JPH11248920A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平坦性に優れたカラーフィルタの製造法を提
供する。 【解決手段】 画素区画膜１を透光性基板面からの距離
が大となるに従って断面積が大となる形状の膜、所謂逆
テーパ形状にすること及び、画素を背面露光法により形
成することで、画素区画膜上に画素が残らず、且つ画素
区画膜と画素の境界部での凹形状の無いカラーフィルタ
を提供することができる。

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、画素区画膜には
高い遮光性を有する遮光層が求められ、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ＴＦ
Ｔ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。

【０００８】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３に示す様な画素突起１
６が発生し、平坦性が損なわれてしまう問題があった。
この平坦性を改善するのに特許２５８７６５３号公報や
特開平７−１２０６０８号公報に示される画素をフォト
マスクを介して裏面側から露光し、遮光層をフォトマス
クの一部として利用する背面露光法が提案されている。
しかし、樹脂遮光層が透光性基板からの距離が大きくな
るに従い面積が小さくなる所謂順テーパ形状となり、図
３に示す様に画素と樹脂遮光層の境界に凹部２１が発生
し、平坦性を損なってしまう問題があった。従来カラー
フィルタの平坦性を向上するため画素を形成した後、平
坦化層としてオーバコート（ＯＣ）を形成した。しか
し、ＯＣを一層設ける事でコストアップする問題があ
る。カラーフィルタに凹部があると、その上に直接透明
電極であるＩＴＯ電極（酸化インジウム−酸化錫）を設
け、所定のラインをフォトリソ法により形成する時、凹
部で電極が断線してしまう問題があった。本発明は、平
坦性に優れたカラーフィルタの製造法を提供するもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、透
光性基板２に、所定の画素区画膜１を形成し、感光性着
色層３ａを形成し、透光性基板の画素区画膜１が形成さ
れた面の裏面に所定の開口部を有すマスク１７を配置
し、マスク開口部を通して透光性基板２の裏面から感光
性着色層に活性光線２３を照射し、現像によって所定画
像３ｂを形成する工程を所定回数行うカラ−フィルタの
製造法であって、前記画素区画膜１が透光性基板面から
の距離が大となるに従って断面積が大となる形状の膜で
あることを特徴とする。画素区画膜１を透光性基板面か
らの距離が大となるに従って断面積が大となる形状の
膜、所謂逆テーパ形状にすること及び、画素を背面露光
法により形成する事で、画素区画膜上に画素が残らず、
且つ画素区画膜と画素の境界部での凹形状の無いカラー
フィルタを提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に於いては、図１の２がガ
ラス基板、１が画素区画膜、３ａが着色層、１７がフォ
トマスク、１８がフォトマスクの遮光膜である。ここで
画素区画膜１がガラス基板２からの距離が大きくなるに
従い断面積が大きくなる。着色層３は、フォトマスク１
７をガラス裏面に配置し、画素区画膜１とフォトマスク
１７が所定の位置に合う様に位置合わせを行い、ガラス
基板２の裏面から活性光線２３を照射し、現像すること
で画素３ｂを形成する。逆テーパ形状の画素区画膜は、
画素区画膜をリフトオフ法により形成する事で容易に得
る事ができる。リフトオフ法は予め必要な画素区画膜と
反転したパターンをフォトレジストで形成する。そこに
画素区画膜となる母材を塗布し、フォトレジストを剥離
する事で画素区画膜を得る。この際フォトレジストは現
像後あるいはポストベークの熱処理により断面形状が順
テーパとなる。このフォトレジストと反転のパターンが
得られる画素区画膜は必然的に逆テーパとなる。

【００１１】

【実施例】以下本発明を図２の実施例に基づいて説明す
る。透明基板としてコーニング社＃１７２７ガラス縦２
００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ１．１ｍｍのガラス基板
２を使用した。遮光層材料１としてグラファイトを熱硬
化性樹脂に分散させた、リフトオフ法によりパターン形
成する日立粉末（株）製ＧＡ−６６Ｍ（商品名）を用い
た。ガラス基板にリフトオフ用のフォトレジストとして
シップレイ社製ポジ型フォトレジストＡｚ−１３５０を
スピンコート法により回転数１０００ｒｐｍで２０秒間
で約１．２μｍ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。次に１％水酸化カリウム水溶液で室温
にて１分３０秒間現像を行い水洗、水切りをした後、１
００℃でポストベークを行う。この時、ポジ型フォトレ
ジストは耐熱性が低いため、ポストベーク時に変形し、
順テーパ形状となる。次にグラファイト分散液ＧＡ−６
６Ｍをスピンコート法により、回転５００ｒｐｍで１０
秒間、厚み１μｍ程度塗布する。次に９０℃１５分クリ
ーンオーブンにて乾燥を行う。次に２％水酸化カリウム
水溶液で１分間フォトレジストを溶解させた後、３ｋｇ
／ｃｍ²の水圧で水洗し水切りを行い、２００℃３０分
クリーンオーブンにて硬化を行う。以上で画素区画膜付
きガラス基板が完成する。出来上がった画素区画膜は下
地のポジ型フォトレジストを反転した形状となり、逆テ
ーパ形状となる。本発明ではリフトオフ法によるグラフ
ァイトを用いたが、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。また、従
来法の金属あるいは金属と金属酸化物の積層膜、金属と
金属窒化物の積層膜、あるいは金属と金属酸化物及び金
属窒化物の積層膜を用いても良い。この時の画素区画膜
パターンは幅２０μｍ、ピッチが横１００μｍ、縦３０
０μｍ、開口数横６４０×（３色）列、縦４８０とし
た。

【００１２】次に着色層形成工程にはいる。着色層の形
成を本実施例では、着色層を予め支持体となるベースフ
ィルムに所定膜厚形成し、ガラス基板にラミネート法に
より転写するフィルム転写法によった。ベースフィルム
支持体として５０μｍ厚ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）フィルムを用い、その上にクッション層を２
０μｍ塗工したものをベースフィルムとして用い、その
上に着色層を１．６μｍをロールトウロールで塗工した
日立化成製ＣＦ用２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１．０ｍ／ｍｉｎ、ロール圧力３ｋｇ／ｃｍ²で遮
光層を作成したガラス基板に張合せる。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、基
板のガラス基板側とフォトマスクの遮光膜側が相対する
様に、着色層側を露光ステージで支持する様セッティン
グする。ここで必ずしも着色層側を露光ステージに設置
する必要は無く、露光機の構造によってはガラス基板裏
面が露光ステージに接する場合もある。次にフォトマス
クと基板の位置合わせを行い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６μｍずつオーバラップさせたレイア
ウトとした。このオーバラップ量はー１０〜１５μｍの
範囲であればいずれでも良い。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。次にベースフィルムを
剥離し、アルカリ現像液で現像を行い、水洗し水切りを
施した後硬化する。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。この様に作成したカラーフィルタの
断面図を図１に示す。

【００１３】この実施例では着色層の形成をフィルム転
写法によったが、赤、青、緑になる様に顔料を分散させ
た、塗液をスピンコータ法、ホイラー法、ロールコータ
法等の塗工法により形成しても良い。

【００１４】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタの製造法におい
ては、画素と画素区画膜の間に凹部がなく表面平滑性に
すぐれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための断面図である。

【図２】本発明の実施例を説明するための断面図であ
る。

【図３】従来法に於ける問題点を説明するための断面図
である。

【図４】液晶ティスプレイの断面図である。

【符号の説明】

１．画素区画膜 ２．ガラス基板 ３．カラー画素 ４．オーバーコート層（Ｏ 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 １５．ベースフィルム基材 １６．露光ステージ １７．フォトマスク １８．フォトマスク遮光膜 １９．クッション層 ２０．ベースフィルム ２１．凹部 ２２．感光領域 ２３．活性光線

───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性基板に、所定の画素区画膜を形成
   し、感光性着色層を形成し、透光性基板の画素区画膜が
   形成された面の裏面に所定の開口部を有すマスクを配置
   し、マスク開口部を通して透光性基板の裏面から感光性
   着色層に活性光線を照射し、現像によって所定画像を形
   成する工程を所定回数行うカラ−フィルタの製造法であ
   って、前記画素区画膜が透光性基板面からの距離が大と
   なるに従って断面積が大となる形状の膜であることを特
   徴とするカラ−フィルタの製造方法。