JPH01179016A

JPH01179016A - 遮光性薄膜形成方法

Info

Publication number: JPH01179016A
Application number: JP62334003A
Authority: JP
Inventors: Tameyuki Suzuki; 鈴木　為之; Junichi Yasukawa; 安川　淳一; Toshio Mitsuhara; 光原　俊夫; Shigeru Hayashi; 茂林; Osamu Sugihara; 理杉原
Original assignee: SHINTOO KEMITORON KK; Hoya Corp
Current assignee: SHINTOO KEMITORON KK; Hoya Corp
Priority date: 1987-12-30
Filing date: 1987-12-30
Publication date: 1989-07-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】り産業上の利用分野Ｊ本発明は液晶デイスプレー等に使用される透明導電性パ
ターン付き透明基板の前記パターンの間隙に遮光性薄膜
を形成する方法に関するものである。

［従来の技術Ｊ液晶デイスプレーのカラー化に使用されるカラーフィル
ターにおいては、透明基板上に設けられ−た透明導電性
パターン上にカラーフィルターとして機能する薄膜を形
成し、かつ不要光の遮光やその他の特性を向上させるた
めカラーフィルターのカラーストライプ間隙に遮光性薄
膜を形成することが行なわれており、これらの薄膜の形
成に有用な方法としては、シルクスクリーン法あるいは
オフセット法などの印刷技術による方法およびフォトリ
ソグラフィー法による方法等が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながらこれらの従来の方法のうちで、印刷による
方法はパターンおよびその間隙が約１００μｍ程度まで
の粗い精度のものしか出来ず、またフォトリソグラフィ
ーによる方法は、精度は前記印刷法による方法よりも向
上するが、その工程が極めて複雑なるが故に、特に経済
性の面から実用化への制限が大きい。

従って本発明の目的は上述した従来技術の欠点を克服し
、形状、寸法等の精度が良好な薄膜を経済的に形成する
方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明者等は上述の目的を達成ずべく研究を重ねた結果
、透明基板上に設けられた透明導電性パターン上に遮光
性を有し、かつ必要に応じてカラーフィルターとしての
機能をも有する薄膜を予め形成し、この遮光性薄膜を利
用してその上に被覆された硬化性樹脂部分の光による反
応を防止し、他の部分即ちパターンの間隙において、光
による硬化性樹脂の硬化反応及び熱による無色染料と顕
色剤との反応を引き起させることにより、着色硬化膜か
らなる遮光性薄膜が透明導電性パターンの間隙に形成さ
れることを見い出し、本発明を完成させたものである。

即ち、本発明は透明導電性パターン付き透明基板の前記
パターンの間隙に遮光性薄膜を形成する、遮光性薄膜形
成方法において、（１）　　透明基板上に設けられている透明導電性パタ
ーン上に遮光性薄膜を形成する工程、（ＪＴ）　　前記
透明基板上に、無色染料と顕色剤とを含む硬化性樹脂を
塗布する工程、（Ｈｌ）前記透明基板の背面より露光する工程、（ＩＶ
）　　硬化性樹脂の未硬化部分を除去する工程、（ｖ）
　　加熱により無色染料と顕色剤とを反応させて着色反
応生成物を生成させ、前記透明導電性パターンの間隙に
着色遮光性薄膜を形成する工程を順次実施することを特
徴とする。

先ず本発明の方法における工程（Ｔ）について説明する
。工程ｔＩ）は、透明基板上に設けられている透明導電
性パターン上に遮光性薄膜（以下プレコートと称するこ
とがある）を形成する工程である。

本発明において使用される透明基板としてはソーダライ
ムガラス、ボロシリケートガラス、アルミノシリケート
ガラス、石英ガラス等のガラス基板あるいはアクリル樹
脂、ポリカーボネート等のプラスチック基板が挙げられ
る。さらにセラミックスやサファイヤ等の透明材料を用
いることもできる。この透明基板に設けられている透明
導電性パターンは例えばＩＴＯ膜（錫をドープした酸化
インジウム膜）あるいはネサ膜（アンチモンをドープし
た酸化錫膜）により構成されている。これらは従来より
当業者に良く知られているのでここに詳述するのを省略
する。

この透明導電性パターン上にプレコートを形成する方法
には、オフセット、シルクスクリーン等の印刷による方
法、フォトリソグラフィーによる方法、更には高分子電
蓄法による方法等がある。

これらのうち、高分子電着法が透明導電性パターン上に
忠実に精度良くプレコートを形成することができるため
有用である。この高分子電着法は一蝦に電着塗装として
知られており、公知の方法である。この電着塗装にはア
ニオン系電着塗装とカチオン系電着塗装があり、何れの
方法も本発明において使用できる。

上記プレコートに使用しうる材料としては、マレイン化
油系、アクリル系、ポリエステル系、ポリブタジェン系
、ポリオレフィン系等の樹脂材料が挙げられる。これら
の樹脂材料はそれぞれ単独であるいは混合して使用され
る。

前記プレコートに遮光性を与えるなめ、樹脂材料に顔料
、染料またはその他の遮光性材料が混合される。これら
の遮光性材料のプレコート中への混合量は、プレコート
を形成したとき、透明基板、透明導電性パターンおよび
プレコートの３層よりなる積層部分の遮光率が、後述す
る工程（ＩＩ）で塗布される硬化性樹脂薄膜を硬化させ
る露光用の波長の光に対して７０％以上になるような量
であるるのが好ましい。

工程（Ｔ）で形成したプレコートにカラーフィルターと
しての機能も果させない場合には、可視光域では透光性
を有するが、後述する工程（Ｔ’ｌ）で塗布される硬化
性樹脂薄膜を硬化させるのに使用される波長の光（例え
ば紫外光）に対しては遮光性を有する赤、緑、青の３色
の顔料が使用される。

かかる顔料としては可視光に対して透光性の高いベンガ
ラ、アゾ系赤色顔料、キナクリドン系赤色顔料、ペリレ
ン系赤色顔料、フタロシアニン系緑色顔料、フタロシア
ニン系青色顔料等が使用しうる。またカラーフィルター
としての機能を有せず、単に遮光性のみを与える材料と
してはカーボンブラック、酸化チタン等が使用される。

最終製品において、カラーフィルターとしての機能を果
させたい場合には、このプレコートは、後述する工程（
ＩＩ）での硬化性樹脂薄膜の塗布、工ＦＷ（ＨＴ）Ｉで
の露光およびそれに続く工程（ＩＶ）での未硬化樹脂部
分の除去の各処理において機械的又は化学的な変化を起
さないものでなければならず、このなめ、上記プレコー
トを例えば焼付は等の方法により硬化させて薬剤不溶性
とするのが好ましい。しかしながら、このプレコートが
露光時における遮光性薄膜としての機能のみを果せば良
く、最終製品中に残存するのを意図しない場合には、工
程（ｍでの未硬化樹脂部分の除去処理において未硬化樹
脂部分とともに除去される薬剤可溶性のものを用いるの
が好ましい。

次に本発明の工程（Ｈ）は、無色染料と顕色剤とを含む
硬化性樹脂ＦＩＭ＜以下第二コートと称することがある
）を透明基板上に塗布する工程である。

工程（Ｈ）において用いられる硬化性樹脂として紫外領
域の光線で硬化反応する光硬化性樹脂がその使用の容易
なことから好ましい。かかる樹脂の主成分としてはアク
リル系、ウレタン系、エポキシ系、合成ゴム系、ポリビ
ニルアルコール系、ポリクイ皮酸ビニル系等の各樹脂、
さらには還元ゴム（シスイソプレン）とアリルジアジド
の架橋剤の組合せからなるものや、ゼラチンがあり、そ
れぞれ単独であるいは混合して使用することができる。

これらは光硬化型塗料あるいはネガ型レジストとして市
販されており、市販品として東京応化（株〉製ＯＭ　Ｒ
−８５が代表例として挙げられる。

第二コートは、透明導電性パターンの間隙に形成される
薄膜が遮光性を有するようにするために、加熱により互
いに反応して着色反応生成物を生成する無色染料と顕色
剤とを必須成分として含有している。ここに無色染料と
しては、感熱記録材料、において発色剤として用いられ
ているものが原則的に全て使用でき、その例としてラク
トン系、トリフェニルメタン系、フルオラン系、ローダ
ミンラクタム系、フルオレン系、スピロピラン系等の化
合物が挙げられる。この無色染料としては、顕色剤との
反応により黒色反応生成物を生じる無色染料が特に好ま
しく、このような無色染料の市販品として、ＰＳＤ−１
５０（新日曹化工（株））、’Ｔ’Ｈ−１０７（保土谷
化学（株））、Ｓ−２０５（由ｓ３化学（株）＞、ＤＥ
ＯＣ（山田化学（株））等が挙げられる。

また加熱により上記無色染料と反応する顕色剤としては
、感熱記録材料において顕色剤として用いら１している
ものが原則的に全て使用でき、その例としてビスフェノ
ールＡ、ビスフェノールＳ、ベンジル−ｐ−ヒドロキシ
ベンゾエート等が挙げられる。

無色染料／顕色剤の重量比率は例えば１／２〜１／３に
するのが好ましい。また樹脂分に加えられる無色染料と
顕色剤との混合物のｉは、露光、加熱により得られる着
色遮光性薄膜に要求される遮光性、その他の物性に応じ
て変動するが、−ｉ的には、樹脂分６０〜８０重量部に
対して無色染料と顕色剤との混合物を４０〜２０重量部
加えるのが好ましい。

第二コートは無色染料及び顕色剤以外に、他の成分を含
有することもできる。このような成分の例として光反応
開始剤、光増感剤、反応性又は非反応性希釈剤、界面活
性剤、吸光剤等が挙げられる。

工程（ＩＪ）における第二コートの塗布は、スピンコー
ド、ロールコート、オフセット印刷、スクリーン印刷、
浸漬コート等の比較的均質な薄膜を得ることができる既
知の方法で行なわれるが、スピンコード法が特に好まし
い。

第二コートをスピンコード法により透明基板上に形成す
る場合には、無色染料と顕色剤とを含む光硬化性樹脂に
希釈剤（例えばエチルセロソルブなどの非反応性希釈剤
）を加えて低粘度化するのが好ましく、無色染料−顕色
剤含有光硬化性樹脂３０〜４０重量部に対して７０〜６
０重量部の希釈剤を加えるのが特に好ましい。またスピ
ンコード法における回転数として５００〜１０００ｒｐ
ｍが推奨される。

このようにして透明基板上に塗布された、無色染料−顕
色剤含有光硬化性樹脂からなる第二コートは、工程（１
）で透明導電性パターン上に形成された、プレコート（
遮光性薄膜）を完全に被覆しており、その膜厚は例えば
３〜１０μｍである。

上述のように塗布した第二コートは次の工程（ＩＩＩ）
に入る前に、ある程度の強度をもたせ、かつ透明基板と
の密着性を向上させるため必要により予備硬化してもよ
い。予備硬化条件としては、例えば温度５０〜１２０℃
、時間】０〜６０分間が挙げられる。第二コートが希釈
剤を含む場合には、この予備硬化により希釈剤が揮散す
るので、予備硬化後の第二コートの膜厚は予備硬化前よ
りも減少する。

なお、工程（ＩＩ）において上記の光硬化性樹脂の代り
に、電子線硬化性樹脂を用いることもできる９次に本発
明の工程（ＩＩＩ）は、透明基板の背面すなわち基板の
導電性パターンを有しない側より露光する工程である。

この工程（ＩＩＩ）での露光は第二コートの種類に上り
社々の範囲の光を使用できるが、光硬化性樹脂を用いた
場合には紫外領域の光を使用するのが望ましく、光源と
して超高圧水銀灯、メタルハライドランプ等を使用した
装置を用いることが出来る。露光直前において、第二コ
ート中の無色染料と顕色剤とは未反応の状態であり、こ
れらの反応による着色反応生成物が未だ生成していない
ので、第二コートは無色で透光性にすぐれている。従っ
て露光は、例えば１０〜２００　ｍＪ／−という極めて
弱い紫外線照射量で行なえば十分であり経済的である。

透明導電性パターンの間隙に存在する第二コート部分は
露光され、露光条件に応じて所定の厚さだけ光硬化反応
が進行して不溶性となり、一方前述したプレコート上の
第二コート部分はプレコートが遮光性薄膜であるため、
露光されず光硬化反応しない。

次に本発明の工程（ＩＶ）は、第二コートの未硬化部分
を除去する工程である。

この第二コートの未硬化部分の除去は、例えば適当な溶
解力を有する薬剤（以下現像液という）を用いることに
よって行なわれるのが好ましい。

現像液は前記工程（１１）で塗布された第二コートの種
類によって種々選択されるが、通常は苛性ソーダ、炭酸
ナトリウム等のアルカリ性水溶液、あるいはエステル、
ケトン、アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素
、塩素化炭化水素等の有機溶剤が適宜選択使用される。

この除去処理は浸漬あるいはシャワーなどにより１０秒
ないし５分程度行なえばよく、またこの処理を超音波を
与えながら行なってもよい。この工程により第二コート
の未硬化部分、例えばプレ＝１−ト上の第二コートの未
硬化部分及び場合により透明導電性パターンの間隙の上
部に存在する第二コートの未硬化部分は除去され、透明
導電性パターンの間隙に硬化された光硬化性樹脂が所定
の厚さで残存する。この後、水、有機溶剤等による通常
の洗浄処理が行なわれる。

なお前記工程（Ｔ）で透明導電性パターン上に形成され
たプレコートが現像液可溶の場合には、このプレコート
も第二コートの未硬化部分とともに溶出除去される。

またこのプレコートにカラーフィルターとしての機能を
果させたい場合には、このプレコートを現像液不溶性に
して、工程（ｎ）の後においても溶出除去されずに残存
するようにする必要があり、このため上述の如く、プレ
コート用樹脂や遮光性材料の選定及びプレコート形成条
件の決定に当りて配慮が必要である。

次に本発明の工程（Ｖ）は、加熱により無色染料と顕色
剤とを反応させて着色反応生成物を生成させ、前記透明
樺電性パターンの間隙に目的とする着色された遮光性薄
膜を形成する工程である。

上記無色染料と顕色剤とは、例えば１５０〜２５０℃で
０．５〜２時間加熱処理（後硬化又は焼付けともいう）
することにより、着色反応生成物を生じ、前記パターン
の間隙に着色された遮光性薄膜が所定の厚さで形成され
る。この遮光性薄膜は、硬化性樹脂中に無色染料と顕色
剤とが均一に溶解している第二コートから得られるため
、顔料を分散し７た硬化性樹脂から得られたものに比べ
、遮光性、その他の物性が層全体に亘って均一であると
いう利点がある。

なお、上記工程（ｙｖ）で第二コートの未硬化部分とと
もにプレコートも溶出除去した場合には、透明導電性パ
ターン上に薄膜の存在しないものが得られるが、このパ
ターン上に、必要によりこの後の工程で電着手法により
赤、緑、青の３色のカラーフィルター薄膜を形成するこ
ともできる。

１゛実施１以下に図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

実施例１（１）　　透明基板１として、厚さ１．１ｍｍのアルミ
ツボし７シリケートガラス基板を用い、この上に透明導
電性パターン２として、厚さ０．１７μｍ、幅２００．
ｕｍのＩ’ｌ’０（６０Ω／平方）回路を４０μｍの間
隙を置いて（２４０μｍピッチ）、平行直線に形成した
（第１図（ａ）参照）。

次にこの透明導電性パターン２上に青、緑、赤の３色の
遮光性薄膜３ｂ、３ｇ、３ｒ　（ｂ、ｇ。

１−はそれぞれブルー、グリーン、レッドを示す）を高
分子電着法によりこの順で規則的に形成した（第１図（
ｂ）参照）。用いられた電着塗料の組成は以下の通りで
ある。

この遮光性薄膜３ｂ、３ｇ、３ｒの形成を更に詳細に述
べると、先ず電着塗料（Ａ−１＞を用いて青色着色層３
　））を形成させ、次いで電着塗料（Ａ−２）を用いて
緑色着色層３ｇを形成させ、最後に電着塗料（Ａ−３＞
を用いて赤色着色層３ｒを形成させた。なお各着色層の
形成段階において印加電圧は約４０Ｖ、印加時間は１０
秒間であった。

電着後、遮光性薄膜３ｂ、３ｇ、３ｒを１７５℃で３０
分間焼付けたので、これらは、後述の光硬化樹脂の未硬
化部分の除去工程において現像液により溶出除去されず
、最終製品においてカラーフィルターとしての機能も果
すことになる。

なお、各遮光性薄膜を形成した後、ガラス基板１、透明
導電性パターン２およびそれぞれの遮光性薄膜３ｂ＋　
３ｇ、３ｒからなる３ＷＡ）３１３ｎｍの光に対する遮
光率は青色で９９％、緑色で９８％、赤色で９０％であ
った。また３６５ｎｍの光に対する遮光率は青色で８７
％、緑色で９５％、赤色で７５％であった。

（２）　　次に無色染料ｐｓｒ）−１５０（新日曹化工
（株））と顕色剤ベンジル−ｐ−ヒドロキシベンゾエー
トとの混合物（無色染料／顕色剤の重量比＝１／２＞３
５重１部に光硬化性樹脂ＯＭＲ−８５（東京応化（株）
）を６５重量部、そして開始剤イルガキュア１８１（チ
バガイギー社）を５Ｐ）（Ｒ添加して無色染料−顕色剤
含有光硬化性樹脂混合物を得た後、この樹脂混合物を３
５重量部採り、これに希釈剤エチルセロソルブ６５重量
部を加えて低粘度樹脂混合物を得た。次いでこの低粘度
樹脂混合物を、上記（１）で得られた、透明導電性パタ
ーン２及び遮光性薄膜３ｂ、３ｇ、３ｒ付き基板１上に
スピンコード法（５００ｒｐｍ）でｐＡ厚約４．ｃｚｍ
に塗布した後、８０℃で１５分間プリベークして、パタ
ーン２及び遮光性薄膜３ｂ。

３ｇ、３ｒを完全に被覆する、膜厚的３μｍの無色染料
−顕色剤含有光硬化性樹脂薄膜４を形成したく第１図（
Ｃ）参照）。得られた薄膜４は、無色染料と顕色剤が未
だ実質的に反応していないので、はぼ無色に保たれてお
り、透光性にすぐれていた。

（３）　　薄膜４を形成後、透明基板１の背面から紫外
線照射１：１０　ｍＪ、／−の紫外光線５を照射した（
第１図（（ｊ）参照）。上述の如く薄膜４は透光性にず
ぐれているので、わずかｌＯｍＪ／ｃｄという低い紫外
線照射１で透明導電性パターン２の間隙の光硬化性樹脂
を薄膜３ｂ、３ｇ、３ｒの高さまで硬化することができ
た（第１図（ｄ）において薄膜４内のスマッジング部が
硬化部分を、それ以外の白地部が未硬化部分を示す）。

（４）　　紫外線露光後、前記光硬化性樹脂の専用現像
液（エッソ社製ツルペッツ１００．液温：２２℃）を用
いて４０ＭＨｚの超音波を与えて２〜３分間現像し、未
硬化の樹脂部分を除去した後、新規なツルペッツ１００
を用い、上記現像と同一条件で洗浄処理して、透明導電
性パターン２及び遮光性薄膜３ｂ、３ｇ、３ｒの間隙に
のみ、光硬化された樹脂厚Ｍ６が充填された透明基板１
を得た（第１図（ｅ）参照）。

（５）　　次に２００℃で１時間加熱処理（後硬化又は
焼付け）して、無色染料と顕色剤とを反応させて着色反
応生成物を生成させ、無色の光硬化樹脂薄膜６を黒色遮
光性薄膜７に転化させた（第１図（ｆ）参照〉。この黒
色遮光性薄Ｍ７は、無色染料とｍ色剤が均一に溶解し、
ている光硬化性樹脂から得らノまたものであるので、遮
光性、その他の物性の均一性にすぐれていた。

このようにして得られた製品は、透明導電性パターン上
に、精度の良いカラーフィルター薄膜を、そして透明導
電性パターンの間隙に、これも精度の良い遮光性薄膜を
有するので、カラーフィルターとして極めてすぐれた特
性を有していた。

実施例２透明導電性パターン上に形成される遮光性薄膜の材料と
して、マレイン化油系ポリエステル樹脂の水溶液に酸化
チタン、カーボンブラックを分散させた薬剤可溶性コー
ト剤（神東塗料社製ニスピアＴＳ＃５０００、固形分１
２重ｉ％）を用い、露光後、この遮光性薄膜を光硬化性
樹脂の未硬化部分とともに溶出除去したことを除いて実
施例１と同様に行ない、透明導電性パターンの間隙に、
精度の良い遮光性薄膜を有する製品を得た。得られた製
品は遮光性薄膜付き透明電極基板として使用することが
できた。また透明樽電性パターン上にこの後の工程で電
着手法により赤、緑、青の３色の薄膜を形成してカラー
フィルターとして使用することらできた。

［発明の効果コ本発明の方法に従うと透明基板の透明導電性パターンの
間隙に高精度な遮光性膜を経済的に形成することが出来
る。本発明の方法は例えば電着法で着色層を形成した液
晶デイスプレー用３色カラーフィルターの色ストライプ
の間隙に遮光性薄膜を形成することに応用され、光学特
性の極めて優れたカラーフィルターを製造することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法における各工程を示す概略図であ
る。１・・・透明基板２・・・透明導電性パターン３ｂ、３ｇ、３ｒ・・・遮光性薄膜４・・・無色染料−頻色剤含有光硬化性樹脂薄゛膜５・
・・紫外線６・・・光硬化された樹脂薄膜７・・・黒色進光性薄膜出願人　株式会社　シントークミトロンホーヤ株式会社代理人　　弁理士　　中　村　靜　男Ｉｔ図１１１１１−。１　・・・透明基板６　・・光硬化された樹脂薄膜７　・・・黒色遮光性薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明導電性パターン付き透明基板の前記パターン
の間隙に遮光性薄膜を形成する、遮光性薄膜形成方法に
おいて、（ I ）透明基板上に設けられている透明導電性パター
ン上に遮光性薄膜を形成する工程、（II）前記透明基板上に、無色染料と顕色剤とを含む硬
化性樹脂を塗布する工程、（III）前記透明基板の背面より露光する工程、（IV）硬化性樹脂の未硬化部分を除去する工程、（Ｖ）加熱により無色染料と顕色剤とを反応させて着色
反応生成物を生成させ、前記透明導電性パターンの間隙
に遮光性薄膜を形成する工程を順次実施することを特徴とする遮光性薄膜形成方法。
（２）前記工程（ I ）で透明導電性パターン上に形成
された遮光性薄膜が、カラーフィルターとしても機能す
る薬剤不溶性薄膜であり、工程（IV）の後においても溶
出除去されずに残存する特許請求の範囲第１項記載の方
法。
（３）前記工程（ I ）で透明導電性パターン上に形成
された遮光性薄膜が、薬剤可溶性薄膜であり、工程（I
V）により溶出除去される特許請求の範囲第１項記載の
方法。