JPH0242404A - 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］ 本発明はカラー躍像素子や液晶表示装置等に用いられる
カラーフィルタの製造方法に関し、特に電極層を形成し
た基板上に１色以上の色素層を所要パターンに形成する
際の色素層形成用マスクと基板との位置合せを精度よく
行なう方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、基板上に電極層と１色以上の色素層を所要パ
ターンに形成したカラーフィルタが知られており、カラ
ー陽像素子や液晶表示装置等のカラー表示を行なう装置
に広範に利用されている。

このようなカラーフィルタは、−Ｆ）Ｑに所謂フォトリ
ソ技法を用いて製造されており、通常、透明基板上に５
ｒ１０２あるいはＩＴＯ等からなる透明電極層を所要パ
ターンに形成した後、所望の色素層、例えば赤、青、緑
の各画素をミクロンオダーの微細なパターンとして形成
してなるものであるが、解像度に優れた高品位の表示を
行なうためには、これら色素層のパターンが高精度に形
成されることが必要でおる。

色素層の形成方法としては、透明レジストのパターンを
所要形状に形成した後、これを各種染料や顔料等で染色
する方法や、色素層形成部以外を各種レジストのパター
ンで覆った後に上記染料や顔料等の色素層形成材料を蒸
着し、しかる後に不要部のレジストを溶解除去する等の
方法、あるいは上記染料や顔料等の色素層形成材料を分
散してなる感光性樹脂を用いてパターン形成する方法が
一般的である。いずれにしても各種レジストを適用した
フォトリソ技法に基づくものであり、フォトマスクを利
用しての露光、現像等の各種バターニング工程を実施し
て、所要の色素パターンを得ている。

従って、高精度の色素パターンを得るためには、基板と
色素層形成用マスクとの位置合せを正確に行なう必要が
ある。

従来、このような色素層を形成する際の基板とマスクと
の位置合せは、基板の電極層形成側に予め十字等の所望
形状のマーカ（位置合せマーク）を設け、このマーカと
このマーカに相応するようにマスクに設けたマーカとを
整合させ、これを目視あるいは光学的に認識して位置合
せする方法が一般的あるが、基板およびマスクの相方に
設けたマーカの整合精度が必ずしも十分ではないこと、
また複数色の色素層を設ける場合には各色毎にそれぞれ
別個のマーカを設ける必要がある等の工程上の問題や、
あるいは各色毎に設けたマーカを作業者が取違えてしま
うといった作業上のミスを生じることがめった。

このような作業上のミスを防止したり、あるいは複数色
のマーカを設置する等の作業工程を簡略化する等の目的
で、１色目の色素層を形成した後は、この色素図をマー
カとして順次２色目以降の色素層を形成する方法もある
が、この方法では２色目以降の色素層をパターン形成す
るに際して、第１色目の色素層を常に認識できる状態に
して２的目以降の色素層を形成する必要がおり、工程上
の制約が大きく、また精度にも問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明の課題は上記従来のカラーフィルタの製
造方法における問題点を解消し、色素層形成時のマスク
と基板の位置合せを簡易かつ精度よく行なうことのでき
るカラーフィルりの′ｌＡ造方法を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、以
下に記す通りの基板と色素層形成用マスクとの位置合せ
の優れた方法を見い出し本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、 所要パターンの電４へ層が形成された基板上に１色以上
の色素層をパターン状に形成するに際して、前記電極層
を含む基板面に色素層を積層した後、前記電極層形成側
とは反対の基板面から照射した光の透過パターンを認識
して基板と色素層形成用マスクとの位置合ぜを行ない色
素層をパターン状に形成することを特徴とするカラーフ
ィルタの製造方法、 に関するものである。

（作用コ 本発明では、電極層を含む基板面に色素層を積層した後
、電極層形成側とは反対の基板面から照射した光の透過
パターンを直接認識して基板と色素層形成用マスクとの
位置合ぜを行なうため、基板とマスクとの位置合Ｕを正
確かつ簡易に行なうことかできる。

従って、色素層を形成するに際して従来例におけるよう
なマーカを用いる必要は特になく、さらには１色目の色
素層を常に認識できる状態にしておくといった工程上の
制約もない。

以下、必要に応じて図面を参照しながら本発明の詳細な
説明する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るカラーフィルタの
製造方法の一例の各工程における一部断面模式図である
。本例では赤、青、緑の３色の画素を有するカラーフィ
ルタを′ＩＡ造する場合を例として説明するが、色数は
１色以上で所望数とすることができる。

まず、第１図（ａ）に示すように、ガラス等よりなる透
明基板１上に、５ｎｏ２、ｔ”’ｒｏ等よりなる透明画
素電極層２を周知のフォトリソ工程によって所要パター
ンに形成する。

次に、電極層２を含む基板１上に第１色目の画素を形成
すべく、所望の色相（本例では赤色）の色素層形成材料
、例えば染料もしくは顔料等を分散してなる周知の感光
性樹脂を用いて、スピンコ−ト等により第１図（ｂ）の
如くに色素層３を積層する。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、第１色目の色素層の
形成パターンに応じた所定のフォトマスク４を用い、こ
のフォトマスク４と基板１との位置合せを、基板１の電
極層形成側とは反対側から光８を照則し、この光８の透
過パターンを目視あるいは光学的に認識することによっ
て行なう。

すなわち、基板１の背面から照射された光８は、基板１
を通過してマスク側に透過する。この際、電極層２が形
成されている部分と、形成されていない部分では透過光
量が異なってくるため、フォトマスク設置側の色素層３
上に透過光量に応じた光の濃淡のパターンが生じる。

この透過光量の差は照射光の波長あるいは基板や電極層
の厚み等によって異なるが、通常、電極層未形成部の光
の透過量を１００とすると、電極形成部で８５〜９０％
程度である。

本発明ではこの透過光量の差異によって生じる光の濃淡
のパターンを利用して、この濃淡のパターンとフォトマ
スク４に所要形状に形成されている光透過部４ａと遮光
部４ｂとを目視おるいは光学的に整合させることによっ
て、フォトマスク４と基板１との位置合せを行なうので
ある。

従って、従来法におけるような電極形成側からの反射光
を利用する方法では、色素層積層後は下部の電極層ある
いは基板を認識できないためにマーカ等を設けて位置合
せを行なう必要があったか、本発明ではこのようなマー
カを特に設ける必要はなく、また色素層の形成パターン
に対応した透過光パターンを直接認識して位置合じを行
なうため簡易かつ高精度の位置合せが可能である。

この位置合Ｕに際して用いる光は特に限定はないが、色
素層形成材料として上記感光性樹脂等の光に感応する材
料を用いる場合には、この色素層形成材料が感応しない
範囲の波長の光を用いることが好ましいが、短時間の照
銅で位置合Ｕを行なえば色素層形成材料が感応する波長
域の光を用いても実用上特に問題はない。

こうして、フォトマスク４と基板１との位置合せを行な
った後、第１図（ｄ）に示すようにフォトマスク４を介
して色素層形成材料が感応する光（例えば高圧水銀灯等
）を用いての露光、現像等の諸工程を実施して、電極層
２上に第１色目の色素層である赤色画素５が形成された
第１図（ｅ）に例示の如き基板１を得る。

上記同様の操作を２色目以後について繰返し実施するこ
とにより、第１図（ｆ）に例示の如き所望の画素（本例
では赤色画素５、青色画素６および緑色測索７）がパタ
ーン状に形成されたカラーフィルタを得ることができる
。

本発明は上記フォトマスク４と基板１との位置合せに特
徴を有するものであり、この位置合じを基板の電極層形
成側とは反対側から照射された光８の透過パターンを目
視あるいは光学的に認識して行なうこと以外は、この種
の分野で従来周知の技術を特に限定することなく適用し
て所望のカラーフィルタを得ることができる。

例えば基板としては、石英、ソーダガラス等の無機材料
が一般的であるか、ポリエチレンテレフタレートフィル
ムのような有機材料を用いることもできる。

色素層形成材料としては、上記したような所望の色相の
染料あるいは顔料等を分散させてなる有色の感光性樹脂
組成物の他、後）ホするように待には感光性を有しない
染料あるいは顔料等と、透明の感光性樹脂（レジスト）
とを組合Ｕて色素層を形成することもできる。

第２図（ａ）〜（Ｑ＞は本発明のカラーフィルタの製造
方法の別の例の各工程における一部断面模式図でおる。

この例では透明レジストと染料あるいは顔料等の色素層
形成材料とを組合してカラーフィルタが製造される。

まず、第１図（ａ）と同様の方法により、第２図（ａ）
に示すように基板１上に透明画素電極層２を所要パター
ンに形成する。

次に、この基板１上に所望色相（本例では赤色）の画素
を形成すべく、特には光に感応しない通常の染料あるい
は顔料等を用いて、真空蒸着あるいはスパッタリング等
の膜形成技法により第２図（ｂ）の如くに色素層３を積
層する。

次に、この色素層３上に周知の透明レジスト１０をスピ
ンコード等により第２図（ｃ）の如くに積層する。この
透明レジスト１０は色素層３と同程度のエツチングレー
トを有するものを用いるのが好ましい。

次に、好ましくはこの透明レジスト１０が感応しない波
長の光８を、第２図（ｄ）に示す如くに電極層形成側と
は反対の基板面から照射して、第１図（ｄ）におけると
同様の方法でフォトマスク４と基板１との位置合せを行
なう。

こうして位置合ぜを行なった後、第２図（ｅ）に示すよ
うにフォトマスク４を介して透明レジスト１０が感応す
る光９を用いての露光、現像等の諸工程を実施して、色
素層３上に透明レジスト１０が所要パターンに形成され
た第２図（ｆ）の如き基板１を得る。

次いで、スパッタエツチング等により基板１上の色素層
３と透明レジスト１０とをレジスト形成部の色素層を除
いて除去することにより、電極層２上に所要パターンの
色素層（本例では赤色画素１１）が形成された第２図（
ｇ）に例示の如きカラーフィルタを得ることができる。

複数色の色素層を有するカラーフィルタを作成する場合
は、上記と同様の操作を各色毎に実施すればよい。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。

実施例１ 第１図（ａ）〜（ｆ）に示した製作手順に準じて、第１
図（ｆ＞に例示の如きカラーフィルタを以下のように作
成した。

まず、第１図（ａ）に示したようなソーダガラスよりな
る基板１を準描し、この基板１上にＩＴＯからなる画素
電極層２を周知のフォトリソ工程により所要パターンに
形成した。

次に、この基板１上に第１色目の画素を形成すべく、赤
色染料を分散してなる感光性樹脂を第１図（ｂ）の如く
に１〜１．５μｍ厚みにスピンコードして色素層３を積
層した。

次いで、第１図（Ｃ）の如くに基板１の背面から上記感
光性樹脂の感光域外の波長の光８を照射し、この照射光
の透過パターンに基づく第１色目のフォトマスク４と基
板１との位置合せを周知のアライメント装置（大日本ス
クリーン社製、型式；ト１＾Ｔ−３４００）、を用いて
行なった。

次いで、第１図（ｄ＞の如くに基板１の電極層形成側か
ら上記感光性樹脂の感光域の波長の光９を照射して色素
層３の露光および現像を行ない、電極層２上に第１色目
の色素層である赤色画素５が所要バターに形成された第
１図（ｅ）の如き基板１を１１だ。

次に、第２色目として青色染料を分散してなる感光性樹
脂を、また第３色目として緑色染料を分散してなる感光
性樹脂を用いたこと以外はそれぞれ上記と同様の操作を
繰返し実施することにより、赤色画素５、青色画素６お
よび緑色画素７か所要パターンに形成された第１図（ｆ
）の如きカラーフィルタを得た。

このカラーフィルタをカラー液晶表示装置に組込み表示
を行なったところ、高解像度かつ高品位の表示を行なう
ことができた。

実施例２ 第２図（ａ）°〜（ｑ）に示した製作手順に準じて、第
２図（ｃｈ）に例示の如ぎカラーフィルタを以下のよう
に作成した。

まず、実施例１と同様のソーダガラスよりなる基板１を
用い、実施例１と同様の方法により厚さ２５０オングス
トロームのＩＴＯ画素電極層２が第２図（ａ）の如くに
形成された基板］を１ｑだ。

次に、この基板１上に赤色染料を第２図（ｂ）の如くに
１〜１６５μｍ厚みにコートして色素層３を積層した。

次に、この赤色染料とエツチングレートがほぼ同程度で
ある市販の透明レジスト１０（クラレ社製、商品名：Ｐ
Ｖへ−２０５＞を第２図（Ｃ）の如くに１〜１．５μｍ
厚みにスピンコードした。

次いで、第２図（ｄ）の如くに基板１の背面から上記透
明レジストの感光域外の波長の光８を照則し、この照射
光の透過パターンに基づくフォトマスク４と基板１との
位置合じを実施例１と同様のアライメント装置を用いて
行なった。

次いで、第２図（ｅ）の如くに基板１の電極層形成側か
ら上記透明レジストの感光域の波長の光９を照射してこ
のレジストの露光を行ない、色素層３上に透明レジスト
１０が所要パターンに形成された第２図（ｆ）の如き基
板１を得た。

次いで、基板１上の色素層３とレジスト１０とをエツヂ
ング除去した。この際、色素層３とレジスト１０のエツ
チングレートがほぼ同程度であるので、両者は均質にエ
ツヂング除去され、レジスト下部の色素層３が露出した
ところでエツチングを終了することにより、電極層２上
に所要パターンの赤色画素１１が形成された第２図（ｑ
＞の如きカラーフィルりを１ｑだ。

このカラーフィルタを液晶表示装置に組込み表示を行な
ったところ、高解像度かつ高品位の表示を行なうことが
できた。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明によれば色素層形成時の
基板とマスクとの位置合せを簡易かつ高精度に行なうこ
とができるので、高解像度かつ高品位の表示が可能なカ
ラーフィルタを提供することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るカラーフィルタの
製造方法の一例の各工程にあける一部断面模式図、第２
図（ａ）〜（ｑ）は本発明に係るカラーフィルタの′Ｔ
Ａ造方法の別の例の各工程における一部断面模式図であ
る。 図中符号： １・・・基板；　２・・・電極層；　３・・・色素層：
　４・・・フォトマスク；　４ａ・・・光透過部：　４
ｂ・・・遮光部；　５．１１・・・赤色画素；　６・・
・青色画素；７・・・緑色画素；　８．９・・・光：　
１０・・・レシスｉ〜。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）所要パターンの電極層が形成された基板上に１色以
   上の色素層をパターン状に形成するに際して、前記電極
   層を含む基板面に色素層を積層した後、前記電極層形成
   側とは反対の基板面から照射した光の透過パターンを認
   識して基板と色素層形成用マスクとの位置合せを行ない
   色素層をパターン状に形成することを特徴とするカラー
   フィルタの製造方法。