JPH04123007A - カラーフィルタ製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は表示品質の高い、低コストな液晶表示用カラー
フィルタの製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 液晶表示用カラーフィルタは、透明基板上に形成された
赤、緑、青の三原色の画素を一絵素とし多数の絵素から
構成される。そして各画素間には、表示コントラストを
高めるために一定の幅を持つ遮光領域（一般に黒色でブ
ラックマトリクスと称されている）が設けられる。

カラーフィルタの製造には、フォトリソグラフィの手法
を用いて形成した可染媒体を染色する方法、顔料分散感
光性組成物を用いる方法、パターニングした電極を利用
した電着法などのほか、低コストの製造法として印刷法
やインクジェット法で着色部分を形成する方法がある。

従来の製造法の内、低コストのカラーフィルタを提供で
きる印刷法やインクジェット法では、各着色領域の画素
のにじみなどを防止して高精度の着色を実現するために
、予めフォトリソグラフィ法で作製できるブラックマト
リクスを利用する試みが提案されている。そのため、ブ
ラックマトリクスを形成する材料に、着色剤の着色目的
領域外への拡がりを防止する効果の付与を求めている。

例えば、特開昭５９−７５２０５号公報では、３色の色
素を基板上に配置するのにインクジェット法を用いる技
術を開示している。色素の目的領域外への拡がりを防止
するため、ヌレ性の悪い物質で拡散防止パターンの形成
が有効と称しているが、具体的技術の開示がない。また
、印刷法でのカラーフィルタ製造方法に係わる特開昭６
２−１０６４０７号公報でも、印刷インキのにじみを防
止し、印刷精度の向上のために、インキとして、仕切り
壁に対してぬれ難いものを推奨している。しかしながら
、基板にはヌレ易く、仕切り壁にヌレ難いインキ材料の
選定は困難である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、ブラックマトリクスを形成し、かつ、着色工
程で有効に作用する仕切り壁を作製することを特徴とし
た、表示品質の高い、低コストな液晶表示用カラーフィ
ルタの製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、光透過性基板上に可視光を遮光するに十分な
濃度に着色された感光性樹脂層およびシリコーンゴム層
をこの順に積層し、フォトリソグラフィ法で露光・現像
を行ない、所望のパターン状にシリコーンゴム層とその
下部の感光性樹脂層とを共に除去した部位を作成し、除
去された部位を赤、緑、青の三原色に着色することを特
徴とする液晶表示用カラーフィルタ製造方法である。

本発明では、カラーフィルタのブラックマトリクスとな
るに十分な遮光性とフォトリソグラフィでのパターン形
成能とを併せもつ感光性樹脂層と撥油・撥水作用の大な
るシリコーンゴム層をこの順に積層した材料を用いて、
ブラックマトリクスの形成と共に、印刷インキやインキ
ジェット法で付与されるインキのにじみや拡がりを防止
して、高精度のカラーフィルタを製造する効果的な方法
を提供する。

本発明で用いる感光性樹脂層の組成物は、露光部が変化
して不溶化するタイプおよび可溶化するタイプのいずれ
でも良い。

露光部が変化して可溶化する性質を有する感光性樹脂組
成物としては、ＬＳＩの製造に用いられるポジ型レジス
トがある。ポジ型レジストとしては、例えば、クレゾー
ルノボラック樹脂にナフトキノンジアジド化合物を配合
したものであり、市販のレジストをそのまま利用するこ
ともできる。

露光部が変化して不溶化する性質を有する感光性樹脂組
成物には、種々の既知材料があり、例えば、光反応性の
官能基を側鎖に有するポリマ、ポリマ成分と光反応性の
官能性基を複数個有するモノマとの混合物、ビスアジド
化合物などの光反応性化合物とポリマとの混合物などが
ある。

本発明の目的は、光透過性基板上にブラックマトリクス
となると同時にインキ反発性を有する仕切り壁を作製し
、その仕切り壁に囲まれた部分を着色してカラーフィル
タを製造しようとするものであり、着色に供する部分は
シリコーンゴム層とその下の感光性樹脂層とを共に除去
する必要がある。

表層に塗設されるシリコーンゴム層は、インキ成分の反
発効果を有することが必須であり、これに限定されるも
のではないが、次の様な繰り返し単位を有する分子量数
千〜数十刃の線状有機ポリシロキサンを主成分とするも
のである。

（ここでｎは２以上の整数、Ｒは炭素数１〜１０のアル
キル基、アルケニル基あるいはフェニル基である） この様な線状有機ポリシロキサンをまばらに架橋するこ
とによりシリコーンゴムが得られる。架橋剤は、いわゆ
る室温（低温）硬化型のシリコーンゴムに使われるアセ
トキシシラン、ケトオキシムシラン、アルコキシシラン
、アミノシラン、アミドシラン、アセトキシシランなど
であり、通常線状の有機ポリシロキサンとして末端が水
酸基であるものと組み合わせて、それぞれ脱酢酸型、脱
オキシム型、脱アルコール型、脱アミン型、脱アミド型
、脱ケトン型のシリコーンゴムとなる。

また、シリコーンゴムには、触媒として少量の有機スズ
化合物などが添加される。

感光性樹脂層とシリコーンゴム層の接着のために層間に
接着層として種々のものを用いることがあり、特にアミ
ノシラン化合物や有機チタネート化合物が好ましい。感
光性樹脂層とシリコーンゴム層間に接着層を設ける代わ
りにシリコーンゴム層に接着成分を添加しておくことも
できる。この添加接着成分としてもアミノシラン化合物
や有機チタネート化合物が使用できる。

また、本発明の光透過性基板としては、特に限定される
ことなく、例えば、ガラス、プラスチックフィルムまた
はシートなどが好ましく用いられる。

本発明の構成物は、例えば、次の様にして作製できる。

光透過性基板の上に必要に応じて接着剤層あるいはイン
キ受容性改良層や可染性媒体からなり染色層となる透明
薄膜層を形成したのち、デイツプ法、ローラ等コータ類
、ホエラー、スピナーなどの回転塗布装置を用い、可視
光遮光性の感光性樹脂層を構成する組成物溶液を塗布し
、乾燥する。必要なら、該感光性樹脂層の上に、上記と
同様の方法で接着層を塗布・乾燥してから、シリコーン
ゴム層を同様の方法で塗布し、通常１００〜１３０℃の
温度で数分熱処理してシリコーンゴム層を形成する。必
要ならば、保護カバーフィルムを該シリコーンゴム層上
にラミネータ等を用いてカバーすることがある。保護フ
ィルムは、保管、運搬、取扱い中や作業工程での表面シ
リコーンゴム層の損傷を防止するためやパターンマスク
の密着操作を容易にするために設けるもので、一般には
ポリプロピレンやポリエステルフィルムを用いる。

フィルムの厚さは１００μｍ程度以下のものがよい。

パターン化されたブラックマトリクスに相当するパター
ンマスクを通して露光し、現像することで、シリコーン
ゴム層と感光性樹脂層とを除去して、凹状着色部位を形
成する。

感光性樹脂層が光で変化して不溶化するタイプの場合に
は、ブラックマトリクス部位を形成する部分にＵＶ光が
当たるマスクを使用する。逆に、光で変化して可溶化す
るタイプの感光性樹脂層の場合には、ブラックマトリク
ス部位を形成する部分にはＵＶ光が当たらないマスクを
使用する。

前記のとおり染色媒体となる薄膜層を設ける場合には、
増感架橋剤としてのジアゾニウム塩やアジド類を添加し
たポリビニルアルコールやゼラチン等が用いられる。

感光性樹脂層の着色には、カーボンブラックなどの顔料
の混合分散、黒色染料の添加などが適用できる。

これらのシリコーンゴム不在部およびシリコーンゴムを
表層に保持した部分のサイズとの相互の比率は使用目的
に応じて変わる。

本発明は、液晶表示素子のためのカラーフィルタの提供
を目的にしている。カラーフィルタの各画素のサイズは
１００μｍ前後であり、各画素に設けられる遮光性の仕
切り、即ちブラックマトリクスの線幅は２０μｍ前後で
ある。これらの画素は線状に配置されたいわゆるストラ
イプタイプであったり、ブラックマトリクスに周りを囲
まれた着色部が格子状に配置される場合もある。これら
の細分された着色予定部位に、印刷法あるいはインクジ
ェット法などでインキ等の着色剤あるいはその部位を染
色するための染料成分を供給してカラーフィルタ製造の
目的を達成するものである。

以下に本発明の様態を実施例を示し説明するがこれらに
限定されるものではない。

［実施例］ 実施例１ ガラス板上に、下記に示す水溶性感光材料をスピナーで
塗布し、乾燥・硬化させて全面露光により膜厚１０μｍ
の染色性薄膜を形成した。

染色性薄膜の組成 イ、低分子量ゼラチン（平均分子量２０．０００）１５
重量部 ９１重クロム酸アンモニウム　　　　２重量部ハ、水　
　　　　　　　　　　　　８５重量部この薄膜の上に、
カーボンブラック（三菱化成■製Ｍ１００）を樹脂に対
して２０重量％含む、フェノールノボラック樹脂（住人
ベークライト社製、“スミレジン”ＰＲ５０２３５）の
ナフトキノン−１，２−ジアジド−５−スルホン酸エス
テル（エステル化度４５％、分子量的１３００）の１０
重量％ジオキサン溶液を塗布し、６０’Ｃ熱風中で乾燥
し、厚さ２μｍの感光性樹脂層を設けた。この上に、γ
−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＵＣＣ製＾１１
００）の０．５重量％ｎ−ヘキサン溶液を塗布し、１０
０℃熱風中で乾燥した。さらにこの上に次の組成を有す
るシリコーンゴム組成物の１０重量％ｎ−へブタン溶液
を塗布し、ＩＨ’ｃ熱風中で乾燥して厚さ２μｍのシリ
コーンゴム層を設けた。

シリコーンゴム層組成 イ、ポリジメチルシロキサン（分子量約８万、両末端Ｏ
Ｈ基）１００重量部 口、メチルトリアセトキシシラン ５重量部 ハ、酢酸ジブチルスズ　　　０．２重量部シリコーンゴ
ム層の上に保護のため、１３μｍのポリプロピレンフィ
ルムをラミネートした。

この積層物のラミネートフィルム側にブラックマトリク
ス用のパターンマスク（ブラックマトリクス形成部位が
遮光部になっているもの）を真空密着し、アイドルフィ
ン２０００露光機にセットし、ＵＶ光を１ｍの距離から
６０ｓｅｃ、照射した。保護フィルムラ剥離し、シリコ
ーンゴムの表面をアイソパー（ＥＳＳＯ製品）とエタノ
ールとの３５／６５（重量比）混合液を含んだ綿パッド
で軽くこすると、露光部分のシリコーンゴム層とその下
の感光性樹脂層が除去された。表層がインキ反発性に富
むシリコーンゴム層であり、遮光性を有する仕切り壁が
形成された。仕切り壁に囲まれた部位には、硬化したゼ
ラチン層が露出しているので、この部位に酸性染料を含
むインキをインクジェット法で噴射塗布し、染着処理し
て、赤、緑、青の三原色に着色しカラーフィルタを得た
。

トップコートのため、ブラックマトリクス部位のシリコ
ーンゴム層が障害になる場合には、全面露光した後、ロ
ーヘプタンなどの溶媒を含む綿バットでその部位をこす
ることでシリコーンゴム層を除去することができる。

実施例２ 酸化硅素薄膜を形成したガラス基板上に、実施例１の黒
色の感光性樹脂層とつぎの組成のシリコーンゴム層を塗
布し、同様の手順を繰り返して、ブラックマトリクスと
インキ反発性の表層をもつ仕切り壁を形成した。

シリコーンゴム層の組成 イ、ジメチルポリシロキサン（分子量約８万、末端ＯＨ
基）１００重量部 口、エチルトリアセトキシシラン　５重量部ハ、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン３重量部 二、ジブチルスズジアセテート　０．２重量部これに、
東し水なし平版と以下に示した水なし印刷用インキを用
いて平版オフセット印刷法で赤、緑、青の三原色を順に
印刷して着色した。インキは印刷適性良好であり、仕切
り壁で十分に反発され、色のにじみの無い良好な着色が
でき、カラーフィルタを得た。

水なし印刷用インキ 軟化点１４５℃のシクロペンタジェン系樹脂（白石化学
“白石ネオレジン”５４０）５０重量部とアルキッド樹
脂５重量部、石油系溶剤（日本石油製５号ソルベント）
４５重量部を、窒素流下に混合、加熱昇温しで２００℃
で１時間、加熱攪拌してワニスＡを得た。このワニスＡ
８０重量部とフタロシアニンブルー２０重量部を３本ロ
ールで混練して、青インキを得た。緑インキの場合はに
、フタロシアニングリーン、赤インキの場合にはブリリ
アントカーミン６Ｂを使用した。

実施例３ 酸化硅素薄膜を形成したガラス基板に、つぎの組成を有
する厚さ３μｍの感光性樹脂層を設けた。

感光性樹脂層の組成 イ、グリシジルメタクリレートとキシリレンジアミンの
４モル／１モル付加物 ７５重量％ 口、ベンゾインメチルエーテル ５重量％ ハ、カーボンブラック　　　　　２０重量％東芝シリコ
ーン■製“ＲＴＶシリコーンガムディスバージョン”　
（ＹＥ−３０８５）をｎ−ヘプタンで稀釈して、感光性
樹脂層の上に塗布したのち、室温で２４Ｈｒ風乾して、
厚さ１μｍのシリコーンゴム層を設けた。

本実施例で使用したシリコーンガムは、末端にアセトキ
シ基を有する線状ジオルガノシロキサンであり、空気中
の水分の作用により酢酸を放出して架橋しゴム状膜を形
成する。この様にして設けたシリコーンゴム層の表面に
、厚さ６μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（
東し■製“ルミラー”）をラミネートした。幅２０μｍ
１間隔１５０μｍの格子状のＵＶ光透過部を有するパタ
ーンマスクを前記の積層体のフィルムと密着させて超高
圧水銀灯の光を照射した。ラミネートフィルムを剥離し
、ｎ−へブタンを含んだ綿パッドでシリコーンゴム面を
こすると、未露光部分のシリコーンゴム層を除去するこ
とかできた。続いて５０％エタノール水溶液で湿潤し、
かるく表面をこすると、シリコーンゴム層が除去された
部分の感光性樹脂層が溶解除去された。この部位に、実
施例２と同様の印刷法で、赤、緑、青の三原色を着色し
てカラーフィルタを製造した。

実施例４ 実施例３と同様にして遮光性で表層がインキ反発性のシ
リコーンゴム層からなるブラックマトリクスを有するガ
ラス基板に、以下に示すインキ配合からなるインクジェ
ット用インキを噴射して、赤、緑、青の三原色の着色を
行い、カラーフィルタを得た。

インキの配合 イ、ウレタン変性アクリレートオリゴマ１５０重量部 ジペンタエリスリトールへキサアクリレート　　　　　
　　　　　１５重量部 ベンジルジメチルケタール１０重量部 ２−クロルチオキサントン　３重量部 チオシアン酸ソーダ　　　　４重量部 メチルエチルケトン　　２００重量部 染料　　　　　　　　　　１０重量部 赤：ソルベントレッド１３２ 青；ソルベントブルー６７ 緑：ソルベントブル−６７／ソルベン トイエロー８９ ［発明の効果コ 本発明の方法は、印刷法およびインクジェット法などの
手法でカラーフィルタのための着色部位を作製する際に
大きな効果を発揮するものである。

カラーフィルタの画素間に遮光性の仕切りであるブラッ
クマトリクスを構成することは、カラーフィルタを製造
する上で必須の要件であり、印刷法やインクジェット法
などの大型カラーフィルタの経済的作製法を実現するた
めの手法として、インキ反発性の仕切り壁の作製もまた
必要な条件である。本発明は、これらの重要な要素を簡
便にかつ有効に実行できる方法を開示したものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光透過性基板上に可視光を遮光するに十分な濃度
   に着色された感光性樹脂層およびシリコーンゴム層をこ
   の順に積層し、フォトリソグラフィ法で露光・現像を行
   ない、所望のパターン状にシリコーンゴム層とその下部
   の感光性樹脂層とを共に除去した部位を作成し、除去さ
   れた部位を赤、緑、青の三原色に着色することを特徴と
   する液晶表示用カラーフィルタ製造方法。
2. （２）現像工程でシリコーンゴム層と感光性樹脂層が同
   時に除去された部位を印刷法またはインクジェット法で
   、赤、緑、青の三原色に着色することを特徴とする請求
   項（１）記載の液晶表示用カラーフィルタ製造方法。
3. （３）露光部分のシリコーンゴム層と感光性樹脂層が同
   時に現像工程で除去された部位を赤、緑、青の三原色に
   着色した後に、全面に光照射し、ブラックマトリクス部
   位の表層のシリコーンゴム層のみを除去することを特徴
   とする請求項（１）記載の液晶表示用カラーフィルタ製
   造方法。