JPH05203807A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

カラーフィルターの製造方法

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JPH05203807A
JPH05203807A JP4492192A JP4492192A JPH05203807A JP H05203807 A JPH05203807 A JP H05203807A JP 4492192 A JP4492192 A JP 4492192A JP 4492192 A JP4492192 A JP 4492192A JP H05203807 A JPH05203807 A JP H05203807A
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JP
Japan
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color filter
color filters
production
black matrix
transparent electrode
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Pending
Application number
JP4492192A
Other languages
English (en)
Inventor
Takakazu Fukuchi
高和 福地
Hitoshi Kamamori
均 釜森
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーフィルターの製造方法の改良により、
カラーフィルターの製造の簡素化を図り、品質の向上と
コスト低下を実現する。 【構成】 高分子電着法によるカラーフィルターにおい
て、カラーフィルター4R、4G、4Bの一部をレーザ
ーを用いて除去する。その後、カラーフィルター表面に
黒色顔料を含むレジストを塗布し、カラーフィルターの
背面から露光することにより、前記カラーフィルターが
除去された部分とカラーフィルター4R、4G、4Bの
間隙にブラックマトリクス44が形成されることを特徴
とするカラーフィルターの製造方法。 【効果】 従来問題になっていた高額の設備を不要とす
るとともに、加工時間を短縮することが可能である。こ
のことにより、カラーフィルターの製造コストの低下が
可能となる。また、製造工程の簡素化により品質の向上
が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タやポケットテレビ等に用いるカラー液晶表示装置の構
成部品の一つであるカラーフィルターの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】カラーフィルターの製造方法は、主なも
ので染色法、顔料分散法、印刷法、高分子電着法があ
る。いずれも近年、カラー液晶表示装置の進歩・普及に
伴って、急速に技術的成長をしてきている。また、カラ
ー液晶表示装置の品質を向上させる要求から、カラーフ
ィルター基板に画像表示に不要な透過光を遮光するため
に格子状あるいはストライプ状等の形状をした光遮光膜
(以下、ブラックマトリクスと呼ぶ)が形成されること
が一般的になってきた。通常、ブラックマトリクスの形
状は三原色のカラーフィルターの配置方法によって決め
られる。三原色カラーフィルターの配置方法は、ストラ
イプ状、モザイク状、トライアングル状(正三角形の各
頂点に三原色が配置)が代表的である。したがって、ブ
ラックマトリクスの形状はこれらの三原色カラーフィル
ターの間隙部分に配置されることになる。このブラック
マトリクスもいくつかの方法で形成されている。クロム
などの金属薄膜をフォトリソグラフィ法によりパターニ
ングする方法、カラーフィルターを重ね合わせる方法、
黒色レジストを用いてパターニングする方法などがあげ
られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のカラーフィルタ
ーの製造方法は、それぞれ特徴があり、解決されるべき
課題が残されている。特に本発明が解決しようとする課
題は、前述のブラックマトリクスの形成の方法である。
以下、図を用いて本発明の課題について説明する。
【0004】図1は、金属膜のブラックマトリクスを用
いたカラーフィルター基板の断面模式図である。従来の
カラーフィルター技術は、染色法、顔料分散法、印刷法
によってカラーフィルターを形成する。1R,1G,1
Bはそれぞれ赤色、緑色、青色のカラーフィルターであ
る。12はクロム等の金属膜をフォトリソグラフィ法に
よりパターンを形成したブラックマトリクスである。1
3はカラーフィルターとブラックマトリクス上に形成さ
れたトップコート層で、スピンコータまたはオフセット
印刷等で成膜される。14は透明電極で通常スパッタリ
ング法により成膜される。
【0005】このブラックマトリクスの製造方法は、極
めて高額な金属製膜装置と精度の高いアライメント露光
装置を含むフォトリソグラフィ工程を必要とするため、
製造コストが極めて高くなるという課題がある。また、
金属製膜にはかなりの時間を必要とするので、生産性に
も劣るという課題がある。さらに、カラーフィルターの
製造方法のうち、染色法や顔料分散法は、赤色、緑色、
青色のカラーフィルターをそれぞれフォトリソグラフィ
工程を経ることから、金属製のブラックマトリクスと同
じような製造コストアップ要因を含んでいる。
【0006】印刷法によるカラーフィルターは、印刷版
からガラス表面に転写される場合に、微細な各画素毎に
中央部が厚く周囲が薄くなる傾向があり、大きな課題に
なっている。最近、カラーフィルター上に平滑性をある
程度改善可能な高分子樹脂からなるトップコートが開発
されてはいるが、印刷カラーフィルターの凹凸を完全に
改善できるには到っていない。特に、大型サイズの場合
は微細な画素内の凹凸だけでなく、面内における平滑性
は、さらに大きな課題になっている。
【0007】図2は、他のブラックマトリクスの製法に
よってカラーフィルターを形成したカラーフィルター基
板の断面模式図である。図中、2R、2G、2Bは図1
と同様な製法による赤色、緑色、青色のカラーフィルタ
ーである。22は、黒色染料を含む感光性樹脂によるブ
ラックマトリクスである。この場合も、図1と同じよう
に極めて高価な精度の高い露光装置を含むフォトリソグ
ラフィ法によって作成しなければならず、製造コストが
高くなるという課題があった。
【0008】図3は、これらの課題を解決するために考
えられた他のブラックマトリクス32を形成したカラー
フィルター基板の断面模式図である。フォトリソグラフ
ィ法による赤色3R、緑色3G、青色3Bのカラーフィ
ルター製膜の工程で順次重ね合わせていく方式である。
製造コストは大幅に改善される点は重要であるが、カラ
ーフィルター表面に凹凸が生ずる。トップコート33を
ブラックマトリクス32やカラーフィルター3上に形成
することにより、表面の凹凸をある程度改善できるよう
なレベリング特性を有するトップコート材料もあるが、
液晶表示装置の画質に与えるこの凹凸の影響は無視でき
るものではない。したがって、使用可能な液晶表示装置
は大幅に限定されるという課題がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上述べてき
た課題を解決するために、カラーフィルターの製造方法
に高分子電着法を採用し、ブラックマトリクスの製造方
法は、このカラーフィルターの表示画素として不要な部
分をレーザーを用いて除去したのち、残されたカラーフ
ィルターをフォトマスクとして背面露光法を採用したも
のである。
【0010】
【作用】以上述べたように、本発明の方法によれば、カ
ラーフィルターの一部をレーザにより所望の形状で除去
することにより、必要なパターンを有するカラーフィル
ターとブラックマトリクスが形成可能になる。
【0011】
【実施例】
(実施例1)以下、実施例により具体的に説明する。以
下、図4(A)から(F)を用いて本願発明について詳
細に説明をする。図4(A)は、ガラス基板41上に透
明電極パターン42をフォトリソグラフィ法により形成
したものである。(B−1)は(A)の透明電極パター
ン42上に高分子電着法により赤色4R、緑色4G、青
色4Bを順次形成したものである。高分子電着法につい
ての詳細な説明は特公平3−45803号等に記載され
ているが、透明電極パターン42を用いてのセルフアラ
イメント方式でカラーフィルターパターンが形成でき
る。(C−1)は(B−2)に示された47はカラーフ
ィルターパターンの一部をレーザーにより除去したもの
である。使用するレーザーは、高分子材料であるカラー
フィルターが除去できるものであれば良い。たとえば、
ヤグレーザー、キセノンレーザー、エキシマレーザーな
どが使用可能である。レーザーを用いてカラーフィルタ
ーの一部を除去する場合、図4(C−1)、(C−2)
では、透明電極パターン42が残されているが、カラー
フィルターと共に除去されても、後の工程に影響はな
い。
【0012】次に、図4(D)では、ブラックマトリク
ス(遮光膜)形成のため、黒色染料含有の感光性樹脂を
塗布したものである。カラーフィルター4R' 、4G'
、4B' をマスクとして用いるため、使用する感光性
樹脂はネガタイプに限定される。背面から紫外線露光す
ることにより、カラーフィルター図4(E)の4R' 、
4G' 、4B' を除く領域に黒色染料含有の感光性樹脂
が残り、格子状のブラックマトリクス44として形成で
きる。ここで使用した背面露光法はノーアライメントで
行えるので極めて生産性は良い。
【0013】その後、トップコート45及び透明電極4
6を形成することにより、カラーフィルターが完成でき
る。透明電極46は必要に応じて、フォトリソグラフィ
法でのパターニングを行えば良い。図4(A)で透明電
極抵抗を30Ω/□を使用し、120ミクロン幅のスト
ライプを150ミクロンピッチでパターン42を形成し
た。カラーフィルターは膜厚1.5ミクロンになるよう
電着電圧と電着時間を3色分それぞれ調整した(図4
(B))。カラーフィルターの一部を除去するためにキ
セノンレーザーを用いて、ストライプ状カラーフィルタ
ーと直角方向に50ミクロン×50ミクロンに絞ったキ
セノンレーザービームを300ミクロンピッチで走査さ
せた。その結果、図4(C)に示したような3色のカラ
ーフィルターがドット状に並んだパターンを得た。
【0014】その後、カーボン顔料を25重量%含んだ
ネガタイプの感光性樹脂をスピンコーターを用いて、カ
ラーフィルター上に塗布した。このときの膜厚は、ガラ
ス面から2.5ミクロンにした。次いで、カラーフィル
ターの背面から光量10W/cm2 で15秒間露光する
ことでカラーフィルター4R、4G、4Bと同等の膜厚
を有したブラックマトリクス44を形成した。
【0015】ブラックマトリクス44は、図4(E−
1)、(E−2)に示したようにドット状カラーフィル
ター部を除き格子状にきれいに形成することができた。
このようにして製作したブラックマトリクスの遮光性
は、OD(Optical Density)値で2.6〜2.8を有し
た。次いで、(F)45を示したトップコート(日本合
成ゴム SSシリーズ)をスピンコートを用いて厚さ
4.0ミクロンに塗布し、その後スパッタリング法で透
明電極46を成膜した。このときの基板加熱温度は20
0℃で約1時間行い、成膜された透明電極は厚さ150
0Åで抵抗値25Ω/□を示した。
【0016】(実施例2)図5から図13はトライアン
グル状配置の透明電極上に高分子電着法により、赤色、
緑色、青色のカラーフィルターを順次に形成する工程を
模式的に示す図である。図7に示すように、エキシマレ
ーザーを用いて、画素部5R、5G、5Bを除く接続部
58と各画素部の一部59を除去するものである。
【0017】通常、エキシマレーザーによるこのような
特殊な形状にレーザービームを当てる場合には、その形
状に合わせたマスクを利用して、レーザービーム形状を
合わせ込むことが可能である。本発明においても、マス
ク活用によるレーザー加工を実施した。以後、実施例1
と同様にブラックマトリクス54、トップコート55、
透明電極56とを形成することによりカラーフィルター
を製造した。
【0018】以上のような製造方法により任意の形状を
有したブラックマトリクスのあるカラーフィルターが製
作された。
【0019】
【発明の効果】以上、実施例で詳しく説明したように、
本発明の方法を採用することにより、高分子電着カラー
フィルターパターンの中に格子状のブラックマトリクス
を容易に形成することができる。これは高額な設備や生
産性に課題の残るアライメント露光法を含む他のカラー
フィルター製造方法に比べ、低廉価なカラーフィルター
を供給することができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のカラーフィルターの断面模式図の一例で
ある。
【図2】従来のカラーフィルターの断面模式図の他の一
例である。
【図3】従来のカラーフィルターの断面模式図の他の一
例である。
【図4】本発明によるカラーフィルターの製造方法の模
式図である。
【図5】本発明による他の実施例であるカラーフィルタ
ーの製造方法を示す模式図である。
【図6】本発明による他の実施例であるカラーフィルタ
ーの製造方法を示す模式図である。
【図7】本発明による他の実施例であるカラーフィルタ
ーの製造方法を示す模式図である。
【図8】本発明による他の実施例であるカラーフィルタ
ーの製造方法を示す模式図である。
【図9】本発明による他の実施例であるカラーフィルタ
ーの製造方法を示す模式図である。
【図10】本発明による他の実施例であるカラーフィル
ターの製造方法を示す模式図である。
【図11】本発明による他の実施例であるカラーフィル
ターの製造方法を示す模式図である。
【図12】本発明による他の実施例であるカラーフィル
ターの製造方法を示す模式図である。
【図13】本発明による他の実施例であるカラーフィル
ターの製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
11、21、31、41、51 ガラス基板 12、22、32、44、54 ブラックマトリクス 1R、2R、3R、4R、5R 赤色フィルター 1G、2G、3G、4G、5G 緑色フィルター 1B、2B、3B、4B、5B 青色フィルター 13、23、33、45 55 トップコート 14、24、34、42、46、56 透明電極 47、59 除去されたカラーフィルター部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に第1の透明電極パターンが形成
    され、該透明電極上にカラーフィルターが形成されるカ
    ラーフィルター基板の製造方法において、該透明電極を
    所望の形状にパターニングして該基板上に形成する第1
    工程、該透明電極の上にカラーフィルターを形成する第
    2工程、該カラーフィルターの一部を除去する第3工
    程、該カラーフィルター基板上に、背面露光法により任
    意の形状を有した光遮光膜を形成する第4工程、該光遮
    光膜を形成した基板上にトップコート材を塗布する第5
    工程、該トップコート材上に第2の透明電極を成膜する
    第6工程、とを含むことを特徴とするカラーフィルター
    基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記カラーフィルターを形成する第2工
    程は、高分子電着法を用いて形成す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。
  3. 【請求項3】 前記カラーフィルターの一部を除去する
    第3工程はレーザーを用いて該カラーフィルターを除去
    す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。
JP4492192A 1991-11-29 1992-03-02 カラーフィルターの製造方法 Pending JPH05203807A (ja)

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JP3-316183 1991-11-29

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20030057084A (ko) * 2001-12-28 2003-07-04 제일모직주식회사 우수한 분해능, 최소선폭 및 높은 공정 마진성을 나타내는블랙 매트릭스의 제조방법

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