JP3471095B2 - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents
カラーフィルタおよびその製造方法Info
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Description
ィルタ画素をポリイミド系樹脂で形成するための技術で
あり、特に、互いに異なるタイプのポリイミドを有効に
利用した技術に関する。
るカラーフィルタの一つとして、ガラスあるいはプラス
チック等の基板上に赤、緑、青の互いに異なる分光特性
をもつ複数群のフィルタ画素を備え、各群のフィルタ画
素が、ポリイミド系樹脂と、その樹脂中に混入した着色
剤(染料や顔料)とを含むものが知られている(たとえ
ば、特公平4−243号、あるいは特開昭60−247
603号などの各公報参照)。この種のカラーフィルタ
は、耐熱性、耐光性などのいろいろな耐性にすぐれてい
るが、それはポリイミド系樹脂の特性によると考えられ
る。しかし、ポリイミド系樹脂といってもその種類は多
く、たとえば高い透明性の有無により、一般の芳香族ポ
リイミド等のように樹脂自体が色味がかった第1のタイ
プのポリイミドと、透明性を高めた透明タイプのポリイ
ミドとに二分することができる。そして、一般には、カ
ラーフィルタの色特性の点から、ポリイミド系樹脂とし
ては、透明タイプのポリイミドを用いる傾向がある(た
とえば、特開昭60−184203号の公報参照)。ま
た、通常の芳香族ポリイミド系樹脂は、ガラス等の基板
との密着性が不充分であり、この場合、芳香族ポリイミ
ド系樹脂とガラス等の基板との充分な密着性を得るため
には、予めガラス等の基板をシランカップリング剤によ
る前処理を行う必要がある。なお、ここでいう充分な密
着性とは、セロテープを用いたクロスカット(碁盤目
状)テストを行った結果、たとえば、ガラス等の基板か
ら芳香族ポリイミド系樹脂の剥離が全く見られない状態
をいう。
し、樹脂を着色する着色剤として、染料と顔料とがあ
る。顔料は、染料に比べて耐薬品性および耐熱性にすぐ
れるが、その反面、樹脂の中へ均一に分散させることが
困難であり、通常、分散のための分散剤を添加しなけれ
ばならない。その点、染料はポリイミド系樹脂の前駆体
を溶かす溶剤に溶解するため、容易に均一な色を得るこ
とができるし、透明性にもすぐれている。しかし、染料
は本質的に溶剤に対して溶出しやすく、また、その溶出
は樹脂に対する染料の含有率が大きいほど顕著となり、
さらに、カラーフィルタを量産することを考えれば、高
コストの染料の使用量をできるだけ低減し、カラーフィ
ルタのコストを抑えることが要望される。そこで、発明
者らは、着色剤として染料を用いつつ、その染料の使用
量(含有量)を少しでも減らすことを考え、この発明を
創作するに至った。
場合の利点を生かしつつ、その染料の使用量を少しでも
低減することができる技術を提供することを目的とす
る。また、この発明は、互いに異なるタイプのポリイミ
ドを使い分けることによって、カラーフィルタに要求さ
れる諸特性、特に色特性および基板との密着性に応える
ことができる技術を提供することをも目的とする。
フィルタ画素の樹脂材料としてポリイミド系樹脂を用い
つつ、赤、緑、青と3色あるフィルタ画素のうち、赤、
緑のうち少なくとも一群のものを、樹脂自体が色味がか
った第1のタイプのポリイミドを用いる一方、残りの青
のフィルタ画素を、その第1のタイプのポリイミドより
も透明性の高い第2のタイプのポリイミドを用いるよう
にする。第1のタイプのポリイミドとしては、黄色味が
かった通常の芳香族ポリイミドを適用することができ、
また、第2のポリイミドとしては、透明性を改良した他
のポリイミド、たとえば芳香族基の一部を他の基に変え
た透明ポリイミド、あるいは、内部にシロキサン構造を
もち、透明性のほか、ガラスとの密着性をも向上したシ
リコンポリイミドを適用することができる。
は、印刷による方法、フォトリソグラフィ技術による方
法、あるいは、それらの組合せによる方法を適用するこ
とができる。組合せによる場合、たとえば各フィルタ画
素の境界に位置する遮光パターンをフォトリソグラフィ
技術によって形成する一方、その内側に位置するフィル
タ画素を印刷によって形成することができる。しかし、
高いパターニング精度を得ることができる点から、各フ
ィルタ画素をフォトリソグラフィ技術によって形成する
ようにするのが好適である。フォトリソグラフィ技術に
よって赤、緑、青の各フィルタ画素(さらに、場合によ
っては、黒の遮光パターン)を形成する場合、各フィル
タ画素の主体であるポリイミドと基板のガラスとの密着
性を改良することが必要である。その点、少なくとも最
初に形成する一色目のカラーフィルタ画素のポリイミド
系樹脂として、シリコンポリイミドを含む樹脂を用いる
のが良い。なぜなら、シリコンポリイミドを含む樹脂/
着色剤としての染料/その他の添加剤(たとえば、密着
性改良のためのシランカップリング剤、あるいは表面改
質剤など)からなるポリイミド塗布液を基板上に塗布し
たとき、シリコンポリイミドによって基板の表面が改質
され、その後の2色目以降の色画素を形成するための着
色塗布膜が基板に密着するようになるからである。な
お、一色目のポリイミド樹脂を、シリコンポリイミドと
別のポリイミド(たとえば芳香族ポリイミド)とをブレ
ンドして作ることもできるが、表面の改質を有効に行う
ためには、たとえば別のポリイミドが6に対し、シリコ
ンポリイミドのブレンド量を4以上にするなどして、シ
リコンの含有率を全ポリイミド系樹脂の固形分の重量比
で1.0%以上とすることが好ましい。それによって充
分な密着性を得ることができる。
着色剤として顔料を用いた際には濁りの問題を生じるお
それがある。それは、顔料自体が染料に比べて透明性の
点で劣るからである。しかし、透明性にすぐれた染料を
着色剤として用いる場合、そうした濁りの問題はなく、
逆に、樹脂自体の色味によって着色に要する染料の添加
量を減らすことができる。たとえば、緑のフィルタ画素
の着色剤として、シアン色と黄色の各染料をブレンドし
て用いるが、樹脂の黄色味によって黄色の染料の添加量
をたとえば10〜20%程度減らすことができる。その
点は、黄色の染料と赤色の染料とをブレンドする赤のフ
ィルタ画素にあっても同様である。他方、黄色の染料を
用いない青のフィルタ画素については、透明性の高い別
のポリイミドを用いることによって、好ましい青の色特
性を得ることができる。また、フォトリソグラフィ技術
によって、各色のフィルタ画素を順次パターニングする
とき、最初に形成する一色目用のポリイミドとして、シ
リコンポリイミドを含むものを用いる場合、その一色目
のポリイミドの塗布によってガラス基板の表面を改質す
ることができる。その結果、2色目、3色目のフィルタ
画素を形成するとき、各色画素形成するための着色塗布
膜と基板との密着性が良くなる。したがって、密着性を
向上させるための前処理が不要である。
タ画素を形成するに際し、各フィルタ画素の塗布材料と
して、次のようなものを用いた。 a.赤用の塗布材料 固形分27%の透明なシリコンポリイミド前駆体溶液お
よび固形分21%の芳香族ポリイミド前駆体溶液を1:
1の比率で混合したものをメチルセロソルブに溶解し、
その溶液に酸性染料系の赤色染料、含金属錯塩アゾ系の
黄色染料、さらにシランカップリング剤およびパーフロ
ロアルキル基を一成分とする表面改質剤を添加し、赤用
の塗布液とした。このときの塗布液のシリコンの含有率
は、全ポリイミド前駆体の固形分の重量比で2.8%と
した。 b.青用の塗布材料 固形分27%の透明なシリコンポリイミド前駆体溶液を
メチルセロソルブに溶解し、その溶液にトリフェニルメ
タン系の複数種の青色染料、さらに上述の赤用の塗布材
料と同様にシランカップリング剤およびパーフロロアル
キル基を一成分とする表面改質剤を添加し、青用の塗布
液とした。このときの塗布液のシリコンの含有率は、全
ポリイミド前駆体の固形分の重量比で1.3%とした。 c.緑用の塗布材料 固形分21%の芳香族ポリイミド前駆体溶液をメチルセ
ロソルブに溶解し、その溶液に含金属錯塩アゾ系の黄色
染料、アシッドブルー9等、さらに上述の赤用の塗布材
料と同様にシランカップリング剤およびパーフロロアル
キル基を一成分とする表面改質剤を添加し、緑用の塗布
液とした。このときの塗布液にはシリコンが含有されな
い。この緑用の塗布材料中の染料の量は、芳香族ポリイ
ミド前駆体の固形分の重量比に対して、含金属錯塩アゾ
系の黄色染料を0.48%、アシッドブルー9等を0.
17%含み、全体の染料の量は、0.65%であった。
たとえば、このとき緑用の塗布材料を固形分21%の芳
香族ポリイミド前駆体溶液を用いずに、固形分27%の
透明なシリコンポリイミド前駆体溶液を用いて同一の色
調を再現しようとすると、シリコンポリイミド前駆体の
固形分の重量比に対して、含金属錯塩アゾ系の黄色染料
を0.63%、アシッドブルー9等を0.16%含み、
全体の染料の量は、0.79%となった。したがって、
前述したように黄色味がかっている芳香族ポリイミドを
用いた場合には、透明なシリコンポリイミド前駆体を用
いた場合に比べて染料の添加量を約18%減らすことが
できた。これらを赤−青−緑の順序でそれぞれパターニ
ングした。各パターニングは、塗布材料をガラス基板上
に塗布する工程と、それによるポリイミド塗布層をフォ
トレジストを用いた常法によってパターニングする工程
という各工程を経る。
のフィルタ画素を形成するのに際し、透明タイプのポリ
イミドを用いた場合に比べて、黄色の染料の添加量を1
0〜20%程度減らすことができ、それに応じて緑のフ
ィルタ画素の耐性もを向上することができた。また、第
一色目の赤用の塗布材料にシリコンポリイミドを含んで
いるため、塗布に応じてガラス基板の表面が改質され、
2色目、3色目の塗布に際しても何ら前処理をすること
なく、色画素を形成するための着色塗布膜と基板とが密
着し、しかも、シランカップリング剤と相俟って充分な
密着強度を得ることができた。なおまた、実施例では、
染料の耐熱性の高い順に各フィルタ画素を形成するよう
にしたため、各パターニングごとに高温度で熱処理をす
るにもかかわらず、各フィルタ画素の色特性を損なうこ
とがなかった。
イミドと、色味がかったポリイミドとを、各色に応じて
使い分けることによって、着色剤としての染料がもつ特
性(特に色特性および色の均一性)を生かしつつ、必要
とする染料を若干ながら減らすことができ、それによっ
て、着色塗布膜の耐薬品性をより一層向上し、また、カ
ラーフィルタのコスト低減を図ることができる。また、
各色のフィルタ画素をフォトリソグラフィ技術によって
形成するに際し、最初に形成する一色目のフィルタ画素
のポリイミド系樹脂として、シリコンポリイミドを含む
樹脂を用いることによって、基板の前処理なしに基板の
表面を改質することができ、基板に対する着色塗布膜の
密着性を良くすることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に赤、緑、青の互いに異なる分光
特性をもつ複数群のフィルタ画素を備え、各群のフィル
タ画素が、ポリイミド系樹脂と、その樹脂中に混入した
着色剤とを含むカラーフィルタにおいて、前記着色剤を
染料とし、前記赤、緑のうち少なくとも一群のフィルタ
画素のポリイミド系樹脂として、樹脂自体が黄色味がか
った芳香族ポリイミドからなる第1のタイプのポリイミ
ドを用いる一方、前記青のフィルタ画素のポリイミド系
樹脂として、前記第1のタイプのポリイミドよりも透明
性の高い第2のタイプのポリイミドを用いることによ
り、前記赤、緑のうち少なくとも一群のフィルタ画素に
ついて、前記芳香族ポリイミドの黄色味の分だけ黄色染
料の添加量を少なくしたことを特徴とするカラーフィル
タ。 - 【請求項2】基板上に赤、緑、青の互いに異なる分光特
性をもつ複数群のフィルタ画素を備え、各群のフィルタ
画素が、ポリイミド系樹脂と、その樹脂中に混入した着
色剤とを含み、それらの各群のフィルタ画素を各色ごと
にフォトリソグラフィ技術によって順次形成するカラー
フィルタの製造方法において、前記着色剤を染料とし、
前記赤、緑のうち少なくとも一群のフィルタ画素のポリ
イミド系樹脂として、樹脂自体が黄色味がかった芳香族
ポリイミドを用いる一方、前記青のフィルタ画素のポリ
イミド系樹脂として、前記芳香族ポリイミドよりも透明
性の高い透明タイプのポリイミドを用いることにより、
前記赤、緑のうち少なくとも一群のフィルタ画素につい
て、前記芳香族ポリイミドの黄色味の分だけ黄色染料の
添加量を少なくしたことを特徴とするカラーフィルタの
製造方法。 - 【請求項3】 基板上に赤、緑、青の互いに異なる分光
特性をもつ複数群のフィルタ画素を備え、各群のフィル
タ画素が、ポリイミド系樹脂と、その樹脂中に混入した
着色剤とを含み、それらの各群のフィルタ画素を各色ご
とにフォトリソグラフィ技術によって順次形成するカラ
ーフィルタの製造方法において、前記着色剤を染料と
し、前記赤、緑のうち少なくとも一群のフィルタ画素の
ポリイミド系樹脂として、樹脂自体が黄色味がかった芳
香族ポリイミドを用いる一方、前記青のフィルタ画素の
ポリイミド系樹脂として、前記芳香族ポリイミドよりも
透明性の高い透明タイプのポリイミドを用い、さらに、
少なくとも最初に形成する一色目のカラーフィルタ画素
のポリイミド系樹脂として、シリコンポリイミドを含む
樹脂を用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方
法。 - 【請求項4】 前記基板はガラス基板であり、前記各色
のフィルタ画素中にシランカップリング剤をさらに含
む、請求項3のカラーフィルタの製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP24468694A JP3471095B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | カラーフィルタおよびその製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH0882708A JPH0882708A (ja) | 1996-03-26 |
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JP24468694A Expired - Fee Related JP3471095B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | カラーフィルタおよびその製造方法 |
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---|---|---|---|---|
JP4111281B2 (ja) | 1997-04-15 | 2008-07-02 | 共同印刷株式会社 | 液晶表示用カラーフィルタ |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP24468694A patent/JP3471095B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0882708A (ja) | 1996-03-26 |
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