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JP4035880B2 - Manufacturing method of heat-resistant color filter - Google Patents
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JP4035880B2 - Manufacturing method of heat-resistant color filter - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放射型ディスプレイ、蛍光表示装置、放電表示パネル及びカラー液晶ディスプレイ等の表示装置や固体撮像素子に適用され、反射率の低減、コントラストの改善、分光特性制御のために用いられる耐熱性カラーフィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上記カラー液晶ディスプレイにおいては、カラー画像の表示を行うために所望色光の分光特性を有するカラーフィルタを用いている。これらは、染色法や顔料分散法、又は印刷法等により、有機顔料や有機染料で着色された樹脂層をカラーフィルタとして用いている。(M.Tani,et al:”LCD Color Filters:Characteristics and Future Issues”,SID 95 SEMINAR LECTURE(1995)等参照)
【0003】
又、陰極線管表示装置(CRT)、低速電子線蛍光表示パネル、放電表示パネル等においても、画像を表示した際の反射率の低減、コントラスト向上のためにカラーフィルタを用いることが提案されている。(T.Ito,et al:”MicrofilterTM”Color CRT,SID 95 Digest,p.25(1995)等参照)
【0004】
このように表示装置や固体撮像素子等において、反射率の低減、分光特性を制御する目的でカラーフィルタを用いることは、カラーの表示画質を向上させるために有用な手段とされている。
【0005】
ところで、電界放射型ディスプレイの場合、その作製プロセスでは400℃以上で低融点ガラスを溶融して2枚のガラス基板を封着するプロセスが用いられている。そのため、電界放射型ディスプレイ用カラーフィルタとして液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを用いた場合においては、カラーフィルタを構成する有機材料が高温の作製プロセスによって、燃焼、分解等の反応を起こし、カラーフィルタの特性を得られず、表示コントラストの改善、反射率の低減、分光特性制御といった目的を達成することが出来ない。
【0006】
この問題を解決する1つの方法として、低融点ガラス中に無機顔料を分散させて、高温の製造プロセスに対応できるカラーフィルタが提案されている。
(坂井 他:”超低反射率カラー表示放電パネル(3)”テレビジョン学会技術報告、ED993、IPD113−8(1986−11)等参照)
【0007】
上記カラーフィルタ層を構成する材料としては、一般に無機着色顔料を分散させたガラス材料が適用されている。そのパターン形成方法としては、低融点ガラス粉末、無機顔料、並びにこれらの材料を透明基板に一時的に固定する樹脂バインダ等から成るペーストを上記透明基板上の画素部位にスクリーン印刷し、この印刷されたパターン層を約600℃で焼成する。この樹脂バインダ等の成分を焼失させると共に、低融点ガラス粉末を溶融させて無機顔料を透明基板に被覆、固着する方法により、上記カラーフィルタ層を得ている。この場合、カラーフィルタ層は、全て無機材料により構成されているため、製造に関わる高温プロセスの耐久性を備えることができる。
【0008】
上記カラーフィルタ層を形成する方法として用いられるスクリーン印刷法は、所定パターンの開口部を有するスクリーン印刷版上に上記ペーストを供給し、かつ、柔軟性のあるスキージでこすって上記開口部からペーストを押し出してガラス透明基板上に印刷する方式である。そのため、印刷機周囲の温度、湿度、スキージに加えられる圧力やスキージの移動速度等の条件に応じてスクリーン版が伸縮し、上記開口部が変形しやすく、形成されるパターンは歪みやすいという欠点がある。しかも、カラーフィルタのように精度が要求されるパターンを、一回の印刷で膜厚やパターン形状等を制御して形成できる印刷被膜の厚みは約10μmが限界であり、これ以上の厚さの被膜を形成するためには、同一パターンを繰り返して印刷する必要がある。しかし、スクリーン印刷を行う度に上記印刷条件の相違が生じて開口部が変形しやすく、印刷位置が完全に一致したパターンを重ねて印刷することは、通常困難である。
【0009】
更に、上記カラーフィルタは、それを構成する低融点ガラス及び顔料により、その厚さが10μm程度に及び、透明基板上にはその厚さ分の段差が生じ、後に形成される電極等の断線等の原因となりやすい。このため、多数回の印刷により得られたパターンは、解像性、寸法精度だけでなく、生産性についても問題が生じることになる。
【0010】
パターンの解像度に関する問題点を解決するためには、着色顔料と低融点ガラスから成る感光性ペーストを用いてフォトリソグラフィのプロセスでパターン形成すれば、パターンの解像性を向上させることが可能となる。しかし、スクリーン印刷で使用するペースト同様に、得られるパターンは低融点ガラス及び顔料により一定の厚さを有するため、基板表面の段差を解消することは困難である。
【0011】
このような技術的背景の下、本出願人等は、先にカラーフィルタ及びその製造方法に関する出願を行っている。これは、透明基板上にカラーフィルタの構成材料のうち顔料のみを所定の形状にパターンを形成した後、パターン形成された顔料及びその周辺部に光透過性を有するオーバーコート層を設けて平坦化することによりカラーフィルタを構成することを特徴とするものである。(特願平7−298200号参照)
【0012】
この方法によれば、カラーフィルタ層は、所望の色の分光特性を示す顔料とその周辺部に設けられる光透過性を有するオーバーコート材料により構成されるため、カラーフィルタとしての膜厚は、顔料の粒径及び顔料及びその周辺部に設けられる光透過性を有するオーバーコート層の膜厚に依存し、透明基板上の段差を小さくすることが可能になる。つまり、無機の着色顔料等を分散させたガラス材料をパターン形成した後に焼成してカラーフィルタを得る従来方法と比較して、カラーフィルタを形成した部分と形成されていない部分の段差が小さくなる。そのため、電界放射型ディスプレイをはじめとして、透明基板上にカラーフィルタ層を形成した後、その上に電極や誘電体層を形成する場合において、断線や欠陥を防ぐことができ、又、電極がカラーフィルタの下層に形成される場合においても、カラーフィルタの上層に形成される誘電体層が平滑に形成することができ、カラーフィルタの品質、及び生産性を向上させることが可能になる。
【0013】
この段差の少ないカラーフィルタを形成するためには、顔料のみから成るパターンを形成する必要がある。このパターン形成を設計通りのパターン形状及び、パターン形成位置に行うためには、着色感光性組成物をフォトリソグラフィによってパターンを形成することが望ましく、バインダ樹脂等は焼成時にパターンの収縮や剥がれを生じさせずに燃焼除去され、着色顔料だけのパターンを形成されることが必要である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法において透明基板上に予めブラックマトリクスを形成した後にカラーフィルタを形成する場合、特にブラックマトリクスを着色材を用いて形成する場合にはブラックマトリクス部分とカラーフィルタ部分には間隙が存在しないため(図1参照)、基板とオーバーコート層との密着が充分ではなく、後工程における密着性を十分に有しない場合があり、オーバーコート層が剥離して欠陥の原因となるため、基板とオーバーコート層の密着力を上げる必要がある。
【0015】
そこで、本発明の課題とするところは、製造プロセスにおいて高温プロセスがあるディスプレイに用いられる色分解、反射防止、表示コントラスト改善に使用される平滑性に優れると共に、基板密着性を向上させた耐熱性カラーフィルタを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
つまり、本発明はフォトリソグラフィを用いて形成される耐熱性を有するカラーフィルタ、特に着色感光性組成物を透明基板上に塗布してパターン化した後、このパターン上に光透過性を有するオーバーコート層を形成してパターンを焼成固着し、この固着パターンが形成された基板上に着色感光性組成物を塗布した後に露光、現像することによりパターン形成し、これら形成されたパターン上に光透過性を有するオーバーコート層を形成することを特徴とする耐熱性カラーフィルタである。
【0017】
請求項1に係る発明は、着色感光性組成物1を透明基板8上に塗布して露光、現像してさらには焼成して固着パターン4を形成した後、この固着パターン4上に光透過性を有するオーバーコート層3を形成して固着パターン4を被覆した後、焼成固着し、この固着パターン4が形成された透明基板8のさらに上に着色感光性組成物5を全面に塗布した後にフォトマスクによりパターン露光し、現像することを、赤色、青色、緑色ごとに行った後、さらには焼成することにより着色パターン6を形成し、これら固着パターン4上のオーバーコート層3並びに着色パターン6上に光透過性を有するオーバーコート層7を焼成することによって形成することを特徴とする、耐熱性カラーフィルタの製造方法である。
そして、係る発明において、着色感光性組成物を透明基板上に塗布して露光、現像してパターン化した後、このパターン上に光透過性を有するオーバーコート層を形成してパタ ーンを焼成固着する場合、着色感光性組成物は着色材のみである状態であることがパターンを固着する上で好ましく、特に着色感光性組成物によるパターンを焼成して着色材のみで構成されることが望ましい。
【0018】
請求項2に係る発明は、上記請求項1記載の耐熱性カラーフィルタの製造方法において、光透過性を有するオーバーコート層3として固着パターン4を焼成固着する材料に低融点ガラス、又は金属アルコキシドを用いることを特徴とする、耐熱性カラーフィルタの製造方法である。ここで透明基板に形成されたパターン上に形成するオーバーコート材料はパターンを固着し、パターンの基板に対する密着性を向上するものである。ここで、高温でのパターンの固着をより強固で安定したものとするため、あらかじめ高温での焼成を行うことが必要であり、耐熱性カラーフィルタとして高温焼成による耐性と共に、光透過性を有することが必要である。そのため、適用する材料としては無機材料が好ましく、特には低融点ガラス、又は金属アルコキシドを用いて焼成固着を行うことが好ましい。
【0019】
又、請求項3に係る発明は、請求項1記載の耐熱性カラーフィルタの製造方法において、前記オーバーコート層3の膜厚を10μm以下とすることを特徴とする耐熱性カラーフィルタの製造方法である。
ここで、形成されたパターン上に光透過性を有するオーバーコート層3を形成してパターンを焼成固着する材料は、パターンが形成されていない部分にも塗布されるため、高い光透過性を有することが望ましい。特に、パターンを焼成固着する材料の低融点ガラス、又は金属アルコキシドの焼成後膜厚が10μmを越える場合には、耐熱性カラーフィルタの表示色光波長における透過率が大幅に低下して不十分なものとなり、カラーフィルタの要求特性を満たすことは困難である。更に、カラーフィルタが既に電極等が形成された基板に形成される際、パターンを焼成固着する材料の低融点ガラス、又は金属アルコキシドの焼成後膜厚が10μmを越える場合には、安定して画像表示するために必要な電極間距離並びに誘電体層の誘電率を確保することが難しい。そのため、パターン上に光透過性を有するオーバーコート層を形成してパターンを固着する材料の低融点ガラス、又は金属アルコキシドの焼成後膜厚は10μm以下であることがカラーフィルタの透過率、パターン平滑性を確保する上で望ましい。
【0020】
更に、請求項4に係る発明は、上記請求項1記載の耐熱性カラーフィルタの製造方法において、固着パターン4とその上のオーバーコート層3の部分の光学濃度が0.3以上であることを特徴とする耐熱性カラーフィルタである。ここで、着色材パターン上に光透過性を有するオーバーコート層3を形成して焼成固着されたパターンの光学濃度が0.3未満である場合、パターンの遮光性能が十分ではなく、カラーフィルタパターン部分とのコントラスト差を十分に確保できないため、カラーフィルタの性能向上を図ることが難しい。そのため、十分なコントラスト差を確保し、カラーフィルタの要求性能を得るために、該着色材パターン上に光透過性を有するオーバーコート層を形成して焼成固着されたパターンの光学濃度は0.3以上であることが好ましい。
【0021】
更に、請求項5に係る発明は、上記請求項1記載の耐熱性カラーフィルタの製造方法において、オーバーコート層7が0.1μm以上形成されたことを特徴とする耐熱性カラーフィルタである。ここで、形成された固着パターン並びに着色パターン上に光透過性を有するオーバーコート層が膜厚0.1μm未満で形成された場合、固着パターン並びに着色パターンを十分に覆われない部分が生じ、その覆われない部分は欠陥となり、後工程におけるオーバーコート層の誘電体層との密着性低下の原因となりやすい。又、電極等がこのオーバーコート層上に形成される場合には、電極形成時にカラーフィルタ部分の段差による断線の原因となりやすいため、固着パターン並びに着色パターン上に形成される光透過性を有するオーバーコート層は0.1μm以上形成して、パターン段差を平滑化することが望ましい。
【0022】
【0023】
【発明の実施の形態】
【0024】
この発明におけるカラーフィルタの形態は、透明基板8と、該透明基板8上に一定の間隔で形成された固着パターン4と、該透明基板8と該固着パターン4を、上から覆うように形成したオーバーコート層3と、該オーバーコート層3上にあり固着パターン4の間に形成された着色パターン6と、固着パターン4上の該オーバーコート層3と着色パターン6の上に形成されたオーバーコート層7とを有することを特徴とする、耐熱性カラーフィルタである。
【0025】
そして、この発明におけるカラーフィルタの形態は、オーバーコート層3の膜厚が10μm以下の耐熱性カラーフィルタである。このオーバーコート層はパターンを焼成固着する際に固着パターンが形成されていない部分にも塗布形成されるため、高い光透過性を有することが望まれ、これらの焼成後膜厚が10μmを越える場合には、耐熱性カラーフィルタの表示色光波長における透過率が大幅に低下し、カラーフィルタの特性を満たすことが難しくなる。そして、このパターンが形成されていない部分にはカラーフィルタが後に形成されるため、そのカラーフィルタの透過率、パターン平滑性を確保する上で焼成後膜厚は10μm以下であることが求められる。
【0026】
又、この発明におけるカラーフィルタの形態は、着色材パターン(固着パターン4)上に光透過性を有するオーバーコート層3を形成して焼成固着されたパターンの光学濃度が0.3以上である耐熱性カラーフィルタである。光学濃度が0.3以上では焼成固着されたパターンが十分な遮光性能を有し、所望のカラーフィルタ部分とのコントラスト差を確保した耐熱性カラーフィルタを形成できる。
【0027】
更に、この発明におけるカラーフィルタの形態は、オーバーコート層7が0.1μm以上形成されたことを特徴とする耐熱性カラーフィルタである。ここでオーバーコート層が膜厚0.1μm以上で形成された場合、固着パターン4並びに着色パターン6が十分に覆われてパターン段差が平滑化されて欠陥が生じにくくなり、後工程におけるオーバーコート層7と誘電体層の密着性が向上できるカラーフィルタとなる。
【0028】
この発明の耐熱性カラーフィルタは、着色感光性組成物1を透明基板8上に塗布して露光、現像してさらには焼成して固着パターン4を形成した後、この固着パターン4上に光透過性を有するオーバーコート層3を形成して固着パターン4を被覆、焼成固着し、この固着パターン4が形成された透明基板8のさらに上に着色感光性組成物5を全面に塗布した後にフォトマスクによりパターン露光、現像することを、赤色、青色、緑色ごとに行った後、さらには焼成することにより着色パターン6を形成し、これら固着パターン4上のオーバーコート層3並びに着色パターン6上に光透過性を有するオーバーコート層7を焼成することによって形成することを特徴とする、耐熱性カラーフィルタの製造方法である。すなわち、着色感光性組成物1を透明基板上に塗布してパターン化した後、光透過性を有するオーバーコート材料で焼成固着するため、パターンと基板の密着性が向上したカラーフィルタを形成することができる。又、着色感光性組成物は感光性樹脂の現像性、塗布性、膜硬度等がパターン形成に好適であればその種類、組成比率を問わずに用いることができる。
【0029】
更に、この発明は、着色感光性組成物1を透明基板上に塗布してパターン形成した後、この固着パターン上に光透過性を有するオーバーコート層3を形成してパターンを焼成固着する。ここで用いるオーバーコート材料は高温でのパターンの焼成固着をより強固なものとするため、高温焼成では安定である無機材料であって、所望光透過性を有するものである。材料としては、低融点ガラス、又は金属アルコキシドを用いることができる。
【0030】
又、本発明に係る耐熱性カラーフィルタを製造する方法としては、まず、透明基板上に着色感光性組成物1を塗布し、所望パターンを露光、現像して形成する。次に、この形成された固着パターン及びその周辺部に高温で焼成することで光透過性を有するオーバーコート層3を設けて固着パターンを焼成固着する。そしてこの固着パターン4が形成された基板上に着色感光性組成物5を塗布し、所望着色パターン6を露光、現像さらには現像してパターン化した後、固着パターン4並びに着色パターン6上に高温で焼成することで光透過性を有するオーバーコート層7を形成し、これらを焼成することにより、各色画素間の段差がなく、表面が平滑なカラーフィルタを製造できる。
【0031】
更に、本発明に係る耐熱性カラーフィルタでは黒色、緑色、青色、赤色の着色顔料を適宜使用する。そのため、該耐熱性カラーフィルタを適宜の膜厚で形成した場合には、電界放射型ディスプレイ、蛍光表示装置、放電表示パネル及びカラー液晶ディスプレイ等の表示装置や固体撮像素子等のカラーフィルター層に適用することができ、高温の熱処理を行っても色特性に変化を生じず、色純度、コントラスト等の品質を向上させたカラーフィルタを製造することが可能となる。
【0032】
【実施例】
以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【0033】
<実施例1>
まず、メタクリル酸ブチル55重量%、メタクリル酸メチル20重量%、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15重量%、アクリル酸メチル10重量%を2−(2−エトキシエトキシ)エタノールを溶媒として共重合させ、アクリル樹脂が40重量%、溶媒が60重量%の比率になるよう調製した。そして、このアクリル樹脂を使用して以下の配合比率で黒色の着色感光性組成物1を調製した。
【0034】
(着色感光性組成物)
アクリル樹脂 8.2重量%
多官能オリゴエステルアクリレート
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 4.9重量%
光重合開始剤
ピペロニルトリクロロメチルS−トリアジン 1.0重量%
希釈溶剤
2−(2−エトキシエトキシ)エタノール 56.4重量%
着色顔料
黒色顔料(アサヒ化成工業株式会社製
:BLACK #3247) 29.5重量%
この着色感光性組成物1を遮光層としてのブラックマトリックス層を形成するため、透明ガラス基板8上に325メッシュ、版厚80μmのステンレス製スクリーン版を使用してスクリーン印刷し、常温で5分間放置して膜表面が乾燥した後、70℃、20分間乾燥して、着色感光性組成物層を形成した。得られた着色感光性組成物層の厚みは2.7μmで全面一様な膜厚を有し、表面状態は平滑であった。(図2参照)
【0035】
次に、縦200mm×横210μmのストライプパターンがピッチ450μmで繰り返し形成された遮光膜を有するフォトマスクを上記着色感光性組成物層に密着し、超高圧水銀灯により、露光量400mJ/cm2の条件で密着露光した。露光後、温度20℃のアルカリ現像液を噴出圧力1kg/cm2でスプレー現像を90秒行い、未露光部位の着色感光性組成物層を除去してガラス基板8を露出させた。現像処理後の基板を乾燥した後、230℃で1時間加熱し、硬膜処理をした。硬膜後のパターン化された着色感光性組成物層の厚みは2.4μmであった。
【0036】
そして、このガラス基板1を4℃/分の昇温速度で大気雰囲気下で加熱し、温度420℃で60分間焼成した後、連続して580℃まで更に加熱し、580℃の温度で30分間焼成後、4℃/分の降温速度で基板を冷却し、着色感光性組成物層の有機樹脂成分が燃焼除去され、顔料から成る固着パターンとなった。(図3参照)そして、この基板を焼成後、この透明ガラス基板8上に325メッシュ版厚80μmのステンレス製スクリーン版を使用して低融点ガラスペースト(日本電気硝子株式会社製 LF−01)をスクリーン印刷し、常温で10分間放置して膜表面が乾燥した後、更にもう一度印刷を繰り返し、90℃、15分間乾燥後、低融点ガラスペースト層を形成した。
【0037】
このガラス基板を、上記同様4℃/分の昇温速度で大気雰囲気下で加熱し、温度420℃で60分間焼成した後、連続して580℃まで更に加熱し、580℃の温度で30分間焼成後、4℃/分の降温速度で基板を冷却した。この条件で焼成処理することにより、低融点ガラスが光透過性を有するオーバーコート層3となり、遮光層であるブラックマトリックスの顔料成分が溶融した低融点ガラスによって焼成固着された。(図4参照)この形成されたブラックマトリックスの光学濃度は1.2であった。
【0038】
次に、このブラックマトリックスが形成された基板に、前記同様の組成である以下の赤色着色感光性組成物5を前記同様の条件で膜厚4.7μm塗布し(図5参照)、縦200mm×横450μmのストライプパターンがピッチ450μmの開口部が繰り返し形成された遮光膜を有するフォトマスクを下記着色感光性組成物層に密着し、超高圧水銀灯により、露光量300mJ/cm2の条件で密着露光した。
【0039】
(着色感光性組成物)
アクリル樹脂 8.2重量%
多官能オリゴエステルアクリレート
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 4.9重量%
光重合開始剤
ピペロニルトリクロロメチルS−トリアジン 1.0重量%
希釈溶剤
2−(2−エトキシエトキシ)エタノール 56.4重量%
着色顔料
赤色顔料(大日精化工業株式会社製
:TRANS OXIDE RED;Fe2O3) 29.5重量%
露光後、温度20℃のアルカリ現像液を噴出圧力1kg/cm2でスプレー現像を60秒行い、未露光部位の着色感光性組成物層を除去してガラス基板8を露出させた。現像処理後の基板を乾燥した後、230℃で1時間加熱し、硬膜処理をした。硬膜後のパターン化された着色感光性組成物層の厚みは4.4μmであった。(図6参照)
【0040】
上記赤色パターンの形成と同様にして、青色、緑色の着色感光性組成物を用いて緑色パターンと青色パターンを形成し、カラーフィルタ基板を作製した。(図7参照)
【0041】
更に、このように作製された基板を4℃/分の昇温速度で大気雰囲気下で加熱し、温度420℃で60分間焼成した後、連続して580℃まで更に加熱し、580℃の温度で30分間焼成後、4℃/分の降温速度で基板を冷却し、着色感光性組成物層の有機樹脂成分等が燃焼除去され顔料から成るパターンとなった。そして、この基板を焼成後、このように作製された基板上に325メッシュ版厚80μmのステンレス製スクリーン版を使用して低融点ガラスペースト(日本電気硝子株式会社製 LF−01)をスクリーン印刷し、常温で10分間放置して膜表面が乾燥した後、更にもう一度印刷を繰り返し、90℃、15分間乾燥後、低融点ガラスペースト層を形成した。
【0042】
このように作製された基板を、上記同様4℃/分の昇温速度で大気雰囲気下で加熱し、温度420℃で60分間焼成した後、連続して580℃まで更に加熱し、580℃の温度で30分間焼成後、4℃/分の降温速度で基板を冷却した。この条件で焼成処理することにより、低融点ガラスは光透過性を有するオーバーコート層7となり、感光性着色組成物層の顔料成分は溶融した低融点ガラスによって被覆され、カラーフィルタ層として形成された。(図8参照)このカラーフィルタのパターン形状、形成位置は共にフォトマスクの遮光膜パターンを正確に反映したものであり、カラーフィルタの分光透過率は所望の値を示していた。(図9参照)
【0043】
<実施例2>
上記実施例1と同一組成で黒色の感光性着色組成物を調製し、上記同様の条件でパターン形成し、膜厚2.3μmのブラックマトリックスパターンを形成し、このガラス基板を上記同様の条件で焼成し、着色感光性組成物層の有機樹脂成分が燃焼除去され顔料から成る固着パターンが形成された。そして、この基板を焼成後、このように作製された基板上に325メッシュ版厚80μmのステンレス製スクリーン版を使用して顔料から成るパターンを固着させるために、金属アルコキシド材料(日本曹達株式会社製:アトロンNSi−500)をスクリーン印刷し、常温で10分間放置して膜表面が乾燥した後、90℃、15分間乾燥後、金属アルコキシド材料のゾル膜を形成した。
【0044】
このように作製された基板を、上記同様4℃/分の昇温速度で大気雰囲気下で加熱し、温度420℃で60分間焼成した後、4℃/分の降温速度で基板を冷却した。この条件で焼成処理することにより、金属アルコキシドのゾル膜が脱水反応と、脱アルコール反応による縮重合反応が促進され、ゲル化した金属酸化膜が形成された。このゲル化した金属酸化膜により、顔料から成るブラックマトリックスパターンがガラス基板上に焼成固着された。
【0045】
次に、上記同様にブラックマトリックスが形成された基板に、前記同様の赤色の着色感光性組成物を前記同様の条件で膜厚3.5μm塗布し、露光、現像、加熱硬膜を行い、その後の膜厚は2.9μmであった。
【0046】
上記赤色パターンの形成と同様にして、青色、緑色の着色感光性組成物を用いて緑色パターンと青色パターンを形成し、カラーフィルタ基板を作製した。
【0047】
更に、このように作製された基板上に325メッシュ、版厚80μmのステンレス製スクリーン版を使用して低融点ガラスペースト(日本電気硝子株式会社製 LF−01)をスクリーン印刷して、低融点ガラスペースト層を形成した。
【0048】
このように作製された基板を、上記同様4℃/分の昇温速度で大気雰囲気下で加熱し、温度420℃で60分間焼成した後、連続して580℃まで更に加熱し、580℃の温度で30分間焼成後、4℃/分の降温速度で基板を冷却した。この条件で焼成処理することにより、感光性着色組成物層の顔料成分は溶融した低融点ガラスによって被覆されたカラーフィルタ層として得られ、所望の分光透過率を有する耐熱性カラーフィルタが得であった。(図10参照)
【0049】
【発明の効果】
請求項1に係る発明の耐熱性カラーフィルターの製造方法によれば、着色感光性組成物を透明基板上に塗布して露光、現像してパターン化した後、このパターン上に光透過性を有するオーバーコート層を形成してパターンを焼成固着することで、形成されたパターン部分の基板に対する密着力を向上させることができる。その後、固着されたパターン上に着色感光性組成物を塗布して所望パターンを露光、現像することにより固着パターン以外の部分に所望着色パターンを形成し、これら形成された固着パターン及び着色パターン上に光透過性を有するオーバーコート層が形成された耐熱性カラーフィルタは、焼成固着されたブラックマトリックス部分とその上に形成されるオーバーコート層が密着し、ブラックマトリックス間に形成されるカラーフィルタ部分を被覆するため、オーバーコート層全体の密着性を向上させることが可能となる。
【0050】
又、請求項2に係る発明の耐熱性カラーフィルターの製造方法によれば、着色感光性組成物により形成されたパターン上に光透過性を有するオーバーコート層を形成したパターンを焼成固着する材料として、低融点ガラス、又は金属アルコキシドを用いる。これらの焼成固着に用いる材料は、高温の焼成を行っても焼損することなく安定であり、所望光透過性を有するものであり、パターンが基板に強固に固着され、パターン密着性が向上する。
【0051】
更に、請求項3に係る発明によれば、透明基板8と、該透明基板8上に一定の間隔で形成された固着パターン4と、該透明基板8および該固着パターン4上に形成されたオーバーコート層3と、固着パターン4の間に形成された着色パターン6と、固着パターン4上の該オーバーコート層3と着色パターン6の上に形成されたオーバーコート層7とを有することを特徴とする、耐熱性カラーフィルタを提供することができる。
【0052】
更に、請求項4に係る発明によれば、オーバーコート層3の膜厚が10μm以下である場合には、耐熱性カラーフィルタの表示色光波長における透過率が十分なものとなり、カラーフィルタの特性を満たす。そして、カラーフィルタが既に形成された電極基板に形成される場合、パターンを焼成固着する材料の低融点ガラス、又は金属アルコキシドの焼成後膜厚が10μm以下であるため、安定して画像表示するために必要な電極間距離並びに誘電体の誘電率の設定をすることが
容易となる。
【0053】
又、請求項5に係る発明によれば、透明基板上に塗布してパターン化される該着色感光性組成物が黒色を主とする着色材を使用して形成され、該着色材パターン上に光透過性を有するオーバーコート層を形成して被覆、焼成固着されたパターンの光学濃度が0.3以上であるため、パターンの遮光性能が十分なものとなり、着色パターンとのコントラスト差を十分に確保でき、カラーフィルタの特性を向上することが可能となる。
【0054】
更に、請求項6に係る発明によれば、オーバーコート層7が0.1μm以上形成されるため、固着パターン並びに着色パターン上に光透過性を有するオーバーコート層が十分に覆われ、欠陥となる部分の発生を抑制することが可能になる。
【0055】
【図面の簡単な説明】
【図1】パターン形成された顔料及びその周辺部に光透過性を有するオーバー
コート層を設けて平坦化した従来のカラーフィルタの概略断面図。
【図2】実施例1に係るカラーフィルタの着色感光性組成物を塗布し乾燥させた
あとの状態の断面図を示す。
【図3】実施例1に係るカラーフィルタのブラックマトリクスパターン焼成後
の断面図。
【図4】実施例1に係るブラックマトリックスパターン焼成固着後の断面図。
【図5】実施例1に係る着色パターン形成用着色感光性組成物を塗布した後の断
面図。
【図6】実施例1に係る1色の着色パターン形成後の断面図。
【図7】実施例1に係る3色(R,G,B)の着色パターン形成後の断面図。
【図8】実施例1に係る耐熱性カラーフィルタの断面図。
【図9】実施例1によって作製された耐熱性カラーフィルタの分光透過率曲線。
【図10】実施例2によって作製された耐熱性カラーフィルタの分光透過率曲線。
【符号の説明】
1・・・着色感光性組成物
2・・・ブラックマトリックスパターン
3・・・オーバーコート層
4・・・固着パターン
5・・・着色感光性組成物
6・・・着色パターン
7・・・オーバーコート層
8・・・ガラス基板
9・・・カラーフィルタ
10・・・低融点ガラス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention is applied to display devices such as field emission displays, fluorescent display devices, discharge display panels, and color liquid crystal displays, and solid-state imaging devices, and is used for reducing reflectance, improving contrast, and controlling spectral characteristics. The present invention relates to a color filter.
[0002]
[Prior art]
  The color liquid crystal display uses a color filter having spectral characteristics of desired color light in order to display a color image. These use a resin layer colored with an organic pigment or an organic dye as a color filter by a dyeing method, a pigment dispersion method, a printing method, or the like. (See M. Tani, et al: “LCD Color Filters: Characteristics and Future Issues”, SID 95 SEMINA LECTURE (1995), etc.)
[0003]
  In addition, in cathode ray tube display devices (CRT), low-speed electron beam fluorescent display panels, discharge display panels, etc., it has been proposed to use a color filter to reduce reflectance and improve contrast when images are displayed. . (See T. Ito, et al: “Microfilter ™” Color CRT, SID 95 Digest, p. 25 (1995), etc.)
[0004]
  As described above, in a display device, a solid-state imaging device, and the like, using a color filter for the purpose of reducing reflectance and controlling spectral characteristics is a useful means for improving color display image quality.
[0005]
  By the way, in the case of a field emission display, a process of melting a low-melting glass at 400 ° C. or higher and sealing two glass substrates is used. Therefore, when a color filter for a liquid crystal display is used as a color filter for a field emission display, the organic material constituting the color filter undergoes reactions such as combustion and decomposition by a high-temperature manufacturing process, and the characteristics of the color filter In other words, it is impossible to achieve the purposes of improving display contrast, reducing reflectance, and controlling spectral characteristics.
[0006]
  As one method for solving this problem, a color filter that can cope with a high-temperature manufacturing process by dispersing an inorganic pigment in a low-melting glass has been proposed.
(See Sakai et al .: “Ultra-low reflectance color display discharge panel (3)” Television Society Technical Report, ED993, IPD113-8 (1986-11), etc.)
[0007]
  As a material constituting the color filter layer, a glass material in which an inorganic color pigment is dispersed is generally applied. As a pattern forming method, a low melting point glass powder, an inorganic pigment, and a paste made of a resin binder or the like for temporarily fixing these materials on a transparent substrate are screen-printed on the pixel portion on the transparent substrate, and this printing is performed. The patterned layer is baked at about 600 ° C. The color filter layer is obtained by a method in which components such as the resin binder are burned out and the low melting point glass powder is melted to coat and fix the inorganic pigment on the transparent substrate. In this case, since the color filter layer is entirely composed of an inorganic material, it can have durability of a high-temperature process related to manufacturing.
[0008]
  The screen printing method used as a method for forming the color filter layer is to supply the paste onto a screen printing plate having openings of a predetermined pattern, and rub the paste from the openings by rubbing with a flexible squeegee. This is a method of extruding and printing on a glass transparent substrate. Therefore, the screen plate expands and contracts according to conditions such as the temperature around the printing press, humidity, pressure applied to the squeegee and moving speed of the squeegee, the opening is easily deformed, and the formed pattern is easily distorted. is there. In addition, the thickness of the printed film that can be formed by controlling the film thickness, pattern shape, etc. in a single printing, such as a color filter, is limited to about 10 μm. In order to form a film, it is necessary to repeatedly print the same pattern. However, each time screen printing is performed, the above-described difference in printing conditions occurs, and the opening portion is likely to be deformed, and it is usually difficult to print a pattern in which the printing positions are completely matched.
[0009]
  Further, the color filter has a thickness of about 10 μm due to the low-melting glass and pigment constituting the color filter, and a step corresponding to the thickness is formed on the transparent substrate, and disconnection of electrodes and the like to be formed later It is easy to cause. For this reason, the pattern obtained by printing a large number of times causes problems not only in resolution and dimensional accuracy but also in productivity.
[0010]
  In order to solve the problem related to the resolution of the pattern, it is possible to improve the pattern resolution by forming a pattern by a photolithography process using a photosensitive paste made of a color pigment and a low melting point glass. . However, like the paste used in screen printing, the pattern obtained has a certain thickness due to the low melting point glass and the pigment, so it is difficult to eliminate the step on the substrate surface.
[0011]
  Under such a technical background, the present applicants have previously filed an application regarding a color filter and a manufacturing method thereof. This is done by forming a pattern of only the color filter constituent material on the transparent substrate into a predetermined shape, and then providing a patterned overcoat layer and a light-transmitting overcoat layer on the periphery. Thus, a color filter is configured. (See Japanese Patent Application No. 7-298200)
[0012]
  According to this method, the color filter layer is composed of a pigment exhibiting a desired color spectral characteristic and a light-transmitting overcoat material provided on the periphery thereof. The step on the transparent substrate can be reduced depending on the particle size and the pigment and the film thickness of the light-transmitting overcoat layer provided around the pigment. That is, the level difference between the portion where the color filter is formed and the portion where the color filter is not formed is reduced as compared with the conventional method in which a color filter is obtained by patterning a glass material in which an inorganic coloring pigment or the like is dispersed. Therefore, when a color filter layer is formed on a transparent substrate such as a field emission display, and then an electrode or a dielectric layer is formed on the transparent substrate, disconnection or a defect can be prevented. Even when formed in the lower layer of the filter, the dielectric layer formed in the upper layer of the color filter can be formed smoothly, and the quality and productivity of the color filter can be improved.
[0013]
  In order to form a color filter with few steps, it is necessary to form a pattern made only of pigment. In order to perform this pattern formation at the pattern shape and pattern formation position as designed, it is desirable to form a pattern with a colored photosensitive composition by photolithography, and binder resin or the like causes pattern shrinkage or peeling during firing. It is necessary to be burned away without forming a pattern of only colored pigments.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in this method, when a color filter is formed after a black matrix is formed on a transparent substrate in advance, there is no gap between the black matrix portion and the color filter portion, particularly when the black matrix is formed using a coloring material. For this reason (see FIG. 1), the adhesion between the substrate and the overcoat layer is not sufficient, and the adhesion in the subsequent process may not be sufficient. It is necessary to increase the adhesion of the overcoat layer.
[0015]
  Accordingly, the subject of the present invention is excellent in smoothness used for color separation, antireflection and display contrast improvement used in a display having a high temperature process in the manufacturing process, and heat resistance with improved substrate adhesion. It is to provide a color filter.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  That is, the present invention is a heat-resistant color filter formed using photolithography, in particular, a colored photosensitive composition is coated on a transparent substrate and patterned, and then an overcoat having light transmittance is formed on the pattern. A layer is formed and the pattern is baked and fixed. After the colored photosensitive composition is applied onto the substrate on which the fixed pattern is formed, the pattern is formed by exposure and development, and light is transmitted onto the formed pattern. An overcoat layer having a heat resistant color filter is formed.
[0017]
  The invention according to claim 1The colored photosensitive composition 1 is coated on a transparent substrate 8 and exposed, developed, and baked to form a fixed pattern 4, and then an overcoat layer 3 having light transmittance is formed on the fixed pattern 4. Then, the fixed pattern 4 is coated, and then fixed by baking. After the colored photosensitive composition 5 is applied on the entire surface of the transparent substrate 8 on which the fixed pattern 4 is formed, the pattern is exposed with a photomask and developed. This is performed for each of red, blue, and green, and then further baked to form a colored pattern 6, and the overcoat layer 3 on the fixing pattern 4 and the overcoat having light transmittance on the colored pattern 6 It is a method for producing a heat-resistant color filter, wherein the layer 7 is formed by firing.
  In this invention, the colored photosensitive composition is coated on a transparent substrate, exposed and developed to form a pattern, and then an overcoat layer having light transmittance is formed on the pattern to form a pattern. In the case where the colored photosensitive composition is fixed by firing, it is preferable that the colored photosensitive composition is in a state of only the coloring material in order to fix the pattern, and in particular, it is composed only of the coloring material by firing the pattern of the colored photosensitive composition. It is desirable.
[0018]
  The invention according to claim 2The method for producing a heat-resistant color filter according to claim 1, wherein a low melting point glass or a metal alkoxide is used as a material for baking and fixing the fixing pattern 4 as the light-transmitting overcoat layer 3. It is a manufacturing method of a property color filter. Here, the overcoat material formed on the pattern formed on the transparent substrate fixes the pattern and improves the adhesion of the pattern to the substrate. Here, in order to make the fixation of the pattern at a high temperature stronger and more stable, it is necessary to perform baking at a high temperature in advance, and as a heat-resistant color filter, it has light transmittance as well as resistance to high temperature baking. is required. Therefore, an inorganic material is preferable as a material to be applied, and it is particularly preferable to perform baking fixation using a low melting point glass or a metal alkoxide.
[0019]
  The invention according to claim 32. The method for producing a heat resistant color filter according to claim 1, wherein the overcoat layer 3 has a thickness of 10 [mu] m or less.
  Here, the material for forming the light-transmitting overcoat layer 3 on the formed pattern and baking and fixing the pattern is also applied to the portion where the pattern is not formed, and thus has a high light-transmitting property. It is desirable. In particular, when the film thickness after firing of the low melting point glass or metal alkoxide of the material for firing and fixing the pattern exceeds 10 μm, the transmittance at the display color light wavelength of the heat-resistant color filter is greatly lowered and insufficient. Therefore, it is difficult to satisfy the required characteristics of the color filter. Further, when the color filter is formed on a substrate on which electrodes or the like have already been formed, if the film thickness after firing of the low melting point glass or metal alkoxide of the material for firing and fixing the pattern exceeds 10 μm, the image can be stably displayed. It is difficult to ensure the distance between the electrodes necessary for display and the dielectric constant of the dielectric layer. Therefore, the low-melting-point glass, which is a material for fixing the pattern by forming a light-transmitting overcoat layer on the pattern, or the film thickness after firing of the metal alkoxide should be 10 μm or less. It is desirable to secure the sex.
[0020]
  Furthermore, the invention according to claim 4 is the method for producing a heat-resistant color filter according to claim 1, wherein the optical density of the fixed pattern 4 and the portion of the overcoat layer 3 thereon is 0.3 or more. This is a heat-resistant color filter. Here, when the optical density of the pattern formed by forming the light-transmitting overcoat layer 3 on the colorant pattern and fixed by baking is less than 0.3, the light shielding performance of the pattern is not sufficient, and the color filter pattern It is difficult to improve the performance of the color filter because a sufficient contrast difference with the portion cannot be secured. Therefore, in order to secure a sufficient contrast difference and to obtain the required performance of the color filter, the optical density of the pattern fixed by baking and fixing an overcoat layer having light transmittance on the colorant pattern is 0.3. The above is preferable.
[0021]
  Furthermore, the invention according to claim 5 is the heat resistant color filter according to claim 1, wherein the overcoat layer 7 is formed to have a thickness of 0.1 μm or more. Here, when the light-transmitting overcoat layer is formed on the formed fixing pattern and the colored pattern with a film thickness of less than 0.1 μm, a portion where the fixing pattern and the colored pattern are not sufficiently covered is generated. The portion that is not covered becomes a defect and tends to cause a decrease in adhesion between the overcoat layer and the dielectric layer in a later step. In addition, when an electrode or the like is formed on this overcoat layer, it is likely to cause a disconnection due to a step in the color filter portion when the electrode is formed. The coat layer is preferably formed to have a thickness of 0.1 μm or more to smooth the pattern step.
[0022]
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0024]
  The form of the color filter in this invention isThe transparent substrate 8, the fixing pattern 4 formed on the transparent substrate 8 at regular intervals, the transparent substrate 8 and the fixing pattern 4,An overcoat layer 3 formed so as to cover from above;And a colored pattern 6 formed on the overcoat layer 3 and formed between the fixed patterns 4, and an overcoat layer 3 formed on the fixed pattern 4 and an overcoat layer 7 formed on the colored pattern 6. This is a heat-resistant color filter.
[0025]
  AndThe form of the color filter in this invention isThe overcoat layer 3 is a heat-resistant color filter having a film thickness of 10 μm or less. This overcoat layer is used when the pattern is fixed by baking.Fixationpattern4Since it is also applied to a portion where no film is formed, it is desired to have high light transmittance. When the film thickness after baking exceeds 10 μm, the transmittance of the heat-resistant color filter at the display color light wavelength Greatly decreases, making it difficult to satisfy the characteristics of the color filter. Since a color filter is formed later in a portion where this pattern is not formed, the film thickness after firing is required to be 10 μm or less in order to ensure the transmittance and pattern smoothness of the color filter.
[0026]
  or,The form of the color filter in this invention isThis is a heat-resistant color filter in which an optical density of a pattern obtained by forming a light-transmitting overcoat layer 3 on a colorant pattern (fixed pattern 4) and firing fixed is 0.3 or more. When the optical density is 0.3 or more, the fire-fixed pattern has a sufficient light-shielding performance, and a heat-resistant color filter that ensures a contrast difference with a desired color filter portion can be formed.
[0027]
  Furthermore,The form of the color filter in this invention isThe heat-resistant color filter is characterized in that the overcoat layer 7 is formed to have a thickness of 0.1 μm or more. Here, when the overcoat layer is formed with a film thickness of 0.1 μm or more, the fixed pattern 4 and the colored pattern 6 are sufficiently covered, the pattern step is smoothed, and defects are less likely to occur. 7 and a color filter that can improve the adhesion between the dielectric layer and the dielectric layer.
[0028]
  The heat resistant color filter of this invention isThe colored photosensitive composition 1 is coated on the transparent substrate 8, exposed, developed, and further baked.Fastening pattern 4After forming thisFastening pattern 4An overcoat layer 3 having optical transparency is formed onFastening pattern 4The fixed pattern 4 was formed by coating and baking.Further of the transparent substrate 8Colored photosensitive composition 5 on topAll overAfter applyingPattern by photomaskexposureShiTo develop,After going for red, blue and green,Furthermore, the colored pattern 6 is formed by firing, and the overcoat layer 3 on the fixing pattern 4 and the overcoat layer 7 having light transmittance are formed on the colored pattern 6 by firing. This is a method for producing a heat-resistant color filter. That is, after the colored photosensitive composition 1 is applied on a transparent substrate and patterned, it is baked and fixed with a light-transmitting overcoat material, thereby forming a color filter with improved adhesion between the pattern and the substrate. Can do. In addition, the colored photosensitive composition can be used regardless of its kind and composition ratio as long as the developability, coatability, film hardness, etc. of the photosensitive resin are suitable for pattern formation.
[0029]
  Furthermore,This inventionThe colored photosensitive composition 1 is coated on a transparent substrate to form a pattern.Fixationpattern4An overcoat layer 3 having optical transparency is formed thereon, and the pattern is fixed by firing. The overcoat material used here is an inorganic material that is stable in high-temperature baking and has a desired light-transmitting property in order to make the pattern firmly fixed by baking at high temperature. As a material, low melting glass or metal alkoxide can be used.
[0030]
  As a method for producing the heat-resistant color filter according to the present invention, first, the colored photosensitive composition 1 is applied on a transparent substrate, and a desired pattern is exposed and developed. Then this formedFixationpattern4And an overcoat layer 3 having light transmittance by firing at a high temperature around the periphery.Fixationpattern4Is fixed by firing. Then, a colored photosensitive composition 5 is applied onto the substrate on which the fixed pattern 4 is formed, and the desired colored pattern 6 is exposed, developed, and developed to form a pattern, and then the fixed pattern 4 and the colored pattern 6 are heated at a high temperature. By baking, the overcoat layer 7 having light transmittance is formed, and by baking these, it is possible to manufacture a color filter having a smooth surface with no step between the color pixels.
[0031]
  Furthermore, in the heat resistant color filter according to the present invention, black, green, blue, and red color pigments are appropriately used. Therefore, when the heat-resistant color filter is formed with an appropriate film thickness, it is applied to display devices such as field emission displays, fluorescent display devices, discharge display panels and color liquid crystal displays, and color filter layers such as solid-state imaging devices. Therefore, it is possible to manufacture a color filter with improved quality such as color purity and contrast without causing a change in color characteristics even when heat treatment is performed at a high temperature.
[0032]
【Example】
  Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0033]
<Example 1>
  First, 55% by weight of butyl methacrylate, 20% by weight of methyl methacrylate, 15% by weight of 2-hydroxyethyl methacrylate, and 10% by weight of methyl acrylate were copolymerized using 2- (2-ethoxyethoxy) ethanol as a solvent to obtain an acrylic resin. Was 40% by weight and the solvent was 60% by weight. And using this acrylic resin, the black coloring photosensitive composition 1 was prepared with the following compounding ratios.
[0034]
(Colored photosensitive composition)
  Acrylic resin 8.2% by weight
  Multifunctional oligoester acrylate
    Dipentaerythritol hexaacrylate 4.9% by weight
  Photopolymerization initiator
    Piperonyl trichloromethyl S-triazine 1.0% by weight
  Diluting solvent
    2- (2-Ethoxyethoxy) ethanol 56.4% by weight
  Colored pigment
    Black pigment (Asahi Chemical Industry Co., Ltd.
      : BLACK # 3247) 29.5% by weight
  In order to form a black matrix layer as a light-shielding layer, the colored photosensitive composition 1 was screen-printed on a transparent glass substrate 8 using a stainless steel screen plate having a thickness of 325 mesh and a plate thickness of 80 μm, and left at room temperature for 5 minutes. After the film surface was dried, the film was dried at 70 ° C. for 20 minutes to form a colored photosensitive composition layer. The obtained colored photosensitive composition layer had a thickness of 2.7 μm and a uniform film thickness over the entire surface, and the surface state was smooth. (See Figure 2)
[0035]
  Next, a photomask having a light-shielding film in which a stripe pattern of 200 mm in length and 210 μm in width is repeatedly formed at a pitch of 450 μm is brought into close contact with the colored photosensitive composition layer, and an ultrahigh pressure mercury lamp is used with an exposure amount of 400 mJ / cm 2. Contact exposure was performed. After the exposure, spray development was performed for 90 seconds with an alkali developer at a temperature of 20 ° C. under an ejection pressure of 1 kg / cm 2, and the colored photosensitive composition layer in the unexposed area was removed to expose the glass substrate 8. The substrate after the development treatment was dried and then heated at 230 ° C. for 1 hour to carry out a hardening treatment. The thickness of the patterned colored photosensitive composition layer after hardening was 2.4 μm.
[0036]
  And after heating this glass substrate 1 in the atmospheric condition at the temperature increase rate of 4 degree-C / min and baking for 60 minutes at the temperature of 420 degreeC, it further heats continuously to 580 degreeC and is 30 minutes at the temperature of 580 degreeC. After firing, the substrate is cooled at a rate of temperature decrease of 4 ° C./min, and the organic resin component of the colored photosensitive composition layer is burned and removed to form a pigment.Fixationpattern4It became. (Refer to FIG. 3) After firing this substrate, a low melting point glass paste (LF-01, manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is used on the transparent glass substrate 8 using a stainless steel screen plate of 325 mesh plate thickness 80 μm. After screen printing and leaving at room temperature for 10 minutes to dry the film surface, printing was repeated once more, and after drying at 90 ° C. for 15 minutes, a low-melting glass paste layer was formed.
[0037]
  This glass substrate was heated in the air atmosphere at a rate of temperature increase of 4 ° C./min as described above, baked for 60 minutes at a temperature of 420 ° C., and then further heated to 580 ° C. for 30 minutes at a temperature of 580 ° C. After firing, the substrate was cooled at a rate of temperature decrease of 4 ° C./min. By baking under these conditions, the low melting point glass became the light-transmitting overcoat layer 3 and was fixed by baking with the low melting point glass in which the pigment component of the black matrix serving as the light shielding layer was melted. (See FIG. 4) The optical density of the formed black matrix was 1.2.
[0038]
  Next, the following red colored photosensitive composition 5 having the same composition as that described above was applied to the substrate on which the black matrix was formed under the same conditions as described above with a film thickness of 4.7 μm (see FIG. 5). A photomask having a light-shielding film in which openings having a width of 450 μm and a pitch pattern of 450 μm were repeatedly formed was in close contact with the following colored photosensitive composition layer, and contact exposure was performed with an ultrahigh pressure mercury lamp at an exposure amount of 300 mJ / cm 2. .
[0039]
(Colored photosensitive composition)
  Acrylic resin 8.2% by weight
  Multifunctional oligoester acrylate
    Dipentaerythritol hexaacrylate 4.9% by weight
  Photopolymerization initiator
    Piperonyl trichloromethyl S-triazine 1.0% by weight
  Diluting solvent
    2- (2-Ethoxyethoxy) ethanol 56.4% by weight
  Colored pigment
    Red pigment (Daiichi Seika Kogyo Co., Ltd.)
      : TRANS OXIDE RED; Fe2O3) 29.5% by weight
  After the exposure, spray development was performed for 60 seconds with an alkali developer at a temperature of 20 ° C. under an ejection pressure of 1 kg / cm 2, and the colored photosensitive composition layer in the unexposed area was removed to expose the glass substrate 8. The substrate after the development treatment was dried and then heated at 230 ° C. for 1 hour to carry out a hardening treatment. The thickness of the patterned colored photosensitive composition layer after hardening was 4.4 μm. (See Figure 6)
[0040]
  In the same manner as in the formation of the red pattern, a green pattern and a blue pattern were formed using blue and green colored photosensitive compositions, and a color filter substrate was produced. (See Figure 7)
[0041]
  Furthermore, after heating the board | substrate produced in this way in air | atmosphere at the temperature increase rate of 4 degree-C / min and baking for 60 minutes at the temperature of 420 degreeC, it further heats continuously to 580 degreeC, and is the temperature of 580 degreeC After baking for 30 minutes, the substrate was cooled at a temperature drop rate of 4 ° C./minute, and the organic resin component and the like of the colored photosensitive composition layer were burned and removed to form a pattern of pigment. And after baking this board | substrate, the low melting point glass paste (Nippon Electric Glass Co., Ltd. LF-01) was screen-printed on the board | substrate produced in this way using the stainless steel screen plate of 325 mesh plate thickness 80 micrometers. After leaving the film surface to dry for 10 minutes at room temperature, printing was repeated once more, and after drying at 90 ° C. for 15 minutes, a low melting point glass paste layer was formed.
[0042]
  The substrate thus prepared was heated in the air atmosphere at a temperature rising rate of 4 ° C./min as described above, baked at a temperature of 420 ° C. for 60 minutes, and then further heated to 580 ° C. After baking for 30 minutes at the temperature, the substrate was cooled at a temperature decrease rate of 4 ° C./min. By firing under this condition, the low melting glass becomes the light-transmitting overcoat layer 7, and the pigment component of the photosensitive coloring composition layer is covered with the molten low melting glass to form a color filter layer. . (See FIG. 8) The pattern shape and the formation position of the color filter accurately reflect the light-shielding film pattern of the photomask, and the spectral transmittance of the color filter showed a desired value. (See Figure 9)
[0043]
<Example 2>
  A black photosensitive coloring composition having the same composition as in Example 1 was prepared, and a pattern was formed under the same conditions as above to form a black matrix pattern with a film thickness of 2.3 μm. After baking, the organic resin component of the colored photosensitive composition layer is burned and removed and consists of a pigmentFixationpattern4Formed. Then, after firing this substrate, a metal alkoxide material (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) is used to fix the pattern made of pigment on the thus-prepared substrate using a stainless screen plate of 325 mesh plate thickness 80 μm. : Atron NSi-500) was screen printed and allowed to stand at room temperature for 10 minutes to dry the film surface, followed by drying at 90 ° C. for 15 minutes to form a sol film of metal alkoxide material.
[0044]
  The substrate thus prepared was heated in the air atmosphere at a temperature increase rate of 4 ° C./min as described above, baked at a temperature of 420 ° C. for 60 minutes, and then cooled at a temperature decrease rate of 4 ° C./min. By calcination under these conditions, the metal alkoxide sol film was accelerated by dehydration reaction and polycondensation reaction by dealcoholization reaction, and a gelled metal oxide film was formed. By this gelled metal oxide film, a black matrix pattern made of a pigment was baked and fixed on the glass substrate.
[0045]
  Next, the same red colored photosensitive composition as described above is applied to the substrate on which the black matrix is formed in the same manner as described above under the same conditions as described above, and the film is exposed, developed, and heated and hardened. The film thickness was 2.9 μm.
[0046]
  In the same manner as in the formation of the red pattern, a green pattern and a blue pattern were formed using blue and green colored photosensitive compositions, and a color filter substrate was produced.
[0047]
  Further, a low melting point glass paste (LF-01, manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) was screen-printed on the thus-prepared substrate using a stainless steel screen plate of 325 mesh and a plate thickness of 80 μm. A paste layer was formed.
[0048]
  The substrate thus prepared was heated in the air atmosphere at a temperature rising rate of 4 ° C./min as described above, baked at a temperature of 420 ° C. for 60 minutes, and then further heated to 580 ° C. After baking for 30 minutes at the temperature, the substrate was cooled at a temperature decrease rate of 4 ° C./min. By baking under these conditions, the pigment component of the photosensitive coloring composition layer is obtained as a color filter layer covered with molten low-melting glass, and a heat-resistant color filter having a desired spectral transmittance can be obtained. It was. (See Figure 10)
[0049]
【The invention's effect】
  According to the method for producing a heat-resistant color filter of the invention according to claim 1, the colored photosensitive composition is coated on a transparent substrate, exposed, developed, patterned, and then has light transmittance on the pattern. By forming the overcoat layer and baking and fixing the pattern, the adhesion of the formed pattern portion to the substrate can be improved. Thereafter, a colored photosensitive composition is applied onto the fixed pattern, and the desired pattern is exposed and developed to form a desired colored pattern in a portion other than the fixed pattern, and on the formed fixed pattern and the colored pattern. A heat-resistant color filter having an overcoat layer having light transmittance is formed by adhering a black matrix portion fixed by firing and an overcoat layer formed on the black matrix portion, and a color filter portion formed between the black matrices. Since it coat | covers, it becomes possible to improve the adhesiveness of the whole overcoat layer.
[0050]
  Further, according to the method for producing a heat-resistant color filter of the invention according to claim 2, as a material for firing and fixing a pattern in which an overcoat layer having light transmittance is formed on a pattern formed from a colored photosensitive composition. , Low melting point glass, or metal alkoxide is used. These materials used for firing and fixing are stable without burning even when fired at a high temperature, have desired light transmittance, and the pattern is firmly fixed to the substrate, thereby improving the pattern adhesion.
[0051]
  Further, according to the invention according to claim 3, the transparent substrate 8, the fixing pattern 4 formed on the transparent substrate 8 at a constant interval, and the transparent substrate 8 and the over pattern formed on the fixing pattern 4 It has a coating layer 3, a colored pattern 6 formed between the fixed patterns 4, an overcoat layer 3 on the fixed pattern 4, and an overcoat layer 7 formed on the colored pattern 6. A heat resistant color filter can be provided.
[0052]
  Further, according to the invention of claim 4, when the film thickness of the overcoat layer 3 is 10 μm or less, the transmittance of the heat-resistant color filter at the display color light wavelength is sufficient, and the characteristics of the color filter are improved. Fulfill. When the color filter is formed on the electrode substrate on which the pattern has already been formed, the low-melting glass or the metal alkoxide, which is a material for firing and fixing the pattern, has a film thickness after firing of 10 μm or less. It is possible to set the distance between electrodes and the dielectric constant of the dielectric
It becomes easy.
[0053]
  According to the invention of claim 5, the colored photosensitive composition applied and patterned on a transparent substrate is formed using a colorant mainly composed of black, and the colorant pattern is formed on the colorant pattern. Since the optical density of the pattern that is coated, baked and fixed by forming an overcoat layer having light transmittance is 0.3 or more, the light shielding performance of the pattern is sufficient, and the contrast difference from the colored pattern is sufficiently large It can be ensured, and the characteristics of the color filter can be improved.
[0054]
  Further, according to the invention of claim 6, since the overcoat layer 7 is formed to have a thickness of 0.1 μm or more, the overcoat layer having light transmittance is sufficiently covered on the fixed pattern and the colored pattern, resulting in a defect. It becomes possible to suppress generation | occurrence | production of a part.
[0055]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a patterned pigment and an optically transparent overcoat.
        The schematic sectional drawing of the conventional color filter which provided the coating layer and planarized.
FIG. 2 shows a color photosensitive composition for a color filter according to Example 1, which was applied and dried.
    A cross-sectional view of the subsequent state is shown.
FIG. 3 shows a color filter according to Example 1 after firing a black matrix pattern.
        FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view after firing and fixing a black matrix pattern according to Example 1;
5 is a cross-sectional view after coating a colored photosensitive composition for forming a colored pattern according to Example 1. FIG.
    Plan view.
6 is a cross-sectional view after forming a color pattern of one color according to Embodiment 1. FIG.
7 is a cross-sectional view after forming a coloring pattern of three colors (R, G, B) according to Embodiment 1. FIG.
8 is a cross-sectional view of a heat-resistant color filter according to Example 1. FIG.
9 is a spectral transmittance curve of a heat-resistant color filter manufactured according to Example 1. FIG.
10 is a spectral transmittance curve of a heat-resistant color filter produced according to Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Colored photosensitive composition
2 ... Black matrix pattern
3 ... Overcoat layer
4 ... Fixed pattern
5 ... Colored photosensitive composition
6. Coloring pattern
7 ... Overcoat layer
8 ... Glass substrate
9 Color filter
10 ... Low melting point glass

Claims (5)

着色感光性組成物1を透明基板8上に塗布して露光、現像してさらには焼成して固着パターン4を形成した後、
この固着パターン4上に光透過性を有するオーバーコート層3を形成して固着パターン4を被覆した後、焼成固着し、
この固着パターン4上のオーバーコート層3のさらに上に着色感光性組成物5を全面に塗布した後にフォトマスクによりパターン露光、現像することを、赤色、青色、緑色ごとに行った後、さらには焼成することにより着色パターン6を形成し、
これら固着パターン4上のオーバーコート層3並びに着色パターン6上に光透過性を有するオーバーコート層7を焼成することによって形成することを特徴とする、耐熱性カラーフィルタの製造方法。
After the colored photosensitive composition 1 is applied on the transparent substrate 8, exposed, developed, and further baked to form the fixed pattern 4 ,
After forming an overcoat layer 3 having optical transparency and covers the fastening pattern 4 on the fastening pattern 4, and fired secured,
This further colored photosensitive composition on 5 of the overcoat layer 3 on the fastening pattern 4 to pattern exposure by the photomask after applied to the entire surface, to be developed, after red, blue, each green, further Forms a colored pattern 6 by firing,
A method for producing a heat-resistant color filter, wherein the overcoat layer 3 on the fixed pattern 4 and the overcoat layer 7 having light transmittance are formed on the colored pattern 6 by firing.
上記請求項1記載の耐熱性カラーフィルタの製造方法において、光透過性を有するオーバーコート層3として固着パターンを焼成固着する材料に低融点ガラス、又は金属アルコキシドを用いることを特徴とする、耐熱性カラーフィルタの製造方法。The method for producing a heat-resistant color filter according to claim 1, wherein a low melting point glass or a metal alkoxide is used as a material for baking and fixing the fixing pattern 4 as the light-transmitting overcoat layer 3. Method for producing a color filter. 上記請求項1記載の耐熱性カラーフィルタの製造方法において、前記オーバーコート層3の膜厚を10μm以下とすることを特徴とする耐熱性カラーフィルタの製造方法。2. The method for producing a heat resistant color filter according to claim 1, wherein the overcoat layer 3 has a thickness of 10 [mu] m or less. 上記請求項1記載の耐熱性カラーフィルタの製造方法において、前記固着パターン4と前記オーバーコート層3からなる部分の光学濃度が0.3以上とすることを特徴とする耐熱性カラーフィルタの製造方法。2. The method for producing a heat-resistant color filter according to claim 1, wherein an optical density of a portion composed of the fixing pattern 4 and the overcoat layer 3 is 0.3 or more. . 上記請求項1記載の耐熱性カラーフィルタの製造方法において、オーバーコート層7を0.1μm以上形成することを特徴とする耐熱性カラーフィルタの製造方法。2. The method for producing a heat resistant color filter according to claim 1, wherein the overcoat layer 7 is formed in a thickness of 0.1 [mu] m or more.
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