JP3391876B2 - カラーフィルタの製造方法 - 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製造方
法に係り、特に液晶ディスプレイ等に用いられるカラー
フィルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットディスプレイとして、モ
ノクロあるいはカラーの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が
注目されている。カラーの液晶ディスプレイには、３原
色の制御を行うためにアクティブマトリックス方式およ
び単純マトリックス方式とがあり、いずれの方式におい
てもカラーフィルタが用いられている。そして、液晶デ
ィスプレイは、構成画素部を３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と
し、液晶の電気的スイッチングにより３原色の各光の透
過を制御してカラー表示が行われる。

【０００３】このカラーフィルタは、透明基板上にＲ，
Ｇ，Ｂの各着色パターンからなる着色層と、各画素の境
界部分に位置するブラックマトリックスと、保護層およ
び透明電極層とを備えている。

【０００４】従来、カラーフィルタの製造方法として
は、染色基材を塗布し、フォトマスクを介し露光・現像
して形成したパターンを染色する染色法、感光性レジス
ト内に予め着色顔料を分散させておき、フォトマスクを
介して露光・現像する顔料分散法、あるいは印刷インキ
で各色を印刷する印刷法等が挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
染色法では、色変えの度にフォトリソグラフィ工程の処
理を行う必要があり、さらに二度染め防止用の防染層を
形成する必要があるため、工程が煩雑となり、製造コス
ト面で問題があった。また、着色剤として染料を用いて
いるため耐熱性、耐候性、耐薬品性等が劣るという問題
もあった。

【０００６】また、分散法では、耐熱性、耐候性、耐薬
品性等に優れた微細パターンを備えるカラーフィルタの
製造が可能であるが、染色法と同様に色変えの度にフォ
トリソグラフィ工程の処理を行う必要があり、工程が煩
雑となり製造コスト面で問題があった。

【０００７】さらに、印刷法は工程が簡略であることか
ら製造コスト低減が期待されていたが、品質が劣り薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）型液晶ディスプレイには用いる
ことができず、また製造時の良品歩留まりが低く、期待
されたほどの製造コスト低減が得られなかった。このよ
うな問題を解決する方法として、電着によるカラーフィ
ルタの製造方法が開発されている。電着法では、例え
ば、基板上に形成された透明導電膜の上に感光性レジス
ト層を形成し、この感光性レジスト層を所定のフォトマ
スクを介して露光・現像することによりパターニングを
行い、パターン化された透明導電膜に着色電着浴中で電
着を行って第１色目の着色層が形成される。次に、感光
性レジスト層の別の色の着色層を形成する箇所を同様に
露光・現像し電着することにより、第２色目以降の着色
層を形成してＲ，Ｇ，Ｂの各着色層を備えたカラーフィ
ルタを形成することができる。

【０００８】しかし、上記のような電着によるカラーフ
ィルタの製造において、電着膜成形による着色層の形成
が完了した後、残っている感光性レジスト層を除去する
際に、感光性レジスト層剥離用の剥離液の作用により電
着膜が膨潤し強度が低下するため、精度の高いカラーフ
ィルタの製造に支障を来しているという問題があった。

【０００９】本発明は上述のような実情に鑑みてなされ
たものであり、精度の高く着色層に欠け等のないカラー
フィルタを容易に製造することの可能なカラーフィルタ
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は導電性層を備えた透明導電性基板上
に感光性レジスト層を形成し、次に所定のパターンを有
する着色層用フォトマスクを介して前記感光性レジスト
層を露光した後に現像して導電性層が露出した透明導電
性基板上に所定の色を有する電着膜を形成する操作を繰
り返した後、形成した電着膜に硬化促進剤処理を施し、
その後、前記感光性レジストを除去して、所定の色から
なる着色層を形成する着色層形成工程を有するような構
成とした。

【００１１】

【作用】着色層形成工程において電着膜に施された硬化
促進剤処理によって電着膜の硬化が進み、これにより、
感光性レジスト層を除去するための剥離液が電着膜に接
触しても、電着膜の膨潤および電着膜の強度低下が有効
に防止される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は、本発明により製造されたカラーフ
ィルタを用いたアクティブマトリックス方式による液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）の一例を示す斜視図であり、図
２は同じく概略断面図である。図１および図２におい
て、ＬＣＤ１はカラーフィルタ１０と透明ガラス基板２
０とをシール材３０を介して対向させ、その間に捩れネ
マティック（ＴＮ）液晶からなる厚さ約５〜１０μｍ程
度の液晶層４０を形成し、さらに、カラーフィルタ１０
と透明ガラス基板２０の外側に偏光板５０，５１が配設
されて構成されている。

【００１４】図３はカラーフィルタ１０の拡大部分断面
図である。図３においてカラーフィルタ１０は、透明導
電性基板１１上にブラックマトリックス１３と、このブ
ラックマトリックス１３間に形成された着色層１５と、
このブラックマトリックス１３と着色層１５を覆うよう
に設けられた保護層１７および透明電極１９を備えてい
る。このカラーフィルタ１０は透明電極１９が液晶層４
０側に位置するように配設されている。そして、着色層
１５は赤色着色層１５Ｒ、緑色着色層１５Ｇ、青色着色
層１５Ｂからなり、各着色パターンの配列は図１に示さ
れるようにモザイク配列となっている。尚、着色パター
ンの配列はこれに限定されるものではなく、三角配列、
ストライプ配列等としてもよい。

【００１５】また、透明ガラス基板２０上には表示電極
２２が各着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂに対応するよう
に設けられ、各表示電極２２は薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）２４を有している。また、各表示電極２２間にはブ
ラックマトリックス１３に対応するように走査線（ゲー
ト電極母線）２６ａとデータ線２６ｂが配設されてい
る。

【００１６】このようなＬＣＤ１では、各着色層１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂが画素を構成し、偏光板５１側から
照明光を照射した状態で各画素に対応する表示電極をオ
ン、オフさせることで液晶層４０がシャッタとして作動
し、着色パターン１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂのそれぞれの
画素を光が透過してカラー表示が行われる。

【００１７】次に、本発明によるカラーフィルタ１０の
製造方法について説明する。図４乃至図６は本発明によ
るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための工
程図である。図４において、まず、透明基板１１ａ上に
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電性層１１ｂ
を形成して透明導電性基板１１とする（図４（Ａ））。
次に、透明導電性層１１ｂ上にポジ型の感光性レジスト
層１２を形成し（図４（Ｂ））、プリベーク（１１０
℃、２０分間）した後、ブラックマトリックス用のパタ
ーンを備えたフォトマスクＭを介して感光性レジスト層
１２を露光する（図４（Ｃ））。その後、感光性レジス
ト層１２を現像し（図４（Ｄ））、露出した透明導電性
層１１ｂに遮光性の黒色電着材を電着させ（図４
（Ｅ））、水洗浄、ポストベーク（１１０℃、３０分
間）、全面露光を行った後、レジスト層１２を剥離除去
し、その後、電着膜を熱硬化（１８０℃、１時間）する
ことによりブラックマトリックス１３を形成する（図４
（Ｆ））。以上がブラックマトリックス形成工程であ
る。

【００１８】次に、ブラックマトリックス１３が形成さ
れた透明導電性基板１１上にポジ型の感光性レジスト層
１４を形成し（図５（Ａ））、プリベーク（１１０℃、
２０分間）を行う。そして、着色層を構成する各色共通
のパターンを有する着色層用フォトマスクＣを介して感
光性レジスト層１４を露光し、ブラックマトリックス１
３の非形成箇所であって青（Ｂ）色の着色層が形成され
る位置に露光部１４_Bを形成する（図５（Ｂ））。そし
て、現像液により感光性レジスト層１４の露光部１４_B
を現像除去して透明導電性層を露出させる（図５
（Ｃ））。その後、透明導電性基板１１を電着浴に浸漬
し、露出した透明導電性層に青色電着材を電着させて青
色着色層１５Ｂを形成し、水洗浄、ポストベーク（１１
０℃、３０分間）を行う（図５（Ｄ））。

【００１９】次に、着色層用フォトマスクＣを介して感
光性レジスト層１４を露光し、ブラックマトリックス１
３の非形成箇所であって緑（Ｇ）色の着色層が形成され
る位置に露光部１４_G を形成する（図５（Ｅ））。そし
て、上記の青色着色層の形成と同様に、現像液により感
光性レジスト層１４の露光部１４_G を現像除去して透明
導電性層を露出させ、その後、透明導電性基板１１を電
着浴に浸漬し、露出した透明導電性層に緑色電着材を電
着させて緑色着色層１５Ｇを形成し、水洗浄、ポストベ
ーク（１１０℃、３０分間）を行う（図５（Ｆ））。

【００２０】さらに、着色層用マスクフォトＣを介して
感光性レジスト層１４を露光し、ブラックマトリックス
１３の非形成箇所であって赤（Ｒ）色の着色層が形成さ
れる位置に露光部１４_R を形成し（図６（Ａ））、水洗
浄、ポストベーク（１１０℃、３０分）を行う。次に、
上記の青色着色層の形成と同様に、現像液により感光性
レジスト層１４の露光部１４_R を現像除去して透明導電
性層を露出させ、その後、透明導電性基板１１を電着浴
に浸漬し、露出した透明導電性層に赤色電着材を電着さ
せて赤色着色層１５Ｒを形成する（図６（Ｂ））。

【００２１】次に、基板を硬化促進剤処理液に浸漬し、
形成した電着膜（着色層１５Ｂ、１５Ｇ、１５Ｒ）に硬
化促進剤処理を施した後、水洗浄、ポストベーク（１１
０℃、３０分間）、全面露光を行い、次にレジスト層１
４を剥離除去し、その後、着色層を熱硬化（２２０℃、
１時間）する（図６（Ｃ））。以上が着色層形成工程で
ある。

【００２２】上記の着色層形成工程における硬化促進剤
処理は、電着膜（着色層１５Ｂ、１５Ｇ、１５Ｒ）の硬
化状態を高めることによりレジスト層除去液（通常、ア
ルカリ性溶液）に対する電着膜の耐久性（耐膨潤性）を
向上させ、電着膜の強度低下を防止することを目的とし
たものである。上述のように、各着色層１５Ｂ、１５
Ｇ、１５Ｒを形成した後には、それぞれポストベークが
行われている。しかし、このポストベークは、ポジ型感
光性レジストに含有される成分（例えば、キノンジアジ
ド基を有する樹脂）が約１２０℃以上で反応することに
よりレジスト層が剥離不可能となることを防止するため
に比較的低温度（約１１０℃）で行う必要がある。した
がって、形成された着色層（電着膜）の硬化状態はレジ
スト層除去液による膨潤を回避できる程度にまで達して
いない。特に、赤色着色層１５Ｒにおいて、レジスト層
除去液による膨潤の程度が大きい。このため、本発明で
は、レジスト層１４の除去前に電着膜に硬化促進剤処
理、例えば酸処理を施すことにより、ポストベークにお
ける電着膜を構成する樹脂成分（例えば、カルボキシル
基含有アクリル樹脂とメラミン樹脂）の反応を酸の触媒
作用により進行させ、電着膜の硬化状態を高い状態とす
るものである。これにより、形成された電着膜の高い精
度を維持したまま、着色層に欠け等を生じることなくレ
ジスト層を除去することができ、精度の高いカラーフィ
ルタの製造が可能となる。

【００２３】上述の酸処理において使用する硬化促進剤
は、電着膜を構成する樹脂成分の選択により異なる。例
えば、樹脂成分としてカルボン酸基含有アクリル樹脂と
メラミン樹脂からなる系を使用する場合は、硬化促進剤
としては酸が最も好ましい。酸処理に使用する酸処理液
としては、硫酸、塩酸、燐酸、三フッ化ホウ素、三フッ
化ホウ素錯体、塩化アルミニウム、ヘテロポリ酸等の無
機酸、トルエンスルホン酸、炭素数１〜１６のアルキル
スルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のスルホ
ン酸類、トリフルオロ酢酸、蓚酸、マロン酸、コハク
酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸、
トリメリット酸等のカルボン酸類またはその酸無水物等
の酸の１種または２種以上を、水、メチルアルコール、
エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルセ
ロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルコール類、ジエチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等
のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、イソブ
チルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、エ
チルセロソルブアセテート、ベンジルアセテート、フェ
ニルセロソルブアセテート、安息香酸エチル等のエステ
ル類等の溶媒に混合したものが挙げられる。酸を有機溶
媒に希釈して使用する場合は、水とともに用いることに
より、形成した電着膜が処理液により膨潤、溶解しない
ように処理することが好ましい。酸の混合割合は０．１
〜２０重量％、好ましくは１〜１５重量％である。

【００２４】他の樹脂系として、アクリル基、メタアク
リル基あるいは炭素−炭素二重結合を有する樹脂を選択
する場合は、硬化促進剤としては公知のラジカル重合開
始剤あるいはコバルト、マンガン等の金属塩が挙げら
れ、エポキシ基含有樹脂を選択する場合は、公知のエポ
キシ樹脂硬化促進剤、例えばトリエチルアミン、ジメチ
ルベンジルアミン、ジアザビスシクロウンヂセン等の３
級アミン類、イミダゾール類、酸類、トリフェニルホス
フィン等が挙げられる。これらを上述の酸処理液と同様
の溶媒および濃度で希釈し、硬化促進処理液として使用
することができる。

【００２５】尚、上記の硬化促進剤処理の例では、硬化
促進剤処理液への基板浸漬により行っているが、基板に
硬化促進剤処理液を噴霧したり、基板に硬化促進剤処理
液をかけ流したりしてもよい。

【００２６】上記の着色層形成工程終了後、着色層上に
保護層１７と透明共通電極１９を形成する。保護層１７
は、カラーフィルタ２の表面平滑化、信頼性の向上およ
び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）において使用する際の液
晶層への汚染防止等を目的とするものであり、アクリル
系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の透明樹
脂、あるいは二酸化ケイ素等の透明無機化合物等を用い
て形成することができる。このような保護層の厚さは
０．５〜５０μｍ程度が好ましい。また、透明共通電極
１９としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜等を用
いることができる。ＩＴＯ膜は蒸着法、スパッタリング
法等の公知の方法により形成することができ、厚さは２
００〜２０００Å程度が好ましい。

【００２７】上述の例では、硬化促進剤処理は赤色着色
層１５Ｒを形成した後でのみ実施しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、青色着色層１５Ｂの形
成後でポストベーク前、あるいは、緑色着色層１５Ｇの
形成後でポストベーク前のいずれかにおいて、または、
その両方において硬化促進剤処理を施してもよい。これ
により、現像段階において感光性レジスト層１４の現像
液に対する電着膜の耐膨潤性を向上させることができ
る。さらに、本発明ではブラックマトリックス形成工程
においても、隠蔽性の電着膜１３の形成後でポストベー
ク前に硬化促進剤処理を施してもよい。これにより、レ
ジスト層１２の剥離除去に用いる除去液に対する電着膜
（ブラックマトリックス）の耐膨潤性を向上させること
ができる。

【００２８】また、上述の例では感光性レジスト層１４
を露光するための着色層用フォトマスクは、着色層を構
成する各色共通のパターンを有するものを使用し、この
着色層用フォトマスクを適宜移動して各色の着色層形成
のための露光を行っている。しかし、本発明では、着色
層用フォトマスクとして各色の着色層用の３種のフォト
マスクを用いるようにしてもよい。

【００２９】さらに、上述の例では露光、現像、電着を
各色毎に繰り返すことにより、３色の着色層を形成して
いるが、本発明では階調露光を行うようにしてもよい。
例えば、感光性レジスト層１４に青色着色層用のフォト
マスクを介して露光した後、続けて緑色着色層用のフォ
トマスクを介しての露光を行う。この場合、緑色着色層
用の光照射量は、上記の青色着色層用の光照射量よりも
少なくして、いわゆる階調露光を行う。そして、まず低
濃度現像液により高露光量部である青色着色層用の露光
部分を現像する。この時、低濃度現像液では、低露光量
部である緑色着色層用の露光部分は現像されない。そし
て、青色着色層を電着により形成した後、高濃度現像液
により低露光量部である緑色着色層用の露光部分を現像
し、電着により緑色着色層を形成する。最後に、上述の
例と同様にして赤色着色層を形成することができる。こ
の場合、高露光量部を低濃度現像液で現像し、電着によ
って着色された青色着色部分を硬化促進剤処理し、ポス
トベークすれば、低露光量部を高濃度現像液で現像する
際の青色着色部分の耐久性（耐膨潤性）の向上に寄与す
ることができ、ここで行われる、いわゆる階調露光方式
のプロセス安定性を向上させるという観点からも有用で
ある。なお、上記の階調露光を行うための露光量を変え
る操作は、光照射量を制御してもよく、また、各色の着
色層用フォトマスクとして光透過率の異なる着色層用マ
スクを用い、一定の光照射量でありながら露光量を変え
て階調露光を行うようにしてもよい。

【００３０】また、上述の例では、感光性レジスト層１
４はポジ型のレジストであるが、本発明ではネガ型のレ
ジストを使用することも可能である。この場合、上記の
階調露光を行うときは、形成された露光部のうち、先
ず、光照射量が最も少ない露光部（低露光量部）を低濃
度現像液により現像・除去し電着を行い、順次、光照射
量の多い露光部をより高い濃度の現像液により現像・除
去して電着を行うことができる。

【００３１】次に、本発明のカラーフィルタの製造方法
において使用できる材料について、例を挙げながら説明
する。

【００３２】まず、カラーフィルタ２の透明導電性基板
１１を構成する透明基板１１ａとしては、石英ガラス、
パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のないリジ
ット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の
可撓性を有するフレキシブル材を用いることができる。
この中で特にコーニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹
率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理
における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分
を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマ
トリックス方式によるＬＣＤ用のカラーフィルタに適し
ている。また、透明導電性層１１ｂは、例えば、スパッ
タリング法、スプレー法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の公
知の方法により透明基板１１ａ上に酸化インジウムスズ
（ＩＴＯ）、酸化アンチモン等の透明導電性物質を成膜
（厚さ２００〜２０００Å程度）することにより形成す
る。

【００３３】本発明の製造方法において使用可能なポジ
型感光性レジストとしては、露光部が現像液により溶出
されるものであれば特に限定されるものではなく、キノ
ンジアジド基を有する樹脂、ジアゾメルドラム酸または
ニトロベンジルエステル等を有する樹脂あるいはこれら
の樹脂を有する組成物等を挙げることができる。具体的
には、例えばアクリル酸、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、ポリブタジエン樹脂等に、アミノ基、アンモニウ
ム、スルホニウム等のオニウム基と水酸基とを導入し、
更にキノンジアジドスルホン酸化合物をエステル化反応
により付加した樹脂で、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、乳
酸等の酸あるいは酸性物質で水に可溶化および／または
分解される樹脂等のキノンジアジド基を有するカチオン
性の樹脂；アクリル酸、ポリエステル樹脂、マレイン化
油樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂等にカルボ
キシル基等と水酸基とを導入し、更にキノンジアジドス
ルホン酸化合物をエステル化反応により付加した樹脂
で、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタ
ノールアミン、アンモニア等の塩基性物質で水に可溶化
および／または分解される樹脂等のキノンジアジド基を
有するアニオン性の樹脂；造膜機能を有する樹脂および
ヒドロキシル基を有する化合物と、キノンジアジドスル
ホン酸誘導体またはイソシアネート基含有キノンジアジ
ド化合物とを反応させて得られる樹脂；酸によりカルボ
ン酸基あるいはフェノール性水酸基が発生する樹脂およ
び光酸発生剤を必須とする組成物を適宜混合した組成物
等を挙げることができ、特に工程簡略化や公害防止の点
から、水に可溶化および／または分解し得る樹脂の使用
が好ましい。尚、上記の組成物における混合割合は、露
光条件や現像条件により適宜設定することができる。

【００３４】本発明の製造方法において使用可能なネガ
型感光性レジストとしては、光により架橋し得るエチレ
ン性二重結合が導入されたものが挙げられる。具体的に
は、アクリロイル基、メタクリロイル基等の（メタ）ア
クリロイル基および／またはシンナモイル基等の官能基
を分子中に有する、一般に分子量５００〜１００００程
度のプレポリマーまたは樹脂等を挙げることができる。
上記のプレポリマーや樹脂としては、例えば、エポキシ
（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレー
ト、ポリエステル（メタ）アクリレート等のプレポリマ
ー；アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリ
ブタジエン樹脂等に、アミノ基、アンモニウム、スルホ
ニウム等のオニウム基と上記の感光性基とを導入した樹
脂で、有機溶媒に溶解および／または分解するか、ある
いは、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸等の酸あるいは
酸性物質で水に可溶化および／または分解されるカチオ
ン性の樹脂；アクリル酸、ポリエステル樹脂、マレイン
化油樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂等でカル
ボキシル基等と上記感光性基とを導入した樹脂で、有機
溶媒に溶解および／または分解するか、あるいは、トリ
エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールア
ミン、アンモニア等の塩基性物質で水に可溶化および／
または分解されるアニオン性の樹脂等を挙げることがで
き、特に工程簡略化や公害防止の点から、水に可溶化お
よび／または分解し得る樹脂の使用が好ましい。尚、上
記のネガ型感光性レジストには、感光性レジスト層の感
光性や粘度等を調整するために、低分子量の（メタ）ア
クリレート類を添加してもよい。この添加割合は、ネガ
型感光性レジスト１００重量部に対して０〜５０重量
部、好ましくは０〜３０重量部程度である。

【００３５】また、本発明では、感光性レジスト層の光
漏れを防止するために、上記のような感光性レジストに
染料や顔料を配合して暗色のものとすることが好まし
い。

【００３６】本発明の製造方法における露光に用いる光
源としては、水銀灯やハロゲンランプ等を使用すること
ができるが、露光時の潜像解像性を保持するために光質
は平行光が最も好ましい。したがって、光源を十分離し
て点光源的に用いるか、コンデンサーで平行光にして露
光することが好ましい。

【００３７】本発明の製造方法おいて使用可能な電着材
料は、一般に有機材料（高分子材料）からなり、その原
形は電着塗装法としてよく知られている。電着塗装で
は、電気化学的な主電極との反応によりカチオン電着と
アニオン電着とがある。これは、電着材料がカチオンと
して存在するか、アニオンとして挙動するかで分類され
る。電着に用いられる有機高分子物質としては、天然油
脂系、合成油脂系、アルキッド樹脂系、ポリエステル樹
脂系、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系等の種々の有機
高分子物質が挙げられる。

【００３８】アニオン型では、古くからマレイン化油や
ポリブタジエン系樹脂が知られており、電着物質に硬化
は酸化重合反応による。カチオン型はエポキシ系樹脂が
多く、単独あるいは変性されて使用できる。その他に、
メラミン系樹脂、アクリル系樹脂等のいわゆるポリアミ
ノ系樹脂が多く用いられ、熱硬化や光硬化等により強固
な着色層が形成できる。

【００３９】液晶カラーフィルタの電着では、アニオン
型またはカチオン型電着浴中に微粉砕された顔料や染料
を分散させ、イオン性高分子材料とともに導電性部に共
析させる。

【００４０】次に、より具体的な実施例を示して本発明
を更に詳細に説明する。黒色塗料（ＢＫ−１）および着色塗料（Ｒ−１）（Ｇ−
１）（Ｂ−１）の合成 アクリル樹脂（東亜合成化学（株）製、商品名「アロン
Ｓ−４０２０」）をトリエチルアミンでｐＨが約８とな
るまで中和し、これに脱イオン水を加えて樹脂水溶液
（Ｓ）を作成した。

【００４１】次に、上記の樹脂水溶液（Ｓ）に、攪拌下
でカーボンブラック、アゾ金属塩赤色顔料、フタロシア
ニングリーン、フタロシアニンブルーをそれぞれ加え、
黒色、赤色、緑色および青色の顔料分散液を各々作成し
た。

【００４２】さらに、これとは別に、上記アクリル樹脂
にメラミン樹脂（住友化学（株）製、商品名「Ｍ−５
６」）を混合したものを、トリエチルアミンでｐＨが８
となるまで中和し、これに脱イオン水を加えた樹脂水溶
液（Ｔ）を作成した。

【００４３】次に、上記の各色の顔料分散液に対して、
樹脂水溶液（Ｔ）を加えることにより、下記の表１に示
される組成物を脱イオン水に分散させた、固形分濃度１
０重量％の黒色塗料（ＢＫ−１）および着色塗料（Ｒ−
１）、（Ｇ−１）、（Ｂ−１）を得た。なお、得られた
黒色塗料（ＢＫ−１）および着色塗料（Ｒ−１）、（Ｇ
−１）、（Ｂ−１）は、熱硬化性であり、かつアニオン
型の電着性を有するものである。

【００４４】

【表１】 （実施例１）ブラックマトリックスの形成 コーニング社製７０５９ガラス（厚さ＝１．１ｍｍ）上
に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）をスパッタリング法に
より成膜してＩＴＯ層を形成して透明導電性基板とし
た。次に、この透明導電性基板のＩＴＯ層上に、スピン
コート法（回転数＝１０００r.p.m.）により東京応化工
業（株）製ポジ型レジスト（商品名「ＯＦＰＲ−８０
０」）を塗布し、その後、１１０℃、２０分間の条件で
プリベークして感光性レジスト層（厚さ＝２．２μｍ）
を形成した。

【００４５】次に、感光性レジスト層に対してブラック
マトリックス用のフォトマスクを介して露光を行った。
露光用の光源は超高圧水銀灯を用い、７秒間照射した。
そして、０．４％ＮａＯＨ水溶液を用いてスピン現像を
行った後、上記の合成例表１の組成の黒色電着液（ＢＫ
−１）中に透明導電性基板を陽極、白金電極を陰極と
し、電極間隔５０mmとなるように基板を浸漬し、５０Ｖ
の電圧で１２秒間通電して電着を行った。

【００４６】次に、水洗を行った後、１１０℃で３０分
間のポストベークを行った。さらに、この基板の全面を
露光（露光量＝３００ｍＪ／ｃｍ² ）して残存する感光
性レジスト層の露光を行った後、１％ＮａＯＨ水溶液を
用いてスピン現像を行って感光性レジストを剥離し、さ
らに、１８０℃で１時間の熱硬化を行った。着色層の形成 上記のようにしてブラックマトリックスを形成した透明
導電性基板上に、スピンコート法（回転数＝１０００r.
p.m.）により上記ポジ型レジスト（商品名「ＯＦＰＲ−
８００」）を塗布し、その後、１１０℃、２０分間の条
件でプリベークして感光性レジスト層（厚さ＝２．２μ
ｍ）を形成した。

【００４７】次に、感光性レジスト層に対して青色着色
層用のフォトマスクを介して露光を行った。露光用の光
源は超高圧水銀灯を用い、２０秒間照射した。

【００４８】次に、０．４％ＮａＯＨ水溶液を用いてス
ピン現像を行い、青色着色層用フォトマスクを介して露
光された部分の感光性レジスト層を除去した。その後、
上記の合成例表１の組成の青色着色層用電着液（Ｂ−
１）中に透明導電性基板を陽極、白金電極を陰極とし、
電極間隔５０mmとなるように基板を浸漬し、２６Ｖの電
圧で１５秒間通電して電着を行った。

【００４９】さらに、水洗を行った後、１１０℃で２０
分間のポストベークを行った。

【００５０】次に、感光性レジスト層の未露光部分に対
して緑色着色層用のフォトマスクを介して露光を行っ
た。露光用の光源は超高圧水銀灯を用い、２０秒間照射
した。その後、０．７５％ＮａＯＨ水溶液を用いてスピ
ン現像を行い、緑色着色層用フォトマスクを介して露光
された部分の感光性レジスト層を除去した。そして、上
記の合成例表１の組成の緑色着色層用電着液（Ｇ−１）
中に透明導電性基板を陽極、白金電極を陰極とし、電極
間隔５０mmとなるように基板を浸漬し、３０Ｖの電圧で
１４秒間通電して電着を行った。

【００５１】次に、水洗を行った後、１１０℃で２０分
間のポストベークを行った。

【００５２】更に、感光性レジスト層の未露光部分に対
して赤色着色層用のフォトマスクを介して露光を行っ
た。露光用の光源は超高圧水銀灯を用い、２５秒間照射
した。その後、０．７５％ＮａＯＨ水溶液を用いてスピ
ン現像を行い、赤色着色層用フォトマスクを介して露光
された部分の感光性レジスト層を除去した。そして、上
記の合成例表１の組成の赤色着色層用電着液（Ｒ−１）
中に透明導電性基板を陽極、白金電極を陰極とし、電極
間隔５０mmとなるように基板を浸漬し、３０Ｖの電圧で
２０秒間通電して電着を行った。

【００５３】次に、硬化促進剤処理液としてのパラトル
エンスルホン酸の６重量％脱イオン水水溶液中に基板を
１２０秒間浸漬して酸処理を施した後、さらに洗浄を行
い、その後、１１０℃で２０分間のポストベークを行っ
た。

【００５４】次に、この基板の全面を露光（露光量＝３
００ｍＪ／ｃｍ² ）し、０．７５％ＮａＯＨ水溶液を用
いてスピン現像を行って感光性レジストを剥離した後、
２２０℃で１時間の熱硬化を行った。

【００５５】以上のようにして、透明導電性基板上にブ
ラックマトリックスおよびＲ、Ｇ、Ｂの着色層を形成し
た。形成された各色の着色層は、いずれも膨潤による突
起がなくフォトマスクの寸法に対する誤差が±１μｍ以
下の高い精度を有しエッジがシャープであり、また欠け
や白抜けの発生は認められなかった。

【００５６】上述のようにして形成された基板の着色層
上にポリイミド樹脂の希薄液を塗布乾燥して保護層を形
成し、さらに、蒸着法により透明電極（ＩＴＯ）を形成
してカラーフィルタを作成した。このカラーフィルタを
用いて、液晶カラー表示素子を作成し、カラー画像を表
示させたところ、色ずれやにじみのない良好なカラー画
像が表示された。 （実施例２）まず、実施例１と同様にして透明導電性基
板上にブラックマトリックスを形成した。次に、この透
明導電性基板上にスピンコート法（回転数＝１０００r.
p.m.）により実施例１で使用したのと同じ組成の感光性
レジストを塗布し、その後、１１０℃、２０分間の条件
でプリベークして感光性レジスト層（厚さ＝２．２μ
ｍ）を形成した。

【００５７】次に、感光性レジスト層に対して青色着色
層用のフォトマスクを介して露光を行った。露光用の光
源は超高圧水銀灯を用い、１５秒間照射した。さらに、
感光性レジスト層の未露光部分に対して緑色着色層用の
フォトマスクを介して露光を行った。露光用の光源は超
高圧水銀灯を用い、３秒間照射した。

【００５８】上記の階調露光が行われた基板に対して、
まず０．４％ＮａＯＨ水溶液を用いてスピン現像を行
い、青色着色層用フォトマスクを介して露光された部分
の感光性レジスト層を除去した。その後、実施例１にて
使用したのと同じ組成の青色着色層用電着液中に透明導
電性基板を陽極、白金電極を陰極とし、電極間隔５０mm
となるように基板を略垂直に浸漬し、２６Ｖの電圧で１
５秒間通電して電着を行った。

【００５９】次に、水洗を行った後、１１０℃で３０分
間のポストベークを行った。そして、今度は０．７５％
ＮａＯＨ水溶液を用いてスピン現像を行い、緑色着色層
用フォトマスクを介して露光された部分の感光性レジス
ト層を除去した。その後、実施例１にて使用したのと同
じ組成の緑色着色層用電着液中に透明導電性基板を陽
極、白金電極を陰極とし、電極間隔５０mmとなるように
基板を略垂直に浸漬し、３０Ｖの電圧で１４秒間通電し
て電着を行った。

【００６０】次に、水洗を行った後、１１０℃で３０分
間のポストベークを行った。

【００６１】更に、感光性レジスト層の未露光部分に対
して赤色着色層用のフォトマスクを介して露光を行っ
た。尚、露光用の光源は超高圧水銀灯を用い、１５秒間
照射した。

【００６２】次に、０．７５％ＮａＯＨ水溶液を用いて
スピン現像を行い、赤色着色層用フォトマスクを介して
露光された部分の感光性レジスト層を除去した。その
後、実施例１にて使用したのと同じ組成の赤色着色層用
電着液中に透明導電性基板を陽極、白金電極を陰極と
し、電極間隔５０mmとなるように基板を略垂直に浸漬
し、３０Ｖの電圧で２０秒間通電して電着・水洗を行っ
た。

【００６３】次に、青色着色層、緑色着色層および赤色
着色層が電着された基板を８０℃、１０分間乾燥し、そ
の後、実施例１にて使用したのと同じ組成の酸処理液中
に基板を１２０秒間浸漬して酸処理を施した後、さらに
洗浄を行い、その後、１１０℃で２０分間のポストベー
クを行った。さらに、この基板の全面を露光（露光量＝
３００ｍＪ／ｃｍ² ）し、１％ＮａＯＨ水溶液を用いて
スピン現像を行って感光性レジストを剥離した後、２２
０℃で１時間の熱硬化を行った。

【００６４】以上のようにして、透明導電性基板上にブ
ラックマトリックスおよびＲ、Ｇ、Ｂの着色層を形成し
た。形成された各色の着色層は、いずれも膨潤による突
起がなくフォトマスクの寸法に対する誤差が±１μｍ以
下の高い精度を有しエッジがシャープであり、また欠け
や白抜けの発生は認められなかった。

【００６５】上述のようにして形成された基板の着色層
上に実施例１と同様にして保護層、透明電極（ＩＴＯ）
を形成してカラーフィルタを作成した。このカラーフィ
ルタを用いて、液晶カラー表示素子を作成し、カラー画
像を表示させたところ、色ずれやにじみのない良好なカ
ラー画像が表示された。 （実施例３）電着による青色着色層の形成後、実施例１
にて使用したのと同じ濃度の硬化促進剤処理液中に基板
を１２０秒間浸漬して酸処理を施してから洗浄、ポスト
ベークを行い、１％ＮａＯＨ水溶液を用いてスピン現像
を行った他は、実施例２と同様にして透明導電性基板上
にブラックマトリックスおよびＲ、Ｇ、Ｂの着色層を形
成した。形成された各色の着色層は、いずれも膨潤によ
る突起がなくフォトマスクの寸法に対する誤差が±１μ
ｍ以下の高い精度を有しエッジがシャープであり、また
欠けや白抜けの発生は認められなかった。

【００６６】上述のようにして形成された基板の着色層
上に実施例１と同様にして保護層、透明電極（ＩＴＯ）
を形成してカラーフィルタを作成した。このカラーフィ
ルタを用いて、液晶カラー表示素子を作成し、カラー画
像を表示させたところ、色ずれやにじみのない良好なカ
ラー画像が表示された。 （比較例） 電着により赤色着色層を形成した後に酸処
理を行わなかった他は、実施例１と同様にして透明導電
性基板上にブラックマトリックスおよびＲ、Ｇ、Ｂの着
色層を形成した。しかし、形成した着色層は、感光性レ
ジスト層除去液が原因と思われる膨潤による突起を生
じ、フォトマスクの寸法に対する精度の低下がみられた
とともに、膨潤による着色層の膜強度低下のため、着色
層に欠けや白抜けが発生した。そして、このカラーフィ
ルタを用いて、液晶カラー表示素子を作成し、カラー画
像を表示させたところ、画像の鮮明度は低いものであっ
た。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば着
色層形成工程において電着膜に硬化促進剤処理を施すこ
とにより、ポストベーク中に電着膜にある程度の硬化が
生じ、この状態の電着膜は、感光性レジスト層を除去す
るための剥離液に接触しても膨潤して強度低下を生じる
ことはないので、形成された電着膜の高い精度を維持し
たままで感光性レジスト層を除去することができ、精度
の高いカラーフィルタを容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造されたカラーフィルタを用い
たアクティブマトリックス方式による液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明により製造されたカラーフィルタを用い
たアクティブマトリックス方式による液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）の一例を示す概略断面図である。

【図３】図２にしめされたカラーフィルタの拡大部分断
面図である。

【図４】本発明によるカラーフィルタの製造方法の一例
を説明するための工程図である。

【図５】本発明によるカラーフィルタの製造方法の一例
を説明するための工程図である。

【図６】本発明によるカラーフィルタの製造方法の一例
を説明するための工程図である。

【符号の説明】

１…液晶ディスプレイ（ＬＣＤ） １０…カラーフィルタ １１…透明導電性基板 １１ａ…透明基板 １１ｂ…導電性層 １３…ブラックマトリックス １４…感光性レジスト層 １５…着色層 １７…保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 圭 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−173295（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−271396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−279803（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/20 - 5/28

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性層を備えた透明導電性基板上に感
   光性レジスト層を形成し、次に所定のパターンを有する
   着色層用フォトマスクを介して前記感光性レジスト層を
   露光した後に現像して導電性層が露出した透明導電性基
   板上に所定の色を有する電着膜を形成する操作を繰り返
   した後、形成した電着膜に硬化促進剤処理を施し、その
   後、前記感光性レジストを除去して、所定の色からなる
   着色層を形成する着色層形成工程を有することを特徴と
   するカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記着色層形成工程において、１色づつ
   電着膜を形成する度に電着膜に硬化促進剤処理を施すこ
   とを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記着色層形成工程の前の工程として、
   導電性層を備えた透明導電性基板上に感光性レジスト層
   を形成し、ブラックマトリックス用パターンを有するフ
   ォトマスクを介して前記感光性レジスト層を露光し、そ
   の後、現像して導電性層が露出した透明導電性基板上に
   遮光性の電着膜を形成した後、前記感光性レジスト層を
   除去してブラックマトリックス基板を形成するブラック
   マトリックス形成工程を有することを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 前記ブラックマトリックス形成工程にお
   ける感光性レジスト層の除去前に、形成した遮光性の電
   着膜に硬化促進剤処理を施すことを特徴とする請求項３
   に記載のカラーフィルタの製造方法。
5. 【請求項５】 前記硬化促進剤が酸であることを特徴と
   する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカラーフ
   ィルタの製造方法。
6. 【請求項６】 前記感光性レジスト層の露光において、
   異なった露光量で露光する操作を少なくとも１回行うこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   のカラーフィルタの製造方法。