JP2009069223A - Method for producing resin thin film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エッジ部分の断面形状に特徴をもつ樹脂製薄膜の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a resinous thin film characterized by the cross-sectional shape of an edge portion.
液晶用カラーフィルタは、透明基板上にそれぞれ青色光、緑色光、赤色光などの基本色光、さらには必要に応じて付加された黄色光や他の色光だけを透過する微小なマイクロカラーフィルタをマトリクス状あるいはストライプ状に配列したものである。マイクロカラーフィルタは、カラーレジストを用いたフォトリソグラフィ法や染色法、印刷法などのほか、インクジェット法などで形成することができる。 The color filter for liquid crystal is a matrix of micro color filters that transmit only basic color light such as blue light, green light, and red light, as well as yellow light and other color light added as necessary, on a transparent substrate. Arranged in a stripe or stripe shape. The micro color filter can be formed by a photolithography method using a color resist, a dyeing method, a printing method, or the like, or an ink jet method.
上記マイクロカラーフィルタの形成に先立ち、透明基板上には、液晶セルの画素配列に対応した格子状パターンをもつ遮光性のブラックマトリクスが形成される。ブラックマトリクスを構成している多数の格子枠は、マイクロカラーフィルタの個々の外周縁を取り囲むように区画し、カラー画像を表示するときに隣接画素間での色のにじみをなくしてコントラストを高める作用をもつ。ブラックマトリクスは、例えばクロムなどの遮光性に優れた金属薄膜を透明基板上に真空蒸着して形成することができるが、コストダウン要求や液晶表示素子の大画面化などの背景から、特許文献1,2で知られるように樹脂製のものが多く用いられてきている。
マイクロカラーフィルタはブラックマトリクスの格子枠で区画された個々の開口を埋めるように形成されるが、格子枠の開口縁とマイクロカラーフィルタの外周縁との間から光洩れが生じないように、マイクロカラーフィルタは開口縁を越えて部分的に格子枠の一部とオーバーラップするように形成される。ところが、例えばマイクロカラーフィルタについても着色用の顔料を混合した合成樹脂材料を用い、ブラックマトリクスと同様にフォトリソグラフィを用いて形成する場合には、ブラックマトリクスの開口縁の断面形状が透明基板の表面から急峻に切り立った形状になっていると、マイクロカラーフィルタの外周縁をオーバーラップさせたときにその部分が盛り上がってカラーフィルタの平面性を著しく損ねる結果となる。上記特許文献でも知られるように、カラーフィルタの上層にはさらに配向膜、透明電極膜が形成されるが、カラーフィルタに許容範囲を越える凹凸がある場合には、配向膜や透明電極膜を形成する前にこれらの凹凸を埋める透明層を形成し、その表面を研磨して平坦化する工程が必要となってコストアップが避けられない。 The micro color filter is formed so as to fill the individual openings defined by the black matrix lattice frame. However, the micro color filter does not leak light between the opening edge of the lattice frame and the outer periphery of the micro color filter. The color filter is formed so as to partially overlap a part of the lattice frame beyond the opening edge. However, for example, when a synthetic resin material mixed with a pigment for coloring is used for a micro color filter and is formed using photolithography in the same manner as the black matrix, the cross-sectional shape of the opening edge of the black matrix is the surface of the transparent substrate. If the shape of the micro color filter is overlapped, the portion rises when the outer periphery of the micro color filter is overlapped, and the flatness of the color filter is significantly impaired. As is known in the above patent document, an alignment film and a transparent electrode film are further formed on the upper layer of the color filter. If the color filter has irregularities exceeding the allowable range, the alignment film and the transparent electrode film are formed. Before the process, a process of forming a transparent layer to fill these irregularities and polishing and flattening the surface is inevitable.
この問題に対処するために、特許文献1,2記載の手法では、いずれもブラックマトリクスの開口縁の断面形状線を透明基板の表面から緩い角度で立ち上げ、マイクロカラーフィルタを積層したときのオーバーラップ部分が極端に盛り上がることを防いでいる。さらに特許文献2には、マイクロカラーフィルタを特にインクジェット法で形成する場合であっても、格子枠の開口縁の断面形状線を透明基板の表面から20°〜55°の範囲で緩く立ち上げておくことが、ブラックマトリクスとマイクロカラーフィルタとの境界部の段差をなくす上で効果的であることが記載されている。
In order to deal with this problem, in the methods described in
しかしながら、ブラックマトリクスの開口を画定する開口縁の断面形状線を透明基板から緩い角度で立ち上げると、マイクロカラーフィルタとオーバーラップさせ得る許容幅を広げることはできるが、開口縁に近づくほど格子枠の膜厚が薄くなって遮光性が低下する。このため、マイクロカラーフィルタを形成するときのオーバーラップ量が不十分であるとマイクロカラーフィルタの周縁部で光洩れが生じ、カラー画像のコントラストを低下させる原因になる。したがってマイクロカラーフィルタの積層時には、上記光洩れが生じないように格子枠との間のオーバーラップ量を確保し、しかもマイクロカラーフィルタの外周縁が格子枠の上面で大きく盛り上がらないように管理しなければならない。さらに、開口縁部分で格子枠の膜厚が薄くなり過ぎると、透明基板との密着性が弱くなって剥がれ故障が出やすくなり、製造効率や歩留りの点で問題がある。 However, if the cross-sectional shape line of the opening edge that defines the opening of the black matrix is raised from the transparent substrate at a gentle angle, the allowable width that can be overlapped with the micro color filter can be increased, but the lattice frame becomes closer to the opening edge. As a result, the light-shielding property decreases. For this reason, if the overlap amount when forming the micro color filter is insufficient, light leakage occurs at the peripheral portion of the micro color filter, which causes a decrease in the contrast of the color image. Therefore, when stacking micro color filters, the amount of overlap with the grid frame should be secured so that the above-mentioned light leakage does not occur, and the outer periphery of the micro color filter must be managed so that it does not rise significantly on the top surface of the grid frame. I must. Furthermore, if the film thickness of the lattice frame becomes too thin at the opening edge portion, the adhesiveness with the transparent substrate becomes weak and peeling is likely to occur, which causes problems in terms of manufacturing efficiency and yield.
このような問題は、上記のように先に形成されたブラックマトリクスにマイクロカラーフィルタを部分的にオーバーラップさせる場合だけでなく、逆に透明基板上に各色のマイクロカラーフィルタを互いに一定間隔を開けて順次に形成した後、マイクロカラーフィルタ相互間の隙間を埋めるようにブラックマトリクスを形成する場合にも同様に生じる。すなわち、樹脂製の異種の薄膜を部分的にオーバーラップさせて積層する際には、一般に、オーバーラップした部分の盛り上がりをできるだけ抑え、かつ各々の薄膜がそのエッジ部分まで基板や下層の薄膜に強固に密着していることが要求される。 Such a problem occurs not only when the micro color filter is partially overlapped with the black matrix previously formed as described above, but conversely, the micro color filters of the respective colors are spaced apart from each other on the transparent substrate. This also occurs when the black matrix is formed so as to fill in the gaps between the micro color filters after being sequentially formed. In other words, when different types of thin films made of resin are partially overlapped and laminated, in general, the swell of the overlapped portion is suppressed as much as possible, and each thin film is firmly attached to the substrate and the underlying thin film up to its edge. It is required to be in close contact with.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、透明基板などの下地面に所定パターンをもつ樹脂製の第1薄膜層を形成した後、この第1の薄膜層に部分的にオーバーラップさせて第2の薄膜層を形成する場合に、第1の薄膜層のエッジ部分と下地面との密着性を強固に保ちながらも、第2の薄膜層とのオーバーラップ部分が大きく突出することがないような形態で第1の薄膜層を形成しておくための製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and after a first thin film layer made of resin having a predetermined pattern is formed on the lower ground such as a transparent substrate, the first thin film layer is partially overlapped. When the second thin film layer is formed, the overlap portion with the second thin film layer may protrude greatly while keeping the adhesion between the edge portion of the first thin film layer and the base surface strong. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method for forming the first thin film layer in such a form.
液晶表示素子に用いられるカラーフィルタを製造する際には、透明基板に前記第1の薄膜層としてブラックマトリクスを形成し、このブラックマトリクスに前記第2の薄膜層としてマイクロカラーフィルタが部分的にオーバーラップするように形成されるが、本発明は上記ブラックマトリクスの製造時に効果的に適用することができる。 When manufacturing a color filter used for a liquid crystal display element, a black matrix is formed as the first thin film layer on a transparent substrate, and the micro color filter is partially overlaid on the black matrix as the second thin film layer. Although formed so as to wrap, the present invention can be effectively applied when the black matrix is manufactured.
本発明は、下地面に所定膜厚で形成された感光性着色樹脂組成物をフォトリソグラフィにより所定の平面パターンをもった樹脂製薄膜にするにあたり、下地面に所定膜厚で形成された感光性着色樹脂組成物を70〜120°Cでプリベークする第一工程と、第一工程後に40〜200mJの露光量のもとで前記感光性着色樹脂組成物に所定の平面パターンでパターン露光を与える第二工程と、第二工程後に、濃度0.04〜0.05%のKOHを主成分とする現像処理液を用い、現像時間40〜70秒、現像温度23°C〜27°C、現像液圧力0.01〜0.2MPaで現像処理して未露光の感光性着色組成物を除去する第三工程と、ポストベークする第四工程とをこの順に行うことを特徴とする。 In the present invention, a photosensitive colored resin composition formed with a predetermined film thickness on a base surface is formed into a resin thin film having a predetermined plane pattern by photolithography. A first step of pre-baking the colored resin composition at 70 to 120 ° C., and a step of giving pattern exposure to the photosensitive colored resin composition in a predetermined plane pattern under an exposure amount of 40 to 200 mJ after the first step. After the second step and the second step, a developing solution mainly composed of KOH having a concentration of 0.04 to 0.05%, a developing time of 40 to 70 seconds, a developing temperature of 23 ° C. to 27 ° C., a developing solution A third step of removing the unexposed photosensitive coloring composition by developing at a pressure of 0.01 to 0.2 MPa and a fourth step of post-baking are performed in this order.
上記工程中、第一工程におけるプリベーク温度を80〜100°C、前記第二工程における現像時間を50〜60秒、現像温度を25°C〜27°Cにすることが製造条件としてより好ましい。また、上記第一〜第三工程の適用により、下地表面上に残される感光性着色樹脂組成物が、その端縁から奥行き方向に向かって下地表面との間に隙間を生じさせるアンダーカット部をもつようになることが本発明方法の特徴の一つである。こうして形成されるアンダーカット部は、好ましくはその奥行き方向長さが、2.5μm〜8.0μmの範囲である。 Among the above steps, it is more preferable as production conditions that the pre-baking temperature in the first step is 80 to 100 ° C., the developing time in the second step is 50 to 60 seconds, and the developing temperature is 25 to 27 ° C. In addition, by applying the first to third steps, the photosensitive colored resin composition remaining on the base surface has an undercut portion that creates a gap between the edge and the base surface in the depth direction. It is one of the features of the method of the present invention that it becomes possessed. The undercut portion thus formed preferably has a depth direction length in the range of 2.5 μm to 8.0 μm.
上記第一〜第四工程は、液晶用カラーフィルタに必須のブラックマトリクスの製造に好適に用いられる。ブラックマトリクスは、その平面パターンが、矩形状の開口を区画する遮光性の格子枠を構成するもので、さらに前記矩形状の開口を覆い、かつ前記格子枠と部分的にオーバーラップするように、それぞれ透過色光が異なる複数種類の樹脂製カラーフィルタ膜を順次に色ごとに形成するフィルタ形成工程を加えることにより、本発明は複数種類の樹脂製薄膜が組み合わされた液晶用カラーフィルタの効率的な製造方法としても効果的に用いることができる。この場合、前記格子枠と前記樹脂製カラーフィルタ薄膜との部分的なオーバーラップ長は、1.0μm〜12μmの範囲にするのが好ましい。 The first to fourth steps are suitably used for producing a black matrix essential for a color filter for liquid crystal. The black matrix constitutes a light-shielding lattice frame that partitions a rectangular opening, and further covers the rectangular opening and partially overlaps the lattice frame. By adding a filter forming step of sequentially forming a plurality of types of resin color filter films each having a different transmitted color light for each color, the present invention provides an efficient liquid crystal color filter in which a plurality of types of resin thin films are combined. It can also be used effectively as a manufacturing method. In this case, the partial overlap length between the lattice frame and the resin color filter thin film is preferably in the range of 1.0 μm to 12 μm.
本発明によれば、液晶用カラーフィルタのブラックスマトリクスの開口縁近傍の断面形状線が改善され、開口縁部分で透明基板との密着性が損なわれたり、またマイクロカラーフィルタを開口縁付近でオーバーラップするように積層しても、極端な凹凸を生じさせたりすることがない。また、液晶用カラーフィルタのブラックマトリクスに限らず、第2の薄膜層が部分的に積層される第1の薄膜層を下地面に形成する際には、本発明を用いることによって、下地面と第1の薄膜層のエッジ部分との密着性を強固に保ちつつ、双方の薄膜層がオーバーラップする領域で極端な凹凸を生じさせないという効果が得られる。 According to the present invention, the cross-sectional shape line in the vicinity of the opening edge of the black matrix of the color filter for liquid crystal is improved, the adhesion to the transparent substrate is impaired at the opening edge portion, and the micro color filter is disposed near the opening edge. Even if they are stacked so as to overlap, there is no occurrence of extreme unevenness. In addition, when the first thin film layer in which the second thin film layer is partially laminated is formed on the base surface, not only the black matrix of the liquid crystal color filter, There is an effect that extreme unevenness is not generated in a region where both thin film layers overlap while maintaining tight adhesion with the edge portion of the first thin film layer.
本発明を用いた液晶表示素子の基本的な構造を図5に模式的に示す。支持体となる光学ガラス製の透明基板2,3の表面側には、それぞれ偏光子となる偏光板4と、検光子となる偏光板5が接合されている。透明基板2の内面を下地面として複数の透明電極8が一定のパターンで配列形成され、これらの透明電極8を覆うように配向膜9が形成されている。透明電極8はマトリクス状に配列され、その各々は液晶層6内の液晶分子を画素単位で駆動するために用いられる。
FIG. 5 schematically shows the basic structure of a liquid crystal display device using the present invention. A polarizing
他方の透明基板3の内面を下地面として、ブラックマトリクス10、マイクロカラーフィルタ12が形成され、さらにその上を覆うように透明電極13、配向膜14が形成されている。ブラックマトリクス10は、画素単位に設けられた透明電極8の個々に対面するエリアが開口となるような格子状パターンをもち、そしてマイクロカラーフィルタ12はその開口を塞ぐように形成される。マイクロカラーフィルタ12には、青色光透過フィルタ、緑色光透過フィルタ、赤色光透過フィルタの3種類があり、そのいずれか1種類のマイクロカラーフィルタで一つの開口が塞がれる。
A
図5の模式図ではブラックマトリクス10とマイクロカラーフィルタ12との境界が直線的に図示しているが、実際には図1に拡大して示すように、ブラックマトリクス10とマイクロカラーフィルタ12とは部分的に重なり合うように形成される。図1には、透明基板3にブラックマトリクス10を形成した後、さらにマイクロカラーフィルタ12を積層させた液晶用カラーフィルタの1画素分を拡大図示されているが、上述のように部分的に重なり合わせることによって、ブラックマトリクス10の開口縁10aとマイクロカラーフィルタ12の先端部12aとの間に隙間が生じることがなくなる。
In the schematic diagram of FIG. 5, the boundary between the
ブラックマトリクス10とマイクロカラーフィルタ12とを部分的に重なり合わせ、しかもマイクロカラーフィルタ12の上方への突出量を抑えるために、ブラックマトリクス10は、透明電極8に対面する開口を画定する開口縁10aから略一定の膜厚となる平坦部10bに向かうエッジ部分が、図示のように徐々に膜厚が漸増する断面形状線となっている。このような断面形状線を得るために、ブラックマトリクス10に合成樹脂製のものが用いられ、透明基板3を上方から見たときの平面パターンとして格子状パターンがフォトリソグラフィを用いて付与される。
In order to partially overlap the
ブラックマトリクス10を構成する樹脂製の薄膜材料は、例えば光硬化性が付与されたアルカリ可溶性の合成樹脂基材に遮光用の着色剤としてカーボンブラックなどの黒色顔料が混合され、また有機溶剤の添加により流動性が与えられている。また、薄膜材料としては、物性的には、現像温度25°C、濃度0.04%〜0.05%のKOHを主成分とする現像液中で未露光のままでディップ現像を行ったときに、30〜45秒で溶解する性質のものが用いられる。
The resin thin film material constituting the
透明基板3をクリーニング処理した後、この薄膜材料を例えばスリットコータを用いて1.0〜2.0μmの範囲内の略一定の膜厚で下地面に均一に塗布する。なお、塗布の方法としては、インクジェット法やスクリーン印刷法などを用いることも可能である。薄膜材料の塗布の後に真空乾燥処理が行われ、過分な有機溶剤の一部を揮発させる。
After the
次いでプリベーク処理を行ってさらに有機溶剤を蒸発させるが、このときのプリベーク温度は有機溶剤が完全に蒸発してしまうことがないように低めに抑えられる。一般に、通常のプリベーク処理は下地面に薄膜材料を密着させることを目的に行われるのに対し、本発明ではプリベーク温度を70°C〜120°C、より好ましくは80°C〜100°Cと低めに抑え、薄膜材料の表面側からは充分に有機溶剤を蒸発させながらも、下地面側には有機溶剤を一部残留させる目的で行われる。なお、プリベーク温度やプリベーク時間を制御することによって、薄膜材料の下地面側に残存させる有機溶剤の量を調節することができる。 Next, pre-baking is performed to further evaporate the organic solvent. At this time, the pre-baking temperature is kept low so that the organic solvent does not completely evaporate. In general, the normal pre-bake treatment is performed for the purpose of bringing the thin film material into close contact with the base surface, whereas in the present invention, the pre-bake temperature is 70 ° C. to 120 ° C., more preferably 80 ° C. to 100 ° C. It is carried out for the purpose of keeping a part of the organic solvent on the base surface side while keeping it low and sufficiently evaporating the organic solvent from the surface side of the thin film material. In addition, the amount of the organic solvent remaining on the lower ground side of the thin film material can be adjusted by controlling the pre-baking temperature and the pre-baking time.
次いで、ブラックマトリクス10に格子状の平面パターンを付与するために、格子状の光透過パターンをもつ露光マスクを用いて薄膜材料の表面側からパターン露光が行われる。パターン露光用の光源には高圧水銀ランプが用いられ、一般のパターン露光に用いられるg線(436nm)、i線(365nm)、h線(405nm)のほかに、通常ではフィルタリングによってカットされるj線(313nm)、K線(393nm)も積極的に用いられる。パターン露光では、薄膜材料に対して40〜200mJ/cm2の露光量で露光が行われ、露光された部分の薄膜材料が硬化する。このようなパターン露光処理により、もともと黒色顔料の混合により遮光性が高い薄膜材料に対しても下地面近傍まで光エネルギーを与えることができ、深さ方向で充分な硬化作用が得られるようになる。ただし、下地面近傍の薄膜材料には有機溶剤が残っているのでその硬化作用は抑えられることになる。
Next, in order to give a lattice-like planar pattern to the
次いで濃度0.04〜0.05%のKOHを主成分とするアルカリ水溶液を用いて現像処理が行われる。これにより、上記パターン露光に際して露光が与えられなかった部分がアルカリ水溶液中に溶出する。この現像処理は、薄膜材料をアルカリ水溶液でシャワー洗浄する形で行われるが、現像処理時間、シャワー圧、単位時間あたりのアルカリ水溶液の供給量、環境温度の調整により現像の強さを制御することができる。この薄膜材料に対しては、現像時間は40〜70秒が好ましく、より好ましくは50〜60秒であり、現像温度は23°C〜27°C、より好ましくは25°C〜27°Cであり、現像液圧力(シャワー圧)は0.01〜0.2MPaが好ましい。 Next, development processing is performed using an alkaline aqueous solution mainly composed of KOH having a concentration of 0.04 to 0.05%. As a result, a portion that is not exposed during the pattern exposure is eluted in the alkaline aqueous solution. This development process is carried out in the form of shower cleaning the thin film material with an alkaline aqueous solution, but the development intensity is controlled by adjusting the development processing time, shower pressure, supply amount of alkaline aqueous solution per unit time, and environmental temperature. Can do. For this thin film material, the development time is preferably 40 to 70 seconds, more preferably 50 to 60 seconds, and the development temperature is 23 ° C to 27 ° C, more preferably 25 ° C to 27 ° C. Yes, the developer pressure (shower pressure) is preferably 0.01 to 0.2 MPa.
このような現像条件のもとで現像処理を行うことによって、図2(A)に示すパターン露光後の薄膜材料層20には同図(B)に示すように、その端部から奥に向かうアンダーカット部分21が生じる。このアンダーカット部分21の高さ及び奥行き長さは、現像条件だけではなく、先のプリベーク条件の設定及びパターン露光条件の設定に応じて調節することができる。特に、上述したプリベーク処理により下地面側には有機溶剤が残存していることから、現像処理時のシャワー圧を低めに調節しておいても、残渣をほとんど残すことなくアンダーカット部分21を形成することができる。なお、図2にはその一部しか表されていないが、アンダーカット部分21はブラックマトリクス10の矩形状の開口を取り囲む格子枠の各辺にほぼ同時に同程度形成される。
By performing development processing under such development conditions, the thin
続いてポストベーク処理が行われる。ポストベーク処理は、薄膜材料中に残像する有機溶剤を蒸発させて薄膜材料を充分に硬化させるための加熱処理で、200〜240°Cの温度で20〜40分間行われる。このポストベーク処理を行うことにより、アンダーカット部分21の上方に庇状に張り出している薄膜材料は熱変形し、図2(C)に示すように透明基板3に接して密着した状態となる。この結果、図1に示す断面線形状をもったブラックマトリクス10が得られる。
Subsequently, a post-bake process is performed. The post-bake treatment is a heat treatment for evaporating the organic solvent remaining in the thin film material and sufficiently curing the thin film material, and is performed at a temperature of 200 to 240 ° C. for 20 to 40 minutes. By performing this post-bake treatment, the thin film material protruding in a bowl shape above the undercut
図2(C)に示すように、ブラックマトリクス10は開口縁10aから平坦部10bに向かって膜厚が漸増するだけでなく、その断面形状線は上凸曲線部分P1、下凸曲線部分P2、上凸曲線部分P3を含む形状となり、下凸曲線部分P2の両側に少なくとも2つの変曲点を含む。また、図示した断面形状には、上凸曲線部分P1と下凸曲線部分P2との間に厚みが略均一な直線部分が含まれ、マイクロカラーフィルタ12との重ね合わせのラチチュードS、すなわち図3に示すように、マイクロカラーフィルタ12と開口縁10aとの間に隙間を生じさせることがない最小のオーバーラップ幅Tを確保した上で、ブラックマトリクス10との重ね合わせ部分でマイクロカラーフィルタ12を大きく盛り上げずに済むオーバーラップ許容幅Sを広げる上で有利となる。
As shown in FIG. 2C, the
オーバーラップ許容幅Sを広げるためには、ブラックマトリクス10の開口縁10aから平坦部10bまでの膜厚漸増領域において、その断面形状線が接線Qを越えないような膜厚にすることが有効である。上述したポストベーク処理時の加熱変形により、開口縁10b近傍及び、平坦部10bとの境界部には上凸の曲線部分P1,P3が生じるが、前記接線Qはこれらの曲線部分P1,P3に共通に接する接線である。そして、膜厚漸増領域の断面形状線がこの接線Qを越えない形状に保たれていれば、マイクロカラーフィルタ12を積層するときのオーバーラップ許容幅Sが広く保たれるようになる。
In order to widen the overlap allowable width S, it is effective to make the film thickness such that the cross-sectional shape line does not exceed the tangent line Q in the film thickness increasing region from the opening
上記のように、ブラックマトリクス10が膜厚を漸増させる領域の断面形状線に独特の形状を与えるためには、図4に模式的に示すように、現像処理の後、ポストベーク処理を行う前の段階で薄膜材料層20にアンダーカット部分21を形成することにある。このアンダーカット部分21の奥行き長さLは、基本的には現像処理の強弱によって調節することが可能である。現像処理を強くかけるほどアンダーカット長Lが長く、また薄膜材料層20の端縁(図中の左端)の厚みは薄くなる。
As described above, in order to give the
図4に実線で示す薄膜材料層20のアンダーカット長L1は最も強く現像処理を行った場合のもので、二点鎖線で示す薄膜材料層のアンダーカット長L2,L3は、その順に相対的に現像処理を弱くした場合のものである。そして、アンダーカット長L1のものでは薄膜材料層20の端縁の膜厚が薄くなり過ぎ、ブラックマトリクスに要求される遮光性の点で問題が生じやすく、逆にアンダーカット長L3の薄膜材料層ではマイクロカラーフィルタを部分的にオーバーラップさせたときにその部分にツノ状の突出部が生じる。
The undercut length L1 of the thin
これらのことから、ポストベーク前の状態で薄膜材料層20のアンダーカット長には適切な範囲があり、平坦部におけるブラックマトリクス10の厚みを1.5μm〜2.0μmの範囲にする場合、薄膜材料層20に形成されるアンダーカット長Lは2.5μm〜8.0μmの範囲が好ましく、この範囲にすることによってマイクロカラーフィルタをオーバーラップさせたときのツノ高さを0.5μm以内に抑え、かつオーバーラップ許容幅Sを少なくとも3μm程度に広げることが可能となる。
From these facts, there is an appropriate range for the undercut length of the thin
薄膜材料層20に形成されるアンダーカット長Lが、ポストベーク温度及び、現像処理条件によってどの程度変化するかを確認した結果を表1、表2、表3に示す。現像処理条件は、現像温度を25°C、23°C、27°Cと三段階に変化させ、また現像処理時間については30秒から80秒まで10秒間隔で変化させた。プリベーク温度は70°C、80°C、90°C、100°C、120°Cと5段階に変化させ、これらの条件の組み合わせによってアンダーカット長Lの変化を測定した。
Tables 1, 2 and 3 show the results of confirming how much the undercut length L formed in the thin
なお、薄膜材料層20の具体的な樹脂材料としては、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製の「CK−9910L(商品名)」が用いられ、この樹脂材料は現像温度25°C、濃度0.04%〜0.05%のKOHを主成分とする現像液中で未露光のままでディップ現像を行ったときに、30〜45秒で溶解する物性を示すものである。また、パターン露光は前述のように40〜200mJの露光量で行っている。現像処理液には、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製の「CDK−1(商品名)」を使用し、この現像処理液は濃度0.04〜0.05%であるKOHを主成分とするものの一例である。
In addition, as a specific resin material of the thin
以上の結果から、プリベーク温度、現像処理液温度及び現像時間がアンダーカット長Lの長さを調節する要素になっていることが確認され、現像温度を23°C〜27°Cにして現像処理を行うことを前提とした場合、プリベーク温度は70°C〜120°C、好ましくは80°C〜100°Cの範囲がよく、現像時間としては40〜70秒の範囲で調節することが、量産に適した条件として適切であることがわかった。 From the above results, it has been confirmed that the pre-baking temperature, the developing solution temperature and the developing time are elements for adjusting the length of the undercut length L, and the developing temperature is set to 23 ° C. to 27 ° C. Pre-bake temperature is preferably in the range of 70 ° C. to 120 ° C., preferably 80 ° C. to 100 ° C., and the development time is adjusted in the range of 40 to 70 seconds. It was found that it was appropriate as a condition suitable for mass production.
上述のように、本発明によれば、現像処理液の劣化を防ぐために現像温度を23°C〜27°Cの範囲に抑えながらも、現像時間とプリベーク温度を調節することによって、ポストベーク前の薄膜材料層20に適切な範囲のアンダーカット長をもつアンダーカット部分を形成することができるようになる。このため、ブラックマトリクス10を形成した後、樹脂製薄膜を用いてフォトリソグラフィでマイクロカラーフィルタ12を積層するにあたり、その積層工程やパターン露光工程においてどの程度の精度が確保できるかに応じてブラックマトリクス10のエッジ部分の形状を調節することが可能となるから、液晶用カラーフィルタの製造が容易になり歩留りも大幅に向上させることができるようになる。
As described above, according to the present invention, the development time and the pre-bake temperature are adjusted by adjusting the development time and the pre-bake temperature while suppressing the development temperature in the range of 23 ° C. to 27 ° C. in order to prevent deterioration of the development processing solution. An undercut portion having an appropriate undercut length can be formed in the thin
以上、液晶用カラーフィルタに用いるブラックマトリクス10をもとにして本発明について説明してきたが、本発明はブラックマトリクスに限らず、他の樹脂製薄膜についても適用することができる。例えば、樹脂製薄膜を用いてフォトリソグラフィによりマイクロカラーフィルタを形成する場合には、マイクロカラーフィルタとブラックマトリクスとの違いは、技術的には合成樹脂基材に遮光性の顔料を混合するか着色用の顔料を混合するかということだけである。したがって、透明基板に最初に3種類のマイクロカラーフィルタをマトリクス状に離散的に配列形成し、その後でマイクロカラーフィルタ相互間の隙間をブラックマトリクスで埋める場合には、マイクロカラーフィルタの形成時に本発明を同様に適用することが可能である。
As described above, the present invention has been described based on the
3 透明基板
6 液晶層
10 ブラックマトリクス
12 マイクロカラーフィルタ
20 薄膜材料層
21 アンダーカット部分
P1,P2,P3 曲線部分
3
Claims (7)
第一工程後に40〜200mJの露光量のもとで前記感光性着色樹脂組成物に所定の平面パターンでパターン露光を与える第二工程と、
第二工程後に、濃度0.04〜0.05%のKOHを主成分とする現像処理液を用い、現像時間40〜70秒、現像温度23°C〜27°C、現像液圧力0.01〜0.2MPaで現像処理して未露光の感光性着色組成物を除去する第三工程と、
ポストベークする第四工程と、
をこの順に行い、前記下地面に前記平面パターンをもつ樹脂製薄膜を形成することを特徴とする樹脂製薄膜の製造方法。 A first step of pre-baking the photosensitive colored resin composition formed at a predetermined film thickness on the lower ground at 70 to 120 ° C .;
A second step of applying pattern exposure to the photosensitive colored resin composition in a predetermined plane pattern under an exposure amount of 40 to 200 mJ after the first step;
After the second step, a development processing solution mainly composed of KOH having a concentration of 0.04 to 0.05% is used, the development time is 40 to 70 seconds, the development temperature is 23 ° C. to 27 ° C., and the developer pressure is 0.01. A third step of developing at -0.2 MPa to remove the unexposed photosensitive coloring composition;
A fourth step of post-baking;
In this order, and forming the resin thin film having the planar pattern on the base surface.
The method for producing a resinous thin film according to claim 6, wherein a partial overlap length between the lattice frame and the resin color filter thin film is 1.0 μm to 12 μm.
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