JPH07311308A - カラーフィルタの製造法及びカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光性フィルムを用いて基板上に作業性、密
着性等がよく高精度で多色の微細パターンを有するカラ
ーフィルタを製造しう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、ベースフィルムと乾燥された
厚さ０．５μｍ〜５．０μｍの着色感光性樹脂層とを有
する感光性フィルムを、着色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
る工程及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
フィルターの製造法において、着色感光性樹脂層にバイ
ンダーポリマーとしてメタクリル酸又はアクリル酸を１
７重量％〜３０重量％共重合し、重量平均分子量が５
０，０００〜１５０，０００のアクリルコポリマーを４
５重量部〜７０重量部含み且つ現像工程時に用いる現像
液としてほう酸ナトリウム塩の水溶液を用いることを特
徴とするカラーフィルタの製造法並びにこの製造法によ
り製造されたカラーフィルタ。

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
法及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光学的
に透明な基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（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
モザイク状のパターンとして一定の間隔で並べたもので
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る。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、この工程を他
の色についても同様に繰り返し行いカラーフィルタを形
成する方法がある。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が基板に面するように貼合わ
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６１−９
９１０３公報）およびこのフィルムを加熱圧着して、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合公報）。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６３−１８７２０
３号広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】

【発明が解決使用とする課題】感光性樹脂を用いたカラ
ーフィルタの製造法で、現像する工程に於て現像液とし
ては、作業環境、自然環境などの面からアルカリ現像液
が好ましく、そのためにアルカリ現像液で現像できるい
わゆるアルカリ現像型感光性樹脂を用いるのが好まし
い。しかし、カラーフィルター用の感光性樹脂層の膜厚
は５μｍ以下と極めて薄く、またパターンが微細なた
め、従来よりアルカリ現像型感光性樹脂の現像液として
用いられている炭酸ナトリウム水溶液では現像時にパタ
ーンが剥離するという問題があった。本発明は、前記し
た従来の問題を解消し作業性、密着性等がよく、高精度
で多色な微細パターンを有するカラーフィルタの製造法
及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法】本発明は、透明基板上
に、ベースフィルムと乾燥された厚さ０．５μｍ〜５．
０μｍの着色感光性樹脂層とを有する感光性フィルム
を、着色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及び露光後ベ
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ーの製造法
において、着色感光性樹脂層にバインダーポリマーとし
てメタクリル酸又はアクリル酸を１７重量％〜３０重量
％共重合し、重量平均分子量が５０，０００〜１５０，
０００のアクリルコポリマーを４５重量部〜７０重量部
含み且つ現像工程時に用いる現像液としてほう酸ナトリ
ウム塩の水溶液を用いることを特徴とするカラーフィル
タの製造法及びこの製造法により製造されたカラーフィ
ルタに関する。

【０００６】本発明において、露光後、現像する工程に
おいて現像液としてほう酸ナトリウム塩の水溶液を用い
ることによってカラーフィルタに要求される微細パター
ンを形成することができる。このとき現像液であるほう
酸ナトリウム塩の水溶液の濃度は０．０５重量％〜０．
３重量％とすることが好ましく、０．１重量％〜０．２
重量％とすることがより好ましい。現像液の濃度が０．
０５重量％未満では現像性が不十分となる傾向があり、
０．３重量％以上では微細パターン部が欠落し易くなる
傾向がある。なお、ほう酸ナトリウム塩としては、ほう
酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ₂Ｂ₄Ｏ₇・１０Ｈ₂Ｏ）を
用いることが好ましい。

【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
ートン等のフィルム上に、赤、緑及び青にそれぞれ着色
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、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。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
上に貼合わされる。透明基板は、貼合せ前に予備加熱
（８０〜２００℃で１〜３０分間）することが密着性の
点から好ましい。

【０００８】着色感光性樹脂層は、メタクリル酸又はア
クリル酸［以下（メタ）アクリル酸という］を１７重量
％〜３０重量％共重合し重量平均分子量が５０，０００
〜１５０，０００のアクリルコポリマーを４０〜６０重
量％含むバインダーポリマー（ａ）、エチレン性不飽和
化合物（ｂ）、光重合開始剤（ｃ）を含有し、この着色
感光性樹脂層の厚さは０．５μｍ〜５．０μｍとされ、
１．０μｍ〜２．５μｍとすることが好ましい。現像液
の温度は、２０℃〜４０℃とすることが好ましく、２５
℃〜３５℃とすることがより好ましい。２０℃未満では
現像性が不十分となる傾向があり、４０℃より高い温度
では微細パターンが欠落し易くなる傾向がある。現像方
法は、浸漬、スプレー等公知の方法が可能であり特に制
限はない。時間、スプレー圧などは装置条件により適宜
選択される。

【０００９】アクリルコポリマー（（ａ）の成分）とし
ては、（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等が挙げられる。（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。（メ
タ）アクリル酸の共重合の割合は１７重量％〜３０重量
％であり、２０重量％〜２７重量％であることが好まし
い。（メタ）アクリル酸の共重合の割合が１７重量％未
満では現像性に乏しく、３０重量％を超えると微細パタ
ーン部の欠落が発生する。

【００１０】（ａ）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４５重量部〜７０重量
部であることが好ましく、５０重量部〜６５重量部であ
ることがより好ましい。配合量が４５重量部未満では、
フィルム形成性が不足する傾向があり、７０重量部を超
えると、光硬化物が脆くなり基板の密着性が低下する傾
向がある。また、（ａ）成分の重量平均分子量は、前記
塗膜性や膜強度の点から５０，０００〜１５０，０００
とされる。重量平均分子量が５０，０００未満では現像
時に微細パターン部が欠落し、１５０，０００を超える
分子量では現像性が低下する。

【００１１】エチレン性不飽和化合物の（（ｂ）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（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（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（無水フタル酸等）と水酸基及びエチレン性不飽和基
を有する化合物（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（（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）、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が挙げられ
る。これらの化合物は２種以上用いても良い。（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３０重量部〜５５重量部とすることが好まし
く、３５重量部〜５０重量部とすることがより好まし
い。

【００１２】前記の光重合開始剤（（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−ジフエ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
ル二量体などが用いられる。

【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０．１重量部〜１０重
量部とすることが好ましい。この配合量が０．１重量部
未満では光感度が不十分となる傾向があり、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】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、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０．１重量部〜４０重量部とすることが好ま
しい。この配合量が０．１重量部未満では着色が不十分
となる傾向があり、４０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及び／又はエ
ポキシ樹脂を、（ａ）成分と（ｂ）成分の総量１００重
量部に対して１重量部〜２０重量部添加含有させること
が好ましい。これらを添加した系では、１３０℃〜２０
０℃で３０分〜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】透明基板（カラーフィルタ用の下地基板）
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、前記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重量部〜３０重量部であることが好ましい。

【００１７】本発明において感光性フィルムを用いたカ
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した後、ベースフィルムを除
去し、所定の現像液で現像し着色パターンを形成する。
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。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
ク状等既存のカラーフィルタ用パターンの全てに適用可
能であが、各色のパターン間の間隔は２５μｍ以上であ
ることが好ましい。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 実施例１ 表１に示した実施例１の配合の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。これと同様に塗液（Ａ）
（２０６重量部）に緑顔料、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Ｍ５
Ｒ）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着色感光性樹脂層の膜
厚が２μｍの感光性フィルムを得た。次に、カラーフィ
ルタ用の下地基板を１５０℃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しながら、着色感光性
樹脂層をロール温度を１１０℃、ロール圧力を４kgf/cm
²、速度を１．０m/minとしてラミネートした。次いで所
定のパターンのネガマスクを通して露光機ＨＭＷ−２０
１Ｂ（３kW、超高圧水銀灯、オーク製作所製）を用い６
０mJ/cm²で露光した。露光後、ポリエチレンテレフタレ
ートフィルムを除去し、０．２重量％ほう酸ナトリウム
水溶液で現像し所定のパターンを形成した。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】比較例１ 実施例１と同様のワニスを用いて感光性フィルムを得
た。得られた感光性フィルムは、実施例２と同様に所定
のパターンを形成するためにラミネート、露光、現像の
工程を行った。この際、現像工程に於て現像液として
０．２重量％炭酸ナトリウム水溶液を用いた。その結
果、透明基板上の着色樹脂層は現像されずに透明基板上
から剥離してまった。

【００２２】比較例２ 表１に示した比較例２の配合の塗液（Ｂ）に実施例１と
同様に顔料を含有させ感光性フィルムを作成した。得ら
れた感光性フィルムは、実施例１と同様に所定のパター
ンを形成するためにラミネート、露光、現像の工程を行
った。しかし、現像を行うために感光性樹脂層上のポリ
エチレンテレフタレートを剥離しようとした結果、感光
性樹脂層はポリエチレンテレフタレートと一緒に剥離さ
れてしてしまった。

【００２３】比較例３ 表１に示した比較例３の配合の塗液（Ｃ）に実施例１と
同様に顔料を含有させ感光性フィルムを作成した。得ら
れた感光性フィルムは、実施例１と同様に所定のパター
ンを形成するためにラミネート、露光、現像の工程を行
った。この際、現像工程に於て現像液として０．２重量
％ほう酸ナトリウム水溶液を用いた。結果、透明基板上
の着色樹脂層は現像後、すぐに透明基板上から剥離して
まった。

【００２４】比較例４ 表１に示した比較例４の配合の塗液（Ｄ）に実施例１と
同様に顔料を含有させ感光性フィルムを作成した。得ら
れた感光性フィルムは、実施例１と同様に所定のパター
ンを形成するためにラミネート、露光、現像の工程を行
った。この際、現像工程に於て現像液として０．２重量
％ほう酸ナトリウム水溶液を用いた。結果、透明基板上
の着色樹脂層は現像後、すぐに透明基板上から剥離して
まった。

【００２５】

【発明の効果】本発明の製造法によれば、感光性フィル
ムを用いて基板上に作業性、密着性等がよく、高精度で
な多色の微細パターンのカラーフィルタを製造すること
ができる。

フロントページの続き (72)発明者 正岡 和隆 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社山崎工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に、ベースフィルムと乾燥さ
   れた厚さ０．５μｍ〜５．０μｍの着色感光性樹脂層と
   を有する感光性フィルムを、着色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
   光する工程及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
   ラーフィルターの製造法において、着色感光性樹脂層に
   バインダーポリマーとしてメタクリル酸又はアクリル酸
   を１７重量％〜３０重量％共重合し、重量平均分子量が
   ５０，０００〜１５０，０００のアクリルコポリマーを
   ４５重量部〜７０重量部含み且つ現像工程時に用いる現
   像液としてほう酸ナトリウム塩の水溶液を用いることを
   特徴とするカラーフィルタの製造法。
2. 【請求項２】 現像液が濃度０．０５重量％〜０．３重
   量％のほう酸ナトリウム塩の水溶液である請求項１記載
   のカラーフィルタの製造法。
3. 【請求項３】 ほう酸ナトリウム塩がほう酸ナトリウム
   １０水和物（Ｎａ₂Ｂ₄Ｏ₇・１０Ｈ₂Ｏ）である請求項２
   記載のカラーフィルターの製造法。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の製造法により
   製造されたカラーフィルタ。