JPH09288207A - カラーフィルタの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フォトリソグラフィ法と電着塗装法を組み合わ
せて生産性よくカラーフィルタを製造する。 【解決手段】フォトレジストの塗布を１回だけ行い感光
性被膜２とし、これをフォトリソグラフィ法により所定
のパターンに剥離して電極露出部３を形成し、この電極
露出部３に電着法により所定の色相の塗膜を形成し、フ
ォトリソグラフィ法と電着法とを繰り返してカラーフィ
ルタを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルタの
形成方法に関し、特にモザイク状のカラーフィルタを形
成するのに適したカラーフィルタの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置等においてカラーフ
ィルタを電極表面上に形成してカラー画像を表示するこ
とが行われている。例えば、図６に分解斜視図を示すよ
うに、下側ガラス基板５上にインジウム・チン・オキサ
イド（ＩＴＯ）等を蒸着などの方法により平行に固着し
Ｙ電極６を形成する。同様にして上側ガラス基板８上に
Ｘ電極９を形成する。

【０００３】次に下側ガラス基板５のＹ電極６の表面に
カラーフィルタを塗着し、図４に示すように、Ｘ電極９
とＹ電極６とが相互に直交するように所定の間隔を保っ
てガラス基板８、５の電極面を対向せしめ、図示しない
封止材で周辺部を封止して液晶表示セルを形成する。

【０００４】このセル中に図示しない液晶材料を注入
し、当該液晶材料がツイスト・ネマチック（ＴＮ）型で
ある場合には、偏光板１１を２枚のガラス基板５、８の
外側に偏光方向がほぼ平行又はほぼ直交するように設け
て表示装置として形成するのである。

【０００５】この場合にカラーフィルタをＹ電極６の表
面に形成すれば、観察者が該表示装置を見る角度の差に
より動作電極と表示色がずれる現象（以下これを「視
差」という）を防止できるので、上述の液晶表示装置や
エレクトロクロミック表示装置等のカラー表示装置にお
いては、電極表面上へカラーフィルタを形成することが
行われている。

【０００６】電極表面上へのカラーフィルタの形成方法
としては、印刷法やフォトリソグラフィ法や電着塗装法
等が検討されているが、例えばマトリックス状電極によ
りカラー画像を表示する上述した液晶表示装置などにお
いて、高密度の画像を得ようとする場合には、カラーフ
ィルタは例えば幅１００μｍ程度の微細なパターンとな
り、Ｙ電極６との相対位置のずれが１０μｍ程度以内と
いうようなパターン精度が要求される。このような場合
には、上述したカラーフィルタの形成方法の中では電着
塗装法が、ほぼ完全にＹ電極６と一致したカラーフィル
タが得られることから、他の方法より優れている。

【０００７】一方、カラーフィルタのパターンとして
は、縞状のいわゆるストライプ状パターンや相異なる色
相の領域が互いに隣り合うモザイク状パターンが知られ
ているが、ある条件下（例えば、 比較的近い距離から表
示画面を観察するような場合）では、モザイク状パター
ンの方が視覚上優れた効果が得られることが知られてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、高
密度の画像品質を得たい表示装置などの場合には、微細
な電極上にモザイク状のパターンのカラーフィルタを形
成することが要求される。しかし、従来の電着塗装法で
は、多色のカラーフィルタを形成しようとしても、例え
ば図６に示すような棒状の電極上に全て同一の色相のカ
ラーフィルタしか形成できずモザイク状のカラーフィル
タを形成することは不可能であった。したがって、基板
表面に全面的に形成した電極上に異った色相のカラーフ
ィルタを設けることは不可能と考えられていた。

【０００９】また、それぞれ異なる色相のカラーフィル
タを各電極上に形成するため、カラーフィルタを形成す
る電極と給電側の電極の接触位置をずらせる必要があ
り、図７の平面図にその一例を示すように、Ｙ電極６’
の端部を不揃いにせざるを得なかった。

【００１０】本発明は従来のカラーフィルタの形成方法
の上述のような欠点を解消し、電極塗装法を用いてモザ
イク状のパターンのカラーフィルタを形成でき、かつ帯
状電極の端部位置をずらすことの不要なカラーフィルタ
の形成方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために、フォトリソグラフィ法による工程と電着
塗装法による工程とを組み合せてカラーフィルタを形成
するようにしたものである。

【００１２】すなわち、本発明は、電極表面にカラーフ
ィルタを形成するカラーフィルタの形成方法において、
少なくとも、電極表面にポジ型の感光性被膜を形成し、
該感光性被膜をフォトリソグラフィ法により所定のパタ
ーンに剥離し電極表面を露出する第１の工程と、該露出
された電極表面上に電着塗装法により所定の色相の塗膜
を形成する第２の工程と、第１の工程で形成された残り
の感光性被膜の一部をフォトリソグラフィ法により所定
のパターンに剥離し電極表面を露出する第３の工程と、
該第３の工程により露出された電極表面上に電着塗装法
により前記色相と異なる色相の塗膜を形成する第４の工
程とを有し、複数の色相の塗膜を形成することを特徴と
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明のカラーフィルタの形
成方法の各工程を代表的例を用いて説明する。図１〜図
３は本発明のカラーフィルタの形成方法により、平行に
配列された帯状の電極上にモザイク状のカラーフィルタ
を形成する工程を示す平面図である。

【００１４】まず、ガラス基板５上に蒸着法等によりＩ
ＴＯ等からなる電極１を、その上部を共通にしてくし形
に形成する。なお、本例ではドットマトリックス型カラ
ー液晶表示装置に用いることを想定しているので、ガラ
ス基板５上に形成した複数の透明くし形電極１を示す
が、本発明のカラーフィルタの形成方法はこのような電
極に限定されるものではなく、例えば不透明な金属電極
等でもよく、複数本である必要もなく、基板上の一表面
に全面的に形成されたベタ電極でもよく、基板上に形成
されている必要もない。

【００１５】次に、図２に示すように、前記電極１のく
し歯の部分に全面的にフォトレジストを塗布し感光性被
膜２を形成する。この感光性被膜２の所定部分に所定の
フォトマスクを介して可視光線又は紫外線や遠赤外線等
を照射し、該感光性被膜２のこの照射部分又は非照射部
分を現像液で電極１から剥離して該部分の電極表面を露
出させる（いわゆるフォトリソグラフィ法）。

【００１６】この工程に用いるフォトレジストとしては
通常用いられるものでよいが後の電着工程で剥離してし
まわないものであることを要する。また、フォトレジス
トには、光照射によって、剥離容易になるポジ型と光照
射によって、剥離困難になるネガ型との２種類がある
が、本発明では、一度塗布したフォトレジストを何度か
露光して使うのに適したポジ型を使用する。

【００１７】感光性被膜２の現像液は、前記フォトレジ
ストに対応して通常用いられる有機アルカリ系等の現像
液でよい。

【００１８】以上のようにして所定のパターンに感光性
被膜２が剥離され露出された電極１の表面に第１色目の
カラーフィルタを電着塗装法により形成する。

【００１９】電着塗装法は、塗料溶液中に電極（溶液槽
自体を電極としてもよい）を設け、被電着物を反対の極
性の電極として両電極間に電圧を印加し、被電着物上に
塗料中の樹脂、顔料等を放電析出せしめるものである。
この後被電着物上の析出物を焼成すると、析出物は析出
部上に流展し均一な塗面を形成する。

【００２０】塗料は、水等の溶媒中に顔料と樹脂粒子が
分散した一種のコロイド分散体であり、樹脂粒子として
カルボキシル基等のアニオンをアミンやアンモニアで中
和させた塩を用いるアニオン型塗料と、アミノ基等のカ
チオンを酢酸等の有機酸で中和した塩を用いるカチオン
型塗料とが用いられる。

【００２１】ただし、本例のように酸化物（例えばＩＴ
Ｏ）の電極１上に塗料を形成する場合には、カチオン型
塗料を用いた場合には、電極１を陰極として用いること
になるので、通電時に電極１が還元されてしまい、該電
極１が塗料溶液中に溶解してしまうおそれがある。ま
た、電極表示装置等の電極として用いる場合には該電極
には高い透明度が要求されるのであるが、上述の還元反
応により電極の透明度が低下してしまい使用できなくな
るおそれもある。

【００２２】したがって、酸化物電極上に塗膜を形成す
る場合には前述のアニオン型塗料が望ましい。なお、こ
のようにして電極１上に形成した塗膜は電気的に不良導
体となるので、他の色相の塗料溶液中に電極１を浸漬し
て、他の色相の電着塗装を行っても、先の工程で作成し
た塗膜上に新たな塗膜が形成されることはない。

【００２３】次に、図３に示すように、前工程で形成し
た塗膜形成部３’に隣り合う領域の感光性被膜２を前述
のフォトリソグラフィ法により所定のパターンに剥離し
電極露出部４を形成する。

【００２４】該電極露出部を形成したガラス基板５を前
記塗膜形成部３’に形成した塗膜の色相と異なる色相の
塗料を満した電着槽中に浸漬し電極１に通電し、電着塗
装法で該色相の塗膜を電極露出部４に形成する。該塗膜
を焼成流展せしめ均一な塗膜とする。最後に、残ったフ
ォトレジストを除去しモザイク状のカラーフィルタが得
られる。

【００２５】なお、本例では、各塗膜の色相として３原
色の色相を予定しているので、図２、図３に示したパタ
ーンは、上述した工程だけでは電極１の表面上に塗膜を
形成しない部分が出てきてしまうが、本発明のカラーフ
ィルタの形成方法は本例のような３原色のパターンに限
定されるものでなく、同一電極上に相異なる２色の色相
の塗膜を交互に形成したモザイク状のカラーフィルタで
もよく、この場合にはフォトマスクのパターンを２色の
色相の塗膜を交互に形成して塗膜の形成残りがなくなる
ようなパターンにすればよい。

【００２６】さらに、同一電極上で２色の色相を交互に
配置する他、隣り合う電極相互間でも相異なる色相に配
置したいわゆる市松模様状のモザイク状カラーフイルタ
としてもよい。また、各画素を構成する塗膜の形状は四
角形でなくとも丸形でも三角形でもよく、モザイク状模
様でなくストライプ状模様でもよい。

【００２７】さて、本例においては、フルカラーの液晶
表示装置として用いることを目的としているので、上述
した工程に引き続いて第３の色相の塗膜を、上述の最後
の工程で感光性被膜２を剥離して露出した電極１の表面
に電着塗装法で形成する。この場合第１ないし第３の色
相を３原色とすればフルカラー表示ができる。

【００２８】最後に今まで電極１の各くし歯部分の電極
への給電路として利用していた電極１のくしの背にあた
る共通部分をガラス基板５の当該部分と共に機械的に切
断し、電極１の各くし歯部分の電極を独立させる。な
お、電極形状がくし形でない場合には各電極を一時的に
短絡させて電着塗装を行えばよい。

【００２９】以上のようにして形成したフルカラードッ
トマトリックス液晶表示装置用カラーフィルタ付電極基
板を用いて液晶表示装置を構成した例を図４、図５に示
す。図４は平面図、図５は断面図である。

【００３０】図において下側ガラス基板５の表面にはＩ
ＴＯ等が蒸着されＹ電極６が形成されている。なお、本
図４、図５においてはＹ電極６の共通部分が既に切断さ
れてしまった状態を示している。該Ｙ電極６の表面に
は、前述した工程により、例えば赤、青、緑の３原色の
モザイク状カラーフィルタ７が形成されている。なお、
図示していないポリイミド、ポリアミド、ＳｉＯ、Ｔｉ
Ｏ₂ 等からなる配向膜が該カラーフィルタ７の表面に必
要に応じて形成される。

【００３１】一方、上側ガラス基板８の表面には、下側
ガラス基板と同様に複数のＸ電極が互いに平行に形成さ
れており、この上側ガラス基板８と前記下側ガラス基板
５を、図示のように、Ｘ電極９とＹ電極６とが互いに直
交するように電極面を対向させて配向され、周辺部をエ
ポキシ樹脂等のシール剤１０で封止して液晶表示セルが
形成される。

【００３２】この液晶表示セル中に図示しない液晶物質
を注入し、必要に応じて偏光板を設置し、フルカラード
ットマトリックス型液晶表示装置が完成する。なお、Ｘ
電極９の表面にも必要に応じて配向膜が形成されること
は言うまでもない。さらに、上述のようにして形成され
たモザイク状カラーフィルタは、薄膜トランジスタを用
いたアクティブマトリックス方式の液晶表示パネル等に
も使用できる。

【００３３】本発明のカラーフィルタの形成方法では、
いったん電極の全表面を感光性被膜で被覆し、必要部分
のみをフォトリソグラフィ法により剥離して該工程によ
り感光性被膜が剥離された表面にのみ電着塗装法により
塗膜を形成するので、 同一電極表面上に複数の色相の塗
膜を電着塗装法により形成することが可能となる。

【００３４】また、第１の色相の塗膜を焼成する際感光
性被膜が変質しない低温で焼成すれば、色相の異なる塗
膜毎に感光性被膜を塗布し直す必要がなくなる。

【００３５】さらに、基板上に平行に配列された複数の
電極にモザイク状カラーフィルタを形成する場合には、
基板端面に各電極に接続する共通部分を設け電極をくし
形に形成し、各電極に同時に給電すれば、複数本の電極
に同時に同一の色相の塗膜を電着塗装法により形成でき
る。

【００３６】

【実施例】ガラス基板の表面にＩＴＯを蒸着し、図１に
示すようなくし形電極を形成した。次に該電極のくし歯
の部分の表面に全面的にフォトレジストをスピンナー法
により塗布し感光性被膜を形成した。フォトレジストと
してはポジ型のＯＦＰＲ−２（商品名）を使用した。

【００３７】この感光性被膜上にフォトマスクを設置
し、該フォトマスクを介してプロジェクション法により
紫外線を前記感光性被膜上に照射し、前記フォトマスク
のパターン状に該感光性被膜を露光した。次に現像液
（ＨＭＯ−８１（商品名））で該感光性被膜を現像し、
図２に示したようなパターンに露光部の感光性被膜を溶
融剥離し電極表面を露出させた。

【００３８】次に、上述のガラス基板上の電極の共通部
分を直流安定化電源のマイナス極に接続し、赤色の塗料
（アゾ染料）を満した電着槽に浸漬した。対向電極とし
ては安定な白金電極を用い両電極間に２０Ｖの直流電圧
を２分間印加し、１．３μｍ厚の赤色塗膜を得た。この
赤色塗膜を１２０℃で焼成流展せしめ膜厚を均一化し
た。

【００３９】次に、このガラス基板上の感光性被膜を上
述の方法と同様にしてフォトリソグラフィ法により図３
に示すようなパターンに剥離し、緑色の染料（フタロシ
アニン染料）を満たした電着槽中に浸漬し、前述の赤色
塗膜を形成したのと同一の条件で電着塗装及び焼成を行
い赤色塗膜に隣接する位置に同一厚の緑色塗膜を形成し
た。

【００４０】次に、該ガラス基板及び電極の表面に残留
しているフォトレジストを、剥離剤（硫酸−過酸化水
素）で完全に除去し電極の残留表面を露出した。この露
出電極表面上に上と同様の電着塗装法により青色塗膜を
形成し、図４に示すような３原色のモザイク状カラーフ
ィルタを形成した。このカラーフィルタの分光特性を図
８に示す。

【００４１】次に上側ガラス基板に蒸着法によりＩＴＯ
のＸ電極を形成した。このＸ電極と前述したカラーフィ
ルタを形成したＹ電極の表面にスピンナー法によりポリ
イミドアミドを塗布し、１８０℃で３０分間キュアーし
た後ラビングによって配向処理を施した。

【００４２】この後下側ガラス基板の周辺部にエポキシ
樹脂を図４、図５に示すように塗布し、上下のガラス基
板を１５μｍの間隔で該エポキシ樹脂をスペーサー兼シ
ール剤として対向させた。このようにしてセルを形成し
た後該セル中に誘電異方性が正で黒色に調整されたゲス
ト・ホスト型液晶を注入しフルカラードットマトリック
ス型液晶表示装置を構成した。

【００４３】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタの形成方法で
は、フォトリソグラフィ法と電着塗装法を組み合わせて
カラーフィルタを形成するようにしたので、電着塗装法
を用いてモザイク状のパターンのカラーフィルタを構成
でき、電極とカラーフィルタの位置ずれのない、 微細パ
ターンに適したカラーフィルタの形成が可能となった。

【００４４】また、低温で焼成することによりフォトレ
ジストの塗布が１回だけで済むため生産工程を簡略化で
き、大幅なコストダウンが可能となった。

【００４５】さらに、マトリックス型電極上にカラーフ
ィルタを形成する場合には、電極をくし型にして、後で
共通部分を切断するようにすることにより、電極端面の
不揃いをなくせると同時に、一枚のガラス基板上に多数
の表示セルを形成するいわゆる多面付けパターンでの利
用率（取れ率）が向上し、この面からも生産コストを低
くすることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的例の工程を示す平面図。

【図２】本発明の代表的例の工程を示す平面図。

【図３】本発明の代表的例の工程を示す平面図。

【図４】本発明の方法により形成したカラーフィルタを
用いて液晶表示装置を構成した例を示す平面図。

【図５】本発明の方法により形成したカラーフィルタを
用いて液晶表示装置を構成した例を示す断面図。

【図６】従来の液晶表示装置の一例を示す分解斜視図。

【図７】従来の電極の例を示す平面図。

【図８】本発明の方法により形成したカラーフィルタの
一実施例の分光特性図。

【符号の説明】

１ ：電極、 ２ ：感光性被膜、 ３、４ ：電極露出部、 ３’ ：塗膜形成部、 ５、８ ：ガラス基板、 ６、６’：Ｙ電極、 ７ ：カラーフィルタ、 ９ ：Ｘ電極。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】すなわち、本発明は、ガラス基板上に形成
した電極表面にカラーフィルタを形成するカラーフィル
タの形成方法において、少なくとも、ガラス基板上に形
成した電極表面にポジ型の感光性被膜を形成し、該感光
性被膜をフォトリソグラフィ法により所定のパターンに
剥離し電極表面を露出する第１の工程と、該露出された
電極表面上に電着塗装法により所定の色相の塗膜を形成
し、該塗膜を前記感光性被膜が変質しないようにして不
良導体化する第２の工程と、第１の工程で形成された残
りの感光性被膜の一部をフォトリソグラフィ法により所
定のパターンに剥離し電極表面を露出する第３の工程
と、該第３の工程により露出された電極表面上に電着塗
装法により前記色相と異なる色相の塗膜を形成する第４
の工程とを有し、複数の色相の塗膜を形成することを特
徴とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】該電極露出部を形成したガラス基板５を前
記塗膜形成部３’に形成した塗膜の色相と異なる色相の
塗料を満した電着槽中に浸漬し電極１に通電し、電着塗
装法で該色相の塗膜を電極露出部４に形成する。該塗膜
を焼成流展せしめ均一な塗膜とする。さらに、フォトリ
ソグラフィ法を繰り返すか、残ったフォトレジストを除
去し、さらに異なった色相の塗料を満した電着槽中に浸
漬し電極１に通電し、電着塗装法で該色相の塗膜を電極
露出部に形成し、該塗膜を焼成流展せしめて、モザイク
状のカラーフィルタが得られる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】また、第１の色相の塗膜を焼成する際感光
性被膜が変質しない低温で焼成すれば、色相の異なる塗
膜毎に感光性被膜を塗布し直す必要がなくなる。このた
め、塗膜を焼成する際に、最後の塗膜の焼成以外では、
塗布された塗膜が不良導体化できかつ感光性被膜が変質
しない低温で焼成する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】

【実施例】例１ ガラス基板の表面にＩＴＯを蒸着し、図１に示すような
くし形電極を形成した。次に該電極のくし歯の部分の表
面に全面的にフォトレジストをスピンナー法により塗布
し感光性被膜を形成した。フォトレジストとしてはポジ
型のＯＦＰＲ−２（商品名）を使用した。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】この後下側ガラス基板の周辺部にエポキシ
樹脂を図４、図５に示すように塗布し、上下のガラス基
板を１５μｍの間隔で該エポキシ樹脂をスペーサー兼シ
ール剤として対向させた。このようにしてセルを形成し
た後該セル中に誘電異方性が正で黒色に調整されたゲス
ト・ホスト型液晶を注入しフルカラードットマトリック
ス型液晶表示装置を構成した。例２ 例１のガラス基板の表面に形成したくし形電極を全面に
形成した電極に変えた他は、例１と同様にしてカラーフ
ィルタを形成した。このカラーフィルタの分光特性は例
１と同様であった。このカラーフィルタを用い、薄膜ト
ランジスタ付きの基板と組合せてフルカラー液晶表示装
置を構成した。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】また、低温で焼成することによりフォトレ
ジストの塗布が１回だけで済むため生産工程を簡略化で
き、大幅なコストダウンが可能となった。さらに、フォ
トリソグラフィと電着塗装と不良導体化の工程を繰り返
しているので、塗膜を露出させた状態で、電着塗装工程
を繰り返しても、塗膜が重なるというような不良も生じ
ない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極表面にカラーフィルタを形成するカラ
   ーフィルタの形成方法において、少なくとも、 電極表面にポジ型の感光性被膜を形成し、該感光性被膜
   をフォトリソグラフィ法により所定のパターンに剥離し
   電極表面を露出する第１の工程と、 該露出された電極表面上に電着塗装法により所定の色相
   の塗膜を形成し、該塗膜を前記感光性被膜が変質しない
   程度の低温で焼成する第２の工程と、第１の工程で形成
   された残りの感光性被膜の一部をフォトリソグラフィ法
   により所定のパターンに剥離し電極表面を露出する第３
   の工程と、 該第３の工程により露出された電極表面上に電着塗装法
   により前記色相と異なる色相の塗膜を形成する第４の工
   程とを有し、 複数の色相の塗膜を形成することを特徴とするカラーフ
   ィルタの形成方法。