JP2848510B2 - カラーフィルタの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタの形成
方法に係り、特にモザイク状のカラーフィルタを形成す
るのに適したカラーフィルタの形成方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、液晶表示装置等においてカラーフ
ィルタを電極表面上に形成してカラー画像を表示するこ
とが行われている。例えば、図６に分解斜視図を示すよ
うに、下側ガラス基板５上にインジウム・チン・オキサ
イド（ＩＴＯ）等を蒸着などの方法により平行に固着し
Ｙ電極６を形成する。同様にして上側ガラス基板８上に
Ｘ電極９を形成する。次に下側ガラス基板５のＹ電極６
の表面にカラーフィルタを塗着し、図４に示すように、
Ｘ電極９とＹ電極６とが相互に直交するように所定の間
隔を保ってガラス基板８, ５の電極面を対向せしめ、図
示しない封止材で周辺部を封止して液晶表示セルを形成
する。このセル中に図示しない液晶材料を注入し、 当該
液晶材料がツイスト・ネマチック（ＴＮ）型である場合
には、偏光板１１を２枚のガラス基板５, ８の外側に偏
光方向がほぼ平行又はほぼ直交するように設けて表示装
置として形成するのである。 【０００３】この場合にカラーフィルタをＹ電極６の表
面に形成すれば、観察者が該表示装置を見る角度の差に
より動作電極と表示色がずれる現象（以下これを「視
差」という）を防止することができるので、上述の液晶
表示装置やエレクトロクロミック表示装置等のカラー表
示装置においては、電極表面上へカラーフィルタを形成
することが行なわれている。 【０００４】電極表面上へのカラーフィルタの形成方法
としては、印刷法やフォトリソグラフィ法や電着塗装法
等が検討されているが、例えばマトリックス状電極によ
りカラー画像を表示する上述した液晶表示装置などにお
いて、高密度の画像を得ようとする場合には、カラーフ
ィルタは例えば幅１００μｍ程度の微細なパターンとな
り、Ｙ電極６との相対位置のずれが１０μｍ程度以内と
いうようなパターン精度が要求される。このような場合
には、上述したカラーフィルタの形成方法の中では電着
塗装法が、ほぼ完全にＹ電極６と一致したカラーフィル
タが得られることから、他の方法より優れている。 【０００５】一方、カラーフィルタのパターンとして
は、縞状のいわゆるストライプ状パターンや相異なる色
相の領域が互いに隣り合うモザイク状パターンが知られ
ているが、ある条件下（例えば、 比較的近い距離から表
示画面を観察するような場合）では、モザイク状パター
ンの方が視覚上優れた効果が得られることが知られてい
る。 【０００６】 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、高
密度の画像品質を得たい表示装置などの場合には、微細
な電極上にモザイク状のパターンのカラーフィルタを形
成することが要求される。しかし、従来の電着塗装法で
は、多色のカラーフィルタを形成しようとしても、例え
ば図６に示すような棒状の電極上に全て同一の色相のカ
ラーフィルタしか形成できずモザイク状のカラーフィル
タを形成することは不可能であった。従って、基板表面
に全面的に形成した電極上に異った色相のカラーフィル
タを設けることは不可能と考えられていた。 【０００８】本発明は従来のカラーフィルタの形成方法
の上述のような欠点を解消し、電着塗装法を用いてモザ
イク状のパターンのカラーフィルタなど種々のパターン
のカラーフィルタを形成することができ、かつ生産工程
を簡略化することのできるカラーフィルタの形成方法を
提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために、フォトリソグラフィ法による工程と電着
塗装法による工程とを組み合せてカラーフィルタを形成
するようにしたものである。即ち、本発明のカラーフィ
ルタの形成方法は、電極表面にカラーフィルタを形成す
るカラーフィルタの形成方法において、少なくとも、基
板の少なくとも一表面上にほぼ全面的に形成された電極
表面に感光性被膜を形成し、該感光性被膜をフォトリソ
グラフィ法により所定のパターンに剥離し電極表面を露
出する第１の工程と、該露出された電極表面上に電着塗
装法により所定の色相の塗膜を形成する第２の工程と、
該電極表面上の塗膜を形成した領域に隣り合う領域の感
光性被膜をフォトリソグラフィ法により所定のパターン
に剥離し電極表面を露出する第３の工程と、該第３の工
程により露出された電極表面上に電着塗装法により前記
色相と異なる色相の塗膜を形成する第４の工程とを有し
て複数の色相の塗膜を形成するカラーフィルタの形成方
法であって、前記感光性被膜の塗布は、前記複数の色相
の塗膜を形成するにあたって実質的にただ一度のみ行わ
れることを特徴とする。 【００１０】以下本発明のカラーフィルタの形成方法の
各工程を代表的例を用いて説明する。 【００１１】図１ないし図３は本発明のカラーフィルタ
の形成方法の原理を説明する平面図であり、平行に配列
された帯状の電極上にモザイク状のカラーフィルタを形
成する工程を示す平面図である。 【００１２】まず、ガラス基板５上に蒸着法等によりＩ
ＴＯ等から成る電極１を、その上部を共通にしてくし形
に形成する。なお、本発明ではこれらの図の帯状の電極
の代わりに、基板上の一表面にほぼ全面に形成されたベ
タ電極を用いる。また、この電極１は、本例のような電
極に限定されるものではなく、例えば不透明な金属電極
等でもよい。 【００１３】次に、図２に示すように、前記電極１のく
し歯の部分に全面的にフォトレジストを塗布し感光性被
膜２を形成する。この感光性被膜２の所定部分に所定の
フォトマスクを介して可視光線又は紫外線や遠赤外線等
を照射し、該感光性被膜２のこの照射部分又は非照射部
分を現像液で電極１から剥離して該部分の電極表面を露
出させる（いわゆるフォトリソグラフィ法）。 【００１４】この工程に用いるフォトレジストとしては
通常用いられるものでよいが後の電着工程で剥離してし
まわなものであることを要する。また、ネガ型でもポジ
型でもよいが、本例では電極露出部３が散在するパター
ンであるので、一度塗布したフォトレジストを何度か露
光して使えるポジ型の方が使いやすい。 【００１５】感光性被膜２の現像液は、前記フォトレジ
ストに対応して通常用いられる有機アルカリ系等の現像
液でよい。 【００１６】以上のようにして所定のパターンに感光性
被膜２が剥離され露出された電極１の表面に第１色目の
カラーフィルタを電着塗装法により形成する。 【００１７】電着塗装法は、塗料溶液中に電極（溶液槽
自体を電極としてもよい）を設け、被電着物を反対の極
性の電極として両電極間に電圧を印加し、被電着物上に
塗料中の樹脂, 顔料等を放電析出せしめるものである。
この後被電着物上の析出物を焼成すると、析出物は析出
部上に流展し均一な塗面を形成する。 【００１８】塗料は、水等の溶媒中に顔料と樹脂粒子が
分散した一種のコロイド分散体であり、樹脂粒子として
カルボキシル基等のアニオンをアミンやアンモニアで中
和させた塩を用いるアニオン型塗料と、アミノ基等のカ
チオンを酢酸等の有機酸で中和した塩を用いるカチオン
型塗料とが用いられる。 【００１９】ただし、本例のように酸化物（例えばＩＴ
Ｏ）の電極１上に塗料を形成する場合には、カチオン型
塗料を用いた場合には、電極１を陰極として用いること
になるので、通電時に電極１が還元されてしまい、該電
極１が塗料溶液中に溶解してしまうおそれがある。ま
た、電極表示装置等の電極として用いる場合には該電極
には高い透明度が要求されるのであるが、上述の還元反
応により電極の透明度が低下してしまい使用できなくな
るおそれもある。したがって、酸化物電極上に塗膜を形
成する場合には前述のアニオン型塗料が望ましい。な
お、このようにして電極１上に形成した塗膜は電気的に
不良導体となるので、他の色相の塗料溶液中に電極１を
浸漬して、他の色相の電着塗装を行っても、先の工程で
作成した塗膜上に新たな塗膜が形成されることはない。 【００２０】次に、図３に示すように、前工程で形成し
た塗膜形成部３’に隣り合う領域の感光性被膜２を前述
のフォトリソグラフィ法により所定のパターンに剥離し
電極露出部４を形成する。 【００２１】該電極露出部を形成したガラス基板５を前
記塗膜形成部３’に形成した塗膜の色相と異なる色相の
塗料を満した電着槽中に浸漬し電極１に通電し、電着塗
装法で該色相の塗膜を電極露出部４に形成する。該塗膜
を焼成流展せしめ均一な塗膜とする。最後に、残ったフ
ォトレジストを除去しモザイク状のカラーフィルタが得
られる。 【００２２】なお、本例では、各塗膜の色相として３原
色の色相を予定しているので、図２, 図３に示したパタ
ーンは、上述した工程だけでは電極１の表面上に塗膜を
形成しない部分が出てきてしまうが、本発明のカラーフ
ィルタの形成方法は本例のような３原色のパターンに限
定されるものでなく、同一電極上に相異なる２色の色相
の塗膜を交互に形成したモザイク状のカラーフィルタで
もよく、この場合にはフォトマスクのパターンを２色の
色相の塗膜を交互に形成して塗膜の形成残りが無くなる
ようなパターンにすればよい。さらに、いわゆる市松模
様状のモザイク状カラーフイルタとしてもよいことはい
うまでもない。また、各画素を構成する塗膜の形状は四
角形でなくとも丸形でも三角形でもよいことは勿論、モ
ザイク状模様でなくストライプ状模様でもよい。 【００２３】さて、本例においては、フルカラーの液晶
表示装置として用いることを目的としているので、上述
した工程に引き続いて第３の色相の塗膜を、上述の最後
の工程で感光性被膜２を剥離して露出した電極１の表面
に電着塗装法で形成する。この場合第１ないし第３の色
相を３原色とすればフルカラー表示ができる。 【００２４】以上のようにして形成したフルカラードッ
トマトリックス液晶表示装置用カラーフィルタ付電極基
板を用いて液晶表示装置を構成した例を図４, 図５に示
す。図４は平面図, 図５は断面図である。なお、本発明
では前述したようにこれらの図のカラーフィルタを形成
するのに用いた帯状の電極の代わりに、基板上の一表面
に全面的に形成されたベタ電極を用いる。 【００２５】図において下側ガラス基板５の表面にはＩ
ＴＯ等が蒸着されＹ電極６が形成されている。該Ｙ電極
６の表面には、前述した工程により、例えば赤, 青, 緑
の３原色のモザイク状カラーフィルタ７が形成されてい
る。なお、図示していないポリイミド, ポリアミド，Ｓ
ｉＯ，ＴｉＯ₂ 等から成る配向膜が該カラーフィルタ７
の表面に必要に応じて形成される。 【００２６】一方、上側ガラス基板８の表面には、複数
のＸ電極９が互いに平行に形成されており、この上側ガ
ラス基板８と前記下側ガラス基板５を、図示のように、
Ｘ電極９とＹ電極６とが互いに直交するように電極面を
対向させて配置され、周辺部をエポキシ樹脂等のシール
剤１０で封止して液晶表示セルが形成される。 【００２７】この液晶表示セル中に図示しない液晶物質
を注入し、必要に応じて偏光板を設置し、フルカラード
ットマトリックス型液晶表示装置が完成する。なお、Ｘ
電極９の表面にも必要に応じて配向膜が形成されること
はいうまでもない。さらに、上述のようにして形成され
たモザイク状カラーフィルタは、薄膜トランジスタを用
いたアクティブマトリックス方式の液晶表示パネル等に
も、用いることができる。 【００２８】 【作用】本発明のカラーフィルタの形成方法では、いっ
たん電極の全表面を感光性被膜で被覆し、必要部分のみ
をフォトリソグラフィ法により剥離して該工程により感
光性被膜が剥離された表面にのみ電着塗装法により塗膜
を形成するので、 同一電極表面上に複数の色相の塗膜を
電着塗装法により形成することが可能となるのである。
これにより、全面に形成した１個のベタ電極上にも、複
数の色相の塗膜を電着塗装法により形成できる。また、
色相の異なる塗膜ごとに感光性被膜を塗布し直すのでな
く、感光性被膜は実質的に最初のただ１回のみ形成され
るので、工程が簡略化される。このために、第１の色相
の塗膜を焼成する際感光性被膜が変質しない低温で焼成
することが好ましい。 【００２９】さらに、本発明では基板のほぼ全面に電着
用の電極を形成しており、モザイク状、ストライプ状等
の種々のカラーフィルタのパターンに適用可能であり、
パターンの自由度が高い。 【００３０】 【実施例】ガラス基板の表面にＩＴＯを蒸着し、図１に
示すように電極を形成した。 【００３１】次に該電極のくし歯の部分の表面に全面的
にフォトレジストをスピンナー法により塗布し感光性被
膜を形成した。フォトレジストとしてはポジ型のＯＦＰ
Ｒ−２（商品名）を使用した。 【００３２】この感光性被膜上にフォトマスクを設置
し、該フォトマスクを介してプロジェクション法により
紫外線を前記感光性被膜上に照射し、前記フォトマスク
のパターン状に該感光性被膜を露光した。次に現像液
（ＨＭＯ−８１（商品名））で該感光性被膜を現像し、
図２に示したようなパターンに露光部の感光性被膜を溶
融剥離し電極表面を露出させた。 【００３３】次に、上述のガラス基板上の電極の共通部
分を直流安定化電源のマイナス極に接続し、赤色の塗料
（アゾ染料）を満した電着槽に浸漬した。対向電極とし
ては安定な白金電極を用い両電極間に２０Ｖの直流電圧
を２分間印加し、１．３μｍ厚の赤色塗膜を得た。この
赤色塗膜を１２０℃で焼成流展せしめ膜厚を均一化し
た。 【００３４】次に、このガラス基板上の感光性被膜を上
述の方法と同様にしてフォトリソグラフィ法により図３
に示すようなパターンに剥離し、緑色の染料（フタロシ
アニン染料）を満たした電着槽中に浸漬し、前述の赤色
塗膜を形成したのと同一の条件で電着塗装及び焼成を行
い赤色塗膜に隣接する位置に同一厚の緑色塗膜を形成し
た。 【００３５】次に、該ガラス基板及び電極の表面に残留
しているフォトレジストを、剥離剤（硫酸−過酸化水
素）で完全に除去し電極の残留表面を露出した。この露
出電極表面上に上と同様の電着塗装法により青色塗膜を
形成し、図４に示すような３原色のモザイク状カラーフ
ィルタを形成した。 【００３６】このカラーフィルタの分光特性を図７に示
す。 【００３７】次に上側ガラス基板に蒸着法によりＩＴＯ
のＸ電極を形成した。 【００３８】このＸ電極と前述したカラーフィルタを形
成したＹ電極の表面にスピンナー法によりポリイミドア
ミドを塗布し、１８０℃で３０分間キュアーした後ラビ
ングによって配向処理を施した。 【００３９】この後下側ガラス基板の周辺部にエポキシ
樹脂を図４, 図５に示すように塗布し、上下のガラス基
板を１５μｍの間隔で該エポキシ樹脂をスペーサー兼シ
ール剤として対向させた。このようにしてセルを形成し
た後該セル中に誘電異方性が正で黒色に調整されたゲス
ト・ホスト型液晶を注入しフルカラードットマトリック
ス型液晶表示装置を構成した。なお、上述の実施例では
くし形電極の例に基づき説明したが、本発明では前述し
たようにカラーフィルタを電着形成する基板上の一表面
に全面的に形成されたベタ電極を用いる。このため、上
述の実施例で説明したくし形電極の代わりに、基板上の
一表面に全面的に形成されたベタ電極を用いればよい。 【００４０】 【発明の効果】本発明のカラーフィルタの形成方法にお
いては、フォトリソグラフィ法と電着塗装法を組み合わ
せてカラーフィルタを形成するようにしたので、電着塗
装法を用いてモザイク状のパターンのカラーフィルタを
構成でき、電極とカラーフィルタの位置ずれのない、 微
細パターンに適したカラーフィルタの形成が可能となっ
た。 【００４１】また、フォトレジストの塗布が実質的に１
回だけなので、生産工程を簡略化することができ、大幅
なコストダウンが可能となった。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の工程の原理を説明する平面図 【図２】本発明の工程の原理を説明する平面図 【図３】本発明の工程の原理を説明する平面図 【図４】図１〜図３の工程により形成したカラーフィル
タを用いて液晶表示装置を構成した例を示す平面図 【図５】図１〜図３の工程により形成したカラーフィル
タを用いて液晶表示装置を構成した例を示す断面図 【図６】従来の液晶表示装置の一例を示す分解斜視図 【図７】本発明の方法により形成したカラーフィルタの
１実施例の分光特性図 【符号の説明】 １…電極 ２…感光性被膜 ３，４…電極露出部 ３’…塗膜形成部 ５，８…ガラス基板 ６…Ｙ電極 ７…カラーフィルタ ９…Ｘ電極

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−279803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−210901（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−93807（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−181011（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．電極表面にカラーフィルタを形成するカラーフィル
   タの形成方法において、少なくとも、 基板の少なくとも一表面上にほぼ全面的に形成された電
   極表面に感光性被膜を形成し、該感光性被膜をフォトリ
   ソグラフィ法により所定のパターンに剥離し電極表面を
   露出する第１の工程と、 該露出された電極表面上に電着塗装法により所定の色相
   の塗膜を形成する第２の工程と、 該電極表面上の塗膜を形成した領域に隣り合う領域の感
   光性被膜をフォトリソグラフィ法により所定のパターン
   に剥離し電極表面を露出する第３の工程と、 該第３の工程により露出された電極表面上に電着塗装法
   により前記色相と異なる色相の塗膜を形成する第４の工
   程とを有して複数の色相の塗膜を形成するカラーフィル
   タの形成方法であって、 前記感光性被膜の塗布は、前記複数の色相の塗膜を形成
   するにあたって実質的にただ一度のみ行われることを特
   徴とするカラーフィルタの形成方法。