JPH06324209A - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】酸素遮断膜を必要とせず画素形状が良く明るい
画面が要求された。 【構成】メタクリル酸２０部、メチルメタクリレート１
０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒドロキシエチル
メタクリレート１５部をエチルセロソルブ３００ｇに溶
解し、アゾビスイソブチルニトリル０．７５部を加えた
アクリル樹脂をエチルセロソルブで希釈し顔料、分散
剤、ポリオールポリアクリレート、光重合開始剤を加え
て感光性着色組成物とした。この感光性着色樹脂２を各
色につき形成後露光、現像しパターン形成した。この工
程を緑、青についても繰り返した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＵＶインキや塗料用さ
らには、カラー液晶ディスプレイ、またはカラービデオ
カメラ、イメージスキャナ用に使用されるカラーフィル
タ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、顔料を用いたカラーフィルタに
は、 （１）顔料をアクリル樹脂中に分散剤などを用いて分散
し（着色組成物という）、ガラス基板に着色組成物をコ
ートして乾燥後、感光性レジスト材料（ＡＺ（ヘキスト
ジャパン社製：商品名）などのポジレジスト）をコー
ト、乾燥して、マスクを用いて露光後、現像して、まず
レジストのパターンを取り、レジストのパターンの無い
部分をエッチングにより除去して、着色物のパターンを
得る。その後不要となったレジストを剥離してパターン
を完成させる方法（特開昭６０ー２３７４０３号公報参
照）。

【０００３】（２）着色組成物中に感光剤を添加し、樹
脂間を架橋させる場合には、着色組成物を基板上にコー
ト、乾燥後露光、現像を行い着色パターンを得る方法
（特開平２ー１８１７０４号公報参照）。感光剤として
は、ビスアジド化合物、ジアゾ化合物などが使用される
のが一般的である。

【０００４】（３）着色組成物中に光重合開始剤と光重
合性モノマーを添加して感光化し、この着色組成物を基
板上にコート、乾燥後、酸素遮断膜を形成し、露光、現
像を行い着色パターンを得る形成方法（特開平２ー１４
４５０２号公報参照）。

【０００５】などが知られている。（３）の製造方法に
用いる光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンジ
ルメチルケタールなどが使用されており、光重合開始剤
を使ったタイプ（特開平２ー１４４５０２）では、光重
合反応が連鎖的に進むため、（２）の製造方法に用いる
光重合開始剤のタイプより多少感度は高いのが一般的で
ある。しかし、酸素阻害を受けやすいため酸素雰囲気下
ではパターニングがし難く、かなり多くの露光量が必要
となる。そのためにＰＶＡなどの酸素遮断膜を形成し酸
素の影響を受けにくい状態で露光するのが実用的であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は（１）の製造
方法では、着色組成物自体に感光性がないためポジレジ
ストをコートし、パターニング、その後エッチングし
て、最後に不要となったポジレジストを剥離する必要が
あり工程が長く、収率がダウンするなど製造上不利であ
る。

【０００７】（２）の製造方法では、アクリル樹脂中に
色素が含まれており感度が低く、かなりの露光量を必要
とする為、顔料を含む場合には実用的でない。

【０００８】（３）の製造方法では、（２）の製造方法
同様アクリル樹脂中に色素が含まれており感度が低く、
多くの露光量を必要とする場合もある。しかし、感度を
補うために、ＰＶＡなどの酸素遮断膜の形成などの補助
手段が一般的に用いられている。従って工程が若干長く
なるが実用上有利な方法である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、着色組成物中に添加する光重合性モノマー
として、ポリオールポリアクリレート、ポリエステルア
クリレートの内から１種または、２種以上の混合物を用
い、光重合開始剤にトリアジン系化合物を用いる事によ
り顔料等の色素を含む着色組成物においても高感度で、
微細なパターンを得ることに成功し従来技術の問題点を
解決できた。

【００１０】

【作用】本発明は、着色組成物中に添加する光重合性組
成物として、ポリオールポリアクリレート、ポリエステ
ルアクリレートの内から１種または、２種以上の混合物
を用い、光重合開始剤にトリアジン系化合物を用いる事
により色素を含む着色成組物においても高感度で、微細
なパターンが得られることに成功し、そのため色分解用
カラーフィルタの作製に適していると共にカラーコピー
等の電子部品などの用途に使用できる。

【００１１】すなわち、アクリル系樹脂と顔料とを良く
混合するために２本ロールを用いて良く練り合わせて、
チップ化する。その後、分散剤と溶剤を用いてチップを
溶解して、ペーストを作製する。このペーストに光重合
性モノマーと光重合性開始剤を添加して感光性着色組成
物とする。この時用いられるアクリル系樹脂は、アクリ
ル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタ
クリレートなどのアルキルアクリレートまたはアルキル
メタクリレート、環状のアクリレートまたはメタクリレ
ート、ヒドロキシエチルアクリレートまたは、メタクリ
レートなどの内から３〜５種類程度のモノマーを用い
て、分子量５０００〜１０００００程度に合成した樹脂
を用いる。

【００１２】顔料としては、赤色（Ｒｅｄ）としてＣ．
Ｉ．Ｎｏ．９、９７、１２２、１２３、１４９、１６
８、１７７、１８０、１９２、２１５など、緑色（Ｇｒ
ｅｅ）ｎ）としてはＣ．Ｉ．Ｎｏ．７、３６、青色（Ｂ
ｌｕｅ）としてはＣ．Ｉ．Ｎｏ．１５、２２、６０、６
４が一般的に用いられる。分散剤としては界面活性剤、
顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパースなどの広範
囲のものが使用される。分散の際の組成の割合は、特に
限定されるものではないが分散用アクリル樹脂に対する
顔料の添加量は５０〜１５０重量部程度であり、分散剤
は顔料の１〜１０重量部程度である。また、カラーフィ
ルタの分光調整の為には任意の顔料を２〜３点混ぜ合わ
せて調整する。

【００１３】溶剤としては、トルエン、キシレン、エチ
ルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジグライ
ム、シクロヘキサノンなどが用いられるが樹脂のモノマ
ー組成、光重合性モノマー、光重合開始剤などによって
異なるので単一または複数の溶剤組成の溶剤を適宜選択
される。

【００１４】また光重合性モノマーとしては単官能性モ
ノマーとしては、ノニルフェニルカルビトールアクリレ
ート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリ
レート、２−エチルヘキシルカルビトールアクリレー
ト、２官能性モノマーとしては、トリプロピレングリコ
ールアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレ
ート、テトラエチレングリコールジアクリレート、３官
能性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリア
クリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、
多官能性モノマーとしては、ジペンタエリスリトールペ
ンタおよびヘキサアクリレートなどがあるが、本発明に
よればポリオールポリアクリレートとしては、ジペンタ
エリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート（ア
ロニックスＭ−４００、アロニックスＭ−４０２；東亜
合成化学製）、ペンタエリスリトールトリアクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリエ
ステルアクリレートとしては（アロニックスＭ−７１０
０、Ｍ−７２００、Ｍ−８０３０、８０６０；東亜合成
化学製）などが特に優れている。

【００１５】光重合性モノマーの添加量は特に限定され
るものではないが分散用アクリル樹脂の２０〜１５０重
量部、好ましくは３０〜１００重量部添加する。

【００１６】さらに、光重合開始剤の主成分トリアジン
系化合物としては、２，４，６−トリス（トリクロロメ
チル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシスチリ
ル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリア
ジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチ
ル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）
−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジ
ン、２−（ｐ−クロロフェニル）−４，６−ビス（トリ
クロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４’−メトキ
シ−１’−ナフチル）−４，６−ビス（トリクロロメチ
ル）−ｓ−トリアジンなどがある。他の開始剤としては
２，４−ジエチルチオキサンソン、１−ヒドロキシシク
ロヘキシル−フェニルケトン、ベンジルジメチルケター
ル、２−クロロチオキサンソン、イミダゾール系があ
り、更に増感剤としてジエチルアミノベンゾフェノン、
ミヒラーケトンなどを含むこともでき状況に応じてモノ
マーの５〜３０重量部添加することもできる。

【００１７】光重合開始剤の種類や添加量は特に限定さ
れるものではないが、トリアジン系化合物を用いる場合
の添加量は、光重合性モノマーの５〜５０重量部添加し
て用いる。

【００１８】

【実施例】本発明の樹脂を用いた方法に於いて、ガラス
基板上にレッド、グリーン、ブルーの３色からなるカラ
ーフィルタを形成する方法について説明する。

【００１９】＜実施例１＞ （Ａ）感光性着色組成物の作製 アクリル樹脂（メタクリル酸２０部、メチルメタクリレ
ート１０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒドロキシ
エチルメタクリレート１５部をエチルセロソルブ３００
ｇに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリ
ル０．７５部を加え７０℃５時間反応より得られたアク
リル樹脂）を樹脂濃度１０％になるようにエチルセロソ
ルブで希釈した。この希釈樹脂９０．１ｇに対して、顔
料９．０ｇ、分散剤０．９ｇを添加して３本ロールで十
分混練して赤、緑、青の着色樹脂を作製した。

【００２０】（Ｂ）各着色樹脂１００ｇに対し、ポリオ
ールポリアクリレート（アロニックスＭ−４００；東亜
合成化学）７．４ｇ、光重合開始剤２−（ｐ−クロロフ
ェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−ト
リアジン１．４ｇを加えてよく撹拌して、感光性着色組
成物とした。

【００２１】（Ｃ）カラーフィルタの作製（図１参照） まずガラスなどの透明基板１上に図２の様な青色感光性
着色組成物である感光性着色樹脂２をスピンコート（１
２５０ｒｐｍ，８ｓｅｃ）し乾燥させた。７０℃２０分
間プリベーク後、図３の様に所定のマスク４を用いて露
光（１００ｍＪ／ｃｍ² ）後、２．５％炭酸ナトリウム
水溶液で現像後良く水洗した。柔らかいスポンジでこす
り基板に付着した顔料を除去し、さらに、水洗乾燥後２
３０℃で１時間ベークして図４の様にパターンを形成し
た。この工程を緑、青についても繰り返した。各色の膜
厚はすべて１．５μｍで露光量は緑、赤それぞれ１５
０、８０ｍＪ／ｃｍ² であった。このカラーフィルタの
上には必要に応じてオーバーコート材をコート、２３０
℃で１２０分間乾燥しオーバーコート層を形成した。

【００２２】＜実施例２＞実施例１と同様に青、緑、赤
の着色樹脂を作製した。次に、各着色樹脂１００ｇに対
し、ポリエステルアクリレート（アロニックスＭ−７２
００；東亜合成化学）７．４ｇ、光重合開始剤２−（ｐ
−クロロフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチ
ル）−ｓ−トリアジン１．４ｇを加えてよく撹拌して、
感光性着色組成物とした。その後、実施例１と同様に
青、緑、赤色の順にパターンを形成させカラーフィルタ
を得た。各色の露光量は、青：１００、緑：１５０、
赤：１００ｍＪ／ｃｍ² であった。

【００２３】＜実施例３＞実施例１と同様に青、緑、赤
の着色樹脂を作製した。次に、各着色樹脂１００ｇに対
し、ポリオールポリアクリレート（アロニックスＭ−４
０２）３．７ｇ、ポリエステルアクリレート（アロニッ
クスＭ−７２００；東亜合成化学）３．７ｇ、光重合開
始剤２−（ｐ−クロロフェニル）−４，６−ビス（トリ
クロロメチル）−ｓ−トリアジン１．４ｇを加えてよく
撹拌して、感光性着色組成物とした。

【００２４】その後、実施例１と同様に青、緑、赤色の
順にパターンを形成させカラーフィルタを得た。各色の
必要露光量は、青：８０、緑：１２０、赤：６０ｍＪ／
ｃｍ ² であった。

【００２５】＜比較例＞ （Ａ）実施例１と同様に青、緑、赤の着色樹脂を作製し
た。各着色樹脂１００ｇに対して、モノアクリレート
（アロニックスＭ−５７００；東亜合成化学）７．４
ｇ、光重合開始剤２−（ｐ−クロロフェニル−４，６−
ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン１．４ｇを
加えてよく撹拌し感光製着色組成物とした。

【００２６】（Ｂ）カラーフィルタの作製（図１参照） まずガラスなどの透明基板１上に図２の様な青色の感光
性着色組成物である感光性着色樹脂２をスピンコート
（１２５０ｒｐｍ，８ｓｅｃ）し乾燥させた。７０℃２
０分間プリベーク後、図３の様に所定のマスク４を用い
て露光（１５０ｍＪ／ｃｍ² ）後、２．５％炭酸ナトリ
ウム水溶液で現像後良く水洗した。柔らかいスポンジで
こすり基板に付着した顔料を除去し、さらに、水洗乾燥
後２３０℃で１時間ベークして図４の様にパターンを形
成した。この工程を緑、青についても繰り返した。各色
の膜厚はすべて１．５μｍで露光量は緑、赤それぞれ２
００、１５０ｍＪ／ｃｍ² であった。

【００２７】このカラーフィルタの上には必要に応じて
オーバーコート材をコート、２３０℃で１２０分間乾燥
しオーバーコート層を形成した。

【００２８】図５に実施例１、図６に実施例２、図７に
実施例３、図８に比較例の感光性着色組成物の青色での
分光図を示す。表２に分光図による各輝線による段数の
表を示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明の感光性着色組成物は、光重合開
始剤として組成物中にトリアジン系化合物２−（ｐ−ク
ロロフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−
ｓ−トリアジンを用い、光重合性モノマーに、ポリオー
ルポリアクリレートの内から１種または、２種以上また
は、ポリエステルアクリレートの内から、１種または、
２種以上または、ポリオールポリアクリレート、ポリエ
ステルアクリレートの内から２種以上の混合物を用いる
ことにより、色素を含む着色組成物においても感度の非
常に高い感光性着色組成物とすることが出来た。さらに
言えば、ＣＦの製造プロセスにおいて酸素遮断膜の形成
が不要で作業性の良い、また生産性の向上、品質の向上
など従来技術と比べて大きな効果を得た。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂を用いたときの製造プロセスを示
す図である。

【図２】本発明の樹脂を用いたカラーフィルタ製造過程
の断面図である。

【図３】本発明の樹脂を用いたカラーフィルタ製造過程
の断面図である。

【図４】本発明の樹脂を用いたカラーフィルタ完成断面
図である。

【図５】実施例１の樹脂の露光分光図である。

【図６】実施例２の樹脂の露光分光図である。

【図７】実施例３の樹脂の露光分光図である。

【図８】比較例の樹脂の露光分光図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 感光性着色樹脂 ４ マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂川 誠 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上にアクリル系樹脂、顔料、分散剤、
   光重合性成分、光重合開始剤及び溶剤からなる感光性着
   色組成物において、光重合性モノマーの主成分に、ポリ
   オールポリアクリレートまたはポリエステルアクリレー
   トの内から１種以上を含み、光重合開始剤の主成分にト
   リアジン系化合物を含むことを特徴とするアクリル系感
   光性着色組成物を全面に塗布する工程と、前記基板をパ
   ターン露光し、露光部分の感光性着色組成物を光硬化す
   る工程と、現像または、エッチングして光硬化した感光
   性着色組成物をパターン状に残すことにより着色樹脂層
   を形成する工程よりなるカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】光重合性モノマーの主成分がポリオールポ
   リアクリレートまたはポリエステルアクリエートの内か
   らそれぞれ１種以上を含み、光重合開始剤の主成分にト
   リアジン系化合物を含むことを特徴とするアクリル系感
   光性着色組成物が光硬化し、その着色樹脂層がパターン
   状に設けられているカラーフィルタ。