JP2000162427A - カラーフィルター用ブラックマトリクス及びその製造方法 - Google Patents

カラーフィルター用ブラックマトリクス及びその製造方法

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JP2000162427A
JP2000162427A JP10339393A JP33939398A JP2000162427A JP 2000162427 A JP2000162427 A JP 2000162427A JP 10339393 A JP10339393 A JP 10339393A JP 33939398 A JP33939398 A JP 33939398A JP 2000162427 A JP2000162427 A JP 2000162427A
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silver
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Kazuchiyo Takaoka
和千代 高岡
Kunihiro Nakagawa
邦弘 中川
Kenji Hyodo
建二 兵頭
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、簡便に、直接カラーディスプ
レイ用ブラックマトリクスとその製造方法を提供するこ
とにある。 【解決手段】ディスプレイに用いられるカラーフィルタ
ー用ブラックマトリクスにおいて、カラーフィルター基
板上に物理現像核を有し、該ブラックマトリクスがハロ
ゲン化銀が溶解され、現像時に該物理現像核によって受
像して得られる銀膜であることを特徴とするカラーフィ
ルター用ブラックマトリクス。物理現像核を有するカラ
ーフィルター基板に、ハロゲン化銀乳剤を含有する感光
層を形成し、光照射部のハロゲン化銀を感光層中で現像
すると同時に、光未照射部分のハロゲン化銀を溶解し、
現像時に該物理現像核部分にて受像して銀膜を形成し、
感光層を除去することを特徴とするカラーフィルター用
ブラックマトリクスの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、カラーフィルタ
ー用ブラックマトリクスとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のカラーフィルター用ブラックマト
リクスは、蒸着クロム薄膜をフォトエッチングして作製
する方法、親水性樹脂を染色して作製する方法、黒色顔
料を分散した感光液を用いた方法、黒色電着塗料を電着
して作製する方法、印刷による方法などがある。
【0003】しかし、蒸着クロム薄膜を用いる方法で
は、寸法精度は高いが、金属薄膜を形成するために真空
成膜工程が必要であったり、感光性樹脂の塗布、露光、
感光層エッチング、クロム層エッチング、感光層の除去
などの各工程が必要で、コスト的には不利であったり、
クロム層の反射を抑える必要があるなど、簡便な製造方
法とは言い難かった。
【0004】また、親水性樹脂を染色する方法ではコス
トは低下するが、染料を利用するために、退色の問題が
あり、信頼性の高い方法とは言い難かった。黒色顔料を
感光性樹脂中に分散して用いる方法は、この退色性を克
服しようとした方法であるが、黒色顔料が光照射効果を
低減させたりするために、やはり信頼性のある方法とは
言い難かった。更に、電着による作製方法では電着層が
粗密を起こしやすく、充分な遮光性を得ること難しいと
いう欠点があった。印刷法は最も簡便に、低コストであ
る作製方法と言われているが、寸法精度が低く、画像再
現性に問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、良好
な遮光性と画像再現性を有する、カラーフィルター用ブ
ラックマトリクスとその製造方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは検討した結
果、ディスプレイに用いられるカラーフィルター用ブラ
ックマトリクスにおいて、カラーフィルター基板上に物
理現像核を有し、該ブラックマトリクスがハロゲン化銀
が溶解され、現像時に該物理現像核によって受像して得
られる銀膜であることを特徴とするカラーフィルター用
ブラックマトリクスによって上記問題を解決した。ま
た、物理現像核を有するカラーフィルター基板に、ハロ
ゲン化銀乳剤を含有する感光層を形成し、光照射部のハ
ロゲン化銀を感光層中で現像すると同時に、光未照射部
分のハロゲン化銀を溶解し、現像時に該物理現像核部分
にて受像して銀膜を形成し、感光層を除去することを特
徴とするカラーフィルター用ブラックマトリクスの製造
方法によって上記問題を解決した。更に、ディスプレイ
に用いられるカラーフィルター用ブラックマトリクスに
おいて、該ブラックマトリクスがハロゲン化銀が溶解さ
れ、現像時に物理現像核によって受像して得られる銀膜
であって、該物理現像核が金属酸化物によってカラーフ
ィルター基板上に保持されていることを特徴とするカラ
ーフィルター用ブラックマトリクスによって上記問題を
解決した。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明はまず銀錯塩拡散転写法(以後DTR法と称す
る)の原理によってカラーフィルター用基板上に銀膜を
形成させる。DTR法とは米国特許第2352014号
明細書或いは「Photographic Silver Halide Diffusion
Processes」、Andre Rott、Edith Weyde著、The Focal
Press(1972年)に記載されているように、未露光
のハロゲン化銀が溶解し、可溶性銀錯化合物に変換さ
れ、これがハロゲン化銀乳剤層中を拡散し、物理現像核
の存在場所にて現像され銀膜を形成する。一方、露光部
のハロゲン化銀は、光照射によって潜像核が形成してお
り、その潜像核によってハロゲン化銀は該乳剤層中にて
現像される。
【0008】次に、ハロゲン化銀乳剤層を例えば熱水な
どで除去すると、未露光部で物理現像核上に形成した銀
膜だけがカラーフィルター用基板上に残り画像を形成す
る。この銀膜は銀粒子から構成されておりODで3を越
える高い遮光性を有しており、カラーフィルター用ブラ
ックマトリクスとして利用できる。このように作製され
る銀膜は、適切な露光域で露光し、適切に現像すると1
0〜20μm程度の細線の再現性も可能になり、従来の
印刷法に比べ格段にその精度は向上する。
【0009】一般に上記方法によって、未露光部に銀膜
による表示電極層を形成できるが、予めハロゲン化銀中
に潜像核を形成しておき、ハロゲン化銀周辺に電子受容
性物質を併用すると、露光部においてのみ潜像核を酸化
消滅させるなどして、カラーフィルター用基板上に銀膜
によるブラックマトリクスを形成しうる、露光に対して
反転型となるブラックマトリクスの形成方法も可能であ
る。
【0010】カラーフィルター用基板としては、ソーダ
石灰、ホワイトクラウンなどのソーダライムガラス、ホ
ウケイ酸、無アルカリ、アルミノケイ酸等の低膨張ガラ
ス、合成石英ガラス、ポリエステルフィルムなどが使用
できるが、耐熱性や耐紫外線性を考慮すると無機ガラス
を用いた透明基材が適切である。
【0011】物理現像核とは、重金属の硫化物、例えば
アンチモン、ビスマス、カドミウム、コバルト、鉛、ニ
ッケル、パラジウム、白金、金、銀、亜鉛などの硫化物
がある。更には、セレナイド、ポリセレナイド、ポリサ
ルファイド、メルカプタン及びハロゲン化錫(II)等の
塩、重金属、好ましくは銀、金、白金、パラジウム、水
銀などである。本発明で使用する更に好ましい物理現像
核としては、ヨーロッパ公開特許第546598号公報
に記載されているような6nm未満の平均直径を有する
硫化パラジウム核である。
【0012】本発明に用いられるハロゲン化銀とは、塩
化銀、臭化銀、ヨウ化銀等を使用することができる。こ
れらはゼラチン中で銀イオンとハロゲンイオンを反応さ
せて合成されるが、平板状やコアシェル型など多様な結
晶構造のハロゲン銀が利用できる。一般にハロゲン化銀
の粒子径は、径が大きくなるほど高感度に、小さくなる
ほど低感度になるといわれているが、0.05から1.
00μmの範囲で使用される。
【0013】また銀イオン、ハロゲンイオンの反応時に
イリジウムやロジウム含有化合物などを添加して、ハロ
ゲン化銀粒子の表面状態のコントロールを行うこともで
きる。これら添加化合物は、銀1モルについて10-8
ら10-3モル、好ましくは10-7から10-6モル程度で
ある。更に、化学増感剤、分光増感色素、帯電防止剤等
も添加することができる。
【0014】ハロゲン化銀はゼラチン中で反応合成され
るが、ゼラチン中のイオン性不純物はハロゲン化銀の写
真特性に影響を与え易いので十分に除去する必要があ
る。また合成時にハロゲン化銀のゼラチン水溶液での分
散安定性を付与するために、乳剤安定剤を混合すること
もできる。好ましい安定剤としては、アザインデン類、
複素環式メルカプト化合物などがある。本発明では、こ
れらハロゲン化銀、ゼラチン、添加化合物、分散安定剤
等を含む材料をハロゲン化銀乳剤と呼び、背面基板上に
形成された層を感光層と呼ぶ。感光層はハロゲン化銀を
その重量の10から90%程度含む状態で、0.5から
20μm程度、好ましくは2から15μm程度保持され
る。
【0015】ハロゲン化銀を溶解させるには、アルカノ
ールアミン、チオエーテル、トリアゾリウムチオレート
に代表されるメソイオン化合物、亜硫酸塩、チオ硫酸
塩、アミン、2−メルカプト安息香酸、環式イミド化合
物、アルキルスルホンなどが利用できる。また、4,6
−ジヒドロキシピリミジンと他のハロゲン化銀溶剤等の
2種以上組み合わせても使用できる。これらは現像溶液
に加えて使用される。
【0016】現像剤としては、例えばハイドロキノン、
メチルハイドロキンオン、クロルハイドロキノン等のp
−ジヒドロキシベンゼン系、例えばナトリウム、カリウ
ム又はアンモニウムチオサルフェート、ナトリウム、カ
リウム又はアンモニウムチオシナネートなどがある。こ
れらは現像液に加えて使用される。
【0017】本発明における物理現像核を保持するため
の金属酸化物とは、例えばコロイダルシリカ、コロイダ
ルアルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム
などの金属酸化物或いはこれらの水酸化物を示す。保持
とは物理現像核が金属酸化物層表面にあるか、金属酸化
物層中のいずれかにあることを示す。コロイダルシリカ
とは非晶質無水ケイ酸のコロイド状物で、無変性の他に
シリカ表面をアンモニア、カルシウム、及びアルミナ等
のイオンや化合物で表面を修飾し、粒子のイオン性やp
H変動に対する挙動を変えた変性コロイダルシリカも包
含される。コロイダルアルミナとは無定型或いは擬べー
マイト(広義のベーマイトを包含する)状アルミナ水和
物の羽毛状、繊維状、或いは板状等の分散形状を有する
コロイド状物である。
【0018】更にサポナイト、ヘクトライト、及びモン
モリロナイト等のスメクタイト群、バーミキュライト
群、カオリナイト及びハロサイト等のカオリナイト−蛇
紋石群、セピオライト等の天然粘土鉱物、例えばフッ素
金雲母、フッ素四ケイ素雲母、テニオライト等のフッ素
雲母や合成スメクタイト等の合成無機高分子なども使用
できる。
【0019】これらの金属酸化物或いは水酸化物は、水
を含む溶媒中で微細に分散され、物理現像核と混合させ
た後、背面基板上に塗布され保持される。微細に分散さ
れた金属酸化物或いは水酸化物の粒径としては1nmか
ら100μm程度で用いられる。更に、有機金属化合物
により、金属酸化物層を作製することもできる。金属酸
化物は背面基板上に塗布された後、乾燥され、金属酸化
物粒子の粒子間の結合力を高める為に、150℃以上に
加熱してもかまわない。また、600℃以上にまで加熱
すると有機物が燃焼除去できるほか、金属酸化物の粒子
成長が引き起こされ、膜強度は向上する。
【0020】有機金属化合物としては、テトラエトキシ
シラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトイ
シシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロ
ピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピル
トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメト
キシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシ
シラン、アルミニウムイソプロポキシド、酢酸アルミニ
ウム、インジウムアセチルアセテート、亜鉛アセチルア
セテート、ステアリン酸亜鉛、オルトチタン酸テトラエ
チル、オルトチタン酸テトライソプロピル、オルトチタ
ン酸テトラブチル、シュウ酸バリウム等の有機金属化合
物を用いることができる。
【0021】また場合によっては、これら有機金属化合
物と、例えばジメチルジクロルシラン、ジフェニルジク
ロルシラン、ジメチルフェニルクロルシラン、塩化アル
ミニウム、四塩化チタン等の金属塩化物を組み合わせる
こともできる。これらの有機金属化合物は、焼結によっ
て金属酸化物層となり、カラーフィルター用基板と物理
現像核の保持性、接着性を向上させ、最終的には生成す
る銀膜の接着性を向上させる。
【0022】カラーフィルター用基板上に保持される物
理現像核の量は、0.4mg/m2以上25mg/m2
下の範囲であり、好ましくは1mg/m2から20mg
/m2の範囲である。また、金属酸化物は0.1μmか
ら50μm程度、好ましくは0.2μmから10μm程
度で使用される。物理現像核は金属酸化物層中に混合さ
れていてもよく、この場合、金属酸化物の量は物理現像
核の量に対し0.01から100000程度の重量比
で、好ましくは1から10000程度の重量比で用いら
れる。
【0023】
【実施例】以下、実施例により更に本発明を詳細に説明
するが、本発明の趣旨を超えない限り、これらに限定さ
れるものではない。
【0024】実施例1 物理現像核液の調整 蒸留水2000重量部を30℃の状態で塩化パラジウム
1.77重量部、チオ硫酸ナトリウム3.16重量部、
硫化ナトリウム0.39重量部を加えて物理現像核とし
ての硫化パラジウムを得た。この時の硫化パラジウムの
核径は平均1.5nmであった。
【0025】物理現像核層の作製 先に作製した物理現像核液を、スピナーによってガラス
基板上に塗布し、80℃で30分加熱し乾燥した。
【0026】感光層の作製 塩化ロジウム、塩化イリジウムを極微量含有し、平均粒
径が0.2μmの、塩化銀70重量部と写真用ゼラチン
(新田ゼラチン製)30重量部、蒸留水300重量より
なる塩化銀乳剤を作製し、この乳剤を40℃に加熱し
て、スピナーによって物理現像核層上に塗布し、急冷し
て25℃において冷風によって12時間乾燥し、乾燥後
4μmとなる感光層を作製した。乳剤の作製、塗布、乾
燥工程は全て暗室で行った。
【0027】現像液の作製 カルボキシメチルセルロース 4.0重量部 水酸化ナトリウム 22.5重量部 無水亜硫酸ナトリウム 120.0重量部 ハイドロキノン 20.0重量部 臭化カリウム 0.8重量部 無水チオ硫酸ナトリウム 8.0重量部 蒸留水 1000.0重量部 の液を作製し、現像液とした。
【0028】露光及び現像 10Wの蛍光灯4本を並べ、一部遮光して感光層上50
cmの距離から30秒間光を照射した。その後25℃の
現像液に30秒浸漬してDTR法による現像を行った。
次に35℃の温水にて感光層を除去し、基板上に銀によ
る、ブラックマトリクスを得た。この銀膜の厚みは0.
8μmであって、ODは3.1であった。また、30μ
mの細線が再現した。
【0029】実施例2 物理現像層の作製 酸化チタン分散液を作製し、スピナーで塗布し、600
℃で60分加熱し、厚さ1μmの金属酸化物層を作製し
た。次に、実施例1で作製した物理現像液をガラス基板
上にスピナーで塗布し、その後120℃で加熱して物理
現像核層を作製した。この層上に実施例1と同様に5μ
mの感光層を作製し、露光現像して、最後に感光層を除
去して、ブラックマトリクスである銀膜を得た。この銀
膜の厚みは1.0μmであって、ODは3.5であっ
た。また、25μmの細線が再現した。
【0030】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
簡便に、直接露光によりカラーディスプレイ用ブラック
マトリクスを得ることができた。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディスプレイに用いられるカラーフィル
    ター用ブラックマトリクスにおいて、カラーフィルター
    基板上に物理現像核を有し、該ブラックマトリクスがハ
    ロゲン化銀が溶解され、現像時に該物理現像核によって
    受像して得られる銀膜であることを特徴とするカラーフ
    ィルター用ブラックマトリクス。
  2. 【請求項2】 物理現像核を有するカラーフィルター基
    板に、ハロゲン化銀乳剤を含有する感光層を形成し、光
    照射部のハロゲン化銀を感光層中で現像すると同時に、
    光未照射部分のハロゲン化銀を溶解し、現像時に該物理
    現像核部分にて受像して銀膜を形成し、感光層を除去す
    ることを特徴とするカラーフィルター用ブラックマトリ
    クスの製造方法。
  3. 【請求項3】 ディスプレイに用いられるカラーフィル
    ター用ブラックマトリクスにおいて、該ブラックマトリ
    クスがハロゲン化銀が溶解され、現像時に物理現像核に
    よって受像して得られる銀膜であって、該物理現像核が
    金属酸化物によってカラーフィルター基板上に保持され
    ていることを特徴とするカラーフィルター用ブラックマ
    トリクス。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005263920A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Fuji Photo Film Co Ltd 着色組成物及び感光性転写材料、表示装置用遮光層及びその製造方法、カラーフィルター、液晶表示素子並びに表示装置用遮光層付き基板
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US7306883B2 (en) 2003-02-04 2007-12-11 Fujifilm Corporation Colored composition and photosensitive transfer material for producing black matrix, black matrix and method for producing the same, color filter, liquid crystal display, and black matrix substrate

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