JPH11109124A

JPH11109124A - カラーフィルター用感光性フィルム

Info

Publication number: JPH11109124A
Application number: JP26755797A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamazaki; 宏山崎; Manabu Saito; 学斎藤; Hiromi Furubayashi; 寛己古林; Tadahiro Tanigawa; 直裕谷川
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】段差の少ないパターンを容易に形成できるカ
ラーフィルターを製造できるカラーフィルター用感光性
フィルムを提供する。【解決手段】（ａ）支持体フィルム、（ｂ）着色され
た感光性樹脂層及び（ｃ）保護フィルムの順に積層され
たカラーフィルター用感光性フィルムにおいて、（ａ）
支持体フィルムとしてポリエステルフィルム上に８５〜
９５重量％のエチレンを含有するビニルモノマーを共重
合した熱可塑性樹脂のフィルムを積層したものを用い
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、カラー液晶表示装
置等に用いられるカラーフィルター用感光性フィルム、
詳しくはパターンの段差の少ないカラーフィルターの得
られるカラーフィルター用感光性フィルムに関する。

【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、電極間に印加した電圧により液晶物質を配向さ
せ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開けて、平
行又は交差して並べたカラーフィルターを設置してい
る。

【０００３】カラーフィルターは、通常、透明基板、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
ストライプ状又はモザイク状のパターンからなるもので
ある。

【０００４】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ー
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ー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
ラーフィルター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。

【０００５】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ー
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支持体フィルム及び感光
性樹脂層からな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ィルターの製造法が知られてい
る。

【０００６】この方法においては、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
フィルターが製造される。

【０００７】例えば、一つの色相着色剤を含む感光性樹
脂層を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ー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６３−１
８７２０３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６３−１８７２０３号
公報と同様の方法でカラーフィルターのパターンを形成
する方法（特開平２−２４６２４号公報）が知られてい
る。

【０００８】しかしながら、感光性フィルムを用いたカ
ラーフィルターの製造においては、多色の内２色目以降
を感光性フィルムのラミネート（積層）で形成するた
め、どうしても既に形成されたパターンが影響し表面に
段差が発生する問題がある。この段差は後工程の透明樹
脂からなるオーバーコート層の塗布むらやその後のスパ
ッタリングによるＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂系の電極形成不良
による高抵抗化の問題を生ずる。また、直接に画像の荒
れとして現れることもある。この段差を低減するため
に、着色感光性樹脂層と支持体の間に熱可塑性の樹脂層
を設け、ラミネート時の圧力と温度で平坦化する方法
（特開平４−２０８９４０号公報、特開平７−２０３０
９号公報）が提案されている。この方法では、着色感光
性樹脂層と熱可塑性樹脂層が密着しているため、熱可塑
性樹脂層の上に所定のパターンのマスクを介して露光し
なければならなく、著しい解像度不足を招く結果となっ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来の技術の問題を解消し、段差の少ないパターンを容易
に形成できるカラーフィルターを製造できるカラーフィ
ルター用感光性フィルムを提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）支持体
フィルム、（ｂ）着色された感光性樹脂層及び（ｃ）保
護フィルムの順に積層されたカラーフィルター用感光性
フィルムにおいて、（ａ）支持体フィルムがポリエステ
ルフィルム上に８５〜９５重量％のエチレンを含有する
ビニルモノマーを共重合した熱可塑性樹脂のフィルムを
積層したものであることを特徴とするカラーフィルター
用感光性フィルムを提供するものである。

【００１１】本発明における感光性フィルムの支持体フ
ィルムは、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましく
は２０〜７５μｍのポリエステルフィルム、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の上に８５〜９５重量％、好
ましくは８５〜９０重量％のエチレンを含有するビニル
モノマーを共重合した熱可塑性樹脂のフィルムを接着剤
を介して貼合わせたり、押し出したりして積層したフィ
ルムである。押し出しはＴ型ダイなどを用い、必要に応
じて加熱し、好ましくは１０〜１００μｍ、より好まし
くは２０〜５０μｍの厚さに押し出す。厚さが１０μｍ
未満であると段差が発生する傾向があり、厚さが１００
μｍを超えるとフィルムが固くなって取り扱い性が悪く
なる傾向がある。また、冷却時に表面平滑なロールで熱
可塑性樹脂面を平滑化することが好ましい。ポリエステ
ルフィルムと熱可塑性樹脂のフィルムとの密着性を上げ
るために押し出し前にポリエステルフィルムの押し出し
を行う面にコロナ処理やさらにエポキシ系やアクリル系
の接着剤を用いることも好ましい。

【００１２】用いる熱可塑性樹脂のエチレンの共重合量
が８５重量％未満の場合は、フィルムの製膜性が低くな
り、表面の平滑な支持体フィルムが得られなく、また、
９５重量％を超えると熱可塑性樹脂が剛直になり、ラミ
ネート性が低くなり十分に追従できずにピンホール欠陥
になりやすい。熱可塑性樹脂を共重合するビニルモノマ
ーのエチレン以外のものとしては、酢酸ビニル、アクリ
ル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル
等が用いられる。これらの中で酢酸ビニルを５〜１５重
量％使用することが好ましい。

【００１３】本発明における感光性フィルムの感光性樹
脂は、紫外線により露光され、アルカリ水溶液で現像可
能な樹脂であればよく、より好ましくは、（Ａ）カルボ
キシル基を有する分子量２０，０００〜３００，０００
有機高分子化合物、（Ｂ）エチレン性不飽和基を有する
光重合性化合物及び（Ｃ）光重合開始剤及び（Ｄ）顔料
又は染料を含有するものである。

【００１４】（Ａ）カルボキシル基を有する分子量２
０，０００〜３００，０００有機高分子化合物として
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）アクリル酸は、
アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。以下、同
じ。）、（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
との共重合体等が挙げられる。（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アミノエチ
ル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノプロピル、（メ
タ）アクリル酸テトラヒドロフルフリル、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。

【００１５】（Ａ）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２０〜６０
重量部である。この配合量が２０重量部未満では塗膜性
が不十分となり、６０重量部を超えると硬化物の膜特性
が低下する傾向がある。

【００１６】（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、少なくとも２個のエチレン性不飽和
基を有する化合物が好ましく用いられる。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（メタ）アクリ
レート、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ヘキサ（メタ）アクリレー
ト、ビスフェノールＡポリアルキレンオキシジ（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（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Α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（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（メタ）アクリレート等）とのエステ
ル化合物、（メタ）アクリル酸のアルキルエステル
（（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）、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（メタ）アクリル酸ヒ
ドロキシ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等が挙げられる。これらの化合物
は２種以上用いてもよい。

【００１７】（Ｂ）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４０〜８０
重量部である。この配合量が４０重量部未満では光感度
が不十分で硬化物の膜特性が低下し、８０重量部を超え
ると塗膜性が不十分となる傾向がある。

【００１８】（Ｃ）光重合開始剤としては、例えば、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、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニ
ル］−２−モルフォリノ−１−プロパノン等の芳香族ケ
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、
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−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。

【００１９】（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
不十分となる傾向がある。

【００２０】（Ｄ）成分の顔料又は染料としては、公知
の着色剤が使用でき、感光性樹脂層の成分、特にカルボ
キシル基を有する分子量２０，０００〜３００，００有
機高分子化合物又はエチレン性不飽和基を有する光重合
性化合物に対する相溶性、目標とする色相、光透過性を
考慮して選択される。

【００２１】（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
分となり、５０重量部を超えると光透過率が低下する傾
向がある。

【００２２】その他、感光性樹脂層には、ハイドロキノ
ン、ハイドロキノンモノメチルエーテルなどの熱重合性
成分安定剤、メラミン樹脂やヘキサメトキシメチルメラ
ミンなどの熱硬化性樹脂等を含有しても構わない。

【００２３】なお、感光性樹脂層の保護のため保護フィ
ルムを用いることが好ましい。この保護フィルムとして
は、例えば、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフ
ィルム等が用いられるが、価格、柔軟性、強度、硬度等
の面から、ポリオレフィンフィルム、中でもポリエチレ
ンフィルムが好ましい。また、その厚みは、１０〜４０
μｍであることが好ましく、１０μｍ未満では取扱性に
劣る傾向にあり、４０μｍを超えると、コストアップと
なる傾向にある。

【００２４】本発明のカラーフィルター用感光性フィル
ムは、支持体フィルムの熱可塑性樹脂のフィルム面上に
感光性樹脂のメチルエチルケトン、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテル等の溶液をロールコータ、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、バーコータなどで塗布し乾燥後に保護フィルムを
積層することで製造される。

【００２５】本発明のカラーフィルター用フィルムを用
いたカラーフィルターは次のようにして製造される。ま
ず、必要に応じてブラックマトリックスを形成した透明
基板上を、必要に応じて加熱（１００〜２００℃、３〜
３０分間）した後、その基板上に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ラミネート（貼
合わせ）し、感光性樹脂層の表面の支持体フィルムを剥
離した後、感光性樹脂層上に所定パターンのネガマスク
を乗せて露光する。次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る。この着色パターンの形成
工程を色の異なる感光性フィルムを用いて所定回数繰り
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
ターが得られる。

【００２６】基板は、透明であれば特に制限はなく、そ
の材質として例えばガラス、プラスチック等が挙げられ
る。

【００２７】ラミネート工程は、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。本
発明の感光性フィルムを用いると２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。

【００２８】露光工程は、一般に専用の露光機があり、
接触又は非接触型のものを用いて行う。ランプとして
は、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を
用いることができる。

【００２９】現像方法は、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最適であ
る。現像液は、アルカリ現像型では１重量％の炭酸ナト
リウム水溶液を用いるのが一般的である。

【００３０】

【発明の実施の形態】

【００３１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００３２】実施例ポリエステルフィルム（５０μｍ厚）と酢酸ビニル６重
量％及びエチレン９４重量％を共重合した熱可塑性樹脂
（２０μｍ厚）とを押し出し積層したフィルム（支持体
フィルム（ａ））の熱可塑性樹脂のフィルム面に、表１
の感光性樹脂組成物の溶液を均一に塗布し、１００℃の
熱風対流式乾燥機で約１０分間乾燥して乾燥後の膜厚が
１．８μｍ厚の感光性樹脂層（ｂ）を形成した後、３０
μｍ厚のポリエチレンフィルムを保護フィルム（ｃ）と
して積層し、本発明の感光性フィルムを得た。得られた
感光性フィルムをその保護フィルムを剥がしながら、感
光性樹脂層を１５０℃で予め加熱したガラス基板上にロ
ール温度１５０℃、ロール圧６×１０⁵Ｐａ、速度１．
０ｍ／分でラミネートした。次いで、ポリエステルフィ
ルムと熱可塑性樹脂を積層した支持体フィルムを除去
し、所定のパターンのネガマスクを通して露光機ＨＭＷ
−２０１Ｂ（３ｋＷ、超高圧水銀灯、オーク製作所製）
で露光した後、３０℃で０．０５重量％の炭酸ナトリウ
ム水溶液で１０〜２０秒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。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、図１に示す多色パターン
を作製した。

【００３３】この際の露光量は、２００ｍＪ／ｃｍ²と
した。得られた多色パターンに１５０℃で４５分間加熱
してカラーフィルターを得た。得られたカラーフィルタ
ーの表面荒さを測定（表面荒さ計として小坂製作所製、
商品名サーフコーダー３０Ｄを用いた）したところ、パ
ターン内及びパターン間ともに最大表面荒さ（段差）が
０．１μｍと良好であった。後工程のオーバーコート層
の塗布における塗布むらもなかった。

【００３４】比較例支持体フィルムとして２０μｍ厚のポリエステルフィル
ム（帝人製、商品名テトロンフィルムＧＳ−２０）を用
いた以外は実施例と同様に感光性フィルムを作製し、さ
らに得られた感光性フィルムを用いて実施例と同様にカ
ラーフィルターを作製した。得られたカラーフィルター
の最大表面荒さ（段差）は０．４５μｍと大きなもので
あった。オーバーコート層は塗布むらを生じ、得られた
カラーフィルターは実用にならないものであった。

【００３５】

【表１】配合量は重量部イルガキュアー９０７：２−メチル−［４−（メチルチ
オ）フェニル］−２−モルフォリノ−１−プロパノン

【００３６】

【発明の効果】本発明のカラーフィルター用感光性フィ
ルムを使用すれば、パターンの段差が少なく優れた品質
のカラーフィルターを容易に作業性良く製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の感光性フィルムを用いて得られたカラ
ーフィルターの着色パターンを示す説明図。

【符号の説明】

１透明基板２着色パターン３赤４緑５青

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷川直裕茨城県日立市東町４丁目13番１号日立化成工業株式会社山崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）支持体フィルム、（ｂ）着色され
た感光性樹脂層及び（ｃ）保護フィルムの順に積層され
たカラーフィルター用感光性フィルムにおいて、（ａ）
支持体フィルムがポリエステルフィルム上に８５〜９５
重量％のエチレンを含有するビニルモノマーを共重合し
た熱可塑性樹脂のフィルムを積層したものであることを
特徴とするカラーフィルター用感光性フィルム。
【請求項２】（ａ）支持体フィルムがポリエステルフ
ィルム上に接着剤を塗布後、熱可塑性樹脂のフィルムを
貼付し積層したものである請求項１に記載のカラーフィ
ルター用感光性フィルム。
【請求項３】（ａ）支持体フィルムがポリエステルフ
ィルム上に熱可塑性樹脂のフィルムを押し出して積層し
たものである請求項１に記載のカラーフィルター用感光
性フィルム。
【請求項４】熱可塑性樹脂が８５〜９５重量％のエチ
レンと５〜１５重量％の酢酸ビニルを共重合した樹脂で
ある請求項１、請求項２又は請求項３に記載のカラーフ
ィルター用感光性フィルム。
【請求項５】（ｂ）着色された感光性樹脂層の感光性
樹脂が、（Ａ）カルボキシル基を有する分子量２０，０
００〜３００，０００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）光重合開始
剤及び（Ｄ）顔料又は染料を含有しアルカリ水溶液で現
像可能な樹脂である請求項１乃至４いずれかに記載のカ
ラーフィルター用感光性フィルム。