JPH0933718A

JPH0933718A - カラーフィルター基板、その製造方法、カラーフィルター基板を用いた液晶表示装置、およびカラーフィルター基板の製造装置

Info

Publication number: JPH0933718A
Application number: JP8206459A
Authority: JP
Inventors: Tsuneichi Yoshino; 常一吉野; Katsuhiro Gonpei; 勝弘権瓶
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基
板の信頼性、量産性を向上させる。【解決手段】この発明は、光透過性基板と、この光透過
性基板上に所定の規則性がある開口部を有する様に形成
された樹脂膜と、この開口部に相当する部分と樹脂膜上
の一部にインクジェット法により形成されたカラ−フィ
ルタ−とを備えたことを特徴とするカラーフィルタ−基
板をその基本としてさらにその製造方法、およびこのカ
ラ−フィルタ−基板を用いた液晶表示装置、またカラー
フィルタ基板の製造装置に関するものについて適応され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば液晶表示
装置に用いられるカラーフィルター基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポリシリコン、非晶質シリコ
ン（ａ−Ｓｉ）及びテルル等の薄膜トランジスタ(Thin
Film Transistor,ＴＦＴ）、或いはＭＩＭ（Metal-Insu
lator-Metal ）素子等の非線形素子を用いたアクティブ
マトリックス形液晶表示装置は、例えば特開昭５６−２
５７１４号公報や特開昭５６−２５７７７号公報等に開
示され広く知られている。

【０００３】この種の液晶表示装置につき、例えばＴＦ
Ｔを用いた場合について説明する。

【０００４】即ち、これは通常、一方の基板上では信号
線群と走査線群からなるマトリックス配線の各交点にＴ
ＦＴが設けられた形になっており、そのソース電極或い
はドレイン電極の一方が画素電極に接続されている。ま
た、他方の基板上では、画素電極に対応する領域に例え
ば赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカラーフィルタを配
置し、残りの格子状の領域をブラックマトリックスとし
ての遮光膜で覆うとともに、続いて全面には対向電極が
形成されている。そして、これらの２枚の基板の間には
液晶が挟持されており、更に２枚の基板の外面にはそれ
ぞれ偏光板が設けられている。

【０００５】ここで、遮光膜を有するカラーフィルタ−
の従来の形成方法について述べる。まず、先立って形成
する遮光膜の材料としては、従来、金属が考えられてい
た。一般に、金属からなる遮光膜の製造方法は次の通り
である。即ち、光透過性基板を洗浄した後、スパッタリ
ング装置内に設置し、例えばクロム金属を０．１〜０．
２μｍの厚さに蒸着させる。続いて、レジストを塗布
し、所定のパターンを有するマスクを用いて露光・現像
し、エッチング後にレジストを剥離して、遮光膜が完成
する。次に、光透過性基板の遮光膜形成面の全面に感光
性染色基材を塗布し、所定のパターンを有するマスクを
用いて露光する。そして、遮光膜の所定の開口部分の染
色基材を架橋重合反応させた後に現像し、更に、赤染色
槽に浸して赤染色を行えば、赤（Ｒ）のカラーフィルタ
ーが得られる。以後、この作業を２回繰り返すことによ
り、緑（Ｇ）と青（Ｂ）のカラーフィルターが得られ
る。

【０００６】しかしながら、この方法では遮光膜付のカ
ラーフィルター基板を得るのに、４回のレジスト塗布、
エッチング及びレジスト剥離等のフォトリソグラフィー
工程を必要とするため、製造上複雑である。また、金属
からなる遮光膜を形成する際に使用するようなスパッタ
装置は製造設備として高価なものであり、安価なカラー
フィルター基板を提供することが困難である。

【０００７】そこで、カラーフィルターの形成工程を簡
略化するために、例えば特開昭５９−７５２０５号公報
に記載されているように、インクジェット法を用いるも
のが提案されている。インクジェット法は近年、プリン
ターのカラー印刷に多く用いられており、３色のパター
ン配置を同時に行うことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、あらか
じめブラックマトリックスとして金属からなる遮光膜が
形成された基板にインクジェット法によりカラーフィル
ターを形成することを想定した場合、遮光膜の開口部に
インクが入るが、インクの金属に対する密着性が悪いた
め、例えば信頼性試験等を行なった場合に、カラーフィ
ルターが遮光膜の部分より剥離することがあった。

【０００９】この発明は、このような従来の事情に鑑み
てなされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、光透過性基
板と、この光透過性基板上に所定の規則性がある開口部
を有する様に形成された樹脂膜と、この開口部に相当す
る部分と樹脂膜上の一部にインクジェット法により形成
されたカラ−フィルタ−とを備えたことを特徴とするカ
ラーフィルタ−基板をその基本骨子とし、さらにその製
造方法、およびこのカラ−フィルタ−基板を用いた液晶
表示装置、またカラーフィルタ基板の製造装置に関する
ものについて適応される。

【００１１】この発明は例えば、樹脂を遮光膜とするこ
とによって、カラーフィルターの材料であるインクと遮
光膜との密着性を向上させることができる。この結果、
カラーフィルターの形成方法として、信頼性について特
に心配することなく、製造工程を簡略化することが可能
なインクジェット法を用いるカラーフィルー基板、その
製造方法、およびこのカラ−フィルタ−基板を用いた液
晶表示装置、またカラーフィルタ基板の製造装置製造装
置がえられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を図面を参
照して説明する。

【００１３】第１図はこの発明を説明するための製造工
程を説明するための図である。まず、第１図（ａ）に示
すように、例えばガラスからなる光透過性基板（１）上
に、感光性染色基材（２）をスピンナー或いはロールコ
ーターで塗布する。ここで、感光性染色基材（２）は天
然タンパク質（ゼラチン或いはカゼイン）より染色性が
優れている合成品が望ましく、ＪＤＳ−５０９（日本合
成ゴム社製）或いはＲ６３３Ｌ１（日本化薬社製）等が
適している。また、感光性染色基材（２）の膜厚は０．
８〜１．２μｍ程度あればよい。次に、マスクを用いた
露光、即ち感光性染色基材（２）に紫外線を照射し、架
橋反応により第１図（ｂ）に示すように、感光性染色基
材（２）の潜像（３）を形成する。この際、画像表示の
有効領域外の一部に、位置合わせ部（図示せず）も同時
に潜像（３）として形成される。続いて、感光性染色基
材（２）の現像を行い、第１図（ｃ）に示すように、所
定の規則性がある開口部（４）を有する樹脂膜（５）
と、位置合わせ部（図示せず）を樹脂膜（５）として形
成する。そして、樹脂膜（５）をポストベーキングした
後、染料としてブラック１８１（日本化薬社製）０．２
５％及び試薬として酢酸１．０％を含有する黒色染色槽
に浸し、６０℃で１５分間染色する。こうして、染色処
理を行なって、第１図（ｄ）に示すように、遮光膜
（６）及び位置合わせ部（図示せず）を形成する。この
遮光膜（６）は、染料を吸着することにより、樹脂膜
（５）のときに比べ膜厚が増大する。例えば、光学濃度
が２程度の場合は１．５μｍ、光学濃度が２．５程度の
場合は２．０μｍに達する。そして、第３図は光学濃度
が２．５程度になるように染色した遮光膜（６）の分光
透過率を示す図であり、縦軸は透過率（％）、横軸は波
長（ｎｍ）を表している。同図からわかるように、遮光
膜（６）は４００〜７００ｎｍの各波長の光を十分に遮
蔽することができる。

【００１４】次に、タンニン酸と吐酒石が各々１％含ま
れた溶液に５０℃で数分間浸積させて固着処理を行った
後、第２図（ａ）に示すように、表面に平滑化するため
のアクリル系の熱硬化透明樹脂（７）を全面に塗布し、
ベーキング処理を行う。そして、インクジェット法によ
り、第２図（ｂ）に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及
び青（Ｂ）の染料を所定の開口部（４）に相当する部分
に形成して、カラーフィルター（８）を得る。更に、カ
ラーフィルター（８）を構成するインクをベーキングに
より固定し、第２図（ｃ）に示すように、透明導電膜形
成のためのオーバーコート層（９）を塗布し固化させる
ことにより、所望のカラーフィルター基板が得られる。

【００１５】第４図は本発明の実施例を示し詳しくは第
２図におけるカラーフィルター（８）を形成する際に用
いる装置の一例を示す概略図である。同図において、光
透過性基板（１）はベルトコンベア（図示せず）で吸着
ステージ（１０）で搬送され、まず、外形寸法から機械
的に第１次の位置決めが行われ、吸着ステージ（１０）
に吸着固定される。そして、第１図における遮光膜
（６）と同じ材料からなり且つこれと同時に形成された
位置合わせ部（１１）に光が光透過性基板（１）の一主
面側から照射され、光透過性基板（１）の他主面側に存
在する受光手段（１２）例えば光センサにより電気信号
として検出される。この電気信号はコントローラー（１
３）に送られ、コントローラー（１３）からは、吸着ス
テージ（１０）に位置（Ｘ，Ｙ及びθ）の微調整信号が
返送され、光透過性基板（１）はミクロンオーダーの精
度で正しい位置に設置される。インクインジェクター
（１４）の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各ノズル
は、所定のピッチに配列されており、３色のインクを同
時に吐き出しできるように構成されている。そして、イ
ンクインジェクター（１４）は、コントローラー（１
３）及びファンクシュンジェネェレーター（１５）から
の信号に従って、第１図における所定の規則性がある開
口部（４）に、所定の色調に調合されたインクを吐き出
していく。この吐き出されたインクは、第１図における
熱硬化透明樹脂（７）に吸着されてカラーフィルター
（８）が得られる。なお、液晶表示装置に用いるカラー
フィルター（８）の画素数は、３〜４吋クラスで１０万
個程度であり、３色同時にインクジェット法でカラーフ
ィルター（８）を形成するのに要する時間は、３０〜４
０秒で１枚のカラーフィルター基板が完成する程度であ
る。

【００１６】この実施例では、遮光膜（６）として樹脂
膜（５）を黒色染料で染色したものを用いているため、
カラーフィルター（８）の材料であるインクとアクリル
系の熱硬化透明樹脂（７）及び遮光膜（６）との密着性
が従来に比べ向上し、−３０℃から８０℃までの温度に
わたる熱衝撃を与える信頼性試験等においても、カラー
フィルター（８）が光透過性基板（１）から剥離するこ
とがなくなった。また、遮光膜（６）の形成に染色技術
を用いているため、スパッタリング装置といった高価な
設備が不要になり、コストを抑えることができる。更
に、カラーフィルター（８）の形成方法としてインクジ
ェット法を採用していて、ただ１回のフォトリソグラフ
ィー工程で寸法精度を維持するため、３回のフォトリソ
グラフィー工程を必要とする染色法を用いた場合に比
べ、製造工程を大幅に簡略化することができ量産性に優
れている。また、カラーフィルター基板は染料膜（６）
と同じ材料からなる位置合わせ部（１１）を有してい
て、この位置合わせ部（１１）を目安に受光手段（１
２）の働きにより、インクインジェクター（１４）の位
置を設定しているため、３色のインクをカラーフィルタ
ー付基板の所望の位置に的確に吐き出すことができる。

【００１７】なお、第５図はこの実施例により得られた
カラーフィルター基板（２０）を用いてなる液晶表示装
置の一例を示す概略断面図であり、この形成方法につい
て同図を用いて説明する。即ち、カラーフィルター基板
（２０）のオーバーコート層（９）上に透明導電膜から
なる共通電極（２１）等を形成するとともに、新たに光
透過性基板（２２）上にマトリックス配線（２３）、画
素電極（２４）及びスイッチング素子（図示せず）等が
形成されてなるアレイ基板（２５）を用意する。そし
て、カラーフィルター基板（２０）とアレイ基板（２
５）を、各々のカラーフィルター（８）と画素電極（２
４）、及び遮光膜（６）とマトリックス配線（２３）の
部分が対向するようにして重ね合わせ、この間隙には液
晶層（２６）を挟持する。更に、カラーフィルター付基
板（２０）とアレイ基板（２４）の外面にはそれぞれ、
偏光板（２７），（２８）を被着することにより、所望
の液晶表示装置が得られ、表示を行うときは、例えばカ
ラーフィルター基板（２０）側から照明を施すとよい。

【００１８】

【発明の効果】この発明によればカラーフィルターが悪
条件下で遮光膜より剥離することがなくなるため、量産
性及び信頼性が高いカラーフィルター基板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための製造工程を説明するた
めの断面図である。

【図２】本発明を説明するための製造工程を説明するた
めの断面図である。

【図３】この発明における遮光膜の分光透過率を示した
図である。

【図４】この発明におけるカラーフィルターを得る際に
用いる装置の一例を示す概略図である。

【図５】この発明の一実施例から構成される液晶表示装
置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

（１）……光透過性基板（４）……開口部（５）……樹脂膜（６）……遮光膜（８）……カラーフィルター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性基板と、前記光透過性基板上に所定の規則性がある開口部を有す
る様に形成された樹脂膜と、前記開口部に相当する部分と樹脂膜上の一部にインクジ
ェット法により形成されたカラ−フィルタ−とを備えた
ことを特徴とするカラーフィルタ−基板。
【請求項２】前記開口部に相当する部分に形成された
カラ−フィルタ−の厚さは、前記樹脂膜上に形成された
カラ−フィルタ−と前記樹脂膜の厚さの和よりも小さい
ことを特徴とする請求項１記載のカラ−フィルタ−基
板。
【請求項３】光透過性基板と、前記光透過性基板上に所定の規則性がある開口部を有す
る様に形成された樹脂膜と、前記開口部に相当する部分にインクジェット法により形
成されたカラ−フィルタ−と、前記カラ−フィルタ−上に形成されたオ−バ−コ−ト層
とを備えたことを特徴とするカラーフィルタ−基板。
【請求項４】前記開口部に相当する部分に形成された
カラ−フィルタ−の厚さは、前記樹脂膜上に形成された
カラ−フィルタ−と前記樹脂膜の厚さの和よりも小さい
ことを特徴とする請求項３記載のカラ−フィルタ−基
板。
【請求項５】光透過性基板と、前記光透過性基板上に所定の規則性がある開口部を有す
る様に形成された樹脂膜と、前記開口部に相当する部分と樹脂膜上の一部にインクジ
ェット法により形成されたインクを吸着した樹脂からな
るカラ−フィルタ−とを備えたことを特徴とするカラー
フィルタ−基板。
【請求項６】前記インクを吸着した樹脂は、熱硬化透
明樹脂であることを特徴とする請求項５記載のカラーフ
ィルタ−基板。
【請求項７】光透過性基板と、前記光透過性基板上に所定の規則性がある開口部を有す
る様に形成された樹脂膜と、前記開口部に相当する部分と樹脂膜上の一部にインクジ
ェット法により形成されたカラ−フィルタ−と、前記カラ−フィルタ−上に形成されたオ−バ−コ−ト層
とを備えたことを特徴とするカラーフィルタ−基板。
【請求項８】光透過性基板と、前記光透過性基板上に所定の規則性がある開口部を有す
る様に形成された樹脂からなる遮光膜と、前記開口部に相当する部分と前記遮光膜との上にインク
ジェット法により形成されたインクを吸着してなるカラ
−フィルタ−と、前記カラ−フィルタ−上に形成されたオ−バ−コ−ト層
とを備えたことを特徴とするカラーフィルタ−基板。
【請求項９】光透過性基板上に所定の規則性がある開
口部を有する樹脂膜を形成する工程と、前記光透過性基板全面にインクを吸着する樹脂を塗布す
る工程と、前記開口部に相当する部分にインクノズルを用いたイン
クジェット法によりインクを吐き出してカラ−フィルタ
−を形成する工程とを備えたことを特徴とするカラーフ
ィルタ−基板の製造方法。
【請求項１０】光透過性基板上に所定の規則性がある
開口部を有する樹脂膜を形成する工程と、前記開口部に相当する部分と前記樹脂膜上の一部にイン
クノズルを用いたインクジェット法によりインクを吐き
出してカラ−フィルタ−を形成する工程と、前記カラ−フィルタ−上にオ−バ−コ−ト層を形成する
工程とを備えたことを特徴とするカラーフィルタ−基板
の製造方法。
【請求項１１】光透過性基板上に所定の規則性がある
開口部を有する樹脂からなる遮光膜を形成する工程と、前記光透過性基板全面にインクを吸着する樹脂を塗布す
る工程と、前記開口部に相当する部分にインクノズルを用いたイン
クジェット法によりインクを吐き出してカラ−フィルタ
−を形成する工程と、前記カラ−フィルタ−上にオ−バ−コ−ト層を形成する
工程とを備えたことを特徴とするカラーフィルタ−基板
の製造方法。
【請求項１２】光透過性基板と、前記光透過性基板上に所定の規則性がある開口部を有す
る様に形成された樹脂膜と、前記開口部に相当する部分と樹脂膜上の一部にインクジ
ェット法により形成されたインクを吸着した樹脂からな
るカラ−フィルタ−と、前記カラ−フィルタ−上に形成されたオ−バ−コ−ト層
と、前記オ−バ−コ−ト層上に形成された電極からなる第１
基板と、前記第１基板と対向し電極を有する第２基板と、前記第１基板と第２基板との間隙に挟持された液晶層と
を備えたカラ−フィルタ−基板を用いた液晶表示装置。
【請求項１３】位置合わせ部の形成された光透過性基
板を固定するステージと、前記位置合わせ部に光を照
射する光照射手段と、前記光照射手段からの光を前記位置合わせ部を介して受
光する受光手段と、前記受光手段からの情報に基づいて前記ステージの位置
情報を演算するコントローラと、前記位置情報に基づき光透過性基板と位置合わせされる
ノズルと、前記ノズルからインクを吐き出させるインクインジェク
ターとを備えたことを特徴とするカラーフィルタ基板の
製造装置。