JP2003005371A - 黒色感光性樹脂組成物、それを用いたカラーフィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】十分な密着力、光遮断濃度を持ち、反射率が低
いブラックマトリックスであって、形成時に現像オーバ
ーでも額縁部の黒色感光性樹脂組成物が溶解することな
く形成することができるブラックマトリックスを有し、
かつ、平滑性が高く、膜強度の高いカラーフィルタとな
る黒色感光性樹脂組成物、カラーフィルタ、製造方法を
提供すること。 【解決手段】酸により架橋するヒドロキシスチレン系高
分子化合物樹脂、架橋剤、光酸発生剤、及びグラフト化
カーボンブラックを主成分とする黒色感光性樹脂組成物
において、該高分子化合物樹脂が、構造単位として下記
の化学式（１）で表される単位を３９モル％、化学式
（２）で表される単位を４９モル％、化学式（３）で表
される単位を１２モル％を含む共重合体であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
等に用いるカラーフィルタを製造するための材料に関す
るものであり、特に、ブラックマトリックスの形成に用
いる黒色感光性樹脂組成物、それを用いたカラーフィル
タ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カラーフィルタは液晶ディス
プレイの分野にて広く用いられている。このカラーフィ
ルタは通常、赤、緑、青等の複数色の着色画素を透明基
板上に配列したものである。このカラーフィルタにはコ
ントラストの良好な画像を得るため、またＴＦＴ駆動方
式の液晶ディスプレイに用いられるトランジスタの誤動
作を防ぐためなどに、これらの着色画素間に黒色のブラ
ックマトリックスを形成する。

【０００３】上記ブラックマトリックスは通常ガラス基
板上に微細パターンからなる金属薄膜で形成される場合
が多い。例えば、クロム、ニッケル等の金属あるいは金
属化合物を蒸着法、スパッタ法などの真空成膜法等で薄
膜に形成し、これをフォトリソグラフィ法で微細パター
ンとして形成する方法が一般的である。具体的には、金
属等の薄膜上にフォトレジストを塗布、乾燥し、フォト
マスクを介して紫外線を照射し、現像することによりレ
ジストパターンを形成する。その後、エッチング工程、
レジスト剥離工程を経てブラックマトリックスを形成す
る。しかしながら、上記工程にて製造されたブラックマ
トリックスはその工程の煩雑さから製造コストが非常に
高く、また、これを用いるカラーフィルタのコストも高
くなるという問題がある。

【０００４】透過型の液晶ディスプレイに、この金属薄
膜を用いたカラーフィルタを搭載した場合、金属薄膜と
して一般的に使用されている金属表面の反射率が高く、
強い外光がカラーフィルタに入射した場合、例えば、ク
ロム薄膜の場合は反射光が強く表示品位を著しく低下す
る問題がある。一方、上記の様な金属薄膜を用いたブラ
ックマトリックスの問題点を改善すべく、種々の方法が
検討されている。例えば、感光性樹脂組成物にカーボン
ブラックと必要に応じて有機顔料を分散し、この黒色の
感光性樹脂組成物を用いてブラックマトリックスを形成
する方法が提案されている。しかし、カーボンブラック
で十分な遮光性を得るには、約１μｍの膜厚を必要とす
るので、位置合わせのマージンである複数色の着色画素
との重なりの部分が角状の突起となり表示ムラの原因に
なっていた。

【０００５】黒色の感光性樹脂層を複数色の着色画素上
及び間に設けた後、複数色の着色画素をマスクとして基
板裏面側から全面露光することにより複数色の着色画素
の隙間にのみ選択的に黒色ブラックマトリックスを設け
る方法および材料が提案されている。この方法は裏露光
法と称される方法である。この裏露光法を用いると、ブ
ラックマトリックスと着色画素との重なりがなくなり平
坦性の高いカラーフィルタが得られる。しかし黒色ブラ
ックマトリックスの膜厚を十分に取り、かつ、複数色の
着色画素上の黒色樹脂層が現像液等によって完全に除去
され残らないようにするためには、黒色感光性樹脂組成
物の感光波長域での遮光性が十分に高くなければならな
かった。

【０００６】特に、一般的に用いられているラジカル重
合系感光性樹脂においては、感光特性曲線が比較的なだ
らかでγ値が小さいために、着色画素においては非常に
高い紫外線の遮光能力が要求される。そのため、マスク
となる着色画素中に酸化チタン、酸化亜鉛、ベンゾトリ
アゾール系化合物、クマリン系化合物等の紫外線吸収剤
を添加しなければならなかった。これによりカラーフィ
ルタとしての光学特性、即ち透明性およびコントラスト
比を著しく損ねてしまうという問題があった。さらに、
カーボンブラックが紫外線照射により光重合系感光樹脂
にて用いる光重合開始剤から発生したラジカルを捕捉し
てしまう性質を有するため、ラジカル重合を阻害し経済
的な露光量においては充分な画素形成が困難であり、現
像時にパターンが剥離する等の問題点があった。

【０００７】また、他の材料として、バインダーポリマ
ー、光酸発生剤、架橋剤、および黒色顔料からなるブラ
ックマトリックス用材料が提示されているが、この反応
系は従来のラジカル重合反応を利用したものとは異な
り、酸触媒反応を利用しており、感度が高く、γ値も高
いという利点がある。このため、着色画素においては高
い遮光性が不要であり紫外線吸収剤の添加剤は必要でな
くなり、また、感度が高いため生産性も向上する。しか
しながら、この反応系の感光性樹脂を裏露光法に適用し
た場合、感度と膜厚は十分得られるものの、通常のカー
ボンを分散させただけでは形成されたブラックマトリッ
クスの表面近辺は樹脂成分が現像中に溶出しているた
め、膜強度は非常に弱く密着力がほとんど得られないと
いう問題があった。

【０００８】しかし、高分子化合物がグラフト化された
カーボンブラックを用いることによりバインダー樹脂の
溶出は抑制され、密着性は大幅に向上する。しかしなが
ら、プレッシャークッカーによる耐湿試験では、十分な
密着力が得られなかった。また、バインダー樹脂樹脂に
ポリヒドロキシスチレン単独重合体、あるいは、ポリヒ
ドロキシスチレン／（メタ）アクリル酸エステルとの共
重合体をべース樹脂として用いた場合、アルカリ現像液
に対する溶解性が十分でないため着色画素上に残留して
しまうという問題点があった。

【０００９】また、黒色ブラックマトリックスの膜厚を
十分に取り、かつ、複数色の着色画素上の黒色層が現像
液等によって完全に除去され残らないようにするために
は、ヒドロキシスチレン系高分子化合物、架橋剤、光酸
発生剤、およびカ−ボンブラックが高分子化合物により
グラフト化されているグラフト化カ−ボンからなる黒色
感光性組成物において、前記ヒドロキシスチレン系高分
子化合物が、構造単位として化学式（４）で表される単
位を５０モル％以上、さらに化学式（５）で表される単
位を５〜３０モル％を含む共重合体である黒色感光性樹
脂組成物としたものが提案されている。

【００１０】

【化４】

【００１１】

【化５】

【００１２】しかしながら、この黒色感光性樹脂組成物
はアルカリ現像性を高くしたため、現像オーバーになる
とカラーフィルタ額縁部の端部の黒色感光性樹脂組成物
が溶解し、十分な遮光性が得られないといった現象が起
きプロセス条件が狭かった。図２は、カラーフィルタ額
縁部の説明図であるが、額縁部（２１）は表示部（２
２）の外周部分である。また、（２３）は表示部（２
２）の一部分を拡大して示すものであり、（２４）は着
色画素を、（２５）は着色画素間の黒色ブラックマトリ
ックスを表している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題点を解決するものであり、カラーフィルタを
構成するブラックマトリックスとして、耐湿試験後の密
着力が十分にあり、光を遮断するのに十分な濃度を持
ち、反射率が低いブラックマトリックスであって、その
形成に際しては現像オーバーになっても、カラーフィル
ター額縁部の端部の黒色感光性樹脂組成物が溶解するこ
となく形成することのできるブラックマトリックスを有
し、かつ、平滑性が高く、膜強度の高いカラーフィルタ
を作製することのできる黒色感光性樹脂組成物、それを
用いたカラーフィルタ及びその製造方法を提供すること
を課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸により架橋
するヒドロキシスチレン系高分子化合物樹脂、架橋剤、
光酸発生剤、及びグラフト化カーボンブラックを主成分
とする黒色感光性樹脂組成物において、該酸により架橋
するヒドロキシスチレン系高分子化合物樹脂が、構造単
位として化学式（６）で表される単位を３９モル％、化
学式（７）で表される単位を４９モル％、化学式（８）
で表される単位を１２モル％を含む共重合体であること
を特徴とする黒色感光性樹脂組成物である。

【００１５】

【化６】

【００１６】

【化７】

【００１７】

【化８】

【００１８】また、本発明は、上記発明による黒色感光
性樹脂組成物において、前記光酸発生剤が、吸収波長３
４０ｎｍ以下の光酸発生剤と吸収波長３４０ｎｍ〜３８
０ｎｍの光酸発生剤とからなることを特徴とする黒色感
光性樹脂組成物である。

【００１９】また、本発明は、上記発明による黒色感光
性樹脂組成物を用いて形成されたブラックマトリックス
を有し、該ブラックマトリックスと着色画素との重なり
による突起がないことを特徴とするカラーフィルタであ
る。

【００２０】また、本発明は、１）透明基板表面上に複
数色の着色画素を設ける工程、 ２）該複数色の着色画素上に波長１７２ｎｍの紫外線を
照射する工程、 ３）請求項１、又は２記載の黒色感光性樹脂組成物を用
いて複数色の着色画素上及び間に黒色樹脂層を設ける工
程、 ４）透明基板裏面側から黒色樹脂層に紫外線を露光する
工程、 ５）加熱する工程、 ６）アルカリ水溶液を黒色樹脂層に接触させ複数色の着
色画素上の黒色樹脂層を剥離除去する工程、を少なくと
も含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法であ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。遮光層であるブラックマトリックスとなる
黒色感光性樹脂組成物は、樹脂系材料と架橋剤と光酸発
生剤とポリマ−グラフト化されたカーボンブラックとか
らなる黒色感光性樹脂組成物である。本発明において用
いられる、ヒドロキシスチレンを３９モル％、（メタ）
アクリル酸エステルを４９モル％、アクリル酸を１２モ
ル％の共重合体は、化学式（９）で表されるヒドロキシ
スチレン、化学式（１０）で表される（メタ）アクリル
酸エステル、化学式（１１）で表わされるアクリル酸と
を共重合することにより得ることができる。

【００２２】本発明における共重合体は通常のラジカル
重合法により容易に製造することができる。共重合体組
成における化学式（９）のヒドロキシスチレンの含有率
は５０モル％以下が好ましく、５０モル％より多いと溶
解性が高く、オーバー現像にて露光部も溶解してしま
う。また化学式（１０）の（メタ）アクリル酸エステル
の含有率は４０〜６０モル％が好ましく、４０モル％よ
り少ないと溶解性が高すぎて現像時に溶解してしまう。
反対に６０モル％より多いと現像時に剥離しない。ま
た、化学式（１１）のアクリル酸の含有率は５〜４０モ
ル％が好ましく、５モル％より少ないと耐湿試験後の密
着性が十分でなく、反対に４０モル％より多いと溶解性
が高すぎて現像時に溶解してしまうという問題点があ
る。

【００２３】

【化９】

【００２４】

【化１０】

【００２５】

【化１１】

【００２６】また、上記化学式（１０）で表されるモノ
マーとしては、具体的にはメタクリル酸メチル、メタク
リル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル
酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル
酸イソブチル、メタクリル酸ＳｅＣ−ブチル、メタクリ
ル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ペンチル、メタクリ
ル酸イソペンチル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタク
リル酸シクロヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシ
ル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸
フェニル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸メチル、
アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル
酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イ
ソブチル、アクリル酸ＳｅＣ−ブチル、アクリル酸ｔ−
ブチル、アクリル酸ｎ−ペンチル、アクリル酸イソペン
チル、アクリル酸ｎ−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキ
シル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−
ヒドロキシエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベ
ンジル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、スチレン等
が挙げられる。

【００２７】本発明における架橋剤としては、Ｎ−アル
コキジメチル化合物が使用でき、具体的にはＮ−メトキ
ジメチル尿素、Ｎ−ブトキジメチル尿素、Ｎ−メトキシ
メチルメラミン、Ｎ−ブトキシメチルメラミン、Ｎ−メ
トキシメチルグアテミン、Ｎ−ブトキシメチルグアテミ
ン等が挙げられ、解像度や安定性の点からＮ−アルコキ
ジメチルの導入率はできるだけ高い方が好ましい。ま
た、架橋剤の添加量は樹脂に対して１０〜８０重量％が
好ましい。添加量が１０重量％より少ないと架橋不足の
ために十分な感度が得られず、反対に８０重量％より多
いと未反応の架橋剤が多く残っているため、露光部の溶
解性が高く、やはり感度が低下し、またカーボン以外の
割合が増加し十分な遮光性が得られなくなる。

【００２８】本発明における光酸発生剤としては、吸収
波長が３４０ｎｍ以下にある光酸発生剤として、例え
ば、トリバロメチル基含有トリアジン誘導体としては、
２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−トリア
ジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチ
ル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキジフェニル）
−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジ
ン、２−（ｐ−クロロフェニル）−４，６ビス（トリク
ロロメチル）−ｓ−トリアジンなどを挙げることができ
る。

【００２９】また、オニウム塩類としては、ジフェニル
ヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨー
ドニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨー
ドニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨー
ドニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニル
ヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨー
ドニウム−ｐ−トルエンスルホナート、４−メトキシフ
ェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、
４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフル
オロホスホネート、４−メトキシフェニルフェニルヨー
ドニウムヘキサフルオロアルセネート、４−メトキシフ
ェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホ
ナート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムト
リフルオロアセテート、４−メトキシフェニルヨードニ
ウム−ｐ−トルエンスルホナート、ビス（４−ｔｅｒｔ
ブチルフェニル）ヨードニウムテトラフルオロボレー
ト、ビス（４−ｔｅｒｔブチルフェニル）ヨードニウム
ヘキサフルオロホスホネート、ビス（４−ｔｅｒｔブチ
ルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアルセネー
ト、ビス（４−ｔｅｒｔブチルフェニル）ヨードニウム
トリフルオロメタンスルホナート、ビス（４−ｔｅｒｔ
ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロアセテー
ト、ビス（４−ｔｅｒｔブチルフェニル）ヨードニウム
−ｐ−トルエンスルホナート等のジアリールヨードニウ
ム塩、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレー
ト、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネ
ート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセ
ネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタン
スルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロ
アセテート、トリフェニルスルホニウム−ｐ−トルエン
スルホナート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホ
ニウムテトラフルオロボレート、４−メトキシフェニル
ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、
４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフ
ルオロアルセネート、４−メトキシフェニルジフェニル
スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、４−メ
トキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロア
セテート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウ
ム−ｐ−トリエンスルホナート、４−フェニルチオフェ
ニルジフェニルテトラフルオロボレート、４−フェニル
チオフェニルジフェニルヘキサフルオロホスホネート、
４−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオロア
ルセネート、４−フェニルチオフェニルジフェニルトリ
フルオロメタンスルホナート、４−フェニルチオフェニ
ルジフェニルトリフルオロアセテート、４−フェニルチ
オフェニルジフェニル−ｐ−トルエンスルホナート等の
トリアールスルホニウム塩等が挙げられる。

【００３０】これらの光酸発生剤は単独で、あるいは混
合して使用しても良く、その添加量は樹脂と架橋剤の合
計量に対して１〜４０重量％が好ましい。これは、４０
重量％を越えて添加した場合は、酸発生量が多すぎ露光
後の加熱によって未露光部にも酸が拡散し架橋反応を起
こし解像性が低下してしまう。また、１重量％より少な
い添加では酸発生量が乏しく架橋反応が十分進まず、パ
ターンが形成できない。

【００３１】また、吸収波長が３４０ｎｍ〜３８０ｎｍ
にある光酸発生剤として、例えば、トリバロメチル基含
有トリアジン誘導体としては、２−（ｐ−メトキシスチ
リル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリ
アジン、２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメ
チノレ）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−１’
−ナフチル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ
−トリアジン、２−（ｐ−メチルチオフェニル）−４，
６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジンなどを
挙げることができる。また、オニウム塩類としては、４
−ヒドロキシナフチルスルホニウムトリフルオロメタン
スルホナート等のトリアールスルホニウム塩等が挙げら
れる。

【００３２】なかでも、吸収波長域が３４０ｎｍ以下で
ある４−フェニルチオフェニルジフェニルヘキサフルオ
ロホスホネート、または２−（ｐ−メトキジフェニル）
−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン
のいずれかと、吸収波長が３４０ｎｍ〜３８０ｎｍであ
る２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）
−ｓ−トリァジン、または２−（ｐ−メチルチオフェニ
ル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリア
ジンのいずれかとを組合わせて使用することが好まし
い。また、青色画素は約４００ｎｍ以上の波長の光をほ
とんど吸収せず透過させるので、光酸発生剤が４００ｎ
ｍ以上に吸収波長があると、画素上の黒色感光性樹脂組
成物が感光し残存するおそれがあるので、上記２種類の
光酸発生剤を組合わせてなる光酸発生剤は４００ｎｍ以
上の領域に吸収波長域をもたないことが好ましい。その
ようなものであれば、可視光カットフィルタを要しな
い。

【００３３】吸収波長域が３４０ｎｍ以下にある光酸発
生剤は、主として感度の向上に寄与する。吸収波長が３
４０ｎｍ〜３８０ｎｍにある光酸発生剤は、画素によっ
て完全には遮られることのない波長域の光で感光するの
で、青色画素上においても感光し青色画素上において酸
を発生させることができる。しかし、この吸収波長が３
４０ｎｍ〜３８０ｎｍにある光酸発生剤において感度の
高いものは４００ｎｍ以上にも感度を有してしまうの
で、上述した不具合を生じやすくなり、感度の高いもの
はあまり望ましくない。その為、高感度化と、青色画素
上の紫外線透過率を上げることの両作用を兼ね備えさせ
るべく、本発明では少なくとも２種の特定の光酸発生剤
からなることが好ましい。

【００３４】光酸発生剤の組合せ比率は、吸収波長域が
３４０ｎｍ以下にある光酸発生剤に対して、３４０ｎｍ
〜３８０ｎｍにある光酸発生剤を５０〜１５０重量％、
より好ましくは７５〜１２５重量％の範囲内で使用され
る。３４０ｎｍ〜３８０ｎｍにある光酸発生剤が少な過
ぎると、青色画素上の紫外線透過率を上げることができ
ず、多過ぎると、感度が低くなり必要な露光量が増大し
露光が長くなってしまうからである。これらを組合わせ
てなる光酸発生剤は全体に対して２〜１５重量％の範囲
内で使用される。１５重量％を越えて添加した場合は、
酸発生量が多すぎて露光後の加熱によって未露光部にも
酸が拡散し架橋反応を起こし解像性が低下してしまう原
因となる。また、２重量％より少ない場合は、酸発生量
が乏しく架橋反応が十分進行せずパターンが形成できな
い。

【００３５】以上の材料を２本ロールミル、３本ロール
ミル、サンドミル、ペイントコンディショナー等の分散
機を用いて混練し黒色感光性樹脂組成物とする。更に分
散時の作業性を向上させるため希釈溶剤として、エチル
セロソルブ、エチルセロゾルブアセテート、ブチルセロ
ソルブ、ブチルセロゾルブアセテート、エチルカルビト
ール、エチルカルビトールアセテート、ジグライム、シ
クロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエー
テル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、乳酸エステル類等の有機溶剤を用いてもよい。

【００３６】以下、本発明による黒色感光性樹脂組成物
を用いたカラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタ
の一例を図１（ａ）〜（ｆ）に示す工程に基づき説明す
る。図１（ａ）に示すように、透明基板（１）上に複数
色の着色画素（２）を設け、図１（ｂ）に示すように、
この複数色の着色画素上に１７２ｎｍの波長の紫外線
（５）を照射する。次に、図１（ｃ）に示すように、こ
の複数色の着色画素（２）上及び間に本発明の黒色感光
性樹脂組成物をスピンナー法、ロールコート法、カーテ
ンコート法等を用いて均一に塗布し黒色樹脂層（３）を
形成する。

【００３７】複数色の着色画素（２）の形成方法として
は、従来技術である顔料分散法等の現在実用化されてい
る方法のいずれを用いても良い。図１（ｂ）に示すよう
に、複数色の着色画素上に１７２nmの波長の紫外線を照
射することにより着色画素が改質され、着色画素上から
黒色樹脂層が剥離し易くなる。

【００３８】次に、図１（ｄ）に示すように、透明基板
（１）の裏面側から紫外光（４）を照射し黒色樹脂層に
酸を発生させる。この照射に用いる光源としては超高圧
水銀灯等を用いる。次に、図１（ｅ）に示すように、上
記で得られた複数色の着色画素（２）と黒色樹脂層
（３）が形成された透明基板（１）を９０℃〜１１０℃
の温度で加熱し、酸の触媒反応を利用して黒色樹脂層に
架橋反応を起こさせる。温度が８０℃より低いと反応が
進行せず十分な感度が得られない、また反対に１２０℃
以上では着色画素（２）上の黒色樹脂層（３）も硬化し
てしまう。

【００３９】次に、図１（ｆ）に示すように、アルカリ
現像液を用いて着色画素上の、アルカリ現像液の浸透し
た黒色樹脂層を剥離除去して、着色画素間にブラックマ
トリックスを有するカラーフィルタ（６）を得る。この
アルカリ現像液としては水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどの無機
アルカリ、またはトリエチルアミン、トリエタノールア
ミン、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイドなど
の有機アルカリを用いることができる。さらに、上記ア
ルカリ現像液に必要に応じて他の添加剤、例えば、界面
活性剤、湿潤剤、有機溶剤などを添加しても良い。

【００４０】透明基板の裏面側から紫外線を照射したと
きに、黒色樹脂層は酸により架橋し透明基板との密着力
が向上するが、複数の着色画素上においては紫外線強度
が弱く密着力は向上せずにアルカリ水溶液が浸透する。
これを利用して着色画素上の黒色樹脂層を剥離現像する
ものである。また、透明基板の裏面側から紫外線を照射
したときに、複数の着色画素上においては、紫外線強度
は弱いが、黒色樹脂層では酸が発生し酸による架橋反応
により黒色樹脂層は多少硬化する。しかし、複数の着色
画素上に１７２ｎｍの波長の紫外線を照射することによ
る改質で、黒色樹脂層は着色画素上から剥離し易く剥離
現像することにより残渣がまったく残らないものとな
る。

【００４１】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。 ＜実施例１＞ 〔黒色感光性樹脂組成物の作製〕酸により架橋するヒド
ロキシスチレン系高分子化合物樹脂（共重合体：共重合
比はｐ−ヒドロキシスチレン／メタクリル酸ｎ−ブチル
／アクリル酸＝３９／４９／１２）１２ｇをバインダー
樹脂に用いて、架橋剤としてヘキサ（Ｎ−メトキジメチ
ル）−メラミン（三和ケミカル社製：ニッカラックＭＷ
−３０Ｍ）を５ｇ、光酸発生剤として、みどり化学社製
「ＴＡＺ−１０４」と「ＴＡＺ−１０７」を１：１．２
５で配合したものを５ｇ、顔料（カーボンブラックが高
分子化合物によりグラフト化されているグラフト化カー
ボン分散溶液）を３００ｇ、溶剤としてＰＧＭ−Ａｃを
１７２ｇ、さらにガラスビーズを５００ｇをガラス瓶に
入れ、ペイントシェーカーにより２時間分散し黒色感光
性樹脂組成物を作製した。

【００４２】〔黒色樹脂層の形成〕図１（ａ）に示す透
明基板（１）としてコーニング社製［７０５９］を用
い、この上に従来技術である顔料分散法を用いて複数色
の着色画素を形成した。これらの複数色の着色画素の膜
厚は１．３μｍであった。この複数色の着色画素上に図
１（ｂ）に示すように１７２ｎｍの波長の紫外線（５）
を照射した。次に、この黒色感光性樹脂組成物を複数の
着色画素上にスピンナーにより６００ｒｐｍ、５秒で塗
布、乾燥し、図１（ｃ）に示すように黒色樹脂層を形成
した。

【００４３】続いて、図１（ｄ）〜（ｅ）に示すよう
に、３ｋＷ超高圧水銀灯により６０ｍＪ／ｃｍ２ の露
光量で前記着色画素をマスクとして透明基板の裏面側よ
り全面露光した。露光後、ホットプレートを用いて１０
０℃で１分間加熱した。次に、１％水酸化ナトリウム水
溶液を用いて、基板を回転させながらシャワーを噴霧す
る方式で９０秒間現像し、着色画素上、および非露光部
の黒色樹脂層を剥離除去した。最後にオーブン中にて２
３０℃で１時間加熱し、図１（ｆ）に示すように複数色
の着色画素間にブラックマトリックスとしての黒色樹脂
層を有するカラーフィルタ（６）を得た。

【００４４】このようにして作製したカラーフィルタ
（６）は、その着色画素上には黒色樹脂層の残留は見ら
れず、ブラックマトリックスとしての黒色樹脂層と複数
色の着色画素との重なりによる突起のないものであっ
た。また、このカラーフィルタをプレッシャークッカー
試験器に入れ、１２０℃、１００％ＲＨ、２気圧の条件
にて５０時間放置後、「ＪＩＳ−Ｋ５４００」記載の碁
盤目付着性試験法にて密着性の評価を行った結果、黒色
樹脂層の剥離個数は０／１００であり密着性に全く問題
ないものであった。

【００４５】＜比較例１＞ 〔黒色感光性樹脂組成物の作製〕酸により架橋するヒド
ロキシスチレン系高分子化合物樹脂（共重合体：共重合
比はｐ−ヒドロキシスチレン／メタクリル酸ｎ−ブチル
／アクリル酸＝３９／４９／１２）１２ｇをバインダー
樹脂に用いて、架橋剤としてヘキサ（Ｎ−メトキジメチ
ル）−メラミン（三和ケミカル社製：ニッカラックＭＷ
−３０Ｍ）を５ｇ、光酸発生剤として、みどり化学社製
ＴＡＺ−１０４を５ｇ、顔料（カーボンブラックが高分
子化合物によりグラフト化されているグラフト化カーボ
ン分散溶液）を３００ｇ、溶剤としてＰＧＭ−Ａｃを１
７２ｇ、さらにガラスビーズを５００ｇをガラス瓶に入
れ、ペイントシェーカーにより２時間分散し黒色感光性
樹脂組成物を作製した。

【００４６】〔黒色樹脂層の形成〕図１（ａ）に示す透
明基板（１）としてコーニング社製「７０５９」を用い
た。この上に従来技術である顔料分散法を用いて複数色
の着色画素を形成した。これらの複数色の着色画素の膜
厚は1.３μｍであった。続いて、１７２ｎｍの波長の紫
外線（５）を照射せずに、黒色感光性樹脂組成物を複数
色の着色画素上にスピンナーにより６００ｒｐｍ、５秒
で塗布し、乾燥し、図１（ｃ）に示す黒色樹脂層を形成
した。

【００４７】次に、図１（ｄ）に示すように、３ｋＷ超
高圧水銀灯により６０ｍＪ／ｃｍ２の露光量で，前記複
数色の着色画素をマスクとして透明基板の裏面側より全
面露光した。露光後、ホットプレートを用いて１００℃
で１分間加熱した。１％水酸化ナトリウム水溶液を用い
て、基板を回転させながらシャワーを噴霧する方式で９
０秒間現像したところ、露光量不足で複数色の着色画素
上には残渣が残り、基板上の露光した黒色樹脂層および
非露光部の黒色樹脂層が剥離してしまった。

【００４８】このように複数色の着色画素上に１７２nm
の波長の紫外線を照射しない、また、光酸発生剤が１種
類であると、露光量を多くしなければ、その複数の着色
画素上に黒色樹脂層の残留が無く、ブラックマトリック
スとしての黒色樹脂層と複数色の着色画素との重なりに
よる突起のないものはできない。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、酸により架橋するヒドロキシ
スチレン系高分子化合物樹脂が、ヒドロキシスチレンを
３９モル％、（メタ）アクリル酸エステルを４９モル
％、アクリル酸を１２モル％の共重合体であるので、こ
の共重合体と架橋剤、光酸発生剤、及びグラフト化カー
ボンブラックを主成分とする黒色感光性樹脂組成物を用
いてカラーフィルタを製造すると、得られるカラーフィ
ルタは、耐湿試験後の密着力が十分にあり、光を遮断す
るのに十分な濃度を持ち、反射率が低いブラックマトリ
ックスであって、その形成に際しては現像オーバーにな
っても、カラーフィルター額縁部の端部の黒色感光性樹
脂組成物が溶解することなく形成することのできるブラ
ックマトリックスを有し、かつ、平滑性が高く、膜強度
の高いカラーフィルタとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による黒色感光性樹脂組成物を用いたカ
ラーフィルタの製造工程の説明図である。

【図２】カラーフィルタ額縁部の説明図である。

【符号の説明】

１・・・透明基板 ２・・・着色画素 ３・・・黒色樹脂層 ４・・・紫外線 ５・・・波長１７２ｎｍの紫外線 ６・・・カラーフィルタ ２１・・・額縁部 ２２・・・表示部 ２３・・・拡大した表示部の一部分 ２４・・・着色画素 ２５・・・黒色ブラックマトリックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５００ Ｆターム(参考） 2H025 AA04 AA13 AA14 AA18 AB13 AC01 AD01 BE00 CB13 CB14 CB17 CB41 CB43 CB45 CC12 CC17 FA17 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA11 BA48 BB42 2H091 FA35Y FB02 FB13 FC23 FC26 FC29 FC30 FD04 FD14 GA17 LA03 LA17 4J100 AB07Q AJ02R AL01P AL02P AL03P AL04P AL08P BA03P BA03Q BC42P CA05 FA08 JA32 JA37 JA38 JA39

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸により架橋するヒドロキシスチレン系高
   分子化合物樹脂、架橋剤、光酸発生剤、及びグラフト化
   カーボンブラックを主成分とする黒色感光性樹脂組成物
   において、該酸により架橋するヒドロキシスチレン系高
   分子化合物樹脂が、構造単位として化学式（１）で表さ
   れる単位を３９モル％、化学式（２）で表される単位を
   ４９モル％、化学式（３）で表される単位を１２モル％
   を含む共重合体であることを特徴とする黒色感光性樹脂
   組成物。 【化１】 【化２】 【化３】
2. 【請求項２】前記光酸発生剤が、吸収波長３４０ｎｍ以
   下の光酸発生剤と吸収波長３４０ｎｍ〜３８０ｎｍの光
   酸発生剤とからなることを特徴とする請求項１記載の黒
   色感光性樹脂組成物。
3. 【請求項３】請求項１、又は請求項２記載の黒色感光性
   樹脂組成物を用いて形成されたブラックマトリックスを
   有し、該ブラックマトリックスと着色画素との重なりに
   よる突起がないことを特徴とするカラーフィルタ。
4. 【請求項４】１）透明基板表面上に複数色の着色画素を
   設ける工程、 ２）該複数色の着色画素上に波長１７２ｎｍの紫外線を
   照射する工程、 ３）請求項１、又は２記載の黒色感光性樹脂組成物を用
   いて複数色の着色画素上及び間に黒色樹脂層を設ける工
   程、 ４）透明基板裏面側から黒色樹脂層に紫外線を露光する
   工程、 ５）加熱する工程、 ６）アルカリ水溶液を黒色樹脂層に接触させ複数色の着
   色画素上の黒色樹脂層を剥離除去する工程、 を少なくとも含むことを特徴とするカラーフィルタの製
   造方法。