JP2006039003A - カラーフィルタ用フォトマスク及びそれを用いたｌｃｄ用カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】顔料分散樹脂層を用いてＬＣＤ用カラーフィルタを製造する方法において、露光時、ＲＧＢ画素部の表面と底面では、分散樹脂層の硬化度が同一となり、次工程の現像処理時、オーバーハング等の形状不良が発生せずに、順テーパーにＲＧＢ画素部が形成されることにより、表面上に形成した透明電極層が断線する不良を防止できるフォトマスク及びそれを用いたＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】全面に、露光光中より水銀ランプの輝線等の紫外線波長域の光を吸収し、遮蔽する薄膜遮蔽層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクであって、該薄膜遮蔽層が、酸化インジュームからなる酸化金属より形成され、該膜厚は、３００ｎｍ〜６００ｎｍに形成したカラーフィルタ用フォトマスク及びそれを用いたＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー液晶表示装置（以下ＬＣＤと記す）に用いるＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法に係わり、カラーフィルタ用の透明基板上に形成したＲ（赤色）の、Ｇ（緑色）の、Ｂ（青色）の画素の表面上に透明電極層を形成する際に、各々の画素の側断面形状不良により発生する透明電極の断線不良を防止するＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法に関し、特に、透明基板上に形成する各々の画素の側断面形状を改善するカラーフィルタ用フォトマスクに関する。

従来、ＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法には、以下の製造方法が知られている。まず、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、カラー画素を開口部とする格子パターン状の遮光膜層を形成する。次いで、Ｒ（赤色）の顔料分散型感光性樹脂を均一に塗布し、プリベークを行い、Ｒ（赤色）の顔料分散樹脂層を形成する。次いで、Ｒ（赤色）画素パターンを形成したカラーフィルタ用フォトマスク（以下Ｒ画素のカラーフィルタ用フォトマスクと記す）を用いて、Ｒ（赤色）の顔料分散樹脂層へパターン露光を行い、該Ｒ画素のパターンを選択的に硬化させる。次いで、Ｒ（赤色）の顔料分散樹脂層の現像処理を行い未硬化のＲ画素、すなわち、パターン以外のＲ（赤色）の顔料分散樹脂層を溶解し除去する。次いで、ポストベークを行い、Ｒ（赤色）画素を形成する。

次いで、Ｇ（緑色）の顔料分散型感光性樹脂を均一に塗布し、プリベークを行い、Ｇ（緑色）の顔料分散樹脂層を形成する。次いで、Ｇ画素のカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、Ｇ（緑色）の顔料分散樹脂層へパターン露光を行い、該Ｇ画素のパターンを選択的に硬化させる。次いで、Ｇ（緑色）の顔料分散樹脂層の現像処理を行い未硬化の顔料分散樹脂層を除去する。次いで、ポストベークを行い、Ｇ（緑色）画素を形成する。同様に、Ｂ（青色）の顔料分散型感光性樹脂を均一に塗布し、プリベークを行い、Ｂ（青色）の顔料分散樹脂層を形成する。次いで、Ｂ画素のカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、Ｂ（青色）の顔料分散樹脂層へパターン露光を行い、該Ｂ画素のパターンを選択的に硬化させる。次いで、Ｂ（青色）の顔料分散樹脂層の現像処理を行い未硬化の顔料分散樹脂層を除去する。次いで、ポストベークを行い、Ｂ（青色）画素を形成する。

次いで、カラーフィルタ用透明基板上のＲ（赤色）の、Ｇ（緑色）の、Ｂ（青色）の画素上（以下ＲＧＢ画素と記す）に、公知の方法、例えば、蒸着法により透明電極の膜付けを行い、所定のパターン形状を備えた透明電極層を形成する。以上によりＬＣＤ用カラーフィルタが完成する。

前記画素、例えばＲ画素の形成では、Ｒ（赤色）の顔料分散樹脂層上へＲ画素パターンの開口部を介して照射し、照射した該顔料分散樹脂層が不溶解化し、顔料分散樹脂層のＲ画素が形成されるプロセスである。前記プロセスでは、照射した顔料分散樹脂層の表部から底層部まで均一に不溶解化することが重要となる。不溶解化が不均一となる場合、現像液等への溶解速度が異なり、後工程の現像処理後、Ｒ画素が正常な形状に形成できない。前記プロセスでは、顔料分散樹脂に最適な照射条件を設定する必要があり、カラーフィルタ用フォトマスクでは、Ｒ画素パターンの開口部（マスク透明部）とパターン部（マスク遮光部）との透過率の差を縮小する工夫、又は、顔料分散樹脂と露光光源との関係で硬化速度を緩和する工夫等が必要である。前記プロセスでは、開口部の透過率を減少させ、且つ露光光の特定波長域の光強度を減衰させるプロセス条件でＲ画素を形成することが必要となる。

前記顔料分散型感光性樹脂（以下顔料分散樹脂層と記す）は、感光性樹脂中に粒径０．０１〜１μｍの顔料が分散して含まれている。そのために、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層を光硬化させるために、可視光及び紫外線を照射しても、光路途中の顔料により吸収され、底層部まで可視光及び紫外線が到達しにくいため、底層部に未硬化のＲＧＢ画素部が形成される。すなわち、ＲＧＢ画素部の表層部は硬化、底層部は未硬化となり、該底層部では現像液に溶解されやすい。

前記感光性樹脂は、公知のものであり、例えば、反応性モノマー、反応性オリゴマー、増感剤、及び光重合開始剤などを含んだ多成分系であり、その性状は、可視光、又は紫外光を光照射することにより、溶解性が変化し不溶解性となる性質、すなわち、感光性樹脂のＲＧＢ画素部形成は、光照射の前後の溶解性の変化を利用したものである。特に、前記光重合開始剤では、紫外光の照射による光励起によりラジカル重合を開始させ、さらに、ラジカル重合反応の速度を増大させる役割であり、そのラジカル重合反応の割合で、不溶解性を増大させる。また、前記光重合開始剤は、所定の波長域の紫外光に強く反応する材料が選択され、使用されているため、所定の波長域の紫外光の照射による光励起により、該ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の表層部では、不溶解性が増大した状態となる。所定の波長域の紫外光は、光路途中の顔料分散樹脂層中の光重合開始剤により吸収され、ラジカル重合反応の割合を増大させ、底層部では紫外線が到達しないため、底層部にラジカル重合反応の割合が少ない未硬化のＲＧＢ画素部が形成される。すなわち、顔料分散樹脂層の表層部近傍は強く硬化し不溶解性となり、逆に底部近傍は弱く硬化し溶解性が残存するＲＧＢ画素部となる。前述した底層部の未硬化のＲＧＢ画素部の側壁では、現像処理時の現像液に溶解され、過剰な溶失がおきる。すなわち、顔料分散樹脂層の表層部と底層部では、不溶解性が異なり、表層部が未硬化の少ない、底層部が未硬化の多い状態となり、表層部と底層部との不溶解性の差がさらに拡大する。

次いで、従来のカラーフィルタ用フォトマスク及びそれを用いたＬＣＤ用カラーフィルタについて説明する。図４は、従来のカラーフィルタ用フォトマスクと、それを用いて形成したＬＣＤ用カラーフィルタの構造を説明する部分拡大した側断面図で、（ａ）は、カラーフィルタ用フォトマスク、（ｂ）は、ＬＣＤ用カラーフィルタの画素の拡大図である。

図４（ａ）に示す従来のカラーフィルタ用フォトマスクは、フォトマスク用透明基板（１）の片面上に、金属薄膜や酸化金属薄膜、例えばＣｒ／ＣｒＯの２層膜からなる遮光膜のパターン層（２）を形成した層構成のカラーフィルタ用フォトマスク（１０）である。

図４（ｂ）は、カラーフィルタ用透明基板（１１）上に、遮光膜層（１３）の開口部の位置にＲＧＢ画素（１２）が形成され、該遮光膜層（１３）からＲＧＢ画素（１２）までの表面に所定の形状の透明電極層（１４）を形成した構造である。従来のカラーフィルタ用フォトマスクでは、パターン開口部は透明基板のみで、該開口部を透過する露光光は全く遮蔽されずに、全て露光光が顔料分散樹脂層へ照射されるため、ＲＧＢ画素の表部と低底層部での不溶解性の差が拡大される。このような不溶解性の差の拡大傾向は、高感度化した顔料分散樹脂レジストほど増大し、ＲＧＢ画素の微細化で問題となる。上述したように、前記ＲＧＢ画素（１２）の側断面が逆テーパの形状で形成されると、逆テーパのために、ＲＧＢ画素（１２）と遮光膜層（１３）との接点近傍での透明電極層（１４）の成膜形成が困難となり、その部位が断線不良の部位（３０）となる。

上述のように、顔料分散樹脂層では、照射光の可視光及び紫外線を照射しても、樹脂層中の顔料により吸収され、底層部まで照射光が到達しにくいため、又は、紫外光に強く光励起しラジカル重合を開始する光重合開始剤では、底層部まで紫外線が到達しないため、
底層部のＲＧＢ画素部が未硬化となる。すなわち、顔料分散樹脂層の表層部近傍は強く硬化し不溶解性となり、逆に底部近傍は弱く硬化し溶解性が残存するＲＧＢ画素部となる。そのため、現像処理時、前記ＲＧＢ画素部では、表層部近傍は寸法幅は広く、底部近傍は寸法幅は狭い形状、すなわち、オーバーハング（逆テーパ）状の側断面形状のＲＧＢ画素部（１２）を具備したＬＣＤ用カラーフィルタとなる。前記ＬＣＤ用カラーフィルタ上に、蒸着法等で透明電極層（１４）を膜付けする際、オーバーハング状の側断面形状により、底層部の側壁部の膜形成が妨げられ、均一な膜厚で透明電極層が形成されずに、不着膜・着膜不足等による断線不良の部位（３０）が発生する問題がある。

前記問題に対する提案、例えば特許文献１では、ＲＧＢ画素部のパターンの周辺部で、照射量を削減するカラーフィルタ用フォトマスクを用いる提案がされている。

また、従来の技術では、顔料分散樹脂を用いてＬＣＤ用カラーフィルタを製造する方法では、多くの不具合がある。特に、ネガ型（光照射部硬化型）顔料分散樹脂層に対してプロキシミティー露光を行った場合、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の表面近傍とカラーフィルタ用透明基板の界面（ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の底面近傍）とでは、顔料分散樹脂層の硬化度が異なるため、次工程の現像処理において、顔料分散樹脂層の溶解性に差を生じ、オーバーハングとなる形状不良が発生する問題がある。

以下に公知文献を記す。
特開平８―５８１５号公報

本発明の課題は、顔料分散樹脂を用いてＬＣＤ用カラーフィルタを製造する方法において、特に、光照射部硬化型の顔料分散樹脂層を用いてプロキシミティー露光を行った場合、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の表面近傍とＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の底面近傍とでは、樹脂層の硬化度が同一となり、次工程の現像処理において、顔料分散樹脂層の溶解性に差を生じず、オーバーハング等の形状不良が発生せずに、ＲＧＢ画素部上に均一な膜厚で透明電極層が形成され、着膜不足等による断線不良を防止できるカラーフィルタ用フォトマスク及びそれを用いたＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法を提供する。

本発明の請求項１に係る発明は、カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造工程に用いるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、フォトマスク用透明基板の片側の表面に遮光膜からなるパターン層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクの表面、又は裏面に、パターン露光時に、露光する光源の露光光中から特定する波長域の光を遮蔽する薄膜遮蔽層及び／又は紫外線薄膜遮蔽層を形成したことを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスクである。

請求項１に係る本発明では、カラーフィルタ用フォトマスクに特定する波長域のみを遮蔽する薄膜遮蔽層及び／又は紫外線薄膜遮蔽層を形成したことにより、ＲＧＢ画素部を形成するための露光光が薄膜遮蔽層に特定波長域を吸収された後、顔料分散樹脂層へ照射され、樹脂層の表層部と底層部との不溶解性がより均一となり硬化度が近接する効果がある。

本発明の請求項２に係る発明は、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、顔料分散型の光硬化性レジスト層を形成する工程と、該レジスト層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して水銀ランプの露光光を照射する工程を含む、カラー液晶表示装置に用いられるＬＣ
Ｄ用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタ用フォトマスクの表面、又は裏面に、パターン露光時に、該露光光中から水銀ランプの輝線等の、主として紫外線波長域の光を吸収し、遮蔽する薄膜遮蔽層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とするＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記薄膜遮蔽層が、酸化インジュームからなる酸化金属より形成され、その膜厚は、３００ｎｍ〜６００ｎｍに形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とする請求項２記載のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法である。

請求項２〜３に係る本発明では、カラーフィルタ用フォトマスクに特定する、主として紫外線波長域の光を吸収し、遮蔽する３００ｎｍ〜６００ｎｍ膜厚の薄膜遮蔽層を形成したことにより、ＲＧＢ画素部を形成するための露光光が薄膜遮蔽層に特定波長域を吸収され後、顔料分散樹脂層へ照射され、樹脂層の表層部と底層部との不溶解性がより均一となり硬化度が近接する効果がある。

本発明の請求項４に係る発明は、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、顔料分散型の光硬化性のレジスト層を形成する工程と、該レジスト層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して露光光を照射する工程を含む、カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタ用フォトマスクの表面、又は裏面に、前記光硬化性のレジスト中に添加された光重合開始剤に反応する紫外線の波長域の光を吸収し、遮蔽する紫外線薄膜遮蔽層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とするＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法である。

本発明の請求項５に係る発明は、前記紫外線薄膜遮蔽層が、３２０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の紫外線を遮蔽する薄膜より形成され、その膜厚は、１／４波長に相当する厚さの８０ｎｍ〜１００ｎｍ、又は３／４波長に相当する厚さの２４０ｎｍ〜３００ｎｍに形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とする請求項４記載のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法である。

請求項４〜５に係る本発明では、カラーフィルタ用フォトマスクに特定する紫外線波長域の光をを吸収し、遮蔽する１／４波長に相当する厚さの８０ｎｍ〜１００ｎｍ厚の紫外線薄膜遮蔽層を形成したことにより、ＲＧＢ画素部を形成するための露光光が薄膜遮蔽層に特定波長域を吸収され後、顔料分散樹脂層へ照射され、樹脂層の表層部と底層部との不溶解性がより均一となり硬化度が近接する効果がある。

本発明の請求項６に係る発明は、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、顔料分散型の光硬化性レジスト層を形成する工程と、該レジスト層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して露光光を照射する工程を含む、カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタ用フォトマスクの表面、又は裏面に、パターン露光時に、該露光光中から水銀ランプの輝線等の、主として紫外線波長域の光を吸収し、遮蔽する薄膜遮蔽層と、前記光硬化性のレジスト中に添加された光重合開始剤に反応する紫外線の波長域の光を吸収し、遮蔽する紫外線薄膜遮蔽層とを形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とするＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法である。

本発明の請求項７に係る発明は、前記薄膜遮蔽層が、酸化インジュームからなる酸化金属より形成され、その膜厚は３００ｎｍ〜６００ｎｍであり、前記紫外線薄膜遮蔽層が、
その膜厚が１／４波長に相当する厚さの８０ｎｍ〜１００ｎｍに形成されたカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とする請求項６記載のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法である。

請求項６〜７に係る本発明では、カラーフィルタ用フォトマスクに、特定する波長域の光を吸収し、遮蔽する３００ｎｍ〜６００ｎｍ膜厚の薄膜遮蔽層と、紫外線の波長域の光を吸収し、遮蔽する１／４波長に相当する厚さの８０ｎｍ〜１００ｎｍ厚の紫外線薄膜遮蔽層とを形成したことにより、ＲＧＢ画素部を形成するための露光光が薄膜遮蔽層に特定波長域を吸収された後、顔料分散樹脂層へ照射され、樹脂層の表層部と底層部との不溶解性がより均一となり硬化度が近接する効果がある。

カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造において、カラーフィルタ用フォトマスクに、露光光中より特定する波長域のみを遮蔽する薄膜遮蔽層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いたことにより、露光光中より特定する波長域のみを除去した露光光により転写され、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の表面近傍とＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の底面近傍とでは、樹脂層の硬化度が同一となり、次工程の現像処理において、正テーパーの顔料分散樹脂層が形成できる。

カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタ用フォトマスクの全表面に、水銀ランプの輝線を吸収し、遮蔽する薄膜遮蔽層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、ＬＣＤ用カラーフィルタを製造することにより、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の表面近傍とＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の底面近傍とでは、樹脂層の硬化度が同一となり、次工程の現像処理後、正テーパーの顔料分散樹脂層が形成され、次工程の透明電極の形成時、切れ目のない均一な膜厚で透明電極層が形成され、断線不良を防止できる。

前記薄膜遮蔽層が、酸化インジュームからなる酸化金属より形成され、その膜厚を３００ｎｍ〜６００ｎｍに形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、ＬＣＤ用カラーフィルタを製造することにより、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の表面近傍とＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の底面近傍とでは、樹脂層の硬化度が同一となり、次工程の現像処理後、正テーパーの顔料分散樹脂層が形成され、次工程の透明電極の形成時、切れ目のない均一な膜厚で透明電極層が形成され、断線不良を防止できる。

カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、光硬化性のレジスト層を形成する工程と、該レジスト層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して水銀ランプの露光光を照射する工程であって、カラーフィルタ用フォトマスクの全面に、前記光硬化性のレジスト中に添加された光重合開始剤に反応する紫外線を吸収し、遮蔽する紫外線薄膜遮蔽層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、ＬＣＤ用カラーフィルタを製造することにより、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の表面近傍とＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の底面近傍とでは、樹脂層の硬化度が同一となり、次工程の現像処理後、正テーパーの顔料分散樹脂層が形成され、次工程の透明電極の形成時、切れ目のない均一な膜厚で透明電極層が形成され、断線不良を防止できる。

前記紫外線薄膜遮蔽層が、３２０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の紫外線を遮蔽する薄膜より形成され、該膜厚は、８０ｎｍ〜１００ｎｍ、又は２４０ｎｍ〜３００ｎｍに形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、ＬＣＤ用カラーフィルタを製造することにより、ＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の表面近傍とＲＧＢ画素部の顔料分散樹脂層の底面近傍とでは、樹脂層の硬化度が同一となり、次工程の現像処理後、正テーパーの顔料分散樹脂
層が形成され、次工程の透明電極の形成時、切れ目のない均一な膜厚で透明電極層が形成され、断線不良を防止できる。

本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、本発明のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法によりＬＣＤ用カラーフィルタを作製することにより、次工程の透明電極の形成時、均一な膜厚で透明電極層が形成され、断線不良の発生する問題を解消できる効果がある。不良が大幅に削減される。

本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを一実施形態に基づいて以下に説明する。図１は、本発明のカラーフィルタ用フォトマスク及びそのカラーフィルタ用フォトマスクを用いて形成したＬＣＤ用カラーフィルタの構造を説明する部分拡大した側断面図で、（ａ）は、カラーフィルタ用フォトマスク、（ｂ）は、ＬＣＤ用カラーフィルタ（２０）の画素の拡大図で、（ｃ）は、複数の画素にわたって示した図である。なお、図中の破線ａ、破線Ａは同一の座標位置をしめすものである。

図１（ａ）に示す本発明のカラーフィルタ用フォトマスク（１０）は、フォトマスク用透明基板（１）の片面上に、金属薄膜や酸化金属薄膜、例えばＣｒ／ＣｒＯの２層膜からなる遮光膜のパターン層（２）を形成、そのパターン層面上の全面に、露光光中より特定する波長域のみを遮蔽する薄膜遮蔽層（３）を形成した層構成のカラーフィルタ用フォトマスク（１０）である。

前記フォトマスク用透明基板（１）は、石英ガラス（以下ＱＺと記す）、又はソーダガラス（以下ＳＧと記す）よりなる材料である。

前記金属薄膜、又は酸化金属薄膜からなる遮光膜のパターン層（２）は、露光光を遮光するためのものであり、金属例えばＣｒ（金属クロム）を用い、１層目はＣｒ、その上の２層目はＣｒＯ（酸化金属クロム）の２層膜から形成した。通常、マスクブランクとは、フォトマスク用透明基板の片面上の全面にＣｒ／ＣｒＯの２層膜の遮光膜が形成された、又は前記遮光膜上にフォトレジスト層が形成されたものである。遮光膜は、真空蒸着法等を用いて金属薄膜層を形成し、真空中に微少量のガスを混入させた雰囲気で成膜させる。

前記薄膜遮蔽層（３）は、露光光が透過する際、層内で光エネルギーを吸収し、透過した後の露光光の光エネルギー量を縮小させる役割である。また、その材料は、透明性の高分子樹脂、又は透明性の感光性樹脂、又は金属薄膜等より最適な材料を選択する。

本発明のカラーフィルタ用フォトマスクは、前記薄膜遮蔽層（３）が酸化インジューム（ＩＴＯ）からなる酸化金属より形成され、その膜厚は、３００ｎｍ〜６００ｎｍで、蒸着法により層形成したものである。

本発明のカラーフィルタ用フォトマスクは、薄膜遮蔽層（３）を、又は紫外線薄膜遮蔽層（４）を、又は薄膜遮蔽層及び紫外線薄膜遮蔽層を形成することもあり、適宜最適な構造にすることができる。紫外線薄膜遮蔽層、又は薄膜遮蔽層及び紫外線薄膜遮蔽層は、露光光が透過する際、層内で光エネルギー量を吸収し、透過した後の露光光の光エネルギー量を縮小させる役割である。また、その材料は、透明性の高分子樹脂、又は透明性の感光性樹脂、又は金属薄膜等より最適な材料を選択する。

その膜厚は、露光光中より吸収する特定波長域により変化し、例えば水銀ランプの場合、輝線波長である３１２ｎｍと、３６５ｎｍの近傍の波長帯の紫外線波長域を主として吸収する場合では、３００ｎｍ〜６００ｎｍの膜厚となり、例えば光重合開始剤の場合、４
３６ｎｍ、３６５ｎｍ、３１２ｎｍ、等特定波長域を吸収するための波長帯であり、１００ｎｍ〜８０ｎｍ、又は３００ｎｍ〜２４０ｎｍの膜厚である。前記薄膜遮蔽層（３）は、遮光膜のパターン層（２）の表面全面に形成した場合であり、その形成がフォトマスク用透明基板（１）の表、又は裏面全面に形成することもある。

本発明のカラーフィルタ用フォトマスクは、顔料分散樹脂層に添加された光重合開始剤に反応する紫外線を反射及び吸収し、遮蔽する紫外線薄膜遮蔽層（４）を形成された場合もある。前記紫外線薄膜遮蔽層（４）が、３２０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の紫外線を遮蔽する薄膜より形成され、該膜厚は、１／４波長に相当する光路長の距離であって、８０ｎｍ〜１００ｎｍ、又は３／４波長に相当する光路長の距離であって、２４０ｎｍ〜３００ｎｍで形成した。前記１／４波長に相当する光路長の距離について説明する。１／４波長に相当する光路長とは、前記紫外線薄膜遮蔽層（４）の媒質中を透過する特定波長域の光の移動距離であり、前記媒質の表面（入射面）とフォトマスク用透明基板面（反射面）で位相差が９０度となる距離、すなわち、媒質の厚さである。当然、媒質によりその厚さは変化する。

次いで、前記の薄膜遮蔽層及び紫外線薄膜遮蔽層について説明する。薄膜遮蔽膜（３）では、フォトマスク用透明基板上に形成された薄膜の構造であり、フォトマスク用透明基板、例えば、ＱＺ材は屈折率は、１．５近傍であり、入射媒質は空気で、屈折率は、１．０近傍となるため、その薄膜の屈折率は、１．０〜１．５の間の材質で形成する。

本発明のカラーフィルタ用フォトマスク（１０）は、マスク全面に薄膜遮蔽層（３）及び／又は紫外線薄膜遮蔽層を設けたことにより、フォトマスク内を透過する照射光が減少するため、照射時間を若干延長させ、露光量を確保する方法によりパターン形成する露光条件とする。

次に、フォトマスクの製造方法について説明する。公知の製造方法による、例えば、予め準備したパターンデータ等を含む描画情報及びマスクブランクを使用して、電子描画装置によりパターン図形を形成したパターンレジストを形成した。該パターンレジストを現像処理した後、パターンレジストをマスクとして、露出した遮光膜面をエッチング処理し、レジスト剥膜処理後、さらに遮光膜のパターンから透明基板まで全面に、蒸着法により薄膜遮蔽層を形成し、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクが完成した。

次いで、本発明のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法を一実施形態に基づいて以下説明する。

図１（ｂ）は、ＬＣＤ用カラーフィルタ（２０）の１画素の部分拡大図であり、図（ｃ）の破線ａから破線Ａにかけての部分を拡大した側断面図である。図１（ｂ）は、カラーフィルタ用透明基板（１１）上に、遮光膜層（１３）の開口部の位置にＲＧＢ画素（１２）が形成され、該遮光膜層（１３）及びＲＧＢ画素（１２）の表面全面に所定の厚さの透明電極層（１４）を形成した構造である。前記ＲＧＢ画素（１２）の端部側断面がなだらかな山型の形状で形成されている。なお、図１（ｃ）は、透明電極層を形成する直前の状態であり、透明電極層（１４）が形成されていない。

次に、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクと、ＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法について説明する。図２ａ〜ｃは、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを説明する側断面図である。図２ａは、本発明のカラーフィルタ用フォトマスク（１０）であり、フォトマスク透明基板（１）表面に遮光膜のパターン層（２）と、薄膜遮蔽層（３）が形成されている。なお、薄膜遮蔽層（３）は裏面に形成してもよい。図２ｂは、本発明のカラーフィルタ用フォトマスク（１０）であり、フォトマスク透明基板（１）表面に遮光膜のパ
ターン層（２）と、紫外線薄膜遮蔽層（４）が形成されている。なお、紫外線薄膜遮蔽層（４）は裏面に形成してもよい。図２ｃは、本発明のカラーフィルタ用フォトマスク（１０）であり、フォトマスク透明基板（１）表面に遮光膜のパターン層（２）と、薄膜遮蔽層（３）及び紫外線薄膜遮蔽層（４）が重ねて形成されている。なお、紫外線薄膜遮蔽層（４）は裏面に形成してもよい。

本発明のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法では、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、Ｒ画素用の光硬化性の顔料分散樹脂層を形成する工程と、該顔料分散樹脂層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して水銀ランプ等の露光光を照射する工程と、顔料分散樹脂層を現像処理する工程と、該樹脂層形成、露光、現像工程を繰り返し実行し、Ｇ画素、Ｂ画素を形成した後、所定の形状の透明電極層を形成する。前記カラーフィルタ用フォトマスクは、本発明のものであって、酸化インジュームからなる酸化金属より形成され、３００ｎｍ〜６００ｎｍ厚の薄膜遮蔽層（３）を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いた（図２ａ参照）。

本発明のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法では、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、光硬化性の顔料分散樹脂層を形成する工程と、該顔料分散樹脂層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して水銀ランプの露光光を照射する工程と、顔料分散樹脂層を現像処理する工程と、該工程を繰り返し実行し、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を形成した後、所定の形状の透明電極層を形成する。前記カラーフィルタ用フォトマスクは、本発明のものであって、カラーフィルタ用フォトマスクの全面に、８０ｎｍ〜１００ｎｍ厚の紫外線薄膜遮蔽層（４）を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いた（図２ｂ参照）。

本発明のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法では、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、光硬化性の顔料分散樹脂層を形成する工程と、該顔料分散樹脂層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して水銀ランプの露光光を照射する工程と、顔料分散樹脂層を現像処理する工程と、該工程を繰り返し実行し、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を形成した後、所定の形状の透明電極層を形成する。前記カラーフィルタ用フォトマスクは、本発明のものであって、カラーフィルタ用フォトマスクの全面に、酸化インジュームからなる酸化金属より形成され、３００ｎｍ〜６００ｎｍ厚の薄膜遮蔽層（３）と、８０ｎｍ〜１００ｎｍ厚の紫外線薄膜遮蔽層（４）とを形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いた（図２ｃ参照）。

前記露光光は、プロキシミティー露光方法であり、散乱光を用いて照射した。次いで、図１（ｃ）及び図３を参照してＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法を説明する。図３は、ＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法を説明する工程フロー図である。

図３に示す工程フロー図では、ａ−透明基板の準備工程と、ｂ−遮光膜層の形成工程と、ｃ―Ｒ（赤色）の画素の形成工程と、ｄ−Ｇ（緑色）の画素の形成工程と、ｅ―Ｂ（青色）の画素の形成工程と、ｆ−透明電極形成工程とをその順序で製造する。

ａ−透明基板の準備工程では、ＬＣＤ用のカラーフィルタ用透明基板によりロット形成し、該透明基板を投入ケースに載置する。カラーフィルタ用透明基板は、規定の寸法で形成され、板厚は０．７ｍｍを中心に１．１ｍｍ〜０．３５ｍｍのものを準備し、投入ケース毎に工程へ投入する。なお、カラーフィルタ用透明基板は、予め遮光膜を形成した、又は未加工の透明基板である。工程では、表面の洗浄等の処理が主体である。

ｂ−遮光膜層の形成工程では、遮光膜層、例えば、金属、又は黒色高分子樹脂の遮光膜層（１３）を形成する。工程では、前者の金属の遮光膜層（１３）は、フォトプロセス法、例えば、レジスト塗布、フォトマスクを介してパターン転写、レジスト現像、露出面の
エッチング、レジスト剥膜の処理を、後者の黒色高分子樹脂の遮光膜層（１３）は、フォトプロセス法、例えば、レジスト塗布、フォトマスクを介してパターン転写、レジスト現像の処理を行う。

ｃ―Ｒ（赤色）の画素の形成工程では、Ｒ画素を形成する。工程では、フォトプロセス法、例えば、レジスト塗布法による顔料分散樹脂層の形成工程と、該顔料分散樹脂層への前加熱処理（プリベーク処理）と、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクのいずれかを用いて、パターン転写するパターン露光処理と、顔料分散樹脂層のレジストの現像処理と、顔料分散樹脂層のＲ画素への後加熱処理（ポストベーク処理）とによりＲ画素を形成する。

ｄ−Ｇ（緑色）の画素の形成工程では、Ｇ画素を形成する。工程では、Ｒ画素の形成と同じ工程である。

ｅ―Ｂ（青色）の画素の形成工程では、Ｂ画素を形成する。工程では、Ｒ画素の形成と同じ工程である。以上により、カラーフィルタ用透明基板（１１）上の遮光膜層（１３）の開口部に、ＲＧＢ画素（１２）が形成される。

ｆ−透明電極形成工程では、遮光膜層（１３）及びＲＧＢ画素（１２）の表示領域部、及び引出端子部に相当する部分のみ開口したメタルマスクを介して真空蒸着法により導電性の透明電極、具体的には金属酸化物、例えば通常、ＩＴＯの透明電極がベタ状に形成され、本発明のＬＣＤ用カラーフィルタが完成する。

次に、本発明の、以下に具体的な実施例に従って説明する。

まず、０．７ｍｍ厚のカラーフィルタ用の透明基板上に、公知の方法、例えば、金属クロムを蒸着法により成膜後、フォトプロセス法により金属クロムの格子パターンの遮光膜層を形成した。

次いで、インラインのカラーフィルタ製造装置の供給部より、遮光膜層付き透明基板を投入し、Ｒ画素の顔料分散樹脂層の形成、Ｒ画素のカラーフィルタ用フォトマスクを介して露光光の照射処理、該Ｒ画素の顔料分散樹脂層の現像処理を経て、Ｒ画素形成後、Ｇ画素の顔料分散樹脂層の形成と、露光光の照射処理と、現像処理を経て、Ｇ画素形成後、
Ｂ画素の顔料分散樹脂層の形成と、露光光の照射処理と、現像処理を経て、Ｂ画素形成した後、排出部より排出されＲＧＢ画素付きのカラーフィルタ基板が完成した。

前記カラーフィルタ用フォトマスクでは、フォトマスク用透明基板がＱＺで、遮光膜がＣｒ／ＣｒＯの２層膜より形成され、薄膜遮蔽層がＩＴＯの酸化金属より形成され、その膜厚は４５０ｎｍである本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを用いた。また、顔料分散樹脂層への露光光の照射処理条件では、露光量が１８０ｍＪ／ｃｍ²、照射時間は通常より１５％延長して１５秒とし、顔料分散樹脂層へのプレベーク及びポストベーク時間を通常より１５％延長した。また、現像処理の条件では、炭酸ナトリューム（Ｎａ₂ＣＯ₃）の濃度を通常より１０％少ない１．２％濃度のアルカリ性現像液を使用した。なお、その他は全て公知の材料、その処理方法を用いた。

次いで、ＲＧＢ画素付きのカラーフィルタ基板の表面に、前処理を施した後に、真空蒸着装置の供給部より、該カラーフィルタ用透明基板をライン投入し、所定の形状を具備した金属マスクを介して、透明電極層を成膜した後、排出部より排出され透明電極付きのカラーフィルタ基板が完成した。

以上の方法で得られた本発明のＬＣＤ用カラーフィルタでは、ＲＧＢ画素の断面形状が山形となり、画像表示部全面に形成した透明電極層が均一な膜厚で形成され、ＲＧＢ画素近傍に断線のない透明電極層が形成されている。

本発明のカラーフィルタ用フォトマスクと、それを用いて形成したＬＣＤ用カラーフィルタの構造を説明する部分拡大した側断面図で、（ａ）は、カラーフィルタ用フォトマスク、（ｂ）は、ＬＣＤ用カラーフィルタの画素の拡大図で、（ｃ）は、複数の画素にわたる図である。 ａ〜ｃは、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを説明する側断面図である。 ＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法を説明する工程フロー図である。 従来のカラーフィルタ用フォトマスクと、それを用いて形成したＬＣＤ用カラーフィルタの構造を説明する部分拡大した側断面図で、（ａ）は、カラーフィルタ用フォトマスク、（ｂ）は、ＬＣＤ用カラーフィルタの画素の拡大図である。

符号の説明

１…フォトマスク用透明基板
２…遮光膜のパターン層
３…薄膜遮蔽層
４…紫外線薄膜遮蔽層
１０…カラーフィルタ用フォトマスク
１１…カラーフィルタ用透明基板
１２…ＲＧＢ画素
１３…遮光膜層
１４…透明電極
２０…ＬＣＤ用カラーフィルタ
３０…断線不良の部位

Claims (7)

1. カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造工程に用いるカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、フォトマスク用透明基板の片側の表面に遮光膜からなるパターン層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクの表面、又は裏面に、パターン露光時に、露光する光源の露光光中から特定する波長域の光を遮蔽する薄膜遮蔽層及び／又は紫外線薄膜遮蔽層を形成したことを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスク。
2. カラーフィルタ用透明基板の片面上に、顔料分散型の光硬化性レジスト層を形成する工程と、該レジスト層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して水銀ランプの露光光を照射する工程を含む、カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタ用フォトマスクの表面、又は裏面に、パターン露光時に、該露光光中から水銀ランプの輝線等の、主として紫外線波長域の光を吸収し、遮蔽する薄膜遮蔽層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とするＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法。
3. 前記薄膜遮蔽層が、酸化インジュームからなる酸化金属より形成され、その膜厚は、３００ｎｍ〜６００ｎｍに形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とする請求項２記載のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法。
4. カラーフィルタ用透明基板の片面上に、顔料分散型の光硬化性のレジスト層を形成する工程と、該レジスト層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して露光光を照射する工程を含む、カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタ用フォトマスクの表面、又は裏面に、前記光硬化性のレジスト中に添加された光重合開始剤に反応する紫外線の波長域の光を吸収し、遮蔽する紫外線薄膜遮蔽層を形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とするＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法。
5. 前記紫外線薄膜遮蔽層が、３２０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の紫外線を遮蔽する薄膜より形成され、その膜厚は、１／４波長に相当する厚さの８０ｎｍ〜１００ｎｍ、又は３／４波長に相当する厚さの２４０ｎｍ〜３００ｎｍに形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とする請求項４記載のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法。
6. カラーフィルタ用透明基板の片面上に、顔料分散型の光硬化性レジスト層を形成する工程と、該レジスト層にカラーフィルタ用フォトマスクを介して露光光を照射する工程を含む、カラー液晶表示装置に用いられるＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタ用フォトマスクの表面、又は裏面に、パターン露光時に、該露光光中から水銀ランプの輝線等の、主として紫外線波長域の光を吸収し、遮蔽する薄膜遮蔽層と、前記光硬化性のレジスト中に添加された光重合開始剤に反応する紫外線の波長域の光を吸収し、遮蔽する紫外線薄膜遮蔽層とを形成したカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とするＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法。
7. 前記薄膜遮蔽層が、酸化インジュームからなる酸化金属より形成され、その膜厚は３００ｎｍ〜６００ｎｍであり、前記紫外線薄膜遮蔽層が、その膜厚が１／４波長に相当する厚さの８０ｎｍ〜１００ｎｍに形成されたカラーフィルタ用フォトマスクを用いて、光硬化性のレジスト層へ露光光を照射することを特徴とする請求項６記載のＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法。

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