JPH02287303A

JPH02287303A - 多層カラーフィルター

Info

Publication number: JPH02287303A
Application number: JP1107290A
Authority: JP
Inventors: Kohei Nakajima; 中島　紘平; Kazuaki Nishio; 一章西尾
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-27

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、ガラス板などの透明な基板上に、感光性の
耐熱性樹脂と有機顔料とを含有している着色感光性樹脂
組成物の光硬化層からなる？赤色、緑色及び青色の各パ
ターン１からなる第１着色パターン層および第２着色パ
ターン層が重ねあわされて一体に形成されており、そし
て、前記第１着色パターン層と第２着色パターン層とに
おいて、同じ色同士が一部重ね合わされていて各色の画
素部分をそれぞれ形成していると共に、赤色と、青又は
緑色とが少なくとも互いに重ね合わされていて、赤色、
緑色及び青色の各画素部分を取り囲むように、遮光部分
が形成されているｒ多層カラーフィルター」に係るもの
である。

この発明の多層カラーフィルターは、まったく新規なカ
ラーフィルターであり、カラー撮像素子、カラーセンサ
ー、カラーデイスプレーなどの微細色分解用のカラーフ
ィルターとして使用することができるものである。

〔従来技術の説明］従来、カラーフィルターとしては、（ａ）　　ガラス等の透明基板上にゼラチン等を用いて
染色型有機色フィルターを生成し、該フィルターを接着
剤により固体撮像素子上に貼り合わせる方法、（ｂ）　　着色樹脂組成物を使用し最も簡便な印刷によ
る方法でカラーフィルターのような多色表面着色体を形
成する方法、（Ｃ）　　特開昭６０−２３７４０３号公報に記載され
ているようなｒ感光性を有する耐熱性フィルム形成材料
として知られる感光性ポリイミドｊを用いて光照射およ
び現像する方法で画素部分を形成するカラーフィルター
を製造する方法、（ｄ）　　特開昭６２−２１２６０３
号公報に記載されている「透明な感光性ポリアミド」を
着色樹脂組成物用の樹脂として用いる方法などの製造法によって製造されたカラーフィルターが提
案されている。

しかし、公知のカラーフィルターにおいては、光硬化性
樹脂組成物を使用するカラーフィルターにおいては、画
素部分の周囲の遮光部分の形成方法について満足するも
のが提案されておらず、光硬化層のみからなるカラーフ
ィルターにおいて画素の周囲に遮光部分が形成されたも
のが知られていなかった。

〔解決すべき問題点〕

従来、「着色感光性樹脂組成′＋ｙＪ１から形成された
光硬化層のみからなるｒ各党の三原色の着色部の画素部
分」と、前記画素部分の周囲にｒ遮光部分」とを同時に
有するカラーフィルターおよびその製造法がまったく知
られていなかったのに対して、この発明の目的は、着色
感光性樹脂組成物から形成された光硬化層のみからなる
着色パターン層からなり、しかも、画素部分およびその
画素部分を取り囲む遮光部分を有するカラーフィルター
を、初めて提供することである。

〔問題点を解決するための手段］この発明は、感光性樹脂組成物の光硬化層で形成されて
いる赤色、緑色及び青色の各パターンからなる第１着色
パターン層が、透明な基板上に、一体に全面的に形成さ
れており、そして、前記第１着色パターン層上に、前記
と同様の光硬化層からなる赤色、緑色及び青色の各パタ
ーンからなる第２着色パターン層が一体に全面的に形成
されている二層カラーフィルターであり、前記の第１着色パターン層と第２着色パターン層とにお
いて、各単一の色同士が重ね合わされていて各色の画素
部分が形成されており、そして、第１着色パターン層と
第２着色パターン層において、赤色と、青又は緑色とが
少な（とも重ね合わされていて、各色の画素部分の周囲
を取り囲むように、遮光部分が形成されていることを特
徴とする多層カラーフィルターに関する。

以下、この発明の多層カラーフィルターについて、図面
も参考にして、さらに詳しく説明する。

第１図は、この発明の多層カラーフィルターの第１着色
パターン層を形成する工程の一部を概略示す断面図であ
る。

第２図は、この発明の多層カラーフィルターの製造工程
において、基板上に第１着色パターン層が形成されてい
る状態の一例を示す断面図である。

第３図は、この発明の多層カラーフィルターの一例を示
す断面図である。

第４〜６図は、この発明の実施例における二層カラーフ
ィルターの赤色、緑色及び青色の各画素部分におけるｒ
３５０〜７００ｎｍの波長の光」の吸収率スペクトルを
示す図であり、また、第７図は前記実施例における二層
カラーフィルターの遮光部分の前記波長の光の吸収スペ
クトルを示す図である。

この発明の多層カラーフィルターにおいて、第２図およ
び第３図に示すように、第１着色パターン層（下層パタ
ーンＮ）２０は、ガラス板などの透明な基板ｌの上面に
、例えば、ｒ感光性の耐熱性樹脂」およびｒ有機顔料」
が主として含有されている感光性樹脂組成物が光照射に
よって光硬化されて形成された光硬化層からなる赤色（
Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の各着色パターン部分
によって、一体に全面的に形成されている。

前記の第１着色パターンＮ２０において、着色パターン
層の各着色部分のサイズ（面積、厚さなど）、形状など
は、特に限定されるものではないが、その厚さが約０．
１〜３μｍ、特に０．５〜２μｍ程度であることが好ま
しい。

この発明の多層カラーフィルターにおいて、第２着色パ
ターンＮ（上層パターン）は、第３図に示すように、前
記の透明な基板１の上面に形成されている第１着色パタ
ーン層２０の上面に、前記の第１着色パターン層２０と
同様の光硬化層からなる赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青
色（Ｂ）の各着色パターンからなる第２着色パターン層
３０が一体に全面的に形成されている。

この発明の多層カラーフィルターにおいては、第１およ
び２着色パターン層の適当なある部分では、各単一の色
同士が重ね合わされていて各色の画素部分が配列されて
形成されており、そして、その第１及び第２着色パター
ン層の前記画素部分以外の部分においては、赤色と、青
又は緑色とが少なくとも重ね合わされていて、前記の各
色の画素部分の周囲を取り囲むように、遮光部分が形成
されているのである。

この発明の多層カラーフィルターでは、例えば、第３図
に示すように、前記の第１着色パターン層の青色のパタ
ーン部分と第２着色パターン層の青色のパターン部分と
はまった（−敗して重ね合わされて各青色画素（Ｂ）を
形成しており、そして、第１着色パターン層の赤色及び
緑色のパターン部分と第２着色パターン層の赤色及び緑
色のパターン部分とは、同じ色同士が一部重ね合わされ
ていて、赤色及び緑色の各画素部分（Ｒ及びＧ）をそれ
ぞれ形成していると共に、互いに異なる色が一部互いに
重ね合わされていて、赤色、緑色および青色の色の各画
素部分を取り囲むように、遮光部分（Ｓ）が形成されて
いるものを好適に挙げることができる。

前記の第１着色パターン層２０と第２着色パターン層３
０との同一の着色部分が積層されて各画素部分（Ｒ，Ｇ
およびＢ）を形成している個所は、ｒ前記の各有機顔料
に係わる色の光の波長」以外のｒ光の波長Ｊの吸収率が
、１０％以下、特に８％以下、さらに好ましくは５％以
下であることが好ましく、例えば、赤色又は緑色の画素
部分では、波長が３６０〜４４０ｎｍである光の吸収率
が５％以下、特に４％以下、さらに３．５％以下である
ことが好ましい。

また、前記のカラーフィルターにおいて、異なる色が重
ね合わされていて遮光部分（Ｓ）を形成している部分は
、３５０〜６５０ｎｍの範囲の波長の光の吸収率が、１
０％以下、特に６％以下であることが好ましい。

前記の感光性の耐熱性樹脂としては、４００ｎｍ以上の
波長の可視光線域において、特定の吸収ピークを有して
おらず、透明性がよく、しかも、充分な耐熱性を有する
感光性の高分子重合体樹脂であればよく、例えば、感光
性の芳香族ポリイミド、感光性の芳香族ポリアミド、感
光性の耐熱性エポキシ樹脂を主成分とする耐熱性樹脂を
好適に挙げることができる。

前記の感光性の耐熱性樹脂としては、特に、芳香族ジカ
ルボン酸成分と感光性の不飽和基を存する芳香族ジアミ
ン化合物を主成分とする芳香族ジアミン成分とを、ジア
ルキルホルムアミド類、ジアルキルアセトアミド１１、
Ｎ−アルキルピロリドン類などのアミド系有機溶媒、ジ
グライムなどの有機溶媒中、−５〜１００°Ｃの温度で
０．１〜５０時間重合して得られたｒ感光性の芳香族ポ
リアミド」が、感光性、耐熱性、有機溶媒への溶解性な
どにおいて最も好適である。

前記の芳香族カルボン酸成分としては、テレフタル酸、
イソフタル酸、４．４’−ジカルボキシピフェニル、４
．４’−ジカルボキシピフェニルメタン、４．４′−ジ
カルボキシジフェニルエーテルなどの芳香族ジカルボン
酸、またはそれらの酸ハロゲン化物を挙げることができ
る。

感光性の不飽和基を有する芳香族ジアミン化合物として
は、感光性の不飽和炭化水素基〔エチレン基、アセチレ
ン基、（メタ）アクリロイル基など〕からなる感光基を
有する芳香族ジアミン化合物が最適であり、そのような
芳香族ジアミン化合物としては、例えば、ジアミノ安息
香酸−アルキル（メタ）アクリル酸エステル類、ジアミ
ノ安息香酸−グリシジル（メタ）アクリル酸エステル類
、ジアミノ安息香酸−ケイ皮酸エステル類、ジアミノベ
ンジル（メタ）アクリレート類、メタクリルアミド−ジ
アミノジフェニルエーテル類、ジアミノカルコン類など
を挙げることができる。

前記の感光性の芳香族ポリアミドは、芳香族ジアミン成
分として、感光性の不飽和基を有している芳香族ジアミ
ン化合物のほかに、感光性基を有していない芳香族ジア
ミン化合物〔例えば、ジアミノジフェニルエーテル類、
ジアミノジフェニルメタン類、ジアミノジフェニルプロ
パン類、ジアミノジフェニルスルホン類、ジ（アミノフ
ェノキシ）ベンゼン類など〕が併用されている芳香族ジ
アミン成分を使用して得られたものであってもよい。

前記の感光性の耐熱性樹脂として使用する感光性ポリア
ミドは、対数粘度（測定濃度：０．５ｇ／１００ｍ　ｌ
溶媒、溶媒：Ｎ−メチル−２−ピロリドン、測定温度：
３０°Ｃ）が、約０．１〜４、特に０．２〜３程度であ
ることが好ましい。

前記の有機顔料としては、光透過性、耐光性、耐熱性、
相溶性、および、耐溶剤性などに優れたものが好ましく
、その例としては、アゾキレート系、縮合アゾ系、フタ
ロシアニン系、ベンゾイミダゾロン系、キナクドリン系
、イソインドリノン系、ヒランスロン系、ジブロムアン
ザンスロン系、インダンスロン系、アンスラピリミジン
系、フラバンスロン系、ペリレン系、ペリノン系、キノ
フタロン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、アント
ラキノン系などの有機顔料を挙げることができ、これら
の顔料から一種または二種以上を適宜選択して用いるこ
とができる。

上記の有機顔料は、光透過性、膜表面の均一性などの観
点から、その粒径が約１μｍ以下、特に０．０１〜０．
５μｍ程度であるものを用いることが好ましい。

この発明において、着色感光性樹脂組成物は、前述の感
光性の耐熱性樹脂と有機顔料と共に、光重合開始剤を適
当な量含有していることが好ましく、その光重合開始剤
としては、例えば、４．４’−ジアジドカルコン、４，
４′−ジアジドベンザルアセトン、２．６−ジ（４゛−
ジアジドベンザル）シクロヘキサノン、４．４°−ジア
ジドスチルベンなどのビスアジド化合物、また、ミヒラ
ーズケトン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、
ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエ
ーテル、２−ｔ−ブチルアントラキノン、１．２−ベン
ゾ−９，１０−アントラキノン、ベンジル、アニシル、
４，４°−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、ア
セトフェノン、ベンゾフェノン、１．５−アセナフテン
、チオキサントンまたはそれらの誘導体（例えばクロル
チオキサントン、メチルチオキサントン）、アントラニ
ル酸ジメチルアミノベンゾエートなどのを挙げることが
できる。

前記の光重合開始剤の配合量は、前記の感光性の耐熱性
樹脂１００重量部に対して０．２〜３０重量部、特に０
．５〜２０重量部重量部側合となる量とすることが好ま
しい。

この発明の多層カラーフィルターの製法としては、例え
ば、第１図に示すように、まず、ガラス板などの透明な
基板１上面に、前述の緑色感光性樹脂組成物の有機溶媒
溶液を、回転塗布法、ロールコート法、浸漬法、スプレ
ー法などの塗布法で塗布し、熱風乾燥器、ホットプレー
トなどにより、好ましくは５０〜１５０°Ｃ１特に６０
〜１２０°Ｃの温度で乾燥し、好ましくは厚さ０．１〜
２μｍ程度の緑色感光性樹脂組成物の塗膜２を形成し、
次いで、その塗膜２に、ドツトパターン、ストライブパ
ターンなどの所定の形状の逆パターンマスク３を通して
、高圧水銀灯（約２００〜３００Ｗ）の光（約３５０〜
５００ｎａ＋程度の波長）を照射し、適当な配置で多数
配列されている個所を光硬化し、最後に、未光照射の未
硬化部分を現像液で除去して現像することによって、第
１図の（ｂ）に示すように、緑色に着色された光硬化部
分Ｇｌをパターン状に形成し、そして、その後、他の色
についても前述と同様にして各色毎に着色された光硬化
部分をパターン状に形成して、第２図に示すような第１
着色パターン層２０をガラス板１の上面に一体に形成す
るのである。

この発明の製法においては、第２図に示すような第１着
色パターン層２０が形成された基板上に、前述の第１着
色パターン層の形成と同様に、着色感光性樹脂組成物の
有機溶媒溶液を塗布して乾燥し、厚さ約０．５〜３μｍ
程度の着色感光性樹脂組成物の塗膜を形成し、次いで、
その塗膜に、逆パターンマスクを通して光を照射し、光
硬化し、最後に、未光照射の未硬化部分を現像液で除去
して現像して、第１着色パターン層２０の上面に各色の
着色部分を順次形成して、第３図に示すような第１着色
パターン層２０と第２着色パターン層３０とが基板１の
上に形成されている多層カラーフィルターを形成するの
である。

前記の着色感光性樹脂組成物の溶液に用いる各有機溶媒
、および、光照射後の各塗膜の未硬化部分を除去するた
めの現像液としては、例えば、Ｎ。

Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルホルムア
ミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルスル
ホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのアミド系
溶媒、ジグライム、シクロヘキサノン等の有機溶媒、お
よび、それらの有機溶媒とメタノール、エタノールとの
混合系溶媒などを用いることができる。

前記の製法における現像は、約０〜１００℃の温度の現
像液中に、光硬化した塗膜を浸漬することが好ましく、
また、この現像の際に、現像液および塗膜に超音波を作
用させてもよい。

前記の製法においては、基板上に形成された着色層を、
１，１．１−トリクロルエタン、イソプロピルアルコー
ルなどによりリンスし、次いで、熱風乾燥器、ホットプ
レートなどにより、約１５０〜２００℃の温度で１０〜
１２０分間熱処理することが好ましい。

〔実施例〕

以下、この発明の多層カラーフィルターについて、実施
例を挙げて、さらに詳しく説明する。

〔耐熱性樹脂の製造例！〕

三ツロフラスコへ、３，５−ジアミノ安息香酸エチルメ
タクリル酸エステル１１９．９８ｇを入れ、これにＮ−
メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）２４０ｍｌを加えて
溶解させ、この溶液を冷却した後、０゛Ｃの温度の溶液
を攪拌しながらテレフタル酸ジクロライド９１．１６　
ｇを約１０℃以下に維持しながら少しづつ加えて、氷水
で冷却しながら前記化合物を２時間重合させた。

次いで、重合反応液を、ＮＭＰ５００ｍｌを加えて希釈
した後、この溶液をＮＭＰ　１　ｆｆｉと水１０１との
混合液に加えて感光性の芳香族ポリアミドを析出させた
。

その析出物を濾過して回収し、乾燥して白色の感光性の
芳香族ポリアミド粉末１６７．８　ｇを得た。

この芳香族ポリアミド粉末は対数粘度が０．８８であっ
た。

実施例１色　　　　　　ポ１アミド　　のＮＭＰ８６．Ｏｇに緑色顔料としてフタロシアニングリ
ーン１．７ｇとジスアゾイエロー１．３６　ｇとを加え
、混合攪拌した後、水槽中で５０ｗの超音波を約１時間
作用させて上記顔料を分散させ、次いで、この溶液を１
μｍのフッ素樹脂製フィルター（テフロンフィルター）
を用いて、加圧濾過し、顔料分散ＮＭＰ溶液を得た。

次いで、前記顔料分散ＮＭＰ溶液に、熱重合防止剤とし
て、ハイドロキノンモノメチルエーテル０、２６　ｇ及
び前述の製造例Ｉで得られた芳香族ポリアミド粉末８．
５ｇを加えて、充分に撹拌し均一な粘稠液とした後、水
槽中で３０Ｗの超音波を約３０分間作用させた。

前述のようにして得られた粘稠液に、４．４゛−ジアジ
ドカルコン０．３４　ｇを加え、攪拌して、１μｍのフ
ッ素樹脂フィルターを用いて、加圧濾過し、緑色顔料分
散芳香族ポリアミドの溶液（溶液組成物Ｃ，）を調製し
た。

第１表に示す種類および使用量の有機顔料を使用したほ
かは、溶液組成物Ａの調製法と同様にして、着色顔料分
散芳香族ポリアミドの溶液（溶液組成物Ｇｚ　、Ｒｔ　
、ＲｇおよびＢ）を調製した。

第１表溶液組成物有機顔料の使用量　（ｇ）Ｂ　　　フタロシアニンブルー　　４゜００前記の緑色
顔料分散芳香族ポリアミドの溶液（溶液組成物ＧＩ）を
、ガラス基板上に、乾燥膜厚が０．８μｍになるように
回転塗布し、その塗膜を７０°Ｃで３０分間乾燥して、
ガラス基板上に、感光性芳香族ポリアミド組成物の塗膜
を形成し、その１塗膜を一部が９０μｍの正方形のドツ
ト型のマスクを通して超高圧水銀灯（５ｍＷ／ｃ１１Ｉ
）の光で２０秒間密着露光して、第１緑色層の光硬化層
を形成した。

次いで、パターン露光された感光性芳香族ポリアミドの
第１塗膜をジグライム溶液を用いて１分間現像し、イソ
プロピルアルコールでリンスした後、２００°Ｃで３０
分間熱処理して、第１図の（６）に示すように、−辺９
０μｍの正方形のドツト形状の緑色部分を有するパター
ン（Ｃ＋　）が形成されたガラス基板を得た。

次いで、青色顔料分散芳香族ポリアミド溶液（溶液組成
物Ｂ）、および赤色顔料分散芳香族ポリアミド溶液（溶
液組成物Ｒ，）を使用し、それぞれのパターンに応じた
マスクを使用したほかは、前記緑色のパターンの形成と
同様にして、前述の緑色のパターンが形成されたガラス
基板上に、青色のパターンおよび赤色のパターンをそれ
ぞれ順次形成して、第２図に示すような第１着色パター
ン層を有する基板を製造した。

さらに、溶液組成物Ｂ、溶液組成物Ｒ２および溶液組成
物Ｇ２をこの順に使用したほかは、同様にして、第１着
色パターン層を有する基板上に、各色のパターンを順次
作成し、第３図に示すような多層カラーフィルターを製
造した。

赤毛Ｊｌ！！λｉ状前述のようにして得られた第１及び第２の着色パターン
層が形成されたガラス基板（多層カラーフィルター）は
、各画素部分の表面が、約０．０６μｍの最大高さ（Ｒ
ｍａｘ　）を示し、また、各色の画素部分において、３
５０〜７００ｎｍの波長の光の透過スペクトルが、第４
図（赤色画素部分）、第５図（緑色画素部分）および第
６図（青色画素部分）に示すようであり、さらに、遮光
部分について、３５０〜７００ｎｍの波長の光の透過ス
ペクトルが、第７図であった。

〔本発明の作用効果〕

この発明の多層カラーフィルターは、着色感光性耐熱性
樹脂の光硬化物のみからなる第１着色パターン層と第２
着色パターン層とが透明な基板上に形成されており、各
画素部分と各画素の周囲に形成されている遮光部分を有
するものであって、表面性および画素の鮮度が極めて優
れており、カラー撮像素子、カラーセンサー、カラーデ
イスプレーなどの微細色分解用のカラーフィルターとし
て好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の多層カラーフィルターの第１着色
パターン層を形成する工程の一部の例を概略示す断面図
である。第２図は、基板上に第１着色パターン層が形成されてい
る状態の一例を示す断面図である。第３図は、この発明の多層カラーフィルターの一例を示
す断面図である。第４〜６図は、この発明の実施例における二層カラーフ
ィルターの赤色、緑色及び青色の各画素部分におけるｆ
３５０〜７００ｎｍの波長の光ｊの吸収率スペクトルを
示す図であり、また、第７図は前記実施例における二層
カラーフィルターの遮光部分の前記波長の光の吸収スペ
クトルを示す図である。１：基板、２：塗膜、３：マスク、２０：第１着色パタ
ーン層、：第２着色パターン層。：緑色画素部分、：赤色画素部分、Ｂ：青色画素部分、：遮光部分。

Claims

【特許請求の範囲】感光性樹脂組成物の光硬化層で形成されている赤色、緑
色及び青色の各パターンからなる第１着色パターン層が
、透明な基板上に、一体に全面的に形成されており、そ
して、前記第１着色パターン層上に、前記と同様の光硬
化層からなる赤色、緑色及び青色の各パターンからなる
第２着色パターン層が一体に全面的に形成されている二
層カラーフィルターであり、前記の第１着色パターン層と第２着色パターン層とにお
いて、各単一の色同士が重ね合わされていて各色の画素
部分が形成されており、そして、第１着色パターン層と
第２着色パターン層において、赤色と、青又は緑色とが
少なくとも重ね合わされていて、各色の画素部分の周囲
を取り囲むように、遮光部分が形成されていることを特
徴とする多層カラーフィルター。