JP2000298209A

JP2000298209A - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JP2000298209A
Application number: JP11107524A
Authority: JP
Inventors: Masaji Sofue; 正司祖父江
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルタの製造方法における感光性樹
脂層の露光工程において、フォトマスクの交換回数を低
減して製造効率の向上を図る。【解決手段】露光工程において、複数回の露光操作を
行い、１回目の露光操作において、フォトマスク１１上
にゴミ１４によって遮光されて形成された露光領域２１
内の欠陥部２４を、２回目の露光操作においてフォトマ
スク１１をずらせることによって、当該露光操作で露光
し、カラーフィルタの欠陥発生を防止してフォトマスク
１１のゴミ１４付着による交換を不要とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光工程を経て製
造される液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に液晶表示装置は、パーソナルコン
ピュータ、ワードプロセッサ、パチンコ遊技台、自動車
ナビゲーションシステム、小型テレビ等に搭載され、近
年需要が増大している。しかしながら、液晶表示装置は
価格が高く、そのコストダウンに対する要求は年々強ま
っている。

【０００３】液晶表示装置を構成するカラーフィルタ
は、透明基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの
各着色画素を配列して構成され、さらにこれらの各画素
の周囲には表示コントラストを高めるために、光遮蔽す
るためのブラックマトリクスが設けられている。

【０００４】カラーフィルタの着色画素を形成する方法
としては、染色法、顔料分散法、電着法、インクジェッ
ト法等が提案されているが、現在その主流は顔料分散法
に依っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】露光工程を用いる顔料
分散法においては、フォトマスク上にゴミが付着し、該
ゴミの形状が露光工程で基板に転写されてしまう場合、
カラーフィルタは白抜けなどの画素欠陥を生じる場合が
ある。また、露光工程を用いるインクジェット法におい
ては、フォトマスク上のゴミの付着は混色、白抜けなど
の画素欠陥を生じる場合がある。

【０００６】露光工程を用いる顔料分散法もインクジェ
ット法も、上記のような欠陥が生じた場合、ゴミの付着
したフォトマスクをゴミが付着していないフォトマスク
に直ちに交換するか、或いは白抜け欠陥箇所を修正する
必要があった。

【０００７】しかしながら、フォトマスク交換を行うた
めには、製造ラインを一旦停止させる必要があり、稼働
率を低下させる問題があった。また、フォトマスク交換
を行っても、フォトマスク交換を行うまでに製造された
カラーフィルタは不良品となるため、歩留まりが低下す
る。

【０００８】また、ゴミの付着したフォトマスクは洗浄
により再生可能な場合が多いが、頻繁に洗浄を行った場
合、フォトマスクパターンを欠落させる可能性があり、
パターン欠陥を生じたフォトマスクは使用できなくなる
という問題点があった。また、パターンに静電破壊を生
じたフォトマスクは、従来の露光工程では使用できなく
なるという問題点もあった。従って、フォトマスク洗浄
はフォトマスクの耐久性から鑑みて、その回数をできる
だけ減らすことが好ましい。

【０００９】従来の製造方法では、フォトマスク交換及
びフォトマスク洗浄は避けられず、その回数を減らすこ
とは困難であった。フォトマスク交換を減らすことがで
きれば、フォトマスク洗浄回数を減らすことにつなが
る。従って、フォトマスク交換回数を減らすことがカラ
ーフィルタの製造において非常に重要な要素となってい
た。

【００１０】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決することにあり、即ち、フォトマスク交換回数を減ら
して効率よくカラーフィルタを製造する方法を提供する
ことにある。

【００１１】

【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、基板上に形成された感光性樹脂層をフォ
トマスクを用いてパターン露光する露光工程において、
該工程を通じて予め設定された未露光領域を露光しない
ように、１回毎にフォトマスクの基板に対する相対位置
をずらせながら複数回露光操作を行うことを特徴とす
る。

【００１２】本発明においては、フォトマスクをずらせ
ながら複数回露光を繰り返すことにより、フォトマスク
上に付着したゴミやフォトマスクのパターン欠陥によっ
て露光されなかった領域も他の回の露光操作によって露
光されるようになるため、予め設定された露光領域を全
て良好に露光することが可能になり、多少のゴミが付着
したり欠陥の発生したフォトマスクであっても、カラー
フィルタの不良品を発生することなく、フォトマスクを
交換する必要がなくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１にゴミの付着したフォトマス
クを用いて露光を行った際の露光後の様子を模式的に示
す。図中、１１はフォトマスク、１２はフォトマスクの
遮光部、１３はフォトマスクの光透過部、１４はフォト
マスク上に付着したゴミ、２１はカラーフィルタ基板、
２２は遮光部１２により遮光された未露光部、２３は光
透過部１３により光照射された露光部、２４はゴミ１４
により遮光された欠陥部である。尚、本発明は、光透過
部１３に付着したゴミ１４以外にも、例えばフォトマス
クのパターン欠陥等、光透過部１３内に不要な遮光領域
が生じた場合に好ましく適用される。

【００１４】従来の製造方法であれば、図１の露光操作
のみでパターン露光を完了していたため、欠陥部２４に
よって当該カラーフィルタ基板２１は不良品として処理
されていた。

【００１５】しかしながら、本発明においては、図１の
露光操作に続いて、フォトマスク１１の位置をずらせて
再び同様の露光操作を行う。その様子を図２に模式的に
示す。

【００１６】図２においては、図１の露光操作時よりも
フォトマスク１１をｔだけ移動させ、基板２１との相対
位置をずらせている。その結果、図１の露光操作におい
て遮光されていた欠陥部２４が露光される。また、２回
目の露光においては、ゴミ１４によって新たな領域２５
が遮光されるが、当該領域は１回目の露光操作において
既に露光されているため、２回目の露光操作で遮光され
たとしても欠陥にはならない。

【００１７】本発明において露光操作の回数は、２回以
上であれば特に限定されない。また、ゴミ１４等によっ
て遮光された領域２４が他の回の露光操作で十分に露光
されるように、各露光時の光強度や時間を設定する必要
がある。例えば、露光操作回数を２回とする場合には、
１回の露光で十分な光量が照射される必要がある。３回
以上であれば、その内の１回で遮光されたとしても残り
の操作で十分な光量が照射されればよい。露光操作回数
が多いほど、全体での露光時間を短く設定することがで
き、フォトマスクを微小距離ずつずらせながら露光を行
うステップ露光を行ってもよい。

【００１８】また、本発明においては、予め設定された
未露光領域（本来、図１の露光操作において遮光部１２
で遮光される領域）がフォトマスクをずらせることによ
って露光しないようにする必要がある。図２において
は、ｔだけフォトマスクが紙面右側にずれているため、
そのままでは未露光部２２の紙面左側の領域が露光され
てしまう。フォトマスクに付着するゴミは非常に微小で
あり、よって本発明においてフォトマスクをずらせる量
は１〜３０００μｍ程度であり、図２に示すように、露
光部２３がカラーフィルタ基板の外周に位置する場合に
は実質的にフォトマスクのずれによる露光領域のずれを
無視することができる。しかしながら、カラーフィルタ
の基板の外周に遮光部２２が位置する場合には、フォト
マスク１１がカラーフィルタ基板２１の端部からずれた
分、遮光領域２２が露光されてしまう。よってこのよう
な場合には、フォトマスクをずらせる分だけ該フォトマ
スクを大きく形成するなど対応する必要がある。

【００１９】図３は一般的なカラーフィルタの画素の配
列を示した図であり、画素３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂはそ
れぞれ、紙面縦方向に一直線上に並んで形成されてい
る。各画素の周辺部にはブラックマトリクス３４が形成
されている。

【００２０】図４に図３のカラーフィルタをインクジェ
ット法で製造する場合の露光工程に用いるフォトマスク
形状を示す。図中、４１は光透過部、４２〜４４は遮光
部である。当該フォトマスクは、図３の画素３１Ｒ、３
１Ｇ、３１Ｂの各画素列に対応した遮光部４２、４３、
４４が形成されている。１回目の露光操作後に、図３の
同一色画素が連続した方向３２に平行にフォトマスクを
ずらせてから２回目の露光を行う。または、１回目の露
光操作後に、図３の画素の並び方向３６に平行にフォト
マスクをずらせてから２回目の露光を行う。但し、３６
方向にフォトマスクをずらせる場合、そのずらし量は、
異色画素ピッチＰの整数倍とする。

【００２１】図５に図３のカラーフィルタを顔料分散法
で製造する場合の露光工程に用いるフォトマスク形状を
示す。図中、５１は遮光部、５２は光透過部である。当
該フォトマスクには、カラーフィルタの１色の画素列に
対応する位置に光透過部５２が形成されている。１回目
の露光操作後に、フォトマスクを図３の同一色画素が連
続した方向３２に平行にフォトマスクをずらせてから２
回目の露光を行う。または、１回目の露光操作後に、図
３の画素の並び方向３６に平行にフォトマスクをずらせ
てから２回目の露光を行う。但し、３６方向にフォトマ
スクをずらせる場合、そのずらし量は、異色画素ピッチ
Ｐの３倍を単位としてその整数倍とする。

【００２２】尚、フォトマスクの光透過部と遮光部と
は、露光対象である感光性樹脂層がネガ型かポジ型かで
逆になる。従って、図４、図５のフォトマスクも感光性
樹脂層のタイプによって、光透過部と遮光部の形状が逆
になる。

【００２３】以下に、露光工程を有するインクジェット
法によるカラーフィルタの製造方法によりカラーフィル
タを製造する工程を実施形態を挙げて説明する。インク
ジェット法を用いたカラーフィルタの製造方法において
露光工程を必要とする場合とは、主にインク受容層にイ
ンクジェット法によってインクを付与して着色部（着色
画素）を形成する際に、隣接する着色部間でのインクの
混色を防止すべく、着色部間にインク吸収性の低い非着
色部を形成するためのパターン露光においてである。即
ち、本発明にかかる感光性樹脂層がインクジェット法に
おけるインク受容層であり、光照射によってインク吸収
性が変化する。

【００２４】図６はインクジェット法による図３のカラ
ーフィルタの製造方法の一実施形態の工程図である。こ
の工程はインク受容層にネガ型の感光性樹脂を用い、露
光によってインク吸収性を低下或いは消失する場合を示
す。以下に各工程を説明する。

【００２５】工程（ａ）基板６１上にブラックマトリックス６２を形成する（図
６（ａ））。基板６１としては通常ガラス基板が用いら
れるが、必要な透明性と強度を備えた素材であれば、例
えばプラスチック基板なども用いることができる。ま
た、ブラックマトリクス６２としては、通常厚さが０．
１〜０．５μｍであり、クロム等金属をスパッタ法或い
は蒸着法等により成膜し、所定の形状にパターニングし
て形成することができる。

【００２６】工程（ｂ）基板６１上に全面にインク受容層６３を形成する（図６
（ｂ））。インク受容層６３は感光性樹脂から形成さ
れ、本実施形態においては、未露光時には高いインク吸
収性を有し、露光によって硬化してインク吸収性を消失
或いは低減する。具体的には、例えば、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂、ヒドロキシプロピ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセ
ルロース、カルボキシルメチルセルロース等のセルロー
ス誘導体が好ましく用いられる。インク受容層６３は、
上記樹脂を含有する組成物溶液を、スピンコート、ロー
ルコート、バーコート、スプレーコート、ディップコー
ト等により基板６１上に塗布し、必要に応じて、３０〜
２００℃の範囲で熱処理して形成される。このインク受
容層６３の厚みは、パターン形成に用いるインクの種
類、組成、或いは吐出量、使用方法等によるが、０．１
〜５０μｍ程度が適当である。

【００２７】工程（ｃ）インク受容層６３をフォトマスク６４を用いてパターン
露光し、露光部を硬化して非着色部６５とし、未露光部
６６は後工程で着色する（図６（ｃ））。フォトマスク
６４と基板６１との距離は１０〜２００μｍに設定され
る。

【００２８】本発明においては、当該工程において、複
数回の露光操作を行い、各操作毎にフォトマスク６４の
位置を１〜３０００μｍの範囲で図３の３２或いは３６
の方向に相対的にずらせる。露光量は、２回露光を行う
場合で、例えば各露光操作において積算露光量が２０〜
３００ｍＪ／ｃｍ²内で適切な値に設定する。

【００２９】露光後に必要に応じて２０〜３００℃の範
囲で熱処理を施す。

【００３０】工程（ｄ）インクジェット記録装置（不図示）を用い、未露光部６
６に予め設定された着色パターンに沿ってＲ、Ｇ、Ｂの
各色のインク６７を付与する（図６（ｄ））。この時、
隣接する未露光部間に位置する非着色部６５がインクを
はじき、隣接する異なる未露光部間でのインクの混色を
防止することができる。インク６７としては、染料系、
顔料系のいずれでも用いることができる。

【００３１】また、インクジェット法としては、エネル
ギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェッ
トタイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェットタイ
プ等が使用可能である。

【００３２】工程（ｅ）未露光部６６にインク６７を十分浸透させた後、必要に
応じて乾燥、熱処理（３０〜３００℃）を施し、着色部
６８を形成する（図６（ｅ））。

【００３３】工程（ｆ）必要に応じて保護層６９を形成する（図６（ｆ））。保
護層６９は、光硬化型、熱硬化型、或いは光・熱併用硬
化型の樹脂組成物層、或いは蒸着、スパッタ等によって
形成された無機膜等を用いることができる。いずれの場
合もカラーフィルタとしての透明性を有し、その後のＩ
ＴＯ膜形成工程や配向膜形成工程等、液晶素子の製造工
程に耐えるものであれば使用することができる。

【００３４】

【実施例】（実施例１）図３に示したカラーフィルタを
図６の工程に沿って作製した。以下にその工程を説明す
る。

【００３５】厚さ１．１ｍｍのガラス基板上に、厚さ
０．１５μｍのクロム・クロム酸化膜を成膜し、パター
ニングしてブラックマトリクスを形成した。その上に、
全面に、アクリル系樹脂からなる感光性樹脂組成物をス
ピンコート法により塗布し、５０℃で１０分間プリベー
クして厚さ１．０μｍのインク受容層を形成した。

【００３６】上記インク受容層に対して、フォトマスク
を用いてパターン露光した。露光回数は２回とし、それ
ぞれの積算露光量を５０ｍＪ／ｃｍ²として、２回目の
露光操作においては、フォトマスクを１５０μｍ図３の
３２の方向へずらせた。露光後、基板を１１０℃で１分
間熱処理した。また、フォトマスクとしては、カラーフ
ィルタ製品の製造ラインにおいてゴミが付着したために
新しいフォトマスクと交換されたものを使用した。

【００３７】インク受容層の未露光部に所定の着色パタ
ーンに従ってＲ、Ｇ、Ｂの各インクをインクジェット記
録装置を用いて付与した。インクがインク受容層に十分
浸透したことを確認した後、２３０℃で３０分間熱処理
して着色した未露光部を硬化させ、着色部を形成した。

【００３８】上記着色部上に熱硬化型アクリル系樹脂か
らなる厚さ１．０μｍの保護層と、厚さ０．１μｍのＩ
ＴＯ層を形成した。該ＩＴＯ層は液晶素子を構成した際
の電極となる部材である。

【００３９】得られたカラーフィルタを光学顕微鏡で観
察したところ、カラーフィルタ欠陥や混色のない良好な
カラーフィルタであることが確認された。

【００４０】（比較例１）実施例１において、露光工程
を積算露光量が６５ｍＪ／ｃｍ²の１回とする以外は、
実施例１と同様にしてＩＴＯ層付きのカラーフィルタを
作製した。

【００４１】得られたカラーフィルタを光学顕微鏡で観
察したところ、フォトマスク上のゴミによる混色が確認
された。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ゴミの付着したフォトマスク、或いはパターン欠陥によ
り光透過部に不要な遮光領域を有するフォトマスクであ
っても、所望の露光パターンを露光することができるた
め、カラーフィルタの不良品が大幅に減少し、歩留まり
が向上する。同時に、フォトマスクの交換回数を大幅に
削減することができるため、フォトマスク交換のための
製造ライン停止回数も低減され、ラインの稼働率を向上
することができる。また、フォトマスクの洗浄回数も低
減できるため、フォトマスクの洗浄時における劣化を低
減できると共に、洗浄コストを削減することができる。
よって、本発明によれば、歩留まり及び製造効率が大幅
に向上し、製造コストが削減されるため、優れたカラー
フィルタをより安価に提供することが可能となり、液晶
表示装置における価格の低減を図ることが可能となる。

【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露光工程
における１回目の露光操作を示す模式図である。

【図２】本発明のカラーフィルタの製造方法の露光工程
における２回目の露光操作を示す模式図である。

【図３】本発明の製造方法で製造されるカラーフィルタ
の一例の平面模式図である。

【図４】図３のカラーフィルタをインクジェット法で製
造する際に用いるフォトマスクを示す平面模式図であ
る。

【図５】図３のカラーフィルタを顔料分散法で製造する
際に用いるフォトマスクを示す平面模式図である。

【図６】インクジェット法によるカラーフィルタの製造
工程の一実施形態を示す工程図である。

【符号の説明】

１１フォトマスク１２遮光部１３光透過部１４ゴミ２１カラーフィルタ基板２２未露光部２３露光部２４欠陥部２５未露光領域３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ着色画素３２、３６フォトマスク移動方向３４ブラックマトリクス４１光透過部４２〜４４遮光部５１遮光部５２光透過部６１基板６２ブラックマトリクス６３インク受容層６４フォトマスク６５非着色部６６未露光部６７インク６８着色部６９保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の着色画素を有するカラーフィルタ
の製造方法であって、基板上に形成された感光性樹脂層
をフォトマスクを用いてパターン露光する露光工程にお
いて、該工程を通じて予め設定された未露光領域を露光
しないように、１回毎にフォトマスクの基板に対する相
対位置をずらせながら複数回露光操作を行うことを特徴
とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】上記フォトマスクをずらせる方向が、カ
ラーフィルタの、同一色画素の連続する方向と平行或い
は直交する方向である請求項１記載のカラーフィルタの
製造方法。
【請求項３】各露光操作における露光時間が同じであ
る請求項１または２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】上記感光性樹脂層が、光照射によってイ
ンク吸収性が変化するインク受容層であり、パターン露
光することによってインク吸収性の低い非着色部とイン
ク吸収性の高い被着色部を形成し、該被着色部にインク
ジェット法によってインクを付与して着色画素を形成す
る請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタの製
造方法。