JPH0588011A - カラーフイルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ポリイミドやポリアミドを主とした感光性樹脂
を用いた赤、緑、青および白の４色カラーフィルタであ
って、セルギャップの狭いパネルに用いる場合にもパネ
ルのギャップ不良を生じ難いカラーフィルタを製造す
る。 【構成】ポリアミドまたはポリイミドを主体とする感光
性樹脂およびこの樹脂中に顔料を分散させた感光性着色
樹脂を基板上にフォトリソ工程によりパターニングし、
白、赤、緑および青の画素パターンを形成する際、これ
らの４色の画素パターンのうち白パターンを第１番目に
形成するか、第２番目に形成する時は最初に形成した画
素パターンに隣り合わない位置に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタの製造
方法に関し、特にカラーディスプレイ用として好適なカ
ラーフィルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフィルタとしては、基板上
にゼラチン、カゼイン、グリュ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
カラーフィルタが知られている。

【０００３】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
溶解させた染色浴中に媒染層を浸漬するというコントロ
ールの難しい湿式工程を採用しており、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く、該フィル
タ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。

【０００４】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
ルタが知られている。

【０００５】このようなカラーフィルタは、例えば、特
開昭５８−４６３２５号公報、特開昭６０ー７８４０１
号公報、特開昭６０ー１８４２０２号公報、特開昭６０
ー１８４２０３号公報、特開昭６０ー１８４２０４号公
報、および特開昭６０ー１８４２０５号公報等に示され
ているように、ポリアミドまたはポリイミド系樹脂に着
色材料を混合した着色樹脂材料を用いて印刷する方法、
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ッチングする方法により形成する
ことができる。

【０００６】また、特開昭５７ー１６４０７号公報、特
開昭５７ー７４７０７号公報、および特開昭６０ー１２
９７０７号公報等に示されているように、感光性樹脂に
着色材料を混合した感光性着色樹脂膜を用いてフォトリ
ソ工程による方法によりカラーフィルタを形成すること
ができる。

【０００７】これらのカラーフィルタは、前記染色カラ
ーフィルタに比べて、信頼性の高い材料を用いることが
できる上、比較的簡便な方法で形成することができ、有
用なカラーフィルタといえる。

【０００８】混合する有機顔料としては、溶性アゾ系、
不溶性アゾ系および縮合アゾ系等のアゾ顔料、フタロシ
アニン系顔料、ならびにインジゴ系、アントラキノン
系、ペリレン系、ペリノン系、ジオキサジン系、キナク
リトン系、その他金属錯体系を含む縮合多環系顔料が用
いられる。

【０００９】カラー液晶表示素子はこのような赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のフィルタ上に光シャ
ッタとして機能する多数の画素を作り込み、３色を１絵
素としてカラー表示を行なっている。こうした方式にお
いてなるべく多くの色を表示するには画素毎の階調制御
が必要となるが、特に強誘電性液晶では無段階諧調制御
が困難なため、２値のみの階調制御が行なわれている。
この２値のみの階調制御では原理的に１絵素は８色表示
までとなる。

【００１０】特開平２−１１８５２１号公報には、上記
の３色に白（または透明）を加えて４色で１絵素を形成
する提案がされている。この４色フィルタ方式によれ
ば、２値のみの階調制御で、前記３色フィルタ方式の８
色表示に、白と黒を除く６色の明色（ライトレッド、ラ
イトグリーン等）を加えた１４色、さらには明度（輝
度）の異なる無彩色を加えた１５〜１６色の表示が可能
になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の着色
材料混合および非混合の感光性樹脂を用いてＲ、Ｇ、Ｂ
およびＷ（赤、緑、青および白（または透明））の画素
パターンを形成する際は、白パターンの後に他色のパタ
ーンを形成すると白パターン上に他色の残渣が残るた
め、白パターンはなるべく後に形成されていた。この残
渣に関しては、近年、残渣除去でクリアできるようにな
ったが、習慣として白パターンの形成は後の工程のまま
であった。

【００１２】ＴＮやＳＴＮ等のセルギャップが広い（例
えば６μｍ以上）液晶表示パネルを製造する際にはこの
ように白パターンを後から形成する方法でも何ら問題は
なかった。しかしながら、強誘電性液晶表示パネルのよ
うにセルギャップの狭い（例えば６μｍ未満）パネルに
おいて、他色の画素パターンを形成した後に白パターン
を形成する従来のカラーフィルタを用いた場合、このカ
ラーフィルタ上に電極等を形成し、対向電極等を形成さ
れた対向基板と重ね合わせてセルを形成し、そのセルに
液晶を注入してパネルを形成する際、セルギャップ不良
が生じ、パネルの配向不良、上下電極間ショート、色づ
き、駆動時の液晶の駆動マージンの減少等の欠陥の原因
になるという不都合があった。

【００１３】すなわち、セルギャップの狭いパネルで、
前記のような着色材料と感光性樹脂により構成された感
光性着色樹脂を用いて形成したカラーフィルタにおい
て、特にポリイミドまたはポリアミドを主とした感光性
樹脂を用い、通常のＲＧＢ（赤、緑、青）以外に白（ま
たは透明）の画素を設けた場合、各色画素パターンの形
成順序を間違えると、このようなカラーフィルタを用い
たパネルはギャップ不良が発生し、ディスプレイとして
甚だ不都合であった。

【００１４】本発明は、このような従来例における問題
点に鑑みてなされたもので、ポリイミドまたはポリアミ
ドを主とした感光性樹脂を用いてＲＧＢＷのパターンを
形成された耐熱性および耐光性が良好な４色カラーフィ
ルタであって、セルギャップの狭いパネルに用いる場合
にもパネルのギャップ不良を生じ難いカラーフィルタを
製造する方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、ポリアミドまたはポリイミドを主体と
する感光性樹脂中に顔料を分散させた感光性着色樹脂を
用いて基板上にフォトリソ工程によりパターニングし、
赤、緑および青の画素パターンを形成するとともに、ポ
リアミドまたはポリイミドを主体とし顔料を含まない感
光性樹脂を用いて基板上にフォトリソ工程によりパター
ニングし、白（または透明）画素パターンを形成する、
赤、緑、青および白の４色の画素パターンからなるカラ
ーフィルタの製造方法において、前記白画素パターンの
形成を、各白画素が他の色の画素と隣り合わない状態で
行なうことを特徴とする。

【００１６】具体的には、白画素パターンを第１色目に
形成するか、あるいは第１色目として赤、緑および青の
いずれかの画素パターンを形成した後、白画素パターン
を第２色目として第１色目に形成した画素パターンとは
隣り合わない位置に形成する。

【００１７】本発明は、特にセルギャップが６μｍ未満
と狭い液晶表示パネルに用いて好適なものである。

【００１８】

【作用】本発明で用いられるポリアミドまたはポリイミ
ド主体の感光性樹脂材料は、耐熱性が良く、後工程での
高温処理が可能となる。例えばこれらの材料で形成され
たカラーフィルタ上へのＩＴＯ成膜時の基板過熱温度や
配向膜成膜時の焼成温度を高くすることができるので、
良好なディスプレイを得ることができる。特に、強誘電
性液晶パネルを製造するにあたっては、配向膜焼成温度
は２５０℃以上が望ましいため、これらは必要不可欠な
材料と言える。

【００１９】一方、強誘電性液晶は、通常のＴＮ液晶と
異なり無段階の諧調制御が難しいので、通常、２値制御
される。このため、この種の液晶で多色表示を行なうに
はＲＧＢ（赤、緑、青）のみでは色数が少ない。そこ
で、白もしくは透明な画素を設け、色数を増やすことが
必要となる。この白（または透明）の部分の画素は透明
な樹脂を用いて形成するが、白の画素パターンを形成す
る際、白の画素部分が他色の画素で挟まれたり、囲まれ
た状態になっていると、そこに塗布された樹脂は図１
（ｃ）の６のようになる。この状態で図２に示す手法で
パターニングしていくと、図１（ｃ）の領域１０が光硬
化され、図１（ｂ）に示すようにパターニング端が盛り
上がる欠点が生じる。図中、１は白画素、２，３，４は
それぞれ他の色（赤、緑、青）の画素、５はガラス基
板、９は白画素１の盛り上がり部分である。白以外の他
の色でもこの現象は生じるが、他の色は顔料が含まれて
いるため、このような盛り上がり部分は大きくならずに
済んでいる。白の場合で、盛り上がり部分の高さは７０
００Å前後、他の色で通常２０００Å前後であり、図６
に示すような絶縁層１７を形成しても白の部分で３５０
０Å前後の凸が生じていることになる。

【００２０】強誘電性液晶は、セルギャップを１．５μ
ｍ以下とすることが好ましいが、前記の凸は、このよう
なセルギャップの狭いパネルの形成時にセルギャップ不
良の原因となり、パネルの配向不良、上下電極間のショ
ート、ギャップ不良による色づき、駆動時の液晶の駆動
マージンの減少など様々な欠陥の原因になっていた。

【００２１】本発明では、ポリイミドまたはポリイミド
を主とした感光性樹脂を白画素として使用するとき、白
画素パターンの形成時に、各白画素が他の色と隣り合わ
ないようにしたため、図１（ａ）に示すように各画素パ
ターン、特に白画素パターンの盛り上がりが小さくな
り、前記セルギャップ不良等の欠陥を防止することがで
きる。

【００２２】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２３】

【実施例１】図２（ａ）〜（ｅ）に示す方法によりカラ
ーフィルタを製造した。

【００２４】先ず、図２（ａ）に示すように、ガラス基
板（厚さ１．１ｍｍ）５上に、スピンナ法を用いてポリ
アミド主体の感光性樹脂（本実施例においては宇部興産
社製ＰＡ１０００Ｃ）を塗布し、感光性樹脂層６を形成
した。次に、これをプリベークした後、フォトマスク７
を用いて露光し（図２（ｂ））、感光性樹脂層６の所望
部分６ａを光硬化させた（図２（ｃ））。その後、現像
処理により前記所望部分６ａ以外の部分を除去し（図２
（ｄ））、図１（ａ）に示す白（または透明）画素１部
分を形成させた。次に、同様な工程を通し、図１（ａ）
のごとく他の３色（赤、緑および青）の画素２〜４を形
成した。他の３色の形成順序は用いる材料の特性、すな
わち密着性や含まれる顔料の大きさ等によって変化する
が、例えば、ポリアミド主体の感光性樹脂中に顔料を分
散させたＰＡ−１０１２（宇部興産社製）を用いた場
合、青を白の次に形成し、順次、緑、赤と形成した方が
ギャップ不良の原因となるパターン端部の盛り上がりが
少なかった。但し、赤、緑、青の順番を変えても、盛り
上がりの差は軽微なため、ギャップ不良の程度は実質的
に変わらなかった。

【００２５】上記の方法によって図３（ｃ）に示す画素
配置のカラーフィルタを形成した。図３（ｃ）において
１つの画素は１９０μｍ角であり、画素間の間隔は１０
μｍである。このカラーフィルタの表面形状をＹおよび
Ｘ方向に測定した結果を図３（ａ）および（ｂ）に示
す。また、図４（ａ），（ｂ）には、白（または透明）
画素のパターンを第４色目に形成したときのカラーフィ
ルタの表面形状を測定した結果を示す。

【００２６】図４から分かるように、従来法によるカラ
ーフィルタの白パターン端部の盛り上がりは約７０００
Åである。一方、本発明による方法で形成したものは図
３から明らかなように、白パターン端部の盛り上がりは
最大で約３０００Åであった。

【００２７】次に、このように形成したカラーフィルタ
を用いて図６に示す構成の液晶パネルを作製した。すな
わち、ガラス基板５ａ上に形成されたカラーフィルタ１
８の上に絶縁性の保護層１７を設け、さらにＩＴＯ膜お
よびメタル補助電極膜を設け各々パターニングして表示
電極１１ａおよび金属引回し電極１２ａをストライプ状
に形成し、絶縁層１３ａおよび配向膜層１４ａを形成処
理した後、表示電極１１ｂ，金属引回し電極１２ｂ、絶
縁層１３ｂおよび配向膜層１４ｂを形成された対向基板
５ｂとをギャップ量を１．０〜１．５μｍの間の値に設
定して貼り合わせ、このギャップに強誘電液晶１６を注
入封止して液晶パネルを完成した。図６において、１５
はギャップ設定のためのセルギャップ材、１９は画素間
の隙間からの光漏れを防止するための遮光マスク（金属
膜）である。このパネルを駆動したところ、画素内での
ギャップ不良が少ないため、品位の優れたディスプレイ
を得ることができた。

【００２８】

【実施例２】実施例１とほぼ同様な形成方法であるが、
本実施例では白を第２番目に形成している。パターン構
成は図３（ｃ）と同じであり、この構成からだと第１色
目、すなわち白パターンと隣り合わない画素パターンは
緑となる。図３（ｃ）のパターンにこだわる必要はなく
配置は適宜に変えてもよい。配置を決める要素としては
駆動信号の入り方と白以外の赤、緑、青の樹脂の密着性
が主となる。

【００２９】上記の如く、本実施例においては、緑→白
（透明）→青→赤の順に、図２に示すフォトリソ工程を
用いて各色の画素パターンを形成した。このときのカラ
ーフィルタの表面状態を図５に示す。

【００３０】図５（ａ）に示すように、対角に存在する
緑のパターンにひきづられた白の角近傍のパターン端部
の盛り上がりが若干みえる。但し、この盛り上がりの高
さは１０００〜１５００Åであるので実質上全く問題に
ならない。

【００３１】この基板を実施例１と同様な方法でパネル
化し駆動したところ品位の優れたディスプレイを得られ
た。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）およびＷ（白）のフィル
タ画素を必要とするカラーフィルタにおいて、白を第１
色目、あるいは第２色目でもかまわないが第１色目とは
隣り合わない位置に形成することによって、白のパター
ニング時におけるパターン端の盛り上がりを防ぐことが
でき、特にセルギャップの狭いパネルを製造するときの
セルギャップ不良を防ぐことができる。前述の感光性樹
脂においては、一般に、顔料を含んだ赤、緑および青よ
りも白の方が密着性が高く、この点からも白を第１色目
とした方が好ましい。白を第１色目にもって来ることに
より、第１色目の密着不良による欠陥をも合せて解決す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明および
従来の方法で製造されたカラーフィルタの表面状態のイ
メージ図であり、（ｃ）は従来法による白画素パターン
形成時のイメージ図である。

【図２】 カラーフィルタの製造方法の一例を示す説明
図である。

【図３】 本発明の一実施例に係るカラーフィルタの表
面状態（（ａ）および（ｂ））を示す図と、画素配置図
（（ｃ））である。

【図４】 従来法により製造されたカラーフィルタの表
面状態を示す図である。

【図５】 本発明の第２の実施例に係るカラーフィルタ
の表面状態を示す図である。

【図６】 液晶パネルの断面のイメージ図である。

【符号の説明】

１：白画素、２：赤画素、３：緑画素、４：青画素、
５，５ａ，５ｂ：ガラス基板、６：感光性樹脂膜、７：
フォトマスク、１０：白画素パターンの光硬化部、１１
ａ，１１ｂ：表示電極、１２ａ，１２ｂ：金属引回し電
極、１３ａ，１３ｂ：絶縁層、１４ａ，１４ｂ：配向
膜、１５：セルギャップ材、１６：液晶、１７：保護膜
（絶縁層）、１８：カラーフィルタ、１９：遮光マスク
（金属膜）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリアミドまたはポリイミドを主体とす
   る感光性樹脂中に顔料を分散させた感光性着色樹脂を用
   いて基板上にフォトリソ工程によりパターニングし、
   赤、緑および青の画素パターンを形成するとともに、ポ
   リアミドまたはポリイミドを主体とし顔料を含まない感
   光性樹脂を用いて基板上にフォトリソ工程によりパター
   ニングし、白画素パターンを形成する、赤、緑、青およ
   び白の４色の画素からなるカラーフィルタの製造方法に
   おいて、 前記白画素パターンの形成を、各白画素が他の色の画素
   と隣り合わない状態で行なうことを特徴とするカラーフ
   ィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記白画素パターンを第１番目に形成す
   ることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 前記赤、緑および青のいずれかの画素パ
   ターンを第１番目に形成し、前記白画素パターンをその
   第１色目を形成した位置とは隣り合わない位置に第２番
   目に形成することを特徴とする請求項１記載の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記カラーフィルタがセルギャップの狭
   い液晶表示パネルのセル内面側に形成される請求項１記
   載の製造方法。
5. 【請求項５】 前記セルギャップが６μｍ未満である請
   求項４記載の製造方法。