JPH0437804A - 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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JPH0437804A
JPH0437804A JP2145822A JP14582290A JPH0437804A JP H0437804 A JPH0437804 A JP H0437804A JP 2145822 A JP2145822 A JP 2145822A JP 14582290 A JP14582290 A JP 14582290A JP H0437804 A JPH0437804 A JP H0437804A
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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−ダー
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TFT (薄膜トランジスター)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ックス方式であ
りもう1つは液晶素子の急峻なしきい信性性を利用した
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
ずれの場合も急峻なしきい信性性を表示エリア全面で均
一に保ち良好な画素を得る為に、高い平坦性を有する基
板が必要となる、この単純マトリクス武力でカラー表示
を得る為には同様に高い平坦性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
ト法によりバク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に優れ、染色法に較べ耐熱性や
耐光性に優れ、電着法に較ベバクーンの自由度、コスト
面で優れており、従来問題視されていた色相や液の安定
性などの点も解決され実用段階を迎えるようとなった。
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
を用いても充分高平坦で安価なカラーフィルターを作る
事は出来ない。ここでいう従来のカラーフィルターの形
成技術とは、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す
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、ここで透明基板lot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10
4を重なり部106.107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
の隙間部に遮光用のブラックマスクをあらかじめ形成し
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シ−レジストのようなもので形成
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をメタルの蒸着や
スパッターにより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になり、さらに遮光層上の各画素
の隙間部202による段差が発生してしまい、平坦化膜
の負荷を大きくする原因となる。
従来のカラーフィルターの形成技術の他の1つに最終形
成色を裏側より露光する裏面n光方式がある。この方式
は第3図(A)に示す既に形成された画素102,10
3を有する透明基板101上に、第3図(B)304に
示す最終形成色304を塗膜し、透明基板の裏側より3
01のように露光し、第3図(C)の104の画素部と
102と103の画素間隙埋め込み部302を同時に形
成する方式である。この方式では安価で高平坦なカラー
フィルターを形成する事が出来るが、第4区に示す通り
最終形成色の前に形成された画素が順テーパーを示すと
その色の画素との継ぎ目にくさび状の段差が生し他の方
式と同様、平坦化膜へ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、前記裏面露光方式におけるくさび状の段差
の発生を回避し、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のなかで、最後に塗膜され
る色相のカラーレジストを基板の裏面より露光し形成す
る裏面露光方式において、あらかじめ形成された他の色
相の画素のパターンのエツジ形状を順テーパーとならな
いように形成する事によりカラーフィルター表面の凹凸
を少なくした事を特徴とするカラーフィルターの形成法
(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ー株式会社製のも
のを用いた。このカラーレジストは商品名をカラーモザ
イクと言い、青色のものをCBV、赤色のものをCRY
、緑色のものをCGY、黒色のものはGKと称する。こ
のカラーレジスト中に含まれるネガ型レジスト材料はア
クリル系感光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
させる事が好ましく、その際、CBV、CRY、CGY
はそれぞれlO〜30mg/cm″の高い感度を示す、
またn光用光源には超高圧水銀灯を使用し、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、透明ガラス基板上にまず、赤
色のカラーフィルター画素を、次に緑色のカラーフィル
ター画素を各々表面より露光して形成し、最後に青色の
カラーレジスト膜な裏面n光により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分周ブレベ
ークし酸素遮断CPを塗膜・乾燥した後フォトマスクを
介して超高圧水銀灯の紫外光を10〜30 m j /
 c m″照射、アルカリ系現像液(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 CD)を
用い現像し、乾燥した後、加熱焼成する事なしに、高圧
水銀灯を用いた高照度の紫外線照射装置を用い1000
 m j /crn’以上の照射を全面に行ない硬化を
させる0次にCGYをCRYと同様なプロセスにより、
CRY画素の横に10〜30umの間隔をもって形成し
た。カラーフィルターはストライブパターンであり、3
30umピッチで赤と緑の線巾は90umとした。この
プロセスにより第5図(A)に示す通りCRYは、基板
にほぼ垂直なパターンエッチを有し、CGYは逆テーパ
ーのパターンエッヂを有する様に形成出来た。なおCR
Y、CGYの露光の際にフォトマスクと基板とのプロキ
シミティ量は出来るだけ小さい方が逆テーパーになり易
く順テーパーになりにくい傾向があり、プロキシミティ
150μm以下とした。このように形成した赤と緑の画
素の上にCBVをスピンコードで塗膜し、第3図(B)
のように裏側より露光する事により、第5図(B)のよ
うな高い平坦性を有するカラーフィルターを形成出来た
。このCBVの裏面露光に際しては第6図604に示す
Uvカットフィルターを用い380nm以下のLIV光
をカットする事により、赤及び緑の画素上の青色カラー
レジストが感光しないようにした。CBVの裏面露光の
露光量はCPを被膜したもので20〜100mj/cr
n’、CPを被膜しないもので150〜300 m j
 / cばであった。
(2)第2の実施例においては、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ー画素を表側
から露光してストライブパターンを形成し最後に赤色の
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。
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を塗膜しブレベークした
あと、光源とガラス基板の間に第6図605に示す分光
透過率を有する干渉フィルターを介入させ、CRY上に
CPを被膜したもので15〜100mj/crn’、C
Pを被膜しないもので120〜300 m j / c
 rn’の間で基板裏側より露光してやる事でCBV、
CGY上にCRYの残膜がなく高い平坦性を有するカラ
ーフィルターを得る事ができた。
[発明の効果1 本発明のカラーフィルターを用いさらに第7図701に
示す平坦化膜をポリイミド系樹脂か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、70
2の透明導電膜IT○をスパッタ法により形成したもの
を、2層式STN用電極基板として使用したところ、コ
ントラスト比1.25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
で用いた裏面露光法による形成法を示す図、第4図は従
来の裏面露光法により形成されたカラーフィルターの断
面図。 15図(A)(B)は本発明による高平坦なカラーフィ
ルターの形成法を示す図、第6図は、本発明の裏面露光
の際に使用したフィルター等の分光特性を示すグラフ、
第7図は本発明により形成されたカラーフィルターを実
際に使用する際の基板の断面図。 105〜107 201 ・ ・ ・ ・ 202 ・ ・ ・ ・ 301  ・ ・ ・ 302  ・ ・ ・ ・ ・ガラス基板 ・第1形成画素 ・第2形成画素 ・第3形成画素 (最後に形成された画素) ・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 最後のカラーレジストにより 埋まった画素間隙間 304・・・・・最後に塗布されたカラーレジスト膜 401・・・・・画素間の隙間 601・・・・・青色画素の分光透過率602・・・・
・赤色画素の分光透過率603・・・・・緑色画素の分
光透過率604・・・・・t+Vカットフィルターの分
光透過率 605・・・・・干渉フィルターの分光透過率701・
・・・・平坦化膜 702・・・・・透明導電膜 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴 木 喜三部(他1名)樺3図′(
A) /り/ 蓼5t!1(8) 竿う図(C) 4o。 4(表 (?I塑ン 第 図 4tθ 葬ダ因(A) $s区(B)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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のなかで、最後に塗膜される
    色相のカラーレジストを基板の裏面より露光し形成する
    裏面露光方式において、あらかじめ形成された他の色相
    の画素のパターンのエッジ形状を順テーパーとならない
    ように形成する事によりカラーフィルター表面の凹凸を
    少なく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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