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
【課題】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。
【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、無機遮光層と樹脂層とを、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。
【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、無機遮光層と樹脂層とを、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。
【発明の詳細な説明】
【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と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、顔料を含む黒色の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５２７１３号公報
【発明の概要】
【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、カーボンやチタンなどであり、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、無機遮光層と樹脂層とを、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】
【図１】第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の部分断面図。
【図２】（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。
【図３】（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。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【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、共通電極と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。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、架橋型樹脂を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に架橋剤を加え、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。
【００３０】
また、感光性樹脂の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、ダイコート法等がある。
【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の範疇内において、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。
【実施例】
【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
ＯＦＰＲ−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（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）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の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】
【表１】
【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積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。
【符号の説明】
【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
【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と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、顔料を含む黒色の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５２７１３号公報
【発明の概要】
【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、カーボンやチタンなどであり、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、無機遮光層と樹脂層とを、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】
【図１】第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の部分断面図。
【図２】（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。
【図３】（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。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【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、共通電極と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。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、架橋型樹脂を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に架橋剤を加え、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。
【００３０】
また、感光性樹脂の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、ダイコート法等がある。
【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の範疇内において、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。
【実施例】
【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
ＯＦＰＲ−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（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）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の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】
【表１】
【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積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。
【符号の説明】
【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
【特許請求の範囲】
【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、無機遮光層と樹脂層とを、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。
【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、無機遮光層と樹脂層とを、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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１２３２８７（Ｐ２０１２−１２３２８７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７５４０２（Ｐ２０１０−２７５４０２）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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