JP4704049B2 - Method for repairing recess of metal film and method for manufacturing color filter substrate - Google Patents

Method for repairing recess of metal film and method for manufacturing color filter substrate Download PDF

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本発明は、金属膜の凹部修復方法及びカラーフィルタ基板の製造方法に関し、特に、端面に凹部が設けられた金属膜の凹部修復方法及び端面がオーバーエッチングされた金属膜で構成されるブラックマトリクスの修復を伴うカラーフィルタ基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for repairing a recess in a metal film and a method for manufacturing a color filter substrate, and more particularly, a method for repairing a recess in a metal film having a recess on an end surface and a black matrix composed of a metal film having an end surface over-etched. The present invention relates to a method for manufacturing a color filter substrate with repair.

液晶表示装置は、CRT(Cathode Ray Tube)に比べて薄くて軽量であり、低電圧で駆動できて消費電力が小さいという利点がある。このため、液晶表示装置は、テレビ、ノート型PC(パーソナルコンピュータ)、デスクトップ型PC、PDA(携帯端末)及び携帯電話など、種々の電子機器に使用されている。特に、各画素(サブピクセル)毎にスイッチング素子としてTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、その駆動能力の高さからCRTにも匹敵する優れた表示特性を示し、デスクトップ型PCやテレビなど、従来CRTが使用されていた分野にも広く使用されるようになった。   The liquid crystal display device is advantageous in that it is thinner and lighter than a CRT (Cathode Ray Tube), can be driven at a low voltage, and consumes less power. For this reason, liquid crystal display devices are used in various electronic devices such as televisions, notebook PCs (personal computers), desktop PCs, PDAs (mobile terminals), and mobile phones. In particular, an active matrix liquid crystal display device in which a TFT (Thin Film Transistor) is provided as a switching element for each pixel (sub-pixel) exhibits excellent display characteristics comparable to a CRT because of its high driving capability. In addition, it has come to be widely used in fields where CRT has been used, such as desktop PCs and televisions.

一般的に、液晶表示装置は、2枚の基板と、それらの基板間に封入された液晶とにより構成されている。一方の基板には画素毎に画素電極及びTFT等が形成され、他方の基板には画素電極に対向するカラーフィルタと、各画素共通のコモン(共通)電極とが形成されている。以下、画素電極及びTFTが形成された基板をTFT基板と呼び、カラーフィルタが形成された基板をカラーフィルタ基板と呼ぶ。また、TFT基板とカラーフィルタ基板との間に液晶を封入してなる構造物を液晶パネルという。   In general, a liquid crystal display device includes two substrates and a liquid crystal sealed between the substrates. A pixel electrode, a TFT, and the like are formed on one substrate for each pixel, and a color filter facing the pixel electrode and a common electrode common to each pixel are formed on the other substrate. Hereinafter, the substrate on which the pixel electrode and the TFT are formed is called a TFT substrate, and the substrate on which the color filter is formed is called a color filter substrate. A structure in which liquid crystal is sealed between a TFT substrate and a color filter substrate is called a liquid crystal panel.

通常、カラーフィルタ基板には、隣接する画素間の領域を遮光するために、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜が形成されている。このブラックマトリクスは、例えばCr(クロム)/CrN(窒化クロム)/CrO(酸化クロム)の3層構造の金属膜により形成されている。CrO膜は反射率が低いことから使用されており、Cr膜は遮光性が高いことから使用されている。また、CrN膜は、CrO膜及びCr膜に対する密着性が良好であることから使用されている。
特開昭61−150119号公報
Usually, a light shielding film called a black matrix is formed on the color filter substrate in order to shield the area between adjacent pixels. This black matrix is formed of, for example, a metal film having a three-layer structure of Cr (chromium) / CrN (chromium nitride) / CrO (chromium oxide). The CrO film is used because of its low reflectance, and the Cr film is used because of its high light shielding property. Moreover, the CrN film is used because it has good adhesion to the CrO film and the Cr film.
Japanese Patent Laid-Open No. 61-150119

図1は、ガラス基板11上に形成されたブラックマトリクス12を示す模式断面図である。上述した3層構造の金属膜をパターニングしてブラックマトリクス12を形成する場合、図1に示すようにブラックマトリクス12の端面がオーバーエッチングされて凹部13が形成されてしまうことがある。これは、CrN膜12bのエッチングレートが、CrO膜12a及びCr膜12cよりも高いことに起因する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a black matrix 12 formed on a glass substrate 11. When the black matrix 12 is formed by patterning the above-described metal film having the three-layer structure, the end surface of the black matrix 12 may be over-etched to form the recess 13 as shown in FIG. This is because the etching rate of the CrN film 12b is higher than that of the CrO film 12a and the Cr film 12c.

この図1のようにブラックマトリクス12の端面がオーバーエッチングされると、スリットコータによりカラーフィルタ用樹脂を塗布したときに、毛細管現象によりブラックマトリクス12の端面の凹部13に樹脂が入り込み、その結果カラーフィルタの厚さが部分的に薄くなってしまう。これにより、例えば図2に模式的に示すような縞状の塗布むらや、円形の塗布むらが発生し、液晶表示装置の表示品質を低下させる原因となることがある。なお、図2は、2面取り用ガラス基板上にスリットコータによりカラーフィルタ用樹脂を塗布したときに発生する塗布むらの例を示している。   When the end surface of the black matrix 12 is over-etched as shown in FIG. 1, when the resin for the color filter is applied by the slit coater, the resin enters the concave portion 13 of the end surface of the black matrix 12 due to capillary action, and as a result, the color The filter thickness is partially reduced. As a result, for example, striped application unevenness or circular application unevenness as schematically shown in FIG. 2 may occur, which may cause deterioration in display quality of the liquid crystal display device. FIG. 2 shows an example of coating unevenness that occurs when a color filter resin is applied on a two-sided glass substrate by a slit coater.

特開昭61−150119号公報には、薄膜磁気ヘッドの電極製造時において発生する導体層の下部の空隙(オーバーハング部)をレジストで充填する方法が開示されている。しかし、この公報に開示された方法は、空隙が発生する部分に予めレジスト膜を形成し、その後導体層を形成するものであり、上述したブラックマトリクス12の端面に発生する凹部13を修復することはできない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-150119 discloses a method of filling a space (overhang portion) below a conductor layer, which is generated when an electrode of a thin film magnetic head is manufactured, with a resist. However, in the method disclosed in this publication, a resist film is formed in advance in a portion where a void is generated, and then a conductor layer is formed, and the recess 13 generated on the end face of the black matrix 12 is repaired. I can't.

以上から、本発明の目的は、金属膜の端面に発生する凹部を修復し、基板上に均一の厚さの膜を形成できる金属膜の凹部修復方法を提供することである。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a method for repairing a recess in a metal film that can repair a recess generated on the end face of the metal film and form a film with a uniform thickness on the substrate.

また、本発明の他の目的は、ブラックマトリクスの端面に発生する凹部に起因する塗布むらの発生を防止できるカラーフィルタ基板の製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a color filter substrate capable of preventing the occurrence of uneven coating due to the concave portions generated on the end face of the black matrix.

上記した課題は、上面との角度が90度未満の第1の傾斜面と、下面との角度が90度未満の第2の傾斜面とを有し、端面から内側に進むほど前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面との間隔が狭くなるテーパー状に切り取られた凹部が前記端面に設けられた金属膜が形成された基板の上にポジ型のフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する塗布工程と、前記フォトレジスト膜の全面を露光する露光工程と、前記フォトレジスト膜を現像処理して前記金属膜の凹部内に前記フォトレジスト膜を残す現像工程とを有することを特徴とする金属膜の凹部修復方法により解決される。 The above-described problem is that the first inclined surface having an angle with the upper surface of less than 90 degrees and the second inclined surface with an angle with the lower surface of less than 90 degrees, the first photoresist recess distance was cut into narrower becomes tapered inclined surface and the second inclined surface by applying a positive photoresist on a substrate a metal film provided is formed on the end surface A coating step for forming a film; an exposure step for exposing the entire surface of the photoresist film; and a development step for developing the photoresist film to leave the photoresist film in the recesses of the metal film. This is solved by the method for repairing a concave portion of the metal film.

また、上記した課題は、基板上に酸化クロム膜と窒化クロム膜とクロム膜とを積層して積層膜を形成し、この積層膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングしてブラックマトリクスを形成する工程と、前記基板の上側全面にポジ型のフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する塗布工程と、前記フォトレジスト膜の全面を露光する露光工程と、前記フォトレジスト膜を現像処理して前記ブラックマトリクスの端面のオーバーエッチングされた部分に前記フォトレジスト膜を残す現像工程と、前記ブラックマトリクスが形成された基板の上にカラーフィルタを形成する工程とを有することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法により解決される。 Further, the above-described problem is a process of forming a laminated film by laminating a chromium oxide film, a chromium nitride film, and a chromium film on a substrate, and patterning the laminated film by a photolithography method to form a black matrix; A coating process for forming a photoresist film by coating a positive photoresist on the entire upper surface of the substrate; an exposure process for exposing the entire surface of the photoresist film; and developing the photoresist film to develop the black matrix. A color filter substrate manufacturing method comprising: a developing step of leaving the photoresist film in an over-etched portion of an end surface of the substrate; and a step of forming a color filter on the substrate on which the black matrix is formed. It is solved by.

本発明においては、端面に凹部を有する金属膜(ブラックマトリクス)が設けられた基板の上側全面にレジスト膜を塗布し、全面露光処理をし、その後現像処理を行っている。金属膜の凹部はその上部がマスクの働きをし、露光処理によってレジストが感光されないので、現像処理後も凹部内にレジストが残る。これにより、例えば、カラーフィルタ用樹脂を基板上に塗布した場合に、カラーフィルタの膜厚が部分的に減少することがなく、膜厚が均一のカラーフィルタを形成することができる。   In the present invention, a resist film is applied to the entire upper surface of the substrate provided with a metal film (black matrix) having a concave portion on the end surface, subjected to a whole surface exposure process, and then a development process. The upper portion of the concave portion of the metal film functions as a mask, and the resist is not exposed by the exposure process, so that the resist remains in the concave portion even after the development process. Thereby, for example, when the color filter resin is applied on the substrate, the color filter has a uniform film thickness without being partially reduced.

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図3は液晶パネルの構造を示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal panel.

液晶パネル100は、図3に示すように、TFT基板110と、カラーフィルタ基板130と、それらの間に封入された液晶からなる液晶層140とにより構成されている。この液晶パネル100の厚さ方向の両側には、それぞれ偏光板141a、141bが配置されている。   As shown in FIG. 3, the liquid crystal panel 100 includes a TFT substrate 110, a color filter substrate 130, and a liquid crystal layer 140 made of liquid crystal sealed therebetween. Polarizing plates 141a and 141b are disposed on both sides of the liquid crystal panel 100 in the thickness direction, respectively.

TFT基板110のベースとなるガラス基板111の上には、ゲートバスライン112及び補助容量バスライン113が形成されている。これらのゲートバスライン112及び補助容量バスライン113は、例えばAl(アルミニウム)−Ti(チタン)を積層してなる金属膜により形成される。   A gate bus line 112 and an auxiliary capacitance bus line 113 are formed on a glass substrate 111 that is a base of the TFT substrate 110. The gate bus line 112 and the auxiliary capacitor bus line 113 are formed of a metal film formed by stacking, for example, Al (aluminum) -Ti (titanium).

ゲートバスライン112及び補助容量バスライン113の上には、例えばSiO2又はSiN等からなる第1の絶縁膜(ゲート絶縁膜)114が形成されている。この第1の絶縁膜114の上の所定の領域には、TFT118の活性層となる半導体膜(例えば、アモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜)115が形成されている。この半導体膜115の上にはSiN等からなるチャネル保護膜116が形成されており、このチャネル保護膜116の両側にはTFT118のソース電極118a及びドレイン電極118bが形成されている。また、第1の絶縁膜114の上には、TFT118のドレイン電極118bに接続されたデータバスライン(図示せず)と、補助容量電極119とが形成されている。なお、データバスラインは、ゲートバスライン112に直交する方向に伸びている。 On the gate bus line 112 and the auxiliary capacitor bus line 113, a first insulating film (gate insulating film) 114 made of, for example, SiO 2 or SiN is formed. A semiconductor film (for example, an amorphous silicon film or a polysilicon film) 115 to be an active layer of the TFT 118 is formed in a predetermined region on the first insulating film 114. A channel protective film 116 made of SiN or the like is formed on the semiconductor film 115, and a source electrode 118 a and a drain electrode 118 b of the TFT 118 are formed on both sides of the channel protective film 116. A data bus line (not shown) connected to the drain electrode 118 b of the TFT 118 and an auxiliary capacitance electrode 119 are formed on the first insulating film 114. The data bus line extends in a direction orthogonal to the gate bus line 112.

図3に示すように、補助容量電極119は第1の絶縁膜114を挟んで補助容量バスライン113に対向する位置に形成されている。補助容量バスライン113、補助容量電極119及びそれらの間の第1の絶縁膜114により、補助容量が構成される。これらのデータバスライン、ソース電極118a、ドレイン電極118b及び補助容量電極119は、例えばTi/Al/Tiを積層してなる金属膜により形成される。   As shown in FIG. 3, the auxiliary capacitance electrode 119 is formed at a position facing the auxiliary capacitance bus line 113 with the first insulating film 114 interposed therebetween. The auxiliary capacitance bus line 113, the auxiliary capacitance electrode 119, and the first insulating film 114 therebetween constitute an auxiliary capacitance. The data bus line, the source electrode 118a, the drain electrode 118b, and the auxiliary capacitance electrode 119 are formed of, for example, a metal film formed by stacking Ti / Al / Ti.

これらのデータバスライン、ソース電極118a、ドレイン電極118b及び補助容量電極119の上には、例えばSiNからなる第2の絶縁膜120が形成されている。この第2の絶縁膜120の上には、ITO(Indium-Tin Oxide)等の透明導電体からなる画素電極121が形成されている。図3に示すように、画素電極121は第2の絶縁膜120に設けられたコンタクトホール120aを介してソース電極118aと電気的に接続され、コンタクトホール120bを介して補助容量電極119と電気的に接続されている。そして、画素電極121の上には、ポリイミド等からなる配向膜(図示せず)が形成されている。   On these data bus lines, the source electrode 118a, the drain electrode 118b, and the auxiliary capacitance electrode 119, a second insulating film 120 made of, for example, SiN is formed. A pixel electrode 121 made of a transparent conductor such as ITO (Indium-Tin Oxide) is formed on the second insulating film 120. As shown in FIG. 3, the pixel electrode 121 is electrically connected to the source electrode 118a through a contact hole 120a provided in the second insulating film 120, and electrically connected to the auxiliary capacitance electrode 119 through the contact hole 120b. It is connected to the. An alignment film (not shown) made of polyimide or the like is formed on the pixel electrode 121.

一方、カラーフィルタ基板130のベースとなるガラス基板11の一方の面側(図3では下側)には、ブラックマトリクス14と、カラーフィルタ60と、コモン電極61とが形成されている。   On the other hand, the black matrix 14, the color filter 60, and the common electrode 61 are formed on one surface side (lower side in FIG. 3) of the glass substrate 11 serving as the base of the color filter substrate 130.

ブラックマトリクス14は、TFT基板110側のゲートバスライン112、データバスライン及びTFT118に対向する位置に配置されている。本実施形態においては、ブラックマトリクス14は、Cr/CrN/CrOを積層してなる金属膜により形成されている。カラーフィルタ60には、赤色、緑色及び青色の3種類があり、画素領域毎にいずれか1色のカラーフィルタが配置されている。隣接する赤色画素、緑色画素及び青色画素の3つの画素により1つのピクセルが構成され、種々の色の表示を可能としている。   The black matrix 14 is disposed at a position facing the gate bus line 112, the data bus line, and the TFT 118 on the TFT substrate 110 side. In the present embodiment, the black matrix 14 is formed of a metal film formed by laminating Cr / CrN / CrO. There are three types of color filters 60, red, green, and blue, and one color filter is arranged for each pixel region. One pixel is constituted by three pixels of the adjacent red pixel, green pixel, and blue pixel, and various colors can be displayed.

コモン電極61はITO等の透明導電体により形成され、カラーフィルタ60の上(図3では下側)に配置されている。このコモン電極61の上(図3では下側)には、ポリイミド等の配向膜(図示せず)が形成されている。   The common electrode 61 is formed of a transparent conductor such as ITO and is disposed on the color filter 60 (on the lower side in FIG. 3). An alignment film (not shown) such as polyimide is formed on the common electrode 61 (on the lower side in FIG. 3).

以下、本発明の実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing a color filter substrate according to an embodiment of the present invention will be described.

図4(a)〜(c)及び図5(a)〜(d)は、本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法を工程順に示す断面図である。また、図6(a)〜(c)はブラックマトリクスの断面を拡大して示す図である。   4A to 4C and FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the color filter substrate of this embodiment in the order of steps. FIGS. 6A to 6C are enlarged views showing the cross section of the black matrix.

まず、図4(a)に示すように、ガラス基板11上に、スパッタ法によりCrO膜12a、CrN膜12b及びCr膜12cを下からこの順に積層して、厚さが例えば150nmの金属膜を形成する。そして、この金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、ブラックマトリクス12を形成する。   First, as shown in FIG. 4A, a CrO film 12a, a CrN film 12b, and a Cr film 12c are stacked in this order from below on a glass substrate 11 by sputtering, and a metal film having a thickness of, for example, 150 nm is formed. Form. Then, this metal film is patterned by a photolithography method to form a black matrix 12.

すなわち、CrO/CrN/Crからなる金属膜の上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成した後、所定の露光マスクを介してフォトレジスト膜を露光する。次に、現像処理を施してフォトレジストからなるエッチングマスクを形成する。そして、エッチングマスクの開口部を介して金属膜をエッチングしてブラックマトリクス12を形成する。その後、エッチングマスクを除去する。   That is, after applying a photoresist on a metal film made of CrO / CrN / Cr to form a photoresist film, the photoresist film is exposed through a predetermined exposure mask. Next, a development process is performed to form an etching mask made of a photoresist. Then, the metal film is etched through the opening of the etching mask to form the black matrix 12. Thereafter, the etching mask is removed.

ここでは、金属膜をエッチングしてブラックマトリクス12を形成するときに、図6(a)に示すように、ブラックマトリクス12の端面がオーバーエッチングされて凹部13が形成されたものとする。   Here, it is assumed that when the metal film is etched to form the black matrix 12, the end surface of the black matrix 12 is over-etched to form the recess 13 as shown in FIG. 6A.

次に、図4(b)に示すように、ガラス基板11の上側全面にポジ型フォトレジスト(例えば、クラリアント社製AFP500)を塗布して、厚さが例えば1.5μmのフォトレジスト膜41を形成する。このとき、図6(b)に示すように、毛細管現象によりブラックマトリクス12の端面の凹部13内にフォトレジストが充填される。その後、例えば100℃の温度で120秒間プリベークする。   Next, as shown in FIG. 4B, a positive photoresist (for example, AFP500 manufactured by Clariant) is applied to the entire upper surface of the glass substrate 11 to form a photoresist film 41 having a thickness of, for example, 1.5 μm. Form. At this time, as shown in FIG. 6B, the photoresist is filled into the recess 13 on the end face of the black matrix 12 by capillary action. Thereafter, for example, pre-baking is performed at a temperature of 100 ° C. for 120 seconds.

次に、露光マスクを使用することなく、基板11上のフォトレジスト膜41の全面を露光する。このときの露光量は、フォトレジスト法によりレジストパターンを形成する際の推奨露光量よりも少なくすることが好ましい。例えば、推奨露光量の半分でフォトレジスト膜41を全面露光する。この露光工程では、ブラックマトリクス12の凹部13内に充填されたレジストは露光されない。   Next, the entire surface of the photoresist film 41 on the substrate 11 is exposed without using an exposure mask. The exposure amount at this time is preferably smaller than the recommended exposure amount when forming a resist pattern by a photoresist method. For example, the entire surface of the photoresist film 41 is exposed with half of the recommended exposure amount. In this exposure step, the resist filled in the recesses 13 of the black matrix 12 is not exposed.

次に、フォトレジスト膜41に対し現像処理を施し、図4(c)に示すようにフォトレジスト膜41のうち露光された部分を除去する。このときの現像時間は、フォトレジスト法によりレジストパターンを形成する際の推奨現像時間よりも短くすることが好ましい。例えば、推奨現像時間の半分の時間で現像処理を終了する。これにより、図6(c)に示すように、ブラックマトリクス12の凹部13内のみにレジスト42が残る。   Next, development processing is performed on the photoresist film 41, and the exposed portion of the photoresist film 41 is removed as shown in FIG. The development time at this time is preferably shorter than the recommended development time for forming a resist pattern by a photoresist method. For example, the development process is completed in half the recommended development time. Thereby, as shown in FIG. 6C, the resist 42 remains only in the recess 13 of the black matrix 12.

なお、このとき、凹部13内に充填されたレジストの全てを残存させる必要はない。後述するように、カラーフィルタ用樹脂を塗布したときに、凹部13内に充填されるカラーフィルタ用樹脂の量が少なく、カラーフィルタに大きな厚さのむらが発生しなければよい。このようにして、ブラックマトリクス12の端面の凹部の修復が完了する。   At this time, it is not necessary to leave all of the resist filled in the recess 13. As will be described later, when the color filter resin is applied, the amount of the color filter resin filled in the recesses 13 is small, and the color filter does not have to have large thickness unevenness. In this way, the repair of the recesses on the end face of the black matrix 12 is completed.

次に、スリットコータを使用してガラス基板11の上側全面に感光性の赤色カラーフィルタ用樹脂を塗布し、その後露光及び現像処理を施して、図5(a)に示すように、赤色画素部に赤色カラーフィルタ60Rを形成する。   Next, a photosensitive red color filter resin is applied to the entire upper surface of the glass substrate 11 using a slit coater, followed by exposure and development processing, as shown in FIG. Then, the red color filter 60R is formed.

次に、スリットコータを使用してガラス基板11の上側全面に感光性の緑色カラーフィルタ用樹脂を塗布し、その後露光及び現像処理を施して、図5(b)に示すように、緑色画素部に緑色カラーフィルタ60Gを形成する。   Next, a photosensitive green color filter resin is applied to the entire upper surface of the glass substrate 11 using a slit coater, and then subjected to exposure and development processing. As shown in FIG. Then, the green color filter 60G is formed.

次に、スリットコータを使用してガラス基板11の上側全面に感光性の青色カラーフィルタ用樹脂を塗布し、その後露光及び現像処理を施して、図5(c)に示すように、青色画素部に青色カラーフィルタ60Bを形成する。   Next, a photosensitive blue color filter resin is applied to the entire upper surface of the glass substrate 11 using a slit coater, and then subjected to exposure and development processing. As shown in FIG. Then, the blue color filter 60B is formed.

次いで、図5(d)に示すように、スパッタ法により、ガラス基板11の上側全面にITOを成膜して、コモン電極61を形成する。その後、コモン電極61の上にポリイミドからなる配向膜を形成する。このようにして、液晶表示装置用カラーフィルタ基板が完成する。   Next, as shown in FIG. 5D, ITO is formed on the entire upper surface of the glass substrate 11 by sputtering to form the common electrode 61. Thereafter, an alignment film made of polyimide is formed on the common electrode 61. In this way, a color filter substrate for a liquid crystal display device is completed.

以下、本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法によりカラーフィルタ基板を実際に製造し、カラーフィルタ用樹脂の塗布状態を調べた結果について説明する。   Hereinafter, the result of actually manufacturing the color filter substrate by the method for manufacturing the color filter substrate of the present embodiment and examining the application state of the color filter resin will be described.

図7(a)はオーバーエッチングされたブラックマトリクスの断面を示すSEM(scanning electron microscope)像である。このように、端面に凹部が形成されたブラックマトリクスを有する基板にポジ型フォトレジスト(クラリアント社製AF500)を塗布して、厚さが約1.5μmのフォトレジスト膜を形成した。その後、100℃の温度で120秒間プリベークした。   FIG. 7A is a scanning electron microscope (SEM) image showing a cross section of the over-etched black matrix. In this way, a positive photoresist (AF500 manufactured by Clariant) was applied to a substrate having a black matrix in which concave portions were formed on the end faces, thereby forming a photoresist film having a thickness of about 1.5 μm. Thereafter, prebaking was performed at a temperature of 100 ° C. for 120 seconds.

次に、フォトレジスト膜を露光した。このときの露光量は35mJ/cm2であり、通常の露光量(ブラックマトリクス形成時の露光量)の半分である。そして、濃度が2.2%のTMAH(テトラ・メチル・アンモニウム・ハライドライト)現像液を20秒間スプレーして、現像処理を施した後、純水でリンスした。このときのスプレー時間(現像時間)は、通常のスプレー時間(ブラックマトリクス形成時のスプレー時間)の半分である。 Next, the photoresist film was exposed. The exposure dose at this time is 35 mJ / cm 2, which is half of the normal exposure dose (exposure dose when forming the black matrix). Then, a TMAH (tetramethylmethylammonium halidelite) developer having a concentration of 2.2% was sprayed for 20 seconds to perform development, and then rinsed with pure water. The spray time (development time) at this time is half of the normal spray time (spray time when forming the black matrix).

なお、本願発明者等の実験では、露光量のみを通常の半分にしたとき、及び現像時間のみを通常の半分にしたときのいずれの場合も、ブラックマトリクスの凹部内に十分な量のレジストを残存させることはできなかった。   In the experiments by the inventors of the present application, a sufficient amount of resist is formed in the recesses of the black matrix in both cases where only the exposure amount is halved and when only the development time is halved. It could not be left.

図7(b)は現像処理後のブラックマトリクスの断面を示すSEM像である。この図7(b)に示すように、レジストはブラックマトリクスの凹部内に完全に充填されていないが、図7(a)と比較すると凹部の深さが浅くなっていることがわかる。   FIG. 7B is an SEM image showing a cross section of the black matrix after the development processing. As shown in FIG. 7B, the resist is not completely filled in the recesses of the black matrix, but the depth of the recesses is shallower than that in FIG. 7A.

このようにして、ブラックマトリクスの凹部内にレジストを充填した後、ガラス基板の上側全面にカラーフィルタ用樹脂を塗布した。   In this way, after filling the black matrix with the resist, the color filter resin was applied to the entire upper surface of the glass substrate.

図8(a)は、カラーフィルタ用樹脂を塗布した後のブラックマトリックスの断面を示すSEM像である。この図8(a)に示すように、カラーフィルタ用樹脂は凹部内に300nmの深さまで入り込んでいるが、塗布むらの発生は認められなかった。   FIG. 8A is an SEM image showing a cross section of the black matrix after applying the color filter resin. As shown in FIG. 8A, the color filter resin has entered the recess to a depth of 300 nm, but no coating unevenness was observed.

一方、比較のために、図7(a)に示すように凹部が形成されたブラックマトリクスの上に直接カラーフィルタ用樹脂を塗布した。図8(b)は、そのブラックマトリクスの断面を示すSEM像である。この図8(b)に示すように、カラーフィルタ用樹脂は凹部内に380nmの深さまで入り込んでおり、狭ピッチの斜めスジ状の塗布むらが認められた。   On the other hand, for comparison, a color filter resin was applied directly on a black matrix having recesses as shown in FIG. FIG. 8B is an SEM image showing a cross section of the black matrix. As shown in FIG. 8B, the color filter resin has entered the recesses to a depth of 380 nm, and narrow pitch oblique stripe-like coating irregularities were observed.

以上、説明したように、本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法では、ブラックマトリクスを形成したガラス基板の上にポジ型フォトレジストを塗布し、マスクを使用しないで、全面露光処理を行う。その後、現像処理を行い、ブラックマトリクスの凹部内にのみレジストを残すようにしている。これにより、カラーフィルタ用樹脂を塗布する工程における塗布むらの発生を防止することができて、表示品質が良好な液晶表示装置を製造することができる。   As described above, in the method for manufacturing a color filter substrate according to this embodiment, a positive photoresist is applied on a glass substrate on which a black matrix is formed, and the entire surface exposure process is performed without using a mask. Thereafter, development processing is performed so that the resist remains only in the recesses of the black matrix. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of uneven coating in the step of applying the color filter resin, and it is possible to manufacture a liquid crystal display device with good display quality.

なお、本実施形態では、カラーフィルタ基板の製造工程において、ブラックマトリクスに凹部が形成される場合について説明したが、本発明はこれに限らず、金属薄膜に凹部が形成された場合の修復に適用可能である。   In the present embodiment, the case where the concave portion is formed in the black matrix in the manufacturing process of the color filter substrate has been described. However, the present invention is not limited to this, and is applied to the repair when the concave portion is formed in the metal thin film. Is possible.

また、上記実施形態では金属膜をエッチングしてブラックマトリクスを形成する工程(エッチング工程)の後にフォトレジストを塗布してブラックマトリクスの凹部を埋める工程を実施する場合について説明したが、塗布むらが発生したときのみにフォトレジストで凹部を修復する工程を実施してもよい。すなわち、金属膜をエッチングしてブラックマトリクスを形成した後、カラーフィルタ用樹脂を塗布する。そして、塗布むらの有無を検査した後、塗布むらが発生したときにはカラーフィルタ用樹脂を剥離し、その後上述したようにブラックマトリクスの凹部をフォトレジストで埋めてから、再度カラーフィルタ用樹脂を塗布する。   In the above embodiment, the case where the step of etching the metal film to form the black matrix (etching step) and the step of filling the recesses of the black matrix by applying the photoresist has been described. Only when it is done, the step of repairing the recess with the photoresist may be performed. That is, after the metal film is etched to form a black matrix, a color filter resin is applied. Then, after inspecting the presence or absence of uneven coating, the color filter resin is peeled off when uneven coating occurs, and after that, the concave portion of the black matrix is filled with a photoresist as described above, and then the color filter resin is applied again. .

図1は、ガラス基板上に形成されたブラックマトリクスを示す模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a black matrix formed on a glass substrate. 図2は、ガラス基板上にカラーフィルタ用樹脂を塗布したときに発生する塗布むらの例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of coating unevenness that occurs when a color filter resin is coated on a glass substrate. 図3は、液晶パネルの構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal panel. 図4は、カラーフィルタ基板の製造工程を示す図(その1)である。FIG. 4 is a diagram (part 1) illustrating a manufacturing process of a color filter substrate. 図5は、カラーフィルタ基板の製造工程を示す図(その2)である。FIG. 5 is a diagram (part 2) illustrating the manufacturing process of the color filter substrate. 図6は、ブラックマトリクスの断面を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the black matrix. 図7(a)は、オーバーエッチングされたブラックマトリクスの一例を示すSEM像である。図7(b)は、修復されたブラックマトリクスの一例を示すSEM像である。FIG. 7A is an SEM image showing an example of an over-etched black matrix. FIG. 7B is an SEM image showing an example of the repaired black matrix. 図8(a)は、図7(b)に示す状態のブラックマトリクス上にカラーフィルタのレジストを塗布した一例を示すSEM像である。図8(b)は、図7(a)に示す状態のブラックマトリクス上にカラーフィルタのレジストを塗布した一例を示すSEM像である。FIG. 8A is an SEM image showing an example in which a color filter resist is coated on the black matrix in the state shown in FIG. FIG. 8B is an SEM image showing an example in which a color filter resist is applied to the black matrix in the state shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11…ガラス基板、
12…ブラックマトリクス、
13…凹部、
41…ポジ型フォトレジスト、
60…カラーフィルタ、
100…液晶パネル、
130…カラーフィルタ基板。
11 ... Glass substrate,
12 ... Black matrix,
13 ... recess,
41 ... Positive photoresist,
60 ... color filter,
100 ... Liquid crystal panel,
130: Color filter substrate.

Claims (4)

上面との角度が90度未満の第1の傾斜面と、下面との角度が90度未満の第2の傾斜面とを有し、端面から内側に進むほど前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面との間隔が狭くなるテーパー状に切り取られた凹部が前記端面に設けられた金属膜が形成された基板の上にポジ型のフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する塗布工程と、
前記フォトレジスト膜の全面を露光する露光工程と、
前記フォトレジスト膜を現像処理して前記金属膜の凹部内に前記フォトレジスト膜を残す現像工程と
を有することを特徴とする金属膜の凹部修復方法。
The first inclined surface having an angle with the upper surface of less than 90 degrees and the second inclined surface with an angle with the lower surface of less than 90 degrees, and the first inclined surface and the first coating the concave portion the distance between the second inclined surface is cut in a tapered shape which narrows to form a photoresist film by applying a positive photoresist on a substrate a metal film provided is formed on the end surface Process,
An exposure step of exposing the entire surface of the photoresist film;
And a development step of developing the photoresist film to leave the photoresist film in the recess of the metal film.
前記露光工程における露光量は前記フォトレジストのパターン形成時における露光量の1/2であり、前記現像工程における現像時間は前記フォトレジストのパターン形成時における現像時間の1/2であることを特徴とする請求項1に記載の金属膜の凹部修復方法。   The exposure amount in the exposure step is ½ of the exposure amount at the time of forming the photoresist pattern, and the development time in the development step is ½ of the development time at the time of forming the photoresist pattern. The method for repairing a recess in a metal film according to claim 1. 基板上に酸化クロム膜と窒化クロム膜とクロム膜とを積層して積層膜を形成し、この積層膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングしてブラックマトリクスを形成する工程と、
前記基板の上側全面にポジ型のフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する塗布工程と、
前記フォトレジスト膜の全面を露光する露光工程と、
前記フォトレジスト膜を現像処理して前記ブラックマトリクスの端面のオーバーエッチングされた部分に前記フォトレジスト膜を残す現像工程と、
前記ブラックマトリクスが形成された基板の上にカラーフィルタを形成する工程と
を有することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
Forming a laminated film by laminating a chromium oxide film, a chromium nitride film, and a chromium film on a substrate, and patterning the laminated film by a photolithography method to form a black matrix;
A coating step of coating a positive photoresist on the entire upper surface of the substrate to form a photoresist film;
An exposure step of exposing the entire surface of the photoresist film;
A development step of developing the photoresist film to leave the photoresist film in an over-etched portion of the end face of the black matrix;
And a step of forming a color filter on the substrate on which the black matrix is formed.
前記露光工程における露光量は前記フォトレジストのパターン形成時における露光量の1/2であり、前記現像工程における現像時間は前記フォトレジストのパターン形成時における現像時間の1/2であることを特徴とする請求項3に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。   The exposure amount in the exposure step is ½ of the exposure amount at the time of forming the photoresist pattern, and the development time in the development step is ½ of the development time at the time of forming the photoresist pattern. The method for producing a color filter substrate according to claim 3.
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