JPH01232302A - カラーフィルターの製法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、カラーフィルターの製法に関し、更に詳しく
は、固体撮像素子に代表される色分解デバイス又はカラ
ー液晶表示装置等に使用されるカラーフィルターの製法
に関する。

従来の技術 ＶＴＲ用カメラ用と色識別可能ロボット用、カラー複写
機用等として需要の大きいカラー固体撮像素子（例えば
ＣＣＤ、ＣＩＤ、ＢＢＤ、ＭＯ３ＦＥＴ方式等の撮像Ｉ
Ｃ）及び軽量化、薄型化の趨勢でＣＲＴ方式からの転換
が進みつつあるカラー液晶表示装置等に用いられるカラ
ーフィルターは、２種以上の色相に着色された微細な領
域を固体撮像素子あるいは透明基板上に設けることによ
って形成されている。そして２ｆ１以上の色に着色され
るべき微細な基質膜を形成するには漱細なパターンを形
成しやすく、又着色が比較的容易であるという理由から
感光性樹脂が用いられている。

即ち例えば感光性樹脂をガラス板等の透明基板上に塗布
し乾燥後、その上に所定形状の開ロバターンを有するマ
スクを介して紫外線を照射して露光部分を光硬化せしめ
、現像処理を経て所定の無色のパターンを形成せしめた
あとこれを水溶性染料等で染色するという操作を染料を
変えて２回以上くりかえして２種以上の色相に着色され
た微細な有色パターンを備えた透明な基板が製造されて
ぃる。

又、上記の染色工程を省くという観点から、ゼラチン水
溶液に酸性染料を溶解させた後、光硬化剤として重クロ
ム酸アンモニウムを加えて感光性着色物をつくり、それ
を用いてカラーフィルターを作製する方法も提案されて
いる（特開昭６１＝１７２１０３）。

発明が解決しようとする課題 前記の染色法によるカラーフィルター作製法においては
、カラーフィルターとして所定の光学特性を満たす被染
色のパターン膜の染色濃度がその膜厚に依存すること、
又膜の染色性が使用する感光性樹脂の特性および染色条
件（染浴濃度、染浴温度、染浴ｐＨ１染色時間、使用染
料等）に影響され易いこと、又、染色時の塗膜の膜あれ
、基板からの膜剥離、そして膨潤による解像度の劣化等
の要因があり、その為カラーフィルター作製における品
質および生産工程管理が煩雑になるという問題がある。

一方、感光性着色物を使用してカラーフィルターを作製
する方法においては上記染色上の問題は軽減されるもの
の所定の光学特性を満たすに充分な着色濃度が得られな
い、十分な着色１度を得るために着色成分の含有量を増
加させたり塗膜の膜厚を厚くすることによる感光性の低
下、即ち感度の低下をきたす、感光性樹脂中の染料等の
着色物の光吸収の為に感光するに有効な光波長領域、即
ち分光感度が狭められる、使用される感光性樹脂あるい
は架橋剤と着色剤（染料）の組み合わせも限定されたも
のになる等の問題点を有する。

課題を解決するための手段 本発明者らは前記したような課題を解決すべく鋭意研究
を重ねた結果すでに水溶性染料で着色されている着色パ
ターン上に別の水溶性染料及び水溶性樹脂からなるイン
クを印刷し乾燥処理を施したのち洗浄し、該水溶性樹脂
を除去すると着色パターン中の水溶性染料がインク中の
水溶性染料に完全に置換されることを見出し本発明に至
った。

即ち本発明は基板上に着色感光性樹脂を塗布し、次いで
露光、現像してえた着色パターン塗膜上に該着色パター
ンの色相とは異なる色相の水溶性染料と親水性樹脂とか
らなるインクを該着色パターン上に印刷、乾燥し該水溶
性染料を前記着色パターン塗膜に移行せしめたのち！ｆ
親水性樹脂を除去することを特徴とするカラーフィルタ
ーの製法を提供する。

本発明の詳細な説明する。

本発明における基板としては透明ガラス仮、透明樹脂フ
ィルム、固体逼像素子等が、あるいはこれら基板上にブ
ラックストライプあるいはブラックマトリックスなどの
ブラックパターンが形成されたもの等が使用される。

これら基板上にまず着色感光性樹脂を塗布するのである
が、使用される着色感光性樹脂としては、一般に赤、緑
、青の色相のものが利用できるが、分光感度の点から青
色の着色感光性樹脂が好ましい、この着色感光性樹脂は
感光性樹脂中に水溶性染料を溶解させることによりつく
られ、具体的には以下のような感光性樹脂及び染料が使
用される。

感光性樹脂としては、ポリビニルアルコール／スチルバ
ゾリウム系感光性樹脂、ケイ皮酸あるいはカルコン等の
光架橋型感光性樹脂、光架橋剤（例えば重クロム酸塩、
ジアゾニウム塩、ビスアジド化合物等）と天然タンパク
（例えばカゼイン、ゼラチン、グリユー等）あるいはビ
ニル七ツマ−（例えばＮ−ビニルピロリドン、Ｎ、Ｎ　
−ジメチルアミノアルキルアクリルアミド、２−ヒドロ
キシエチルアクリレート等）の共重合体との組み合わせ
等からなる感光性樹脂等である。感光性樹脂を着色せし
めるのに使用される染料としては水あるいは親水性溶媒
（メタノール、エタノール、メチルセロソルゾ、エチレ
ングリコール等）に溶解する酸性染料、直接染料、反応
性染料、カチオン染料が用いられ、市販の染料をそのま
まあるいは好ましくは精製した上で使用される。これら
の内酸性染料の使用が殊に好ましい。

これらの染料の感光性樹脂に対する割合（固型分）は５
〜１００％、好ましくは２０〜５０％（重量比）である
。

次に本発明に使用される親水性樹脂としては水あるいは
親水性溶媒（メタノール、エタノール、メチルセルソル
ブ、エチルセルソルブ等以下同じ）に溶解する樹脂が好
ましく、そのような樹脂の具体例としてはポリビニルピ
ロリドン、ポリアミド樹脂（ナイロン樹脂）ポリアクリ
ル酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミ
ド、ポリビニルアルコール、ブチラール、カゼイン、グ
リユー、ゼラチン、澱粉等が挙げられる。親水性樹脂と
共に使用される染料としては、前記の感光性樹脂と共に
使用される染料が同様に用いられ、酸性染料の使用が殊
に好ましい、これらの染料の親水性樹脂に対する割合（
固型分）５〜２００％、。

好ましくは１０〜１００％、更に好ましくは２０〜７０
％（重量比）である、染料と親水性樹脂を混合し固型分
が５〜５０％より好ましくは１０〜３０％になるように
水、親水性溶媒（メタノール、エタノール等）等を加え
てインクが調製される。

このインクにはノニオン界面活性剤をレベリング剤とし
て添加してもよい。

以下本発明のカラーフィルターの実際の製法を説明する
。

まず基板上に上述の着色感光性樹脂をスピンコーター、
ロールコータ−、デイツプコーター、バーコーター等の
塗布装置により、乾燥時膜厚が０．１〜ｌＯμｍ、好ま
しくと０．５〜２．０μ−程度になるように塗布し乾燥
後キセノンランプ、メタルハライドランプ（超）高圧水
銀ランプ等の光源を用い、所定のマスクを介してパター
ン露光する。

次いで水あるいは親水性溶媒の現像液でスプレーあるい
はデインブ現像することにより基板上に着色パターン膜
を得る。

次にこうして得られた着色パターン膜の上に、この着色
パターン膜の色相とは別の色相の水溶性染料と親水性樹
脂とから成るインクがパターン印刷される。

最初の着色感光性樹脂が青色の場合、露光、現像を通し
て得られた青色パターン膜上に、赤色と緑色のインクが
カラーフィルターの三原色成分として青色パターン膜を
残して、それ以外の青色パターン膜の上に交互にパター
ン印刷される。尚、パターン印刷において最初のインク
がパターン印刷された後、次のインクが最初のインクの
上に重なってもかまわない。そして乾燥後水あるいは親
水性溶媒でスプレーあるいはデイツプ等の方式により親
水性樹脂を除去することにより着色パターン中の青色染
料が印刷されたインクに応じて赤色染料又は緑色染料に
変換された着色パターンかえられる。

又、上記においてインクの印刷においては、乾燥後の膜
厚が０．５〜１０μ膳、好ましくは１．０〜５．０μｍ
になるように印刷される。又インクを印刷した後の乾燥
温度は５０〜２００℃、好ましくは８０〜１５０℃であ
る。

本発明のカラーフィルターの製法は浸漬法による染色の
工程を含まずカラーフィルター作製における品質および
生産工程の管理が容品で且つ得られたカラーフィルター
は透明性、平坦性、分光特性等において優れている。

本発明の製法によって得られたカラーフィルターは逼像
素子、カラー液晶表示装置等に使用される。

実施例 本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本発明
は以下の実施例に限定されるものではない。

なお実施例中ことわりのない限り、部の重量部を、又％
は重量パーセントを表すものとする。

実施例１　（第１図（１）〜（７）を参照）透明ガラス
基板（第１図の（１）以下同様）に下記で示される青色
感光性樹脂をスピンコードし１００℃で１５分乾燥し膜
厚２μ−の塗布膜を得た０次にマスクを介してパターン
露光した。

（２）続いて水中で１分間デイツプ現像して所定の分光
特性を有する青色パターン膜を得た。

（３）続いてこの青色パターン膜を有する基板上に下記
赤色インク（Ｒ）を膜厚２μｍで所定のパターンに印刷
したのち、（４）１００℃で１０分間乾燥した０次いで
下記緑色インク（Ｇ）を同様に所定のパターンに膜厚２
μ−に印刷し、（５）前記同様に乾燥した（６）０次い
でこの青色パターン膜上に赤、緑のインクが印刷された
基板をＩ分間水中デイツプ後、洗浄、乾燥して青、赤、
緑に着色パターン化されたカラーフィルターを得た（７
）。

Ｑ青色感光性樹脂の組成 １０％ポリビニルアルコール／スチルバゾリウム　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　３　部（！１合度１７００　、
スチルバゾリウム導入率１．８モル％） １０％水溶性ナイロン　　　　　　　　１０部（東しく
株）製、商品名Ａ−９０） Ｂｌｕｅ５Ｐ（日本北東（株）製、カラーフィルター用
青色染＄４　）　　　　　　　　　　　０．４部Ｏ赤色
インク（Ｒ） Ｒｅｄ　　１３６Ｐ　　（日本北東（株）製、カラーフ
ィルター用赤色染料）０．５部 １０％ポリビニルアルコール水溶液　１０部（日本合成
（株）製、商品名　ゴーセノールＧＭ　−１４） ○緑色インク　（Ｇ） ＣＦＧ　−１１１（日本北東（株）製、カラーフィルタ
ー用緑色染料）０．５部 １０％ポリビニルアルコール水溶液　１０部（日本合成
（株）製、商品名ゴーセノールＧＭ　−１４） 実施例２ 実施例１と同様の青色感光性樹脂を乾燥時膜厚２μ−に
なるようにスピンコードし、１００℃で１５分乾燥後マ
スクを介してパターン露光した。

続いて水／イソプロパツール）（４／１）の溶媒で１分
間デインプ現像して所定の分光特性を有する青色パター
ン膜を得た。

続いて実施例１と同様にして下記の赤色インク（Ｒ）、
次いで下記の緑色インク（Ｇ）を膜厚５μ■になるよう
に印刷、乾燥をくりかえした。続いて水／イソプロパツ
ール＝４／ｌの溶媒中に１分デイツプすることにより青
、緑、赤に着色パターン化されたカラーフィルターを得
た。

○赤色インク（Ｒ） Ｒｅｄ　　１３７Ｐ　　（日本北東（株）製、カラーフ
ィルター用赤色染料）　　　　　　　　　　１部３０％
ブチラールエチルセロソルブ溶液２０部 （種水化学工業（株）製、商品名工スレツジＢ　　ＢＭ
　−５） エチルセロソルブ　　　　　　　　　　７部Ｏ緑色イン
ク　（Ｇ） ＣＦＧ　−１１１（日本北東（株）製、カラーフィルタ
ー用緑色染料）０．４部 ３０％ブチラールエチルセロソルブ溶液２０部 （種水化学工業（株）製、商品名工スレツジＢ　　ＢＭ
　−３） エチレングリコール　　　　　　　　１０部実施例３ 実施例２において青色感光性樹脂を以下のように変えた
以外は実施例２と同様に処理して青、緑、赤にパターン
化されたカラーフィルターを得た。

青色を光性樹脂 １０％ゼラチン水溶液　　　　　　　１０部（富士薬品
工業（株）製、商品名ＰＣＩ＋−５００）８％重クロム
酸アンモニウム水溶液　　２部Ｂ−５Ｐ　（日本北東（
株）カラーフィルター用青色染料）０．４部 実施例４ 実施例２において青色感光性樹脂以下のように変えた以
外は実施例２と同様にして青、緑、赤にパターン化され
たカラーフィルターを得た。

青色感光性樹脂 Ｒ−６３３（日本北東（株）商品名　アクリル系感光性
樹脂）　　　　　　　　　　　１０部Ｐｈｏｔ　Ｃａｔ
　Ｃ（日本北東（株）製　商品名、架橋剤）　　　　　
　　　　　　　　　０．０７部Ｂ−５ＰＣ日本化薬（株
）製　カラーフィルター用青色染料）０．５部 発明の効果 従来のカラーフィルター作製の際にみられる染色するこ
とに伴なう品質および生産工程管理上の煩雑を少なくし
、且つ着色感光性樹脂にみられる感度低下、使用着色物
の制限をなくすカラーフィルターの製法が確立された。

【図面の簡単な説明】 第１図は実施例１における本発明のカラーフィルターの
製作過程を模式的に示したものである。 （１）は基板、（２）ｎ光の工程、（３）青色に着色さ
れたパターン（４）（５）（６）着色パターン上にイン
クを塗布し、乾燥する工程（７）本発明で得られたパタ
ーン化されたカラーフィルターをそれぞれ示す。 第１図において、ｌ：基板、２：青色感光性樹脂３：フ
ォトマスク、４：青色パターン膜、５：赤色インク　（
Ｒ）　、６　：緑色インク　（Ｇ）　、７　：赤色パタ
ーン膜、８：緑色パターン膜をそれぞれ示す。 特許出願人　　日本化薬株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上に着色感光性樹脂を塗布し次いで露光、現像
   してえた着色パターン塗膜上に該着色パターンの色相と
   は異なる色相の水溶性染料と親水性樹脂とからなるイン
   クを該着色パターン上に印刷、乾燥し該水溶性染料を前
   記着色パターン塗膜に移行せしめたのち該親水性樹脂を
   除去することを特徴とするカラーフィルターの製法