JPH09133806A - 感光性黒色樹脂組成物及びカラーフイルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高信頼性、高感度、高アルカリ水系溶解性で
且つ低コストの感光性黒色樹脂組成物、及び該樹脂組成
物を用いて作製したカラーフイルターを提供すること。 【解決手段】 異なる平均粒径を有する少なくとも２種
のカーボンブラック顔料と感光性樹脂とからなることを
特徴とする感光性黒色樹脂組成物、及び該樹脂組成物を
用いて作製したカラーフイルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光性黒色樹脂組
成物（以下樹脂ＢＭという）に関し、特にカラーフイル
ターのブラックマトリックスの形成に有用な樹脂ＢＭ
と、該樹脂ＢＭを用いて形成されたカラーフイルターに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶駆動のディスプレーにおい
て、特にカラー表示をするためには、液晶セル構成中の
カラーフイルターが最も重要な部材であることはいうま
でもない。その構成はＴＦＴ、ＳＴＮ、ＴＮタイプとに
よって若干異なるが、ガラス表面上に（１）遮光用のブ
ラック部、（２）カラー表示用のＲｅｄ（Ｒ）、Ｇｒｅ
ｅｎ（Ｇ）及びＢｌｕｅ（Ｂ）のマトリックス、（３）
カラーマトリックスを保持する透明な膜、（４）更に液
晶を駆動するための透明電極膜の４つの部材の層からな
っている。これらの層を構成するために種々の方法が提
案されている。

【０００３】従来、カラーフイルターを作製するにあた
り、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素の間には表示コントラストを向
上させる目的でブラックマトリックスが形成されてい
る。その形成方法としては、クロム等の金属膜を用いる
方法や、遮光性顔料等を分散させた感光性樹脂を用いる
方法が知られている。

【０００４】クロム等の金属膜を用いたブラックマトリ
ックスは、金属膜を蒸着等の方法で基板上に形成し、次
にフォトレジストを使用したフォトリソ法とエッチング
工程により金属膜をパターニングして形成する。一方、
遮光性顔料等を分散した感光性樹脂を用いる方法では、
遮光性顔料等を分散した感光性樹脂層を塗布や印刷等の
方法で基板上に形成し、パターン露光及び現像してブラ
ックマトリックスが形成される。

【０００５】一方で、例えば、特開昭６２−９３０１号
公報に開示されているように、上記遮光性顔料等を分散
させた感光性樹脂を用いてセルフアライメント方式でブ
ラックマトリックスを形成する方式がコスト及び製造工
程の面から注目されている。その方式では、Ｒ、Ｇ、Ｂ
の各画素が形成された基板に、カーボンブラック等の黒
色遮光性顔料等を分散させた感光性樹脂層を設け、Ｒ、
Ｇ、Ｂの各画素がフォトマスクとして作用するように裏
面から露光し、画素の間隙にブラックマトリックスを形
成する。この場合、従来必要であった位置合わせの手間
が省け、尚、且つ白ヌケは原理上発生しないという利点
がある。

【０００６】このセルフアライメント方式において、裏
面からの露光時に遮光性感光性樹脂層が十分に硬化しな
い、つまり遮光性感光性樹脂層の感光波長域におけるカ
ーボンブラック等の黒色遮光性顔料の光吸収性が大きい
ため、裏面からの露光が遮光膜表面まで十分達せずに膜
の光硬化不足を生じ、結果的には得られた遮光膜の光学
濃度が低くなってしまうという問題を有していた。

【０００７】遮光膜の膜深部まで光硬化する遮光性感光
性材料として、特開平３−２７４５０３号公報には、紫
外線透過性且つ可視光不透過性のフォトレジストが開示
されている。このフォトレジストは特定の黒色金属酸化
物と感光性樹脂からなり、可視光よりも紫外線の方が透
過率が大きいが、これらの金属酸化物は感光性樹脂液等
への分散性に問題があった。

【０００８】遮光性を考慮したカラーフイルター材料と
して黒鉛を塗料化したものが最近工業的に開発されてい
る。しかしながら、この塗料を用いて形成した膜のパタ
ーン加工には、黒鉛が酸やアルカリに溶けないため、通
常のエッチング加工法が使えない。そこで別のポジ型レ
ジストパターンを下層に設けた後に、上記塗料によって
黒色層を形成し、この黒色層を下層のレジストごと剥離
するリフト・オフ法が採用されているが、この方法では
先ずポジ型レジストを塗布し、ブラックマトリックスと
逆のパターンを形成し、更にその上に黒鉛塗料を塗布し
て剥離するという工程上の手間に問題がある。

【０００９】遮光性材料として特開平４−１３１０５号
公報には、互いに補色関係にある二色の顔料を混合した
遮光膜が開示されているが、これは導電性の観点から検
討されたものであり、色相は黒となるものの、紫外線領
域の透過性が改善されてはいない。特開昭６３−３０９
９１６号公報には、複数の色相の顔料を組合せた遮光性
感光材料が開示されている。しかしながら、この場合は
単純に遮光性を得るために複数の顔料を組合せているも
ので、その遮光膜を深部まで硬化させ得るものではなか
った。

【００１０】更に特開平４−４０４２０号公報や特開平
４−１９０３６２号公報には、複数の有機顔料とカーボ
ンブラックとの混合や、複数の有機顔料と有機黒色顔料
との混合による遮光性材料が開示されている。これらは
何れも遮光性材料の導電性の観点から検討されたもの
で、赤色と青色の組合せ等の、互いに補色関係にある顔
料の混合による疑似黒色材にカーボンブラック等の遮光
材を更に組合せることにより、導電性の小さな遮光性の
高いブラックマトリックスを形成するもので、導電率が
制御されたものによる遮光性画像形成については未だ不
十分であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、着色感光
性組成物を使用してカラーフイルターを作製する場合に
は、カラーフイルターの製造及び加工における工程の長
短、並びに使用材料の収率が問題点となる。黒色顔料を
感光性レジストに分散させた組成物（樹脂ＢＭ）の場
合、スピンコーティング法を使用することができるため
に、装置コストは低く、膜に感光性を持たせているため
にパターン形成の工程数が少ないという利点がある。

【００１２】しかしながら、上記樹脂ＢＭの場合、感光
する樹脂と遮光するカーボンブラックという互いに相反
する材料を同一膜内に共存させるため、カーボンブラッ
クの含有率が３０重量％以下と低くなり、十分な遮光性
が得られないという問題を有する。更に遮光性を上げる
ためには、膜厚を１．５μｍ程度に厚くするしかなく、
光漏れがないように着色層と重ねると段差が大きくな
る。この段差は液晶配向を乱すことから、樹脂ＢＭはカ
ラーフイルターには殆ど採用されていなかった。

【００１３】但し、この場合には、露光後の現像工程に
おけるアルカリ現像液に対する溶解性が重要な問題とし
て挙げられる。つまり、ラインからの問題として現像時
における現像・剥離されたレジスト残が製品に対して再
付着しては、その後の工程においてもカラーフイルター
が欠損・欠陥製品となってくる。又、剥離されたレジス
トが現像タンク内で沈殿或いは付着し、タンク内に蓄積
された場合には、タンク内の洗浄並びに整備が頻繁に必
要となり、手間が多くかかってしまい生産量において問
題となる。

【００１４】以上より、樹脂ＢＭはその構成材料におい
てアルカリ水系現像剤に対して均一に、しかもパターン
細りがなく正確に解像されるものを必要とする。更にレ
ジスト側に問われてくる問題点としては、ライン使用の
光源波長にレジスト硬化感度波長が一致してくる必要が
ある。すなわち、表裏面いずれの露光工程においても、
光硬化の効率の面からも、より長い波長の光で顔料の多
い膜の内部まで硬化させることが必要となる。従って、
本発明の目的は、高信頼性、高感度、アルカリ水系現像
剤に対する高溶解性で且つ低コストの樹脂ＢＭ、及び該
樹脂ＢＭを用いて作製したカラーフイルターを提供する
ことである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。すなわち、本発明は、異なる平均
粒径を有する少なくとも２種のカーボンブラックと感光
性樹脂とからなることを特徴とする樹脂ＢＭ、及び該樹
脂ＢＭを用いて作製したカラーフイルターである。

【００１６】本発明によれば、ブラックマトリックスを
形成する際、工程が簡略で経済性に優れ、解像性が良好
で、しかもカーボンブラックを含有する高感度な樹脂Ｂ
Ｍが提供される。更に感光性樹脂によるカラーフイルタ
ー作製工程において、上記特定の樹脂ＢＭを用いること
によって、フォトファブリケーション法を応用すること
が可能となり、高精度で且つ表面平滑性が良好な複数の
パターンを容易に形成させることができ、顔料を使用す
ることからも耐熱性及び耐環境性の良好なカラーフイル
ターを得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に発明の実施の形態を挙げて本
発明を更に詳細に説明する。本発明において使用するカ
ーボンブラックは、少なくとも２種の異なる粒径を有す
る混合物であることを特徴とする。粒径０．１μｍ以上
の大きなカーボンブラックを単独で使用してブラックマ
トリックスを構成した場合、単位体積あたりに含有され
るカーボンブラックの粒子数は少数となる。そのため、
感光性樹脂成分にとっては光硬化の面で有利となるが、
ブラックマトリックスとしての遮光力は低下する。一
方、粒径０．１μｍ未満の小さなカーボンブラックを単
独で使用してブラックマトリックスを構成した場合、単
位体積あたりに含有されるカーボンブラックの粒子数は
多数となる。そのため、ブラックマトリックスの遮光力
は満足しても、感光性樹脂の成分にとっては内部硬化に
支障をきたし、露光及び現像過程において画像剥れ等の
不具合が生じる。又、ガラス基板に対する密着性も低下
する。

【００１８】又、本発明で使用するカーボンブラックは
好ましくは、その表面が酸性のカーボンブラックであ
る。その具体例として、Degussa社のPrintex ３、２
５、３０、３５、４０、４５、２００、３００、Ａ、
Ｇ、Special Black １００、２５０、３５０、CABOT社
製のMONARCK １２０、２８０、４３０、４６０、REGAL
９９、２５０、３３０、４１５、BLACKPEARLS １３
０、４８０、Columbian Carbon社製のRaven ４１０、
４２０、４３０、４５０、５００、７６０、７９０、８
５０、８９０、８９０Ｈ、１０００、１０２０、１０３
５、１０４０、１０６０、三菱化学社製のＭＡ−７、Ｍ
Ａ−８、ＭＡ−１１、ＭＡ−１００、ＭＡ−１００Ｒ、
ＭＡ−２２０等が挙げられる。

【００１９】本発明では、上記のカーボンブラックにお
いて、一方のカーボンブラックの平均粒径が４０〜１３
０ｎｍであり、他方のカーボンブラックの平均粒径が１
３５〜５００ｎｍであるように少なくとも２種を混合し
て使用する。又、一方のカーボンブラックのＢＥＴ法に
よる比表面積が１００〜２００ｍ²／ｇであり、他方の
カーボンブラックの比表面積が３０〜５０ｍ²／ｇであ
るように少なくとも２種を混合して使用することが好ま
しい。

【００２０】そして平均粒径の大きい方のカーボンブラ
ックと平均粒径が小さい方のカーボンブラックとを混合
した場合、ブラックマトリックス内において両者が最密
充填構造を採るように、両者の混合比を決定する。使用
するカーボンブラックの種類や平均粒径によって種々変
化するが、平均粒径の大きい方のカーボンブラックと、
平均粒径が小さい方のカーボンブラックとの混合比は、
前者／後者＝２５／７５〜４５／５５の重量比が好まし
い。更に本発明において、これらの顔料は乾燥した微粉
末状の他、水性ろ過ケーキ或いは水性懸濁液の状態でも
使用することができる。尚、使用する顔料は、後述の分
散剤及び／又はアルカリ現像液に可溶性の有機重合体に
よって予め分散処理しておくことが顔料の均一分散の点
で好ましい。

【００２１】本発明の樹脂ＢＭは、更に必要に応じて顔
料の分散剤を含有することができる。顔料の分散剤とし
ては、広範囲のものから適宣選択して使用することがで
き、例えば、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間
体、ソルスパース等が使用される。分散剤の使用割合
は、特に限定されるものではないが、分散剤の使用量は
一般的に顔料１００重量部あたり１〜１０重量部程度で
ある。但しこの分散剤は、カーボンブラックの凝集を防
ぎ且つ樹脂ＢＭ中に使用するカーボンブラックを均一に
分散させる働きがなければならない。従って、分散剤自
身も製造するカラーフイルターの諸物性を阻害するよう
なことがあってはならず、更には耐熱性並びに耐黄変性
も考慮して選択する必要がある。更に本発明では、カー
ボンブラックの処理に、分散剤と感光性樹脂中の有機重
合体とを併用することができる。その使用量は、カーボ
ンブラックによる遮光効果も考慮した上で最適添加量を
決定する必要があり、一般的にはカーボンブラック１０
０重量部あたり約０〜４０重量部、好ましくは約５〜３
０重量部の範囲である。

【００２２】本発明で使用する感光性樹脂は、従来公知
のいずれの感光性樹脂でもよく特に限定されない。好ま
しい１例は、多官能（メタ）アクリレートモノマーとア
ルカリ現像液に可溶性の有機重合体を含む。該多官能
（メタ）アクリレートモノマーは、本発明の樹脂ＢＭの
感光成分の主剤をなすものであり、例えば、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、グリセリンテトラ（メタ）アクリレート、テト
ラトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、
ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等
が挙げられ、これらの成分は、単独又は混合物として使
用される。

【００２３】これらの多官能（メタ）アクリレートモノ
マーを使用する際には、少なくとも１種の３官能以上の
モノマーを含むことが好ましく、その含有量は多官能
（メタ）アクリレートモノマー中において約３０〜９５
重量％を占める割合である。又、これらの多官能（メ
タ）アクリレートモノマーには、反応希釈剤としてメチ
ル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレー
ト、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）ア
クリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、エチルヘ
キシル（メタ）アクリレート、スチレン、メチルスチレ
ン、Ｎービニルピロリドン等の単官能性モノマーを添加
することができる。

【００２４】感光性樹脂に添加することが好ましいアル
カリ現像液に可溶性の有機重合体は、ブラックマトリッ
クスを形成する黒色被膜のアルカリ現像液に対する現像
性、被膜形成材、樹脂ＢＭの粘度調整剤及びカーボンブ
ラックの分散安定剤としての作用を有する。具体的に
は、例えば、（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、（メタ）アクリロイル基
を持つ感光性モノマー、及びオリゴマー等が挙げられ
る。更には、ポリ（メタ）アクリル酸エステル又はその
部分加水分解物、ポリ酢酸ビニル又はその加水分解物、
ポリビニルフェノール、フェノールノボラック、ポリス
チレン、ポリビニルブチラール、ポリクロロプレン、ポ
リ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピ
レン、ポリビニルピロリドン、スチレンと無水マレイン
酸の共重合体又はそのハーフエステル、（メタ）アクリ
ル酸、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル
アミド、（メタ）アクリロニトリル等の共重合可能なモ
ノマー群から選ばれた、ガラス転移点が３５℃以上であ
る共重合体等が挙げられる。

【００２５】これらの中で特に好ましい重合体は（メ
タ）アクリル酸、スチレン及びベンジル（メタ）アクリ
レートの３系共重合体である。これらの共重合体の共重
合比は任意であるが、好ましい範囲は全体を１００モル
とした場合、（メタ）アクリル酸約２０〜４０モル、ス
チレン約２５〜４５モル、及びベンジル（メタ）アクリ
レート約１０〜５０モルの共重合体である。該共重合体
は前述の分散剤とともに樹脂ＢＭ中の顔料の安定化を図
る目的をも有し、その分子量は約１万〜７万の範囲が好
ましい。又、適度なアルカリ現像性を付与するために
は、その酸価が約６０〜１６０ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲で
あることが好ましい。

【００２６】上記感光樹脂の硬化には光重合開始剤の使
用が必要である。好ましい光重合開始剤は分光吸収スペ
クトルで３００ｎｍから４００ｎｍに最大吸収波長を有
するものが好ましく、これらの光重合開始剤は、紫外線
のエネルギーによりフリーラジカルを発生する化合物で
ある。特に使用するカーボンブラックの光吸収波長並び
に遮光効率を考慮したうえで、光重合開始剤の添加量並
びに最適化学種を決定するのが好ましい。光開始剤とし
ては、ベンゾイン、アセトフェノン等のベンゾフェノン
誘導体、又はそれらのエステル等の誘導体、キサントン
並びにチオキサントン誘導体、含ハロゲン化合物として
クロロスルフォニル化及びクロロメチル化多核芳香族化
合物、クロロメチル化複素環式化合物、クロロメチルベ
ンゾフェノン類、フルオレノン類、ハロアルカン類、光
還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類、有機硫
黄化合物、過酸化物類等があり、これら１種又は２種以
上の組合せによっても使用できる。

【００２７】上記光重合開始剤の具体例としては、例え
ば、２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２
−メチル−｛４−（メチルチオ）フェニル｝−２−モル
ホリノ−１−プロパノン、ベンゾインブチルエーテル、
ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ミ
ヒラーケトン、４，４−ジエチルアミノベンゾフェノ
ン、クロロメチルベンゾフェノン、９，１０−アンスラ
キノン、２−メチル−９，１０−アンスラキノン、クロ
ロスルホニルアンスラキノン、クロロメチルアンスラキ
ノン、９，１０−フェナンスレンキノン、キサントン、
クロロキサントン、チオキサントン、クロロチオキサン
トン、２，４−ジエチルチオキサントン、クロロスルホ
ニルチオキサントン、クロロメチルベンゾチアゾール等
が挙げられる。

【００２８】本発明において樹脂ＢＭの調製に用いられ
る溶剤としては、具体的には、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、Ｎ−プロピルアルコール、ｉ−プロピル
アルコール等のアルコール系溶媒、メトキシアルコー
ル、エトキシアルコール等のセロソルブ系溶媒、メトキ
シエトキシエタノール、エトキシエトキシエタノール等
のカルビトール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、メト
キシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチ
ル、乳酸エチル等のエステル系溶媒、アセトン、メチル
イソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶
媒、メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテ
ート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブアセ
テート系溶媒、メトキシエトキシエチルアセテート、エ
トキシエトキシエチルアセテート等のカルビトールアセ
テート系溶媒、ジエチルエーテル、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ジメチルエー
テル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、Ｎ，Ｎ
−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド、Ｎ−メチルピロリドン等の非プロトン性アミド溶
媒、γ−ブチロラクトン等のラクトン系溶媒、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の不飽和炭化水
素系溶媒、Ｎ−ヘプタン、Ｎ−ヘキサン、Ｎ−オクタン
等の飽和炭化水素系溶媒等の有機溶媒が挙げられる。

【００２９】これらの溶媒の内、メトキシエチルアセテ
ート、エトキシエチルアセテート、エチルセロソルブア
セテート等のセロソルブアセテート系溶媒、メトキシエ
トキシエチルアセテート、エトキシエトキシエチルアセ
テート等のカルビトールアセテート系溶媒、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ジメ
チルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル
等のエーテル系溶媒、メトキシプロピオン酸メチル、エ
トキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル等のエステル系
溶媒が好ましい。

【００３０】上記樹脂ＢＭの組成において、組成物中に
占める全カーボンブラックの割合は、約４０〜７５重量
％であり、好ましくは約４５〜７０重量％である。顔料
が約４０重量％未満であると、ブラックマトリックスの
遮光力が不十分であり、ブラックマトリックスとしての
特性を発揮できず、鮮明なＲ、Ｇ、Ｂ画像の表示が困難
である。一方、カーボンブラックが約７５重量％を超え
ると、ブラックマトリックスのパターン形成における光
透過率が不十分となるため、樹脂ＢＭ中の感光性成分の
光硬化作用が低下し、内部硬化にまでなかなか達しな
い。カーボンブラックはその種類、粒径、分散の状態等
によって、着色力、遮光性等の各種光学的性質が変化す
るので、選択した特定のカーボンブラックの物性に従っ
て使用量を決定する。使用量の決定基準は形成されるブ
ラックマトリックスの遮光率が膜厚１μｍあたりＯ．Ｄ
値３．０、好ましくは３．１５を十分満足する量であ
る。ブラックマトリックスの遮光力に関してはブラック
マトリックス試料の膜厚を約１．０μｍにしたものにつ
いてマイクロデンシトメータによってＯ．Ｄ値として測
定した。

【００３１】又、本発明の樹脂ＢＭを構成する多官能
（メタ）アクリレートモノマーの量は、顔料以外の被膜
形成成分中において約２０〜６０重量％を占める割合で
あり、好ましくは約３０〜５０重量％を占める割合であ
る。多官能（メタ）アクリレートモノマーが約２０％重
量未満であると、形成されるブラックマトリックスの接
着強度、耐熱性等の各種物理的強度が不十分であり、一
方、多官能（メタ）アクリレートモノマーが約６０重量
％を超えると、樹脂ＢＭの安定性が低下するとともに、
形成されるブラックマトリックス膜の可撓性が不十分と
なる。

【００３２】又、本発明の樹脂ＢＭを構成するアルカリ
現像液に可溶性の有機重合体の量は、カーボンブラック
以外の被膜形成成分中において約５〜８０重量％を占め
る割合であり、好ましくは約１０〜６０重量％を占める
割合である。感光性樹脂中の上記有機重合体の量が、約
５重量％未満であると樹脂ＢＭの基板に対する塗布適性
が低下するとともに、形成されたブラックマトリックス
膜のアルカリ現像液に対する現像性、接着強度、可撓性
が不十分である。一方、上記有機重合体の量が約８０重
量％を超えると、ポストベーク後の膜減率の増加、光硬
化膜内部の未硬化量の増加によるブラックマトリックス
の被膜硬度の減少等の面で不十分になる場合がある。

【００３３】又、本発明の樹脂ＢＭを構成する光重合開
始剤の量は、カーボンブラック以外の被膜形成成分中に
おいて約５〜３５重量％を占める割合であり、好ましく
は約１０〜３０重量％を占める割合である。光重合開始
剤の量が、約５重量％未満であると、樹脂ＢＭの感度が
低下すると共に、形成されるブラックマトリックス膜の
接着性、可撓性の面で不十分になる場合がある。

【００３４】尚、光重合開始剤は、顔料を十分に分散さ
せた前記の多官能（メタ）アクリレートモノマー及びア
ルカリ現像液に可溶性の有機重合体からなる樹脂組成物
に最初から添加しておいてもよいが、比較的長期間保存
する場合には、使用直前に樹脂組成物中に分散或いは溶
解することが好ましい。尚、本発明の樹脂ＢＭは、樹脂
ＢＭの塗布適性、感度、被膜の架橋密度調整等の目的
で、各種有機溶剤、各種ポリマー、増感剤、連鎖移動剤
等、当該技術分野で公知の添加剤を必要に応じて添加す
ることができる。

【００３５】本発明の樹脂ＢＭは、前記各成分及び適当
な有機溶剤を配合し、例えば、ペイントシェーカー、ビ
ーズミル、サンドグラインドミル、ボールミル、アトラ
イターミル、２本ロールミル等の分散機を用いて分散す
ることによって得られる。得られる樹脂ＢＭは、有機溶
剤が媒体となっている塗工液又はインキ状態であって、
必要に応じて使用直前に有機溶剤を加えて希釈して使用
してもよい。

【００３６】上記の樹脂ＢＭを用いてカラーフイルター
のパターンを形成する方法は、従来公知の方法でよく、
例えば、適当な順序でＲ、Ｇ、Ｂ及び上記樹脂ＢＭを透
明基板上にスピンコート、低速回転コーターやロールコ
ーターやナイフコーター等を用いて全面コーティングを
行うか、或いは各種の印刷方法による全面印刷又はパタ
ーンよりやや大きな部分印刷を行い、予備乾燥後フォト
マスクを密着させ、超高圧水銀灯を使用して露光を行っ
てパターンを焼付けする。次いで現像及び水洗を行い、
必要に応じポストベークを行うことによりカラーフイル
ターのパターンを形成させることができる。

【００３７】

【実施例】次に参考例、実施例及び比較例を挙げて本発
明を更に具体的に説明する。尚、文中部又は％とあるの
は特に断わりのない限り重量基準である。 参考例１ 透明基板としては、低膨張ガラス（コーニング社製）を
中性洗剤による洗浄、水洗、脱脂、オゾン処理及び光洗
浄をしたものを使用した。着色顔料組成物として以下に
示すものを用いた。下記アルカリ可溶性樹脂中に、顔料
を加えてこれらを混合し、２本ロール等で混練分散し、
更にＰＧＭＥＡ希釈溶剤を加え、ペイントシェーカー、
ビーズミル等で分散して顔料分散液Ａとした。分散後の
カーボンブラックの粒径（ｄ５０）は０．０５μｍであ
った。顔料分散液Ａ組成 ・顔料（カーボンブラック、三菱化学製ＭＡ−８） １０．０部 ・ベンジルメタクリレート−スチレン−アクリル酸共重合体物 ３．０部 （共重合比率１：１：１、分子量約３万、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７） ・分散剤：Disperbyk１６１（ビックケミー社製） １．０ 部 ・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ） ７０．０部

【００３８】参考例２ 下記アルカリ可溶性樹脂中に、顔料を加えてこれらを混
合し、２本ロール等で混練分散し、更にＰＧＭＥＡ希釈
溶剤を加え、ペイントシェーカー、ビーズミル等で分散
して顔料分散液Ｂとした。分散後のカーボンブラックの
粒径（ｄ５０）は０．１３μｍであった。顔料分散液Ｂ組成 ・顔料（カーボンブラック、Degussa製、Special Black２５０） １０．０部 ・ベンジルメタクリレート−スチレン−アクリル酸共重合体物 ３．０部 （共重合比率１：１：１、分子量約３万、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７） ・分散剤：Disperbyk 161（ビックケミー社製） １．０ 部 ・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ） ７０．０ 部

【００３９】更に上記と同様にして下記表１に記載の組
成の顔料分散液Ｃ〜Ｆを調製した。尚、顔料分散液Ａ及
びＢも同時に表１中に記載した。 表１

【００４０】実施例１ 下記感光性樹脂中に、顔料分散液Ａ及びＢを下記配合に
従って混合し、それにエチルセルソルブアセテート等の
希釈溶剤を加え、それぞれをペイントシェーカー、ビー
ズミル等で分散して本発明の樹脂ＢＭを調製した。下記
樹脂ＢＭ中の分散顔料の平均粒子径はｄ５０で０．２μ
ｍ以下になるように、それぞれ顔料分散液Ａ及びＢをそ
れらの配合比率を変化させて分散した。粒子径並びに粒
度分布の確認は日機装（株）社製マイクロトラックＵＰ
Ａ粒度分析計で行った。

【００４１】樹脂ＢＭの組成 ・顔料分散液Ａ及びＢ ８４．０部 （内、分散液Ａが３０〜９０％、分散液Ｂが１０〜７０％） ・ベンジルメタクリレート−スチレン−アクリル酸共重合体物 ５．０部 （共重合比率１：１：１、分子量約３万、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７） 固形分４０％（３ーメトキシブチルアセテート溶液） ・トリメチロールプロパントリアクリレート（日本化薬製） ９．０部 ・イルガキュアー３６９（チバガイギー社製） ３．０部 ・エチルセロソルブアセテート ４０．０部 上記樹脂ＢＭをガラス基板上にスピンコーティング法に
よって１．０μｍになるように塗布した。膜厚は触針式
法によるデックタック装置で計測した。塗布後、ＣＲ乾
燥機にて１２０℃で３分間プリベークを行い、続けて細
線パターンを施したマスクを介して、アライナーによっ
て４００から２０００ｍＪ／ｃｍ²まで露光量を変化さ
せてそれぞれパターンを焼き付けた。

【００４２】現像は、自動現像装置を使用してアルカリ
水溶液によって未硬化の樹脂ＢＭを溶解させた後水洗し
た。パターン細線を顕微鏡により確認後、ポストベーク
２００℃で６０分間行った。パターン細線は２．５μｍ
以下でラインアンドスペースのパターンが解像されてい
た。更にポストベーク後の膜減率は１０％以下であるこ
とを確認した。得られたブラックマトリックスのパター
ン（膜厚１μｍ、Ｐ／Ｖ＝０．６）によるＯ．Ｄ値の変
化を図１に示した。この結果より、顔料分散液Ａ及びＢ
をそれぞれ単独で用いるよりも、配合して用いた方が遮
光効果は高く、Ａ液対Ｂ液の配合比３５：６５でのブラ
ックマトリックスのパターン（膜厚１μｍ、ＰＶ＝０．
６）によるＯ．Ｄ値は３．２２であった。

【００４３】比較例１ 顔料分散液として分散液Ａのみを用い、他は実施例１と
同様にして得られたブラックマトリックスのパターン
（膜厚１μｍ、Ｐ／Ｖ＝０．６）によるＯ．Ｄ値は３．
０２であった。又、顔料分散液として分散液Ｂのみを用
い、他は実施例１と同様にして得られたブラックマトリ
ックスのパターン（膜厚１μｍ、Ｐ／Ｖ＝０．６）によ
るＯ．Ｄ値は３．１２であった。

【００４４】実施例２〜８ その他、分散液Ａ〜Ｆを組み合わせて使用し、他は実施
例１と同様にしてブラックマトリックスを形成し、その
Ｏ．Ｄ値を求めて下記表２の結果を得た。分散液Ａ〜Ｆ
の％は全体を１００とした場合である。尚、各分散液単
独使用の場合のＯ．Ｄ値は表１に示した。表２

【００４５】比較例２ 樹脂ＢＭのカーボンブラックをSeast Ｓ（東海カーボン
製、ｐＨ値７．８、ＢＥＴ比表面積２７ｍ²／ｇ）１０
部とした他は、実施例１と同様にして樹脂ＢＭを調製し
た。樹脂ＢＭを調製した後にブラックマトリックス部の
パターン作製を行ったが、現像特性は膨潤剥離性を示し
た。又、ガラス基板に対する密着性が低く、画線パター
ン泳ぎが発生し、更には遮光性は著しく劣るものであっ
た（１μｍ膜厚でのＯ．Ｄ値は２．６８）。

【００４６】比較例３ 樹脂ＢＭのカーボンブラックをRaven５０００（Degussa
製、ｐＨ値２．８、ＢＥＴ表面積４３０ｍ²／ｇ）１０
部とした他は、実施例１と同様にして樹脂ＢＭを調製し
た。樹脂ＢＭを調製した後にブラックマトリックス部の
パターン作製を行った。パターン形成に必要な露光エネ
ルギー量（感度）は８００ｍＪ／ｃｍ²以上であった。
現像特性は膨潤剥離性を示した。又、ガラス基板に対す
る密着性が低く完全なパターンが得られなかった。

【００４７】比較例４ 樹脂ＢＭのカーボンブラックをＭＡ−６００（三菱化成
製、ｐＨ値７．５、ＢＥＴ比表面積１５３ｍ²／ｇ）１
０部とした他は、実施例１と同様にして樹脂ＢＭを調製
した。樹脂ＢＭの室温保存適性はなく、約１ヶ月経過し
たものは凝集・沈殿してしまった。樹脂ＢＭを調製した
後にブラックマトリックス部のパターン作製を行った
が、現像特性は膨潤剥離性を示した。又、ガラス基板に
対する密着性が低く画線パターンができなかった。更に
は遮光性は著しく劣るものであった（１μｍ膜厚での
Ｏ．Ｄ値は２．５１）。

【００４８】比較例５ 樹脂ＢＭを黒色有機顔料（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ混合顔料）１０部
のみとした他は、実施例１と同様にして樹脂ＢＭを調製
し、ブラックマトリックス部のパターン作製を行った。
しかし溶解性、高解像度は確保されるものの、画線パタ
ーン泳ぎが発生し、更には遮光性は著しく劣るものであ
った（１μｍ膜厚でのＯ．Ｄ値は２．３）。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、カーボンブラックを用
い、低コストで反射率の低い、更に解像性の高いカラー
フイルター用樹脂ＢＭを得ることができた。更にはフォ
トリソ法を応用しカラーフイルター製造が可能で更に高
品位で且つ高耐久性の液晶カラー表示体を得ることがで
きる。更に本件の樹脂組成物は０．１％以下の低濃度ア
ルカリ水溶現像液に対しても、溶解速度が大きく、溶解
現像型でパターン形成される樹脂ＢＭである。又、感光
性樹脂によりカラーフイルター作製工程をフォトファブ
リケーション法を応用できることが可能となり、高精度
で且つ表面平滑が良好なパターンを複数容易に同じ状態
で得ることができ、顔料を使用することからも耐熱性、
耐環境性の良好なカラーフイルターを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】２種のカーボンブラックの混合比とＯ．Ｄ値と
の関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 宏之 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 影山 達哉 神奈川県横浜市緑区青砥町450番地 ザ・ インクテック株式会社内 (72)発明者 三橋 修一 神奈川県横浜市緑区青砥町450番地 ザ・ インクテック株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる平均粒径を有する少なくとも２種
   のカーボンブラックと感光性樹脂とからなることを特徴
   とする感光性黒色樹脂組成物。
2. 【請求項２】 一方のカーボンブラックの平均粒径が４
   ０〜１３０ｎｍであり、他方のカーボンブラックの平均
   粒径が１３５〜５００ｎｍである請求項１に記載の感光
   性黒色樹脂組成物。
3. 【請求項３】 一方のカーボンブラックの比表面積が１
   ００〜２００ｍ²／ｇであり、他方のカーボンブラック
   の比表面積が３０〜５０ｍ²／ｇである請求項１に記載
   の感光性黒色樹脂組成物。
4. 【請求項４】 カーボンブラックが、表面酸性のカーボ
   ンブラックである請求項１に記載の感光性黒色樹脂組成
   物。
5. 【請求項５】 全カーボンブラックが、膜厚１．０μｍ
   において光学濃度３．０以上となる濃度である請求項１
   に記載の感光性黒色樹脂組成物。
6. 【請求項６】 感光性樹脂が、アルカリ現像液に可溶性
   の有機重合体を含有する請求項１に記載の感光性黒色樹
   脂組成物。
7. 【請求項７】 アルカリ現像液に可溶性の有機重合体
   が、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂である請求
   項６に記載の感光性黒色樹脂組成物。
8. 【請求項８】 カルボキシル基を有するアクリル系樹脂
   が、少なくとも（メタ）アクリル酸、スチレン及びベン
   ジル（メタ）アクリレートよりなる３系共重合体である
   請求項７に記載の感光性黒色樹脂組成物。
9. 【請求項９】 ３系共重合体の共重合比が、全体を１０
   ０モルとした場合、（メタ）アクリル酸２０〜４０モ
   ル、スチレン２５〜４５モル、及びベンジル（メタ）ア
   クリレート１０〜５０モルである請求項８に記載の感光
   性黒色樹脂組成物。
10. 【請求項１０】 アルカリ現像液に可溶性の有機重合体
    の酸価が、６０〜１６０ｍｇＫＯＨ／ｇである請求項６
    に記載の感光性黒色樹脂組成物。
11. 【請求項１１】 ３系共重合体の分子量が、１万〜７万
    である請求項８に記載の感光性黒色樹脂組成物。
12. 【請求項１２】 感光性樹脂が、少なくとも１種の３官
    能以上の（メタ）アクリレートモノマーを含有する請求
    項１に記載の感光性黒色樹脂組成物。
13. 【請求項１３】 感光性樹脂が、光重合性化合物を６０
    重量％以上含有する請求項１に記載の感光性黒色樹脂組
    成物。
14. 【請求項１４】 透明基板上に、赤、緑及び青の画素と
    ブラックマトリックスとを設け、更に表面に透明電極層
    を設けたカラーフイルターであって、前記ブラックマト
    リックスが請求項１〜１３に記載の感光性黒色樹脂組成
    物から形成されていることを特徴とするカラーフイルタ
    ー。