JP5320706B2 - カラーフィルタ用フォトマスク、このフォトマスクを用いたカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトリソグラフィ法によって透明基板上に複数色の着色層を形成する際に用いるカラーフィルタ用フォトマスク、このフォトマスクを用いたカラーフィルタの製造方法に関する。

半透過型液晶表示装置（半透過型ＬＣＤ）は、屋内などの外光が少ない、比較的暗い場所では、バックライトなどの発光装置からの光を透過して表示する透過表示部と、屋外などの十分に外光が得られる場所ではアレイ側に設けられた反射板により外光を反射させて表示する反射表示部を備えた方式の液晶表示装置である。このような半透過型ＬＣＤは、屋外での使用が多いモバイル機器の表示装置として広く採用されている。

半透過型ＬＣＤの液晶セルは、図４に示すように、カラーフィルタ基板１１と液晶駆動用の画素電極や回路等を形成した基板（アレイ基板）１２との間に液晶層１３を挟持した構造を有する。カラーフィルタ基板１１は、ガラス基板１４に複数色の着色層１５及び透明電極１６を設けることにより構成されている。

カラーフィルタ基板１１の表示面側には偏光板１７が配置され、アレイ基板１２の表示面とは反対側には偏光板１８及びバックライト１９が配置されている。

着色層１５は、層内を通過する光を、所定の色に着色するもので、透明樹脂中にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色顔料等の着色剤を分散させたものが一般的である（以下、着色層をＲＧＢ材料層と記す）。

半透過型ＬＣＤ用のカラーフィルタ基板１１では、１画素中に、透過表示部２１用のＲＧＢ材料層１５と、反射表示部２２用のＲＧＢ材料層１５とを有している。また、反射表示部２２に対応して、アレイ基板側に反射板２３を備えており、カラーフィルタ表示面から入射した外光が反射板２３における反射によりＲＧＢ材料層１５を２回通過することにより、反射表示部２２の画素表示が暗くなったり、透過表示部２１との色純度が合わなくなる等の問題が生ずることを解消するために、反射表示部２２用のＲＧＢ材料層１５に微細なスルーホール２４を設けることにより光透過量を増やして使用されることが多い。

図５及び図６は、図４の反射表示部２２におけるＲＧＢ材料層１５を示す上面図及び斜視図である。図５及び図６に示すように、ガラス基板１４上には、ストライプ状の遮光層３１が形成され、この遮光層３１により区分された領域に、赤色着色層１５Ｒ、緑色着色層１５Ｇ、及び青色着色層Ｂがそれぞれ形成されている。そして、これら赤色着色層１５Ｒ、緑色着色層１５Ｇ、及び青色着色層Ｂには、スルーホール２４が設けられている。

スルーホール２４の形状は、寸法管理が比較的行いやすい円パターン、三角形以上の多角形、又は、ストライプ状パターン等が広く用いられており、スルーホール２４を形成することで、画素のカラー特性を調整する方法が好ましく用いられている。

近年、携帯電話やデジタルスチルカメラなどのモバイル機器の表示装置の高精細化が進むにつれて、半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの反射表示部のスルーホールパターンの高精細化も必要となってきている。例えば、２．４インチ型の携帯電話で従来の解像度がＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）であったものが、ＶＧＡ（６４０×４８０画素）の解像度となった場合、ＲＧＢ材料層の１画素の幅が約７５μｍから約２５μｍにまで狭くなることになる。従って、２５μｍ幅の画素内に形成されるスルーホールパターンも、より小さいものである必要がある。

上述したスルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法としては、フォトリソグラフィ法が用いられるのが一般的であり、生産のスループット、製造装置の初期費用の観点から、プロキシミティーアライナーによる一括・近接露光方式で感光性組成物層のパターン形成が行なわれている場合がほとんどである。すなわち、あらかじめ遮光層となる金属膜のパターンを有する石英マスクとカラーフィルタ用基板とが数十〜数百μｍの間隔で近接し、該石英マスクを介して紫外線照射することで、該カラーフィルタ基板に塗布された感光性組成物の光硬化を行っている。

一括・近接露光方式では、生産のスループットが他方式に比べ高いことや製造装置の初期費用が安く抑えられるなどの利点がある反面、ＵＶ光の回折の影響や、石英マスクとカラーフィルタ基板とのギャップ量の影響を受けやすいため、従来のカラーフィルタ用フォトマスク及びカラーフィルタ製造方法では、幅１．０〜８．０μｍのような微細な開口部の形成が困難であるなどの課題があった。

上記課題を解決するために、近接露光方式において、解像限界以上の大きさのマスクパターンを有する露光用マスクとネガ型着色感材を塗布した基板の相対位置をずらして露光を行うことで、解像限界以下の幅の狭い開口部を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、最近では、近接露光方式以外に、ミラープロジェクションやレンズ集光などによる等倍投影方式のカラーフィルタ製造用露光装置の実用化が進んでおり、回折の影響やギャップ量の影響を受けずにパターンを形成することが可能となってきている。

しかしながら、これら露光装置に特別な機能を要する方法では、通常の近接露光方式と比較して露光装置の初期費用が嵩んだり、生産のスループットが低下するなどの問題があり、カラーフィルタ基板のコストダウンにつながらない場合が多い。

一方、近接露光方式での回折効果を利用して、露光用マスクの開口パターンの形状、方向が忠実に転写されない転写条件で好適なフォトマスクおよびそれを用いた露光方式が提案されているが、この方法は円形上の開口の径が３．０μｍ〜１２．０μｍの場合に効果的であり、さらに極小の１．０μｍ〜３．０μｍの領域における問題を解決できるものではなかった（例えば、特許文献２参照）。

また、カラーフィルタ用フォトマスクに特徴を持たせることで、感光性組成物層に形成されるパターンの解像性を向上させる提案もいくつかなされている（例えば、特許文献３、４、及び５参照）が、これらの提案も、上記問題を解決できるものではなかった。
特開２００５−１０７３５６ 特開２００５−２０２３４５ 特開２００５−１７３３８４ 特開２００５−０８４４９２ 特開２００３−０６６５８９

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一括露光法によって感光性樹脂層に近接露光を行うに際し、露光ギャップのばらつきによる影響を受けることなく、樹脂層に微細な貫通部を形成することの可能なカラーフィルタ用フォトマスク、これを用いたカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、ネガ型フォトレジストに対する近接露光法を用いたフォトリソグラフィ法により、微細な貫通部を有する樹脂層を形成する際に使用するカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記樹脂層に微細な貫通部を形成するための遮光パターンは、遮光部と開口部とを有し、前記遮光部は、９０度をなす２つの輪郭線を４対有する４つの矩形を角部同士が接触して十字架形状を成すように配置して構成され、前記開口部は、前記遮光部の４つの矩形の内側に隣接する１つの矩形と、前記２つの輪郭線により挟まれて前記４つの遮光部の外側に隣接する４つの矩形で構成されていることを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクを提供する。

本発明の第２の態様は、上記カラーフィルタ用フォトマスクを介して、ネガ型フォトレジストに対し、近接露光法により露光する工程と、前記露光されたネガ型フォトレジストを現像し、微細な貫通部を有する樹脂層を形成する工程とを具備し、前記露光工程において、カラーフィルタ用フォトマスクの遮光パターンは、ネガ型フォトレジスト上において、前記遮光部を構成する４つの矩形と前記開口部を構成する５つの矩形とが一体的に前記微細な貫通部に対応する非露光領域又は低露光強度領域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を提供する。

本発明の第３の態様は、上記カラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタであって、１．０〜８．０μｍの幅の微細な貫通部を有する樹脂層を含むことを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明の第４の態様は、上記カラーフィルタを備えることを特徴とする液晶表示装置を提供する。

本発明によると、一括露光法によって感光性樹脂層に近接露光を行うに際し、露光ギャップのばらつきによる影響を受けることなく、樹脂層に微細な貫通部を形成することの可能なカラーフィルタ用フォトマスク、これを用いたカラーフィルタの製造方法が提供される。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

まず、本発明の一実施形態における９０度の遮光部で挟まれた開口部の効果について、近接露光強度シミュレーションを用いて説明する。

図１は、本発明の原理を説明するための遮光パターンを示し、（ａ）は遮光パターンの一部を示す摸式図、（ｂ）はシミュレーションにより得た遮光パターンの近接露光強度分布を示す図、（ｃ）は遮光パターンの近接露光強度分布の概念図である。

図１（ａ）に示すように、遮光パターンは、遮光部１と開口部２とを有し、遮光部１は、９０度をなす２つの輪郭線ｍ及びｎを有する。このような遮光パターンを、露光ギャップ１００μｍ、露光輝線３６５ｎｍ、光源の広がり角２度として露光した場合、遮光部１に隣接し、遮光部１の９０度をなす２つの輪郭線ｍ及びｎで挟まれた開口部２の領域３の近接露光強度は、図１（ｂ）に示すように、開口部であるにも関わらず、遮光部の最も光が当らない部分と同程度の光しか当っていない。すなわち、遮光部１と同程度に露光する光を遮るには、遮光部の９０度をなす２つの輪郭線ｍ及びｎで挟まれた開口部の領域３を導入すればよく、このような領域３を遮光部の周辺に例えば４個配置した遮光パターンを有するフォトマスクを用いることにより、被露光面に円形の非露光領域又は低露光強度領域を形成することが出来る。

これは、近接露光においては、光源からの光がマスクの開口部で回折する、すなわち、マスク開口部を波源として球面上に広がり、露光面で干渉することによるものである。遮光部の９０度をなす２つの輪郭線ｍ及びｎで挟まれた開口部の領域３では最も球面波の重なりが多いため、干渉による弱めあう効果も大きくなるからである。

フォトリソグラフィーにより微細な開口部を有する樹脂層を形成するために、フォトマスクに補正パターンを設ける方法は一般的に知られているが、数μｍ程度の凹凸を設けることや、複雑なパターンを複数個設けることは、フォトマスクの設計・作製に時間とコストを要したり、作製されたパターンの解像性・再現性が悪くなったり、さらにはフォトマスクの面内でのばらつきが生じてしまうなどの不具合を生じやすくなることから、実際には用いられない。また、マスクに補正パターンを設ける方法では、露光ギャップの依存性が大きくなりやすく、近接露光法の場合、プロセスマージンに課題があった。

しかしながら、本実施形態によれば、単純な矩形単位の遮光パターンに、遮光部の９０度をなす２つの輪郭線で挟まれた開口部の領域を４つ以上導入するといった簡便な方法で、上記課題を解決できるという利点がある。また、後述するように、パターンを最適化することで、露光ギャップのばらつきを受けることのないプロセスマージンに優れたフォトマスク、およびカラーフィルタとその製造方法、さらには液晶表示装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。

［フォトマスク］
図２は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ用フォトマスクのパターンの一部を拡大して示す平面図である。このカラーフィルタ用フォトマスクは、カラーフィルタの着色画素を形成するためのものであり、また、着色画素を形成するフォトレジストとしてネガ型感光性着色組成物を用いた場合のものである。

図２の（ａ）に示す遮光パターンは、十字型の遮光部１に、９０度をなす２つの輪郭線で挟まれた開口領域３を４つ、遮光部の四隅に設けたものであり、（ｂ）に示す遮光パターンは、矩形環状の遮光部１に、９０度をなす２つの輪郭線で挟まれた開口領域３を４つ、遮光部１の内側に設けたものであり、また（ｃ）に示す遮光パターンは、格子状の遮光部１の四隅および内側に４個の開口領域３を、すなわち合計８個設けたものである。なお、図２（ｃ）における内側の４個の開口領域３は相互に重なって１つとなるため、（ｃ）に示す遮光パターンは開口領域３を合計５個設けたものと云える。

図２（ａ）〜（ｃ）に示す遮光パターンは、遮光部と光透過部とで構成され、遮光部の線幅をａ、羽の長さをｂとし、内側の透過領域の線幅をｃとした。また、下記表１〜表５には、図２の（ａ）〜（ｃ）に示すフォトマスクを用いて形成されたスルーホールパターンの解像状態を示す。

上記表１は、図２（ａ）に示すマスクパターンにおいて、線幅ａおよび羽の長さｂを変えたときの解像状態を示したものである。ギャップを８０μｍから１５０μｍの間で３水準ふり、その３水準で解像したものを○、２水準で解像したものを△、１水準で解像したもの叉は解像しなかったものを×とした。

上記表１に示すように、遮光部の四隅に、９０度をなす２つの輪郭線で挟まれた開口部の領域を設けたマスクパターンの場合、線幅を大きくすると３水準で解像し、また、羽の長さを長くすることで安定して３水準で解像することがわかる。

上記表２は、図２（ｂ）に示すマスクパターンにおいて、線幅ａおよび中心の透過部の幅ｃを変更した場合の解像状態を示したものである。上記表２に示すように、線幅ａを大きくすることで解像しやすくなるが、透過部の幅ｃを大きくすると解像しにくくなることがわかる。

上記表３〜表５には、図２（ｃ）における透過部の幅ｃを２μｍ、４μｍ、５μｍに固定した場合の線幅ａと長さｂを変えたときの解像状態を示したものである。上記表３〜表５に示すように、上記表１に示す結果と同様、線幅ａを大きくすると、解像しやすくなり、また、羽の長さｂを長くすると、ギャップの依存性が小さくなり、解像しやすくなることがわかる。

また、矩形遮光部の内側に透過部ｃを設けた場合、その透過部を大きくするに従い、解像しにくくなることがわかる。

以上のように、単純な矩形を単位とする遮光パターンに、単純な９０度の遮光部で挟まれた開口部を少なくとも４つ以上導入するといった簡便な方法で、さらにパターンを最適化することで、露光ギャップのばらつきを受けることのないプロセスマージンに優れたフォトマスク、およびカラーフィルタとその製造方法、さらには液晶表示装置を提供することが可能となる。

すなわち、上述したように、図２（ｃ）に示すようなフォトマスクで、遮光部の羽の長さを長くすることにより、ギャップ依存性が小さくなり、プロセスマージンが拡大する。

なお、本実施形態において、上記フォトマスクを用いて形成される部材としては、上記着色画素だけではなく、例えば遮光層や保護層等であってもよい。また、上記フォトマスクを用いて部材を形成する工程以外に、必要に応じて他の工程を有していてもよい。このような工程や、カラーフィルタに用いられる各部材の材料等については、一般的なカラーフィルタに用いられる材料や製造方法等と同様のものを用いることができる。ここでは代表的な感光性組成物について以下に説明する。

［感光性組成物］
本発明に好適に用いることができる感光性組成物は、光重合性モノマー、非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂、重合開始剤、及び溶剤を含有し、これらは紫外線露光、Ｄｅｅｐ紫外線露光のいずれの硬化方法を用いてもよい。

（光重合性モノマー）
本発明に好適に用いることができる感光性組成物には、光重合性モノマーが配合される。好ましい光重合性モノマーとしては、水酸基を有する（メタ）アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを挙げることができる。なお、水酸基を有する（メタ）アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、１種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

（非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂）
本発明に好適に用いることができる感光性組成物には、非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂が配合される。現在、環境問題の観点から、現像液として有機溶剤は殆ど使われなくなり、アルカリ現像が主流となっているが、アルカリ現像を採用する場合、アルカリ可溶型非感光性樹脂を含有させることが好ましい。ここで、アルカリ可溶型非感光性樹脂とは、アルカリ水溶液に溶解性を有すると共に、ラジカル架橋性を有しない樹脂のことを意味しており、例えば、カルボキシル基、スルホン基等の酸性官能基を有する質量平均分子量１０００〜５０万、好ましくは５０００〜１０万の樹脂が挙げられる。

具体的には、アクリル樹脂、α−オレフィン／（無水）マレイン酸共重体、スチレン／（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸共重合体、イソブチレン／（無水）マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、アクリル樹脂、α−オレフィン／（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも１種の樹脂が好ましい。これらの中でも特に、アクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いことから、好適に用いられる。

（顔料）
樹脂層がカラーフィルタの着色層や遮光層用である場合、さらに、有機顔料を含有させる必要がある。着色層の形成用としては感光性組成物に公知の顔料を用いることができる。有機顔料の配合量は特に限定されるものではないが、組成物の総量１００質量％に対して、１〜２０質量％程度であることが好ましい。また、カラーフィルタの分光調整等のために、複数の顔料を組み合わせて用いることもできる。

また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（III））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。

（分散剤）
顔料を含有させる場合には、顔料を分散させるための分散剤を含有させる必要がある。分散剤としては、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパース等が使用される。分散剤の添加量は特に限定されるものではないが、顔料の配合量１００質量％に対して、１〜１０質量％とすることが好ましい。

（重合開始剤）
本発明で用いられる感光性組成物に用いて好適な重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）−Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ−ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。

これらは１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

（光増感剤その他）
また、重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。さらに、着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。

（溶剤）
本発明に用いられる感光性組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本発明の組成物がカラーフィルタの着色層や遮光層用である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。

［感光性組成物の調製方法］
本発明に用いられる感光性着色組成物は、公知の方法により調製することができる。例えば、光重合性モノマーと感光性樹脂と顔料と分散剤と溶剤とからなる本発明の感光性青色着組成物は以下の方法により調製することができる。

（１）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を予め混合して調製した顔料組成物を添加して分散させ、残りの成分を添加する。

（２）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を別々に添加して分散させた後、残りの成分を添加する。

（３）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料を分散させた後、顔料分散剤を添加し、残りの成分を添加する。

（４）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液を２種類調製し、顔料と分散剤を予め別々に分散させてから、これらを混合し、残りの成分を添加する。なお、顔料と分散剤のうち一方は溶剤にのみ分散させても良い。

ここで、光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液への顔料や分散剤の分散は、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、ディゾルバー、ハイスピードミキサー、ホモミキサー、アトライター等の各種分散装置を用いて行うことができる。また、分散を良好に行うために、各種界面活性剤を添加して分散を行っても良い。また、顔料と分散剤を予め混合して顔料組成物を調製する場合、粉末の顔料と粉末の分散剤を単に混合するだけでも良いが、（ａ）ニーダー、ロール、アトライター、スーパーミル等の各種粉砕機により機械的に混合する、（ｂ）顔料を溶剤に分散させた後、分散剤を含む溶液を添加し、顔料表面に分散剤を吸着させる、（ｃ）硫酸等の強い溶解力を持つ溶媒に顔料と分散剤を共溶解した後、水等の貧溶媒を用いて共沈させるなどの混合方法を採用することが好ましい。

［カラーフィルタ］
以下、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを用いた着色層の形成方法について説明する。はじめに、基板上に、スプレーコート法、スピンコート法、ロールコート等により、本発明の感光性組成物を均一に塗布し乾燥させる。この工程において形成される層のことを「感光性組成物層」と称す。用いる基板としては透明基板が好適であり、具体的には、ガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンフタレート等の樹脂基板が好適に用いられる。

次に、フォトリソグラフィ法により、形成した感光性組成物層をパターニングする。すなわち、遮光部が９０度をなす２つの輪郭線を４対以上有し、開口部が遮光部に隣接し、２つの輪郭線により挟まれた開口領域を４つ以上含む遮光パターンを具備するフォトマスクを介して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して露光した後、有機溶剤やアルカリ水溶液等の現像液を用いて現像する。ここで、露光工程においては、活性エネルギー線が照射された部分の光重合性モノマーが重合し硬化する。また、感光性樹脂を含有する場合には、該樹脂も架橋し硬化する。

また、露光感度を向上させるために、感光性組成物層を形成した後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂（例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等）の溶液を塗布し乾燥させることにより、酸素による重合阻害を抑制する膜を形成してから、露光を行っても良い。そして、現像工程において、活性エネルギー線が照射されなかった部分が現像液により洗い流される。なお、現像液としては、炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の水溶液や、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリ溶液等のアルカリ現像液が主流になっている。また、現像液としては、必要に応じて消泡剤や界面活性剤が添加されたものが用いられる。最後に焼成することにより、基板上に着色層や遮光層、液晶表示装置のセルギャップを均一化するための柱状の凸部、セルギャップに段差を形成するための嵩上げ層を形成することができる。

次に、本発明の実施例及び比較例について具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

実施例１
［着色組成物の調製］
下記のように、カラーフィルタ作製に用いる赤の着色組成物を調製した。

＜赤色着色組成物＞
下記に示す組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し、赤色顔料の分散体を作製した。

赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８質量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッドＢ−ＣＦ」）
分散剤（味の素ファインテクノ社製「アジスパーＰＢ８２１」） ２質量部
アクリルワニス（固形分２０％） １０８質量部
その後、下記に示す組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルターで濾過し、赤色着色組成物を得た。

上記分散体 ３８質量部
アクリルワニス １６質量部
多官能ウレタンアクリレート（１） ６質量部
光重合開始剤（チバガイギー社製「イルガキュア−369」） ０．３質量部
光増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２質量部
シクロヘキサノン ２７質量部
［フォトマスク］
図３（ａ）に示すような十字形の遮光部において４隅に９０度に挟まれた開口部を導入した遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。マスク線幅ａを４μｍ、羽の長さが６μｍであるものを用いた。

なお、この遮光パターンは、遮光部が９０度をなす２つの輪郭線を有し、開口部が２つの輪郭線により挟まれた開口領域を４つ以上含むものである。

実施例２
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｂ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

実施例３
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｃ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

実施例４
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｄ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

実施例５
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｅ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

実施例６
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｆ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

実施例７
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｇ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

実施例８
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｈ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

実施例９
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｉ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

実施例１０
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｊ）に示すような遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

以上の実施例１〜１０において、赤色着色組成物を成膜し、それぞれのフォトマスクを介して露光し、現像したところ、開口幅が１．０μｍ〜１２．０μｍの微細な開口部を形成することができた。それらの結果を下記表６に示す。

比較例１
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｋ）に示すような、遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

なお、この遮光パターンは、遮光部が９０度をなす２つの輪郭線を有し、開口部が２つの輪郭線により挟まれた開口領域を４つ以上含むものではない。

比較例２
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｌ）に示すような、遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

比較例３
赤色着色組成物として、実施例１と同一のものを用い、フォトマスクとして、図３（ｍ）に示すような、遮光パターンを有するフォトマスクを用いた。

以上の比較例１〜３において、赤色着色組成物を成膜し、それぞれのフォトマスクを介して露光し、現像したところ、この遮光パターンは、遮光部が９０度をなす２つの輪郭線を有し、開口部が２つの輪郭線により挟まれた開口領域を４つ以上含むものではないため、球面の重なりが実施例で用いたパターンよりも少なく、干渉による弱めあう効果が小さくなり、解像しなかった。それらの結果を下記表６に示す。

以上のように、実施例１〜１０に係るフォトマスクによると、感光性樹脂層に一括露光法によって露光を行い、現像することにより、１．０〜８．０μｍの幅の微細な開口部を形成することができ、より高精細な半透過型液晶表示装置を提供することができる。

本発明の原理を説明するための遮光パターンを示し、（ａ）は遮光パターンの一部を示す摸式図、（ｂ）はシミュレーションにより得た遮光パターンの近接露光強度分布を示す図、（ｃ）は遮光パターンの近接露光強度分布の概念図。 本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ用フォトマスクの種々のパターンの一部を拡大して示す平面図。 カラーフィルタ用フォトマスクの種々のパターンの一部を拡大して示す平面図。 カラー液晶表示装置の構造を示す断面図。 図４のカラー液晶表示装置の反射表示部におけるＲＧＢ材料層を示す上面図。 図４のカラー液晶表示装置の反射表示部におけるＲＧＢ材料層を示す斜視図。

符号の説明

１…遮光部、２…開口部、３…開口領域、１１…カラーフィルタ基板、１２…アレイ基板、１３…液晶層、１４…ガラス基板、１５…着色層、１６…透明電極、１７，１８…偏光板、１９…バックライト、２１…透過表示部、２２…反射表示部、２３…反射板。

Claims (2)

1. ネガ型フォトレジストに対する近接露光法を用いたフォトリソグラフィ法により、微細な貫通部を有する樹脂層を形成する際に使用するカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、
   前記樹脂層に微細な貫通部を形成するための遮光パターンは、遮光部と開口部とを有し、
   前記遮光部は、９０度をなす２つの輪郭線を４対有する４つの矩形を角部同士が接触して十字架形状を成すように配置して構成され、
   前記開口部は、前記遮光部の４つの矩形の内側に隣接する１つの矩形と、前記２つの輪郭線により挟まれて前記４つの遮光部の外側に隣接する４つの矩形で構成されていることを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスク。
2. 請求項１に記載のカラーフィルタ用フォトマスクを介して、ネガ型フォトレジストに対し、近接露光法により露光する工程と、前記露光されたネガ型フォトレジストを現像し、微細な貫通部を有する樹脂層を形成する工程とを具備し、
   前記露光工程において、カラーフィルタ用フォトマスクの遮光パターンは、ネガ型フォトレジスト上において、前記遮光部を構成する４つの矩形と前記開口部を構成する５つの矩形とが一体的に前記微細な貫通部に対応する非露光領域又は低露光強度領域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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