JP2998826B2 - 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】本発明はカラー液晶表示装置等に
適用されるカラーフィルターの製造方法に関するもので
あり、詳しくはフィルター層の表面の平滑性が大幅に改
善され、液晶駆動用電極の断線等を生じることなく安定
した液晶駆動ができる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】液晶表示装置は前面基板と背面基板との
間に液晶物質を封入し、この前面基板と背面基板の各々
に設けられた透明電極に電圧を印加して上記液晶物質を
駆動させ、光線の透過・不透過を制御することにより画
面表示を行うディスプレイ装置である。そして、この液
晶表示装置によって、カラー表示を行う場合には、上記
透過光をそれぞれの色に着色するカラーフィルターを上
記前面基板又は背面基板として適用している。
【0003】この種のカラーフィルターは一般に、ガラ
ス基板等の透明基板上の画素部位にパターン状に透明着
色層が設けられた構造になっている。この透明着色層は
上記画素部位を透過する透過光を各色毎に着色するため
のもので、一般に光の三原色である赤色、緑色及び青色
(目的によっては赤、緑及び青の補色系でもよい)の三
色の透明着色層が各画素毎に設けられている。
【0004】また、各画素間の隙間部(画素間部位)か
らの透過光は外乱光となって画面のコントラストを低下
させることから上記画素間部位には外乱光を遮断する遮
光部が設けられている。
【0005】上記透明着色層の形成は、染色法や顔料分
散法などのフォトリソグラフィー法が主流となってい
る。例えば、染色法の場合には、感光性樹脂溶液をガラ
ス基板上に塗布し、次いでマスク露光法により所定のパ
ターンを焼き付け、現像してレリーフパターンを形成
し、これを所望の色の染料にて染色し、しかる後、水
洗、定着・固着等の後処理を施す。この工程を色の数だ
け繰り返して行う。また、顔料分散法の場合には、現像
後の染色を行う代わりに、あらかじめ所望の色の顔料を
含有させた感光性樹脂を使用する。
【0006】一方、上記遮光部としては、真空蒸着され
た金属クロム等からなる薄膜、あるいは黒色顔料を分散
させた樹脂層を形成する方法が一般的である。
【0007】しかしながら、これらの内、上記金属クロ
ム薄膜は遮光性には優れているが、真空蒸着法により形
成されるため製造コストが高くなるという問題点を有し
ている。これに対し、上記黒色顔料を分散させた樹脂は
製造コストが安い点では優れているが、このような樹脂
層を形成するにはフォトリソグラフィー法を利用するた
め、その分製造工程が複雑で面倒になるという問題点を
有している。
【0008】そこで、上記遮光部をもっと安価で簡単に
作製する方法として、上記透明着色層同志を部分的に重
ね合わせるという方法があり、このような方法で遮光部
を形成したカラーフィルターは、例えば図2あるいは図
3のような構造を有している。
【0009】すなわち、図2に示すように、ガラス基板
等の透明基板1上に赤色の透明着色層2Rおよび緑色の
透明着色層2Gを順次形成してから、青色の透明着色層
2Bを遮光部位において上記赤色の透明着色層2Rの上
に一部分重ね合わせるようにして形成することにより、
上記赤色の透明着色層2Rと上記青色の透明着色層2B
との重なり部分は光透過性が低下し、光透過を遮断する
前記遮光部を形成する。
【0010】また、図3においては、透明基板1上に赤
色の透明着色層2Rを形成してから、緑色の透明着色層
2Gを遮光部位において上記赤色の透明着色層2Rの上
に一部分重ね合わせるようにして形成し、さらに青色の
透明着色層2Bを上記赤色の透明着色層2Rと緑色の透
明着色層2Gとの重なり部分の上に一部分重ね合わせる
ようにして形成することにより、上記赤色、緑色および
青色の三色の透明着色層2R、2G、2Bの重なり部分
が前記遮光部を形成している。
【0011】しかし、このような方法では、図2及び図
3をみれば明らかなように、上記透明着色層同志が重な
り合う遮光部が画素部位よりも高く突起状となってい
る。そして、この突起の高さは、図2の二色の透明着色
層の重ね合わせでは1.2μm程度、また図3の三色の
透明着色層の重ね合わせでは2.0μm程度に達し、こ
れに起因して前記前面基板と背面基板との間隙が不均一
になり安定して液晶物質を駆動できず、またこの突起に
基づいて対向する透明電極が短絡して液晶駆動を不可能
にするなどの重大な欠陥が発生しやすくなり、生産歩留
りを大幅に低下させてしまうという問題がある。
【0012】そこで、従来は全面にオーバーコート層を
塗布形成してから、その上にITO膜等の透明電極を形
成する事で上記の問題を解決する方法も提案されている
が、このようなオーバーコート層を全面に設けることに
より、ゴミ突起の付着やオーバーコート層の塗布ムラに
よる欠陥が発生しやすく、さらには上記ITO膜等の成
膜の際の加熱時にオーバーコート層のしわ、ふくれ、ク
ラック等が発生しやすいという問題もある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題に鑑みなされたもので、すなわち、本発明の課
題とするところは、フィルター層表面の平滑性の大幅な
改善を可能とし、液晶駆動用電極の断線等を生じること
なく安定して液晶駆動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。
【0014】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を解
決するために、本発明に係るカラーフィルターの製造方
法は、透明基板上の画素部位にパターン状に設けられこ
の画素部位の透過光を各色毎に着色する複数色の透明着
色層と、前記画素部位と画素部位との間からの光透過を
遮断する遮光部とを備えるカラーフィルターの前記遮光
部を前記透明着色層同士の重ね合わせにより形成するカ
ラーフィルターの製造方法において、前記透明基板上に
前記透明着色層同士が部分的に重なるようにして前記透
明着色層を各色毎に順次形成してから、この透明着色層
の上に透明樹脂層を形成した後、これらの層が形成され
ていない透明基板の裏面側から紫外線で全面露光し現像
することにより、前記透明着色層同士が重なり合う遮光
部と画素部位とが略面一になるように透明着色層の上に
選択的に透明樹脂層を形成することを特徴としている。
【0015】また、本発明に係るカラーフィルターの製
造方法は、前記透明着色層同志が重なり合う遮光部を赤
色の透明着色層と青色の透明着色層との重ね合わせによ
り形成することを特徴としている。
【0016】さらに、本発明に係るカラーフィルターの
製造方法は、前記透明着色層同志が重なり合う遮光部を
赤色、緑色および青色の三色の透明着色層の重ね合わせ
により形成することを特徴としている。
【0017】
【作用】上記の如く、本発明によれば、透明基板上に透
明着色層同志が部分的に重なるようにして各透明着色層
を各色毎に順次形成してから、この透明着色層同志が重
なり合う遮光部と画素部位とが略面一になるように画素
部位の透明着色層の上に選択的に透明樹脂層を形成す
る。これによって、フィルター層の表面の平滑性が大幅
に改善され、表面に直接透明電極を形成しても断線等の
不具合は生じなくなり、安定した液晶駆動が可能とな
る。
【0018】また、オーバーコート層を表面に設ける必
要がなくなるため、従来のオーバーコート層に起因する
種々の問題を解決でき、製造収率が大幅に改善されて、
安価なカラーフィルターの製造が行える。
【0019】
【実施例】以下、添付図面を参照して、実施例により本
発明を詳述する。
【0020】図1は、本発明に係るカラーフィルターの
製造方法の一実施例を工程順に示す断面図である。
【0021】図1に示すカラーフィルターは、ガラス基
板等の透明基板1と、この透明基板1の略中央の表示部
に画素パターン状に設けられ、透過光を画素毎にそれぞ
れ赤色、緑色、青色の三色に着色する三色の透明着色層
2R、2G、2Bと、これらの透明着色層2R、2G、
2Bの重ね合わせにより形成された遮光部と、該遮光部
と画素部位とが略面一になるように画素部位の透明着色
層の上に形成された透明樹脂層3と、これら遮光部及び
画素部位の透明樹脂層3の上に全面に渡って設けられた
透明電極4とから構成されている。
【0022】このカラーフィルターは、以下のような工
程によって製造されたものである。
【0023】まず、(a)〜(c)に示すように、上記
三色の透明着色層2R、2G、2Bを順次形成する。
【0024】すなわち、まず、上記透明基板1上にゼラ
チンに感光性を付与した感光性樹脂塗料をスピンナーに
より均一に塗布し乾燥させゼラチン感光膜を形成した
後、マスク露光法で1色目の赤色のストライプパターン
を露光し現像する。現像後、残存するストライプパター
ン状のゼラチン膜を下記赤色染料液で65℃にて染色を
行い、次いで水洗し、70℃のタンニン酸水溶液に1分
間浸漬して染料の定着を行い、続いて70℃の吐酒石水
溶液に1分間浸漬して染料の固着を行なう。このように
して、厚み1.2μm程度の赤色の透明着色層2Rを透
明基板1上に形成する((a)参照)。なお、この赤色
の透明着色層2Rは画素部位のみならず遮光部位にも形
成されるようにする。
【0025】次に上記と同様にして、上記感光性樹脂塗
料を再度均一に塗布し感光膜を形成した後、マスク露光
法で露光し現像して2色目の緑色のストライプパターン
を形成する。この際、緑色のストライプパターンは、
(b)に示すように、透明基板1上の所定の画素部位の
みならず、遮光部位に形成された上記赤色の透明着色層
2Rの上にも重なり合うように形成される。前記と同様
に上記2色目のストライプパターンを下記緑色の染料液
で65℃にて染色を行い、次いで、水洗及び前記定着・
固着処理を施す。このようにして、2色目の厚み1.2
μm程度の緑色の透明着色層2Gを透明基板1上に形成
する((b)参照)。
【0026】更に上記と同様にして、上記感光性樹脂塗
料を再度均一に塗布し感光膜を形成した後、マスク露光
法で露光し現像して3色目の青色のストライプパターン
を形成する。このとき、青色のストライプパターンは、
(c)に示すように、透明基板1上の所定の画素部位の
みならず、上記遮光部位に形成された赤色の透明着色層
2Rと緑色の透明着色層2Gとの重なり合う部分の上に
さらに重なり合うように形成される。
【0027】前記と同様に上記3色目のストライプパタ
ーンを下記青色の染料液で65℃にて染色を行い、次い
で、水洗及び前記定着・固着処理を施す。こうして、3
色目の厚み1.2μm程度の青色の透明着色層2Bを透
明基板1上に形成する((c)参照)。
【0028】使用した染料液の配合を以下に示す。赤色 ダイアシドファストルビノール3G(三菱化成(株)製) 5g カヤノールオレンジG(日本化薬(株)製) 3g 酢酸 5cc 水 1000cc 緑色 パテントグリーン(東京化成(株)製) 3g クリソフェノン(東京化成(株)製) 5g カヤノールミーリングイエロー5GW(日本化薬(株)製) 2g 酢酸 5cc 水 1000cc 青色 ソロフェノールターキスブルーBRL(チバガイギー社製) 10g カヤノールサイアニンG(日本化薬(株)製) 1g 酢酸 2cc 水 1000cc なお、(c)に示すように、上記透明着色層2R、2
G、2Bが重なり合う遮光部が画素部位よりも高く突起
状となっているが、本実施例ではこの突起の高さは2.
0μm程度に達する。
【0029】また、上記透明着色層2R、2G、2Bの
形成は、いわゆる染色法による場合を説明したが、この
ような染色を行なう代わりに、あらかじめ所望の色の顔
料を含有させた感光性樹脂を使用する、いわゆる顔料分
散法を用いて上記透明着色層を形成するようにしても勿
論かまわない。
【0030】そして、次に、以上のようにして各透明着
色層2R、2G、2Bの設けられた透明基板1上の全面
に、(d)に示すように、ネガ型の透明な感光性樹脂3
を、上記透明着色層が重なり合う遮光部の高さとほほ同
じ或いはやや高めとなる2.0〜2.5μm程度の膜厚
で塗布する。使用する感光性樹脂は比較的長波長側(4
35nm)にも感光性を有するものを選択することが望
ましい。このような感光性樹脂として、具体的には、ア
クリル系ポリマーを主体としてもの(例えば東京応化工
業(株)製PMER−Mなど)、カゼインに重クロム酸
アンモニウムを添加したものなどが使用できる。この感
光性樹脂3の塗布方法は例えばロールコーターを用いる
など任意である。
【0031】次いで、透明基板1側(すなわち裏面側)
から紫外線で全面露光を行い、現像処理して、(e)に
示すように、画素部位の透明着色層の上にのみ選択的に
透明樹脂層3を残し、上記透明着色層が重なり合う遮光
部の上に塗布された感光性樹脂は除去する(遮光部では
紫外線が遮断されるので感光性樹脂は硬化しない)。
【0032】このように、本発明では透明基板の裏面側
から紫外線で全面露光し現像して透明着色層同士が重な
り合う遮光部上の感光性樹脂を除去することを発明の必
須とする。
【0033】このようにして、画素部位と遮光部とが略
面一となり表面が平滑なフィルター層ができあがる。
【0034】さらに、(f)に示すうよに、このような
透明着色層2R、2G、2Bおよび透明樹脂層3の設け
られた透明基板1上の全面に、スパッタリング法などに
より厚さ800〜1000Å程度のITO薄膜等を成膜
して透明電極4を形成し、上記カラーフィルターができ
あがる。
【0035】こうして得られたカラーフィルターは、表
面の平滑性が大幅に改善されているので安定した液晶駆
動が可能となる。
【0036】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、透明基板上に透明着色層同志が部分的に重なるよ
うにして各透明着色層を各色毎に順次形成してから、こ
の透明着色層同志が重なり合う遮光部と画素部位とが略
面一になるように画素部位の透明着色層の上に選択的に
透明樹脂層を形成するため、これによって、フィルター
層の表面の平滑性を大幅に改善することができ、その結
果、表面に従来のオーバーコート層を設けないで直接透
明電極を形成しても、この透明電極間隙を安定して維持
でき、断線等の不具合は生じなくなり、安定した液晶駆
動が可能になるという優れた効果を奏する。
【0037】また、オーバーコート層を表面に設ける必
要がなくなるため、従来のオーバーコート層に起因する
ゴミ突起付着、オーバーコート層の塗布ムラ欠陥、透明
電極成膜時のオーバーコート層のしわ、ふくれ、クラッ
クなどの発生等の種々の問題を解決できるので、製造収
率が大幅に改善され、安価なカラーフィルターの製造が
行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカラーフィルターの製造方法の一
実施例を工程順に示す断面図である。
【図2】透明着色層を重ね合わせる方法により遮光部を
形成した従来のカラーフィルターの構造を示す断面図で
ある。
【図3】透明着色層を重ね合わせる方法により遮光部を
形成した従来のカラーフィルターの別の構造を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 透明基板 2R 赤色の透明着色層 2G 緑色の透明着色層 2B 青色の透明着色層 3 透明樹脂層 4 透明電極

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上の画素部位にパターン状に設
    けられこの画素部位の透過光を各色毎に着色する複数色
    の透明着色層と、前記画素部位と画素部位との間からの
    光透過を遮断する遮光部とを備えるカラーフィルターの
    前記遮光部を前記透明着色層同士の重ね合わせにより形
    成するカラーフィルターの製造方法において、前記透明
    基板上に前記透明着色層同士が部分的に重なるようにし
    て前記透明着色層を各色毎に順次形成してから、透明着
    色層の上に透明樹脂層を形成した後、これらの層が形成
    されていない透明基板の裏面側から紫外線で全面露光し
    現像することにより、前記透明着色層同士が重なり合う
    遮光部と画素部位とが略面一になるように透明着色層の
    上に選択的に透明樹脂層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】 前記透明着色層同志が重なり合う遮光部
    は赤色の透明着色層と青色の透明着色層との重ね合わせ
    により形成す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。
  3. 【請求項3】 前記透明着色層同志が重なり合う遮光部
    は赤色、緑色および青色の三色の透明着色層の重ね合わ
    せにより形成す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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