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JP3191430B2 - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法

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Publication number
JP3191430B2
JP3191430B2 JP23582792A JP23582792A JP3191430B2 JP 3191430 B2 JP3191430 B2 JP 3191430B2 JP 23582792 A JP23582792 A JP 23582792A JP 23582792 A JP23582792 A JP 23582792A JP 3191430 B2 JP3191430 B2 JP 3191430B2
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JP
Japan
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light
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outer frame
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transparent substrate
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隆夫 北川
文雄 冨田
俊行 赤岩
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶テレビ、コン
ピュータ用カラー液晶ディスプレイ等のカラー液晶表示
装置に好適なカラーフィルタの製造方法に関する。
【従来の技術】カラーフィルタにおいて、透明基板上の
各画素間に、および着色パターン部の外側に隣接して、
それぞれ、遮光部および額縁遮光部を形成することが好
ましく行われている。遮光部は、カラーフィルタ画素間
隙からの光のもれを防止することによって表示品質やカ
ラーコントラストを上げるために設けられるものであ
り、額縁遮光部は、セル組みしたときの画面端部からの
光のもれを防ぎ、鮮明な画像を提供するために設けられ
るものである(例えば、特開平2−193184号公報
など)。カラーフィルタの各画素間に設けられる遮光部
は、通常金属クロムの蒸着膜やスパッタリング膜のエッ
チング加工により形成されている。このとき、クロム膜
を均一かつピンホール等の欠陥が無く作製することが必
須であり、パターン化には、レジスト塗布、露光、現
像、ベーキング、エッチング、レジスト剥離などの加工
が必要である。また感光性レジスト材料を黒色顔料で着
色したインキ、ペーストを用いて印刷法、スピンナ、ロ
ールコータ等で塗布、マスク露光によってパターニング
する方法も提案されているが、十分な遮光性、寸法精
度、平坦性を実現することは難しい。これらの従来の方
法に比べて、裏面露光方式は、寸法精度や平坦性が優れ
ていると考えられるので有望である(例えば、特開平1
−138530号公報、特開平3−209203号公
報、特開平3−284704号公報など)。すなわち、
裏面露光方式とは、あらかじめ画素を形成しておき、そ
の上に黒色顔料を分散したネガタイプ感光性着色ペース
ト(ネガタイプ感光性黒色ペースト)を全面塗布し、次
に各画素をマスクとし、透明基板の裏面から露光するこ
とによって各画素間の間隙に遮光部を形成する方法であ
る。このとき、画素および遮光部からなる着色パターン
部の外側に隣接して額縁遮光部(遮光性の額縁)を形成
するため、額縁加工用マスクを使用する。額縁加工用マ
スクとは、中央部にのみ光を透過させるマスクであり、
すなわち、中央の着色パターン部分およびその外側の所
定幅の額縁部分にのみ光を透過させるようなマスクであ
る。しかし、遮光性、露光感度、パターンエッジの切れ
などの特性を同時に全て満足させるような遮光部および
額縁遮光部を有するものは殆どない。すなわち遮光性を
十分にするためには、塗布膜を厚くする、あるいはペー
スト中の着色成分を増加すればよいが、このようにする
と露光感度が低下し、必要とする膜厚、遮光性の遮光部
を形成することはできない。また裏面露光時に、マスク
汚れ等の問題があるためマスクとガラスを密着すること
はできず、さらに約1mm程度の厚さのガラスを通して
露光されるために、額縁遮光部の外側は切れが悪く、シ
ャープなものはできない。このような状態でトップコー
ト、ITO成膜、ITOパターニングを行うと、特にS
TN用カラーフィルタ等では、この額縁遮光部外側で突
起が発生したりITO断線が起こるという問題がある。
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
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、パターンエッジの切れがよい額縁遮光部を有す
るカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用する。すなわ
ち、本発明のカラーフィルタの製造方法は、次の(A)
〜(C)の工程を含むことを特徴とするものである。 (A)透明基板上の中央側所定位置に、複数色の画素と
遮光部用間隙とをそなえた着色パターン部を形成する工
程、 (B)上記透明基板上の着色パターン部の周縁側所定位
置に所定間隔をおいて、樹脂製の外枠を形成する工程、 (C)上記透明基板上の少なくとも上記外枠より内側の
全面にネガタイプ感光性黒色ペーストを塗布した後、上
記透明基板の裏面から選択的に露光し、つづいて上記ペ
ーストの未露光部を現像・除去することにより、上記各
画素間の間隙、および上記着色パターン部と上記外枠の
間にそれぞれ遮光部を形成する工程。以下、本発明につ
いて詳細に説明する。本発明における透明基板として
は、特に限定されないが、ガラスまたは透明プラスチッ
クなどが好ましく使用される。本発明におけるカラーフ
ィルタは、上記透明基板上の中央側所定位置に複数色の
画素からなるパターンを有する。各画素の色は通常、
赤、青、緑であり、各画素の形状としては、特に限定さ
れないが、ストライプ状、モザイク状などの形状が一般
的である。また、各画素間には、通常、それぞれ、10
〜20μm程度のスペースが設けられており、この部分
に遮光部が形成されている。本発明におけるカラーフィ
ルタは、上記各画素間に遮光部を有し、上記画素パター
ンおよび上記遮光部からなる着色パターン部の外側に隣
接して額縁遮光部を有する。額縁遮光部の幅としては、
通常、1〜5mm程度である。この幅が狭すぎると、バ
ックライトの光がもれやすく表示品質を低下させる恐れ
がある。広すぎる場合、特に問題はないが、液晶セルを
組み立てたとき、外側にはみだすと意味がない。本発明
におけるカラーフィルタは、さらに上記額縁遮光部の外
側に隣接して樹脂製の外枠を有することが好ましく、こ
れにより上記額縁遮光部周縁部をシャープな形状に形成
することができる。外枠に用いられる樹脂としては、
赤、青、緑などの着色パターンに使用されるものと同様
の着色組成物であってもよいし、全く別の着色樹脂であ
ってもよい。具体的には、フタロシアニン系、アジレー
キ系、縮合アゾ系、キナクリドン系、アントラキノン
系、ペリノン系、ペリレン系などの有機顔料、無機顔
料、染料、紫外線吸収剤などを、エポキシ系樹脂、アク
リル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、動物性
タンパク系樹脂などに添加した着色ペーストなどを使用
することができる。外枠の幅としては、特に限定されな
いが、0.1〜20mmの範囲が適当である。狭すぎる
と、パターニングが困難になりやすく、広すぎると、液
晶セルを組み立てたとき外側にはみだす恐れがあり、好
ましくない。また、外枠の膜厚としては、平坦性の良い
カラーフィルタとするために、額縁遮光部の厚さに揃え
ることが好ましい。本発明にかかるカラーフィルタに
は、必要に応じ、上記の着色パターン部、遮光部、額縁
遮光部および外枠の上にトップコート、ITO成膜、I
TOパターニングを公知の方法により行うことができ
る。本発明は、かかるカラーフィルタにおいて、パター
ンエッジの切れがよい額縁遮光部を有するカラーフィル
タの製造方法を提供せんとするものである。 すなわち、
本発明のカラーフィルタの製造方法は、次の(A)〜
(C)の工程を含む工程で製造することが重要である。 (A)透明基板上の中央側所定位置に、複数色の画素と
遮光部用間隙とをそなえた着色パターン部を形成する工
程、 (B)上記透明基板上の着色パターン部の周縁側所定位
置に所定間隔をおいて、樹脂製の外枠を形成する工程、 (C)上記透明基板上の少なくとも上記外枠より内側の
全面にネガタイプ感光性黒色ペーストを塗布した後、上
記透明基板の裏面から選択的に露光し、つ づいて上記ペ
ーストの未露光部を現像・除去することにより、上記各
画素間の間隙、および上記着色パターン部と上記外枠の
間にそれぞれ遮光部を形成する工程。 次に、そ の製造方
法について、具体的に説明する。本発明にかかるカラー
フィルタの場合、透明基板上に、(A)画素、(B)
枠、(C)遮光部および額縁遮光部、の順に形成する方
が使用される。この順で行う場合に、作業性等を向上
させるため、画素形成時に赤、青、緑のいずれかと同じ
組成物で同時に外枠を形成することも好ましく行われ
る。透明基板上に、(A)画素、(B)外枠、(C)
光部および額縁遮光部、の順に形成する方法を以下に説
明する。まず、(A)の工程から説明する。すなわち、
透明基板上の中央側所定位置に複数色の画素と遮光部用
間隙をそなえた着色パターン部を形成する。各画素の形
成には、フォトリソ法、感光性ペースト法、印刷法、電
着法、染色法などの公知の方法が用いられる。次に、
(B)の工程において、樹脂製の外枠を透明基板の周縁
側所定位置に、着色パターン部と所定間隔をおいて形成
する。すなわち、最終的には、上記着色パターン部と該
外枠との間に額縁遮光部が介在するように形成されるの
で、外枠と着色パターン部との間に、額縁遮光部の分の
スペースをあけておけばよい。該外枠の形成方法として
は、例えばフォトリソ法、感光性ペースト法、印刷法、
電着法、染色法などの公知の方法が挙げられる。かかる
(A)画素、(B)外枠は、同時に形成してもよく、た
とえば、感光性ペースト法で行う場合が、その一例であ
。まず、前述の有機顔料等を分散した着色ペースト
を、透明基板上に塗布する。この塗布方法としては、ス
ピンナ、ロールコータ、ダイコータなどを使用する公知
の方法が挙げられる。塗布膜厚としては、乾燥後の膜厚
が、1〜2μm程度であることが好ましい。塗布を行っ
た後、着色ペーストが塗布された基板を乾燥する。乾燥
温度としては、特に限定されず、溶媒等により異なる
が、80〜120℃の範囲にあることが好ましい。次
に、ストライプ状、またはモザイク状などのネガタイプ
マスクを使って、露光を行う。露光に用いられる光線と
しては、紫外線が一般的である。露光終了後、現像を行
う。現像を行うことによって、未露光部は除去され、透
明基板上の周縁側所定位置に所定幅をもった樹脂製の外
枠が形成される。現像は、現像液に浸漬、リンス、超音
波洗浄、乾燥などの公知の方法によって行うことができ
る。現像液に浸漬する場合、現像液としては、炭酸ナト
リウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機ア
ルカリや、エタノールアミン等の有機アルカリの水溶液
などが好ましく使用される。このとき、外枠は、後述の
露光時に外枠の上部に塗布されたネガタイプ感光性黒色
ペーストの一部が感光して残膜しないように、紫外線透
過性を小さくするために原料のペーストに顔料や染料な
どが添加されていることが好ましい。次に、(C)工程
で、遮光部および額縁遮光部を形成する。すなわち、
ガタイプ感光性黒色ペーストを基板上の少なくとも外枠
より内側の全面に塗布する。ネガタイプ感光性黒色ペー
ストとしては、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に、無機顔料、
有機顔料、カーボンブラック、染料などの着色成分を分
散させたものや、UVインキ、UV硬化性塗料、感光性
ポリアミック酸溶液(東レ(株)製“フォトニース”な
ど)に着色成分を分散したもの、カラーフィルタ用黒ペ
ースト“カラーモザイク”BK(富士ハント(株)製)
などが挙げられる。ネガタイプ感光性黒色ペーストの塗
布方法としては、スピンナー、ロールコーターなどを使
用する公知の方法が挙げられる。次に、透明基板の裏面
から露光する。このとき、着色パターンは一種のマスク
として作用する。このとき、額縁遮光部を形成するため
に、額縁加工用マスクを使用することができる。額縁加
工用マスクとしては、中央の着色パターン部およびその
外側の所定幅の額縁形成部分にのみ光を透過させ、それ
よりも外側の部分には光を透過させないようなマスクを
使用できる。すなわち、外枠を形成していない場合、光
透過部と光遮蔽部の境界は、現像後の額縁遮光部の周縁
部の形状によって決まるため、しばしば額縁遮光部外側
のパターンエッジの切れが悪くなったり、ITOパター
ンニング後に額縁遮光部外側で突起やITO断線が発生
したりしていた。本発明では、あらかじめ外枠を形成し
ておくようにしたので、光透過部と光遮蔽部の境界は外
枠上であればどこでもよい。したがって、マスクの位置
あわせが簡単になるという効果がある上、額縁遮光部の
周縁部を確実にシャープな形状に仕上げることができる
という利点がある。露光に用いられる光線としては、紫
外線が一般的である。露光終了後、つづいて現像を行
う。現像は、有機溶剤やアルカリ水溶液などの現像液を
使用する方法が一般的である。現像することによって、
未露光部が溶解し、露光部のみが透明基板上に残り、各
画素間に遮光部が、および着色パターン部と外枠の間に
双方に隣接して額縁遮光部が形成される。この後、必要
に応じてトップコート、ITO成膜、ITOパターニン
グを公知の方法により行うことができる。
【実施例】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。なお、触針型
表面計で平坦性を、電気電導度計でITOの断線の有無
をチェックした。 実施例1 ポリアミック酸のN−メチルピロリドン溶液(25wt
%)に赤、緑、青の有機顔料をそれぞれ分散した着色ペ
ーストを調整した。これらの着色ペーストを、それぞれ
スピンナでガラス基板上に塗布し、ポジ型レジストを用
いるエッチング法を用いてパターン形成を行った。3色
目は、同時に着色パターン部の周縁側に3mmの間隔を
おいて5mm太さの外枠が形成されるようなマスクを使
って画素および外枠を形成した。以上の工程により、ガ
ラス基板上中央部に赤、緑、青の画素および遮光部用間
隙からなる着色パターン部が形成され、該着色パターン
部と3mmの間隔をおいた基板上周縁部に外枠が形成さ
れた。画素および外枠の膜厚は、いずれも、1.5μm
であった。一方、感光性ポリアミック酸溶液(“フォト
ニース”東レ(株)製)にカーボンブラックとフタロシ
アニンブルーを3:7の割合で30wt%を添加しビーズ
ミル分散して遮光部用ペーストを調整した。このペース
トを基板のパターン形成面にスピンナで全面塗布した。
次に、基板のガラス面側から、外枠上に光透過部と光遮
蔽部の境界がくるようなネガマスクを通してケミカル灯
で100mJ/cm2 の光量で露光し、N−メチルピロ
リドン溶液で現像した。300℃、1時間でポストベー
クを行い、遮光部および額縁遮光部を得た。つづいて、
ポリアミック酸のN−メチルピロリドン溶液(25wt
%)をトップコートとして1.2μm塗布し、続いてI
TOを250℃でスパッタ成膜した。これらのITOは
ポジ型レジストを用いるエッチング法でパターニングし
た。その結果平坦性はよく、±0.05μmでITOの
断線は全くなかった。 比較例1 実施例1で3色目パターンの形成時に外枠を形成しない
で着色パターンを形成し、その他は全く同様にして遮光
部用ペースト塗布、露光、現像を行い、トップコート、
ITO成膜、パターニングしたところ、額縁遮光部端部
での切れが悪く平坦性は±2.0μmと悪かった。また
額縁遮光部端部でのITO断線が多発した。
【発明の効果】本発明は、上述のごとく構成したので、
額縁遮光部外側のパターンエッジの切れが良く、ITO
パターニング後の、額縁遮光部外側での突起や、ITO
断線の発生を防止することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−193184(JP,A) 実開 平4−93825(JP,U) 実開 平3−49532(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/20 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の(A)〜(C)の工程を含むことを特
    徴とするカラーフィルタの製造方法。 (A)透明基板上の中央側所定位置に、複数色の画素と
    遮光部用間隙とをそなえた着色パターン部を形成する工
    程、 (B)上記透明基板上の着色パターン部の周縁側所定位
    置に所定間隔をおいて、樹脂製の外枠を形成する工程、 (C)上記透明基板上の少なくとも上記外枠より内側の
    全面にネガタイプ感光性黒色ペーストを塗布した後、上
    記透明基板の裏面から選択的に露光し、つづいて上記ペ
    ーストの未露光部を現像・除去することにより、上記各
    画素間の間隙、および上記着色パターン部と上記外枠の
    間にそれぞれ遮光部を形成する工程。
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