JPH1062618A - カラーフィルタの製造法 - Google Patents

カラーフィルタの製造法

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JPH1062618A
JPH1062618A JP22360296A JP22360296A JPH1062618A JP H1062618 A JPH1062618 A JP H1062618A JP 22360296 A JP22360296 A JP 22360296A JP 22360296 A JP22360296 A JP 22360296A JP H1062618 A JPH1062618 A JP H1062618A
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JP
Japan
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photosensitive resin
color filter
resin layer
pattern
film
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Application number
JP22360296A
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Hiroshi Yamazaki
宏 山崎
Manabu Saito
学 斉藤
Hiromi Furubayashi
寛巳 古林
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像残渣の発生がなく現像性が優れ、微細パ
ターンの形成性が優れたカラーフィルタの製造法を提供
する。 【解決手段】 (I)基板上に着色された感光性樹脂層
を形成する工程、(II)パターン状に露光する工程及び
(III)現像液を用いて現像する工程を含む工程を繰り
返すことによって、多色のパターンを形成するカラーフ
ィルタの製造法において、着色された感光性樹脂層が、
酸価が80〜200の有機高分子化合物を含み、現像液
が、4ほう酸ナトリウムとシュウ酸ナトリウム又はシュ
ウ酸カリウムとを含む水溶液であることを特徴とするカ
ラーフィルタの製造法。

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
置等に用いられるカラーフィルタの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶カラーテレビ、液晶カラー表示のコ
ンピューターなどが実用化されているが、これらの液晶
表示装置は、透明電極を設けたガラス等の透明な基板を
1〜10μm程度の間隔を設けて、その間に液晶物質を
封入し、電極間の印加した電圧により液晶物質を配向し
その濃淡により表示する仕組になっている。さらに、カ
ラー表示のため、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
状又はモザイク状のパターンを一定間隔に、平行又は交
差して並べたカラーフィルタを設置している。
【0003】カラーフィルタは、通常、透明な基板、着
色パターン、保護膜、透明電極の順に形成されている。
着色パターンは2種以上の色相を異にする極めて微細な
ストライプ状またはモザイク状のパターンからなるもの
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、しかも厚さむらの少ない均
一な層とする必要があり、種々のカラーフィルタの製造
法が提案されている。例えばスクリーン印刷法では低コ
ストのカラーフィ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、カラーフィ
ルタ用基板上に形成された透明膜に、所定のネガマスク
を利用して紫外線をパターン状に照射し、未露光部を現
像により除去したのち、防染層を形成しながら染色する
方法が有る。
【0004】前記の方法の改良方法として、基板上に着
色した溶液状感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥した後、
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ィルタを
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透明支持体フィルム及び感
光性樹脂層から成る感光性フィルムを使用した多色の微
細なストライプ状また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ィルタの製造法が知られて
いる。
【0005】透明基板上に支持体フィルムと一色に着色
された感光性樹脂層とから成る感光性フィルムを、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及び前
記支持体フィ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ィルタが製造され
る。
【0006】例えば、一つの色相の着色剤を含む感光性
樹脂層を透明支持体フィルムに塗布乾燥した感光性フィ
ルムの感光性樹脂層を透明基板上に転写して、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)が知られて
いる。また、このフィ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
基板上に転写してカラーフィルタのパターンを形成する
方法(特開昭61−99103号公報)及びこのフィル
ムを透明基板上に加熱圧着して、所定のパターンのマス
クを介して露光して、支持体フィルムを剥離し、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)が知られている。また、着色感
光性樹脂層の上にポリ酢酸ビニル共重合体の接着体を構
成した感光性フィルムを用いて特開昭63−18720
3号公報と同様の方法でカラーフィ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。また、それらの現像の工程で用いられる現像液は
環境上の配慮から、また水洗の容易さなどからアルカリ
水溶液、例えば炭酸ナトリウムの水溶液である。
【0007】しかしながら、炭酸ナトリウムの水溶液を
用いた場合、感光性樹脂層の厚さが約2μmと薄膜であ
るため微細パターンが剥離してしまい安定して製造でき
ない問題があった。その改善としてアルカリ性の弱い4
ほう酸ナトリウムの水溶液を用いることも提案されてい
るが、この場合には微細パターンの剥離はないものの、
現像残渣が発生しやすい傾向があり、パターンすらでき
ないこともあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】請求項1記載の発明
は、現像残渣の発生がなく現像性が優れ、微細パターン
の形成性が優れたカラーフィルタの製造法を提供するも
のである。請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明
の効果を奏し、より現像性及び微細パターンの形成性が
優れたカラーフィルタの製造法を提供する。請求項3記
載の発明は、請求項1又は2記載の発明の効果を奏し、
光感度、取扱性が優れたカラーフィルタの製造法を提供
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、(I)基板上
に着色された感光性樹脂層を形成する工程、(II)パタ
ーン状に露光する工程及び(III)現像液を用いて現像
する工程を含む工程を繰り返すことによって、多色のパ
ターンを形成するカラーフィルタの製造法において、着
色された感光性樹脂層が、酸価が80〜200の有機高
分子化合物を含み、現像液が、4ほう酸ナトリウムとシ
ュウ酸ナトリウム又はシュウ酸カリウムとを含む水溶液
であることを特徴とするカラーフィルタの製造法に関す
る。
【0010】また、本発明は、現像液が、0.05〜
1.0重量%の4ほう酸ナトリウムと0.05〜0.3
重量%のシュウ酸ナトリウム又はシュウ酸カリウムとを
含む水溶液である前記カラーフィルタの製造法に関す
る。また、本発明は、感光性樹脂層が、(A)酸価が8
0〜200の有機高分子化合物、(B)エチレン性不飽
和基を有する光重合性化合物、(C)光重合性化合物及
び(D)顔料又は染料を含有するものである前記カラー
フィルタの製造法に関する。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルタの製造法
は、(I)基板上に、酸価が80〜200の有機高分子
化合物を含む着色された感光性樹脂層を形成する工程、
(II)パターン状に露光する工程及び(III)4ほう酸
ナトリウムとシュウ酸ナトリウム又はシュウ酸カリウム
とを含む水溶液である現像液を用いて現像する工程を含
む工程を繰り返すことによって、多色のパターンを形成
することを特徴とする。
【0012】本発明における基板としては、透明であれ
ば特に制限はなく、その材質としては、例えば、ガラ
ス、プラスチック等が挙げられる。また、本発明におけ
る基板の厚さは、通常、0.5〜5mmである。
【0013】本発明における着色された感光性樹脂層
は、酸価が80〜200の有機高分子化合物を含むもの
であり、本発明における着色された感光性樹脂層は、後
述する本発明における特定の現像液により現像すること
が可能なものである必要がある。この有機高分子化合物
の酸価が80未満では、後述する本発明における特定の
現像液により現像できなくなる傾向があり、酸価が20
0を超えると、細線密着性及び耐薬品性が悪くなる傾向
がある。この有機高分子化合物の含有量は、感光性樹脂
層中、10〜60重量%とすることが現像性の点から好
ましい。
【0014】本発明における着色された感光性樹脂層
は、光感度、取扱性等の点から、(A)酸価が80〜2
00の有機高分子化合物、(B)エチレン性不飽和基を
有する光重合性化合物、(C)光重合性化合物及び
(D)顔料又は染料を含有するものであることが好まし
い。
【0015】本発明における(A)酸価が80〜200
の有機高分子化合物としては、例えば、アクリル酸アル
キルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルとアク
リル酸又はメタクリル酸との共重合体、アクリル酸アル
キルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルとアク
リル酸又はメタ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等が挙げられる。アクリル酸アル
キルエステルとしては、例えばメチルアクリレート、エ
チルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘ
キシルアクリレート、これらに対応するメタクリレート
等が挙げられる。また、前記共重合し得るビニルモノマ
ーとしては、ジメチルアミノエチルアクリレート、テト
ラヒドロフルフリルアクリレート、2,2,2−トリフ
ルオロエチルアクリレート、2,2,3,3−テトラフ
ルオロプロピルアクリレート、これらに対応するメタク
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。
【0016】本発明における(A)酸価が80〜200
の有機高分子化合物は、現像性等の点から、カルボキシ
ル基を有するものであることが好ましい。また、本発明
における(A)酸価が80〜200の有機高分子化合物
は、重量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィー法により測定し、標準ポリスチレン検量線を用
いて換算した値)が20,000〜300,000であ
ることが現像性、硬化物の膜特性等の点から好ましい。
【0017】本発明における(B)エチレン性不飽和基
を有する光重合性化合物としては、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(トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメ
チロールプロパントリアクリレート、テトラメチロール
メタントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキ
サアクリレート、これらに対応するメタクリレート
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(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アクリレート、これら
に対応するメタクリレート等)、多価カルボン酸(無水
フタル酸等)と水酸基及びエチレン性不飽和基を有する
化合物(β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒド
ロキシエチルメタクリレート等)とのエステル化合物、
アクリル酸又はメタアクリル酸のアルキルエステル(メ
チルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリ
レート、2−エチルヘキシルアクリレート、これらに対
応するメタクリレート等)、トリメチルヘキサメチレン
ジイソシアナートと2価アルコールとヒドロキシアルキ
ルアクリレート又はヒドロキシメタクリレートとを反応
させて得られるウレタンジアクリレート化合物などが挙
げられる。これらの化合物は単独で又は2種以上を組み
合わせて用いられる。
【0018】これらの(B)エチレン性不飽和基を有す
る光重合性化合物の中でも、光感度、硬化物の膜特性、
現像性等の点から、3個以上のエチレン性不飽和基を有
する光重合性化合物を使用することが好ましい。3個以
上のエチレン性不飽和基を有する光重合性化合物として
は、例えば、前記のトリメチロールプロパンジアクリレ
ート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テト
ラメチロールメタントリアクリレート、ジペンタエリス
リトールヘキサアクリレート、これらに対応するメタク
リレート等が挙げられる。
【0019】本発明における(C)光重合性化合物とし
ては、例えば、芳香族ケトン(ベンゾフェノン、4,
4′−ジメチルアミノベンゾフェノン(ミヒラーケト
ン)、4,4′−ジエチル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、2−
エチルアントラキノン、フェナントレンキノン等)、ベ
ンゾイン(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)、2,
4,5−トリアリールイミダゾール二量体(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−メトシキフェニル)−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
−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)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量
体、2−ジ(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)などが挙げられ
る。
【0020】本発明における(D)顔料又は染料として
は、公知の着色剤が使用することができ、(A)成分及
び(B)成分に対する相容性、目標とする色相、光透過
性等を考慮して選択される。
【0021】本発明における(A)成分の配合量は、
(A)成分及び(B)成分の総量が100重量部とし
て、20〜60重量部とすることが好ましい。この配合
量が、20重量部未満では、塗膜性が不充分となる傾向
があり、60重量部を超えると、光感度が不充分で、硬
化物の膜特性が低下する傾向がある。本発明における
(B)成分の配合量は、(A)成分及び(B)成分の総
量が100重量部として、40〜80重量部とすること
が好ましい。この配合量が、40重量部未満では、光感
度が不充分で、硬化物の膜特性が低下する傾向があり、
80重量部を超えると、塗膜性が不充分となる傾向があ
る。
【0022】本発明における(C)成分の配合量は、
(A)成分及び(B)成分の総量100重量部に対し
て、0.1〜10重量部とすることが好ましい。この配
合量が、0.1重量部未満では、光感度が不充分となる
傾向があり、10重量部を超えると、露光の際、感光性
樹脂層の表面での光吸収が増大し、内部の光硬化が不充
分となる傾向がある。本発明における(D)成分の配合
量は、(A)成分及び(B)成分の総量100重量部に
対して、1〜50重量部とすることが好ましい。この配
合量が、1重量部未満では、着色が不充分となる傾向が
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。
【0023】本発明における着色された感光性樹脂層に
は、これらの各成分の他に、ポリエステル、ブタジエン
とアクリロニトリルの共重合体、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の樹脂、熱重合禁止剤、メラミ
ン樹脂等の熱硬化性樹脂などを含有させることができ
る。
【0024】本発明において、(I)基板上に着色され
た感光性樹脂層を形成する工程における基板上に着色さ
れた感光性樹脂層を形成する方法としては、例えば、前
記した(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)
成分を含有する本発明における感光性樹脂層の組成物
を、必要により、有機溶剤に溶解又は分散させ、基板上
に、ロールコータ、スピンコータ、ワイヤーバーコータ
等の塗布装置を用いて、直接塗布し、場合により乾燥す
ることにより行うことができる(通常、乾燥後の感光性
樹脂層の厚さは、0.5〜5μmとなるようにする)。
【0025】また、前記した(A)成分、(B)成分、
(C)成分及び(D)成分を含有する本発明における感
光性樹脂層の組成物を、必要により、有機溶剤に溶解又
は分散させ、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の
透明支持体フィルム上に、感光性樹脂組成物を、ロール
コータ、コンマコータ、グラビアコータ、エアーナイフ
コータ、ダイコータ、バーコータ等で塗布し、乾燥して
感光性樹脂層(通常、乾燥後の感光性樹脂層の厚さは、
0.5〜5μmとなるようにする)を形成し、その上に
必要に応じて、ポリエチレンフィルム等の保護フィルム
を積層し、感光性フィルムを作製し、この感光性フィル
ムを用いて、基板上に感光性樹脂層を形成することもで
きる。
【0026】感光性フィルムに使用される透明支持体フ
ィルムは、紫外線を透過できる2〜100μm程度のフ
ィルムであることが好ましく、このような透明支持体フ
ィルムとしては、例えば、帝人製テトロンフィルム、デ
ュポン社製マイラーフィルム等のポリエステルフィルム
が好ましいものとして挙げられる。また、ポリエステル
フィルムの上にポリエチレンフィルムを押し出して積層
したフィルムであっても構わない。
【0027】感光性フィルムを用いて基板上に着色され
た感光性樹脂層を形成する方法としては、例えば、ま
ず、基板上に必要に応じてブラックマトリクスを形成し
たものに、必要に応じてこの基板を加熱(100〜20
0℃、3〜30分間)した後、感光性フィルムに保護フ
ィルムがある場合にはこれを剥離し、着色された感光性
樹脂層が基板上に面するようにラミネートすることによ
り、着色された感光性樹脂層を基板上に形成することが
できる。ラミネートは、例えば、一般にホットロールと
呼ばれる加熱可能なロール又はヒートシューと呼ばれる
加熱用のジャケットとラミネートロールと呼ばれるロー
ルにより、感光性樹脂層を加熱し、軟化しながら行うこ
とができる。感光性フィルムを用いると、二色目以降の
着色パターンを形成する際に、特別な処理をすることな
くパターンの段差を低減できるため好ましい。
【0028】本発明において、(II)パターン状に露光
する工程におけるパターン状に露光する方法としては、
例えば、前記の方法により形成された基板上の感光性樹
脂層の上に、所定のネガマスクを使用し、常法により行
うことができる。露光時に使用する光源としては、例え
ば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドラン
プ、キセノンランプ等の紫外線を有効に放射するものが
挙げられる。
【0029】本発明において、(III)現像液を用いて
現像する工程における現像液を用いて現像する方法とし
ては、例えば、前記の方法によりパターン状に露光され
た感光性樹脂層の不要部(未露光部)を、所定の現像液
を用いて、現像により除去する方法等が挙げられる。本
発明における現像液は、4ほう酸ナトリウムとシュウ酸
ナトリウム又はシュウ酸カリウムとを含む水溶液であ
り、この現像液を用いることにより、微細パターンの剥
離がなく、さらに現像残渣が少ないカラーフィルタを製
造することができる。
【0030】本発明における現像液の4ほう酸ナトリウ
ムの濃度は、0.05〜1.0重量%とすることがが好
ましく、0.1〜0.3重量%とすることがより好まし
い。この4ほう酸ナトリウムの濃度が、0.05重量%
未満では、現像性が悪くなる傾向があり、1.0重量%
を超えると、細線の密着性が悪くなり、更に現像費用を
高くする傾向がある。
【0031】また、4ほう酸ナトリウムに併用するシュ
ウ酸ナトリウム又はシュウ酸カリウムの濃度は、0.0
5〜0.3重量%とすることが好ましく、0.05〜
0.2重量%とすることがより好ましい。このシュウ酸
ナトリウム又はシュウ酸カリウムの濃度が、0.05重
量%未満では、現像性が悪くなる傾向があり、0.3重
量%を超えると、細線の密着性が悪くなる傾向がある。
なお、シュウ酸ナトリウムとシュウ酸カリウムは、どち
らか一方を使用してもよく、両方を使用してもよいが、
現像が早く終了する点から、シュウ酸カリウムを使用す
ることが好ましい。
【0032】本発明における現像液には、4ほう酸ナト
リウムとシュウ酸ナトリウム又はシュウ酸カリウムの他
に、アルコール系溶剤(メタノール、エタノール、プロ
パノール、ブタノール等)、ケトン系溶剤(アセトン、
メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、芳
香族系溶剤(トルエン、キシレン等)などの有機溶剤
を、本発明の効果を阻害しない範囲で添加することもで
きる。また、現像方法としては、ディップ法、スプレー
法等が挙げられ、高解像度化には、高圧スプレー法が適
している。
【0033】上述した、(I)基板上に着色された感光
性樹脂層を形成する工程、(II)パターン状に露光する
工程及び(III)現像液を用いて現像する工程を含む工
程を含んだ工程を、異なる色相の感光性樹脂組成物又は
感光性フィルムを用いて所定回繰り返すことで多色の着
色パターンを形成させカラーフィルタを製造することが
できる。
【0034】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
る。 実施例1〜3及び比較例1〜2 表1に示す感光性樹脂組成物の溶液を、ポリエステルフ
ィルム(20μm厚、透明支持体フィルム)上に均一に
塗布し、100℃の熱風対流式乾燥機で、10分間乾燥
して乾燥後の膜厚が1.8μmの感光性樹脂層を形成し
た後、30μm厚のポリエチレンフィルムを保護フィル
ムとして積層し、本発明における着色された感光性樹脂
層を有する感光性フィルムを得た。
【0035】
【表1】
【0036】得られた感光性フィルムの保護フィルムを
剥がしながら、感光性樹脂層を、予め150℃で加熱し
たガラス基板上に、ロール温度が150℃、ロール圧が
6×105Pa、速度が1.0m/分でラミネートした。
次いで、ポリエステルフィルムを除去し、所定のパター
ンのネガマスクを通して、露光機HMW−201B(3
kW、超高圧水銀灯、オーク製作所製)で、200mJ/cm2
の露光量で露光した後、30℃で、表2に示す水溶液の
現像液を用いて、150秒間スプレー現像して未露光部
を除去し、一色目の着色パターンを作製した。得られた
着色パターンを、電子顕微鏡で表面観察し、結果を表2
に併せて示した。本発明の現像液を用いた着色パターン
は、現像残渣もなく良好であった。また、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ィ
ルムを用いて3回繰り返し行い、多色パターンを作製し
た。次いで、得られた多色パターンを、150℃で45
分間加熱してカラーフィルタを得た。
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】請求項1記載のカラーフィルタの製造法
は、現像残渣の発生がなく、現像性が優れ、微細パター
ンの形成性が優れたカラーフィルタを製造できる。請求
項2記載のカラーフィルタの製造法は、請求項1記載の
カラーフィルタの製造法の効果を奏し、より現像性及び
微細パターンの形成性が優れる。請求項3記載のカラー
フィルタの製造法は、請求項1又は2記載のカラーフィ
ルタの製造法の効果を奏し、さらに光感度、取扱性が優
れる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (I)基板上に着色された感光性樹脂層
    を形成する工程、(II)パターン状に露光する工程及び
    (III)現像液を用いて現像する工程を含む工程を繰り
    返すことによって、多色のパターンを形成するカラーフ
    ィルタの製造法において、着色された感光性樹脂層が、
    酸価が80〜200の有機高分子化合物を含み、現像液
    が、4ほう酸ナトリウムとシュウ酸ナトリウム又はシュ
    ウ酸カリウムとを含む水溶液であることを特徴とするカ
    ラーフィルタの製造法。
  2. 【請求項2】 現像液が、0.05〜1.0重量%の4
    ほう酸ナトリウムと0.05〜0.3重量%のシュウ酸
    ナトリウム又はシュウ酸カリウムとを含む水溶液である
    請求項1記載のカラーフィルタの製造法。
  3. 【請求項3】 感光性樹脂層が、(A)酸価が80〜2
    00の有機高分子化合物、(B)エチレン性不飽和基を
    有する光重合性化合物、(C)光重合性化合物及び
    (D)顔料又は染料を含有するものである請求項1又は
    2記載のカラーフィルタの製造法。
JP22360296A 1996-08-26 1996-08-26 カラーフィルタの製造法 Pending JPH1062618A (ja)

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