JPH1048412A

JPH1048412A - カラ−フィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH1048412A
Application number: JP20190796A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Hanehiro; 昌信羽広; Takeshi Yoshida; 健吉田; Yasuo Kamigata; 康雄上方; Nobuaki Takane; 信明高根
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】段差の少ない平坦な着色パターンを簡便に形
成することができるカラ−フィルタ−の製造方法を提供
する。【構成】ブラックマトリックス（ＢＭ）及び所定の１
色以上の着色パターンから選ばれた少なくとも一のパタ
−ンが形成された透明基板上に、感光性樹脂層を形成す
る工程、さらに、加熱・加圧処理を行い、図１に示す様
に、上記感光性樹脂層を平坦にする工程、上記平坦化処
理をした感光性樹脂層に、所定のパターンを有するフォ
トマスクを介して露光・現像を行い、着色パターンを形
成する工程を少なくとも含むことを特徴としたカラーフ
ィルターの製造方法。【効果】得られるカラーフィルタは、平坦な着色パタ
ーンを有するので、液晶の配向不良や、色むらのない良
好なカラーフィルタを製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置などに使用されるカラーフィルタの製造方法に関し、
特に透明基板上に直接あるいは、他の層を介して形成さ
れる平坦な着色パターンを有するカラーフィルタの製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、軽量・薄型・低消費電
力の特徴を生かし、数多くの用途に利用されている。ま
た、バックライトとカラーフィルタの組み合わせによっ
て比較的容易にカラー表示を可能にしているため、パー
ソナルコンピュータやワープロのディスプレイとして用
いられている。カラー化の重要部品であるカラーフィル
タは、透明基板上にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着
色パターンが並び、必要に応じて各着色パターンの間に
ブラックマトリックス（ＢＭ）パターンが形成された構
成になっている。ブラックマトリックス（ＢＭ）パター
ンとＲＧＢの各着色パターンの上側には、適宜透明導電
膜又は保護膜を介して透明導電膜が形成されている。

【０００３】上記カラーフィルタの製造方法としては、
染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等各種の方法が開
発、検討されている。そのなかで、顔料分散法のように
感光性樹脂層を形成後、フォトリソグラフィー法でＲＧ
Ｂ着色パターンを順次パターニング形成する手法が、製
造パターンの精度が高い等の理由から、現在主流になっ
ている。さらに、従来のスピンコータ等により感光性樹
脂液を塗布した後、乾燥させて感光性樹脂層を形成する
他に、感光性ドライフィルムによる転写法が、材料の利
用効率が高い、低コスト、形成が簡便等の理由から注目
されている。特に仮支持体上に少なくとも熱可塑性樹脂
からなるクッション層と一色に着色された感光樹脂層を
有する感光性ドライフィルムは、基板上に既に所定の位
置に形成された着色パターンによる凹凸に起因する転写
不良を防止し、かつ現像後の画素平坦性の良好なカラー
フィルタを得るのに適している。

【０００４】しかしながら、上記カラーフィルタの製造
方法では、既に所定の位置に形成されたＢＭ（ブラック
マトリックス）パターン上に重ねて感光性樹脂層を形成
した場合、ＢＭ（ブラックマトリックス）パターンによ
る影響で、図２に示す様に感光性樹脂層は、凹凸を有す
る。一方、通常ＢＭ（ブラックマトリックス）パターン
と着色パターンとの隣接部分にすき間が空かないように
各々の端部をオーバーラップさせて露光を行うため、凹
凸を有したまま感光性樹脂層に露光・現像を行うと、形
成される着色パターンは、ＢＭ（ブラックマトリック
ス）パターンと着色パターンとのオーバーラップ部に盛
り上がりが発生する。この盛り上がりは、樹脂ＢＭの様
に膜厚の厚いＢＭでは、この盛り上がり量も大きくな
る。

【０００５】このため、研磨あるいはプレス等によって
この盛り上がりを平坦化する場合がある。従来、この様
な平坦化処理は、着色パターンを形成した後、すなわち
露光・現像後に行われていた。しかし、露光を行うこと
で感光性樹脂の架橋が進み、流動しにくくなるため十分
な平坦化が行われない、あるいは、十分な平坦化を行う
ためには、高温、高圧が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した、ＢＭパター
ンと着色パターンのオーバーラップ部に生じる盛り上が
りは、液晶の配向を乱し、カラー液晶表示装置の表示品
質を低下させる原因となっている。本発明は、上記従来
技術の問題点を解決し、十分に段差の少ない平坦な着色
パターンを簡便に形成することができるカラ−フィルタ
−の製造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、カラー液晶表示素子のカラーフィルタの
製造方法において、所定の位置にブラックマトリックス
（ＢＭ）及び所定の１色以上の着色パターンから選ばれ
た少なくとも一のパタ−ンが形成された透明基板上に、
感光性樹脂層を形成する工程、さらに、加熱・加圧処理
を行い、図１に示す様に、上記感光性樹脂層を平坦にす
る工程、上記平坦化処理をした感光性樹脂層に、所定の
パターンを有するフォトマスクを介して露光・現像を行
い、着色パターンを形成する工程を少なくとも含むこと
を特徴としたカラーフィルターの製造方法である。図１
において、１は感光性樹脂層、２はＢＭ（ブラックマト
リックス）パターン、３は透明基板、４は仮支持体のベ
ースフィルムである。図２は、本発明の平坦化処理をす
る前の感光性樹脂層の断面図である。

【０００８】すなわち本発明のカラーフィルターの製造
方法は、仮支持体上に少なくとも熱可塑性樹脂からなる
クッション層と所定の一色に着色された感光樹脂層を有
する感光性ドライフィルムを用いて感光性樹脂層を形成
するのカラーフィルターの製造方法であって、所定の位
置にブラックマトリックス及び所定の１色以上の着色パ
ターンから選ばれた少なくとも一のパタ−ンが形成され
た透明基板上に、仮支持体上に少なくとも熱可塑性樹脂
からなるクッション層と所定の一色に着色された感光樹
脂層を有する感光性ドライフィルムを張り合わせ、前記
仮支持体及び前記クッション層を剥離して前記感光性樹
脂層を転写する工程、前記転写された感光性樹脂層にプ
レスによる平坦化処理を行う工程、前記平坦化処理をし
た感光性樹脂層に所定のパターンを有するフォトマスク
を介して露光・現像を行い、着色パターンを形成する工
程を含むことを特徴とするものである。

【０００９】ロールで加熱・加圧することで感光性樹脂
層の平坦化処理を行うことができる。又ロールと基板の
間に平滑なフィルムを挟み、加熱・加圧することで感光
性樹脂層の平坦化処理を行うことができ、ロールと基板
の間に平滑なフィルムを挟み、加熱・加圧することでプ
レスを行い、基板が冷却した後、該平滑なフィルムを剥
離するようにすることができる。更に２、３色目の感光
性樹脂層の膜厚を各々１、２色目の膜厚よりも薄くした
感光性ドライフィルムを用いことにより段差の少ない平
坦な着色パターンを容易に形成することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】さらに詳しく、感光性ドライフィ
ルムを用いたカラーフィルタの製造方法を以下に示す。
ただし、これは一例であり、以下の手法に限るものでは
ない。まず、ＢＭ（ブラックマトリックス）パターンが
形成されたガラス基板上に、熱ロールを用いて、Ｒ
（赤）に着色された感光性ドライフィルムを転写し、感
光性樹脂層を形成する。この時、ＢＭ（ブラックマトリ
ックス）パターンの影響を受けて感光性樹脂層は、凹凸
を有する。また、ＢＭ（ブラックマトリックス）パター
ンとＲ（赤）の着色パターンとの隣接部分にすき間が空
かないように各々の端部をオーバーラップさせて露光を
行う。このため、未処理のまま露光・現像を行うと、図
３に示す様に、ＢＭ（ブラックマトリックス）パターン
とＲ（赤）の着色パターンとのオーバーラップ部に盛り
上がりが発生する。図３において、２はＢＭ（ブラック
マトリックス）パターン、３は透明基板、５はＢＭ（ブ
ラックマトリックス）パターンとのオーバーラップ部に
盛り上がりを有する着色パターンを示す。

【００１１】このため本発明では、感光性ドライフィル
ムを転写し、感光性樹脂層を形成した後、凹凸を有した
感光性樹脂層を加熱・加圧により平坦化する。平坦化の
方法としては、２本のロールにより基板をはさみ、加熱
・加圧するのが簡便であるが、片方を定盤にしても同様
の効果が得られる。必要に応じて基板の加熱を行っても
よい。ロールの材質としては、ゴム、金属、樹脂、セラ
ミック等が考えられる。感光性樹脂層は、感光性ドライ
フィルムのベースフィルムおよびクッション層を剥離
し、ロールで加熱・加圧する。また、ロールと基板の間
に新たにフィルムを挟んで加熱・加圧を行ってもよい。
特にこの際、挟むフィルムをプレスしてすぐに剥離する
のではなく、徐冷後剥離したほうが平坦化されやすいこ
とも見い出した。ロールと基板の間に挟むフィルムの材
質は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリカーボネート、セロファン、ポリサ
ルホン、ポリイミド等の樹脂フィルム、アルミ、ニッケ
ル、銅等の金属フィルムさらにそれらの多層フィルム等
が挙げられる。

【００１２】次にフォトマスクを通して感光性樹脂層の
所定の位置にのみ露光を行った後、現像を行いＲ（赤）
の着色パターンを形成する。続いて、Ｒ（赤）の着色パ
ターンと同様に、凹凸を有した感光性樹脂層をプレスに
より平坦化した後、露光・現像を行いＧ（緑）あるいは
Ｂ（青）の着色パターンを形成する。

【００１３】

【実施例１】実施例１下記組成のクッション層形成溶塗布液をベースフィルム
（厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィル
ム）上に塗布、乾燥後２５μｍのエチレン−エチルアク
リレート共重合体樹脂膜を形成した。クッション層形成溶液：・エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂１０ｇ（三井−デュポンポリケミカル社製、ＥＶＡＦＬＥＸ−ＥＥＡ−７０９、エチルアクリレート含有量３５％）・トルエン１００ｇまた、２−２’−ビス［４−メタクリロキシ、ポリエト
キシフェニル］プロパン３５重量部、γ−クロロ−β−
ヒドロキシプロピル−β’−メタクリロイルオキシエチ
ル−ｏ−フタレート１５重量部、メタクリル酸／エチル
アクリレート／エチルアクリレート（１８／３０／５３
重量比）共重合樹脂５０重量部、１，７ビス（９−アク
リジニル）ヘプタン２重量部、ヘキサメトキシメチルメ
ラミン、メチルエチルケトン、アンスラキノン系レッド
顔料を均一にして赤色感光性樹脂層塗工溶液を得た。さ
らに上記塗工溶液のアンスラキノンの代わりにフタロシ
アニン系グリーン顔料あるいは、フタロシアニン系ブル
ー顔料を用いて緑色あるいは、青色の感光性樹脂層塗工
溶液を得た。該溶液を上記のクッション層上に塗工し保
護フィルムとして３０μｍのポリエチレンフィルムを貼
り合わせて感光性ドライフィルムを得た。感光性樹脂層
の厚さは、Ｒ（赤）：２．０μｍおよび１．５μｍ、Ｇ
（緑）：１μｍ．５、Ｂ（青）：１μｍおよび１．５μ
ｍであった。

【００１４】次に黒色感光性樹脂塗液を用いて膜厚０．
７μｍのブラックマトリックスを形成したガラス基板
（１．１ｍｍ×２００ｍｍ×３００ｍｍ、コーニング社
製）に、ロールラミネータ（日立化成テクノプラント社
製）を用いて、基板温度１００℃、ロール温度１００
℃、ロール圧力５ｋｇ／ｃｍ²、速度０．５ｍ／分で、
膜厚２．０μｍの赤色感光性フィルムを着色感光性樹脂
が前記基板に面するように保護フィルムを剥がしながら
ラミネートし、感光性樹脂層を形成した。ＢＭパターン
上の感光性樹脂層は盛り上がり、最大と最小で０．７μ
ｍの段差が生じている。この上に厚さ１２５μｍのＰＥ
Ｔフィルム（帝人株式会社製、テイジンテトロンフィル
ム）を置き、ロールプレス機（日立化成テクノプラント
社製）を用いて、基板温度１１０℃、ロール温度１６０
℃、ロール圧力６．５ｋｇ／ｃｍ²、速度０．２ｍ／分
で加熱・加圧処理を行った。加熱・加圧処理後冷却して
から１２５μｍのＰＥＴフィルムを剥離し、感光性樹脂
層の表面段差形状を測定したところ、段差は、０．１μ
ｍ以下に低減されていた。

【００１５】さらにこれを、所定のネガマスクを通し
て、平行光露光機（大日本スクリーン社製）を用いて１
００ｍＪ／ｃｍ²露光、次いで６μｍのベースフィルム
を除去し、スプレー式現像装置ＤＶＷ９１１（大日本ス
クリーン社製）を用いて、２５℃で０．２重量％Ｎａ₂
Ｂ₂Ｏ₅水溶液で２０秒間スプレー現像して未露光部を除
去し、クリーンオーブンＣＳＯ−４０２（楠本化成製）
で１５０℃に加熱、硬化を行って赤色の着色パターンを
形成した。形成したＲ（赤）の着色パターンは、ＢＭパ
ターンとのオーバーラップ部に盛り上がりがなく、段差
０．１μｍ以下の平坦な形状をしていた。

【００１６】比較例１露光・現像前の加熱・加圧処理工程を省いた以外は、実
施例１と同等に行いＲ（赤）の着色パターンを形成し
た。形成したＲ（赤）の着色パターンは、ＢＭパターン
とのオーバーラップ部に０．７μｍの盛り上がりがあっ
た。

【００１７】比較例２比較例１で形成したＢＭパターンとのオーバーラップ部
に０．７μｍの盛り上がりがあるＲの着色パターン上に
厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（帝人株式会社製、テ
イジンテトロンフィルム）を置き、ロールプレス機（日
立化成テクノプラント社製）を用いて、基板温度１１０
℃、ロール温度１６０℃、ロール圧力６．５ｋｇ／ｃｍ
²、速度０．２ｍ／分で加熱・加圧処理を行った。加熱
・加圧処理後冷却してから１２５μｍのＰＥＴフィルム
を剥離したが、オーバーラップ部の盛り上がりはほとん
ど低減されていなかった。

【００１８】実施例２実施例１でＲ（赤）画素を形成した基板に同様にして膜
厚２．０μｍの緑色感光性ドライフィルムを用いて緑色
感光樹脂層をラミネートした。さらに緑色ドライフィル
ムの仮支持体の上から金属ロールを用いて加熱・加圧処
理を３回行った。条件はロール温度１４０℃、基板温度
１００℃、ロール圧６．５ｋｇｆ／ｃｍ²、速度０．２
ｍ／分である。その後１色目と同様の露光・現像を行
い、２色目の画素を形成した。膜厚２．０μｍの青色ド
ライフィルムを用い、同様にラミネート、加熱・加圧処
理、露光・現像を行い３色目を形成した。でき上がった
ＲＧＢの着色パターンは、ＢＭとのオーバーラップ部の
盛り上がりがなく平坦な画素であった。但し、２．３色
目の着色パターンの高さは１色目の高さよりも高く、そ
の画素間の段差は最大で０．８μｍであった。

【００１９】比較例３加熱・加圧処理を行わずに２、３色目を形成した以外実
施例２と同様に行ったところ、形成した着色パターン
は、ＢＭパターンとのオーバーラップ部に０．７μｍの
盛り上がりがあった。

【００２０】実施例３２色目に膜厚１．５μｍの緑色感光性ドライフィルム、
３色目に膜厚１．０μｍの青色感光性ドライフィルムを
用いた以外実施例２と同様に行ったところ、でき上がっ
たＲＧＢの着色パターンは、ＢＭとのオーバーラップ部
の盛り上がりがなく平坦な画素であった。さらに各色の
着色パターンの高さもそろっており、その画素間の段差
は０．２μｍ以下であった。

【００２１】実施例４ゴムロールを用いて、ロールと基板の間に厚さ１２５μ
ｍのＰＥＴフィルム（帝人株式会社製、テイジンテトロ
ンフィルム）を挟み加熱・加圧処理を１回行い、基板が
冷却した後樹脂フィルムを剥離すること以外は実施例３
と同様に行ったところ、でき上がったＲＧＢの着色パタ
ーンは、ＢＭとのオーバーラップ部の盛り上がりがなく
平坦な画素であった。さらに各色の着色パターンの高さ
もそろっており、その画素間の段差は０．２μｍ以下で
あった。

【００２２】

【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法で
は、凹凸を有する感光性樹脂層を平坦化してから、露光
・現像を行うので、平坦化方法が簡便である。さらに、
本発明の製造方法によれば、得られるカラーフィルタ
は、平坦な着色パターンを有するので、液晶の配向不良
や、色むらのない良好なカラーフィルタを製造できる等
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の平坦化処理をした後の感光性樹脂層の
断面図である。

【図２】本発明の平坦化処理をする前の感光性樹脂層の
断面図である。

【図３】ＢＭ（ブラックマトリックス）と着色パターン
のオーバーラップ部に生じる盛り上がりを示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・・感光性樹脂層２・・・ＢＭ（ブラックマトリックス）パターン３・・・透明基板４・・・仮支持体のベベースフィルム５・・・ＢＭ（ブラックマトリックス）パターンとのオ
ーバーラップ部に盛り上がりを有する着色パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高根信明茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社筑波開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の位置にブラックマトリックス及び
所定の１色以上の着色パターンから選ばれた少なくとも
一のパタ−ンが形成された透明基板上に、仮支持体上に
少なくとも熱可塑性樹脂からなるクッション層と所定の
一色に着色された感光樹脂層を有する感光性ドライフィ
ルムを張り合わせ、前記仮支持体及び前記クッション層
を剥離して前記感光性樹脂層を転写する工程、前記転写
された感光性樹脂層にプレスによる平坦化処理を行う工
程、前記平坦化処理をした感光性樹脂層に所定のパター
ンを有するフォトマスクを介して露光・現像を行い、着
色パターンを形成する工程を含むことを特徴とするカラ
−フィルタ−の製造方法。