JPH1123835A

JPH1123835A - カラーフィルター用感光性フィルム及びカラーフィルターの製造法

Info

Publication number: JPH1123835A
Application number: JP17683797A
Authority: JP
Inventors: Manabu Saito; 学斎藤; Hiroshi Yamazaki; 宏山崎; Hiromi Furubayashi; 寛巳古林; Tadahiro Tanigawa; 直裕谷川
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】段差の少ない着色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
光性フィルムと、これを用いたカラーフィルターの製造
方法を提供する。【解決手段】（ａ）支持体フィルム、（ｂ）膜厚が
０．５〜１．０μｍの着色された感光性樹脂層及び
（ｃ）保護フィルムをこの順に積層したカラーフィルタ
ー用感光性フィルム及びこれを用いたカラーフィルター
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と、そのカラ
ーフィルター用感光性フィルムを用いたカラーフィルタ
ーの製造法に関する。

【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間
に１〜１０μｍ程度の間隔を設けて、その間に液晶物質
を封入し、電極間に電圧を印加した液晶物質を配向さ
せ、その濃淡により画像を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
な基板の表面には、２種類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
隔で、平行又は交差して並べたカラーフィルターが設置
されている。

【０００３】カラーフィルターは、通常、透明基板、着
色パターン層、保護膜、透明電極の順に形成されてい
る。着色パターン層は２種類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に配置された複数
のパターンからなるものである。

【０００４】これらの色相の異なるパターンは所定の順
序に所定の間隔をおいて整然と配置され、しかも厚さむ
らの少ない均一な着色パターン層を形成している必要が
あり、そのための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】この方法によれば、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、この感光性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、
パターンを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）及びこの感光性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有する感光性フィルムを用いて
特開昭６３−１８７２０３号公報に記載の方法と同様の
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
脂から成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
による高抵抗化の原因となる。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透明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
性樹脂層の上から一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、段差の少ない着色パターンを
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と、これを用いたカラーフ
ィルターの製造方法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）膜厚が０．５〜１．０μｍの着色され
た感光性樹脂層及び（ｃ）保護フィルムをこの順に積層
した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】また、本発明は、透明基板上に上記カラー
フィルター用感光性フィルムの感光性樹脂層を転写して
感光性樹脂層を形成し、活性光線を感光性樹脂層に対し
て画像状に照射して露光部を光硬化させ、未露光部を現
像により除去することにより着色パターンを形成する工
程を、複数色のカラーフィルター用感光性フィルムを用
いて行い、複数色の着色パターンからなる着色パターン
層を形成し、この着色パターン層の平坦性を０．２μｍ
以下とすることを特徴とするカラーフィルターの製造法
を提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルター用感光
性フィルムの（ａ）支持体フィルムとしては、紫外線を
透過できる透明な厚さ２〜５０μｍ程度のポリエステル
フィルムが好ましく用いられる。フィルムの厚さは、５
〜１０μｍがより好ましい。２μｍ未満ではフィルムが
腰がなく取扱にくい傾向がある。また、５０μｍを超え
ると２色目以降のパターンを形成する際に必要な埋め込
み性が十分でない傾向がある。これらに用いるフィルム
として、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がある。

【００１３】本発明のカラーフィルター用感光性フィル
ムの（ｂ）感光性樹脂層の樹脂は、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特に限定
されないが、好ましくは、（Ａ）カルボキシル基を有す
る分子量２０，０００〜３００，０００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）光重合開始剤及び（Ｄ）顔料又は染料を含有
するものが用いられる。

【００１４】（Ａ）カルボキシル基を有する分子量２
０，０００〜３００，０００の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−エチルへキシル等が挙げ
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（（メタ）アクリレー
トは、メタアクリレート又はアクリレートを意味する、
以下同じ）、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）成分の樹脂の酸価は好ましくは２０
〜３００であり、より好ましくは６０〜１５０である。

【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
基を有する光重合性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、ジペンタエリスルトールヘキサ（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−エチルへキシル等）、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種以上用いても良い。

【００１７】（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。

【００１８】（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。

【００１９】（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−ビス（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−ビス（ｐ−メトキシフェニル）−５−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−（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。

【００２０】（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。

【００２１】（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２０，０００〜３００，０００
の有機高分子化合物又は少なくとも２個のエチレン性不
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。

【００２２】（Ｄ）成分の配合量は（Α）成分と（Ｂ）
成分の総量１００重量部に対して好ましくは４０〜７０
重量部であり、より好ましくは４０〜５０重量部であ
る。この配合量が４０重量部未満では着色が不十分とな
り、７０重量部を超えると光透過率が低下したり、基板
密着性が劣るなどの問題が生じる傾向がある。

【００２３】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等の熱重合性成
分安定剤、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂等を含有さ
せてもよい。

【００２４】感光性樹脂層の膜厚は０．５〜１．０μｍ
とする。膜厚が０．５μｍ未満ではカラーフィルターと
して必要な色合いを得ることが難しく、１．０μｍを超
えると良好な平坦性を得ることができない。

【００２５】本発明のカラーフィルター用感光性フィル
ムの（ｃ）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く
用いられる。また、その厚みは、１０〜４０μｍ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。

【００２６】本発明のカラーフィルター用感光性フィル
ムは、透明支持体フィルムの面上に感光性樹脂の溶液を
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。

【００２７】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。

【００２８】まず、透明基板上に必要に応じてブラック
マトリックスを形成したものに、必要に応じてこの基板
を加熱（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
層の表面の透明支持体フィルムを剥離して、透明基板上
に感光性樹脂層を形成する。次いで、感光性樹脂層上に
所定のパターンのネガマスクを乗せて活性光線を照射
し、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。このとき、各色の感光性フィルムを貼り合
わせる順番は赤→緑→青が好ましい。赤色感光性フィル
ムは、任意の色合いを得るために顔料の配合量が多いた
め、基板との密着性があまり良好ではない。このため、
張合せ順は顔料の多いものから少ないものの順に張合せ
ることが好ましい。

【００２９】本発明のカラーフィルターの製造に用いら
れる基板は、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。

【００３０】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、感光性樹脂層を好ましくは５０〜１２０℃、よ
り好ましくは８０〜１００℃に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０．２ｍｍ以下に低減できる。段差
が０．２ｍｍ以下であるとオーバーコート層の塗布むら
を防止できる。

【００３１】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。

【００３２】現像方法は、ディップ法、スプレー法等が
あげられ、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、０．０５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。

【００３３】

【実施例】次に、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００３４】実施例１表１の感光性樹脂組成物の溶液をポリエステルフィルム
（６μｍ厚）（透明支持体フィルム（ａ））上に均一に
塗布し、１００℃の熱風対流式乾燥機で約１０分乾燥し
て乾燥後の膜厚が１．０μｍ厚の感光性樹脂層（ｂ）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（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
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６×１０⁵Ｐ
ａ、速度１．０ｍ／分でラミネートした。次いでポリエ
チレンフィルムを除去し、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。

【００３５】この際の露光量は、１００ｍＪ／ｃｍ²と
した。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、各
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。その後、スピンコーター
を用いて２μｍ厚のオーバーコート層を形成した。スピ
ンコートの条件は、回転数９００ｒ．ｐ．ｍ．、回転時
間７秒として、その後２５０℃で６０分間加熱した。そ
の結果、オーバーコート層の塗布における塗布むらはな
かった。

【００３６】比較例１感光性樹脂層の膜圧を２．０μｍとした以外は実施例１
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１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。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明のカラーフィルター用感光性フィ
ルムは段差の少ないパターンを容易に形成でき、得られ
たカラーフィルターはオーバーコート層の塗布むらのな
い優れたものである。

【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）膜厚が
０．５〜１．０μｍの着色された感光性樹脂層及び
（ｃ）保護フィルムをこの順に積層したことを特徴とす
るカラーフィルター用感光性フィルム。
【請求項２】感光性樹脂層が、（Ａ）カルボキシル基
を有する分子量２０，０００〜３００，０００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）光重合開始剤及び（Ｄ）顔料又は染料
を含有し、（Ｄ）顔料の含有量が感光性樹脂層の４０〜
７０重量％である請求項１記載のカラーフィルター用感
光性フィルム。
【請求項３】透明基板上に請求項１又は２記載のカラ
ーフィルター用感光性フィルムの感光性樹脂層を転写し
て感光性樹脂層を形成し、活性光線を感光性樹脂層に対
して画像状に照射して露光部を光硬化させ、未露光部を
現像により除去することにより着色パターンを形成する
工程を、複数色のカラーフィルター用感光性フィルムを
用いて行い、複数色の着色パターンからなる着色パター
ン層を形成し、この着色パターン層の平坦性を０．２μ
ｍ以下とすることを特徴とするカラーフィルターの製造
法。