JPH07134204A - カラーフイルタの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光性フイルムの追随性、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イルタの製造法を提供
する。 【構成】 （ｉ）透明基板上に、ベースフイルムと一色
に着色された感光性樹脂層とからなる感光性フイルムを
着色された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、（ii）露光して所定のパターンを形成さ
せる工程および（iii）前記ベースフイルムを剥がして
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
ラーフイルタの製造法であって、前記貼り合わせる工程
において、カラーフイルタの形状をモザイク状の正方形
の画素とし、二色目以降の貼り合わせの際に、前記感光
性フイルムの送り方向を一色目の画素の対角線と直交す
る方向とすることを特徴とするカラーフイルタの製造
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフイルタの製造
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフイルタは、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、種々のカラーフイルタの製造法が提案されて
いる。例えばスクリーン印刷法では低コストのカラーフ
イ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、カラーフイルタ用基板上に
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。

【０００３】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、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イルタを
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、ベースフイルム及び感光
性樹脂層から成る感光性フイ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
度で形成できるカラーフイルタの製造法が知られてい
る。透明基板上にベースフイ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イルムを、着色された感
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
スフイ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イルタが製造される。例え
ば、一つの色相の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イ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−
９９１０２号公報）がある。アルカリ現像を行う方法
（特開平２−２３９２０５号公報）水溶性ベースフイル
ムを用いる方法（特開平２−２７１３０１号公報）ま
た、このフイ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イルタのパターンを形成する方法
（特開昭６１−９９１０３号公報、特開昭６３−６６５
０３号公報）およびこのフイ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、
ベーイフイルムを剥離し、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、特開平２−２４４００５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
した感光性フイ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イ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。さらには、感光性フイルムを用いて、カラーフイル
タを作成する方法が、特開平３−１６０４５４号公報、
特開平３−１１１８０２号公報、特開平２−１５１８０
５号公報、特開平４−２１２１６１号公報、特開平４−
３０１６０２号公報、特開平５−２１０７号公報等に提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のカラーフイルタ
の製造法では、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着色層と前記基板上に
直接接触する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、ベースフイル
ムを剥離すると、ベースフイ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。またそのま
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、所望のカラーフイルタが得られな
い欠点がある。さらに詳しく説明すると、特に、カラー
フイルタがモザイク状の三原色（赤、緑、青）の画素か
ら構成されている場合には一色目のモザイク状の画素が
例えば１２５μｍ×１２５μｍの正方形の画素が正方形
の対角線上に列状に並び、厚さ２．０μｍで透明基板上
に構成されている上に二色目の着色層を貼りは合わせる
と前置画素により、２．０μｍ前後の凹凸があるため、
透明基板と着色層の間に接触不十分の部分が生じ、二色
目の着色層がこの凹凸に十分に追随しない欠点があっ
た。本発明は、この欠点を無くし、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
カラーフイルタの製造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、（ｉ）透明基
板上に、ベースフイ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イルムを着色された感光性樹脂層
が前記基板に面するように貼り合わせる工程、（ii）露
光して所定のパターンを形成させる工程および（iii）
前記ベースフイ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イルタの製造法で
あって、前記貼り合わせる工程において、カラーフイル
タの形状を、モザイク状の正方形とし、二色目以降の貼
り合わせの際に、前記感光性フイルムの送り方向を、一
色目の画素の対角線と直交する方向とすることを特徴と
するカラーフイルタの製造法に関する。

【０００６】本発明によれば、画素による凹凸に二色目
以降の感光性フイルムが良好に追随される。即ち、モザ
イク対角線上の列と直交させて加圧ロールを駆動させ
て、貼り合わせていくことにより、前置画素の凹凸によ
る段差部分に十分なフイルムの供給が行われるため、接
触不十分の部分がなくなる。

【０００７】例えば２μｍの段差があるときは、凹凸の
追随のため、前置画素毎に４μｍのフイルム長さが必要
であって、Ａ４版では４〜８mmのフイルムが凹凸部分で
消費される。この消費量を前置画素の凹凸による段差に
精度良く合わせることが出来る。

【０００８】本発明に用いられる感光性フイルムは、透
明なベースフイルム、例えばポリエチレンテレフタレー
トなどのフイルム上に、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
レンフイルムなどの保護フイ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
光性フイルムに形成された着色感光性樹脂層は、保護フ
イ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イルムは、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。

【０００９】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イルム
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。

【００１０】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。

【００１１】カルボキシル基含有フイルム性付与ポリマ
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。

【００１２】（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、その配合量は（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。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。

【００１３】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−ジ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。

【００１４】（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。

【００１５】前記顔料又は染料（（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
シル基含有フイ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。

【００１６】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イ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。

【００１７】カラーフイルタを形成する基板がガラス板
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好ましい。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
量部であることが好ましい。

【００１８】本発明においてカラーフイルタは、次のよ
うにして製造される。まず、透明基板上に感光性フイル
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イ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、ベースフイルムが除去
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、この着色パターン形成工程を、色の
異なる感光性フイ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イルタが得られる
が、二色目以降の貼り合わせの際に、感光性フイルムの
送り方向が一色目の画素の対角線と直交する方向とされ
る。

【００１９】

【実施例】

実施例１ （１）感光性フイルムの製造 表１の材料を均一に溶解した溶液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、
溶解して着色感光性樹脂層塗工溶液を得た。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】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６μｍのポリエチレンテレ
フタレートフイルム（テイジン社製テトロンフイルムＳ
６）上に均一な厚さに塗布し、１００℃の乾燥機で２分
間乾燥し、保護フイルムとして厚さ３０μｍのポリエチ
レンフイルムを貼り合わせて感光性フイルムを得た。乾
燥後の感光性樹脂層の厚さは２μｍであった。つぎに、
前記カラーフイルタ用の下地基板を８０℃で１０分間加
熱後、前記カラーフイルタ用の（１）で得た感光性フイ
ルムの保護フイ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０．５kg/cm²、速度
１．５m/分でラミネートした。次いで、所定のパターン
（図１の１（赤色）、２（青色）または３（緑色）のい
ずれかのみからなるパターンに相当）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、一色の着色パターンを形成した。この着色パター
ンの形成工程を赤、青、緑の順に各色の感光性フイルム
を用いて繰り返し行い、二色目の青のラミネートの時に
フイルムの送り方向を前置画素の赤のモザイクパターン
の正方形の対角線と直交させてフイルムを送り、緑につ
いても同様に行い図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とした。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、１５０℃で４５分間加熱
してカラーフイルタを得た。得られたカラーフイルタは
図１に示すように赤、青および緑色のパターン（１２５
μｍ角の正方形の画素が上下左右に２５μｍずつの間隔
で離れて配置されたモザイク状のパターン）が整然と並
んでいた。

【００２４】比較例１ 実施例１と同様にして厚さ６μｍのポリエチレンテレフ
タレートフイルム（テイジン製 テトロンフイルム Ｓ
６）をベースフイルムとして、上に保護フイルムとして
厚さ３０μｍのポリエチレンフイルムを貼り合わせた感
光性フイルムを顔料の赤、青、緑を用いてそれぞれにつ
いて作成した。実施例１と同様にして赤色の着色パター
ンを形成し、ついで、このパターンの形成工程を青、緑
の順に各色の感光性フイルムを用いて繰り返し行った。
この際、モザイクパターンの辺とフイルムの送り方向を
直交させた。得られた多色のパターンの模式図を図２に
示す。フイルムの追随性が不十分で、フイルムにしわが
一部発生し、追随性が不均一となった。はじめの色の赤
（１）のパターンは１２５μｍ×１２５μｍの正方形の
画素が正方形の対角線上に一列に並び良好であったが、
青（２）、緑（３）では、赤と赤の隣合った画素の間
（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の正方形の画
素からなるモザイクは再現されなかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明の製造法によれば、感光性フイル
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
カラーフイルタを製造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で得たカラーフイルタのパター
ンを示す図である。

【図２】比較例で得たカラーフイルタのパターンを示す
図である。

【符号の説明】

１ 赤色 ２ 青色 ３ 緑色

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ｉ）透明基板上に、ベースフイルムと
   一色に着色された感光性樹脂層とからなる感光性フイル
   ムを着色された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、（ii）露光して所定のパターンを形
   成させる工程および（iii）前記ベースフイルムを剥が
   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
   るカラーフイルタの製造法であって、前記貼り合わせる
   工程において、カラーフイルタの形状をモザイク状の正
   方形とし、二色目以降の貼り合わせの際に、前記感光性
   フイルムの送り方向を、一色目の画素の対角線と直交す
   る方向とすることを特徴とするカラーフイルタの製造
   法。