JP5556021B2 - 液晶表示装置用カラーフィルタ基板 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に使用するカラーフィルタ基板に係わり、特には微細な遮光用ブラックマトリックスを形成するタイミングに関する。

液晶表示装置、センサ、色分解デバイス等においては、カラーフィルタが基板上に形成されて使用されている。このカラーフィルタは、赤色、青色及び緑色の画素とこれら画素間を埋設する遮光用のブラックマトリックスから構成されている。このブラックマトリック（以下、ＢＭと記す）は、かってはクロムを蒸着したガラス基板上にレジストを塗布し、露光し、現像した後、エッチングを行いＢＭを得るという方法が取られていた。しかし、この方法では、クロム蒸着にコストがかかること、製造工程が複雑で安全上の問題を含むこと、クロムによる反射率が大きい等の問題があった。

そこで、現在では、これらの問題を解決した、黒色の樹脂皮膜を塗布法で形成し、次いで、露光し、現像により樹脂製のＢＭを形成することがなされている。この方法では、製造コストも低減でき、製法も簡略化され、また、クロムに比べ、反射を抑えることができる等の利点がある。

ところで、液晶表示装置の高精細化に伴って、ＢＭ線幅をより狭くして開口率を向上することが期待されている。特に、モバイル用途の液晶表示装置においてはＢＭの線幅として５μｍ程度以下が要望されている。しかしながら、黒色レジストを用いてフォトリソグラフィー法により樹脂ＢＭを形成する場合、線幅を細くしていくと、現像時にレジストが基板から剥がれ落ち易くなり、パターン形状が安定しなくなるので５μｍの達成が難しいという問題がある。

現像時のレジストパターンの細りとガラス基板からの剥がれ防止には、黒色レジスト材料のガラス基板への密着性を向上することが有効であるが（例えば、特許文献１参照）、密着性を向上させると、一般に密着性の制御が難しく現像残りが発生しやすくなり、ＢＭの微細化が当初予想したほどには達成できないという問題がある。

また、ＢＭが形成される基板表面をシランカップリング剤等で表面改質することも可能であるが、この場合にも密着力は過剰気味なことから微細化ができず、工法的にも負担増となるという問題がある。

さらに、特許文献２にはカラーフィルタ上に形成した透明電極上であって、カラーフィルタを構成する着色画素の隙間にＢＭを形成する技術が開示されている。この技術は、下記に記載の本願発明に類似するものであるが、この場合には、有効着色画素を大きくして遮光領域を狭くするように着色画素とＢＭの配置を設計すると、ＢＭ形成に許容される部分の下地が十分に平坦でなくなるため、線幅が５μｍ程度以下のＢＭ形成は難しいという問題があった。

また、高品質な画像表示を得るために液晶を多分割配向する方式が採用されることが多くなっており、カラーフィルタ基板もこれに対応する必要がある。多分割の方法として樹脂突起物を利用する方法と、突起部の代わりに、カラーフィルタ上に積層して形成する透明電極層に円状の開口部を設け、電圧印加時に開口部に生じる電界を利用して所望の配向を得る方法がある（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、透明電極に液晶配向用の開口部を設けると、開口部より下地層である着色層が露出し、着色層が液晶層と接するため、着色層から不純物が液晶中に溶出し、残像不良や焼きつき不良が発生する。また、開口部の外周と対向電極を結ぶように生じる強い電界の一部が、着色層に入り込むことによると推測される着色層の電気特性上の変化（絶縁破壊による比抵抗や誘電損失の変動）などに起因した液晶の配向不良など、表示品質低下を引き起こすという問題がある。

特開平8-304621号公報 特開平11-44881号公報 特開平6-258649号公報

そこで、本発明の課題を、標準的組成の樹脂ＢＭ材料を用いても、下地表面の表面改質が不要で、下地表面との密着性が、ＢＭ現像時に剥がれ落ちることがない程度に適度であって、ＢＭを微細化することが可能で、同時に多分割配向方式に適用可能な液晶表示装置用カラーフィルタ基板の構成を提供することとした。

請求項１に記載の発明は、透光性基板上に、複数の着色層を形成し、該着色層上にオーバーコート層が形成され、該オーバーコート層上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、または、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）からなる透明電極を積層し、該透明電極層を下地とし該透明電極層上に幅５μｍ以下のネガ型の樹脂ブラックマトリックス層がフォトリソグラフィー法にて形成してなることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板としたものである。

かかる構成にすること、すなわち、従来構成であるガラス基板上に最初にＢＭ層を形成するのではなく、オーバーコート層の上部に形成した透明電極上にＢＭ層を形成すると、ＢＭの脱落が容易に防止できて微細なパターン形成が可能となる。また、最初に基板上にＢＭを形成する場合に比べ、平坦な基板上に着色層が形成されるので着色層が隣接する境界部位での着色層同士の重なり等による凹凸が少ない。例えあったとしてもオーバーコート層と透明電極が積層されることで境界部位での平坦性が向上しているので、当該部位上に形成されるＢＭの高さと形状の均一性が優れたものとなる。

また請求項１に記載の発明は、前記透明電極の表面粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲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基板としたものである。

さらに請求項１に記載の発明は、前記透明電極の表面と水との接触角が１０°〜３０°の範囲にあることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板としたものである。

透明電極の表面粗さ（Ｒａ）と表面特性がかかる範囲であると、透明電極から黒色レジストが剥がれ落ちることが少ない上、現像残りもないので黒色レジストの微細化に好適である。

さらに請求項１に記載の発明は、前記透明電極が開口部を有し、前記オーバーコート層の比抵抗が５×１０ ¹⁴ Ω・ｃｍ以上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基板としたものである。
オーバーコート層があることで着色層が液晶に直接的に接触することがなく、かつオーバーコート層の比抵抗をかかる範囲とすることで、強電界に対する耐性を有することになる。

請求項２に記載の発明は、前記樹脂ブラックマトリックスの高さが局所的にセルギャップ保持用の高さを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板としたものである。
かかる構成であると、カラーフィルタ基板と対向基板を貼り合わせて液晶セルとする場合に必要となる基板間隙保持用のスペーサをＢＭと同時にその一部として具備することになる。

本発明においては、ＢＭが下地基板上に形成されている場合に比べ、ＢＭの線幅を細くすることができるので、液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。また、着色層形成がＢＭ高さの影響を受けないので隣接着色層の境界部位での重なりによる凹凸が少なくなる。その結果、平坦化処理などの工程が不要となり、その平坦な下地上にＢＭを形成するのでＢＭのパターン形状と高さの均一性が優れたものとなる。
ＢＭとスペーサを同時に形成することで工程が簡略化される結果、カラーフィルタ基板の製造歩留まりが向上し安価なカラーフィルタ基板を提供できる。
また、透明電極上に開口部を設ける形式の多分割配向制御を採用した場合に、比抵抗の高いオーバーコート材料を使用するので液晶の配向異常が生じることがない。

カラーフィルタ基板の概略構成を示す断面視の図である。（ａ）本発明の構成、（ｂ）従来構成。 （ａ）〜（ｄ）本発明になるカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示す工程図である。

本発明は、ガラス基板上に直接にＢＭを形成するよりも、ＩＴＯや酸化亜鉛などからなる透明電極上にＢＭを形成した方がＢＭの微細化が可能であるという知見に基づくものである。ガラス基板は、親水性が小さく（水との接触角が概ね１０°以下）、下記に記載のＢＭ用黒色レジスト（アクリル系、エポキシ系等）に対する密着性は、親水性が比較的大きい透明電極に（接触角が概ね１５°〜３０°の範囲）に比べて劣っている。密着力の違いは親水性だけで規定できるわけではないが、表面粗さ（Ｒａ）で比べると、ガラス基板で１ｎｍ程度以下、透明電極で３〜１０ｎｍ程度である。３〜１０ｎｍ程度の範囲であると、密着力が適度であって黒色レジストが現像残りとして残存することも少なかった。

以下に、本発明に係わるカラーフィルタ基板の構成及び製造方法の一例を、図１及び図２を用いて、説明する。図１（ａ）は本発明になるカラーフィルタ基板の断面視の図であり、ＢＭはオーバーコート層上の最上部に形成されている。同図（ｂ）は従来構成の一例を示す断面視図であるが、ＢＭは透明基板上に直接形成される構成である。尚、使用した材料については末尾にまとめて記載した。

本発明になるカラーフィルタ基板に用いられる透光性基板１としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの市販されている無機ガラスや、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＣなどのプラスチック基板や、これらプラスチック基板上に、酸化シリコンや酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの無機薄膜を表面に成膜したものなどがあげられ、用途に応じて適宜選択して使用することができる。

製造工程は、先ず、透光性基板１上に着色層２を形成する。着色層２は複数色の着色画
素から構成されている。複数の色の組み合わせとしては、赤（Ｒ）２１、緑（Ｇ）２２、青（Ｂ）２３の組み合わせやイエロー、マゼンダ、シアン（ＹＭＣ）の組み合わせが挙げられ、各色毎に着色層を順に形成していくものである。

着色層２の製造方法としては、スリットコート法やスピンコート法、ロールコート法などの塗布法で基板上に所定の色の着色感光性組成物層を形成し、その後にフォトリソグラフィー法により着色感光性組成物層をパターニングする方法、またはインクジェット法や、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などの印刷法で直接に基板上に所定のパターンとした着色材料を形成しても構わない。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に色顔料を、光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤に分散させた着色感光性組成物を透明基板上に塗布成膜して着色感光性組成物層を形成し、着色感光性組成物層にパターン露光、現像することで一つの色の画素を形成し、同じ工程を各色毎に繰り返し行ってカラーフィルタを製造するフォトリソグラフィー法が好ましい。

本実施例では、着色層２として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色からなる着色層を形成する例を基に説明を行う。

まず、基板上にネガ型の赤（Ｒ）色着色感光性組成物を塗布、乾燥した後に、基板上に形成すべきＲ着色層に対応する箇所に光透過部を有するフォトマスクを介してネガ型赤（Ｒ）色着色感光性組成物にパターン露光し、現像およびポストベーク処理を施すことにより、Ｒ着色層２１を形成することができる（図示せず)。以下、同じ工程を、残りのネガ型緑（Ｇ）色着色感光性組成物及び、ネガ型青（Ｂ）色着色感光性組成物を各々用い、２色分繰り返すことにより、緑（Ｇ）色着色層２２および青（Ｂ）色着色層２３が形成されたカラーフィルタ基板を得ることができる（図２(ａ))。各色の塗布膜厚は適宜設定されるが、形成される着色層の分光透過率などを考慮すると、通常はプリベーク後の膜厚で通常１〜２μｍ程度である。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、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、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、着色画素２上にオーバーコート層３を形成する。オーバーコート層３の材料としては、比抵抗が５×１０^１４Ω・ｃｍ以上であれば、特に材料の制限はなく、種々の感光性樹脂を使用することができ、スリットコート法やスピンコート法、ロールコート法などの塗布法で樹脂層を形成後にフォトリソグラフィー法によりパターニングしてもよく、インクジェット法や、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などの印刷法で形成しても良い。

オーバーコート層３の膜厚としては、おおよそ着色画素が隣接する境界部分の凹凸を均して平坦化することが望ましく、概ね０．５〜２．０μｍ程度の範囲で設定するのが好ましい。

次に、オーバーコート層上に透明電極層４を形成する（図２（ｃ））。透明電極層４の材料としては、可視光領域における透過率と、表面抵抗値を両立できる膜であれば特に制限はないが、一般的に用いられているインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）の他に、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）などを好適に用いることができる。また、これら透明電極層の膜厚は、特に制限はないが、１０００〜１５００Å程度である。

次に、この透明電極層４をパターニングすることができる。その場合、透明電極層４上に、ポジ型感光性レジストを形成し、フォトマスを介した感光性レジストへのパターン露光および、現像といった一連のフォトリソグラフィー工法を用いることにより、感光性レ
ジスト層をパターニングする。次に、レジストパターンが形成された透明電極層を塩酸水溶液や酸化第二鉄水溶液、シュウ酸水溶液、臭化水素水溶液などの市販の酸性水溶液に浸漬することにより、感光性レジスト５より露出した部分のみ透明電極層を除去する（図示せず)。最後にアルカリ剥離液を用いて感光性レジスト層を除去することにより開口部を有する透明電極層を形成することができる。

最後に、透明電極４上に、カーボンブラックを含有させることで遮光性を持たせた感光性の遮光層材料を塗布、乾燥した後に、フォトマスクを用いて所定のパターンに露光し、次いで、現像およびポストベークを行うことにより、所定のパターンとしたＢＭ層５を形成する（図２(ｄ)）。なお、ＢＭ５の膜厚に特に制限はないが、含有されるカーボンブラック量で必要な光学濃度が得られるように膜厚を設定することが望ましく、およそ１〜２μｍ程度とすることが一般的となっている。

遮光層材料の塗布方法としては、スピンコート法やスリットコート法、バーコート法などを適宜採用できる。またフォトリソグラフィー法以外には、インクジェット法、印刷法などにより直接遮光層をパターン形成しても構わない。
フォトリソグラフィー法を用いてＢＭ５を形成する際に、スペーサ６部位を同時形成する場合には、ハーフトーンマスクを用いて露光する。ＢＭ５を形成する部位への露光光の量と、スペーサ６を形成する部位への露光量とを変えることで、部位ごとに膜厚を変えて形成することができる。ＢＭ５及びスペーサ６とを一括形成することで、別々に形成するよりも低コスト化が可能となり、より好ましい実施の形態といえる（図２（ｄ））。

ＢＭを液晶パネルの対向する基板間隙を維持するためのスペーサとして使用するには、ＢＭ全体の厚みを所望の高さまで底上げすれば良いが、そうすると液晶をパネル内部に浸透させるのが難しくなる。そのため、セルギャップを維持するのに必要な数だけスペーサを配置して、対応するＢＭの部位のみ高さを高くするのが望ましい。スペーサの配置密度は材料の弾性率、スペーサの断面積等に依存するが、スペーサの断面積を１０００〜４０００μｍ^２程度として、１ｍｍ^２当たり０．５〜２個の範囲で設定するのが好ましい。

スペーサの形状は、正方形状もしくは円形状が望ましいが、スペーサとなるＢＭの幅が細いので長方形状に一辺を長くすることも可能である。スペーサを着色画素の内部に食い込むようにして当該箇所に円柱状又は対称性のあるスペーサを形成しても構わない。

最後に本発明のカラーフィルタ基板に使用可能な材料関係につき以下にまとめて記載する。

ブラックマトリックス層および、着色層２１〜３３の材料としては、着色剤となる顔料を透明な樹脂中に光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤に分散させる。分散させる方法はミルベース、３本ロール、ジェットミル等様々な方法があり特に限定されるものではない。本発明の感光性着色組成物に用いることのできる有機顔料の具体例を示す。

ブラックマトリックス用の遮光材としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸窒化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物分や顔料、その他既知の遮光材料を用いることができる。さらには、遮光層の色調を調整するために、以下に示す補色の顔料を必要に応じて混合してもよい。

赤色画素を形成するための赤色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５
、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができる。赤色着色組成物には、黄色顔料、橙色顔料を併用することができる。

黄色顔料としてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等が挙げられる。橙色顔料としてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ
Ｏｒａｎｇｅ ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。

緑色画素を形成するための緑色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７等の緑色顔料を用いることができる。緑色着色組成物には赤色着色組成物と同様の黄色顔料を併用することができる。

青色画素を形成するための青色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０等の青色顔料、好ましくはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６を用いることができる。また、青色着色組成物には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ１、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料、好ましくはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を併用することができる。

また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。

透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。透明樹脂には、必要に応じて、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。当該透明樹脂はオーバーコート層として使用することができる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。

感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。

用いることのできる重合性モノマーおよびオリゴマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、β−カルボキシエチル（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、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ（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、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。

紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。光重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、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’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、２−クロルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、２，４，６−トリクロロ−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−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）
〕、Ｏ−（アセチル）−Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ−ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が用いられる。これらの光重合開始剤は１種または２種以上混合して用いることができる。光重合開始剤の使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは３〜３０重量％である。

さらに、増感剤として、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等のアミン系化合物を併用することもできる。これらの増感剤は１種または２種以上混合して用いることができる。増感剤の使用量は、光重合開始剤と増感剤の合計量を基準として０．５〜６０重量％が好ましく、より好ましくは３〜４０重量％である。

さらに、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。多官能チオールの使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．１〜３０重量％が好ましく、より好ましくは１〜２０重量％である。０．１質量％未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、３０質量％を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。

また、必要に応じて有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチル
ベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。

以下、本発明に関わる実施の一例につき具体的に説明を行う。

はじめに、透光性基板１として無アルカリガラスを用い、その上に、感光性樹脂中に、赤色の顔料を分散させた赤（Ｒ）色着色組成物を、スピンコート法を用いて塗布し、フォトマスクを介して所定のパターン露光およびアルカリ現像を着色組成物に行うことにより
赤（Ｒ）色着色層２１を形成した。次いで、緑色の顔料を分散させた緑（Ｇ）色着色組成物及び、青色の顔料を分散させた青（Ｂ）色着色組成物を用い、各々同様の製造工程を繰り返し、緑（Ｇ）色着色層２２、青（Ｂ）色着色層２３を１．２μｍの厚みで形成した（図２（ａ））。
次に、オーバーコート層を１．２μｍの厚みで形成した（図２（ｂ））。

次に、スパッタ法を用いて、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を０．１４μｍの厚みで着色画素上に積層し透明電極層４を形成した（図２（ｃ））。その後、スピンコート法により感光性レジストを１μｍの厚みで透明電極層４上に塗布し、フォトマスク１０を介したパターン露光、現像、及び硬膜処理を行い、所定のパターンを有する感光性レジスト層を形成した。次に、シュウ酸水溶液中に基板を浸漬することにより、感光性レジスト層より露出した透明電極層４部位を除去した後に、アルカリ剥離液を用いて感光性レジスト層を剥離した。以上の処理により透明電極４に開口部を形成した。

透明電極の表面粗さ表面粗さ計（ＳＩＩ社製の走査型プローブ顕微鏡）で測定したところ６±２ｎｍであった。水に対する接触角を測定したところ平均で２５°であったが、所定の条件でＵＶ洗浄して約１５°とした。

最後に、感光性アクリル樹脂中にカーボンブラックを分散させた黒色レジスト材料を、スピンコート法を用いて1μｍ厚塗布した後に、フォトマスクを介して所定のパターン露光を行い、引き続きアルカリ現像を行うことにより、パターニングされたＢＭ層５を形成した（図２（ｄ））。
この時、フォトマスク開口部の線幅として３，５，７，１０μｍの部分を設け、更にＢＭに対応する開口部位はハーフトーン部(露光光であるi線の透過率が約４０〜６０％となるようＣｒＯ膜を成膜した部位)とし、ＢＭ部位であるがスペーサ部位ともなる部位のｉ線の透過率を９０％以上とハーフトーン部より高くし、それ以外は遮光部としたハーフトーンマスクを用いた。

これにより、黒色レジストへの１回のパターン露光、現像により、線幅が５μｍ以下の部分でもＢＭの高さとして１μｍ、スペーサ部位では４μｍの高さを実現できた（図２（ｄ））。

＜比較例１＞
透光性基板１として無アルカリガラスを用意しＵＶ洗浄を施した。表面粗さＲａは１ｎｍ、接触角は７°であった。次に、感光性アクリル樹脂中にカーボンブラックを分散させた黒色レジスト材料を、スピンコート法を用いて該基板上に1μｍ厚塗布した後に、実施例１と同じフォトマスクを介してパターン露光を行い、引き続きアルカリ現像を行うことにより、パターニングされたＢＭを得た。

実施例１と比較例１で得られたＢＭパターンを観察したところ、実施例１ではＢＭ線幅３μｍまで解像されたが、比較例１では線幅５μｍ以下ではパターンの形状が不安定であり、３μｍではほとんど溶解してしまっていた。
これにより下地がブラックマトリックスの線幅及びパターン形状に大きな影響があることが分かった。

１：透光性基板
２：着色層（カラーフィルタ）
２１：Ｒ着色層
２２：Ｇ着色層
２３：Ｂ着色層
３：オーバーコート層
４：透明電極層
５：ブラックマトリックス（ＢＭ）
６：スペーサ

Claims (2)

1. 透光性基板上に、複数の着色層を形成し、該着色層上にオーバーコート層が形成され、該オーバーコート層上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、または、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）からなる透明電極を積層し、該透明電極層を下地とし該透明電極層上に幅５μｍ以下のネガ型の樹脂ブラックマトリックス層がフォトリソグラフィー法にて形成され、
   前記透明電極の表面粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であり、
   前記透明電極の表面と水との接触角が１０°〜３０°の範囲にあり、
   前記透明電極が開口部を有し、前記オーバーコート層の比抵抗が５×１０ ¹⁴ Ω・ｃｍ以上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基板。
2. 前記樹脂ブラックマトリックスの高さが局所的にセルギャップ保持用の高さを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
   

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