JPH04123005A - カラーフィルタ製造法 - Google Patents

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］ 本発明は表示品質の高い、低コストな液晶表示用カラー
フィルタの製造法に関するものである。

［従来の技術］ 液晶表示用カラーフィルタは、透明基板上に形成された
赤、緑、青の三原色の画素を一絵素とし多数の絵素から
構成される。そして各画素間には表示コントラストを高
めるために一定の幅を持つ遮光領域（一般に黒色でブラ
ックマトリクスと称されている）が設けられる。

カラーフィルタの製造には、フォトリソグラフィの手法
を用いて形成した可染媒体を染色する方法、顔料分散感
光性組成物を用いる方法、パターニングした電極を利用
した電着法などのほか、低コストの製造法として印刷法
やインクジェット法で着色部分を形成する方法がある。

従来の製造法の内、低コストのカラーフィルタを提供で
きる印刷法やインクジェット法では、各着色領域の画素
のにじみなどを防止して高精度の着色を実現するために
、予めフォトリソグラフィ法で作製できる仕切り壁を利
用する試みが提案されている。そのため、仕切り壁を形
成する材料に、着色剤の着色目的領域外への拡がりを防
止する効果の付与を求めている。

例えば、特開昭５９−７５２０５号公報では、３色の色
素を基板上に配置するのにインクジェット法を用いる技
術を開示している。色素の目的領域外への拡がりを防止
するため、ヌレ性の悪い物質で拡散防止パターンの形成
が有効と称しているが、具体的技術の開示がない。また
、印刷法でのカラーフィルタ製造方法に係わる特開昭６
２−１０６４０７号公報でも、印刷インキのにじみを防
止し、印刷精度の向上のために、インキとして、仕切り
壁に対してぬれ難いものを推奨している。しかしながら
、基板にはヌレ易く、仕切り壁にヌレ難いインキ材料の
選定は困難である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、着色工程で有効に作用する仕切り壁を作製す
ることを特徴とした、表示品質の高い、低コストな液晶
表示用カラーフィルタの製造法を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために下記の構成を有する
。

「透明基板上に感光性樹脂層およびシリコーンゴム層を
この順に積層し、フォトリソグラフィ法で露光・現像を
行ない、所望のパターン状にシリコーンゴム層のみ、ま
たはシリコーンゴム層とその下部の感光性樹脂層とを共
に除去した部位を作成し、除去された部位を赤、緑、青
の三原色に着色することを特徴とする液晶表示用カラー
フィルタ製造法。」 すなわち、本発明は、透明基板上にフォトリソグラフィ
によるパターン形成能をもつ感光性樹脂層と撥油・撥水
作用の大なるシリコーンゴム層をこの順に積層した構成
物を用いて、着色部位と仕切り壁を形成し、この壁の存
在で、印刷インキやインキジェット法などで付与される
インキのにじみや拡がりを防止して、画素形成部に高精
度に着色したカラーフィルタの製造を行なうものである
。

感光性樹脂層には、従来から公知の感光性樹脂を適用す
ることが可能である。すなわち、ポリマ成分に光反応性
多官能モノマを添加したもの、ポリマに光反応性官能基
を導入したもの、あるいはポリマの架橋硬化を促進する
成分を添加したものなどの構成のものが使用できる。用
いるポリマ成分は、合成品および天然品のいずれでも良
い。本発明の利用分野で用いられるポリマ成分を考慮す
るならば、天然ポリマでは、コラーゲン、ゼラチン、カ
ゼイン、グリユー、セルロース誘導体などが挙げられる
。勿論、合成ポリマを用いた感光性樹脂層も使用できる
。ポリマ成分としては、次のものが挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。

（１）ビニルポリマ、例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリビ
ニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルメ
チルエーテル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンおよびそ
れらのコポリマ。

（２）（メタ）アクリル酸エステルポリマ、例えば、ポ
リ　（メタ）アクリル酸エチル、ポリ　（メタ）アクリ
ル酸ブチル、およびそれらのコポリマ。

（３）未加硫ゴム、例えば、天然ゴム、ポリブタジェン
、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、あるいは、それ
らのコポリマ。

（４）ポリエーテル、例えば、ポリエチレンオキシド、
ポリプロピレンオキシドなど。

（５）ポリアミド、例えば次に示すモノマ類のコポリマ
。

カプロラクタム、ラウロラクタム、ヘキサメチレンジア
ミン、４．４’−ビスアミノシクロヘキシルメタン、２
，４．４’−）リメチルへキサメチレンジアミン、イソ
ホロンジアミン、ジグリコール酸、イソフタール酸、ア
ジピン酸、セバシン酸など。

（６）ポリエステル、例えば、無水フタル酸、無水マレ
イン酸、ビスフェノールＡ、エチレンオキシド、プロピ
レンオキシドなどの縮合物。

（７）ポリウレタン、例えば、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、トルエンジイソシアネート、ナフタリン−１
，５−ジイソシアネートなどと１．４−ブタンジオール
とのポリウレタン。

（８）エポキシ、ユレア、アルキド、メラミンやフェノ
ール樹脂のプレポリマ。

（９）ガムロジン、ポリテルペン、クマロン−インデン
樹脂など。

これらの感光性樹脂からなる感光性樹脂層は活性な光線
を照射することにより不溶化または可溶化する層である
。

光不溶化型感光性物質の例としては、 （１）１分子に不飽和基などを１つ以上有する官能性の
感光性を有するモノマやオリゴマを適当なポリマバイン
ダと混合したもの。

（２）芳香族ジアゾ化合物、芳香族アジド化合物、有機
ハロゲン化合物などの感光性化合物を適当なポリマバイ
ンダと混合したもの。

（３）既存の高分子に感光性の基をペンダントさせるこ
とにより得られる感光性高分子、あるいは、それを改質
したもの。

（４）ジアゾ系アミンとホルムアルデヒドとの縮合物な
ど、いわゆるジアゾ樹脂といわれるもの。

などが挙げられる。

また、売可溶化型感光性物質の例としては、（１）ジア
ゾ化合物の無機塩や有機酸とのコンプレックス、キノン
ジアジド類などを適当なポリマバインダと混合したもの
。

（２）キノンジアジド類を適当なポリマバインダと結合
させた、例えばフェノール・ノボラック樹脂のナフトキ
ノン−１２−ジアジド−５−スルフォン酸エステル。

などが挙げられる。

感光性樹脂層の厚さは通常０．５〜３０μｍであること
が好ましく、コスト、塗布性、パターン解像度などから
最適値を決めることができる。本発明の目的から感光性
樹脂組成物は可視光領域の光に対して高度に透明性を有
することが必須の要件である。

感光性樹脂層が光不溶化型である時、現像工程で光が照
射されなかった部分のシリコーンゴム層が除去されるが
、その際、除去されたシリコーンゴム層の下の感光性樹
脂層が同時に除去されるか残存するかは、感光性樹脂層
の組成や現像の条件により選択することができる。同様
に、感光性樹脂層が売可溶化型で、光が照射された部分
のシリコーンゴム層が除去される場合でも、その下の感
光性樹脂層を残存させるか、除去するかは組成と条件に
より選択可能である。

感光性樹脂層の材料もシリコーンゴム層の成分も共に、
本発明の目的をより効果的に発現するために目的に即応
した改良や改質を加えることが可能である。例えば、シ
リコーンゴム層のみを除去し、残存する感光性樹脂層を
酸性染料で染色しようとする場合には、樹脂層成分に染
着部位となる三級アミンや四級アンモニウム塩を導入し
ておく。

シリコーンゴム層は本発明のカラーフィルタの必須成分
である。シリコーンゴム層は、露光−現像工程でパター
ン状に除去され、印刷法あるいはインクジェット法によ
りあたえられる着色のためのインキ受容部を形成する。

このインキ受容部は、シリコーンゴム層の除去と同時に
感光性樹脂層の該当部分が除去されるタイプでは、透明
基板のガラス表面またはインキ受容性を向上する様に改
質した表面層により形成される。一方、感光性樹脂層が
残存するタイプでは、感光性樹脂層自身がインキ受容層
を形成することになる。従って、感光性樹脂層をインキ
受容性を考慮して改質しておくことができる。特に、イ
ンキジェット法で、染料インキを与えて、樹脂層を染色
して高度に透明な着色を得るには可染性媒体を混合ある
いは化合させた成分を樹脂組成に加えておくなどの改良
をほどこすことができる。

シリコーンゴム層を用いる重要な効果は、シリコーンゴ
ムの撥水性および撥油性を利用して、シリコーンゴム層
を除去した部分以外へのインキの付着や滲みだしを防止
し、印刷時の印刷のブレやにじみによる精度の低下を抑
制し、また、インクジェット法でインクを付着させる場
合には、他の領域への滲みだしを防止して、各色部分の
独立性を高度に保持することにある。

シリコーンゴム層の厚さは目的に即して適当（こ選択す
ることができる。

シリコーンは有機ケイ素重合体の総称で、油υ物、グリ
ース状物、ゴム状物および樹脂状物がスくまれる。いず
れも−５ｉ−０−８ｉ−のシロキサン結栓の連鎖を有す
るが、固体膜形成性や現像でのパターン状での除去性か
らはゴム状物が好ましい。

これに限定されるものではないが、本発明に井いるシリ
コーンとしては、次の様な繰り返し単ωを有する分子量
数千〜数十万の線状有機ポリシロキサンを主成分とする
ものが好ましい。

（ここでｎは２以上の整数、Ｒは炭素数１〜１０のアル
キル基、アルケニル基あるいはフェニル基である） この様な線状有機ポリシロキサンをまばらに架橋するこ
とによりシリコーンゴムが得られる。架橋剤は、いわゆ
る室温（低温）硬化型のシリコーンゴムに使われるアセ
トキシシラン、ケトオキシムシラン、アルコキシシラン
、アミノシラン、アミドシラン、アルケニロキシシラン
などであり、通常線状の有機ポリシロキサンとして末端
が水酸基であるものと組み合わせて、それぞれ脱酢酸型
、脱オキシム型、脱アルコール型、脱アミン型、脱アミ
ド型、脱ケトン型のシリコーンゴムとなる。

また、シリコーンゴムには、触媒として少量の有機スズ
化合物などが添加される。

本発明の目的を達成するためのシリコーンゴムとして、
具体的には水なし平版印刷版の構成に用いられたものが
好適であり、これらは、特公昭４４−２３０４２号公報
特公昭４６−１６０４４号公報、特公昭５４−２６９２
３号公報など、および特開昭５５−５９４６６号公報、
特開昭５７−１ｆｌ１４５号公報などに開示されたもの
が好ましい。

感光性樹脂層とシリコーンゴム層の接着のために層間に
接着層として種々のものを用いることがあり、特にアミ
ノシラン化合物や有機チタネート化合物が好ましい。感
光性樹脂層とシリコーンゴム層間に接着層を設ける代わ
りにシリコーンゴム層に接着成分を添加しておくことも
できる。この添加接着成分としてもアミノシラン化合物
や有機チタネート化合物が使用できる。

また、本発明の透明基板としては、特に限定されること
なく、例えば、ガラス、プラスチックフィルムまたはシ
ートなどが好ましく用いられる。

本発明のカラーフィルタは、例えば、次の様にして作製
できる。まず、研磨・洗浄されたガラス基板の上に必要
に応じて接着剤層となる透明薄膜を形成したのち、デイ
ツプ法、ローラ等のコータ類、ホエラー、スピナーなど
の回転塗布装置を用い、感光性樹脂層を構成する組成物
溶液を塗布・乾燥および必要に応じてキュア後、必要な
らば、該感光性樹脂層の上に、上記と同様の方法で接着
層を塗布・乾燥してから、シリコーンゴム層を同様の方
法で塗布し、通常１００〜１３０℃の温度で数分間熱処
理してシリコーンゴム層を形成する。必要ならば、保護
カバーフィルムを該シリコーン層上にラミネータ等を用
いてカバーすることがある。

保護フィルムは、保管、運搬、取扱い中や作業工程での
表面シリコーンゴム層の損傷を防止するために設けるも
ので、一般にはポリプロピレンやポリエステルフィルム
を用いる。フィルムの厚さは１００μｍ程度以下のもの
がよい。保護カバーフィルム上にネガまたはポジのパタ
ーンフィルムをおいて露光する場合には可及的に薄いフ
ィルムが望ましい。また、感光性樹脂層での光による変
化が空気中酸素により悪影響を受ける様な組成物の場合
には、空気（特に酸素）遮断性のあるフィルム例えばポ
リエステルフィルムが好ましい。

写真化学的手法、いわゆるフォトリソグラフィの方法に
より、所望のパターンを露光し、現像することで、シリ
コーンゴム層のみ、またはシリコーンゴム層と感光性樹
脂層とを除去して、凹状のシリコーンゴム不在部分を形
成する。これらのシリコーンゴム不在部およびシリコー
ンゴムを表層に保持した部分のサイズと相互の比率は使
用目的に応じて変わる。

本発明は、液晶表示素子のためのカラーフィルタの提供
を目的にしている。カラーフィルタの各画素のサイズは
１００μｍ前後であり、各画素間に設けられる遮光性の
仕切り、即ちブラックマトリクスの線幅は２０μｍ前後
である。これらの画素は、線状に配置されたいわゆるス
トライプタイプであったり、ブラックマトリクスに周り
を囲まれた着色部が格子状に配置される場合もある。こ
れらの細分された着色予定部位に、印刷法あるいはイン
クジェット法などでインキ等の着色剤あるいはその部位
を染色するための染料成分を供給してカラーフィルタ製
造の目的を達成するものである。

以下に本発明の様態を実施例を示し説明するが、これら
に限定されるものではない。

実施例１ 洗浄・乾燥した１０ｃｍ角のガラス板に、次の組成の溶
液（固形分１０重量％、溶媒は、酢酸ブチル／酢酸エチ
ルセロソルブ　１／１）をスピナーで塗布し、８０℃熱
風中で乾燥して厚さ３μｍの感光性樹脂層を設ける。

感光性樹脂層の組成 イ、アクリル酸エチル／メタクリル酸メチル／アクリル
酸の６０／３０／１０重量比共重合体５０重量部 ロ、メタクリル酸グリシジル４モルとキシリレンジアミ
ン１モルの付加反応物 ４８重量部 ハ、ミヒラー氏ケトン　　　　２重量部この感光性樹脂
層の上に次の組成を有する組成物の１０重量％溶液（ｎ
−ヘキサン溶液）を同様にスピナーで塗布し、５０８Ｃ
熱風中で乾燥して厚さ１μｍのシリコーンゴム層を設け
た。

シリコーンゴム層の組成 イ、ポリジメチルシロキサン（分子量約８万、両末端Ｏ
Ｈ基）１００重量部 口、メチルトリアセトキシシラン ５重量部 ハ、酢酸ジブチルスズ　　　０，２重量部このシリコー
ンゴム層の上に厚さ１０μｍのポリエステルフィルム（
東し“ルミラー″）をラミネートする。

この積層体のカバーフィルムの上にポジフィルム（シリ
コーンゴム層を除去すべき部位が遮光性となっているフ
ィルム。光が透過する部分は幅５０μｍ１間隔１５０μ
ｍのストライプ状）をあてがって減圧密着し、２Ｋｗの
超高圧水銀灯（オーク製作新製）でＩｎの距離から１２
０　ｓｅｃ、問罪光した。カバーフィルムを取り除いた
後、ｎ−ヘキサンをしみこませた綿パッドで版面を軽く
こすることによって、未露光部のシリコーンゴム層のみ
を除去することができる。これにより、露光に用いたポ
ジフィルムのパターンに従って、幅約５０μｍで、間隔
１５０μｍのストライプ状で表層にインキ反発性のシリ
コーンゴム層を有する仕切り壁が形成され、それらの仕
切り壁に挟まれた約１２０μｍ幅の着色部位をもつ材料
が得られる。

軟化点１４５℃のシクロペンタジェン系樹脂（８石化学
“８石ネオレジン”５４０）５０重量部とアルキッド樹
脂５重量部、石油系溶剤（日本石油製５号ソルベント）
４５重量部を、窒素流下に混合、加熱昇温しで２００℃
で１時間、加熱攪拌してワニスＡを得た。このワニスＡ
８０重量部とフタロシアニンブルー２０重量部を３本ロ
ールで混練して、青インキを得た。緑インキの場合はに
、フタロシアニングリーン、赤インキの場合にはブリリ
アントカーミン６Ｂを使用した。

これらのインキと「東し水なし平版」を用いた平版オフ
セット印刷法で、赤、緑、青の三原色を順に印刷着色し
た。インキは水なし印刷適性が良好であり、各色間のイ
ンキ反発性仕切り壁の存在で色のにじみが無く良好な着
色ができた。

実施例２ 酸化硅素膜をコートしたガラス基板に、エステル化度４
５％のフェノールノボラック樹脂（住人ベークライト製
、“スミレジン”ＰＲ５０２３５）のナフトキノン−１
，２−ジアジド−５−スルホン酸エステル（分子量的１
３００）の１０重量％ジオキサン溶液を塗布し、６０℃
熱風中で乾燥し、厚さ２μｍの感光性樹脂層を設けた。

この上に、γ−アミノプ口ピルトリエトキシシラン（Ｕ
ＣＣ製：Ａ１１ＯＯ）の０．５重量％ｎ−ヘキサン溶液
を塗布し、１００℃熱風中で乾燥した。

さらにこの上に、次の組成を有するシリコーンゴム組成
物の１０重量％ｎ−へブタン溶液を塗布し、１００℃熱
風中で乾燥して厚さ２μｍのシリコーンゴム層を設けた
。

シリコーンゴム層組成 イ、ポリジメチルシロキサン（分子量約８万、両末端Ｏ
Ｈ基）１００重量部 口、メチルトリアセトキシシラン ５重量部 ハ、酢酸ジブチルスズ　　　０．２重量部シリコーンゴ
ム層の表面に実施例１で用いたパターンマスクが逆転し
た形のネガフィルム（着色部位が光透過性になっている
）を密着し、メタルハライドランプ（岩崎電気製、アイ
ドルフィン２０００）のＵＶ光を１ｍの距離から６０ｓ
ｅｃ、照射した。マスク除去後、シリコーンゴムの面を
“アイソパーＥ”（ＥＳＳＯ製）とエタノールとの３５
／６５　（重量比）混合液を含んだ綿パッドで軽くこす
ると、露光部分のシリコーンゴム層とその下の感光性樹
脂層が除去され、表層がインキ反発性を有する仕切り壁
が形成される。

この様に処理されたガラス基板に、実施例１と同様の方
法で、赤、緑、青の三原色を印刷してカラーフィルタが
作製できた。

実施例３ 実施例２の感光性樹脂層とシリコーンゴム層とを有する
積層体に、線幅３０μｍで上下・左右の間隔がそれぞれ
１５０μｍの格子状の仕切り壁か作成できるパターンを
持ったネガフィルムを密着して露光・現像処理を行った
。

以下に示すインキ配合からなるジェット方式に適した硬
化型インキを用いて、インクジェット法でシリコーンゴ
ム層とその下の感光性樹脂層が除去された着色部位に、
赤、緑、青のインキを噴射して三色を塗布した。その後
、ＵＶ光を照射してインキを硬化させた。

インキの配合 イ、ウレタン変性アクリレートオリゴマ１５０重量部 口、ジペンタエリスリトールへキサアクリレート　　　
　　　　　　　１５重量部 ハ、ベンジルジメチルケタール１０重量部二、２−クロ
ルチオキサントン　３重量部ホ、チオシアン酸ソーダ　
　　　４重量部へ、メチルエチルケトン　　２００重量
部ト、染料　　　　　　　　　　１０重量部赤：ソルベ
ントレッド１３２ 青：ソルベントブル−６７ 緑：ソルベントブル−６７／ソルベン トイエロー８９ 全面にＵＶ光が照射されるので、仕切り壁の表層に残存
するシリコーンゴム層は溶剤で処理すれば剥離可能の状
態になっている。後工程で、不要あるいは障害になる場
合には、この段階でシリコーンゴムを除去することがで
きる。

実施例４ 酸化硅素膜をコートされたガラス基板に次の組成の感光
性樹脂層を３μｍの厚さに塗設した。

感光性樹脂層の組成 イ、メチルメタクリレート／ヒドロキシエチルメタクリ
レート／ジメチルアミノプロピルメタクリレート（３０
／３０／４０モル比）コポリマのナフトキノン−１，２
−ジアジド５−スルホン酸エステル　１００重量部０．
４．４’−ジフェニルメタンジイソシアナート　　　　
　　　　　　　　３０重量部ハ、ジブチル錫ジラウレー
ト０．２重量部この上に、次の組成物溶液を塗布し、１
２０℃、２ｒｎ　ｉ　ｎ、加熱硬化して、厚さ２．２μ
ｍのシリコーンゴム層を設けた。

シリコーンゴム層の組成 イ、ジメチルポリシロキサン（分子量約８万、末端叶基
）１００重量部 口、エチルトリアセトキシシラン ５重量部 ハ、ジブチル錫ジアセテート　０．２重量部二、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン３重量部 ホ、　“アイソパーＥ”　　　　１６５０重量部この上
に、１３μｍのポリプロピレンフィルムを保護カバーフ
ィルムとしてラミネートした。

実施例３で用いた格子状パターンを有するネガフィルム
を保護カラーフィルムの上に密着して、実施例３と同様
の条件で露光・現像した。この場合、感光性樹脂層に添
加した成分の効果で、露光された部分のシリコーンゴム
層のみが現像工程で除去されて、感光性樹脂層は残存す
る。

酸性染料の染着塵となる３級アミンを有する部位が感光
性樹脂層に存在するので、酸性染料を含むインキをイン
クジェット法で噴射塗布させ、染着処理して、シリコー
ンゴム層除去部を、赤、緑、青の三原色に着色しカラー
フィルタを得た。

［発明の効果コ 本発明の方法は、印刷法およびインクジェット法などの
手法でカラーフィルタの着色部位を作製する際に大きな
効果を発揮するものである。

カラーフィルタを構成する透明基板に、感光性樹脂層と
インキ成分反発性のシリコーンゴム層を予め積層し、こ
れに、フォトリソグラフィ法でインキ反発性表層を有す
る画素間の仕切り壁を形成する。これにより、印刷での
インキのにじみやはみだしが防止でき、精度の高い着色
部のキレが優れた印刷が実現できる。また、インキジェ
ット法で噴射された染料インキや顔料含有インキのはみ
だしや混色を効果的に防止してカラーフィルタ製法とし
ての有効性を高めることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に感光性樹脂層およびシリコーンゴム
   層をこの順に積層し、フォトリソグラフィ法で露光・現
   像を行ない、所望のパターン状にシリコーンゴム層のみ
   、またはシリコーンゴム層とその下部の感光性樹脂層と
   を共に除去した部位を作成し、除去された部位を赤、緑
   、青の三原色に着色することを特徴とする液晶表示用カ
   ラーフィルタ製造法。
2. （２）シリコーンゴム層のみ、またはシリコーンゴム層
   とその下部の感光性樹脂層とを共に除去した部位に赤、
   緑、青の三原色を着色する方法として印刷法あるいはイ
   ンクジェット法を用いることを特徴とする請求項（１）
   記載の液晶表示用カラーフィルタ製造法。
3. （３）現像工程でシリコーンゴム層のみが除去される構
   成の感光性樹脂層において、可染性媒体を組成物に含有
   させ、インクジェット法で染料成分を供給してシリコー
   ンゴム層除去部位を赤、緑、青の三原色に染色すること
   を特徴とする請求項（１）記載の液晶表示用カラーフィ
   ルタ製造法。