JPH04336501A - カラーフィルタとその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示パネル等
に用いるカラーフィルタとその製造方法、特に、平坦性
を良くすることによってカラー液晶表示パネルに使用し
たとき、表示品質を向上せしめると同時に、平坦性の良
いものを低コストで効率良く製造可能にするカラーフィ
ルタと、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄型，軽量，低消費電力等の特徴を有す
ることによって、ＯＡ機器，パソコン，携帯用テレビ等
に需要が拡大しつつあるカラー液晶表示パネルとして、
単純マトリックス方式とアクティブマトリックス方式と
が、代表的なものとして知られている。

【０００３】アクティブマトリックス方式は、表示品質
に優れるも製造技術が難しく、高価格になるという難点
がある。単純マトリックス方式は、表示品質においてア
クティブマトリックス方式より劣るが、低価格で製造で
きるという利点がある。

【０００４】何れの場合も、透明基板にＲ（赤），Ｇ（
緑），Ｂ（青）３色の画素からなるカラーフィルタを形
成し、それら３色の画素を選択的に駆動して混色し、任
意のカラー表示を行わせるようになる。

【０００５】図６はカラー液晶表示パネルに使用するフ
ィルタ付き基板の断面図（イ）　と該基板に形成したカ
ラーフィルタの画素を示す平面図（ロ）　、図７（イ）
　〜（ヘ）　は図６に示す従来のカラーフィルタの主要
製造工程の説明図である。

【０００６】図６において、カラーフィルタ付きの液晶
表示パネル用基板１は、ガラス基板２の表面にブラック
マトリックスパターン３と画素４とを形成し、その上に
トップコート層５を被着し、トップコート層５の上に透
明電極６を形成する。画素４のために多数の透孔７があ
けられたブラックマトリックスパターン３は、一般にク
ロムの蒸着膜，黒色光硬化性レジストより形成し、厚さ
２μｍ　程度のポリイミド樹脂やアクリル樹脂等にてな
るトップコート層５は、画素４の凹凸を埋め，透明電極
６を形成する平坦面を提供する。

【０００７】図７（イ）　においてガラス基板２の表面
には、画素を形成するため多数の透孔７があけられたブ
ラックマトリックスパターン３を形成する。金属クロム
にてなるブラックマトリックスパターン３は、厚さ１０
００Å程度のクロム蒸着膜を通常のホトリソグラフィ技
術によって形成し、黒色光硬化性レジストにてなるブラ
ックマトリックスパターン３は、厚さ数千Å程度に黒色
光硬化性レジストを塗付し、露光，　現像して該レジス
ト塗付層の不要部を除去して形成する。

【０００８】図７（ロ）　において、ブラックマトリッ
クスパターン３を覆う第１の画素用樹脂８を、例えば厚
さ２μｍ　程度にスピンコートによって塗付したのち、
図７（ハ）　に示す如く画素用樹脂８より第１の画素（
例えば赤色画素）４Ｒ　を形成する。

【０００９】次いで図７（ニ）　に示す如く、第２の画
素（例えば緑色画素）４Ｇ，第３の画素（例えば青色画
素）４Ｂ　を、第１の画素４Ｒ　と同様に形成したのち
、各画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの上面に平坦化加工例えばポ
リッシング加工を施すと、図７（ホ）　に示す如く画素
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　の上面は同一面に揃うようになる。

【００１０】次いで図７（ヘ）　に示す如く、多数の画
素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　を覆うトップコート層５を形成し
、しかるのち、トップコート層５の上に透明電極を形成
して図６に示す基板１が完成する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の基板１（カラーフィルタ）において画素層８は、
ブラックマトリックスパターン３の上に被着する部分が
、ガラス基板２に被着する部分より盛り上がるため、画
素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　の上面を平坦にする平坦化加工が
必要になる。

【００１２】また、トップコート層５は画素４Ｒ，４Ｇ
，４Ｂ　の上に被着した部分と画素間に被着した部分と
で厚さが異なるため、硬化させたトップコート層５には
図７（ヘ）　に示す如く、画素間に対応する凹部９が生
じ、深さが数百Å程度にもなる凹部９は、厚さ千数百Å
程度である透明電極６を形成したとき、その信頼性を損
なうという問題点があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明方法の基本
構成の説明図であり、（イ），（ロ），（ハ）　は本発
明の第１の基本構造とその製造方法の説明図、（ニ），
（ホ），（ヘ）　は本発明の第２の基本構造とその製造
方法の説明図、（ト），（チ）　は本発明の第３の基本
構造とその製造方法の説明図である。

【００１４】図１（イ），（ロ），（ハ）　において、
トップコート層１３の平坦化を目的としたカラーフィル
タ１１は、透明基板（ガラス基板）２にブラックマトリ
ックスパターン３と画素４を形成し、開離する画素４の
間に樹脂１２を充填したのち、トップコート層１３を形
成してなる。従来のトップコート層５に相当するトップ
コート層１３は、その形成に先立って画素間に樹脂１２
が充填されているため、従来技術における凹部９が生じ
ないようになる。

【００１５】図１（ニ），（ホ），（ヘ）　において、
画素４の平坦化を目的としたカラーフィルタ２１は、透
明基板２に断面山字型のブラックマトリックスパターン
２２を形成し、次いで画素用樹脂（画素層）を塗付し、
画素用樹脂の不要部を除去して画素４を形成したのち、
トップコート層２３を形成してなる。

【００１６】図１（ト），（チ）　において、画素４お
よびトップコート層１３の平坦化を目的としたカラーフ
ィルタ３１は、透明基板２に断面山字型のブラックマト
リックスパターン２２を形成し、画素４を形成してその
画素間に樹脂１２を充填したのち、トップコート層１３
を形成してなる。 かかるカラーフィルタ３１は、ブラックマトリックスパ
ターン２２によって画素４を平坦化し、充填樹脂１２に
よってトップコート層１３を平坦する。

【００１７】

【作用】上記手段によれば、画素間に樹脂１２を充填し
て平坦化しその上に透明電極を形成するまたは、樹脂１
２を充填し平坦化してからその上にトップコート層１３
を形成し、そのトップコート層１３の表面に透明電極を
形成することによって、透明電極の信頼性を向上せしめ
る。また、ブラックマトリックスパターン２２に溝２４
を設けたことによって、画素用樹脂の表面は従来のそれ
より平坦化し、そのことによって画素４の平坦化加工は
、不要または簡易化（加工量を少なく）できるようにな
る。

【００１８】

【実施例】図２（イ）〜（ヘ）　は本発明方法の第１の
実施例の説明図、図３（イ）〜（ヘ）　は本発明方法の
第２の実施例の説明図、図４（イ）〜（ハ）　は本発明
方法の第３の実施例の説明図、図５は本発明方法の第４
の実施例に係わるブラックマトリックスパターンの説明
図である。

【００１９】図２（イ）　において、ガラス基板２の表
面に従来と同じブラックマトリックスパターン３を形成
したのち、図２（ロ）　に示す如く、従来と同じ方法で
画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　を形成し、画素４Ｒ，４Ｇ，４
Ｂ　の上面は平坦化加工（ポリッシング加工）によって
図２（ハ）　に示す如く、同一面に揃える。

【００２０】次いで、図２（ニ）　に示す如く画素４Ｒ
，４Ｇ，４Ｂ　の上に樹脂１２を塗付し、画素４Ｒ，４
Ｇ，４Ｂ　の上面に沿ってスクィージ１４を移動させる
と、図２（ホ）　に示す如く画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　の
間に樹脂１２が充填されると共に、余分な樹脂１２を取
り除く。樹脂１２には、熱硬化性樹脂，光硬化性樹脂，
ＵＶ樹脂が使用可能である。

【００２１】そこで、画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　の間の充
填樹脂１２を硬化せしめ、その上にトップコート層１３
を形成させることによって、図１（ハ）　および図２（
ヘ）　に示すカラーフィルタ１１が完成する。なお、か
かるカラーフィルタ１１はトップコート層１３を形成さ
せることなく、透明電極が形成可能である。

【００２２】図３（イ）　において、ガラス基板２の表
面に黒色光硬化性レジスト２５を塗付したのち、図３（
ロ）　に示す如く遮光パターン２６を形成したマスク２
７を、例えば厚さ数千Å程度のレジスト２５に重ね、マ
スク２７の上方より光を照射したのち、レジスト２５を
現像する。

【００２３】すると、図３（ハ）　に示す如くガラス基
板２には、断面山字型のブラックマトリックスパターン
２２が形成される。ブラックマトリックスパターン２２
の厚さ方向に切り込まれた溝２４は、マスク２７に形成
した遮光パターン２６の一部２６ａ　によって形成した
ものであり、例えば幅ｗが２μｍ　程度である溝２４は
、遮光パターン２６の一部２６ａ　による不十分露光に
よって形成する。

【００２４】次いで、図３（ニ）　に示すように画素４
Ｒ　を形成するための樹脂２８を塗付し、樹脂２８の不
要部を除去して図３（ホ）　に示す画素４Ｒ　を形成す
る。塗付直後の画素用樹脂２８は、ブラックマトリック
スパターン２２の上部では、ブラックマトリックスパタ
ーン２２の上面の面積が、ブラックマトリックスパター
ン３の上面の面積に比べて狭いため盛り上がりが小さく
なり、樹脂２８の一部がブラックマトリックスパターン
２２の溝２４に侵入し、塗付した直後の盛り上がりが解
消する。そこで、画素用樹脂２８の不要部を除去すれば
画素４Ｒ　の平坦化加工は、不要または従来より簡易化
される。

【００２５】そこで図３（ホ）　に示す如く、画素４Ｒ
　と同様に画素４Ｇ，４Ｂ　を形成してから図３（ヘ）
　に示す如く、トップコート層２３を形成し図１（ヘ）
　および図３（ヘ）　に示すカラーフィルタ２１が完成
する。かかるカラーフィルタ２１は、画素４Ｒ，４Ｇ，
４Ｂ　の平坦化加工が不要または従来より簡易化（除去
量を少なく）し、生産性が向上するようになる。

【００２６】図４（イ）　において、ガラス基板２の表
面にブラックマトリックスパターン２２と画素４Ｒ，４
Ｇ，４Ｂ　を形成し、画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　は上面を
同一面にする平坦化加工を施す。次いで図４（ロ）　に
示す如く、図２（ニ），（ホ）　を用いて説明したもの
と同一方法で、画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　の間に樹脂１２
を充填し硬化せしめたのち、図４（ハ）　に示す如くト
ップコート層１３を形成し、カラーフィルタ３１が完成
する。

【００２７】かかるカラーフィルタ３１は、ブラックマ
トリックスパターン２２が画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　の平
坦化加工を容易ならしめると共に、樹脂１２がトップコ
ート層１３を平坦化する。従って、透明電極はトップコ
ート層１３なしに形成可能になるが、トップコート層１
３を形成することで透明電極の信頼性が一層向上するよ
うになる。

【００２８】図５において、ブラックマトリックスパタ
ーン２２に相当するブラックマトリックスパターン４１
は、ブラックマトリックスパターン２２における溝２４
が貫通した変形例であり、ガラス基板２がカラー液晶表
示パネルに使用するものであるとき、貫通溝４２の幅ｗ
´を２〜３μｍ　程度以下にすれば、貫通溝４２の透過
光は該パネルの表示品質に殆ど影響しないようになる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるカラ
ーフィルタとその製造方法は、画素間に樹脂を充填して
からトップコート層を形成することによって、トップコ
ート層の表面が平坦化し、カラー液晶表示パネルの表示
基板に適用したとき透明電極の信頼性を向上し得た効果
が得られた。また、ブラックマトリックスパターンに溝
を設けたことによって、画素用樹脂の表面は従来のそれ
より平坦化し、そのため画素の平坦化加工が不要または
簡易化（加工量を少なく）できるようになり、カラーフ
ィルタの生産性を向上せしめたという効果を得た。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明方法の基本構成の説明図である。

【図２】　　本発明方法の第１の実施例の説明図である
。

【図３】　　本発明方法の第２の実施例の説明図である
。

【図４】　　本発明方法の第３の実施例の説明図である
。

【図５】　　本発明方法の第４の実施例の説明図である
。

【図６】　　カラー液晶表示パネル用基板の説明図であ
る。

【図７】　　図６に示すカラーフィルタの主要製造工程
の説明図である。

【符号の説明】

２はガラス基板（透明基板） ３，２２，４１　はブラックマトリックスパターン４，
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは画素 ７は画素形成用の透孔 １１，２１，３１はカラーフィルタ １３，２３　はトップコート層 １４はスクィージ ２４，４２　はブラックマトリックスパターンに設けた
溝２８は画素用樹脂

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明基板（２）　にブラックマトリッ
   クスパターン（３，２２）と多数の画素（４，４Ｒ，４
   Ｇ，４Ｂ）とを形成し、該多数の画素（４，４Ｒ，４Ｇ
   ，４Ｂ）をトップコート層（１３）で覆ったカラーフィ
   ルタ（１１，３１）　において、該トップコート層（１
   ３）の形成に先立ち、開離する該画素（４，４Ｒ，４Ｇ
   ，４Ｂ）の間に樹脂（１２）が充填されてなることを特
   徴とするカラーフィルタ。
2. 【請求項２】　　透明基板（２）　にブラックマトリッ
   クスパターン（２２）と多数の画素（４，４Ｒ，４Ｇ，
   ４Ｂ）とを形成し、該多数の画素（４，４Ｒ，４Ｇ，４
   Ｂ）をトップコート層で覆ったカラーフィルタ（２１，
   ３１）　において、該画素（４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）の
   形成のため多数の透孔（７）　を有する該ブラックマト
   リックスパターン（２２，４１）　には、その厚さ方向
   に切り込む溝（２４）を該透孔（７）　の全ての周囲に
   形成してなることを特徴とするカラーフィルタ。
3. 【請求項３】　　透明基板（２）　にブラックマトリッ
   クスパターン（３，２２）と多数の画素（４，４Ｒ，４
   Ｇ，４Ｂ）とを形成し、該多数の画素（４，４Ｒ，４Ｇ
   ，４Ｂ）の上面を平坦化加工によって同一面に揃え、開
   離する該画素（４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）の間に樹脂（１
   ２）を充填したのち、該画素（４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）
   をトップコート層（１３）で覆うことを特徴としたカラ
   ーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】　　前記画素間の充填樹脂（１２）が、該
   多数の画素（４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）の上に樹脂（１２
   ）を塗布したのち、該画素（４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）の
   上面に沿ってスクィージ（１４）を移動せしめ余分な樹
   脂（１２）を取り除くことを特徴とした請求項３記載の
   カラーフィルタの製造方法。
5. 【請求項５】　　前記トップコート層（１３）に使用す
   る樹脂と同じ樹脂を前記画素間の充填樹脂（１２）とし
   て使用することを特徴とする請求項３または４記載のカ
   ラーフィルタの製造方法。
6. 【請求項６】　　前記ブラックマトリックスパターン（
   ２２）には請求項２記載の透孔（７）　と溝（２４）と
   を形成したのち、画素用樹脂を塗付して多数の画素（４
   ，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）を順次色別に形成し、該多数の画
   素（４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）をトップコート層（２３）
   で覆うことを特徴としたカラーフィルタの製造方法。
7. 【請求項７】　　前記ブラックマトリックスパターン（
   ２２）には請求項２記載の透孔（７）　と溝（２４）と
   を形成したのち、画素用樹脂を塗付して多数の該画素（
   ４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）を順次色別に形成し、該多数の
   画素（４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）の上面を平坦化加工によ
   って同一面に揃え、開離する画素間に樹脂（１２）を充
   填したのちトップコート層（１３）で該画素（４，４Ｒ
   ，４Ｇ，４Ｂ）を覆うことを特徴としたカラーフィルタ
   の製造方法。