JP2733772B2 - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はカラー撮像素子や液晶表示装置等に用いられ
るカラーフィルタの製造方法に関し、特に電極層を形成
した基板上に１色以上の色素層を所要パターンに形成す
る際の色素層形成用マスクと基板との位置合せを精度よ
く行なう方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、基板上に電極層と１色以上の色素層を所要
パターンに形成したカラーフィルタが知られており、カ
ラー撮像素子や液晶表示装置等のカラー表示を行なう装
置に広範に利用されている。

このようなカラーフィルタは、一般に所謂フォトリソ
技法を用いて製造されており、通常、透明基板上にSnO₂
あるいはITO等からなる透明電極層を所要パターンに形
成した後、所望の色素層、例えば赤、青、緑の各画素を
ミクロンオーダーの微細なパターンとして形成してなる
ものであるが、解像度に優れた高品位の表示を行なうた
めには、これら色素層のパターンが高精度に形成される
ことが必要である。

色素層の形成方法としては、透明レジストのパターン
を所要形状に形成した後、これを各種染料や顔料等で染
色する方法や、色素層形成部以外を各種レジストのパタ
ーンで覆った後に上記染料や顔料等の色素層形成材料を
蒸着し、しかる後に不要部のレジストを溶解除去する等
の方法、あるいは上記染料や顔料等の色素層形成材料を
分散してなる感光性樹脂を用いてパターン形成する方法
が一般的である。いずれにしても各種レジストを適用し
たフォトリソ技法に基づくものであり、フォトマスクを
利用しての露光、現像等の各種パターニング工程を実施
して、所要の色素パターンを得ている。

従って、高精度の色素パターンを得るためには、基板
と色素層形成用マスクとの位置合せを正確に行なう必要
がある。

従来、このような色素層を形成する際の基板とマスク
との位置合せは、基板の電極層形成側に予め十字等の所
望形状のマーカ（位置合せマーク）を設け、このマーカ
とこのマーカに相応するようにマスクに設けたマーカと
を整合させ、これを目視あるいは光学的に認識して位置
合せする方法が一般的あるが、基板およびマスクの相互
に設けたマーカの整合精度が必ずしも十分ではないこ
と、また複数色の色素層を設ける場合には各色毎にそれ
ぞれ別個のマーカを設ける必要がある等の工程上の問題
や、あるいは各色毎に設けたマーカを作業者が取違えて
しまうといった作業上のミスを生じることがあった。

このような作業上のミスを防止したり、あるいは複数
色のマーカを設置する等の作業工程を簡略化する等の目
的で、１色目の色素層を形成した後は、この色素層をマ
ーカとして順次２色目以降の色素層を形成する方法もあ
るが、この方法では２色目以降の色素層をパターン形成
するに際して、第１色目の色素層を常に認識できる状態
にして２色目以降の色素層を形成する必要があり、工程
上の制約が大きく、また精度にも問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明の課題は上記従来のカラーフィルタの
製造方法における問題点を解消し、色素層形成時のマス
クと基板の位置合せを簡易かつ精度よく行なうことので
きるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、
以下に記す通りの基板と色素層形成用マスクとの位置合
せの優れた方法を見い出し本発明に到達したものであ
る。

すなわち、本発明は、 所要パターンの電極層が形成された基板上に１色以上
の色素層をパターン状に形成するに際して、前記電極層
を含む基板面に色素層を積層した後、前記電極層形成側
とは反対の基板面から照射した光の透過パターンを認識
して基板と色素層形成用マスクとの位置合せを行ない色
素層をパターン状に形成することを特徴とするカラーフ
ィルタの製造方法、 に関するものである。

［作用］ 本発明では、電極層を含む基板面に色素層を積層した
後、電極層形成側とは反対の基板面から照射した光の透
過パターンを直接認識して基板と色素層形成用マスクと
の位置合せを行なうため、基板とマスクとの位置合せを
正確かつ簡易に行なうことができる。

従って、色素層を形成するに際して従来例におけるよ
うなマーカを用いる必要は特になく、さらには１色目の
色素層を常に認識できる状態にしておくといった工程上
の制約もない。

以下、必要に応じて図面を参照しながら本発明を詳細
に説明する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るカラーフィルタ
の製造方法の一例の各工程における一部断面模式図であ
る。本例では赤、青、緑の３色の画素を有するカラーフ
ィルタを製造する場合を例として説明するが、色数は１
色以上で所望数とすることができる。

まず、第１図（ａ）に示すように、ガラス等よりなる
透明基板１上に、SnO₂、ITO等よりなる透明画素電極層
２を周知のフォトリソ工程によって所要パターンに形成
する。

次に、電極層２を含む基板１上に第１色目の画素を形
成すべく、所望の色相（本例では赤色）の色素層形成材
料、例えば染料もしくは顔料等を分散してなる周知の感
光性樹脂を用いて、スピンコート等により第１図（ｂ）
の如くに色素層３を積層する。

次に、第１図（ｃ）に示すように、第１色目の色素層
の形成パターンに応じて所定のフォトマスク４を用い、
このフォトマスク４と基板１との位置合せを、基板１の
電極層形成側とは反対側から光８を照射し、この光８の
透過パターンを目視あるいは光学的に認識することによ
って行なう。

すなわち、基板１の背面から照射された光８は、基板
１を通過してマスク側に透過する。この際、電極層２が
形成されている部分と、形成されていない部分では透過
光量が異なってくるため、フォトマスク設置側の色素層
３上に透過光量に応じた光の濃淡のパターンが生じる。

この透過光量の差は照射光の波長あるいは基板や電極
層の厚み等によって異なるが、通常、電極層未形成部の
光の透過量を100とすると、電極形成部で85〜90％程度
である。

本発明ではこの透過光量の差異によって生じる光の濃
淡のパターンを利用して、この濃淡のパターンをフォト
マスク４に所要形状に形成されている光透過部4aと遮光
部4bとを目視あるいは光学的に整合させることによっ
て、フォトマスク４と基板１との位置合せを行なうので
ある。

従って、従来法におけるような電極形成側からの反射
光を利用する方法では、色素層積層後は下部の電極層あ
るいは基板を認識できないためにマーカ等を設けて位置
合せを行なう必要があったが、本発明ではこのようなマ
ーカを特に設ける必要はなく、また色素層の形成パター
ンに対応した透過光パターンを直接認識して位置合せを
行なうため簡易かつ高精度の位置合せが可能である。

この位置合せに際して用いる光は特に限定はないが、
色素層形成材料として上記感光性樹脂等の光に感応する
材料を用いる場合には、この色素層形成材料が感応しな
い範囲の波長の光を用いることが好ましいが、短時間の
照射で位置合せを行なえば色素層形成材料が感応する波
長域の光を用いても実用上特に問題はない。

こうして、フォトマスク４と基板１との位置合せを行
なった後、第１図（ｄ）に示すようにフォトマスク４を
介して色素層形成材料が感応する光（例えば高圧水銀灯
等）を用いての露光、現像等の諸工程を実施して、電極
層２上に第１色目の色素層である赤色画素５が形成され
た第１図（ｅ）に例示の如き基板１を得る。

上記同様の操作を２色目以後について繰返し実施する
ことにより、第１図（ｆ）に例示の如き所望の画素（本
例では赤色画素５、青色画素６および緑色画素７）がパ
ターン状に形成されたカラーフィルタを得ることができ
る。

本発明は上記フォトマスク４と基板１との位置合せに
特徴を有するものであり、この位置合せを基板の電極層
形成側とは反対側から照射された光８の透過パターンを
目視あるいは光学的に認識して行なうこと以外は、この
種の分野で従来周知の技術を特に限定することなく適用
して所望のカラーフィルタを得ることができる。

例えば基板としては、石英、ソーダガラス等の無機材
料が一般的であるが、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルムのような有機材料を用いることもできる。

色素層形成材料としては、上記したような所望の色相
の染料あるいは顔料等を分散させてなる有色の感光性樹
脂組成物の他、後述するように特には感光性を有しない
染料あるいは顔料等を、透明の感光性樹脂（レジスト）
とを組合せて色素層を形成することもできる。

第２図（ａ）〜（ｇ）は本発明のカラーフィルタの製
造方法の別の例の各工程における一部断面模式図であ
る。この例では透明レジストと染料あるいは顔料等の色
素層形成材料とを組合せてカラーフィルタが製造され
る。

まず、第１図（ａ）と同様の方法により、第２図
（ａ）に示すように基板１上に透明画素電極層２を所要
パターンに形成する。

次に、この基板１上に所望色相（本例では赤色）の画
素を形成すべく、特には光に感応しない通常の染料ある
いは顔料等を用いて、真空蒸着あるいはスパッタリング
等の膜形成技法により第２図（ｂ）の如くに色素層３を
積層する。

次に、この色素層３上に周知の透明レジスト10をスピ
ンコート等により第２図（ｃ）の如くに積層する。この
透明レジスト10は色素層３と同程度のエッチングレート
を有するものを用いるのが好ましい。

次に、好ましくはこの透明レジスト10が感応しない波
長の光８を、第２図（ｄ）に示す如くに電極層形成側と
は反対の基板面から照射して、第１図（ｄ）におけると
同様の方法でフォトマスク４と基板１との位置合せを行
なう。

こうして位置合せを行なった後、第２図（ｅ）に示す
ようにフォトマスク４を介して透明レジスト10が感応す
る光９を用いての露光、現像等の諸工程を実施して、色
素層３上に透明レジスト10が所要パターンに形成された
第２図（ｆ）の如き基板１を得る。

次いで、スパッタエッチング等により基板１上の色素
層３と透明レジスト10とをレジスト形成部の色素層を除
いて除去することにより、電極層２上に所要パターンの
色素層（本例では赤色画素11）が形成された第２図
（ｇ）に例示の如きカラーフィルタを得ることができ
る。

複数色の色素層を有するカラーフィルタを作成する場
合は、上記と同様の操作を各色毎に実施すればよい。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

実施例１ 第１図（ａ）〜（ｆ）に示した製作手順に準じて、第
１図（ｆ）に例示の如きカラーフィルタを以下のように
作成した。

まず、第１図（ａ）に示したようなソーダガラスより
なる基板１を準備し、この基板１上にITOからなる画素
電極層２を周知のフォトリソ工程により所要パターンに
形成した。

次に、この基板１上に第１色目の画素を形成すべく、
赤色染料を分散してなる感光性樹脂を第１図（ｂ）の如
くに１〜1.5μｍ厚みにスピンコートして色素層３を積
層した。

次いで、第１図（ｃ）の如くに基板１の背面から上記
感光性樹脂の感光域外の波長の光８を照射し、この照射
光の透過パターンに基づく第１色目のフォトマスク４と
基板１との位置合せを周知のアライメント装置（大日本
スクリーン社製、型式;MAT−3400）を用いて行なった。

次いで、第１図（ｄ）の如くに基板１の電極層形成側
から上記感光性樹脂の感光域の波長の光９を照射して色
素層３の露光および現像を行ない、電極層２上に第１色
目の色素層である赤色画素５が所要パターンに形成され
た第１図（ｅ）の如き基板１を得た。

次に、第２色目として青色染料を分散してなる感光性
樹脂を、また第３色目として緑色染料を分散してなる感
光性樹脂を用いたこと以外はそれぞれ上記と同様の操作
を繰返し実施することにより、赤色画素５、青色画素６
および緑色画素７が所要パターンに形成された第１図
（ｆ）の如きカラーフィルタを得た。

このカラーフィルタをカラー液晶表示装置に組込み表
示を行なったところ、高解像度かつ高品位の表示を行な
うことができた。

実施例２ 第２図（ａ）〜（ｇ）に示した製作手順に準じて、第
２図（ｇ）に例示の如きカラーフィルタを以下のように
作成した。

まず、実施例１と同様のソーダガラスよりなる基板１
を用い、実施例１と同様の方法により厚さ250オングス
トロームのITO画素電極層２が第２図（ａ）の如くに形
成された基板１を得た。

次に、この基板１上に赤色染料を第２図（ｂ）の如く
に１〜1.5μｍ厚みにコートして色素層３を積層した。

次に、この赤色染料とエッチングレートがほぼ同程度
である市販の透明レジスト10（クラレ社製、商品名;PVA
−205）を第２図（ｃ）の如くに１〜1.5μｍ厚みにスピ
ンコートした。

次いで、第２図（ｄ）の如くに基板１の背面から上記
透明レジストの感光域外の波長の光８を照射し、この照
射光の透過パターンに基づくフォトマスク４と基板１と
の位置合せを実施例１と同様のアライメント装置を用い
て行なった。

次いで、第２図（ｅ）の如くに基板１の電極層形成側
から上記透明レジストの感光域の波長の光９を照射して
このレジストの露光を行ない、色素層３上に透明レジス
ト10が所要パターンに形成された第２図（ｆ）の如き基
板１を得た。

次いで、基板１上の色素層３とレジスト10とをエッチ
ング除去した。この際、色素層３とレジスト10のエッチ
ングレートがほぼ同程度であるので、両者は均一にエッ
チング除去され、レジスト下部の色素層３が露出したと
ころでエッチングを終了することにより、電極層２上に
所要パターンの赤色画素11が形成された第２図（ｇ）の
如きカラーフィルタを得た。

このカラーフィルタを液晶表示装置に組込み表示を行
なったところ、高解像度かつ高品位の表示を行なうこと
ができた。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明によれば色素層形成時
の基板とマスクとの位置合せを簡易かつ高精度に行なう
ことができるので、高解像度かつ高品位の表示が可能な
カラーフィルタを提供することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るカラーフィルタの
製造方法の一例の各工程における一部断面模式図、第２
図（ａ）〜（ｇ）は本発明に係るカラーフィルタの製造
方法の別の例の各工程における一部断面模式図である。 図中符号： １……基板;2……電極層;3……色素層;4……フォトマス
ク;4a……光透過部;4b……遮光部;5、11……赤色画素;6
……青色画素;7……緑色画素;8、９……光;10……レジ
スト。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所要パターンの電極層が形成された基板上
   に１色以上の色素層をパターン状に形成するに際して、
   前記電極層を含む基板面に色素層を積層した後、前記電
   極層形成側とは反対の基板面から照射した光の透過パタ
   ーンを認識して基板と色素層形成用マスクとの位置合せ
   を行ない色素層をパターン状に形成することを特徴とす
   るカラーフィルタの製造方法。