JPH03287103A - カラーフィルターの形成法 - Google Patents

カラーフィルターの形成法

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JPH03287103A
JPH03287103A JP2087980A JP8798090A JPH03287103A JP H03287103 A JPH03287103 A JP H03287103A JP 2087980 A JP2087980 A JP 2087980A JP 8798090 A JP8798090 A JP 8798090A JP H03287103 A JPH03287103 A JP H03287103A
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color resist
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Hiroshi Watabe
渡部 寛
Kazuo Aoki
和雄 青木
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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、2要式STN (スーパーツイストネマチッ
ク)方式、フィルム補償型STN方式などノーマリーグ
ークの方式を有する液晶表示素子のカラー化の際に用い
られるカラーフィルターの形成法に関する。
[従来の技術] 液晶表示素子の著しい進歩により近年パーソナルコンピ
ューターの端末表示としてカラー液晶表示素子を用いる
事がさかんに行なわれている。この液晶表示素子の方式
には大きく分けて2つの方式がある。1つは画素1個ご
とにTPT (導膜トランジスター)やダイオードなど
の能動素子を形成したアクティブマトリクス方式であり
、もう1つは液晶素子の急峻なしきい値特性を利用した
単純マトリクス方式である。
この単純マトリクス方式については、現在実用化されて
いる2層式STN方式やフィルム補償型STN方式の他
、強誘電性液晶を用いる方式などが考えられているが、
いずれの場合ち急峻なしきい値特性を表示エリア全面で
均一に保ち良好な画質を得る為に、高い平坦度を有する
基板が必要となる。この単純マトリクス方式でカラー表
示を得る為には同様に高い平坦度を有するカラーフィル
ターの形成法が不可欠になっている。
このカラーフィルターの形成技術には、印刷法、染色法
、電着法などが考えられて来たが近年ネガ型レジスト材
料中に顔料を分散して調整されたカラーレジストをフォ
ト法によりパターン形成するカラーレジスト方式が実用
段階を迎えつつある。このカラーレジスト方式は印刷法
に較べ位置精度や平坦性が優れ、染色法に較べ耐熱性や
耐光性に優れ、電着法に較ベパターンの自由度、コスト
面で優れており、近年色相の改良や液の安定性などの問
題点ち解決され本命技術と目されるようになっている。
しかし、このカラーレジスト方式を用いてカラーフィル
ターを形成する際に、従来のカラーフィルター形成技術
を用いても高平坦で安価なカラフィルタ−を作る事は出
来ない。従来のカラーフィルターの形成技術の1つは、
各画素間の隙間部に複数の色相のカラーレジストを重ね
て形成する事により遮光層を形成させる方法であるが、
この方法では重なった部分と重なりのない部分の段差が
大きく、安価ではあるが高平坦な平面は得られない。第
1図にこの重ね方式のカラーフィルターの断面図を示す
。ここて透明基板101の上に第1形成画素102を設
けた後、第2形成画素103を重なり部105を設けな
がら形成し、さらに第3形成画素104を重なり部10
6.107を設けながら形成する事により、重なり部が
画素部の厚みとほぼ同程度の厚さで突出する。この方式
ではこのカラーフィルター上に設けられる平坦化膜を厚
膜化したり研磨したりしなければ高平坦な平面は得られ
ずコストアップの要因となってしまう。
従来のカラーフィルターの形成技術の他の一つは各画素
間の隙間部に遮光用のブラックマスクをあらかしめ形成
しその上に各色相の画素を形成する方式であるが、この
場合ブラックマスクをカラレジストのようなちので形成
しては第1図に示した重なり部の突出が避けられない為
、第2図に示す様な薄膜の遮光層201を形成する必要
がある。この方式では遮光層201をメタルの蒸着で形
成しフォト法でパターン化しなければならずコストアッ
プとなるばかりか、遮光層上の各画素の隙間部による段
差が発生し重ね方式と同様、このカラーフィルター上に
設ける平坦化膜の負荷を大きくする原因となる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明では、前記、従来方式のカラーフィルタ形成法の
平坦性の問題点を解決し、安価で高平坦なカラーフィル
ターを提供する事を目的とする。
[課題を解決するための手段] ネガ型レジスト材料中に顔料を分散して調整されたカラ
ーレジストを用い少なくと62色以上の色相の画素を形
成してなるカラーフィルターにおいて、第3図(B)3
04に示す最後に塗膜される色相のカラーレジスト膜を
、第3図(A)に示す既に形成された他の色相の画素1
02.103を有する透明基板101の裏面より露光す
る事(第3図(B)301に示す)により、第3図(C
)の104.302のような画素間のすべての隙間を最
終に形成された色相のカラーレジストて埋めた事により
高い平坦性を得た事を特徴とする。
この方式において、第3図(B)に示すように裏側から
露光する際に、最後に形成される画素104の厚さを、
既に形成された画素102.103の厚さにそろえるた
め、膜104を所望の厚さまで感光させるべく調整する
事によりさらに高平坦化した事を特徴とする。
またこの方式において、第3図301に示すように裏側
から露光した際に、既に形成された画素102.103
を通過して、最後に塗膜されたカラーレジストIII 
304が感光されないよう、露光光源の波長のうち既に
形成された画素102.103を通過する波長の光を選
択的にカットするフィルターを露光光源と透明基板の間
に設ける事により、既に形成された画素102,103
の上に最後に塗膜されたカラーレジストの残膜が形成さ
れないようにした事を特徴とする。
〔実 施 例1 (1)本発明の実施に際し、カラーレジストの材料は冨
士ハントエレクトロニクステクノロジ株式会社製のもの
を用いた。このカラーレジストは商品名カラーモザイク
と言い、青色のものはCBV、赤色のちのはCRY、緑
色のものがCGYという名称を有する。このカラーレジ
ストの中に含まれるネガ型レジスト材料はアクリル系感
光性樹脂であり空気中の酸素による阻害効果がある為、
酸素遮断膜(富士ハントエレクトロニクステクノロジー
株式会社製 商品名CP)を被膜した後に露光させる事
が必要でありその際、CBV、CRY、CGYは、それ
ぞれ、10〜30mj/cm2の高い感度を示す。また
露光用光源には超高圧水銀灯を用いた。また透明基板に
はソーダガラスを用いた。
第1の実施例においては、上記透明ガラス基板上にまず
、赤色、緑色の2色のカラーフィルター画素を表側から
露光してストライブ上に形成し最後に青色のカラーレジ
スト膜を裏側から露光して形成する方式について述べる
CRYをスピンコーターで塗膜し、70℃2分プレベー
クした後、フォトマスクを介して超高圧水銀灯のUV光
を10〜30mj照射し、アルカノ系現像液(富士ハン
トエレクトロニクステクノロジー株式会社製 商品名C
D)を用い現像し、乾燥、焼成した後、CGYを同様な
プロセスによりCRYの画素の横に10〜30μmの間
隔をもって形成した。この順番はCRYが先てCGYが
後でもまったく同等である。CRY、CGY、CEVの
短波長側の透過率を第4図に示す。401はCBV、4
02はCRY、403はCGYの分光透過率を示す。ま
た、CRYは330〜415nmに、CGYは330−
405nmに、そしてCBVは350〜420nmに感
光帯を有している事から、CRYとCGYが形成された
透明基板の裏側から露光すると、超高圧水銀灯の365
nmの光は、CRYを透過してくる事になる。そこで4
04に示す分光透過率を有するUVカットフィルターを
光源とガラス基板の中間に設けてやる事てCRYを透過
する光の多くを選択的にカットする事が出来る。このフ
ィルターを用い、スピンコーク−でCBVを塗布しプレ
ベーク処理した基板について表示の見切りまでのエリア
全域に渡りフォトマスクを介し裏側より露光し現像・焼
成する事により第5図(A)に示す平坦なカラーフィル
ターを作る事が出来た。裏面露光の際の露光量はCBV
上にCPを被膜したもので20〜100mj/cm” 
、CPを被月莫しないもので、150〜300mj/c
m2の間てCRY、CGY画素上のCBV残膜のない好
ましい表面状態が得られた。またCBV上にCPを被膜
しない状態で150〜200mj/付近、cpを被膜し
た状態では20〜30 m j / c m 2の露光
により第5図(B)に示す突起のない平坦な表面を得る
事が出来た。
(2)第2実施例においては、上記透明ガラス基板上に
まず、青色、緑色の2色のカラーフィルタ画素を表側か
ら露光してストライブ状に形成し最後に赤色のカラーレ
ジスト膜を裏側がら露光して形成する方式について述べ
る。
実施例(1)と同様にして形成されたCGY、CBVの
カラーフィルターの上にCRYを塗膜しプレベークした
後、光源とガラス基板の間に第4図405に示す分光透
過率を有する干渉フィルタを介入させ、CRY上にCP
を被膜したちので15〜100mj、CPを被膜しない
もので120〜300m j / c m 2の間で基
板裏側より露光してやる事でCBV、CGY上にCRY
の残膜がなく、かつ第5図(A)(B)に示すと同様な
高い平坦性を有するカラーフィルターを得る事が出来た
[発明の効果] 本発明のカラーフィルターを用いさらに第6図601に
示す平坦化膜をポリイミド系樹脂がアクノル系樹脂かエ
ポキシ系樹脂かウレタン系樹脂を用い形成した後602
の透明導電膜ITOをスパッタ法により形成したちのを
2層式STN用の電極基板として使用したところ、コン
トラスト比l:20以上の高い遮光性を有する均一な表
示を得た。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来法である重ね方式により形成されたカラー
フィルターの断面を示す図。第2図は従来法であるメタ
ルブラックマスク方式により形成されたカラーフィルタ
ーの断面を示す図。第3図(A)(B)(C)は本発明
によるカラーフィルターの形成法を示す図。第4図はカ
ラーフィルターの分光透過率と露光の際に用いたフィル
ターの分光透過率を示す図。第5図(A)(B)は本発
明により得られたカラーフィルターの断面を示す図。第
6図は実際に液晶表示素子に使用する基板の断面図を示
す図。 101・・・・・・ガラス基板 102・・・・・・第1形成画素 103・・・・・・第2形成画素 104・・・・・・最後の形成画素 1 2 105〜107 201  ・ ・ ・ ・ 202 ・ ・ ・ ・ 301  ・ ・ ・ ・ 302 ・ ・ ・ ・ 304  ・ ・ ・ ・  01 02 03 04 405  ・ ・ ・ ・ 601  ・ ・ ・ ・ ・ 602 ・ ・ ・ ・ ・重なり部の突起 ・ブラックマスク ・画素間隙間 ・裏側からのUV露光光 ・最後のカラーレジストによ り埋まった画素間隙間 ・最後に塗布されたカラーレ ジスト膜 ・青色画素の分光透過率 ・赤色画素の分光透過率 ・緑色画素の分光透過率 ・UVカットフィルターの分 光透過率 ・干渉フィルターの分光透過 率 ・平坦化膜 ・透明導電膜 以上

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ネガ型レジスト材料中に顔料を分散して調整され
    たカラーレジストを用い少なくとも2色以上の色相の画
    素を形成してなるカラーフィルターにおいて、最後に塗
    膜される色相のカラーレジストを、既に形成された他の
    色相の画素を有する透明基板の裏面より露光する事によ
    り画素間のすべての隙間を最終に形成された色相のカラ
    ーレジストで埋めた事を特徴とするカラーフィルターの
    形成法。
  2. (2)特許請求範囲第一項において前記カラーレジスト
    の色相が赤、緑、青の3原色であり、最後に透明基板の
    裏面より露光される事により形成される画素の色相が、
    この3原色のカラーレジストのいずれかである事を特徴
    とするカラーフィルターの形成法。
  3. (3)特許請求範囲第一項において、最後に塗膜される
    色相のカラーレジストを透明基板の裏側より露光する際
    に所望の厚さまで感光されるべく露光量を調整する事に
    より、最終色相の画素の形成表面を平坦にした事を特徴
    とするカラーフィルターの形成法。
  4. (4)特許請求範囲第一項において、最後に塗膜される
    色相のカラーレジストを透明基板の裏側より露光する際
    に、露光光源の波長のうち既に形成された他の色相の画
    素を通過する波長の光を選択的にカットする為に露光光
    源と透明基板の間にフィルターを設けた事によりカラー
    レジストの残膜が既に形成された画素上に残らないよう
    にする事により高い平坦性と高い色純度を確保した事を
    特徴とするカラーフィルターの形成法。
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