JPH02103503A - カラーフィルタの製造方法 - 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、イメージセンサ−と組み合わせて用い
るのに好適なカラーフィルタの製造方法に関し、テレビ
、ビデオモニタあるいは、コンピュータのデイスプレィ
及びイメージスキャナー等に用いるカラーフィルタに利
用することができる。

従来の技術 光の透過量あるいは、反射量を制御する液晶とカラーフ
ィルタを構成要素とするカラー液晶表示装置において、
そのカラーフィルタとしては、染色法、印刷法等により
赤、緑、青の画素及びブラックマトリックスをガラス基
板上に形成したものが使用されている。特に高精細度の
画像の要求のものには、染色法で作成されたカラーフィ
ルタが主流である。カラーイメージスキャナーにおいて
も同様である。

発明が解決しようとする課題 染色法によるカラーフィルタは、染色基材にゼラチン等
の天然感光樹脂やアミン変性ポリビニールアルコール等
の感光性合成樹脂に酸性染料等の染料で染色して作成す
るが、耐光性、耐熱性、耐湿性などの信頼性に問題があ
る。又、印刷法によるものは、熱硬化樹脂又は、紫外線
硬化樹脂に顔料を分散したインクを用いて作成するが高
精細度のパターンの作成及び表面平滑性に問題がある。

上記問題に鑑み、本発明者らはハロメチルオキサジアゾ
ール系化合物及びハロメチル−５−）リアジン系化合物
から選択された少なくとも一種からなる光重合開始剤を
用いた高感度の感光性樹脂をバインダーとした顔料分散
のカラーフィルタについて検討した。しかしこのカラー
フィルタに用いる光重合開始剤は、光によってラジカル
を生成し、多官能アクリレート等の光重合可能なモノマ
ーの重合を開始する時、酸素が存在すると重合反応を停
止しパターン形成に耐えうる重合体を作ることが出来な
い。そのためこの酸素を、特に空気中からの酸素の拡散
を遮断するために上記感光性樹脂膜の表面にポリビニー
ルアルコール等からなる酸素を遮断する膜（以下、酸素
遮断膜と略記）を設けその後所定のパターンを有したフ
ォトマスクを介して、露光し、現像、加熱硬化させて、
赤、緑、青、の画素及び画素間の光遮断のためのブラッ
クマ）　ＩＪソックス順次作成した。この工程において
所定の位置にパターンを形成する時にフォトマスクのア
ライメントが数μｍもしくは極端な場合１μｍ以内とい
う高い精度が要求されそのためにアライメントに時間が
かかったり、アライメント誤差によりブラックマトリッ
クスと画素の間に隙間が開き色純度を低下させたり、逆
に感光性樹脂で構成されたブラックマトリックスと画素
が重なり突起を生じて、平坦性を失いこの上に成膜され
る透明電極を断線させたり液晶デバイスに使用される場
合、対向する電極を短絡し表示上の欠陥を生じた。

課題を解決するための手段 上記の問題を解決するための本発明は透明基板上に、ブ
ラックマトリックスを設け、その表面に赤、緑、青色の
うち一色の色素材料を分散させた光重合型感光樹脂を塗
布、乾燥し、更にその表面に重合を停止酸素を遮断する
酸素遮断膜を所定のパターンあるいは場所のみに形成し
、非塗布面より全面露光し、重合感度以下の露光部及び
酸素遮断膜のない部分を現像除去し、残存部を熱硬化さ
せて、一色のパターンを形成し、順次他色についても前
記工程を繰り返して複数色の画素を形成することを特徴
とする。

なお、ブラックマトリックスがカーボン、酸化チタン等
の黒色色材を分散させた感光性樹脂または、クロム、酸
化クロム等の金属膜を用いてフォトリソグラフィで作成
するのが望ましく、叉、酸素遮断膜を所定のパターン及
び場所のみに形成するためには、プラスチックフィルム
等の支持体の表面に予め酸素遮断膜を形成したシートの
酸素遮断膜面を上記感光性樹脂面と接触させ、次に上記
シートの非塗布面より電気的信号によって制御されたサ
ーマルヘッド等の発熱素子を用いて酸素遮断膜を熱転写
するのが望ましい。

この他、酸素遮断膜の形成手段としては、酸素を遮断す
る材料を溶解した溶液を上記感光性樹脂面に電気的信号
によって制御されたインクジェットヘッドによって吹き
付は塗布、乾燥するか、もしくは酸素を遮断する材料か
らなるインクを印刷版により転写乾燥する方法が望まし
い。

作用 本発明によれば、透明基板上にあらかじめ、所定のパタ
ーンのブラックマトリックスを設け、その表面全面に赤
、青、緑色のうち一色の色素材料を分散させた光重合型
感光性樹脂を全面塗布・乾燥し、画素のパターンを形成
したい箇所にのみ酸素遮断膜を形成して前記樹脂の重合
をはかるものであって、各画素について同様の操作の反
復をおこなうことによってカラーフィルタを得るもので
あるから、アライメント操作による煩わしさがない。さ
らに、ブラックマトリックスと画素が重り合うことによ
って生じる突起のない高精細度、表面平ｔＦＩ性良好な
パターンが形成されたカラーフィルタが得られる。

さらにセルフアライメントによる工程時間の短縮、露光
アライメント装置の簡易化が出来るカラーフィルタの製
造ができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図〜第３図は本発明の製造方法を示す工程説明図で
ある。

第１図ａにおいて、ガラス等の透明な材料よりなる基材
１に黒色顔料を分散させた黒色の光重合性感光性樹脂（
以下レジストと略記）２を塗布、更に酸素遮断膜８を塗
布、さらに酸素遮断膜８を塗布、乾燥したものを、所望
のパターンが描画されたマスク３を介して、高圧水銀ラ
ンプより出射され光学系（図示せず）により均一露光パ
ワーで平行化された紫外光線で照射しマスクのパターン
を前記レジストに焼きつける。ついで、別の工程である
現像工程で〈　非照射部のレジストを除去させ、続いて
硬化工程で残っている光照射部のレジストを熱的に硬化
させて、第１図すに示すような基材１の上にストライプ
状または直交格子状の第１の画素である黒色部（ブラッ
クマトリックス）４を備えた試料５を作成する。

ついで、第２図ａに示すように前記試料５の上にさらに
第２の色材（例えば赤色顔料）を分散させたレジスト６
を重ねて塗布し、次に第２図すに示すように酸素遮断膜
を所定のパターン及び場所のみに形成するため、プラス
ッチクフィルム等の支持体７の表面に予めポリビニール
アルコール等の酸素遮断膜８を形成したシートの酸素遮
断膜面を上記未露光レジスト面と接触させ、次に上記シ
ートの非塗布面より電気的信号によって制御されたサー
マルヘッド等の発熱素子９を用いて酸素遮断膜を熱転写
する。さらに第２図Ｃに示すように透明な基材１の非塗
布面より第１図と同様に紫外光線で全面照射する。以降
同様に現像工程、硬化工程をへて第２図ｄに示すように
画素１０を備えた試料を作成する。

更に、第３の画素（例えば緑色）についても、上記と同
様に作成し、第３の画素１１を形成した試料を作成する
。

最後の第４の画素（例えば青色）も第３図ａに示すよう
に、第３の画素を形成した試料の上に青色顔料を分散さ
せたレジスト１３及び酸素遮断膜８を全面塗布し、基材
１の非塗布面より既存画素の露光光に対する遮光性を利
用して紫外光線を全面照射露光し、現像、硬化工程をへ
て第３図すに示すように第４の画素１４を有したカラー
フィルタ１５を作成する。

光硬化型フォトレジストの材料としては、アクリロイド
系感光性樹脂より成る、例えば富士ハントエレクトロニ
クステクノロジー社製の顔料充填レジスト、すなわち青
色レジスト（商標名カラーモザイクＲ１略称ＣＲ）、　
　緑色レジスト（商標名カラーモザイクＧ１　　略称Ｃ
Ｇ）、赤色レジスト（商標名カラーモザイクＲ１略称Ｃ
Ｒ）、黒色レジスト（商標名カラーモザイクに１　　略
称ＣＫ）を用いた。酸素遮断膜材料としては、ポリビニ
ールアルコール、プルラン等の水溶性ポリマーを用いた
。

膜厚としては、１〜２μｍが適正であった。現像剤とし
ては、１重量％の炭酸ソーダ水溶液を用いた。

他の酸素遮断膜形成方法であるインクジェット法及び印
刷法（特にオフセット印刷法が良好）においても同様に
良好な結果が得られた。

発明の効果 本発明によれば、赤、緑、青の画素を各画素形成のため
のフォトマスクを用いることなく、設けることができる
から、アライメントに煩わされることがなく、高品位画
質、高信頼性且つ安価なカラーフィルタを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図（ａ
）は基材上にマスクのパターンに応じたブラックマトリ
ックスを形成した試料の断面図、第１図（ｂ）はブラッ
クマトリックスを形成した試料の断面図、第２図（ａ）
ブラックマトリックスを形成した試料に赤色レジストを
塗布した断面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の赤色レ
ジスト上に所定パターンの酸素遮断膜を形成する状態を
示す断面図、第２図（ｃ）は第２図（ｂ）ｍｐ酸素遮断
膜を形成したものに対して非塗布面から紫外線を全面照
射する状態を示す断面図、第２図（ｄ）は赤色画素を形
成した基材の断面図、第３図（ａ）は青色レジストを塗
布し、その上に酸素遮断膜を全面塗布したものに対して
、非塗布面からに紫外線を全面照射する状態を示す断面
図、第３図（ｂ）は青色画そが形成されたカラーフィル
タの断面図である。 ｌ・・・・基材、２．６．１３・・・・塗布フォトレジ
スト、８・・・・酸素遮断膜、４．１０．１１．１４・
・・・画素、　１５・・・・カラーフィルタ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１８第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に、ブラックマトリックスを設け、そ
   の表面に赤、緑、青色のうち一色の色素材料を分散させ
   た光重合型感光性樹脂を塗布、乾燥し、更にその表面に
   重合を停止させる酸素を遮断する酸素遮断膜を所定のパ
   ターンあるいは場所のみに形成し、非塗布面より全面露
   光し、重合感度以下の露光部及び酸素遮断膜のない部分
   を現像除去し、残存部を熱硬化させて、一色のパターン
   を形成し、順次他色についても前記工程を繰り返して複
   数色の画素を形成することを特徴とするカラーフィルタ
   の製造方法。
2. （２）ブラックマトリックスがカーボン、酸化チタン等
   の黒色色材を分散させた感光性樹脂または、クロム、酸
   化クロム等の金属膜を用いてフォトリソグラフィで作成
   した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. （３）酸素遮断膜を所定のパターン及び場所のみに形成
   するようにプラスッチクフィルム等の支持体の表面に予
   め酸素遮断膜を形成したシートの酸素遮断膜面を光重合
   型感光性樹脂面と接触させ、次に上記シートの非塗布面
   より電気的信号によって制御されたサーマルヘッド等の
   発熱素子を用いて酸素遮断膜を熱転写することを特徴と
   する請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. （４）酸素遮断膜を所定のパターン及び場所のみに形成
   するように酸素を遮断する材料を溶解した溶液を上記感
   光性樹脂面に電気的信号によって制御されたインクジェ
   ットヘッドによって吹き付け塗布、乾燥し酸素遮断膜を
   形成することを特徴とした請求項１に記載のカラーフィ
   ルタの製造方法。
5. （５）酸素遮断膜を所定のパターン及び場所のみに形成
   するように酸素を遮断する材料からなるインクを印刷版
   により転写乾燥することを特徴とする請求項１に記載の
   カラーフィルタの製造方法。