(57)【要約】【課題】基板１と、基板１上の画素部位に配列された複数色の着色層２Ｂ、２Ｇ、２Ｒと、レジスト組成物を硬化させた硬化樹脂組成物から構成され、隣接する画素部位間を遮光するブラックマトリックス３とを有するカラーフィルタ１０の前記ブラックマトリクス３に使用されるレジスト組成物であって、微細なパターンを有し、十分な高遮光性を有するブラックマトリクスを形成できる高感度のレジスト組成物を提供すること。【解決手段】バインダー樹脂（Ａ）、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）、光重合開始剤（Ｃ）、黒色顔料（Ｄ）、溶剤（Ｅ）を含んで構成され、かつ、前記不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の少なくとも一部が４個以下の二重結合官能基を持つアクリレート又はメタクリレートであるブラックレジスト組成物を使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー樹脂（Ａ）、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）、光重合開始剤（Ｃ）、黒色顔料（Ｄ）、溶剤（Ｅ）を含むブラックレジスト組成物において、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の少なくとも一部が４個以下の二重結合官能基を持つアクリレート又はメタクリレートであることを特徴とするブラックレジスト組成物。
【請求項２】
不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の酸価が１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１記載のブラックレジスト組成物。
【請求項３】
不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の粘度が１５００ｍＰａ・ｓ／２５℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載のブラックレジスト組成物。
【請求項４】
不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の平均分子量が２００〜７００の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブラックレジスト組成物。
【請求項５】
黒色顔料（Ｄ）がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のブラックレジスト組成物。
【請求項６】
バインダー樹脂（Ａ）、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）、光重合開始剤（Ｃ）、黒色顔料（Ｄ）、溶剤（Ｅ）を含むブラックレジスト組成物において、基板上に塗布し、乾燥した後の膜厚をα、その塗布膜を２３０℃で１時間熱処理した後の膜厚をβとした場合、下記式（１）の残膜率が８５％以下になることを特徴とするブラックレジスト組成物。
残膜率=β／α×１００            ……（１）。
【請求項７】
基板と、基板上の画素部位に配列された複数色の着色層と、レジスト組成物を硬化させた硬化樹脂組成物から構成され、隣接する画素部位間を遮光するブラックマトリックスとを有するカラーフィルタにおいて、
前記レジスト組成物が、請求項１〜６のいずれかに記載のブラックレジスト組成物であることを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスパネル、及びカラービデオカメラ等に使用されるカラーフィルタ、このカラーフィルタのブラックマトリクスに使用可能なブラックレジスト組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光性樹脂組成物は、紫外線あるいは電子線等を照射することにより重合硬化させることができるので、例えば光硬化性インキ、感光性印刷版、プリント配線板、各種フォトレジスト、及びカラーフィルタ等の用途に使用されている。
【０００３】
近年、電子機器のさらなる軽量化、薄型化が求められており、カラーフィルタにおいては、十分な開口率で、十分な色純度及びコントラストを維持しつつ、微細なパターンを有する着色層及びブラックマトリクスを精度良くパターン加工し得る感光性樹脂組成物が望まれている。
【０００４】
このような感光性樹脂組成物として、例えばアルカリ現像性感光性樹脂組成物中に、顔料及び染料等の着色剤を高濃度で配合させた組成物を使用する手法がある。しかしながら、着色剤量の増加により光が遮蔽されるため、感光性樹脂組成物の感度が低下して、十分な硬化に必要な露光時間が長くなり、生産性が悪くなるという問題があった。
【０００５】
また、感光性樹脂組成物として、着色剤を高濃度で配合させ、かつアルカリ可溶性不飽和樹脂を含有する感放射線性樹脂組成物を使用する手法がある（例えば特許文献１ないし５参照）。しかしながら、これらの組成物を使用しても、十分な感度が得られず、着色層及びブラックマトリクスの微細なパターン加工はできなかった。
【特許文献１】特許３１４８４２９号公報
【特許文献２】特許３５０９２６９号公報
【特許文献３】特開平８-２７８６２９号公報
【特許文献４】特開平８-３１４１３１号公報
【特許文献５】特開平１１-８４１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、微細なパターンを有するブラックマトリクスであって、十分な高遮光性を有するブラックマトリクスを形成できる高感度のレジスト組成物を提供することにある。
【０００７】
さらにまた、本発明の目的は、このレジスト組成物を使用して、微細で十分な高遮光性を有するブラックマトリクスを備えるカラーフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の発明は、バインダー樹脂（Ａ）、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）、光重合開始剤（Ｃ）、黒色顔料（Ｄ）、溶剤（Ｅ）を含むカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物において、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の少なくとも一部が４個以下の二重結合官能基を持つアクリレート又はメタクリレートであることを特徴とするブラックレジスト組成物である。
【０００９】
この発明によれば、塗布乾燥時の膜厚に比較して、加熱処理後の膜厚が８５％以下に減
少する。加熱処理によって顔料の含有量は変化しないから、その濃度が増加することになる。このため、乾燥時の黒色顔料の濃度を小さくしてその露光を容易にし、かつ、その露光精度を向上させてブラックマトリクスのパターン精度を向上させると共に、加熱処理のよって黒色顔料の濃度を増大させ、高遮光性を得ることが可能となる。
【００１０】
次に、請求項２に記載の発明は、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の酸価が１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１記載のブラックレジスト組成物である。
【００１１】
一般に、前記化合物（Ｂ）の酸価が１．０ＫＯＨｍｇ／ｇを越えると、現像速度が速くなり、現像密着性が悪くなる。これに対し、請求項２記載の発明では、酸価が１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下なので、その現像速度が速く、しかも基板に対する密着性が良好である。
【００１２】
次に、請求項３に記載の発明は、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の粘度が１５００ｍＰａ・ｓ／２５℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載のブラックレジスト組成物である。
【００１３】
一般に、前記化合物（Ｂ）の粘度が１５００ｍＰ・ｓ/２５℃を越えると、塗膜の膜厚均一性が悪くなることがある。これに対し、請求項３記載の発明では、１５００ｍＰ・ｓ/２５℃以下なので、塗布されたレジスト組成物は、基板上に均一に広がり、ブラックマトリクスの膜厚を制御して、その遮光性を制御することが可能となる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）の平均分子量が２００〜７００の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブラックレジスト組成物である。
【００１５】
なお、平均分子量が２００未満では、現像密着性が悪く、耐熱性、耐薬品性も悪くなる。他方、７００を越えると現像速度の調整が難しくなる。請求項４に記載の発明では、平均分子量が２００〜７００なので、現像密着性、耐熱性、あるいは耐薬品性などの物性が向上し、現像速度の制御も容易である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、黒色顔料（Ｄ）がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のブラックレジスト組成物である。
【００１７】
次に、請求項６に記載の発明は、本発明のレジスト組成物をその性質から特定したもので、すなわち、請求項６に記載の発明は、バインダー樹脂（Ａ）、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）、光重合開始剤（Ｃ）、黒色顔料（Ｄ）、溶剤（Ｅ）を含むブラックレジスト組成物において、基板上に塗布し、乾燥した後の膜厚をα、その塗布膜を２３０℃で１時間熱処理した後の膜厚をβとした場合、下記式（１）の残膜率が８５％以下になることを特徴とするブラックレジスト組成物である。
残膜率=β／α×１００            ……（１）。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６に記載のレジスト組成物を使用したカラーフィルタに関するもので、すなわち基板と、基板上の画素部位に配列された複数色の着色層と、レジスト組成物を硬化させた硬化樹脂組成物から構成され、隣接する画素部位間を遮光するブラックマトリックスとを有するカラーフィルタにおいて、
前記レジスト組成物が、請求項１〜６のいずれかに記載のブラックレジスト組成物であることを特徴とするカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物によれば、微細で十分な高遮光性を有するブラックマトリクスを、パターン精度良く形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
＜レジスト組成物＞
本発明に係るレジスト組成物は、バインダー樹脂（Ａ）、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）、光重合開始剤（Ｃ）、黒色顔料（Ｄ）、溶剤（Ｅ）を必須成分とする。その他、必要に応じて添加剤を含んでも良い。
【００２２】
添加剤としては、黒色顔料を均一に分散さえる分散剤などが挙げられる。
【００２３】
＜バインダー（Ａ）＞
バインダー（Ａ）は、樹脂組成物を基板上に塗布した際に、その塗膜を基板に接着固定するものである。
【００２４】
このようなバインダーとしては、アクリル系モノマーを用いて重合させた樹脂が使用できる。アクリル系モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸が例示できる。また、アクリル系モノマーとして、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレートなどのアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレートを使用することもできる。また、アクリル系モノマーとして、環状のシクロヘキシルアクリレートまたはメタクリレートを使用しても良い。その他、ヒドロキシエチルアクリレートまたはメタクリレートを用いることもできる。そして、これらアクリル系モノマーの中から３〜５種類程度のモノマーを選択し分子量５０００〜１０００００程度に重合させて、バインダー（Ａ）として利用することができる。なお、アクリル系モノマーにスチレンモノマーを加えて共重合させた樹脂を使用しても良い。
【００２５】
また、前記アクリル系バインダーに、イソシアネート基とビニル基の双方を有する化合物を反応させて得られる酸価５０〜１５０の感光性共重合体が耐熱性、現像性等の点から好ましく使用できる。イソシアネート基とビニル基の双方を有する化合物としては、イソシアネートエチルアクリレート、メタクリロイルイソシアネートなどが挙げられる。
【００２６】
また、前記バインダーとして、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸グリシジルエステル、ポリオールポリグリシジルエステル、脂肪族又は脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸を反応させて得られるエポキシ（メタ）アクリレート等の通常の光重合可能な樹脂等やカルド樹脂も使用できる。
【００２７】
＜不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）＞
化合物（Ｂ）は、紫外線照射によって重合し、レジスト組成物を不溶化するものである。
【００２８】
また、化合物（Ｂ）は、塗布乾燥後の加熱処理によってその膜厚を減少させるものである。この理由から、少なくとも一部が４個以下の二重結合官能基を持つアクリレート又はメタクリレートである必要がある。なお、化合物（Ｂ）の平均分子量は２００〜７００であることが望ましい。また、化合物（Ｂ）の全体を１００モル％とした場合、４個以下の二重結合官能基を持つアクリレート又はメタクリレートを１０モル％以上含むことが望ま
しい。
【００２９】
また、化合物（Ｂ）は、現像速度と基板に対するレジスト組成物の密着性の点から、酸価が１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下であることが望ましい。
【００３０】
また、現像密着性、耐熱性、あるいは耐薬品性などの物性の点、および現像速度の制御の点から、平均分子量が２００〜７００のものが好ましい。
【００３１】
また、塗膜の膜厚を均一に制御してブラックマトリクスの膜厚を制御し、その遮光性を制御するため、その粘度が１５００ｍＰ・ｓ/２５℃以下であることが好ましい。
【００３２】
これら酸価、分子量及び粘度を満足する４個以下の二重結合官能基を持つアクリレート又はメタクリレートとしては、１，４−ブタンジオールアクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（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、ジシクロペンタニルジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（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、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（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、グリセロール（メタ）アクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールAアクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類が挙げられる。
【００３３】
＜光重合開始剤（Ｃ）＞
光重合開始剤（Ｃ）は、照射された紫外線を吸収し、前記化合物（Ｂ）の重合を開始させるものである。このような光重合開始剤（Ｃ）としては、オキシム系化合物；アセトフェノン、２、２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアセトフエノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類；２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ−ビスジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類；ベンジル、ペンゾイン、ペンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のペンゾインエーテル類；ベンジルジメチルケタール；チオキサンソン、２−クロロチオキサンソン、２，４−ジエチルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、２−イソプロピルチオキサンソン等の硫黄化合物；２−エチルアントラキノンオクタメチルアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類；２，４−トリクロロメチル−（４’−メトキシフェニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（４’―メトキシナフチル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６―トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン類；アゾピスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等の有機過酸化物；２−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトペンゾオキサゾール、２−メルカプトペンゾチアゾール等のチオール化合物等が挙げられ、これらを単独で、または、２種以上混合して使用することができる。
【００３４】
また、単独では光重合開始剤として機能しないが、上記化合物と組合せて使用すること
で光重合開始剤の能力を増大させる化合物を、必要に応じて添加することができる。そのような化合物として、例えばベンゾフェノンと組合せて使用すると効果のあるトリエタノールアミン等の３級アミンを挙げることができる。
【００３５】
＜黒色顔料（Ｄ）＞
黒色顔料（Ｄ）は、ブラックマトリクスに遮光性を付与するものである。
【００３６】
黒色顔料（Ｄ）としては、カーボンブラックが挙げられる。具体的には三菱化学（株）製のカーボンブラック＃２４００、＃２３５０、＃２３００、＃２２００、＃１０００、＃９８０、＃９７０、＃９６０、＃９５０、＃９００、＃８５０、ＭＣＦ８８、＃６５０、ＭＡ６００、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１１、ＭＡ１００、ＭＡ２２０、ＩＬ３０Ｂ、ＩＬ３１Ｂ、ＩＬ７Ｂ、ＩＬ１１Ｂ、ＩＬ５２Ｂ、＃４０００、＃４０１０、＃５５、＃５２、＃５０、＃４７、＃４５、＃４４、＃４０、＃３３、＃３２、＃３０、＃２０、＃１０、＃５、ＣＦ９、＃３０５０、＃３１５０、＃３２５０、＃３７５０、＃３９５０、ダイヤブラックＡ、ダイヤブラックＮ２２０Ｍ、ダイヤブラックＮ２３４、ダイヤブラックＩ、ダイヤブラックＬＩ、ダイヤブラックＩＩ、ダイヤブラック３３９、ダイヤブラックＳＨ、ダイヤブラックＳＨＡ、ダイヤブラックＬＨ、ダイヤブラックＨ、ダイヤブラックＨＡ、ダイヤブラックＳＦ、ダイヤブラックＮ５５０Ｍ、ダイヤブラックＥ、ダイヤブラックＧ、ダイヤブラックＲ、ダイヤブラックＮ７６０Ｍ、ダイヤブラックＬＲ；キャンカーブ社製のカーボンブラックサーマックスＮ９９０、Ｎ９９１、Ｎ９０７、Ｎ９０８、Ｎ９９０、Ｎ９９１、Ｎ９０８；旭カーボン（株）製のカーボンブラック旭＃８０、旭＃７０、旭＃７０Ｌ、旭Ｆ−２００、旭＃６６、旭＃６６ＨＮ、旭＃６０Ｈ、旭＃６０Ｕ、旭＃６０、旭＃５５、旭＃５０Ｈ、旭＃５１、旭＃５０Ｕ、旭＃５０、旭＃３５、旭＃１５、アサヒサーマル；デグサ社製のカーボンブラックＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ  Ｆｗ２００、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ  Ｆｗ２、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ  Ｆｗ２Ｖ、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ
Ｆｗ１、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ  Ｆｗ１８、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋＳ１７０、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ  Ｓ１６０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ６、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ５、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ４、ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ４Ａ、ＰｒｉｎｔｅｘＵ、ＰｒｉｎｔｅｘＶ、Ｐｒｉｎｔｅｘ１４０Ｕ、Ｐｒｉｎｔｅｘ１４０Ｖ等が挙げられる。
【００３７】
これらのカーボンブラックはそのままの状態では顔料同士が凝集しているため、分散処理した上、レジスト組成物に混合することが望ましい。すなわち、カーボンブラックに分散剤及び溶剤を加えてミルベースをつくり、それをボールミル、サンドミル、ビーズミル、３本ロール、ペイントシェーカー、超音波、バブルホモジナイザーなどの方法により分散することができる。これらの処理方法は２つ以上組み合わせることも可能である。分散剤には樹脂あるいは公知の分散剤が使用可能である。
【００３８】
＜溶剤（Ｅ）＞
溶剤（Ｅ）としては、メタノール、エタノール、エチルセロソルブ、エチルセロソルプアセテート、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン、エチルベンゼン、キシレン、酢酸イソアミル、酢酸ｎアミル、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、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコール、トリエチリングリコールモノメチルエーテル、トリエチリングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、液体ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコールモノ
メチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エステル、及びエチルエトキシプロピオネートなどが挙げられ、これらを単独で、あるいは２種以上混合して使用することができる。
【００３９】
＜配合比＞
本発明に係るレジスト組成物は、バインダー樹脂（Ａ）１００重量部に対して、不飽和二重結合を有する化合物（Ｂ）を１０〜３００重量部となるよう配合することが好ましい。化合物（Ｂ）が３００重量部を越えると現像性が悪くなるおそれがある。また、１０重量部未満では感度不足となる。
【００４０】
また、光重合開始剤（Ｃ）は、バインダー樹脂（Ａ）１００重量部に対して、１００〜１．０重量部配合することが好ましい。光重合開始剤（Ｃ）が１００重量部を越えるとレジスト組成物の経時安定性が悪くなり、１．０重量部未満では感度不足となる。
【００４１】
また、黒色顔料（Ｄ）はレジスト固形分１００重量部に対して２０重量部以上配合することが望ましい。２０重量部未満では十分な遮光性を得ることができない。
【００４２】
また、この他、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ができる。例えば、レベリング剤である。
【００４３】
＜カラーフィルタ及びその製造方法＞
次に、本発明に係るレジスト組成物を使用して製造したカラーフィルタ及びその製造方法について説明する。
【００４４】
図１は、本発明に係るレジスト組成物を使用して作成したカラーフィルタを表す断面図である。
【００４５】
カラーフィルタ１０は、基板１と、基板１上の画素部位に配列された複数色の着色層２（例えば赤色着色層２Ｒ、緑色着色層２Ｇ、及び青色着色層２Ｂ）と、隣接する画素部位間を遮光するブラックマトリックス３とを有し、ブラックマトリクス３に本発明のカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を使用して形成されている。
【００４６】
これら画素部とブラックマトリックス３上には、任意に、これらを保護するためのオーバーコ一ト層４を形成することができる。
【００４７】
本発明のカラーフィルタに用いることのできる基板１は、ある程度の剛性と平滑性を有するものが好ましく、カラーフィルタが透過型として用いられる場合には、さらに透明性を有しているものが選択される。
【００４８】
基板１としては、例えばガラス基板、シリコン基板、ポリカーボネート基板、ポリエステル基板、芳香族ポリアミド基板、ポリアミドイミド基板、ポリイミド基板、Ａｌ基板、ＧａＡｓ基板等の表面が平坦な基板などが挙げられる。
これらの基板１には、シランカップリング剤などの薬品による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング処理、スパッタリング処理、気相反応処理、真空蒸着処理などの前処理を施すことができる。
【００４９】
基板１としてシリコン基板を用いる場合、シリコン基板などの表面には電荷結合素子（ＣＣＤ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を形成することができる。
ブラックマトリクス３は、本発明のレジスト組成物から成るインキを用いて印刷により、
あるいは本発明のレジスト組成物を使用してフォトリソグラフィーにより、基板上１に形成される。
【００５０】
以下に、フォトリソグラフィーを用いた本発明のカラーフィルタ製造方法の一例を図２ないし図５を用いて説明する。
【００５１】
まず、図２に示すように、例えばガラス等の透明基板１を用意する。
【００５２】
レジスト組成物を調製し、このレジスト組成物を、例えば図３に示すように、スピンコート法で塗布した後、必要に応じて加熱たとえば１００℃で３分間加熱して溶剤などの揮発成分を乾燥させ（プリベーク）、黒色レジスト層６を形成する。
【００５３】
レジスト組成物の塗布方法としては、例えば、スプレーコート法、スピンコート法、ロールコート法、及びカーテンコート法等の公知の方法を使用することができる。
【００５４】
次に、図４に示すように、この黒色レジスト層に、所定のパターンのフォトマスクを介して、光源として例えば超高圧水銀ランプを用いて活性エネルギー線を露光する。露光に用いられる活性エネルギー線の光源としては、紫外線電子線等波長３００〜４５０ｎｍの光を用いることができ、例えば、超高圧水銀、水銀蒸気アーク、カーボンアーク、キセノンアーク等から照射される光を用いることができる。
【００５５】
その後、未露光部を、アルカリ現像液で現像後、よく水洗し、さらに水洗乾燥する。  アルカリ現像液のアルカリ成分としては、例えば水酸化ナトリウム、及び炭酸ナトリウム等を使用することができる。なお、この現像液には必要に応じて消泡剤や界面活性剤を添加することができる。
【００５６】
次に、例えば、２３０℃で６０分間加熱処理を行い、本硬化（ポストベーク）してブラックマトリクス３を形成する（図５参照）。この本硬化によって、黒色レジスト層の膜厚が、本硬化前の膜厚の８５％以下となる。すなわち、乾燥した後本硬化前の膜厚をα、本硬化後の膜厚をβとした場合、下記式（１）の残膜率が８５％以下になり、その顔料濃度を高め、遮光性を増大させる。
残膜率=β／α×１００            ……（１）。
【００５７】
次に、こうしてブラックマトリクス３が形成された透明基板１上に、緑色のレジスト組成物を塗布し、前記ブラックマトリクスの形成工程と同様に、プリベーク、露光、現像、水洗・乾燥、ポストベークの各工程を行って、パターン加工された緑色着色層２Ｇを得る。これら一連の工程を所望の色数の画素部が形成されるまで繰り返して着色層のパターン加工を行うことにより、例えば青色感光性樹脂組成物を用いてパターン加工された青色着色層２Ｂを、赤色感光性樹脂組成物を用いてパターン加工された赤色着色層２Ｒを得る。このようにして、本発明のカラーフィルタを得ることができる。
【００５８】
なお、フォトリソグラフィーに代えて、いわゆる反転印刷法によって印刷することもできる。すなわち、カラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を、一旦転写胴（いわゆるブランケット）や転写フィルム等の転写支持部材上へ塗布し、この転写胴上でパターン加工を行い、その後、基板へ転写することができる。なお、この転写の後にポストベーク工程を要することはフォトリソグラフィーの場合と同様である。
【００５９】
＜カラーフィルタの用途＞
本発明のカラーフィルタは、用途に応じて異なる構成要素を持ち、その構成に制限はないが、一般的には、基板とこの碁板上にパターン化されて配列された複数色の画素部とで
構成され、これら画素部に入射した白色光をその画素部の色彩に着色するものである。そして、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスパネル等においては、入射光としてディスプレイに内蔵された光源からの光やディスプレイの画面に入射する太陽光等が利用され、カラーフィルタを透過した着色光によりカラー画面の表示を可能としている。また、カラービデオカメラやデジタルカメラ等においては、固体撮像素子の構成部品として設けられ、撮影対象から入射した光を分光する役目を果たし得る。ここで、分光された光は、受光素子で電気信号に変換され、これを記録することでカラー画像の撮影を可能としている。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００６１】
合成例−１（バインダー１の合成）
アクリル樹脂（メタクリル酸２０部、メチルメタクリレート１０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒドロキシエチルメタクリレート１５部をエチルセロソルブ３００ｇに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５部を加えて７０℃、５時間反応させてアクリル系樹脂を合成した。そして、このアクリル系樹脂をバインダー樹脂１として、樹脂濃度２０％になるようにエチルセロソルブで希釈した。
【００６２】
合成例−２（バインダー樹脂２の合成）
１，１−ビス（４’−エポキシプロピルオキシフェニル）−１−（１’’−ビフェニル）−１−シクロヘキシルメタン１６９５ｇ、アクリル酸４４３ｇ、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール６ｇ、テトラブチルアンモニウムアセテート１１ｇ及びプロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテート１４２５ｇを仕込み、１２０℃で１６時間攪拌した。室温まで冷却し、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテート７１８ｇ及び無水コハク酸４８２ｇ及びテトラブチルアンモニウムアセテート２５ｇを加えて１００℃で５時間攪拌した。更に、１，１−ビス（４’−エポキシプロピルオキシフェニル）−１−（１’’−ビフェニル）−１−シクロヘキシルメタン５０８ｇ及びプロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテート２１８ｇを加えて１２０℃で１２時間、８０℃で２時間、４０℃で、２時間攪拌してエポキシメタクリレート樹脂（Ｍｗ＝４２００、Ｍｎ＝２１００、酸価（固形分）５５ｍｇＫＯＨ／ｇ）を合成した。そして、このエポキシメタクリレート樹脂をバインダー樹脂２として、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテート１４６３ｇを加えて、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテート溶液を作成した。
【００６３】
〈実施例１〉
＜ブラックレジスト組成物の調合＞
バインダー樹脂；バインダー樹脂１〈合成例−１記載〉……１００ｇ
不飽和二重結合を有する化合物；ペンタエリスリトールテトラアクリレート…１．６５ｇ光重合開始剤；オキシム系光重合開始剤（チバ・スペシャリティーケミカルズ社製ＣＧＩ−１２４）……４．９５ｇ
分散液；黒色顔料を分散剤と共に溶剤に分散させた市販の溶液（御国色素（株）製ＥＸ−２９０６）……１５９．２７ｇ
溶剤；プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート……２００．７９ｇ
レベリング剤；ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製）……０．０００３ｇ
各成分を上記の割合で混ぜ、攪拌、溶解させることでカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を作製した。なお、上記ペンタエリスリトールテトラアクリレートの酸価は１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、粘度は１５０ｍＰａ・ｓ／２５℃、分子量は３５２である。
【００６４】
＜カラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いたパターン加工＞
基板上にｒ−グリシドキシプロビルメチルエトキシシランをスピンコートしてよくスピン乾燥させた後、上記カラーフィルタ用ブラックレジスト組成物をスピンコート（９２０ｒｐｍ、２０秒間）し、乾燥させた。１００℃で３分間加熱を行った後、画素サイズ３０μｍ×１００μｍのマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて露光した。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを定着させ、ブラックマトリクスとして、パターン加工された黒色着色層を基板上に形成した。
【００６５】
＜試験及び評価＞
得られた黒色着色層を用いて、以下のような試験を、評価を行った。
【００６６】
・遮光性の測定
遮光性は、光学濃度（ＯＤ値）で評価した。ＯＤ値は物質が光を吸収する程度を表す値であり、光路長が一定のとき、ＯＤ値が大きいほど着色剤の濃度が高いことを示す。厚さ１．１ｍｍのガラス基板上に、上記カラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて厚さ約１μｍの皮膜を形成させ、その塗膜をマクベス（登録商標）濃度計（ＴＲ-９２７オルソマチックタイプ）を用いて測定し、ＯＤ値を求めた。その結果を下記表１に示す。
【００６７】
・感度の測定
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物について、超高圧水銀ランプを用い、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2で３秒程度露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像することにより、十分に光硬化されたかどうか確認した。このとき効果が十分であったものをａと評価した。また、１００ｍＪ／ｃｍ2では光硬化が不十分で、露光量２００ｍＪ／ｃｍ2で６秒程度露光し、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像したところ十分に光硬化されたものをｂと評価した。その結果を下記表１に示す。
【００６８】
・残膜率の測定及び評価
カラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を基板上にスピンコートしてよくスピン乾燥させた後、塗布された黒色着色層の膜厚αを測定した。更に、光源として超高圧水銀ランプを用い、露光量２００ｍＪ／ｃｍ2で露光した。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で現像後、よく水洗し、さらに乾燥した後、２３０℃で１時間ベークし、パターンを定着させ、得られた黒色着色層の膜厚βを測定した。この膜厚α、βの変化率（β÷α×１００）を算出した。
【００６９】
・現像時の密着性試験
基板上に膜厚１．２μｍの着色感光性樹脂組成物を塗布し、得られた塗布膜に線幅６．０μｍのマスクを用い、光源として超高圧水銀ランプを用いて、露光量２００ｍＪ／ｃｍ2で露光を行った。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液を現像後、良く水洗した。得られた着色感光性樹脂層について、パターンのハガレ具合を調べた。
【００７０】
また、十分な現像時間に、それぞれ、１０秒、２０秒、３０秒、４０秒を加えた時間、現像処理を継続して過現像した。過現像時間を２０秒として、この時間を経過しても密着しているものを○、それ以下のものを×とした。
【００７１】
〈実施例２〉
＜ブラックレジスト組成物の調合＞
バインダー樹脂；バインダー樹脂２〈合成例−２記載〉……１００ｇ
不飽和二重結合を有する化合物；ペンタエリスリトールトリアクリレート…４．１３ｇ
光重合開始剤；ＣＧＩ−１２４（チバ・スペシャリティーケミカルズ社製）……１２．３
６ｇ
分散液；ＥＸ−２９０６（御国色素（株）製）……３９７．９７ｇ
溶剤；プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート……５５０．６６ｇ
レベリング剤；ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製）……０．０００８ｇ
各成分を上記の割合で混ぜ、攪拌、溶解させることでカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を作製した。なお、上記ペンタエリスリトールトリアクリレートの酸価は１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、粘度は８００〜１３００ｍＰａ・ｓ／２５℃、分子量は２９８である。
【００７２】
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてパターン加工された黒色着色層を基板上に形成した。
【００７３】
＜試験及び評価＞
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様に、試験、評価を行った。得られた結果を下記表１に示す。
【００７４】
〈実施例３〉
＜ブラックレジスト組成物の調合＞
バインダー樹脂；バインダー樹脂１〈合成例−１記載〉……１００ｇ
不飽和二重結合を有する化合物；１，４−ブタンジオールアクリレート…４．１３ｇ
光重合開始剤；ＣＧＩ−１２４（チバ・スペシャリティーケミカルズ社製）……１２．３６ｇ
分散液；ＥＸ−２９０６（御国色素（株）製）……３９７．９７ｇ
溶剤；プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート……５５０．６６ｇ
レベリング剤；ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製）……０．０００８ｇ
各成分を上記の割合で混ぜ、攪拌、溶解させることでカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を作製した。
【００７５】
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてパターン加工された黒色着色層を基板上に形成した。なお、上記１，４−ブタンジオールアクリレートの酸価は１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、粘度は５．８ｍＰａ・ｓ／２５℃、分子量は１９８である。
【００７６】
＜試験及び評価＞
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様に、試験、評価を行った。得られた結果を下記表１に示す。
【００７７】
〈実施例４〉
＜ブラックレジスト組成物の調合＞
バインダー樹脂；バインダー樹脂２〈合成例−２記載〉……１００ｇ
不飽和二重結合を有する化合物；ＥＯ変性ビスフェノールAアクリレート…４．１３ｇ
光重合開始剤；ＣＧＩ−１２４（チバ・スペシャリティーケミカルズ社製）……１２．３６ｇ
分散液；ＥＸ−２９０６（御国色素（株）製）……３９７．９７ｇ
溶剤；プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート……５５０．６６ｇ
レベリング剤；ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製）……０．０００８ｇ
各成分を上記の割合で混ぜ、攪拌、溶解させることでカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を作製した。なお、上記ＥＯ変性ビスフェノールAアクリレートの酸価は１．０ＫＯＨｍｇ／ｇ以下、粘度は３００〜９００ｍＰａ・ｓ／２５℃、分子量は４８４である。
【００７８】
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてパターン加工された黒色着色層を基板上に形成した。
【００７９】
＜試験及び評価＞
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様に、試験、評価を行った。得られた結果を下記表１に示す。
【００８０】
〈比較例１〉
＜ブラックレジスト組成物の調合＞
バインダー樹脂；バインダー樹脂１〈合成例−１記載〉……１００ｇ
不飽和二重結合を有する化合物；ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート…４．１３ｇ
光重合開始剤；ＣＧＩ−１２４（チバ・スペシャリティーケミカルズ社製）……１２．３６ｇ
分散液；ＥＸ−２９０６（御国色素（株）製）……３９７．９７ｇ
溶剤；プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート……５５０．６６ｇ
レベリング剤；ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製）……０．０００８ｇ
各成分を上記の割合で混ぜ、攪拌、溶解させることでカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を作製した。
【００８１】
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてパターン加工された黒色着色層を基板上に形成した。
【００８２】
＜試験及び評価＞
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様に、試験、評価を行った。得られた結果を下記表１に示す。
【００８３】
〈比較例２〉
＜ブラックレジスト組成物の調合＞
バインダー樹脂；バインダー樹脂２〈合成例−２記載〉……１００ｇ
不飽和二重結合を有する化合物；カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート…４．１３ｇ
光重合開始剤；ＣＧＩ−１２４（チバ・スペシャリティーケミカルズ社製）……１２．３６ｇ
分散液；ＥＸ−２９０６（御国色素（株）製）……３９７．９７ｇ
溶剤；プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート……５５０．６６ｇ
レベリング剤；ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製）……０．０００８ｇ
各成分を上記の割合で混ぜ、攪拌、溶解させることでカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を作製した。
【００８４】
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様にしてパターン加工された黒色着色層を基板上に形成した。
【００８５】
＜試験及び評価＞
得られたカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物を用いて、実施例１と同様に、試験、評価を行った。得られた結果を下記表１に示す。
【００８６】
【表１】
2006276352.tif 000003
表１に示すように、実施例１ないし４のカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物は感
度が高く、高い遮光性であり、現像密着性の良好であることがわかった。一方、比較例１ないし２のカラーフィルタ用ブラックレジスト組成物は感度が高いものの、遮光性及び、現像密着性が劣ることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスパネル、及びカラービデオカメラ等のカラーフィルタの作成に使用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】カラーフィルタの断面図
【図２】カラーフィルタの製造工程を示す断面説明図
【図３】カラーフィルタの製造工程を示す断面説明図
【図４】カラーフィルタの製造工程を示す断面説明図
【図５】カラーフィルタの製造工程を示す断面説明図
【符号の説明】
【００８９】
１…基板
２…着色層
３…ブラックマトリクス
４…オーバーコート層
【図１】
2006276352.tif 000004
【図２】
2006276352.tif 000005
【図３】
2006276352.tif 000006
【図４】
2006276352.tif 000007
【図５】
2006276352.tif 000008