JPH01217302A - カラーフィルター基板、カラーフィルター基板の製造方法およびカラーフィルター基板を用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば液晶表示装置に用いられるカラーフ
ィルター基板に関する。

（従来の技術） 従来より、ポリシリコン、非晶質シリコン（ａ−３ｉ　
）及びテルル等の薄膜１〜ランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌ
ｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、　ＴＦＴ）　、或いはＭＩ
Ｍ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ト１ｅｔａｌ　
）素子等の非線形素子を用いたアクティブマトリックス
形液晶表示装置は、例えば特開昭５６−２５７１４号公
報や特開昭５６−２５７７７号公報等に開示され広く知
られている。

この種の液晶表示装置につき、例えばＴＰＴを用いた場
合について説明する。

即ら、これは通常、一方の基板上では信号線群と走査線
群からなる７１〜リツクス配線の各交点にＴＰＴが設け
られた形になってあり、そのソース電極或いはドレイン
電極の一方が画素電極に接続されている。また、他方の
基板上では、画素電極に対応する領域に例えば赤（Ｒ）
、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを配置し、残り
の格子状の領域をブラックマトリックスとしての遮光膜
で覆うとともに、続いて全面には対向電極か形成されて
いる。そして、これらの２枚の基板の間には液晶が挟持
されており、更に２枚の基板の外面にはそれぞれ偏光板
か設（プられている。

ここで、遮光膜を有するカラーフィルタの従来の形成方
法について述べる。まず７．先立って形成する遮光膜の
材料としては、従来、金属が考えられていた。一般に、
金属からなる遮光膜の製造方法は次の通りである。即ち
、光透過性基板を洗浄した後、スパッタリング装置内に
設置し、例えば３クロム金属を０．１〜０．２μｍの厚
さに蒸着させる。続いて、レジストを塗布し、所定のパ
ターンを有するマスクを用いて露光・現像し、エツチン
グ後にレジストを剥離して、遮光膜が完成する。

次に、光透過性基板の遮光膜形成面の全面に感光性染色
基材を塗布し、所定のパターンを有するマスクを用いて
露光する。そして、遮光膜の所定の開口部分の染色基材
を架橋重合反応させた後に現像し、更に、赤染色槽に浸
して赤染色を行えば、赤（Ｒ）のカラーフィルターが得
られる。以後、この作業を２回繰り返すことにより、緑
（Ｇ）と青（Ｂ）のカラーフィルターが得られる。

しかしながら、この方法では遮光膜付のカラーフィルタ
ー基板を得るのに、４回のレジスト塗布、エツチング及
びレジスト剥離等のフォトリソグラフィー工程を必要と
するため、製造上複雑である。

また、金属からなる遮光膜を形成する際に使用するよう
なスパッタ装置は製造設備として高価なものでおり、安
価なカラーフィルター基板を提供することが困難である
。

そこで、カラーフィルターの形成工程を簡略化するため
に、例えば特開昭５９−７５２０５号公報に記載されて
いるように、インクジェット法を用いるものか提案され
ている。インクジェット法は近年、プリンターのカラー
印刷に多く用いられており、３色のパターン配置を同時
に行うことができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから、あらかじめブラックマトリックスとして
金属からなる遮光膜が形成された基板にインクジェット
法によりカラーフィルターを形成することを想定した場
合、遮光膜の開口部にインクが入るが、インクの金属に
対する密着性が悪いため、例えば信頼性試験等を行なっ
た場合に、カラーフィルターが遮光膜の部分より剥離す
ることがあった。

この発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたも
のである。

「発明の構成Ｊ （課題を解決するための手段） この発明は、光透過性基板上に所定の規則性がある開口
部を有する樹脂膜を形成した後、この樹脂膜を黒色染料
で染色してなる遮光膜とし、上述の開口部にカラーフィ
ルターをインクジェット法により形成してなるカラーフ
ィルター基板である。

（作用） この発明は、合成染色基材を黒色染料で黒化染色して遮
光膜とすることによって、カラーフィルターの材料であ
るインクと遮光膜との密着性を向上させることができる
。この結果、カラーフィルターの形成方法として、信頼
性について特に□心配することなく、製造工程を簡略化
することが可能なインクジェット法を採用することがで
きる。

（実施例〉 以下、この発明の詳細を図面を参照□して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を得るための製造工程を説
明するための図でおる。まず、第１図＜ａ＞に示すよう
に、例えばガラスからなる光透過性基板（１）上に、感
光性染色基材（２）をスピンナー或いはロールコータ−
で塗布する。ここで、感光性染色基材（２）は天然タン
パク質（ゼラチン或いはカゼイン）より染色性が優れて
いる合成品が望ましく、ＪＤＳ−５０９（日本合成ゴム
社製）或いはＲ６’３３Ｌ’１　（日本生薬社製〉等が
適している。また、感光性染色基材（２〉の膜厚は０．
８〜１．２μｍ程度あればよい。次に、マスクを用いた
露光、即ち感光性染色基材（２）に紫外光を照射し、架
橋反応により第１図（ｂ）に示すようにＪ感光性染色基
材（２〉の潜像（３）を形成する。この際、画像表示の
有効領域外の一部に、位置合わせ部（図示せず）も同時
に潜像（３）として形成される。続いて、感光性染色基
材（２）の現像を行い、′第１図（’Ｃ）に示すように
、所定の規則性がある開口部（４〉を有する樹脂膜（５
）と、位置合わせ部（図示せず）を樹脂膜（５）として
形成する。そして、樹脂膜（５）をポストベーキングし
た後、染料としてブラック１８１（日本生薬社製＞０．
２５％及び試薬として酢酸１．０％を含有する黒色染色
槽に浸し、６０′Ｃて１５分間染色する。こうして、染
色処理を行なって、第１図（ｄ＞に示すように、遮光膜
（６）及び位置合わせ部（図示せず）を形成する。

この遮光膜（６）（訳染料を吸着することにより、樹脂
膜（５）のときに比べ膜厚が増大する。例えば、光学濃
度が２程度の場合は１．５μｍ、光学濃度が２．５程度
の場合は２．０μｍに達する。

そして、第２図は光学濃度が２．５程度になるように染
色した遮光膜（６）の分光透過率を示す図で必り、縦軸
は透過率（％）、横軸は波長（ｎｍ）を表している。同
図かられかるように、遮光膜（６）は／１００〜７００
ｎｍの各波長の光を十分に遮蔽することができる。

次に、タンニン酸と吐酒石が各々１％含まれた溶液に５
０’Ｃで数分間浸漬させて固着処理を行った後、第１図
（ｅ）に示すように、表面を平滑化するためのアクリル
系の熱硬化透明樹脂（７）を全面に塗布し、ベーキング
処理を行う。そして、イングジエツ１〜法により、第１
図（ｆ）に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ
）の染料を所定の開口部（４）に相当する部分に形成し
て、カラーフィルター（８）を得る。更に、カラーフィ
ルター（８）を構成するインクをベーキングにより固定
し、第１図（Ｃｌ）に示すように、透明導電膜形成のた
めのオーバーコート層（９）を塗布し固化させることに
より、所望のカラーフィルター基板が得られる。

第３図は第１図におＣプるカラーフィルター（８）を形
成する際に用いる装置の一例を示す概略図で必る。同図
において、光透過性基板（１）はベルｌ−コンベア（図
示せず〉で吸着ステージ（１０）で搬送され、まず、外
形寸法から機械的に第１次の位置決めが行われ、吸着ス
テージ（１０）に吸着固定される。そして、第１図にお
ける遮光膜（６）と同じ材料からなり且つこれと同時に
形成された位置合わせ部（１１）に光が光透過性基板（
１）の−主面側から照射され、光透過性基板（１）の他
生面側に存在する受光手段（１２）例えば光センサによ
り電気信号として検出される。

この電気信号はコントローラー（１３）に送られ、コン
トローラー（１３）からは、吸着ステージ（１０）に位
置（×、Ｙ及びＯ）の微調整信号が返送され、光透過性
基板（１）はミクロンオーダーの精度で正しい位置に設
置される。インクインジェクター（１／’１．）の赤（
Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各ノズルは、所定のピッ
チに配列されており、３色のインクを同時に吐き出しで
きるように構成されている。そして、インクインジェク
ター（１４）は、コントローラー（１３）及びファンク
ションジエネエレータ−（１５）からの信号に従って、
第１図にあける所定の規則性がおる開口部（４）に、所
定の色調に調合されたインクを吐き出していく。この吐
き出されたインクは、第１図にあける熱硬化透明樹脂（
７）に吸着されてカラーフィルター（８）が得られる。

なお、液晶表示装置に用いるカラーフィルター（８）の
画素数は、３・〜４吋クラスで１０万個程度であり、３
色同時にインクジェット法でカラーフィルター（８）を
形成するのに要する時間は、３０〜４０秒で１枚のカラ
ーフィルター基板が完成する程度である。

この実施例では、遮光膜（６）として樹脂膜（５〉を黒
色染料で染色したものを用いているため、カラーフィル
ター（８）の材料であるインクとアクリル系の熱硬化透
明樹脂（７）及び遮光膜（６）との密着性が従来に比べ
向上し、−３０’Ｃから８０°Ｃまでの温度にわたる熱
衝撃を与える信頼性試験等においても、カラーフィルタ
ー（８）が光透過性基板（１）から剥離することがなく
なった。また、遮光膜（６）の形成に染色技術を用いて
いるため、スパッタリング装置といった高価な設備が不
要になり、コストを抑えることができる。更に、カラー
フィルター（８）の形成方法としてインクジェット法を
採用していて、ただ１回のフ′Ａ［・リソグラフィー工
程で寸法精度を維持する１こめ、３回の）４トリソグラ
フイー工程を必要とする染色法を用いた場合に比べ、製
造工程を大幅に簡略化することができ量産性に優れてい
る。

また、カラーフィルター基板は染色膜（６）と同じ材料
からなる位置合わせ部（１１）を有していて、この位置
合わせ部（１１）を目安に受光手段（１２）の働きによ
り、インクインジェクター（１４）の位置を設定してい
るため、３色のインクをカラーフィルター付基板の所望
の位置に的確に吐き出すことができる。

なお、第４図はこの実施例により得られたカラーフィル
ター基板（２０）を用いてなる液晶表示装置の一例を示
す概略断面図であり、この形成方法について同図を用い
て説明する。即ち、カラーフィルター基板（２０）のオ
ーバーコート層（９）上に透明導電膜からなる共通電極
（２１）等を形成するとともに、新たに光透過性基板（
２２）上にマトリックス配線（２３＞、画素電極（２４
）及びスイッチング素子（図示せず）等が形成されてな
るアレイ基板（２５）を用意する。そして、カラーフィ
ルター基板（２０）とアレイ基板（２５）を、各々のカ
ラーフィルター（８）と画素電極（２４＞　、及び遮光
膜（６）とマトリックス配線（２３）の部分が対向する
ようにして重ね合わせ、この間隙には液晶層（２６）を
挟持する。更に、カラーフィルター付基板（２０）とア
レイ基板（２４）の外面にはそれぞれ、偏光板（２７＞
。

（２８）を被着することにより、所望の液晶表示装置が
得られ、表示を行うときは、例えばカラーフィルター基
板（２０〉側から照明を施すとよい。

「発明の効果］ この発明は遮光膜に合成染色基材を用い、且つカラーフ
ィルターの形成方法としてインクジェット法を用いるこ
とにより、カラーフィルターが悪条件下で遮光膜より剥
離することがなくなるため、量産性及び信頼性が高いカ
ラーフィルター基板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を得るための製造工程を説
明するための断面図、第２図はこの発明における遮光膜
の分光透過率を示した図、第３図はこの発明におけるカ
ラーフィルターを得る際に用いる装置の一例を示す概略
図、第４図はこの発明の一実施例から構成されるの液晶
表示装置の一例を示す断面図である。 （１）・・・・・・光透過性基板 （４）・・・・・・開口部 （５）・・・・・・樹脂膜 （６）・・・・・・遮光膜 （８）・・・・・・カラーフィルター 代理人　弁理士　則　近　憲　佑　　　　　　　　′同
　　　　竹　花　喜久男 へ　　　　　　　　　　　へ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光透過性基板と、この光透過性基板上に所定の規則性が
   ある開口部を有するように形成され且つ樹脂膜を黒色染
   料で染色してなる遮光膜と、前記開口部にインクジェッ
   ト法により形成されたカラーフィルターとを備えたこと
   を特徴とするカラーフィルター基板。