JP2000105310A

JP2000105310A - カラ―フィルタ、カラ―フィルタの製造方法、このカラ―フィルタを用いた液晶素子及びブラックマトリクスの製造方法

Info

Publication number: JP2000105310A
Application number: JP21721599A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sakamoto; 淳一坂本; Kiyotoshi Iwata; 研逸岩田; Nagato Osano; 永人小佐野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂ブラックマトリクスを有し、白抜けや色
ムラを防ぐ。【解決手段】基板上に、樹脂ブラックマトリクスと、
前記樹脂ブラックマトリクス間に設けられた着色部とを
有するカラーフィルタにおいて、前記樹脂ブラックマト
リクスの側面と前記基板とのなす角度が７０〜８８°で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビ、パ
ーソナルコンピュータ、自動車ナビゲーションシステム
等に使用されるカラー液晶ディスプレイに適用可能なカ
ラーフィルタ、これらの製造方法、さらにまた、上記カ
ラーフィルタを用いた液晶素子及びブラックマトリクス
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイ用のカラーフィ
ルタは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の混色を防ぎ、
且つ、コントラストの向上を図るために、遮光膜と呼ば
れるブラックマトリクスを組み合わせていた。このブラ
ックマトリクスとしては、従来、クロム等の金属膜をフ
ォトリソグラフィ法を用いてパターニングして形成して
いた。この方法を用いて形成されたブラックマトリクス
は反射率が高く、そのため該ブラックマトリクスを組み
込んだカラーフィルタは光の反射率が高く、そのために
画像の視認性に問題があった。

【０００３】そこで、金属クロム膜を酸化クロム膜など
の酸化物層でサンドイッチ構造とすることにより、低反
射性を実現する構成が提案されている。このような金属
及び金属化合物により構成されたブラックマトリクス
は、可視光に対する吸収係数が大きく、薄膜で、且つ、
光学濃度が高いという利点があった。

【０００４】しかしながら、近年の環境問題に対して、
クロムは人体に有害な六価クロムに変質する恐れがある
ばかりでなく、硝酸第２セリウムアンモン等の重金属酸
化剤を使用しなければならないという問題もあった。

【０００５】これらの問題を解決するため、近年、ネガ
型ブラックレジストタイプの樹脂ブラックマトリクス材
料が提案されている。このブラックレジストは炭酸ナト
リウムなどによる希アルカリ現像が可能で、且つ、自然
界に放置した場合にも人体に対して有害な物質に変質す
る恐れがない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的な樹脂ブラック
マトリクスは、アルカリ溶解タイプのネガレジストに、
粒径０．２μｍ以下のカーボンブラック等の黒色顔料を
分散させたものが用いられる。この、樹脂ブラックマト
リクスは、黒色顔料を含有するため、露光時にレジスト
材料の下部まで光エネルギーが到達しない。従って、露
光による光硬化部分はレジスト層の表層部に留まる。そ
のため、現像後に加熱処理等によってレジスト層全体を
硬化させる。

【０００７】また、樹脂ブラックマトリクスは、金属製
のブラックマトリクスに比較して吸収係数が低く、所定
の光学濃度を得るためには膜厚を厚くする必要がある。
しかしながら、膜厚を厚くすると、図４、図５のように
断面形状が理想的な矩形とならない場合があった。これ
らの図は現像直後の断面形状を示し、図中、１は透明基
板、２ａはブラックレジスト層の未硬化部分、２ｂはブ
ラックレジスト層の硬化部分である。図４は現像時に未
硬化部分２ａのサイドエッチングが発生した場合、図５
は未硬化部分２ｂのサイドエッチングによって、逆テー
パーとなった硬化部分が脆くなって欠けた場合を示す。

【０００８】図４、図５のような、断面形状になった場
合、ブラックマトリクスの端部を通過する光は、所定の
厚さを有する部分を通過する光よりも光路長が短くなる
ため、十分にブラックマトリクスに吸収されない。従っ
て、このようなブラックマトリクスを用いて構成された
カラーフィルタにおいては、ブラックマトリクスのエッ
ジがぼやけ、コントラストの低下やカラー画素の白抜け
等、不都合が生じる。

【０００９】さらに、サイドエッチングの発生によって
脆くなった硬化部分２ｂが後工程で欠けた場合には、欠
けた硬化部分が発塵、パーティクルの原因にもなる。

【００１０】このような問題を解決するために、特開平
７−２４８４１２号公報には、ブラックレジストとクロ
ム膜の２層膜が開示されている。この方法では、ブラッ
クレジストを露光した後、クロム膜を形成し、その後、
露光部或いは未露光部を現像するとともにクロム膜をリ
フトオフする。現像条件によっては、逆テーパー形状の
ブラックマトリクスを形成することが可能であり、且
つ、上部硬化部分にはクロム膜が形成されているため、
該硬化部分が欠けて発塵となるのを防止することもでき
る。また、クロムの遮光性が高いため、逆テーパーとな
った場合でもエッジがぼやけるなどの不都合は生じな
い。また、レジストを現像してクロム膜をリフトオフす
るため、クロム膜を直接エッチングすることがなく、高
価な現像液を使用する必要がない。

【００１１】しかしながら、このような方法では、クロ
ム膜を成膜するための高価なスパッタ装置が必要とな
る。また、クロム膜をスパッタ成膜する際に、密着性を
高めるため、或いは、低反射クロム膜とするために酸化
クロム膜を反応性スパッタリングにて形成しようとする
と、加熱を行なう方法が一般的であるが、レジストを形
成した上にクロム膜を形成する場合には、当該加熱によ
ってレジストが熱硬化してしまうため、上記加熱は不可
能となる。

【００１２】従って、所望の形状の樹脂ブラックマトリ
クスを精度良く、安価に製造する方法が望まれていた。

【００１３】本発明の目的は、環境問題に対応した樹脂
ブラックマトリクスを有し、白抜けや色むらのないカラ
ーフィルタ及びその製造方法さらには該カラーフィルタ
を用いてカラー表示に優れコントラストの高い液晶素子
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
は、基板上に、樹脂ブラックマトリクスと、前記樹脂ブ
ラックマトリクス間に設けられた着色部とを有するもの
で、前記樹脂ブラックマトリクスの側面と前記基板との
なす角度が７０〜８８°であることを特徴とする。

【００１５】また、本発明のブラックマトリクスの製造
方法は、ブラックレジストを基板上に塗布する工程と、
前記ブラックレジストをパターン露光する工程と、露光
した前記ブラックレジストを現像する工程と、現像した
前記ブラックレジストをリンス処理する工程とを有する
もので、前記現像工程で使用する現像液のｐＨ、温度及
び吐出圧力が、それぞれ１０〜１２、２６℃以下及び３
ＭＰａ以下で、前記現像液の供給停止から前記リンス処
理開始までの時間が２秒以下であることを特徴とするも
のである。

【００１６】さらに本発明の液晶素子は、上記のカラー
フィルタと、前記カラーフィルタに対向する対向基板
と、前記カラーフィルタと前記対向基板との間に封入し
た液晶とを有することを特徴とするものである。

【００１７】さらに本発明のカラーフィルタの製造方法
は、上記ブラックマトリクスの製造方法により形成され
たブラックマトリクス間に、インクジェット方式でイン
クを付与して着色部を形成することを特徴とするもので
ある。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明においては、ブラックレジ
ストを用いて樹脂ブラックマトリクスを製造するに際
し、現像条件を厳しく限定することにより、理想的な断
面形状を有するブラックマトリクスを高精度に製造する
ことができる。

【００１９】本発明のブラックマトリクス２は、図１に
示すようにブラックマトリクス２の側面２ｃと透明基板
１１の表面１１ａとのなす角度θが７０〜８８°であ
る。尚、図４や図５に示したように、側面が湾曲してい
て該側面と透明基板とのなす角度が一定でないような場
合には、図４、図５に示すように、ブラックレジストの
上面端部から、底面の端部に接線を引いた場合の該接線
と透明基板とのなす角度θをもって上記側面と透明基板
とのなす角度とする。

【００２０】図１に示す角度θが７０〜８８°であるた
め、ブラックマトリクス２の、基板１１と接する面（底
面２ｄ）の面積は、この面に対向する面（上面２ｅ）の
面積よりも大きい。

【００２１】角度θは小さい方が、ブラックマトリクス
２の側面２ｃと透明基板１１の表面１１ａとが交わるコ
ーナーに十分にインクが充填され好ましいが、角度θが
小さすぎるとブラックマトリクスの端部で光が十分に吸
収されなくなり、コントラストの低下や、白抜けの原因
となる。

【００２２】本発明のカラーフィルタを、歩留りよく得
るために、本発明では、ブラックレジスト層を露光した
後の現像工程において、現像液のｐＨを１０〜１２、温
度を２６℃以下、ブラックレジスト層への吐出圧力を３
ＭＰａ以下で、現像液供給停止から純水リンスを基板に
供給するまでの時間を２秒以下とする。本発明のカラー
フィルタの製造方法では好ましくはスピン現像方法を採
用する。

【００２３】現像液のｐＨが１０〜１２であれば、低圧
で表面の硬化部分を損なうことなく高速でエッチングす
ることができる。特に、ｐＨを１２以下とすることによ
り、サイドエッチングの影響を抑制することができる。
従来の現像液はｐＨが１０未満のものが多かったが、ｐ
Ｈが１０未満では未露光部分を確実に除去するために、
現像液の物理的なエネルギーを高める必要があり、現像
液に超音波を印加したり、ノズルより高圧で現像液をブ
ラックレジスト層に供給する等の方法が用いられ、その
結果、角度θが７０°よりも小さくなる。

【００２４】また、本発明においては、現像液は２６℃
以下の低温で用いることにより、レジストのエッチング
速度を安定化するとともに、温度上昇による硬化部分下
部の未硬化部分のエッチング、即ちサイドエッチングを
抑制することができる。また、サイドエッチングが抑制
されることによって、サイドエッチングによって逆テー
パーとなった上部硬化部分が脆くなって欠けること及び
欠けた硬化部分が発塵やパーティクルとなる問題も解決
される。現像スピードをある程度保つためには現像液温
度は１５℃以上、更には２０℃以上が好ましい。

【００２５】さらに、本発明においては、現像液のブラ
ックレジスト層への吐出圧力を３ＭＰａ以下とすること
により、露光硬化させたフォトレジスト上部の硬化部分
のエッチングを抑制し、未露光部分のみをエッチングす
ることによって矩形形状を維持したエッチングが可能と
なる。好ましくは、１ＭＰａ以上である。

【００２６】本発明で使用する現像液としては、炭酸ナ
トリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機
系アルカリ金属水酸化物類またはアルカリ金属炭酸塩類
の希薄水溶液、トリエタノールアミン、ジエタノールア
ミン等アミン系溶剤、テトラアルキルアンモニウムヒド
ロキシド類（テトラメチルアンモニウムヒドロキシドＴ
ＭＡＨ）等の有機アルカリ系の希薄水溶液等が好まし
い。これら水溶液の濃度は、現像速度、パターン形成時
のマスク形状転写性などから適宜設定することが出来る
が、０．０１重量％から３０重量％程度が好ましい。本
発明に使用できる現像液は、上記のものに限定されるも
のではなく、ブラックレジスト塗布膜を溶解させること
が出来、且つ、ブラックレジストの端部形状を現像条件
にて制御出来るものであればなんでも良い。

【００２７】さらにまた、本発明においては、現像液供
給停止から純水リンスを基板に供給するまでの時間を２
秒以下とすることによって、現像後のパターニング基板
に残った現像液によるブラックレジスト層の未硬化部分
のサイドエッチングの進行を抑制し、矩形形状を維持し
たまま現像を停止することができる。場合によっては現
像液供給停止から純水リンスを供給するまでの時間を全
く設けなくてもよい。

【００２８】本発明の樹脂ブラックマトリクスは、好ま
しくは光学濃度が３以上で、厚さを１．０〜１．４μｍ
に形成されるのが好ましい。

【００２９】ブラックレジストとしては、一般にアルカ
リ可溶性アクリル樹脂と、光反応重合開始剤、黒色にす
るための顔料を含み、必要に応じて、架橋剤、エポキシ
樹脂、粘度調整用溶剤、充填剤、レベリング剤、分散剤
が添加されたものが好ましく使用できる。アルカリ可溶
性アクリル樹脂はカルボキシル基を中核にし、側鎖のう
ち少なくとも片側に重合可能なアクリル系の樹脂を有す
るものである。光反応重合開始剤は、特開平７−１９１
４６２号公報、特開平９−３２５４９４号公報、特開平
１０−１７１１１９号公報に開示されている公知のもの
が使用される。黒色にするための顔料は、有機、無機を
問わず黒色を呈し、遮光性の高い材料であれば何でも良
い。その代表例としては、無機系ではカーボンブラッ
ク、チタンブラック等、有機系では、赤、青、緑の染料
を混合して黒色化するなどの手法が挙げられるがこれに
限定するものではない。

【００３０】次に、本発明の樹脂ブラックマトリクス
は、その厚さを利用して、インクジェット方式を用いた
カラーフィルターの製造方法に好適に用いられる。その
一実施形態を図２に沿って説明する。図２の（ａ）〜
（ｄ）は下記工程−ａ〜ｄに対応する断面模式図であ
る。

【００３１】工程−ａ透明基板１１上に本発明の樹脂ブラックマトリクスの製
造方法により樹脂ブラックマトリクス１２を形成する。
当該ブラックマトリクス１２は隣接する異なる色のイン
ク同士の混色を避けるための隔壁部材としても機能す
る。

【００３２】工程−ｂインクジェット記録装置１３を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各
色のインク１４を樹脂ブラックマトリクス１２の開口部
３０を埋めるように所定の着色パターンに従って付与す
る。

【００３３】本発明で用いられるインクは、着色材を含
有する樹脂組成物からなる。上記着色材としては一般の
染料や顔料を用いることができ、例えば染料としては、
アントラキノン染料、アゾ染料、トリフェニルメタン染
料、ポリメチン染料等などを用いることができる。

【００３４】またインクに用いる樹脂としては、熱処理
や光照射等エネルギー付与によって硬化する樹脂を用い
る。具体的には、熱硬化型樹脂として、公知の樹脂と架
橋剤との組み合わせが使用できる。例えば、アクリル樹
脂、メラミン樹脂、水酸基或いはカルボキシル基含有ポ
リマーとメラミン、水酸基或いはカルボキシル基含有ポ
リマーと多官能エポキシ化合物、水酸基或いはカルボキ
シル基含有ポリマーと繊維素反応型化合物、エポキシ樹
脂とレゾール型樹脂、エポキシ樹脂とアミン類、エポキ
シ樹脂とカルボン酸又は酸無水物、エポキシ化合物など
が挙げられる。また、光硬化型樹脂としては、公知のも
の、例えば市販のネガ型レジストが好適に用いられる。

【００３５】上記インクには、種々の溶媒を加えること
もできる。特に、インクジェット方式での吐出性の面か
ら、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒が好ましく用いら
れる。

【００３６】さらに、上記成分の他に必要に応じて所望
の特性を持たせるために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤
等を添加することができ、さらに、市販の水溶性染料な
ども添加することができる。

【００３７】また、上記した光或いは熱硬化型樹脂のう
ち、水或いは水溶性有機溶剤に溶解しないものでも安定
に吐出可能なものであれば、水や水溶性有機溶剤以外の
溶媒を用いても構わない。また、特に光により重合する
タイプのモノマーを用いる場合には、染料をモノマーに
溶解した無溶剤タイプとすることもできる。

【００３８】本発明において利用されるインクジェット
方式としては、吐出エネルギー発生素子として電気熱変
換体を用いたバブルジェットタイプ、或いは圧電素子を
用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能であり、イン
クの付与面積及びパターンは任意に設定することができ
る。

【００３９】工程−ｃ樹脂ブラックマトリクス１２の開口部２０に付与したイ
ンクを熱処理或いは光照射、或いはその両者によって硬
化させ、着色部１５を形成する。

【００４０】工程−ｄ必要に応じて保護層１６を形成する。保護層１６は、光
硬化型、熱硬化型、或いは熱・光併用硬化型の樹脂組成
物層、或いは蒸着、スパッタ等によって形成された無機
膜等を用いることができる。いずれの場合もカラーフィ
ルタとしての透明性を有し、その後のＩＴＯ形成工程、
配向膜形成工程等に耐えるものであれば使用することが
できる。

【００４１】次に、図３に上記図２の工程で得られるカ
ラーフィルタを使用し、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を
スイッチング素子として用いたアクティブマトリクス型
（いわゆるＴＦＴ型）カラー液晶素子の断面を示す。図
中、１７は共通電極、１８は配向膜、１９は対向基板、
２０は画素電極、２１は配向膜、２２は液晶化合物であ
る。

【００４２】カラー液晶素子は、一般的にカラーフィル
タと対向基板１９を合わせ込み、液晶化合物２２を封入
することにより形成される。液晶素子の一方の基板１９
の内側に、ＴＦＴ（図示しない）と透明な画素電極２０
がマトリクス状に形成される。また、もう一方の基板１
１の内側には、画素電極２０に対向する位置に、Ｒ、
Ｇ、Ｂが配列するようにカラーフィルタの着色部１５が
設置され、その上に透明な共通電極１７が一面に形成さ
れる。さらに、両基板の面内には配向膜１８、２１が形
成されており、これらをラビング処理することにより液
晶分子を一定方向に配列させることができる。これらの
基板はスペーサー（図示しない）を介して対向配置さ
れ、シール材（図示しない）によって貼りあわされ、そ
の間隙に液晶化合物２２が充填される。

【００４３】上記液晶素子は、それぞれの基板の外側に
偏光板を接着し、一般的に蛍光灯と散乱板を組み合わせ
たバックライトを用い、液晶化合物をバックライトの光
の透過率を変化させる光シャッターとして機能させるこ
とにより表示を行なう。

【００４４】上記実施形態においては、ＴＦＴ型カラー
液晶素子について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、単純マトリクス型等他の駆動タイプの
液晶素子にも好ましく適用される。

【００４５】また、本発明の液晶素子においては、本発
明のカラーフィルターを用いて構成されていれば、他の
部材については従来の技術をそのまま用いることができ
る。従って、液晶化合物についても、一般に用いられて
いるＴＮ型液晶や強誘電性液晶等を好適に用いることが
できる。

【００４６】

【実施例】（実施例１）ブラックレジストとして、新日
鐵化学社製「Ｖ２５９−ＢＫ７３９Ｐ」を用い、基板と
しては２００ｍｍ×３００ｍｍ×０．７ｍｍのＮＡ３５
ガラス基板を用いた。

【００４７】先ず、上記ガラス基板に温純水にて超音波
洗浄を施し、乾燥後、スピンコーターによって上記ブラ
ックレジストを当該ガラス基板上に塗布した。この時の
スピン条件は、６００ｒｐｍで３０秒間回転させ、得ら
れたブラックレジスト層の膜厚は１．２μｍであった。
スピンコート後、７０℃のホットプレート上で１８０秒
間、乾燥プリベークを行ない、樹脂ブラックマトリクス
のネガ型マスクを介して、露光を行なった。露光に使用
した露光機は大日本スクリーン製造社製露光機で、照射
強度を１４ｍＷ、プロキシギャップを５０±１μｍの条
件で、１０秒間露光を行なった。ネガ型マスクのパター
ンは、縦方向のピッチが２２０μｍ、線幅が３０μｍ、
横方向のピッチが８０μｍ、線幅が１０μｍのものを使
用した。

【００４８】以上の条件で得られた露光済みの基板の現
像を行なった。現像液は０．０１Ｎ炭酸ナトリウムを使
用した。この時の現像液のｐＨは１０．５であった。ま
た、現像装置は、スピン現像方式を使用した。これは基
板を回転させ、上部からノズルにより現像液を圧力をか
けて吐出させ、現像エッチング完了後、直ちに純水にて
リンスを施す方式の装置である。現像条件としては、回
転数１０００ｒｐｍの状態で、フラットコーンノズルが
５本装着された現像液供給アームより、２５℃に温度制
御された上記現像液を、３ＭＰａ／ｃｍ² の搬送圧力で
圧力搬送し、現像液ノズルから吐出させ、露光済みレジ
スト上に８秒間供給した。現像液供給停止から２秒後
に、リンスノズルより純水を回転中の現像済み基板に３
０秒間供給した。

【００４９】基板の回転数を２０００ｒｐｍに上昇さ
せ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、クリーンオーブ
ンにて２００℃、５０分間ポストベークを行ない、樹脂
ブラックマトリクスのパターンを得た。このようにして
得られた樹脂ブラックマトリクスの断面形状は、ガラス
基板と該ブラックマトリクスの側面のなす角度がＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）による測定の結果８０°であった。

【００５０】（実施例２）ブラックレジストとして、東
京応化工業社製「ＣＫ−Ｓ１７１」を、透明基板として
は実施例１と同じガラス基板を用いた。

【００５１】先ず、上記ガラス基板に温純水にて超音波
洗浄を施し、乾燥後、スピンコーターによって上記ブラ
ックレジストを該ガラス基板上にコートした。この時の
スピン条件は、７５０ｒｐｍで４５秒間回転させ、得ら
れたブラックレジスト層の膜厚は１．０μｍであった。
スピンコート後、９０℃のホットプレート上で１８０秒
間、乾燥プリベークを施し、樹脂ブラックマトリクスの
ネガ型マスクを介して露光を行なった。露光に使用した
露光機及びネガ型マスクは実施例１と同じで、実施例１
と同じ条件で２５秒間露光を行なった。

【００５２】以上の条件で得られた露光済み基板の現像
を行なった。現像液は、０．１Ｎ炭酸ナトリウムを使用
した。この現像液のｐＨは１１．５であった。また、現
像装置は実施例１と同様のスピン現像方式のものを使用
した。現像条件は、回転数１０００ｒｐｍの状態で、フ
ラットコーンノズルが５本装着された現像液供給アーム
より、２５℃に温度制御された上記現像液を、３ＭＰａ
／ｃｍ² の搬送圧力で圧力搬送し、現像液ノズルから吐
出させ、露光済みレジスト上に５秒間供給した。現像液
供給停止から２秒後にリンスノズルから高圧（３５ＭＰ
ａ／ｃｍ² ）純水を現像済み回転基板に３０秒間供給し
た。

【００５３】純水供給を停止した後、基板の回転数を２
０００ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施し
た後、クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポスト
ベークを施して、樹脂ブラックマトリクスのパターンを
得た。このようにして得られた樹脂ブラックマトリクス
の断面形状は、ガラス基板と該ブラックマトリクスの側
面のなす角度がＡＦＭによる測定の結果８４°であっ
た。

【００５４】（実施例３）実施例１と同じブラックレジ
ストとガラス基板を用い、実施例１と同様の工程で露光
済み基板を得た。

【００５５】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液は、０．０１Ｎ炭酸ナトリウムを使用した。この
現像液のｐＨは１０．５であった。また、現像装置は実
施例１と同様のスピン現像方式のものを使用した。現像
条件は、回転数１０００ｒｐｍの状態で、フラットコー
ンノズルが５本装着された現像液供給アームより、２０
℃に温度制御された上記現像液を、３ＭＰａ／ｃｍ² の
搬送圧力で圧力搬送し、現像液ノズルから吐出させ、露
光済みレジスト上に１０秒間供給した。現像液供給停止
から２秒後にリンスノズルから純水を現像済み回転基板
に３０秒間供給した。

【００５６】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を行ない、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、ガラス基板と該ブラックマトリクスの側面のな
す角度がＡＦＭによる測定の結果７５°であった。

【００５７】（実施例４）実施例１と同じブラックレジ
ストとガラス基板を用い、実施例１と同様にして露光済
み基板を得た。

【００５８】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液は０．０１Ｎ炭酸ナトリウムを使用した。この現
像液のｐＨは１０．５であった。また、現像装置は実施
例１と同様のスピン現像方式のものを使用した。現像条
件は、回転数１０００ｒｐｍの状態で、フラットコーン
ノズルが５本装着された現像液供給アームより、２６℃
に温度制御された上記現像液を、３ＭＰａ／ｃｍ² の搬
送圧力で圧力搬送し、現像液ノズルから吐出させ、露光
済みレジスト上に７秒間現像液を供給した。現像液供給
停止から２秒後にリンスノズルから純水を現像済み回転
基板に３０秒間供給した。

【００５９】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を施して、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、ガラス基板と該ブラックマトリクスの側面のな
す角度がＡＦＭによる測定の結果８８°であった。

【００６０】（実施例５）ブラックレジストとして東京
応化工業社製「ＢＫ−７２９Ｓ」を用い、実施例１と同
じガラス基板を用いて、実施例１と同様にして露光済み
基板を得た。

【００６１】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液は、０．０１Ｎ炭酸ナトリウムを使用した。この
現像液のｐＨは１０．５であった。また、現像装置は実
施例１と同様のスピン現像方式のものを用いた。現像条
件は、回転数１０００ｒｐｍの状態で、フラットコーン
ノズルが５本装着された現像液供給アームより、２０℃
に温度制御された上記現像液を、１ＭＰａ／ｃｍ² の搬
送圧力で圧力搬送し、現像液ノズルから吐出させ、露光
済みレジスト上に１２秒間供給した。現像液供給停止か
ら２秒後にリンスノズルから純水を現像済み回転基板に
３０秒間供給した。

【００６２】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を行ない、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、ガラス基板と該ブラックマトリクスの側面のな
す角度がＡＦＭによる測定の結果７０°であった。

【００６３】（比較例１）実施例１と同じブラックレジ
ストとガラス基板を用い、実施例１と同様にして露光済
み基板を得た。

【００６４】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液として、ｐＨが９の０．００１Ｎ炭酸ナトリウム
を使用した。また、現像装置は実施例１と同様のスピン
現像方式のものを用いた。現像条件は、回転数１０００
ｒｐｍの状態で、フラットコーンノズルが５本装着され
た現像液供給アームより、２５℃に温度制御された上記
現像液を、３ＭＰａ／ｃｍ² の搬送圧力で圧力搬送し、
現像液ノズルから吐出させ、露光済みレジスト上に１６
秒間供給した。現像液供給停止から２秒後にリンスノズ
ルから純水を現像済み回転基板に３０秒間供給した。

【００６５】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を行ない、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、ガラス基板と該ブラックマトリクスの側面のな
す角度がＡＦＭによる測定の結果６７°であった。これ
はｐＨが低過ぎることによって、未露光部分を十分に除
去できなかったためである。

【００６６】（比較例２）実施例５と同じブラックレジ
ストと実施例１と同じガラス基板を用いて、実施例１と
同様にして露光済み基板を得た。

【００６７】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液として、ｐＨが１３．５の０．３２Ｎ炭酸ナトリ
ウムを使用した。また、現像装置は実施例１と同様のス
ピン現像方式のものを用いた。現像条件は、回転数１０
００ｒｐｍの状態で、フラットコーンノズルが５本装着
された現像液供給アームより、２０℃に温度制御された
上記現像液を、３ＭＰａ／ｃｍ² の搬送圧力で圧力搬送
し、現像液ノズルから吐出させ、露光済みレジスト上に
６秒間供給した。現像液供給停止から２秒後にリンスノ
ズルから純水を現像済み回転基板に３０秒間供給した。

【００６８】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を行ない、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、顕微鏡観察の結果、エッジ部が半透明であり、
焦点を移動して確認したところサイドエッチングが発生
していた。従って、ガラス基板と該ブラックマトリクス
の側面のなす角度は９０°以上であった。サイドエッチ
ングの発生は、ｐＨが高すぎたためである。

【００６９】（比較例３）実施例１と同じブラックレジ
ストとガラス基板を用い、実施例１と同様にして露光済
み基板を得た。

【００７０】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液として、ｐＨが１０．５の０．０１Ｎ炭酸ナトリ
ウムを使用した。また、現像装置は実施例１と同様のス
ピン現像方式のものを用いた。現像条件は、回転数１０
００ｒｐｍの状態で、フラットコーンノズルが５本装着
された現像液供給アームより、２７℃に温度制御された
上記現像液を、３ＭＰａ／ｃｍ² の搬送圧力で圧力搬送
し、現像液ノズルから吐出させ、露光済みレジスト上に
６．５秒間供給した。現像液供給停止から２秒後にリン
スノズルから純水を現像済み回転基板に３０秒間供給し
た。

【００７１】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を行ない、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、顕微鏡観察の結果、エッジ部が半透明であり、
焦点を移動して確認したところサイドエッチングが発生
していた。従って、ガラス基板と該ブラックマトリクス
の側面のなす角度は９０°以上であった。サイドエッチ
ングの発生は、現像液の温度が高すぎたためである。

【００７２】（比較例４）実施例５と同じブラックレジ
ストと実施例１と同じガラス基板を用い、実施例１と同
様にして露光済み基板を得た。

【００７３】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液として、ｐＨが１０．５の０．０１Ｎ炭酸ナトリ
ウムを使用した。また、現像装置は実施例１と同様のス
ピン現像方式のものを用いた。この現像装置において、
現像液の温度調節用の冷却水を強制的に停止し、３０分
間放置した。その結果、撹拌循環用モーターの熱によっ
て現像液の温度が３２℃まで上昇した。現像条件は、回
転数１０００ｒｐｍの状態で、フラットコーンノズルが
５本装着された現像液供給アームより、上記３２℃に上
昇した現像液を、３ＭＰａ／ｃｍ² の搬送圧力で圧力搬
送し、現像液ノズルから吐出させ、露光済みレジスト上
に５秒間供給した。現像液供給停止から２秒後にリンス
ノズルから純水を現像済み回転基板に３０秒間供給し
た。

【００７４】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を行ない、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、ガラス基板と該ブラックマトリクスの側面のな
す角度がＡＦＭによる測定の結果６５°であった。これ
は、現像液の温度が高すぎたためにサイドエッチングが
発生し、さらに、該サイドエッチングによって逆テーパ
ーとなり脆くなった上部硬化部分が欠けたためである。

【００７５】（比較例５）実施例１と同じブラックレジ
ストとガラス基板を用い、実施例１と同様にして露光済
み基板を得た。

【００７６】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液として、ｐＨが１０．５の０．０１Ｎ炭酸ナトリ
ウムを使用した。また、現像装置は実施例１と同様のス
ピン現像方式のものを用いた。現像条件は、回転数１０
００ｒｐｍの状態で、フラットコーンノズルが５本装着
された現像液供給アームより、２０℃に温度制御された
上記現像液を、４ＭＰａ／ｃｍ² の搬送圧力で圧力搬送
し、現像液ノズルから吐出させ、露光済みレジスト上に
７秒間供給した。現像液供給停止から２秒後にリンスノ
ズルから純水を現像済み回転基板に３０秒間供給した。

【００７７】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を行ない、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、ガラス基板と該ブラックマトリクスの側面のな
す角度がＡＦＭによる測定の結果６０°であった。これ
は、現像液の吐出圧力が強すぎるために、物理的にブラ
ックレジストの上部硬化部分の端部を削り取ったためで
ある。

【００７８】（比較例６）実施例１と同じブラックレジ
ストとガラス基板を用い、実施例１と同様にして露光済
み基板を得た。

【００７９】得られた露光済み基板の現像を行なった。
現像液として、ｐＨが１０．５の０．０１Ｎ炭酸ナトリ
ウムを使用した。また、現像装置は実施例１と同様のス
ピン現像方式のものを用いた。現像条件は、回転数１０
００ｒｐｍの状態で、フラットコーンノズルが５本装着
された現像液供給アームより、２０℃に温度制御された
上記現像液を、３ＭＰａ／ｃｍ² の搬送圧力で圧力搬送
し、現像液ノズルから吐出させ、露光済みレジスト上に
１０秒間供給した。現像液供給停止から３秒後にリンス
ノズルから純水を現像済み回転基板に３０秒間供給し
た。

【００８０】純水供給停止後、基板の回転数を２０００
ｒｐｍに上昇させ、６０秒間振り切り乾燥を施した後、
クリーンオーブンにて２００℃、５０分間ポストベーク
を行ない、樹脂ブラックマトリクスのパターンを得た。
このようにして得られた樹脂ブラックマトリクスの断面
形状は、顕微鏡観察の結果、エッジ部が半透明であり、
焦点を移動して確認したところサイドエッチングが発生
していた。従って、ガラス基板と該ブラックマトリクス
の側面のなす角度は９０°以上であった。サイドエッチ
ングの発生は、現像液供給停止から純水供給までの時間
が長すぎたために、基板上に残留する現像液によってエ
ッチングが進行したためである。

【００８１】上記実施例、比較例の各ブラックマトリク
スを用いて、図２に示した工程によってカラーフィルタ
を形成した。インクとしては、アクリル−シリコーング
ラフトポリマーを主成分とする自己架橋熱硬化型樹脂に
Ｒ、Ｇ、Ｂの染料を分散し、溶剤（イソプロピルアルコ
ール、エチレングリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン）で溶かしたものを用いた。このインクは、ブラック
マトリクスの開口部の表面を均一に覆い、また、にじ
み、はみ出し、隣接する開口部のインクとの混色などの
欠陥となる不良は見つからなかった。また、該インクを
加熱処理して硬化させた後に保護層を塗布し、さらに、
透明導電膜を成膜しても密着性に優れ、何ら不具合は生
じなかった。

【００８２】各実施例、比較例のブラックマトリクスに
ついてガラス基板とブラックマトリクスの側面とのなす
角度、及び、各ブラックマトリクスを用いて得られたカ
ラーフィルタの白抜け不良と歩留について下記表１に示
す。表中、白抜け不良について○は不良なし、△は若干
不良有り、×は不良が多く製品として耐えられない、ま
た、歩留については、○は合格品が８０％以上、×は合
格品が８０％未満を示す。

【００８３】

【表１】

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、白抜けなどの不良がな
く、量産性に優れたカラーフィルタを提供することがで
き、さらにはこのカラーフィルタを用いてカラー表示に
優れ、コントラストの高い液晶素子を提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブラックマトリクスの製造方法により
製造されたブラックレジストの一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示
す工程図である。

【図３】本発明の液晶素子の一例を示す断面図である。

【図４】従来のブラックマトリクスの製造方法における
ブラックレジスト現像時の断面形状の一例を模式的に示
す図である。

【図５】従来のブラックマトリクスの製造方法における
ブラックレジスト現像時の断面形状の一例を模式的に示
す図である。

【符号の説明】

２ブラックマトリクス１１透明基板１２樹脂ブラックマトリクス１３インクジェット記録装置１４インク１５着色部１６保護層１７共通電極１８配向膜１９対向基板２０画素電極２１配向膜２２液晶化合物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、樹脂ブラックマトリクスと、
前記樹脂ブラックマトリクス間に設けられた着色部とを
有するカラーフィルタにおいて、前記樹脂ブラックマト
リクスの側面と前記基板とのなす角度が７０〜８８°で
あることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】前記ブラックマトリクスの厚みが、１．
０〜１．４μｍである請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項３】ブラックレジストを基板上に塗布する工
程と、前記ブラックレジストをパターン露光する工程
と、露光した前記ブラックレジストを現像する工程と、
現像した前記ブラックレジストをリンス処理する工程と
を有するブラックマトリクスの製造方法において、前記
現像液のｐＨ、温度及び吐出圧力が、それぞれ１０〜１
２、２６℃以下及び３ＭＰａ以下で、前記現像液の供給
停止から前記リンス処理開始までの時間が２秒以下であ
ることを特徴とするブラックマトリクスの製造方法。
【請求項４】前記温度が、１５℃以上である請求項３
記載のブラックマトリクスの製造方法。
【請求項５】前記温度が、２０℃以上である請求項４
記載のブラックマトリクスの製造方法。
【請求項６】前記吐出圧力が、１ＭＰａ以上である請
求項３記載のブラックマトリクスの製造方法。
【請求項７】請求項３により形成されたブラックマト
リクス間に、インクジェット方式でインクを付与して着
色部を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造
方法。
【請求項８】請求項１のカラーフィルタと、前記カラ
ーフィルタに対向する対向基板と、前記カラーフィルタ
と前記対向基板との間に封入した液晶とを有することを
特徴とする液晶素子。