JPH05241011A - 液晶表示用カラ−フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】この発明は、予めパタ−ン化された画素間の遮
光性部位が形成されている光透過性基板上に、露光部が
現像工程で除去される感光性樹脂層およびシリコ−ンゴ
ム層とをこの順に積層し、予めパタ−ン化された画素間
の遮光性部位をマスクとして基板裏側から照射ＵＶ光を
散乱させて露光して遮光性部位に合致させて仕切り壁を
作成し開口部にインクジェット法、転写法、印刷法など
により赤、緑、青の三原色の着色を行う液晶表示用カラ
−フィルタの製造方法である。 【効果】この発明によれば印刷法やインクジェット法に
よるカラーフィルターの製造において、効果的にインキ
の滲みや混色を確実に防ぐことができる。また着色部と
なる開口部をブラックマトリクスに逆台形として着色す
るために、印刷や、インクジェットによる着色画素の位
置ずれの許容幅が広い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、簡便な赤、緑、青の三
原色画素形成を可能にする光透過性基板の処理方法であ
り、その効果による経済性の高い液晶表示用カラ−フィ
ルタの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示用カラ−フィルタは、透明基板
上に形成された赤、緑、青の三原色の画素を一絵素とし
多数の絵素から構成される。そして各画素間には、表示
コントラストを高めるために一定の幅を持つ遮光領域
（一般に黒色でブラックマトリクスと称されている）が
設けられる液晶表示用カラ−フィルタの製造には、フォ
トリソグラフィの手法を用いて形成した可染媒体層を染
色する方法、顔料分散感光性組成物を用いる方法、パタ
−ニングした電極を利用した電着法などのほか、低コス
トの製造法として印刷法やインクジェット法で着色部分
を形成する方法がある。

【０００３】従来の製造法の内、低コストのカラ−フィ
ルタを提供できる印刷法やインクジェット法では、各着
色領域の画素のにじみなどを防止して高精度の着色を実
現するために、予めフォトリソグラフィ法で作製できる
ブラックマトリクスを利用する試みが提案されている。
そのため、ブラックマトリクスを形成する材料に、着色
剤の着色目的領域外への拡がりを防止する効果の付与を
求めている。例えば特開昭59-75205号公報では、３色の
色素を基板上に配置するのにインクジェット法を用いる
技術を開示している。色素の目的領域外への拡がりを防
止するため、ヌレ性の悪い物質で拡散防止パタ−ンを形
成することが有効と記述しているが、具体的技術の開示
がない。また、印刷法でのカラ−フィルタ製造方法に係
わる特開昭62-106407 号公報でも、印刷インキのにじみ
を防止し、印刷精度の向上のために、インキとして、仕
切り壁に対してぬれ難いものを推奨している。しかしな
がら、基板にはヌレ易く、仕切り壁にヌレ難いインキ材
料の選定は困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、着色に用い
る染色液、染料インキ、顔料インキを反発して、開口部
のみを着色する様に反発性を有するシリコ−ンゴム表層
の仕切り壁が光透過性基板上に形成されている遮光性部
位を底辺とし表層に向かってその幅を縮小した台形とし
て形成し、着色画素パタ−ンの解像性を向上させた液晶
表示用カラ−フィルタの製造方法を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、予めパタ−ン
化された画素間の遮光性部位が形成されている光透過性
基板上に、露光部が現像工程で除去される感光性樹脂層
およびシリコ−ンゴム層をこの順に積層し、予めパタ−
ン化された画素間の遮光性部位をマスクとして上記基板
の裏側から照射ＵＶ光を散乱させる露光および現像を行
い上記遮光性部位に合致させて仕切り壁および該仕切り
壁に囲まれた開口部を形成し、ついで該開口部にインク
ジェット法、転写法および印刷法のうち少くとも１つに
より赤、緑、青の三原色の着色を行うことを特徴とする
液晶表示用カラ−フィルタの製造方法に関する。

【０００６】本発明で形成される光透過性基板上のブラ
ックマトリクスは、例えば、クロムのスパッタリング、
レジスト塗布、パタ−ン露光、現像およびベ−キング、
クロムのエッチング、そしてレジストの除去の手順で形
成される。そのパタ−ン形状は、要求によりストライプ
状、格子状など任意に選択することができる。

【０００７】本発明で用いる感光性樹脂層の組成物は、
露光部が変化して可溶化するタイプである。露光部が変
化して可溶化する性質を有する感光性樹脂組成物として
は、LSI の製造に用いられるポジ型レジストがある。ポ
ジ型レジストとしては例えばクレゾ−ルノボラック樹脂
にナフトキノンジアジド化合物を配合したものであり市
販のレジストをそのまま利用することもできる。本発明
の目的は、ガラス基板上のブラックマトリクスに合致し
た位置にインキ反発性を有する仕切り壁を作製し、その
仕切り壁に囲まれた部分のみを着色してカラ−フィルタ
を製造しようとするものである。

【０００８】表層に塗設されるシリコ−ンゴム層は、着
色に用いる溶液およびインキに対して反発効果を有する
ことが必須であり、これに限定されるものではないが、
次の様な繰り返し単位を有する分子量数千〜数十万の線
状有機ポリシロキサンを主成分とするものである。

【０００９】

【化１】 ここでn は２以上の整数、Ｒは炭素数 1〜10のアルキル
基、アルケニル基あるいはフェニル基である。この様な
線状有機ポリシロキサンをまばらに架橋することにより
シリコ−ンゴムが得られる。架橋剤は、いわゆる室温
（低温）硬化型のシリコ−ンゴムに使われるアセトキシ
シラン、ケトオキシムシラン、アルコキシシラン、アミ
ノシラン、アミドシラン、アルケニオキシシランなどで
あり、通常線状の有機ポリシロキサンとして末端が水酸
基であるものと組み合わせて、それぞれ脱酢酸型、脱オ
キシム型、脱アルコ−ル型、脱アミン型、脱アミド型、
脱ケトン型のシリコ−ンゴムとなる。また、シリコ−ン
ゴムには、触媒として少量の有機スズ化合物などが添加
される。感光性樹脂層とシリコ−ンゴム層の接着のため
に層間に接着層として種々のものを用いることがあり、
特にアミノシラン化合物や有機チタネ−ト化合物が好ま
しい。感光性樹脂層とシリコ−ンゴム層間に接着層を設
ける代わりにシリコ−ンゴム層に接着成分を添加してお
くこともできる。この添加接着成分としてもアミノシラ
ン化合物や有機チタネ−ト化合物が使用できる。

【００１０】本発明の液晶表示用カラ−フィルタの製造
工程について示す。クロム膜ブラックマトリクスが形成
されたガラス基板の上に必要に応じて着色剤を受容する
効果を有する下地層、可染性媒体層となる下地層、ある
いはインキに親和性のある下地層を設置する。下地層と
基板との接着を向上する必要のある場合にはこの間に接
着剤層を設置する場合もある。ここでの下地層は、基板
表面と着色インキとの間に介在して、インキ組成物の基
板表面への接着、染料の受容などの作用を果たすもので
ある。ガラス表面に塗膜を形成する際には、塗膜の安定
な設置のためにガラス表面をシランカップリング剤、た
とえば、γ- アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-
アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β（アミノ
エチル）γ- アミノプロピルメチルジメトキシシランな
どで表面処理を行う。これらは、膜を形成するという厚
さでは用いないが、透明なポリマの薄膜（たとえば0.1-
5μm ）を形成して着色剤を含むインキ組成物の基板表
面への固着を確かにする。着色組成物が染料の溶液であ
る場合には、その染料と反応して染着座となる官能基を
有するポリマ層（これを可染性媒体層と称する）が下地
層として用いられる。染料成分と強い相互作用のあるポ
リマも同様に可染性媒体層として利用できる。ゼラチン
に重クロム酸塩を加えて感光性とした膜が酸性染料の可
染性媒体層として利用される。これらの可染性媒体層の
塗膜を設置する際に、必要であれば、アミノシラン化合
物、チタンアルコキサイドなどの接着促進成分を予め塗
布するか、可染性媒体層に混合して塗布するなどの手段
がある。さらに、下地層は、顔料と膜形成成分あるいは
染料と膜形成成分とからなる顔料インキや染料インキを
着色成分に用いる場合には、これらのインキが基板上で
の均一な広がりを示すなどの塗膜形成を円滑にし、基板
上への接着性を向上させるために設けられる。インキに
用いる膜形成成分と化学的に親和性のあるポリマ材料を
用い、必要であれば、アミノシラン化合物、チタンアル
コキサイドなどの接着促進成分を予め塗布するか、ポリ
マ材料に混合して塗布するなどの手段がある。

【００１１】ポジ型感光性樹脂層は、ディップ法、ロ−
ラコ−タなどのコ−タ類、ホエラ−、スピナ−などの回
転塗布装置を用いて形成される。必要なら、上記と同様
の方法で接着層を塗布・乾燥してから、シリコ−ンゴム
層を同様の方法で塗布し、通常100-130 ℃の温度で数分
熱処理してシリコ−ンゴム層を形成する。必要ならば、
保護カバ−フィルムを該シリコ−ンゴム層上にラミネ−
タ等を用いてカバ−することがある。保護フィルムは、
保管、運搬、取扱い中や作業工程での表面シリコ−ンゴ
ム層の損傷を防止するためである。一般にはポリプロピ
レンやポリエステルフィルムを用いる。

【００１２】ブラックマトリクスは赤、緑、青のそれぞ
れの画素のコントラストを高めるためストライプ状、モ
ザイク状、格子状などに形状で作製されているが、その
幅は狭いところでは数μm であり、広いところでは100
μm 程度になる。これらのブラックマトリクスは、例え
ばクロム薄膜をフォトリソグラフィの技術を適用して作
製できる。本発明では、ブラックマトリクスと合致した
位置にブラックマトリクの幅を底辺とした台形のシリコ
−ンゴム表層仕切り壁を作製し、着色部となる開口部を
ブラックマトリクスに挟まれた逆台形とし着色すること
を特徴とする。そのため、仕切り壁を作製するための露
光はブラックマトリクスをマスクとし、基板の裏側から
行い、さらに照射ＵＶ光を散乱させて入射光を透過部位
の大きさより拡大して感光性樹脂に作用させて、光反応
して可溶化する樹脂の部分をシリコ−ンゴム表層側の方
が大きくなる様にする。この様に露光した後、n-ヘプタ
ン／エタノ−ル混合液で現像してシリコ−ンゴム表層を
有する台形状の仕切り壁を作製できる。

【００１３】一般的にパタ−ン露光は、高い解像度を目
的にするので、出来るだけ平行光を用いる方が好まし
い。本発明の目的には、散乱光を利用して好ましい仕切
り壁の形状を再現することにある。散乱光を得るには、
光源と反射板との関係を工夫することの他に、露光面に
マット化された透明フィルムを設置するか、微粉末を散
布するなどの方法が簡便であり、有効である。

【００１４】この様にインキ反発性のシリコ−ンゴム表
層を有しブラックマトリクスと一致した底辺をもつ台形
状の仕切り壁に囲まれた開口部の着色には、インクジェ
ット方式で染料インキや顔料インキを噴射して行う方
法、印刷方式で行う方法がある。また、基板上に予め可
染性媒体層を設けている場合には、インクジェット法で
染料を噴射して染色する方法や染料を熱などの作用で転
写して染色する方法が利用できる。

【００１５】開口部の基板面はブラックマトリクスの不
在部として形成されているが、その断面は逆台形状を呈
している。従って、着色部はブラックマトリクスとの重
なり部分を有することになるので、遮光部と着色画素部
との間隙などの欠陥を生ずることがなく、優れた解像性
を示す。

【００１６】

【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１７】実施例１ 線幅40μ、間隔 100μのストライプ状にパターン化され
たクロムの遮光性部位を有するガラス基板上に、次の組
成よりなる感光性樹脂溶液をスピナーで200rpm、30秒で
塗布し、100 ℃で３分乾燥して厚さ２μｍの感光性樹脂
層を設けた。

【００１８】 ［感光性樹脂層の組成］ テトラヒドロフラン 100 重量部 ナフトキノンジアジドスルホン酸部分エステル化 フェノールノボラック樹脂（エステル化度45％、分子量1300） 25 重量部 この上に次の成分の溶液を、スピナーを用いて1000rpm
、30秒で塗布し、120℃で３分乾燥して感光層とシリコ
ーンゴム層の間の接着層を設けた。

【００１９】 ［接着層の組成］ ”アイソパーＥ”（ESSO社製） 100 重量部 イソプロピルアルコール 25 重量部 γーアミノプロピルトリメトキシシラン 2 重量部 この上に次の組成のシリコーンゴム溶液をスピナーで20
0rpm、30秒で塗布、120 ℃で３分キュアし、厚さ２μｍ
の層とした。

【００２０】 ［シリコーンゴム層の組成］ ”アイソパーＥ”（ESSO社製） 100 重量部 ポリジメチルシロキサン（分子量約８万、両末端OH基） 10 重量部 メチルトリアセトキシシラン 0.5 重量部 酢酸ジブチル錫 0.02 重量部 焼枠の試料台に塗布面を下にして上記の処理物を置き、
その上に片面マット化した100 μm ポリ塩化ビニルフィ
ルムを密着して、クロムブラックマトリクスをマスクと
して、超高圧水銀灯のＵＶ光を 1ｍの距離から60秒照射
した。その後、“アイソパーＥ”／エタノール（重量比
で１／９）混合液に浸した後、同液を含ませた綿布で擦
ると、露光部のシリコーンゴム層が下の感光層と共に剥
離し、ガラス板上のクロム膜のストライプパターンの上
に、底辺がクロムマスクパターンに一致した台形状の表
層がシリコーンゴムでできたインキ反発性仕切り壁を得
ることができた。

【００２１】軟化点 145℃のシクロペンタジエン系樹脂
（日石化学（株）製“日石ネオレジン”540 ）50重量部
とアルキッド樹脂 5重量部、石油系溶剤（日本石油
（株）製５号ソルベント）45重量部を、窒素気流下に混
合、加熱昇温して 200℃で１時間加熱攪拌してワニスＡ
を得た。このワニスＡ80重量部とフタロシアニンブルー
20重量部を３本ロールで混練して青インキを得た。緑イ
ンキの場合はフタロシアニングリーン、赤インキの場合
はブリリアントカーミン６Ｂを使用した。

【００２２】これらのインキと「東レ水なし平版」を用
いた平版オフセット印刷を用いてシリコーンゴムで仕切
られた部位を赤、青、緑の三原色を順に印刷して着色し
た。インキは水なし印刷性が良好であり、仕切り壁が十
分な反発性を示し、滲みのない高品質のカラーフィルタ
ーを得た。

【００２３】実施例２ 実施例１において、線幅40μ、間隔 100μの線状にパタ
ーン化されたクロムの遮光性部位を有するガラス基板上
にあらかじめ次の組成よりなる水溶性感光材料をスピナ
ーで塗布し、乾燥した後全面露光で架橋させて厚さ10μ
ｍの可染性媒体層を形成しておいた。

【００２４】 ［可染性媒体層の組成］ 水 100 重量部 低分子量ゼラチン（平均分子量20,000） 18 重量部 重クロム酸アンモニウム 2 重量部 その後実施例１と同様の手順で感光性樹脂塗布、接着層
塗布、シリコーンゴム塗布、パターン露光、現像を行
い、可染性媒体層の上に表層がシリコーンゴムの仕切り
壁を形成した。

【００２５】仕切り壁に囲まれた可染性媒体層に、次の
組成の酸性染料を含むインキ（酸性染料は、日本化薬
（株）のレッド14Ｐ、グリーン 1Ｐ、ブルー 5Ｐを使
用）をインクジェット法で噴射して赤、青、緑に染色し
た。

【００２６】 ［インキ組成］ 水 100 重量部 酢酸 12 重量部 酸性染料 3 重量部 シリコーンゴムの仕切り壁によるインキの反発は良好で
あり、滲みのない高品質なカラーフィルターを得ること
ができた。

【００２７】実施例３ 赤、青、緑３色のインキを次の様にして調合した。顔料
5wt部、界面活性剤“ニュ−コ−ル”710F( 日本乳化剤
（株））5wt 部、水79wt部にガラスビ−ズを加えて10Hr
攪拌して顔料分散液を作製した。この分散液89wt部にメ
ラミン樹脂（住友化学（株）製,SUMITEX RESIN M3)10wt
部、硬化剤（住友化学（株）製,ACX)1wt部を混合し着色
用インキを得た。使用した顔料は、赤PR177,緑PG36, 青
PB15である。

【００２８】実施例１で作製した表層にシリコ−ンゴム
層を形成してなる遮光パタ−ンを有する透明基板をイン
クジェット描画装置にセットし、それぞれのインキを用
いて赤、緑、青の画素の所定の位置にノズルからインキ
を噴射して描画した。その後、100 ℃, 10分乾燥し、さ
らに 150℃,15 分加熱してメラミン樹脂を架橋硬化し
た。 遮光パタ−ン上に残ったシリコ−ゴム層は、剥離
液“ダイナソルブ”（ボクスイブラウン（株）製）で処
理して剥離した。この様にして得られたカラ−フィルタ
は空気中で250 ℃,1Hr加熱しても色の変化がなく、また
有機溶媒、酸、アルカリにも十分な耐性を有していた。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成を有するため
印刷法やインクジェット法によってカラーフィルターを
製造する場合にも、インクの滲みや混色を確実に防ぐこ
とができる。これによって印刷法やインクジェット法を
用いて、非常に安価で高精度なカラーフィルターを得る
ことができる。また着色部となる開口部をブラックマト
リクスに挟まれた逆台形として着色するために、印刷
や、インクジェットによる着色画素の位置ずれの許容幅
が広く、そのためにより容易にカラーフィルターの製造
ができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予めパタ−ン化された画素間の遮光性部位
   が形成されている光透過性基板上に、露光部が現像工程
   で除去される感光性樹脂層およびシリコ−ンゴム層をこ
   の順に積層し、予めパタ−ン化された画素間の遮光性部
   位をマスクとして上記基板の裏側から照射ＵＶ光を散乱
   させる露光および現像を行い上記遮光性部位に合致させ
   て仕切り壁および該仕切り壁に囲まれた開口部を形成
   し、ついで該開口部にインクジェット法、転写法および
   印刷法のうち少くとも１つにより赤、緑、青の三原色の
   着色を行うことを特徴とする液晶表示用カラ−フィルタ
   の製造方法。