JPH10152536A - カラーフイルター用感光性着色組成物及びカラーフイルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術の課題を解決し、高信頼性且つ高感
度であって、しかも塗布層がアルカリ水系現像剤によっ
て均一に溶解現像されるＣＦ用感光性着色組成物及びＣ
Ｆを提供すること。 【解決手段】 （１）光重合性ポリマー、（２）光重合
性モノマー、（３）光重合開始剤、（４）着色剤及び
（５）溶剤からなり、上記光重合性ポリマーが、ベンジ
ル（メタ）アクリレート１〜５０重量部、スチレン１５
〜５５重量部及びメタアクリル酸５〜４０重量部からな
る共重合体に、該共重合体１００重量部当たりグリシジ
ル（メタ）アクリレート１〜１２重量部を付加反応させ
たポリマーであることを特徴とするＣＦ用感光性着色組
成物、及び該組成物から形成されたＢＭ、該ＢＭを含む
ＣＦ。

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）、特にブラックマトリックス（以下
ＢＭという）を形成のための感光性着色組成物及び該組
成物から形成されたＢＭ、該ＢＭを含むＣＦに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶駆動のディスプレーにおいて、特に
カラー表示をするためには液晶セル構成中のＣＦは最も
重要な部材であることはいうまでもない。その構成はＴ
ＦＴ、ＳＴＮ、ＴＮタイプとによって若干異なるが、ガ
ラス表面上に（１）遮光用のブラック（Ｂｋ）マトリッ
クス、（２）カラー表示用のレッド（Ｒ）、グリーン
（Ｇ）及びブルー（Ｂ）からなるカラーマトリックス、
（３）カラーマトリックスを保持する透明な膜、及び
（４）液晶を駆動させるための透明電極膜の４つの部材
層からなっている。これらの層を構成するために種々の
製造方法が考案されている。

【０００３】従来、ＣＦを作成するにあたりＲＧＢ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
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。クロム等の
金属膜を用いたＢＭは、金属膜を蒸着等の方法で基板上
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。遮光性顔料等を分散した感光性樹脂を用いる方法
は、遮光性顔料等を分散した感光性樹脂層を塗布や印刷
等の方法で基板上に形成し、パターン露光及び現像して
ＢＭが形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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
遮光性顔料等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を形成する方式が開示されてお
り、該方式はコスト及び製造工程の面から注目視されて
いる。その方式では、ＲＧＢの各画素が形成された基板
に、カーボンブラック等の黒色遮光性顔料等を分散させ
た感光性樹脂層を設け、ＲＧＢの各画素が、フォトマス
クとして作用するよう裏面から露光し、画素の間隙にＢ
Ｍを形成する。この場合、従来必要であった位置合わせ
の手間が省け、そのうえ白ヌケは原理上発生しない利点
がある。

【０００５】このセルフアライメント方式において、裏
面からの露光時に遮光性感光性樹脂層が十分に硬化しな
い、つまり遮光性感光性樹脂層の感光波長域におけるカ
ーボンブラック等の黒色遮光性顔料の光吸収性が大きい
ために、裏面からの露光が遮光膜表面まで十分達せずに
膜の光硬化不足を生じ、結果的には得られた遮光膜の光
学濃度が低くなってしまうという問題を有している。遮
光膜の膜深部まで光硬化する遮光性感光性材料として、
特開平３−２７４５０３号公報には、紫外線透過性且つ
可視光不透過性のフォトレジストが開示されているが、
この場合には、可視光よりも紫外光の方が透過率が大き
く、色相が黒となる化合物として満足するものは非常に
特殊であり、ある種の金属酸化物が挙げられている。し
かしながら、これらの金属酸化物は感光性樹脂液等への
分散性に問題があった。

【０００６】遮光性を考慮したＣＦ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、この塗料によるパターン加工には、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、レジストごと黒鉛塗膜を剥離するリフト・オフ法が
採用されているが、ポジ型レジストを塗布し、ＢＭと逆
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手間に問題がある。遮光材料とし
て特開平４−１３１０５号公報には、互いに補色関係に
ある二色の顔料を混合した遮光膜について開示されてい
るが、この技術は遮光膜の導電性の観点から検討された
ものであり、膜の色相は黒にはなるものの、膜の紫外線
領域の透過性が改善されてはいない。

【０００７】特開昭６３−３０９９１６号公報には、複
数の色相の顔料を組合せた遮光性感光材料が開示されて
いる。しかしながら、この場合は単純に遮光性を得るた
めに複数の顔料を組合せているもので、その遮光膜を深
部まで硬化させ得るものではなかった。更に特開平４−
４０４２０号公報や特開平４−１９０３６２号公報に
は、複数の有機顔料とカーボンブラックとの混合や、複
数の有機顔料と有機黒色顔料との混合による遮光性材料
が開示されている。これらは何れも遮光材料の導電性の
観点から検討されたものであって、赤色と青色の組合せ
等の如く互いに補色関係にある顔料の混合による疑似黒
色材に、カーボンブラック等の遮光材を更に組合せるこ
とにより、導電性の小さな、遮光性の高いＢＭを形成す
るものであって、導電率ハ制御されるものの、ＢＭとし
ては未だ不十分であった。

【０００８】上述の如く着色感光性組成物を使用してＢ
Ｍを含むＣＦを作製する場合には、製造・加工における
工程の長短並びに収率が大きな問題点となる。黒色顔料
を感光性樹脂に分散させた組成物（樹脂ＢＭ）を使用す
る場合には、樹脂ＢＭの塗布にスピンコーティング法を
使用することができるために、装置コストは低く、又、
膜に感光性を持たせているために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Ｂ
Ｍの場合には、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
ているために、カーボンブラック顔料の含有率が３０％
以下と低くなり、十分な遮光性を有するＢＭが得られな
いという問題がある。更に遮光性を上げるためにはＢＭ
の膜厚を１．５μｍ程度に厚くする必要があり、光モレ
がないようにＲＧＢの着色層と重ねると基板との段差が
大きくなり、この段差は液晶配向を乱すことから、樹脂
ＢＭは液晶ディスプレイのＣＦの形成には殆ど採用され
ていなかった。

【０００９】そこで、低コスト化及び低反射化のための
樹脂ＢＭ並びにそれを用いたＢＭを含むＣＦを提供する
ことが課題となる。但しこの場合には、樹脂ＢＭを塗布
及び露光後の現像工程におけるアルカリ現像液に対する
塗布層の溶解性（現像性）が重要な問題として挙げられ
る。つまり、製造ラインからの問題として現像において
剥離された塗布層片が製品に付着することがあり、この
付着がその後の工程において欠損・欠陥製品の原因とな
ってくる。又、剥離された塗布層片が現像タンク内に蓄
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、手間が多くかかってしまい生産性が問題と
なる。

【００１０】以上より、樹脂ＢＭはその構成材料におい
て、非露光の塗布膜が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ことが要求さ
れる。更に樹脂ＢＭ側に要求される点としては、製造ラ
インで使用する光源波長に樹脂ＢＭの硬化感度波長が一
致してくることである。即ち、表裏面のいずれの側から
の露光工程においても、光硬化の効率の面からもより長
い波長の光で顔料の多い樹脂ＢＭ膜の内部まで十分に硬
化させることが必要となる。従って本発明の目的は、上
記従来技術の課題を解決し、高信頼性且つ高感度であっ
て、しかも塗布層がアルカリ水系現像剤によって均一に
溶解現像される感光性着色組成物、特に樹脂ＢＭと該樹
脂ＢＭを用いたＢＭ、該ＢＭを含むＣＦを提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】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、（１）光重合性ポ
リマー、（２）光重合性モノマー、（３）光重合開始
剤、（４）着色剤及び（５）溶剤からなり、上記光重合
性ポリマーが、ベンジル（メタ）アクリレート１〜５０
重量部、スチレン１５〜５５重量部及びメタアクリル酸
５〜４０重量部からなる共重合体に、該共重合体１００
重量部当たりグリシジル（メタ）アクリレート１〜１２
重量部を付加反応させたポリマーであることを特徴とす
るＣＦ用感光性着色組成物、及び該組成物から形成され
たＢＭ、該ＢＭを含むＣＦである。

【００１２】本発明においては、感光性着色組成物に使
用する着色剤として顔料を選択した。即ち、染料を用い
てＣＦを形成する方法の欠点は、形成されるＣＦの耐薬
品性、耐熱性及び耐光性に劣る点にあるが、これらは主
に着色に使用される染料の問題である。そこで、本発明
では着色剤として染料の代わりに顔料を用いる。尚、本
発明は、ＲＧＢ及びＢｋの感光性着色組成物を包含する
が、以下黒色の感光性着色組成物（樹脂ＢＭ）を代表例
として説明する。

【００１３】樹脂ＢＭの感光性樹脂成分として、特定の
光重合性ポリマーと光重合性モノマーを使用することに
より、得られる樹脂ＢＭの塗布膜が、濃度が０．０１〜
０．５重量％のアルカリ現像液１リットル中で１分間当
り１０ｍｇ〜５００ｍｇ、好ましくは４０ｍｇ〜１００
ｍｇの溶解速度になるようにした。これらの数値は、現
像工程との関連を鋭意検討した結果求められたものであ
って、これらの数値を満足する樹脂ＢＭの組成は、前記
の請求項１及び２に記載の通りであり、更に好ましくは
光重合性モノマーとして多官能アクリレートモノマーを
採用し、該多官能アクリレートモノマーが少なくとも１
種の３官能以上のものを含むように構成した。

【００１４】樹脂ＢＭからなる塗布層の現像の条件は、
使用する感光性樹脂の特性に依存するが、本発明におい
ては、現像時間は通常５秒から５分、好ましくは１０秒
〜２分であるが、製造ラインにおける現像速度も考慮し
て、より好ましくは２０秒〜１分以内となる。現像液の
温度は室温付近が好ましく、現像液温を恒温コントロー
ルする場合には２０〜３０℃が最適である。更に現像方
式も様々あるが、１例としてスプレー式の場合は、その
圧力は０．１〜１０Ｋｇｆ／ｃｍ^２である。

【００１５】更に本発明でいうアルカリ現像液とは、水
系の現像液であり、狭義には水酸基を放出するものであ
る。最適には水系でｐＨ７．５〜１２までの領域であ
り、現像液に使用するアルカリ成分、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、例えば、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^-、ＣＮ^-）等により
加水分解されたものである。又、上記のｐＨ領域の緩衝
溶液を調製して、これ現像液として使用してもよい。

【００１６】更に着色剤であるカーボンブラック顔料が
感光性樹脂成分と良く混合して分散するように、顔料を
後述の分散剤及び／又は光重合性ポリマーで予め被覆し
ておくことが好ましい。尚、分散剤は顔料分散において
は有利な方向に作用するが、感光性はないので露光・現
像面においては不利に作用するという相反するもので、
上記不利な点が現れない範囲で使用するべきである。
又、顔料を樹脂ＢＭを構成する光重合性ポリマーで予め
被覆しておくことによって、得られる樹脂ＢＭの露光後
の現像液に対する現像特性や溶解速度が変化することが
ない。

【００１７】以上にように、本発明によれば、ＣＦ形成
におけるＢＭを形成する際、工程が簡略で経済性に優
れ、現像特性が容易に制御され、解像性が良好で、カー
ボンブラックを含有する高感度な樹脂ＢＭを提供するこ
とができる。更にＣＦ作製工程において、本発明の樹脂
ＢＭを用いることによって、フォトファブリケーション
法を応用す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のパターンを容易に得ることができ、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を含むＣＦを提供することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に好ましい発明の実施の形態を
挙げて本発明を詳細に説明する。本発明の樹脂ＢＭは、
基本的には光重合性ポリマー、光重合性モノマー、光重
合開始剤、黒色顔料及び溶剤から構成される。上記光重
合性ポリマーは、ベンジル（メタ）アクリレート、スチ
レン及び（メタ）アクリル酸を所望の割合で共重合して
３元共重合体とし、該共重合体に、所定量のグリシジル
（メタ）アクリレートを反応させることによって得られ
る。このポリマーは、上記３元共重合体が有しているカ
ルボキシル基とグリシジル（メタ）アクリレートのグリ
シジル基が反応して、生成されたエステル結合を介し
て、上記３元共重合体に（メタ）アクリロイル基がペン
ダントしている構造を有している。

【００１９】上記光重合性ポリマーは、ベンジル（メ
タ）アクリレートが１〜５０重量部、スチレンが１５〜
５５重量部及び（メタ）アクリル酸が５〜４０重量部か
らなり、該共重合体１００重量部当たりグリシジル（メ
タ）アクリレートが１〜１２重量部を付加反応させたポ
リマーである。好ましい光重合性ポリマーは、（メタ）
アクリル酸の含有量が２０〜４０重量％であり、光重合
性ポリマーの酸価が８０〜２００ｇＫＯＨ／ｇであるポ
リマーである。又、更に好ましい光重合性ポリマーは、
その平均分子量（Ｍｗ）が５，０００〜７０，０００、
分子量分布幅（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．３〜３．０、二重結
合導入量が全モノマー単位の３．０〜１５モル％、酸価
７０〜１５０ｍｍｇＫＯＨ／ｍｇのポリマーである。

【００２０】本発明で使用する光重合性モノマーは、多
官能（メタ）アクリレートモノマーであって、本発明の
樹脂ＢＭの感光性樹脂成分の主剤をなすものであり、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。

【００２１】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。

【００２２】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が好ましく、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。光開始剤としては、
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。

【００２３】更にそのうち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。

【００２４】本発明で使用する着色剤は、ＲＧＢ及びＢ
ｋの顔料であり、特にＢｋの顔料としてはカーボンブラ
ックを使用することが好ましく、又、該カーボンブラッ
クは、その比表面積がＢＥＴ測定値で１４０ｍ^２／ｇ以
下であり、且つその表面が酸性であるカーボンブラック
が好ましい。その具体例として、Ｄｅｇｕｓｓａ社製の
Printex 3、 Printex 25、 Printex 30、 Printex 35、 Pri
ntex 40、 Printex 45、 Printex 200、 Printex 300、 Pri
ntexA、 Printex G、 Special ブラック 100、 Special ブ
ラック 250、 Special ブラック ３５０、 CABOT社製の
MONARCK 120、 MONARCK 280、 MONARCK 430、 MONARCK460、
REGAL 99、 REGAL 250、 REGAL 330、 REGAL 415、 ブラッ
ク PEARLS 130、ブラック PEARLS 480、 Columbian Carb
on社製のRaven 410、 Raven 420、 Raven 430、 Raven 45
0、 Raven 500、 Raven 760、 Raven 790、 Raven 850、 Rav
en 890、 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等が挙げられ
る。

【００２５】本発明において使用するカーボンブラック
は、少なくとも２種の異なる粒径を有することが好まし
い。粒径０．１μｍ以上の大きなカーボンブラック顔料
単体でＢＭを構成した場合、単位体積あたりに含有され
るカーボンブラック量は少量となる。そのために、感光
性樹脂成分にとっては光硬化の面で有利となるが、ＢＭ
としての遮光力は低下する。一方、粒径０．１μｍ以下
の小さなカーボンブラック顔料単体でＢＭを構成した場
合、単位体積あたりに含有されるカーボンブラック量は
大量となる。そのために、ＢＭの遮光力は満足しても、
感光性樹脂の成分にとっては内部硬化に支障をきたし、
露光、現像過程において画像剥れ等の不具合が生じる。
又、ガラス基板に対する密着性も低下する。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
前記の光重合性ポリマーによって予め分散処理しておく
ことが好ましい。

【００２６】本発明の樹脂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。分散剤の使用量は特
に限定されるものではないが、分散剤は顔料の１〜１０
重量部程度である。但しこの分散剤は、カーボンブラッ
ク顔料の凝集を防ぎ且つ着色塗布液中に使用するカーボ
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。

【００２７】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。

【００２８】これらの溶媒の内、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。

【００２９】上記本発明の樹脂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、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、各画素の遮光
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
成における光透過率が不十分となるために、感光性樹脂
の光硬化作用力が低下し、内部硬化にまでなかなか達し
ない。

【００３０】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特定の顔
料の物性に従って使用量を決定する。使用量の決定基準
は形成される画素の遮光率が膜厚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。ＢＭ試料の膜厚は約１．０μｍにしたものを
使用した。

【００３１】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、形成される画素の接着強度、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、感光性着色
組成物の安定性が低下するとともに、形成されるＢＭ膜
の可撓性が不十分となる。

【００３２】又、樹脂ＢＭを構成する光重合性ポリマー
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、好まし
くは約１０〜６０重量％を占める割合である。光重合性
ポリマーの量が、約５重量％未満であると樹脂ＢＭの基
板に対する塗布適性が低下するとともに、形成されたＢ
Ｍ被膜のアルカリ現像液に対する現像性が不十分で、形
成されるＢＭの接着強度、可撓性が不十分であり、一
方、光重合性ポリマーが約８０重量％を超えると、ポス
トベーク後の膜減率の増加、光硬化膜内部の未硬化量の
増加によるＢＭ被膜硬度の減少等の面で不十分になる場
合がある。

【００３３】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１
０〜３０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膜の接着性、可撓性の面で不
十分になる場合がある。

【００３４】尚、光重合開始剤は、顔料を十分に分散さ
せた前記の光重合性ポリマーと光重合性モノマーとから
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、本発明の上
記樹脂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、被膜の架橋密度調整等の目的で、各
種有機溶剤、各種ポリマー、増感剤、連鎖移動剤等、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。

【００３５】本発明の樹脂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。

【００３６】上記の樹脂ＢＭを用いてＢＭのパターンを
形成する方法は、従来公知の方法でよく、樹脂ＢＭを透
明基板上にスピンコート、低速回転コーターやロールコ
ーターやナイフコーター等を用いて全面コーティングを
行なうか、或いは各種の印刷方法による全面印刷又はパ
ターンよりやや大きな部分印刷を行い、予備乾燥後フォ
トマスクを密着させ、超高圧水銀灯を使用して露光を行
なってパターンを焼付けする。次いで現像及び水洗を行
ない、必要に応じポストベークを行なうことによりＢＭ
のパターンを形成させることができる。

【００３７】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。実施例１ 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て使用し
た。又、顔料分散液として以下に示す組成のものを用い
た。 ・カーボンブラック顔料（キャボット製Ｒｅｇａｌ２５０Ｒ） ７．５ｇ ・ベンジルメタクリレート−スチレン−メタクリル酸（共重合比率４０： ３３：２７、分子量約２万）にグリシジルメタクリレート付加（付加導入 比率１１）反応させた共重合体（酸価１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、二重結合導入 率７．５モル％、Ｔｇ＝８５℃） ４．９ｇ ・分散剤 Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ１６１ （ビックケミー社製） １．８７ｇ ・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） ８０．０ｇ

【００３８】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。更にこの顔料分
散液を用いて下記組成の樹脂ＢＭを作成した。 ・顔料分散液（黒色） ５３．５ｇ ・ＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、日本化薬製） ２．９ｇ ・ＮＫエステルＡ−ＢＰＥ２０（２，２−ビス［４−（アクリルオキシジエト キシ）フェニル］プロパン、新中村化学製） ０．５ｇ ・イルガキュアー３６９（チバガイギー社製） ０．１ｇ ・ＴＡＺ１０６（みどり化学製） ２．０ｇ ・ダロキュアー１１７３（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパ ン−１−オン、チバガイギー社製） ０．５ｇ ・シクロヘキサノン ４０．５ｇ

【００３９】上記感光性樹脂中に、顔料分散液を配合に
従って混合し、それぞれをペイントシェーカー、ビーズ
ミル等で分散して本発明の樹脂ＢＭとした。該樹脂ＢＭ
中の顔料分散粒子径はｄ₅₀（ｄ₅₀は全粒度分布幅の５０
％平均分布を示す分散粒子径を表す）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。上記樹脂ＢＭをガラス基板上にスピンコーティ
ング法によって１．０μｍになるように塗布した。膜厚
は触針式法によるデックタック装置で計測した。塗布
後、ＣＲ乾燥機にて１２０℃で３分間プリベークを行
い、続けて細線パターンを施したマスクを介して、アラ
イナーによってパターン形成を行った。同時にステップ
タブレット（コダックＮｏ２）により段階露光させてそ
れぞれパターンを焼き付けた。感度は３５０ｍＪ／ｃｍ
^２であった。

【００４０】現像は、自動現像装置を使用して０．１％
ＫＯＨアルカリ水溶液によって、未露光の塗布膜を溶解
させた後水洗した。現像の形態は現像液に対して墨を流
したような均一溶解であった。ＢＭのパターンが現れる
までの現像時間は１５秒であった。ＢＭパターン細線を
顕微鏡により確認後、ポストベーク２００℃で６０分間
行った。パターン細線は１０μｍラインアンドスペース
のパターンが解像されていた。更にポストベーク後の膜
減率は１０％以下であることを確認した。更に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。

【００４１】実施例２ 実施例１で用いた光重合性ポリマーを次のように変更
し、それ以外は実施例１と同様にして樹脂ＢＭを調製
し、塗布、露光、現像及び評価を行った。 ・ベンジルメタクリレート−スチレン−アクリル酸（共重合比率３５：３３： ３２、分子量約２万）にグリシジルメタクリレート付加（付加導入比率 １０）反応させた共重合体（酸価１４９ｍｇＫＯＨ／ｇ、二重結合導入率 ７．３モル％、Ｔｇ＝９４℃） ４．９ｇ

【００４２】感度は３５０ｍＪ／ｃｍ^２であった。現像
は２５℃の液温で、自動現像装置を使用し０．１％ＫＯ
Ｈアルカリ水溶液によって未露光の塗布膜を溶解させた
後水洗した。現像の形態は現像液に対して墨を流したよ
うな均一溶解であった。ＢＭのパターンが現れるまでの
現像時間は１０秒間であった。ＢＭパターン細線を顕微
鏡により確認後、ポストベーク２００℃で６０分間行っ
た。パターン細線は１０μｍラインアンドスペースのパ
ターンが解像されていた。但し、画線細りが確認され
た。更にポストベーク後の膜減率は１０％以下であるこ
とを確認した。更にＢＭのパターン（膜厚１μｍ、Ｐ／
Ｖ＝０．６）によるＯ．Ｄ．値は３．０であった。

【００４３】実施例３ 実施例１における光重合性ポリマーのモノマー（Ｓｔ、
ＭＡＡ部分）の反応割合（重量非）を変更して、得られ
るポリマーの酸価を低下させて現像特性を評価及び比較
した。その他は実施例１と同様にした。 ＢｚＭＡ Ｓｔ ＭＡＡ ＧＭＡ Ｎｏ．３ ４０ ３６ ２４ １０ Ｎｏ．４ ４０ ４０ ２０ １０ Ｎｏ．５ ４０ ４３ １７ １０

【００４４】表１

【００４５】実施例４ 実施例１で使用した光重合性ポリマーに代えて、同一組
成であるが分子量の異なるものを使用した。その他は実
施例１同様にした。 表２

【００４６】実施例５ 実施例１で使用した光重合性ポリマーに代えて、幹ポリ
マーは同一組成であるが、導入した二重結合の異なるも
のを使用した。その他は実施例１同様にした。 表３

【００４７】実施例６（開始剤化学種の最適化検討） 実施例１の光重合開始剤の化学種のみを変更した。その
他は実施例１と同様にした。評価は特に現像特性を重視
し、見かけ感度にも関与する基板密着性についても併せ
て行った。その結果を以下の表に示す。

【００４８】表４−１ 上記表における略号は以下の意味である。 イルガギュア（Ｉ−）９０７・・・２−メチル−１−
［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロ
パン−１、チバガイギー製 Ｉ−３６９・・・２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−
１−（４−モルホリノ−フェニル）ブタノン−１、チバ
ガイギー製 Ｉ−１８４・・・１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フ
ェニルケトン、チバガイギー製 Ｔｒｉａｚｉｎｅ（ＴＡＺ）−１１０・・・ＣＡＳ Ｎ
ｏ．［４２５７３−５７−９］、みどり化学製 ＴＡＺ−１０１・・・ＣＡＳ Ｎｏ．［６５４２−６７
−２］、みどり化学製 ＴＡＺ−１０４・・・ＣＡＳ Ｎｏ．［３５８４−２３
−４］、みどり化学製 （Ｋａｙａｃｕｒｅ）ＤＥＴＸ−Ｓ・・・２，４−ジエ
チルチオキサントン、日本化薬製 ＤＭＢＩ・・・イソアミル−４−（ジメチルアミノ）ベ
ンゾエート、日本化薬製 ＥＰＡ・・・エチル−４−（ジメチルアミノ）ベンゾエ
ート、日本化薬製 Ｓ１１２・・・２，５’−ビス−（ジエチルアミノベン
ザル）シクロペンタノン、シンコー技研製 ビイミダゾール・・・２，２−ビス（ｏ−クロロフェニ
ル）４，４’，５，５’−テトラフェニル−１，２−ビ
イミダゾール、黒金化成製 Ｉ−６５１・・・２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェ
ニルエタン−１−オン、チバガイギー製 ルシリンＴＰＯ・・・２，４，６−トリメチルベンゾイ
ルジフェニルフォスフィンオキサイド、ＢＡＳＦ製

【００４９】表４−２

【００５０】開始剤種がＩ−３６９系の場合に現像特
性、感度、基板密着性においてバランスがとれた良好な
特性を示した。パターン細線はスカム等なく、エッジ形
状も正常であった。開始剤単独での使用の場合、（感度
大）イルガキュア３６９＞２，２−ビス（ｏ−クロロフ
ェニル）−４，５，４，５−テトラフェニル−１，２−
ビイミダゾール（ビイミダゾールと略）＞ＴＡＺ１０４
≧ＴＡＺ１１０＞ルシリンＴＰＯ＞ＤＥＴＸ−Ｓ（感度
小）の順に効果を示した。

【００５１】一方、２種以上の開始剤併用に関しては、
本発明の系においてイルガキュア３６９とＤＥＴＸ−Ｓ
を４：１〜８：１の間の濃度で併用した場合、或いはイ
ルガキュア３６９とビイミダゾールを４：１〜８：１の
間の濃度で併用した場合最も感度が高いことが確認され
た。又、ＤＥＴＸ−Ｓやアミン類の添加によって更に光
重合促進効果があることが確認された。

【００５２】実施例７ 実施例１で使用した顔料に代えて、下記の顔料を使用し
て、それぞれのＲＧＢのＣＦ用感光性着色組成物を調製
し、常法に従ってＣＦを形成した。 表５

【００５３】形成されたＣＦのパターン細線はスカム等
がなく、エッジ形状も正常で、各色で以下のように解像
された。Ｒは０．８μｍ（未露光着色膜の溶解速度１１
０ｍｇ、感度約７０ｍＪ／ｃｍ^２）、Ｇは１．２μｍ
（未露光着色膜の溶解速度１２０ｍｇ、感度約１００ｍ
Ｊ／ｃｍ^２）、Ｂは１．１μｍ（未露光着色膜の溶解速
度１００ｍｇ、感度約１００ｍＪ／ｃｍ^２）以下でライ
ンアンドスペースのパターンが解像されていた。更にポ
ストベーク後の膜減率は１０％以下であることを確認し
た。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、低コストで反射率の低
い、更に解像性の高いＣＦ用樹脂ＢＭを得ることができ
た。更にはフォトリソ法を応用しＢＭの製造が可能であ
り、ＲＧＢのＣＦ用感光性着色組成物同様組成物を併用
することにより、高品位で且つ高耐久性の液晶カラー表
示体用のＣＦを得ることができる。更に本発明の樹脂Ｂ
Ｍ及びＣＦ用感光性着色組成物は、０．１％濃度アルカ
リ水溶現像液に対して、溶解現像型でパターン形成さ
れ、且つ現像工程における現像パターンの抜け時間を制
御可能とし、高信頼性のＢＭ及びＣＦ加工が可能な感光
性樹脂組成物である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 恭子 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 森 宏之 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 影山 達哉 神奈川県横浜市緑区青砥町450番地ザ・イ ンクテック株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）光重合性ポリマー、（２）光重合
   性モノマー、（３）光重合開始剤、（４）着色顔料及び
   （５）溶剤からなり、上記光重合性ポリマーが、ベンジ
   ル（メタ）アクリレート１〜５０重量部、スチレン１５
   〜５５重量部及び（メタ）アクリル酸５〜４０重量部か
   らなる共重合体に、該共重合体１００重量部当たりグリ
   シジル（メタ）アクリレート１〜１２重量部を付加反応
   させたポリマーであることを特徴とするカラーフイルタ
   ー用感光性着色組成物。
2. 【請求項２】 光重合性ポリマーの（メタ）アクリル酸
   の含有量が２０〜４０重量％であり、光重合性ポリマー
   の酸価が８０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇである請求項１に
   記載のカラーフイルター用感光性着色組成物。
3. 【請求項３】 光重合性ポリマーの平均分子量（Ｍｗ）
   が、５，０００〜７０，０００、分子量分布幅（Ｍｗ／
   Ｍｎ）が１．３〜３．０、二重結合導入量が全モノマー
   単位の３．０〜１５モル％、且つ酸価が７０〜１５０ｍ
   ｇＫＯＨ／ｍｇである請求項１に記載のカラーフイルタ
   ー用感光性着色組成物。
4. 【請求項４】 パターン露光後の組成物の非露光領域
   が、１重量％以下の苛性カリ水溶液によって現像可能で
   ある請求項１に記載のカラーフイルター用感光性着色組
   成物。
5. 【請求項５】 光重合開始剤が、アセトフェノン系光重
   合開始剤を５０重量％以上を含む請求項１に記載のカラ
   ーフイルター用感光性着色組成物。
6. 【請求項６】 顔料がカーボンブラックである請求項１
   に記載のカラーフイルター用感光性着色組成物。
7. 【請求項７】 請求項１〜６に記載の感光性着色組成物
   を用いて形成されたことを特徴とするカラーフイルタ
   ー。