JPH05224012A - 液晶表示用カラーフィルターの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、透明基板上に、感光性樹脂層を塗布
し、フォトリソグラフィー法によって所望のパターンを
形成した後、その上にシリコーンゴム層を積層し、その
後パターン化された感光性樹脂層をその上のシリコーン
ゴム層と共に除去することによって、所望のパターン状
にシリコーンゴム層パターンを除去した部位を作製し、
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ー製造法である。 【効果】本発明によると、印刷法やインクジェット法に
よるカラーフィルターの製造において、効果的にインキ
の滲みや混色を確実に防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低コストで高品質な液晶
表示用カラーフィルターの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示用カラーフィルターは、透明基
板上に形成された赤、緑、青の三原色の微小な画素から
構成される。こういった微小な画素を形成する方法とし
ては、フォトリソグラフィーによってパターン化された
可染性媒体を染料として用いて染色する方法、顔料分散
型感光性組成物を用いる方法、パターン化した電極を用
いる電着法などのほかに低コストの製造法として印刷法
や、インクジェット式インキ噴射装置を用いて画素部分
の着色を行うインクジェット法などがある。

【０００３】従来の製造法の内、印刷法やインクジェッ
ト法は、画素を一色ずつフォトリソグラフィーで作成す
る染色法および顔料分散法に比べて工程数が少なく低コ
ストであるが、その一方で着色領域の画素の滲み、混色
などが避けられず、カラーフィルターとしての品質は劣
ったものになってしまうという欠点があった。低コスト
でなおかつ高品質なカラーフィルターを得るためには、
印刷法やインクジェット法において、何らかの手段でイ
ンキの滲みや混色を防ぐことが必須である。特開昭59-7
5205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濡れ性の悪い物質で
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、特開昭62-106407 号公報で
は、印刷法においてインキの滲みを防止し印刷精度を向
上するためには、仕切り壁に濡れにくいインキの使用が
有効だとしているが、基板に濡れやすく仕切り壁に濡れ
にくいインキ材料の選定は困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の諸欠点に鑑み創案されたもので、その目的とする
ところは、特に印刷法やインクジェット法で着色部を形
成する場合にもインキの滲みや混色などを確実に防止
し、高品質の液晶表示用カラーフィルターとなすことの
できる製造法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
透明基板上に、感光性樹脂層を形成した後、該感光性樹
脂層をフォトリソグラフィ法で露光・現像して所定のパ
ターンを形成せしめ、次いでその上にシリコーンゴム層
を積層せしめた後、前記パターン化された感光性樹脂層
をその上のシリコーンゴム層と共に除去することによっ
て、所定のパターン状にシリコーンゴム層の除去された
部位を形成し、続いて前記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
フィルターの製造法によって達成される。

【０００６】本発明で用いる透明基板としては、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。

【０００７】本発明において使用される感光性樹脂層と
しては、従来から公知の感光性樹脂を適用することがで
きる。

【０００８】活性な光線を照射することにより可溶化す
る性質を持っている感光性樹脂の例としては、ジアゾ化
合物の無機塩や有機塩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ーバインダと混合したもの、
あるいはキノンジアジド類を適当なポリマーバインダと
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-1,2- ジアジド-5- スルホン酸エステルなどが挙
げられる。

【０００９】また、露光部が現像液に不溶化するような
性質を持つ感光性樹脂（ネガ型）の例としては、光反応
性の官能基を側鎖に有するポリマー、ポリマー成分と光
反応性の官能基を複数有するモノマーとの混合物、ビス
アジド化合物などの光反応性化合物とポリマーの混合物
などがある。

【００１０】本発明において用いるシリコーンゴム層と
してはインキ成分の反発効果を有することが必要であ
り、下記一般式（１）のような繰り返し単位を持つ分子
量数千〜数十万の線状有機ポリシロキサンを主成分とし
たものが有効である。

【００１１】

【化１】 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、またはフェニル基である。この様
な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。

【００１２】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
シランおよびアルケニオ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。

【００１３】本発明によるカラーフィルターは、例えば
次のようにして作成できる。ポジ型レジストを感光性樹
脂層として用いた場合について説明する。まずスピンコ
ート法などによってガラス基板上にポジ型レジストを塗
布する。次に、所望のパターンのマスクを通して露光
し、現像を施すことによって露光部のみの感光性樹脂層
が除去され、その部分の基板が露出する。このようにし
て得られた感光性樹脂層からなるパターン上の全面にシ
リコーンゴム層を積層すると、シリコーンゴムは先の露
光部では基板に直接塗布され、未露光部においては感光
性樹脂上に塗布されることとなる。次にこの積層物の全
面に露光する。その後再び現像を行うと、感光性樹脂層
上のシリコーンゴム層は、感光性樹脂層が溶解すると共
に除去され、ガラス基板上に直接積層されたシリコーン
ゴム層のみが残ることになる。このようにして、初めに
用いたマスクのパターンが反転した形のシリコーンゴム
層のパターンを得ることができる。

【００１４】また、露光部が現像液に不溶化するような
性質を持つ感光性樹脂（ネガ型）を用いる場合は、感光
性樹脂のパターン露光時、マスクを用いる必要はなく、
各画素間の遮光性の仕切り、即ちブラックマトリクスを
用いて基板裏面から露光することにより、画素部分に一
致した感光性樹脂パターンを得ることができる。シリコ
ーンゴム積層後、上記感光性樹脂に対して溶解力の強い
溶媒に浸漬して感光性樹脂層を膨潤させた後、感光性樹
脂層およびその上のシリコーンゴム層を剥離することに
よって、ブラックマトリクスに一致したシリコーンゴム
層のパターンを得ることができる。

【００１５】これらのシリコーンゴムパターンにおい
て、シリコーンゴム層部分とシリコーンゴム層の除去さ
れた部分のサイズの相互の比率と形状は、露光に用いる
マスクの調整によって自由に変更することが可能であ
る。本発明は、液晶表示素子のためのカラーフィルター
の提供を目的としている。カラーフィルターの各画素の
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。

【００１６】これらのシリコーンゴム層のパターンで細
分された部位に、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、赤、緑、青の三原色に着色し、カ
ラーフィルター製造目的を達成するものである。

【００１７】印刷法によって着色する場合は、水なし平
版を用いたオフセット印刷などが印刷精度の上で好まし
いが、勿論この方法に限定されるものではない。それら
の印刷法により、シリコーンゴムで仕切られた基板露出
部を赤、緑、青の三原色のインキで着色する。

【００１８】インクジェット法によって着色する場合
は、着色成分とバインダー樹脂を含むインキを用いるこ
とができる。着色成分としては、耐熱性、耐光性などに
優れた顔料および染料を用いることが好ましい。バイン
ダー樹脂としては、透明で、耐熱性に優れた樹脂が好ま
しく、例えばメラミン樹脂や、アクリル系樹脂などが挙
げられるが、これらに限定されるものではない。これら
の成分を含むインキを、インクジェット装置を用いて噴
射し、シリコーン除去部分を直接に着色する。

【００１９】インクジェット装置を用いて染料を含むイ
ンキを噴射し、シリコーンゴム除去部分を染色しようと
する場合には、必要に応じて予め感光性樹脂層の下に可
染性媒体を塗布しておく。可染性媒体としては、用いる
染料との親和性の良好な材料を選択することが好まし
い。酸性染料を用いる場合は、例えば、既知の天然高分
子材料であるコラーゲン、カゼイン、ゼラチンのほか、
アミノ基や４級アンモニウム塩を導入したアクリル系ポ
リマー、ポリビニルアルコールなどの合成高分子材料が
適用される。用いる染料としては酸性染料に限定される
ものではなく、塩基性染料、直接染料、油溶性染料およ
び反応性染料などを用いることができる。その場合可染
性媒体としては、用いる染料が染着可能な基を持つもの
を選択することができる。これら可染性媒体上にシリコ
ーンゴムのパターンを上記の方法で作成する。その後イ
ンクジェット法によって染料成分を含むインキを、シリ
コーンゴムパターンで仕切られた可染性媒体露出部に噴
射することによって可染性媒体層を赤、緑、青の三原色
に染色する。

【００２０】印刷法、インクジェット法のいずれを用い
る場合でも、シリコーンゴムの仕切りによってインキの
広がりが確実に押さえられ、滲み、混色のない高品質の
カラーフィルターが得られる。

【００２１】なお、透明基板上には、必要に応じて接着
性透明薄膜を塗布しておくこともできる。例えば、感光
層とガラス基板との接着性を向上するためには、（Ｎ−
トリメトキシシリルプロピル）ポリエチレンイミンなど
のアミノアルキルアルコキシシラン誘導体を用いること
ができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２３】実施例１ ガラス基板に研磨、洗浄を施した後、次の組成よりなる
溶液をスピナーで塗布し、100 ℃で３分乾燥して厚さ２
μｍの感光性樹脂層を設けた。

【００２４】 感光性樹脂層の組成 ナフトキノンジアジドスルホン酸部分エステル化 フェノールノボラック樹脂（エステル化度45％、分子量1300） 10 重量部 テトラヒドロフラン 40 重量部 カラーフィルターのブラックマトリックス部に光が当た
るパターンマスクを真空密着し、岩崎電気（株）製“ア
イドルフィン”2000露光機にセットし、ＵＶ光を 1ｍの
距離から60秒照射した後、エタノールにて現像し、パタ
ーニングした。この上に次の組成のシリコーンゴムの10
重量％n-ヘプタン溶液をスピナーで塗布、120 ℃で３分
キュアーし、厚さ２μｍの層とした。

【００２５】 シリコーンゴム層の組成 ポリジメチルシロキサン（分子量約８万両末端OH基） 100 重量部 メチルトリアセトキシシラン 5 重量部 酢酸ジブチル錫 0.2 重量部 次いで、この積層物を前記露光機を用いて全面露光した
後、“アイソパー”（ESSO社製）／エタノールの重量比
で１／９混合液に浸した後、同液を含ませた綿布で擦る
と、感光性樹脂層パターン上のシリコーンゴム層がその
下の感光性樹脂層と共に剥離し、ガラス板上にシリコー
ンゴム層からなるインキ反発性の仕切り壁が形成され
る。

【００２６】軟化点 145℃のシクロペンタジエン系樹脂
（日石化学（株）製“日石ネオレジン”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
（株）製５号ソルベント）45重量部を、窒素気流下に混
合、加熱昇温して 200℃で１時間加熱攪拌してワニスＡ
を得た。このワニスＡ80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
ンキの場合はフタロシアニングリーン、赤インキの場合
はブリリアントカーミン６Ｂを使用して調製した。これ
らのインキと「東レ水なし平版」を用いた平版オフセッ
ト印刷を用いてシリコーンゴムで仕切られた部位を赤、
青、緑の三原色を順に印刷して着色した。インキは水な
し印刷性が良好であり、仕切り壁が十分な反発性を示
し、滲みのない高品質のカラーフィルターを得た。

【００２７】実施例２ 実施例１において、ガラス基板上にあらかじめ次の組成
よりなる水溶性感光材料をスピナーで塗布し、乾燥した
後全面露光で架橋させて厚さ10μｍの可染性媒体層を形
成しておいた。

【００２８】 可染性媒体層の組成 低分子量ゼラチン（平均分子量20,000） 15 重量部 重クロム酸アンモニウム 2 重量部 水 85 重量部 その後実施例１と同様の手順で感光性樹脂塗布、露光、
現像、シリコーンゴム塗布、全面露光、パターニングを
行い、可染性媒体層の上にシリコーンの仕切り壁を形成
した。

【００２９】仕切り壁に囲まれた可染性媒体層に、次の
組成の酸性染料を含むインキ（酸性染料は、日本化薬の
レッド14Ｐ、グリーン 1Ｐ、ブルー 5Ｐを使用）をイン
クジェット装置で噴射して赤、青、緑に染色した。

【００３０】 インキ組成 酸性染料 3 重量部 酢酸 10 重量部 水 87 重量部 シリコーンゴムの仕切り壁によるインキの反発は良好で
あり、滲みのない高品質なカラーフィルターを得ること
ができた。

【００３１】実施例３ 赤、緑、青、各色のインキを下記の要領で調合した。ま
ず、赤色顔料としてＰＲ177 を 5重量部、界面活性剤
“ニューコール” 710Ｆ（日本乳化剤（株）製）5重量
部、水79重量部にガラスビーズを加え、ホモジナイザー
を用いて10時間攪拌し、顔料分散液を作製した。上記分
散液89重量部にメラミン樹脂（住友化学（株）製“スミ
テックスレジン”Ｍ−３）10重量部、硬化剤（住友化学
（株）製“スミテックスアクセレレーター”ＡＣＸ） 1
重量部を混合しカラーフィルター作製用赤インキを得
た。青インキ（顔料としてＰＢ15を使用）および緑イン
キ（顔料としてＰＧ36を使用）も同様の方法で調製し
た。

【００３２】実施例１において作成した、仕切り壁付き
ガラス基板のシリコーン除去部分のうち、赤、緑、青各
色に対応する画素部分を、上記組成からなるインキをイ
ンクジェット式インキ噴射装置を用いて噴射し、それぞ
れの色に着色した。

【００３３】これらのインキで着色後、150 ℃で20分間
加熱することにより着色部のインキを熱硬化させた。

【００３４】インキはインクジェットに適しており、良
好な噴射ができた。仕切り壁のインキ反発性は良好であ
り、滲み、はみ出し、各色の混合は見られず、高品質の
カラーフィルターを得た。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成を有するた
め、印刷法やインクジェット法によってカラーフィルタ
ーを製造する場合にも、インキの滲みや混色を確実に防
ぐことができる。これによって印刷法やインクジェット
法を用いて、非常に安価で高精度なカラーフィルタを得
ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に、感光性樹脂層を形成した
   後、該感光性樹脂層をフォトリソグラフィ法で露光・現
   像して所定のパターンを形成せしめ、次いでその上にシ
   リコーンゴム層を積層せしめた後、前記パターン化され
   た感光性樹脂層をその上のシリコーンゴム層と共に除去
   することによって、所定のパターン状にシリコーンゴム
   層の除去された部位を形成し、続いて前記除去された部
   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ーの製造法。
2. 【請求項２】感光性樹脂層が、活性な光線を照射するこ
   とによって可溶化する層であ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ーの製造法。
3. 【請求項３】三原色に着色する方法として、印刷法また
   はインクジェット装置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ーの製造法。