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JP2009145800A - Method of manufacturing color filter substrate for liquid crystal display - Google Patents

Method of manufacturing color filter substrate for liquid crystal display Download PDF

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JP2009145800A
JP2009145800A JP2007325583A JP2007325583A JP2009145800A JP 2009145800 A JP2009145800 A JP 2009145800A JP 2007325583 A JP2007325583 A JP 2007325583A JP 2007325583 A JP2007325583 A JP 2007325583A JP 2009145800 A JP2009145800 A JP 2009145800A
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liquid crystal
photosensitive resin
crystal display
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Haruki Nonaka
晴支 野中
Tetsuo Yamashita
哲夫 山下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a high quality color filter substrate at low cost for a liquid display device composed of a plurality of patterned layers composed of a first layer of non-photosensitive resin and a photosensitive resin. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing the filter substrate for liquid display, the first layer composed of the non-photosensitive resin is formed on a substrate on which a colored layer of a plurality of colors is formed in a pattern, further a second layer containing the photosensitive resin is laminated on the first layer and a pattern processing is performed, and at least the following steps are performed in the described order. (1) a step in which the non-photosensitive resin composition is applied on the substrate and semicured to form the first layer, (2) a step in which the photosensitive resin composition is applied on the first layer and semicured to form the second layer, (3) a step in which the second layer is exposed via a half-tone photo mask, (4) a step in which the second layer is pattern-processed by using a liquid developer to form two kinds or more projections having different heights, and (5) a step in which the first and the second layers are heated to be hardened. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は非感光性樹脂からなる第1の層と、感光性樹脂からなる第2のパターン化層からなる液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device comprising a first layer made of a non-photosensitive resin and a second patterned layer made of a photosensitive resin.

現在、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の特性を生かし、ノートPC、携帯情報端末、デスクトップモニタ、デジタルカメラ、大型液晶テレビなど様々な用途で使用されている。携帯端末では場所を選ばない視認性が重要視され、1つの画素内に透過表示、反射表示それぞれでの表示を可能とする半透過型液晶表示装置が開発されている。また、液晶テレビ用途では、高速応答、広視野角化、高コントラスト化などの特性向上が図られている。   Currently, liquid crystal display devices are used in various applications such as notebook PCs, portable information terminals, desktop monitors, digital cameras, and large liquid crystal televisions, taking advantage of characteristics such as light weight, thinness, and low power consumption. In a portable terminal, visibility regardless of location is regarded as important, and a transflective liquid crystal display device has been developed that enables display in each of transmissive display and reflective display within one pixel. In liquid crystal television applications, characteristics such as high-speed response, wide viewing angle, and high contrast are being improved.

液晶表示装置の性能向上に伴い、従来の遮光層、着色層、平坦化層からなる単純な構成のカラーフィルタに、固定スペーサ、液晶配向制御用の樹脂突起物、セルギャップ調整用の樹脂層などの付加構造物を形成したカラーフィルタが開発されている。
例えば、特許文献1に開示されているように、従来のビーズスペーサを散布した液晶表示装置では、ビーズスペーサ周辺で液晶の配向が乱れ、コントラストが低下していたのに対し、カラーフィルタに固定スペーサを形成した液晶表示装置では、固定スペーサを非表示領域に形成することで、コントラストの向上を図ることができる。
Along with the improvement in performance of liquid crystal display devices, conventional color filters consisting of a light-shielding layer, a colored layer, and a flattening layer, fixed spacers, resin protrusions for liquid crystal alignment control, resin layers for cell gap adjustment, etc. Color filters with additional structures have been developed.
For example, as disclosed in Patent Document 1, in a conventional liquid crystal display device in which bead spacers are dispersed, the orientation of liquid crystal is disturbed around the bead spacers and the contrast is lowered. In the liquid crystal display device in which is formed, the contrast can be improved by forming the fixed spacer in the non-display region.

また、非特許文献1に開示されているように、ネガ型の液晶を使用した垂直配向モードの液晶表示装置において、液晶の配向を複数の領域に分割するよう、液晶配向制御用の樹脂突起物を形成することで、視野角の拡大を図ることが可能となっている。
さらに、非特許文献2には、半透過型液晶表示装置において、反射表示領域に透明樹脂層を形成し、反射表示領域のセルギャップを狭くすることで、透過表示領域との光路長をおよそ同じにし、反射表示領域、透過表示領域ともに明るい半透過型液晶表示装置とする構成が開示されている。
これらの付加構造体は、パターン加工されており、通常フォトリソ工程を経て、形成される。従って、高性能液晶表示装置に用いられる付加構造物を具備したカラーフィルタでは、単純な構成のカラーフィルタに比べ、フォトリソ工程が多く、コスト増になるという課題があった。
Further, as disclosed in Non-Patent Document 1, in a vertical alignment mode liquid crystal display device using negative liquid crystal, a resin protrusion for controlling liquid crystal alignment so as to divide the liquid crystal alignment into a plurality of regions. By forming the, it is possible to increase the viewing angle.
Furthermore, in Non-Patent Document 2, in a transflective liquid crystal display device, a transparent resin layer is formed in a reflective display region, and the cell gap of the reflective display region is narrowed, so that the optical path length with the transmissive display region is approximately the same. In addition, a configuration is disclosed in which the reflective display region and the transmissive display region are both bright transflective liquid crystal display devices.
These additional structures are patterned and are usually formed through a photolithography process. Therefore, the color filter provided with the additional structure used in the high-performance liquid crystal display device has a problem that the photolithographic process is increased and the cost is increased as compared with the color filter having a simple configuration.

これらの課題を解消する方法としては、カラーフィルタの平坦化層と固定スペーサを一括形成することが可能な紫外線透過率制御機能を有する半透過膜と遮光膜より形成された露光マスクが特許文献2に開示されている。この方法によれば、ITO膜からなる紫外線に対する半透過膜とクロム膜等からなる遮光膜の紫外線透過率の差を利用して、ネガ型レジストの光硬化の差を膜べりに反映させ、カラーフィルタの平坦化層と固定スペーサを一括形成している。しかしながら、この方法では膜べり量の大きい半透過露光部、すなわち平坦化層の膜厚の均一性を保つことが困難であった。   As a method for solving these problems, an exposure mask formed of a semi-transmissive film having a UV transmittance control function capable of forming a flattening layer and a fixed spacer of a color filter at once and a light shielding film is disclosed in Patent Document 2. Is disclosed. According to this method, the difference in photocuring of the negative resist is reflected in the film slide by utilizing the difference in ultraviolet transmittance between the semi-transmissive film made of ITO film and the light shielding film made of chromium film or the like. A flattening layer and a fixed spacer of the filter are formed at a time. However, with this method, it has been difficult to maintain the uniformity of the film thickness of the transflective exposed portion having a large amount of film slip, that is, the planarizing layer.

工程を削減して固定スペーサーと液晶配向制御用の樹脂突起物を形成する方法として、フォトマスクを所定の方向に平行移動しながら複数回露光する方法が特許文献3に記載されている。しかしながらこの方法では、複数回の露光が必要であり、露光時間が長くあるために生産性が低下する問題や、所定の位置をずらしながら複数回露光することで、露光パターンの位置ずれが発生し、パターン精度が悪化する問題があった。   As a method for forming the fixed spacer and the liquid crystal alignment control resin protrusion by reducing the number of steps, Patent Document 3 discloses a method in which a photomask is exposed a plurality of times while being translated in a predetermined direction. However, this method requires a plurality of exposures, and the exposure time is long, resulting in a decrease in productivity, or exposure pattern misalignment caused by exposure multiple times while shifting a predetermined position. There was a problem that the pattern accuracy deteriorated.

固定スペーサと液晶配向制御用の樹脂突起物をハーフトーンマスクを用いて同時に形成する方法が特許文献4に記載されている。この方法では、一回の露光で固定スペーサと液晶配向制御用の樹脂突起物を形成することが可能であり、工程削減が可能である。
しかしながら特許文献4には現像工程の記載はないが、ネガ型レジストの場合では、ハーフトーン露光部分は光硬化が不十分のため、ハーフ露光されたネガレジストが現像液に部分的に溶解して現像工程でパターンの一部または全部が剥がれる問題があった。ポジ型レジストの場合でも、ハーフトーン露光部分のパターン幅が15μmより小さくなると現像工程でパターンの一部または全部が剥がれる問題があった。
特開2001−324716号公報 特開2006−184399号公報 特開2002−236371号公報 特開2007−183589号公報 Electronic Journal 1997年10月号、33頁 日経マクロデバイス別冊「フラットパネルディスプレイ2003実務編」108頁
Patent Document 4 describes a method of simultaneously forming a fixed spacer and a resin protrusion for controlling liquid crystal alignment using a halftone mask. In this method, it is possible to form the fixed spacer and the liquid crystal alignment control resin projection by one exposure, and the number of processes can be reduced.
However, although there is no description of the development process in Patent Document 4, in the case of a negative resist, since the halftone exposure part is insufficiently photocured, the half-exposed negative resist is partially dissolved in the developer. There was a problem that part or all of the pattern was peeled off during the development process. Even in the case of a positive resist, if the pattern width of the halftone exposed portion is smaller than 15 μm, there is a problem that a part or all of the pattern is peeled off in the development process.
JP 2001-324716 A JP 2006-184399 A JP 2002-236371 A JP 2007-183589 A Electronic Journal October 1997, page 33 Nikkei Macrodevices separate volume "Flat Panel Display 2003 Practice" 108 pages

本発明は、非感光性樹脂からなる第1の層と感光性樹脂からなる第2のパターン化層からなる液晶表示装置用カラーフィルタ基板を低コスト、かつ高品質に得ることができる製造方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a manufacturing method capable of obtaining a color filter substrate for a liquid crystal display device comprising a first layer made of a non-photosensitive resin and a second patterned layer made of a photosensitive resin at low cost and high quality. The purpose is to provide.

上記課題を達成するために、本発明は下記の構成からなる。
1.複数色の着色層がパターン形成された基板上に非感光性樹脂を含有する第1の層を形成し、その上に感光性樹脂を含有する第2の層を積層してパターン加工を行う液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、
少なくとも下記の工程をこの順に行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
(1)該基板上に非感光性樹脂組成物を塗布、セミキュアして第1の層を形成する工程
(2)該第1の層上に感光性樹脂組成物を塗布、セミキュアして第2の層を形成する工程
(3)ハーフトーンフォトマスクを介して該第2の層を露光する工程
(4)第2の層を現像液によりパターン加工して、高さの異なる2種以上の突起を形成する工程
(5)該第1の層および該第2の層を加熱、硬化させる工程
2.前記感光性樹脂組成物が、少なくともポリマ、光重合性モノマおよび光重合開始剤を含有する樹脂組成物であることを特徴とする1項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
3.前記感光性樹脂組成物が、ナフトキノンジアジド化合物を含有する樹脂組成物であることを特徴とする1項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
4.前記第1の層が、現像液に対して不溶性もしくは難溶性である1項〜3項のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
5.前記突起が、(1)垂直配向液晶表示装置の配向制御用の突起物、(2)液晶表示装置の液晶層厚みを調整するギャップ調整層、または(3)液晶表示装置を構成する一対の基板の間隙を規制する固定スペーサのうちのいずれか1種以上である1項〜4項のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
6.前記2種以上の突起の高低差が、0.1μm以上である1項〜5項のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following constitution.
1. A liquid crystal in which a first layer containing a non-photosensitive resin is formed on a substrate on which a plurality of colored layers are patterned, and a second layer containing a photosensitive resin is laminated thereon to perform pattern processing. A method of manufacturing a color filter substrate for a display device,
The manufacturing method of the color filter substrate for liquid crystal display devices characterized by performing at least the following process in this order.
(1) Step of applying and semi-curing a non-photosensitive resin composition on the substrate to form a first layer (2) Applying and semi-curing the photosensitive resin composition onto the first layer (3) Step of exposing the second layer through a halftone photomask (4) Patterning the second layer with a developer to form two or more protrusions having different heights (5) Step of heating and curing the first layer and the second layer 2. The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to 1, wherein the photosensitive resin composition is a resin composition containing at least a polymer, a photopolymerizable monomer, and a photopolymerization initiator.
3. 2. The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to 1, wherein the photosensitive resin composition is a resin composition containing a naphthoquinonediazide compound.
4). The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first layer is insoluble or hardly soluble in a developer.
5). The protrusions are (1) a protrusion for controlling the alignment of a vertically aligned liquid crystal display device, (2) a gap adjusting layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device, or (3) a pair of substrates constituting the liquid crystal display device. The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of items 1 to 4, which is any one or more of fixed spacers for regulating the gap of the liquid crystal display device.
6). The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of 1 to 5, wherein a difference in height between the two or more kinds of protrusions is 0.1 μm or more.

本発明の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法によって、液晶表示装置用カラーフィルタの平坦化層と複数のパターン化層を膜厚精度よく、一括加工することが出来、液晶表示装置の高性能化、低コスト化を図ることができる。   According to the method for manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device of the present invention, the planarization layer and the plurality of patterned layers of the color filter for the liquid crystal display device can be collectively processed with high film thickness accuracy, and the high performance of the liquid crystal display device And cost reduction.

本発明者らは液晶表示装置用カラーフィルタの第1の層と第2のパターン化層を膜厚精度よく、一括加工する方法について鋭意検討した結果、以下の方法によって可能であることを見出した。   As a result of intensive studies on a method for collectively processing the first layer and the second patterned layer of the color filter for a liquid crystal display device with high film thickness accuracy, the present inventors have found that this is possible by the following method. .

すなわち、複数の着色層を有するカラーフィルタ基板上に、非感光性、かつ現像液に対して、難溶、もしくは不溶の第1の層用組成物を塗布、セミキュア後に、第2の層を形成するのに用いる感光性樹脂組成物を塗布、セミキュアする。続いて、ハーフトーンフォトマスクを介し、露光した後、現像液により、第2の層のみをエッチングすることで、第1の層と複数のパターン化層を一括加工することが可能となる。
第1の層上に形成されるパターン化層としては、(1)垂直配向性液晶の液晶制御用の突起物、(2)液晶表示装置の液晶層厚みを調整するギャップ調整層、(3)液晶表示装置を構成する一対の基板の間隙を規制する固定スペーサがある。ここで、(2)「液晶表示装置の液晶層厚みを調整するギャップ調整層」としては、カラーフィルタの着色画素ごとに最適な液晶セルギャップになるように形成する液晶厚みを調整する液晶セルギャップ調整層と半透過型液晶表示における反射領域の液晶層厚みを調整するギャップ調整層がある。パターン化層は機能によって、目的とする膜厚や大きさが変る。 固定スペーサは液晶表示装置を構成する一対の基板の間隙を規制するが、単一の膜厚の固定スペーサでは、液晶セルが指やペンなどで押された場合に、1対の基板間隙の液晶セルギャップが変形して表示ムラになることがある。液晶セルギャップが押されたときにも変形量を低減するために、1対の基板間隙の液晶セルギャップを規制する固定スペーサよりも低いサブ固定スペーサを形成して変形量を軽減することができるので、サブ固定スペーサを形成することが好ましい。
That is, a second layer is formed on a color filter substrate having a plurality of colored layers by applying a first layer composition that is non-photosensitive and hardly soluble or insoluble in a developing solution, and semi-cured. The photosensitive resin composition used for the coating is applied and semi-cured. Subsequently, after exposure through a halftone photomask, the first layer and the plurality of patterned layers can be collectively processed by etching only the second layer with a developer.
The patterned layer formed on the first layer includes (1) a protrusion for controlling the liquid crystal of the vertically aligned liquid crystal, (2) a gap adjusting layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device, and (3) There is a fixed spacer that regulates a gap between a pair of substrates constituting the liquid crystal display device. Here, (2) “Gap adjustment layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device” is a liquid crystal cell gap for adjusting the thickness of the liquid crystal formed to be an optimal liquid crystal cell gap for each colored pixel of the color filter. There are an adjustment layer and a gap adjustment layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer in the reflective region in the transflective liquid crystal display. The intended thickness and size of the patterned layer varies depending on the function. The fixed spacer regulates the gap between the pair of substrates constituting the liquid crystal display device. However, in the case of the fixed spacer having a single film thickness, when the liquid crystal cell is pressed with a finger or a pen, the liquid crystal in the pair of substrate gaps The cell gap may be deformed and display unevenness may occur. In order to reduce the deformation amount even when the liquid crystal cell gap is pushed, a sub-fixed spacer lower than the fixed spacer that regulates the liquid crystal cell gap between the pair of substrate gaps can be formed to reduce the deformation amount. Therefore, it is preferable to form a sub-fixed spacer.

固定スペーサは1対の基板間隙の液晶セルギャップが設計通りになるように形成されるので、固定スペーサの高さは5μm以下に形成される。サブ固定スペーサは固定スペーサより低くなるように形成され、0.1μm低い高さから固定スペーサの80%の高さの範囲にすることが液晶セルの変形量を低減するために好ましい。
垂直配向性液晶の配向性制御用の突起物は単一の膜厚でも用いられるが、画素の中央と画素端のブラックマトリックスとの重なった位置では膜厚が部分的に厚くなる段差構造があるので、突起物の膜厚を形成する場所によって調整することが好ましい。相対的に膜厚が厚い部分では配向性制御用の突起物の高さを低くすることが好ましい。
液晶セルは通常は、赤画素、緑画素、青画素から形成されるが、各画素を透過する光は波長が異なるので、液晶セル中での屈折率も透過率も異なる。各画素を透過する光の屈折率を補正するために、各画素に液晶層厚みを調整するギャップ調整層を設けることが好ましく、液晶セルのコントラストを上げることが可能である。透過する光の波長が短くなるほど液晶層厚みを小さくすることが好ましいので、液晶セルギャップは青画素が最も狭く、緑画素、赤画素になることが好ましい。このため液晶層厚みを調整する補正層は青画素が最も厚く、緑画素、赤画素になることが好ましく、少なくとも2種類の高さの液晶層厚みを調整するギャップ調整層を形成する必要がある。
半透過型液晶表示装置においては、反射表示領域に透明樹脂層を形成し、反射表示領域の液晶層の厚みを狭くすることで、透過表示領域との光路長をおよそ同じにし、反射表示領域、透過表示領域ともに明るい半透過型液晶表示装置とすることが好ましい。
一対の基板間隙を調整する固定用スペーサ、垂直配向性液晶の配向性突起制御物、半透過型液晶表示装置の反射表示領域に形成する液晶層厚み調整層は必要な膜厚が異なるので、それぞれ個別の工程で加工されていたが、これらを同時に加工することができれば工程短縮となり好ましい。
Since the fixed spacer is formed such that the liquid crystal cell gap between the pair of substrate gaps is as designed, the height of the fixed spacer is 5 μm or less. The sub-fixed spacer is formed so as to be lower than the fixed spacer, and it is preferable to set the height in the range of 0.1 μm lower to 80% of the fixed spacer in order to reduce the deformation amount of the liquid crystal cell.
The protrusions for controlling the alignment of the vertical alignment liquid crystal can be used even with a single film thickness, but there is a step structure in which the film thickness partially increases at the position where the center of the pixel overlaps the black matrix at the pixel end. Therefore, it is preferable to adjust according to the place where the film thickness of the protrusion is formed. It is preferable to reduce the height of the protrusion for controlling the orientation in a relatively thick part.
The liquid crystal cell is usually formed of a red pixel, a green pixel, and a blue pixel. However, since the light transmitted through each pixel has a different wavelength, the refractive index and the transmittance in the liquid crystal cell are also different. In order to correct the refractive index of light transmitted through each pixel, it is preferable to provide a gap adjustment layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer in each pixel, and the contrast of the liquid crystal cell can be increased. Since it is preferable to reduce the thickness of the liquid crystal layer as the wavelength of transmitted light becomes shorter, it is preferable that the blue liquid crystal cell gap is the narrowest in the blue pixel, and is the green pixel and the red pixel. Therefore, the correction layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer is preferably the thickest blue pixel, and preferably the green pixel and the red pixel, and it is necessary to form a gap adjustment layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer having at least two kinds of heights. .
In the transflective liquid crystal display device, by forming a transparent resin layer in the reflective display area and reducing the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display area, the optical path length with the transmissive display area is made approximately the same, the reflective display area, It is preferable that the transmissive display area be a bright transflective liquid crystal display device.
Since the fixing spacer for adjusting the gap between the pair of substrates, the alignment protrusion control object of the vertical alignment liquid crystal, and the liquid crystal layer thickness adjustment layer formed in the reflective display region of the transflective liquid crystal display device have different required film thicknesses, respectively. Although it was processed in separate steps, it would be preferable if these could be processed at the same time, shortening the steps.

以上のような複数の構造を同時に加工する方法として、ハーフトーンマスクを介して、感光性樹脂を露光する方法がある。ハーフトーンマスクは光を0.1%以下に遮光する黒色遮光膜領域と、遮光膜がなく光を透過する領域と、光を10%から90%の間で透過する半透過遮光膜領域を持つマスクである。ハーフトーンマスクを介して露光することで、露光される領域、低露光量で露光される領域、露光されない領域をつくることができる。マスクに形成する半透過光遮光膜領域は透過率が1種類でもよいが、複数の異なる透過率を持つ半透過遮光膜領域を形成することもできる。   As a method of simultaneously processing a plurality of structures as described above, there is a method of exposing a photosensitive resin through a halftone mask. The halftone mask has a black light shielding film region that shields light to 0.1% or less, a region that transmits light without a light shielding film, and a semi-transmissive light shielding film region that transmits light between 10% and 90%. It is a mask. By exposing through a halftone mask, an exposed area, an area exposed at a low exposure amount, and an unexposed area can be created. The translucent light shielding film region formed on the mask may have one kind of transmittance, but a plurality of transflective light shielding film regions having different transmittances may be formed.

ハーフトーンマスクを介して感光性樹脂を露光することで、露光量の差が現像液に対する溶解度の差となって、複数の膜厚構造を加工することができる。ネガ材料の場合では、ハーフトーンで低露光される領域は露光された部分よりも薄くなり、露光されなかった部分にはパターンが形成されない。しかし、ハーフトーンで露光量が小さい場合には十分に光硬化が進まず、現像工程でパターンが欠落する問題があった。
これまでハーフトーンマスクで低露光量で形成した感光性樹脂パターンは高さが低く、下層との密着力も弱くなり、パターンが欠落しやすい。この傾向は、膜厚が厚いほど、パターン幅が狭く、小さくなるほど顕著であり。パターン幅が15μm以下になると特に欠落しやすい問題があった
本発明者らはパターン欠落を防止しつつ、複数の構造を同時に形成することを検討した結果、パターンの欠落は、現像工程で、下層との界面に現像液が浸透して起こることを確認した。基板上に第1の層である非感光性樹脂を塗布、セミキュアする工程の次に、第2の層である感光性樹脂を塗布、セミキュアする工程とすることで、第1の層の非感光性樹脂層が完全に熱硬化しない状態で第2の感光性樹脂層を形成してセミキュアをするので第1の層の非感光性樹脂との密着力が向上し、第2の層の感光性樹脂層が現像工程で欠落することを改善できることを発見した。この工程の後にハーフトーンフォトマスクを介して感光性樹脂を露光することで、幅の狭い小さなパターンの複数の複雑な構造を欠落なしに形成することが可能となった。
第2の層がポジ材料の場合では、ハーフトーンで低露光される領域は、露光されなかった部分よりも薄くなり、露光された領域はパターンが形成されない。ポジ材料の場合では、ネガ材料に比べてハーフトーン露光される部分のパターン欠落は少ないが、幅の狭い小さなパターンの複数の複雑な構造を欠落なしに形成するには、基板上に第1の層である非感光性樹脂を塗布、セミキュアする工程の次に、第2の層である感光性樹脂を塗布、セミキュアする工程が好ましい。
By exposing the photosensitive resin through the halftone mask, the difference in the exposure amount becomes the difference in the solubility in the developing solution, so that a plurality of film thickness structures can be processed. In the case of a negative material, the area that is low-exposed with halftone is thinner than the exposed area, and no pattern is formed on the unexposed area. However, when the exposure amount is small in halftone, there is a problem that the photocuring does not proceed sufficiently and the pattern is lost in the development process.
Conventionally, a photosensitive resin pattern formed with a halftone mask at a low exposure amount has a low height, weak adhesion with a lower layer, and the pattern is easily lost. This tendency is more conspicuous as the film thickness is thicker, the pattern width is narrower and smaller. When the pattern width is 15 μm or less, there is a problem that the pattern is particularly easily lost. As a result of examining the formation of a plurality of structures at the same time while preventing the pattern from being lost, It was confirmed that the developing solution penetrated into the interface with the film. After the step of applying and semi-curing the non-photosensitive resin as the first layer on the substrate, the step of applying and semi-curing the photo-sensitive resin as the second layer is performed, so that the non-photosensitive of the first layer is performed. Since the second photosensitive resin layer is formed and semi-cured in a state where the photosensitive resin layer is not completely thermoset, the adhesion of the first layer to the non-photosensitive resin is improved, and the second layer photosensitive property is improved. It has been discovered that the resin layer can be improved in the development process. By exposing the photosensitive resin through a halftone photomask after this step, it has become possible to form a plurality of complicated structures having a narrow and narrow pattern without omission.
In the case where the second layer is a positive material, the area that is low-exposed with halftone is thinner than the unexposed area, and the exposed area is not patterned. In the case of the positive material, the pattern loss of the halftone-exposed portion is less than that of the negative material. However, in order to form a plurality of complicated structures having a small width and a small pattern without loss, the first material is formed on the substrate. Following the step of applying and semi-curing the non-photosensitive resin as the layer, the step of applying and semi-curing the photosensitive resin as the second layer is preferable.

非感光性樹脂組成物からなる第1の層は、基板上に形成された画素の段差を小さくする機能を持つ平坦化層であることが好ましい。カラーフィルター上に形成されたブラックマトリックスが樹脂組成物である場合は、着色画素材料と重なった部分に段差ができる。この段差が大きいと液晶表示装置では液晶の配向ムラとなって表示品位を低下させることがあるので、第1の層を形成することによって、表面の段差が小さくなると表示品位を低下させることがなくなる。
パターンの膜厚の測定方法としては、触針式表面粗さ計、原子間力顕微鏡、レーザー顕微鏡、断面を透過型電子顕微鏡で観察するなどで測定することができる。パターンの膜厚差は測定したパターン表面の段差形状から測定することも可能であるが、パターン下層に凹凸がある場合には表面段差から膜厚を測定することができない場合もある。この場合は、形成されているパターンを物理的に削ったり、科学的にエッチングしたりして、実質的にパターンが形成されていない状態の基板表面からの高さを測定することで、パターンの高低差を測定することが可能である。基板表面が柔らかい場合には、断面を透過型電子顕微鏡で観察した結果からパターンの高低差を測定することが有効である。
The first layer made of the non-photosensitive resin composition is preferably a planarization layer having a function of reducing the level difference of the pixels formed on the substrate. In the case where the black matrix formed on the color filter is a resin composition, a step is formed in a portion overlapping the colored pixel material. If this level difference is large, the liquid crystal display device may cause uneven alignment of the liquid crystal and lower the display quality. Therefore, the formation of the first layer prevents the display quality from being reduced when the surface level difference is reduced. .
As a method for measuring the film thickness of the pattern, it can be measured by stylus type surface roughness meter, atomic force microscope, laser microscope, observation of a cross section with a transmission electron microscope, and the like. Although the film thickness difference of the pattern can be measured from the step shape of the measured pattern surface, the film thickness may not be measured from the surface step when the pattern lower layer has irregularities. In this case, the formed pattern is physically cut or scientifically etched to measure the height of the pattern from the substrate surface in a state where the pattern is not substantially formed. It is possible to measure the height difference. When the substrate surface is soft, it is effective to measure the height difference of the pattern from the result of observing the cross section with a transmission electron microscope.

カラーフィルタをフォトリソ加工で得る方法としては、非感光ポリイミド法と感光アクリル法があるが、非感光ポリイミド法の製造装置に適用することがより好ましい。非感光ポリイミド法においては、非感光性のポリイミドペーストを塗布、セミキュア後、ポジレジストを塗布、セミキュア、露光後に、現像液で非感光性ポリイミドとポジレジストを一括でパターン加工する。その後、ポジレジストを適当な剥離溶剤で剥離し、加熱硬化させる。このように、非感光ポリイミド法の製造装置においては、1工程内に2つの塗布、セミキュア工程が含まれており、本発明の製造方法を適用しやすい。   As a method for obtaining a color filter by photolithography, there are a non-photosensitive polyimide method and a photo-acrylic method, but it is more preferable to apply to a non-photosensitive polyimide method manufacturing apparatus. In the non-photosensitive polyimide method, a non-photosensitive polyimide paste is applied, semi-cured, a positive resist is applied, semi-cured, and exposed, and then the non-photosensitive polyimide and the positive resist are patterned at once with a developer. Thereafter, the positive resist is stripped with a suitable stripping solvent and cured by heating. Thus, in the manufacturing apparatus of the non-photosensitive polyimide method, two coating and semi-cure processes are included in one process, and it is easy to apply the manufacturing method of the present invention.

本発明におけるセミキュアとは、主に溶剤成分の揮発を目的とした比較的低温での熱処理を指し、具体的には180゜C以下での熱処理のことをいう。セミキュアの温度については、上記範囲であれば特に限定はないが、溶剤の揮発が不十分である場合、第2の層を塗布した際に、溶剤置換が起こり、下地の第1の層が膨潤する恐れがあるため100゜C以上が好ましい。より好ましくは、130゜C以上である。セミキュアをおこなう方法については、下地の第1の層に影響がなければ特に制限はなく、ホットプレート、熱風オーブン、IRヒーター等公知の方法を用いることができる。また、同様にセミキュア時間についても特に制限はなく、1分〜90分程度の時間で行うことができる。
本発明における第1の層である非感光性の層については、その樹脂成分について特に限定はなく、エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シロキサンポリマ、ポリイミド、ケイ素含有ポリイミド、ポリイミドシロキサン等を用いることができる。
The semi-cure in the present invention refers to heat treatment at a relatively low temperature mainly for the purpose of volatilization of the solvent component, and specifically refers to heat treatment at 180 ° C. or lower. The temperature of the semi-cure is not particularly limited as long as it is in the above range. However, when the solvent is not sufficiently volatilized, solvent replacement occurs when the second layer is applied, and the underlying first layer swells. Therefore, 100 ° C or higher is preferable. More preferably, it is 130 ° C or higher. The method for performing the semi-cure is not particularly limited as long as the first layer of the base is not affected, and a known method such as a hot plate, a hot air oven, or an IR heater can be used. Similarly, the semi-cure time is not particularly limited, and can be performed in a time of about 1 minute to 90 minutes.
The non-photosensitive layer which is the first layer in the present invention is not particularly limited with respect to the resin component, and epoxy resin, acrylic epoxy resin, acrylic resin, siloxane polymer, polyimide, silicon-containing polyimide, polyimide siloxane, etc. are used. be able to.

第2の層である感光性樹脂についても、特に制限なく使用することが出来、ポリマ、光重合性モノマ、光重合開始剤等を含有する、いわゆるネガ型の感光性樹脂組成物であってもよく、ナフトキノンジアジド化合物等の光酸発生剤を含有するポジ型の感光性樹脂組成物であってもよい。
第2の層である感光性樹脂組成物に用いられる溶剤としては、樹脂成分を溶解し、下地となるセミキュア後の非感光性樹脂層を膨潤、溶解させないものであれば、特に制限なく使用することができる。
The photosensitive resin as the second layer can also be used without particular limitation, and may be a so-called negative photosensitive resin composition containing a polymer, a photopolymerizable monomer, a photopolymerization initiator, and the like. Alternatively, it may be a positive photosensitive resin composition containing a photoacid generator such as a naphthoquinonediazide compound.
The solvent used in the photosensitive resin composition as the second layer is not particularly limited as long as it dissolves the resin component and does not swell and dissolve the non-photosensitive resin layer after semi-curing as a base. be able to.

例えばメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエチレングリコールあるいはプロピレングリコール誘導体、あるいは、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセト酢酸エチル、メチル―3―メトキシプロピオネート、3―メチル―3―メトキシブチルアセテートなどの脂肪族エステル類、あるいは、エタノール、3―メチル―3―メトキシブタノールなどの脂肪族アルコール類、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類、N―メチル―2―ピロリドン、N,N―ジメチルアセトアミド、N,N―ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒、β―プロピオラクトン、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン、γ―カプロラクトン、ε―カプロラクトンなどのラクトン類を用いることができる。これら樹脂成分を溶解する単独あるいは2種類以上の溶媒の混合溶媒を、適宜組み合わせて使用するのが好ましい。この場合は、副溶剤として、使用する樹脂に対する貧溶媒を用いることも可能である。好ましい溶媒としては、特に限定されるわけではないが、例えばロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエチレングリコールあるいはプロピレングリコール誘導体とシクロヘキサノンなどのケトン類との混合溶媒などがあげられる。   For example, ethylene glycol or propylene glycol derivatives such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl carbitol, ethyl carbitol, propylene glycol monoethyl ether, or propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl acetoacetate, methyl-3-methoxypropionate Aliphatic esters such as 3-methyl-3-methoxybutylacetate, aliphatic alcohols such as ethanol and 3-methyl-3-methoxybutanol, ketones such as cyclopentanone and cyclohexanone, N-methyl- Amide polar solvents such as 2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-va Rorakuton, .gamma.-caprolactone, lactones such as ε- caprolactone can be used. It is preferable to use a single solvent or a mixed solvent of two or more solvents that dissolve these resin components in an appropriate combination. In this case, a poor solvent for the resin to be used can be used as the auxiliary solvent. The preferred solvent is not particularly limited, and examples thereof include a mixed solvent of ethylene glycol or propylene glycol derivative such as propylene glycol monoethyl ether and ketones such as cyclohexanone.

第1の層、ならびに第2の層を塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ダイコーティング法、ダイコーティングとスピンコーティング併用法、ワイヤーバーコーティング法などが好適に用いられる。基板上に第1の層を塗布した後、風乾、減圧乾燥、加熱乾燥などにより、溶媒を除去し、第2の層の塗膜を形成する。オーブンあるいはホットプレートでセミキュアを行う前に、減圧乾燥工程を設けることにより、対流によって生じる塗布欠点が解消されより好ましい。続いて、フォトリソグラフ加工の露光工程を行う。該第2の層の塗膜上にマスクを設置し、超高圧水銀灯、ケミカル灯、高圧水銀灯、レーザー光等を用いて、紫外線により選択的に露光する。   As a method for applying the first layer and the second layer, a dip method, a roll coating method, a spin coating method, a die coating method, a die coating and spin coating combined method, a wire bar coating method, or the like is preferably used. . After the first layer is applied on the substrate, the solvent is removed by air drying, reduced pressure drying, heat drying, or the like to form a coating film of the second layer. It is more preferable to provide a reduced-pressure drying step before performing semi-cure in an oven or a hot plate, since the coating defects caused by convection are eliminated. Subsequently, an exposure process of photolithography processing is performed. A mask is placed on the coating film of the second layer and selectively exposed to ultraviolet rays using an ultrahigh pressure mercury lamp, a chemical lamp, a high pressure mercury lamp, a laser beam, or the like.

露光装置は特に限定されるわけではないが、フォトマスクを基板上の500μm以内に設置して露光するプロキシミティ露光機や、ミラープロジェクション露光機、ステッパー露光機などを使用することができる。   Although the exposure apparatus is not particularly limited, it is possible to use a proximity exposure machine, a mirror projection exposure machine, a stepper exposure machine, or the like that sets and exposes a photomask within 500 μm on the substrate.

露光量は特に限定されるわけではないが、365nmにおける放射照度の時間積分値で表した場合、フォトマスクの遮光膜が形成されていない領域を透過する光量は30〜500mJ/cmが好ましい。
光源がレーザー光の場合は、レーザー光の中心波長を用いて露光量を計算することができる。
ハーフトーンマスクに形成される光半透過領域は光を半透過する膜を形成する方法や、2μm以下のラインやスペースなどを形成して、平均的に光半透過領域を形成する方法があり、どちらも用いることができる。
ハーフトーンマスクの半透過遮光膜領域では、光を10%から90%透過する領域が形成されるので、遮光膜が形成されていない領域を透過する光量が300mJ/cm2のときには、半透過領域では30から270mJ/cm2の光量となる。半透過領域の透過率は、感光性材料の感度や、形成する膜厚によって適宜選択されるが、感光性材料がネガ型材料の場合には、半透過領域の透過率は10から60%の範囲が好ましく用いられ、感光性材料がポジ型材料の場合には、半透過領域の透過率は40から90%の範囲が好ましく用いられる。
The amount of exposure is not particularly limited, but when expressed by the time integral value of irradiance at 365 nm, the amount of light transmitted through the region where the light-shielding film of the photomask is not formed is preferably 30 to 500 mJ / cm 2 .
When the light source is laser light, the exposure amount can be calculated using the center wavelength of the laser light.
The light semi-transmissive region formed in the halftone mask includes a method of forming a film that semi-transmits light, and a method of forming a light semi-transmissive region on average by forming a line or space of 2 μm or less, Either can be used.
In the semi-transmissive light-shielding film region of the halftone mask, a region that transmits 10% to 90% of light is formed. Therefore, when the amount of light transmitted through the region where the light-shielding film is not formed is 300 mJ / cm 2, The amount of light is 30 to 270 mJ / cm 2. The transmittance of the semi-transmissive region is appropriately selected depending on the sensitivity of the photosensitive material and the film thickness to be formed. When the photosensitive material is a negative material, the transmittance of the semi-transmissive region is 10 to 60%. The range is preferably used, and when the photosensitive material is a positive type material, the transmittance of the semi-transmissive region is preferably 40 to 90%.

アルカリ現像液は有機アルカリ現像液と無機アルカリ現像液のどちらも用いることができる。無機アルカリ現像液では炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの水溶液などが好適に用いられる。有機アルカリ現像液ではテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、メタノールアミンなどのアミン系水溶液が好適に用いられる。
これら現像液のアルカリ性物質の濃度は特に限定されるわけではないが、通常0.01〜50質量%、好ましくは0.05〜5質量%である。また、現像液には界面活性剤も好ましく用いられ、非イオン系界面活性剤などを0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%添加することでパターン形状を向上させることもできる。
As the alkali developer, either an organic alkali developer or an inorganic alkali developer can be used. In the inorganic alkaline developer, an aqueous solution of sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like is preferably used. In the organic alkali developer, an aqueous amine solution such as an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution or methanolamine is preferably used.
The concentration of the alkaline substance in the developer is not particularly limited, but is usually 0.01 to 50% by mass, preferably 0.05 to 5% by mass. Further, a surfactant is also preferably used in the developer, and the pattern shape is improved by adding a nonionic surfactant or the like in an amount of 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass. You can also.

本発明では、非感光性樹脂組成物からなる第1の層に、感光性樹脂組成物からなる第2の層を塗布して、感光性樹脂組成物のみを現像液によってパターン加工するので、第1の層は現像液によって、不溶または難溶でなければならない。感光性樹脂組成物を現像液に3分以上浸漬して、浸漬前後で膜厚が変動しなければ、現像液に対して不溶である。現像液に対して難溶であるということは、感光性樹脂組成物からなる第2の層がパターン加工可能で、パターンが欠落しない状態であればよい。第1の層が溶解すると、第2の層のパターンは欠落してしまうので、第2の層のパターンが欠落しなければ実質的に第1の層は難溶である。
アルカリ現像はディップ現像、シャワー現像、パドル現像などの方法が可能であり、これらを組み合わせても良い。現像後はアルカリ現像液を除去するために適宜純水などによる洗浄工程を加えても良い。
In the present invention, the second layer made of the photosensitive resin composition is applied to the first layer made of the non-photosensitive resin composition, and only the photosensitive resin composition is patterned with the developer. One layer must be insoluble or sparingly soluble depending on the developer. If the photosensitive resin composition is immersed in the developer for 3 minutes or more and the film thickness does not change before and after the immersion, it is insoluble in the developer. The fact that the second layer made of the photosensitive resin composition can be patterned and the pattern is not lost means that it is hardly soluble in the developer. When the first layer is dissolved, the pattern of the second layer is lost. Therefore, if the pattern of the second layer is not lost, the first layer is substantially hardly soluble.
Alkali development can be performed by dip development, shower development, paddle development or the like, and these may be combined. After the development, a washing step with pure water or the like may be appropriately added to remove the alkali developer.

現像工程を経て得られた第1の層と第2の層より得られたパターン化層の積層樹脂層を、その後、加熱処理する。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、180〜300℃、好ましくは180〜260℃の温度のもとで、0.25〜5時間、連続的または段階的に行われる。
第2の層をパターン加工して得られるパターン化層については、その機能、形状等に特に制限はなく、固定スペーサ、透明樹脂層、液晶配向制御用突起等、さまざまな機能、形状等を持つものであって良い。
The laminated resin layer of the patterned layer obtained from the first layer and the second layer obtained through the development step is then heat-treated. The heat treatment is usually performed in air, in a nitrogen atmosphere, or in a vacuum at a temperature of 180 to 300 ° C, preferably 180 to 260 ° C, continuously or stepwise for 0.25 to 5 hours. Done.
The patterned layer obtained by patterning the second layer is not particularly limited in function, shape, etc., and has various functions, shapes, etc., such as a fixed spacer, a transparent resin layer, and a liquid crystal alignment control protrusion. It can be a thing.

図1に本発明の第1の層上に第2の層を塗布してハーフトーンマスクで露光するカラーフィルタ基板の製造方法を示す。
工程P1では樹脂ブラックマトリックス層および着色層からなる基板1上に第1の層2を塗布してセミキュアをした状態を示す。
工程P2では第2の層3を塗布してセミキュアした状態を示す。
工程P3ではフォトマスク4を介して露光した状態を示す。フォトマスク4には光透過領域5と半透過領域6と遮光領域7が形成されている。露光での光8はフォトマスクの光透過領域5と半透過領域6を通って第2の層に照射される。
工程P4では第2の層を現像した状態を示す。フォトマスクの透過領域に対応する第2の層のパターン9は、フォトマスクの半透過領域に対応する第2の層のパターン10よりも膜厚の厚いパターンが形成される。
FIG. 1 shows a method of manufacturing a color filter substrate in which a second layer is applied on the first layer of the present invention and exposed with a halftone mask.
Step P1 shows a state in which the first layer 2 is applied on the substrate 1 made of the resin black matrix layer and the colored layer and semi-cured.
Step P2 shows a state where the second layer 3 is applied and semi-cured.
Step P3 shows a state of exposure through the photomask 4. In the photomask 4, a light transmission region 5, a semi-transmission region 6, and a light shielding region 7 are formed. The light 8 in the exposure is irradiated to the second layer through the light transmission region 5 and the semi-transmission region 6 of the photomask.
Step P4 shows a state in which the second layer is developed. The second layer pattern 9 corresponding to the transmissive region of the photomask is formed with a thicker pattern than the second layer pattern 10 corresponding to the semi-transmissive region of the photomask.

実施例1
A.ブラックペーストの作製
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’− ジアミノジフェニルエーテル及びビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンをN−メチル−2−ピロリドンを溶媒として反応させ、ポリイミド前駆体(ポリアミック酸)溶液を得た。
Example 1
A. Preparation of black paste 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4′-diaminodiphenyl ether and bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were mixed with N-methyl-2-pyrrolidone. It was made to react as a solvent and the polyimide precursor (polyamic acid) solution was obtained.

下記の組成を有するカーボンブラックミルベースをホモジナイザーを用いて、7000 rpmで30分間分散し、ガラスビーズをろ過してブラックペーストを調製した。
カーボンブラックミルベースの組成
カーボンブラック(MA100 、三菱化成(株)製):4.6部
ポリイミド前駆体溶液:24.0部
N−メチルピロリドン:61.4部
ガラスビーズ:90.0部。
B.ポリマー分散剤の合成
4,4′−ジアミノベンズアニリド 161.3g、3,3′−ジアミノジフェニルスルホン 176.7g、およびビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン 18.6gをγ−ブチロラクトン 2667g、N−メチル−2−ピロリドン 527gと共に仕込み、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 439.1gを添加し、70℃で3時間反応させた後、無水フタル酸 2.2gを添加し、さらに70℃で2時間反応させ、20重量%のポリアミック酸溶液であるポリマー分散剤(PD)を得た。
C.カラーペーストの作製
ピグメントレッドPR254、3.87g(86wt%)、ピグメントレッドPR122、0.63g(14wt%)とポリマー分散剤(PD) 22.5gおよびγ−ブチロラクトン 42.8g、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール 20.2gをガラスビーズ 90gとともに仕込み、ホモジナイザーを用い、7000rpmで5時間分散後、ガラスビーズを濾過し、除去した。このようにして赤色分散液5%溶液(GD)を得た。
分散液(GD) 50.0gにポリアミック酸溶液(PAA) 8.0gをγ−ブチロラクトン 42.0gで希釈した溶液を添加混合し、赤色カラーペースト(R−1)を得た。同様にして、表1に示す割合で緑ペースト(G−1)、青ペースト(B−1)を得た。
A carbon black mill base having the following composition was dispersed using a homogenizer at 7000 rpm for 30 minutes, and glass beads were filtered to prepare a black paste.
Carbon black mill-based composition carbon black (MA100, manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.): 4.6 parts polyimide precursor solution: 24.0 parts N-methylpyrrolidone: 61.4 parts Glass beads: 90.0 parts.
B. Synthesis of Polymer Dispersant 161.3 g of 4,4′-diaminobenzanilide, 176.7 g of 3,3′-diaminodiphenylsulfone, and 18.6 g of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were obtained in 2667 g of γ-butyrolactone, Charged together with 527 g of N-methyl-2-pyrrolidone, added 439.1 g of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, reacted at 70 ° C. for 3 hours, and then phthalic anhydride. 2 g was added, and the mixture was further reacted at 70 ° C. for 2 hours to obtain a polymer dispersant (PD) which was a 20 wt% polyamic acid solution.
C. Preparation of Color Paste Pigment Red PR254, 3.87 g (86 wt%), Pigment Red PR122, 0.63 g (14 wt%), Polymer Dispersant (PD) 22.5 g and γ-butyrolactone 42.8 g, 3-methoxy-3 -20.2 g of methyl-1-butanol was charged together with 90 g of glass beads, and after dispersing for 5 hours at 7000 rpm using a homogenizer, the glass beads were filtered and removed. A red dispersion 5% solution (GD) was thus obtained.
A solution obtained by diluting 8.0 g of polyamic acid solution (PAA) with 42.0 g of γ-butyrolactone was added to and mixed with 50.0 g of dispersion (GD) to obtain a red color paste (R-1). Similarly, green paste (G-1) and blue paste (B-1) were obtained at the ratios shown in Table 1.

Figure 2009145800
Figure 2009145800

D.樹脂ブラックマトリックスの作製
ガラス基板(コーニング製、イーグルXG材)に上記ブラックペーストをスリットコーターで塗布し、130℃のホットプレートで、10分間加熱することによりセミキュア処理した黒色の樹脂塗膜を形成した。ポジ型フォトレジスト(ロームアンドハース電子材料社製、“LC−100A”)をスリットコーターでプリベーク後の膜厚が1.0μmになるように塗布し、100℃のホットプレートで、5分間乾燥し、セミキュアをした。
キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、フォトマスクを介して100mJ/cm2 (365nmの紫外線強度)で露光して、48μmピッチでブラックマトリックスの幅が8μmになるようにマスク露光した。次に2.25%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成し、メチルセロソルブアセテートでレジストを剥離した。次に300℃のホットプレートで、15分間熱処理することでイミド化させ、ブラックマトリクス層を形成した。形成したブラックマトリックスはブラックマトリックスの膜厚1.6μmであった。
ブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上にC光源を通したときの色度(x、y)が(0.464、0.282)となるように非感光性樹脂を含む赤ペースト(R−1)をスピンナーでガラス基板上に塗布した。該塗膜を120℃のオーブンで20分乾燥しセミキュア処理した。この上にポジ型フォトレジスト(“LC−100A”)を乾燥後に1μmになるように塗布し、90℃のオーブンで10分間乾燥し、セミキュア処理した。キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、フォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.0%の水溶液からなる23℃の現像液に浸漬し、フォトレジストの現像、ポリアミック酸の着色塗膜のエッチングを同時に行った。エッチング後不要となったフォトレジストをメチルセロソルブアセテートで剥離した。さらにポリアミック酸の着色塗膜を240℃のオーブンで30分熱処理し、イミド化させ赤画素を形成した。
次に、C光源を通したときの仕上がりの色度(x、y)が(0.152、0.190)になるように、非感光性樹脂を含む青ペースト(B−1)を塗布し120℃のオーブンで20分乾燥しセミキュア処理した。この上にポジ型フォトレジスト(“LC−100A”)を乾燥後に1μmになるように塗布し、90℃のオーブンで10分間乾燥し、セミキュア処理した。キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、フォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.0%の水溶液からなる23℃の現像液に浸漬し、フォトレジストの現像、ポリアミック酸の着色塗膜のエッチングを同時に行った。エッチング後不要となったフォトレジストをメチルセロソルブアセテートで剥離した。さらにポリアミック酸の着色塗膜を240℃のオーブンで30分熱処理し、イミド化させ青画素を形成した。
次にC光源を通したときの仕上がりの色度(x、y)が(0.284、0.443)になるように非感光性樹脂を含む緑ペースト(G−1)を塗布し120℃のオーブンで20分乾燥しセミキュア処理した。この上にポジ型フォトレジスト(“LC−100A”)を乾燥後に1μmになるように塗布し、90℃のオーブンで10分間乾燥し、セミキュア処理した。キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、フォトマスクを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.0%の水溶液からなる23℃の現像液に浸漬し、フォトレジストの現像、ポリアミック酸の着色塗膜のエッチングを同時に行った。エッチング後不要となったフォトレジストをメチルセロソルブアセテートで剥離した。さらにポリアミック酸の着色塗膜を240℃のオーブンで30分熱処理し、イミド化させ緑画素を形成した。
以上の工程でカラーフィルター画素を基板上に形成した。
D. Preparation of resin black matrix The black paste was applied to a glass substrate (Corning, Eagle XG material) with a slit coater, and heated for 10 minutes on a 130 ° C. hot plate to form a semi-cured black resin coating film. . A positive photoresist (Rohm and Haas Electronic Materials, "LC-100A") is applied with a slit coater so that the film thickness after pre-baking is 1.0 μm, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 5 minutes. , Semi-cure.
Using a UV exposure apparatus PLA-501F manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a photomask, and mask exposure was performed so that the width of the black matrix became 8 μm at a pitch of 48 μm. Next, using 2.25% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, photoresist development and resin coating etching were simultaneously performed to form a pattern, and the resist was peeled off with methyl cellosolve acetate. Next, it was imidized by heat treatment for 15 minutes on a 300 ° C. hot plate to form a black matrix layer. The formed black matrix had a thickness of 1.6 μm.
A red paste (R-) containing a non-photosensitive resin so that the chromaticity (x, y) when passing through a C light source on a glass substrate on which a black matrix is patterned is (0.464, 0.282). 1) was coated on a glass substrate with a spinner. The coating film was dried in an oven at 120 ° C. for 20 minutes and semi-cured. A positive photoresist (“LC-100A”) was applied thereon to a thickness of 1 μm after drying, dried in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and semi-cured. Using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a photomask. After the exposure, the film was immersed in a developer at 23 ° C. composed of a 2.0% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and the development of the photoresist and the etching of the colored coating film of polyamic acid were simultaneously performed. The photoresist that became unnecessary after etching was stripped with methyl cellosolve acetate. Furthermore, the colored coating film of polyamic acid was heat-treated in an oven at 240 ° C. for 30 minutes and imidized to form a red pixel.
Next, a blue paste (B-1) containing a non-photosensitive resin is applied so that the finished chromaticity (x, y) when passing through the C light source is (0.152, 0.190). It was dried in a 120 ° C. oven for 20 minutes and semi-cured. A positive photoresist (“LC-100A”) was applied thereon to a thickness of 1 μm after drying, dried in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and semi-cured. Using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a photomask. After the exposure, the film was immersed in a developer at 23 ° C. composed of a 2.0% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and the development of the photoresist and the etching of the colored coating film of polyamic acid were simultaneously performed. The photoresist that became unnecessary after etching was stripped with methyl cellosolve acetate. Furthermore, the colored coating film of polyamic acid was heat-treated in an oven at 240 ° C. for 30 minutes and imidized to form blue pixels.
Next, a green paste (G-1) containing a non-photosensitive resin was applied so that the finished chromaticity (x, y) when passing through a C light source would be (0.284, 0.443), and 120 ° C. Were dried in an oven for 20 minutes and semi-cured. A positive photoresist (“LC-100A”) was applied thereon to a thickness of 1 μm after drying, dried in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and semi-cured. Using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., exposure was performed at 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a photomask. After the exposure, the film was immersed in a developer at 23 ° C. composed of a 2.0% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, and the development of the photoresist and the etching of the colored coating film of polyamic acid were simultaneously performed. The photoresist that became unnecessary after etching was stripped with methyl cellosolve acetate. Furthermore, the colored coating film of polyamic acid was heat-treated in an oven at 240 ° C. for 30 minutes to imidize to form a green pixel.
The color filter pixel was formed on the substrate by the above process.

[非感光性樹脂組成物(第1の層用)の調製]
トリメリット酸 65.05gをγ−ブチロラクトン 280gに溶解した後に、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 74.95gを添加し、120℃で2時間加熱した。得られた溶液 20gに、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル 7g、ジエチレングリコールジメチルエーテル 15gを加えて、室温(約23℃)で、2時間攪拌して、第1の層用非感光性樹脂溶液組成物を得た。
[Preparation of non-photosensitive resin composition (for first layer)]
After dissolving 65.05 g of trimellitic acid in 280 g of γ-butyrolactone, 74.95 g of γ-aminopropyltriethoxysilane was added and heated at 120 ° C. for 2 hours. To 20 g of the resulting solution, 7 g of bisphenoxyethanol fluorenediglycidyl ether and 15 g of diethylene glycol dimethyl ether are added and stirred at room temperature (about 23 ° C.) for 2 hours to obtain a non-photosensitive resin solution composition for the first layer. It was.

[第1の層の塗布、セミキュア]
得られたカラーフィルタ用非感光性樹脂溶液組成物をカラーフィルター画素を形成した基板に本キュア後の厚さが1.5μmとなるようにスピンコートし、130℃のオーブンで10分加熱することにより、セミキュア処理した非感光性樹脂組成物の塗膜を得た。
[感光性樹脂組成物(第2の層用、固定スペーサ用)の調製]
アクリル共重合体溶液(ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーP、ACA−250、43質量%溶液)70.0g、多官能モノマとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート30.0g、光重合開始剤として2−メリル−1−「4−(メチルチオ)フェニル」−2−モルフォリノプロパン−1−オンを10.0g、溶剤としてシクロペンタノン217.5gを加え、アクリル樹脂濃度(アクリル共重合体とモノマの合計濃度)20質量%の第2の層用感光性透明樹脂組成物(A)を得た。
[Application of first layer, semi-cure]
The obtained non-photosensitive resin solution composition for a color filter is spin-coated on a substrate on which color filter pixels are formed so that the thickness after this curing is 1.5 μm and heated in an oven at 130 ° C. for 10 minutes. Thus, a semi-cured non-photosensitive resin composition coating film was obtained.
[Preparation of photosensitive resin composition (for second layer, fixed spacer)]
70.0 g of acrylic copolymer solution (Daicel Chemical Industries, Ltd., Cyclomer P, ACA-250, 43 mass% solution), 30.0 g of dipentaerythritol hexaacrylate as a polyfunctional monomer, and 2-meryl as a photopolymerization initiator −1- “4- (methylthio) phenyl” -2-morpholinopropan-1-one was added in an amount of 10.0 g, and cyclopentanone 217.5 g was added as a solvent, and the acrylic resin concentration (total concentration of acrylic copolymer and monomer) was added. ) 20% by mass of the second layer photosensitive transparent resin composition (A) was obtained.

[第2の層の塗布、セミキュア]
非感光性樹脂溶液組成物を塗布、セミキュアして得られたカラーフィルタ基板に、第2の層(A)を本キュア後の膜厚が厚さ3.0μmとなるようにスピンコートし、90℃のオーブンで5分加熱することにより、セミキュア処理した。非感光性樹脂組成物からなる第1の層と感光性樹脂組成物(A)からなる第2の層の積層塗膜を得た。
[Second layer coating, semi-cure]
The second layer (A) is spin-coated on the color filter substrate obtained by applying and semi-curing the non-photosensitive resin solution composition so that the film thickness after the main curing is 3.0 μm. Semi-cure treatment was carried out by heating in an oven at 5 ° C. for 5 minutes. A laminated coating film of a first layer comprising a non-photosensitive resin composition and a second layer comprising a photosensitive resin composition (A) was obtained.

[第1の層と膜厚が異なる固定スペーサの一括形成]
キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、フォトマスクに固定スペーサ形成用の光透過領域とサブ固定スペーサ形成用の透過率が50%の光半透過領域を持つハーフトーンフォトマスクパターンを介して120mJ/cm(365nmの紫外線強度)で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.5%の水溶液からなる現像液に90秒浸漬して現像した。熱風オーブンで230℃で30分熱処理し、膜厚1.5μmの第1の層上に第2の層からなる高さが異なる固定スペーサを形成した。膜厚3.0μm、直径15μmの固定スペーサと、膜厚2.8μm、直径12μmのサブ固定スペーサの2種類を一括で形成することができた。
実施例2
[第1の層と膜厚が異なる液晶配向制御用突起の一括形成]
実施例1と同様にして作製した第1の層を塗布、セミキュアして得られたカラーフィルタ基板に、ポジ型感光性レジスト(“LC−100A”)を本キュア後の膜厚が厚さ1.5μmとなるように塗布し、90℃のオーブンで10分間乾燥し、セミキュア処理した。非感光性樹脂組成物からなる第1の層とポジレジストからなる第2の層の積層塗膜を得た。
[Batch formation of fixed spacers different in film thickness from the first layer]
Using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., through a halftone photomask pattern having a light transmissive region for forming a fixed spacer and a light semi-transmissive region having a transmittance of 50% for forming a sub-fixed spacer on the photomask. And 120 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm). After exposure, the film was developed by immersing in a developer composed of a 0.5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 90 seconds. Heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes in a hot air oven to form fixed spacers having different heights composed of the second layer on the first layer having a thickness of 1.5 μm. Two types of fixed spacers having a film thickness of 3.0 μm and a diameter of 15 μm and sub-fixing spacers having a film thickness of 2.8 μm and a diameter of 12 μm could be formed at once.
Example 2
[Collective formation of protrusions for controlling liquid crystal alignment different in film thickness from the first layer]
A positive-type photosensitive resist (“LC-100A”) is applied to a color filter substrate obtained by applying and semi-curing the first layer produced in the same manner as in Example 1, and the thickness after this cure is 1 It was applied to a thickness of 5 μm, dried in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and semi-cured. A laminated coating film of a first layer made of a non-photosensitive resin composition and a second layer made of a positive resist was obtained.

続いて、キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、フォトマスクに配向性制御突起形成用の遮光膜と、画素単部に形成する配向性制御突起形成用の透過率が50%の光半透過領域を持つハーフトーンフォトマスクパターンを介して150mJ/cm(365nmの紫外線強度)で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.2%の水溶液からなる現像液に浸漬し、現像した。230℃で30分熱処理し、膜厚1.5μmの第1の層上に第2の層からなる液晶配向制御用突起を形成した。液晶配向制御用突起は膜厚1.5μm、幅12μmのストライプ形状と、膜厚1.2μm、幅10μmのストライプ形状の2種類を一括で形成することができた。 Subsequently, using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., a light shielding film for forming alignment control protrusions on a photomask and light having a transmittance of 50% for forming alignment control protrusions formed on a single pixel portion. Exposure was performed at 150 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a halftone photomask pattern having a semi-transmissive region. After the exposure, the film was developed by being immersed in a developer composed of a 2.2% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. A heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes to form a liquid crystal alignment control protrusion composed of the second layer on the first layer having a thickness of 1.5 μm. The liquid crystal alignment control protrusions were able to be formed in a batch of two types: a stripe shape with a film thickness of 1.5 μm and a width of 12 μm and a stripe shape with a film thickness of 1.2 μm and a width of 10 μm.

実施例3
[感光性樹脂組成物(第2の層用、液晶セルギャップ調整層用)の調製]
アクリル共重合体溶液(ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーP、ACA−250、43質量%溶液)70.0g、多官能モノマとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート30.0g、光重合開始剤として2−メリル−1−「4−(メチルチオ)フェニル」−2−モルフォリノプロパン−1−オンを10.0g、紫外線吸収剤に2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1、1、3、3−テトラメチルブチル)フェノールを3g、溶剤としてシクロペンタノン217.5gを加え、アクリル樹脂濃度(アクリル共重合体とモノマの合計濃度)20質量%の感光性透明樹脂組成物(B)を得た。
Example 3
[Preparation of photosensitive resin composition (for second layer, liquid crystal cell gap adjustment layer)]
70.0 g of acrylic copolymer solution (Daicel Chemical Industries, Ltd., Cyclomer P, ACA-250, 43 mass% solution), 30.0 g of dipentaerythritol hexaacrylate as a polyfunctional monomer, and 2-meryl as a photopolymerization initiator 10.0 g of -1- “4- (methylthio) phenyl” -2-morpholinopropan-1-one and 2- (2H-benzotriazol-2-yl) -4- (1,1, 3 g of 3,3-tetramethylbutyl) phenol and 217.5 g of cyclopentanone as a solvent were added, and a photosensitive transparent resin composition (B) having an acrylic resin concentration (total concentration of acrylic copolymer and monomer) of 20% by mass. Got.

[第1の層と膜厚が異なる液晶セルギャップ調整層の一括形成]
実施例1と同様にして作製した第1の層を塗布、セミキュアして得られたカラーフィルタ基板に、第2の層として感光性透明樹脂組成物(B)を本キュア後の膜厚が厚さ0.4μmとなるようにスピンコートし、90℃のオーブンで5分加熱することにより、セミキュア処理した非感光性樹脂組成物からなる第1の層と第2の層(B)からなる樹脂層の積層塗膜を得た。
[Batch formation of liquid crystal cell gap adjusting layer having a film thickness different from that of the first layer]
The color filter substrate obtained by applying and semi-curing the first layer produced in the same manner as in Example 1 is coated with the photosensitive transparent resin composition (B) as the second layer. A resin comprising a first layer and a second layer (B) made of a non-photosensitive resin composition that has been subjected to a semi-cure treatment by spin coating to a thickness of 0.4 μm and heating in an oven at 90 ° C. for 5 minutes A layered coating film was obtained.

続いて、キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、赤画素上には遮光膜、緑画素上には透過率10%の遮光膜、青画素上には光透過領域が形成されたハーフトーンフォトマスクパターンを介して100mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.5%の水溶液からなる現像液に浸漬し、現像した。230℃で30分熱処理し、膜厚1.5μmの第1の層上に、第2の層からなる液晶セルギャップ調整層を形成した。液晶セルギャップ調整層は青画素上には膜厚0.4μm、緑画素上には膜厚0.2μmを形成し、赤画素上には液晶セルギャップ調整層は形成されなかった。膜厚が異なる液晶セルギャップ調整層を一括で形成することができた。
実施例4
[第1の層と固定スペーサと液晶配向制御用突起の一括形成]
実施例1と同様にして作製した第1の層を塗布、セミキュアして得られたカラーフィルタ基板に、ポジ型感光性レジスト(“LC−100A”)を 本キュア後の膜厚が厚さ2.0μmとなるように塗布し、90℃のオーブンで10分間乾燥し、セミキュア処理した非感光性樹脂組成物からなる第1の層とポジレジストからなる第2の層の積層塗膜を得た。
Subsequently, using a UV exposure apparatus PLA-501F manufactured by Canon Inc., a light-shielding film on the red pixel, a light-shielding film having a transmittance of 10% on the green pixel, and a light transmissive region on the blue pixel. The film was exposed to 100 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a tone photomask pattern. After the exposure, the film was immersed in a developer composed of a 0.5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and developed. A heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes to form a liquid crystal cell gap adjusting layer composed of the second layer on the first layer having a thickness of 1.5 μm. The liquid crystal cell gap adjustment layer had a film thickness of 0.4 μm on the blue pixel, a film thickness of 0.2 μm on the green pixel, and no liquid crystal cell gap adjustment layer was formed on the red pixel. Liquid crystal cell gap adjusting layers having different film thicknesses could be formed at once.
Example 4
[Batch formation of first layer, fixed spacer, and protrusion for controlling liquid crystal alignment]
A positive photosensitive resist (“LC-100A”) is applied to the color filter substrate obtained by applying and semi-curing the first layer produced in the same manner as in Example 1, and the film thickness after this cure is 2 The laminated coating film of the 1st layer which consists of the non-photosensitive resin composition which apply | coated so that it might be set to 0.0 micrometer, and was dried for 10 minutes in 90 degreeC oven, and the positive resist was obtained. .

続いて、キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、フォトマスクに固定スペーサ形成用の遮光膜と、配向性制御突起形成用の透過率が90%の光半透過領域を持つハーフトーンフォトマスクパターンを介してフォトマスク透過領域の露光量が100mJ/cm(365nmの紫外線強度)で露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.2%の水溶液からなる現像液に浸漬し現像した。230℃で30分熱処理し、膜厚1.5μmの第1の層上に第2の層からなる固定スペーサと液晶配向制御用突起を形成した。固定スペーサは膜厚2.0μm、直径12μmの形状であり、液晶配向制御用突起は膜厚1.2μm、幅10μmのストライプ形状であり、固定スペーサと液晶配向制御用突起の2種類を一括で形成することができた。
実施例5
[第1の層と固定スペーサと半透過用液晶セルギャップ調整層の一括形成]
実施例1と同様にして作製した第1の層を塗布、セミキュアして得られたカラーフィルタ基板に、第2の層の感光性透明樹脂組成物(A)を本キュア後の膜厚が厚さ3.0μmとなるようにスピンコートし、90℃のオーブンで5分加熱することにより、セミキュア処理した非感光性樹脂組成物からなる第1の層と第2の層の積層塗膜を得た。
Subsequently, using a UV exposure apparatus PLA-501F manufactured by Canon Inc., a half-tone photo having a light-shielding film for forming a fixed spacer on a photomask and a light semi-transmissive region having a transmittance of 90% for forming an orientation control protrusion. It exposed with the exposure amount of the photomask transmissive area | region through a mask pattern at 100 mJ / cm < 2 > (365 nm ultraviolet intensity). After the exposure, the film was immersed in a developer composed of a 2.2% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and developed. A heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes to form a fixed spacer made of the second layer and a liquid crystal alignment control protrusion on the first layer having a thickness of 1.5 μm. The fixed spacer has a thickness of 2.0 μm and a diameter of 12 μm, the liquid crystal alignment control protrusion has a stripe shape of a film thickness of 1.2 μm and a width of 10 μm, and the fixed spacer and the liquid crystal alignment control protrusion have two types at once. Could be formed.
Example 5
[Batch formation of first layer, fixed spacer, and transflective liquid crystal cell gap adjustment layer]
The second layer of the photosensitive transparent resin composition (A) is applied to the color filter substrate obtained by applying and semi-curing the first layer produced in the same manner as in Example 1, and the film thickness after this curing is thick. Spin coating to a thickness of 3.0 μm and heating in an oven at 90 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated coating film of a first layer and a second layer made of a semi-cured non-photosensitive resin composition It was.

続いて、キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、固定スペーサ形成用の光透過領域と、液晶セルギャップ調整層形成用の透過率20%の半透過領域をもつハーフトーンフォトマスクパターンを介して300mJ/cm2(365nmの紫外線強度)露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.5%の水溶液からなる現像液に浸漬し現像した。230℃で30分熱処理し、膜厚1.5μmの第1の層上に、第2の層からなる固定スペーサと液晶セルギャップ調整層を形成した。固定スペーサは膜厚3.0μm、直径15μmであり、半透過用液晶セルギャップ調整層は膜厚1.5μm、幅30μmでストライプ状であり、固定スペーサと半透過用液晶セルギャップ調整層の2種類を一括で形成することができた。
実施例6
[第1の層と半透過用液晶セルギャップ調整層と液晶配向制御用突起の一括形成]
実施例1と同様にして作製した第1の層を塗布、セミキュアして得られたカラーフィルタ基板に、第2の層として感光性透明樹脂組成物(B)を本キュア後の膜厚が厚さ1.5μmとなるようにスピンコートし、90℃のオーブンで5分加熱することにより、セミキュア処理した非感光性樹脂組成物からなる第1の層と第2の層の積層塗膜を得た。
Subsequently, using a UV exposure apparatus PLA-501F manufactured by Canon Inc., a halftone photomask pattern having a light transmission region for forming a fixed spacer and a semi-transmission region having a transmittance of 20% for forming a liquid crystal cell gap adjustment layer is formed. To 300 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm). After the exposure, the film was immersed in a developer composed of a 0.5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and developed. Heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes, and a fixed spacer and a liquid crystal cell gap adjustment layer made of the second layer were formed on the first layer having a thickness of 1.5 μm. The fixed spacer has a film thickness of 3.0 μm and a diameter of 15 μm, and the transflective liquid crystal cell gap adjustment layer has a film thickness of 1.5 μm and a width of 30 μm, and has a stripe shape. The types could be formed at once.
Example 6
[Batch formation of first layer, transflective liquid crystal cell gap adjusting layer, and liquid crystal alignment control protrusion]
The color filter substrate obtained by applying and semi-curing the first layer produced in the same manner as in Example 1 is coated with the photosensitive transparent resin composition (B) as the second layer. Spin coating to a thickness of 1.5 μm and heating in an oven at 90 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated coating film of a first layer and a second layer made of a semi-cured non-photosensitive resin composition It was.

続いて、キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、液晶セルギャップ調整層形用の光透過領域と、液晶配向制御用突起形成用の透過率60%の半透過膜を形成したハーフトーンフォトマスクパターンを介して150mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.5%の水溶液からなる現像液に浸漬し現像した。230℃で30分熱処理し、膜厚1.5μmの第1の層上に、第2の層からなる液晶セルギャップ調整層と液晶配向制御用突起を形成した。液晶セルギャップ調整層は膜厚1.5μm、幅30μmでストライプ状に形成し、液晶配向制御用突起は膜厚1.2μmで、幅12μmと液晶セルギャップ調整層と液晶配向制御用突起の2種類を一括で形成することができた。
実施例7
[第1の層と固定スペーサと半透過用液晶セルギャップ調整層と液晶配向制御用突起の一括形成]
実施例1と同様にして作製した第1の層を塗布、セミキュアして得られたカラーフィルタ基板に、第2の層として感光性透明樹脂組成物(A)を本キュア後の膜厚が厚さ3.0μmとなるようにスピンコートし、90℃のオーブンで5分加熱することにより、セミキュア処理した非感光性樹脂組成物からなる第1の層と第2の層の積層塗膜を得た。
Subsequently, using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., a halftone in which a light transmission region for a liquid crystal cell gap adjustment layer shape and a semi-transmission film having a transmittance of 60% for forming a liquid crystal alignment control protrusion are formed. It exposed to 150 mJ / cm < 2 > (365 nm ultraviolet intensity) through the photomask pattern. After the exposure, the film was immersed in a developer composed of a 0.5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and developed. A heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes to form a liquid crystal cell gap adjusting layer composed of the second layer and a liquid crystal alignment control protrusion on the first layer having a thickness of 1.5 μm. The liquid crystal cell gap adjustment layer is formed in a stripe shape with a film thickness of 1.5 μm and a width of 30 μm, and the liquid crystal alignment control protrusion has a film thickness of 1.2 μm, a width of 12 μm, a liquid crystal cell gap adjustment layer, and a liquid crystal alignment control protrusion. The types could be formed at once.
Example 7
[Batch formation of first layer, fixed spacer, transflective liquid crystal cell gap adjusting layer, and liquid crystal alignment control protrusion]
The color filter substrate obtained by applying and semi-curing the first layer produced in the same manner as in Example 1 is coated with the photosensitive transparent resin composition (A) as the second layer. Spin coating to a thickness of 3.0 μm and heating in an oven at 90 ° C. for 5 minutes to obtain a laminated coating film of a first layer and a second layer made of a semi-cured non-photosensitive resin composition It was.

続いて、キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、固定スペーサ形成用には光透過領域を、半透過用液晶セルギャップ調整層形成用には透過率20%の半透過膜を、液晶配向制御用突起形成用には透過率10%の半透過膜を形成したハーフトーンフォトマスクパターンを介して400mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.5%の水溶液からなる現像液に浸漬し現像した。230℃で30分熱処理し、膜厚1.5μmの第1の層上に、第2の層からなる固定スペーサと液晶セルギャップ調整層と液晶配向制御用突起を一括で形成した。固定スペーサは膜厚3.0μm、直径15μmで形成し、液晶セルギャップ調整層は膜厚1.5μm、幅30μmでストライプ状に形成し、液晶配向制御用突起は膜厚1.2μmで、幅12μmでストライプ状に形成した。固定スペーサと半透過用液晶セルギャップ調整層と液晶配向制御用突起の3種類を一括で形成することができた。 Subsequently, using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., a light transmissive region is formed for forming a fixed spacer, a semi-transmissive film having a transmittance of 20% is formed for forming a liquid crystal cell gap adjusting layer for semi-transmissive, For alignment control projection formation, exposure was performed at 400 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm) through a halftone photomask pattern on which a transflective film having a transmittance of 10% was formed. After the exposure, the film was immersed in a developer composed of a 0.5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and developed. A heat treatment was performed at 230 ° C. for 30 minutes, and a fixed spacer, a liquid crystal cell gap adjusting layer, and a liquid crystal alignment control protrusion made of the second layer were collectively formed on the first layer having a thickness of 1.5 μm. The fixed spacer is formed with a thickness of 3.0 μm and a diameter of 15 μm, the liquid crystal cell gap adjustment layer is formed in a stripe shape with a thickness of 1.5 μm and a width of 30 μm, and the liquid crystal alignment control protrusion has a thickness of 1.2 μm and a width. It was formed in a stripe shape with a thickness of 12 μm. Three types of fixed spacer, liquid crystal cell gap adjusting layer for semi-transmission, and liquid crystal alignment control protrusion could be formed at a time.

比較例1
[第1の層と固定スペーサの一括形成]
実施例1と同様に非感光性樹脂溶液組成物を本キュア後の膜厚が1.5μmとなるようにスピンコートし、130℃のオーブンで5分加熱した後に、230℃のオーブンで30分間加熱して、平坦化層を形成したカラーフィルタ基板を得た。得られたカラーフィルタ基板を紫外線照射、アルカリ洗浄液に浸漬後に、純水リンス、エアナイフ乾燥して洗浄した。
洗浄したカラーフィルタ基板に、感光性透明樹脂組成物(A)を本キュア後の膜厚が厚さ3.0μmとなるようにスピンコートし、90℃のオーブンで5分加熱した。
Comparative Example 1
[Batch formation of first layer and fixed spacer]
In the same manner as in Example 1, the non-photosensitive resin solution composition was spin-coated so that the film thickness after this curing was 1.5 μm, heated in an oven at 130 ° C. for 5 minutes, and then in an oven at 230 ° C. for 30 minutes. By heating, a color filter substrate on which a planarizing layer was formed was obtained. The obtained color filter substrate was irradiated with ultraviolet rays and immersed in an alkaline cleaning solution, and then rinsed with pure water and dried with an air knife and washed.
The washed color filter substrate was spin-coated with the photosensitive transparent resin composition (A) so that the film thickness after the main curing was 3.0 μm, and heated in an oven at 90 ° C. for 5 minutes.

キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−501Fを用い、フォトマスクに固定スペーサ形成用の光透過領域とサブ固定スペーサ形成用の透過率が50%の光半透過領域を持つハーフトーンフォトマスクパターンを介して120mJ/cm(365nmの紫外線強度)露光した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの0.5%の水溶液からなる現像液に90秒浸漬して現像した。230℃のオーブンで30分熱処理し、固定スペーサを形成した。膜厚3.0μm、直径18μmの固定スペーサを形成することができたが、固定スペーサより膜厚の薄く、直径の小さいサブ固定スペーサは現像工程で剥がれて形成することができなかった。 Using a UV exposure machine PLA-501F manufactured by Canon Inc., through a halftone photomask pattern having a light transmissive region for forming a fixed spacer and a light semi-transmissive region having a transmittance of 50% for forming a sub-fixed spacer on the photomask. 120 mJ / cm 2 (ultraviolet intensity of 365 nm). After exposure, the film was developed by immersing in a developer composed of a 0.5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 90 seconds. Heat treatment was performed in an oven at 230 ° C. for 30 minutes to form a fixed spacer. Although a fixed spacer having a film thickness of 3.0 μm and a diameter of 18 μm could be formed, the sub-fixed spacer having a smaller film thickness and a smaller diameter than the fixed spacer could not be formed by being peeled off during the development process.

本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacturing method of the color filter substrate of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:基板
2:第1の層
3:第2の層
4:フォトマスク
5:光透過領域
6:半透過領域
7:遮光領域
8:露光での光
9:フォトマスクの透過領域に対応する第2の層のパターン
10:フォトマスクの半透過領域に対応する第2の層のパターン
1: Substrate 2: First layer 3: Second layer 4: Photomask 5: Light transmission region 6: Transflective region 7: Light shielding region 8: Light in exposure 9: First corresponding to the transmission region of the photomask 2 layer pattern 10: second layer pattern corresponding to the transflective region of the photomask

Claims (6)

複数色の着色層がパターン形成された基板上に非感光性樹脂を含有する第1の層を形成し、その上に感光性樹脂を含有する第2の層を積層してパターン加工を行う液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、
少なくとも下記の工程をこの順に行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
(1)該基板上に非感光性樹脂組成物を塗布、セミキュアして第1の層を形成する工程
(2)該第1の層上に感光性樹脂組成物を塗布、セミキュアして第2の層を形成する工程
(3)ハーフトーンフォトマスクを介して該第2の層を露光する工程
(4)第2の層を現像液によりパターン加工して、高さの異なる2種以上の突起を形成する工程
(5)該第1の層および該第2の層を加熱、硬化させる工程
A liquid crystal in which a first layer containing a non-photosensitive resin is formed on a substrate on which a plurality of colored layers are patterned, and a second layer containing a photosensitive resin is laminated thereon to perform pattern processing. A method of manufacturing a color filter substrate for a display device,
The manufacturing method of the color filter substrate for liquid crystal display devices characterized by performing at least the following process in this order.
(1) Step of applying and semi-curing a non-photosensitive resin composition on the substrate to form a first layer (2) Applying and semi-curing a photosensitive resin composition on the first layer to form a second layer (3) Step of exposing the second layer through a halftone photomask (4) Two or more kinds of protrusions having different heights by patterning the second layer with a developer (5) A step of heating and curing the first layer and the second layer
前記感光性樹脂組成物が、少なくともポリマ、光重合性モノマおよび光重合開始剤を含有する樹脂組成物であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。 The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the photosensitive resin composition is a resin composition containing at least a polymer, a photopolymerizable monomer, and a photopolymerization initiator. 前記感光性樹脂組成物が、ナフトキノンジアジド化合物を含有する樹脂組成物であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。 The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the photosensitive resin composition is a resin composition containing a naphthoquinonediazide compound. 前記第1の層が、現像液に対して不溶性もしくは難溶性である請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。 The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first layer is insoluble or hardly soluble in a developer. 前記突起が、(1)垂直配向液晶表示装置の配向制御用の突起物、(2)液晶表示装置の液晶層厚みを調整するギャップ調整層、または(3)液晶表示装置を構成する一対の基板の間隙を規制する固定スペーサのうちのいずれか1種以上である請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。 The protrusions are (1) a protrusion for controlling the alignment of a vertically aligned liquid crystal display device, (2) a gap adjusting layer for adjusting the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device, or (3) a pair of substrates constituting the liquid crystal display device. The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the spacer is one or more of fixed spacers that regulate the gap of the liquid crystal display device. 前記2種以上の突起の高低差が、0.1μm以上である請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。 The method for producing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein a difference in height between the two or more kinds of protrusions is 0.1 μm or more.
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