JPH07146407A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶パネル等に使用して光漏れがなく、コント
ラストを劣化させない電着法を用いたカラーフィルタの
製造方法を提供する。 【構成】ポジ型レジストを用いて透明基板２上に透明電
極１をパターニング形成する工程、上記透明電極１上に
残存したポジ型レジスト１５を焼成した後、全面にネガ
型着色レジスト材料１６を塗布する工程、上記ポジ型レ
ジスト１５をマスクとして上記透明基板の背面側から露
光し且つ現像することにより上記透明電極パターン間に
上記着色レジスト材料１６からなるブラックマスク１６
ａを形成する工程、上記ポジレジスト１５を除去した
後、上記透明電極パターン上にカラーフィルタを電着法
により形成する工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーフィルタの製造方
法に係り、特に、液晶表示装置（ＬＣＤ）等に使用して
カラー表示を得るためのカラーフィルタの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、陰極線管（ＣＲＴ）に対応して液
晶表示装置等の液晶を用いた電気光学装置もカラー表示
が要請され、これに伴いカラーフィルタが用いられてい
る。このカラーフィルタの製造方法として １）顔料表面に樹脂コートを電着させる電着法、 ２）パターン化した樹脂を染色する染色法、 ３）顔料を含んだ着色インクを印刷する印刷法、そして ４）顔料を含んだ樹脂をパターン化する顔料分散法 が知られている。

【０００３】特に、上記電着法は溶液中に高分子樹脂を
溶解し、顔料を分散させてその顔料粒を樹脂コートし、
これを電気化学的に電極上に析出させる方法である。電
着法によるカラーフィルタの製造は特開昭５９−１１４
５７２号公報等に開示されている。この電着法で用いる
高分子樹脂はポリエステル／メラミン樹脂系で水溶液中
で各種顔料とコロイド分散体を形成している。高分子樹
脂は多数のカルボキシル基（-COOH）を持ち、これが有
機アミンや無機アルカリなどの中和剤で中和された塩と
なっている。中和剤により塩となった高分子は水中でイ
オン化して解離状態となり、これが電気化学的に電極上
に析出するのである。樹脂に包まれた顔料や顔料単体
は、樹脂の電気泳動に伴い塗膜の一部として不溶化膜を
形成する。

【０００４】以下、従来の電着法カラーフィルタの製造
方法を図５及び図６に基づいて説明する。特に、図５の
（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ第１色目（例えば
赤）の電着塗装、第２色目（例えば緑）の電着塗装、第
３色目（例えば青）の電着塗装工程を示す模式工程図で
あり、図６は図５の工程に関連する工程フローである。

【０００５】通常、着色用の電極としては主として透明
導電膜のＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が使用され、ガ
ラス基板上にストライプ状にパターニングされる（透明
電極パターニング）。

【０００６】このように、パターニングされたＩＴＯ透
明電極１を設けた透明基板としてのガラス基板２と対向
電極３を例えば第１色目として赤の電着溶液４に浸す
（図５（ａ））。電着溶液４には高分子樹脂５と着色剤
（赤）４ａがそれぞれ溶解分散されている。図５（ａ）
において、１ａは赤色用透明電極、１ｂは緑色用透明電
極、１ｃは青色用透明電極を示す。このような構成のガ
ラス基板２上のＩＴＯ透明電極１の赤（Ｒ）に着色する
部分だけを導電性ペーストで短路させておく。この赤色
用透明電極１ａと対向電極３の間に直流電圧を印加する
ことにより赤色用透明電極１ａに赤色の塗膜（カラーフ
ィルタ）１０ａを析出させ、図１（ａ）に示した第１電
着塗装を完了する。

【０００７】その後、ガラス基板１を電着溶液４から上
げ水洗、水切りを行い、短時間の予備乾燥（プリベー
ク）を行う。次に、同様に上記電着工程を緑色用透明電
極１ｂ、青色用透明電極１ｃについて順次繰り返し行う
（図５（ｂ）、図５（ｃ））。このようにして緑色の塗
膜（カラーフィルタ）１０ｂそして青色の塗膜（カラー
フィルタ）１０ｃを析出させる。析出した塗膜はプリベ
ークにより非導電化するため次の色が前の塗膜上に析出
されることはない。図５（ｂ）において、４ｂは着色剤
（緑）、１ｂは緑色用の透明電極、図５（ｃ）において
４ｃは着色剤（青）、１ｃは青色用透明電極、６は導電
性ペーストである。このようにして図５及び図６に示し
た第２電着塗装（緑）工程そして第３電着塗装（青）工
程を完了する。

【０００８】赤、緑、青のそれぞれの着色に要する時間
は１０〜２０秒であり、その析出膜厚は印加電極、通電
時間、溶液温度、電極表面積比、電極間距離などにより
制御することができる。赤、緑、青の３色を各透明電極
に着色した後、約２６０℃、１時間の焼成（ベーキン
グ）により強固な３次元架橋のカラーフィルタが図７に
示すように形成される。図７において、２はガラス基
板、１ａ，１ｂ，１ｃはＩＴＯからなるそれぞれ赤色用
透明電極、緑色用透明電極、青色用透明電極であり、１
１ａ，１１ｂ，１１ｃはそれぞれ赤色フィルタ、緑色フ
ィルタ、青色フィルタを示し、カラーフィルタ１１を構
成する。

【０００９】次に、カラーフィルタの間に形成するブラ
ックマスクの形成方法を図８を用いて説明する。まず、
図８（ａ）に示すように、カラーフィルタ１１上及びガ
ラス基板２上にスクリーン印刷法あるいはスピンコート
法によりブラックマスクとなる黒色レジスト１２を全面
に塗布し、図８（ｂ）に示すように特定波長のＵＶ（紫
外光）露光を背面から行い、次に順次、現像、洗浄、熱
硬化工程を行い、カラーフィルタ１１間にブラックマス
ク１３を成膜する（図８（ｃ））。

【００１０】このブラックマスク１３の膜厚は、露光強
度、露光時間、光硬化剤量などによって制御される。上
記従来の電着法によるカラーフィルタの製造の特徴、利
点としては以下のものがあげられる。 １）電着時間は１０〜２０秒と短く、一度に数枚の電着
が可能である（高スループット）。 ２）電着液への浸漬塗装であるため、材料に無駄がない
（低コスト）。 ３）膜厚は印加電圧時間で正確にコントロールできるた
め、平坦性、均一性に優れている。 ４）大型化が可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した電着カラーフ
ィルタにおける着色用のＩＴＯ電極１（１ａ，１ｂ，１
ｃ）は、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＭＩＭ（Metal-In
sulator-Metal）モードのようなストライプ状の電極を
必要とするアクティブ型液晶パネルの表示電極として利
用することができる。しかしながら、電着法によってカ
ラーフィルタを製造した場合、図９に示すように、ＩＴ
Ｏ透明電極１全露出面を被うように、カラーフィルタ１
１が成膜される。そのため、各ＩＴＯ透明電極１間でし
かもガラス基板２表面と平行な方向に片側で３μｍ程度
（１．２μｍ程度の厚さのカラーフィルタとしたとき）
の着色部分ができてしまう。このような状態でそのまま
パネルに組み込み着色用ＩＴＯを表示電極に利用する
と、ＩＴＯの両側部分で光漏れが発生してカラー液晶画
面のコントラストの低下の原因となった。

【００１２】上記課題を考慮して本発明は液晶パネル等
に使用して光漏れがなく、コントラストを劣化させない
電着法を用いたカラーフィルタの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にかかる請求項１のカラーフィルタの製造方
法はポジ型レジストを用いて透明基板上に透明電極をパ
ターニング形成する工程、前記透明電極上に残存したポ
ジ型レジスト膜を焼成した後、全面にネガ型着色レジス
ト材料を塗布する工程、前記ポジ型レジストをマスクと
して前記透明基板の背面側から露光し且つ現像すること
により前記透明電極パターン間に前記着色レジスト材料
からなるブラックマスクを形成する工程、前記ポジレジ
ストを除去した後、前記透明電極パターン上にカラーフ
ィルタを電着法により形成する工程を有することを特徴
とする。

【００１４】本発明に係る請求項２のカラーフィルタの
製造方法は、上記請求項１において前記透明電極パター
ン間に形成されたブラックマスクを焼成することを特徴
とする。

【００１５】本発明に係る請求項３のカラーフィルタの
製造方法は、請求項１において前記ネガ型着色レジスト
材料が非導電性であることを特徴とする。

【００１６】更に上記課題を解決するために、本発明に
係る請求項４のカラーフィルタの製造方法は、ポジ型レ
ジストを用いて透明基板上にストライプ状の透明電極を
パターニング形成する工程、前記透明電極パターンに交
差するストライプ状のレジストマスクを介して露光、現
像をすることにより複数の島状の透明電極パターンを形
成する工程、前記透明電極上に残存した島状のポジ型レ
ジスト膜を焼成した後、全面にネガ型着色レジスト材料
を塗布する工程、前記ポジ型レジストをマスクとして前
記透明基板の背面側から露光し且つ現像することによっ
て前記透明電極パターン間に前記着色レジスト材料から
なるブラックマスクを形成する工程、前記ポジレジスト
を除去した後、前記透明電極パターン上にカラーフィル
タを電着法により形成する工程を有することを特徴とす
る。

【００１７】

【作用】本発明によれば、透明基板上にストライプ状あ
るいは島状に形成した複数の透明電極パターン間に予め
ブラックマスクを形成した後、透明電極パターン上にの
み所定のカラーフィルタを形成することができる。その
ため、透明電極パターン間からの光漏れを確実に防止す
ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係るカラーフィルタの製造方法の
一実施例を示す工程断面図であり、図２はその工程の工
程フロー図である。本実施例では、まず隣接透明電極間
にブラックマスクを形成する。

【００１９】図１（ａ）に示すように、透明基板として
のガラス基板２上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）から
なる透明電極１をポジレジスト１５を用いてパターニン
グすることにより形成し、その後、得られた基板を約２
４０℃の温度で１時間焼成する。このときＩＴＯ透明電
極１上のポジレジスト１５は炭化により赤褐色に変色す
る。

【００２０】次に図１（ｂ）に示すように、スピンコー
ト法あるいはスクリーン印刷法などにより、黒の顔料が
分散したレジスト１６を全面に塗布し（顔料分散レジス
ト塗布）、その後プリベークを行う。次に、赤褐色に変
色したポジレジスト１５をマスクとし、ガラス基板２側
の背面からＵＶ光を用いて露光（背面露光）を行うこと
によって隣接透明電極１間のみの顔料分散レジスト１６
にＵＶ光が照射される。次に顔料分散の現像を行い、透
明電極１間の顔料分散レジスト１６のみをブラックマス
ク１６ａとして残存させる（図１（ｃ））。

【００２１】この顔料分散レジストの現像は濃度１％程
度のアルカリ溶液（Ｎａ₂ＣＯ₃を使用）で行う。このと
き１％アルカリに対して顔料分散レジストの溶解速度
は、焼成後のポジレジストの溶解速度に比べ、極めて速
く、ポジレジストが顔料分散レジストと同時に溶解する
ことはない。

【００２２】隣接透明電極間にパターニングされた顔料
分散レジストをポストベークし（ポストベーク）、完全
に樹脂化させる。ここで用いた顔料分散レジスト１６は
主成分がアクリル樹脂で２４０℃、１時間で完全に硬化
（樹脂化）される。

【００２３】次に、図１（ｄ）に示すように、ＩＴＯ透
明電極１上のポジレジスト１５を剥離する（ポジレジス
ト剥離）。このポジレジスト１５の剥離は濃度１５％程
度のアルカリ溶液（ＫＯＨを使用）によって行う。ポジ
レジスト１５の耐熱性は実際には１５０℃程度であり、
２４０℃での焼成により炭化し透明電極との密着性が悪
くなり、剥離しやすい。ここでポストベーク後の顔料分
散レジスト（アクリル樹脂）１６は耐アルカリ性である
必要があり、完全に樹脂化されていれば剥がれることは
なく、隣接透明電極１間にパターンとして残る。

【００２４】以上のようにして、透明電極パターニング
工程のポジレジスト１５をマスクとして利用することに
より隣接透明電極１間だけにブラックマスク１６ａを容
易に形成することができる。このように、透明電極１間
にブラックマスク１６ａを形成した後、従来技術で述べ
た電着法を用いてＩＴＯ透明電極１のそれぞれ赤色用透
明電極１ａ，緑色用透明電極１ｂ，青色用透明電極１ｃ
に順次、赤色フィルタ、緑色フィルタそして青色フィル
タのカラーフィルタを形成する。このカラーフィルタの
形成は、従来技術で説明したカラーフィルタの製造方法
において、図７のガラス基板２上にパターニングされた
透明電極間に予めブラックマスクが形成されている以外
は同一なのでその詳細工程は省略する。本実施例では、
ブラックマスク１６ａとＩＴＯ透明電極１との間の短路
を防止するために、ブラックマスク１６ａとしてのカー
ボン等であってはならず、非導電性の有機顔料が好まし
い。

【００２５】このようにしてＩＴＯ透明電極１間だけに
ブラックマスク１６ａを形成すれば、本実施例では図３
に示すように、ＩＴＯラインの幅だけがカラーフィルタ
１１の幅になる。こうして製造されたカラーフィルタの
電着用ＩＴＯをＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）パネ
ルや同様にストライプ状電極を必要とし、プラズマ放電
で液晶セルをアドレッシングするプラズマアドレス型液
晶パネル（例えば特開平４−２６５９３１号公報に開示
されている）に利用することにより、前記問題点のよう
なＩＴＯ幅外に形成されてしまう着色部分による光漏れ
は無くなりコントラストの高い表示を得ることができ
る。

【００２６】以下、本発明に係るカラーフィルタの製造
方法の他の実施例を図４を用いて説明する。ガラス基板
２上にポジレジスト２０をマスクとしてＩＴＯをストラ
イプ状に形成する。ポジレジスト２０を剥離せずに残存
させた状態でＩＴＯストライプに直交するようなストラ
イプパターン（幅はメサトップ幅以上の寸法とする）の
マスクを介して再度、露光、現像を行い、図４（ａ１）
及び図４（ａ２）に示すようなポジレジスト２０のパタ
ーンを形成する。このポジレジスト２０を焼成する。

【００２７】次に、スピンコート法あるいはスクリーン
印刷法によりネガ型着色レジストを全面に塗布し、塗布
されたネガ型着色レジストを前述したと同様に背面露光
を行い、現像をすることによってマトリクス状にブラッ
クマスク１６ａを形成する（図４（ｂ１）及び図４（ｂ
２））。本実施例はポジレジスト２０の形状がストライ
プでなく、四角の島状であるが、以下上述したと同様の
電着法によってＲ，Ｇ，Ｂを着色すれば、有効画素と同
サイズのフィルター部（カラーフィルタ）を形成するこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればカ
ラーフィルタを電着形成したストライプ状透明電極間全
ての領域にストライプ状ブラックマスクを形成できるの
で、ＴＮパネル、ＳＴＮパネル、ＭＩＭパネルやストラ
イプ状電極を必要とするプラズマアドレス型液晶パネル
に使用して光漏れのないコントラストの高いカラー表示
を得ることができる。

【００２９】また本発明によれば、カラーフィルタを電
着形成した透明電極間全ての領域にマトリクス状のブラ
ックマスクを形成することができるので、このブラック
マトリクスが形成された電着カラーフィルタのプラズマ
アドレス型液晶パネルへの適用はガラスエッチングによ
り作製されたプラズマ基板のメサトップからの遮光に有
効であり、光漏れのないコントラストの高いカラー表示
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一実
施例を説明するための工程断面図である。

【図２】図１の工程に関連する工程フロー図である。

【図３】本発明に係るカラーフィルタの製造方法を説明
するための断面図である。

【図４】本発明に係るカラーフィルタの製造方法の他の
実施例を説明するための工程図である。

【図５】従来のカラーフィルタの製造方法を説明するた
めの模式工程図である。

【図６】図５の工程に関連する工程フロー図である。

【図７】従来のカラーフィルタの製造方法を説明するた
めの模式断面図である。

【図８】従来のカラーフィルタ（ブラックマスク）の製
造方法を説明するための工程断面図である。

【図９】従来のカラーフィルタを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 透明電極（ＩＴＯ） ２ ガラス基板 ３ 対向電極 ４ 電着溶液 ４ａ 着色剤（赤） ４ｂ 着色剤（緑） ４ｃ 着色剤（青） ５ 高分子樹脂 ６ 導電性ペースト １１ カラーフィルタ １２ 黒色レジスト １３ ブラックマスク １５ ポジレジスト １６ レジスト １６ａ ブラックマスク ２０ 残存したポジレジスト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポジ型レジストを用いて透明基板上に透
   明電極をパターニング形成する工程、 前記透明電極上に残存したポジ型レジスト膜を焼成した
   後、全面にネガ型着色レジスト材料を塗布する工程、 前記ポジ型レジストをマスクとして前記透明基板の背面
   側から露光し且つ現像することにより前記透明電極パタ
   ーン間に前記着色レジスト材料からなるブラックマスク
   を形成する工程、 前記ポジレジストを除去した後、前記透明電極パターン
   上にカラーフィルタを電着法により形成する工程を有す
   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】 前記透明電極パターン間に形成されたブ
   ラックマスクを焼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。
3. 【請求項３】 前記ネガ型着色レジスト材料が非導電性
   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。
4. 【請求項４】 ポジ型レジストを用いて透明基板上にス
   トライプ状の透明電極をパターニング形成する工程、 前記透明電極パターンに交差するストライプ状のレジス
   トマスクを介して露光、現像をすることにより複数の島
   状の透明電極パターンを形成する工程、 前記透明電極上に残存した島状のポジ型レジスト膜を焼
   成した後、全面にネガ型着色レジスト材料を塗布する工
   程、 前記ポジ型レジストをマスクとして前記透明基板の背面
   側から露光し且つ現像することによって前記透明電極パ
   ターン間に前記着色レジスト材料からなるブラックマス
   クを形成する工程、 前記ポジレジストを除去した後、前記透明電極パターン
   上にカラーフィルタを電着法により形成する工程を有す
   ることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。