JPH02173602A

JPH02173602A - カラーフィルターの製造方法

Info

Publication number: JPH02173602A
Application number: JP63327958A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiko Toyoda; 豊田　常彦; Kenji Nakamura; 賢二中村
Original assignee: Dai Nippon Toryo Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Toryo Co Ltd
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はカラーフィルターの製造方法に係り、特に透明
基体に複数色、例えば赤、青、緑の３原色（以下、Ｒ，
Ｇ、Ｂと称する）フィルターを設置するにあたって、微
細に分割された各画素に対応するフィルターの各ドツト
間又は列間の各色の接合部での光の漏れと、混色を防止
するためマトリックス、またはストライプ状に設置する
遮蔽材（以下、ブラックマトリックスと称する）を用い
るカラーフィルターの製造方法に関する。

本発明のカラーフィルターの製造方法は液晶表示装置に
好適に用いられる。

（従来の技術と問題点）カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルターは、
上下電極基体によりＸ−Ｙマトリックスによって構成さ
れる液晶表示８置の各々の画素に対応して形成され、液
晶表示装置がシャッターとして動作するとき、表示装置
後方からの光によって、Ｒ，Ｇ、Ｂに対応したカラー表
示を行うものである。液晶表示装置の電極は、単純マト
リックス型では上下で直交するストライプ状に電極が構
成され、又、トランジスタ、ダイオード等を組み込んだ
アクティブマトリックス型では一方の電極は格子状に他
方はストライプ又は全面の共通電極として形成されてい
る。単純マトリックス型では各゛逝極間に５〜２０ｐｍ
程度の非導電部が有り。

アクティブマトリックス型では各画素間の１０〜５０ｇ
ｍ幅の部分に共通電極（バスバー）が組み込まれている
。何れも表示器として使用する時。

これらの部分は非動作部になる。しかるに、この部分を
無視してＲ，Ｇ、Ｂのカラーフィルターを形成すると、
後部照明からの光が漏れ色調が著しく損なわれ実用に供
さない、従ってこれらの非動作部は、黒色のマスク（ブ
ラックマトリックス）で隠蔽するのが一般的である。

一方、非動作部の形状１寸法は、上記の動作方式９表示
装置の画面サイズ、用途等によって大きく変わるが、今
、対角１０インチ、６４０Ｘ４００画素のアクティブマ
トリックス型表示装置を考えた時、画素のピッチは縦×
横で約０．１１ｍｍＸ０．３３■■程度であり、およそ
縦横４０ｐｍずつのバスバー及びアクティブ素子エリア
が必要になり、この部分が隠蔽を要するエリアとなる。

かかるエリアにブラックマトリックスを形成する方法は
以下の方法が公知である。

すなわち、ブラックマトリックスを直接透明基体上に形
成する方法としては、各種の印刷法が有り、−船釣には
スクリーン印刷法、オフセット印刷法等が利用されてき
た。しかしながら、これらの印刷法では１０〜５０ｇｍ
程度の細線パターンを、収串良く形成することは困難で
あり、且つ印刷法ではパターンエツジにズレが生じ遮蔽
性の上から好ましくない。

また、透明基体上に各色に相当する樹脂のパターンを一
色毎に形成し、染色する工程を３回鰻り返し、この繰り
返しにより生ずるズレを利用し３色の染料を混合し、ズ
レの部分をブラックマトリックス化する方法が有るが、
この方法を用いた場合は、ホトレジスト等を用いて非染
色部をマスクしながら各色毎に染色することになるため
、染色時に染料がマスクの下から横方向へ浸透し、この
部分の調整が非常に困難となり、表示装置として要求さ
れる前記寸法精度を確保し難く、また色調としても好ま
しくない。

また、透明な樹脂層を紫外線による露光硬化法を用いて
パターン化し、マトリックス形状の樹脂層を形成した後
、染色黒化し更に３色のフィルターを形成する方法が知
られているが、染色工程が増すため、工程が複雑化する
問題点があった。

（発明の目的）本発明は、紫外線による露光硬化、エツチング法と黒色
インクの組合せにより、カラーフィルターのブラックマ
トリックス遮蔽部の製造工程の簡略化と、品質の向上を
計るものである。

（発明の構ＩＪｔ、）本発明のカラーフィルターの製造方法は、透明基体りに
マトリックス状、またはストライプ状に配置される複数
色のカラーフィルター間に設けられた遮蔽材が、紫外線
硬化型黒色インクによって形成されていることを特徴と
する。

また１本発明のカラーフィルターの製造方法は、紫外線
硬化型黒色インクの硬化にあたって、上下に各々が整合
した一対のマスク体を設置し、と下より紫外線を照射し
露光硬化することを特徴とする。

以下、本発明のカラーフィルターの製造方法の実施態様
について説明する。

まず、ガラス、プラスチック等の透明基体又は透明導電
基体の何れか−・方に、ブラックマトリックスを形成す
る。なお、、！ｔ！体とブラックマトリックス層の層間
には、相互の付着力を改善する目的で１ｇｍ以下のＲＡ
膜を基板全面に形成させておくことも出来る。

良く洗浄された基体上に、紫外線硬化型の黒色インクを
スピンコード法、ロールコート法、又はカーテンフロー
コート法等の方法により、ｌ−１０ｇｍの膜厚で均一に
塗布する。その後、パターンとして残す部分が透光性で
ある１対のマスク板を、上記基体の表裏の所定位鐙に整
合設置し、膜面密着で黒色インク材料の光吸収特性（約
３８０ｎｍ）に合わせた、３６５〜４１７　ｎｍにピー
クを有する紫外線ランプ等を光源として、表裏から２つ
の光源を用いて１〜６０秒間露光し硬化させる。

この時１両方からの露光を行うことにより黒色インク内
での光の減衰を補うと共に基体と黒色インクの接合部近
傍でのインクの未硬化、残留を防止し、マスクパターン
の切れを良くし、ハミ出しと、へこみを無くすることが
出来る。但し、表面（黒色インク）側のマスクはソフト
コンタクトでも良い、光重合が行われず未硬化の黒色イ
ンクは、キシレン、セルソルブ等の溶剤で、スプレー法
、シャワー法、又はディビイフグ法等で洗浄除去する。

なお、本発明において使用される紫外線硬化型黒色イン
クは、従来から通常知られているインクが特に制限なく
利用できる。すなわち、該インクは紫外線硬化型樹脂も
しくはオリゴマ、反応性希訳剤、黒色染顔料及び光反応
開始剤からなり、さらに必要に応じ非反応性希釈剤、添
加剤等を配合したものからなるものである。

次に、印刷法、電着法等により赤、青、緑の３原色フィ
ルターをブラックマトリックスの所定の位置に付設する
とカラーフィルターが形成される。

（発明の効果）以上説明した本発明のカラーフィルターの製造方法は、
ブラックマトリックスの作製に紫外線硬化型黒色インク
を用いるために、微細パターン化が容易で品質を向上さ
せることができるとともに、染色工程を省くことができ
るために、工程が簡単で収率良く生産できる０本発明は
例えば、カラー液晶表示装置のカラーフィルターに好適
に用いることができ、解像度の高い表示性の優れた装置
を作製することが可能となる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

なお、実施例として、カラー液晶表示装置のカラーフィ
ルターについて取り上げたが、かかる実施例に限定され
るものではない。

第１図（Ａ）（Ｂ）はカラー液晶表示装置に使用される
カラーフィルター設置側の電極基板の断面図及び平面図
である。

両図において、ガラス基板７上には、ＩＴＯ等の透明導
電膜６が配列形成されており、さらに、ガラス基板７と
ブラックマトリックス１との付着力を向上させる酸化珪
素下地膜５が形成される。

下地膜５上にはマトリクス状にブラックマトリックスｌ
が形成され、ブラックマトリックスｌの間には、Ｒ，Ｇ
、Ｈのカラーフィルター２．３．４がマトリクスの行方
向と列方向とについて、順にＲ，Ｇ、Ｂとなるように配
列される。

上記電極基板は次のような製造工程で作製される。

ストライプ状にパターン化された透明電極を有するガラ
ス基板をエトキシシラン溶液ｒ　０ＣＤ−８００００」
　（東京応化工業社製）に浸漬し、電極取り出し部を除
いて、ｔｏｏｏ人の厚さに５ｔｏ２膜を形成する０次に
下記配合例１に示す紫外線硬化型黒色インクをスピンコ
ード法により５０００ｒｐｍの回転で塗布し、８０℃で
１時間乾燥し、２ＩＬｍの厚さの均一な黒色感光性膜を
得る。更に第２図に示す構成からなる両面に所定のマス
クを接地した、（株）オーク製作所製両面同時露光ｌｌ
ＨＭＷ−２０１ＡＬ型にＬ記基板をセットし約１０秒間
紫外線を照射しブラックマスク部のみを反応硬化させた
後、基板を８０℃で３０分間ポストベークを行う６次に
キシレン、エチルセルンルブ（２：ｌ）の混合溶液を黒
色膜面にスプレーし未硬化の膜を洗浄除去した後、乾燥
しブラックマトリクスを得た。

しかして後、下記配合例２に示す樹脂液を上記マトリッ
クスの空間部を充填するように塗布し、紫外線を照射し
硬化成膜後、Ｒ，Ｇ、Ｂ各色のパターンに相当するマス
クを用いながら、各色ごとに染色し、カラーフィルター
を備えたマトリックス型液晶表示器の基板を得た。この
ようにして形成されたカラーフィルターはマスクパター
ンの切れが良く鮮明であり、隣接するドツトとの間でも
混色は認められず、色純度の高い良好なフィルターを得
ることができた。

（配合例１）ウレタンアクリレート樹脂：３０．０部トリメチロール
プロパントリアクリレート＝　３．６部２．２−ジェトキシアセトフェノン＝　２．１部ジアミノシランカップリング剤＝　０．７部オレオゾールファーストブラックＲＬ：　　３．６部キシレン　　　
　　　　　：２０．０部エチルセルソルブ　　　　：１
０．０部（配合例２）ビスフェノール・エポキシ変性アクリレ−）：８３．０部トリメチロール
プロパントリアクリレート：ｉｏ、ｏ部２．２−ジェトキシアセトフェノン＝　４．６部ジアミノシランカップリング剤：　２．４部なお、第２図（Ａ）　（Ｂ）は前記ブラックマトリック
スの形成方法を示す説明図であり、第２図（Ａ）は紫外
線の照射状態を示す説明図、ｐｊＳｚ図（Ｂ）は形成さ
れたブラックマトリックスの断面図を示すものである（
透明導′Ｆｊ、膜６の図示は簡易化のために省略しであ
る）。

第２図（Ａ）に示すように、ガラス基板７および下地膜
５には、紫外線硬化型黒色インク膜１ａが塗布され、紫
外線硬化型黒色インクＷｌｔ　ａ側にマスク体８および
ガラス基板７側にマスク体９が整合配置される。マスク
体８からは、コリメーションレンズｌＯを通して紫外線
ランプ１２から紫外線Ｌ１が照射され、マスク体９から
は、コリ、メーシ厘ンレンズ１１を通して紫外線ランプ
１３から紫外線Ｌ２が照射される。

紫外線Ｌｌ、Ｌ２が照射された領域以外を除去すること
により、第２図（Ｂ）に示すようなブラックマトリック
ス１が形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　（Ｂ）はカラー液晶表示？ｅＭに使用さ
れるカラーフィルター設置側の電極基板の断面図及び平
面図である。第２図（Ａ）　（Ｂ）はブラックマトリックスの形成方
法を示す説明図である。ｌニブラックマトリックス、ｌａ：黒色インク膜、２：
赤色フィルター、３：緑色フィルター４：青色フィルタ
ー、５：下地膜、６：透明導電膜、７：ガラス基板、８
．９：マスク体、１０゜１１：コリメションレンズ、１
２，１３：紫外１１ランプ。第１図代理人　弁理士　　山　下　積　平第図（Ａ）１日）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明基体上にマトリックス状、またはストライプ
状に配置される複数色のカラーフィルター間に設けられ
た遮蔽材が、紫外線硬化型黒色インクによって形成され
ていることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
（２）上記第１項記載の紫外線硬化型黒色インクの硬化
にあたって、上下に各々が整合した一対のマスク体を設
置し、上下より紫外線を照射し露光硬化することを特徴
とするカラーフィルターの製造方法。