JPH08234012A

JPH08234012A - カラーフィルタの製造法

Info

Publication number: JPH08234012A
Application number: JP3818095A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yamanoi; 清山野井; Nobuaki Takane; 信明高根; Hideyuki Hashimoto; 秀行橋本; Masahiko Itabashi; 雅彦板橋
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルム転写法を用いたカラー液晶表示装置用
カラーフィルタの製造法において発生する膜厚の不均一
を防止する方法を提供する。【構成】透明プラスチックまたはガラス基板等の透明基
板上に、ブラックマトリクス、着色画素、オーバーコー
ト膜を形成するものであって、着色画素の形成を透明基
板上にフィルム転写法で着色感光性樹脂層を形成したの
ち、露光、現像の工程を各色繰り返すことにより行うカ
ラーフィルタの製造法に於いて、２色目に使用する着色
フィルムの着色感光性樹脂層の膜厚を等しくし、３色目
の着色フィルムの着色感光性樹脂層の膜厚が前者よりも
５〜３０％厚いフィルムを使用する、または、画素間隔
を２０μｍ以上離して形成する。【効果】画素表面の平坦性が高いカラーフィルタを製造
でき、色特性のばらつきが少なく、画素段差が小さいカ
ラーフィルタが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置に
使用されるカラーフィルタの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ティスプレイ（以下ＬＣＤと略す）
は、薄型、小型、低消費電力などの特長を生かし、現
在、時計、電卓、ＴＶ、パソコン等の表示部に用いられ
ている。更に近年、カラーＬＣＤが開発されＯＡ・ＡＶ
機器を中心にナビゲーションシステム、ビュウファイン
ダーなど数多くの用途に使われ始めており、その市場は
今後、急激に拡大するものと予想されている。

【０００３】ＬＣＤをカラー表示させるためのカラーフ
ィルタは、格子状パターンのＢＭ（ブラックマトリック
ス）１が形成されたガラス板等の基板２上に、Ｒ（赤）
Ｇ（緑）Ｂ（青）からなるカラー画素３（約１００×１
００×２μｍ）を順次形成し、その上に透明なオーバー
コート層（ＯＣ）４形成したものである。５は偏光板、
６はＩＴＯ電極である。

【０００４】カラーＬＣＤは、カラーフィルタ７をＬＣ
Ｄ内部に設置し、バックライト光をカラーフィルタに透
過することによって表示画面をカラー化できる。８は配
向膜、９は液晶、１０はシ−ル材、１１はトップコ−ト
層、１２はＩＴＯ電極、１３はガラス板等の基板、１４
は偏光板である。

【０００５】現在、カラーフィルタは主に染色法を用い
て製造されている。しかし、この方法はガラス基板上に
透明な感光性樹脂を塗布、乾燥、露光、現像によって画
素を形成後、染料を用いて染色しその後、混色防止層を
形成するといった工程を３回繰り返し行う必要があるた
め、工程数が多くコスト高となる。また、着色剤として
染料を用いているため、カラーフィルタの重要課題であ
る信頼性（耐候性・耐熱性）が劣るという欠点がある。
そこで、着色剤として顔料を用いたカラーフィルタがい
くつか提案されており、その中に電着法、印刷法、フォ
トリソ法（フォトリソグラフィー法）がある。

【０００６】しかし、電着法は電極パターンを形成する
必要があるため（１）パターンの自由度が少ない、
（２）コストが高い、また印刷法は（１）大型基板の位
置合わせが難しく解像度が低いため微細化の対応が困
難、（２）パターンの平坦性が劣る、などの問題があ
り、現状ではフォトリソ法が主流と考えられている。フ
ォトリソ法には、液状レジストとフィルムが考えられ
る。液状レジストは、感光性樹脂中に顔料を分散させた
ワニスをスピナーでガラス基板上に塗布、乾燥後、露
光、現像によってカラー画素が形成される。一方、フィ
ルムは、プリント板用感光性フィルムと同様にワニスを
フィルム化したものであり、基板にラミネート後、露
光、現像によってカラー画素が形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】フィルム転写法を用い
たカラー液晶表示装置用カラーフィルタの製造法におい
ては、画素段差が大きいという問題点があった。このた
め「Ｊ字型」、「Ｍ字型」といった膜厚の不均一な形状
が発生し、カラー液晶表示装置の表示品質を低下させる
「色むら」や「平坦性の低さ」の原因となっている。本
発明は、カラー液晶表示装置の表示品質を低下させる
「色むら」や「平坦性の低さ」の発生しないカラ−フル
タの製造法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の第一の発明は、透
明プラスチックまたはガラス基板等の透明基板上に、ブ
ラックマトリックス、着色画素、オーバーコート膜を形
成するものであって、着色画素の形成を透明基板上にフ
ィルム転写法で着色感光性樹脂層を形成したのち、露
光、現像の工程を各色繰り返すことにより行うカラーフ
ィルタの製造法に於いて、２色目に使用する着色フィル
ムの着色感光性樹脂層の膜厚を等しくし、３色目の着色
フィルムの着色感光性樹脂層の膜厚が前者よりも５〜３
０％厚いフィルムを使用することを特徴とするものであ
る。３色目が１、２色目より、より好ましくは１０〜２
０％厚いフィルムを使用する。

【０００９】本願の第二の発明は、透明プラスチックま
たはガラス基板等の透明基板上に、ブラックマトリック
ス、着色画素、オーバーコート膜を形成するものであっ
て、着色画素の形成を透明基板上にフィルム転写法で着
色感光性樹脂層を形成したのち、露光、現像の工程を各
色繰り返すことにより行うカラーフィルタの製造法に於
いて、画素間隔を２０μｍ以上離して形成することを特
徴とするものである。

【００１０】

【実施例】

実施例１ 2-2'-ビス［4-メタクリロキシ、ポリエトキシフェニ
ル］プロパン３５重量部、γ−クロロ-β-ヒドロキシプ
ロピル-β'-メタクリロイルオキシエチル-ｏ-フタレー
ト１５重量部、メタクリル酸／エチルアクリレート／エ
チルアクリレート（１８／３０／５３重量比）共重合樹
脂50重量部、1,7ビス（9-アクリジニル）ヘプタン2重量
部、ヘキサメトキシメチルメラミン、メチルエチルケト
ン、アンスラキノン（赤）、ハロゲン化銅フタロシアニ
ン（緑）、銅フタロシアニン（青）の成分を均一にして
感光性樹脂層塗工溶液を得た。厚さ６μｍのポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、グラビア塗
工機（平野精機社製）を用いて上記溶液を塗工して着色
感光性樹脂層を形成し、該着色感光性樹脂層上に保護フ
ィルムとして厚さ３０μｍのポリエチレン（ＰＥ）フィ
ルムを貼り合わせて赤、緑、青各色の各着色感光性フィ
ルムを得た。上記着色感光性樹脂層の厚さは赤、緑で各
１．５μｍ、青で１．７μｍとした。次に、クロム膜
（膜厚０．１μｍ）付ガラス基板（縦２００×横３００
ｍｍ×厚さ１．１ｍｍ、ジオマテック社製）を用い、該
クロム膜をエッチングによりパターニングして、ブラッ
クマトリクス（ＢＭ）付ガラス基板とした。該ＢＭのパ
ターンは、基板外周の各辺に対して平行あるいは垂直の
方向で、ピッチは基板の縦方向では３００μｍ、横方向
では１００μｍであり、ライン幅は２４μｍとした。上
記ＢＭ付ガラス基板に、ロールラミネータＨＬＭ１５０
０（日立化成テクノプラント社製）を用いて、前記着色
感光性フィルムの第１色目の赤を、前記ＰＥフィルムを
剥がしながら前記着色感光性樹脂層が前記ＢＭ付ガラス
基板に面するように、ラミネートした。ラミネート条件
は、基板温度１１０℃、ロール温度１４０℃、ロール圧
力６ｋｇ／ｃｍ²、速度０．２ｍ／ｍｉｎとした。次
に、上記のＢＭ付ガラス基板／着色感光性樹脂層（赤）
／ＰＥＴフィルムの順に積層された基板のＰＥＴフィル
ム側から、所定の位置に合わせた所定のマスクを通し
て、平行光露光機ＭＡＰ１２００Ｌ（大日本スクリーン
社製）を用いて、１００ｍＪ／ｃｍ²露光、次いでＰＥ
Ｔフィルムを剥離し、スプレー式現像装置ＤＶＷ９１１
（大日本スクリーン社製）を用いて、２５℃で０．２重
量％Ｎａ₂Ｂ₂Ｏ₅水溶液で２０秒間現像して未露光部分
を除去し、クリーンオーブンで１５０℃に加熱、硬化を
行って赤の着色パターンを形成した。該着色パターンと
しては、基板の縦方向のＢＭに平行のストライプパター
ンとし、ラインピッチ３００μｍ、ライン幅９２μｍ、
ライン両端部分とＢＭとの重なり幅を各８μｍとした。
次に第２色目に緑、３色目に青の前記着色感光性フィル
ムを用いて、１００μｍずつずらしながら上記と同様に
して着色パターンを形成し、赤、緑、青の画素パターン
を形成した。最後にスピンコート法を用いて上記画素パ
ターン形成基板上にオーバーコート（日立化成製）を２
μｍの厚さに全面に形成し、カラーフィルタを得た。こ
の実施例により作成したカラーフィルタの画素段差を触
針式表面形状・段差測定装置Ｄｅｋｔａｋ３０３０を用
いて測定した結果、画素段差は０．２μｍであった。

【００１１】比較例１３色すべての厚さが１．５μｍの着色感光性樹脂層を持
つフィルムを用いたこと以外実施例と同様にしてカラー
フィルタを作成した。実施例同様にして測定したこのカ
ラーフィルタの画素段差は０．４μｍであった。

【００１２】比較例２青の厚さが２．０μｍの着色感光性樹脂層を持つフィル
ムを用いたこと以外実施例と同様にしてカラーフィルタ
を作成した。実施例同様にして測定したこのカラーフィ
ルタの画素段差は０．５μｍであった。

【００１３】実施例２ 2-2'-ビス［4-メタクリロキシ、ポリエトキシフェニ
ル］プロパン３５重量部、γ-クロロ-β-ヒドロキシプ
ロピル-β'-メタクリロイルオキシエチル-ｏ-フタレー
ト１５重量部、メタクリル酸／エチルアクリレート／エ
チルアクリレート（１８／３０／５３重量比）共重合樹
脂５０重量部、1,7ビス（9-アクリジニル）ヘプタン２
重量部、ヘキサメトキシメチルメラミン、メチルエチル
ケトン、アンスラキノン（赤）、ハロゲン化銅フタロシ
アニン（緑）、銅フタロシアニン（青）の成分を均一に
して感光性樹脂層塗工溶液を得た。厚さ６μｍのポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、グラビ
ア塗工機（平野精機社製）を用いて上記溶液を塗工して
着色感光性樹脂層を形成し、該着色感光性樹脂層上に保
護フィルムとして厚さ３０μｍのポリエチレン（ＰＥ）
フィルムを貼り合わせて赤、緑、青各色の各着色感光性
フィルムを得た。上記着色感光性樹脂層の厚さは各１．
５μｍであった。次に、クロム膜（膜厚０．１μｍ）付
ガラス基板（縦２００×横３００ｍｍ×厚さ１．１ｍ
ｍ、ジオマテック社製）を用い、該クロム膜をエッチン
グによりパターニングして、ブラックマトリクス（Ｂ
Ｍ）付ガラス基板とした。該ＢＭのパターンは、基板外
周の各辺に対して平行あるいは垂直の方向で、ピッチは
基板の縦方向では３００μｍ、横方向では１００μｍで
あり、ライン幅は３０μｍとした。上記ＢＭ付ガラス基
板に、ロールラミネータＨＬＭ１５００（日立化成テク
ノプラント社製）を用いて、前記着色感光性フィルムの
第１色目を、前記ＰＥフィルムを剥がしながら前記着色
感光性樹脂層が前記基板に面するように、ラミネートし
た。ラミネート条件は、基板温度１１０℃、ロール温度
１４０℃、ロール圧力６ｋｇ／ｃｍ²、速度０．２ｍ／
ｍｉｎとした。次に、上記のＢＭ付ガラス基板／着色感
光性樹脂層／ＰＥＴフィルムの順に積層された基板のＰ
ＥＴフィルム側から、所定の位置に合わせた所定のマス
クを通して、平行光露光機ＭＡＰ１２００Ｌ（大日本ス
クリーン社製）を用いて、１００ｍＪ／ｃｍ²露光、次
いでＰＥＴフィルムを剥離し、スプレー式現像装置ＤＶ
Ｗ９１１（大日本スクリーン社製）を用いて、２５℃で
０．２重量％Ｎａ₂Ｂ₂Ｏ₅水溶液で２０秒間現像して未
露光部分を除去し、クリーンオーブンで１５０℃に加
熱、硬化を行って１色目の着色パターンを形成した。該
着色パターンとしては、基板の縦方向のＢＭに平行のス
トライプパターンとし、ラインピッチ３００μｍ、ライ
ン幅８０μｍ、ライン両端部分とＢＭとの重なり幅を各
５μｍとした。次に第２色目、３色目の着色感光性フィ
ルムを用いて、１００μｍずつずらしながら上記と同様
にして着色パターンを形成し、赤、緑、青の画素パター
ンを形成した。本方法によれば、画素の間隔はすべて２
０μｍとなる。最後にスピンコート法を用いて上記画素
パターン形成基板上にオーバーコート（日立化成製）を
２μｍの厚さに全面に形成し、カラーフィルタを得た。
この実施例により作成したカラーフィルタの画素段差を
触針式表面形状・段差測定装置Ｄｅｋｔａｋ３０３０を
用いて測定した結果、画素段差は０．１μｍであった。

【００１４】比較例３着色パターンを、ライン幅９０μｍ、ライン両端部分と
ＢＭとの重なり幅各１０μｍ、この結果、画素の間隔を
１０μｍとしたこと以外、実施例と同様にしてカラーフ
ィルタを作成し、実施例２と同様にして画素段差を測定
した結果、画素段差は０．４μｍであった。

【００１５】

【発明の効果】本発明に於いては、画素表面の平坦性が
高いカラーフィルタを製造でき、色特性のばらつきが少
なく、画素段差が小さいカラーフィルタが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶ティスプレイの断面図である。

【符号の説明】

１．ＢＭ（ブラックマトリックス）２．ガラス基板３．カラー画素４．オーバーコート層（ＯＣ）５．偏光板６．ＩＴＯ電極７．カラーフィルタ８．配向膜９．液晶１０．シ−ル材１１．トップコ−ト層１２．ＩＴＯ電極１３．ガラス基板１４．偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者板橋雅彦茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社筑波開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、ブラックマトリックス、
着色画素、オーバーコート膜を形成するものであって、
着色画素の形成を透明基板上にフィルム転写法で着色感
光性樹脂層を形成したのち、露光、現像の工程を各色繰
り返すことにより行うカラーフィルタの製造法に於い
て、２色目に使用する着色フィルムの着色感光性樹脂層
の膜厚を等しくし、３色目の着色フィルムの着色感光性
樹脂層の膜厚が前者よりも５〜３０％厚いフィルムを使
用することを特徴とするカラーフィルタの製造法。
【請求項２】透明基板上に、ブラックマトリックス、
着色画素、オーバーコート膜を形成するものであって、
着色画素の形成を透明基板上にフィルム転写法で着色感
光性樹脂層を形成したのち、露光、現像の工程を各色繰
り返すことにより行うカラーフィルタの製造法に於い
て、画素間隔を２０μｍ以上離して形成することを特徴
とするカラーフィルタの製造法。