JPH09127325A

JPH09127325A - カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタ

Info

Publication number: JPH09127325A
Application number: JP28198295A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nakamura; 一彦中村; Munehiro Hatai; 宗宏畠井
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】均一な厚さを有する着色画素と遮光層を形成
し、平坦で欠陥の無い、優れた画質の液晶ディスプレイ
を実現できるカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】基板上に、紫外線吸収剤または紫外線吸
収性をもつ着色顔料を含む第１色目の着色層を形成し、
次いで、画素を形成させるべきところ以外の部分にレー
ザー光を照射して、照射部分の前記着色層の除去を行う
ことにより、第１色目の着色画素を形成する。第１色目
の着色画素が形成された基板上に、（１）項と同じ工程
で第２色目の着色画素を形成する。第１色目及び第２色
目の着色画素が形成された基板上に、同じく第３色目の
着色画素を形成する。各画素を形成した基板上に、黒色
感光性樹脂組成物の層を形成し、次いで、基板側から光
照射することにより、各画素間の隙間に硬化した黒色感
光性樹脂組成物からなる遮光層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示表
示装置において使用されるカラーフィルタの製造方法に
関し、更に詳しくは、透明な基板上に少なくとも３色の
画素と遮光層とが形成された平坦性に優れたカラーフィ
ルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置には、透明な基板上
に３色の画素を形成したカラーフィルタが用いられてい
る。３色としては、通常、赤、青、緑の３原色が使用さ
れる。所望により、色相の異なる第４色目以上の画素を
形成してもよい。従来、画素の形成には、透明な着色画
素を形成し得る感光性樹脂組成物が用いられ、色相の異
なる３色以上の色に着色された微細な領域を透明基板上
に形成している。画素と画素の間に隙間がある場合に
は、不要な光の漏れを防いでコントラストを向上させる
ために、その隙間を遮光層（ブラックマトリックスまた
はブラックマスクともいう）により埋めている。

【０００３】従来、カラーフィルタの製造方法として、
透明基板上に、第１の色相の顔料を分散させた感光性樹
脂組成物の塗布膜を形成し、次いで、マスクパターンを
介して露光し、露光された塗布膜を現像することによ
り、第１のパターン状透明着色画像（画素）を形成し、
更に、その上に、同様の工程を繰り返すことにより、第
２及び第３の色相のパターン状透明着色画像を形成する
方法が提案されている（特開平６−６７０１０号公
報）。しかしながら、従来の製造方法では、各着色画素
の形成に感光性樹脂を用いているため、各着色画素（例
えば、赤、青、緑）の光透過率特性によって、各着色画
素の感度及び解像度に差が生じていた。例えば、一般的
には、青が最も感度がよく、以下、赤と緑の順である。
解像度についても、この順に従って低下する。そこで、
感光性樹脂やバインダー樹脂の含有量を調整するなどし
て、感度や解像度を調整している。ところが、このよう
な調整を行うと、一般的に、各着色画素の膜厚が異なっ
てしまう。

【０００４】液晶ディスプレイでは、液晶に電圧を加え
て、液晶分子を配向させるが、セルギャップにより、コ
ントラストを最大にする電圧が変動する。カラーフィル
タの各着色画素の厚さが変わると、セルギャップが変わ
り、色毎に最適な電圧が変わってしまう。そのため、コ
ントラストの低下やオフ時の色バランスが崩れるという
問題が生じる。コントラストの低下防止のためには、各
着色画素の凹凸を少なくとも±０．１μｍ以下にするこ
とが望ましい。カラーフィルタは、通常、液晶セルの表
面に付着させ、これを２枚のニュートラル偏向子で挟ん
で使用される。カラーフィルタの各画素及び遮光層に段
差があると、配向膜の表面を一定方向にラビングして液
晶分子をラビングした方向に配列させるラビング処理を
行う際、段差のために画素境界部がラビングできずに、
液晶に配向不良を生じ、コントラストが低下するという
問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、均一
な厚さを有する着色画素と遮光層を形成し、平坦で欠陥
の無い、優れた画質の液晶ディスプレイを実現すること
ができるカラーフィルタの製造方法を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、そのような製造方法により得
られたカラーフィルタを提供することにある。本発明者
らは、先に、基板状に形成した着色塗膜層を、その画素
となる部分を残して、レーザー光により蒸散させて取り
去る方法を提案した（特願平−１６０６８９号）。この
方法によれば、各画素の厚さが一定したカラーフィルタ
を得ることができる。

【０００６】本発明者らは、各画素と遮光層との間に段
差が生じない平坦なカラーフィルタの製造方法につい
て、更に研究を行った結果、基板上に、紫外線吸収剤ま
たは紫外線吸収性をもつ着色顔料を用いて各着色画素を
形成した後、その上に、黒色感光性樹脂組成物の層を形
成し、基板側から光照射することにより、各着色画素間
の隙間に硬化した黒色感光性樹脂組成物からなる遮光層
を形成すれば、平坦性に優れたカラーフィルタを容易に
作製できることを見出した。本発明の方法によれば、平
坦化のためにローラー等による表面研磨処理を必要とし
ない。本発明の方法によれば、フォトマスクを使用しな
くても、精度よく光漏れのない遮光層を形成することが
できる。また、カラーフィルタ上に配向膜を塗布し、ラ
ビング処理する際、均一なラビングができる。本発明
は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、透明な
基板上に少なくとも３色の画素と遮光層とを形成したカ
ラーフィルタの製造方法において、（１）基板上に、紫
外線吸収剤または紫外線吸収性をもつ着色顔料を含む第
１色目の着色層を形成し、次いで、画素を形成させるべ
きところ以外の部分にレーザー光を照射して、照射部分
の前記着色層の除去を行うことにより、第１色目の着色
画素を形成する工程、（２）第１色目の着色画素が形成
された基板上に、紫外線吸収剤または紫外線吸収性をも
つ着色顔料を含む第２色目の着色層を形成し、次いで、
画素を形成させるべきところ以外の部分にレーザー光を
照射して、照射部分の第２色目の着色層の除去を行うこ
とにより、第２色目の着色画素を形成する工程、（３）
第１色目及び第２色目の着色画素が形成された基板上
に、紫外線吸収剤または紫外線吸収性をもつ着色顔料を
含む第３色目の着色層を形成し、次いで、画素を形成さ
せるべきところ以外の部分にレーザー光を照射して、照
射部分の第３色目の着色層の除去を行うことにより、第
３色目の着色画素を形成する工程、及び（４）各画素を
形成した基板上に、黒色感光性樹脂組成物の層を形成
し、次いで、基板側から光照射することにより、各画素
間の隙間に硬化した黒色感光性樹脂組成物からなる遮光
層を形成する工程を含むことを特徴とするカラーフィル
タの製造方法。が提供される。また、本発明によれば、
上記製造方法により作製されたカラーフィルタが提供さ
れる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明では、着色画素形成に感光
性樹脂を用いないため顔料／樹脂成分を広い範囲で調整
することができる。そのため、任意の光透過率をもつ着
色画素を一定の膜厚で形成することができる。以下、図
面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について
説明する。本発明では、着色画素の形成方法として、透
明な基板上に、紫外線吸収剤または紫外線吸収性をもつ
着色顔料を含む着色層を形成し、次いで、画素を形成さ
せるべきところ以外の部分にレーザー光を照射して、照
射部分の前記着色層を蒸散させて取り去る方法を採用す
る。着色層は、着色顔料を分散剤に分散したものを基板
上に塗布することにより形成する。より具体的には、本
発明における着色層（着色塗膜）は、紫外線吸収剤及
び／または紫外線吸収性をもつ着色顔料、通常の着色
顔料、樹脂等の分散剤を含有する着色組成物から形成
されるものである。

【０００９】図１に示すように、基板１上に、紫外線吸
収性を持つ第１色目の着色層（着色塗膜）２を形成す
る。基板１は、ガラス、合成樹脂などからなる透明な薄
板、シート、フィルムなどである。ここで言う、第１色
目とは、カラーフィルタに必要な３原色の１つで、以降
第２色目、第３色目は、各々残りの色である。通常は、
３原色として赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が用いられる。
所望により、それら以外の第４色目以降の着色画素を設
けてもよい。着色塗膜の形成方法としては、着色組成物
をスピンコート、ロールコート等の塗布方法により基板
上に塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。

【００１０】本発明では、少なくとも紫外線吸収剤また
は紫外線吸収性をもつ着色顔料を配合することにより、
着色組成物に紫外線吸収性を持たせている。紫外線吸収
剤と紫外線吸収性をもつ着色顔料とを併用してもよい。
紫外線吸収性を持つ着色組成物は、これを塗膜にして、
カラーフィルタの画素を形成した場合、充分な色特性を
持っているものである。このような着色組成物として
は、例えば、通常の着色顔料を、分散剤を用いて適当な
溶媒に分散させたものに、紫外線吸収剤または紫外線吸
収性を有する着色顔料を添加したものが挙げられる。こ
こでいう分散剤とは、顔料を微細化し、安定に分散させ
るものである。

【００１１】本発明で用いられる顔料としては、例え
ば、有機顔料では、アゾレーキ系、不溶性アゾ系、縮合
アゾ系、フタロシアニン系、ハロゲン化フタロシアニン
系、キナクリドン系、ジオキサジン系、イソインドリノ
ン系、アントラキノン系、ペリノン系、チオインジコ
系、ペリレン系、カーボンがあり、無機顔料としては、
鉄黒、酸化チタン、ミロリブルー、酸化鉄、コバルト
紫、マンガン紫、群青、紺青、コバルトブルー、セルリ
アンブルー、ビリジアン、及びこれらの２種以上の混合
物が使われる。また、顔料表面を表面処理し、顔料の分
散性を向上させた修飾顔料も使用することができる。上
記顔料のうち、ジオキサジン系、イソインドリノン系、
ハロゲン化フタロシアニン系では、比較的強い紫外線吸
収性を有し、これらの着色顔料と通常の着色顔料を組み
合わせて、紫外線吸収性を有する着色画素を形成するこ
とができる。

【００１２】分散剤は、顔料を微細化し、安定に分散さ
せる役割を持つものであり、界面活性剤がよく使用され
る。界面活性剤には、イオン性界面活性剤、ノニオン性
界面活性剤があり、イオン性界面活性剤には、カチオン
性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤
がある。カチオン性界面活性剤の例としては、脂肪族ア
ミン類、第４アンモニウム塩類、アルキルピリジウム塩
類等がある。アニオン性界面活性剤の例としては、脂肪
酸塩類、硫酸エステル類、スルホン酸塩類、燐酸エステ
ル類等がある。両面活性剤の例としては、アミノ酸塩類
等がある。ノニオン性界面活性剤の例としては、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレン
アルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアル
キルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、ポリ
オキシエチレンソルビタンアルキルエステル類等があ
る。

【００１３】また、分散剤として、界面活性剤以外に、
市販されている顔料分散用の樹脂も使用することができ
る。この例として、水溶性樹脂としては、ブチラール樹
脂、ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドン；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
ドロキシプロピルメタクリレートなどの（共）重合体；
ポリアクリルアミド；これらの２種以上の混合物等があ
る。溶剤溶解系の樹脂として、アルキド樹脂、アクリル
樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、イソシアネート、マレイ
ン樹脂等がある。分散剤として、上記界面活性剤と顔料
分散用の樹脂の併用も可能である。そして、上記界面活
性剤、顔料分散用の樹脂のどちらか一方で分散を行い、
残りの一方を顔料を分散した後、添加することも可能で
ある。

【００１４】着色組成物に用いられる溶媒としては、通
常の塗料に用いられている溶媒が使用できる。溶媒の具
体例としては、水、メタノール、エタノール、イソプロ
ピルアルコール、ブタノール、トルエン、キシレン、メ
チルエチルケトン、ジグライム、乳酸エステル、エチル
セロソルブ、エチルセロソルブアセテート、酢酸エステ
ル等が挙げられる。着色組成物には、塗膜の耐久性を向
上させるために、各種のバインダー樹脂を配合すること
もできる。バインダー樹脂としては、上記顔料分散用の
樹脂として挙げた樹脂も用いることができる。

【００１５】紫外線吸収剤としては、透明なセラミック
ス微粒子、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化セリウ
ムなどが挙げられる。また、紫外線吸収剤としては、こ
れら以外に、例えば、フェニルサリシレート、ｐ−ｔｅ
ｒｔ−ブチルフェニルサリシレート、ｐ−オクチルフェ
ニルサリシレート、２，４−ジオヒドロキシベンゾフェ
ノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、
２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン、２−
ヒドロキシ−４−ドデシルオキシベンゾフェノン、２，
２′−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、
２，２′−ジヒドロキシ−４，４′−ジメトキシベンゾ
フェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−５−スルホ
ベンゾフェノン、ビス（２−メトキシ−４−ヒドロキシ
−５−ベンゾイルフェニル）メタン、２−（２′−ヒド
ロキシ−５′−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、
２−（２′−ヒドロキシ−５′−ｔｅｒｔ−ブチルフェ
ニル）ベンゾトリアゾール、２−（２′−ヒドロキシ−
３′，５′−ジ・ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ベンゾト
リアゾール、２−（２′−ヒドロキシ−３′−ｔｅｒｔ
−ブチル−５′−メチルフェニル）−５−クロロベンゾ
トリアゾール、２−（２′−ヒドロキシ−３′，５′−
ジ・ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾト
リアゾール、２−（２′−ヒドロキシ−３′，５′−ジ
・ｔｅｒｔ−アミノフェニル）−５−ベンゾトリアゾー
ル、２−エチルヘキシル−２−シアノ−３，３′ジフェ
ニルアクリレート、エチル−２−シアノ−３，３′ジフ
ェニルアクリレートなどが挙げられる。紫外線吸収剤
は、前記分散剤を用いて分散するか、あるいは適当な溶
媒に溶解して着色組成物に添加する。

【００１６】紫外線吸収剤または紫外線吸収性をもつ着
色顔料は、遮光層を形成する際の光照射によって、着色
画素上に塗布された黒色感光性樹脂組成物が光硬化しな
い量比で使用する。顔料などの分散は、上記成分から適
当なものを選択し、通常の分散機により顔料を溶媒中に
分散する。溶媒中には、分散剤が予め溶解してある。分
散機としては、サンドミル、ボールミル、ホモジナイザ
ー等が使用される。このようにして得られた着色組成物
を基板１に塗布し、塗膜（着色層）２を形成する。塗膜
形成方法としては、スピンコート、ロールコート、ディ
ッピング等がある。塗膜の膜厚としては、顔料の濃度等
により異なるが、通常、０．５〜２μｍである。塗布
後、塗膜を乾燥させ、硬化させる。通常、塗膜をベーク
して、塗膜を乾燥させる。べーク法の例としては、ホッ
トプレート上に置くか、あるいはオーブン中に入れる方
法等が挙げられる。塗膜を乾燥させる条件としては、溶
媒の蒸気圧、樹脂の耐熱性により適宜選択されるが、ベ
ークの温度としては、常温以上３００℃以下であり、５
０〜２００℃が好ましい。

【００１７】塗膜２には、第１色目の着色画素５が形成
される領域以外の部分にレーザー光３を照射し、レーザ
ー光を照射した部分を蒸散させることにより、第１色目
着色画素５を形成する。ここで照射するレーザー光とし
ては、レーザー光が塗膜に照射されて、蒸散を起こすよ
うに、充分短い波長でなければならない。蒸散とは、レ
ーザー光が照射された着色塗膜中の組成物が、レーザー
光の吸収により、気体状となって起散することをいう。
従って、レーザー光源として波長が紫外線領域にあるエ
キシマレーザーが好適である。エキシマレーザーは、ハ
ロゲンガスと希ガスの高圧混合ガス中で高圧放電を行
い、分子の励起エネルギー放出による紫外光パルス発振
を行うもので、ガスの組み合わせにより、１９３〜３０
８ｎｍの発振波長を持つ。使用されるガスの組み合わせ
としては、Ｘｅ−Ｃｌ₂、Ｋｒ−Ｆ₂、Ａｒ−Ｆ₂があ
る。しかしながら、Ｃｏ₂、ＹＡＧレーザーのように、
波長が赤外光であっても、非線形光学材料を用い、第
２、第３高調波により、その波長を得ることも可能であ
る。しかし、この場合、レーザー光が充分なエネルギー
密度を持っていなければならない。レーザー光のエネル
ギー密度は、通常、０．２〜３Ｊ／ｃｍ²であり、０．
５〜２Ｊ／ｃｍ²が特に好適である。エネルギー密度が
大きすぎると、塗膜だけでなく、下にある基板まで蒸散
してしまう。また、エネルギー密度が小さすぎると塗膜
が蒸散を起こさない。そして、レーザー光は、第２色目
以降の画素の形成のために、レーザー光の出力を制御す
ることが必要である。このときレーザー光がパルス光で
あることが望ましい。パルス光のショット数により、塗
膜の深さ方向の加工制御が可能となる。

【００１８】形成される各色の着色画素の形状は、通
常、矩形、六角形、円等であり、その大きさは、長辺ま
たは直径が１００〜３００μｍ程度である。各着色画素
は、規則的に交互に配列されており、各着色画素の間隔
は、通常、１０〜５０μｍ程度である。この各着色画素
間の隙間に遮光層が形成される。レーザー光を照射し、
蒸散によって着色画素をパターニングするには２つの方
法がある。１つは、図１に示すように、面露光をフォト
マスク４を介しある領域にレーザー光を照射し、一括で
画素を形成し、ＸＹステージ等により、基板を移動し、
次の部分にレーザー光を照射し、画素を形成する方法で
ある。この工程を繰り返すことにより、基板全面に着色
画素を得る。もう１つの方法は、レーザー光を小さく絞
り込み、走査することにより着色画素を形成する方法で
ある。レーザー光の走査には、ＸＹステージ等により基
板自体を移動するか、あるいはレーザー光を光学系によ
り走査することで行う。上記の方法は、基板の大きさや
パターンの大きさにより最適な方法が選択される。

【００１９】このようにして、第１色目の着色画素５を
得る。なお、図１には、フォトマスク４を用いた例を示
したが、前記したように、レーザー光を小さく絞り込
み、走査させてもよい。次に、第１色目と同様に、第２
色目の着色組成物を第１色目の画素の上に塗布し、乾燥
し、図２に示すように第２色目の塗膜６を形成する。こ
の場合も、フォトマスクを使用するか、あるいはレーザ
ー光を小さくスッポト状に絞り込んで走査してもよい。
第２色目の塗膜６に、第１色目の着色画素を形成したと
きと同様にして、レーザー光を第２色目の着色画素を形
成させる領域以外のところに照射し、第２色目の着色画
素７を形成する。ここで、第２色目の着色塗膜６の下に
第１色目の着色画素５がある領域が存在するため、レー
ザー光のパルスのショット数を制御することにより、第
２色目の塗膜のみを蒸散させる。そのために、レーザー
のパルス１ショット当たりの蒸散の深さ、エッチレート
を予め測定しておき、第２色目の塗膜の膜厚を測定する
ことにより、第２色目の塗膜みを蒸散させるのに必要な
ショット数を求め、そのショット数だけパルスを照射し
て、第１色目の上にある第２色目の着色塗膜のみを蒸散
させる。このようにして、第２色目の着色画素７を形成
する。

【００２０】次いで、図３に示すように、第３色目着色
塗膜８を第１及び第２色目着色塗膜と同様にして形成
し、第３色目着色画素９を第２色目着色画素を形成した
ときと同様にして、レーザー光を第３色目の着色画素を
形成させる領域以外のところに照射し、第３色目の着色
画素９を形成する。ここで第３色目の着色塗膜の下に第
１色目、第２色目の着色画素がある領域が存在するた
め、レーザー光のパルスのショット数を制御することに
より、第３色目の着色塗膜のみを蒸散させる。そのため
に、レーザーのパルス１ショット当たりの蒸散の深さ、
エッチレートを予め測定しておき、第３色目の塗膜の膜
厚を測定することにより、第３色目の塗膜のみを蒸散さ
せるのに必要なショット数を求め、そのショット数だけ
パルスを照射し、第１色目と第２色目の着色画素上にあ
る第３色目の着色塗膜のみを蒸散させる。上記のように
して、３色の着色画素を形成する。所望により、同様に
して、４色目以上の着色画素を形成してもよい。

【００２１】次に、遮光層を形成する。遮光層は、黒色
感光性樹脂組成物を光硬化させたものであり、該組成物
は、黒色顔料、バインダー樹脂、感光性樹脂組成物等を
含むものである。黒色顔料としては、カーボン、アニリ
ンブラック、シアニンブラック等が用いられる。必要に
応じて青、紫、黄、赤等の補色同士の有色顔料を混合し
たり、これと黒色顔料を混合して使用される。黒色感光
性樹脂組成物は、黒色着色液と感光性樹脂組成物を混合
して得られる。黒色着色液は、前記の着色液と同様にし
て作製される。

【００２２】感光性樹脂組成物としては、（１）ポリマ
ーと光架橋剤、及び（２）モノマーまたはオリゴマー
と、バインダー樹脂、及び光重合開始剤の組み合わせが
挙げられる。（１）ポリマーと架橋剤の系光架橋剤としては、着色、排水処理の点で、ジアゾ化合
物が好ましい。このほかに、重クロム酸塩、クロム酸
塩、ビスアジド化合物等がある。ポリマーとしては、２
−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、メト
キシメチルアクリルアミド（ＭＡＡｍ）、ジメチルアミ
ノプロピルメクリルアミド）ＤＭＡＰＭＡ）、メチルメ
タクリレート（ＭＡＡ）、アクリル酸（ＡＡ）等の
（共）重合体が挙げられる。モノマー組成として、ＨＥ
ＭＡの含有量が感光性化合物全体の固型分の７０重量％
以上であることが好ましい。このほかに、光架橋剤に反
応するポリマーとして、ポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、等
を用いてもよい。

【００２３】（２）モノマーまたはオリゴマーと、バイ
ンダー樹脂、及び光重合開始剤の系モノマーまたはオリゴマーとしては、アクリル酸、２−
ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、スチ
レン、酢酸ビニル、テトラエトレングリコールジアクリ
レート等のモノマーまたはこれらのオリゴマーが挙げら
れ、バインダー樹脂としては、例えば、アクリル系ポリ
マーをプレポリマー化したものなどが挙げられ、光重合
開始剤としては、４−（２−ヒロドキシエトキシ）フェ
ニル−（２−ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン（メル
ク社Ｄａｒｏｃｕｒ２９５９）、アゾビスイソブチロニ
トリル、アントラキノン等が挙げられる。

【００２４】上記のような感光性樹脂組成物と黒色着色
液を混合して、黒色感光性樹脂組成物を得る。次に、図
４に示すように、黒色感光性組成物を上記の着色画素が
形成された基板上に塗布する。塗布層１０は、ベーク等
による乾燥後、感光性樹脂組成物の感光波長で、基板側
（着色画素の形成面とは反対側）から光照射し、硬化さ
せる。ここで用いる光は、一般の紫外線（波長３００〜
３８０ｎｍ）の他に、エッチングで用いたエキシマレー
ザー（波長１５７〜３５１ｎｍ）を使用することができ
る。照射量を調整することにより、光硬化した遮光層の
厚さを着色画素と同じ厚さにするようにできる。

【００２５】着色画素には、紫外線吸収性が付与されて
いるため、着色画素上に形成された塗膜は光硬化せず、
着色画素以外の部分に形成された塗膜が光硬化する。し
たがって、光照射後に現像を行うと、着色画素上の黒色
感光性樹脂組成物層が溶解または剥離して除去される。
以上の工程により、平坦性の高いカラーフィルタを作製
することができる。本発明は、着色塗膜にレーザー光を
照射し、照射部分のみを蒸散させることにより、従来法
よりも短い工程で、着色画素を形成することができる。
また、着色画素が紫外線吸収性を有しているので、黒色
感光性組成物を着色画素上から塗布し、裏面から光照射
することにより、着色画素を形成した以外の部分で光硬
化した遮光層が形成される。着色画素層の上に塗布され
た黒色感光性樹脂組成物は、現像により除去することが
できるので、フォトマスクを使用しなくても、精度よく
光漏れのない遮光層を形成することができる。

【００２６】本発明の方法によれば、光照射量を調整す
ることにより、遮光層の厚さを着色画素層と等しくし、
平坦性に優れたカラーフィルタを精度よく形成すること
ができる。平坦性に優れることにより、液晶セルのギャ
ップが均一となり、コントラストに優れた液晶ディスプ
レイを作製することができる。また、カラーフィルタ上
に配向膜を塗布し、ラビング処理する際、均一なラビン
グができる。従来は画素境界部で段差が生じていたため
に、ラビングできない箇所が境界部に生じ、液晶の配向
性が弱くなり、コントラスト特性が劣化することがあっ
た。さらに、本発明では、着色画素内のピンホールによ
る抜けが黒色で充填でき、結果的に欠陥を目立たなくす
る効果もある。光源としてエッチングに用いたレーザー
を使用すれば、設備投資コストの低減につながり、低コ
ストでカラーフィルタを供給することができる。

【００２７】

【実施例】以下に、実施例を挙げて、本発明についてよ
り具体的に説明する。

【００２８】［実施例１］（１）着色組成物の作製最初にＲＧＢの各着色組成物を作製した。ここでＲＧＢ
とは、カラーフィルタの画素における３原色で、Ｒ、
Ｇ、Ｂの各々は、赤、緑、青に対応する。ＲＧＢの着色
組成物を作製するために、赤、緑、青、の３色に加え
て、色補正用として黄色、紫の２色の顔料を分散した。
分散剤としては、ポリビニルアルコール（ゴーセノー
ル：ＫＰ０８、日本合成化学工業（株）製）と、ノニオ
ン系界面活性剤（ノイゲンＥＡ１７０、第一工業製薬
（株）製）とを使用し、分散液中に各３重量％の濃度で
添加した。各色における顔料及び濃度は、次のとおりで
あった。赤：Ｐｉｇ．Ｒｅｄ１４４ＣｒｏｍｏｐｈｔａｌＲｅｄＴｙｐｅ１３重量％、緑：Ｐｉｇ．Ｇｒｅｅｎ７フタロシアニングリーン１６重量％、青：Ｐｉｇ．Ｂｌｕｅ１５フタロシアニンブルー１０重量％、黄：ＰｉｇＹｅｌｌｏｗ１２ジアゾイエロー１３重量％、紫：Ｐｉｇ．Ｖｉｏｌｅｔ２３ジオキサンバイオレット１０重量％。

【００２９】溶媒としては、水を使用した。分散剤、各
色の顔料、及び水をサンドミルにより分散した。上記顔
料の濃度は、着色画素（ＲＧＢ）を形成する際、所望の
光学特性を実現する膜厚が各色で同じになるように調整
したものである。分散後の顔料液は、以下の組成比（重
量比）で混合し、ＲＧＢの各着色組成物を得た。Ｒ＝赤：黄＝８０：２０Ｇ＝緑：黄＝６０：４０Ｂ＝青：紫＝７５：２５さらに、紫外線吸収剤として酸化チタン（平均粒径２０
ｎｍ）を下記配合で分散した。酸化チタン：２０％ポリビニルアルコール：１０％水：７０％上記の酸化チタン分散液を各着色液に対して１０：２の
組成比（重量比）で混合し、紫外線吸収剤を含む着色組
成物を得た。

【００３０】（２）カラーフィルタの着色画素製造方法１０ｃｍ角の無アルカリガラス基板に、第１色目として
Ｒの着色組成物をスピンコーターにより塗布した。光学
特性から膜厚は１μｍとなるように、塗布条件を調整し
た。塗布後、７０℃のホットプレートの上に３分間置
き、乾燥させ塗膜を作製した。得られたＲの着色塗膜を
ＫｒＦのレーザー（Ｌ５８３７：浜松ホトニクス
（株））の照射により、Ｒの着色画素を形成した。この
ときレーザー光のスポットサイズをレンズ系により１０
×１５０μｍに縮小し、ＸＹステージにより基板を移動
させながらレーザー光を照射することにより、Ｒの１０
０×３００μｍのストライプ状の画素を形成した。レー
ザー光のエネルギー密度は、１Ｊ／ｃｍ²であった。

【００３１】次に、Ｇの着色組成物を、このＲの画素の
上から塗布し、同様に乾燥し、Ｇの塗膜を得た。Ｇの塗
膜も１μｍとなるように塗布条件を調整した。予め、Ｇ
の塗膜の単位パルス当たりの蒸散する深さ、エッチレー
トを測定したところ、０．２μｍ／パルスであった。従
って、Ｇの塗膜だけを蒸散させるためには、レーザー光
のパルスを走査し５ショット照射すればよいことが分か
った。このようにしてレーザー光をＲと同様にＧの画素
が形成される領域以外の部分にＸＹステージを移動させ
ながら、各部分５ショットずつ照射した。こうしてＲと
同様に１００×３００μｍの画素を形成した。

【００３２】最後に、Ｂの画素をＧと同様にして形成し
た。このとき、Ｂの塗膜は１μｍであり、Ｂのエッチレ
ートはＧと同様０．２μｍ／パルスであったので、Ｂの
塗膜のみを蒸散させるために、レーザー光のパルスをＢ
の画素が形成される領域以外の部分にＸＹステージを移
動しながら、各部分５ショットずつ照射し、Ｂの画素を
形成した。以上のようにしてできたパターンは、ストラ
イプ状であるが、パターンに対して垂直方向にレーザー
光を走査して蒸散することにより、格子状のパターンに
することもできる。また、フォトマスクを用いること
で、マトリックス状のパターンを形成することも可能で
ある。

【００３３】（３）裏面露光による遮光層形成はじめに、黒色着色液の作製例について説明する。前記
のＰＶＡ（ゴーセノール：ＫＰ０８、日本合成化学工業
（株）製）を用い、１０重量％の水溶液を作製し、この
水溶液１００ｇに、水８５ｇ、界面活性剤としてポリオ
キシエチレンオレイルエーテル０．５ｇ（ノイゲンＥＡ
１７０、第一工業製薬（株）製）、顔料１０ｇを配合し
た。配合した顔料は、次の通りである。赤：Ｐｉｇ．Ｒｅｄ１４４ＣｒｏｍｏｐｈｔａｌＲｅｄＴｙｐｅ青：Ｐｉｇ．Ｂｌｕｅ１５フタロシアニンブルー黄：ＰｉｇＹｅｌｌｏｗ１２ジアゾイエロー紫：Ｐｉｇ．Ｖｉｏｌｅｔ２３ジオキサンバイオレット黒：Ｐｉｇ．Ｂｌａｃｋ７カーボンブラック分散装置は、サンドミルを用いた。２時間の分散後の各
顔料の平均粒径は１５０〜４００ｎｍの範囲内にあっ
た。青、赤、黄、紫の各着色ペーストを混合し、なるべ
く全体の光透過率が低くなるように、混合・調整を繰り
返し、黒色の着色ペーストを作製した。次に、青、赤、
黄、紫、黒の各着色ペーストを混合し、可視波長全域を
吸収し、紫外部を透過するように各着色ペーストの組み
合わせを調整した。

【００３４】上記の黒色着色液と感光性樹脂組成物を混
合して、黒色感光性樹脂組成物を得た。感光性樹脂組成
物は、ポリマーと光架橋剤との系を使用した。光架橋剤
としては、ジアゾ化合物を用いた。ポリマーとしては、
モノマー組成として２−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト（ＨＥＭＡ）８２重量％、ＭＡＡｍ（メトキシメチル
アクリルアミド）１４重量％、ＤＭＡＰＭＡ（ジメチル
アミノプロピルメクリルアミド）３重量％、ＡＡ（アク
リル酸）１重量％を、重合開始剤を含む８５℃に保った
２０％酢酸水溶液中に滴下し、滴下重合法で製造したも
のを用いた。上記ポリマー３．８ｇに、上記の着色ペー
スト１０ｇと、２０％酢酸水６ｇを混合した。これにジ
アゾ化合物０．５ｇを混合して感光性樹脂組成物を得
た。上記の着色ペースト１０ｇと感光性樹脂組成物５ｇ
を混合して黒色感光性樹脂組成物を調製した。

【００３５】上記黒色感光性樹脂組成物を、前記の各着
色画素を形成したガラス基板上に塗布した。３分間８０
℃でホットプレート上でベークした後、基板の裏面から
露光した。裏面からの露光には、通常の紫外線照射機や
露光機、本発明でエッチングに用いたエキシマレーザー
を用いることができる。本発明では、紫外線照射機を用
いた。照射エネルギーを５００ｍＪ／ｃｍ²、８００ｍ
Ｊ／ｃｍ²、１２００ｍＪ／ｃｍ²と変化させて光硬化さ
せたところ、８００ｍＪ／ｃｍ²において厚さ１μｍの
遮光層が得られ、着色画素層と合わせ、平坦なカラーフ
ィルタを作製することができた。なお、遮光層の現像
は、２％酢酸水溶液を用い、２分間の浸漬により行っ
た。着色画素層と遮光層の形成後、保護膜としてアクリ
ル系樹脂を厚さ０．５μｍでオーバーコートした。な
お、この保護膜は、必要がなければ省略してもよい。カ
ラーフィルタ作製後、表面の平坦性を触針式表面粗さ計
で測定したところ、±０．０１μｍの範囲で凹凸が無
く、平坦であることが確認された。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、平坦性に優れたカラー
フィルタを作製することができ、それによって、色ム
ラ、コントラストなどの表示品質に関する特性が改善さ
れ、優れた画質の液晶ディスプレイを提供することがで
きる。また、従来、平坦化するために、ローラーによる
表面研磨が行われてきたが、これが製品の歩留まりを大
きく低下させる要因になっていた。本発明ではこのよう
な処理が不要のため、製品歩留まりが向上する。さら
に、本発明によれば、精度よく光漏れのない遮光層を形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態のうち、フォトマス
クを用いた面露光によるカラーフィルターの製造工程
（第１色目の着色画素の形成）を示す模式図である。

【図２】図２は、第２色目の着色画素の形成工程を示す
模式図である。

【図３】図３は、第３色目の着色画素の形成工程を示す
模式図である。

【図４】図４は、黒色感光性組成物を塗布して、遮光層
を形成する工程を示す模式図である。

【符号の説明】

１：基板２：第１色目の着色塗膜（着色層）３：レーザー光４：フォトマスク５：第１色目の着色画素６：第２色目の着色塗膜７：第２色目の着色画素８：第３色目の着色塗膜９：第３色目の着色画素１０：黒色感光性組成物の塗膜１１：紫外線１２：遮光層（１）〜（８）：工程の順番

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基板上に少なくとも３色の画素と
遮光層とを形成したカラーフィルタの製造方法におい
て、（１）基板上に、紫外線吸収剤または紫外線吸収性
をもつ着色顔料を含む第１色目の着色層を形成し、次い
で、画素を形成させるべきところ以外の部分にレーザー
光を照射して、照射部分の前記着色層の除去を行うこと
により、第１色目の着色画素を形成する工程、（２）第
１色目の着色画素が形成された基板上に、紫外線吸収剤
または紫外線吸収性をもつ着色顔料を含む第２色目の着
色層を形成し、次いで、画素を形成させるべきところ以
外の部分にレーザー光を照射して、照射部分の第２色目
の着色層の除去を行うことにより、第２色目の着色画素
を形成する工程、（３）第１色目及び第２色目の着色画
素が形成された基板上に、紫外線吸収剤または紫外線吸
収性をもつ着色顔料を含む第３色目の着色層を形成し、
次いで、画素を形成させるべきところ以外の部分にレー
ザー光を照射して、照射部分の第３色目の着色層の除去
を行うことにより、第３色目の着色画素を形成する工
程、及び（４）各画素を形成した基板上に、黒色感光性
樹脂組成物の層を形成し、次いで、基板側から光照射す
ることにより、各画素間の隙間に硬化した黒色感光性樹
脂組成物からなる遮光層を形成する工程を含むことを特
徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】請求項１記載の製造方法により得られた
カラーフィルタ。