JPH0782124B2

JPH0782124B2 - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH0782124B2
Application number: JP60020732A
Authority: JP
Inventors: 正義島村; 忠宏古川; 明良村上; 敏夫芳賀
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1985-02-05
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPS61180203A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、液晶ディスプレイあるいは撮像素子などに
用いられるカラーフィルタの製造方法に関し、特に、前
段の色パターンを形成した基板上に、次段の色パターン
を形成するための層を保護膜を介することなく形成する
ことができる簡易なプロセスに関するものである。

（従来の技術）この種のカラーフィルタは、ガラス板等の基板の一面に
複数の色パターンを有する。カラーフィルタの耐性を高
めるため、それらの各色パターン自体の耐性を高めるこ
とが有効である。従来、色パターンの基礎材料として、
耐熱性および耐光性（特に、紫外線に対する耐性）など
の種々の耐性に優れたポリイミド系の樹脂を用いること
が知られている。

ポリイミド系の樹脂をパターン材料とした場合、そのパ
ターンニング方法としては、印刷あるいはフォトリソグ
ラフィ技術が利用される。前者の印刷は簡易であるが、
得られるパターンの表面精度および寸法精度の点からす
ると、後者のフォトリソグラフィ技術の方が遥かに優れ
ている。

フォトリソグラフィ技術による従来例として、第３図に
プロセスフローを示すように、各色パターンを、パター
ンニングした後で染色することによって各々形成するよ
うにした技術が知られている（たとえば、特開昭59−29
225号公報参照）。

しかし、この染色を利用した従来の技術では、パターン
ニングと染色とを別に行なうため工程が複雑であり、し
かもまた、パターンニングしたポリイミド樹脂は少なく
ともセミキュア（半硬化）の状態にあるので、その中へ
色素を拡散することは困難である、などのいくつかの難
点がある。

そこで、本発明者等は、そうした難点を解決する技術と
して、ポリイミド系樹脂溶液に予め着色材を混入して成
る溶液を基板上に塗布し、それにより形成した着色ポリ
イミド樹脂層をフォトリソグラフィ技術によってパター
ンニングする方法を先に提案した（特開昭61−77804号
公報）。第４図はその提案に係る技術によるプロセスフ
ローの一例を示すが、前記第３図に示したものに比べて
工程がかなり簡易化されていることが理解されるであろ
う。

（発明が解決しようとする問題点）先の提案に係る技術によれば、各色パターンを比較的簡
単に形成することができるが、各色パターンを形成する
ごとに、それ以前に形成した色パターンを保護するため
に保護膜を形成しなければならない。その点は、第３図
に示した従来一般の方法でも同様である。

本発明者等は、カラーフィルタの製造工程をより一層簡
易化するため、前記保護膜を省略することに着目し、種
々検討したところ、次のようなことが判明した。

すなわち、たとえば第１色目のパターンに保護膜を被せ
ずに第２色目のパターンを形成した場合、第１色目のパ
ターンは、第２色目の塗布液を塗布した時に損傷を受け
るが、パターンニングのためのエッチング時にはほとん
ど損傷を受けないということである。ここで、損傷と
は、たとえば第１色目のパターンのような前段の色パタ
ーンにひび割れあるいはしわが生じたり、さらには、第
１色目のパターン中の染料が溶け出したり、あるいはパ
ターン自体が溶け出したりするという現象である。こう
した現象は、第２色用の塗布液に含まれる溶剤によるも
のと考えられる。

この発明の目的は、前段の色パターンに耐溶剤性、つま
りポリイミドを溶解する溶剤に対する耐性を付加するこ
とによって、前記保護膜を省略することができるカラー
フィルタの製造技術を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）この発明では、パターンニングした前段の色パターンの
ポーストベークの温度を染料の耐熱性が許される範囲で
できるだけ高く、たとえば190〜300℃にしてイミド化を
より一層促進するようにしている。

イミド化は、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸が
脱水閉環することによって進行するが、その進行度合は
ベーク温度を高くすればするほど大きくなる。こうした
加熱脱水タイプのポリイミドは、400℃程度でベークし
なければ完全にはイミド化が完了しない。しかし、色パ
ターンを形成するための層を、ポリイミド前駆体溶液の
中に着色のための染料を混入して成る溶液を用いて形成
するので、前記ポーストベークの上限温度は染料の耐熱
性によって規制される。

そこで、着色のための染料として、ポリイミド前駆体溶
液に良く混合し、しかも、耐熱性の高いものを選択する
のが良い。好適な染料例を次の表１に示す。

ここで、耐熱性250℃とは、250℃の温度で長時間の熱処
理をすれば、ポリイミドの中にあってポリイミドを着色
する染料が若干退色する傾向にあるが、実際上使用可能
であることをいい、また、耐熱性250℃以上とは、250℃
の温度で長時間熱処理しても、ポリイミドの中にあって
ポリイミドを着色する染料が退色する等の劣化傾向は見
られず使用可能であることをいう。

（作用）前段の色パターンのポーストベークをたとえば190〜300
℃、好ましくは250℃程度の高温度で処理するようにし
ているので、前段の色パターンのイミド化が促進され、
次段の色パターン形成によるダメージに充分耐えること
ができる。

一般に、カラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３原色のほかに、黒（Bl）を加えた４色の色パ
ターンを有するが、前記耐溶剤性の向上は、第１色目の
パターンと第２色目のパターンとの間のみならず、第２
色目のパターンと第３色目のパターン、さらには第１色
目および第２色目と第３色目との間、ならびに第１色
目、第２色目および第３色目と第４色目との間でも同様
である。

したがって、この発明では、第１図にそのプロセスフロ
ーを示すように、前段の色パターンを保護するための保
護膜の形成工程をすべて省略することができる。

また、この発明においては、製造工程の簡略化に加え
て、保護膜がないことから、全体的に薄くかつ平坦なカ
ラーフィルタを得ることができる。これについては、こ
の発明によって得られるカラーフィルタの断面構造を示
した第２図から明らかであろう。なお、第２図におい
て、１はガラス板、プラスチック板、プラスチックフィ
ルム、あるいは電気的な素子が形成された半導体基板等
の基板、２はゼラチン系、エポキシ系あるいはポリイミ
ド系の材料から成るトップコート、また、Ｒ、Ｇ、Ｂお
よびBlは、フォトリソグラフィ技術によって形成した
赤、緑、青、黒の各色パターンである。最上層を保護す
るトップコート２については、すべての色パターンの耐
溶剤性を増すことによって、省略することもできる。

（実施例）基板１として、表面にシリカがコートされたガラス板を
用い、前記第２図に示した断面構造をもつカラーフィル
タを次のような条件で製造した。得られたカラーフィル
タは、保護膜がないにもかかわらず、前段のBl、Ｂおよ
びＲの各色パターンに前述したような損傷は何ら見られ
ない良質のものだった。

（ａ）黒パターンBlの形成アシッドブラック155（Acid Black155）とポリイミド
前駆体溶液を1:10の割合で混合し、それに適当量の溶剤
を加え、さらに基板１に対する密着性向上のためシラン
カップリング剤を微量添加することによって、第１色目
の黒の塗布液を調整した。この黒の塗布液を2000rpmで
回転する基板１の一面に滴下することによって、黒パタ
ーンBlを形成するための層（厚さ1.0〜1.5μｍ程度）を
形成した。その層をプリベーク処理した後、ポジタイプ
のフォトレジストを用いてパターンニングし、ついで25
0℃で30分間ポーストベーク処理をして黒パターンBlを
形成した。

（ｂ）青パターンＢの形成アシッドブルー129（Acid Blue129）、ソルベント
ブルー25（Solvent Blue25）、およびポリイミド前駆体
溶液を1.5:0.1:10の割合で混合し、それに適当量の溶剤
を加え、さらにシランカップリング剤を微量添加するこ
とによって、第２色目の青の塗布液を調整した。この青
の塗布液を黒パターンBlが形成されている基板１上へ30
00rpmの条件で塗布することによって、青パターンＢを
形成するための層（厚さ1.0〜1.5μｍ程度）を形成し
た。こうした層をプリベーク処理した後、上と同様にパ
ターンニングし、ついで250℃で30分間ポーストベーク
処理をして青パターンＢを形成した。

（ｃ）赤パターンＲの形成ソルベントレッド122（Solvent Red122）とポリイミ
ド前駆体を0.35:10の割合で混合し、上と同様に溶剤お
よびシランカップリング剤を加えることによって、第３
色目の赤の塗布液を調整した。この赤の塗布液を、黒お
よび青の両パターンBl、Ｂが形成されている基板１上へ
3000rpmの条件で塗布することによって、赤パターンＲ
を形成するための層（厚さ1.0〜1.5μｍ程度）を形成し
た。こうした層をプリベーク、ついでパターンニングし
た後、250℃で30分間ポーストベーク処理をして赤パタ
ーンＲを形成した。

（ｄ）緑パターンＧの形成ソルベントブルー25（Solvent Blue25）、ソルベント
イエロー77（Solvent Yellow77）、およびポリイミド
前駆体溶液を1:1.1:10の割合で混合し、上と同様に溶剤
およびシランカップリング剤を加えることによって、第
４色目の緑の塗布液を調整した。この緑の塗布液を、
黒、青および赤の各パターンBl、Ｂ、Ｒが形成されてい
る基板１上へ2700rpmの条件で塗布することによって、
緑パターンＧを形成するための層（厚さ1.3〜1.7μｍ程
度）を形成した。こうした層をプリベーク、ついでパタ
ーンニングした後、190℃で30分間ポーストベーク処理
をして緑パターンＧを形成した。

そしてこの後、各色パターンを形成した基板１の一面全
体をトップコート２で被覆した。

なお、前記実施例において、第１〜３色目の各色パター
ンを250℃程度という同一温度でポーストベーク処理し
ているが、それは加熱炉の温度管理等を容易にするため
からである。したがって、各ポーストベーク温度を、染
料の耐熱性に応じて互いに異なるものとすることもでき
る。その場合、耐熱性の高い染料を含むものを、より先
の工程で形成するようにするのが良い。

（発明の効果）この発明では、着色材として顔料ではなく染料を用いる
ことによって、色パターンの色の均一性をすぐれたもの
にすることができるほか、パターンニング後のポースト
ベーク処理を、塗料の耐熱性が許される範囲で高温度で
行なうようにしているので、既に形成した前段の色パタ
ーンの保護のための保護膜を形成することなく、次段の
色パターンを形成することができ、染色工程を不要とし
た先行技術の製造工程をさらに一層簡略化することがで
き、さらには、カラーフィルタの厚さの低減および平坦
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるプロセスフローの一例を示す工
程図、第２図はこの発明によって得られるカラーフィル
タを示す断面図、第３図は従来一般の染色法によるプロ
セスフローを示す工程図、第４図は先の提案に係るプロ
セスフローを示す工程図である。１……基板、２……トップコート、Ｂ……青パターン、
Ｒ……赤パターン、Ｇ……緑パターン、Bl……黒パター
ン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−46325（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−207010（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−237403（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一面に複数の色パターンを有するカ
ラーフィルタを製造するに際し、ポリイミド前駆体溶液
の中に着色のための染料を混入して成る溶液を用いて、
色パターンを形成するための層を形成し、その層をフォ
トリソグラフィ技術によってパターンニングするカラー
フィルタの製造方法であって、（Ａ）パターンニングした前段の色パターンを高温度で
熱処理することによって、当該色パターンの耐溶剤性を
増し、前段の色パターン上に保護膜を形成することなく
次段の色パターンのパターンニングを行なうこと、そして、（Ｂ）前記前段の色パターンを熱処理するための温度
は、190〜300℃の範囲の中にあって、前記前段の色パタ
ーンが次段の色パターンを形成するための溶液に対して
耐溶剤性をもつに充分な高温であること、を特徴とする、カラーフィルタの製造方法。
【請求項２】前記染料は、ポリイミドの中にあって少な
くとも250℃の温度に耐えるだけの耐熱性をもつ、特許
請求の範囲第１項のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】前記前段の色パターンを熱処理するための
温度は、250℃程度の高温度である、特許請求の範囲第
１項のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】前記複数の色パターンのうち、より高い耐
熱性をもつ染料を含む色パターンを、より先の工程で形
成する、特許請求の範囲第１項のカラーフィルタの製造
方法。