JPH10123310A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、画素内で色濃度が均一であるため
に色合いの優れたカラーフィルターを、高精度で低コス
トで製造する方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 透明基板上に、パターン形状の着色画素
部と、この画素部の間を遮光するブラックマトリックス
を有するカラーフィルターの製造方法において、前記透
明基板上に所定の色数の着色層をインクジェット印刷法
によって、少なくとも画素位置を覆うように形成する工
程と、ブラックマトリックスを画素の境界部にフォトリ
ソグラフィー法によって形成する工程とを含むことを特
徴とするカラーフィルターの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶ディス
プレイ装置等に用いられるカラーフィルターの製造方法
に関する

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピューターの発
達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴
い、液晶ディスプレイ、とりわけカラ一液晶ディスプレ
イの需要が増加している。一層の普及のために、特に安
価なカラーフィルターが求められている。

【０００３】液晶用カラーフィルターは、通常ＲＧＢの
３色の画素と、画素間の隙間からの透過光漏れによるコ
ントラスト低下を防ぐためのブラックマトリックスの計
４色で構成される。カラーフィルターの製造方法として
は、従来より染色法、顔料分散法、電着法などが用いら
れているが、製造工程が長く複雑であるため十分にコス
ト低下を図ることが難しい。

【０００４】一方、版を使用しないので低コストで簡単
な製造方法として、インクジェット印刷法が知られてい
る。この方法によれば、まずブラックマトリックスを基
板上に形成し、次に、ブラックマトリックスの間隙の画
素部分にインクジェット印刷機を用いてインクを塗布し
てカラーフィルターを製造する。このときブラックマト
リックスの撥水性を高め、インクをはじくようにするこ
とで、インク塗布時にインクがブラックマトリックスを
乗り越えるのを防ぎ、隣接する画素間の混色を防止す
る。

【０００５】しかし、ブラックマトリックスの間隙に塗
布されたインクは、周囲部分は撥水性のブラックマトリ
ックスにはじかれるために、画素の中央部が盛り上がる
ことが多くそのまま硬化すると画素中央の色が濃く、周
囲の色が薄くなり、画素内での色濃度のムラが生じる場
合があった。

【０００６】ところで、特開平２−１６６４０４号公報
には、画素の各色パターンをスクリーン印刷またはオフ
セット印刷で形成し、各色パターンの境界部の上にフォ
トリソグラフィーによってブラックマトリックスパター
ンを形成する方法が記載されている。しかし、インクジ
ェット印刷法による各色パターンを形成する方法は全く
記載されていない。従って、上記のようなインクジェッ
ト印刷法の固有の問題点を解決する方法は、従来はまっ
たく知られていなかったのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、画素内で色
濃度が均一であるために色合いの優れたカラーフィルタ
ーを、高精度、低コストで製造する方法を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板上
に、パターン形状の着色画素部と、この画素部の間を遮
光するブラックマトリックスを有するカラーフィルター
の製造方法において、前記透明基板上に所定の色数の着
色層をインクジェット印刷法によって、少なくとも画素
位置を覆うように形成する工程と、ブラックマトリック
スを画素の境界部にフォトリソグラフィー法によって形
成する工程とを含むことを特徴とするカラーフィルター
の製造方法に関する。

【０００９】本発明では、カラーフィルターの画素位置
は、フォトリソグラフィー工程で精度良く形成されるブ
ラックマトリックスで決まる。従って精度の良いカラー
フィルターが得られる。また、着色層をブラックマトリ
ックスより先に形成するので、従来のようにインクがブ
ラックマトリックスによってはじかれて、画素周囲の色
濃度が薄くなることもない。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルターは次の
ようにして製造することができる。

【００１１】まず、透明基板としては、通常、ガラスを
使用するが、これに限られるものではなく、例えばポリ
カーボネートおよびＰＭＭＡ等のシートを使用すること
もできる。また、インクの定着性を向上させるために、
インク吸収性のある下地層を予め透明基板の表面に形成
しておいても良い。

【００１２】着色層の形成はインクジェット印刷機を用
いて、ブラックマトリックスパターンの間隙にインクを
吐出して塗布することで行う。インクは、染料系、顔料
系いずれでも使用することができる。これらのインクは
通常、染料または顔料と樹脂成分、水および有機溶媒等
の混合物である。

【００１３】このときの印刷領域は、画素の大きさより
大きく、画素位置上でインクがほぼ平坦になっているこ
とが好ましい。このようになっていれば精度は特に必要
ではなく、お互いの色が重なり合っていても良い。

【００１４】このとき、１色ずつ塗布し、乾燥した後に
次の色を塗布することが好ましいが、粘度、表面張力等
をコントロールすることで、過度に混色しなければ３色
同時に塗布することも可能である。

【００１５】次にこの表面にブラックマトリックスを形
成する。形成方法は、ブラックマトリックスの材料によ
り異なる。

【００１６】まず、ブラックマトリックスの材料とし
て、黒色の顔料または染料と感光性材料を含む黒色の感
光性樹脂組成物を用いる場合は、スピンコート等により
上記着色層の全面に塗布するか、またはスクリーン印
刷、オフセット印刷等により少なくとも着色層の境界部
を覆うように塗布した後、画素パターン形状のマスクを
介して、露光し、現像することで、ブラックマトリック
スを画素の境界部に形成することができる。

【００１７】この樹脂組成物は、必要に応じて非感光性
の樹脂を含んでいてもよく、また基板に塗布する際には
適当な溶媒に分散されている。黒色の顔料としては、カ
ーボンブラックや黒色有機顔科などを用いることができ
る。

【００１８】感光性材料としては、ＵＶレジスト、ＤＥ
ＥＰ−ＵＶレジストおよび紫外線硬化型樹脂等から、適
宜選択して用いることができる。

【００１９】ＵＶレジストとしては、環化ポリイソプレ
ン−芳香族ビスアジド系レジストおよびフェノール樹脂
−芳香族アジド化合物系レジスト等のネガレジスト、ノ
ボラック樹脂−ジアゾナフトキノン系レジスト等のポジ
レジストを挙げることができる。

【００２０】また、ＤＥＥＰ−ＵＶレジストとしては、
ポジ型レジストとして、例えばポリメチルメタクリレー
ト、ポリスチレンスルホン、ポリヘキサフルオロブチル
メタクリレート、ポリメチルイソプロペニルケトンおよ
び臭素化ポリ１−トリメチルシリルプロピン等の放射線
分解型ポリマーレジスト、コール酸ｏ−ニトロベンジル
エステル類等の溶解抑制剤系ポジ型レジスト等；ネガ型
レジストとして、ポリビニルフェノール−３，３’−ジ
アジドジフェニルスルホンおよびポリメタクリル酸グリ
シジル等を挙げることができる。

【００２１】紫外線硬化型樹脂としては、ベンゾフェノ
ンおよびその置換誘導体、ベンゾインおよびその置換誘
導体、アセトフェノンおよびその置換誘導体、ベンジル
等のオキシム系化合物等の中から選ばれる１種または２
種以上の光重合開始剤を２〜１０重量％程度含有した、
ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレートおよ
びウレタンアクリレート等を挙げることができる。

【００２２】また、ブラックマトリックス材料として非
感光性の材料を用いることもできる。この材料として、
クロム等の金属膜、または黒色の顔料もしくは染料と非
感光性の樹脂（および適当な溶媒）を含む非感光性樹脂
組成物等を用いることができる。

【００２３】金属膜を用いる場合は、スパッタリング等
により上記着色層の上に薄膜を形成した後、金属膜の表
面にフォトレジストを塗布し、所定のパターンのマスク
を通して露光、現像し、レジストの開口から金属膜をエ
ッチング除去して、ブラックマトリックスを画素の境界
部に形成することができる。

【００２４】または、上記の着色層の上に先にフォトレ
ジストのパターンを形成し、フォトレジストの開口から
露出している着色層表面に金属膜を形成し、適当な溶媒
でレジストを剥離すると同時に不要部分の金属膜を除去
するリフトオフ法によっても形成することができる。

【００２５】また、黒色の非感光性樹脂を用いる場合も
同様に、スピンコート等により、上記着色層の上に薄膜
を形成した後、黒色の非感光性樹脂膜の表面にフォトレ
ジストを塗布し、所定のパターンのマスクを通して露
光、現像し、レジストの開口から黒色非感光性樹脂膜を
エッチング除去して、ブラックマトリックスを画素の境
界部に形成することができる。非感光性樹脂としては、
例えばポリイミド等を用いることができる。また同様
に、リフトオフ法によっても形成することができる。

【００２６】

【実施例】

［実施例１］ガラス基板１上に、図１に示すように、イ
ンクジェット印刷機を用いて、赤、緑、青それぞれの染
料系インクを所定の位置に大ざっぱに吐出した後、５０
℃程度にて乾燥硬化させて着色層２、３、４を形成し
た。

【００２７】このインクは、染料（例えば、アントラキ
ノン染料、アゾ染料、トリフェニルメタン染料、ポリメ
チン染料等から適宜選ばれるものである。）を樹脂（ア
クリル−シリコーングラフトポリマーを主成分とする自
己架橋熱硬化型樹脂）に分散させ、溶剤（例えばイソプ
ロピルアルコール、エチレングリコール、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン等）で溶かしたものに表面張力調整剤
（アセチレノール）を添加したものである。

【００２８】次に、図２に示すように、ネガ型ブラック
レジスト５（新日鉄化学社製ブラックマトリックス用ネ
ガ型レジストインキＶ−２５９ ＢＫ７３９Ｐ）を着色
層が形成されたガラス基板表面全面にスピンコートによ
り厚さ１μｍに塗布した。１００℃で１０分間プリベー
クした後、画素の境界部に開口を有するパターンマスク
を通して、露光量４００ｍＪ露光した。

【００２９】その後、アルカリ現像液を用いて、現像
し、純水でリンスして図３のようなブラックマトリック
ス６と着色画素７、８、９を有するカラーフィルターを
得た。

【００３０】得られたカラーフィルターは画素の位置精
度がよく、また、画素内で色濃度のムラもなく、均一な
ものであった。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、インクジェット印刷法
を用いることで安価にカラーフィルターを製造すること
ができ、また、画素の位置精度はフォトリソグラフィー
によるブラックマトリックスのパターンで決まるので、
着色層の印刷時の精度が悪くても、精度がよく、また、
画素内でムラが無く均一な色合いの優れたカラーフィル
ターを得ることができる。

【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工程におい
て、着色層を形成した状態を示す図である。

【図２】本発明のカラーフィルターの製造工程におい
て、着色層の上にブラックマトリックスの材料を塗布形
成した状態を示す図である。

【図３】本発明のカラーフィルターの製造工程におい
て、完成したカラーフィルターを示す図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 着色層（例えばＲ） ３ 着色層（例えばＧ） ４ 着色層（例えばＢ） ５ 黒色の感光性樹脂組成物 ６ ブラックマトリックス ７，８，９ 画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹腰 朝子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 坂本 淳一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に、パターン形状の着色画素
   部と、この画素部の間を遮光するブラックマトリックス
   を有するカラーフィルターの製造方法において、 前記透明基板上に所定の色数の着色層をインクジェット
   印刷法によって、少なくとも画素位置を覆うように形成
   する工程と、 ブラックマトリックスを画素の境界部にフォトリソグラ
   フィー法によって形成する工程とを含むことを特徴とす
   るカラーフィルターの製造方法。
2. 【請求項２】 前記ブラックマトリックスを黒色材料を
   含む感光性樹脂組成物を用いて、画素の境界部にフォト
   リソグラフィー法によって形成することを特徴とする請
   求項１記載のカラーフィルターの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ブラックマトリックスを金属膜、ま
   たは黒色材料を含む非感光性樹脂組成物を用いて、画素
   の境界部にフォトリソグラフィー法によって形成するこ
   とを特徴とする請求項１記載のカラーフィルターの製造
   方法。