JPH07239411A

JPH07239411A - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH07239411A
Application number: JP3046594A
Authority: JP
Inventors: Akio Haneda; 昭夫羽田; Yoshimasa Komatsu; 義昌小松
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルタ基板上に光吸収性の着色フォトレジス
トによるプレパターン層と遮光性金属薄膜層との二層構
成による光吸収性と遮光性の極薄膜のブラックマトリク
スパターン２を形成し、該パターン端部上にオーバーラ
ップする突起状の盛り上がり防止と、パターン露光時間
の長大化の解消を達成する。【構成】前記プレパターン層１１ａ及びリフトオフ層１
２ａ上より全面に遮光性金属薄膜１３を成膜した後、前
記リフトオフ層１２ａ上側に相当する前記遮光性金属薄
膜１３をリフトオフすることにより、フィルタ基板１上
にプレパターン層１１ａと遮光性金属薄膜層１３ａとに
よる二層構成のブラックマトリクスパターン２を形成す
るカラーフィルタの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明なフィルタ基板上
に、ブラックマトリクスパターンと、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅ
ｅｎ，Ｒｅｄ各着色パターンから構成されるフィルタ色
パターンとを備えた液晶表示装置等に使用されるカラー
フィルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置等に使用されるカラ
ーフィルタは、図２（ａ）に示すように、ガラス基板１
上に、規則的な格子状、平行線状等の遮光性（若しくは
光吸収性）のブラックマトリクスパターン２２を設け、
該ブラックマトリクスパターン２２の間に、液晶セル
（表示画素）に相当するＢｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ
各着色パターンから構成される四角形ドット状、ストラ
イプ状等のフィルタ色パターン２５が設けられ、該ブラ
ックマトリクスパターン２２とフィルタ色パターン２５
の上側には、適宜透明導電膜又は透明保護膜を介して透
明導電膜（図示せず）が積層されている。

【０００３】上記カラーフィルタにおいては、ブラック
マトリクスパターン２２とフィルタ色パターン２５との
隣接部分に空隙が形成されないように、ブラックマトリ
クスパターン２２とフィルタ色パターン２５は互いに密
に隣接させるか、図２（ａ）のようにそれらの互いの端
部がオーバーラップするように設けられている。

【０００４】一般的に、液晶表示装置の表示パネルに使
用されるカラーフィルタの上記ブラックマトリクスパタ
ーン２２は、表示画像のコントラストを高めるために遮
光性があって且つ低反射性（又は光吸収性）であること
が適当である。

【０００５】例えば、図２（ａ）、ガラス基板１上にブ
ラックマトリクスパターン２２をパターン形成したカラ
ーフィルタとしては、金属蒸着方式によりガラス基板１
上に形成されたクロム蒸着薄膜をパターンエッチング方
式によりパターン形成したもの、あるいは、低反射性
（光吸収性）の黒色、暗色着色顔料をフォトレジスト
（光硬化型樹脂）に分散した着色フォトレジストを用い
てフォトファブリケーション（フォトリソグラフ法）方
式によりパターン形成したものなどがある。

【０００６】上記クロム蒸着薄膜のパターンエッチング
方式により形成したものは、図２（ａ）に示すように、
ブラックマトリクスパターン２２が比較的薄膜に形成で
き、遮光性のある精度の良いブラックマトリクスパター
ン２２及びフィルタ色パターン２５が得られるが、ガラ
ス基板面側から見た場合の光沢性及び光反射率が高いた
め、明所での画像コントラストが低下することが欠点と
してあり、また、他の方式に比較してクロム金属蒸着に
多大の製造原価が掛かる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】また、顔料分散フォト
レジストを用いてフォトファブリケーション（フォトリ
ソグラフ法）方式によりパターン形成したものは、蒸着
方式よりも比較的安価に製造でき、低反射性（光吸収
性）が得られるものの、図２（ｂ）に示すように、特に
遮光性（光学的濃度）を得るためにブラックマトリクス
パターン２２の膜厚を大きく設定する必要があり、その
ため、ブラックマトリクスパターン２２端部上にオーバ
ーラップするフィルタ色パターン２５の各Ｒ，Ｇ，Ｂ着
色パターン（色画素）端部が盛り上がって突起部２５ａ
が発生し易く、また膜厚の大きい該ブラックマトリクス
パターン２２自体もその端部が突起状に高く盛り上がり
易く、カラーフィルタと対向する対向電極板とを重ね合
わせて液晶表示パネル装置としてパネル化した際に、液
晶セルギャップとしての重ね合わせ離間距離が不均一に
なり、セルギャップ不良の原因となる場合がある。

【０００８】また、ブラックマトリクスパターン２２の
膜厚を大きく設定すると、パターン形成時に使用される
パターン露光光線が、顔料分散フォトレジスト膜を透過
してガラス基板１面に到達する以前に、顔料分散フォト
レジスト膜の黒色顔料によって吸収されて、実際にガラ
ス基板面に到達する光量が極端に（例えば、１／１００
〜１／１０００に）減少し、そのためパターン露光のた
めの露光時間の長大化が生じ、長い露光時間によるガラ
ス基板１面でのハレーションの発生などによって、ブラ
ックマトリクスパターン２２のパターンエッジ部分の精
度の低下を生じる等の問題があった。

【０００９】本発明方法は、フィルタ基板上に光吸収性
の着色フォトレジスト層と遮光性金属薄膜層との二層構
成による低反射性と遮光性のある極薄膜のブラックマト
リクスパターンを形成することによって、該ブラックマ
トリクスパターン端部上にオーバーラップするフィルタ
色パターンの突起状の盛り上がり防止と、パターン露光
時間の長大化の解消を達成することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明なフィル
タ基板１の一面上に光吸収性のネガ型着色フォトレジス
ト１１を薄膜状に塗布してパターン露光・現像処理し、
ブラックマトリクスパターン状に光吸収性のプレパター
ン層１１ａを形成し、次に該プレパターン層１１ａ上よ
り全面にネガ型フォトレジスト１２を塗布し、続いてフ
ィルタ基板１の他面側から全面露光し、前記プレパター
ン層１１ａ上のネガ型フォトレジスト１２を現像除去し
て、プレパターン層１１ａ以外の部分にリフトオフ層１
２ａを形成し、続いて、前記プレパターン層１１ａ及び
リフトオフ層１２ａ上より全面に、金属メッキ又は金属
蒸着により遮光性金属薄膜１３を成膜した後、前記リフ
トオフ層１２ａを溶解して該リフトオフ層１２ａ上側に
相当する前記遮光性金属薄膜１３をリフトオフすること
により、フィルタ基板１上にプレパターン層１１ａと遮
光性金属薄膜層１３ａとによる二層構成のブラックマト
リクスパターン２を形成し、その後、該ブラックマトリ
クスパターン２形成部分以外のフィルタ基板１表面に、
Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各着色パターンにより
構成されるフィルタ色パターン５を形成することを特徴
とするカラーフィルタの製造方法である。

【００１１】

【実施例】本発明のカラーフィルタの形成方法を、図１
（ａ）〜（ｈ）の製造工程を示す側断面図に従って以下
に詳細に説明する。

【００１２】まず、図１（ａ）、透明なガラス、プラス
チック板等のフィルタ基板１の一面上に、光吸収性の着
色フォトレジスト１１（例えば、ブラックレジスト等の
光吸収性の黒色系、若しくは暗色系の顔料、染料により
着色されたネガ型フォトレジスト）を、全面に薄膜状
（例えば、膜厚０．１乃至０．３μｍ程度であり、好ま
しくは０．２μｍ）に塗布する。

【００１３】次に、同図１（ａ）、着色フォトレジスト
１１側より、フォトマスクＰ（格子状パターン、ストラ
イプ状パターン等のブラックマトリクスパターンのネガ
パターンであって、遮光部Ｐａと、ブラックマトリクス
パターン相当の光透過部Ｐｂとを備える）を用いて、投
影露光方式（必要に応じて酸素を遮断して窒素等の不活
性ガス雰囲気中にて投影露光）、又はパターン走査露光
方式によりパターン露光を行なう。

【００１４】続いて、図１（ｂ）、現像液にて現像処理
して、着色フォトレジスト１１の露光硬化部分に、ブラ
ックマトリクスパターン状の薄膜状のプレパターン層１
１ａを形成する。現像処理後は、２３０℃にて、６０分
程度のポストベークを行い、プレパターン層１１ａの耐
溶剤性を付与する。上記薄膜状のプレパターン層１１ａ
の光学濃度は、０．６〜１．０、あるいは０．７〜１．
０程度が適当である。なお、上記着色フォトレジスト１
１としては、黒色顔料を分散したネガ型フォトレジスト
であって、水溶性フォトレジスト、油溶性フォトレジス
トのいずれでもよく、例えば、ＣＫ−２０００（フジハ
ント社製）を使用し、現像液としてアルカリ性水溶液
（例えばＮａＯＨ；３０℃〜４０℃、１％水溶液）を使
用する。

【００１５】次に、図１（ｃ）、プレパターン層１１ａ
上から、フィルタ基板１上全面に、ネガ型フォトレジス
ト１２を、膜厚１μｍ〜２μｍ程度の厚さに塗布する。
該レジスト１２は、なお、上記ネガ型フォトレジスト１
２としては、水溶性フォトレジスト、又は油溶性フォト
レジストのいずれでもよいが、前記着色フォトレジスト
１１に油溶性フォトレジストを使用した場合は、ポリビ
ニルアルコール系、アクリル系、ゼラチン−重クロム酸
系等の水溶性フォトレジストを使用するのが適当であ
る。また後において除去されるので、透明乃至不透明、
あるいは無着色乃至着色のいずれであってもよいが、透
明乃至半透明であることが望ましい。

【００１６】続いて、同図１（ｃ）、フィルタ基板１の
他面側から、全面露光を行い、前記ネガ型フォトレジス
ト１２におけるプレパターン層１１ａ（光透過性でない
部分）以外の光透過部分を光硬化する。

【００１７】その後、図１（ｄ）、水、又はアルコール
等の水性現像液にて現像処理し、光硬化部分のリフトオ
フ層１２ａを残して、プレパターン層１１ａ上における
未硬化のネガ型フォトレジスト１２を溶解除去する。

【００１８】次に、図１（ｅ）、フィルタ基板１の一面
上から、プレパターン層１１ａ及びリフトオフ層１２ａ
上に全面に、金属メッキ方式（無電解メッキ）、又は金
属蒸着方式（スパッタリング蒸着、真空蒸着等）を用い
て、クロム、ニッケル等の金属による遮光性金属薄膜１
３を成膜する。なお金属薄膜１３の膜厚は、例えば３０
０Å〜２０００Åであり、該金属薄膜層１２の光学濃度
は、０．８〜１．５以上、又は１．０〜１．５以上の遮
光性を備える。

【００１９】次に、図１（ｆ）、フィルタ基板１を、ア
ルカリ性水溶液（例えばＮａＯＨ；３０℃〜４０℃、１
％水溶液）に５分間浸漬して、リフトオフ層１２ａを溶
解除去することにより、該リフトオフ層１２ａ上側の金
属薄膜１３をリフトオフ（剥離除去）し、プレパターン
１１ａ上に金属薄膜層１３ａを積層形成し、フィルタ基
板１上に、二層構成のブラックマトリクスパターン２を
形成する。

【００２０】最後に、図１（ｇ）、二層構成のブラック
マトリクスパターン２形成部分以外のフィルタ基板１表
面に、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各着色パターン
（表示画素パターン）により構成される四角形ドット
状、ストライプ状等のフィルタ色パターン５をパターン
形成することにより本発明のカラーフィルタが形成され
る。

【００２１】なお、本発明においては、上記のようにし
て形成された図１（ｇ）に示すカラーフィルタのブラッ
クマトリクスパターン２及びフィルタ色パターン５上
に、適宜パターンのＩＴＯ膜（酸化インジウムにスズを
ドーピングした膜）等の透明導電膜６を形成するもので
ある。透明導電膜６は、単純マトリクス方式によるスト
ライプ状の走査電極パターン（ＳＴＮ−ＣＦ方式の場
合）、又はＴＦＴ方式によるベタ状の共通電極（ＴＦＴ
−ＣＦ方式の場合））であり、ブラックマトリクスパタ
ーン２及びフィルタ色パターン５上に、直接、又は絶縁
性の透明保護層（透明樹脂層）を介して積層するもので
ある。

【００２２】本発明のカラーフィルタにおいて、前記フ
ィルタ色パターン５をパターン形成する場合は、従来公
知のカラーフィルタのフィルタ色パターンを形成する方
法と同様の方法、例えばゼラチン等の染色性の良い透明
な感光液とＢｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄの各染料とを
用いたレリーフ染色法や、前述のＢｌｕｅ，Ｇｒｅｅ
ｎ，Ｒｅｄの各顔料分散フォトレジストを用いた顔料分
散フォトレジスト法や、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ
の各着色印刷インキを用いた凹版オフセット印刷法等の
印刷法による有機フィルタ色パターン形成法によって、
ブラックマトリクスパターン２とフィルタ色パターン５
を互いにその端縁部が密に隣接、若しくはフィルタ色パ
ターン５がブラックマトリクスパターン２上にその端縁
部がオーバーラップするように、フィルタ色パターン５
をパターン形成するものである。

【００２３】本発明において、上記図１（ｅ）におい
て、金属薄膜１３を形成する場合は、金属蒸着法、無電
解メッキ法を用いて形成するものであり、例えばニッケ
ルの無電解メッキ処理条件の一例を下記に示す。

【００２４】図１（ｄ）において、プレパターン１１ａ
とリフトオフ層１２ａの形成されたフィルタ基板１を、
必要に応じて弱酸溶液にて脱脂処理して水洗処理した後
に、水素化ホウ素ナトリウム、又は次亜リン酸ナトリウ
ム（還元剤）１〜５重量％、又は５ｇ／１０００ｃｍ³
水溶液（室温）に１〜３分浸漬して、センシタイジング
処理して水洗処理する。続いて、塩化パラジウム０．２
〜１重量％水溶液と、塩酸０．５容積％水溶液との混合
液（室温）、又は、塩化パラジウム水溶液（０．２ｇ／
１０００ｃｍ³）と、酒石酸ナトリウム水溶液（０．３
ｇ／１０００ｃｍ³）と、塩酸水溶液（３ｃｍ³／１０
００ｃｍ³）との混合液（ｐＨ；６．３、室温）に２〜
５分浸漬して、アクチベーティング処理した後に水洗処
理した。

【００２５】続いて、硫酸ニッケル溶液，塩化ニッケル
溶液等のニッケル金属塩溶液（６０℃〜９０℃）に１〜
５分浸漬して水洗処理することにより、フィルタ基板１
のプレパターン１１ａ及びリフトオフ層１２ａ上に、ニ
ッケルメッキ層を形成した。なおニッケル金属塩溶液と
して例えばニムデンＬＰＸ−Ａ（上村工業（株）製）の
水溶液とニムデンＬＰＸ−Ｍ（上村工業（株）製）の水
溶液との混合液（温度；６０℃〜９０℃、ｐＨ；４．
５）を使用でき、その混合液組成は下記の通りである。・ニムデンＬＰＸ−Ａ／水・・・・・４５０ｃｍ³
／１０００ｃｍ³ ・ニムデンＬＰＸ−Ｍ／水・・・・・２００ｃｍ³
／１０００ｃｍ³

【００２６】本発明方法において使用する光吸収性のネ
ガ型着色フォトレジスト１１としては、アルカリ性水溶
液、又は、アルコール、トルエン等の有機溶剤にて現像
可能な、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタ
ン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂等の合成
樹脂、又はこれらの樹脂のうちのいずれかの樹脂を複合
した複合樹脂を主体とする油溶性の光硬化性樹脂が適当
であり、該樹脂中に、低反射性（光吸収性）の黒色若し
くは黒色系、暗色系の顔料や染料を分散状態で混合した
ものである。

【００２７】また、本発明方法においてリフトオフ層１
２ａとして使用されるネガ型フォトレジスト１２として
は、水若しくは水性溶剤（アルカリ性水溶液）にて現像
可能なポリビニルアルコール系、ゼラチン−重クロム酸
塩系、アクリル系の水溶性ネガ型フォトレジストを使用
することが適当である。

【００２８】また、前記遮光性の金属薄膜１３を、金属
メッキ方式、又は金属蒸着方式により形成するための金
属としては、ニッケル、クロム、銅、アルミニウム、あ
るいはこれら金属酸化物等のうち、いずれかを使用する
ことができる。

【００２９】

【作用】本発明方法は、フィルタ基板１上に、光吸収性
の薄膜状のプレパターン層１１ａと、該プレパターン層
１１ａ上に積層された遮光性の金属薄膜層１３ａとの二
層構成によるブラックマトリクスパターン２を、フィル
タ基板１表面乃至裏面よりパターン露光してリフトオフ
方式によって形成するので、前記二層の積層形成におい
て整合性の良好なブラックマトリクスパターン２が得ら
れる。

【００３０】また、本発明方法により得られるブラック
マトリクスパターン２は、薄膜状のプレパターン層１１
ａと、同じく薄膜状の金属薄膜層１３ａとの二層構成に
よる極薄膜に形成されるので、ブラックマトリクスパタ
ーン２の端部にフィルタ色パターン５がオーバーラップ
した際に、オーバーラップによる突起部の高さを軽減で
き、また突起部の形成が抑制できる。

【００３１】また、本発明におけるブラックマトリクス
パターン２が極薄膜であるものの、プレパターン層１１
ａは光吸収性を、また金属薄膜層１３ａは遮光性をそれ
ぞれ備えているため、二層構成による相乗的な光学濃度
が、例えば２．０〜２．５、又はそれ以上得られ、ブラ
ックマトリクスパターン２としての十分な遮光性と光吸
収性（低反射性）が得られる。

【００３２】また本発明方法においては、光吸収性の着
色フォトレジストを、薄膜状に塗布して使用するためブ
ラックマトリクスパターン２としてのプレパターン１１
ａのパターン形成における露光時間の長大化を防ぐこと
が可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタの製造方法は、
光吸収性（低反射性）と遮光性とをもつ二層構成による
ブラックマトリクスパターン２を、二層間の整合性良く
パターン形成でき、遮光性と低反射性とにより表示画像
のコントラストを十分に向上させたカラーフィルタが製
造でき、またパターン露光時間の長大化を防いで、パタ
ーン露光時におけるフィルタ基板面でのハレーション発
生等の心配を無くし、ブラックマトリクスパターンエッ
ジ部分の精度向上を図ることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｈ）は本発明のカラーフィルタの製
造方法を説明する製造工程の概要側断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｂ）は従来のカラーフィルタを説明
する概要側断面図である。

【符号の説明】

１…フィルタ基板２…ブラックマトリクスパターン５…フィルタ色パターン６…透明導電膜１１…着色フォトレジスト１１ａ…プレパターン１２…ネガ型フォトレジスト１２ａ…リフトオフ層１３…遮光性金属薄膜１３ａ…金属薄膜層２２…ブラックマトリクスパターン２５…フィルタ色パターン２５ａ…突起部Ｂ…Ｂｌｕｅ（青）Ｇ…Ｇｒｅｅｎ（緑）Ｒ…Ｒｅ
ｄ（赤）Ｌ…露光Ｐ…フォトマスクＰａ…遮光部Ｐｂ…光
透過部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明なフィルタ基板１の一面上に光吸収性
のネガ型着色フォトレジスト１１を薄膜状に塗布してパ
ターン露光・現像処理し、ブラックマトリクスパターン
状に光吸収性のプレパターン層１１ａを形成し、次に該
プレパターン層１１ａ上より全面にネガ型フォトレジス
ト１２を塗布し、続いてフィルタ基板１の他面側から全
面露光し、前記プレパターン層１１ａ上のネガ型フォト
レジスト１２を現像除去して、プレパターン層１１ａ以
外の部分にリフトオフ層１２ａを形成し、続いて、前記
プレパターン層１１ａ及びリフトオフ層１２ａ上より全
面に、金属メッキ又は金属蒸着により遮光性金属薄膜１
３を成膜した後、前記リフトオフ層１２ａを溶解して該
リフトオフ層１２ａ上側に相当する前記遮光性金属薄膜
１３をリフトオフすることにより、フィルタ基板１上に
プレパターン層１１ａと遮光性金属薄膜層１３ａとによ
る二層構成のブラックマトリクスパターン２を形成し、
その後、該ブラックマトリクスパターン２形成部分以外
のフィルタ基板１表面に、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕ
ｅの各着色パターンにより構成されるフィルタ色パター
ン５を形成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】前記ネガ型フォトレジスト１２として、水
溶性のネガ型フォトレジストを使用する請求項１記載の
カラーフィルタの製造方法。