JPH08304619A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡便な工程で形成できる印刷法やインクジェ
ット法のカラーフィルターの表面凹凸を平坦化して、凹
凸形状の補正された、平坦性その他諸特性に優れるカラ
ーフィルター、特に、種々のカラーデバイス構成に用い
ても、デバイスの形成プロセス、機能に影響を及ぼすこ
となく、カラーデバイスを生産性良く得ることのできる
カラーフィルターの製造方法の提供。 【構成】 凸状の形状を有する着色部材から生じる光透
過量分布を利用し着色部材の凸状部形状に依存して、着
色部材上に塗布した光硬化性樹脂を裏面露光法により部
分的に硬化させ、未露光部を選択的に溶解除去して得ら
れる平坦化された表面を有するカラーフィルターの製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー撮像素子やカラ
ーセンサー及びカラーディスプレイに用いるカラーフィ
ルターの製造方法に関し、特に、表面平坦性に優れるカ
ラーフィルターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフィルターとしては、基板
上にゼラチン、カゼイン、グリュー或いはポリビニルア
ルコール等の親水性高分子から成る媒染層を設け、該媒
染層を色素にて染色して着色画素を形成する染色法カラ
ーフィルターや、着色材が透明樹脂中に分散されて成る
着色樹脂を用いてフォトリソグラフィーにより着色画素
を形成する分散法カラーフィルター等が知られている。

【０００３】このような染色法は、各色毎に防染処理を
施す等の複雑な工程を有し、生産性や歩留り等において
欠点があり、またコスト的にも不利な方法であった。ま
た、分散法は、高価な着色樹脂をスピンコート法により
基板上に塗布する際の利用効率の低さから、コスト的に
不利な方法であった。

【０００４】これに対し、従来、簡便な工程で、且つ着
色部材の利用効率を高め、デバイスサイドからの低コス
ト・カラーフィルターの要求に答えるべく、印刷法カラ
ーフィルターやインクジェット法カラーフィルターが提
案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記提案
例では、基板上に着色部材を直接パターン状に配する方
法のため、その着色部材自体の表面張力により形成され
る凸状の着色部材が凸状のままに留まるという欠点があ
った。また、基板上に形成した何らかの受容層中に着色
部材をパターン状に配する方法でも、受容層の膨潤現象
等により形成される凸状の着色部材が同様に凸状のまま
に留まるという欠点があった。

【０００６】近年、種々のデバイスの高機能化、高密度
化、大型化の流れの中で、デバイス構成の一種に当たる
カラーフィルターの高精度化の要求も大きく、特に、カ
ラーフィルター上の平坦性はデバイスの生産性の観点か
ら重要視されている。

【０００７】従って、上記提案例のようにカラーフィル
ターの着色部材が凸状のままに留まるものではカラーデ
バイス構成上充分満足いくものではなかった。

【０００８】本発明の目的は、上述の従来例に見られる
問題点を解消して、簡便な工程により形成できる印刷法
やインクジェット法のカラーフィルターの表面凹凸を平
坦化し、諸特性に優れるカラーデバイスを得ることので
きるカラーフィルターを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的は、
以下に示す本発明によって達成される。即ち、本発明
は、透光性を有する基板上に、分光特性の異なる複数の
着色部材を配して成るカラーフィルターの製造方法にお
いて、前記基板上に該基板面上方に対し凸状部を形成す
るよう前記着色部材を配する工程、前記着色部材に光硬
化性樹脂を配する工程、前記着色部材が設けられた基板
面の裏面側より露光し、前記着色部材の凸状部形状に依
存して前記光硬化性樹脂を部分的に硬化させる工程、及
び前記光硬化性樹脂の未硬化部を除去する工程、の各工
程を有することを特徴とするカラーフィルターの製造方
法を開示するものである。

【００１０】また本発明は、前記着色部材の凸状部形状
に依存して生じる露光量分布が、少なくとも各着色部材
で同一となるよう各着色部材の着色濃度及び／又は膜厚
を設定して成ることを特徴とする、前記のカラーフィル
ターの製造方法を開示するものである。

【００１１】本発明のカラーフィルターの製造方法は、
凸状の着色部材より成るカラーフィルター上に、光硬化
性樹脂を塗布し、裏面露光により該樹脂をカラーフィル
ターの着色部材の凸状部形状に依存して前記光硬化性樹
脂を部分的に硬化させ、未露光部を除去し平坦化したこ
とを特徴とするものである。

【００１２】即ち、本発明のカラーフィルターの製造方
法により、カラーフィルターの凸状の着色部材の凸状部
形状に依存して生じる光透過量の分布を利用し、着色部
材の膜厚の厚い部分では低い透過光量に伴ない光硬化性
樹脂層の硬化領域が薄く、また、着色部材の膜厚の薄い
部分では高い透過光量に伴ない光硬化性樹脂層の硬化領
域が厚く、結局、着色部材の凸状部形状に対応して光硬
化性樹脂層の硬化膜厚が表面平坦化された形で形成され
る。

【００１３】従って、カラーフィルターの膜厚、凹凸形
状等が例えばバラツキを持ったとしても、本発明の方法
により自己補正された形で平坦化することができる。
尚、より平坦性を良くするためには、カラーフィルター
を構成する各色着色部材間での光透過量分布を同一にな
るように、着色材の濃度やカラーフィルターの膜厚、或
いはこれら両者を含めた形で予め設定しておくことが好
ましい。

【００１４】本発明のカラーフィルターの製造方法にお
いて用いられるカラーフィルターとしては、例えば、印
刷法カラーフィルターやインクジェット法カラーフィル
ター等が挙げられる。インクジェット方式としては、エ
ネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジ
ェットタイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェット
タイプが使用可能である。

【００１５】これらカラーフィルターは、着色部材とバ
インダーとを予め混合或いは分散させた着色樹脂インク
を用い、直接基板上にパターン状に配置させる方法、或
いは基板上に形成した着色部材受容層中に着色部材イン
クをパターン状に配置させる方法によって得られる。

【００１６】着色部材としては有機顔料、無機顔料、染
料等のうち所望の分光特性を得られるものであれば、特
に限定されるものではない。この場合、各材料を単体で
用いることも、或いはこれらのうちの幾つかの混合物を
用いることもできる。

【００１７】バインダー材料の例としては、アクリル
系、エポキシ系、メラミン系、尿素系、シリコン系、セ
ルロース系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリビニル
アルコール系、ビニル系、ポリエステル系等々の各樹脂
を挙げることができる。

【００１８】着色樹脂インクは、上記バインダー溶液に
上記着色部材を１〜５０％程度の割合で配合し、混合或
いは分散処理を充分行なった後、フィルターにて未溶解
物或いは粗粒を除去して用いる。

【００１９】また、着色部材受容層材料の例としては、
アクリル系、エポキシ系、メラミン系、尿素系、シリコ
ン系、セルロース系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポ
リビニルアルコール系、ビニル系、ポリエステル系等々
の各樹脂を挙げることができる。

【００２０】着色部材インクは、上記着色部材を必要に
応じて添加剤とともに溶媒に溶解させて用いる。本発明
のカラーフィルターは前記着色樹脂インクをグラビア、
グラビア・オフセット、オフセット、スクリーン、フレ
キソ法等の印刷法にて基板上に直接パターン描画する
か、或いはインクジェット法により基板上に直接パター
ン描画することができ、その膜厚は通常、０．５〜１０
μｍ程度、好ましくは１〜３μｍ程度が望ましい。

【００２１】また、本発明のカラーフィルターの他の製
法としては、基板上に前記着色部材受容層材料を用い、
スピンコート法、ロールコート法、印刷法等により、膜
厚０．１〜３μｍ程度の受容層を形成した後、前記着色
部材インクにて印刷描画するか、或いはインクジェット
法により直接描画することができる。

【００２２】本発明のカラーフィルターの製造方法にお
いて用いられる光硬化性樹脂の例としては、感光性アク
リル樹脂、感光性ポリアミド樹脂、感光性ポリイミド樹
脂等を挙げることができる。

【００２３】本発明における光硬化性樹脂は、カラーフ
ィルター基板上にスピンコート法、ロールコート法、印
刷法等により膜厚０．５〜１０μｍ程度のコーティング
膜を形成し、乾燥させた後、カラーフィルター側から露
光を行ない、現像処理して最終的に加熱硬化させ平坦な
透明膜表面を形成する。裏面露光により光硬化させる層
厚としては、０〜５μｍ程度、好ましくは０．５〜３μ
ｍ程度が望ましい。

【００２４】尚、本発明のカラーフィルターに対し、よ
り平坦性を必要とする場合や、より確実に各種の環境条
件から保護するために、更に光硬化性樹脂表面に、アク
リル系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリウレタン
系、ポリカーボネート系、シリコン系等々の有機樹脂
や、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ
₂Ｏ₃ 等々の無機膜をスピンコート法、ロールコート法
等の塗布法により、或いは蒸着法によって、保護層とし
て設けることができる。

【００２５】以上説明したようなカラーフィルターは、
適当な基板上に形成することができる。例えば、ガラス
板、透明樹脂板、樹脂フィルム、或いはブラウン管表示
面、撮像管の受光面、ＣＣＤ、ＢＢＤ、ＣＩＤ、ＢＡＳ
ＩＳ等の固体撮像素子が形成されたウエハー、薄膜半導
体を用いた密着型イメージセンサー、液晶ディスプレー
面、カラー電子写真用感光体等が挙げられる。

【００２６】カラーフィルターと下地の基板間或いは、
カラーフィルターと光硬化性樹脂層間との接着性を更に
増す必要がある場合には、基板上或いはカラーフィルタ
ー上に予めシランカップリング剤等を薄く塗布した後に
カラーフィルターパターン或いは光硬化性樹脂層を形成
するか、或いは、予め着色インク中或いは光硬化性樹脂
中にシランカップリング剤等を少量添加したものを用い
てカラーフィルター或いは光硬化性樹脂層を形成するこ
とにより、一層の効果が得られる。

【００２７】以下、図面を参照し代表的な本発明のカラ
ーフィルターの形成法を説明する。図１は、本発明のカ
ラーフィルターの形成法を示す工程図である。まず、図
１（ａ）に示すように、分光特性の異なる複数の着色樹
脂インク（着色部材）を印刷法、或いはインクジェット
法を用いて、透光性を有する基板１上に塗布し、例えば
Ｒ，Ｇ，Ｂ３色（これに限定されるものではない）のカ
ラーフィルターパターン２を形成し、乾燥、硬化させ
る。

【００２８】次いで図１（ｂ）に示すように、光硬化性
樹脂溶液を用いカラーフィルターパターンを有する基板
上にスピンコート法にて所定の膜厚になるように光硬化
性樹脂層を塗布形成し、適当な温度条件下でプリベーク
を行なう。

【００２９】そして、図１（ｃ）に示すように、光硬化
性樹脂の感度を有する光（例えば、高圧水銀灯等）でカ
ラーフィルターの形成されていない基板面から、所望の
膜厚を得るのに必要な露光量にて全面露光を行ない、光
硬化を行なう。この際、カラーフィルターの断面形状
（着色部材の凸状部）から生じる光透過量分布に依存し
て、カラーフィルターの凹凸を平坦化した光硬化領域３
Ａが形成される。

【００３０】そして、未硬化領域３Ｂのみを選択的に溶
解除去する現像液にて現像処理を行ない、次いで、リン
ス処理の後、ポストベーク処理を行ない、図１（ｄ）の
ような本発明の平坦化処理された（平坦化層４）カラー
フィルターを得ることができる。

【００３１】また、本発明のカラーフィルターは、図１
（ｅ）に示すように光硬化性樹脂より成る平坦化層４の
上部に、先に挙げたような材料から形成された保護層５
を有しているものであってもよい。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を、図面に基いて実施例により
詳細に説明するが、本発明がこれらによって何ら限定さ
れるものではない。 ［実施例１］ガラス基板上にインクジェット法にてＲ，
Ｇ，Ｂ３色のインクパターンを形成した。このときのカ
ラーフィルターパターンの断面形状は、インクの表面張
力により凹凸形状に形成され、膜厚２μｍの段差が生じ
ていた。このような凹凸形状を有するカラーフィルター
パターン上に、アクリル系の光硬化性樹脂（Ｖ−２５９
ＰＡ：商品名、新日鉄化学製）をスピン・コート法によ
り３．０μｍの膜厚に塗布した。次に該光硬化性樹脂層
に８０℃にて１０分間のプリベークを行なった後、基板
裏面より２．５μｍの膜厚が光硬化可能な条件で全面露
光した。

【００３３】露光終了後、該光硬化性樹脂層の未露光部
のみを選択的に溶解するＮａ₂ ＣＯ ₃ 水溶液にて現像
し、純水リンス処理の後、２００℃にて１時間のポスト
ベークを行なって、表面平坦化されたカラーフィルター
を形成した。このようにして形成されたカラーフィルタ
ー表面の段差は、０．２μｍ以下であり平坦性に優れた
ものであった。

【００３４】［実施例２］実施例１において、アクリル
系の光硬化性樹脂を用いる代わりに、芳香族ポリアミド
系の光硬化性樹脂（ＰＡ−１０００ｃ：商品名、宇部興
産製）を用いて平坦化処理を行なった。即ち、凸形状を
有するカラーフィルターパターン上に前記ＰＡ−１００
０ｃ樹脂（商品名、宇部興産製）をスピン・コート法に
て２．０μｍの膜厚に塗布した。次に該光硬化性樹脂層
に８０℃にて１０分間のプリベークを行なった後、基板
裏面より２．０μｍの膜厚が光硬化可能な条件で全面露
光した。

【００３５】露光終了後、該光硬化性樹脂層の未露光部
のみを選択的に溶解する専用現像液（γ−ブチロラクト
ンを主成分とする現像液）にて超音波を使用して現像
し、専用リンス液（エチルセロソルブを主成分とするリ
ンス液）で処理した後、２００℃にて３０分間のポスト
ベークを行なって、表面平坦化されたカラーフィルター
を形成した。このようにして形成されたカラーフィルタ
ー表面の段差は、０．２μｍ以下であり平坦性に優れた
ものであった。

【００３６】［実施例３］実施例１において、インクジ
ェット法を用いてインクパターンを形成する代わりに、
印刷法を用いてインクパターンを形成した以外は、実施
例１と同様に表面平坦化されたカラーフィルターを形成
した。用いた印刷法のカラーフィルターパターンの断面
形状は、凸状で膜厚３μｍの段差が生じていたが、平坦
化処理により、カラーフィルター表面の段差は０．３μ
ｍレベルであり、やはり平坦性に優れたものであった。

【００３７】［実施例４］実施例１において用いたイン
クパターンの代わりに、着色部材受容層を用いたカラー
フィルターを使用した。即ち、図２（ａ）に示すよう
に、ガラス基板上にアクリル系樹脂層をスピンコート法
にて１μｍの膜厚で形成し、９０℃にて１０分間のプリ
ベークを施した。次いで、該受容層に親和性をもつ水溶
性着色部材インクを用いてインクジェット法にてカラー
フィルターパターンを描画した。更にポストベークとし
て２３０℃にて３０分間の処理を行ない、カラーフィル
ターを得た。

【００３８】得られたカラーフィルターパターンの断面
形状は、受容層中でのインクの浸透・膨潤により凸形状
に形成され、凸部の段差は０．６μｍ程度生じていた。
このようにして得られたカラーフィルターを用い、実施
例１と同様の平坦化処理（図２（ｂ）〜（ｄ）参照）を
行なったところ、カラーフィルター表面段差は、０．１
μｍ以下であり、平坦性に優れたものであった。

【００３９】［実施例５］実施例４において、インクジ
ェット法にてカラーフィルターパターンを描画する代わ
りに、印刷法にてカラーフィルターパターンを描画する
以外は、実施例４と同様に表面平坦化されたカラーフィ
ルターを形成した。得られたカラーフィルター表面段差
は０．１μｍ以下であり、平坦性に優れたものであっ
た。

【００４０】

【発明の効果】上記のように、本発明においては、凹凸
状の断面形状を有する着色部材から生じる光透過量分布
を利用し、着色部材上に塗布した光硬化性樹脂を裏面露
光法により硬化させているので、凹凸形状の補正された
平坦性に優れたカラーフィルターを得ることができる。

【００４１】これにより、種々のカラーデバイス構成に
本発明のカラーフィルターを用いた場合でも、デバイス
の形成プロセス、機能にほぼ影響を及ぼすこともなく、
特性に優れるカラーデバイスを生産性良く形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルターの製造方法を説明す
る模式工程図。

【図２】本発明の他のカラーフィルターの製造方法を説
明する模式工程図。

【符号の説明】 １，１１ 基板 ２，１２ カラーフィルターパターン ３，１３ 光硬化性樹脂層 ３Ａ，１３Ａ 光硬化領域 ３Ｂ，１３Ｂ 未硬化領域 ４，１４ 平坦化層 ５，１５ 保護層 １０ 受容層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性を有する基板上に、分光特性の異
   なる複数の着色部材を配して成るカラーフィルターの製
   造方法において、下記の工程、（１）前記基板上に該基
   板面上方に対し凸状部を形成するよう前記着色部材を配
   する工程、（２）前記着色部材に光硬化性樹脂を配する
   工程、（３）前記着色部材が設けられた基板面の裏面側
   より露光し、前記着色部材の凸状部形状に依存して前記
   光硬化性樹脂を部分的に硬化させる工程、及び（４）前
   記光硬化性樹脂の未硬化部を除去する工程、の各工程を
   有することを特徴とする、カラーフィルターの製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記着色部材の凸状部形状に依存して生
   じる露光量分布が、少なくとも各着色部材で同一となる
   よう各着色部材の着色濃度及び／又は膜厚を設定して成
   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。