JP2753909B2 - Method of forming light-shielding pattern - Google Patents
Method of forming light-shielding patternInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は精細度の高い遮光パター
ンを有する、平坦性の優れた着色パターンの形成方法に
関するものである。本発明の方法は、液晶表示体等に用
いるカラーフィルターの作成に特に有用である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a colored pattern having a light shielding pattern with high definition and excellent flatness. The method of the present invention is particularly useful for producing a color filter used for a liquid crystal display or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カラー液晶ディスプレイに使用するカラ
ーフィルターの作成には染色法、顔料分散法、印刷法、
転写法等の方法が考えられている。いずれの場合も各着
色パターン（例えば赤、緑、青および黒）の位置精度は
非常に重要であり、特に遮光パターン、いわゆるブラッ
クマトリックスは、他の着色パターンの間に隙間なく位
置決めを行なわなければならない。その為に現状ではブ
ラックマトリックスは他の着色パターンとある程度の重
なりを持つように形成される。ブラックマトリクスをＣ
ｒ蒸着膜等で形成する場合も有るが、コストが高くなる
ので、現在は特開昭６３−３１４５０１、特開昭６４−
３５４１７の各号明細書に記載されているように、カー
ボンブラック等の顔料を有する感光性樹脂を用いること
が考えられている。しかし、この方法でカラーフイルタ
ーを作成すると、ブラックマトリックスとカラー画素の
重なる部分にミクロンオーダーの突起が存在し、これが
液晶パネルを作成した場合に対向ショートの原因となっ
てしまう欠点を有している。そこでその点を改良する為
に特開平２−２８７４０４に開示されているような遮光
材料層をＲ、Ｇ、Ｂ画素の上に全面に形成した後で垂直
方向に選択性のあるエッチングを行い、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素
上の間隙にのみ遮光材料層を形成する方法が考えられて
いる。しかし、この方法では垂直方向にエッチングの選
択性があるのでＲ、Ｇ、Ｂの段差に基づく遮光層の段差
を緩和する為に遮光層を設けた後にフォトレジスト等の
平坦化層を設ける必要が有り、工程が増えることとエッ
チング量のコントロールが非常に困難で、ピンホールが
発生しやすいという欠点を有していた。2. Description of the Related Art Color filters used in color liquid crystal displays are prepared by dyeing, pigment dispersion, printing, and the like.
Methods such as a transfer method have been considered. In any case, the positional accuracy of each colored pattern (for example, red, green, blue, and black) is very important. In particular, a light-shielding pattern, a so-called black matrix, must be positioned without gaps between other colored patterns. No. Therefore, at present, the black matrix is formed so as to have some overlap with other colored patterns. Black matrix is C
Although it may be formed by a vapor deposition film or the like, the cost is high.
As described in JP-A-35417, use of a photosensitive resin having a pigment such as carbon black has been considered. However, when a color filter is produced by this method, there is a micron-order protrusion at a portion where the black matrix and the color pixel overlap, which has a disadvantage that it causes a facing short when a liquid crystal panel is produced. . Therefore, in order to improve the point, a light-shielding material layer as disclosed in JP-A-2-287404 is formed on the entire surface of the R, G, and B pixels, and then selectively etched in the vertical direction. A method of forming a light-shielding material layer only in gaps on R, G, and B pixels has been considered. However, in this method, etching selectivity is provided in the vertical direction. Therefore, it is necessary to provide a light-shielding layer and then provide a planarizing layer such as a photoresist after the light-shielding layer is provided in order to reduce a step of the light-shielding layer based on the steps of R, G, and B. Yes, it has the drawback that the number of steps is increased, the amount of etching is very difficult to control, and pinholes are easily generated.
【０００３】特開平１−２９３３０６号明細書には、顔
料分散感光性樹脂の塗布、パターン露光、現像後、黒色
のレジストを塗布し、非塗布面から露光し現像する方法
が記載されているが、本発明のようにサイドエッチング
により、重なり部を除去することは何等示唆されていな
い。またこの明細書の裏面露光による方法では、遮光能
の高い黒色感光性樹脂を裏面より露光しても十分な深度
まで、硬化が進まないため、十分な精度で遮光能の大き
いブラックマトリックスは形成できない。Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-293306 describes a method in which a black resist is applied after coating, pattern exposure, and development of a pigment-dispersed photosensitive resin, and exposure and development are performed from a non-coated surface. However, there is no suggestion that the overlapping portion is removed by side etching as in the present invention. Further, in the method by backside exposure in this specification, even if the black photosensitive resin having a high light-shielding ability is exposed from the back surface, the curing does not proceed to a sufficient depth, so that a black matrix having a large light-shielding ability cannot be formed with sufficient accuracy. .
【０００４】また、特開昭６４−７８２２１明細書に
は、着色感光性樹脂の、基板への塗布、パターン露光、
現像後、基板側から露光する方法が記載されている。さ
らに特開平２−７７７０２号明細書には、透明基板の着
色レジスト塗布面と非塗布面の両側からパターン露光す
る方法が記載されている。さらに特開平２−５３００３
号明細書には顔料分散感光性樹脂の塗布、パターン露
光、現像後に再度マスクなしで全面露光する方法が記載
されている。この方法を用いると、確かにパターン形成
性は良好になるが、ＲＧＢ画素との重なりを除去するこ
とはできず、平坦性が不十分であつた。Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-78221 discloses a method of applying a colored photosensitive resin to a substrate, pattern exposure,
A method of exposing from the substrate side after development is described. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-77702 describes a method of performing pattern exposure from both sides of a colored resist coated surface and a non-coated surface of a transparent substrate. Further, JP-A-2-53003
The specification describes a method of exposing the entire surface without a mask after coating, pattern exposure, and development of a pigment-dispersed photosensitive resin. When this method is used, the pattern formability is improved, but the overlap with the RGB pixels cannot be removed, and the flatness is insufficient.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、平坦
性の良好な、且つ白抜け等が無く遮蔽能の高い遮光パタ
ーンを、簡便に形成する方法を提供することにある。本
発明の方法は、優れた特性を有するカラーフイルターの
作成に特に有用である。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for easily forming a light-shielding pattern having good flatness and high shielding ability without white spots or the like. The method of the present invention is particularly useful for making color filters having excellent properties.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記工
程を含むことを特徴とする遮光パターンの形成方法によ
り達成された。The object of the present invention has been attained by a method for forming a light-shielding pattern, comprising the following steps.
【０００７】第一の方法は、 基板上に、単一もしくは複数の色の画素パターンを形
成する工程、 該単一もしくは複数の色の画素パターンをもつ基板上
に光重合性遮光材料層を形成する工程、 裏面より全面露光する工程、 該基板上に形成された画素パターンの各画素の周辺及
び画素が存在しない部分が光透過性のマスクを介して、
該光重合性遮光材料に露光する工程、 該光重合性遮光材料を現像して未露光部を除去し、遮
光パターンを形成する工程、 該形成された遮光パターンの各画素をサイドエッチン
グし、着色パターンと遮光パターンとの重なり部を除去
する工程、 を含むことを特徴とする遮光パターンの形成方法、であ
り、A first method is a step of forming a pixel pattern of a single color or a plurality of colors on a substrate, and forming a photopolymerizable light-shielding material layer on a substrate having the pixel pattern of a single color or a plurality of colors. A step of exposing the entire surface from the back surface, a portion around each pixel of the pixel pattern formed on the substrate and a portion where the pixel does not exist, through a light transmitting mask,
Exposing the photopolymerizable light-shielding material to light, developing the photopolymerizable light-shielding material to remove unexposed portions, and forming a light-shielding pattern; side-etching and coloring each pixel of the formed light-shielding pattern Removing the overlapping portion of the pattern and the light-shielding pattern, a method for forming a light-shielding pattern, comprising:
【０００８】第二の方法は、 基板上に、単一もしくは複数の色の画素パターンを形
成する工程、 該単一もしくは複数の色の画素パターンをもつ基板上
に光重合性遮光材料層を形成する工程、 該基板上に形成された画素パターンの各画素が存在し
ない部分が光透過性のマスクを介して、該光重合性遮光
材料に露光する工程、 該光重合性遮光材料を現像して未露光部を除去し、遮
光パターンを形成する工程、 該形成された遮光パターンの各画素をサイドエッチン
グし、着色パターンと遮光パターンとの重なり部を除去
する工程、 を含む遮光パターンの形成方法において、で形成され
る遮光パターンがで使用したマスクの光透過性領域よ
り大きいことを特徴とする遮光パターンの形成方法、で
ある。A second method is a step of forming a pixel pattern of a single color or a plurality of colors on a substrate, and forming a photopolymerizable light-shielding material layer on a substrate having the pixel pattern of a single color or a plurality of colors. Exposing a portion of the pixel pattern formed on the substrate where no pixels are present to the photopolymerizable light-shielding material through a light-transmissive mask; and developing the photopolymerizable light-shielding material. Removing the unexposed portion to form a light-shielding pattern; side-etching each pixel of the formed light-shielding pattern to remove an overlapping portion between the colored pattern and the light-shielding pattern; , Wherein the light-shielding pattern formed in step (b) is larger than the light-transmitting region of the mask used in (2).
【０００９】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
になる遮光パターンの形成方法は、遮光パターンの形成
に使用する黒色に着色された光重合性遮光材料層では、
露光時に光が十分内部まで到達せず、表面から遠い部分
の重合度が低いことを利用して、遮光材料パターンを最
後の工程で形成し、その後他の色の画素パターンとの重
なり部を除去して、平坦性の優れた多色パターンを得る
ことを特徴とする。Hereinafter, the present invention will be described in detail. The method of forming a light-shielding pattern according to the present invention includes a black-colored photopolymerizable light-shielding material layer used for forming a light-shielding pattern,
Utilizing the fact that light does not reach the interior sufficiently during exposure and the degree of polymerization in the part far from the surface is low, a light-shielding material pattern is formed in the last step, and then the overlapping part with the pixel pattern of another color is removed Thus, a multicolor pattern having excellent flatness is obtained.
【００１０】この様な、表面から遠い部分の重合度の低
いパターンを作成するにはいくつかの方法がある。第一
は、光重合性遮光層を形成した後、画素パターンの各画
素の周辺及び画素が存在しない部分が光透過性のマスク
を介して、光重合性遮光層に露光し、遮光パターンを作
成した後で、遮光パターンの画素と他の色の画素との重
なり部分を除去する方法である。この際、上記第一の方
法において、の裏面からの全面露光はの後、の前
なら、どの順序で行っても良い。しかし、の工程を行
わないと、遮光材料層の基板側の重合が不十分なため、
の工程に於て処理液に侵され、白抜けが発生して遮光
能が低下してしまう。There are several methods for producing such a pattern having a low degree of polymerization in a portion far from the surface. First, after forming a photopolymerizable light-shielding layer, the periphery of each pixel of the pixel pattern and a portion where no pixel is present are exposed to the photopolymerizable light-shielding layer through a light-transmitting mask to form a light-shielding pattern. Then, the overlapping portion between the pixel of the light-shielding pattern and the pixel of another color is removed. In this case, in the first method, the whole surface exposure from the back surface may be performed in any order after or before. However, if this step is not performed, the polymerization of the light-shielding material layer on the substrate side is insufficient,
In the step (3), the liquid is eroded by the processing liquid, and white spots are generated, thereby deteriorating the light-shielding ability.
【００１１】第二は、実質的に画素パターンの各画素が
存在しない部分のみが光透過性のマスクを介して、現像
後に形成される遮光パターンが、使用したマスクの光透
過性領域より大きくなるように該光重合性遮光材料に露
光し、遮光パターンを作成した後で、遮光パターンの画
素と他の色の画素との重なり部分を除去する方法であ
る。この様な露光は、例えば、露光量を過剰にする、光
重合性遮光層とマスクを密着させずに僅かな隙間をもた
せる、等の方法により行うことができる。この第二の方
法においては、第一の方法と比べ、遮光パターンの画素
と他の色の画素との重なり部分の重合度が低く、第一の
方法より弱い処理で除去することが可能となるので、裏
面からの露光は必須ではないが、裏面からの露光によ
り、より欠陥の少ない遮光パターンを形成することがで
きる。Second, the light-shielding pattern formed after development is substantially larger than the light-transmitting area of the used mask through the light-transmitting mask only in the portion where each pixel of the pixel pattern does not exist. After exposing the photopolymerizable light-shielding material to form a light-shielding pattern as described above, the overlapping portion between the pixel of the light-shielding pattern and the pixel of another color is removed. Such exposure can be performed by, for example, a method of increasing the amount of exposure, or providing a slight gap without bringing the photopolymerizable light-shielding layer and the mask into close contact with each other. In the second method, compared to the first method, the degree of polymerization of the overlapping portion between the pixel of the light-shielding pattern and the pixel of the other color is low, and it is possible to remove with a weaker process than the first method. Therefore, although exposure from the back surface is not essential, a light-shielding pattern with fewer defects can be formed by exposure from the back surface.
【００１２】本発明においては、上記遮光材料パターン
と他の色の画素パターンとの重なり部を除去する操作を
「サイドエツチング」と称する。サイドエツチングを実
行するには、遮光材料層の現像後に現像液と処方の異な
る液を用いて処理する、通常のパターンを形成するのに
必要な現像時間を延長する、等の方法がある。これらの
操作の際、ブラシによる擦り等を加えることも有効であ
る。In the present invention, the operation of removing the overlapping portion between the light-shielding material pattern and the pixel pattern of another color is referred to as "side etching". The side etching may be performed by, for example, treating the light-shielding material layer with a developing solution different from the developing solution after developing the light-shielding material layer, or extending the developing time required to form a normal pattern. At the time of these operations, it is also effective to apply rubbing or the like with a brush.
【００１３】次に、本発明を用いた多色パターンの形成
方法について説明する。最初に透明ガラス基板上にレッ
ド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）の画素パ
ターンを形成する。形成の方法は従来の染色法、印刷
法、電着法、電着転写法、転写法、顔料分散法等のいず
れの方法でも可能である。次にその上に全面に光重合性
遮光材料層を設ける。方法としては、顔料分散法あるい
は転写法、場合によってはスクリーン印刷法などの印刷
法を用いることが可能である。さらに、ピンホールの発
生を防ぐ為に裏面から全面露光してＲ、Ｇ、Ｂ、画素間
の遮光材料層の一部（光源に近い側の表面近傍）を重合
硬化し、次にＲ，Ｇ，Ｂの画素の周辺に遮光材料層が一
部重なつて残留するように、かつ各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素間を
隙間なく埋めつくすように設計されたフォトマスクを介
して表側からパターン露光する。そして、現像処理によ
り遮光材料層の不要部を除去し、遮光材料層をパターン
化する。Next, a method of forming a multicolor pattern using the present invention will be described. First, red (R), green (G), and blue (B) pixel patterns are formed on a transparent glass substrate. The formation method can be any of conventional dyeing methods, printing methods, electrodeposition methods, electrodeposition transfer methods, transfer methods, pigment dispersion methods, and the like. Next, a photopolymerizable light-shielding material layer is provided on the entire surface. As a method, it is possible to use a printing method such as a pigment dispersion method or a transfer method, and in some cases, a screen printing method. Further, in order to prevent the occurrence of pinholes, the entire surface is exposed from the rear surface to polymerize and cure R, G, B, and a part of the light-shielding material layer between pixels (near the surface close to the light source). , And B are exposed from the front side through a photomask designed so that the light-shielding material layer partially overlaps and remains around the pixels of B, and that the R, G, and B pixels are filled with no gap. . Then, unnecessary portions of the light shielding material layer are removed by a development process, and the light shielding material layer is patterned.
【００１４】その際、各Ｒ、Ｇ、Ｂ画素と遮光部は重な
りが有るので数μｍの凸状突起が形成されている。しか
し、遮光材料層は光透過性が低く、通常では表面のみで
光重合が進行しているにすぎなく、下部は殆ど光重合し
ていない。従って、通常のパターンの作成に必要な現像
処理の後、更に現像処理を延長する、もしくは現像液と
は処方の異なる液を用いて処理すると、重なり部の遮光
部がサイドエッチングされ、最終的には重なり部の凸状
突起は除去されてしまう。At this time, since the R, G, and B pixels and the light-shielding portion overlap each other, a projection of several μm is formed. However, the light-shielding material layer has low light transmittance, and photopolymerization usually proceeds only on the surface, and the lower portion hardly undergoes photopolymerization. Therefore, after the development process necessary for creating a normal pattern, if the development process is further extended or processed using a solution having a different formulation from the developer, the light-shielding portion of the overlapping portion is side-etched, and finally, The convex protrusion of the overlapping portion is removed.
【００１５】本発明の光重合性遮光材料は、カーボンブ
ラックや黒色顔料および複数の着色顔料の組み合わせに
よる黒色混合物または黒色染料を光重合性組成物中に分
散または溶解したものである。カーボンブラックや黒色
顔料または顔料混合物を分散した光重合性組成物の方が
耐熱性、耐光性の優れた遮光層を与える点で優れてい
る。光重合性樹脂組成物は、アルカリ水溶液現像可能な
ものと、有機溶剤で現像可能なものがあるが、安全性と
現像液のコストの点で、アルカリ水溶液現像可能なもの
が好ましい。アルカリ水溶液現像可能な光重合性組成物
は、主成分としてカルボン酸基含有のバインダーと多官
能アクリルモノマーと光重合開始剤を含んでいる。好ま
しい光重合性遮光材料は、特開平１−１５２４４９号明
細書に記載されている、顔料としてカーボン、チタンカ
ーボン、酸化鉄のそれぞれ単独または混合物を含み、多
官能アクリルモノマーとして、エチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）
アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）ア
クリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレー
ト、１，４−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレー
ト、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレー
ト等の（メタ）アクリレート類を用い、カルボン酸基含
有バインダーとしてアクリル酸、メタクリル酸等の不飽
和有機酸化合物とメチルアクリレート、エチルアクリレ
ート、ベンジルメタクリレート等の不飽和有機酸エステ
ル化合物の共重合体を含み、光重合開始剤としてハロメ
チルオキサジアゾール系化合物またはハロメチル−ｓ−
トリアジン系化合物を含有する組成物である。またそれ
ぞれの成分の好ましい含有量としては、全固形分中の重
量％で表すと、顔料は１０％から５０％、多官能アクリ
レートモノマーは１０％から５０％、カルボン酸基含有
バインダーは２０％から６０％、光重合開始剤は１％か
ら２０％である。ただし、本発明に使用できる光重合性
組成物はこれらに限定されるものではなく、公知のもの
の中から適宜選択することできる。The photopolymerizable light-shielding material of the present invention is obtained by dispersing or dissolving a black mixture or a black dye obtained by combining carbon black, a black pigment and a plurality of coloring pigments in a photopolymerizable composition. A photopolymerizable composition in which carbon black, a black pigment, or a pigment mixture is dispersed is superior in providing a light-shielding layer having excellent heat resistance and light resistance. The photopolymerizable resin composition includes those which can be developed with an aqueous alkali solution and those which can be developed with an organic solvent, but those which can be developed with an aqueous alkali solution are preferable from the viewpoint of safety and the cost of the developing solution. The photopolymerizable composition developable with an aqueous alkali solution contains, as main components, a binder containing a carboxylic acid group, a polyfunctional acrylic monomer, and a photopolymerization initiator. Preferred photopolymerizable light-shielding materials include, as described in JP-A-1-152449, pigments each containing carbon, titanium carbon, or iron oxide alone or as a mixture, and ethylene glycol di (meta) as a polyfunctional acrylic monomer. ) Acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth)
Acrylate, tetramethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, 1,4-hexanediol di (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipenta (Meth) acrylates such as erythritol hexa (meth) acrylate and unsaturated organic acid compounds such as acrylic acid and methacrylic acid and unsaturated organic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate and benzyl methacrylate as carboxylic acid group-containing binders A halomethyloxadiazole-based compound or a halomethyl-s-
It is a composition containing a triazine compound. In addition, the preferred content of each component is expressed in terms of% by weight in the total solid content, the pigment is 10% to 50%, the polyfunctional acrylate monomer is 10% to 50%, and the carboxylic acid group-containing binder is 20%. 60%, the photopolymerization initiator is 1% to 20%. However, the photopolymerizable composition that can be used in the present invention is not limited to these, and can be appropriately selected from known ones.
【００１６】本発明の光重合性遮光材料層を、ガラス板
上の通常多数のＲ、Ｇ、Ｂの画素からなる画素の集合体
の上に形成する方法としては、前記の光重合性組成物の
溶液をスピンコーターやロールコーターなどのコーター
を用いての塗布乾燥による方法、スクリーン印刷による
方法、また別の仮支持体上に塗布乾燥して形成した光重
合性遮光材料をラミネータを用いて転写・積層する方法
などの公知の方法で形成することができる。また光重合
性遮光材料層の上にポリビニルアルコールのような現像
液または水に可溶な酸素遮断性の薄膜を形成しても良
い。これらの中では、工程が簡単で安定した性能が得ら
れる、転写により積層する方法が好ましい。この場合に
は、遮光材料層と仮支持体の間に、仮支持体からの剥離
性の良い中間層を設けることもできる。この中間層は、
遮光材料層の光重合性を上げるため、酸素透過性の僅か
な素材から成ることが好ましい。The method of forming the photopolymerizable light-shielding material layer of the present invention on an aggregate of pixels, which is usually composed of a large number of R, G, and B pixels on a glass plate, includes the above-mentioned photopolymerizable composition. The method of applying and drying the above solution using a coater such as a spin coater or a roll coater, the method of screen printing, or the transfer of a photopolymerizable light-shielding material formed by applying and drying on another temporary support using a laminator -It can be formed by a known method such as a lamination method. Further, an oxygen-blocking thin film soluble in a developer or water, such as polyvinyl alcohol, may be formed on the photopolymerizable light-shielding material layer. Among these, a method of stacking by transfer, which is simple in process and provides stable performance, is preferred. In this case, an intermediate layer having good releasability from the temporary support can be provided between the light-shielding material layer and the temporary support. This intermediate layer
In order to increase the photopolymerizability of the light-shielding material layer, it is preferable that the light-shielding material layer be made of a material having a small oxygen permeability.
【００１７】本発明の遮光パターンの形成法において、
光重合性遮光材料層の形成後の裏面からの露光工程は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の占める領域を含んで均一に露光するも
ので、最大露光量としては、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素を通して透
過する一部の光によりそれらの画素の露光面とは反対の
部分にある光重合性遮光材料層の部分が現像液に不溶と
ならないように選ばれる。またＲ、Ｇ、Ｂ画素の存在し
ない領域において遮光材料が不溶化することが望まれな
いときには、その部分をマスクするフォトマスクを通し
て裏面露光を実施する事ができる。また裏面露光に際し
ての最小露光量としては、裏面からの露光により少なく
とも、光重合性遮光材料が現像液で処理された時に透明
基板上に残留するように与えられる必要がある。裏面露
光に際し、真空下や窒素ガスやアルゴンガスのような非
酸素雰囲気下で行ったり、また露光前や露光中にまたは
露光後に加熱することもできる。露光に用いられる光源
としては、光重合性遮光材料の感光性に応じて、紫外部
から可視部の光が使用でき、超高圧水銀灯、キセノン
灯、カーボンアーク灯、アルゴンレーザーなど公知のも
のが使用できる。In the method for forming a light-shielding pattern according to the present invention,
The exposure step from the back surface after the formation of the photopolymerizable light-shielding material layer,
Exposure is performed uniformly including the area occupied by the R, G, and B pixels. The maximum exposure amount is a portion opposite to the exposure surface of those pixels due to a part of light transmitted through the R, G, and B pixels. Is selected so that the portion of the photopolymerizable light-shielding material layer is not insoluble in the developer. When it is not desired that the light-shielding material is insolubilized in a region where the R, G, and B pixels do not exist, the back surface exposure can be performed through a photomask that masks that portion. Further, the minimum exposure amount at the time of back surface exposure needs to be given at least so that the photopolymerizable light-shielding material remains on the transparent substrate when the photopolymerizable light-shielding material is treated with a developer by exposure from the back surface. The backside exposure may be performed under vacuum or under a non-oxygen atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, or may be performed before, during or after exposure. Depending on the photosensitivity of the photopolymerizable light-shielding material, light in the visible region from the ultraviolet can be used as the light source used for exposure, and known light sources such as an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, and an argon laser are used. it can.
【００１８】本発明の方法において、裏面露光後の、光
重合性遮光層のパターン露光は、裏面露光の直後でも、
ある時間経過後であっても良いが生産性を考慮すると、
好ましくは直後から数時間後である。露光量には、特に
制限はないが、あまり多すぎると、画像の解像度や後の
サイドエッチング性に悪影響を与えるので、適当な露光
量が存在する。光源や露光時の雰囲気については裏面露
光で記述したのと同様な方法が行える。遮光層のパター
ンとＲ、Ｇ、Ｂ画素のパターンの重なり部の幅は０．５
μｍから１０μｍが好ましい。０．５μｍ未満だとマス
クの位置合わせに時間を要するので生産性が低下する
し、１０μｍを越えるとサイドエッチング性が劣化する
ので好ましくない。In the method of the present invention, the pattern exposure of the photopolymerizable light-shielding layer after the back surface exposure may be performed immediately after the back surface exposure.
Even after a certain time has passed, considering productivity,
Preferably a few hours after immediately after. The exposure amount is not particularly limited, but if it is too large, the image resolution and subsequent side etching properties are adversely affected. Therefore, there is an appropriate exposure amount. With respect to the light source and the atmosphere at the time of exposure, the same method as described in the backside exposure can be used. The width of the overlapping portion between the pattern of the light shielding layer and the pattern of the R, G, and B pixels is 0.5.
μm to 10 μm is preferred. If the thickness is less than 0.5 μm, it takes time to align the mask, which lowers the productivity. If it exceeds 10 μm, the side etching property deteriorates, which is not preferable.
【００１９】本発明の方法において、現像液はアルカリ
水溶液もしくは水と混和性の有機溶剤をアルカリ性物質
と共に添加したものが好ましい。適当なアルカリ性物質
はアルカリ金属水酸化物類（例えば水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム）、アルカリ金属炭酸塩類（例えば炭酸
ナトリウム、炭酸カリウム）、アルカリ金属重炭酸塩類
（炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム）、アルカリ
金属ケイ酸塩類（ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム）
アルカリ金属メタケイ酸塩類（メタケイ酸ナトリウム、
メタケイ酸カリウム）、トリエタノールアミン、ジエタ
ノールアミン、モノエタノールアミン、モルホリン、テ
トラアルキルアンモンニウムヒドロキシド類（例えばテ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド）または燐酸三ナ
トリウムである。適当な水と混和性の有機溶剤は、メタ
ノール、エタノール、２−プロパノール、１−プロパノ
ール、ブタノール、ジアセトンアルコール、エチレング
リコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノ
エチルエーテル、エチレングリコールモノｎ−ブチルエ
ーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチル
ケトン、シクロヘキサノン、ε−カプロラクトン、γ−
ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、
乳酸メチル、ε−カプロラクタム、Ｎ−メチルピロリド
ンである。また現像液には公知の界面活性剤を添加する
ことができる。現像液は、浴液としても、あるいは噴霧
液としても用いることができる。光重合性遮光材料層の
未硬化部分を除去するには現像液中で回転ブラシで擦る
か湿潤スポンジで擦るなどの方法を組み合わせることが
できる。現像液の液温度は通常室温付近から４０℃が好
ましい。現像処理の後に水洗工程を入れることも可能で
る。In the method of the present invention, the developer is preferably an aqueous alkali solution or a solution in which an organic solvent miscible with water is added together with an alkaline substance. Suitable alkaline substances include alkali metal hydroxides (eg, sodium hydroxide,
Potassium hydroxide), alkali metal carbonates (eg, sodium carbonate, potassium carbonate), alkali metal bicarbonates (sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate), alkali metal silicates (sodium silicate, potassium silicate)
Alkali metal metasilicates (sodium metasilicate,
Potassium metasilicate), triethanolamine, diethanolamine, monoethanolamine, morpholine, tetraalkylammonium hydroxides (eg, tetramethylammonium hydroxide) or trisodium phosphate. Suitable water-miscible organic solvents include methanol, ethanol, 2-propanol, 1-propanol, butanol, diacetone alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, benzyl alcohol, Acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ε-caprolactone, γ-
Butyrolactone, dimethylformamide, dimethylacetamide, hexamethylphosphoramide, ethyl lactate,
Methyl lactate, ε-caprolactam, N-methylpyrrolidone. A known surfactant can be added to the developer. The developer can be used as a bath solution or a spray solution. To remove the uncured portion of the photopolymerizable light-shielding material layer, a method such as rubbing with a rotating brush or a wet sponge in a developer can be combined. The temperature of the developer is usually preferably around room temperature to 40 ° C. A water washing step can be added after the development processing.
【００２０】本発明の遮光パターンのＲ、Ｇ、Ｂ画素と
の重なり部を除去する方法は、前記の現像工程と同時で
も良いし、現像後の工程として行っても良い。サイドエ
ッチングは、既述の通り、パターン露光済みの光重合性
遮光材料層と他の色の画素との重なり部の、遮光材料と
画素が接する部分の近傍が十分には硬化していない状態
にあることを利用して、重なり部分を溶解除去すること
にある。従って、サイドエッチング工程で使用される薬
液は、前記の現像液と基本的には同一でよいが、やや溶
解力の低いものを使用する方が好ましい。溶解力の調節
は、アルカリ性物質の濃度、水と混和性有機溶剤の濃
度、界面活性剤の濃度の調節により実施できる。またサ
イドエッチングのやり方も現像工程で記述したのと同等
であって、サイドエッチングすべき基板に薬液を浴液と
して浸漬しても、噴霧状で与えてもよく、さらに回転ブ
ラシや湿潤スポンジで擦ることにより有利に実施でき
る。この処理により、遮光パターンを含む、平坦性の優
れた多色のパターンが得られる。以下、本発明を実施例
に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。The method of removing the overlapping portion of the light-shielding pattern with the R, G, and B pixels according to the present invention may be performed at the same time as the above-described developing step or as a step after the developing step. As described above, in the side etching, the overlapping portion of the pattern-exposed photopolymerizable light-shielding material layer and the pixel of the other color, in the vicinity of the portion where the light-shielding material and the pixel are in contact, is not sufficiently cured. It is to dissolve and remove the overlapped portion by utilizing this fact. Therefore, the chemical used in the side etching step may be basically the same as the above-mentioned developer, but it is preferable to use a liquid having a slightly lower dissolving power. The dissolving power can be adjusted by adjusting the concentration of the alkaline substance, the concentration of the water-miscible organic solvent, and the concentration of the surfactant. Also, the method of side etching is the same as that described in the development process, and a chemical solution may be immersed as a bath solution in the substrate to be side-etched or applied in a spray form, and further rubbed with a rotating brush or a wet sponge. This can be carried out advantageously. By this processing, a multicolor pattern having excellent flatness including a light-shielding pattern can be obtained. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
【００２１】[0021]
実施例１ 厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム
仮支持体の上に下記の処方Ｈ１からなる塗布液を塗布、
乾燥させ、乾燥膜厚が２０μｍの熱可塑性樹脂層を設け
た。Example 1 A coating solution having the following formulation H1 was applied on a polyethylene terephthalate film temporary support having a thickness of 100 μm.
After drying, a thermoplastic resin layer having a dry film thickness of 20 μm was provided.
【００２２】 熱可塑性樹脂層処方Ｈ１： 塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体（重量比：塩ビ／酢ビ＝７５／２５、 重合度：約４００、日信化学（株）製ＭＰＲ−ＴＳＬ） ２９０．０ｇ 塩化ビニル−酢酸ビニル−マレイン酸共重合体（重量比：塩ビ／酢ビ／ マレイン酸＝８６／１３／１、重合度：約４００、日信化学（株） 製ＭＰＲ−ＴＭ ７６．０ｇ フタル酸ジブチル ８８．５ｇ フッ素系界面活性剤（大日本インキ（株）製Ｆ−１７７Ｐ） ５．４ｇ ＭＥＫ ９７５．０ｇThermoplastic Resin Layer Formulation H1: Vinyl chloride / vinyl acetate copolymer (weight ratio: PVC / vinyl acetate = 75/25, degree of polymerization: about 400, MPR-TSL manufactured by Nissin Chemical Co., Ltd.) 290. 0 g vinyl chloride-vinyl acetate-maleic acid copolymer (weight ratio: vinyl chloride / vinyl acetate / maleic acid = 86/13/1, degree of polymerization: about 400, MPR-TM 76.0 g, manufactured by Nissin Chemical Co., Ltd.) Dibutyl acid 88.5 g Fluorinated surfactant (F-177P manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) 5.4 g MEK 975.0 g
【００２３】次に上記熱可塑性樹脂層上に下記処方Ｂ１
から成る塗布液を塗布、乾燥させ、乾燥膜厚が１．６μ
ｍ厚の分離層を設けた。 分離層処方Ｂ１： ポリビニルアルコール（クラレ（株）製ＰＶＡ２０５、鹸化率＝８０％） １７３．２ｇ 弗素系界面活性剤 ８ｇ 蒸留水 ２８００ｇNext, the following formulation B1 was placed on the thermoplastic resin layer.
And dried to a dry film thickness of 1.6 μm.
An m-thick separation layer was provided. Separation layer formulation B1: polyvinyl alcohol (PVA205 manufactured by Kuraray Co., Ltd., saponification ratio = 80%) 173.2 g fluorinated surfactant 8 g distilled water 2800 g
【００２４】上記熱可塑性樹脂層及び分離層を有する４
枚の仮支持体の上に、それぞれ表１の処方を有する、黒
色（Ｂｌ層用）、赤色（Ｒ層用）、緑色（Ｇ層用）及び
青色（Ｂ層用）の４色の感光性溶液を塗布、乾燥させ、
乾燥膜厚が２μｍの着色感光性樹脂層を形成した。4 having the above-mentioned thermoplastic resin layer and separation layer
Photosensitivity of four colors of black (for the B1 layer), red (for the R layer), green (for the G layer) and blue (for the B layer), each having the formulation shown in Table 1, on one temporary support Apply and dry the solution,
A colored photosensitive resin layer having a dry film thickness of 2 μm was formed.
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】さらに上記感光性樹脂層の上にポリプロピ
レン（厚さ１２μｍ）の被覆シートを圧着し、赤色、青
色、緑色および黒色感光性転写材料を作成した。この感
光性転写材料を用いて、以下の方法でカラーフィルター
を作成した。赤色感光性転写材料の被覆シートを剥離
し、感光性樹脂層面を透明ガラス基板（厚さ１．１ｍ
ｍ）にラミネーター（大成ラミネータ（株）製ＶＰ−Ｉ
Ｉ）を用いて加圧（０．８ｋｇ／ｃｍ2）、加熱（１３
０℃）して貼り合わせ、続い て分離層と熱可塑性樹脂
層との界面で剥離し、仮支持体と熱可塑性樹脂層を同時
に除去した。次に所定のフォトマスクを介して露光し、
現像して不要部を除去し、ガラス基板上に赤色画素パタ
ーンを形成した。次いで、赤色画素パターンが形成され
たガラス基板上に、緑色感光性転写材料を上記と同様に
して貼り合わせ、剥離、露光、現像を行ない、緑色画素
パターンを形成した。同様な工程を青色感光性転写材料
で繰り返し、透明ガラス基板上にＲ、Ｇ、Ｂの各パター
ンを形成した。さらにその上に上記黒色感光性転写材料
を用い、転写法により黒色感光性樹脂層を全面に設け
た。尚、転写は、温度１３０℃、圧力０．８ｋｇ／ｃｍ
2、搬送速度０．２ｍ／分で行った。又、パターン形成
の際、現像は３３℃の１％炭酸ナトリウム水溶液に３０
秒間浸漬して行った。次いで、裏面より全面露光し、続
いて表側からＲ、Ｇ、Ｂ画素の周辺とブラックマトリッ
クスの画素が５μｍづつ重なるようなフォトマスクを介
して２００ｍＪ／ｃｍ2で露光した。次に所定の現像液
をスプレーすることにより現像し、重なりのあるパター
ンのカラーフィルターを得た。Further, a cover sheet of polypropylene (12 μm in thickness) was pressed on the photosensitive resin layer to prepare red, blue, green and black photosensitive transfer materials. Using this photosensitive transfer material, a color filter was prepared by the following method. The covering sheet of the red photosensitive transfer material is peeled off, and the photosensitive resin layer surface is transparent glass substrate (1.1 m thick).
m) to a laminator (VP-I manufactured by Taisei Laminator Co., Ltd.)
I) using pressure (0.8 kg / cm 2 ), heating (13
(0 ° C.) and bonded, and subsequently peeled off at the interface between the separation layer and the thermoplastic resin layer, thereby simultaneously removing the temporary support and the thermoplastic resin layer. Next, it is exposed through a predetermined photomask,
Unnecessary portions were removed by development to form a red pixel pattern on the glass substrate. Next, a green photosensitive transfer material was adhered to the glass substrate on which the red pixel pattern was formed in the same manner as described above, and peeling, exposing, and developing were performed to form a green pixel pattern. The same process was repeated with a blue photosensitive transfer material to form R, G, and B patterns on a transparent glass substrate. Further, a black photosensitive resin layer was provided on the entire surface by the transfer method using the above black photosensitive transfer material. The transfer was performed at a temperature of 130 ° C. and a pressure of 0.8 kg / cm.
2. The transfer speed was 0.2 m / min. When forming a pattern, development is performed in a 1% aqueous solution of sodium carbonate at 33 ° C. for 30 minutes.
This was performed by immersion for 2 seconds. Next, the entire surface was exposed from the back side, and subsequently, exposed from the front side at 200 mJ / cm 2 through a photomask in which the periphery of the R, G, and B pixels and the pixels of the black matrix overlap by 5 μm each. Next, development was performed by spraying a predetermined developing solution to obtain a color filter having an overlapping pattern.
【００２７】この後、引続き同現像液中でＰＶＡ製のス
ポンジを用いて７５秒間擦つてサイドエッチングを行な
い、画素の重なりが無く、ピンホールの無いカラーフィ
ルターを得た。このとき、ＲＧＢ各画素の膜厚を同じに
した処、カラーフイルターの平坦性は±０．１μｍ以下
となつた。さらにその後ＩＴＯ（透明電極）を付け、実
際に液晶パネルを作成したところ対向ショートのない良
好なパネルが得られた。Thereafter, side etching was performed by rubbing with a sponge made of PVA for 75 seconds in the same developing solution to obtain a color filter having no pixel overlap and having no pinhole. At this time, when the film thickness of each of the RGB pixels was made the same, the flatness of the color filter became ± 0.1 μm or less. Further, after that, an ITO (transparent electrode) was attached, and a liquid crystal panel was actually produced. As a result, a favorable panel having no opposing short circuit was obtained.
【００２８】実施例２ 実施例１と同様にして、ガラス基板上に画素パターン及
び黒色感光性樹脂層を全面に設けた。ついで、実質的に
Ｒ，Ｇ，Ｂ画素の無い部分が光透過性のマスクを介し
て、表側から露光した。露光量は、４００ｍＪ／ｃｍ2
であつた。以下、実施例１と同様の処理を行ったとこ
ろ、実施例１と同様のピンホールの無い、平坦性の優れ
たカラーフイルターが得られた。Example 2 In the same manner as in Example 1, a pixel pattern and a black photosensitive resin layer were provided on the entire surface of a glass substrate. Next, a portion substantially free of R, G, and B pixels was exposed from the front side through a light transmissive mask. The exposure amount is 400 mJ / cm 2
It was. Thereafter, when the same treatment as in Example 1 was performed, a color filter having no pinholes and excellent in flatness similar to Example 1 was obtained.
【００２９】比較例１、２ サイドエツチングを行わない以外は実施例１もしくは実
施例２と同様にして遮光パターンを作成した。この場
合、画素の重なつた処の凸部は±１μｍ程度となつた。
このカラーフイルターを用いて実施例１と同様の液晶パ
ネルを作成したところ、対向シヨートが発生した。Comparative Examples 1 and 2 A light-shielding pattern was formed in the same manner as in Example 1 or Example 2 except that side etching was not performed. In this case, the convex portions where the pixels overlap were about ± 1 μm.
When a liquid crystal panel similar to that of Example 1 was prepared using this color filter, a facing short occurred.
【００３０】比較例３ 実施例１と同様にして形成したＲ、Ｇ、Ｂ画素の上に、
同様に黒色感光性樹脂層を積層した。表側より、実質的
にＲ，Ｇ，Ｂ画素の無い部分が光透過性のマスクを介し
て、実施例１と同様の露光（但し、裏面からの露光は行
わず）・現像・サイドエッチングしたところ、重なり部
が除去されただけでなく遮光パターンのそれ以外の部分
もサイドエツチングの際に膜減りしたため、光学濃度が
低く、ピンホールも多い低品質の遮光パターンしか得ら
れなかった。Comparative Example 3 On the R, G, and B pixels formed in the same manner as in Example 1,
Similarly, a black photosensitive resin layer was laminated. From the front side, a portion substantially free of R, G, and B pixels is exposed through a light transmissive mask in the same manner as in Example 1 (excluding exposure from the back surface), development, and side etching. In addition to the removal of the overlapping portion, the other portions of the light-shielding pattern were also reduced in film thickness during the side etching, so that only a low-quality light-shielding pattern having a low optical density and many pinholes was obtained.
【００３１】比較例４ 実施例１と同様にして形成したＲ、Ｇ、Ｂ画素の上に、
同様に黒色感光性樹脂層を積層した。裏面より全面露光
した後で、現像液により現像したところ、遮光パターン
部の硬化が十分進まず、現像液により膜減りしたため、
光学濃度が低く、ピンホールも多い低品質の遮光パター
ンしか得られなかった。Comparative Example 4 On the R, G, and B pixels formed in the same manner as in Example 1,
Similarly, a black photosensitive resin layer was laminated. After the entire surface was exposed from the back side, when developed with a developing solution, the curing of the light shielding pattern portion did not proceed sufficiently, and the film was reduced by the developing solution.
Only a low-quality light-shielding pattern having a low optical density and many pinholes was obtained.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明によれば簡便な方法で画素の重な
りが無く、またピンホールも無い、しかも十分な遮光能
を有する遮光パターンを備えたカラーフィルターが作成
可能である。According to the present invention, it is possible to produce a color filter having a light-shielding pattern having no light-emitting pixels and no pinholes and having a sufficient light-shielding ability by a simple method.
Claims (7)
素パターンを形成する工程、 該単一もしくは複数の色の画素パターンをもつ基板上
に光重合性遮光材料層を形成する工程、 裏面より全面露光する工程、 該基板上に形成された画素パターンの各画素の周辺及
び画素が存在しない部分が光透過性のマスクを介して、
該光重合性遮光材料に露光する工程、 該光重合性遮光材料を現像して未露光部を除去し、遮
光パターンを形成する工程、 該形成された遮光パターンの各画素をサイドエッチン
グし、着色パターンと遮光パターンとの重なり部を除去
する工程、 をこの順序で行うことを特徴とする遮光パターンの形成
方法。A step of forming a pixel pattern of a single color or a plurality of colors on a substrate; a step of forming a photopolymerizable light-shielding material layer on a substrate having the pixel pattern of a single color or a plurality of colors; A step of exposing the entire surface, the periphery of each pixel of the pixel pattern formed on the substrate and a portion where no pixel is present through a light-transmitting mask,
Exposing the photopolymerizable light-shielding material to light, developing the photopolymerizable light-shielding material to remove unexposed portions, and forming a light-shielding pattern; side-etching and coloring each pixel of the formed light-shielding pattern Removing the overlapping portion between the pattern and the light-shielding pattern in this order.
同時に行なうことを特徴とする遮光パターンの形成方
法。2. A method of forming a light-shielding pattern, wherein the steps of claim 1 and 2 are simultaneously performed.
同時もしくは逆の順序で行うことを特徴とする遮光パタ
ーンの形成方法。3. A method of forming a light-shielding pattern, wherein the steps from the step in claim 1 are performed simultaneously or in reverse order.
間のの工程を省き、の工程との工程の間にの工
程を行うことを特徴とする遮光パターンの形成方法。4. A method of forming a light-shielding pattern, wherein a step between the steps of claim 1 is omitted, and a step between the steps is performed.
素パターンを形成する工程、 該単一もしくは複数の色の画素パターンをもつ基板上
に光重合性遮光材料層を形成する工程、 該基板上に形成された画素パターンの各画素が存在し
ない部分が光透過性のマスクを介して、該光重合性遮光
材料に露光する工程、 該光重合性遮光材料を現像して未露光部を除去し、遮
光パターンを形成する工程、 該形成された遮光パターンの各画素をサイドエッチン
グし、着色パターンと遮光パターンとの重なり部を除去
する工程、 をこの順序で行う遮光パターンの形成方法において、
で形成される遮光パターンがで使用したマスクの光透
過性領域より大きいことを特徴とする遮光パターンの形
成方法。5. A step of forming a pixel pattern of single or plural colors on a substrate, a step of forming a photopolymerizable light-shielding material layer on a substrate having the pixel pattern of single or plural colors, Exposing a portion of the pixel pattern formed on the substrate where no pixels are present to the photopolymerizable light-shielding material via a light-transmitting mask, developing the photopolymerizable light-shielding material to remove unexposed portions. Removing, forming a light-shielding pattern, side-etching each pixel of the formed light-shielding pattern, and removing an overlapping portion of the colored pattern and the light-shielding pattern, in this order,
The method for forming a light-shielding pattern, characterized in that the light-shielding pattern formed in step (1) is larger than the light-transmitting region of the mask used in step (1).
同時に行なうことを特徴とする遮光パターンの形成方
法。6. A method of forming a light-shielding pattern, wherein the step of claim 5 and the step of claim 5 are performed simultaneously.
光重合性遮光材料を層転写法により形成することを特徴
とする遮光パターンの形成方法。7. The method for forming a light-shielding pattern according to claim 1, wherein the photopolymerizable light-shielding material is formed by a layer transfer method.
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