JPH05142415A

JPH05142415A - カラーフイルターの製造方法

Info

Publication number: JPH05142415A
Application number: JP31077491A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Masuda; 増田　　敏幸; Masayuki Iwasaki; 政幸岩崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1993-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】光もれがなく、表面が平滑なカラーフィルタ
ーを、より簡単な製造工程で得ることが出来る製造方法
を提供する。【構成】カラーフィルターの製造工程が、（１）透明
基板上に金属薄膜から成るマトリツスク状の遮光層を形
成する工程、（２）着色された感光性樹脂層を仮支持体
上に設けた画像形成材料の、該感光性樹脂層を、遮光層
が形成された透明基板に加熱しながら密着させる工程、
（３）該仮支持体を剥離する工程、（４）該感光性樹脂
層にパターン露光する工程、（５）該感光性樹脂層を現
像する工程、（６）上記（２）〜（５）を、異なる色相
に着色された画像形成材料について繰り返す工程、を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶カラーディスプレ
ー等に使用する、カラーフィルターの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶用カラーフィルターは、ガラス等の
透明基板上に、赤色、緑色及び青色のドット状画像をそ
れぞれマトリックス状に配置し、それぞれの境界をブラ
ックマトリックスで区分した構造である。従来、カラー
フィルターの製造方法としては、支持体としてはガラス
等の透明基板を用い、１）染色法、２）印刷法、３）特
開昭６３─２９８３０４号、特開昭６３─３０９９１６
号あるいは特開平１─１５２４４９号等の明細書に記載
の着色した感光性樹脂液の塗布と露光、現像の繰り返し
による着色感光性樹脂液法（着色レジスト法）、４）特
開昭６１─９９１０３号、特開昭６１─２３３７０４号
あるいは特開昭６１─２７９８０２号明細書に記載のよ
うに、仮支持体上に形成した画像を順次、最終または仮
の支持体上に転写する方法、５）特開昭６１─９９１０
２号公報に記載の予め着色した感光性樹脂液を仮支持体
上に塗布することにより着色層を形成し、順次直接、透
明基板上にこの感光性着色層を転写し、露光、現像する
ことを繰り返す方法等により多色画像を形成することが
知られている。そのほかにも電着法、蒸着法等の方法も
知られている。

【０００３】次に、カラーフィルターの物理的化学的保
護と表面の平坦化を目的とする保護膜をその上に形成す
る。保護層としてはアクリル系、ウレタン系、シリコー
ン系等の樹脂皮膜や酸化珪素等の金属酸化物皮膜のよう
な透明性の高い皮膜をスピンコート、ロールコート、印
刷法などにより塗布し、必要に応じて水平放置、溶剤除
去を行い、硬化させるといった方法が一般的に用いられ
ている。

【０００４】さらにその上に、スパッタリング法や真空
蒸着法等の真空成膜法を用いて、酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）や酸化錫のような透明導電性の皮膜を成膜させた
後、エッチング法等により電極パターン加工を行い、透
明電極層を形成する。透明電極層は、着色画像とブラッ
クマトリックス層の下で、透明基板の上に形成すること
もある。

【０００５】カラーフィルター製造に関する着色画像形
成の従来の主な方法において、１）染色法ではフォトレジスト塗布、乾燥した透明な膜
の部分的染色を繰り返すため防染層の形成と除去の反復
が必要であり、製造工程が煩雑であった。２）印刷法では、ガラスへの印刷インキの転写性が劣る
ため、着色パターンの形状不良や濃度むらを生じやす
く、さらに３色或いは４色のパターンの位置合わせの点
でも不利であり、この方法による品質のよいフィルター
の形成は困難であった。３）の方法では、着色層の濃度は着色層の厚みで決まる
ため、着色層の濃度を一定にするためには精密な塗布技
術を必要とした。さらに第１色目を形成後、第２色目の
着色層を塗布するのは第１の着色層に基づく表面の凹凸
のため、実際には均一な塗布層を得るのが困難であっ
た。４）の方法は最終支持体への着色画像の転写時に各色の
画像を所望の位置に正しく配置する（以下、「位置合わ
せ」と称する）ことが困難であった。５）の方法は着色画像の形成の工程が簡略化され、露
光、現像、濃度管理が容易であり、さらに各着色画像の
位置合わせに関して転写操作でのずれを生成しないので
本質的に優れている。また予め一定の厚さで均一に塗布
された着色感光性樹脂層を転写することから、露光・現
像特性も安定し、得られる最終着色画像の濃度管理も容
易である。しかしながら、赤色、緑色および青色のドット状画像間
のブラックマトリックス遮光層まで上述のような転写法
で設けることは露光の際に極めて精密な位置合わせを必
要とし、困難である。即ち、ブラックマットリックス層
と赤色、緑色および青色の各層との間に僅かでも位置ず
れによる隙間があった場合には光もれが生じてしまう
し、逆に一部重畳した場合には重畳部の膜厚が大きくな
り、カラーフィルターの表面に段差が生じてしまう。こ
の段差を（１）現像時間を延長したり、現像及び／また
は水洗時にブラシで擦り取る等の手段で除去する方法、
（２）研磨により除去する方法などが考えられるが、
（１）はコントロールが難しく、均一に除去するのは困
難であり、（２）は１工程増えるというような問題がそ
れぞれある。カラーフィルター表面に大きな段差がある
とその上に形成される透明電極の断線や液晶の配向乱れ
の原因になる。また、強誘電液晶パネル等の狭ギャップ
においては対向電極とのショートが発生する等の問題点
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光も
れがなく、表面が平滑なカラーフィルターを、より簡単
な製造工程で得ることが出来る製造方法を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、（１）
透明基板上に金属薄膜から成るマトリックス状の遮光層
を形成する工程、（２）着色された感光性樹脂層を仮支
持体上に設けた画像形成材料の、該感光性樹脂層を、該
遮光層が形成された透明基板に加熱しながら密着させる
工程、（３）該仮支持体を剥離する工程、（４）該感光
性樹脂層にパターン露光する工程、（５）該感光性樹脂
層を現像する工程、（６）上記（２）〜（５）を、異な
る色相に着色された画像形成材料について繰り返す工
程、を含むことを特徴とするカラーフィルターの製造方
法により達成された。

【０００８】以下、本発明について詳細に説明する。

【０００９】先ず、着色された感光性樹脂層を仮支持体
上に設けた画像形成材料について述べる。本発明で用い
る着色した感光性樹脂層のための仮支持体としては、可
撓性を有し加圧、もしくは加圧及び加熱下においても著
しい変形、収縮もしくは伸びを生じないことが必要であ
る。そのような支持体の例としては、ポリエチレンテレ
フタレートフィルム、トリ酢酸セルローズフィルム、ポ
リスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルムをあげ
ることができる。２軸延伸ポリエチレンテレフタレート
フィルムが特に好ましい。

【００１０】該仮支持体の上には、着色した感光性樹脂
層を直接、もしくは紫外線透過性を有し酸素透過性が低
い中間層を介して設ける。さらに、転写時の気泡混入を
避ける目的で、熱可塑性樹脂層を設けるのが好ましい。
その場合は、仮支持体、熱可塑性樹脂層、中間層、感光
性樹脂層の順に積層するのが好ましい。これらの層は、
層を構成する素材を適当な溶剤に溶解し、塗布・乾燥す
ることにより作成することができる。この際、既に形成
されている層の上に重層塗布する場合には、下の層を侵
さない溶剤であることが必要だが、これは当業者が適宜
選択することが可能である。

【００１１】中間層は、着色した感光性樹脂層を透明基
板に密着した後で、仮支持体を剥離し、パターン露光す
るに際し、着色した感光性樹脂層中での光硬化反応を阻
害する空気中からの酸素の拡散を防止するためと、３つ
の層を積層する場合に熱可塑性樹脂層と感光性樹脂層が
混じり合わないようにするためのバリアー層として設け
られる。そのため、着色した感光性樹脂層からは機械的
に剥離できないようにし、かつ酸素の遮断能が高いこと
が好ましい。このような中間層はポリマーの溶液を仮支
持体上に直接、または熱可塑性樹脂層を介して塗布する
ことにより形成される。適当なポリマーとして、特公昭
４６─３２７１４号及び特公昭５６４０８２４号の各公
報に記載されているポリビニルエ−テル／無水マレイン
酸重合体、カルボキシアルキルセルロースの水溶性塩、
水溶性セルロースエーテル類、カルボキシアルキル澱
粉の水溶性塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロ
リドン、各種のポリアクリルアミド類、各種の水溶性ポ
リアミド、ポリアクリル酸の水溶性塩、ゼラチン、エチ
レンオキサイド重合体、各種の澱粉及びその類似物から
なる群の水溶性塩、スチレン／マレイン酸の共重合体、
及びマレイネート樹脂、さらにこれらの２種以上の組合
せがあげられる。特に好ましいのは、ポリビニルアル
コールとポリビニルピリドンの組合せである。ポリビニ
ルアルコールは鹸化率が８０％以上であるものが好まし
く、ポリビニルピロリドンの含有量は中間層固形分の１
重量％〜７５重量％が好ましく、より好ましくは１重量
％〜６０重量％、さらに好ましくは１０重量％〜５０重
量％である。１重量％未満では感光性樹脂層との十分な
密着が得られず、７５重量％を超えると、酸素遮断能が
低下する。中間層の厚みは非常に薄く、約０．１〜５μ
ｍ、特に０．２〜μｍである。０・１μｍ未満だと酸素
の透過性が高すぎ、５μｍを超えると、現像時または中
間層除去時に時間が掛かり過ぎる。

【００１２】熱可塑性樹脂層を構成する樹脂は、実質的
な軟化点が８０℃以下であることが好ましい。軟化点が
８０℃以下のアルカリ可溶性の熱可塑性樹脂としては、
エチレンとアクリル酸エステルの共重合体の鹸化物、ス
チレンと（メタ）アクリル酸エステル共重合体の鹸化
物、ビニルトルエンと（メタ）アクリル酸エステル共重
合体の鹸化物、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、（メ
タ）アクリル酸ブチルと酢酸ビニル等の（メタ）アクリ
ル酸エステル共重合体の鹸化物等からすくなくとも１つ
選ばれるのが好ましいが、さらに「プラスチック性能便
覧」（日本プラスチック工業連盟、全日本プラスチック
成形工業連合会編著、工業調査会発行、１９６８年１０
月２５日発行）による軟化点が約８０℃以下の有機高分
子のうち、アルカリ水溶液に可溶なものを使用すること
が出来る。また軟化点が８０℃以上の有機高分子物質に
おいてもその有機高分子物質中に該高分子物質と相溶性
のある各種の可塑剤を添加して実質的な軟化点を８０℃
以下に下げることも可能である。また、これらの有機高
分子物質中に仮支持体との接着力を調節するために、実
質的な軟化点が８０℃を超えない範囲で各種のポリマー
や過冷却物質、密着改良剤あるいは界面活性剤、離型剤
等を加えることが可能である。好ましい可塑剤の具体例
としては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレング
リコール、ジオクチルフタレート、ジヘプチルフタレー
ト、ジブチルフタレート、トリクレジルフォスフェー
ト、クレジルジフェニルフォスフェート、ビフェニルジ
フェニルフォスフェートをあげることが出来る。熱可塑
性樹脂層の厚みは６μｍ以上が好ましい。この理由とし
ては熱可塑性樹脂層の厚みが５μｍ以下であると１μｍ
以上の下地の凹凸を完全に吸収することが出来ず、転写
時に下地との間に気泡を生じやすくなるためである。ま
た上限については、現像性、製造適性から１００μｍ以
下、好ましくは５０μｍ以下である。

【００１３】感光性樹脂層はすくなくとも１５０℃以下
の温度で軟化もしくは粘着性になることが好ましく、熱
可塑性であることが好ましい。公知の光重合性組成物を
用いた層の大部分はこの性質を有するが、公知層の一部
は、熱可塑性結合剤の添加あるいは相溶性の可塑剤の添
加によってさらに改質することが出来る。本発明の感光
性樹脂層の素材としては公知の、例えば特願平２─８２
２６２に記載されている感光性樹脂全てが使用できる。
具体的には、ネガ型ジアゾ樹脂とバインダーからなる感
光性樹脂層、光重合性組成物、アジド化合物とバインダ
ーからなる感光性樹脂組成物、桂皮酸型感光性樹脂組成
物等があげられる。その中でも特に好ましいのは光重合
性樹脂である。その光重合性樹脂は光重合開始剤、光重
合性モノマー及びバインダーを基本構成要素として含
む。

【００１４】また、感光性樹脂としては、アルカリ水溶
液により現像可能なものと、有機溶剤により現像可能な
ものが知られているが、公害防止、労働安全性の確保の
観点から、アルカリ水溶液現像可能なものが好ましい。

【００１５】感光性樹脂層にはさらにカラーフィルター
の構成色である赤色、緑色、青色の顔料を添加するが、
これらの好ましい具体例としては、カーミン６Ｂ（Ｃ．
Ｉ．１２４９０）、フタロシアニングリーン（Ｃ．Ｉ．
７４２６０）、フタロシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．７４１
６０）等をあげることが出来る。着色された感光性樹脂
中の顔料の含有量は、１〜３０重量％であることが好ま
しい。より好ましくは５〜２０重量％である。

【００１６】次に、上述したような方法で作成した画像
形成材料を用いて、カラーフィルターを製造する方法を
説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の方法によるカ
ラーフィルターの製造工程を示す。（ａ）は、約１ｍｍ
厚のガラス基板にスパッタリングにより２００ｎｍのＣ
ｒを形成後、フォトリソグラフィーによりマトリックス
状にパターニングした基板の断面図を示す。金属薄膜と
してはＣｒ以外にも種々の材料を用いることが可能であ
るが、膜が黒色であること、さらにガラス基板との密着
性、膜の緻密性、光遮断能等からＣｒが好ましい。

【００１７】Ｃｒの遮光層を設けたガラス基板の上に画
像形成材料の感光性樹脂層を加圧加温下で貼り合わせ
る。貼り合わせには、従来公知のラミネーター、真空ラ
ミネーターが使用でき、より生産性を高めるためには、
オートカットラミネーターの使用も可能である。その後
仮支持体を剥がした後で、所定のフォトマスク、熱可塑
性樹脂層、及び中間層を介して露光し、現像する。ここ
で、仮支持体を剥がす場合に熱可塑性樹脂層も一緒に剥
がすのが高い解像度を得るためにも、また現像時間を短
縮するためにも好ましい。仮支持体、熱可塑性樹脂層、
中間層、感光性樹脂層各層間の密着バランスをコントロ
ールすることでこれは可能である。また、仮支持体を剥
がす前に露光し、その後仮支持体を剥がして現像するこ
とも可能であるが、高解像度を得るためには、露光前に
剥がすのが好ましい。

【００１８】現像は公知の方法で、溶剤もしくは水性の
現像液、特にアルカリ水溶液に浸漬するか、スプレーか
らの現像液噴射を与えること、さらにブラシでのこす
り、または超音波を照射しつつ処理することで行われ
る。

【００１９】画像形成材料貼り合わせから現像までの工
程を赤色、緑色、青色に付いて繰り返せばカラーフィル
ターを形成することが出来る。（ｂ）はこうして作成し
たカラーフィルターの断面図である。

【００２０】さらに、必要に応じて、カラーフィルター
表面の物理的化学的保護と平坦化を目的とする保護層を
カラーフィルターに積層して設けてもよい。保護層とし
ては、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系等の樹脂
皮膜や、酸化珪素等の金属酸化物のような透明性の高い
皮膜が用いられるが、その形成方法としては樹脂皮膜
は、スピンコート、ロールコート、印刷法等のほか、上
述した画像形成材料のように転写により形成することも
できる。また、金属酸化物等の無機皮膜については、ス
パッタリング法、真空蒸着法等によって設ける事が出来
る。（ｃ）はこうして作成した保護層付のカラーフィル
ターの断面図である。

【００２１】以上述べたように、遮光層を金属薄膜で形
成し、カラーフィルターを画像形成材料からの転写によ
って形成することにより、遮光層とカラーフィルターの
間の光もれがなく、しかも、遮光層とカラーフィルター
の重畳部の段差が小さいカラーフィルターを簡単な工程
で製造することが出来る。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、透明基板上に遮光層を金属
薄膜で形成し、フォトリソグラフィーによりマトリック
ス状にパターニングした後、仮支持体上に設けた着色感
光性樹脂層を該金属薄膜層上に転写し、パターン露光、
現像を繰り返すことにより、光もれがなく、表面が平滑
なカラーフィルターを簡単な工程で製造することが出来
る。従って、透明電極の断線が起きにくく、強誘電液晶
パネルのような狭ギャップに対しても、ギャップむら
や、対向基板との接触によるショートのないカラーフィ
ルターを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の方法によるカラーフィルター製
造工程の１例である。（ａ）は金属薄膜による遮光膜を
形成した透明基板を示す。（ｂ）は遮光膜の上に一部重
畳させて、カラーフィルターを形成したものを示す。
（ｃ）はカラーフィルターの上に保護層を形成したもの
を示す。

【符号の説明】

１透明基板２金属薄膜遮光層３ａカラーフィルターの画素３ｂ３ａと色相の異なるカラーフィルターの画素３ｃ３ａ，３ｂと色相の異なるカラーフィルターの
画素４保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）透明基板上に金属薄膜から成るマ
トリックス状の遮光層を形成する工程、（２）着色され
た感光性樹脂層を仮支持体上に設けた画像形成材料の、
該感光性樹脂層を、該遮光層が形成された透明基板に加
熱しながら密着させる工程、（３）該仮支持体を剥離す
る工程、（４）該感光性樹脂層にパターン露光する工
程、（５）該感光性樹脂層を現像する工程、（６）上記
（２）〜（５）を、異なる色相に着色された画像形成材
料について繰り返す工程、を含むことを特徴とするカラ
ーフイルターの製造方法。