JP4415426B2 - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶表示装置に内蔵されるカラーフィルターのうち、遮光パターン部に樹脂系材料等の比較的厚膜に形成する材料を採用し、また色再現特性には必ずしも厳密さを必要としない用途向けのカラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示装置においてカラー表示を行うために、光透過部に開口部のあるパターンを形成した遮光層（ブラックマトリクス）と、該光透過部に赤、緑、青の感光性着色樹脂をパターン形成して着色画素層としたカラーフィルタが一般的に用いられている。最近の液晶表示装置に関する市場の要求の一つとして低コスト化があり、そのためにブラックマトリクスとして高価な金属または酸化金属膜を基板上に形成したものをパターンエッチングする方法に代えて、光透過部の着色画素層と同様の感光性着色樹脂を用いる方法が考案されて実用化しており、少なからぬ割合で採用されている。
【０００３】
しかしこの樹脂ブラックマトリクスの場合、厚さが１μｍ程度と従来の金属ブラックマトリクスに比べ相対的に膜厚が厚い。そのため、従来のように、ブラックマトリクス部が着色画素部よりはるかに薄い膜であることを利用して着色画素部をブラックマトリクス部を横断する形でストライプ形状にすることはできない。よって必然的に、樹脂ブラックマトリクスを採用した場合、その着色画素部の形成パターンは、ブラックマトリクスの開口部の形状に合わせた島状となる。
【０００４】
しかしながら、従来の島状の着色画素部のレジストパターンは、ブラックマトリクスとの間隙が生じないよう、位置合わせ精度の余裕をみて、ブラックマトリクス開口部よりわずかに大きな外形形状としていた。それゆえ、着色画素部形成後のカラーフィルタ断面形状は、図４に示すように、着色画素部３がブラックマトリクス２の端部に重なることになり、その重なり部分は大きな突起Ｃとなって形成されていた。
【０００５】
このような断面形状であると、例えば、液晶表示パネルを形成する際、対向基板との間に散布して両基板の間のギャップの厚みを一定に規制する役割を果たすビーズ４の一部が、図４に示すように着色画素部３の突起Ｃ部分に位置した場合、正確なギャップ間隔が得られなくなるという問題があった。
さらに、前記両基板の間に注入される液晶が液晶表示パネルとして動作する際、前記図４の突起Ｃ部分により液晶の配向乱れが生じ、表示品位に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み為されたもので、着色画素部の突起部分が生じない構成のカラーフィルタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、着色遮光性樹脂を用いたブラックマトリクスと、着色透明樹脂を用いたカラーフィルタ層よりなるカラーフィルタにおいて、カラーフィルタのパターン外形が、ブラックマトリクスの開口部周縁より内側にあり、かつブラックマトリクスのパターン最上部輪郭と、カラーフィルタのパターン外形形状の間隙の幅が１〜５μｍの範囲となることを特徴とするカラーフィルタとしたものである。
本発明はまた、着色遮光性樹脂を用いたブラックマトリクスと、着色透明樹脂を用いたカラーフィルタ層よりなるカラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタのパターン外形が、ブラックマトリクスの開口部周縁より内側にあり、かつブラックマトリクスのパターン最上部輪郭と、カラーフィルタ用マスクのパターン外形形状の間隙の幅が２〜５μｍの範囲となるカラーフィルタ用マスクを用いてパターン露光することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のカラーフィルタおよびその製造方法をその一実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
まず無アルカリガラス製の基板１上に、黒色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂（例えば、富士ハントエレクトロニクステクノロジー株式会社製、製品名「ＣＫ−２０００」）をスピンコータにより塗布・乾燥させ、所定のパターン形状のフォトマスクを介して紫外線を照射し、ベーキング後、現像処理する。こうして形成されたブラックマトリックス２は、赤、緑、青の各色の画素間の遮光層として機能して表示画像のコントラスト向上に役立つものであり、ブラックマトリックス２層の厚さは、透過濃度（ｌｏｇ10Ｉ0 ／Ｉ1 ，但しＩ0 は入射光量、Ｉ1は透過光量）の値を２〜３以上にする必要から例えば、１．０μｍ程度となる。
【０００９】
続いて、赤色、緑色、青色の各色の着色画素部３を、図３に示すように、前記ブラックマトリクス２のパターン開口部の内側に島状に設ける。まず赤色着色材料として、赤色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂（例えば 富士ハントエレクトロニクステクノロジー株式会社製、製品名「ＣＲ−２０００」）をスピンコータにより塗布・乾燥させ、図２に示すような所定形状パターンのカラーフィルタ用マスク５を介して紫外線を照射し、次いでベーキング後、現像処理する。なお、ここで用いるフォトマスク（カラーフィルタ用マスク５）は、ネガ型感光性樹脂の感光後残存部が開口したパターン形状であり、その形状については、以下に記載する。ここで赤色のカラーフィルタ３Ｒの厚さは、所望の分光特性を得るために１．０〜１．２μｍ程度が適当である。
【００１０】
ここで上記着色画素部３の外形形状（裾部分を除く、パターン最上部の外形）は、図３（ａ）のＡに示すように、ブラックマトリクス２との間に間隙部分（透過部）が生ずる形状にし、ブラックマトリクス２を形成した基板１と、上記着色画素部３形成時のフォトマスクとの位置合わせ精度の誤差分だけずれた場合、すなわち図３（ｂ）のＡ′に示す如き状態になった場合でも、ブラックマトリクス２と着色画素部３の最上部外周とが、突起を生じた状態では重ならない程度の余裕を持った外形形状とする。
【００１１】
具体的には、現状での位置合わせ精度（誤差）は２〜３μｍ程度であるので、図２でＢに示す、ブラックマトリクス２とカラーフィルタ用マスク５の各周縁部間の幅は、その半分程度は確保することが必要である。ただし、着色画素部３の形成後の外周テーパー部（裾部分）がマスクの外形形状より大きく形成されて、ブラックマトリクス２のテーパー部にかかった場合にはその分だけ着色画素部３の裾部分が持ち上がる。また、現像の程度により外形形状がマスクの外形形状より大幅に太く形成される場合がある。すなわちその結果、図１に示すように、着色画素部３が形成されたカラーフィルタ基板上でＡに示す間隙は、図２における間隙Ｂよりも狭くなる。
【００１２】
これらのことを考慮すると、上記図２のＢに示す、ブラックマトリクス２とカラーフィルタ用マスク５の各周縁部間の間隙の幅は２〜５μｍの範囲にあることが望ましい。また、着色画素部３が形成されたカラーフィルタ基板上でＡに示す間隙の幅は、１〜５μｍの範囲にあることが望ましい。
【００１３】
次いで同様な操作を行い、緑色および青色の着色画素部３を形成する。着色材料として、緑色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂（例えば 富士ハントエレクトロニクステクノロジー株式会社製、製品名「ＣＧ−２０００」）および青色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂（例えば 富士ハントエレクトロニクステクノロジー株式会社製、製品名「ＣＢ−２０００」）を使用し、各々スピンコータにより塗布・乾燥させ、同様に所定形状パターンのマスクを介して紫外線を照射し、次いでベーキング後、現像処理することを繰り返して、カラーフィルタ基板を完成する。
【００１４】
【発明の効果】
着色画素部を、ブラックマトリクスのパターン開口部の内側に島状に設けるため、着色画素部がブラックマトリクスの端部に重なって、その重なり部分が大きな突起となることがない。また、現像の程度により着色画素部の外形形状がマスク形状より大幅に太く形成されることや、着色画素部の外周テーパー部がマスクの外形形状より外側に形成される場合があることを考慮すると、間隙の幅を２〜５μｍとすることが望ましく、これにより、適切に着色画素部とブラックマトリクスとの境界が最小化され、かつ大きな突起も生じないカラーフィルタ表面が得られる。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの一部分を示す説明図である。
【図２】本発明のカラーフィルタのうちブラックマトリクスのみが形成された基板と、カラーフィルタパターン用マスクが重ね合わされた状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、本発明のカラーフィルタを示す断面図である。
【図４】従来のカラーフィルタの様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ ブラックマトリクス
３ 着色画素部
４ スペーサ
５ カラーフィルタ用マスク
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶表示装置に内蔵されるカラーフィルターのうち、遮光パターン部に樹脂系材料等の比較的厚膜に形成する材料を採用し、また色再現特性には必ずしも厳密さを必要としない用途向けのカラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示装置においてカラー表示を行うために、光透過部に開口部のあるパターンを形成した遮光層（ブラックマトリクス）と、該光透過部に赤、緑、青の感光性着色樹脂をパターン形成して着色画素層としたカラーフィルタが一般的に用いられている。最近の液晶表示装置に関する市場の要求の一つとして低コスト化があり、そのためにブラックマトリクスとして高価な金属または酸化金属膜を基板上に形成したものをパターンエッチングする方法に代えて、光透過部の着色画素層と同様の感光性着色樹脂を用いる方法が考案されて実用化しており、少なからぬ割合で採用されている。
【０００３】
しかしこの樹脂ブラックマトリクスの場合、厚さが１μｍ程度と従来の金属ブラックマトリクスに比べ相対的に膜厚が厚い。そのため、従来のように、ブラックマトリクス部が着色画素部よりはるかに薄い膜であることを利用して着色画素部をブラックマトリクス部を横断する形でストライプ形状にすることはできない。よって必然的に、樹脂ブラックマトリクスを採用した場合、その着色画素部の形成パターンは、ブラックマトリクスの開口部の形状に合わせた島状となる。
【０００４】
しかしながら、従来の島状の着色画素部のレジストパターンは、ブラックマトリクスとの間隙が生じないよう、位置合わせ精度の余裕をみて、ブラックマトリクス開口部よりわずかに大きな外形形状としていた。それゆえ、着色画素部形成後のカラーフィルタ断面形状は、図４に示すように、着色画素部３がブラックマトリクス２の端部に重なることになり、その重なり部分は大きな突起Ｃとなって形成されていた。
【０００５】
このような断面形状であると、例えば、液晶表示パネルを形成する際、対向基板との間に散布して両基板の間のギャップの厚みを一定に規制する役割を果たすビーズ４の一部が、図４に示すように着色画素部３の突起Ｃ部分に位置した場合、正確なギャップ間隔が得られなくなるという問題があった。
さらに、前記両基板の間に注入される液晶が液晶表示パネルとして動作する際、前記図４の突起Ｃ部分により液晶の配向乱れが生じ、表示品位に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み為されたもので、着色画素部の突起部分が生じない構成のカラーフィルタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、着色遮光性樹脂を用いたブラックマトリクスと、着色透明樹脂を用いたカラーフィルタ層よりなるカラーフィルタにおいて、カラーフィルタのパターン外形が、ブラックマトリクスの開口部周縁より内側にあり、かつブラックマトリクスのパターン最上部輪郭と、カラーフィルタのパターン外形形状の間隙の幅が１〜５μｍの範囲となることを特徴とするカラーフィルタとしたものである。
本発明はまた、着色遮光性樹脂を用いたブラックマトリクスと、着色透明樹脂を用いたカラーフィルタ層よりなるカラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタのパターン外形が、ブラックマトリクスの開口部周縁より内側にあり、かつブラックマトリクスのパターン最上部輪郭と、カラーフィルタ用マスクのパターン外形形状の間隙の幅が２〜５μｍの範囲となるカラーフィルタ用マスクを用いてパターン露光することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のカラーフィルタおよびその製造方法をその一実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
まず無アルカリガラス製の基板１上に、黒色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂（例えば、富士ハントエレクトロニクステクノロジー株式会社製、製品名「ＣＫ−２０００」）をスピンコータにより塗布・乾燥させ、所定のパターン形状のフォトマスクを介して紫外線を照射し、ベーキング後、現像処理する。こうして形成されたブラックマトリックス２は、赤、緑、青の各色の画素間の遮光層として機能して表示画像のコントラスト向上に役立つものであり、ブラックマトリックス２層の厚さは、透過濃度（ｌｏｇ10Ｉ0 ／Ｉ1 ，但しＩ0 は入射光量、Ｉ1は透過光量）の値を２〜３以上にする必要から例えば、１．０μｍ程度となる。
【０００９】
続いて、赤色、緑色、青色の各色の着色画素部３を、図３に示すように、前記ブラックマトリクス２のパターン開口部の内側に島状に設ける。まず赤色着色材料として、赤色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂（例えば 富士ハントエレクトロニクステクノロジー株式会社製、製品名「ＣＲ−２０００」）をスピンコータにより塗布・乾燥させ、図２に示すような所定形状パターンのカラーフィルタ用マスク５を介して紫外線を照射し、次いでベーキング後、現像処理する。なお、ここで用いるフォトマスク（カラーフィルタ用マスク５）は、ネガ型感光性樹脂の感光後残存部が開口したパターン形状であり、その形状については、以下に記載する。ここで赤色のカラーフィルタ３Ｒの厚さは、所望の分光特性を得るために１．０〜１．２μｍ程度が適当である。
【００１０】
ここで上記着色画素部３の外形形状（裾部分を除く、パターン最上部の外形）は、図３（ａ）のＡに示すように、ブラックマトリクス２との間に間隙部分（透過部）が生ずる形状にし、ブラックマトリクス２を形成した基板１と、上記着色画素部３形成時のフォトマスクとの位置合わせ精度の誤差分だけずれた場合、すなわち図３（ｂ）のＡ′に示す如き状態になった場合でも、ブラックマトリクス２と着色画素部３の最上部外周とが、突起を生じた状態では重ならない程度の余裕を持った外形形状とする。
【００１１】
具体的には、現状での位置合わせ精度（誤差）は２〜３μｍ程度であるので、図２でＢに示す、ブラックマトリクス２とカラーフィルタ用マスク５の各周縁部間の幅は、その半分程度は確保することが必要である。ただし、着色画素部３の形成後の外周テーパー部（裾部分）がマスクの外形形状より大きく形成されて、ブラックマトリクス２のテーパー部にかかった場合にはその分だけ着色画素部３の裾部分が持ち上がる。また、現像の程度により外形形状がマスクの外形形状より大幅に太く形成される場合がある。すなわちその結果、図１に示すように、着色画素部３が形成されたカラーフィルタ基板上でＡに示す間隙は、図２における間隙Ｂよりも狭くなる。
【００１２】
これらのことを考慮すると、上記図２のＢに示す、ブラックマトリクス２とカラーフィルタ用マスク５の各周縁部間の間隙の幅は２〜５μｍの範囲にあることが望ましい。また、着色画素部３が形成されたカラーフィルタ基板上でＡに示す間隙の幅は、１〜５μｍの範囲にあることが望ましい。
【００１３】
次いで同様な操作を行い、緑色および青色の着色画素部３を形成する。着色材料として、緑色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂（例えば 富士ハントエレクトロニクステクノロジー株式会社製、製品名「ＣＧ−２０００」）および青色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂（例えば 富士ハントエレクトロニクステクノロジー株式会社製、製品名「ＣＢ−２０００」）を使用し、各々スピンコータにより塗布・乾燥させ、同様に所定形状パターンのマスクを介して紫外線を照射し、次いでベーキング後、現像処理することを繰り返して、カラーフィルタ基板を完成する。
【００１４】
【発明の効果】
着色画素部を、ブラックマトリクスのパターン開口部の内側に島状に設けるため、着色画素部がブラックマトリクスの端部に重なって、その重なり部分が大きな突起となることがない。また、現像の程度により着色画素部の外形形状がマスク形状より大幅に太く形成されることや、着色画素部の外周テーパー部がマスクの外形形状より外側に形成される場合があることを考慮すると、間隙の幅を２〜５μｍとすることが望ましく、これにより、適切に着色画素部とブラックマトリクスとの境界が最小化され、かつ大きな突起も生じないカラーフィルタ表面が得られる。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの一部分を示す説明図である。
【図２】本発明のカラーフィルタのうちブラックマトリクスのみが形成された基板と、カラーフィルタパターン用マスクが重ね合わされた状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、本発明のカラーフィルタを示す断面図である。
【図４】従来のカラーフィルタの様子を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ ブラックマトリクス
３ 着色画素部
４ スペーサ
５ カラーフィルタ用マスク
Claims (2)
- 着色遮光性樹脂を用いたブラックマトリクスと、着色透明樹脂を用いたカラーフィルタ層よりなるカラーフィルタにおいて、カラーフィルタのパターン外形が、ブラックマトリクスの開口部周縁より内側にあり、かつブラックマトリクスのパターン最上部輪郭と、カラーフィルタのパターン外形形状の間隙の幅が１〜５μｍの範囲であり、しかも、カラーフィルタのパターン外形形状は、ブラックマトリクスとカラーフィルタの最上部外周とが突起を生じた状態では重ならない外形形状となることを特徴とするカラーフィルタ。
- 着色遮光性樹脂を用いたブラックマトリクスと、着色透明樹脂を用いたカラーフィルタ層よりなるカラーフィルタの製造方法において、カラーフィルタのパターン外形が、ブラックマトリクスの開口部周縁より内側にあり、かつブラックマトリクスのパターン最上部輪郭と、カラーフィルタ用マスクのパターン外形形状の間隙の幅が２〜５μｍの範囲となるカラーフィルタ用マスクを用いてパターン露光することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20438199A JP4415426B2 (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | カラーフィルタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20438199A JP4415426B2 (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | カラーフィルタおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001033613A JP2001033613A (ja) | 2001-02-09 |
| JP4415426B2 true JP4415426B2 (ja) | 2010-02-17 |
Family
ID=16489597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20438199A Expired - Fee Related JP4415426B2 (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | カラーフィルタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4415426B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936960B2 (en) * | 2003-01-10 | 2005-08-30 | Eastman Kodak Company | OLED displays having improved contrast |
| JP5061419B2 (ja) * | 2005-02-23 | 2012-10-31 | 凸版印刷株式会社 | 半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ |
| JP2008076627A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Fujifilm Corp | カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置 |
-
1999
- 1999-07-19 JP JP20438199A patent/JP4415426B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001033613A (ja) | 2001-02-09 |
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