JP4918827B2 - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタの製造方法に係わり、カラーフィルタ用透明基板上に形成した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の画素の表面上に透明電極層を形成する際に、各々の画素の側断面形状により発生する透明電極の断線不良を防止するカラーフィルタの製造方法に関し、特に、カラーフィルタ用透明基板上に形成する各々の画素断面の逆テーパー形状、すなわちオーバーハング形状を改善するカラーフィルタの製造方法に関する。

従来、カラー液晶表示装置用カラーフィルタ（以下カラーフィルタと記す）の製造方法には、以下の製造方法が知られている。まず、カラーフィルタ用透明基板（以下カラーフィルタ用基板と記す）の片面上に、開口部を有する格子パターン状に遮光膜層を形成する。次いで、赤色（Ｒ）の顔料分散型感光性樹脂を均一に塗布し、プリベークを行い、赤色（Ｒ）の顔料分散樹脂層を形成する。次いで、赤色（Ｒ）画素パターンを形成したカラーフィルタ用フォトマスク（以下Ｒ画素のカラーフィルタ用マスク、の如く記す）を用いて、赤色（Ｒ）の顔料分散樹脂層へパターン露光を行い、該Ｒ画素のパターンを選択的に硬化させる。次いで、赤色（Ｒ）の顔料分散樹脂層の現像処理を行い、未硬化のＲ画素、すなわち、パターン以外の赤色（Ｒ）の顔料分散樹脂層を溶解し除去する。次いで、ポストベークを行い、赤色（Ｒ）画素を形成する。

次いで、緑色（Ｇ）の顔料分散型感光性樹脂を均一に塗布し、プリベークを行い、緑色（Ｇ）の顔料分散樹脂層を形成する。次いで、Ｇ画素のカラーフィルタ用マスクを用いて、緑色（Ｇ）の顔料分散樹脂層へパターン露光を行い、該Ｇ画素のパターンを選択的に硬化させる。次いで、緑色（Ｇ）の顔料分散樹脂層の現像処理を行い未硬化の顔料分散樹脂層を除去する。次いで、ポストベークを行い、緑色（Ｇ）画素を形成する。

同様に、青色（Ｂ）の顔料分散型感光性樹脂を均一に塗布し、プリベークを行い、青色（Ｂ）の顔料分散樹脂層を形成する。次いで、Ｂ画素のカラーフィルタ用マスクを用いて、青色（Ｂ）の顔料分散樹脂層へパターン露光を行い、該Ｂ画素のパターンを選択的に硬化させる。次いで、青色（Ｂ）の顔料分散樹脂層の現像処理を行い未硬化の顔料分散樹脂層を除去する。次いで、ポストベークを行い、青色（Ｂ）画素を形成する。以上で、カラーフィルタ用基板上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の画素（以下ＲＧＢ画素と記す）が形成される。

次いで、カラーフィルタ用基板上の画素領域上に、公知の方法、例えば、スパッタ法により透明電極の膜付けを行い、所定のパターン形状を備えた透明電極層を形成する。以上で、カラーフィルタが完成する。

前記画素、例えばＲ画素の形成方法について説明する。前記Ｒ画素では、カラーフィルタ用基板に形成した、赤色（Ｒ）の顔料分散型感光性樹脂（以下顔料分散樹脂と記す）層上へ、所定のフォトマスクのＲ画素パターンの開口部を介して紫外光を照射し、照射した部位の顔料分散樹脂のみが不溶解化し、顔料分散樹脂層のＲ画素が形成されるプロセスである。前記プロセスでは、紫外光を照射した顔料分散樹脂部の表層部から底層部までが均一に不溶解化することが重要となる。不溶解化が不均一となる場合、現像液への溶解速度が異なり、後工程の現像処理後、Ｒ画素が正常な形状に形成できない問題がある。前記プロセスでは、使用する顔料分散樹脂に最適な照射条件を設定する必要があり、カラーフィルタ用マスクに対して施す工夫としては、Ｒ画素パターンの開口部（マスク透明部）とパ
ターン部（マスク遮蔽部）との境界線付近でのパターンの工夫により逆テーパーを防止する提案がなされている（特許文献１参照）。ここでは、画素パターン開口部の周囲を境界遮光部とし、その外側に開口輪郭線を設けたマスクを用い、回折による光の合成で縁部の硬化を強固にしている。

前記顔料分散樹脂は、感光性樹脂中に粒径０．０１〜１μｍの顔料が分散して含まれている。それ故、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂を光硬化させるために、可視光及び紫外線を照射しても、光路途中の顔料により吸収され、底層部まで可視光及び紫外線が到達しにくい問題があり、下底部に未硬化の顔料分散樹脂からなるＲＧＢ画素部が残存してしまう。すなわち、ＲＧＢ画素部の上底部は硬化、下底部は未硬化となり、該下底部では画素パターン周辺部から現像液に浸食されやすい。

前記感光性樹脂は、公知のものであり、例えば、反応性モノマー、反応性オリゴマー、増感剤、及び光重合開始剤などを含んだ多成分系であり、その性状は、可視光、又は紫外光を光照射することにより、溶解性が変化し不溶解性となる性質、すなわち、光照射の前後の溶解性の変化にあり、感光性樹脂のＲＧＢ画素部形成はこの性質を利用したものである。特に、前記光重合開始剤は、紫外光の照射による光励起によりラジカル重合を開始させ、さらに、ラジカル重合反応の速度を増大させる役割がある。また、前記光重合開始剤は、所定の波長域の紫外光に強く反応する材料が選択され、使用されているため、所定の波長域の紫外光の照射による光励起により、該ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の上底部では、不溶解性が増大した状態となる。所定の波長域の紫外光は、光路途中の顔料分散樹脂層中の光重合開始剤により吸収され、ラジカル重合反応の割合を増大させ、下底部では紫外線が到達しにくいため、下底部にラジカル重合反応の割合が少ない未硬化のＲＧＢ画素部が形成されやすい。すなわち、顔料分散樹脂の上底部近傍は強く硬化し不溶解性となり、逆に下底部近傍は弱く硬化し溶解性が残存するＲＧＢ画素部となる。前述した下底部の未硬化のＲＧＢ画素部の側壁では、現像処理時の現像液に溶解され、下底部では過剰な溶失がおきやすい問題がある。すなわち、顔料分散樹脂層の表層部と底層部では、不溶解性が異なり、表層部が未硬化の少ない、底層部が未硬化の多い状態となり、表層部と底層部との不溶解性の差の拡大する問題がある。なお、上述したＲ画素のみではなく、Ｇ画素、Ｂ画素でも同様の問題点がある。

次いで、従来のカラーフィルタ用マスク及びそれを用いたカラーフィルタの画素について説明する。図５は、従来のカラーフィルタ用マスクと、それを用いて形成したカラーフィルタのＲＧＢ画素の構造を説明する部分拡大した側断面図で、（ａ）は、カラーフィルタ用マスク、（ｂ）は、カラーフィルタのＲＧＢ画素である。

図５（ａ）に示す従来のカラーフィルタ用マスクは、透明なマスク用基板１の片面上に、金属薄膜や酸化金属薄膜、例えばＣｒ／ＣｒＯの２層膜からなる遮蔽膜のパターン層２を形成した構成のカラーフィルタ用マスク１０である。前記カラーフィルタ用マスクでは、露光時、遮蔽膜層のパターン層２は、露光光を遮蔽し、透明基板１層は、露光光を透過させる役割であり、透明基板１のみの部分で露光光の１００％を透過するか、遮蔽層２の存在する部位で露光光の全部を遮蔽、すなわち、露光光の０％を透過する機能を備えたものである。

図５（ｂ）は、カラーフィルタ用基板１１上に、遮光膜層１３およびその開口部にＲＧＢ画素１２を形成した構造である。従来のカラーフィルタ用マスクでは、パターン開口部は透明基板のみで、該開口部を透過する露光光の全て（１００％）が顔料分散樹脂層へ照射されるため、ＲＧＢ画素の上底部と下底部での不溶解性の差が拡大される。一方、カラーフィルタ用マスク１０の遮蔽部を透過する露光光の全てが顔料分散樹脂層へ照射されないため、非画素では不溶解性とならない。そのため、画素開口部の輪郭線上より外側に設
定される、カラーフィルタ画素パターンの境界線付近では、カラーフィルタ画素の上底部は、境界線付近まで不溶解化し、カラーフィルタ画素の下底部は、境界線より内部側まで、溶解性のままである。その結果、画素の上底部線幅は正常であり、画素の下底部線幅は狭幅となる逆テーパー形状となる。すなわち、この形状をオーバーハング形状といわれる。

通常、カラーフィルタ用マスクのＲＧＢ画素のパターン形状が微細化された場合でも、不溶解性の差が拡大される問題がある。このような不溶解性の差の拡大傾向は、高感度化した顔料分散樹脂のレジストほど増大する傾向にある。上述したように、不溶解性の差が拡大すると、現像処理の結果、ＲＧＢ画素１２の側断面が逆テーパー、すなわちオーバーハングの形状で形成される問題がある。

図６は、従来のカラーフィルタの部分拡大断面図であり、（ａ）は、ＲＧＢ画素１２の形成後の側断面図であり、（ｂ）は、さらに透明電極層１４が形成された側断面図である。

図６（ａ）は、カラーフィルタ用基板１１上に、遮光膜層１３の開口部にＲＧＢ画素１２が形成され、ＲＧＢ画素１２の側端部断面がオーバーハング形状、すなわち逆テーパーの断面形状で形成されている。

図６（ｂ）のオーバーハング傾向となるＲＧＢ画素１２では、透明電極層１４の成膜形成時、ＲＧＢ画素１２の側端部の側壁では透明電極層１４の膜形成が困難となり、その部位が断線不良の部位３０となる問題がある。

図７は、従来の現像処理の状態を説明する側断面図であり、（ａ）は、現像処理前であり、（ｂ）は、現像処理後であり、（ｃ）は、ポストベーク処理後の画素である。

図７（ａ）では、１．０〜３．０μｍ厚の顔料分散樹脂層４へ、従来のカラーフィルタ用マスクを介して照射した状態のカラーフィルタ用基板１１であって、図５（ｂ）と同じ状態である。プロキシミティ露光装置を用いた露光では、１００〜３００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線露光を行い、その結果、顔料分散樹脂層４の中央部の１００％露光光透過領域１００は、不溶解部４ａとなり、両端部は、半不溶解部４ｂ、又は溶解部４ｃとなる。

図７（ｂ）では、現像液による現像処理が完了した顔料分散樹脂層４であり、不溶解化の程度に応じて、その残存する溶解性の顔料分散樹脂層４が洗い流された状態である。前記溶解部４ｃはすべて溶解され、前記半不溶解部４ｂは、現像液の濃度、現像処理時間により溶解される程度が特に大きく異なる。その結果、不溶解性の顔料分散樹脂からなるＲＧＢ画素１２が形成される。

図７（ｃ）では、不溶解性の顔料分散樹脂のＲＧＢ画素１２を、２３０℃／２０分の条件でポストべークしたＲＧＢ画素１２である。下底部６の線幅は狭くなり、上底部９の線幅は正常な線幅に仕上がっている。ＲＧＢ画素１２の上底部９の両端では、そのオーバーハング形状の度合いによっては、次工程の透明電極用の成膜工程で膜厚不良の問題が発生する。

上述のように、顔料分散樹脂層では、照射光の可視光及び紫外線を照射しても、顔料分散樹脂層中の顔料により吸収され、底層部まで照射光が到達しにくいため、下底部のＲＧＢ画素部が未硬化となる。すなわち、顔料分散樹脂層の上底部近傍は強く硬化し不溶解性となり、逆に下底部近傍は弱く硬化し溶解性が残存するＲＧＢ画素部となる。そのため、現像処理時、前記ＲＧＢ画素部では、上底部近傍は寸法幅が広く、下底部近傍は寸法幅が
狭い形状、すなわち、オーバーハング状の側断面形状のＲＧＢ画素部１２を持つカラーフィルタとなる。カラーフィルタにスパッタ法等を用いて透明電極層１４を膜付けする際、前記オーバーハング状のＲＧＢ画素部では、下底部の側壁部の膜形成が妨げられ、均一な膜厚で透明電極層が形成されずに、不着膜・着膜不足等による断線不良の部位３０が発生する問題がある。

以下に公知文献を記す。
特開平７―３１８７１５号公報

本発明の課題は、顔料分散樹脂を用いてカラーフィルタを製造する方法において、特に、光照射部硬化型の顔料分散樹脂層に対してプロキシミティ露光を行った場合、オーバーハング等の形状不良が発生せずに、ＲＧＢ画素部及び格子パターンの遮光膜上に均一な膜厚で透明電極層が形成され、且つＲＧＢ画素部と遮光膜の格子パターンとの境界上での透明電極層の着膜不足等による断線不良を防止できるカラーフィルタ用マスク及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法を提供する。

本発明の請求項１に係る発明は、カラーフィルタ用透明基板上に格子パターンの遮光膜層と、着色感光性樹脂を用いたカラーフィルタ層を形成し、遮光膜層及びカラーフィルタ層の上に透明電極層を形成するカラーフィルタの製造方法において、
カラーフィルタ用フォトマスクに形成するカラーフィルタ層のパターン外周部の近傍領域に、カラーフィルタ層のパターンを区画形成する境界領域から外側へ拡張する領域に形成し、その拡張幅を用いる感光性樹脂の解像度以下とするハーフトーン膜により区画形成したハーフトーン膜層を有するカラーフィルタ用フォトマスクを用いて露光、現像、ベークし、該ベーク時にカラーフィルタ層のパターン外周部で熱ダレを起こすことにより、順テーパー形状のカラーフィルタ層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

本発明の製造方法によれば、本発明のハーフトーン膜層を有するカラーフィルタ用マスクを用いた露光方法により、マスク基板の透明層を透過したＲＧＢ画素部と、ハーフトーン膜層を透過したＲＧＢ画素部の外周部では、照射量が異なるため、すなわち、ＲＧＢ画素部の外周部は、ＲＧＢ画素部より少ない露光量によるため、次工程の現像処理において、ＲＧＢ画素部とその外周部とでは、顔料分散樹脂層の溶解性に差を生じ、外周部ではポストベーク時に熱ダレを起こして、結果的に順テーパー断面形状のＲＧＢ画素部が形成され、ＲＧＢ画素及び遮光膜上に均一な膜厚で透明電極層が形成され、且つＲＧＢ画素部と遮光膜とのパターンの境界上に透明電極層の断線不良のないカラーフィルタを作製することができる。その透明電極は、安定した抵抗値を示す。

本発明のカラーフィルタ用マスクを一実施形態に基づいて以下に説明する。

図１は、本発明のカラーフィルタ用マスク及びそのカラーフィルタ用マスクを用いて形成したカラーフィルタを説明する部分拡大した側断面図で、（ａ）は、カラーフィルタ用
マスク、（ｂ）は、カラーフィルタ２０の画素の拡大図である。

図１（ａ）に示す本発明のカラーフィルタ用マスク１０は、透明なマスク用基板１の片面上に、金属薄膜や酸化金属薄膜、例えばＣｒ／ＣｒＯの２層膜からなる遮蔽膜パターン層２を形成し、そのパターン層の周辺部に極狭幅のハーフトーン膜パターンを形成したマスクであって、露光光が、全透過する透明基板部１と、特定する波長域を主として半透過するハーフトーン膜層３と、全波長域を遮蔽する遮蔽膜パターン層２を形成した構成のカラーフィルタ用マスク１０である。

前記マスク用基板１は、石英ガラス（以下ＱＺと記す）よりなる材料である。

前記金属薄膜、又は酸化金属薄膜からなる遮蔽膜のパターン層２は、露光光を遮蔽するためのものであり、金属例えばＣｒ（金属クロム）を用い、１層目はＣｒ、その上の２層目はＣｒＯ（酸化金属クロム）の２層膜から形成する。通常、マスクブランクとは、マスク用基板の片面上の全面にＣｒ／ＣｒＯの２層膜の遮蔽膜が形成された、又は前記遮蔽膜上にフォトレジスト層が形成されたものである。遮蔽膜の形成方法は、真空中に微少量のガスを混入させた雰囲気で金属薄膜層を成膜させる真空蒸着法等を用いる。

ハーフトーン膜層３について説明する。ハーフトーン膜層３とは、透過部と遮蔽部との間の透過率を持つ膜層により区画形成したものである。

マスク用基板１の片側には、遮蔽膜２を設け、該遮蔽膜の外周部にハーフトーン膜３を設け、該ハーフトーン膜の外側はマスク用基板の透明部となっている。遮蔽膜は、主としてパターン部位である。遮蔽膜で区画形成した領域と透明部領域の間には、一定幅の、ハーフトーン膜で区画形成した領域が設けられている。前記ハーフトーン膜領域の幅は、カラーフィルタ基板上へのカラーフィルタ形成に用いる感光性樹脂の解像幅より小さく設定すれば、元のパターン形状、その寸法には影響が少ない。ハーフトーン膜で区画形成した領域の形成において、そのハーフトーン膜のデータは、元のパターンデータから、その外周部方向へ拡大させ、所定の幅だけ拡張する方法、すなわちデータリサイズ法により簡単にデータが作成できる。所定の幅は、データの最小単位で拡張させる方法であり、例えば最小単位の３倍、最小単位の４倍と設定する方法である。その方法では、例えば、現在のレジストの解像限界が１２μｍ近傍であり、最小単位（アドレスサイズ）が１μｍのパターンデータでは、１２倍の、１２μｍの幅をプラス方向のデータリサイズを行い、拡張部のデータ区域のみを抽出し、該抽出したデータをハーフトーン膜データとする。なお、解像限界より大きい幅のハーフトーン膜を形成する場合もあり、適宜最適化する必要がある。

ハーフトーン膜材質を説明する。ハーフトーン膜材質は、光透過部と、ハーフトーン膜部における透過光との透過率の差による効果を得るためのものである。このため、ハーフトーン膜は、金属、又は金属シリサイドの酸化膜、若しくは窒化酸化膜とするのがよく、膜中において金属の占める割合は３％〜１０％程度とするのが適当である。金属は、ＳｉＯ₂（酸化シリコン）と、又はＩＴＯ（酸化インジューム）等が用いられる。その成膜法は、スパッタリング法が有効である。スパッタリングターゲットとしては、シリコン、又はインジュームスズ合金等を使用し、スパッタガスにはアルゴンガスと、酸素、酸素及び窒素の混合ガスを用いることにより、酸化膜、窒化膜及び窒化酸化膜が得られる。その膜厚は、１０００Å〜３０００Å程度とするのが適当である。

次に、カラーフィルタ用マスクの製造方法について説明する。公知の製造方法による、例えば、予め準備したパターンデータ等を含む描画情報及びマスクブランクを使用して、電子線描画装置によりパターン図形を描画したパターンレジストを形成する。該パターン
レジストを現像処理した後、パターンレジストをマスクとして、露出した遮蔽膜面をエッチング処理し、レジスト剥膜処理後、遮蔽膜パターン層２が区画形成され、さらに遮蔽膜パターンから透明基板まで全面に、スパッタリング法によりハーフトーン膜を形成し、該ハーフトーン膜上にレジスト塗布した後、電子線描画装置によりハーフトーンのパターン図形を描画したパターンレジストを形成する。該パターンレジストを現像処理した後、パターンレジストをマスクとして、露出したハーフトーン膜面をエッチング処理し、レジスト剥膜処理後、ハーフトーン膜層３が区画形成され、本発明のハーフトーンを有するカラーフィルタ用マスクが完成する。

図１（ａ）上では、両側には、露光光を遮光する遮蔽膜２が形成されている。前記遮蔽膜２は、露光光を完全に遮蔽する区域であって、図１（ｂ）のカラーフィルタ上の該区域に相当する顔料分散樹脂層４の表面には、全く露光光が当たらず、該顔料分散樹脂層は、０％の不溶解の（つまり１００％溶解する）顔料分散樹脂層が維持できる。前記マスク用基板１の透明ガラス部１は、露光光を完全に透過する区域であって、カラーフィルタ上の該区域に相当する顔料分散樹脂層４の表面には、十分な露光光が当たり、該顔料分散樹脂層は、１００％の不溶解の顔料分散樹脂層に変質する。一方、前記ハーフトーン膜層３は、露光光を半分程度透過する区域であって、カラーフィルタ上の該区域に相当する顔料分散樹脂層４の表面には、半分程度の露光光が当たり、該顔料分散樹脂層は、例えば５０％前後の不溶解の顔料分散樹脂層に変質する。該ハーフトーン膜層３領域内では、すなわち遮蔽膜層２と透明ガラス部１との境界部は、レジストの不溶解性が特に不均一であり、該境界部近傍の顔料分散樹脂層４の表面から基板面までの界面において、その溶解度が段階的に異なり、基板面側ほど不溶解度が低い。総じてハーフトーン膜層３側が５０％前後の不溶解、透明ガラス部１側が１００％の不溶解の顔料分散樹脂層となる。露光光の照射において、本発明のカラーフィルタ用マスクを用いることにより、現像・ベーク後にカラーフィルタ用基板１１上に形成するＲＧＢ画素パターンは、その上底部の線幅と下底部の線幅が正常に形成、すなわち、上底部線幅より下底部線幅は広くなる、順テーパーの断面を示す。本発明の露光では、ＲＧＢ画素パターンの両側の側端部で各々ハーフトーン膜層３が形成され、該ハーフトーン膜の効果、すなわち露光・現像後のベーク時における熱ダレ現象が付加されたことによる結果である。

本発明の露光方法は、その光軸と平行な平行光を照射する露光部と、カラーフィルタ用基板を載置するステージ部と、カラーフィルタ用基板と極近傍で平行にカラーフィルタ用マスクを装着するマスク装着部からなるプロキシミティ露光装置を用いる方法である。光源は、例えば水銀ランプの場合、輝線波長である３１２ｎｍと、３６５ｎｍ近傍の波長帯の紫外線波長域を主としたものである。

図２は、本発明のカラーフィルタの部分拡大の側断面図であり、（ａ）は、ＲＧＢ画素１２までが形成された状態の側断面図であり、（ｂ）は、さらに透明電極層１４が形成された状態の側断面図である。

図２（ａ）は、カラーフィルタ用基板１１上に、遮光膜層１３の開口部にＲＧＢ画素１２が形成された構造の側断面である。ＲＧＢ画素１２の端部側断面がなだらかな山型の形状、すなわち順テーパーの断面形状で形成されている。

図２（ｂ）は、さらに透明電極層１４が形成された側断面図である。該遮光膜層１３及びＲＧＢ画素１２の表面全面に所定の厚さの透明電極層１４が形成されている。透明電極１４は、均一な膜厚により形成され、特にＲＧＢ画素１２がなだらかな山型の端部側壁面にも正常な膜厚で形成され、透明電極１４には、断線不良の部位３０は発生していない。

図４は、本発明の現像処理の状態を説明する側断面図であり、（ａ）は、現像処理前で
あり、（ｂ）は、現像処理後であり、（ｃ）は、ポストベーク処理後の画素である。

図４（ａ）は、１．０〜３．０μｍ厚の顔料分散樹脂層４へ、本発明のハーフトーン膜層を有するカラーフィルタ用マスクを介して照射した状態のカラーフィルタ用基板１１であって、図１（ｂ）と同じ状態である。プロキシミティ露光装置を用いた露光では、１００〜３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線露光を行い、その結果、顔料分散樹脂層４は、その中央部の１００％露光光透過域１００は、不溶解部４ａとなり、その両端部の５０％露光光透過域５０は、半不溶解部４ｂとなり、その外側の０％露光光透過域２００は、溶解部４ｃとなる。

図４（ｂ）は、現像液による現像処理が完了した顔料分散樹脂層４であり、不溶解化の程度に応じて、その残存する溶解性の顔料分散樹脂層４を洗い流して、形成される。前記溶解部４ｃはすべて溶解され、前記半不溶解部４ｂは、中程度の架橋が行われているので現像速度が速く、特に側面の基板面側では逆テーパー形状に溶解される。その結果、不溶解性の顔料分散樹脂からなるＲＧＢ画素１２が形成される。このＲＧＢ画素１２の両側の側壁は５０％露光光透過域、すなわちハーフトーン膜層による露光域であり、全体として薄い膜厚となってはいるが逆テーパーの側面形状で形成されている。

図４（ｃ）は、不溶解性の顔料分散樹脂のＲＧＢ画素１２を、２３０℃／２０分の条件でポストべークしたＲＧＢ画素１２である。下底部６の線幅は広くなり、上底部９の線幅は正常な線幅に仕上がっている。これは、ポストベーク処理時の熱により樹脂が軟化し、前記半不溶解部４ｂが熱変形によりなだらかな山形の順テーパー状の側壁となるためである。ＲＧＢ画素１２の両端では、その下底部６で接する遮光膜層１３の上面との間において、逆テーパー形状が解消しているので、次工程の透明電極の成膜工程で膜厚が正常で均一となる。

次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。

図３ａ〜ｆは、本発明のカラーフィルタの製造方法を説明する側断面図である。

本発明のカラーフィルタの製造方法では、カラーフィルタ用基板の片面上に、多くの場合、遮光膜（ブラックマトリクス）層を形成してから、光硬化性の顔料分散樹脂層を形成する工程と、該顔料分散樹脂層にカラーフィルタ用マスクを介して水銀ランプの露光光を照射する工程と、顔料分散樹脂層を現像及びベーク処理する工程と、該工程を繰り返し実行し、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を形成した後、所定の形状の透明電極層を形成する。

図３（ａ）は、透明基板の準備工程であり、ＬＣＤ用のカラーフィルタ用基板１１をロット形成し、該透明基板を投入ケースに載置する。カラーフィルタ用基板１１は、規定の寸法で形成され、板厚は０．７ｍｍを中心に１．１ｍｍ〜０．３５ｍｍのものを準備し、投入ケース毎に工程へ投入する。なお、カラーフィルタ用基板は、予め遮光膜を形成した、又は未加工の透明基板である。この工程では、表面の洗浄等の処理が主体である。

図３（ｂ）は、遮光膜層の形成工程であり、遮光膜層、例えば、１０００Å厚の金属、又は金属及び金属酸化膜の複合膜、又は黒色高分子樹脂の１〜３μｍ厚の遮光膜層１３を形成する。この工程では、前者の金属の遮光膜層１３は、フォトプロセス法、例えば、レジスト塗布、マスクを介してパターン転写、レジスト現像、露出面のエッチング、レジスト剥膜の処理を経て形成され、後者の黒色高分子樹脂の遮光膜層１３は、フォトプロセス法、例えば、レジスト塗布、マスクを介してパターン転写、レジスト現像の処理を経て形成する。

図３（ｃ）は、赤色（Ｒ）の画素の形成工程であり、Ｒ画素を形成する。この工程では、フォトプロセス法、例えば、レジスト塗布法による顔料分散樹脂層４の形成工程と、該顔料分散樹脂層への前加熱処理（プリベーク処理）と、本発明のカラーフィルタ用マスクを用いてパターン転写するパターン露光処理と、顔料分散樹脂層の現像処理と、顔料分散樹脂層のＲ画素への後加熱処理（ポストベーク処理）とによりＲ画素３２を形成する。

図３（ｄ）は、緑色（Ｇ）の画素の形成工程であり、Ｇ画素４２を形成する。この工程は、Ｒ画素の形成と同様の工程である。

図３（ｅ）は、青色（Ｂ）の画素の形成工程であり、Ｂ画素５２を形成する。この工程は、Ｒ画素の形成と同様の工程である。以上により、カラーフィルタ用基板１１上に遮光膜層１３と、その開口部に、ＲＧＢ画素（１２）が形成される。

図３（ｆ）は、透明電極形成工程であり、遮光膜層１３及びＲＧＢ画素１２の表示領域部、及び引出端子部に相当する部分のみ開口部を区画形成したメタルマスクを介して、真空蒸着法により、導電性の透明電極、具体的には金属酸化物、例えば通常、ＩＴＯの透明電極１４が区画形成され、本発明のカラーフィルタが完成する。

次に、本発明を、以下に具体的な実施例に従って説明する。

まず、０．７ｍｍ厚のカラーフィルタ用の透明基板上に、公知の方法、例えば、金属クロムを蒸着法により０．１μｍ厚の遮光膜を成膜後、フォトプロセス法により金属クロムの格子パターンの遮光膜層１３を形成した。

次いで、本発明のカラーフィルタ用マスクを作成した。マスク用基板がＱＺで、遮光膜がＣｒの単層膜より形成した。Ｃｒの単層膜の厚さは１０００Åである。ハーフトーン膜層３は、ＩＴＯの酸化金属より形成され、その膜厚は２５００Åであって、その幅は１２μｍである。

また、顔料分散樹脂層の形成は、顔料分散樹脂レジストをスピンコート法により、格子パターンの遮光膜層１３付きのカラーフィルタ基板１１の全面へ顔料分散樹脂レジストを１．５μｍ厚さで均一に塗布した後、該レジストを７０℃の温度で２０分間加熱するプリベーク処理をした。顔料分散樹脂レジストはＣＲ―２０００（品番、（株）フジハント社製造）を使用した。露光光の照射処理条件では、実施例１のカラーフィルタ用マスクを用いて、露光量が１８０ｍＪ／ｃｍ²の条件下で、紫外線露光をした。次いで、専用の現像液を用いて現像処理をした後、該レジストを２３０℃の温度で２０分間加熱するポストベーク処理をし、Ｒ画素３２を形成した。Ｒ画素３２の断面形状は、正常な状態であり、順テーパーの傾斜角度であった。

次に、Ｇ画素４２を形成した。顔料分散樹脂レジストをスピンコート法により、カラーフィルタ基板１１の全面へ顔料分散樹脂レジストを１．７μｍ厚さで均一に塗布した後、該レジストを７０℃の温度で２０分間加熱するプリベーク処理をした。顔料分散樹脂レジストはＣＧ―２０００（品番、（株）フジハント社製造）を使用した。露光光の照射処理条件では、実施例１のカラーフィルタ用マスクを用いて、露光量が１８０ｍＪ／ｃｍ²の条件下で、紫外線露光をした。次いで、専用の現像液を用いて現像処理をした後、該レジストを２３０℃の温度で２０分間加熱するポストベーク処理をし、Ｇ画素４２を形成した。Ｇ画素４２の断面形状は、正常な状態であり、順テーパーの傾斜角度であった。

次に、Ｂ画素５２を形成した。顔料分散樹脂レジストをスピンコート法により、カラー
フィルタ基板１１の全面へ顔料分散樹脂レジストを１．３μｍ厚さで均一に塗布した後、該レジストを７０℃の温度で２０分間加熱するプリベーク処理をした。顔料分散樹脂レジストはＣＢ―２０００（品番、（株）フジハント社製造）を使用した。露光光の照射処理条件では、実施例１のカラーフィルタ用マスクを用いて、露光量が１８０ｍＪ／ｃｍ²の条件下で、紫外線露光をした。次いで、専用の現像液を用いて現像処理をした後、該レジストを２３０℃の温度で２０分間加熱するポストベーク処理をし、Ｂ画素５２を形成した。Ｂ画素５２の断面形状は、正常な状態であり、順テーパーの傾斜角度であった。以上により、カラーフィルタ基板１１上に、格子付き遮光膜層１３及びＲＧＢ画素１２を区画形成した。

次いで、ＲＧＢ画素付きのカラーフィルタ用基板１１の表面に、前処理を施した後に、真空蒸着装置の供給部より、該カラーフィルタ用基板を装置ラインへ投入し、所定の形状を具備した金属マスクを介して、透明電極層１４を成膜した後、排出部より排出され透明電極付きのカラーフィルタ基板が完成した。

以上の方法で得られた本発明のカラーフィルタでは、ＲＧＢ画素の断面形状が山形となり、画像表示部全面に形成した透明電極層が均一な膜厚で形成され、ＲＧＢ画素近傍に断線のない透明電極層が形成された。実施例１のカラーフィルタを１０枚、ランダムに抜き取り、該１０枚のカラーフィルタのＲＧＢ画素の断面形状と、透明電極の断線不良の部位３０の有無を検査した。結果は、上底線幅が１３．８〜１４．６μｍ、平均１４．３μｍであり、下底線幅が１４．６〜１５．３μｍ平均１５．０μｍと計測された。順テーパー形状の角度は、６０度から７０度の範囲で計測された。また、断線不良の部位３０はゼロであり、その他品質上の問題は発見されなかった。

本発明のカラーフィルタ用マスク及びそのカラーフィルタ用マスクを用いて形成したカラーフィルタを説明する部分拡大した側断面図で、（ａ）は、カラーフィルタ用マスク、（ｂ）は、カラーフィルタ２０の画素の拡大図である。 本発明のカラーフィルタの部分拡大の側断面であり、（ａ）は、ＲＧＢ画素１２の側断面図であり、（ｂ）は、透明電極層１４が形成された側断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明のカラーフィルタの製造方法を説明する側断面図である。 本発明の現像処理の状態を説明する側断面図であり、（ａ）は、現像処理前であり、（ｂ）は、現像処理後であり、（ｃ）は、ポストベーク処理後の画素である。 従来のカラーフィルタ用マスク及びそれを用いて形成したカラーフィルタの構造を説明する部分拡大した側断面図で、（ａ）は、カラーフィルタ用マスク、（ｂ）は、カラーフィルタのＲＧＢ画素の拡大図である。 従来のカラーフィルタの部分拡大の側断面であり、（ａ）は、ＲＧＢ画素１２の側断面図であり、（ｂ）は、透明電極層１４が形成された側断面図である。 従来の現像処理の状態を説明する側断面図であり、（ａ）は、現像処理前であり、（ｂ）は、現像処理後であり、（ｃ）は、ポストベーク処理後の画素である。

符号の説明

１…マスク用基板
２…遮蔽膜層
３…ハーフトーン膜層
４…顔料分散樹脂層
６…下底部（線幅）
９…上底部（線幅）
１０…カラーフィルタ用マスク
１１…カラーフィルタ用基板
１２…ＲＧＢ画素
４ａ…不溶解部
４ｂ…半溶解部
４ｃ…溶解部
１３…遮光膜層
１４…透明電極
２０…カラーフィルタ
３０…断線不良の部位
３２…Ｒ画素
４２…Ｇ画素
５２…Ｂ画素
５０…５０％露光光透過域
１００…１００％露光光透過域
２００…０％露光光透過域

Claims (1)

1. カラーフィルタ用透明基板上に格子パターンの遮光膜層と、着色感光性樹脂を用いたカラーフィルタ層を形成し、遮光膜層及びカラーフィルタ層の上に透明電極層を形成するカラーフィルタの製造方法において、
   カラーフィルタ用フォトマスクに形成するカラーフィルタ層のパターン外周部の近傍領域に、カラーフィルタ層のパターンを区画形成する境界領域から外側へ拡張する領域に形成し、その拡張幅を用いる感光性樹脂の解像度以下とするハーフトーン膜により区画形成したハーフトーン膜層を有するカラーフィルタ用フォトマスクを用いて露光、現像、ベークし、該ベーク時にカラーフィルタ層のパターン外周部で熱ダレを起こすことにより、順テーパー形状のカラーフィルタ層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

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