JPH07140313A - カラーフイルタの製法 - 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の製法を提供す
る。 【構成】 （ｉ）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
合わせる工程、（ii）露光して所定のパターンを形成さ
せる工程および（iii）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
ラーフイルタの製法であって、前記貼り合わせる工程に
おいて、カラーフイルタの形状を、ストライプ状とし、
二色目以降の貼り合わせの際に、前記感光性フイルムの
送り方向を、一色目のストライプ状の画素の長手方向に
平行にすることを特徴とするカラーフイルタの製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフイルタの製法
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合わせる工程、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、一つの色相の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−
９９１０２号公報）がある。アルカリ現像を行う方法
（特開平２−２３９２０５号公報）水溶性ベースフイル
ムを用いる方法（特開平２−２７１３０１号公報）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、特開昭６３−６６５
０３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、特開平２−２４４００５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。さらには、感光性フイルムを用いて、カラーフイル
タを作成する方法が、特開平３−１６０４５４号公報、
特開平３−１１１８０２号公報、特開平２−１５１８０
５号公報、特開平４−２１２１６１号公報、特開平４−
３０１６０２号公報、特開平５−２１０７号公報等に提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のカラーフイルタ
の製法では、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。さらに詳しく説明すると、特に、カラー
フイルタがストライプ状の三原色（赤、緑、青）の画素
から構成されている場合には一色目のストライプ状の画
素が例えば厚さ２．０μｍ、幅７０μｍ、間隔３００μ
ｍで透明基板上に構成されている上に二色目の着色層を
貼り合わせると、前置画素により、２．０μｍ前後の凹
凸があるため、透明基板と着色層の間に接触不十分の部
分が生じ、二色目の着色層がこの凹凸に十分に追随しな
い欠点があった。本発明は、この欠点を無くし、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、（ｉ）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合わせる工程、（ii）露
光して所定のパターンを形成させる工程および（iii）
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法であ
って、前記貼り合わせる工程において、カラーフイルタ
の形状をストライプ状とし、二色目以降の貼り合わせの
際に、前記感光性フイルムの送り方向を、一色目のスト
ライプ状の画素の長手方向に平行とすることを特徴とす
るカラーフイルタの製法に関する。

【０００６】本発明によれば、画素による凹凸に二色目
以降の感光性フイルムが良好に追随される。即ち、スト
ライプの長手方向に平行に加圧ロールを駆動させて、貼
り合わせていくことにより、前置画素の凹凸による段差
部分に十分なフイルムの供給が行われるため、接触不十
分の部分がなくなる。

【０００７】例えば２μｍの段差があるときは、凹凸の
追随のため、前置画素毎に４μｍのフイルム長さが余分
に必要であって、Ａ４版では横方向４〜８mmのフイルム
が凹凸部分で消費される。この消費量を前置画素の凹凸
による段差に精度良く合わせることが出来る。

【０００８】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合わせて外部か
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。

【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。

【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１〜５０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、５０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イルタは、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、この着色パターンの形成工程を色の
異なる感光性フイルムを用いて所定回数繰り返し行い、
多色のパターンを形成させてカラーフイルタが得られる
が、二色目以降の貼り合わせの際に、感光性フイルムの
送り方向が一色目のストライプ状の画素の長手方向に平
行とされる。

【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Ａ ２０６重量部に表
２のいずれかの顔料３５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、溶解して着色感光性樹脂層塗工溶液を得た。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】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６μｍ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Ｓ
６）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合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。

【００２３】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０．５kg/cm²、速度１．５ｍ／分でラミネートした。
次いで、所定のパターン（図１の１（赤色）、２（青
色）または３（緑色）のいずれかのみからなるパターン
に相当）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イルムを除去し、３
０℃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、
緑の順に各色の感光性フイルムを用いて繰り返し行い、
二色目の青のラミネートの時にフイルムの送り方向を前
置画素の赤のストライプ状パターンに平行させてフイル
ムを送り、緑についても同様に行い、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５０mJ/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３J/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（画素が
幅７０μｍ、長さが１５０mm、間隔が３０μｍの周期の
ストライプ状のパターン）が整然と並んでいた。

【００２４】比較例１ 実施例１と同様にして厚さ６μｍ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 Ｓ
６）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合わせた感
光性フイルムを顔料の赤、青、緑を用いてそれぞれにつ
いて作成した。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、このパターンの形成工程を青、緑
の順に各色の感光性フイルムを用いて繰り返し行った。
この際、ストライプパターンとフイルムの送り方向は平
行せず、３０度の角度で交差させた。得られた多色のパ
ターンの模式図を図２に示す。フイルムの追随性が不十
分で、フイルムにしわが一部発生し、追随性が不均一と
なった。はじめの色の赤（１）のパターンは幅７０μｍ
で良好であったが、青（２）、緑（３）では、赤と赤の
隣合った画素のあいだ（２３０μｍ）の一部分しか画素
が生ぜず、特に、赤の画素に３０μｍ間隔で接している
青の画素では５０μｍ幅しか再現せず、７０μｍ幅のス
トライプは再現されなかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明の製法によれば、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
ンを示す図である。

【図２】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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ｉ）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
   貼り合わせる工程、（ii）露光して所定のパターンを形
   成させる工程および（iii）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法であって、前記貼り合わせる工
   程において、カラーフイルタの形状を、ストライプ状と
   し、二色目以降の貼り合わせの際に、前記感光性フイル
   ムの送り方向を、一色目のストライプ状の画素の長手方
   向に平行にすることを特徴とするカラーフイルタの製
   法。