JPH07271020A - ブラックマトリックス形成用感光性組成物、カラーフィルター基板及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】（ａ）光重合性不飽和化合物、（ｂ）光重合開
始剤、（ｃ）バインダー及び（ｄ）顔料を含む、ブラッ
クマトリックス形成用感光性組成物において、該顔料中
に不純物として含まれる１価の金属陽イオンの量が５ｐ
ｐｍ以下であるブラックマトリックス形成用感光性組成
物；それから形成されたブラックマトリックス；透明基
板上に、カラーフィルターが形成されたカラーフィルタ
ー基板において、上記ブラックマトリックスが形成され
たカラーフイルター基板；及び、このブラックマトリッ
クスを使用した液晶表示装置。 【効果】液晶表示装置のブラックマトリックスを駆動回
路の表面に直接高い合わせ精度で形成できるため駆動電
極とブラックマトリックスの間で位置ずれを生ずること
がない。そのため、ブラックマトリックスの面積は必要
最小限に抑えられ、相対的に画素の開口率が広がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置の遮光に
使用されるブラックマトリックス形成用感光性組成物、
それから得られるブラックマトリックス及びこれを有す
るカラーフィルター基板、更にブラックマトリックスを
形成した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置は赤色（Ｒ）、緑色
（Ｇ）、青色（Ｂ）の画素がガラス基板上に規則的に配
列されたカラーフィルター基板を用いることによってカ
ラー画像が表示される。通常表示画像のコントラスト向
上のために、ブラックマトリックスと呼ばれる遮光性の
パターンが該画素と画素の間を埋めるように配列されて
カラーフィルターを形成している。ブラックマトリック
スの材料はクロームのような金属または金属酸化物膜、
あるいは顔料を含む樹脂膜等からなり、それらは主とし
てフォトリソグラフィー法によってパターン形成され
る。特開昭６３−３０９９１６号公報には、顔料を分散
した感光性樹脂溶液を透明基板上に塗布し、露光、現像
することによってブラックマトリックスを形成する方法
が開示されている。特開平１−１５２４４９号公報に
は、ブラックマトリックスとカラーフィルターの画素を
同一基板上に形成する方法が開示されている。具体的に
は、光重合性感光性組成物にカーボンブラックを分散し
た顔料分散液をガラス基板表面に塗布し、露光・現像し
て、まずブラックマトリックスのパターンを形成し、そ
の表面に同様の方法でパターン形成を繰り返すことによ
って、Ｒ、Ｇ及びＢの画素からなるカラーフィルター
を、ブラックマトリックスの開口部に重なるように形成
する。しかし、この顔料を含む樹脂膜からなるブラック
マトリックスの場合、クロームのような金属酸化膜で形
成したブラックマトリックスと比較して、液晶の比抵抗
が低下して液晶層の保持不良に起因する液晶表示装置の
動作不良を生じるという問題が発生した。

【０００３】特開平２−１６６４２２号公報には、透明
基板上に複数の透明画素電極を形成し、前記画素電極の
間にブラックマトリックスを形成してなる液晶表示装置
が開示されている。この方式では、カラーフィルターと
ブラックマトリックスが対向する２枚の基板上に別々に
作られており、ブラックマトリックスは駆動電極の表面
にこれと接して配置されるため、ディスプレイの視野角
が変わっても駆動電極とブラックマトリックスの間で位
置ずれを生ずることがない。そのため、ブラックマトリ
ックスの面積は必要最小限に抑えられるので相対的に画
素の開口率が広がるという特長がある。しかし、駆動回
路の表面に顔料分散体から直接ブラックマトリックスを
形成するこの方式において、液晶表示装置の駆動素子で
ある薄膜トランジスター（ＴＦＴ）あるいは薄膜ダイオ
ード（ＴＦＤ、ＭＩＭとも呼ぶ）がしばしば誤作動する
という問題が発生した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液晶
表示装置の駆動側基板の表面に形成された駆動素子であ
るＴＦＴあるいはＴＦＤの表面にこれと接して形成され
た場合にも、ＴＦＴあるいはＴＦＤの作動を劣化させる
ことなく、所望の遮光性を有するブラックマトリック
ス、それを与えるようなブラックマトリックス形成用感
光性組成物、及び該ブラックマトリックスを含むカラー
フィルター基板を提供することにある。さらに、本発明
の目的は、ブラックマトリックスの形成材料による液晶
の劣化を防止させた液晶表示装置を提供することにあ
る。またさらに、本発明の目的は、ブラックマトリック
スの形成材料によるＴＦＴ等の駆動素子の特性劣化を防
止させた液晶表示装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者らは、ブラックマ
トリックスに使用される顔料分散体の顔料中に不純物と
して含まれる１価の金属陽イオンを洗浄除去することに
よって上記問題が解決されることを見いだし、本発明を
なすに至った。即ち、本発明は、（ａ）光重合性不飽和
化合物、（ｂ）光重合開始剤、（ｃ）バインダー及び
（ｄ）顔料を含む、ブラックマトリックス形成用感光性
組成物において、該顔料中に不純物として含まれる１価
の金属陽イオンの量が５ｐｐｍ以下であることを特徴と
するブラックマトリックス形成用感光性組成物；このブ
ラックマトリックス形成用感光性組成物から形成された
ブラックマトリックス；透明基板上に、カラーフィルタ
ーが形成されたカラーフィルター基板において、上記ブ
ラックマトリックスが形成されたことを特徴とするカラ
ーフイルター基板；及び、表示電極及び、前記表示電極
と電気的に接続されたスイッチング素子が形成されたア
レイ基板と、前記アレイ基板と所定の間隔を置いて対向
して設けられたカラーフィルター基板と、前記カラーフ
ィルター基板上に形成された共通電極と、前記アレイ基
板と前記カラーフィルター基板との前記所定の間隔内に
封止された液晶とを有する液晶表示装置において、前記
スイッチング素子上に、又は前記カラーフィルター基板
側に、前記ブラックマトリックスが形成されたことを特
徴とする液晶表示装置を提供するものである。

【０００６】本発明に使用される成分（ａ）の光重合性
不飽和化合物としては、少なくとも１個の付加重合可能
なエチレン性不飽和基を持ち、沸点が常圧で１００℃以
上の化合物が好ましい。具体例としては、例えば、ポリ
エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプ
ロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノ
キシエチル（メタ）アクリレート等の単官能のアクリレ
ートやメタアクリレート；ポリエチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メ
タ）アクリレート、ネオペンチルグリコール（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、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリメ
チロールプロパントリ（アクリロイルオキシプロピル）
エーテル、トリ（アクリロイルオキシエチル）イソシア
ヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官
能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサ
イドを付加させた後（メタ）アクリレート化したもの、
特公昭４８−４１７０８号、特公昭５０−６０３４号、
特開昭５１−３７１９３号公報に記載されているような
ウレタンアクリレート類、特開昭４８−６４１８３号、
特公昭４９−４３１９１号、特公昭５２−３０４９０号
公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エ
ポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸の反応生成物であるエ
ポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタ
アクリレート等も好ましい材料の１つである。更に、日
本接着協会誌 Vol. ２０．No. ３００〜３０８頁に光硬
化性モノマーおよびオリゴマーとして紹介されているも
のも使用できる。使用量は、感光性組成物の固形分に対
して５〜５０重量％、好ましくは１０〜４０重量％が適
当である。上記モノマーまたはオリゴマーは単独で使用
するかあるいは２種以上を混合使用しても良い。

【０００７】本発明に使用される成分（ｂ）の光重合開
始剤としては、少なくとも１種のロフィン２量体（トリ
アリルイミダゾールダイマー）が挙げられる。このロフ
ィン２量体の他に下記の材料を組合せて使用することも
できる。米国特許第2,３６7,６６０号明細書に開示され
ているビシナールポリケトアルドニル化合物、米国特許
第2,３６7,６６１号および第2,３６7,６７０号明細書に
開示されているα−カルボニル化合物、米国特許第2,４
４8,８２８号明細書に開示されているアシロインエーテ
ル、米国特許第2,７２2,５１２号明細書に開示されてい
るα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、
米国特許第3,０４6,１２７号および第2,９５1,７５８号
明細書に開示されている多核キノン化合物、米国特許第
3,５４9,３６７号明細書に開示されているトリアリルイ
ミダゾールダイマー／ｐ−アミノフェニルケトンの組み
合せ、特公昭５１−４８５１６号公報に開示されている
ベンゾチアゾール系化合物／トリハロメチル−ｓ−トリ
アジン系化合物、特開昭６３−１５３５４２号公報に記
載されている感光性−ｓ−トリアジン化合物、米国特許
第4,２３9,８５０号明細書に開示されているトリハロメ
チル−ｓ−トリアジン系化合物、米国特許第4,２１2,９
７６号明細書に記載されているオキサジアゾール化合物
等。光重合開始剤の使用量は固形分比で約0.２〜２０重
量％、より好ましくは0.５〜１５重量％が適当である。

【０００８】本発明に使用される成分（ｃ）のバインダ
ーとしては、成分（ａ）に対して相溶性のある線状有機
高分子重合体で、有機溶剤に可溶で、弱アルカリ水溶液
で現像できるものが好ましい。このような線状有機高分
子重合体としては、側鎖にカルボキシル基を有するポリ
マー、例えば、特開昭５９−４４６１５号、特公昭５４
−３４３２７号、特公昭５８−１２５７７号、特公昭５
４−２５９５７号、特開昭５９−５３８３６号、特開昭
５９−７１０４８号公報に記載されているようなメタク
リル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重
合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分
エステル化マレイン酸共重合体等があり、また同様に側
鎖にカルボキシル基を有する酸性セルロース誘導体があ
る。この他に水酸基を有するポリマーに酸無水物を付加
させたものなどが有用である。特にこれらの中でベンジ
ル（メタ）アクリレート／（メタ）アクリル酸共重合体
やベンジル（メタ）アクリレート／（メタ）アクリル酸
／および他のモノマーとの多元共重合体が好適である。
この他に水溶性ポリマーとして、ポリビニールピロリド
ンやポリエチレンオキサイド、ポリビニールアルコール
等も有用である。また硬化皮膜の強度を上げるためにア
ルコール可溶性ポリアミドや２，２−ビス−（４−ヒド
ロキシフェニル）−プロパンとエピクロルヒドリンのポ
リエーテルなども有用である。これらのポリマーは任意
な量を混合させることができるが、固形分として９０重
量％を越えることは形成される画像強度等の点で好まし
い結果を与えない。従って、好ましくは３０〜８５重量
％である。本発明で用いられる成分（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）を含む感光性組成物の好ましい具体例としては、
米国特許第3,５４9,３６７号明細書等に開示されている
ものが挙げられる。

【０００９】本発明に使用される成分（ｄ）の顔料は、
特に限定されるものではない。例えば、ブラックマトリ
ックス用として単独にあるいは混合して使用することが
できる顔料としては、例えば、アゾ系、アンスラキノン
系、キサンテン系、キナクリドン系、インジゴ系、ジオ
キサジン系、インダンスロン系、イソインドリノン系の
顔料が有用であり、例えば、フタロシアニンブルー
（Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６またはＣ．Ｉ．ピ
グメントブルー１５：３、例えば、東洋インキ製造
（株）製のリオノールブルーＥＳ、チバガイギー社製の
クロモブルーＡ３Ｒ）、フタロシアニングリーン（Ｃ．
Ｉ．ピグメントグリーン７、３６またはＣ．Ｉ．ピグメ
ントグリーン３７、例えば、東洋インキ製造（株）製の
リオノールグリーン２ＹＳ）、ペリレン系顔料（Ｃ．
Ｉ．ピグメントレッド１５５）、アントラキノン系顔料
（Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、例えば、東洋イン
キ製造（株）製のリオノーゲンレッドＧＤ、チバガイギ
ー社製のクロモフタルレッドＢＲＮ）等が有用であり、
更に色補正用のためにＣ．Ｉ．ピグメントエロー８３、
Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー１５４、例えば、東洋インキ
製造（株）製のリオノーゲンエロー３Ｇ、Ｃ．Ｉ．ピグ
メントバイオレット２３、例えば、東洋インキ製造
（株）製のリオノーゲンバイオレットＲＬ、カーボンブ
ラック、例えば、三菱化成（株）製のＭＡ−１００等が
特に好ましい。その他、アニリンブラック、ペリレンブ
ラック、チタンブラック等も有用である。感光層中に占
める該顔料の比率は、固形分比で５〜９０重量％が適当
であり、より好ましくは１０〜６０重量％である。

【００１０】一般に工業的に入手できる顔料は、不純物
として数１００〜数１０ppm の１価の金属陽イオンを含
んでいる。本発明は、顔料中に不純物として含まれる１
価の金属陽イオンを洗浄除去することによって、１価の
金属陽イオン含量を５ppm 以下にした顔料を使用するこ
とを特徴とするものである。ところで、顔料は通常粉体
で取り扱われており、１価の金属陽イオンは通常溶解し
易い塩の形で存在するため、水洗によってある程度は除
くことができる。しかし、粉体の塊の中に取り込まれた
金属塩は容易に洗いだすことはできない。従って、顔料
中に不純物として含まれている１価の金属の塩を除去す
るためには、顔料を、水中ですり潰しながら洗浄する方
法、たとえば乳化機・分散機を用いる方法、超音波を当
てながら洗浄する方法、界面活性剤、低級アルコール等
の湿潤剤を添加して洗浄する方法あるいはこれらを併用
する方法等が有効である。

【００１１】顔料はまた、乾燥前の状態（ウエットケー
キと呼ばれている）で取り扱われることがあるが、この
状態から水洗すれば粉体から洗浄するよりも効率良く１
価の金属塩を除去できる。いずれの場合も粒子径を小さ
くして洗浄することが好ましく、１ミクロン以下の粒子
径の顔料の割合が１０重量％以上となる程度まで粒子径
を小さくした状態で洗浄することが好ましい。また、一
部に不溶性の塩を形成しているものもある。従って、最
初に酸洗いを行なうと、１価金属陽イオンの除去効果は
より大きくなる。酸としては、酢酸、しゅう酸、くえん
酸等の有機酸、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸等が挙げら
れる。酸の濃度は任意であるが、例えば、0.１〜１０重
量％程度が適当である。また、粒子径を小さくする作業
と酸洗浄作業を同時に行なうこともできる。その方がそ
れぞれの工程を別々に行なうよりも効率が良い。洗浄に
使用する水は、１価の金属陽イオンを含まないものが好
ましく、イオン交換水、蒸留水等、不純物含有量の低い
ものが好ましいことはいうまでもなく、特にコストの点
からイオン交換水が最も好ましい。

【００１２】本発明のブラックマトリックス形成用感光
性組成物は、上記成分（ａ）〜（ｄ）を同時に、又は別
々に、適当な溶媒中に溶解又は分散することにより製造
できる。使用できる溶媒としては、３−メトキシプロピ
オン酸メチルエステル、３−メトキシプロピオン酸エチ
ルエステル、３−エトキシプロピオン酸メチルエステル
および３−エトキシプロピオン酸エチルエステル等の３
−アルコキシプロピオン酸エステル類、メチルエチルケ
トン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等の
ケトン類、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エチルエーテル、プロピレン
グリコールモノプロピルエーテル等のプロピレングリコ
ールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモ
ノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモ
ノプロピルエーテルアセテート等のプロピレングリコー
ルモノアルキルエーテルアセテート類、乳酸メチル、乳
酸エチル等の乳酸エステル類等の他、ガンマーブチルラ
クトン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド
等が有用である。本発明の感光性組成物中の固形分の量
は、塗布性、保存性等の点から１０〜３０重量％が適当
である。

【００１３】本発明のブラックマトリックス形成用感光
性組成物にはさらに種々の添加剤を含有させることがで
きる。例えば、界面活性剤を添加すると、より均一性の
高い塗膜を得ることができる。このような界面活性剤の
好ましい例としては、特開平２−８０４号公報に開示さ
れているオルガノポリシロキサン化合物およびフッ素系
界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤の添加量は感光
性組成物の固形分に対して0.００１〜0.５重量％が適当
である。また、感光性組成物の保存安定性改良のため熱
重合防止剤の添加も一般的に行なわれている。例えば、
ハイドロキノン、ｐ−メトキシフェノール、ジ−ｔ−ブ
チル−ｐ−クレゾール、ピロガロール、ｔ−ブチルカテ
コール、ベンゾキノン、４，４’−チオビス（３−メチ
ル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン
（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２−メル
カプトベンゾイミダゾール等が有用であり、その添加量
は成分（ａ）の光重合性不飽和化合物に対して通常５０
０〜２０００ppm 程度が適当である。なお、市販の光重
合性不飽和化合物には、一般に適量の熱重合防止剤が添
加されている。上記材料には常に不純物としてのイオン
混入の危険性がある。従って、使用する材料は常に吟味
して使用する必要がある。本発明の感光性組成物に顔料
を分散する際には、ロールミル、サンドミル、ボールミ
ルあるいはアトライターのような分散機を使用すること
ができる。注意しなければならないことは、これらの分
散機および材料を取り扱う容器類からの陽イオンの混入
である。通常のガラスビーズはナトリウムイオンを含ん
でいるから使用するのは不適当である。ジルコニアビー
ズあるいはナトリウムフリーのガラスビーズ等の使用が
好ましい。

【００１４】以下に、本発明を実施例に基づき更に詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【実施例】

顔料洗浄 以下に示す条件で、各種の顔料を洗浄した。洗浄前後の
顔料中のＮａ及びＫの量を測定した。結果を表１に示
す。

【００１５】

【表１】 （単位：ppm ） ──────────────────────────────── 顔料の種類 紫色 黄色 青色 試験例 ───────────────────────────── 洗浄条件 Ｎa Ｋ Ｎa Ｋ Ｎa Ｋ ───────────────────────────────── １ 水洗 175 ＜１ 210 ＜１ 301 ＜１ ２ 酢酸洗浄 62 ＜１ 78 ＜１ 109 ＜１ ３ 塩酸洗浄 60 ＜１ 79 ＜１ 102 ＜１ ４ IPA+酢酸 *1) 40 ＜１ 50 ＜１ 70 ＜１ ５ ボールミル＋酢酸 3 ＜１ 5 ＜１ 4 ＜１ ６ ビーズミル＋酢酸 2 ＜１ 4 ＜１ 2 ＜１ ７ ウエットケーキ *2) 1 ＜１ ───────────────────────────────── ８ 未洗浄顔料 *3) 190 ＜１ 233 ＜１ 354 ＜１ ───────────────────────────────── ＊１）ＩＰＡ：イソプロピルアルコール ＊２）ウエットケーキを乾燥したもののＮａイオン含量
は４５ppm であった。 ＊３）市販顔料。下記のタイプ。 紫色：Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３ 黄色：Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９ 青色：Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３

【００１６】洗浄条件 水洗：顔料：５ｇ イオン交換水（ＤＩＷ）：１５０ｇ 温度：室温 攪拌時間：２時間 ポリエチレン製ビーカーに採り、マグネチックスターラ
ーでかき混ぜた後、遠心濾過した。 酢酸洗浄： 顔料：５ｇ 酢酸：１ｇ ＤＩＷ：１５０ｇ 温度：室温 攪拌時間：２時間 ポリエチレン製ビーカーに採り、マグネチックスターラ
ーでかき混ぜた後、遠心濾過した。濾集したケーキを１
５０ｇのＤＩＷに分散洗浄し、再び遠心濾過した後乾燥
した。 塩酸洗浄：酢酸洗浄の条件の内、酢酸を濃塩酸に置き換
えて同様に処理した。 ＩＰＡ＋酢酸洗浄： 顔料：５ｇ 酢酸：１ｇ ＩＰＡ：１５０ｇ 温度：室温 攪拌時間：２時間 ポリエチレン製ビーカーに採り、マグネチックスターラ
ーでかき混ぜた後、遠心濾過した。濾集したケーキを１
５０ｇのＤＩＷに分散洗浄し、再び遠心濾過した後乾燥
した。

【００１７】１ボールミル＋酢酸： 顔料：２０ｇ 酢酸：２ｇ ＤＩＷ：１８０ｇ ステンレススチール製のボールミルに採り、１０時間分
散後、更に３００ｇのＤＩＷを加えて１０分間分散を続
けた。遠心濾過後１０００ｇのＤＩＷの中に採り、良く
洗った後、再び遠心濾過して乾燥した。 ビーズミル＋酢酸： 顔料：２０ｇ 酢酸：２ｇ ＤＩＷ：１８０ｇ ステンレススチール製の容器に採り、ジルコニアビーズ
を入れて５時間分散後、更に３００ｇのＤＩＷを加えて
１０分間分散を続けた。遠心濾過後１０００ｇのＤＩＷ
の中に採り、良く洗った後、再び遠心濾過して乾燥し
た。 ウエットケーキ： 顔料：１０ｇ 酢酸：１ｇ ＤＩＷ：１５０ｇ 温度：室温 攪拌時間：２時間 ポリエチレン製ビーカーに採り、マグネチックスターラ
ーでかき混ぜた後、遠心濾過した。濾集したケーキを１
５０ｇのＤＩＷに分散洗浄し、再び遠心濾過した後乾燥
した。

【００１８】

【実施例１及び比較例１】図１を用いてこの実施例によ
り製造した液晶表示装置の構造を説明する。図１はこの
実施例により製造した液晶表示装置のセル断面を示して
いる。スイッチング素子として機能するＴＦＴ（薄膜ト
ランジスタ）５０がアレイ基板であるガラス基板１側に
形成されている。ガラス基板１上にはアルカリイオン溶
出防止のためのアンダーコート層４が形成されている。
アンダーコート層４上にＴＦＴ５０のゲート電極６及び
蓄積容量線８が形成されている。これらの表面にゲート
絶縁膜１０として機能する絶縁層が形成されている。ゲ
ート電極６上のゲート絶縁膜１０上にＴＦＴ５０のチャ
ネル領域を構成する半導体層１６が形成されている。半
導体層１６上には絶縁膜１４が形成され、半導体層１６
上の絶縁膜１４の両側にはそれぞれソース電極１８及び
ドレイン電極２０が形成されている。表示領域を構成し
蓄積容量線８上まで延びた例えばＩＴＯからなる表示電
極１２の端部に、ドレイン電極２０の一端が接続されて
いる。表示電極１２の領域は実際にはＴＦＴ５０の領域
と比較してかなり広いのであるが図中では説明のため狭
く描いている。表示電極１２の表示領域外の領域には保
護膜２２が形成されている。

【００１９】ガラス基板１に対向する位置に、カラーフ
ィルター基板となるガラス基板３０が表示電極１２と共
通電極３４の間の液晶４２の層が所定の厚みになるよう
に設けられている。ガラス基板３０の表面には遮光機能
を持たせたブラックマトリックス２４とＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の三原色で構成されるカラーフィルタ
ー３２が形成されている。この実施例による液晶表示装
置は、ブラックマトリックス２４以外は従来の製造方法
により製造することが可能である。以下にこの実施例に
よる液晶表示装置の製造方法をブラックマトリックスの
形成方法を中心にして説明する。ガラス基板３０上に下
記の感光性組成物〔処方１（比較例１）又は処方２（実
施例１）〕を乾燥膜厚が２μｍとなるように塗布し、８
５℃で３分間加熱乾燥した。さらに酸素遮断を目的とし
てポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の１０重量％水溶液
を乾燥膜圧が1.０μｍとなるように塗布して、８５℃で
３分間加熱乾燥し、ＰＶＡ被膜を形成した。所定のフォ
トマスクを通して紫外線露光（１００ｍＪ／cm² ）を行
い、その後、下記の現像液で現像処理を行なうことによ
りガラス基板３０上にブラックマトリックス２４を形成
した。このブラックマトリックス２４が形成されたガラ
ス基板３０上にカラーフィルター３２及び共通電極３４
を形成し、これをＴＦＴが形成されたガラス基板１と組
合せて封着し、ツイステッド・ネマチック液晶４２を注
入して封止し、液晶表示装置を製造した。 （現像液処方） １％ 炭酸ナトリウム水溶液、室温、６０秒

【００２０】（感光性組成物処方１）（比較例１） ベンジルメタアクリレート／メタアクリル酸共重合体（バインダー） 〔モル比７０／３０、重量平均分子量２0,０００〕 ６２ｇ ペンタエリスリトールテトラアクリレート（モノマー） ３８ｇ ４−〔ｐ−Ｎ，Ｎ−ジ（エトキシカルボニルメチル）〕 −２，６−ジ（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン （光重合開始剤） 1.５ｇ Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー〔１５：３〕（顔料：未洗浄） １３ｇ Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット〔２３〕（顔料：未洗浄） ３３ｇ Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー〔１３９〕（顔料：未洗浄） １４ｇ ハイドロキノンモノメチルエーテル（熱重合禁止剤） 0.０１ｇ ３−エトキシプロピオン酸エチルエステル（溶剤） ６５０ｇ 上記組成で使用した市販の顔料（未洗浄）中のナトリウ
ムイオン含量は、以下の通りであった。 Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー〔１５：３〕 ３５４ppm Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット〔２３〕 １９０ppm Ｃ．Ｉ．ピグメントエロー〔１３９〕 ２３３ppm なお、上記処方１の中で顔料を除いた組成中に含まれる
ナトリウムイオン含量は0.１ppm であり、処方１中のナ
トリウムイオン含量は８８ppm であった。 （感光性組成物処方２）（実施例１） 試験例５に従って洗浄した顔料を使用した他は処方１と
同じである。処方２中のナトリウムイオン含量は１ppm
であった。

【００２１】この液晶表示装置の信頼性を調べるため高
温動作試験を行った。その結果、未洗浄の顔料を含む処
方１を使用した比較例１では、７０℃では3,０００時間
経過後に、５０℃では6,０００時間経過後に液晶層の保
持不良に起因する動作不良が発生した。解析の結果、液
晶の比抵抗が２桁低下しており、更にこの不良部分を二
次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて分析したところ、
不良部分の液晶／配向膜界面部分からナトリウムが検出
された。また、ブラックマトリックス２４を形成してい
ないカラーフィルター基板と組合せた液晶表示装置から
はナトリウムが検出されなかった。次に、洗浄した顔料
を含む処方２を使用した実施例１では、ストレス印加時
間が8,０００時間を経過しても、５０℃および７０℃の
いずれの条件においても動作不良は確認されず、さらに
ＳＩＭＳ分析においてもＴＦＴ中からナトリウムは検出
されなかった。以上の結果は、不純物として含まれる１
価金属陽イオンの量を５ppm 以下にした顔料を使用した
本発明のブラックマトリックスが、アクティブマトリッ
クスタイプのＴＦＴ液晶表示装置の信頼性を極めて高く
することを明瞭に示すものである。

【００２２】

【実施例２及び比較例２】図２を用いてこの実施例によ
り製造した液晶表示装置の構造を説明する。図２はこの
実施例により製造した液晶表示装置のセル断面を示して
いる。スイッチング素子として機能するＴＦＴ（薄膜ト
ランジスタ）５０がアレイ基板であるガラス基板１側に
形成されている。ガラス基板１上にはアルカリイオン溶
出防止のためのアンダーコート層４が形成されている。
アンダーコート層４上にＴＦＴ５０のゲート電極６及び
蓄積容量線８が形成されている。これらの表面にゲート
絶縁膜１０として機能する絶縁層が形成されている。ゲ
ート電極６上のゲート絶縁膜１０上にＴＦＴ５０のチャ
ネル領域を構成する半導体層１６が形成されている。半
導体層１６上は絶縁膜１４が形成され、半導体層１６上
の絶縁膜１４の両側にはそれぞれソース電極１８及びド
レイン電極２０が形成されている。表示領域を構成し蓄
積容量線８上まで延びた例えばＩＴＯからなる表示電極
１２の端部に、ドレイン電極２０の一端が接続されてい
る。表示電極１２の領域は実際にはＴＦＴ５０の領域と
比較してかなり広いのであるが図中では説明のため狭く
描いている。表示電極１２の表示領域外の領域には保護
膜２２が形成されている。ＴＦＴ５０及び蓄積容量線８
上部には、ブラックマトリックス２４が形成されてい
る。ブラックマトリックス２４及び表示電極１２上に
は、液晶分子を配向させる配向膜２６が形成されてい
る。ガラス基板１の裏面には偏光板２が設けられてい
る。

【００２３】ガラス基板１に対向する位置に、カラーフ
ィルター基板となるガラス基板３０が、表示電極１２と
共通電極３４の間の液晶４２の層が所定の厚みになるよ
うに設けられている。ガラス基板３０の表面にはＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色の画素で構成され
るカラーフィルター３２が形成されている。カラーフィ
ルター３２は、各表示電極１２に対向する位置にそれぞ
れ各色ごとに形成されている。カラーフィルター３２上
には例えばＩＴＯの共通電極３４が形成され、共通電極
３４上には配向膜３６が形成されている。ガラス基板３
０の裏面には偏光板４０が設けられている。両配向膜２
６、３６間に液晶４２が封入されている。この実施例に
よる液晶表示装置も、ブラックマトリックス２４以外は
従来の製造方法により製造することが可能である。以下
にこの実施例による液晶表示装置の製造方法をブラック
マトリックスの形成方法を中心にして説明する。アルカ
リイオン溶出防止のためのアンダーコート（ＳｉＯｘ、
例えばＳｉＯ₂）層４を形成したガラス基板１に、ＴＦ
Ｔ５０をフォトリソグラフィー技術を利用して形成し
た。このＴＦＴ５０の上に、さらに実施例１及び比較例
１で使用した前記感光性組成物〔処方１（比較例２）又
は処方２（実施例２）〕を乾燥膜厚が２μｍとなるよう
に塗布し、８５℃で３分間加熱乾燥した。さらに酸素遮
断を目的としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の１０
重量％水溶液を乾燥膜圧が1.０μｍとなるように塗布し
て、８５℃で３分間加熱乾燥し、ＰＶＡ被膜を形成し
た。所定のフォトマスクを通して紫外線露光（１００ｍ
Ｊ／cm² ）を行い、その後、実施例１及び比較例１で使
用した前記現像液で現像処理を行なうことによりＴＦＴ
５０上にブラックマトリックス２４を形成した。このブ
ラックマトリックス２４が形成されたガラス基板１をカ
ラーフィルター３２側のガラス基板３０と組み合わせて
封着し、ツイステッド・ネマチック液晶４２を注入して
封止し、液晶表示装置を製造した。

【００２４】この液晶表示装置の信頼性を調べるため、
高温動作試験を行なった。その結果、未洗浄の顔料を含
む処方１を使用した比較例２では、７０℃では2,０００
時間経過後に、５０℃では4,０００時間経過後にＴＦＴ
の書き込み不足に起因する動作不良が発生した。この不
良部分の解析を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）法にて
行なったところ、不良画素のＴＦＴ部分からナトリウム
が検出され、またブラックマトリックスを形成していな
いセルの正常ＴＦＴからはナトリウムが検出されなかっ
た。次に、洗浄した顔料を含む処方２を使用した実施例
２では、ストレス印加時間が5,０００時間を経過して
も、５０℃および７０℃のいずれの条件においても動作
不良は確認されず、さらにＳＩＭＳ分析においてもＴＦ
Ｔ中からナトリウムは検出されなかった。以上の結果
は、不純物として含まれる１価金属陽イオンの量を５pp
m 以下にした顔料を使用した本発明のブラックマトリッ
クスが、アクティブマトリックスタイプのＴＦＴ液晶表
示装置の信頼性を極めて高くすることを明瞭に示すもの
である。

【００２５】

【発明の効果】本発明のブラックマトリックスは、液晶
表示装置の駆動側基板の表面に形成された駆動素子であ
るＴＦＴあるいはＴＦＤの表面にこれと接して形成され
た場合にも、ＴＦＴあるいはＴＦＤの作動を劣化させる
ことなく、所望の遮光性を有する。従って、液晶表示装
置のブラックマトリックスを駆動回路の表面に直接高い
合わせ精度で形成できるため、駆動電極とブラックマト
リックスの間で位置ずれを生ずることがない。そのた
め、ブラックマトリックスの面積は必要最小限に抑えら
れ、相対的に画素の開口率が広がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による液晶表示装置のセ
ル断面を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例による液晶表示装置のセ
ル断面を示す図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 偏光板 ４ アンダーコート層 ６ ゲート電極 ８ 蓄積容量線 １０ ゲート絶縁膜 １２ 表示電極 １４ 絶縁膜 １６ 半導体層 １８ ソース電極 ２０ ドレイン電極 ２２ 保護膜 ２４ ブラックマトリックス ２６ 配向膜 ３０ ガラス基板 ３２ カラーフィルター ３４ 共通電極 ３６ 配向膜 ４０ 偏光板 ４２ 液晶 ５０ ＴＦＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村 直行 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 植木 俊博 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 牛丸 晶 静岡県榛原郡吉田町川尻4000番地 富士写 真フイルム株式会社内 (72)発明者 小林 袈裟直 静岡県榛原郡吉田町川尻4000番地 富士写 真フイルム株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）光重合性不飽和化合物、（ｂ）光
   重合開始剤、（ｃ）バインダー及び（ｄ）顔料を含む、
   ブラックマトリックス形成用感光性組成物において、該
   顔料中に不純物として含まれる１価の金属陽イオンの量
   が５ｐｐｍ以下であることを特徴とするブラックマトリ
   ックス形成用感光性組成物。
2. 【請求項２】 請求項１記載のブラックマトリックス形
   成用感光性組成物から形成されたブラックマトリック
   ス。
3. 【請求項３】 透明基板上に、カラーフィルターが形成
   されたカラーフィルター基板において、請求項２に記載
   されたブラックマトリックスが形成されたことを特徴と
   するカラーフイルター基板。
4. 【請求項４】 表示電極及び、前記表示電極と電気的に
   接続されたスイッチング素子が形成されたアレイ基板
   と、 前記アレイ基板と所定の間隔を置いて対向して設けられ
   たカラーフィルター基板と、 前記カラーフィルター基板上に形成された共通電極と、 前記アレイ基板と前記カラーフィルター基板との前記所
   定の間隔内に封止された液晶とを有する液晶表示装置に
   おいて、 前記スイッチング素子上に、請求項２に記載されたブラ
   ックマトリックスが形成されたことを特徴とする液晶表
   示装置。
5. 【請求項５】 表示電極及び、前記表示電極と電気的に
   接続されたスイッチング素子が形成されたアレイ基板
   と、 前記アレイ基板と所定の間隔を置いて対向して設けられ
   たカラーフィルター基板と、 前記カラーフィルター基板上に形成された共通電極と、 前記アレイ基板と前記カラーフィルター基板との前記所
   定の間隔内に封止された液晶とを有する液晶表示装置に
   おいて、 前記カラーフィルター基板側に、請求項２に記載された
   ブラックマトリックスが形成されたことを特徴とする液
   晶表示装置。