JPH09302500A

JPH09302500A - アニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法

Info

Publication number: JPH09302500A
Application number: JP8114993A
Authority: JP
Inventors: Kenko Rin; 顯光林
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1996-05-09
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】高い光透過率を確保し、塗料利用率を向上さ
せ、ブラックマトリックスの形状を自由にデザインでき
るカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】（１）透明導電基板上にポジ型フォトレ
ジストを全面コーティングしたのち、露光および現像プ
ロセスを介して、透明導電基板を部分的に露出するステ
ップと、（２）アニオン性電着法により、前記導電基板
の前記露光および現像プロセスで露出した部分に色相の
ある電着樹脂層を選択的にコーティングするステップ
と、（３）残されたポジ型フォトレジストに対して全面
的な露光を行うステップと、（４）前記透明電極基板を
加熱乾燥して前記電着樹脂層の硬化を行うステップと、
（５）アルカリ性現像液で残されたポジ型フォトレジス
トを剥離するステップと、（６）前記ステップ（１）〜
（５）を繰り返して残りの異なる色相の電着樹脂層を作
製するステップとを具備したアニオン性電着塗料による
カラーフィルタ製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
のカラーフィルタの製造方法に関し、特に、アニオン性
電着法を採用したアニオン性電着塗料によるカラーフィ
ルタ製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタは、液晶ディスプレイの
構成部品において高価なものに属するものとなってお
り、その主な原因としては、製造工程が複雑で、しかも
原料コストが高く、さらに原料利用率が低いことがあげ
られる。これが、現在、広く採用されている顔料分散法
によるカラーフィルタ膜製造方法の難問となっている。

【０００３】周知のように、電着法は、製造コストが比
較的低い方法であるが、従来技術における電着法には、
その材料が配合不良となる現象が広く見られて、顔料分
散法に取って替わることができなかった。例えば、アニ
オン性電着塗料とポジ型フォトレジストとを用い、全面
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ＴｉｎＯｘｉｄｅ＝インジウ
ム錫オキシド）ガラスにアニオン性電着塗料を堆積させ
るばあい、従来技術による製造方法ではアニオン性電着
塗料が現像液によって変質されるという現象が見られ
た。また、カチオン性電着塗料とポジ型フォトレジスト
とを組み合わせると、ＩＴＯガラスが黒化する現象が見
られた。

【０００４】また、ＩＴＯを事前にエッチングしてスト
ライプ状とし、さらに電極を直列接続する方式で電着を
行うばあい、ブラックマトリックスにおいて格子パター
ンの作製が容易ではなかった。

【０００５】従来技術におけるカラーフィルタ膜の製造
方法としては、染色法、印刷法、顔料分散法、電着法な
どが一般的なものであった。

【０００６】前記染色法としては、例えば、米国特許第
４，８２０，６１９号（東芝）があり、この方法は染料
を利用して樹脂を染色することによってカラーフィルタ
が製作されるものであったが、染料の耐熱性が不十分で
あったので、カラーフィルタ膜の色収差が比較的大き
く、液晶ディスプレイメーカーが採用しなくなってしま
った。

【０００７】また、前記印刷法は、その多くが顔料を色
素として採用しているので、染料の耐熱性不足という問
題は存在しなかったが、一般に印刷機の印刷精度が不十
分で、１００μｍの解像度を達成することが困難であっ
たから、メーカーのニーズに適合するものではなかっ
た。

【０００８】また、前記顔料分散法は、エッチング法と
フォトソリグラフィ法との２方式に分けられ、エッチン
グ法の着色塗料の耐熱性は良好であるが、製造工程が複
雑で、しかも必要とする材料が多いために、最近は使用
される機会が少なくなっている。また、フォトソリグラ
フィ法は、現在、比較的多く使用されている方法であ
り、例えば、米国特許第５，０８５，９７３号（松下電
器産業）、特開平２−２０８６０２号公報（凸版印刷）
に開示された方法がそうであり、フォトソリグラフィ技
術の利用により解像度において１０μｍ以下を達成する
とともに、カラーフィルタ膜の耐熱性も良好であったか
ら、多くのメーカーが採用するものとなったが、スピン
コーティング法を使用するために、９０％以上のカラー
コーティング材が廃棄されるものとなるので、他の方法
と比べてコストが極めて高いものとなっていた。また、
スピンコーティング法をローラコーティングなど精密コ
ーティング技術を用いる方法に置き換えて高価なカラー
コーティング材を節約することが試みられてきたが、そ
のばあい平坦性が十分ではないので、実用例がまだ見ら
れない。

【０００９】また、前記電着法は、基板となる透明導電
層（ＩＴＯ＝インジウム錫オキシド）の形状によってパ
ターン付き導電層（ＩＴＯｗｉｔｈｐａｔｔｅｒ
ｎ）タイプおよび全面（パターン無し）導電層（ＩＴＯ
ｗｉｔｈｏｕｔｐａｔｔｅｒｎ）タイプの２種類に
分けられる。パターン付き導電層タイプの電着法は、初
期の技術に属し、例えば、米国特許第４，８１２，３８
７号（神東塗料）と、同第５，２０６，７５０号（スタ
ンレー電気）と、同第４，６１７，０９４号および同第
４，７８１，４４４号ならびに同第４，９９９，０９４
号（セイコー電子工業）とに開示されたものがあって、
先ずＩＴＯ導電層をフォトソリグラフィ法でストライプ
状のパターンにエッチングしてから、各色相が必要とす
る位置において同一色相の導電層を直列接続し、電着法
によって異なる色相の塗料を導電層上にコーティングす
るものであった。このような方法は、色素が顔料である
ために、耐熱性が良好であり、しかもＩＴＯ導電層をフ
ォトソリグラフィ法で作製するものであったから、解像
度も１０μｍ以下のレベルを達成していたと同時に、電
着法の塗料利用率を９８％以上とすることができ、コス
ト的には顔料分散法より優位なものであった。しかしな
がら、パターン付き導電層タイプの電着法は、同一色相
画素の導電層を直列接続する必要があり、画素の配列が
多くは直線状となって、他の方法のように画素の位置を
自由に配列することができなかった。しかも、画素の多
くは直線状であったために、ブラックフレームを備えた
格子パターンを作製するためには、製造ステップを所定
回数以上に増加させなければならなかった。例えば、特
開昭６１−２０３４０３号公報（旭硝子）では多回数の
フォトソリグラフィ工程を増加させているので、製造コ
ストが増大していた。

【００１０】全面（パターン無し）導電層タイプの電着
法は、あらかじめＩＴＯパターンをエッチングする必要
がなく、この方法によってＩＴＯ導電層の全面にフォト
レジストをコーティングし、フォトソリグラフィ法で同
一色相に相当する画素導電層を現像し、残留フォトレジ
ストを絶縁層としてから、電着法によりカラー塗料を露
出された導電層上にコーティングするもので、このステ
ップを繰り返すことで赤・緑・青３種類の画素を導電ガ
ラス上にコーティングするものであった。このような方
法によって作製された画素は、電着法の塗料利用率が高
いという利点を保持しながら、画素のパターンならびに
配列が自由にデザインできたから、パターン付き導電層
タイプの電着法の欠点を解消できるものであった。しか
しながら、全面（パターン無し）導電層タイプの電着法
にも解決困難な問題が存在していた。それは、全面（パ
ターン無し）導電層ＩＴＯがフォトレジストを絶縁層と
するものであったから、アニオン性電着塗料を利用して
コーティングを行うときに、フォトレジストの現像液が
着色塗膜層を変質させやすく、着色塗膜層が変質される
のを回避するために、着色塗膜層の硬化温度を１２０℃
以上にまで高めることにより、その耐アルカリ性を向上
させていた。しかし、一般にポジ型フォトレジスト（キ
ノンジアジド・タイプ）は、１２０℃に達したときに熱
架橋（Ｔｈｅｒｍａｌｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ）反
応が発生して除去が困難なものとなるので、この問題を
解決するために、米国特許第５，４３９，５８２号およ
び特開平５−９３８０７号公報（日本ペイント）では、
低温反応型の電着塗料を採用したり、高価な他のポジ型
フォトレジストに置き換えたりしたが、低温反応型の電
着塗料は、浴槽液の常温使用寿命が短く、他のポジ型フ
ォトレジストは商品化されたものが少なくて入手が容易
ではないので、このようなアニオン性電着法を採用する
メーカーは極めて少なかった。

【００１１】アニオン性電着塗料がフォトレジスト現像
液によって変質させられるという問題を回避するため
に、各種の電着法に転写技術を組み合わせた方法が提示
されており、例えば、特開平５−１６４９１３号公報
（大日本印刷）および米国特許第４，８５３，０９２号
（大日本印刷）、同第５，３１４，７７０号および同第
５，３８５，７９５号（日本石油）、同第４，９０２，
５９２号（日本ペイント）、ヨーロッパ広域特許第０２
９９５０８号（日本ペイント）などがあるが、転写法に
は、やはり精度不足の問題が存在しており、歩留まりを
上げることが困難であった。他のフォトレジスト現像液
による変性の問題を解決する方法としては、カチオン性
電着塗料を使用することがあるけれども、カチオンが導
電層（ＩＴＯ）を還元する黒化反応が発生するので、光
線透過率が大幅に低下して、色彩が薄暗くなってしまう
のであって、このような方法を用いる方法である例え
ば、米国特許第５，２１４，５４２号、特開平４−３２
４８０１号公報、ヨーロッパ広域特許第０５８７０３３
号などには、いずれも光線透過率が不足するという問題
が存在していた。

【００１２】この他にも、米国特許第５，１８６，８０
１号（日本ペイント）に開示された電着塗料に光硬化性
を備えさせるものがあるが、ポジ型フォトレジストの現
像液による変質という問題は回避できるものの、顔料含
有量が多い電着塗料を感光性を備えたものとするので、
技術的にいって十分な解像度を達成しにくいという難題
を抱えるものであった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来技術
を踏まえて、塗料利用率を向上させるために、光線透過
率の高いアニオン性電着塗料を使用しながら、しかもフ
ォトレジストの現像液によるアニオン性電着樹脂層の薄
膜の変質という問題を解消し、着色画素を自由に配列す
ることが困難であったという問題を解決することが、本
発明の課題である。

【００１４】すなわち、本発明は、好適な露光およびポ
ストベークという条件を組み合わせることで、ポジ型フ
ォトレジストの除去が可能であり、しかもアニオン性電
着薄膜を損なわずに、アニオン性電着薄膜の高透光率を
保持しながら画素を自由に配列するとともに、着色塗料
の利用率が高いアニオン性電着塗料によるカラーフィル
タ製造方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）透明導
電基板上にポジ型フォトレジストを全面コーティングし
たのち、露光および現像プロセスを介して、透明導電基
板を部分的に露出するステップと、（２）アニオン性電
着法により、前記導電基板の前記露光および現像プロセ
スで露出した部分に色相のある電着樹脂層を選択的にコ
ーティングするステップと、（３）残されたポジ型フォ
トレジストに対して全面的な露光を行うステップと、
（４）前記透明電極基板を加熱乾燥して前記電着樹脂層
の硬化を行う（ポストベーク）ステップと、（５）アル
カリ性現像液で残されたポジ型フォトレジストを剥離す
るステップと、（６）前記ステップ（１）〜（５）を繰
り返して残りの異なる色相の電着樹脂層を作製するステ
ップとを具備したアニオン性電着塗料によるカラーフィ
ルタ製造方法に関する。

【００１６】また、本発明は、前記ステップ（１）が、
黒色感光性塗料のコーティング、露光、現像というプロ
セスを経て前記透明導電基板上にブラックマトリックス
を作製したのちに行なわれるアニオン性電着塗料による
カラーフィルタ製造方法に関する。

【００１７】前記ポジ型フォトレジストが、クレゾール
ノボラック樹脂およびキノンジアジド化合物から組成さ
れたフォトレジスト系であることが好ましい。

【００１８】また、前記電着樹脂層が、カルボキシル基
を有するアニオン性樹脂のエマルジョンを用い、電着に
よる堆積を経て作製されるものであることが好ましい。

【００１９】また、前記アニオン性電着法が、電圧を１
５〜８０Ｖ、電着時間を１０〜１２０秒間とするもので
あることが好ましい。

【００２０】また、前記ステップ（３）の全面露光が露
光量を２０ｍＪ／ｃｍ²以上とするものであることが好
ましい。

【００２１】また、前記ステップ（３）の全面露光が露
光量を４０ｍＪ／ｃｍ²以上とするものであることが好
ましい。

【００２２】また、前記ステップ（４）の加熱乾燥温度
を１２０〜２２０℃とするものであることが好ましい。

【００２３】また、前記ステップ（４）の加熱乾燥温度
を１３０〜１６０℃とするものであることが好ましい。

【００２４】また、前記ステップ（４）の加熱乾燥時間
を５〜６０分間とするものであることが好ましい。

【００２５】また、前記ステップ（５）に用いるアルカ
リ性現像液を水酸化ナトリウムウ、メタケイ酸ナトリウ
ム、水酸化カリウムまたは水酸化テトラメチルアンモニ
ウムの水溶液とするものであることが好ましい。

【００２６】また、本発明は、前記電着樹脂層が、３種
類の色相を有し、該３種類の色相が赤、緑および青の色
相であるアニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製造
方法に関する。

【００２７】また、本発明は、前記赤、緑および青の３
種類の色相の電着樹脂層の形状が、微細な格子状（本明
細書において、「格子状」とは、その重複単位が三角
形、モザイク形、ストライプ形を含む概念である）であ
り、その重複した配列方式が三角形またはモザイク形あ
るいはストライプ形を配列させたものであり、各色相間
の間にブラックマトリックスを有するものであるアニオ
ン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法に関する。

【００２８】また、本発明は、前記透明導電基板が、Ｉ
ＴＯ（インジウム錫オキシド）をコーティングしたガラ
スであるアニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製造
方法に関する。

【００２９】また、本発明は、前記ステップ（３）が、
前記ステップ（２）の前に完了できるものである、つま
り全面露光して初めてアニオン性電着を行うものである
アニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法に関
する。

【００３０】また、本発明は、前記ステップ（１）〜
（６）の後、残されたポジ型フォトレジストを剥離した
部分に最後の１つの色相の電着樹脂層を直接コーティン
グするものであるアニオン性電着塗料によるカラーフィ
ルタ製造方法に関する。

【００３１】

【発明の実施の形態】

（１）透明導電基板上にポジ型フォトレジストを全面コ
ーティングしたのち、露光および現像プロセスを介し
て、透明導電基板を部分的に露出するステップと、
（２）アニオン性電着法により、前記導電基板の前記露
光および現像プロセスで露出した部分に色相のある電着
樹脂層を選択的にコーティングするステップと、（３）
残されたポジ型フォトレジストに対して全面的な露光を
行うステップと、（４）前記透明電極基板を加熱乾燥し
て前記電着樹脂層の硬化を行うステップと、（５）アル
カリ性現像液で残されたポジ型フォトレジストを剥離す
るステップと、（６）前記ステップ（１）〜（５）を繰
り返して残りの異なる色相の電着樹脂層を作製するステ
ップとを具備し、前記ステップ（１）が、黒色感光性塗
料のコーティング、露光、現像というプロセスを経て前
記透明導電基板上にブラックマトリックスを作製したの
ちに行なわれるアニオン性電着塗料によるカラーフィル
タ製造方法を、図１を用いてつぎに説明する。

【００３２】図１において、（Ａ）〜（Ｊ）はアニオン
性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法における工程
を示し、１はＩＴＯ、２はガラス板、３はＩＴＯガラ
ス、４は黒色感光性塗料のコーティング層、５は光の照
射を表わす矢印、６はネガフォトマスク、７はブラック
マトリックス、８はポジ型フォトレジスト、９は光の照
射を表わす矢印、１０はネガフォトマスク、１１は色相
のある電着樹脂層、１２はほかの色相のある電着樹脂
層、１３はさらにほかの色相のある電着樹脂層である。

【００３３】ブラックマトリックス７が必要なばあい、
図１に示すように、（Ａ）ＩＴＯ１とガラス板２とから
なるＩＴＯガラス（透明導電基板）３を用意し、（Ｂ）
ＩＴＯガラス３のＩＴＯ表面に黒色感光性塗料のコーテ
ィング層４を塗布し、（Ｃ）ネガフォトマスク６を介し
て、光（光の照射を表わす矢印５により表わされてい
る）により黒色感光性塗料のコーティング層４の所望の
部分を露光し、（Ｄ）これを現像することによりブラッ
クマトリックス７を作製し、（Ｅ）ＩＴＯガラスのＩＴ
Ｏ表面にブラックマトリックスの上からポジ型フォトレ
ジストを全面コーティングし、（Ｆ）ネガフォトマスク
１０を介して、光（光の照射を表わす矢印９により表わ
されている）により前記ポジ型フォトレジストの所望の
部分を露光し、（Ｇ）これを現像することにより、ＩＴ
ＯガラスのＩＴＯ表面の所望の部分を露出させ、（Ｈ）
前記（Ｇ）の工程でＩＴＯ表面の露出した部分にアニオ
ン性電着塗装により選択的に色相のある電着樹脂層をコ
ーティングし、そののち残されたポジ型フォトレジスト
に対して全面的な露光を行ない、さらに前記ＩＴＯガラ
ス板をポストベーク（加熱乾燥）し、（Ｉ）アルカリ性
現像液で残されたポジ型フォトレジストを剥離する。さ
らに前記（Ｅ）〜（Ｉ）と同様の工程（ただし、このと
きの（Ｆ）および（Ｇ）と同様の工程でＩＴＯ表面にお
ける露出させる部分は前述の露出させた部分と異なる）
により、ＩＴＯ表面の所望の部分に、ほかの色相（異な
る色相）のある電着樹脂層１２をコーティングする。さ
らに、前記（Ｅ）〜（Ｉ）と同様の工程（ただし、この
ときの（Ｆ）および（Ｇ）と同様の工程でＩＴＯ表面に
おける露光させる部分は前述の露出させた部分と異な
る）により、ＩＴＯ表面の所望の部分に、さらにほかの
色相（さらに異なる色相）のある電着樹脂層１３をコー
ティングする。このようにして所望の色相を有するカラ
ーフィルタを製造することができる。図１中（Ｊ）は、
ＩＴＯ表面にブラックマトリックス７、色相のある電着
樹脂層１１、ほかの色相のある電着樹脂層１２、さらに
ほかの色相のある電着樹脂層１３を有するカラーフィル
タを示す。なお、色相のある電着樹脂層１１、ほかの色
相のある電着樹脂層１２およびさらにほかの色相のある
電着樹脂層１３の色相をそれぞれ赤色、緑色および青色
の色相とすることにより、赤・緑・青の色相を有するカ
ラーフィルタを製造しうる。

【００３４】また、ブラックマトリックス７が不要なば
あいは、（Ｂ）〜（Ｄ）の工程を省いて、（Ａ）および
（Ｅ）〜（Ｊ）の工程によりカラーフィルタを製造すれ
ばよい。

【００３５】本発明においては、アニオン性電着法を採
用してポジ型フォトレジストと組み合わせるとともに、
従来技術の製造工程条件を改良（後焼付（ポストベー
ク）以前に全面露光ステップを追加）して、後焼付（ポ
ストベーク）温度を１２０℃以上にまで高めることによ
って、ポジ型フォトレジストが硬化して除去しにくくな
らないようにし、また、アニオン性電着膜を十分に硬化
させて現像液による変質に耐えることができるものとす
る。このようにしてアニオン性電着法の高い透過率を保
持しながら、カチオン性電着法のＩＴＯガラスを黒化さ
せるという問題を回避するとともに、ブラックマトリッ
クスの形状を自由にデザインできるので、本発明は豊か
な潜在力を備えた技術であるといえる。

【００３６】本発明にかかわるアニオン性電着膜は、透
明導電基板の導電層上に塗布されるもので、この透明導
電層が透光度に優れ、しかも導電性に優れたものであ
る。液晶ディスプレイは、精密度に対する要求が極めて
高い電子部品であるから、寸法安定性および２層ガラス
のセルギャップの安定性を考慮すれば、該透明導電基板
の基板をガラスとすることが望ましい。導電層について
は、通常採用されるのは、ＩＴＯ薄膜であり、透光率が
最低でも８０％以上のものである。また、電着時の導電
層抵抗の均一性への影響を抑制するために、ＩＴＯの導
電率を１５Ω／□以下とするが好ましい。また前記導電
率が低く過ぎるのも不可であって、そのばあいＩＴＯが
厚くなりすぎて透光率が低下してしまう。

【００３７】液晶ディスプレイのカラーフィルタ膜は、
通常、赤・緑・青３種類の電着塗膜から構成され、多く
はストライプ状または格子状に配列され、赤・緑・青３
種類のカラーが交互に配列されるものであるが、カラー
フィルタ膜の各カラー間にはコントラストを向上させる
ために、ブラックストライプ（ブラックマトリックス）
を形成して各カラーが直接隣接しないようにする。この
ブラックストライプ（ブラックマトリックス）は、カラ
ーフィルタ膜の形状に合わせてストライプ状または格子
状に形成するものであり、材質としてはクロムまたはニ
ッケルを含む金属、またはカーボンブラックあるいは多
くの顔料を混合した黒色有機材料とすることができる。
もし金属材料とする場合には、スパッタリング法による
コーティングまたは鍍金法による成膜が利用できる。も
し有機材料とする場合には、一般に黒色顔料を分散させ
た有機溶液とし、コーティング方法としては、スピンコ
ーティングあるいは電着法が使用できる。一般的にいっ
て、金属材料は反射率が高いので、色彩の色度に影響を
与えるが、遮光性が良好で、バックライトを有効に遮断
するから、解析度を向上させるものである。有機材料
は、反射率が低いが、遮光性が十分ではないので、材質
改善が求められている。本発明においては、製造に便利
なように、黒色顔料を分散せた感光性樹脂層を選択し
た。

【００３８】本発明では、ポジ型フォトレジストをアニ
オン性電着法による電着時の絶縁膜、つまり透明導電層
の電着を必要としない部分を保護する薄膜とし、電着し
たい部分は露出させておくことにより、所望の部分のみ
を電着させることを可能とするものである。ポジ型フォ
トレジストの主要成分は、クレゾールノボラック樹脂お
よび感光性キノンジアジド化合物から組成されるもの
で、フォトレジストの露光された部分においてはキノン
ジアジド化合物の分解反応が進行するとともに、カルボ
キシル基が生成されるので、フォトレジストをアルカリ
性の現像液中で溶解させることができる。露光してない
部分は、疎水性であるのでアルカリ性の現像液では溶解
しない。このポジ型フォトレジストの露光してない部分
は、高温によって熱架橋反応を発生させやすいと同時
に、感光分解性を失ってしまうので、通常はプリベーク
の乾燥温度リミット値を約１００℃としている。１００
℃以上になると熱架橋現象が発生して、除去が困難にな
るか、あるいはスカムを残留させるものとなる。すでに
露光した部分については、キノンジアジド基が分解して
カルボキシル基を生成するが、このカルボキシル基とク
レゾールノボラック樹脂のヒドロキシル基との反応は、
２００℃以上にならないと発生しにくいので、熱架橋の
問題は考慮しなくてもよい。

【００３９】一般に、ポジ型フォトレジストのプリベー
ク温度は８０〜１００℃である。また、膜厚は粘性率お
よびスピンコーティングの回転速度によって調整する
が、好適な粘性率を５〜６０ｃｐｓ、好適な回転速度を
１２００〜４０００ｒｐｍとする。膜厚は絶縁性および
現像性に影響を与えるので、多くは１．０μｍから３．
０μｍの範囲に調整される。露光量は製品によって異な
るが、約４０〜２００ｍＪ／ｃｍ²であり、露光量が大
きすぎるとラインエッジが変質により縮小してしまうの
で好ましくない。現像液は、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、メタケイ酸ナトリウム、水酸化テトラメチル
アンモニウムなどの水溶液とし、濃度を０．５〜３％の
範囲とする。

【００４０】ポジ型フォトレジストの現像後において、
透明導電層における露出した部分には電着法によって電
着塗膜をコーティングする。本発明では、電着にアニオ
ン性電着塗料を採用するものであり、アクリル樹脂、メ
ラミン樹脂、顔料、中和剤、溶媒、水を主要成分とす
る。

【００４１】本発明のアクリル樹脂は、アニオン性であ
り、樹脂がカルボキシル基を有している。それは、共重
合物であって、多種類のアクリル単量体により合成され
るが、好適な単量体は、つぎの通りである。（１）カルボキシル基を有する単量体：例えば、アクリ
ル酸、メタクリル酸。（２）ヒドロキシル基を有する単量体：例えば、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。（３）アリール基を有する単量体：例えば、スチレン、
ベンゾールアクリレート、ベンゾールメタクリレート、
２−フェノキシメチルアクリレート。（４）アルキル基を有する単量体：例えば、メチルメタ
クリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレー
ト、ブチルメタクリレート。

【００４２】前記単量体から好適なものを選択して、溶
媒重合法により重合するが、通常使用される熱重合開始
剤としてはアゾビスイソブチロニトリルおよび過酸化ベ
ンゾイルなどがある。

【００４３】通常使用される熱硬化性樹脂としてはメラ
ミン樹脂があり、常温で安定しており、高温での反応が
速く、しかも本発明に用いるアクリル樹脂のヒドロキシ
ル基およびカルボキシル基と反応して、良好な架橋密度
を有するとともに、透過率が高いものになりうる。前記
熱硬化性樹脂の使用量は、前記アクリル樹脂の１０〜４
０重量％とする。

【００４４】本発明に適合する顔料は、耐熱性および耐
光性が良好で、透過率が高く、しかも分散しやすいもの
でなければならない。適合する顔料はつぎの通りであ
る。レッド−１７７、レッド−２０９、レッド−１４
９、グリーン−３６、ブルー−１５：３、ブルー−１
５：４、ブルー−１５：６、イエロー−１０９、イエロ
ー−１３９、イエロー−８３、バイオレット−２３等。

【００４５】顔料供給メーカーには、チバガイギー、Ｂ
ＡＳＦ、ＩＣＩ、Ｈｏｅｃｓｔ社などがある。

【００４６】顔料購入時に多くは粘着状態であるので、
透過率を向上させるために、顔料を研磨して微細粒子と
する必要があるが、好適な研磨設備としてはサンドミ
ル、ボールミル、アトライター、三本ロールミルなどが
ある。また、顔料の流動特性を保持するために、分散助
剤、レベリング剤、カップリング剤を混入することがで
きる。好適な顔料混合量は前記アクリル樹脂の１５〜３
０重量％とする。多すぎれば沈殿が発生し、少なすぎれ
ば色彩飽和度が不足する。

【００４７】樹脂を電荷を有するエマルジョンとするた
めに、前記アクリル樹脂のカルボキシル基を中和剤で中
和して荷電性樹脂とするが、好適な中和剤としてはアン
モニア類がある。例えば、アンモニア水、トリエチルア
ミン、トリエタノールアミンなどがある。中和剤の使用
量は、前記アクリル樹脂のカルボキシル基当量の４０〜
１００重量％とする。

【００４８】また、適当な溶媒としては、安定したエマ
ルジョンとして沈殿を発生させず、膜厚などを調整でき
るものがよく、つぎの溶媒などが使用できる。

【００４９】メチルエチルケトン、イソプロピルアルコ
ール、ｎ−ブタノール、プロピレングリコールモノメチ
ルエーテル、エチレングリコールエーテルなどである。

【００５０】一般に、アニオン性電着塗料の製造方法
は、先ず顔料を研磨して微細粒子とした後で、アクリル
樹脂、メラミン樹脂、溶媒と混合して十分に攪拌し、さ
らに中和剤を加えて十分に攪拌した後、脱イオン水を滴
下方式でゆっくりと注入しながら十分に攪拌するもので
ある。もし脱イオン水の滴下速度が速すぎれば、大きな
粒子が密集した樹脂が生成され、濾過する時に詰まりが
発生する。

【００５１】フォトレジストの現像後の透明導電基板
は、電着浴中のプラス極につりさげ、マイナス極をステ
ンレススチールとし、２極間の距離を１０ｃｍ以上とっ
てショートしないようにする。同一カラーのカラーフィ
ルタ膜画素は、一般に四角形のものが多く、縦横が８０
〜１５０μｍの範囲とする。通電後にはアニオン性電着
塗料が、これらの露出した導電層上に堆積されるが、印
化する電圧は膜厚および配合内容に応じて一般に２０〜
８０Ｖとする。電圧が高すぎると膜厚が厚くなり過ぎる
し、電圧が低すぎると顔料が樹脂と一緒に堆積しにくく
なり、色合いが薄すぎるという問題が発生する。電着時
間は一般に１０〜６０秒の範囲とし、電着時間が短すぎ
ると膜厚にむらが生じるし、長すぎると厚くなりすぎ
て、歩留まりに影響を与える。膜厚は、電圧および配合
内容により調整可能であるが、一般的には１．０〜２．
５μｍである。

【００５２】本発明において使用するアニオン性電着塗
料は、透過率が高く、黄化現象がないという利点を備え
ている。カチオン性電着塗料では、カチオン性樹脂自体
がアミノ基を含んでいるために、酸素によって黄化する
という欠点を有している。しかも、カチオン性電着塗料
はマイナス極に堆積するのでＩＴＯの還元黒化現象が発
生して透過率が低下してしまう。

【００５３】一般に、電着塗料は堆積した後でも緩やか
なゲル状態となっており、溶媒中に溶解してしまいやす
いので、ポストベークによって硬化されて初めて強い化
学的耐性を備えることができる。もし電着塗料が堆積し
た後で熱硬化を直接進行させると、導電層上にあるポジ
型フォトレジストも同時に熱架橋反応を進行させるの
で、ポジ型フォトレジストの除去が困難なものとなる
か、あるいはスカムとして残留し、他の色相の堆積に影
響を与えてしまう。この問題を解決するために、本発明
ではポストベークする前にポジ型フォトレジストの全面
を露光して、キノンジアジド基をヒドロキシル基に分解
することで、ポジ型フォトレジストの熱架橋反応を抑制
すると同時に、生成されたヒドロキシル基がフォトレジ
ストの剥離ステップにおいて除去クリーニングの手助け
をするものとなる。好適な全面露光量はフォトレジスト
により異なるが、一般的には４０ｍＪ／ｃｍ²以上でフ
ォトレジスト膜が除去クリーニングできる。ポジ型フォ
トレジストの剥離剤としては、水酸化ナトリウム水溶
液、水酸化カリウム水溶液、水酸化テトラメチルアンモ
ニウム水溶液などが使用でき、濃度は２〜５重量％が好
ましい。

【００５４】前述のようにポジ型フォトレジストのコー
ティング、露光、現像、電着塗膜のコーティング、全面
露光およびポストベークの後に、フォトレジストを剥離
すると、第１色相の着色樹脂膜の作製が完了するが、一
般に、カラーフィルタプレートには赤・緑・青３種類の
カラーフィルタを備えるので、上記した工程を繰り返す
ことにより３色のカラーフィルタの作製を完了する（図
２参照）。もしカラーフィルタプレートの外周を無色ま
たは透明被膜により絶縁する必要がなければ、図３およ
び図４に示した方法によって、第２色相の着色樹脂膜の
硬化ならびにフォトレジストを除去した後に、露出した
透明導電層上に直接第３色相の着色樹脂を造膜すること
で、フォトレジストの回数を１回分簡略化することがで
きる。

【００５５】

【実施例】以下、本発明を合成例および実施例ならびに
比較例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに
限定されるものではない。

【００５６】合成例１アクリル樹脂の合成４口反応フラスコにそれぞれ凝縮管と温度計とフィーダ
ー管と攪拌棒とを挿入して、油浴加熱により温度を１０
０℃に制御した。反応フラスコに３３８．０ｇのポリエ
チレングリコールモノメチルエーテルを投入し、窒素ガ
スを注入した。３９０．０ｇのメタクリル酸と、１７
７．０ｇの２−ハイドロキシエチルアクリレートと、１
７３５．０ｇの２−フェノキシエチルアクリレートと、
１１５２．０ｇのブチルアクリレートと、６００．０ｇ
のメチルメタクリレートと、３０．０ｇのアゾビスイソ
ブチロニトリルと、１７３８．０ｇのプロピレングリコ
ールモノメチルエーテルとによって溶液を調整した後
に、この溶液を前記反応フラスコに、滴下方式により２
００分で滴下した。滴下終了後に同一温度を３時間維持
してから冷却し、透明なアクリル樹脂を得た。平均分子
量は３１０００であった。

【００５７】合成例２アニオン性電着塗料の調製表１に示すアクリル樹脂とメラミン樹脂と顔料とプロピ
レングリコールモノメチルエーテルとを混合して十分に
攪拌してから、サンドミルに入れて顔料を１０時間継続
して研磨した。この着色樹脂混合物を攪拌槽に入れて表
１に示すアンモニア（水溶液）を加えて十分に攪拌し、
表１に示す脱イオン水を攪拌槽中にゆっくりと約１時間
で滴下した後、２時間以上継続して攪拌してから濾過す
ることで赤、緑および青の３種類のアニオン性電着塗料
を得た。

【００５８】

【表１】

【００５９】実施例１１枚の市販ＩＴＯガラス（メルク社製１．１ｍｍ１
０Ω／□）のＩＴＯ上にスピンコーティング法によりポ
ジ型フォトレジスト（クレゾールノボラック樹脂＋キノ
ンジアジド化合物）を全面コーティングした。このとき
の回転速度は２５００ｒｐｍであった。これをオーブン
に入れて９０℃で１０分間乾燥させてから冷却した。重
複した細線および寸法が５〜１５０μｍの正方形の点状
パターンを有するネガフォトマスクをフォトレジスト膜
上に置いて中圧水銀灯により１２０ｍＪ／ｃｍ²の露光
量を照射した後で２重量％のメタケイ酸ナトリウム（水
溶液）中で現像して露光したフォトレジストの部分を溶
解除去した。露光時間は約６０秒であった。このような
工程を通したＩＴＯガラス基板を合成例１および合成例
２により作製した赤色のアニオン性電着塗料を入れた電
着浴中に浸し、４５Ｖで電着塗装した。電着時間は１５
秒であった。赤色のアニオン性電着塗料が、ＩＴＯガラ
スのＩＴＯが露出した部分に堆積した。その膜厚は約
２．０μｍであったが、ＩＴＯガラスのそのほかの部分
はポジ型フォトレジストに保護されて電着膜を生成させ
なかった。その後ＩＴＯガラス基板を取り出して水洗し
てから、９０℃で乾燥させた。乾燥時間は１０分間であ
った。これを冷却した後、中圧水銀灯によりネガフォト
マスクを被せない状態で全面露光を行った。このときの
露光量は４０ｍＪ／ｃｍ²であった。このときにポジ型
フォトレジストは照射されて感光性キノンジアジド基が
分解し、カルボキシル基を生成させた。続いて、ＩＴＯ
ガラス基板を１２０℃のオーブンに入れてアニオン性電
着塗膜を硬化させた。硬化時間は５分間であった。この
とき、フォトレジスト中にはキノンジアジド基がごく少
量しか残留していないので、フォトレジストの高温によ
る熱架橋反応は発生しなかった。電着塗膜が硬化してか
らガラス基板を５重量％の水酸ナトリウム（水溶液）に
２分間浸すと、フォトレジストが溶解除去され、しかも
アニオン性電着塗膜を損なうことがなかった。

【００６０】赤色フィルタ膜をコーティングしたＩＴＯ
ガラス基板のＩＴＯの全面に第２回目のポジ型フォトレ
ジストのコーティングを行い、同じ工程によりネガフォ
トマスクを介して露光、現像、合成例１および合成例２
により作製した緑色のアニオン性電着塗料のコーティン
グ、乾燥、全面露光、電着塗膜の加熱硬化ならびにフォ
トレジストの剥離を行って、赤色および緑色のフィルタ
膜をコーティングしたＩＴＯガラス基板を得た。さら
に、同じ方法で青色のエリアを作製すると、赤・緑・青
３種類のパターンを備えたカラーフィルタプレートを得
ることができた。

【００６１】実施例２〜９製造ステップは実施例１と同じであるが、工程条件が異
なっているもので、ポジ型フォトレジストの種類、全面
露光量、ポストベーク温度およびポストベーク時間を表
２に記載のとおりに変更したほかは実施例１と同様にし
てカラーフィルタプレートを得た。

【００６２】各実施例のカラーフィルタ膜の最小解像ラ
イン幅は表２に示した通りであり、いずれも解像度２０
μｍ以下のレベルを達成していた。

【００６３】

【表２】

【００６４】比較例１〜３製造ステップは実施例１と同じであるが、工程条件が異
なっているもので、ポジ型フォトレジストの種類、ポス
トベーク温度およびポストベーグ時間を表２に記載のと
おりに変更し、ポストベークの前に全面露光を実施しな
かったほかは実施例１と同様にしてカラーフィルタプレ
ートを得た。各比較例のフォトレジストは有効な除去ク
リーニングが不可能であり、スカムが残留していた。ポ
ストベークの後に全面露光を実施しても、フォトレジス
トの溶解性を向上させることはできなかった。

【００６５】比較例４製造ステップは実施例１と同じであるが、工程条件が異
なっているもので、ポジ型フォトレジストが熱架橋反応
することを回避するために、ポストベーク温度を１００
℃に下げ、ポストベーク時間を２分間にし、全面露光を
実施しなかったほかは実施例１と同様にしてカラーフィ
ルタプレートを得た。その結果、フォトレジストは熱架
橋反応しなかったものの、ポストベーク温度が低温のた
めに電着塗膜の硬化が不足しており、フォトレジスト剥
離時に電着塗膜も現像液により変質されて溶解してしま
った。

【００６６】実施例１０１枚の市販ＩＴＯガラス（メルク社製１．１ｍｍ１
０Ω／□）のＩＴＯ上にスピンコーティング法により感
光性黒色塗料（フジ・ハント社製商品名「ＣＫ−２０
００」）を全面コーティングした。このときのスピンコ
ーティングの回転速度は１２００ｒｐｍであった。ＩＴ
Ｏガラス基板をオーブンに入れて８０℃で１０分間乾燥
させた。黒色塗膜上にネガフォトマスクを被せて中圧水
銀灯で露光した。このときの露光量は２００ｍＪ／ｃｍ
²であった。このとき、露光したエリアにおいては光硬
化反応を進行させ、硬化しなかった部分を１重量％の水
酸化カリウム水溶液で現像除去した。このとき、ＩＴＯ
ガラス基板上に黒色格子状のパターン（ブラックマトリ
ックス）が形成された。ＩＴＯガラス基板を２００℃の
オーブンに入れて３０分間硬化させると、ブラックマト
リックスが完全に硬化した。冷却後に、ＩＴＯガラス基
板のＩＴＯおよびブラックマトリックス上に、スピンコ
ーティング法によりポジ型フォトレジスト（クレゾール
ノボラック樹脂＋キノンジアジド化合物）を全面コーテ
ィングした。このときのスピンコーティングの回転速度
は２５００ｒｐｍであった。このような工程を通したＩ
ＴＯガラス基板をオーブンに入れて９０℃で１０分間乾
燥した後で冷却させた。赤色カラーフィルタ膜を形成さ
せる位置に対応するパターンを有するネガフォトマスク
をフォトレジスト膜上に置いて中圧水銀灯により１２０
ｍＪ／ｃｍ²の露光量を照射した後で２重量％のメタケ
イ酸ナトリウム（水溶液）中で現像して露光したフォト
レジストを溶解除去した。このときの露光時間は約６０
秒であった。このような工程を通したＩＴＯガラス基板
を合成例１および合成例２により作製した赤色のアニオ
ン性電着塗料を入れた電着浴中に浸し、４５Ｖで電着塗
装した。電着時間は１５秒であった。赤色のアニオン性
電着塗料がＩＴＯガラスのＩＴＯが露出した部分に堆積
した。その膜厚は約２．０μｍであったが、ＩＴＯガラ
スのそのほかの部分はポジ型フォトレジストに保護され
て電着膜を生成させなかった。その後ＩＴＯガラス基板
を取り出して水洗してから、９０℃で乾燥させた。乾燥
時間は１０分間であった。これを冷却した後に中圧水銀
灯によりネガフォトマスクを被せない状態で全面露光を
行った。このときの露光量は１００ｍＪ／ｃｍ²であっ
た。このときにポジ型フォトレジストは照射されて感光
性キノンジアジド基が分解し、カルボキシル基を生成さ
せた。続いて、ＩＴＯガラス基板を１３５℃のオーブン
に入れてアニオン性電着塗膜を硬化させた。硬化時間は
１５分間であった。このとき、フォトレジスト中にはキ
ノンジアジド基がごく少量しか残留していないので、フ
ォトレジストの高温による熱架橋反応は発生しなかっ
た。アニオン性電着塗膜が硬化してからガラス基板を５
重量％の水酸ナトリウム（水溶液）に２分間浸すと、フ
ォトレジストが溶解除去され、しかもアニオン性電着塗
膜を損なうことがなかった。

【００６７】前記したブラックマトリックスおよび赤色
塗膜をコーティングしたＩＴＯガラス基板を同じ工程に
より、ネガフォトマスクを介して露光、現像、合成例１
および合成例２により作製した緑色のアニオン性電着塗
料または青色のアニオン性電着塗料のコーティング、乾
燥、全面露光、アニオン性電着塗膜の加熱硬化ならびに
フォトレジストの剥離を繰り返し行って緑色および青色
の電着塗膜を作製すると、ブラックマトリックスおよび
赤・緑・青の３色の電着塗膜を有するガラス基板を得
た。これを２００℃で１時間加温することにより、カラ
ーフィルタプレートを完成した。

【００６８】図５は、このカラーフィルタプレートの赤
・緑・青３色の分光特性図である。

【００６９】

【発明の効果】前述したように、本発明にかかわるアニ
オン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法によれ
ば、以下のような効果をあげることができる。

【００７０】（１）アニオン性電着塗料を使用できるの
で、透過率が高く、ポストベーク温度を下げる必要がな
く、しかも一般に市販されているポジ型フォトレジスト
が使用できる。

【００７１】（２）顔料分散法と比べて塗料利用率に優
れるので、塗料コストが削減できる。（３）カチオンがＩＴＯを還元黒化するという問題が発
生しない。

【００７２】（４）ブラックマトリックスの形状を自由
にデザインできる。

【００７３】従って、ＳＴＮタイプに応用できることは
もちろんのこと、より複雑なＴＦＴタイプにも応用がで
き、かつ優れた塗料利用率を備えるので、極めて有用な
技術といえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわるアニオン性電着塗料によるカ
ラーフィルタ製造方法（ＩＴＯパターンなし）を示す工
程図であり、（Ａ）〜（Ｊ）は各プロセスをＩＴＯガラ
ス、コーティング層などの断面図を用いて説明するもの
である。

【図２】本発明にかかわるアニオン性電着塗料によるカ
ラーフィルタ製造方法（ＩＴＯパターンなし）を示す工
程図である。

【図３】図２の工程を一部簡略化した一例を示す工程図
である。

【図４】図２の工程を一部簡略化したほかの一例を示す
工程図である。

【図５】赤・緑・青３色のアニオン性電着塗膜の分光特
性を示す分光特性図である。

【符号の説明】

１ＩＴＯ２ガラス板３ＩＴＯガラス４黒色感光性塗料のコーティング層５光（光の照射を表わす矢印）６ネガフォトマスク７ブラックマトリックス８ポジ型フォトレジスト９光（光の照射を表わす矢印）１０ネガフォトマスク１１色相のある電着樹脂層１２ほかの色相のある電着樹脂層１３さらにほかの色相のある電着樹脂層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）透明導電基板上にポジ型フォトレ
ジストを全面コーティングしたのち、露光および現像プ
ロセスを介して、透明導電基板を部分的に露出するステ
ップと、（２）アニオン性電着法により、前記導電基板
の前記露光および現像プロセスで露出した部分に色相の
ある電着樹脂層を選択的にコーティングするステップ
と、（３）残されたポジ型フォトレジストに対して全面
的な露光を行うステップと、（４）前記透明電極基板を
加熱乾燥して前記電着樹脂層の硬化を行うステップと、
（５）アルカリ性現像液で残されたポジ型フォトレジス
トを剥離するステップと、（６）前記ステップ（１）〜
（５）を繰り返して残りの異なる色相の電着樹脂層を作
製するステップとを具備したアニオン性電着塗料による
カラーフィルタ製造方法。
【請求項２】前記ステップ（１）が、黒色感光性塗料
のコーティング、露光、現像というプロセスを経て前記
透明導電基板上にブラックマトリックスを作製したのち
に行なわれる請求項１記載のアニオン性電着塗料による
カラーフィルタ製造方法。
【請求項３】前記ポジ型フォトレジストが、クレゾー
ルノボラック樹脂およびキノンジアジド化合物から組成
されたフォトレジスト系である請求項１記載のアニオン
性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項４】前記電着樹脂層が、カルボキシル基を有
するアニオン性樹脂のエマルジョンを用い、電着による
堆積を経て作製されるものである請求項１記載のアニオ
ン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項５】前記アニオン性電着法が、電圧を１５〜
８０Ｖ、電着時間を１０〜１２０秒間とするものである
請求項１記載のアニオン性電着塗料によるカラーフィル
タ製造方法。
【請求項６】前記ステップ（３）の全面露光が露光量
を２０ｍＪ／ｃｍ²以上とするものである請求項１記載
のアニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項７】前記ステップ（３）の全面露光が露光量
を４０ｍＪ／ｃｍ²以上とするものである請求項１記載
のアニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項８】前記ステップ（４）の加熱乾燥温度を１
２０〜２２０℃とするものである請求項１記載のアニオ
ン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項９】前記ステップ（４）の加熱乾燥温度を１
３０〜１６０℃とするものである請求項１記載のアニオ
ン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項１０】前記ステップ（４）の加熱乾燥時間を
５〜６０分間とするものである請求項１記載のアニオン
性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項１１】前記ステップ（５）に用いるアルカリ
性現像液を水酸化ナトリウムウ、メタケイ酸ナトリウ
ム、水酸化カリウムまたは水酸化テトラメチルアンモニ
ウムの水溶液とするものである請求項１記載のアニオン
性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項１２】前記電着樹脂層が、３種類の色相を有
し、該３種類の色相が赤、緑および青の色相である請求
項１記載のアニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製
造方法。
【請求項１３】前記赤、緑および青の３種類の色相の
電着樹脂層の形状が、微細な格子状であり、その重複し
た配列方式が三角形またはモザイク形あるいはストライ
プ形を配列させたものであり、各色相間の間にブラック
マトリックスを有するものである請求項２または１２記
載のアニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方
法。
【請求項１４】前記透明導電基板が、ＩＴＯ（インジ
ウム錫オキシド）をコーティングしたガラスである請求
項１記載のアニオン性電着塗料によるカラーフィルタ製
造方法。
【請求項１５】前記ステップ（３）が、前記ステップ
（２）の前に完了できるものである請求項１記載のアニ
オン性電着塗料によるカラーフィルタ製造方法。
【請求項１６】前記ステップ（１）〜（６）の後、残
されたポジ型フォトレジストを剥離した部分に最後の１
つの色相の電着樹脂層を直接コーティングするものであ
る請求項１記載のアニオン性電着塗料によるカラーフィ
ルタ製造方法。