JP2874091B2

JP2874091B2 - 着色感光性組成物およびカラーフィルタ

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Publication number: JP2874091B2
Application number: JP19185295A
Authority: JP
Inventors: 哲朗末平; 和美高野; 叡彦武田
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 1999-03-24
Anticipated expiration: 2015-07-27
Also published as: JPH0943844A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶カラーパネル等
のカラーフィルタに用いて好適な着色感光性組成物およ
びカラーフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶カラーパネル等に用いられるカラー
フィルタは、ガラス等の透明基板上に、赤、緑および青
のドット状の画素をそれぞれマトリックス状に配置し、
それぞれの境界をブラックマトリックスで区分した構造
になっている。透明基板上への画素の形成方法には、染
色法、顔料分散法、印刷法等があるが、高精細度のドッ
トパターンを得る上で顔料分散法が有利である。顔料分
散法では、所定の顔料を配合した着色感光性組成物を透
明基板上に塗布し、公知のフォトリソグラフィを利用し
てパターンニングするものである。着色感光性組成物と
しては、多官能アクリレートモノマーと、アクリル酸等
の不飽和有機酸化合物とメチルアクリレート等の不飽和
有機酸エステル化合物をモノマーとした共重合物からな
るバインダーと、光重合開始剤と、所定の顔料とを配合
したものが知られている（特開平１−１５２４４９号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の着色感光性組成物は、フォトリソグラフィ工程のエッ
チング工程で、エッチング液として、テトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド（TMAH）や炭酸ナトリウム
等のpH１２〜１３のアルカリ性の強い水溶液を使用する
必要があり、エッチング設備として耐腐食性のある設備
が必要となるばかりか、労働安全上の配慮も必要となる
課題がある。したがってpH１０〜１２程度のエッチング
液でエッチングが可能であり、かつガラス等の透明基板
上への密着性の良好なフィルタ膜を得られる着色感光性
組成物が求められている。

【０００４】発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を
重ねた結果、バインダーの組成を変えることにより、pH
が１０〜１１程度のエッチング液によっても効率よくエ
ッチングが行え、かつ透明基板上への密着性の良好なフ
ィルタ膜が得られる着色感光性組成物を見いだした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、本発明に係る着
色感光性組成物は、多官能アクリレートモノマーと、不
飽和有機酸化合物、不飽和有機酸エステル化合物および
不飽和有機酸ヒドロキシエステル化合物の共重合体から
なるバインダーと、光重合開始剤と、顔料とが含有さ
れ、ガラス基板等の透明基板に塗布されてフィルタ膜に
形成される着色感光性組成物であって、該着色感光性組
成物には、前記透明基板と形成されたフィルタ膜とをカ
ップリングするカップリング剤として、アクリロイル基
が導入された光反応性シランカップリング剤が含有され
ていることを特徴としている。かかる着色感光性組成物
によれば、pHが１０〜１１程度のエッチング液によって
も効率よくエッチングを行うことができ、かつ着色感光
性組成物のフォトリソグラフィ工程中において、光重合
開始剤の反応と同時に光反応性シランカップリング剤を
反応させることができ、透明基板への密着力に優れたフ
ィルタ膜を形成できる。前記バインダー中の不飽和有機
酸化合物、不飽和有機酸エステル化合物および不飽和有
機酸ヒドロキシエステル化合物の割合はほぼ１：７：２
が好ましい。

【０００６】上記不飽和有機酸化合物には、アクリル酸
もしくはメタクリル酸を用いるのが好ましく、不飽和有
機酸エステル化合物には、アクリル酸メチル、メタクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、
アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル
酸ブチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチ
ルまたはメタクリル酸ベンジルを用いるのが好ましく、
不飽和有機酸ヒドロキシエステル化合物には、アクリル
酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシ
エチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピルまたはメタ
クリル酸２−ヒドロキシプロピルを用いると好適であ
る。

【０００７】上記着色感光性組成物に含有する前記光反
応性シランカップリング剤の含有率を０．５〜３重量％
にすると好適である。また、前記光反応性シランカップ
リング剤としては、ガラス基板等の透明基板を形成する
無機質と化学結合する結合基と、着色感光性組成物を形
成する有機材料と光反応する反応基とが導入された光反
応性シランカップリング剤、特に、一般式、Ｙ−Ｓｉ
（ＣＨ₂）ｎＸ₃（Ｙはアクリロイル基、Ｘはアルコキ
シ基）で表される光反応性シランカップリング剤を好適
に使用できる。

【０００８】また本発明に係るカラーフィルタでは、透
明基板上に、上記の着色感光性組成物からなる赤、緑、
青の画素が形成され、さらに表面に透明電極層が形成さ
れていることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１にカラーフィルタを用いた液晶パネル
の一例を示す。１０、１０はガラスまたはアクリル樹脂
等の樹脂からなる透明基板である。１２はカラーフィル
タであり、透明基板１０上に本発明に係る着色感光組成
物を用いて公知のフォトリソグラフィにより形成した
赤、緑、青の画素１２ａ、カーボンブラックあるいは酸
化クロムで形成したブラックマトリックス１２ｂ、およ
びITO 等からなる透明電極層１２ｃからなる。１６は公
知のTFT 駆動部、１８は液晶である。透明基板１０、１
０の外側面には偏光フィルタ２０が形成されている。な
お、ブラックマトリックスは絶縁性の黒色樹脂によりTF
T 駆動部側に設けるようにしてもよい（図示せず）。

【００１０】前記のように、着色感光性組成物は、多官
能アクリレートモノマーと、不飽和有機酸化合物、不飽
和有機酸エステル化合物および不飽和有機酸ヒドロキシ
エステル化合物の共重合体からなるバインダーと、光重
合開始剤と、カップリング剤と、顔料とを含有する。多
官能アクリレート、メタクリレートモノマーは、エチレ
ングリコールジアクリレート、ジペンタエリスルトール
ヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリ
レート等の、特開平１−１５２４４９号公報に示される
ものを用いることができる。モノマーの他にプレポリマ
ー、すなわち２量体、３量体も用いることができる。

【００１１】前記バインダー中の不飽和有機酸化合物、
不飽和有機酸エステル化合物および不飽和有機酸ヒドロ
キシエステル化合物の割合は特に限定されるものではな
いが、ほぼ１：７：２が好ましい。上記不飽和有機酸化
合物には、アクリレートモノマーと相溶性のあるアクリ
ル酸もしくはメタクリル酸等を用いることができる。ま
た、不飽和有機酸エステル化合物には、アクリル酸メチ
ル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリ
ル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピ
ル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、メタクリ
ル酸イソブチルまたはメタクリル酸ベンジル等を用いる
ことができる。不飽和有機酸ヒドロキシエステル化合物
には、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸
２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロ
ピルまたはメタクリル酸２−ヒドロキシプロピル等を用
いることができる。本発明では上記３成分からなるバイ
ンダーを用いることによって、pHが１０〜１１程度の比
較的弱いアルカリ性のエッチング液によっても、顔料分
散法のフォトリソグラフィ工程において効率よくエッチ
ングが可能となった。

【００１２】光重合開始剤としては、ハロメチルオキサ
ジアゾール系化合物や、ハロメチル−ｓ−トリアジン系
化合物を単独もしくは併用して用いることができる。こ
れらハロメチルオキサジアゾール系化合物や、ハロメチ
ル−ｓ−トリアジン系化合物も特開平１−１５２４４９
号公報に挙げられている化合物を好適に用いることがで
きる。さらに光重合開始剤は上記に加えてエチルミヒラ
ースケトンを用いることができる。また顔料も特開平１
−１５２４４９号公報に挙げられるものを用いることが
できる。

【００１３】上記着色感光組成物により形成するフィル
タ膜と透明基板との密着性を向上させるため、本発明に
おいては、着色感光組成物に透明基板とフィルタ膜とを
カップリングする光反応性シランカップリング剤を配合
する。かかる光反応性シランカップリング剤としては、
アクリロイル基が導入された光反応性シランカップリン
グ剤を用いることができ、この光反応性シランカップリ
ング剤としては、ガラス基板等の透明基板を形成する無
機質と化学結合する結合基と、着色感光性組成物を形成
する有機材料と光反応する反応基とが導入された光反応
性シランカップリング剤を好適に用いることができる。
特に、一般式、Ｙ−Ｓｉ（ＣＨ₂）ｎＸ₃（Ｙはアクリ
ロイル基、Ｘはアルコキシ基）で表される光反応性シラ
ンカップリング剤が好適である。この一般式で表される
光反応性シランカップリング剤において、アクリロイル
基であるＹは、光反応性を有しかつ有機材料と化学結合
する反応基であり、メトキシ基、エトキシ基等のアルコ
キシ基であるＸは、無機質の透明基板と化学結合する結
合基である。

【００１４】このような光反応性シランカップリング剤
は、配合された着色感光組成物を透明基板上に塗布して
フォトリソグラフィを行う際の露光によって反応する。
かかる露光によって、フィルタ膜と透明基板との間の界
面に存在する光反応性シランカップリング剤は反応して
両者を強固に結合する接着剤的役割を果たし、フィルタ
膜の密着性を向上させる。この光反応性シランカップリ
ング剤の配合量は、着色感光組成物全体に対して０．５
〜３重量％程度が好ましい。

【００１５】上記着色感光組成物を適当な溶剤に溶か
し、ペースト状にして用いることができる。カラーフィ
ルタの製造法は従来公知のフォトリソグラフィを利用し
て行えるので説明を省略する。なお、配合比は特に限定
されるものではないが、概ね以下の配合比（重量比）が
好適である。バインダー６〜８多官能アクリレートモノマー４〜６光重合開始剤０．４〜１．２光反応性シランカップリング剤０．１〜０．４（禁止剤メトキシフェノール等）（０．０１〜０．０５）顔料４〜７溶剤残 ─────────── 計１００

【００１６】

【実施例】以下具体的な実施例、比較例、および参考例
を示す。参考例１．不飽和有機酸化合物メタクリル酸等のメタクリレート系モノマーを１０部２．不飽和有機酸エステル化合物メタクリル酸メチル等のメタクリレート系モノマーを７
０部３．不飽和有機酸ヒドロキシエステル化合物メタクリル酸２−ヒドロキシエチル等のメタクリレート
系モノマー２０部上記１、２、３の組成からなるバインダーと、比較対照
例として上記１、２の組成の従来のバインダーを用いて
下記組成の着色感光性組成物を調整し、この組成物をガ
ラス基板上に塗布すると共に乾燥（プリベーク）し、次
いでマスクを用いて通常のカラーフィルタを作成するの
と同様の工程で露光して試験用資料片を作成し、アルカ
リ溶解性を比較した。アルカリ溶解性（エッチングレー
ト）は、一定時間現像して未露光部の残存膜厚を測定し
た。バインダー８ｇアクリレートモノマージペンタエリスリトールヘキサアクリレート４ｇ光重合開始剤ハロメチル−ｓ−トリアジン０．３ｇミヒラースケトン０．２ｇイミダゾール二量体０．２ｇ溶剤シクロヘキサノン１６ｇエチルエトキシプロピオネート２０ｇメトキシプロピルアセテート４７ｇ顔料 C.Ｉ. Red 177 ４．３ｇ

【００１７】なお、資料片の作成の具体的データは次の
とおりガラス基板：FUSION ＃7059を中性洗剤、純水で洗浄塗布：スピンコート膜厚約１．１μｍプリベーク：１２０℃ 露光：超高圧水銀灯空気雰囲気中現像：TMAH（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）水溶液（ｐＨ１０．６）ポストベイク：２３０℃ アルカリ溶解性（エッチングレート；オングストローム／秒）参考例４００Å／秒比較対照例５Å／秒（なお、バインダーの酸価は、参考例、比較対照例とも、３０〜３５mg KOH/g である）以上のように、pH１０〜１１程度のエッチング液でのエ
ッチングレートは、参考例が、比較対照例に比較して格
段に大きく、エッチング効率を高めることができた。ま
たpH１０〜１１程度のエッチング液を用いることができ
るので、エッチング設備も簡易にでき、また取扱いも容
易になった。

【００１８】実施例１、比較例１〜２参考例の組成の着色感光性組成物に、アクリロイル基が
導入された光反応性シランカップリング剤としてアクリ
ロキシプロピルトリメトキシシランを１％添加したもの
（実施例１）と、アクリロイル基を有しないシランカッ
プリング剤としてメタクリロキシプロピルトリメトキシ
シランを１％添加したもの（比較例１）、およびシラン
カップリング剤を添加しないもの（比較例２）を調整
し、参考例と同じく試験用資料片を作成し、下記の方法
でガラス基板と塗膜画素との密着性を評価した。１．塗膜画素に、角度が３０度で交差し、長さが400 ｍ
ｍで、深さがガラス基板に達する切り傷を付ける。２．プレッシャークッカーで、１２１℃、２気圧で２時
間処理する。３．さらに純水中で２時間煮沸する。４．JIS K 5400-1990 8.5.3 の付着性試験に準じて付着
性試験を行う。以上のように、アクリロイル基を導入した光反応性シラ
ンカップリング剤を用いることで、塗膜画素の密着性を
格段に向上できた。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係る着色感光性組成物によれ
ば、上記のようにバインダーの組成を変えることによ
り、pH１０〜１１程度のエッチング液によっても効率よ
くエッチングが行え、かつアクリロイル基が導入された
光反応性シランカップリング剤を添加することにより透
明基板上への密着性の良好なフィルタ膜が得られる着色
感光性組成物を提供できる。また本発明に係るカラーフ
ィルタによれば、上記のようにエッチング工程を容易に
行えるようになるので製造が容易になると共に、透明基
板との密着性に優れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶パネルの断面図を示す。

【符号の説明】

１０透明基板１２カラーフィルタ１６ TFT 駆動部１８液晶２０偏光フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｆ 7/029 Ｇ０３Ｆ 7/029 7/075 ５０１ 7/075 ５０１ (72)発明者高野和美滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地株式会社アイテス内 (72)発明者武田叡彦滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地株式会社アイテス内 (56)参考文献特開平６−75372（ＪＰ，Ａ) 特開平６−201913（ＪＰ，Ａ) 特開平６−324484（ＪＰ，Ａ) 特開平７−120920（ＪＰ，Ａ) 特開平５−343631（ＪＰ，Ａ) 特開平６−289601（ＪＰ，Ａ) 特開平６−3521（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C03F 7/033 C09D 133/06 G02B 5/20 101 G02F 1/1335 505 G03F 7/004 505 G03F 7/029 G03F 7/075 501

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多官能アクリレートモノマーと、不飽和
有機酸化合物、不飽和有機酸エステル化合物および不飽
和有機酸ヒドロキシエステル化合物の共重合体からなる
バインダーと、光重合開始剤と、顔料とが含有され、ガ
ラス基板等の透明基板に塗布されてフィルタ膜に形成さ
れる着色感光性組成物であって、該着色感光性組成物には、前記透明基板と形成されたフ
ィルタ膜とをカップリングするカップリング剤として、
アクリロイル基が導入された光反応性シランカップリン
グ剤が含有されていることを特徴とする着色感光性組成
物。
【請求項２】前記バインダー中の不飽和有機酸化合
物、不飽和有機酸エステル化合物および不飽和有機酸ヒ
ドロキシエステル化合物の割合がほぼ１：７：２である
ことを特徴とする請求項１記載の着色感光性組成物。
【請求項３】不飽和有機酸化合物が、アクリル酸また
はメタクリル酸であり、不飽和有機酸エステル化合物
が、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、
メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル
酸ブチル、メタクリル酸イソブチルまたはメタクリル酸
ベンジルであり、不飽和有機酸ヒドロキシエステル化合
物が、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸
２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロ
ピルまたはメタクリル酸２−ヒドロキシプロピルである
ことを特徴とする請求項１または２記載の着色感光性組
成物。
【請求項４】前記光反応性シランカップリング剤が、
ガラス基板等の透明基板を形成する無機質と化学結合す
る結合基と、着色感光性組成物を形成する有機材料と光
反応する反応基とが導入された光反応性シランカップリ
ング剤であることを特徴とする請求項１、２または３記
載の着色感光性組成物。
【請求項５】前記光反応性シランカップリング剤が、
一般式、Ｙ−Ｓｉ（ＣＨ₂）ｎＸ₃（Ｙはアクリロイル
基、Ｘはアルコキシ基）で表されることを特徴とする請
求項１、２、３または４記載の着色感光性組成物。
【請求項６】前記光反応性シランカップリング剤の含
有率が、０．５〜３重量％であることを特徴とする請求
項１、２、３、４または５記載の着色感光性組成物。
【請求項７】透明基板上に、請求項１、２、３、４、
５または６記載の着色感光性組成物からなる赤、緑、青
の画素が形成され、さらに表面に透明電極層が形成され
ていることを特徴とするカラーフィルタ。