カラーフィルタの製造方法
【課題】 画素とマスクとの高い位置合わせ精度を必要とせず、また大型のマスクを用いることなく露光することで、生産性よくカラーフィルタを製造する方法を提供する。
【解決手段】 透明基板２の厚み方向一方の表面に、遮光部４を形成し、透明基板２の厚み方向一方の表面に、ネガ型の感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂層５を形成し、同一の色相が形成される複数の画素部３のうち、少なくとも１つの画素部３を選択的に照射可能な描画機６を走査することによって、透明基板２の厚み方向他方の表面から、同一の色相が形成される画素部３に光を照射し、感光性樹脂層５を現像して、画素部３を形成する。
【解決手段】 透明基板２の厚み方向一方の表面に、遮光部４を形成し、透明基板２の厚み方向一方の表面に、ネガ型の感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂層５を形成し、同一の色相が形成される複数の画素部３のうち、少なくとも１つの画素部３を選択的に照射可能な描画機６を走査することによって、透明基板２の厚み方向他方の表面から、同一の色相が形成される画素部３に光を照射し、感光性樹脂層５を現像して、画素部３を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタを製造する方法に関する。特に本発明は、電解放射型表示装置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイおよび液晶表示装置などの表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタは、透明基板と、透明基板上に形成されるカラーフィルタ層とを含んで構成される。カラーフィルタ層は、異なる色相でそれぞれ着色される複数の画素部が予め定める並列方向に間隔をあけて並んで形成されるとともに、遮光性を有する遮光部が各画素部間に形成される。カラーフィルタの各画素部をそれぞれ形成する従来技術として、フォトリソグラフィ法が用いられる。
【０００３】
フォトリソグラフィ法は、たとえば液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイなどの平面ディスプレイ、ならびに電子回路の製造など、数μｍ〜１００μｍの精密なパターンを形成することが要求される場合に採用される。フォトリソグラフィ法の製造手順は、レジストの塗布、露光および現像の各工程を含み、また遮光部（ブラックマトリックス）の形成には必要に応じてエッチング工程を含むこともあり、パターニング精度は良好であるが、工程数が多く生産性に問題がある。さらにフォトリソグラフィ法では、カラーフィルタの大形化にともなって、大型の露光機が必要となることから、設備コストが大きくなるという問題がある。またカラーフィルタの仕様変更毎に、マスクを変更する必要がある。マスクは、たとえば人工石英製であり、ランニングコストなどの製造コストを削減するには限界がある。また、塗布および現像工程で、高価なフォトレジストを大部分除去するため、原材料の利用効率の意味でも改善の余地が多い。
【０００４】
これに対して、高価なフォトマスクを使用せず、ＣＡＤデータを感光性樹脂膜に直接描画する方法、いわゆる直接露光（直接描画）法が提案されている（たとえば特許文献１および２参照）。直接描画法は、露光機が不要であるのみならず、高価なフォトマスクを用いないことから、製造コストを低下できることが期待できるのみならず、ライン切り替え時間の短縮、新規製品開発時間の短縮など多くのメリットが期待される。
【０００５】
カラーフィルタの画素部は遮光部と比較すると、比較的要求精度が低いことから、従来の技術では、レーザー光線を走査して露光するレーザー直接描画法が提案されているが、カラーフィルタとして要求される解像度を実現するためには描画速度が遅いという問題がある。
【０００６】
また、カラーフィルタの画素部は同様の配列の繰返しであり、さらには大部分のカラーフィルタは縞状に画素部が配置されるので、一括露光ではなく小型マスクをもちいて、繰返し露光するステッパ方式も検討された。しかしながら、小形マスクと画素部との高い位置合わせ精度と生産性とがトレードオフの関係となることから、充分な精度と生産性を満足することは難しい。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−７３１７１号公報
【特許文献２】特開平９−３１８８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の目的は、画素とマスクとの高い位置合わせ精度を必要とせず、また大型のマスクを用いることなく露光することで、生産性よくカラーフィルタを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、異なる色相でそれぞれ着色される複数の画素部が予め定める並列方向に間隔をあけて並んで形成されるとともに、遮光性を有する遮光部が各画素部間に形成されるカラーフィルタ層を透明基板上に形成するカラーフィルタの製造方法であって、
透明基板の厚み方向一方の表面に、遮光部を形成する遮光部形成工程と、
透明基板の厚み方向一方の表面に、ネガ型の感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、
同一の色相が形成される複数の画素部のうち、少なくとも１つの画素部を選択的に照射可能な照射手段を走査することによって、透明基板の厚み方向他方の表面から、同一の色相が形成される画素部に光を照射する照射工程と、
感光性樹脂層を現像して、画素部を形成する画素部形成工程とを含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透明基板の厚み方向一方の表面に遮光部および感光性樹脂層を形成し、厚み方向他方の表面から光を照射することによって、遮光部で囲まれた感光性樹脂層を露光することができる。感光性樹脂層に光を照射する照射工程では、同一の色相が形成される複数の画素部のうち、少なくとも１つの画素部を選択的に照射可能な照射手段が用いられる。このような照射手段を走査することによって、画素部を形成すべき領域に光を照射することができる。これによって、従来の技術のように画素とマスクとの高い位置合わせ精度を必要とせず、かつ大型のマスクを使うことなく、画素部に光を照射することができる。したがって製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の一形態のカラーフィルタ１の製造手順を示すフローチャートである。カラーフィルタ１（図６参照）は、基材である透明基板２と、透明基板２の厚み方向一方の表面に形成されるカラーフィルタ層（図示せず）とを含んで構成される。カラーフィルタ１は、たとえば液晶表示装置の一部を構成する。
【００１２】
カラーフィルタ層には、複数の画素部３と、遮光部４とが形成される。複数の画素部３は、複数の種類が設定される。種類毎の画素部３は、それぞれ異なる色相で着色される。画素部３はたとえば、色相の異なる３つのグループに分けられる。第１のグループに属する画素部３は、赤色（レッド：Ｒ）に着色される。第２のグループに属する画素部３は、緑色（グリーン：Ｇ）に着色される。また第３のグループに属する画素部３は、青色（ブルー：Ｂ）に着色される。各画素部３は、たとえば予め定める並列方向Ｔに沿って、ストライプ状に配置される。
【００１３】
遮光部４は、いわゆるブラックマトリックスであって、遮光性を有する。遮光部（以下、「ブラックマトリックス」ということがある）４は、各画素部３間に形成されて、たとえば格子状に形成される。また透明基板２は、光透過性を有し、たとえばガラス基板によって実現される。透明基板２には、画素形成領域１１（図５参照）と、遮光領域とが設定される。画素形成領域１１は、カラーフィルタ層のうち各画素部３が配置される領域となる。また遮光領域は、フィルタ層のうち遮光部４が配置される領域となる。
【００１４】
遮光部４と同時に、画素部３の重ね合わせや貼り合わせや品質管理のためのマーク類がを形成してもよい。また、液晶表示装置を構成する液晶シャッター（図示せず）は、各画素部３の所定の位置に形成され、色情報に基づく電気信号に応じて駆動される。また、必要に応じて画素部３上に透明保護膜（平坦化膜）層（図示せず）および液晶駆動のための共通電極となる透明導電膜層（図示せず）が形成される。さらに、液晶のセルギャップを規定する柱状スペーサ（図示せず）や、液晶パネルの高視野角化のための液晶配向規制構造（図示せず）が形成される。
【００１５】
透明保護膜（平坦化膜）は、ブラックマトリックス４および画素部３に重ねて塗布するもので画素部３と遮光部４との厚み方向の段差を埋め、液晶セルに適した平滑性を付与するとともに、カラーフィルタ１から汚染物質の溶出を防止する。透明保護膜についても液晶セル設計の必要性に応じて、微細なパターニングを行う場合がある。
【００１６】
以下に、このような透明基板２と、カラーフィルタ層とを含むカラーフィルタ１の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、ステップａ１では、ガラスなどの透明基板２上に遮光性を有する遮光部４を形成し、ステップａ２に移る。遮光部４の形成法としては、感光性の黒色樹脂を塗布したのち、フォトマスクを介して所定のパターンを露光焼付けし、現像処理する方法、および、遮光性の樹脂膜上にフォトレジストパターンを公知の方法で形成した後、遮光性樹脂膜をエッチングする方法などを採用することが可能である。遮光部４を形成する材料には、遮光剤を添加する。遮光剤としては、カーボン、アニリンブラック、ペリレン化合物といった有機顔料、チタンブラック、マグネタイトといった無機顔料が挙げられる。またブラックマトリックス４は、クロム、モリブデン、およびニッケルといった金属の遮光性薄膜と反射防止膜を組み合わせた薄膜をパターニングしたものであってもよい。また、フォトマスクを用いた露光に限らず、直接露光パターンを描画する直接描画機を用いてもよく、また遮光性樹脂をレーザー加工機で加工することで形成してもよい。
【００１８】
透明基板２上に遮光性の感光性樹脂膜（フォトレジスト）を形成する装置としては、たとえば、スピンコート装置、スピンレスコート装置、ロールコート装置、ドライフィルムレジスト積層装置などのレジスト成膜装置が利用できる。たとえばスピンコート装置では、感光性樹脂膜の溶液を透明基板２上にスピン塗布し、乾燥させる。また、スピンレスコート装置では、スリット状に精密加工されたノズルから感光性樹脂膜の溶液を透明基板２上に塗布し、乾燥させ、必要に応じて熱処理すればよい。スピンレスコート装置は、スリットコート装置とも呼ばれる。
【００１９】
乾燥した遮光性の感光性樹脂膜に対して、露光機または各種の描画装置を用いて所定のパターンを焼きつけたのち、現像および熱硬化処理を行い、遮光部４とすることができる。
【００２０】
ブラックマトリックス４は、隣接する画素部３の境界を画し、混色を防止するもので、極めて高い精度と均一性が要求される。ブラックマトリックス４の形状は、格子状やストライプが一般的である。
【００２１】
ステップａ２では、透明基板２の厚み方向一方の表面に、ネガ型の感光性樹脂組成物であるネガ型感光性樹脂を含む感光性樹脂層５（図３および図４参照）を形成し、ステップａ３に移る。ネガ型感光性樹脂は、光の照射部分が現像液に対して不溶化し、残存するもので、一般には、光重合性化合物、バインダーポリマー、分散剤、光重合開始剤、着色剤、溶剤、さらには必要に応じてその他の添加剤を配合したものが使用される。このようなネガ型感光性樹脂の具体的な組成に関しては、後述する。
【００２２】
ステップａ３では、同一の色相が形成される複数の画素部３のうち、少なくとも１つの画素部３を選択的に照射可能な描画機６を走査することによって、透明基板２の厚み方向他方の表面から、同一の色相が形成される画素形成領域１１に光を照射し、ステップａ４に移る。これによってステップａ２にて形成された感光性樹脂層５の周囲が遮光部４に覆われた画素形成領域１１に光が照射される。したがって画素形成領域１１の感光性樹脂層５が硬化される。描画機６の具体的な構成に関しては、後述する。
【００２３】
ステップａ４では、感光性樹脂層５を現像して、画素部３を形成する。現像することによって、ネガ型着色感光性樹脂層５の露光された部分だけが画素部３として残る。これによって画素部３は、ブラックマトリックス４に形成された所定の開口部を覆う形に形成される。たとえば１画素が三色のストライプで形成される場合、線幅は１画素のピッチの約１/３である。
【００２４】
こうして第１のグループに属する画素部を形成した後は、感光性樹脂の種類（色）を変えて、第２のグループに属する画素部および第３のグループに属する画素部を順次形成する。
【００２５】
このようにして形成したカラーフィルタ１は、必要に応じて透明平坦化膜および／または共通電極である透明導電膜を積層して形成する。さらに、視野角特性を改善するための加工として、液晶の配向方向を分割するためのバンクを透明導電膜上に形成することや、透明導電膜そのものにスリットを形成することなどの加工が行なわれる。
【００２６】
さらに、液晶のセルギャップを調整するための柱状スペーサの形成が行なわれる。柱状スペーサは、遮光部４、画素部３および透明平坦化膜のパターンを重ねることでも形成可能であるが、高さ精度や変形特性を極めて厳密に管理することが必要であることから、専用の感光性樹脂層を重ね塗りし、フォトリソグラフィによる加工で仕上げることが一般に行なわれる。
【００２７】
次に、ステップａ２にて用いられるネガ型感光性樹脂組成物の具体的な組成に関して説明する。ネガ型感光性樹脂としては、前述したように、一般には、光重合性化合物、バインダーポリマー、分散剤、光重合開始剤、着色剤、溶剤、さらには必要に応じてその他の添加剤を配合したものが使用される。
【００２８】
まず、光重合性化合物に関して説明する。本発明のネガ型感光性樹脂の形成に利用可能な光重合性化合物としては、光照射で光重合開始剤から発生した活性ラジカル、酸などにより重合し得る化合物であって、後述するバインダーポリマーの架橋剤ともなり得るものである。たとえば重合性炭素−炭素不飽和結合を有する化合物が挙げられる。光重合性化合物は、分子内に重合性炭素−炭素不飽和結合を１個有する単官能の化合物であってもよいし、重合性炭素−炭素不飽和結合を２個またはそれ以上有する２官能または３官能以上の多官能の化合物であってもよい。単官能光重合性化合物としては、たとえばノニルフェニルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、およびＮ−ビニルピロリドンなどが挙げられる。２官能光重合性化合物としては、たとえば１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのビス（アクリロイロキシエチル）エーテル、および３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。３官能以上の光重合性化合物としては、たとえばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、およびジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００２９】
好ましい光重合性化合物としては、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートを挙げることができる。該光重合性化合物はそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて用いられるが、２官能以上の光重合性化合物が好ましく用いられ、２種以上の光重合性化合物を用いる場合には少なくとも１種は２官能以上の光重合性化合物を用いることが好ましい。該光重合性化合物の使用量は、バインダーポリマーおよび光重合性化合物の合計量１００質量部あたり、通常は０．１質量部以上７０質量部以下、好ましくは１質量部以上６０質量部以下である。
【００３０】
次に、バインダーポリマーに関して説明する。バインダーポリマーとしては、透明樹脂が好適に用いられる。透明樹脂としては、着色剤を分散することができ、着色画素層に、他成分とともに光照射によって架橋性機能を付与する樹脂が使用される。かかるバインダーポリマーとしては、たとえば以下に掲げる単量体をそれぞれ単独で、または２種以上組み合わせて重合させた樹脂のほか、メラミンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂などを用いることができる。
【００３１】
バインダーポリマーを構成する単量体としては、たとえば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物；メチル（メタ）アクリレートやエチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートなどの不飽和カルボン酸エステル化合物；アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル化合物；グリシジル（メタ）アクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル化合物；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル化合物；（メタ）アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物；３−メチル−３−（メタ）アクリロイロキシメチルオキセタン、３−エチル−３−（メタ）アクリロイロキシメチルオキセタン、３−メチル−３−（メタ）アクリロイロキシエチルオキセタン、３−メチル−３−（メタ）アクリロイロキシエチルオキセタンのような不飽和カルボン酸オキセタンエステル化合物などが挙げられる。また、２種以上の単量体を組み合わせて共重合体とする場合は、アクリル酸やメタクリル酸などの不飽和カルボン酸も、バインダー樹脂を構成する単量体となり得る。
【００３２】
２種以上の単量体を組み合わせた共重合体をバインダーポリマーとする場合、かかる共重合体としては、たとえばベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、スチレン／メタクリル酸共重合体、３−エチル−３−メタクリロイロキシメチルオキセタン／ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、３−エチル−３−メタクリロイロキシメチルオキセタン／メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、および３−エチル−３−メタクリロイロキシメチルオキセタン／メチルメタクリレート／メタクリル酸／スチレン共重合体などが挙げられる。特に、アクリル酸やメタクリル酸などのカルボキシル基を有する単量体を共重合させたものが好ましく、とりわけベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体が好ましい。バインダーポリマーを構成する共重合体におけるカルボキシル基を有する単量体単位の含有量は、質量分率で５〜５０％、好ましくは１０〜４０％である。
【００３３】
該バインダーポリマーは、ポリスチレンを標準としてゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で求められる重量平均分子量が５，０００〜４００，０００の範囲、さらには１０，０００〜３００，０００の範囲にあるのが好ましい。該バインダーポリマーは、感光性樹脂組成物の全固形分に対して質量分率で通常５〜９０％の範囲、好ましくは２０〜７０％の範囲で用いられる。
【００３４】
次に、分散剤について説明すると、たとえば、カチオン系分散剤、アニオン系分散剤、ノニオン系分散剤、両性分散剤、シリコーン系分散剤、フッ素系分散剤等の界面活性剤が使用できる。カチオン系分散剤としては、１級、２級または３級のアミノ基を有するカチオン性の樹脂が例示される。また、アニオン系分散剤としては、カルボキシレート、スルホネート、ホスフェートなどの基を有する樹脂または化合物が例示され、カルボキシレート基を有する樹脂には、ポリアクリレートやポリスチレン−アクリレートなどが包含され、スルホネート基を有する化合物には、ポリオキシアルキレンスルホン酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリンのナトリウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩などが包含され、また、ホスフェート基を有する化合物には、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩などが包含される。さらに、ノニオン系分散剤としては、ポリオキシエチレンタイプのものやアミドタイプのものが例示され、ポリオキシエチレンタイプの分散剤には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、アセチレングリコール、ポリオキシエチレングリコールエステル共重合体などが包含され、アミドタイプの分散剤には、ポリオキシエチレン脂肪酸アミドなどが包含される。これらの分散剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００３５】
次に、光重合開始剤に関して説明する。光重合開始剤は、光が照射されることによって活性ラジカルを発生する活性ラジカル発生剤であることができ、たとえば、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、およびトリアジン系化合物などが挙げられる。
【００３６】
アセトフェノン系化合物としては、たとえば、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−〔４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル〕プロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−２−モルホリノ−１−（４−メチルチオフェニル）プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オン、および２−ヒドロキシ−２−メチル−１−〔４−（１−メチルビニル）フェニル〕プロパン−１−オンのオリゴマーなどが挙げられる。ベンゾイン系化合物としては、たとえば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、およびベンゾインイソブチルエーテルなどが挙げられる。ベンゾフェノン系化合物としては、たとえば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４'−メチルジフェニルサルファイド、３，３'，４，４'−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、および２，４，６−トリメチルベンゾフェノンなどが挙げられる。
【００３７】
チオキサントン系化合物としては、たとえば、２−イソプロピルチオキサントン、４−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、および１−クロロ−４−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。トリアジン系化合物としては、たとえば、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシフェニル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシナフチル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−ピペロニル−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシスチリル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（５−メチルフラン−２−イル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（フラン−２−イル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（４−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、および２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（３，４−ジメトキシフェニル）エテニル〕−１，３，５−トリアジンなどが挙げられる。
【００３８】
活性ラジカル発生剤として、たとえば、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２，２'−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，４'，５，５'−テトラフェニル−１，２'−ビイミダゾール、１０−ブチル−２−クロロアクリドン、２−エチルアントラキノン、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、およびチタノセン化合物などを用いることもできる。
【００３９】
活性ラジカル発生剤として、市販のものを用いることもできる。市販の光重合開始剤としては、たとえば、商品名「Ｉｒｇａｃｕｒｅ−９０７」（アセトフェノン系光重合開始剤、Ciba Specialty Chemicals社製）などが挙げられる。これらの光重合開始剤はそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。光重合開始剤の使用量は、バインダーポリマーおよび光重合性化合物の合計量１００質量部に対して通常１質量部以上３０質量部以下、好ましくは３質量部以上２０質量部以下である。
【００４０】
感光性樹脂組成物は、上記のような光重合性化合物および光重合開始剤に加えて、光重合開始助剤を含有することもできる。光重合開始助剤は、光重合開始剤と組み合わせて、光重合開始剤によって開始した光重合性化合物の重合を促進するために用いられる化合物である。光重合開始助剤としては、たとえばアミン系化合物、アルコキシアントラセン系化合物などが挙げられる。アミン系化合物としては、たとえばトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４'−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン（通称ミヒラーズケトン）、４，４'−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、および４，４'−ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノンなどが挙げられる。アルコキシアントラセン系化合物としては、たとえば９，１０−ジメトキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジメトキシアントラセン、９，１０−ジエトキシアントラセン、および２−エチル−９，１０−ジエトキシアントラセンなどが挙げられる。
【００４１】
光重合開始助剤として市販のものを用いることもでき、市販の光重合開始助剤としては、たとえば商品名「ＥＡＢ−Ｆ」（保土谷化学工業株式会社製）などが挙げられる。該光重合開始助剤を用いる場合、その使用量は、光重合開始剤１モルあたり通常１０モル以下、好ましくは０．０１モル以上５モル以下である。光重合開始剤および光重合開始助剤を用いる場合の使用量は、その合計量がバインダーポリマーおよび光重合性化合物の合計量１００質量部に対して通常１質量部以上３０質量部以下、好ましくは３質量部以上２０質量部以下である。
【００４２】
次に、着色剤に関して説明する。着色剤としては、染料や顔料を用いることができる。顔料としては有機および無機顔料を用いることができ、具体的には、カラーインデックス（The Society of Dyers and Colouristsから出版されている）でピグメント（Pigment）に分類されている化合物が挙げられる。
【００４３】
次に、溶剤に関して説明する。溶剤としては、たとえば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテルおよびエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類；ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類；メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテートなどのアルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素類；アニソール、フェネトール、メチルアニソールなどの芳香族脂肪族エーテル類；アセトン、２−ブタノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、４−メチル−２−ペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類；３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、乳酸エチル、２−ヒドロキシイソ酪酸メチルなどのエステル類；γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などが挙げられる。こうした溶剤は、それぞれ単独でまたは２種類以上を組み合わせて用いることができ、感光性樹脂組成物における溶剤の含有量が質量分率で通常２０質量％以上９０質量％以下、好ましくは５０質量％以上８５質量％以下となるように使用される。
【００４４】
次に、その他の添加剤に関して説明する。その他の添加剤としては、たとえば、充填剤、バインダーポリマー以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、凝集防止剤、有機酸、および硬化剤などが挙げられる。界面活性剤としては、たとえば、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤および両性界面活性剤などが挙げられる。密着促進剤としては、たとえば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００４５】
また本実施の形態のカラーフィルタ１の製造方法では、酸素遮断膜を形成することが好ましい。酸素遮断膜を形成するために、酸素遮断膜成膜装置が用いられる。酸素遮断膜成膜装置は、感光性樹脂を塗布した基板上に酸素遮断膜を形成する装置である。たとえば、スピンコート装置、スピンレスコート装置、ロールコート装置、ドライフィルムレジスト積層装置等の公知の成膜装置が利用できる。スピンコート装置であれば、酸素遮断膜の高分子溶液を基板上にスピン塗布し、乾燥させ、また、スピンレスコート装置ではスリット状に精密加工されたノズルから感光性樹脂膜の溶液を基板上に塗布し、乾燥させ、必要に応じて熱処理すればよい。ここで用いる酸素遮断膜は膜厚が薄いことから、気流乾燥や温風乾燥を選択することも可能である。
【００４６】
このような酸素遮断膜を形成するための高分子水溶液は、酸素透過性が低く、かつ露光光線に対し高い透明性を有し、水または水溶液に可溶なものを好適に選択できる。たとえば、アルギン酸塩、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、アクリル酸塩、ポリエチレンオキシド、ポリビニルエーテル、澱粉、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。さらにこれらの水溶性高分子のうち２種類以上を混合して使用することもできる。特に好ましくは、ポリビニルアルコールを単独、または他の水溶性高分子と混合して使用するのがよい。さらに好ましくは０．２〜３質量％のポリビニルアルコール水溶液を使用するのがよい。また、酸素遮断膜を形成するための水溶性高分子溶液は、感光性樹脂膜への塗布性を調整するために必要に応じて界面活性剤を添加することも有効である。
【００４７】
背面露光では、感光性透明着色樹脂の表面付近を架橋することが難しいとされる。これに対して０．０１から１０μｍの透明樹脂膜を酸素遮断膜として形成することで大幅に表面付近の膜特性を改善可能である。特に露光後の酸素遮断膜除去に配慮すると、０．０１μｍから１μｍの薄い膜が好適である。
【００４８】
次に、描画機６に関して説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造手順を示す平面図である。図３は、描画機６を示す正面図である。図４は、描画機６を示す側面図である。図５は、１つの色相の画素部３を形成した状態のカラーフィルタ１を示す平面図である。図６は、３つの色相の画素部３を形成した状態のカラーフィルタ１を示す平面図である。描画機６は、光源７、光源用フォトマスク（以下、「マスク」ということがある）８、基板ステージ９、アライメント機構（図示せず）および搬送機構（図示せず）を含んで構成される。
【００４９】
描画機６は、透明基板２のブラックマトリックス４が形成されていない面側に、カラーフィルタ１の配列方向Ｔであるストライプ方向Ｔに延びる透光性を有する貫通孔１０が形成され、貫通孔１０以外は遮光性を有し、かつカラーフィルタ１の寸法よりも小さいマスク８、およびマスク８の寸法より大きくなく、かつマスク８の貫通孔１０に光が照射できるようになっている光源７を、この順に配置し、マスク８および光源７と透明基板２とを、カラーフィルタ１のストライプ方向Ｔに相対的に移動させながらストライプの長さ方向Ｔ全体にわたって露光する。
【００５０】
光源７は、透明基板２の厚み方向他方、すなわち感光性樹脂層５が形成される面部とは反対側に配置される。光源７は、感光性樹脂の露光が可能な波長域の光線を発光可能であり、１０ｍｓｅｃ以下の点滅動作が可能な光源・光学系であればよい。光源７は、好適にはたとえば高圧水銀ランプ、キセノンランプ、半導体レーザーやＹＡＧレーザーなど各種レーザーおよびこれらの高倍諧調波光源とシャッター機構を組み合わせて用いることが可能である。光源７は、マスク８を介して、照射領域が予め定める照射領域に対して、透明基板２に光が入射するように配置される。
【００５１】
マスク８は、遮光性を有する板状部材であって、画素部３の形状に応じた貫通孔１０が形成される。マスク８は、本実施の形態では、図２に示すように、２つの貫通孔１０が形成され、同一の色相が形成される２つの画素部３に対応する位置に形成される。この貫通孔１０を介して、光源７からの光が透明基板２に照射される。マスク８は、たとえば石英ガラスまたはソーダガラスに所定のパターンを金属エッチング等で施したものが用いられる。マスク８の大きさは、透明基板２より小さく、１つの画素部３より大きくなるように選択される。マスク８の大きさは、描画ヘッドの数、露光面積、処理時間等から最適なものを選択することができるが、マスク８の走査方向Ｔの幅寸法、すなわち開口幅Ｌ１は、画素部３の走査方向Ｔの寸法Ｌ２より大きくてもよいが、あまり大きくしない方が好ましい。具体的には、透明基板２とマスク８の相対運動方向Ｔに対して５ｍｍ以下で、画素部３の走査方向Ｔの寸法Ｌ２までとするのが好ましい。マスク８の開口幅Ｌ１が５ｍｍ以上であれば、ブラックマトリックス枠の外部の感光性樹脂層５に漏れ光が照射される結果、不必要な領域の感光性樹脂層５が残存してしまうので、好ましくない。
【００５２】
マスク８は、マスク８を通して透明基板２側から感光性樹脂層５に到達する光が、常に所定のブラックマトリックスの開口部を覆う位置関係となるように設定される。また、マスク８の横幅はガラス基板上のカラーフィルタ１のレイアウトを反映したものとし、ガラス基板全体のマスクレイアウトに対応したものであってもよく、複数に分割したマスク８を走査毎に交換して露光するものであってもよい。また画素ピッチを合わせたものとし、レイアウトと走査位置に対応して横幅方向にマスクシャッタ機構を組み合わせたものであってもよい。
【００５３】
基板ステージ９は、マスク８および光源７が搭載される。基板ステージ９には、マスク８の傾斜補正機構および、透明基板２全体を走査するための移動機構、アライメント機構が搭載される。
【００５４】
アライメント機構は、基板ステージ９を所望の位置に位置決めする。本発明では透明基板２とマスク８のアライメントを厳密に行う必要がなく、たとえばブラックマトリックス４の線幅の１／４程度の位置精度があれば十分である。したがって、透明基板２搭載時に透明基板２と基板ステージ９間の位置、傾斜を調整する程度でよい。
【００５５】
搬送機構は、透明基板２をマスク８に対して相対移動させる。搬送機構は、基板ステージ９と透明基板２は滑らかに等速相対移動可能な機構を有し、たとえばコロ搬送機構を備えたもの、またはエア浮上機構を備えたものであることが好ましい。
【００５６】
このような描画機６を、図２に示す露光エリアＡを照射するように走査方向Ｔに移動させ、それを２回繰り返すことによって、図５に示すように、１つの色相の画素部３だけを露光することができる。このような作業を後２回繰り返すことによって、図６に示すように全ての画素形成領域１１に画素部３を形成することができる。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例を挙げ、本発明のカラーフィルタ１の製造方法によって製造されるカラーフィルタ１について具体的に説明するけれども、本発明は以下の記載内容に限定されるものではない。
【００５８】
まず、第１の実施例に関して説明する。透明基板２（コーニング社製１７３７、０．６３ｍｍ厚）上に感光性黒色樹脂（Ｖ２５９−ＢＫＩＳ６６、新日鐵化学株式会社製）を用いてブラックマトリックス４（膜厚１．２μｍ、線幅１８．５μｍ、画素ピッチ２３７μｍ（ＲＧＢの合計））を形成した。前記ブラックマトリックス４上に感光性透明赤色樹脂（ＮＦ−Ｒ６５５、住友化学株式会社製）を塗布し、６０℃にて１２０秒プリベークした後、所定のマスク８を介して背面より露光し、さらに現像、熱処理を行った。光源７の照度は６０ｍＪ／ｃｍ２、マスク８の開口は５ｍｍ×６８.５μｍ、基板搬送速度１．４ｍｍ／秒（積算露光量を２００ｍＪ/ｃｍ２）で露光した。
【００５９】
同様にして、感光性透明緑色樹脂（ＭＸ-Ｇ５５１、住友化学株式会社製）、感光性透明青色樹脂（ＮＦ-Ｂ０１６Ｍ２、住友化学株式会社製）を塗布し、露光、現像、熱処理を行うことでカラーフィルタ１を作製した。
【００６０】
作製したカラーフィルタ１の諸元を表１に示す。表１中、ｘ、ｙおよびＹは、ＣＩＥ表色系における色度を意味し、Ｒａは中心線平均粗さを意味する。後掲の表２に現れるｘ、ｙ、ＹおよびＲａも同様の意味である。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１に示すように、所望の色彩および表面粗さを有する画素部３がブラックマトリックス４の開口部に自己整合状態で充填されていることを確認することができた。
【００６３】
次に、第２の実施例に関して説明する。透明着色樹脂の露光に先行して、透明着色樹脂層の上に酸素遮断膜を０．０５μｍ厚で形成し、基板搬送速度を１５mm／秒とした（積算露光量２０ｍＪ／ｃｍ２）以外は、前述の第１の実施例と同様にして露光を行い、カラーフィルタ１を試作した。酸素遮断膜は、ポリビニルアルコール（クラレポバール２０５、株式会社クラレ製）の１質量％水溶液を塗布し、乾燥することにより形成した。作製したカラーフィルタ１の諸元を表２に示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
表２に示すように、所望の色彩および表面粗さを有する画素部３がブラックマトリックス４の開口部に自己整合状態で充填されていることを確認することができた。またマスク開口幅を５ｍｍ以下とした結果、大部分のカラーフィルタデザインにおいて、画素部３がブラックマトリックス枠を外れることなく製造することができた。
【００６６】
以上説明したように、従来の技術の問題に対して、本発明者らは鋭意検討した結果、ブラックマトリックス４上の所定の開口部に存在する感光性樹脂層５に対して、点滅応答が可能なスリット状の光源７をブラックマトリックス４とマスク８とを介して露光し、かつ光源７ならびにマスク８とを基板に対して相対的に移動させて露光することにより、ムラがなく、画素部３間の像残りもないパターン形成が可能となることを見出した。
【００６７】
このような本発明の露光方法によれば、従来法のような大型・高精度の露光装置やフォトマスクを用いることなく、安価で高品質なカラーフィルタ１を製造することが可能である。
【００６８】
本実施の形態では、描画機は、マスクによって照射領域を制限するように構成されているが、このような構成に限ることはなく、描画機は点光源を走査するような構成、および光源が予め定める照射領域を有するように構成してもよい。換言すると、描画機は、予め定める照射領域を照射可能な構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の一形態のカラーフィルタ１の製造手順を示すフローチャートである。
【図２】カラーフィルタ１の製造手順を示す平面図である。
【図３】描画機６を示す正面図である。
【図４】描画機６を示す側面図である。
【図５】１つの色相の画素部３を形成した状態のカラーフィルタ１を示す平面図である。
【図６】３つの色相の画素部３を形成した状態のカラーフィルタ１を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ カラーフィルタ
２ 透明基板
３ 画素部
４ 遮光部
５ 感光性樹脂層
６ 描画機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタを製造する方法に関する。特に本発明は、電解放射型表示装置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイおよび液晶表示装置などの表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタは、透明基板と、透明基板上に形成されるカラーフィルタ層とを含んで構成される。カラーフィルタ層は、異なる色相でそれぞれ着色される複数の画素部が予め定める並列方向に間隔をあけて並んで形成されるとともに、遮光性を有する遮光部が各画素部間に形成される。カラーフィルタの各画素部をそれぞれ形成する従来技術として、フォトリソグラフィ法が用いられる。
【０００３】
フォトリソグラフィ法は、たとえば液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイなどの平面ディスプレイ、ならびに電子回路の製造など、数μｍ〜１００μｍの精密なパターンを形成することが要求される場合に採用される。フォトリソグラフィ法の製造手順は、レジストの塗布、露光および現像の各工程を含み、また遮光部（ブラックマトリックス）の形成には必要に応じてエッチング工程を含むこともあり、パターニング精度は良好であるが、工程数が多く生産性に問題がある。さらにフォトリソグラフィ法では、カラーフィルタの大形化にともなって、大型の露光機が必要となることから、設備コストが大きくなるという問題がある。またカラーフィルタの仕様変更毎に、マスクを変更する必要がある。マスクは、たとえば人工石英製であり、ランニングコストなどの製造コストを削減するには限界がある。また、塗布および現像工程で、高価なフォトレジストを大部分除去するため、原材料の利用効率の意味でも改善の余地が多い。
【０００４】
これに対して、高価なフォトマスクを使用せず、ＣＡＤデータを感光性樹脂膜に直接描画する方法、いわゆる直接露光（直接描画）法が提案されている（たとえば特許文献１および２参照）。直接描画法は、露光機が不要であるのみならず、高価なフォトマスクを用いないことから、製造コストを低下できることが期待できるのみならず、ライン切り替え時間の短縮、新規製品開発時間の短縮など多くのメリットが期待される。
【０００５】
カラーフィルタの画素部は遮光部と比較すると、比較的要求精度が低いことから、従来の技術では、レーザー光線を走査して露光するレーザー直接描画法が提案されているが、カラーフィルタとして要求される解像度を実現するためには描画速度が遅いという問題がある。
【０００６】
また、カラーフィルタの画素部は同様の配列の繰返しであり、さらには大部分のカラーフィルタは縞状に画素部が配置されるので、一括露光ではなく小型マスクをもちいて、繰返し露光するステッパ方式も検討された。しかしながら、小形マスクと画素部との高い位置合わせ精度と生産性とがトレードオフの関係となることから、充分な精度と生産性を満足することは難しい。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−７３１７１号公報
【特許文献２】特開平９−３１８８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の目的は、画素とマスクとの高い位置合わせ精度を必要とせず、また大型のマスクを用いることなく露光することで、生産性よくカラーフィルタを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、異なる色相でそれぞれ着色される複数の画素部が予め定める並列方向に間隔をあけて並んで形成されるとともに、遮光性を有する遮光部が各画素部間に形成されるカラーフィルタ層を透明基板上に形成するカラーフィルタの製造方法であって、
透明基板の厚み方向一方の表面に、遮光部を形成する遮光部形成工程と、
透明基板の厚み方向一方の表面に、ネガ型の感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、
同一の色相が形成される複数の画素部のうち、少なくとも１つの画素部を選択的に照射可能な照射手段を走査することによって、透明基板の厚み方向他方の表面から、同一の色相が形成される画素部に光を照射する照射工程と、
感光性樹脂層を現像して、画素部を形成する画素部形成工程とを含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透明基板の厚み方向一方の表面に遮光部および感光性樹脂層を形成し、厚み方向他方の表面から光を照射することによって、遮光部で囲まれた感光性樹脂層を露光することができる。感光性樹脂層に光を照射する照射工程では、同一の色相が形成される複数の画素部のうち、少なくとも１つの画素部を選択的に照射可能な照射手段が用いられる。このような照射手段を走査することによって、画素部を形成すべき領域に光を照射することができる。これによって、従来の技術のように画素とマスクとの高い位置合わせ精度を必要とせず、かつ大型のマスクを使うことなく、画素部に光を照射することができる。したがって製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の一形態のカラーフィルタ１の製造手順を示すフローチャートである。カラーフィルタ１（図６参照）は、基材である透明基板２と、透明基板２の厚み方向一方の表面に形成されるカラーフィルタ層（図示せず）とを含んで構成される。カラーフィルタ１は、たとえば液晶表示装置の一部を構成する。
【００１２】
カラーフィルタ層には、複数の画素部３と、遮光部４とが形成される。複数の画素部３は、複数の種類が設定される。種類毎の画素部３は、それぞれ異なる色相で着色される。画素部３はたとえば、色相の異なる３つのグループに分けられる。第１のグループに属する画素部３は、赤色（レッド：Ｒ）に着色される。第２のグループに属する画素部３は、緑色（グリーン：Ｇ）に着色される。また第３のグループに属する画素部３は、青色（ブルー：Ｂ）に着色される。各画素部３は、たとえば予め定める並列方向Ｔに沿って、ストライプ状に配置される。
【００１３】
遮光部４は、いわゆるブラックマトリックスであって、遮光性を有する。遮光部（以下、「ブラックマトリックス」ということがある）４は、各画素部３間に形成されて、たとえば格子状に形成される。また透明基板２は、光透過性を有し、たとえばガラス基板によって実現される。透明基板２には、画素形成領域１１（図５参照）と、遮光領域とが設定される。画素形成領域１１は、カラーフィルタ層のうち各画素部３が配置される領域となる。また遮光領域は、フィルタ層のうち遮光部４が配置される領域となる。
【００１４】
遮光部４と同時に、画素部３の重ね合わせや貼り合わせや品質管理のためのマーク類がを形成してもよい。また、液晶表示装置を構成する液晶シャッター（図示せず）は、各画素部３の所定の位置に形成され、色情報に基づく電気信号に応じて駆動される。また、必要に応じて画素部３上に透明保護膜（平坦化膜）層（図示せず）および液晶駆動のための共通電極となる透明導電膜層（図示せず）が形成される。さらに、液晶のセルギャップを規定する柱状スペーサ（図示せず）や、液晶パネルの高視野角化のための液晶配向規制構造（図示せず）が形成される。
【００１５】
透明保護膜（平坦化膜）は、ブラックマトリックス４および画素部３に重ねて塗布するもので画素部３と遮光部４との厚み方向の段差を埋め、液晶セルに適した平滑性を付与するとともに、カラーフィルタ１から汚染物質の溶出を防止する。透明保護膜についても液晶セル設計の必要性に応じて、微細なパターニングを行う場合がある。
【００１６】
以下に、このような透明基板２と、カラーフィルタ層とを含むカラーフィルタ１の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、ステップａ１では、ガラスなどの透明基板２上に遮光性を有する遮光部４を形成し、ステップａ２に移る。遮光部４の形成法としては、感光性の黒色樹脂を塗布したのち、フォトマスクを介して所定のパターンを露光焼付けし、現像処理する方法、および、遮光性の樹脂膜上にフォトレジストパターンを公知の方法で形成した後、遮光性樹脂膜をエッチングする方法などを採用することが可能である。遮光部４を形成する材料には、遮光剤を添加する。遮光剤としては、カーボン、アニリンブラック、ペリレン化合物といった有機顔料、チタンブラック、マグネタイトといった無機顔料が挙げられる。またブラックマトリックス４は、クロム、モリブデン、およびニッケルといった金属の遮光性薄膜と反射防止膜を組み合わせた薄膜をパターニングしたものであってもよい。また、フォトマスクを用いた露光に限らず、直接露光パターンを描画する直接描画機を用いてもよく、また遮光性樹脂をレーザー加工機で加工することで形成してもよい。
【００１８】
透明基板２上に遮光性の感光性樹脂膜（フォトレジスト）を形成する装置としては、たとえば、スピンコート装置、スピンレスコート装置、ロールコート装置、ドライフィルムレジスト積層装置などのレジスト成膜装置が利用できる。たとえばスピンコート装置では、感光性樹脂膜の溶液を透明基板２上にスピン塗布し、乾燥させる。また、スピンレスコート装置では、スリット状に精密加工されたノズルから感光性樹脂膜の溶液を透明基板２上に塗布し、乾燥させ、必要に応じて熱処理すればよい。スピンレスコート装置は、スリットコート装置とも呼ばれる。
【００１９】
乾燥した遮光性の感光性樹脂膜に対して、露光機または各種の描画装置を用いて所定のパターンを焼きつけたのち、現像および熱硬化処理を行い、遮光部４とすることができる。
【００２０】
ブラックマトリックス４は、隣接する画素部３の境界を画し、混色を防止するもので、極めて高い精度と均一性が要求される。ブラックマトリックス４の形状は、格子状やストライプが一般的である。
【００２１】
ステップａ２では、透明基板２の厚み方向一方の表面に、ネガ型の感光性樹脂組成物であるネガ型感光性樹脂を含む感光性樹脂層５（図３および図４参照）を形成し、ステップａ３に移る。ネガ型感光性樹脂は、光の照射部分が現像液に対して不溶化し、残存するもので、一般には、光重合性化合物、バインダーポリマー、分散剤、光重合開始剤、着色剤、溶剤、さらには必要に応じてその他の添加剤を配合したものが使用される。このようなネガ型感光性樹脂の具体的な組成に関しては、後述する。
【００２２】
ステップａ３では、同一の色相が形成される複数の画素部３のうち、少なくとも１つの画素部３を選択的に照射可能な描画機６を走査することによって、透明基板２の厚み方向他方の表面から、同一の色相が形成される画素形成領域１１に光を照射し、ステップａ４に移る。これによってステップａ２にて形成された感光性樹脂層５の周囲が遮光部４に覆われた画素形成領域１１に光が照射される。したがって画素形成領域１１の感光性樹脂層５が硬化される。描画機６の具体的な構成に関しては、後述する。
【００２３】
ステップａ４では、感光性樹脂層５を現像して、画素部３を形成する。現像することによって、ネガ型着色感光性樹脂層５の露光された部分だけが画素部３として残る。これによって画素部３は、ブラックマトリックス４に形成された所定の開口部を覆う形に形成される。たとえば１画素が三色のストライプで形成される場合、線幅は１画素のピッチの約１/３である。
【００２４】
こうして第１のグループに属する画素部を形成した後は、感光性樹脂の種類（色）を変えて、第２のグループに属する画素部および第３のグループに属する画素部を順次形成する。
【００２５】
このようにして形成したカラーフィルタ１は、必要に応じて透明平坦化膜および／または共通電極である透明導電膜を積層して形成する。さらに、視野角特性を改善するための加工として、液晶の配向方向を分割するためのバンクを透明導電膜上に形成することや、透明導電膜そのものにスリットを形成することなどの加工が行なわれる。
【００２６】
さらに、液晶のセルギャップを調整するための柱状スペーサの形成が行なわれる。柱状スペーサは、遮光部４、画素部３および透明平坦化膜のパターンを重ねることでも形成可能であるが、高さ精度や変形特性を極めて厳密に管理することが必要であることから、専用の感光性樹脂層を重ね塗りし、フォトリソグラフィによる加工で仕上げることが一般に行なわれる。
【００２７】
次に、ステップａ２にて用いられるネガ型感光性樹脂組成物の具体的な組成に関して説明する。ネガ型感光性樹脂としては、前述したように、一般には、光重合性化合物、バインダーポリマー、分散剤、光重合開始剤、着色剤、溶剤、さらには必要に応じてその他の添加剤を配合したものが使用される。
【００２８】
まず、光重合性化合物に関して説明する。本発明のネガ型感光性樹脂の形成に利用可能な光重合性化合物としては、光照射で光重合開始剤から発生した活性ラジカル、酸などにより重合し得る化合物であって、後述するバインダーポリマーの架橋剤ともなり得るものである。たとえば重合性炭素−炭素不飽和結合を有する化合物が挙げられる。光重合性化合物は、分子内に重合性炭素−炭素不飽和結合を１個有する単官能の化合物であってもよいし、重合性炭素−炭素不飽和結合を２個またはそれ以上有する２官能または３官能以上の多官能の化合物であってもよい。単官能光重合性化合物としては、たとえばノニルフェニルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、およびＮ−ビニルピロリドンなどが挙げられる。２官能光重合性化合物としては、たとえば１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのビス（アクリロイロキシエチル）エーテル、および３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。３官能以上の光重合性化合物としては、たとえばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、およびジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００２９】
好ましい光重合性化合物としては、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートを挙げることができる。該光重合性化合物はそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて用いられるが、２官能以上の光重合性化合物が好ましく用いられ、２種以上の光重合性化合物を用いる場合には少なくとも１種は２官能以上の光重合性化合物を用いることが好ましい。該光重合性化合物の使用量は、バインダーポリマーおよび光重合性化合物の合計量１００質量部あたり、通常は０．１質量部以上７０質量部以下、好ましくは１質量部以上６０質量部以下である。
【００３０】
次に、バインダーポリマーに関して説明する。バインダーポリマーとしては、透明樹脂が好適に用いられる。透明樹脂としては、着色剤を分散することができ、着色画素層に、他成分とともに光照射によって架橋性機能を付与する樹脂が使用される。かかるバインダーポリマーとしては、たとえば以下に掲げる単量体をそれぞれ単独で、または２種以上組み合わせて重合させた樹脂のほか、メラミンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂などを用いることができる。
【００３１】
バインダーポリマーを構成する単量体としては、たとえば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物；メチル（メタ）アクリレートやエチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートなどの不飽和カルボン酸エステル化合物；アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル化合物；グリシジル（メタ）アクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル化合物；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル化合物；（メタ）アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物；３−メチル−３−（メタ）アクリロイロキシメチルオキセタン、３−エチル−３−（メタ）アクリロイロキシメチルオキセタン、３−メチル−３−（メタ）アクリロイロキシエチルオキセタン、３−メチル−３−（メタ）アクリロイロキシエチルオキセタンのような不飽和カルボン酸オキセタンエステル化合物などが挙げられる。また、２種以上の単量体を組み合わせて共重合体とする場合は、アクリル酸やメタクリル酸などの不飽和カルボン酸も、バインダー樹脂を構成する単量体となり得る。
【００３２】
２種以上の単量体を組み合わせた共重合体をバインダーポリマーとする場合、かかる共重合体としては、たとえばベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、スチレン／メタクリル酸共重合体、３−エチル−３−メタクリロイロキシメチルオキセタン／ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、３−エチル−３−メタクリロイロキシメチルオキセタン／メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、および３−エチル−３−メタクリロイロキシメチルオキセタン／メチルメタクリレート／メタクリル酸／スチレン共重合体などが挙げられる。特に、アクリル酸やメタクリル酸などのカルボキシル基を有する単量体を共重合させたものが好ましく、とりわけベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体が好ましい。バインダーポリマーを構成する共重合体におけるカルボキシル基を有する単量体単位の含有量は、質量分率で５〜５０％、好ましくは１０〜４０％である。
【００３３】
該バインダーポリマーは、ポリスチレンを標準としてゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で求められる重量平均分子量が５，０００〜４００，０００の範囲、さらには１０，０００〜３００，０００の範囲にあるのが好ましい。該バインダーポリマーは、感光性樹脂組成物の全固形分に対して質量分率で通常５〜９０％の範囲、好ましくは２０〜７０％の範囲で用いられる。
【００３４】
次に、分散剤について説明すると、たとえば、カチオン系分散剤、アニオン系分散剤、ノニオン系分散剤、両性分散剤、シリコーン系分散剤、フッ素系分散剤等の界面活性剤が使用できる。カチオン系分散剤としては、１級、２級または３級のアミノ基を有するカチオン性の樹脂が例示される。また、アニオン系分散剤としては、カルボキシレート、スルホネート、ホスフェートなどの基を有する樹脂または化合物が例示され、カルボキシレート基を有する樹脂には、ポリアクリレートやポリスチレン−アクリレートなどが包含され、スルホネート基を有する化合物には、ポリオキシアルキレンスルホン酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリンのナトリウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩などが包含され、また、ホスフェート基を有する化合物には、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩などが包含される。さらに、ノニオン系分散剤としては、ポリオキシエチレンタイプのものやアミドタイプのものが例示され、ポリオキシエチレンタイプの分散剤には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、アセチレングリコール、ポリオキシエチレングリコールエステル共重合体などが包含され、アミドタイプの分散剤には、ポリオキシエチレン脂肪酸アミドなどが包含される。これらの分散剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００３５】
次に、光重合開始剤に関して説明する。光重合開始剤は、光が照射されることによって活性ラジカルを発生する活性ラジカル発生剤であることができ、たとえば、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、およびトリアジン系化合物などが挙げられる。
【００３６】
アセトフェノン系化合物としては、たとえば、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−〔４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル〕プロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−２−モルホリノ−１−（４−メチルチオフェニル）プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オン、および２−ヒドロキシ−２−メチル−１−〔４−（１−メチルビニル）フェニル〕プロパン−１−オンのオリゴマーなどが挙げられる。ベンゾイン系化合物としては、たとえば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、およびベンゾインイソブチルエーテルなどが挙げられる。ベンゾフェノン系化合物としては、たとえば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４'−メチルジフェニルサルファイド、３，３'，４，４'−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、および２，４，６−トリメチルベンゾフェノンなどが挙げられる。
【００３７】
チオキサントン系化合物としては、たとえば、２−イソプロピルチオキサントン、４−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、および１−クロロ−４−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。トリアジン系化合物としては、たとえば、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシフェニル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシナフチル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−ピペロニル−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシスチリル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（５−メチルフラン−２−イル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（フラン−２−イル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（４−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、および２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（３，４−ジメトキシフェニル）エテニル〕−１，３，５−トリアジンなどが挙げられる。
【００３８】
活性ラジカル発生剤として、たとえば、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２，２'−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，４'，５，５'−テトラフェニル−１，２'−ビイミダゾール、１０−ブチル−２−クロロアクリドン、２−エチルアントラキノン、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、およびチタノセン化合物などを用いることもできる。
【００３９】
活性ラジカル発生剤として、市販のものを用いることもできる。市販の光重合開始剤としては、たとえば、商品名「Ｉｒｇａｃｕｒｅ−９０７」（アセトフェノン系光重合開始剤、Ciba Specialty Chemicals社製）などが挙げられる。これらの光重合開始剤はそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。光重合開始剤の使用量は、バインダーポリマーおよび光重合性化合物の合計量１００質量部に対して通常１質量部以上３０質量部以下、好ましくは３質量部以上２０質量部以下である。
【００４０】
感光性樹脂組成物は、上記のような光重合性化合物および光重合開始剤に加えて、光重合開始助剤を含有することもできる。光重合開始助剤は、光重合開始剤と組み合わせて、光重合開始剤によって開始した光重合性化合物の重合を促進するために用いられる化合物である。光重合開始助剤としては、たとえばアミン系化合物、アルコキシアントラセン系化合物などが挙げられる。アミン系化合物としては、たとえばトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４'−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン（通称ミヒラーズケトン）、４，４'−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、および４，４'−ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノンなどが挙げられる。アルコキシアントラセン系化合物としては、たとえば９，１０−ジメトキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジメトキシアントラセン、９，１０−ジエトキシアントラセン、および２−エチル−９，１０−ジエトキシアントラセンなどが挙げられる。
【００４１】
光重合開始助剤として市販のものを用いることもでき、市販の光重合開始助剤としては、たとえば商品名「ＥＡＢ−Ｆ」（保土谷化学工業株式会社製）などが挙げられる。該光重合開始助剤を用いる場合、その使用量は、光重合開始剤１モルあたり通常１０モル以下、好ましくは０．０１モル以上５モル以下である。光重合開始剤および光重合開始助剤を用いる場合の使用量は、その合計量がバインダーポリマーおよび光重合性化合物の合計量１００質量部に対して通常１質量部以上３０質量部以下、好ましくは３質量部以上２０質量部以下である。
【００４２】
次に、着色剤に関して説明する。着色剤としては、染料や顔料を用いることができる。顔料としては有機および無機顔料を用いることができ、具体的には、カラーインデックス（The Society of Dyers and Colouristsから出版されている）でピグメント（Pigment）に分類されている化合物が挙げられる。
【００４３】
次に、溶剤に関して説明する。溶剤としては、たとえば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテルおよびエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類；ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類；メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテートなどのアルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素類；アニソール、フェネトール、メチルアニソールなどの芳香族脂肪族エーテル類；アセトン、２−ブタノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、４−メチル−２−ペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類；３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、乳酸エチル、２−ヒドロキシイソ酪酸メチルなどのエステル類；γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などが挙げられる。こうした溶剤は、それぞれ単独でまたは２種類以上を組み合わせて用いることができ、感光性樹脂組成物における溶剤の含有量が質量分率で通常２０質量％以上９０質量％以下、好ましくは５０質量％以上８５質量％以下となるように使用される。
【００４４】
次に、その他の添加剤に関して説明する。その他の添加剤としては、たとえば、充填剤、バインダーポリマー以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、凝集防止剤、有機酸、および硬化剤などが挙げられる。界面活性剤としては、たとえば、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤および両性界面活性剤などが挙げられる。密着促進剤としては、たとえば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００４５】
また本実施の形態のカラーフィルタ１の製造方法では、酸素遮断膜を形成することが好ましい。酸素遮断膜を形成するために、酸素遮断膜成膜装置が用いられる。酸素遮断膜成膜装置は、感光性樹脂を塗布した基板上に酸素遮断膜を形成する装置である。たとえば、スピンコート装置、スピンレスコート装置、ロールコート装置、ドライフィルムレジスト積層装置等の公知の成膜装置が利用できる。スピンコート装置であれば、酸素遮断膜の高分子溶液を基板上にスピン塗布し、乾燥させ、また、スピンレスコート装置ではスリット状に精密加工されたノズルから感光性樹脂膜の溶液を基板上に塗布し、乾燥させ、必要に応じて熱処理すればよい。ここで用いる酸素遮断膜は膜厚が薄いことから、気流乾燥や温風乾燥を選択することも可能である。
【００４６】
このような酸素遮断膜を形成するための高分子水溶液は、酸素透過性が低く、かつ露光光線に対し高い透明性を有し、水または水溶液に可溶なものを好適に選択できる。たとえば、アルギン酸塩、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、アクリル酸塩、ポリエチレンオキシド、ポリビニルエーテル、澱粉、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。さらにこれらの水溶性高分子のうち２種類以上を混合して使用することもできる。特に好ましくは、ポリビニルアルコールを単独、または他の水溶性高分子と混合して使用するのがよい。さらに好ましくは０．２〜３質量％のポリビニルアルコール水溶液を使用するのがよい。また、酸素遮断膜を形成するための水溶性高分子溶液は、感光性樹脂膜への塗布性を調整するために必要に応じて界面活性剤を添加することも有効である。
【００４７】
背面露光では、感光性透明着色樹脂の表面付近を架橋することが難しいとされる。これに対して０．０１から１０μｍの透明樹脂膜を酸素遮断膜として形成することで大幅に表面付近の膜特性を改善可能である。特に露光後の酸素遮断膜除去に配慮すると、０．０１μｍから１μｍの薄い膜が好適である。
【００４８】
次に、描画機６に関して説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造手順を示す平面図である。図３は、描画機６を示す正面図である。図４は、描画機６を示す側面図である。図５は、１つの色相の画素部３を形成した状態のカラーフィルタ１を示す平面図である。図６は、３つの色相の画素部３を形成した状態のカラーフィルタ１を示す平面図である。描画機６は、光源７、光源用フォトマスク（以下、「マスク」ということがある）８、基板ステージ９、アライメント機構（図示せず）および搬送機構（図示せず）を含んで構成される。
【００４９】
描画機６は、透明基板２のブラックマトリックス４が形成されていない面側に、カラーフィルタ１の配列方向Ｔであるストライプ方向Ｔに延びる透光性を有する貫通孔１０が形成され、貫通孔１０以外は遮光性を有し、かつカラーフィルタ１の寸法よりも小さいマスク８、およびマスク８の寸法より大きくなく、かつマスク８の貫通孔１０に光が照射できるようになっている光源７を、この順に配置し、マスク８および光源７と透明基板２とを、カラーフィルタ１のストライプ方向Ｔに相対的に移動させながらストライプの長さ方向Ｔ全体にわたって露光する。
【００５０】
光源７は、透明基板２の厚み方向他方、すなわち感光性樹脂層５が形成される面部とは反対側に配置される。光源７は、感光性樹脂の露光が可能な波長域の光線を発光可能であり、１０ｍｓｅｃ以下の点滅動作が可能な光源・光学系であればよい。光源７は、好適にはたとえば高圧水銀ランプ、キセノンランプ、半導体レーザーやＹＡＧレーザーなど各種レーザーおよびこれらの高倍諧調波光源とシャッター機構を組み合わせて用いることが可能である。光源７は、マスク８を介して、照射領域が予め定める照射領域に対して、透明基板２に光が入射するように配置される。
【００５１】
マスク８は、遮光性を有する板状部材であって、画素部３の形状に応じた貫通孔１０が形成される。マスク８は、本実施の形態では、図２に示すように、２つの貫通孔１０が形成され、同一の色相が形成される２つの画素部３に対応する位置に形成される。この貫通孔１０を介して、光源７からの光が透明基板２に照射される。マスク８は、たとえば石英ガラスまたはソーダガラスに所定のパターンを金属エッチング等で施したものが用いられる。マスク８の大きさは、透明基板２より小さく、１つの画素部３より大きくなるように選択される。マスク８の大きさは、描画ヘッドの数、露光面積、処理時間等から最適なものを選択することができるが、マスク８の走査方向Ｔの幅寸法、すなわち開口幅Ｌ１は、画素部３の走査方向Ｔの寸法Ｌ２より大きくてもよいが、あまり大きくしない方が好ましい。具体的には、透明基板２とマスク８の相対運動方向Ｔに対して５ｍｍ以下で、画素部３の走査方向Ｔの寸法Ｌ２までとするのが好ましい。マスク８の開口幅Ｌ１が５ｍｍ以上であれば、ブラックマトリックス枠の外部の感光性樹脂層５に漏れ光が照射される結果、不必要な領域の感光性樹脂層５が残存してしまうので、好ましくない。
【００５２】
マスク８は、マスク８を通して透明基板２側から感光性樹脂層５に到達する光が、常に所定のブラックマトリックスの開口部を覆う位置関係となるように設定される。また、マスク８の横幅はガラス基板上のカラーフィルタ１のレイアウトを反映したものとし、ガラス基板全体のマスクレイアウトに対応したものであってもよく、複数に分割したマスク８を走査毎に交換して露光するものであってもよい。また画素ピッチを合わせたものとし、レイアウトと走査位置に対応して横幅方向にマスクシャッタ機構を組み合わせたものであってもよい。
【００５３】
基板ステージ９は、マスク８および光源７が搭載される。基板ステージ９には、マスク８の傾斜補正機構および、透明基板２全体を走査するための移動機構、アライメント機構が搭載される。
【００５４】
アライメント機構は、基板ステージ９を所望の位置に位置決めする。本発明では透明基板２とマスク８のアライメントを厳密に行う必要がなく、たとえばブラックマトリックス４の線幅の１／４程度の位置精度があれば十分である。したがって、透明基板２搭載時に透明基板２と基板ステージ９間の位置、傾斜を調整する程度でよい。
【００５５】
搬送機構は、透明基板２をマスク８に対して相対移動させる。搬送機構は、基板ステージ９と透明基板２は滑らかに等速相対移動可能な機構を有し、たとえばコロ搬送機構を備えたもの、またはエア浮上機構を備えたものであることが好ましい。
【００５６】
このような描画機６を、図２に示す露光エリアＡを照射するように走査方向Ｔに移動させ、それを２回繰り返すことによって、図５に示すように、１つの色相の画素部３だけを露光することができる。このような作業を後２回繰り返すことによって、図６に示すように全ての画素形成領域１１に画素部３を形成することができる。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例を挙げ、本発明のカラーフィルタ１の製造方法によって製造されるカラーフィルタ１について具体的に説明するけれども、本発明は以下の記載内容に限定されるものではない。
【００５８】
まず、第１の実施例に関して説明する。透明基板２（コーニング社製１７３７、０．６３ｍｍ厚）上に感光性黒色樹脂（Ｖ２５９−ＢＫＩＳ６６、新日鐵化学株式会社製）を用いてブラックマトリックス４（膜厚１．２μｍ、線幅１８．５μｍ、画素ピッチ２３７μｍ（ＲＧＢの合計））を形成した。前記ブラックマトリックス４上に感光性透明赤色樹脂（ＮＦ−Ｒ６５５、住友化学株式会社製）を塗布し、６０℃にて１２０秒プリベークした後、所定のマスク８を介して背面より露光し、さらに現像、熱処理を行った。光源７の照度は６０ｍＪ／ｃｍ２、マスク８の開口は５ｍｍ×６８.５μｍ、基板搬送速度１．４ｍｍ／秒（積算露光量を２００ｍＪ/ｃｍ２）で露光した。
【００５９】
同様にして、感光性透明緑色樹脂（ＭＸ-Ｇ５５１、住友化学株式会社製）、感光性透明青色樹脂（ＮＦ-Ｂ０１６Ｍ２、住友化学株式会社製）を塗布し、露光、現像、熱処理を行うことでカラーフィルタ１を作製した。
【００６０】
作製したカラーフィルタ１の諸元を表１に示す。表１中、ｘ、ｙおよびＹは、ＣＩＥ表色系における色度を意味し、Ｒａは中心線平均粗さを意味する。後掲の表２に現れるｘ、ｙ、ＹおよびＲａも同様の意味である。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１に示すように、所望の色彩および表面粗さを有する画素部３がブラックマトリックス４の開口部に自己整合状態で充填されていることを確認することができた。
【００６３】
次に、第２の実施例に関して説明する。透明着色樹脂の露光に先行して、透明着色樹脂層の上に酸素遮断膜を０．０５μｍ厚で形成し、基板搬送速度を１５mm／秒とした（積算露光量２０ｍＪ／ｃｍ２）以外は、前述の第１の実施例と同様にして露光を行い、カラーフィルタ１を試作した。酸素遮断膜は、ポリビニルアルコール（クラレポバール２０５、株式会社クラレ製）の１質量％水溶液を塗布し、乾燥することにより形成した。作製したカラーフィルタ１の諸元を表２に示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
表２に示すように、所望の色彩および表面粗さを有する画素部３がブラックマトリックス４の開口部に自己整合状態で充填されていることを確認することができた。またマスク開口幅を５ｍｍ以下とした結果、大部分のカラーフィルタデザインにおいて、画素部３がブラックマトリックス枠を外れることなく製造することができた。
【００６６】
以上説明したように、従来の技術の問題に対して、本発明者らは鋭意検討した結果、ブラックマトリックス４上の所定の開口部に存在する感光性樹脂層５に対して、点滅応答が可能なスリット状の光源７をブラックマトリックス４とマスク８とを介して露光し、かつ光源７ならびにマスク８とを基板に対して相対的に移動させて露光することにより、ムラがなく、画素部３間の像残りもないパターン形成が可能となることを見出した。
【００６７】
このような本発明の露光方法によれば、従来法のような大型・高精度の露光装置やフォトマスクを用いることなく、安価で高品質なカラーフィルタ１を製造することが可能である。
【００６８】
本実施の形態では、描画機は、マスクによって照射領域を制限するように構成されているが、このような構成に限ることはなく、描画機は点光源を走査するような構成、および光源が予め定める照射領域を有するように構成してもよい。換言すると、描画機は、予め定める照射領域を照射可能な構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の一形態のカラーフィルタ１の製造手順を示すフローチャートである。
【図２】カラーフィルタ１の製造手順を示す平面図である。
【図３】描画機６を示す正面図である。
【図４】描画機６を示す側面図である。
【図５】１つの色相の画素部３を形成した状態のカラーフィルタ１を示す平面図である。
【図６】３つの色相の画素部３を形成した状態のカラーフィルタ１を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ カラーフィルタ
２ 透明基板
３ 画素部
４ 遮光部
５ 感光性樹脂層
６ 描画機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色相でそれぞれ着色される複数の画素部が予め定める並列方向に間隔をあけて並んで形成されるとともに、遮光性を有する遮光部が各画素部間に形成されるカラーフィルタ層を透明基板上に形成するカラーフィルタの製造方法であって、
透明基板の厚み方向一方の表面に、遮光部を形成する遮光部形成工程と、
透明基板の厚み方向一方の表面に、ネガ型の感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、
同一の色相が形成される複数の画素部のうち、少なくとも１つの画素部を選択的に照射可能な照射手段を走査することによって、透明基板の厚み方向他方の表面から、同一の色相が形成される画素部に光を照射する照射工程と、
感光性樹脂層を現像して、画素部を形成する画素部形成工程とを含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記照射工程では、照射手段は、周囲が遮光部に覆われた画素部を照射することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記照射工程では、照射手段は、予め定める走査方向に走査され、照射領域の走査方向の寸法は、画素部の走査方向の寸法より小さいことを特徴とする請求項１または２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１】
異なる色相でそれぞれ着色される複数の画素部が予め定める並列方向に間隔をあけて並んで形成されるとともに、遮光性を有する遮光部が各画素部間に形成されるカラーフィルタ層を透明基板上に形成するカラーフィルタの製造方法であって、
透明基板の厚み方向一方の表面に、遮光部を形成する遮光部形成工程と、
透明基板の厚み方向一方の表面に、ネガ型の感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、
同一の色相が形成される複数の画素部のうち、少なくとも１つの画素部を選択的に照射可能な照射手段を走査することによって、透明基板の厚み方向他方の表面から、同一の色相が形成される画素部に光を照射する照射工程と、
感光性樹脂層を現像して、画素部を形成する画素部形成工程とを含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記照射工程では、照射手段は、周囲が遮光部に覆われた画素部を照射することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記照射工程では、照射手段は、予め定める走査方向に走査され、照射領域の走査方向の寸法は、画素部の走査方向の寸法より小さいことを特徴とする請求項１または２記載のカラーフィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１８６５１９（Ｐ２００９−１８６５１９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３３６４（Ｐ２００８−２３３６４）
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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