JPH06348023A

JPH06348023A - 顔料を含むカラーフィルター用レジストの塗布方法

Info

Publication number: JPH06348023A
Application number: JP15637593A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kato; 芳則加藤; Takenori Yamazaki; 武教山崎
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】塑性流体、チキソトロピー性流体などの、降伏
値を持つ非ニュートン性流体である顔料を含むカラーフ
ィルター用レジストを回転塗布する際、膜厚が均一で、
再現性の良い塗膜を得る方法の開発。【構成】回転塗布基上の基板に、塑性流体、チキソトロ
ピー性流体などの、降伏値を持つ非ニュートン性流体で
ある顔料を含むカラーフィルター用レジストを塗布する
前に、スタティックミキサーを通してそのチキソ比を
１．０〜１．１に調整してから回転塗布を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、レジストの塗布方法に
関し、更に詳しくは液晶表示等に用いられるカラーフィ
ルターを製造する際に使用される、顔料を含むカラーフ
ィルター用レジストの塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲカメラ用、カラー複写機用として
需要の大きいカラー固体撮像素子及び軽量化、薄型化の
趨勢、ＣＲＴ方式からの転換が進みつつあるカラー液晶
表示装置に用いられるカラーフィルターは、２種以上の
色相に着色された微細な樹脂層からなる領域（薄膜）
を、固体撮像素子あるいは、ガラスなどの透明基板上に
設けることによって形成されている。このような着色薄
膜は、従来染色法、印刷法により製造されており、特に
高精細度の画素が要求される場合は、染色法で作製する
のが主流である。

【０００３】しかしながら、染色法によるカラーフィル
ターは通常基板上に、あらかじめゼラチン、カゼイン等
の天然感光性樹脂、アミン変ポリビニルアルコール、ア
ミン変性アクリル樹脂などの染色基材をもって画素を形
成したのち、酸性染料等の染料で染色して作製するが、
多色を同一基板上に形成させる必要上、色相を変えるご
とに防染加工する必要があり、工程が非常に長いと言う
問題点を持っている。また、使用する染料、樹脂自体の
耐光性、耐熱性、耐湿性が一般に弱いため、これらを用
いて作製したカラーフィルターもおのずから、耐光性、
耐熱性、耐湿性の点で信頼性の問題があった。

【０００４】印刷法によるカラーフィルターは熱硬化
性、または光硬化性の樹脂に顔料を分散したインクを用
い、基板上に印刷した後、熱、又は光で硬化させること
により作製するが、高精細な画素の形成が困難であり、
また得られた画素の表面平滑性に問題があった。

【０００５】そこで近年、工程の簡略化、耐光性、耐熱
性、耐湿性の向上を目的として、あらかじめ顔料を樹脂
中に分散させたカラーフィルター用レジストによるカラ
ーフィルターの検討がなされている。

【０００６】顔料を含むカラーフィルター用レジストを
用いてカラーフィルターを作製する場合、前記レジスト
にはあらかじめ色素が分散されているので、染色および
防染加工の必要性がなく工程を簡略化でき、また顔料お
よび樹脂の、耐熱性、耐光性、耐湿性が高いため、この
レジストを用いて作製されるカラーフィルターの信頼性
が高い。

【０００７】上記レジストを用いてカラーフィルターを
作製する際には、乾燥して溶剤を除去した時の膜厚が、
通常、１〜２μｍとなるように塗布する。塗布方法とし
てはロールコーター、ワイヤーコーター、スピンコータ
ーなどの方法が検討されているが、基板の大型化に伴
い、スピンコーターによる回転塗布方法が、最も高い信
頼性を得ている。

【０００８】ここで、顔料を含むカラーフィルター用レ
ジストのレオロジーを見てみると、特開昭６３─１０７
７６９にも記載があるように、その流動特性は、塑性流
体あるいはチキソトロピー性流体としての流動特性を示
す。このような非ニュートン性流体の特性は、レジスト
中に含有される顔料粒子により引き起こされることは周
知の事実である。

【０００９】カラーフィルターの膜厚は、前述の様に１
〜２μｍとするのが一般的であるが、画素の形状、表面
状態を向上させる為に、膜厚を薄くするのが好ましく、
同一の分光特性を得るためにカラーフィルター用レジス
ト中の、顔料の割合を高くする必要があるが、顔料の含
有比率を高めるとレジスト中の顔料によるチキソトロピ
ー性が顕在化し、ズリ応力の有無で流動特性が変化して
くる。このチキソトロピー性は、レジスト中の顔料によ
る３次元の構造性によるもので、静置されることにより
その構造性は顕著となる。

【００１０】ここで、上記の様なチキソトロピー性をお
びたレジストを、回転塗布法により塗布すると、中心に
近ければ近いほど、外向きの遠心力は小さくなりレジス
トにかかるズリ応力は小さいため粘度が高くなり又、流
動性もなくなるが、これとは逆に、周辺になるほど外向
きの遠心力は大きくなり、レジストにかかるズリ応力は
大きいため、レジストの粘度が低くなり又、流動性も大
きくなる。このため、中心部では、膜厚が厚くなり、周
辺部では膜厚が薄くなり、塗膜の膜厚均一性に問題が生
じてしまう。

【００１１】上記の様な、塗膜の膜厚の均一性を改善す
る為に、特開昭６３─１３７７６８、特開昭６３─１３
７７６９では、顔料を含むカラーフィルター用レジスト
を基板上に供給後、該基板を回転して塗膜を形成する工
程において、回転を開始する直前に、該基板を水平方向
に振動させ、基板中央部のレジストにもずり応力をか
け、顔料による構造性を破壊し、流動性を持たせた上
で、次に回転を実施し、塗膜の均一化を図っている。

【００１２】しかしながら、この様な回転塗布装置は、
構造上複雑で、高価な装置となってしまうため問題があ
った。

【００１３】また、簡便な方法として、塗布直前に、該
レジストをスターラーなどで攪拌し、流動性を上げてか
ら塗布する方法や、スターラーの代わりに、該レジスト
に超音波をあて、その振動により流動性を上げてから塗
布する方法が考えられるが、製造ラインで、連続生産す
る際には不都合であり、スターラー攪拌では、気泡が混
入してしまうという問題点がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】顔料を含むカラーフィ
ルター用レジストを、回転塗布方法によって塗布する
際、塗膜の膜厚が均一になるような塗布方法が望まれて
いる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決するため鋭意検討した結果、塗膜の膜厚均一な
塗布方法を見出す事に成功した。

【００１６】即ち、本発明は、顔料を含むカラーフィル
ター用レジストを、スピンコーターにて塗布する際、ス
タティックミキサーにより該レジストのチクソ比を１．
０〜１．１としてから塗布することを特徴とする顔料を
含むカラーフィルター用レジストの塗布方法を提供す
る。

【００１７】本発明の顔料を含むカラーフィルター用レ
ジストの塗布方法を、詳しく説明する。

【００１８】本発明で使用されるスタティックミキサー
は、米国ケニックス製をはじめ、国内各社の製品が広く
実用に供されている。この形式は乱流を生じさせるエレ
メントを直列に幾段か重ね、この中にミキシングしよう
とする液を通過させる事だけで、混合攪拌する方法であ
るが、このミキシング部が静止状態（スタティック）で
あるため、混合の動力が不要であることが大きな特徴で
ある。

【００１９】また、このスタティックミキサーの方式に
は、ただ単に、乱流を生じさせる方式の他に、エレメン
トを通過する流体を、２分割し、ひねりを与えて混合す
る工程を繰り返すことにより混合する、分割型の方式が
あるが後者の方が望ましい。

【００２０】また、混合度の向上は、エレメントの段数
を増やす事により実施でき、送液配管の途中に、このス
タティックミキサーを設置するだけで混合攪拌が可能で
あり、さらには、混合部が半密閉状態である為、気泡な
どの混入が避けられると言った利点を有している。

【００２１】次に、本発明におけるチクソ比について説
明する。チキソトロピー性とは、前述の様に、ズリ応力
が高くなるにつれ、その時の粘度が低下する性質であ
り、粘性を表す方法としては１点での粘度測定では十分
でない。このためズリ応力の異なる２点の粘度を測定
し、この２つの値の比を見ることが一般的であり、この
値をチクソ比と呼ぶ。

【００２２】本発明でのチクソ比は、以下の方法により
求めたものである。測定には、東京計器社製Ｒ−ＳＬ型
粘度計にて、液温度２５℃で、ローター回転数３ＲＰＭ
での粘度をＡとし、同じく７ＰＰＭでの粘度をＢとし、
次式により求めた。チクソ比＝Ａ／Ｂ

【００２３】本発明では、前述のスタッティックミキサ
ーにより、チクソ性を持つ、顔料を含むカラーフィルタ
ー用レジストのチクソ比が１．０〜１．１となるように
してから塗布する。

【００２４】本発明のスタティックミキサーを使用す
る、顔料を含むカラーフィルター用レジストの塗布方法
を具体的に説明する。

【００２５】例えば、第１図に示す様な方法で実施され
る。加圧タンク（１）に入った顔料を含むカラーフィル
ター用レジスト（２）は、窒素、空気などの加圧気体
（３）により配管を通じ、スタティックミキサー（４）
に導入される。ここで、チキソトロピー性を持つレジス
トはスタティックミキサー中を通過する事により、攪拌
されそのズリ応力により充分に流動性のある状態とな
る。この流動性の高いレジストは、回転台（５）に設置
された基板上に供給されたのちガラス等の基板（６）に
回転塗布される。回転台の回転数は通常４００〜１２０
０ＲＰＭであり、塗膜の厚さは通常乾燥時の厚膜で１〜
５μである。この時、基板上に供給されたレジストの流
動特性は均一である為、基板中央とその周辺での流動特
性に差が殆どなく、回転塗布されたレジストの膜厚は均
一となる。このため、上記の様な方法で塗布することに
より得られるカラーフィルターは色むらが極めて少な
い。

【００２６】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳しく説明
する。実施例１スチレン─マレイン酸共重合物のエチルハーフエステル
（分子量２０００）１５重量部と、ジペンタエリスリト
ールヘキサアクリレート１０重量部と、チバ─ガイギー
社製光重合開始剤イルガキュアー９０７を１．８重量
部、日本化薬社製光重合開始剤ＤＥＴＸを０．９重量部
を４２重量部のエチルセロソルブアセテートに溶解する
ことにより感光性樹脂を得た。

【００２７】次に表１に示す顔料を、表記の混合比で配
合し後記する方法により分散化した。（表において混合
比は部で示す。）

【００２８】

【表１】

【００２９】上記、各顔料組成２０部に対し、分散剤と
してソルビタン脂肪酸エステル系化合物を４部加え、さ
らにエチルセロソルブアセテートを７６部加え、サンド
ミルにて分散化を行った。ここで分散化した赤、青、
緑、おのおのの、顔料粒子の平均個数分布は２００ｎｍ
以下であった。この顔料分散ペーストを上記の用にして
得られた感光性樹脂に対し、４０重量％加える事によ
り、赤、緑、青、黒各々のカラーフィルター用レジスト
を得た。このようにして得られたカラーフィルター用レ
ジストを、第１図に示す方法でミューカンパニー社製、
ミューミキサー（エレメント段数４８）なるスタティッ
クミキサーを通し、そのチクソ比を測定すると共に、縦
２０ｃｍ、横２７ｃｍのガラス基板を用い８００ｒ．
ｐ．ｍの回転数で２０秒間回転塗布を行い、２００度の
オーブンで充分乾燥した後、基板中心点から対角線上に
３ｃｍごとの膜厚を測定した。

【００３０】以下その結果を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】比較例１実施例１で作製した赤、緑、青、黒各々のカラーフィル
ター用レジストを、スタティックミキサーを通さない状
態でのチクソ比を測定し、同様に回転塗布を行い、膜厚
測定を行った結果を表３に示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【発明の効果】本発明の顔料を含むカラーフィルター用
レジストの塗布方法によれば、塑性流体、チキソトロピ
ー性流体などの非ニュートン性流体を回転塗布により極
めて均一に塗布することが可能であり、通常の回転塗布
方法では到底得ることのできない均一性がえられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塗布方法を実施する為の１態様を示す
概略図である。

【記号の説明】

１．加圧タンク２．カラーフィルター用レジスト３．加圧用気体４．スタティックミキサー５．回転台６．ガラス基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料を含むカラーフィルター用レジスト
を、スピンコーターにて塗布する際、スタティックミキ
サーにより、該レジストのチクソ比を１．０〜１．１と
してから塗布することを特徴とする顔料を含むカラーフ
ィルター用レジストの塗布方法【０００１】