(57)【要約】【課題】保護層を設けずかつ研磨を行うことなく、優れた平坦性を有するカラーフィルタを提供すること。【解決手段】色毎に配合比の異なる着色感光性組成物を使用して、ブラックマトリクス３と着色層４の重なりでできるツノ段差６を０．１μｍ〜０．４μｍとする。例えば、赤色感光性組成物では、樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（不飽和二重結合を有する化合物／樹脂）を０．３以上０．４以下とし、かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（光重合開始剤／不飽和二重結合を有する化合物）を０．１５以上とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板間に液晶及び重合性組成物を封入してなる液晶表示パネルであって、該液晶及び重合性組成物を含む液晶表示パネルに光照射することで、配向を固定化する液晶表示パネルに使用するカラーフィルタにおいて、
カラーフィルタの表示領域のブラックマトリクスと着色層の重なりでできる段差が０．１μｍ〜０．４μｍの範囲であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記着色層が赤、緑、青の３色のフィルタセグメントからなることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記着色層の膜厚が１．０μｍ〜３．０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２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膜厚が０．８μｍ〜１．５μｍ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カラーフィルタ。
【請求項５】
樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、赤色の色材及び溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（不飽和二重結合を有する化合物／樹脂）が０．３以上０．４以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（光重合開始剤／不飽和二重結合を有する化合物）が０．１５以上の範囲にある、
ことを特徴とする赤色感光性組成物。
【請求項６】
樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、緑色の色材及び溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（不飽和二重結合を有する化合物／樹脂）が、０．４以上０．６以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（光重合開始剤／不飽和二重結合を有する化合物）が、０．１５以上の範囲にある、
ことを特徴とする緑色感光性組成物。
【請求項７】
樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、青色の色材及びび溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（不飽和二重結合を有する化合物／樹脂）が０．６以上１．４以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（光重合開始剤／不飽和二重結合を有する化合物）が、０．３３以上の範囲にある、
ことを特徴とする青色感光性組成物。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタを用いた液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦性に優れたカラーフィルタ、及びそれに用いる感光性着色樹脂組成物に関するものである。本発明のカラーフィルタは、例えば、液晶表示パネルに適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示パネルはコンピュータ端末表示装置、テレビ画像表示装置を中心に急速に普及が進んでいる。カラーフィルタは液晶表示パネルのカラー表示化には必要不可欠な重要な部品である。近年、この液晶表示パネルは高画質化の要求が高く、高視野角、高速応答性を備える様々な新しい方式の液晶表示パネルが出現してきている。この中でも、２枚の基板間に液晶及び重合性組成物を封入してなる液晶表示パネルであって、該液晶及び重合性組成物を含む液晶表示パネルに光照射することで、配向を固定化する液晶表示［ＰＳＡ方式（ｐｏｌｙｍｅｒ−ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：高分子維持配向）］は、ラビング処理を必要とせずにプレチルト方向を規定するため、液晶分子の配向の安定性および高速応答性に優れ、構造が簡略化されるためコントラストが非常に良好となる。そのため表示品位に優れるため広く普及が期待されている方式である。
【０００３】
液晶表示パネルに用いる部材の１つであるカラーフィルタは、透明基板と、該透明基板上に設けられた、開口部を有するブラックマトリクスと、該開口部に設けられた色画素を構成する着色層とを有している。着色層の形成時、位置ズレが生じた際に着色層とブラックマトリクスとの隙間からの光漏れを防止するために、その端部がブラックマトリクス上に重なるように形成される。しかし、ブラックマトリクス上に着色層の端部が重なるように形成されると、ブラックマトリクス上に重なった着色部にツノ段差と呼ばれる膜隆起が起こる。通常、ツノ段差が大きいと、液晶の配向乱れなどの表示不良を顕著にもたらす。とくにＰＳＡ方式を用いた液晶表示パネルはラビング処理を必要としないため、その表示品質にカラーフィルタのツノ段差がより顕著に影響すると考えられる。
【０００４】
また、液晶表示パネルの高画質化に伴い、カラーフィルタにおいても開口率の向上や携帯端末用途や高精細化など画素ドットの微細化が進んでおり、これに伴いブラックマトリックスの細線化が進んでいる。そのため重なり量が大きくなると、着色フィルタ層の色重なりが発生し、さらにツノ段差が高くなる。このため、高精細ブラックマトリックスを用いてもツノ段差が低いカラーフィルタが要求されている。
【０００５】
従来、ツノ段差を低減する方法として、着色層上に透明樹脂による保護層（オーバーコート層）  を設け、隣接画素間の段差、もしくはブラックマトリクスと着色層との段差を平坦化することが一般的であった（図１）。
【０００６】
しかしながら、近年の液晶表示パネルの汎用化に伴い、カラーフィルタにも低価格化の必要が迫られている。そのためカラーフィルタのコストダウンの一つとして、保護層を設けない構成のカラーフィルタが望まれている。
【０００７】
現在、保護層を設けずにブラックマトリクスと画素との段差を平坦化する方法として、特許文献１のようにカラーフィルタ基板表面の研磨が行われている。
【０００８】
しかしながら、カラーフィルタ基板の着色層は、顔料や染料で形成されるため非常に柔らかい。従って、このような研磨を行うと、研磨により多くの傷が発生し、表示品位を大きく損なうことがある。また、研磨を行うことにより新たな製造工程が増えてコストが高
くなる。従って、研磨を行うことなくカラーフィルタ基板表面を平坦化することが重要となる。
【０００９】
このツノ段差を、研磨を行うことなく低減する方法として、ブラックマトリクス側からのアプローチ（ブラックマトリクスの形状改良による方法やその厚みを薄くする方法など）として特許文献２〜３に開示されている方法がある。しかし、特許文献２〜３のようなブラックマトリックスの形状では細線化が難しく、高精細表示に用いることができない。また、着色組成物側からのアプローチとして、特許文献４には着色組成物に含まれる樹脂の分子量やガラス転移温度（Ｔｇ）を一定範囲にする方法が開示されている。しかし、特許文献３に開示されている方法では材料や特性を大きく変更することとなり、コストアップにつながってしまう。そのため、より簡便な調整で、ツノ段差をできるだけ低くする方法が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３３４７３７号公報
【特許文献２】特開平６−３３１８１５号公報
【特許文献３】特開２００８―５８７２９号公報
【特許文献４】特開２００６−２８４６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、保護層を設けずかつ研磨を行うことなく、優れた平坦性を有するカラーフィルタを提供することを課題とする。また、併せて、このカラーフィルタを製造することができる感光性着色樹脂組成物を提供することを課題とする。このカラーフィルタは、ＰＳＡ方式の液晶表示パネルに好適に適用できる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、請求項１に記載の発明は、２枚の基板間に液晶及び重合性組成物を封入してなる液晶表示パネルであって、該液晶及び重合性組成物を含む液晶表示パネルに光照射することで、配向を固定化する液晶表示パネルに使用するカラーフィルタにおいて、
カラーフィルタの表示領域のブラックマトリクスと着色層の重なりでできる段差が０．１μｍ〜０．４μｍの範囲であることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１３】
前記ＰＳＡ方式の液晶表示パネルにおいても、その段差が０．４μｍであれば、液晶の配向乱れが生じることはなく、表示品質を損なうこともない。
【００１４】
次に、請求項２に記載の発明は、前記着色層が赤、緑、青の３色のフィルタセグメントからなることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタである。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記着色層の膜厚が１．０μｍ〜３．０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載のカラーフィルタである。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記ブラックマトリクスの膜厚が０．８μｍ〜１．５μｍ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カラーフィルタである。
【００１７】
次に、請求項５〜７に記載の発明は、請求項１〜４に記載のカラーフィルタを製造する際に適用する各色の感光性組成物に関するもので、前記ブラックマトリクスが設けられた基板上に、これら各色の感光性組成物を、コートし、露光、現像の後、加熱硬化して、各
色の着色層を形成することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は赤色の感光性組成物に関するもので、樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、赤色の色材及び溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（不飽和二重結合を有する化合物／樹脂）が０．３以上０．４以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（光重合開始剤／不飽和二重結合を有する化合物）が０．１５以上の範囲にある、
ことを特徴とする赤色感光性組成物である。
【００１９】
請求項６に記載の発明は緑色の感光性組成物に関するもので、樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、緑色の色材及び溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（不飽和二重結合を有する化合物／樹脂）が、０．４以上０．６以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（光重合開始剤／不飽和二重結合を有する化合物）が、０．１５以上の範囲にある、
ことを特徴とする緑色感光性組成物である。
【００２０】
請求項７に記載の発明は青色の感光性組成物に関するもので、樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、青色の色材及びび溶剤を含有して構成され、
樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（不飽和二重結合を有する化合物／樹脂）が０．６以上１．４以下の範囲にあり、
かつ、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（光重合開始剤／不飽和二重結合を有する化合物）が、０．３３以上の範囲にある、
ことを特徴とする青色感光性組成物である。
【００２１】
次に、請求項８に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタを用いた液晶表示パネルである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ブラックマトリクスと着色層の重なりでできる段差が０．１μｍ〜０．４μｍであるため、保護層を設けずかつ研磨を行うこともなく、優れた平坦性を有するカラーフィルタを得ることができる。このカラーフィルタは、前述のＰＳＡ方式の液晶表示パネルに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】カラーフィルタの構造を示す断面説明図
【図２】カラーフィルタを形成した時のツノ段差を示す断面説明図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図２に、ブラックマトリクス上に着色層の端部が重なった部分を拡大した模式的な断面説明図を示す。
【００２５】
図２に示すように、着色層は、ブラックマトリクスと互いの端部が重なっている。この端部上に発生するブラックマトリクスと着色層の重なりでできる段差が０．１μｍ〜０．４μｍ以下である。ツノ段差が０．４μｍより大きくなると、液晶の配向乱れなどの表示不良が発生する。
【００２６】
次に、本発明のブラックマトリクスについて説明する。
【００２７】
本発明のブラックマトリクスの膜厚は０．８μｍ〜１．５μｍの範囲である。膜厚が、０．８μｍ未満であると遮光のための充分な濃度を得ることはできず、３．０μｍより大きいと着色層形成の際に感光性組成物のコート性が悪化する。
【００２８】
次に、本発明の着色層について説明する。
【００２９】
本発明の着色層は、赤、緑、青の３色のフィルタセグメントからなっており、着色層の膜厚は１．０μｍ〜３．０μｍの範囲である。着色層が１．０μｍ以下であると、感光性組成物における固形分中の顔料濃度を高くする必要が生じ、これによって該感光性組成物の粘度が高くなり、均一にパターンを形成することが困難になる。着色層の膜厚が３．０μｍ以上であると、液晶表示パネルの製造工程におけるカラーフィルタ基板と対向基板との貼り合せ工程で、セルギャップの調整が困難になる場合がある。
【００３０】
次に、これら３色のフィルタセグメントの形成に利用する各色の感光性着色組成物について説明する。各色の感光性着色組成物は、いずれも、樹脂、不飽和二重結合を有する化合物、光重合開始剤、各色の色材、溶剤及び界面活性剤からなるものである。これら感光性着色組成物の色彩は、配合される色材によって決定される。
【００３１】
赤色着色組成物に配合される色材としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ
７、１４、４１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、１４６、１６８、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、１８７、２００、２０２、２０８、２１０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７０、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。
【００３２】
黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２６、１２７、１２８、１２９、１４７、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、１９８、２１３、２１４等が挙げられる。
【００３３】
緑色着色組成物に配合される色材としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７、１０、３６、３７、５８等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。この黄色顔料としては、赤色着色組成物の説明で挙げた顔料と同様のものを使用可能である。
【００３４】
青色着色組成物に配合される色材としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。併用される紫色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等が挙げられる。
【００３５】
また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を
含有させることができる。
【００３６】
不飽和二重結合を有する化合物（光重合性モノマー）としては、トリシクロデカンジメチロールジ（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、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）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、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートなどの各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルなどが代表例に挙げられる。
【００３７】
光重合開始剤としては、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン系化合物、トリアジン系化合物、オキシムエステル系化合物、ホスフィン系化合物、キノン系化合物、ボレート系化合物、カルバソール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる
アセトフェノン系化合物としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等が例示できる。
【００３８】
ベンゾイン系化合物としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等等が例示できる。
【００３９】
ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等が例示できる。
【００４０】
チオキサンソン系化合物としては、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２．４−ジイソプロピルチオキサンソン等が例示できる。
【００４１】
トリアジン系化合物としては、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−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−トリアジン等が例示できる。
【００４２】
オキシムエステル系化合物としては、１，２−オクタンジオン、１−［４−（フェニルチオ）−２−（ｏ−ベンゾイルオキシム）］、ｏ−（アセチル）−Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ−ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等が例示できる。
【００４３】
ホスフィン系化合物としては、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が例示できる。
【００４４】
キノン系化合物としては、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノ等が例示できる。
【００４５】
また増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
【００４６】
樹脂としては、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が８０％以上の透明樹脂が使用できる。より好ましくは９５％以上の透明樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれ、これらを単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。
【００４７】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００４８】
感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子に、イソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合体やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合体等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。
【００４９】
溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎ−アミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
【００５０】
本発明の着色感光性組成物中に、界面活性剤などを添加しても良い。界面活性剤としては、フッ素界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等の界面活性剤を用いることができる。フッ素界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。アニオン系界面活性剤としては、高級脂肪酸アルカリ塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸塩等が挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、高級アミンハロゲン酸塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。非イオン界面活性剤としては、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド等が挙げられる。
【００５１】
また、必要に応じて、アニソール、ハイドロキノン、ピロカテコール、第三ブチルカテコール、フェノチアジン等の熱重合抑制剤や、可塑剤、接着促進剤、充填剤、消泡剤、レベリング剤等の慣用の添加物を加えることができる。
【００５２】
そして、本発明においては、樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（不飽和二重結合を有する化合物／樹脂＝Ｍ／Ｐ）の数値範囲が、各色によって異なる必要がある。また、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（光重合開始剤／不飽和二重結合を有する化合物＝Ｉ／Ｍ）も各色によって異なる。
【００５３】
赤色感光性組成物においては、Ｍ／Ｐが０．３以上０．４以下の範囲にあり、かつＩ／Ｍが０．１５以上の範囲にある必要がある。後述の実施例及び比較例から理解できるように、この範囲以外では、パターンの断面形状および感度の悪化や、ブラックマトリックス近傍の画素膜厚の薄膜化による平坦性の悪化およびツノ段差が０．４μｍより大きくなる。
【００５４】
緑色感光性組成物においては、Ｍ／Ｐが０．４以上０．６以下の範囲にあり、かつＩ／Ｍが０．１５以上の範囲にある必要がある。後述の実施例及び比較例から理解できるように、この範囲以外では、パターンの断面形状および感度の悪化や、ブラックマトリックス近傍の画素膜厚の薄膜化による平坦性の悪化およびツノ段差が０．４μｍより大きくなる。
【００５５】
青色感光性組成物においては、Ｍ／Ｐが０．６以上１．４以下の範囲にあり、かつＩ／Ｍが０．３３以上の範囲であることが好ましい。後述の実施例及び比較例から理解できるように、この範囲以外では、パターンの断面形状および感度の悪化や、ブラックマトリックス近傍の画素膜厚の薄膜化による平坦性の悪化およびツノ段差が０．４μｍより大きくなる。
【００５６】
本発明のカラーフィルタは、印刷法またはフォトリソグラフィ法により、本発明の着色組成物を用いて透明基板上に各色の着色層を形成することにより製造することができる。例えば、ブラックマトリクスが設けられた基板上に、これら各色の感光性組成物を、コートし、露光、現像の後、加熱硬化することにより、着色層を形成することができる。この着色層形成工程を、赤、緑、青の三色について繰り返してカラーフィルタを製造することができる。
【００５７】
透明基材としては、透明性があり、ある程度の剛性があればよく、ガラスやポリエステルやポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂などのフィルム又は薄板を用いることができる。
【００５８】
現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用できる。また、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。なお、紫外線露光感度を上げるために、上記着色レジスト材を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ可溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
【実施例】
【００５９】
以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、実施例および比較例中、「部」とは「重量部」を意味する。
【００６０】
［バインダー樹脂の調整］
（バインダー樹脂の合成例）
反応容器にシクロヘキサノン７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート２５部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート１５部、メタクリル酸２０部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート（東亜合成株式会社製「アロニックスＭ１１０」）３０部、メタクリル酸メチル１０部の混合物を２時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル０．２部をシクロヘキサノン１０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加して非感光性樹脂溶液を調製した。得られた透明樹脂１の重量平均分子量Ｍｗは９３００であった。
【００６１】
また、反応容器にシクロヘキサノン７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度でベンジルメタクリレート２５部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート１４部、メタクリル酸１３部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート（東亜合成株式会社製「アロニックスＭ１１０」）２５部、イソブチルメタクリレート２３部の混合物を２時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル０．２部をシクロヘキサノン１０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、非感光性透明樹脂共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、非感光性透明樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した非感光性透明樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加して非感光性樹脂溶液を調製した。得られた透明樹脂２の重量平均分子量Ｍｗは３３０００であった。
【００６２】
［感光性組成物の調製］
下記の表１〜表６の組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、０．５μｍのフィルタで濾過して、青色感光性組成物１〜１０を得た。
【００６３】
また、光重合性モノマーとして、東亞合成社製「アロニックスＭ４０２（ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート）」を使用した。
【００６４】
また、光重合開始剤として（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇ３７９」および「ＯＸＥ−０２」を使用した。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
【表２】
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【００６７】
【表３】
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【００６８】
【表４】
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【００６９】
【表５】
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【００７０】
【表６】
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カラーフィルタ作製用感光性組成物として、赤色感光性組成物１〜４を実施例１〜４、赤色感光性組成物５〜１０を比較例１〜６とした。また、緑色感光性組成物１〜４を実施例５〜８、緑色感光性組成物５〜１０を比較例７〜１２とした。また、青色感光性組成物１〜４を実施例９〜１２、青色感光性組成物５〜１０を比較例１３〜１８とした。
【００７１】
［評価項目］
（感度評価）
上記各実施例及び比較例で調製した各青色感光性組成物について、その感度を、以下のようにして評価を行った。
【００７２】
まず、ガラス基板上に、上記実施例及び比較例で得られた赤色感光性組成物１〜１０、緑色感光性組成物１〜１０、青色感光性組成物１〜１０をポストベーク後の膜厚が２．４μｍになるようにスピンコート法により塗布した後乾燥させ、青色感光層を形成した。次に、７０℃で２０分間のプリベークを行なった後、プロキシミティーアライナーによる近接露光方式で、５０μｍの細線パターンを備えたフォトマスクを介して紫外線露光を行なった。露光量は１０、２０、３０、５０、８０、１００、１５０、２００、３００、４００、５００ｍＪ／ｃｍ２の１１水準とした。
【００７３】
次に、１．２５質量％の炭酸ナトリウム溶液を用いてシャワー現像した後、水洗して、パターニングを完了した。得られたフィルタセグメントの膜厚を未露光・未現像部分の膜厚で割ってその残膜率を算出した。そして、横軸を露光量の常用対数、縦軸を現像後残膜率として露光感度曲線をプロットした。得られた露光感度曲線から、現像後残膜率が８５％以上に達する最小露光量を飽和露光量、すなわち青色感光性組成物の感度とし、３００ｍＪ／ｃｍ２未満のものを〇とし、３００ｍＪ／ｃｍ２以上のものを×判定とした。
【００７４】
（パターン形状）
ガラス基板上に、上記実施例及び比較例で得られた赤色感光性組成物１〜１０、緑色感光性組成物１〜１０、青色感光性組成物１〜１０をポストベーク後の膜厚が２．４μｍになるようにスピンコート法により塗布した後乾燥させ、青色感光層を形成した。その後、７０℃で２０分間のプリベークを行なった後、プロキシミティーアライナーによる近接露光方式により、各青色感光性組成物の飽和露光量で露光した。次に、１．２５質量％の炭酸ナトリウム溶液を用いてシャワー現像した後、水洗して、パターニングを完了した後。クリーンオーブン中で２３０℃、２０分間焼成を行ない評価用基板とした。
【００７５】
得られたパターンの形状をＳＥＭ観察し、順テーパー形状のものを○、オーバーハング形状のものを×とした。
【００７６】
（ツノ段差評価）
膜厚が１．１μｍのストライプ状のブラックマトリクスを設けたガラス基板に、上記実施例及び比較例で得られた赤色感光性組成物１〜１０、緑色感光性組成物１〜１０、青色感光性組成物１〜１０をポストベーク後の膜厚が２．４μｍになるようにスピンコート法により塗布した後乾燥させ、青色感光層を形成した。その後、７０℃で２０分間のプリベークを行なった後、プロキシミティーアライナーによる近接露光方式により、各青色感光性組成物の飽和露光量で露光した。次に、１．２５質量％の炭酸ナトリウム溶液を用いてシャワー現像した後、水洗して、パターニングを完了した後。クリーンオーブン中で２３０℃、２０分間焼成を行ない評価用基板とした。
【００７７】
得られたパターン形状をＳＥＭ観察し、ツノ段差の高さが０．１μｍ以上０．４μｍ以下のものを○、０．４μｍを超えるものを×とした。
【００７８】
（評価結果）
実施例１〜１２、比較例１〜１８の結果を表７〜表１２に示す。
【００７９】
【表７】
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【００８０】
【表８】
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【００８１】
【表９】
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【００８２】
【表１０】
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【００８３】
【表１１】
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【００８４】
【表１２】
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（考察）
（１）まず赤色感光性組成物について考察する。
【００８５】
（ａ）樹脂と不飽和二重結合を有する化合物の比率（Ｍ／Ｐ）が０．２０である比較例１においては、飽和露光量が３００ｍＪ／ｃｍ２を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。また，Ｍ／Ｐが０．２０である比較例２では感度の点では良好であるものの、ツノ段差が０．４μｍを超えている。これに対し、Ｍ／Ｐが０．３０である実施例１，２においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、Ｍ／Ｐが０．３以上である必要があることが分かる。
【００８６】
（ｂ）Ｍ／Ｐが０．５０である比較例３，４では、ツノ段差が０．４μｍを超えている。これに対し、Ｍ／Ｐが０．４０である実施例３，４においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、Ｍ／Ｐが０．４以下である必要があることが分かる。
【００８７】
（ｃ）Ｍ／Ｐが０．３０と０．４０の間にあっても、不飽和二重結合を有する化合物と光重合開始剤の比率（Ｉ／Ｍ）が０．１０である比較例５，６では、飽和露光量が３００ｍＪ／ｃｍ２を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。これに対し、Ｉ／Ｍが０．１５である実施例１〜３においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、Ｍ／Ｐが０．３０と０．４０の間にあって、かつ、Ｉ／Ｍが０．１５以上である必要があることが分かる。
【００８８】
（２）次に緑色感光性組成物について考察する。
【００８９】
（ａ）Ｍ／Ｐが０．２０である比較例７，８においては、飽和露光量が３００ｍＪ／ｃｍ２を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。これに対し、Ｍ／Ｐが０．４０である実施例５，６においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、Ｍ／Ｐが０．３以上である必要があることが分かる。
【００９０】
（ｂ）Ｍ／Ｐが０．８０である比較例９，１０では、ツノ段差が０．４μｍを超えている。これに対し、Ｍ／Ｐが０．６０である実施例７，８においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、Ｍ／Ｐが０．４以下である必要があることが分かる。
【００９１】
（ｃ）Ｍ／Ｐが０．４０と０．６０の間にあっても、Ｉ／Ｍが０．１０である比較例１１，１２では、飽和露光量が３００ｍＪ／ｃｍ２を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。これに対し、Ｉ／Ｍが０．１５である実施例５，７においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、Ｍ／Ｐが０．３０と０．４０の間にあって、かつ、Ｉ／Ｍが０．１５以上である必要があることが分かる。
【００９２】
（３）次に青色感光性組成物について考察する。
【００９３】
（ａ）Ｍ／Ｐが０．４０である比較例１３，１４においては、ツノ段差が０．４μｍを超えている。これに対し、Ｍ／Ｐが０．６０である実施例９，１０においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、実用に耐える感度を有し、しかも、ツノ段差を小さくするためには、Ｍ／Ｐが０．３以上である必要があることが分かる。
【００９４】
（ｂ）他方、Ｍ／Ｐが１．６０である比較例１５，１６においても、ツノ段差が０．４μｍを超えている。これに対し、Ｍ／Ｐが１．４０である実施例１１，１２においては、感度も良好であり、また、ツノ段差も小さい。このことから、Ｍ／Ｐが小さすぎても大きすぎてもツノ段差が大きくなり、このツノ段差を０．４μｍとして、しかも、実用に耐える感度を有するためには、Ｍ／Ｐが０．６０〜１．４０である必要があることが分かる。
【００９５】
（ｃ）Ｍ／Ｐが０．６０と１．４０の間にあっても、Ｉ／Ｍが０．１５である比較例１７では、飽和露光量が３００ｍＪ／ｃｍ２を超えており、その感度が低く、実用に耐えない。また、Ｉ／Ｍが０．１５である比較例１８では、感度は良好であるものの、パターン形状がオーバーハング形状であって、実用に耐えない。これに対し、Ｉ／Ｍが０．３３である実施例９，１１においては、感度も良好であり、ツノ段差も小さく、パターンの断面形状も順テーパー状である。このことから、実用に耐える感度を有し、ツノ段差を小さくし、かつ、順テーパー状とするためには、Ｍ／Ｐが０．６０と１．４０の間にあって、かつ、Ｉ／Ｍが０．３３以上である必要があることが分かる。
【符号の説明】
【００９６】
１    カラーフィルタ
２    透明基板
３    ブラックマトリクス
４    着色層
４ａ  赤色着色層
４ｂ  緑色着色層
４ｃ  青色着色層
５    オーバーコート層
６    ツノ段差
【図１】
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【図２】
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