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JPH08137098A - Black matrix photoresist - Google Patents

Black matrix photoresist

Info

Publication number
JPH08137098A
JPH08137098A JP27952994A JP27952994A JPH08137098A JP H08137098 A JPH08137098 A JP H08137098A JP 27952994 A JP27952994 A JP 27952994A JP 27952994 A JP27952994 A JP 27952994A JP H08137098 A JPH08137098 A JP H08137098A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
black matrix
coating film
substrate
photoresist
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27952994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Miyazaki
進 宮崎
Shinya Niizaki
信也 新居崎
Naomiki Takeyama
尚幹 竹山
Shigeki Yamamoto
茂樹 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP27952994A priority Critical patent/JPH08137098A/en
Publication of JPH08137098A publication Critical patent/JPH08137098A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Filters (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】基板上に、格子状または縞状等の微細な模様の
高遮光率を有するブラックマトリックスを精度よく形成
しうるフォトレジスト、これを用いてブラックマトリッ
クスを有する基板を製造する方法および該基板を用いて
カラーフィルターを製造する方法を提供する。 【構成】下記の工程を順に行うブラックマトリックスを
有する基板の製造方法。 (a)基板面に、上記ブラックマトリックス用フォトレ
ジストを塗布する工程、(b)所定のパターンを有する
マスクを重ねて光線を照射する露光工程、(c)不要部
分の途膜を除去する現像工程、(d)現像された途膜を
再露光または/および熱処理することによりその塗膜の
光透過率を低下させる工程、上記製造方法によって得ら
れる、ブラックマトリックスを有する基板の画素部に、
三原色の塗膜を形成することを特徴とするカラーフィル
ターの製造方法。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] Photoresist capable of accurately forming a black matrix having a high light blocking rate of a fine pattern such as a lattice or stripe on a substrate, and a black matrix using the same A method for producing a substrate having the above and a method for producing a color filter using the substrate are provided. [Structure] A method for manufacturing a substrate having a black matrix, which comprises sequentially performing the following steps. (A) A step of applying the above-mentioned photoresist for black matrix on the surface of the substrate, (b) an exposure step of irradiating a light beam with a mask having a predetermined pattern overlaid, and (c) a developing step of removing the intermediate film of unnecessary portions. , (D) a step of reducing the light transmittance of the coating film by re-exposing or / and heat-treating the developed film, in the pixel portion of the substrate having a black matrix, which is obtained by the above production method,
A method for producing a color filter, which comprises forming a coating film of three primary colors.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ブラックマトリックス
用フォトレジスト、該フォトレジストを用いてブラック
マトリックスを有する基板を製造する方法および該ブラ
ックマトリックスを有する基板を用いてカラーフィルタ
ーを製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoresist for black matrix, a method for producing a substrate having a black matrix using the photoresist, and a method for producing a color filter using the substrate having the black matrix.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、液晶を利用したLCD(液晶デイ
スプレイ)は、いわゆるポケットテレビ等に使われてき
たが、近年大型化、大画面化が急速に進められている。
画質もTN液晶からSTN 液晶や TFT に代表されるアクテ
ィブ駆動素子の開発でCRT に迫るものが商品化されてい
る。カラー表示装置の画質向上と生産性の改善について
は、様々な検討が行われているが、その重要な技術の一
つとして、光リーク防止及び画質向上(見かけのコント
ラスト) のためのブラックマトリックスと呼ばれる遮光
膜の形成方法及び形状の問題がある。LCDのカラー化
に使用されるカラーフィルターのカラーの画素の塗膜以
外の部分を埋める、格子状または縞状の遮光性塗膜(ブ
ラックマトリックス)の形成に使用される方法として
は、シルクスクリーン法、オフセット法などの印刷技術
による方法が知られている。また、基板上にクロムなど
の金属薄膜をスパッタリングなどにより形成した後、フ
ォトリソグラフィー、エッチングによりブラックマトリ
ックスを形成する方法が知られている。最近、黒色顔料
を含むネガレジストが開発され、直接フォトリソグラフ
ィーによりブラックマトリックスを形成する方法が検討
されている。また、複数の平行な帯状の導電性回路上に
帯状のカラーの塗膜を電着法により形成し、次いで遮光
性塗膜を与えるネガ型フォトレジストを全面に塗布し
て、前記カラーの塗膜をマスク代わりにして基板背面か
ら露光して、帯状のカラーの塗膜の間隙にブラックマト
リックスとしての遮光性塗膜を形成する方法が知られて
いる(特開昭59−114572公報、特開平3−42
602)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an LCD (liquid crystal display) using a liquid crystal is used.
The spray has been used for so-called pocket TVs and the like, but in recent years, it has been rapidly increasing in size and screen.
In terms of image quality, the development of active drive elements represented by STN liquid crystal and TFT from TN liquid crystal has commercialized those that approach CRT. Although various studies have been conducted to improve the image quality and productivity of color display devices, one of the important technologies is a black matrix for preventing light leakage and improving the image quality (apparent contrast). There is a problem with the so-called light-shielding film forming method and shape. As a method used for forming a lattice-shaped or striped light-shielding coating (black matrix) that fills the portions other than the coating of the color pixels of the color filter used for colorizing LCD, a silk screen method is used. A method using a printing technique such as an offset method is known. Further, a method is known in which a metal thin film such as chromium is formed on a substrate by sputtering or the like, and then a black matrix is formed by photolithography and etching. Recently, a negative resist containing a black pigment has been developed, and a method of forming a black matrix by direct photolithography has been studied. In addition, a strip-shaped color coating film is formed on a plurality of parallel strip-shaped conductive circuits by an electrodeposition method, and then a negative photoresist which provides a light-shielding coating film is coated on the entire surface to form the color coating film. Is used as a mask to expose from the back surface of the substrate to form a light-shielding coating film as a black matrix in the gap between the strip-shaped color coating films (Japanese Patent Laid-Open No. 59-114572, Japanese Patent Laid-Open No. 3145/1982). -42
602).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし最近、将来が有
望視されているTFT 方式のLCD においては、スイッチン
グ素子の光リークを防ぐため、遮光膜の遮光率向上が要
求されている。さらに、画質向上のため、遮光膜のパタ
ーンは、格子状その他の複雑な形状になった。しかしな
がら、従来の方法において、遮光性塗膜を印刷により形
成する方法は、格子状の場合、格子間が約100μmの
空隙程度のパターンのものしかできず、もっと微細な格
子状の遮光性塗膜を精度よく形成することはできなかっ
た。また、黒色顔料を含むネガレジストを用いて直接フ
ォトリソグラフィーによりブラックマトリックスを形成
する方法が検討されているが、遮光率が高くなるとレジ
ストの光硬化が進まず、精度よくブラックマトリックス
を形成することが困難となる。また、従来の電着法によ
り形成した帯状のカラー塗膜をマスク代わりにして基板
背面から露光する方法は、遮光性塗膜を帯状のカラー塗
膜間に精度よく形成できるが、帯状のカラー塗膜を横切
る方向に遮光性塗膜を形成すことが困難であるという課
題があった。
However, recently, in TFT type LCDs, which are promising in the future, it is required to improve the light blocking rate of a light blocking film in order to prevent light leakage of a switching element. Furthermore, in order to improve the image quality, the pattern of the light shielding film has become a lattice shape or other complicated shape. However, in the conventional method, the method of forming the light-shielding coating film by printing can be only a pattern having a gap of about 100 μm between the lattices in the case of a grid pattern, and thus a finer grid-like light-shielding coating film can be formed. Could not be formed accurately. Further, a method of forming a black matrix by direct photolithography using a negative resist containing a black pigment has been studied, but when the light blocking rate becomes high, the photocuring of the resist does not proceed and the black matrix can be formed accurately. It will be difficult. Further, the method of exposing from the back surface of the substrate by using the strip-shaped color coating film formed by the conventional electrodeposition method as a mask can form the light-shielding coating film with high precision between the strip-shaped color coating films. There is a problem that it is difficult to form a light-shielding coating film in a direction that traverses the film.

【0004】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決し、基板上に、格子状または縞状等の微
細な模様の高遮光率を有するブラックマトリックスを精
度よく形成しうるフォトレジスト、該フォトレジストを
用いてブラックマトリックスを有する基板を製造する方
法および該ブラックマトリックスを有する基板を用いて
カラーフィルターを製造する方法を提供することであ
る。
Therefore, an object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, and to form a black matrix having a high light-shielding rate of a fine pattern such as a lattice pattern or a stripe pattern on a substrate with high accuracy. It is to provide a resist, a method for producing a substrate having a black matrix using the photoresist, and a method for producing a color filter using the substrate having the black matrix.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、フォトリ
ソグラフィーにおいて使用するある種のフォトレジスト
が露光の際あるいはその後の熱処理により透過率が低下
することに着眼し、鋭意検討を加えることにより、上記
の目的を達成しうることを見出し本発明を完成させたも
のである。すなわち、本発明は次のとおりである。 (1)その塗膜に、露光または/および加熱処理を行う
ことにより、その塗膜の光透過率を低下させることがで
きる性質を有することを特徴とするブラックマトリック
ス用フォトレジスト。 (2)その塗膜に、露光または/および加熱処理を行う
ことにより、その塗膜の光透過率を可視領域(400〜
700nm)で約10%以下に低下させることができる
性質を有することを特徴とするブラックマトリックス用
フォトレジスト。 (3)ノボラック系樹脂およびナフトキノンジアジド系
の感光剤を含むことを特徴する(1)または(2)に記
載のブラックマトリックス用フォトレジスト。 (4)上記(1)、(2)または(3)に記載のフォト
レジストに黒色有機顔料、その他の有機顔料および無機
顔料から選ばれる少なくとも1種以上の顔料を含むこと
を特徴とするブラックマトリックス用フォトレジスト。 (5)上記(1)、(2)、(3)または(4)に記載
のブラックマトリックス用フォトレジストを用いて、基
板上にフォトリソグラフィー法によりブラックマトリッ
クスを形成することを特徴とするブラックマトリックス
を有する基板の製造方法。 (6)下記の工程を順に行うことを特徴とするブラック
マトリックスを有する基板の製造方法。 (a)基板面に、上記(1)、(2)、(3)または
(4)に記載のフォトレジストを塗布する工程、(b)
所定のパターンを有するマスクを重ねて光線を照射する
露光工程、(c)不要部分の途膜を除去する現像工程、
(d)現像された途膜を再露光または/および熱処理す
ることによりその塗膜の光透過率を低下させる工程、 (7)上記(5)または(6)に記載の製造方法によっ
て得られる、ブラックマトリックスを有する基板の画素
部に、三原色の塗膜を形成することを特徴とするカラー
フィルターの製造方法。
Means for Solving the Problems The present inventors have focused their attention on the fact that the transmittance of a certain type of photoresist used in photolithography is lowered during exposure or by subsequent heat treatment, and have conducted earnest studies. The inventors have completed the present invention by finding that the above objects can be achieved. That is, the present invention is as follows. (1) A photoresist for a black matrix, which has a property that the light transmittance of the coating film can be reduced by subjecting the coating film to exposure and / or heat treatment. (2) By subjecting the coating film to exposure and / or heat treatment, the light transmittance of the coating film is adjusted to a visible region (400 to
A photoresist for a black matrix, which has a property that it can be reduced to about 10% or less at 700 nm). (3) The photoresist for black matrix as described in (1) or (2), which contains a novolac resin and a naphthoquinonediazide photosensitizer. (4) A black matrix, wherein the photoresist according to (1), (2) or (3) contains at least one pigment selected from black organic pigments, other organic pigments and inorganic pigments. Photoresist. (5) A black matrix, characterized in that a black matrix is formed on a substrate by a photolithography method using the photoresist for black matrix as described in (1), (2), (3) or (4) above. Of manufacturing a substrate having a. (6) A method for manufacturing a substrate having a black matrix, which comprises sequentially performing the following steps. (A) a step of applying the photoresist according to (1), (2), (3) or (4) above to the surface of the substrate, (b)
An exposure step of irradiating a light beam with a mask having a predetermined pattern superimposed thereon, (c) a development step of removing the intermediate film of an unnecessary portion,
(D) Re-exposing or / and heat treating the developed film to reduce the light transmittance of the coating film, (7) Obtained by the production method described in (5) or (6) above, A method for producing a color filter, which comprises forming a coating film of three primary colors on a pixel portion of a substrate having a black matrix.

【0006】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
のブラックマトリックス用フォトレジストは、露光また
は/および加熱処理により、その途膜の光透過率が低下
する(遮光性が増す)性質を有するもである。好ましく
は、その塗膜に、露光または/および加熱処理を行うこ
とにより、その塗膜の光透過率を可視領域(400〜7
00nm)で約10%以下、さらに好ましくは約5%以
下に低下させることができる性質を有するものである。
この場合の塗膜の厚さは0.5〜3μm程度である。好
ましいものとして、クレゾールノボラック系樹脂および
ナフトキノンジアジド系の感光剤を含むフォトレジスト
があげられる。クレゾールノボラック系樹脂は、クレゾ
ール類とアルデヒド類とを縮合させて得られる樹脂であ
る。クレゾール類としては、mー、pーまたはoークレ
ゾールがあげられる。アルデヒド類としては、ホルムア
ルデヒド、アセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、サ
リチルアルデヒド等があげられる。とくに、pークレゾ
ール、またはこれと他のクレゾールもしくはフェノール
類との混合物と、アルデヒド類とを縮合させて得られる
樹脂が好ましい。クレゾールノボラック系樹脂の分子量
は、ポリスチレン換算の重量平均分子量で3000〜1
2000が好ましい。フォトレジスト中には、樹脂およ
び感光剤のほかに有機溶剤、必要に応じて顔料、架橋剤
等が加えられる。有機溶剤としては、例えば、ジオキサ
ン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルセ
ロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエ
ーテル及びエチレングリコールモノイソロピルエーテル
等のエーテル類、メチルイソブチルケトン、メチルエチ
ルケトン、シクロペンタノン及びシクロヘキサノン等の
ケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ
アセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレン
グリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸メチル
及び乳酸エチル等のエステル類、N,Nージメチルホル
ムアミド及びN,Nージメチルアセトアミド等のアミド
類、Nーメチルピロリドン等のピロリドン類、γーブチ
ロラクトン等のラクトン類並びにジメチルスルホキシド
等のスルホキシド類等があげられる。ポジ型フォトレジ
ストの例として、商品名PFI−25(住友化学工業株
式会社製)があげられる。
The present invention will be described in detail below. The photoresist for black matrix of the present invention also has a property that the light transmittance of the intermediate film is lowered (the light shielding property is increased) by exposure or / and heat treatment. Preferably, the coating film is exposed to light and / or heat-treated to adjust the light transmittance of the coating film to a visible region (400 to 7).
It has a property that it can be reduced to about 10% or less, more preferably about 5% or less at 00 nm).
The thickness of the coating film in this case is about 0.5 to 3 μm. A preferable example is a photoresist containing a cresol novolac resin and a naphthoquinone diazide photosensitive agent. The cresol novolac resin is a resin obtained by condensing cresols and aldehydes. Examples of cresols include m-, p- or o-cresol. Examples of aldehydes include formaldehyde, acetaldehyde, crotonaldehyde, salicylaldehyde and the like. In particular, a resin obtained by condensing p-cresol or a mixture of p-cresol or other cresol or phenol with aldehydes is preferable. The molecular weight of the cresol novolac resin is 3,000 to 1 in terms of polystyrene equivalent weight average molecular weight.
2000 is preferred. In the photoresist, in addition to the resin and the photosensitizer, an organic solvent, and if necessary, a pigment, a crosslinking agent, etc. are added. Examples of the organic solvent include ethers such as dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether and ethylene glycol monoisoropyl ether, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone and Ketones such as cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, esters such as methyl lactate and ethyl lactate, N, N-dimethylformamide and Amides such as N, N-dimethylacetamide, pyro such as N-methylpyrrolidone Pyrrolidones, lactones such as γ-butyrolactone and sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and the like. An example of the positive photoresist is PFI-25 (trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).

【0007】本発明において、ブラックマトリックスを
形成するのに使用される基板材料としては、ガラスある
いはプラスチックの板等の透明材料があげられる。ま
た、基板上にブラックマトリックスを形成後、その画素
部に三原色のR(赤)、G(緑)、B(青)の着色層を形
成する方法としては、電着法 顔料分散法、印刷法など
がある。電着法により着色層を形成する場合、この基板
上に導電層あるいは導電性回路が必要となる。導電層お
よび導電性回路は、ITO 膜(錫をドーブした酸化インジ
ウム膜)あるいは、ネサ膜(アンチモンドープした酸化
錫膜)等の透明導電性材料により作られる。これらは、
従来より良く知られている方法で作られる。
In the present invention, the substrate material used to form the black matrix may be a transparent material such as a glass or plastic plate. In addition, after forming a black matrix on the substrate, the method of forming colored layers of R (red), G (green), and B (blue) of the three primary colors on the pixel part is electrodeposition method, pigment dispersion method, printing method. and so on. When the colored layer is formed by the electrodeposition method, a conductive layer or a conductive circuit is required on this substrate. The conductive layer and the conductive circuit are made of a transparent conductive material such as an ITO film (tin-doped indium oxide film) or a Nesa film (antimony-doped tin oxide film). They are,
It is made by a method well known in the art.

【0008】本発明において、一例として格子状の模様
をもつブラックマトリックスを形成した基板を製造する
場合に、上記(a)〜(d)の各工程で得られる製品の
断面の模式図を図1に示した。また、(d)工程で得ら
れる格子状(A)および縞状(B)のブラックマトリッ
クスの平面の模式図を図2に示した。図3には得られる
格子状(A)および縞状(B)のブラックマトリックス
を用いたカラーフィルターの構造図を示した。本発明に
おいて、ブラックマトリックスの模様(平面)は格子
状、縞状のほか任意の模様とすることができる。一般的
なLCDに用いられるカラーフィルターのブラックマトリ
ックスの場合、その塗膜の空間(画素部)の最短幅が約
200μm以下である。本発明のフォトレジストおよび
方法は、そのようなブラックマトリックスを形成するの
に特に有効である。本発明において、塗膜の空間の最短
幅とは、図2で説明すると塗膜の空間部分1の幅をい
う。
In the present invention, as an example, when manufacturing a substrate on which a black matrix having a grid pattern is formed, a schematic view of a cross section of a product obtained in each of the steps (a) to (d) is shown in FIG. It was shown to. Further, FIG. 2 shows a schematic plan view of the lattice-shaped (A) and striped (B) black matrices obtained in the step (d). FIG. 3 shows a structural diagram of a color filter using the obtained lattice-shaped (A) and striped (B) black matrix. In the present invention, the black matrix pattern (plane) may be a lattice pattern, a striped pattern, or any pattern. In the case of a black matrix of a color filter used in a general LCD, the shortest width of the coating film space (pixel portion) is about 200 μm or less. The photoresists and methods of the present invention are particularly effective in forming such black matrices. In the present invention, the shortest width of the space of the coating film refers to the width of the space portion 1 of the coating film as described with reference to FIG.

【0009】本発明における上記(a)の工程は、導電
層を有するまたは有しない透明基板全面に、ブラックマ
トリックスを与えるフォトレジストを塗布して塗膜を形
成する工程である。ここで用いられるフォトレジスト
は、この段階ではフォトリソグラフィーの際に十分な感
度を与える透過率を有し、現像工程の後、再露光または
/および加熱処理により、透過率が低下し遮光性を発現
するものが用いられる。例としては、前述のものがあげ
られる。より高い遮光性が必要とされる場合は、前記の
フォトレジストに黒色有機顔料、赤、青、緑、紫、シア
ニン、マゼンタ等のその他の有機顔料およびはカーボン
ブラック、チタンブラック、酸化クロムなどの無機顔料
から選ばれる1種あるいは2種以上を添加することが好
ましい。添加量は1重量部から50重量部程度が好まし
いが、顔料の種類、レジスト塗布方法、感度などによっ
ても異なり、これらの添加量に限定されない。
The step (a) in the present invention is a step of forming a coating film by coating a photoresist providing a black matrix on the entire surface of a transparent substrate having or not having a conductive layer. The photoresist used here has a transmittance that gives sufficient sensitivity at the time of photolithography at this stage, and the transmittance is reduced by the re-exposure or / and heat treatment after the development step, and the light shielding property is exhibited. What is done is used. Examples are mentioned above. When higher light-shielding property is required, the above-mentioned photoresist may be a black organic pigment, other organic pigments such as red, blue, green, violet, cyanine and magenta, and carbon black, titanium black, chromium oxide and the like. It is preferable to add one or more selected from inorganic pigments. The addition amount is preferably about 1 part by weight to 50 parts by weight, but it is not limited to these addition amounts because it depends on the type of pigment, the resist coating method, the sensitivity, and the like.

【0010】基板上にフォトレジスト塗膜を形成する方
法としては、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、ロ
ールコ ート法、バーコート法、スピンコート法等が使
用できる。これらの中で、スピンコート法により塗膜を
形成する場合には、回転数は、二段階とし、初めに10
0〜400rpm でレジストを基板上に広げ、次に800
〜5000rpm でそのレジストの膜厚を均一にすること
が推奨される。スピンコート法は、透明基板上に忠実に
精度良く塗膜を形成することができるため有用である。
基板上に塗布されたフォトレジストは、次に、必要に応
じて、60〜100℃、時間5〜60分の条件で熱処理
される。熱処理をすることにより、フォトレジスト中の
樹脂が予備硬化され、その塗膜と透明基板との密着性が
が向上する。
As a method for forming a photoresist coating film on a substrate, a screen printing method, an offset printing method, a roll coating method, a bar coating method, a spin coating method or the like can be used. Among these, in the case of forming a coating film by the spin coating method, the number of rotations is two steps, and 10
Spread the resist on the substrate at 0-400 rpm, then 800
It is recommended to make the resist film thickness uniform at ~ 5000 rpm. The spin coating method is useful because a coating film can be faithfully and accurately formed on a transparent substrate.
The photoresist applied on the substrate is then heat treated, if necessary, at 60 to 100 ° C. for 5 to 60 minutes. By performing the heat treatment, the resin in the photoresist is pre-cured, and the adhesion between the coating film and the transparent substrate is improved.

【0011】(b)の工程は、ポジ型フォトレジストを
使用する場合、形成されたフォトレジストの塗膜の表面
に、ブラックマトリックスを形成する予定の部分を覆う
遮光パターンを有するマスクを重ねて、光線を照射する
露光工程である。ネガ型フォトレジストを使用する場
合、ブラックマトリックスを形成する予定以外の部分を
覆う遮光パターンを有するマスクを重ねる。(b)の工
程での露光には、ネガ型又はポジ型フォトレジスト塗膜
の種類により種々の範囲の波長光を使用できるが、一般
にUV領域が望ましく、光源として超高圧水銀灯、メタル
ハライドランプ等を使用した装置を用いることができ
る。この装置は、パターンニングの精度のためにも、ミ
ラー式の平行光のものが望ましい。
In the step (b), when a positive photoresist is used, a mask having a light-shielding pattern for covering a portion where a black matrix is to be formed is superposed on the surface of the formed photoresist coating film, This is an exposure step of irradiating light rays. When using a negative photoresist, a mask having a light-shielding pattern covering a portion other than the portion where the black matrix is to be formed is overlaid. For the exposure in the step (b), light of various wavelengths can be used depending on the type of the negative or positive type photoresist coating film, but the UV region is generally preferable, and an ultrahigh pressure mercury lamp, a metal halide lamp or the like is used as a light source. The device used can be used. This device is preferably a mirror-type parallel light device for the purpose of patterning accuracy.

【0012】露光条件は、ポジ型フォトレジスト塗膜の
場合は、使用する光量および塗膜の種類により異なる
が、通常、10〜500mJ/cm2 である。露光され
た部分は分解反応が進行して、後述する薬剤に可溶とな
る。また、ネガ型フォトレジスト塗膜の場合は、使用す
る光量および塗膜の種類により異なるが、通常、露光量
は10〜500mJ/cm2 である。露光されない部分
は硬化が進まず、後述する薬剤に可溶となる。
In the case of a positive type photoresist coating film, the exposure condition is usually 10 to 500 mJ / cm 2 , although it varies depending on the amount of light used and the type of coating film. The exposed portion undergoes a decomposition reaction and becomes soluble in the drug described below. In the case of a negative type photoresist coating film, the exposure amount is usually 10 to 500 mJ / cm 2, although it depends on the amount of light used and the type of coating film. The portion not exposed to light is not hardened and becomes soluble in the drug described later.

【0013】(c)の工程は、ブラックマトリックスを
形成する予定以外の部分に存在する塗膜を除去する現像
工程である。ポジ型フォトレジスト塗膜の場合は、塗膜
の露光部分が溶解され、除去される。その除去には、適
当な溶解力を有する薬剤(現像液)に接触させることに
よって行なうことができる。このような薬剤は、ポジ型
フォトレジスト塗膜の種類によって種々選択されるが、
通常は、カ性ソーダ、炭酸ナトリウム、4級アンモニウ
ム塩及び有機アミン等を水に溶かして得られる、アルカ
リ性水溶液、あるいは、エステル、ケトン、アルコー
ル、芳香族炭化水素、塩素化炭化水素の有機溶剤から適
宜選択使用する。その除去は、浸漬あるいはシャワーな
どの方法により、5秒ないし3分程度で行なうことがで
きる。その後、残った塗膜を水、純水等でよく洗浄す
る。
The step (c) is a developing step for removing the coating film existing in the portion other than the portion where the black matrix is to be formed. In the case of a positive photoresist coating, the exposed parts of the coating are dissolved and removed. The removal can be performed by contacting with a drug (developing solution) having an appropriate dissolving power. Various kinds of such agents are selected depending on the type of positive photoresist coating film.
Usually, an alkaline aqueous solution obtained by dissolving caustic soda, sodium carbonate, a quaternary ammonium salt and an organic amine in water, or an organic solvent of ester, ketone, alcohol, aromatic hydrocarbon or chlorinated hydrocarbon Select and use as appropriate. The removal can be performed by dipping or showering in about 5 seconds to 3 minutes. After that, the remaining coating film is thoroughly washed with water, pure water or the like.

【0014】また、ネガ型フォトレジスト塗膜の場合
は、塗膜の未露光部分が未硬化部分となり除去される。
その除去は、上記のポジ型フォトレジスト塗膜の場合と
同様にして行なうことができる。この工程により、マス
クのパターン形状に応じて、ネガ型又はポジ型フォトレ
ジスト塗膜からなるブラックマトリックスが形成され
る。ここで形成される塗膜の模様の例として、図2の
A、Bがあげられる。
In the case of a negative type photoresist coating film, the unexposed portion of the coating film is removed as an uncured portion.
The removal can be performed in the same manner as in the case of the positive photoresist coating film described above. By this step, a black matrix made of a negative or positive photoresist coating film is formed according to the pattern shape of the mask. Examples of the pattern of the coating film formed here include A and B of FIG.

【0015】(d)工程は、(c)工程で形成したポジ
型またはネガ型フォトレジストの塗膜を再露光または/
および熱処理する工程である。この再露光または/およ
び熱処理は、フォトレジスト塗膜の透過率を低下させ遮
光性を付与するものである。熱処理のみで十分な遮光性
が得られる場合、再露光は省略できる。熱処理は、レジ
スト塗膜の基板に対する密着性および塗膜自身の強度を
向上させるためにも、ほとんどの場合必要となる。再露
光の条件としては、UVの露光量50〜1000mJ/c
2 が好ましく、熱処理の条件は、温度150〜300
℃、時間15分間〜5時間が好ましく、とくに、温度2
00〜250℃、1〜2時間程度がさらに好ましい。以
上の工程により、格子状または縞状などの微細な模様の
ブラックマトリックスが形成される。
In step (d), the positive or negative photoresist coating film formed in step (c) is reexposed or /
And a step of heat treatment. This re-exposure and / or heat treatment lowers the transmittance of the photoresist coating film and imparts light-shielding properties. Re-exposure can be omitted when sufficient light-shielding property can be obtained only by heat treatment. The heat treatment is necessary in most cases in order to improve the adhesion of the resist coating film to the substrate and the strength of the coating film itself. The re-exposure condition is that the UV exposure amount is 50 to 1000 mJ / c.
m 2 is preferable, and the heat treatment condition is a temperature of 150 to 300.
℃, time 15 minutes to 5 hours is preferable, especially temperature 2
More preferably, it is about 0 to 250 ° C. and about 1 to 2 hours. Through the above steps, a black matrix having a fine pattern such as a lattice pattern or a stripe pattern is formed.

【0016】LCD用等のカラーフィルターをつくる場
合、本発明方法を使って透明基板上にブラックマトリッ
クス塗膜を形成後、それらの間隙(画素部)に通常の電
着塗装法、顔料分散法あるいは印刷法により三原色
(赤、緑、青)の塗膜を所定の配列で形成させる。電着
塗装法の場合、表面上に透明導電膜層あるいは透明導電
膜回路パターンが形成された透明基板が使用される。三
原色を形成後、この上にオーバーコート膜(保護膜)が
形成される。オーバーコート材としては、エポキシ、ポ
リイミド、アクリレート系などの樹脂が用いられる。オ
ーバーコート膜の形成は、スピンコーター又はロールコ
ーターなどにより樹脂を塗布後、熱硬化することにより
行なわれる。そして、さらにその上に液晶駆動電極用と
して、透明導電膜が形成され、必要に応じて回路パター
ンが形成され、カラーフィルターが完成する。
In the case of producing a color filter for LCD or the like, after the black matrix coating film is formed on the transparent substrate by using the method of the present invention, a usual electrodeposition coating method, pigment dispersion method or A coating film of three primary colors (red, green, blue) is formed in a predetermined arrangement by a printing method. In the case of the electrodeposition coating method, a transparent substrate having a transparent conductive film layer or a transparent conductive film circuit pattern formed on the surface is used. After forming the three primary colors, an overcoat film (protective film) is formed thereon. As the overcoat material, epoxy, polyimide, acrylate-based resin or the like is used. The overcoat film is formed by applying a resin with a spin coater, a roll coater, or the like and then thermally curing the resin. Then, a transparent conductive film is further formed thereon for use as a liquid crystal drive electrode, and a circuit pattern is formed if necessary, thus completing the color filter.

【0017】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明
する。
The present invention will be described in detail below with reference to examples.

【実施例】【Example】

(1)フォトレジスト塗膜の形成:透明基板全体にポジ
型フォトレジスト(商品名PFI−25、pークレゾー
ルとmークレゾールとホルムアルデヒドを縮合させて得
られるクレゾールノボラックおよびoーナフトキノンジ
アジドー5ースルホン酸エステルを主成分として含む、
住友化学工業株式会社製)の塗布をスピンコート法で2
00rpm/5秒、1000rpm/20秒の二段階で順に行
い、オーブン中60℃で30分間熱処理して、膜厚1.
5μmのポジ型フォトレジスト塗膜を形成した。(以上
(a)工程)
(1) Formation of photoresist coating: Positive photoresist (trade name PFI-25, cresol novolac obtained by condensing p-cresol, m-cresol, and formaldehyde on the entire transparent substrate and o-naphthoquinone diazide 5-sulfonic acid ester) Contains as a main component,
(Sumitomo Chemical Co., Ltd.) coating by spin coating 2
00 rpm / 5 seconds, 1000 rpm / 20 seconds in order, and heat-treated in an oven at 60 ° C for 30 minutes to obtain a film thickness of 1.
A 5 μm positive type photoresist coating film was formed. (Above (a) process)

【0018】(2)露光 ポジ型フォトレジスト塗膜上に、格子状にパターニング
された(開口部:60μm×200μm)パターンマスク
をセットし(ギャップ:30μm)、超高圧水銀灯を光
源としたプロキシミティ露光機(大日本科研製 MAP - 1
200 )により露光量100mJ/cm2 で露光を行っ
た。(以上(b)工程)
(2) Exposure A pattern mask patterned in a grid pattern (opening: 60 μm × 200 μm) is set on the positive type photoresist coating film (gap: 30 μm), and the proximity using an ultrahigh pressure mercury lamp as a light source is set. Exposure machine (Dainippon Kaken MAP-1
200) and the exposure amount was 100 mJ / cm 2 . (Above (b) step)

【0019】(3)現像 露光後、現像液(商品名 SOPD、住友化学工業株式会社
製、温度25℃)に60秒浸漬して現像し、露光部分を除
去し、純水リンスおよびエアーブロー乾燥により格子の
窓部にポジ型フォトレジスト膜を形成した。(以上
(c)工程)
(3) Development After exposure, the substrate is immersed in a developing solution (trade name SOPD, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., temperature: 25 ° C.) for 60 seconds for development, the exposed portion is removed, rinsed with pure water and air blow drying. Thus, a positive photoresist film was formed on the window portion of the lattice. (Above (c) process)

【0020】(4)熱処理 上記(c)工程で得られた、格子の窓部のポジ型フォト
レジスト塗膜を有する基板をオーブン中250℃、2時
間熱処理を行った。〔以上(d)工程〕 この結果、(b)工程で用いたパターンマスクの形状に
準じた格子状の遮光性塗膜(ブラックマトリックス、膜
厚1.2μm)が透明基板上に形成された。この遮光性
塗膜を光学顕微鏡(ニコン社製、商品名 OPTIPHOT - 8
8)を用い倍率200倍で観察すると、格子状の遮光性
塗膜が精度よく形成されていた。遮光性塗膜の可視領域
での光透過率は5%以下であった。
(4) Heat Treatment The substrate having the positive photoresist coating film on the window portion of the lattice obtained in the above step (c) was heat treated in an oven at 250 ° C. for 2 hours. [Step (d) above] As a result, a grid-like light-shielding coating film (black matrix, film thickness 1.2 μm) conforming to the shape of the pattern mask used in step (b) was formed on the transparent substrate. Apply this light-shielding coating to an optical microscope (Nikon Corporation, trade name OPTIPHOT-8
Observing with 8) at a magnification of 200 times, a grid-like light-shielding coating film was accurately formed. The light transmittance of the light-shielding coating film in the visible region was 5% or less.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明のフォトレジストを用いると、L
CDのカラーフィルターの製造に用いられる、格子状ま
たは縞状等の微細な模様の遮光性塗膜(ブラックマトリ
ックス)を精度よく形成した基板を簡便に製造すること
ができる。とくに模様の塗膜の空間(画素部)の最短幅
が約200μm以下のような微細な遮光性塗膜のパター
ンを精度よく形成した基板を製造することができる。
When the photoresist of the present invention is used, L
It is possible to easily manufacture a substrate used for manufacturing a CD color filter, on which a light-shielding coating film (black matrix) having a fine pattern such as a lattice shape or a stripe shape is accurately formed. In particular, it is possible to manufacture a substrate on which a fine light-shielding coating film pattern is precisely formed such that the shortest width of the pattern coating film space (pixel portion) is about 200 μm or less.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明における各工程で得られる製品等の断面
の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a cross section of a product or the like obtained in each step of the present invention.

【図2】本発明における、(d)工程で得られる遮光性
塗膜(ブラックマトリックス)の平面の模式図である。
(a)図はTFT用、(b)図はSTN用を示す。
FIG. 2 is a schematic plan view of a light-shielding coating film (black matrix) obtained in step (d) in the present invention.
Figure (a) shows for TFT, and (b) shows for STN.

【図3】本発明において得られる遮光性塗膜(ブラック
マトリックス)を有する基板を使用したカラーフィルタ
ーの構造図である。(a)図はTFT用、b)図はSTN用を示
す。
FIG. 3 is a structural diagram of a color filter using a substrate having a light-shielding coating film (black matrix) obtained in the present invention. Figure (a) is for TFT and b) is for STN.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.透明基板 2.フォトレジスト塗膜 3.光線 4.フォトマスク(透明部) 5.フォトマスク(遮光部) 6.遮光性塗膜(ブラックマトリックス) 7.着色画素 8.オーバーコート 9.透明導電膜 1. Transparent substrate 2. Photoresist coating 3. Ray 4. Photomask (transparent part) 5. Photomask (light-shielding part) 6. Light-shielding coating film (black matrix) 7. Colored pixel 8. Overcoat 9. Transparent conductive film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 茂樹 大阪市此花区春日出中3丁目1番98号 住 友化学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigeki Yamamoto 3-1,98 Kasugadeka, Konohana-ku, Osaka Sumitomo Chemical Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】その塗膜に、露光または/および加熱処理
を行うことにより、その塗膜の光透過率を低下させるこ
とができる性質を有することを特徴とするブラックマト
リックス用フォトレジスト。
1. A photoresist for a black matrix, which has a property that the light transmittance of the coating film can be reduced by subjecting the coating film to exposure and / or heat treatment.
【請求項2】その塗膜に、露光または/および加熱処理
を行うことにより、その塗膜の光透過率を可視領域(4
00〜700nm)で約10%以下に低下させることが
できる性質を有することを特徴とするブラックマトリッ
クス用フォトレジスト。
2. The coating film is exposed to light and / or heat-treated so that the light transmittance of the coating film is in the visible region (4).
A photoresist for a black matrix, which has a property that it can be reduced to about 10% or less at (00 to 700 nm).
【請求項3】ノボラック系樹脂およびナフトキノンジア
ジド系の感光剤を含むことを特徴する請求項1または2
に記載のブラックマトリックス用フォトレジスト。
3. A novolak-based resin and a naphthoquinonediazide-based photosensitizer are contained.
The photoresist for black matrix described in 1.
【請求項4】請求項1、2または3に記載のフォトレジ
ストに黒色有機顔料、その他の有機顔料および無機顔料
から選ばれる少なくとも1種以上の顔料を含むことを特
徴とするブラックマトリックス用フォトレジスト。
4. A photoresist for a black matrix, wherein the photoresist according to claim 1, 2 or 3 contains at least one pigment selected from a black organic pigment, other organic pigments and inorganic pigments. .
【請求項5】請求項1、2、3または4に記載のブラッ
クマトリックス用フォトレジストを用いて、基板上にフ
ォトリソグラフィー法によりブラックマトリックスを形
成することを特徴とするブラックマトリックスを有する
基板の製造方法。
5. A substrate having a black matrix, characterized in that a black matrix is formed on the substrate by a photolithography method using the photoresist for a black matrix according to claim 1, 2, 3 or 4. Method.
【請求項6】下記の工程を順に行うことを特徴とするブ
ラックマトリックスを有する基板の製造方法。 (a)基板面に、請求項1、2、3または4に記載のフ
ォトレジストを塗布する工程、 (b)所定のパターンを有するマスクを重ねて光線を照
射する露光工程、 (c)不要部分の途膜を除去する現像工程、 (d)現像された途膜を再露光または/および熱処理す
ることによりその塗膜の光透過率を低下させる工程、
6. A method for manufacturing a substrate having a black matrix, which comprises sequentially performing the following steps. (A) a step of applying the photoresist according to claim 1, 2, 3 or 4 on a substrate surface, (b) an exposure step of irradiating a light beam with a mask having a predetermined pattern superimposed thereon, (c) an unnecessary portion And (d) a step of reducing the light transmittance of the coating film by re-exposing or / and heat treating the developed film.
【請求項7】請求項5または6に記載の製造方法によっ
て得られる、ブラックマトリックスを有する基板の画素
部に、三原色の塗膜を形成することを特徴とするカラー
フィルターの製造方法。
7. A method of manufacturing a color filter, comprising forming a coating film of three primary colors on a pixel portion of a substrate having a black matrix, which is obtained by the manufacturing method according to claim 5.
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