JPH03264902A - カラーフィルター仮硬化装置 - 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、カラーフィルターを形成する際に使用する着
色樹脂の仮硬化装置に関し、特に大面積カラーデイスプ
レーのカラーフィルターを形成する際に用いるカラーフ
ィルター仮硬化装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、カラーフィルターとしては、基板上にゼラチン、
カゼイン、グリユーあるいはポリビニルアルコールなど
の親水性高分子物質からなる媒染層を設け、その媒染層
を色素で染色して着色層を形成する染色カラーフィルタ
ーが知られている。

このような染色法では、使用可能な染料が多くカラーフ
ィルターとして要求される分光特性への対応が比較的容
易であるが、媒染層の染色工程に、染料を溶解させた染
色浴中に媒染層を浸漬するというコントロールの難しい
湿式１程を採用しており、また各色毎に防染用の中間層
を設けるという複雑な工程を有するため歩留りが悪くな
る欠点を有している。また、染色可能な色素の耐熱性が
１５０℃程度以下と比較的低く、該フィルターに熱的処
理を必要とする場合には、使用が困難である上、染色膜
自体の耐熱性、耐光性等の信頼性が劣るという欠点も有
している。

これに対し、従来、ある種の着色材料が透明樹脂中に分
散されてなる着色樹脂を用いたカラーフィルターが知ら
れている。

例えば、特開昭５８−４６３２５号公報、特開昭６０−
７８４０１号公報、特開昭６０−１８４２０２号公報、
特開昭６０−１８４２０３号公報、特開昭６０−１８４
２０４号公報、特開昭６０−１８４２０５号公報等に示
されている様に、ポリアミノ系樹脂に着色材料を混合し
た着色樹脂膜を用いることを特徴とするカラーフィルタ
ーによれば、該ポリアミノ系樹脂自体は、耐熱性、耐光
性等の特性に優れたものであるが、非感光性樹脂である
ためカラーフィルターのパターン形成には、微細パター
ンに不利な印刷による方法、あるいは着色樹脂膜上にレ
ジストによるマスクを設けた後に、該着色樹脂膜をエツ
チングする゛という製造工程の煩雑な方法をとらなけれ
ばならなかった。

一方、特開昭５７−１６４０７号公報、特開昭５７−７
４７０７号公報、特開昭６０−１２９７０７号公報等に
示されている様に、感光性樹脂に着色材料を混合した着
色樹脂膜を用いることを特徴とするカラーフィルターに
よれば、カラーフィルターの製造方法にとっては一般的
なフォトリソ工程のみで微細パターン化でき、工程の簡
素化は可能となる。

しかし、この様な感光性樹脂に着色材料を混合した着色
樹脂を用いてカラーフィルターを形成する場合、一般に
露光波長域における着色材料自体の光吸収があるため、
感光性樹脂の光硬化に必要な露光エネルギーは通常より
かなり大きなものとなる。

一般に、感光性樹脂に対する露光時の光強度は、光照射
面から深さ方向に入っていくに従い、指数関数的に減少
していく。従って、感光性樹脂に、さらに光吸収特性を
もつ着色材料の混入による光照射面から深さ方向に対す
る露光時の入射光強度の減衰は、著しく大きくなり、場
合によっては感光性着色樹脂膜の底部に当たる基板との
界面付近での光硬化が不充分となり、現像時に膜ハガレ
等を生じることがあった。

また、この露光時の入射光強度の減衰を補っため、露光
エネルギーを非常に大きくすると、着色材料自身の劣化
を生じることもあった。

さらに、着色樹脂膜表面は、着色材料の混入により、表
面の粗れが生じ、カラーフィルター表面における散乱を
伴ない、カラーフィルターの光学的性能を落とす上、液
晶表示素子内面に構成させる場合では、液晶分子の配向
を乱すこともあった。

この様に、感光性樹脂に着色材料を混合した着色樹脂を
用いてカラーフィルターを形成する場合、そのプロセス
におけるカラーフィルター膜の安定性、耐久性、そして
カラーフィルターとしての性能上の問題が残されていた
。

上述の欠点を解消せしめるために、本出願人は既に特願
昭６２−２２４６１号を出願し、より少ない露光エネル
ギーで効率的にパターン形成できると共に、露光時の着
色材料自体の劣化を防ぎ、膜の深さ方向での光硬化のバ
ラツキを減らし、かつ表面状態のより平滑な着色樹脂膜
を有するカラーフィルターを提案した。このカラーフィ
ルターは、感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散し
てなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程の繰り返しによ
り形成される複数のパターン状着色樹脂層を有するカラ
ーフィルターにおいて、該着色材料を着色樹脂層の表面
部から底部にかけて次第に多く分散させてなるものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のカラーフィルターを基板上に形成するには、感光
性樹脂中に少なくとも着色、材料を分散した着色樹脂を
用いて、フォトリソ工程によりパターニングして形成す
るが、このパターニングは通常、塗布方法としてスピン
ナ一方法、印刷方法、ロールコータ一方法等の手段を用
いて着色樹脂を基板上に塗布し、その後クリーンオーブ
ンホットプレート等を用いて着色樹脂を仮硬化（プリベ
ーク）させ、次いでフォトマスクを通して露光、現像し
てカラーフィルターのパターンを形成している。

しかしながら、カラーフィルター材料の着色樹脂は、仮
硬化時の温度に非常に敏感であり、仮硬化時に温度差が
あるとそのまま現像時に反映し、そのために着色樹脂を
用いてパターニングして得られるカラーフィルターのパ
ターンムラが残る欠点があった。

本発明は、この様な従来技術の欠点を改善するためにな
されたものであり、着色樹脂を基板上に塗布し、加熱し
て仮硬化した後、フォトリソ工程によりパターニングし
てカラーフィルターを形成する際に、仮硬化時の温度差
をなくし、現像時のパターンムラの発生を防止すること
ができるカラーフィルター仮硬化装置を提供することを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は、感光性樹脂中に少なくとも着色材
料を分散してなる着色樹脂を基板上に塗布し、加熱して
仮硬化した後、フォトリソ工程によりパターニングして
カラーフィルターを形成する際に使用する着色樹脂の仮
硬化装置であって、着色樹脂を塗布した基板を真空チャ
ックして固定し加熱して着色樹脂を仮硬化する真空チャ
ック付ホットプレートと、加熱時に基板の周辺部分を押
え基板の反りを防止する基板押え手段とを備えているこ
とを特徴とするカラーフィルター仮硬化装置である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のカラーフィルター仮硬化装置は、感光性樹脂中
に少なくとも着色材料を分散してなる着色樹脂をフォト
リソ工程によりパターニングしてカラーフィルターを形
成する方法において、基板上に塗布した着色樹脂を加熱
して仮硬化するために使用す装置であり、真空チャック
付ホットプレートと基板押え手段とを備えてなるもので
ある。

真空チャック付ホットプレートは、着色樹脂を塗布した
基板を真空チャックして固定し加熱して着色樹脂を仮硬
化するために用いられるが、特に加熱時の温度履歴が均
一となるので好適である。

その理由は、クリーンオーブンで仮硬化すると、熱風の
吹き出る側と排出される側との温度分布があると共に熱
風の当たり方により温度差が生じるが、基板をホットプ
レートに真空チャックして均一に密着して加熱すること
により温度差の発生を防止することができる。

また、基板を加熱する場合、単純なホットプレートを用
いて着色樹脂を塗布した基板を加熱すると、基板は凹型
に反り返ってしまい、また真空チャック付ホットプレー
トを用いて加熱した場合であっても、基板をホットプレ
ートに載せた直後に反ってしまい、真空チャックできな
い状況が発生する。そのために、本発明では、真空チャ
ック付ホットプレートを使用すると共に基板押え手段を
用いて、基板をホットプレートに載せた後直ちに基板の
周辺部分を機械的に押え込むことにより、基板の反りを
防止し、加熱時の基板内での温度分布を均一にすること
ができる。

真空チャック付ホットプレートの加熱温度は着色樹脂の
種類により設定が異なるが、通常６０℃以上、好ましく
は７０〜９０℃の範囲が望ましい。また、加熱時間は０
．５〜ＩＯ分間、好ましくは１〜３分間が望ましい。

本発明において、カラーフィルターの有する着色樹脂層
を形成する感光性樹脂としては、特に性能の優れたカラ
ーフィルターを得る観点から、以下に挙げる感光性基を
分子内に持つ芳香族系のポリアミド樹脂または芳香族系
のポリイミド樹脂が好ましい。

具体的には、２００℃以下にて硬化膜の得られるもの、
例えば１５０℃×３０分程度の熱で硬化膜を形成し、特
に、可視光波長域（４００〜７００　ｎｍ）で特定の光
吸収特性を持たないもの（光透過率で９０％程度以上の
もの）が好ましい。この観点からは、特に芳香族系のポ
リアミド樹脂が好ましい。

また、感光性を有する基としては、以下に示す様な感光
性の炭化水素不飽和基をもつ芳香族鎖であれば良く、例
えば、 （１）安息香酸エステル類 （式中Ｒ１はＣ［（Ｘ＝ＣＹ−ＣＯＤ−Ｚ−１Ｘは−Ｈ
又は−Ｃ，Ｈ＠、Ｙは−Ｈ又は−ＣＨ，，２は−又はエ
チル基又はグリシジル基を示す） （２）ベンジルアクリレート類 （式中Ｒ１はＨ−、アルキル基、アルコシキ基を示す） （式中Ｙは−Ｈ又はＣＩ（、を示す） （３）ジフェニルエーテル類 （式中Ｒ２はＣＨＸ＝ＣＹ−ＣＯＮＨ−１ＣＨ，＝（：
Ｙ−ＣＯＯ−（ＣＨ，）、−０ＣＯ又はＣＨ，＝ＣＹ−
ＣＯＯ−ＣＨ，−を１ヶ以上含むもの、Ｘ、Ｙは前記と
開基を示す） （４）カルコン類及びその他化合物鎖 等が挙げられる。

これ等の基を分子内に持つ芳香族系のポリアミド樹脂及
びポリイミド樹脂の具体例を示すと、リソコートＰＡ−
１０００（宇部興産■製）、リソコートＰＩ−４００（
宇部興産■製）等が挙げられる。

一般にフォトリソ工程で用いられる感光性樹脂は、その
化学構造によって差はあるものの、機械的特性をはじめ
耐熱性、耐光性、耐溶剤性等の耐久性に優れたものは少
ない、これに対し、上記感光性樹脂は、化学構造的にも
、これらの耐久性に優れた樹脂系であり、これらを用い
て形成したカラーフィルターの耐久性も非常に良好なも
のとなる。

また、カラーフィルターの有する着色樹脂層を形成する
着色材料としては、有機顔料、無機顔料、染料等のうち
所望の分光特性が得られるものであれば、特に限定され
るものではない。この場合、各材料を単体で用いること
も、これらのうちのいくつかの混合物として用いること
もできる。

ただし、染料を用いた場合には、染料自体の耐久性によ
り、カラーフィルターの性能が支配されてしまうが、上
記樹脂系を用いれば、通常の染色カラーフィルターに比
べ性能の優れたものが形成可能である。従って、カラー
フィルターの色特性及び諸性能から勘案すると有機顔料
が着色材料として最も好ましい。

有機顔料としては、溶性アゾ系、不溶性アゾ系、縮合ア
ゾ系等のアゾ系顔料をはじめ、フタロシアニン系顔料、
そしてインジゴ系、アントラキノン系、ペリレン系、ペ
リノン系、ジオキサジン系、キナクリドン系、イソイン
ドリノン系、フタロン系、メチン・アゾメチン系、その
他金属錯体系を含む縮合多環系顔料、あるいはこれらの
うちのいくつかの混合物が用いられる。

［作用］ 本発明のカラーフィルター仮硬化装置は、感光性樹脂中
に少なくとも着色材料を分散してなる着色樹脂を基板上
に塗布し、加熱して仮硬化した後、フォトリソ工程によ
りパターニングしてカラーフィルターを形成する方法に
おいて、基板上に塗布した着色樹脂を加熱して仮硬化す
るために、真空チャック付ホットプレートを用いて着色
樹脂を塗布した基板をホットプレートに真空チャックし
て均一に密着して加熱すると共に基板押え手段を用いて
、基板をホットプレートに載せた後直ちに基板の周辺部
分を機械的に押え込むことにより、基板の反りを防止し
、加熱時の基板内での温度分布を均一にし、現像時のパ
ターンムラの発生を防止することができる。

［実施例］ 以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ 第１図は、本発明のカラーフィルター仮硬化装置の一実
施例を示す説明図である。同図において、１は真空チャ
ック付ホットプレート、２は着色樹脂付ガラス基板、３
は反り防止用の押え棒、４は押え棒上下移動装置である
。

たて３００１１＠、よこ３００　＋＋＋ｍ、厚さ１．１
ｍｍのガラス基板に、スピンナー法により、ポリアミド
系の着色樹脂を膜厚１８０００人に塗布した着色樹脂付
ガラス基板２を、真空チャック付ホットプレート１（穴
径は基板の厚さと同等以下である。）上に載せ、その直
後に押え棒上下移動装置４が下がり、押え棒３が基板の
厚さに相当するギャップを残すように降下して着色樹脂
付ガラス基板２の周辺部分をソフトに押えた。ホットブ
ル−トの加熱温度は８０℃で、ホットプレート上で２分
間ベークして着色樹脂を仮硬化させた。

その後、適当なパターンを有するマスクをあてがって、
露光装置で露光し、現像してパターニングし、カラーフ
ィルターを形成した。この様にして形成したカラーフィ
ルターは仮硬化時の温度ムラが小さいために、大面積で
も均一にパターニングすることができた。

実施例２ 第２図は、本発明のカラーフィルター仮硬化装置の他の
実施例を示す説明図である。同図において、１は真空チ
ャック付ホットプレート、２は着色樹脂付ガラス基板、
５はガラス基板の反り防止用の回転式押え装置である０
本実施例では回転式押え装置５は板状であるが、必ずし
も板状でなくてもよく、その他の形状でもよい。

上記の装置を用いて実施例１と同様の方法で基板上にカ
ラーフィルターを形成した。この様にして形成したカラ
ーフィルターは仮硬化時の温度ムラが小さいために、大
面積でも均一にパターニングすることができた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のカラーフィルター仮硬化
装置を用いて、着色樹脂を塗布した基板を真空チャック
付ホットプレートに載せると同時に基板押え手段で基板
の周辺部分を押えて加熱して仮硬化することにより、仮
硬化時の温度差をなくし、現像時のパターンムラの発生
を防止することができ、品位の良い大面積のカラーデイ
スプレィ用の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図は本発明のカラーフィルター仮硬化装置の一実施
例を示す説明図および第２図は仮硬化装置の他の実施例
を示す説明図である。 ｌ・・・真空チャック付ホットプレート２・・・着色樹
脂付ガラス基板 ３・・・押え棒 ４・・・押え棒上下移動装置 ５・・・回転式押え装置 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散してなる着色
   樹脂を基板上に塗布し、加熱して仮硬化した後、フォト
   リソ工程によりパターニングしてカラーフィルターを形
   成する際に使用する着色樹脂の仮硬化装置であって、着
   色樹脂を塗布した基板を真空チャックして固定し加熱し
   て着色樹脂を仮硬化する真空チャック付ホットプレート
   と、加熱時に基板の周辺部分を押え基板の反りを防止す
   る基板押え手段とを備えていることを特徴とするカラー
   フィルター仮硬化装置。