JPH07140317A - カラーフィルタの製造法およびカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業性のよい、高精度で平坦性の良好な多色
の微細パターンを有するカラーフィルタの製造法を提供
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からなる感光性フィルムを、着色
された感光性樹脂層が前記基板に面するように貼合わせ
る工程、所定のパターンに露光する工程および露光後ベ
ースフィルムを剥がして現像する工程を繰り返すことに
よって多色パターンを形成するカラーフィルタの製造法
において、最初に基板上に形成したパターンの膜厚と比
べてその後に貼合わせる感光性フィルムの感光性樹脂層
の膜厚を等しいか０．３μｍ以内で薄くするカラーフィ
ルタの製造法およびカラーフィルタ。

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造
法およびカラーフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタは、スパッタクロムなど
でブラックマトリックス部を形成したガラスなどの光学
的に透明な基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）
からなる色相の極めて微細なカラー画素をストライプ状
またはモザイク状のパターンとして一定の間隔で平行ま
たは交差して並べたものである。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ィルタの製造
が可能であり、また、フォトリソグラフィ技術を用いる
方法、即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
を除去した後、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いカラーフィルタを製造
する方法がある。また、現在プリント配線板製造時のレ
ジストとして一般的に使用されている、ベースフィルム
及び感光性樹脂層と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また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ィルタの製造
法も知られている。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を感光性樹脂層が基板に面す
るように貼合わせる工程、所定のパターンに露光する工
程および前記ベースフィルムを剥して現像する工程を繰
り返して多色のパターンを形成させてカラーフィルタが
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ィルムの感光性
樹脂の層を透明な基板に転写して、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させる方法
（特開昭６１−９９１０２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後に、透明な基板上に転写して
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基板
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６３−１８７２０
３号公報）、さらに着色感光性樹脂の上にポリ酢酸ビニ
ル共重合体の接着剤を構成した感光性フィルムを用いて
特開昭６３−１８７２０３号公報と同様の方法でカラー
フィルタのパターンを形成する方法（特開平２−２４６
２４号公報）が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の感光性フィルム
によるカラーフィルタの製造法では、図１に示すように
基板上に最初に形成された１色目パターン１を形成後次
の２色目パターンを形成するためには、既に１色目のパ
ターンが形成された基板上に２色目の感光性フィルム２
を貼合わせるため２色目の感光性フィルムは盛り上が
り、波型となる。３は２色目パターン形成部である。図
１の状態から２色目パターンとなる感光性フィルムを露
光、現像によって図２に示すように形成するため２色目
パターン４の形状は図２に示すように上面が傾斜状とな
る。Ａは段差のばらつきを示す。これと同様に３色目の
パターン形成においては、図３に示すように１、２色目
のパターンが形成された基板上に３色目の感光性フィル
ム５を貼合わせた後、露光、現像によって３色目パター
ン７を得るためパターンの上面の形状は図４に示すよう
にＭ形となる。６は３色目パターン形成部である。この
ため感光性フィルムを用いて得られたカラーフィルタの
パターンは１色目は凸形の良好なパターンを得ることが
できるがその後形成される２色目、３色目のパターンは
上記の形状となり各色のパターンの高さにばらつき（段
差ばらつき）が生じ、カラーフィルタの要求特性（オー
バーコート剤無しで±０．１５μｍ以内）である３色
（ＲＧＢ）パターンの平坦性に劣るという問題がある。
本発明は、前記の欠点を除去し平坦性を良好とし、作業
性よく、且つ高精度にＲＧＢからなる微細パターンを形
成することができるカラーフィルタの製造およびカラー
フィルタ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、着色された感光性樹脂層が
前記基板に面するように貼合わせる工程、所定のパター
ンに露光する工程および露光後ベースフィルムを剥して
現像する工程を繰り返すことによって多色パターンを形
成するカラーフィルタの製造法において、最初に基板上
に形成したパターン（１色目パターン）の膜厚と比べて
その後に貼合わせる感光性フィルムの感光性樹脂層の膜
厚を等しいか０．３μｍ以内で薄くすることを特徴とす
るカラーフィルタの製造法およびこの製造法によって得
られたカラーフィルタに関する。

【０００６】本発明においては、最初に基板上に形成し
たパターンの膜厚よりもその後貼合わせる感光性フィル
ムの感光性樹脂層の膜厚を薄くするか等しくすることに
よって、１色目パターン以降に形成されるパターン
（２、３色目パターン）の形状変化による段差ばらつき
を低減でき、カラーフィルタに必要とされる良好な平坦
性（±０．１５μｍ）を確保することができる。このと
き１色目パターン上に貼合わせる２、３色目の感光性フ
ィルムの感光性樹脂層の膜厚は、１色目パターンの膜厚
と比べて等しいか０．３μｍ以内で薄くされるが、０．
２〜０．３μｍ薄くすることが好ましい。２、３色目に
貼合わせる感光性樹脂層の膜厚が１色目パターンより厚
ければ、２、３色目パターンの形状変化が大きくなりそ
の結果、各パターンの段差ばらつきも大きくカラーフィ
ルタに必要とされる良好な平坦性を保つことができな
い。また、２、３色目パターンを形成する感光性樹脂層
の膜厚が１色目パターンの膜厚よりも０．３μｍより薄
いと基板上に２、３色目の感光性フィルムを貼合わせた
際に気泡が混入しやすく良好なパターンを得ることが困
難であり、かつ段差ばらつきも大きくなり良好な平坦性
を得ることはできない。例えば、１色目を赤、２色目を
緑、３色目を青の順で貼合わせる場合感光性フィルムの
樹脂層の膜厚は赤２．０μｍ、緑１．８μｍ、青１．７
μｍの組み合わせ、赤２．０μｍ、緑１．７μｍ、青
１．８μｍの組み合わせ等とされる。

【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、赤、緑、青それぞれに着色した
感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥させて各色に着色した
着色感光性樹脂層を形成したものであり、乾燥した感光
性樹脂層の膜厚は０．５〜２．５μｍであるものが好ま
しい。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、この上に更にポリエチレンフィル
ムなどの保護フィルムを貼合わせて外部からの損傷、異
物の付着などを防止することが望ましい。この感光性フ
ィルムに形成された着色感光性樹脂層は、保護フィルム
を剥しながら透明基板上に貼合わされ、また、該着色感
光性樹脂層表面のベースフィルムは、所定のパターンの
ネガマスクを通して露光した後に除去される。

【０００８】基板の表面にあらかじめ、下地層として金
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、フィルムの追随性が改善さ
れ、前記の着色された感光性樹脂層の密着性を向上さ
せ、ベースフィルムの剥離の際に、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。下地層は、
透明基板上にベースフィ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％を超えると、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。感光性樹脂層は以下に説明する材料が用いられ
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０．５〜２．５μｍ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１〜５０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。

【００１７】カラーフィ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ィル
ムに形成された着色感光性樹脂層を貼合わせ、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
マスクをのせて露光後、ベースフィルムを除去する。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、多色のパターンを形成
させてカラーフィルタが得られる。最初に基板上に形成
したパターンの膜厚と比べてその後に貼合わせる感光性
フィルムの感光性樹脂層の膜厚を等しいか薄くして貼合
わせる工程が行われる。なお、ここで得られるカラーフ
ィルタのパターンはストライプ状、モザイク状など既存
のカラーフィルタ用パターンの全てに適用可能である
が、多色のパターン間の間隔は２５μｍ以上とすること
が好ましい。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を説明する。 実施例１ 表１の材料を均一に溶解した溶液Ａ（２０６重量部）に
表２の赤色の顔料を２０重量部を溶解し赤ワニスを得
た。これと同様に溶液Ａ（２０６重量部）に緑顔料また
は青顔料を２０重量部溶解させ緑ワニス、青ワニスを得
た。得られた各ワニスをフィルムコーターを用いて厚さ
６μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（テイジ
ン社製テトロンフィルムＭ５Ｒ）上に均一な厚さに塗布
し、１００℃の乾燥機で約２分間加熱乾燥後、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合
わせてそれぞれ赤、青、緑の着色感光性フィルムを得
た。得られた着色感光性フィルムの着色感光性樹脂層の
膜厚は赤２．２μｍ、緑２．０μｍ、青１．９μｍであ
った。次に、カラーフィルタ用の下地基板を１００℃前
後で１０分間加熱後、着色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ロール温度：１
１０℃、ロール圧力：４kgf/cm²、速度：１．０m/min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（３kW、超高圧水銀灯、
オーク製作所製）で露光した。各色の着色感光性フィル
ムの露光量は３０mJ/cm²であった。露光後、ポリエチレ
ンテレフタレートフィルムを除去し、１色のパターンを
製造した。このパターン製造の工程を、赤、緑、青の各
色の感光性フィルムを用いて赤、緑、青の順に３回繰り
返し行い、赤、緑、青のそれぞれからなるパターン（Ｒ
ＧＢパターン）を形成した。得られたＲＧＢパターンの
膜厚を小坂研究所（株）サーフコーダＳ−３０Ｄで測定
した結果、図５に示すように、赤（１）２．２μｍ、緑
（３）２．２〜２．０μｍ、青（７）２．１〜１．９μ
ｍとなり平坦性±０．１５μｍ以内を達成することがで
きた。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】実施例２ 実施例１と同様にして赤、緑、青のそれぞれ着色感光性
フィルムを得た。得られた感光性フィルムの着色感光性
樹脂層の膜厚は赤１．５μｍ、緑１．５μｍ、青１．４
μｍであった。実施例１と同様にこれらの着色感光性フ
イルムを用いて赤、緑、青のそれぞれからなるパターン
を赤、緑、青の順に形成し、このＲＧＢパターンの膜厚
を測定した。膜厚は、赤１．５μｍ、緑１．７〜１．５
μｍ、青１．６〜１．４μｍとなり平坦性は０．３μｍ
となり目標値（±０．１５μｍ）を達成できた。

【００２２】比較例１ 実施例１と同様にして赤、緑、青のそれぞれの着色感光
性フィルムを得た。得られた感光性フィルムの着色感光
性樹脂層の膜厚は赤１．５μｍ、緑１．６μｍ、青１．
７μｍであった。実施例１と同様にこれらの着色感光性
フィルムを用いて赤、緑、青のそれぞれからなるパター
ンを赤、緑、青の順に形成し、このＲＧＢパターンの膜
厚を測定した。膜厚は、赤１．５μｍ、緑１．８〜１．
６μｍ、青１．９〜１．７μｍとなり平坦性は０．４μ
ｍと目標値（±０．１５μｍ）を達成できなかった。

【００２３】比較例２ 実施例１と同様にして赤、緑、青のそれぞれの着色感光
性フィルムを得た。得られた感光性フィルムの着色感光
性樹脂層の膜厚は赤２．０μｍ、緑１．６μｍ、青１．
６μｍであった。実施例１と同様にこれらの着色感光性
フィルムを用いて赤、緑、青からなるパターンを赤、
緑、青の順に形成し、このＲＧＢパターンの膜厚を測定
した。膜厚は、赤２．０μｍ、緑１．８〜１．６μｍ、
青１．８〜１．６μｍとなり平坦性は０．４μｍと目標
値（±０．１５μｍ）を達成できなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の製造法によれば、基板上に作業
性よく、高精度で且つ平坦性が良好な多色の微細パター
ンのカラーフィルタを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のカラーフィルタの製造法を説明する図で
ある。

【図２】従来のカラーフィルタの製造法を説明する図で
ある。

【図３】従来のカラーフィルタの製造法を説明する図で
ある。

【図４】従来のカラーフィルタの製造法を説明する図で
ある。

【図５】実施例で得たパターンを示す図である。

【符号の説明】

１ １色目パターン ２ ２色目の感光性フィルム ３ ２色目パターン形成部 ４ ２色目パターン ５ ３色目の感光性フィルム ６ ３色目パターン形成部 ７ ３色目パターン

Claims (3)

【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からなる感光性フィルムを、
   着色された感光性樹脂層が前記基板に面するように貼合
   わせる工程、所定のパターンに露光する工程および露光
   後ベースフィルムを剥して現像する工程を繰り返すこと
   によって多色パターンを形成するカラーフィルタの製造
   法において、最初に基板上に形成したパターンの膜厚と
   比べてその後に貼合わせる感光性フィルムの感光性樹脂
   層の膜厚を等しいか０．３μｍ以内で薄くすることを特
   徴とするカラーフィルタの製造法。
2. 【請求項２】 請求項１の製造法において最初に基板上
   に形成したパターンの膜厚より、その後に貼合わせる感
   光性フィルムの感光性樹脂層の膜厚を０．２〜０．３μ
   ｍ薄くするカラーフィルタの製造法。
3. 【請求項３】 請求項１の製造法により製造されたカラ
   ーフィルタ。