JPH06138314A

JPH06138314A - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH06138314A
Application number: JP28902492A
Authority: JP
Inventors: Isamu Masuyama; 勇増山; Yoshito Baba; 義人馬場; Shigeki Nakano; 茂樹中野
Original assignee: MASUYAMA SHIN GIJUTSU KENKYUSH; MASUYAMA SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK; SHIPUREI FAR EAST KK
Current assignee: MASUYAMA SHIN GIJUTSU KENKYUSH; MASUYAMA SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK; SHIPUREI FAR EAST KK
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【構成】レジスト用感光樹脂と、顔料分散のための媒
体用樹脂とを用い、１色または２色以上の色フィルタを
透明基板上に形成してカラーフィルタを製造する方法に
おいて、（ａ）媒体用樹脂は感光性樹脂の現像液で侵さ
れないものであり、その媒体用樹脂中に顔料を分散させ
たものを基板に塗布した後その上に感光性樹脂を塗布
し、次に露光、現像液処理で露光部または非露光部の感
光性樹脂を除去し、この除去部の媒体用樹脂を感光性樹
脂を侵さない液体で剥離し、（ｂ）（ａ）の工程を１回
実施するか２回以上繰り返して１色または２色以上の色
を基板上に形成した後残った感光性樹脂を剥離する。【効果】一着色の都度、レジスト剥離、樹脂のキュア
という工程を必要としない。キュアはすべての着色が終
った後にまとめて行うので、工程としては簡単で均一な
キュアが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶などの表示素子を多
色化するために用いられるカラーフィルタの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の基板面にカラーフィルタ
を形成する主な方法としては、(1) 基板面にゼラチンな
どの高分子膜を設けこれを染色する染色法、(2) 染料の
代わりに顔料を用い、これを高分子に分散させたものを
使う顔料分散法、(3) オフセット印刷などで直接基板面
にインキを印刷する印刷法、(4) 基板上の導電膜上に顔
料を分散させた高分子を電着する電着法が良く知られて
いる。この中、染色法は分光特性、解像度に優れている
こともあって現在最も広く用いられているが、耐性面で
他の方法より弱い。カラーフィルタの要求特性の高度化
につれて、特に耐熱、耐光、耐薬品等に対する信頼性の
面から顔料分散法のカラーフィルタが注目され、染色法
に置き換わろうとしている。

【０００３】顔料分散法は顔料で着色した樹脂を基材と
して基板上に塗布してパターン化する方法であるが、現
在行われている顔料分散法には大きく分けて二つの方法
がある。すなわち、着色基材が感光性がある場合とない
場合の両方法である。着色基材に感光性がある場合の方
法は着色感剤法と呼ばれ、顔料の分散媒体に感光性樹脂
を用いている。この方式の特徴は、感光性樹脂に顔料を
分散させた着色感剤を基板に均一に塗布し、プリベーク
（乾燥）した後に露光し、現像後ポストベークして第１
色目の着色画素を形成する。このプロセスを繰り返し多
色の着色画素を形成するものである。もう一つの方法は
エッチング法と呼ばれるもので、顔料を分散させる樹脂
として感光性樹脂を用いない。したがって着色画素パタ
ーン形成には新たに感光性樹脂と組み合わせたフォトリ
ソグラフィ工程を用いる。プロセスとしては、着色感剤
塗布、ベーキング、ポジレジスト塗布、プリベーク、露
光、現像（エッチング）、レジスト剥離、キュアの多色
繰り返しにより着色画素を形成する。着色感剤法はエッ
チング法に比べてレジスト塗布の工程と着色感剤塗布の
工程を一つにしていると見ることができるので、工程が
簡単である。その反面、感剤に使用する樹脂は必ず感光
性樹脂でなければならないという大きな制約があり、ど
んな樹脂でもという訳に行かない。これに対してエッチ
ング法では、レジストの工程と着色感剤の工程は別にな
っているので、感剤に使用する樹脂としては自由度が大
きい。したがって、耐熱性、耐薬品性など、必要に応じ
て多種多様の樹脂を選ぶことができるという利点を持っ
ている。使用する目的に応じてこの二つの方法は併用さ
れている。

【０００４】図５〜７にエッチング法を用いた代表的な
従来例の液晶表示素子用カラーフィルタの製造工程図を
示す（図５〜７は一連の工程を、単に便宜上分けて図示
したものである）。あらかじめ遮光膜ｂの形成されたガ
ラス基板１の上に赤色顔料を分散させたポリイミド樹脂
（赤色顔料分散樹脂）Ｒを全面塗布し、１００〜１３０
℃に加熱して樹脂のセミキュアを行う（図５（ａ））。
セミキュア後のカラーペースト上にポジタイプのフォト
レジスト２を全面塗布して（同（ｂ））、マスク露光を
行った後アルカリ現像でパターニングを行う（同
（ｃ））。セミキュア状態のポリイミドはアルカリ可溶
性であるので、レジスト現像とともにエッチングされ、
この段階で赤色顔料分散樹脂Ｒのレリーフパターンが形
成される。未露光部のレジストを剥離処理した後（同
（ｄ））、カラーペーストのレリーフパターンを２５０
〜３００℃でキュア処理する（同（ｅ））。緑色顔料分
散樹脂の着色パターンＧの形成についても赤色の場合と
全く同じプロセスで行う。使用する顔料が赤色から緑色
に変わっただけである（図６（ａ）〜（ｅ））。青色顔
料分散樹脂の着色パターンＢの場合も同じ工程を青色顔
料を使って繰り返すことによって行う（図７（ａ）〜
（ｅ））。このようにしてＲ．Ｇ．Ｂ各色の着色完了
後、保護膜であるポリイミドを塗布、キュアして、カラ
ーフィルタが出来上がる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】カラーフィルタの特性
に対する要求が高度化するにつれて、着色感剤に使用す
る樹脂を感光性樹脂の範疇ですべて選ぶのは難しい。着
色感剤法でなくエッチング法が注目されている所以であ
る。現在行われているエッチング法では塗布したポジレ
ジストを露光、アルカリ現像で露光部のポジレジストを
除去する。現在用いられている着色感剤の樹脂はポリイ
ミド系が主で、この樹脂はアルカリ可溶であるのでアル
カリ現像時に露光部の樹脂はすべて溶けてなくなる。次
に未露光部のレジストを剥離した後残った着色樹脂を高
温でキュアして安定なものに仕上げる。この工程を繰り
返して多色のカラーフィルタを実現する。すなわち、こ
のエッチング法ではアルカリ現像でレジストの下の着色
樹脂まで同時に除去する。アルカリ現像処理の工程は多
色化の色の数だけ行う必要があり、そのためには最初に
形成した着色部をアルカリに対して安定なものにしてお
く必要があり、レジスト剥離、着色部キュアの工程を各
色形成ごとに実施しておく必要がある。工程的にさらに
煩雑で性能歩留まり、コストの点からも改良が望まれ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、レジスト用感光樹脂と、顔料分散のため
の媒体用樹脂とを用い、１色または２色以上の色フィル
タを透明基板上に形成してカラーフィルタを製造する方
法において、（ａ）前記媒体用樹脂は前記感光性樹脂
の現像液で侵されないものであり、その媒体用樹脂中に
顔料を分散させたものを透明基板に塗布した後その上に
前記感光性樹脂を塗布し、次に露光、現像液処理で露光
部または非露光部の前記感光性樹脂を除去し、この除去
部の媒体用樹脂を前記感光性樹脂を侵さない液体で剥離
し、（ｂ）（ａ）の工程を１回実施するか２回以上繰
り返して１色または２色以上の色を透明基板上に形成し
た後残った前記感光性樹脂を剥離することを特徴とする
カラーフィルタの製造方法である。

【０００７】

【作用】本発明のカラーフィルタの製造方法によれば、
レジスト用感光樹脂（以下、レジスト）の現像工程で着
色感剤に用いる媒体用樹脂を現像液が侵すことはない。
つまり、従来のエッチング法と異なり、レジストの現像
液処理によって除去されるのはレジスト層だけであり、
媒体用樹脂の剥離液には上記現像液以外の別のもの（レ
ジストを侵さないもの）を用いている。従来のエッチン
グ法では媒体用樹脂はレジストの現像液に可溶であるか
ら、レジストの現像時、下地の媒体用樹脂まで除去でき
るという利点がある。しかし繰り返し着色の場合には、
そのままでは現像液ですでに着色を終了した箇所まで侵
されてしまう。したがってこれを避けるために、すでに
着色した箇所は完全にキュアして酸、アルカリなどの薬
品に対して安定なものにしておかねばならなかった。こ
のため、従来のエッチング法では一回の着色ごとに着色
部上のレジストを除去し、セミキュアの被着色・媒体用
樹脂を高温でキュアして酸、アルカリ等の薬品に対して
安定なものにすることを行う。本発明の方法ではレジス
ト現像液で媒体用樹脂が侵されることがないから、着色
の一回ごとに着色部上のレジスト剥離、着色部の媒体用
樹脂のキュアという工程を付加する必要はない。１色ま
たは多色着色のすべての工程がすんだ後まとめてレジス
ト剥離、被着色・媒体用樹脂キュアの工程を行えば事足
りるのである。工程が簡単になるということができる。

【０００８】

【実施例】図１〜図３に本発明のエッチング法によるカ
ラーフィルタの製造方法の一連の製造工程を示す（図を
分けたのは、単なる便宜のためである）。同図に従い図
４のような三原色カラーフィルタを製造する場合の具体
例について述べる。まず遮光膜ｂの形成されたガラス基
板上にペースト状の赤色顔料分散樹脂Ｒを全面に塗布す
る（図１（ａ））。遮光膜ｂには普通Ｃｒの金属スパッ
タ膜が用いられているが、もちろんこれに限定されるも
のではなく、遮光膜ｂの目的を果たすものであればその
材料、方法を問わないことは言うまでもない。従来のエ
ッチング法と異なるのは顔料を分散させる樹脂にある。
従来のエッチング法で使用する樹脂は、レジストの現像
液で可溶の樹脂を用いる。たとえば、エッチング法で通
常用いるポリイミド樹脂はセミキュアの状態ではアルカ
リに可溶であり、ポジレジストのアルカリ現像液で溶け
る。これに対して、本実施例ではアルカリ不溶で酸に可
溶の（つまり、現像液に不溶の）樹脂を用いる。実施例
ではメチルメタアクリレート、エチルアクリレート、ジ
メチルアミノエチルメタアクリレートの共重合物、およ
びジペンタエリスリトールペンタアクリレートを含む組
成（メチルメタアクリレート：エチルアクリレート：ジ
メチルアミノエチルメタアクリレート＝７５：１７：
８，重合物：ジペンタエリスリトールペンタアクリレー
ト＝２：１）のものを用いた。この樹脂はアルカリに強
く、酸には容易に溶ける特徴を持っている。本実施例で
は上記の組成のものを用いたが、アルカリに強く酸に溶
ける性質の樹脂であれば本実施例の樹脂にこだわらな
い。たとえば、アミノ基を含む樹脂の中にはこのような
性質を持ったものが見受けられる。基板全面に塗布され
た赤色顔料分散樹脂Ｒをセミキュアした後、さらにその
上にポジ型のレジスト２を塗布する（図１（ｂ））。次
にマスク露光を行った後、アルカリ現像で露光部のレジ
スト２を除去する（図１（ｃ））。この場合従来と異な
り、アルカリ現像で除去されるのはレジスト層のみであ
り、赤色顔料分散樹脂Ｒはそのまま残っている。その樹
脂層Ｒの露出部は酸で除去する（図１（ｄ））。本実施
例では乳酸を用いた。このようにして得られるパターン
は、セミキュアの赤色顔料分散樹脂Ｒの上をレジスト２
が覆っている形になっている。この樹脂層Ｒはキュアし
ない。次に赤色の場合と全く同じように、緑色の顔料を
分散させた樹脂を用いて緑色の顔料分散樹脂Ｇの着色パ
ターンを形成する（図２（ａ）〜（ｄ））。青色も同じ
ように青色の顔料を使って青色の顔料分散樹脂Ｂの着色
パターンを形成する（図３（ａ）〜（ｄ））。このよう
にＲ．Ｇ．Ｂの着色パターンがすべて形成された後、レ
ジスト２を剥離し、着色樹脂をまとめてキュアして樹脂
を安定化させる。最後に着色樹脂を保護し、表面の平坦
性を確保する目的で、ポリイミド等の樹脂で保護膜を形
成してカラーフィルタ加工を完了する。本実施例では、
レジストにアルカリ可溶のポジレジストを選び、カラー
樹脂にアルカリに不溶で酸に可溶のものを選んで用い
た。しかし本発明の趣旨からいって、このようなものに
限定されるものではないことは勿論である。一般にポジ
レジストはアルカリ可溶であって現像液にはアルカリ性
のものが用いられるが、他の有機溶媒も現像液として用
いられる。このことと、本発明では、顔料の分散する樹
脂がレジストの現像液で溶けない樹脂であって、その樹
脂の剥離液でレジストが侵されないことが必須条件であ
ることとを併せ考えると、上記レジスト、樹脂とに限定
されないことは明らかである。逆にレジストとカラー樹
脂から、上記の条件を満たすように、溶媒（現像液、剥
離液）を探し選んでも良いのである。

【０００９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は従来のエッ
チング法と異なり、レジストの現像液で着色顔料分散樹
脂が侵されることがないので、一着色の都度、レジスト
剥離、樹脂のキュアという工程を必要としない。キュア
はすべての着色が終った後にまとめて一回で行うので、
工程としては簡単で均一なキュアが出来、品質的にも優
れている。従来法に比べて、コスト的にも優れた方法と
言うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例の初
段の工程を示した断面図である。

【図２】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例の中
段の工程を示した断面図である。

【図３】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例の後
段の工程を示した断面図である。

【図４】カラーフィルタの平面パターン図である。

【図５】従来のカラーフィルタの製造方法の一例の初段
の工程を示す断面図である。

【図６】従来のカラーフィルタの製造方法の一例の中段
の工程を示す断面図である。

【図７】従来のカラーフィルタの製造方法の一例の後段
の工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１基板、２ポジ型感光性樹脂被膜、ｂ遮光膜、Ｒ赤色顔料分散樹脂、Ｇ緑色顔料分散樹脂、Ｂ青色顔料分散樹脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中野茂樹新潟県北蒲原郡加治川村向中条399番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジスト用感光樹脂と、顔料分散のため
の媒体用樹脂とを用い、１色または２色以上の色フィル
タを透明基板上に形成してカラーフィルタを製造する方
法において、（ａ）前記媒体用樹脂は前記感光性樹脂
の現像液で侵されないものであり、その媒体用樹脂中に
顔料を分散させたものを透明基板に塗布した後その上に
前記感光性樹脂を塗布し、次に露光、現像液処理で露光
部または非露光部の前記感光性樹脂を除去し、この除去
部の媒体用樹脂を前記感光性樹脂を侵さない液体で剥離
し、（ｂ）（ａ）の工程を１回実施するか２回以上繰
り返して１色または２色以上の色を透明基板上に形成し
た後残った前記感光性樹脂を剥離することを特徴とする
カラーフィルタの製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記媒体用樹脂はア
ルカリに不溶で酸に可溶であり、前記感光性樹脂はポジ
型であり、露光部がアルカリ現像液で除去され得るもの
であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。