JP5163016B2 - Color filter manufacturing method and photomask - Google Patents
Color filter manufacturing method and photomask Download PDFInfo
- Publication number
- JP5163016B2 JP5163016B2 JP2007223956A JP2007223956A JP5163016B2 JP 5163016 B2 JP5163016 B2 JP 5163016B2 JP 2007223956 A JP2007223956 A JP 2007223956A JP 2007223956 A JP2007223956 A JP 2007223956A JP 5163016 B2 JP5163016 B2 JP 5163016B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transparent electrode
- forming
- pattern
- photomask
- color filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
Description
本発明は、透明電極に配向制御用開口部が設けられた液晶表示装置用カラーフィルタの製造に用いるフォトマスクに関するものであり、特に、配向制御用開口部を形成する際にポジ型フォトレジストを用い、近接露光で露光を行っても、微細な配向制御用開口部Ａ１を形成することのできるフォトマスク、カラーフィルタ、及び液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a photomask used for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device in which an alignment control opening is provided in a transparent electrode, and in particular, a positive photoresist is formed when forming an alignment control opening. The present invention relates to a photomask, a color filter, and a liquid crystal display device that can form a fine alignment control opening A1 even when exposed by proximity exposure.
図２（ａ）は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ１を模式的に示した平面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すカラーフィルタ１のＸ−Ｘ’線における断面図である。図２に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ１は、ガラス基板や透明樹脂基板などの透明基板５上にブラックマトリックス６、着色画素７、及び透明電極２ｂが順次に形成されたものである。また、ブラックマトリックス６の位置の透明電極２ｂ上にフォトスペーサ９が設置されている。図２はカラーフィルタ１を模式的に示したもので、着色画素７は１２個表されているが、実際のカラーフィルタ１においては、例えば、対角１７インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。 FIG. 2A is a plan view schematically showing the color filter 1 used in the liquid crystal display device. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line X-X ′ of the color filter 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, a color filter 1 used in a liquid crystal display device is obtained by sequentially forming a black matrix 6, a colored pixel 7, and a transparent electrode 2b on a transparent substrate 5 such as a glass substrate or a transparent resin substrate. It is. A photo spacer 9 is provided on the transparent electrode 2b at the position of the black matrix 6. FIG. 2 schematically shows the color filter 1, and 12 colored pixels 7 are represented. However, in the actual color filter 1, for example, a color of about several hundred μm is colored on a 17-inch diagonal screen. A large number of pixels are arranged.
上記構造の、液晶表示装置の多くに用いられているカラーフィルタ１の製造方法としては、先ず、透明基板５上にブラックマトリックス６を形成し、次に、このブラックマトリックス６のパターンに位置合わせして着色画素７を形成し、更に透明電極２ｂを位置合わせして形成する方法が広く用いられている。ブラックマトリックス６は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素７は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明電極２ｂは、透明導電膜２ａをエッチングして透明な電極パターンを形成したものである。液晶表示装置は、このようなカラーフィルタ１を内蔵することにより、フルカラー表示が実現し、その応用範囲が飛躍的に広がり、液晶カラーＴＶ、ノート型ＰＣなど液晶表示装置を用いた多くの商品が創出された。多様な液晶表示装置の開発、実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して種々な機能が付加されるようになった。 As a manufacturing method of the color filter 1 having the above structure and used in many liquid crystal display devices, first, a black matrix 6 is formed on a transparent substrate 5 and then aligned with the pattern of the black matrix 6. A method of forming the colored pixels 7 and aligning and forming the transparent electrode 2b is widely used. The black matrix 6 has a light-blocking matrix shape, the colored pixels 7 have, for example, red, green, and blue filter functions, and the transparent electrode 2b is formed by etching the transparent conductive film 2a. A transparent electrode pattern is formed. By incorporating such a color filter 1 in the liquid crystal display device, full color display is realized, and its application range is dramatically expanded. Many products using liquid crystal display devices such as liquid crystal color TVs and notebook PCs are available. Was created. With the development and practical use of various liquid crystal display devices, various functions have been added to the color filters used in the liquid crystal display devices in addition to the above basic functions.
例えば、配向分割機能。従来の液晶表示装置に於いては、液晶分子１１を一様に配向させるために、液晶を挟持する両基板に設けられた透明電極２ｂ上に、予めポリイミドを塗布し、その表面に一様なラビング処理をしておく。しかし、ＴＮ型液晶においては、原理的に広い視野角を得ることは困難であり、コントラストが低下し表示品質が悪化する。コントラストが良好な視野角は狭いといった問題を有していた。 For example, the orientation division function. In the conventional liquid crystal display device, in order to uniformly align the liquid crystal molecules 11, polyimide is applied in advance on the transparent electrodes 2b provided on both substrates sandwiching the liquid crystal, and the surface thereof is uniformly formed. Rubbing is done. However, in TN type liquid crystal, it is difficult in principle to obtain a wide viewing angle, and the contrast is lowered and the display quality is deteriorated. There was a problem that the viewing angle with good contrast was narrow.
このような問題を解決する一技術として、一画素内での液晶分子１１の配向方向が一方向でなく、複数の方向になるように制御し視野角の広い、配向分割垂直配向型液晶表示装置（ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）−ＬＣＤが開発された。 As one technique for solving such a problem, an alignment division vertical alignment type liquid crystal display device having a wide viewing angle by controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules 11 in one pixel to be a plurality of directions instead of one direction. (MVA (Multi-domain Vertical Alignment) -LCD has been developed.
図６は、ＭＶＡ−ＬＣＤの動作を説明する断面図である。図６（ａ）に示すように、このＭＶＡ−ＬＣＤでは、カラーフィルタ１の透明電極２ｂに配向制御用開口部２ｃを形成し、このカラーフィルタ１と対向させるＴＦＴ基板１０に突起部１０ａを形成する。そして、カラーフルタ４の透明電極２ｂとＴＦＴ基板１０の透明電極１０ｂの間に電圧を印加する。その電極間に電圧を印加しない状態では、液晶分子１１は基板表面に対して垂直に配向する。中間の電圧を印加すると、図６（ｂ）に示すように、透明電極２ｂの配向制御用開口部（電極エッジ部）２ｃで基板表面に対して斜めの電界が発生する。また、突起部１０ａの液晶分子１１は、電圧無印加の状態からわずかに傾斜する。この突起部１０ａの
傾斜面と斜め電界の影響で液晶分子１１の傾斜方向が決定され、突起部１０ａの位置と透明電極２ｂの配向制御用開口部２ｃの位置で液晶分子１１の配向方向が対称に分割される。この時、例えば真下から真上に透過する光は液晶分子１１が多少傾斜しているため、若干の複屈折の影響を受け、透過が抑えられ、グレイの中間調表示が得られる。右下から左上に透過する光は液晶分子１１が左方向に傾斜した領域では透過しにくい、右方向に傾斜した領域では非常に透過し易く、平均するとグレイの中間調表示が得られる。左下から右上に透過する光も同様の原理でグレイ表示となり、全方位で均一な表示が得られる。更に、所定の電圧を印加すると、図６（ｃ）のように、液晶分子１１はほぼ水平になり、白表示が得られる。こうして、黒、中間調、白の表示状態のすべての状態において、視角依存性の少ない良好な表示が得られる。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the operation of the MVA-LCD. As shown in FIG. 6A, in this MVA-LCD, an alignment control opening 2 c is formed in the transparent electrode 2 b of the color filter 1, and a protrusion 10 a is formed on the TFT substrate 10 facing the color filter 1. To do. Then, a voltage is applied between the transparent electrode 2 b of the color filter 4 and the transparent electrode 10 b of the TFT substrate 10. In a state where no voltage is applied between the electrodes, the liquid crystal molecules 11 are aligned perpendicular to the substrate surface. When an intermediate voltage is applied, as shown in FIG. 6B, an oblique electric field is generated with respect to the substrate surface at the orientation control opening (electrode edge) 2c of the transparent electrode 2b. Further, the liquid crystal molecules 11 of the protrusions 10a are slightly inclined from the state where no voltage is applied. The inclination direction of the liquid crystal molecules 11 is determined by the influence of the inclined surface of the protrusion 10a and the oblique electric field, and the alignment direction of the liquid crystal molecules 11 is symmetrical between the position of the protrusion 10a and the position of the alignment control opening 2c of the transparent electrode 2b. It is divided into. At this time, for example, since the liquid crystal molecules 11 are slightly tilted, the light transmitted from directly below to above is affected by a slight birefringence, and the transmission is suppressed, so that a gray halftone display is obtained. The light transmitted from the lower right to the upper left is difficult to transmit in the region where the liquid crystal molecules 11 are inclined in the left direction, is very easily transmitted in the region inclined in the right direction, and on average, a gray halftone display is obtained. Light transmitted from the lower left to the upper right is also displayed in gray on the same principle, and a uniform display can be obtained in all directions. Further, when a predetermined voltage is applied, the liquid crystal molecules 11 become almost horizontal as shown in FIG. 6C, and white display is obtained. In this way, a good display with little viewing angle dependency can be obtained in all of the black, halftone and white display states.
以下に公知文献を記す。
カラーフィルタ１に配向制御用開口部２ｃを有する透明電極２ｂのパターンを形成するために、先ず、カラーフィルタ１の着色画素７上に透明導電膜２ａを形成し、その上にポジ型のフォトレジスト層３を形成する。その上方にギャップＧを設けてフォトマスク６を設置し、近接露光によって、フォトレジスト層３を露光する。このようなギャップＧを設けた近接露光法によってフォトレジスト層３にパターンを形成する際には、露光光の回折の影響を受けるので、形成できるパターンの精度は制約され、ギャップＧの大きさが７０μｍから１２０μｍ程度で、このフォトレジスト層３を露光し現像して得られるエッチングレジストパターン３ｂの小径窓３ｃの直径は１０μｍ程度が限界であり、それ以下の直径で製造することは困難であった。これは、近接露光において、フォトマスク６のパターンが微細になることで、フォトレジスト層３に到達する光が拡散してしまい、フォトレジスト層３に所望の開口径の露光ができないことが原因である。しかし、携帯電話向けなどの為、液晶表示装置の高精細化が必要であり、それ以下の径の小径窓３ｃを有するカラーフィルタ１が必要とされるようになった。 In order to form the pattern of the transparent electrode 2b having the orientation control opening 2c in the color filter 1, first, the transparent conductive film 2a is formed on the colored pixel 7 of the color filter 1, and a positive photoresist is formed thereon. Layer 3 is formed. A photomask 6 is provided with a gap G above it, and the photoresist layer 3 is exposed by proximity exposure. When a pattern is formed on the photoresist layer 3 by the proximity exposure method provided with such a gap G, since it is affected by the diffraction of exposure light, the accuracy of the pattern that can be formed is limited, and the size of the gap G is limited. The diameter of the small-diameter window 3c of the etching resist pattern 3b obtained by exposing and developing the photoresist layer 3 is about 70 μm to about 120 μm, and the diameter is about 10 μm, and it is difficult to manufacture with a diameter smaller than that. . This is because the light reaching the photoresist layer 3 diffuses due to the fine pattern of the photomask 6 in the proximity exposure, and the photoresist layer 3 cannot be exposed with a desired opening diameter. is there. However, since the liquid crystal display device is required to have a high definition for a cellular phone or the like, the color filter 1 having a small-diameter window 3c having a diameter smaller than that is required.
本発明は、この必要を満たし透明電極２ｂ内に幅が１０μｍ以下の配向制御用開口部２ｃを有する高精細なカラーフィルタ１を得ることを課題とする。すなわち、ポジ型のフォトレジスト層３をフォトマスクにより近接露光で露光・現像して小径窓３ｃを有するエッチングレジストパターン３ｂを形成する。そして、透明導電膜２ａをエッチングして配向制御用開口部２ｃを有する透明電極２ｂを形成し、カラーフィルタ１に、径が１０μｍ以下の配向制御用開口部２ｃを有する透明電極２ｂを形成することを課題とする。 An object of the present invention is to obtain a high-definition color filter 1 that satisfies this need and has an alignment control opening 2c having a width of 10 μm or less in the transparent electrode 2b. That is, the positive photoresist layer 3 is exposed and developed by proximity exposure using a photomask to form an etching resist pattern 3b having a small diameter window 3c. Then, the transparent conductive film 2a is etched to form the transparent electrode 2b having the orientation control opening 2c, and the transparent electrode 2b having the orientation control opening 2c having a diameter of 10 μm or less is formed in the color filter 1. Is an issue.
本発明は、この課題を解決するために、透明基板上にブラックマトリックスと着色画素層と透明導電膜を形成し前記透明導電膜上にポジ型のフォトレジスト層を形成する第１の工程と、前記フォトレジスト層上に近接露光のギャップを隔てて、遮光領域内に多角形状の開口部を市松模様に複数個配列し、前記開口部の配列の中心部に解像限界以下の微小遮光部を形成して成る透明電極開口部形成用パターンを有するフォトマスクを設置し、前記フォトレジスト層を露光し現像することで前記透明電極開口部形成用パターンによる１０μｍ以下の小径窓を形成したエッチングレジストパターンを形成する第２の工程と、前記エッチングレジストパターンを用いて前記透明導電膜をエッチングすることで配向制御用開口部を有する透明電極を形成する第３の工程を有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。 In order to solve this problem, the present invention includes a first step of forming a black matrix, a colored pixel layer, a transparent conductive film on a transparent substrate, and forming a positive photoresist layer on the transparent conductive film, A plurality of polygonal openings are arranged in a checkered pattern in the light shielding region with a proximity exposure gap on the photoresist layer, and a minute light shielding part below the resolution limit is arranged at the center of the array of the openings. An etching resist pattern in which a small-diameter window of 10 μm or less is formed by the transparent electrode opening forming pattern by installing a photomask having a transparent electrode opening forming pattern formed and exposing and developing the photoresist layer And forming a transparent electrode having an opening for alignment control by etching the transparent conductive film using the etching resist pattern. That is a method for producing a color filter characterized by having a third step.
また、本発明は、上記フォトマスクの上記開口部の幅が２μｍ以上５μｍ以下であり、
上記微小遮光部の幅が２μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする上記のカラーフィルタの製造方法である。
In the present invention, the width of the opening of the photomask is 2 μm or more and 5 μm or less,
The width of the minute light-shielding part is 2 μm or more and 5 μm or less.
また、本発明は、近接露光でカラーフィルタの透明電極形成用ポジ型フォトレジストを露光するためのフォトマスクであって、透明電極形成用の遮光領域内に多角形状の開口部を市松模様に複数個配列し、前記開口部の配列の中心部に解像限界以下の微小遮光部を形成して成る透明電極開口部形成用パターンを有することを特徴とするフォトマスクフォトマスクである。 The present invention also provides a photomask for exposing a positive photoresist for forming a transparent electrode of a color filter by proximity exposure, wherein a plurality of polygonal openings are formed in a checkered pattern in a light shielding region for forming a transparent electrode. The photomask photomask is characterized in that it has a transparent electrode opening formation pattern in which a single light-shielding portion is formed and a minute light-shielding portion below the resolution limit is formed at the center of the opening array.
また、本発明は、上記開口部の幅が２μｍ以上５μｍ以下であり、上記微小遮光部の幅が２μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする上記のフォトマスクである。 Further, the present invention is the above-described photomask, wherein the width of the opening is 2 μm or more and 5 μm or less, and the width of the minute light shielding part is 2 μm or more and 5 μm or less.
本発明は、近接露光で透明電極を形成するためのフォトマスクのパターンの透明電極の部分の遮光領域内に、複数の多角形状の開口部を市松模様に配列した透明電極開口部形成用パターンを形成し近接露光することで、光の干渉効果により透明電極開口部形成用パターンの中心部で光強度が強められ、現像して得られるエッチングレジストパターンのその位置に１０μｍ以下の多角形あるいは円形の小径窓が形成される効果がある。そのエッチングレジストパターンで透明導電膜をエッチングして１０μｍ以下の配向制御用開口部を有する透明電極を形成できる効果がある。 The present invention provides a transparent electrode opening forming pattern in which a plurality of polygonal openings are arranged in a checkered pattern in a light shielding region of a transparent electrode portion of a photomask pattern for forming a transparent electrode by proximity exposure. By forming and proximity exposure, the light intensity is increased at the center of the transparent electrode opening forming pattern due to the interference effect of light, and a polygonal or circular shape of 10 μm or less is formed at that position of the etching resist pattern obtained by development. There is an effect that a small-diameter window is formed. The transparent conductive film is etched with the etching resist pattern, so that there is an effect that a transparent electrode having an orientation control opening of 10 μm or less can be formed.
＜第１の実施形態＞
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施形態では、透明導電膜２ａをエッチングして透明電極２ｂを形成するためのエッチングレジストパターン３ｂを以下の材料で形成する。すなわち、ポジ型のフォトレジストを用いてフォトレジスト層３を形成する。図１（ａ）は、ポジ型のフォトレジスト層３に透明電極２ｂの配向制御用開口部２ｃのパターンを近接露光で投影するフォトマスク４の透明電極開口部形成用パターン４ｄの部分を拡大して示す平面図である。
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In this embodiment, the etching resist pattern 3b for forming the transparent electrode 2b by etching the transparent conductive film 2a is formed of the following materials. That is, the photoresist layer 3 is formed using a positive photoresist. FIG. 1A is an enlarged view of the transparent electrode opening forming pattern 4d portion of the photomask 4 that projects the pattern of the alignment control opening portion 2c of the transparent electrode 2b on the positive photoresist layer 3 by proximity exposure. FIG.
本実施形態によるカラーフィルタ１は以下のようにして製造する。図２（ａ）は、カラーフィルタ１全体を模式的に示した平面図であり、図２（ｂ）は、そのＸ−Ｘ’線での断面図を示す。
（ブラックマトリックスの形成）
先ず、ガラス基板や透明樹脂基板などの透明基板５上に図２のようにブラックマトリックス６を形成する。ブラックマトリックス６は、着色画素７間のマトリックス部Ａ６と、着色画素７が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部６Ｂとで構成されている。ブラックマトリックス６は、カラーフィルタ１の着色画素７の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
The color filter 1 according to the present embodiment is manufactured as follows. FIG. 2A is a plan view schematically showing the entire color filter 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line XX '.
(Formation of black matrix)
First, a black matrix 6 is formed on a transparent substrate 5 such as a glass substrate or a transparent resin substrate as shown in FIG. The black matrix 6 includes a matrix portion A6 between the colored pixels 7 and a frame portion 6B that surrounds the peripheral portion of the region (display portion) where the colored pixels 7 are formed. The black matrix 6 determines the position of the colored pixels 7 of the color filter 1 and has a uniform size. When the black matrix 6 is used in a display device, the black matrix 6 blocks unwanted light and makes the image of the display device uneven. It has a function to make an image with no uniform and improved contrast.
透明基板５上へのブラックマトリックス６の形成は、例えば、透明基板５上に金属薄膜を形成し、この金属薄膜をフォトエッチングすることによって形成する。或いは、透明基板５上に、ブラックマトリックス６形成用の黒色フォトレジストを用いてフォトリソグラ
フィ法によってブラックマトリックス６を形成する。
The black matrix 6 is formed on the transparent substrate 5, for example, by forming a metal thin film on the transparent substrate 5, and photoetching the metal thin film. Alternatively, the black matrix 6 is formed on the transparent substrate 5 by a photolithography method using a black photoresist for forming the black matrix 6.
（着色画素の形成）
着色画素７の形成は、このブラックマトリックス６が形成された透明基板５上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成する。
(Formation of colored pixels)
The colored pixels 7 are formed by providing a coating film on the transparent substrate 5 on which the black matrix 6 is formed using, for example, a negative colored photoresist in which pigments and other pigments are dispersed. Colored pixels are formed by exposure and development.
（透明電極の形成）
透明電極２ｂの形成は、ブラックマトリックス６、着色画素７が形成された透明基板５上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によってＩＴＯ膜の約７０ｎｍの厚さの透明導電膜２ａを形成する。次に、この透明導電膜２ａにポジ型のフォトレジスト層３を形成する。次に、フォトレジスト層３の上方に、近接露光のギャップＧを設けて、膜面８をフォトレジスト層３に対向させた透明電極２ｂ形成用のフォトマスク４を配置する。近接露光のギャップＧは形成するパターンの大きさ等によって異なるものであるが、通常５０μｍ〜２００μｍの範囲内に設定する。
(Formation of transparent electrode)
The transparent electrode 2b is formed on the transparent substrate 5 on which the black matrix 6 and the colored pixels 7 are formed by using, for example, ITO (Indium Tin Oxide) with a sputtering method using an ITO film having a thickness of about 70 nm. Form. Next, a positive photoresist layer 3 is formed on the transparent conductive film 2a. Next, a photomask 4 for forming a transparent electrode 2b is disposed above the photoresist layer 3 with a gap G for proximity exposure and with the film surface 8 facing the photoresist layer 3. The gap G of the proximity exposure varies depending on the size of the pattern to be formed, but is usually set within a range of 50 μm to 200 μm.
（フォトマスク）
透明電極２ｂ形成用にポジ型のフォトレジスト層３を露光してエッチングレジストパターン３ｂを形成するフォトマスク４として、膜面８にクロム膜をフォトエッチングして形成したパターンを設置したフォトマスクを作成する。そのフォトマスク４のパターンは、透明電極２ｂの電極の幅を約３０μｍから３００μｍ、電極間隔を５μｍから２０μｍ程度に形成するため、透明電極２ｂに対応する遮光領域４ｂを有する。そのフォトマスク４の透明電極２ｂ用の遮光領域４ｂ内には、図１（ａ）のように、幅Ｗａが２μｍ以上５μｍ以下の複数の多角形の開口部４ａを市松模様に配列し、配列の中心部に開口部４ａと同じ寸法の多角形の微小遮光部４ｃを設けた透明電極開口部形成用パターン４ｄを形成する。
(Photomask)
As a photomask 4 for exposing the positive photoresist layer 3 to form the transparent resist 2b to form an etching resist pattern 3b, a photomask having a pattern formed by photoetching a chromium film on the film surface 8 is prepared. To do. The pattern of the photomask 4 has a light shielding region 4b corresponding to the transparent electrode 2b in order to form the electrode width of the transparent electrode 2b from about 30 μm to 300 μm and the electrode interval from about 5 μm to 20 μm. In the light shielding region 4b for the transparent electrode 2b of the photomask 4, a plurality of polygonal openings 4a having a width Wa of 2 μm to 5 μm are arranged in a checkered pattern as shown in FIG. A transparent electrode opening forming pattern 4d is formed in which a polygonal light-shielding portion 4c having the same dimensions as the opening 4a is provided at the center.
図１（ａ）は、正方形の開口部４ａを４個市松模様に配列した例である。４個の開口部４ａの正方形の幅Ｗａは２μｍ以上５μｍ以下であり、４個の開口部４ａで構成される透明電極開口部形成用パターン４ｄの外形寸法（ｃ）は９μｍ以下のものであり、その透明電極開口部形成用パターン４ｄの中心部に、幅が２μｍ以上５μｍ以下の、近接露光法での解像限界以下の微小遮光部４ｃを設置する。 FIG. 1A shows an example in which four square openings 4a are arranged in a checkered pattern. The square width Wa of the four openings 4a is not less than 2 μm and not more than 5 μm, and the outer dimension (c) of the transparent electrode opening forming pattern 4d formed by the four openings 4a is not more than 9 μm. In the central portion of the transparent electrode opening forming pattern 4d, a minute light-shielding portion 4c having a width of 2 μm or more and 5 μm or less and below the resolution limit in the proximity exposure method is installed.
図１（ａ）に示す、本発明のフォトマスク４においては、上方から照射された光のうち、透明電極開口部形成用パターン４ｄの外周端で下方に回り込んだ光が干渉し、透明電極開口部形成用パターン４ｄの中心、すなわち市松模様開口部の配列の中心部の微小遮光部４ｃの直下のフォトレジスト層３の位置では光強度が強められる。すなわち、透明電極開口部形成用パターン４ｄの中心の直下のフォトレジスト層３では、光強度が強められたため、その光分解が大きくなり、フォトレジスト層３の現像処理によってその位置に小径窓３ｃを有するエッチングレジストパターン３ｄを形成できる効果がある。 In the photomask 4 of the present invention shown in FIG. 1 (a), among the light irradiated from above, the light that travels downward at the outer peripheral edge of the transparent electrode opening forming pattern 4d interferes, and the transparent electrode The light intensity is increased at the position of the photoresist layer 3 immediately below the minute light-shielding portion 4c at the center of the opening forming pattern 4d, that is, at the center of the arrangement of checkered openings. That is, in the photoresist layer 3 immediately below the center of the transparent electrode opening forming pattern 4d, the light intensity is increased, so that the photodecomposition increases, and the small-diameter window 3c is formed at that position by the development process of the photoresist layer 3. There exists an effect which can form the etching resist pattern 3d which has.
本発明者は、フォトレジスト層３での光強度と、使用するフォトマスク４の透明電極開口部形成用パターン４ｄの形状の関係についてシミュレーションを行った結果、具体的には、市松模様に配列する開口部４ａの幅Ｗａが２μｍ以上５μｍ以下であると、エッチングレジストパターン３ｂに径が１０μｍ以下の多角形の小径窓３ｃが形成されることを見出した。そのエッチングレジストパターン３ｂで透明電極２ｂを形成することで、透明電極２ｂ内に微細な配向制御用開口部２ｃが形成される。図１（ｂ）は、透明電極２ｂに形成される微細な配向制御用開口部２ｃの平面図である。フォトマスク４の開口部４ａの一辺が２μｍより小さいと、それ自体小さすぎて干渉の効果が少なくエッチングレジストパターン３ｂに微細な小径窓３ｃが形成されない。また、その一辺が５μｍより大きいと、
その開口部４ａによって囲まれる微小遮光部４ｃ自体を解像してしまい、透明電極２ｂの微細な配向制御用開口部２ｃが円形にならず、環状になってしまう。
The inventor conducted a simulation on the relationship between the light intensity in the photoresist layer 3 and the shape of the transparent electrode opening forming pattern 4d of the photomask 4 to be used. As a result, the inventor specifically arranged in a checkered pattern. It has been found that when the width Wa of the opening 4a is 2 μm or more and 5 μm or less, a polygonal small-diameter window 3c having a diameter of 10 μm or less is formed in the etching resist pattern 3b. By forming the transparent electrode 2b with the etching resist pattern 3b, a fine orientation control opening 2c is formed in the transparent electrode 2b. FIG. 1B is a plan view of a fine orientation control opening 2c formed in the transparent electrode 2b. If one side of the opening 4a of the photomask 4 is smaller than 2 μm, it is too small and the effect of interference is small, and the fine small-diameter window 3c is not formed in the etching resist pattern 3b. If one side is larger than 5 μm,
The minute light-shielding portion 4c itself surrounded by the opening 4a is resolved, and the fine alignment control opening 2c of the transparent electrode 2b is not circular but circular.
図３は、本実施形態によるカラーフィルタ１の製造方法を示す断面図である。図３（ａ）は、透明電極２ｂ形成用のフォトマスク４と、フォトレジスト層３と、カラーフィルタ１の製造途中の基板の断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the color filter 1 according to the present embodiment. FIG. 3A is a cross-sectional view of the substrate in the process of manufacturing the photomask 4 for forming the transparent electrode 2 b, the photoresist layer 3, and the color filter 1.
（ポジ型フォトレジストの組成）
配向制御用開口部２ｃを有する透明電極２ｂの形成に用いるポジ型フォトレジストの組成を下記に示す。
・樹脂：クレゾールノボラックエポキシ樹脂 １２ｗｔ％
・感光剤：ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ） １４ｗｔ％
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＡＣ）
７３．９５ｗｔ％
この組成のポジ型フォトレジストを塗布して膜厚２μｍのフォトレジスト層３を設け、その上に、近接露光のギャップＧを７０μｍから１２０μｍとし、上記のフォトマスク４を介した露光を１００ｍＪ／ｃｍ2与え、現像、ベーキングを施し、小径窓３ｃを有するエッチングレジストパターン３ｂを形成することができる。図３（ｂ）は、フォトレジスト層３が現像されて形成されたエッチングレジストパターン３ｂと、カラーフィルタ１の製造途中の基板の断面図である。
(Positive photoresist composition)
The composition of the positive photoresist used for forming the transparent electrode 2b having the orientation control opening 2c is shown below.
・ Resin: Cresol novolac epoxy resin 12wt%
Photosensitizer: diazonaphthoquinone (DNQ) 14 wt%
・ Solvent: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMAC)
73.95 wt%
A positive photoresist of this composition is applied to provide a photoresist layer 3 having a thickness of 2 μm, on which a proximity exposure gap G is changed from 70 μm to 120 μm, and exposure through the photomask 4 is performed at 100 mJ / cm. 2 , development, and baking are performed to form an etching resist pattern 3 b having a small-diameter window 3 c. FIG. 3B is a cross-sectional view of the etching resist pattern 3 b formed by developing the photoresist layer 3 and the substrate in the process of manufacturing the color filter 1.
（透明導電膜のエッチング）
透明導電膜２ａがＩＴＯ膜の場合は、その表面をエッチングレジストパターン３ｂで保護し、ＩＴＯ膜のエッチング液として硝酸と塩酸の混合溶液または塩化系第２鉄系の溶液を用いたウエットエッチングによりＩＴＯ膜の透明導電膜２ａをエッチングする。図３（ｃ）は、配向制御用開口部２ｃを有する透明電極２ｂが形成されたカラーフィルタ１の断面図である。フォトマスク４の開口部４ａの幅Ｗａが２μｍの場合は、透明電極２ｂの配向制御用開口部２ｃの幅は６μｍに形成できる。すなわち、配向制御用開口部２ｃの幅を１０μｍ以下に形成できる効果がある。
(Etching of transparent conductive film)
When the transparent conductive film 2a is an ITO film, the surface thereof is protected by an etching resist pattern 3b, and ITO is etched by wet etching using a mixed solution of nitric acid and hydrochloric acid or a ferric chloride solution as an etchant for the ITO film. The transparent conductive film 2a is etched. FIG. 3C is a cross-sectional view of the color filter 1 in which the transparent electrode 2b having the orientation control opening 2c is formed. When the width Wa of the opening 4a of the photomask 4 is 2 μm, the width of the alignment control opening 2c of the transparent electrode 2b can be formed to 6 μm. That is, there is an effect that the width of the orientation control opening 2c can be formed to 10 μm or less.
（フォトスペーサの形成）
次に、図５のカラーフィルタ１の断面図に示すように、感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィ法により、着色画素７間のブラックマトリックス６の位置にフォトスペーサ９を形成する。こうして、液晶表示装置用カラーフィルタ１には、透明基板５上にブラックマトリックス６、着色画素７、及び透明電極２ｂが順次に形成され、ブラックマトリックス６上方の透明電極２ｂ上にスペーサ機能を有する突起状のフォトスペーサ９を形成する。
(Formation of photo spacer)
Next, as shown in the cross-sectional view of the color filter 1 in FIG. 5, a photo spacer 9 is formed at a position of the black matrix 6 between the colored pixels 7 by using a photosensitive resin and by photolithography. Thus, in the color filter 1 for the liquid crystal display device, the black matrix 6, the colored pixel 7, and the transparent electrode 2 b are sequentially formed on the transparent substrate 5, and the protrusion having a spacer function on the transparent electrode 2 b above the black matrix 6. A photo spacer 9 is formed.
本実施形態は、以上のように、近接露光で透明電極２ｂを形成するためのフォトマスク４の透明電極２ｂに対応する遮光領域４ｂ内に、複数の多角形状の開口部４ａを市松模様に配列した透明電極開口部形成用パターン４ｄを形成し、その中心部に近接露光での解像限界以下の微小遮光部４ｃを形成し近接露光することで、光の干渉効果により透明電極開口部形成用パターン４ｄの中心部で光強度が強められ、その位置でのフォトレジスト層３の光分解が大きくなり、現像して得られるエッチングレジストパターン３ｄのその位置に１０μｍ以下の多角形あるいは円形の小径窓３ｃが形成される効果がある。そのエッチングレジストパターン３ｄで透明導電膜２ａをエッチングすることで、１０μｍ以下の配向制御用開口部２ｃを有する透明電極２ｂを形成できる効果がある。 In the present embodiment, as described above, a plurality of polygonal openings 4a are arranged in a checkered pattern in the light shielding region 4b corresponding to the transparent electrode 2b of the photomask 4 for forming the transparent electrode 2b by proximity exposure. The transparent electrode opening forming pattern 4d is formed, and a minute light-shielding portion 4c having a resolution limit or less in the proximity exposure is formed at the center of the pattern, thereby performing the proximity exposure, thereby forming the transparent electrode opening due to the light interference effect. The light intensity is increased at the center of the pattern 4d, the photodecomposition of the photoresist layer 3 at that position increases, and a polygonal or circular small-diameter window of 10 μm or less is formed at that position of the etching resist pattern 3d obtained by development. 3c is formed. By etching the transparent conductive film 2a with the etching resist pattern 3d, there is an effect that a transparent electrode 2b having an orientation control opening 2c of 10 μm or less can be formed.
＜第２の実施形態＞
以下で、第２の実施形態を図４により説明する。図４（ａ）に示すフォトマスク４は図１（ａ）のフォトマスク４と同一であるが、透明導電膜２ａ上にポジ型フォトレジストを
塗布して形成するフォトレジスト層３の膜厚を、第１の実施形態より厚く、膜厚３μｍのフォトレジスト層３を設ける。また、露光を１５０ｍＪ／ｃｍ2与える。これにより、近接露光法による光干渉作用で露光させるが現像後に残存するエッチングレジストパターン３ｂが多くなり、図４（ｂ）に示すような、×形（もしくは十文字形）の小径窓３ｃを有するエッチングレジストパターン３ｂが形成される。フォトレジスト層３の厚さを調整することで形成する小径窓３ｃの形状を円形、多角形、十字パターン形状に調整できる効果がある。そのエッチングレジストパターン３ｂで透明導電膜２ａをエッチングすることで、その配向制御用開口部２ｃの形状を調整して形成した透明電極２ｂを形成することができる効果がある。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to FIG. The photomask 4 shown in FIG. 4A is the same as the photomask 4 shown in FIG. 1A, but the film thickness of the photoresist layer 3 formed by applying a positive photoresist on the transparent conductive film 2a is set. A photoresist layer 3 having a thickness of 3 μm, which is thicker than that of the first embodiment, is provided. Also, exposure is given at 150 mJ / cm 2 . As a result, the etching resist pattern 3b which is exposed by the light interference effect by the proximity exposure method but remains after the development increases, and the etching having the X-shaped (or cross-shaped) small-diameter window 3c as shown in FIG. 4B. Resist pattern 3b is formed. There is an effect that the shape of the small-diameter window 3c formed by adjusting the thickness of the photoresist layer 3 can be adjusted to a circular, polygonal, or cross pattern shape. By etching the transparent conductive film 2a with the etching resist pattern 3b, there is an effect that the transparent electrode 2b formed by adjusting the shape of the orientation control opening 2c can be formed.
１・・・カラーフィルタ
２ａ・・・透明導電膜
２ｂ・・・透明電極
２ｃ・・・配向制御用開口部
３・・・フォトレジスト層
３ｂ・・・エッチングレジストパターン
３ｃ・・・小径窓
４・・・フォトマスク
４ａ・・・開口部
４ｂ・・・遮光領域
４ｃ・・・微小遮光部
４ｄ・・・透明電極開口部形成用パターン
５・・・透明基板
６・・・ブラックマトリックス
６Ａ・・・マトリックス部
６Ｂ・・・額縁部
７・・・着色画素
８・・・膜面
９・・・フォトスペーサ
１０・・・ＴＦＴ基板
１０ａ・・・突起部
１０ｂ・・・透明電極
１１・・・液晶分子
Ｇ・・・近接露光のギャップ
Ｌ・・・露光光
Ｗａ・・・フォトマスクの開口部４ａの幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Color filter 2a ... Transparent electrically conductive film 2b ... Transparent electrode 2c ... Opening part 3 for orientation control ... Photoresist layer 3b ... Etching resist pattern 3c ... Small diameter window 4. .. Photomask 4a... Opening 4b... Shading region 4c... Small shading 4d... Transparent electrode opening forming pattern 5. Matrix portion 6B ... Frame portion 7 ... Colored pixel 8 ... Film surface 9 ... Photo spacer 10 ... TFT substrate 10a ... Protrusion 10b ... Transparent electrode 11 ... Liquid crystal molecules G: Proximity exposure gap L: Exposure light Wa: Photomask opening 4a width
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007223956A JP5163016B2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Color filter manufacturing method and photomask |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007223956A JP5163016B2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Color filter manufacturing method and photomask |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009058606A JP2009058606A (en) | 2009-03-19 |
| JP5163016B2 true JP5163016B2 (en) | 2013-03-13 |
Family
ID=40554434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007223956A Expired - Fee Related JP5163016B2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Color filter manufacturing method and photomask |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5163016B2 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5326813B2 (en) * | 2009-05-26 | 2013-10-30 | 凸版印刷株式会社 | Photomask, color filter manufacturing method, color filter |
| JP5477560B2 (en) * | 2009-09-04 | 2014-04-23 | 凸版印刷株式会社 | Manufacturing method of color filter |
| JP2011215197A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Hoya Corp | Photomask and method for manufacturing the same |
| CN102819056A (en) * | 2012-07-30 | 2012-12-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | Color filter, manufacturing method thereof, liquid crystal display panel and liquid crystal display device |
| CN103984156B (en) * | 2014-05-04 | 2017-06-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | Sealant solidification equipment and its mask plate |
| CN109752884A (en) * | 2019-03-21 | 2019-05-14 | 京东方科技集团股份有限公司 | A kind of alignment film, preparation method and display device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62276552A (en) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Hitachi Micro Comput Eng Ltd | Pattern forming mask and method for fabricating electronic device by using it |
| JP3216888B2 (en) * | 1990-07-27 | 2001-10-09 | 株式会社日立製作所 | Photomask, its manufacturing method and exposure method |
| KR0161437B1 (en) * | 1995-09-19 | 1999-02-01 | 김광호 | Method of forming pattern on a semiconductor device |
| JP2006162647A (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Citizen Seimitsu Co Ltd | Liquid crystal display device |
| JP4774908B2 (en) * | 2005-10-20 | 2011-09-21 | 凸版印刷株式会社 | Color filter for liquid crystal display device and liquid crystal display device |
-
2007
- 2007-08-30 JP JP2007223956A patent/JP5163016B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009058606A (en) | 2009-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003057660A (en) | Liquid crystal display element and liquid crystal display device using the same | |
| JP5163016B2 (en) | Color filter manufacturing method and photomask | |
| US20130183612A1 (en) | Method for producing substrate for liquid crystal display panel, and photomask | |
| JP5011973B2 (en) | Photo mask | |
| JP4725170B2 (en) | Color filter manufacturing method and liquid crystal display device | |
| JP2007101992A (en) | Color filter for liquid crystal display and manufacturing method thereof | |
| US7864279B2 (en) | Liquid crystal display comprising a point-like protrusion and a common electrode having a concave portion | |
| JP5034203B2 (en) | Manufacturing method of color filter for liquid crystal display device | |
| JP2007279192A (en) | Photomask for color filter, method for manufacturing color filter, and color filter | |
| JP2009151071A (en) | Photomask, method for manufacturing color filter and color filter | |
| JP4899414B2 (en) | Manufacturing method of color filter for liquid crystal display device | |
| JP2008292626A (en) | Method of manufacturing color filter for liquid crystal display device, and color filter for liquid crystal display device | |
| JP4774908B2 (en) | Color filter for liquid crystal display device and liquid crystal display device | |
| JP4887958B2 (en) | Photo mask | |
| JP2004301960A (en) | Liquid crystal display panel | |
| JP2008304507A (en) | Photomask, method for manufacturing color filter, color filter and liquid crystal display device | |
| JP2006300975A (en) | Color filter for liquid crystal display and its manufacturing method | |
| JP2006221015A (en) | Color filter for liquid crystal display device and method for manufacturing the same | |
| JP2021002033A (en) | Color filter substrate, liquid crystal display device, and method of manufacturing color filter substrate | |
| JP2007003758A (en) | Color filter for translucent liquid crystal display device, and method for manufacturing the same | |
| JP2005084492A (en) | Photomask for color filter and method for manufacturing color filter using the same | |
| KR20070065072A (en) | Color filter substrate for liquid crystal display and method for manufacturing the same | |
| JP2008015072A (en) | Photomask for color filter, method of manufacturing color filter and color filter | |
| JP5163153B2 (en) | Photomask for color filter and method for producing color filter | |
| JP5326813B2 (en) | Photomask, color filter manufacturing method, color filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100727 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110721 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120307 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120313 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120418 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121120 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121203 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151228 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |