JP3317354B2

JP3317354B2 - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JP3317354B2
Application number: JP8425391A
Authority: JP
Inventors: 耕太郎 ▲檀▼上
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 2002-08-26
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JPH04317005A

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の製造方
法に係り、特に、例えば液晶ディスプレイ等のフラット
ディスプレイ、ＣＣＤ等のイメージャー、あるいはカラ
ーセンサ等に用いられるカラーフィルタを高精度で、か
つ効率よく得ることのできるカラーフィルタの製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カラービデオカメラの撮像管に
は、複数色の微細なストライプが透明基板上に形成され
たカラーフィルタが装着されている。また、液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）においても、近年のカラー化の要請に
対応するために、アクティブマトリックス方式および単
純マトリックス方式のいずれの方式においてもカラーフ
ィルタが用いられている。例えば、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式の液晶
ディスプレイでは、カラーフィルタは赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色が用いられ、Ｒ，Ｇ，Ｂのそ
れぞれの画素に対応する電極をオン、オフさせることで
液晶がシャッタとして作動しＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画
素を光が透過してカラー表示が行われる。そして、色混
合は２色以上の画素に対応する液晶シャッタを開き混色
して別の色に見せる加色混合の原理により網膜上で視覚
的に行われる。

【０００３】上述のようにして用いられるカラーフィル
タは、従来、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等の
手段を用いて製造されていた。ここで、染色法によるカ
ラーフィルタの製造は、ゼラチン、カゼイン、ポリビニ
ルアルコール等の親水性樹脂に重クロム酸塩等の感光剤
を添加した塗布液を、スピンコート塗布法等により透明
ガラス基板上に塗布し、次いで、所定パターンのマスク
を用いて露光・現像を行い、その後、染料により染色し
て第一着色層を形成する。その後、この第一着色層上に
二度染め防止のために防染層を設けてから第二着色層お
よび第三着色層をそれぞれ第一着色層の形成と同様にし
て形成する。これにより、透明ガラス基板上にＲ，Ｇ，
Ｂの各着色層を備えたカラーフィルタを得ることができ
る。

【０００４】また、顔料分散法を用いたカラーフィルタ
の製造は、透明感光性樹脂に有機顔料、無機顔料等の着
色剤を分散した感光液を透明ガラス基板上に塗布して感
光性樹脂層を形成する。次に、この感光性樹脂層上に所
定形状の開口パターンを有するマスクを載置し、露光・
現像を行い第一着色層を形成する。同様にして第二着色
層、第三着色層を形成してＲ，Ｇ，Ｂの各着色層を備え
たカラーフィルタを得ることができる。

【０００５】また、印刷法を用いたカラーフィルタの製
造は、平版オフセット印刷、凹版オフセット印刷等のオ
フセット方式、スクリーン印刷方式、フレキソ印刷方式
等の印刷工程のみで着色層を形成するものである。さら
に、電着法を用いたカラーフィルタの製造は、基板に予
め酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜をフォトリソグラフ
ィーで形成しておき、電着槽中で電気泳動法により所定
の領域に着色層を形成するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、染色法
においては、色調が豊富で解像性に優れるカラーフィル
タが得られる反面、染色の際に既に着色された部分が二
度染めされないように防染対策を施す必要がある等の点
から工程が煩雑であり製造コストが高くなるという問題
があった。また、被染体に水溶性高分子材料を用いてい
るため耐熱性、耐薬品性、耐光性等が劣るという問題も
あった。

【０００７】また、顔料分散法においては、微細なパタ
ーンを形成することが可能である反面、色変えの度にフ
ォトリソグラフィー工程の処理を行う必要があり工程が
煩雑であるとともに、１５インチ以上の大型パネルを製
造する場合の設備費がかかり、製造コスト低減が困難で
あるという問題があった。また、印刷法は、低コスト化
と量産化を同時に可能にするとともに、大画面化も可能
なカラーフィルタの製造方法であるが、寸法精度は±１
０μｍ程度と低く、またピンホール、色ムラが発生し易
くパターン品質が不充分であるという問題があった。

【０００８】さらに、電着法は、寸法精度、パターン品
質とも顔料分散法と同レベルにあり、工程数も減少する
が、高価なＣｒパターンブラックマトリックス形成工程
およびＩＴＯパターン形成工程を含み、製造コストが高
くなるという問題があった。また、１５インチ以上の大
型パネルを製造する場合、設備費の増大という問題もあ
った。

【０００９】本発明は上述のような事情に鑑みてなされ
たものであり、液晶ディスプレイ等のフラットディスプ
レイ、ＣＣＤ等のイメージャー、あるいはカラーセンサ
等に用いられるカラーフィルタを高精度で、かつ効率よ
く得ることのできるカラーフィルタの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は複数色の着色パターンからなる着色
層を備えるカラーフィルタの製造方法において、まず、
母型と電離放射線硬化樹脂との剥離性を向上させるため
の剥離性処理を行い、次いで、底部に対して開口部の面
積が広い所定の着色パターン用の溝部が形成された母型
の該溝部に着色顔料を含有する粘度が５００ｃｐｓ以下
の電離放射線硬化樹脂を充填し、その後、透明基板と前
記溝部内の電離放射線硬化樹脂とを密着させ、前記透明
基板側および前記母型側の少なくとも一方から電離放射
線として電子線を照射して前記溝部内の電離放射線硬化
樹脂を硬化させるとともに前記透明基板に接着させて前
記透明基板上に着色パターンを形成する工程、を必要色
数分繰り返して前記透明基板上に着色層を形成するよう
な構成とした。

【００１１】

【作用】着色顔料を含有する電離放射線硬化樹脂は、母
型に形成された所定の着色パターン用の溝部に充填され
透明基板と密着された状態で透明基板側および母型側の
少なくとも一方から電離放射線が照射されて硬化される
と同時に透明基板に接着して着色パターンを形成し、こ
れを繰り返すことにより必要とする複数色の着色パター
ンからなる着色層を備えるカラーフィルタが得られる。
これにより、耐熱性、耐光性等を有しパターン寸法精度
が良好なカラーフィルタの製造が可能になるとともに、
カラーフィルタの工程の簡略化がなされて製造コストの
低減が可能である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明により製造されたカラーフ
ィルタを用いたアクティブマトリックス方式による液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）の一例を示す斜視図であり、図
２は同じく概略断面図である。図１および図２におい
て、ＬＣＤ１はカラーフィルタ１０と透明ガラス基板２
０とをシール材３０を介して対向させ、その間に捩れネ
マティック（ＴＮ）液晶からなる厚さ約５〜１０μｍ程
度の液晶層４０を形成し、さらに、カラーフィルタ１０
と透明ガラス基板２０の外側に偏光板５０，５１が配設
されて構成されている。

【００１３】図３はカラーフィルタ１０の拡大部分断面
図であり、カラーフィルタ１０は透明基板１２と、この
透明基板１２上に形成された着色層１４およびブラック
マトリックス１６と、この着色層１４およびブラックマ
トリックス１６とを覆うように設けられた保護層１８と
透明共通電極１９とを備えている。このカラーフィルタ
１０は透明共通電極１９が液晶層４０側に位置するよう
に配設されている。そして、着色層１４は赤色パターン
１４Ｒ、緑色パターン１４Ｇ、青色パターン１４Ｂから
なり、各着色パターンの配列は図１に示されるようにモ
ザイク配列となっている。尚、着色パターンの配列はこ
れに限定されるものではなく、三角配列、ストライプ配
列等としてもよい。

【００１４】また、透明ガラス基板２０上には表示電極
２２が各着色パターン１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂに対応す
るように設けられ、各表示電極２２は薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）２４を有している。また、各表示電極２２間
にはブラックマトリックス１３に対応するように走査線
（ゲート電極母線）２６ａとデータ線２６ｂが配設され
ている。

【００１５】このようなＬＣＤ１では、各着色パターン
１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが画素を構成し、偏光板５１側
から照明光を照射した状態で各画素に対応する表示電極
をオン、オフさせることで液晶層４０がシャッタとして
作動し、着色パターン１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂのそれぞ
れの画素を光が透過してカラー表示が行われる。ここ
で、本発明によるカラーフィルタ製造の一例を図４を参
照して説明する。先ず、母型４Ｒの赤色パターン用の溝
部６Ｒが形成された面に、赤色顔料を含有する電離放射
線硬化樹脂を滴下し、ドクターにて余分な電離放射線硬
化樹脂を除去して溝部６Ｒにのみ電離放射線硬化樹脂８
Ｒを充填する（図４（Ａ））。次に、透明基板１２を母
型４Ｒ上に重ねて溝部６Ｒに充填されている電離放射線
硬化樹脂８Ｒと密着させ、この状態で透明基板１２側か
ら電離放射線を照射する（図４（Ｂ））。これにより、
電離放射線硬化樹脂８Ｒは硬化するとともに、透明基板
１２に接着され、母型４Ｒと透明基板１２とを分離する
ことにより赤色パターン１４Ｒが形成された透明基板１
２が得られる（図４（Ｃ））。次に、緑色パターン用の
溝部６Ｇが形成された母型４Ｇに、緑色顔料を含有する
電離放射線硬化樹脂を滴下し、ドクターにて余分な電離
放射線硬化樹脂を除去して溝部６Ｇにのみ電離放射線硬
化樹脂８Ｇを充填する（図４（Ｄ））。そして、溝部６
Ｇに充填された電離放射線硬化樹脂８Ｇが透明基板１２
上の赤色パターン１４Ｒが形成されていない所定領域と
密着するように透明基板１２と母型４Ｇとを重ね、透明
基板１２側から電離放射線を照射した後、母型４Ｇと透
明基板１２とを分離することにより緑色パターン１４Ｇ
が形成された透明基板１２が得られる（図４（Ｅ））。
同様に、青色パターン用の溝部が形成された母型を用
い、この溝部に充填された青色顔料を含有する電離放射
線硬化樹脂と透明基板１２上の赤色パターン１４Ｒおよ
び緑色パターン１４Ｇが形成されていない所定領域とを
密着するように透明基板１２と母型とを重ねる。そし
て、透明基板１２側から電離放射線を照射した後、母型
と透明基板１２とを分離することにより青色パターン１
４Ｂが形成された透明基板１２が得られる（図４
（Ｆ））。このようにして、透明基板１２上には赤色パ
ターン１４Ｒ、緑色パターン１４Ｇおよび青色パターン
１４Ｂからなる着色層１４が形成される。この着色層１
４の各着色パターン間には所定の間隙が残されており、
次に、この間隙部分にブラックマトリックスが形成され
る。すなわち、ブラックマトリックス用の溝部が形成さ
れた母型を用い、光非透過性物質を含有する電離放射線
硬化樹脂をこの溝部に充填し、次に、溝部に充填された
電離放射線硬化樹脂が透明基板１２上の各着色パターン
が形成されていない所定領域と密着するように透明基板
１２と母型とを重ねる。そして、透明基板１２側から電
離放射線を照射した後、母型と透明基板１２とを分離す
ることにより透明基板１２上にブラックマトリックス１
６が形成される（図４（Ｇ））。

【００１６】上述の例では着色層１４の各着色パターン
間に残された間隙部分にブラックマトリックス１６が形
成されるが、間隙を残すことなく着色層１４を形成し、
ブラックマトリックス１６を各着色パターンの境界上に
形成するようにしてもよい。また、ブラックマトリック
ス形成工程を削除することにより、ブラックマトリック
スのないカラーフィルタを製造することができる。

【００１７】また、母型の溝部への電離放射線硬化樹脂
の充填は、上述のようにドクターにより余分の電離放射
線硬化樹脂を除去する１回の操作で行ってもよく、ま
た、このようにして一度充填を行った後、電離放射線を
照射して硬化させ、その後、再度充填操作を行って溝部
への充填率を向上させてもよい。本発明にて使用するこ
とのできる母型の大きさ、溝部形状は、目的とするカラ
ーフィルタに対応して適宜決定される。例えばスーパー
ツイストネマティック（ＳＴＮ）単純マトリックス方式
用のカラーフィルタに対応する場合、着色パターン用母
型は幅１１０μｍ、深さ３μｍ、長さ２００ｍｍ程度の
溝が３９０μｍピッチで４８０本並んだものとすること
ができる。また、ブラックマトリックス用母型は幅２０
μｍ、深さ３μｍ、長さ２００ｍｍ程度の溝が１３０μ
ｍピッチで１４４１本並んだものとすることができる。
そして、着色パターン用母型を用いて図４に示されるよ
うに透明基板上に幅１１０μｍの赤色パターン１４Ｒ、
緑色パターン１４Ｇおよび青色パターン１４Ｂ（計１４
４０本）を２０μｍ間隔で順に形成し、ブラックマトリ
ックス用母型を用いて各着色パターン間にブラックマト
リックスを形成することができる。

【００１８】また、母型の溝部の断面形状は、図５
（Ａ）に示されるように底部に対して側面が垂直である
ような矩形状、図５（Ｂ）に示されるように底部に対し
て側面がテーパーθを有する形状、図５（Ｃ）に示され
るように側面が階段状であるもの等とすることができ
る。特に、溝部の断面形状を図５（Ｂ），（Ｃ）に示さ
れる断面形状とすることにより、母型と電離放射線硬化
樹脂との剥離性が向上する。この場合、テーパーθは９
０°〜１０°、好ましくは６０°〜４０°程度である。
また、溝部の底部の平面性および溝部の深さの精度は、
それぞれ±１０μｍ以内であることが好ましい。母型の
材料は、寸法安定性、低熱膨張率、耐面内変形性に優
れ、電離放射線に対する耐性および電離放射線硬化樹脂
に対する耐性を有するとともに、余分な電離放射線硬化
樹脂をドクター等により除去する際の耐摩耗性を有する
ことが要求される。このような材料としては、無アルカ
リガラス、アルカリガラス、表面研磨ガラス、低熱膨張
ガラス等のガラス、セラミックス；アルミニウム、クロ
ム、銅、ニッケル等の金属あるいは金属化合物；塩化ビ
ニル酢酸ビニル共重合体、ポリエステル系樹脂、ポリオ
レフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹
脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シリコーン
系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂あるいはフィラー含有樹
脂等；あるいは上記の複合体等を用いることができる。
また、母型と電離放射線硬化樹脂との剥離性を向上させ
るための剥離性処理としては、シリコーンオイル散布、
金属表面のクロマイト処理等の表面処理、樹脂中への離
型成分の導入、離型剤の添加等を挙げることができる。

【００１９】上述のような材料を用いた母型形成は、機
械切削、ウエットエッチング、ドライエッチング、放射
線加工（レーザー、電子ビーム等）、薄膜形成、メッキ
等の一般的加工方法に従って行うことができる。また、
母型は図６（Ａ）に示されるように溝部６を画定する凸
部４ａと基部４ｂとが同一材料で一体的に形成されたも
の、あるいは図６（Ｂ）に示されるように溝部６を画定
する凸部４ａと基部４ｂとを別の材料で形成されたもの
であってよい。さらに、図６（Ｃ）に示されるように溝
部６を画定する凸部４ａと基部４ｂとを同一材料で一体
的に形成し、凸部４ａ上に金属層４ｃを形成して耐磨耗
性を向上したもの、図６（Ｄ）に示されるように溝部６
を画定する凸部４ａと基部４ｂとを別の材料で形成し、
凸部４ａ上に金属層４ｃを形成して耐磨耗性を向上した
もの等とすることができる。

【００２０】また、母型は上述のような平板形状である
ことに限定されるものではなく、ロール形状であっても
よい。すなわち、図７に示されるようにシリンダー状の
母型材料６２の周面に溝部６４を形成した母型６０とす
ることができる。この場合、母型６０の溝部６４に電離
放射線硬化樹脂６８を充填し、透明基板１２を母型６０
の下方を通過させて電離放射線硬化樹脂６８と接着させ
るとともに、透明基板１２側から電離放射線を照射して
電離放射線硬化樹脂６８を硬化して透明基板１２に接着
させて着色パターンを形成することができる。また、柔
軟性を有する母型材料を用いて形成した平板形状の母型
を、シリンダーに巻き付けてロール形状の母型としたも
の等を使用することができる。

【００２１】カラーフィルタ１０の透明基板１２として
は、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の
柔軟性のないリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、
光学用樹脂板等の柔軟性を有するフレキシブル材等を用
いることができる。このなかで、特にコーニング社製７
０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定
性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガ
ラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであ
るため、アクティブマトリックス方式によるＬＣＤ用の
カラーフィルタに適している。

【００２２】そして、本発明では上記の母型および透明
基板の少なくとも一方は柔軟性を有することが好まし
い。このように、柔軟性を有する母型および／または透
明基板を使用することにより、母型の溝部に充填されて
いる電離放射線硬化樹脂と透明基板との密着性を向上さ
せることができる。また、母型側から電離放射線を照射
する場合は、母型の材料を透明なものとする必要があ
る。

【００２３】電離放射線硬化樹脂は公知のものを用いる
ことができ、例えば、エポキシアクリレート、ウレタン
アクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテ
ルアクリレート、シリコンアクリレート、メラミンアク
リレート、不飽和ポリエステル、ポリエン／チオール等
の光重合性オリゴマー、単官能アクリレート、多官能ア
クリレート等の光重合性モノマー、ベンゾイン系、アセ
トフェノン系、チオキサントン系、パーオキシド系等の
光重合開始剤、アミン系、キノン系等の光重合開始助剤
等からなるものを用いることができる。また、電離放射
線硬化樹脂には充填材、接着付与剤、可塑剤、非反応性
ポリマー、およびユリア樹脂、アミド樹脂、フェノール
／ホルマリン樹脂等の樹脂を添加してもよい。特に、こ
のような電離放射線硬化樹脂は後述するような着色顔料
を含有するため、照射された電離放射線が深く浸透する
ようにアセトフェノン構造の光重合開始剤に比べて感応
波長が長いチオキサントン構造の光重合開始剤を用いる
ことが好ましい。また、アリレートと混合した場合に、
長波長増感硬化のあるα−アミノアセトフェノン等の光
重合開始剤の使用が好ましい。また、電離放射線硬化樹
脂は電離放射線照射により硬化した際の収縮率が小さい
ものが好ましい。

【００２４】このような電離放射線硬化樹脂に含有され
る着色顔料は、有機顔料、無機顔料いずれでもよく、要
求される分光特性に応じて種々選定することができる。
有機顔料としては、アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料、
縮合アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料、無金属フタロシ
アニン顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン、ペノリ
ン、ジオキサジン等の縮合多環顔料、および酸性または
塩基性染料のレーキ、あるいはこれらの混合物等を用い
ることができる。また、無機顔料としては、チタン白等
の白色顔料、炭酸カルシウム等の体質顔料、カーボンブ
ラック等の黒色顔料、カドミウムレッド等の赤色顔料、
チタンイエロー等の黄色顔料、チタンコベルトグリーン
等の緑色顔料、コバルトブルー等の青色顔料、マンガン
バイオレット等の紫色顔料等を用いることができる。特
に、変色温度が１５０℃以上、好ましくは２５０℃以上
であるような耐熱性の高い顔料が好ましい。また、ブラ
ックマトリックス用の光不透過物質としては、カーボン
ブラック、グラファイト、黒色酸化鉄、鉄黒、銅酸化
物、マンガン酸化物などの金属酸化物等を用いることが
できる。このような顔料の平均粒子径は数μｍ以下が好
ましく、特に５μｍ以上の粒子を含まない顔料が好まし
い。

【００２５】上記の顔料に対して表面処理を行うことに
より耐熱性等を向上させることができる。表面処理とし
ては、ロジン変性処理、アミン・カチオン活性剤処理、
脂肪酸・アニオン活性剤処理、ノニオン活性剤処理、ポ
リマー樹脂処理、顔料誘導体による処理、部分酸化等の
トポケミカルな方法による処理、溶剤処理等、あるいは
これらの併用が可能である。また、耐熱性を向上させる
ために、顔料結晶にわずかに異なった構造の誘導体を組
み込むことも好適であり、例えば銅フタロシアニン顔料
に部分塩素化銅フタロシアニンやフタルイミドメチル銅
フタロシアニン等を少量併用することで変色温度の上昇
がみられる。さらに、顔料成分にカルバモイル基（−Ｃ
ＯＮＨ₂）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を導入する
ことによっても変色温度の上昇がみられる。

【００２６】尚、無機顔料は有機顔料に比べて紫外線を
透過し難いため、無機顔料を使用する場合は光重合開始
剤の含有率を５〜２０重量％に高めるか、あるいは顔料
の表面処理を行う必要がある。但し、電離放射線として
電子線を用いる場合は、このような対応をとる必要はな
い。着色顔料を含有した電離放射線硬化樹脂の粘度は、
１００００ｃｐｓ以下が好ましく、特に、表面平坦性お
よび気泡混入防止に点から５００ｃｐｓ以下が好まし
い。

【００２７】電離放射線の照射源としては、低圧水銀ラ
ンプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハラ
イドランプ、パルスキセノンランプ、無電極放電ランプ
等の紫外線照射装置を用いることができ、照射量は１０
〜５００Ｗ／ｃｍ程度が好ましい。また、コールドミラ
ーを用いて赤外光を取り除き、被照射物の昇温を防止す
るようにしてもよい。尚、平板状の母型を用いる場合、
透明基板と母型とで電離放射線硬化樹脂を挟んだ際に電
離放射線硬化樹脂のうち酸素に触れる部分の硬化不良が
発生し易いため、窒素雰囲気中で硬化を行うことが好ま
しい。また、電離放射線の照射源として線状フィラメン
ト型、走査型等の電子線発生装置を用いることもでき
る。この場合、照射エネルギーは１００〜５００ｋＶで
１〜１０Ｍｒａｄ程度が好ましい。

【００２８】カラーフィルタ１０の着色層１６を覆うよ
うに設けられる保護層１８は、カラーフィルタ１０の表
面平滑化、信頼性の向上、および液晶層４０への汚染防
止等を目的とするものであり、アクリル系樹脂、エポキ
シ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の透明樹脂、あるいは二
酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）等の透明無機化合物等を用いて
形成することができる。保護層の厚さは０．５〜５０μ
ｍ程度が好ましい。

【００２９】透明共通電極１９としては、酸化インジウ
ムスズ（ＩＴＯ）膜を用いることができる。ＩＴＯ膜は
蒸着法、スパッタ法等の公知の方法により形成すること
ができ、厚さは２００〜２０００Å程度が好ましい。次
に、実験例を示して本発明を更に詳細に説明する。（実験例１）表面研磨した無アルカリガラス（厚さ２ｍ
ｍ）を４枚準備し、スパッタリング法により各ガラスの
表面に厚さ３００００Åのクロム（Ｃｒ）膜を形成し、
このＣｒ膜上にフォトレジストを厚さ２μｍで塗布し
た。次に、幅１１０μｍ、長さ２００ｍｍの開口部分が
３９０μｍピッチで４８０本並んだストライプ状のフォ
トマスク（ネガタイプ）Ｎｏ．１〜３と、幅２０μｍ、
長さ２００ｍｍの開口部分が１３０μｍピッチで１４４
０本並んだストライプ状のフォトマスク（ネガタイプ）
Ｎｏ．４とを準備した。そして、これらのフォトマスク
を用いて上記の各ガラスのＣｒ膜側から露光・現像エッ
チングを行った。これにより、フォトマスクＮｏ．１〜
３を用いたガラスは、それぞれ幅１１０μｍ、深さ３μ
ｍ、長さ２００ｍｍの溝が３９０μｍピッチで４８０本
並んだ母型Ｎｏ．１〜３とされ、また、フォトマスクＮ
ｏ．４を用いたガラスは、幅２０μｍ、深さ３μｍ、長
さ２００ｍｍの溝が１３０μｍピッチで１４４１本並ん
だブラックマトリックス用の母型Ｎｏ．４とされた。

【００３０】次に、下記の青色顔料、緑色顔料、赤色顔
料および紫外線硬化樹脂を準備し、各着色顔料をシラン
カップリング処理した後、紫外線硬化樹脂１００重量部
に対して青色顔料は１２重量部、緑色顔料は２０重量
部、赤色顔料は２０重量部を、それぞれ混合分散して青
色、緑色、赤色の各着色紫外線硬化樹脂とした。（青色顔料）・リオノールブルーＥＳ東洋インキ製造（株）製Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５．６ …９重量部・リオノゲンバイオレットＲＬ東洋インキ製造（株）製Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３ …３重量部（緑色顔料）・リオノールグリーン２ＹＳ東洋インキ製造（株）製Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ３６ …１５重量部・セイカファーストイエロー２７００大日精化工業（株）製Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ８３ …４重量部（赤色顔料）・リオトゲンレッドＧＤ東洋インキ製造（株）製Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１６８ …２３重量部・リオノーゲンレッドＲＬ東洋インキ製造（株）製Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＯｒｅｎｇｅ３６ …８重量部（紫外線硬化樹脂）・オリゴエステルアクリレート（Ｍ−７１００，東亜合成（株）製） …５０重量部・ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート（Ｍ−１１１，東亜合成（株）製） …２０重量部・Ｎ−ビニル−２−ピロリドン（粘度２ｃｐｓ） …２０重量部・光重合開始剤１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（日本チバガイギー製イルガキュア１８４） …３重量部さらに、カーボンブラック５重量部を上記の紫外線硬化
樹脂１００重量部に混合分散して、ブラックマトリック
ス用の黒色紫外線硬化樹脂とした。

【００３１】つぎに、母型Ｎｏ．１の全面に青色紫外線
硬化樹脂を流し、母型Ｎｏ．１上にドクターを摺動させ
ることにより余分な青色紫外線硬化樹脂を除去して母型
Ｎｏ．１の溝部にのみ青色紫外線硬化樹脂を充填した。
同様にして、母型Ｎｏ．２の溝部に緑色紫外線硬化樹脂
を充填し、母型Ｎｏ．３の溝部に赤色紫外線硬化樹脂を
充填し、母型Ｎｏ．４の溝部にブラックマトリックス用
の黒色紫外線硬化樹脂を充填した。そして、表面研磨し
シランカップリング処理した無アルカリガラス（コーニ
ング７０５９、厚さ１．１ｍｍ）を透明基板とし、母型
Ｎｏ．１上に重ねて青色紫外線硬化樹脂と密着させた状
態で透明基板側から紫外線を照射した。照射量は２００
ｍＪ／cm²とした。この紫外線照射により、青色紫外線
硬化樹脂は硬化するとともに透明基板に接着し、その
後、母型Ｎｏ．１から透明基板を剥離したところ透明基
板上に青色パターンが形成されていた。

【００３２】次に、透明基板の青色パターンが形成され
ていない領域のうち青色パターンから２０μｍ離れた位
置に緑色紫外線硬化樹脂が密着するように透明基板を母
型Ｎｏ．２上に重ね、透明基板側から紫外線を照射する
ことにより透明基板上に緑色パターンを形成した。さら
に、透明基板の青色パターンおよび緑色パターンの形成
領域の挟まれた位置に赤色紫外線硬化樹脂が密着するよ
うに透明基板を母型Ｎｏ．３上に重ね、透明基板側から
紫外線を照射することにより透明基板上に赤色パターン
を形成した。これにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の着色パターンを有する着色層が形成された。

【００３３】次に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各
着色パターンの境界部分（幅２０μｍ）に黒色紫外線硬
化樹脂が密着するように透明基板を母型Ｎｏ．４上に重
ね、透明基板側から紫外線を照射することにより透明基
板上にブラックマトリックスを形成した。次に、このよ
うな着色層を覆うように保護層を形成した。この保護層
は日本合成ゴム社製オプトマーＳＳを用いてスピンコー
ト法により形成され、厚さは約２μｍであった。さら
に、この保護層上にスパッタリング法により厚さ約２２
０Åの透明共通電極（ＩＴＯ膜）を形成してカラーフィ
ルタを得た。

【００３４】このようなカラーフィルタの寸法精度は±
２μｍであった。（実験例２）紫外線硬化樹脂の替りに下記の電子線硬化
樹脂を用い、また透明基板として厚さ１００μｍのポリ
エチレンテルフタレート（ＰＥＴ）樹脂を用い、電子線
照射（照射量１０Ｍｒａｄ）により硬化させた他は実験
例１と同様にしてカラーフィルタを得た。

【００３５】このようなカラーフィルタの寸法精度は±
５μｍであり、またＰＥＴ樹脂基板の大きな変形はみら
れなかった。（電子線硬化樹脂）・ウレタンアクリレート（Ｃ−９５０１サートマー製） …５０重量部・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（Ｍ−東亜合成製） …１５重量部・テトラヒドロフルフリルメタクリレート（粘度２．５ｃｐｓ）…３０重量部

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば着
色顔料を含有する電離放射線硬化樹脂は、母型に形成さ
れた所定の着色パターン用の溝部に充填され透明基板と
密着された状態で透明基板側および母型側の少なくとも
一方から電離放射線が照射されて硬化されると同時に透
明基板に接着して着色パターンを形成し、これを繰り返
すことにより必要とする複数色の着色パターンからなる
着色層を備えるカラーフィルタが得られ、これにより、
耐熱性、耐光性等を有しパターン寸法精度が良好なカラ
ーフィルタの製造が可能になるとともに、カラーフィル
タの工程の簡略化がなされて製造コストの低減が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造されたカラーフィルタを用い
たアクティブマトリックス方式による液晶ディスプレイ
の一例を示す斜視図である。

【図２】図１に示される液晶ディスプレイの概略断面図
である。

【図３】図１に示される液晶ディスプレイに用いられて
いるカラーフィルタの拡大部分断面図である。

【図４】本発明によるカラーフィルタの製造方法を説明
するための工程図である。

【図５】母型の断面形状を示す断面図である。

【図６】母型の構成例を示す概略構成図である。

【図７】ロール形状の母型の構成例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

４，６０…母型６，６４…溝部１０…カラーフィルタ１２…透明基板１４…着色層１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ…着色パターン１６…ブラックマトリックス

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/20 B41M 1/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数色の着色パターンからなる着色層を
備えるカラーフィルタの製造方法において、まず、母型と電離放射線硬化樹脂との剥離性を向上させ
るための剥離性処理を行い、次いで、底部に対して開口
部の面積が広い所定の着色パターン用の溝部が形成され
た母型の該溝部に着色顔料を含有する粘度が５００ｃｐ
ｓ以下の電離放射線硬化樹脂を充填し、その後、透明基
板と前記溝部内の電離放射線硬化樹脂とを密着させ、前
記透明基板側および前記母型側の少なくとも一方から電
離放射線として電子線を照射して前記溝部内の電離放射
線硬化樹脂を硬化させるとともに前記透明基板に接着さ
せて前記透明基板上に着色パターンを形成する工程、を
必要色数分繰り返して前記透明基板上に着色層を形成す
ることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】着色層を形成した後、ブラックマトリッ
クス用の溝部が形成された母型の該溝部に光不透過物質
を含有する電離放射線硬化樹脂を充填し、その後、前記
透明基板の着色層形成側と前記溝部内の電離放射線硬化
樹脂とを密着させ、前記透明基板側および前記母型側の
少なくとも一方から電離放射線を照射して前記溝部内の
電離放射線硬化樹脂を硬化させるとともに前記透明基板
に接着させて前記透明基板上にブラックマトリックスを
形成することを特徴とする請求項１記載のカラーフィル
タの製造方法。
【請求項３】ブラックマトリックス用の溝部が形成さ
れた母型の該溝部に光不透過物質を含有する電離放射線
硬化樹脂を充填し、その後、透明基板と前記溝部内の電
離放射線硬化樹脂とを密着させ、前記透明基板側および
前記母型側の少なくとも一方から電離放射線を照射して
前記溝部内の電離放射線硬化樹脂を硬化させるとともに
前記透明基板に接着させてブラックマトリックスを予め
形成した透明基板を用いることを特徴とする請求項１記
載のカラーフィルタの製造方法。