JPH04151103A - カラーフィルターの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、カラーフィルターの製造方法に関し、とくに
カラー液晶表示装置等に使用される顔料を含む感材から
着色層を形成する方法に関する。

［従来の技術］ 各種の装置において小型の表示装置としてＣＲＴに代わ
って利用されている液晶表示装置は、透明電極層を設け
たガラス等の透明な基板を１ないし１０μｍ程度のギャ
ップを設けてその間に液晶物質を封入し、電極間に印加
した電圧によって液晶を一定の方向に配向させて透明部
分と不透明部分を形成して画像を表示している。カラー
液晶表示装置はいずれかの透明電極基板上に光の三原色
に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のカラ
ーフィルターを設けている。

カラー液晶表示装置用のカラーフィルターは、透明基板
、着色層、保護層、透明導電膜という順に積層されてお
り、ＲＧＢの三原色の位置に対向する電極あるいは薄膜
トランジスタを形成した透明基板とを数〜数十μｍの間
隔を保持し液晶物質を封入して液晶表示装置を形成して
いる。

液晶表示装置によるカラー表示の方法には各種の方法が
あるが、現在では透明電極基板上に光の三原色に対応す
る赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色のカラーフィル
ターを設け、液晶によりフィルターのＲ，Ｇ、　　Ｂの
各色の光の透過量を制御するカラーフィルターを使用す
る方法が中心となっている。

このような目的で使用されるカラーフィルターは、透過
光を液晶によるシャッター効果で制御するために、透明
電極基板上に光の三原色に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）
、青（Ｂ）の三色の着色層、着色層の保護層、液晶の駆
動用の透明電極層が形成されている。カラーフィルター
は着色層のＲＧＢの三原色の位置に対向する電極あるい
は薄膜トランジスタを形成した透明基板との間に液晶物
質を封入して液晶表示装置を形成している。

［発明が解決しようとする課題］ カラーフィルターはガラスなどの透明基板上に顔料分散
法、染色法、電着法、印刷法等によってＲ，Ｇ、　　Ｂ
の三原色を所定の形状とした着色層を形成し、着色層上
には着色層を保護する目的で保護層を形成している。

カラーフィルターの製造には各種の方法が採用されてい
るが、液晶表示装置に使用するカラーフィルターは、撮
像管に使用されるようなカラーフィルターとは異なり、
外部からの光や表示のために背後から照射される光によ
って着色層の劣化を受けるので、発色の安定性の面から
は顔料からなる着色層を形成したカラーフィルターが注
目を受けている。

カラーフィルター１に着色層を形成する方法を第２図を
示して説明すると、赤色層を形成する場合には、　ピラ
ゾロンレッド等の顔料を感光性樹脂に混合した組成物を
使用しているが、塗布工程（Ａ）において、ガラス等の
透明基板２にあらかじめブラックマトリックス３を設け
た透明基板を十分に洗浄し、赤色の顔料を含んだ感光性
樹脂の組成物４を所定の膜厚となるようにスピンコータ
ーロールコータ−等を用いて塗布する。

次に、プレベーク工程で、顔料を含む感光性樹脂の組成
物の層を、オーブン中でプレベークする。

プレベークした感光性樹脂の組成物の層に所定の画素の
パターンを形成するために、露光工程（Ｂ）においてフ
ォトマスク５を介して超高圧水銀ランプを用いて露光す
る。

次いで、現像工程（Ｃ）において露光した感光性樹脂を
現像するが、使用した感光性樹脂がポリビニルアルコー
ル系の水溶性の樹脂である場合には水によるスプレー現
像でよい。このようにして赤色のレリーフ画像６を形成
し、　さらに現像に使用した溶剤：あるいは水を除去す
るために感光性樹脂を加熱処理し、硬化させる。

カラーフィルターの着色層は、Ｒ，Ｇ、　　Ｂの三色の
画素を形成しており、このため緑色　青色の画素を設け
る必要があるので、同様の工程を繰り返して、緑色画素
を形成すべき領域に緑色のレリーフ画像を形成し、青色
画素を形成すべき領域に青色のレリーフ画像を形成して
着色層を形成している。

カラーフィルターの着色層上には、着色層を保護するた
めの透明保護層を形成しているが、透明保護層には、熱
硬化性のウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂
等の材料が使用されている。

次いで、前記の着色層を最終的に硬化させるため、およ
び透明保護層に使用した熱硬化性樹脂を硬化させるため
に、　１５０℃ないし２００℃の温度に加熱する処理が
行われる。

ところが、このようにして製造した着色層を有するカラ
ーフィルターは、加熱する硬化処理によって着色層が黄
色く着色し、カラーフィルターの分光特性が悪化するこ
とがあった。

［課題を解決するための手段］ 着色層の黄変について鋭意検討したところ、感光性樹脂
層を硬化処理するために加熱する際に４００ｎｍないし
６００ｎｍに吸収を持つように黄色く変色することが明
かとなった。

顔料を含む感光性樹脂の塗布層の硬化処理は各色毎に行
っているので、はじめに塗布した感光性樹脂は着色層の
硬化工程において合計３回の加熱処理を受けることとな
り、透明保護層を熱硬化性樹脂で製造した場合にはこれ
に加えて透明保護層の硬化工程において同様の熱処理を
受けることとなる。

そして、このような加熱処理時の黄変は酸素による酸化
が主要な原因と考えられるので、酸化を防止するために
、感光性樹脂の塗布層を加熱処理する際に加熱雰囲気中
に酸素を含まない状態として処理することにより黄変の
防止を実現するものである。

酸素を加熱雰囲気中から除くためには、加熱雰囲気を真
空としたり、あるいは窒素雰囲気等の感光性樹脂と反応
して着色しないような雰囲気とすることによって実現す
ることができる。

［作用］ 本発明の方法は、顔料を含有した感光性樹脂を基板上に
塗布して着色層を形成する際に、着色層の加熱による硬
化処理を酸素を含まない真空中、あるいは窒素、不活性
気体中において行うことをこより、加熱時に生じる感光
性樹脂の黄変による着色層の分光特性の劣化を防止する
ものである。

以下に本発明の実施例を示し、更に詳細に説明する。

［実施例］ カラーフィルターの着色層の形成は、赤色　緑色及び青
色の顔料を、感光性樹脂に分散した組成物をあらかじめ
ブラックマトリックスを形成したバリウム・ボロシリケ
イトガラス、硼珪酸ガラス、あるいはソーダライムガラ
ス等の基板にスピンコーター　ロールコータ−等を用い
て塗布する。

着色層には、フタロシアニンブルー、ファストゲンブル
ー、ジオキサジンバイオレット　リオノールグリーン、
フタロシアニングリーン、モノアゾイエロー、　ピラゾ
ロンレッド、アントラキノンレッド、モノアゾレッド、
ジアゾレッド等の顔料を使用することができる。

また、感光性樹脂としては、ポリビニルアルコール／重
クロム酸塩、ポリビニルアルコール／ジアゾ樹脂、ポリ
ビニルアルコール／スチルノくゾリウム、ゼラチン／重
クロム酸塩、カゼイン／重クロム酸塩、感光性アクリル
樹脂等を使用することができるが、ポリビニルアルコー
ル系の水溶性樹脂を使用する場合には、露光の後に水に
よる現像が可能となるので製造工程を簡素化できる。

顔料を分散した感光性樹脂の組成物を塗布した、オーブ
ン中でプレベークする。

プレベークした感光性樹脂の組成物の層に所定の画素の
パターンを形成するために、露光工程においてフォトマ
スクを介して超高圧水銀ランプ等からの紫外光を用いて
露光する。

次いで、現像工程において露光した感光性樹脂を温純水
、アルカリ水溶液等を用いて現像して、感光性樹脂の組
成物の不要な部分を除去するが、使用した感光性樹脂が
ポリビニルアルコール系の水溶性の樹脂である場合には
水によるスプレー現像でよい。

現像によって得られた所定のパターンのレリーフ画像を
形成したカラーフィルター１は、第１図に示すような加
熱処理装置７によって熱硬化処理する。

加熱処理装置７の内部には温度制御装置８によって所定
の温度に設定した熱板９が設けられており、熱板上にカ
ラーフィルターを載置して画素の硬化処理を行う。

加熱処理装置は、内部の気体を真空ポンプ１０によって
十分に排気した後に窒素導入口１１から窒素を加熱処理
装置内に導入し、排気口１２を開いて窒素および硬化時
に発生する気体を排出しながら所定の時間加熱処理する
。

以上のような加熱処理を、赤色画素、緑色画素、青色画
素の各色の画素を形成する毎に行い、３色の画素からな
る着色層を形成した後に着色層を保護する透明保護層を
形成する。

透明保護層を熱硬化性のウレタン樹脂、アクリル樹脂、
ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂で形成するために、こ
れらの樹脂を塗布した後に熱による硬化処理を行う場合
には、着色層が未硬化の透明保護層によって覆われてい
るので、°画素の硬化処理の場合のように直接には雰囲
気中の酸素とは触れないので、雰囲気中の酸素による影
響は小さいが、酸素による画素の黄変を防止するために
、透明保護層の熱硬化処理の場合にも、第１図に示した
装置によって熱硬化処理を行うことが好ましい 透明保護層を形成した後に透明保護層上に液晶を駆動す
るための所定のパターンを形成した透明電極層を設ける
ことによってカラーフィルターが得られる。

実施例１ 赤色、緑色及び青色の顔料を、それぞれ第１表に示した
ような組成割合で感光性樹脂に分散させて、赤色、緑色
及び青色の着色感光性樹脂を作製する。

［以下余白］ 第 表 （単位： 重量％） 大きさ３ ○ ｍｍＸ３ ５０ｍｍ、 厚さ１゜ 　ｍ ｍの透明基板コーニング７０９５材を充分に洗浄し、そ
の上（二　赤色感光性樹脂を１２μｍの膜厚になるよう
に塗布し、その後温度７０℃で３０分間オーブン中で乾
燥させ、水銀ランプを用いて露光し、水によるスプレー
現像を１分間行い、赤色画素を形成すべき領域に赤色の
レリーフ画像を形成した。

レリーフ画像を形成したガラス基板を、加熱処理装置の
熱板上に載置した後に、加熱処理装置内の空気を真空ポ
ンプで十分に排気した後に、窒素導入口から窒素を導入
するとともに、加熱処理装置内から導入した窒素を排気
しながら１５０　℃で３０分間、加熱硬化させた。

同様の工程を繰り返して、緑色画素を形成すべき領域に
緑色のレリーフ画像を形成し、青色画素を形成すべき領
域に青色のレリーフ画像を形成して着色層を形成した。

続いて、熱硬化性の樹脂として、オプトマー５５７２６
５　（日本合成ゴム（株）製）、オプトマー５Ｓ８２６
５　（日本合成ゴム（株）製）を使用して、　１．０μ
ｍの膜厚になるように塗布した後、加熱処理装置の熱板
上に載置し、加熱処理装置内の空気を真空ポンプで十分
に排気した後に、窒素導入口から窒素を導入するととも
に、加熱処理装置内から導入した窒素を排気しながら、
　２００℃で１時間加熱処理して透明保護層を得た。

透明保護層上には、低温マグネトロンスパッタリングに
よって酸化インジウムと酸化錫からなるＩＴＯ膜を形成
し、エツチングによって所定のパターンを形成してカラ
ーフィルターを製造した。

得られたカラーフィルターの分光特性は、第３図に破線
で示したとおりであり、黄変による影響はみられなかっ
た。

比較例 現像したレリーフ画像の加熱硬化の雰囲気を空気とした
点を除いて実施例と同様の条件でカラーフィルターを製
造したところ、得られたカラーフィルターの分光特性は
、第３図に実線で示したように透過率の低下が４００ｎ
ｍないし６００ｎｍで見らＫ　黄変による分光特性の劣
化が認められ［発明の効果］ 本発明のカラーフィルターの製造方法は、顔料を含有し
た感光性樹脂を基板上に塗布して着色層を形成する際の
加熱による硬化処理あるいは透明保護層の加熱による硬
化処理を酸素を含まない真空中、あるいは窒素、不活性
気体中において行うことにより、加熱時に生じる感光性
樹脂の黄変による着色層の分光特性の劣化を防止するも
ので分光特性に優れたカラーフィルターを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する加熱処理装置を示す。 第２図はカラーフィルターの着色層の画素の製造方法を
示す断面図、第３図は、本発明の実施例と比較例のカラ
ーフィルターの分光特性を示す図である。 １・・・カラーフィルター、　２・・・透明基板、　３
・・・ブラックマトリックス、４・・・感光性樹脂の組
成物、　５・・・フォトマス久　６・・・レリーフ画像
、　７・・・加熱処理装置、　８・・・温度制御装置、
９・・・熱板、　１０・・・真空ポンプ、　１１・・・
窒素導入欧　１２・・・排気口出

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）顔料を含有した感光性樹脂からなる組成物で形成
   した着色層を有するカラーフィルターの製造方法におい
   て、樹脂の加熱による硬化処理によつて成膜を行う際に
   酸素を含まない雰囲気中において加熱することを特徴と
   するカラーフィルターの製造方法。
2. （２）酸素を含まない雰囲気が真空中、窒素または不活
   性気体であることを特徴とする請求項１記載のカラーフ
   ィルターの製造方法。