JPH06331819A

JPH06331819A - カラーフィルタ

Info

Publication number: JPH06331819A
Application number: JP12244793A
Authority: JP
Inventors: Akio Haneda; 昭夫羽田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】ブラックマトリクスパターンを蒸着法、フォト
ファブリケーション（フォトリソグラフ法）法、無電解
メッキ法よりパターン形成することにより、黒色顔料分
散フォトレジストを使用せず、パターン露光時間の長大
化を解消してブラックマトリクスパターンのパターンエ
ッジ部分の精度の向上を図ることにある。【構成】ガラス基板１上にブラックマトリクスパターン
２とBlue,Green,Red各着色パターンから構成されるフィ
ルタ色パターン５と透明導電層等を備え、ブラックマト
リクスパターンは、遮光性の酸化クロム蒸着層により形
成された第１パターン層３と該第１パターン層上に整合
積層された遮光性のニッケルメッキ層により形成された
第２パターン層４とにより構成されたカラーフィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板上に、ブラ
ックマトリクスパターンと、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒ
ｅｄ各着色パターンから構成されるフィルタ色パターン
と、適宜透明導電膜等とを備えた液晶表示装置等のカラ
ーフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置等のカラーフィルタ
は、図４（ａ）に示すように、ガラス基板２１上に、規
則的な平行線状、格子状等の遮光性（若しくは光吸収
性）のブラックマトリクスパターン２２を設け、図４
（ｂ）該ブラックマトリクスパターン２２の間に、Ｂｌ
ｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ各着色パターンから構成され
るフィルタ色パターン２５が設けられ、該ブラックマト
リクスパターン２２とフィルタ色パターン２５の上側に
は、適宜透明保護膜や透明導電膜（図示せず）が積層さ
れている。

【０００３】上記カラーフィルタにおいては、ブラック
マトリクスパターン２２とフィルタ色パターン２５との
隣接部分に空隙が形成されないように、ブラックマトリ
クスパターン２２とフィルタ色パターン２５は互いに密
接するように配置する必要があり、そのためフィルタ色
パターン２５は、ブラックマトリクスパターン２２上に
オーバーラップするように設けられている。

【０００４】上記ブラックマトリクスパターン２２を、
ガラス基板２１上にパターン形成する場合は、金属蒸着
方式によりガラス基板２１上に形成したクロム蒸着薄膜
をパターンエッチング方式によりパターン形成するか、
黒色、暗色着色顔料をフォトレジストに分散した顔料分
散フォトレジストを用いてフォトファブリケーション
（フォトリソグラフ法）方式によりパターン形成する等
の方法により形成している。

【０００５】上記クロム蒸着薄膜のパターンエッチング
方式は、ガラス基板面側から見た光反射率が高いため、
明所での画像品位（画像コントラスト等）が低下するこ
とが欠点としてあり、また、他の方式に比較してクロム
金属蒸着に多大の製造原価が掛かるため、顔料分散フォ
トレジストを用いてフォトファブリケーション（フォト
リソグラフ法）方式によりパターン形成することが行わ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ブラックマトリク
スパターン２２を、顔料分散フォトレジストを用いてフ
ォトファブリケーション（フォトリソグラフ法）方式に
よりパターン形成する場合においては、フォトファブリ
ケーションにおけるパターン露光光線が、顔料分散フォ
トレジスト膜を透過してガラス基板２１面に到達する以
前に、顔料分散フォトレジスト膜の黒色顔料によって吸
収されて、実際にガラス基板面に到達する光量は１／１
０００〜１／１００００に過ぎない。

【０００７】そのためパターン露光のための露光時間を
大きく採る必要があるが、露光時間の長大化によって露
光光線によるガラス基板２１面でのハレーションが発生
し、形成されるブラックマトリクスパターン２２のパタ
ーンエッジ部分の精度の低下を生じさせる傾向があっ
た。

【０００８】また、パターン形成においては、露光時間
の長大化を回避するために顔料分散フォトレジストの膜
厚をなるべく薄くして光学的濃度を低下させることが考
えられるが、パターン露光によって最終的に形成される
ブラックマトリクスパターン２２の光学的濃度を得るた
めには、できるかぎり顔料分散フォトレジストの膜厚を
大きくする必要があるため、フィルタ色パターンの各
Ｒ，Ｇ，Ｂ色画素とオーバーラップしたブラックマトリ
クスパターン部分が突起状に高くなり、液晶表示装置の
表示パネル化した際に、セルギャップ不良の原因となる
場合があった。

【０００９】本発明は、低反射率のブラックマトリクス
パターンをフォトファブリケーション（フォトリソグラ
フ法）方式によりパターン形成する場合に、黒色顔料分
散フォトレジストを使用せずに形成することにより、パ
ターン露光時間の長大化を解消するための顔料分散フォ
トレジストの膜厚設定に配慮することなく、ブラックマ
トリクスパターンのパターンエッジ部分の精度の向上を
図ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板１
上にブラックマトリクスパターン２と、Ｂｌｕｅ，Ｇｒ
ｅｅｎ，Ｒｅｄ各着色パターンから構成されるフィルタ
色パターン５と、透明導電層等を備え、ブラックマトリ
クスパターン２は、遮光性の酸化クロム蒸着層により形
成された第１パターン層３と、該第１パターン層上に整
合積層された遮光性のニッケルメッキ層により形成され
た第２パターン層４とにより構成されていることを特徴
とするカラーフィルタである。

【００１１】

【実施例】本発明のカラーフィルタを、図１、図２の一
実施例に従って以下に詳細に説明すれば、図１に示すよ
うに、透明なガラス基板１上に規則的な平行線状、格子
状等の遮光性（若しくは光吸収性）のブラックマトリク
スパターン２が設けられている。

【００１２】図１に示すように、該ガラス基板１上に形
成された上記ブラックマトリクスパターン２は、蒸着
（真空蒸着、スパッタリング）により所定の膜厚に製膜
された遮光性の酸化クロム層がフォトエッチング法によ
ってパターン形成されている第１パターン層３と、該第
１パターン層３上に無電解メッキ法により遮光性のニッ
ケルメッキ層が整合状態で積層されている第２パターン
層４から構成される。なお、それぞれ第１パターン層３
及び第２パターン層４は、半透明乃至不透明な製膜層で
あり、該両パターン層３，４を積層することによって、
不透明な遮光機能を備える。

【００１３】本発明のカラーフィルタは、また図２に示
すように、ブラックマトリクスパターン２の間に、Ｂｌ
ｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ各着色パターンから構成され
るフィルタ色パターン５が設けられ、該ブラックマトリ
クスパターン２とフィルタ色パターン５の上側には、適
宜透明導電膜等（例えばインジュウムにスズをドーピン
グした配線パターン状（ＳＴＮ−ＣＦ方式の場合）又は
ベタ状（ＴＦＴ−ＣＦ方式の場合）のＩＴＯ膜等の透明
導電膜８、若しくは透明保護層７を介して積層した透明
導電膜８）が積層されている。

【００１４】上記本発明のカラーフィルタにおいては、
従来と同様に、ブラックマトリクスパターン２とフィル
タ色パターン５との隣接部分に空隙が形成されないよう
に、ブラックマトリクスパターン２とフィルタ色パター
ン５は互いに密接するように配置されており、ブラック
マトリクスパターン２とフィルタ色パターン５の端縁部
は互いに隣接しているか、若しくはフィルタ色パターン
５はブラックマトリクスパターン２上にその端縁部がオ
ーバーラップするように設けられている。

【００１５】本発明のカラーフィルタにおけるブラック
マトリクスパターン２を、ガラス基板１上にパターン形
成する場合は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、まず
図３（ａ）ガラス基板１上に、蒸着方式によって所定膜
厚（例えば蒸着膜厚；３００Å〜２０００Å、光学濃
度；０．３〜１．５以上）の遮光性の酸化クロム層１３
（半透明乃至不透明膜）を製膜する。

【００１６】続いて、遮光性の酸化クロム層１３上に、
透光性（透光性を妨げる顔料が混入されていないなるべ
く透明性）の感光性フォトレジスト（例えば、ノボラッ
ク型フェノール樹脂、メチルメタアクリレート−無水マ
レイン酸共重合体等のアルカリ可溶性ポリマーと、光照
射によりアルカリ可溶性を増大させるキノンジアジド等
のアルカリ溶解禁止剤とを含むポジ型フォトレジスト）
を全面的に塗布して乾燥させ、エッチングレジストとな
る感光性樹脂層１４（例えば塗布膜厚；０．５μｍ〜１
μｍ）を設ける。

【００１７】次に、フォトファブリケーション（フォト
リソグラフ法）方式により前記感光性樹脂層１４を紫外
線を用いて、適宜形状のブラックマトリクスパターン２
の形状にパターン露光（フォトマスクを用いて露光、若
しくは電子ビーム露光）して前記感光性樹脂層１４の露
光された領域のアルカリ可溶性を増大させる。

【００１８】続いて、前記感光性樹脂層１４の前記アル
カリ可溶性の増大した露光領域（未硬化領域）を水酸化
カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ性溶液（例え
ばｐＨ値＝１０程度）にて溶解除去して現像処理し、図
３（ｂ）に示すブラックマトリクスパターン２相当形状
の未露光領域にレジストパターン６（エッチング用レジ
ストパターン）を形成する。

【００１９】その後、該レジストパターン６をエッチン
グマスクとして、下層の酸化クロム層１３を、適宜エッ
チング液にてエッチング処理して、レジストパターン６
を、現像処理に使用したアルカリ性溶液よりも強アルカ
リ性溶液（例えばｐＨ値＝１１以上）あるいは適宜有機
溶剤（アセトン系、メチルエチルケトン系等）により剥
膜することにより、図３（ｃ）に示すようにガラス基板
１上に、遮光性の酸化クロム層により形成された第１パ
ターン層３を形成する。

【００２０】続いて、図３（ｄ）第１パターン層３上
に、適宜メッキ条件に基づいて無電解メッキ法によりニ
ッケルメッキを適宜膜厚（例えば３００Å〜５０００
Å、好ましくは２０００Å〜３０００Å）に施して、該
第１パターン層３上に整合して積層された遮光性のニッ
ケルメッキ層（光学濃度；１．０〜２．０以上の半透明
乃至不透明膜）による第２パターン層４を形成すること
により、遮光性の酸化クロム層による第１パターン層３
と、該第１パターン層３上に整合状態で積層された遮光
性のニッケルメッキ層による第２パターン層４とにより
構成されるブラックマトリクスパターン２を形成するも
のである。

【００２１】また、本発明のカラーフィルタは、図３
（ｅ）に示すように、ブラックマトリクスパターン２を
形成した後のガラス基板１上におけるブラックマトリク
スパターン２の形成領域以外の部分に、Ｂｌｕｅ，Ｇｒ
ｅｅｎ，Ｒｅｄの各着色パターンからなるフィルタ色パ
ターン５をパターン形成し、その上側から、必要に応じ
て適宜透明保護膜７を施した後、透明導電膜８を施すよ
うにしてもよい。

【００２２】ガラス基板１上におけるブラックマトリク
スパターン２の形成領域以外の部分にＢｌｕｅ，Ｇｒｅ
ｅｎ，Ｒｅｄの各着色パターンからなるフィルタ色パタ
ーン５をパターン形成する場合は、従来のカラーフィル
タのフィルタ色パターンを形成する方法と同様の方法、
例えば、ゼラチン等の染色性の良い透明な感光液とＢｌ
ｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄの各染料とを用いたレリーフ
染色法や、前述のＢｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄの各顔
料分散フォトレジストを用いた顔料分散フォトレジスト
法や、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄの各着色印刷イン
キを用いた凹版オフセット印刷法等の印刷法による有機
フィルタ色パターン形成法、あるいは、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂、光屈折率；２．４０）や酸化珪素（ＳｉＯ₂、
光屈折率；１．４６）等の誘電体膜を多層に蒸着積層さ
せて、その層厚と組合せとによりＢｌｕｅ，Ｇｒｅｅ
ｎ，Ｒｅｄの各干渉色フィルタ（偏光フィルタ）を形成
する誘電体多層膜法による無機フィルタ色パターン形成
法によって、ブラックマトリクスパターン２とフィルタ
色パターン５を互いにその端縁部が密に隣接、若しくは
フィルタ色パターン５がブラックマトリクスパターン２
上にその端縁部がオーバーラップするように、フィルタ
色パターン５をパターン形成するものである。

【００２３】以下に、本発明のカラーフィルタにおける
ガラス基板１上にブラックマトリクスパターン２を形成
する方法の具体的実施例を示す。

【００２４】＜実施例１＞まず、透明なガラス基板上
に、真空蒸着法により膜厚１０００Åの酸化クロム層
（光学濃度；０．５〜１．８）を製膜する。次に、該酸
化クロム膜上に、透明なポジ型フォトレジスト（ＰＭＥ
Ｒ，ＯＦＰＲ（東京応化工業（株）製）を、スピンコー
ターにて膜厚０．５μｍ〜１．５μｍ（例えば、膜厚；
１μｍ）に均一に塗布して乾燥させて感光性樹脂層を形
成した。

【００２５】次に、感光性樹脂層上よりブラックマトリ
クスパターン形状相当の紫外線（若しくは電子線）によ
るパターン露光（マスクパターン露光、又はビーム露
光）処理を行い、感光性樹脂層をアルカリ性溶液（水酸
化カリウム、水酸化ナトリウム溶液等）にて現像処理を
行い、感光性樹脂層にブラックマトリクスパターン形状
相当のレジストパターンを形成した。

【００２６】次に、このレジストパターンをエッチング
マスクとして、下層の酸化クロム層を硝酸セリウム系の
エッチング液にてパターンエッチングし、続いてレジス
トパターンをアセトン系有機溶剤にて剥膜することによ
り、ガラス基板１上に遮光性の酸化クロム層による第１
パターン層を形成した。

【００２７】次に、上記第１パターン層の形成されたガ
ラス基板１を、ニッケル無電解メッキ浴槽に浸漬して、
無電解メッキ方式にて第１パターン層にニッケルメッキ
処理を施して、ニッケルメッキ層（膜厚；２０００Å、
光学濃度；２．３以上）を施して第２パターン層を形成
し、第１パターン層と第２パターン層とによるブラック
マトリクスパターンを形成した。

【００２８】なお、無電解メッキ法によるニッケルメッ
キ処理の一例を下記に示す。遮光性の酸化クロム層を形
成したガラス基板を、アルカリ性溶液と酸溶液にて脱脂
処理した後に水洗処理し、続いて次亜リン酸ナトリウム
（還元剤）１〜５重量％水溶液（室温）に１〜３分浸漬
してセンシタイジング処理した後に水洗処理し、続いて
塩化パラジウム０．２〜１重量％水溶液と塩酸０．５容
積％水溶液との混合液（室温）に２〜５分浸漬してアク
チベーティング処理した後に水洗処理した。

【００２９】続いて硫酸ニッケル溶液，塩化ニッケル溶
液等のニッケル金属塩溶液（６０℃〜９０℃）に１〜５
分浸漬して水洗処理することにより、ガラス基板上の酸
化クロム層にニッケルメッキ層を形成した。

【００３０】

【作用】本発明のカラーフィルタは、ガラス基板上に、
遮光性の酸化クロム膜により形成された第１パターン層
３と、該第１パターン層３上に整合して積層された遮光
性のニッケルメッキ層により形成された第２パターン層
４との２層構成によるブラックマトリクスパターン２を
備え、ブラックマトリクスパターン２は、第１パターン
層３と第２パターン層４の膜厚の総和による光学濃度
２．５以上の十分な遮光性が得られる。

【００３１】また本発明のカラーフィルタは黒色顔料分
散系のフォトレジストを使用しないため、黒色顔料分散
系フォトレジストのフォトファブリケーションにおける
露光時間の長大化の解消のための塗布膜厚の調整が不要
である。

【００３２】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタは、低反射性の
ブラックマトリクスパターン２を、フォトファブリケー
ション（フォトリソグラフ法）方式によりパターン形成
する場合に、蒸着法と、無電解メッキ法とを併用して形
成され、従来のように黒色顔料分散系フォトレジストの
パターン露光が不要であるため、露光時間の長大化によ
るガラス基板面でのハレーション発生等の心配がなく、
ブラックマトリクスパターンのパターンエッジ部分の精
度の向上を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの一実施例におけるブ
ラックマトリクスパターンを説明する側断面図である。

【図２】本発明のカラーフィルタの他の実施例における
ブラックマトリクスパターン及びフィルタ色パターンを
説明する側断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｂ）は、本発明のカラーフィルタの
製造工程を説明する側断面図である。

【図４】（ａ）は従来のカラーフィルタにおけるブラッ
クマトリクスパターンを説明する側断面図、（ｂ）は従
来のカラーフィルタにおけるブラックマトリクスパター
ン及びフィルタ色パターンを説明する側断面図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板２…ブラックマトリクスパターン３
…第１パターン層４…第２パターン層５…フィルタ色パターン６…レ
ジストパターン７…透明保護層８…透明導電膜１３…酸化クロム層１４…感光性樹脂層２１…ガラス基板２２…ブラックマトリクスパターン
２３…第１パターン層２４…第２パターン層２５…フィルタ色パターン

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【手続補正書】

【提出日】平成６年４月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のカラーフィルタの
製造工程を説明する側断面図である。

【符号の説明】１…ガラス基板２…ブラックマトリクスパターン３
…第１パターン層４…第２パターン層５…フィルタ色パターン６…レ
ジストパターン７…透明保護層８…透明導電膜１３…酸化クロム層１４…感光性樹脂層２１…ガラス基板２２…ブラックマトリクスパターン
２３…第１パターン層２４…第２パターン層２５…フィルタ色パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板１上にブラックマトリクスパタ
ーン２と、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ各着色パター
ンから構成されるフィルタ色パターン５と、透明導電層
等を備え、ブラックマトリクスパターン２は、遮光性の
酸化クロム蒸着層により形成された第１パターン層３
と、該第１パターン層上に整合積層された遮光性のニッ
ケルメッキ層により形成された第２パターン層４とによ
り構成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】前記第１パターン層３は、ガラス基板１上
にフォトエッチング法にてパターン形成された遮光性の
酸化クロム蒸着層であり、且つ前記第２パターン層４
は、第１パターン層３に無電解メッキ法にて積層形成さ
れた遮光性のニッケルメッキ層であることを特徴とする
請求項１に記載のカラーフィルタ。