JPH09292515A

JPH09292515A - カラーフィルターおよび製造方法

Info

Publication number: JPH09292515A
Application number: JP10742596A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Niwa; 勝弘丹羽; Masaharu Taniguchi; 雅治谷口; Tetsuya Goto; 哲哉後藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルター製造の後工程においてもブラ
ックマトリックスの膜剥がれなどがなく、収率が向上
し、信頼性の高いカラーフィルターを得る。【解決手段】基板上に、樹脂中に遮光剤を分散せしめて
なるブラックマトリックスを形成してなるカラーフィル
ターにおいて、ブラックマトリックスが遮光剤を含有し
ない第１層と遮光剤を含有する第２層の２層構造を有す
るカラーフィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子等に
使用されるカラーフィルターに関するものであり、さら
に詳しくは、パターニング時および後工程においても膜
剥がれなどがない信頼性に優れたブラックマトリックス
を有するカラーフィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示素子用カラーフィルタ
ーは、光透過性基板上に形成された赤、緑、青の三原色
の画素を一絵素として多数の絵素から構成されている。
そして、各画素間には、表示コントラストを高めるため
に一定の幅を持つ遮光領域（画面上では一般に黒色に見
えることから、ブラックマトリックスと称されている）
が設けられている。

【０００３】従来のカラーフィルターは、予めフォトリ
ソグラフィ法で作製されたブラックマトリックスを利用
しており、微細なパターンからなる金属薄膜により形成
されることが多い。このブラックマトリックスに用いら
れている金属としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ等があり、そ
の形成方法としては、スパッタ法や真空蒸着法などの真
空薄膜形成法が広く用いられている。次に、微細なパタ
ーンを形成するために、通常フォトリソグラフィ法によ
りフォトレジストのパターンを形成した後、このレジス
トパターンをエッチングマスクとして金属薄膜のエッチ
ングを行なう。この工程により、フォトレジストの微細
パターンと一致する金属薄膜の微細パターンを形成する
ことができる。

【０００４】また、画素を形成する方法としては、フォ
トリソグラフィ法を用いて形成した可染媒体を染色する
方法、感光性の顔料分散組成物を用いる方法、非感光性
の顔料分散性組成物をエッチングする方法、パターニン
グした電極を利用した電着法などの他に、低コストの製
造方法として印刷法やインクジェット法で着色部分を形
成する方法もある。

【０００５】ところで金属薄膜により形成されたブラッ
クマトリックスは、金属薄膜を形成する工程での製造コ
ストが高く、カラーフィルターそのものの価格を引き上
げる原因になっている。さらに、ブラックマトリックス
用の金属薄膜として一般に用いられているＣｒは反射率
が高いため、外光の強い場所ではＣｒ面からの反射光も
強く、特に透過型のディスプレーにカラーフィルターを
組み込んだ場合には、表示品位を著しく損ねるという問
題があった。すなわち、表示品位の高い高コントラスト
な画質を得るためには、高い遮光性と低い反射率が必要
とされている。

【０００６】ブラックマトリックスの反射率を低くさせ
るために、Ｃｒと光透過性基板間に酸化クロムのような
層を設ける方法が提案されているが、ブラックマトリッ
クスの製造コストはさらに増加することになり、コスト
ダウンの点からは好ましくない。

【０００７】このため、例えば遮光剤によって着色され
た樹脂をパターニング化してブラックマトリックスを形
成した後、画素を形成してカラーフィルターを製造する
方法が提案されている（特開平２−２３９２０４号公報
等）。一般にこのような遮光剤により着色した樹脂をパ
ターニングして得られるブラックマトリックスを樹脂ブ
ラックマトリックスと呼んでいる。

【０００８】ところでブラックマトリックスはその上に
くる画素の平坦性の点で、極力薄いことが望ましい。遮
光剤により着色した樹脂を用いる樹脂ブラックマトリッ
クスの場合、遮光性を落とさずに薄くしなければならな
い。そこで樹脂と遮光剤の比率を変え、遮光剤の含有率
を高くすることによって遮光性を落とさないようにする
のが一般的である。ところが遮光剤の含有率を高くする
と極端に基板との接着性が低下する。これは、基板との
接着に関与しない遮光剤成分が増すことにより、樹脂と
基板との接着面積が減少するためと考えられる。基板と
ブラックマトリックスの接着性が低下した場合、ブラッ
クマトリックスのパターニング時や後工程、特に高い温
度で熱処理を必要とする工程において膜剥がれが多発す
るという問題があった。すなわち、高い温度で熱処理を
必要とするポリイミド樹脂などを画素、配向膜などに用
いた場合、特に著しく問題になった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる技術
の諸欠点に鑑み、創案されたもので、その目的とすると
ころは、樹脂ブラックマトリックスにおいてパターニン
グ時や後工程において膜剥がれなどが生じない、信頼性
の高い樹脂ブラックマトリックスを有するカラーフィル
ターを提供することにあり、特に膜厚が薄く、顔料濃度
の高い樹脂ブラックマトリックスにおいて膜剥がれに対
し一層効果的な、信頼性の高い樹脂ブラックマトリック
スを有するカラーフィルターを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
基板上に、樹脂中に遮光剤を分散せしめてなるブラック
マトリックスを形成してなるカラーフィルターにおい
て、ブラックマトリックスが遮光剤を含有しない第１層
と遮光剤を含有する第２層の２層構造を有するカラーフ
ィルターによって達成できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明に用いられる基板としては、光透過
性の基板ならば特に限定はしないが、好ましくはガラス
を挙げることができる。ガラスの例としては、無アルカ
リガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラ
ス、アルミノケイ酸ガラス、ソーダラムガラス、石英ガ
ラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなど
を挙げることができる。ガラス以外の例としては有機プ
ラスチックのフィルムまたはシートなどを挙げられる。

【００１３】本発明はブラックマトリックスが遮光剤を
含有しない第１層と遮光剤を含有する第２層の２層構造
を有するところに特徴がある。ここで第１層は、基板に
直接接する層であり、一方第２層は第１層の上に形成さ
れる層である。第１層の形成方法としては特に限定はし
ないが、スピンコーター、ロールコーター、バーコータ
ー、スリット台などを用い、遮光剤を含有しない樹脂を
基板上に塗布することができる。塗布後、第２層を形成
する前に、前処理を行うかどうかは特に限定はしない
が、溶剤をある程度蒸発させる処理を行うのが好まし
い。例えば、オーブンやホットプレートなどによる熱処
理や減圧処理などを行うことが好ましい。第２層も第１
層と同様、形成方法としては特に限定はしないが、スピ
ンコーター、ロールコーター、バーコーター、スリット
台などを用い、遮光剤を分散させた樹脂を第１層上に塗
布することができる。

【００１４】本発明における第１層、および第２層の膜
厚としては、特に限定はしないが、第１層と第２層の膜
厚の和が１．２μｍ以下であるのが好ましい。これはブ
ラックマトリックスの膜厚が厚くなると、その上に形成
される画素の段差平坦性が低下し、表示不良の原因とな
るためである。さらに好ましくは、遮光性の見地から、
第１層の膜厚は第２層の膜厚より薄いことが好ましい。
第１層の膜厚としては０．４μｍ以下が好ましく、さら
に好ましくは０．３μｍ以下である。

【００１５】本発明における遮光剤の樹脂に対する割合
は特に限定はしないが、遮光性の見地から遮光剤の樹脂
に対する割合は、４５重量％以上であるのが好ましく、
より好ましくは５０重量％以上であり、さらに好ましく
は５５重量％以上である。

【００１６】本発明における遮光剤としては、特に限定
はしないがたとえばカーボンブラック、酸化チタン、四
酸化鉄などの金属酸化物粉、金属硫化物粉、赤、青、緑
色の顔料の混合物などを用いることができる。この中で
も、特にカーボンブラックは遮光性が優れており、特に
好ましい。カーボンブラックは、チャネルブラック、ロ
ーラーブラック、ディスクブラックと呼ばれているコン
タクト法で製造されたもの、ガスファーネストブラッ
ク、オイルファーネストブラックと呼ばれているファー
ネスト法で製造されたもの、サーマルブラック、アセチ
レンブラックと呼ばれているサーマル法で製造されたも
のなどを用いることができるが、特にチャネルブラッ
ク、ガスファーネストブラック、オイルファーネストブ
ラックが好ましい。

【００１７】遮光剤にカーボンブラックを用いた場合
は、カーボンブラックの分散効果を高めるため、アミド
系極性溶媒との混合溶媒を用いるのが好ましい。これら
以外の溶媒としては、メチルセロソルブ、エチルセロソ
ルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、エチ
ルラクテートなど蒸発速度のより速い溶媒を全溶媒中５
〜３０重量％混合させるのがより好ましい。

【００１８】遮光剤を分散させる方法としては、公知の
技術を用いることができ、ポリイミド前駆体溶液もしく
は溶剤中に遮光剤を混合させた後、ボールミル等の分散
機中で分散させるが、分散中におけるポリイミド前駆体
の反応、遮光剤とポリイミド前駆体の反応による粘度上
昇、ゲル化等の防止のため、まず溶剤中に遮光剤を混合
後、十分な前分散を行わせた後、ポリイミド前駆体を後
から添加させる方法が好ましい。

【００１９】ブラックマトリックスの遮光性を向上させ
るためには、遮光剤の粒径を小さくするのが好ましく、
カーボンブラックの場合、平均１次粒径が５〜５０ｎｍ
が好ましい。カーボンブラック粉の構造は、微細なカー
ボンブラックが凝集してカーボンブラックの二次粒子を
形成しており、この粒子径の平均を平均二次粒径とする
と、６〜７５ｎｍが好ましく、より好ましくは７〜５０
ｎｍ、さらに好ましくは８〜３０ｎｍである。これより
大きければ十分な遮光性が得られず好ましくない。

【００２０】本発明における樹脂としては、特に限定さ
れず、エポキシ系樹脂、アクリル系、ポリアミドイミド
を含むポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリビニル系樹脂、ゼラチン等染色可能な動
物性タンパク樹脂などの感光性または非感光性の材料を
用いることができるが、２５０℃以上の耐熱性を有する
のが望ましく、エポキシ系樹脂、アクリル系、ポリイミ
ド系樹脂が好ましい。この中でも、最も高い耐熱性を有
するポリイミド系樹脂がより好ましい。ポリイミド系樹
脂としては、特に限定されないが、通常一般式（１）で
表わされる構造単位を主成分とするポリイミド前駆体
（ｎ＝１〜２）を、加熱もしくは適当な触媒によってイ
ミド化するものが好適に用いられ、これらのポリイミド
前駆体溶液中に遮光剤を分散させた黒色ペーストを基板
上に塗布した後、乾燥することによりブラックマトリッ
クスを形成せしめることができる。

【００２１】

【化１】上記一般式（１）中、Ｒ1 は少なくとも２個以上の炭素
原子を有する３価または４価の有機基である。耐熱性の
面から、Ｒ1 は環状炭化水素、芳香族環又は芳香族複素
環を含有し、かつ、炭素数６〜３０の３価または４価の
基が好ましい。

【００２２】Ｒ1 の例として、フェニル基、ビフェニル
基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン基、ジフ
ェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、ジフェニル
プロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルトリフルオ
ロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンチル基など
が挙げられるが、これらに限定されない。

【００２３】Ｒ2 は少なくとも２個以上の炭素原子を有
する２価の有機基であるが、耐熱性の面から、Ｒ2 は環
状炭化水素、芳香族環又は芳香族複素環を含有し、かつ
炭素数６〜３０の２価の基が好ましい。Ｒ2 の例とし
て、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフ
タレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェ
ニルスルホン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノ
ン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、ジフェニル
メタン基、ジシクロヘキシルメタン基などが挙げられる
が、これらに限定されない。

【００２４】構造単位（１）を主成分とするポリマは、
Ｒ1 、Ｒ2 がこれらのうち各々１種から構成されていて
も良いし、各々２種以上から構成される共重合体であつ
てもよい。さらに、基板や接着層との接着性を向上させ
るために、耐熱性を低下させない範囲でジアミン成分と
して、シロキサン構造を有するビス（３−アミノプロピ
ル）テトラメチルジシロキサンを共重合させるのが好ま
しい。

【００２５】構造単位（１）を主成分とするポリマの具
体的な例として、ピロメリット酸二無水物、３，３´，
４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、
３，３´，４，４´−ビフェニルトリフルフォロプロパ
ンテトラカルボン酸二無水物、３，３´，４，４´−ビ
フェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、２，３，
５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物などか
らなる群から選ばれた１種以上のカルボン酸二無水物
と、パラフェニレンジアミン、３，３´−ジアミノジフ
ェニルエーテル、４、４´−ジアミノジフェニルエーテ
ル、３，４´ジアミノジフェニルエーテル、３，３´−
ジアミノジフェニルスルホン、４，４´−ジアミノジフ
ェニルスルホン、４，４´−ジアミノジシクロヘキシル
メタン、４，４´−ジアミノジフェニメタンなどの群か
ら選ばれた１種以上のジアミンから合成されたポリイミ
ド前駆体が挙げられるが、これらに限定されない。特に
好ましくは酸二無水物成分として３，３´，４，４´−
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を含むもポリ
イミド前駆体、またはジアミン成分として４、４´−ジ
アミノジフェニルエーテルを含むポリイミド前駆体を挙
げることができる。これらのポリイミド前駆体は公知の
方法すなわち、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを
選択的に組み合わせ、溶媒中で反応させることにより合
成される。通常、溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロ
リドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒、ラクトン系
極性溶媒、ジメチルスルフォキシドなどが好適に使用さ
れる。ラクトン系極性溶媒とは、脂肪族環状エステルで
炭素数３〜１２の化合物をいい、具体的な例として、β
−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロ
ラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、
ε−カプロラクトンなどが挙げられるが、特にポリアミ
ド酸の溶解性の点で、γ−ブチロラクトンが好ましい。

【００２６】本発明における第１層および第２層の樹脂
の種類については特に限定せず、第１層と第２層が同じ
であっても良いし、異なっていても良い。好ましくは同
一の樹脂を用いることである。

【００２７】本発明におけるブラックマトリックスのＯ
Ｄ値としては特に限定はしないが、遮光性の見地からＯ
Ｄ値は３．０以上が好ましい。

【００２８】本発明におけるＯＤ値とは、ｌｏｇ（１０
０／Ｙ）で表され、ここにおけるＹとはＣＩＥ１９３１
標準表色系におけるＹ刺激値のことである。

【００２９】次に、第２層形成後のパターン加工につい
て述べる。第２層形成後、熱処理を行うのが望ましい。
熱処理温度は特に限定はしないが、好ましくは６０〜２
００℃であり、さらに好ましくは８０℃〜１５０℃であ
る。低温過ぎると、後の現像工程において現像され易く
なり過ぎ、高温過ぎると現像され難くなり過ぎる。この
後遮光性の膜は、通常、フォトリソグラフィを用いてス
トライプ状、格子状などの形状にパターニングされブラ
ックマトリックスとなる。

【００３０】ここでフォトリソグラフィを用いたパター
ン加工の一例を、樹脂として非感光性樹脂を用いた場合
について述べると、第１層および第２層からなる熱処理
済みの膜上にフォトレジストを塗布し、プリベークし、
光学マスクを用いて露光後、現像する。現像液としては
樹脂により異なるが、例えばポリイミド前駆体の場合、
通常ＮａＯＨ、ＫＯＨ等の無機アルカリ水溶液やテトラ
メチルアンモニウムヒドロキシドのような有機アミン水
溶液を用い、デップ、シャワー、パドル法等で現像す
る。ＮａやＫの汚染を防止するため、高純度の有機アミ
ン水溶液を用いるのがより好ましい。この様にして、フ
ォトレジストの現像と第１層および第２層からなる熱処
理済み膜のパターン化を連続して行った後、ポストベー
クを行い、ついでレジストを剥離する。剥離液として
は、ノボラック系のレジストを用いた場合、アセトン等
のケトン類、エチルセルソルブ等のセルソルブ類、セル
ソルブアセテート類などを用いて、デップ、シャワー、
パドル法等で剥離する。この後、熱風オーブンまたはホ
ットプレートなどでキュアする。なおブラックマトリッ
クス間には通常２０〜２００μｍ程度のスペースが設け
られており、後工程でこの間隙に画素が形成される。

【００３１】また、ブラックマトリックスを形成する方
法としては、これ以外にも低コストの製造方法として、
印刷法やインクジェット法などで形成する方法がある。

【００３２】次に、複数色の画素を形成する。通常、各
画素の画素の色は、赤、青、緑の３色であり、着色剤に
よって着色されている。通常、各画素の画素の色は、
赤、青、緑の３色であり、着色剤によって着色されてい
る。通常、各画素を形成する前後には、洗浄工程があ
り、基板上のパーティクルや有機物汚染を除去してから
行なう。洗浄方法は、通常、基板の洗浄工程に準じて行
なうことが多い。これらの洗浄工程や、画素形成工程等
の後工程において、ブラックマトリックスや必要に応じ
て設けられたアライメントマーク、バーニアパターンな
どの微細パターンが膜剥がれを起こすことが多い。

【００３３】画素に用いられる着色剤としては、有機顔
料、無機顔料、染料などを好適に用いることができ、さ
らに紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等、種々の添
加剤を添加してもよい。有機顔料としては、フタロシア
ニン系、アゾレーキ系、縮合アゾ系、キナクリドン系、
アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系などが好適
に用いられる。また、画素に用いられる樹脂としては、
エポキシ系樹脂、アクリル系、ポリイミド系樹脂、ウレ
タン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニル系樹脂、
ゼラチン等染色可能な動物性タンパク樹脂などの感光性
または非感光性の材料を用いることができ、着色剤をこ
れらの樹脂中に分散もしくは溶解させて着色するのが好
ましい。感光性樹脂としては、光分解型樹脂、光架橋型
感光性樹脂、光重合型樹脂などのタイプがあり、特に、
エチレン性不飽和結合を有するモノマ、オリゴマ、ポリ
マと、紫外線によってラジカルを発生する開始剤とを主
成分とする感光性組成物、感光性ポリアミック酸液など
が好適に用いられる。

【００３４】着色剤を分散または溶解させる方法として
は、公知の技術を用いることができ、溶剤中に着色剤を
混合させ、ボールミル等の分散機中で分散させたり、撹
拌装置によって溶解させる。塗布方法は、ディップ塗
布、ダイコータ、ロールコータ、ホエラー、スピナーな
どの回転塗布法が好適に用いられる。この中でもディッ
プ塗布、ホエラー、スピナーなどの回転塗布法は塗布中
に画素形成用溶液の塗布量が基板上で均一化されるた
め、画素の膜厚均一性に優れ、特に好ましい。

【００３５】この後、熱風で乾燥することよって、ブラ
ックマトリックス間に第１色目の着色層が全面にわたっ
て形成される。通常カラーフィルターは複数色の画素か
らなるので、不必要な部分をフォトリソグラフィ法で除
去し、所望の第１色目の画素パターンを形成する。不必
要な部分とは、後工程で形成予定の画素部や画素以外の
光透過性基板の周辺部などである。着色層が感光性を有
する場合は、光学マスクを用いて露光し、不必要な部分
を現像で除去し、画素パターンを形成する。また、着色
層が非感光性の場合は、レジストを塗布し、光学マスク
を用いて露光し、現像した後、パターン化されたレジス
トをマスクとして、不必要な部分をエッチング法で除去
した後、レジストを剥離し、画素パターンを形成する。

【００３６】これを必要な色の画素だけ繰り返し、複数
の色からなる画素を形成し、カラーフィルターを製造す
る。また、この後、必要に応じてトップコート層、ＩＴ
Ｏ透明電極およびパターニング等を必要に応じて公知の
方法により行なうことができる。

【００３７】以下、実施例によって本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されない。

【００３８】

【実施例】

参考例１３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物 147ｇをＮ−メチル−２−ピロリドン 772ｇと共に
仕込み、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル 95.10
ｇおよびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシ
ロキサン 6.20ｇを添加し、６０℃で３時間反応させ、
粘度６００ポイズ（２５℃）の第１層用ポリイミド前駆
体溶液を得た。

【００３９】参考例２下記の組成を有する溶液をホモジナイザーを用いて、70
00rpm で３０分間分散後、ガラスビーズを瀘過し、除去
した。

【００４０】カーボンブラック（平均１次粒径３２ｎｍ、平均２次粒径６０ｎｍ，ファーネストブラック）６ｇＮ−メチルピロリドン３０ｇ γ−ブチロラクトン４２ｇガラスビーズ９０ｇこれに、上記第１層用ポリイミド前駆体溶液を２４ｇ添
加混合し、第２層用ポリイミド前駆体溶液を調製した。

【００４１】参考例３３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物 147ｇをＮ−メチル−２−ピロリドン772 ｇと共に
仕込み、３，３´−ジアミノジフェニルスルホン 49.6
ｇ，４，４´−ジアミノジフェニルメタン 54.5 ｇ，お
よびビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキ
サン 6.20 ｇを添加し、６０℃で３時間反応させ、粘度
１２０ポイズ（２５℃）の画素用ポリイミド前駆体溶液
を得た。

【００４２】実施例１まず、無アルカリガラス（日本電気ガラス（株）製、Ｏ
Ａ−２）基板上に上記第１層用ポリイミド前駆体溶液
を、キュア後の膜厚が０．２μｍになるようにスピンコ
ーターで塗布し、１００℃１０分熱風乾燥し第１層を形
成した。この後第１層の上に上記第２層用ポリイミド前
駆体溶液を、キュア後第１層と第２層の膜厚の和が１μ
ｍとなるように、スピンコーターで塗布し、１２０℃２
０分熱風乾燥した。

【００４３】この後、ポジ型レジスト（Shipley "Micro
posit" RC100 30cp ）をスピナーで塗布後、８０℃２０
分乾燥した。キャノン（株）製露光機ＰＬＡ−５０１Ｆ
を用い、フォトマスクを介して露光し、アルカリ現像液
（ＮＭＤ−３、東京応化工業（株）製）でポジ型レジス
トの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に
行なった後、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテ
ートで剥離した。さらに、３００℃３０分間キュアし
た。このようにして、厚み１μｍの幅約４０μｍの格子
状ブラックマトリックスを設けた。同時に、幅約２０μ
ｍの画素形成用アライメントマーク、幅約１０μｍのバ
ーニアパターンなどの微細パターンもパターニングし
た。

【００４４】次に、赤、緑、青の顔料として各々Color
Index No.65300 Pigment Red 177で示されるジアントラ
キノン系顔料、Color Index No.74265 Pigment Green 3
6 で示されるフタロシアニングリーン系顔料Color Inde
x No.74160 Pigment Blue 15-4で示されるフタロシアニ
ンブルー系顔料を用意した。画素用ポリイミド前駆体溶
液に上記顔料を各々混合分散させて、赤、緑、青の３種
類のペーストを得た。

【００４５】まず、基板を純水で水洗、乾燥した。この
後、基板のブラックマトリックス形成面側に緑ペースト
を塗布し、８０℃１０分熱風乾燥した。この後、ポジ型
レジスト（Shipley "Microposit" RC100 30cp ）をスピ
ナーで塗布後、８０℃２０分乾燥した。マスクを用いて
露光し、アルカリ現像液（ＮＭＤ−３、東京応化工業
（株）製）でポジ型レジストの現像およびポリイミド前
駆体のエッチングを同時に行なった後、ポジ型レジスト
をメチルセルソルブアセテートで剥離し、幅約９０μｍ
でピッチ３００μｍのストライプ状の緑色画素を得た。
さらに、３００℃３０分間キュアした。画素層の厚さは
１．５μｍとした。水洗後、同様にして、ストライプ状
の赤、青色の画素を、３色の画素間隔が１０μｍになる
ように形成した。

【００４６】ブラックマトリックスのＯＤ値は、波長５
５０ｎｍにおいて３．１と遮光性に優れたカラーフィル
ターが得られた。また、後工程においてブラックマトリ
ックスの膜剥がれがなく、ブラックマトリックスの寸法
精度は±０．２μｍ以下と優れたカラーフィルターが得
られた。同様に、画素形成用アライメントマーク、バー
ニアパターンなどの微細パターンも膜剥がれがなかっ
た。

【００４７】実施例２実施例１において使用した第１層用ポリイミド前駆体溶
液において、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカ
ルボン酸二無水物 147ｇを用いた代わりに、３，３´，
４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物16
2gを用いポリイミド前駆体溶液を製造し、これを第１層
用ポリイミド前駆体溶液としたこと以外は全く実施例１
と同様にブラックマトリックスおよび画素を形成した。

【００４８】ブラックマトリックスのＯＤ値は、波長５
５０ｎｍにおいて３．０と遮光性に優れたカラーフィル
ターが得られた。また、後工程においてブラックマトリ
ックスの膜剥がれがなく、ブラックマトリックスの寸法
精度は±０．２μｍ以下と優れたカラーフィルターが得
られた。同様に、画素形成用アライメントマーク、バー
ニアパターンなどの微細パターンも膜剥がれがなかっ
た。

【００４９】比較例１実施例１においてブラックマトリックスの第１層を形成
しなかったこと以外は全く実施例１と同様に、ブラック
マトリックスおよび画素を形成を試みた。

【００５０】しかしながら、青色の画素形成工程前の洗
浄工程において、画素形成用アライメントマークが脱離
し、青色の画素は、形成できなかった。

【００５１】正常部のブラックマトリックスのＯＤ値
は、波長５５０ｎｍにおいて２．９と遮光性に優れてい
たが、緑、赤色の画素形成および各洗浄工程において、
ブラックマトリックスの端部に膜剥がれが生じ、所々に
ピンホール状の欠点が形成されていた。この部分は透明
で、遮光性を示さない部分である。また、正常部のブラ
ックマトリックスの寸法精度は±０．２μｍ以下と優れ
ていたが、膜剥がれ部分は−５μｍと、必要な寸法精度
は得られなかった。同様に、画素形成用アライメントマ
ーク、バーニアパターンなどの微細パターンも膜剥がれ
が生じた。

【００５２】比較例２実施例２においてブラックマトリックスの第１層を形成
しなかったこと以外は全く実施例２と同様に、ブラック
マトリックスおよび画素の形成を試みた。

【００５３】しかしながら、青色の画素形成工程前の洗
浄工程において、画素形成用アライメントマークが脱離
し、青色の画素は、形成できなかった。

【００５４】正常部のブラックマトリックスのＯＤ値
は、波長５５０ｎｍにおいて２．８と遮光性に優れてい
たが、緑、赤色の画素形成および各洗浄工程において、
ブラックマトリックスの端部に膜剥がれが生じ、所々に
ピンホール状の欠点が形成されていた。この部分は透明
で、遮光性を示さない部分である。また、正常部のブラ
ックマトリックスの寸法精度は±０．２μｍ以下と優れ
ていたが、膜剥がれ部分は−５μｍと、必要な寸法精度
は得られなかった。同様に、画素形成用アライメントマ
ーク、バーニアパターンなどの微細パターンも膜剥がれ
が生じた。

【００５５】

【発明の効果】本発明のカラーフィルターは、上述のよ
うにブラックマトリックスの接着性が向上し、カラーフ
ィルター製造の後工程においても膜剥がれなどはなく、
収率が向上し、信頼性の高いカラーフィルターを得るこ
とができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、樹脂中に遮光剤を分散せしめて
なるブラックマトリックスを形成してなるカラーフィル
ターにおいて、ブラックマトリックスが遮光剤を含有し
ない第１層と遮光剤を含有する第２層の２層構造を有す
るカラーフィルター。
【請求項２】第１層の膜厚と第２層の膜厚の和が１．２
μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のカラー
フィルター。
【請求項３】第１層の膜厚が第２層の膜厚より、薄いこ
とを特徴とする請求項２記載のカラーフィルター。
【請求項４】第１層の膜厚が０．４μｍ以下であること
を特徴とする請求項３記載のカラーフィルター。
【請求項５】第２層における樹脂に対する遮光剤の割合
が４５重量％以上であることを特徴とする請求項４記載
のカラーフィルター。
【請求項６】遮光剤がカーボンブラックであることを特
徴とする請求項５記載のカラーフィルター。
【請求項７】樹脂が第１層、第２層ともポリイミドであ
ることを特徴とする請求項６記載のカラーフィルター。
【請求項８】第２層のポリイミドがシロキサン構造を含
有するポリイミドであることを特徴とする請求項７記載
のカラーフィルター。
【請求項９】ジアミン成分としてジアミノジフェニルエ
ーテル骨格を含有するポリイミドであることを特徴とす
る請求項８記載のカラーフィルター。
【請求項１０】酸二無水物成分として３，３´，４，４
´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物骨格を含
有するポリイミドであることを特徴とする請求項９記載
のカラーフィルター。
【請求項１１】ブラックマトリックスのＯＤ値が３．０
以上であることを特徴とする請求項１〜１０記載のカラ
ーフィルター。
【請求項１２】基板上に、樹脂中に遮光剤を分散せしめ
てなるブラックマトリックスを形成してなるカラーフィ
ルターの製造方法において、（１）基板上に遮光剤を含有しない第１層の樹脂を塗布
する（２）遮光剤を含有する第２層の樹脂を塗布する（３）熱処理を行う（４）フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー
により下層の２つの樹脂層をパターン加工するの工程を含むことを特徴とするカラーフィルターの製造
方法。
【請求項１３】請求項１〜１１のいずれかに記載のブラ
ックマトリックスを形成してなる請求項１２記載のカラ
ーフィルターの製造方法。