JPH0569201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、液晶デイスプレイあるいは撮像素
子などに用いられるカラーフイルタの製造方法に
関し、特に、前段の色パターンを形成した基板上
に、次段の色パターンを形成するための層を保護
膜を介することなく形成することができる簡易な
プロセスに関するものである。

（従来の技術） この種のカラーフイルタは、ガラス板等の基板
の一面に複数の色パターンを有する。カラーフイ
ルタの耐性を高めるため、それらの各色パターン
自体の耐性を高めることが有効である。従来、色
パターンの基礎材料として、耐熱性および耐光性
（特に、紫外線に対する耐性）などの種々の耐性
に優れたポリイミド系の樹脂を用いることが知ら
れている。

ポリイミド系の樹脂をパターン材料とした場
合、そのパターンニング方法としては、印刷ある
いはフオトリソグラフイ技術が利用される。前者
の印刷は簡易であるが、得られるパターンの表面
精度および寸法精度の点からすると、後者のフオ
トリソグラフイ技術の方が遥かに優れている。

フオトリソグラフイ技術による従来例として、
第３図にプロセスフローを示すように、各色パタ
ーンを、パターンニングした後で染色することに
よつて各々形成するようにした技術が知られてい
る（たとえば、特開昭59−29225号公報参照）。

しかし、この染色を利用した従来の技術では、
パターンニングと染色とを別に行なうため工程が
複雑であり、しかもまた、パターンニングしたポ
リイミド樹脂は少なくともセミキユア（半硬化）
の状態にあるので、その中へ色素を拡散すること
は困難である、などのいくつかの難点がある。

そこで、本発明者等は、そうした難点を解決す
る技術として、ポリイミド系樹脂溶液に予め着色
材を混入して成る溶液を基板上に塗布し、それに
より形成した着色ポリイミド樹脂層をフオトリソ
グラフイ技術によつてパターンニングする方法を
先に提案した（特願昭59−201319号）。第４図は
その提案に係る技術によるプロセスフローの一例
を示すが、前記第３図に示したものに比べて工程
がかなり簡易化されていることが理解されるであ
ろう。

（発明が解決しようとする問題点） 先の提案に係る技術によれば、各色パターンを
比較的簡単に形成することができるが、各色パタ
ーンを形成するごとに、それ以前に形成した色パ
ターンを保護するために保護膜を形成しなければ
ならない。その点は、第３図に示した従来一般の
方法でも同様である。

本発明者等は、カラーフイルタの製造工程をよ
り一層簡易化するため、前記保護膜を省略するこ
とに着目し、種々検討したところ、次のようなこ
とが判明した。

すなわち、たとえば第１色目のパターンに保護
膜を被せずに第２色目のパターンを形成した場
合、第１色目のパターンは、第２色用の塗布液を
塗布した時に損傷を受けけるが、パターンニング
のためのエツチング時にはほとんど損傷を受けな
いということである。ここで、損傷とは、たとえ
ば第１色目のパターンのような前段の色パターン
にひび割れあるいはしわが生じたり、さらには、
第１色目のパターン中の染料が溶け出したり、あ
るいはパターン自体が溶け出したりするという現
象である。こうした現象は、第２色用の塗布液に
含まれる溶剤によるものと考えられる。

以上の検討結果によると、前段の色パターンに
耐溶剤性、つまりポリイミドを溶解する溶剤に対
する耐性を付加することによつて、前記保護膜を
省略することが可能である。

パターンの耐溶剤性を増す方法としては、エツ
チング後のポーストベークの温度を染料の耐熱性
が許される範囲でできるだけ高く、たとえば250
〜300℃程度に高めることも考えられる。しかし、
そうした高い温度で処理する場合、着色のための
染料の選択範囲がきわめて制限されたものとな
る。

この発明の目的は、ポーストベークの温度をそ
れほど高めることなく、前段の色パターンの耐溶
剤性を充分に向上することができるカラーフイル
タの製造技術を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この発明では、前段の色パターンを形成するた
めの層を、(a)ポリイミド前駆体溶液、(b)着色のた
めの染料、(c)希釈のための溶剤、および(d)前記前
段の色パターンの表面をはつ水はつ油化する表面
改質剤を含む混合液を用いて塗布し形成するよう
にしている。

ポリイミド前駆体溶液は、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドンなど極性の高い溶剤中にポリアミツク酸
を含む溶液であり、これをたとえば200℃以上の
高温でベークすると、脱水閉環してポリイミドと
なる。なお、このポリイミド前駆体溶液は主にジ
メチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドある
いはＮ−メチル−２−ピロリドンなどを用いて希
釈することができ、回転塗布に適した適当な粘性
をもたせることができる。

また、着色のための染料としては、アゾ、アン
トラキノン、フタロシアニン、カルボニウム、キ
ノンイミン、メチン、ベンゾキノンおよびナフト
キノンなど種々の系の染料を用いることができ
る。各染料は各色パターンに対して１種あるいは
２，３種のものを混合して用いることができる
が、色の濃さを出すため、その混合量をできるだ
け多くするのが好ましい。しかし、余りにも多く
すると、後の工程においてフオトレジスト中ある
いは剥離剤中に逃げ出すという不都合を生じる。
したがつて、そうした逃げ出しを生じない範囲で
できるだけ多くするのが良い。

次に、表面改質剤は色パターンに耐溶剤性を与
えるもので、パーフロロアルキル基のように表面
移行性に優れ、かつはつ水はつ油性をもつ機能性
セグメントを有するブロツクポリマーである。機
能性セグメントのほか、アクリル系ポリマーのよ
うにポリイミドに相溶する相溶性セグメントをも
有するビニルモノマーのＡ−Ｂ型ブロツクポリマ
ーは、はつ水はつ油化の効果が半永久的であるの
で、特に好ましい。また、表面改質剤としては、
マクロモノマーと機能性モノマーとの共重合によ
り合成され、優れた界面移行性をもつ機能性クシ
型グラフトポリマーを利用することもできる。さ
らに、表面改質剤として、機能性クシ型グラフト
ポリマーと前記ブロツクポリマーとを混合して用
いることもできる。この表面改質剤の添加量とし
ては、通常１〜３％程度が好適である。添加量を
多くすればはつ水はつ油化の効果が増す傾向にあ
るが、たとえば５〜10％以上にすると、色パター
ンを形成するための塗布層の均一性が低下する。
したがつて、塗布層の均一性が損われない上のよ
うな割合にするのが好ましいのである。

ところで、カラーフイルタの基板としては、一
般的なガラス板のほか、プラスチツク板あるいは
フレキシブルなプラスチツクフイルム、さらには
電気的な素子が形成された半導体基板などをも利
用することができる。半導体基板の場合には、表
面保護膜によつて基板表面を平坦化したものを用
いるのが良い。しかしいずれにしろ、基板と前記
塗布層との密着性を高めることは、パターンニン
グの精度等を高める上で大切である。基板として
ガラス板を用いる場合、塗布層を形成するための
混合液に、Ｎ−フエニル−γ−アミノプロピルト
リメトキシシランなどのシランカツプリング剤等
の密着性向上のための添加剤を加えることが有効
である。

（作 用） 色パターンを形成するための混合液中に表面改
質剤を含有させており、その表面改質剤が色パタ
ーンの表層部分に移行し、表面を保護することに
なり、色パターン自体の耐溶剤性が大幅に向上す
る。そのため、前段の色パターンのポーストベー
クをたとえば230℃程度の比較的低い温度で処理
した場合でも、次段の色パターン形成によるダメ
ージに充分耐えることができる。

一般に、カラーフイルタは、赤(R)、緑(G)、青(B)
３原色のほかに、黒（Bl）を加えた４色の色パ
ターンを有するが、前記耐溶剤性の向上は、第１
色目のパターンと第２色目のパターンとの間のみ
ならず、第２色目のパターンと第３色目のパター
ン、さらには第１色目および第２色目と第３色目
との間、ならびに第１色目、第２色目および第３
色目と第４色目との間でも同様である。

したがつて、この発明では、第１図にそのプロ
セスフローを示すように、前段の色パターンを保
護するための保護膜の形成工程をすべて省略する
ことができる。また、すべての色パターンの耐溶
剤性を増した場合には、すべての色パターンの上
を全体的に被う最上層の保護膜、いわゆるトツプ
コートをも省略することが可能となる。

さらに、この発明においては、製造工程の簡略
化に加えて、保護膜がないことから、全体的に薄
くかつ平坦なカラーフイルタを得ることができ
る。これについては、この発明によつて得られる
カラーフイルタの断面構造を示した第２図から明
らかであろう。なお、第２図において、１はガラ
ス板から成る基板、２はゼラチン系、エポキシ系
あるいはポリイミド系の材料から成るトツプコー
ト、また、Ｒ、Ｇ、ＢおよびBlは、フオトリソ
グラフイ技術によつて形成した赤、緑、青、黒の
各色パターンである。

（実施例） 基板１として、表面にシリカがコートされたガ
ラス板を用い、前記第２図Ａの断面構造をもつカ
ラーフイルタを次のような条件で製造した。得ら
れたカラーフイルタは、保護膜がないにもかかわ
らず、前段段のBl、ＲおよびＧの各色パターン
に前述したような損傷は何ら見られない良質のも
のだつた。

第１色用塗布液として、ポリイミド前駆体溶
液：15.0ｇ、含金属錯塩染料（ブラツク）：1.0
ｇ、溶剤：10.0ｇ、シランカツプリング剤：0.06
ｇ、パーフロロアルキル基を一成分とする表面改
質剤：0.05ｇを含む混合液を用意し、これを
2000rpmで回転する基板１の一面に滴下すること
によつて、黒パターンBlを形成するための層を
形成した。その層を150℃で30分間プリベーク処
理した後、フオトリソグラフイ技術によつてパタ
ーンニングし、ついで240℃で30分間ポーストベ
ーク処理をした。

次に、第２色用塗布液として、ポリイミド前駆
体溶液：10.0ｇ、アントラキノン系染料（レツ
ド）：0.5ｇ、溶剤：7.0ｇ、シランカツプリング
剤：0.04ｇ、前記と同じ表面改質剤：0.03ｇを含
む混合液を用意し、黒パターンBlを形成した基
板１の一面に、第１色目と同じ条件で塗布するこ
とによつて、赤パターンＲを形成するための層を
形成した。そして、その層を145℃で30分間プリ
ベーク処理した後、フオトリソグラフイ技術によ
つてパターンニングし、ついで230℃で30分間ポ
ーストベーク処理をした。

同様にして、第３色用塗布液として、ポリイミ
ド前駆体溶液：10.0ｇ、アゾ系染料（イエロ
ー）：0.8ｇ、カボニウム系染料（ブルー）：0.7
ｇ、溶剤：9.0ｇ、シランカツプリング剤：0.03
ｇ、前記と同じ表面改質剤：0.03ｇを含む混合液
を用意し、これを2500rpmで回転する基板１の一
面に滴下することによつて、緑パターンＧを形成
するための層を形成した。その層を145℃で30分
間プリベーク処理した後、フオトリソグラフイ技
術によつてパターンニングし、ついで200℃で30
分間ポーストベーク処理をした。

さらに、第４色用塗布液として、ポリイミド前
駆体溶液：10.0ｇ、キノンイミン系に属するアジ
ン染料（ブルー）：1.0ｇ、溶剤：11.0ｇ、シラン
カツプリング剤：0.02ｇを含む混合液を用意し、
これを3000rpmで回転する基板１の一面に滴下す
ることによつて、青パターンＢを形成するための
層を形成した。その層を160℃で30分間プリベー
ク処理した後、他の色パターンと同様にしてパタ
ーンニングし、ついで190℃で30分間ポーストベ
ーク処理をした。そしてこの後、各色パターンを
形成した基板１の一面全体をトツプコート２で被
覆した。

（発明の効果） この発明では、ポリイミド前駆体溶液に対し、
着色のための染料および希釈のための溶剤のほ
か、パターン表面をはつ水はつ油化する表面改質
剤を添加し、それを塗布液として色パターンを形
成しているので、ポーストベークの温度をそれほ
ど高めることなく、前段の色パターンの耐溶剤性
を充分に向上することができる。したがつて、処
理温度が低くなることから、染料の選択範囲が広
がり、また既に形成した前段の色パターンの保護
のための保護膜が不要となり、製造工程のより一
層の簡略化、並びにカラーフイルタの厚さ低減お
よび平坦化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるプロセスフローの一例
を示す工程図、第２図Ａ〜Ｃは各々この発明によ
つて得られるカラーフイルタを示す断面図、第３
図は従来一般の染色法によるプロセスフローを示
す工程図、第４図は先の提案に係るプロセスフロ
ーを示す工程図である。 １……基板、２……トツプコート、Ｂ……青パ
ターン、Ｒ……赤パターン、Ｇ……緑パターン、
Bl……黒パターン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板の一面に複数の色パターンをフオトリソ
   グラフイ技術によつて順次パターンニングするカ
   ラーフイルタの製造方法において、前段の色パタ
   ーンを形成した基板上に、次段の色パターンを形
   成するための層を保護膜を介することなく塗布し
   形成する方法であつて、前記前段の色パターンを
   形成するための層を、(a)ポリイミド前駆体溶液、
   (b)着色のための染料、(c)希釈のための溶剤、およ
   び(d)前記前段の色パターンの表面をはつ水はつ油
   化する表面改質剤を含む混合液を用いて塗布し形
   成することを特徴とする、カラーフイルタの製造
   方法。 ２ 前記表面改質剤は、はつ水はつ油性をもつ機
   能性セグメントと、ポリイミドに相溶する相溶性
   セグメントより成るビニルモノマーのＡ−Ｂ型ブ
   ロツクポリマーである、特許請求の範囲第１項記
   載のカラーフイルタの製造方法。 ３ 前記表面改質剤は、マクロモノマーと機能性
   モノマーとの共重合により合成された、界面移行
   性をもつ機能性クシ型グラフトポリマーである、
   特許請求の範囲第１項記載のカラーフイルタの製
   造方法。 ４ 前記基板はガラス板であり、前記混合液は添
   加剤としてシランカツプリング剤を含む、特許請
   求の範囲第１項記載のカラーフイルタの製造方
   法。