JPH0875918A

JPH0875918A - 透明微細パターン形成用着色組成物およびそれを用いて透明着色微細パターンを有する基板を製造する方法

Info

Publication number: JPH0875918A
Application number: JP15104095A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Toda; 和男遠田; Kaori Yamamoto; 香理山本; Kiyoharu Nakatsuka; 木代春中塚
Original assignee: Shinto Paint Co Ltd
Current assignee: Shinto Paint Co Ltd
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】着色塗膜の膜厚の変動が少なく、平坦性が優
れ、色の均一性および各パターンの境界の鮮明性がよ
く、また色が鮮明で透明性がよく明るい透明着色微細パ
ターンを形成することができる着色組成物、および高輝
度、高コントラストで高画質の液晶ディスプレイなどを
製造することができる透明着色微細パターンを有する基
板の製造方法を提供する。【構成】染料、顔料などの着色剤、平均粒径が３００
ｎｍ以下の体質顔料および熱硬化性または感光性樹脂材
料を含有する組成物、およびその組成物を用いて表面に
透明着色微細パターンを有する基板を製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は透明微細パターン形成用
着色組成物およびその応用に関する。更に詳しくは、特
に表示素子や撮像素子などのカラーフィルターの製造に
有用な透明微細パターン形成用着色組成物およびその応
用に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】表示素子
や撮像素子などのカラーフィルターは、染料、顔料など
の着色剤および熱硬化性または感光性樹脂材料を含有し
てなる組成物を用い、ガラスなどの透明基板上に印刷
法、顔料分散法あるいは電着法などの方法によって透明
着色微細パターンを形成して製造されている。印刷法
は、印刷インキを用いて文字どおり印刷により直接透明
基板上に着色パターンを形成する方法である。顔料分散
法は、例えば、顔料および感光性樹脂材料を含有するフ
ォトレジスト組成物を用いて透明基板上にフォトレジス
ト層を形成し、次いでフォトリソグラフィ法によってパ
ターン化して着色パターンを形成する方法である。電着
法は、例えば、特開昭５９−１１４５７２号公報に記載
されているように、透明基板上に互に絶縁された複数の
導電回路を設け、染料または顔料と高分子材料とを含有
してなる電着浴を用い電着によって該導電回路上に選択
的に着色パターンを形成する方法である。また、電着法
は、例えば、特開昭６４−２２３７９号公報に記載され
ているように、導電層が回路状ではなくその全面に形成
された透明基板を用いても実施されている。

【０００３】これらの透明着色微細パターンが表示素子
などのカラーフィルターとして使用されるためには、基
板の全面にわたって着色塗膜の膜厚の変動が少なく平坦
性に優れ、色の均一性とパターンの境界の鮮明性がよい
こと、更には色が鮮明で透明性がよく明るいことなどが
要求される。平坦性をよくするために、例えば、上記し
た公知の方法で透明着色微細パターンを形成し、次いで
パターン上に熱ローラーをかけて表面をならす方法や、
微細な研磨剤を用いて表面を研磨する方法などが知られ
ているが、これらの方法はカラーフィルターの生産性を
低下させるものであり、その改善が望まれている。

【０００４】また、色の均一性とパターンの境界の鮮明
性をよくするために、着色パターンを極めて精度よく導
電回路上にのみ選択的に塗着することができる電着法に
着目した方法が特開昭６２−２４７３３１号公報に記載
されている。この方法は着色パターンの間隙に遮光性塗
膜を形成してパターンの境界の鮮明性をよくしようとす
る方法であり、前記特開昭５９−１１４５７２号公報な
どに記載されている電着法によって着色パターンを形成
し、形成した着色パターン上の全面に遮光性ネガ型フォ
トレジスト組成物を塗布して塗膜を形成し、次いで着色
パターンを有する基板の裏面から該着色パターンをマス
クとして露光した後、未露光部分を現像除去する方法で
ある。この方法によれば、色の均一性とパターンの境界
の鮮明性は改善されるが、尚一層の改善が望まれてい
る。

【０００５】更には、印刷法による均一性や透明性の問
題、あるいはパターン位置からのずれの問題、顔料分散
法による工程が非常に複雑であるという問題、電着法に
よる着色パターンからの色落ちの問題などを解決するこ
とを目的に、特開昭６０−１８４６９６号公報には、電
着法によって形成さた着色パターン中で着色剤と高分子
材料とが化学的に結合していることを特徴とする方法、
すなわち、着色剤として高分子材料と化学的に結合しう
る反応性染料を用いる方法が提案されている。しかしな
がら、この方法も上記の各要求を満足するには至ってい
ない。

【０００６】本発明者らは、上述の種々の問題を解決
し、とりわけ表示素子などのカラーフィルターの製造に
有用な諸特性に優れた着色組成物を見出すことを目的に
鋭意検討した結果、特定の体質顔料を用いることによっ
て目的が達成されることを見出して本発明を完成するに
至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、着色剤、体質
顔料および熱硬化性または感光性樹脂材料を含有してな
る組成物にして、体質顔料が３００ｎｍ以下の平均粒径
を有する透明微細パターン形成用着色組成物、およびそ
の組成物を用いることを特徴とする透明着色微細パター
ンを有する基板の製造方法を提供する。

【０００８】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明で使用する着色剤は、染料類および有機または無機
顔料類から選ばれる少なくとも１種である。染料類およ
び顔料類は、所望の分光吸光特性を有し、透明で実用上
十分な堅牢性を有する限り特に制限されることはなく、
公知のいずれのものも使用することができる。染料類と
しては酸性染料、反応性染料、直接染料、塩基性染料、
分散染料、油溶性染料などがあげられ、顔料類としては
アゾレーキ系、不溶性アゾ系、縮合アゾ系、フタロシア
ニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、イソインド
リノン系、イソインドリン系、アントラキノン系、ペリ
レン系、チオインジゴ系顔料、酸性または塩基性染料の
レーキ、および各種無機顔料などをあげることができ
る。これらの着色剤中、耐熱性などの観点から顔料類が
好適に用いられる。

【０００９】本発明における熱硬化性または感光性樹脂
材料も特に制限されることはなく、本技術分野で通常用
いられているいずれのものも使用することができる。熱
硬化性樹脂材料としては、前出の特開昭６０−１８４６
９６号公報に記載されているようなマレイン化油系、ア
クリル系、ポリエステル系、ポリブタジエン系、ポリオ
レフィン系などの樹脂や、フェノールノボラック、ポリ
イミド、ポリビニールアルコール、変成アクリル樹脂、
変成エポキシ樹脂、変成シリコーン樹脂などを例示する
ことができる。

【００１０】感光性樹脂材料としては、上記各種樹脂
に、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリ
レート、ジトリメチロールプロパンヘキサ（メタ）アク
リレートなどの多官能（メタ）アクリレートやウレタン
（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレ
ートなどのオリゴマーなどの光硬化性材料を混合したも
の、あるいは、アマニ油、ポリブタジエンなどに、２−
ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートなどの（メタ）
アクリロイル基を有する水酸基含有モノマーを半エステ
ル付加させて得られる光硬化性樹脂、エポキシ樹脂に
（メタ）アクリル酸を付加させ、次いで多塩基酸をエス
テル付加させて得られる光硬化性樹脂、高酸価ポリマー
にグリシジル（メタ）アクリレートなどを作用させて得
られる光硬化性樹脂、水溶性ポリエステル樹脂にジイソ
シアネートの存在下にヒドロキシエチルアクリレートな
どの水酸基含有モノマーを付加させて得られる光硬化性
樹脂などを例示することができる。また、顔料分散法な
どで通常使用されているフォトレジスト組成物なども例
示することができる。これらの材料は、それぞれ単独
で、または２種以上を混合して使用することができる。

【００１１】本発明で使用する体質顔料（エキステンダ
ー）は、実質的に無色または白色であれば、その種類に
ついては特に制限されることなく、公知のいずれのもの
も使用することができる。好ましくは、亜鉛華、リトポ
ン、炭酸カルシウム、（白艶華、炭酸石灰粉、重質炭カ
ル、白亜、チョーク、ＰａｒｉｓＷｈｉｔｅ）、硫酸
バリウム（沈降性硫酸バリウム、バライト）、炭酸バリ
ウム、石膏（Ｇｙｐｓｕｍ、ＬｉｇｈｔＳｐａｒ）、
アスベスト（石綿）、クレー（ＣｈｉｎａＣｌａｙ、
カオリン、白土）、シリカ粉（珪石粉、微粉ケイ酸、Ｗ
ｈｉｔｅＣａｒｂｏｎ）、珪藻土、タルク（滑石
粉）、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナホワイト（水
酸化アルミニウム）、グロスホワイト（Ａｌｕｍｉｎａ
−ＢｌａｎｃＦｉｘ）、サチン白や酸化セリウムなどを
例示することができる。これらの体質顔料はそれぞれ単
独で、または２種以上を混合して使用することができ
る。

【００１２】本発明で使用する体質顔料は、３００ｎｍ
以下、好ましくは１００ｎｍ以下の平均粒径を有する。
粒径分布は狭い方が好ましく、とりわけ、粗大粒子の混
入は好ましくなく、特に粒径が５００ｎｍ以上の粒子
は、体質顔料中、好ましくは７重量％以下で可能な限り
無くしておくことが望ましい。一方、平均粒径が非常に
小さい場合、例えば、５ｎｍより小さい場合には所望の
効果が得難いことがある。このようなことから、本発明
で使用する体質顔料の平均粒径は３００ｎｍ以下で好ま
しくは５ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ以下で７
ｎｍ以上の範囲である。

【００１３】体質顔料の平均粒径は常法により、光散乱
法、Ｘ線散乱法、比表面積測定法または電子顕微鏡など
によって測定することができる。また、本発明で使用す
る体質顔料の粒子の形状は、球または球に近似のものの
みならず、板状、棒状、針状などであってもよい。球ま
たは球に近似でない形状のものの粒径は、その体積が等
しい球（等価球）の直径を代用することができる。この
場合、光散乱法、Ｘ線散乱法または電子顕微鏡によって
等価球の直径で代替した平均粒径を測定することができ
る。

【００１４】本発明の透明微細パターン形成用着色組成
物を製造するに当たり、着色剤と熱硬化性または感光性
樹脂材料との混合割合は公知の範囲内で適宜決定するこ
とができる。例えば、着色組成物を電着法による透明微
細パターンの形成に使用する場合、着色剤と熱硬化性ま
たは感光性樹脂材料との混合重量割合は約１／２〜１／
２０である。体質顔料の使用量は、その種類および平均
粒径により、また着色剤の種類および使用量によって異
なるが、本発明の着色組成物を用い後述する方法に従っ
て透明基板上に透明着色微細パターンを形成したとき、
該パターン中の体質顔料の含量がパターンの重量に対し
て、好ましくは０．０３〜１５重量％、より好ましくは
０．１〜５重量％になるように調整する。体質顔料の使
用量が少なすぎると所望の効果が得られない場合があ
り、一方、多すぎると透明性や平坦性を損なう場合があ
る。

【００１５】本発明の透明微細パターン形成用着色組成
物は、上記した着色剤、体質顔料、および熱硬化性また
は感光性樹脂材料に所望によりそれらの溶剤、更に所望
により印刷インキや塗料などに通常用いられている添加
剤を適宜混合し、常法に従いロールミル、ボールミル、
サンドミル、ビーズミルなどを用いて容易に製造するこ
とができる。溶剤としては、水の他に、アルコール類、
セロソルブ類、エステル類、炭化水素類などの有機溶剤
が、また、添加剤としては、分散剤、ｐＨ調整剤、消泡
剤、塗膜流展剤などが例示され、これらの使用量は、公
知の範囲内で適宜決定することができる。

【００１６】このようにして得られる着色組成物を用
い、印刷法、顔料分散法、電着法などの公知の方法に従
って、ガラスなどの透明基板上に透明着色微細パターン
を形成することができる。本発明の透明微細パターン形
成用着色組成物は、着色塗膜の膜厚の変動、平坦性、パ
ターニングの精度およびコストなどの観点から、特に電
着法による透明着色微細パターンの形成に好適に用いら
れる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。

【００１８】実施例１着色剤としてフタロシアニンブルーＳＲ−１５０（山陽
色素社製）、フタロシアニングリーンＳＡＸ（山陽色素
社製）、ピグメントレッド４ＢＳ（山陽色素社製）およ
び透明酸化鉄（ＴＯＲ、大日精化社製）の各顔料を、体
質顔料としてアエロジル２００ＣＦ（平均粒径１２ｎｍ
のシリカ粉、日本アエロジル社製）およびファイネック
ス５０（平均粒径２０ｎｍの亜鉛華、堺化学製）を下表
の重量比で適量のメチルセロソルブと混合し、それぞれ
赤色、緑色および青色顔料組成物を調整した。尚、下表
の重量比の値は後述の方法で透明基板上に形成した透明
着色微細パターンの重量を１００としたときの値であ
る。

【００１９】

【表１】

【００２０】一方、エスビアＥＤ−３０００クリアー
（水溶性ポリエステル樹脂および水溶性メラミン樹脂か
らなる樹脂成分７０重量％、およびブチルセロソルブ、
エチルセロソルブおよびｎ−ブタノールからなる溶剤成
分３０重量％からなる電着用塗料、神東塗料社製）と水
との溶液（エスビアＥＤ−３０００：水重量比＝５：１
２０）を準備し、これに、上記の各色顔料組成物を混
合、分散してそれぞれの電着浴を調製した。

【００２１】このように調製した電着浴中に、表面に８
０μｍ幅のＩＴＯ（６０Ω／平方）回路を２０μｍの間
隙をおいて（１００μｍピッチ）ストライプ状に形成し
てなる１．１ｍｍ厚ガラス基板を浸漬し、常法により１
０Ｖ、３分間の条件で電着を行ない、透明着色微細パタ
ーンを有する基板を作成した。次いで、前出特開昭６２
−２４７３３１号公報実施例１に記載されている方法で
上記の透明着色微細パターンの間隙に黒色の遮光性塗膜
を形成した。

【００２２】このようにして透明基板上に形成した透明
着色微細パターンは着色塗膜の膜厚の変動が少なく、平
坦性が優れ、色の均一性および各パターンの境界の鮮明
性がよく、光の漏れがなく、更には色が鮮明で透明性が
よく明るいものであった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の着色組成物は透明着色微細パタ
ーンの形成に使用して、着色塗膜の膜厚の変動が少な
く、平坦性が優れ、色の均一性およびパターンの境界の
鮮明性がよく、更に色が鮮明で透明性がよく明るいパタ
ーンを形成することができ、このようなパターンが形成
された基板をカラーフィルターとして用いると高輝度、
高コントラストで高画質の液晶ディスプレーなどを製造
することができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２５Ｄ 13/06 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】着色剤、体質顔料および熱硬化性または
感光性樹脂材料を含有してなる組成物にして、体質顔料
が３００ｎｍ以下の平均粒径を有する透明微細パターン
形成用着色組成物。
【請求項２】体質顔料が５〜３００ｎｍの平均粒径を
有する請求項１に記載の組成物。
【請求項３】体質顔料が７〜１００ｎｍの平均粒径を
有する請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】体質顔料が５００ｎｍより小さい粒径か
らなる請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】体質顔料が５００ｎｍ以上の粒径の粒子
を７重量％以下含有する請求項１〜３のいずれかに記載
の組成物。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の組成物
を用いることを特徴とする透明着色微細パターンを有す
る基板を製造する方法。
【請求項７】請求項６の方法によって製造された透明
着色微細パターンを有する基板。