JP2003177227A

JP2003177227A - カラーフィルターの製造方法およびそれに用いる黒色感光性樹脂組成物およびカラーフィルター

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Publication number: JP2003177227A
Application number: JP2001375360A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Suda; 廣伸須田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】表面平滑性の高い液晶表示装置用カラーフィル
ターを得ることを目的とする。【解決手段】着色画素と無機透明導電膜を形成してある
透明基板上にバインターポリマーと架橋性モノマーと光
重合開始剤と黒色着色剤からなる組成物を塗布露光する
カラーフィルターの製造方法において、組成物がシロキ
サン結合反応性シラン化合物を添加され、架橋性モノマ
ーとしてエポキシモノマーを用い、シラン化合物にエポ
キシ基を持つものを用い、光重合開始剤として酸を発生
するものを用いることを特徴とするカラーフィルターの
製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置等に用
いられるカラーフィルターの製造方法およびそれに用い
る黒色感光性樹脂組成物、およびカラーフィルターに関
し、さらに詳しくは光透過性の支持体上に、樹脂のバイ
ンダーと顔料を主成分とする遮光パターン層と、顔料を
分散させたネガ型の感光性樹脂を主成分とする着色パタ
ーン層とを有する液晶表示装置等に用いられるカラーフ
ィルターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置用カラーフィルターの遮光
パターン層、いわゆるブラックマトリックスは、赤、
緑、青の複数着色画素パターン層である画素間に存在
し、画素間の光を吸収することによって、液晶パネルの
コントラストを向上させ、良好な画質を得るためのもの
である。さらに、遮光パターン層は、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式の駆動
による液晶表示装置においては、ＴＦＴのスイッチング
素子に光が照射しスイッチング特性が低下することを防
ぐために、欠くことができないものである。

【０００３】そのため、ブラックマトリックスには低い
光透過率が要求され、一般的には金属クロム等によって
不透明金属層を設けることによって形成されている。し
かし、例えば金属クロムによって形成する場合に、形成
方法としてはスパッタリングや蒸着などによるのが一般
的で、ブラックマトリックスを形成するためにかなりの
設備を要し、生産コストも高くなる、さらに金属層の場
合は表面反射率が高くなり、明るい環境下では画質が劣
るという問題点がある。

【０００４】そこで、高分子樹脂と黒色顔料等の非導電
性黒色着色剤を主成分に用いて、感光性樹脂となし、こ
れを塗布し、フォトリソグラフィー法によりブラックマ
トリックスを形成する方法や、黒色顔料等の非導電性黒
色着色剤と感光性樹脂を混合したものを材料として、同
じくフォトリソグラフィー法を用いてブラックマトリッ
クス形成する方法が提案され、知られている。

【０００５】これらの、樹脂タイプの材料を用いた方法
は、生産効率が高く、しかもこれらの方法で得られるブ
ラックマトリックスは、特に黒色着色剤が黒色顔料等の
場合は光を吸収するため、表面の光反射率が低く、明る
い環境下でも良好な画質が得られるという利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記のよう
に、黒色顔料−樹脂タイプの材料を用いると、金属層に
比して遮光効果が劣るために、充分に低い光透過率を得
るためには遮光パターン層を厚く形成することが必要で
あった。

【０００７】黒色着色剤、特に黒色顔料を含む樹脂を厚
く形成するという構成によると、ブラックマトリックス
の端部ではブラックマトリックスと画素とが重なり、重
なり部で突起が生じてカラーフィルター表面の平滑性が
失われる。その際に特に生じる問題としては、液晶の
配向が乱れる、液晶表示装置の液晶層の厚さ、いわゆ
るセルギヤップが乱れる、という２つがある。

【０００８】の問題の結果として、表示のレスポンス
が悪化して残像が生じる、また、液晶表示装置に電圧を
印加した際に、液晶配列の変化が一定方向に生じなくな
るリバースチルトと呼ばれる現象が起き、画像が乱れる
というようなことが生じる。の問題の結果として、コ
ントラストが低下する、色ムラが生じる、視認性が低下
する、などが生じる。

【０００９】例えば、図４はガラス基板１上にブラック
マトリックスとなる黒色樹脂２を厚く形成した後に、
赤、緑、青の画素３，４，５を形成した従来例の図であ
るが、このようにブラックマトリックスと画素が重なり
合った部分は画素の突起が生ずる。

【００１０】ブラックマトリックスと、画素が重なった
部分の画素の突起を小さくし、平滑性を高めるために、
どちらかを薄く形成することが考えられる。しかし、着
色画素パターンを薄くするという方法をとると、透過し
た光に対する着色が充分でなく、色が薄い調子になる、
という問題が生じる。

【００１１】液晶表示装置は、従来のＣＲＴ方式による
表示装置と同等もしくはそれ以上の色調が要求されてい
ることを考えると、画素の膜厚は、顔料を分散させた感
光性樹脂を主成分としている場合には、１．０μｍ程度
以下にすることはできなかった。

【００１２】一方、ブラックマトリックスを薄くすると
光透過率が上昇して、既に述べたような問題が生ずるた
め、薄くすることはできなかった。例えば、従来の樹脂
タイプのブラックマトリックスの場合、厚さは１．２μ
ｍ程度で形成されていたが、０．６μｍで形成した場合
には光透過率が上昇してしまう。

【００１３】以上のように、カラーフィルター表面の平
滑化には多くの問題があるにもかかわらず、例えばアク
ティブマトリックス方式の駆動のひとつである、ＴＦＴ
駆動方式の液晶表示装置の場合は、その液晶層の厚さは
３〜５μｍ程度が一般的であり、カラーフィルターに要
求される品質としては、凹凸差の最大値を液晶層の厚み
の１０％以下にすることが要求されている。

【００１４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、生産効率が良く、明るい環境下でも画質が良い
という樹脂タイプのブラックマトリックスの利点を生か
しつつ、画素を隔離する遮光パターン部が高い光吸収率
を示し、カラーフィルターの表面の画素部分の平滑性が
高く、かつ液晶表示装置に組み込んだ際にはＣＲＴ方式
による表示装置と同等以上の色調を有するような、液晶
表示装置用カラーフィルターを提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明において上記課題
を達成するために、請求項１に係る本発明は、複数の着
色画素をパターン形成し、さらにその上に無機の透明導
電膜を形成してある透明基板上に、バインターポリマー
と架橋性モノマーと光重合開始剤と黒色着色剤からなる
カラーフィルター用黒色感光性樹脂組成物を、無機の透
明導電膜の上に塗布し、透明基板の裏面から露光するこ
とにより、画素の間隙に遮光パターンの硬化層を形成す
るカラーフィルターの製造方法において、前記カラーフ
ィルター用黒色感光性樹脂組成物が光架橋性官能基と脱
水重合反応によりシロキサン結合を生成する反応性基を
それぞれ一つ以上有するシラン化合物を添加され、架橋
性モノマーとしてエポキシモノマーを用い、シラン化合
物にエポキシ基を持つものを用い、光重合開始剤として
酸を発生するものを用いることを特徴とするカラーフィ
ルターの製造方法である。

【００１６】また、請求項２として、黒色着色剤がカー
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も含むことを特徴とする請求項１
記載のカラーフィルターの製造方法でもある。

【００１７】また、本発明は、単に着色画素パターンの
間隙に遮光パターンの硬化層を形成するにとどまらず、
その上に液晶層の厚みを支える柱状のスペーサー層を形
成することも含む。すなわち、本発明では、請求項３に
示すように、請求項１または２記載のカラーフィルター
の製造方法の後、黒色感光性樹脂組成物を全面に塗布
し、表面から紫外線をスペーサを所望するパターンにて
パターン露光し現像するスペーサ形成工程を付加したこ
とを特徴とする請求項１または２記載のカラーフィルタ
の製造方法も付加的に提案できる。

【００１８】また、本発明では、請求項４に示すよう
に、透明導電膜上面が１７２ｎｍの波長の紫外線照射処
理が行われているものであることを特徴とする請求項
１、２または３記載のカラーフィルタの製造方法も付加
的に提案できる。

【００１９】また、本発明では、請求項５に示すよう
に、前記光重合開始剤が、吸収波長が３６５ｎｍ以下に
ある光酸発生剤であることを特徴とする請求項１、２、
３または４記載のカラーフィルタの製造方法も付加的に
提案できる。

【００２０】さらに、本発明の特徴部分は、用いるカラ
ーフィルタ用黒色感光性樹脂組成物にもあると言える。
すなわち請求項６に示すように、バインターポリマーと
架橋性モノマーと光重合開始剤と黒色着色剤からなるカ
ラーフィルター用黒色感光性樹脂組成物において、光架
橋性官能基と脱水重合反応によりシロキサン結合を生成
する反応性基をそれぞれ一つ以上有するシラン化合物を
添加され、架橋性モノマーとしてエポキシモノマーを用
い、シラン化合物にエポキシ基を持つものを用い、光重
合開始剤として酸を発生するものを用いることを特徴と
するカラーフィルター用黒色感光性樹脂組成物も付加的
に提案できる。

【００２１】また、本発明では、請求項７に示すよう
に、黒色着色剤が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も含むこと
を特徴とする請求項６記載のカラーフィルター用黒色感
光性樹脂組成物も付加的に提案できる。

【００２２】また、本発明では、請求項８に示すよう
に、前記光重合開始剤が、吸収波長が３６５ｎｍ以下に
ある光酸発生剤であることを特徴とする請求項１、２、
３または４記載のカラーフィルター用黒色感光性樹脂組
成物である。

【００２３】最後に、本発明の特徴部分は、用いるカラ
ーフィルタにもあると言える。すなわち請求項９に示す
ように、複数の着色画素をパターン形成し、さらにその
上に無機の透明導電膜を形成してある透明基板上の画素
の間隙に、請求項６、７または８に記載のカラーフィル
タ用黒色感光性組成物の重合体からなる遮光パターンの
硬化層を有することを特徴とするカラーフィルターも付
加的に提案できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】上述のような欠点を克服したカラ
ーフィルターを得るために研究を重ねた結果、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明はバインダーポリ
マーと架橋性モノマーと光重合開始剤と黒色着色剤を含
むカラーフィルター用黒色感光性組成物であって、光架
橋性官能基と脱水重合反応によりシロキサン結合を生成
する反応性基をそれぞれ一つ以上有するシラン化合物を
添加することを特徴とするカラーフィルター用黒色感光
性組成物である。以下、この組成物を用いてカラーフィ
ルターを得る手順について詳しく説明していく。

【００２５】図１は本発明の組成物を用いて得られるカ
ラーフィルターを断面で示す模式図である。基体として
の透明基板１上に着色画素パターンの透明層３，４，５
が形成され、該透明層３，４，５は種々の形にレリーフ
状パターニングされている。各々の透明レリーフパター
ンは着色剤により着色されている。各々の着色された透
明レリーフパターンの間には遮光のための黒色樹脂２が
設けられている。パターンには様々な種類があるが、代
表的なものに図２に示すようなストライプ状のパターン
がある。

【００２６】透明基板１は一般に液晶表示装置に用いら
れているものでよく、通常はガラス基板を用いるとよ
い。透明基板１上に透明層３，４，５および、透明導電
膜６（ＩＴＯ）（酸化インジウム〜酸化スズ）が形成さ
れ、該透明層３，４，５は種々の形にレリーフ状パター
ニングされている。

【００２７】この透明基板１に透明層３，４，５およ
び、透明導電膜６が形成された基板上に、バインターポ
リマー、黒色顔料（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）からな
る黒色組成物、架橋性モノマー、光によりラジカルや酸
などを発生してモノマーを重合させる光重合開始剤、お
よびシラン化合物を適当な溶媒に溶解してなる本発明の
組成物の塗液を、塗布する。塗布厚は、柱状スペーサを
形成することまで考慮して、４〜６．５μｍ程度が好ま
しい。

【００２８】バインターポリマーは適度な透明性があ
り、適度な溶媒可溶性を持つものならばいずれも使用可
能であるが、特にアルカリ溶解性を持つものが好まし
く、例えば側鎖部に水酸基、カルボキシル基を含有する
アクリル樹脂、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メ
チルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアク
リレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレー
ト、ブチルメタクリレートなどのアルキルアクリレート
またはアルキルメタクリレート、環状のシクロヘキシル
アクリレートまたはメタクリレート、ヒドロキシエチル
アクリレートまたはメタクリレート、スチレンなどの内
から３〜５種類程度のモノマーを用いて、分子量５００
０〜１０００００程度の共重合体として合成した樹脂な
どが主として使用される。

【００２９】用いる黒色系の着色顔料としては、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からなるペンダント黒色化合物を用
いることも好ましい。これは高抵抗であり、電極間でシ
ョートが起こらない絶縁物だからである。もちろん、単
に黒色顔料をそのまま用いることもできる。

【００３０】架橋性モノマーは光重合可能であればいず
れのものでも使用可能であるが、代表的にはアクリルモ
ノマー、エポキシモノマーが使われる。例えば、アクリ
ルモノマーとしてはトリメチロールプロパントリアクリ
レート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペン
タエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロー
ルプロパンテトラアクリレートなどが好ましく用いられ
る。

【００３１】光重合開始剤は光によりラジカルと酸の両
方を発生することができ、吸収波長が３６５ｎｍ以下の
ものが好ましい。例えば、代表的にはトリアジン系化合
物（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）が特に好まし
く用いられる。

【００３２】シラン化合物は、光架橋性官能基および脱
水重合反応によりシロキサン結合を生成する反応性基を
持つものならばいずれのものでも使用できる。光架橋製
官能基としては、ビニル基、アクリロイル基、メタクリ
ロイル基、エポキシ基、アミノ基、ハロゲン化アルキル
基が例示できる。

【００３３】また、脱水重合反応によりシロキサン結合
を生成する反応性基としては、ヒドロキシシリル基、ま
たはメトキシシリル基、工トキシシリル基などのアルコ
キシシリル基、またはクロロシリル基、ブロモシリル基
などのハロゲン化シリル基、またはアセトキシシリル基
が例示できる。

【００３４】これらの基をそれぞれ一つ以上有するシラ
ン化合物としては、具体的にはビニルエトキシシラン、
ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス（β−メトキシ
エトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル
トリメトキシシラン、γ−メタクリロキシブロピルトリ
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、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、β−（３，４エポキジシクロヘキシル）エチル
トリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン、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−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェ
ニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ク
ロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピル
メチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジ
エトキシシランが例示できる。

【００３５】また、例えば架橋性モノマーに多官能アク
リルを用いた場合は、それに合わせてアクリルシランを
用いるのが良い。同様に架橋性モノマーにエポキシを用
いた場合はそれに合わせてエポキシシランを用いること
が好ましい。

【００３６】上記したそれぞれの物質の混合割合は特に
限定されるものではないが、黒色顔料組生物はバインダ
ーポリマーの５〜２００ｗｔ％、架橋性モノマーはバイ
ンダーポリマーの１０〜８０ｗｔ％、より好ましくは３
０〜８０ｗｔ％、光重合開始剤はモノマーの０．１〜２
０ｗｔ％、シラン化合物はバインダーポリマーの１〜５
０ｗｔ％が好ましい。

【００３７】これを適当な溶媒を用い、後述するような
手段で塗布、成膜できるような粘度まで希釈し、塗液と
する。塗液を塗布する手段はスピンコート、ダイコート
などが通常用いられるが、１２０〜１４０ｃｍ四方程度
の基板上に均一な膜厚で塗布可能な方法ならぱこれらに
限定されるものではない。塗布膜厚は任意であるが、透
過率およびスペーサー特性などを考慮すると通常は４〜
６．５μｍ程度である。

【００３８】この塗布した膜にカラーフィルター複数着
色画素パターンをマスクとして透明基板の裏面から露
光、および、カラーフィルター複数画素透明導電膜６側
から、所定のパターンに従って紫外線を露光することに
より、光の照射された部分においてモノマーおよびシラ
ン化合物の光架橋性官能基が重合して３次元的なネット
ワークを形成するため、および、ホットプレートを用い
て１１０℃、１分加熱することにより溶媒に不溶とな
る。

【００３９】一方、光の照射されていない部分はモノマ
ーおよびシラン化合物の光架橋性官能基の重合反応が起
こらないため膜は溶媒可溶性である。したがって、この
溶媒への溶解性の差から、パターン状の光照射後、適当
な溶媒で膜を洗うと光の照射された部分のみがレリーフ
状のパターンとなって残る。用いる溶媒は用いるバイン
ダーポリマーにより適宜替えることが必要であるが、一
般にはアルカリ水溶液可溶性ポリマーとアルカリ水溶液
が用いられる。アルカリ水溶液はどのようなものでもか
まわないが、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウ
ム水溶液、または両者の混合水溶液に適当な界面活性剤
などを加えたものが好ましく用いられる。

【００４０】得られた黒色感光性樹脂組成物レリーフパ
ターンにはシラン化合物が含まれているが、これを１５
０℃程度まで加熱すると、シラン化合物の脱水重合反応
によりシロキサン結合を生成する反応性基（例えばアル
コキシシリル基）が脱水重合反応を起こし、シロキサン
結合による３次元的なネットワークを形成するようにな
る。このとき光開始剤より発生した酸が存在すると、酸
を触媒として脱水重合反応がより速く、完全に進行する
ようになる。

【００４１】このようにして得られたシロキサン結合の
３次元ネットワークはガラスに近い性質を持つ非常に強
固なものであり、耐久性に優れ、物理的・化学的封じ込
め作用も強いため膜内に分散された黒色顔料などの着色
剤の耐熱性も向上する。したがって、非常に耐熱性に優
れたカラーフィルターを得ることができる。

【００４２】

【実施例】次に、この発明の実施例について説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。＜実施例＞液晶ディスプレイ用の樹脂ブラックマトリッ
クスについて実施した。以下のような組成で塗液を作成
し、室温にて３時間以上十分撹絆、混練した。

【００４３】使用したアクリル樹脂についてはその組成
を以下に示す。メチルメタクリレート２０ｗｔ％メタクリル酸１０ｗｔ％ヒドロキシメタクリレート２０ｗｔ％ブチルメタクリレート２０ｗｔ％シクロヘキシルアクリレート３０ｗｔ％使用したシラン化合物についてはその構造を次（化１）
に示す。

【００４４】

【化１】

【００４５】＜塗液：黒色感光性樹脂分散液＞アクリル樹脂：６ｗｔ％、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）：１．９ｗｔ％、および、多官能
脂環式エポキシモノマー（ダイセル化学工業（株）製・
セロキサイド２０２１）：２．６ｗｔ％、黒色顔料（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）からなる黒色組生物）１１．
５ｗｔ％、光重合開始剤（光酸発生剤）として、みどり
化学社製「ＴＡＺ−１０４」：１．７ｗｔ％、シラン化
合物（信越シリコーン（株）製・ＫＢＭ４０３）：１．
３ｗｔ％、シクロヘキサノン＝７５ｗｔ％。

【００４６】〔黒色樹脂層の形成〕図３（ａ）に示す透
明基板１としてコーニング社製「１７３７」ガラスを基
板として、この上に従来技術である顔料分散法を用いて
ＲＧＢの着色パターンを形成した。これらの複数着色画
素３，４，５の膜厚は１．３μｍであった。カラーフィ
ルタ複数着色画素上に透明導電膜６を形成し、透明導電
膜６が形成された基板上に１７２ｎｍの波長の紫外線を
照射した。この黒色感光性樹脂分散液を複数着色画素
３，４，５および、透明導電膜６の形成された基板の透
明導電膜６膜上に、スピンナーにより６００ｒｐｍ，５
秒で塗布し、乾燥し、図３（ｂ）に示すような黒色樹脂
２を形成した。黒色樹脂の膜厚は、約７μｍであった。

【００４７】続いて図３（ｃ）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
数着色画素３，４，５をマスクとして透明基板１側より
全面裏露光した。引き続き、カラーフィルターの透明導
電膜６側から、所定のパターンに従って紫外線を６０ｍ
Ｊ／ｃｍ²露光した。

【００４８】露光後、ホットプレートを用いて１１０℃
で１分間加熱した。１．０％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、ＲＧＢの着色パターン上、非露光
部、および、裏露光で硬化されたブラックマトリックス
１．５μｍより上の黒色樹脂層を現像除去した。最後に
オーブン中にて２３０℃で１時間加熱し、図１に示すよ
うに、ＲＧＢの着色画素３，４，５間にブラックマトリ
ックスおよび黒色樹脂スペーサーからなる黒色樹脂２を
有するカラーフィルタ（Ａ）を得た。

【００４９】このようにして作製したカラーフィルタ
（Ａ）は、そのＲＧＢの着色画素３，４，５パターン上
には黒色樹脂２の残留は見られず、画素部分にはブラッ
クマトリックスとしての黒色樹脂２とＲＧＢの着色画素
３，４，５との重なりによる突起がなく、そのスペーサ
ー部分には壁状の黒色樹脂スペーサーを有するものであ
った。

【００５０】また、このカラーフィルタ（Ａ）をプレッ
シャークッカー試験器に入れ、１２０℃、１００％Ｒ
Ｈ，２気圧の条件にて５０時間放置後、「ＪｌＳＫ５４
００」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２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。

【００５１】＜比較例１＞アクリル樹脂：６．５ｗｔ％、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）：２．４ｗｔ％、および、光
重合性モノマーとしてトリメチロールプロパントリアク
リレート：２．６ｗｔ％、黒色顔料（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）からなる黒色組生物）１１．５ｗｔ％、光重
合開始剤（光酸発生剤）として、みどり化学社製「ＴＡ
Ｚ−１０４」：２ｗｔ％、シクロヘキサノン＝７５ｗｔ
％のような組成で塗液を作成し、室温にて３時間以上十
分撹絆・混練し、黒色感光性樹脂分散液を作製した。

【００５２】〔黒色樹脂層の形成〕図５（ａ）に示す透
明基板１としてコーニング社製ガラス「１７３７」を基
板として、この上に従来技術である顔料分散法を用いて
ＲＧＢの着色パターンを形成した。これらの複数着色画
素３，４，５の膜厚は１．３μｍであった。この黒色感
光性樹脂分散液を複数着色画素３，４，５の形成で得ら
れたＲＧＢの着色パターン上に、スピンナーにより１２
００ｒｐｍ，５秒で塗布・乾燥し、図５（ｂ）に示すよ
うな黒色樹脂２を１．５μｍ厚形成した。

【００５３】続いて図５（ｃ）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
数着色画素３，４，５をマスクとして透明基板１側より
全面露光した。

【００５４】露光後、ホットプレートを用いて１１０℃
で１分間加熱した。１．０％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秒間現像したところ、ＲＧＢの着色パターン上に
は残渣が残り、また、このカラーフィルター（Ｂ）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、「ＪｌＳＫ５
４００」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２の剥離個数は９０／１００であ
り、密着性に問題があった。

【００５５】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のカラーフィルタ
ーの製造方法によれば、無機の透明導電膜の上に、遮光
パターンを形成するのであるが、用いる黒色感光成樹脂
組成物は、シラン化合物を添加されているので、シロキ
サン結合の３次元的ネットワークを形成することがで
き、遮光パターン自体が耐熱性に優れ、また下層の無機
の透明導電膜との密着性も強固となる。さらに、光重合
開始剤として、酸を発生するものを用いるので、重合反
応の進行が速い感度の良いものとなる。

【００５６】また、本発明の請求項３記載のカラーフィ
ルターの製造方法によれば、上記の遮光パターンの硬化
層を形成した後、柱状スペーサーを表面からの部分露光
法に形成するのであるが、柱状スペーサーは膜厚が厚い
ので黒色顔料により露光の紫外線が下層まで届かないに
もかかわらず、光重合開始剤からの酸発生による化学増
幅作用により、黒色感光成樹脂組成物の塗布層の下層ま
で硬化させることができる。

【００５７】さらに、透明導電膜は、柱状スペーサーの
下に位置するので、液晶パネルの対向基板と電機的にシ
ョートする心配もない。全体として非常に耐久性の高い
カラーフィルターを得ることができ、液晶表示装置に用
いたときは、スペーサにより液晶層の厚さを確実に制御
でき、表示品質の良いものが得られる。

【００５８】さらに、本発明の請求項４記載のカラーフ
ィルターの製造方法によれば、紫外線に暴露することに
より、透明導電膜の表面が化学的に不活性に改質され、
黒色遮光パターンもしくは柱状スペーサーの現像パター
ン化の際、現像により除去すべき部位には、現像残りの
ないきれいな状態となる。

【００５９】本発明の請求項６記載のカラーフィルター
用黒色感光性樹脂組成物によれば、上記したような製造
方法上の利点を実現するものにほかならない。

【００６０】また、各本発明によれば、着色画素パター
ンと上記発明の黒色感光性樹脂組成物からなるブラック
マトリックスとの重なりがないカラーフィルターを形成
することが可能であり、液晶表示装置の表示品質を大幅
に向上させることが可能である請求項９記載のカラーフ
ィルターを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例のカラーフィルターの概略
断面図である。

【図２】図１の実施例のストライプ状パターンを示す平
面図である。

【図３】本願発明の製造方法を示す断面図である。

【図４】従来のカラーフィルターの断面図である。

【図５】別な従来のカラーフィルターの断面図である。

【符号の説明】

１透明基板２黒色樹脂３、４、５画素６ＩＴＯ７マスク（ａ）黒色樹脂層形成前の断面図である。（ｂ）黒色樹脂層形成後の断面図である。（ｃ）全面裏露光工程の断面図である。（ｄ）全工程終了後の断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の着色画素をパターン形成し、さらに
その上に無機の透明導電膜を形成してある透明基板上
に、バインターポリマーと架橋性モノマーと光重合開始
剤と黒色着色剤からなるカラーフィルター用黒色感光性
樹脂組成物を、無機の透明導電膜の上に塗布し、透明基
板の裏面から露光することにより、画素の間隙に遮光パ
ターンの硬化層を形成するカラーフィルターの製造方法
において、前記カラーフィルター用黒色感光性樹脂組成
物が光架橋性官能基と脱水重合反応によりシロキサン結
合を生成する反応性基をそれぞれ一つ以上有するシラン
化合物を添加され、架橋性モノマーとしてエポキシモノ
マーを用い、シラン化合物にエポキシ基を持つものを用
い、光重合開始剤として酸を発生するものを用いること
を特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項２】黒色着色剤が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も
含むことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター
の製造方法。
【請求項３】請求項１または２記載のカラーフィルター
の製造方法の後、黒色感光性樹脂組成物を全面に塗布
し、表面から紫外線をスペーサを所望するパターンにて
パターン露光し現像するスペーサ形成工程を付加したこ
とを特徴とする請求項１または２記載のカラーフィルタ
の製造方法。
【請求項４】透明導電膜上面が１７２ｎｍの波長の紫外
線照射処理が行われているものであることを特徴とする
請求項１、２または３記載のカラーフィルタの製造方
法。
【請求項５】前記光重合開始剤が、吸収波長が３６５ｎ
ｍ以下にある光酸発生剤であることを特徴とする請求項
１、２、３または４記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】バインターポリマーと架橋性モノマーと光
重合開始剤と黒色着色剤からなるカラーフィルター用黒
色感光性樹脂組成物において、光架橋性官能基と脱水重
合反応によりシロキサン結合を生成する反応性基をそれ
ぞれ一つ以上有するシラン化合物を添加され、架橋性モ
ノマーとしてエポキシモノマーを用い、シラン化合物に
エポキシ基を持つものを用い、光重合開始剤として酸を
発生するものを用いることを特徴とするカラーフィルタ
ー用黒色感光性樹脂組成物。
【請求項７】黒色着色剤が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も
含むことを特徴とする請求項６記載のカラーフィルター
用黒色感光性樹脂組成物。
【請求項８】前記光重合開始剤が、吸収波長が３６５ｎ
ｍ以下にある光酸発生剤であることを特徴とする請求項
１、２、３または４記載のカラーフィルター用黒色感光
性樹脂組成物。
【請求項９】複数の着色画素をパターン形成し、さらに
その上に無機の透明導電膜を形成してある透明基板上の
画素の間隙に、請求項６、７または８に記載のカラーフ
ィルタ用黒色感光性組成物の重合体からなる遮光パター
ンの硬化層を有することを特徴とするカラーフィルタ
ー。