JP4512950B2

JP4512950B2 - カラーフィルターの製造方法

Info

Publication number: JP4512950B2
Application number: JP2006188555A
Authority: JP
Inventors: 景瑜周
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: KR20070006624A; JP2007017985A; CN100394221C; CN1892265A; KR100868398B1

Description

本発明は、カラーフィルターに関し、特にカラーフィルターの製造方法に関するものである。

液晶表示装置は、軽く、薄い優れた点を有するから、携帯式コンピューター、携帯電話、テーブル型表示装置及びデジタルカメラなどのいろいろな領域に使われている。液晶表示装置は、カラーの画像を表示することに使われるカラーフィルターを含む。液晶表示装置がカラーの画像を表示するために、各画素は、カラーフィルターの赤、緑、青のカラーの領域に対応する。表示する過程において、要望する表示の画像によって、一個または複数の電極は、電圧を印加される。従って、あらゆる光線、部分の光線またはない光線は、該画素に対応するカラーフィルターの領域を通ることを許される。ユーザーに見える画像は、隣のカラーフィルターの領域を通る光線の色から混合し、形成される。

図１は、従来のカラーフィルターを製造する方法の流れ図である。該方法は、透明の基板に金属材料層を形成し、該金属材料層に第一フォトレジスト層を形成する工程と、フォトマスクを利用して、該第一フォトレジスト層に露光を行う工程と、パターニングされたフォトレジストマトリックスを形成するように、第一フォトレジスト層に現像を行う工程と、ブラックマトリックスを形成するように、該金属材料層にエッチングを行い、且つ残した第一フォトレジスト層を除去する工程と、該ブラックマトリックスに該ブラックマトリックスを覆う第二フォトレジスト層を形成する工程と、第二フォトレジスト層に露光をするために、該透明の基板の第二フォトレジスト層から離れる表面にエネルギーを照射する工程と、ブラックマトリックスに配置された複数の隔壁を形成するように、第二フォトレジスト層に露光をする工程と、インクジェット装置を利用して、インクを隔壁とブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、該インクを固化させる工程と、を含む。

図２〜図９を参照して、該カラーフィルターの製造方法を詳しく説明する。

図２に示すように、透明の基板１００を提供し、透明の基板１００に順次に金属材料層１０２と第一フォトレジスト層１０４を形成する。金属材料層１０２は、一般的に、真空蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）またはスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方式によって形成したクロムまたはクロム合金の薄膜層である。

図３に示すように、フォトマスク（図示せず）を利用して、第一フォトレジスト層１０４に露光した後、現像を行い、パターニングされたフォトレジストマトリックス１０４１を形成する。従って、フォトマスのパターンは、該パターニングされたフォトレジストマトリックス１０４１に移転される。

図４に示すように、透明の基板１００に配置されるブラックマトリックス１０２１を形成するように、該金属材料層１０２をエッチングする。パターニングされたフォトレジストマトリックス１０４１を除去する。従って、パターニングされたフォトレジスト層のパターンは、ブラックマトリックス１０２１に移転される。

図５に示すように、透明の基板１００にブラックマトリックス１０２１を覆う第二フォトレジスト層１０６を形成する。第二フォトレジスト層１０６に露光をするために、紫外光源１１２から出射した紫外線を、該透明の基板１００の第二フォトレジスト層１０６から離れる表面に照射させる。

図６に示すように、ブラックマトリックス１０２１に配置された複数の隔壁１０６１を形成するように、第二フォトレジスト層１０６に現像をする。隔壁１０６１とブラックマトリックス１０２１で区画された複数の領域を形成する。

図７と図８に示すように、特定の色のマイクロメーターオーダーのインクの微流体１０８を隔壁１０６１及びブラックマトリックス１０２１で区画された複数の領域に吐出させて、インクの微流体１０８は、該領域にインク１１０を形成する。

図９に示すように、加熱装置または発光装置などの固化装置を利用して、該インク１１０を乾燥または架橋し、平らな赤い着色層１１４を形成する。ほかの青い着色層と緑の着色層は、それぞれ該赤い着色層１１４の両側に形成される。

従来技術に記載されるカラーフィルターの製造方法において、フォトマスクのパターンをブラックマトリックス１０２１に移転させるために、まず、フォトマスクのパターンを、第一フォトレジスト層に移転させ、パターニングされたフォトレジスト層１０４１を形成した。それから、パターニングされたフォトレジスト層１０４１のパターンを、金属材料層１０２に移転させ、ブラックマトリックス１０２１を形成する。二回のパターンの移転をするから、ブラックマトリックス１０２１の精度が低くなる。従って、隔壁１０６１と着色層などのパターンの精度も低くなる。且つクロムは、環境に良くない影響を与える。

従って、本発明は、高精度のブラックマトリックスのパターンを持つカラーフィルターの製造方法を提供する。

本発明のカラーフィルターの製造方法は、透明の基板上に有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層を形成する工程と、フォトマスクを利用して、該有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層に露光を行う工程と、前記透明の基板上に有機ブラックマトリックスを形成するように、前記有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層に現像を行う工程と、前記透明の基板上に前記有機ブラックマトリックスを覆うポジ型フォトレジスト層を形成する工程と、該ポジ型フォトレジスト層に露光を行うために、前記透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面に照射する工程と、前記ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成するように、該ポジ型フォトレジスト層に現像を行う工程と、インクジェット装置を利用して、インクを複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、該インクを固化させる工程と、を含む。

本発明のカラーフィルターの製造方法は、透明の基板の表面に複数の凹槽を形成する工程と、有機ブラックマトリックスを形成するように、前記複数の凹槽に有機ブラック材料を配置する工程と、前記透明の基板上に該有機ブラックマトリックスを覆うポジ型フォトレジスト層を形成する工程と、該ポジ型フォトレジスト層に露光を行うために、前記透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面に照射する工程と、前記ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成するように、該ポジ型フォトレジスト層に現像を行う工程と、インクジェット装置を利用して、インクを複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、該インクを固化させる工程と、を含む。

本発明のカラーフィルターの製造方法は、表面に複数の凹槽を有する透明の基板を提供する工程と、有機ブラックマトリックスを形成するように、前記複数の凹槽に有機ブラック材料を配置する工程と、前記透明の基板上に前記有機ブラックマトリックスを覆うポジ型フォトレジスト層を形成する工程と、該ポジ型フォトレジスト層に露光を行うために、前記透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面に照射する工程と、前記ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成するように、前記ポジ型フォトレジスト層に現像を行う工程と、インクジェット装置を利用して、インクを複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、該インクを固化させる工程と、を含む。

従来技術と比べて、本発明に係るカラーフィルターの製造方法において、有機ブラックマトリックスが直接的にフォトマスクによって形成されるから、該ブラックマトリックスのパターンの精度は、高くなる。且つブラックマトリックスの材料が有機樹脂を採用するから、環境に良くない影響を与えない。

次に、本発明の参考例としてカラーフィルターの製造方法を詳しく説明する。

図１０は、本発明の参考例が提供するカラーフィルターの製造方法の流れ図である。該方法は、透明の基板上に有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層を形成する工程と、フォトマスクを利用して、該有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層に露光を行う工程と、前記透明の基板上に有機ブラックマトリックスを形成するように、該有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層に現像を行う工程と、前記透明の基板上に該有機ブラックマトリックスを覆うポジ型フォトレジスト層を形成する工程と、前記ポジ型フォトレジスト層に露光を行うために、前記透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面に照射する工程と、前記ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成するように、該ポジ型フォトレジスト層に現像を行う工程と、インクジェット装置を利用して、インクを複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、該インクを固化させる工程と、を含む。

次に、図１１〜図１５を参照して、該カラーフィルターの製造方法を詳しく説明する。

図１１に示すように、ガラスの基板などの透明の基板３００を提供して、該透明の基板３００上に有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層３０４を形成する。該有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層３０４の材料は、一般的に、有機樹脂であり、該有機樹脂はカーボンブラックを含む。

図１２に示すように、フォトマスク（図示せず）を利用して、有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層３０４に露光及び現像をした後、該透明の基板３００上に有機ブラックマトリックス３０４１を形成する。従って、フォトマスクのパターンは、有機ブラックマトリックス３０４１に転移される。

図１３に示すように、透明の基板３００上に該有機ブラックマトリックス３０４１を覆うポジ型フォトレジスト層３０６を形成する。ポジ型フォトレジスト層３０６に露光を行うように、該透明の基板３００のポジ型フォトレジスト層３０６から離れる表面に、紫外光源３１２を照射させる。有機ブラックマトリックス３０４１は、ポジ型フォトレジスト層３０６にとって、フォトマスクの機能を発揮する。

図１４に示すように、ポジ型フォトレジスト層３０６に現像をした後、ブラックマトリックス３０４１に複数の隔壁３０６１を形成し、隔壁３０６１と有機ブラックマトリックス３０４１で区画された複数の領域を形成する。

図１５に示すように、例えば、熱式または圧電式のインクジェット装置などを利用して、特定の色のインクを隔壁３０６１と有機ブラックマトリックス３０４１で区画された複数の領域に吐出させる。加熱装置または発光装置などの固化装置を利用して、該インクを乾燥または架橋し、例えば赤い着色層３１０を形成する。ほかの青い着色層と緑の着色層は、それぞれ該赤い着色層３１０の両側に形成される。

従来技術と比べて、本発明の参考例に係るカラーフィルターの製造方法において、有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層３０４が直接的にフォトマスクと対応し、有機ブラックマトリックス３０４１を形成するから、該有機ブラックマトリックス３０４１のパターンの精度を高めることができる。且つ有機ブラックマトリックス３０４１の材料が有機樹脂を採用し、有害な金属のクロムを使っていないから、本参考例が提供するカラーフィルターは、環境保護に有利である。

図１６は、本発明の第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法の流れ図である。該方法は、透明の基板の表面に複数の凹槽を形成する工程と、有機ブラックマトリックスを形成するように、該複数の凹槽に有機ブラック材料を配置する工程と、前記透明の基板上に該有機ブラックマトリックスを覆うポジ型フォトレジスト層を形成する工程と、該ポジ型フォトレジスト層に露光を行うために、前記透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面に照射する工程と、該ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成するように、該ポジ型フォトレジスト層に現像を行う工程と、インクジェット装置を利用して、インクを複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、該インクを固化させる工程と、を含む。

次に、図１７〜図２１を参照して、該カラーフィルターの製造方法を詳しく説明する。

図１７に示すように、ガラスの基板などの透明の基板５００を提供する。フォトマスクを利用して、レーザ、サンドブラスト及びエッチングを行い、あるいは、位置決め装置を利用して、レーザ、サンドブラストを行うことによって、該透明の基板５００の上表面にパターニングされた複数の凹槽５０４を形成する。

図１８に示すように、熱式または圧電式のインクジェット装置などを利用して、カーボンブラック樹脂などの有機材料を複数の凹槽５０４に吐出させ、該有機材料は、該凹槽５０４に有機ブラックマトリックス５０４１を形成する。

図１９に示すように、透明の基板５００の上に該有機ブラックマトリックス５０４１を覆うポジ型フォトレジスト層５０６を形成する。ポジ型フォトレジスト層５０６に露光を行うように、該透明の基板５００のポジ型フォトレジスト層５０６から離れる表面に、紫外光源５１２を照射させ、有機ブラックマトリックス５０４１は、ポジ型フォトレジスト層５０６にとって、フォトマスクの機能を発揮する。

図２０に示すように、ポジ型フォトレジスト層５０６に現像をした後、有機ブラックマトリックス５０４１に複数の隔壁５０６１を形成し、隔壁５０６１と有機ブラックマトリックス５０４１で区画された複数の領域を形成する。該隔壁５０６１は、可視光線にとって、不透明であることが好ましい。

図２１に示すように、熱式または圧電式のインクジェット装置などを利用して、特定の色のインクを隔壁５０６１と有機ブラックマトリックス５０４１で区画された複数の領域に吐出させ、加熱装置または発光装置などの固化装置を利用して、該インクを乾燥または架橋し、例えば赤い着色層５１０を形成する。ほかの青い着色層と緑の着色層は、それぞれ該赤い着色層５１０の両側に形成される。

本実施例が提供するカラーフィルターの製造方法は、前記参考例が提供するカラーフィルターの製造方法と同様の優れた点がある。且つ隔壁５０６１と有機ブラックマトリックス５０４１で区画された複数の領域が完全に隔壁５０６１に仕切られるから、有機ブラックマトリックス５０４１に穴があっても、複数の領域に吐出したインクは、混色を生じる恐れはない。

図２２は、本発明の第二実施例が提供するカラーフィルターの製造方法の流れ図である。該方法は、表面に複数の凹槽を有する透明の基板を提供する工程と、有機ブラックマトリックスを形成するように、該複数の凹槽に有機ブラック材料を配置する工程と、前記透明の基板上に該有機ブラックマトリックスを覆うポジ型フォトレジスト層を形成する工程と、ポジ型フォトレジスト層に露光を行うために、該透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面に照射する工程と、前記ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成するように、該ポジ型フォトレジスト層に現像を行う工程と、インクジェット装置を利用して、インクを複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、該インクを固化させる工程と、を含む。

第二実施例が提供するカラーフィルターの製造方法は、前記第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法と類似するステップと長所がある。本分野の技術者は、前記第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法を参考し、該実施例を実現できる。

従来のカラーフィルターを製造する方法の流れ図である。従来のカラーフィルターを製造する方法において、透明の基板に順次に金属材料層と第一フォトレジスト層を形成することを示す図である。従来のカラーフィルターを製造する方法において、金属材料層にパターニングされたフォトレジストマトリックスを形成することを示す図である。従来のカラーフィルターを製造する方法において、透明の基板にブラックマトリックスを形成することを示す図である。従来のカラーフィルターを製造する方法において、透明の基板とブラックマトリックスに第二フォトレジスト層を形成することを示す図である。従来のカラーフィルターを製造する方法において、ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成することを示す図である。従来のカラーフィルターを製造する方法において、インクの微流体を隔壁及びブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させることを示す図である。従来のカラーフィルターを製造する方法において、インクは、隔壁及びブラックマトリックスで区画された複数の領域に収容されることを示す図である。従来のカラーフィルターを製造する方法において、インクは、隔壁及びブラックマトリックスで区画された複数の領域に固化されることを示す図である。本発明の参考例が提供するカラーフィルターの製造方法の流れ図である。本発明の参考例が提供するカラーフィルターの製造方法において、透明の基板上に有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層を形成することを示す図である。本発明の参考例が提供するカラーフィルターの製造方法において、透明の基板上に有機ブラックマトリックスを形成することを示す図である。本発明の参考例が提供するカラーフィルターの製造方法において、透明の基板上にポジ型フォトレジスト層を形成することを示す図である。本発明の参考例が提供するカラーフィルターの製造方法において、ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成することを示す図である。本発明の参考例が提供するカラーフィルターの製造方法において、インクは、複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に固化されることを示す図である。本発明の第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法の流れ図である。本発明の第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法において、透明の基板上に複数の凹槽を形成することを示す図である。本発明の第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法において、凹槽内に有機ブラックマトリックスを形成することを示す図である。本発明の第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法において、透明の基板上にポジ型フォトレジスト層を形成することを示す図である。本発明の第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法において、ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成することを示す図である。本発明の第一実施例が提供するカラーフィルターの製造方法において、インクは、複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に固化されることを示す図である。本発明の本発明の第二実施例が提供するカラーフィルターの製造方法の流れ図である。

符号の説明

１００、３００、５００透明の基板
１０２金属材料層
１０４第一フォトレジスト層
１０６第二フォトレジスト層
１０８インクの微流体
１１０インク
１１２、３１２、５１２紫外光源
１１４、３１０、５１０着色層
３０４有機ブラックマトリックスのフォトレジスト層
３０６、５０６ポジ型フォトレジスト層
５０４凹槽
１０２１、３０４１、５０４１ブラックマトリックス
１０４１フォトレジストマトリックス
１０６１、３０６１、５０６１隔壁

Claims

透明の基板の表面に複数の凹槽を形成する工程と、
有機ブラックマトリックスを形成するように、インクジェット装置を利用して、該複数の凹槽に有機ブラック材料を配置する工程と、
前記透明の基板上に前記有機ブラックマトリックスを覆うポジ型フォトレジスト層を形成する工程と、
該ポジ型フォトレジスト層に露光を行うために、前記透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面に照射する工程と、
前記ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成するように、該ポジ型フォトレジスト層に現像を行う工程と、
インクジェット装置を利用して、インクを複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、
該インクを固化させる工程と、
を含むことを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
前記凹槽は、フォトマスクを利用して、レーザ、サンドブラストまたはエッチングを行い、或いは、位置決め装置を利用して、レーザまたはサンドブラストを行うことによって、形成することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルターの製造方法。
表面に複数の凹槽を有する透明の基板を提供する工程と、
有機ブラックマトリックスを形成するように、インクジェット装置を利用して、該複数の凹槽に有機ブラック材料を配置する工程と、
前記透明の基板上に該有機ブラックマトリックスを覆うポジ型フォトレジスト層を形成する工程と、
該ポジ型フォトレジスト層に露光を行うために、前記透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面に照射する工程と、
前記ブラックマトリックスに複数の隔壁を形成するように、該ポジ型フォトレジスト層に現像を行う工程と、
インクジェット装置を利用して、インクを複数の隔壁と有機ブラックマトリックスで区画された複数の領域に吐出させる工程と、
該インクを固化させる工程と、
を含むことを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
前記有機ブラック材料は、カーボンブラックを含む有機樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のカラーフィルターの製造方法。
前記透明の基板は、ガラスの基板であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のカラーフィルターの製造方法。
前記透明の基板のポジ型フォトレジスト層から離れる表面は、紫外線を発射する装置に照射されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のカラーフィルターの製造方法。
前記インクジェット装置は、熱式インクジェット装置または圧電式インクジェット装置であることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のカラーフィルターの製造方法。
前記インクは、加熱装置、加熱装置と減圧乾燥装置または発光装置に固化されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のカラーフィルターの製造方法。