JPH04324803A - カラーフィルターの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置等
に使用されるカラーフィルターの製造方法に関し、とく
に着色層上に形成する保護膜の凹凸を極めて低下させた
カラーフィルターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、透明電極を設けたガラ
ス等の透明な基板を数μｍ程度のギャップを設けてその
間に液晶物質を封入し、電極間に印加した電圧によって
液晶を一定の方向に配向させることによって形成される
透明部分と不透明部分によって画像を表示している。カ
ラー液晶表示装置はいずれかの透明電極基板上に光の三
原色に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色の
カラーフィルターを設けており、液晶のシャッター作用
によって３原色を加色して所望の色を表示している。

【０００３】カラー液晶表示装置用のカラーフィルター
は、透明基板、着色層、保護膜、透明導電膜という順に
積層されており、ＲＧＢの三原色の位置に対向する電極
あるいは薄膜トランジスタを形成した透明基板とを数μ
ｍの間隔を保持し液晶物質を封入して液晶表示装置を形
成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カラーフィルターは図
３に断面図を示すようにガラス３１などの透明基板上に
、隣接する着色層を分離し、遮光の作用をするブラック
マトリックス３２を設けた後に、顔料分散法、染色法、
電着法、印刷法等によってＲ、Ｇ、Ｂの三原色を所定の
形状とした着色層３３を形成し、着色層上には着色層を
保護する目的で保護膜３４を形成し、更に保護膜の上に
は、液晶を駆動するための透明電極３５が形成されてい
る。

【０００５】カラー液晶表示装置には、液晶の駆動方法
によって単純マトリックス方式とアクティブマトリック
ス方式があるが、最近ではパーソナルコンピュータなど
の表示装置用には、画質に優れ、それぞれの画素を確実
に制御することが可能であり、また動作速度も速いアク
ティブマトリックス方式の採用が進められている。

【０００６】アクティブマトリックス方式の液晶表示装
置では各画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子をガ
ラス基板上に形成し、各素子のスイッチング作用によっ
て各画素の液晶のシャッター作用を制御している。これ
らの素子の対極には一様な透明電極が形成されている。

【０００７】着色層のＲ、Ｇ、Ｂの各色の厚さに差があ
る場合には着色層上に形成する保護膜にも着色層の厚み
の変化が凹凸となって現れる。ＴＦＴを使用した液晶表
示装置では液晶封入部分の厚さは５μｍ程度であるため
に、保護膜に形成されるわずかな凹凸も液晶の旋光度の
違いに影響し表示面にむらが生じるので、保護膜上の凹
凸は０．３μｍないし０．５μｍ程度と小さくする必要
がある。保護膜の凹凸を小さくするためには、着色層の
厚みを一定の厚さにすることが必要であるが、着色層の
厚みが異なっている場合でも保護膜に凹凸を形成しない
ようにするために、着色層上に塗布した紫外線硬化樹脂
等を平板の型でプレスしながら紫外線を照射して硬化す
ることによって平滑な面を有する保護膜を形成すること
が提案されている。ところがこのような方法ではプレス
によって型と形成すべき保護膜とが加圧されているため
に、硬化後に型と保護膜とを離型する際に両者が密着し
て離型が困難となる。そして、大きな力で引き離そうと
するとカラーフィルターの基板である薄いガラス基板が
離型時に破損する等の問題が生じていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した問
題点を解決する手段を検討した結果、着色層上に塗布し
た紫外線硬化樹脂をプレスする型として、可撓性を有す
るとともに平滑性に優れた紫外線を透過する積層材料を
使用し保護膜上に平滑な面を形成する方法を見いだした
ものである。

【０００９】可撓性のある紫外線透過性の材料には、各
種の合成樹脂のフィルムあるいは薄板があるが、これら
は延伸あるいはキャスト等の方法によって製造されてい
るので、多くのピンホールや凹凸を有している。したが
って、これらによってプレスしながら保護膜を紫外線硬
化させた場合にはカラーフィルターの保護膜に要求され
る十分な平滑性を得ることができない。そこで、可撓性
の薄板と平滑な樹脂の層とを積層し、平滑な樹脂の面に
よって紫外線硬化性樹脂の塗布膜を加圧しながら紫外線
を照射して樹脂を硬化することによって平滑な保護膜を
形成するものである。

【００１０】保護膜を平滑化するための平滑面として使
用する樹脂は、硬度が高くて曲げられた際に割れたり、
可撓性材料から剥離しない透明な樹脂であれば多くのも
のを使用することができ、多くの熱硬化性樹脂、紫外線
硬化性樹脂が挙げられるが、とくに紫外線硬化性樹脂を
使用することが好ましい。

【００１１】紫外線硬化性樹脂としては、ポリエステル
アクリレート、エポキシアクリレート、ポリウレタンア
クリレート、ポリエーテルアクリレート、アルキドアク
リレート、メラミンアクリレート等を用いることができ
る。

【００１２】また、紫外線硬化性樹脂が硬化後にガラス
平滑面との間でいっそう離型しやすいように紫外線硬化
性樹脂に離型剤を混入することができる。離型剤として
は、シリコンオイル、フッ素系界面活性剤、シリコン変
性アクリレート、フッ素変性アクリレート等を用いるこ
とができる。

【００１３】可撓性材料には、透明で紫外線を透過する
材料であれば各種のものを用いることができるが、厚さ
が０．５ｍｍないし１．０ｍｍのアクリル樹脂、ポリエ
チレンテレフタレート等が好ましい。また、可撓性材料
の表面は、塩酢ビ樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート
樹脂、アクリレート樹脂、チタンカプラー等によるプラ
イマー処理によって、紫外線硬化性樹脂との密着性を高
めることができる。

【００１４】このようにして得られた積層体は、極めて
平滑な面を有するとともに可撓性を有している。

【００１５】以上のようにして作製したプレス用の型は
、カラーフィルターの着色層上に保護膜用の紫外線硬化
樹脂を塗布した後に、型の紫外線硬化樹脂を硬化した平
滑面を塗布面に向けてプレスした状態で紫外線を照射し
て硬化させた後にカラーフィルターから離型するが、型
は可撓性を有しているので紫外線硬化性樹脂から容易に
離型することができる。

【００１６】本発明のカラーフィルターにおいて保護膜
としては各種の樹脂を使用することができるが、感光性
脂を利用すればカラーフィルターの所望の箇所に保護膜
を形成することが容易であるので紫外線硬化性樹脂を利
用することが好ましい。紫外線硬化樹脂としては光重合
性アクリレートオリゴマーと多官能光重合性アクリレー
トモノマーからなるものを用いることができる。光重合
性アクリレートオリゴマーとしては、分子量１０００〜
２０００程度のものが好ましく、ポリエステルアクリレ
ートまたは、フェノールノボラックエポキシアクリレー
ト、ｏ−クレゾールノボラックエポキシアクリレート等
のエポキシアクリレートあるいは、ポリウレタンアクリ
レート、ポリエーテルアクリレート、アルキドアクリレ
ート、メラミンアクリレート等をあげることができ、多
官能光重合性アクリレートモノマーとしては、１，４ブ
タンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジ
アクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート
、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、ペンタエリスリトール
アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレ
ートなどが挙げられる。

【００１７】さらに、上記のような光重合性アクリレー
トオリゴマーに多官能光重合性アクリレートモノマーを
添加した光重合性の樹脂に比べて光重合性アクリレート
オリゴマーとエポキシ樹脂との混合物に一つの分子内に
複数の官能基を有する多官能光重合性アクリレートモノ
マーを添加した感光性アクリル樹脂を用いることにより
、樹脂の橋かけ度を高めて剛直で硬度が大きい膜質とす
ることができ保護膜上を塗布して表面を処理し紫外線硬
化性樹脂との接着性を高めることが好ましい。このよう
な目的で使用可能な光重合性アクリレートオリゴマーと
しては、分子量１０００〜２０００程度のものが好まし
く、ポリエステルアクリレートまたは、フェノールノボ
ラックエポキシアクリレート、ｏ−クレゾールノボラッ
クエポキシアクリレート等のエポキシアクリレートある
いは、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリ
レート、アルキドアクリレート、メラミンアクリレート
等をあげることができる。

【００１８】エポキシ樹脂としては以下に化合物１およ
び化合物２で構造式を示すフェノールノボラック型のエ
ポキシ樹脂あるいはクレゾールノボラック型のエポキシ
樹脂をあげることができる。

【００１９】

【化１】

【００２０】また、多官能光重合性アクリレートモノマ
ーとしては、１，４ブタンジオールジアクリレート、ジ
エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート、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、
ペンタエリスリトールアクリレート、ジペンタエリスリ
トールヘキサアクリレート等が挙げられる。

【００２１】保護膜の形成は透明基板上に設けた着色層
上に、光重合性アクリレートオリゴマー、フェノールノ
ボラック型のエポキシ樹脂、多官能光重合性アクリレー
トモノマーに重合開始剤、エポキシ硬化剤を添加した感
光性樹脂をスピンナー法、ロール法、スプレイ法、スク
リーン印刷法などの任意の塗布方法によって塗布した後
に上記の平滑な型を載置して加圧下で紫外線を硬化して
保護膜を硬化する。この際に所望のパターンが描かれた
マスクを載置して紫外線を照射して必要な箇所のみを硬
化し、紫外線が照射されなかった部分の未硬化の感光性
樹脂を溶剤で溶解除去することによって所定の領域のみ
に保護膜を形成することができる。

【００２２】

【作用】本発明のカラーフィルターの製造方法は、可撓
性材料と極めて平滑な面を有する樹脂とを積層した積層
体を型として、型の平滑面を着色層上に塗布した保護膜
用の樹脂の組成物に密着して加圧した状態で紫外線を照
射して平滑な保護膜を形成するものであり、型が可撓性
をを有しているので、型を剥離する際に基板に損傷を与
えたりすることなく容易に離型することができる。

【００２３】

【実施例】本発明の方法において使用する平滑面を有す
る積層体の製造方法を図１を参照して説明すると、図１
（Ａ）に示すように、ガラス等の透明な平滑板１上に紫
外線硬化性樹脂２を塗布し、次いで同図（Ｂ）の如く型
の基材となる可撓性透明板３を押しつけた状態で紫外線
４を照射して紫外線硬化性樹脂層を硬化させる。硬化後
には型は可撓性を有しているので容易に離型することが
できる。可撓性透明板の紫外線硬化性樹脂と接する面に
は塩酢ビ樹脂等を塗布して紫外線硬化性樹脂との密着性
を高めることが好ましく、また平滑板の紫外線硬化性樹
脂との接触面は紫外線硬化性のシリコーン樹脂等を塗布
して離型性を高めることが好ましい。平滑板１は、ソー
ダライムガラス、硼珪酸ガラスなどの表面を研磨して鏡
面仕上げをした極めて平滑な面を有したガラス板を使用
することができる。可撓性透明板と一体化する光硬化性
の樹脂としては樹脂の硬度が大きいものであれば、多く
のものを用いることが可能であるが、ポリエステルアク
リレート、エポキシアクリレート、ポリウレタンアクリ
レート、ポリエーテルアクリレート、アルキドアクリレ
ート、メラミンアクリレート等をあげることができる。 また、平滑板上には離型剤を塗布することが好ましく離
型剤としては、エベクリル（信越化学製）等の紫外線硬
化シリコン樹脂等を用いることができる。

【００２４】以上のようにして得た型を用いてカラーフ
ィルターを製造する方法を図２を参照して説明すると、
図２（Ａ）に示すようにブラックマトリックス２２およ
び着色層２３を形成した透明基板２１上に保護膜用の紫
外線硬化樹脂２４の塗布層を設ける。

【００２５】保護膜の組成物としては多くのものを用い
ることが可能であり、光重合性アクリレートオリゴマー
に多官能光重合性アクリレートモノマーを添加した感光
性樹脂は、硬化後の特性に優れているので好ましい。

【００２６】光重合性アクリレートオリゴマーとしては
、ポリエステルアクリレートまたは、フェノールノボラ
ックエポキシアクリレート、ｏ−クレゾールノボラック
エポキシアクリレート等のエポキシアクリレートあるい
は、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレ
ート、オリゴマアクリレート、アルキドアクリレート、
ポリオールアクリレート、メラミンアクリレート等をあ
げることができ、多官能光重合性アクリレートモノマー
としてはモノマーとしては、１，４ブタンジオールジア
クリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネ
オペンチルグリコールジアクリレート、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、ペンタエリスリトールアクリレート、ジ
ペンタエリスリトールヘキサアクリレート等があげられ
る。

【００２７】さらに光重合性樹脂中に開始剤としてベン
ゾフェノンあるいは、イルガキュアー１８４、イルガキ
ュアー９０７、イルガキャアー６５１（いずれもチバガ
イギー社商品名）、ダロキュアー（メルク社商品名）な
どを固形分比１〜３％程度添加してもよい。

【００２８】とくに好適な光重合性アクリレートオリゴ
マーと多官能性光重合性モノマーの配合比（重量％）は
配合例１ フェノールノボラックエポキシアクリレート　　　　…
６０％トリメチロールプロパントリアクリレート　　　
　　　…１７％ジペンタエリスリトールヘキサアクリレ
ート　　　　…２０％イルガキュアー１８４　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　３％配
合例２ Ｏ−クレゾールノボラックエポキシアクリレート…６０
％ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート　　　　
…３８％イルガキュアー１８４　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　…　　２％配合例３ ポリウレタンアクリレート　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…５０％ジペンタエリスリトールヘキサ
アクリレート　　　　…４８％イルガキュアー６５１　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　
　２％配合例４ メラミンアクリレート　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　…７０％トリメチロールプロパント
リアクリレート　　　　　　…２７％イルガキュアー１
８４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…　　２％等をあげることができる。

【００２９】さらに、光重合性アクリレートオリゴマー
と多官能性光重合性モノマーにエポキシ樹脂を含有する
組成物の配合比（重量％）は、 配合例５ フェノールノボラックエポキシアクリレート　　　　…
４０％フェノールノボラック型エポキシ樹脂　　　　　
　　　　　…１８％トリメチロールプロパントリアクリ
レート　　　　　　…１７％ジペンタエリスリトールヘ
キサアクリレート　　　　…２０％イルガキュアー１８
４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
…　　３％ＵＶＥ１０１４（ＧＥ社製）　　　　　　　
　　　　　　　　　　　…　　２％配合例６ Ｏ−クレゾールノボラックエポキシアクリレート…３８
％クレゾールノボラック型エポキシ樹脂　　　　　　　
　　　…１８％ジペンタエリスリトールヘキサアクリレ
ート　　　　…３８％イルガキュアー１８４　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　２％Ｕ
ＶＥ１０１４（ＧＥ社製）　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…　　２％配合例７ ポリウレタンアクリレート　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…３５％フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂　　　　　　　　　　…１３％ジペンタエリスリ
トールヘキサアクリレート　　　　…４８％ＵＶＥ１０
１４（ＧＥ社製）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…　　２％イルガキュアー６５１　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　…　　２％配合例８ メラミンアクリレート　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　…４９％フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂　　　　　　　　　　…２０％トリメチロー
ルプロパントリアクリレート　　　　　　…２７％ＵＶ
Ｅ１０１４（ＧＥ社製）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　…　　２％イルガキュアー１８４　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　２％等を
あげることができる。続いて、図２（Ｂ）のように塗布
層に型２５の平滑面が面するようにして均一に加圧した
状態で紫外線２６を照射する。保護膜が硬化した後に型
を保護膜上から分離するが、型が可撓性を有しているの
で図２（Ｃ）のようにカラーフィルターに損傷を与える
ことなく容易に型をカラーフィルターから分離すること
ができ、凹凸の少ない保護膜が得られる。

【００３０】実施例１ 厚さ３ｍｍのガラス基板を研磨して鏡面仕上げをした平
滑板上に、紫外線硬化性樹脂としてエポキシアクリレー
ト１００部とシリコン変性アクリレート１部の混合物を
０．１ｍｍの厚みに塗布した。一方厚さ０．５ｍｍのア
クリル板からなる可撓性板の片方の面に塩酢ビ樹脂を０
．１ｇ／ｍｍ２　の塗布量で塗布し、塗布面を上記の紫
外線硬化性樹脂の塗布層面上に密着し上部から加圧した
状態で２．０ｋＷの超高圧水銀ランプによって紫外線を
１０秒間照射し、紫外線硬化性樹脂が硬化後に平滑板か
ら塗布した紫外線硬化性樹脂と一体化した可撓性板を分
離し、平滑な面を有する型を得た。得られた型の平滑面
の凹凸は０．０１μｍないし０．０３μｍの範囲であっ
た。

【００３１】赤色、緑色及び青色の顔料を、それぞれ下
記に示したような組成割合（重量％）で感光性樹脂に分
散させて、赤色、緑色及び青色の着色感光性樹脂を作製
する。

【００３２】 （１）赤色感光性樹脂 ピラゾロンレッド（赤色顔料）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　…１０ポリビニルアル
コール／５％スチルバゾリウムキノリウム　　…　　５
（感光性樹脂） 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…８５（２）緑色感光性樹脂 リオノールグリーン　　２Ｙ−３０１（緑色顔料）　　
　　　　　　　　…　　９ポリビニルアルコール／５％
スチルバゾリウムキノリウム　　…　　５（感光性樹脂
） 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…８６（３）青色感光性樹脂 ファストドゲンブルー（青色顔料）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　…　　３ポリビニルア
ルコール／５％スチルバゾリウムキノリウム　　　　…
　　５（感光性樹脂） 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…９２基板には、厚さ１．１ｍｍのガラス基
板（旭硝子（株）製ＡＬ材）を充分に洗浄して用い、ガ
ラス基板には金属クロムからなる厚み１００ｎｍ、開口
率５０％、各画素の大きさ２０μｍ×４０μｍのブラッ
クマトリックスを形成した。

【００３３】その上に、赤色感光性樹脂を１．２μｍの
膜厚になるように塗布し、その後温度７０℃で３０分間
オ−ブン中で乾燥させ、水銀ランプを用いて露光し、水
によるスプレー現像を１分間行い、赤色画素を形成すべ
き領域に赤色のレリーフ画像を形成し、さらに１５０℃
で３０分間、加熱硬化させた。

【００３４】同様の工程を繰り返して、緑色画素を形成
すべき領域に緑色のレリーフ画素を形成し、青色画素を
形成すべき領域に青色のレリーフ画素を形成して着色層
を形成した。

【００３５】続いて光硬化性アクリレートオリゴマーと
して、ｏ−クレゾールノボラックエポキシアクリレート
（分子量１５００〜２０００）を５０重量部、多官能重
合性モノマーとして、ジペンタエリスリトールヘキサア
クリレート（日本化薬（株）製ＤＰＨＡ）を５０重量部
混合し、さらに重合開始剤としてイルガキュアー（チバ
ガイギー社（株）製）２重量部を混合した保護膜用の配
合物を、エチルセルソルブアセテート２００重量部中に
溶解させ、その溶液１０ｇを用いてスピンコーターで前
記着色層上に２．０μｍの厚さに塗布した。

【００３６】次いで実施例１で得られた型の平滑面を保
護膜用の配合物の塗布層上に面して載置して均一に加圧
した状態で、保護膜の不要な部分を遮光するフォトマス
クを配置して、２．０ｋＷの超高圧水銀ランプによって
紫外線を１０秒間照射した。続いて温度２５℃の１，１
，２，２−テトラクロロエタンからなる現像液中に１分
間浸漬して、塗布膜の未硬化部分のみを除去した。

【００３７】得られた保護膜の面の凹凸は０．０１μｍ
ないし０．０５μｍの範囲内であった。

【００３８】

【発明の効果】凹凸の極めて少ない面を有する可撓性の
型を紫外線硬化樹脂からなる保護膜用の組成物の塗布層
上に載置して加圧した状態で紫外線硬化しているので、
保護膜上から型を剥す場合にはカラーフィルターに損傷
を与えることなく容易に剥すことができ、保護膜上に成
膜の後にＴＦＴ等を有する基板と張り合わせてカラー液
晶表示装置を製造すると、液晶層の厚みが均一であるた
めに表示むらのない優れた液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平滑な型の製造過程を示す図

【図２】本発明のカラーフィルターの製造方法を示す図

【図３】カラーフィルターの部分断面図

【符号の説明】

１…平滑板、２…紫外線硬化性樹脂、３…可撓性透明板
、４…紫外線、２１…透明基板、２２…ブラックマトリ
ックス、２３…着色層、２４…紫外線硬化樹脂、３１…
ガラス、３２…ブラックマトリックス、３３…着色層、
３４…保護膜、３５…透明電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　平滑な板上に塗布した合成樹脂の未硬
   化組成物上に透明な可撓性材料を積層して加圧した状態
   で該未硬化の合成樹脂組成物を硬化させ、平滑板から離
   型することによって得られた合成樹脂組成物の可撓性材
   料の積層体の平滑面を、カラーフィルターの着色層上に
   塗布した未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物の上に接して
   加圧した状態で紫外線を照射して保護膜を形成すること
   を特徴とするカラーフィルターの製造方法。