JPH03146907A

JPH03146907A - カラーフィルターおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH03146907A
Application number: JP1287145A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ubusawa; 生沢　佳弘; Katsufumi Kumano; 勝文熊野; Yozo Yamada; 陽三山田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1989-11-01
Filing date: 1989-11-01
Publication date: 1991-06-21

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ーとその製造方法に関する。さ
らに詳しくは、ＬＣＤ（液晶デイスプレィ）、ＥＣＤ（
エレクトロ・クロミック・デイスプレィ）、ＥＬＤ（エ
レクトロ・ルミネッセンス・デイスプレィ）、ＣＲＴ（
陰極線管）デイスプレィ、蛍光表示管、ＬＥＤ（発光ダ
イオード・デイスプレィ）などの画像表示素子、撮像管
、固体撮像素子（ＣＣＤ　：チャージ・カップルド・デ
バイス）などの画像入力素子などに用いられるカラーフ
ィルターとその製造方法に関する。

（従来の技術）白黒表示が可能な画像表示素子の各画素に、光の三原色
すなわち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルターを
重ねることによりカラー画像表示が実現されている。ま
た光の強弱を感知可能な素子をマトリクス状に配置した
画像入力素子において、マトリクスの各素子に赤（Ｒ）
、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルターを重ねることにより
カラー画像入力が実現されている。これら、光の三原色
すなわち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の微細なフィル
ターが各画素に対応するように、モザイク状あるいはス
トライプ状に配置されたものをカラーフィルターと称し
、各種のカラー画像表示素子、カラー画像入力素子に広
く用いられている。

本発明においては、三色用のカラーフィルターまたは単
色のカラーフィルター等を含めてカラーフィルターと称
する。

従来、カラーフィルターは印刷法、染色法、電気泳動着
色法等により作製されてきた。印刷法は、基材上に顔料
を分散したインク（光の三原色すなわち赤（Ｒ）、緑（
Ｇ）、青（Ｂ））を、例えばオフセット印刷などを用い
て直接印刷する方法である。

染色法は、基材上に塗布した感光性アクリル樹脂やゼラ
チンを、フォトリソグラフを用いて所定の形状に加工し
、染料を用いて染色・固着、これを各色（すなわち光の
三原色、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））ごとに繰り返
す方法である。

電気泳動着色法は、あらかじめ所定の形状にフォトリソ
グラフによりバターニングされた透明電極を基材上に設
け、電気泳動性の染料を用いた電着法により赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）に着色し分ける方法である。

（発明が解決しようとする課題）前述したように、カラーフィルターは微細なカラーフィ
ルターであり、各画素のうちのたとえ一個の画素に欠点
が生じてもその商品品位は著しく損なわれる。従来の印
刷法には微細加工性に問題があり、高品位のカラーフィ
ルターアレイを歩留まりよく得ることは困難である。染
色法、電気泳動着色法では、高品位のカラーフィルター
を作製可能であるが、フォトリングラフを用いるために
量産性に劣り、大面積のものを容易に得ることができな
いという欠点がある。本発明者はかかる状況に鑑み、鋭
意研究を重ねた結果、次なる発明に到達した。

（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、感光性樹脂から主として構成される
膜状のカラーフィルターであり、膜の厚さ方向に屈折率
が周期的に変化しかつその一周期５− の厚みが７０〜２５０ナノメートルであり、その周期の
くり返し数が１０以上であることを特徴とするカラーフ
ィルターであり、また感光性樹脂から主として構成され
る膜状のカラーフィルターであり、膜の厚さ方向に屈折
率が周期的に変化しかつその周期のくり返し数が１０以
上である多層膜干渉フィルターであって、一周期厚みが
７５〜１２５ナノメートルと、１２６〜１５０ナノメー
トルと、１５１〜２５０ナノメートルとの三種の異なる
多層膜部を多数有することを特徴とするカラーフィルタ
ーであり、また透明基板の一面上に主として感光性樹脂
からなる層を膜状に形成し、該膜状感光性樹脂層側に鏡
面を形成し、１４０〜２５０ナノメートルと、２５１〜
３００ナノメートルと、３０１〜５００ナノメートルの
三種の異なる波長の光を、別々にして同時に、または制
別にして時間をずらして、または単独で、透明基板側か
ら入射し、感光性樹脂層を露光し、鏡面を除去すること
を特徴とするカラーフィルターの製造方法であり、また
透明基板の一面上に、主として６− 感光性樹脂からなる層を膜状に形成し、該膜状感光性樹
脂層形成面と異なる透明基板側に鏡面を形成し、１４０
〜２５０ナノメートルと、２５１〜３００ナノメートル
と、３０１〜５００ナノメートルの三種の異なる波長の
光を、別々にして同時に、または別々にして時間をずら
して、また単独で、前記膜状感光性樹脂層側から入射し
、該膜状感光性樹脂層を露光し、鏡面を除去することを
特徴とするカラーフィルターの製造方法である。

本発明における主として感光性樹脂からなる層とは、従
来公知の感光性樹脂（フォトレジスト）を主成分とする
ものであり、透明であり、好ましくはネガ型フォトレジ
ストであり、特に限定するものではないが、エポキシ系
、アクリレート系、ポリブタジェン系のフォトレジスト
等を用いることができる。

本発明におけるカラーフィルターのパターンのマスクの
開口部に入射せしめる光とは特に厳密に規定するもので
はないが、それぞれの波長が１４０〜２５０．２５１〜
３００１３０１〜５００ナノメートルの光である。

また、入射光には直線偏光レーザーを用い電場ベクトル
の方向は露光時には入射面と直交する方向が好ましい。

本発明のカラーフィルターは、基板と共に用いてもよい
し、また、基板からはくすして、単独で用いてもよいし
、また、保護カバー、保護基板を設けてもよい。

また、本発明のフィルタ一部以外のマスク部は、着色、
染色または鏡面を設た方が好ましい。

本発明によれば、透明フォトレジストの硬化による屈折
率変化を利用し、多層膜干渉フィルターを形成するため
、カラーフィルターパターン形状をコントロールするこ
とが可能であり、光の直進性を利用するためカラーフィ
ルターパターンエツジ形状をシャープにすることができ
る。また透明フォトレジスト内に露光によって形成され
る多層膜の層数（周期のくり返し数）、屈折率をコント
ロールすることにより任意の透過波長半値幅、透過率を
簡単に得る事ができる。

透明フォトレジストに入射したレーザー光は鏡面で反射
され、その２光束は定在波を生じる。定在波の腹は入射
光波長の半波長ごとに存在し、フォトレジストを硬化さ
せる。しかし、定在波の節の部分においてはフォトレジ
ストにエネルギーを与えない。従って、屈折率の異なる
２種類の層が、厚み方向に分布する事となり、その光学
的厚み分Ｋｌｉは、入射光の波長・光量及び照射時間で
任意にコントロール可能である。

透明フォトレジスト表面、あるいは透明基板と透明フォ
トレジストの接合面において透明フォトレジストはその
性格上微細な凹凸を有し光は散乱されやすくなる。この
作用により、本発明によるカラーフィルターアレイを、
斜め方向からの視認性に劣る表示素子、例えばＬＣＤ　
（液晶デイスプレィ）等に用いた場合、その視認性を大
幅に改善できる。

本発明によるカラーフィルターは、その構成から明かな
ように、大面積化、量産化に優れ、また光干渉を用いる
ため透過光半値幅、透過率の自由９− 度が高いため鮮やかな色合いを容易に実現できる、耐環
境性能すぐれる透明フォトレジストを使用することが可
能であるなどの優れた特性を有する。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらになんら限定されるものではない。

（実施例）〔実施例−１〕以下に、実施例を図面に基づいて説明する。

次にフォトレジスト膜側に鏡面を密着させる（ｂ）。

本実施例においてはフォトレジストを５ミクロンの厚み
にスピンコードし、鏡面として表面精度λ／８以下の金
属膜反射ミラーを用いた。

次に、カラーフィルター用にバターニングしたマスクの
それぞれの開口部に、光の三原色すなわち赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）に相当するフィルター形成用の光すな
わち、３１０〜３３０１２Ｅ３０〜１０− ２８０．２１０〜２２０の三種の異なる波長を有する光
を光ファイバーを介して入射せしめる装置機構（Ｃ）を
用いて、基板側から透明フォトレジストにマスクからの
光を入射し、露光を行なう（ｄ）。

本実施例においては、光ファイバーと光源にシングルモ
ード光ファイバーと白色レーザーをそれぞれ使用した。

最後にフォトレジスト膜と鏡面の密着を解く。

以上の過程を経て幅７０μｍ１長さ７０μｍの透過光半
値幅１００ナノメーター、透過率９５％の赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）のドツトパターンにより構成される横
２００１１１縦２００ｍ１１のカラーフィルターを得た
。

得られたカラーフィルターを液晶表示素子に使用した結
果、良好なカラー画像を得た。

〔実施例−２〕透明基板（ガラス基板）に透明フォトレジスト膜を形成
し、該フォトレジスト形成面の反対側の基板面に鏡面を
配し、光フォトレジスト膜の側から入射せしめる以外は
実施例−１と同様にしてカラーフィルターを製造した。

このときのカラーフィルターの多層干渉カラーフィルタ
ーの概略図を第２図に示した。

（発明の効果）以上述べたように、本発明におけるカラーフィルターは
、目詰まりなどによる画素の欠落の無い優れた品位を有
し、良好鮮明なカラー画像表示を可能ならしめ、かつ大
面積化が容易で、量産性に優れるなど、優れた特性を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例−１でのカラーフィルターの製造工程概
略図であり、第２図は、カラーフィルターの多層干渉膜
の状態の概略図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）感光性樹脂から主として構成される膜状のカラー
フィルターであり、膜の厚さ方向に屈折率が周期的に変
化しかつその一周期厚みが７０〜２５０ナノメートルで
あり、その周期のくりかえし数が１０以上であることを
特徴とするカラーフィルター。
（２）感光性樹脂から主として構成される膜状のフィル
ターであり、膜の厚さ方向に屈折率が周期的に変化しか
つその周期のくりかえし数が１０以上である多層膜干渉
フィルターであって、一周期厚みが７０〜１２５ナノメ
ートルと、１２６〜１５０ナノメートルと、１５１〜２
５０ナノメートルの三種の異なる多層膜部を多数有する
ことを特徴とするカラーフィルター。
（３）透明基板上に、主として感光性樹脂からなる層を
膜状に形成し、該膜状感光性樹脂層側に鏡面を配置し、
１４０〜２５０ナノメートルと、２５１〜３００ナノメ
ートルと、３０１〜５００ナノメートルの三種の異なる
波長の光を別々にして同時にまたは単独で、または別々
にして時間をずらして、透明基板側から入射し、感光性
樹脂層を露光し、鏡面を除去することを特徴とするカラ
ーフィルターの製造方法。
（４）透明基板上に主として感光性樹脂からなる層を膜
状に形成し、該膜状感光性樹脂層形成面と異なる透明基
板の面側に鏡面を配し、１４０〜２５０ナノメートルと
、２５１〜３００ナノメートルと、３０１〜５００ナノ
メートルとの三種の異なる波長の光を、別々にして同時
に、または別々にして時間をずらして、または単独で前
記膜状感光性樹脂層側から入射し、該膜状感光性樹脂層
を露光し、鏡面を除去することを特徴とするカラーフィ
ルターの製造方法。