JPH05288913A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 染色法によるカラーフィルター形成に際し
て、平滑性に優れ、かつ製造工程が少なく量産上も有利
に製造でき、公害の心配もないカラーフィルターの製造
方法を提供することを目的とする。 【構成】 光透過性基板１上に感光層２、例えば光重合
組成物を含有する感光層を設け、パターン状に、例えば
マトリックス状に露光後、染色する。例えば露光・染色
を少なくとも２回くり返して行う。染色は、露光後、感
光層（例えば光重合組成物含有層）の未硬化部分を染色
する態様とするとができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルターの製
造方法に関する。本発明は、各種の用途に用いるカラー
フィルターの製造方法として具体化することができ、例
えば、カラー液晶ディスプレーヘの使用に適したカラー
フィルターの製造方法として好適に利用できるものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カラーフィルターとして、透
明基板上に被染色性のレジストを設け、露光・現像して
染色所望域をパターン化し、しかる後、該パターン域を
各種染色剤を用いて染色してフィルター層を形成するい
わゆる「染色法」が知られている。例えば、透明基板上
にゼラチン、グリューなどの天然高分子化合物、あるい
はポリビニルアルコールなどの合成高分子化合物から成
り、かつ、感光性物質により感光性を付与した染色層を
設け、その染色層を露光、処理等によりパターニング
し、その後そのレリーフ像を色素で染色して着色層を形
成する染色カラーフィルターが知られている。

【０００３】染色法の原理を図２（ａ）〜（ｃ）に示
す。光透過性基板ａに感光性レジスト類から成る染色層
ｃを設け、これをフォトマスクｄを介して露光する（図
２（ａ））。これを現像して未露光部を除去して１色目
の所望域のパターンｅを得る（図２（ｂ））。これを染
色して、例えば青色の染色部ｆとする。以上を繰り返し
てパターン化を行い、更に、例えば緑色の染色部ｈ、赤
色の染色部ｉを形成し、ＲＧＢの３色から成るカラーフ
ィルターを得る（図２（ｃ））。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】染色カラーフィルタ
ーは、これを製造する場合、これに使用可能な染料が多
く、フィルターとして要求される色特性への対応が比較
的容易であるという優れた特長がある。

【０００５】しかし、以下に記すような問題点がある。
図３を参照して説明する。

【０００６】従来、染色法において、２色の色素を有す
るカラーフィルター（例えば、モザイク状、ストライプ
状カラーフィルターなど）を形成する際に使用される染
色ベースとしては、カゼインあるいはゼラチンに重クロ
ム酸塩を架橋剤として添加したものが用いられてきた。

【０００７】従来技術にあっては、図３（ａ）に示すよ
うに、まず基板１上にゼラチン−重クロム酸塩系感光性
樹脂２をスピンコート法により均一に塗布する。これに
所定のパターンを有するマスクを介して紫外線を照射
し、水により現像してパターンを顕在化させる。乾燥
後、所定の分光を有する染料を用いて残された樹脂パタ
ーンを染色し着色パターン３を得る。その上部に混染防
止のため、光学的に透明な中間膜４を形成する（図３
（ｂ））。さらに上記工程を繰り返して、２色目、３色
目の着色パターン３Ａ，３Ｂを形成し、最後に全面に保
護膜５を均一に塗布する（図３（ｃ））。

【０００８】従来染色ベースとして使用されているカゼ
インもしくはゼラチン重クロム酸塩を添加してなる感光
性樹脂は、六価クロムを含有するため、感光液の廃棄や
現像時の排水処理が問題となる。また上記工程で製造さ
れるカラーフィルターは多層構造であるため、フィルタ
ー全体の厚みが厚く、固体撮像素子に形成した場合など
は光の回析が問題となる。

【０００９】上述のように、染色法によるカラーフィル
ターの製造方法は、その製造工程が煩雑で、かつ、平滑
性が得られにくく、公害防止上も問題であるという欠点
を有していた。本発明はこの問題点を解決して、染色法
によるカラーフィルター形成に際して、平滑性に優れ、
かつ製造工程が少なく量産上も有利に製造でき、公害の
心配もないカラーフィルターの製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【発明の構成】本発明のカラーフィルターの製造方法
は、光透過性基板上に感光層を設け、パターン状に、例
えばマトリックス状に露光後、染色する構成をとるもの
である。

【００１１】本発明は、感光層が光重合組成物を含有す
る構成とすることができる。

【００１２】本発明は、露光・染色を少なくとも２回く
り返して行う構成とすることができる。

【００１３】染色は、露光後、感光層（例えば光重合組
成物含有層）の未硬化部分を染色する態様とすることが
できる。

【００１４】本発明の方法は、従来の染色法より、製造
工程を少なくできる。現像工程が不要だからである。か
つ、平滑性に優れるカラーフィルターが得られ、更に、
公害の原因となる六価クロムなどを用いる必要がない。

【００１５】また、光重合組成物を使用する態様を採用
すれば、耐熱性を良好にできる。光重合組成物は、光に
より硬化して耐熱性が大きくなるからである。ゼラチン
バインダーを用いる場合などに比して、耐熱性上著しく
有効である。

【００１６】本発明に係るカラーフィルターに使用でき
る光透過性基板は、光透過性を有していれば任意のもの
を用いることができる。透明電極の蒸着工程などにおい
てカラーフィルターが高温に曝されることがあるので、
このような工程を経る場合は、光透過性基板の素材とし
ては、良好な耐熱性を有するものが好ましい。

【００１７】このような光透過性基板を構成する素材の
例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、
ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、及び酢
酸セルロースなどの高分子化合物、ソーダガラス、硼珪
酸ガラスなどのガラス、石英及びサファイアなどの無機
物質などを挙げることができる。

【００１８】光透過性基板は、上記の素材を用いて、板
状、ソート状あるいはフィルム状などの形態で使用する
ことができる。

【００１９】光透過性基板の厚みは、用途及び材質に合
わせて適宜に設定することができるが、通常好ましく
は、75μｍ〜10mmの範囲内にある。特に、液晶カラーデ
ィスプレー用の光透過性基板として例えばガラスを用い
る場合には、厚みが75μｍ〜３mmの範囲内にあることが
好ましい。

【００２０】また、光透過性基板の表面は、従来よりカ
ラーフィルターに使用されている光透過性基板と同じ程
度の表面精度を有していれば特に制限はないが、より一
層の高い画像品質を実現するためには、光透過性基板の
表面精度として±0.１μｍであるのが望ましい。

【００２１】本発明の実施において、光透過性基板の感
光性樹脂層を形成する面とは反対側の表面に、アンチハ
レーション等の作用を示すバッキング用のバッキング層
を設けることは好ましい。この場合にバッキング層中に
含まれる染料または顔料は非拡散性の染料または顔料で
あることが好ましい。具体的にはカーボンブラック分散
液を好適に用いることができる。カーボンブラック分散
液はファーネス法及びチャンネル法のいずれの製法に基
づくものでもよく、例えば「ダイアブラック」（三菱化
成（株）製）などを好適に用いることができる。

【００２２】光透過性基板上に設ける感光層は、感光性
物質と、結合剤とから構成できる。本発明の好ましい態
様において、感光層は光重合組成物層であり、これは好
ましくは（ａ）結合剤、（ｂ）エチレン性不飽和モノマ
ーまたはオリゴマー、（ｃ）光重合開始剤を含有してい
る。

【００２３】結合剤の具体例としては、アクリル酸やメ
タクリル酸及びそれらのアルキルエステルまたはスルホ
アルキルエステル、フェノール樹脂、ポリビニルブチラ
ール、ポリアクリルアミド、エチルセルローズや酢酸・
酪酸セルローズ、酢酸プロピオン酸セルローズ、酢酸セ
ルローズ、ベンジルセルローズ、プロピオン酸セルロー
ズなどのセルローズ誘導体、その他ポリスチレン、ポリ
塩化ビニル、塩素化ゴム、ポリイソプチレン、ポリブタ
ジエン、ポリ酢酸ビニル、及びそれらのコポリマー、酢
酸セルロース、セルロースプロピオネート、セルロース
アセテートフタレートなどが挙げられる。

【００２４】エチレン性不飽和モノマーまたはオリゴマ
ーとしては、常圧下の沸点が１００℃以上で２個以上の
重合可能な末端エチレン基を含有する化合物が好まし
く、公知の種々のものが使用できる。例えば、不飽和カ
ルボン酸、不飽和カルボン酸と脂肪族ポリヒドロキシン
化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と芳香族ポリヒ
ドロキシ化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と多価
カルボン酸及び前述の脂肪族ポリヒドロキシ化合物、芳
香族ポリヒドロキシ化合物等の多価ヒドロキシ化合物と
のエステル化反応により得られるエステル等が挙げら
れ、具体的には、特開昭59-71048号公報に記載されてお
り、例えばジエチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、トリエチレングリコールジ（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、ペ
ンタエリスリトールトリアクリレート、ヒドロキノンジ
（メタ）アクリレート、ピロガロールトリアクリレー
ト、２，２′−ビス（４−アクリロキシ−ジエトキシフ
ェニル）プロパン等が挙げられる。その他には、エチレ
ンビス（メタ）アクリルアミド、ヘキサメチレンビス
（メタ）アクリルアミド等の（メタ）アクリルアミド
類、あるいはビニルウレタン化合物やエポキシ（メタ）
アクリレート等を挙げることができる。

【００２５】上記エチレン性不飽和モノマー又はオリゴ
マーの光重合組成物層中における量は、10〜90重量％が
好ましく、より好ましくは20〜80重量％である。

【００２６】また、光重合開始剤としては、従来公知の
ものが使用でき、例えばベンゾイン、ベンゾインアルキ
ルエーテル、ベンゾフェノン、アントラキノン、ベンジ
ル、ミヒラーズケトン、ヒイミダゾールとミヒラーズケ
トンとの複合体系等いずれも好適に用いることができ
る。

【００２７】本発明において、上記感光層により形成さ
れたパターンを染色するのに用いられる染料としては、
酸性染料、直接染料、反応性染料等がある。

【００２８】具体的には、例えば、酸性染料としてはカ
ヤノール・イエローＮＧＳ（C.I. Acid Yellow 110, 日
本化薬（株）製）、スミノール・ファースト・イエロー
Ｇ（C.I.Acid Yellow 61, 住友化学工業（株）製）、ス
ミノール・ファースト・レッドＧ（C.I. Acid Red 118,
住友化学工業（株）製）、カヤノール・ミーリング・レ
ッドＲ．Ｓ（C.I. Acid Red 114,日本化薬（株）製）、
ダイアシッド・ファースト・レッド３ＢＬ（C.I. Acid
Red 158,三菱化成工業（株）製) 、アリザリン・グリー
ン（C.I. Acid Green ９，東京化成工業（株）製) 、ブ
リリアント・インド・ブルー５Ｇ（C.I. Acid Blue 10
3, ヘキスト社製）、カヤノール・サイアニン６Ｂ（C.
I. Acid Blue83, 日本化薬（株）製）、アシッド・シア
ニン７ＢＦＨ（C.I. Acid Blue 100, 保土ヶ谷化学工業
（株）製）、等が、直接染料としてはダイレクト・ファ
ースト・イエローＧＮ（C.I. Direct Yellow 85,日本化
薬（株）製）、スミライトレッド４Ｂ（C.I.Direct Red
81,住友化学工業（株）製）、カヤラス・スプラ・ブル
ーＢＷＬ（C.I. Direct Blue 237, 日本化薬（株）
製）、アイゼン・グリーンＧＸ（C.I. Direct Green
８，住友化学工業（株）製）等が、また反応性染料とし
ては、プロシン・ブリリアント・レッドＧＤ（C.I. Rea
ctive Red 63, 三菱化成工業（株）製) 、ミカシオン・
グリーン２ＢＳ（C.I.Reactive Green ７，日本化薬
（株）製）、スミフィックス・ネービーブルーＲ（C.I.
Reactive Blue 20,住友化学工業（株）製）などがあ
る。これらは単独で用いても二種以上の組合せで用いて
もよい。

【００２９】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。な
お、当然のことではあるが、本発明は以下の実施例によ
り限定を受けるものではない。

【００３０】実施例１ ここでは、図１に示すように、研磨ガラス等の光透過性
基板１上に感光層２として光重合層を形成し、これをマ
スクＭを介して露光する（図１の（ａ））。露光によ
り、図１の（ｂ）に示すように、未硬化部分２ａと、硬
化部分２ｂが出来る。染色、例えば青色（Ｂ）の染色に
より、未硬化部分を染めて、青色染色部３を得る。染色
後全面露光して、染色された未硬化部を硬化した。この
硬化樹脂層上に光重合組性物を同様に塗布形成し、露光
後緑色の染色を行った。これをくり返して、図１の
（ｃ）に示すように、青色染色部（Ｂ）３と、緑色染色
部（Ｇ）３Ａと、赤色染色部（Ｒ）３Ｂとを有するカラ
ーフィルターを得る。

【００３１】各色の染色部３，３Ａ，３Ｂについて、そ
れぞれ平滑状はきわめて優れている。よって、液晶に用
いる場合など非常に好ましい。

【００３２】更に具体的には本実施例においては、次の
ようにして、カラーフィルターを得た。まず、ＣＣＤタ
イプの固体撮像素子板（多数のＣＣＤタイプの固体撮像
素子を含み、表面にリンケイ酸ガラスからなる保護層が
設けられているもの）の上に、下記光重合組成物を乾燥
膜厚0.7 μｍになるように塗布して、感光層を得た。

【００３３】 （光重合組成物） スチレン−酢酸ビニル共重合体（重量比50：50） 10部 重量平均分子量Ｍｗ 120,000 トリアクリル酸トリメチロールプロパン 10部 メチルエチルケトン 180部 乾燥は、 100℃、５分で行なった。この上に、モザイク
模様からなるマスク（露光パターン）を用いて、紫外線
露光を行なった。これを黄色染料（スミノール、ミリン
ダ、イエローＭＲ：住友化学工業（株）製）で染色し
た。

【００３４】この結果、染料は、未露光部のみ染色し
た。露光部は染色されなかった。染色後全面露光して、
染色されたモザイク模様状の未硬化部を硬化した。

【００３５】この硬化樹脂層の上に、さらに上記の光重
合組成物を同様に塗布形成し、同様の方法によりブルー
のモザイク模様パターンを形成した。ブルーに染色する
ために染料としては、カヤノールミリンダターカーズブ
ルー３Ｇ（日本化薬（株））を用いた。

【００３６】さらに同様の方法にて、レッドのモザイク
模様パターンを形成した。レッドに染色するために染料
としては、スミアクリル・レッド・Ｎ−Ｇ（住友化学
（株）製）を用いた。

【００３７】最後にフィルター全体に乾燥膜厚１μｍの
保護層を形成した。保護層の材料としても、上記光重合
組成物を用いた。即ち上記光重合物を塗布・乾燥後、紫
外線にて全面露光を行ない、硬化させ、保護層とした。
こうして、良好なカラーフィルター積層型固体撮像素子
が作成された。

【００３８】本実施例においては、平滑性（平滑度±0.
03μｍ) が良いカラーフィルターが得られ、かつ工程が
容易で、公害のおそれもなく実施できた。

【００３９】

【発明の効果】本発明のカラーフィルターの製造方法
は、従来のカゼインもしくはゼラチンに重クロム酸塩を
添加した感光性樹脂を用いた製造方法に比べて公害の心
配がなく、かつ工程が短縮できる。これにより、作業性
の向上、作業時間の短縮、歩留りの向上等の効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の工程を略示するものである。

【図２】従来技術を示す。

【図３】従来技術を示す。

【符号の説明】

１ 光透過性基板 ２ 感光層（光重合組成物層） ３，３Ａ，３Ｂ 染色部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光透過性基板上に感光層を設け、パターン
   状に露光後、染色するカラーフィルターの製造方法。
2. 【請求項２】感光層が光重合組成物を含有する請求項１
   に記載のカラーフィルターの製造方法。
3. 【請求項３】露光・染色を少なくとも２回くり返して行
   う請求項１または２に記載のカラーフィルターの製造方
   法。