JPH0311301A

JPH0311301A - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH0311301A
Application number: JP1146328A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takamatsu; 敏明高松; Shinichi Ogawa; 伸一小川; Norio Hashimoto; 典夫橋本; Masao Yoshikawa; 吉川　雅勇
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1991-01-18
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JP2575497B2

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、たとえば透光性基板上に赤、緑および青のカ
ラーモザイクパターンを形成したカラー液晶表示装置な
どに好適に実施することができるカラーフィルタの製造
方法に関する。

従来の技術液晶を用いたカラー表示の方式として種々のものが提案
されているが、その中で液晶パネルの内面にカラーフィ
ルタ層を形成したカラー液晶表示装置は、ガラス厚に起
因するカラーフィルタパターンと表示電極パターンとの
ずれがなく、良好な表示品位が得られるという特徴を有
する。

カラーフィルタ層すなわち着色膜の形成の具体的な方法
として、第１にはカラーインクをスクリーン印刷法ある
いはオフセット印刷法などにより印刷する方法（特開昭
５８−４６３２６号）があり、第２には感光性を付加し
たゼラチン、グリュ、カゼインなどの水溶性高分子膜を
パターン化しさらにホトプロセスによって選択的に所定
のパターンに染色する方法（内面：　Ｐｒｏｅ、　Ｊａ
ｐａｎＤｉａｐ！ａｙ　８３．　Ｐ２Ｏ２２０５）があ
る、さらに、第３には有機顔料を所定のパターンに蒸着
する方法（スガタ他、Ｐｒｏｃ、　Ｊａｐａｎ　Ｄｉｓ
ｐｌｙ　’８３．　Ｐ２１０〜２１２）があり、また、
第４には電着法により透明電極上にポリマーと色素を付
着させたカラーフィルタを形成する方法（岩佐、安用他
：　Ｐｒｏｃ、　ＳＩＤ、　Ｖｏｌ　２８゜１９８７、
　Ｉ’ｌ１５〜１２１）がある。

第１のスクリーン印刷あるいはオフセント印刷などの印
刷法では、工程が簡単でありかつ価格的に有利であるが
、半面、印刷精度が数十μｍ程度であり、カラー液晶表
示装置に要求される非常にＩｔ４１ｉなパターン（たと
えば１００μｍ程度までのドツトのピッチ）に対してこ
の方法を適用することは困難である。

第２のゼラチンなどの水溶性高分子膜を酸性染料などで
染色する方法では、色純度の優れたカラーフィルタが得
られ、また、微細なパターンからなるカラーフィルタを
作製することが可能である。

しかしながらこの方法は、染料を用いているということ
から耐熱性および耐光性の点で開運が残る。

第３の有機顔料を蒸着により形成する方法では。

ホトレジストでマスキングした後、その開口部に顔料を
蒸着し、この方法ではカラーフィルタとして良好な顔料
が見当たらず、色純度の優れたカラーフィルタはこれま
でのところ得られていない。

第４のＴ４＠法によりカラーフィルタを形成する方法で
は、顔料をポリエステル−メラミン樹脂水溶液に分散さ
せ、対向する電極間に直流電圧を印加すると、上記樹脂
が一方向に引き寄せられ、それに１ｆい顔料も引っ張ら
れ電極上に付着する。この方法は、プロセスが比較的簡
単であり、また顔料を使用していることがら、耐熱性、
耐光性９点で優れているというメリットがある。しがし
ながら今１妾、電極幅が非常に細かくなり、かつ、基板
が大きくなると、電極抵抗が増大し、電極の先端部では
電圧がかかりに＜＜、電着むらが発生するという問題が
ある。

また、この第４の方法では、第４図に示すような絵素電
極１がいわゆるデルタ配列された構成においては、絵素
間のつなぎ＄１１ｉ２が非常に細かくなり、電極抵抗が
増大し、電着むらが発生し易い。

このような開閉を解決するための電着法によるカラーフ
ィルタを形成する第５の方法は、たとえばｎ開開６１−
２７２７２０および特開昭６１２８１２２０などに開示
されている。この第５の方法を、第５図を参照して説明
する。第５図（ａ）で示されるようにガラス基板上には
透明電極４が全面にわたって形成されている。この透明
を極４上にホトレジスト層３を形成し、そのホトレジス
ト層３をマスクとして、第５［１（ｂ）で示されるよう
に；壮法によって第１の着色膜６を形成する。

次に第５図（ｃ）で示されるようにしてもう１つのホト
レジスト層３ａを用いて第２の着色膜７を電着法によっ
て形成する。その後、第５図（ｄ）で示すようにホトレ
ジストＮ　３　ａを除去し、第５図（ｅ）で示すように
第３着色１１１８を１＠法によって形成する。

発明が解決すべき課題このような第５図に示される；着法を用いて第１〜第３
着色１！１６，７．８を形成する方法では、ホトレジス
ト層３，３ａでマスキングすることから、カラーモザイ
クである着色１１！６，７．８の形状および配列が自由
に選べるという利点はあるが、カラーモザイク間の隙間
については配慮がなされていない、そのため着色ｒ！Ａ
６．７．８による絵素の隙間からは赤、緑、青のうち、
いずれかの光が漏れてくることになり、この光の漏れが
表示コントラストに大きく影響を与えている。特に、ノ
ーマリホワイト方式においては、絵素の隙間から漏れて
くる光によって、液晶パネルに充分に電圧を加えても真
黒にならず、そのため表示コントラストが低下するとい
う問題がある。

発明が解決すべき課厘本発明は、複数の着色膜の隙間をなくして、表示コント
ラストを向上することができるカラーフィルタの製造方
法を提供することである。

課題を解決するための手段本発明は、基板上に形成された透明電極」二に、感光性
圀脂を塗布し、ホトプロセスによって選択的に開口を形
成し、この開口に電着法によって着色膜を形成するステ
ップと、前記着色膜の周縁部上と、前記着色膜が形成されていな
い残余の領域とに、感光性樹脂を用いるホトプロセスに
よって、もう１つの着色膜を形成するステップとを含む
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

作　　用本発明に従えば、たとえばガラス基板などのような基板
上に透明電極が形成され、この透明電極上には感光性樹
脂を塗布してホトプロセスを甫いて選択的に開口を形成
し、この開口から露出している透明電極に電位を与えて
電着法によって着色膜を形成する。

次に、この着色膜の周縁部上と、前記着色膜が形成され
ていない残余の領域とにわたって、感光性（剣脂を用い
るホトプロセスによって、もう１つの着色膜を形成する
。こうして２つの着色膜が部分的に重なることによって
、２つの着色膜の隙間が生じることはない、したがって
光が漏れることがなく、表示コントラス１−の向上を図
ることができる。

前記もう１つの着色膜を、感光性樹脂を用いるホトプロ
セスによって形成するにあたり、その感光性樹脂を残存
して着色膜とするようにしてもよいけれども、その他の
実施例として、電着法によって形成された前記着色膜の
周縁部上と、前記着色膜が形成されていない残余の領域
のすべてにわたって感光性樹脂を塗布し、ホトプロセス
によって、前記もう１つの着色膜を形成すべき領域を選
択的に開口し、この開口された領域に着色膜を塗布など
して、前記もう１つの着色膜を形成するようにしてもよ
い。

実施例第１図は本発明の一実施例を示し、その第１図（１）は
断面図であり、第１１１］（２）は平面図である。カラ
ー液晶表示装Ｗを構成する透明なガラス基板１０の一表
面に全面にわたって透明電極１１が形成される。この透
明電極１１は、インジウム錫酸化物（略称ＩＴＯ＞が形
成される。この透明電極１１１に、赤の第１着色Ｗｉ１
２．１２ａと、緑の第２着色膜１３と、青の第３着色膜
１４．１４ａが形成される。第１図（２）では、これら
の着色膜１２，１３．１４による正方形のカラーモザイ
クパターン以外の領域を斜線で示す。

このようなカラーフィルタを製造するための手順を、第
２図を参照して説明する。

第２図（１）に示されるようにガラス基板１０上の全面
に透明電極１１が形成され、その上にホトレジスト層１
６を塗布する。このホトレジスト層１６は、たとえば商
品名０ＦＰＲ−８００（東京応ｆヒ社製）などである、
そこで第２図（２）で示すようにマスク１７と、光源１
８とを用いて、露光を行い、次に第２図（３）で示され
るようにしてホトレジストＭ１６による第１着色膜１２
が形成されるべき領域である開口部１９を形成する。

次にｆ着法により第２図（４）のようにホトレジスト層
１６の開口部１９に第１の着色膜１２を形成する（第１
図をし参照）、を暦法には、使用する高分子樹脂のＮ類
によって、アニオン型とカチオン型の２つのタイプがあ
る。絵素ｔｉには、９ｉｉＩＴＯ等の透明ｔｉｌｌが用
いられており、カチオン型の高分子樹脂を用いる場合、
高分子樹脂に添加される中和剤（−成には酸性化合物）
により、ＩＴＯの透明ｔｉｌｌの表面が；着により変質
し、黒褐色の抵抗値の高い不透明な材料に還元される。

そこで本件実施例で用いる高分子樹脂は、アニオン型の
高分子樹脂であり、末端にカルボキシル基が多く存在す
る。電着液中に電着する第２図（３）のような構造を有
する基板１０と、対向基板を浸漬し、透明電極１１と対
向基板間に電圧を印加すると、水溶液中で解離している
カルボキシルアニオン（Ｒ−Ｃｏｏ−）が陽極に引き寄
せられ、開口部１つから露出している電極１１上に析出
する。Ｒは、反応基を示す、すなわち、電極１１である
陽極上では次式に示す反応が起こり、高分子物質の析出
が見られる。

２　Ｈ２０−４Ｈ’　＋　０２↑→−４ｅＲ−Ｃｏｏ−
＋Ｈ”−Ｒ−Ｃ０ＯＨ（析出）ここで高分子水溶液中に
顔料を微粒子化し、分散させ、電着により着色された高
分子膜である第１＠色膜１２を＄極１１上に形成するこ
とができる。

ここで電着液としては、下記の組成（ａ）、（ｂ）から
成る。

（ａ）水溶液ポリエステル樹脂と、水溶液メラミン樹脂
とを、６０％、（ｂ）ブチルセロソルブと、イソプロピルアルコールと
を、４０％混合する。

さらに顔料をエチレングリコール中に分散させたのち、
下記の重量比によって上記電着液と水とを混合する。赤
色顔料として、カドミウムレッド（セレン化カドミウム
）や有機赤（トルイジンやりソールのようなコールター
ル誘導体が用いられる。

この混合物は、次に示す重量比を有する。

上記；層液　　　　　　　１０重量部水　　　　　　　　　　１２０重量部エチレングリコール　　　２０重量部赤色顔料　　　　　　　　　２重量部混合；着液内に、電着する基板１０と対向基板を浸漬し
、電着を行う、ここで電着条件として設定電圧６０Ｖ、
電着時間１０ｓｅｃである。

こうして第１着色膜１２が形成された後、ホトレジスト
層１６をＭＭし、基板１０の洗浄を行なって第２１２Ｉ
（５）で示す状態とし、次に２００℃で焼成し、着色膜
１２を硬化させる。

次に第２着色膜１３を形成するために、第２図（６）〜
第２図（９）のステップが行われる。まず第２図（６）
で示されるように、第１着色膜１２が形成された透明電
極１１上に、前述と同様なホトレジスト２０を塗布し、
マスク２１と光源２２とを用いて露光し、第２図（７）
で示すようにそのホトレジスト１２０の一部を残してパ
ターン化を行う、その後第２図（８）で示されるように
電着法によって第１着色膜】２およびホトレジスト層２
０から露出している透明電極１１の部分１２ａの間に、
第２図（８）で示されるように第２の着色ｒＩＡ１３を
電着法によって形成する。

電着液組成については、前記と同様であり、ここで緑色
顔料として、有ｔｌ！ｆｆ１ｆｔ　（フタロシアニン）
クロムグリーン（クロムイエローとプルシャンブルー混
合物）が用いられる。電着条件としては、前記同様、設
定電圧６０Ｖ、時間１０ｓｅｃで行う、ここで第１の着
色膜１２は、絶縁膜となっており、該；着ＪＩ１１２上
には電着されない、電着後、第２図（９）のようにホト
レジスト層２０をｆｉｌｌ　Ｍし、基板１０の洗浄後焼
成する。

ｆｉ　ｆｉに第３の着色膜の形成を行う、このプロセス
では、電着法の代わりに透明な怒光性面脂の中に着色顔
料を分散させたカラーレジスト材料を採用する。カラー
レジスト材料としては、富士ハントエレクトロニクス社
より入手した青色カラーレジストを、第１、第２の着色
膜１２．１３が形成された基板１０上に第２図（１０）
のようにして塗布し、プリベークを行った後、酸素遮断
のためにオーバーコート材２４を塗布し、プリベークを
行う。

その陵、第２１２Ｉ（１１）のようにマスク２５と光源
２６を用いてカラーレジスト材料の露光、現像を行い、
第２図（１２）のようにして、２００℃で焼成を行う。

ここで第１１色層１２の一部１２ａに第１着色膜１２の
一部が積層する。これによって第１＠色膜１２の外周縁
部上に第３着色膜１４が部分的に重なる。第１１色層１
２の光透過率は波長に依存して第３図の参照符１１で示
すとおりであり、また第３着色Ｊｌ！１１４の光透過率
は参照符ｒ２で示すとおりである。したがってこれらの
着色層１２゜１４を部分的に重ねて、分光特性を重ね合
わすことによって、第１および第３着色Ｗ１１２，１＝
４には参照符２７で示すように隙間が生じることはなく
、黒の遮光膜が形成される。また第１＠色膜１２の一部
１２ａと第３着色膜１４とが部分的に重って遮光膜２８
が形成され、さらにまた第１および第２着色膜１２．１
３の境界付近に第３着色膜１４の一部１４ａが重って遮
光膜２９が形成される。こうして絵素の周辺に黒の遮光
膜２７．２８２９が形成されて、光の漏れが防がれ、表
示コントラストの向上を図ることができる。赤、緑、青
のカラーモザイクの配列、および形状を自由に選ぶこと
ができ、大型基板についても着色むらのない均一な特性
のカラーフィルタが実現できる。

また赤、緑、青から成るカラーフィルタのうち、２色を
重ね合わせることにより、カラーモザイクの周辺に遮光
膜を形成し、表示コントラスト低下を防止することがで
きる。

すなわち、ホトプロセスにより、着色膜を形成すること
から、第２、第３の着色膜１３．１４形成時のパターン
ずれがほとんどなく寸法精度が優れている。さらに、従
来のカラーフィルタでは、遮光膜形成用に新たにプロセ
スが増大することなく、電着法およびホトプロセスによ
るカラーレジスト材料を併用し、さらにマスク形状を工
夫することにより、モザイクパターンの周辺で光の漏れ
を防止でき、性能の優れた遮光膜２７，２８．２９を形
成することができる。従来のプロセスを簡略化できるこ
とから、歩留の向上、コストの低減が可能となり、かつ
、遮光膜の形成により、表示コントラストの改善が図ら
れる。

本発明によれば、２または４以上の着色膜を形成するた
めに、本発明を実施することができ、透明または透光性
の電極は、電着法によって形成されるべき着色膜の位置
にのみ形成されていてもよく、このような変更らまた、
本発明の精神に含まれる。

発明の効果以上のように本発明によれば、ホトプロセスと電着法と
を用いて着色膜を形成し、次にこの着色膜の周縁部上と
前記着色膜が形成されていない残余の領域とに、感光性
樹脂を用いるホトプロセスによってもう１つの着色膜を
形成するようにしたので、電着法によって形成された着
色膜と、前記もう１つの着色膜とが部分的に重なり、し
たがって再着色層の隙間が生じることがない、そのため
光の漏れが生ぜず、表示コントラストを向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は本
発明に従うカラーフィルタの製造工程を示す断面図、第
３図は第１および第３着色膜の光透過率を示す図、第４
図は先行技術の簡略化した平面図、第５図は他の先行技
術の製造工程を示す断面図である。１０・・・ガラス基板、１１・・・透明電極、１２・・
・第１着色膜、１３・・・第２着色膜、１４・・・第３
着色膜、１６．２０・・・ホトレジスト層、３０・・・
カラーレジスト材料、２４・・・酸素遮断用オーバーコ
ート材、２７　２８．２９・・・遮光膜

Claims

【特許請求の範囲】基板上に形成された透明電極上に、感光性樹脂を塗布し
、ホトプロセスによって選択的に開口を形成し、この開
口に電着法によって着色膜を形成するステップと、前記着色膜の周縁部上と、前記着色膜が形成されていな
い残余の領域とに、感光性樹脂を用いるホトプロセスに
よつて、もう１つの着色膜を形成するステップとを含む
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。