JPS5890603A - カラ−フイルタ−の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカラーテレビ送像装置のカメラ等に使用するカ
ラーフィルターの製造方法に関する−ものである。

カラーテレビジョンカメラに使用するカラーフィルター
は従来ガラス基板上に蒸着にて着色物質を耐着形成し、
機械的又は化学的なエツチングにてストライプ状にして
複数枚重ねるか、ガラス基板上に染色されやすい樹脂の
パターン層を形成し染色する工程を複数回（り返すか、
ガラス基板上に樹脂層をもうけその樹脂層を選択的に染
色または脱色を行なうことにより、異なる着色層（色吸
収層）に形成している。

しかしながらそのパターンはミクロン単位の微細なもの
で製造はきわめて困難である。と（に樹脂等の有機物を
着色層とする場合、その着色樹脂に感光性をもたせてそ
れ自身を着色層としてパターン化させる場合、その感光
度及び解像性が悪く、寸法的に高精度で倣細なパターン
を得ることが困難であった。

本発明は上記の如き欠点を是正すべ〈発明されたもので
ガラス等の光学的に透明な基板に通常の７オトレジスト
（シたがって解像度の良好な）を塗布乾燥し、密着又は
投影等により露光及び現像による架橋又は硬化するネガ
タイプの染色性の良好な感光性樹脂を充填し、基板裏側
より光を照射し、現像し、凹状部分のみに樹脂層を形成
し、染色液に浸漬して樹脂層を染色する。その後フォト
レジストを剥離し、染色された樹脂層の上にさらにフォ
トレジストを塗布乾燥し、先に染色された樹脂と接触し
ないようにストライプ状又は任意のパターンが得られる
よう露光現像し、フォトレジストレリーフを得る。この
フォトレジストレリーフで形成された凹状部へ前記と同
様な染色性の良好な感光性樹脂を充填し裏側より光を照
射、現像、染色することを少なくとも二回くり返し行い
、フォトレジスト層を境にして樹脂層に異なる色の着色
部分、例えば赤、緑、青等の着色層を設けてカラーフィ
ルターとするものである。このよ゛うなカラーフィルタ
ーの製造方法では染色性のある樹脂にて直接ストライプ
状又は任意のパターン状を露光して作成するものではな
いため光によって架橋又は硬化する能力が弱くてもパタ
ーン化が可能となった。このことは重要なことであり、
パターン化に於いて密着露光にかぎらず、グロキシミテ
イ又は投影露光等によるノンコンタクトの露光方法が採
用出来る。つまりパターン化は通常のフォトレジストで
行い、着色層として光にて架橋又は硬化する能力は無視
出来て本来の染色及び着色性に重点を置くことができる
。その結果、樹脂にあらかじめ染料もしぐは顔料を添加
して着色させた着色樹脂を充填することも出来る。又、
パターンが隣接して、混色になるおそれがある場合には
フォもノンコンタクトの露光であれば密着時における不
良を無くすることが出来る。このようにしてカラーフィ
ルターを製造すれば極めて容易に製作出来ると共Ｋ、不
良率が少なく、色特性の優れたカラーフィルターかえら
れる。

図面により本発明を詳しく述べると、第１図に示すごと
く光学研磨を施したガラス基板等Ｖ光学的に透明な基板
（１）に酸性染料、塩基性染料、直接染料等の水溶性染
料に対して耐染色性を有するフォトレジスト、例えばシ
ラプレー社のＡＺ−１３５０、東京応化の０ＦＰＲ等の
ポジタイプフォトレジスト、コダック社のＴＰＲ等のポ
リケイ皮酸ビニール系、ハントケミカル社のウェイコー
ト等のゴム系などのネガタイプフォトレジスト等誉回転
塗布法にて３０００Ｘ〜２μ程度に塗布し、フォトレジ
スト膜を形成しバタン露光及び現像にてフォトレジスト
のレリーフ画像（２）を設けた後、第２図に示すように
染色性を有する樹脂（３）を凹状部と同じ程度の厚さ３
０００人〜２μに塗布する。塗布法くなる。ここで使用
される樹脂（３）は感光性を持ち染色性のあるものであ
ればどのような種類のものでも良いが、染色に水溶性染
料を使用する場合にはポリビニールアルコール、カゼイ
ン、フィッシュグルー、ゼラチン及びコラーゲンの加水
分解物等の水溶性樹脂から選択される少なくとも一種の
樹脂と重クロム酸塩、たとえば重クロム酸アンモニウム
等又はジアゾニウム塩たとえばＰ−ジアゾジフェニルア
ミノ・パラホルムアルデヒド縮合物の硫酸塩等の前記樹
脂と混合すると光硬化性となるものの混合物をもちいる
。

次に第３図に示すごとく裏面である透明基板（１）側よ
り水銀灯等の紫外線領域を多く含んだ光（４）にて全面
曝光する。次にこの感光性のある樹脂層を現像する。こ
の樹脂（３）が水溶性の場合には水にて現像できる。現
像の結果、フォトレジストレリーフ画像（２）上の樹脂
はフォトレジストが持つ固有の光吸収によって樹脂を固
定化出来ず、膨潤し現像によって膜べりが起り光硬化部
に引きづられて剥１ ■しついには流出する。次に固定化された樹脂層を染料
液例えばローズベンガルとタートラジンの混合溶液にて
３０秒〜２分間浸し、樹脂層を第一色目の赤色に着色さ
せる。その結果第４図に示した如く樹脂層に赤着色層（
５）が形成される。次にフォトレジストレリーフ画像（
２）を７オトレジストシンナー等の７オトレジストを溶
解することの出来１　る溶剤例えばキシレン、トリクレ
ン、アルコール等をスプレー又はシャワー等により吹き
付けて剥離すると同時にフォトレジストレリーフ画像（
２）上の流出されないで膨潤状態で残っていた樹脂をも
除去される。その結果を第５図に示す。次に第二色目に
移るが第二色目が第−色と接触しない場合はそのまま、
接触又は交さする場合には適当な被膜をコートして混色
防止用の中間被膜を形成して、第二色目に移る。この混
色防止用の中間被膜は透明で耐染色性があれば良ぐ、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂又はポリ
ウレタン樹脂等を５００Ａ〜２０００，１程度コートす
ることによって適用される。

第二色目は第一色目を形成する工程を繰り返すものであ
り、フォトレジストを塗布しパターン露光、現像し、レ
リーフ画像圀を形成する。次に樹脂を充填し、裏面から
曝光し現像、染色することにより第二色目の緑着色層（
６）を形成するものである。続いてフォトレジストを剥
離する。この工程を（り返すことによって何色もの着色
層が・得ら剋るものである。混色防止の中間被膜が無ｔ
−喘合のパターン露光に際しては既存する着色層より０
．５μ以上ノスペースをもって露光することにより、フ
ォトレジストが混色防止マスクとなり混色が防止される
。

次に一例として第７図に示したごとく赤色、緑色、青色
に染色する場合を示すが、これが限定されるものではな
く、あらかじめ着色した樹脂を用いても同様に出来、か
つフィルターの色数の制限はなく、何色のフィルターも
製造出来る。

次に本発明に使用する染色性の良好な感光性樹脂につい
て述べると、染色液に水溶性染色を用いる場合、水溶性
感光材料は従来から樹脂としてゼラチン、カゼイン、フ
ィッシュグルー、卵白アルブミン等の天然樹脂あるいは
ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリア
クリルアミド等の水溶性合成樹脂が用いられているが、
一般に感光材料、時に樹脂と感光剤との混合系から成る
感光材料においてその感光度、解像性等の感光特性は感
光材料中の樹脂の平均分子量に依存する要因が大きい。

したがって平均分子量の犬なる樹脂で作られた感光材料
は感光度が高くなる反面解像力は悪くなる。査らにその
被膜の染色性を観た場合、親水性染料に対する染着度が
低く染着されにくいといった欠点がある。このことは次
のことから容易に推定できる。すなわち水溶性樹脂を染
色する場合、その染色濃度は高分子物質中の結合基と染
料とのイオン結合に大きく依存し、その値は樹脂中の結
合基の数により決まることは知あれている。この場合、
使用可能な親水性染料としては直接、酸性及び塩基性染
料が挙げられるがこのとき分子中にスルフォン酸基を有
する直接及び酸性染料に対しては吸着座席としてアミノ
基が関与し、分子中にアミノ基を有する塩基性染料に対
してはカルボキシル基を関与して造塩結合を生じさせる
ものであるが、例えば酸性染料の場合、樹脂中のアミン
基の数を比較すると天然樹脂はほぼ１０ｍｅＱ’９保有
する一方、水溶性合成樹脂は０．　ｌ　ｒｒｅｑ／％ｉ
１　程度の保有であり、この数値から明らかなように合
成物は天然物の児程度のイオン結合による染色濃度しか
期待できない。したがって天然樹脂を加水分解してその
結合基を多くさせることによって、染色濃度を高めるこ
とが出来る。このことは同一濃度の場合、樹脂被膜を薄
くすることが出来るのである。したがって解像力も高め
られる。しかしながら感光度の低゛下はさけられず通常
一般の露光装置とくに投影露光装置では露光時間が長く
なりすぎて実用的でなかったが、本発明方式すなわち通
常のフォトレジストを用いることによって使用可能とな
ったことももう一つの特徴である。

以下に本発明の実施例を述べる。

〔実施例１〕 透明なガラス平滑基板上にフォトレジス）ＡＺ−１３５
０をスピンナーで膜厚１μに塗布し、５０℃で５分間乾
燥し、ＧＣＡ社製ＭＡＮＮ　ＴＹＰｎ　４８００ＤＳＷ
ステツパーにて％にて露光時間０．３秒間で縮写露光し
、専用現像液にて現像し、水洗ののち８０工１０分間乾
燥し、２０μＸ１２μ角の長方形の凹状部をドツト状に
もったレリーフ画像を得た。次に動物の骨、皮フ、など
を作っている主蛋白質であるコラーゲンを加水分解して
得られたペプチドである、日光ケミカルズ■製１商品名
ＣＣＰ−１００（数平均分子量１０００）’のコラーゲ
ンペプチド１００ｇと水１００ｃｃと重クロム酸アンモ
ニウム２０ｇを混合した染色性樹脂であるところの重ク
ロム酸ペプチド感光液をスピンナーで１００　Ｏｒｐｍ
で塗布し５０’Ｃｌ−５分間乾燥し凹状しシャワー水に
て１分間現像した。そのときの膜厚は０．８μであ“す
０．２μ膜減りした。フォトレジストレリーフ上には樹
脂膜の残渣は無かった。そ（７’）　後１：Ｉ−、ｌ’
　ヘンガルとタートラジンの各０．５％混合液からなる
赤色用染色液に６０’Ｃで２分間浸漬し、水洗ののち、
引′き続きメチルアルコール液をスプレーにて吹きつけ
ＡＺ−１３５０のレリーフ画像を除去し、８０’Ｃで２
０分間乾燥した。次に第二色目として、第一色目と同様
にＡＺ−１３５０をコートし、２０μＸ１２μ角の凹状
部を第一色目のパターンから３μ離してパターン化し、
第一色目と同様な樹脂をコートし同様に裏面から曝光し
、現像後、パテントブルーとタートラジンの各０．５％
混合液からなる緑色染色液に６０’Ｃで２分間浸漬し緑
色に染色した。次にメチルアルコール液にてＡＺ−１３
５０を剥離した。第三色目も同様にして、アシドバイオ
レットとトルイジングプルーの各０．５％混合液の青染
色液を使用して６０℃で２分間染色したほかは第−色、
第二色目と同様に処理し、赤着色層と緑着色層と青着色
層を有し、各着色層の間に３μの間隔を有するマトリク
ス型のカラーフィルターが得られた。ちなみに解像力の
限界を調べた結果ＤＥＷステツノく−とＡＺ−１３５０
との組合せによる限界値である１μと同等の解像力を示
していた。。

（比較例１） ＡＺ−１３５０の代わりにコラーゲンペプチドＣＣＰ−
１００と重クロム酸アンモニウムからなる、実施例１で
使用した重クロム酸ペプチド感光液を直接パターン化す
る目的でＤＥＷステツノく−Ｋ”（パターン露光した所
ＤＳＷステツ、＜−）最大無光時間である４秒間でも露
光不足で膜が流出してじまいパターンが得られなかった
。ちなみに適正露光時間を換算した結果的２０抄部であ
り、通常の７オドレジストに比較して非常に低感光度の
感光材料であり、投影露光にはむかなかった。

（比較例２） ＡＺ−１３５０の代わりにポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）と重クロム酸アンモニウムからなる感光材料で直接
パターン化する目的で膜厚ｌμに塗布してＤＳＷステッ
パーにてパターン露光した所、露光時間４秒間でパター
ンが得られたが非画線部にカブリが発生したり、膜厚ｌ
μでは染色濃度が低（、実施例１と同等の染色濃度を得
るため”には膜厚をｌＯμ以上にする必要があった。こ
の′ときの解像力は３０μを解像するのが困難であり実
用性がなかった。

〔実施例２〕 実施例１と同様にＡＺ−１３５０でレリーフ画像をえて
、凹状部へカゼインと重クロム酸アンモニウムからなる
感光材料を充填して、厚みｌμの樹脂層をもうけ、同様
に裏面から３０秒間曝光し、現像、染色、ＡＺ−１３５
０の剥膜を行った所、実施例１と同等の解像力とシャー
プ性の良いパタ−ンかえられたが染色濃度が低く、実施
例１と同等の染色濃度をえるためには１．５μ程度の膜
厚が必要であったがその他は良好であり、実施例１と同
等のカラーフィルターが得られた。

以上のように本発明によれば、水溶性の感光性樹脂は染
色性は良い反面、解像度が悪いと一般的に言われている
が、感光性さえあればたとえ解像度が低い樹脂でも微細
パターンを得ることができる。しかもノンコンタクト法
である投影露光装置が使用可能となり、かつ密着露光し
ないためゴミやキズがつきにくく歩留りの高いカラーフ
ィルターを提供出来る製造方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図までは本発明のカラーフィルターの製
造方法の一例を工程順に示す説明断面図である。 （１）・・・基板　　　　　　（２）・・・レリーフ画
像（３）・・・樹脂　　　　　　（４）・・・光四−赤
着色層　　　　（６）・・・緑着色層（７）・・・青着
色層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に透明な基板上にフォトレジスト膜を設は
   パターン露光現像して所定ノくターンのレリーフ画像を
   扉成する工程と、次いで該レリーフ画像の非画像部であ
   る凹状部へ染色性のある感光性樹脂を充填し基板の裏面
   より曝光して該染色性のある感光性樹脂を固定化し、染
   色する工程と、次（・で前記フォトレジストのレリーフ
   画像を剥離する工程を具備してなり、上記工程を少なく
   とも二回繰り返すことを特徴とするカラーフィルターの
   製造方法。
2. （２）光学的に透明な基板上にフォトレジスト膜を設は
   パターン露光現像して所定パターンのレリーフ画像を形
   成する工程と、次いで該レリーフ画像の非画像部である
   凹状部にあらかじめ染料もしくは顔料を添加して着色°
   された感光性樹脂を充填し、基板の裏面より曝光して該
   着色された感光性樹脂を固定化する工程と、次いで前記
   フォトレジストのレリーフ画像を剥離する工程を具備し
   てなり、上記工程を少なくとも二回繰”り返すことを特
   徴とするカラーフィルターの製造方法。
3. （３）フォトレジストのレリーフ画像を剥離する工程の
   あと、混色防止用の中間膜を形成する工程を行なう特許
   請求の範囲第１項記載のカラーフィルターの製造方法。
4. （４）フォトレジストのレリーフ画像を剥離する工程の
   あと、混色防止用の中間膜を形成する工程を行なう特許
   請求の範囲第２項記載のカラーフィルターの製造方法。