JP2006178046A - ブラックマトリクス基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、細線化されたブラックマトリクスを有するブラックマトリクス基板、およびその製造方法を提供することを主目的としている。
【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、基材上に、遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布するブラックマトリクス形成用材料塗布工程と、
前記ブラックマトリクス形成用材料に、パターン状にエネルギーを照射する第１露光工程と、
前記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する現像工程と、
前記現像工程終了後に残存する前記ブラックマトリクス形成用材料に、エネルギーを照射する第２露光工程と、
前記ブラックマトリクス形成用材料を加熱するポストベーク工程と
を有することを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラーフィルタ等に用いられる、ブラックマトリクスを有するブラックマトリクス基板、およびその製造方法に関するものである。

近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。このような液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルタとしては、通常、ブラックマトリクスが形成され、そのブラックマトリクスの開口部に着色層が形成されることとなる。

このようなブラックマトリクスとしては、従来よりクロム等の金属を真空蒸着させた金属薄膜をエッチング加工したものが用いられているが、近年、黒色の顔料等を分散させた樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー法等によってパターニングすることにより形成される樹脂製ブラックマトリクスの開発が進められ、実用化されている。このような樹脂製のブラックマトリクスにおいては、金属薄膜からなるブラックマトリクスと比較して、真空蒸着等のプロセスが不要であり、大面積のカラーフィルタにも適用可能である、という利点を有する。

ここで、近年、液晶ディスプレイ等の高画質化が求められており、カラーフィルタの高精細化が望まれている。上述したようなブラックマトリクスにおいて、線幅が太い場合には、カラーフィルタの高精細化を図ることができず、また着色層を透過する光が少ないものとなるため、液晶表示装置の輝度が低くなる。そこで、より細線化したブラックマトリクスを有するカラーフィルタ等の提供が望まれており、例えば特許文献１や特許文献２に示されるように、樹脂製ブラックマトリクスの材料面の改良等も進められているが、材料面のみで、上記細線化を行うことは難しく、さらなる改良が望まれていた。

また、上述したような樹脂製ブラックマトリクスを形成する場合には、フォトリソグラフィー法による現像工程終了後、通常、より硬化を促進させるために、加熱工程（ポストベーク工程）が行われることとなる。その際、樹脂製ブラックマトリクスの種類によっては、例えば図３に示すように、現像工程終了後のブラックマトリクス２（図３（ａ））にポストベーク工程を行うことによって、未硬化の樹脂が熱により溶融すること等から（以下、メルトフローともいう。）ブラックマトリクス２の形状が変化し、線幅が太くなる（図３（ｂ））場合があった。また、このようなメルトフローが生じた場合には、細線化が困難となるだけでなく、極端に端部の膜厚が薄くなり、端部での遮光性が低くなる等の問題もあった。

一方、上記ポストベーク工程においてメルトフローが生じない程度、現像前に樹脂の硬化を促進させた場合や、ポストベーク工程時にメルトフローしないような、硬化性の高い樹脂をブラックマトリクス形成用の樹脂として用いた場合には、現像により不溶部分の除去が困難であったり、現像工程において、線幅の調整を行うことが困難であったりするため、細線化を行うことが困難であった。
特開平９−１９７１１５号公報 特開２０００‐２９２６１５号公報

そこで、細線化されたブラックマトリクスを有するブラックマトリクス基板、およびその製造方法の提供が望まれている。

本発明は、基材上に、遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布するブラックマトリクス形成用材料塗布工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料に、パターン状にエネルギーを照射する第１露光工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する現像工程と、上記現像工程終了後に残存する上記ブラックマトリクス形成用材料に、エネルギーを照射する第２露光工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料を加熱するポストベーク工程とを有することを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法を提供する。

本発明においては、上記現像工程終了後、上記第２露光工程により、ブラックマトリクス形成用材料の硬化を促進させてから、ポストベーク工程を行うことから、ポストベーク工程でのブラックマトリクス形成用材料の形状の変化を制御することができ、ポストベーク工程において、熱により形状が変化し、線幅が太くなることを防ぐことができる。したがって、本発明によれば、目的とする形状および線幅を有するブラックマトリクスが形成されたブラックマトリクス基板を製造することができる。

上記発明においては、上記第２露光工程により照射されるエネルギーがｉ線換算で、１００ｍＪ／ｃｍ^２〜３０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることが好ましい。このような範囲内、エネルギーを照射することにより、上記ブラックマトリクス形成用材料を硬化させることができ、上記ポストベーク工程でのブラックマトリクス形成用材料の変化を制御することが可能となるからである。

またさらに、上記発明においては、上記第１露光工程により照射されるエネルギーがｉ線換算で、１０ｍＪ／ｃｍ^２〜１００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることが好ましい。これにより、第１露光工程により、ブラックマトリクス形成用材料を完全に硬化させることのないものとすることができ、例えば現像工程において、ブラックマトリクス形成用材料を目的とする線幅に調整することが可能となるからである。

また、本発明は、基材と、上記基材上に形成され、少なくとも遮光性材料および樹脂を含有するブラックマトリクスとを有するブラックマトリクス基板であって、上記ブラックマトリクスの線幅が４μｍ〜１０μｍの範囲内であり、上記ブラックマトリクスの側部から１μｍにおける上記ブラックマトリクスの膜厚が、上記ブラックマトリクスの最大膜厚の５０％以上であることを特徴とするブラックマトリクス基板を提供する。

本発明によれば、上記ブラックマトリクスの線幅が上記範囲内であり、かつ端部から所定の距離における膜厚が、上記値以上であることから、比較的線幅が細く、切り立った形状に形成されたブラックマトリクスを有するブラックマトリクス基板とすることができる。したがって、例えば様々な種類のカラーフィルタ等に用いることが可能なブラックマトリクス基板とすることができ、またブラックマトリクスの端部においても、遮光性の高いものとすることができる。

本発明によれば、目的とする形状および線幅を有するブラックマトリクスが形成されたブラックマトリクス基板を製造することができる。

本発明は、カラーフィルタ等に用いられる、ブラックマトリクスを有するブラックマトリクス基板、およびその製造方法に関するものである。以下、それぞれについてわけて説明する。

Ａ．ブラックマトリクス基板の製造方法
まず、本発明のブラックマトリクス基板の製造方法について説明する。本発明のブラックマトリクス基板の製造方法は、基材上に、遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布するブラックマトリクス形成用材料塗布工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料に、パターン状にエネルギーを照射する第１露光工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する現像工程と、上記現像工程終了後に残存する上記ブラックマトリクス形成用材料に、エネルギーを照射する第２露光工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料を加熱するポストベーク工程とを有することを特徴とするものである。

本発明のブラックマトリクス基板の製造方法は、例えば図１に示すように、基材１上に、上記ブラックマトリクス形成用材料２を塗布する塗布工程（図１（ａ））と、そのブラックマトリクス形成用材料２に、例えばフォトマスク３を用いてパターン状にエネルギー４を照射する第１露光工程（図１（ｂ））と、第１露光工程において、エネルギー４が照射されていない部分のブラックマトリクス形成用材料２を除去する現像工程（図１（ｃ））と、その現像工程終了後、残存するブラックマトリクス形成用材料に、さらにエネルギー４を照射する第２露光工程（図１（ｄ））と、そのブラックマトリクス形成用材料２をポストベークするポストベーク工程を行い、透明基材１上にブラックマトリクス２が形成されたブラックマトリクス基板（図１（ｅ））を製造する方法である。

一般的なブラックマトリクス基板の製造方法においては、上記現像工程後、ポストベーク工程が行われることとなるため、熱によって未硬化の樹脂が溶融すること等により、現像工程終了後に形成された形状より線幅が太くなったり、端部の膜厚が薄くなり、形成されたブラックマトリクスの端部での遮光性が低くなる場合等があった。

一方、本発明においては、上記現像工程終了後のブラックマトリクス形成用材料に対してエネルギーを照射する第２露光工程を行うことにより、ブラックマトリクス形成用材料の硬化を促進させることができる。これにより、ポストベーク工程におけるブラックマトリクス形成用材料の形状の変化を制御することができ、ブラックマトリクスの形状が大幅に変化することがないものとすることができるため、細い線幅を有し、かつ目的とする形状にブラックマトリクスを形成することができる。ここで、本発明においていう線幅とは、ブラックマトリクスの端部から反対側の端部までの距離をいうこととする。

したがって、本発明のブラックマトリクス基板の製造方法によれば、例えば高精細なカラーフィルタ等、種々の用途に利用可能なブラックマトリクス基板を製造することができるのである。
以下、本発明のブラックマトリクス基板の製造方法における各工程ごとに詳しく説明する。

１．ブラックマトリクス形成用材料塗布工程
まず、本発明のブラックマトリクス基板の製造方法におけるブラックマトリクス形成用材料塗布工程について説明する。本発明におけるブラックマトリクス形成用材料工程は、遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布する工程であり、上記ブラックマトリクス形成用材料を塗布することが可能な方法であれば、その塗布方法等は特に限定されるものではない。例えば、後述するようなブラックマトリクス形成用材料を、溶剤に溶解させて、一般的なブラックマトリクス形成用材料の塗布に用いられるスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により塗布することにより行うことができる。
また、使用される溶剤としては、例えば酢酸ブチル、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、エチルセルソルブ、３−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。なお、通常、上記方法により塗布した後、ホットプレート等を用いて上記溶剤を揮発させて層を形成することとなる。

ここで、本工程によりブラックマトリクス形成用材料を塗布し、上記溶剤を揮発させて乾燥させた後のブラックマトリクス形成用材料の膜厚としては、製造されるブラックマトリクス基板の用途等にもよるが、通常０．５μｍ〜２．０μｍ程度、中でも０．８μｍ〜１．２μｍ程度とされる。

また、本発明に用いられるブラックマトリクス形成用材料としては、遮光性材料および感光性樹脂を含有し、ブラックマトリクスを形成可能なものであれば、特に限定されるものではないが、本発明においては、ブラックマトリクスを細線化する観点から、特に後述する第１露光工程で照射されるエネルギーによって完全に硬化するような材料ではないものであることが好ましい。このような材料を用いることにより、後述するように、現像工程におけるシャワー圧や現像時間等を調整することによって、より細線化を図ることができるからである。

このようなブラックマトリクス形成用材料としては、通常、遮光性材料や感光性樹脂に、光開始剤やモノマー等を添加したものを用いることができる。

上記遮光性材料としては、一般的にブラックマトリクスに用いられる材料を用いることができ、例えばカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子等が挙げられる。

また、感光性樹脂としては、カルド樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−ビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレン−メタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等を例示することができる。

さらに、重合可能なモノマーであるメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）アクリレートの中から選ばれる１種以上と、（メタ）アクリル酸、アクリル酸の二量体（例えば、東亞合成化学（株）製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの無水物の中から選ばれる１種以上からなるポリマー又はコポリマーも例示できる。また、上記のコポリマーにグリシジル基又は水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を付加させたポリマー等も例示できるが、これらに限定されるものではない。

上記例示の中でも、エチレン性不飽和結合を含有する樹脂は、モノマーと共に架橋結合を形成し、優れた強度が得られるので、特に好ましく用いられる。

また、本発明に用いることが可能なモノマーとしては、例えば多官能アクリレートモノマーが挙げられ、アクリル基やメタクリル基等のエチレン性不飽和結合含有基を２つ以上有する化合物を用いることができる。具体的には、エチレングリコール（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトール（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート等を例示することができる。

多官能アクリレートモノマーは、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、本発明において（メタ）アクリルとはアクリル又はメタクリルのいずれかであることを意味し、（メタ）アクリレートとはアクリレート基又はメタクリレートのいずれかであることを意味する。

また、本発明に用いることが可能な光開始剤としては、紫外線、電離放射線、可視光、或いは、その他の各波長、特に３６５ｎｍ以下のエネルギー線で活性化し得る光ラジカル重合開始剤を使用することができる。そのような光重合開始剤して具体的には、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ社製Ｎ１７１７、四臭化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性色素とアスコルビン酸やトリエタノールアミンのような還元剤との組み合わせ等を例示できる。本発明では、これらの光重合開始剤を１種のみ又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

２．第１露光工程
次に、本発明における第１露光工程について説明する。本発明における第１露光工程は、基材上に塗布された上記ブラックマトリクス形成用材料に、ブラックマトリクスを形成するパターン状にエネルギーを照射する工程であれば、特に限定されるものではない。通常、フォトマスク等を用いて、エネルギーを照射することにより行うことができる。

このような第１露光工程で照射されるエネルギー照射量としては、上記ブラックマトリクス形成用材料の種類等により適宜選択されるものであるが、上述したように、ブラックマトリクス形成用材料を完全に硬化させる飽和露光量より少ないことが好ましい。これにより、後述する現像工程において、ブラックマトリクス形成用材料の細線化を図ることが可能となるからである。このようなエネルギー照射量として具体的には、ｉ線換算で、１０ｍＪ／ｃｍ^２〜１００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内、中でも２０ｍＪ／ｃｍ^２〜６０ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることが好ましい。上記エネルギー照射量より多い場合には、ブラックマトリクス形成用材料の硬化が進み、後述する現像工程での現像が困難となったり、現像工程での細線化が困難となる場合があるからである。また、上記エネルギー照射量より少ない場合には、硬化が弱く、後述する現像工程で目的とする形状に現像することが困難となる場合があるからである。

また、この際照射されるエネルギーとしては、上記光開始剤の種類等により適宜選択されるものであり、上記ブラックマトリクス形成用材料を硬化させることが可能なものであればよい。ここで、本発明でいうエネルギーとは、いかなるエネルギー線の照射をも含み、可視光の照射に限定されるものではない。通常、このようなエネルギーとしては、紫外光を用いることができ、特に２５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度の波長の光等を用いることができる。

また、本発明においては、露光の際に用いられるフォトマスク等の開口部の線幅を、３μｍ〜１０μｍ程度、中でも５μｍ〜８μｍ程度とすることが好ましい。このような開口部を有するフォトマスク等を用いることにより、最終的に４μｍ〜１０μｍ程度、中でも５μｍ〜７μｍ程度の線幅のブラックマトリクスを形成することができるからである。

３．現像工程
次に、本発明における現像工程について説明する。本発明における現像工程は、上記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する工程であり、上記非露光部を除去することが可能であれば、その方法等は特に限定されるものではなく、一般的なブラックマトリクスの現像方法と同様の方法により行うことができる。

ここで、本発明においては、上記第１露光工程においてエネルギー照射された領域の幅より、細い線幅となるように、ブラックマトリクス形成用材料を現像することが好ましい。上記第１露光工程において、完全にブラックマトリクス形成用材料が硬化されていないものとすることから、例えば現像液を塗布するシャワーの圧力等によってエネルギー照射された領域の幅より細い線幅とすることができ、形成されるブラックマトリクスをより細線化することができるからである。

このようにブラックマトリクス形成用材料の線幅を、露光された幅より細くする方法としては、例えば上記現像液のシャワー圧を調整する方法や、現像時間の長さを調整する方法、現像液濃度を調整する方法、現像温度を調整する方法等が挙げられる。

４．第２露光工程
次に、本発明における第２露光工程について説明する。本発明の第２露光工程は、上記現像工程終了後に残存するブラックマトリクス形成用材料にエネルギーを照射して、ブラックマトリクス形成用材料の硬化を促進させる工程である。

本工程において照射されるエネルギー照射量としては、上記ブラックマトリクス形成用材料の種類等により適宜選択される。ここで、本工程においては、照射されるエネルギー照射量を調整することにより、後述するポストベーク工程でのブラックマトリクス形成用材料の形状変化を調整することが可能となる。例えば、上記現像工程終了後のブラックマトリクス形成用材料の形状のまま、ブラックマトリクスを形成したい場合には、本工程において、完全にブラックマトリクス形成用材料が硬化する程度までエネルギーを照射するものとすることにより、ポストベーク工程で、ブラックマトリクス形成用材料の形状が変化することのないものとすることができる。また、例えばカラーフィルタに用いる際等には、ブラックマトリクスの端部の傾きが直角となるより、着色層の白抜け防止の観点等から、ブラックマトリクスの端部の裾が広がるように傾斜を有していることが好ましく、上記エネルギー照射量を、ブラックマトリクス形成用材料が完全に硬化するものとはせず、ポストベーク工程において、目的とするような形状にブラックマトリクス形成用材料の形状が変化する程度、硬化させるもの等とすることもできる。

ここで、本工程により照射されるエネルギー照射量として具体的にはｉ線換算で、１００ｍＪ／ｃｍ^２〜３０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内、中でも１００ｍＪ／ｃｍ^２〜１０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることが好ましい。上記エネルギー照射量より多い場合には、ブラックマトリクス形成用材料の硬化が過剰となり、劣化する場合があるからであり、また、上記エネルギー照射量より少ない場合には、硬化が弱く、後述するポストベーク工程で目的とする線幅より大幅に線幅が太くなる可能性があるからである。ここで、上記エネルギー照射量は、上述した方法により得られる値である。

また、本工程に用いられるエネルギーとしては、上記ブラックマトリクス形成用材料を硬化させることが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、上述した第１露光工程と同様のエネルギーとしてもよく、また通常のブラックマトリクス基板を製造する際に、基板の洗浄に用いられるランプ、例えば波長２５４ｎｍの光等も用いることができる。

５．ポストベーク工程
次に、本発明におけるポストベーク工程について説明する。本発明におけるポストベーク工程は、上記第２露光工程により露光されたブラックマトリクス形成用材料を加熱する工程であれば、特に限定されるものではない。

本発明においては、上記ブラックマトリクス形成用材料を通常２００℃〜２５０℃の範囲内で２０分〜６０分程度加熱することにより行うことができ、一般的なブラックマトリクスを形成する際のポストベーク工程と同様に行うことができる。

なお、本工程終了後、形成されたブラックマトリクスの線幅は、上述したように、４μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも５μｍ〜７μｍの範囲内とされていることが好ましい。

Ｂ．ブラックマトリクス基板
次に、本発明のブラックマトリクス基板について説明する。本発明のブラックマトリクス基板は、基材と、上記基材上に形成され、少なくとも遮光性材料および樹脂を含有するブラックマトリクスとを有するブラックマトリクス基板であって、上記ブラックマトリクスの線幅が所定の範囲内であり、上記ブラックマトリクスの側部から所定の位置における上記ブラックマトリクスの膜厚が、上記ブラックマトリクスの最大膜厚に対して所定の割合以上であることを特徴とするものである。

本発明のブラックマトリクス基板は、例えば図２に示すように、基材１と、その基材１上に形成されたブラックマトリクス２とを有するものであり、そのブラックマトリクス２は、所定の線幅ａを有し、ブラックマトリクス２の端部から所定の距離ｂにおける膜厚ｃが、ブラックマトリクスの最大膜厚ｄに対して、所定の範囲以上となるものである。

本発明によれば、上記ブラックマトリクスの線幅が上記範囲内であることから、例えば様々な種類のカラーフィルタ等に用いることが可能なブラックマトリクス基板とすることができる。また、端部から所定の距離における膜厚が、上記値以上であることから、比較的線幅が細く、切り立った形状に形成されたブラックマトリクスとすることができ、ブラックマトリクスの端部での遮光性が高いものとすることができるのである。
以下、本発明のブラックマトリクス基板の各構成ごとに説明する。

１．ブラックマトリクス
まず、本発明のブラックマトリクス基板に用いられるブラックマトリクスについて説明する。本発明のブラックマトリクス基板に用いられるブラックマトリクスは、後述する基材上に形成されるものであり、所定の線幅を有し、かつブラックマトリクスの端部から所定の距離における膜厚が、ブラックマトリクスの最大膜厚に対して、所定の値以上となるものである。

上記ブラックマトリクスの線幅として、具体的には、４μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも５μｍ〜７μｍの範囲内であることが好ましい。これにより、高精細なカラーフィルタ等、種々の用途に用いることが可能なブラックマトリクス基板とすることが可能となるからである。

また、ブラックマトリクスの端部からの距離が１μｍにおける膜厚が、ブラックマトリクスの最大膜厚の５０％以上、中でも６０％以上となるものが好ましい。これにより、ブラックマトリクスの端部が、所定以上の傾きを有するものとすることができ、端部においてもブラックマトリクスの遮光性が高いものとすることができるからである。またこの際、基材とブラックマトリクスの端部とがなす角が、３０°〜９０°の範囲内、中でも４０°〜６０°の範囲内となることが好ましい。なお、上記最大膜厚に対する比率や、上記基材とブラックマトリクスの端部とがなす角の測定方法としては、例えばブラックマトリクスの断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で撮影したもの等から算出することができる。

ここで、本発明に用いられるような線幅、およびブラックマトリクスの端部の形状を有するブラックマトリクスは、上述した「Ａ．ブラックマトリクス基板の製造方法」の項で説明したような材料や製造方法等により、形成することができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

２．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は、上記ブラックマトリクスが形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、ブラックマトリクス基板の種類や用途等に合わせて適宜選択される。また、透明性や可撓性についても適宜選択されることとなる。

このようなブラックマトリクス基板に用いられる基材としては、例えば紙基材の樹脂積層板、ガラス布・ガラス不織布基材の樹脂積層板、セラミック、金属、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、無アルカリガラス等を用いることができる。

３．ブラックマトリクス基板
次に、本発明のブラックマトリクス基板について説明する。本発明のブラックマトリクス基板は、上記基材上に、上記形状を有するブラックマトリクスを有するものであれば、特に限定されるものではなく、必要に応じて、適宜他の部材を有するものであってもよい。ここで、本発明のブラックマトリクス基板は、高精細なカラーフィルタに好適に用いられる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。

[実施例]
＜ブラックマトリクス形成用材料の調製工程＞
カーボンブラックＭＡ‐２２０（三菱化学（株）製）５０重量部に、ＢＹＫ‐１８２（ビックケミー社製高分子分散剤）を固形分で５重量部加えた混合物に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、固形分濃度が５０ｗｔ％となるように分散液を調製した。この分散液を重量で５０ｇ分取し、攪拌機により攪拌し、プレミキシングを行った。次に、ペイントシェーカーにより２５〜４５℃の範囲で６時間分散処理を行った。分散は、上記分散液と同じ重量の０．５ｍｍφのジルコニアビーズを用いて行った。分散終了後、フィルターにより分散液を分離した。
続いて、上記分散液１００ｇに、下記組成のバインダー成分を２５ｇ添加し、攪拌機を用いて混合することにより、感光性のブラックマトリクス形成用材料を得た。
（バインダー成分の組成）
・ビスフェノールＡエポキシアクリレート（酸付加物） ６０重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート １８重量部
・トリメチロールプロパントリアクリレート ７重量部
・イルガキュア９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製） １０重量部
・ビイミダゾール ５重量部

＜ブラックマトリクス形成用材料塗布工程および第１露光工程＞
基材となるガラス基板上に、上記ブラックマトリクス形成用材料をスピンコーターにより塗布し、乾燥させた。その後、マスクを介して紫外線を照射し、第１露光を行った。この際の紫外線の照射量は、ｉ線換算で６０ｍＪ／ｃｍ^２とした。

＜現像工程、第２露光工程およびポストベーク工程＞
次に、アルカリ性液により、現像を行い、未露光部分を除去した。その後、再度紫外線を照射し、第２露光を行った。この際、紫外線の照射量は、ｉ線換算で１５０ｍＪ／ｃｍ^２とした。上記第２露光が行われたブラックマトリクス形成用材料を２００℃で３０分間焼成することにより、（最大）膜厚が１．１μｍであるブラックマトリクスが形成された。
なお、形成されたブラックマトリクスの形状は、例えば図４（ａ）に示すような形状であった。この際のブラックマトリクス２の線幅ａ、ブラックマトリクス２の側部から１μｍにおけるブラックマトリクスの膜厚ｃ、および最大膜厚ｄに対するブラックマトリクスの側部から１μｍにおける膜厚ｃの割合について表１に示す。上記膜厚等の測定は、ブラックマトリクスの断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影したものから算出した。

[比較例]
第２露光を行わなかった以外は、実施例と同様に（最大）膜厚が１．１μｍであるブラックマトリクスを形成した。形成されたブラックマトリクスの形状は、例えば図４（ｂ）に示すようなものであった。この際のブラックマトリクス２の線幅ａ、ブラックマトリクス２の側部から１μｍにおけるブラックマトリクスの膜厚ｃ、および最大膜厚ｄに対するブラックマトリクスの側部から１μｍにおける膜厚ｃの割合について表１に示す。

本発明のブラックマトリクス基板の製造方法を示した工程図である。 本発明のブラックマトリクス基板を示した概略断面図である。 従来のブラックマトリクス基板の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の実施例におけるブラックマトリクスの形状を説明するための説明図である。

符号の説明

１…基材
２…ブラックマトリクス
４…エネルギー

Claims (4)

1. 基材上に、遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布するブラックマトリクス形成用材料塗布工程と、
   前記ブラックマトリクス形成用材料に、パターン状にエネルギーを照射する第１露光工程と、
   前記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する現像工程と、
   前記現像工程終了後に残存する前記ブラックマトリクス形成用材料に、エネルギーを照射する第２露光工程と、
   前記ブラックマトリクス形成用材料を加熱するポストベーク工程と
   を有することを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。
2. 前記第２露光工程により照射されるエネルギーがｉ線換算で、１００ｍＪ／ｃｍ^２〜３０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のブラックマトリクス基板の製造方法。
3. 前記第１露光工程により照射されるエネルギーがｉ線換算で、１０ｍＪ／ｃｍ^２〜１００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラックマトリクス基板の製造方法。
4. 基材と、前記基材上に形成され、少なくとも遮光性材料および樹脂を含有するブラックマトリクスとを有するブラックマトリクス基板であって、
   前記ブラックマトリクスの線幅が４μｍ〜１０μｍの範囲内であり、前記ブラックマトリクスの側部から１μｍにおける前記ブラックマトリクスの膜厚が、前記ブラックマトリクスの最大膜厚の５０％以上であることを特徴とするブラックマトリクス基板。
   

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