JP2009031625A - 液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
カラーフィルタ用基板上に黒色樹脂組成物よりなるブラックマトリクスを形成し、その上に着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液を塗布し、フォトリソグラフィ工程を用いて該着色感光性樹脂組成物よりなる画素部を形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、該ブラックマトリクスの高さが高い場合に問題となる乗上げ段差を減少し、少なくとも０．５μｍ以下にする。
【解決手段】
ブラックマトリクスとしてブラックマトリクスの幅方向の垂直断面形状が該ブラックマトリクスの底面端部と最大膜厚到達点を結ぶ直線と該底面とがなす角度をθとするとき、θが４５度以下であるものを使用し、また該着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液として、少なくともグリコールジアルキルエーテルを１質量％から３０質量％含有するものを使用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、主にカラー液晶ディスプレイに使用される光学的カラーフィルタの製造に関する。特にブラックマトリクス材に黒色樹脂組成物を使用し、画素部に着色感光性樹脂組成物を使用して、フォトリソグラフィ工程を用いて着色パターンを形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。

現在、液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法として、ブラックマトリクス材に黒色感光性樹脂組成物を使用し、着色部にも着色感光性樹脂組成物を使用して、フォトリソグラフィ工程を用いてブラックマトリクスと画素部のパターンを形成する方法が主流である。この方法において、着色感光性樹脂組成物の表面に乗上げ段差が発生し、液晶配向の乱れの原因になるので、問題になっている。

着色部表面に乗上げ段差が発生する理由を、図１の製造工程図に基づいて説明する。なお乗上げ段差とは、例えば図１（ｅ）において、カラーフィルタの着色部３（Ｒ）がブラックマトリクス２に乗上げている部分があり、乗上げていない部分に対してΔｈで示されている厚さだけ高くなっているが、このΔｈをいう。すなわち乗上げ段差Δｈは、各着色部における高さの最高部と最低部の高さの差（高低差）の値である。

図１（ａ）：ガラス基板１の上にブラックマトリクス用の黒色感光性樹脂組成物の溶液を全面に塗布し、プリベーク工程で溶媒を乾燥して、黒色感光性樹脂組成物の塗布膜２’を形成する。塗布厚は完成したブラックマトリクスの厚さが所定の厚さになるように調整する。完成したブラックマトリクスの厚さは所定の光学濃度（遮光率）を得るために通常１〜３μｍである。

図１（ｂ）：次に、通常のフォトリソグラフィ工程を用いてブラックマトリクスを形成する。すなわち、所定のフォトマスクを使用して、該塗布膜２’においてブラックマトリクスとする部分を露光、硬化する。次に、現像液で現像して所望のブラックマトリクスのパターンを得る。その後ポストベーク工程で熱硬化して所望のブラックマトリクス２を得る。ブラックマトリクス２の幅は通常６〜１５μｍである。また、隣接するブラックマトリクスの間の隙間が画素部であるが、その幅は一般に５０〜３００μｍである。

図１（ｃ）：次に、フォトリソグラフィ工程を用いて画素部に３色の着色部を形成する。まず１色の着色感光性樹脂組成物溶液、例えば赤色３’（Ｒ）の溶液を塗布する。塗布を容易にするため、該着色感光性樹脂組成物溶液は樹脂分含有量を低くし、低粘度にしている。通常樹脂分含有量は２０質量％程度である。したがって、着色部の所望の厚さより数倍以上の厚さを塗布する必要がある。なお、溶媒乾燥後の着色感光性樹脂組成物層の所定の厚さは通常１〜４μｍである。

図１（ｄ）：溶媒の乾燥工程である。ブラックマトリクスがある部分はブラックマトリクスがない部分と比較し塗布厚が薄いので、溶媒が揮発するにつれて該塗布膜の厚さが減少していく際に、ブラックマトリクス上に乗上げている部分と乗上げていない部分で段差が発生する。該塗布液に流動性があればブラックマトリクス上の塗布液は図中に矢印で示したように画素部のほうへ流動し、段差が減少する。従来の場合、塗布液の流動性が少なく、溶媒の乾燥後、下にブラックマトリクスがある部分は、ほぼブラックマトリクスの厚さだけ高くなっていた。

図１（ｅ）：所定のフォトマスクを使用して、着色感光性樹脂組成物を露光、現像、さらにポストベークで熱硬化を行って、所定の着色部３（Ｒ）を形成する。乗上げ段差（Δｈ）は（ｄ）で発生した段差のうち、工程（ｅ）の後に残った部分である。

工程（ｅ）で、ブラックマトリクスと着色部との重なり部分がないように、高位置精度で露光する方法が可能であれば、乗上げ段差は発生しない。しかし、実際上、そのような高位置精度の露光は、装置上も作業環境上でも困難である。万一、ブラックマトリクスと着色部との間に隙間ができると、バックライト光が漏れて重欠陥となってしまう。そのため、図１（ｅ）に示したように、ブラックマトリクスと着色感光性樹脂組成物とが重複する部分を設けて、バックライト光の漏れがないようにしている。

図１（ｆ）：カラーフィルタを完成するには、通常３色の着色感光性樹脂組成物の着色部を３（Ｒ）を形成した工程と同様の工程で形成する。従って、乗上げ段差は、各着色部とブラックマトリクスが重なる部分の全てにおいて発生する。３（Ｇ）は緑色の着色部、３（Ｂ）は青色の着色部である。Δｈの値は各着色感光性樹脂組成物の固形分濃度や粘度によって多少異なるが、基本的にはブラックマトリクス２の厚さ、すなわち１〜３μｍに近い値になる。

以前、ブラックマトリクスマトリクスとして金属クロムを使用していた際には、厚さが０．２μｍでも十分な遮光率（光学濃度Ｄ＞３．５）が得られていて、乗上げ段差は問題にならなかった。しかし現在では、環境問題の点からクロムを使用することはできない。

黒色遮光剤を分散した黒色樹脂組成物を使用したブラックマトリクスにおいては、該黒色樹脂組成物が感光性であれ非感光性であれ、該黒色遮光剤の遮光力が弱く、その量を増やすために遮光層の膜厚を厚くする必要がある。光学濃度３．５以上を有する樹脂製ブラックマトリクスの膜厚は０．８μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１．０μｍ以上であると十分な遮光性を得ることができる。現在は光学濃度４．０以上を要求される場合あり、膜厚は１．５μｍ程度である。（例えば特許文献１）。

乗上げ段差は後工程の一つである「ラビングによる配向処理」の際に、不均一処理の原因となり、結果として液晶の配向の乱れが発生し、表示品質が低下する。この問題において、乗上げ段差が大きいほどラビング配向処理が不均一になり、液晶の配向の乱れが大きくなってしまう。ただし、乗上げ段差が存在しても液晶の配向不良が発生しない方法の研究開発が行われていて、現在はΔｈを０．５μｍ以下にすれば、液晶の配向不良の発生を回避することができる。

特許文献２に、乗上げ段差、すなわち着色部端部の高くなっている部分と画素部内部の平坦部との高さの差Δｈを小さくすることを課題として、ブラックマトリクスの高さを着色感光性樹脂組成物層の高さより１．１倍以上、好ましくは１．３倍高くすることで、重なり部から画素部への着色感光性樹脂組成物溶液の移動を促進して、乗上げ段差を低減する方法が開示されている。その際、着色感光性樹脂組成物溶液の流動性を低下させることが重要であるとして、好ましい粘度等の値が開示されている。また、流動性を低下させる一つの手段として、該着色感光性樹脂組成物溶液の濃度を２０質量％以下にすることが開示されている。しかし、どの程度の重なり段差が得られたのかは、示されていない。

また、特許文献３に、重合度とガラス転位点が低い樹脂を用いて、着色感光性樹脂組成物溶液の流動性を向上させる方法が開示されている。該樹脂として質量平均分子量が２０００〜２００００であり、ガラス転位点が５０℃以下のものを使用している。しかし、乗上げ段差の達成値は最小で０．６μｍであり、０．５μｍ以下にすることは成功していない。

さらに、特許文献４に、ブラックマトリクスの垂直断面形状の上面をラウンド状にすることによって、乗上げ段差を小さくする方法が開示されている。ラウンド状なるについての説明は見あたらないが、該特許文献に開示されている図によれば円弧状に近い。ラウンド状にする方法として、現像後にポジ型ブラックマトリクス材を２２０℃で０．５〜１時間程度加熱する方法が開示されている。乗上げ段差０．８μｍ以下を達成しているが、０．５μｍ以下にすることは成功していない。

以下に先行技術文献を示す。
特開２０００−１４７２４０号公報 特開２００７−５７７６２号公報 特許２００６−２８４６６０号公報 特開２００６−８５１４６号公報

カラーフィルタ用基板上に黒色樹脂組成物よりなるブラックマトリクスを形成し、その上に着色感光性樹脂組成物溶液を塗布し、フォトリソグラフィ工程を用いて該着色感光性樹脂組成物よりなる画素部を形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、乗上げ段差を減少し、少なくとも０．５μｍ以下にする方法を提供する。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、本発明請求項１に係わる発明は、カラーフィルタ用基板上に黒色感光性樹脂組成物よりなるブラックマトリクスを形成し、その上に着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液を塗布し、フォトリソグラフィ工程を用いて該着色感光性アクリル系樹脂組成物よりなる画素部を形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法であって、該ブラックマトリクスの幅方向の垂直断面の形状が、該垂直断面において該ブラックマトリクスの底面端部と最大膜厚到達点を結ぶ直線と該底面とがなす角度をθとするとき、θが４５度以下であり、かつ該着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液がグリコールジアルキルエーテルを含み、その含有量が１質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

本発明請求項２に係わる発明は、前記グリコールジアルキルエーテルの沸点が１５０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

本発明請求項３に係わる発明は、前記グリコールジアルキルエーテルがジエチレングリコールジエチルエーテルであることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

本発明請求項４に係わる発明は、請求項１記載の着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液が、ジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解する質量平均分子量３０００〜５００００のアクリル系樹脂、多官能アクリル系モノマー、光重合開始剤、顔料分散剤、着色剤、および溶媒を含む着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液であって、溶媒として少なくとも１から３０質量％のジエチレングリコールジエチルエーテルを含有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示用カラーフィルタの製造方法である。

第一に、本発明による該着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液は、溶媒としてグリコールジアルキルエーテルを含むことが特徴である。グリコールジアルキルエーテルはカラー
フィルタに使用する多くのアクリル系樹脂に対して良溶媒であるとともに、自分自身の粘度が低いので、該着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液は粘度が低い。従って、該着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液がカラーフィルタ基板上に塗布された後、溶媒が揮発して流動性を喪失するまでの間に、ブラックマトリクス上の塗膜は、画素部へ流動して、その結果乗上げ段差が少なくなると推定している。（図１（ｃ）、（ｄ）参照）。

第二に、ブラックマトリクスの幅方向の垂直断面形状については、特許文献４に開示されているように、厚さが端部に向かってなだらかに減少する形状であるほうが、矩形であるよりは乗上げ段差が減少する。しかし、それだけでは、乗上げ段差を０．８μｍ以下にすることができても、０．５μｍ以下にすることはできない。

請求項１に記載のごとく、θ＜４５度のブラックマトリクスを使用し、さらにグリコールジアルキルエーテルを１質量％から３０％含む着色感光性アクリル系樹脂組成物の溶液を使用することによって、乗上げ段差を０．５μｍ以下とすることが可能となった。

ブラックマトリクスの幅方向の垂直断面形状を請求項１に記載した如く限定すると、特許文献４に記載されているラウンド状に近い形状になる場合があり得る。しかし、特許文献４はその垂直断面形状を特定してない。また、達成できた乗上げ段差は０．８μｍ以下であり、本発明が達成した０．５μｍ以下に及ばない。

請求項２に記載の、沸点が１５０℃以上のグリコールジアルキルエーテルを使用すると、溶媒乾燥条件が多少変動しても、乗上げ段差０．５μｍ以下を安定して達成することができる。その理由として、該グリコールジアルキルエーテルの沸点が高く、揮発しにくいので、該着色感光性アクリル系樹脂組成物の溶液が層の高さが高いブラックマトリクス部から低い画素部へ流動するための時間が十分にあるからであると推定している。

請求項３に記載の、ジエチレングリコールジエチルエールを使用すると、一般的に使用されているホットプレート加熱による溶媒乾燥において、加熱所要時間が１枚当たり３０秒から６０秒という生産性の高い条件で、乗上げ段差減少について良好な結果が得られる。

請求項４は、着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液の組成を特定したものであり、通常の溶媒乾燥工程を使用する生産工程において、乗上げ段差を０．５μｍ以下にすることができるものである。

すなわち本発明は、着色感光性樹脂組成物溶液の樹脂系をアクリル系樹脂と特定し、また溶媒をグリコールジアルキルエーテルに特定し、さらにブラックマトリクスの垂直断面形状を特定することによって、重なり段差が０．５μｍ以下のカラーフィルタを製造することを可能ならしめたものである。本発明の方法を使用することによって、ラビング法による配向処理を行うカラーフィルタにおいて、液晶の配向不良が少ない液晶表示装置用のカラーフィルタを提供することができる。

図２は、カラーフィルタ用透明基板１の上にブラックマトリクス２が形成されている状態を示すブラックマトリクスの幅方向の垂直断面の説明図である。請求項１に記載のθについて、以下、図２に基づいて説明する。垂直断面の輪郭の形状は製造条件によって種々のものが得られる。典型的な形状としては図２（ａ）の逆台形状、（ｂ）の矩形状、（ｃ）の順台形状、（ｄ）の円弧状がある。また、（ｅ）に示した形状が得られることもある。各図において、Ａ点はブラックマトリクスの厚さが端部から出発して最大に達した地点である。また、Ｂ点はブラックマトリクスの底面の端部である。Ａ点とＢ点を結ぶ直線が
透明基板１となす角度がθである。実際にはブラックマトリクスの底面の端部は両側にあるので、断面形状が左右非対称の場合にはθも2値ある。本発明においては該２値のうち角度が大きな方をθとする。本発明に使用するブラックマトリクスは、θが４５度以下であることが必要である。

黒色感光硬化性樹脂を使用した場合、ブラックマトリクスの幅方向の垂直断面の形状は、通常のフォトリソグラフィ工程を使用すると、図２（ａ）の逆台形状、（ｂ）の矩形状、になることが多い。これらをθ＜４５度のブラックマトリクスに調整する方法は、ブラックマトリクス形成後、加熱する方法がある。加熱すると流動性が発現し、ブラックマトリクスの端部付近にダレが発生して、断面形状がラウンド状になる。請求項１に記載した断面形状のブラックマトリクスは、その他の方法、例えば印刷法、型どり転写法、で形成してもよい。

一方、θの下限値は、実際にブラックマトリクスを形成する方法によって限定される。通常は１０度程度であり、本発明において使用することができる。さらに低角度になった場合、ブラックマトリクス材の種類やブラックマトリクスとカラーフィルタ基板との接着力によっては、欠けや剥がれが発生することがある。

本発明では、カラーフィルタ用基板として通常使用されているものを使用することができる。例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、透明樹脂のフィルムを使用することができる。

また、ブラックマトリクス材には、樹脂分として感光硬化性、または加熱硬化性を付与した、例えばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、カルド系樹脂、ポリイミド樹脂系樹脂、これらの混合物を使用することができる。

樹脂遮光層に用いられる遮光剤としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄などの黒色の金属酸化物粉、金属硫化物粉、黒色顔料やこれらの混合物などが好ましい。本発明においては遮光性や導電性等の所望の特性を考慮した上でいずれの遮光剤を使用してもよく、さらには樹脂遮光層の色調を調整するために補色顔料を混合してもよい。

本発明で用いられる着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液は、少なくとも着色剤の分散体となるアクリル系樹脂、感光性を付与する成分、着色剤、溶媒よりなる。さらに該着色感光性アクリル系樹脂組成物に、紫外線吸収剤や分散剤などの種々の添加剤を添加してもよい。分散剤としては、通常の分散剤として使用されている界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体および高分子分散剤などを使用することができる。

本発明の着色感光性アクリル系樹脂組成物に使用されるアクリル系樹脂分としては、カラーフィルタ用の樹脂分と必要な特性を有するとともに、グリコールジアルキルエーテルが良溶媒であるものであれば使用することができる。

請求項１に記載のグリコールジアルキルエーテルは溶媒であり、具体的には例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどがある。これらを単体で使用してもよいし、混合して使用してもよい。

その他の溶媒としては、カラーフィルタ用着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液に通常使用されている溶媒、例えばシクロヘキサノン、２−メトキシエタノール等を使用するこ
とができる。

本発明に使用する着色剤は、染料でもよく、また顔料でもよい。顔料としては、通常の液晶表示装置用カラーフィルタに使用されている顔料を使用することができる。例えば、フタロシアニン系顔料を使用することができる。なお、前記顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理または顔料誘導体処理などの表面処理がされていてもよい。

本発明においては、透明基板上への着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液の塗布方法は特に限定されない。通常のカラーフィルタ作成に使用される方法を使用することができる。例えば、スピンコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法、ダイコーティング法等のウェットコーティング方式を使用することができる。

着色感光性アクリル系樹脂組成物の溶液をカラーフィルタ基板へ塗布した後、溶媒を乾燥させる。溶媒の乾燥方法は、電気乾燥器、ホットプレート、赤外線加熱、等があり、いずれも使用可能である。電気乾燥器の場合は、流動が終了する近くになるまでは送風せず、終了に近くになってから送風し溶媒乾燥を速くすることが好ましい。

溶媒乾燥のための加熱温度は、着色感光性アクリル系樹脂組成物中の樹脂分やグリコールジアルキルエーテルの種類によって異なる。また、塗布してから加熱するまでの時間や工程として好ましい溶媒乾燥時間によって異なる。いずれも流動性発現に影響し、結果として乗上げ段差に関係するので、実際にはテストによって溶媒乾燥条件（温度、時間）を決定する。

通常の生産工程では、溶媒乾燥にはホットプレート加熱を使用し、溶媒乾燥工程時間として３０秒から１分間が使用されている。溶剤がジエチレングリコールジエチルエーテルの場合は、加熱温度６０〜１２０℃でこの工程時間を達成することができる。

画素部に着色層を形成するためのフォトリソグラフィー工程には、図１に記載した方法を使用することができる。すなわち、前記着色層用材料を、開口部を有する遮光層パターン上に全面塗布し、溶媒乾燥工程において溶媒除去し着色層塗膜を形成する。所定の着色層形状にパターンが形成されたフォトマスクを介して該塗布膜を露光し、次に現像して、開口部上、および開口部周辺部の遮光層上に着色層を形成する。

グリコールジアルキルエーテルを１質量％以上含有する着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液は、溶媒乾燥に要する時間が長いので、乾燥途中で画素部とブラックマトリクス部の間に発生する着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液の段差を減少する方向へ該着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液が流動する時間が長くなる。結果として重なり段差が少ないカラーフィルタを得ることができる。ただし、グリコールジアルキルエーテル含有量が３０質量％を超えると、通常の溶媒乾燥条件では乾燥不十分となって、着色感光性アクリル系樹脂組成物のパターンを形成することができなくなる。（比較例４参照。）。

請求項２の沸点が１５０℃以上であるグリコールジアルキルエーテルとしては、例えばジエチレングリコールジメチルエーテル（沸点１６２℃）、ジエチレングリコールジエチルエーテル（沸点１８８℃）、ジエチレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル（沸点２５５℃）、がある。単体を使用してもよいし、また混合して使用することもできる。

請求項４の質量平均分子量が３０００〜５００００であって、ジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解するアクリル系樹脂としては例えばアクリル−スチレン系樹脂、アクリル−エポキシ系樹脂、アクリル−ビニルトルエン系樹脂、アクリル−酢酸ビニル系樹
脂、アクリル−アクリロニトリル系樹脂、アクリル−エポキシ系樹脂、アクリル−ウレタン系樹脂がある。また、これらを複合した樹脂でもよい。その他、カラーフィルタに使用されているアクリル系樹脂であって、質量平均分子量が３０００〜５００００であってジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解するものであれば使用することができる。

請求項４に記載のアクリル系樹脂において質量平均分子量が４０００〜３００００のものが、ガラス基板との接着力が高く適度の膜強度がある膜を形成し、またグリコールジアルキルエーテルに溶解した場合に流動性が高い溶液が得られるので特に好ましい。質量平均分子量が４０００より低くなるにつれて、膜強度が低下すると共に、ガラス転位点が低くなりゴミが付着しやすくなる。一方、質量平均分子量が３００００より高くなるにつれてグリコールジアルキルエーテルに溶解した場合の流動性が低下する。

＜アクリル系樹脂の合成＞
反応容器にシクロヘキサノン８００．０質量部を入れ、該容器に窒素ガスを注入しながら加熱し、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下した後に、十分な時間加熱して重合反応を行った。
スチレン ６０．０質量部
メタクリル酸 ６０．０質量部
メチルメタクリレート ６５．０質量部
ブチルメタクリレート ６５．０質量部
熱重合開始剤 １０．０質量部。

＜アクリル系樹脂溶液Ａの調製＞
次に、さらに熱重合開始剤２．０質量部をシクロヘキサノン５０．０質量部に溶解した液を滴下しした後、重合反応を継続し、アクリル系の樹脂溶液を得た。このようにして重合したアクリル系樹脂の質量平均分子量は約３００００であった。この樹脂溶液に不揮発分が２０．０質量％となるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル系樹脂溶液Ａを調整した。

＜実施例１＞
上記のアクリル樹脂溶液Ａを用いて、下記の組成物を調合し、それぞれ室温で３時間撹拌して、３色の着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液を作成した。
（赤）
アクリル系樹脂溶液Ａ ４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート １０．０ｇ、１−[４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル]−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−オン ２．０ｇ、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 １．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１７７
７．０ｇ、顔料分散剤 ２．０ｇ、２−メトキシエタノール ３０．０ｇ、ジエチレングリコールジエチルエーテル ８．０ｇ
（緑）
アクリル系樹脂溶液Ａ ４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート １０．０ｇ、１−[４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル]−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−オン ２．０ｇ、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 １．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ３６ ８．０ｇ、顔料分散剤 ２．０ｇ、２−メトキシエタノール ３０．０ｇ、ジエチレングリコールジエチルエーテル ７．０ｇ
（青）
アクリル系樹脂溶液Ａ ４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート １０．０ｇ、１−[４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル]−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−オン ２．０ｇ、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 １．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５：６ ６．０ｇ、顔料分散剤 ２．０ｇ、２−メトキシエタノール ３０．０ｇ、ジエチレングリコールジエチルエーテル ９．０ｇ。

ブラックマトリクスとして黒色顔料を分散させた感光性樹脂製の厚さ１．４μｍ、該ブラックマトリクスの幅方向の（垂直）断面形状が該ブラックマトリクスの底面端部と最大膜厚到達点を結ぶ直線と該底面とがなす角度をθとするとき、θが４５度であるものを形成した。

次に、該ブラックマトリクスの上に上記着色感光性アクリル系樹脂組成物の一色をスピンコータで塗布し、ホットプレートを使用して、９０℃で乾燥工程時間３０秒で乾燥した。

その後、所定のフォトマスクを使用して露光し、アルカリ現像液で現像した後、１８０℃で１時間溶媒を乾燥し、画素部に所望の着色パターンを得た。この際、着色パターンの溶媒乾燥後に１．８μｍとなるように塗布厚を調整した。

次に、他の２色について、上記の一色を形成したカラーフィルタ用基板に、同様に上記着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液を塗布、露光、現像を行って、画素部が所定３色に着色されたカラーフィルタを作成した。上記の方法で作成したカラーフィルタにおけるブラックマトリクス上の乗上げ段差を接触式の膜厚測定装置で測定した。その値を表１に示す。

実施例１において、感光性樹脂組成分は、アクリル系樹脂溶液Ａ ４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート １０．０ｇ、１−[４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル]−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−オン ２．０ｇ、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 １．０ｇであり、合計６５ｇである。顔料分と溶媒分の合計量は３５ｇであり、顔料分は必要な色濃度を得るための量である。

実施例２、３および比較例１から４においては、ブラックマトリクスのθの角度を変えたり、溶媒の種類、量を変えて検討した。溶媒の種類と量については、着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液１００ｇにおいて、感光性樹脂組成分は実施例１と同じく６５ｇとし、残りの３５ｇについて着色顔料と溶媒の種類と量を変えて検討した。また、各色の調合方法、ブラックマトリクスの形成方法、着色部の形成方法、乗上げ段差の測定方法は、実施例１と同様にした。実施例と比較例におけるブラックマトリクスのθの値、着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液の各色の顔料量と溶媒量を表１に示す。また、上記の方法で作成したカラーフィルタにおけるブラックマトリクス上の乗上げ段差を接触式の膜厚測定装置を用いて測定した。その値を表１に示す。

表１に示すように、実施例１と比較例１は、着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液は同一とし、θを前者では４５度と後者では８５度としたが、前者では乗上げ段差は３色とも０．５μｍ以下、後者では３色とも０．５μｍ以上であった。

また実施例２は、ジエチレングリコールジエチルエーテルの量を３０．０ｇ（３０質量％）とした場合であるが、塗布膜は所定の乾燥条件で溶媒が乾燥し、所定の着色パターンを形成することができた。一方、比較例４はジエチレングリコールジエチルエーテル量を３５．０ｇ（３５質量％）とした場合であるが、所定の乾燥条件では塗布膜の溶媒の乾燥が不完全で、着色パターンを得ることができなかった。ジエチレングリコールジエチルエーテルの上限は３０質量％〜３５質量％であると言える。

また実施例３は、ジエチレングリコールジエチルエーテルの量を１．０ｇ（１質量％）とした場合であるが、乗上げ段差が赤色部、緑色部、青色部のいずれにおいても０．５μｍ以下のパターンを形成することができた。従って、ジエチレングリコールジエチルエーテルの含有量の下限は１質量％以下であると言える。

また比較例２は、溶媒としてジエチレングリコールジエチルエーテル（沸点１８９℃）を使用せず、２−メトキシエタノール（沸点１２５℃）のみを３８質量％使用した場合であるが、乗上げ段差は赤色部、緑色部、青色部のいずれにおいても０．５μｍ以上であった。溶媒の乾燥が速すぎたためと考えられる。

さらに比較例３は、実施例１のジエチレングリコールジエチルエーテル（沸点１８９℃）８質量％を、沸点がほぼ同じであるプロピレングリコールジアセテート（沸点１９０℃）８質量％に替えた場合であるが、乗上げ段差は赤色部、緑色部、青色部のいずれにおいても０．５μｍ以上であった。沸点が同じであっても、ジエチレングリコールジエチルエーテルのほうがプロピレングリコールジアセテートよりもアクリル系樹脂組成物溶液の流動性が良いので、乗上げ段差０．５μｍ以下を達成することができた。

カラーフィルタの着色部を着色感光性樹脂組成物溶液を使用し、フォトリソグラフィ工程で形成する工程説明図である。 ブラックマトリクスの幅方向の垂直断面におけるθの説明図である。

符号の説明

１ カラーフィルタ用基板
２ ブラックマトリクス
３ 着色部、（Ｒ）赤、（Ｇ）緑、（Ｂ）青
Ａ ブラックマトリクスの最大膜厚到達点
Ｂ ブラックマトリクスの底面の端部

Claims (4)

1. カラーフィルタ用基板上に黒色感光性樹脂組成物よりなるブラックマトリクスを形成し、その上に着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液を塗布し、フォトリソグラフィ工程を用いて該着色感光性アクリル系樹脂組成物よりなる画素部を形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法であって、該ブラックマトリクスの幅方向の垂直断面の形状が、該垂直断面において該ブラックマトリクスの底面端部と最大膜厚到達点を結ぶ直線と該底面とがなす角度をθとするとき、θが４５度以下であり、かつ該着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液がグリコールジアルキルエーテルを含み、その含有量が１質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
2. 前記グリコールジアルキルエーテルの沸点が１５０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
3. 前記グリコールジアルキルエーテルがジエチレングリコールジエチルエテールであることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
4. 請求項１記載の着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液が、ジエチレングリコールジエチルエーテルに溶解する質量平均分子量３０００〜５００００のアクリル系樹脂、多官能アクリル系モノマー、光重合開始剤、顔料分散剤、着色剤、および溶媒を含む着色感光性アクリル系樹脂組成物溶液であって、溶媒として少なくとも１から３０質量％のジエチレングリコールジエチルエーテルを含有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示用カラーフィルタの製造方法。