JPH06100684B2 - Color filter manufacturing method - Google Patents
Color filter manufacturing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、液晶表示装置に付属させてカラー表示する
ために用いるカラーフィルタの技術に関し、特に、カラ
ーフィルタの表面を平滑にするための技術に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique of a color filter attached to a liquid crystal display device for use in color display, and particularly to a technique for smoothing the surface of the color filter. It is about.
(従来の技術) この種のカラーフィルタの一つとして、ガラス板等の光
透過性の基板と、この基板の一面に、各フィルタ画素を
形成すべき領域を区画するように形成された境界パター
ンと、境界パターンが区画する領域部分に形成された多
数のフィルタ画素とを有するものが知られている。多数
のフィルタ画素は、一般に、赤、緑、青の互いに異なる
3色のパターン形成材料によって形成され、また、境界
パターンは黒色などの遮光性のパターン形成材料によっ
て形成されている。(Prior Art) As one of the color filters of this kind, a light-transmissive substrate such as a glass plate and a boundary pattern formed on one surface of the substrate so as to partition the regions where filter pixels are to be formed. And a large number of filter pixels formed in a region sectioned by the boundary pattern. A large number of filter pixels are generally formed of pattern forming materials of three colors of red, green, and blue, and the boundary pattern is formed of a light shielding pattern forming material such as black.
前記境界パターンは、3色のフィルタ画素群の相互の位
置合わせに余裕を生むとともに、各フィルタ画素のパタ
ーンニング精度を規定することから、カラーフィルタの
精度を高め、画像表示の均一性あるいはコントラストを
高めるといった優れた利点を生む。なお、こうした境界
パターンを有するカラーフィルタについては、たとえ
ば、特開昭59−226305号の公報に示されている。The boundary pattern provides a margin for the mutual alignment of the filter pixel groups of three colors, and defines the patterning accuracy of each filter pixel, so that the accuracy of the color filter is increased and the uniformity or contrast of image display is improved. It has the great advantage of increasing. A color filter having such a boundary pattern is disclosed, for example, in JP-A-59-226305.
(発明が解決しようとする問題点) しかし、前記境界パターンを有する場合、各フィルタ画
素は隣り合うもの同士が互いに隙間をもって配置される
ことになり、その隙間の部分に段差ないしは凹凸が生じ
てしまう。こうした凹凸は、カラーフィルタの上部に形
成する電極配線層にクラックや断線を発生させやすく、
カラーフィルタの製造歩留まりを低下する原因となる。
特に、フィルタ画素の厚さを、たとえば1μm以上とい
うように厚く形成すればするほど問題は顕著となる。フ
ィルタ画素に充分な色濃度を出すため、あるいは、3色
の各フィルタ画素間に厚さの差をもたせるマルチギャッ
プ型のカラーフィルタの出現など、フィルタ画素の厚さ
を厚くするという要望は高い。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the case of having the boundary pattern, adjacent filter pixels are arranged with a gap therebetween, and a step or unevenness is generated in the gap portion. . Such irregularities easily cause cracks or disconnections in the electrode wiring layer formed on the color filter,
This causes a reduction in the manufacturing yield of color filters.
In particular, the problem becomes more remarkable as the filter pixel is formed thicker, for example, 1 μm or more. There is a strong demand for increasing the filter pixel thickness in order to obtain sufficient color density in the filter pixel, or due to the appearance of a multi-gap type color filter that causes a difference in thickness among the three color filter pixels.
しかもまた、各フィルタ画素を、耐熱性あるいは耐光性
などに優れたポリイミド樹脂を用いて形成する場合、ポ
リイミド樹脂はエッチング指向性が高く、かつ、硬化の
ために熱処理を要することから、各フィルタ画素の周縁
部が上方に突出する傾向があり、前記した断線等の問題
はより一層顕著である。Moreover, when each filter pixel is formed by using a polyimide resin having excellent heat resistance or light resistance, the polyimide resin has a high etching directivity and requires heat treatment for curing. The peripheral edge portion of the sheet tends to project upward, and the above-mentioned problems such as disconnection are more remarkable.
なお、こうした各フィルタ画素の境界部分に生じる凹凸
の問題は、境界パターンのないもので、隣り合うフィル
タ画素間に隙間を設けたカラーフィルタ(たとえば、特
開昭61−6624号公報参照)についても同様である。It should be noted that such a problem of unevenness occurring at the boundary portion of each filter pixel is that there is no boundary pattern, and a color filter having a gap between adjacent filter pixels (see, for example, JP-A-61-26624) It is the same.
(問題点を解決するための手段) この発明では、各フィルタ画素の境界部分に形成される
隙間を、パターンニングが可能なパターン形成材料によ
って選択的に埋め込むようにしている。(Means for Solving the Problems) In the present invention, the gap formed at the boundary of each filter pixel is selectively filled with a patterning material capable of patterning.
隙間を埋めるパターン形成材料として、特にネガ型感光
性樹脂を用いる。それによって、そのパターン形成材料
の層をパターンニングする場合、各フィルタ画素の遮光
機能を利用し、それらをマスクとして基板の裏面側から
露光する。In particular, a negative photosensitive resin is used as the pattern forming material for filling the gap. Thereby, when patterning the layer of the pattern forming material, the light shielding function of each filter pixel is utilized, and they are exposed from the back surface side of the substrate using them as a mask.
(作用) 各フィルタ画素間の隙間を埋めるパターン形成材料は、
カラーフィルタの表面を平滑にする。したがって、その
表面に全体を被う保護膜を介在し、あるいは保護膜を介
在せずに電極配線層を形成する場合、前記したようなク
ラックあるいは断線等はほとんど生じることがない。(Function) The pattern forming material filling the gaps between the respective filter pixels is
Smooth the surface of the color filter. Therefore, when the electrode wiring layer is formed on the surface thereof with the protective film covering the entire surface interposed or without the protective film interposed, the above-mentioned cracks or disconnections hardly occur.
そして、この発明では、基板の裏面からの露光(裏露
光)を利用しているため、パターン形成材料をいわゆる
自己整合的にパターンニングすることができる。Further, in the present invention, since the exposure from the back surface of the substrate (back exposure) is used, the pattern forming material can be patterned in a so-called self-alignment manner.
(実施例) 第1図はこの発明によるカラーフィルタの一実施例を示
す側断面図である。(Embodiment) FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a color filter according to the present invention.
光透過性のガラス板から成る基板10は、互いに平行で、
かつ各々が平坦な2面10a,10bを有する。この基板10の
一面10aに、まず、厚さ0.5μm程度の比較的に薄い境界
パターン12が形成されている。境界パターン12は、全体
的に格子状に形成されており、基板10の一面10aを多数
の4角形の領域14に区画している。この境界パターン12
は、黒色に着色したポリイミド樹脂等によって形成さ
れ、その幅はたとえば10〜30μm程度と、位置合わせ誤
差を充分に吸収しうるだけの大きさに設定されている。
また、境界パターン12は、その上に形成する複数群、一
般に赤、緑、青の3群のフィルタ画素16R,16G,16Bの位
置合わせの基準となるものであり、各フィルタ画素の周
縁部の位置をより容易に観察しうるように、たとえば透
過率数10%程度の光透過性を有する。Substrates 10 made of a light-transmissive glass plate are parallel to each other,
Further, each has two flat surfaces 10a and 10b. First, a relatively thin boundary pattern 12 having a thickness of about 0.5 μm is formed on one surface 10a of the substrate 10. The boundary pattern 12 is formed in a grid pattern as a whole, and divides the one surface 10a of the substrate 10 into a large number of rectangular regions 14. This border pattern 12
Is formed of black-colored polyimide resin or the like, and its width is set to, for example, about 10 to 30 μm, which is a size capable of sufficiently absorbing the alignment error.
Further, the boundary pattern 12 serves as a reference for alignment of the filter pixels 16R, 16G, 16B of a plurality of groups formed thereon, generally three groups of red, green, and blue, and the boundary pattern 12 of the peripheral portion of each filter pixel. For example, it has a light transmittance with a transmittance of about 10% so that the position can be observed more easily.
赤、緑、青の3群のフィルタ画素16R,16G,16Bは、各
々、境界パターン12が区画する領域14よりも少し大き目
の4角形状であり、その周縁部は境界パターン12の上に
載っている。ここで、3群のフィルタ画素16R,16G,16B
は、いずれもポリイミド樹脂の中に染料を混入した材料
によってパターンニングされている。パターンニングの
手段としては、フォトマスクおよびフォトレジストを用
いたフォトリソグラフィ技術、あるいは印刷による方法
等を適用することができる。フォトリソグラフィ技術と
印刷とでは、用いる塗布液の粘度が異なり、その調整は
溶剤の量を変えることによって行なう。しかし、両方法
ともに、所定のパターンニング後、たとえば250℃程度
の温度で熱処理することによって、各パターンを充分に
硬化させる。フォトリソグラフィ技術の場合における各
塗布液の組成は、たとえば次のとおりである。The three groups of filter pixels 16R, 16G, and 16B of red, green, and blue each have a rectangular shape slightly larger than the area 14 defined by the boundary pattern 12, and the peripheral portion thereof is placed on the boundary pattern 12. ing. Here, three groups of filter pixels 16R, 16G, 16B
Are patterned by a material in which a dye is mixed in a polyimide resin. As a patterning means, a photolithography technique using a photomask and a photoresist, a printing method, or the like can be applied. The photolithography technique and the printing have different viscosities of coating liquids to be used, and the adjustment is performed by changing the amount of the solvent. However, in both methods, each pattern is sufficiently cured by heat treatment at a temperature of about 250 ° C. after predetermined patterning. The composition of each coating solution in the case of the photolithography technique is as follows, for example.
(黒色用) ソルベント ブラック 3 0.5g ポリイミド前駆体溶液 5.0g メチルセロソルブ 15.0g (赤色用) アシッド レッド 257 0.5g ポリイミド前駆体溶液 5.0g メチルセロソルブ 8.5g (緑色用) ソルベント イエロー 77 0.5g アシッド ブルー 7 0.5g ポリイミド前駆体溶液 5.0g メチルセロソルブ 8.5g (青色用) ソルベント ブルー 42 0.5g ポリイミド前駆体溶液 5.0g メチルセロソルブ 8.5g ところで、各フィルタ画素16R,16G,16Bは互いに隙間18
をもって形成されているため、境界パターン12上に、各
フィルタ画素の厚さ(たとえば1〜2μm)に相当する
凹凸が生じる。ここでは、こうした凹凸をなくすため
に、隙間18の部分をパターン形成材料20によって選択的
に埋め込んでいる。パターン形成材料20としては、光透
過性の透明樹脂、あるいは黒色に着色した遮光性の樹脂
を用いることができる。黒色の樹脂を用いれば、画像の
コントラスト向上の点でも好ましい。(For black) Solvent Black 3 0.5g Polyimide precursor solution 5.0g Methylcellosolve 15.0g (for red) Acid Red 257 0.5g Polyimide precursor solution 5.0g Methylcellosolve 8.5g (for green) Solvent Yellow 77 0.5g Acid blue 7 0.5g Polyimide precursor solution 5.0g Methylcellosolve 8.5g (for blue) Solvent Blue 42 0.5g Polyimide precursor solution 5.0g Methylcellosolve 8.5g By the way, each filter pixel 16R, 16G, 16B has a gap 18
Therefore, the boundary pattern 12 has irregularities corresponding to the thickness (for example, 1 to 2 μm) of each filter pixel. Here, in order to eliminate such unevenness, the portion of the gap 18 is selectively filled with the pattern forming material 20. As the pattern forming material 20, a light-transmissive transparent resin or a black-colored light-shielding resin can be used. The use of a black resin is also preferable from the viewpoint of improving the image contrast.
パターン形成材料20を選択的に形成する手段として、こ
の発明では、特に裏露光法を利用する。まず、第2図
(a)に示すように、基板10の一面10aに、格子形状の
境界パターン12、ついで、この境界パターン12を位置合
わせの基準として、赤、緑、青の3群のフィルタ画素16
R,16G,16Bを順次形成した後、裏露光法を適用する。し
たがって、裏露光を可能にするため、境界パターン12は
紫外線をある程度透過させるようにするのに対し、各フ
ィルタ画素16R,16G,16Bは、ポリイミド樹脂の中に染料
のほか、紫外線吸収剤を添加することによって、紫外線
をほとんど透過させないようにする。通常、青色のもの
には、紫外線吸収剤の添加は必須であり、赤色および緑
色のものには、フィルタ画素の厚さを厚くするような場
合には省略することもできる。In the present invention, the back exposure method is particularly used as a means for selectively forming the pattern forming material 20. First, as shown in FIG. 2 (a), a lattice-shaped boundary pattern 12 is formed on one surface 10a of the substrate 10, and then the three groups of filters of red, green, and blue are used with this boundary pattern 12 as a reference for alignment. Pixel 16
After sequentially forming R, 16G, and 16B, the back exposure method is applied. Therefore, in order to enable back exposure, the boundary pattern 12 allows ultraviolet rays to pass through to some extent, while each filter pixel 16R, 16G, 16B contains a dye and a UV absorber in the polyimide resin. By doing so, ultraviolet rays are hardly transmitted. Usually, the addition of an ultraviolet absorber is essential for blue ones, and can be omitted for red and green ones when the thickness of the filter pixel is increased.
裏露光に際しては、第2図(b)に示すように、感光性
ポリイミド、ゼラチン、カゼイン、PVA、ゴム−ビスア
ジド系あるいはアクリル系のネガ型フォトレジストの層
22を各フィルタ画素と同程度の厚さに塗布し形成し、必
要に応じてプレベーク後、基板10の裏面10b側から紫外
線24による露光を行なう。そして、所定の現像液を用い
て、未露光部を除去し、必要に応じてポーストベークし
て選択的なパターン形成材料20を得る。At the time of back exposure, as shown in FIG. 2 (b), a layer of photosensitive polyimide, gelatin, casein, PVA, rubber-bisazide or acrylic negative photoresist
22 is applied and formed to the same thickness as each filter pixel, prebaked if necessary, and then exposed to ultraviolet rays 24 from the back surface 10b side of the substrate 10. Then, the unexposed portion is removed by using a predetermined developing solution, and if necessary, post baking is performed to obtain the selective pattern forming material 20.
(発明の効果) この発明によれば、隙間18を選択的に埋めるパターン形
成材料20があることから、カラーフィルタの表面の平滑
性をも高めることができるという優れた利点を得ること
ができる。(Effect of the Invention) According to the present invention, since there is the pattern forming material 20 that selectively fills the gap 18, it is possible to obtain an excellent advantage that the smoothness of the surface of the color filter can be enhanced.
そして特に、この発明では、パターン形成材料20を裏露
光法によってパターンニングしているため、そのパター
ン化を自己整合的に行うことができ、表面の平坦化を確
実に達成することができる。In particular, according to the present invention, since the pattern forming material 20 is patterned by the back exposure method, the patterning can be performed in a self-aligning manner, and the surface can be surely flattened.
第1図はこの発明の一実施例を示す側断面図、第2図は
その製法例を示す工程図である。 10…基板、12…境界パターン、 16R,16G,16B…フィルタ画素、 18…隙間、20…パターン形成材料。FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a process drawing showing an example of its manufacturing method. 10 ... Substrate, 12 ... Boundary pattern, 16R, 16G, 16B ... Filter pixel, 18 ... Gap, 20 ... Pattern forming material.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−14104(JP,A) 特開 昭61−295502(JP,A) 特開 昭61−3123(JP,A) 特開 昭61−6624(JP,A) 特開 昭58−4107(JP,A) 特開 昭59−211004(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP 62-14104 (JP, A) JP 61-295502 (JP, A) JP 61-3123 (JP, A) JP 61- 6624 (JP, A) JP-A-58-4107 (JP, A) JP-A-59-211004 (JP, A)
Claims (3)
フィルタ画素を形成すべき領域を区画するように形成さ
れた境界パターンと、境界パターンが区画する領域部分
に形成された多数のフィルタ画素とを備え、前記の各フ
ィルタ画素は、その周縁部が前記境界パターンの上に載
り、しかも、隣り合うもの同士が互いに隙間をもって形
成され、各隙間の部分がパターン形成材料によって選択
的に埋め込まれたカラーフィルタを製造するに際し、前
記パターン形成材料としてネガ型感光性樹脂を用い、そ
れによる層を前記各フィルタ画素を含む基板の一面に形
成した後、前記各フィルタ画素の遮光機能を利用し、前
記基板の一面とは反対側から露光し、前記パターン形成
材料をパターンニングすることを特徴とするカラーフィ
ルタの製造方法。1. A light-transmissive substrate, a boundary pattern formed on one surface of the substrate so as to partition a region where each filter pixel is to be formed, and a large number of regions formed in the region parted by the boundary pattern. Each of the filter pixels has a peripheral portion on the boundary pattern, and adjacent ones are formed with a gap therebetween, and each gap portion is selectively formed by a pattern forming material. In manufacturing a color filter embedded in, a negative photosensitive resin is used as the pattern forming material, and a layer is formed on one surface of the substrate including each of the filter pixels, and then the light shielding function of each of the filter pixels is performed. A method of manufacturing a color filter, which comprises utilizing the substrate and exposing from the side opposite to the one surface to pattern the pattern forming material.
に着色材を混入した材料から成る、特許請求の範囲第1
項記載のカラーフィルタの製造方法。2. A filter pixel according to claim 1, wherein each of the filter pixels is made of a material in which a coloring material is mixed in a polyimide resin.
A method of manufacturing a color filter according to the item.
に、紫外線吸収剤の添加がある、特許請求の範囲第1項
あるいは第2項記載のカラーフィルタの製造方法。3. The method for producing a color filter according to claim 1, wherein an ultraviolet absorber is added to at least one of the filter pixels.
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