JPH02160203A - カラーフイルターの製造方法 - 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〕 本発明は表示デバイスとしてカラー液晶デイスプレィ又
入カデバイスとしてカラー撮像装置に用いるカラーフィ
ルターに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、カラーフィルターはゼラチン、グリユー等を染料
により染色する方法が主流である。また染色タイプカラ
ーフィルターに変わる方法として近年着色樹脂法カラー
フィルターが提案されている。この方式は感光性樹脂の
中に色素を混ぜたものをカラーフィルター材料として用
いる方法である。以下に具体的な形成方法を示す。

第３図（ａ）に示すようにガラス基板上に不透明膜（遮
光層）を設けた後にフォトレジストによりパターニング
した後エツチングすることにより、第３図（ｂ）に示す
遮光層を形成する。後に第３図（ｃ）に示すように、全
面に感光性着色樹脂膜（Ｒｅｄ）を設ける。そして所望
の位置をフォトマスクを介して紫外線露光することによ
り硬化させて現像液に不溶な膜とする。そして、専用現
像液により非露光部を溶解除去しポストベークすること
により第３図（ｄ）に示すＲｅｄ層を形成する。同様に
して第２色、第３色を形成し、最後にバッツベーション
層を設けることにより多色カラーフィルターを形成して
いた。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上記従来例によると、形成工程、色再現性の観点から以
下に示す問題点があった。

（１）着色樹脂層形成プロセスにおいて、フォトマスク
を用いて所望の位置にアライメントして露光しているが
、アライメント精度には限界があり着色樹脂層と遮光層
との間にすきまができたり、また、遮光層の上に着色樹
脂層が重なって形成されたりすることがしばしばおこる
。このすきまにより液晶デイスプレィにおいてはコント
ラストの低下につながる。

方、撮像素子においてはフレア現象がおこり、見に（い
画像となる。また、遮光層と着色樹脂層との重なりによ
って液晶デイスプレィ響こおいては、セルギヤツブムラ
が生じて配向部れを起こし表示品位が低下する。

（２）着色層形成工程において着色樹脂を硬化させるた
めに、表面から露光しているので、表面付近は光硬化が
十分であるが基板界面においては十分に光硬化されず現
像時にお％ｚて、クラック、パターンのめ（れ及び７％
ガレが生じやすく、プロセスの安定性が十分満足できる
ものではない。

（３）表露光時において遮光層に反射率の高（、ｚもの
（メタル等）を用いた場合には、遮光層上の感光性着色
樹脂膜は露光による光のまわりこみの影響を太き（受け
て硬化してしまい現像が困難である。

以上の３点により形成工程及び色再現性上大きな問題と
なっていた。

一方、近年、液晶表示装置を大画面化するために、例え
ば米国特許４，３６７．９２４号公報、米国特許第４，
６３９，０８９号公報などで開示された表面安定型強誘
電性液晶素子を用いることが進められている。大画面化
に伴って、マトリクス電極の走査電極と信号電極の長さ
が飛躍的に長くなり、印加電圧の遅延効果が大きな問題
点となっていた。

在来のＴＮ（ツィステッド・ネマチック）液晶素子やＳ
ＴＮ　（スーパー・ツィステッド・ネマチック）液晶素
子では、周期的な駆動電圧印加によるマルチブレクシン
グ駆動（つまり、複数のフレーム走査で高コントラスト
な一画面を形成）が採用されているため、上述した印加
電圧の遅延効果による表示品位の低下は、はとんど問題
にする程のことではなかったが、強誘電性液晶素子の場
合では、フレーム走査で高コントラストな一画面を形成
する必要があるために、上述した印加電圧の遅延効果は
大きな問題点となっていた。又、かかる遅延効果に付随
して配線抵抗に伴う発熱を生じ、セル内に温度分布の不
均一性を惹き起し、このためやはり表示品位が低下して
いた。

上述の理由から強誘電性液晶素子を大画面パネルに適用
する際には、印加電圧の遅延効果を抑制又は解消するた
めに、走査電極と信号電極の長さ。

方向に金属膜又は合金膜を接触させて配線する方法が採
用されていた。又、走査電極と信号電極を肉厚の透明電
極とすることによって、上述の遅延効果を抑制する場合
では、明状態の透過率を低下させ、このため低コントラ
ストで低輝度の画面となっていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるカラーフィルターの形成方法は、遮光層を
メインマスクとして用い基板裏面にフォトマスク（ラフ
マスク）でラフアライメントした後に裏面露光すること
により感光性着色層の所望部を光硬化させて現像液に不
溶な膜とし、非露光部を現像により除去することにより
着色パターンを得る方法である。以下、第１図を用いて
具体的に説明する。

第１図ａに示すように基板■上に遮光膜■を設けた後フ
ォトレジスト■によりパターンを形成する。

ここで基板■はガラス等の３００ｎｍ〜４００ｎｍの光
を透過する。ものでなければならない。また■の遮光膜
は３００ｎｍ〜８００ｎｍにおいて透過率が２％以下の
ものが好ましい。次に遮光膜の不溶部分をエツチングに
より除去した後にフォトレジストも除去する。この遮光
膜除去の手段としては、ウェットエツチング法、ドライ
エツチング法等が用いられる。また、遮光膜を真空蒸着
によって成膜する場合には、リフトオフ法も有効な手段
である。これにより第１図すに示す遮光層パターンが得
られる。

そして第３図Ｃに示すように全面に感光性着色樹脂をコ
ーティングする。感光性着色樹脂のベース樹脂材料とし
ては、感光性をもった、ゼラチン、カゼイン、グリユー
、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエ
ステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセターリ、ポ
リ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチ
レン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ア
クリル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、樹脂
中に混ぜる顔料及び染料としてはアゾ系、アントラキノ
ン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、イソインド
リノン系、ジオキサジン系、ペリレン系、ペリノン系、
チオインジゴ系、ピロコリン系、フルオルビン系、キノ
フタロン系等を挙げることができる。

そして、所望部のみを露光するために基板裏面にフォト
マスクをアライメントさせて裏面より露光する。これに
よって、所望部のみが光硬化され現像液に不溶となる。

ここで用いるフォトマスクは、アライメントが多少ズし
てもフィルターパターン精度に影響が少ない。これは、
遮光パターンによってエツジ部がピッタリ露光されるた
めである。

そして現像することにより非露光部を溶解除去して第１
図ｄに示す１色目の着色パターンを得る。第２色、第３
色も同様にして形成することにより第１図すに示す３色
カラーフィルターが得られる。そして必要であれば第１
図ｉに示すバッツベーション層を設ける。また、特に液
晶カラーパネルの場合には遮光パターンをメタルで形成
し、バッツベーション上のＩＴＯと接続することにより
抵抗値を下げることが液晶を駆動するうえで有効である
。

以上により、フィルター、遮光眉間にスキマがな（、ま
た遮光層とフィルターの重なりによる段差のないカラー
フィルターを形成することが可能になった。

〔実施例〕

実施例１　液晶デイスプレィ用カラーフィルター本発明
による実施例を第１図に従って説明する。

第１図ａに示すようにガラス基板■上にアルミニウム１
．５μｍ膜をスパッタリングにより設けた後ポジ型レジ
スト（ＨＰＲ−１１８２富士ハント社製品）により１０
０μｍ幅のストライブヌキパターン■を形成する。そし
てアルミニウムのエツチング液によりレジストで保護さ
れていない部分のアルミニウムを除去することにより第
１図すに示す着色層部の開口を形成する。後にアセトン
によりレジスト層を除去する。そして第１図Ｃに示すよ
うに、全面に感光性ポリアミド樹脂中にＲｅｄ顔料を分
散させたものをスピンコードして９０℃×３０分プリベ
ークすることにより１．５μｍ膜のＲｅｄの着色層（ベ
タ膜）を形成する。その後フォトマスクばより゛ガラス
基板裏面でアライメントし３０００ｍＪ／ｃｒｄのエネ
ルギーで裏面露光することによりアルミニウム遮光膜間
のガラス面上の感光性着色樹脂を光硬化させて現像液に
不溶な膜とする。そして専用現像液により未露光部分を
溶解除去した後２００℃×３０分ポストベークすること
により第１図ｄに示すＲｅｄ着色層を得た。同様にして
Ｇｒｅｅｎ　　Ｒｅｄ着色層も形成した（第１図ｈ）。

そして第１図ｉに示すように着色層上にバッツベーショ
ン膜（ＰＩ−３００宇部興産Ａ製）１．５μｍ膜を形成
した後、スパッタリングによりＩＴＯ（インジウム　ス
ズ、酸化物）を２０００人設けた後にフォトリソ・エツ
チングによりパターニングする。このＩＴＯ膜は遮光層
としてのＡＩ！と接触している。このＡｌとＩＴＯが接
触することで電極の抵抗値が下がる。

〔他の実施例〕

実施例２　撮像素子用貼合せカラーフィルター他の実施
例を第２図を用いて説明する。

第２図ａに示すようにガラス基板上に遮光層となる着色
膜（富士ハント社製　カラーモザイクシステム・ブラッ
ク）をスピンコードした後に１００°ＣＸ１Ｓ分プリベ
ークする。その後フォトマスクを用いて紫外線により４
０ｍＪ／Ｃｒｄのエネルギーで露光することにより現像
液に可溶な膜とする。そして専用現像液により露光部を
溶解除去することにより第２図すに示す遮光層パターン
を形成する。そして１８０℃×３０分ポストベークした
後に第１色目である感光性ポリアミド樹脂中にＲｅｄ顔
料を分散させたものを全面にスピンコードする。その後
９０℃Ｘ３０分プリベークを行った後、フォトマスクに
より基板裏面でアライメントし紫外線により３０００ｍ
Ｊ／ｃｒｄのエネルギーで裏面露光する。これによりＲ
ｅｄ着色層の所望部が光硬化されて現像液に不溶となる
。そして専用現像液により未露光部分を溶解除去し２０
０℃×３０分ポストベークすることにより第２図ｄに示
すＲｅｄ着色層を形成した。同様にしてＧｒｅｅｎ、　
Ｂｌｕｅも第２図ｃ、　ｄを繰り返すことにより形成し
た。各着色層の膜厚はＲｅｄ　：　１．７μｍ１Ｇｒｅ
ｅｎ　：　１．５　Ｂ　ｍ、　　Ｂｌｕｅ　：　１．９
　μｍである。

そして最後にバッツベーション膜（ＰＩ−３００宇部興
産業■製）１．０μｍを形成することにより第２図ｅに
示す撮像素子用カラーフィルターを形成した。

〔発明の効果〕

以上説明したように遮光層を第１のマスク、フォトマス
クを第２のマスクとして用い着色層を形成するので、遮
光層と着色層とがスキマなくピッタリ形成できるので、
液晶パネルにおいては、白ヌケによるコントラスト低下
がなくなりコントラストが向上する。また、撮像素子に
おいてはフレア現象がな（なり鮮明な画像が得られる。

基板裏面から露光するので基板と着色層界面での密着性
が向上しプロセス安定すると同時に歩留りが向上する。

特に液晶パネルにおいては遮光層をマスクとして用いる
ので今までのようにアライメントズレによる遮光層と着
色層の重なりによる段差が生じないため均一なセルギャ
ップが得られる。また、遮光層にメタルを用いてストラ
イブパターンを形成すると、後で形成されるＩＴＯと接
続することにより配線抵抗を下げることができ、パネル
の発熱や波形のなまりを軽減することが可能となる。

以上遮光層をマスクとして裏面露光によりカラーフィル
ターを形成すると、プロセス上の安定性及び色再現性の
点から良い効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｄは本発明のプロセスを示す断面図で
ある。 第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明の別のプロセスを示す断
面図である。 第３図（ａ）〜（ｄ）は従来のプロセスを示す断面図で
ある。 事４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）基板上に不透明層をパターニングして遮光
   層を形成する工程。 （ｂ）感光性着色樹脂を全面に均一に塗布する工程。 （ｃ）基板裏面からフォトマスクを介して所望部を選択
   的に露光する工程。 （ｄ）現像により非露光部を溶解除去する工程。 により形成することを特徴とするカラーフィルターの製
   造方法。
2. （２）異なる種類の色素を含む感光性着色樹脂について
   （ｂ）〜（ｄ）の工程を複数回繰り返し多色形成するこ
   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。
3. （３）ストライプパターンの不透明膜をメタルを用いて
   形成し、最終的に走査電極（ＩＴＯ）と接続することを
   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。