JPH01293304A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶カラーテレビ、ファクシミリ等に用いられ
る、２次元または１次元の色分解用カラーフィルターの
製造方法に関する。

［従来の技術〕 従来、液晶カラーテレビ等に用いられているＬＣＤや、
ビデオカメラ、ファクシミリ等に用いられているカラー
固体撮像素子は、一般に、カラー画像形成や色分解を行
なうためのカラーフィルターが組み込まれている。

以下、液晶カラーテレビに用いられているＬＣＤを例に
とり説明する。第１図に示されているように、ガラスや
プラスチックフィルム等で作られている２枚の透明基板
１の間と、両側面に配置されたスペーサ２によって区画
された空間に液晶３が封入されている。透明基板１上に
所定のパターンで配列された透明電極４が設けられ、こ
の電極に電圧を加えることにより、一方の透明基板外側
から偏光板５を通して照射されるバックライト６からの
光をＴＰＴにより制御し、他方の透明基板外側に配置さ
れた偏光板外面に表示画像を得る。

表示画像をカラー化するために、一方の透明基板上には
カラーフィルター７が配置されている。カラーフィルタ
ー７は、例えば、ブルー、グリーン、レッドの３原色の
着色画素を規則性をもって配列したもので、所定の位置
の画素をバックライト６の光が透過することでカラー画
像を表示できる。

現在、ここで用いられているようなカラーフィルターを
作る方法としては染色法、分散法、電着法、印刷法など
の方法があるが、いずれも各色ごとに工程を繰り返して
、多色のカラーフィルターを得ている。これらの方法の
中でも染色法および分散法が、フォトリソグラフィー技
術を使って高精度で安定なカラーフィルターが得られる
という理由から、広く用いられている。

染色法によりカラーフィルターを製造する方法について
説明する。この方法でカラーフィルターを形成するには
、まず透明なガラスなどの基板の表面に、ゼラチン、カ
ゼイン、フィッシュグリユー、ポリビニルアルコール、
ポリアクリルアミド等の親水性樹脂に感光剤として、重
クロム酸塩あるいは、ジアゾ化合物を添加したものを、
スピンコード法等により、０．４〜２ミクロン程度の膜
厚に塗布後、所定形状のマスクを介して露光、現像し、
酸性染料または、反応性染料で染色して第１色目のカラ
ーフィルター層を形成する０次に、その上に防染ならび
に保護層として、アクリル、ウレタン、エポキシ等の樹
脂で中間保護膜を形成する。その上に第２色目のカラー
フィルター層も同様な手順で形成し、中間保護膜で被覆
する。このような工程を必要な回数だけ繰り返して、カ
ラーフィルターを形成する。中間保護膜を形成せずに、
マスキング層を介して複数の色を同時に染色する方法も
あるが、流出して汚染することが問題となるので、高画
質が要求されるのでカラーフィルターには不向きである
。

分散法では、透明感光性樹脂に、着色剤として染料、有
機顔料、無機顔料を分散した感光液を透明基板上に塗布
した後、フォトリソグラフィー技術により第２色目着色
画素からなるカラーフィルター層を形成し、次いで染色
法の場合と同様にその上に中間保護膜を被覆する。同様
な工程を必要回数毎に繰り返して、カラーフィルターを
形成する。この方法によれば、染色法と比較してカラー
フィルターの形成工程が簡略化でき、しかも高精度なカ
ラーフィルターが得られる長所がある。

前述した染色法や分散法によるカラーフィルターの形成
工程のうちの感光膜形成剤を塗布する方法としては、安
定した膜厚が獲られるスピンコード法が主に用いられて
いる。

以上述べてきたようなカラーフィルターの製造において
、下方に形成されたカラーフィルター層の上に、別の色
のカラーフィルター層を形成すべく感光膜形成剤を塗布
する場合、第２図に示すように、下層の画素１２の膜厚
によって生じた段差のために、その上に感光膜１３を均
一な厚さに形成することが困難となる。感光膜１３の厚
さの不均一は、結局、着色処理等によりカラーフィルタ
ー層となったときに透過率の不均一となり、表示画像に
色むらなどが生じることとなる。

この現象を防ぐために、従来は、下層の表面の段差を小
さくするために、下層表面全面に中間保護膜層を設けて
表面段差を緩和してから、感光膜形成剤を塗布する方法
が一般に行なわれている。

この中間保護層は１層の膜板外に多層膜により形成され
ることもある。

〔発明が解決しようとしている課題〕

上記の方法により段差を十分に緩和しようとすると中間
保護膜層の厚さをかなり厚くしなければならない、しか
し、中間保護膜層の厚さが大きくなると下層の画素と上
層の画素の間隔が大きくなって、高解像度化のために画
素を細か（すると画素間の隙間から光が回り込む現象が
生じるなどの難点がある。

また、下層の表面段差による上層の感光膜形成剤の塗布
むら少なくするために、スピンコード法による塗布の回
転を低速で行なう方法もあるが、この場合、塗布むらは
減少するが、多面付されたフィルター形成シート内での
膜厚分布が不均一となり、安定した膜厚が得られなくな
り、結局、カラーフィルターの分光透過率分布のばらつ
きが大きくなってしまう。

本発明は、カラーフィルター製造工程において従来問題
となっていた感光膜の塗布むらを改善し、色むらの少な
い鮮明な画像を得ることができるカラーフィルターの製
造を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、基板上に感光性樹脂を塗布した後、マスクを
介して露光、現像して所定パターンの層を形成し、染色
等の手段により所定の分光特性を有するカラーフィルタ
ー層を形成する工程を必要回数くりかえして多色のカラ
ーフィルターを製造する方法において、フィルター素子
外周部にレベリング層を設け、積層してフィルター層を
形成する際の下層の段差の影響を防いで均一な感光層を
得るカラーフィルターの製造方法である。

前記レベリング層は感光性樹脂をカラーフィルター層表
面に塗布し、マスクを介して露光、現像し、多面付され
たフィルター素子の外周部に形成する。このレベリング
層の厚さは適宜に定められるが、カラーフィルター素子
の部分の厚さの略平均程度になるようにすると良い結果
をもたらすことが多い。

レベリング層の膜厚の設計について模式的に説明する。

例えば、支持基板上に第一の画素が第３図に示すように
設けられている場合、画素の厚さをＴ１、画素のない部
分の厚さをＴ２としたとき、画素の外周部に設けられる
レベリング層の厚さｔはＴ１．！：Ｔ２の平均の厚さと
することが一般的には望ましい。

第４図のように厚さＴＩとＴ２の２種類の画素が設けら
れているときはレベリング層の厚さしは、画素のない部
分の厚さＴ３としたとき、ＴＩ、Ｔ２、Ｔ３の平均の厚
さとする。

以上のレベリング層の設計では中間保護膜などについて
は省略して考えたが、実際のレベリング層の厚さを設計
するときは上記の模式図で説明したような考え方に基づ
き、他の要素も考慮して決定する。

（実施例） 以下、本発明のカラーフィルターの製造方法の実施例に
ついて図面にもとづいて説明する。

実施例１ 第５図に示すように多面付けされたフィルター形成シー
トの製造において、ガラス基板上１１に、カゼイン−重
安感光液を塗布し、マスク露光、現像した後、シアン染
色を行い、第１色目のシアン着色画素からなるカラーフ
ィルター層を形成した。

つぎに、タンニン酸溶液を用いて固定処理を行った。そ
の後、第６図に示すように、同じ感光液を用いて、シア
ン画素−ガラス基板部の平均膜厚（ガラス基板部の膜厚
を０とした）で塗布し、フィルター素子１２の外周部を
マスク露光、現像し、レベリング層１４を形成した。次
いで、タンニン酸溶液で、レベリング層１４の固定処理
をおこなった。このときフィルター素子１２の膜厚０．
６ミクロンに対し、レベリング層１４の膜厚を０．３ミ
クロンとした。つぎに第２色目、第３色目のカラーフィ
ルター層を第１色目と同様なプロセスで形成し、最上層
に保護膜を設け、モザイクカラーフィルターを作製した
。

このようにして作製したカラーフィルターのイエロー透
過率分布を測定した結果を第７図に示す。

透過率分布は第５図に示すフィルター素子のａｂの線上
の分布を測定した。第７図のグラフにおいて、Ａはレベ
リング層を設けない従来の製法で作ったカラーフィルタ
ーの透過率分布で、約２％の透過率のむらが認められる
。これにたいし、本発明の方法で作製したカラーフィル
ターの透過率分布はＢの曲線のようになり、０．５％程
度のむらで透過率分布曲線が広がっているため、実用上
はむらが認められないレベルであった。

実施例２ 第８図に示すように、ガラス基板上にゼラチン−重安感
光液を塗布し、マスク露光、現像後、マゼンタ染色を行
い、マゼンタ画素２１として、その上に中間保護膜２３
を形成した。つぎに同様のプロセスでシアン画素２２を
形成した。

ここで、フィルター素子の外周部にレベリング層１４を
紫外線硬化型樹脂を用いて形成した。この外周レベリン
グ層１４の厚さは、マゼンタ画素部の膜厚Ｔ１、シアン
画素部の膜厚Ｔ２、カラー画素が形成されていない部分
の膜厚Ｔ３にたいし、フィルター素子の外周部が前記Ｔ
Ｉ、Ｔ２．Ｔ３の平均の膜厚になるようにレベリング層
の厚さｔを定めた。ＬとＴＩ、Ｔ２．Ｔ３の関係は以下
のようになる。

ｔ＝　（（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）／３）−Ｔ３本本実側で
はＴ１が０．５ミクロン、Ｔ２が１．０ミクロン、Ｔ３
が０．２ミクロンであり、ｔは０．３ミクロンとした。

つぎにこの上にゼラチン−重安感光液を塗布しマスク露
光、現像を行い、イエロー染色し、イエロー素子を形成
した。最後に保護膜を形成して、カラーモザイクフィル
ターを得た。

〔発明の効果〕

本発明のカラーフィルターの製造方法によれば膜厚むら
のないカラーフィルターを得ることができるので、画像
に色むらが出ることを防ぐことができ、また高解像度化
にも対応できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によって製造されるカラーフィル
ターが組み込まれるＬＣＤの断面図、第２図は従来のカ
ラーフィルターの製造工程において画素が形成された上
に樹脂膜を塗布したときの様子を示す説明図、第３．４
図はレベリング層の膜厚の設定についての説明図、第５
図は多面材されたフィルター形成シートの上面図、第６
図はレベリング層を設けた時のフィルターの断面図、第
７図は本発明の方法で製造されたフィルターのイエロー
画素の、波長４４０　ｎｍにおける透過率分布を、従来
方法で作られたフィルターのものと比較したグラフ、第
８図は本発明の方法によって製造中のフィルターの断面
図である。 １・・・透明板、２・・・スペーサ、３・・・液晶、４
・・・透明電極、５・・・偏光板、６・・・バックライ
ト、７・・・カラーフィルター、８・・・ＴＦＴ、１１
・・・透明基板、１２・・・フィルター素子、１３・・
・感光膜、１４・・・レベリング層、２１・・・マゼン
タ画素、２２・・・シアン画素、２３・・・中間保護膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に感光膜を形成し、パターン露光、現像
   、そして必要に応じて染色工程を行なうことにより所定
   の分光特性、パターンを有するフィルター部を形成する
   工程を繰り返して形成される多層カラーフィルターの製
   造において、下層に形成されたカラーフィルター層の上
   に他のカラーフィルター層を形成する際に下層のフィル
   ター素子の外周部にレベリング層を設ける工程を含める
   ことを全製造工程中１回以上行なうことを特徴とするカ
   ラーフィルターの製造方法。
2. （２）前記レベリング層の厚さが下層の表面段差の略平
   均の位置になるような厚さと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. （３）前記レベリング層が感光性樹脂を塗布してパター
   ン露光、現像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。