JPH0496002A

JPH0496002A - カラーフィルターの製造方法

Info

Publication number: JPH0496002A
Application number: JP2211625A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Suzuki; 正明鈴木; Tatsuo Murata; 辰雄村田; Kazuya Ishiwatari; 和也石渡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-08-13
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1992-03-27
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JP2799629B2

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］本発明はカラーフィルターの製造方法に関し、特に着色
樹脂を使用してカラーデイスプレィ用のカラーフィルタ
ーを形成する際の現像方法に関する。

［従来の技術］従来、カラーフィルターとしては、基板上にゼラチン、
カゼイン、グリユーあるいはポリビニルアルコールなど
の親水性高分子物質からなる媒染層を設け、その媒染層
を色素で染色して着色層を形成する染色カラーフィルタ
ーが知られている。

このような染色法では、使用可能な染料が多くカラーフ
ィルターとして要求される分光特性への対応が比較的容
易であるが、媒染層の染色工程に、染料を溶解させた染
色洛中に媒染層を浸漬するというコントロールの難しい
湿式１程を採用しており、また各色毎に防染用の中間層
を設けるという複雑な工程を有するため歩留りが悪くな
る欠点を有している。また、染色可能な色素の耐熱性が
１５０℃程度以下と比較的低（、該フィルターに熱的処
理を必要とする場合には、使用が困難である上、染色膜
自体の耐熱性、耐光性等の信頼性が劣るという欠点も有
している。

これに対し、従来、ある種の着色材料が透明樹脂中に分
散されてなる着色樹脂を用いたカラーフィルターが知ら
れている。

例えば、特開昭５８−４６３２５号公報、特開昭６０−
７８４０１号公報、特開昭６０−１８４２０２号公報、
特開昭６０−１８４２０３号公報、特開昭６０−１８４
２０４号公報、特開昭６０−１８４２０５号公報等に示
されている様に、ポリアミノ系樹脂に着色材料を混合し
た着色樹脂膜を用いることを特徴とするカラーフィルタ
ーによれば、該ポリアミノ系樹脂自体は、耐熱性、耐光
性等の特性に優れたものであるが、非感光性樹脂である
ためカラーフィルターのパターン形成には、微細パター
ンに不利な印刷による方法、あるいは着色樹脂膜上にレ
ジストによるマスクを設けた後に、該着色樹脂膜をエツ
チングするという製造工程の煩雑な方法をとらなければ
ならなかった。

一方、特開昭５７−１６４０７号公報、特開昭５７−７
４７０７号公報、特開昭６０−１２９７０７号公報等に
示されている様に、感光性樹脂に着色材料を混合した着
色樹脂膜を用いることを特徴とするカラーフィルターに
よれば、カラーフィルターの製造方法によっては一般的
なフォトリソ工程のみで微細パターン化でき、工程の簡
素化は可能となる。

しかし、この様な感光性樹脂に着色材料を混合した着色
樹脂を用いてカラーフィルターを形成する場合、一般に
露光波長域における着色材料自体の光吸収があるため、
感光性樹脂の光硬化に必要な露光エネルギーは通常より
かなり大きなものとなる。

一般に、感光性樹脂に対する露光時の光強度は、光照射
面から深さ方向に入ってい（に従い、指数関数的に減少
していく。従って、感光性樹脂に、さらに光吸収特性を
もつ着色材料の混入による光照射面から深さ方向に対す
る露光時の入射光強度の減衰は、著しく大きくなり、場
合によっては感光性着色樹脂膜の底部に当たる基板との
界面付近での光硬化が不充分となり、現像時に膜ハガレ
等を生じることがあった。

また、この露光時の入射光強度の減衰を補うため、露光
エネルギーを非常に大きくすると、着色材料自身の劣化
を生じることもあった。

さらに、着色樹脂膜表面は、着色材料の混入により、表
面の粗れが生じ、カラーフィルター表面における散乱を
伴ない、カラーフィルターの光学的性能を落とす上、液
晶表示素子内面に構成させる場合では、液晶分子の配向
を乱すこともあった。

この様に、感光性樹脂に着色材料を混合した着色樹脂を
用いてカラーフィルターを形成する場合、そのプロセス
におけるカラーフィルター膜の安定性、耐久性、そして
カラーフィルターとじての性能上の問題が残されていた
。

上述の欠点を解消せしめるために、本出願人は既に特願
昭６２−２２４６１号（特開昭６３−１９１１０４号公
報）を出願し、より少ない露光エネルギーで効率的にパ
ターン形成できると共に、露光時の着色材料自体の劣化
を防ぎ、膜の深さ方向での光硬化のバラツキを減らし、
かつ表面状態のより平滑な着色樹脂膜を有するカラーフ
ィルターを提案した。

このカラーフィルターは、感光性樹脂中に少な（とも着
色材料を分散してなる着色樹脂を用い、フォトリソ工程
の繰り返しにより形成される複数のパターン状着色樹脂
層を有するカラーフィルターにおいて、該着色材料を着
色樹脂層の表面部から底部にかけて次第に多（分散させ
てなるものである。

［発明が解決しようとする課題］上記カラーフィルターを基板上に形成するには、感光性
樹脂中に少な（とも着色材料を分散した着色材料を用い
てフォトリソ工程によりパターニングするが、このパタ
ーニングは通常塗布工程として、スピンナー法、印刷法
、ロールコータ−法等の手段を用いて着色樹脂を基板上
に塗布し、その後オーブン等を用いて仮硬化（プリベー
ク）させ、次いでフォトマスクを通して露光し、現像液
に浸漬させて現像してカラーフィルターのパターンを形
成している。

しかしながら、フォトリソ工程において、基板上に塗布
した着色樹脂に露光する時に、着色材料自体の劣化や表
面の粗れがなく、着色樹脂膜の深さ方向にも充分に光硬
化が行なえる適正な露光エネルギーにより露光した後、
現像液により現像する場合においても、室温（２１〜２
２℃）程度の温度の現像液に浸漬させるのみでは未露光
部の化学的な溶解速度が遅く、浸漬時間をかなり長くし
なければならなかった。

また、特に基板との界面近（では、光硬化部の着色樹脂
と基板との密着性を向上させるために着色樹脂中にカッ
プリング剤が含有されていることもあり、そのために光
硬化部の表面に粗れが生じるまで現像液中での浸漬時間
を長くしても、未露光部の着色材料を分散した着色樹脂
を完全に除去することができず、基板との界面に残渣と
して残ってしまうという欠点があった。

本発明は、この様な従来技術の欠点を改善するためにな
されたものであり、フォトリソ工程における現像液によ
るウェット現像の際に、速い現像速度で未露光部の着色
樹脂の残渣を完全に除去し、生産効率を向上させたカラ
ーフィルターの製造方法を提供することを目的とするも
のである。

［課題を解決するための手段］即ち、本発明は、感光性樹脂中に少なくとも着色材料を
分散してなる着色樹脂を基板上に塗布し、加熱して仮硬
化した後、フォトリソ工程によりパターニングしてカラ
ーフィルターを形成する方法において、フォトリソ工程
の現像液によるウェット現像時に周波数２０　ＫＨｚ　
〜１．５　ＭＨｚの超音波振動を照射することを特徴と
するカラーフィルターの製造方法である。

本発明のカラーフィルターの製造方法においては、フォ
トリソ工程の現像液によるウェット現像時に、超音波振
動を照射して現像を行なうが、超音波振動の周波数は通
常２０ＫＨｚ〜１．５ＭＨｚ、好ましくは２６ＫＨｚ　
〜１．１ＭＨｚ（７）範囲のものが望ましく、２０ＫＨ
ｚ〜１．５ＭＨｚの超音波振動を照射することにより、
現像液に物理的な力が付加され、更に未露光部の着色樹
脂のの除去スピードが速（なり、しかも基板との界面に
至るまで未露光部の着色樹脂の残渣を完全に除去するこ
とができる。

また、本発明においては、カラーフィルターをフォトリ
ソ工程によりパターニングする際の現像液によるウェッ
ト現像時に、現像液を２５〜３０”Ｃに加温するのが好
ましく、加温することにより未露光部の着色樹脂の溶解
が促進されて除去スピードが速くなる。

また、超音波振動を照射する方法としては、少なくとも
２つ以上の互に周波数の異なる超音波振動を、同時に、
基板に対し垂直に照射して現像すのが好ましい。

また、他の超音波振動を照射する方法とじては、周波数
０．８〜１．５　ＭＨｚの超音波振動を相乗させた現像
液を基板上の着色樹脂に吹きつけて現像することもでき
る。

［実施例］以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１第１図は本発明のカラーフィルターの製造方法の一実施
例を示す説明図であり、カラーフィルターパターニング
の際の現像工程の概要を示している。

同図に於いて、１は板厚１．１ｍｍのガラス基板であり
、その片面上に感光性樹脂に着色材料を分散してなる着
色樹脂（ＰＡ−１０１２Ｒ，ＰＡ−１０１２Ｇ、　ＰＡ
−１０１２Ｂ、宇部興産社製）２が形成されている。着
色樹脂膜の形成は、フレキソ印刷法又はスピンナー法、
ロールコータ−法等によりガラス基板１上に着色樹脂２
を塗布した後、ホットプレートオーブン等を用いて仮硬
化（プリベーク）を行って膜厚１．６±０．１ｇｍに全
面に均一に形成した。次いで、フォトマスクを用いて波
長３６５　ｍｍにピークをもつＵＶ光で４００〜８００
ｍＪのエネルギーで露光し、光硬化がなされた部分と光
硬化がなされていない部分（未露光部）とを形成した。

３は着色樹脂の未露光の光硬化がなされていない部分（
未露光部）を溶解させるための現像液（ＰＡ−ＡＤ宇部
興産社製）であり、４はその現像液槽である。５は現像
液３を加温し、温度を制御するための恒温槽である。

また、６，６ａは２６　ＫＨｚ及び４０　ＫＨｚの超音
波振動を照射するための各々の超音波振動子であり、７
はそれらの発振器である。

本発明のカラーフィルターの製造方法は、上記の装置に
おいて、先ず恒温槽５によって２５〜３０℃に加温し制
御された現像液３に、ＵＶ光を照射して露光までなされ
た着色樹脂２が片面に形成されたガラス基板１を、約６
０秒〜３００秒間浸漬させたところ、着色樹脂２の未露
光部はかなり溶解が進んだが、ガラス基板１との界面に
至るまで完全には除去されていなかった。

次いで、現像液３に浸漬させたままの状態で、超音波振
動子６，６ａより２６ＫＨｚ　、　４０．ＫＨｚの２周
波数の超音波振動を各々現像液３を介して着色樹脂２が
形成されたガラス基板１に約３０ｓｅｃ　ｘ１２０ｓｅ
ｅ間照射したところ、現像液３中に発生したキャビテー
ションの作用により、着色樹脂２の未露光部はガラス基
板１との界面に至るまで全面にムラなく完全に除去され
た。この時の着色樹脂２の光硬化がなされた部分はその
表面に粗れが生じることもなく所定のパターンが残った
。この後、リンス、水洗、乾燥を行ったところ、きれい
なカラーフィルターを形成することができた。

実施例２第２図は本発明のカラーフィルターの製造方法の他の実
施例を示す説明図であり、第３図は第２図の側面を表わ
す説明図である。第２図は前記実施例１と同じくカラー
フィルターパターニングの際の現像工程の概要を示して
いる。

同図においても、１はガラス基板であり、その上面に実
施例１と同じ工程で露光までなされた感光性樹脂に着色
材料を分散してなる着色樹脂（ＰＡ−１０１２Ｒ，ＰＡ
−１０１２Ｇ、　ＰＡ−１０１２Ｂ、宇部興産社製）２
が形成されている。また、３は現像液（ＰＡ−ＡＤ宇部
興産社製）、８は現像液３を供給するためのポンプであ
り、９は現像液３を吹きつけるためのノズルである。ま
た、６は０．８〜１．５ＭＨｚの超音波振動を照射する
ための超音波振動子であり、７はその発振器であり、１
０は発生した超音波振動を集束させるためのホーンであ
る。

同図において、まず実施例１と同様に、露光までなされ
た着色樹脂２が片面に形成されたガラス基板ｌを、２５
〜３０″Ｃに加温された現像液３中に１〜２分間浸漬さ
せて着色樹脂２の未露光部をある程度溶解させた。

次いで、第２図に示す様に、現像液３をポンプ８によっ
て供給し、超音波振動子６より０．８〜１．５ＭＨｚの
超音波を発生させて超音波振動を相乗させ、更に超音波
ホーン１０によって超音波振動を集束させた現像液３を
、ノズル９より直接ガラス基板１上の着色樹脂２に約１
０〜１５ｍｍの距離から全面的に約１分間吹きつけたと
ころ、現像液３中に広がった強大な加速度による圧力に
より、着色樹脂２の未露光部はガラス基板１との界面に
至るまで完全に除去された。この時も着色樹脂２の光硬
化がなされた部分は、その表面に粗れが生じることもな
（所定のパターンが残った。この後、リンス、水洗、乾
燥を行ったところきれいなカラーフィルターを形成する
ことができた。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、感光性樹脂中に
少な（とも着色材料を分散してなる着色樹脂を基板上に
塗布し、加熱して仮硬化し、露光した後、現像液による
ウェット現像時に、現像液を２５〜３０℃に加温し、周
波数２０　ＫＨｚ〜１．５　ＭＨｚの超音波振動を照射
することにより、現像速度が速（なり、生産効率が向上
する。また、未露光部の着色樹脂の残渣を完全に除去す
ることができるので、デイスプレィに用いたときの表示
品位等も良くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーフィルターの製造方法の一実施
例を示す説明図、第２図は本発明のカラーフィルターの
製造方法の他の実施例を示す説明図、第３図は第２図の
側面を表わす説明図である。１・・・ガラス基板３・・・現像液５・・・恒温槽７・・・超音波発振器９・・・ノズル２・・・着色樹脂４・・・現像液槽６・・・超音波振動子８・・・ポンプｌＯ・・・超音波ホーン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散してな
る着色樹脂を基板上に塗布し、加熱して仮硬化した後、
フォトリソ工程によりパターニングしてカラーフィルタ
ーを形成する方法において、フォトリソ工程の現像液に
よるウェット現像時に周波数２０ＫＨｚ〜１．５ＭＨｚ
の超音波振動を照射することを特徴とするカラーフィル
ターの製造方法。
（２）２５〜３０℃に加温した現像液を用いて現像する
請求項１記載のカラーフィルターの製造方法。
（３）少なくとも２つ以上の周波数の異なる超音波振動
を同時に基板に対し垂直に照射して現像する請求項１記
載のカラーフィルターの製造方法。
（４）周波数０．８〜１．５ＭＨｚの超音波振動を相乗
させた現像液を基板上の着色樹脂に吹きつけて現像する
請求項１記載のカラーフィルターの製造方法。