JPH0580213A

JPH0580213A - カラーフイルター

Info

Publication number: JPH0580213A
Application number: JP26549391A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Murata; 辰雄村田; Kazuya Ishiwatari; 和也石渡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1993-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】着色樹脂層の基板への密着性が良好で、かつ
保護層の密着性も良好なカラーフィルターを提供する。【構成】感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散し
てなる着色樹脂からなる着色樹脂層の下地層として透明
感光性樹脂層を有するカラーフィルター。着色樹脂層の
下に下地層として顔料を含まない透明感光性樹脂層を設
け、下地層と着色樹脂層の２層からなる同じパターンを
形成する。その下地層のパターニング時に、着色樹脂層
の残渣を除去でき、後工程の各色の着色樹脂層の基板へ
の密着性が良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーフィルターに関
し、特に大面積カラーディスプレイのカラーフィルター
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフィルターとしては、基板
上にゼラチン、カゼイン、グリューあるいはポリビニル
アルコールなどの親水性高分子物質からなる媒染層を設
け、その媒染層を色素で染色して着色層を形成する染色
カラーフィルターが知られている。

【０００３】このような染色法では、使用可能な染料が
多くカラーフィルターとして要求される分光特性への対
応が比較的容易であるが、媒染層の染色工程に、染料を
溶解させた染色浴中に媒染層を浸漬するというコントロ
ールの難しい湿式工程を採用しており、また各色毎に防
染用の中間層を設けるという複雑な工程を有するため歩
留りが悪くなる欠点を有している。また、染色可能な色
素の耐熱性が１５０℃程度以下と比較的低く、該フィル
ターに熱的処理を必要とする場合には、使用が困難であ
る上、染色膜自体の耐熱性、耐光性等の信頼性が劣ると
いう欠点も有している。

【０００４】これに対し、従来、ある種の着色材料が透
明樹脂中に分散されてなる着色樹脂を用いたカラーフィ
ルターが知られている。例えば、特開昭５８−４６３２
５号公報，特開昭６０−７８４０１号公報，特開昭６０
−１８４２０２号公報，特開昭６０−１８４２０３号公
報，特開昭６０−１８４２０４号公報，特開昭６０−１
８４２０５号公報等に示されている様に、ポリアミノ系
樹脂に着色材料を混合した着色樹脂膜を用いることを特
徴とするカラーフィルターによれば、該ポリアミノ系樹
脂自体は、耐熱性、耐光性等の特性に優れたものである
が、非感光性樹脂であるためカラーフィルターのパター
ン形成には、微細パターンに不利な印刷による方法、あ
るいは着色樹脂膜上にレジストによるマスクを設けた後
に、該着色樹脂膜をエッチングするという製造工程の煩
雑な方法をとらなければならなかった。

【０００５】一方、特開昭５７−１６４０７号公報，特
開昭５７−７４７０７号公報，特開昭６０−１２９７０
７号公報等に示されている様に、感光性樹脂に着色材料
を混合した着色樹脂膜を用いることを特徴とするカラー
フィルターによれば、カラーフィルターの製造方法によ
っては一般的なフォトリソ工程のみで微細パターン化で
き、工程の簡素化は可能となる。

【０００６】しかし、この様な感光性樹脂に着色材料を
混合した着色樹脂を用いてカラーフィルターを形成する
場合、一般に露光波長域における着色材料自体の光吸収
があるため、感光性樹脂の光硬化に必要な露光エネルギ
ーは通常よりかなり大きなものとなる。

【０００７】一般に、感光性樹脂に対する露光時の光強
度は、光照射面から深さ方向に入っていくに従い、指数
関数的に減少していく。従って、感光性樹脂に、さらに
光吸収特性をもつ着色材料の混入による光照射面から深
さ方向に対する露光時の入射光強度の減衰は、著しく大
きくなり、場合によっては感光性着色樹脂膜の底部に当
たる基板との界面付近での光硬化が不充分となり、現像
時に膜ハガレ等を生じることがあった。

【０００８】また、この露光時の入射光強度の減衰を補
うため、露光エネルギーを非常に大きくすると、着色材
料自身の劣化を生じることもあった。

【０００９】さらに、着色樹脂膜表面は、着色材料の混
入により、表面の粗れが生じ、カラーフィルター表面に
おける散乱を伴ない、カラーフィルターの光学的性能を
落とす上、液晶表示素子内面に構成させる場合では、液
晶分子の配向を乱すこともあった。

【００１０】この様に、感光性樹脂に着色材料を混合し
た着色樹脂を用いてカラーフィルターを形成する場合、
そのプロセスにおけるカラーフィルター膜の安定性、耐
久性、そしてカラーフィルターとしての性能上の問題が
残されていた。

【００１１】上述の欠点を解消せしめるために、本出願
人は既に特願昭６２−２２４６１号（特開昭６３−１９
１１０４号公報）を出願し、より少ない露光エネルギー
で効率的にパターン形成できると共に、露光時の着色材
料自体の劣化を防ぎ、膜の深さ方向での光硬化のバラツ
キを減らし、かつ表面状態のより平滑な着色樹脂膜を有
するカラーフィルターを提案した。このカラーフィルタ
ーは、感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散してな
る着色樹脂を用い、フォトリソ工程の繰り返しにより形
成される複数のパターン状着色樹脂層を有するカラーフ
ィルターにおいて、該着色材料を着色樹脂層の表面部か
ら底部にかけて次第に多く分散させてなるものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例では感光性樹脂中に着色材料として顔料を分散さ
せた着色樹脂をガラス基板上に塗布し、プリベーク，露
光，現像，ポストベーク等の工程を経て、第一色（例え
ば、Ｒ（赤））の着色樹脂層を形成し、その後に他の第
二色（例えば、Ｇ（緑）、Ｂ（青））以後を同様の工程
で順次形成して行くと、最初の第一色目、もしくは直前
に形成された着色樹脂層の現像残り（残渣）があるため
に、次工程の色の着色樹脂層の基板への密着性が悪くな
るという欠点があった。この密着性が悪くなる原因は、
上記残渣が島状あるいは薄膜として残り、次工程の色の
形成時に着色樹脂中に含有されている溶剤に溶解し、あ
るいは浮きあがる等の現象、もしくは第二色目以後の現
像時の現像液に溶解する等の現象が考えられる。また、
上記の残渣は着色樹脂のパターニング時のみに発生する
為、顔料を核として起きる現象とも考えられている。

【００１３】また、カラーフィルターの着色樹脂層の上
には保護層を設けて保護しているが、上記の残渣のため
に保護層の密着性も悪くなる欠点があった。

【００１４】本発明は、この様な従来技術の欠点を改善
するためになされたものであり、着色樹脂からなる着色
樹脂層の下地層として透明感光性樹脂層を設けることに
より、着色樹脂層の基板への密着性が良好で、かつ保護
層の密着性も良好なカラーフィルターを提供することを
目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、感光性
樹脂中に少なくとも着色材料を分散してなる着色樹脂を
用いたカラーフィルターにおいて、前記着色樹脂からな
る着色樹脂層の下地層として透明感光性樹脂層を有する
ことを特徴とするカラーフィルターである。

【００１６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、基板上に下地層として顔料を含有していない透明感
光性樹脂層を設け、その上に感光性樹脂中に少なくとも
着色材料を分散してなる着色樹脂を用いて着色樹脂層を
形成し、着色樹脂層と下地層をパターニングして着色樹
脂層と透明感光性樹脂層の２層でカラーフィルターを形
成するが、この際に、着色樹脂層と下地層のパターニン
グ時に残渣を除去して、その後の工程で形成される着色
樹脂層に残渣の影響を与えないことに特徴を有するもの
である。

【００１７】図１は本発明のカラーフィルターの製造方
法の一例を示す工程図である。同図において、ガラス基
板１上にスピンコート法等により透明感光性樹脂を塗布
し、ホットプレート等により加熱して下地層の透明感光
性樹脂層２を形成する（図１（ａ）参照）。次に、その
上に感光性赤色樹脂を塗布し、ホットプレート等により
加熱して赤色樹脂層３を形成する（図１（ｂ）参照）。
形成された赤色樹脂層３の上から、フォトマスクを介し
て露光し、下地層の透明感光性樹脂層２と赤色樹脂層３
を光硬化させる（図１（ｃ）参照）。その後、着色樹脂
層専用現像液により赤色樹脂層３の未露光部分を除去
し、透明感光性樹脂層専用現像液により下地層の透明感
光性樹脂層２の未露光部分を溶解除去した後、ポストベ
ークを行ない赤色カラーフィルターを形成する（図１
（ｄ）参照）。

【００１８】次いで、上記と同様の方法により、赤色樹
脂層３が形成されているガラス基板上に、スピンコート
法等により透明感光性樹脂を塗布し、ホットプレート等
により加熱して下地層の透明感光性樹脂層２を形成す
る。そして、その上に感光性緑色樹脂を塗布し、ホット
プレート等により加熱して緑色樹脂層５を形成する（図
２（ｄ）−１参照）。

【００１９】形成された緑色樹脂層５の上からフォトマ
スクを介して露光し、下地層の透明感光性樹脂層２と緑
色樹脂層５を光硬化させる（図２（ｄ）−２参照）。

【００２０】その後、着色樹脂層専用現像液により緑色
樹脂層５の未露光部分を除去し、透明感光性樹脂層専用
現像液により下地層の透明感光性樹脂層２の未露光部分
を溶解除去した後、ポストベークを行ない緑色カラーフ
ィルターを形成する（図２（ｄ）−３参照）。

【００２１】同様にして青色樹脂層６を形成した（図２
（ｅ）参照）。さらに、その上に紫外線硬化樹脂からな
る保護膜を塗布し、ベークした後、光照射して硬化させ
て保護層７を形成し、赤，緑，青の３原色保護層付カラ
ーフィルターを得る（図２（ｆ）参照）。

【００２２】上記の様に、本発明においては、透明感光
性樹脂は適度なパターニング条件で透明感光性樹脂の専
用現像液により透明感光性樹脂層の未露光部分を溶解除
去しすれば、後の工程で着色樹脂をパターニングする際
に欠陥となる様な残渣は発生しない。そこで、透明感光
性樹脂層を下地層として設け、その上に着色樹脂を形成
し、同様にパターンにすれば、パターン部以外の着色樹
脂の残渣は、該下地層のパターニング時に除去すること
ができる。

【００２３】また、下地層の透明感光性樹脂層と着色樹
脂層の間の密着性を強固にする為には、下地層の透明感
光性樹脂層及び着色樹脂層中の感光性樹脂成分を同等に
しておくことが好ましい。感光性樹脂成分としてはポリ
アミド樹脂あるいはポリイミド樹脂が好ましい。また、
下地層の透明感光性樹脂層及び着色樹脂層中の感光性樹
脂成分は異なっていてもよく、この場合には感光性樹脂
成分として、ポリアミド樹脂およびポリイミド樹脂の組
合わせからなるものを用いることもできる。

【００２４】さらに、下地層の透明感光性樹脂層と着色
樹脂を同時に露光しパターニングする為には、下地層の
膜厚を着色樹脂層の膜厚よりも薄く形成し、着色樹脂層
を透過して来た光で十分硬化できる様にするか、透明感
光性樹脂層の感度を上げておくことが好ましい。

【００２５】下地層の透明感光性樹脂層の膜厚として
は、通常５０００Å以下、好ましくは５００〜１０００
Åの範囲が好ましい。

【００２６】以上のようにして、色特性、耐熱性、パタ
ーニング性に優れた大面積カラーフィルターを得ること
ができる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明する。実施例１本実施例は、図３に示す工程により、感光性ポリアミド
を主体とした着色樹脂層の下地層として感光性ポリイミ
ド樹脂を用いて、カラーフィルターを作成した例を示
す。

【００２８】３００×３２０ｍｍのサイズのガラス基板
１上にスピンコート法により感光性ポリイミド（ＰＩ−
３００、宇部興産社製品）樹脂の透明感光性樹脂層２を
１０００Åの厚さにコーティングし、ホットプレートに
より、８０℃，１０分間ベークした（図３（ａ）参
照）。そして、その上に感光性着色樹脂（赤色）（ＰＡ
−１０１２Ｒ、宇部興産社製品）をスピンコートし、ホ
ットプレートにより、８０℃，１０分間ベークし、１．
５μｍの膜厚の赤色樹脂層（Ｒ層）３を設け（図３
（ｂ）参照）、フォトマスク４を介して適度な露光量に
より、所望の下地層とＲ層を光硬化させた（図３（ｃ）
参照）。その後、着色樹脂層専用現像液によりＲ層の未
露光部分を除去し（図３（ｃ′））、ポリイミド層専用
現像液により下地層の未露光部分を溶解除去した。８は
Ｒ層の残渣を示し、下地層の溶解除去により同時に除去
された。

【００２９】その後、クリーンオーブンで２００℃、６
０分間ポストベークを行ない、赤色フィルター層を形成
した（図３（ｄ）参照）。同様にして、緑色樹脂層（Ｇ
層）５、青色樹脂層（Ｂ層）６を設け、緑色，青色フィ
ルター層を順次形成した（図３（ｅ）参照）。さらに、
保護層（ＰＡ−１０００Ｃ、宇部興産社製品）７をスピ
ンコートにより１．５μｍの膜厚に設け、ホットプレー
トにより、８０℃，１０分間ベークした後、ＵＶを全面
に照射して光硬化させ、クリーンオーブンで２５０℃，
６０分間ポストベークして、赤，緑，青の３原色保護層
付カラーフィルターを得た（図３（ｆ）参照）。

【００３０】このようにして形成したカラーフィルター
は、下地層を設けているので未露光部分の溶解除去の際
に、ガラス基板上に着色材料の残渣（図３（ｃ′））が
生じず、色特性，耐熱性，後工程の着色樹脂層及び保護
層の密着性に優れ、大面積全域に渡って欠陥のない良好
なカラーフィルターとなった。

【００３１】実施例２本実施例は、図４に示す工程により、顔料を分散させた
感光性ポリアミドを主体とした着色樹脂層の下地層とし
て無色透明な感光性ポリアミド樹脂を用いて、カラーフ
ィルターを作成した例を示す。

【００３２】３００×３２０ｍｍのガラス基板１上に、
無色透明な感光性ポリアミド樹脂（ＰＡ−１０００Ｃ、
宇部興産社製品）をスピンコートし、ホットプレートに
より１００℃，５分間ベークして１０００Åの膜厚の透
明感光性樹脂層２の下地層を設けた（図４（ａ）参
照）。その後、感光性赤色樹脂材料（ＰＡ−１０１２
Ｒ、宇部興産社製品）を下地層の上にスピンコートによ
り１．５μｍの膜厚に設け、ホットプレートにより、８
０℃、１０分間ベークし赤色樹脂層（Ｒ層）３を設けた
（図４（ｂ）参照）。次に、フォトマクス４を介して所
望の部分を適切な光量でＵＶ硬化し、現像液に不溶なも
のとした（図４（ｃ）参照）。その後、専用現像液によ
り着色樹脂層と下地層の未露光部分を同時に溶解除去し
た（図４（ｄ）参照）。この現像により顔料を含まない
下地層も溶解除去されるのでガラス面上に顔料の残渣が
生じることはない。そして、ホットプレートにより２０
０℃、１０分間ポストベークして赤色フィルターを得た
（図４（ｄ）参照）。

【００３３】同様にして、緑色樹脂層（Ｇ層）５、青色
樹脂層（Ｂ層）６を設け、緑，青フィルターを形成した
（図４（ｅ）参照）。次に、白色層として無色透明な感
光性ポリアミド樹脂（ＰＡ−１０００Ｃ、宇部興産社製
品）をスピンコートし、ホットプレートにより、８０
℃、１０分間ベークして１．６μｍの膜厚を形成した。
次に、所望の部分をフォトマスクを介して適切な露光量
でＵＶ硬化（図４（ｆ）参照）した後、専用現像液で未
露光部分を溶解除去し、ホットプレートにより２００
℃，１０分間ポストベークを行い、白色樹脂層（Ｗ層）
２ａを設けた。これにより、赤，緑，青，白の４色カラ
ーフィルターが得られた（図４（ｇ）参照）。

【００３４】最後に、保護層（ＰＡ−１０００Ｃ、宇部
興産社製品）７をスピンコートにより２．０μｍの膜厚
に設け、ホットプレートにより、８０℃，１０分間ベー
クした。その後にＵＶにより適切な露光量で全面露光し
た後、ホットプレートにより、２５０℃，１０分間ポス
トベークした（図４（ｈ）参照）。

【００３５】このようにして形成したカラーフィルター
は、下地層を設けているので未露光部分の溶解除去の際
に、ガラス基板上に着色材料の残渣が生じず、色特製，
耐熱性，後工程の着色樹脂層、保護層の密着性に優れ、
大面積全域に渡って欠陥のない良好なカラーフィルター
となった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
着色樹脂層の下に下地層として顔料を含まない透明感光
性樹脂層を設け、下地層と着色樹脂層の２層からなる同
じパターンを形成するが、その下地層のパターニング時
に、着色樹脂層の残渣を除去でき、後工程の各色の着色
樹脂層の基板への密着性が良好なカラーフィルターを得
ることができる。

【００３７】また、カラーフィルター上に保護層を形成
する際に、保護層の密着性も良好となる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルターの製造方法の一例の
前半の工程を示す部分工程図である。

【図２】図１に示すカラーフィルターの製造方法の後半
の工程を示す部分工程図である。

【図３】実施例１のカラーフィルターの製造方法を示す
工程図である。

【図４】実施例２のカラーフィルターの製造方法を示す
工程図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２透明感光性樹脂層２ａ白色樹脂層（Ｗ層）３赤色樹脂層（Ｒ層）４フォトマスク５緑色樹脂層（Ｇ層）６青色樹脂層（Ｂ層）７保護層８Ｒ層残渣

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分
散してなる着色樹脂を用いたカラーフィルターにおい
て、前記着色樹脂からなる着色樹脂層の下地層として透
明感光性樹脂層を有することを特徴とするカラーフィル
ター。
【請求項２】前記着色樹脂層と透明感光性樹脂層とを
形成する主たる感光性樹脂成分がポリアミド樹脂あるい
はポリイミド樹脂、またはその組合わせからなる請求項
１記載のカラーフィルター。