JPH10268124A

JPH10268124A - 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: JPH10268124A
Application number: JP7230697A
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: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】硬度の高いカラーフィルタを作製することが
できる着色組成物、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に傷がつきにくく、陥没のない
硬いカラーフィルタ、及び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。【解決手段】顔料、分散剤、加水分解性基含有オルガ
ノシランで表面処理されたシリカ粒子、及び溶媒を含有
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着色画素を有するカラーフィ
ルタ、及びレーザー加工法により、該着色組成物を用い
てカラーフィルタを製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置に用いられるカラーフィルタ用の着色組成物、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、該着色組成物を用
いて画素を形成した表示品質の良いカラーフィルタ、及
びレーザー加工法により、基板上に該着色組成物を用い
て高精細な画素を形成す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、透明な基板上に、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
塗膜上からマスクパターンを介して露光し、次いで、現
像することにより、第１のパターン状の透明着色画素を
形成し、更に、その上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透明着色画素を形
成する方法が提案されている（特開平６−６７０１０号
公報）。また、粒径１μｍ以上の顔料粒子が全顔料粒子
の１０重量％以下の粒径分布を有する顔料を、透明樹脂
中に分散した感光性樹脂組成物からなる着色画素を有す
るカラーフィルタが提案されている（特開昭６０−１２
９７０７号公報）。

【０００３】より具体的に、これらの感光性樹脂組成物
を用いるカラーフィルタの製造工程では、着色感光性樹
脂組成物を基板に塗布し、マスクを介し水銀灯等の光源
を用いてパターンを露光し、次いで、水または有機溶媒
等の現像液で現像することにより、非露光部を除去し、
着色画素を得ている。以上の工程を複数回繰り返すこと
により、３色の画素を備えたカラーフィルタを形成させ
ている。しかし、これらの方法では、有機系のポリマー
をバインダーとする着色組成物を用いているため、該着
色組成物から形成された着色塗膜（画素）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が形成さ
れ、更にその上にスペーサーが散布され、該スペーサを
介して対向基板と貼り合わせられる。そして、両基板の
間隙に液晶を注入して、液晶パネルを作製している。そ
の際、着色画素が柔らかいと、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
ルタの着色画素が押しつぶされて、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、着色画素が柔らかいと、配向膜のラビング処理など
の後工程で、着色画素に傷がつきやすい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、硬度
の高いカラーフィルタを作製することができる着色組成
物を提供することにある。また、本発明の目的は、カラ
ーフィルタの実装時に、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
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。

【０００５】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、顔料、分散剤、及び溶
媒を必須成分として含有するカラーフィルタ用の着色組
成物に、更に、加水分解性基含有オルガノシランで表面
処理されたシリカ粒子を添加することにより、鉛筆硬度
が５以上の高い高度を有し、傷つきにくい着色画素を形
成できることを見いだした。基板上に該着色組成物の塗
膜を形成し、該塗膜をレーザー加工することにより、パ
ターン状の着色画素を形成できる。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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、顔料、
分散剤、加水分解性基含有オルガノシランで表面処理さ
れたシリカ粒子、及び溶媒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、顔料、分散剤、加水分解性
基含有オルガノシランで表面処理されたシリカ粒子、及
び溶媒を含有する着色組成物から形成された着色画素を
有することを特徴とするカラーフィルタが提供される。

【０００７】さらに、本発明によれば、（１）基板上に
第１色目の着色組成物の塗膜を形成し、レーザー光を第
１色目の画素となる領域以外の部分に照射して、被照射
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色目の画素を含む基板全面に
第２色目の着色組成物の塗膜を形成し、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、被照射
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
素を含む基板全面に第３色目の着色組成物の塗膜を形成
し、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、被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の
各工程を含む少なくとも３色の画素が形成されたカラー
フィルタの製造方法において、各着色組成物として、顔
料、分散剤、加水分解性基含有オルガノシランで表面処
理されたシリカ粒子、及び溶媒を含有する着色組成物を
用い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。

【０００８】

【発明の実施の形態】

〈カラーフィルタ用着色組成物〉本発明のカラーフィル
タ用着色組成物は、顔料、分散剤、及び加水分解性基含
有オルガノシランで表面処理されたシリカ粒子、及び溶
媒を必須成分として含有する着色組成物であり、必要に
応じて、バインダー、感光性樹脂、その他の各種添加剤
を含有させることができる。本発明では、カラーフィル
タの硬度を向上させるために、加水分解性基含有オルガ
ノシランで表面処理されたシリカ粒子を使用する。ここ
でいうシリカ粒子とは、ＳｉＯ₂またはＳｉＯ₂・ｘＨ₂
Ｏの構造式で表される無機化合物の粒子である。シリカ
粒子の平均粒径は、１００ｎｍ以下であることが望まし
い。シリカ粒子の平均粒径が１００ｎｍを越えると、光
散乱の影響が強く現れ、カラーフィルタの色品質を低下
させるおそれがある。また、シリカ粒子の平均粒径が大
きすぎると、着色組成物を基板上に塗布した場合、塗膜
表面にシリカ粒子が露出し、これがカラーフィルタの表
面で散乱を起こして、カラーフィルタの色品質を低下さ
せる。シリカ粒子の平均粒径を可視光より短い１００ｎ
ｍ以下とすることにより、光散乱の影響を抑え、カラー
フィルタの色品質を低下させないようにすることができ
る。

【０００９】シリカ粒子は、水分散あるいはアルコール
等の非水系の有機溶媒分散型のものが好適に使用でき
る。一般に、このようなシリカ粒子は、固形分を２０〜
５０重量％の割合で含有しており、この固形分濃度から
シリカ粒子の好ましい配合量を決定することができる。
シリカ粒子は、粉体での使用も可能である。シリカ粒子
は、その表面を加水分解性基含有のオルガノシランによ
り処理される。この表面処理により、オルガノシラン中
の加水分解性基がシリカ粒子表面の水酸基と加水分解を
伴う反応を起こし、シリカ粒子表面にオルガノシランが
付加されると推定される。この表面処理により、シリカ
粒子は、バインダーとの親和性が良くなり、膜強度が向
上する。ここで、加水分解性基とは、例えば、アルコキ
シ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ
基、アミノキシ基、アミド基等である。これらの中で
も、入手の容易性からアルコキシ基が特に望ましい。

【００１０】加水分解性基含有オルガノシランの例とし
ては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
等のアクリルシラン；ビニルトリス（βメトキシエトキ
シ）シラン、ビニルトルエトキシシラン、ビニルトリメ
トキシシラン等のビニルシラン；γ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメ
チルジエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロ
ヘキシル）エチルトリエトキシシラン等のエポキシシラ
ン；Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロ
ピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン等のアミノシラン；などがある。一般
にシランカップリング剤と呼ばれているアルキルアルコ
キシシランも使用できる。

【００１１】上記オルガノシランにおいて、特にビニル
シラン及びアクリルシランは、シリカ粒子表面に加水分
解反応により付加させた後、紫外線硬化により硬化し、
膜強度が向上するので好ましい。表面処理剤としてビニ
ルシラン及びアクリルシランを使用した場合、シリカ粒
子単独で塗膜形成性があるので、必ずしもバインダーを
使用しなくてもよい。この好適な例として、東芝シリコ
ーン（株）のＵＶＨＣ８５５３、ＵＶ８５５３、及びＵ
ＶＨＣ８５５５などの市販品がある。

【００１２】本発明で用いられる顔料としては、有機顔
料では、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、クロモフタール系、カーボ
ンがあり、無機顔料としては、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。これらの２種以上の混合物を使用してもよい。青
顔料ではフタロシアニンブルー、緑顔料ではフタロシア
ニングリーン、赤顔料ではクロモフタールレッド、紫顔
料ではジオキサジンヴァイオレット、黄色顔料ではジス
アゾイエローが、色純度が良好であるため特に好まし
い。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。

【００１３】顔料を分散させるための分散剤としては、
界面活性剤が良く使用される。界面滑性剤には、イオン
性界面活性剤とノニオン性界面活性剤があり、イオン性
界面活性剤としては、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。カチオン性
界面活性剤の例としては、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は、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は、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は、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。

【００１４】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、ポリエステル樹脂などがある。アクリル酸、メタ
クリル酸、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒ
ドリキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピ
ルメタクリレートなどの単独重合体または共重合体も分
散剤として使用することができる。また、分散剤とし
て、界面活性剤と顔料分散用樹脂との併用も可能であ
る。そして、界面活性剤及び顔料分散用樹脂のどちらか
一方で分散を行い、残りのを一方を顔料を分散した後、
添加することもできる。バインダーとしては、使用溶媒
に溶解し、顔料を安定して分散させ、かつ、塗膜を形成
させるような樹脂が適当である。その例として、上記顔
料分散用樹脂が主に使用される。そこで、分散剤とバイ
ンダーを兼用することも可能であり、顔料分散用樹脂を
分散剤として使用する場合には、必ずしもバインダーを
用いなくてもよい。また、必要に応じて、イソシアネー
ト、メラミン樹脂等の熱硬化剤、あるいは光硬化剤も使
用できる。

【００１５】着色組成物の各成分を均一に分散ないし溶
解するために、溶剤を用いる。溶媒は、分散剤やバイン
ダーを溶解し、かつ、顔料を安定的に分散させることが
できる溶媒が好ましい。この溶媒の例として、水；メタ
ノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアル
コール；エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のアル
コキシエタノール；アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン；酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エ
チル等のエステル；トルエン、キシレン等の芳香族系溶
剤などがある。着色組成物の好ましい組成比は、顔料
＝１〜４０重量％、顔料：分散剤＝１：０．１〜５
（重量比）、バインダー＝１〜５０重量％、シリカ
微粒子＝１〜５０重量％、溶媒＝残部である。ただ
し、分散剤が顔料分散用樹脂である場合、あるいはシリ
カ粒子が表面処理剤としてビニルシラン及びアクリルシ
ランを用いたシリカ粒子をである場合には、バインダー
は必ずしも必要ではない。

【００１６】顔料の濃度が低すぎると、カラーフィルタ
を作製したとき、要求される色品質を得るのが困難にな
る。顔料の濃度が高すぎると、着色組成物の粘度が大き
くなりすぎて塗膜形成性が悪くなる。分散剤の濃度が低
すぎると、顔料を安定的に分散することが困難になり、
カラーフィルタの色特性が低下する。分散剤の濃度が高
すぎると、着色組成物の粘度が大きくなりすぎて塗膜形
成性が悪くなる。バインダーの濃度が低すぎると、表面
性の良い平坦な塗膜を得ることが困難になる。バインダ
ーの濃度が大きすぎると、着色組成物の粘度が大きくな
りすぎて塗膜形成性が悪くなってしまう。シリカ粒子の
濃度が低すぎると、目的とするカラーフィルタ塗膜の硬
度が得られない。シリカ粒子の濃度が高すぎると、着色
組成物の粘度が大きくなりすぎて塗膜形成性が悪くな
る。着色組成物は、最初に溶媒中に分散剤を用いて顔料
を分散させて作製する。次いで、顔料分散液に、バイン
ダーを溶液または粉体の形で混合する。そして、シリカ
粒子の分散液を所定量添加し、混合する。バインダーま
たはシリカ粒子を最初から配合し、分散を行うことも可
能である。分散機により、顔料を溶媒中に分散させる。
分散機には、サンドミル、ボールミル、ホモジナイザー
等が使用される。

【００１７】〈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、カラーフィルターを
作製する。以下、図１を参照しながら、レーザー加工法
による着色画素の形成方法について説明する。基板１上
に第１色目の着色組成物の塗膜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。

【００１８】塗膜２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１に塗布して形成する。塗布
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０．５〜３μｍ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を蒸散させることにより、第１色目
の着色画素５を形成する〔図１（ｂ）〕。

【００１９】ここで使用するレーザーとしては、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は、ＸｅＣｌ、ＫｒＦ、ＡｒＦ
がある。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
るからである。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３０μ
ｍである。

【００２０】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４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、照射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。

【００２１】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、ＸＹ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）〕。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。必要に応じて、第４色目以上の画素やブラック
マトリクスを同様の方法で形成してもよい。さらに、着
色画素の表面を保護膜で被覆してもよい。

【００２４】（作用）本発明によれば、カラーフィルタ
の膜硬度を向上させ、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。

【００２５】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明についてより
具体的に説明する。

【００２６】［実施例１］〈カラーフィルタ用着色組成物の作製〉最初にＲＧＢの
カラーフィルタ用着色組成物を作製した。ここでＲＧＢ
とは、カラーフィルタの画素における３原色で、Ｒ、
Ｇ、Ｂで各々赤、緑、青である。ＲＧＢ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、紫の２色の顔料を分散した。着色組成物の配
合組成は、顔料が１２重量％、ブチラール樹脂〔エスレ
ックＢＬ−２、積水化学工業社製〕が５重量％、及び１
−ブタノールが８３重量％であり、各成分をサンドミル
により分散した。この場合、ブチラール樹脂は、分散剤
とバインダーを兼用している。ここで各色における顔料
は、次のとおりであった。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＝８５：１５Ｇ＝緑：黄＝６１：３９Ｂ＝青：紫＝７８：２２上記のようにして得られた顔料分散液に、アクリルシラ
ン処理したシリカ粒子〔平均粒子径５０ｎｍ；ＵＶＨＣ
８５５３、東芝シリコーン（株）製〕を以下の配合比で
混合し、ホモジナイザーで分散した。顔料分散液：アクリルシラン処理シリカ粒子＝９：１
（重量比）このようにして得られた着色組成物の各成分の配合組成
は、以下になる。顔料１０．８重量％ブチラール樹脂４．５重量％アクリルシラン処理シリカ微粒子１０．０重量％１−ブタノール７４．７重量％

【００２７】〈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、
これを高圧水銀ランプにより１５０ｍＪ／ｃｍ²の照射
エネルギーで硬化させた。得られたＲの着色塗膜をＫｒ
Ｆのレーザー（ＭＰＢ社：ＰＳＸ−１００）により加工
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、被照射部分を蒸散させて、
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。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
基板全面に塗布し、同様に紫外線硬化させ、Ｇの塗膜を
得た。このとき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、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の画素を形
成した。最後に、Ｂの画素をＧと同様にして形成した。
このときＢの塗膜は０．８μｍであり、Ｂ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
部分に４ショットずつ照射し、Ｂの画素を形成した。こ
のようにしてＲＧＢの画素を得、カラーフィルタを製造
した。

【００２８】〈塗膜の硬度の評価〉塗膜の硬度をＪＩＳ
Ｋ５４００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
と同一条件で作製された。比較サンプルとして、バイン
ダー樹脂がアクリル系樹脂からなる富士ハントテクノロ
ジー（株）社製カラーモザイク（Ｒ：ＣＲ−２０００、
Ｇ：ＣＧ−２０００、Ｂ：ＣＢ−２０００）を無アルカ
リガラス上に塗布し、高圧水銀ランプにて露光し、現像
を行い、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このように、本発明サンプルは、硬度の高い塗膜が得ら
れた。

【００２９】

【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）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。（２）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】顔料、分散剤、加水分解性基含有オルガ
ノシランで表面処理されたシリカ粒子、及び溶媒を含有
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、顔料、分散剤、加水分解
性基含有オルガノシランで表面処理されたシリカ粒子、
及び溶媒を含有する着色組成物から形成された着色画素
を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項３】（１）基板上に第１色目の着色組成物の
塗膜を形成し、レーザー光を第１色目の画素となる領域
以外の部分に照射して、被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色目の画素を含む基板全面に第２色目の着色組成物の
塗膜を形成し、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、被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色目の画素を含む基板全面に第３
色目の着色組成物の塗膜を形成し、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、被照射部分
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の各工程を含む少なくとも３
色の画素が形成されたカラーフィルタの製造方法におい
て、各着色組成物として、顔料、分散剤、加水分解性基
含有オルガノシランで表面処理されたシリカ粒子、及び
溶媒を含有する着色組成物を用いることを特徴とするカ
ラーフィルタの製造方法。