(57)【要約】      （修正有）【課題】ニッケルを含むブラックマトリックスを用いた基板の製造において、カラーフィルター形成時に伴う顔料成分の付着を防止し、信頼性に優れ、歩留まりを向上させることができるブラックマトリックス表面処理用水溶液及びブラックマトリックスの表面処理方法を提供する。【解決手段】アミノホスホン酸化合物を１種以上含有し、ニッケルを含むブラックマトリックスの表面を処理するブラックマトリックス表面処理用水溶液である。また、基板上にニッケルを構成成分として含むブラックマトリックスを形成した後、カラーフィルターを形成する前に、ブラックマトリックスの表面を、上記ブラックマトリックス表面処理用水溶液で処理するブラックマトリックスの表面処理方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミノホスホン酸化合物を１種以上含有し、ニッケルを含むブラックマトリックスの表面を処理するブラックマトリックス表面処理用水溶液。
【請求項２】
前記アミノホスホン酸化合物の総濃度が０．００５〜１０質量％である請求項１に記載のブラックマトリックス表面処理用水溶液。
【請求項３】
前記アミノホスホン酸化合物が、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、プロピレンジアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、及びこれらのアンモニウム塩、これらのアルカリ金属塩からなる群から選択される１種以上である請求項１に記載のブラックマトリックス表面処理用水溶液。
【請求項４】
基板上にニッケルを構成成分として含むブラックマトリックスを形成した後、カラーフィルターを形成する前に、前記ブラックマトリックスの表面を、請求項１に記載のブラックマトリックス表面処理用水溶液で処理するブラックマトリックスの表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケルを構成成分とするブラックマトリックスを基板上に形成した後、カラーフィルターをパターニングする際に、ブラックマトリックス上にカラーフィルター由来の顔料成分が付着することを防止し、歩留まりを向上させるためのブラックマトリックス表面処理用水溶液及びブラックマトリックスの表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速に普及したフラットパネルディスプレイの一般的な表示方法は、バックライトと呼ばれる白色光が、光を制御するユニットを介して光の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を呈したカラーフィルターと呼ばれる着色レジストを通過しカラー表示される。この光を制御するユニットは、画素毎に組まれており、ディスプレイの表示方式によりその原理・仕様は異なる。
【０００３】
通常、この三原色のカラーフィルターは、透明基板上に規則正しくモザイク状または縞状にパターニングされているが、その形成はＲ、Ｇ、Ｂのカラーレジストをエッチング法、またはフォトリソグラフィー法にて一色ずつ順次形成する方法が取られている。また、このカラーフィルター形成前には、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルターの境界線上に形成されるようにブラックマトリックスがパターニングされ、画像のコントラストを向上させたり、色純度の低下を防止したりしている。
【０００４】
このブラックマトリックスに要求される特性として高遮光性、パターンの高細線化などが挙げられる。また、その形成方法として金属を蒸着する方法、カーボンブラック黒色染料を含む印刷インキを用いる印刷方法、感光性黒色樹脂組成物によるフォトリソグラフィーなどが挙げられ、それぞれの特性に合わせた形成方法が採用されている。
【０００５】
これらの方法の内、金属を蒸着する方法については、金属を成膜後、フォトリソグラフィーによりパターンエッチングすることにより形成される。この手法はフラットパネルディスプレイの創成期から用いられており、求められる特性の信頼性が極めて高く、特に高精細な表示が要求される用途については広く使われている。
【０００６】
このブラックマトリックスに使用される金属は、ウェットプロセスでエッチングが可能であり、なおかつ耐食性に優れた膜としてクロム（Ｃｒ）が使用されてきた。しかし、欧州連合のＥＬＶ（Ｅｎｄｏ−ｏｆ−Ｌｉｆｅ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）指令（廃車指令）、ＲｏＨＳ（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈａｚａｒｄｏｕｓ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）指令（電子電気機器における特定有害物質使用制限指令）に代表されるように環境問題がクローズアップされるにしたがって、クロムを代替した金属の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３１７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
クロムの代替として提案されているニッケルを含むブラックマトリックスは、クロム系と同等の加工性・遮光性を有しているが、カラーフィルター形成時において、カラーフィルターに含有されている顔料成分が付着し、後工程で形成される別色カラーフィルターとの密着性を著しく損ね、信頼性を低下させる要因となっている。また、このニッケルを含むブラックマトリックスに付着したカラーフィルターの顔料含有成分を除去することは非常に困難であり、薬液で除去しようとしても逆にブラックマトリックスを腐食する。また、ポリッシング等の物理力で除去しようとしても、配線ルールが小さいため、対象部分以外が損傷し好ましくない。
【０００８】
従って、上記のごとく、ニッケルを含むブラックマトリックスは、単独の性能では要求特性を満足しているにもかかわらず、実基板形成において、カラーフィルター由来の顔料成分が付着することで信頼性および製品歩留まりが低下していた。
そこで、本発明は、ニッケルを含むブラックマトリックスを用いた基板の製造において、カラーフィルター形成時に伴う顔料成分の付着を防止し、信頼性に優れ、歩留まりを向上させることができるブラックマトリックス表面処理用水溶液及びブラックマトリックスの表面処理方法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】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、カラーフィルターを形成する前に、ニッケルを含むブラックマトリックスがパターニングされた基板を、アミノホスホン酸化合物を１種以上含有している表面処理水溶液で処理することにより、該ブラックマトリックスの表面に付着防止層を形成させ、その結果、カラーフィルター形成時に、含有されている顔料成分付着による信頼性低下を防止することを見出し、本発明に至った。また、本発明により形成された該ブラックマトリックス表面の付着防止層が、カラーフィルターと該ブラックマトリックスとの密着性など、以降の工程への不具合、延いては表示に対する信頼性を損なうことがないことも併せて見出された。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記の通りである。
（１）  アミノホスホン酸化合物を１種以上含有し、ニッケルを含むブラックマトリックスの表面を処理するブラックマトリックス表面処理用水溶液である。
（２）  前記アミノホスホン酸化合物の総濃度が０．００５〜１０質量％である（１）に記載のブラックマトリックス表面処理用水溶液である。
（３）  前記アミノホスホン酸化合物が、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、プロピレンジアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、及びこれらのアンモニウム塩、並びにこれらのアルカリ金属塩からなる群から選択される１種以上である（１）に記載のブラックマトリックス表面処理用水溶液である。
（４）  基板上にニッケルを構成成分として含むブラックマトリックスを形成した後、カラーフィルターを形成する前に、前記ブラックマトリックスの表面を、（１）に記載のブラックマトリックス表面処理用水溶液で処理するブラックマトリックスの表面処理方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ニッケルを含むブラックマトリックスを用いた基板の製造において、カラーフィルター形成時に伴う顔料成分の付着を防止し、信頼性に優れ、歩留まりを向上させることができるブラックマトリックス表面処理用水溶液及びブラックマトリックスの表面処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（ブラックマトリックス表面処理用水溶液）
本発明のブラックマトリックス表面処理用水溶液（以下、「表面処理液」ということがある）は、アミノホスホン酸化合物を１種以上含有していればよく、その他の成分の添加については、アミノホスホン酸化合物の該ブラックマトリックス表面を保護する機能を損なわない範囲であれば特に制限は無い。経済的な面を考慮すれば、アミノホスホン酸化合物だけの水溶液であることが好ましい。
【００１３】
表面処理液に含有されるアミノホスホン酸化合物は、水溶性でアミノホスホン酸基を含有していればよく、具体的には、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、プロピレンジアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）である。その形態については、フリーの酸あるいはこれらのアンモニウム塩、アルカリ金属塩、有機アミン塩等、さらにはこれらアミノホスホン酸化合物の内、分子中の窒素原子が酸化されてＮ−オキシド体となった酸化物が挙げられる。入手のしやすさや経済性の観点から、好ましいアミノホスホン酸化合物としては、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、プロピレンジアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、及びこれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩が挙げられる。
【００１４】
表面処理液を構成する成分組成は、上記で挙げたアミノホスホン酸化合物を１種以上含有していればよく、その濃度領域も特に制限は無いが、０．００５質量％〜１０質量％であることが好ましく、０．０１質量％〜５質量％であることがより好ましく、０．０５〜２質量％であることがさらに好ましい。０．００５質量％〜１０質量％であることで、ブラックマトリックス表面を効果的に処理し、カラーフィルター形成時の顔料成分付着を防止することができる。
【００１５】
（ブラックマトリックスの表面処理方法）
本発明のブラックマトリックスの表面処理方法は、基板上にニッケルを構成成分として含むブラックマトリックスを形成した後で、カラーフィルターを形成する前の当該ブラックマトリックスの表面を、本発明の表面処理液で処理するものである。かかる処理により、アミノホスホン酸化合物がブラックマトリックスの表面にキレート結合により吸着し、顔料成分の付着を防止する付着防止層のようなものが形成されると考えられる。その結果、カラーフィルター形成時に、付着顔料に起因する信頼性低下を防ぐことができる。また、付着防止層が、カラーフィルターと該ブラックマトリックスとの密着性など、以降の工程への不具合、延いては表示に対する信頼性を損なうことがなくなる。さらに、歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
被処理部であるブラックマトリックスの表面が表面処理液に均一に接液する手法であれば特に制限は無く、ディップ方式、シャワー方式が例示される。なお、シャワー方式におけるシャワー圧や揺動方法については、液性を考慮して適宜決定すればよい。
【００１７】
表面処理液の使用温度は、構成成分の性能によって適宜決定すれば良く、０℃〜５０℃の範囲で行われるが、経済性を考慮すれば２０℃〜４０℃が好ましく、室温（２３℃）〜３０℃がさらに好ましい。
【００１８】
なお、ニッケルを含むブラックマトリックスは、蒸着、スパッタリング、めっき等の公知の方法により基板上に形成される。形成されるブラックマトリックスの形態についても公知のもの（クロムを使用した従来の形態）と同様とすることができる。
【００１９】
ニッケルを含むブラックマトリックスの組成としては、Ｎｉが５０質量％以上含有されていれば、種々の金属成分や他の成分を含んでいてよい。例えば、金属成分としては、モルブデン、タンタル、鉄、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、チタンなどが挙げられる。ブラックマトリックスは、その一部が酸化されて酸化物などの形態となっていてもよい。
【００２０】
本発明のブラックマトリックスの表面処理方法により表面処理が施された後は、基板及びブラックマトリックス上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、又は青色（Ｂ）の公知の着色レジストが設けられ、カラーフィルターが形成される。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例を挙げてさらに詳細を説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。
【００２２】
（実施例１〜９）
３６０ｍｍ×４６５ｍｍで厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、スパッタリング処理により、ブラックマトリックスとなるＮｉを含む膜を成膜した後、ポジ型レジストをフォトリソ法でパターニングし、これをマスクにしてＮｉを含む膜をエッチング液でエッチングすることにより、線幅１００〜５００μｍ、ラインピッチ２００−８００μｍで厚さ２００ｎｍの格子状のブラックマトリックスを形成した。その後、下記表１に示す条件で表面処理液中に浸漬（ブラックマトリックスの表面処理）した後、室温にて純水洗浄を行い、窒素ブローで乾燥させた。
【００２３】
その後、イエロールームにて、赤、緑、青の各色のネガ型カラーレジストを、ブラックマトリックス上にスピンコーターにて塗布し、ホットプレートで７０℃、９０秒間のプレベークを経た後、室温下、重炭酸ソーダ系現像液中に１８０秒浸漬し、純水にて洗浄して窒素ブローで乾燥させて、各色のカラーフィルターを作製した。
【００２４】
続いて、ブラックマトリックスの表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡１５，０００〜５０，０００倍）で観察した。カラーレジスト由来の顔料成分が残っていない場合を「○」、一部に残っている場合を「△」、そして顔料成分が一面に残っている場合を「×」として表１に記載した。
【００２５】
【表１】
2010008680.tif 000002
【００２６】
なお、赤色のカラーレジストとしては、ＪＳＲ株式会社製ＣＲ２Ａ２０Ｒを使用し、青色のカラーレジストとしては、ＪＳＲ株式会社製ＣＲ８Ａ２０Ｂを使用し緑色のカラーレジストとしては、ＪＳＲ株式会社製ＣＲ５Ａ２０Ｇを使用した。
【００２７】
また、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）はカチオン交換樹脂にて脱塩した後、アンモニア水で中和して使用した。
【００２８】
（比較例１及び参考例１〜６）
表２に示す条件で表面処理液中に浸漬した（比較例１は、表面処理液中に浸漬せず）以外は、前述の実施例と同様にして基板上にブラックマトリックスを形成し、各色のカラーフィルターを作製した。続いて、実施例と同様にしてＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）でブラックマトリックスの表面を観察した。結果を下記表２に示す。
【００２９】
【表２】
2010008680.tif 000003
【００３０】
比較例では、カラーレジスト由来の顔料成分が、赤、緑、青のいずれの場合でも、ブラックマトリックス上への付着が見られた。これに対し、実施例ではいずれも、カラーレジスト由来の顔料成分のブラックマトリックスへの付着は見られなかった。
また、単なるキレート剤や有効と考えられるその他の表面処理液を使用した参考例では、赤、緑、青のいずれかで顔料成分の付着が見られた。