JPH06324208A - カラーフィルタの製造方法 - 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、露光して所定の着色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
造方法において、透明基板の表面にあらかじめ着色パタ
ーンに対応する位置に金属酸化物の微粒子を０．１〜３
０重量％含有する感光性樹脂組成物よりなる下地層を設
け、この下地層の上に着色パターンを形成することを特
徴とするカラーフィルタの製造方法。

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造
方法に関し、更に詳しくは作業性が良く高精度の多色の
微細パターンを形成することが出来るカラーフィルタの
製造方法に関する。

【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造方法が提案さ
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では、微細なパターンは形成でき
る。

【０００３】前記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、該工程を他の
色についても同様に繰り返し行ってカラーフィルタを形
成する方法がある。また、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
樹脂層から成る感光性フィルムを使用して、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、しかも得られるカラーフィル
タは耐熱性に優れる方法がある。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、前記着色感光性樹脂層が前記基板に面す
るように貼り合わせる工程、露光して所定のパターンを
形成させる工程およ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こと
を特長とするカラーフィルタの製造方法がある。感光性
フィルムを使用して、カラーフィルタを製造する方法が
各種提案されている。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フィルムを用い
て、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６１−９９１０２号公報）がある。
また、前記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てのちに、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）がある。前記フィル
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、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）がある。さらには、前記着色感
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
する感光性フィルムを用いて特開昭６３−１８７２０３
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）がある。

【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（透明ガラス）に接触せ
ず、また不十分な接着圧力の為、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。
本発明は、前記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造方法を提供するものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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
定の着色パターンを形成させる工程および前記ベースフ
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造方法において、透
明基板の表面にあらかじめ、着色パターンに対応する位
置に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、この下地層の
上に着色パターンを形成するカラーフィルタの製造方法
に関する。

【０００６】本発明に用いられる感光性フィルムは、透
明な剥離性ベースフィルム、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。該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、該感光性樹脂層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望ましい。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、
該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。透
明基板の表面にあらかじめ、着色パターンに対応する位
置に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、
着色パターンの密着性が向上され、ベースフィルムの剥
離の際に、感光性樹脂層が基板から剥がれることが防止
され、また、現像時に感光性樹脂層が基板から剥がれる
ことを防止され、特に重要な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含まれる金
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。
金属酸化物の微粒子の添加量は、０．１〜３０重量％、
好適には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
望ましい。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】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であるこ
とが好ましい。

【０００８】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、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
基を有する物質、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。

【０００９】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）アクリレート等が挙げられる。さらにコポリエ
ステル、例えばテレフタル酸、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。

【００１０】（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。該配合量が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。

【００１１】前記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（ミヒラーのケトン）、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。
（ｃ）成分の配合量は（ａ）成分と（ｂ）成分の総量１
００重量部に対して好ましくは０．１〜１０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。

【００１２】顔料又は染料（（ｄ）成分）としは、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。

【００１３】着色された感光性樹脂層には、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１００重量部に対して１〜２０重量部含有させること
が望ましい。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。

【００１４】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、前記
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好ましい。

【００１５】本発明におけるカラーフィルタは、次のよ
うにして製造される。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が貼り合わされ、該着色感光
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。各色ごとのカラーフィルタのパター
ンを形成するときに、金属酸化物の微粒子を０．１〜３
０重量％含有する感光性樹脂組成物よりなる下地層を設
け、あらかじめ当該色の着色された感光性樹脂層のパタ
ーンを露光、現像して、当該色の着色パターン以外の下
地層を溶解除去してから、当該色の着色された感光性樹
脂層をラミネートする。この着色パターンの形成工程
を、各色の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。

【００１６】図３および図４によって本発明のカラーフ
ィルタの製法の一例を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の順に着色パターンを形成する方法について説明する。
透明基板５に下地層形成用感光性フィルムを積層して下
地層６を形成する（図３ａ）。赤色のパターンのマスク
露光、現像を行い下地層を赤色パターンと同一の形状に
パターン化する（ｂ）。ついで、赤色に着色された感光
性樹脂層７を積層し（ｃ）、露光、現像してパターン化
する（ｄ）。この上に下地層形成用感光性フィルム８を
積層して（ｅ）、緑色のパターンのマスク露光、現像を
行い下地層を緑色パターンと同一の形状にパターン化す
る（ｆ）。ついで、緑色に着色された感光性樹脂層９を
積層し（図４ｇ）、露光、現像してパターン化する
（ｈ）。同様にして下地層１０の形成（ｉ、ｊ）、青色
（Ｂ）パターンの形成（ｋ、ｌ）を行って赤、緑、青の
多色パターンの形成されたカラーフィルタが得られる。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 着色感光性樹脂層感光性フィルムの製造 表１の材料を均一に溶解して溶液Ａを得た。この溶液Ａ
２０６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（テイジン社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。

【００１８】下地層感光性フィルムの製造 表３の材料を配合し、均一に混合した。得られた溶液
を、上記と同じ厚さ２５μｍ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。

【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、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、露光機ＨＭＷ−２０１
Ｂ（３ｋＷ、超高圧水銀灯、オーク製作所製）で赤色パ
ターンと同一のパターンのネガマスクを介して５０ｍＪ
／ｍ²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
２０秒スプレー現像をした。現像後十分に水洗して、１
５０℃で４５分間加熱してカラーフィルタ用の下地層の
形成された基板を得た。つぎに、この下地基板を８０℃
で１０分間加熱後、赤色感光性樹脂層感光性フィルムの
保護フイルムを剥がしながら、赤色感光性樹脂層をロー
ル温度１２０℃、ロール圧４ｋｇ／ｃｍ²、速度１．５
ｍ／分でラミネートした。次いで、赤色パターンのネガ
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％
Ｎａ₂ＣＯ₃水溶液で２０秒スプレー現像をして未露光部
を除去し、赤色パターンを形成した。この下地層と着色
パターンの形成工程を、青、緑、黒の順に各色の感光性
フィルムを用いて繰り返し行い、図１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５０ｍＪ／ｃｍ²、黒色の感光性樹
脂層に対しては８０ｍＪ／ｃｍ²であった。得られた多
色パターンに紫外線照射機（ランプＨ５６００Ｌ／２、
東芝電材社製）を用いて３Ｊ／ｃｍ²で照射した後、１
５０℃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。図
３に最終的に得られた実施例１の形状パターンを示す。
このプロセスの特長は下地層のある部分のみに着色層が
形成されるので、着色層のはがれ、形状のくずれが生ぜ
ず、良好なパターンが得られる。

【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着
色感光性樹脂層感光性フイルムを赤、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、赤色パターンを形成した。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を図
２に示す。はじめの色の赤（１）のパターンは良好であ
ったが、青（２）、緑（３）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、１２５μｍ×１２５μｍの正
方形は再現されなかった。最後の黒は全く画素を生じな
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、作業性よく基板上に均一な厚さの高精度の多色の微
細パターンの形成された、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２】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。

【図３】本発明の製造法の一例を示す説明図である。

【図４】本発明の製造法の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 赤色 ２ 青色 ３ 緑色 ４ 黒色 ５ 透明基板 ６ 下地層 ７ 着色された感光性樹脂層 ８ 下地層 ９ 着色された感光性樹脂層 １０ 下地層

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、露光して所定の着色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
   の製造方法において、透明基板の表面にあらかじめ着色
   パターンに対応する位置に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、この下地層の上に着色パターンを形成すること
   を特徴とするカラーフィルタの製造方法。