JPH04243B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、液晶デイスプレイあるいは撮像素
子などのカラー表示に用いられるカラーフイルタ
の製造方法に関するものである。

（従来の技術） フラツトパネルデイスプレイの一つとして、液
晶デイスプレイが注目されている。液晶デイスプ
レイは、液晶分子が外部電界によつて配列方向を
変えることを利用したものであつて、一般に、平
行に配置されかつ互いに対向する一方側に共通電
極、他方側に画素電極を有する一対の基板と、こ
れら基板間に封入された液晶とによつて構成され
ている。こうした液晶デイスプレイでは、カラー
フイルタを付加するだけでカラー表示を比較的簡
単に実現することができる。カラー表示の場合、
カラーフイルタは視差による色ずれを防ぐため、
できるだけ薄くし、しかも液晶層に隣接させるよ
うにするのが良い（以上、日経エレクトロニク
ス、1984年１月２日号、p103〜p112参照）。

ところで、液晶デイスプレイによるカラー表示
の画像特性は、カラーフイルタ自体の特性による
ところが大きい。この点、耐熱性および耐光性
（特に、紫外線に対する耐性）などの耐性に優れ
たポリイミド系の樹脂をカラーフイルタの材料と
して用いることは有効である。

ポリイミドを用いた従来の技術としては、ポ
リイミド膜をパターンニングした後で各画素パタ
ーンを着色する方法（特開昭59−29225号）、ある
いは、各画素パターン形成用の印刷インキのビ
ヒクルとしてポリイミドを用いる方法（特開昭58
−46325号）などが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の技術では、パターンニングした後でポ
リイミド樹脂を充分な色に着色することは困難で
あると考えられる。というのは、パターンニング
したポリイミド樹脂は少なくともセミキユア（半
硬化）の状態にあるので、その中へ色素を拡散す
ることは困難であるからである。

また、従来の技術では、パターンニングが印
刷によるため、画素パターンの表面精度あるいは
寸法精度などの精度的な面で限界があり、表示容
量の大きなものには適用することが困難である。
この点、パネルをアクテイブマトリクス化する対
応策も考えられるが、画素パターン自体の精度が
悪いのであるから、画質向上にも限界がある。

この発明の目的は、ポリイミドの優れた特性を
生かしつつ、充分な色の濃さをもち、しかも大容
量化にも対応することができるカラーフイルタの
製造技術を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この発明では、ポリイミド系樹脂溶液に予め着
色材を混入して成る溶液を、基板上に塗布し、そ
れにより形成した着色ポリイミド樹脂層をフオト
リソグラフイ技術によつてパターンニングするよ
うにしている。

前記塗布に用いる溶液は、ポリイミド前駆体
と、ポリイミド前駆体を溶かす溶剤およびその他
の溶剤と、着色のための染料およびその他の添加
剤とから成る。溶液の中に含有させるため、染料
としては各種のものを用いることができる。アン
トラキノン系、アゾ系、フタロシアニン系、メチ
ン系、オキサジン系さらにはこれら各染料の含金
属錯塩系を用いることができ、その中でもフタロ
シアニン系および前記の含金属錯塩系のものが好
適である。その理由は、添加した場合の溶解性お
よび発色性が良く、さらに耐熱、耐光性に優れて
いることにある。

そして特に、この発明では、パターニング用の
フオトレジストとしてポジタイプのものを採用
し、その現像時に下層の着色ポリイミド樹脂層を
も同時に選択的に除去するようにしている。

（作用） 予め着色したポリイミド系樹脂溶液を塗布する
ことによつて、パターンニングのための層を形成
しているので、パターンニングの上で有利な薄い
膜厚を安定して得ることができ、他方、広い範囲
の着色材を選択可能なことから、薄い膜厚である
にもかかわらず充分な色の濃さをもたせることが
できる。

しかもまた、パターンニングをポジタイプのフ
オトレジストを用いたフオトリソグラフイ技術に
よつて行なつているので、工程途中において、フ
オトレジストが着色ポリイミド樹脂層の保護膜と
して機能し、染料の逃げ出しを有効に防止し前記
色の濃さを失なうことなく、さらにはパターンニ
ングを高精度に行なうことができる。なお、ポリ
イミドのエツチング加工性が良好であることも、
高精度のパターンを得ることを補助している。

（実施例） 第１図に示す工程 第１図において、符号１は透明なガラス板から
成る基板であつて、この基板１は液晶デイスプレ
イにおける一方の基板そのものでもある。図には
示さないが、基板１の上方にも同様の基板が配置
され、両基板間に液晶が封入されることになる。
ここでは、視差による色ずれを少なくするため、
液晶層に隣接した部分にカラーフイルタを形成す
る。基板１の上面がその部分であり、まず、基板
１の上面にパターンニングのための層２を形成す
る。

層２は回転塗布法によつてたとえば1μｍ程度
の厚さに形成するが、塗布液として、着色したポ
リイミド系樹脂溶液を用いる。着色したポリイミ
ド系樹脂溶液は、ポリイミド前駆体と、ポリイミ
ド前駆体を溶かす溶剤およびその他の溶剤、たと
えばＮ−メチル−２−ピロリドンと、着色のため
の染料、たとえばフタロシアニン系の染料および
その他の添加剤とから成り、全体としてある程度
の粘性をもつている。染料の含有量は充分な色の
濃さを出すことからすれば、できるだけ多くする
のが好ましいが、余りにも多くすると、後の工程
においてフオトレジスト中あるいは剥離剤中に逃
げ出すという不都合を生じる。したがつて、逃げ
出しを生じない範囲で、できるだけ多くするのが
良い。

塗布後、層２、つまり着色ポリイミド樹脂層を
熱処理することによつて、セミキユア（半硬化）
の状態にする。熱処理条件として、たとえば150
℃、窒素ガス中あるい空気中、30分の乾燥を挙げ
ることができる。この場合、セミキユアの状態と
は、完全に硬化するに至る手前の状態を意味し、
別にいうと、硬化はしているが、現像液に溶け出
すような状態をいう。

第２図に示す工程 セミキユア状態になつた着色ポリイミド樹脂層
２の上面に、ポジタイプのフオトレジスト３を塗
布する。そして、常法によつてプリベーク（たと
えば、100℃、30分）した後、所定のフオトマス
ク４を用いて露光処理を行なう。フオトマスク４
は、各画素に対応する部分４１が光を遮蔽し、そ
の他の部分４２が光を透過する。部分４２に対応
する個所のフオトレジスト部分３２は分解し、次
の現像処理によつて溶解可能となる。

第３図に示す工程 アルカリ水溶液から成る現像液によつて現像処
理を行なう。すると、フオトレジスト３の露光部
分３２が現像液中に溶け出し、基板１には未露光
部分３１のみが選択的に残存することになる。し
たがつて、露光部分３２に対応する層２の部分２
２が露出することになり、残存したフオトレジス
ト部分３１をマスクとして着色ポリイミド樹脂層
２も選択的に除去されることになる。というの
は、ポリイミド前駆体であるポリアミツク酸がア
ルカリに可溶だからである。しかし、フオトレジ
ストによつて保護されている層２の部分２１は、
溶解されることなく、しかもマスク３１の保護機
能により部分２１からの染料の逃げ出しも有効に
防止される。部分２１はカラーフイルタの画素パ
ターンの一つである。

第４図に示す工程 次に、残存するフオトレジスト部分３１を剥離
剤によつて除去した後、再び熱処理を行なう。こ
の熱処理は残存するパターン２１の硬化度を高め
るためのものであり、含有する染料が分解しない
範囲でできるだけ高い温度、たとえば180〜200℃
で行なう。

以上の各工程を経て３原色、すなわち赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）のうちの一色についてのパタ
ーンニングを終える。そして、パターン２１の上
に、透明な保護膜５を形成し、他の色についての
同様のパターンニングを繰り返す。保護膜５はパ
ターン２１の保護のためのものであり、特に他の
色についてのパターニング時にパターン２１が溶
剤によつて侵されることを防止する。保護膜５と
しては、たとえばエポキシ系熱硬化性樹脂による
薄膜を用いることができる。

ところで、３原色についてのパターンニングを
終えると、３段重ねになるが、その断面構造を第
５図に示す。パターン２１はＲ、Ｇ、Ｂの順序で
形成されており、ＲとＧ、ＧとＢとの中間に保護
膜５があり、Ｂの上にも別の保護膜６が形成され
ている。最上層の保護膜６もパターン２１の保護
のため、特に接着剤中の溶剤に対する保護のため
のものであり、特に耐性を高めるために前記中間
の保護膜５よりは厚く形成されている。最上層の
保護膜６としては、保護膜５と同系統の材料のほ
かゼラチン系のものを用いることができる。

（効果） (1) 耐性に優れたポリイミドをフイルタ材料とし
て用いるに際し、ポリイミドを予め着色してか
らパターンニングするようにしているので、着
色材の選択範囲が広くなり、充分に色の濃いカ
ラーフイルタを得ることができる。

(2) 着色材を含有したポリイミド樹脂層をパター
ン形成層としているので、染色法などにおける
ような着色工程が不要であり、工程が簡略化し
品質が安定化する。

(3) パターンニングをポジタイプのフオトレジス
トを用いたフオトリソグラフイ技術によつて行
なつているので、現像したフオトレジストを着
色材の逃げ出し防止用に利用することができ、
したがつて前記色の濃さを失うことなく、さら
にはパターンニングを高精度に行なうことがで
きる。

(4) 前記(2)の場合と同じ理由により、着色を広い
面積にわたつて均一に行なうことができるの
で、小型のみならず大型のカラーフイルタをも
容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を工程順
に示したプロセス図、第５図は完成したカラーフ
イルタを示す断面図である。 １……基板、２……着色ポリイミド樹脂層、３
……フオトレジスト、４……フオトマスク、５，
６……保護膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリイミド系樹脂溶液に予め着色材を混入し
   て成る溶液を、基板上に塗布し、それにより形成
   した着色ポリイミド樹脂層をフオトリソグラフイ
   技術によつてパターンニングするに際し、そのパ
   ターンニングを、次の各工程を順次経て行なうこ
   とを特徴とする、カラーフイルタの製造方法。 (A) 前記着色ポリイミド樹脂層をセミキユアする
   工程。 (B) 前記着色ポリイミド樹脂層の上にポジタイプ
   のフオトレジストを塗布し、そのフオトレジス
   トを選択的に露光する工程。 (C) 前記フオトレジストを現像し、同時に現像に
   よつて露出した着色ポリイミド樹脂部分を選択
   的に除去する工程。 (E) 残存する着色ポリイミド樹脂をキユアする工
   程。 ２ 前記(C)工程をアルカリ水溶液を用いたウエツ
   ト方式で処理する、特許請求の範囲第１項記載の
   カラーフイルタの製造方法。