JPH06102409A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーフィルタの製造方法に関し、液晶表示
パネル等に適用したときの表示むら，ドメインの低減
と、生産性の向上等を目的とする。 【構成】 透明基板２の上面に透明導電膜21を被着し、
透明導電膜21を選択除去して多数の画素形成用透孔23が
あいた導電膜パターン22を形成し、導電膜パターン22の
上に所定厚さに金属層24を積層して遮光層25を形成し、
少なくとも遮光層25の画素形成用透孔を埋める感光性着
色樹脂層14の塗付，透明基板２の下面に対向し所定の遮
光パターン27が形成されたマスク26を使用した感光性着
色樹脂層14の露光処理，感光性着色樹脂層14の現像処理
を感光性着色樹脂層14の色別に繰り返し、遮光層25の透
孔内に着色樹脂の画素4R,4G,4Bを充填形成せしめるよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示パネル等
に使用するカラーフィルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄型，軽量，低消費電力等の特徴を有す
ることによって、ＯＡ機器，パソコン，携帯用テレビ等
に需要が拡大しつつある液晶表示パネルは、カラー表示
が一般化されるようになり、将来的には、壁掛けテレビ
ジョン等の新規製品に対する適応性が見込まれ、一層の
需要拡大が期待されている。

【０００３】かかるカラー液晶表示パネルでは、透明基
板に赤（Ｒ),緑（Ｇ),青（Ｂ）３色の画素からなるカラ
ーフィルタを形成し、それら３色の画素を選択的に駆動
して混色し、任意のカラー表示を行わせるようになる。

【０００４】画素のカラー化には、ゼラチン等を染料で
染める染色法，顔料を樹脂に分散させた顔料分散法があ
り、カラー画素の形成方法としては、電着法，印刷法，
フォトリソグラフィック法等があるが、パターン精度，
厚さを均一化するにはフォトリソグラフィック法が最適
である。

【０００５】図４は従来のカラー液晶表示パネルの主要
構成例を示す模式断面図、図５は図４に示す液晶表示パ
ネルのカラーフィルタの主要製造工程の説明図である。
図４において、表示パネル１は、カラーフィルタおよび
第１の透明電極６等を上面に形成した第１のガラス基板
２と、第２の透明電極８等を下面に形成した第２のガラ
ス基板７との間に、液晶10を充填する。

【０００６】11は液晶充填用シール材、12はガラス基板
２の下面に被着した偏光板、13はガラス基板７の上面に
被着した偏光板であり、ガラス基板２の上面に形成した
カラーフィルタは、ブラックパターン３を形成し、ブラ
ックパターン３の多数の画素用の透孔を埋めるように、
それぞれ多数の赤色画素４R,緑色画素４G,青色画素４B
を形成してなる。

【０００７】一般に、金属クロムにてなるブラックパタ
ーン３は、厚さ1000Å程度のクロム蒸着膜から通常のフ
ォトリソグラフィ技術によって形成し、色別に順次形成
させる画素４R,４G,４B の厚さは１〜２μm 程度であ
り、図示する如く画素４R,４G,４B の上面は、ブラック
パターン３に重なる部分で出っ張るようになる。

【０００８】画素４R,４G,４B の段差および間隙を埋め
て平坦化するため、画素４R,４G,４B を覆うように形成
した透光性のトップコート層５は、厚さが１〜２μm 程
度である。

【０００９】トップコート層５の上に形成し、図紙の厚
さ方向に整列する多数本の透明電極６および、ガラス基
板７に形成し図の左右方向に整列する多数本の透明電極
８は厚さが0.２μm 程度であり、透明電極６および透明
電極８を覆う配向膜９の厚さは0.05μm 程度である。

【００１０】図５(イ) において、ガラス基板２の表面
に、厚さ1000Å程度のクロム蒸着膜を被着したのち、フ
ォトリソグラフィ技術によって該蒸着膜より、ブラック
パターン３を形成する。

【００１１】次いで、図５(ロ) に示す如く、ブラックパ
ターン３を覆う第１の感光性樹脂層14を塗布する。着色
顔料入りの感光性樹脂にてなる樹脂層14の厚さは１〜２
μm程度であり、一般にスピンコート法によって塗布す
る。

【００１２】次いで、樹脂層14を85〜 100℃, ２〜５分
程度加熱しプリベークしたのち、図５(ハ) に示す如く樹
脂層14の上に、例えばポリビニルアルコール等にてなる
酸素遮断膜（プロテクタ）15を塗布し、酸素遮断膜15の
プリベークを行う。スピンコート法によって塗布形成し
た酸素遮断膜15の厚さは２μm 程度であり、そのプリベ
ークは85〜 100℃, ２〜５分程度である。

【００１３】次いで、図５(ニ) に示す如く酸素遮断膜15
の上にフォトマスク16を重ね、光17を照射しフォトマス
ク16の透光パターンを樹脂層14に転写 (露光) させる。
露光部分を光重合せしめ不溶性とするため、光17を樹脂
層14に照射する露光エネルギは、10〜20mJ/cm²程度であ
り、ブラックパターン３の透孔幅をｂとしたとき、マス
ク16の透光部幅ｂ′は幅ｂより20μm 程度大きくしてあ
り、透孔幅ｂは対向する透光部幅ｂ′内に収まるよう
に、ガラス基板２とマスク16とを位置合わせする。

【００１４】次いで、フォトマスク16を除去し、酸素遮
断膜15および樹脂層14の非露光部を溶去 (現像) し、ポ
ストベークすると、図５(ホ) に示す如く、ガラス基板２
には第１の画素例えば画素４R が形成される。

【００１５】以下、画素４R と同様に、第２，第３の画
素例えば画素４G,４B を順次形成し、図４(ヘ) に示すカ
ラーフィルタが完成する。なお、クロムにてなるブラッ
クパターン３に代えて、黒色樹脂にて形成したブラック
パターン, 染色法により形成したブラックパターンを形
成することもあり、それらの厚さは１μm 程度である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したようにカ
ラーフィルタの従来の製造方法は、顔料を分散させた感
光性樹脂を使用したフォトリソグラフィック法が主流と
なりつつある。しかし、その方法には下記の如き問題点
がある。

【００１７】ブラックパターン３に着色画素４R,４G,
４B の一部が重なるためその重なり部分が盛り上がり、
画素４R,４G,４B の隣接間に隙間が生じるため、全画素
４R,４G,４B の上面を同一面に揃える平坦化が困難であ
り、表示むらやドメインの発生要因となっている。

【００１８】ブラックパターン３の透孔には確実に着
色画素４R,４G,４B が充填されるようにするため、透光
部幅ｂ′を透孔幅ｂより20μm 程度大きくなっており、
画素４R,４G,４B が重ならないように、ガラス基板２と
マスク16とを位置合わせするマージンが小さく、該位置
合わせが煩わしい。

【００１９】着色樹脂14の塗付にスピンコート法を利
用しているため、樹脂の利用歩留りが極めて低く、高価
な樹脂の大部分が捨てられる。 トップコート層５によって光透過率が低下するように
なる。

【００２０】なお、研磨加工によって画素４R,４G,４B
の上面を平坦化する方法も提案されているが、画素４R,
４G,４B によって加工性が異なり、経済性を満たす加工
技術が確立されていない。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決を目的と
した本発明方法の第１の特徴は、透明基板(2) の上面に
透明導電膜(21)を被着し、該透明導電膜を選択除去して
多数の画素形成用透孔(23)があいた導電膜パターン(22)
を形成し、該導電膜パターンの上に所定厚さに金属層(2
4)を積層して遮光層(25)を形成し、少なくとも該遮光層
の透孔を埋める感光性着色樹脂層(14)の塗付，該透明基
板の下面に対向し所定の遮光パターン(27)が形成された
マスク(26)を使用した該感光性着色樹脂層の露光処理，
該感光性着色樹脂層の現像処理を該感光性着色樹脂層の
色別に繰り返し、該遮光層の透孔内に着色樹脂の画素(4
R,4G,4B)を充填形成せしめることである。

【００２２】本発明方法の第２の特徴は、透明基板(2)
の上面に所定厚さで不透明の導電膜(31)を被着し、該導
電膜を選択除去して多数の画素形成用透孔(23)があいた
導電膜パターン(32)を形成し、少なくとも該導電膜パタ
ーンの透孔を埋める感光性着色樹脂層(14)の塗付，該透
明基板の下面に対向し所定の遮光パターン(27)が形成さ
れたマスク(26)を使用した該感光性着色樹脂層の露光処
理，該感光性着色樹脂層の現像処理を該感光性着色樹脂
層の色別に繰り返して該導電膜パターンの透孔内に着色
樹脂の画素(4R,4G,4B)を充填形成せしめることである。

【００２３】本発明方法の第３の特徴は、透明基板(2)
の上面に所定厚さで感光性黒色樹脂層を被着し、該黒色
樹脂層を露光現像して選択除去し多数の画素形成用透孔
があいた黒色樹脂パターンを形成し、少なくとも該黒色
樹脂パターンの透孔を埋める感光性着色樹脂層(14)の塗
付，該透明基板の下面に対向し所定の遮光パターン(27)
が形成されたマスク(26)を使用した該感光性着色樹脂層
の露光処理，該感光性着色樹脂層の現像処理を該感光性
着色樹脂層の色別に繰り返して該黒色樹脂パターンの透
孔内に着色樹脂の画素(4R,4G,4B)を充填形成せしめるこ
とである。

【００２４】本発明方法の第４の特徴は、前記感光性着
色樹脂層の塗付が印刷手段によることである。

【００２５】

【作用】前記手段によれば、感光性着色樹脂層の露光処
理が透明基板の下面からの背面露光であり、その露光処
理によって形成される着色樹脂パターンは、遮光層また
は導電膜パターンまたは黒色樹脂パターンの画素形成用
透孔に充填し、かつ、該透孔から張り出すことがない。
従って、透明基板に形成させた遮光層または導電膜パタ
ーンまたは黒色樹脂パターンの上面と画素の上面とは、
同一面に揃えることが可能となり従来のトップコート層
を無くすことができる。

【００２６】その結果、前記発明が解決しようとする課
題の欄に記載した問題点のととが解決可能であ
り、さらに、感光性着色樹脂層の形成に印刷手段を、本
発明方法による上記画素の形成方法に適用することで、
前記発明が解決しようとする課題の欄に記載した問題点
のの問題点が解決可能になる。

【００２７】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例によるカラーフ
ィルタの主要製造工程の説明図、図２は本発明の第２の
実施例によるカラーフィルタの主要製造工程の説明図、
図３は本発明の第３の実施例によるカラーフィルタの主
要製造工程の説明図であり、図１〜図３において図５と
共通部分には同一符号を使用する。

【００２８】図１(イ) において、ガラス基板２の上面に
は透明導電膜（ＩＴＯ膜）21を被着したのち、透明導電
膜21の不要部を除去して図１(ロ) に示す如く、多数の画
素形成用透孔23があいた導電膜パターン22を形成する。
ＩＴＯ膜21は厚さが1000〜2000Åであり、蒸着またはス
パッタリングにより成膜する。

【００２９】次いで、図１(ハ) に示す如く導電膜パター
ン22の上に遮光性金属層例えばニッケル層24をめっき手
段にて被着し、導電膜パターン22にニッケル層24を積層
した遮光層25が完成する。従来のブラックパターン３に
対応し２μm 程度である遮光層25の厚さは、後工程で形
成する画素4R,4G,4Bの厚さと同一にする。

【００３０】次いで、図１(ニ) に示す如く遮光層25を覆
う第１の着色感光性樹脂例えば赤色顔料入りの感光性樹
脂層14を、スピンコート法等によって塗付する。樹脂層
14の厚さは、キュアーしたときの厚さが遮光層25とほぼ
同一になるように、即ち遮光層25より20〜30％程度厚く
する。

【００３１】次いで、樹脂層14を85〜 100℃, ２〜５分
程度加熱し樹脂層14のプリベークを行ったのち、図１
(ホ) に示す如く、所定の遮光パターン27が形成されたフ
ォトマスク26をガラス基板２の下面に対向せしめ、マス
ク26を通して樹脂層14に光17を照射し、樹脂層14の露光
処理を行う。

【００３２】樹脂層14に照射する光17の露光エネルギ
は、10〜20mJ/cm²程度とし、遮光層26の一定ピッチの透
孔幅をｂとしたとき、マスク26の一定ピッチの透光部幅
ｂ′は幅ｂより20μm 程度大きくし、透孔幅ｂが対向す
る透光部幅ｂ′内に収まるように、ガラス基板２とマス
ク26とを位置合わせする。

【００３３】次いで、フォトマスク26を取り除き、樹脂
層14の非露光部を溶去 (現像) すると図１ベークする
と、図１(ヘ) に示す如く、ガラス基板２には赤色樹脂パ
ターン14′が形成され、樹脂パターン14′のポストベー
ク例えば 200℃で５分程度加熱すると、図１(ト) に示す
画素４R が形成される。

【００３４】以下、画素４R と同様に、第２，第３の画
素例えば画素４G,４B を順次形成しすると、図１(ト) に
示す如く、遮光層25の透孔に画素４R,４G,４B を充填さ
せたカラーフィルタ20が完成する。

【００３５】図２(イ) において、ガラス基板２の上面に
はクロムやタンタル等にて厚さが２μm 程度の導電膜31
を被着したのち、導電膜31の不要部を除去して図２(ロ)
に示す如く、多数の画素形成用透孔23があいた導電膜パ
ターン32を形成する。

【００３６】次いで、図２(ハ) に示す如く導電膜パター
ン32を覆う第１の着色感光性樹脂例えば赤色顔料入りの
感光性樹脂層14を、スピンコート法等によって塗付す
る。樹脂層14の厚さは、キュアーしたときの厚さが導電
膜パターン32とほぼ同一になるように、即ち導電膜パタ
ーン32より20〜30％程度厚くする。

【００３７】次いで、樹脂層14を85〜 100℃, ２〜５分
程度加熱し樹脂層14のプリベークを施したのち、図２
(ニ) に示す如く、所定の遮光パターン27が形成されたフ
ォトマスク26をガラス基板２の裏面に対向せしめ、マス
ク26を通して樹脂層14の露光処理を行う。樹脂層14に照
射する露光エネルギは、10〜20mJ/cm²程度とし、遮光層
26の透孔幅をｂとしたとき、マスク26の透光部幅ｂ′は
幅ｂより20μm 程度大きくし、透孔幅ｂが対向する透光
部幅ｂ′内に収まるように、ガラス基板２とマスク26と
を位置合わせする。

【００３８】次いで、フォトマスク26を取り除き、樹脂
層14の非露光部を溶去 (現像) すると、図２(ホ) に示す
如く、ガラス基板２には赤色樹脂パターン14′が形成さ
れ、樹脂パターン14′のポストベーク例えば 200℃で５
分程度加熱すると、図２(ヘ)に示す画素４R が形成され
る。

【００３９】以下、画素４R と同様に、第２，第３の画
素例えば画素４G,４B を順次形成すると、図２(ヘ) に示
す如く、導電膜パターン32の画素形成透孔に画素４R,４
G,４B を充填させたカラーフィルタ30が完成する。

【００４０】なお、図２の実施例において、導電膜31に
替えて感光性黒色樹脂層をガラス基板２に被着し、その
樹脂層の不要部を除去して導電膜パターン32に相当する
黒色樹脂パターンを形成したのち、図２(ハ) 〜(ヘ) を用
いて説明した工程を施すと、本発明方法の第４の実施例
のカラーフィルタが完成する。

【００４１】図３(イ) は、ガラス基板２に遮光層25を形
成したものであり、本発明方法の第３の実施例では図３
(ロ) に示す如く、遮光層25の所定の画素形成用透孔を埋
めるように、第１の着色感光性樹脂例えば赤色顔料入り
の感光性樹脂層14を、印刷手段によって塗付する。

【００４２】しかるのち、図３(ハ) に示す如く、ガラス
基板２の下面より10〜20mJ/cm²程度の光17を照射する。
すると、樹脂層14は遮光層25の画素形成用透孔を埋めた
部分だけが非溶融性となり、遮光層25の上に被着した部
分は樹脂層14の現像処理によって除去される。

【００４３】そこで、樹脂層14の現像処理を行ったの
ち、 200℃で５分程度加熱する樹脂層14のベーク（硬化
処理）を行うと図３(ニ) に示す画素４R が形成される。
以下、画素４R と同様に、第２，第３の画素例えば画素
４G,４B を順次形成し、図３(ニ) に示すカラーフィルタ
40が完成する。

【００４４】本発明方法の第５の実施例につき図３を参
照に説明すると、図３(ロ) に示す如く赤色顔料入りの感
光性樹脂層14を、印刷手段によって塗付したのち、85〜
100℃で２〜５分程度加熱して樹脂層14のプリベークを
施したのち、図３(ロ) に破線で示す如く遮光層25の所定
の開口部を埋めるように、第２の着色感光性樹脂例えば
青色顔料入りの感光性樹脂層51を印刷手段によって塗付
し、樹脂層14と同様に樹脂層51のプリベークを施する。

【００４５】次いで、図３(ロ) に一点鎖線で示す如く遮
光層25の所定の開口部を埋めるように、第３の着色感光
性樹脂例えば緑色顔料入りの感光性樹脂層52を印刷手段
によって塗付し、樹脂層14と同様に樹脂層52のプリベー
クを施したのち、図３(ハ) を用いて説明した露光処理を
施し、それらの現像処理・ポストベーク処理を施すと、
カラーフィルタ40と同様なカラーフィルタが完成する。

【００４６】なお、本発明方法の第３の実施例の応用例
とし、遮光層25に替えて図２に示す導電膜パターン32を
使用する方法があり、本発明方法の第５の実施例の応用
例として、樹脂層14,51,52のプリベークを同時に行う方
法がある。

【００４７】そして、本発明方法の第１〜第５の実施例
において、画素４R,４G,４B の厚さ管理により従来のト
ップコート層が不要になる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
数の多色画素の上面および画素間の遮光層または導電膜
パターンまたは黒色樹脂パターンの上面は、同一面に揃
えることが可能となり従来のトップコート層を無くすこ
とができる。

【００４９】その結果、本願発明のカラーフィルタを液
晶表示パネルに適用したとき表示むら，ドメインが減少
し、透明基板と着色樹脂パターン形成用マスクとの位置
合わせが容易となって生産性の改善を可能とし、さらに
は、着色樹脂層に印刷手段を適用することで樹脂の使用
効率を向上可能にした効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例によるカラーフィルタ
の主要製造工程の説明図である。

【図２】 本発明の第２の実施例によるカラーフィルタ
の主要製造工程の説明図である。

【図３】 本発明の第３の実施例によるカラーフィルタ
の主要製造工程の説明図である。

【図４】 従来のカラー液晶表示パネルの主要構成例を
示す模式断面図である。

【図５】 図４に示す液晶表示パネルのカラーフィルタ
の主要製造工程の説明図である。

【符号の説明】

２は透明基板（ガラス基板） ４R,４G,４B は着色画素 14,51,52は感光性着色樹脂層 20,30,40はカラーフィルタ 21は透明導電膜 22は導電膜パターン 23は画素形成用透孔 24は金属層 25は遮光層 26はフォトマスク４スク 27は遮光パターン 31は導電膜 32は導電膜パターン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板(2) の上面に透明導電膜(21)を
   被着し、該透明導電膜(21)を選択除去して多数の画素形
   成用透孔(23)があいた導電膜パターン(22)を形成し、該
   導電膜パターン(22)の上に所定厚さに金属層(24)を積層
   して遮光層(25)を形成し、少なくとも該遮光層(25)の透
   孔を埋める感光性着色樹脂層(14)の塗付，該透明基板
   (2) の下面に対向し所定の遮光パターン(27)が形成され
   たマスク(26)を使用した該感光性着色樹脂層(14)の露光
   処理，該感光性着色樹脂層(14)の現像処理を該感光性着
   色樹脂層(14)の色別に繰り返し、該遮光層(25)の透孔内
   に着色樹脂の画素(4R,4G,4B)を充填形成せしめることを
   特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 透明基板(2) の上面に所定厚さで不透明
   の導電膜(31)を被着し、該導電膜(31)を選択除去して多
   数の画素形成用透孔(23)があいた導電膜パターン(32)を
   形成し、少なくとも該導電膜パターン(32)の透孔(23)を
   埋める感光性着色樹脂層(14)の塗付，該透明基板(2) の
   下面に対向し所定の遮光パターン(27)が形成されたマス
   ク(26)を使用した該感光性着色樹脂層(14)の露光処理，
   該感光性着色樹脂層(14)の現像処理を該感光性着色樹脂
   層(14)の色別に繰り返して該導電膜パターン(32)の透孔
   (23)内に着色樹脂の画素(4R,4G,4B)を充填形成せしめる
   ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
3. 【請求項３】 透明基板(2) の上面に所定厚さで感光性
   黒色樹脂層を被着し、該黒色樹脂層を露光現像して選択
   除去し多数の画素形成用透孔があいた黒色樹脂パターン
   を形成し、少なくとも該黒色樹脂パターンの透孔を埋め
   る感光性着色樹脂層(14)の塗付，該透明基板(2) の下面
   に対向し所定の遮光パターン(27)が形成されたマスク(2
   6)を使用した該感光性着色樹脂層(14)の露光処理，該感
   光性着色樹脂層の現像処理を該感光性着色樹脂層(14)の
   色別に繰り返して該黒色樹脂パターンの透孔内に着色樹
   脂の画素(4R,4G,4B)を充填形成せしめることを特徴とす
   るカラーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 前記感光性着色樹脂層(14,51,52)の塗付
   が印刷手段によることを特徴とする請求項１または請求
   項２または請求項３記載のカラーフィルタの製造方法。