JPH0827456B2 - 液晶表示装置のブラックマスク形成方法 - Google Patents

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、透明基板上に透明導電膜を形
成し、その上にポジ型フォトレジストを設け、露光、現
像を行い、透明導電膜をエッチングした後に、１５０〜
３００℃程度の高温で焼成して前記透明導電膜のエッチ
ングに用いたフォトレジストを遮光パターンとし、この
遮光パターンを設けた側の上にネガ型の感光性ブラック
マスク材料を塗布した後に、前記基板の遮光パターンを
設けた側の反対側からブラックマスク材料の感光波長光
による露光を行い、現像、硬化させ、遮光パターンを剥
離することにより、透明導電膜パターン間にブラックマ
スクを設け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】

【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３６０ｎ
ｍ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、透明基板上に透
明導電膜を形成し、その上にポジ型フォトレジストを設
け、露光、現像を行い、透明導電膜をエッチングした後
に、１５０〜３００℃程度の高温で焼成して前記透明導
電膜のエッチングに用いたフォトレジストを遮光パター
ンとし、この遮光パターンを設けた側の上にネガ型の感
光性ブラックマスク材料を塗布した後に、前記基板の遮
光パターンを設けた側の反対側からブラックマスク材料
の感光波長光による露光を行い、現像、硬化させ、遮光
パターンを剥離することにより、透明導電膜パターン間
にブラックマスクを設けることを特徴とするものであ
る。これにより、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。またさらに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。

【００２３】

【００２４】

【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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に透明導電膜を形成し、その上
   にポジ型フォトレジストを設け、露光、現像を行い、透
   明導電膜をエッチングした後に、１５０〜３００℃程度
   の高温で焼成して前記透明導電膜のエッチングに用いた
   フォトレジストを遮光パターンとし、 この遮光パターンを設けた側の上にネガ型の感光性ブラ
   ックマスク材料を塗布した後に、前記基板の遮光パター
   ンを設けた側の反対側からブラックマスク材料の感光波
   長光による露光を行い、現像、硬化させ、遮光パターン
   を剥離することにより、透明導電膜パターン間にブラッ
   クマスクを設ける液晶表示装置のブラックマスク形成方
   法 。