JPS62201402A - カラ−フイルタの製造方法 - 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〕 この発明は、基板表面などに形成した染色基質膜を、写
真製版法を応用することにより、所要のパターンで所望
の色彩に染色してカラーフィルタを製造する方法に関し
、特にその染色方法に関する。製造されたカラーフィル
タは、カラー液晶等の画像表示装置やカラー用Ｃ０Ｄ（
電荷結合素子）等の画像読取り装置などに利用される。

〔従来の技術〕

液晶ディスプレイをカラー化する方法の１つとして、各
絵素に対応して三原色に染め分けたカラーフィルタをセ
ルに内蔵させ、液晶を光スィッチとして使用するカラー
フィルタ方式がある。このカラーフィルタ方式の液晶デ
ィスプレイにおいても使用されるカラーフィルタは、写
真製版（フォトリソグラフィ）の技術を応用した染色法
、金属酸化物を多層蒸着する多層膜干渉法、電気メッキ
の技術を応用した電着法、さらにはスクリーン印刷法な
どによって作成される。これらの作成方法のうち１例え
ば特開昭５８−１０２２１４号公報（発明の名称ｒ多色
画像表示装置の製造方法」）には、写真製版技術を応用
して多色画像表示装置のカラーフィルタ層を形成する方
法が開示されている。

写真製版技術を応用したカラーフィルタの製造工程につ
いて簡単に説明すると、まず、ガラス基板等の表面を苛
性ソーダ及び純水で洗浄し、乾燥後、その表面にアクリ
ル系樹脂、タンパク質などの被染剤を塗布し、それを加
熱硬化させて染色基質膜を形成する０次に、その染色基
質膜の表面にポジ型フォトレジストを塗布し、乾燥後、
フォトレジスト膜に所要のパターンを焼付けし、それを
現像処理することにより、フォトレジスト膜の露光され
た部分を除去してその部分の染色基質膜の表面を露出さ
せる。そして。

フォトレジストで部分的に被覆された染色基質膜が形成
された基板を所望の色彩の染色液中に浸漬することによ
り、染色基質膜のうちフォトレジストで被覆されていな
い部分（パターン開口部）に染色液を浸入させてその部
分を染色する。染色が終わったならばフォトレジスト膜
を染色基質膜の表面から剥離する。以上で、染色基質膜
を部分的に１つの色彩に染色するための一連の工程が完
了し、続いて、上記と同様の各工程を、異なるパターン
、異なる染色液を使用して、例えばさらに２回繰り返す
ことにより。

染色基質膜は赤、青、緑の三原色に染め分けられ、カラ
ーフィルタが作成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したカラーフィルタの製造工程において、現像処理
した後、フォトレジスト膜の開口部に、本来ならば染色
基質膜の表面が露出しなければならないにもかかわらず
、通常染色基質膜の表面に厚さ数１００人程度以下の薄
膜が残存する。

この残存薄膜が形成される原因としては、フォトレジス
トと染色基質材とが反応して薄膜を生成する。または、
染色基質材がフォトレジストと接触することにより、そ
の表面が変質して薄膜状となる。あるいは、染色基質材
として使用されるアクリル樹脂などは本来フォトレジス
トと接着しにくいが、そのために必要な密着性を得よう
として行なうプリベークやポストベークにおける加熱温
度や加熱時間の設定条件が過度になり、現像処理しても
除去されないようなフォトレジストの薄膜が形成される
等といったことが考えられる。

このような残存薄膜が染色基質膜上に形成されると、染
色基質膜の染色が妨げられたり、フォトレジスト膜の各
開口部における染色基質膜の染色具合が不均一になった
りする。但し、現像、水洗後直ちに基板を染色液中に浸
漬した場合は、残存薄膜によって染色基質膜の染色が妨
げられるといったことは起こらない、しかしながらその
ように染色基質膜等の表面が漏れた状態で基板を染色液
中に浸漬すると、染色液の濃度が部分的に薄まって不均
一な濃度分布を生じたり、４０〜６０℃程度の温度に保
たれている染色液に低温の付着水が持ち込まれて不均一
な温度分布を生じたりして、その結果染色むらをきたす
こととなる。従って、染色は必ず現像、水洗後基板を乾
燥させてから行なわれるのであり、上記した残存ｗＩ膜
の形成がいずれにしても問題となる。

この残存薄膜の形成を防止するためには、染色基質膜と
フォトレジストとの間に適度の密着性をもたせることが
必要であり、従来、染色基質材とフォトレジストとの組
合せ選択、プリベークやポストベークの加熱温度・時間
の設定など、そのための最適条件を創出するようにして
いたが、それには多くの時間と手間とを要し、また必ず
しも再現性の点で保証されているものでもなかった。

この発明は、染色基質膜とフォトレジストとの間に適度
な密着性をもたせるための条件設定などに時間や手間を
かける必要がなく、比較的簡単な工程を従来の工程に追
加するだけで、残存薄膜による妨害をなくして染色基質
膜を均一に染色することができる染色方法を提供するた
めになされたものである。

〔問題点を渭決するための手段〕

この発明は、従来のカラーフィルタの製造工程中の現像
処理と染色処理との間において、フォトレジスト膜の開
口部の染色基質膜上に形成された上記残存薄膜にオゾン
を接触させる工程を付加することにより上記課題を達成
した。すなわち、この発明に係るカラーフィルタの製造
方法は、染色基質膜の表面にフォトレジスト膜を被着形
成し、このフォトレジスト膜に所要のパターンを焼付け
して現像処理した後に、染色基質膜の、フォトレジスト
で被覆されていない部分を所望の色彩に染色し、その染
色後にフォトレジスト膜を染色基質膜の表面から剥離し
てカラーフィルタを製造する方法において、前記現像処
理後、染色前に、染色基質膜のフォトレジスト膜形成側
にオゾンを接触させることを特徴とする。

〔作　　用〕

この発明に係るカラーフィルタの製造方法においては、
現像処理後に、フォトレジスト膜の開口部の染色基質膜
の表面に残存した薄膜にオゾンを接触させるので、この
工程により、染色基質膜への染色液の浸入を妨害する残
存薄膜の性質が消失し、フォトレジスト膜の開口部にお
ける染色基質膜と染色液との接触が確実に行なわれて染
色基質膜が染色液に迅速に染まる。

尚、残存薄膜にオゾンを接触させた後においても残存薄
膜は消失するわけではなく、残存薄膜がオゾンに曝され
ることによりその薄膜に多数の微細な孔があき、それら
の孔を通って染色液が染色基質膜の表面まで達するもの
と推測される。

〔実　施　例〕

以下、第１図および第２図を参照しながらこの発明の実
施例について説明する。

第１図は、この発明の１実施例であるカラーフィルタの
製造方法における主要工程を示すフローチャートであり
、第２図は、各工程における基板表面の様子を示す部分
鍔面図である。これらの図によりカラーフィルタの製造
工程を説明する。まず最初に（第１図ａ）、ガラス基板
１の表面を苛性ソーダ及び純水により洗浄しく第２図Ａ
参照）、乾燥後にガラス基板１の表面にアクリル系樹脂
、またはタンパク質などの染色基質を塗布し、それを加
熱して硬化させることにより、第２図已に示すようにガ
ラス基板１上に染色基質膜２を形成する（第１図ｂ）。

次に染色基質膜２の表面にポジ型フォトレジストを塗布
した後乾燥させて、第２図Ｃに示すように染色基質膜２
の表面にフォトレジスト膜３を被着形成する（第１図Ｃ
）。続いて、第２図りに示すように、フォトレジスト膜
３上に所定のマスク板４を配置し、そのマスク板４を介
して光線Ｕをフォトレジスト膜３に照射して所要のパタ
ーンを焼き付ける（第１図ｄ）、このパターン焼付けに
より、フォトレジスト膜３の露光された部分が光分解さ
れ、現像処理を行なうことによりその部分が除去されて
、第２図Ｅに示すようにフォトレジスト膜３に開口部３
′が形成される（第１図ｅ）。以上の各工程は従来と同
様である。

第１図ｅの現像処理工程が終わった状態において、フォ
トレジスト膜３の開口部３′の染色基質膜２の表面には
、不要な薄膜がほぼ１００λ以下の厚さで残存する。そ
こで、この発明に係る方法においては、染色基質膜２の
フォトレジスト膜３形成側にオゾンを供給して残存薄膜
にオゾンを所定時間１例えば５分程度接触させる（第１
図ｆ、第２図Ｆ参照）、このオゾン処理方法の１例を示
せば、市販のオゾン発生器に連結された直径１０（１１
程度の円板に直径１ｍ程度の孔を数個あけた吹出口を密
閉チャンバー内に配設し、同じく密閉チャンバー内に設
けられた基台上に、染色基質膜２．フォトレジスト膜３
が形成された基板１を載置する。このときの基板１と上
記吹出口との間隔は、これを約１ｍに保持する。この状
態で、密閉チャンバー内を真空排気した後、オゾンをフ
ォトレジスト膜３の表面に５分程度吹き付ける。このオ
ゾン処理実施することにより、フォトレジストＰＩＸ３
の表面側数１００人の厚さ部分のフォトレジストと共に
、上記した残存薄膜が変質化され、残存薄膜を染色液が
透過できるようになる。

オゾン処理後の工程は、また従来と同様の工程に戻って
、第２図Ｆに示した状態の基板１を所望の色彩、例えば
赤色の染色液中に浸漬し、第２図Ｇに示すように、フォ
トレジスト膜３の開口部３′から染色基質膜２へ染色液
を浸入させてフォトレジスト＠３で被覆されていない部
分２Ｒを赤色に染色する（第１図ｇ）。最後に。

染色基質膜２の表面からフォトレジスト膜３を剥離する
と（第１図ｈ）、第２図Ｈに示したように染色基質膜２
が所要のパターンで部分的に１色に染められた状態とな
る。そして、第１図ｃ　＝　ｈの各工程をさらに二度、
マスク板４のパターンと染色液の種類とを違えて繰り返
すことにより（第１図ｉ）、第２図Ｊに示すように染色
基ａ膜２は赤色部分２Ｒ，青色部分２Ｂ、緑色部分２Ｇ
に染め分けられる（第１図ｊ）。

次に、この発明を実際に適用した実験例について説明す
る。まず、ガラス基板の表面を２％苛性ソーダ水溶液で
洗浄し、さらに純水流水中で水洗した後、クリーンオー
ブン中で乾燥させる。次にロールコータを用いて、アク
リル系樹脂からなる染色基質材をガラス基板の表面に０
゜５〜０．７μｍの厚さになるように塗布した後。

そのガラス基板をクリーンオーブン中で１５０℃、３０
分間プリベークしてから、染色基質材に波長３６５ｎｍ
の紫外線を約２００　ｍＪｏｕｌｅ／ｄ照射して硬化し
た染色基質膜を形成し、さらにクリーンオーブン中で１
８０’Ｃ１５０分間ポストベークする。続いて、染色基
質膜の表面にポジ型フォトレジストＡＺ−１１１３（ヘ
キストジャバン製品名）をスピンナーにより３，０００
ｒ、ｐ、ｍ、で２ｏ秒間塗布し、厚さ１μｍのフォトレ
ジスト膜を形成する。次に、フォトレジスト膜が形成さ
れた基板をクリーンオーブン中で９０℃、２０分間プリ
ベークしてから、フォトレジスト膜上に所要のパターン
のマスク板を配置して波長３６５ｎａ＋の紫外線を約２
００ｍＪ。

ｕｌｅ／ｄ露光する。露光後、ナトリウム系水溶液から
なる現像液ＡＺ−３０３（ヘキストジャバン製品名）中
に２０℃で１分間バット浸漬して現像し、水道水及び純
水で水洗した後、クリーンオーブン中で９０℃、３０分
間ポストベークする。そして、密閉チャンバー内のプレ
ート上に基板を載置し、その基板の表面と１ｍの間隔を
設けて直径１０１の円板に直径１ｍの孔を多数あけた吹
出口を対向させ、その吹出口をオゾン発生器に連結する
。この状態で密閉チャンバー内を３０　ｒｍ　Ａ　ｑに
真空排気し、室温条件で、５　Ｑ　／ｗｉｎ　（４ｇ／
ｈ）の量のオゾンを吹出口から基板表面に向かって吹き
出すようにした。実験は、上記した工程によって全く同
様に調製した基板を被数枚用意しておき、オゾン処理時
間を５〜６０分の間でそれぞれ変化させて行なった。オ
ゾン処理後、Ｒｅｄ３０Ｓ（日本化薬Ｃ株）製品名）の
１％水溶液からなる赤色染色液を４０℃に保持し、その
染色液中にオゾン処理が施された基板を５分間バット浸
漬して染色基質膜を染色する。最後に、フォトレジスト
膜を染色基質膜の表面から剥離する。

以上のようにして行なった実験結果によれば、染色前に
基板に対して５分間以上のオゾン処理を施すことにより
、染色基質膜をむらなく均一に染色することができる。

尚、比較のために。

基板に対してオゾン処理を施さない点以外は上記工程と
全く同様にして行なった実験結果では、染色基質膜は、
一部染色されている個所もあったが大部分は染色されな
かった。尚、上記実施例はポジ型のレジストに関するも
のであるが、ネガ型でも同じ結果が得られる。

〔効　　果〕

この発明は以上説明したように構成され、かつ作用する
ので、この発明に係るカラーフィルタの製造方法によれ
ば、染色基質とフォトレジストとの選択等のために時間
や手間をかけなくても、相互の密着性が良い染色基質と
フォトレジストとを選択しておきさえすれば、フォトレ
ジスト膜のパターン開口部に残存する薄膜の有無に拘ら
ず、染色基質膜を確実にむらなく均一に染色することが
でき、高品質の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】

第１図は、この発明の１実施例であるカラーフィルタの
製造方法における主要工程を示すフローチャートであり
、第２図は、それら各工程における基板表面の様子を模
式的に示す部分側面図である。 １・・・ガラス基板、　　　２・・・染色基質膜、３・
・・フォトレジスト膜、３′・・・開口部、４・・・マ
スク板。 第１図　　　　　第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 染色基質膜の表面にフォトレジスト膜を被着形成し、こ
   のフォトレジスト膜に所要のパターンを焼付けして現像
   処理した後に、染色基質膜の、フォトレジストで被覆さ
   れていない部分を所望の色彩に染色し、その染色後にフ
   ォトレジスト膜を染色基質膜の表面から剥離してカラー
   フィルタを製造する方法において、前記現像処理後、染
   色前に、染色基質膜のフォトレジスト膜形成側にオゾン
   を接触させることを特徴とするカラーフィルタの製造方
   法。