JPH0933716A - カラーフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジスト法により、無公害で実用上十分な遮
光性、耐熱性、耐薬品性、耐湿性及び接着性を有するブ
ラックマトリックスが形成されたカラーフィルターを得
る。 【解決手段】 ブラックマトリックス形成用顔料分散レ
ジスト中の有機高分子物質と同一成分を含有する有機高
分子物質を配合した顔料分散レジストで赤，緑及び青の
画素画像を形成する。 【効果】 ブラックレジストと、カラーレジストとで、
同一の有機高分子物質を配合することにより、ブラック
レジスト中の顔料の配合量を多くして、遮光性を高めた
場合でも、赤，緑及び青の画素画像との接着性を向上さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラーテレビ、液晶
表示素子、撮像デバイス等に使用される光学的カラーフ
ィルターに関する。更に詳細にはブラックマトリックス
の透過光濃度が高く、表面反射率が低く、赤，緑及び青
の画素画像との接着性が良好であり、しかも、廃棄の際
に何ら規制を受けることがないカラーフィルターに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルターは液晶表示素子、カラ
ーテレビ、撮像デバイス等をフルカラー化するために用
いられる素子で、ガラス又はプラスチックシートなどの
透明基板上に設けられたブラックマトリックスと称され
るストライプ状又は格子状の遮光性材料のパターンの上
に、カラーレジストである色顔料を含有する光重合組成
物をスピンコート法にて塗布・乾燥し、その上にマスク
等を用いて露光し、現像することで色材画素画像を形成
する工程を赤，緑及び青の３色について各々繰り返して
製造される。

【０００３】上記ブラックマトリックスの遮光性として
は、透過光濃度２．５以上であることが要求される。ま
た、ブラックマトリックス上に赤，緑及び青の色材画素
画像パターンを形成し、その上にＩＴＯ等の透明電極を
成膜した際、ブラックマトリックス部分の盛り上がりが
大きいと、その段差の部分で電極が断線するおそれがあ
ることから、ブラックマトリックスはできるだけ薄い膜
厚で上記の透過光濃度を達成できることが要求される。

【０００４】一方、色材画素画像はブラックマトリック
ス面と透明基板面の両方に接するが、通常、透明基板面
との接着性が悪いため、端部のブラックマトリックスと
の接着部分で全体の接着性を確保しているのが現状であ
る。従って、ブラックマトリックスと色材画素画像との
接着性は、後工程の洗浄，スピンコート，現像，熱処理
等の処理工程における色材画素画像の剥落を防止する上
で、非常に重要な性能である。

【０００５】従来、ブラックマトリックスの形成方法と
しては、透明基板上にクロムを成膜した後、エッチング
することでブラックマトリックスパターンとする方法が
主流であったが、この方法は、コスト的に高価である、
表面反射率が高い、廃棄が規制されるといった問題があ
った。

【０００６】クロムよりなるブラックマトリックスを改
良したものとして、酸化クロムの上にクロムを積層した
２層構造のブラックマトリックスが提案されたが、この
ブラックマトリックスでは、表面反射率は低減されるも
のの、高コストであること、及び、廃棄が規制されると
いう問題は解決されない。

【０００７】このようなことから、カーボンブラック等
の無公害の黒色顔料を配合した顔料分散レジストを用い
るレジスト法によるブラックマトリックスの形成方法が
提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、レジスト法で
は、例えば、透過光濃度２．８のブラックマトリックス
を形成するためには、その膜厚を２．０μｍ以上とする
必要があり、前述の段差の問題を生じるという欠点があ
る。遮光性を高めるために、レジスト中の黒色顔料の重
量分率を高くすると、レジストとして機能しなくなる
か、或いは、レジスト中の光重合性化合物の重合度が十
分でなくなる。この場合には、ブラックマトリックスに
要求される前記色材画素画像との接着性等が十分でなく
なり、後工程で色材画素画像が剥がれ落ちるという問題
があった。また、光重合性化合物の重合度が十分であっ
ても、色材画素画像とブラックマトリックスの熱膨張率
が相違すると、後工程の熱処理において、熱膨張差で色
材画素画像がブラックマトリックスから剥離するおそれ
があった。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決し、レジ
スト法により、無公害で実用上十分な遮光性、耐熱性、
耐薬品性、耐湿性及び接着性を有するブラックマトリッ
クスが形成されたカラーフィルターを提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のカラーフィル
ターは、有機高分子物質を含有する黒色顔料分散レジス
トを用いて形成されたブラックマトリックス上に、赤，
緑及び青の画素画像を、各々、有機高分子物質を含有す
る色材料分散レジストを用いて形成してなるカラーフィ
ルターであって、該色材料分散レジスト中の有機高分子
物質が前記黒色顔料分散レジスト中の有機高分子物質と
同じ成分を含有することを特徴とする。

【００１１】ブラックマトリックス形成用黒色顔料分散
レジストと、赤，緑及び青の画素画像形成用の色材料分
散レジストとで、同一成分を含有する有機高分子物質を
配合することにより、ブラックマトリックス形成用黒色
分散レジスト中の顔料の配合量を従来以上に多くし、そ
れにより十分な遮光性を達成するようにした場合であっ
ても、赤，緑及び青の画素画像との接着性を十分に高め
ることができる。

【００１２】本発明によれば、ブラックマトリックス中
のカーボンブラック含有量を固形分濃度で４０重量％以
上の高濃度とすることができ、それにより、膜厚０．８
μｍ以下で、透過光濃度２．８以上の、薄膜、高遮光性
のブラックマトリックスを形成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【００１４】本発明のカラーフィルターにおいて、ブラ
ックマトリックスの形成に使用される黒色分散レジスト
（以下「ブラックレジスト」と称する場合がある。）
は、黒色染顔料、分散剤、光を吸収してラジカルを発生
する光重合開始系、及び、該ラジカルにより重合が誘起
される付加重合性のエチレン性不飽和二重結合を少なく
とも１個有する化合物（以下、「エチレン性化合物」と
称す。）と、更に、必要に応じてレジスト膜の相溶性、
被膜形成性、現像性、接着性等の改善のためのバインダ
ー（結合剤）としての有機高分子物質を含有するもので
ある。なお、分散剤としては、バインダーとして使用可
能な有機高分子物質を用いる場合もある。

【００１５】黒色顔料としてはカーボンブラックが好適
であり、後述の有機溶媒中で分散可能なものであればい
ずれのものも使用できる。また、必要に応じてカーボン
ブラックと共に、調色用として他の黒色染顔料、例えば
チタンブラック、酸化鉄系黒色顔料、アニリンブラック
等を併用することもできる。

【００１６】カーボンブラックの具体例としては、三菱
化学（株）製＃５、＃１０、＃２０、＃２５、＃３０、
＃３２、＃３３、＃４０、＃４４、＃４５、＃４５Ｌ、
＃４７、＃５０、＃５２、＃５５、ＭＡ６００、＃６５
０、＃７５０、ＭＣＦ８８、＃８５０、＃９００、＃９
５０、＃９６０、＃９７０、＃９８０、＃９９０、＃１
０００、＃２２００、＃２３００、＃２３５０、＃２４
００、＃２６００、＃２６５０、＃２７００、ＭＡ７、
ＭＡ８、ＭＡ１１、ＭＡ１１００、ＭＡ１００Ｒ、ＭＡ
２２０、ＭＡ２３０等、旭カーボン（株）製ＭＴＣ、Ｆ
ＴＣ、ＦＴＣ＃１５等、デグサ社製ＦＷシリーズ、Ｐｒ
ｉｎｔｅｘシリーズ等が挙げられる。

【００１７】その他の黒色染顔料の具体例としては、野
間化学工業（株）製アニリンブラックＤ．ブラック＃３
００、三菱マテリアル（株）製チタンブラック１３Ｍ・
１３Ｒ・１０Ｓ、チバガイギー社製Ｂｌａｃｋ ＲＬＩ
等が挙げられる。

【００１８】ブラックレジスト中のこれらの黒色染顔料
の含有量は、固形分濃度で４０〜９０重量％、好ましく
は５０〜７０重量％であることが望ましい。

【００１９】分散剤としては、上記黒色顔料を後掲のプ
ロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−ア
セテート（以下「ＰＧＭＥＡ」と略記する。）、エチル
セロソルブアセテート（以下「ＥＣＡ」と略記す
る。）、シクロヘキサノン等の有機溶媒中で効果的に分
散できるものであれば良く、界面活性剤、低分子分散
剤、高分子分散剤のいずれも使用できる。界面活性剤と
してはアニオン系界面活性剤等が挙げられる。低分子分
散剤としては例えば、ゼネカ（株）製 Solsperseシリー
ズ、ビック・ケミー社製 Disperbykシリーズ等が挙げら
れる。高分子分散剤としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹
脂いずれも使用でき、熱硬化性樹脂としてはウレタン
系、アクリル系、ポリイミド系、アルキッド系、エポキ
シ系、不飽和ポリエステル系、メラミン系、フェノール
系等が挙げられ、熱可塑性樹脂としては、アクリル系、
塩化ビニル系、塩化ビニル酢酸ビニル系共重合系、ウレ
タン系、ポリアミド系、ポリカーボネート系等が挙げら
れる。更に、後掲の有機高分子物質について、必要に応
じて、リン酸基、カルボン酸基、スルホン酸基等の官能
基を導入して分散剤としての機能を付与したものを用い
ることもできる。

【００２０】これらの分散剤の配合量は、黒色染顔料を
分散するのに必要十分な量であれば良く、黒色染顔料に
対して２０〜１００重量％とするのが好ましい。

【００２１】光重合開始系としては、下記のような紫外
から可視領域に感度を有するものを、使用する露光光源
に応じて、適宜選択可能である。

【００２２】即ち、４００ｎｍ未満の波長の紫外光を吸
収してラジカルを発生する光重合開始系としては、例え
ば、ファインケミカル，１９９１年，３月１日号Vol ２
０，No. ４，Ｐ．１６〜Ｐ．２６に記載のジアルキルア
セトフェノン系，ベンジルジアルキルケタール系，ベン
ゾイン，ベンゾインアルキルエーテル系，チオキサント
ン誘導体，アシルホスフィンオキサイド系等、その他、
特開昭５８−４０３０２号公報，特公昭４５−３７３７
７号公報に記載のヘキサアリールビイミダゾール系，ｓ
−トリハロメチルトリアジン系，特開昭５９−１５２３
９６号公報に記載のチタノセン系等を用いることができ
る。

【００２３】一方、波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下
の可視光に感応する光重合開始系としては、例えば、ヘ
キサアリールビイミダゾールとラジカル発生剤及び染料
の系（特公昭４５−３７３７７号公報）、ヘキサアリー
ルビイミダゾールと（ｐ−ジアルキルアミノベンジリデ
ン）ケトンの系（特開昭４７−２５２８号、特開昭５４
−１５５２９２号各公報）、環状シス−α−ジカルボニ
ル化合物と染料の系（特開昭４８−８４１８３号公
報）、置換トリアジンとメロシアニン色素の系（特開昭
５４−１５１０２４号公報）、ケトクマリンと活性剤の
系（特開昭５２−１１２６８１号、特開昭５８−１５５
０３号、特開昭６０−８８００５号各公報）、置換トリ
アジンと増感剤の系（特開昭５８−２９８０３号、特開
昭５８−４０３０２号各公報）、ビイミダゾール、スチ
レン誘導体、チオール系（特開昭５９−５６４０３号公
報）、ジアルキルアミノフェニル基を含有する増感剤と
ビイミダゾール（特開平２−６９号、特開昭５７−１６
８０８８号、特開平５−１０７７６１号、特開平５−２
１０２４０号、特開平４−２８８８１８号各公報）、有
機過酸化物と色素の系（特開昭５９−１４０２０３号、
特開昭５９−１８９３４０号各公報）、チタノセン系
（特開昭５９−１５２３９６号、特開昭６１−１５１１
９７号、特開昭６３−１０６０２号、特開昭６３−４１
４８４号、特開平２−２９１号、特開平３−１２４０３
号、特開平３−２０２９３号、特開平３−２７３９３
号、特開平３−５２０５０号各公報）、チタノセンとキ
サンテン色素さらにアミノ基或はウレタン基を有する付
加重合可能なエチレン性飽和二重結合含有化合物を組合
せた系（特開平４−２２１９５８号、特開平４−２１９
７５６号各公報）等が挙げられる。

【００２４】波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の光に
感応する光重合開始系の好適例としては、波長４００〜
５００ｎｍに吸収を有する増感色素と、２，２’−ビス
（ｏ−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラ
フェニルビイミダゾール、２，２’−ビス（ｏ−クロロ
フェニル）−４，４’，５，５’−テトラ（ｐ−カルボ
エトキシフェニル）ビイミダゾール、２，２’−ビス
（ｏ−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラ
（ｐ−ブロモフェニル）ビイミダゾール、２，２’−ビ
ス（ｏ−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テト
ラ（ｏ，ｐ−ジクロロフェニル）ビイミダゾール等のヘ
キサアリールビイミダゾール、及び、２−メルカプトベ
ンズチアゾール、２−メルカプトベンズオキサゾール、
２−メルカプトベンズイミダゾール等の有機チオール化
合物からなる複合光重合開始剤、或いは、波長４００〜
５００ｎｍに吸収を有する増感色素とジシクロペンタジ
エニル−Ｔｉ−ビス−２，６−ジフルオロ−３−（ピロ
ール−１−イル）−フェニル−１−イル、ジシクロペン
タジエニル−Ｔｉ−ビス−２，３，５，６−テトラフル
オロフェニル−１−イル（以下、「化合物Ｓ−１」と称
す。）、ジ−シクロペンタジエニル−Ｔｉ−ビス−２，
３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル−１−イル等
のチタノセン化合物、更に、ｐ−ジエチルアミノ安息香
酸エチル（以下、「化合物Ｓ−２」と称す。）、ミヒラ
ーズケトン等のジアルキルアミノフェニル化合物からな
る複合光重合開始剤が挙げられる。

【００２５】なお、増感色素のうち、ヘキサビイミダゾ
ールを増感する色素としては、例えば特開平２−６９号
公報，特開昭５７−１６８０８８号公報，特開平５−１
０７７６１号公報，特開平５−２１０２４０号公報，特
願平４−２８８８１８号に記載の増感色素を挙げること
ができる。

【００２６】また、チタノセンを増感する色素として
は、例えば特願平５−８３５８８号，特願平５−８４８
１７号，特開平５−８３５８７号公報，特願平６−１２
９４９号，特願平６−７４７４３号，特願平６−１４１
５８８号に記載の増感色素を挙げることができる。

【００２７】また、これらの可視光領域に感応する光重
合開始系のうち、可視光と共に紫外部にも吸収を持ち、
高い感度を示すものについては、紫外光領域の光源に対
する光重合開始系として利用しても良い。

【００２８】このような可視光及び紫外光領域に共に高
い感度を示すものとしては、ヘキサアリールビイミダゾ
ール、或いは、チタノセンを含有する光重合開始系等を
挙げることができる。

【００２９】上記の光重合開始系のうちでは、ヘキサア
リールビイミダゾール、チタノセンを含有する光重合開
始系が高い感度を示すことから好ましく、特に、チタノ
センを含有する光重合開始系であれば、ヘキサアリール
ビイミダゾールを含有する光重合開始系に比べて、少量
で高い感度を示すと共に、高い乾燥条件でも安定なた
め、高いカーボンブラック濃度のブラックレジストを調
製することができる。

【００３０】本発明に使用されるエチレン性化合物とし
ては、芳香族ポリグリシジルエーテル化合物と不飽和モ
ノカルボン酸との付加反応、或いは、芳香族ポリヒドロ
キシ化合物とエポキシモノカルボン酸エステルとの付加
反応、で得られるエチレン性不飽和二重結合を２個以上
有するエチレン性化合物（以下「エチレン性化合物
（Ａ）」と称す。）が好適であるが、該エチレン性化合
物（Ａ）と共に、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和
カルボン酸との付加反応（エステル反応）で得られる、
エチレン性不飽和二重結合を２個以上含有するエチレン
性化合物（以下「エチレン性化合物（Ｂ）」と称す。）
を併用することが好ましい。

【００３１】該エチレン性化合物（Ａ）は透明基板との
接着性、特に、アルカリ現像時の接着性（現像画像接着
性）を向上させて、ブラシ、スプレー或いはスポンジ等
による物理的刺激に対して、画像の欠落を防ぐ機能を果
たすものである。

【００３２】該エチレン性化合物（Ａ）の具体的な例と
しては、ハイドロキノン，レゾルシン，ピロガロール等
のポリヒドロキシベンゼン、ビスフェノールＡ，ポリビ
スフェノールＡ，ブロム化ビスフェノールＡ，ポリブロ
ム化ビスフェノールＡ等のビスフェノールＡ誘導体、ノ
ボラック等の芳香族ポリヒドロキシ化合物とエピクロル
ヒドリンをアルカリ条件下付加反応させて得られる芳香
族ポリグリシジルエーテル化合物と、（メタ）アクリル
酸等の不飽和モノカルボン酸を４級アンモニウム塩等を
触媒にして付加反応させることにより得られるエチレン
性化合物、或いは、ハイドロキノン，レゾルシン，ピロ
ガロール等のポリヒドロキシベンゼン、ビスフェノール
Ａ，ポリビスフェノールＡ，ブロム化ビスフェノール
Ａ，ポリブロム化ビスフェノールＡ等のビスフェノール
Ａ誘導体、ノボラック等の芳香族ポリヒドロキシ化合物
とグリシジル（メタ）アクリレート、下記［Ｔ−１］又
は［Ｔ−２］等の構造のエポキシ（メタ）アクリレート
を、“SYNTHETIC COMMUNICATION, 24(21) ”3099-3019
(1994) 等に記載の酸又はアルカリの触媒を用いて付加
反応させることにより得られるエチレン性化合物が挙げ
られ、より具体的には、例えば、次の［Ｍ−１］，［Ｍ
−２］，［Ｍ−３］，［Ｍ−４］等を挙げることができ
る。

【００３３】

【化１】

【００３４】

【化２】

【００３５】特に、ビスフェノールＡとエピクロルヒド
リンとの共縮重合物タイプのエチレン性化合物（Ａ）を
使用した場合、他のエチレン性化合物の場合に比べ現像
画像接着性に優れているため好ましい。

【００３６】とりわけ好ましいエチレン性化合物（Ａ）
としては、２５℃の粘度が１００ｃｐｓ以上、更に２５
℃の粘度が１０００ｃｐｓ以上のものが挙げられる。こ
の粘度が１００ｃｐｓより著しく低いと、現像画像接着
性が低下する。

【００３７】一方、エチレン性化合物（Ｂ）は、現像時
の非画線部の溶解性を高め、高画質の画像を形成させる
機能を有する。該エチレン性化合物（Ｂ）の具体的な例
としては、エチレングリコールジ（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，
トリメチロールプロパントリ（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，ペンタ
エリスリトールジ（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
ールテトラ（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，ジペンタエリスリト
ールヘキサ（メタ）アクリレート，グリセロール（メ
タ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル、こ
れらの例示化合物の（メタ）アクリレートをイタコネー
トに代えたイタコン酸エステル、クロトネートに代えた
クロトン酸エステルもしくはマレエートに代えたマレイ
ン酸エステル等がある。これらのうち、特に、４官能〜
６官能のジペンタエリスリトールポリアクリレートが画
像形成性に優れる点から好ましい。

【００３８】前記エチレン性化合物（Ａ）及びエチレン
性化合物（Ｂ）の製造に当っては、芳香族ポリグリシジ
ルエーテル化合物、或いは、脂肪族ポリヒドロキシ化合
物と不飽和モノカルボン酸とを反応させる際に、不飽和
モノカルボン酸と共に飽和のモノカルボン酸を付加さ
せ、該エチレン性化合物の粘性等の物性を制御すること
もできる。

【００３９】本発明において、エチレン性化合物（Ａ）
とエチレン性化合物（Ｂ）との好適な使用割合は、重量
比で、エチレン性化合物（Ａ）：エチレン性化合物
（Ｂ）＝１００：０〜１０：９０、好ましくは９０：１
０〜２０：８０、更に好ましくは８０：２０〜３０：７
０である。

【００４０】その他、本発明において併用できるエチレ
ン性化合物の例としては、エチレンビスアクリルアミド
等のアクリルアミド類、フタル酸ジアリル等のアリルエ
ステル類、ジビニルフタレート等のビニル基含有化合
物、不飽和二価カルボン酸とジヒドロキシ化合物との重
縮合反応により得られるポリエステル、不飽和二価カル
ボン酸とジアミンとの重縮合反応により得られるポリア
ミド、側鎖に不飽和結合をもつ二価カルボン酸、例えば
イタコン酸、プロピリデンコハク酸、エチリデンマロン
酸等とジヒドロキシ又はジアミン化合物との縮重合体、
側鎖にヒドロキシ基やハロゲン化メチル基の如き反応活
性を有する官能基を有する重合体、例えば、ポリビニル
アルコール、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト）、ポリエピクロルヒドリン等とアクリル酸、メタク
リル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸との高分子反
応により得られるポリマー等が挙げられる。

【００４１】バインダーとして使用される有機高分子物
質としては、メチル（メタ）アクリル酸、エチル（メ
タ）アクリル酸、プロピル（メタ）アクリル酸、ブチル
（メタ）アクリル酸、２−エチルヘキシル（メタ）アク
リル酸、ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸、ヒドロ
キシプロピル（メタ）アクリル酸、ベンジル（メタ）ア
クリル酸等の（メタ）アクリル酸のアルキルエステル；
ヒドロキシフェニル（メタ）アクリル酸、メトキシフェ
ニル（メタ）アクリル酸等の（メタ）アクリル酸の置換
基を有していても良いフェニルエステル；アクリロニト
リル；酢酸ビニル、バーサチック酸ビニル、プロピオン
酸ビニル、桂皮酸ビニル、ピバリン酸ビニル等の酸ビニ
ル；スチレン、α−メチル−スチレン等の共重合体、エ
ピクロロヒドリンとビスフェノールＡとのポリエーテ
ル、可溶性ナイロン、ポリビニルアルキルエーテル、ポ
リアミド、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート
イソフタレート、アセチルセルロース及びポリビニルホ
ルマール、ポリビニルブチラール等が挙げられる。な
お、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは「ア
クリル又はメタクリル」を示す。「（メタ）アクリレー
ト」についても同様である。

【００４２】本発明においては、得られる塗膜の皮膜強
度、耐塗布溶剤性、基板接着性を高める目的で、上記有
機高分子物質のうち、カルボン酸基を有するものの、カ
ルボン酸基の一部又は全部を、グリシジル（メタ）アク
リレート、前記［Ｔ−１］又は［Ｔ−２］の構造のエポ
キシ（メタ）アクリレートと反応させて、光重合性の有
機高分子物質とすることもできる。

【００４３】特に好ましい有機高分子物質としては、基
板への接着性を高める目的で、スチレン、α−メチルス
チレン、ベンジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシフ
ェニル（メタ）アクリル酸、メトキシフェニル（メタ）
アクリル酸、ヒドロキシフェニル（メタ）アクリルアミ
ド、ヒドロキシフェニル（メタ）アクリルスルホアミド
等のフェニル基を有する共重合モノマーを１０〜８０モ
ル％、好ましくは２０〜７０モル％、より好ましくは３
０〜６０モル％の割合で含有し、その他（メタ）アクリ
ル酸を２〜５０重量％、好ましくは５〜４０重量％、よ
り好ましくは５〜３０重量％の割合で含有する共重合
体、或いは、全共重合モノマーに対して２〜５０モル
％、好ましくは５〜４０モル％、より好ましくは１０〜
３０モル％のエポキシ（メタ）アクリレートが付加され
た反応物が望ましい。

【００４４】このような有機高分子物質の分子量として
は、重量平均分子量（Ｍｗ）で１，０００〜１０００，
０００、好ましくは２，０００〜５００，０００、より
好ましくは３，０００〜２００，０００の範囲である。
有機高分子物質のＭｗがこの範囲より著しく低いと、現
像時に画線部分の膜ベリが生じ、逆に有機高分子物質の
Ｍｗが著しく高いと現像時に非画線部の抜け性不良を生
じ易い。

【００４５】なお、前述の如く、これらの有機高分子物
質を、黒色染顔料の分散剤として用いることもできる。

【００４６】本発明において、ブラックレジスト中の前
記光重合開始系の含有量は、カーボンブラック等の黒色
染顔料を除くブラックレジストに対し０．１〜４０重量
％、好ましくは０．２〜３０重量％、より好ましくは
０．２〜２０重量％であり、前記エチレン性化合物の含
有量は、カーボンブラック等の黒色染顔料を除くブラッ
クレジストに対し２０〜９９重量％、好ましくは５０〜
９５重量％、より好ましくは６０〜９０重量％であり、
前記有機高分子物質の含有量は、カーボンブラック等の
黒色染顔料を除くブラックレジストに対し０〜８０重量
％、好ましくは１０〜７０重量％、より好ましくは２０
〜６０重量％である。

【００４７】次に、本発明のカラーフィルターにおい
て、赤，緑及び青の画素画像の形成に使用される色材料
分散レジスト（以下「カラーレジスト」と称する場合が
ある。）について説明する。

【００４８】本発明に係るカラーレジストは、色材料の
他、ブラックレジストと同様に光重合開始系と、エチレ
ン性化合物とを含み、必要に応じて、相溶性、被膜形成
性、現像性、接着性等の光重合性層の改善のためのバイ
ンダーとしての有機高分子物質と、分散剤を含有するも
のである。

【００４９】本発明において、このカラーレジストは、
分散剤ないしバインダーとしてブラックマトリックスに
含有される有機高分子物質と同一成分を含む有機高分子
物質、好ましくは、ブラックマトリックス中の有機高分
子物質と同一の有機高分子物質を含有する。

【００５０】カラーレジストに配合される光重合開始
系、エチレン性化合物、分散剤については、前述のブラ
ックレジストの配合成分として例示したものを用いるこ
とができる。

【００５１】なお、色材料としては、赤色、緑色、青色
の各色調の染顔料が用いられるが、この他、必要に応じ
て金属粉、白色顔料、蛍光顔料なども用いることができ
る。

【００５２】染顔料の具体例としては、ビクトリアピュ
アブルー（４２５９５）、オーラミン０（４１００
０）、カチロンブリリアントフラビン（ベーシック１
３）、ローダミン６ＧＣＰ（４５１６０）、ローダミン
Ｂ（４５１７０）、サフラニン０Ｋ７０（５０２４
０）、エリオグラウシンＸ（４２０８０）、Ｎｏ．１２
０／リオノールイエロー（２１０９０）、リオノールイ
エローＧＲＯ（２１０９０）、シムラファーストイエロ
ー８ＧＦ（２１１０５）、ベンジンイエロー４Ｔ−５６
４Ｄ（２１０９５）、シムラファーストレッド４０１５
（１２３５５）、リオノールレッド７Ｂ４４０１（１５
８５０）、ファーストゲンブルーＴＧＲ−Ｌ（７４１６
０）、リオノールブルーＳＭ（２６１５０）等が挙げら
れる。（上記の（）内の数字は、カラーインデックス
（Ｃ．Ｉ．）を意味する。） カラーレジスト中に含有される上記色材料の含有量は、
ブラックレジスト中の黒色顔料の含有量よりも少なく、
固形分濃度で１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４０
重量％の範囲とするのが望ましい。

【００５３】本発明において、カラーレジスト中の光重
合開始系の含有量は、色材料を除くカラーレジストに対
し０．１〜４０重量％、好ましくは０．２〜３０重量
％、より好ましくは０．２〜２０重量％であり、前記エ
チレン性化合物の含有量は、色材料を除くカラーレジス
トに対し２０〜９９重量％、好ましくは５０〜９５重量
％、より好ましくは６０〜９０重量％であり、バインダ
ーとしての有機高分子物質の含有量は、色材料を除くカ
ラーレジストに対し０〜８０重量％、好ましくは１０〜
７０重量％、より好ましくは２０〜６０重量％である。

【００５４】本発明に係るブラックレジスト及びカラー
レジストは、各種配合成分を適当な溶剤で調液した塗布
液として使用される。

【００５５】溶剤としては、メチルセロソルブ、エチル
セロソルブ、ブチルセロソルブ、ＥＣＡ、ジエチレング
リコールモノメチルエーテル、ＰＧＭＥＡ、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノ
ン、トルエン、クロロホルム、ジクロロメチル、酢酸エ
チル、乳酸メチル、乳酸エチル、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、ブタノール、テトラハイドロフラン
等が挙げられる。

【００５６】本発明に係るブラックレジスト及びカラー
レジストは、これらの溶剤を用いて、黒色染顔料又は色
材料、光重合開始系、エチレン性化合物、バインダーで
ある有機高分子物質並びに分散剤の合計濃度が５〜５０
重量％、好ましくは１０〜３０重量％の範囲となるよう
に調液される。

【００５７】なお、ブラックレジスト及びカラーレジス
トの調製に際しては、まず、黒色染顔料又は色材料と分
散剤とを溶剤の一部と混合し、十分に分散処理を行って
分散液を調製した後、この分散液にエチレン性化合物、
光重合開始系及び溶剤の残部を添加混合して、均一なレ
ジスト溶液とするのが好ましい。

【００５８】次に、上記ブラックレジスト及びカラーレ
ジストを用いる本発明のカラーフィルターの製造方法に
ついて説明する。

【００５９】本発明で使用される透明基板としては、ポ
リエチレンテレフタレート等のポリエステルやポリプロ
ピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン等のプラスチ
ックシート、或いは、各種ガラス板等を挙げることがで
きる。

【００６０】このような透明基板には、表面の接着性等
の物性を改良するために、必要に応じて、コロナ放電処
理、オゾン処理、シランカップリング剤やウレタンポリ
マー等の各種ポリマーの薄膜形成処理等を行うことがで
きる。

【００６１】なお、透明基板の板厚は、０．０５〜１０
ｍｍ、特に０．１〜７ｍｍの範囲であることが好まし
い。また、各種ポリマーの薄膜形成処理を行う場合に
は、その膜厚は０．０１〜１０μｍ、特に０．０５〜５
μｍの範囲であることが好ましい。

【００６２】上記透明基板上に、ブラックレジストを、
スピナー，ワイヤーバー，フローコーター，ダイコータ
ー，ロールコーター，スプレー等の塗布装置により、乾
燥後の膜厚が１．０μｍ以下となるように塗布した後、
５０〜２００℃、好ましくは１００〜１５０℃の温度で
１５秒〜１０分間、好ましくは３０秒〜５分間乾燥して
ブラックレジスト膜を形成する。

【００６３】ここで、乾燥温度は、高温なほど透明基板
に対する接着性が向上するが、高過ぎると光重合開始系
が分解し、熱重合を誘発して現像不良を起こし易い。

【００６４】次に、このブラックレジスト膜上にブラッ
クマトリックス用のネガフォトマスクを置き、該フォト
マスクを介して、紫外又は可視等の光源を用いて画像露
光する。この際、必要に応じて酸素によるレジスト膜の
感度の低下を防ぐため、レジスト膜上にポリビニルアル
コール層等の酸素遮断層を塗設した後、露光を行っても
良い。

【００６５】即ち、カラーフィルターの製造に当り、レ
ジスト膜の露光の際に、酸素によるレジスト膜の感度低
下を防止する目的で、レジスト膜の上に、ポリビニルア
ルコール層等の酸素遮断層を塗設する場合がある。しか
しながら、このような酸素遮断層を塗設することなく、
レジスト膜を露光、現像して画像形成することが、工程
数の大幅な減少の面から好ましい。酸素遮断層を設けな
い場合、ブラックレジスト中に、ヒドロキシフェニル
（メタ）アクリルアミド，ヒドロキシフェニル（メタ）
アクリルスルホアミド等のヒドロキシフェニル基等の芳
香族水酸基を有するモノマーを共重合モノマー成分とし
て５〜５０モル％，好ましくは１０〜３０モル％の割合
で有する有機高分子物質を使用したり、特開平４−２１
８０４８号公報，特開平５−１９４５３号公報等に記載
のジアゾ化合物を１〜２０重量％，好ましくは２〜１０
重量％含有させたりする。これにより、酸素による感度
低下を低く抑えることができ、酸素遮断層を不要とする
ことができる。

【００６６】露光後は、アルカリ現像液或いは含水有機
溶剤現像液により現像処理を行い透明基板上にブラック
マトリックスを形成させる。なお、必要に応じてこの現
像処理の前に、レジスト膜の感度或いはγ値（階調）を
高くする目的で露光試料を７０〜２００℃で１５秒〜２
０分間、好ましくは８０〜１５０℃で３０秒〜１０分間
の熱処理を施すことができる。

【００６７】現像に使用されるアルカリ現像液として
は、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、珪酸ナト
リウム、珪酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム等の無機のアルカリ剤、或いはジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、水酸化テトラアルキルアン
モニウム塩等の有機のアルカリ剤を含有し、必要に応
じ、画質向上、現像時間の短縮等の目的で界面活性剤、
水溶性の有機溶剤、水酸基又はカルボン酸基を有する低
分子化合物等を含有させた水溶液を用いることができ
る。

【００６８】現像液の界面活性剤としては、ナフタレン
スルホン酸ナトリウム基、ベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム基を有するアニオン性界面活性剤、ポリアルキレンオ
キシ基を有するノニオン性界面活性剤、テトラアルキル
アンモニウム基を有するカチオン性界面活性剤等を挙げ
ることができ、また、水溶性の有機溶剤としては、エタ
ノール、プロピオンアルコール、ブタノール、メチルセ
ロソルブ、ブチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレン
グリコール、テトラプロピレングリコール、プロピレン
グリコールモノメチルエーテル等を挙げることができ
る。

【００６９】また、水酸基又はカルボキシ基を有する低
分子化合物としては、１−ナフトール、２−ナフトー
ル、ピロガロール、安息香酸、コハク酸、グルタル酸等
を挙げることができる。

【００７０】一方、含水有機溶剤現像液に使用される有
機溶剤としては、前記のアルカリ現像液中に用いられた
水溶性の有機溶剤の中より適宜選択して使用することが
できる。

【００７１】上記の現像処理は、通常、２０〜４０℃、
好ましくは２５〜３５℃の現像温度で、浸漬現像、スプ
レー現像、ブラシ現像、超音波現像等の方法により行わ
れる。

【００７２】現像後の試料は、必要に応じて、この上に
塗布されるカラーレジスト、或いは、ポリアミド，ポリ
イミド等の保護層用の塗布溶剤に対する耐久性、又は、
ガラス基板等の透明基板との接着性を高める目的で、該
試料を１００〜２５０℃，５〜６０分間の熱硬化処理を
行うか、或いは、適正露光量以上の露光量、好ましく
は、適正露光量の１〜１０倍の露光量による光硬化処理
を施すことができる。

【００７３】なお、適正露光量とは、レジスト膜上に、
ウグラテストチャートを置き、該テストチャートを介し
て露光量を変化させながら光照射し、次いで現像処理を
行って得られるテストチャートの画像と、テストチャー
ト画像中のネガとポジの細線画像の最も細い細線の線幅
が同じになる時の露光量を言う。

【００７４】続いて、該試料の上に赤，緑，青の３色の
カラーレジストを同様にしてそれぞれ塗布・乾燥した
後、該試料を、色材画素用のネガフォトマスクを用いて
前記と同様に露光、現像、必要に応じて熱又は光硬化処
理を繰り返し行い、ブラックマトリックス間に３色の画
素を形成してカラーフィルターを作製する。なお、カラ
ーレジストの塗布厚さは、乾燥後の膜厚で好ましくは
０．５〜３μｍ、より好ましくは１〜２μｍである。

【００７５】このようにして作製されたカラーフィルタ
ーは、このままの状態で、上にＩＴＯ（透明電極）が形
成され、カラーディスプレーの部品の一部として使用さ
れるが、更にカラーフィルターの表面平滑性、或いは耐
久性を高める目的でポリアミド，ポリイミド等のトップ
コート層を設けることもできる。

【００７６】本発明において画像露光に使用される光源
としては、キセノンランプ，ハロゲンランプ，タングス
テンランプ，高圧水銀灯，メタルハライドランプ，中圧
水銀灯，低圧水銀灯等のランプ光源、及びアルゴンイオ
ンレーザー，ＹＡＧレーザー，エキシマーレーザー，窒
素レーザー等のレーザー光源が挙げられる。これらの光
源には、必要とされる照射光の波長領域に応じて、適宜
光学フィルターを使用することもできる。

【００７７】なお、ブラックレジストを用いて、透明基
板上に、ブラックマトリックスを形成させる際、透明基
板との現像画像接着性及び／又は熱硬化画像の接着性を
高める目的で、該透明基板上に色材料を含有しないカラ
ーレジストを塗布して光硬化させた光硬化接着層を設け
ても良い。

【００７８】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り以下の実施例に限定されるものではない。

【００７９】実施例１ カーボンブラック（三菱化学（株）社製「ＭＡ−２２
０」）１．６ｇ、分散剤及びバインダーの機能をもつ有
機高分子物質として化３に示すアクリル系樹脂０．９ｇ
をＰＧＭＥＡ７．５ｇと混合し、粒子径０．５ｍｍのジ
ルコニアビーズ１０ｃｃを加え、ペイントコンディショ
ナーで１０時間振とうし、カーボンブラックの分散液を
得た。この分散液を３．０ｇ分取し、エチレン性化合物
として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（日本化薬（株）製「ＤＰＨＡ」）０．０７５ｇ、エポ
キシ系モノマー（昭和高分子（株）製「ＳＰ−１５０
９」）０．０７５ｇ、光重合開始系として「化合物Ｓ−
１」０．００７ｇ及び「化合物Ｓ−２」０．０１８ｇ、
有機溶媒としてＰＧＭＥＡ２．６ｇを加え、ブラックレ
ジストを調製した。

【００８０】

【化３】

【００８１】得られたブラックレジストを高圧水洗浄、
ＵＶ／オゾン処理を施したガラス基板（コーニング社製
「７０５９」厚さ１．１ｍｍ）上にスピンコート法を用
いて塗布し、１３０℃のホットプレート上で乾燥し、膜
厚０．９μｍのブラックレジスト膜を得た。なお、ブラ
ックレジスト膜中のカーボンブラック濃度は５２重量％
である。このレジスト膜にマスクを用いて紫外線を２５
０ｍｊ／ｃｍ² 密着露光した後、０．５重量％炭酸ナト
リウム水溶液で現像してブラックマトリックスパターン
をガラス基板上に形成した。

【００８２】得られたブラックマトリックスパターンに
高圧水銀灯を用いて基板側からとレジスト側とからそれ
ぞれ１５０００ｍｊ／ｃｍ² ずつ紫外線照射した後、２
００℃のオーブン中で１０分間熱処理を施し、透過光濃
度２．８４、膜厚０．８μｍのブラックマトリックスを
得た。

【００８３】次に、赤色顔料（チバ・ガイギー社製「Cr
omophtal Red A2B」及びＢＡＳＦ社製「Paliotol Yello
w K1841D」）７．７ｇとポリエステル系分散剤３．１ｇ
にＥＣＡ６．４ｇを混合し、０．５ｍｍのジルコニアビ
ーズを１０ｃｃ加え、ペイントコンディショナーで５時
間振とうして赤色顔料の分散液を得た。この分散液を
７．４８ｇ分取し、バインダーとしてブラックレジスト
中で分散剤として用いたアクリル系樹脂１．０ｇ、エチ
レン性化合物としてアクリル系モノマー（日本化薬
（株）「ＤＰＨＡ」）０．５ｇ、光重合開始系としてビ
イミダゾール０．０７５ｇ、ミヒラーズケトン０．０４
５ｇ、有機溶媒としてＰＧＭＥＡ１．５１ｇを加え、赤
色用カラーレジストを調製した。

【００８４】得られた赤色用カラーレジストをスピンコ
ート法を用いて、前述のブラックマトリックス上に膜厚
が１．３μｍになるように塗布し、７０℃のホットプレ
ート上で１分間乾燥し、赤色フィルター用のマスクを用
いて紫外線を１５０ｍｊ／ｃｍ² 露光した後、０．５重
量％のジエタノールアミン水溶液を用いて現像すること
により、赤色画素のパターンを得た。次いで、試料を高
圧水銀灯を用いて１５０００ｍｊ／ｃｍ² 紫外線照射
し、更に２００℃のオーブン中で１０分間熱処理するこ
とにより、赤色画素画像を形成した。

【００８５】次に緑色顔料（東洋インキ製造社製「Lion
ol Green 6Y501」及びＢＡＳＦ社製「Paliotol Yellow
K1841D」）を用い、赤色顔料のときと全く同様にして緑
色画素画像を形成し、更に、青色顔料（東洋インキ製造
社製「Lionol Blue Es」及びチバ・ガイギー社製「IRGA
ZIN BLUE A3RN」）を用いて同様にして青色画素画像を
形成して、ブラックマトリックス上に赤，緑及び青の着
色フィルターを形成した。

【００８６】このようにして作成したカラーフィルター
を顕微鏡を用いて観察したところ、赤，緑及び青とも着
色フィルターの剥れは観察されなかった。

【００８７】比較例１ 分散剤としてウレタン系樹脂（タケダ（株）製「Ｅ−９
００」）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてカー
ボンブラック分散液を調製し、エポキシ系モノマー（昭
和高分子（株）製「ＳＰ−１５０９」）の添加量を０．
１５０ｇとしたこと以外は実施例１と同様にしてブラッ
クレジストを調製した。

【００８８】得られたブラックレジストを用いて実施例
１と同様にしてブラックマトリックスパターンをガラス
基板上に形成し、同様に紫外線照射、熱処理を施して、
透過光濃度２．８１、膜厚０．８μｍのブラックマトリ
ックスを得た。

【００８９】次に、実施例１と同様にして調製した赤色
用のカラーレジストを同様に塗布・乾燥・露光した後、
現像したところ赤色画素画像が剥れ落ちてしまい、画像
を形成することができなかった。

【００９０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、膜
厚０．８μｍ以下で透過光濃度２．８以上という遮光性
に優れた薄膜のブラックマトリックス上に、赤，緑及び
青の画素画像が接着性良く形成された、高品質カラーフ
ィルターが提供される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機高分子物質を含有する黒色顔料分散
   レジストを用いて形成されたブラックマトリックス上
   に、赤，緑及び青の画素画像を、各々、有機高分子物質
   を含有する色材料分散レジストを用いて形成してなるカ
   ラーフィルターであって、該色材料分散レジスト中の有
   機高分子物質が前記黒色顔料分散レジスト中の有機高分
   子物質と同一成分を含有することを特徴とするカラーフ
   ィルター。
2. 【請求項２】 請求項１において、ブラックマトリック
   スが固形分濃度で４０重量％以上のカーボンブラックを
   含有することを特徴とするカラーフィルター。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、ブラックマト
   リックスが、膜厚０．８μｍ以下で、透過光濃度２．８
   以上であることを特徴とするカラーフィルター。