JPH07102176A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感度の低下がなく遮光性の高いブラックマト
リックスを備えたカラーフィルタを得ること。 【構成】 透明基板上に、各色別にパターン状に設けら
れた赤，緑，青の分光特性を有する透明着色層と、前記
各色パターンを区画する遮光層であるブラックマトリッ
クスを形成するカラーフィルタの製造方法において、顔
料ペーストおよび感光性樹脂よりなる黒色感光性樹脂を
用いてブラックマトリックスを形成し、さらにこのブラ
ックマトリックスを加熱して遮光率の高いブラックマト
リックスを得ることを特徴とするカラーフィルタの製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー撮像素子，カ
ラーセンサ，液晶ディスプレイなどのブラックマトリッ
クスを備えたカラーフィルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶ディスプレイなどのカラー
フィルタはガラス上に赤，緑，青の三色画素パターンが
形成され、それらのパターン境界に遮光層であるブラッ
クマトリックスが形成されているが、このブラックマト
リックスは、表示コントラストを高めると共に薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）等の光誤動作を防ぐ役割もある。

【０００３】ところで、このブラックマトリックスおよ
びこれを備えたカラーフィルタには、例えば特開昭６４
−３３５０４号公報および特開平４−６３８７０号公報
に開示されている技術がある。

【０００４】前者は、光透過性基板の一面に形成される
赤，緑，青の三色の画素パターンの境界領域に、形成さ
れる黒または黒に青を加えた遮光性パターンすなわちブ
ラックマトリックスに、赤の画素パターンを重ねて二層
に被うようにして遮光性を向上させるようにしたもので
ある。

【０００５】また後者は、感光性ポリマーに光開始剤，
カーボンブラックと、カーボンブラック以外の異なる色
の一組の着色顔料とからなる黒色感光性ポリマー組成物
と光照射して黒色の光硬化被覆層を形成する光硬化法に
係り、鮮明で精度の高いブラックマトリックスを簡便に
再現性よく形成できることを目的としている。

【０００６】また、従来のブラックマトリックスはＡ
ｌ，Ｃｒ等の金属薄膜が用いられていたが製造コストが
高いこと，ブラックマトリックス部と他のフィルタ部で
段差が生じることなどの問題がありフォトリソグラフィ
のみで形成可能なブラックマトリックスが望まれてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブラッ
クマトリックスの本来の役割は、光を遮断するものであ
る一方、フォトリソグラフィは光（紫外線）を利用する
技術であり、互いに相反する技術であるため、未だに満
足すべき技術は提案されていない。

【０００８】また、特開昭６４−３３５０４号公報の技
術は、黒または黒に青を加えた遮光性パターン（ブラッ
クマトリックス）に、赤の画素パターンを重ねた４００
〜５４０ｎｍの透過率を下げて遮光性を向上させてはい
るが、重ねて二相構造を余儀なくしなければならないの
でブラックマトリックス部のみが他の部に比し膜厚が高
くなるという不都合は避け得ない。

【０００９】さらに、特開平４−６３８７０号公報の開
示技術では、紫外線の利用効率が悪く、感度低下となっ
てしまうという問題があった。

【００１０】この発明は以上の点に着目して成されたも
ので黒色感光性ポリマーを用いても感度の低下がなく遮
光性の高いブラックマトリックスを有する新規なカラー
フィルタの製造法を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は透明
基板上に、各色別にパターン状に設けられた赤，緑，青
の分光特性を有する透明着色層と、前記各色パターンを
区画する遮光層であるブラックマトリックスを形成する
カラーフィルタの製造方法において、顔料ペーストおよ
び感光性樹脂よりなる黒色感光性樹脂を用いてブラック
マトリックスを形成し、さらにこのブラックマトリック
スを加熱して遮光率の高いブラックマトリックスを得る
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法に係り、さ
らに前記ブラックマトリックスパターンを加熱する温度
は、１８０℃以上ないし３００℃以下であることを特徴
とすると共に、さらにまた前記顔料は、赤，緑，青，
紫，黄，茶，黒の各色２以上の混合で形成することを特
徴とするものである。

【００１２】

【作用】透明基板上に赤，緑，青の分光特性を有する透
明着色層を形成し赤，緑，青，紫，黄，茶の二色以上混
合した顔料および光感光性樹脂より成る黒色感光性樹脂
を塗布し、ブラックマトリックス用マスクを介して紫外
線露光後、これを現像してブラックマトリックスを得
る。

【００１３】このブラックマトリックスを空気中で２５
０℃の加熱温度で所望時間処理を行い遮光性の高いブラ
ックマトリックスを備えたカラーフィルタを得ることが
できた。

【００１４】

【実施例】以下に、この発明の一実施例を説明する。

【００１５】周知のガラス基板または透明な合成樹脂で
形成される透明基板を用い、この透明基板上に従来と同
様の方法により赤，緑，青の分光特性を有する透明着色
層を形成し、さらに後述する組成より成る黒色感光性樹
脂をスピンコータやロールコータを用いて前記透明基板
上に膜厚１．０μになるように塗布する。

【００１６】ここで前記黒色感光性樹脂は、顔料ペース
トと感光性樹脂とを１：２の割合で混合して形成される
が以下に各材料について詳述する。

【００１７】（１）感光性樹脂の生成 バインダー樹脂として、２−ヒドロキシエチルメタクリ
ル酸８０重量％、ジメチルアミノプロピルメタクリルア
ミド４重量％、メタクリルアミド２重量％、メトキシメ
チルアクリルアミド１４重量％を重合して分子量３００
０のバインダー樹脂を作製し、このバインダー樹脂に対
して光架橋剤としてジアゾ樹脂をバインダー樹脂の３０
重量％になるよう混合して光感光性樹脂を生成した。

【００１８】（２）顔料ペーストの生成 銅フタロシアニン４．５、イソインドリン４．０、ジオ
キサジンバイオレット１．５、カーボンブラック１．５
の割合で顔料を混合し、ポリエチレングリコールモノオ
レインエーテル２、ポリビニルアルコール３の割合の分
散剤中にサンドミル、ボールミルで顔料固形分が１５重
量％になるよう分散させて黒色の顔料ペーストを作製す
る。

【００１９】このように、黒色感光性樹脂を塗布して得
られる膜に、開口部９０μ×３００μ，ライン幅３０μ
になるようなブラックマトリックス用のマスクを介して
１００ｍｊ／ｃｍ² の紫外線露光を行い、現像してブラ
ックマトリックスパターンを得る。

【００２０】このブラックマトリックスパターンを空気
中で２５０℃で１時間の処理を行い４００ｎｍ付近の高
い透過率を低下させたブラックマトリックスを有するカ
ラーフィルタを得ることができる。

【００２１】斯くして得られたカラーフィルタの加熱後
のブラックマトリックスの透過率を、顕微鏡型分光光度
計にて測定した結果を、未加熱のものと図１で示した
が、未加熱のものに比し加熱したものが３８０ｎｍ〜５
００ｎｍの可視光全域において２％以下の良好な遮光性
を示し、かつパターン幅、膜質ともきわめて良好であっ
た。

【００２２】ところで、前記した紫外線露光で用いる紫
外光の波長は３６５、４０５、４３５ｎｍが主に用いら
れる。したがって、この付近の波長の透過率が高けれ
ば、感度低下もなくパターン形成が行えるが、４００ｎ
ｍ付近の透過率が高いと、ブラックマトリックスは青っ
ぽく見え、最終的なパネルの表示も全体として青みがか
かってしまう。

【００２３】そこで、黒色感光性樹脂を紫外線露光する
場合、露光時はその付近の透過率を上げておき、露光、
パターニング後にその付近の透過率を低下させることに
より、感度の低下もなく、遮光性の高いブラックマトリ
ックスを形成することが可能となる。そして露光、パタ
ーニング後に４００ｎｍ付近の透過率を低下させるに
は、加熱により樹脂部分を変色させることにより可能と
なる。一般に樹脂は加熱により茶色に変色する。その場
合の透過率変化は５００ｎｍ付近から低下し、特に４０
０ｎｍ付近の低下が大きい。したがって、露光、パター
ニング後に本実施例に示すように加熱することにより、
４００ｎｍ付近の透過率を下げることが可能となる。

【００２４】加熱温度に関し、温度を上げすぎると樹脂
はいずれ分解してしまう。しかし、温度と時間の管理に
より、分解の問題も無く変色させることが可能である。
また、分解が激しい樹脂の場合、耐熱性の高い樹脂と混
合することにより安定して透過率の低下を起こさせるこ
とが可能である。

【００２５】また、感光性樹脂の変色低下が少ない場
合、顔料を分散した着色ペーストを作製し、その分散剤
の低下を利用することも可能である。

【００２６】加熱の温度は１８０度以上が効率的であ
る。それは１８０度以下では変色が少なく、４００ｎｍ
付近の透過率の低下が少ないからであり、また、３００
度以下が好ましい。３００度以上では樹脂部の分解が激
しく、膜として機能しなくなるからである。

【００２７】また、顔料ペーストとして得られる黒色
は、赤、緑、青、紫、黄、茶、黒等の顔料を二色以上混
合することにより可能でありこの顔料を樹脂中に分散さ
せるには、ボールミル、サンドミル等や、オリフィス等
を通して金型中で高圧にシェアを与える等で分散可能と
なる。

【００２８】また、直接分散が困難な場合、感光性樹脂
と混合する前にポリビニルアルコールやポリエチレング
リコール等の界面活性剤等に分散して着色ペーストを作
製し、感光性樹脂と混合してもよい。

【００２９】また、この発明に係る感光性樹脂として
は、感光基を有する水溶性感光性樹脂、感光基を有する
油溶性感光性樹脂、バインダー樹脂と光架橋剤の混合
物、あるいは上記バインダー樹脂とモノマーまたはオリ
ゴマーと重合開始剤の混合物等が使用できる。そして、
感光基を有する水溶性感光性樹脂としてはポリビニルア
ルコール／スチルバゾリウム系樹脂等が、また感光基を
有する油溶性感光性樹脂としてはケイ皮酸系樹脂などの
光架橋型感光性樹脂が適用できる。また、上記バインダ
ー樹脂としては、ゼラチン、カゼイン、グリュー、カル
ボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエー
テル、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリジメ
チルアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリエ
チレンイミン、ブチラール樹脂、スチレン−マレイン酸
共重合体、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリエステル
等が使用できる。また、このバインダー樹脂と混合して
使用する光架橋剤としては、重クロム酸塩、クロム酸
塩、ジアゾ化合物、ビスアジド化合物等が適用できる。
また、上記バインダー樹脂と混合して使用するモノマー
またはオリゴマーとしては、アクリル酸、メタクリル
酸、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアク
リレート、その他の各種のアクリル酸エステルやメタク
リル酸エステル、ビニルアセテート、アクリルアミド、
メタクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレ
ート、スチレン、酢酸ビニル等が使用でき、また、上記
重合開始剤としてはアゾビスイソブチロニトリル、ベン
ゾインアルキルエーテル、チオアクリドン、ベンジル、
ベンゾフェノン、アントラキノン、ベンズアンスロン／
トリエタノールアミン、メチレンブルー／ベンゼンスル
フィン酸塩などが適用できる。

【００３０】さらにまた、上記樹脂に分散される顔料と
しては、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、
ジオキサジン系顔料、アゾレーキ系顔料、不溶性アゾ系
顔料、縮合アゾ系顔料、ペルリン系顔料、イソインドリ
ノン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリノン系顔料、
チオインジコ系顔料、カーボンブラック、コバルト紫、
マンガン紫、コバルトブルー、セルリアンブルー、ビリ
ジアン、等の顔料が適用できる。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、得られるブラックマ
トリックスをさらに加熱して４００ｎｍ付近の透過率を
低下させているので、得られるカラーフィルタは感度の
低下もなく遮光性の高いブラックマトリックスを形成で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る一実施例に示す製造方法で得
られるカラーフィルタのブラックマトリックスの透過率
を未加熱のものと対比したグラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１ 8507−2Ｋ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に、各色別にパターン状に設
   けられた赤，緑，青の分光特性を有する透明着色層と、
   前記各色パターンを区画する遮光層であるブラックマト
   リックスを形成するカラーフィルタの製造方法におい
   て、顔料ペーストおよび感光性樹脂よりなる黒色感光性
   樹脂を用いてブラックマトリックスを形成し、さらにこ
   のブラックマトリックスを加熱して遮光率の高いブラッ
   クマトリックスを得ることを特徴とするカラーフィルタ
   の製造方法。
2. 【請求項２】 ブラックマトリックスを加熱する温度
   は、１８０℃以上ないし３００℃以下であることを特徴
   とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
3. 【請求項３】 顔料は、赤，緑，青，紫，黄，茶，黒の
   各色２以上の混合で形成することを特徴とする請求項１
   記載のカラーフィルタの製造方法。