JP2991271B2 - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

カラーフィルターの製造方法

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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ーの製造
方法に関し、特に液晶ディスプレー用カラーフィルター
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、カラーフィルターとしては、基板
上にゼラチン、カゼイン、グリューあるいはポリビニル
アルコールなどの親水性高分子物質からなる媒染層を設
け、その媒染層を色素で染色して着色層を形成する染色
カラーフィルターが知られている。このような染色法で
は、使用可能な染料が多くカラーフィルターとして要求
される分光特性への対応が比較的容易であるが、媒染層
の染色工程に、染料を溶解させた染色浴中に媒染層を浸
漬するというコントロールの難しい湿式工程を採用して
おり、また各色ごとに防染用の中間層を設けるという複
雑な工程を有するため歩留まりが悪くなる欠点を有して
いる。
【0003】また、染色可能な色素の耐熱性が150℃
以下と比較的低く、該フィルターに熱的処理を必要とす
る場合には、使用が困難である上、染色膜自体の耐熱
性、耐光性などの信頼性が劣るという欠点も有してい
る。
【0004】これに対して、従来、ある種の着色材料が
透明樹脂中に分散されてなる着色樹脂を用いたカラーフ
ィルターが知られている。例えば、感光性樹脂に着色材
料を混合した感光性着色樹脂膜を用いて、フォトリソ工
程による方法によりカラーフィルターを形成することが
できる。
【0005】このカラーフィルターは、前記染色カラー
フィルターに比べて、信頼性の高い材料を用いることが
できる上、比較的簡便な方法で形成することができ、有
用なカラーフィルターと言える。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな着色材料と感光性樹脂により構成された感光性着色
樹脂を用いて形成したカラーフィルターにおいては、ガ
ラス基板とカラーフィルター材料との密着強度が優れ
ず、第1色目のカラーフィルター形成後、第2色目の材
料塗布時に第1色目のパターンが浮き上がる現象が発生
する。また、プロセス条件によっては、第1色目のパタ
ーンの現像時にパターンそのものが基板上から脱落した
りする。
【0007】一方、これらのパターンの浮きや脱落を防
ぐためにガラス基板上にシラン系などの密着促進剤を塗
布し、これを下地層にしてその上に第1色目を形成する
方法が考えられる。しかしながら、このような密着を強
固にするための材料を下地層にした場合、逆にカラーフ
ィルター材料との密着性が強すぎるために現像が完全の
行なわれないで、パターン以外の領域で残渣が発生し、
これが原因でカラーフィルターの色の濁りや膜厚の不良
を招き、カラーパネルとしたときに重大な欠陥として現
れ、信頼性を著しく低下させることになる。
【0008】本発明は、このような従来技術の欠点を改
善するためになされたものであり、基板上に感光性樹脂
中に着色材料を分散させた感光性着色樹脂を用いてカラ
ーフィルターを形成する方法において、基板上にカラー
フィルターの第1色目を形成する前にカラーフィルター
と同一の感光性樹脂材料を塗布し、これを仮硬化した後
に現像液により基板全面に塗布した材料の一部を除去す
る。このとき完全に除去されずに残存した残渣を下地層
にして、この上にカラーフィルターを順次形成してい
く。この方法により、現像時において密着不足によるパ
ターンの剥がれや浮きが発生することがなくなるととも
に、逆に密着強固によるパターニング後の残渣が発生す
ることがない、良好なパネルを提供することができるカ
ラーフィルターの製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、基板上
に感光性樹脂中に着色材料を分散させた感光性着色樹脂
を用いて、フォトリソ工程によりパターニングして少な
くとも1色以上のカラーフィルターを形成する方法にお
いて、第1色目形成前にカラーフィルターに用いる感光
性樹脂と同一材料を塗布した後、仮硬化し、カラーフィ
ルター用現像液で一部を剥離して下地層を形成し、該下
地層の上にカラーフィルター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である。
【0010】以下、本発明を詳細に説明をする。本発明
は、感光性樹脂中に着色材料を分散させた感光性着色樹
脂を用いて、フォトリソ工程によりパターニングしてカ
ラーフィルターを形成する方法において、カラーフィル
ターの第1色目を形成する前にカラーフィルター材料と
同一の感光性樹脂材料を塗布した後、仮硬化させ、次い
でその一部を剥離し、このとき残存する残渣を下地層と
して用い、この上にカラーフィルターを形成することを
特徴とする。
【0011】本発明に使用するカラーフィルターのベー
ス材料としては感光性樹脂が用いられ、感光性樹脂は特
に制限する必要はないが、好ましくは耐熱性、透明性に
優れた感光性ポリアミド樹脂が用いられる。そして、こ
の感光性樹脂中に着色材料、例えば有機顔料を分散して
感光性着色樹脂として用いる。使用される有機顔料とし
ては、溶性アゾ系、不溶性アゾ系、縮合アゾ系等のアゾ
系顔料やフタロシアニン系顔料、インジゴ系、アントラ
キノン系、ペリレン系、ジオキサン系、その他金属錯体
系を含む縮合多環系顔料が用いられる。
【0012】次に、以上説明した感光性着色樹脂材料を
用いてパターンを形成する具体的なプロセスを説明す
る。図1(a)〜(g)は本発明のカラーフィルターの
製造方法の一例を示す説明図である。まず、ガラス基板
1上にカラーフィルター材料と同一材料、すなわち感光
性ポリアミド樹脂を塗布し感光性樹脂膜6を形成し、こ
れを約90℃程度の温度で仮硬化させる(図1(a)参
照)。
【0013】こののち仮硬化させたポリアミド樹脂をカ
ラーフィルター形成時に用いる専用現像液中で超音波に
曝しながら剥離を行う。ここで塗布された樹脂は100
%ガラス基板から除去されるわけではなく、厚さ50〜
100Å程度にガラス表面上に残渣7として残存する
(図1(b)参照)。このわずか50〜100Å程度の
残渣をカラーフィルター形成前の下地層として用いる。
【0014】次に、この下地層付きガラス基板上に第1
色目のカラーフィルター材料(感光性赤色着色樹脂層2
a)を塗布する(図1(c)参照)。これを仮硬化させ
所望のパターンの描画されたマスク3により露光する
(図1(d)参照)。次いで、専用現像液で現像、さら
に専用リンス液リンスしその後本硬化することにより第
1色目のカラーフィルター(赤色着色樹脂パタ−ン2)
を形成する(図1(e)参照)。
【0015】以下、同様にして第2色目(緑色着色樹脂
パタ−ン4)、第3色目(青色着色樹脂パタ−ン5)を
順次形成する(図1(f)参照)。最後に保護膜11を
全面に成膜することによりカラーフィルター付き基板を
得ることができる(図1(g)参照)。
【0016】このようにして得られたカラーフィルター
はガラス基板上に直接カラーフィルターを形成したとき
に生じやすい、フィルターパターンの浮きや脱落のよう
な密着不足による不良をなくすことができる。さらに、
密着不足を改善するために用いられる密着促進剤などを
下地層に用いたときに発生する密着強度向上によるフィ
ルターパターン以外の部分の樹脂分および顔料の残渣に
よるパネルのセルギャップ不良や上下基板間での電極の
ショートによる不良などを防ぐことができる。
【0017】
【実施例】以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明する。
【0018】実施例1 図1(a)〜(g)に示す方法により、カラーフィルタ
ーを製造した。先ず、図1(a)に示すように、ガラス
基板(厚さ1.1mm)1上にスピンナーにより感光性
樹脂(PA−1000C、宇部興産社製)をコーティン
グした(膜厚:1.5μm)。この感光性樹脂膜6を、
90℃のホットプレート上で5分間仮硬化させた。その
後、専用現像液(PA−EL、宇部興産社製)中に浸漬
し120秒間現像液中で超音波をかけ感光性樹脂膜6を
溶解除去した。このとき、樹脂膜6は完全に除去でき
ず、厚さ50〜80Å程度は残渣7として残存している
(図1(b)参照)。この残渣7を下地層とし、この上
に感光性赤色着色樹脂(PA−1012R、宇部興産社
製)をスピンナーにより1.5μmの膜厚に塗布し感光
性赤色着色樹脂2aを形成した。次いで、90℃のホッ
トプレート上で5分仮硬化させ、その後所望の赤色パタ
ーンをマスクアライナーにより500mJのエネルギー
で露光した(図1(c),(d)参照)。
【0019】次に、これを専用現像液(PA−EL 宇
部興産社製)中に浸漬し70秒間超音波に曝し、未露光
部を溶解除去した。さらに専用リンス液(RPA−5
1)中に30秒間浸漬しリンスし、この基板をエアナイ
フにより乾燥を行った。
【0020】さらにクリーンオーブン中で200℃、3
0分間ポストベークすることにより赤色着色樹脂パタ−
ン2を得た(図1(e)参照)。以後同様にして緑色着
色樹脂(PA−1012G 宇部興産社製)、青色着色
樹脂(PA−1012B 宇部興産社製)を用いて緑色
着色樹脂パタ−ン4、青色着色樹脂パタ−ン5を順次形
成した(図1(f)参照)。
【0021】以上3色形成した後に、スピンにより保護
膜(PA−1000C 宇部興産社製)11を1.5μ
mの膜厚に設け、ホットプレートによりプリベーク(9
0℃、3分)し紫外光により800mJ/cm2 のエネ
ルギーで全面露光した。そして、最後にホットプレート
中で、250℃、30分ポストベークをし、赤、緑、青
のカラーフィルターを得た(図1(g)参照)。いずれ
のカラーフィルターもトビや剥離は観測されなかった。
【0022】同様にして、例えば感光性ポリイミド樹脂
(PA−300 宇部興産製)をコーティングした後溶
解除去し、しかる後カラーフィルターを形成しても同様
の効果が得られ、パターンのトビや剥離は観測されなか
った。
【0023】比較例1 図2(a)〜(e)に示す方法により、カラーフィルタ
ーを製造した。先ず、図2(a)に示すように、ガラス
基板(厚さ1.1mm)1上にスピンナーにより感光性
赤色着色樹脂(PA−1012R 宇部興産社製)をコ
ーティングし、1.6μmの厚さの感光性赤色着色樹脂
2aを形成した。そして、ホットプレート上で90
℃、5分の温度と時間によりプリベークを行った。その
後、フォトマスで露光した(図2(b)参照)。この露
光により、感光性着色樹脂は光硬化し、現像液に不溶と
なる。
【0024】その後、専用現像液(PA−EL 宇部興
産社製)に浸漬し、現像液中で超音波を70秒かけて未
露光部分を溶解除去したのち、さらに専用リンス液(R
PA−51)中に30秒間浸漬しリンスし、この基板を
エアナイフにより乾燥させたところカラーフィルターパ
ターンの浮きや脱落が観察された。この基板をクリーン
オーブン中で200℃、30分間ポストベークを行い赤
色パターニング基板を得た(図2(c)参照)。2b
赤色着色樹脂片、8は脱落部を示す。
【0025】以後同様にして、緑色着色樹脂(PA−1
012G 宇部興産社製)、青色着色樹脂(PA−10
12B 宇部興産社製)を用いて緑色着色樹脂パタ−ン
4、青色着色樹脂パタ−ン5を順次形成した(図2
(d)参照)。
【0026】以上3色形成した後に、スピンにより保護
膜(PA−1000C 宇部興産社製)11を1.5μ
mの膜厚に設け、ホットプレートによりプリベーク(9
0℃、3分)し紫外光により800mJ/cm2 のエネ
ルギーで全面露光した。そして、最後にクリーンオーブ
ン中で、250℃、30分ポストベークをし、赤、緑、
青のカラーフィルターを得た(図2(e)参照)。この
ようにガラス基板上に直接カラーフィルターを形成した
ときはパターンの浮きや剥がれが発生してしまい、全く
使用できる状態にはならなかった。
【0027】比較例2 図3(a)〜(f)に示す方法により、カラーフィルタ
ーを製造した。先ず、図3(a)に示すように、ガラス
基板(厚さ1.1mm)1上にスピンナーにより密着促
進剤(KBM−602 信越シリコン社製)を塗布した
(図3(a)参照)。この密着促進剤膜9を、250℃
のホットプレート上で10分間硬化させた。
【0028】その後、この下地層付きガラス基板上に感
光性赤色着色樹脂(PA−1012R 宇部興産社製)
をスピンナーにより1.5μmの膜厚に塗布し、90℃
のホットプレート上で5分仮硬化させ、その後所望の赤
色パターンをマスクアライナーにより500mJのエネ
ルギーで露光した(図3(b),(c)参照)。
【0029】次に、これを専用現像液(PA−EL 宇
部興産社製)中に浸漬し120秒間超音波に曝し、未露
光部を溶解除去した。さらに専用リンス液(RPA−5
1)中に30秒間浸漬しリンスし、この基板をエアナイ
フにより乾燥を行った。このとき赤色パターン部以外の
場所に樹脂および顔料の残渣10が厚さ200〜300
Å程度付着してしまい密着が強固なため除去不可能であ
った(図3(d)参照)。
【0030】さらに,クリーンオーブン中で200℃、
30分間ポストベークすることにより赤色着色樹脂パタ
ーン2を得た(図3(d)参照)。以後同様にして緑色
着色樹脂(PA−1012G 宇部興産社製)、青色着
色樹脂(PA−1012B宇部興産社製)を用いて緑色
着色樹脂パタ−ン4、青色着色樹脂パタ−ン5を順次形
成した(図3(e)参照)。
【0031】以上3色形成した後に、スピンにより保護
膜(PA−1000C 宇部興産社製)を1.5μmの
膜厚に設け、ホットプレートによりプリベーク(90
℃、3分)し紫外光により800mJ/cm2 のエネル
ギーで全面露光した。そして、最後にホットプレート中
で、250℃、30分ポストベークをし、赤、緑、青の
カラーフィルターを得た(図3(f)参照)。
【0032】以上のようにして得られたカラーフィルタ
ー形成済み基板は樹脂および顔料の残渣が多く付着して
いるため、パネルにしたときにこれが原因となってセル
ギャプ不良を招いたり、電極の上下ショートなども発生
してしまった。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上に感光性樹脂中に着色材料を分散させた感光性着
色樹脂を用いてカラーフィルターを形成する方法におい
て、カラーフィルターの第1色目を形成する前に、カラ
ーフィルター材料と同一の感光性樹脂を塗布し、これを
仮硬化した後に現像液で一部分を溶解除去させ、この際
に残存する50〜100Å程度の残渣を下地層として形
成し、この上にカラーフィルターを順次形成することに
より、従来発生しがちであったパターンの浮きや脱落が
なく、また下地層にシラン系などの密着促進剤を用いた
場合に密着が強固なために発生する樹脂および顔料を含
んだ多くの残渣もなく良好なカラーフィルターパターン
を製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルターの製造方法の一例を
示す工程図である。
【図2】比較例1のカラーフィルターの製造方法を示す
工程図である。
【図3】比較例2のカラーフィルターの製造方法を示す
工程図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2a 感光性赤色着色樹脂層 2 赤色着色樹脂パタ−ン 3 フォトマスク 4 緑色着色樹脂パタ−ン 5 青色着色樹脂パタ−ン 6 感光性樹脂膜 7 残渣(下地層) 8 脱落部 9 密着促進剤 10 残渣(樹脂、顔料混在) 11 保護膜
フロントページの続き (72)発明者 海野 章 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−80213(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 5/20 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に感光性樹脂中に着色材料を分散
    させた感光性着色樹脂を用いて、フォトリソ工程により
    パターニングして少なくとも1色以上のカラーフィルタ
    ーを形成する方法において、第1色目形成前にカラーフ
    ィルターに用いる感光性樹脂と同一材料を塗布した後、
    仮硬化し、カラーフィルター用現像液で一部を剥離して
    下地層を形成し、該下地層の上にカラーフィルターを形
    成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記カラーフィルター材料および下地層
    材料がポリアミドを主体とする感光性樹脂であることを
    特徴とする請求項1記載のカラーフィルターの製造方
    法。
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