JP2004272164A - パターン形成装置、パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】前工程パターンとの位置ずれ防止を可能とするパターン形成装置、パターン形成方法等を提供する。
【解決手段】パターン形成装置１００は、ＣＣＤカメラ３０２により基材３０３上を走査し、前工程パターンの画像データ等を取得し（ステップ５０２）、画像データについて画像処理を行い、前工程パターンの位置に関する測定データを取得する（ステップ５０３）。パターン形成装置１００は、測定データに基づいて、新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出し（ステップ５０４）、転写シート３０６を基材３０３上に積層し（ステップ５０６）、照射ヘッド３０１により基材３０３上を走査し、描画データに基づいて、転写シート３０６上にレーザビーム３０７を照射し、転写層を基材３０３上に転写、描画する（ステップ５０７）。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイにおけるカラーフィルタ、ＢＭ（ブラックマトリクス）、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパターンを形成するパターン形成装置、パターン形成方法等に関する。より詳細には、パターンの位置合わせを高精度に行うことを可能とするパターン形成装置、パターン形成方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチック基板上に液晶ディスプレイ等のパターンを形成する方法として、フォトリソ法、印刷法、電着法、インクジェット法、転写法、等の各種方法がある。その中で現在多く用いられている方法として、フォトマスクを用いて製造されるフォトリソ法がある（例えば、［特許文献１］参照。）。
また、印刷法によりプラスチック基板上にカラーフィルタパターンを形成する方法も提案されている（例えば、［特許文献２］参照。）。
【０００３】
また、描画方式によるカラーフィルタの形成方法として、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの基板における着色層の形成についてレーザ転写法が提案されている（例えば、［特許文献３］、［特許文献４］参照。）。
レーザ転写法は、フィルム状の基材に予め熱溶融型の着色剤を塗布して転写フィルムとカラーフィルタの基板とを重ね合わせた状態で転写フィルムにレーザビームを当てて着色剤を溶融させることにより、基板に所望のパターンで着色剤を転写する方法である。
【０００４】
レーザ照射装置は、単数のレーザビームをポリゴンミラーでスキャンする方式が考案されている（例えば、［特許文献５］参照。）。
また、複数のレーザビームを形成する場合は、複数のレーザ光源から複数の光ファイバーにより誘導され、集光レンズを通して複数箇所に照射する方式が考案されている（例えば、［特許文献６］参照。）。
【０００５】
図１２、図１３を参照しながら、カラーフィルタ、ＣＯＡ（カラーフィルタ・オン・アレイ）の製造工程について説明する。
基材としてガラス基板を用い、着色層として感光性物質（感材）を用いる場合について説明する。
【０００６】
図１２は、カラーフィルタの製造工程を示すフローチャートである。
洗浄、Ｃｒ成膜、ポジレジスト塗布、プリベーク、露光、現像、エッチング、レジスト剥離、洗浄等の過程を経て、基板上にＢＭの形成を行う（ステップ１２０１）。
次に、着色感材の塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、洗浄等の過程を経て、基板上に着色層の形成を行う。着色層の形成は、３色（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）繰り返す（ステップ１２０２）。
【０００７】
次に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、透明電極）成膜、洗浄等の過程を経て、基板上に透明電極膜の形成を行う（ステップ１２０３）。
次に、スペーサ（ガラスビーズ、プラスチックビーズ等）をフォトリソ形成等することにより、基板上にカラムスペーサの形成を行う（ステップ１２０４）。
上記の過程を経てカラーフィルタが製造され、カラーフィルタ及びＴＦＴアレイを貼合することにより、ＴＦＴカラー液晶ディスプレイが製造される。
【０００８】
図１３は、ＣＯＡ（カラーフィルタ・オン・アレイ）の製造工程を示すフローチャートである。
ＣＯＡ（カラーフィルタ・オン・アレイ）は、カラーフィルタをＴＦＴアレイ基板上に形成するものである。
【０００９】
基板上にＴＦＴアレイを形成し（ステップ１３０１）、着色層の形成（ステップ１３０２）、ＢＭの形成（ステップ１３０３）、透明電極膜の形成（ステップ１３０４）、カラムスペーサの形成（ステップ１３０５）等の過程を経て、ＣＯＡが製造される。
尚、着色層の形成、ＢＭの形成、透明電極膜の形成、カラムスペーサの形成等に関しては、上記のカラーフィルタと同様のプロセスを経る。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２８４３０３号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２８４６８号公報
【特許文献３】
特開平１０−２０６６２５号公報
【特許文献４】
特開平７−１０４１１３号公報
【特許文献５】
特公平５―６１６１３号公報
【特許文献６】
特開平１１−１６０５３０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の製造方法において、ガラス基板ではなく、プラスチック基板等の寸法変化を生じやすい基材上にパターンを形成する場合、熱作用、作用応力等の影響により基材の変形、伸縮、寸法変化等が発生し、基材上に積層パターンを形成する際に前工程のパターンとの位置ずれが発生し、ディスプレイパネルの表示不良等を引き起こしてしまうという問題点がある。
【００１２】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、前工程パターンとの位置ずれ防止を可能とするパターン形成装置、パターン形成方法等を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために第１の発明は、ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成装置であって、基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定手段と、前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出手段と、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行う照射手段と、を具備することを特徴とするパターン形成装置である。
【００１４】
第１の発明では、パターン形成装置は、基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持し、当該測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出し、当該描画データに基づいてビーム照射を行う。
【００１５】
前工程パターンは、ＴＦＴパターン、ＢＭパターン、カラーフィルタパターン等である。
新たなパターンは、ＢＭパターン、カラーフィルタパターン等である。
【００１６】
パターン形成装置は、前工程パターンの位置の測定において、ＣＣＤ（ＣＨＡＲＧＥ ＣＯＵＰＬＥＤ ＤＥＶＩＣＥ）カメラ等の画像センサにより前工程パターンの画像を撮像し当該画像を画像処理することにより測定データを取得するようにしてもよい。
【００１７】
また、パターン形成装置は、基材を繰り出す供給部と、当該基材を支持する支持部と、パターン形成後の基材を回収する回収部等を備えるようにしてもよい。
基材がプラスチック基板等のフレキシブル基材である場合、供給部、回収部等は、巻取、ロール等を採用することができる。
【００１８】
第１の発明では、パターン形成装置は、基材の伸縮、変形等により、前工程パターンの寸法が変化した場合であっても、新たなパターンの形成時に、前工程パターンの寸法を実測することにより描画寸法を補正することができるので、前工程パターンと新たなパターンとの位置ずれを防止することができる。
特に、基材がプラスチック基板等のフレキシブル基材等の場合、上記の効果は顕著である。
【００１９】
第２の発明は、ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成装置であって、基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定手段と、前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出手段と、前記基材上に積層される感光性物質に対して、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行い露光する照射手段と、露光後の感光性物質を現像する現像手段と、を具備することを特徴とするパターン形成装置である。
【００２０】
第２の発明では、パターン形成装置は、基材上に積層する転写層として感光性物質を用いる。
パターン形成装置は、基材上に感光性物質を有する転写シートを積層し、この感光性物質に対して描画データに基づいてレーザビームを照射して露光し、露光後の感光性物質を現像することにより新たなパターンを形成する。
【００２１】
第３の発明は、ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成装置であって、基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定手段と、前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出手段と、前記基材上に積層される熱溶融物質に対して、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行いエネルギーを加える照射手段と、を具備することを特徴とするパターン形成装置である。
【００２２】
第３の発明では、パターン形成装置は、基材上に積層する転写層として熱溶融物質を用いる。
パターン形成装置は、基材上に熱溶融物質を有する転写シートを積層し、この熱溶融物質に対して描画データに基づいてレーザビームを照射し、光熱変換物質等を介して熱エネルギーを与えて転写することにより新たなパターンを形成する。
【００２３】
第４の発明は、ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成方法であって、基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定工程と、前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出工程と、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行う照射工程と、を具備することを特徴とするパターン形成方法である。
【００２４】
第４の発明は、第１の発明のパターン形成装置におけるパターン形成方法に関する発明である。
【００２５】
第５の発明は、ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成方法であって、基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定工程と、前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出工程と、前記基材上に積層される感光性物質に対して、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行い露光する照射工程と、露光後の感光性物質を現像する現像工程と、を具備することを特徴とするパターン形成方法である。
【００２６】
第５の発明は、第２の発明のパターン形成装置におけるパターン形成方法に関する発明である。
【００２７】
第６の発明は、ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成方法であって、基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定工程と、前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出工程と、前記基材上に積層される熱溶融物質に対して、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行いエネルギーを加える照射工程と、を具備することを特徴とするパターン形成方法である。
【００２８】
第６の発明は、第３の発明のパターン形成装置におけるパターン形成方法に関する発明である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るパターン形成装置等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００３０】
最初に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係るパターン形成装置１００の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係るパターン形成装置１００の概略構成図である。
【００３１】
パターン形成装置１００は、制御部１０１、測定部１０２、照射部１０３、支持部１０４、供給部１０５、回収部１０６、バス１０７等から構成される。
パターン形成装置１００は、基材上に転写シートを積層し、レーザ光を照射することにより転写層を基材上に転写して新たなパターンを形成する。
【００３２】
転写層が感光性物質である場合、パターン形成装置は、基材上に感光性物質を有する転写シートを積層し、この感光性物質に対して描画データに基づいてレーザビームを照射して露光し、露光後の感光性物質を現像することにより新たなパターンを形成する。
【００３３】
転写層が熱溶融物質である場合、パターン形成装置は、基材上に熱溶融物質を有する転写シート積層し、この熱溶融物質に対して描画データに基づいてレーザビームを照射し、光熱変換物質等を介して熱エネルギーを与えて転写することにより新たなパターンを形成する。
【００３４】
制御部１０１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等で構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等に格納あるいは導入されたプログラムに従って、バス１０７を介して接続される各装置を駆動制御する。
各プログラムコードは、制御部１０１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。
【００３５】
制御部１０１は、測定部１０２により測定した前工程パターン（ＴＦＴ、ＢＭ等）の位置に関する測定データ等に基づいて、新たなパターン（カラーフィルタパターン等）を描画するための描画データを作成する。また、制御部１０１は、測定部１０２により取得した画像データ等を画像処理することにより測定データを得ることができる。
【００３６】
測定部１０２は、前工程パターンの位置、基材長等を測定し、測定データを取得する。測定部１０２は、例えば、ＣＣＤ（ＣＨＡＲＧＥ ＣＯＵＰＬＥＤ ＤＥＶＩＣＥ）カメラ等の画像センサ等である。測定部１０２は、前工程のパターン、アライメントマーク等の画像データから測定データを取得する。
尚、測定部１０２は、前工程パターンの位置、基材長等を測定するものであれば、ＣＣＤカメラ等の画像センサに限られず、光反射型センサ等を用いることもできる。
【００３７】
測定データは、前工程パターンの位置、基材長等に関するデータである。前工程パターンの位置に関するデータは、例えば、画素位置、画素間のピッチ等である。基材長に関するデータは、例えば、基材に付されたアライメントマーク間の距離である。測定データは、制御部１０１において画像データを画像処理することにより取得するようにしてもよい。
【００３８】
尚、測定部１０２は、エンコーダ（図示しない）等を備える場合、モータ等の駆動源をエンコーダ制御することによりＣＣＤカメラ等のセンサを移動させるので、位置、移動量を測定することにより、前工程パターンの位置、基材長等を測定することができる。
また、測定部１０２は、スケール（図示しない）等が設けられる場合、ＣＣＤカメラ等によりスケールの画像を取得してその画像を処理することにより位置、移動量を測定することができる。
また、ＣＣＤカメラ等の画像センサに代えて、レーザセンサ等の光反射型センサ等を用いることもできる。
【００３９】
照射部１０３は、レーザビーム等を照射してパターン画像の描画を行う描画装置である。照射部１０３は、光源、照射ヘッドを有し、制御部１０１が作成した描画データに基づいて、基材上に積層される転写シートに対して、レーザビームを照射する。
支持部１０４は、基材、転写シート等を支持、配置するステージ等を有する。
【００４０】
照射部１０３の照射ヘッド及び支持部１０４のステージは、共に、２次元的に任意に移動可能（ＸＹ２軸方向、θ回転方向等）としてもよいし、照射ヘッドがステージ上を相対的に任意に移動可能とするようにしてもよい。例えば、ＸＹ２軸方向に関しては、照射ヘッドは、Ｙ方向のみ移動可能とし、ステージは、Ｘ方向のみ移動可能としてもよい。
【００４１】
供給部１０５は、ステージに基材を供給するロール、巻取である。
回収部１０６は、ステージから基材を回収するロール、巻取である。
転写工程は、複数回（例えば、着色層の形成の場合、Ｒｅｄ、Ｂｌｕｅ、Ｇｒｅｅｅｎの３回）行われるが、各工程毎に供給部、回収部を設けてもよいし、工程間に供給部、回収部を設けず、複数の工程を連続的に行うようにしてもよい。
【００４２】
次に、図２〜図７を参照しながら、パターン形成装置１００の動作について説明する。
【００４３】
図２を参照しながら、第１層目パターンの形成における、パターン形成装置１００の動作について説明する。
図２は、第１層目パターンの形成における、パターン形成装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
パターン形成装置１００は、基材をステージに装着する（ステップ２０１）。
パターン形成装置１００は、基材上に第１層目パターンを形成する（ステップ２０２）。ＴＦＴアレイと貼合させるカラーフィルタを製造する場合、第１層目は、ＢＭパターンであり、ＣＯＡを製造する場合、第１層目は、ＴＦＴパターンである。
【００４５】
パターン形成装置１００は、基材上にアライメントマークを付する（ステップ２０３）。
アライメントマークは、基材上のパターン領域外に形成され、例えば、基材の四隅部分に付されたりする（図６のアライメントマーク６０２参照。）。
【００４６】
以上の過程を経て、パターン形成装置１００は、第１層目パターン形成時にアライメントマークを併せて形成する。
【００４７】
図３〜図７を参照しながら、新たなパターンの形成（前工程パターンの位置測定、新たなパターンの描画）における、パターン形成装置１００の動作について説明する。
【００４８】
図３は、前工程パターンの位置測定における、パターン形成装置１００の動作の概略を示す図である。
図４は、新たなパターンの描画における、パターン形成装置１００の動作の概略を示す図である。
【００４９】
図５は、新たなパターン形成における、パターン形成装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
パターン形成装置１００は、前工程のパターンが形成されている基材３０３をステージ３０５に装着する（ステップ５０１）。尚、パターン形成装置１００は、吸引機構３０４等を介して、基材をステージに装着するようにしてもよい。また、アライメントマークに基づいて基材の位置決めを行うようにしてもよい。
【００５１】
パターン形成装置１００は、ＣＣＤカメラ３０２により基材３０３上を走査し、前工程パターンの画像データ等を取得する（ステップ５０２）。
パターン形成装置１００は、取得した画像データについて画像処理を行い、前工程パターンの位置に関する測定データを取得する（ステップ５０３）。
【００５２】
上記ステップ５０１〜ステップ５０３の過程を経て、パターン形成装置１００は、前工程パターンの位置測定を行う。
【００５３】
パターン形成装置１００は、測定データに基づいて、新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する（ステップ５０４）。
パターン形成装置１００は、ＣＣＤカメラ３０２を待避し（ステップ５０５）、転写シート３０６を基材３０３上に積層する（ステップ５０６）。
【００５４】
パターン形成装置１００は、照射ヘッド３０１により基材３０３上を走査し、描画データに基づいて、転写シート３０６上にレーザビーム３０７を照射し、転写層を基材３０３上に転写、描画する（ステップ５０７）。
【００５５】
上記ステップ５０４〜ステップ５０７の過程を経て、パターン形成装置１００は、新たなパターンの形成を行う。
【００５６】
図６は、前工程パターン（ＴＦＴパターン、ＢＭパターン等）６０３の形成後の基材６０１を示す図である。
図７は、新たなパターン（カラーフィルタパターン等）７０３の形成時の基材７０１を示す図である。
【００５７】
図６に示すように、パターン形成装置１００は、ＣＣＤカメラにより基材６０１上に形成された前工程パターン６０３の画像データを取得し、画像処理を行って画素間ピッチ６０４等の前工程パターンの位置に関する測定データを取得する。
【００５８】
図６、図７に示すように、前工程パターン６０３における画素間ピッチ６０４の設計寸法が（ａ）、測定寸法が（ａ＋Δａ）である場合、パターン形成装置１００は、新たなパターン７０３における画素間ピッチ７０４の描画寸法を（ｐ＝ａ＋Δａ）とし、照射ヘッド７０２により基材７０１上を走査し、新たなパターン７０３の描画を行う。
【００５９】
尚、照射ヘッド７０２による走査は、ステージをステージ移動方向７０５（Ｘ方向）に、照射ヘッドをヘッド移動方向７０６（Ｙ方向）に、それぞれ移動させることにより行うようにしてもよい。
【００６０】
このように、基材の伸縮、変形等により、前工程パターンの寸法が変化した場合であっても、新たなパターンの形成時に、前工程パターンの寸法を実測することにより描画寸法を補正することができるので、前工程パターンと新たなパターンとの位置ずれを防止することができる。ひいては、ディスプレイパネルの表示不良等を軽減し、歩留まりの向上を図ることができる。
特に、基材がプラスチック基板等のフレキシブル基材等の場合、上記の効果は顕著である。
【００６１】
尚、上記において、パターン形成装置は、前工程パターンの位置測定において画素間ピッチを測定したが、基準位置（例えば、図６：基準点６０５、基準線６０６等）を設けて、これらの基準位置と各画素との間の距離等を測定するようにしてもよい。
また、パターン形成装置は、ＸＹ２軸方向のみならず、他の方向の測定を行ってもよい。
また、パターン形成装置は、同一基材において、２以上の平行な走査線に沿って、測定するようにしてもよい。この場合、パターン形成装置は、パターン領域内における歪みに関しても、描画データを補正することができる。
【００６２】
尚、前工程パターンの形成、前工程パターンの位置測定、新たなパターンの描画の各工程を行うパターン形成装置を一体として構成してもよいし、独立して動作可能な異なるパターン形成装置として構成するようにしてもよい。
【００６３】
次に、図８〜図１１を参照しながら、レーザビーム照射による転写層の転写、描画について説明する。
【００６４】
図８は、パターン形成装置１００の照射部１０３（描画装置）の一態様を示す図である。
図９は、ライトバルブから発信されるレーザビームのビーム配列を示す図である。
図１０は、レーザビーム照射時の基材等を示す図である。
図１１は、レーザビーム照射後の基材等を示す図である。
【００６５】
図８に示す照射部１０３（レーザ転写装置）は、レーザ光源８０１、光学レンズ８０２、ハーフミラー８０３、ライトバルブ８０４、光学レンズ８０５、照射ヘッド８０６等から構成される。
【００６６】
レーザ光源８０１から射出されたレーザ光は光学レンズ８０２を通して最適なビーム形状に補正された後、ハーフミラー８０３を通過し、ライトバルブ８０４に照射される。
【００６７】
ライトバルブ８０４は、例えば、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を有する回折型ライトバルブである。ＤＭＤは、複数のマイクロミラーが２次元配列されて構成される。
【００６８】
ライトバルブ８０４は、バルブ毎に電気制御を行ってバルブ反射板の角度を変える。ライトバルブ８０４において正反射したレーザ光は、再びハーフミラー８０３を経て光学レンズ８０５へ発信され、レーザビーム８０７として照射ヘッド８０６から基材８０９上に積層される転写シート８０８にパターン照射される。
【００６９】
図９に示すように、ライトバルブ８０４において、２次元のビーム配列８１０が形成される。パターン形成装置は、ヘッドスキャン方向８１１に対して、使用ビーム数を制御することにより、照射エネルギーの強弱をつけることができる。
例えば、領域８１２では、使用ビーム数が１（ビーム発信ピクセル数１）であり、領域８１３では、使用ビーム数が２（ビーム発信ピクセル数２）である。
【００７０】
図１０に示すように、レーザビーム８０７は、照射ヘッド８０６から転写シート８０８の裏面の転写シート基材８１４側から照射される。転写シート８０８は、転写シート基材８１４、光熱変換層８１５、転写層８１６等により構成される。転写シート８０８及び基材８０９は、互いに密着した状態で、ステージに設けられる吸引孔を介して吸引により保持される。真空密着手段を用いて吸引を行うことにより、密着性を向上させることができる。
【００７１】
レーザビーム８０７は、転写シート基材８１４を経て光熱変換層８１５に照射され、光エネルギーが熱エネルギーに変換され、当該熱エネルギーにより転写層８１６が基材８０９上に転写される。
図１１に示すように、レーザビーム８０７が照射された部分において、転写層８１７（転写後）が基材８０９に転写される。
【００７２】
このように、パターン形成装置は、レーザ熱転写記録材料の熱転写層と受像側の基板の表面とを接触させ、レーザ光を照射することにより受像側の基板上に画像を転写する。
パターン形成装置は、例えば、６８０〜１１００ｎｍの近赤外光を発振する半導体レーザ光を５〜１００μｍ径に集光したビームスポットにより走査露光を行う。
【００７３】
また、レーザ光の光量や照射面積を変化させることにより、与えるエネルギーを変化させることができる。
また、レーザ光を転写シート側から照射してパターン画像を形成してもよいし、レーザ光を受像基板側から照射してパターン画像を形成してもよい。
【００７４】
レーザ光を転写シート側から照射して画像を形成する場合、レーザ光は、転写シート基材を経て光熱変換層へ照射される。この場合、光熱変換層におけるレーザ光の熱変換効率を向上させるため、転写シート基材はレーザ光の吸収材料を含有しないことが好ましい。
【００７５】
一方、レーザ光を受像基板側から照射して画像を形成する場合は、レーザ光は、受像基板を経由して、転写シートの転写層、光熱変換層へ照射される。この場合、光熱変換層におけるレーザ光の熱変換効率を向上させるため、受像基板、転写層は、レーザ光の吸収材料を含有しないことが好ましい。
【００７６】
描画装置は、電子線、レーザ、Ｘ線、イオン、ＵＶ等、各種放射線ビームがあり、各種ビームにおいて、フォトンモードとヒートモードの２種類がある。
フォトンモードは、ビーム照射により、感光性レジスト（感光性物質）を露光、反応させ、現像工程によりパターン形成する方式である。
ヒートモードは、ビーム照射により熱溶融転写、アブレーション、昇華転写、トリミング等により直接パターン転写する方式である。
【００７７】
フォトンモードの場合は、低照射エネルギーでパターン形成可能であり、ヒートモードの場合は、高照射エネルギーを必要とするが、現像工程を経ることなくパターン形成可能である。
尚、フォトンモード、ヒートモードのいずれの方法も、フォトマスクを使用せずに直接描画が可能であるので、パターンピッチ等の寸法補正をしながらの描画が可能である。
【００７８】
レーザ光の場合、ビームスキャン型、ライトバルブ型等がある。また、ライトバルブ型には、回折型、直線型等がある。回折型ライトバルブによるヒートモードの場合の描画装置については、図８等において先述した。
【００７９】
ライトバルブは、回折型、直線型等がある。回折型ライトバルブに関しては、横方向に列設された数千本の細い反射板（リボン）を電気力によって移動させ、リボンによって生ずる回折を利用して光ビームを変調する方法がある（例えば、特開２００２−１３９７０２号公報（大日本スクリーン）参照。）。また、マイクロミラーが２次元配列されているデジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インストルメンツ社製ＤＭＤ）等がある。
直線型ライトバルブに関しては、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）材の電極に電圧を印可して光の偏光状態を変化させ、各バルブ毎にレーザビームのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う方法がある。また、液晶シャッタによるライトバルブ等もある。
【００８０】
次に、転写シートの転写シート基材、光熱変換層、転写層について説明する。（転写シート基材）
転写シート基材は、特に制限されないが、レーザ光を転写シート基材側から照射する場合、透明性の高いものが好ましい。
【００８１】
転写シート基材は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレン、セロハン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、トリアセチルセルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリイミド、ポリエチレンサルファイド（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂、塩化ゴム、アイオノマー等のように比較的耐熱性の良いプラスチック、コンデンサー紙、パラフィン紙等の紙類、不織布等がある。また、これらを複合したものであってもよい。
転写シート基材の厚さは、強度及び熱伝導性を考慮して、適宜変更可能であるが、厚さは、２〜１８０μｍであり、好ましくは、５０〜１２５μｍである。
【００８２】
（光熱変換層）
光熱変換層は、転写シート基材の上に設けられ、照射されたレーザ光の光エネルギーを熱エネルギーに変換する層である。
光熱変換層は、近赤外線吸収材料と架橋された樹脂組成物のバインダ樹脂を主体として構成される。
【００８３】
近赤外線吸収材料は、光を吸収し効率良く熱に変換する物質であり、例えば、半導体レーザを光源として使用する場合、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラック、酸化鉄、複合金属酸化物、フタロシアニン系色素、スクアリウム系色素、ニトロソ化合物及びその金属錯塩、ポリメチン系色素、チオールニッケル塩、トリアリールメタン系色素、インモニウム系色素、ナフトキノン系色素、アントラセン系色素等である。
近赤外線吸収材料として、上記の中でも特に粒子材料であるカーボンブラックを用いると、適度な箔持ちと印字の高感度化を実現できる。
【００８４】
また、光熱変換層のバインダ樹脂は、架橋された樹脂組成物等であり、例えば、不飽和結合を有するモノマー、オリゴマーの電子線硬化物やＵＶ硬化物、樹脂中に反応性基を有する熱可塑性樹脂とポリイソシアネートとの反応硬化物等が挙げられる。
【００８５】
上記の樹脂中に反応基を有する熱可塑性樹脂としては、公知の樹脂が使用でき、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、スチレンアクリレート系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂やポリビニルアルコール樹脂等のビニル系樹脂、セルロース樹脂やヒドロキシエチルセルロース樹脂、酢酸セルロース樹脂等のセルロース系樹脂、ポリビニルアセトアセタール樹脂やポリビニルブチラール樹脂等のポリビニルアセタール系樹脂、シリコーン変性樹脂、長鎖アルキル変性樹脂等が挙げられる。
【００８６】
上記のバインダ樹脂の硬化方法は、加熱、電離放射線の照射等、手段は特に限定されない。イソシアネート硬化剤としては、従来、種々のものが知られているが、その中でも芳香族系イソシアネートのアダクト体を使用することが望ましく、タケネート（登録商標）（武田薬品工業株式会社製）、バーノック（登録商標）（大日本インキ化学工業株式会社製）、コロネート（登録商標）（日本ポリウレタン工業株式会社製）、デュラネート（登録商標）（旭化成工業株式会社製）、ディスモジュール（バイエル社製）等を使用することができる。
【００８７】
ポリイソシアネートの添加量は、光熱変換層を構成するバインダ樹脂１００重量部に対し、５〜２００重量部の範囲が適当である。−ＮＣＯ／−ＯＨの比では０．６〜２．０程度の範囲が好ましい。
尚、ポリイソシアネートの添加量が少ないと架橋密度が低くなり、耐熱性が不充分となる。一方、ポリイソシアネートの添加量が多いと形成される塗膜の収縮を制御できず、硬化時間の長期化、未反応−ＮＣＯ基が光熱変換層中に残存し、大気中の水分と反応してしまうなど不具合を生じることがある。
【００８８】
また、架橋された樹脂組成物として、不飽和結合を有するモノマー、オリゴマーの電子線硬化物やＵＶ硬化物を用いることができる。光熱変換層は、少なくとも近赤外線吸収材料、硬化性バインダを主体として構成され、さらに非硬化性バインダ、光重合開始剤を適宜加えて、電子線やＵＶにより硬化物として用いることができる。
硬化性バインダとしては、少なくとも１つの重合可能な炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を用いることができる。
【００８９】
このような硬化性バインダの含有量は、光熱変換層の総固形分に対して２０〜８０重量％の範囲が好ましい。非硬化性バインダの中で、合わせて使用する硬化性バインダとの相溶性や熱に対する黄変性等の観点から、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリメタクリル酸エチル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂とポリメタクリル酸エチル樹脂の共重合体、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、エチルヒドロキシエチルセルロース、セルローストリアセテート等を使用することが好ましい。
【００９０】
特に好ましくは、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリメタクリル酸エチル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂とポリメタクリル酸エチル樹脂の共重合体、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、および、これらの変性物を使用することができる。
また、このような非硬化性バインダの含有量は、光熱変換層の総固形分に対して５〜５０重量％の範囲であることが好ましい。
【００９１】
また、光重合開始剤を単独で、あるいは、光硬化反応速度を高めるために２種以上を混合して使用することができる。
光重合開始剤の添加量は、光熱変換層の総固形分に対して、０．１〜１０重量％の範囲が好ましい。光重合開始剤の添加量が０．１重量％未満であると、使用する光重合開始剤の種類によらず、光重合開始剤としての効果を発現させることが非常に困難となる。また、１０重量％を越えると、光重合の反応速度が非常に速くなるものの、タックが残り好ましくない。
【００９２】
上記の架橋された樹脂組成物であるバインダ樹脂を用いることにより、光熱変換層の耐熱性が高く、レーザ光の高出力時にも軟化せず、熱転写インキ層との剥離性が良く、高感度な熱転写記録材料が得られる。
【００９３】
光熱変換層の形成は、上記のような近赤外線吸収材料とバインダ樹脂と、必要に応じて添加剤を加えて、さらにこれに必要に応じて水、有機溶剤等の溶媒成分を配合調整した光熱変換層形成用塗工液を、従来公知のグラビアダイレクトコート、グラビアリバースコート、ダイコート、マイクログラビアコート、スライドコート、スリットリバースコート、カーテンコート、ナイフコート、エアコート、ロールコート等の方法により塗布、乾燥することができる。
【００９４】
光熱変換層の膜厚は乾燥時で０．１〜５μｍが好ましく、光熱変換層における近赤外線吸収材料の含有量は、通常、画像記録に用いる光源の波長での吸光度が０．３〜３．０になるように決めることができる。一般的には吸光度が０．４〜１．５程度あればよい。
【００９５】
（転写層）
転写層は、色材とバインダ樹脂を主成分として構成され、印字時の加熱により、受像基板との接着力が光熱変換層側との接着力より強くなることにより受像基板側に転写される。
上記色材としては、例えば、無機顔料及び有機顔料などの顔料ならびに染料を挙げることができる。
【００９６】
無機顔料としては、二酸化チタン、カーボンブラック、酸化亜鉛、プルシアンブルー、硫化カドミウム、酸化鉄ならびに鉛、亜鉛、バリウム及びカルシウムのクロム酸塩等が挙げられる。又、有機顔料としては、アゾ系、チオインジゴ系、アントラキノン系、アントアンスロン系、トリフェンジオキサジン系の顔料、バット染料顔料、フタロシアニン顔料（例えば銅フタロシアニン）及びその誘導体、キナクリドン顔料などが挙げられる。
【００９７】
有機染料としては、酸性染料、直接染料、分散染料、油溶性染料、含金属油溶性染料又は昇華性色素（熱昇華性色素）等が挙げられる。昇華性色素としては従来から公知の昇華性色素を用いることができる。この昇華性色素としては、例えばシアン色素、マゼンタ色素、イエロー色素を挙げることができる。熱転写インキ層に含有される昇華性色素は、形成しようとする画像が単色であるならば、イエロー色素、マゼンタ色素及びシアン色素の何れ単独またはそれらの混合物であってもよい。
【００９８】
上記の色材は、記録材料として良好な特性を有するもの、例えば、十分な着色濃度を有し、光、熱、温度等により変褪色しないものが好ましい。また、要求される色調に応じて、カーボンブラック、有機顔料、無機顔料、又は各種染料から適当なものを選択して用いることができる。転写層における色材の含有率は特に限定されないが、通常５〜７０重量％の範囲内にあり、好ましくは１０〜６０重量％である。
【００９９】
転写層のバインダとしては、樹脂を主体として構成することが好ましく、樹脂として具体的には、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、メラミン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエンゴム等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。特に従来より感熱接着剤として使用されている比較的低軟化点、例えば、５０〜１５０℃の軟化点を有するものが好ましい。
【０１００】
その他、必要に応じて、耐熱性等を阻害しない程度に、ワックス成分を混合し使用することができる。ワックスとしては、例えば、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、パラフィンワックス等がある。更に、フィッシャートロプシュワックス、各種低分子量ポリエチレン、木ロウ、ミツロウ、鯨ロウ、イボタロウ、羊毛ロウ、セラックワックス、キャンデリラワックス、ペトロラクタム、ポリエステルワックス、一部変性ワックス、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド等、種々のワックスが挙げられる。このなかで、特に融点が５０〜８５℃であるものが好ましい。５０℃以下であると、保存性に問題が生じ、又８５℃以上であると印字の感度不足になる。
【０１０１】
転写層の形成は、上記のような色材成分とバインダ成分と、必要に応じて分散剤、帯電防止剤など、種々の添加剤を加え、さらにこれに必要に応じて水、有機溶剤等の溶媒成分を配合調整した熱転写インキ層形成用塗工液を、従来公知のホットメルトコート、ホットラッカーコート、グラビアダイレクトコート、グラビアリバースコート、ダイコート、マイクログラビアコート、スライドコート、スリットリバースコート、カーテンコート、ナイフコート、エアコート、ロールコート等の方法により、乾燥状態で厚さ０．０５〜５μｍ、好ましくは０．２〜１．５μｍを設けるものである。乾燥塗膜の厚さが、０．０５μｍ未満の場合、成膜性の問題で均一なインキ層が得られず、印字物の擦過性低下の原因になる。また、厚さが５μｍを越えた場合、印字転写の際に、高エネルギーが必要となり、印字の感度不足となる。
【０１０２】
（受像基板）
受像基板としては、透明性および耐熱性を有するフィルムが好適に用いられる。このようなフィルムの具体的な材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンサルファイド（ＰＥＳ）、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミド、芳香族ポリアミド等を挙げることができ、中でもポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、もしくはポリエーテルスルホン、薄膜ガラスが好適に用いられる。
【０１０３】
次に、本発明の実施の形態において形成したディスプレイパターンと従来の技術により形成したディスプレイパターンとの比較について説明する。
【０１０４】
厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東レ株式会社製、ルミラー（登録商標）Ｔ−６０）を転写シート基材として、その転写シート基材の一方の面に、下記組成の塗工液をリバースロールコータによって塗布・乾燥して、光熱変換層、転写層を、この順に積層した。尚、塗工量は、光熱変換層が０．８μｍ、熱転写インキ層が１．２μｍである。但し、上記の光熱変換層は、１２０℃３分で乾燥し、硬化させた。
【０１０５】

【０１０６】
本発明の実施の形態において形成したディスプレイパターンにおいて、２００ｍｍ幅のディスプレイサイズに対して、ＴＦＴパターンとカラーフィルタパターンの位置ずれは、最大でも５μｍに抑えられた。
【０１０７】
一方、従来の技術であるフォトマスクを用いたフォトリソ法により形成したディスプレイパターンにおいて、２００ｍｍ幅のディスプレイサイズ対して、ＴＦＴパターンとカラーフィルタパターンの位置ずれは、最大５０μｍとなった。
【０１０８】
すなわち、本発明の実施の形態によれば、高精度のパターン形成が可能であり、フォトマスクを介しての露光等、従来技術と比較して、位置ずれが約９０％軽減されるという極めて顕著な効果が得られた。
【０１０９】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるパターン形成装置、パターン形成方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、前工程パターンとの位置ずれ防止を可能とするパターン形成装置、パターン形成方法等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パターン形成装置１００の概略構成図
【図２】第１層目パターンの形成における、パターン形成装置１００の動作を示すフローチャート
【図３】前工程パターンの位置測定における、パターン形成装置１００の動作の概略を示す図
【図４】新たなパターンの描画における、パターン形成装置１００の動作の概略を示す図
【図５】新たなパターン形成における、パターン形成装置１００の動作を示すフローチャート
【図６】前工程パターンの形成後の基材６０１を示す図
【図７】新たなパターンの形成時の基材７０１を示す図
【図８】パターン形成装置１００の照射部１０３（描画装置）の一態様を示す図
【図９】ライトバルブから発信されるレーザビームのビーム配列を示す図
【図１０】レーザビーム照射時の基材等を示す図
【図１１】レーザビーム照射後の基材等を示す図
【図１２】カラーフィルタの製造工程を示すフローチャート
【図１３】ＣＯＡ（カラーフィルタ・オン・アレイ）の製造工程を示すフローチャート
【符号の説明】
１００………パターン形成装置
１０１………制御部
１０２………測定部
１０３………照射部
１０４………支持部
３０１………照射ヘッド
３０２………ＣＣＤカメラ
３０３………基材
３０４………吸引機構
３０５………ステージ
３０６………転写シート
３０７………レーザビーム
６０１、７０１………基材
６０２………アライメントマーク
６０３………前工程パターン
６０４………画素間ピッチ（前工程パターン）
７０３………新たなパターン
７０４………画素間ピッチ（新たなパターン）
８０４………ライトバルブ
８０６………照射ヘッド

Claims (14)

1. ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成装置であって、
   基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定手段と、
   前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出手段と、
   前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行う照射手段と、
   を具備することを特徴とするパターン形成装置。
2. ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成装置であって、
   基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定手段と、
   前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出手段と、
   前記基材上に積層される感光性物質に対して、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行い露光する照射手段と、
   露光後の感光性物質を現像する現像手段と、
   を具備することを特徴とするパターン形成装置。
3. ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成装置であって、
   基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定手段と、
   前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出手段と、
   前記基材上に積層される熱溶融物質に対して、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行いエネルギーを加える照射手段と、
   を具備することを特徴とするパターン形成装置。
4. 前記測定手段は、前記前工程パターンの画像を撮像し当該画像に基づいて前記測定データを取得することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のパターン形成装置。
5. 前記前工程パターンは、ＴＦＴパターン、ブラックマトリクスパターンの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のパターン形成装置。
6. 前記基材を繰り出す供給部と、当該基材を支持する支持部と、パターン形成後の基材を回収する回収部と、を具備することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のパターン形成装置。
7. 前記新たなパターンは、カラーフィルタパターンを含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のパターン形成装置。
8. ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成方法であって、
   基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定工程と、
   前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出工程と、
   前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行う照射工程と、
   を具備することを特徴とするパターン形成方法。
9. ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成方法であって、
   基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定工程と、
   前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出工程と、
   前記基材上に積層される感光性物質に対して、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行い露光する照射工程と、
   露光後の感光性物質を現像する現像工程と、
   を具備することを特徴とするパターン形成方法。
10. ビーム照射を行うことによりパターンの形成を行うパターン形成方法であって、
    基材上の前工程パターンの位置を測定し測定データとして保持する測定工程と、
    前記測定データに基づいて新たなパターンの描画位置に関する描画データを算出する描画データ算出工程と、
    前記基材上に積層される熱溶融物質に対して、前記描画データに基づいて前記ビーム照射を行いエネルギーを加える照射工程と、
    を具備することを特徴とするパターン形成方法。
11. 前記測定工程は、前記前工程パターンの画像を撮像し当該画像に基づいて前記測定データを取得することを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれかに記載のパターン形成方法。
12. 前記前工程パターンは、ＴＦＴパターン、ブラックマトリクスの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれかに記載のパターン形成方法。
13. 前記基材を繰り出す供給工程と、当該基材を支持する支持工程と、パターン形成後の基材を回収する回収工程と、を具備することを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれかに記載のパターン形成方法。
14. 前記新たなパターンは、カラーフィルタパターンを含むことを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれかに記載のパターン形成方法。

Images