JPH05127011A

JPH05127011A - カラーフイルターの製造方法

Info

Publication number: JPH05127011A
Application number: JP31746991A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Ono; 博樹大野
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 1993-05-25

Abstract

(57)【要約】【目的】顔料分散法によるカラーフィルターの製造にお
いて、精度の良い露光を可能とする。【構成】着色剤を分散させた感光性樹脂を露光する際の
酸素遮断膜はパターン化して設けられる。すなわち、必
要に応じて、基板上の位置合せマーク部上またはプロキ
シミティーギャップセンシング部上には酸素遮断膜は形
成されないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーフィルターの製造
方法に関するものであり、更に詳しくはモノクローム型
の液晶表示素子と組み合わせることによりカラー表示を
可能とすることができる赤、青、緑の３原色のドットマ
トリクスあるいは所定のパターン形状を有するカラーフ
ィルター部とこの３原色間を埋める黒色の遮光性層から
なる液晶表示素子用のカラーフィルターの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子はその薄さ、軽さ、低消費
電力などの特徴から従来表示装置の主流を占めてきたＣ
ＲＴ（陰極線管）に代わり得るものとして近年目覚まし
い発展を示しているが、この表示素子をカラー化し、よ
りＣＲＴに近い表示性能を得るために欠くことができな
いものがカラーフィルターであり、これまでに様々な材
料や方式が提案されてきている。

【０００３】その代表例はゼラチンなどの天然高分子の
薄膜を染料により染色して得られる染色カラーフィルタ
ーであり、これまでの液晶方式の小型カラーテレビなど
に用いられてきている。この染色カラーフィルターは透
過率、色度の点で優れているものであったが、近年液晶
表示素子の大型化が進むに及んでいくつかの欠点が指摘
されている。

【０００４】すなわち、大面積にわたる色度の均一性の
不足、工程の複雑さからくるコスト高、あるいは染料を
用いることによる耐熱性や耐候性の不足等である。

【０００５】こうした欠点を補うものとして、近年、色
素として顔料を用い、これを感光性樹脂の中にあらかじ
め分散させた、いわゆる顔料分散法が注目されている。
顔料分散法によるカラーフィルターの製造は一般に次の
工程により行われている。

【０００６】まずガラス、プラスチック等の透明基板に
ブラックマトリクスと呼ばれる遮光層を形成する。この
遮光層はＴＦＴ方式の液晶素子に於いてはトランジスタ
の特性の保持あるいはコントラストの低下防止のために
設けられるもので、通常遮光性に優れたクロム薄膜によ
り形成される。

【０００７】またＳＴＮ方式の液晶素子に代表される単
純マトリクス駆動においては、もともとこれらの素子の
コントラストがＴＦＴ方式に比べて低いことや、低コス
ト化の追求のために、ブラックマトリクスは省略された
り、あるいは３原色の重ね合わせにより形成されるのが
通常であり、必ずしも高い遮光性を与えることは行われ
ていない。

【０００８】すなわち基板上に顔料と感光性樹脂とを
含む着色レジストを塗布し、さらにこの着色レジスト層
に重ねて酸素遮断膜としてＰＶＡ（ポリビニルアルコー
ル）層等を塗布した後、所定のパターン形状のフォトマ
スクを介して露光を行い、その後現像により未露光部分
を除去してカラーパターンを形成する。この操作をさら
に別の色で２回繰り返し３原色のカラーフィルターを形
成している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方法に
おいては、露光時の基板の位置合せの際、基板側の位置
合わせマークが酸素遮断膜により識別しにくいという問
題点がある。形成されたカラーフィルターパターンがス
トライプ、デルタ、モザイクのいずれの場合にも形状や
位置精度上の誤差を伴うことがあり、３色の全てのパタ
ーンを所定の形状、位置に正確に位置合せして形成する
ことは困難な作業である。

【００１０】また、近年、基板とマスクとの間の隙間す
なわちプロキシミティーギャップを光学的に測定するこ
とにより精密に基板とマスクのギャップを制御する露光
機が開発されてきたが、このプロキシミティーギャップ
測定する際に酸素遮断膜が障害となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するためになされたものであり、透明基板上に着色剤
を分散させた感光性樹脂層を設け、該感光性樹脂層上に
酸素遮断膜を形成し、選択的に露光を行った後に、未露
光部分を除去するカラーフィルターの製造方法におい
て、酸素遮断膜はパターン化して設けられることを特徴
とするカラーフィルターの製造方法を提供するものであ
る。

【００１２】以下に、本発明の方法を更に詳しく説明す
る。

【００１３】本発明に用いられる基板としては特に限定
されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
エステル、ジアセテート等の有機シート、各種ガラス板
等が例示される。特に透過型の表示素子にカラーフィル
ターを用いる場合は光透過性であることが必要である。

【００１４】基板の厚みは、目的により選ばれ、特に限
定されない。液晶表示素子用でガラス基板を用いる場合
については、0.3 〜1.5 mm程度が通常用いられる。これ
らの基板は表面に設けられる多孔質層との接着性を向上
するため、必要に応じ、コロナ放電処理等の表面処理
や、プレコート層を設けることもできる。また、酸化イ
ンジウム錫（ＩＴＯ）等の電極や偏光層等を、あらかじ
め設けておくこともできる。

【００１５】本発明によるカラーフィルターの製造は次
のように行われる。

【００１６】まず基板にブラックマトリクスと呼ばれる
遮光層を形成する。この遮光層はＴＦＴ方式の液晶素子
においてはトランジスタの特性の保持あるいはコントラ
ストの低下防止のために設けられるもので、通常遮光性
に優れたクロム薄膜により形成される。

【００１７】またいわゆるＳＴＮ方式の液晶素子に代表
される単純マトリクス駆動においては、もともとこれら
の素子のコントラストがＴＦＴ方式に比べて低いため、
低コスト化を優先して、ブラックマトリクスは省略され
たり、あるいは３原色の重ね合わせにより形成されるこ
ともできる。また、以下に述べるカラーフィルターパタ
ーンを形成する方法と同様にブラックマスクをも形成す
ることもできる。更に必要に応じて、カラーフィルター
パターンを形成した後にブラックマスクを形成してもよ
い。

【００１８】次に、カラーフィルターパターン形成のた
めに、ガラス基板上に着色レジスト液を塗布する。着色
顔ジスト液は感光性樹脂中に有機または無機の顔料を分
散させたものからなる。特に、表示体製造時などの後工
程で200 ℃以上になる高温工程を有する場合は耐熱性の
良い顔料がより好適である。顔料としては、アントラキ
ノン系（赤）、ハロゲン化フタロシアニン系（緑）、フ
タロシアニン系（青）、カーボン、チタンブラック
（黒）、イソインドリノン系（黄）、ジオキザジン系
（紫）等が例示される。

【００１９】更にこの上にＰＶＡ、パラフィンなどから
なる酸素遮断膜を塗布する。厚みは、材質にもよるが、
酸素遮断性と剥離性を考慮すると、０．５μｍ〜２μｍ
程度が望ましい。

【００２０】本発明においては、酸素遮断膜はパターン
化して設けられる。すなわち、必要に応じて、基板上の
位置合せマーク部上またはプロキシミティーギャップセ
ンシング部上には酸素遮断膜は形成されない。このこと
により、基板の露光の際の位置合せを行いやすく、位置
ずれ等の不良を少なくすることができる。また、プロキ
シミティーギャップの測定を精度よく行うため、精度の
良い露光が可能になる。

【００２１】酸素遮断膜をパターン化して形成する方法
としては、印刷によるのが最も簡単でかつ量産性に富
み、望ましい。例えば、スクリーン印刷、フレキソ印刷
等が考えられる。

【００２２】次に、所望のパターン形状で露光を行う。
パターン化して露光する方法は、フォトマスクを介して
行うものが最も簡単で好ましいが、光ビーム走査による
ものなど、他の方法によっても良い。フォトマスクのマ
スクパターンはカラーフィルターのパターンに応じて選
択することができる。なお、露光時に窒素流下で行う
と、酸素遮断膜の膜厚ムラ、ピンホール防止に効果があ
る。

【００２３】次いで現像により、未露光で未硬化の部分
を除去し、第１のカラーフィルターパターンとする。現
像液は、適宜、着色レジスト中の樹脂に応じて選択され
れば良い。

【００２４】こうして第１番目のカラーフィルターパタ
ーンを形成した後、同じ操作を繰り返し第２、第３番目
のカラーフィルターパターンを形成する。

【００２５】こうして形成されたカラーフィルターを表
示体等の用途に用いる場合は、この上に有機物もしくは
無機物から成る保護層が形成され、さらに、液晶その他
の電気光学媒体にパターン化された電圧を印加するため
の電極層が形成される。

【００２６】保護層は、おもに、アクリル樹脂、シリコ
ーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の有機樹
脂、またはシリカ、アルミナ、チタニア、あるいはその
混合物からなり、透光性であることが必要である。この
層は、下部のカラーフィルター部分を保護する機能を有
するとともに、カラーフィルター部分表面の凹凸を平坦
化する機能を有する。これにより、電気光学媒体層の厚
みを均一にし、表示品位の良い表示体が得られることに
なる。したがって、この保護層としては、レベリング性
能の良い有機樹脂を用いることが一般に好適である。

【００２７】あるいは、保護層の上に設けられる電極層
との密着性を向上する観点からは、有機樹脂からなる層
の上に、シリカ等の無機物の層を形成したものを保護層
とすることも好ましい。

【００２８】保護層の厚みは、 1μｍ〜20μｍ程度が好
ましい。これより薄いと、平坦化性能が不足し、これよ
り厚いと、透明性が低下したり、クラック等を生じて強
度低下の原因となる。

【００２９】保護層を形成する方法としては、保護層が
有機樹脂からなる場合は、ロールコーター、エアナイフ
コーター、ブレードコーター、ロッドコーター、バーコ
ーター、スピンコーター等の各種コーターによることが
できる。また、保護層が無機物からなる場合は、蒸着、
スパッタ等の物理的製膜法、ＣＶＤ等の化学的製膜法、
ＣＬＤ、スプレー法等の湿式製膜法など、各種の製膜法
を用いることができる。

【００３０】次いで、保護層の上には電極層が形成され
る。電極層は、アルミニウム、またはクロム等からな
る。また、透過型表示体においては光透過性である必要
があり、一般に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化錫等
を用いることが好ましいが、これに限られない。また、
電極層は、表示に対応してパターニングされていてもよ
いし、共通電極として用いられる場合などにはベタ電極
とされてもよい。電極層の形成方法としては、特にこれ
に限るものではないが、層厚を均一にする見地からは、
蒸着法、スパッタ法等が好ましく用いられる。

【００３１】尚、本発明においては、必要に応じて電極
の上もしくは下にSiO₂、TiO₂等の絶縁膜、ＴＦＴ、ＭＩ
Ｍ、薄膜ダイオード等の能動素子、位相差膜、偏光膜、
反射膜、光導電膜等が形成されていてもよい。

【００３２】さらに、電極付基板上に、液晶表示体の場
合は、必要に応じて配向膜を形成する。これは、ポリイ
ミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等の有機樹脂
膜をラビングしたものであってもよいし、SiO 等を斜め
蒸着しても良いし、垂直配向剤を塗布したものであって
もよい。

【００３３】さらに、液晶表示体を製造する方法につい
ては、通常用いられる方法が採用できる。すなわち、一
対の基板のうちの一方を上記カラーフィルター付き電極
基板とし、他方を適宜パターニングされた電極付基板と
し、上記基板上に必要に応じて液晶配向膜を形成し、次
いで、前記一対の基板を電極面側を相対向させて周辺部
をシールしてその内部に液晶を封入する。これにより、
鮮明度の高いカラー液晶表示体を得ることができる。

【００３４】

【実施例】

実施例１一方の面を研磨し平坦にした 1.1ｍｍ厚のガラス基板を
洗浄、乾燥し、次いでクロムを蒸着し、フォトリソグラ
フィー法でパターニングすることにより、カラーフィル
ターのパターンに対応したマトリックスパターンと位置
合わせマークを形成した。

【００３５】次いで黒色顔料（カーボンブラック）を分
散させたレジストを塗布、乾燥した後、さらにＰＶＡか
らなる酸素遮断膜をスクリーン印刷により塗布した。こ
こで、酸素遮断膜は、スクリーン版のパターンにより位
置合せマーク上及びプロキシミティーギャップ測定部に
は塗布されなかった。酸素遮断膜を乾燥し、続いてフォ
トマスクを介した露光、アルカリ系現像液による現像を
行い、ブラックマスクを形成した。形成されたブラック
マスクは幅30μｍ、厚み 1.2μｍであった。

【００３６】次に同様の方法で順に赤色顔料、緑色顔
料、青色顔料を用いて、赤パターン、緑パターン、青パ
ターンをそれぞれ幅約80μｍ、厚さ約２μｍの厚さに形
成し、３原色ストライプのカラーフィルターパターンを
得た。

【００３７】このカラーフィルター上に硬化後厚さ 3μ
ｍになるように透明なシリコーン樹脂をスピンコーター
で塗布、加熱、硬化し、被膜形成した。

【００３８】得られたカラーフィルターは位置ずれのな
い露光精度の高いものであった。

【００３９】実施例２実施例１と同様のカラーフィルター基板の作成におい
て、黒色レジストを露光して、ブラックマスクとする替
わりに、黒色クロムを蒸着して用いた。実施例１と同様
に得られたカラーフィルターは位置ずれのない露光精度
の高いものであった。

【００４０】実施例３実施例１、２のカラーフィルターを一方の基板として使
用し、基板上にはパターニングされたＩＴＯからなる透
明導電膜及びポリイミド膜をラビングして得た配向膜を
形成し、液晶としてはカイラル化合物を添加した液晶Ｚ
ＬＩ２２９３を使用し、図２に断面図として示したよう
に２４０度ツイストの１／２４０デューティ液晶表示素
子を作成した。この液晶表示素子を駆動したところ、鮮
明なカラー表示であった。

【００４１】

【発明の効果】本発明においては、酸素遮断膜はパター
ン化して設けられる。すなわち、必要に応じて、基板上
の位置合せマーク部上またはプロキシミティーギャップ
センシング部上には酸素遮断膜は形成されない。したが
って、基板の露光の際の位置合せを行いやすく、位置ず
れ等の不良を少なくすることができる。また、プロキシ
ミティーギャップの測定を精度よく行うため、精度の良
い露光が可能になる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に着色剤を分散させた感光性樹
脂層を設け、該感光性樹脂層上に酸素遮断膜を形成し、
選択的に露光を行った後に、未露光部分を除去するカラ
ーフィルターの製造方法において、酸素遮断膜はパター
ン化して設けられることを特徴とするカラーフィルター
の製造方法。
【請求項２】酸素遮断膜は基板上の位置合せマーク上に
は形成されないことを特徴とする請求項１のカラーフィ
ルターの製造方法。
【請求項３】酸素遮断膜は基板上のプロキシミティーギ
ャップセンシング部上には形成されないことを特徴とす
る請求項１または２のカラーフィルターの製造方法。