JPH1152564A

JPH1152564A - 黒色感光性樹脂組成物、それを用いたカラーフィルタ及びその製造方法

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Publication number: JPH1152564A
Application number: JP21233797A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shima; 康裕島; Takao Taguchi; 貴雄田口; Akira Tamura; 章田村; Isato Ikeda; 勇人池田; Nobuyuki Ando; 信之安道
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd; Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd; Toppan Inc
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 1999-02-26
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: JP4166302B2

Abstract

(57)【要約】【課題】膜厚が薄くても光を遮光するのに充分な濃度
を持ち、反射率が低く、膜強度が高く、複教色画素との
重なり部分における凸状の突起を低下し、かつ、低露光
量でブラックマトリクスが形成できる黒色感光性樹脂組
成物、それを用いたカラーフィルタ及びその製造方法。【解決手段】架橋剤、光酸発生剤、架橋可能な樹脂及
びカーボンブラックを含有し、カーボンブラックは高分
子化合物によりグラフト化されている。この黒色感光性
樹脂組成物は、γ値が高く高感度レジストのため、実用
レベルの露光量でブラックマトリクスを形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
等に用いられるカラーフィルタに関するもので、特にブ
ラックマトリクスの形成されたカラーフィルタ及びその
製造方法ならびにその為の黒色感光性樹脂組成物に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カラーフィルタは液晶ディス
プレイ装置を始めとする多くの分野にて広く用いられて
いる。通常、カラーフィルタは赤、緑、青等の複数色の
画素を透明基板上に配列したものである。カラーフィル
タにおいては、良好なコントラストの画像を得るため
に、各画素間に黒色のブラックマトリクスを形成するこ
とが行なわれている。このブラックマトリクスは、ＴＦ
Ｔ駆動方式の液晶表示に用いられるトランジスターの誤
動作を防ぐ効果も発揮する。

【０００３】通常、ブラックマトリクスはガラス基板上
に微細パターンからなる金属薄膜で形成される。例え
ば、クロム、ニッケル、アルミニウム等の金属あるいは
金属化合物からなる薄膜を蒸着法やスパッタ法などの真
空成膜法等で成膜した後、フォトリソグラフィ法、例え
ば、その薄膜上にフォトレジストを塗布、乾燥し、フォ
トマスクを介して紫外線を照射し、現像することにより
レジストパターンを形成した後、エッチング工程、レジ
スト剥離工程を経て、微細なパターン状のブラックマト
リクスを形成する方法が一般的である。しかしながら、
上記工程にて製造されたブラックマトリクスはその工程
の複雑さから製造コストが非常に高く、その結果、これ
を用いるカラーフィルタのコストも高くなるという問題
がある。

【０００４】また、金属薄膜として一般的に使用されて
いる金属は、その表面の反射率が高いので、透過型の液
晶ディスプレイに、この金属薄膜を用いたカラーフィル
タを搭載した場合、強い外光がカラーフィルタに入射し
たときに、例えば、クロム薄膜の場合等は反射光が強い
ために、表示品位が著しく低下してしまうという問題が
ある。そこで、このような金属薄膜を用いたブラックマ
トリクスの問題点を改善すべく、種々の方法が検討され
ており、例えば、ラジカル重合法を用い、かつカーボン
ブラックをアクリル樹脂に分散した黒色感光性樹脂組成
物を用いてブラックマトリクスを形成する方法が提案さ
れている。この黒色感光性樹脂組成物を用いる方法であ
ると、製造過程が簡略化してコストダウンを図れる上、
反射による表示品位の低下がないという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、黒色感
光性樹脂組成物においてはその分散安定性を維持する
為、カーボンブラックの添加量をあまり多くすることは
できない。その為、十分な遮光性を得るためには、約１
μｍ以上の膜厚を必要としてしまう。その結果、位置合
わせのマージンである複数色画素との重なりの部分に、
凸状の突起が形成されてしまい、表示ムラの原因になっ
たり、パネル点灯時にショートする等の問題があった。
また、ラジカル重合法を用いてブラックマトリクスの形
成を行う際、カーボンブラックは、紫外線照射時に光重
合系感光性樹脂が用いる光重合開始剤が発生させたラジ
カルを捕捉してしまう性質を有する。したがって、黒色
顔料は光重合を阻害し、経済的な露光量における充分な
画素形成を困難なものとし、現像時のパターンの剥離や
多量の露光量を要する等の不都合がある。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、膜厚が薄くても光を遮光するの
に充分な濃度を持ち、反射率が低く、膜強度が高く、複
教色画素との重なり部分における凸状の突起を低下し、
かつ、低露光量でブラックマトリクスが形成できる黒色
感光性樹脂組成物、それを用いたカラーフィルタ及びそ
の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の黒色感光性樹脂
組成物は、架橋剤、光酸発生剤、架橋可能な樹脂及びカ
ーボンブラックを含有し、かつ前記カーボンブラックは
高分子化合物によりグラフト化されていることを特徴と
するものである。ここで、高分子化合物としては、アジ
リジン基、オキサゾリン基、Ｎ−ヒドロキシアルキルア
ミド基、エポキシ基、チオエポキシ基、イソシアネート
基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基、珪素系加水
分解性基、アミノ基から選ばれる一種以上の基を分子内
に有するものが望ましい。また、カーボンブラックとし
てはｐＨ７以下のものが望ましい。さらに、架橋可能な
樹脂は、架橋点となりうるＯＨ基を含有し、かつアルカ
リ性水溶液可溶性である高分子化合物が望ましい。本発
明のカラーフィルタは、これらの黒色感光性樹脂組成物
からなるブラックマトリクスと、複数色画素とが透明基
板上に形成されているものである。この際、ブラックマ
トリクスの膜厚は複数色画素の膜厚の半分以下であるこ
とが望ましい。本発明のカラーフィルタの製造方法は、
上記黒色感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布、乾燥す
る黒色樹脂層形成工程と、該黒色樹脂層をパターン露光
する露光工程と、該露光済みの黒色樹脂層を加熱する加
熱工程と、該加熱後の黒色樹脂層を現像する現像工程と
を有することを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明においてカラーフィルタの
ブラックマトリクスとなる黒色感光性樹脂組成物は、架
橋可能な樹脂系材料と架橋剤と光酸発生剤とポリマーグ
ラフト化されたカーボンブラックとを含有してなる。

【０００９】架橋可能な樹脂系材料は、架橋点となりう
るＯＨ基を含有しかつアルカリ性水溶液可溶性である高
分子化合物が好適である。架橋可能な樹脂系材料として
は、フェノールノボラック、ｐ−ヒドロキシスチレンに
代表されるフェノール類、メタクリル酸２−ヒドロキシ
エチル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル
酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸等のＯＨ基を
含むモノマーのホモポリマーあるいは共重合体が用いら
れる。共重合に使用できる他のモノマーとしては、スチ
レン、フェニルマレイミド、アクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸ブチル、メタクリル酸ベンジルなどが挙げられる。露
光により発生した酸の存在下での加熱処理において、架
橋剤のＮ−メチロール構造の部分と、ＯＨ基構造の部分
とが脱水架橋反応を起こす。その結果、樹脂どうしの架
橋により架橋密度が向上し、形成されたパターンの耐薬
品性が大幅に向上する。これらの架橋可能な樹脂系材料
は１０〜５５重量％の範囲内で使用される。少なすぎる
と、感光機能の劣化、カーボンの凝集によるパターン形
状の劣化、膜強度や密着性の不足などの問題が生じ、多
すぎると遮光性が不足する。

【００１０】架橋剤としては、メチロール化尿素、尿素
樹脂、メチロール化メラミン、ブチロール化メラミン、
メチロール化グアナミンあるいはこれらの化合物のアル
キルエーテルを用いることが可能である。熱安定性が優
れている点からアルキルエーテル化物がより好ましい。
このアルキルエーテルのアルキル基としては炭素数１〜
５のアルキル基が好ましい。特に、このアルキルエーテ
ル化合物としては感度の点で優れているヘキサメチロー
ルメラミンのアルキルエーテル化物がより好ましい。ま
た、エポキシ基を２つ以上持つ化合物も用いることがで
きる。これらの架橋剤は４〜１７重量％の範囲内で使用
される。少なすぎると、感光特性に支障をきたし、多す
ぎると遮光性が不足する。

【００１１】光散発生剤としては、光源の発光に含まれ
る波長域において吸収があり、かつ、光吸収により酸を
発生するトリハロメチル基含有トリアジン誘導体または
オニウム塩類が使用できる。特に感度に優れている点か
ら、トリハロメチル基含有トリアジン誘導体が好まし
い。トリハロメチル基含有トリアジン誘導体としては、
例えば２,４,６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−ト
リアジン、２−（ｐ−メトキシスチリル）−４,６−ビ
ス（トリクロロメチル）−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−クロロ
フェニル）−４,６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−
トリアジン、２−（４’−メトキシ−１’−ナフチル）
−４,６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジ
ン、２−（ｐ−メチルチオフェニル）−４,６−ビス
（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジンなどを挙げるこ
とができる。

【００１２】オニウム塩類としては、ジフェニルヨード
ニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウ
ムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウ
ムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウ
ムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨード
ニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウ
ム−ｐ−トルエンスルホナート、４−メトキシフェニル
フェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、４−メ
トキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホ
スホネート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウ
ムヘキサフルオロアルセネート、４−メトキシフェニル
フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナー
ト、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフ
ルオロアセテート、４−メトキシフェニルヨ−ドニウム
−ｐ−トルエンスルホナート、ビス（４−tert−ブチル
フェニル）ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス
（４−tert−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフル
オロホスホネート、ビス（４−tert−ブチルフェニル）
ヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス（４−
tert−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタ
ンスルホナート、ビス（４−tert−ブチルフェニル）ヨ
ードニウムトリフルオロアセテート、ビス（４−tert−
ブチルフェニル）ヨードニウム−ｐ−トルエンスルホナ
ート等のジアリールヨードニウム塩、トリフェニルスル
ホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホ
ニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスル
ホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルス
ルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェ
ニルスルホニウムトリフルオロアセテート、トリフェニ
ルスルホニウム−ｐ−トルエンスルホナート、４−メト
キシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボ
レート、４−メトキシフェニルジフェニルスルホニウム
ヘキサフルオロホスホネート、４−メトキシフェニルジ
フェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、４
−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオ
ロメタンスルホナート、４−メトキシフェニルジフェニ
ルスルホニウムトリフルオロアセテート、４−メトキシ
フェニルジフェニルスルホニウム−ｐ−トリエンスルホ
ナート、４−フェニルチオフェニルジフェニルチトラフ
ルオロボレート、４−フェニルチオフェニルジフェニル
ヘキサフルオロホスホネート、４−フェニルチオフェニ
ルジフェニルヘキサフルオロアルセネート、４−フェニ
ルチオフェニルジフェニルトリフルオロメタンスルホナ
ート、４−フェニルチオフェニルジフェニルトリフルオ
ロアセテート、４−フェニルチオフェニルジフェニル−
ｐ−トルエンスルホナート等のトリアリールスルホニウ
ム塩等が挙げられる。

【００１３】これらの光酸発生剤は、単独で、あるい
は、混合して使用しても良い。たとえば、光吸収剤と酸
発生剤の組み合わせ等が利用できる。添加量は、架橋可
能な樹脂系材料に対して、０.５〜４０重量％が好まし
い。４０重量％を越えて添加した場合は、酸発生量が多
すぎパターン露光後の加熱によって未露光部にも酸が拡
散し架橋反応を起こし、解像性が低下してしまう原因と
なる。また、添加量が０.５重量％より少ない場合にお
いては、酸発生量が乏しく、架橋反応が十分進行せず、
パターンが形成できない。

【００１４】カーボンブラックをグラフト化するのに用
いる高分子化合物は、カーボンブラック表面に存在する
官能基と容易に反応しうる基を有するものである。この
基の具体例としては、アジリジン基、オキサゾリン基、
Ｎ−ヒドロキシアルキルアミド基、エポキシ基、チオエ
ポキシ基、イソシアネート基、ビニル基、アクリル基、
メタクリル基、珪素系加水分解性基、アミノ基等が挙げ
られ、高分子化合物には、これらの基が分子内に１種又
は２種以上有する必要がある。特にカーボンブラック表
面の官能基との反応性の面で、アジリジン基、オキサゾ
リン基、Ｎ−ヒドロキシアルキルアミド基、エポキシ
基、チオエポキシ基、イソシアネート基から選ばれる１
種又は２種以上の基を有する高分子化合物が好ましい。
より好ましくはアジリジン基、オキサゾリン基、Ｎ−ヒ
ドロキシアルキルアミド基から選ばれる１種又は２種以
上の基を有する高分子化合物である。カーボンブラック
と高分子化合物を反応させる場合には、反応を阻害しな
い限りにおいて、反応系に該高分子化合物以外のポリマ
ー成分、モノマー、有機溶剤等の物質が存存してもよ
い。高分子化合物はカーボンブラックの１０〜１００重
量％、好ましくは２０〜６０重量％含有することが必要
である。１０重量％以下ではグラフトの効果即ち膜強度
の向上がなく、１００重量％以上では感光性に障害がで
たり、光学濃度が不足する。カーボンブラックとしては
ｐＨが７以下好ましくは、ｐＨ５以下が好ましい。ｐＨ
が７より高いと、グラフトの効果、即ち膜強度の向上が
認められない。

【００１５】これらの各成分からなる本発明の黒色感光
性樹脂組成物には、更に分散時の作業性を向上させるた
め、希釈溶剤として、エチルセロソルブ、エチルセロソ
ルブアセテート、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブ
アセテート、エチルカルビトール、エチルカルビトール
アセテート、ジエチレングリコール、シクロヘキサノ
ン、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メチルエーテルアセテート、乳酸エ
ステル類等の有機溶剤を用いてもよい。また、本発明の
効果を損なわない範囲内で各種の添加剤等を配合するこ
ともできる。本発明における黒色感光性樹脂組成物は、
上述したこれらの材料を、２本ロールミル、３本ロール
ミル、サンドミル、ペイントコンディジョナー等の分散
機を用いて混練すれば良い。

【００１６】以上のように本発明においては、架橋可能
な樹脂系材料、架橋剤及び光酸発生剤を用いることによ
り、高感度の黒色感光性樹脂組成物が得られる。また、
グラフト化されたカーボンブラックを用いることによ
り、膜強度が優れ且つ高遮光性のブラックマトリクスが
得られる。光酸発生剤から発生する酸を利用し架橋する
感光性樹脂組成物を用いることにより、感度特性曲線の
傾きが大きくなり、ある露光量以上の領域で急に現像後
の残膜率が大きくなるため、低露光量にて所定の膜厚を
得る作用が発現する。これらの作用により従来のラジカ
ル重合型黒色感光性樹脂組成物を用いた場合のように多
量の紫外線で黒色感光性樹脂層の内部まで硬化させる必
要がなく、低露光量にて所定のブラックマトリクスを形
成することが可能となる。

【００１７】本発明のカラーフィルタは、上述した黒色
感光性樹脂組成物からなるブラックマトリクスと複数色
画素とが透明基板上に形成されてなるものである。すな
わち、例えば図１に示すように、透明基板１上に、所定
パターン状にブラックマトリクス５，５，・・・が形成さ
れ、さらに複数色画素７が形成されてカラーフィルタが
構成される。本発明の黒色感光性樹脂組成物からなるブ
ラックマトリクス５であると、遮光性が高い為、ブラッ
クマトリクス５の膜厚Ｔｂを薄くすることができ、複数
色画素の膜厚Ｔｃの半分以下とすることができる。この
種のカラーフィルタにおいては、各複数色画素７とブラ
ックマトリクス５との間に間隙が形成されないように、
ブラックマトリクス５上に複数色画素７が僅かに重複す
るように形成される。そして、この重複部分が突起８，
８，・・・となるが、本発明のカラーフィルタであると、
従来のカラーフィルタと比べて、ブラックマトリクス５
の膜厚がきわめて薄いので、突起８の高さを低下せしめ
ることができる。その結果、対向基板とのショートを防
止できる。

【００１８】ブラックマトリクスは例えば次のようにし
て形成され得る。まず、図２（ａ）に示すように、ガラ
ス板またはプラスチック板若しくはプラスチックフィル
ム等からなる透明基板１上に、黒色感光性樹脂組成物を
スピンナー法、バーコート法、ロールコート法、カーテ
ンコート法等を用いて均一に塗布し、乾燥して黒色樹脂
層２を形成する。尚、黒色樹脂層２と透明基板１を密着
させる場合には、７０℃〜１００℃程度の熱を加えても
かまわない。次に、図２（ｂ）に示すように、マスクパ
ターン３を用いて紫外線を照射してパターン露光を行
い、ブラックマトリクスとする箇所にのみ酸を発生させ
る。露光に用いる光源としては、高圧水銀灯、超高圧水
銀灯等が適当である。次に、図２（ｃ）に示すように、
透明基板１をホットプレート４上に載せ、温度７０℃〜
１５０℃、時間１５秒〜５分の加熱処理にて酸の触媒反
応を利用して、黒色樹脂層２の複数色画素間隙部６，
６，・・・のみ架橋反応を起こさせる。そして、アルカリ
現像液を用いて、未架橋部の黒色樹脂を除去して、図２
（ｄ）に示すように、所定パターン形状のブラックマト
リクス５を形成する。現像液には、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、炭酸カリウ
ム等の無機アルカリ溶液、トリエチルアミン等のアルキ
ルアミン類、トリエタノールアミン等のアルコールアミ
ン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド等の第
４級アンモニウム塩等が適用できる。カラーフィルタと
するには、さらに所定の複数色画素を所定形状に形成す
れば良い。複数色画素の形成は、染色法、顔料分散法、
印刷法、電着法等の周知の方法を適用すれば良い。

【００１９】

【実施例】

［実施例１］〔黒色感光性樹脂分散液の調製例〕（調製工程１）攪拌羽根、不活性ガス導入管、還流冷却
管、温度計および滴下漏斗を備え付けたセパラブルフラ
スコに溶剤として、トルエン８０部、メチルエチルケト
ン２０部を仕込み、さらに、メチルメタクリレート（Ｍ
ＭＡ）８５部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート
（ＨＥＭＡ）１５部、チオグリコール酸４.３部、アゾ
ビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）２部の混合溶液を
４時間かかって連続的に滴下して重合を行った。その
後、同温度で３時間かかって加熱した後、９５℃で２時
間熟成を行い、重合を終了した。この反応液２００部に
対してグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）を８.５部
（１.３倍当量／ＣＯＯＨ）、触媒としてテトラブチル
アンモニウムブロマイドを１.３部及び重合禁止剤とし
てハイドロキノンモノメチルエーテル０.０４部を加
え、反応温度８５〜９０℃にて１０時間反応させた。こ
れをｎ−ヘキサンに再沈後、５０℃にて２日間減圧乾燥
させ片末端メタクリレート型のＭＭＡ−ＨＥＭＡ共重合
体マクロモノマーを得た。

【００２０】（調製工程２）上記調製工程１で得られた
マクロモノマーを５０部と、スチレン（Ｓｔ）２５部、
ＨＥＭＡを２０部、イソプロペニルオキサゾリン（ＩＰ
０）５部、開始剤としてＡＩＢＮ３部を、溶剤としてプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（Ｐ
ＧＭ−Ａｃ）１００部に溶解させ、重合性単量体組成物
を得た。調製工程１で用いたものと同様のセパラブルフ
ラスコにＰＧＭ−Ａｃを５０部仕込み、８０℃に昇温し
た。滴下漏斗に上記重合性単量体組成物を仕込み温度を
８０℃に保持させながら、３時間にわたり滴下を行った
後、さらに同温度にて２時間重合反応を続けた。その
後、１１０℃に昇温し２時間熟成反応を行い、反応性の
基としてオキサゾリン基を有する高分子化合物（不揮発
分４０％）の溶液を得た。

【００２１】（調製工程３）攪拌羽根、冷却管、温度セ
ンサーを備えたセパラブルフラスコに、カーボンブラッ
クを３０部、上記調製工程２で得られた高分子化合物の
溶液を２２.５部、ＰＧＭ−Ａｃを９７.５部及びジルコ
ニアビーズ８００部を仕込んだ。回転数６００ｒｐｍで
攪拌しながら１００℃で３時間反応させた。冷却した
後、ビーズとの分離を行いカーボンブラック含有量２０
％のカーボンブラックグラフトポリマー（ＧＣＢ）分散
体を得た。

【００２２】（調製工程４）上記調製工程３で得られた
ＧＣＢ分散体１５０部に対して、無水トリメリット酸
（重量平均分子量１９２.１３）３.５９部、触媒として
１,８−ジアザピシクロ［５,４,０］−ウンデセン（Ｄ
ＢＵ）０.０９部を添加し８０℃の温度にて１時間反応
を行い、カルボキシル基を含有したＧＣＢ分散体を得
た。

【００２３】（調製工程５）上記調製工程４で得られた
ＧＣＢ分散体を３００部、樹脂系材料としてポリヒドロ
キシスチレン（重量平均分子量５０００）２４部、架橋
剤として三和ケミカル社製「ニッカラックMW-30M」を１
０部、光酸発生剤としてみどり化学社製「TAZ-104」を
６部、溶剤としてＰＧＭ−Ａｃを２６０部、さらにガラ
スビーズを５００ｇをガラス瓶に入れ、ペイントシェー
カーにより２時間分散し黒色感光性樹脂分散液を調製し
た。

【００２４】〔ブラックマトリクスの形成〕上記得られ
た黒色感光性樹脂分散液をスピンナーにより７６０ｒｐ
ｍ、５秒で塗布し、乾燥し、透明ガラス基板上に均一な
黒色樹脂層を形成した。３ｋＷ超高圧水銀灯により１０
０ｍＪ／cm²の露光量で、マスタパターンを介して露光
を行った。その後、ホットプレートを用いて９０℃で１
分間加熱した。０.１％水酸化ナトリウム水溶液を用い
て、基板を回転させながらシャワーを噴霧する方式で６
０秒間現像し、非露光部の黒色感光性樹脂層を除去し
た。最後にオーブン中にて２３０℃で１時間加熱しブラ
ックマトリクスを得た。

【００２５】［実施例２］上述した実施例１における調
製工程５において、調製工程４で得られたＧＣＢ分散体
を３００部、樹脂系材料としてポリヒドロキシスチレン
（重量平均分子量５０００）１４部、架橋剤として三和
ケミカル社製「ニッカラックMW-30M」を６部、光酸発生
剤としてみどり化学社製「TAZ-104」を６部、溶剤とし
てＰＧＭ−Ａｃを２５０部、さらにガラスビーズを５０
０ｇをガラス瓶に入れ、ペイントシェーカーにより２時
間分散し黒色感光性樹脂分散液を作製したこと以外は実
施例１と同様にして透明基板上にブラックマトリクスを
形成した。

【００２６】［比較例］〔黒色感光性樹脂組成物の調製〕メタクリル酸ブチル
（ＢＭＡ）を５０部、ＭＭＡ３０部、メタクリル酸（Ｍ
ＡＡ）を２０部からなるアクリル樹脂の３０％エチルセ
ロソルブ溶液１００ｇに、カーボンブラック４５ｇ、分
散剤として「ソルスパース＃５０００」（ゼネカ社製）
を３ｇ加えて３本ロールミルで十分混練して作製した黒
色樹脂組成物１００ｇに対して、光重合性モノマーとし
て、東洋合成社製の「アロニクスM310」を１０ｇ、光重
合性開始剤としてチバガオギー社製の「イルガキュア90
7」を７ｇ加えて、エチルセロソルブで固形分２０％に
なるように希釈して感光性黒色樹脂組成物を調製した。

【００２７】〔黒色感光性樹脂層の形成〕透明基板上に
上記得られた黒色感光性樹脂組成物を、スピンコーター
を用いて１０００ｒｐｍで１０秒間スピンコートし、ク
リーンオーブンを用いて７０℃で２０分間乾燥させた。
続いてフォトマスクを介して超高圧水銀灯を用いて１５
０ｍＪ／cm²で露光し、２３℃の１％炭酸ナトリウム水
溶液に９０秒間浸漬して現像した。最後にオーブン中に
て２３０℃で１時間加熱しブラックマトリクスを得た。

【００２８】以上の実施例１，２及び比較例に関し、遮
光性についての光学濃度、基板との密着性、保存安定性
について試験した。結果を表１に示した。光学濃度は、
ブラックマトリクスの膜厚１.０μｍ当りのものであ
る。密着性は、プレシャークッカー試験器を用いて１２
０℃、１００％ＲＨ、２気圧の条件にて５０時間放置
後、JIS K5400に準じた基盤目付着性試験方法にて行っ
た。１００個当りの剥離した個数を求めた。保存安定性
は、黒色感光性樹脂組成物の粘度および所定膜厚を現像
するのに必要な時間についての経時変化を２ヵ月間にわ
たって数回測定したもので、初期値からの変化量の小さ
いものを良好とし、変化量の大きいものを不良と評価し
た。尚、黒色感光性樹脂組成物は、密閉容器に入れて２
３.０℃にて保存した。粘度の測定にはＥ型粘度計を使
用した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から、化学増幅型の実施例１，２の黒
色感光性樹脂組成物であると、少ない露光量で十分で感
度が高く、かつ、遮光性に優れ、基板との密着性が良好
な上、保存安定性にも優れていることが明らかである。

【００３１】

【発明の効果】本発明の黒色感光性樹脂組成物は、γ値
が高く高感度レジストのため、実用レベルの露光量でブ
ラックマトリクスを形成できる。またカーボンブラック
に高分子化合物が化学結合しているため樹脂のみが現像
液等で流出することがなく、ブラックマトリクスの膜強
度が極めて高いものである。さらにｐＨが７以下のカー
ボンブラックであると膜強度が特に高い。この黒色感光
性樹脂組成物を用いたカラーフィルタであると、ブラッ
クマトリクスの光反射率光は低く表示品位が高く、ま
た、遮光性が高いのでブラックマトリクスの膜厚を薄く
することができ、複数色画素との重なりの部分に形成さ
れる突起の高さを低く抑えることができ、表示ムラや、
パネル点灯時のショートを防止できる。また、本発明の
黒色感光性樹脂組成物を用いたカラーフィルタの製造方
法は、簡易でかつ少ない露光量で製造されるので、製造
コストの低いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルタの一例の断面図である。

【図２】ブラックマトリクスの製造過程を示す断面図
である。

【符号の説明】

１透明基板２黒色感光性樹脂組成物３マスクパターン４ホットプレート５ブラックマトリクス７複数色画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０９Ｃ 3/10 Ｃ０９Ｃ 3/10 Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１Ｇ０２Ｂ 5/20 １０１Ｇ０３Ｆ 7/38 ５１１Ｇ０３Ｆ 7/38 ５１１ (72)発明者田村章東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内 (72)発明者池田勇人大阪府吹田市西御旅町５番８号株式会社日本触媒内 (72)発明者安道信之大阪府吹田市西御旅町５番８号株式会社日本触媒内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架橋剤、光酸発生剤、架橋可能な樹脂及
びカーボンブラックを含有し、かつ前記カーボンブラッ
クは高分子化合物によりグラフト化されていることを特
徴とする黒色感光性樹脂組成物。
【請求項２】前記高分子化合物は、アジリジン基、オ
キサゾリン基、Ｎ−ヒドロキシアルキルアミド基、エポ
キシ基、チオエポキシ基、イソシアネート基、ビニル
基、アクリル基、メタクリル基、珪素系加水分解性基、
アミノ基から選ばれる一種以上の基を分子内に有するこ
とを特徴とする請求項１記載の黒色感光性樹脂組成物。
【請求項３】前記カーボンブラックはｐＨ７以下であ
ることを特徴とする請求項１記載の黒色感光性樹脂組成
物。
【請求項４】前記架橋可能な樹脂は、架橋点となりう
るＯＨ基を含有し、かつアルカリ性水溶液可溶性である
高分子化合物であることを特徴とする請求項１記載の黒
色感光性樹脂組成物。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の黒色感
光性樹脂組成物からなるブラックマトリクスと、複数色
画素とが透明基板上に形成されていることを特徴とする
カラーフィルタ。
【請求項６】ブラックマトリクスの膜厚が複数色画素
の膜厚の半分以下であることを特徴とする請求項５記載
のカラーフィルタ。
【請求項７】請求項１〜４のいずれかに記載の黒色感
光性樹脂組成物を透明基板上に塗布、乾燥する黒色樹脂
層形成工程と、該黒色樹脂層をパターン露光する露光工
程と、該露光済みの黒色樹脂層を加熱する加熱工程と、
該加熱後の黒色樹脂層を現像する現像工程とを有するこ
とを特徴とするカラーフィルタの製造方法。