JP2701896B2 - Manufacturing method of color filter - Google Patents

Manufacturing method of color filter

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーフィルターの製造方法に係り、特
に、フォトリソグラフィー染色法によるカラーフィルタ
ーの製造方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a color filter, and more particularly, to a method for manufacturing a color filter by a photolithography dyeing method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

液晶表示装置や固体撮像装置に用いられるカラーフィ
ルターは、一般に、ガラス、プラスチック、撮像素子、
薄膜トランジスターなどの基板の上に、複数色の微細な
着色画素を順次繰返し形成し、さらに、その上に保護膜
を形成して構成されている。
Color filters used in liquid crystal display devices and solid-state imaging devices are generally glass, plastic, imaging devices,
On a substrate such as a thin film transistor, fine colored pixels of a plurality of colors are sequentially and repeatedly formed, and a protective film is formed thereon.

この様なカラーフィルターは、一般に、以下に述べる
ような方法で形成される。
Such a color filter is generally formed by a method described below.

A)フォトリソグラフィー法 透明ガラス基板の表面に、ゼラチン、カゼイン、グリ
ューなどのタンパク質や、ポリビニルアルコールなどに
染色基を導入して得られた水溶性高分子と、重クロム酸
塩、ジアゾ化合物などの光架橋剤を用いて製版し、染色
工程によって着色画素を順次形成する方法。
A) Photolithography method A protein such as gelatin, casein or glue, or a water-soluble polymer obtained by introducing a staining group into polyvinyl alcohol or the like, and a dichromate or diazo compound on the surface of a transparent glass substrate. A method of making a plate using a photocrosslinking agent and sequentially forming colored pixels by a dyeing process.

B)印刷法 透明性の良好な顔料または染料をビヒクル中に分散さ
せ、スクリーン印刷法、オフセット印刷法及びフレキソ
凹版印刷法などにより、各着色画素を順次形成する方
法。
B) Printing method A method in which pigments or dyes having good transparency are dispersed in a vehicle, and each colored pixel is sequentially formed by a screen printing method, an offset printing method, a flexographic intaglio printing method, or the like.

C)電着法 イオン化した顔料を水中に分散させておき、予めパタ
ーン化してあった透明電極に電圧を印加し、イオン化し
た顔料をその透明電極上に析出させ、これを順次繰返し
て着色画素を得る方法。
C) Electrodeposition method The ionized pigment is dispersed in water, a voltage is applied to the transparent electrode that has been patterned in advance, and the ionized pigment is deposited on the transparent electrode. How to get.

D)蒸着法 昇華性顔料などを高真空中で透明基板上に被着させ、
リフトオフ法またはエッチング法などで順次着色画素を
得るか、あるいは、MgF,SiO2などの低屈折率物質と、Zr
O2,TiO2,ZnSなどの高屈折率物質を交互に所定の厚さ蒸
着して多層干渉薄膜を形成した後、リフトオフ法または
エッチング法などで順次着色画素を得る方法。
D) Evaporation method Sublimable pigments are deposited on a transparent substrate in a high vacuum,
Colored pixels are sequentially obtained by a lift-off method or an etching method, or a low refractive index material such as MgF, SiO 2 and Zr
A method in which high refractive index substances such as O 2 , TiO 2 , and ZnS are alternately deposited to a predetermined thickness to form a multilayer interference thin film, and then a colored pixel is sequentially obtained by a lift-off method or an etching method.

上記の様なカラーフィルターの製造方法のうち、最も
汎用されているのは、フォトリソグラフィー法と染色法
を組み合せたものである。この様な製造方法を第2図
(A)〜(E)に基づいて説明する。即ち、基板1の表
面に、可染性感光性樹脂を用いて透明なレリーフ画像2
を形成し、これを酸性染料または反応性染料で染色し、
第1色目の着色画素3を得る。次いで、この着色画素3
を硬膜化処理するか、透明樹脂を塗布、硬化して防染処
理を行う。その後、同様の工程で他の着色画素4、5を
順次形成し、最後に透明樹脂を塗布、硬化して保護膜6
を形成し、所望のカラーフィルターを得るものである。
Among the above color filter manufacturing methods, the one most commonly used is a combination of a photolithography method and a dyeing method. Such a manufacturing method will be described with reference to FIGS. 2 (A) to 2 (E). That is, a transparent relief image 2 is formed on the surface of the substrate 1 using a dyeable photosensitive resin.
Which is dyed with an acid dye or a reactive dye,
The first colored pixel 3 is obtained. Next, this colored pixel 3
Is subjected to a hardening treatment or a transparent resin is applied and cured to perform an anti-dyeing treatment. Thereafter, other colored pixels 4 and 5 are sequentially formed in the same process, and finally, a transparent resin is applied and cured to form the protective film 6.
To obtain a desired color filter.

この様にフォトリソグラフィー法と染色法を組み合せ
た製造方法によって得られるカラーフィルターは、ゼラ
チン、カゼイン、グリューなどのタンパク質から成る染
色基質に、酸性染料などの染料を吸着させることによっ
て着色画素を得るものである。即ち、タンパク質中のア
ミノ基と、酸性染料中のスルホン酸基で塩を形成するこ
とにより発色させるものである。また、タンパク質から
成る染色基質への酸性染料の吸着は、水素結合及びファ
ンデル=ワールス結合によっても行われるが、前述した
アミノ基とスルホン酸基との塩の形成による吸着が支配
的である。
A color filter obtained by a manufacturing method combining photolithography and staining is a method of obtaining colored pixels by adsorbing a dye such as an acid dye to a dye substrate composed of proteins such as gelatin, casein, and glue. It is. That is, the color is formed by forming a salt with the amino group in the protein and the sulfonic acid group in the acid dye. In addition, the adsorption of the acidic dye to the dye substrate composed of protein is also carried out by hydrogen bond and van der Waals bond, but the above-mentioned adsorption is predominant due to the formation of the salt between the amino group and the sulfonic acid group.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上述した様な従来のカラーフィルター
の製造方法においては、以下に述べる様な解決すべき課
題があった。即ち、順次染料をかえて染色していくと、
先に染色した着色画素に、後から染色した染料が染着
し、混色を起こすことがあった。また、この現象は硬膜
化処理による防染法、あるいは、透明樹脂を塗布、硬化
する防染法を用いた場合にも同様に生じていた。
However, the conventional method for manufacturing a color filter as described above has problems to be solved as described below. In other words, when dyeing sequentially with dyes,
The dye dyed later may be dyed on the dyed pixel dyed earlier, causing color mixing. In addition, this phenomenon similarly occurs when an anti-dyeing method using a hardening treatment or an anti-dyeing method in which a transparent resin is applied and cured is used.

この様な混色が生じると、各着色画素の分光特性が変
化し、基準分光特性から大きくはずれ、歩留りを大きく
下げる原因となっていた。
When such color mixing occurs, the spectral characteristic of each colored pixel changes, deviates greatly from the reference spectral characteristic, and causes a large decrease in yield.

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために提
案されたもので、その目的は、混色を防止した、精度の
高いカラーフィルターを得ることのできるカラーフィル
ターの製造方法を提供することにある。
The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter capable of obtaining a high-precision color filter in which color mixing is prevented. is there.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者は、上記の目的を達成すべく、染色基質であ
るタンパク質中のアミノ基と酸性染料の親和力に着目
し、検討した結果、タンパク質中のアミノ基と酸性染料
との親和力が大きい程、先に染色された染料が脱着され
にくいことを見出した。
The present inventor, in order to achieve the above object, focused on the affinity between the amino group and the acid dye in the protein that is a staining substrate, and as a result of the examination, as the affinity between the amino group and the acid dye in the protein was larger, It has been found that the previously dyed dye is difficult to be desorbed.

また、本発明者は、カラーフィルターの製造工程中に
おいて、着色済みの画素が、後工程の染色によって混色
するのは、先に染色された染料が脱着し、後から染色し
た染料が画素に吸着するためであるということに着目し
て、本発明のカラーフィルターの製造方法を見出した。
In addition, the present inventor believes that during the color filter manufacturing process, the colored pixels are mixed by the subsequent dyeing because the dye previously dyed is desorbed and the dye dyed later is adsorbed on the pixels. Focusing on this fact, the present inventors have found a method for producing a color filter of the present invention.

即ち、本発明のカラーフィルターの製造方法は、基板
上への着色画素の形成を、染色基質と各染料との親和力
の大きいものから順に行うようにすることを特徴とする
ものである。
That is, the method of manufacturing a color filter according to the present invention is characterized in that the formation of colored pixels on the substrate is performed in order of increasing affinity between the dye substrate and each dye.

なお、本発明に用いられる染色基質としては、ゼラチ
ン、カゼイン、グリューなどのタンパク質やポリビニル
アルコールなどが挙げられる。
Examples of the staining substrate used in the present invention include proteins such as gelatin, casein, and glue, and polyvinyl alcohol.

また、前記染色基質を染色する染料としては、酸性染
料または反応性染料を用いることができる。これらの染
料としては、例えば、一般酸性染料、均染型酸性染料、
半均染型酸性染料、ミーリング型酸性染料、含金属錯塩
酸性染料、またはコールドタイプ反応性染料、ホットタ
イプ反応性染料等、広範な種類の染料が適用し得る。
Further, as the dye for dyeing the dye substrate, an acid dye or a reactive dye can be used. As these dyes, for example, general acid dyes, level dyeing acid dyes,
A wide variety of dyes can be applied, such as semi-leveling acid dyes, milling acid dyes, metal-containing complex hydrochloric acid dyes, or cold-type reactive dyes and hot-type reactive dyes.

以下に、本発明の具体的内容を、図面を用いて説明す
る。
Hereinafter, the specific contents of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明に係る色順によって混色性が異なる
ことを示す透過分光特性を示すものであり、(A)はま
ず、ブルー(ソルウェイブルーRによる染色)画素形成
後、1%タンニン酸で硬膜化処理して防染工程を経た
後、エロー(メタニールエローYK)染浴に浸漬した場合
の透過分光特性の変動を示すもので、(B)はその逆の
工程による透過分光特性の変動を示すものである。
FIG. 1 shows transmission spectral characteristics indicating that color mixing differs depending on the color order according to the present invention. (A) shows blue (stained with Solway Blue R) pixels first and then 1% tannin. This shows the change in transmission spectral characteristics when immersed in an erythro (metanyel yellow YK) dyeing bath after hardening treatment with an acid and passing through a dye-proofing process. This shows a change in characteristics.

第1図(A)に示した様に、ソルウェイブルーRによ
る染色後の透過分光特性は、後からメタニールエローYK
染浴に浸漬しても維持される。一方、第1図(B)に示
した様に、先にメタニールエローYKによる染色を行った
場合には、その染色後の透過分光特性は、後からソルウ
ェイブルーR染浴に浸漬すると著しく変化する。これ
は、先に染色したメタニールエローYKの染料が脱着し、
後から染色したソルウェイブルーRが吸着していること
を示している。
As shown in FIG. 1 (A), the transmission spectral characteristics after staining with Solway Blue R were measured by Metanil Yellow YK
It is maintained even when immersed in a dye bath. On the other hand, as shown in FIG. 1 (B), when the dyeing with Metanil Yellow YK was carried out first, the transmission spectral characteristics after the dyeing were marked when immersed in a Solway Blue R dyeing bath later. Change. This is because the dye of metaneil yellow YK dyed earlier is desorbed,
This shows that Solway Blue R stained later is adsorbed.

また、ソルウェイブルーR及びメタニールエローYKの
タンパク質に対する親和力は、メタニールエローYKが約
5.2Kcal、ソルウェイブルーRが約6.5Kcalである。この
様な各染料のタンパク質に対する親和力の測定方法は、
種々提案されているが、2種の染料の親和力の大小関係
を測定するだけで良い場合は、測定したい2種の染浴を
混合し、同時に染色基質に染色させ、優先的に染色され
た染料の親和力の方が大きいと判断することができる。
従って、カラーフィルターを製造する前に、各色を構成
する染料の親和力を測定し、親和力の大きい染料を有す
る色から順次形成すれば、製造工程時の透過分光特性の
変動を防止することができる。
Also, the affinity of Solway Blue R and Metanil Yellow YK for proteins is about
5.2 Kcal, Solway Blue R is about 6.5 Kcal. The method for measuring the affinity of each dye for protein is as follows.
Although various proposals have been made, if it is sufficient to measure only the magnitude relationship between the affinity of the two dyes, the two dye baths to be measured are mixed, and the dye substrate is simultaneously dyed. Can be determined to have a higher affinity.
Therefore, if the affinity of the dyes constituting each color is measured before the color filter is manufactured, and the colors having the dyes having the higher affinity are sequentially formed, the fluctuation of the transmission spectral characteristics during the manufacturing process can be prevented.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、保護膜を形成することにより防染を行う場合にお
いても同様の効果が得られる。即ち、保護膜も水分や染
料分子の一部が透過してしまうため、染色基質と染料と
の親和力の差によって、先に染めた染料の脱着が起こ
り、混色が起こるあらである。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the same effect can be obtained even when anti-staining is performed by forming a protective film. That is, moisture and a part of the dye molecules also pass through the protective film, so that a difference in affinity between the dye substrate and the dye causes desorption of the dye previously dyed, resulting in color mixing.

〔作用〕[Action]

本発明によれば、染色基質との親和力の大きな染料を
有する画素を優先的に形成するため、先に染色された画
素からの染料の脱着を防止し、後工程において、他の染
料が吸着することを防止できる。
According to the present invention, in order to preferentially form a pixel having a dye having a large affinity for a dye substrate, the desorption of the dye from the previously dyed pixel is prevented, and in the subsequent step, another dye is adsorbed. Can be prevented.

〔実施例〕〔Example〕

厚さ0.5mmのガラス基板を洗浄し、カゼイン−重クロ
ム酸アンモニウムから成る感光液を0.8μmの膜厚に塗
布し、70℃のオーブン中で乾燥させ、所定のパターンを
有するフォトマスクを介して密着、露光し、40℃の水に
て現象し、150℃のオーブン中で硬化させた。次いで、
別表の様な組成を有するシアン色の染浴に10分間浸漬し
て染色し、1%タンニン酸水溶液に浸し、硬膜処理を施
した。同様にしてフォトマスクをシアン画素に対して所
定位置へ正確に位置合わせし、エロー画素を形成した。
そして、最後に、保護膜として、熱硬化タイプの透明樹
脂JSS−18(日本合成ゴム製)を1μmの膜厚に塗布
し、180℃のオーブンで硬化させ、所望のカラーフィル
ターを得た。
A glass substrate having a thickness of 0.5 mm is washed, a photosensitive solution composed of casein-ammonium dichromate is applied to a thickness of 0.8 μm, dried in an oven at 70 ° C., and passed through a photomask having a predetermined pattern. It was adhered, exposed, developed in water at 40 ° C, and cured in an oven at 150 ° C. Then
It was immersed in a cyan dyeing bath having the composition shown in the attached table for 10 minutes for dyeing, immersed in a 1% tannic acid aqueous solution, and subjected to hardening treatment. Similarly, the photomask was accurately positioned at a predetermined position with respect to the cyan pixel, thereby forming an ero pixel.
Finally, as a protective film, a thermosetting transparent resin JSS-18 (manufactured by Japan Synthetic Rubber) was applied to a thickness of 1 μm and cured in an oven at 180 ° C. to obtain a desired color filter.

なお、各色の染浴組成は以下の表に示す通りである。 The dye bath composition for each color is as shown in the following table.

この様にして得られたカラーフィルターを固体撮像素
子に貼り合わせて、撮映したところ、良好な色再現性が
得られた。
When the color filter obtained in this manner was attached to a solid-state imaging device and photographed, good color reproducibility was obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べた様に、本発明によれば、カラーフィルター
を構成する着色画素を形成する着色工程において、混色
を防ぐことができるので、カラーフィルターの透過分光
特性を維持することができ、良好な色再現性を得ること
ができる。また、カラーフィルターとしての品質が向上
し、その信頼性も大幅に向上する。
As described above, according to the present invention, in the coloring step of forming the colored pixels constituting the color filter, color mixing can be prevented, so that the transmission spectral characteristics of the color filter can be maintained and good color can be maintained. Reproducibility can be obtained. In addition, the quality as a color filter is improved, and the reliability is greatly improved.

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

第1図は本発明に係る色順によって混色性が異なること
を示す透過分光特性を示すもので、(A)はソルウェイ
ブルーRを先に染色し、防染後、メタニールエローYK染
浴に浸漬した場合、(B)はメタニールエローYKを先に
染色し、防染後、ソルウェイブルーR染浴に浸漬した場
合を示し、第2図(A)〜(E)は、従来のカラーフィ
ルターの製造方法を示す断面図である。 1……基板、2……リレーフ画像、3,4,5……着色画
素、6……保護膜。
FIG. 1 shows transmission spectral characteristics showing that color mixing differs according to the color order according to the present invention. FIG. 1 (A) shows dyeing of Solway Blue R first, and after dye-proofing, a Metanil Yellow YK dye bath. (B) shows a case where Metanil Yellow YK was first dyed, and after immersion prevention, was immersed in a Solway Blue R dye bath, and FIGS. 2 (A) to 2 (E) show conventional methods. It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a color filter. 1 ... substrate, 2 ... relay image, 3, 4, 5 ... colored pixel, 6 ... protective film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に設けられた染色基質部を染料によ
って染色することにより着色画素を形成するカラーフィ
ルターの製造方法において、 前記着色画素の形成を、前記染色基質と各染料との親和
力の大きいものから順に行うようにすることを特徴とす
るカラーフィルターの製造方法。
1. A method of manufacturing a color filter, wherein a colored pixel portion is formed by dyeing a dye substrate portion provided on a substrate with a dye, wherein the formation of the colored pixel is performed by measuring the affinity between the dye substrate and each dye. A method for producing a color filter, wherein the steps are performed in the order of size.
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