JP5205933B2 - Method for manufacturing substrate for liquid crystal display device, substrate for liquid crystal display device, and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に係り、特に、アレイ基板上の着色画素に微細なホールパターンを形成する技術に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a technique for forming a fine hole pattern in colored pixels on an array substrate.
カラー液晶表示装置は、一般に、図1に示すように、アレイ基板1とカラーフィルタ基板2との間に液晶3を封入して構成される。アレイ基板1は、透明基板11a上にTFT(Thin Film Transistor)12、透明電極13a、及び配向膜(図示せず)を形成してなり、その反対側には偏光膜14aが設けられている。また、さらに外側には、バックライト18が配置されている。 A color liquid crystal display device is generally configured by enclosing a liquid crystal 3 between an array substrate 1 and a color filter substrate 2 as shown in FIG. The array substrate 1 includes a TFT (Thin Film Transistor) 12, a transparent electrode 13a, and an alignment film (not shown) formed on a transparent substrate 11a, and a polarizing film 14a is provided on the opposite side. Further, a backlight 18 is disposed on the outer side.
カラーフィルタ基板2は、透明基板11bの液晶側が多数の画素領域に区分され、画素領域と画素領域の境界には遮光膜15を設け、画素領域のそれぞれに、カラーフィルタを構成する着色画素16を配置し、更にその上に、オーバーコート層17、透明電極13b、及び配向膜(図示せず)を形成してなる。着色画素16は、画素ごとに透過光を着色するもので、一般に、光の三原色に相当する赤色(R),緑色(G),青色(B)の三色の着色画素が配列されている。なお、遮光膜15は、着色した透過光の混色防止と不要な透過光を遮断するものである。なお、透明基板11bの画面観察者側には偏光膜14bが配置されている。 In the color filter substrate 2, the liquid crystal side of the transparent substrate 11b is divided into a large number of pixel areas, a light shielding film 15 is provided at the boundary between the pixel areas and the colored pixels 16 constituting the color filter are provided in each of the pixel areas. Further, an overcoat layer 17, a transparent electrode 13b, and an alignment film (not shown) are formed thereon. The colored pixel 16 colors transmitted light for each pixel, and generally, three colored pixels of red (R), green (G), and blue (B) corresponding to the three primary colors of light are arranged. The light shielding film 15 is for preventing color mixing of colored transmitted light and blocking unnecessary transmitted light. A polarizing film 14b is arranged on the screen viewer side of the transparent substrate 11b.
このような構成を有する液晶表示装置においては、アレイ基板側の透明電極13aとカラーフィルタ基板側の透明電極13bとの間で画素ごとに電圧を印加して光の透過量を制御し、その透過光を表示光として画面表示する。 In the liquid crystal display device having such a configuration, a voltage is applied to each pixel between the transparent electrode 13a on the array substrate side and the transparent electrode 13b on the color filter substrate side to control the light transmission amount, and the transmission Light is displayed on the screen as display light.
高精細液晶ディスプレイあるいはモバイル用途の液晶ディスプレイでは、視差の影響をなくし、広い視野角を確保するために、図2に示すように、液晶を駆動するためのTFTを有するアレイ基板1の側にカラーフィルタを配設する構造の採用が進んできている。図2の構造は半透過型のモバイル用途のディスプレイに好適である。その理由は、図1に示す構成のように、透明着色層16をアレイ基板1に対抗する基板に配設すると、バックライト18からの角度を持った光19及び反射型における反射光20が、隣接する異色の画素を通過することになり、暗い表示や混色を発生しやすいという問題があるからである。 In a high-definition liquid crystal display or a liquid crystal display for mobile use, in order to eliminate the influence of parallax and secure a wide viewing angle, as shown in FIG. 2, a color is provided on the side of the array substrate 1 having TFTs for driving the liquid crystal. Adoption of a structure in which a filter is disposed is progressing. The structure shown in FIG. 2 is suitable for a transflective mobile display. The reason is that when the transparent colored layer 16 is disposed on the substrate that opposes the array substrate 1 as shown in FIG. 1, the light 19 having an angle from the backlight 18 and the reflected light 20 in the reflection type are This is because there is a problem that dark pixels and mixed colors are likely to occur because adjacent pixels of different colors are passed.
しかし、図2に示す構成にすると、透明電極13aとTFT12との間で電気的接続をとるためのコンタクトホール21を形成する必要がある。この場合、モバイル向け液晶表示装置に代表されるように、高精細化が求められるディスプレイにおいては、コンタクトホール21自体の微細化が必要となってきている。例えば2.4インチ型の携帯電話で解像度がQVGA(320×240画素)であったものが、4倍のVGA(640×480画素)の解像度となると、RGB材料層の1画素の幅が約75μmから約25μmにまで狭くなる。従って、コンタクトホールの幅は25μmより小さい必要がある。例えば、直径が10μm程度、望ましくはそれ以下の大きさである。 However, with the configuration shown in FIG. 2, it is necessary to form a contact hole 21 for electrical connection between the transparent electrode 13 a and the TFT 12. In this case, as represented by a liquid crystal display device for mobile use, in a display that requires high definition, the contact hole 21 itself needs to be miniaturized. For example, if the resolution of a 2.4-inch mobile phone with QVGA (320 × 240 pixels) is 4 times the resolution of VGA (640 × 480 pixels), the width of one pixel of the RGB material layer is about It becomes narrow from 75 μm to about 25 μm. Therefore, the width of the contact hole needs to be smaller than 25 μm. For example, the diameter is about 10 μm, desirably smaller.
コンタクトホールは、その開口面積(半径の二乗)に比例して画質に影響する。モバイル向けでは、画像表示への悪影響をさけ、また、アライメント誤差(±(5μm〜3μm))を吸収するため、直径10μm以下のサイズのコンタクトホールが特に望まれている。 The contact hole affects the image quality in proportion to the opening area (the square of the radius). For mobile devices, a contact hole having a diameter of 10 μm or less is particularly desired in order to avoid adverse effects on image display and absorb alignment errors (± (5 μm to 3 μm)).
カラーフィルタ基板2における透明着色層16の形成方法には印刷法、インクジェット法などがあるが、フォトリソグラフィ法が一般的である。感光性組成物層の潜像形成はプ
ロキシミティーアライナーによる一括・近接露光方式が、製造コスト的に有利のため採用されている。すなわち、あらかじめ遮光層となる金属膜のパターンを形成した石英マスクとカラーフィルタ用基板とを、数十〜数百μmの間隔で離間し、石英マスクを介してUV照射することで感光性組成物の光硬化を行う方法である。
A method for forming the transparent colored layer 16 on the color filter substrate 2 includes a printing method and an ink jet method, and a photolithography method is generally used. For the formation of the latent image of the photosensitive composition layer, a batch / proximity exposure method using a proximity aligner is adopted because it is advantageous in terms of manufacturing cost. That is, a photosensitive composition is obtained by separating a quartz mask on which a metal film pattern serving as a light-shielding layer in advance and a substrate for a color filter from each other at intervals of several tens to several hundreds of μm and performing UV irradiation through the quartz mask. This is a method of photocuring.
一括・近接露光方式は、生産性が高く低コストという利点がある反面、UV光の回折の影響や石英マスクとカラーフィルタ基板の離間距離(以下、露光ギャップ)の影響を受けやすいというマイナス面もある。このため、従来のフォトマスクパタンを用いたカラーフィルタ製造方法では、幅1.0〜10.0μmのような微細な開口部の形成が困難であるという問題があった。 While the batch and proximity exposure methods have the advantages of high productivity and low cost, they also have the downside that they are easily affected by the effects of UV light diffraction and the separation distance between the quartz mask and the color filter substrate (hereinafter referred to as the exposure gap). is there. For this reason, the conventional color filter manufacturing method using a photomask pattern has a problem that it is difficult to form a fine opening having a width of 1.0 to 10.0 μm.
上記の問題を解決するために、近接露光方式において、解像限界以上の大きさのマスクパターンを有する露光用マスクとネガ型感光性組成物を塗布した基板の相対位置をずらして露光を行うことで、解像限界以下の幅の狭い開口部を形成する方法が開示されている(例えば、特許文献1)。 In order to solve the above problem, in the proximity exposure method, exposure is performed by shifting the relative position of the exposure mask having a mask pattern larger than the resolution limit and the substrate coated with the negative photosensitive composition. Thus, a method of forming an opening having a narrow width below the resolution limit is disclosed (for example, Patent Document 1).
また、最近では、近接露光方式以外に、ミラープロジェクションやレンズ集光などによる等倍投影方式のカラーフィルタ製造技術の実用化が進んでおり、回折の影響や露光ギャップの影響を受けずにパターンを形成することが可能となってきている。しかしながら、これら方法では、通常の近接露光方式と比較して露光装置の初期費用がかさむ、生産のスループットが低いなどの問題があり、コストダウンにつながらない可能性が高い。 Recently, in addition to the proximity exposure method, color filter manufacturing technology using the same magnification projection method such as mirror projection and lens condensing has been put into practical use, and a pattern can be formed without being influenced by diffraction or exposure gap. It has become possible to form. However, these methods have problems such as high initial cost of the exposure apparatus and low production throughput as compared with the normal proximity exposure method, and there is a high possibility that the cost will not be reduced.
他方、近接露光方式に属する露光方法であるが、マスクパターンの形状と方向が忠実に転写されない転写条件で好適なフォトマスクを用いて露光し、回折効果を利用して転写されたパターンの形状補正と解像度を向上する技術が開示されている(特許文献2)。しかしながら、この方法においても、円形状の開口径が3.0μm〜12.0μmであって、さらに極小の1.0μm〜3.0μmの領域に達し得ないという問題があった。 On the other hand, although it is an exposure method belonging to the proximity exposure method, exposure is performed using a suitable photomask under transfer conditions in which the shape and direction of the mask pattern are not faithfully transferred, and the shape of the pattern transferred using the diffraction effect is corrected. And a technique for improving the resolution is disclosed (Patent Document 2). However, even in this method, there is a problem that the circular opening diameter is 3.0 μm to 12.0 μm, and it cannot reach the extremely small region of 1.0 μm to 3.0 μm.
また、フォトマスクのパターンの補正に特徴を持たせることで、感光性組成物層に形成されるパターンの解像性を向上させる提案もいくつかなされているが、やはりこれらの提案も上記数値を達成するものではない(例えば、特許文献3、4、5)。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、TFTなど電気的素子を配設したアレイ基板に、フォトリソグラフィ法によりカラーフィルタ層を形成する際に、一括露光法によってフォトマスクを介し基板に近接露光を行っても、露光ギャップのばらつきを受けることなく、カラーフィルタ層に1.0μmから10.0μmの幅の微細なコンタクトホ
ールを形成することのできる液晶表示装置用基板の製造方法及び液晶表示装置用基板及び液晶表示装置を提供することを課題とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when a color filter layer is formed by an photolithography method on an array substrate on which electrical elements such as TFTs are arranged, the substrate is exposed through a photomask by a collective exposure method. A manufacturing method of a substrate for a liquid crystal display device capable of forming a fine contact hole with a width of 1.0 μm to 10.0 μm in a color filter layer without being subjected to exposure gap variation even when proximity exposure is performed on It is an object to provide a substrate for a liquid crystal display device and a liquid crystal display device .
上記課題を解決するための請求項1に関わる発明の様態は、液晶を駆動するためのスィッチング素子とそれに接続する画素電極を有するアレイ基板に対し、少なくとも下記に記載の工程を施すことによりカラーフィルタ層にコンタクトホールを形成することを特徴とする液晶表示装置用基板の製造方法であって、
(a)ネガ型の感光性着色組成物を用いて感光性着色層を形成する工程、
(b)コンタクトホールに対応するパターンを9つの4辺形に区画し、該4辺形のうち角部の4つが非遮光部である十字状パターンの中央の四辺形を非遮光部としたパターンを具備するフォトマスクを用い、近接露光法により前記感光性着色層に開口径が1.0μmから10.0μmのコンタクトホール及びカラーフィルタ層の潜像を形成する工程、
(c)前記潜像を有する前記感光性着色層を現像と加熱定着処理を行なうことにより、開口径が1.0μmから10μmのコンタクトホールを有する着色画素を形成する工程、を含むものである。
An aspect of the invention relating to claim 1 for solving the above-described problem is that a color filter is obtained by performing at least the following steps on an array substrate having a switching element for driving liquid crystal and a pixel electrode connected to the switching element. A method of manufacturing a substrate for a liquid crystal display device, characterized in that a contact hole is formed in a layer ,
(A) a step of forming a photosensitive colored layer using a negative photosensitive coloring composition;
(B) a pattern corresponding to the contact hole is divided into nine quadrilaterals and four the angular portion of the quadrilateral is a central quadrilateral cross-shaped pattern is a non-light-shielding portion and the non-light-shielding portion Forming a latent image of a contact hole and a color filter layer having an opening diameter of 1.0 μm to 10.0 μm in the photosensitive colored layer by a proximity exposure method using a photomask having a pattern;
(C) forming a colored pixel having a contact hole with an opening diameter of 1.0 μm to 10 μm by developing and heat-fixing the photosensitive colored layer having the latent image.
請求項2の発明の態様は、第一の発明の製造方法により製造する液晶表示装置用基板である。 The aspect of the invention of claim 2 is a substrate for a liquid crystal display device manufactured by the manufacturing method of the first invention.
請求項3の発明の態様は、上記に記載の液晶表示装置用基板を具備したことを特徴とする液晶表示装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising the liquid crystal display device substrate described above.
本発明になる液晶表示装置用基板の製造方法、さらに近接露光用フォトマスクを用いれば、一括近接露光法をなした場合においても、露光ギャップのばらつきを受けることがなく、幅が1.0μmから10μmの微細なコンタクトホールを有する着色画素を形成することができる。このカラーフィルタを使用してアレイ基板を製造することで、高画質高品質の液晶表示装置が実現できる。 If the method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device according to the present invention and a photomask for proximity exposure are used, even when the batch proximity exposure method is used, the exposure gap is not affected and the width is from 1.0 μm. A colored pixel having a fine contact hole of 10 μm can be formed. By manufacturing an array substrate using this color filter, a high-quality and high-quality liquid crystal display device can be realized.
まず、本発明を図面、表を用いて詳しく説明するに先立って、図3に示したL字型の遮光部を有するマスクを使って近接露光した場合の光強度のシミュレーション結果について説明する。 First, prior to detailed description of the present invention with reference to the drawings and tables, simulation results of light intensity in the case of proximity exposure using a mask having an L-shaped light shielding portion shown in FIG. 3 will be described.
図3(a)は使用したマスクのパターンを示す図である。斜線部35が遮光部、それ以外が開口部34である。同図(b)は波長365nmの露光光が平行光源から広がり角2度でマスク(a)を照射し、マスクと感光性着色層との距離、すなわち露光ギャップを100μmとした場合の光強度のシミュレーション結果である。黒濃度の高い部分37が光強度の弱い部分である。これによれば、L字に挟まれた開口部37の近接露光の光強度は、開口部であるにも関わらず、遮光部の最も光が当らない部分と同程度の光しか当っていない。すなわち、遮光部と同程度の遮光性は、L字型の開口部37を複数個導入することで達成できるということ示しており、本発明のフォトマスクを実現するに至った。 FIG. 3A shows a mask pattern used. The shaded part 35 is a light shielding part, and the other part is an opening 34. FIG. 4B shows the light intensity when exposure light having a wavelength of 365 nm is spread from a parallel light source and is irradiated on the mask (a) at an angle of 2 degrees, and the distance between the mask and the photosensitive colored layer, ie, the exposure gap is 100 μm. It is a simulation result. A portion 37 having a high black density is a portion having a low light intensity. According to this, the light intensity of the proximity exposure of the opening 37 sandwiched between the L-shaped portions hits only the same amount of light as that of the light receiving portion of the light-shielding portion that is the least exposed to the light. That is, it is shown that a light shielding property comparable to that of the light shielding portion can be achieved by introducing a plurality of L-shaped openings 37, and the photomask of the present invention has been realized.
これは、近接露光のシミュレーションにおいては光源からのコヒーレントな光が、マスクパターンのエッジ部分で回折し、エッジ部を波源として球面上に広がり(図3(c))、露光面で干渉する結果である。開口部37では最も球面波の重なりが多く、干渉の結果弱めあう効果も大きくなるためである。 In the proximity exposure simulation, the coherent light from the light source is diffracted at the edge portion of the mask pattern, spreads on the spherical surface using the edge portion as a wave source (FIG. 3C), and interferes with the exposure surface. is there. This is because the spherical waves overlap most in the opening 37, and the effect of weakening as a result of interference increases.
フォトマスクに補正パターンを設ける例は一般的に知られているが(例えば、文献3)、数μm程度の凹凸や複雑なパターンを設けることは、フォトマスクの設計・作製に時間とコストを要してしまう、作製されたパターンの解像性・再現性が悪くなる、さらにフォ
トマスクの面内でのばらつきが生じるなどの不具合のため、実際には好まれない。また、マスクに補正パターンを設ける方法では、露光ギャップの依存性が大きくなりやすくプロセスマージンに課題があった。
An example in which a correction pattern is provided on a photomask is generally known (for example, Document 3). However, providing an unevenness or a complex pattern of about several μm requires time and cost for designing and manufacturing a photomask. In practice, this is not preferred because of the inconveniences such as poor resolution and reproducibility of the produced pattern and variation in the surface of the photomask. Further, in the method of providing a correction pattern on the mask, the dependency of the exposure gap tends to increase and there is a problem in the process margin.
しかしながら、本発明の示唆するところによれば、単純なL字型の遮光パターンを複数組み合わせるという簡便な方法で、上述した課題を解決できる利点があるということである。さらには、後述するように、パターンを最適化することで、露光ギャップのばらつきを受けることのないプロセスマージンに優れたパターン転写が可能となる。 However, according to the suggestion of the present invention, there is an advantage that the above-described problems can be solved by a simple method of combining a plurality of simple L-shaped light shielding patterns. Furthermore, as will be described later, by optimizing the pattern, it is possible to transfer the pattern with an excellent process margin without receiving variations in the exposure gap.
以下、実施の形態の一例を説明する。
[フォトマスク]
図4はカラーフィルタ用フォトマスクの遮光パターンの一例を示すもので、コンタクトホールに該当する部分を拡大して示した平面図である。いずれの図もコンタクトホールに対応するマスクの被露光部を仮に9つに区画し、そのどこの部分を遮光部としたかを模式的に表したものであって、黒い部分が遮光部である。また、図形形状は便宜的なものであって実際の寸法に対応するものではない。
Hereinafter, an example of the embodiment will be described.
[Photomask]
FIG. 4 shows an example of a light shielding pattern of a color filter photomask, and is an enlarged plan view showing a portion corresponding to a contact hole. In any of the figures, the exposed portion of the mask corresponding to the contact hole is divided into nine parts, and the portion of the mask is used as the light shielding portion, and the black portion is the light shielding portion. . Further, the figure shape is for convenience and does not correspond to the actual dimensions.
図4の(i)は遮光部が単純な十字型であるもの、(ii)は周辺が遮光部である中抜け、また(iii)は、中央が開口したモザイク型の遮光部を有するものである。図中のa,b,cは該当する部分の長さを示すパラメータである。なお、フォトマスクは、着色画素を形成するための部分(明示せず)を含むものであり、また、フォトレジストとしてネガ型感光性着色組成物を用いる際のものである。 (I) in FIG. 4 has a simple cross-shaped light-shielding portion, (ii) has a hollow that has a light-shielding portion in the periphery, and (iii) has a mosaic-type light-shielding portion having an opening in the center. is there. In the figure, a, b, and c are parameters indicating the length of the corresponding part. Note that the photomask includes a portion (not explicitly shown) for forming colored pixels, and is used when a negative photosensitive coloring composition is used as a photoresist.
次に、表1から表3に図4の(i)から(ii)に示すパターンを用い上記のパラメータを変えて形成したスルーホールの解像結果を示したものである。表中、マスクとレジストの露光ギャップを80μm、120μm、150μmの3水準とした場合に、○はすべてが完全に解像した場合、△は一部未解像、×はほとんど解像しなかったことを示している。また、数字はすべてミクロン単位である。 Next, Tables 1 to 3 show the resolution results of through holes formed by changing the above parameters using the patterns shown in (i) to (ii) of FIG. In the table, when the exposure gap between the mask and the resist is three levels of 80 μm, 120 μm, and 150 μm, ○ is completely resolved, Δ is partially unresolved, and X is hardly resolved. It is shown that. All numbers are in microns.
表2は図4の(ii)に示す中抜けパターンにおいて、線幅aおよび中心の透過部の幅cを変化させた場合の解像状態を示したものである。線幅aを大きくすることで解像しやすくなるが、透過部の幅cを大きくすると解像しにくくなる。 Table 2 shows the resolution state when the line width a and the width c of the central transmission part are changed in the hollow pattern shown in (ii) of FIG. Resolution is facilitated by increasing the line width a, but resolution is difficult when the width c of the transmission part is increased.
表3−1から表3−3には図4の(iii)においてcを固定し、線幅aと長さbを変えたときの解像状態を示したものである。表3−1はc=2、表3−2はc=4、表3−3はc=5の場合である。表1と同様、線幅aを大きくすると、解像しやすくなる。また、羽の長さbを長くすると、露光ギャップ依存性が小さくなり、解像しやすくなることがわかる。また、cを大きくするに従い、解像しにくくなることがわかる。 Tables 3-1 to 3-3 show the resolving states when c is fixed in (iii) of FIG. 4 and the line width a and length b are changed. Table 3-1 shows the case where c = 2, Table 3-2 shows the case where c = 4, and Table 3-3 shows the case where c = 5. As in Table 1, when the line width a is increased, the resolution becomes easier. It can also be seen that when the wing length b is increased, the exposure gap dependency is reduced and the resolution becomes easier. It can also be seen that resolution increases as c is increased.
以上述べたように、単純なL字型遮光部を組み合わせて開口部を少なくとも4つ以上導入して、さらにパターンを最適化すると、微細なコンタクトホールの形成ができる。その工程は、露光ギャップのばらつきを受けることのないプロセスマージンに優れたものであ
る。その結果、アレイ基板側にカラーフィルタ層を設けることができて、高品質の液晶表示装置を提供することが可能となる。
As described above, a fine contact hole can be formed by combining at least four openings by combining simple L-shaped light-shielding portions and further optimizing the pattern. The process is excellent in process margin without receiving exposure gap variations. As a result, a color filter layer can be provided on the array substrate side, and a high-quality liquid crystal display device can be provided.
なお、上記フォトマスクを用いて微細な開口が形成される部材は、上記カラーフィルタ部分だけではなく、例えば遮光層や保護層等であってもよい。ここでは代表的な感光性着色組成物について以下に説明する。
[感光性着色組成物]
本発明に用いて好適な感光性着色組成物は、光重合性モノマー、非感光性樹脂及び/又は感光性樹脂、重合開始剤、及び溶剤を含有してなり、これらはUV露光、DeepUV露光のいずれの硬化方法を用いてもよい。
In addition, the member in which a fine opening is formed using the photomask is not limited to the color filter portion but may be a light shielding layer, a protective layer, or the like. Here, typical photosensitive coloring compositions will be described below.
[Photosensitive coloring composition]
A photosensitive coloring composition suitable for use in the present invention contains a photopolymerizable monomer, a non-photosensitive resin and / or a photosensitive resin, a polymerization initiator, and a solvent, and these are used for UV exposure and Deep UV exposure. Any curing method may be used.
(光重合性モノマー)
本発明に用いて好適な感光性着色組成物には光重合性モノマーが配合される。光重合性モノマーには、水酸基を有する(メタ)アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる(メタ)アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることが好ましい。なお、水酸基を有する(メタ)アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、1種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
(Photopolymerizable monomer)
A photopolymerizable monomer is blended in the photosensitive coloring composition suitable for use in the present invention. As the photopolymerizable monomer, it is preferable to use a polyfunctional urethane acrylate having a (meth) acryloyl group obtained by reacting a polyfunctional isocyanate with a (meth) acrylate having a hydroxyl group. The combination of the (meth) acrylate having a hydroxyl group and the polyfunctional isocyanate is arbitrary and is not particularly limited. Moreover, one type of polyfunctional urethane acrylate may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(非感光性樹脂及び/又は感光性樹脂)
本発明に用いて好適な感光性着色組成物には、非感光性樹脂及び/又は感光性樹脂が配合される。現在、環境問題の観点から、現像液として有機溶剤は殆ど使われなくなり、アルカリ現像が主流となっているが、アルカリ現像を採用する場合、アルカリ可溶型非感光性樹脂を含有させることが好ましい。ここで、アルカリ可溶型非感光性樹脂とは、アルカリ水溶液に溶解性を有すると共に、ラジカル架橋性を有しない樹脂のことを意味しており、例えば、カルボキシル基、スルホン基等の酸性官能基を有する質量平均分子量1000〜50万、好ましくは5000〜10万の樹脂が挙げられる。具体的には、アクリル樹脂、α−オレフィン/(無水)マレイン酸共重体、スチレン/(無水)マレイン酸共重合体、スチレン/スチレンスルホン酸共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、イソブチレン/(無水)マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、アクリル樹脂、α−オレフィン/(無水)マレイン酸共重合体、スチレン/スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも1種の樹脂が好ましい。これらの中でも特に、アクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いことから、好適に用いられる。
(Non-photosensitive resin and / or photosensitive resin)
The photosensitive coloring composition suitable for use in the present invention contains a non-photosensitive resin and / or a photosensitive resin. At present, from the viewpoint of environmental problems, organic solvents are hardly used as a developer, and alkali development has become the mainstream, but when employing alkali development, it is preferable to include an alkali-soluble non-photosensitive resin. . Here, the alkali-soluble non-photosensitive resin means a resin that is soluble in an alkaline aqueous solution and does not have radical crosslinkability. For example, an acidic functional group such as a carboxyl group or a sulfone group. And a resin having a mass average molecular weight of 1,000 to 500,000, preferably 5,000 to 100,000. Specifically, acrylic resin, α-olefin / (anhydrous) maleic acid copolymer, styrene / (anhydrous) maleic acid copolymer, styrene / styrene sulfonic acid copolymer, ethylene / (meth) acrylic acid copolymer And isobutylene / (anhydrous) maleic acid copolymer. Among these, at least one resin selected from acrylic resins, α-olefin / (anhydrous) maleic acid copolymers, and styrene / styrene sulfonic acid copolymers is preferable. Among these, acrylic resins are preferably used because of their high heat resistance and transparency.
(顔料)
感光性着色層がカラーフィルタの着色層や遮光層用である場合、さらに、顔料を含有させる必要がある。着色層の形成用としては感光性着色組成物に公知の顔料を用いることができる。顔料の配合量は特に限定されるものではないが、組成物の総量100質量%に対して、1〜20質量%程度であることが好ましい。また、カラーフィルタの分光調整等のために、複数の顔料を組み合わせて用いることもできる。
(Pigment)
When the photosensitive colored layer is for a colored layer or a light shielding layer of a color filter, it is necessary to further contain a pigment. For forming the colored layer, a known pigment can be used in the photosensitive coloring composition. Although the compounding quantity of a pigment is not specifically limited, It is preferable that it is about 1-20 mass% with respect to 100 mass% of total amounts of a composition. Also, a plurality of pigments can be used in combination for spectral adjustment of the color filter.
また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。 In combination with the organic pigment, an inorganic pigment may be used in combination in order to ensure good coatability, sensitivity, developability and the like while balancing saturation and lightness. Inorganic pigments include yellow lead, zinc yellow, red bean (red iron oxide (III)), cadmium red, ultramarine, bitumen, chromium oxide green, cobalt green and other metal oxide powders, metal sulfide powders, metal powders, etc. Can be mentioned. Furthermore, for color matching, a dye can be contained within a range that does not lower the heat resistance.
(分散剤)
顔料を含有させる場合には、顔料を分散させるための分散剤も含有させる必要がある。
分散剤としては、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパース等が使用される。分散剤の添加量は特に限定されるものではないが、顔料の配合量100質量%に対して、1〜10質量%とすることが好ましい。
(Dispersant)
When the pigment is contained, it is necessary to contain a dispersant for dispersing the pigment.
As the dispersant, a surfactant, an intermediate of pigment, an intermediate of dye, Solsperse, or the like is used. Although the addition amount of a dispersing agent is not specifically limited, It is preferable to set it as 1-10 mass% with respect to 100 mass% of compounding quantities of a pigment.
(重合開始剤)
本発明で用いられる感光性着色組成物に用いて好適な重合開始剤としては、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等のアセトフェノン系化合物、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、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、2,4,6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリルs−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、2,4−トリクロロメチル(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等のトリアジン系化合物、1,2-オクタンジオン,1-〔4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)〕、O-(アセチル)-N-(1-フェニル-2-オキソ-2-(4’-メトキシ-ナフチル)エチリデン)ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、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等のホスフィン系化合物、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。これらは1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Polymerization initiator)
Polymerization initiators suitable for use in the photosensitive coloring composition used in the present invention include 4-phenoxydichloroacetophenone, 4-t-butyl-dichloroacetophenone, diethoxyacetophenone, 1- (4-isopropylphenyl) -2. Acetophenone compounds such as -hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, benzoin Benzoin compounds such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzyldimethyl ketal, benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, hydroxybenzophenone Benzophenone compounds such as acrylated benzophenone and 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl sulfide, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, etc. Thioxanthone compounds, 2,4,6-trichloro-s-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (p-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloro) Methyl) -s-triazine, 2- (p-tolyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2-pienyl-4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4 -Bis (trichloromethyl) -6-styryl s-triazine, 2- (naphth-1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4-methoxy-naphth-1-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2,4-trichloromethyl- Triazine compounds such as (piperonyl) -6-triazine and 2,4-trichloromethyl (4'-methoxystyryl) -6-triazine, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], O- (acetyl) -N- (1-phenyl-2-oxo-2- (4′-methoxy-naphthyl) ethylidene) hydroxylamine and other oxime ester compounds such as bis (2, Phosphine compounds such as 4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 9,10-phena Surenkinon, camphorquinone, quinone-based compounds such as ethyl anthraquinone, borate compounds, carbazole compounds, imidazole compounds, titanocene compounds, and the like. These can be used singly or in combination of two or more.
(光増感剤その他)
また、重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。さらに、感光性組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を2個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4-ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4-ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6-トリメルカプト-s-トリアジン、2-(N,N-ジブチルアミノ)-4,6-ジメルカプト-s-トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、1種または2種以上混合して用いることができる。
(Photosensitizer and others)
Moreover, it is preferable to use together a polymerization initiator and a photosensitizer. Furthermore, the photosensitive composition can contain a polyfunctional thiol that functions as a chain transfer agent. The polyfunctional thiol may be a compound having two or more thiol groups. For example, hexanedithiol, decanedithiol, 1,4-butanediol bisthiopropionate, 1,4-butanediol bisthioglycolate, ethylene Glycol bisthioglycolate, ethylene glycol bisthiopropionate, trimethylolpropane tristhioglycolate, trimethylolpropane tristhiopropionate, trimethylolpropane tris (3-mercaptobutyrate), pentaerythritol tetrakisthioglycolate, Pentaerythritol tetrakisthiopropionate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate trimercaptopropionate, 1,4-dimethylmercaptobenzene, 2,4,6-trimercapto-s-to Azine, 2- (N, N- dibutylamino) -4,6-dimercapto -s- triazine. These polyfunctional thiols can be used alone or in combination.
(溶剤)
本発明に用いられる感光性着色組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、感光性着色組成物がカラーフィルタの着色層や遮光層用である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。
(solvent)
The photosensitive coloring composition used in the present invention is mixed with a solvent such as water or an organic solvent in order to enable uniform coating on the substrate. In addition, when the photosensitive coloring composition is for a colored layer or a light shielding layer of a color filter, the solvent also has a function of uniformly dispersing the pigment.
[感光性着色組成物の調製方法]
本発明に用いられる感光性着色組成物は、公知の方法により調製することができる。例えば、光重合性モノマーと感光性樹脂と顔料と分散剤と溶剤とからなる感光性青色着色組成物は以下の方法により調製することができる。(1)光重合性モノマー及び/又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を予め混合して調製した顔料組成物を添加して分散させ、残りの成分を添加する。(2)光重合性モノマー及び/又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を別々に添加して分散させた後、残りの成分を添加する。(3)光重合性モノマー及び/又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料を分散させた後、顔料分散剤を添加し、残りの成分を添加する。(4)光重合性モノマー及び/又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液を2種類調製し、顔料と分散剤を予め別々に分散させてから、これらを混合し、残りの成分を添加する。なお、顔料と分散剤のうち一方は溶剤にのみ分散させても良い。
[Method for preparing photosensitive coloring composition]
The photosensitive coloring composition used for this invention can be prepared by a well-known method. For example, a photosensitive blue coloring composition comprising a photopolymerizable monomer, a photosensitive resin, a pigment, a dispersant, and a solvent can be prepared by the following method. (1) A pigment composition prepared by mixing a pigment and a dispersant in advance is added to a photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, and dispersed, and the remaining components are added. To do. (2) A pigment and a dispersant are separately added and dispersed in a photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, and then the remaining components are added. (3) A pigment is dispersed in a photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution obtained by dissolving these in a solvent, a pigment dispersant is added, and the remaining components are added. (4) Prepare two types of photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, disperse the pigment and the dispersant separately in advance, and then mix the remaining components. Added. One of the pigment and the dispersant may be dispersed only in the solvent.
ここで、光重合性モノマー及び/又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液への顔料や分散剤の分散は、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、ディゾルバー、ハイスピードミキサー、ホモミキサー、アトライター等の各種分散装置を用いて行うことができる。また、分散を良好に行うために、各種界面活性剤を添加して分散を行っても良い。また、顔料と分散剤を予め混合して顔料組成物を調製する場合、粉末の顔料と粉末の分散剤を単に混合するだけでも良いが、(a)ニーダー、ロール、アトライター、スーパーミル等の各種粉砕機により機械的に混合する、(b)顔料を溶剤に分散させた後、分散剤を含む溶液を添加し、顔料表面に分散剤を吸着させる、(c)硫酸等の強い溶解力を持つ溶媒に顔料と分散剤を共溶解した後、水等の貧溶媒を用いて共沈させるなどの混合方法を採用することが好ましい。
[アレイ基板へ感光性着色層の形成]
以下、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを用いた感光性着色層の形成方法について説明する。まず、画素間部位に遮光膜を備える透明基板を準備する。TFTなどアクティブ素子を配設したアレイ基板としては、ガラス基板が好ましい。また、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンフタレート等の樹脂を基板として使用することもできる。コントラスト確保のためのブラックマトリクスとしての遮光膜は金属の薄膜であってよい。また、ブラックマトリクスとして、黒色顔料を混合した樹脂皮膜を利用することもできる。反射型や投射型液晶表示向けには、基板をシリコンなどの半導体基板を使うこともできる。
Here, the dispersion of the pigment or dispersant in the photopolymerizable monomer and / or photosensitive resin, or a solution in which these are dissolved in a solvent, is a three roll mill, a two roll mill, a sand mill, a kneader, a dissolver, a high speed mixer, It can be carried out using various dispersing devices such as a homomixer and an attritor. Moreover, in order to perform dispersion | distribution favorably, you may add and disperse | distribute various surfactants. In addition, when preparing a pigment composition by previously mixing a pigment and a dispersant, the powder pigment and the powder dispersant may be simply mixed, but (a) a kneader, a roll, an attritor, a super mill, etc. Mix mechanically with various pulverizers, (b) Disperse the pigment in the solvent, add a solution containing the dispersant, and adsorb the dispersant on the pigment surface. (C) Strong dissolving power such as sulfuric acid It is preferable to employ a mixing method in which the pigment and the dispersant are co-dissolved in the solvent that is held and then co-precipitated using a poor solvent such as water.
[Formation of photosensitive colored layer on array substrate]
Hereinafter, the formation method of the photosensitive colored layer using the photomask for color filters of this invention is demonstrated. First, a transparent substrate provided with a light-shielding film at a portion between pixels is prepared. A glass substrate is preferable as the array substrate on which active elements such as TFTs are arranged. Further, a resin such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, or polyethylene phthalate can be used as the substrate. The light shielding film as a black matrix for ensuring contrast may be a metal thin film. Further, as the black matrix, a resin film in which a black pigment is mixed can be used. For a reflective or projection type liquid crystal display, a semiconductor substrate such as silicon can be used.
次に、上記アレイ基板上に、スプレーコート法、スピンコート法、ロールコート等により、感光性着色組成物を均一に塗布し乾燥させる。この工程において形成される層のことを「感光性着色層」と称す。 Next, the photosensitive coloring composition is uniformly applied on the array substrate by a spray coating method, a spin coating method, a roll coating or the like and dried. The layer formed in this step is referred to as “photosensitive colored layer”.
次に、フォトリソグラフィ法により、形成した感光性着色層をパターニングする。すなわち、本発明のコンタクトホールに対応するパターンを9つの4辺形に区画し、該四辺形のうち少なくとも4つ以上が非遮光部であるパターンかまたは中央の四辺形が非遮光部である中抜けのパターンを具備するフォトマスクを介して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して露光した後、有機溶剤やアルカリ水溶液等の現像液を用いて現像する。ここで、露光工程においては、活性エネルギー線が照射された部分の光重合性モノマーが重合し硬化する。また、感光性樹脂を含有する場合には、該樹脂も架橋し硬化する。 Next, the formed photosensitive colored layer is patterned by photolithography. That is, the pattern corresponding to the contact hole of the present invention is divided into nine quadrilaterals, and at least four or more of the quadrilaterals are non-light-shielding portions or the central quadrilateral is a non-light-shielding portion. After exposure by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams through a photomask having an omission pattern, development is performed using a developer such as an organic solvent or an alkaline aqueous solution. Here, in the exposure step, the photopolymerizable monomer in the portion irradiated with the active energy ray is polymerized and cured. Further, when a photosensitive resin is contained, the resin is also crosslinked and cured.
また、露光感度を向上させるために、感光性着色層を形成した後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂(例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等)の溶液を塗布し乾燥させることにより、酸素による重合阻害を抑制する膜を形成してから、露光を行っても良い。そして、現像工程において、活性エネルギー線が照射されなかった部分が現像液により洗い流される。なお、現像液としては、炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の水溶液や、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリ溶液等のアルカリ現像液が主流になっている。また、現像液としては、必要に応じて消泡剤や界面活性剤が添加されたものが用いられる。最後に焼成することにより、基板上に着色層や遮光層、液晶表示装置のセルギャップを均一化するための柱状の凸部、セルギャップに段差を形成するための嵩上げ層を形成することができる。 In order to improve exposure sensitivity, after forming a photosensitive colored layer, a solution of a water-soluble or alkaline water-soluble resin (for example, polyvinyl alcohol or water-soluble acrylic resin) is applied and dried to polymerize with oxygen. Exposure may be performed after forming a film that suppresses inhibition. Then, in the development process, the portion not irradiated with the active energy ray is washed away with the developer. As the developer, an alkaline developer such as an aqueous solution such as sodium carbonate or caustic soda, or an organic alkali solution such as dimethylbenzylamine or triethanolamine is mainly used. Moreover, as a developing solution, what added the antifoamer and surfactant was used as needed. By baking at the end, a colored layer, a light-shielding layer, a columnar convex portion for making the cell gap of the liquid crystal display device uniform, and a raised layer for forming a step in the cell gap can be formed on the substrate. .
次に、本発明に係る実施例及び比較例について具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてこれに限定されるものではない。
(実施例1)
[感光性着色組成物の調製]
下記の要領でカラーフィルタ作製に用いる赤の感光性着色組成物を調製した。
・赤色着色組成物
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルターで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
Next, although the Example and comparative example which concern on this invention are described concretely, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is not limited to this.
Example 1
[Preparation of photosensitive coloring composition]
The red photosensitive coloring composition used for color filter preparation was prepared as follows.
-Red coloring composition A mixture of the following composition was uniformly stirred and mixed, then dispersed in a sand mill for 5 hours using a glass bead having a diameter of 1 mm, and then filtered through a 5 m filter to prepare a red pigment dispersion.
赤色顔料:C.I. Pigment Red 254 18部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド B−CF」)
分散剤(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」) 2部
アクリルワニス(固形分20%) 108部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。
Red pigment: C.I. I. Pigment Red 254 18 parts ("Ilgar Forred B-CF" manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
Dispersant (“Ajisper PB821” manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) 2 parts Acrylic varnish (solid content 20%) 108 parts Thereafter, the mixture having the following composition was stirred and mixed so as to be uniform, then filtered through a 5 μm filter and red. A colored composition was obtained.
上記分散体 38質量部
アクリルワニス 16質量部
多官能ウレタンアクリレート(1) 6質量部
光重合開始剤(チバガイギー社製「イルガキュア−369」) 0.3質量部
光増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) 0.2質量部
シクロヘキサノン 27質量部
[フォトマスク]
図5(1)に示す十字型遮光部で四隅に開口部のあるパターンを使用した。マスク線幅aを4μm、羽の長さが6μmである。なお、図5中、13個のマスクパターンに併置の数字はミクロン単位の寸法を示す。
(実施例2)
フォトマスクとして図5中の(2)から(10)を使用した。これ以外の工程は実施例1と同様である。これらのマスクを用いてカラーフィルタ中にコンタクトホールを作成した結果を表4にまとめて示した。開口幅が1.0μmから12.0μmまでの微細な開口部が形成できた。特に、マスクパターンが(5),(6),(7)の場合に、1μmから3μmのコンタクトホールが形成できたことである。これはモザイク状もしくは中抜け状が超微細な開口に適したマスクパターンであることを示している。
(比較例1)
カラーフィルタ用フォトマスクとして、図5の(11)から(13)に示すような矩形の遮光部にL字で挟まれた透過部を有していないパターンを用いた。これ以外は実施例1
と同様にして、本発明のカラーフィルタを作製した。
The above dispersion 38 parts by weight Acrylic varnish 16 parts by weight Polyfunctional urethane acrylate (1) 6 parts by weight Photopolymerization initiator (“Irgacure-369” manufactured by Ciba Geigy Co.) 0.3 parts by weight Photosensitizer (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd. “ EAB-F ") 0.2 parts by mass Cyclohexanone 27 parts by mass [Photomask]
A pattern having openings at the four corners in the cross-shaped light shielding portion shown in FIG. The mask line width a is 4 μm, and the wing length is 6 μm. In FIG. 5, the numbers juxtaposed to the 13 mask patterns indicate dimensions in microns.
(Example 2)
(2) to (10) in FIG. 5 were used as photomasks. The other steps are the same as those in the first embodiment. Table 4 summarizes the results of making contact holes in the color filter using these masks. A fine opening having an opening width of 1.0 μm to 12.0 μm could be formed. In particular, when the mask patterns are (5), (6), and (7), contact holes of 1 μm to 3 μm can be formed. This indicates that the mask pattern suitable for an ultrafine opening is mosaic or hollow.
(Comparative Example 1)
As a photomask for a color filter, a pattern having no transmission part sandwiched between L-shaped light shielding parts as shown in (11) to (13) of FIG. 5 was used. Example 1 other than this
In the same manner as described above, the color filter of the present invention was produced.
これらの場合には、L字型遮光部を持たないため、球面波の重なりが実施例に示したパターンよりも少ないため、干渉による弱めあう効果が小さくなるために解像しなかった。 In these cases, since the L-shaped light-shielding portion is not provided, the overlapping of spherical waves is less than the pattern shown in the embodiment, so that the effect of weakening due to interference is reduced, and the image is not resolved.
以上詳述したように、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクは、一括・近接露光法によっても、感光性着色層に1.0〜10.0μmの幅の微細な開口部を安定して形成することができ、より高精細高画質の半透過型液晶表示装置を提供することができる。
〔アレイ基板への感光性着色組成物の適用〕
TFT素子の配設されたアレイ基板上に、前記した青色感光性着色組成物をスピンコート法により塗布し乾燥させ2μmの青色塗膜を形成した。70℃で10分間のプリベークの後、図5(5)のフォトマスクを用いて近接露光を行った。 有機アルカリによる現像にて1/3の画素のTFT素子上に8μm径のコンタクトホールを設けた青色のカラーフィルタを形成した。 現像工程の後200℃30分の硬膜を行い、青色カラーフィルタとした。
As described in detail above, the color filter photomask of the present invention stably forms a fine opening having a width of 1.0 to 10.0 μm in the photosensitive colored layer even by the collective / close exposure method. Therefore, a transflective liquid crystal display device with higher definition and higher image quality can be provided.
[Application of photosensitive coloring composition to array substrate]
The blue photosensitive coloring composition described above was applied by spin coating on an array substrate on which TFT elements were disposed, and dried to form a 2 μm blue coating film. After pre-baking at 70 ° C. for 10 minutes, proximity exposure was performed using the photomask shown in FIG. A blue color filter having a contact hole with a diameter of 8 μm was formed on a TFT element of 1/3 pixel by development with an organic alkali. After the development process, hardening was performed at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a blue color filter.
青色カラーフィルタを形成したアレイ基板を用いて、青色同様の工程にて、1/3の画素のTFT素子上緑色着色組成物を用いて、8μm径のコンタクトホールのある緑色カラーフィルタを形成した。2色のカラーフィルタを形成した前記アレイ基板上の残りの1/3の入色部分に、赤色感光性着色組成物を用いて8μm径のコンタクトホールのある赤色カラーフィルタを形成した。 Using the array substrate on which the blue color filter was formed, a green color filter having a contact hole with a diameter of 8 μm was formed by using the green coloring composition on the TFT element of 1/3 pixel in the same process as blue. A red color filter having a contact hole with a diameter of 8 μm was formed using the red photosensitive coloring composition on the remaining 1/3 color-imparting portion on the array substrate on which the two color filters were formed.
次に、スパッタリング装置を用いて全面に酸化インジウムと酸化錫の混合酸化物である導電膜を形成し、さらにフォトリソグラフィの手法でTFT画素毎の透明電極としてパターン形成した。 Next, a conductive film which is a mixed oxide of indium oxide and tin oxide was formed on the entire surface by using a sputtering apparatus, and a pattern was formed as a transparent electrode for each TFT pixel by a photolithography technique.
図6は、上記、本発明の製造方法によるアレイ基板1と、対向基板2との間に液晶3を挟持する構成の液晶表示装置である。アレイ基板1上の透明着色層16には8μm径のコンタクトホールが形成されている。 FIG. 6 shows a liquid crystal display device in which the liquid crystal 3 is sandwiched between the array substrate 1 and the counter substrate 2 according to the manufacturing method of the present invention. A contact hole having a diameter of 8 μm is formed in the transparent colored layer 16 on the array substrate 1.
上記実施例では、カラーフィルタ上に直接、透明電極を配設する構成としたが、あらかじめ透明樹脂をカラーフィルタ上に形成しても良い。また、カラーフィルタを配設するアレイ基板に部分的にアルミニウムなどの光反射性の金属薄膜のパターンを反射電極として形成しても良い。さらにカラーフィルタ形成前に透明樹脂や透明な無機膜を形成してもかまわない。 In the above embodiment, the transparent electrode is arranged directly on the color filter, but a transparent resin may be formed on the color filter in advance. Alternatively, a pattern of a light-reflective metal thin film such as aluminum may be partially formed as a reflective electrode on the array substrate on which the color filter is disposed. Further, a transparent resin or a transparent inorganic film may be formed before forming the color filter.
1、アレイ基板
2、カラーフィルタ基板
3、液晶
12、TFT
11a、13a、透明電極
14a、14b、偏光膜
15、遮光膜
16、透明着色層
17、オーバーコート層
18、バックライト
19、透過光
20、反射光
21、コンタクトホール
34、36、パターン開口部
35、マスク遮光部
37、L字開口部
1. Array substrate 2, color filter substrate 3, liquid crystal 12, TFT
11a, 13a, transparent electrodes 14a, 14b, polarizing film 15, light shielding film 16, transparent colored layer 17, overcoat layer 18, backlight 19, transmitted light 20, reflected light 21, contact holes 34, 36, pattern opening 35 , Mask shading part 37, L-shaped opening
Claims (3)
(a)ネガ型の感光性着色組成物を用いて感光性着色層を形成する工程、
(b)コンタクトホールに対応するパターンを9つの4辺形に区画し、該4辺形のうち角部の4つが非遮光部である十字状パターンの中央の四辺形を非遮光部としたパターンを具備するフォトマスクを用い、近接露光法により前記感光性着色層に開口径が1.0μmから10.0μmのコンタクトホール及びカラーフィルタ層の潜像を形成する工程、
(c)前記潜像を有する前記感光性着色層を現像と加熱定着処理を行なうことにより、開口径が1.0μmから10.0μmのコンタクトホールを有する着色画素を形成する工程。 A substrate for a liquid crystal display device , wherein a contact hole is formed in a color filter layer by performing at least the following steps on an array substrate having a switching element for driving liquid crystal and a pixel electrode connected to the switching element. Manufacturing method.
(A) a step of forming a photosensitive colored layer using a negative photosensitive coloring composition;
(B) a pattern corresponding to the contact hole is divided into nine quadrilaterals and four the angular portion of the quadrilateral is a central quadrilateral cross-shaped pattern is a non-light-shielding portion and the non-light-shielding portion Forming a latent image of a contact hole and a color filter layer having an opening diameter of 1.0 μm to 10.0 μm in the photosensitive colored layer by a proximity exposure method using a photomask having a pattern;
(C) by performing a heating and fixing process and developing the photosensitive wearing color layer having the latent image, the step of opening diameter to form colored pixels having a contact hole of 10.0μm from 1.0 .mu.m.
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