付きカラーフィルタ。 A color filter with a sub-PS in which a light-shielding portion on a substrate, a pixel portion in its opening, a white portion, a transparent electrode formed thereon, and a PS formed thereon,
A color filter with a sub-PS using a white design, characterized in that a PS is formed in a region of a central portion of the white pattern and a sub-PS is formed in a region of a peripheral portion of the white pattern.
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