JPH10221522A

JPH10221522A - ブラックマトリックスの形成方法

Info

Publication number: JPH10221522A
Application number: JP3859197A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Higuchi; 洋一日口
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂ＢＭを浪費することなく、少量の樹脂Ｂ
Ｍの使用で信頼性の高いＢＭをパターン精度良く且つ効
率的に形成する方法を提供すること。【解決手段】離型性シート面に、ＣＦにおけるＢＭに
対応する凹凸パターンを形成した型枠を、表面平滑な基
板に密着させて、離型性シートと基板間に上記ＢＭに対
応する空間を形成し、該空間に樹脂ＢＭを充填した後、
上記樹脂ＢＭを硬化させる工程を有することを特徴とす
るＢＭの形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフイルター
（以下ＣＦという）の形成に有用なブラックマトリック
ス（以下ＢＭという）の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＦを作成するにあたりレッド
（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各画素の間隔
には、表示コントラストを向上させる目的でＲＧＢの各
画素の間にＢＭを形成している。その方法として、クロ
ム等の金属膜をＢＭとして用いる方法や、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。

【０００３】ＣＦ用ＢＭのようなミクロンオーダーのパ
ターンを精度良く成形することは重要な技術である。こ
のオーダーでパターン化する技術は、半導体並びに金属
加工分野ではいろいろな手法が確立されている。しかし
ながら、高分子材料の加工においては上述のフォトリソ
法が特異的に用いられているに過ぎない。クロム等の金
属膜を用いたＢＭは、蒸着等の方法で金属膜を基板上に
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、カーボンブラック等の遮光性顔料を分散した
感光性樹脂を用いる方法は、該感光性樹脂を基板上に塗
布及び成膜し、パターン露光・現像等の工程でＢＭが形
成される。

【０００４】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、この遮光性顔料を分散さ
せた感光性樹脂を用いたセルフアライメント方式でＢＭ
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。特開平７−１８１６７６号公報には、ガラス基
板に感光性樹脂を塗布し、露光・現像してパターン化
し、パターン化された感光性樹脂層からなるガラス基板
を型枠とし、該型枠とガラス基板の露出部とで構成され
る凹部内に着色ペーストを充填し、且つ焼成処理してＣ
Ｆ層を形成している。この方法は、対象がプラズマディ
スプレイパネル（ＰＤＰ）用ＣＦであり、更に形成され
るＣＦ層は厚膜であり、そのうえＣＦ層の焼成時に樹脂
分の焼失により層の収縮が避けられないので、液晶パネ
ルのＣＦ層の形成には応用が困難である。

【０００５】又、遮光性を考慮したＢＭ形成材料として
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、この塗料からなる層のパターン加工に
は、黒鉛が酸やアルカリに溶けないために、通常のエッ
チング加工法が使えない。そこでレジストパターンを下
層に設けた後に、黒鉛からなる塗層をレジストごと剥離
するリフト・オフ法が採用されているが、この方法で
は、ポジ型レジストを塗布し、ＢＭのパターンとは逆の
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煩雑性に問題がある。

【０００６】上述の如く、着色感光性組成物を使用して
ＣＦやＢＭを作製する場合には、製造・加工における工
程の長短並びに材料の使用効率が問題点となるが、黒色
顔料を感光性レジストに分散させた組成物（樹脂ＢＭ）
を用いてＢＭを形成する場合には、形成される膜自体が
感光性を有しているので、パターン形成の工程数が少な
いという利点がある。しかしながら、この樹脂ＢＭの場
合にも、感光する樹脂と遮光するカーボンブラック顔料
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
に、添加し得るカーボンブラック顔料の含有率が３０重
量％以下と低くなり、十分な遮光性を有する膜が得られ
ないという問題を有する。

【０００７】更にＢＭの遮光性を上げるためには、膜厚
を１．５μｍ程度に厚くする必要が生じ、そのうえ光漏
れがないように、このＢＭ層と他の着色層とを重ねる
と、ガラス基板との段差が大きくなり、この段差は液晶
の配向を乱すことから、樹脂ＢＭは液晶パネル用のＣＦ
の形成には殆ど採用されていなかった。そこで、低コス
ト、低反射化のための樹脂ＢＭ並びにそれを用いたＣＦ
を提供することが課題となる。

【０００８】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樹脂ＢＭの溶解性が重要
な問題として挙げられる。つまり、製造工程における問
題として現像時において基板から剥離されたレジスト片
が製品に付着して欠損・欠陥製品の原因となる。又、剥
離されたレジスト片が現像タンク内で沈殿・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
り製品の生産性において問題となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、現像液であるアルカリ水系に対して均一に、しかも
パターン細りがなく正確に解像される樹脂ＢＭと、かか
る樹脂ＢＭを浪費することなく、少量の樹脂ＢＭの使用
で信頼性の高いＢＭをパターン精度良く且つ効率的に形
成する方法を提供することである。

【００１０】

【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。即ち、本発明は、離型性シート面
に、ＣＦにおけるＢＭに対応する凹凸パターンを形成し
た型枠を、表面平滑な基板に密着させて、離型性シート
と基板間に上記ＢＭに対応する空間を形成し、該空間に
ＢＭ形成用黒色硬化性樹脂液（以下樹脂ＢＭという）を
充填した後、上記樹脂ＢＭを硬化させる工程を有するこ
とを特徴とするＢＭの形成方法である。

【００１１】本発明によれば、樹脂ＢＭを毛細管現象に
より型枠内に自発的に流し込み、硬化後に離型させてミ
クロンオーダーのＢＭを得ることが可能となり、高精度
で且つ表面平滑性が良好なＢＭを容易に繰り返し同じ状
態で得ることができる。又、着色剤として顔料を使用す
ることからも、耐熱性及び耐環境性の良好なＢＭを形成
することができる。又、樹脂ＢＭを浪費することなく、
ＢＭをパターン精度良く且つ効率的に形成することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に好ましい実施の形態を挙げて
本発明を更に詳しく説明する。図１は、本発明で使用す
る離型シートを図解的に説明する図であり、該離型シー
トＡは、その表面にＣＦにおけるＢＭに対応する凹凸パ
ターンが形成されている。この凹凸パターンは、ガラス
基板上に形成すべきＢＭに対応する凹部１と凸部２とか
らなり、凹部がＢＭパターンに対応するように形成され
ている。尚、毛細管現象は１ｍｍ以下の微細な空隙に対
して発現するため、これ以下の、例えば、数μｍから１
００μｍ程度の所望のＢＭパターンサイズに合わせて、
凹凸のパターンを形成すればよい。

【００１３】図１（ａ）はストライブ状の凹凸パターン
が形成された例であり、図１（ｂ）は格子状の凹凸パタ
ーンが形成された例を示すが、本発明においては、上記
凹凸パターンは、毛細管現象によって液体を拡散させ得
る形状であればよく、例えば、曲線状、ジクザグ状等の
他の凹凸パターンであってもよい。又、所望線幅よりも
広幅の凹部を有するパターンを用い、マスクを介してフ
ォトリソグラフィー法によりパターニングすることもで
きる（図５参照）。

【００１４】以上の如きＢＭパターンに対応する離型性
シートＡ（ａでもｂでも他の形状でもよい）を、図２に
示すように、例えば、表面平滑なガラス基板Ｂ面に、そ
の凹凸面をガラス基板Ｂ面に対向させて重ね合わせて密
着する。この状態においては、離型性シートＡとガラス
基板Ｂとの間に、所望のＢＭに対応する多数の微細な空
隙１が形成されている。

【００１５】図３に示すように、サイズの大きいガラス
基板Ｂ面に樹脂ＢＭ３を滴下すると、該樹脂ＢＭ３は毛
細管現象によって、矢印で示すように上記の微細な空隙
１内に浸透してゆき、離型性シートＡとガラス基板Ｂと
の間の空隙３を充填する。このような樹脂ＢＭの充填は
前記いずれの凹凸形状であっても進行する。

【００１６】上記樹脂ＢＭが充填された状態において、
樹脂ＢＭが光硬化性である場合には、図４に示すように
上記離型性シートＡとガラス基板Ｂとの重合体の少なく
とも一方の側から、適当な波長の光４を照射により、樹
脂ＢＭ３を硬化させる。硬化後に離型性シートを剥離す
ることによりストライプ状のＢＭが形成される。離型性
シートが図１（ａ）の場合には格子状のＢＭが形成され
る。この際、形成されるＢＭ３の形状を所望の形状にパ
ターン化する場合には、図５（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、所望のパターンのマスク５を介して露光することに
よって、図５（ｃ）に示す如き更にパターン化されたＢ
Ｍが形成される。

【００１７】又、形成されるＢＭを所望の形状にする場
合には、前記のように樹脂ＢＭのパターン露光が有効で
あるが、このパターン露光以外にもレーザー等の如く位
置決めされたビーム走査照射方式で露光してもよい。更
に複雑なパターンのＢＭを所望する場合には、転写や接
着剤を用いてそれぞれのパターンのＢＭ同士を結合させ
てもよい。

【００１８】以上のパターン露光の場合には、後に未露
光の樹脂ＢＭを溶解除去することが必要である。樹脂Ｂ
Ｍを光硬化させた後、離型シートＡをガラス基板Ｂから
剥離することによって、図５に示すように、ガラス基板
Ｂ表面には所望のパターンのＢＭ３が形成される。この
際、ＢＭ３がガラス基板Ｂに密着するように、ガラス基
板表面にはＢＭが十分に密着するようにガラス基板表面
に接着処理を施しておくこともできる。

【００１９】以上の如くガラス基板面に形成されたＢＭ
を他の透明基板に転写することが必要である場合には、
上記ガラス基板に代えて、プラスチックシート等の他の
基板を使用し、上記と同様にして、樹脂ＢＭの硬化、剥
離性シートの剥離後に、プラスチックシート等の基板面
に形成されたＢＭを他の透明ガラス基板に対向させて重
ね合わせ、ＢＭを透明ガラス基板に転写させることがで
きる。この際には、形成されるＢＭ層の表面に接着層を
形成しておくこともできる。尚、樹脂ＢＭが熱硬化性で
ある場合には、例えば、赤外線照射等により上記と同様
に樹脂ＢＭを硬化させてＢＭを形成すればよい。

【００２０】以上で使用する離型性シートは、剥離が容
易であるように優れた柔軟性と離型性を有する他に、ガ
ラス基板との密着性、透明性、耐熱性、加工性等が良好
である材料からなるシートを用いることが望ましく、好
適な例としてはシリコーン（特にポリジメチルシロキサ
ン類）ラバーからなるシートが挙げられる。次に上記の
離型性シートにＢＭに対応する凹凸パターンを作製する
例を挙げるが、本発明はこれらの例に限定されるもので
はない。

【００２１】（型枠作製例１）ポリジメチルシロキサン
ラバーシート上にマイクロ細線からなる凹凸パターンを
作製するために、上記ラバーシート面にポジ型レジスト
ＯＦＰＲ８００（東京応化製）を塗布及び成膜した。レ
ジスト膜をＢＭパターンを有するマスクを介して露光照
射後、現像及びベークの工程を経て得られたレジストパ
ターン付きシロキサンラバーシートをテトラヒドロフラ
ン（ＴＨＦ）溶液に浸積させた。

【００２２】尚、前記現像液としてはテトラメチルアン
モニウムヒドロキシド（ＴＭＨＡ）の有機アルカリ溶液
（商品名ＮＭＤ−３、水溶液：濃度２．５％）を用い
た。レジストで保護されていないラバーシート表面部分
はＴＨＦに溶解されて凹部が形成された。ラバーシート
をＴＨＦ溶液から引き上げ後、硬化レジスト部を剥離さ
せ、ラバーシート面に凹凸パターンを形成した。この凹
凸パターンを有する型枠の端面を、樹脂ＢＭの接触角を
考慮してナイフ等により切断する。

【００２３】（型枠作製例２）ポリジメチルシロキサン
ラバーシート面に第１層目として接着層を形成させた。
その上に第２層目としてポジ型レジストＯＦＰＲ８００
（東京応化製）を塗工及び成膜した。

【００２４】上記２層目のレジスト層を例１と同様にマ
スク露光後、現像及びベークの工程を経てレジストパタ
ーン付きシロキサンラバーシートを形成した。尚、前記
レジスト膜の現像液としてはＴＭＨＡ（商品名ＮＭＤ−
３）を用いた。凹凸パターンを有する型枠の端面を、そ
の後の樹脂ＢＭの接触角を考慮してナイフ等により切断
する。この型枠は、前記説明したＢＭの転写に用いられ
る。

【００２５】（型枠作製例３）予めガラス基板上に例１
に記載の感光性樹脂を用いて凹凸パターンを作製する。
この凹凸面に予備重合されたジメチルシロキサン液を塗
布する。この状態で予備重合ジメチルシロキサン液を十
分に重合・硬化後、重合・硬化したポリジメチルシロキ
サンシートをガラス基板より剥離して凹凸パターンが転
写された型枠を得た。この凹凸パターンを有する型枠の
端面を、後の樹脂ＢＭの接触角を考慮してナイフ等によ
り切断した。

【００２６】（型枠作製例４）ポリジメチルシロキサン
ラバーシート上にマイクロ細線の凹凸パターンを作製す
るために、エキシマーレーザによる直接描画を行った。
レーザー描画（レーザーアブレーション）に関しては、
多数回のパルス照射によりライン幅並びに深度を調節し
た。上記ポリジメチルシロキサンラバーシートは、直接
レーザー吸収波長（１８４ｎｍ付近）をもたないので、
エキシマー以外の光源を用いる場合には、予めレーザー
吸収色素等をシリコーンラバーシート中に添加或いは含
浸させておく。

【００２７】本発明で使用する樹脂ＢＭは、十分な黒度
を与える顔料と、顔料を分散させるための有機重合体
と、十分な毛細管現象を生じる粘度と、十分な光硬化性
或いは熱硬化性を有する黒色液状物であれば、いずれの
黒色液状物でもよい。しかしながら、前記のようにパタ
ーン露光される場合があるので、水系の現像剤によって
現像可能な樹脂ＢＭであることが好ましい。

【００２８】本発明において好ましい樹脂ＢＭについて
更に詳しく説明する。好ましい樹脂ＢＭの組成は、カー
ボンブラックと多官能アクリレートと有機重合体と適当
な割合の液媒体からなるものであって、上記多官能アク
リレートが少なくとも１種の３官能以上のアクリレート
を含み、上記有機重合体が（メタ）アクリル酸のモノマ
ー系の共重合であって、アルカリ溶解性を十分保持する
ために、（メタ）アクリル酸の含有成分が全モノマーの
２０〜４０重量％で、酸価が７０〜１５０ｍｇＫＯＨ／
ｇである組成物である。

【００２９】更にここでいうアルカリ現像液とは、現像
が水系で適用されるために、狭義にはＯＨイオンを放出
するものである。最適には水系でｐＨ７．５〜１２の現
像液である。現像液のアルカリ成分は、例えば、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の金属
水酸化物、水酸化テトラエチルアンモニウム等の有機ア
ンモニウム系化合物、その他、硫化物、酸化物、或いは
弱酸の陰イオン（例えば、Ｆイオン、ＣＮイオン）等に
より加水分解されたものである。又、このｐＨ領域の緩
衝溶液を調製して現像液として使用してもよい。

【００３０】本発明で使用する黒色顔料としてはカーボ
ンブラックが好ましく、好ましいカーボンブラックは、
比表面積がＢＥＴ測定値で１４０ｍ^２／ｇ以下であり、
更に好ましくは、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社製のPrinte
x 3、 Printex 25、 Printex 30、 Printex 35、 Printex4
0、 Printex 45、 Printex 200、 Printex 300、 Printex
A、 Printex G、 SpecialBlack 100、 Special Black 250、
Special Black 350、ＣＡＢＯＴ社製のMONARCK 120、 M
ONARCK 280、 MONARCK 430、 MONARCK 460、 REGAL 99、 RE
GAL 250、 REGAL330、 REGAL 415、 BLACK PEARLS 130、 BL
ACK PEARLS 480、ＣｏｌｕｍｂｉａｎＣａｒｂｏｎ社
製のRaven 410、 Raven 420、 Raven 430、 Raven 450、 Ra
ven 500、 Raven 760、 Raven 790、 Raven 850、 Raven 89
0、 Raven 890H、 Raven 1000、 Raven 1020、 Raven 1035、
Raven 1040、 Raven 1060、三菱化学社製のMA-7、 MA-8、
MA-11、 MA-100、 MA-100R、 MA-220等である。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
有機重合体によって予め分散処理しておくことが好まし
い。

【００３１】本発明で使用する樹脂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。顔料分散の際
の組成の割合は、特に限定されるものではないが、分散
用アクリル樹脂に対する顔料の添加量は５０〜１５０重
量％程度であり、分散剤は顔料の１〜１０重量％程度で
ある。但しこの分散剤は、樹脂ＢＭ中に使用するカーボ
ンブラック顔料の凝集を防ぎ且つ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ＢＭ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黄変性も考慮して
選択する必要がある。

【００３２】更に本発明においてカーボンブラックを処
理する分散剤と併用する有機重合体の量は、カーボンブ
ラックによる遮光効果も考慮した上で最適な添加量を決
定する必要があり、カーボンブラック１００重量部当り
約０〜４０重量部、好ましくは約５〜３０重量部の範囲
が好ましい。

【００３３】本発明において使用する有機重合体は、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顔料の分散安定剤とし
て作用する。具体的には、例えば、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、アクリル
酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸
エステル、アクリルアミド、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。

【００３４】これらの中で特に好ましい重合体はアクリ
ル酸系共重合体である。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、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モルの共重合体が好適である。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７０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲であることが
好ましい。

【００３５】本発明の樹脂ＢＭにおいて感光性樹脂成分
として使用する多官能（メタ）アクリレートモノマーと
しては、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。

【００３６】これらの多官能（メタ）アクリレートモノ
マーは少なくとも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。

【００３７】本発明において使用する光重合開始剤とし
ては、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で、例えば、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っ
て、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、その添加量並びに最適化学
種を決定するのが好ましい。

【００３８】光重合開始剤としては、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及び
クロロメチル多核芳香属化合物、クロロメチル複素環式
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。

【００３９】更に上記の光熱重合開始剤の具体例として
は、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
である。

【００４０】本発明で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。

【００４１】これらの溶媒のうち、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。

【００４２】上記樹脂ＢＭの組成において、組成物中に
占めるカーボンブラック顔料の割合は、組成物の固形分
のうちで約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、形成されるＢＭの遮光力が不十分であり、ＢＭとし
ての特性を発揮できず、鮮明なＲＧＢ画像の表示が困難
である。一方、カーボンブラック顔料が約７５重量％を
超えると、ＢＭパターン形成時における光透過率が不十
分となるために、樹脂ＢＭの光硬化性が低下し内部硬化
にまでなかなか達しない。

【００４３】カーボンブラック顔料はその種類、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、選択したカーボンブラックの特性に
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ＢＭの遮光率が膜厚１μｍあたりＯ．Ｄ．値３．０を
十分満足する量である。ＢＭの遮光力に関してはマイク
ロデンシトメータによってＯ．Ｄ．値として測定した。

【００４４】又、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組成物
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ＢＭ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ＢＭの可撓性が
不十分となる。

【００４５】又、樹脂ＢＭを構成する有機重合体の量
は、カーボンブラック顔料以外の被膜形成組成物中にお
いて約５〜８０重量％を占める割合であり、光硬化でＢ
Ｍパターンを形成させる場合には、好ましくは約１０〜
６０重量％を占める割合である。又、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
成組成物中において約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ＢＭの接着
性や可撓性の面で不十分になる場合がある。

【００４６】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、本発明で使用する樹脂ＢＭは、上記成分を必須成分
とするが、樹脂ＢＭの塗布適性、感度、被膜の架橋密度
等を調整する目的で、各種有機溶剤、各種ポリマー、増
感剤、連鎖移動剤等、その他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。

【００４７】本発明で使用する樹脂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。

【００４８】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明をより具体的に説
明する。（ＢＭパターンの作製）ＢＭ作製用の基板として、ＣＦ
作製用の基板である低膨張ガラス（コーニング社製）を
用い、これを中性洗剤による洗浄、水洗、脱脂、オゾン
及び光洗浄したものを用いた。又、顔料分散液として以
下に示す組成のものを用いた。・顔料（カーボンブラック、三菱化学製ＭＡ−８）１０．０ｇ・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３．０ｇ（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）１．０ｇ・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）７０．０ｇ

【００４９】上記組成物を２本ロール等で混練分散し、
更にＰＧＭＥＡ希釈溶剤を加えて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とした。分散後の粒
径（ｄ５０）は０．０５μｍであった。

【００５０】更にこの顔料分散液を用いて下記組成の樹
脂ＢＭを作成する。・前記顔料分散液（黒色）８４．０ｇ・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５．０ｇ（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））９．０ｇ・イルガキュアー３６９（チバガイギー社製）３．０ｇ・エチルセロソルブアセテート４０．０ｇ上記成分を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てペイントシェーカ
ー、ビーズミル等で分散して樹脂ＢＭとした。

【００５１】上記樹脂ＢＭ中の顔料は、その分散粒子径
はｄ５０で０．２μｍ以下になるように分散した。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ＵＰＡ粒度分析計で行った。前記型枠作製例１に
従って、ポリジメチルシロキサンラバーシートからなる
型枠を作成後、該型枠をＢＭパターンを形成させるガラ
ス基板と良く密着させる。前記樹脂ＢＭをパターン面近
傍に垂らすと、樹脂ＢＭが型枠のパターンに沿って毛細
管現象により自発的に型枠とガラス基板間に注入され
る。

【００５２】形成されるべきＢＭを所望の形状に切り分
けたい場合には、型枠上面にマスクを用いて或いは基板
面側より所望の形状に位置決めしてビーム照射により露
光・硬化させる。ＣＲ乾燥機にて１２０℃で３分間プリ
ベークを行い、ガラス基板面よりアライナーによって
１，０００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で光照射した。樹脂Ｂ
Ｍを硬化させてパターン形成後、型枠を剥離した。この
時形成されたＢＭパターンに対して若干のポストベーク
処理を施してもよい。形成されたＢＭ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。更にガラス基板面に形成されたＢＭパターン
は型枠のパターンと同様の細線パターンであった。

【００５３】（樹脂ＢＭの転写パターン形成）ポリジメ
チルシロキサンラバーシートに、ＢＭに必要なマイクロ
オーダーのパターンを形成させた型枠を用い、これと易
接着層を形成したガラス基板とを密着させた後、前記の
樹脂ＢＭを毛細管現象によって流し込み、流し込まれた
樹脂ＢＭを光或いは熱の作用により硬化させた後、型枠
を剥離する。この時硬化条件によって使用する易接着層
に使用する材料を変えた方が、次の接着層との剥離バラ
ンスが良好となり転写特性を最適化することができる。

【００５４】例えば、ＵＶ硬化の場合には、易接着層材
料はシランカップリング剤を含むスチレン・アクリル共
重合体樹脂を、熱硬化の場合には粘着剤材料を使用す
る。次に別のガラス基板面に接着層を形成する。接着層
はエポキシ系樹脂を使用してもよいが、カーボンブラッ
クを含まない樹脂ＢＭを接着剤としてガラス基板面に塗
布し、全面露光硬化後にＢＭをその面に転写することも
できる。このようにして、他の透明基板上にＢＭを転写
することができた。

【００５５】（マスクを用いてＢＭをパターン化する実
施例）実施例１と同様にして、樹脂ＢＭを型枠と基板間
に注入し、乾燥し型枠を剥離後、図５（ｂ）に示すよう
なＴＦＴを遮光する部分を有するパターンマスクを用い
て、キヤノン製ＰＬＡアライナーにて、１，０００ｍＪ
／ｃｍ^２の露光量で露光し、２５℃で０．５％水酸化カ
リウム溶液に６０秒間浸漬して現像し、２００℃で１時
間ポストベーク処理を行ってＢＭを形成した。

【００５６】（ビーム走査照射方式でＢＭをパターン化
する実施例）実施例１と同様にして、樹脂ＢＭを型枠と
基板間に注入た後、平面露光方式の光学系を組み、光硬
化（刷）面を平面的に装着しレーザービーム露光を行っ
た。但し、レーザー光線が赤色系（緑色も含む）の場
合、感光性樹脂の持つ感光波長領域も充分考慮して光学
系の途中に非線形光学素子（リチウムニオブ結晶）を利
用して１／２波長化（青化）した。更に、ドットビーム
状の露光では硬化が低下するため、ビームエクスパンダ
ーによる送り方向面での露光を行ってＢＭを形成した。
ＢＭ用型枠による光損失が気になる場合には、光硬化刷
面を型枠とガラス面を上下させ、ガラス面より露光する
ことで更に充分な硬化深度を得ることができた。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、毛細管現象によりＢＭ
用型枠中に樹脂ＢＭが充填されるために、ＢＭ作成のた
めの樹脂ＢＭの使用量が極少量でよく、且つ形成された
ＢＭ層の表面平坦性が高いので、最終的には全体として
表面平滑性が高いＣＦの製造が可能である。又、顔料と
してカーボンブラックを用いた場合には、低コストで反
射率の低い、更に解像性の高いＢＭを形成することがで
きる。更に現像工程を経ずともＢＭを形成することがで
きるために、高品位で且つ高耐久性のＢＭを、ひいては
高品位で且つ高耐久性のＣＦを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を図解的に説明する図。

【図２】本発明の方法を図解的に説明する図。

【図３】本発明の方法を図解的に説明する図。

【図４】本発明の方法を図解的に説明する図。

【図５】本発明の方法を図解的に説明する図。

【符号の説明】

Ａ：離型性シートＢ：ガラス基板１：凹部２：凸部３：樹脂ＢＭ（ＢＭ）４：光５：マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】離型性シート面に、カラーフイルターに
おけるブラックマトリックスに対応する凹凸パターンを
形成した型枠を、表面平滑な基板に密着させて、離型性
シートと基板間に上記ブラックマトリックスに対応する
空間を形成し、該空間にブラックマトリックス形成用黒
色硬化性樹脂液を充填した後、上記樹脂液を硬化させる
工程を有することを特徴とするブラックマトリックスの
形成方法。
【請求項２】離型性シートが、シリコーンラバーから
なる請求項１に記載のブラックマトリックスの形成方
法。
【請求項３】基板が、カラーフイルター用ガラス基板
である請求項１〜２に記載のブラックマトリックスの形
成方法。
【請求項４】ブラックマトリックス形成用黒色硬化性
樹脂液として、光硬化性樹脂液を使用し、該樹脂液を光
硬化させる請求項１〜３に記載のブラックマトリックス
の形成方法。
【請求項５】光硬化を所望のパターンを有するマスク
を介して行う請求項３に記載のブラックマトリックスの
形成方法。
【請求項６】光硬化をビーム走査照射方式で行う請求
項３に記載のブラックマトリックスの形成方法。
【請求項７】ブラックマトリックス形成用黒色硬化性
樹脂液として、熱硬化性樹脂液を使用し、該樹脂液を熱
硬化させる請求項１〜３に記載のブラックマトリックス
の形成方法。
【請求項８】請求項１〜５に記載の方法で形成された
ブラックマトリックスを他の透明基板に転写させる工程
を有するブラックマトリックスの形成方法。
【請求項９】ブラックマトリックス形成用黒色硬化性
樹脂液が、カーボンブラック、多官能アクリレート、有
機重合体及び液媒体からなり、上記多官能アクリレート
が少なくとも１種の３官能以上のアクリレートを含み、
上記有機重合体が（メタ）アクリル酸を全モノマーの２
０〜４０重量％を占め、酸価が７０〜１５０ｍｇＫＯＨ
／ｇのアクリル酸系共重合体である請求項１〜８に記載
のブラックマトリックスの形成方法。
【請求項１０】ブラックマトリックス形成用黒色硬化
性樹脂液がカーボンブラックを含み、該カーボンブラッ
クが組成物の固形分の４０〜７５重量％を占める請求項
９に記載のブラックマトリックスの形成方法。