JPH06130379A - 微細な導電性回路の間に格子状の機能性塗膜を形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 微細な導電性回路パターンを有する透明基板
全体にポジ型フォトレジスト塗膜を形成し、塗面に格子
状パターンマスクを重ね露光現像により格子状にポジ型
フォトレジスト塗膜を形成し、塗膜の間にしゃ光性を有
する電着塗膜を形成したあと、ポジ型フォトレジスト塗
膜のみをはく離除去し、電着塗膜を含む透明基板全体に
ネガ型フォトレジストを塗布して透明基板の背面より露
光し、露光されなかったネガ型フォトレジスト塗膜の未
硬化部分を溶出せしめて微細な導電性回路の間に格子状
の機能性塗膜を形成する。 【効果】 本発明の方法に従うと透明導電性回路パター
ン上のみならず、上記回路パターンの間隙にも、高精度
の機能性塗膜を形成することができ、光学特性の極めて
すぐれたカラーフィルターを作ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微細な導電性回路パタ
ーンを有する透明基板において、上記回路基板のパター
ン間及びパターン上に機能性、例えば、しゃ光性を有す
る塗膜を形成する方法に関するものである。特に、液晶
ディスプレー（ＬＣＤ）のカラー化に使用されるカラー
フィルターのカラーストライプの間隙を格子状に充填せ
しめて不要光のしゃ光やその他の特性向上に用いられる
機能性塗膜の形成に有用な方法である。又、この方法
は、ＴＦＴとカラーフィルターとを用いたマトリックス
型カラー表示装置の製造に関してより効果がある。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶を利用したカラー表示装置
は、いわゆるポケットテレビ等に使われてきたが、近年
大型化、大画面化が急速に進められている。画質もＴＮ
液晶からＳＴＮ液晶やＴＦＴに代表されるアクティブ駆
動素子の開発でＣＲＴに迫るものが商品化されている。
ＴＦＴによるカラー表示装置の画質向上と生産性の改善
については、様々な検討が行われているが、その重要な
技術の一つとして、ＴＦＴの光リーク防止及び画質向上
（見かけのコントラスト）のためのブラックマトリック
スと呼ばれる遮光膜の形成方法及び形状の問題がある。
液晶ディスプレーのカラー化に使用されるカラーフィル
ターのカラーストライプの間隙を格子状に充填せしめ
て、光リーク防止やその他の特性の向上に用いられる機
能性被膜の形成に有用な方法としては、シルクスクリー
ン法あるいは、オフセット法などの印刷技術による方法
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし最近、将来が有
望視されているＴＦＴ方式のＬＣＤにおいては、スイッ
チング素子の光リークを防ぐため、遮光膜の遮光率向上
が要求されている。更に、画質向上のため、遮光膜のパ
ターンは、格子状であることが望ましい。しかしなが
ら、従来の製造方法において、印刷による方法は、約１
００μの空隙程度の粗い粗度パターンのものしか出来
ず、格子状に精度よく機能性被膜を形成出来なかった。
また従来の電着法を利用して、着色層をマスクとした基
板背面からの露光によるものは、ストライプの間隙を精
度よく充填せしめるが、ストライプの方向のみで格子状
に機能性被膜を形成することが困難であるという課題が
あった。そこで、この発明の目的は、従来のこのような
課題を解決し、高遮光率であり且つ任意のパターン形状
が可能な遮光膜を形成する方法を得ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは、かかる従来の技術を研究するに当た
り、電着コーティングが極めて精度よく導電体上にのみ
選択的に塗着でき、しかも有効な遮光膜を形成しうるこ
とに着眼し、本来透明性を有する透明導電回路パターン
を有する透明基板上にまず、ポジ型フォトレジスト塗膜
を形成させ、光分解性を利用し格子状にその塗膜を残し
格子間にのみ遮光性の電着塗膜を形成させた後に、格子
状のポジ型フォトレジスト塗膜のみをはく離し、それに
より、その上にコートされる光硬化性材料の光による反
応を阻害させると同時にポジ型フォトレジスト塗膜の格
子状のはくり跡にネガ型フォトレジスト塗膜を形成させ
るという極めてユニークな着想により本発明を完成させ
たものである。すなわち本発明は、微細な導電性回路パ
ターンを有する透明基板において上記基板上の上記各導
電性回路パターン間に格子状の機能性塗膜を形成するに
際し、 （ａ） 微細な導電性回路パターンを有する透明基板全
体にポジ型フォトレジストを塗布して、塗膜を形成する
工程 （ｂ） 形成されたポジ型フォトレジスト塗膜（ａ）の
塗面に格子状にパーターンニングされたパターンマスク
（写真ポジ）を重ねてから光を照射して露光する工程 （ｃ） 露光された（ｂ）のポジ型フォトレジスト塗膜
の分解された部分を現像により除去・溶出せしめ、格子
状にポジ型フォトレジスト塗膜を形成する工程 （ｄ） 導電性回路パターン上の格子状ポジ型フォトレ
ジスト塗膜の間にしゃ光性を有する電着塗膜を形成する
工程 （ｅ） 格子状に形成されているポジ型フォトレジスト
塗膜のみをはく離除去する工程 （ｆ） 上記（ｄ）により形成された電着塗膜を含む透
明基板全体にネガ型フォトレジストを塗布して塗膜を形
成する工程 （ｇ） 透明基板の背面より露光する工程 （ｈ） 露光されなかった（ｇ）のネガ型フォトレジス
ト塗膜の未硬化部分を溶出せしめる工程 を上記の順に行うことを特徴とする、微細な導電性回路
の間に格子状の機能性塗膜を形成する方法である。

【０００５】本発明においては、透明基板上の微細な透
明導電性回路パターン上および、その間隙に格子状の機
能性塗膜を形成するに際し、上記回路パターンを有する
透明基板全体にポジ型フォトレジストを任意の方法で塗
布して機能性を有するポジ型フォトレジスト塗膜を形成
せしめる。次に適当な方法と条件でこのポジ型フォトレ
ジスト塗膜をプリベークした後、塗膜の塗面に格子状に
パターンニングされたパターンマスク（写真ポジ）を重
ねて光を照射して露光し、露光されたポジ型フォトレジ
スト塗膜の分解された部分のみを現像により選択的に除
去・溶出せしめ格子状にポジ型フォトレジスト塗膜を形
成させる。遮光性を有する電着塗膜を次に導電性回路パ
ターン上の格子間に形成させ、格子状に形成されている
ポジ型フォトレジスト塗膜のみをはく離除去し、形成さ
れた格子間の電着塗膜を含む微細な導電性回路パターン
を有する透明基板全体にポジ型フォトレジストを塗布し
て、透明基板の背面、即ち基板の導電性回路パターンを
有しない側より光を照射して上記ネガ型フォトレジスト
の塗膜を硬化させる。この際、上記電着塗膜が形成され
ている部分は、遮光性を有するために光がさえぎられ
て、その上被覆されている。ネガ型フォトレジストは硬
化しない。このため、上記電着塗膜が形成されていない
導電性回路パターンの上、およびその間隙の格子状にな
るネガ型フォトレジストの光硬化が進行する。次に、適
当な薬剤を用いて、上記電着塗膜上の硬化されていない
ネガ型フォトレジストの塗膜を除去せしめると、導電性
回路パターン上及びその間隙に格子状の機能性材料が残
存する。これを場合によりポストべークすることにより
所期の機能をもった、機能性塗膜を透明基板の導電性回
路パターンに精度よく格子状に形成することが出来る。
本発明の構成は、上述したとおりであるが、以下にそれ
ぞれの構成について詳細に説明する。

【０００６】本発明において使用される透明電極の基板
材料は、ガラスあるいはプラスチックの板であり、この
基板に形成されている透明導電性回路パターンは、ＩＴ
Ｏ膜（錫をドープした酸化インジウム膜）あるいは、ネ
サ膜（アンチモンドープした酸化錫膜）作られる。これ
らは、従来より良く知られているのでここに詳述する事
を省略する。本発明による（ａ）の工程は、微細な導電
性回路パターンを有する透明基板全体にポジ型フォトレ
ジストを塗布して塗膜を形成する工程である。この
（ａ）工程での上記材料の透明導電性回路パターン上に
塗布するポジ型フォトレジストの例として、ノボラック
型フェノール樹脂に、Ｏ−キノンジアジドのエステル化
物を含有したもの等が挙げられるが、もちろんこれらの
ものに限定されるものではない。ポジ型フォトレジスト
の市販品として、東京応化（株）製のＯＦＰＲ−８０
０、住友化学（株）製のＰＦ−７４００や富士薬品
（株）製のＦＰＰＲ−７０１８などが挙げられる。次
に、透明導電性回路パターン上にポジ型フォトレジスト
の塗膜を形成する方法としては、スクリーン印刷法・オ
フセット印刷法・ロールコート法・バーコ−ト法・スピ
ンコート法等が使用できる。これらの中で、スピンコー
ト法により塗膜を形成する場合には、このポジ型フォト
レジストに希釈剤（例えば、エチルセロソルブアセテー
トなどの非反応性希釈剤）を加え低粘度化するのが好ま
しく、ポジ型フォトレジスト１００重量部に対して５〜
４０重量部の希釈剤を加えるのが、特に好ましい。ま
た、スピンコート法における回転数は、二段階とし、初
めに１００〜４００ｒｐｍで基板上に広げ、次に１００
０〜５０００ｒｐｍで膜厚を均一にすることが推奨され
る。スピンコート法は、透明導電性回路パターン上に忠
実に精度良く塗膜を形成することができるため有用であ
る。透明導電性回路パターン上に塗布されたポジ型フォ
トレジストは、つづいてプリべークされる。このプリベ
ークをすることにより、ポジ型フォトレジスト中の樹脂
が、予備硬化されポジ型フォトレジストの塗膜と透明導
電性回路基板との密着性が向上する。

【０００７】本発明による（ｂ）の工程は、形成された
ポジ型フォトレジスト塗膜の塗面に格子状にパターンニ
ングされたパターンマスク（写真ポジ）を重ねてから光
を照射して露光する工程である。この（ｂ）の工程での
露光は、ポジ型フォトレジスト塗膜の種類により種々の
範囲の波長光を使用できるが、一般にＵＶ領域が望まし
く、光源として超高圧水銀灯、メタルハライドランプ等
を使用した装置を用いることが出来る。この装置は、パ
ターンニングの精度のためにも、ミラー式の平行光のも
のが望ましい。露光条件は、使用する光量およびポジ型
フォトレジスト塗膜の種類により異なるが、通常は、
０．１〜６０秒程度である。露光された部分は、分解反
応が進行して次に述べる現像液に可溶となる。

【０００８】本発明による（Ｃ）の工程は、上述したポ
ジ型フォトレジスト塗膜の分解された部分を現像により
除去・溶出せしめ、格子状にポジ型フォトレジスト塗膜
のみを形成する工程である。このポジ型フォトレジスト
塗膜の分解された部分の除去には、適当な溶解力を有す
る薬剤、例えばいわゆる現像液に接触させることによっ
て行なうとよい。かかる薬剤（現像液）は上記（ａ）工
程で塗布したポジ型フォトレジスト塗膜の種類によって
種々選択されるが、通常は、カ性ソーダ、炭酸ナトリウ
ム、４級アンモニウム塩及び有機アミン等のアルカリ性
水溶液、あるいは、エステル、ケトン、アルコール、芳
香族炭化水素、塩素化炭化水素等の有機溶剤を適宜選択
使用する。除去を実施するにあたっては、浸漬あるいは
シャワーなどにより５秒ないし、３分程度行えばよい。
この工程により上述したポジ型フォトレジスト塗膜の分
解された部分は、除去され最終的に透明導電性回路パタ
ーン間及び、パターン上に格子状のポジ型フォトレジス
ト塗膜がポジマスクのパターン形状に準じて残される。
その後、水・純水等でよく洗浄を行いプレベークする。

【０００９】本発明による（ｄ）工程は、（ｃ）工程で
形成した格子状ポジ型フォトレジスト塗膜の間の導電性
回路パターン上に遮光性を有する電着塗膜を形成する工
程である。この回路パターン上に電着塗膜を形成する方
法は、一般に電着塗装として知られており公知の方法で
ある。これには、アニオン系とカチオン系塗装があり、
いずれの方法も使用可能であるが、回路への影響が少な
いことと、溶出のし易さなどからアニオン系電着塗装を
使用する方法が好ましい。また、その電着塗装に用いる
電着液の材料としては、マレイン化油系、アクリル系、
ポリエステル系、ポリブタジエン系、ポリオレフィン系
などの樹脂材料（バインダー）がある。これらは、それ
ぞれ単独で、あるいは、混合して使用できる。これらの
樹脂バインダーの中に遮光性を出すための顔料あるいは
その他の遮光性材料を適宜配合する。電着液は、一般に
は水に希釈し、この浴液中に電着塗装をしようとする導
電性回路パターンを有する透明基板と、非腐蝕性の導電
材料（ステンレスなど）を対極として入れ、アニオン電
着の場合は、導電性回路パターン側を正として直流電圧
を印加すると、対極との間に電流が流れ同時に導電性回
路パターン上に電着塗膜が塗着する。必要な膜厚につい
ては、電着条件により制御する。電着条件は、通常１０
〜３００Ｖで１秒から３分程度である。電着液材料とし
ては、上記に説明した水希釈型以外に有機溶剤を使用す
る非水系電着液材料があるが、この系の電着液材料も勿
論使用することができる。電着塗膜は、塗膜形成後よく
洗浄して不要物質を除去してから、ある程度の塗膜強度
をうるために、必要によりプリベークする。

【００１０】本発明による（ｅ）の工程は格子状に形成
されているポジ型フォトレジスト塗膜のみをはく離除去
する工程である。除去は適当な溶解力を有する薬剤、例
えば、いわゆる現像液に接触させることにより行われ
る。かかる薬剤は使用された電着塗膜およびポジ型フォ
トレジスト塗膜により種々選択されるが、通常カ性ソー
ダ、炭酸ソーダ、４級アンモニウム塩及び有機アミン等
のアルカリ水溶液あるいは、エステル、ケトン、アルコ
ール、エーテル、塩素化炭化水素等の有機溶剤が、適宜
使用される。はく離は、浸漬あるいはシャワーなどによ
り３０秒ないし２０分程度行えばよい。この工程によ
り、格子間にのみ電着塗膜が残り格子状に間隙が出来
る。その後に有機溶剤・水などを使用して良く洗浄を行
ない、次に必要があれば求められる性能を出すためポス
トベークをする。

【００１１】本発明による（ｆ）の工程は、（ｄ）工程
により形成された格子間の電着塗膜を含む透明基板全体
にネガ型フォトレジストを塗布して機能性を有するネガ
型フォトレジスト塗膜を形成する工程である。この塗布
の方法には、スピンコート法、ロールコート法、スクリ
ーン印刷、オフセット印刷、浸漬コート法などの比較的
塗膜を均質に得られる方法で行う。ネカ型フォトレジス
トとしては、ＵＶ領域の光源で硬化反応する所謂ＵＶ硬
化型の材料が好ましい。それらの主成分として、アクリ
ル系、ウレタン系、エポキシ系、合成ゴム系、ポリビニ
ルアルコール系等の各種の樹脂あるいは、ゴムまたはゼ
ラチンがあり、それぞれ単独あるいは混合して使用する
ことが出来る。それらは、光硬化型塗料、インキあるい
は、ネガ型レジストとして市販されている。これらの材
料には、反応上、反応性希釈剤、反応開始剤、光増感剤
などを適宜加えるとよい。また求められる機能により必
要な添加剤を加えることができる。例えば、遮光のため
に使用する場合は、適当な顔料あるいは遮光剤が、また
接着の機能が求められる場合は、適当な接着力を向上す
る材料を添加する。ネガ型フォトレジストは塗布するに
際し塗布作業性をよくするために、有機溶剤希釈型の材
料では、炭化水素、エステル、ケトンなどの適当な有機
溶剤で、また、水希釈型の材料では、水で適当な粘度あ
るいは固形分まで希釈して使用する。

【００１２】本発明による（ｇ）の工程は、透明基板の
背面より露光する工程である。露光は、ネガ型フォトレ
ジストの種類により種々の範囲の波長の光が使用できる
が、一般には、ＵＶ領域が望ましく、光源として超高圧
水銀灯、メタルハライドランプ等を使用した装置を用い
ることが出来る。露光条件は、使用する光量およびネガ
型フォトレジストの種類により異なるが、通常は０．１
〜６０秒程度である。露光された部分は、架橋反応が進
行し不溶性となる。

【００１３】本発明による（ｈ）の工程は、露光されな
かったネガ型フォトレジスト塗膜の未硬化部分を溶出し
除去せしめる工程である。溶出は適当な溶解力を有する
薬剤、例えば、いわゆる現像液に接触させることにより
行われる。かかる薬剤は、使用されたネガ型フォトレジ
スト塗膜により種々選択されるが、通常はカ性ソーダ、
炭酸ソーダ４級アンモニウム塩及び有機アミン等のアル
カリ水溶液あるいはエステル、ケトン、アルコール、塩
素化炭化水素等の有機溶剤が適宜使用される。溶出は浸
漬あるいはシャワーなどにより３０秒ないし５分程度行
えばよい。この工程により未硬化のネガ型フォトレジス
ト塗膜は除去され、最終的には必要な導電性回路パター
ンの間隙及びパターン上を格子上に充填する機能性塗膜
のみ残される。その後に、水、有機溶剤などを使用して
よく洗浄を行ない、次に必要あれば求められる性能を出
すためにポストベークする。以下に実施例を挙げて本発
明を詳細に説明する。

【００１４】

【実施例】

（１）微細な透明導電性回路パターンを有する透明基
板：厚さ１．１ｍｍのガラス基板上に幅９０μのＩＴＯ
（１５Ω／口）回路を２０μの間隙を置いて（１１０μ
ピッチ）、平行直線に形成した。 （２）ポジ型フォトレジスト塗膜の形成：上記（１）に
よる透明基板全体にポジ型フォトレジストＦＰＰＲ＃７
０１８（富士薬品製）１００重量部に対して、セロソル
ブアセテート（セロアセ）１５重量部を加え、この混合
物をスピンコート法で２００ｒｐｍ５秒、１０００ｒｐ
ｍ２０秒の二段階を順に行い、８０℃で２０分間プリベ
ークして膜厚１．５μのポジ型フォトレジスト塗膜を形
成した。 （３）露光：ポジ型フォトレジスト塗膜とライン／スペ
ースが、２０μ／９０μの格子状にパターンニングされ
たパターンマスクを位置合わせを行い向かい合うように
密着させて、超高圧水銀灯を光源としたミラー式の平行
光を出力する装置により（２）の工程を経た基板の正面
（回路を有する面）から、１０ｃｍの高さから２５０Ｗ
のＵＶ光線を１５秒照射し露光を行った。 （４）現像：露光後、現像液（東京応用化学製、ＮＭＤ
−３、温度２５℃）に６０秒浸漬して現像し、露光部分
を除去し、８０℃１０分間プリベークを行ない、格子状
にポジ型フォトレジスト膜を形成した。 （５）遮光性電着塗膜の形成：電着塗料として赤の無機
顔料（アゾ金属塩赤顔料）、緑の無機顔料（フタロシア
ニングリーン）、青の無機顔料（フタロシアニンブル
ー）を分散させたアニオン性ポリエステル樹脂の水溶液
〔シントーケミトロン社製：赤（シントロンＦ−Ｒｅｄ
−Ｃ（Ｒ７３））、緑（シントロンＦ−Ｇｒｅｅｎ−Ｃ
（Ｇ３４））、青（シントロンＦ−Ｂｌｕｅ−Ｃ（Ｂ１
８））〕を用い赤・緑・青の順に各種に応じて５０〜８
０Ｖ・１０〜２０秒電着を行ない、三原色のカラーフィ
ルターを上記（１）による透明導電性回路パターン上の
上記（４）の工程により出来たポジ型フォトレジストの
格子間に形成させ、よく水洗した後、１２０℃１０分間
ブリベークした。この時、形成された塗膜は膜厚１．５
μであった。 （６）ポジ型フォトレジスト塗膜のはく離：格子状に形
成されているポジ型フォトレジスト塗膜を、現像液（東
京応化製ストリッパー＃１０）に５分浸漬してポジ型フ
ォトレジスト塗膜のみをはく離除去した。この時、よく
洗浄して２７０℃６０分で焼き付けた。 （７）ネガ型フォトレジスト塗膜の形成：（６）の工程
を経た基板にブラックマスク用塗料（ネガ型フォトレジ
スト）（シントーケミトロン製）をスクリーン印刷で塗
布した。塗布後、１００℃で１０分プリベークを行っ
た。形成された膜の厚さは約８μであった。 （８）ネガ型フォトレジスト塗膜の露光硬化：上記
（７）の工程により作られた、ガラス基板背面（回路を
有する面の反対側）から、１０ｃｍの距離から８０Ｗの
ＵＶ光線を１０秒照射した。この時の主波長は３１３ｎ
ｍおよび３６５ｎｍであった。 （９）現像および洗浄：上記（８）で作ったものを次い
で、超音波のかかっているブチセロに２分浸漬して上記
各カラーフィルター（遮光性電着塗膜）上の未露光の即
ち硬化されなかったネガ型フォトレジスト塗膜を除去し
た。次にブチセロ洗浄液に３０秒浸漬し、ＩＰＡ、純水
の順に各３０秒ずつ浸漬した。次いで１５０℃３０分加
熱して後硬化させた。上述した如くして作ったものは導
電性回路パターンに格子状に精度よく１．５μの遮光膜
を形成した。この基板は、格子状に遮光膜を有する３色
カラーフィルターとして極めてすぐれた特性を有し、Ｔ
ＦＴとカラーフィルターとを用いたマトリックス型カラ
ー表示装置の製造に関してより効果がある。

【００１５】

【発明の効果】本発明の方法に従うと透明導電性回路パ
ターン上のみならず、上記回路パターンの間隙にも、高
精度の機能性塗膜を形成することができる。このため、
例えば液晶ディスプレー用３色カラーフィルターの色ス
トライプを鮮明にし、光リーク防止に効果があるので、
光学特性の極めてすぐれたカラーフィルターを作ること
ができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微細な導電性回路パターンを有する透明基
   板において上記基板上の上記各導電性回路パターン間に
   格子状の機能性塗膜を形成するに際し、 （ａ） 微細な導電性回路パターンを有する透明基板全
   体にポジ型フォトレジストを塗布して、塗膜を形成する
   工程 （ｂ） 形成されたポジ型フォトレジスト塗膜（ａ）の
   塗面に格子状にパターンニングされたパターンマスク
   （写真ポジ）を重ねてから光を照射して露光する工程 （ｃ） 露光された（ｂ）のポジ型フォトレジスト塗膜
   の分解された部分を現像により除去・溶出せしめ、格子
   状にポジ型フォトレジスト塗膜を形成する工程 （ｄ） 導電性回路パターン上の格子状ポジ型フォトレ
   ジスト塗膜の間にしゃ光性を有する電着塗膜を形成する
   工程 （ｅ） 格子状に形成されているポジ型フォトレジスト
   塗膜のみをはく離除去する工程 （ｆ） 上記（ｄ）により形成された電着塗膜を含む透
   明基板全体にネガ型フォトレジストを塗布して塗膜を形
   成する工程 （ｇ） 透明基板の背面より露光する工程 （ｈ） 露光されなかった（ｇ）のネガ型フォトレジス
   ト塗膜の未硬化部分を溶出せしめる工程 を上記の順に行うことを特徴とする、微細な導電性回路
   の間に格子状の機能性塗膜を形成する方法。
2. 【請求項２】導電性回路が透明電極よりなる請求項１記
   載の方法。
3. 【請求項３】導電性回路パターン上に、ポジ型フォトレ
   ジスト塗膜を形成する請求項１記載の方法。