JPH11248919A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮光性が高く且つ、パターン精度に優れる遮
光層を提供し、平坦性に優れるカラーフィルタを提供す
る。 【解決手段】 最初に遮光層となる遮光層母材を透明基
板上に形成し、次いで透明基板上の所定位置に遮光層が
位置する様に、フォトマスクを透明基板側に設置し、次
いでフォトマスクを介して露光し、次いで上記遮光層母
材を現像して形成し、ついで所定位置に複数色の画素形
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】液晶ディスプレイ（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、図５に示すように格子状パターンの遮光層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（３００×１０
０×２μｍ）を順次形成し、その上に透明なオーバーコ
ート層（ＯＣ）４を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はシール材、１１はトップコート
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、カラーフィルタの重要課題である信頼性（耐光性・
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（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、フィルムに酸素阻害性のある
場合は支持体であるベースフィルムを剥離した後露光、
現像し、フィルムに酸素阻害性の無い場合は上記ベース
フィルムをつけたまま露光、現像する事によってカラー
画素が形成される。ここで露光はフォトマスクを介して
着色層側から照射される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来、遮光層には単位
膜厚当りの光学濃度が高い金属クロムが適用されてき
た。薄膜トランジスタ型（ＴＦＴ）液晶では遮光層の光
学濃度はＴＦＴの誤動作を防止するため３以上必要であ
り、この光学濃度を達成するには金属クロムでは厚みが
０．１５μｍあれば十分であった。しかし、金属クロム
反射率が高いため、ＬＣＤにした時、外光の反射が高く
なり視認性を低下させるなどの問題があった。そこで、
反射率を低下させるため、酸化クロムを積層する方法な
ど採られ、視認性は向上している。しかしながら、金属
クロム、酸化クロムを形成するには、スパッタリングな
どの真空蒸着法によるため、コストが高いという問題が
あった。この問題を解決するため、光硬化性樹脂にカー
ボンなどの黒着色層料を分散させたもの、熱硬化性樹脂
にグラファイトを分散させた樹脂遮光層が採用されつつ
ある。しかし、光硬化性樹脂からなる樹脂遮光層は、要
求されるＴＦＴの誤動作を防止するための高い遮光能力
及び露光時に所定部分を膜厚方向に充分感光する（光を
通す）能力の相反する２つの能力が要求される。遮光性
が高い場合、遮光層形成時、遮光層側から露光すると透
明基板との界面まで感光しないため、図４に示す様に遮
光層１のパターン断面形状が逆テーパになり、硬化する
事でオーバハング部を透明基板上に密着させるため、図
３に示す様に遮光層１のパターン形状が波打つ問題、ま
た最悪現像時にパターンが流れてしまう問題があった。
また、遮光層の形成を問題無く行うには遮光層の遮光性
を落とす必要があるため、ＬＣＤに組み立てた時にＴＦ
Ｔが誤動作する問題があった。また、樹脂遮光層は金属
遮光層と比べ、必要な吸光度を得るには膜厚を厚くする
必要がある。下地である樹脂遮光層の厚みが大きくなる
事により、その次に形成される複数色の画素に図４に示
す様な画素突起１６が発生し、平坦性が損なわれてしま
う問題があった。

【０００８】本発明はこの問題に鑑みてなされたもので
あり、遮光性が高く且つ、パターン精度に優れる遮光層
を提供し、平坦性に優れるカラーフィルタを提供するも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、透明基板上の所定の位置に光硬化性樹脂
からなる遮光層及び光硬化性樹脂からなる複数色の画素
を配列するカラーフィルタの製造方法に於いて、最初に
遮光層となる遮光層母材を透明基板上に形成し、次いで
透明基板上の所定位置に遮光層が位置する様に、フォト
マスクを透明基板側に設置し、次いでフォトマスクを介
して露光し、次いで上記遮光層母材を現像して形成し、
ついで所定位置に複数色の画素形成することを特徴とす
る。遮光層母材上に保護膜を設置することもできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１の２がガラス基板、１が遮光
層、３が着色層、１５が保護層、１７がフォトマスク、
１８がフォトマスクの遮光膜である。以下本発明の一実
施例を図１に基づいて説明する。透明基板としてコーニ
ング社＃１７３７ガラス縦２００ｍｍ×横３００ｍｍ×
厚さ０．７ｍｍのガラス基板２を使用した。遮光層材料
１−１としてカーボンを光硬化性樹脂に分散させたもの
用いた。スピンコート法により回転数１０００ｒｐｍで
２０秒間で約２．０μｍ厚塗布する。次に９０℃５分間
ホットプレートでプリベークする。次に保護層１５とし
てポリビニールアルコールをスピンコート法により塗布
し、乾燥する。次にフォトマスクを介して超高圧水銀ラ
ンプにて４０５ｎｍの光強度で１２０ｍｊ／ｃｍ²露光
する。ここで保護層は露光する際、ガラス基板２を支持
するためのステージと遮光層材料１−１が接した時の遮
光層材料１−１の損傷を防ぐために設けられる。次に保
護層１を６０℃の温水で除去した後、アルカリ水溶液
で、室温にて１分３０秒間現像を行い水洗、水切りをし
た後、２００℃でポストベークを行う。また前記カーボ
ンの代わりに金属酸化物を分散させたものを用いたもの
でもよい。この時の遮光層パターンは遮光層幅２０μ
ｍ、ピッチが横１００μｍ、縦３００μｍ、開口数横６
４０×（３色）列、縦４８０行とした。この様に作製し
た遮光層の断面及び平面図を図２に示す。この様に断面
形状は順テーパとなり、ラインの切れも良好であった。
また、厚み１．５μｍで吸光度は３であった。

【００１１】次に画素形成工程にはいる。フィルムには
仮支持体となるベースフィルムとして２０μｍ厚のポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に画素母
材となる着色層を１．６μｍをロールトウロールで塗工
した日立化成製ＣＦ用単層フィルムを用いた。まず第一
色目として赤フィルムをラミネート温度６０℃、ラミネ
ート速度１ｍ／ｍｉｎ、ロール圧力５ｋｇ／ｃｍ²で遮
光層１を作成したガラス基板に張合せる。次に前記保護
フィルムを剥離する。次に露光工程に入る。露光として
はプロキシミティ露光機を用いて、着色層側にフォトマ
スクの遮光膜側が相対する様に、位置合わせを行い、フ
ォトマスクを介して、４０５ｎｍで４００ｍｊ／ｃｍ²
露光した。この時フォトマスクの開口は遮光層開口部に
対し、各辺３μｍずつオーバラップさせたレイアウトと
した。基板とフォトマスクのギャップは６０μｍとし
た。このギャップ量は０〜５００の範囲であればいずれ
でも良い。この工程を緑、青と繰り返す。この形成する
順番は問わない。三色形成した後、洗浄を行い、必要に
応じて上にオーバコートを形成し、カラーフィルタが完
成する。この時の断面を図２に示す。

【００１２】他の実施例について説明する。遮光層は前
記と同様に形成する。次に画素形成に入る。まず第一色
目として赤を形成する。ベースフィルムとして５０μｍ
ＰＥＴに透明クッション層２０μｍ厚塗工し、その上に
青の着色材を１．６μｍ塗工した日立化成製ＣＦ用２層
フィルムを用いた。ラミネート温度６０℃、ラミネート
速度１ｍ／ｍｉｎ、ロール圧力５ｋｇ／ｃｍ２で遮光層
を作成したガラス基板に張合せる。次にベースフィルム
をクッション層毎剥離しする。次に前記と同様に露光を
行う。アルカリ水溶液で現像を行い、水洗し水切りを施
した後硬化する。

【００１３】遮光層を形成するのに、着色層と同様にフ
ィルム転写法によっても良い。また、画素形成工程とし
てフィルム転写法による製造方法について限定したが、
スピンコート法に於いて、着色層を形成した後、カバー
フィルムをラミネートしても良い。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、断面形状が順テーパで、
パターン精度に優れる遮光層が得られるため、その後で
形成する画素の平坦性の優れたカラーフィルタが得られ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施
例を示す工程断面図である。

【図２】 本発明の遮光層を説明するためのの断面及び
平面図である。

【図３】 従来の製造法による遮光層を説明するための
の断面及び平面図である。

【図４】 遮光層上の画素突起を説明するための断面図
である。

【図５】カラーフィルタを説明するためのカラー液晶デ
ィスプレイの断面図である。

【符号の説明】

１ 遮光層 １−１ 遮光層母材 ２ ガラス基板 ３ 画素 ３ｂ−１ 画素 ３ｂ−２ 画素 ３ｂ−３ 画素 ４ オーバコート層 ５ 偏光板 ６ ＩＴＯ電極 ７ カラーフィルタ ８ 配向膜 ９ 液晶 １０ シール材 １１ トップコート層 １２ ＩＴＯ電極 １３ ガラス板 １４ 偏光板 １５ ベースフィルム １６ 画素突起 １７ フォトマスク １８ フォトマスクの遮光膜 １９ クッション層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 健 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上の所定の位置に光硬化性樹脂
   からなる遮光層及び光硬化性樹脂からなる複数色の画素
   を配列するカラーフィルタの製造方法に於いて、 遮光層となる遮光層母材を透明基板上に形成し、 透明基板上の所定位置に遮光層が位置する様に、フォト
   マスクを透明基板側に設置し、 フォトマスクを介して露光し、 上記遮光層母材を現像して形成し、 所定位置に複数色の画素形成す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】 遮光層母材上に保護膜を設置する請求項
   １記載のカラーフィルタの製造方法。