JPH10160918A

JPH10160918A - カラーフィルタ用着色組成物、カラーフィルタ、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10160918A
Application number: JP31938796A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Hatai; 宗宏畠井; Hideki Hayashi; 秀樹林
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】着色ガラスゲル膜の硬い薄膜の特徴をカラー
フィルタの製造材料として利用したカラーフィルタ用着
色組成物、カラーフィルタ、及びその製造方法を提供す
ること。また、表面性及び顔料分散性に優れた着色塗膜
を画素として有する表示品質の良いカラーフィルタ、及
びカラーフィルタの実装時、スペーサーの散布によって
も表面の傷がつきにくく、陥没のない硬いカラーフィル
タを提供すること。【解決手段】金属アルコキシド及び金属アルコキシド
の縮合多量体からなる群より選ばれる少なくとも一種、
顔料、酢酸ブチルを１００とする蒸発指数が５０以下の
水溶性エステル、及び分散剤を含有することを特徴とす
るカラーフィルタ用着色組成物。該着色組成物から形成
されたパターン状の着色塗膜を有するカラーフィルタ。
及び該着色組成物を用いてレーザー照射法により着色画
素を形成するカラーフィルタの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に用
いられるカラーフィルタ用着色組成物、カラーフィル
タ、及びカラーフィルタの製造方法に関し、更に詳しく
は、表面性及び顔料分散性に優れると共に、実装時のス
ペーサーの散布によっても表面に傷がつきにくく、陥没
のない硬いカラーフィルタを作製することができるカラ
ーフィルタ用着色組成物、該組成物を用いて得られる表
示品質の良いカラーフィルタ、及び該組成物を用いたレ
ーザー照射法による高精細な画素が形成されたカラーフ
ィルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置には、透明な基板上
に３色の着色画素を形成したカラーフィルタが用いられ
ている。３色としては、一般に、赤、青、緑の３原色が
使用されており、所望により、第４色目以上の画素やブ
ラックマトリクスを形成してもよい。従来、カラーフィ
ルタの製造方法としては、透明基板上に、第１の色相の
顔料を分散させた感光性樹脂組成物の塗膜を形成し、該
塗膜上からフォトマスクを用いるなどしてパターン状に
露光し、次いで、現像することにより、第１のパターン
状の着色画素を形成し、更に、同様の工程を繰り返すこ
とにより、第２、第３の色相のパターン状の着色画素を
形成する方法が提案されている（特開平６−６７０１０
号公報、特公昭６０−１２９７０７号公報など）。

【０００３】しかし、この方法によりカラーフィルタを
作製する場合、有機系のポリマーがバインダーとして使
用されているため、画素となる着色塗膜が柔らかいもの
となってしまう。カラーフィルタは、その上にＩＴＯ膜
などの電極膜やポリイミド膜などの配向膜等を形成し、
次いで、その上にスペーサーを散布し、該スペーサを介
して対向基板と貼り合わせ、両者の間隙に液晶を注入し
て、液晶表示装置を作製している。その際、着色塗膜が
柔らかいと、スペーサーにより表面に傷がついたり、ま
た、硬いスペーサーによりカラーフィルタの着色塗膜が
押しつぶされ、液晶のセルギャップ精度が悪くなり、表
示品質を劣化させる結果となる。また、着色塗膜が柔ら
かいと、配向膜のラビング処理などの後工程で、着色塗
膜に傷がつきやすい。

【０００４】ところで、特開平５−１７８６２３号公報
には、金属アルコキシド及び／または金属アルコキシド
の縮合多量体、色素、アルコール溶媒、前記色素に対し
吸着作用を有しかつアルコールに可溶で金属アルコキシ
ドと相溶性のある分散剤を含有し、前記色素の平均粒径
が３〜３００ｎｍであるガラスゲル薄膜形成用コーティ
ング液組成物、及び該コーティング液組成物を基板上に
塗布し、低温焼成により形成した着色ガラスゲルフィル
ターが開示されている。しかしながら、該公報に開示さ
れているコーティング液組成物を用いて、硬くかつカラ
ーフィルタに使用可能な程度に充分な色純度を備えた薄
膜を、スピンコーター等の塗布装置により作製しようと
しても、溶媒として、金属アルコキシドと相溶性の良
い、しかも加水分解や重縮合されるような溶媒を用いて
いるため、塗液の蒸発速度が速く、その結果、表面性に
優れた塗膜を得ることができず、カラー液晶表示装置の
表示品質を落としてしまう。また、アルコール溶媒を用
いると、顔料の分散性が充分ではなく、この点でも表示
品質が低下する。さらに、この方法により着色薄膜を作
製しても、該薄膜が感光性を保持していないため、露
光、現像により着色画素を形成することができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、着色
ガラスゲル膜の硬い薄膜の特徴をカラーフィルタの製造
材料として利用したカラーフィルタ用着色組成物、該着
色組成物を用いたカラーフィルタ、及び該カラーフィル
タの製造方法を提供することにある。また、本発明の目
的は、表面性及び顔料分散性に優れた着色塗膜を画素と
して有する表示品質の良いカラーフィルタを提供するこ
とにある。さらに、本発明の目的は、カラーフィルタの
実装時、スペーサーの散布によっても表面の傷がつきに
くく、陥没のない硬いカラーフィルタを提供することに
ある。本発明の他の目的は、レーザー加工により画素の
形成を行うことができ、それによって、着色組成物の性
能により解像度及び感度が支配されず、高精細な着色画
素の形成が可能となるカラーフィルタの製造方法を提供
することにある。

【０００６】本発明者らは、前記従来技術の問題点を克
服するために鋭意研究した結果、金属アルコキシド及び
金属アルコキシドの縮合多量体からなる群より選ばれる
少なくとも一種、着色剤、酢酸ブチルを１００とする蒸
発指数が５０以下の水溶性エステル、及び分散剤を含有
する着色組成物が、カラーフィルタの画素形成用の着色
塗料として用いた場合に、表面性及び顔料分散性に優
れ、硬度が高く、傷つきにくい着色画素を有するカラー
フィルタの得られることを見いだした。着色画素は、該
着色組成物の塗膜をレーザー加工することにより、容易
に形成することができる。本発明は、これらの知見に基
づいて完成するに至ったものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、金属ア
ルコキシド及び金属アルコキシドの縮合多量体からなる
群より選ばれる少なくとも一種、顔料、酢酸ブチルを１
００とする蒸発指数が５０以下の水溶性エステル、及び
分散剤を含有することを特徴とするカラーフィルタ用着
色組成物が提供される。また、本発明によれば、透明基
板上に少なくとも３色の着色塗膜がパターン状に形成さ
れてなるカラーフィルタにおいて、各着色塗膜が前記の
着色組成物から形成されたものであることを特徴とする
カラーフィルタが提供される。

【０００８】さらに、本発明によれば、透明基板上に少
なくとも３色の画素を形成したカラーフィルタの製造方
法において、（１）基板上に第１色目の着色塗膜層を形
成し、次いで、レーザー光を着色画素となる領域以外の
部分に照射して、非照射部分の塗膜を蒸散させることに
より、第１色目の画素を形成する工程、（２）第１色目
の画素が形成された基板の全面に、第１色目の画素を被
覆するようにして第２色目の着色塗膜層を形成し、次い
で、レーザー光を第２色目の画素となる領域以外の部分
に照射して、非照射部分の塗膜を蒸散させることによ
り、第２色目の画素を形成し、その際、レーザー光の出
力を制御して、第１色目の画素を残して、その上に被覆
された第２色目の塗膜を蒸散させる工程、及び（３）第
１色目と第２色目の画素が形成された基板の全面に、第
１色目と第２色目の画素を被覆するようにして第３色目
の着色塗膜層を形成し、次いで、レーザー光を第３色目
の画素となる領域以外の部分に照射して、非照射部分の
塗膜を蒸散させることにより、第３色目の画素を形成
し、その際、レーザー光の出力を制御して、第１色目及
び第２色目の画素を残して、その上に被覆された第３色
目の塗膜を蒸散させる工程を含むカラーフィルタの製造
方法において、各着色塗膜を前記の着色組成物により形
成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法が提
供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】

〈カラーフィルタ用着色組成物〉本発明の着色組成物
は、金属アルコキシド及び金属アルコキシドの縮合多量
体からなる群より選ばれる少なくとも一種と、顔料と、
酢酸ブチルを１００とする蒸発指数が５０以下の水溶性
エステルと、分散剤とを含有する。水溶性エステルは、
単独で蒸発指数が５０以下のものだけではなく、２種以
上の水溶性エステルを組み合せて使用した場合に、蒸発
指数が５０以下となるものを包含する。分散剤として
は、通常、金属アルコキシド及び水溶性エステルと相溶
性のあるものを使用する。

【００１０】ここで金属アルコキシドは、一般的にＭ
（ＯＲ）_nで表される。ここで、Ｍは金属元素、ＯＲは
アルコキシル基、ｎは金属の酸化数である。金属アルコ
キシドとしては、アルコキシシランが入手しやすく、し
かも安定性に優れ扱いやすいので好ましい。金属アルコ
キシドは、ＭがＳｉであるもの以外にも、Ｚｎ、Ｚｒ、
Ｔｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等であるものを単独また
は混合して用いることができる。ＯＲとしては、一般的
に、炭素数１〜５のアルコキシ基が好ましい。その中で
も、メトキシ基及びエトキシ基が安定性に優れ、かつ、
取り扱いやすいので好ましい。これらのＯＲは、同一の
ものに限られない。ＯＲの一つまたは二つを炭素数１〜
５までのアルキル基、またはフェニル基等により置換し
たものも使用できる。この金属アルコキシドは、予め溶
媒に触媒を加えて加水分解して縮合多量体にしたものも
使用できる。このとき使用される触媒は、塩酸等の酸、
炭酸ソーダ等の塩基を含んだ水が使用される。

【００１１】本発明で用いる顔料としては、有機顔料で
は、例えば、アゾレーキ系、不溶性アゾ系、縮合アゾ
系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサジン
系、イソインドリノン系、アントラキノン系、ペリノン
系、チオインジコ系、ペリレン系、カーボンブラックが
あり、無機顔料としては、例えば、鉄黒、酸化チタン、
ミロリブルー、酸化鉄、コバルト紫、マンガン紫、群
青、紺青、コバルトブルー、セルリアンブルー、ピリジ
アンがある。これらは、単独で、あるいは混合物として
使われる。また、顔料表面を表面処理し、顔料の分散性
を向上させた修飾顔料も使用することができる。各色の
好適なものとして、青ではフタロシアニンブルー、赤で
はクロモフタルレッド、緑ではフタロシアニングリー
ン、紫ではジオキサジンヴァイオレット、黄色ではジス
アゾイエローが挙げられる。

【００１２】本発明で使用する溶媒は、酢酸ブチルの蒸
発速度（室温）を１００とする蒸発指数が５０以下の水
溶性エステルである。この水溶性エステルは、金属アル
コキシド及び分散剤の両方に相溶性を有するものが好ま
しい。水溶性エステルは、２種以上を組み合わせて使用
することができ、その場合、混合物の蒸発指数が５０以
下であればよい。蒸発指数の下限は、通常、５以上であ
る。蒸発指数の好ましい範囲は、２０〜３０である。水
溶性エステルの蒸発指数が小さすぎると、塗膜の乾燥速
度が遅く、製品の作製時間が長くなり生産効率が低下す
る。蒸発指数が大き過ぎると、表面性に優れた塗膜を形
成することができない。

【００１３】この溶媒の例としては、乳酸メチル、乳酸
エチル、乳酸ブチル等の乳酸エステル；ピルビン酸メチ
ル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸ブチル等のピルビン
酸エステル；エチレングリコールモノアセテート、エチ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレ
ングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレン
グリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレン
グリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノ
エチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ
ブチルエーテルアセテート、３−メトキシブチルアセテ
ート等の酢酸エステル；などがある。蒸発指数が５０を
越える溶媒でも、蒸発指数が５０以下の溶媒と組み合わ
せることにより蒸発指数を５０以下にすることが可能で
ある。この場合、それぞれの溶媒の蒸発速度に加成性が
成り立ち、それぞれの溶媒の蒸発速度にそれぞれの溶媒
の体積分率を掛け、足し合わせたものが混合溶媒の蒸発
速度である。

【００１４】これらの溶媒には、前述したように必要量
の金属アルコキシドを加水分解するための触媒量の酸ま
たは塩基を添加できる。蒸発指数５０以下の溶媒を使用
することにより、着色組成物を用いて基板上にスピンコ
ーター等の塗布装置により塗膜を形成する際、塗膜が乾
燥する前にレベリングされ、平坦で表面性の良い塗膜を
形成することができ、表示品質の良いカラーフィルタを
作製することが可能となる。また、溶媒として水溶性の
エステルを使用することにより、顔料の分散性を向上さ
せることが可能である。本発明で使用する分散剤は、顔
料に対して吸着作用を有し、かつ前記溶媒に可溶で金属
アルコキシドと相溶性のある分散剤が好ましい。分散剤
としては、界面活性剤が好適に使用される。界面活性剤
には、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤があ
り、イオン性界面活性剤には、カチオン性界面活性剤、
アニオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤がある。

【００１５】カチオン性界面活性剤の例として、脂肪族
アミン類、第４アンモニウム塩類、アルキルピリジウム
塩類等がある。アニオン性界面活性剤の例として、脂肪
酸塩類、硫酸エステル類、スルホン酸塩類、燐酸エステ
ル類等がある。両性界面活性剤の例として、アミノ酸塩
類等がある。ノニオン性界面活性剤の例として、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレン
アルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアル
キルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、ポリ
オキシエチレンソルビタンアルキルエステル類等があ
る。また、分散剤として、界面活性剤以外に、市販され
ている顔料分散用の樹脂も使用することができる。この
具体例として、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリメタ
クリル酸、ポリ２−ヒドロキシエチルアクリレート、ポ
リ２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ２−ヒド
ロキシプロピルメタクリレート、ポリアクリルアミド、
アルキド樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、イソシアネート、
マレイン樹脂、ポリエステル樹脂等がある。また、これ
らの樹脂の共重合体も使用できる。分散剤として、上記
界面活性剤と顔料分散用の樹脂の併用も可能である。そ
して、上記界面活性剤、顔料分散用の樹脂のどちらか一
方で分散を行い、残りの一方を顔料を分散した後、添加
することも可能である。

【００１６】分散剤としては、塗膜の硬度の点から樹脂
分散剤を用いることが好ましい。その中で、特に顔料分
散性の点からブチラール樹脂を用いることが好ましい。
上記カラーフィルタ用着色組成物の各成分を用いて、着
色組成物を作製する。着色組成物の作製方法として、最
初に前記溶媒中に分散剤を添加し、次いで顔料を分散さ
せる方法が好ましい。分散には、通常の分散機を使用
し、顔料を溶媒中に分散させる。分酸機には、サンドミ
ル、ボールミル、ホモジナイザー等が使用される。金属
アルコキシドを前記溶媒中に溶解させ、金属アルコキシ
ドと等モルもしくは若干多いモル量の酸またはアルカリ
に調製した水を配合し、加水分解を充分行わせ、金属ゾ
ル溶液を作製する。このようにして作製された顔料分散
液と金属ゾル溶液を混合させ、着色組成物を作製する。

【００１７】ここで着色組成物の配合比として、金属ア
ルコキシドまたは金属アルコキシドの縮合多量体の総重
量をＡ、顔料の総重量をＢ、分散剤の総重量をＣ、ガラ
スゲル着色組成物の総重量をＤとすると、通常、Ｂ／Ａ＝０．０００１〜２、Ｃ／Ａ＝０．０００１〜２、及び（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／Ｄ＝０．００１〜０．９である。金属アルコキシド（Ａ）に対し、顔料（Ｂ）の割合が少
な過ぎると、塗膜にしたとき、表示素子として必要な光
学特性を発現させることが困難である。逆に、Ａに対し
Ｂの割合が多すぎると、耐久性が低下する。分散剤
（Ｃ）に対するＡの割合が少なすぎると、上記同様、光
学特性を発現させることが困難となる。ＣがＢに対し多
すぎると、分散性が悪く、色純度や透明性の低い塗膜に
なりやすい。また、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の着色組成物に対す
る割合、即ち着色組成物中の固形分濃度が少なすぎる
と、粘度の低い着色組成物になってしまい、膜厚の薄い
塗膜しか得られず、所望の光学特性を持つ膜厚が得がた
い。逆に、固形分濃度が大きすぎると、顔料の分散安定
性が悪くなってしまい、品質安定性が低下する。従っ
て、各配合比は、上記の範囲が好ましい。このような配
合組成比で各成分を分散させることにより、ガラスゲル
用着色組成物が作製される。

【００１８】〈カラーフィルタの作製方法〉上記カラー
フィルタ用着色組成物を使用して、カラーフィルタを作
製する。以下、図１を参照しながらレーザー照射法によ
るカラーフィルタの製造工程を説明する。基板１上に、
第１色目の着色塗膜２を形成する〔図１（ａ）〕。ここ
で基板は、通常、透明であり、ガラス及び合成樹脂の
板、シート、フィルムが使用される。基板上にブラック
マトリクスを形成されているものも使用できる。ここで
ブラックマトリクスとは、各着色画素の隙間を遮光性物
質で埋め、あるいは被覆し、カラーフィルタのコントラ
ストを向上させるものである。遮光物質としては、例え
ば、クロム、酸化クロムの薄膜、カーボンブラック、黒
鉛、遮光性物質を混入した樹脂組成物等がある。ここで
言う、第１色目とは、カラーフィルタに必要な３原色の
１つで、以降第２色目、第３色目は、各々残りの色であ
る。通常は、３原色として、赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
が用いられる。

【００１９】着色塗膜の形成方法としては、カラーフィ
ルタ用着色組成物を通常の塗布方法により基板に塗布
し、着色塗膜を形成する。塗膜形成方法としては、スピ
ンコート、ロールコート、ディッピイング等がある。塗
膜の膜厚としては、顔料の濃度により異なるが、通常
０．５〜２μｍである。塗布後、塗膜を乾燥させ、硬化
させるか、または水銀ランプのような紫外線露光機によ
り硬化させる。熱硬化させる場合、通常、塗膜をベーク
し、塗膜を乾燥させる。その方法の例として、ホットプ
レートに置くか、またはオーブン中に入れる方法等が挙
げられる。塗膜を乾燥させる条件としては、溶媒の蒸気
圧、ポリマーの耐熱性により適宜選択されるが、ベーク
の温度として常温以上３００℃以下、好適な範囲として
５０〜１００℃が採用される。こうして得られた塗膜２
に、第１色目の着色画素５が形成される領域以外の部分
にレーザー光３を照射して、レーザー光が照射された部
分が蒸散することにより、第１色目着色画素５を形成す
る〔図１（ｂ）〕。

【００２０】ここで使用するレーザーとして、レーザー
光が塗膜に照射されて、蒸散を起こすように、充分短い
波長でなければならない。従って、波長が紫外線領域に
あるエキシマーレーザーが好適である。使用されるエキ
シマーレーザーとして、ＸｅＣｌ、ＫｒＦ、ＡｒＦがあ
る。しかしながら、ＣＯ₂、ＹＡＧレーザーのように波
長が赤外光であっても、非線形光学材料を用い、第２、
第３高調波により、その波長を得ることも可能である。
しかし、この場合、レーザー光が充分なエネルギー密度
を持っていなければならない。レーザー光のエネルギー
密度は、通常、０．２〜３Ｊ／ｃｍ²で、０．５〜２Ｊ
／ｃｍ²が特に好適である。エネルギー密度が大きすぎ
ると、塗膜だけでなく、下にある基板まで蒸散してしま
う。エネルギー密度が小さすぎると、塗膜が蒸散を起こ
さない。レーザー光は、第２色目以降の画素の形成のた
めに、レーザー光の出力を制御することが必要である。
このとき、レーザー光がパルス光であることが望まし
い。パルス光のショット数により塗膜の深さ方向の加工
制御が可能となるららである。形成される着色画素の形
状と大きさは、所望により適宜選択することができる
が、通常、およそ１００×３００μｍであり、画素間隔
は、およそ３０μｍである。

【００２１】レーザー光を照射して、着色画素を得るの
に２つ方法がある。１つは、フォトマスクを介し面露光
により、ある領域にレーザー光を照射し、一括で画素を
形成し、ＸＹステージ等により、基板を移動し、またレ
ーザー光を照射し、画素を形成する方法である〔図１
（ｂ）、（ｅ）、（ｈ）〕。この工程を繰り返すことに
より、着色画素を得る。この場合、できる限り、大面積
の方が加工時間が短くなり有利だが、面積を広げすぎる
と、エネルギー密度が小さくなり、蒸散を起こさなくな
ってしまう。最低限蒸散するようなエネルギー密度で、
レーザー光の領域を広げるのが好ましい。この方法で
は、１回に画素を形成する領域が広いため、全体の加工
時間が短くなる。もう１つの方法としては、レーザー光
を小さく絞り込み、走査することにより着色画素を形成
する方法がある。レーザー光のスポットの大きさは、ス
ポットの縦、横のどちらかが少なくとも３０μｍ以下に
する必要がある。レーザー光を走査する方法として、Ｘ
Ｙステージ等により基板自体を移動するか、またはレー
ザー光を光学系により走査することが可能である。この
方法では、フォトマスクは不要であり、微細加工に有利
である。このようにして、第１色目の着色画素５を得る
〔図１（ｃ）〕。

【００２２】次に、第１色目と同様に、第２色目のカラ
ーフィルタ用着色組成物を第１色目の画素の上から基板
上に塗布し、乾燥して、第２色目の塗膜６を形成する
〔図１（ｄ）〕。そして、第２色目の塗膜６を、第１色
目の着色画素を形成したときと同様にして、レーザー光
を第２色目の着色画素を形成させる領域以外のところに
照射し、第２色目の着色画素７を形成する。ここで、第
２色目の着色塗膜の下に第１色目の着色画素がある領域
が存在するため、レーザー光のパルスのショット数を制
御することにより第２色目のみを蒸散させる〔図１
（ｅ）〕。そのためにレーザーのパルス１ショット当た
りの蒸散を深さ（エッチレート）を予め測定しておき、
第２色目の塗膜の膜厚を測定することにより、第２色目
のみを蒸散させるのに必要なショット数を求め、そのシ
ョット数だけパルスを照射し、第１色目の上にある第２
色目の着色塗膜のみを蒸散させる。このようにして、第
２色目の着色画素７を形成する〔図１（ｆ）〕。

【００２３】最後に、第３色目の着色塗膜８を第１及び
第２色目着色塗膜と同様にして形成し〔図１（ｇ）〕、
第３色目着色画素９を第２色目着色画素を形成したとき
と同様にして、レーザー光を第３色目の着色画素を形成
させる領域以外のところに照射し、第３色目の着色画素
９を形成する。ここで、第３色目の着色塗膜の下に第１
色目及び第２色目の着色画素がある領域が存在するた
め、レーザー光のパルスのショット数を制御することに
より第３色目のみを蒸散させる〔図１（ｈ）〕。そのた
めに、レーザーのパルス１ショット当たりの蒸散の深さ
（エッチレート）を予め測定しておき、第３色目の塗膜
の膜厚を測定することにより、第３色目のみを蒸散させ
るのに必要なショット数を求め、そのショット数だけパ
ルスを照射し、第１色目及び第２色目の上にある第３色
目の着色塗膜のみを蒸散させる。このようにして、第３
色目の着色画素７を形成する〔図１（ｉ）〕。

【００２４】上記のようにして３色の着色画素を形成
し、カラーフィルタを製造する。本発明では、溶媒とし
て蒸発指数５０以下の水溶性エステルを使用することに
より、着色薄膜において表面性の良い、かつ、顔料分散
性の良い塗膜を得ることができる。該カラーフィルタ用
着色組成物を使用してカラーフィルタを作製することに
より、カラーフィルタの実装時、スペーサーの散布によ
っても表面の傷がつきにくく、陥没のない硬いカラーフ
ィルタを作製することができ、それによって、表示品質
の良い液晶表示装置を提供することが可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明についてより
具体的に説明する。

【００２６】［実施例１］〈着色用組成物の作製〉最初にＲＧＢのカラーフィルタ
用着色組成物を作製する。ここでＲＧＢとは、カラーフ
ィルタの画素における３原色で、各々赤緑青である。Ｒ
ＧＢの着色組成物を作製するために、赤緑青の３色に加
えて、色調整用として黄色と紫の２色の顔料を分散す
る。着色組成物の配合組成は、顔料１２重量％、ブチラ
ール樹脂（エスレックＢＬ−２（積水化学工業））５重
量％、及び乳酸エチル（蒸発指数：２２）８３重量％で
あり、各成分をサンドミルにより分散した。ここで各色
における顔料は、次のとおりである。赤：クロモフタールレッド緑：フタロシアニングリーン青：フタロシアニンブルー黄：ジスアゾイエロー紫：ジオキサジンヴァイオレット色調整として、以下の組成比で混合し、ＲＧＢの着色組
成物を得た。（Ｒ）赤：黄＝８５：１５（Ｇ）緑：黄＝６１：３９（Ｂ）青：紫＝７８：２２

【００２７】一方、金属ゾル液を作製した。金属ゾル液
の組成は、次のとおりである。テトラエトキシシラン９．６重量％乳酸エチル８５．４重量％塩酸水溶液（０．０３６重量％）５．０重量％この溶液を３時間撹拌し、加水分解を充分行わせ、金属
ゾル液を作製した。次に、上記顔料分散液と上記金属ゾ
ル液を（顔料分散液）：（金属ゾル液）＝５．７４：
５．１３（重量比）の配合により、ホモジナイザーで混
合した。得られた着色組成物の各成分の配合組成は、以
下のとおりである。顔料６．３４重量％ブチラール樹脂２．６４重量％テトラエトキシシラン４．５３重量％乳酸エチル８４．１３重量％塩酸水溶液（０．０３６重量％）２．３６重量％

【００２８】〈カラーフィルタの製造方法〉１０ｃｍ角
の無アルカリガラス基板に、第１色目としてＲのカラー
フィルタ用着色組成物をスピンコーターにより塗布し、
これを１５０℃のホットプレートの上に３分間置き、乾
燥させ塗膜を作製した。このとき、塗膜の膜厚は０．８
μｍであった。得られたＲの着色塗膜にＫｒＦのレーザ
ー光（ＭＰＢ社：ＰＳＸ−１００）を照射して、Ｒの着
色画素を形成した。このときレーザー光のスポットサイ
ズをレンズ系により１０×１５０μｍに縮小し、ＸＹス
テージにより基板を移動させながらレーザー光を照射す
ることにより、Ｒの１００×３００μｍの画素を形成し
た。レーザーのエネルギー密度は、２Ｊ／ｃｍ²であっ
た。

【００２９】次に、Ｇのカラーフィルタ用着色組成物
を、このＲの画素の上から基板上に塗布し、同様に乾燥
し、Ｇの塗膜を得た。このとき、重なった部分のＲとＧ
の２層で１．６μｍであったので、Ｇだけの塗膜の膜厚
がＲと同じく０．８μｍであると分かった。予め、Ｇの
塗膜の単位パルス当たりの蒸散する深さ、すなわちエッ
チレートを測定したところ、０．２μｍ／パルスであっ
た。従って、Ｇだけを蒸散させるためには、レーザー光
のパルスを走査し、４ショット照射すればよいことが分
かった。このようにして、レーザー光をＲと同様にＧの
画素が形成される領域以外の部分にＸＹステージを移動
させながら、各部分４ショットずつ照射した。こうし
て、Ｒと同様に１００×３００μｍのＧの画素を形成し
た。最後に、Ｂの画素をＧの画素と同様にして形成し
た。このとき、Ｂの塗膜は、厚み０．８μｍであり、そ
のエッチレートは、Ｇと同様０．２μｍ／パルスであっ
たので、Ｂを蒸散させるために、レーザー光のパルスを
Ｂの画素が形成される領域以外の部分に、ＸＹステージ
を移動しながら、各部分４ショットずつ照射して、Ｂの
画素を形成した。このようにして、透明基板上にＲＧＢ
の３原色の画素を形成することにより、カラーフィルタ
を製造した。

【００３０】〈塗膜の表面性の評価〉上記カラーフィル
タ用着色塗膜の表面性を、表面粗さＲａを測定すること
により評価した。塗膜作製は、各着色組成物をスピンナ
ー（ミカサ（株））によって着色薄膜を作製することに
より行った。作製条件は、８００ｒｐｍで３０秒であっ
た。作製された着色薄膜は、いずれも０．８μｍの膜厚
であった。比較サンプルとして、上記着色組成物の溶媒
を２−プロパノール（蒸発速度３００）にかえ、残りの
配合物及び配合組成は変化させない着色組成物を調製
し、同一条件で着色薄膜を作製した。その膜厚は、いず
れも０．８μｍであった。また、着色組成物溶液の顔料
の平均粒子径を測定することにより、顔料の分散性を評
価した。表面粗さは、表面粗さ計ＤｅｋｔａｋＩＩＡ
（Ｓｌｏａｎ社製）により測定した。その結果は、以下のようになった（３色の平均値）。本発明サンプル・・・・Ｒａ＝０．０３μｍ比較サンプル・・・・・Ｒａ＝０．８μｍ以上のように、本発明によれば、Ｒａが極めて小さく、
表面性の良い塗膜が得られる。

【００３１】〈塗膜の硬度の評価〉塗膜の硬度をＪＩＳ
Ｇ０２０２．８．４．２に定める鉛筆硬度試験により
評価を行った。塗膜は、前記塗膜の表面性の評価で作製
される塗膜と同一条件で作製した。比較サンプルとし
て、バインダー樹脂が有機ポリマーからなる富士ハント
テクノロジー（株）製カラーモザイク（Ｒ：ＣＲ−２０
００，Ｇ：ＣＧ−２０００、Ｂ：ＣＢ−２０００）にて
着色薄膜を作製した。膜厚は、各０．９μｍであった。
その結果は、以下のようになった（３色の平均値）。本発明サンプル・・・６Ｈ比較サンプル・・・・３Ｈ以上のように、本発明によれば、硬度の高い塗膜が得ら
れる。

【００３２】〈着色組成物の顔料の平均粒径〉着色組成
物の顔料分散性を評価するために、溶液状態での顔料の
平均粒径を粒度分布計（ＥＬＳ−８００：大塚電子）に
より測定した（３色の平均値）。その結果は、以下のと
おりである。本発明サンプル・・・２１１ｎｍ比較サンプル・・・・４７８ｎｍ以上のように、本発明によれば、顔料分散性の良い着色
組成物が得られる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏することができる。（１）表面性の良い、かつ、顔料分散性の良いカラーフ
ィルタが得られ、表示品質の良い液晶表示装置を提供す
ることが可能となる。（２）カラーフィルタの実装時、スペーサーの散布によ
っても表面の傷がつきにくく、陥没のない硬いカラーフ
ィルタを作製することができ、また、それによって表示
品質の良い液晶表示装置を提供することが可能となる。（３）レーザー加工により画素形成を行うことができ、
それによって、着色組成物の性能により解像度及び感度
が支配されず、高精細な着色画素の形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のカラーフィルタの製造方法の
一例を示すフロー図である。

【符号の説明】

１：基板２：第１色目の着色塗膜３：レーザー光４：フォトマスク５：第１色目の画素６：第２色目の着色塗膜７：第２色目の画素８：第３色目の着色塗膜９：第３色目の画素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属アルコキシド及び金属アルコキシド
の縮合多量体からなる群より選ばれる少なくとも一種、
顔料、酢酸ブチルを１００とする蒸発指数が５０以下の
水溶性エステル、及び分散剤を含有することを特徴とす
るカラーフィルタ用着色組成物。
【請求項２】透明基板上に少なくとも３色の着色塗膜
がパターン状に形成されてなるカラーフィルタにおい
て、各着色塗膜が請求項１に記載の着色組成物から形成
されたものであることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項３】透明基板上に少なくとも３色の画素を形
成したカラーフィルタの製造方法において、（１）基板
上に第１色目の着色塗膜層を形成し、次いで、レーザー
光を着色画素となる領域以外の部分に照射して、非照射
部分の塗膜を蒸散させることにより、第１色目の画素を
形成する工程、（２）第１色目の画素が形成された基板
の全面に、第１色目の画素を被覆するようにして第２色
目の着色塗膜層を形成し、次いで、レーザー光を第２色
目の画素となる領域以外の部分に照射して、非照射部分
の塗膜を蒸散させることにより、第２色目の画素を形成
し、その際、レーザー光の出力を制御して、第１色目の
画素を残して、その上に被覆された第２色目の塗膜を蒸
散させる工程、及び（３）第１色目と第２色目の画素が
形成された基板の全面に、第１色目と第２色目の画素を
被覆するようにして第３色目の着色塗膜層を形成し、次
いで、レーザー光を第３色目の画素となる領域以外の部
分に照射して、非照射部分の塗膜を蒸散させることによ
り、第３色目の画素を形成し、その際、レーザー光の出
力を制御して、第１色目及び第２色目の画素を残して、
その上に被覆された第３色目の塗膜を蒸散させる工程を
含むカラーフィルタの製造方法において、各着色塗膜を
請求項１に記載の着色組成物により形成することを特徴
とするカラーフィルタの製造方法。