JPH07301709A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

カラーフィルターの製造方法

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JPH07301709A
JPH07301709A JP6278644A JP27864494A JPH07301709A JP H07301709 A JPH07301709 A JP H07301709A JP 6278644 A JP6278644 A JP 6278644A JP 27864494 A JP27864494 A JP 27864494A JP H07301709 A JPH07301709 A JP H07301709A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の印刷法によるカラーフィルターの欠点
を解消し,且つ着色画素以外の基板面領域が黒色遮光部
で遮光されたカラーフィルターを容易に製造することが
できるカラーフィルターの製造方法を提供する。 【構成】 透明基板6上に印刷法により所定のピッチ
で,且つ順次くり返し配列で,複数色の着色画素5を形
成し,次いで着色画素5を設けた透明基板6上全面に,
黒着色ネガ型感光性樹脂7を塗布し,着色画素5を設け
た側とは反対面側より露光後,現像する。あるいは,前
記黒着色ネガ型感光性樹脂の代わりに染色性ネガ型感光
性樹脂を用い,最後に残存する染色性ネガ型感光性樹脂
を黒色に染色する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,カラーフィルターの製
造方法に係り,更に詳しくは,カラー液晶表示素子,カ
ラーファクシミリ,EL,PDP等ディスプレイに用い
られるカラーフィルターの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー液晶表示装置用カラーフィルター
は,ガラス,プラスチック,薄膜トランジスター等の基
板の上に,複数色の微細な着色画素を順次くり返し形成
し,更にその上に保護膜を設けてなるもので,このカラ
ーフィルターの着色画素の形成法について,次のような
さまざまな方法が提案されている。
【0003】(1)ホトリソグラフィー法 ゼラチン,グリュー,カゼイン等のタンパク質やPVA
等に染色基を導入した水溶性高分子と重クロム酸アンモ
ニウム,ジアゾ化合物などの光反応硬化剤を用いて,製
版,染色工程によって着色画素を順次形成する方法。 (2)電着法 イオン化した顔料を水中に分散させておき,予めパター
ン化した透明電極に電圧を印加し,イオン化した顔料を
その透明電極上に析出させ,これを順次くり返して,着
色画素を得る方法。 (3)蒸着法 昇華性染料及び顔料等を高真空中で基板上に被着せし
め,リフトオフ法またはエッチング法等で,順次着色画
素を得るか,低屈折率物質と高屈折率物質を所定膜厚交
互に積層させた多層干渉薄膜をリフトオフ法かエッチン
グ法により,順次着色画素を得る方法。 (4)印刷法 透明性の良好な顔料または,染料を用いて,ビヒクル中
に分散させ,スクリーン印刷法,オフセット印刷法やフ
レキソ凹版印刷法により,各着色画素を順次形成する方
法。 特に(4)の印刷法は,生産性が非常に優れているため
に,低コスト化が期待でき,更には,着色画素の物性が
堅牢であるという特徴が有る。従来欠点であった,画素
寸法やトータルピッチといった精度面も,改善され,カ
ラーフィルターの用途として,十分に使用できるレベル
になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】印刷法は上記のような
長所を有する反面,着色画素にしばしば,ピンホールが
生じるという短所がある。例えば,オフセット印刷は,
インキの版,ブランケット,被印刷体または水等への密
着性,更にこれを支配するインキ界面間のエネルギー,
接触角並びに粘度,タック値,チクソトロピー性等の諸
物理的因子によるバランスのうえに成立しているため
に,ゴミやインキの未精製成分,水,溶剤等によってこ
れらのバランスが局部的に崩れ,ピンホールが発生す
る。このため,インキの精製方法や,カラーフィルター
の製造環境に細心の注意が払われ,2度刷りあるいは3
度刷りを実施し,ピンホールの発生を最低限にする努力
が行なわれてきた。
【0005】また,カラー液晶表示素子用としてのカラ
ーフィルターの場合,色純度,コントラスト向上,更に
薄膜トランジスター方式を用いるカラー液晶表示素子に
あっては,トランジスターの光による暗電流防止をも含
む目的として,着色画素間に黒色の遮光部を設ける試み
がなされている。印刷法によっても幅数十μmのライン
を組み合わせ,これらの黒色遮光部を設けることが可能
であるが,以下のような問題があった。
【0006】先ず着色画素用の版以外に,黒色遮光部用
の版を準備する必要があり,二者のX−Y−θ方向のレ
ジストレーションが困難であるという問題があった。ま
た,着色画素部と黒色遮光部にオーバーラップ部ができ
るため,カラーフィルターの開口率が低下するという問
題があった。以上の様な問題点があったため,従来の印
刷法による黒色遮光層形成は,手間がかかる割合には充
分な効果が得られなかった。
【0007】そこで,本発明が解決しようとする問題点
は,従来の印刷法によるカラーフィルターの欠点を解消
し,且つ着色画素以外の基板面領域が黒色遮光部で遮光
されたカラーフィルターを容易に製造することができる
カラーフィルターの製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
手段は,透明基板上に印刷法により所定のピッチで,且
つ順次くり返し配列で,複数色の着色画素を形成し,次
いで着色画素を設けた透明基板上全面に,着色画素のビ
ヒクルが油性の場合には油性の黒着色ネガ型感光性樹
脂,着色画素のビヒクルが水溶性の場合には水溶性の黒
着色ネガ型感光性樹脂を塗布し,着色画素を設けた側と
は反対面側より露光後,現像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。本発明の請求項2記載
の手段は,透明基板上に印刷法により所定のピッチで,
且つ順次くり返し配列で,複数色の着色画素を形成し,
次いで着色画素を設けた透明基板上全面に,着色画素の
ビヒクルが油性の場合には油性の染色性ネガ型感光性樹
脂,着色画素のビヒクルが水溶性の場合には水溶性の染
色性ネガ型感光性樹脂を塗布し,着色画素を設けた側と
は反対面側より露光後,現像し,次いで得られた感光性
樹脂画像を染料で黒色に染色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。
【0009】以下,図面を用いて本発明の各構成要素の
詳細を説明する。図1(a)(b)はそれぞれ,本発明
に関するカラーフィルターの上面図と断面図を示すもの
である。印刷法によるカラーフィルターは,着色画素3
の様に順次配列されているが,ピンホール(または欠
け)1により,明るく,白色のバックライト光が漏れる
ため,全体的な純度度が低下する。また,不規則に点在
するピンホール1は,概ね透明なので明るさとして,
赤,青色着色画素の約3〜5倍,緑の約2〜3倍あり,
画像表示をした場合,ちょうど星が光る様に見え,表示
品質が著しく低下するために,本発明においては,ここ
の部分を黒色材料を充填し,これらを光学的に遮光す
る。更に着色画素3の隙間2も,同様の目的で黒色材料
を充填する。黒色材料としては,樹脂中にカーボン等を
予め分散させておいてこれを硬化させたものや,樹脂を
黒色染料で染色する,あるいは金属等を膜付けすること
により得られる。
【0010】上記のカラーフィルターは,下記の製造方
法により得ることができる。まず,請求項1に関する製
造方法に関し,図2(a)〜(d)を用いて説明する。
ガラスまたはプラスチック等の透明基板6上に,オフセ
ット印刷法またはシルクスクリーン印刷法により,着色
画素5を順次形成する。次いで,黒色染料及び顔料を分
散させたネガ型感光性樹脂7を塗布する。ネガ型感光性
樹脂の選択は,印刷法によって得られた着色画素5のビ
ヒクルにより異なり,、着色画素5へのぬれ性を考慮し
て決定される。すなわち着色画素5のビヒクルが油性で
ある場合はネガ型感光性樹脂も油性を使用し,ビヒクル
が水溶性である場合は,水溶性感光性樹脂を塗布する。
但し,ビヒクルが水溶性樹脂であっても硬化時,脱水反
応等で,親水基が失われる場合は,油性の感光性樹脂の
方が良い。
【0011】以上の様な条件を満たし得るネガ型感光性
樹脂として油性の場合,E.Kodak社KPR,KO
R,KAR−3,KMER,KMRシリーズ,Dyna
chem社DCR,Hunt Chem社WAY CO
ATシリーズ,富士薬品社FSR,FPERシリーズ,
FVR,東京応化社EPPR,OMRシリーズ,OS
R,OTER,ONNRシリーズ,TPR,東レ社フォ
トニースUR−3000,日本合成ゴム社CIR−77
1,CBR−Mあるいは各種UV硬化樹脂が用いられ
る。水性の場合は,諸星インキ社MR−S,富士薬品社
FVR,FRシリーズ,東京応化社G−90,NONC
RON,ノーラント社NPR−29,上野化学社COM
SIST等がある。これらの感光性樹脂は,遮光層形成
用途であるため必ずしも無色透明である必要はなく,密
着性,感度,解像度により選択される。
【0012】黒色材料としては,感光性樹脂中に溶解ま
たは,均一に分散させる。顔料系では,カーボンブラッ
ク(C.I.77265),アセチレンブラック(C.
I.77266),ランプブラック(C.I.7726
6),ボーンブラック(C.I.77267),黒鉛
(C.I.77265),鉄黒(C.I.7749
9),アニリンブラック(C.I.50440),シア
ニンブラック,染料系では,顔料と同様に均一分散で使
用する場合は黒着色染料であれば何でも良く,水溶性感
光性樹脂に溶解させて使用する場合は,直接染料を用
い,C.I.Direct Black 17(C.
I.27700),C.I.Direct Black
19(C.I.35255),C.I.Direct
Black 22(C.I.35435),C.I.
Direct Black 32(C.I.3544
0),C.I.Direct Black 38(C.
I.30235),C.I.Direct Black
(C.I.27720),C.I.Direct Bl
ack 56(C.I.34170),C.I.Dir
ectBlack 71(C.I.25040),C.
I.Direct Black74(C.I.3418
0),C.I.Direct Black 75(C.
I.35870),C.I.Direct Black
77(C.I.35860)等があり,油性感光性樹
脂には,油溶染料,具体的には,C.I.Solven
t Black 3(C.I.26150),C.I.
SolventBlack 5(C.I.5041
5),C.I.Solvent Black 7(C.
I.50415),C.I.Acid Black 1
23(Solvent Black)(C.I.121
95)等が用いられる。
【0013】これら黒色材料は,感光性樹脂との反応の
有無,十分な感度と解像性,基板への密着性,塗布性を
維持すべく慎重に材料を選定する必要がある。また,黒
色材料は,単一で黒である必要はなく,例えば,赤,
青,緑色材料との混合色によっても得られる。
【0014】黒色感光性樹脂7を塗布した基板6及び,
着色画素5に,図2(c)の様に,パターン裏面よりU
V照射を行なう。この際,露光量過多であると着色画素
5上も感光されてしまうため,最適露光量の決定は重要
である。この露光により着色画素間及び着色画素の周り
の感光性樹脂部分及び着色画素のピンホールに対応する
感光性樹脂部分が感光せしめられる。更に図2(d)の
様に,所定現像液で,浸漬法,スプレー法等により現像
を行なうことにより,本発明のカラーフィルターを得る
ことができる。この方法は,後記する製造方法に比し,
工程数の少ない容易な方法であるという長所を有する。
【0015】次に,請求項2に関する製造方法に関し,
図3(a)〜(e)を用いて説明する。ガラスまたはプ
ラスチック等の透明基板9上に,オフセット印刷法また
はシルクスクリーン印刷法により,着色画素8を順次形
成する。次いで,染色性を有するネガ型感光性樹脂10
を塗布する。ネガ型感光性樹脂の選択は,印刷法によっ
て得られた着色画素8のビヒクルにより異なり,着色画
素8のぬれ性を考慮して決定される。すなわち着色画素
8のビヒクルが油性である場合はネガ型感光性樹脂も油
性を使用し,ビヒクルが水溶性である場合は水溶性感光
性樹脂を塗布する。。但し,ビヒクルが水溶性樹脂であ
っても硬化時,脱水反応等で,親水基が失われる場合
は,油性の感光性樹脂の方が良い。
【0015】染色性を有するネガ型感光性樹脂として
は,油性の場合,日本合成ゴム社JDRシリーズが用い
られ,水性の場合は,ゼラチン,グリュー,カゼイン等
の動物性タンパク質や,ポリビニルアルコール,ポリビ
ニルピロリドン等の水溶性高分子に重クロム酸塩,クロ
ム酸塩またはジアゾ化合物等を添加させることにより感
光性を付与したものが用いられる。
【0016】この様な染色性感光性樹脂を回転塗布やロ
−ラー塗布により塗布し,加熱により,溶媒除去,乾燥
硬化させる(図3(b))。次いで図3(c)の様にパ
ターンの裏面より,適当な紫外光を照射し,露光を行な
う。この露光により着色画素間及び着色画素の周りの感
光性樹脂部分及び着色画素のピンホールに対応する感光
性樹脂が感光せしめられる。現像は,水や湯または所定
の専用現像液を用いて浸漬法やスプレー法により行な
い,図3(d)の様なパターン10を得る。
【0017】パターン10を加熱により十分硬化させた
後,染料によって染色を行なう。染料としては,前記染
色性感光性樹脂に対しては酸性染料が用いられ,数〜1
0%wt%の染料と数wt%のPH調整剤と水によって
構成された染色液で,40〜90℃の液温により染色が
行なわれ,遮光層11を得る。
【0018】酸性染料としては,C.I.Acid B
lack 1(C.I.20470),C.I.Aci
d Black 2(C.I.50420),C.I.
Acid Black 7(C.I.26300),
C.I.Acid Black24(C.I.2637
0),C.I.Acid Black 26(C.I.
27070),C.I.Acid Black 31
(C.I.17580),C.I.Acid Blac
k 48(C.I.65005),C.I.Acid
Black 51(C.I.16711),C.I.A
cid Black 52(C.I.15711),
C.I.Acid Black 94(C.I.303
36)等が使われ,PH調整剤としては,酢酸アンモニ
ウム,硫酸アンモニウム,酢酸,ギ酸,硫酸等を使用す
る。
【0019】この様にして,図3(e)の様に本発明の
カラーフィルターを得ることができる。この製造方法
は,請求項1記載の製造方法に対し,更に染色工程を有
する煩雑さはあるが,透明な感光性樹脂を露光するた
め,露光時間が短くて済み,光学濃度が大きいものが望
める長所を有する。
【0020】次に,パターンの裏面より紫外光露光を行
なう本発明の変形態様の製造工程を図4(a)ないし
(f)を用いて説明する。ガラスまたはプラスチック等
の透明基板13上に,オフセット印刷法またはシルクス
クリーン印刷法により,着色画素12を順次形成する
(図4(a))。次いで,ポジ型感光性樹脂14を塗布
する。塗布方法としては,回転塗布やロ−ラー塗布を行
い,加熱により,溶媒除去,乾燥硬化させる(図4
(b))。
【0020】ポジ型感光性樹脂は,ノボラック系の感光
性樹脂が用いられ,例えば,東京応化社OFPRシリー
ズ,富士薬品工業社FPPRシリーズ,FHPRシリー
ズ,シップレイ社マイクロポジットシリーズ,ヘキスト
社AZシリーズ,日本合成ゴム社PFR−3003,ハ
ントケミカル社WAY COAT−HPR,WAYCO
AT−MPR等が使用できる。
【0021】次いで,図4(c)の様に,パターン面の
裏面より,適当な紫外光を照射し,露光を行う。この露
光により着色画素間及び着色画素の周りの感光性樹脂部
分及び着色画素のピンホールに対応する感光性樹脂部分
が感光せしめられる。現像は,所定の専用現像液を用い
て,浸漬法やスプレー法により行ない,図4(d)の様
なパターンを得る。
【0021】これらのパターン上に,図4(e)の様に
遮光層16を設ける。この遮光層16には,樹脂(ビヒ
クル)に黒色材料を分散させたものの他に,薄膜であり
ながら,光学濃度の大である金属薄膜,例えば,クロ
ム,酸化クロム,酸化鉄等を,低温スパッタ法で膜付け
することにより得たものを適用することができる。
【0022】最後に図4(f)の様に,溶剤または,ア
ルカリ溶液中に浸漬し,ポジ型感光性樹脂を剥離するこ
とにより,画素上の遮光層16をリフトオフする。この
様にして得られたカラーフィルターは,その遮光層の光
学濃度を大きくとれる利点を有する。
【0023】
【実施例】
(実施例1)着色画素の作成 コーニング社5インチ□7059材(板厚1.1mm
t)を1%和光純薬製RBS洗浄液を用いて超音波洗浄
の後,水洗し,乾燥後オフセット印刷法により,着色画
素を得た。印刷に用いた版は,東レ社,水なし平版で,
モザイク状パターンを原版に露光露光により焼付けを行
ない同社の専用現像機TWL−650で現像した。
【0024】これを,紅羊社エクター印刷機(オフセッ
ト校正機)に装着し,赤インキを用いて印刷,熱硬化さ
せた。この赤インキに対して,所定ピッチ分,版をずら
し,,緑インキを用いて,熱硬化させた。更に青インキ
を用いて,同様に着色画素を形成し,赤・緑・青が規則
正しく配列された着色画素を得た。各インキ組成を表1
に示す。
【0025】
【表1】
【0026】遮光部等の作成 東京応化社OMR−85 30cpに,5wt%大同化
成社ダイヤモンドブラック(C.I.50440)を分
散させた黒着色ネガ型感光性樹脂を,前記着色画素に膜
厚0.5μmになるように回転塗布し,90℃30分間
クリーンオーブンでプリベーキングを行なった。次い
で,東芝製300〜400nm透過タイプの色フィルタ
ーを介して,2kW水銀灯の紫外光のみを,着色画素パ
ターン面の裏面より60秒照射し,専用現像液で1分間
スプレー現像した後,専用リンス液で15秒間リンス
し,150℃30分間クリーンオーブンでポストベーキ
ングを行なった。
【0027】最後に,トーレシリコ−ン社シリコ−ン樹
脂SR2406を膜厚1μmにて回転塗布,150℃3
0分間クリーンオーブンで熱硬化し,所望のカラーフィ
ルターを得た。この様にして得られたカラーフィルター
は,ピンホールが存在せず,かつ,平坦性が,レンジで
0.2μmと,極めて特性的に優れたものが得られた。
【0028】(実施例2)着色画素の作成 コーニング社5インチ□7059材(板厚1.1mm
t)に実施例1と同様に着色画素を形成した。遮光部等の作成 日本合成ゴム社JDR−98を0.5μmになるように
回転塗布し,120℃30分間クリーンオーブンでプレ
ベーキングを行なった。次いで,東芝製300〜400
nm透過タイプの色フィルターを介して,2kW水銀灯
の紫外光のみを,着色画素パターン面の裏面より30秒
照射し,常温の水で1分間浸漬現像し,180℃30分
間クリーンオーブンでポストベーキングを行なった。
【0029】更に3%日本化薬社黒色酸性染料カヤノー
ルミーリングブラックVLGと3wt%酢酸を液温40
℃に保った染浴中に前記着色画素パターン付基板を10
分間浸漬して,染色を行ない,150℃30分間クリー
ンオーブンで乾燥させた。最後に,トーレシリコ−ン社
シリコ−ン樹脂SR2406を膜厚1μmにて回転塗
布,150℃30分間クリーンオーブンで熱硬化し,所
望のカラーフィルターを得た。この様にして得られたカ
ラーフィルターは,ピンホールが存在せず,かつ,平坦
性が,レンジで0.2μmと,極めて特性的に優れたも
のが得られた。
【0030】(実施例3)着色画素の作成 コーニング社5インチ□7059材(板厚1.1mm
t)に実施例1と同様に着色画素を形成した。遮光部等の作成 ヘキスト社AZ−1350を1.5μmになるように回
転塗布し,90℃30分間クリーンオーブンでプレベー
キングを行なった。次いで,東芝製300〜400nm
透過タイプの色フィルターを介して,2kW水銀灯の紫
外光のみを,着色画素パターン面の裏面より露光し,水
によるリンスを行ない,風乾させた。
【0031】これにパーキンエルマー社スパッタ装置ラ
ンデックス2400で酸化クロムを500Å膜付けし
た。更に基板をアセトン中に浸漬し,プランソン社超音
波洗浄機(27kHz 150W)によって超音波を印
加し,酸化クロムをリフトオフした。
【0032】最後に,トーレシリコ−ン社シリコ−ン樹
脂SR2406を膜厚1μmにて回転塗布,150℃3
0分間クリーンオーブンで熱硬化し,所望のカラーフィ
ルターを得た。この様にして得られたカラーフィルター
は,ピンホールが存在せず,遮光部濃度も3以上であ
り,特性的に優れたものが得られた。
【0033】
【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法に
より得られたカラーフィルターは,ピンホールが黒色遮
光部により遮蔽されているので,画質的に優れた表示を
することができ,且つ着色画素以外の基板領域は黒色遮
光部により遮光されているので,色純度,コントラスト
とうのすぐれた表示をすることができる。また,平坦性
に優れているので,電極間距離のバラツキのない,した
がって均一な表示をすることができる。また,本発明の
製造方法によれば,簡易な工程によって,ピンホールが
無いため,画質的に優れ,かつ,遮光部による開口率低
下が無く,平坦性が良好な特性を有するカラーフィルタ
ーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関するカラーフィルターの上面図と断
面図を示す。
【図2】本発明請求項1に関する製造方法の工程を説明
する断面図である。
【図3】本発明請求項2に関する製造方法の工程を説明
する断面図である。
【図4】本発明の変形態様の工程を説明する断面図であ
る。
【符号の説明】
5,8,12 着色画素 4,6,9,13 透明基板 7,10 ネガ型感光性樹脂 14 ポジ型感光性樹脂 16 遮光層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に印刷法により所定のピッチ
    で,且つ順次くり返し配列で,複数色の着色画素を形成
    し,次いで着色画素を設けた透明基板上全面に,着色画
    素のビヒクルが油性の場合には油性の黒着色ネガ型感光
    性樹脂,着色画素のビヒクルが水溶性の場合には水溶性
    の黒着色ネガ型感光性樹脂を塗布し,着色画素を設けた
    側とは反対面側より露光後,現像することを特徴とする
    カラーフィルターの製造方法。
  2. 【請求項2】 透明基板上に印刷法により所定のピッチ
    で,且つ順次くり返し配列で,複数色の着色画素を形成
    し,次いで着色画素を設けた透明基板上全面に,着色画
    素のビヒクルが油性の場合には油性の染色性ネガ型感光
    性樹脂,着色画素のビヒクルが水溶性の場合には水溶性
    の染色性ネガ型感光性樹脂を塗布し,着色画素を設けた
    側とは反対面側より露光後,現像し,次いで得られた感
    光性樹脂画像を染料で黒色に染色することを特徴とする
    カラーフィルターの製造方法。
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JPS629301A (ja) * 1985-07-05 1987-01-17 Kyodo Printing Co Ltd カラ−フイルタの製造方法

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