JP5070682B2 - Ｉｐｓ用カラーフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、例えばＩＰＳ方式の液晶表示装置等に用いられるＩＰＳ用カラーフィルタ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としては、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記する）を画素のスイッチング素子として用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置が、高品位の画質を有し、省スペースのデスクトップコンピュータのモニター等として幅広く用いられている。一般に、液晶表示装置の動作モードには、配向した液晶分子を透明基板に対して垂直な方向に回転させるツイステッド・ネマティック（Twisted Nematic：ＴＮ）方式や、透明基板に対して平行な方向に回転させるＩＰＳ（In-Plane Switching）方式等がある。

ここで、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、通常、着色層が形成されている領域（画素部）の外側の領域（以下、額縁部ともいう。）上にシール材が塗布されて、液晶駆動側基板と貼り合わせられることとなり、この額縁部においては、基材と、ブラックマトリクス層と、オーバーコート層とが積層されることとなる。

このようなカラーフィルタに用いられる上記ブラックマトリクス層としては、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層の開発が進められ、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層においては、金属薄膜からなるブラックマトリクス層と比較して、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。

しかしながら、有機材料を含有する樹脂製のブラックマトリクス層を無機材料からなるガラス基板上に形成した場合、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との密着強度が低く、液晶駆動側基板と貼りあわせた際、例えば外力等により、ガラス基板と樹脂製ブラックマトリクス層との間で剥離が生じ、バックライトの光漏れの原因等となる場合があった。

このような問題を解決するために、例えば樹脂製ブラックマトリクス層中に含有される粒子の粒径を調整する方法（特許文献１）や、上記シール材が塗布される領域における樹脂製ブラックマトリクス層の端辺の形状を凹凸を有するものとする方法（特許文献２）等が提案されている。しかしながら、これらの方法によっても、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との接着性が十分ではなかった。
特開２００１‐３１２１９号公報 特開２００１‐１８３６７９号公報

そこで、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との接着性が良好なＩＰＳ用カラーフィルタの提供が望まれている。

本発明は、ガラス基板と、上記ガラス基板上に形成され、少なくとも樹脂および遮光性材料を含有する樹脂製ブラックマトリクス層と、上記樹脂製ブラックマトリクス層の開口部に形成された着色層と、上記樹脂製ブラックマトリクス層および上記着色層上に形成されたオーバーコート層とを有するＩＰＳ用カラーフィルタであって、上記ガラス基板と、上記オーバーコート層が積層された上記樹脂製ブラックマトリクス層との間の密着強度が、セバスチャン法で２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることを特徴とするＩＰＳ用カラーフィルタを提供する。

本発明によれば、上記オーバーコート層が積層された上記樹脂製ブラックマトリクス層と、ガラス基板との密着強度が、上記値以上であることから、上記オーバーコート層上にシール材を塗布し、液晶駆動側基板と貼りあわせた場合であっても、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との界面で剥離等が生じ、光漏れ等が生じることの少ない、高品質なＩＰＳ用カラーフィルタとすることができるのである。

上記発明においては、上記ＩＰＳ用カラーフィルタを８５℃の純水に１時間浸漬した後の、上記ガラス基板と、上記オーバーコート層が積層された上記樹脂製ブラックマトリクス層との密着強度が、セバスチャン法で２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。上記条件のような劣化試験を行った後でも、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板とが、上記密着強度を有することにより、より高品質なＩＰＳ用カラーフィルタとすることができるからである。

また、上記発明においては、上記樹脂製ブラックマトリクス層中に、シランカップリング剤が０．０１重量％〜１．０重量％の範囲内、含有されることが好ましい。これにより、ガラス基板と樹脂製ブラックマトリクス層との密着強度を良好なものと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、上記樹脂製ブラックマトリクス層を形成するためのレジストの固形分中にエポキシ基含有成分が、２重量％〜２０重量％の範囲内で含まれていることが好ましい。このようなエポキシ基含有成分がレジストの固形分中に含有されていることにより、樹脂製ブラックマトリクス層を形成した際、エポキシ基が開裂してガラス基板表面のＯＨ基等と結合することができ、樹脂製ブラックマトリクス層との密着強度を良好なものとすることが可能となるからである。

また、上記発明においては、上記樹脂製ブラックマトリクス層中の、上記遮光性材料を除いた固形分中に、アクリレート基またはメタクリレート基を有しない非重合成分が、１重量％〜３０重量％の範囲内、含有されることが好ましい。例えば各種添加剤等、重合に寄与しない非重合成分が、上記範囲より多い場合、樹脂製ブラックマトリクスの硬化性が低下することとなり、ガラス基板と樹脂製ブラックマトリクス層との密着強度が低下するからである。

またさらに、上記発明においては、上記非重合成分の酸価が３０〜１５０の範囲内であることが好ましい。これにより、非重合成分と、ガラス基板が有する水酸基とが結合することができ、樹脂製ブラックマトリクス層の密着性を高めることが可能となるからである。

また、上記非重合成分のアミン価が１０〜１００の範囲内であることが好ましい。この場合においても、非重合成分とガラス基板が有するアミンとが結合することができ、樹脂製ブラックマトリクス層の密着性を高めることが可能となるからである。

本発明によれば、上記オーバーコート層上にシール材を塗布し、液晶駆動側基板と貼りあわせた場合であっても、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との界面で剥離等が生じることのない、高品質なＩＰＳ用カラーフィルタとすることができる。

本発明は、例えばＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるＩＰＳ用カラーフィルタに関するものである。

本発明のＩＰＳ用カラーフィルタは、ガラス基板と、上記ガラス基板上に形成され、少なくとも樹脂および遮光性材料を含有する樹脂製ブラックマトリクス層と、上記樹脂製ブラックマトリクス層の開口部に形成された着色層と、上記樹脂製ブラックマトリクス層および上記着色層上に形成されたオーバーコート層とを有するＩＰＳ用カラーフィルタであって、上記ガラス基板と、上記オーバーコート層が積層された上記樹脂製ブラックマトリクス層との間の密着強度が、セバスチャン法で所定の値以上となるものである。

本発明のＩＰＳ用カラーフィルタは、例えば図１に示すように、ガラス基板１と、そのガラス基板１上に形成された樹脂製ブラックマトリクス層２と、その樹脂製ブラックマトリクス層２の開口部に形成された着色層３と、その樹脂製ブラックマトリクス層２および着色層３を覆うように形成されたオーバーコート層４とを有するものであって、上記樹脂製ブラックマトリクス層２とガラス基板１との密着強度が、所定の値以上となるものである。

ここで、上述したように、液晶表示装置にＩＰＳ用カラーフィルタが用いられる際、着色層が形成されている領域（画素部）の外側の額縁部上にシール材が塗布されて、液晶駆動側基板と貼り合わせられることとなる。この際、樹脂製ブラックマトリクスは、有機材料からなるものであり、ガラス基板は無機材料からなるものであることから、一般的なＩＰＳ用カラーフィルタにおいては、上記樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との密着強度が低く、液晶表示装置に外圧がかけられた際、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との界面で剥離してしまう場合があった。

本発明においては、ガラス基板とブラックマトリクス層とが、所定の値以上の密着強度を有することから、額縁部において樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との界面で剥離等の生じることのない、高品質なＩＰＳ用カラーフィルタとすることができる。

上記樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との密着強度として、具体的には、上記オーバーコート層が積層された樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との間の密着強度が、セバスチャン法で２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とされる。これにより、ＩＰＳ用カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との間で剥離等が生じて、不良が発生する率を少ないものとすることが可能となるからである。

ここで、セバスチャン法とは、所定の治具を層表面に貼り付けて、上下方向で引張り試験を行って剥がれる時の力を測定する方法である。具体的には、オーバーコート層表面に２〜３ｍｍΦのスタッドピンをシール剤（ＸＮ−２１−Ｓ：商品名 三井化学社製）で貼り付け、ＱＵＡＤ ＧＲＯＵＰ社製セバスチャンＶ型強度テスター ロミュラスRomulusIVにて密着強度を測定する。

また、本発明においては、ＩＰＳ用カラーフィルタを８５℃の純水に１時間浸漬した後の、上記ガラス基板と、上記オーバーコート層が積層された上記樹脂製ブラックマトリクス層との密着強度が、セバスチャン法で２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。上記条件での劣化試験を行った後においても、上記の密着強度を有するものとすることにより、より不良が発生する率を少ないものとすることが可能となるからである。
以下、このようなＩＰＳ用カラーフィルタの各構成ごとに詳しく説明する。

１．樹脂製ブラックマトリクス層
まず、本発明のＩＰＳ用カラーフィルタに用いられる樹脂製ブラックマトリクス層について説明する。本発明のＩＰＳ用カラーフィルタに用いられる樹脂製ブラックマトリクス層は、後述するガラス基板上に形成され、少なくとも樹脂および遮光性材料を含有するものであって、上述したように、ガラス基板と所定の値以上の密着強度を有するものであれば、特に限定されるものではない。

ここで、本発明において、樹脂製ブラックマトリクス層にガラス基板との上述したような密着性を付与する方法としては、樹脂製ブラックマトリクス層中に、上記遮光性材料および樹脂の他に、例えばシランカップリング剤を添加する方法が挙げられる。シランカップリング剤を添加した場合には、無機材料であるガラス基板と、樹脂製ブラックマトリクス中の有機材料との接着性を良好なものとすることが可能となるからである。

本発明に用いられるシランカップリング剤としては、樹脂製ブラックマトリクス層のガラス基板に対する密着性を向上させることが可能なものであれば、後述する樹脂等と重合性を有するものであってもよく、また重合しないものであってもよい。このようなシランカップリング剤としては、例えばメチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン；エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−ヘキシルトリブロムシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−へキシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキシルｔ−ブトキシシラン；ｎ−デシルトリクロルシラン、ｎ−デシルトリブロムシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ−オクタデシルトリブロムシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−オクタデシルトリｔ−ブトキシシラン；フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリｔ−ブトキシシラン；テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン；ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン；ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン；フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン；トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリｔ−ブトキシヒドロシラン；ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリｔ−ブトキシシラン；トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、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トリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メタアクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロイルオキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラン；β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン；やこれらの部分加水分解物を１種、または２種以上混合して使用することができる。本発明においては、特にシランカップリング剤がグリシジル基を有するものであることが好ましく、具体的にはγ−グリシド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メチルジエトキシシラン、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トリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン等を用いることが好ましい。これにより、シランカップリング剤が、後述する感光性樹脂等と重合するものとすることができ、上記シランカップリング剤が、より樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との密着強度に寄与することができるからである。

ここで、上記シランカップリング剤は、樹脂製ブラックマトリクス層中に０．１重量％〜１．０重量％の範囲内含有されることが好ましい。シランカップリング剤の含有量を、上記範囲内とすることにより、上記シランカップリング剤の作用により、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との密着強度を良好なものとすることができるからである。

また、上記ガラス基板と上記樹脂製ブラックマトリクス層に、上記ガラス基板との密着性を付与する方法としては、上記樹脂製ブラックマトリクス層を形成するためのレジストの固形分中に、エポキシ基含有成分を含有させる方法も挙げられる。このようなエポキシ基含有成分がレジストの固形分中に含有されていることにより、樹脂製ブラックマトリクス層が形成される際にかけられる熱によって、エポキシ基が開裂して、ガラス基板の表面に存在するＯＨ基等と結合することが可能となる。これにより、ブラックマトリクス層とガラス基板との接着性を良好なものとすることができるからである。

上記樹脂製ブラックマトリクス層を形成するためのレジストに用いられるエポキシ基含有成分としては、樹脂製ブラックマトリクス層とした際に、上記密着性を付与す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、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、３官能型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ含核ポリオール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリオキザール型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂等を挙げることができ、中でも分子量が１０００〜１００００の範囲内、特に１０００〜３０００の範囲内のものが好ましく用いられる。

また、本発明においては、上記密着性向上の観点から、上記の中でも特に多官能エポキシが用いられることが好ましく、このような多官能エポキシとして具体的には、一分子中にエポキシ基を２個以上含有するものであれば特に制限はなく、これらの多官能エポキシ化合物の中でも、エピコート１５７Ｓ７０（商品名、油化シェルエポキシ社製）などのビスフェノールＡ型ノボラック系エポキシ樹脂、およびＹＤＣＮ−７０１（商品名、東都化成社製）などのクレゾールノボラック型エポキシ樹脂が特に好ましい。

ここで、上記エポキシ基含有成分は、樹脂製ブラックマトリクス層を形成するためのレジストの固形分中に、２重量％〜２０重量％の範囲内含有されることが好ましい。これにより、上記エポキシ基含有成分の作用により、樹脂製ブラックマトリクス層とガラス基板との密着強度を良好なものとすることができるからである。

なお、本発明においては、樹脂製ブラックマトリクス層中に、上記シランカップリング剤およびエポキシ基含有成分のどちらか一方が含有されていてもよく、また両方が含有されていてもよい。

また、本発明においては、上記樹脂製ブラックマトリクス層の硬化性を高めることにより、密着強度を向上させる方法等も挙げられる。一般的に樹脂製ブラックマトリクス層中には、例えば上記遮光性材料を分散させるために用いられる分散剤等、各種添加剤が含有され、このような添加剤として、後述するモノマーや感光性ポリマー等と重合しない、アクリレート基やメタクリレート基を有しない非重合成分が用いられる。このような非重合成分の量が多い場合には、後述するモノマーやポリマー等を重合させて樹脂製ブラックマトリクス層を形成する際の硬化が弱くなり、後述するガラス基板との密着性が低くなる。

そこで、本発明においては、上記非重合成分が、樹脂製ブラックマトリクス層の遮光性材料を除いた固形分中に１重量％〜３０重量％、中でも１重量％〜２０重量％、特に１重量％〜１０重量％の範囲内含有されていることが好ましい。またこの際、上記非重合成分の酸価が３０〜１５０の範囲内、中でも５０〜９０の範囲内であることが好ましい。上記の範囲内の酸価を有することにより、非重合成分中に含まれる酸により、ガラス基板と樹脂製ブラックマトリクス層との密着強度を向上させることができるからである。またさらに、本発明においては、同様の理由から上記非重合成分のアミン価が１０〜１００の範囲内、中でも３０〜８０の範囲内であることが好ましい。

上記非重合成分としては、通常、樹脂製ブラックマトリクス層に、遮光性材料を分散させるための顔料分散剤等として添加されるものが挙げられる。本発明においては、特に上記顔料分散剤が含有される量が上記範囲内であり、この顔料分散剤が上記酸価やアミン価を有することが好ましい。本発明に分散剤として用いられる材料としては、例えばシゲノックス−１０５（商品名、ハッコールケミカル社製）、Disperbyk−１０１、Disperbyk−１３０、Disperbyk−１４０、Disperbyk−１６０、Disperbyk−１６１、Disperbyk−１６２、Disperbyk−１６３、Disperbyk−１６４、Disperbyk−１６５、Disperbyk−１６６、Disperbyk−１７０、Disperbyk−１７１、Disperbyk−１８２、Disperbyk−２０００、Disperbyk−２００１（商品名、ビックケミージャパン（株）製）、ＥＦＫＡ−４７、ＥＦＫＡ−４７ＥＡ、ＥＦＫＡ−４８、ＥＦＫＡ−４９、ＥＦＫＡ−１００、ＥＦＫＡ−４００、ＥＦＫＡ−４５０（商品名、ＥＦＫＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ社製）、ソルスパース１２０００、ソルスパース１３２４０、ソルスパース１３９４０、ソルスパース１７０００、ソルスパース２００００、ソルスパース２４０００ＧＲ、ソルスパース２４０００ＳＣ、ソルスパース２７０００、ソルスパース２８０００、ソルスパース３３５００、（商品名、ゼネカ（株）製）、ＰＢ７１１、ＰＢ８２１、ＰＢ８２２（商品名、味の素（株）製）等が挙げられる。

ここで、本発明に用いられる樹脂製ブラックマトリクス層は、少なくとも樹脂および遮光性樹脂が含有されるものであり、樹脂製ブラックマトリクス層を形成する樹脂製ブラックマトリクス層形成用材料としては、上述したような密着性を向上させる材料や、遮光性材料、感光性樹脂、光重合開始剤、およびモノマー等を添加したものを用いることができる。

このような樹脂製ブラックマトリクス層形成用材料に用いられる遮光性材料としては、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、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、カルド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重合開始剤としては、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。

本発明においては、上述したような樹脂製ブラックマトリクス層形成用材料を、溶剤に溶解させて、一般的な樹脂製ブラックマトリクス層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ガラス基板上に塗布し、この樹脂製ブラックマトリクス層形成用材料を、目的とするパターン上に露光して、現像することにより、目的とする形状に形成されたブラックマトリクス層を得ることができる。また、一般的には現像後、硬化を促進させるためにポストベークが行われることとなる。

この際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。

このような樹脂製ブラックマトリクス層の形成方法については、一般的なブラックマトリクス層と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。また、本発明におけるブラックマトリクス層の形状についても、一般的なＩＰＳカラーフィルタ用に用いられるブラックマトリクス層と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

また、本発明に用いられる樹脂製ブラックマトリクス層の膜厚としては、目的とするカラーフィルタの種類等により適宜選択されるものであるが、通常０．５μｍ〜２μｍ程度、中でも０．８μｍ〜１．５μｍ程度とされることとなる。

２．ガラス基板
本発明に用いられるガラス基板としては、上記樹脂製ブラックマトリクス層と接着性が良好なものであれば、特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタに用いられるガラス基板を用いることができる。

３．着色層
次に、本発明に用いられる着色層について説明する。本発明に用いられる着色層は、上述した樹脂製ブラックマトリクス層の開口部に形成されるものであれば、特に限定されるものではなく、一般的なＩＰＳ用カラーフィルタに形成される着色層と同様とすることができる。

また、本発明に用いられる着色層は、上記開口部に形成されたものであれば、特に限定されるものではなく、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成される。この着色層における着色パターン形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。

なお、本発明に用いられる着色層については、公知のカラーフィルタの着色層に用いられる材料や形成方法等により、形成することが可能であるので、ここでの詳しい説明は省略する。

４．オーバーコート層
次に、本発明に用いられるオーバーコート層について説明する。本発明に用いられるオーバーコート層は、上記樹脂製ブラックマトリクス層および上記着色層を覆うように形成されるものであれば、特に限定されるものではなく、一般的なＩＰＳ用カラーフィルタに用いられるオーバーコート層を用いることができる。

ここで、本発明のＩＰＳ用カラーフィルタを液晶表示装置に用いる際、このオーバーコート層上にシール材が塗布されて液晶駆動側基板と貼り合わせることから、上記オーバーコート層は、シール材と密着性が良好であることが好ましく、また上記樹脂製ブラックマトリクスと密着性が良好なものであることが好ましい。

また、本発明に用いられるオーバーコート層の膜厚としては、目的とするカラーフィルタの種類等により適宜選択されるものであるが、通常０．５μｍ〜５μｍ程度、中でも０．７μｍ〜２μｍ程度とされることとなる。

このようなオーバーコート層としては、一般的なＩＰＳ用カラーフィルタに用いられるオーバーコート層と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

５．ＩＰＳ用カラーフィルタ
次に、本発明のＩＰＳ用カラーフィルタについて説明する。本発明のＩＰＳ用カラーフィルタは、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に用いられるものであり、上述したガラス基板と、樹脂製ブラックマトリクス層と、着色層と、オーバーコート層と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していてもよい。

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。

[実施例]
（ＩＰＳ用カラーフィルタの作製）
（１）樹脂製ブラックマトリクス層の形成
厚み１．１ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）製ＡＬ材）上に、表１に示される組成のブラックマトリクス用レジストをスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、膜厚約１μｍの塗膜を形成した。当該塗膜を、超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、０．０５％水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、上記基板を１８０℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施して樹脂製ブラックマトリクス層を形成した。

（２）着色層の形成
上記のようにして樹脂製ブラックマトリクス層を形成したガラス基板上に、表２に示される組成の赤色着色層用レジストをスピンコーティング法により塗布（塗布厚み１．５μｍ）し、その後、７０℃のオーブン中で３０分間乾燥した。
次いで、赤色着色層用レジストの塗膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて赤色着色層の形成領域に相当する領域にのみ紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、赤色着色層用レジストの塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を１８０℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施して赤色着色層を形成した。
次に、表３に示される組成の緑色着色層用レジストを用いて、赤色着色層と同様の方法で、緑色着色層を形成した。
さらに、表４に示される組成の青色着色層用レジストを用いて、赤色着色層と同様の方法で、青色着色層を形成し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色からなる着色層を形成した。

（３）オーバーコート層の形成
着色層を形成したガラス基板上に、表５に示される組成のオーバーコート層用レジストをスピンコーティング法により塗布し、乾燥させ、膜厚２μｍの塗膜を形成した。
オーバーコート層用レジストの塗膜の全面にプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて紫外線を１０秒間照射した。その後、上記基板を２００℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施してオーバーコート層を形成し、本発明のＩＰＳ用カラーフィルタを作製した。

[比較例１〜５]
ブラックマトリクス用レジストの組成をそれぞれ表１に示す組成に変えたこと以外は、実施例と同様にＩＰＳ用カラーフィルタを作製した。

［評価］
（セバスチャン法による密着強度の測定）
実施例および比較例１〜５で作製したＩＰＳ用カラーフィルタの樹脂製ブラックマトリクス層の額縁部分（ガラス基板＋樹脂製ブラックマトリクス層＋オーバーコート層構成部分）に、２．７ｍｍΦのアルミ製スタッドピンを熱硬化接着剤（シール剤）にて垂直に貼り付け、接着剤を硬化させた。このサンプルについてセバスチャンＶ型強度テスター ロミュラス RomulusIVにて密着強度を測定した。その結果を表６に示す。

（液晶パネルの作製および液晶パネル表示ムラの評価）
実施例および比較例１〜５で作製したＩＰＳ用カラーフィルタ上にポリイミドよりなる配向膜を形成した。その上に所望のビーズスペーサーを散布した後、上記ＩＰＳ用カラーフィルタと、ＴＦＴを形成したガラス基板とを、エポキシ樹脂をシール材として用い、１５０℃で０．３ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけて接合してセル組みをし、液晶を封入して、液晶パネルを作製した。
作製した液晶パネルのＰＣＴ環境試験（１２０℃、湿度１００％）を６時間実施した後、液晶パネルのシール部密着性不良起因である気泡の発生を確認した。その結果を表６に示す。
表６の結果より、セバスチャン法による密着強度が、２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のＩＰＳ用カラーフィルタを用いて作製した液晶パネルは、気泡が発生しなかったことが分かった（実施例）。

本発明のカラーフィルタの一例を示した概略断面図である。

符号の説明

１…ガラス基板
２…樹脂製ブラックマトリクス層
３…着色層
４…オーバーコート層

Claims (5)

1. ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成され、少なくとも樹脂および遮光性材料を含有する樹脂製ブラックマトリクス層と、前記樹脂製ブラックマトリクス層の開口部に形成された着色層と、前記樹脂製ブラックマトリクス層および前記着色層上に形成されたオーバーコート層とを有するＩＰＳ用カラーフィルタであって、
   前記ガラス基板と、前記オーバーコート層が積層された前記樹脂製ブラックマトリクス層との間の密着強度が、セバスチャン法で２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であり、
   前記樹脂製ブラックマトリクス層を形成するためのレジストの固形分中にエポキシ基含有成分が、２重量％〜２０重量％の範囲内で含まれており、かつ、前記エポキシ基含有成分が多官能エポキシ化合物であり、
   さらに、前記樹脂製ブラックマトリクス層中の、前記遮光性材料を除いた固形分中に、アクリレート基またはメタクリレート基を有しない非重合成分が、１重量％〜５×１００／８５重量％の範囲内、含有されることを特徴とするＩＰＳ用カラーフィルタ。
2. 前記ＩＰＳ用カラーフィルタを８５℃の純水に１時間浸漬した後の、前記ガラス基板と、前記オーバーコート層が積層された前記樹脂製ブラックマトリクス層との密着強度がセバスチャン法で２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることを特徴とする請求項１に記載のＩＰＳ用カラーフィルタ。
3. 前記樹脂製ブラックマトリクス層中に、シランカップリング剤が０．０１重量％〜１．０重量％の範囲内、含有されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＰＳ用カラーフィルタ。
4. 前記非重合成分の酸価が３０〜１５０の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のＩＰＳ用カラーフィルタ。
5. 前記非重合成分のアミン価が１０〜１００の範囲内であることを特徴とする請求項１〜請求項４までのいずれかの請求項に記載のＩＰＳ用カラーフィルタ。

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