JPH01108502A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フォトマスクを用いて表示領域を投影露光す
るカラーフィルターの製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

カラーフィルターの製造方法はさまざまな方式が提案さ
れているが、寸法精度面での要求が高くなるにつれ、ホ
トリソグラフィー法を主体とした加工法が主流となって
いる。すなわち、染色基質に感光性を付与し、レリーフ
画像形成後染色する方法、感光性樹脂を用いて予め窓開
は加工し着色体を被着せしめ、更に感光性樹脂をリフト
オフする方法、予め被着せしめた着色体に感光性樹脂を
塗布し所望部分をマスキングし不要部をエツチング加工
する方法、又はこれらの変形方法が実用化されている。

これらの画像形成は、高精度に位置合わせのできる１面
付は或いは多面付けのフォトマスクを用い、このフォト
マスクと感光性樹脂に密着する密着露光法、又は数μｍ
のギャップを設けて紫外線を照射するいわゆるプロキシ
ミティ露光法がある。密着して露光する場合は解像性が
優れているため細かな画像形成に適する。プロキシミテ
ィ露光法ではコンタクト時のマスクダメージがなく、か
つ密着時のイメージシフトがないためオートアライメン
トが精度良く使えるため生産性が良好である。これらは
アライナ−と呼ばれる目合わせ装置付の１対１の露光装
置を用いて実現される。アライナ−は光源より出た紫外
線を適度に余分な波長をフィルターを介して除去し、フ
ライズアイレンズ等の光拡散レンズで光拡散し、レンズ
系を介して均一な光を与える。

ところで、液晶表示用の大型カラーフィルターや、画素
数の非常に多い固体撮像素子、撮像管用カラーフィルタ
ーにおいて投影露光装置が用いられつつある。アライナ
−を用いてカラーフィルターを作成する工程においては
、以下のような問題点を有し、かかる投影露光装置にお
いて、その解決が検討される所以となっている。

■、カラーフィルターが大型化するとレンズ系を大きく
しなければならない。

■、カラーフィルターが大型化、又は多面化した場合、
大型のフォトマスクを必要とする。

■、カラーフィルターの多画素化、高精度化に伴い解像
力、寸法精度が要求される。

■、フォトマスク密着時のゴミ等の付着により信頼性が
低下する。

一方、投影露光装置は、高精度のＸＹθステージ、オー
トアライメント、オートフォーカス等と高精度な１対１
又は数対１の光学系を組み合わせた装置であって、その
露光方法はアライメントマークを含むレクチルと呼ばれ
るフォトマスクのパターンに対し、予め感光樹脂を塗布
しである基板に所定ピンチで露光し、これを第１層目と
なし、更に第２層目以降は前記アライメントマークの一
部又は全部を検出し、それぞれのレクチルとの相対位置
を保ちつつ繰り返し露光する。かかる投影露光装置はア
ライナ−の種々の問題点を大幅に改善するものであった
。

ところで、大型カラーフィルター用レクチルや多面付レ
クチルの中には、複数のレクチルを用いてカラーフィル
ターを分割露光して製造する方法が現在試みられつつあ
る。このような方法によれば、カラーフィルターの大き
さの自由度拡大、或いは単位時間当たりの生産数量の増
加の点で有利になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような方法で露光した場合、出来上がっ
たカラーフィルターは分割された領域ごとの隣接部につ
なぎムラと呼ばれるムラが生じ、著しく外観を損ねてい
た。

この原因の一つとして、レンズにおける左右（上下）の
非対称性にあると考えられ、それぞれの結像位置がわず
かにずれるため、画素周辺に若干のスソ引きが生じ、露
光されたパターンの寸法がわずかながら拡大される。

又、原因の二つ目として、露光された感光材の経時変化
がある。例えばゼラチン等の動物性蛋白質に重クロム酸
塩を添加することによって得られるような可染性感光性
材料では、露光直後から還元された３価クロムとゼラチ
ンとの架橋反応が未露光部の方へ広がり始めるため、露
光後引き置き時間によって画線部の広がりに違いが生じ
る。従って先に露光された領域の方の画線が太る傾向に
ある。これらの各領域ごとの画線部の寸法的な違いは極
わずかであるが、これらを隣接させると人間の目に認識
しうるつなぎムラになる。

本発明はかかる点を考慮してなされたものであり、露光
の利点を損なうことな（隣接部のつなぎムラを防止して
良好な外観を有するカラーフィルターの製造方法を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明は、第１にフォトマスクを用いて表示
領域を投影露光するカラーフィルターの製造方法におい
て、前記表示領域を複数の領域に分割し、その分割され
た領域ごとの互いに隣接する部分を重なり部とする各フ
ォトマスクにおける重なり部のパターンを、互いに重畳
せず、かつ互いに補完させるように配列すること、第２
にフォトマスクを用いて表示領域を投影露光するカラー
フィルターの製造方法において、前記表示領域を複数の
領域に分割し、その分割された領域ごとの互いに隣接す
る部分を重なり部とする各フォトマスクにおける重なり
部のパターンを、互いに重畳せず、かつテーパー状にす
ることにより上記の目的を達成するものである。

（作用） 分割された各領域における各画線部の寸法的な違いは投
影露光装置の性質上、完全に避けることは困難であるた
めに、各領域の重なり部のパターンのそれぞれを重畳せ
ず、かつ互いに補完させるようにパターン設計したり、
テーパー状にパターン設計することにより見掛は上のつ
なぎムラを防止でき、肉眼的に認識できない程度とする
ことができる。

以下、図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は第１のストライブ型カラーフィルター用
フォトマスクであり、（ｂ）は第２のそれであり、アラ
イメントマーク２．３を重ねることにより、それぞれの
パターン１，４が重なり部５．５”を介して一体化され
る。これらのフォトマスクを用いて順次露光し、現像す
ることにより所望のレリーフ画像６が得られる。テーパ
ーの角度α又は重なり部５．５゛の長さは、フォトマス
クの大きさ、ストライプ幅等に影響されるが、例えば液
晶カラーテレビ用カラーフィルターのストライプ幅は１
００〜５００μｍ程度であるので、重なり部５．５°の
長さを１０ｍｍに設定するとテーパー角度αは０．５７
°〜２．９°の範囲になる。重なり部５．５゛の長さを
長くシ（又はテーパー角度αを小さ（）することにより
、効果は増大する。尚、フォトマスクのパターン１．４
は寸法、ピッチ共精度良く一致させる必要がある。

第２図（ａ）は第１のモザイク型カラーフィルター用フ
ォトマスクであり、（ｂ）は第２のそれであり、これら
のフォトマスクにおいて重なり部のパターン７．７゛の
それぞれがアライメントマーク２．３を重ねた時、重畳
せず互いに補完させるように配列される。

これらのフォトマスクを用いて順次露光し、現像するこ
とで所望のレリーフ画像８が得られる。

重なり部７．７゛の重なり寸法は、フォトマスクの大き
さ、モザイクパターン寸法に応じて決定されるが、重な
り寸法が大きい程効果は増大する。

尚、フォトマスクのパターンｌ、４は寸法、ピンチ共精
度良く一致させる必要がある。

第３図（ａ）　　（ｂ）は、ストライプ型カラーフィル
ター用フォトマスクを多面付化させたものであり、（ａ
）は第１のストライプ型カラーフィルター用フォトマス
クであり、（ｂ）は第２のそれであり、アライメントマ
ーク２．３を重ねることにより、それぞれのパターン１
．４が重なり部１０．１０゛　を介して一体化される。

これらのフォトマスクを用いて順次露光し、現像するこ
とで６面付けのレリーフ画像が得られる。フォトマスク
のパターン１．４は寸法、ピンチ共精度良く一致させる
必要がある。

第１〜３図まで用いられているフォトマスクは精度を維
持させるため、例えばＥＢ描画したフォトマスクを用い
、露光の際はサーマルチャンバ等の恒温装置内で行われ
ることが望ましい。更に第２図のように重なり部のパタ
ーンを番地付けし、ランダム処理によってそれぞれのフ
ォトマスクに番地を振り分け、パターンが規則正しく配
列されないようにすることにより効果は増大する。

以下、図面を参照して実施例を説明する。

（実施例Ｉ） ３００ｍｍＸ　３００ｍｍ：２−ニング社７０５９材上
にゼラチン−重クロム酸ナトリウムからなる水溶性感光
性樹脂液を２．０μｍの膜厚に塗布して乾燥させた。

次いで、第１図（ａ）のフォトマスクを投影露光し、次
に第１図（ｂ）のフォトマスクに交換し、所定寸法移動
させて投影露光した後、温水現像、１５０°で３０分間
硬化させ、第１図（Ｃ）のようなレリーフ画像を得た。

これを表１の赤色染浴にて染色し、赤色画素を得た。乾
燥の後、日本合成ゴム（株）社製アクリル系樹脂ＪＳＳ
−１８を１μｍの膜厚に塗布し、１５０’Ｃで硬化させ
、防染保護膜を得た。同様にして所定ピッチ分ずらせて
緑色画素、青色画素を形成し、ストライプ型のカラーフ
ィルターを得た。

このようにして得られたカラーフィルターと液晶表示素
子を組み合わせて点灯表示したところ、つなぎムラも確
認されず良好な画像が得られた。

〔表１〕染浴咀成 （実施例２） 実施例１と同様の方法で、第２図（ａ）（ｂ）のフォト
マスクを用いてモザイク型カラーフィルターを得た。

この際、フォトマスクは以下のような方法で設計した。

即ち所望パターンにつき重なり部７”を設定し、それぞ
れのモザイクに番地付けする。そして乱数表（ＪＴＳＺ
９０３１に基づく）とサイコロを使い、サイコロを５回
振ってその合計の行を選び、その行の数値を順に拾い偶
数であれば第２図（ａ）のパターンへ、奇数であれば第
２図（ｂ）のパターンに振り分けた。

このようにして得られたフォトマスクを用いたモザイク
型カラーフィルターと液晶表示素子を組み合わせて点灯
表示したところ、つなぎムラも確認されず良好な画像が
得られた。

（実施例３） 実施例１と同様の方法にて、第３図（ａ）（ｂ）のフォ
トマスクを用い、５分の１縮小投影露光にてストライプ
型のカラーフィルターを得た。このカラーフィルターを
ＣＯＤ　（電荷転送型固体撮像素子）に貼り合わせ、テ
レビカメラに組み込み撮影したところ、つなぎムラのな
い良好な画像が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば投影露光法の利点を損なうことなく、か
つ複数フォトマスクによるカラーフィルターの大きさの
自由度拡大、単位時間当たりの生産数量の増加を維持し
つつ、隣接部のつなぎムラを防止して良好な外観を有す
るカラーフィルターを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は、本発明に用いるフォトマスクの態様を示
すものである。第１図はストライプ型カラーフィルター
用フォトマスク、およびこれによって得られるレリーフ
画像を示し、第２図はモザイク型カラーフィルター用フ
ォトマスク、およびこれによって得られるレリーフ画像
、第３図は多面付ストライプ型カラーフィルター用フォ
トマスクを示す。 １は第１のフォトマスクのパターン、２は第１のフォト
マスクのアライメントマーク、３は第２のフォトマスク
のアライメントマーク、４は第２のフォトマスクのパタ
ーン、５．７．１０は第１のフォトマスクの重なり部、
５’　、７’　、７”、１０゛は第２のフォトマスクの
重なり部、６．８は第１、第２のフォトマスクによって
得られるレリーフ画像、９は重なり部の無いパターンを
示す。 出　　願　　人　　　大日本印刷株式会社代理人　弁理
士　　　蛭用　昌信（外２名）第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォトマスクを用いて表示領域を投影露光するカ
   ラーフィルターの製造方法において、前記表示領域を複
   数の領域に分割し、その分割された領域ごとの互いに隣
   接する部分を重なり部とする各フォトマスクにおける重
   なり部のパターンを、互いに重畳せず、かつ互いに補完
   させるように配列することを特徴とするカラーフィルタ
   ーの製造方法。
2. （２）前記フォトマスクにおける前記重なり部のパター
   ンに番地付けし、ランダム処理によってそれぞれのフォ
   トマスクに該パターンを振り分けることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のカラーフィルターの製造方法
   。
3. （３）フォトマスクを用いて表示領域を投影露光するカ
   ラーフィルターの製造方法において、前記表示領域を複
   数の領域に分割し、その分割された領域ごとの互いに隣
   接する部分を重なり部とする各フォトマスクにおける重
   なり部のパターンを、互いに重畳せず、かつテーパー状
   にすることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。