JPH0961619A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】顔料等の着色料を混入分散させた感光性樹脂を
用いるカラーフィルタの製造方法であって、非画像部に
微粒子の残渣を発生させることなく、非画像部の汚染の
ないカラーフィルタを製造しようとするものである。 【構成】着色料を混合分散した感光性樹脂をガラス等の
透明基板に均一厚に塗布し、露光装置にてパターン露光
し、光が照射された部分と非照射部分とで溶媒に対する
溶解性に差異をもたせ、次いで、現像と称する選択的溶
解にて、パターン状のカラーフィルタ層を形成する工程
を、所定色数繰り返すカラーフィルタの製造方法におい
て、前記現像に用いる現像液が、アルカリ性水溶液であ
って、かつ帯電防止剤と湿潤浸透剤を含有することを特
徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置やプ
ラズマ・ディスプレイ等の表示装置をカラー表示するた
めに用いるカラーフィルタの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、表示装置のカラー化には赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色をガラス等の
透明基板上にストライプ状やマトリックス状に微細配列
したカラーフィルタが用いられてきた。その初期のもの
は、染料に可染性の樹脂膜をパターン状に透明基板に設
け、これを所定の分光特性を有する染料で染色してカラ
ーフィルタとし、この工程を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）等の所定色数を繰り返し形成するものであった。
しかし、染色型のカラーフィルタは、可染性の樹脂膜の
パターン化と染色工程が別工程であり、染色後に防染処
理も必要ということで、工程が煩瑣となり、自動化しに
くいという欠点があった。

【０００３】これに対して、近年になって、フイルタ層
となる樹脂自体に顔料等の着色料を混入分散し、その樹
脂自体も感光性樹脂化して、カラーフィルタの作成工程
を簡略化することに成功した。この方法では、着色料を
混合分散した感光性樹脂をガラス等の透明基板に均一厚
に塗布し、露光装置にてパターン露光し、光が照射され
た部分と非照射部分とで溶媒に対する溶解性に差異をも
たせる。次いで、現像と称する選択的溶解にて、カラー
フィルタ層を形成するものである。この方法も、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の所定色数を繰り返し形
成することになるが、この方法によれば、染色法に比べ
て工程が簡便であり、自動化した生産ラインでカラーフ
ィルタを作成できる利点がある。

【０００４】しかしながら、この方法も欠点が無いわけ
ではない。すなわち、顔料等の微粒子を分散した感光性
樹脂は、現像工程でカラーフィルタ層を得ようとすると
き、非画像部に本来残るべきでない微粒子が、現像後に
残渣として残りやすい傾向がある。その結果、非画像部
表面の汚染、液晶表示装置にあっては周辺封止部の接着
性不足といった欠陥を生じるものである。

【０００５】本発明者らは、この現像後の残渣の原因に
ついて種々検討した結果、微粒子の残渣は、基本的に顔
料と感光性樹脂の樹脂カスとの複合物であること、さら
にその複合物は、元からその位置に在ったものではな
く、現像工程で遊離したものが、ガラス等の透明基板に
再付着したものであるとの知見を得た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな顔料等の着色料を混入分散させた感光性樹脂を用い
るカラーフィルタの製造方法であって、非画像部に微粒
子の残渣を発生させることなく、非画像部の汚染のない
カラーフィルタを製造しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を達成するために、まず請求項１においては、着色料を
混合分散した感光性樹脂をガラス等の透明基板に均一厚
に塗布し、露光装置にてパターン露光し、光が照射され
た部分と非照射部分とで溶媒に対する溶解性に差異をも
たせ、次いで、現像と称する選択的溶解にて、パターン
状のカラーフィルタ層を形成する工程を、所定色数繰り
返すカラーフィルタの製造方法において、前記現像に用
いる現像液が、アルカリ性水溶液であって、かつ帯電防
止剤と湿潤浸透剤を含有することを特徴とするカラーフ
ィルタの製造方法としたものである。

【０００８】また、請求項２においては、現像液中に含
まれる帯電防止剤が、非イオン系のポリオキシエチレン
誘導体であることを明示したものである。

【０００９】本発明は、先言したように、微粒子の残渣
は基本的に顔料と感光性樹脂の樹脂カスとの複合物であ
ること、さらにその複合物は元からその位置に在ったも
のではなく、現像工程で遊離したものが再付着したもの
であるとの知見に基づく。実際、微粒子残渣の大きさ
は、電子顕微鏡下の観察では０．２μ径以下のものがほ
とんどであり、このような微粒子はコロイド状態で現像
液中を分散し、その電荷（その電位はジータ電位とい
う）によって、反対電位のガラス表面にクーロン力にて
吸着することが想定される。さだかではないが、帯電防
止剤は、そのようなコロイド微粒子の電荷や電位を緩和
し、あるいはガラスの表面張力を低くすることで、微粒
子残渣の付着を低減する作用があると考えられる。ま
た、湿潤浸透剤は、現像の進行を円滑にし、ガラス表面
の清浄化と現像時間の短縮の作用があると考えられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき説
明する。顔料等の着色料を混入分散し、その樹脂自体も
感光性樹脂化したカラーフィルタ用の感光性樹脂組成物
は、種々知られている。樹脂の種類でいえば、ポリビニ
ルアルコール系、アクリレート樹脂系、ポリイミド系で
ある。感光性を持たせるため、光架橋剤を添加したり、
反応性モノマーやオリゴマーと重合開始剤を用いること
が多い。

【００１１】また着色料としては、色特性の良さから、
有機顔料を用いることが多い。添加量は、感光性樹脂組
成物の２０〜５０重量％程度とかなり大量である。フィ
ルタとしての分光特性を向上させるため、二種類以上の
顔料を混ぜたり、顔料の平均粒径を０．１μ程度または
それ以下になるまで細かくした状態で使われる。当然な
がら、感光性樹脂組成物は、溶剤で希釈された状態で、
ガラス等の透明基板に塗布される。塗布法は、スピンコ
ート法、ロールコート法等が用いられ、乾燥工程を経て
均一膜厚の露光前のカラーフィルタ層となる。露光は、
露光マスクを介した大面積一括露光方式が用いるのが、
生産性の要請から適している。露光により、感光性樹脂
がネガ型の場合、光の照射部のカラーフィルタ層が硬化
して、現像工程で残存する領域となる。

【００１２】現像液は、本発明の特徴である。現像液
は、基本的にアルカリ性である。したがって、炭酸ナト
リウムや炭酸水素ナトリウムもしくは水酸化ナトリウム
などのアルカリ性物質が、主成分として１〜３重量％含
まれる水溶液となる。この水溶液に帯電防止剤と湿潤浸
透剤を添加する。帯電防止剤には、カチオン系、アニオ
ン系、両性系、非イオン系の帯電防止剤があるが、本発
明では非イオン系の帯電防止剤を用いるのが好ましい。
非イオン系の帯電防止剤には、グリセリン，ポリエチレ
ングリコール等の多価アルコール、ラウリン酸ソルビタ
ンエステル，ステアリン酸グリセリンモノエステル等の
多価アルコールエステル、ステアリン酸プロピレングリ
コールエステルの酸化エチレン付加体，ラウリン酸グリ
セリンモノエステルの酸化エチレン付加体，ステアリン
酸ソルビタンエステルの酸化エチレン付加体等の高級ア
ルコール酸化エチレン付加体、アルキルフェノール酸化
エチレン付加体、および脂肪酸酸化エチレン付加体など
があげられ、もちろん本発明にこれらの一種もしくは二
種以上を用いることができるが、なかでもポリオキシエ
チレンオレイルエーテルのような非イオン系のポリオキ
シエチレン誘導体を、帯電防止剤に用いると好ましい結
果が得られる。帯電防止剤の現像液での含有率は、用い
る薬品によって相当幅があるが、２〜１０重量％程度で
ある。

【００１３】湿潤浸透剤は、現像の進行を円滑にし、ガ
ラス基板表面の清浄化と現像時間の短縮の作用を担わせ
るもので、基本的には界面活性剤であるということがで
きる。しかし、本現像液の性質上、コロイド粒子の帯電
を極力緩和するという見地から、湿潤浸透剤も非イオン
系の物質から選ばれるのが好ましい。湿潤浸透剤の現像
液での含有率は、２〜１５重量％程度である。

【００１４】なお、現像後の微粒子残渣の程度を評価す
る方法は、カラーフィルタの非画像部を拡大した電子顕
微鏡写真を観て、複数の人間による５段階評価の平均を
とるという官能検査に依った。すなわち、１：残渣が皆
無、２：少しは残渣がある、３：中程度に残渣がある、
４：かなり多く残渣がある、５：非常に多く残渣があ
る、という５段階評価である。評価結果の数値が小さい
ほど、本発明の目的に合致することは言うまでもない。

【００１５】

【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。 ＜実施例１＞米国コーニング社製の７０５９ガラス（厚
さ1.1 ｍｍ）上に、赤色アクリル系顔料分散感光製樹脂
をスピンコート法で塗布し、乾燥後活性光でパターン露
光しアルカリ性現像液で現像し水洗後 150℃５分間乾燥
した。以下同様にして緑色、青色、黒色を所定の位置に
パターン露光、現像し、カラーフィルタ素子を形成し
た。

【００１６】アクリル系顔料分散感光性樹脂の組成は以
下の処方による。 Ａ；顔料１０重量部 顔料はカラーインデックス（C.I.）ナンバーで示す。 内訳 赤色：C.I.赤色顔料177 及びＣＩ黄色顔料139 緑色：C.I.緑色顔料36及びＣＩ黄色顔料139 青色：C.I.青色顔料15 黒色：C.I.黒色顔料７

【００１７】Ｂ；以下の組成からなるアニオン性アクリ
ル共重合体１０重量部 メタクリル酸 １重量部 メチルメタクリレート ２重量部 ヒドロキシメタクリレート ２重量部 ブチルメタクリレート ２重量部 シクロヘキシルアクリレート ３重量部

【００１８】Ｃ；多感能アクリルモノマー、アロニック
スＭ−３００（東亞合成化学工業（株）製商品名）
１０重量部 Ｄ；光重合開始剤「イルガキュアー９０７」 0.5重量部 Ｅ；有機溶剤シクロヘキサノン １２０重量部 以上Ａ〜Ｅを十分混合練肉してなるネガ型顔料分散感光
性樹脂である。

【００１９】アルカリ性現像液は、以下の組成からな
る。 炭酸ナトリウム １３重量部 炭酸水素ナトリウム ９重量部 帯電防止剤「エマルゲン４０４」：花王（株）製商品名（ポリオキシ エチレンオレイルエーテル） ７０重量部 湿潤浸透剤「エマルゲンＡ９０」：花王（株）製商品名（非イオン系 ポリオキシエチレン誘導体 ７５重量部 水 ９００重量部

【００２０】以上のような処方によって、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）および黒（光遮光層）からなるカラー
フィルタを作成したところ、非画像部の微粒子の残渣
は、前記の官能検査の結果、１．５という数値が得ら
れ、わずかに残渣が認められる程度であった。

【００２１】＜実施例２＞顔料を分散した感光性樹脂と
して、（実施例１）と同様のものを用い、現像液として
下記の組成のものを用いたほかは、（実施例１）と同様
の工程を行なったところ、カラーフィルタの非画像部の
微粒子の残渣は、前記の官能検査で１．５という良好な
数値が得られた。

【００２２】アルカリ性現像液は、以下の組成からな
る。 炭酸ナトリウム １３重量部 炭酸水素ナトリウム ９重量部 帯電防止剤「エマルゲン４０４」：花王（株）製商品名（ポリオキシ エチレンオレイルエーテル） ７０重量部 湿潤浸透剤「エマルゲンＡ500 」：花王（株）製商品名（非イオン系 ポリオキシエチレン誘導体 ７０重量部 水 ９００重量部

【００２３】＜比較例＞顔料を分散した感光性樹脂とし
て、（実施例１）と同様のものを用い、現像液として下
記の組成のものを用いたほかは、（実施例１）と同様の
工程を行なったところ、カラーフィルタの非画像部の微
粒子の残渣は、前記の官能検査で４．５という数値が得
られ、相当多量の残渣が認められた。

【００２４】アルカリ性現像液は、以下の組成からな
る。 炭酸ナトリウム １５重量部 炭酸水素ナトリウム ６重量部 陰イオン系界面活性剤「ペレックスＮＢＬ」：花王（株）製商品名（ アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム） ９５重量部 非イオン系湿潤浸透剤「エマルゲンＬ−４０」：花王（株）製商品名 （ポリオキシエチレン誘導体） ７０重量部 水 ９００重量部

【００２５】

【発明の効果】本発明は、着色料を混合分散した感光性
樹脂を用いるがゆえに、現像後に残渣が残りやすいカラ
ーフィルタの現像に、帯電防止剤を混入した現像液を用
いることにより、非画像部の残渣が著しく減少し、非画
像部表面の汚染のないカラーフィルタが提供できる。液
晶表示装置用のカラーフィルタにあっては周辺封止部の
接着性不足といった欠陥の生じないものとなる。また、
湿潤浸透剤の現像液への添加により、カラーフィルタ表
面の清浄化が行われ、さらに現像が円滑に進行し、現像
時間の短縮が計れるという効果もある。以上のように、
本発明は、実用上極めてすぐれている。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】着色料を混合分散した感光性樹脂をガラス
   等の透明基板に均一厚に塗布し、露光装置にてパターン
   露光し、光が照射された部分と非照射部分とで溶媒に対
   する溶解性に差異をもたせ、次いで、現像と称する選択
   的溶解にて、パターン状のカラーフィルタ層を形成する
   工程を、所定色数繰り返すカラーフィルタの製造方法に
   おいて、前記現像に用いる現像液が、アルカリ性水溶液
   であって、かつ帯電防止剤と湿潤浸透剤を含有すること
   を特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】帯電防止剤が、非イオン系のポリオキシエ
   チレン誘導体である請求項１記載のカラーフィルタの製
   造方法。