JPH0527110A - カラーフイルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ピンホールの目立たないカラーフィルターを得
る。 【構成】透明基板１上に所定のカラーフィルターを形成
する工程と、カラーフィルター上のほぼ全面に光硬化性
の遮光性被膜形成用液２を塗布する工程と、遮光性被膜
形成用液２の層を、その上方からパターン化して露光す
るとともに、透明基板１の反対側から基板のほぼ全面を
露光する工程とからなる。

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幾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於いては、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】次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】こうして形成されたカ
ラーフィルターを用いてカラー液晶素子を作成する場合
に生じる問題点の一つにカラーフィルターのピンホール
や異物の存在が挙げられる。

【００１０】中でもカラーフィルターのピンホールは液
晶素子の光漏れとなり表示外観を著しく損なう原因とな
るため、これをなくすことはカラーフィルター製造の重
要なポイントである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はこうした点に鑑
みて行われたものであり、透明基板上に所定のパターン
のカラーフィルターを形成する工程と、該カラーフィル
ター上のほぼ全面に光硬化性の遮光性被膜形成用液を塗
布する工程と、該遮光性被膜形成用液層を、その上方か
らパターン化して露光する工程及び透明基板の反対側か
ら基板のほぼ全面を露光する工程を同時にまたは順次行
う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。つまりカラーフィルター中のピンホー
ルを除去することにより高品質のカラー表示を可能とし
たものである。

【００１２】また、本発明のもう一つの目的は赤、青、
緑の各色のカラーフィルターの相互の位置精度と形状を
正確に規定し、これにより液晶表示素子の各画素の光漏
れや開口率の低下を無くすることを可能としたものであ
る。

【００１３】以下に、本発明の内容を更に詳しく説明す
る。

【００１４】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。まず、ガラス基板上に着色レジスト
液を塗布し、更にこの上にＰＶＡなどの酸素遮断膜を塗
布する。次に、フォトマスクを介して露光を行い、着色
レジストを所定の形状にパターニングする。

【００１５】こうして第１番目のカラーパターンを形成
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。ここで形成されたカラー
フィルターパターンはストライプ、デルタ、モザイクの
いずれの場合にも露光時に使用した装置の性能、あるい
は現像条件からくる、ある程度の形状や位置精度上の誤
差を伴っている。この誤差は使用する材料の種類の差に
よっても生じることがあり、３色の全てのパターンを所
定の形状、位置に形成することは困難な作業である。

【００１６】次いで、このカラーフィルター上に黒色に
着色されたレジストなどの遮光性被膜形成用液を塗布す
る。そして、塗布面側からパターン化されたフォトマス
クを介して露光すると同時に反対のガラス面からも、こ
ちらの方はフォトマスクを介さずに、ほぼ全面に露光を
行う。この後、現像を行うことにより所定のブラックマ
トリクスパターンが形成され、液晶表示素子の表示電極
間がブラックマトリクスで覆われた、コントラストの高
い表示を可能とするカラーフィルター基板が形成され
る。ここで塗布面からのフォトマスクを介しての露光
は、所定のブラックマトリクスパターンがカラーフィル
ターの形状や位置精度とは無関係に形成されるように、
カラーフィルターが決める間隙よりもやや幅広く形成さ
れる。

【００１７】また、同時に行われるガラス基板側からの
ほぼ全面にわたる露光はカラーフィルターが決める間隙
部分とカラーフィルターの中に生じたピンホール部分に
選択的に行われ、カラーフィルターの上に重なっている
部分の黒色レジストには、十分な光量が届かない。こう
して、この後の現像により、ブラックマトリクスパター
ンが所定の形状に形成されると共に、カラーフィルター
中に生じたピンホール部分にもブラック層が形成され、
ピンホール部分は修復されてしまう。このようにして、
カラーフィルター中の欠陥のうちピンホールによるもの
は除去され、カラー液晶表示素子に良好な外観を与える
ことができる。同時に、ブラックマトリクスで囲まれた
部分には３原色が正確に配置される。

【００１８】遮光性被膜形成用液は紫外線等の光で硬化
する材料であって、硬化後に遮光性を有するものであれ
ば何でも良い。カーボンなどの黒色顔料を混入した光レ
ジストや、その他光硬化性樹脂が好ましく用いられる。

【００１９】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。

【００２０】透明基板の反対側から露光する際は、基板
のほぼ全面について行う。具体的にはカラーフィルター
を液晶表示素子に組み込んだ場合に有効な表示領域に相
当する部分について行えば良い。

【００２１】

【実施例】以下図面に従って説明する。図１は本発明工
程の１例を示す断面図である。

【００２２】実施例１ 一方の面を研磨し平坦にしたガラス基板１を洗浄、乾燥
し、赤色顔料を分散させたカラーレジストを塗布、乾燥
したのちさらに酸素遮断膜のＰＶＡを塗布乾燥し、続い
て露光、現像を行いフォトリソグラフィー法によりスト
ライプパターンを形成した。ここで得られた赤パターン
の膜厚はおよそ２μであった。次ぎに同様の方法で緑パ
ターン、青パターンをそれぞれ約２μの厚さに形成し、
３原色のパターンを得た。これらのパターンはこのカラ
ーフィルター基板を用いて得られるカラー液晶表示素子
の表示パターンよりも約５乃至２０μ寸法を大きく作成
した。こうして作成したカラーフィルターにはある割合
で直径が１０から１００μ程度のピンホールが含まれて
いた（図１（ａ））。

【００２３】次に、こうして得たカラーフィルターの上
に黒色レジスト２を塗布、乾燥し、ＰＶＡ膜３をさらに
塗布乾燥する（図１（ｂ））。

【００２４】またこの基板の露光に際しては塗布面側か
らは既に形成されている３原色相互の間隙部分を完全に
覆うようにパターンの位置合わせをされたパターンを有
するフォトマスク４を介した第一の露光及びこれに続い
て裏面のガラス基板側から基板全面に第二の露光を行っ
た（図１（ｃ））。この基板を露光、現像し膜厚１．３
μ、線幅約３０μのブラックマトリクス５を得た（図１
（ｄ））。この第１の露光により黒色レジストはマトリ
クス状にパターニングされているが、前記ピンホール部
分に対応した所には、フォトマスクにより遮られるため
に有効に紫外光が照射されていない。続く第二の露光に
より基板の裏面から紫外光が照射されるとカラーフィル
ターの欠落した部分であるピンホールおよび赤、青、緑
の各カラーフィルターの間隙には紫外光が照射されこれ
らの部分は硬化する。

【００２５】こうして、カラーフィルター中のピンホー
ル部分には黒色レジストが残り、いわゆる「白欠陥」が
「黒欠陥」に変えられ、液晶表示素子の表示品位に影響
の大きいものから影響の少ない欠陥への転換が行われ
た。また。この第二の露光により黒色レジストのガラス
面に接する部分の硬化が進むため、カラーフィルターに
間隙部分の黒色レジストは上下両面からの紫外光照射が
行われ、１．３μと比較的厚膜であるにもかかわらず、
良好な膜が形成できた。こうして、ブラックマトリクス
部分の透過率が１％以下の良好なカラーフィルター基板
を得た。

【００２６】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於て、
黒色レジストの露光に用いる露光装置を両面露光が可能
な装置を用いて、第一と第二の露光を同時に行った。結
果は、実施例１と同様であり、ピンホール部分は完全に
修復された。

【００２７】実施例３ 実施例１において、カラーレジストおよび黒色レジスト
の上に形成したＰＶＡの代わりに露光時にフォトマスク
と基板との間に窒素ガスを通じ露光を行ったところ、Ｐ
ＶＡ酸素遮断膜を用いた場合と同様の結果を得た。

【００２８】

【発明の効果】本発明によればピンホールの目立たない
カラーフィルターが得られる。また、赤、青、緑の各色
のカラーフィルターの相互の位置精度と形状を正確に規
定し、液晶表示素子の各画素の光漏れや開口率の低下を
無くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 黒色レジスト ３ ＰＶＡ膜 ４ フォトマスク ５ ブラックマトリクス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】透明基板上に所定のパターンのカラーフィ
   ルターを形成する工程と、該カラーフィルター上のほぼ
   全面に光硬化性の遮光性被膜形成用液を塗布する工程
   と、該遮光性被膜形成用液層を、その上方からパターン
   化して露光する工程及び透明基板の反対側から基板のほ
   ぼ全面を露光する工程を同時にまたは順次行うことを特
   徴とするカラーフィルターの製造方法。