JPH09152506A

JPH09152506A - カラーフィルタ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09152506A
Application number: JP30944895A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Hatai; 宗宏畠井; Kazuhiko Nakamura; 一彦中村
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な厚みを有する各着色画素とブラックマ
トリクス（遮光層）が形成され、平坦で欠陥のない、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
ラーフィルタ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】透明な基板上に、着色塗膜を用いて形成
された少なくとも３色の着色画素が形成されたカラーフ
ィルタにおいて、各着色画素の端部が隣接する他色の着
色画素と部分的に重なり合ってブラックマトリクスを形
成しており、かつ、該ブラックマトリクスが隣接する各
着色画素と実質的に同じ膜厚であることを特徴とするカ
ラーフィルタ、及びその製造方法。

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及びその製造
方法に関するものである。

【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、一般に、赤、青、緑の３原色が使用
されている。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着色感光性樹脂組成物が用いられ
ており、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。画素と画素との間に
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
クマトリクス）により埋めている。

【０００３】より具体的に、従来、カラーフィルタの製
造方法として、透明な基板上に、第１の色相の顔料を分
散させた感光性樹脂組成物の塗膜を形成し、該塗膜上か
らマスクパターンを介して露光し、次いで、現像するこ
とにより、第１のパターン状透明着色画素を形成し、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素を形成する方法
が提案されている（例えば、特開平６−６７０１０号公
報）。

【０００４】しかしながら、このような感光性樹脂組成
物を用いたカラーフィルタの製造方法では、平坦性に優
れたカラーフィルタを製造することは困難である。即
ち、この方法では、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
に差異が生じていた。例えば、一般的には、青が最も感
度が良く、以下、赤及び緑の順である。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、感度及び解
像度を調整してる。ところが、このような調整を行う
と、一般に、各着色画素の膜厚が異なってしまう。

【０００５】また、特開平３−５５５０３号公報には、
感光性樹脂に顔料を分散してなる複数の着色感光性樹脂
を用いて形成された色分解フィルターであって、着色画
素を各着色感光性樹脂で形成すると同時に、遮光すべき
領域上に、上記複数の着色感光性樹脂の積層による遮光
層を形成した色分解フィルターが提案されている。該公
報に開示されている方法は、着色感光性樹脂組成物を用
いてカラーフィルタを製造する際に、ブラックマトリク
スを作製する別工程を付加することなく、赤、青、緑の
着色画素のうちの少なくとも２色の着色画素を、各着色
画素の一部が互いに重なるように形成することにより、
重ねた部分をブラックマトリクスとするものである。し
かしながら、このような方法では、ブラックマトリクス
になる部分は、赤、青、緑の着色塗膜が積層されている
ため、膜厚が各着色画素の２倍以上になってしまい、大
きな膜厚差を生じてしまう。

【０００６】着色画素同士あるいは着色画素とブラック
マトリクスとの間の膜厚に差異があり、カラーフィルタ
の平坦性が損なわれると、液晶セルの組み立てに際し、
適正なセルギャップを取ることが困難になる。その結
果、色表示のむらを引き起こすことになる。即ち、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
にする電圧が変化する。カラーフィルタの各着色画素や
ブラックマトリクス部分の膜厚が異なると、セルギャッ
プが変わり、色ごと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
れるという問題を生じる。コントラストの低下防止のた
めには、各着色画素同士あるいは着色画素とブラックマ
トリクスとの間の膜厚の差異を可能な限り小さくするこ
とが望ましい。

【０００７】また、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
挟んで使用されている。カラーフィルターの各着色画素
及びブラックマトリクスに段差があると、配向膜の表面
を一定方向にラビングして液晶分子同士をラビングした
方向に配列させるラビング処理を行う際に、段差のため
に画素境界部分がラビングされずに、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、均一
な厚みを有する各着色画素とブラックマトリクス（遮光
層）が形成され、平坦で欠陥のない、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及
びその製造方法を提供することにある。本発明者らは、
先に、基板上に形成した着色塗膜を、その画素となる部
分を残して、レーザー光の照射により蒸散させて取り去
る方法に想到した。この方法によれば、（１）基板上に
第１色目の着色塗膜を形成し、レーザー光を着色画素と
なる領域以外の部分に照射して、照射部分を蒸散させる
ことにより、第１色目の着色画素を形成し、（２）第１
色目の着色画素が形成された基板上に、第２色目の着色
塗膜を第１色目の着色画素を被覆するようにして形成
し、次いで、レーザー光を第２色目の着色画素となる領
域以外の部分に照射して、照射部分の第２色目の着色塗
膜のみを蒸散させることにより、第２色目の着色画素を
形成し、さらに、（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、第３色目の着色塗膜を第１色
目及び第２色目の着色画素を被覆するように形成し、レ
ーザー光を第３色目の着色画素となる領域以外の部分に
照射して、照射部分の第３色目の着色塗膜のみを蒸散さ
せることにより、第３色目の着色画素を形成することが
できる。

【０００９】この方法において、第１色目の着色画素の
上に被覆された第２色目の着色塗膜のみを蒸散させ、第
１色目の着色画素を基板上に残すには、レーザー光の出
力を制御すればよい。同様に、第１色目及び第２色目の
上に被覆された第３色目の着色塗膜のみを蒸散させるに
は、レーザー光の出力を制御すればよい。この方法によ
れば、各着色画素間の膜厚が均一で、平坦性に優れたカ
ラーフィルタを容易に作成することができる。

【００１０】本発明者らは、この方法を応用して、ある
色相の着色画素の端部と他の色相の着色画素の端部を重
ね合わせてブラックマトリクスを形成し、かつ、重ね合
わせた部分の膜厚を各着色画素の膜厚と等しくする方法
について鋭意研究を行った。その結果、ある色相の着色
塗膜にレーザー光を照射し、照射部分を蒸散させて、該
色相の着色画素を形成する工程において、該着色画素の
端部のみに更に制御した出力のレーザー光を照射して部
分的に該端部の厚みを減少させた後、その上に他の色相
の着色塗膜を形成し、次いで、レーザー光を照射して照
射部分を蒸散させて、他の色相の着色画素を形成させる
と、各色相の着色画素同士が重ね合わされた境界部分が
ブラックマトリクスを形成し、かつ、該部分の膜厚を各
着色画素の膜厚と等しいものにすることができることを
見出した。本発明の方法によれば、各着色画素及びブラ
ックマトリクスに段差のない平坦性に優れたカラーフィ
ルタを得ることができる。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。

【００１１】

【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、着色塗膜を用いて形成された少なくとも３色
の着色画素が形成されたカラーフィルタにおいて、各着
色画素の端部が隣接する他色の着色画素と部分的に重な
り合ってブラックマトリクスを形成しており、かつ、該
ブラックマトリクスが隣接する各着色画素と実質的に同
じ膜厚であることを特徴とするカラーフィルタが提供さ
れる。

【００１２】また、本発明によれば、透明な基板上に、
着色塗膜を用いて形成された少なくとも３色の着色画素
と、各着色画素の端部が隣接する他色の着色画素と部分
的に重なり合って形成されたブラックマトリクスとを有
するカラーフィルタの製造方法であって、（１）基板上
に第１色目の着色塗膜を形成し、レーザー光を着色画素
となる領域以外の部分に照射して、照射部分を蒸散させ
ることにより、第１色目の着色画素を形成し、次いで、
該第１色目の着色画素の端部にレーザー光を照射して照
射部分の膜厚を蒸散により減少させる工程、（２）第１
色目の着色画素が形成された基板上に、第２色目の着色
塗膜を第１色目の着色画素を被覆するようにして形成
し、次いで、第２色目の着色画素となる領域、第１色目
の着色画素端部の膜厚を減少させた部分と第２色目の着
色塗膜が重なる領域、及び次の工程で第３色目の着色画
素の端部と重なり合う領域以外の箇所に、レーザー光を
照射して、照射部分の第２色目の着色塗膜のみを蒸散さ
せることにより、第２色目の着色画素を形成し、次い
で、第１色目の着色画素端部の膜厚を減少させた部分と
第２色目の着色塗膜が重なる領域、次の工程で第３色目
の着色画素の端部と重なり合う領域、及び第２色目の着
色画素の第１色目の着色画素と隣接しない端部の領域に
レーザー光を照射して、照射部分の膜厚を減少させる工
程、及び（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、第３色目の着色塗膜を第１色目及び第
２色目の着色画素を被覆するように形成し、レーザー光
を第３色目の着色画素となる領域以外の部分に照射し
て、照射部分の第３色目の着色塗膜のみを蒸散させるこ
とにより、第３色目の着色画素を形成し、次いで、第３
色目の着色塗膜が突出した部分にレーザー光を照射し
て、平坦化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。

【００１３】

【発明の実施の態様】本発明では、着色画素の形成方法
として、透明な基板上に、着色顔料を分散剤に分散させ
た着色組成物を塗布して着色塗膜を形成し、次いで、画
素を形成させるべき部分以外の部分にレーザー光を照射
して、照射部分の着色塗膜を蒸散させて取り去ることに
より、独立した微小な着色塗膜の領域からなる着色画素
を形成する方法を採用する。この方法によれば、感光性
樹脂を用いる必要がないため、顔料及び分散剤（樹脂成
分など）を広い範囲で調整することができ、任意の光透
過率を持つ着色画素を一定の膜厚で形成することができ
る。本発明では、各着色画素間の境界領域を互いに重ね
合うように形成して、ブラックマトリクス（遮光層）を
形成する。この場合、レーザー光の照射法を工夫して、
段差が生じないようにする。

【００１４】以下、図面を参照しながら、本発明の好ま
しい実施態様について具体的に説明する。図１（ａ）に
示すように、基板１上に第１色目の着色塗膜２を形成す
る。ここで、基板は、通常、透明であり、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、これら以外
の色相の着色画素を設けることもできる。

【００１５】＜着色塗料の作製＞着色塗膜は、着色組成
物を通常の塗布方法により基板に塗工することにより形
成することができる。着色組成物は、これを塗膜にし
て、カラーフィルタの画素として用いた場合、充分な色
特性を持っているものであり、通常、顔料を、分散剤を
用いて適当な溶媒に分散させたものである。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。

【００１６】本発明で用いられる顔料としては、有機顔
料では、例えば、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、チオインジゴ
系、ペリレン系、カーボン等があり、無機顔料として
は、例えば、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、ビリジアン等がある。これら
の顔料は、それぞれ単独で、あるいは２種以上の混合物
として使用することができる。また、顔料を表面処理し
て、分散性を向上させた修飾顔料も使用することができ
る。

【００１７】本発明で用いられる分散剤としては、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などがある。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、両性界面活性剤などがある。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などがある。アニオン
性界面活性剤の例としては、脂肪族酸塩類、硫酸エステ
ル類、スルホン酸塩類、燐酸エステル類などがある。両
性界面活性剤の例としては、アミノ酸塩類などがある。
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などがある。

【００１８】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。このような分散剤の例としては、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、ポリア
クリルアミド、あるいはアクリル酸、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）重合体等の水溶性樹脂がある。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、マレイ
ン樹脂等の溶剤溶解系の樹脂も分散剤として用いること
ができる。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。

【００１９】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含有させるこ
とができる。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のと同じ種類の樹脂も用いることが
できる。

【００２０】各色の着色塗膜の膜厚を均一にするため
に、溶媒を除いた固型分中における顔料、分散剤、バイ
ンダー樹脂の各組成比を調整することが好ましい。膜厚
を薄くしたい場合は、固型分中の顔料の組成比を大きく
し、逆に、厚くしたい場合は、固型分中の顔料の組成比
を小さくすることにより、着色塗膜ひいては着色画素に
要求される所望の光学特性を得ることができる。通常、
３色の着色塗膜のうち最も膜厚の厚い塗膜の膜厚に合わ
せて、残りの２色の着色塗膜の膜厚がそれと同じになる
ように調節する。上記組成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。分散機には、サンドミ
ル、ボールミル、ホモジナイザー等が使用される。

【００２１】＜第１色目の着色画素の形成＞このように
して得られた着色組成物（着色塗料）を基板１上に塗布
し、着色塗膜２を形成する。着色塗膜の形成方法として
は、スピンコート、ロールコート、ディッピング等があ
る。着色塗膜の膜厚は、顔料の濃度等により異なるが、
通常、０．５〜２μｍ程度である。塗布後、塗膜を乾燥
させ、硬化させる。通常、塗膜をベークし、塗膜を乾燥
させる。その方法の例としては、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。塗膜の乾燥条件は、溶媒の蒸気圧、ポリマーの耐熱
性等を勘案して適宜選択されるが、ベーク温度として
は、通常、常温以上３００℃以下、好ましくは５０〜１
００℃の範囲である。図１（ｂ）に示すように、このよ
うして形成した着色塗膜２に、第１色目着色画素４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
ザー光が照射された部分を蒸散させることにより、第１
色目着色画素４を形成する。

【００２２】ここで使用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
に短い波長でなければならない。従って、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。使用される
エキシマレーザーとしては、ＸｅＣｌ、ＫｒＦ、ＡｒＦ
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
て、第２または第３高調波により、短い波長を得ること
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の範囲が特に好適である。
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、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
る必要がある。出力の制御が容易であることから、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を容易に行
うことができる。

【００２３】レーザー光は、適当なサイズにビームを絞
り込み、ＸＹステージ等により、基板を移動しながら照
射させる。フォトマスクを介して、ある領域にレーザー
光を面露光により照射し、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。この工程を繰り返すことに
より、基板の全面に画素を形成する。他の方法として
は、レーザー光を小さく絞り込み、走査することにより
画素を形成する方法がある。レーザー光の走査には、Ｘ
Ｙステージ等により基板を移動させるか、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。これらの方
法は、基板の大きさや画素パターンの大きさ、形状等に
より選択される。

【００２４】形成される各色相の着色画素の形状は、任
意に定めることができるが、通常、矩形、六角形、円形
等であり、その大きさは、長辺または直径が１００〜３
００μｍ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、各着色画素の隙間は、通常、１０〜５０
μｍである。通常は、この画素間の隙間にブラックマト
リクスが形成される。本発明では、各着色画素の端部を
重ね合わせて、その積層部分をブラックマトリクスとす
る。着色画素の形状と大きさは、典型的には、およそ１
００×３００μｍ角であり、この場合、ブラックマトリ
クスとなるべき部分の幅は、およそ３０μｍである。従
って、このブラックマトリクスを形成する部分を、始め
から見込んでおき、およそ１６０×３６０μｍ角の画素
を形成する。

【００２５】図１（ｃ）に示すように、このようにして
作成された着色画素のブラックマトリクスとなるべき画
素端部の外枠部分に、出力を制御したレーザー光を照射
し、照射部分の画素の膜厚を途中まで蒸散させる。その
結果、図１（ｄ）に示すように、端部に薄肉の段部５を
有する着色画素４が形成される。ここで、レーザー光の
出力の制御の手段としては、レーザーパルスのショット
数を制御する方法が簡便で好ましい。レーザーパルスを
１ショット照射することによって蒸散する着色画素の深
さは決まっているので、レーザー光を照射した部分の画
素の全てが蒸散しないようなレーザーパルスショット数
を予め実験して知っておき、そのショット数のみを照射
することにより、画素の膜厚の途中まで蒸散を行なう。
蒸散の深さは、その画素の膜厚の半分程度とするのが望
ましい。

【００２６】＜第２色目着色画素の形成＞次に、第１色
目の着色塗膜の形成法と同様にして、図２（ｅ）に示す
ように、第１色目の着色画素が形成された基板上に、第
２色目の着色塗膜６を第１色目の着色画素４を被覆する
ようにして形成する。次いで、図２（ｆ）に示すよう
に、レーザー光を第２色目の着色画素となる領域以外の
部分に照射して、照射部分の第２色目の着色塗膜のみを
蒸散させることにより、第２色目の着色画素を形成す
る。

【００２７】この場合、レーザー光は、第２色目の着色
画素を形成させる領域、第１色目のブラックマトリクス
となるべき着色画素の膜厚の途中まで蒸散させた領域、
及び次の工程で第３色目の着色画素のまわりに形成され
るブラックマトリクスとなる領域以外の箇所に照射す
る。ここで、第２色目の着色塗膜の下に第１色目の着色
画素が存在する領域があるため、レーザー光のパルスシ
ョット数を制御することにより、第２色目のみを蒸散さ
せて、第１色目の着色画素が蒸散しないようにする。そ
のために、レーザー光のパルス１ショット当たりの蒸散
の深さ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色目の上にある第２色目の着色塗膜のみを蒸散
させる。第１色目着色画素の端部の第２色目着色塗膜が
重なりあった部分の領域については、塗布時に膜厚が厚
くなるので、隣接する各着色画素と同一平面になるよう
に、レーザー光のパルスショット数を制御して第２色目
着色塗膜の余分な厚み部分のみを蒸散させる。

【００２８】次に、図２（ｇ）に示すように、第２色目
着色画素のまわりのブラックマトリクスとなるべき第１
色目着色画素と接しない３辺の外枠部分、及び次工程で
第３色目のまわり形成されるブラックマトリクスとなる
べき部分を、第２色目着色画素を蒸散したときと同様に
して、膜厚の途中までレーザー光の出力を制御して蒸散
させる。この操作は、場合によっては、前記の第１色目
着色画素と第２色目着色塗膜が重なりあった部分の領域
の蒸散（平坦化操作）と同時に行ってもよい。これも同
様にして、この部分の膜厚を測定し、同一平面になるよ
うな蒸散の深さを求め、それを蒸散させるために必要な
パルスのショット数を照射する。このようにして、図２
（ｈ）に示すように、第２色目の着色画素７及び段部８
を形成する。なお、図４の（４）には、次工程で第３色
目のまわり形成されるブラックマトリクスとなるべき部
分を含む段部の略図が示されている。

【００２９】＜第３色目着色画素の形成＞最後に、第３
色目着色塗膜９を、第１及び第２色目着色塗膜と同様に
して形成する。そして、第３色目着色塗膜を第２色目着
色画素を形成したときと同様にして、図３（ｉ）に示す
ように、レーザー光を、第３色目の着色画素を形成させ
る領域、第２色目着色塗膜の途中まで蒸散させた部分、
及び第３色目着色画素のブラックマトリクスとなるべき
部分の領域以外のところに照射する。ここで第３色目着
色塗膜の下に第１色目及び第２色目の着色画素が存在す
る領域があるため、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、この領域では、第３色目塗膜のみ
を第２色目着色画素を形成したときと同様にして蒸散さ
せる。

【００３０】第２色目着色画素を形成したときと同様に
して、第２色目着色画素と第３色目着色塗膜が重なりあ
った部分の領域を、隣接する各着色画素と面一になるよ
うにレーザー光のパルスのショット数を制御して第３色
目着色塗膜の余分な厚み部分のみを蒸散させる。このよ
うにして、第３色目の着色画素１０を形成する。上記の
ようにして３色の着色画素及びブラックマトリクスを形
成することにより、図３（ｊ）に示すように、平坦性に
優れたカラーフィルタを製造することができる。

【００３１】上記の方法によれば、ブラックマトリクス
となる着色画素の重なり部分は、第１色目着色塗膜と第
２色目着色塗膜、そして第２色目着色塗膜と第３色目着
色塗膜から構成されている。しかし、本発明は、上記の
手順に限定されず、第１色目と第２色目、及び第１色目
と第３色目の組み合わせ、第１色目と第３色目、及び第
２色目と第３色目の組み合わせなどが可能である。それ
ぞれの方法において、重なり部分を作成する方法は、上
記方法と同様であり、いずれの方法を用いても良い。

【００３２】本発明によれば、着色画素の端の部分をレ
ーザー光の出力を制御することにより、膜の途中まで蒸
散させ、この部分と他の色相の着色画素が重なり合うこ
とにより、ブラックマトリクスが形成される。従って、
重ね合わせによりブラックマトリクスを作製しているに
もかかわらず、着色画素とブラックマトリクスとの膜厚
差のない平坦なカラーフィルタを得ることが可能とな
る。

【００３３】

【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。（１）着色組成物の作製最初にＲＧＢの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原色であり、それ
ぞれ赤、緑、青を表わす。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、色調整用とし
て、黄色と紫の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、
日本合成化学工業社製）３重量％、ノニオン系界面活性
剤（ノイゲンＥＡ１７０、第一工業製薬社製）３重量％
を用い、水に溶解させた。そして、以下に示す各顔料を
それぞれ１５重量％の割合で添加して、サンドミルによ
り分散させ、各着色組成物（着色塗料）を調製した。水
の割合は、７９重量％である。赤：クロモフタールレッド緑：フタロシアニングリーン青：フタロシアニンブルー黄：ジスアゾイエロー紫：ジオキサジンヴァイオレット色調を調整するために、上記で調製した着色組成物を以
下の組成比で混合し、ＲＧＢの各着色組成物を得た。Ｒ＝赤：黄（８５：１５）Ｇ＝緑：黄（６１：３９）Ｂ＝青：紫（７８：２２）

【００３４】（２）カラーフィルタの製造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、これを
７０℃のホットプレート上に３分間置き、乾燥させ塗膜
を作製した。このとき、塗膜の膜厚は、０．８μｍであ
った。塗膜の膜厚は、接触式膜厚測定器Ｄｅｋｔａｋ
ＩＩＡ（Ｓｌｏａｎ社製）を用いて測定した。得られた
Ｒの着色塗膜にＫｒＦレーザー（Ｌ５８３７：浜松ホト
ニクス社製）を照射して、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１
０×１０μｍ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、着色画素
Ｒの幅１６０μｍ×１０ｃｍ、間隔２３０μｍのストラ
イプパターンを形成した。レーザー光のエネルギー密度
は、５００ｍＪ／ｃｍ²であった。次に、この画素Ｒの
端部の外枠となるべき幅３０μｍの箇所にレーザー光の
パルスを４ショットずつ照射し、照射部分の膜厚０．４
μｍを蒸散させた。これらの工程を図４の（１）〜
（２）に示す。

【００３５】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、図４の（３）に示すよう
に、Ｇの塗膜を得た。このときＧの膜厚は、０．８μｍ
であった。予めＧ塗膜の単位パルス当たりの蒸散する深
さを測定したところ、０．１μｍ／パルスであった。従
って、Ｇの厚み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、８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、Ｒにおいて着色画素の膜厚の途中ま
で蒸散させた領域、及びＢのまわりに形成されるブラッ
クマトリクスになるべき領域（Ｂの画素のまわり３０μ
ｍの外枠部分）以外の部分に、ＸＹステージを移動させ
ながら、各部分８ショットずつ照射した。次に、ブラッ
クマトリクスとなるべきＲの上にあるＧの画素Ｒの面よ
り突出している部分（厚み１．２μｍ）、及び上記のよ
うにして作製されたＧの画素の端の外枠でＲの画素と接
していない３辺の幅３０μｍの部分、及び次工程でＢの
画素のまわりに形成されるブラックマトリクスとなるべ
き部分に、レーザー光のパルスを４ショットずつ照射
し、膜厚０．４μｍを蒸散させた。この照射結果を図４
の（４）に示す。

【００３６】最後に、Ｂの着色組成物を、このＲとＧの
両画素の上から基板上に塗布し、同様に乾燥し、図４の
（５）に示すように、Ｂの塗膜を得た。このときＢの膜
厚は０．８μｍであった。予めＢの塗膜の単位パルス当
たりの蒸散する深さを測定したところ、０．１μｍ／パ
ルスであった。従って、Ｇの膜厚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８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、Ｇの場合と同様に、Ｂの画素が形成される領域、Ｇ
において着色画素の途中まで蒸散させた領域、及びＢの
まわりにあるブラックマトリクスになる部分以外の部分
に、ＸＹステージを移動させながら、各部分８ショット
ずつ照射した。そして、ブラックマトリクスとなるべき
Ｇの上にあるＢのＧ画素面より突出している部分、幅３
０μｍの部分、及びＢの画素のまわりに形成されるブラ
ックマトリクスとなるべき部分を、レーザー光のパルス
を４ショットずつ照射し、膜厚０．４μｍを蒸散させ
た。このようにして、各着色画素１００×３００μｍ
と、着色画素と同一平面にあるブラックマトリクスの外
枠幅３０μｍを作製した。その結果を図４の（６）に示
す。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような顕著な効
果を達成することができる。（１）着色画素の形成工程がドライプロセスであるの
で、廃液処理を必要としない。ウェットプロセスにおけ
る現像液からの不純物の混入もなく、画素欠陥を少なく
することが可能となる。その結果、カラーフィルタの歩
止まりを向上させることが可能となる。（２）レーザー光により画素形成を行うので、廉価な材
料により着色画素を形成することができ、かつ高精細な
カラーフィルタを製造することができる。（３）レーザーを光源に用いているために、レーザー光
のもつコーヒーレント性から、マスクを塗膜から離した
プロキシミティ露光でも回折が無く、マスク通りのパタ
ーンが作製できる。（４）ブラックマトリクスを樹脂塗膜で作製しているの
で、低反射かつ廉価なブラックマトリクスを作製するこ
とが可能となる。（５）ブラックマトリクスを着色画素２色の重ね合わせ
により作製しているので、黒色塗料でブラックマトリク
スを作製する必要がなく、歩留り向上、コスト削減につ
ながる。（６）ブラックマトリクスが着色画素と同一な面に作製
されているので、セルギャップの制御がしやすくなり、
パネルの表示品質の向上になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１色目の着色画素の形成工程を示す断面図で
ある。

【図２】第２色目の着色画素とブラックマトリクスの形
成工程を示す断面図である。

【図３】第３色目の着色画素とブラックマトリクスの形
成工程を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例で採用している３原色ＲＧＢの
各着色画素及びブラックマトリクスの形成工程を示す略
図である。

【符号の説明】

１：基板２：第１色目の着色塗膜３：レーザー光４：第１色目の着色画素５：第１色目の着色画素端部の段部６：第２色目の着色塗膜７：第２色目の着色画素８：第２色目の着色画素の段部９：第３色目の着色塗膜１０：段３色目の着色画素Ｒ：赤の着色画素Ｇ：緑の着色画素Ｂ：青の着色画素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基板上に、着色塗膜を用いて形成
された少なくとも３色の着色画素が形成されたカラーフ
ィルタにおいて、各着色画素の端部が隣接する他色の着
色画素と部分的に重なり合ってブラックマトリクスを形
成しており、かつ、該ブラックマトリクスが隣接する各
着色画素と実質的に同じ膜厚であることを特徴とするカ
ラーフィルタ。
【請求項２】透明な基板上に、着色塗膜を用いて形成
された少なくとも３色の着色画素と、各着色画素の端部
が隣接する他色の着色画素と部分的に重なり合って形成
されたブラックマトリクスとを有するカラーフィルタの
製造方法であって、（１）基板上に第１色目の着色塗膜
を形成し、レーザー光を着色画素となる領域以外の部分
に照射して、照射部分を蒸散させることにより、第１色
目の着色画素を形成し、次いで、該第１色目の着色画素
の端部にレーザー光を照射して照射部分の膜厚を蒸散に
より減少させる工程、（２）第１色目の着色画素が形成
された基板上に、第２色目の着色塗膜を第１色目の着色
画素を被覆するようにして形成し、次いで、第２色目の
着色画素となる領域、第１色目の着色画素端部の膜厚を
減少させた部分と第２色目の着色塗膜が重なる領域、及
び次の工程で第３色目の着色画素の端部と重なり合う領
域以外の箇所に、レーザー光を照射して、照射部分の第
２色目の着色塗膜のみを蒸散させることにより、第２色
目の着色画素を形成し、次いで、第１色目の着色画素端
部の膜厚を減少させた部分と第２色目の着色塗膜が重な
る領域、次の工程で第３色目の着色画素の端部と重なり
合う領域、及び第２色目の着色画素の第１色目の着色画
素と隣接しない端部の領域にレーザー光を照射して、照
射部分の膜厚を減少させる工程、及び（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、第３色目
の着色塗膜を第１色目及び第２色目の着色画素を被覆す
るように形成し、レーザー光を第３色目の着色画素とな
る領域以外の部分に照射して、照射部分の第３色目の着
色塗膜のみを蒸散させることにより、第３色目の着色画
素を形成し、次いで、第３色目の着色塗膜が突出した部
分にレーザー光を照射して、平坦化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３】レーザー光として、エキシマレーザーを
用いる請求項２記載の製造方法。