JPH05241012A - 液晶表示用カラ−フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】予めパタ−ン化された画素間の遮光性部位が形
成されている光透過性基板上に、露光部が現像工程で除
去される感光性樹脂層およびシリコ−ンゴム層とをこの
順に積層し、予めパタ−ン化された画素間の遮光性部位
より狭い遮光パタ−ンを有する光学マスクを基板上の遮
光性部位に合致させてシリコ−ンゴム層上に直接または
一定の間隔をおいて設置して露光処理を行い、続いて現
像処理を行って作製した開口部にインクジェット法、転
写法、印刷法などにより赤、緑、青の三原色の着色を行
う液晶表示用カラ−フィルタの製造方法である。 【効果】印刷法やインクジェット法によるカラーフィル
ターの製造において、効果的にインキの滲みや混色を確
実に防ぐことができる。また着色部となる開口部をブラ
ックマトリクスに挟まれた間隙より僅かに広くして着色
するために、印刷や、インクジェットによる着色過程で
位置ずれの許容幅が広い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、簡便な赤、緑、青の三
原色画素形成を可能にする光透過性基板の処理方法であ
り、その効果による経済性の高い液晶表示用カラ−フィ
ルタの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示用カラ−フィルタは、透明基板
上に形成された赤、緑、青の三原色の画素を一絵素とし
多数の絵素から構成される。そして各画素間には、表示
コントラストを高めるために一定の幅を持つ遮光領域
（一般に黒色でブラックマトリクスと称されている）が
設けられる。

【０００３】液晶表示用カラ−フィルタの製造には、フ
ォトリソグラフィの手法を用いて形成した可染媒体層を
染色する方法、顔料分散感光性組成物を用いる方法、パ
タ−ニングした電極を利用した電着法などのほか、低コ
ストの製造法として印刷法やインクジェット法で着色部
分を形成する方法がある。

【０００４】従来の製造法の内、低コストのカラ−フィ
ルタを提供できる印刷法やインクジェット法では、各着
色領域の画素のにじみなどを防止して高精度の着色を実
現するために、予めフォトリソグラフィ法で作製できる
ブラックマトリクスを利用する試みが提案されている。
そのため、ブラックマトリクスを形成する材料に、着色
剤の着色目的領域外への拡がりを防止する効果の付与を
求めている。例えば特開昭59-75205号公報では、３色の
色素を基板上に配置するのにインクジェット法を用いる
技術を開示している。色素の目的領域外への拡がりを防
止するため、ヌレ性の悪い物質で拡散防止パタ−ンを形
成することが有効と記述しているが、具体的技術の開示
がない。また、印刷法でのカラ−フィルタ製造方法に係
わる特開昭62-106407 号公報でも、印刷インキのにじみ
を防止し、印刷精度の向上のために、インキとして、仕
切り壁に対してぬれ難いものを推奨している。しかしな
がら、基板にはヌレ易く、仕切り壁にヌレ難いインキ材
料の選定は困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、着色に用い
る染色液、染料インキ、顔料インキを反発して、開口部
のみを着色する様に反発性を有するシリコ−ンゴム表層
の仕切り壁が光透過性基板上に形成されている遮光性部
位の上に僅かに縮小した相似のパタ−ンとして形成し、
上下の相乗的作用で着色画素パタ−ンの解像性を向上さ
せた液晶表示用カラ−フィルタの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、予めパタ−ン
化された画素間の遮光性部位が形成されている光透過性
基板上に、露光部が現像工程で除去される感光性樹脂層
およびシリコ−ンゴム層をこの順に積層し、予めパタ−
ン化された画素間の遮光性部位より狭い遮光パタ−ンを
有する光学マスクを上記基板上の遮光性部位に合致させ
てシリコ−ンゴム層上に直接または一定の間隔をおいて
設置して露光処理を行い、続いて現像処理を行って作製
した開口部にインクジェット法、転写法および印刷法の
うち少なくとも１つにより赤、緑、青の三原色の着色を
行うことを特徴とする液晶表示用カラ−フィルタの製造
方法に関する。

【０００７】本発明で形成される光透過性基板上の遮光
性部位を構成するブラックマトリクスは、例えば、クロ
ムのスパッタリング、レジスト塗布、パタ−ン露光、現
像およびベ−キング、クロムのエッチング、そしてレジ
ストの除去の手順で形成される。そのパタ−ン形状は、
要求によりストライプ状、格子状など任意に選択するこ
とができる。

【０００８】本発明で用いる感光性樹脂層の組成物は、
露光部が変化して可溶化するタイプである。露光部が変
化して可溶化する性質を有する感光性樹脂組成物として
は、LSI の製造に用いられるポジ型レジストがある。ポ
ジ型レジストとしては例えばクレゾ−ルノボラック樹脂
にナフトキノンジアジド化合物を配合したものが挙げら
れ市販のレジストをそのまま利用することもできる。本
発明の目的は、ガラス基板上のブラックマトリクスに合
致した位置にインキ反発性を有する仕切り壁を作製し、
その仕切り壁に囲まれた部分のみを着色してカラ−フィ
ルタを製造しようとするものである。

【０００９】表層に塗設されるシリコ−ンゴム層は、着
色に用いる溶液およびインキに対して反発効果を有する
ことが必須であり、これに限定されるものではないが、
次の様な繰り返し単位を有する分子量数千〜数十万の線
状有機ポリシロキサンを主成分とするものである。

【００１０】

【化１】 ここでn は２以上の整数、Ｒは炭素数 1〜10のアルキル
基、アルケニル基あるいはフェニル基である。この様な
線状有機ポリシロキサンをまばらに架橋することにより
シリコ−ンゴムが得られる。架橋剤は、いわゆる室温
（低温）硬化型のシリコ−ンゴムに使われるアセトキシ
シラン、ケトオキシムシラン、アルコキシシラン、アミ
ノシラン、アミドシラン、アルケニオキシシランなどで
あり、通常線状の有機ポリシロキサンとして末端が水酸
基であるものと組み合わせて、それぞれ脱酢酸型、脱オ
キシム型、脱アルコ−ル型、脱アミン型、脱アミド型、
脱ケトン型のシリコ−ンゴムとなる。また、シリコ−ン
ゴムには、触媒として少量の有機スズ化合物などが添加
される。感光性樹脂層とシリコ−ンゴム層の接着のため
に層間に接着層として種々のものを用いることがあり、
特にアミノシラン化合物や有機チタネ−ト化合物が好ま
しい。感光性樹脂層とシリコ−ンゴム層間に接着層を設
ける代わりにシリコ−ンゴム層に接着成分を添加してお
くこともできる。この添加接着成分としてもアミノシラ
ン化合物や有機チタネ−ト化合物が使用できる。

【００１１】本発明の液晶表示用カラ−フィルタの製造
工程について示す。クロム膜ブラックマトリクスが形成
されたガラス基板の上に必要に応じて着色剤を受容する
効果を有する下地層、可染性媒体層となる下地層、ある
いはインキに親和性のある下地層を設置する。下地層と
基板との接着を向上する必要のある場合にはこの間に接
着剤層を設置する場合もある。ここでの下地層は、基板
表面と着色インキとの間に介在して、インキ組成物の基
板表面への接着、染料の受容などの作用を果たすもので
ある。ガラス表面に塗膜を形成する際には、塗膜の安定
な設置のためにガラス表面をシランカップリング剤、た
とえば、γ- アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-
アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β（アミノ
エチル）γ- アミノプロピルメチルジメトキシシランな
どで表面処理を行う。これらは、膜を形成するという厚
さでは用いないが、透明なポリマの薄膜（たとえば0.1-
5μm ）を形成して着色剤を含むインキ組成物の基板表
面への固着を確かにすることを行う。着色組成物が染料
の溶液である場合には、その染料と反応して染着座とな
る官能基を有するポリマ層（これを可染性媒体層と称す
る）が下地層として用いられる。染料成分と強い相互作
用のあるポリマも同様に可染性媒体層として利用でき
る。ゼラチンに重クロム酸塩を加えて感光性とした膜が
酸性染料の可染性媒体層として利用される。これらの可
染性媒体層の塗膜を設置する際に、必要であれば、アミ
ノシラン化合物、チタンアルコキサイドなどの接着促進
成分を予め塗布するか、可染性媒体層に混合して塗布す
るなどの手段がある。さらに、下地層は、顔料と膜形成
成分あるいは染料と膜形成成分とからなる顔料インキや
染料インキを着色成分に用いる場合には、これらのイン
キが基板上での均一な広がりを示すなどの塗膜形成を円
滑にし、基板上への接着性を向上させるために設けられ
る。インキに用いる膜形成成分と化学的に親和性のある
ポリマ材料を用い、必要であれば、アミノシラン化合
物、チタンアルコキサイドなどの接着促進成分を予め塗
布するか、ポリマ材料に混合して塗布するなどの手段が
ある。

【００１２】ポジ型感光性樹脂を、ディップ法、ロ−ラ
コ−タなどのコ−タ類、ホエラ−、スピナ−などの回転
塗布装置を用い形成する。必要なら、上記と同様の方法
で接着層を塗布・乾燥してから、シリコ−ンゴム層を同
様の方法で塗布し、通常100-130 ℃の温度で数分熱処理
してシリコ−ンゴム層を形成する。必要ならば、保護カ
バ−フィルムを該シリコ−ンゴム層上にラミネ−タ等を
用いてカバ−することがある。保護フィルムは、保管、
運搬、取扱い中や作業工程での表面シリコ−ンゴム層の
損傷を防止するためである。一般にはポリプロピレンや
ポリエステルフィルムを用いる。

【００１３】ブラックマトリクスは赤、緑、青のそれぞ
れの画素のコントラストを高めるためストライプ状、モ
ザイク状、格子状などに形状で作製されているが、その
幅は狭いところでは数μm であり、広いところでは100
μm 程度になる。これらのブラックマトリクスは、例え
ばクロム薄膜をフォトリソグラフィの技術を適用して作
製できる。本発明では、ブラックマトリクスと合致した
位置にブラックマトリクの幅より僅かに狭いサイズのシ
リコ−ンゴム表層仕切り壁を作製し、着色部となる開口
部をブラックマトリクスに挟まれた間隙より僅かに広く
して着色することを特徴とする。そのため、仕切り壁を
作製するための露光用のマスクの線幅をブラックマトリ
クスの幅より僅かに狭くしたものを用いる。狭くする比
率は、任意に選択できるが、両サイドそれぞれ5-15% 程
度とすることができるが、ブラックマトリクスのもとも
との幅により適性化が必要であり、絶対値で数μm 程度
であってもよい。この様に設計されたマスクを通して露
光し現像してシリコ−ンゴム表層の仕切り壁を作製でき
る。

【００１４】開口部の着色には、インクジェット方式で
染料インキや顔料インキを噴射して行う方法、印刷方式
で行う方法がある。また、基板上に予め可染性媒体層を
設けている場合には、インクジェット法で染料を噴射し
て染色する方法や染料を熱などの作用で転写して染色す
る方法が利用できる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の態様を実施例を示し説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１６】実施例１ 本発明による液晶用カラーフィルターの製造法を示す図
１〜図６を参照して説明する。

【００１７】図１は線幅40μ、間隔 100μのストライプ
状にパターン化されたクロムの遮光性部位を有するガラ
スを示すものである。１がガラス基板、２がクロムのブ
ラックマトリクスである。この上に、次の組成よりなる
感光性樹脂溶液をスピナーで200rpm、30秒で塗布し、10
0 ℃で３分乾燥して厚さ２μｍの感光性樹脂層３を設け
た。

【００１８】 ［感光性樹脂層の組成］ テトラヒドロフラン 100 重量部 ナフトキノンジアジドスルホン酸部分エステル化 フェノールノボラック樹脂（エステル化度45％、分子量1300） 25 重量部 この上に次の成分の溶液を、スピナーを用いて1000rpm
、30秒で塗布し、120℃で３分乾燥して感光層３とシリ
コーンゴム層５とを接着させるための接着層４を設け
た。

【００１９】 ［接着層の組成］ ”アイソパーＥ”（ESSO社製） 100 重量部 イソプロピルアルコール 25 重量部 γーアミノプロピルトリメトキシシラン 2 重量部 この接着層４上に次の組成のシリコーンゴム溶液をスピ
ナーで200rpm、30秒で塗布、120 ℃で３分キュアし、厚
さ２μｍのシリコーンゴム層５を形成した。

【００２０】 ［シリコーンゴム層の組成］ ”アイソパーＥ”（ESSO社製） 100 重量部 ポリジメチルシロキサン（分子量約８万、両末端OH基） 10 重量部 メチルトリアセトキシシラン 0.5 重量部 酢酸ジブチル錫 0.02 重量部 線幅30μm,間隔 110μm,のストライプ状のパターンのマ
スク６を、クロムの遮光性部位のパターンに、線の中心
が重なるように位置を合せ、超高圧水銀灯のＵＶ光を 1
ｍの距離から60秒照射した（図３）。その後、“アイソ
パーＥ”／エタノール（重量比で１／９）混合液に浸し
た後、同液を含ませた綿布で擦ると、露光部のシリコー
ンゴム層が下の感光層と共に剥離し、ガラス板上のクロ
ムのストライプパターンの上に、クロムパターンより両
サイド５μずつ狭めたシリコーンゴム層でできたインキ
反発性仕切り壁を得ることができた（図４）。

【００２１】軟化点 145℃のシクロペンタジエン系樹脂
（日石化学“日石ネオレジン”540）50重量部とアルキ
ッド樹脂 5重量部、石油系溶剤（日本石油製５号ソルベ
ント）45重量部を、窒素気流下に混合、加熱昇温して 2
00℃で１時間加熱攪拌してワニスＡを得た。このワニス
Ａ80重量部とフタロシアニンブルー20重量部を３本ロー
ルで混練して青インキを得た。緑インキの場合はフタロ
シアニングリーン、赤インキの場合はブリリアントカー
ミン６Ｂを使用した。

【００２２】これらのインキと「東レ水なし平版」を用
いた平版オフセット印刷を用いてシリコーンゴムで仕切
られた部位を赤、青、緑の三原色を順に印刷して着色し
た。インキは水なし印刷性が良好であり、仕切り壁が十
分な反発性を示し、滲みのない高品質のカラーフィルタ
ーを得た。図５において７が赤色着色層、８が緑色着色
層、９が青色着色層である。画素の位置が、僅かにずれ
た場合（図６）においても、仕切り壁より僅かに幅広い
ブラックマトリクスでその間隙は隠され、問題のない品
質のカラーフィルターを得ることができた。仕切り壁の
幅を僅かにブラックマトリクスより狭めた事により、印
刷の位置合わせの許容幅が広いものとなった。

【００２３】実施例２ 実施例１において、線幅40μ、間隔 100μの線状にパタ
ーン化されたクロムの遮光性部位を有するガラス基板上
にあらかじめ次の組成よりなる水溶性感光材料をスピナ
ーで塗布し、乾燥した後全面露光で架橋させて厚さ10μ
ｍの可染性媒体層を形成しておいた。

【００２４】 ［可染性媒体層の組成］ 水 100 重量部 低分子量ゼラチン（平均分子量20,000） 18 重量部 重クロム酸アンモニウム 2 重量部 その後実施例１と同様の手順で感光性樹脂塗布、接着層
塗布、シリコーンゴム塗布、パターン露光、現像を行
い、可染性媒体層の上にシリコーンの仕切り壁を形成し
た。

【００２５】仕切り壁に囲まれた可染性媒体層に、次の
組成の酸性染料を含むインキ（酸性染料は、日本化薬
（株）製のレッド14Ｐ、グリーン 1Ｐ、ブルー 5Ｐを使
用）をインクジェット法で噴射して赤、青、緑に染色し
た。

【００２６】 ［インキ組成］ 水 100 重量部 酢酸 12 重量部 酸性染料 3 重量部 シリコーンゴムの仕切り壁によるインキの反発は良好で
あり、滲みのない高品質なカラーフィルターを得ること
ができた。

【００２７】実施例３ 赤、青、緑３色のインキを次の様にして調合した。顔料
5wt部、界面活性剤“ニュ−コ−ル”710F( 日本乳化剤
（株））5wt 部、水79wt部にガラスビ−ズを加えて10Hr
攪拌して顔料分散液を作製した。この分散液89wt部にメ
ラミン樹脂（住友化学（株）製,SUMITEX RESIN M3)10wt
部、硬化剤（住友化学（株）製,ACX)1wt部を混合し着色
用インキを得た。使用した顔料は、赤PR177,緑PG36, 青
PB15である。

【００２８】実施例１で作製した表層にシリコ−ンゴム
層を形成してなる遮光パタ−ンを有する透明基板をイン
クジェット描画装置にセットし、それぞれのインキを用
いて赤、緑、青の画素の所定の位置にノズルからインキ
ヲ噴射して描画した。その後、100 ℃, 10分乾燥し、さ
らに 150℃,15 分加熱してメラミン樹脂を架橋硬化し
た。

【００２９】遮光パタ−ン上に残ったシリコ−ゴム層
は、剥離液“ダイナソルブ”（ボクスイブラウン（株）
製）で処理して剥離した。この様にして得られたカラ−
フィルタは空気中で250 ℃,1Hr加熱しても色の変化がな
く、また有機溶媒、酸、アルカリにも十分な耐性を有し
ていた。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成を有するため
印刷法やインクジェット法によってカラーフィルターを
製造する場合にも、インクの滲みや混色を確実に防ぐこ
とができる。これによって印刷法やインクジェット法を
用いて、非常に安価で高精度なカラーフィルターを得る
ことができる。また着色部となる開口部をブラックマト
リクスに挟まれた間隙より僅かに広くして着色するため
に、印刷や、インクジェットによる着色過程で位置ずれ
の許容幅が広く、そのためにより容易にカラーフィルタ
ーの製造ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用されるクロムブラックマトリック
ス付きガラスを示す概略図である。

【図２】クロムブラックマトリックス付きガラス上に感
光層、接着層およびシリコーンゴム層を順次形成した積
層構造を示す概略図である。

【図３】マスク露光を行なっている状態を示す概略図で
ある。

【図４】現像後の状態を示す概略図である。

【図５】印刷による着色層を形成した状態を示す概略図
である。

【図６】着色層の位置がずれた場合を説明する概略図で
ある。

【符号の説明】

１：ガラス基板 ２：クロムブラックマトリクス ３：感光層 ４：接着層 ５：シリコーンゴム層 ６：パターンマスク ７：赤色着色層 ８：緑色着色層 ９：青色着色層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予めパタ−ン化された画素間の遮光性部位
   が形成されている光透過性基板上に、露光部が現像工程
   で除去される感光性樹脂層およびシリコ−ンゴム層をこ
   の順に積層し、予めパタ−ン化された画素間の遮光性部
   位より狭い遮光パタ−ンを有する光学マスクを上記基板
   上の遮光性部位に合致させてシリコ−ンゴム層上に直接
   または一定の間隔をおいて設置して露光処理を行い、続
   いて現像処理を行って作製した開口部にインクジェット
   法、転写法および印刷法のうち少なくとも１つにより
   赤、緑、青の三原色の着色を行うことを特徴とする液晶
   表示用カラ−フィルタの製造方法。
2. 【請求項２】予めパタ−ン化された画素間の遮光性部位
   が形成されている光透過性基板上に、着色剤を受容する
   下地層を設けることを特徴とする請求項１記載の液晶表
   示用カラ−フィルタの製造方法。
3. 【請求項３】光透過性基板上に設けた下地層が可染性媒
   体層であり、染料をインクジェット法または転写法で供
   給して着色することを特徴とする請求項１記載の液晶表
   示用カラ−フィルタの製造方法。
4. 【請求項４】光透過性基板上に設けた下地層が染料含有
   インキまたは顔料含有インキに親和性を有し、染料含有
   インキまたは顔料含有インキをインクジェット法または
   印刷法で供給して着色することを特徴とする請求項１記
   載の液晶表示用カラ−フィルタの製造方法。