JP5573294B2 - パターン形成体の製造方法およびカラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、カラーフィルタおよび配線パターン等の各種の用途に使用可能な、プラスチック基板上にパターンが形成されたパターン形成体の製造方法に関する。
近年、液晶表示素子の薄型軽量化および耐衝撃性の向上等が目指されており、カラーフィルタ、ＴＦＴアレイ等を構成する基材として、従来使用されてきたガラス基板の代わりに可撓性を有するプラスチック基板を用いる試みがなされている。プラスチック基板をこのような基材に用いた場合、基材上に所望の精度で、例えば、着色層およびブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタと、ＴＦＴ電極が形成されたＴＦＴ電極側基板とを貼り合わせる際に、それぞれの寸法精度に問題があり、精度良く貼り合わせることが困難であるといった問題があった。具体的には、プラスチック基板上に着色層、ブラックマトリックスが形成される工程において、フォトリソグラフィー法やインクジェット法等の微細加工手段を用いてパターンが形成されるが、その工程中に熱や水分等の影響を受けたプラスチック基板の寸法が変化してしまい、形成されるカラーフィルタの精度が損なわれるため、ＴＦＴ電極側基板との間で寸法が合わないといった問題があった。
これに対して、例えば、特許文献１においては、プラスチック基板の加熱脱水後から露光開始までの時間を運搬手段により管理し、かつ、温度・湿度を調整することによって、プラスチック基板の寸法を再現性良く制御するパターン形成方法が開示されている。
しかしながら、この方法では、精密な時間管理が必要であり、運搬が停止した場合等に寸法がずれてしまうという問題がある。
一方、例えば、特許文献２においては、プラスチック基板を乾燥後、高温高湿環境下に放置し、所定の温湿度環境における含水率の±１０％以内の含水率となるように吸湿処理を行うことによって、プラスチック基板の寸法を制御するパターン形成体の製造方法が開示されている。
しかしながら、この方法では、含水率のバラツキが大きく、所望の含水率以上に吸湿する可能性があるという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、温湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、高精細なパターンが形成されたパターン形成体を得ることができるパターン形成体の製造方法を提供することを主目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、プラスチック基板上にパターンが形成されてなるパターン形成体の製造方法であって、上記プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する保管工程と、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に上記パターンを形成するパターン形成工程とを有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
本発明によれば、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで保管したプラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化がプラスチック基板より少ない支持基板上に貼合することで、プラスチック基板を特定の寸法で仮固定し、温度変化および水分の吸湿・脱湿によるプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるため、パターン形成のタイミングの時間管理が不要で高精度なパターン重ね合わせが可能となる。また、支持基板から取り外した後の工程で所定の温湿度管理を行えば、サンプル毎のバラツキが無く、所望の寸法とすることができ、プラスチック基板の寸法を計算により求めることができるので、その後の工程におけるアライメント等に問題が生じることがない。
上記発明においては、上記支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下および１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましい。このような支持基板は、温度および湿度寸法変化が極めて少ないため、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化をより抑制することができるからである。
上記発明においては、上記保管工程の温湿度雰囲気が、上記支持基板から取り外した後の工程の温湿度雰囲気と等しいことが好ましい。保管工程と後工程との温度差および湿度差によるプラスチック基板の寸法ずれが抑制され、後工程の温湿度雰囲気下における含水率を有するプラスチック基板の寸法を基準としてパターン形成を行うことにより、高い寸法精度でパターンを形成することができるからである。
上記発明においては、上記支持基板が、ガラス基板であることが好ましい。熱や温湿度に対する寸法変化がより少なく、また、後工程において使用される処理液等に対する耐性が高いからである。また、汎用性の高いガラス基板パネルの製造装置を用いて、プラスチックパネルを製造することができる。
また、本発明は、透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるカラーフィルタの製造方法であって、上記プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する保管工程と、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に上記着色層のパターンを形成する着色層形成工程とを有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。
本発明によれば、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで保管した透明なプラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に貼合することで、上記プラスチック基板を特定の寸法で仮固定し、パターン形成工程における温度変化および水分の吸湿・脱湿による上記プラスチック基板の寸法変化を抑制することができるため、着色層のパターンを形成するタイミングの時間管理が不要で高精度なパターン重ね合わせが可能となる。また、支持基板から取り外した後の工程で所定の温湿度管理を行えば、サンプル毎のバラツキが無く、所望の寸法とすることができ、上記プラスチック基板の寸法を計算により求めることができるので、その後の工程におけるアライメント等に問題が生じることがない。
上記発明においては、上記支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下および１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましい。このような支持基板は、温度および湿度寸法変化が極めて少ないため、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化をより抑制することができるからである。
本発明においては、温湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、高精細なパターンが形成されたパターン形成体を得ることができるという効果を奏する。
以下、本発明のパターン形成体の製造方法およびカラーフィルタの製造方法について、詳細に説明する。
Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、プラスチック基板上にパターンが形成されてなるパターン形成体の製造方法であって、上記プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する保管工程と、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に上記パターンを形成するパターン形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。
まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、プラスチック基板上にパターンが形成されてなるパターン形成体の製造方法であって、上記プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する保管工程と、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に上記パターンを形成するパターン形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。
このような本発明のパターン形成体の製造方法について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図１（ａ）に示されるように、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、プラスチック基板１をその温湿度雰囲気下で保管する（保管工程）。次に、図１（ｂ）に示されるように、粘着層２が塗布された支持基板３上にプラスチック基板１を貼り合わせて仮固定する（貼合工程）。続いて、図１（ｃ）に示されるように、プラスチック基板１上にパターン４を形成し（パターン形成工程）、支持基板３から取り外すことで、図１（ｄ）に示されるようなパターン形成体１０を得る。
本発明によれば、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで保管したプラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化がプラスチック基板より少ない支持基板上に貼合することで、プラスチック基板を特定の寸法で仮固定し、これにより、温度変化および水分の吸湿・脱湿によるプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるため、パターン形成のタイミングの時間管理が不要で高精度なパターン重ね合わせが可能となる。また、支持基板から取り外した後の工程で所定の温湿度管理を行えば、サンプル毎のバラツキが無く所望の寸法とすることができ、プラスチック基板の寸法を計算により求めることができるので、その後の工程におけるアライメント等に問題が生じることがない。
本発明においては、図２（ａ）に示されるように、保管工程、貼合工程およびパターン形成工程を一度だけ行っても良く、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示されるように、これらの工程を繰り返し行っても良い。図２（ｂ）および図２（ｃ）に示される例のように、これらの工程を繰り返す場合は、パターン形成工程の後に、パターン形成体から支持基板を取り外してから、保管工程を行う。パターンを重ね合わせるごとに、プラスチック基板上にパターンが形成されたパターン形成体に対して、保管工程を行うことで寸法を制御することができ、貼合工程およびパターン形成工程を経ることで、重ね合わせ精度の高いパターン形成体を得ることができる。なお、上述した図２においては、保管工程が常に最初に行われているが、保管工程は必ずしも最初に行われなくても良く、途中のみで行われても良い。なお、図２は、本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示すフローチャートである。
本発明のパターン形成体の製造方法は、少なくとも保管工程、貼合工程およびパターン形成工程を有するものであり、必要に応じて他の任意の工程が用いられても良いものである。
以下、本発明のパターン形成体の製造方法について、工程ごとに説明する。
以下、本発明のパターン形成体の製造方法について、工程ごとに説明する。
１．保管工程
まず、本発明における保管工程について説明する。本発明における保管工程は、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する工程である。
まず、本発明における保管工程について説明する。本発明における保管工程は、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する工程である。
（１）プラスチック基板
本発明におけるプラスチック基板は、本発明により得られるパターン形成体において、後述するパターンを支持するものである。上記プラスチック基板は、プラスチック材料からなるものであれば、特に限定されるものでなく、本発明により製造されるパターン形成体の用途等に応じて、任意のプラスチック材料からなる基板を用いることができる。
このようなプラスチック基板の材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ノルボルネン系樹脂、アリルエステル樹脂等の合成樹脂を挙げることができ、中でも、ＰＥＮ、ＰＥＴが好ましい。
本発明におけるプラスチック基板は、本発明により得られるパターン形成体において、後述するパターンを支持するものである。上記プラスチック基板は、プラスチック材料からなるものであれば、特に限定されるものでなく、本発明により製造されるパターン形成体の用途等に応じて、任意のプラスチック材料からなる基板を用いることができる。
このようなプラスチック基板の材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ノルボルネン系樹脂、アリルエステル樹脂等の合成樹脂を挙げることができ、中でも、ＰＥＮ、ＰＥＴが好ましい。
また、本発明におけるプラスチック基板の透湿係数としては、０．２ｇ／ｍ２・ｈ・ｍｍＨｇ以上であることが好ましく、１ｇ／ｍ２・ｈ・ｍｍＨｇ以上であることがより好ましく、５ｇ／ｍ２・ｈ・ｍｍＨｇ以上であることがさらに好ましい。保管工程において、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまでの時間を短縮することができ、製造タクトの短縮を図ることができるからである。
また、本発明におけるプラスチック基板の湿度膨張係数としては、２０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがより好ましく、５ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがさらに好ましい。貼合工程における湿度のバラツキによる寸法のバラツキが少なく、取り扱いが容易となるからである。
また、本発明におけるプラスチック基板の線膨張係数としては、２０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、５ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。貼合工程における温度のバラツキによる寸法のバラツキが少なく、取り扱いが容易となるからである。
また、本発明におけるプラスチック基板の厚さとしては、１μｍ〜１ｍｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることがより好ましく、５０μｍ〜２５０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。プラスチック基板の作製が容易であり、かつ、各工程において取り扱いやすいからである。
なお、本発明に用いられるプラスチック基板は、単一層からなる構成であっても良く、あるいは、複数の層が積層された構成を有するものであっても良い。
（２）保管方法
本工程においては、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する。このようにプラスチック基板を保管することで、プラスチック基板の寸法を安定させることができる。具体的な保管方法としては、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達することができれば、特に限定されるものではないが、例えば、ロール状のプラスチック基板をシート状に切断し、所定の温湿度に管理された雰囲気下において、ドライラック上に一枚ずつ保管する方法等を挙げることができる。
本工程においては、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する。このようにプラスチック基板を保管することで、プラスチック基板の寸法を安定させることができる。具体的な保管方法としては、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達することができれば、特に限定されるものではないが、例えば、ロール状のプラスチック基板をシート状に切断し、所定の温湿度に管理された雰囲気下において、ドライラック上に一枚ずつ保管する方法等を挙げることができる。
本工程において、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達していることは、プラスチック基板の含水率が測定可能であれば、例えば、マイクロ波オンライン水分計（マルカム製）、電気抵抗式水分計（（株）山崎精機研究所製）、カールフィッシャー水分計等を用いて、含水率測定を行うことにより判断することができる。
本工程における温度としては、常温常湿下のプラスチック基板の寸法を計算により求めることができる範囲内であれば、特に限定されるものではないが、例えば、１５℃〜３５℃の範囲内であることが好ましく、２０℃〜３０℃の範囲内であることがより好ましい。
また、本工程における湿度としては、常温常湿下のプラスチック基板の寸法を計算により求めることができる範囲内であれば、特に限定されるものではないが、例えば、３０％ＲＨ〜７０％ＲＨの範囲内であることが好ましく、４０％ＲＨ〜６０％ＲＨの範囲内であることがより好ましい。
また、本工程における湿度としては、常温常湿下のプラスチック基板の寸法を計算により求めることができる範囲内であれば、特に限定されるものではないが、例えば、３０％ＲＨ〜７０％ＲＨの範囲内であることが好ましく、４０％ＲＨ〜６０％ＲＨの範囲内であることがより好ましい。
本発明においては、本工程の温湿度雰囲気が、後述する支持基板から取り外した後の工程の温湿度雰囲気と等しいことが好ましい。保管工程と後工程との温度差および湿度差によるプラスチック基板の寸法ずれが抑制され、後工程の温湿度雰囲気下における含水率を有するプラスチック基板の寸法を基準としてパターン形成を行うことにより、高い寸法精度でパターンを形成することができるからである。後工程としては、例えば、対向基板とのアライメント貼合工程等を挙げることができる。
また、本発明においては、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達することができれば、本工程の温湿度雰囲気を常に一定にしても良く、本工程を行うごとに本工程の温湿度雰囲気を変化させても良いが、パターン形成装置の観点から、常に一定にすることが好ましい。本工程の温湿度雰囲気を常に一定にし、プラスチック基板の含水率を一定に保つことで、プラスチック基板の寸法を一定にすることができ、パターン形成時のマスクの種類を少なくすることができるからである。
本工程における保管場所としては、密閉された空間であり、密閉空間内の温湿度雰囲気を管理することができれば、特に限定されるものではないが、例えば、温湿度制御が可能なクリーンルーム、デシケーターおよびチャンバー等の保管庫等を挙げることができる。また、上記保管場所内は、プラスチック基板を劣化させない気体雰囲気であることが好ましい。
また、本工程における保管時間としては、プラスチック基板の含水率を所定の温湿度雰囲気下における含水率に到達させることができれば、特に限定されるものではなく、温湿度雰囲気および保管場所等によって、適宜選択されるものである。
本工程は、後述する支持基板から取り外された状態で行われるものであり、パターンが形成されていないプラスチック基板に行っても良く、パターン形成を繰り返してパターンを重ね合わせるごとに、プラスチック基板上にパターンが形成されたパターン形成体に行っても良い。このように、パターン形成を行う都度、本工程を経てから、後述する貼合工程およびパターン形成工程を行うことで、プラスチック基板の寸法を制御することができ、重ね合わせ精度の高いパターン形成体を得ることができる。なお、本工程をプラスチック基板およびパターン形成体の両方に行う場合も、上述したように、本工程の温湿度雰囲気を常に一定にすることが好ましい。
２．貼合工程
次に、本発明における貼合工程について説明する。本発明における貼合工程は、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する工程である。
次に、本発明における貼合工程について説明する。本発明における貼合工程は、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する工程である。
本工程は、上述した保管工程後、所定の温湿度雰囲気下で即座に行われることが好ましい。熱および水分の吸湿・脱湿によるプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるからである。
本発明においては、本工程における上記プラスチック基板の温度が、保管工程における温度に等しいことが好ましい。貼合工程におけるプラスチック基板の温度と、支持基板からプラスチック基板を取り外した後の雰囲気温度との温度差による寸法ずれに対する補正を行う必要がないからである。
また、本工程における雰囲気湿度としては、前述した保管工程における雰囲気湿度と等しいことが好ましい。水分の吸湿または脱湿によるプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるからである。
本工程に用いられる支持基板は、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ないものである。具体的には、上記支持基板の線膨張係数は、１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、５ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、１ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。
また、上記支持基板の湿度膨張係数は、１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがより好ましく、１ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがさらに好ましい。
支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数をそれぞれ上記範囲内とすることで、支持基板の温度および湿度寸法変化を極めて少なくすることができ、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化をより抑制することができるからである。
また、上記支持基板の湿度膨張係数は、１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがより好ましく、１ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることがさらに好ましい。
支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数をそれぞれ上記範囲内とすることで、支持基板の温度および湿度寸法変化を極めて少なくすることができ、吸水量や温度変化によるプラスチック基板の寸法変化をより抑制することができるからである。
また、上記支持基板は、耐熱性を有することが好ましい。具体的には、上記支持基板の耐熱性は、水や溶剤を揮発させるための乾燥処理における耐熱性を有する１１０℃以上であることが好ましく、形成されたパターンと基板との密着性を上げるためのポストベーク処理における耐熱性を有する１５０℃以上であることがより好ましく、信頼性向上のためのポストベーク処理における耐熱性を有する２５０℃以上であることがさらに好ましい。支持基板が上記範囲内の耐熱性を有することで、高温下でもプラスチック基板の寸法変化を抑制することができるからである。
本工程に用いられる支持基板としては、上述したように、温湿度による寸法変化が小さく、かつ、耐溶剤性・耐アルカリ性等の耐薬品性に優れたものであれば、特に限定されるものではないが、通常は、無機物系の材料が用いられた基板が好ましい。
このような支持基板としては、例えば、ガラス基板、金属基板、セラミック基板等を挙げることができる。上記支持基板上にプラスチック基板を貼合することにより、熱または水分の吸湿・脱湿によるプラスチック基板の寸法変化を抑制でき、パターン形成のタイミングの時間管理が不要となる。
このような支持基板としては、例えば、ガラス基板、金属基板、セラミック基板等を挙げることができる。上記支持基板上にプラスチック基板を貼合することにより、熱または水分の吸湿・脱湿によるプラスチック基板の寸法変化を抑制でき、パターン形成のタイミングの時間管理が不要となる。
中でも、本工程に用いられる支持基板としては、ガラス基板が好ましい。ガラス基板は、熱や湿度に対する寸法変化がより少なく、また、後工程において使用される処理液等に対する耐性が高いからである。さらに、ガラス基板を支持基板として用いることで、汎用性の高い既存のガラス基板パネルの製造装置を用いて、低投資かつ低コストでプラスチックパネルを製造することができる。
また、上記支持基板の厚さとしては、例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内であることがより好ましい。支持基板をこのような厚さにすることで、ガラス基板パネルの製造装置を使用することができるからである。
本工程において、上記プラスチック基板を上記支持基板上に仮固定する方法としては、上記プラスチック基板単独での伸縮が生じないように、上記プラスチック基板の全面を上記支持基板上に仮固定できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、図１（ｂ）に示されるように、プラスチック基板１と支持基板３との間に、粘着材からなる粘着層２を形成して、仮固定する方法等を挙げることができる。このように、プラスチック基板を支持基板上に仮固定することで、以降の工程での温湿度変化によるプラスチック基板の寸法変化を支持基板のものと同様とすることができるので、表示欠陥を起こさない程度に抑制することができる。
本工程に用いられる粘着材としては、プラスチック基板および支持基板を強力に固定でき、かつ、プラスチック基板から取り外し可能でプラスチック基板に残らないものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、シリコーンゴム、アクリル系粘着材等を挙げることができる。
本工程に用いられる粘着層の膜厚としては、プラスチック基板と支持基板とを所望の程度に仮固定できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、１μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ〜２００μｍの範囲内であることがより好ましく、２０μｍ〜１００μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
３．パターン形成工程
次に、本発明におけるパターン形成工程について説明する。本発明におけるパターン形成工程は、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上にパターンを形成する工程である。
次に、本発明におけるパターン形成工程について説明する。本発明におけるパターン形成工程は、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上にパターンを形成する工程である。
本工程において形成されるパターンは、所望の機能性部として形成されるものであり、後述するパターン形成体の用途等に応じて、適宜選択されるものである。機能性部の具体例としては、カラーフィルタにおける着色層、回路基板における導電層や絶縁層等を挙げることができる。
本工程における具体的なパターン形成方法としては、所望のパターンが精度高く形成されたパターン形成体を得ることができれば、特に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィー法およびインクジェット法等、一般的に公知の方法を用いることができるため、ここでの記載は省略する。
４．その他の工程
本発明のパターン形成体の製造方法は、少なくとも上記保管工程、上記貼合工程および上記パターン形成工程を有する製造方法であるが、必要に応じて、その他の工程を有していても良い。その他の工程としては、例えば、支持基板から取り外したパターン形成体と他の部材とを貼り合わせて積層させる積層工程等を挙げることができる。
本発明のパターン形成体の製造方法は、少なくとも上記保管工程、上記貼合工程および上記パターン形成工程を有する製造方法であるが、必要に応じて、その他の工程を有していても良い。その他の工程としては、例えば、支持基板から取り外したパターン形成体と他の部材とを貼り合わせて積層させる積層工程等を挙げることができる。
上記積層工程においては、上記積層工程の温湿度雰囲気下におけるプラスチック基板の寸法を計算して、プラスチック基板上にパターンが形成されたパターン形成体を用意し、上記パターン形成体を支持基板から取り外して、他の部材と貼り合わせることで、パターンの重ね合わせ精度が高い積層体を得ることができる。例えば、常温常湿雰囲気下におけるプラスチック基板の寸法を計算して、プラスチック基板上にパターンが形成されたカラーフィルタおよびＴＦＴ電極側基板を、それぞれ支持基板から取り外し、両者を常温常湿雰囲気下で貼り合わせることにより、パターンの寸法ずれがなく高精細な積層体を得ることができる。
５．パターン形成体
本発明のパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体は、プラスチック基板上にパターンが形成されてなるものである。本発明によれば、上述した工程を経ることにより、温湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、高精細なパターンが形成されたパターン形成体を得ることができる。また、パターンを多層重ねる工程ごとに、上記保管工程および上記貼合工程をプラスチック基板に施すことで、寸法の再現性が高く、重ね合わせ精度の高い積層パターン形成体を得ることができる。
本発明のパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体は、プラスチック基板上にパターンが形成されてなるものである。本発明によれば、上述した工程を経ることにより、温湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、高精細なパターンが形成されたパターン形成体を得ることができる。また、パターンを多層重ねる工程ごとに、上記保管工程および上記貼合工程をプラスチック基板に施すことで、寸法の再現性が高く、重ね合わせ精度の高い積層パターン形成体を得ることができる。
本発明のパターン形成体の製造方法により得られるパターン形成体の用途としては、例えば、カラーフィルタ、ＴＦＴアレイ、プリント基板、電子ペーパー等を挙げることができる。
上記パターン形成体の構成としては、少なくとも、プラスチック基板と、プラスチック基板上に形成された所望のパターンとを有するものであれば、特に限定されるものではなく、目的とする画像表示素子の種類等に応じて、任意の構成とすることができる。
上記パターン形成体の構成としては、少なくとも、プラスチック基板と、プラスチック基板上に形成された所望のパターンとを有するものであれば、特に限定されるものではなく、目的とする画像表示素子の種類等に応じて、任意の構成とすることができる。
Ｂ．カラーフィルタの製造方法
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。本発明のカラーフィルタの製造方法は、透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるカラーフィルタの製造方法であって、上記プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する保管工程と、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に上記着色層のパターンを形成する着色層形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。
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。本発明のカラーフィルタの製造方法は、透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるカラーフィルタの製造方法であって、上記プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する保管工程と、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に上記着色層のパターンを形成する着色層形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。
このような本発明のカラーフィルタの製造方法について、図を参照しながら説明する。図３は、本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。まず、図３（ａ）に示されるように、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、透明なプラスチック基板１をその温湿度雰囲気下で保管する（保管工程）。次に、図３（ｂ）に示されるように、粘着層２が塗布された支持基板３上にプラスチック基板１を貼り合わせて仮固定する（貼合工程）。続いて、図３（ｃ）に示されるように、プラスチック基板１上に遮光部５のパターンを形成し、さらに、図３（ｄ）に示されるように、プラスチック基板１上に複数の着色層６のパターン（図３においては、赤色着色層６Ｒ、緑色着色層６Ｇおよび青色着色層６Ｂ）を形成する（着色層形成工程）。最後に、支持基板３から取り外すことで、図３（ｅ）に示されるようなカラーフィルタ１１を得る。
本発明によれば、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで保管した透明なプラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に貼合することで、上記プラスチック基板を特定の寸法で仮固定し、温度変化および水分の吸湿・脱湿による上記プラスチック基板の寸法変化を抑制することができるため、着色層のパターンを形成するタイミングの時間管理が不要となる。また、支持基板から取り外した後の工程でプラスチック基板が水分を吸湿もしくは脱湿しても、プラスチック基板の寸法を計算により求めることができるので、その後の工程におけるアライメント等に問題が生じることがない。このように、本発明により得られるカラーフィルタは、プラスチック基板の寸法ずれが少ないため、表示ムラおよび表示抜け等の表示欠陥を抑制できる。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、少なくとも保管工程、貼合工程および着色層形成工程を有するものであり、必要に応じて他の任意の工程が用いられても良いものである。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法について、工程ごとに説明する。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法について、工程ごとに説明する。
１．保管工程
まず、本発明における保管工程について説明する。本発明における保管工程は、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する工程である。
まず、本発明における保管工程について説明する。本発明における保管工程は、プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、上記プラスチック基板を上記温湿度雰囲気下で保管する工程である。
本発明におけるプラスチック基板は、透明なプラスチック基板であり、本発明により得られるカラーフィルタにおいて、後述する着色層を支持するものである。このようなプラスチック基板としては、可視光に対して透明なプラスチック材料からなるものであれば、特に限定されるものでなく、本発明により製造されるカラーフィルタの用途等に応じて、任意のプラスチック材料からなる基板を用いることができる。
上記プラスチック基板の材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の合成樹脂を挙げることができ、中でも、ＰＥＮ、ＰＥＴが好ましい。
上記プラスチック基板の材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の合成樹脂を挙げることができ、中でも、ＰＥＮ、ＰＥＴが好ましい。
上記プラスチック基板の性質等および本工程の詳細については、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。
２．貼合工程
次に、本発明における貼合工程について説明する。本発明における貼合工程は、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する工程である。本工程の詳細については、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。
次に、本発明における貼合工程について説明する。本発明における貼合工程は、上記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した上記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が上記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する工程である。本工程の詳細については、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。
３．着色層形成工程
次に、本発明における着色層形成工程について説明する。本発明における着色層形成工程は、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に着色層のパターンを形成する工程である。
次に、本発明における着色層形成工程について説明する。本発明における着色層形成工程は、上記支持基板上に仮固定された上記プラスチック基板上に着色層のパターンを形成する工程である。
本工程において形成される着色層は、通常、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の３色といった複数色のカラーパターンで形成されるものである。各色の着色層は、画素に対応して規則的に配列される。着色層の配列としては、各色の着色層が巨視的に見て平均的に配列されていれば、特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列等を挙げることができる。また、着色面積は任意に設定することができる。上記着色層の形成に用いられる材料については、一般的なカラーフィルタの着色層の形成に用いられるものと同様とすることができる。なお、本工程においては、画素を画定する遮光部が予め形成されたプラスチック基板上に上記着色層を形成しても良く、上記着色層と同様に上記遮光部をプラスチック基板上に形成しても良い。
本工程において形成される着色層の膜厚としては、着色層の色に応じて異なるものではあるが、具体的には、０．５μｍ〜３．０μｍの範囲内で設定することができる。
本工程において、上記プラスチック基板上に上記着色層のパターンを形成する方法としては、所望の厚みの着色層を混色無く形成することができる方法であれば、特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法やインクジェット法等、一般的に公知の方法を用いることができる。
４．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタの製造方法により得られるカラーフィルタは、透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるものである。本発明によれば、上述した工程を経ることにより、温湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、複数色の着色層のカラーパターンが寸法精度高く形成されたカラーフィルタを得ることができる。
本発明のカラーフィルタの製造方法により得られるカラーフィルタは、透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるものである。本発明によれば、上述した工程を経ることにより、温湿度の変化によって寸法が変化しやすいプラスチック基板上に、複数色の着色層のカラーパターンが寸法精度高く形成されたカラーフィルタを得ることができる。
本発明のカラーフィルタの製造方法により得られるカラーフィルタの用途としては、例えば、液晶表示素子、有機ＥＬ表示素子、プラズマディスプレイ、電子ペーパーディスプレイ等に用いることができる。中でも、液晶表示素子に好適に用いられる。
上記カラーフィルタの構成としては、少なくとも、透明なプラスチック基板と、透明なプラスチック基板上に形成された着色層とを有するものであれば、特に限定されるものではなく、目的とする画像表示素子の種類等に応じて、任意の構成とすることができる。
上記カラーフィルタの構成としては、少なくとも、透明なプラスチック基板と、透明なプラスチック基板上に形成された着色層とを有するものであれば、特に限定されるものではなく、目的とする画像表示素子の種類等に応じて、任意の構成とすることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下に、カラーフィルタの製造方法を実施例として示し、本発明をさらに具体的に説明する。
［実施例１］
プラスチック基板として、透湿係数が１ｇ／ｍ２・ｈ・ｍｍＨｇであり、線膨張係数および湿度膨張係数が、それぞれ１６ｐｐｍ／℃および１２ｐｐｍ／％ＲＨであり、３００ｍｍ×４００ｍｍ（０．１２５ｍｍｔ）サイズのＰＥＴフィルムを準備した。上記プラスチック基板の含水率を測定した。
プラスチック基板として、透湿係数が１ｇ／ｍ２・ｈ・ｍｍＨｇであり、線膨張係数および湿度膨張係数が、それぞれ１６ｐｐｍ／℃および１２ｐｐｍ／％ＲＨであり、３００ｍｍ×４００ｍｍ（０．１２５ｍｍｔ）サイズのＰＥＴフィルムを準備した。上記プラスチック基板の含水率を測定した。
プラスチック基板の２３℃／５０％ＲＨにおける含水率は、カールフィッシャー水分計（京都電子工業社製、「ＭＫＳ−５００」）を用いて測定し、０．２８ｗｔ％であることが確認された。
まず、２３℃／５０％ＲＨに調節されたクリーンルームに、上記プラスチック基板を１週間保管することで、プラスチック基板の含水率が０．２８ｗｔ％となったことが確認された。
支持基板として、ガラス転移点が７０５℃であり、ガラス転移点以下における線膨張係数および湿度膨張係数が、それぞれ３．８ｐｐｍ／℃および０ｐｐｍ／％ＲＨであり、３００ｍｍ×４００ｍｍ（０．７ｍｍｔ）サイズの無アルカリガラスを準備した。
次に、保管処理を施したプラスチック基板を、２３℃、５０％ＲＨの雰囲気下で、シリコーンゴムを粘着材として用いて、上記支持基板に貼合した。
次に、保管処理を施したプラスチック基板を、２３℃、５０％ＲＨの雰囲気下で、シリコーンゴムを粘着材として用いて、上記支持基板に貼合した。
続いて、上記貼合したプラスチック基板を水系で洗浄した。その後、遮光部形成用ネガ型レジスト材（感光性材料）をスピンナー方式によりプラスチック基板上に１μｍの厚さで塗布し、この遮光部形成用レジスト材を１１０℃で２分間乾燥させた。
次に、遮光部のパターンに従い、上記プラスチック基板上に塗布した上記遮光部形成用レジスト材を露光した。このとき、プラスチック基板上には、後に重ねて形成する各色の着色層を形成する際の位置合わせに利用するためのアライメントマークを形成した。
次に、上記プラスチック基板上における上記遮光部形成用レジスト材の現像を行った。これにより、プラスチック基板上には、遮光部のパターンが形成された。
続いて、赤色着色層Ｒのパターン、緑色着色層Ｇのパターンおよび青色着色層Ｂのパターンを、上記と同様の工程により形成し、カラーフィルタを得た。なお、上記カラーフィルタを形成する際には、アライメントマークを使用して、精密な位置合わせを行った。
［比較例１］
プラスチック基板の保管を行わずに、支持基板に貼合したこと以外は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
プラスチック基板の保管を行わずに、支持基板に貼合したこと以外は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
［比較例２］
プラスチック基板を支持基板に貼合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
プラスチック基板を支持基板に貼合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
［評価］
実施例１および比較例１で得られたカラーフィルタを形成したプラスチック基板は支持基板から剥がして、比較例２で得られたカラーフィルタを形成したプラスチック基板はそのままの状態で、２３℃、４５％ＲＨの雰囲気下で一週間保管後、形成されたパターンの寸法を測定した。
実施例１および比較例１で得られたカラーフィルタを形成したプラスチック基板は支持基板から剥がして、比較例２で得られたカラーフィルタを形成したプラスチック基板はそのままの状態で、２３℃、４５％ＲＨの雰囲気下で一週間保管後、形成されたパターンの寸法を測定した。
実施例１で得られたカラーフィルタのパターンの寸法バラツキおよび各層のパターニング位置精度は、±５μｍ／１００ｍｍ以内であった。
一方、比較例１で得られたカラーフィルタのパターンの寸法は、±１５μｍ／１００ｍｍ程度のロット間バラツキがあった。これは、実施例１では、保管工程によってロット間でのプラスチック基板の含水率に差が生じていなかったのに対して、比較例１では、含水率がバラついた状態で支持基板に仮固定され、パターニングされたため、プラスチック基板が吸脱水することによって、パターンの寸法伸縮が生じたと考えられる。
一方、比較例２で得られたカラーフィルタの各層のパターニング位置精度は、±１５μｍ／１００ｍｍ程度であった。これは、実施例１では、貼合工程によってプロセス中のプラスチック基板の含水率変化による寸法変化が抑制されていたのに対して、比較例２では、プロセス中にプラスチック基板の寸法が大きく変化し、各層のアライメント位置ズレが生じた状態でパターニングされたためと考えられる。
一方、比較例１で得られたカラーフィルタのパターンの寸法は、±１５μｍ／１００ｍｍ程度のロット間バラツキがあった。これは、実施例１では、保管工程によってロット間でのプラスチック基板の含水率に差が生じていなかったのに対して、比較例１では、含水率がバラついた状態で支持基板に仮固定され、パターニングされたため、プラスチック基板が吸脱水することによって、パターンの寸法伸縮が生じたと考えられる。
一方、比較例２で得られたカラーフィルタの各層のパターニング位置精度は、±１５μｍ／１００ｍｍ程度であった。これは、実施例１では、貼合工程によってプロセス中のプラスチック基板の含水率変化による寸法変化が抑制されていたのに対して、比較例２では、プロセス中にプラスチック基板の寸法が大きく変化し、各層のアライメント位置ズレが生じた状態でパターニングされたためと考えられる。
１ … プラスチック基板
２ … 粘着層
３ … 支持基板
４ … パターン
５ … 遮光部
６ … 着色層
６Ｒ … 赤色着色層
６Ｇ … 緑色着色層
６Ｂ … 青色着色層
１０ … パターン形成体
１１ … カラーフィルタ
２ … 粘着層
３ … 支持基板
４ … パターン
５ … 遮光部
６ … 着色層
６Ｒ … 赤色着色層
６Ｇ … 緑色着色層
６Ｂ … 青色着色層
１０ … パターン形成体
１１ … カラーフィルタ
Claims (6)
- プラスチック基板上にパターンが形成されてなるパターン形成体の製造方法であって、
前記プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、前記プラスチック基板を前記温湿度雰囲気下で保管する保管工程と、
前記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した前記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が前記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、
前記支持基板上に仮固定された前記プラスチック基板上に前記パターンを形成するパターン形成工程と、を有し、
前記保管工程では、前記プラスチック基板の含水率を測定し、前記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達しているかを判断する含水率測定工程を行うことを特徴とするパターン形成体の製造方法。 - 前記支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下および１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
- 前記保管工程の温湿度雰囲気が、前記支持基板から取り外した後の工程の温湿度雰囲気と等しいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成体の製造方法。
- 前記支持基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
- 透明なプラスチック基板上に複数の着色層がパターン状に形成されてなるカラーフィルタの製造方法であって、
前記プラスチック基板の含水率が、所定の温湿度雰囲気下における含水率に達するまで、前記プラスチック基板を前記温湿度雰囲気下で保管する保管工程と、
前記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達した前記プラスチック基板を、温湿度の変化による寸法変化が前記プラスチック基板より少ない支持基板上に仮固定する貼合工程と、
前記支持基板上に仮固定された前記プラスチック基板上に前記着色層のパターンを形成する着色層形成工程と、を有し、
前記保管工程では、前記プラスチック基板の含水率を測定し、前記所定の温湿度雰囲気下における含水率に達しているかを判断する含水率測定工程を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 前記支持基板の線膨張係数および湿度膨張係数が、１０ｐｐｍ／℃以下および１０ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。
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