JPS61203403A - カラ−フイルタの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、カラーフィルタの形成方法に係り、特にモザ
イク状のカラーフィルタを形成するのに適したカラーフ
ィルタの形成方法に関する。

［従来の技術］ 従来、液晶表示装置等においてカラーフィルタを電極表
面上に形成してカラー画像を表示することが行われてい
る１例えば、第６図に分解斜視図を示すように、下側ガ
ラス基板５上にインジウム・チン−４キサイド（ＩＴＯ
）等を蒸着などの方法により平行に固着しＹ電極６を形
成する。同様にして上側ガラス基板８上にＸ電極９を形
成する０次に下側ガラス基板５のＹ電極６の表面にカラ
ーフィルタを塗着し、第４図に示すように、Ｘ電極９と
Ｙ電極６とが相互に直交するように所定の間隔を保って
ガラス基板８．５の電極面を対向せしめ１図示しない封
止材で周辺部を封止して液晶表示セルを形成する。この
セル中に図示しない液晶材料を注入し、当該液晶材料が
ツイスト・ネマチック（ＴＮ）型である場合には、偏光
板１１を２枚のガラス基板５．８の外側に偏光方向がほ
ぼ平行又はほぼ直交するように設けて表示装置として形
成するのである。

この場合にカラーフィルタをＹ電極６の表面に形成すれ
ば、観察者が該表示装置を見る角度の差により動作電極
と表示色がずれる現象（以下これを「視差」という）を
防止することが出来るので、上述の液晶表示装置やエレ
クトロクロミック表示装置等のカラー表示装置において
は、電極表面上へカラーフ　ルタを形成することが行な
われている。

電極表面上へのカラーフィルタの形成方法とじては、印
刷法やフォトリングラフィ法や電着塗装法等が検討され
ているが、例えばマトリックス状電極によりカラー画像
を表示する上述した液晶表示装置などにおいて、高密度
の画像を得ようとする場合には、カラーフィルタは例え
ば幅１００μｍ程度の微細なパターンとなり、Ｙ電極６
との相対位置のずれが１０μｍ程度以内というようなパ
ターン精度が要求される。このような場合には、上述し
たカラーフィルタの形成方法の中では電着塗装法が、は
ぼ完全にＹ電極６と一致したカラーフィルタが得られる
ことから。

他の方法より優れている。

一方、カラーフィルタのパターンとしては、縞状のいわ
ゆるストライプ状パターンや相異なる色相の領域が互い
に隣り合うモザイク状パターンが知られているが、ある
条件下（例えば、比較的近い距離から表示画面を−ＩＩ
Ｌ察するような場合）では、モザイク状パターンの方が
視覚１優れた効果が得られることが知られている。

［発明の解決しようとする問題点１ 以上述べた様に、高密度の画像品質を得たい表示装置な
どの場合には、微細な電極上にモザイク状のパターンの
カラーフィルタを形成することが要求される。しかし、
従来の電着塗装法では、多色のカラーフィルタを形成し
ようとしても、例えば第６図に示す様な棒状の電極上に
全て同一の色相のカラーフィルタしか形成できずモザイ
ク状のカラーフィルタを形成することは不可能であった
。従って、基板表面に全面的に形成した電極上に異った
色相のカラーフィルタを設けることは不可能と考えられ
ていた。

また、それぞれ異なる色相のカラーフィルタを各電極上
に形成するため、カラーフィルタを形成する電極と給電
側の電極の接触位置をずらせる必要があり、第７図の平
面図にその一例を示すように、Ｙ電極８゛の端部を不揃
いにせざるを得なかった。

本発明は従来のカラーフィルタの形成方法の上述の様な
欠点を解消し、電極塗装法を用いてモザイク状のパター
ンのカラーフィルタを形成することができ、かつ帯状電
極の端部位置をずらすことの不要なカラーフィルタの形
成方法を提供するこを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上述の目的を達成するために、フォトリングラ
フィ法による工程と電着塗装法による工程とを組み合せ
てカラーフィルタを形成するようにしたものである。即
ち１本発明のカラーフィルタの形成方法は、 電極表面にカラーフィルタを形成するカラーフィルタの
形成方法において、少なくとも、電極表面に感光性被膜
を形成し、該感光性被膜をフォトリングラフィ法により
所定のパターンに剥離し電極表面を露出する第１の工程
と。

該露出された電極表面上に電着塗装法により所定め色相
の塗膜を形成する第２の工程と、該電極表面上の塗膜を
形成した領域に隣り合う領域の感光性被膜をフォトリソ
グラフィ法により所定のパターンに剥離し電極表面を露
出する第３の工程と、 該第３の工程により露出された電極表面上に電着塗装法
により前記色相と異なる色相の塗膜を形成する第４の工
程とを有し、 複数の色相の塗膜を形成することを特徴とする。

以下本発明のカラーフィルタの形成方法の各工程を代表
的例を用いて説明する。

第１図ないし第３図は本発明のカラーフィルタの形成方
法により、平行に配列された帯状の電極上にモザイク状
のカラーフィルタを形成する工程を示す平面図である。

まず、ガラス基板５上に蒸着法等によりＩＴＯ等から成
る電極１を、その上部を共通にしてくし形に形成する。

なお、本例ではドツトマトリックス型カラー液晶表示装
置に用いることを想定しているので、ガラス基板５上に
形成した複数の透明くし形電極ｌを示すが１本発明のカ
ラーフィルタの形成方法はこの様な電極に限定されるも
のではなく、例えば不透明な金属電極等でも良く、複数
本である必要もなく、基板上の一表面に全面的に形成さ
れたベタ電極でも良く、基板上に形成されている必要も
ない。

次に、第２図に示すように、前記電極ｌのくし歯の部分
に全面的にフォトレジストを塗布し感光性波Ｍ２を形成
する。この感光性被膜２の所定部分に所定のフォトマス
クを介して可視光線又は紫外線や遠赤外線等を照射し、
該感光性被膜２のこの照射部分又は非照射部分を現像液
で電極ｌから剥離して該部分の電極表面を露出させる（
いわゆるフォトリソグラフィ法）。

この工程に用いるフォトレジストとしては通常用いられ
るもので良いが後の電着工程で剥離してしまわなもので
あることを要する。また、ネガ型でもポジ型でも良いが
、本例では電極露出部３が散在するパターンであるので
、一度塗布したフォトレジスー→何度か露光して使える
ポジ型の方が使い易い。

感光性被膜２の現像液は、前記フォトレジストに対応し
て通常用いられる有機アルカリ系等の現像液で良い。

以上の様にして所定のパターンに感光性被膜２が剥離さ
れ露出された電極ｌの表面に第１色目のカラーフィルタ
を電着塗装法により形成する。

電着塗装法は、塗料溶液中に電極（溶液槽自体を電極と
しても良い）を設け、被電着物を反対の極性の電極とし
て両電極間に電圧を印加し、被電着物上に塗料中の樹脂
、顔料等を放電析出せしめるものである。この後被電着
物との析出物を焼成すると、析出物は析出部上に流展し
均一な塗面を形成する。

塗料は、水等の溶媒中に顔料と樹脂粒子が分散した一種
のコロイド分散体であり、樹脂粒子としてカルボキシル
基等の７ニオンをアミンやアンモニアで中和させた塩を
用いるアニオン型塗料と、アミン基等のカチオンを酢酸
等の有機酸で中和した塩を用いるカチオン型塗料とが用
いられる。

ただし、本例の様に酸化物（例えばＩＴＯ）の電極ｌ上
に塗料を形成する場合には、カチオン型塗料を用いた場
合には、電極１を陰極として用いることになるので、通
電時に電極１が還元されてしまい、該電極ｌが塗料溶液
中に溶解してしまうおそれがある。また、電極表示装置
等の電極として用いる場合には該電極には高い透明度が
要求されるのであるが、上述の還元反応により電極の透
明度が低下してしまい使用出来なくなるおそれもある。

従って、酸化物電極上に塗膜を形成する場合には前述の
７ニオン型塗料が望ましい、なお、このようにして電極
ｌ上に′ｙｆＩＩ＆、シた塗膜は電気的に不良導体とな
るので、他の色相の塗料溶液中に電極ｌを浸漬して、他
の色相の電着塗装を行っても、先の工程で作成した塗膜
上に新たな塗膜が形成されることはない。

次に、第３図に示す様に、前工程で形成した塗膜形成部
３′に隣り合う鋼環の感光性被膜２を前述のフォトリン
グラフィ法により所定のパターンに剥離し電極露出部４
を形成する。

該電極露出部を形成したガラス基板５を前記塗膜形成部
３′に形成した塗膜の色相と異なる色相の塗料を満した
電着槽中に浸漬し電極１に通電し、電着塗装法で該色相
の塗膜を電極露出部４に形成する。該塗膜を焼成流展せ
しめ均一な塗膜とする。最後に、残ったフォトレジスト
を除去しモザイク状のカラーフィルタが得られるる。

なお、本例では、各塗膜の色相として３原色の色相を予
定しているので、第２図、第３図に示したパターンは、
上述した工程だけでは電極ｌの表面上に塗膜を形成しな
い部分が出て来て・しまうが、本発明のカラーフィルタ
の形成方法は本例のような３原色のパターンに限定され
るものでなく、同一電極上に相異なる２色の色相の塗膜
を交互に形成したモザイク状のカラーフィルタでも良く
、この場合にはフォトマスクのパターンを２色の色相の
塗膜を交互に形成して塗膜の形成残りが無くなるような
パターンにすれば良い、更に、同一電極上で２色の色細
を交互に配置する他、隣り合う電極相互間でも相異なる
色相に配置したいわゆる市松模様状のモザイク状カラー
フィルタとしても良いことは言うまでもない、また、各
画素を構成する塗膜の形状は四角形でなくとも丸形でも
三角形でも良いことは勿論、モザイク状模様でなくスト
ライプ状模様でも良い。

さて、本例においては、フルカラーの液晶表示？を置と
して用いることを目的としているので、上述した工程に
引き続いて第３の色相の塗膜を、上述の最後の工程で感
光性被膜２を剥離して露出した電極ｌの表面に電着塗装
法で形成する。この場合第１ないし第３の色相を３原色
とすればフルカラー表示が出来る。

最後に今まで電極１の各くし歯部分の電極への給電路と
して利用していた電極ｌのくしり背にあたる共４籐分を
ガラス基板５の当該部分と共に機械的に切断し、電極ｌ
の各くし歯部分の電極を独立させる。なお、電極形状が
くし形でない場合には各電極を一時的に短絡させて電着
塗装を行えば良い。

以上の様にして形成したフルカラードツトマトリックス
液晶表示装置用カラーフィルタ付電極基板を用いて液晶
表示装置を構成した例を第４図、第５図に示す、第４図
は平面図、第５図は断面図である。

図において下側ガラス基板５の表面にはＩＴＯ等が蒸着
されＹ電極６が形成されている。なお、水弟４図、第５
図においてはＹ電極６の共通部分が既に切断されてしま
った状態を示している。該Ｙ電極６の表面には、前述し
た工程により、例えば赤、青、緑の３原色のモザイク状
カラーフィルタ７が形成されている。なお、図示してい
ないポリイミド、ポリアミド。

５ｉ０２．ＴｉＯ２等から成る配向膜が該カラーフィル
タ７の表面に必要に応じて形成される。

一方、上側ガラス基板Ｂの表面には、下側ガラス基板と
同様に複数のＸ電極が互いに平行に形成されており、こ
の上側ガラス基板８と前記下側ガラス基板５を１図示の
様に、Ｘ電極９とＹ電極６とが互いに直交するように電
極面を対向させて配向され１周辺部をエポキシ樹脂等の
シール剤１０で封止して液晶表示セルが形成される。

この液晶表示セル中に図示しない液晶物質を注入し、必
要に応じて偏光板を設置し、フルカラードツトマトリッ
クス型液晶表示装置が完成する。なお、Ｘ電極９の表面
にも必要に応じて配向膜が形成されることは言うまでも
ない、更に、と述のようにして形成されたモザイク状カ
ラーフィルタは、薄膜トランジスタを用いたアクティブ
マトリックス方式の液晶表示パネル等にも用いることが
できる。

［作用］ 本発明のカラーフィルタの形成方法では。

いったん電極の全表面を感光性被膜で被覆し、必要部分
のみをフォトリングラフィ法により剥離して該工程によ
り感光性被膜が剥離された表面にのみ電Ｓ塗装法により
塗膜を形成するので、同一電極表面上に複数の色相の塗
膜を電着塗装法により形成することが可能となるのであ
る。

また、第１の色相の塗膜を焼成する際感光性被膜が変質
しない低温で焼成すれば、色相の異なる塗膜毎に感光性
被膜を塗布し直す必要がなくなる。

更に、基板上に平行に配列された複数の電極にモザイク
状カラーフィルタを形成する場合には、基板端面に各電
極に接続する共通部分を設は電極をくし形に形成し、各
電極に同時に給電すれば、複数本の電極に同時に同一の
色相の塗膜を電着塗装法により形成することができる。

［実施例］ ガラス基板の表面にＩＴＯを蒸着し、第１図に示すよう
なくし形電極を形成した。

次に該電極のくし歯の部分の表面に全面的にフォトレジ
ストをスピンナー法により塗布し感光性被膜を形成した
。フォトレジストとしてはポジ型の０ＦＰＲ−２（商品
名）を使用した。

この感光性被膜上にフォトマスクを設置し、該フォトマ
スクを介してプロジェクション法により紫外線を前記感
光性被膜上に照射し、前記フォトマスクのパターン状に
該感光性被膜を露光した０次に現像液（ＨＭＯ−８１（
商品名））で該感光性被膜を現像し、第２図に示した様
なパターンに露光部の感光性被膜を溶融剥離し電極表面
を露出させた。

次に、上述のガラス基板上の電極の共通部分を直流安定
化電源のマイナス極に接続し、赤色の塗料（アゾ染料）
を満した電着槽に浸漬した。対向電極としては安定な白
金電極を用い両電極間に２０Ｖの直流電圧を２分間印加
し、１．３μｍ厚の赤色塗膜を得た。この赤色塗膜を　
１２０℃で焼成流展せしめ膜厚を均一化した。

次に、このガラス基板上の感光性被膜を上述の方法と同
様にしてフォトリングラフィ法により第３．１！Ｉに示
す様なパターンに剥離し、緑色の染料（フタロシアニン
染料）を満たした電着槽中に浸漬し、前述の赤色塗膜を
形成したのと同一の条件で電着塗装及び焼成を行い赤色
塗膜に隣接する位置に同一厚の緑色塗膜を形成した。

次に、該ガラス基板及び電極の表面に残留しているフォ
トレジストを、剥離剤（硫酸−過酸化水素）で完全に除
去し電極の残留表面を露出した。この露出電極表面上に
上と同様の電着塗装法により青色塗膜を形成し、第４図
に示すような３原色のモザイク状カラーフィルタを形成
した。

このカラーフィルタの分光特性を第８図に示す。

次に上側ガラス基板に蒸着法によりＩＴＯのＸ電極を形
成した。

このＸ電極と前述したカラーフィルタを形成したＹ電極
の表面にスピンナー法によりポリイミドアミドを塗布し
、１８０℃で３０分間キュアーした後ラビングによって
配向処理を施した。

この後下側ガラス基板の周辺部にエポキシ樹脂を第４図
、第５図に示す様に塗布し、上下のガラス基板を１５μ
ｍの間隔で該エポキシ樹脂をスペーサー兼シール剤とし
て対向させた。この様にしてセルを形成した後該セル中
に誘電異方性が正で黒色に調整されたゲスト・ホスト型
液晶を注入しフルカラードツトマトリックス型液晶表示
装置を構成した。

［発明の効果］ 本発明のカラーフィルタの形成方法においては、フォト
リングラフィ法と電着塗装法を組み合わせてカラーフィ
ルタを形成するようにしたので、電着塗装法を用いてモ
ザイク状のパターンのカラーフィルタを構成出来、電極
とカラーフィルタの位置ずれのない、微細パターンに適
したカラーフィルタの形成が可能となった。

また、低温で焼成することによりフォトレジストの塗布
が１回・だけで済むため生産工程を簡略化することがで
き、大幅なコストダウンが可能となった。

更に、マトリックス型電−膨上にカラーフィルタを形成
する場合には、電極をくし型にして、後で共通部分を切
断するようにすることにより、電極端面の不揃いを無く
することができると同時に、一枚のガラス基板上に多数
の表示セルを形成するいわゆる多面材はパターンでの利
用率（取れ率）が向上し、この面からも生産コストを低
くすることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の代表的例の工程を示す平
面図、第４図及び第５図は本発明の方法により形成した
カラーフィルタを用いて液晶表示装置を構成した例を示
す各平面図と断面図、第６図は従来の液晶表示装置の一
例を示す分解斜視図、第７図は従来の電極の例を示す平
３．４・・・電極露出部、　３′・・・塗膜形成部、５
．８・・・ガラス基板、　８．Ｂ′・・・Ｙ電極、７・
・・カラーフィルタ、　８・・・Ｘ電極寮　１　口 第２　図 染　３　口 第４　図 察　５　巴 第　６　口 第　７　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極表面にカラーフィルタを形成するカラーフィ
   ルタの形成方法において、少なくとも、 電極表面に感光性被膜を形成し、該感光性 被膜をフォトリソグラフィ法により所定のパターンに剥
   離し電極表面を露出する第１の工程と、 該露出された電極表面上に電着塗装法によ り所定の色相の塗膜を形成する第２の工程と、該電極表
   面上の塗膜を形成した領域に隣り 合う領域の感光性被膜をフォトリソグラフィ法により所
   定のパターンに剥離し電極表面を露出する第３の工程と
   、 該第３の工程により露出された電極表面上 に電着塗装法により前記色相と異なる色相の塗膜を形成
   する第４の工程とを有し、 複数の色相の塗膜を形成することを特徴と するカラーフィルタの形成方法。
2. （２）電極は、少なくとも電着塗装が終了するまではく
   し形の形状である特許請求の範囲第１項記載のカラーフ
   ィルタの形成方法。
3. （３）電極は基板の少なくとも一表面上に全面的に形成
   された電極である特許請求の範囲第１項記載のカラーフ
   ィルタの形成方法。