JPH09274104A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラックマトリックス及びカラー画素パターン
形成後の表面に付着した異物を完全に除去すると同時に
表面物性を適切に改質することにより、塗布、露光、現
像の工程を経た後の画素欠陥を皆無にすると共に安定し
た画像を形成することが出来るカラーフィルターの製造
方法を提供する。 【解決手段】透明基板上にブラックマトリックスを形成
した後、当該透明基板上のブラックマトリックス形成面
に、赤、緑、青の各々の顔料を分散させた各感光性樹脂
を塗布し、フォトリソグラフィーによりカラー画素パタ
ーンを形成するカラーフィルターの製造方法において、
カリウムによりｐＨが９〜１３に調整され且つ非イオン
系界面活性剤を含有する洗浄液でブラックマトリックス
及び第２色目までのカラー画素パターン形成面をそれぞ
れ処理し、次いで、順次に次の色の感光性樹脂を塗布
し、フォトリソグラフィーによりカラー画素を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルター
の製造方法に関するものであり、詳しくは、画素欠陥を
皆無にすると共に安定した画像を形成することが出来る
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】液晶ディスプレイ装置などに使用される
カラーフィルターの製造方法には、顔料分散法、染色
法、電着法、印刷法があるが、分光特性、耐久性、パタ
ーン形状および精度などの点で平均的に優れた顔料分散
法が最も広く採用されている。

【０００３】以下に顔料分散法の概要を説明する。先
ず、クロムや酸化クロム等の金属遮光膜によりガラス基
板上にブラックマトリックスを形成し、次いで、例えば
赤の顔料を分散させた感光性樹脂をスピンコートにより
全面に塗布し、マスクを介して露光する。露光後に現像
を行うと赤の画素が得られる。これと同様の工程を緑、
青の画素についても行うと３色の画素パターンが形成さ
れる。

【０００４】各画素間はブラックマトリックス部が凹部
となるので、平滑化のため、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂などの透明樹脂のオーバーコート膜を被覆する。オー
バーコート膜を設けない場合もある。更に、オーバーコ
ート膜上にスパッタリングや真空蒸着などでＩＴＯ膜な
どの透明導電膜を形成する。

【０００５】上記のブラックマトリックスの形成方法と
しては、金属遮光膜による方法以外に、カーボンブラッ
ク等の黒色材料を分散させた感光性樹脂を使用する方法
が提案されている。この方法によれば、スパッタリング
等の設備、電力、クロム含有廃棄処理など、大幅なコス
ト低減が実現できる利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】カラーフィルターの製
造プロセスにおいて、大きな問題点の一つとして、画素
欠陥が挙げられる。画素欠陥は、白欠陥、黒欠陥および
突起欠陥の３種類に大別される。前二者については、目
視で確認できるレベルの欠陥があると不良と見做され、
通常、白欠陥で直径４０〜５０μｍ以上、黒欠陥で直径
７０〜１００μｍ以上の欠陥が全面に１つでもあっては
ならないと言われている。また、突起欠陥は、ＴＦＴア
レイとの貼り合わせ時にコモンショートを引き起こすた
め最も嫌われている欠陥であり、通常、高さ５〜１０μ
ｍ以上の欠陥が全面で１つでもあってはならない。

【０００７】画素欠陥を引き起こす要因については種々
考えられるが、上記３種類の全ての欠陥に共通する要因
として、感光性樹脂塗布前の表面の付着異物が挙げられ
る。付着異物と感光性樹脂との親和性が高い場合は、異
物が感光性樹脂内に取り込まれ、異物の大きさ、高さ、
光透過率に応じて黒欠陥または突起欠陥となる。また、
付着異物と感光性樹脂の親和性が乏しい場合は、両者の
はじきにより白欠陥になる。異物の大きさと各種欠陥の
大きさは、一義的には対応せず、異物の種類によって大
きく異なる。

【０００８】また、白色欠陥については、上記の異物以
外にも、被塗布表面の表面粗さ、表面官能基、吸着水な
どの表面物性が不適当な場合にも増加することが分かっ
ている。従って、被塗布表面の物性を適当に改質するな
らば被塗布表面と感光性樹脂との密着性が向上して白色
欠陥が低減すると考えられる。

【０００９】上記の様な問題点を解決するため、カラー
フィルターの製造方法においては、通常、ブラックマト
リックス及びカラー画素パターン形成後の表面を洗浄し
て付着異物を除去すると共に被塗布表面を改質した後に
感光性樹脂の塗布が行われるが、従来提案された洗浄法
では、付着異物を十分に除去することが出来ず、また、
被塗布表面の改質も十分ではない。

【００１０】近時、例えば、ＮａＯＨ又はＫＯＨを２５
重量％含有し、陰イオン性界面活性剤の少なくとも１種
類と、ヒドロキシカルボン酸、アミノカルボン酸または
その塩もしくは水溶性高分子から成るキレート剤と、ア
ルキルエーテル硫酸エステル塩、アルコール、多価アル
コール、グリコールエーテル系溶剤の中の少なくとも２
種類以上の安定化剤とを含有する強アルカリ液体洗浄剤
組成物を使用してガラス基板を洗浄する方法が提案され
ている（特開平６−１０８０９２号公報）。

【００１１】しかしながら、上記の洗浄方法は、ガラス
基板に付着した油脂類の洗浄に対して優れた効果を発揮
するが、ブラックマトリックス及びカラー画素パターン
形成面に付着した異物の除去には十分な効果がなく、し
かも、洗浄液のアルカリ性が強すぎるため、既に形成さ
れたパターンの損傷が起こり、結果的には多数の欠陥が
残存する。

【００１２】また、パターニングされた感光性樹脂層を
有する基板の表面を、界面活性剤を主成分として含む現
像残膜除去用液中でブラシにより擦る工程を含むことを
特徴とした転写法によるカラーフィルターの製造方法が
提案されている（特開平６−２５８５１４号公報）。こ
の製造方法によれば、現像残膜が無く画素の剥離も無い
優れたカラーフィルターが得られると言われている。

【００１３】しかしながら、上記の方法をそのまま顔料
分散法によるカラーフィルターの製造方法に適用した場
合は次の様な問題がある。すなわち、ビルダーとしてア
ルカリを添加しない洗浄液を使用した場合は、感光性樹
脂塗布前の表面の付着異物の除去効果が少なくて多数の
欠陥が残存し、アルカリを添加した洗浄液を使用した場
合は、上記の公開公報に記載のナトリウム系のアルカリ
を使用すると、欠陥は多少減少するものの、画像形成が
不安定となって歩留りが低下する。

【００１４】本発明は、上記実情に鑑みなされたもので
あり、その目的は、ブラックマトリックス及びカラー画
素パターン形成後の表面に付着した異物を完全に除去す
ると同時に表面物性を適切に改質することにより、塗
布、露光、現像の工程を経た後の画素欠陥を皆無にする
と共に安定した画像を形成することが出来るカラーフィ
ルターの製造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、種々検討を
重ねた結果、ブラックマトリックス及びカラー画素パタ
ーン形成後の表面を特定の洗浄液で処理するならば、上
記の目的を容易に達成し得るとの知見を得た。

【００１６】本発明は、上記の知見を基に完成されたも
のであり、その要旨は、透明基板上にブラックマトリッ
クスを形成した後、当該透明基板上のブラックマトリッ
クス形成面に、赤、緑、青の各々の顔料を分散させた各
感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィーによりカラ
ー画素パターンを形成するカラーフィルターの製造方法
において、カリウムによりｐＨが９〜１３に調整され且
つ非イオン系界面活性剤を含有する洗浄液でブラックマ
トリックス及び第２色目までのカラー画素パターン形成
面をそれぞれ処理し、次いで、順次に次の色の感光性樹
脂を塗布し、フォトリソグラフィーによりカラー画素を
形成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法
に存する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるカラーフィルターは、公知の顔料分散法
によって製造される。すなわち、透明基板上にブラック
マトリックスを形成した後、当該透明基板上のブラック
マトリックス形成面に、赤、緑、青の各々の顔料を分散
させた各感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィーに
よりカラー画素パターンを形成する。

【００１８】透明基板としては、通常、ガラスが使用さ
れ、好ましくは無アルカリガラスが使用される。ブラッ
クマトリックスは、クロム又は酸化クロム等の金属遮光
膜で構成することも出来るが、カーボンブラックを分散
させた感光性樹脂で構成するのが好ましい。ブラックマ
トリックス及び各色の画素パターンの形成に必要な感光
性樹脂組成物は、通常、アクリル系樹脂、ポリイミド系
樹脂などのバインダー成分、色材料、色材料散剤、光照
射により重合反応を開始させる光重合開始剤、希釈溶媒
などを混合して調製される。

【００１９】本発明の特徴は、カリウムによりｐＨが９
〜１３に調整され且つ非イオン系界面活性剤を含有する
洗浄液でブラックマトリックス及び第２色目までのカラ
ー画素パターン形成面をそれぞれ処理し、次いで、順次
に次の色の感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー
によりカラー画素を形成する。上記のブラックマトリッ
クスは、前述の通り、樹脂ブラックマトリックスである
ことが好ましい。

【００２０】本発明において、洗浄液に使用する非イオ
ン系界面活性剤の種類は、特に制限されないが、次の一
般式で表される構造（但し、Ｒ＝Ｃ_m Ｈ_2m+1（６≦ｍ≦
１１）を有するものが好ましい。そして、他の構造の非
イオン系界面活性剤と併用してもよい。

【００２１】

【化２】Ｒ−φ−（ＯＣＨ₂ ＣＨ₂ ）_n ＯＨ （但し、Ｒ：Ｃ_m Ｈ_2m+1（６≦ｍ≦１１）、φ：フェニ
レン基、５≦ｎ≦２０）

【００２２】本発明において、洗浄液中の非イオン系界
面活性剤の濃度は、通常０．０１〜１０重量％、好まし
くは０．１〜５重量％の範囲から選択される。また、洗
浄液中のカリウムは水酸化カリウム又は炭酸カリウムで
あることが好ましい。そして、洗浄液中には、ＥＤＴＡ
等のキレート剤や錯化作用を有するカルボン酸などを含
有させてもよい。

【００２３】本発明において、洗浄液は、精密洗浄を行
うとの観点から、含有異物を除去した洗浄液を使用する
が、好ましくは、０．２μｍ以上のパーティクル濃度が
１０個／ｍｌ以下、より好ましくは５個／ｍｌ以下の洗
浄液を使用する。洗浄液は、通常、常温以上の温度で使
用するが、好ましくは３０℃以上の温度に加温して使用
する。

【００２４】本発明において、洗浄処理は、機械的洗浄
法と併用して行うのが好ましい。超音波洗浄またはブラ
シ洗浄の少なくとも一方と組み合わせて行うのがより好
ましい。洗浄時間は、適当な時間に設定されるが、通常
２０秒以上、好ましくは３０秒以上とされる。また、本
発明において、上記の洗浄処理は、移送手段によって透
明基板を１枚ずつ洗浄エリアへ導入して順次に移送しな
がら行うのが好ましい。

【００２５】本発明において、ブラックマトリックス又
はカラー画素パターン形成後の表面の付着異物が完全に
除去されると共に表面が適切に改質される理由は、未だ
明らかではないが、カリウムによるアルカリ作用と非イ
オン系界面活性剤との複合効果によるものと考えられ
る。

【００２６】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り以下の実施
例により何ら限定されるものではない。

【００２７】実施例１〜３及び比較例１〜５ 主成分のアクリル系樹脂にカーボンブラックが分散され
た感光性樹脂組成物の塗布液をガラス基板（旭ガラス製
「ＡＮ−６３５」；縦：横：厚さ＝３７０×４７０×
０．７ｍｍ）の表面にスピンコーターにより１．０μｍ
の均一厚さに塗布した後、露光および現像を行い、更
に、２００℃の温度で１０分間の熱風乾燥による硬化処
理を行い、樹脂ブラックマトリックスを形成した。次い
で、表１に記載の洗浄液を収容した循環オーバーフロー
槽に上記の樹脂ブラックマトリックス付ガラス基板を１
分間浸漬させた後、純水リンス処理およびエアナイフ乾
燥を行った。なお、洗浄液の温度は４０℃とし、洗浄に
は５０ｋＨｚの超音波洗浄を併用した。

【００２８】次いで、主成分のアクリル系樹脂に赤色顔
料が分散された感光性樹脂を樹脂ブラックマトリックス
の表面にスピンコーターにより１．５μｍの均一厚さに
塗布した後、露光および現像を行い赤色画素パターンを
得た。以下、緑色顔料が分散された感光性樹脂および青
色顔料が分散された感光性樹脂を順次に使用し、上記と
同様の操作によって緑色および青色の画素パターンを得
た。なお、この際、赤色画素パターン形成面と緑色画素
パターン形成面には、上記と同様の条件下の洗浄処理を
行った。そして、各色画素パターンの形成の途中におい
て、代表例として、赤色画素パターン上の、１０００μ
ｍ² 以上の面積を有する白欠陥および剥がれの個数、１
００００μｍ² 以上の面積を有する黒欠陥の個数および
１０μｍ以上の高さを有する突起の個数を測定し、その
結果を表１に示す。

【００２９】比較例４ 実施例１において、洗浄液として、特開平６−１０８０
９２号に記載の洗浄液、すなわち、１．２重量％のＣ₁₄
α−オレフィンスルホン酸ソーダ、２重量％のエチレン
ジアミンテトラ酢酸４ソーダ、２重量％のエタノール、
９重量％のプロピレングリコール、４重量％の３−メチ
ル−３−メトキシブタノール、０．８重量％のポリオキ
シエチレンブチルエーテル硫酸エステルソーダを含みＫ
ＯＨにてｐＨ１４以上に調整された洗浄液を使用した以
外は、実施例１と同様に操作し、樹脂ブラックマトリッ
クスの表面に赤色画素パターンを形成した。得られた赤
色画素パターン上の欠陥を測定し、その結果を表２に示
す。

【００３０】比較例５ 実施例１において、洗浄液として、特開平６−１０８０
９２号に記載の洗浄液、すなわち、１５重量％のドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム（第一工業（株）製
「ネオゲン」）、１１重量％のポリオキシエチレンノニ
ルフェニルエーテル（日本油脂（株）製「ノニオンＮＳ
２０８．５」）、３０重量％のピロ硫酸ナトリウム、残
部が水から成る洗浄液を使用し、樹脂ブラックマトリッ
クスの表面に上記の洗浄液をシャワーでかけながら、繊
維径５０μｍ、毛脚２５ｍｍのナイロンロールブラシを
使用し、１００ｒｏｍにて５秒間接触洗浄した以外は、
実施例１と同様に操作し、樹脂ブラックマトリックスの
表面に赤色画素パターンを形成した。得られた赤色画素
パターン上の欠陥を測定し、その結果を表２に示す。

【００３１】比較例６ 実施例１において、洗浄処理を省略した以外は、実施例
１と同様に操作し、樹脂ブラックマトリックスの表面に
赤色画素パターンを形成した。得られた赤色画素パター
ン上の欠陥を測定し、その結果を表２に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、透明基板
上のブラックマトリックス及びカラー画素パターン形成
面に付着した異物を完全に除去すると共に表面を適切に
改質することが出来るため、次の色の感光性樹脂の塗
布、露光、現像の工程を得た後の画素欠陥を皆無にする
と共に安定した画像を形成することが出来る。その結
果、本発明によれば、カラーフィルターの製造歩留りが
大幅に向上し、本発明の工業的価値は大きい。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年９月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】本発明において、洗浄液は、精密洗浄を行
うとの観点から、含有異物を除去した洗浄液を使用する
が、好ましくは、０．２μｍ以上のパーティクルの個数
が１０個／ｍｌ以下、より好ましくは５個／ｍｌ以下の
洗浄液を使用する。洗浄液は、通常、常温以上の温度で
使用するが、好ましくは３０℃以上の温度に加温して使
用する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】比較例５ 実施例１において、洗浄液として、特開平６−１０８０
９２号に記載の洗浄液、すなわち、１５重量％のドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム（第一工業（株）製
「ネオゲン」）、１１重量％のポリオキシエチレンノニ
ルフェニルエーテル（日本油脂（株）製「ノニオンＮＳ
２０８．５」）、３０重量％のピロ硫酸ナトリウム、残
部が水から成る洗浄液を使用し、樹脂ブラックマトリッ
クスの表面に上記の洗浄液をシャワーでかけながら、繊
維径５０μｍ、毛脚２５ｍｍのナイロンロールブラシを
使用し、１００ｒｐｍにて５秒間接触洗浄した以外は、
実施例１と同様に操作し、樹脂ブラックマトリックスの
表面に赤色画素パターンを形成した。得られた赤色画素
パターン上の欠陥を測定し、その結果を表２に示す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上にブラックマトリックスを形
   成した後、当該透明基板上のブラックマトリックス形成
   面に、赤、緑、青の各々の顔料を分散させた各感光性樹
   脂を塗布し、フォトリソグラフィーによりカラー画素パ
   ターンを形成するカラーフィルターの製造方法におい
   て、カリウムによりｐＨが９〜１３に調整され且つ非イ
   オン系界面活性剤を含有する洗浄液でブラックマトリッ
   クス及び第２色目までのカラー画素パターン形成面をそ
   れぞれ処理し、次いで、順次に次の色の感光性樹脂を塗
   布し、フォトリソグラフィーによりカラー画素を形成す
   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】 非イオン系界面活性剤が次の一般式で表
   される構造を有する請求項１に記載の製造方法。 【化１】Ｒ−φ−（ＯＣＨ₂ ＣＨ₂ ）_n ＯＨ （但し、Ｒ：Ｃ_m Ｈ_2m+1（６≦ｍ≦１１）、φ：フェニ
   レン基、５≦ｎ≦２０）
3. 【請求項３】 洗浄液中の非イオン系界面活性剤の濃度
   が０．０１〜１０重量％である請求項１又は２に記載の
   製造方法。
4. 【請求項４】 洗浄液中のカリウムが水酸化カリウム又
   は炭酸カリウムである請求項１〜３の何れかに記載の製
   造方法。
5. 【請求項５】 ０．２μｍ以上のパーティクルの濃度が
   １０個／ｍｌ以下である洗浄液を使用する請求項１〜４
   の何れかに記載の製造方法。
6. 【請求項６】 洗浄液の温度が３０℃以上である請求項
   １〜５の何れかに記載の製造方法。
7. 【請求項７】 超音波またはブラシの少なくとも一方を
   併用して洗浄処理を行う請求項１〜６の何れかに記載の
   製造方法。
8. 【請求項８】 ２０秒以上洗浄処理を行う請求項１〜７
   の何れかに記載の製造方法。
9. 【請求項９】 移送手段によって透明基板を１枚ずつ洗
   浄エリアへ導入して順次に移送しながら洗浄処理を行う
   請求項１〜８の何れかに記載の製造方法。