JPH1090513A - レーザーエッチング・研磨方式によるカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトリソグラフィ工程を用いることなく、
レーザーエッチング及び研磨処理からなる機械的加工に
より、顔料分散カラーフィルタを安価に製造する方法を
提供する。 【解決手段】 透明基板１上に形成した遮光層２に、順
次、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のパターン１１，１２，１３のレ
ーザーエッチングによる加工と、それぞれの色のカラー
レジン２１，２２，２３の塗着を繰り返す。そのうえ
で、遮光層２上に積層された不要なカラーレジンを研磨
処理により除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーエッチン
グ・研磨方式と呼ぶことができる機械的加工により、透
明基板上に遮光層と顔料の分散によるＲ，Ｇ，Ｂの３色
のパターンを配置した透明着色画像形成用感光樹脂組成
物、即ち、フラットパネルディスプレイ用カラーフィル
タを製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、フラットパネルディスプレイ用カ
ラーフィルタの製造方式の主なものとして、染色法、印
刷法、電着法及び顔料分散法の４方式があるが、最近、
主流となっているのは、品質が安定している顔料分散法
である。この顔料分散法の基本は、遮光層、カラー樹脂
層を各々フォトリソグラフィ工程にて製作する方法であ
り、微細なパターンで４色の画像パターンを作成しなけ
ればならない。最も一般的な方法では、４回の画像形成
工程が必要で、各々の工程では少なくとも、１．塗布、
２．露光、３．現像、４．焼成、の基本工程を繰り返す
必要がある。

【０００３】上記フォトリソグラフィ工程で特にコスト
がかかる工程の一つが露光工程である。この露光工程で
は、微細なパターンを焼き付けするための原版であるフ
ォトマスクが必要不可欠であるが、このフォトマスクの
製造には、一般に大きなコストがかかるという問題があ
る。しかも、このフォトマスク内部の欠陥や汚染は大量
の不良を量産する原因となりやすく、管理が難しい。精
度を管理するための条件も非常に厳しいものである。ま
た、アライメントを必要とする露光装置も高価なものが
必要である。一方、塗布工程では、価格が高くて取り扱
いも難しい感光性樹脂を用いることが必要であり、ま
た、現像工程も材料と水を大量に消費するために大規模
な生産設備が必要である。

【０００４】更に、上記フォトリソグラフィ方式では、
カラーレジストの上にカラーレジストをのせていく工程
をとることになるが、その間に平面性の確保が難しいと
いう欠点がある。特に、液晶パネル用のフィルタは平面
性が重要であり、場合によっては、４色形成後に透明樹
脂層をさらに塗布しなければならない。そして、上述し
たような長い工程では、設備投資コストを押し上げるば
かりでなく、製造コストをも押し上げ、結果的に、収率
の向上を妨げ、コストダウン要求に耐えられなくなりつ
つある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、基本的に、上述したフォトリソグラフィ工程を用い
ることなく、従って、コストの高い感光性樹脂をも用い
ることなく、レーザーエッチング・研磨方式と呼ぶこと
ができる機械的加工により、顔料分散カラーフィルタを
安価に製造することを可能にしたカラーフィルタの製造
方法を提供することにある。本発明の他の技術的課題
は、レーザーエッチング法の欠点である加工速度が遅い
という問題点を克服し、比較的短時間にカラーフィルタ
を製造できるようにした方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のカラーフィルタの製造方法は、透明基板上に
遮光層を形成する工程と、該遮光層に、Ｒ，Ｇ，Ｂの３
色のうちのいずれかの色のパターンをレーザーエッチン
グにより加工する工程と、その加工表面に当該色のカラ
ーレジンを塗着する工程と、上記カラーレジンを塗着し
た遮光層に上記３色のうちの第２の色のパターンをレー
ザーエッチングにより加工する工程と、その加工表面に
当該第２の色のカラーレジンを塗着する工程と、該カラ
ーレジンを塗着した遮光層に上記３色のうちの第３の色
のパターンをレーザーエッチングにより加工する工程
と、その加工表面に当該第３の色のカラーレジンを塗着
する工程と、上記遮光層上に積層された不要なカラーレ
ジンを研磨処理により除去する工程とを備えることによ
り構成される。

【０００７】上述したカラーフィルタ製造方法において
は、前述したフォトリソグラフィ工程を用いることな
く、従って、コストの高い感光性樹脂をも用いることな
く、透明基板上に遮光層と顔料の分散によりＲ，Ｇ，Ｂ
の３色のパターンが配置されたフラットパネルディスプ
レイ用の顔料分散カラーフィルタを、レーザーエッチン
グによるパターンの形成と、研磨処理による余剰なカラ
ーレジンの除去という簡単な機械的加工により、安価に
製造することができる。また、上記カラーフィルタ製造
方法においては、３色のパターンの加工に、加工速度が
遅いという点で問題のあるレーザーエッチング法を用い
るが、加工範囲をＲ，Ｇ，Ｂの各色毎に行い、各色につ
いての加工面積を減らすことができるので、比較的短時
間にカラーフィルタを製造することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１のＡ〜Ｈは、本発明の方法に
基づいてカラーフィルタを製造する手順を説明するため
のものである。本発明の方法に基づいてカラーフィルタ
を製造には、同図Ａに示すように、まず、第１の工程と
して、透明基板１上に遮光層２を形成する。上記透明基
板１としては、従来から一般的に用いられている無アル
カリ板ガラス等を用いることができる。また、遮光層２
としては、透明基板１上にスパッタリングまたは蒸着に
より形成したクロムまたは表面に酸化クロムを持つ多層
膜を用い、あるいは、カーボン粒子等をポリマー樹脂、
例えば、．ポリビニルアルコール、ポリビニルメチル
エーテル、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等のビ
ニル重合系、．ゼラチン、カゼイン、グリュー等の動
物タンパク系、．カルボキシメチルヒドロキシエチル
セルロース、メチルセルロース等のセルロース系、．
ポリ塩化ビニル、ブチラール樹脂、スチレン−マレイン
酸共重合体、ポリ塩化ビニル、アクリル系樹脂、塩素化
ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリアミド、ポ
リエステル、ポリウレタン等の油溶性樹脂に分散し、溶
剤、例えば、プロピレングリコール、メチルエーテル、
アセトン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、アル
コール類、水等に溶かした懸濁液を塗布、乾燥、焼成し
て形成することができる。

【０００９】第２の工程では、図１のＢに示すように、
上記第１の工程で形成した遮光層２に、Ｒ，Ｇ，Ｂの３
色のうちのいずれかの色、例えば赤色（Ｒ）のパターン
１１をレーザーエッチングにより加工する。上記レーザ
ーエッチングによるパターニングの方法は、レーザー加
工により遮光層２を形成する膜の一部を所期のパターン
に応じて除去するものである。第３の工程では、図１の
Ｃに示すように、上記第２の工程でレーザーエッチング
の加工が施された表面に、当該色（赤：Ｒ）のカラーレ
ジン２１を塗着する。カラーレジンの構成材料として
は、価格の高い感光性樹脂などを用いる必要がなく、安
価なポリマー樹脂、例えば前掲〜のポリマー樹脂等
に、アントラキノン系顔料や酸化鉄等の無機顔料を分散
させ、プロピレングリコール、メチルエーテル、アセト
ン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、アルコール
類、水等の溶媒で懸濁したものなどを用いることができ
る。カラーレジンの塗着は、それを塗布した後に、乾
燥、焼成するなどの手段を用いることができる。

【００１０】第４の工程は、図１のＤに示すように、上
記第３の工程においてカラーレジン２１を塗着した遮光
層２に、そのカラーレジン２１の上から、上記３色のう
ちの第２の色、例えば緑（Ｇ）のパターン１２を、レー
ザーエッチングにより加工するものである。このレーザ
ーエッチングにより、第３の工程において遮光層２上に
塗着された不要なカラーレジン２１と共に遮光層２が加
工され、第２の色のパターン１２を遮光層２に加工する
ことができる。上記第４の工程に続く第５の工程は、図
１のＥに示すように、第４の工程における加工表面に第
２の色のカラーレジン２２を塗着するものである。この
第４工程におけるカラーレジン２２としては、例えば、
ハロゲン化フタロシアニン系顔料、あるいはエメラルド
グリーン、コバルトグリーン等の無機顔料を、前掲〜
等のポリマー樹脂に分散させ、プロピレングリコー
ル、メチルエーテル、アセトン、シクロヘキサン、メチ
ルエチルケトン、アルコール類、水等の溶媒で懸濁した
もの等を用い、カラーレジン２２の塗着はそれを塗布し
て乾燥、焼成するなどの手段を用いることができる。

【００１１】また、第６の工程は、上記カラーレジン２
１，２２を塗着した遮光層２に３色のうちの残る第３の
色、例えば青（Ｂ）のパターン１３を、レーザーエッチ
ングにより加工するものである。このレーザーエッチン
グにより、第３及び第５の工程において遮光層２上に塗
着された不要なカラーレジン２１，２２と共に遮光層２
が加工され、第３の色のパターン１３が遮光層２に加工
される。この第６の工程に続く第７の工程は、その加工
表面に当該第３の色のカラーレジン２３を塗着するもの
である。この第６工程におけるカラーレジン２３として
は、例えば、フタロシアニン系や、群青、コバルトブル
ー等の無機顔料を、前掲〜等のポリマー樹脂に分散
させ、プロピレングリコール、メチルエーテル、アセト
ン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、アルコール
類、水等の溶媒で懸濁したもの等を用い、カラーレジン
２３の塗着はそれを塗布して乾燥、焼成するなどの手段
を用いることができる。

【００１２】第８の工程は、上記遮光層２上に積層され
た不要なカラーレジンを研磨処理により除去するもので
あり、遮光層２の全面に対して研磨やアッシングを適用
することにより、所期のカラーフィルタ面が形成され
る。

【００１３】上述した第２、第４及び第６の工程におい
て用いるレーザーエッチング加工技術自体は、従来から
エッチング工程での黒パターンの不良を切り飛ばすレー
ザーリペア等として既に実用されているものであるが、
この技術を上記遮光層に対するパターニングに用いる場
合には、製造工程の単純化、低廉化というメリットが大
きいものの、加工速度が加工面積に比例するため、従来
のフォトマスクを用いるカラーフィルタ製造方式に比べ
て、加工速度が遅くなるという問題がある。しかしなが
ら、加工範囲をＲ，Ｇ，Ｂの各色毎に行い、加工面積を
へらすことで、加工速度を実質的に３倍に引き上げるこ
とができるので、上記加工速度の遅さをある程度カバー
することができ、しかも、今後のレーザー技術の進歩と
制御技術の進歩を考慮すれば、加工速度の点で容易に十
分な実用レベルに到達させることができる。

【００１４】上述した第１〜第８の工程を備えるレーザ
ーエッチング・研磨方式によるカラーフィルタの製造に
おいては、従来から用いられているフォトリソグラフィ
工程を用いることなく、従って、コストの高い感光性樹
脂や高価な露光装置を用いることなく、レーザーエッチ
ングとカラーレジンの塗着の繰り返し、及び積み上げら
れたカラーレジンの研磨等の機械的加工による除去によ
り、顔料分散カラーフィルタを低コストで製造すること
ができる。

【００１５】

【発明の効果】以上に詳述した本発明方法によれば、フ
ォトリソグラフィ工程を用いることなく、従って、コス
トの高い感光性樹脂をも用いることなく、レーザーエッ
チングと研磨とを組み合わせた機械的加工により、顔料
分散カラーフィルタを安価に製造することができ、ま
た、レーザーエッチング法の欠点である加工速度が遅い
という問題点をも克服し、比較的短時間に上記カラーフ
ィルタを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ〜Ｈは、本発明の方法に基づいてカラーフィ
ルタを製造する手順を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 遮光層 １１，１２，１３ 各色のパターン ２１，２２，２３ カラーレジン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に遮光層を形成する工程と、該
   遮光層に、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のうちのいずれかの色のパ
   ターンをレーザーエッチングにより加工する工程と、そ
   の加工表面に当該色のカラーレジンを塗着する工程と、
   上記カラーレジンを塗着した遮光層に上記３色のうちの
   第２の色のパターンをレーザーエッチングにより加工す
   る工程と、その加工表面に当該第２の色のカラーレジン
   を塗着する工程と、該カラーレジンを塗着した遮光層に
   上記３色のうちの第３の色のパターンをレーザーエッチ
   ングにより加工する工程と、その加工表面に当該第３の
   色のカラーレジンを塗着する工程と、上記遮光層上に積
   層された不要なカラーレジンを研磨処理により除去する
   工程とを備えることを特徴とするレーザーエッチング・
   研磨方式によるカラーフィルタの製造方法。