JPH04217253A - 感光性着色材料 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーフイルターを形成
する際に使用可能な感光性着色材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフイルターとしては、基板
上にゼラチン、ガゼイン、グリユーあるいはポリビニル
アルコールなどの親水性高分子物質からなる媒染層を設
け、その媒染層を色素で染色して着色層を形成する染色
カラーフイルターが知られている。

【０００３】このような染色法では、使用可能な染料が
多くカラーフイルターとして要求される分光特性への対
応が比較的容易であるが、媒染層の染色工程に、染料を
溶解させた染色浴中に媒染層を浸漬するというコントロ
ールの難しい湿式工程を採用しており、また各色毎に防
染用の中間層を設けるという複雑な工程を有するため歩
留りが悪くなる欠点を有している。また、染色可能な色
素の耐熱性が１５０℃程度以下と比較的低く、該フイル
ターに熱的処理を必要とする場合には、使用が困難であ
る上、染色膜自体の耐熱性、耐光性等の信頼性が劣ると
いう欠点も有している。

【０００４】これに対し、従来、ある種の着色材料が透
明樹脂中に分散されてなる着色樹脂を用いたカラーフイ
ルターが知られている。

【０００５】例えば、特開昭５８ー４６３２５号公報、
特開昭６０ー７８４０１号公報、特開昭６０ー１８４２
０２号公報、特開昭６０ー１８４２０３号公報、特開昭
６０ー１８４２０４号公報、特開昭６０ー１８４２０５
号公報等に示されている様に、ポリアミノ系樹脂に着色
材料を混合した着色樹脂膜を用いることを特徴とするカ
ラーフイルターによれば、該ポリアミノ系樹脂自体は、
耐熱性、耐光性等の特性に優れたものであるが、非感光
性樹脂であるためカラーフイルターのパターン形成には
、微細パターンに不利な印刷による方法、あるいは着色
樹脂膜上にレジストによるマスクを設けた後に、該着色
樹脂膜をエツチングするという製造工程の煩雑な方法を
とらなければならなかった。

【０００６】一方、特開昭５７ー１６４０７号公報、特
開昭５７ー７４７０７号公報、特開昭６０ー１２９７０
７号公報等に示されている様に、感光性樹脂に着色材料
を混合した着色樹脂膜を用いることを特徴とするカラー
フイルターによれば、カラーフイルターの製造方法にと
っては一般的なフオトリソ工程のみで微細パターン化で
き、工程の簡素化は可能となる。

【０００７】しかし、この様な感光性樹脂に着色材料を
混合した着色樹脂を用いてカラーフイルターを形成する
場合、一般に露光波長域における着色材料自体の光吸収
があるため、感光性樹脂の光硬化に必要な露光エネルギ
ーは通常よりかなり大きなものとなる。

【０００８】一般に、感光性樹脂に対する露光時の光強
度は、光照射面から深さ方向に入っていくに従い、指数
関数的に減少していく。従って、感光性樹脂に、さらに
光吸収特性をもつ着色材料の混入による光照射面から深
さ方向に対する露光時の入射光強度の減衰は、著しく大
きくなり、場合によっては感光性着色樹脂膜の底部に当
たる基板との界面付近での光硬化が不充分となり、現像
時に膜ハガレ等を生じることがあった。

【０００９】また、この露光時の入射光強度の減衰を補
うため、露光エネルギーを非常に大きくすると、着色材
料自身の劣化を生じることもあった。

【００１０】さらに、着色樹脂膜表面は、着色材料の混
入により、表面の粗れが生じ、カラーフイルター表面に
おける散乱を伴い、カラーフイルターの光学的性能を落
とす上、液晶表示素子内面に構成させる場合では、液晶
分子の配向を乱すこともあった。

【００１１】この様に、感光性樹脂に着色材料を混合し
た着色樹脂を用いてカラーフイルターを形成する場合、
そのプロセスにおけるカラーフイルター膜の安全性、耐
久性、そしてカラーフイルターとしての性能上の問題が
残されていた。

【００１２】上述の欠点を解消せしめるために、本出願
人は既に特願昭６２ー２２４６１号（特開昭６３ー１９
１１０４号）を出願し、より少ない露光エネルギーで効
率的にパターン形成できると共に、露光時の着色材料自
体の劣化を防ぎ、膜の深さ方向での光硬化のバラツキを
減らし、かつ表面状態のより平滑な着色樹脂膜を有する
カラーフイルターを提案した。このカラーフイルターは
、感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散してなる着
色樹脂を用い、フオトリソ工程の繰り返しにより形成さ
れる複数のパターン状着色樹脂層を有するカラーフイル
ターにおいて、該着色材料を着色樹脂層の表面部から底
部にかけて次第に多く分散させてなるものである。

【００１３】上記のカラーフイルターを基板上に形成す
るには、感光性樹脂中に少なくとも着色材料を分散した
着色樹脂を用いて、フオトリソ工程によりパターニング
して形成するが、このパターニングは通常、塗布方法と
してスピンナー方法、印刷方法、ロールコーター方法等
の手段を用いて着色樹脂を基板上に塗布し、その後クリ
ーンオーブンホツトプレート等を用いて着色樹脂を仮硬
化（プリベーク）させ、次いでフオトマスクを通して露
光、現像してカラーフイルターのパターンを形成してい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記感
光性着色材料を用いて、カラーフイルターを形成する際
の塗布時に、スピンナー方法を用いた場合、中心部に顔
料成分の濃い場所が発生することがあり、カラーフイル
ターとしては、都合の悪いことがあった。例えば、液晶
デイスプレイに使用した際には、中心部に濃度の濃い部
分が見えてしまい、表示品位が著しく悪くなることを必
ずしも排除できない。また、強誘電液晶を用いたデイス
プレイにおいては、中央部の凸がセルギヤツプに影響を
与えてしまうといった問題もあった。（中央部の凸の高
さは周辺に比べ例えば３０００オングストロング以上高
く、強誘電液晶のセルギヤツプは１．５μｍ以下である
。）

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
問題点に鑑み鋭意研究の結果完成に至ったものである。 本発明の感光性着色材料は、ポリアミド樹脂主体中に顔
料を分散させ、溶媒にノルマル−メチル−２−ピロリド
ン（ＮＭＰ）を用いた感光性着色材料中にγ−ブチロラ
クトンをレベリング材として混入せしめたことを特徴と
する。

【００１６】一般的にレベリング材としてはｎＢＣ，Ｅ
Ｃ４，ＮＭＰ，ブチルカルビトール、ヘキシレングリコ
ール、プロピレングリコール等々が知られている。印刷
方法で塗布する場合、版が乾きにくい様に高沸点である
上記物質を用いるのは常套手段であるが、本発明に用い
るレベリング材料として先ず必要なことは、ポリアミド
樹脂中に分散させた顔料の分散状態を阻害してはならな
いことである。

【００１７】さらに、本発明で用いる感光性着色材は配
向性及び液晶の動きを考慮すると膜圧が２．０μｍ以下
でＣＲＴと同程度の色特性、即ち分光特性（図３）及び
（図４）を持つことが望ましい。この全ての要求、欠点
を満足する材料はγ−ブチロラクトンのみであり、ｎＢ
Ｃ，ＮＭＰはある程度は改善できるが不満足であった。

【００１８】しかし、γ−ブチロラクトンが１０％未満
であると効果が少なく、４５％を越えるとスピンナー塗
布時の滴下量を著しく多くしないと均一塗布ができない
。これはγ−ブチロラクトンと感光性着色材料を混合さ
せた物は、収縮する度合が大きい為、滴下時に大量に滴
下しないと塗れない部分が出来るからである。こうして
、本発明者らは実験の結果γ−ブチロラクトンの好まし
い混入量が１０〜４５ｗｔ％であると知るに至った。

【００１９】一方、本発明で用いる感光性着色材料の粘
度が２００ｃｐｓ未満であると、スピンコートした際の
中央部への対策が満足できるものとならず、欠点が目立
ってくる。強誘電液晶を用いた場合には前述した様にセ
ルギヤツプが狭い為、好ましくは４５０ｃｐｓ以上が良
い。

【００２０】

【実施例】実施例１ 本発明による感光性着色材料を用いて形成したカラーフ
イルターの実施例を示す。先ず感光性ポリアミド着色樹
脂の赤、緑、青（ＰＡ−１０１２Ｒ、ＰＡ−１０１２Ｇ
、ＰＡ−１０１２Ｂ、宇部興産社製）５００ｃｐを２１
ｇ採取し、これにγ−ブチロラクトン９ｇを添加し（３
０ｗｔ％）、全量を３０ｇとしたものを約５分間撹拌し
、これをガラス基板上に滴下し、スピンナーにより約１
．８μｍの膜厚に塗布した。次にこの塗布基板を８５℃
のホツトプレート上で１０分間プリベークし、溶剤成分
を蒸発させた。このようにして得られた着色樹脂膜は、
全面均一の膜厚であり、かつ中心部に顔料成分が密集し
た濃い場所も発生することがなかった、次にこのプリベ
ーク済基板を露光、現像、リンス、ポストベーク等の通
常のフオトリソ工程により、約１．７〜１．６μｍの膜
厚でカラーフイルターパターンを形成し、この上に感光
性ポリアミド樹脂（ＰＡ−１０００ｃ宇部興産社製）の
保護層を約２μｍ積層した。

【００２１】さらに、上記カラーフイルターパターン形
成済基板にＩＴＯの電極パターンを形成後通常の液晶セ
ル組立工程、液晶注入、封口工程を通してカラー液晶セ
ルを得た。このカラー液晶セルは、中央部に凸部の発生
が無いため全面に渡り約１．５μｍの均一なセルギヤツ
プを得ることができた。ここで得られた液晶セルの色特
性を図１、図２に示す。図１、図２に示す色特性は図３
、図４との比較からわかるように非常に優れたものであ
った。

【００２２】実施例２ まず感光性ポリアミド着色樹脂の赤、緑、青（ＰＡ−１
０１２Ｒ、ＰＡ−１０１２Ｇ、ＰＡ−１０１２Ｂ宇部興
産社製）５００ｃｐを２４ｇ採取し、これにγ−ブチロ
ラクトン６ｇを添加し、全量を３０ｇとしたものを約５
分間撹拌し、これをガラス基板に滴下したのちスピンナ
ーにより約１．８μｍの膜厚に塗布した。次にこの塗布
基板を８５℃のホツトプレート上で１０分間プリベーク
し、溶剤成分を蒸発させた。このようにして得られた着
色樹脂膜は、弱冠中心部に顔料成分が密集し凸部となっ
たものの周辺部と比較して約５００オングストロング程
度の高さにおさえることができた。

【００２３】次に、このプリベーク済基板を露光、現像
、リンス、ポストベーク等の通常のフオトリソ工程によ
り約１．７〜１．６μｍの膜厚でカラーフイルターパタ
ーンを形成し、この上に感光性ポリアミド樹脂（ＰＡ−
１０００Ｃ宇部興産社製）の保護層を約２μｍ積層した
。

【００２４】さらに、上記カラーフイルターパターン形
成済基板にＩＴＯの電極パターンを形成後通常の液晶セ
ル組立工程、液晶注入、封口工程を通してカラー液晶セ
ルを得た。この液晶セルは、中央部に約５００オングス
トロングの凸部が発生したにもかかわらず全面に渡り約
１．５μｍの均一なセルギヤツプを得ることができ、通
常のレベリング材の未添加のものと比較して明らかに有
効であることが確認できた。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、ポリアミド樹脂主
体中に顔料を分散させ、溶媒にノルマル−メチル−２−
ピロリドンを用いた感光性着色材料中にγ−ブチロラク
トンをレベリング材として混入せしめ、これをスピンナ
ーにより成膜し、フオトリソ工程により形成したカラー
フイルターパターンは、中心部に顔料成分の濃い部分が
発生することがなく優れた特性を有する。又、セル組立
工程により得られたカラー液晶セルは均一なセルギヤツ
プであり、表示品位のすぐれたカラー液晶デイスプレイ
にするために著しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いたデイスプレイの分光特性の１例
を示す図である。

【図２】図１の色度図である。

【図３】ＣＲＴの分光特性を示す図である。

【図４】ＣＲＴの色度図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポリアミドを主体とし、溶媒にノルマ
   ル−メチル−２−ピロリドンが含まれている感光性樹脂
   中に、顔料を分散せしめた感光性着色材料の粘度を２０
   ０ｃｐｓ以上とし、該材料にレベリング材料としてγ−
   ブチロラクトンを混入せしめたことを特徴とする感光性
   着色材料。
2. 【請求項２】　　前記γ−ブチロラクトンの混入量が１
   ０〜４５ｗｔ％である請求項１の感光性着色材料。