JP2762084B2 - 基板のパターニング法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基板のパターニング法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来から、液晶表示素子、エレクトロクロミック表示
素子等の電気光学素子の透明導電膜等をパターニングす
るためには、その透明導電膜等を形成した基板上にフォ
トレジスト層を形成し、その上にフォトマスクと光源と
を配置してパターンを露光し、不要パターンを除去し
て、その透明導電膜等の特定のパターンを形成すること
が行われている。

しかし、このフォトマスクにゴミが付着していると、
そのゴミがパターンとして写し込まれてしまい、正確な
パターニングができない、例えば、隣接電極パターンの
短絡というような問題を生じた。

このため、フォトマスク上のゴミを除去するために、
洗浄を行ったり、帯電防止空気の吹き付けによる付き飛
ばしを行ったりしているが、完全にゴミが除去されるに
は至っていない。

近年、液晶表示素子等の電気光学素子は、高精細化が
進み、大面積でかつ細かいパターンが要求されており、
このゴミによるパターン不良が大きな問題になってきて
いる。

そこで、ゴミの存在を予想し、避けられないものとみ
なして、ゴミがある程度存在してもパターン不良を生じ
ないようなパターニング法が望まれてる。

例えば、複製されたフォトマスクで別個の経歴を経た
ものを複数枚用意し、複数回の露光工程を通過させるこ
とにより、ゴミの付着の影響も少なくしていた。

これは、別個の経歴を経たフォトマスクを利用するこ
とにより、その同一箇所にゴミ等が付着している可能性
は極めて低いためである。具体的には、同一箇所にゴミ
等が付着している可能性は統計的には数億分の１程度と
低い。これにより、そのゴミ等がそのままパターンとし
て残ることを防止できることに基いている。

［発明の解決しようとする課題］ しかし、このような複数回の露光を工程を経ること
は、加工時間の増加、位置合せ不良の発生等の問題点を
増加させる原因にもなっていた。

さらに、同一のフォトマスクを用いて、間に洗浄や吹
き飛ばし工程を設けて、複数回の露光工程を経る場合に
は、フォトマスク素材自体のキズ、気泡、洗浄等により
容易に除去できない粘着性ゴミ等に対しては、何等効果
を生じないという問題点を有していた。

本発明は、露光工程の時間を大幅に増加させることな
く、ゴミ等によるパターン不良を減少させることを目的
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたもので
あり、パターニングする膜を形成した基板状にフォトレ
ジスト層を形成し、その上にフォトマスクと光源とを配
置してパターンを露光し、不要パターンを除去して、帯
状パターンを形成する基板のパターニング法において、
フォトマスクと光源との間に光を収束させる柱状光学部
材を帯状パターンと直交方向に配置し、かつ該部材を帯
状パターンと平行方向に走査させて、パターンを露光し
て形成したことを特徴とする基板のパターニング法、及
び、パターニングする膜が透明導電膜であり、透明電極
基板を形成することを特徴とする上記の基板のパターニ
ング法を提供するものである。

本発明では、フォトマスクと光源との間に光を収束さ
せる柱状光学部材を帯状パターンと直交方向に配置し、
かつ該部材をパターンと平行方向に走査させて、パター
ンを露光して形成することにより、ゴミ等が存在してい
ても、それがそのままパターンとして残されにくく、パ
ターン不良を生じにくい。

本発明の基板としては、ガラス、プラスチック、金
属、セラミック等公知の種々の材料が使用でき、その上
にパターニングを行いたい透明導電膜等のパターニング
する膜が形成されている。この基板とパターニングする
膜との間に、別の膜、例えば、絶縁膜、半導体膜、カラ
ーフィルター膜、導電膜、接着性向上膜等が設けられて
いてもよい。

パターニングする膜としては、酸化インジウム系また
は酸化スズ系の透明導電膜が代表的な膜であるが、この
ほか、金属導電膜、絶縁膜、半導体膜、カラーフィルタ
ー膜、遮光膜等パターニングが要求されるものであれば
何でも使用可能である。

本発明は、特に、パターニングする膜として酸化イン
ジウム系または酸化スズ系の透明で導電膜を用いた透明
電極基板に好適であり、隣接電極間短絡が大問題となる
基板面に狭い電極絶縁幅で多数の電極群が形成される用
途に好適である。具体的には、液晶等の電気光学媒体を
透明電極基板間の挟持してなる液晶表示素子等の電気光
学素子に好適である。

最近の液晶素子では、画素数が640×400ドットという
ような高精細な素子が要求されており、特にカラー化す
るとすれば、セグメント電極は1920本必要となる。ま
た、この場合、コントラスト比を上げるためには、電極
間の絶縁幅が狭いほど良いこととなるので、隣接電極間
の絶縁幅はより狭い方へ移行してきている。このため、
本発明によって、この隣接電極間の短絡の危険性が減る
メリットは極めて大きい。

本発明のフォトマスクと光源との間に配置される光を
収束させる柱状光学部材としては、円柱形レンズ、半円
柱形レンズ、鈍角プリズム等があり、光源からでた平行
光線を収束させる機能を有する部材が使用できる。

本発明の電気光学素子とは、少なくとも一方が本発明
による透明導電膜をパターニングした透明電極基板を用
いて、一対の電極付の基板間に液晶物質、エレクトロク
ロミック物質等の電気光学媒体を挟持してなる素子であ
り、特に、液晶物質を用いた電気表示素子に適してい
る。

本発明の図面を参照しつつ、さらに詳しく説明する。

第１図は、本発明の露光工程を示す正面図であり、第
２図はそのAA面断面図である。

本発明では、まず、この透明導電膜等のパターニング
する膜１を形成した基板２上に、フォトレジスト層３を
印刷法、ロールコート法、スピンコート法等で形成す
る。次いで、その上にパターン層４を形成したフォトマ
スク５をわずかな間隔を置いて配置する。具体的には、
100〜300μｍ程度間隔をあければよい。このフォトマス
ク５の上方に平行光線を発生させる図示されていない光
源を配置する。

本発明では、このフォトマスク５と図示されていない
光源との間に光を収束させる柱状光学部材６を配置す
る。この例では、円柱形レンズを配置している。

この光を収束させる部材により、これを走査させるこ
とも相まって、ゴミ７が存在しても、光が回り込み小さ
なゴミであればパターンを形成しないですむ。

この場合、該部材を走査する方向は第１図では図の前
後方向であり、第２図では図の左右方向である。

このため、この走査方向は、形成するパターンのゴミ
により切れ目やブリッジが形成された場合に困る方向に
直交する方向とされる。

図の透明導電膜の例では、ストライプ状透明電極が第
１図の前後横行に帯状に延びているようにされる。これ
により、短絡や断線の原因となる繊維状等の細長いゴミ
の長手方向がこの図のように隣接パターン間にかかって
いても、走査することにより、その狭い幅方向（第２図
の左右方向）は、光が回り込むことにより、露光される
こととなり、ゴミの下の部分を露光される。これに対し
て、この例では第２図の左右方向に長手方向がある細長
いゴミでは、充分光が回り込まないため、充分露光され
ないこととなる。このため、ストライプ状透明電極が第
２図の左右方向に帯状に延びているようにされる。これ
により、帯状電極を横切る方向の細長いゴミによる悪影
響はい除去できる。なお、帯状電極に沿った方向の細長
いゴミは、パターンに影響を与えるが、電極に沿ってい
るため、電極の断線や短絡という事態は生じにくい。こ
のため、パターンに沿った方向に走査するようにされ
る。

また、本発明によれば、フォトマスクに付着したゴミ
のみでなく、フォトマスク素材自体のキズ、気泡等の欠
点であっても、小さいものはパターンを形成しないです
む。

また、フォトレジストは、ネガ型、ポジ型のいずれで
も使用可能である。

また、上記例では、透明導電膜をパターニングする例
を中心に示したが、前述したように金属導電膜、絶縁
膜、半導体膜、カラーフィルター膜、遮光膜等をパター
ニングする際にも使用できることは明らかである。

なお、このような基板を用いて、電気光学素子を形成
するのは公知の電気光学素子の構成及び製法が利用でき
る。

具体手に液晶表示素子の例をとって説明すれば、上記
透明電極基板上に必要に応じてSiO₂、SiO₂−TiO₂等の絶
縁膜、SiO、ポリイミド、ポリアミド等の配向膜、カラ
ーフィルター、遮光膜等を形成し、２枚の基板を周辺で
シールし、注入口から液晶を注入して注入口を封止して
液晶セルを形成すればよい。この液晶セルの外側に必要
に応じて偏光膜、反射膜、光源、タッチスイッチ等を配
置して液晶表示素子を製造すればよい。

本発明では、この外、本発明の効果を損しない範囲内
で種々の応用が可能なものである。

［作用］ 本発明の作用を図面を参照して説明する。

従来の光を収束させる部材を使用しない場合には、光
は光源から平行光線として供給されるため、フォトマス
ク５上のゴミ７は、そのまま写し込まれ、パターンを形
成することとなる。

このため、例えば、図の例が透明導電膜のパターニン
グの例であった場合には、ゴミの存在した部分で電極間
にブリッジができ隣接電極間短絡を生じたり、電極が途
中で切れて断線してしまうこととなる。

これに対して、本発明の場合には、第２図に示すよう
に、光源からでた平行光線が光を収束させる柱状光学部
材６により曲げられて収束されため、ゴミの横を通過し
たゴミの下の部分まで到達し、該部材を走査させること
も相まって、その部分のフォトレジストが感光すること
となる。

これにより、小さなゴミであれば、ゴミがないのと同
様にパターニングができ、加工時間をほとんど増加させ
ることなく、短絡、断線等の問題を生じにくくできるた
め、生産性が極めて良くなる。

［実施例］ 実施例１ 液晶表示素子用のITO（In₂O₃−SnO₂）透明導電膜を形
成したガラス基板の透明電極のパターニングを第１図及
び第２図に示すような露光装置を用いて行った。

一方の基板は、640本のストライプ状電極を形成し、
ストライプ状電極の長手方向に円柱形レンズの走査を行
った。また、他方の基板はこれと直交するような方向に
200本のストライプ状電極を形成し、やはりそのストラ
イプ状電極の長手方向に円柱形レンズの走査を行った。

円柱形レンズを用いなかった比較例に比して実施例の
基板は、欠陥（短絡、断線）がほぼ数分の１になった。

これらの２枚の基板上にSiO₂−TiO₂の絶縁層を形成
し、さらにポリイミド層を形成し、これをラビングして
配向層を形成した。これら２枚の基板を周辺のシール材
でシールして、内部に液晶を注入し、注入口を封止して
液晶セルを形成した。

この液晶セルの両側に一対の偏光膜を配置して、ツイ
ストネマチック型液晶表示素子を作成した。

実施例２ 実施例１の640本のストライプ状電極を形成した基板
を形成する代りに、RBG3色のカラーフィルターを形成
し、その上に平坦化層を介してITOによる透明導電膜を
形成した基板を用いて、960本のストライプ状電極を形
成した基板を作成した。

その他の点は実施例１と同様にして、液晶表示素子を
作成したところ、良い歩留りでカラー液晶表示素子が得
られた。

実施例３ 実施例１の円柱形レンズに代え、下側に凸な半円柱形
レンズを用いたほか実施例１と同様にして、露光を行っ
た。

この実施例３の基板は、実施例１と同様に欠陥が少な
いものであった。

これら２枚の基板を用いて、実施例１と同様にしてツ
イストネマチック型液晶表示素子を作成した。

実施例４ 実施例１の円柱形レンズに代え、下側に凸な三角形状
のプリズムを鈍角が下側にくるように配置した鈍角プリ
ズムを用いたほかは実施例１と同様にして、露光を行っ
た。

この実施例４の基板は、実施例１と同様に欠陥がない
ものであった。

これら２枚の基板を用いて、実施例１と同様にしてツ
イストネマチック型液晶表示素子を作成した。

［発明の効果］ 本発明では、フォトマスクと光源との間に、円筒形レ
ンズ等の光を収束させる柱状光学部材を帯状パターンと
直交方向に配置し、かつ該部材を帯状パターンと平行方
向に走査させて、パターンを露光して形成することによ
り、ゴミ等が存在していても、それがそのままパターン
として残されにくく、パターン不良を生じにくい。

即ち、本発明では、光源からでた平行光線が光を収束
させる部材により曲げられ収束されため、該部材を走査
させることも相まって、ゴミの横を通過した光がゴミの
下の部分まで到達し、その部分のフォトレジストが感光
するため、小さなゴミであれば、ゴミがないのと同様に
パターニングができることとなる。

さらに、本発明は加工時間をほとんど増加させること
なく、短絡、断線図等の問題を生じにくくできるため、
生産性が極めて良くなる。

本発明では、この外、本発明の効果を損しない範囲内
で種々の応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の露光工程を示す正面図であり、第２
図はそのAA面断面図である。 パターニングする膜:1 基板:2 フォトレジスト層:3 パターン層:4 フォトマスク:5 光を収束させる柱状光学部材:6 ゴミ:7

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パターニングする膜を形成した基板上にフ
   ォトレジスト層を形成し、その上にフォトマスクと光源
   とを配置してパターンを露光し、不要パターンを除去し
   て、特定の帯状パターンを形成する基板のパターニング
   法において、フォトマスクと光源との間に光を収束させ
   る柱状光学部材を帯状パターンと直交方向に配置し、か
   つ該部材を帯状パターンと平行方向に走査させて、パタ
   ーンを露光して形成したことを特徴とする基板のパター
   ニング法。
2. 【請求項２】パターニングする膜が透明導電膜であり、
   透明電極基板を形成することを特徴とする請求項１記載
   の基板のパターニング法。