JPH05134110A

JPH05134110A - 感光性樹脂パターンの形成方法

Info

Publication number: JPH05134110A
Application number: JP29753791A
Authority: JP
Inventors: Giichi Saito; 義一斉藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1993-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示パネルのカラーフィルタ等に使用す
る感光性樹脂パターンの形成方法に関し、形成パターン
の高精度化を目的とする。【構成】光重合露光エネルギが10〜20mJ/cm²である感
光性樹脂層14を基板２に形成する。感光性樹脂層14の上
に酸素遮断膜21を形成する。酸素遮断膜21の上にフォト
マスク16を重ねるまたは形成する。酸素遮断膜21を透し
て感光性樹脂層14に60〜 120mJ/cm²の露光エネルギを照
射する。フォトマスク16と酸素遮断膜21とを除去し、感
光性樹脂層14の非硬化部を溶去するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示パネルの
カラーフィルタ等に使用する感光性樹脂パターンの形成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄型，軽量，低消費電力等の特徴を有す
ることによって、ＯＡ機器，パソコン，携帯用テレビ等
に需要が拡大しつつある液晶表示パネルは、カラー表示
が一般化されるようになり、将来的には、壁掛けテレビ
ジョン等の新規製品に対する適応性が見込まれ、一層の
需要拡大が期待されている。

【０００３】かかるカラー液晶表示パネルでは、透明基
板に赤（Ｒ),緑（Ｇ),青（Ｂ）３色の画素からなるカラ
ーフィルタを形成し、それら３色の画素を選択的に駆動
して混色し、任意のカラー表示を行わせるようになる。

【０００４】カラー画素の形成方法としては、電着法，
印刷法，フォトリソグラフィック法等があるが、パター
ン精度，厚さを均一化するにはフォトリソグラフィック
法が最適であり、感光性樹脂を使用した画素のパターン
形成（露光）に先立って、感光性樹脂層の上に酸素遮断
膜を形成することになる。

【０００５】図４は従来のカラー液晶表示パネルの主要
構成を示す断面図である。表示パネル１は、カラーフィ
ルタおよび第１の透明電極６等を上面に形成した第１の
ガラス基板２と、第２の透明電極８等を下面に形成した
第２のガラス基板７との間に、液晶10を充填してなる。
ただし、11は液晶充填用シール材、12はガラス基板２の
下面に被着した偏光板、13はガラス基板８の上面に被着
した偏光板である。

【０００６】ガラス基板２のカラーフィルタは、ガラス
基板２の上面にブラックマスク３を形成し、ブラックマ
スク３の多数の画素用の透孔を埋めるように、それぞれ
多数の赤色画素４R,緑色画素４G,青色画素４B を形成し
てなる。一般に、金属クロムにてなるブラックマスク３
は、厚さ1000Å程度のクロム蒸着膜を通常のフォトリソ
グラフィ技術によって形成し、色別に順次形成させる画
素４R,４G,４B の厚さ２μm 程度である。

【０００７】ガラス基板２に形成し電気的絶縁性を有す
るトップコート層５は、厚さが１〜２μm 程度であり、
画素４R,４G,４B の凹凸を平坦化すると共にブラックマ
スク３に対し透明電極６を電気的に隔離する。

【０００８】トップコート層５の上に形成し、図紙の厚
さ方向に整列する多数本の透明電極６および、ガラス基
板８に形成し図の左右方向に整列する多数本の透明電極
９は厚さが0.２μm 程度であり、透明電極６および透明
電極９を覆う配向膜10の厚さは0.05μm 程度である。

【０００９】図５は従来のカラー液晶表示パネルにおけ
るカラーフィルタの主要製造工程図である。図５(イ) に
おいて、画素４R,４G,４B を形成せしめる準備工程とし
てガラス基板２にブラックマスク３を形成したのち、図
５(ロ) に示す如く、ブラックマスク３を覆う第１の感光
性樹脂層14を塗布する。着色顔料入りの感光性樹脂にて
なる樹脂層14の厚さは１〜２μm 程度であり、一般にス
ピンコート法によって塗布する。

【００１０】次いで、樹脂層14を85〜 100℃, ２〜５分
程度加熱しプリベークしたのち、図５(ハ) に示す如く樹
脂層14の上に、例えばポリビニルアルコール等にてなる
酸素遮断膜（プロテクタ）15を塗布し、酸素遮断膜15の
プリベークを行う。スピンコート法によって塗布形成し
た酸素遮断膜15の厚さは２μm 程度であり、そのプリベ
ークは85〜 100℃, ２〜５分程度である。

【００１１】次いで、図５(ニ) に示す如く酸素遮断膜15
の上に、フォトマスク16を重ね (または形成し) 、光17
を照射しフォトマスク16の透光パターンを樹脂層14に転
写 (露光) させる。露光部分を光重合せしめ不溶性とす
るため樹脂層14に照射する露光エネルギは、10〜20mJ/c
m²程度である。

【００１２】次いで、フォトマスク16を除去し、酸素遮
断膜15および樹脂層14の非露光部を溶去 (現像) し、ポ
ストベークすると、図５(ホ) に示す如く、ガラス基板２
には第１の画素例えば画素４R が形成される。

【００１３】以下、画素４R と同様に、第２，第３の画
素例えば画素４G,４B を順次形成し、図５(ヘ) に示すカ
ラーフィルタが完成する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のカラーフィルタにおける画素４R,４G,４B のパタ
ーン形成において、酸素遮断膜12を塗布しないと光重合
が進まず、画素４R,４G,４B のパターン形成ができな
い。しかし、従来方法で露光，現像すると、特に青色画
素４B には深さ１μm(画素厚さの1/2)以上にも達するピ
ンホールや局部的凹部（重合不足部分）が生成され易
く、かかるピンホールおよび凹部は、カラー液晶表示パ
ネルにおいて表示品質を低下させることになる。

【００１５】なお、樹脂層15の露光に際し露光時間を長
くするとピンホールや凹部をなくすことができる。しか
し、ピンホールをなくすため露光時間を長くすると、フ
ォトマスク13の遮光部分に回り込む光量が増え、画素４
R,４G,４B はマスクパターンと異なる寸法に形成され
る。

【００１６】また、酸素遮断膜12を形成せしめる市販の
液剤には比較的大きい粒子が混在しており、かかる粒子
は樹脂層15の露光に際しその影を作ったり乱反射させる
要因となり、画素４R,４G,４B パターンの寸法精度と均
一化を損なうと共に、酸素遮断膜12は物性上の必要以上
(0.８μm 程度) に厚くしなければならないという問題
点もあった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１(イ) 〜(ニ) は本発明
方法の基本構成の説明図であり、前出図と共通部分に同
一符号を使用する。

【００１８】図１(イ) において、基板２の上面に光重合
感度が10〜20mJ/cm²の感光性樹脂層14を形成したのち、
図１(ロ) に示す如く示す感光性樹脂層14の上に酸素遮断
膜21を形成させる。酸素遮断膜21は、約２μm 以上の粒
子を除去するフィルタを用いて濾過した液剤を使用する
ことにより、厚さ0.１μm程度に薄くすることができ
る。

【００１９】次いで、図１(ハ) に示す如く、フォトマス
ク16を酸素遮断膜21に重ね（または形成し）たのち、樹
脂層14に光22を照射する。光22による露光エネルギは、
樹脂層14の光重合に必要とする10〜20mj/cm²の６〜12倍
の強さ、即ち60〜 120mJ/cm²であり、酸素遮断膜21を透
して樹脂層14に照射し、樹脂層14を選択的に硬化せしめ
る。

【００２０】しかるのち、フォトマスク16と酸素遮断膜
21とを除去し、樹脂層14の非硬化部を溶去すると、図１
(ニ) に示す如く、基板２の上には感光性樹脂パターン例
えば画素４R が形成され、画素４R からピンホールや重
合不足による凹部 (窪み) をなくすことができる。

【００２１】樹脂層14がネガ型であるとき、フォトマス
ク16に形成された透光部パターンを所望の感光性樹脂パ
ターンより５〜10μm 小さくすることによって、所望の
感光性樹脂パターンが形成可能になる。

【００２２】

【作用】図２は顔料入りネガ型感光性樹脂層に対し一定
時間に照射する露光エネルギと形成したパターンの拡幅
量，ピンホールや凹部の有無との関係を示す実験データ
であり、露光エネルギ（mJ/cm²）が増加すると形成され
るパターン幅が太くなり、露光エネルギが80mJ/cm²以上
になると、ピンホールおよび凹部が形成されなくなる。

【００２３】本発明方法における手段は、図２の実験デ
ータに基づいてなされたものであり、露光エネルギを60
〜 120mJ/cm²とすることによってピンホールおよび凹部
をなくし、かつ、形成されるパターンとマスクパターン
との寸法差を10μm 以下とする。

【００２４】露光エネルギを60〜 120mJ/cm²とすること
によって生ずる感光性樹脂パターンの誤差を抑制するに
は、露光エネルギに対応せしめマスクパターンの透光部
寸法を図２より補正し対応可能である。

【００２５】さらに、酸素遮断膜の形成液剤を濾過して
使用することにより、該液剤に含まれる粗大粒子による
局部的露光不足および乱反射をなくし、酸素遮断膜を0.
１μm 程度に薄くすることを可能にする。

【００２６】

【実施例】図３は本発明方法を液晶表示パネル用カラー
フィルタに適用した実施例における主要製造工程図であ
る。

【００２７】図３(イ) において、ガラス基板２の上面
に、金属クロムの蒸着膜を選択除去したブラックマスク
３を形成したのち、図３(ロ) に示す如く、ブラックマス
ク３を覆う第１の画素用樹脂層例えば赤色顔料を含む樹
脂層14を、スピンコートによって厚さ１〜２μm 程度に
形成させる。

【００２８】次いで、図３(ハ) に示す如く、樹脂層14の
上に酸素遮断膜21を形成させる。酸素遮断膜21の形成し
際し、市販の液剤には５μm 程度の大きさの粒子が混在
するため、２μm 以上の粒子を除去するフィルタを用い
て濾過し使用すれば、該液剤に混入する２μm 以上の粒
子が除去されるため、露光に際し該粗大粒子による陰影
および乱反射をなくし、酸素遮断膜21を0.１μm 程度に
薄くするできると共に画素パターンを正確にすることが
できる。

【００２９】次いで、図３(ニ) に示す如く、酸素遮断膜
21にフォトマスク16を重ね (または形成し) 、樹脂層14
に光22を照射する。光22による露光エネルギは、樹脂層
14の光重合に必要とする10〜20mj/cm²の６〜12倍の強
さ、即ち60〜 120mJ/cm²であり、酸素遮断膜21を透して
樹脂層14に照射し、樹脂層14を選択的に硬化せしめるこ
とになる。

【００３０】次いで、フォトマスク13と酸素遮断膜21と
を除去し、樹脂層14の非露光部を溶去すると、図３(ホ)
に示す如く、樹脂層14より第１の画素（例えば赤色画
素）４R が形成される。

【００３１】次いで、画素４R と同様に第２の画素（例
えば緑色画素）４G,第３の画素（例えば青色画素）４B
を形成すれば、図３(ヘ) に示す如く、それぞれ多数の画
素４R,４G,４B を有するカラーフィルタが完成する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、感光性樹脂パターンのピンホールと凹部をなくし、
本発明方法をカラー液晶表示パネルのカラーフィルタに
適用したとき、表示品位を改善し得た効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の基本構成の説明図である。

【図２】顔料入りネガ型感光性樹脂層に対し一定時間
に照射する露光エネルギと形成したパターンの拡幅量，
ピンホールや凹部の有無との関係を示す実験データであ
る。

【図３】本発明方法を液晶表示パネル用カラーフィル
タに適用した実施例における主要製造工程図である。

【図４】従来のカラー液晶表示パネルの主要構成を示
す断面図である。

【図５】従来のカラー液晶表示パネルにおけるカラー
フィルタの主要製造工程図である。

【符号の説明】

２はガラス基板 4R,4G,4Bは画素 14は感光性樹脂層 21は酸素遮断膜 16はフォトマスク 22は照射光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光重合露光エネルギが10〜20mJ/cm²であ
る感光性樹脂層(14)を基板(2) に形成し、該感光性樹脂
層(14)の上に酸素遮断膜(21)を形成し、該酸素遮断膜(2
1)の上にフォトマスク(16)を重ねるまたは形成し、該酸
素遮断膜(21)を透して該感光性樹脂層(14)に60〜 120mJ
/cm²の露光エネルギを照射し、該フォトマスク(16)と該
酸素遮断膜(21)とを除去し、該感光性樹脂層(14)の非硬
化部を溶去することを特徴とする感光性樹脂パターンの
形成方法。
【請求項２】前記60〜 120mJ/cm²の露光エネルギを照
射するに際して、10〜20mJ/cm²の露光エネルギを照射す
る６〜12倍の強力光(22)を使用することを特徴とする請
求項１記載の感光性樹脂パターンの形成方法。
【請求項３】前記感光性樹脂層(14)にネガ型樹脂液を
使用し、前記フォトマスク(16)の透光部パターンを、所
望の感光性樹脂パターン(4R,4G,4B)より５〜10μm 小さ
くすることを特徴とする請求項１記載の感光性樹脂パタ
ーンの形成方法。
【請求項４】前記酸素遮断膜(21)の形成に際し、約２
μm 以上の粒子を除去するフィルタを用いて濾過した酸
素遮断膜用液剤を使用し、該酸素遮断膜(21)の厚さを１
μm 以下にすることを特徴とする請求項１記載の感光性
樹脂パターンの形成方法。