JPH06174911A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤、緑、青色の透明着色パターンの膜厚分布
が小さい分光特性良好なカラーフィルターの製造方法を
提供すること。 【構成】 スピンコータ１のチャンバー１０内に配置さ
れたガラス基板２上にカラーレジスト溶液を塗布しかつ
この塗布膜面に対し略垂直な軸を中心にして基板を回転
させその塗布膜厚を略均一にした後、これを乾燥させて
基板上にカラーレジストの被膜を形成する方法であっ
て、チャンバー内の空気中に含まれる溶媒量をｅ、チャ
ンバー内温度における空気の飽和溶媒量をＥとしたと
き、チャンバー内のｅ／Ｅ×１００［相対湿度：％］を
調節してカラーレジストの膜厚を所定値に設定すること
を特徴とする。この方法によれば上記膜厚調整をチャン
バー内の相対湿度を変えることにより行っているため、
基板の設定回転数を略一定に揃えることが可能となり、
かつ、これに伴い風切りの影響も略同一となり安定した
膜厚分布の各色別カラーレジスト被膜を基板上に形成す
ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明基板上の画素部位
に青色、緑色、赤色のカラーレジストでそれぞれ構成さ
れた各色別の透明着色パターンを備えるカラーフィルタ
ーの製造方法に係り、特に、各色別に設けられた透明着
色パターンの膜厚分布が小さいカラーフィルターの製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のカラーフィルターは、ガラス等
の透明基板と、この透明基板上の画素部位に設けられそ
の透過光を画素毎に着色する青色、緑色、赤色の各色別
の透明着色パターンとでその主要部が構成されており、
透明着色パターンはそれぞれの色に対応する色彩の顔料
が含まれたカラーレジストにより形成されている。

【０００３】そして、このカラーレジストは、顔料、バ
インダー樹脂、光架橋剤、及び、溶媒とでその主要部が
構成され、このカラーレジストを透明基板上に一様に塗
布し、かつ、選択的に露光、現像して上記各色別の透明
着色パターンが形成されているものである。

【０００４】ところで、このカラーレジストを適用して
カラーフィルターを製造する場合、その分光特性は上記
透明着色パターンを構成するカラーレジストの膜厚によ
り調整され、この膜厚が大きい場合はその色度は良好で
あるが透過率は低くなり、他方、上記膜厚が小さい場合
には透過率は良好となるが色度は低下する。

【０００５】このため、分光特性が良好なカラーフィル
ターを製造するためには上記透明基板上に適切な膜厚の
カラーレジストの被膜を形成することが必要となり、そ
の形成方法として、従来、特開昭６３−３７３０４号公
報に記載されたロールコータによる方法、特開昭６０−
４０３号公報に記載されたスピンコートによる方法等が
利用されている。

【０００６】しかし、前者のロールコータ法を適用して
その塗布膜厚を均一に調整するにはゴムローラ等ロール
コータ表面に予めカラーレジスト溶液を均一に展開させ
ることが前提となるが、上記ゴムローラとカラーレジス
ト溶液との濡れ性が悪い場合（特に水系のカラーレジス
トを適用した場合に顕著であった）にはこれが困難とな
り、この結果、上記ロールコータ法においてはカラーレ
ジスト被膜を均一に形成できない欠点があった。

【０００７】このため、上記カラーレジストの薄膜を形
成する方法としては一般にスピンコート法が利用されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このスピン
コートによる塗布方法は、密閉されたチャンバー内に透
明基板を配置し、かつ、この基板上にカラーレジストの
溶液を塗布すると共に、この塗布膜面に対し略垂直な軸
を中心にして上記基板を回転させその塗布膜厚を略均一
にした後、これを乾燥させて透明基板上にカラーレジス
トの薄膜を形成する方法である。

【０００９】そして、上記基板の回転数を高く設定する
とはカラーレジストの膜厚は薄くなり、反対に上記回転
数を低く設定するとその膜厚が厚くなることから、この
スピンコート法においては基板の回転数を適宜調整して
上記カラーレジストの膜厚を所定値に設定する方法が採
られている。

【００１０】しかし、上記カラーレジストの膜厚に対応
させて基板の回転数を高く設定するにつれてチャンバー
内の空気抵抗に起因した風切りの影響が上記塗布膜面に
現れ、透明基板の四方の角部にカラーレジストの樹脂成
分が溜まり易くなりその部位の膜厚が他の部位より厚く
なってしまう問題点があった（図２参照）。

【００１１】尚、このような弊害を回避するため、適用
するカラーレジスト溶液の流動性を高くして透明基板の
回転数を下げる方法も考えられている。

【００１２】しかし、このような方法を採ったとしても
その膜厚を所定の値に調整するには透明基板の回転数を
その設定膜厚に応じて変える必要があり、かつ、この回
転数の高低に対応して上記風切りの影響も変化するため
依然としてカラーレジスト被膜の膜厚を均一に設定でき
ない問題点があった。

【００１３】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、上記カラーレジ
ストで構成される透明着色パターンの膜厚分布が小さい
カラーフィルターを簡便に製造できる方法を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１に係る
発明は、チャンバー内に配置された基板上に、顔料、バ
インダー樹脂、光架橋剤、及び、溶媒を主成分とするカ
ラーレジスト溶液を塗布し、かつ、この塗布膜面に対し
略垂直な軸を中心にして上記基板を回転させその塗布膜
厚を略均一にした後、これを乾燥させて上記基板上にカ
ラーレジストの被膜を形成するカラーフィルターの製造
方法を前提とし、チャンバー内の空気中に含まれる上記
溶媒量をｅ、チャンバー内温度における空気の飽和溶媒
量をＥとしたとき、上記チャンバー内のｅ／Ｅ×１００
（相対湿度）を調節してカラーレジストの膜厚を所定値
に設定することを特徴とするものである。

【００１５】そして、この請求項１に係る発明において
はカラーレジストの膜厚の調整をチャンバー内の相対湿
度を変えることにより行っているため、上記基板の設定
回転数を略一定に揃えることが可能となり、かつ、これ
に伴い上記風切りの影響も略同一となり安定した膜厚分
布のカラーレジスト被膜を基板上に形成することが可能
となる。

【００１６】尚、この方法により上記カラーレジスト被
膜の膜厚を厚く設定するには、チャンバー内へ乾燥空気
等を循環させてチャンバー内のｅ／Ｅ×１００（％）
［相対湿度］を低く設定すればよい。すなわち、この雰
囲気下においては基板上に形成されたカラーレジスト溶
液の塗布膜の乾燥速度が速くなり、基板の回転中におい
て塗布膜の粘度上昇が急激にすすむため（すなわち早め
に流動性の低下を引起こすため）振切られる樹脂成分が
少なくなってその膜厚は厚くなる。

【００１７】一方、上記カラーレジスト被膜の膜厚を薄
く設定するには、チャンバー内へ溶媒蒸気等を循環させ
てチャンバー内のｅ／Ｅ×１００（％）［相対湿度］を
高く設定すればよい。すなわち、この雰囲気下において
は基板上に形成されたカラーレジスト溶液の塗布膜の乾
燥速度が遅くなり、基板の回転中において塗布膜の粘度
上昇が起こり難くなるため（すなわち流動性が保持され
るため）振切られる樹脂成分が多くなってその膜厚は薄
くなる。

【００１８】ここで、この請求項１に係る発明において
は上述したように基板の設定回転数を略一定に揃えるこ
とが可能となるが、その設定される回転数として４００
ｒｐｍ〜８００ｒｐｍの範囲が望ましい。この回転数が
８００ｒｐｍを越えると上記風切りの影響が無視できな
くなり、また、上記回転数が４００ｒｐｍ未満であると
振切られる樹脂成分が少なくなり、基板の外縁部に溜ま
ってしまったり塗布膜面に波状の凹凸が形成され易くな
る弊害が生ずるからである。

【００１９】次に、この技術的手段において適用される
カラーレジストは、従来と同様、顔料、バインダー樹
脂、光架橋剤、及び、溶媒を主成分とするものである。

【００２０】そして、上記顔料としては、フタロシアニ
ン系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、
アゾレーキ系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔
料、ペリレン系顔料、イソインドリノン系顔料、アント
ラキノン系顔料、チオインジコ系顔料等が適用できる。

【００２１】また、これ等の顔料は、水、ポリビニルア
ルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリ
コールアルキルエーテル等と共にボールミル、サンドミ
ル等で分散されて以下のバインダー樹脂や光架橋剤と混
合される顔料液となる。

【００２２】また、上記バインダー樹脂としては、アク
リル酸、メタクリル酸、２−ヒドロキシエチルアクリレ
ート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒド
ロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピル
メタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレー
ト、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ポリエチ
レングリコール、ポリビニルアルコール、アクリルアミ
ド、メトキシメチルアクリルアミドナド等から選択され
る重合体が適用でき、また、光架橋剤としては、ジアゾ
樹脂、ジアゾニウム塩、多官能アジド等が例示できる。

【００２３】

【作用】請求項１に係る発明によれば、チャンバー内の
空気中に含まれる上記溶媒量をｅ、チャンバー内温度に
おける空気の飽和溶媒量をＥとしたとき、上記チャンバ
ー内のｅ／Ｅ×１００（相対湿度）を調節してカラーレ
ジストの膜厚を所定値に設定している。

【００２４】このようにこの発明においてはカラーレジ
ストの膜厚の調整をチャンバー内の相対湿度を変えるこ
とにより行っているため、上記基板の設定回転数を略一
定に揃えることが可能となり、かつ、これに伴い風切り
の影響も略同一となり安定した膜厚分布のカラーレジス
ト被膜を基板上に形成することが可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００２６】まず、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸
を８０重量％、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミ
ドを３重量％、メタクリルアミドを２重量％、及び、メ
トキシメチルアクリルアミドを１５重量％の割合で２０
％の酢酸溶液中にて重合し分子量２５００のバインダー
樹脂を合成し、かつ、これに光架橋剤としてジアゾ樹脂
を１０重量％混合し感光性樹脂とした。

【００２７】一方、赤色顔料としてパーマネントレッ
ド、緑色顔料として塩素化シアニングリーン、青色顔料
として不安定化シアニンブルーとジオキサジンバイオレ
ットの混合物を適用し、各顔料をサンドミル、ボールミ
ルを使用してそれぞれ、水、ポリビニルアルコール、ポ
リエチレングリコールモノオレインエーテル中に分散さ
せて赤色、緑色、及び、青色の顔料液を作製した。

【００２８】次に、これ等顔料液の固形分と上記感光性
樹脂の固形分の重量比が５：３となる割合で各々混合
し、赤色、緑色、及び、青色のカラーレジストをそれぞ
れ作製した。

【００２９】そして、図１に示されたスピンコーターを
用い、３００ｍｍ角のガラス基板上にそれぞれの膜厚が
１μｍの赤色、緑色、青色の透明着色パターンを形成す
る目的で以下の予備テストを行った。尚、膜厚測定は１
５ｍｍ間隔で測定した。

【００３０】ここで、このスピンコーター１は、図１に
示すようにチャンバー１０と、このチャンバー１０内に
設けられガラス基板２を保持する保持台１２を矢印方向
へ回転させる回転軸１１と、上記チャンバー１０内に空
気、溶媒蒸気等を供給する第一供給管１３と、同じく蒸
気チャンバー１０内に樹脂溶液を滴下供給する第二供給
管１４とでその主要部が構成されている。

【００３１】［予備テスト］以下、この予備テストにつ
いて説明する。

【００３２】まず、上記保持台１２上にサイズ３００ｍ
ｍ×３００ｍｍ（ｔ＝１．１ｍｍ）のガラス基板２を置
いてこれを固定し、かつ、チャンバー１０の蓋（図示せ
ず）を閉じて密閉した後、このチャンバー１０内に上記
第一供給管１３より空気と水蒸気を供給してチャンバー
１０内の相対湿度を５０％（但し、チャンバー内温度は
２５度である）に設定した。

【００３３】次に、上記チャンバー１０内のガラス基板
２上へ第二供給管１４より上記赤色、緑色、及び、青色
のカラーレジストをそれぞれ供給し、かつ、ガラス基板
２の回転数：１０００ｒｐｍ、塗布時間：６０ｓｅｃの
条件でこのガラス基板２上に赤色、緑色、及び、青色の
カラーレジスト被膜を形成した。

【００３４】尚、赤色、緑色、及び、青色のカラーレジ
スト被膜の膜厚平均値とばらつき％は以下の通りであっ
た。

【００３５】 (膜厚平均値) (ばらつき％) 赤色のカラーレジスト被膜：１．５０μｍ ± ８．０％ 緑色のカラーレジスト被膜：０．６０μｍ ±１０．０％ 青色のカラーレジスト被膜：１．００μｍ ± ７．５％ ［実施例］次に、この予備テストの結果に基づきガラス
基板２の回転数を５００ｒｐｍと一定にし、かつ、赤色
のカラーレジストについてはその相対湿度を８５％（但
し、チャンバー内温度は２５度である）の条件で、緑色
のカラーレジストについてはその相対湿度を３５％（チ
ャンバー内温度は２５度）の条件で、また、青色のカラ
ーレジストについてはその相対湿度を６５％（チャンバ
ー内温度は２５度）の条件でそれぞれ６０ｓｅｃスピン
コートし、以下の膜厚平均値を示すカラーレジスト被膜
を形成した。

【００３６】 (膜厚平均値) (ばらつき％) 赤色のカラーレジスト被膜：１．００μｍ ± ２．０％ 緑色のカラーレジスト被膜：１．００μｍ ± ２．２％ 青色のカラーレジスト被膜：１．００μｍ ± ２．２％ この結果から明らかなように膜厚分布の小さい赤色、緑
色、及び、青色のカラーレジスト被膜を簡便に形成でき
ることが確認された。

【００３７】［比較例１］上記予備テストの雰囲気と同
一の条件（すなわちチャンバー内温度：２５度、相対湿
度：５０％）にし、かつ、ガラス基板の回転数のみを以
下のように設定して６０ｓｅｃスピンコートし、赤色、
緑色、及び、青色のカラーレジスト被膜を形成した。

【００３８】 (設定回転数) (膜厚平均値) (ばらつき％) 赤色のカラーレジスト被膜：１８００rpm １．００μｍ ±１１．０％ 緑色のカラーレジスト被膜： ４００rpm １．００μｍ ± ３．３％ 青色のカラーレジスト被膜：１０００rpm １．００μｍ ± ７．５％ この結果から明らかなように、赤色及び青色のカラーレ
ジストについてはその設定回転数が高いため風切りの影
響により膜厚分布が悪かった。また、緑色のカラーレジ
ストについてはその設定回転数が低いため樹脂成分の振
切りが不十分であった。

【００３９】［比較例２］ガラス基板の設定回転数のみ
を１０００ｒｐｍから５００ｒｐｍに変えた点を除き上
記予備テストと同一の条件（すなわちチャンバー内温
度：２５度、相対湿度：５０％、スピンコート時間：６
０ｓｅｃ）でスピンコートし、赤色、緑色、及び、青色
のカラーレジスト被膜を形成した。

【００４０】 (設定回転数) (膜厚平均値) (ばらつき％) 赤色のカラーレジスト被膜： ５００rpm ２．６０μｍ ± ２．０％ 緑色のカラーレジスト被膜： ５００rpm ０．８５μｍ ± ２．２％ 青色のカラーレジスト被膜： ５００rpm １．５０μｍ ± ２．２％ この比較例においてはガラス基板の設定回転数が５００
ｒｐｍと低いため各色のカラーレジストの膜厚分布は良
好であった。しかし、各色とも相対湿度が同一の条件で
スピンコートしているため適切な膜厚の設定は困難であ
った。

【００４１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、カラーレ
ジストの膜厚調整をチャンバー内の相対湿度を変えるこ
とにより行っているため、基板の設定回転数を略一定に
揃えることが可能となり、かつ、これに伴い風切りの影
響も略同一となり安定した膜厚分布のカラーレジスト被
膜を基板上に形成することが可能となる。

【００４２】従って、分光特性の良好なカラーフィルタ
ーを確実にしかも簡便に製造できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で適用したスピンコーターの構成断面
図。

【図２】スピンコート法により形成された従来のカラー
レジスト被膜の平面図。

【符号の説明】

１ スピンコーター ２ 基板 １０ チャンバー １１ 回転軸 １２ 保持台 １３ 第一供給管 １４ 第二供給管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チャンバー内に配置された基板上に、顔
   料、バインダー樹脂、光架橋剤、及び、溶媒を主成分と
   するカラーレジスト溶液を塗布し、かつ、この塗布膜面
   に対し略垂直な軸を中心にして上記基板を回転させその
   塗布膜厚を略均一にした後、これを乾燥させて上記基板
   上にカラーレジストの被膜を形成するカラーフィルター
   の製造方法において、 チャンバー内の空気中に含まれる上記溶媒量をｅ、チャ
   ンバー内温度における空気の飽和溶媒量をＥとしたと
   き、 上記チャンバー内のｅ／Ｅ×１００（相対湿度）を調節
   してカラーレジストの膜厚を所定値に設定することを特
   徴とするカラーフィルターの製造方法。