JPH06289212A - カラーフィルタの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業性がよく基板上に均一な厚さの高精度の
微細パターンを形成し、優れた耐熱性を有するカラーフ
ィルタを提供する。 【構成】 透明基板上に、ベースフィルムと一色に着色
された感光性樹脂層とを有する感光性フィルムを、着色
された感光性樹脂層が透明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及
び前記ベースフィ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ィルタの製法に
おいて、着色された感光性樹脂層を水で処理後に透明基
板上に貼りあわせることを特徴とするカラーフィルタの
製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタの製法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタは、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は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、種々のカラーフィルタの製法が提案されて
いる。例えばスクリーン印刷法では低コストのカラーフ
ィ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、カラーフィルタ用基板上に
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。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、
この工程を他の色についても同様に繰返し行って微細パ
ターンを形成したカラーフィルタとする方法がある。

【０００３】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、ベースフィルム及び感光性樹脂層からな
る感光性フィ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するこ
とが出来るカラーフィルタの製法が知られている。透明
基板上にベースフィ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ィルムを、着色感光性樹脂層が基
板に面するように貼りあわせる工程、露光工程およびベ
ースフィ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とされる。感光性
フィルムを用いる場合は従来のカラーフィルタの製法と
は異なり、製造工程の特徴が着色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にあり、乾式の状態
で基板上に着色感光性樹脂層が形成される。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
燥した感光性フィ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６１−９９１０
２号公報）がある。また、このフィ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ィルタのパタ
ーンを形成する方法（特開昭６１−９９１０３号公報）
およびこのフィ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、ベースフィル
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
構成した感光性フィルムを用いて特開昭６３−１８７２
０３号公報と同様の方法でカラーフィルタのパターンを
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】感光性フィルムを用い
る場合は着色感光性樹脂層は液体ではないので貼りあわ
せるときに、基板上に突起があるとそのままの形が残る
欠点があった。カラーフィルタの画素としては、一辺の
長さが２００〜５００μｍの正方形のモザイク状の配列
か、幅が２００〜５００μｍのストライプ状の配列で厚
さが１〜５μｍの微細な画素から構成されている。その
ため、特に、第一色目が基板上に形成されたのちに第二
色目以降が順次形成されるが、この時、第二色目以降の
着色感光性樹脂層は基板に直接接触する部分と第一色目
の着色感光性樹脂層の上に重なる部分からなる、この二
つの部分の境界に段差が生ずる。この段差の部分は着色
感光性樹脂層の基板への密着が不十分となるため、基板
に密着せずベースフィルムを剥がす時に、保護フィルム
とともに剥がれる欠点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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ィルム及び感光
性樹脂層からなる感光性フィルムの技術分野では上記の
欠点は、フィルム追随性として知られているものであ
る。基板を加熱後、前記の感光性フィルムの保護フィル
ムを剥がしながら、着色感光性樹脂層を基板と接着させ
て加圧ロールを通す（ラミネートする）だけでは、フィ
ルム追随性は改善できない。本発明はフィルム追随性の
改善されたカラーフィルタの製法を提供するものであ
る。

【０００６】本発明は、透明基板上に、ベースフィルム
と一色に着色された感光性樹脂層とを有する感光性フィ
ルムを、着色された感光性樹脂層が透明基板に面するよ
うに貼りあわせる工程、露光して所定のパターンを形成
させる工程及び前記ベースフィ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ィ
ルタの製法において、着色された感光性樹脂層を水で処
理後に透明基板上に貼りあわせることを特徴とするカラ
ーフィルタの製法に関する。

【０００７】本発明に用いられる感光性フィルムは、透
明なベースフィルム、例えばポリエチレンテレフタレー
トなどのフィルム上に、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
レンフィルムなどの保護フィ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好ましい。感
光性フィルムに形成された着色感光性樹脂層は、保護フ
ィルムを剥がしながら透明基板上に貼り合わされ、ま
た、着色感光性樹脂層表面のベースフィルムは、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。

【０００８】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ィルム
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。

【０００９】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。

【００１０】カルボキシル基含有フィルム性付与ポリマ
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。

【００１１】（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、（ｂ）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
１０〜５０重量部である。この配合量が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。

【００１２】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、エチルベンソ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−メトキシフェニ
ル）−５−フェニルイミダゾール二量体、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。

【００１３】（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。

【００１４】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
含有フィ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。

【００１５】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ィ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。

【００１６】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ィル
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ィ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、ベースフィルムが除去
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
の異なる感光性フィ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ィルタが得ら
れる。

【００１７】着色された感光性樹脂層は、水で処理され
るが、通常は、二色目以降の着色された感光性樹脂層の
貼り合わせ工程で、その前に貼り合わされている着色さ
れた感光性樹脂層が水で処理される。第二色目の貼り合
わせ前に第一色目の着色された感光性樹脂層を水で処理
してもよい。処理法については、特に制限はなく、保護
フィルムをはがした着色された感光性樹脂層を水に浸漬
してもよく、ラミネート前に水を満たした容器の中をベ
ースフィルムと共にくぐらせてもよい。浸漬時間は１〜
１５分が好ましい。また、各感光性樹脂層の積層の前に
基板をウェットロールで処理してもよい。例えば、特公
平１−１３９４３号公報、電子材料２７巻第１０号１２
９〜１３４頁（１９８８年１０月）に記載されている方
法をとることができる。この方法は、透明基板をウェッ
トロールに通してその表面を均一にぬらし、このあと感
光性フィルムをラミネートして、乾燥ロールを通す方法
である。

【００１８】透明基板上に貼付られた着色感光性樹脂層
で細線を形成する場合は、現像液に耐えうる最少の露光
量で露光するため、現像後の着色層が柔軟なことがあ
り、現像後にさらに紫外線照射および／または熱処理に
よって、または電子線照射によって完全に着色層を硬化
させて強度及び耐熱性を付与することが好ましい。

【００１９】

【実施例】

実施例１ 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。

【００２０】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ィルム（テイジン製 テトロンフ
ィルム Ｓ２５）上に均一な厚さに塗布し、１００℃の
乾燥機で２分間乾燥し、保護フィルムとして厚さ３０μ
ｍのポリエチレンフィルムを貼りあわせて感光性フィル
ムを得た。乾燥後の感光性樹脂層の厚さは２μｍであっ
た。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ィルムの保護
フィルムを剥がしながら、赤色の感光性樹脂層をロール
温度１２０℃、ロール圧４ｋｇ／ｃｍ²、速度１．５ｍ
／分でラミネートした。この際、ガラス板は、あらかじ
めシランカップリング剤ＫＢＭ５０３（信越化学社製）
による処理を行った。

【００２１】次で、所定のパターンのネガマスクを通し
て露光機ＨＭＷ−２０１Ｂ（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
ートフィルムを除去し、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、赤色の着色パターンを形成した。ついで、青色の
着色パターンを形成するが、厚さ１ｍｍのガラス板を８
０℃で１０分間加熱後、このガラス板上に前記の感光性
フィルムを保護フィルムを剥がしあらかじめ純水中に１
５分間浸漬した青色感光性樹脂層をロール温度１２０
℃、ロール圧４ｋｇ／ｃｍ²、速度１．５ｍ／分でラミ
ネートした。この際、この着色パターンの形成工程を、
同様にして緑、黒の順にさらに２回繰返し行い、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
（１）、青（２）、緑（３）色の感光性樹脂層に対して
は５０ｍＪ／ｃｍ²、黒色（４）の感光性樹脂層に対し
ては８０ｍＪ／ｃｍ²であった。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３Ｊ／ｃｍ²で照射した後、１５０℃で４
５分間加熱してカラーフィルタを得た。得られたカラー
フィルタは赤、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。得られたカラ
ーフィルタの着色感光性樹脂層を常温と２００℃で１時
間加熱して後、カラーフィルタを得た。

【００２２】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
フタレートフィルム（テイジン製 テトロンフィルム
Ｓ２５）をベースフィルムとして、上に保護フィルムと
して厚さ３０μｍのポリエチレンフィルムを貼りあわせ
た感光性フィルムを顔料の赤、青、緑、黒それぞれにつ
いて作成した。純水に浸漬しない以外は実施例１と同様
にして、赤色の着色パターンを形成し、ついで、この着
色パターンの形成工程を、青、緑、黒の順に各色の感光
性フィルムを用いて３回繰返し行い、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×１
２５μｍの正方形は再現されなかった。最後の黒は全く
画素を生じなかった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の製法により、感光性フィルムの
追随性、作業性が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
カラーフィ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ィルタのパター
ンを示す図である。

【図２】本発明の比較例で得たカラーフィルタのパター
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、ベースフィルムと一色に
   着色された感光性樹脂層とを有する感光性フィルムを、
   着色された感光性樹脂層が透明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
   程及び前記ベースフィ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ィルタの製
   法において、着色された感光性樹脂層を水で処理後に透
   明基板上に貼りあわせることを特徴とするカラーフィル
   タの製法。