JPH06313804A - カラーフィルタの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業性がよく基板上に均一な厚さの高精度の
微細パターンを形成し、優れた耐熱性を有するカラーフ
ィルタを提供する。 【構成】 透明基板上に、ベースフィルムと一色に着色
された感光性樹脂層とを有する感光性フィルムを、着色
された感光性樹脂層が透明基板に面するように貼り合わ
せる工程、露光して所定のパターンを形成させる工程及
び前記ベースフィルムを剥がして現像する工程を繰り返
して多色パターンを形成させるカラーフィルタの製法に
おいて、透明基板の表面にあらかじめ、金属酸化物の微
粒子を０．１〜３０重量％含有する露光された感光性樹
脂組成物よりなる下地層を設けて第一色の着色感光性樹
脂層を貼り合わせ、さらに第二色以降の着色感光性樹脂
層の張り合わせの前にも当該下地層を予め設けることを
特徴とするカラーフィルタの製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタの製法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタは、ガラスなどの光学的
に透明な基板の表面に２種以上の色相を異にする極めて
微細なストライプ状又はモザイク状のパターンを一定の
間隔を開けて、平行又は交差して並べた物である。これ
らのパターンは色相を所定の順序に所定の間隔をおいて
整然と配置し、しかも厚さムラの少ない均一な層とする
必要があり、種々のカラーフィルタの製法が提案されて
いる。例えばスクリーン印刷法では低コストのカラーフ
ィルタの形成が可能である。またフォトリソグラフィ技
術を用いる方法、すなわち、カラーフィルタ用基板上に
形成された透明膜に、所定のネガマスクを通して紫外線
照射し、未露光部を除去したのち、防染層を形成しなが
ら染色する方法がある。前記の方法の改良法として、基
板上に着色した溶液状感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥
したのち、露光、現像して一色のパターンを形成させ、
この工程を他の色についても同様に繰り返し行って微細
パターンを形成したカラーフィルタとする方法がある。

【０００３】現在プリント配線板製造時のエッチングレ
ジスト、めっきレジスト、ソルダレジスト等に一般に使
用されている、ベースフィルム及び感光性樹脂層からな
る感光性フィルムを使用した多色の微細なストライプ状
又はモザイク状のパターンを簡単に高精度で形成するこ
とが出来るカラーフィルタの製法が知られている。透明
基板上にベースフィルムと一色に着色された感光性樹脂
層とからなる感光性フィルムを、着色感光性樹脂層が基
板に面するように貼り合わせる工程、露光工程およびベ
ースフィルムを剥がして現像する工程を繰り返して多色
パターンを形成させてカラーフィルタとされる。例え
ば、一つの色相着色剤を含む感光性樹脂の層を支持体に
塗布乾燥した感光性フィルムの感光性樹脂の層を透明な
板の上に転写して、所定のパターンのマスクを介して露
光、現像してパターンを形成する方法（特開昭６１−９
９１０２号公報）がある。また、このフィルムに所定の
パターンのマスクを介して露光、現像してパターンを形
成したのちに、透明な板の上に転写してカラーフィルタ
のパターンを形成する方法（特開昭６１−９９１０３号
公報）およびこのフィルムを透明な板の上に加熱圧着し
て、所定のパターンのマスクを介して露光して、ベース
フィルムを剥離し、現像して透明着色の画像パターンを
形成する方法（特開昭６３−１８７２０３号公報）、さ
らに着色感光性樹脂の上にポリ酢酸ビニル共重合体の接
着体を構成した感光性フィルムを用いて特開昭６３−１
８７２０３号公報と同様の方法でカラーフィルタのパタ
ーンを形成する方法（特開平２−２４６２４号公報）が
知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この製造方法では、二
色目以降の層を形成する際に、既に形成された着色層上
の二色目以降の新着色層と前記基板上に直接接触する新
着色層との間に段差が生ずる。この段差は既に形成され
た着色層の厚さ（１〜５μｍ）によって決まる。この段
差があるために新着色層が下地（透明基板）に接触せ
ず、また不十分な接着圧力のため接着力が不十分とな
り、着色層が下地に密着せず、ベースフィルムを剥離す
ると、ベースフィルムとともに剥離されて、下地に着色
層が付着しない部分が生ずる。そのまま、露光現像する
と、着色像が存在しない部分を露光する等の不都合が生
じ、所望のカラーフィルタが得られない欠点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来技術の欠点を無くし、作業性が良く、しかも高精度で
多色の微細パターンを形成することができるカラーフィ
ルタの製法を提供するものである。本発明は、透明基板
上に、ベースフィルムと一色に着色された感光性樹脂層
とを有する感光性フィルムを、着色された感光性樹脂層
が透明基板に面するように貼り合わせる工程、露光して
所定のパターンを形成させる工程及び前記ベースフィル
ムを剥がして現像する工程を繰り返して多色パターンを
形成させるカラーフィルタの製法において、透明基板の
表面にあらかじめ、金属酸化物の微粒子を０．１〜３０
重量％含有する露光された感光性樹脂組成物よりなる下
地層を設けて第一色の着色感光性樹脂層を貼り合わせ、
さらに第二色以降の着色感光性樹脂層の貼り合わせの前
にも当該下地層を予め設けることを特徴とするカラーフ
ィルタの製法に関する。

【０００６】透明基板の表面および第二色以降の着色感
光性樹脂層の貼り合わせの前にあらかじめ、金属酸化物
の微粒子を０．１〜３０重量％含有する感光性樹脂組成
物よりなる下地層を設けることにより、前記の一色に着
色された感光性樹脂層の密着性を向上させ、ベースフィ
ルムの剥離の際および現像時に、感光性樹脂層が基板か
ら剥がれることが防止され、フィルムの追随性が改善さ
れる。下地層を構成する感光性樹脂組成物に添加される
金属酸化物の微粒子の具体例としては、三酸化アンチモ
ン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化珪素等がある。
金属酸化物微粒子の添加量は、０．１〜３０重量％、好
ましくは０．１〜５重量％の範囲が望ましい。０．１重
量％未満では画像の密着性向上に十分な効果が得られ
ず、逆に、３０重量％を越えると、感光性樹脂層の変
色、透明度の低下がある。金属酸化物の微粒子は、平均
粒径が０．０１〜０．２μｍの範囲のものを用いること
が好ましい。下地層を形成する感光性樹脂組成物は、一
色に着色された感光性樹脂層の形成に用いられる下記の
組成において、顔料又は染料に代えて金属酸化物の微粒
子を含む組成物とされる。下地層の厚さは、０．１〜
２．０μｍの範囲とすることが好ましい。

【０００７】本発明に用いられる感光性フィルムは、透
明なベースフィルム、例えばポリエチレンテレフタレー
トなどのフィルム上に、一色に着色された感光性樹脂組
成物を塗布し、乾燥させて着色感光性樹脂層を形成させ
たものである。この着色感光性樹脂層は未硬化であり、
柔軟で、粘着性を有するため、この上にさらにポリエチ
レンフィルムなどの保護フィルムを貼り合わせて外部か
らの損傷、異物の付着等を防止することが好ましい。感
光性フィルムに形成された着色感光性樹脂層は、保護フ
ィルムを剥がしながら透明基板上に貼り合わされ、ま
た、着色感光性樹脂層表面のベースフィルムは、所定パ
ターンのネガマスクを通じて露光した後に除去される。

【０００８】一色に着色された感光性樹脂層は、エチレ
ン性不飽和化合物（ａ）、カルボキシル基含有フィルム
性付与ポリマー（ｂ）、光重合開始剤または光重合開始
剤系化合物（ｃ）および顔料又は染料（ｄ）を含有する
のが好ましく、層の厚さは、０．５〜１５μｍとするこ
とが好ましい。

【０００９】エチレン性不飽和化合物（（ａ）成分）と
しては、例えば多価アルコールにα、β−不飽和カルボ
ン酸を付加して得られる化合物、例えばトリメチロール
プロパンジ（メタ）アクリレート（メタアクリレートま
たはアクリレートを意味する。以下同じ）、トリメチロ
ールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロ
ールメタントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリス
リトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリス
リトールヘキサ（メタ）アクリレート等；グリシジル基
含有化合物にα、β−不飽和カルボン酸を付加して得ら
れる化合物、例えばトリメチロールプロパントリグリシ
ジルエーテルトリアクリレート、ビスフェノールＡジグ
リシジルエーテルジ（メタ）アクリレート等；多価カル
ボン酸、例えば無水フタル酸等と水酸基およびエチレン
性不飽和基を有する化合物、例えばβ−ヒドロキシエチ
ル（メタ）アクリレート等とのエステル化物；（メタ）
アクリル酸（メタアクリル酸またはアクリル酸を意味す
る、以下同じ）のアルキルエステル、例えば（メタ）ア
クリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）
アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキ
シル等が挙げられ、トリメチルヘキサメチレンジイソシ
アナートと２価アルコールと２価の（メタ）アクリル酸
モノエステルとを反応させて得られるウレタンジアクリ
レート化合物なども用いられる。これらの化合物は２種
以上用いても良い。（ａ）成分の配合量は（ａ）成分と
（ｂ）成分の総量を１００重量部として好ましくは９０
〜５０重量部とされる。

【００１０】カルボキシル基含有フィルム性付与ポリマ
ー（（ｂ）成分）としては、例えば（メタ）アクリル酸
アルキルエステルと（メタ）アクリル酸との共重合体；
（メタ）アクリル酸アルキルエステルと（メタ）アクリ
ル酸とこれらと共重合し得るビニルモノマーとの共重合
体が挙げられる。（メタ）アクリル酸アルキルエステル
としては、例えば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）
アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メ
タ）アクリル酸２−エチルヘキシル等が挙げられる。ま
た、（メタ）アクリル酸アルキルエステルや（メタ）ア
クリル酸とこれらと共重合し得るビニルモノマーとして
は、（メタ）アクリル酸ジメチルエチル、（メタ）アク
リル酸テトラヒドロフルフリル、（メタ）アクリル酸ジ
エチル、２，２，２−トリフルオロエチル（メタ）アク
リレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル
（メタ）アクリレート、アクリルアミド、ジアセトンア
クリルアミド、スチレン、ビニルトルエン等が挙げられ
る。さらに（メタ）アクリル酸を共重合成分として含む
テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸等のポリエス
テル、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体、セ
ルロースアセテート、セルロースアセテートブチレー
ト、メチルセルロース、エチルセルロース等も用いるこ
とが出来る。

【００１１】（ｂ）成分の使用によって、塗膜性や硬化
物の膜特性が向上し、（ｂ）成分の配合量は、（ａ）成
分と（ｂ）成分の総量を１００重量部として好ましくは
１０〜５０重量部である。この配合量が１０重量部未満
では、エチレン性不飽和化合物が多くなるため光感度が
低下し、５０重量部を超えると、光硬化物が脆くなる傾
向がある。また、（ｂ）成分の重量平均分子量は、前記
塗膜性や膜強度の点から１０，０００以上が好ましい。

【００１２】前記の光重合開始剤または光重合開始剤系
化合物（（ｃ）成分）としては、例えばベンゾフェノ
ン、Ｎ，Ｎ′−テトラメチル−４，４′−ジアミノベン
ゾフェノン（ミヒラーケトン）、Ｎ，Ｎ′−テトラメチ
ル−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ
−４′−ジメチルアミノベンゾフェノン、４，４′−ジ
エチルアミノベンゾフェノン、２−エチルアントラキノ
ン、フェナントレンキノン等の芳香族ケトン；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
インフェニルエーテル等のベンゾインエーテル、メチル
ベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾイン；２−
（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾ
ール二量体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジ
（ｍ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダ
ゾール二量体、２−（ｏ−フルオロフェニル）−４，５
−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−メトキシ
フェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、
２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイ
ミダゾール二量体、２，４−ジ（ｐ−メトキシフェニ
ル）−５−フェニルイミダゾール二量体、２−（２，４
−ジメトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾ
ール二量体、２−（ｐ−メチルメルカプトフェニル）−
４，５−ジフェニルイミダゾール二量体等の２，４，５
−トリアリールイミダゾール二量体等が用いられる。

【００１３】（ｃ）成分の配合量は（ａ）成分と（ｂ）
成分の総量１００重量部に対して好ましくは０．１〜１
０重量部である。この配合量が０．１重量部未満では光
感度が不十分となり、１０重量部を超えると露光の際に
組成物の表面での光吸収が増大し、内部の光硬化が不十
分となる傾向がある。

【００１４】顔料又は染料（（ｄ）成分）としては、一
般に知られている着色剤が使用でき、感光性樹脂層の成
分、特にエチレン性不飽和化合物またはカルボキシル基
含有フィルム性付与ポリマーに対する相溶性、目標とす
る色相、光透過性等を考慮して選択される。（ｄ）成分
の配合量は、（ａ）成分と（ｂ）成分の総量１００重量
部に対して好ましくは１〜５０重量部である。この配合
量が１重量部未満では着色が不十分であり、５０重量部
を超えると光透過率が低下する傾向がある。

【００１５】着色感光性樹脂層には、加熱硬化性を高め
るためにカルボキシル基含有フィルム性付与ポリマーの
カルボキシル基と熱反応するメラミン樹脂および／また
はエポキシ樹脂を、（ａ）成分と（ｂ）成分の総量１０
０重量部に対して１〜２０重量部添加含有させることが
好ましい。これらを添加して１３０〜２００℃で３０〜
６０分加熱することによって着色層の架橋密度が向上
し、耐熱性が著しく向上する。カラーフィルタを形成す
る透明基板がガラス板の場合は、着色感光性樹脂層とガ
ラス板との密着性を向上させるため、あらかじめシラン
カップリング剤で処理したガラス板を用いることが望ま
しい。また、着色感光性樹脂層にシランカップリング剤
を含有させ、感光性樹脂層とガラス板との密着性を向上
させることもできる。この場合のシランカップリング剤
の添加量は、（ａ）成分と（ｂ）成分の総量１００重量
部に対して１〜３０重量部であることが望ましい。

【００１６】本発明においてカラーフィルタは、次のよ
うにして製造される。まず、透明基板上に感光性フィル
ムに形成された着色感光性樹脂層を貼り合わせ、着色感
光性樹脂層表面のベースフィルム上に所定パターンのネ
ガマスクを乗せて露光したあと、ベースフィルムが除去
される。ついで未露光部分が現像液で現像され、着色パ
ターンが形成される。この着色パターン形成工程を、色
の異なる感光性フィルムを用いて所定回数繰り返し行
い、多色のパターンを形成させてカラーフィルタが得ら
れる。本発明はこの工程において、着色感光性樹脂層を
貼り合わせる前に下地層を設けるものである。

【００１７】図１によって説明する。図１では赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の順に着色パターンを形成
する例を示す。透明基板５上に下地層６となる感光層を
ラミネートして、全面露光して完全に硬化させ（ａ）、
この上に第一色目の着色感光性樹脂層を貼り合わせて、
マスク露光し、現像して、第一色目の着色パターン７
（Ｒ）を形成する（ｂ）。ついで、その上に下地層８と
なる感光層を全面に貼り合わせて全面露光して完全に硬
化させ（ｃ）、第二色目の着色感光性樹脂層を貼り合わ
せて、マスク露光し、現像して第二色目の着色パターン
９（Ｇ）を形成し（ｄ）、以下同様にして下地層１０第
三色目の着色パターン１１（Ｂ）の形成が行われる
（ｅ，ｆ）。図１においてマトリックス状にパターン化
する黒色の着色パターンについては省略したが、黒色の
着色パターンを形成する場合には、同様に下地層が形成
される。

【００１８】

【実施例】

実施例１ １）着色感光性樹脂層感光性フィルムの製造 表１を均一に溶解して溶液Ａを得た。この溶液Ａ２０６
重量部に表２のいずれかの顔料３５重量部、メラミン樹
脂５重量部およびシランカップリング剤５重量部をそれ
ぞれ添加し、溶解して感光性樹脂層塗工溶液を得た。

【表１】

【表２】 メラミン樹脂はサイメル３００（ヘキサメトキシメチル
メラミンの商品名、三井東圧社製）、シランカップリン
グ剤はＫ３Ｍ５０３（信越化学社製）を用いた。得られ
た溶液を、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレート
フィルム（テイジン製テトロンフィルムＳ２５）上に均
一な厚さに塗布し、１００℃の乾燥機で２分間乾燥し、
保護フィルムとして厚さ３０μｍのポリエチレンフィル
ムを貼り合わせて感光性フィルムを得た。乾燥後の感光
性樹脂層の厚さは２μｍであった。 ２）下地層感光性フィルムの作成 表３を配合し、均一に混合した。該溶液を、厚さ２５μ
ｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に均一な厚
さに塗布し、１００℃の乾燥機で２分間乾燥し、保護フ
ィルムとして厚さ３０μｍのポリエチレンフィルムを貼
りあわせて下地層感光性フィルムを得た。乾燥後の感光
性樹脂層の厚さは２μｍであった。

【表３】 つぎに、厚さ１mmのガラス板を８０℃で１０分間加熱
後、このガラス板上に前記の下地層感光性フィルムの保
護フィルムを剥がしながら、感光性樹脂層をロール温度
１２０℃、ロール圧４kg/cm²、速度１．５ｍ／分でラミ
ネートした。次いで、露光機ＨＭＷ−２０１Ｂ（３kW、
超高圧水銀灯、オーク製作所製）で全面露光した後、ポ
リエチレンテレフタレートフィルムを除去し紫外線照射
機（ランプＨ５６００Ｌ／２、東芝電材社製）を用いて
３Ｊ/cm²で照射した後、１５０℃で４５分間加熱してカ
ラーフィルタ用の下地基板を得た。このカラーフィルタ
用の下地基板を８０℃で１０分間加熱後、前記カラーフ
ィルタ用の下地基板に前記の着色感光性樹脂層感光性フ
ィルムの保護フィルムを剥がしながら、着色感光性樹脂
層をロール温度１２０℃、ロール圧４kg/cm²、速度１．
５ｍ／分でラミネートした。次いで、所定のパターンの
ネガマスクを通して露光機ＨＭＷ−２０１Ｂ（３kW、超
高圧水銀灯、オーク製作所製）で露光した後、ポリエチ
レンテレフタレートフィルムを除去し、３０℃で２重量
％のＮａ₂ＣＯ₃水溶液で１０〜２０秒スプレー現像をし
て未露光部を除去し、赤色の着色パターンを形成した。
引き続いて赤色の着色パターンを形成した基板を８０℃
で１０分間加熱後、前記の下地層感光性フィルムの保護
フィルムを剥がしながら、感光性樹脂層をロール温度１
２０℃、ロール圧４kg/cm²、速度１．５ｍ／分でラミネ
ートした。次いで、露光機ＨＭＷ−２０１Ｂ（３kW、超
高圧水銀灯、オーク製作所製）で全面露光した後、ポリ
エチレンテレフタレートフィルムを除去し紫外線照射機
（ランプＨ５６００Ｌ／２、東芝電材社製）を用いて３
Ｊ/cm²で照射した後、１５０℃で４５分間加熱して下地
層がオーバコートされた一色の着色パターンを形成した
基板を得た。この着色パターンの形成工程を、赤、青、
緑、黒の順に各色の感光性フィルムを用いて３回繰り返
し行い、図２に示す多色のパターンを形成した。この際
の露光量は赤、青、緑色の感光性樹脂層に対しては１５
０mJ/cm²、黒色の感光性樹脂層に対しては３００mJ/cm²
であった。得られた多色パターンに紫外線照射機（ラン
ブＨ５６００Ｌ／２、東芝電材社製）を用いて３Ｊ/cm²
で照射した後、１５０℃で４５分間加熱してカラーフィ
ルタを得た。得られたカラーフィルタは赤、青および緑
色のパターンが整然と並び、それぞれの間隔は黒色で埋
められていた。

【００１９】比較例１ 実施例１と同様にして厚さ２５μｍのポリエチレンテレ
フタレートフィルム（テイジン製テトロンフィルムＳ２
５）をベースフィルムとして、上に保護フィルムとして
厚さ３０μｍのポリエチレンフィルムを貼り合わせた感
光性フィルムを顔料の赤、青、緑、黒それぞれについて
作成した。実施例１と同様であるが下地層を設けない
で、赤色の着色パターンを形成し、ついで、この着色パ
ターンの形成工程を、青、緑、黒の順に各色の感光性フ
ィルムを用いて３回繰り返し行い、実施例１と同様の多
色のパターンを形成した。得られた多色のパターンの模
式図を図３に示す。はじめの色の赤（１）色のパターン
は良好であったが、青（２）、緑（３）、黒（４）で
は、赤と赤の隣合った画素のあいだ（３２５μｍ）の一
部分しか画素が生ぜず、特に、赤の画素に２５μｍ間隔
で接している青の画素では５０μｍ幅しか再現せず、１
２５μｍ×１２５μｍの正方形は再現されなかった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、感光性フィルムの追随
性、作業性がよく基板上に均一な厚さの高精度で多色の
微細パターンを形成することができ、また、優れた耐熱
性を有するカラーフィルタを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工程を説明する図である。

【図２】本発明の実施例で得たカラーフィルタのパター
ンを示す図である。

【図３】本発明の比較例で得たカラーフィルタのパター
ンを示す図である。

【符号の説明】

１ 赤色パターン ２ 青色パターン ３ 緑色パターン ４ 黒色パターン ５ 透明基板 ６ 下地層 ７ 第一色目の着色パターン ８ 下地層 ９ 第二色目の着色パターン １０下地層 １１第三色目の着色パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に、ベースフィルムと一色に
   着色された感光性樹脂層とを有する感光性フィルムを、
   着色された感光性樹脂層が透明基板に面するように貼り
   合わせる工程、露光して所定のパターンを形成させる工
   程及び前記ベースフィルムを剥がして現像する工程を繰
   り返して多色パターンを形成させるカラーフィルタの製
   法において、透明基板の表面にあらかじめ、金属酸化物
   の微粒子を０．１〜３０重量％含有する露光された感光
   性樹脂組成物よりなる下地層を設けて第一色の着色感光
   性樹脂層を貼り合わせ、さらに第二色以降の着色感光性
   樹脂層の張り合わせの前にも当該下地層を予め設けるこ
   とを特徴とするカラーフィルタの製法。