JPH06289210A - カラーフイルタの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光性フイルムの追随性、作業性よく基板上
に均一な厚さの高精度の多色の微細パターンの形成され
た優れた耐熱性を有するカラーフイルタを製造する。 【構成】 透明基板上にベースフイルムと一色に着色さ
れた感光性樹脂層とからなる感光性フイルムを、着色さ
れた感光性樹脂層が基板に面するように貼りあわせる工
程、露光して所定のパターンを形成させる工程および前
記ベースフイルムを剥がして現像する工程を繰り返して
多色パターンを形成させるカラーフイルタの製造法にお
いて、基板の表面にあらかじめ、金属酸化物の微粒子を
０．１〜３０重量％含有する感光性樹脂よりなる下地層
を設けるカラーフイルタの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフイルタの製造
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフイルタは、ガラスなどの光学的
に透明な基板の表面に２種以上の色相を異にする極めて
微細なストライプ状又モザイク状のパターンを一定の間
隔を開けて、平行又は交差して並べた物である。これら
のパターンは色相を所定の順序に所定の間隔をおいて整
然と配置し、しかも厚さムラの少ない均一な層とする必
要があり、種々のカラーフイルタの製造法が提案されて
いる。例えばスクリーン印刷法では低コストのカラーフ
イルタの形成が可能である。またフォトリソグラフィ技
術を用いる方法、すなわち、カラーフイルタ用基板上に
形成された透明膜に、所定のネガマスクを通して紫外線
照射し、未露光部を除去したのち、防染層を形成しなが
ら染色する方法がある。

【０００３】前記の方法の改良法として、基板上に着色
した溶液状感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥したのち、
露光、現像して一色のパターンを形成させ、該工程を他
の色についても同様に繰り返し行ってカラーフイルタを
形成する方法がある。また、現在プリント配線板製造時
のエッチングレジスト、めっきレジスト、ソルダレジス
ト等に一般に使用されている、ベースフイルム及び感光
性樹脂層から成る感光性フイルムを使用した多色の微細
なストライプ状又はモザイク状のパターンを簡単に高精
度で形成できるカラーフイルタの製造法が知られてい
る。透明基板上にベースフイルムと一色に着色された感
光性樹脂層とからなる感光性フイルムを、着色された感
光性樹脂層が基板に面するように貼りあわせる工程、露
光して所定のパターンを形成させる工程および前記ベー
スフイルムを剥がして現像する工程を繰り返して多色パ
ターンを形成させてカラーフイルタが製造される。例え
ば、一つの色相着色剤を含む感光性樹脂の層を支持体に
塗布乾燥した感光性フイルムの感光性樹脂の層を透明な
板の上に転写して、所定のパターンのマスクを介して露
光、現像してパターンを形成する方法（特開昭６１−９
９１０２号公報）がある。また、このフイルムに所定の
パターンのマスクを介して露光、現像してパターンを形
成したのちに、透明な板の上に転写してカラーフイルタ
のパターンを形成する方法（特開昭６１−９９１０３号
公報）およびこのフイルムを透明な板の上に加熱圧着し
て、所定のパターンのマスクを介して露光して、ベース
フイルムを剥離し、現像して透明着色の画像パターンを
形成する方法（特開昭６３−１８７２０３号公報）。さ
らに、着色感光性樹脂の上にポリ酢酸ビニル共重合体の
接着体を構成した感光性フイルムを用いて特開昭６３−
１８７２０３号公報と同様の方法でカラーフイルタのパ
ターンを形成する方法（特開平２−２４６２４号公報）
が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の製造法では、二
色目以降の層を形成する際に、既に形成された着色層上
の二色目以降の着色層と前記基板上に直接接触する着色
層との間に段差が生ずる。この段差は既に形成された着
色層の厚さ（１〜５μｍ）によって決まる。この段差が
あるために新着色層が下地（透明ガラス）に接触せず、
また不十分な接着圧力の為、接着力が不十分となり、着
色層が下地に密着せず、ベースフイルムを剥離すると、
ベースフイルムとともに剥離されて、下地に着色層が付
着しない部分が生ずる。またそのまま、露光現像する
と、着色像が存在しない部分を露光する等の不都合が生
じ、所望のカラーフイルタが得られない欠点がある。本
発明は、前記の欠点を無くし、作業性が良く、しかも高
精度で多色の微細パターンを形成することができるカラ
ーフイルタの製造法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板上に
ベースフイルムと一色に着色された感光性樹脂層とから
なる感光性フイルムを、着色された感光性樹脂層が前記
基板に面するように貼りあわせる工程、露光して所定の
パターンを形成させる工程および前記ベースフイルムを
剥がして現像する工程を繰り返して多色パターンを形成
させるカラーフイルタの製造法において、前記基板の表
面にあらかじめ、金属酸化物の微粒子を０．１〜３０重
量％含有する感光性樹脂よりなる下地層を設けるカラー
フイルタの製造法に関する。

【０００６】本発明に用いられる感光性フイルムは、透
明なベースフイルム、例えばポリエチレンテレフタレー
トなどのフイルム上に、一色に着色された感光性樹脂組
成物を塗布し、乾燥させて着色感光性樹脂層を形成させ
たものである。この着色感光性樹脂層は未硬化であり、
柔軟で、粘着性を有するため、この上にさらにポリエチ
レンフイルムなどの保護フイルムを貼りあわせて外部か
らの損傷、異物の付着等を防止することが望ましい。感
光性フイルムに形成された着色感光性樹脂層は、保護フ
イルムを剥がしながら透明基板上に貼り合わされ、ま
た、該着色感光性樹脂層表面のベースフイルムは、所定
パターンのネガマスクを通じて露光した後に除去され
る。

【０００７】基板の表面にあらかじめ、金属酸化物の微
粒子を０．１〜３０重量％含有する感光性樹脂層を設け
ることにより、フイルムの追随性が改善され、前記の一
色に着色された感光性樹脂層の密着性を向上させ、ベー
スフイルムの剥離の際に、感光性樹脂層が基板から剥が
れることが防止され、また、現像時に感光性樹脂層が基
板から剥がれることが防止される。

【０００８】下地層は、透明基板上にベースフイルム上
の金属酸化物の微粒子を含有する感光性樹脂層を積層す
るかこれを含有する感光性樹脂液を用いてスピンコー
ト、ディップコートを行なって形成される。下地層を構
成する感光性樹脂層に含有される金属酸化物の微粒子の
具体例としては、三酸化アンチモン、酸化マグネシウ
ム、酸化亜鉛、酸化珪素等がある。金属酸化物微粒子の
添加量は、０．１〜３０重量％、好ましくは０．１〜５
重量％の範囲とされる。０．１重量％未満では画像の密
着性の向上に十分な効果が得られず、３０重量％を越え
ると、感光性樹脂層の変色、透明度の低下がある。金属
酸化物の微粒子は、平均粒径が０．０１〜０．２μｍの
範囲のものを用いることが好ましい。

【０００９】一色に着色された感光性樹脂層は、エチレ
ン性不飽和化合物（ａ）、カルボキシル基含有フイルム
性付与ポリマー（ｂ）、光重合開始剤または光重合開始
剤系化合物（ｃ）および（ｄ）顔料又は染料（ｄ）を含
有するのが好ましく、層の厚さは０．５〜１５μｍとす
ることが好ましい。

【００１０】エチレン性不飽和化合物（（ａ）成分）と
しては、例えば多価アルコールにα、β−不飽和カルボ
ン酸を付加して得られる化合物、例えばトリメチロール
プロパンジ（メタ）アクリレート（メタアクリレートま
たはアクリレートを意味する、以下同じ）、トリメチロ
ールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロ
ールメタントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリス
リトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリス
リトールヘキサ（メタ）アクリレート等；グリシジル基
含有化合物にα、β−不飽和カルボン酸を付加して得ら
れる化合物、例えばトリメチロールプロパントリグリシ
ジルエーテルトリアクリレート、ビスフェノールＡジグ
リシジルエーテルジ（メタ）アクリレート等；多価カル
ボン酸、例えば無水フタル酸等と水酸基およびエチレン
性不飽和基を有する化合物、例えばβ−ヒドロキシエチ
ル（メタ）アクリレート等とのエステル化物；（メタ）
アクリル酸（メタアクリル酸またはアクリル酸を意味す
る、以下同じ）のアルキルエステル、例えば（メタ）ア
クリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）
アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキ
シル等が挙げられ、トリメチルヘキサメチレンジイソシ
アナートと２価アルコールと２価の（メタ）アクリル酸
モノエステルとを反応させて得られるウレタンジアクリ
レート化合物なども用いられる。これらの化合物は２種
以上用いても良い。（ａ）成分の配合量は（ａ）成分と
（ｂ）成分の総量を１００重量部として好ましくは９０
〜５０重量部とされる。

【００１１】カルボキシル基含有フイルム性付与ポリマ
ー（（ｂ）成分）としては、例えば（メタ）アクリル酸
アルキルエステルと（メタ）アクリル酸との共重合体：
（メタ）アクリル酸アルキルエステルと（メタ）アクリ
ル酸とこれらと共重合し得るビニルモノマーとの共重合
体が挙げられる。（メタ）アクリル酸アルキルエステル
としては、例えば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）
アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メ
タ）アクリル酸２−エチルヘキシル等が挙げられる。ま
た、（メタ）アクリル酸アルキルエステルや（メタ）ア
クリル酸とこれらと共重合し得るビニルモノマーとして
は、（メタ）アクリル酸ジメチルエチル、（メタ）アク
リル酸テトラヒドロフルフリル、（メタ）アクリル酸ジ
エチル、２，２，２−トリフルオロエチル（メタ）アク
リレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル
（メタ）アクリレート、アクリルアミド、ジアセトンア
クリルアミド、スチレン、ビニルトルエン等が挙げられ
る。さらに（メタ）アクリル酸を共重合成分として含む
テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸等のポリエス
テル、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体、セ
ルロースアセテート、セルロースアセテートブチレー
ト、メチルセルロース、エチルセルロース等も用いるこ
とが出来る。

【００１２】（ｂ）成分の使用によって、塗膜性や硬化
物の膜特性が向上し、その配合量は（ａ）成分と（ｂ）
成分の総量を１００重量部として好ましくは１０〜５０
重量部である。配合量が１０重量部未満では、エチレン
性不飽和化合物が多くなるため光感度が低下し、５０重
量部を超えると、光硬化物が脆くなる傾向がある。ま
た、（ｂ）成分の重量平均分子量は、前記塗膜性や膜強
度の点から１０，０００以上が好ましい。

【００１３】前記の光重合開始剤または光重合開始剤系
化合物（（ｃ）成分）としては、例えばベンゾフェノ
ン、Ｎ，Ｎ′−テトラメチル−４，４′−ジアミノベン
ゾフェノン（ミヒラーケトン）、Ｎ，Ｎ′−テトラメチ
ル−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ
−４′−ジメチルアミノベンゾフェノン、４，４′−ジ
エチルアミノベンゾフェノン、２−エチルアントラキノ
ン、フェナントレンキノン等の芳香族ケトン；ベンゾイ
ンメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾ
インフェニルエーテル等のベンゾインエーテル、メチル
ベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾイン；２（ｏ
−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール
二量体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジ（ｍ
−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾー
ル二量体、２−（ｏ−フルオロフェニル）−４，５−ジ
フェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−メトキシフェ
ニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−
（ｐ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダ
ゾール二量体、２，４−ジ（ｐ−メキシフェニル）−５
−フェニルイダゾール二量体、２−（２，４−ジメトキ
シフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量
体、２−（ｐ−メチルメルカプトフェニル）−４，５−
ジフェニルイミダゾール二量体等の２，４，５−トリア
リールイミダゾール二量体等が用いられる。

【００１４】（ｃ）成分の配合量は（ａ）成分と（ｂ）
成分の総量１００重量部に対して好ましくは０．１〜１
０重量部である。この配合量が０．１重量部未満では光
感度が不十分となり、１０重量部を超えると露光の際に
組成物の表面での光吸収が増大し、内部の光硬化が不十
分となる傾向がある。

【００１５】前記顔料又は染料（（ｄ）成分）として
は、一般に知られている着色剤が使用でき、感光性樹脂
層の成分、特にエチレン性不飽和化合物またはカルボキ
シル基含有フイルム性付与ポリマーに対する相溶性、目
標とする色相、光透過性等を考慮して選択される。
（ｄ）成分の配合量は、（ａ）成分と（ｂ）成分の総量
１００重量部に対して好ましくは１〜２０重量部であ
る。この配合量が１重量部未満では着色が不十分であ
り、２０重量部を超えると光透過率が低下する傾向があ
る。

【００１６】着色感光性樹脂層には、加熱硬化性を高め
るためにカルボキシル基含有フイルム性付与ポリマーの
カルボキシル基と熱反応するメラミン樹脂および／また
はエポキシ樹脂を、（ａ）成分と（ｂ）成分の総量１０
０重量部に対して１〜２０重量部添加含有させることが
好ましい。これらを添加して１３０〜２００℃で３０〜
６０分加熱することによって着色層の架橋密度が向上
し、耐熱性が著しく向上する。

【００１７】カラーフイルタを形成する基板がガラス板
の場合は、着色感光性樹脂層とガラス板との密着性を向
上させるため、あらかじめシランカップリング剤で処理
したガラス板を用いることが好ましい。また、着色感光
性樹脂層にシランカップリング剤を含有させ、感光性樹
脂層とガラス板との密着性を向上させることもできる。
この場合のシランカップリング剤の添加量は、（ａ）成
分と（ｂ）成分の総量１００重量部に対して１〜３０重
量部であることが好ましい。

【００１８】本発明においてカラーフィルタは、次のよ
うにして製造される。まず、透明基板上に感光性フイル
ムに形成された着色感光性樹脂層を貼り合わせ、着色感
光性樹脂層表面のベースフイルム上に所定パターンのネ
ガマスクを乗せて露光したあと、ベースフイルムが除去
される。ついで未露光部分が現像液で現像され、着色パ
ターンが形成される。この着色パターン形成工程を、色
の異なる感光性フイルムを用いて所定回数繰り返し行
い、他色のパターンを形成させてカラーフイルタが得ら
れる。

【００１９】

【実施例】

実施例１ １）感光性フイルムの製造 表１の材料を均一に溶解した溶液Ａ２０６重量部に表２
のいずれかの顔料５重量部、メラミン樹脂５重量部およ
びシランカップリング剤５重量部をそれぞれ添加し、溶
解して感光性樹脂層塗工溶液を得た。

【表１】

【表２】 メラミン樹脂はサイメル３００（ヘキサメトキシメチル
メラミンの商品名、三井東圧社製）、シランカップリン
グ剤はＫ３Ｍ５０３（信越化学社製）を用いた。得られ
た溶液を、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレート
フイルム（テイジン社製テトロンフイルムＳ２５）上に
均一な厚さに塗布し、１００℃の乾燥機で２分間乾燥
し、保護フイルムとして厚さ３０μｍのポリエチレンフ
イルムを貼りあわせて感光性フイルムを得た。乾燥後の
感光性樹脂層の厚さは２μｍであった。 ２）下地層（０．３重量％の金属酸化物を含む下地層）
の形成 表３の材料を配合し、均一に混合した。該溶液を、厚さ
２５μｍのポリエチレンテレフタレートフイルム（Ｓ２
５）上に均一な厚さに塗布し、１００℃の乾燥機で２分
間乾燥し、保護フイルムとして厚さ３０μｍのポリエチ
レンフイルムを貼りあわせて感光性フイルムを得た。乾
燥後の感光性樹脂層の厚さは２μｍであった。

【表３】 つぎに、厚さ１ｍｍのガラス板を８０℃で１０分間加熱
後、このガラス板上に前記の感光性フイルムのポリエチ
レンフイルムを剥がしながら、着色感光性樹脂層をロー
ル温度１２０℃、ロール圧４ｋｇ／ｃｍ²、速度１．５
ｍ／分でラミネートした。次いで、露光機ＨＭＷ−２０
１Ｂ（３ｋＷ、超高圧水銀灯、オーク製作所製）で露光
した後、ポリエチレンテレフタレートフイルムを除去し
紫外線照射機（ランプＨ５６００Ｌ／２、東芝電材社
製）を用いて３Ｊ／ｃｍ²で照射した後、１５０℃で４
５時間加熱してカラーフイルタ用の下地基板を得た。つ
ぎに、前記カラーフイルタ用の下地基板を８０℃で１０
分間加熱後、前記カラーフイルタ用の１）で得た感光性
フイルムの保護フイルムを剥がしながら、着色感光性樹
脂層をロール温度１２０℃、ロール圧ｋｇ／ｃｍ²、速
度１．５ｍ／分でラミネートした。次いで、所定のパタ
ーンのネガマスクを通して露光機ＨＭＷ−２０１Ｂ（３
ｋＷ、超高圧水銀灯、オーク製作所製）で露光した後、
ポリエチレンテレフタレートフイルムを除去し、３０℃
で２重量％のＮａ₂ＣＯ₃水溶液で１０〜２０秒スプレー
現像をして未露光部を除去し、１色の着色パターンを形
成した。この着色パターンの形成工程を、赤、青、緑、
黒の順に各色の感光性フイルムを用いて４回繰り返し行
い、図１に示す多色のパターンを形成した。この際の露
光量は赤、青、緑色の感光性樹脂層に対しては１５０ｍ
Ｊ／ｃｍ²、黒色の感光性樹脂層に対しては３００ｍＪ
／ｃｍ²とした。得られた多色パターンに紫外線照射機
（ランプＨ５６００Ｌ／２、東芝電材社製）を用いて３
Ｊ／ｃｍ²で照射した後、１５０℃で４５分間加熱して
カラーフイルタを得た。得られたカラーフイルタは赤、
青および緑色のパターンが整然と並び、それぞれの間隔
は黒色で埋められていた。 実施例２、３ 実施例１の下地層の金属酸化物の量、０．３重量％を
１．０重量％または５．０重量％に変えて下地層を形成
して、実施例１と同様に良好なカラーフイルタが得られ
た。

【００２０】比較例１ 実施例１と同様にして厚さ２５μｍのポリエチレンテレ
フタレートフイルム（テイジン製 テトロンフイルム
Ｓ２５）をベースフイルムとして、上に保護フイルムと
して厚さ３０μｍのポリエチレンフイルムを貼りあわせ
た感光性フイルムを顔料の赤、青、緑、黒それぞれにつ
いて作成した。実施例１と同様にして下地層を設けない
で、赤色の着色パターンを形成し、ついで、このパター
ンの形成工程を、青、緑、黒の順に各色の感光性フイル
ムを用いて３回繰り返し行った。実施例１と同様の多色
のパターンを形成した。得られた多色のパターンの模式
図を図２に示す。はじめの色の赤（１）のパターンは良
好であったが、青（２）、緑（３）、では、赤と赤の隣
合った画素のあいだ（３２５μｍ）の一部分しか画素が
生ぜず、特に、赤の画素に２５μｍ間隔で接している青
の画素では５０μｍ幅しか再現せず、１２５μｍ×１２
５μｍの正方形は再現されなかった。黒はまったく画素
を生じなかった。

【００２１】

【発明の効果】本発明の製造法によれば、感光性フイル
ムの追随性、作業性よく基板上に均一な厚さの高精度の
多色の微細パターンの形成された優れた耐熱性を有する
カラーフイルタを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で得たカラーフイルタのパター
ンを示す図面である。

【図２】本発明の比較例で得たカラーフイルタのパター
ンを示す図である。

【符号の説明】

１ 赤色 ２ 青色 ３ 緑色 ４ 黒色

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に、ベースフイルムと一色に
   着色された感光性樹脂層とからなる感光性フイルムを、
   着色された感光性樹脂層が前記基板に面するように貼り
   あわせる工程、露光して所定のパターンを形成させる工
   程および前記ベースフイルムを剥がして現像する工程を
   繰り返して多色パターンを形成させるカラーフイルタの
   製造法において、前記基板の表面にあらかじめ、金属酸
   化物の微粒子を０．１〜３０重量％含有する感光性樹脂
   よりなる下地層を設けることを特徴とするカラーフイル
   タの製造法。