説明

カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタ

【課題】数の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの一貫製造において、入色順を変えることによる熱履歴の影響による色度変化の懸念がなく、簡便な方法による2色目以降の感光性画素材料の膜厚に傾斜のないラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】複数色の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの前記画素を、フォトリソグラフィー法を用いて形成するカラーフィルタの製造方法において、
1色目の画素を形成する工程において、それぞれの画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、1色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターンを形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Red・Green・Blueの3色や、Red・Green・Blue・Yellowの4色といった、複数の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的なカラーフィルタの製造方法には、フォトリソグラフィー法、インクジェット法が知られており、フォトリソグラフィー法における色工程には、Red・Green・Blueを一貫して製造するライン構成や、センターストッカー方式にて各色を製造するライン構成などがある。またインクジェット法はフォトリソグラフィー法に比べて色工程が短く、コストの低減となる可能性があるが、その反面、品質としてはフォトリソグラフィー法に劣り、高精細カラーフィルタ向けの製造方法としては不向きであるとの指摘がある。
【0003】
カラーフィルタは、Red・Green・Blueの3色の画素や、Red・Green・Blue・Yelowの4色の画素といった、複数の着色画素が順番に繰り返し配列された形状からなっている。
【0004】
カラーフィルタのフォトリソグラフィー法による一貫製造において、2色目以降を形成する際に、2色目以降の感光性画素材料が、1色目、2色目等に形成された感光性画素の一部に乗り上げることにより、2色目以降の感光性画素材料の膜厚に傾斜がついて形成され、カラーフィルタの明度低下の原因となると共に、膜厚に傾斜がつくために、パネル化した際に液晶分子の配列に影響し、パネル輝度にも影響してしまうことがあり、問題となっている。
【0005】
また、カラーフィルタ製造においては、一般にGreenを2色目としている場合が多く、Red・Green・Blueの中で最も明度が高い傾向があるGreenが形成されることで、カラーフィルタ自体の明度を下げる原因になり、パネル化した際に液晶分子の配向が乱れてパネル輝度にも影響する。
【0006】
また、2色目の入色順を、最も明度が高いGreenではなく、Blueにすることで、明度の低下影響を小さくすることが提案されている。しかし、一貫ラインでは入色順を変更することは構成上難しい。またセンターストッカー方式のラインでは入色順を変更は可能であるものの、一貫ラインを含め、熱履歴が異なることによる色度変化が問題となる(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009-75239号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、複数の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの一貫製造において、入色順を変えることによる熱履歴の影響による色度変化の懸念のある方法ではなく、簡便な方法で2色目以降の感光性画素材料の膜厚に傾斜のでない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】
【0009】
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、複数色の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの前記画素を、フォトリソグラフィー法を用いて形成するカラーフィルタの製造方法において、
1色目の画素を形成する工程において、それぞれの画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、1色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターン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である。
【0010】
また、請求項2に記載の発明は、3色の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの前記画素を、フォトリソグラフィー法を用いて形成するカラーフィルタの製造方法において、
1色目の画素を形成する工程において、2色目の画素と3色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、1色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターンを形成し、
2色目の画素を形成する工程において、ブラックマトリクスの面上の前記凸状パターンの上に、2色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターン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である。
【0011】
また、請求項3に記載の発明は、4色の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの前記画素を、フォトリソグラフィー法を用いて形成するカラーフィルタの製造方法において、
1色目の画素を形成する工程において、2色目の画素と3色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上及び3色目の画素と4色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、1色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターンを形成し、
2色目の画素を形成する工程において、2色目の画素と3色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上及び3色目の画素と4色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、2色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターンを形成し、
3色目の画素を形成する工程において、2色目の画素と3色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上及び3色目の画素と4色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、3色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターン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である。
【0012】
また、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法によって製造されたことを特徴とするカラーフィルタである。
【発明の効果】
【0013】
複数の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの製造において、2色目以降の画素を形成する際に問題となっている、感光性画素材料の、1色目に形成された感光性画素の一部への乗り上げによる影響をなくし、入色順を変更する等の煩雑な工程ではなく、カラーフィルタ自体の明度とパネル化した際の液晶配向不良による明度の低下を防ぎ、製品の品位低下問題を軽減した簡便な方法によりカラーフィルタの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の凸状パターンの効果を示した概念図である。
【図2】従来のカラーフィルタの一貫製造における2色目の画素形状を示した概念図である。
【図3】本発明における、着色画素が3色からなるカラーフィルタの製造工程を示した概念図である。
【図4】従来の、着色画素が3色からなるカラーフィルタの製造工程を示した概念図である。
【図5】本発明における、着色画素が4色からなるカラーフィルタの製造工程を示した概念図である。
【図6】従来の、着色画素が4色からなるカラーフィルタの製造工程を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の凸状パターン1の効果を示しており、1色目の画素4を形成する時に、ブラックマトリックス2上に凸状パターン1を形成しておくと、2色目の画素5に、1色目に形成された部分への乗り上げと、形成されていない3色目部分への乗り上げの条件がほぼ等しくなり、膜厚の傾斜が見られないことを示している。
【0016】
図2は、従来のカラーフィルタの一貫製造における2色目の画素形状を示しており、1色目の画素に近接している部分の膜厚が厚くなり、まだ形成されていない3色目の画素に近接している部分の膜厚が薄くなり、膜厚に傾斜が見られること示している。
【0017】
基材3は、光学的に透明な、ガラス基板、フィルム等を任意に用いることが可能であり、基材の厚みは用途に応じて、例えば5μm〜3mm程度のものが使用される。
【0018】
ブラックマトリックス2は、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜や黒色樹脂等の有機材料が好適であり、各着色部間の臨界領域において生じる、配向不良領域を透過する光漏れを遮断するために設けられる。
【0019】
本発明のカラーフィルタとしては、3色、あるいは4色の画素からなり、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色や赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、イエロー(Y)の4色により構成される。
【0020】
カラーフィルタ用着色組成物は、樹脂、その前駆体又はそれらの混合物からなる各色の着色剤を、樹脂質バインダーに混錬して作製され、樹脂としては、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の樹脂が用いられ、着色組成物を紫外線照射により硬化させる場合には光重合開始剤等が添加される。
【0021】
着色剤には、顔料、染料を用いることができ、顔料としては、例えば、赤、緑、青の各色で使用できる顔料として次のものが挙げられる。顔料の種類は、カラーインデックス(C.I.)No.で示す。赤色顔料として、97、122、123、149、168、177、180、192、208、209、215などが、緑色顔料として7、36などが、青色顔料として、15、15:1、15:3、15:6、22、60、64などが挙げられる。黒顔料として、カーボンブラック、チタンブラック、アニリンブラックなどが挙げられる。
【0022】
赤色、緑色、青色以外にも、例えば、白顔料として、18、21、27、28などが、黄顔料として、13、17、83、109、110、128などが、紫顔料として、19、23などが、橙顔料として、38、43などが挙げられる。顔料は、単体以外に、顔料を予め分散剤、有機溶剤に分散させた顔料分散体であっても良い
また、シアン;マゼンタ;イエローの3色を含む着色層パターンの場合、シアンインキには前記青色顔料、マゼンタインキには前記赤色顔料、イエローインキには前記黄色顔料をそれぞれ用いることができる。
【0023】
図3は、本発明における、着色画素が3色からなるカラーフィルタの製造工程を示して
いる。基板3上にブラックマトリックス2を形成し、その上に1色目の感光性画素材料9を均一に塗布する。この時1色目はフラットに形成される。乾燥後、フォトマスク7を介して、1色目の感光性画素材料9に露光(紫外線)8を行うと、露光(紫外線)8により1色目の感光性画素材料9が硬化し、現像により、未露光部が除去され、現像後の1色目の感光性画素材料10により画素が形成される。この時、画素部だけではなく、ブラックマトリックス2上の1色目の感光性画素材料9にも露光(紫外線)8を行うことにより、ブラックマトリックス2上に凸状パターン1を形成する。
【0024】
さらに、2色目の感光性画素材料11を積層する。この時2色目の感光性画素材料11は1色目で形成した現像後の1色目パターン10への2色目の乗り上げと、形成されていない3色目画素のブラックマトリックス部分凸状パターン1への乗り上げがほぼ均等になり、膜厚が均一で膜厚の傾斜は見られなかった。乾燥後、2色目の画素5部分及びブラックマトリックス2部分の2色目の感光性画素材料11に露光(紫外線)8を行い、2色目の画素5と、ブラックマトリックス上に2色目の凸状パターン13を形成した。
【0025】
さらに、3色目の感光性画素材料14を積層する。3色目の画素部分は、1色目、2色目に接する部分が1色目の凸状パターン1と2色目の凸状パターン13があるために、膜厚に傾斜がなく、ほぼフラットに形成される。同様にマスクを用い露光(紫外線)8を行い硬化させた後に、現像を行った。各色の画素がフラットに形成されることにより、明度の低下のない、着色画素が3色からなるカラーフィルタが得られた。
【0026】
図4は、従来の、着色画素が3色からなるカラーフィルタの製造工程を示している。同様に、基板3上にブラックマトリックス2を形成し、その上に1色目の感光性画素材料9を均一に塗布する。この時1色目はフラットに形成される。乾燥後、フォトマスク7を介して、1色目の感光性画素材料9に露光(紫外線)8を行うと、露光により1色目の感光性画素材料9が硬化し、現像により、未露光部が除去され、1色目の感光性画素材料10により画素が形成される。
【0027】
続いて、同様に2色目の感光性画素材料11を積層するが、この時2色目の感光性画素材料は、1色目の画素に近接する側は、1色目によりブラックマトリックスの上に、1色目の感光性画素材料9のために厚くなるが、3色目の画素に近接する側は、ブラックマトリックス2だけのため膜厚が薄くなり、傾斜した画素が形成される。乾燥後、2色目の画素5部分及びブラックマトリックス2部分の2色目の感光性画素材料11に露光(紫外線)8を行い、現像により2色目の画素を形成した。
【0028】
同様に、3色目の感光性画素材料14を積層する。3色目の画素部分は、1色目、2色目に接する部分がそれぞれ乗り上げているので、ほぼフラットに形成され、膜厚の傾斜は見られない。同様にマスクを用い露光(紫外線)8を行い硬化させた後に、現像を行った。2色目に形成した画素は膜厚に傾斜があり、この部分は明度の低下だけではなく、液晶配向の不良原因となる。
【0029】
図5は、本発明の、着色画素が4色からなるカラーフィルタの製造工程を示している。基板3上にブラックマトリックス2を形成し、その上に1色目の感光性画素材料9を均一に塗布する。この時1色目はフラットに形成される。乾燥後、フォトマスク7を介して、1色目の感光性画素材料9に露光(紫外線)8を行うと、露光により1色目の感光性画素材料9が硬化し、現像により、未露光部が除去され、現像後の1色目の感光性画素材料10により画素が形成される。この時、画素部だけではなく、ブラックマトリックス2上の1色目の感光性画素材料9にも露光(紫外線)8を行うことにより、ブラックマトリックス2上に凸状パターン1を形成する。
【0030】
さらに、2色目の感光性画素材料11を積層する。この時2色目の感光性画素材料は
1色目で形成した凸状パターン1への2色目の乗り上げ方が均等になり、膜厚は均一であり、膜厚の傾斜は見られなかった。乾燥後、2色目の画素5部分及びブラックマトリックス2部分の2色目の感光性画素材料11に、フォトマスク7を介して露光(紫外線)8を行い、現像により未露光部を除去し、2色目の画素5と、ブラックマトリックス上に2色目の凸状パターン13を形成した。
【0031】
さらに、3色目の感光性画素材料14を積層する。3色目の画素部分は、1色目、2色目に接する部分が1色目の凸状パターン1と2色目の凸状パターン13があるために、膜厚に傾斜がなく、ほぼフラットに形成される。同様にフォトマスク7を介して露光(紫外線)8を行い、現像により未露光部を除去し、3色目の画素とブラックマトリックス上に3色目の凸状パターン16を形成した。
【0032】
さらに、4色目の感光性画素材料18を積層する。4色目の画素部分は、1色目、3色目に接する部分が1色目の凸状パターン1と2色目の凸状パターン13、3色目の凸状パターン16があるために膜厚に傾斜がなく、ほぼフラットに形成される。同様にフォトマスク7を介して露光(紫外線)8を行い硬化させた後に、現像を行なった。各色の画素がフラットに形成されることにより、明度の低下のない、着色画素が4色からなるカラーフィルタが得られた。
【0033】
図6は、従来の、着色画素が4色からなるカラーフィルタの製造工程を示している。同様に、基板3上にブラックマトリックス2を形成し、その上に1色目の感光性画素材料9を均一に塗布する。この時1色目はフラットに形成される。乾燥後、フォトマスク7を介して、1色目の感光性画素材料9に露光(紫外線)8を行うと、露光により1色目の感光性画素材料9が硬化し、現像により、未露光部が除去され、現像後の1色目の感光性画素材料10により画素が形成される。
【0034】
さらに、2色目、3色目、4色目を順次積層、パターニングを行うが、2色目の感光性画素材料11を積層すると、1色目の画素に近接する側は、1色目によりブラックマトリックスの上に、1色目の感光性画素材料9のために厚くなるが、3色目の画素に近接する側は、ブラックマトリックス2だけのため膜厚が薄くなり、傾斜した画素が形成される。
【0035】
3色目の感光性画素材料14を積層すると、2色目の画素に近接する側は厚くなり、4色目の画素に近接する側は、ブラックマトリックス2だけのため膜厚が薄くなり、傾斜した画素が形成される。即ち、従来の工程により作製された着色画素が4色からなるカラーフィルタは、2色目の画素と、3色目の画素に、膜厚の傾斜が生じ、この部分は明度の低下だけではなく、液晶配向の不良原因となる。
【0036】
複数の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタのフォトリソグラフィーによる製造において問題となっていた、膜厚の傾斜による明度の低下と液晶配向の不良を、本発明の、画素を形成する感光性画素材料を用いて、画素とプラックマトリックス上に凸状パターンを形成することにより、入色順を変えることなく、明度の低下と液晶配向の不良の改善ができた。
【符号の説明】
【0037】
1・・・凸状パターン
2・・・ブラックマトリックス
3・・・基板
4・・・1色目の画素
5・・・2色目の画素
6・・・傾斜した2色目パターン
7・・・マスク
8・・・露光(紫外線)
9・・・1色目の感光性画素材料
10・・・現像後の1色目パターン
11・・・2色目の感光性画素材料
12・・・現像後の2色目パターン
13・・・2色目の凸状パターン
14・・・3色目の感光性画素材料
15・・・現像後の3色目パターン
16・・・3色目の凸状パターン
17・・・傾斜した3色目パターン
18・・・4色目の感光性画素材料
19・・・現像後の4色目パターン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数色の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの前記画素を、フォトリソグラフィー法を用いて形成するカラーフィルタの製造方法において、
1色目の画素を形成する工程において、それぞれの画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、1色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターン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】
3色の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの前記画素を、フォトリソグラフィー法を用いて形成するカラーフィルタの製造方法において、
1色目の画素を形成する工程において、2色目の画素と3色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、1色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターンを形成し、
2色目の画素を形成する工程において、ブラックマトリクスの面上の前記凸状パターンの上に、2色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターン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3】
4色の着色画素が順番に繰り返し配列されたカラーフィルタの前記画素を、フォトリソグラフィー法を用いて形成するカラーフィルタの製造方法において、
1色目の画素を形成する工程において、2色目の画素と3色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上及び3色目の画素と4色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、1色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターンを形成し、
2色目の画素を形成する工程において、2色目の画素と3色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上及び3色目の画素と4色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、2色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターンを形成し、
3色目の画素を形成する工程において、2色目の画素と3色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上及び3色目の画素と4色目の画素の間に位置するブラックマトリクスの面上に、3色目の感光性画素材料を用いて、凸状パターン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4】
請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法によって製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2013−109127(P2013−109127A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−253664(P2011−253664)
【出願日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【Fターム(参考)】