JPH08110520A - カラーフィルターおよび液晶表示装置の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明基板上に細片状の着色塗膜とその間隙を
埋める遮光性膜が精度よく形成され、光リークがよく防
止されており、遮光性膜上に着色塗膜が形成されていな
く平坦性に優れるカラーフィルターを工業的有利に製造
し、高画質の液晶表示装置を製造する。 【構成】 互いに絶縁された複数の透明導電性回路が表
面に配置され、該透明導電性回路の表面が細片状に露出
するように遮光性膜が形成されている透明基板上の全面
にポジ型フォトレジスト組成物を塗布して絶縁性フォト
レジスト塗膜を形成し、該基板の背面から露光、現像す
ることによって、透明導電性回路上の細片状の絶縁性フ
ォトレジスト塗膜を除去して透明導電性回路の表面を細
片状に露出させ、次いで、露出した透明導電性回路上に
電着によって着色塗膜を形成することによって透明基板
上に細片状の着色塗膜とその間隙に遮光性膜とを有して
なるカラーフィルターを製造し、そのカラーフィルター
を用いて液晶表示装置を製造する。

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ーの製法
およびそのカラーフィルターを用いる液晶表示装置の製
法に関する。更に詳しくは、本発明は、透明基板上に細
片状の着色塗膜とその間隙に遮光性塗膜とを有してなる
カラーフィルターの製法およびそのカラーフィルターを
用いる液晶表示装置の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】液晶
を利用した表示装置は、近年、大型化、大画面化が急速
に進められており、特にＴＦＴに代表されるアクティブ
駆動素子を用いる液晶表示装置が注目されている。この
ような液晶表示装置に欠かすことができないカラーフィ
ルターの製造方法としては、一般的に、シルクスクリー
ン法やオフセット法などの印刷技術による方法および電
気泳動性の高分子材料を利用した電着による方法などが
よく知られている。

【０００３】印刷法は、文字どおり印刷によって直接透
明基板上に着色塗膜を形成する方法であり、電着法は、
例えば、特開昭５９−１１４５７２号公報に記載されて
いるように、透明基板上に互いに絶縁された複数の導電
性回路を設け、染料または顔料と電気泳動性の高分子材
料とを含む電着浴を用いて電着により導電性回路上に選
択的に着色塗膜を形成する方法である。しかしながら、
特に、ＴＦＴ方式のカラー表示装置のカラーフィルター
においては、スイッチング素子への光リークを防ぐため
に着色塗膜の間隙にブラックマトリックスと呼ばれる遮
光性塗膜を精度よく形成し、その上、遮光性塗膜の遮光
率が高いことが要求され、更に、画質の向上のために、
遮光性塗膜を格子状などのように複雑な形状にすること
が望まれている。

【０００４】従来の印刷法によるカラーフィルターの製
造方法は、精度の高いパターンを形成することが困難で
あり、例えば、着色塗膜間の間隙を１００μｍ以下に形
成する、すなわち、１００μｍ以下の微細なパターンの
遮光性塗膜を精度よく形成することは困難である。一
方、電着法によるカラーフィルターの製造方法におい
て、ブラックマトリックスを形成する方法は、例えば、
特開昭６２−１６０４２１号公報に記載されて知られて
いる。しかしながら、この公知の方法は、パターンを高
精度で形成することはできるが、工程的に更に改良が望
まれている。

【０００５】しかも、一般的に遮光性塗膜形成用の遮光
性材料としては、特開平４−２８２０１号公報に記載さ
れているようにカーボンブラックが主に使用されてお
り、その他には黒色酸化鉄などの金属酸化物系黒色顔料
などを使用することが知られている。しかしながら、こ
のような遮光性材料、特に、カーボンブラックや酸化鉄
などは導電性が高いために、例えば上記特開昭６２−１
６０４２１号公報に記載されている方法に従って、先
ず、透明基板上に、遮光性塗膜を所定の形状に形成し、
次いで電着法により着色塗膜を形成する際、先に形成さ
れている遮光性塗膜上にも電着による着色塗膜が形成さ
れてカラーフィルターの平坦性が損なわれるという問題
が生じる。また、着色塗膜とその間隙を埋める遮光性塗
膜を有するカラーフィルターを製造し、その上に液晶駆
動用の導電性回路を形成して液晶表示装置を製造したと
きには、回路間の絶縁性が損なわれて短絡する問題も生
じうる。更に、この公知の方法では、着色塗膜を細片状
に形成しその間隙の遮光性塗膜を格子状に形成するなど
の複雑な形状の形成が困難である。

【０００６】本発明者らは、これらの問題を解決し工業
的有利にカラーフィルターを製造する方法について鋭意
検討した結果、本発明を完成するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）互いに
絶縁された複数の透明導電性回路が表面に配置され、該
透明導電性回路の表面が細片状に露出するように遮光性
膜が形成されている透明基板上の全面にポジ型フォトレ
ジスト組成物を塗布して絶縁性フォトレジスト塗膜を形
成し、（ｂ）該基板の背面から露光、現像することによ
って、透明導電性回路上の細片状の絶縁性フォトレジス
ト塗膜を除去して透明導電性回路の表面を細片状に露出
させ、次いで、（ｃ）露出した透明導電性回路上に電着
によって着色塗膜を形成することを特徴とする透明基板
上に細片状の着色塗膜とその間隙に遮光性膜とを有して
なるカラーフィルターの製法、およびそのようにして製
造するカラーフィルターを用いることを特徴とする液晶
表示装置の製造法を提供する。

【０００８】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
おける工程（ａ）は、互いに絶縁された複数の透明導電
性回路が表面に配置され、該透明導電性回路の表面が細
片状に露出するように遮光性膜が形成されている透明基
板上の全面にポジ型フォトレジスト組成物を塗布して絶
縁性フォトレジスト塗膜を形成する工程である。

【０００９】この工程で用いる透明基板は、その表面に
所定の形状を有する透明導電性回路を有し、その透明導
電性回路の表面が細片状に露出しており、それ以外の部
分は遮光性膜によって被覆されているものである。この
ような透明基板は、その作製方法について特に制限され
ないが、例えば、遮光性材料含有の感光性樹脂組成物を
用いるフォトリソグラフィー法を含む以下の方法で容易
に作製することができる。先ず、ガラス板あるいはプラ
スチック板などの従来公知の透明な基板上の全面に、常
法にしたがってＩＴＯ膜（錫をドープした酸化インジウ
ム膜）あるいはネサ膜（アンチモンドープした酸化錫
膜）などの透明導電性材料の膜を形成し、形成した膜を
エッチングすることによって基板上に所望の形状の透明
導電性回路を形成する。

【００１０】次いで、該基板上の全面に遮光性材料を含
有する感光性樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、所定
のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像す
る。

【００１１】ここで用いることができる感光性樹脂組成
物としては、例えば、アクリレート系樹脂、およびベン
ゾフェノン類、アントラキノン類などの光重合開始剤を
含有してなる公知のネガ型フォトレジスト組成物や、ノ
ボラック型フェノール樹脂およびキノンジアジド系感光
剤なを含有してなる公知のポジ型フォトレジスト組成物
などが挙げられる。

【００１２】遮光性材料としては、金属酸化物系黒色顔
料、カーボンブラック、染料、その他の顔料などが例示
され、これらの遮光性材料は、その１種または２種以上
を用いることができる。

【００１３】また、フォトマスクのパターンは、用いる
感光性樹脂組成物が、ネガ型かポジ型かによって、それ
ぞれ光透過性または遮光性の部分が細片状に構成（その
間隙部分、例えば格子状の間隙部分はそれぞれ逆に遮光
性または光透過性に構成）されており、且つ、その細片
が透明基板上の透明導電性回路の形状と相まって、平行
状、トライアングル状またはモザイク状などの所望の形
状に配列するように構成されている。

【００１４】このようなフォトマスクを透明基板上の所
定の位置に設置した後、常法によって露光、次いで現像
を行う。露光および現像はどのような方法によって行っ
てもよいが、例えば、後述する本発明の工程（ｂ）にお
けると同様な方法によって行うことができる。

【００１５】また、本発明において用いる所定の透明基
板は、上記と同様にして透明基板上に所望の形状の透明
導電性回路を形成し、次いで遮光性材料および通常、揮
発性塗料、熱硬化型塗料、酸化乾燥型塗料あるいは油ワ
ニスなどの樹脂として広く使用されている非光反応性高
分子材料を含有する塗料、あるいはニッケル、クロム、
亜鉛、錫などの遮光性金属などと、遮光性材料を含有し
ない上記の感光性樹脂組成物とを用い、フォトリソグラ
フィー・エッチングを行う方法によっても容易に作製す
ることができる。このようにして所定の透明基板を作製
することができるが、透明基板上に形成する遮光性膜の
膜厚は、好ましくは０．０５〜３μｍである。

【００１６】本発明の工程（ａ）では、上記した所定の
透明基板上の透明導電性回路が露出した部分も含めてそ
の全面にポジ型フォトレジスト組成物を塗布して絶縁性
フォトレジスト塗膜を形成する。用いるポジ型フォトレ
ジスト組成物は、露光部分が現像により溶出除去できる
ものであれば特に制限されるものではなく、ノボラック
型フェノール樹脂およびキノンジアジド系感光剤などか
らなる公知のポジ型フォトレジスト組成物などが例示さ
れる。また、ＯＦＰＲ−８００（東京応化工業社製）、
ＰＦ−７４００（住友化学工業社製）、ＦＨ−２０３０
（富士ハントエレクトロニクステクノロジー社製）など
の市販品から適宜選択して使用することもできる。

【００１７】このようなポジ型フォトレジスト組成物
は、例えば、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、ロ
ールコート法、バーコート法、スピンコート法などによ
り塗布することができる。塗布後、必要に応じて６０〜
１５０℃、１〜６０分の条件で熱処理を行い塗膜の形成
を容易にすることができる。絶縁性フォトレジスト塗膜
の膜厚は好ましくは０．０１〜２μｍである。

【００１８】本発明における工程（ｂ）は、工程（ａ）
を経て得られる透明基板の背面、すなわち、導電性回路
が形成されている表面の裏側から露光、現像することに
よって、透明導電性回路上の細片状の絶縁性フォトレジ
スト塗膜を除去する工程である。この工程で、露光に
は、用いるポジ型フォトレジスト組成物の種類により種
々の範囲の波長光を使用できるが、一般にＵＶ領域の波
長光が好ましく、光源として超高圧水銀灯、メタルハラ
イドランプ等を使用した装置を用いることができる。露
光条件は、使用する光源およびポジ型フォトレジスト組
成物の種類により異なるが、通常の露光量は２〜４００
０ｍＪ／ｃｍ² である。

【００１９】フォトレジスト塗膜を除去する現像は、適
当な溶解力を有する薬剤（現像液）に接触させることに
より行われる。このような薬剤は、フォトレジスト組成
物の種類により適宜選択されるが、通常、苛性ソーダ、
炭酸ソーダ、４級アンモニウム塩、有機アミンおよび有
機強塩基等を水に溶かしたアルカリ水溶液、あるいは、
エステル、ケトン、アルコール、エーテル、塩素化炭化
水素等の有機溶剤などから適宜選択される。除去は、浸
漬あるいはシャワーなどにより５秒ないし２０分程度で
行なうことができる。必要により、ブラシ、織布などに
よるラビングが使用される。その後、有機溶剤、水など
を使用してよく洗浄することが望ましい。

【００２０】このようにして透明導電性回路上の細片状
の絶縁性フォトレジスト塗膜を除去して透明導電性回路
の表面を細片状に露出することができるが、この際、遮
光性膜上の絶縁性フォトレジスト塗膜は露光されず、現
像後も残存する。この細片の間隙に残存している絶縁性
フォトレジスト塗膜は、所望により、８０〜３００℃、
５〜１２０分の条件で熱処理を行うことによって塗膜強
度を向上することができる。

【００２１】本発明における工程（ｃ）は、工程（ｂ）
で細片状に露出した透明導電性回路上に電着によって着
色塗膜を形成する工程である。この工程で行う電着法は
一般に公知である。電着法には、アニオン系とカチオン
系があり、本発明においてはいずれの方法も使用可能で
あるが、回路への影響が少ないことなどからアニオン系
の電着法が好ましい。電着に用いる電着液の樹脂材料
（バインダー）としては、マレイン化油系、アクリル
系、ポリエステル系、ポリブタジエン系、ポリオレフィ
ン系などの光硬化性であってもよい樹脂があげられる。
これらは、それぞれ単独で、あるいは混合して使用でき
る。これらのバインダーに染料、顔料などの所望の色相
を有する色素を配合する。電着液は、一般に、バインダ
ー、色素等の成分を水に分散、溶解、希釈して調製する
ことができる。電着液としては、水以外に有機溶剤を使
用する電着液も使用することができる。

【００２２】電着液の入った浴中に上記の工程を経て得
られた基板を入れ、アニオン電着法の場合は、その透明
導電性回路を正極とし、非腐蝕性の導電材料（ステンレ
スなど）を対極として入れて直流電圧を印加すると、そ
の透明導電性回路上に選択的に細片状に電着塗膜が形成
される。

【００２３】電着塗膜の膜厚は、電着条件により制御す
ることができる。電着条件は、通常１０〜３００Ｖで１
秒から３分程度である。電着塗膜は、塗膜形成後よく洗
浄して不要物質を除去することが望ましい。塗膜強度を
高めるために、必要により、１００〜２８０℃、１０〜
１２０分間の条件で熱処理することができる。

【００２４】以上のとおり、工程（ａ）〜（ｃ）を経て
所望のカラーフィルターを製造することができる。本発
明の方法においては、必要により、工程（ｃ）に次い
で、工程（ｂ）で形成した絶縁性フォトレジスト塗膜を
剥離してもよい。また、そのようにフォトレジスト塗膜
を剥離した後、または、そのように剥離を行わずに、ま
たは、剥離に先立って、常法に従って表面を研磨するこ
とによって平坦化を更に向上することができる。

【００２５】このようにして細片状の着色塗膜を、平行
状、トライアングル状、モザイク状など、カラー表示装
置の種類により所望の形状で有し、その間隙に遮光性膜
を有するカラーフィルターを製造することができる。ま
た上記のとおり形成された着色塗膜および遮光性膜の上
に必要によりオーバーコート膜（保護膜）を形成し、必
要によりその上に液晶駆動用の透明導電膜を形成し、必
要に応じて回路パターンを形成してもよい。本発明の方
法によって製造されたカラーフィルターを用い、公知の
方法にしたがって液晶表示装置を製造することができ
る。

【００２６】

【実施例】以下に本発明の方法に従って、細片状の着色
塗膜が平行状に配列され、その格子状の間隙に遮光性塗
膜を有するカラーフィルターを形成する実施の態様の１
例を図面を参照して説明する。図１（１）〜（４）は本
発明の方法によって形成される形状の断面の模式図であ
り、図２（１）〜（３）はその平面の模式図である。

【００２７】（１）工程（ａ）で用いる所定の透明基板
の作製 表面に８０μｍ幅のＩＴＯ膜（３０Ω／□）回路を２０
μｍの間隙をおいて（１００μｍピッチ）ストライプ状
に形成してなる１．１ｍｍ厚ガラス基板を準備した。こ
のガラス基板の全面に、ネガ型フォトレジスト組成物
（ＣＫ−２０００、富士ハントエレクトロニクステクノ
ロジー社製、カーボンブラック顔料含有））をスピンコ
ート法によって塗布し１００℃で３分間熱処理をしてプ
リベークした。このようにして、所定のガラス基板上に
膜厚１．５μｍの黒色の遮光性塗膜を形成した。

【００２８】平行状に配置された細片（１つの細片のサ
イズ６０μｍ×２００μｍ）を遮光部とし、その細片の
格子状の間隙を光透過部としてパターンニングされたフ
ォトマスクを上記で形成した遮光性塗膜上の所定の位置
に配置した後、露光を行った。〔露光量５０ｍＪ／ｃｍ
² 〕 次いで、基板を現像液、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモ
ニウムハイドライド）の０．１重量％水溶液中に１分間
浸漬して現像を行い、未露光の細片状の遮光性塗膜を除
去し、２００℃、３０分間熱処理を施した。このように
して、ＩＴＯ回路の表面を細片状に露出させて所定の透
明基板を作製した。〔図１（１）および図２（１）〕

【００２９】（２）絶縁性フォトレジスト塗膜の形成 上記（１）で作製した透明基板上の全面に、ポジ型フォ
トレジスト組成物（ＦＨ−２０３０，富士ハントエレク
トロニクステクノロジー社製）をスピンコート法によっ
て塗布し、９０℃で３０分間熱処理を施した。このよう
にして、透明基板上の全面に膜厚０．１μｍの絶縁性フ
ォトレジスト塗膜を形成した。〔工程（ａ）、図１
（２）〕

【００３０】（３）背面露光、現像による細片状の透明
導電性回路表面の露出 上記（１）および（２）を経て得られた透明基板の背面
から露光を行った。〔露光量１００ｍＪ／ｃｍ² 〕 次いで、基板を苛性ソーダの０．５重量％水溶液中に３
０秒間浸漬して現像を行い、露光された細片状の部分の
フォトレジスト塗膜を除去した。このようにして、透明
導電性回路の表面を細片状に露出させた。〔工程
（ｂ）、図１（３）および図２（２）〕

【００３１】（４）電着による着色塗膜の形成 着色材としてフタロシアニンブルーＳＲ−１５０（山陽
色素社製）、フタロシアニングリーンＳＡＸ（山陽色素
社製）ならびにピグメントレッド４ＢＳ（山陽色素社
製）およびＴＯＲ（透明酸化鉄、大日精化社製）をそれ
ぞれエスビアＥＤ−３０００（アニオン性ポリエステル
樹脂系電着用塗料、神東塗料社製）に分散させて、青、
緑および赤色電着浴を調製した。

【００３２】上記（１）、（２）、および（３）の工程
を経て得られた基板を上記で調製した電着浴に浸漬し、
基板上のＩＴＯ回路を一方の電極として用い、赤、緑、
青の順に常法により、５０Ｖ、３０秒間の条件で電着を
行った。このようにして赤、緑および青色の細片状の着
色塗膜が平行状に配列され、その格子状の間隙に遮光性
塗膜とフォトレジスト塗膜からなる積層を有する基板を
得た。〔工程（ｃ）、図１（４）および図２（３）〕 各塗膜は精度よく形成されており、着色塗膜と遮光性塗
膜との間の光リークはなく、遮光性塗膜の上には全く着
色塗膜は形成されなかった。

【００３３】

【発明の効果】本発明の方法によれば、ブラックマトリ
ックスと呼ばれている遮光性膜の形成にカーボンブラッ
クなどの導電性材料を用いた場合でも導電性に起因する
種々の問題がなく、しかもＴＦＴ方式のカラー表示装置
などに要求される複雑な形状の遮光性塗膜および着色塗
膜が精度よく形成された、光リークのない平坦性に優れ
たカラーフィルターを工業的有利に製造することがで
き、このカラーフィルターを用いて高画質の液晶表示装
置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各工程で形成される形状の断面の模式
図である。

【図２】本発明の各工程で形成される形状の平面の模式
図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 透明導電性回路 ３ 遮光性膜 ４ 絶縁性フォトレジスト塗膜 ５ 着色塗膜 Ｒ 赤色着色塗膜 Ｇ 緑色着色塗膜 Ｂ 青色着色塗膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）互いに絶縁された複数の透明導電
   性回路が表面に配置され、該透明導電性回路の表面が細
   片状に露出するように遮光性膜が形成されている透明基
   板上の全面にポジ型フォトレジスト組成物を塗布して絶
   縁性フォトレジスト塗膜を形成し、 （ｂ）該基板の背面から露光、現像することによって、
   透明導電性回路上の細片状の絶縁性フォトレジスト塗膜
   を除去して透明導電性回路の表面を細片状に露出させ、
   次いで、 （ｃ）露出した透明導電性回路上に電着によって着色塗
   膜を形成することを特徴とする透明基板上に細片状の着
   色塗膜とその間隙に遮光性膜とを有してなるカラーフィ
   ルターの製法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法によって製造され
   るカラーフィルターを用いることを特徴とする液晶表示
   装置の製法。