JPH0239105A

JPH0239105A - カラーフィルターの製造方法

Info

Publication number: JPH0239105A
Application number: JP63191178A
Authority: JP
Inventors: Norimichi Isoda; 典理礒田; Masahiro Nishida; 昌弘西田; Takao Hashimoto; 孝夫橋本; Hiroshi Suyama; 寛志陶山
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-02-08
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPH07117609B2

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】【産業上の利用分野】

この発明は、各種物性に優れたカラーフィルターを効率
よく製造する方法に関するものである。

【従来の技術】

従来、液晶表示装置などの各種表示装置に用いられるカ
ラーフィルターとしては、次のようなものがあった。１、染色性に優れた高分子膜を透明基板上に形成し、次
いで高分子膜をフォトリソグラフィー法によりパターン
化し、これを染色したもの。２、染色性に優れた高分子膜を透明基板上に形成し、高
分子膜をカラーフィルターのパターンに染色したもの。３、Ｒ料を分散させた高分子膜を透明基板上にフォトリ
ソ法によりパターン化して形成したもの。４、ＩＴＯなどの透明導電膜をパターン化して透明基板
上に形成し、その上に電着塗料を付着させたもの。５、ｆｌ料または染料を分散させた高分子膜を透明基板
上に印刷法によりパターン化して形成したもの。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、上記したカラーフィルターには、それぞれ次の
ような欠点を有するものであった。つまり、１．のカラーフィルターは、透明基板上に形成
された高分子膜をパターン化し、それを染色したもので
あるので、カラーフィルター表面の平滑性と強度が不足
するものである。また、２．のカラーフィルターは、高分子膜をパターン
化せず、同一平面を色分けして部分的に染色するので平
滑性に優れるものの、高分子材料を使用しているため表
面強度が不足しており、また各色のパターンが同一の高
分子膜に染色されているので、染料のブリードやマイグ
レーシランが発生するものである。また、３．のカラーフィルターは、１．と同様に透明基
板上に形成された高分子膜が着色されたものであるので
、カラーフィルター表面の平滑性と強度が不足するもの
である。また、顔料粒子による光の散乱が問題となる。また、４．のカラーフィルターは、パターン化された透
明導電膜が必要なものであり、また電着塗料の上にさら
にＩＴＯなどの透明電極を形成する場合が多いので製造
工程が多くなり、また電着塗料をパターン化して付着さ
せるものであるのでカラーフィルター表面の平滑性が劣
るものである。また、５．のカラーフィルターは、透明基板上に高分子
膜をパターン化して形成されたものであるのでカラーフ
ィルター表面の平滑性が低いものである。この発明は以上のような問題点を解決し、各種物性に優
れたカラーフィルターを効率よく製造する方法を提供す
ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この発明は、以上の目的を達成するために、次のように
構成した。すなわち、この発明のカラーフィルターの製
造方法は、透明基板上に無機活性膜層を形成し、次に無
機活性膜層に第１色を染色し、次に第１色を残す部分の
みにレジストを形成し、次に脱色処理を行ない、次に無
機活性膜層に第２色を染色し、次に第２色を残す部分の
みにレジストを形成し、次に脱色処理を行ない、次に無
機活性膜層に第３色を染色し、次にレジストをＴ！Ｉ離
するように構成したものである。図面を参照しながらこの発明をさらに詳しく説明する。第１図および第２図はこの発明のカラーフィルターの製
造方法の一実施例を示す断面図である。１は透明基板、２は無機活性膜層、３はレジストをそれ
ぞれ示す。まず、透明基板ｌの表面に無機活性膜層２を形成する（
第１図Ｃ参照）。透明基板１としては、液晶デイスプレィなどの各種表示
装置に用いられるものでよく、通常はガラス板または合
成樹脂板や合成樹脂フィルムを用いることができる。ガ
ラス板の中でも、たとえばソーダライムガラス・アルミ
ノシリケートガラス・ボロンシリケートガラス・バリウ
ムホウケイ酸ガラスなどの透明なガラスを用いるとよい
。このような透明基板ｌ上に、多孔性無機物質からなる無
機活性膜層２を形成する。無機活性膜層２を形成する方
法としては、以下に示すゾルゲル法の利用が適している
。すなわち、Ｍ（ＯＲ＋）−（ＯＲｚ）、χ、Ｙ９・・
・Ｉ　（ただし、１式中、門はマグネシウム・カルシウ
ム・ジルコニウム・チタニウム・ハフニウム・ゲルマニ
ウム・イツトリウム・アルミニウム・ガリウム・スズ・
ケイ素からなる群より選ばれた少な（とも一つの元素を
示す、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ水素原子・アルキル基
・アシル基を示し、それらは同一であっても異なってい
てもよい、Ｘ・Ｙはそれぞれ水素原子・塩素原子または
水酸基を示し、それらは同一であっても異なっていても
ヨイ。ｍ−ｎ’ｌ）’ＱはＯ〜８の整数でありがっｍ＋
ｎ＋ｐ＋ｑは阿の原子価に等しい。）で表わされる化合
物の水性液を加水分解し、さらに解膠して得たゾルを透
明基板１に塗布し、焼成することにより得られるもので
ある。一般式ｌで示される化合物の例としては、テトラ
エチルシリケート・アルミニウムトリイソプロポキシド
・チタンテトラブトキシド・ジルコニウムテトラブトキ
シドあるいはこれらの部分加水分解物などがある。また
、水性液は必要量の水、および塩酸・硫酸・硝酸・酢酸
などの加水分解の触媒、およびアルコールを含むもので
ある。このゾルを透明基板ｌ上に塗布する方法には、バ
ーコーティング法・ロールコーティング法・スピンナー
コーティング法・ディッピング法などの方法がある。上
記したようなゾルを透明基板１上に塗布したのち乾燥し
、３００〜６００°Ｃの温度で焼成することにより無機
活性膜層２を得ることができる。無機活性膜層２の厚さ
は、１〜２０μｍ程度とするとよい。次いで、無機活性膜層２を染料によって第１色を染色す
る（第１図す参照）、染料としては、酸性染料・酸性媒
染染料・アルミニウム用染料・直接染料・油溶性染料な
どを使用するとよい、染色する色は、カラーフィルター
の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のいずれでもよい、こ
こでは説明の便宜上、赤に染色する。次に、染色された無機活性膜層２の第１色を残す部分に
のみ、つまり赤に着色したい部分のみにレジスト３ａを
形成する（第１図Ｃ参照）、レジストは、所望のカラー
フィルターのパターンに形成するとよい、また、得よう
とするパターンの精度やコストなどに応じて、フォトレ
ジストや印刷レジストなど適当なレジストを使用すると
よい。次に、レジスト３ａで覆われていない部分の染料を脱色
する（第１図Ｃ参照）、脱色処理としては、硝酸や次亜
塩素酸ナトリウムあるいは硫酸などを使用するとよい、
脱色処理を行うことにより、レジスト３ａで覆われてい
ない部分の無機活性膜１１１２は再び透明となり、レジ
ストで覆われている部分のみが赤に着色されたことにな
る。次いで、無機活性膜層２に第２色を染色する（第１　ｒ
ｊ！Ｊｅ参照）、ここで緑に染色することにする。先に
染色した部分、つまり赤の部分はレジスト３ａで覆われ
ているので、その他の部分が緑に染色される。次に、第２色を残す部分のみ、つまり染色された無ＪＩ
９．活性膜層２の緑に着色したい部分のみにレジスト３
ｂを前記と同様の手段で形成する（第１図ｇ参照）。次に、レジスト３ａ・３ｂ″？：覆われていない部分の
染料を脱色する（第１図ｇ参照）、この脱色処理を行う
ことにより、無機活性膜層２のレジスト３ａ・３ｂで覆
われていない部分は再び透明となり、レジスト３ｂで覆
われている部分のみが緑に着色されたことになる。続いて同様の工程を繰り返して、無機活性膜層２に第３
色である青を染色する（第１図り参照）。最後に、赤と緑の部分のレジスト３ａ・３ｂを剥離して
カラーフィルターが完成する（第１図ｇ参照）、このよ
うな方法によってＲＧＢ３色のカラーフィルターを作製
すると、赤と緑を形成する２回のみバターニングが必要
であり、青を着色する際にレジスト形成やマスキングや
エツチングなどのパターニングは必要ない。また、カラーフィルターにブラックマスクを必要とする
場合は、化学メ・フキ法や染色法によってブラックマス
クを形成することができる。たとえば、化学メッキ法は
次のように行なう。無機活性膜層２を上記と同様の手段で赤と緑に着色する
（第２図ａ　−ｇ参照）。ただし、ブラックマスクを形
成したい部分にはレジスト３ａ・３５を形成せずに、脱
色するようにする。続いて青に染色する（第２図り参照）。次に、青を残す
部分にのみレジス１−３ｃを形成する（第１図ｇ参照）
０次に脱色処理を行う、このようにして、無機活性膜層
２上にレジストで覆われたＲＧＢの３色が着色される。次に、この透明基＃Ｊｉ１を化学メンキしてＲＧＢの各
色の間隙にブラックマスクを形成する（第１図ｇ参照）
。化学メッキは、銅より貴なる金属で行なうとよい０ｗ４
より責なる金属としては、金・恨・パラジウム・白金・
ロジウム・ルテニウムがある。ここで、銅より責なる金
属を用いる理由は、メッキ後、金属光沢を呈している部
分の除去が容易で、かつ除去後、下地の黒色部の光学濃
度が３．０以上を示すからである。化学メッキは公知の方法を用いて行うことができ、たと
えばｒ無電解メッキｊ　（神戸徳藏著）によれば、銀メ
ッキ浴として以下に示すｌと２液を１＝１に混合したも
のを用いることができる。１液：硝酸銀　　　　　　　　　　　２０ｇアンモニア水　　　　　　　　適量水　　　　　　　　　　　　　　　　１０００ｄ２液：酒石酸ナトリウムカリウム１００　ｇ　／　３００＋ｄ！水を加えて　　　　　　全量７００ｔｄ上記の銀メッキ
浴にＲＧＢの３色が着色された透明基板１を３０秒〜５
分間浸漬した後引き上げることにより、カラーフィルタ
ーの各色の間隙にのみブラックマスクを化学メッキを行
うことができる。続いてレジス）３ａ・３ｂ・３ｃと金属光沢部を除去し
て、ブラックマスクが完成する（第２図に参照）、金属
光沢部を除去するには、たとえば、布・祇・ゴムベラな
どの柔らかいものを用いて無機活性膜層２の表面上に析
出した金属光沢部を拭き取ればよい。この操作により、金属光沢部のみが剥離し、下の無機活
性ｉ層２の中に含浸した黒色部分は影響を受けずに残る
。このようにして形成されたブランクマスクは、透明基
板のどちら側からみても完全な黒色であり、金属光沢は
いっさい呈しておらず、ブラックマスクとして最適のも
のである。また、得られたブラックマスクの断面を光学
顕微鏡で調べた結果、無機活性膜層２の表面から最深部
の透明基板１との界面まで黒色が浸透していた。また、無機活性膜層２の染料によって着色された部分は
化学メッキされないため、フォトレジス１−３ａ・３ｂ
・３ｃ＠剥離したのち化学メッキ処理を行なってもカラ
ーフィルターンの各色の間隙にブラックマスクを形成す
ることができる。また、上記の銀メンキのかわりに、パラジウムスズ触媒
を使用したニッケルメッキを行なってもブランクマスク
を形成することができる。なお、この場合、ブランクマ
スクを形成する部分の無機活性膜層２を脱色しなくても
メッキを行なうことができる。また、ニッケルメッキの
場合は、金属光沢部分を除去しなくても実用上問題ない
。また、染色法によりブラックマスクを形成するには次の
ようにして行なうとよい。無機活性膜層２にＲＯＢの３色を着色するのは、化学メ
ッキ法と同様にして行なう。次に、ＲＧＢの各色の間隙
を黒色に染色してブラックマスクを形成する。最後にレ
ジスト３ａ・３ｂ・３Ｃを剥離してブランクマスクを有
するカラーフィルターが完成する。また、染色法でブラックマスクを作製するには、ブラッ
クマスクをいちばん最初に形成し、その後ＲＯＢを着色
するようにしてもよい。つまり、染色法によれば、染色
・レジスト形成・脱色の工程を繰り返すことにより、Ｒ
ＧＢと黒の４色を任意の順序で着色することができるの
である。以上述べたように、化学メッキ法や染色法によってブラ
ンクマスクを作製する際、レジストによるパターニング
はＲＧＢを形成する際の３回のみであり、ブラックマス
クを形成する際にレジスト形成やマスキングやエツチン
グなどのパターニングは必要ない。また、必要によりオーバーコート層を設けてもよい、オ
ーバーコート層は、アクリル系樹脂・メラミン系樹脂・
エポキシ系樹脂・シリコン系樹脂・不飽和ポリエステル
系樹脂・イソシアネート系樹脂・ポリイミド・ポリシロ
キサン・紫外線硬化性樹脂などの硬質で透明性に優れた
樹脂をコートして形成することができる。また、ケイ酸
リチウムやケイ酸ナトリウムなどの無機材料をコートし
てもよい。また、オーバーコート層を設けるかわりに、酢酸ニッケ
ル水溶液などに染色された透明基板を浸漬し、次いで乾
燥・加熱することによって無機活性膜層の活性をなくし
、染料を無機活性膜層２に定着させるようにしてもよい
。なお、上記したＲＯＢの各色を染色する順番は説明の都
合上便宜的に定めたものであり、上記した順番に限定さ
れない。

【実施例】

実淘Ｊ１上厚さ１．１１の透明ガラス基板上に、ゾルゲル法により
厚さ５〜１０μｍのアルミナ層を形成した。次いで、青色束ネ４Ｓａｎｏｄａｌ　Ｂｌｕｅ　Ｇ　（
サンド社製）浴に浴温的６０°Ｃにて約１０分間浸漬し
、アルミナ層の全面を青色に染色し、水洗後乾燥した。次いで、フォトレジストＯＭＲ（東京応化社製）を青色
を残す部分にのみ形成し、３０％硝酸に室温で３０秒浸
漬し、アルミナ層のフォトレジストでおおわれていない
部分の青色染料を脱色した。続いて、緑色染料Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ　Ｇｒｅｅｎ　Ｌ
ＷＮ　（サンド社製）浴に浴温的４０°Ｃにて約１０分
間浸漬し、アルミナ層の脱色した部分を緑色に染色し、
水洗後乾燥した。次いで、フォトレジス）　ＯＭＲを緑色を残す部分にの
み形成し、３０％硝酸に室温で３０秒浸漬し、アルミナ
層のフォトレジストでおおわれていない部分の緑色染料
を脱色した。続いて、赤色染料ＡＩｕｍｉｎｉｕａ＋　Ｒｅｄ　ＧＷ
Ｎ　（サンド社製）浴に浴温的４０℃にて約１０分間浸
漬し、アルミナ層の脱色した部分を赤色に染色し、水洗
後乾燥した。次いで、フォトレジストをトリクレンで２１１，１ｉｌ
ｔした後、熱硬化性メラミン樹脂を厚さ０．５〜１．０
μｍでコーティングしてオーバーコート層を形成してカ
ラーフィルターを完成した。実」１九ｉ実施例１と同様に透明ガラス基板上にアルミナ層を形成
し、青・緑・赤の各色で染色した。さらにフォトレジストＯＭＩ？をフ゛ランクマスクを設
けたい部分以外に形成し、３０％硝酸に室温で３０秒間
浸漬し、アルミナ層のフォトレジストでおおわれていな
い部分の染料を脱色した。次いで、以下に示すｌ液と２液とを１：１に混合した液
中に透明ガラス基板を２分間浸漬し、アルミナ層の脱色
された部分にブラックマスクを形成した。その後、水中
で金属光沢部を布で拭き取って除去し、水洗後乾燥した
。１液：硝酸銀　　　　　　　　　　　２０ｇアンモニア水　　　　　　　　適世水　　　　　　　　　　　　　　　　１０００ｄ２液：酒石酸ナトリウムカリウム１００　ｇ　／３００ｄ水を加えて　　　　　　全量７００− 次いで、フォトレジストをトリクレンで剥離した後、熱
硬化性メラミン樹脂を厚さ０．５〜１．０μｍでコーテ
ィングしてオーバーコート層を形成してカラーフィルタ
ーを完成した。尖茄朋Ｊ− 実施例２と同様に透明ガラス基板上にアルミナ層を形成
し、青・緑・赤の各色で染色し、次いでブラックマスク
を設けたい部分の染料を脱色した。次いで、黒色染料ＴａｃＢｌａｃｋ−ＳＬＨ（奥野製薬
工業社！り巾に浴温４０°Ｃにて約３０分間浸漬し、ア
ルミナ層の脱色された部分を黒色に染色し、水洗後乾燥
した。次いで、フォトレジストをトリクレンで剥離した後、熱
硬化性メラミン樹脂を厚さ０．５〜１．０μｍでコーテ
ィングしてオーバーコート層を形成してカラーフィルタ
ーを完成した。【発明の効果］この発明のカラーフィルターを製造する方法は、透明基
板上に無機活性膜層を形成し、次に無機活性膜層に第１
色を染色し、次に第１色を残す部分のみにレジストを形
成し、次に脱色処理を行ない、次に無機活性膜層に第２
色を染色し、次に第２色を残す部分のみにレジストを形
成し、次に脱色処Ｐ１を行ない、次に無機活性膜層に第
３色を染色し、次にレジストを？、ＩＩ　Ｍするように
構成したものである。したがって、この発明のカラーフィルターの製造方法は
、カラーフィルターのＲＧＢａ色のノイターンを形成す
る際のレジストのパターニングの回数が２回ですみ、少
ない工程でカラーフィルターを製造することができる。また、この発明によって１斗られたカラーフィルターは
、無機活性膜層がＲＧＢの３色に染色されたものである
ので、その表面は非常に強度が高（また平滑性も高いも
のである。また、無機活性膜層は染色を行っても、ブリ
ードやマイグレーシヨンが発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明のカラーフィルターの製
造工程を示す断面図である。１・・・透明基板、２・・・無機活性膜層、３・・・レ
ジスト。特許出願人　日本写真印刷株式会社１・・透明基板２・・・無機活性膜層３・レジスト

Claims

【特許請求の範囲】１、次の各工程を順次行なうことを特徴とするカラーフ
ィルターの製造方法。（ａ）透明基板（１）上に無機活性膜層（２）を形成す
る工程。（ｂ）無機活性膜層（２）に第１色を染色する工程。（ｃ）第１色を残す部分のみにレジスト（３ａ）を形成
する工程。（ｄ）脱色処理を行う工程。（ｅ）無機活性膜層（２）に第２色を染色する工程。（ｆ）第２色を残す部分のみにレジスト（３ｂ）を形成
する工程。（ｇ）脱色処理を行う工程。（ｈ）無機活性膜層（２）に第３色を染色する工程。（ｉ）レジスト（３ａ・３ｂ）を剥離する工程。２、次の各工程を順次行なうことを特徴とするカラーフ
ィルターの製造方法。（ａ）透明基板（１）上に無機活性膜層（２）を形成す
る工程。（ｂ）無機活性膜層（２）に第１色を染色する工程。（ｃ）第１色を残す部分のみにレジスト（３ａ）を形成
する工程。（ｄ）脱色処理を行う工程。（ｅ）無機活性膜層（２）に第２色を染色する工程。（ｆ）第２色を残す部分のみにレジスト（３ｂ）を形成
する工程。（ｇ）脱色処理を行う工程。（ｈ）無機活性膜層（２）に第３色を染色する工程。（ｉ）第３色を残す部分のみにレジスト（３ｃ）を形成
する工程。（ｊ）化学メッキすることにより第１〜３色が形成され
た部分の間隙にブラックマスクを形成する工程。（ｋ）レジスト（３ａ・３ｂ・３ｃ）を剥離する工程。３、次の各工程を順次行なうことを特徴とするカラーフ
ィルターの製造方法。（ａ）透明基板（１）上に無機活性膜層（２）を形成す
る工程。（ｂ）無機活性膜層（２）に第１色を染色する工程。（ｃ）第１色を残す部分のみにレジスト（３ａ）を形成
する工程。（ｄ）脱色処理を行う工程。（ｅ）無機活性膜層（２）に第２色を染色する工程。（ｆ）第２色を残す部分のみにレジスト（３ｂ）を形成
する工程。（ｇ）脱色処理を行う工程。（ｈ）無機活性膜層（２）に第３色を染色する工程。（ｉ）第３色を残す部分のみにレジスト（３ｃ）を形成
する工程。（ｊ）第１〜３色が形成された部分の間隙に黒色を染色
してブラックマスクを形成する工程。（ｋ）レジスト（３ａ・３ｂ・３ｃ）を剥離する工程。４、無機活性膜層（２）が、一般式Ｍ（ＯＲ＿１）＿ｍ（ＯＲ＿２）＿ｎＸ＿ｐＹ＿ｑ・・
・ I （ただし、 I 式中、Ｍはマグネシウム・カルシウ
ム・ジルコニウム・チタニウム・ハフニウム・ゲルマニ
ウム・イットリウム・アルミニウム・ガリウム・スズ・
ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素を
示す。Ｒ＿１およびＲ＿２はそれぞれ水素原子・アルキ
ル基・アシル基を示し、それらは同一であっても異なっ
ていてもよい。Ｘ・Ｙはそれぞれ水素原子・塩素原子ま
たは水酸基を示し、それらは同一であっても異なってい
てもよい。ｍ・ｎ・ｐ・ｑは０〜８の整数でありかつｍ
＋ｎ＋ｐ＋ｑはＭの原子価に等しい。）で表わされる化
合物の水性液を加水分解し、さらに解膠して得たゾルを
透明基板（１）に塗布し、焼成することにより得られる
ものである請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィ
ルターの製造方法。