JPH07244211A

JPH07244211A - パターンの表面平坦化方法

Info

Publication number: JPH07244211A
Application number: JP6032294A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Shimamura; 正義島村; Hiroshi Suzuki; 宏鈴木
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】枠状の第１のパターン１０の内側の第２のパタ
ーン２０の表面を有効に平坦化することができる技術を
提供する。【構成】基板３０上、第１のパターン１０および第２の
パターン２０の上にフレキシブルなシート５０を載せ、
このシート５０と基板３０との間を真空ポンプ等の減圧
手段７０によって減圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー液晶ディスプ
レイ等に用いるカラーフィルタの画素パターンなど、比
較的微細なパターンの表面を平坦化するための技術に関
し、特に、カラーフィルタにおける枠状の遮光パターン
の枠の内側に位置する画素パターンの表面を平坦化する
上で有効な技術に関する。

【０００２】

【先行する技術およびその問題点】一般に、カラーフィ
ルタの画素パターンなどを得る手法の一つとして、グラ
ビア、平版、凸版、スクリーン法などの印刷による方法
が知られている。この印刷による方法は、電着、フォト
グラフィ等による他の技術に比べて量産性にすぐれ、コ
スト面で有利である（たとえば、ＮＩＫＫＥＩＮＥＷ
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ１９９１年２月２５日号Ｐ４
８〜５６「カラーＬＣＤ普及のカギ握る低コストフィ
ルター」参照）。

【０００３】この印刷によってカラーフィルタなどの微
細なパターンをパターニングするとき、二つの問題があ
る。一つは、パターニングの精度不足の問題、もう一つ
は、パターンの表面の凹凸の問題である。それらの問題
のうち、ここでは、表面の凹凸の問題に特に注目する。
パターンの表面の凹凸を低減する技術、つまり、表面を
平坦化する技術として、従来、パターンの表面をローラ
でプレスする方法（たとえば、特開平３−１５４００３
号）、または、枠状の遮光パターンの枠の中に印刷で画
素パターンを形成した後、その画素パターンの流動特性
を利用してレベリングする方法（たとえば、特開平２−
７００１号、あるいは特開平５−１２７０１３号）など
が知られている。

【０００４】しかし、それら従来の表面平坦化の技術に
よって、カラーフィルタの枠状の遮光パターンの内側の
画素パターンの表面を平坦化するとき、表面の凹凸を有
効に低減する上で問題が生じることがある。たとえば、
ローラによる前者の技術では、画素パターンが遮光パタ
ーン側に流れ込んだり、あるいは、遮光パターンと画素
パターンとの間の高低差が障害となって、画素パターン
の表面を充分に平坦化することができない。また、流動
化を利用する後者の技術では、レベリング処理に時間が
かかるため、他の処理とともにレベリングを一連の工程
の中に組み入れることが困難になる。さらに、レベリン
グの点からすれば、粘度の低いインキを用いるのが良い
が、印刷適正の点からすれば、粘度の高めのインキを用
いるのが良い。そうした相反する要求に応えることは困
難である。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、以上の検討結果に基づいて
なされたものであり、カラーフィルタの枠状の遮光パタ
ーンの内側の画素パターンのように、枠状の第１のパタ
ーンの内部の第２のパターンの表面を平坦化する上で有
効な技術を提供することを目的とする。また、この発明
は、枠状の第１のパターンと内側の第２のパターンとの
間に高低差があっても、内側の第２のパターンの表面を
有効に平坦化することができる技術を提供することをも
目的とする。さらにまた、この発明は、パターン材料と
して、乾燥に時間がかかる遅乾性のものを用いたり、印
刷適正にすぐれた粘度が高めのインキを用いる場合に好
適な技術を提供することを別の目的とする。

【０００６】

【解決手段】この発明では、メインの請求項に対応して
示す図１から分かるように、基板３０上に枠状の第１の
パターン１０と、この第１のパターン１０の枠の内側に
位置する第２のパターン２０とがあり、前記第１のパタ
ーン１０は硬く、前記第２のパターン２０は柔らかで変
形可能であり、この変形可能な第２のパターン２０の表
面を平坦化するに際し、前記基板３０上、前記第１のパ
ターン１０および前記第２のパターン２０の上にフレキ
シブルなシート５０を載せ、このシート５０と前記基板
３０との間を真空ポンプ等の減圧手段７０によって減圧
するようにしている。

【０００７】この発明は、カラーフィルタなど、数十〜
数百μｍ程度の微細なパターンをもつ精密な部品あるい
は装置の製造に適用することができる。カラーフィルタ
の場合、枠状の第１のパターン１０は遮光パターンであ
り、マトリクス形状、あるいはストライプ形状である。
パターンはおおむね枠状であれば良い。減圧が容易であ
る点からすると、端が開いたストライプ形状のものが好
ましい。第１および第２のパターン１０，２０は、表面
の全体的な平坦化という面からすれば、平坦化処理した
後、両パターン間に高低差がないことが望ましい。しか
し、減圧を容易にするため、マトリクス形状の場合、第
１および第２の両パターン間に、平坦化した後でも小さ
な高低差をもたせるようにすることができる。また、第
１のパターン１０については、印刷のほか、フォトリソ
グラフィなど他のパターニング手法によって形成するこ
とができる。一方、第１のパターン１０の内側に位置す
る第２のパターン２０は、赤、青、緑の画素パターンで
ある。これらの第２のパターン２０は、印刷によって形
成する。印刷の直後、第２のパターン２０の表面には、
たとえば２μｍ程度の凹凸がある。この発明は、そうし
た凹凸をたとえば０．２μｍ程度以下に平坦にするため
の技術である。

【０００８】ここで、第１のパターン１０および第２の
パターン２０の厚さについて考えてみよう。この発明に
よる表面平坦化の技術を適用するに際し、第１のパター
ン１０はすでに乾燥ないしは硬化の状態にあるのに対
し、第２のパターン２０は未乾燥あるいは未硬化の状態
である。そのとき、第２のパターン２０は、樹脂材料の
ほか溶剤分などを含んでいる。そのため、第２のパター
ン２０の厚さは、第１のパターン１０に比べて厚くなっ
ていることが普通である。そうした高低差があると、高
い方の第２のパターン２０が第１のパターン１０上およ
びそれを越えて隣りのパターンに流れ込むおそれがあ
る。この発明では、そうした流れ込みを防ぐため、表面
を押し付けるための手法として、加圧ではなく、減圧に
よる方法を採用する。減圧による方法は、フレキシブル
なシート５０と相俟って、表面を平坦化するだけでな
く、前記流れ込みを防止する上でも有効である。

【０００９】平坦化に際し、第１および第２のパターン
１０，２０の上に、フレキシブルなシート５０が載る。
このシート５０は、基板３０の表面全体を被う大きさで
あり、たとえば充分にフレキシブルであり、しかも離型
性にもすぐれたシリコンゴムシートが好適である。シー
ト５０としては、表面処理あるいは表面コートなどによ
って離型性を改良した樹脂シートを用いることもでき
る。

【００１０】また、第１および第２のパターン１０，２
０の材料は、樹脂材料の中に染料、顔料などの着色材の
ほか、必要に応じてシランカップリング剤など他の添加
剤を含む。樹脂材料としては、耐熱性にすぐれたポリイ
ミド等の熱硬化性樹脂のほか、熱可塑性のものを用いる
ことができる。熱可塑性樹脂の場合、シクロヘキサノ
ン、キシレン、ブチルセロソルブなどの遅乾性の溶剤に
溶け、インキ化しやすいものが好ましい。たとえば、ポ
リメタクリル酸メチル、ポリアミド、ポリアセタール、
ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
エーテルイミド、芳香族ポリエステルなどが良い。勿
論、遅乾性のものが良い理由は、充分な流動性を得るた
めである。なお、樹脂材料としては、感光性のものをも
用いることができる。さらに、前記流れ込みを確実に防
止するために、第１のパターン１０と第２のパターン２
０の各材料として、両者が互いにはじくような性質をも
つものを選択すると良い。たとえば、一方をポリイミド
系とした場合、他方をアクリル系、ポリビニルアルコー
ル系、あるいは４，４・ビフェニルジカルボン酸エステ
ルを主成分とした樹脂材料などを用いると良い。また、
はじき度合いを調整する手段として、材料の組成を変え
たり、あるいは、第１のパターン１０の表面をコロナ放
電処理するなどの表面処理を行うことも有効である。

【００１１】印刷によって第２のパターン２０を形成し
た後、熱硬化性樹脂のときには、印刷されたものに流動
性がある内に表面の平坦化を行うのが良い。その点、ポ
リイミドは遅乾性であるため、平坦化する上で有利であ
る。他方、熱可塑性樹脂のときには、印刷の直後に行う
こともできるし、あるいは、乾燥処理によって溶剤分を
除去した後で平坦化するようにすることもできる。熱可
塑性樹脂を用いた遅乾性インキは、印刷の直後に平坦化
するのに適するが、インキの乾燥性の如何にかかわら
ず、溶剤分を除去してから、樹脂の融点以上に加熱しな
がら減圧処理を含むこの発明によって平坦化することも
できる。

【００１２】さらにまた、図３に示すように第２のパタ
ーン２０のインキの量を少なくし、印刷直後には第１の
パターン１０との間にすき間が残るようにしたものに対
し、この発明を適用することもできる。このようなパタ
ーンは、第２のパターン２０の印刷位置が多少ずれたと
しても確実に第１のパターン１０間に印刷することがで
きる反面、平坦化処理をすると、図４に示すように第２
のパターン２０が第１のパターン１０より少し薄くな
る。しかし、このような場合でも、フレキシブルなシー
ト５０が充分に第２のパターン２０の表面を押すため有
効に平坦化することができる。

【００１３】

【作用など】さて、この発明では、基板３０上、第１お
よび第２のパターン１０，２０の上にフレキシブルなシ
ート５０を載せた後、シート５０と基板３０との間を減
圧手段７０によって真空に減圧する。シート５０は、フ
レキシブルな特性から、大気−真空の圧力差に基づく力
を受けて第１のパターン１０になじみ、しかも、第２の
パターン２０を充分に押すように変形する。したがっ
て、たとえば、硬化した枠状の第１のパターン１０が厚
さ３〜５μｍに対し、内側の第２のパターン２０は印刷
直後に厚さ１０μｍ前後で表面の凹凸が２μｍ程度ある
としても（図２）、シート５０は第１のパターン１０に
なじむように変形しつつ、第２のパターン２０の表面を
押して充分に平坦化することができる。このとき、内側
の第２のパターン２０が柔らかで変形可能であるのに対
し、それを囲む第１のパターン１０は、硬いため変形す
ることなく、変形するシート５０を支え、シート５０が
第２のパターン２０の表面を全体に均一に押すようにさ
せる。したがって、第２のパターン２０の方が厚いにも
かかわらず、第２のパターン２０は隣りのパターンに流
れ込むようなことがない。かえって、第２のパターン２
０の周縁部の断面形状が丸くなる傾向があり、たとえば
カラーフィルタの場合、電極および配線の断線を防止す
る上で好ましい。

【００１４】

【実施例】透明ガラス板からなる基板３０の一面に、ま
ず、枠状の遮光パターン（第１のパターン１０）を形成
した。遮光パターンはマトリクス形状であり、枠の間隔
は約１００μｍ、厚さが３μｍ程度である。この遮光パ
ターンは、着色レジストの赤、緑、青を混ぜて黒色にし
た材料、あるいは黒の着色材料を含む着色レジストを用
い、フォトリソグラフィ技術によってパターニングし、
その後に加熱することによって硬化した。次に、図２に
示すように、硬化した遮光パターンの枠の内側に、赤、
緑、青の三色の画素パターン（第２のパターン２０）を
スクリーン印刷によって形成する。各画素パターンの厚
さは印刷直後に１０μｍ程度（乾燥あるいは硬化した段
階に、遮光パターンとほぼ同じ厚さになるような厚さ）
になるように設定した。そして、各画素パターンのイン
キ材料として、染料を溶解したポリイミド樹脂を用い
た。印刷インキは流動性があったが、基板３０の一面に
すでにあるアクリル系の遮光パターンが、ポリイミド系
の画素パターンの材料をはじくため、内側の画素パター
ンが厚いにもかかわらず、それが隣りの画素パターン側
に流れ込むことはなかった。一色の画素パターンの印刷
を終えるごとに、図１に示すように、基板３０の上にフ
レキシブルなシート５０を載せ、基板全体を減圧手段７
０によって真空に引いて減圧した。減圧に伴って、シー
ト５０が遮光パターンになじみ、また、各画素パターン
の表面を押して平坦にした。この減圧による押し付け時
間は１０〜６０秒程度で充分であり、その結果、凹凸
０．１μｍ程度の平坦な面を得ることができた。そうし
た操作を繰り返して表面が平坦な三色の画素パターンを
形成した。なお、この平坦化後、平坦化した画素パター
ンおよび遮光パターンを含む基板３０の上面全体に、透
明なアクリル樹脂などからなる保護膜を形成し、その保
護膜の上に透明電極を形成し、カラー液晶ディスプレイ
用のカラーフィルタとした。

【００１５】減圧による平坦化の技術と比較するため、
自然放置によるレベリングを行ったところ、処理時間は
１０〜１５分程度かかり、また、変形しにくい平坦な板
によって押し付けたところ、インキの流れ込みを防ぎつ
つ、良好な平坦面を得ることは困難であった。

【００１６】なお、平坦化のための減圧手段７０を、乾
燥のための減圧手段として併用することによって、装置
の全体的な構成を少し簡略化することができた。

【００１７】さらにまた、熱可塑性樹脂材料のインキを
用いるときには、乾燥後に画素パターンの方が低くなる
ように印刷し、乾燥後、その融点（ガラス転移点）以上
に加熱して流動化させつつ、この発明を適用するように
するのが良い。そうすれば、ガラス転移点以上に加熱す
るだけの場合、平坦化に１５〜２０分程度かかるのに対
し、この発明を適用した場合には、たとえば３〜４分程
度に短縮することができる。

【００１８】

【発明の効果】この発明では、枠状の第１のパターン１
０の内側に印刷によって第２のパターン２０を形成した
後、その第２のパターン２０の表面を平坦化するに際
し、第１および第２のパターン２０を含む基板３０上に
フレキシブルなシート５０を載せ、シート５０と基板３
０との間を減圧するようにしているため、硬い第１のパ
ターン１０と柔らかな第２のパターン２０との間に高低
差があるとしても、シート５０が第１のパターン１０に
支えられつつ、フレキシブルに変形し、内側の第２のパ
ターン２０の表面の凹凸を短時間で有効に平坦化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によって平坦化するときの状態を示す
断面図である。

【図２】印刷直後の状態を示す断面図である。

【図３】別の例における印刷直後の状態を示す断面図で
ある。

【図４】図３のものを平坦化するときの状態を示す断面
図である。

【符号の説明】

１０第１のパターン（遮光パターン）２０第２のパターン（画素パターン）３０基板５０シート７０減圧手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に枠状の第１のパターンと、この
第１のパターンの枠の内側に位置する第２のパターンと
があり、前記第１のパターンは硬く、前記第２のパター
ンは柔らかで変形可能であり、この変形可能な第２のパ
ターンの表面を平坦化するに際し、前記基板上、前記第
１のパターンおよび前記第２のパターンの上にフレキシ
ブルなシートを載せ、このシートと前記基板との間を減
圧することを特徴とするパターンの表面平坦化方法。
【請求項２】前記第２のパターンは印刷によるパター
ンである、請求項１の表面平坦化方法。
【請求項３】前記第２のパターンは、印刷の直後、前
記第１のパターンに比べて厚い、請求項２の表面平坦化
方法。
【請求項４】基板上に枠状の遮光パターンと、この遮
光パターンの枠の内側に位置する画素パターンとがあ
り、前記遮光パターンは硬く、前記画素パターンは柔ら
かで変形可能であり、この変形可能な画素パターンの表
面を平坦化するに際し、前記基板上、前記遮光パターン
および前記画素パターンの上にフレキシブルなシートを
載せ、このシートと前記基板との間を減圧することを特
徴とするカラーフィルタにおける画素パターンの表面平
坦化方法。
【請求項５】前記画素パターンは印刷によるパターン
である、請求項４の表面平坦化方法。
【請求項６】前記画素パターンは、印刷の直後、前記
遮光パターンに比べて厚い、請求項５の表面平坦化方
法。
【請求項７】前記遮光パターンはストライプ形状であ
る、請求項４の表面平坦化方法。