JPH04172304A

JPH04172304A - カラーフイルタの製造方法

Info

Publication number: JPH04172304A
Application number: JP2299987A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Fukunaga; 哲也福永; Toshihiro Ueki; 俊博植木
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1992-06-19
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPH0687084B2; EP0485092A2; EP0485092A3

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】Ａ、産業上の利用分野この発明は、カラーフィルタの製造方法に係り、更に詳
しくは、コンピュータのデイスプレィ、ビデオモニタや
テレビなどのカラー液晶表示素子やイメージスキャナな
どに用いられるカラーフィルタの製造方法に関する。

Ｂ、従来の技術カラー液晶表示装置には複数色の着色画素をその表示画
素に対応する位置、大きさで順次繰り返して形成するマ
イクロドツト・カラーフィルタが使用されているのが一
般的であり、このカラーフィルタの形成法については種
々の技術が既に提案されている。ゼラチン、グリユー、
カゼインなどの天然蛋白質あるいは合成高分子を染色し
て成る染色カラーフィルタは小型のポケットテレビに実
用化されているが、工程数も多く、特に水分に対する保
存安定性、耐光性、耐熱性に問題があり、大画面となる
と染色および固着特性を均一に制御することが難しく、
色ムラや膜厚の管理に間がかある。更にアクティブ・マ
トリクス液晶デイスプレィにおいてＮ調表示することを
考えると、カラーフィルタ上に形成されるＩＴｏ（Ｉｎ
ｄｉｕｍ　Ｔｉｎ０ｘｉｄｅ　）電極の低抵抗化がクロ
ストーク等の間即から要求されるが、この低抵抗ＩＴＯ
を得るためには加熱しながらスパッタ等を行なわなけれ
ばならないため、染色カラーフィルタの耐熱性の問題か
ら充分な低抵抗ＩＴＯを得ることができないという問題
もある。ドライオフセット印刷や凹版オフセット印刷技
術を利用した印刷法カラーフィルタはインキが高粘度で
あるために充分なフィルタリングが難しく、ゴミや異物
更にインキのバインダーやビヒクル中のゲル化部分によ
る欠陥が発生しやすいこと、および位置精度、線幅精度
が充分でないために開口率を小さくせざるを得す、更に
表面平滑性にも問題があるために使用される用途は限定
され、大画面・高精細・階調表示可能なカラー液晶表示
素子に使用することは難しい。顔料や染料をアクリル樹
脂やポリイミド樹脂中に分散し、これをフォトリソグラ
フィー技術によりバターニングしてカラーフィルタを形
成する分散法カラーフィルタは材料コストが高いという
問題点がある。予め透明電極を所定のパターンで形成し
ておき、溶媒中に溶解または分散した染料や顔料を含む
高分子をイオン化させた槽中において電圧を印加してカ
ラーフィルタを形成する電着法カラーフィルタは表示用
の透明電極以外にカラーフィルタ形成用の透明電極が必
要であり、この透明電極は色別に＋１ｅ縁されていなけ
ればならないためにエツチング工程が必要であり、電気
的なショートがあると線欠陥になってしまうことによる
歩留りの低下およびその電極の引き回わしから生じるス
トライブ配列以外には適用しにくいなどの問題点がある
。

特開昭６１−２０３４０３号公報、特開昭６１−２７２
７２０号公報および特開昭６１−２７９８０３号公報に
は、透明電極を形成したガラス基板上にポジ型感光性組
成物を塗工し、カラーフィルタを形成すべき所定の部分
を露光、現像処理して電極表面を露出し、電着法により
露出した電極表面上にカラーフィルタを形成する方法が
開示されている。また特開昭６３−２１０９０１号公報
には透明電＃ｌを形成したガラス基板上にポジ型感光性
組成物を塗工し、カラーフィルタを形成すべき所定の部
分を露光、現像処理して電極表面を露出し、電着法によ
り露出した電極表面上にカラーフィルタを形成後、全体
を露光してポジ型感光性樹脂組成物を除去し、露出した
透明導電層をエツチングして除去する方法が開示されて
いる。また特開昭６３−２４９１０７号公報にはフォト
エツチングによりブラックマトリクスを形成する方法と
ガラス基板上に形成した透明導電膜上にフォトエツチン
グによって窓を有するレジストパターンを形成し、高分
子電着法によりカラーフィルタを形成することを組み合
わせた形成法が開示されている。

Ｃ１発明が解決しようとする課題電着カラーフィルタ作成法の原理図を第３図を参照して
説明する。まず、ガラス基板１の全面にＩＴＯより成る
透明導電［２をスパッタ法あるいは真空蒸着法を用いて
形成する。次にポジ型感光性組成物３をスピンコード法
やスクリーン印刷法を用いて全面に塗工する。所定のフ
ォトマスクを通してカラーフィルタを形成すべき部分を
露光し、現像処理を行なうことによりポジ型感光性組成
物を除去し、透明導電Ｍ　’４：　ｊＥ出させる。ここ
で得られた基板を電着槽６に漫潰し、電源８を介して対
向電極７と接続する。電着工程はＤＣ５０〜８０■の電
圧が印加されて電離した着色粒子５が露出した透明導電
膜上に付着してカラーフィルタが形成される。この電圧
印加時に特開昭６１−２０３４０３号公報、特開昭６１
−２７２７２０号公報、特開昭６１−２７９８０３号公
報、特開昭６３−２１０９０１号公報及び、特開昭６３
−２４９１０７号公報に記載された方法ではフィルタが
形成される近傍のポジ型感光性組成物が電気化学反応に
よって重合してしまい、分子量の増大が起こる。

この重合反応が起こる領域はカラーフィルタが形成され
る輪郭の幅２〜１０　　ｍの領域である。ポジ型感光性
組成物は所定の３色のカラーフィルタを形成した後、残
留していればすべて除去しなければならないが、作成し
たカラーフィルタにダメージを与えずしてこのカラーフ
ィルタ近傍の重合したポジレジストを剥離、除去するこ
とが難しいという問題点がある。これは特開昭６３−２
１０９０１号公報に記載されている全面露光による方法
でも完全に除去することはできず、また種々の薬液（例
えば、ジエチレングリコール、モノブチルエーテルや酢
酸ブチルエステル）を使用しても、所詮ポジ型感光性組
成物を溶解する作用を有する薬液が少なからず電着カラ
ーフィルタをも溶解する作用を同時に有しているためで
あり、完全に電着カラーフィルタと重合して分子量の増
大したポジ型感光性組成物において選択溶解性を有する
薬液は見つからない。発明者らの実験によれば、ポジ型
感光性組成物が電着工程時に起こる重合の度合い、およ
びこの重合反応が起こる領域は電着条件（電圧、時間、
温度、ＰＨなど）によって決定されることが明らかであ
るが、要求される分光透過特性を満足するカラーフィル
タを形成できる電着条件では重合したポジ型感光性組成
物を完全に除去することができないという問題点もあっ
た。

また、特開昭６１−２０３４０３号公報、特開昭６１−
２７２７２０号公報、特開昭６１−２７９８０３号公報
に記載されている方法で電着カラーフィルタを形成すれ
ば、８色のカラーフィルタを形成後、ブラックマトリク
スを電着法によってセルフ・アライメントで形成できる
ことが原理的に容易に予想できるが、上述のようにポジ
型感光性組成物を完全に除去されず、原理的に残留して
いる部分にはポジ型感光性組成物の絶縁作用によってブ
ラックマトリクスが形成されないため、フィルタ輪郭部
分から光が漏れてしまい、著しく劣った色純度の表示に
なってしまうという問題点もあった。さらに、これらの
作成法ではブラックマトリクスの開口部がポジ型感光性
組成物の露光時の位置合わせ精度で決定されてしまうが
、３回の露光によって順次形成されていくために誤差が
累積され、通常の１回露光で形成する場合に比べて、よ
り大きなマージンを必要とするために開口率をそのマー
ジンの分だけ小さくせざるを得ないという問題点があっ
た。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、アクティブ・マトリクス、シンプル・マトリクスな
どを問わず、高品質で安価なカラーフィルタの製造方法
を提供することを目的とする。

００課題を解決するための手段この発明に係るカラーフィルタの製造方法は、透明電極
を形成したガラス基板上に、絶縁性物質でブラックマト
リクスを形成し、その上にポジ型感光性樹脂を塗工後、
ブラックマトリクスの開口部より広い光透過部分を有す
るフォトマスクを通して露光し、現像処理によって露光
されたポジレジストを除去後、電着法によって１色目の
カラーフィルタを形成し、残りのポジレジストを除去す
ることなく、隣接した２色目のカラーフィルタを形成す
べき位置のポジレジストを同様に露光・現像した後、電
着法により２色目のカラーフィルタを形成し、以下同様
に３色目のカラーフィルタを形成するようにしたもので
ある。

８１作用この発明においては、絶縁性のブラックマトリクスを予
め透明導電膜上に形成し、電着法により所定のカラーフ
ィルタが形成される近傍のマスクとしてこの７ラツクマ
トリクスを用いるようにする。

Ｆ、実施例第１図はこの発明の一実施例によるカラーフィルタの製
造工程を示す図である。第２図は第１図の部分拡大を示
す図である。

次に、第１図及び第２図を参照してこの発明の実施例を
詳述する。

始めに、ガラス基板１０（第１図（ａ）参照）上の全面
に第１図（ｂ）に示すように透明導電膜１１を形成し、
光透過率の低い絶縁性の材料（例えば、黒色顔料を分散
したネガ型感光性組成物１２をスピンコードしく第１図
（ｃ）参照）、所定のフォトマスクを通して露光し、現
像する）で第１図（ｄ）に示されるようなブラックマト
リクス１３を形成する。次に、第１図（ｅ）に示すよう
にブラックマトリクス１３の上にポジ型感光性組成物１
４を塗工し、形成されているブラックマトリクスの開口
部より広い光透過部分を有するフォトマスク１５を通し
て露光しく第１図（ｆ）参照）、現像してポジ型感光性
組成物１４を除去して透明導電膜１１を露出させる（第
１図（ｇ）参照）。このブラックマトリクス１３の開口
部とフォトマスク１５の光透過域との大きさの関係は、
電着時にその近傍のポジ型感光性組成物が重合してしま
う領域が電着カラーフィルタ形成部分２０から２〜１０
μｍであったので、第２図に拡大して示すようにその間
隔だけ広げる。第１図（ｇ）の工程後に、第１図（ｈ）
に示すように１色目の赤のカラーフィルタ１６を形成す
る。次に、２色目のカラーフィルタを形成するために第
１図（ｆ）の工程と同様にフォトマスク１５を通して露
光しく第１図（＋）参照）、現像してポジ型感光性組成
物１４を除去して透明導電膜１１を露出させ（第１図（
ｊ）参照）、第１図（ｋ）の工程で示すように２色目の
緑のカラーフィルタ１７を形成する。最後に、第１図（
１）の工程で前述の第１図（ｌの工程と同様にフォトマ
スク１５を通して露光し、現像してポジ型感光性組成物
１４を除去して透明導電膜１１を露出させ（第１図（ｍ
）参照）、第１図（ｎ）の工程で示すように３色目の青
のカラーフィルタ１８を形成する。

以上のような製造工程を行なうことにより、赤、緑、青
の３原色カラーフィルタ１６．１７．１８を形成するこ
とができる（第１図（０）参照）。

なお、ブラックマトリクス１３上に残存するポジ型感光
性組成物１４は重合していないので最後に全面露光後、
現像処理を行なうことによって容易に除去することがで
きる。また、ポジ型感光性組成物１４を除去する際に使
用するフォトマスクの光透過域を１画素より広く設計す
れば、３回の露光過程で露光領域が重なるので、３回目
の現像処理工程を終了した時には既にポジ型感光性組成
物１４は基板上に残留しておらず、剥離・除去工程を必
要としない。

Ｇ０発明の効果この発明のカラーフィルタの製造方法においては、絶縁
性のブラックマトリクスを予め透明導電膜上に形成し、
電着カラーフィルタが形成される近傍のマスクとしてこ
のブラックマトリクスを利用するので光漏れの生じない
高コントラスト表示が可能で、更に位置精度にも優れた
カラーフィルタを任意の色配列で形成することが可能と
なる効果がある。

また、カラーフィルタの歩留りを大きく左右するフォト
レジスト塗工がブラックマトリクスを含めて２回だけで
済むため、歩留りを大幅に改善でき、コストダウンが可
能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（０）は、この発明の一実施例によるカ
ラーフィルタの製造工程図、第２図は、第１図のブラッ
クマトリクスの開口部とフォトマスクの光透過部との関
係を示す図、第３図は、電着カラーフィルタ形成の原理
図である。１０・・・・ガラス基板、１１・・・・透明導ＩＥ＃、
１２・・・・ネガ型感光性組成物、１３・・・・ブラッ
クマトリクス、１４・・・・ポジ型感光性組成物、１５
・・・・ホトマスク、１６・・・・赤色フィルタ、１７
・・・・緑フィルタ、１８・・・・青色フィルタ、２０
・・・・電着カラーフィルタが形成される部分。出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人　　弁理士　　岡　　１）　次　　生　　　”（
外１名）１：９〇 −区一

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス基板上にカラーフィルタを製造するための
方法において、（ａ）前記ガラス基板上に透明導電膜を形成する工程と
、（ｂ）前記透明導電膜上に絶縁性の遮光層のパターンを
形成する工程と、（ｃ）前記パターンにホトレジスト層を形成する工程と
、（ｄ）前記ホトレジスト層の前記パターンの開口部より
広い領域を露光し、除去する工程と、（ｅ）前記パターンの開口部に第１のカラーフィルタを
電着法により形成する工程とからなることを特徴とする
カラーフィルタの製造方法。
（２）前記第１のカラーフィルタの形成後、残りの前記
ホトレジスト層を除去することなしに、前記（ｄ）工程
を行い、前記第１のカラーフィルタに隣接した所定の位
置に前記電着法により第２のカラーフィルタを形成する
ようにしたことを特徴とする請求項１記載のカラーフィ
ルタの製造方法。
（３）前記第２のカラーフィルタの形成後、残りの前記
ホトレジスト層を除去することなしに、前記（ｄ）工程
を行い、前記第２のカラーフィルタに隣接した所定の位
置に前記電着法により第３のカラーフィルタを形成する
ようにしたことを特徴とする請求項１記載のカラーフィ
ルタの製造方法。
（４）前記透明導電膜はＩＴＯ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の製造方法。
（５）前記遮光層はブラックマトリクスであることを特
徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
（６）前記ホトレジストはポジ型感光性組成物であるこ
とを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
（７）前記第１のカラーフィルタは赤色のカラーフィル
タであることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
（８）前記第２のカラーフィルタは緑色のカラーフィル
タであることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
（９）前記第３のカラーフィルタは青色のカラーフィル
タであることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。