JPH04214530A - 液晶表示装置のブラックマスク形成方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置のブラッ
クマスクを設けるための遮光パターンの形成方法とその
遮光パターンの形成方法を用いてなるブラックマスクの
形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置においては、表示コントラ
ストの低下を防止する目的で表示パターン部以外の部分
に遮光用のブラックマスクを形成する場合がある。この
ブラックマスク形成方法としては、図４に示すように透
明電極付きガラス基板２１上に感光性のブラックマスク
材料２２を塗布した後、フォトマスク２３を用いて露光
し、現像により表示パターン部以外の部分にブラックマ
スクを形成する方法や、図５に示すようにガラス基板２
１上の表示用電極（透明電極）２１Ａを用いてメッキに
よる金属膜（あるいは電着法によるカラーフィルター）
２５を形成し、更にその上に感光性のブラックマスク材
料２２を塗布した後、ガラス基板２１の背面から露光し
、現像・金属膜２５の剥離を行ってブラックマスクを形
成する方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４のように
フォトマスクを用いる方法では、フォトマスク２３とガ
ラス基板２１上の電極２１Ａをアライメントする機構が
必要であり、高精細のパターンでは高精度のアライメン
ト機構を必要とする。またブラックマスクの膜厚（１〜
３μｍ）や表面平滑性を得るために材料の塗布にスピナ
ーを用いるが、塗布の際、フォトマスク２３と透明電極
２１Ａとのアライメントを行うためのアライメントマー
クに前記ブラックマスク材料が掛かってこれを隠してし
まうという問題がある。

【０００４】一方、図５に示す方法は、セルフアライメ
ントであるので、アライメント工程は不要であるが、メ
ッキによる金属膜を用いる場合は、ブラックマスク形成
後、金属膜２５を除去する必要があり、工程が複雑にな
る。また、カラーフィルターを遮光マスクとして使用す
る場合には、ブラックマスク材料２２の感光波長に吸収
がある顔料あるいは染料を選択しなければならないとい
う制約が生じる。さらに透明電極２１Ａ上の金属膜２５
をマスクとして利用しているため、ブラックマスクの形
状はこの金属膜２５、すなわち透明電極２１Ａのパター
ンに規制され、パターンの自由度が小さくなる。

【０００５】なお、他のブラックマスク形成方法として
、オフセット印刷、スクリーン印刷等によりブラックマ
スクパターンを形成する方法があるが、印刷による方法
は精度が低く、高精細パターンには適用できない。

【０００６】そこで本発明は上記した事情に鑑み、液晶
表示装置の高精細パターンであるブラックマスクを得る
に際し、感光性ブラックマスク材料をパターニングする
ための遮光パターンを、上記問題を生じさせる事無く透
明基板上で構成することを課題とし、液晶表示装置のブ
ラックマスクを容易に形成できるようにすることを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
考慮してなされたもので、基板上に、該基板に向けて照
射された短波長側の光を遮光する遮光パターンを設ける
にあたり、フォトリソグラフィー法により基板上にフォ
トレジストをパターニングし、これを１５０℃〜３００
℃程度の高温で焼成することを特徴とする遮光パターン
の形成方法であって、またもう一つの発明は、上記遮光
パターン上に感光性ブラックマスク材料を塗布し、前記
遮光パターンをフォトマスクとして基板側から該感光性
ブラックマスク材料の感光波長光による露光を行って、
遮光パターン間に前記感光性ブラックマスク材料からな
るブラックマスクを設けることを特徴とする液晶表示装
置のブラックマスク形成方法であり、上記課題を解消す
るものである。

【０００８】さらにもう一つの発明は、フォトリソグラ
フィー・エッチング法により透明基板上に所定の透明電
極パターンを形成し、この透明電極のエッチング後のフ
ォトレジストを１５０℃〜３００℃程度の高温で焼成し
て、感光性ブラックマスク材料の感光波長を吸収する性
能を持たせた遮光パターンを設け、この遮光パターンを
セルフアライメントのフォトマスクとして前記感光性ブ
ラックマスク材料の露光を行うことを特徴とする液晶表
示装置のブラックマスク形成方法であり、上記課題を解
消するものである。

【０００９】

【作用】本発明において、１５０℃〜３００℃程度の高
温で焼成されたフォトレジストは、この焼成によって短
波長側（主に紫外線部）の光を吸収するようになって、
フォトレジストのパターンが、紫外線を吸収する遮光効
果の高い遮光ハターンとなり、また焼成によって、現像
で用いる有機溶媒などに対する耐薬品性が向上するよう
になる。またこの遮光パターン上に感光性ブラックマス
ク材料を塗布して、透明基板側から露光を行うことは、
前記遮光パターンがセルフアライメントのフォトマスク
として構成されることになり、別途のフォトマスクを用
いずに感光性ブラックマスク材料のパターニングが行え
るようになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説
明する。 （液晶表示装置のブラックマスクの形成）まず、図１で
（ａ）〜（ｅ）に示すように一般的なポジ型フォトレジ
ストを用いたフォトリソグラフィー・エッチング法によ
り、ＩＴＯ等の透明電極パターンを形成する。即ち、ガ
ラス基板１にＩＴＯ等の透明導電膜２を形成し（図１（
ａ））、その上にポジ型フォトレジスト３を塗布する（
図１（ｂ））。この後、フォトマスク４を用いてＵＶ光
５を照射する（図１（ｃ））。この露光後、フォトレジ
スト現像（図１（ｄ））、透明導電膜のエッチング（図
１（ｅ））を順次行う。

【００１１】通常は、最後にフォトレジスト３を剥離す
るが、本発明ではフォトレジスト３をそのまま残し、図
１の（ｆ）に示すように１７０〜３００℃程度の高温で
焼成する。これにより、フォトレジスト３を短波長（主
に紫外部）の光を吸収する遮光膜とする。すなわち遮光
パターンが形成される。この後、図１の（ｇ）に示すよ
うにガラス基板１上に、主に紫外部に分光感度を有する
ネガ型ブラックマスク材料６をロールコート、スピンコ
ート、オフセット印刷、スクリーン印刷等の方法により
塗布し、仮焼成を行ってブラックマスクをなる膜を形成
する。

【００１２】次に、図１の（ｈ）に示すようにガラス基
板１の背面よりＵＶ光７を照射して、フォトレジスト３
の付いた電極パターン以外の部分を感光させる。感光後
、第１図（ｉ）に示すように現像を行って感光部以外の
ブラックマスク材料を除去する。そして、最後にフォト
レジスト３を剥離すると、図１の（ｊ）に示すように表
示パターン以外の部分にブラックマスクが形成される。

【００１３】なお、感光性ブラックマスク材料としては
、水溶性のものの他に、フォトレジストを高温で焼成す
ることによりアルコール、セロソルブ系溶剤への耐溶性
が向上するため、溶剤系のブラックマスク材料も使用可
能である。

【００１４】上述の工程によりパターン幅１００μｍ、
パターン間２０μｍのドットマトリクス液晶パネル用Ｉ
ＴＯ電極付きガラス基板を形成した具体例を以下に示す
。ＩＴＯが片面全面に膜付されたガラス基板にフォトレ
ジスト（東京応化製ＯＦＰＲ−８００）をロールコーテ
ィングにより塗布し、オーブンにて８５℃３０分プリベ
ークを行い膜厚約１μｍのフォトレジスト膜を形成する
。そして、電極パターンの形成されたフォトマスクによ
りフォトレジストを露光し、現像により電極パターンの
フォトレジスト像を得る。１２０℃３０分のポストベー
ク後、エッチングにより電極パターン以外のＩＴＯを除
去し、水洗・乾燥を行う。次に、電極上のフォトレジス
トを２７０℃で１時間焼成した（遮光パターンの形成）
後、ＵＶ硬化型のブラックマスク材料をスクリーン印刷
にて表示エリア全面に印刷し、９０℃３０分のプリベー
クを行った後、ガラス基板背面より主波長３６０ｎｍの
ＵＶ光を照射して、セロソルブ系溶剤ににて現像を行う
。２００℃３０分のポストベークによりブラックマスク
材料を硬化させた後、３ｗｔ％ＮａＯＨ溶液（液温４５
℃）にてフォトレジストを剥離し、水洗・乾燥を行う。 以上の工程によって、膜厚３μｍ、透過率１％以下とい
う良好な性能を有するブラックマスクを形成することが
できた。

【００１５】 （遮光パターンの形成） 上述したように、フォトレジストを高温で焼成すること
によって、短波長側（紫外線部）の光を吸収する特性を
備えるようになり、ＵＶ光の遮光膜として利用できるよ
うになる。図２は、レジスト焼成温度と分光透過率の関
係を示したものであって、焼成温度を上げるにつれて紫
外線の透過率が減少する。

【００１６】またこの焼成によってフォトレジストは、
現像に用いる有機溶媒等に体する耐薬品性が向上する。 表１に焼成温度と耐薬品性の変化を示す。

【００１７】

【００１８】遮光パターンの形成は、上述したようにガ
ラス基板上にフォトリソグラフィー法によりフォトレジ
ストのパターニングを行い、これを高温で焼成すること
で得られ、紫外線の遮光を行う極めて高精細な遮光パタ
ーンを容易に形成することができる。

【００１９】 （液晶表示装置のブラックマスク形成）図３はもう一つ
のブラックマスク形成方法の実施例を示すものである。 これは透明基板上に任意の形状で遮光膜（すなわち遮光
パターン）を形成する場合に、パターニングしたフォト
レジストを高温で焼成して、感光性ブラックマスク材料
の感光波長を吸収する性能を持たせ、得られた遮光パタ
ーンをフォトマスクとして感光性ブラックマスク材料の
感光を行うものであり、前記感光（露光）と現像により
感光性ブラックマスク材料のパターニングを行えるもの
である。

【００２０】図３に基づいて説明する。まず透明導電膜
２（パターン形成済み）上を含めてガラス基板１上全面
にフォトレジスト３を塗布し（図３（ａ））、一般的な
フォトリソグラフィー法により前記透明導電膜２上にフ
ォトレジストパターンを形成する（図３（ｂ））。つぎ
にこれを２００℃〜３００℃程度の高温で焼成する。こ
のに焼成によってフォトレジスト３を短波長（主に紫外
部）の光を吸収するパターニングされた遮光膜とする。 こののちガラス基板１上に、主に紫外部に分光感度を有
するネガ型のブラックマスク材料６を、ロールコート、
スピンコート、オフセット印刷、スクリーン印刷等の方
法により塗布する（図３（ｃ））。つぎにガラス基板１
の背面よりＵＶ光７を照射してフォトレジスト３の付い
たパターン（遮光パターン）以外の部分を感光（露光）
させる。そして現像を行って感光部以外のブラックマス
ク材料を除去する（図３（ｄ））。最後にフォトレジス
ト３（遮光パターン）を剥離すると、図３の（ｅ）に示
すようにブラックマスクが得られる。

【００２１】上述の工程によりパターン幅２０μｍ、パ
ターン間１００μｍのブラックマスクを液晶パネル用Ｉ
ＴＯ電極付きガラス基板を形成した具体例を以下に示す
。ＩＴＯが片面にパターニングされたガラス基板にフォ
トレジスト（東京応化製ＯＦＰＲ−８００）をロールコ
ーティングにより塗布し、オーブンにて８５℃３０分プ
リベークを行い膜厚約１μｍのフォトレジスト膜を形成
する。そして、フォトマスクによりフォトレジストを露
光し、現像によりフォトレジスト像を得る。つぎにフォ
トレジストを２７０℃で１時間焼成し、紫外線硬化型の
ブラックマスク材料をスクリーン印刷にて表示エリア全
体に印刷し、９０℃３０分のプリベイクを行った後、ガ
ラス基板背面より主波長３６０ｎｍの紫外光を照射して
、セロソルブ系溶剤にて現像を行う。２００℃３０分の
ポストベイクによりブラックマスク材料を完全硬化させ
た後、３ｗｔ％ＮａＯＨ溶液（液温４５℃）にてフォト
レジストを剥離し、水洗・乾燥を行う。以上の工程によ
って、膜厚２μｍ、透過率１％以下という良好な性能を
有するブラックマスクを形成することができた。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、基板上に、該基
板に向けて照射された短波長側の光を遮光する遮光パタ
ーンを設けるにあたり、フォトリソグラフィー法により
基板上にフォトレジストをパターニングし、これを１５
０℃〜３００℃程度の高温で焼成して、遮光パターンを
形成するものであり、通常のフォトレジストパターン形
成プロセスを利用して容易に高精細の紫外線遮光パター
ンが得られるようになる。

【００２３】そしてこの遮光パターン上に感光性ブラッ
クマスク材料を塗布し、前記遮光パターンをフォトマス
クとして基板側から該感光性ブラックマスク材料の感光
波長光による露光を行って、遮光パターン間に前記感光
性ブラックマスク材料からなるブラックマスクを設ける
ものであることから、上記高精細な遮光パターンを、ブ
ラックマスク形成時のフォトマスクとして利用できると
ともに、ブラックマスク材料の塗布後の露光時に、電極
パターンに規制されない高精細パターンを容易に形成す
ることができるようになる。

【００２４】またさらにもう一つの発明は、フォトリソ
グラフィー・エッチング法により透明基板上に所定の透
明電極パターンを形成し、この透明電極のエッチング後
のフォトレジストを１５０℃〜３００℃程度の高温で焼
成して、感光性ブラックマスク材料の感光波長を吸収す
る性能を持たせた遮光パターンを設け、この遮光パター
ンをセルフアライメントのフォトマスクとして前記感光
性ブラックマスク材料の露光を行うものである。これに
よって、透明電極のパターニング時のフォトレジストを
ブラックマスク形成時のフォトマスクとして利用するの
で、新たにフォトマスクを用意し、露光時に電極パター
ンと整合する必要がなくなり、高精細パターンを容易に
形成することができる。また、ブラックマスク形成後に
電極上のフォトレジストを剥離するので、電極上にブラ
ックマスク材料の残留がなくなり（リフトオフ効果）、
品質向上に寄与し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置のブラックマスク形
成方法の実施例を工程順に示す説明図である。

【図２】フォトレジスト焼成温度と分光透過率の関係を
グラフで示す説明図である。

【図３】他の発明における液晶表示装置のブラックマス
ク形成方法の実施例を工程順に示す説明図である。

【図４】従来例を工程順に示す説明図である。

【図５】同じく従来例を工程順に示す説明図である。

【符合の説明】

１…ガラス基板 ２…透明導電膜 ３…フォトレジスト ４…フォトマスク ５，７…ＵＶ光 ６…ブラックマスク材料

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、該基板に向けて照射された短波
   長側の光を遮光する遮光パターンを設けるにあたり、フ
   ォトリソグラフィー法により基板上にフォトレジストを
   パターニングし、これを１５０℃〜３００℃程度の高温
   で焼成することを特徴とする遮光パターンの形成方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の遮光パターン上に感光性ブ
   ラックマスク材料を塗布し、前記遮光パターンをフォト
   マスクとして基板側から該感光性ブラックマスク材料の
   感光波長光による露光を行って、遮光パターン間に前記
   感光性ブラックマスク材料からなるブラックマスクを設
   けることを特徴とする液晶表示装置のブラックマスク形
   成方法。
3. 【請求項３】フォトリソグラフィー・エッチング法によ
   り透明基板上に所定の透明電極パターンを形成し、この
   透明電極のエッチング後のフォトレジストを１５０℃〜
   ３００℃程度の高温で焼成して、感光性ブラックマスク
   材料の感光波長を吸収する性能を持たせた遮光パターン
   を設け、この遮光パターンをセルフアライメントのフォ
   トマスクとして前記感光性ブラックマスク材料の露光を
   行うことを特徴とする液晶表示装置のブラックマスク形
   成方法。