JP2006154849A - カラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】遮光層を、薄膜高濃度でかつ反射率を極端に低減したものとしたカラーフィルタを提供すること。
【解決手段】基板上の画素間部位に遮光膜を設けたカラーフィルタにおいて、該遮光膜が、可視光領域に光透過性を持つ有機顔料のうち黄、青、紫、又は黄、赤、青の顔料を混合して疑似黒色化した混色有機顔料を用いた樹脂層と、その上の金属層からなることを特徴とし、かつ疑似黒色化した混色有機顔料にカーボンブラックを好ましくは１〜３０重量％含有してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス等の透明基板上の画素部位に設けられ画素毎にその透過光を着色する透明着色層と、画素間部位に設けられた光透過を防止する遮光層とを備え、例えばカラー液晶表示装置等に適用されるカラーフィルタに係り、特に、前記遮光層の反射率低減が図れるカラーフィルタに関する。

従来、前記のようなカラーフィルタとしては、例えば、図３に示すようにガラス等の透明基板ａと、この透明基板ａ上の画素部位に設けられ画素毎に透過光を異なる色（赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ））に着色する透明着色層ｂと、前記透明基板ａ上の画素部位に設けられこの部位からの光透過を防止して表示画素のコントラスト向上を図る遮光層ｃとでその主要部が構成されており、図４に示すような透明電極ｄ、液晶ｅ、図示外のＴＦＴに接続された画素電極ｆ、ガラス基板ｇからなるカラー液晶表示装置などに組み込まれるものとなる。

ところで、従来のカラーフィルタにおいては前記遮光層ｃをスパッタリング等の手段で製膜されたクロム薄膜により構成しているが、製膜材料であるクロムが高価であること、製膜されたクロム薄膜に傷があった場合にこの薄膜を除去してガラス基板を再利用に供することができない等の欠点があり、かつ、クロムの反射率が高いため、図４に示すように図示外のバックライト光源からの光が遮光層ｃで反射してＴＦＴの誤動作を招いたり、ガラス基板ａ側からの光が遮光層ｃで反射されて表示画像が見にくくなる等の欠点があった。

また、前記遮光層ｃに黒色染料や顔料を分散した感光性樹脂（以下樹脂ブラック）を用いる方法は、製造コストは安価となるものの、薄膜では充分な遮光性を得難く、高品質な遮光層が得られないという問題があった。

そこで、近年、前記クロム薄膜に代えて無電解メッキ法により形成された金属ニッケル膜で前記遮光層ｃを構成する方法が開発されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照）。

以下、遮光層が樹脂ブラック層と金属ニッケル膜とで構成されるカラーフィルタの製造方法の一例を説明する。図２（Ａ）に示すようにカーボンブラック等が混入された感光性の樹脂ブラック膜ｈ’を透明基板ａ上に一様に塗布し、この樹脂ブラック膜ｈ’に対しパターン露光と現像処理とを施して透明基板ａ上の画素間部位に樹脂ブラック層ｈをパターン状に形成する（図２（Ｂ））と共に、Ｓ２＋（スズ塩）を主成分とする還元性溶液で処理して樹脂ブラック層ｈ上にこの還元性溶液ｉを付与し（センシタイジング処理…図２（Ｃ））、かつ、塩化パラジウムを主成分とする溶液で処理し前記還元性溶液が付与された樹脂ブラック層ｈ上にメッキ触媒となる金属パラジウムｊを析出形成された後（アクチベーティング処理…図２Ｄ参照）、無電解メッキにより前記樹脂ブラック層ｈ上に金属ニッケル膜ｋを製膜して樹脂ブラック層ｈと金属ニッケル膜ｋとで構成された遮光層ｃを形成する。（図２（Ｅ））次いで、遮光層ｃが形成された透明基板ａ上の画素部位にＲ、Ｇ、Ｂの透明着色層ｂを選択的に形成して図２（Ｆ）に示すようなカラーフィルタを製造する。

この、無電解メッキにより製膜した金属ニッケル膜ｋ等で遮光層ｃが構成されたカラーフィルタにおいては、遮光層がクロム薄膜で構成された従来のカラーフィルタに較べて遮光層ｃの反射率が低くなるため上述したＴＦＴ層の誤動作が低減し、クロム薄膜に較べて前記樹脂ブラック層ｈや金属ニッケル膜ｋの透明基板ａからの除去が可能なため、遮光層ｃに傷等が生じた場合にはこの遮光層ｃを除去して透明基板ａの再利用が図れ、かつ材料費が安価である等の利点を有するものであった。また、金属ニッケル膜を用いることで、樹脂ブラックを用いた遮光層よりも薄膜で高遮光性が得られるようになった。

しかし、前記無電解メッキ法により製膜される金属ニッケル膜はガラス基板側からの光が遮光層で反射され、液晶表示装置にした場合、強い外光の下では反射及び映り込み等の問題があるので、さらに反射率を下げ、表示コントラストを高める必要があった。
特開昭６２−１７８９０５号公報 特開平４−９０５０１号公報 特願平４−２５７０８９号公報

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、遮光層を、薄膜高濃度でかつ反射率を極端に低減したものとしたカラーフィルタを提供することにある。

本発明はこの課題を解決するため、透明基板上の画素部位に設けられ画素毎にその透過光を着色する透明着色層と、画素間部位に設けられた光透過を防止する遮光層とを備え、該遮光層が、基板側からの反射率が１％以下、光学濃度（ＯＤ）が４以上であり可視光領域でフラットな遮光性を持つことを特徴とするカラーフィルタを提供する。
また前記遮光層は感光性を有する着色樹脂組成物から形成されていることを、好ましくは前記着色樹脂組成物はカーボンブラックを含むことを、あるいは前記着色樹脂組成物の固形分は３〜４０重量％であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

以上説明したように、本発明によるカラーフィルタは、画素間部位に形成される遮光層の反射率が極端に低減できることが分かった。また、本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、遮光層の反射率が低く高濃度である為、強い外光の下でも、反射、及び映り込みがなくなり、さらに表示コントラストが良好となり、高品質な液晶表示装置の作製が可能となった。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における、混色有機顔料としては、可視光領域に光透過性を持つ有機顔料のうち、黄、青、紫、または黄、赤、青の顔料を混合して疑似黒色化したものを用いる。これは疑似黒色化する際に色度座標値がＣ光源の中心に来るような顔料を選択したものであって、これにより可視光領域でフラットな遮光性を持つこと可能となる。

また、混色有機顔料に適量のカーボンブラックを混合、同時分散させることで、遮光膜形成用感光性着色組成物をパターニングし、遮光膜にした後、前記のセンシタイジング処理により、Ｓ２＋を主成分とする還元性溶液が遮光膜に良好に付着し、金属メッキの黒色化の際、ニッケル薄膜が析出しやすくなった。

ここで混色有機顔料に用いる黄色顔料としては、ノバパームイエローＨＲ−０１（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ ８３）、パリオトールイエローＫ−０９６１ＨＤ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ １３８）、パリオトールイエローＬ１８２０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ １３９）、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｄ ０７９０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ １０１）、Ｓｉｃｏ Ｙｅｌｌｏｗ Ｄ ０９５１（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ ３）、ＳｉｃｏＹｅｌｌｏｗ Ｄ １１５０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ ７４）、Ｓｉｃｏ Ｆａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ Ｄ １２５０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ１）、Ｓｉｃｏ Ｆａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ Ｄ １３５０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ １３）、Ｓｉｃｏ Ｆａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ ＮＢ−Ｄ １７６０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ ８３）、Ｓｉｃｏｍｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｄ１１２０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ ３４）等があげられる。

赤色顔料としては、パーマネントカーミンＦＢＢ−０２（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ １４６）、シンカシャレッドＢＲＴ−７９６Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｖｉｏｌｅｔ １９）、クロモフタルレッドＢＲＮ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ １４４）、ホスタパームピンクＥ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ １４６）、クロモフタルレッドＡ２Ｂ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ １７７）、Ｆａｎａｌ Ｐｉｎｋ Ｄ４６８０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ １ ６９）、Ｆａｎａｌ Ｐｉｎｋ Ｄ４８１０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ １６９）、Ｆａｎａｌ Ｐｉｎｋ ４８３０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ ８１）等があげられる。

青色顔料としては、ヘリオゲンブルーＤ−７５６５（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｂｌｕｅ １６）、ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｂｌｕｅ １５：６）、ヘリオゲンブルーＤ７０７２Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｂｌｕｅ １５：３）、ヘリオゲンブルーＤ６９００Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｂｌｕｅ １５：１）、ヘリオゲンブルーＤ６８７０Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｂｌｕｅ １５：２）、ヘリオゲンブルーＤ７１００Ｄ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｂｌｕｅ １５：４）等があげられる。

紫色顔料としては、Ｆａｎｌ Ｖａｉｏｌｅｔ Ｄ５４６０（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇＶｉｏｌｅｔ １ ４５１７５：１）、Ｆａｎｌ Ｖａｉｏｌｅｔ Ｄ５４８０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｖｉｏｌｅｔ １ ４５１７０：２）、Ｆａｎｌ Ｖａｉｏｌｅｔ Ｄ６０６０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｖｉｏｌｅｔ ３９ ４２５５５：２）、Ｆａｎｌ Ｖａｉｏｌｅｔ Ｄ６０７０（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｖｉｏｌｅｔ ３９ ４２５５５：２）、リオノゲンバイオレットＲＬ（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｖｉｏｌｅｔ ２３ ５１３１９）等があげられる。

これら顔料をパターン状の遮光膜として形成する方法としては、これら顔料を感光性樹脂中に分散させ、フォトリソグラフィにより形成する方法が可能である。この際に用いる樹脂としては分散性、耐熱性、アルカリ現像性、透明性に優れたアクリル系樹脂が好ましい。
前記アクリル系樹脂の成分とするアクリル系モノマーとしては、

が挙げられ、ここで、
Ｒ_１はＨまたはＣＨ_３、Ｒ_２は（分枝）アルキル、またはフェニル、シクロヘキシル、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等が示される。

これらの中から必要により選ばれる数種類のモノマーにより合成される。前記のアクリル系モノマーの他、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アクリロニトリル、ビニルアセテート、Ｎ−ビニルピロリドン、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等も適宜選択して用いることが出来る。

また、顔料を樹脂中に分散するため、分散剤が適宜用いられる。分散剤としては、非イオン性界面活性剤（例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル）、イオン性界面活性剤（例えばアルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩）、有機顔料誘導体、ポリエステル等があげられる。分散剤は１種類を単独で使用しても良く、２種類以上を混合して使用しても良い。

樹脂に感光性を与えるために樹脂に光重合性モノマーと光重合開始剤が添加される。光重合性モノマーとしては、単官能性モノマーとして、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、２官能モノマーとして、トリプロピレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、３官能モノマーとしては、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、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアネート、多官能モノマーとして、トリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサアクリレート等が挙げられる。

光重合開始剤としては、トリアジン系化合物として、ピペロニル−ｓ−トリアジン、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、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−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−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、２−（４’−メトキシ−１’−ナフチル）−４，６―ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン等が挙げられる。
また、イミダゾール系化合物として、２−（２，３−ジクロロフェニル）−４，５−ジフェニルーイミダゾーエル二量体、２−（２，３−ジクロロフェニル）−４，５−ビス（３−メトキシフェニル）−イミダゾール二量体、２−（２，３−ジクロロフェニル）−４，５−ビス（４−メトキシフェニル）−イミダゾール二量体、２−（２，３−ジクロロフェニル）−４，５−ビス（４−クロロフェニル）−イミダゾール二量体、２−（２，３−ジクロロフェニル）−４，５−ジ（２−フリル）−イミダゾール、２，２’−ビス（２−クロロフェニル）−４、５、４’、５’−テトラフェニル−１−２’ビイミダゾール等があげられる。
また、ベンゾフェノン系化合物として、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル，４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、４，４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル等が挙げられる。

溶剤としては、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジクライム、シクロヘキサノンなどが用いられるが、塗布性、分散安定性等から選択され、単一または複数の溶剤組成の溶剤を適宜選択する。

メッキ工程については、パターン状の遮光膜が形成されたガラス基板に対し、遮光膜側から一様に紫外線を照射する紫外線照射工程、水素化ホウ素ナトリウムを主成分とする還元性溶液又は次亜リン酸ナトリウムと水素化ナトリウムを主成分とする還元性溶液で処理して前記遮光膜にのみ選択的に還元性溶液を付与するセンシタイジング工程、塩化パラジウムを主成分とする溶液で処理し前記還元性溶液が付与された遮光膜上にメッキ触媒となる金属パラジウムを析出させるアクチベーティング工程、無電解メッキにより前記遮光膜上に金属薄膜を形成する無電解メッキ工程に分けられる。

紫外線照射工程における光源としては、例えば、波長λ＝１８４．９ｎｍ、２５３．７ｎｍの低圧水銀ランプ等が挙げられる。

センシタイジング工程における還元性溶液としては、濃度５ｇ／リットル程度の水素化ホウ素ナトリウムを主成分とする水溶液、あるいは濃度５ｇ／リットル程度の次亜リン酸ナトリウムと濃度５ｇ／リットル程度の水酸化ナトリウムを主成分とする水溶液等が挙げられ、室温条件下においてこの水溶液中に前記ガラス基板を３〜１０分程度浸漬してセンシタイジング処理を行うものである。

アクチベータ工程において適用される処理溶液としては、濃度０．３ｇ／リットル程度の塩化パラジウムが溶解されたｐＨ＝６〜７の溶液等が利用でき、室温条件下においてこの溶液中に３〜１０分程度ガラス基板を浸漬し、前記還元性溶液が付与された遮光膜上にメッキ触媒となる金属パラジウムを析出させる。

なお、無電解メッキ法により前記遮光膜上に選択的に析出させる金属薄膜としては、ニッケル、銅、コバルト、スズ、白金、銀、あるいはこれ等の合金等が挙げられる。

遮光膜形成用着色樹脂組成物の固形分（混合顔料と樹脂と分散剤と光重合性モノマーと光重合開始剤等）は３〜４０重量％が好ましく、更に好ましくは５〜３０重量％、最も好ましくは７〜２０重量％である。３重量％以下、または４０重量％以上であるとスピンコート、ロールコート等の塗布装置で所望の膜厚を得る事が困難となり、また塗布性も低下する。

低反射率を得るために混合するカーボンブラックの割合は、混色有機顔料に対して１〜３０重量部が好ましい。カーボンブラックの割合が３０重量部以上の場合は、無電解メッキがされやすくなるものの、反射率が１％以上となってしまう。

黄色有機顔料と青色有機顔料と紫色有機顔料とを混合し疑似黒色化する場合、各有機顔料の割合は、好ましくは１：１：１〜２：２：１であり、特に好ましくは１：１：１〜１．３：１．３：１である。また、黄色有機顔料と赤色有機顔料と青色有機顔料とを混合し疑似黒色化する場合、各有機顔料の割合は、好ましくは１：１：１〜１：２：２であり、特に好ましくは１：１：１〜１：１．５：１．５である。有機顔料を混合し疑似黒色する場合、前記に示した範囲内で色度座標値がＣ光源の中心付近に位置するため、可視光をバランスよく反射する。

分散剤の割合は、混色有機顔料および、更にカーボンブラックを混合した混合顔料に対し１重量部以上とするのが好ましい。１重量部未満では均一な分散をすることが困難で安定性に欠けたものとなる。

光重合性モノマーの添加量は、分散樹脂の２０〜１５０重量部程度であり、光重合開始剤の添加量は、光重合性モノマーの５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部を１種または、２種以上添加して用いる。

以上のような構成により、本発明のカラーフィルタは、ガラス基板ａ側からの反射率が１％以下と低反射で、また、光学濃度（ＯＤ）も０．３μｍという薄膜高濃度の特性を有する事が可能となった。これにより、強い外光の下でも反射、及び映り込み等がなくなり、また、表示コントラストも良好となった。

＜実施例１：黄、青、紫＞
アクリル樹脂（メタクリル酸２０重量部、ヒドロキシエチルメタクリレート１５重量部、メチルメタクリレート１０重量部、ブチルメタクリレート５５重量部を、エチルセロソルブ３００重量部に溶解し、窒素雰囲気下で、アゾビスニトリル０．７５重量部を加えて、７０℃、５時間反応させ得られたアクリル樹脂）を、樹脂濃度２０重量％になるようにエチルセロソルブで希釈した。この希釈樹脂８０ｇと、黄色顔料（ＢＡＳＦ社製：「パリオトールイエローＬ１８２０」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ １３９））９．３ｇ、青色顔料（ＢＡＳＦ社製：「ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ」）７．２ｇ、紫色顔料（東洋インキ製造（株）製：「リオノゲンバイオレットＲＬ」）７．２ｇ、分散剤（ゼネカ（株）製：
「ソルスパース」）２ｇを添加して、ビーズミル分散機で冷却しながら３時間分した。この着色樹脂１０５．７ｇに対し、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４．０ｇと、光重合開始剤としてピペロニル−ｓ−トリアジン０．８ｇを添加し、溶剤としてエチルセロソルブで固形分７重量％になるように希釈し、よく撹はんして遮光膜形成用着色組成物を作製した。

前記遮光膜形成用着色組成物をガラス基板に塗布し、厚さ０．１５（μｍ）の塗膜を得た。７０℃２０分プリベーク後、画素部が遮光されたマスクを介して精度良くアライメントを行った後、露光（１５０ｍＪ／ｃｍ^２）し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像後良く水洗した。水洗乾燥後、１５０℃で１時間ベークして遮光膜をパターン状に形成した。（図１（Ａ））
次に、このガラス基板１全面をアルカリ脱脂処理し、水洗かつ乾燥した後、低圧水銀ランプ（波長λ＝１８４．９ｎｍ、２５３．７ｎｍ、出力１２０Ｗ）により前記遮光膜側から一様に紫外線を照射して遮光膜７表面を酸化させた。（図１（Ｂ））なお、この紫外線照射処理により以下に述べる還元性溶液に対する遮光膜７の浸水性を著しく向上させることができた。

そして、ガラス基板１を再度水洗した後、このガラス基板１を室内条件下において濃度５ｇ／リットルの水素化ホウ素ナトリウム水溶液（還元性溶液）中に３〜１０分間浸漬して前記遮光膜７のみ水素化ホウ素ナトリウム８を付与した。（図１（Ｃ））

前記、センシタイジング処理を施した後、ガラス基板１を水洗し、かつ、室内条件下において以下に示すアクチベーティング処理用水溶液（水酸化ナトリウムの水溶液によりそのｐＨ＝６〜７に調整されている）内にこのガラス基板１を３〜１０分間浸漬して、水素化ホウ素ナトリウム８が付与された遮光膜７上のみにメッキ触媒となる金属パラジウム９を析出させた。（図１（Ｄ））

＜アクチベーティング処理用水溶液＞
塩化パラジウム ０．３／リットル
吐石酸ナトリウム ０．３／リットル
塩酸 ３ミリリットル／リットル

次に、このガラス基板を再度水洗した後、液温５０℃、ｐＨ＝６．７に設定された無電解ニッケルメッキ液（奥野製薬工業（株）製：「トップケミアロイＢ−１」）内に前記ガラス基板１を５０〜１５０秒間浸漬し、前記金属パラジウム９をメッキ触媒にして遮光膜７上に膜厚０．１５μｍの金属ニッケル膜２を析出させた。そして、ガラス基板１を水洗かつ乾燥し、２３０℃、１時間の加熱処理（ポストアニール）を施した後、室温条件下においてＨＮＯ_３の５０％溶液中に前記ガラス基板１を３〜１０秒間浸漬し金属ニッケル膜２表面を化成処理して黒色化させると共に水洗処理した。このような化成処理を施した後、再度、２３０℃、１時間の加熱処理を施し、表面が酸化された金属ニッケル膜２と遮光膜７とで構成される遮光層４を形成した。（図１（Ｅ））

最後に、この遮光層４が形成されたガラス基板１上の画素部位に、従来と同様の方法によりＲ、Ｇ、Ｂの透明着色層５を選択的に形成してカラーフィルタ６を製造した。（図１（Ｆ））

実施例１で作製したカラーフィルタにおける遮光層のガラス面からの反射率を分光測光装置で測定したところ、０．９％と低反射率であった。
また、遮光層の膜厚を膜厚測定装置で測定したところ、０．３μｍ、光学濃度（ＯＤ）を濃度計で測定したところ４であり、実施例１で作製した遮光層は、低反射でかつ薄膜高濃度であることが分かった。

実施例１で製造されたブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、ガラス側からの反射率が低いため、従来のブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置に比べ、外光において反射、及び映り込みがなく、さらに表示コントラストが良好となった。よって、本発明による遮光層を形成したカラーフィルタを用いることで、高品質な液晶表示装置の作製が可能となった。

＜実施例２：黄、青、赤＞
実施例１と同様にして得た希釈されたアクリル樹脂８０ｇと、黄色顔料（ＢＡＳＦ社製：「パリオトールイエローＬ１８２０」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ １３９））７．２ｇ、赤色顔料（チバガイギー社製：「クロモフタルレッドＡ２Ｂ」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ１７７ ６５３００））７．２ｇ、青色顔料（ＢＡＳＦ社製：「ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ」）９．３ｇ、分散剤（ゼネカ（株）製：「ソルスパース」）２ｇを実施例１同様に分散機にて分散し、以下実施例１と同様にしてカラーフィルタを製造した。

実施例２で作製したカラーフィルタにおける遮光層のガラス面からの反射率を分光測光装置で測定したところ、０．９％と低反射率であった。また、遮光層の膜厚を膜厚測定装置で測定したところ、０．３μｍ、光学濃度（ＯＤ）を濃度計で測定したところ４であり、実施例２で作製した遮光層は、低反射でかつ薄膜高濃度であることが分かった。

実施例２で製造されたブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、ガラス側からの反射率が低いため、従来のブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置に比べ、外光において反射、及び映り込みがなく、さらに表示コントラストが良好となった。よって、本発明による遮光層を形成したカラーフィルタを用いることで、高品質な液晶表示装置の作製が可能となった。

＜実施例３：黄、青、紫；＋カーボンブラック＞
実施例１と同様にして得た希釈されたアクリル樹脂７８ｇと、黄色顔料（ＢＡＳＦ社製「パリオトールイエローＬ１８２０」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ１３９））７．７ｇ、青色顔料（ＢＡＳＦ社製：「ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ」）６．１ｇ、紫色顔料（東洋インキ製造（株）製：「リオノゲンバイオレットＲＬ」）６．１ｇ、カーボンブラック２．１ｇと分散剤（ゼネカ（株）製：「ソルスパース」）２．２ｇを実施例１同様に分散機で分散した。この着色樹脂１０２．２ｇに対し、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３．９ｇと、光重合開始剤としてピペロニル−ｓ−トリアジン０．８ｇを添加し、以下実施例１と同様にしてカラーフィルタを製造した。

実施例３で作製したカラーフィルタにおける遮光層のガラス面からの反射率を分光測光装置で測定したところ、１．０％と低反射率であった。また、遮光層の膜厚を膜厚測定装置で測定したところ、０．３μｍ、光学濃度（ＯＤ）を濃度計で測定したところ４であり、実施例３で作製した遮光層は、低反射でかつ薄膜高濃度であることが分かった。

実施例３で製造されたブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、ガラス側からの反射率が低いため、従来のブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置に比べ、外光において反射、及び映り込みがなく、さらに表示コントラストが良好となった。よって、本発明による遮光層を形成したカラーフィルタを用いることで、高品質な液晶表示装置の作製が可能となった。

＜実施例４：黄、赤、青＋カーボンブラック＞
実施例１と同様にして得た希釈されたアクリル樹脂７８ｇと、黄色顔料（ＢＡＳＦ社製：「パリオトールイエローＬ１８２０」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｙｅｌｌｏｗ １３９））６．１ｇ、赤色顔料（チバガイギー社製：「クロモフタルレッドＡ２Ｂ」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ Ｒｅｄ１７７ ６５３００））６．１ｇ、青色顔料（ＢＡＳＦ社製：「ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ」）７．７ｇ、カーボンブラック２．１ｇと分散剤（ゼネカ（株）製：「ソルスパース」）２．２ｇを実施例１同様に分散機で分散した。以下実施例３と同様にしてカラーフィルタを製造した。

実施例４で作製したカラーフィルタにおける遮光層のガラス面からの反射率を分光測光装置で測定したところ、１．０％と低反射率であった。また、遮光層の膜厚を膜厚測定装置で測定したところ、０．３μｍ、光学濃度（ＯＤ）を濃度計で測定したところ４であり、実施例４で作製した遮光層は、低反射でかつ薄膜高濃度であることが分かった。

実施例４で製造されたブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、ガラス側からの反射率が低いため、従来のブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置に比べ、外光において反射、及び映り込みがなく、さらに表示コントラストが良好となった。よって、本発明による遮光層を形成したカラーフィルタを用いることで、高品質な液晶表示装置の作製が可能となった。

＜実施例５：裏露光法による製造＞
基板としてコーニング社製ノンアルカリガラス：「７０５９」を用い、この上にフジハント（株）製：「カラーモザイクＣＲ７０００」をスピンコート法で膜厚が１．２μｍになるようにコートし、９０℃３０分乾燥後、基板より１００μｍあけてマスクを配し、２００ｍＪ／ｃｍ^２で露光を行った後、現像、焼成をして赤色パターンを形成した。以下同様に緑色（「ＣＧ７０００」）、青色（「ＣＢ７０００」）のパターンを形成した。（図５（Ａ））

この上に、実施例３と同様にして得た遮光膜形成用着色組成物を厚さ０．１５μｍに塗布し、（図５（Ｂ））７０℃２０分プリベーク後、透明基板の裏側から１５０ｍＪ／ｃｍ^２で全面露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像し、水洗、乾燥後１５０℃１時間ベークして遮光膜をパターン状に形成した。（図５（Ｃ））この後全面をアルカリ脱脂処理し、水洗、乾燥後、低圧水銀ランプにより遮光膜側から一様に紫外線を照射した。水洗後、室内条件下において５ｇ／リットルの水素化ホウ素ナトリウム水溶液（還元性溶液）中に３〜１０分浸漬して前記遮光膜のみ水素化ホウ素ナトリウム８を付与した。（図５（Ｄ））

前記センシタイジング処理を施した後、ガラス基板を水洗し、かつ室内条件下において以下に示すアクチベーティング処理用水溶液（水酸化ナトリウムの水溶液によりそのＰＨ＝６〜７に調整されている）内にこのガラス基板を３〜１０分浸漬して、水素化ホウ素ナトリウムが付与された遮光膜上のみメッキ触媒となる金属パラジウム９を析出させた（図５（Ｅ））

＜アクチベーティング処理用水溶液＞
塩化パラジウム ０．３／リットル
吐石酸ナトリウム ０．３／リットル
塩酸 ３ミリリットル／リットル

次に、このガラス基板を再度水洗した後、液温５０℃、ｐＨ＝６．７に設定された無電解ニッケルメッキ液（奥野製薬工業（株）製：「トップケミアロイＢ−１」）内に前記ガラス基板を５０〜１５０秒間浸漬し、前記金属パラジウムをメッキ触媒にして遮光膜上に膜厚０．１５μｍの金属ニッケル膜を析出させた。そして、ガラス基板を水洗かつ乾燥し、２３０℃、１時間の加熱処理（ポストアニール）を施し、カラーフィルタを作成した。（図５（Ｆ））

以上のようにして得たカラーフィルタの遮光層のガラス面からの反射率を分光測光装置で測定したところ、１．０％と低反射率であった。
また、遮光層の膜厚を膜厚測定装置で測定したところ、０．３μｍ、光学濃度（ＯＤ）を濃度計で測定したところ４であり、実施例５で作製した遮光層は、低反射でかつ薄膜高濃度であることが分かった。また裏露光法を用いたためブラックマトリクス画素上の重なり部分の特記のない平坦なものとなった。

実施例１で製造されたブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、ガラス側からの反射率が低いため、従来のブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置に比べ、外光において反射、及び映り込みがなく、さらに表示コントラストが良好となった。また、平坦なカラーフィルタのため、表示ムラ等の発生もなかった。よって、本発明による遮光層を形成したカラーフィルタを用いることで、高品質な液晶表示装置の作製が可能となった。

＜比較例１：カーボンブラックのみ＞
実施例１と同様にして得た希釈されたアクリル樹脂７８ｇとカーボンブラック２２ｇと分散剤（ゼネカ（株）製：「ソルスパース」）２．２ｇを、実施例１と同様にして分散機で分散した。以下実施例３と同様にしてカラーフィルタを製造した。

比較例で作成したカラーフィルタにおける遮光層のガラス面からの反射率を分光測定装置で測定したところ、７％と反射率が高かった。また、実施例４で製造されたブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置はガラス側からの反射率が高いため、外光において反射、及び映り込みが発生し、良好な表示コントラストも得られなかった。

＜比較例２：黄、青、紫、金属層なし＞
実施例１と同様にして得た希釈されたアクリル樹脂８０ｇと、黄色顔料（ＢＡＳＦ社製：「パリオトールイエローＬ１８２０」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ ＹＥＬＬＯＷ１３９））９．３ｇ、青色顔料（ＢＡＳＦ社製：「ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ」）７．２ｇ、紫色顔料（東洋インキ製造（株）製：「リオノゲンバイオレットＲＬ）７．２ｇ、分散剤（ゼネカ（株）製：「ソルスパース」）２ｇを添加したものを実施例１と同様にして分散機で分散した。この着色樹脂１０５．７ｇに対し、光重合性モノマーとしてピペロニル−Ｓ−トリアジン０．８ｇを添加し、実施例１と同様に遮光膜形成用着色組成物を作製した。

前記遮光膜形成用着色組成物をガラス基板に塗布し、厚さ０．１５μｍの塗膜を得た。７０℃２０分プリベーク後、画素部が遮光されたマスクを介して精度良くアライメントを行った後、露光（１５０ｍｌ／ｃｍ^２）し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像後良く水洗した。水洗乾燥後、１５０℃で１時間ベークして遮光膜をパターン状に形成し、ブラックマトリクス（遮光層）を作製した。

最後に、このブラックマトリクスが形成されたガラス基板の画素部位に、従来と同様の方法によりＲ、Ｇ、Ｂの透明着色層を選択的に形成してカラーフィルタを製造した。

比較例２で作製したカラーフィルタにおける遮光層のガラス面からの反射率を分光測定装置で測定したところ、０．９％と低反射であった。しかし、遮光層の光学濃度（ＯＤ）を濃度計で測定したところ０．５であり、比較例２で作製した遮光層は、低反射であるものの、高濃度ではなかった。比較例２で製造されたブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、ブラックマトリクスの濃度が低いため、良好な表示コントラストが得られなかった。

＜比較例３：黄、青、赤、金属層なし＞
実施例１と同様にして希釈されたアクリル樹脂８０ｇと、黄色顔料（ＢＡＳＦ社製：「パトリオトールイエローＬ１８２０」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ ＹＥＬＬＯＷ１３９））７．２ｇ、赤色顔料（チバガイギー社製：「クロモフタルレッドＡ２Ｂ」（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇ ＲＥＤ１１７ ６５３００））７．２ｇ、青色顔料（ＢＡＳＦ社製：「ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ」）９．３ｇ、分散剤（ゼネカ（株）製：「ソルスパース」）２ｇを添加してこれを実施例１と同様にして分散機で分散した。この着色樹脂１０５．７ｇに対し、光重合性モノマーとしてトリメチロールプロアンアクリレート４．０ｇと、光重合性開始剤としてピペロニル−Ｓ−トリアジン０．８ｇを添加し、実施例１と同様に遮光膜形成用着色組成物を作製した。

前記遮光膜形成用着色組成物をガラス基板に塗布し、厚さ０．１５μｍの塗膜を得た。７０℃２０分プリベーク後、露光（１５０ｍＪ／ｃｍ^２）し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像後良く水洗した。水洗乾燥後、１５０℃で１時間ベークして遮光膜をパターン状に形成し、ブラックマトリクス（遮光層）を作製した。

最後に、このブラックマトリクスが形成されたガラス基板の画素部位に、従来と同様の方法によりＲ、Ｇ、Ｂの透明着色層を選択的に形成してカラーフィルタを製造した。

比較例３で作製したカラーフィルタにおける遮光層のガラス面からの反射率を分光測定装置で測定したところ、０．９と低反射であった。しかし、遮光層の光学濃度（ＯＤ）を濃度計で測定したところ０．５であり、比較例３で作製した遮光層は、低反射であるものの高濃度ではなかった。比較例で製造されたブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、ブラックマトリクスの濃度が低いため、良好な表示コントラストが得られなかった。

本発明のカラーフィルタの一実施例の製造工程を示す説明図である。 無電解メッキ法が適用された従来のカラーフィルタの製造工程を示す説明図である。 従来のカラーフィルタに係る断面の構造を示す説明図である。 カラーフィルタが組込まれたカラー液晶表示装置の構成の一例を示す説明図である。 本発明のカラーフィルタの裏露光法による製造工程を示す説明図である。

符号の説明

１…ガラス基板 ２…金属ニッケル膜 ４…遮光層 ５…透明着色層
６…カラーフィルタ ７…遮光膜 ８…水素化ホウ素ナトリウム
９…金属パラジウム

Claims (4)

1. 透明基板上の画素部位に設けられ画素毎にその透過光を着色する透明着色層と、画素間部位に設けられた光透過を防止する遮光層とを備え、該遮光層が、基板側からの反射率が１％以下、光学濃度（ＯＤ）が４以上であり可視光領域でフラットな遮光性を持つことを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記遮光層は感光性を有する着色樹脂組成物から形成されていることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
3. 前記着色樹脂組成物はカーボンブラックを含むことを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタ。
4. 前記着色樹脂組成物の固形分は３〜４０重量％であることを特徴とする請求項２または３記載のカラーフィルタ。

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