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技術 カラーフィルタ、横電界駆動式液晶表示装置、ブラックマトリクスの形成方法およびカラーフィルタの製造方法

出願人 大日本印刷株式会社
発明者 坂田裕樹立沢雅博
出願日 2010年12月10日 (9年11ヶ月経過) 出願番号 2010-275402
公開日 2012年6月28日 (8年4ヶ月経過) 公開番号 2012-123287
状態 未査定
技術分野 光学フィルタ 液晶4(光学部材との組合せ)
主要キーワード 不良品率 アルミノホウ珪酸ガラス 樹脂製ブラックマトリクス ラジカル成分 ネガ型感光性樹脂層 光学用樹脂フィルム 着色層側 熱膨脹率
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年6月28日)のものです。
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図面 (5)

課題

解決手段

基板と、前記基板上に形成され、複数の開口部を備えるブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクスの前記開口部を覆うように形成される着色層と前記ブラックマトリクスおよび前記着色層に形成されるオーバーコート層と、を備え、前記ブラックマトリクスが、無機遮光層樹脂層とを、基板側から見てこの順で積層してなることを特徴とする横電界駆動式液晶表示装置用カラーフィルタである。

概要

背景

液晶表示装置は、カラーフィルタ等の表示側基板液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶層を形成し、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶分子の配列を電気的に制御して表示側基板の透過光又は反射光の量を選択的に変化させ、表示を行うものである。

横電界駆動式の液晶表示装置において、電位をより液晶層に集中させるため、カラーフィルタ中のブラックマトリクスは十分に体積抵抗率が高い必要が有り、顔料を含む黒色樹脂組成物で形成されていた(特許文献1を参照)。

図4に、従来の横電界駆動式液晶表示装置に使用するカラーフィルタ31の部分断面図を示す。カラーフィルタ31は、樹脂製ブラックマトリクス33を有し、樹脂製ブラックマトリクス33の厚さは、1.5〜2μm程度であった。

概要

光学濃度が高く、膜厚が薄く、体積抵抗値が高いブラックマトリクスを有する横電界駆動式液晶表示装置用カラーフィルタを提供する。基板と、前記基板上に形成され、複数の開口部を備えるブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクスの前記開口部を覆うように形成される着色層と前記ブラックマトリクスおよび前記着色層に形成されるオーバーコート層と、を備え、前記ブラックマトリクスが、無機遮光層樹脂層とを、基板側から見てこの順で積層してなることを特徴とする横電界駆動式液晶表示装置用カラーフィルタである。

目的

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、光学濃度が高く、膜厚が薄く、体積抵抗値が高いブラックマトリクスを有するカラーフィルタなどを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

基板と、前記基板上に形成され、複数の開口部を備えるブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクスの前記開口部に形成される着色層と前記ブラックマトリクスおよび前記着色層とを覆うように形成されるオーバーコート層と、を備え、前記ブラックマトリクスが、無機遮光層樹脂層とを、基板側から見てこの順で積層してなることを特徴とするカラーフィルタ

請求項2

前記樹脂層が、ポジ型感光性樹脂またはネガ型感光性樹脂からなることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ。

請求項3

前記ブラックマトリクスの厚さが1.5μm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカラーフィルタ。

請求項4

前記ブラックマトリクスの体積抵抗率が、1012Ω・cm以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。

請求項5

前記オーバーコート層の前記ブラックマトリクスと接触する箇所の幅が、前記ブラックマトリクスの線幅よりも狭いことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。

請求項6

請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のカラーフィルタを有することを特徴とする横電界駆動式液晶表示装置

請求項7

基板上に、無機遮光層を形成する工程と、前記無機遮光層上に、ポジ型感光性樹脂層を塗布する工程と、前記ポジ型感光性樹脂層を複数の開口部を有するマスクを介して露光する工程と、前記ポジ型感光性樹脂層を現像する工程と、前記無機遮光層を複数の開口部を有するようにエッチングする工程と、前記ポジ型感光性樹脂層を焼成する工程と、を含むことを特徴とするカラーフィルタ用ブラックマトリクスの形成方法

請求項8

基板上に、無機遮光層を形成する工程と、前記無機遮光層上に、ネガ型感光性樹脂層を塗布する工程と、前記ネガ型感光性樹脂層を格子状に露光する工程と、前記ネガ型感光性樹脂層を現像する工程と、前記無機遮光層を複数の開口部を有するようにエッチングする工程と、前記ネガ型感光性樹脂層を焼成する工程と、を含むことを特徴とするカラーフィルタ用ブラックマトリクスの形成方法。

請求項9

請求項7または8に記載のブラックマトリクスの形成方法により、ブラックマトリクスを形成した後、着色層を形成する工程と、オーバーコート層を形成する工程と、フォトスペーサーを形成する工程と、を備えるカラーフィルタの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、主に横電界駆動式液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ等に関する。

背景技術

0002

液晶表示装置は、カラーフィルタ等の表示側基板液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶層を形成し、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶分子の配列を電気的に制御して表示側基板の透過光又は反射光の量を選択的に変化させ、表示を行うものである。

0003

横電界駆動式の液晶表示装置において、電位をより液晶層に集中させるため、カラーフィルタ中のブラックマトリクスは十分に体積抵抗率が高い必要が有り、顔料を含む黒色樹脂組成物で形成されていた(特許文献1を参照)。

0004

図4に、従来の横電界駆動式液晶表示装置に使用するカラーフィルタ31の部分断面図を示す。カラーフィルタ31は、樹脂製ブラックマトリクス33を有し、樹脂製ブラックマトリクス33の厚さは、1.5〜2μm程度であった。

先行技術

0005

特開2000−352713号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、黒色の樹脂組成物に含まれる顔料は、カーボンチタンなどであり、電気を流す性質があるため、ブラックマトリクスの体積抵抗率を低下させる。そのために、顔料の濃度を下げた樹脂組成物を使用する必要があった。顔料の濃度を下げると、樹脂組成物の単位膜厚あたりの光学濃度も下がるため、必要な光学濃度を確保するためにブラックマトリクスの膜厚を厚くする必要があった。

0007

しかしながら、ブラックマトリクスの膜厚を厚くすると、ブラックマトリクス近傍の着色層の厚みが薄くなる「白抜け」という現象が発生した。その発生原因としては以下のように考えられる。ブラックマトリクスの膜厚が厚くなるとブラックマトリクスと着色層とが重なる部分の厚さが薄くなる。そのため、現像の際、現像液が、重なり部分の着色層を溶かしきり、ブラックマトリクスまで現像液が到達する時間が短くなる。そうすると、ブラックマトリクスと着色層の境界部への現像液の浸透速度が速くなる。結果、ブラックマトリクスの開口部内まで現像液が浸入し、ブラックマトリクス近傍の着色層が溶かされ、「白抜け」を発生させていると考えられる。白抜けが発生したカラーフィルタは、液晶表示装置に用いた際に白抜けした箇所に、色特性の変化や、コントラストの低下を引き起こす。よって、ブラックマトリクスの膜厚を厚くすると、不良品率が高くなる傾向があるという問題があった。

0008

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、光学濃度が高く、膜厚が薄く、体積抵抗値が高いブラックマトリクスを有するカラーフィルタなどを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

前述した目的を達成するための本発明は、以下のとおりである。
(1)基板と、前記基板上に形成され、複数の開口部を備えるブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクスの前記開口部に形成される着色層と前記ブラックマトリクスおよび前記着色層とを覆うように形成されるオーバーコート層と、を備え、前記ブラックマトリクスが、無機遮光層樹脂層とを、基板側から見てこの順で積層してなることを特徴とするカラーフィルタ。
(2)前記樹脂層が、ポジ型感光性樹脂またはネガ型感光性樹脂からなることを特徴とする(1)に記載のカラーフィルタ。
(3)前記ブラックマトリクスの厚さが1.5μm以下であることを特徴とする(1)または(2)に記載のカラーフィルタ。
(4)前記ブラックマトリクスの体積抵抗率が、1012Ω・cm以上であることを特徴とする(1)ないし(3)のいずれかに記載のカラーフィルタ。
(5)前記オーバーコート層の前記ブラックマトリクスと接触する箇所の幅が、前記ブラックマトリクスの線幅よりも狭いことを特徴とする(1)ないし(4)のいずれかに記載のカラーフィルタ。
(6)(1)ないし(5)のいずれかに記載のカラーフィルタを有することを特徴とする横電界駆動式液晶表示装置。
(7)基板上に、無機遮光層を形成する工程と、前記無機遮光層上に、ポジ型感光性樹脂層を塗布する工程と、前記ポジ型感光性樹脂層を複数の開口部を有するマスクを介して露光する工程と、前記ポジ型感光性樹脂層を現像する工程と、前記無機遮光層を複数の開口部を有するようにエッチングする工程と、前記ポジ型感光性樹脂層を焼成する工程と、を含むことを特徴とするカラーフィルタ用ブラックマトリクスの形成方法
(8)基板上に、無機遮光層を形成する工程と、前記無機遮光層上に、ネガ型感光性樹脂層を塗布する工程と、前記ネガ型感光性樹脂層を格子状に露光する工程と、前記ネガ型感光性樹脂層を現像する工程と、前記無機遮光層を複数の開口部を有するようにエッチングする工程と、前記ネガ型感光性樹脂層を焼成する工程と、を含むことを特徴とするカラーフィルタ用ブラックマトリクスの形成方法。
(9)(7)または(8)に記載のブラックマトリクスの形成方法により、ブラックマトリクスを形成した後、着色層を形成する工程と、オーバーコート層を形成する工程と、フォトスペーサーを形成する工程と、を備えるカラーフィルタの製造方法。

0010

上記構成のカラーフィルタによれば、ブラックマトリクスが無機遮光層とポジ型感光性樹脂層またはネガ型感光性樹脂層が積層してなる。このブラックマトリクスは、無機遮光層を用いるため、光学濃度が高く、膜厚が薄くなる。また、このブラックマトリクスは、ポジ型感光性樹脂層またはネガ型感光性樹脂層を用いるため、体積抵抗値が高い。

発明の効果

0011

本発明により、光学濃度が高く、膜厚が薄く、体積抵抗値が高いブラックマトリクスを有するカラーフィルタなどを提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

第1の実施形態に係るカラーフィルタ1の部分断面図。
(a)〜(f)第1の実施形態に係るブラックマトリクスの製造方法を説明する部分断面図。
(a)〜(f)第2の実施形態に係るブラックマトリクスの製造方法を説明する部分断面図。
従来の横電界駆動式液晶表示装置用カラーフィルタ31の部分断面図。

0013

(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら、本発明の第1の実施形態について説明する。本発明のカラーフィルタの実施形態は、カラーフィルタ等の表示側基板と、共通電極画素電極を設けた液晶駆動側基板(不図示)と、表示側基板と液晶駆動側基板との間に形成される液晶層(不図示)とを具備し、液晶駆動側基板が液晶駆動側基板に対し水平な方向(横方向)に電界を発生させ、液晶を駆動させるIPS方式(In−Plane Switching方式、横電界液晶駆動方式)液晶表示装置(不図示)におけるカラーフィルタとして説明する。

0014

(カラーフィルタ1の構成)
まず、図1を参照して、第1の実施形態に係るカラーフィルタ1について説明する。図1は、第1の実施形態に係るカラーフィルタ1の部分断面図である。なお、各図面は、各構成要素を模式的に示したもので、実際の大きさや相対的な大きさの比率を正確に示したものではない。

0015

カラーフィルタ1は、透明基板3上にブラックマトリクス9を有し、赤色着色層11R、青色着色層11B、緑色着色層11G、オーバーコート層13、フォトスペーサー15などが設けられる。ここで、各着色層11は、ブラックマトリクス9を覆うように設けられるので、各着色層11に挟まれた領域である、ブラックマトリクス9と接触する(つまり、ブラックマトリクス9の上層であるポジ型感光性樹脂層7に接触する)箇所のオーバーコート層13の幅は、ブラックマトリクス9の線幅よりも狭くなる。

0016

(透明基板3)
透明基板3は特に限定されるものではなく、カラーフィルタに一般的に用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラスアルミノホウ珪酸ガラス無アルカリガラス石英ガラス合成石英ガラスソーダライムガラスホワイトサファイアなどの可撓性のない透明なリジット材、あるいは、透明樹脂フィルム光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。前記フレキシブル材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリルポリアミドポリアセタールポリブチレンテレフタレートポリエチレンテレフタレートポリエチレンナフタレートトリアセチルセルロースシンジオタクティックポリスチレンポリフェニレンサルファイドポリエーテルケトンポリエーテルエーテルケトンフッ素樹脂ポリエーテルニトリルポリカーボネート変性ポリフェニレンエーテルポリシクロヘキセンポリノルボルネン系樹脂ポリサルホンポリエーテルサルホンポリアリレートポリアミドイミドポリエーテルイミド熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に、無アルカリガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性および高温加熱処理における特性に優れており、好ましい。

0017

(ブラックマトリクス9)
ブラックマトリクス9は、無機遮光層5とポジ型感光性樹脂層7を、基板3側からこの順で積層して形成されている。ブラックマトリクス9は、0.5μm〜1.5μm程度の厚さを有し、好ましくは0.5μm〜1.0μm程度の厚さを有する。ブラックマトリクス9は、透明基板3上に、複数の開口部を有するように配置される。各開口部は、液晶表示基板の各画素の位置に対応する。ブラックマトリクス9の体積抵抗率は、1012Ω・cm以上であることが好ましく、1014Ω・cm以上であることがより好ましい。

0018

(無機遮光層5)
また、無機遮光層5は、実質的に露光光を透過しないものであり、露光波長における平均透過率が0.1%以下であることが好ましい。無機遮光層5としては、一般にカラーフィルタに用いられる遮光膜を用いることができ、例えばクロム酸化クロム窒化クロム酸化窒化クロム、モリブデンシリサイドタンタルアルミニウムケイ素酸化ケイ素酸化窒化ケイ素などの膜が挙げられる。中でも、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系膜が好適に用いられる。このようなクロム系膜は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で好ましいからである。このクロム系膜は、単層であってもよく、2層以上が積層されたものであってもよい。無機遮光層5の膜厚としては、特に限定されるものではなく、例えばクロム膜の場合には50nm〜150nm程度とすることができる。

0019

無機遮光層5の成膜方法としては、例えばスパッタリング法イオンプレーティング法真空蒸着法などの物理蒸着法PVD)が用いられる。成膜後、遮光膜のパターニングを行う。パターニング方法は特に限定されないが、通常はリソグラフィー法が用いられる。

0020

(ポジ型感光性樹脂層7)
ポジ型感光性樹脂層7は、ポジ型感光性樹脂を露光・焼成して形成される。ポジ型感光性樹脂は特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂ベース樹脂とした化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。ポジ型感光性樹脂層7は、無機遮光膜5をパターニングするためのレジストとしての役目を果たすとともに、ブラックマトリクス9の体積抵抗率を向上させる役目も果たす。

0021

ポジ型感光性樹脂層7の厚さは、0.5μm〜1.5μm程度とすることが好ましい。
なお、後述の第2の実施形態で示すとおり、ポジ型感光性樹脂層7に代えて、ネガ型感光性樹脂層25を使用することもできる。

0022

(着色層11)
赤色着色層11R、青色着色層11B、緑色着色層11Gは、顔料等の各色の着色剤を含む感光性樹脂で形成され、0.5μm〜3μm程度の厚さを有し、ブラックマトリクス9の開口部を覆うよう配置される。

0023

赤色着色層11R、青色着色層11B、緑色着色層11G等は、各色の着色剤を含む感光性樹脂を塗布した後、所定の適切なパターンを有するフォトマスクを用いて露光し、現像してパターニングすることにより形成される。ブラックマトリクス5、赤色着色層11R、青色着色層11B、緑色着色層11Gについては、各色に応じた適切な着色剤等を分散し含有させた感光性樹脂を用いる。

0024

(オーバーコート層13)
オーバーコート層13は、可視光域で透明な感光性樹脂で形成され、0.1μm〜2.0μm程度の厚みを有し、ブラックマトリクス9や赤色着色層11R、青色着色層11B、緑色着色層11Gの表面を覆うように配置される。オーバーコート層13は、顔料等の各着色層の含有物が各着色層から液晶層中に溶出しないように設けられる。オーバーコート層は、透明保護層とも呼ばれる。

0025

また、オーバーコート層13は、感光性樹脂を塗布した後、露光し、現像することにより形成される。

0026

上記の感光性樹脂としては、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれも用いることができる。

0027

(フォトスペーサー15)
フォトスペーサー15は、感光性樹脂を硬化してなる、1μm〜5μm程度の高さを有する柱状の構造物である。本実施形態では、図1に示すように、フォトスペーサー15は、ブラックマトリクス9に対応する個所のオーバーコート層13の上に配置される。フォトスペーサー15は、カラーフィルタ1と、カラーフィルタ1の着色層側に液晶層を挟んで設けられる液晶駆動側基板とが接しないように両者の間に適切な間隔を設ける役割を果たす。この間隙には液晶分子が充填され、液晶層が形成される。

0028

フォトスペーサー15は、感光性樹脂を塗布した後、所定の適切なパターンを有するフォトマスクを用いて露光し、現像してパターニングすることにより形成される。

0029

(感光性樹脂)
ネガ型感光性樹脂は特に限定されることはなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂を用いることができる。例えば、架橋型樹脂ベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノール架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基(例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分)とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートDPHA)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DPPA)、テトラメチルペンタトリアクリレート(TMPTA)等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレンアクリル酸ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマーや、メタクリル酸メチル‐スチレン‐アクリル酸共重合体等が挙げられる。
なお、ポジ型感光性樹脂も特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。

0031

赤色着色層11R、青色着色層11B、緑色着色層11Gに用いる感光性樹脂に含有させる着色剤も特に限定されるものではなく、一般的に使用される顔料を始めとして、種々の公知のものを適切に選択し用いることができる。

0032

なお、本実施形態においてカラーフィルタ1は、赤色、青色、緑色の三色の着色層のみを有するが、黄色やシアンなどの他色の着色層を設けてもよい。

0033

(カラーフィルタ1の製造方法)
続いて、図2を用いて、図1に示したブラックマトリクス9の製造方法について説明する。図2は、第1の実施形態に係るブラックマトリクス9の製造工程を説明する部分断面図である。

0034

まず、図2(a)に示すように、透明基板3上に、無機遮光層5を形成する。

0035

無機遮光層5の形成は、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法(PVD)が用いられる。

0036

次に、図2(b)に示すように、無機遮光層5の上に、ポジ型感光性樹脂を塗布し、ポジ型感光性樹脂層7を形成する。

0037

次に、図2(c)に示すように、フォトマスク17を介してポジ型感光性樹脂層7を露光光23で露光する。フォトマスク17は、フォトマスク用基板19の上に、残すべきポジ型感光性樹脂層7のパターンに対応したパターンの遮光膜21を有する。

0038

次に、図2(d)に示すように、ポジ型感光性樹脂層7の現像を行い、ポジ型感光性樹脂層7のパターニングを行う。

0039

次に、図2(e)に示すように、パターニングされたポジ型感光性樹脂層7をマスクとして無機遮光層5のエッチングを行う。ポジ型感光性樹脂層7に覆われていない無機遮光層5は、エッチング液により除去されるが、ポジ型感光性樹脂層7に覆われている無機遮光層5は、除去されずに残るため、ポジ型感光性樹脂層7のパターンに応じて無機遮光層5がパターニングされる。

0040

次に、図2(f)に示すように、ポジ型感光性樹脂層7の焼成を行い、ブラックマトリクス9を形成する。焼成温度は、200℃以上であることが好ましい。

0041

その後、図示はしないが、赤色着色層11R、青色着色層11B、緑色着色層11G、オーバーコート層13、フォトスペーサー15を、定法に従い形成する。

0042

(第1の実施形態の効果)
第1の実施形態によれば、ブラックマトリクス9が無機遮光層5を有するため、光学濃度が高い。そのため、膜厚を薄くしても、ブラックマトリクス9として十分な光学濃度を得ることができる。

0043

さらに、ブラックマトリクス9の膜厚は、従来の樹脂製ブラックマトリクス33に比べて薄いため、白抜けの発生を、抑えることができる。

0044

また、ブラックマトリクス9がポジ型感光性樹脂層7を有するため、ブラックマトリクス9の体積抵抗率は高く、横電界駆動式の液晶表示装置に使用することができる。

0045

また、本実施形態では、無機遮光層5の上の樹脂層としてポジ型感光性樹脂層7を使用しているため、新たに樹脂層を形成する工程を設ける必要がなく、通常は除去するポジ型感光性樹脂層を、樹脂層として用いることができる。

0046

(第2の実施形態)
次に、本発明のカラーフィルタの第2の実施形態について図3を用いて説明する。図3は、第2の実施形態に係るブラックマトリクスの製造方法について説明する図である。以下の実施形態で第1の実施形態と同一の様態を果たす要素には同一の番号を付し、重複した説明は避ける。

0047

無機遮光層5のパターニングに、第1の実施形態においてはポジ型感光性樹脂を使用するのに対して、第2の実施形態においては、ネガ型感光性樹脂を使用することが特徴である。

0048

まず、図3(a)に示すように、基板3の全面に無機遮光層5を形成する。無機遮光層5は、第1の実施形態と同様にして形成される。

0049

次に、図3(b)に示すように、無機遮光層5の上にネガ型感光性樹脂を塗布し、ネガ型感光性樹脂層25を形成する。ネガ型感光性樹脂は特に限定されることはなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂を用いることができる。

0050

次に、図3(c)に示すように、フォトマスク27を介してネガ型感光性樹脂層25を露光光23で露光する。フォトマスク27は、フォトマスク用基板19の上に、除去すべきネガ型感光性樹脂層25のパターンに対応したパターンの遮光膜28を有する。

0051

次に、図3(d)に示すように、ネガ型感光性樹脂層25の現像を行い、ネガ型感光性樹脂層25のパターニングを行う。

0052

その後は、図3(e)、(f)に示すように、無機遮光層5のエッチングを行い、ネガ型感光性樹脂層25の焼成を行い、ブラックマトリクス29を形成する。エッチングと焼成の工程は、第1の実施形態と同様である。

0053

第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。

0054

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るカラーフィルタ等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

0055

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
[実施例1]
(ブラックマトリクスの作製)
透明基板として、大きさが300mm×400mm、厚みが0.7mmのガラス基板コーニング社製1737ガラス)を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜(厚み100nm)を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性樹脂(東京応化工業(株)製
FPR−800)を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングし、ポジ型感光性樹脂を除去せずに230℃で30分焼成し、膜厚1.2μm、線幅20μm、ピッチ100μmのブラックマトリクスを形成した。

0056

(ブラックマトリクスの評価)
このブラックマトリクスの光学濃度、高さ、体積抵抗率を測定した。
光学濃度は、オリンパス光学工業(株)製、分光測色計、OSP−SP200により測色し、分光のY値からOD値を算出した。
膜厚は、高さプロファイルを、KLA−Tencor P−15(KLA−Tencor Japan Ltd.社製)により測定し、ガラス基板面とブラックマトリクスとの高低差を算出した。
体積抵抗率は、JIS K6911に準拠している三菱化学(株)製高抵抗率計、ハイレスターUP(MCPHT450)を用い、23℃相対湿度65%の環境下で測定した。

0057

(カラーフィルタの作製)
次いで、ガラス基板上にブラックマトリックスを覆うように赤色着色層用ネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、赤色パターン用のフォトマスクを介して、露光、現像して、厚さ約2.0μmの赤色着色層を形成した。この赤色パターンは、長方形状(100μm×300μm)とした。
その後、青色着色層用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色着色層用のネガ型感光性樹脂組成物を用いて、同様の操作により、青色着色層、緑色着色層を形成した。これにより、赤色着色層、青色着色層、緑色着色層が配列された着色層を形成した。

0058

さらに、ガラス基板上にブラックマトリックスと各着色層を覆うように透明なネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、露光、現像してオーバーコート層を形成した。

0059

さらに、ガラス基板上にオーバーコート層を覆うようにネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、フォトスペーサー用のフォトマスクを介して、露光、現像して、高さ約3.5μmの柱状のフォトスペーサーを形成した。

0060

(カラーフィルタの評価)
カラーフィルタについて、画像のパターンマッチングによる外観検査を実施し、着色層に白抜けが見られなかった場合は○とし、白抜けが見られた場合は×とした。

0061

[比較例1]
透明基板として、大きさが300mm×400mm、厚みが0.7mmのガラス基板(コーニング社製1737ガラス)を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、ネガ型感光性ブラックレジスト(東京応化工業(株)製 CFPR DN−83)を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像、熱処理して、膜厚1.6μm、線幅20μm、ピッチ100μmの樹脂製ブラックマトリクスを形成した。

0062

実施例1と同様、比較例1に係るブラックマトリクスの光学濃度、高さ、体積抵抗率を測定した。

0063

また、実施例1と同様にカラーフィルタを製造し、白抜けの有無について評価を行った。

0064

[比較例2]
ブラックマトリクス厚みを1.2μmとした以外は比較例1と同様にカラーフィルタを製造し、評価を行った。

0065

実施例と比較例の評価結果を以下の表1にまとめた。

0066

実施例

0067

評価結果から分かるように、実施例1は、十分な光学濃度と体抵抗率を持ちながら、比較例1に比べて、膜厚が薄かった。さらに、白抜けの発生もなかった。また比較例2は実施例1と同様に白抜けの発生はなかったが、光学濃度が不足し、カラーフィルタとして不適であった。

0068

1………カラーフィルタ
3………透明基板
5………無機遮光層
7………ポジ型感光性樹脂層
9………ブラックマトリクス
11R………赤色着色層
11B………青色着色層
11G………緑色着色層
13………オーバーコート層
15………フォトスペーサー
17………フォトマスク
19………フォトマスク用基板
21………遮光膜
23………露光光
25………ネガ型感光性樹脂層
27………フォトマスク
28………遮光膜
29………ブラックマトリクス
31………カラーフィルタ

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