JPH0667009A

JPH0667009A - カラーフィルターの製造方法

Info

Publication number: JPH0667009A
Application number: JP21764392A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ueno; 敏彦上野; Yuichi Kumamoto; 優一熊本; Yoshio Tanosaki; 芳夫田野崎; Makoto Sakakawa; 誠坂川
Original assignee: NEC Corp; Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: NEC Corp; Toppan Inc
Priority date: 1992-08-17
Filing date: 1992-08-17
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】透明着色層と遮光層との段差を埋めてこれ等
表面の平坦化が図れるカラーフィルターの製造方法を提
供すること。【構成】ガラス基板１の画素部位と画素間部位に透明
着色層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとクロム遮光層３を形成した
後、クロム遮光層３上にのみ電着法にて電着樹脂を積層
しこの電着樹脂層４により上記透明着色層２Ｒ、２Ｇ、
２Ｂとクロム遮光層３との段差を埋めてこれ等表面を平
坦にすることを特徴とする。そして、平坦化されたこれ
等の上面に配向膜を成膜した場合、この表面に凹部が形
成されないためこの配向膜にエッジリバースと呼ばれる
配向不良が生ずることもない。従ってこのカラーフィル
ターをカラー液晶表示装置等に適用した場合、上記エッ
ジリバースに起因した表示ムラの発生を防止できる効果
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明基板上に透明着色
層と遮光層を備え例えばカラー液晶表示装置等に適用さ
れるカラーフィルターに係り、特に、上記透明着色層と
遮光層との段差を埋めてこれ等表面の平坦化が図れるカ
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】この種のカラーフィルターとしては、例
えば、図３に示すようにガラス等の透明基板ａと、この
透明基板ａの画素部位に設けられ画素毎にその透過光を
異なる色（例えば、赤、緑、青の光三原色）に着色する
透明着色層ｂと、上記透明基板ａの画素間部位に設けら
れこの部位からの光透過を防止して表示画像のコントラ
スト向上を図る遮光層ｃとでその主要部が構成されてお
り、また、必要に応じて透明着色層ｂの保護とその平坦
化を目的として上記透明着色層ｂ全面に透明保護層ｄが
形成された構造のものが知られている。

【０００３】そして、この種のカラーフィルターを求め
るには、従来、黒色等に着色されたポリマー又はクロム
等の金属等から成る遮光層ｃを透明基板ａの画素間部位
にパターン状に形成し、この遮光層ｃが形成された透明
基板ａ上に、例えばゼラチン、グルー等の天然高分子樹
脂を用いて透明樹脂層を一様に形成すると共に、この透
明樹脂層をフォトリソ法によりパターニングしかつ目的
の色に染色させて透明基板ａの画素部位に各色別の透明
着色層ｂを形成した後、この透明着色層ｂ全面にスピン
コート又は印刷法等の手段によりアクリル、エポキシ、
ポリイミド等の合成樹脂から成る透明保護層ｄを一様に
形成して製造されていた。

【０００４】また、最近では上記透明樹脂層を染色して
透明着色層ｂを形成する染色法に代えて、予め顔料が分
散されたアクリル系又はポリイミド系の着色樹脂層を一
様に形成しこれをフォトリソ法によりパターニングして
上記透明着色層ｂを形成する方法も開発されている。そ
して、この方法によればその透明着色層ｂが上記染色法
にて形成された透明着色層ｂに較べてその耐薬品性、耐
熱性、耐光性等に優れているため上記透明保護層ｄの省
略が図れる利点を有していた。

【０００５】この様にして製造されたカラーフィルター
をカラー液晶表示装置等に適用する場合、上記透明着色
層ｂ上に直接あるいは透明保護層ｄを介して透明電極膜
（図示せず）を成膜し、かつ、この上に表示媒体である
液晶を配向させるための配向膜（これも図示せず）を一
様に成膜した後この配向膜をラビング処理する。そし
て、このラビング処理された配向膜の作用により上記液
晶が配向し目的とするカラー液晶表示装置等が得られる
ものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のカラ
ーフィルターにおいては、図３に示すように透明着色層
ｂと遮光層ｃとの膜厚差が大きいため透明着色層ｂ間の
遮光層ｃに対応した部位に大きな段差が形成され、この
段差に起因して透明着色層ｂ全面に成膜された透明保護
層ｄ表面にも大きな凹部ｅが形成されてしまい、かつ、
従来法にてこの凹部ｅを完全になくすことは困難であっ
た。

【０００７】このため、これ等上面に透明電極膜を介し
成膜された配向膜表面にも上記段差に起因した凹部が形
成されてしまい、この配向膜について上述したラビング
処理を施した場合、配向膜の凹部にエッジリバースと呼
ばれる配向不良が生ずる問題点があった。

【０００８】そして、配向膜に生じた上記エッジリバー
スに起因して求められたカラー液晶表示装置等の画像に
残像等表示ムラが生じ易くなる問題点があった。

【０００９】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、上記透明着色層
と遮光層との段差を埋めてこれ等表面の平坦化が図れる
カラーフィルターの製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１に係る
発明は、透明基板と、この透明基板上の画素部位に設け
られ画素毎にその透過光を着色する透明着色層と、上記
透明基板上の画素間部位に設けられこの部位からの光透
過を防止する遮光層とを備えるカラーフィルターの製造
方法を前提とし、上記遮光層を導電性材料にて構成し、
かつ、透明基板上の画素部位と画素間部位に上記透明着
色層と遮光層をそれぞれ形成した後、導電性の遮光層上
にのみ電着法にて電着樹脂を積層しこの電着樹脂により
透明着色層と遮光層との段差を埋めてこれ等表面を平坦
にすることを特徴とするものである。

【００１１】この請求項１に係る発明において上記遮光
層上にのみ電着樹脂を積層する電着法とは、電気泳動を
利用した電着塗装法（電気泳動塗装法ともいう）と一般
に称される方法である。

【００１２】以下、この方法の詳細を説明すると、ポリ
アクリル酸ナトリウム等のイオン性高分子（電着樹脂）
を水溶液中に溶解し、この水溶液（電着樹脂溶液）中に
上記透明着色層と遮光層が形成された透明基板、及び、
対向電極（銅板、銅−ニッケル合金板等）とを互いに対
向させた状態で浸漬し、かつ、正又は負イオンの高分子
部分（上記ポリアクリル酸ナトリウムの例においては高
分子部分が負イオンになっている）と逆極性の電極に遮
光層を接続し（上記の例では遮光層を陽極に接続す
る）、他方の対向電極を正又は負イオンの上記高分子部
分と同極性の電極に接続（上記の例では対向電極を陰極
に接続する）した後、両電極間に直流電圧を印加すると
正又は負イオンの高分子部分は電気泳動により遮光層上
に移動し積層される。そして、上記透明着色層と遮光層
との段差が埋まるまで電着樹脂を積層させた後、上記透
明基板を電着樹脂溶液から引上げ、水洗しかつ水切りを
行う。次いで、加熱処理を施し上記遮光層上に積層され
た電着樹脂を融着させて透明着色層と遮光層との平坦化
を図る方法である。

【００１３】そして、このような電着法に適用できる電
着樹脂の具体例としては、例えば、日本ペイント株式会
社製のポジ型電着レジスト（商品名フォトＥＤＰ−
１０００）や日本石油株式会社製のネガ型電着レジスト
（商品名オリゴＥＤ−ＵＶ）等が挙げられる。尚、こ
の電着条件として前者のフォトＥＤＰ−１０００を適
用した場合には、その積層させる設定膜厚によっても異
なるが、通常、電流：５０ｍＡ／ｄｍ²、電圧：０〜２
５０Ｖ（定電流法）、時間：７０秒前後、電極間距離：
５０ｍｍに設定する。また、後者のオリゴＥＤ−ＵＶを
適用した場合には、上記設定膜厚が１１〜１２μｍのと
き、その対向電極が銅板において電圧：１２０Ｖ上限、
電流：３００ｍＡ／ｄｍ²、時間：５０秒に設定し、そ
の対向電極が銅−ニッケル合金において電圧：５０Ｖ上
限、電流：３００ｍＡ／ｄｍ²、時間：５０秒に設定
し、かつ、電極間距離：５０〜８０ｍｍである。

【００１４】ここで、この請求項１に係る発明において
上記透明着色層を形成する方法としては特に制限はな
く、従来技術において述べた染色法、及び、予め顔料が
分散された着色樹脂を用いる方法（顔料分散法）を適用
することができる。

【００１５】そして、前者の染色法が適用された場合に
は従来技術において述べたように透明着色層を保護する
ための透明保護層を設けることが望ましい。但し、この
請求項１に係る発明においては上記電着樹脂により透明
着色層と遮光層との段差を埋めてこれ等表面を０．１μ
ｍ以下に平坦化させているため、透明着色層の全面に透
明保護層を設けてもこの透明保護層表面に上述した凹部
が形成されることがない。従って、透明電極膜を介して
成膜された配向膜表面にも凹部が形成されないためこの
配向膜にエッジリバースと呼ばれる配向不良が生ずるこ
ともない。

【００１６】一方、後者の顔料分散法が適用された場
合、上記配向不良が解消される利点に加えて従来技術に
おいても述べたように上記透明保護層の省略が図れ、し
かも、この省略に伴い歩留まりの向上が図れる利点をも
有している。すなわち、この透明保護層の形成にはスピ
ンコート法や印刷法が適用されるため異物の混入や塗布
むら等に起因した歩留まりの低下が伴う。これに対し電
着法を適用した本発明においては異物の混入や塗布むら
等が起こらず、かつ、上記顔料分散法を適用することに
より透明保護層の省略も図れるため染色法を適用した場
合に較べて歩留まりを更に向上できる利点を有してい
る。

【００１７】次に、請求項１に係る発明において上記遮
光層を構成する導電性材料としては遮光性と導電性を兼
ね備える材料なら任意であるが、光透過率が低く微細加
工が容易なクロム系金属材料の適用が望ましい。

【００１８】請求項２に係る発明はこのような技術的理
由からなされており請求項１に係るカラーフィルターの
製造方法を前提とし、上記遮光層を構成する導電性材料
がクロムを主成分としていることを特徴とするものであ
る。

【００１９】他方、請求項２に係る発明を適用して上記
遮光層をクロム等金属材料で構成した場合、一般に金属
は反射率が高いためこのカラーフィルターが適用された
表示装置についてその表示画像を観察すると金属材料か
ら成る遮光層の部分が周囲の光を反射して表示画像のコ
ントラストを低下させてしまうことがある。

【００２０】請求項３に係る発明はこのような現象を防
止するためなされたものである。

【００２１】すなわち、請求項３に係る発明は請求項１
又は２に係るカラーフィルターの製造方法を前提とし、
上記電着樹脂として顔料が分散されてた着色樹脂を適用
することを特徴とするものである。

【００２２】そして、上記着色樹脂を適用することによ
り遮光層自体も遮蔽されるため表示画像のコントラスト
低下を防止することが可能となり、かつ、遮光層の反射
低減に伴いＴＦＴの誤動作防止をも図れる。

【００２３】ところで、カラー液晶表示装置等の画素密
度を向上させるためにはこの密度向上に対応させてカラ
ーフィルターにおける上記透明着色層と遮光層のパター
ンを微細化させる必要がある。このため、上記電着処理
にて遮光層上に電着樹脂を積層させる際、微細化された
遮光層と電源との接続が困難となることがある。

【００２４】請求項４に係る発明はこのような技術的要
請から完成されている。

【００２５】すなわち請求項４に係る発明は、請求項
１、２又は３に係るカラーフィルターの製造方法を前提
とし、透明基板上に形成された遮光層の最外周縁部に端
子を設けこの端子を電極にして上記電着処理を施すこと
を特徴とするものである。

【００２６】そして、遮光層の最外周縁部に設けられた
端子を例えば透明基板のコーナー部位等へ引伸ばすこと
により、電着樹脂溶液に浸漬された透明基板上の遮光層
と電源との接続を容易に行うことが可能となる。

【００２７】

【作用】請求項１に係る発明によれば、遮光層を導電性
材料にて構成し、かつ、透明基板上の画素部位と画素間
部位に透明着色層と遮光層をそれぞれ形成した後、導電
性の遮光層上にのみ電着法にて電着樹脂を積層しこの電
着樹脂により透明着色層と遮光層との段差を埋めてこれ
等表面を平坦にしているため、表面の平坦化を図る透明
保護層が省略できると共に、この透明保護層を形成した
場合においても透明保護層表面に上記段差に起因した凹
部が形成されることもない。

【００２８】従って、これ等の上面に成膜される配向膜
表面に凹部が形成されなくなるためこの配向膜にエッジ
リバースと呼ばれる配向不良が生ずることもない。

【００２９】また、請求項２に係る発明によれば、上記
遮光層を構成する導電性材料が、光透過率が低く微細加
工が容易なクロムを主成分とした材料にて構成されてい
るため、微細形状の遮光層を形成できると共に画素間部
位からの光透過を確実に防止することが可能となる。

【００３０】他方、請求項３に係る発明によれば、上記
電着樹脂として顔料が分散された着色樹脂を適用してい
ることから、例えば、上記遮光層がクロム等の金属材料
で構成されている場合、この遮光層上に成膜された上記
着色樹脂の作用により遮光層自体が遮蔽されるため表示
画像のコントラスト低下を防止することが可能となる。

【００３１】また、請求項４に係る発明によれば、上記
透明基板上に形成された遮光層の最外周縁部に端子を設
けこの端子を電極にして電着処理を施しているため、電
着樹脂溶液に浸漬された透明基板上の遮光層と電源との
接続を容易に行うことが可能となる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００３３】この実施例に係るカラーフィルターは、図
１に示すようにガラス基板１と、このガラス基板１の画
素部位に設けられたＲ、Ｇ、Ｂの透明着色層２Ｒ、２
Ｇ、２Ｂと、上記ガラス基板１の画素間部位に設けられ
たクロム遮光層３と、このクロム遮光層３上に積層され
た電着樹脂層４とでその主要部が構成されている。

【００３４】そして、このカラーフィルターは以下のよ
うな工程を経て製造されている。

【００３５】まず、上記ガラス基板１上にクロム薄膜を
一様にスパッタリング成膜し、このクロム薄膜上にフォ
トレジストをスピンコートし、かつ、乾燥させた後、フ
ォトマスクを介し露光、現像して上記フォトレジストを
パターニングした。そして、パターニングされたフォト
レジストから露出するクロム薄膜をエッチング処理し図
２（Ｂ）に示すような形状のクロム遮光層３を形成し
た。尚、図２（Ｂ）に図示されているように上記クロム
遮光層３最外周縁の２か所のコーナー部位にはガラス基
板１のコーナー部位へ伸びる端子３１、３２が形成され
ている。

【００３６】次に、上記パターニングされたフォトレジ
ストを除去した後、この全面にＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂ
ｌｕｅの顔料が各々分散されたアクリル系のカラーレジ
ストを順次適用し、上記ガラス基板１の画素部位に膜厚
１．６０μｍの透明着色層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを各々形成
した（図２Ａ、Ｂ参照）。

【００３７】そして、上記クロム遮光層３と透明着色層
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが形成されたガラス基板１に対しその
クロム遮光層３の端子３１、３２にクリップで直流安定
化電源の陰極端子を接続し、他方、対向電極基板として
上記ガラス基板１と同じ大きさの銅板を適用しこの銅板
に上記直流安定化電源の陽極端子を接続した後、ポジ型
電着樹脂溶液（日本ペイント株式会社製商品名フォト
ＥＤＰ−１０００）中に上記ガラス基板１と対向電極
銅板を５０ｍｍの間隔を開けて垂直かつ平行にして浸漬
させた。

【００３８】次に、電圧：２３Ｖ、電流：５０ｍＡ／ｄ
ｍ²の条件で６７秒間電着処理を施して上記ガラス基板
１上に形成されたクロム遮光層３上にのみ電着樹脂を積
層させた後、このガラス基板１を上記電着樹脂溶液より
引上げ、よく水洗し、スピンナーを用いて水切りを行っ
た。

【００３９】更に、ホットプレートを用いて２００℃、
１０分間加熱し上記電着樹脂を固着させて図１に示すよ
うな電着樹脂層４をクロム遮光層３上にのみ形成した。

【００４０】そして、透明着色層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとク
ロム遮光層３との段差を埋めたこの電着樹脂層４の膜厚
は１．５８μｍあり、この電着樹脂層４により０．１μ
ｍ未満の表面平坦化が図れた。

【００４１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、表面の平
坦化を図る透明保護層が省略できると共にこの透明保護
層を形成した場合においても透明保護層表面に透明着色
層と遮光層との段差に起因した凹部が形成されることも
ない。

【００４２】従って、これ等の上面に成膜される配向膜
表面に凹部が形成されずこの配向膜にエッジリバースと
呼ばれる配向不良が生じなくなるため、カラー液晶表示
装置等に適用された場合の表示ムラの発生を防止できる
効果を有している。

【００４３】また、請求項２に係る発明によれば、上記
遮光層を構成する導電性材料が、光透過率が低く微細加
工が容易なクロムを主成分とした材料にて構成されてい
るため、微細形状の遮光層を形成できると共に画素間部
位からの光透過を確実に防止できる効果を有している。

【００４４】他方、請求項３に係る発明によれば、上記
電着樹脂として顔料が分散された着色樹脂を適用してい
ることから、例えば、上記遮光層がクロム等の金属材料
で構成されている場合、この遮光層上に成膜された上記
着色樹脂の作用により遮光層自体が遮蔽されるため表示
画像のコントラスト低下を防止できこれに伴い表示画質
を向上できる効果を有している。

【００４５】また、請求項４に係る発明によれば、上記
透明基板上に形成された遮光層の最外周縁部に端子を設
けこの端子を電極にして電着処理を施しているため電着
樹脂溶液に浸漬された透明基板上の遮光層と電源との接
続を容易に行うことが可能となる。

【００４６】従って、上記遮光層の微細化が進んでも上
記電着処理を確実にかつ容易に行える効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るカラーフィルターの概略断面図。

【図２】図２（Ａ）は透明着色層と遮光層が形成された
電着処理前のガラス基板の断面図、図２（Ｂ）はその平
面図。

【図３】従来例に係るカラーフィルターの概略断面図。

【符号の説明】

１ガラス基板２Ｒ透明着色層２Ｇ透明着色層２Ｂ透明着色層３クロム遮光層４電着樹脂層３１端子３２端子

フロントページの続き (72)発明者田野崎芳夫東京都台東区台東一丁目５番１号凸版印刷株式会社内 (72)発明者坂川誠東京都台東区台東一丁目５番１号凸版印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板と、この透明基板上の画素部位に
設けられ画素毎にその透過光を着色する透明着色層と、
上記透明基板上の画素間部位に設けられこの部位からの
光透過を防止する遮光層とを備えるカラーフィルターの
製造方法において、上記遮光層を導電性材料にて構成し、かつ、透明基板上
の画素部位と画素間部位に上記透明着色層と遮光層をそ
れぞれ形成した後、導電性の遮光層上にのみ電着法にて
電着樹脂を積層しこの電着樹脂により透明着色層と遮光
層との段差を埋めてこれ等表面を平坦にすることを特徴
とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項２】上記遮光層を構成する導電性材料がクロム
を主成分としていることを特徴とする請求項１記載のカ
ラーフィルターの製造方法。
【請求項３】上記電着樹脂として顔料が分散された着色
樹脂を適用することを特徴とする請求項１又は２記載の
カラーフィルターの製造方法。
【請求項４】透明基板上に形成された遮光層の最外周縁
部に端子を設けこの端子を電極にして上記電着処理を施
すことを特徴とする請求項１、２又は３記載のカラーフ
ィルターの製造方法。