JPH02245704A

JPH02245704A - カラーフィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH02245704A
Application number: JP8966134A
Authority: JP
Inventors: Hisamitsu Watanabe; 渡辺　尚光; Shigeru Matsuyama; 茂松山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1990-10-01

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〕本発明は、例えば、液晶カラーテレビ、カラーテレビ用
撮像装置に用いるカラーフィルタの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

カラーフィルタは、一般にいくつかの異なる色のモザイ
ク状、例えば、ストライプ、矩形、ドツト状等の染色さ
れた樹脂膜を連続的に配列させた構造を持つ、カラーフ
ィルタの製造方法の代表的な例としては、まず、可染性
の感光樹脂膜を形成し、所定のモザイク状パターンを有
するマスクを介して選択的に露光し、現像して、可染性
感光樹脂膜を所定のパターンに形成した後、この可染性
感光樹脂膜を所定の分光特性を示す染料で染色して第１
色目のカラーフィルタを形成する。次いで、同様な工程
を繰り返すことにより、第２色目、第３色目、・・・の
カラーフィルタを形成する。

なお、カラーフィルタの製造方法としては、例えば、特
公昭６１−５１２８６号公報に記載されている。

（発明が解決しようとする課題〕可染性の感光樹脂としては１例えば、ゼラチン、カゼイ
ン等に重クロム酸塩等の光硬化剤（光架橋剤）を添加し
たものが用いられる。しかし、先に染色されたカラーフ
ィルタの上に、次のカラーフィルタを形成するための可
染性感光樹脂膜を塗布すると、樹脂膜の有機溶剤により
先のカラーフィルタが膨潤、再溶解し、先のカラーフィ
ルタの染料が抜け、かつ、次のカラーフィルタを染色す
る染料によって染色され、著しい混色を生じる問題があ
る。この問題を対策するために、基板上に１色染色する
ごとに、薬品を用いて化学的にカラーフィルタの表面を
改質し、染料を固着させ、かつ、次の染料で染色される
のを防止する（すなわち、防染する）ことが行なわれて
いる。

この染料固着および防染処理としては、タンニン酸と酢
酸の水溶液で処理した後、酒石酸アンチモニルカリウム
水溶液で処理することが行なわれている（上記文献参照
）。

しかし、感光性樹脂として、ゼラチン、カゼイン等を用
いる場合、これらが天然物であるために、腐敗しやすく
、品質が安定しない。従って、製品により膜厚や染色性
等のばらつきが大きく、色むらが生じ、色の再現性が劣
る問題がある。また、重クロム酸塩系の光硬化剤は、一
般に塗布、露光時の雰囲気温度、湿度、放置時間の影響
を受けやすく、作業工程において、きわめて厳密な管理
が必要である。そのため、合成高分子系の可染性感光樹
脂が利用されるようになってきた０例えば、アクリル系
、ポリエステル系等の樹脂を有機溶媒に溶解させた液に
、光硬化剤として、ジアゾ化合物、アジドまたはジアジ
ド化合物を添加したものが用いられる。これらの合成樹
脂系を用いる場合も、上記と同様の問題が生じ、複数色
のカラーフィルタを形成するのは困難である１合成樹脂
に上記文献による処理を施すと、色が抜け、かつ、混色
が生じた。これは、酢酸により樹脂膜が膨潤し、脆弱化
し、固着レベルが低下するためと考えられる。

本発明は、上記問題を解決するために、染色後の処理剤
について種々検討した結果、得られたもので、その目的
は、次のカラーフィルタを形成するときに、色が抜けた
り、脆弱化したり、染色されたりするのを防止すること
ができるカラーフィルタの製造方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために１本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、基板上に所定のパターンを有する可染性
樹脂膜を形成し、この可染性樹脂膜を所定の色の染料で
染色し、染色された上記可染性樹脂膜をタンニン酸の水
溶液で処理し、さらに、上記可染性樹脂膜を酒石酸アン
チモニルナトリウムまたは酒石酸アンチモニルカリウム
の水溶液で処理する工程を少なくとも１回行なうことを
特徴とする。

〔作用〕

染色された上記可染性樹脂膜をタンニン酸の水溶液で処
理し、次いで、上記可染性樹脂膜を酒石酸アンチモニル
ナトリウムまたは酒石酸アンチモニルカリウムの水溶液
で処理することにより、次のカラーフィルタを形成する
ときに、樹脂膜の色が抜けたり、染色されたり、樹脂膜
が脆弱化したりするのを防止することができる。

〔実施例〕

第２図は、本発明の方法により得られるカラーフィルタ
の一例を示す概略断面図である。基板１の上に色の異な
る（例えば、カラー液晶表示装置やカラー固体撮像装置
の場合、赤、青、緑の３原色）複数のカラーフィルタ２
，３．４が設けられている。

第１図（ａ）〜（ｉ）は、本発明のカラーフィルタの製
造方法の一実施例を示す概略工程断面図である。

まず、基板１上に可染性感光樹脂膜５を厚さ０．５〜２
μｍに塗布する（第１図（ａ））。

次に、所定のパターンを有するマスクを樹脂膜５上に置
き、紫外線を照射し、現像して露光しなかった部分を溶
解除去し、感光部分の樹脂膜６のみ残す（第２図（ｂ）
）。

次に、この樹脂膜６を第１色目の赤色染料で染色し、水
洗した後、タンニン酸の水溶液（温水）に数分間浸漬し
、次いで、水洗し、さらに、酒石酸アンチモニルナトリ
ウムまたは酒石酸アンチモニルカリウムの水溶液（温水
）に数分間浸漬し、十分水洗した後、８０〜２００℃の
温度で乾燥することにより第１色目の赤色カラーフィル
タ７を形成する（第１図（ｃ））。

次に、第２色目のカラーフィルタを形成するた同様にし
て樹脂膜をパターン化しく第１図（ｅ）の９）、第２色
目の青色染料で染色し、上記の染料固着および防染処理
を施して、第２色目の青色カラーフィルタ１０を形成す
る（第１図（ｆ））。

同様にして、第３色目の緑色カラーフィルタ１３を形成
する（第１図（ｇ）〜（ｉ））、なお、最後に形成する
カラーフィルタ１３には、上記染料固着および防染処理
は必ずしも施さなくてよい。

合成樹脂として、可染性アクリル樹脂を用いる場合の材
料成分について述べる。基本骨格上ツマ−としては、メ
チルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアク
リレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレー
ト、スチレン、ブチルアクリレート、アクリルニトリル
等が挙げられ。

可染性付与モノマーとしては、２−ジメチルアミノエチ
ルアクリレート、３−ジメチルアミノプロピルアクリレ
ート、Ｎ−（２−ジメチルアミノエチル）アクリルアミ
ド、Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）アクリルアミ
ド等が挙げられ、ｊｉ水性付与モノマーとしては、Ｎ−
ビニル２−ピロリドン、メチルビニルエーテル、２−ヒ
ドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメ
タクリレート等が挙げられ、これらのモノマーの中から
例えば３〜８種類の組み合わせを選び、重合させてアク
リル樹脂を形成する。

また、樹脂に添加する光硬化剤としては、ジジアゾ化合
物、ビスアジド化合物等を添加して感光性の可染性アク
リル樹脂とする。

アクリル樹脂は、粉末固体であるので、一般にエチルセ
ロソルブ等の有機溶剤に溶かし、アクリル樹脂濃度を１
０〜２０ｗｔ％に調整して塗布する。

次に、各種染料固着および防染処理について検討した結
果の代表例を下の表に示す、ここでは、アクリル−ジア
ジド系可染性感光樹脂を１．５μｍの厚さにスピンコー
ドし、第１図に示した工程を行ない評価した。

以下余白注：％は重量％表から明らかなように、タンニン酸のみの処理Ａでは、
染色済樹脂膜の溶出があり、処理が不十分であった。ま
た、酢酸を用いた処理ＣとＤでは、染色済樹脂膜の溶出
があり、かつ、酢酸により樹脂膜自体の強度が低下し、
良好な樹脂膜を形成することが困難であった。さらに、
タンニン酸と酒石酸アンチセニル類の同時の処理Ｅでは
、染色済樹脂の溶出があった。これに対して、本発明に
よるタンニン酸と酒石酸アンチセニル類の２段の処理Ｂ
とＦでは、染色済樹脂の溶出や樹脂膜自体の強度の低下
もなかった。

次に、処理の望ましい条件範囲について述べる。

タンニン酸を用いた第１段目の処理においては、タンニ
ン酸水溶液のタンニン酸の含有量は０．２〜１．０重量
％、より望ましくは０．３〜０．５重量％である。タン
ニン酸が多いと、結晶状の異物が樹脂膜上に生じる。液
温は６０〜９０℃、より望ましくは７０〜８０℃、浸漬
時間は１〜１０分、より望ましくは７分である。酒石酸
アンチモニルナトリウムまたはカリウム水溶液の酒石酸
アンチモニルナトリウムまたはカリウムの含有量は０．
０２〜１．０重量％、より望ましくは０．０５〜０．２
重量％である。酒石酸アンチモニルナトリウムまたはカ
リウムが多いと、不溶沈殿物が樹脂膜上に生じる。液温
は２５〜９０℃。

より望ましくは７０℃、浸漬時間は１〜５分、より望ま
しくは３分である。

次に１本発明を具体的に実施した例について説明する。

ガラス基板上にジアジド化合物に上記光硬化剤を添加し
た可染性アクリル樹脂液をスピンコード法等により塗布
し、乾燥した後、この樹脂膜上に矩形状パターンを持つ
マスクを５０〜１００μｍのギャップを介して置き、こ
のマスクを介して樹脂膜に水銀灯の光を照射して露光し
、現像し、乾燥してガラス基板上に矩形状の樹脂膜を形
成した０次に、アゾ系赤色染料Ｒ２１Ｐ（日本化薬社Ｉ
ｌ）の０．４重量％水溶液（液温６０℃）中に１０分間
浸漬し、水洗した後、７０℃に加温したタンニン酸の０
．３重量％水溶液に５分間浸漬し、次いで、２分間水洗
した後、酒石酸アンチモニルナトリウムの０．１重量％
水溶液（液温７０℃）中に５分間浸漬し、２分間水洗し
た後、１５０℃の温度で３０分間乾燥し、赤色カラーフ
ィルタを形成した。

次に、同様の工程を繰り返して、アゾ系と銅錯塩を混合
した緑色染料ＧＩＰ　（日本化薬社製）の０．２重量％
水溶液（液温５５℃）中に１０分間浸漬し、水洗した後
、上記と同様に、タンニン酸水溶液および酒石酸アンチ
モニルナトリウム水溶液を２段に用いた染料固着および
防染処理を行なった後、乾燥して緑色カラーフィルタを
形成した。

次に、同様にして、アントラキノン系青色染料Ｂ４３Ｐ
　（日本化薬社製）の０．１重量％水溶液（液温６０℃
）中に１０分間浸漬し、水洗し、乾燥して青色カラーフ
ィルタを形成した。

本実施例においては、タンニン酸水溶液による処理と酒
石酸アンチモニルナトリウム（または酒石酸アンチモニ
ルカリウム）水溶液による処理を２段階で行なうことに
よって、赤色に染色された樹脂膜は表面が改質されて、
次の樹脂液による再溶解、染料抜けおよび緑色染料によ
る染色が起こらず、かつ、処理液による樹脂膜の脆弱化
も起こらず、同様にして緑色に染色された樹脂膜も表面
が改質され、次の青色カラーフィルタ形成および処理液
による悪影響を受けることなく、高品質の３原色カラー
フィルタを得ることができた。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であ
ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のカラーフィルタの製造方
法においては、次のカラーフィルタを形成することによ
り、色が抜けたり、染色されたりするのを防止すること
ができ、かつ、染料固着処理および防染処理によってカ
ラーフィルタの樹脂膜の強度が低下することもないので
、高品質の複数色カラーフィルタを得ることができる。

従って。

カラーフィルタを用いた液晶カラーテレビ、カラーテレ
ビ用撮像装置等の品質および製品の歩留りを向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｉ）は１本発明のカラーフィルタの製
造方法の一実施例を示す概略工程断面図、第２図は、本
発明の方法により得られるカラーフィルタの一例を示す
概略断面図である。１・・・基板２．３，４・・・カラーフィルタ５．８．１１・・・樹脂膜６．９．１２・・・パターン化した樹脂膜７．１０．１
３・・・染色、染料固着および防染処理した樹脂膜

Claims

【特許請求の範囲】

１、基板上に所定のパターンを有する可染性樹脂膜を形
成し、この可染性樹脂膜を所定の色の染料で染色し、染
色された上記可染性樹脂膜をタンニン酸の水溶液で処理
し、さらに、上記可染性樹脂膜を酒石酸アンチモニルナ
トリウムまたは酒石酸アンチモニルカリウムの水溶液で
処理する工程を少なくとも１回行なうことを特徴とする
カラーフィルタの製造方法。