(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の上に、０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲の膜厚を有する反射率低減層と、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層とがこの順で積層して形成されたブラックマトリクスと、
を具備し、
前記反射率低減層は、
前記膜厚と単位膜厚あたりの光学濃度とを掛け算して得られる実効的な光学濃度が０以上、０．４以下の範囲にある透明樹脂層からなり、
前記遮光層は、
前記反射率低減層を半硬化してから前記反射率低減層上に積層して形成され、
前記透明基板を通して測定された前記ブラックマトリクスの反射率は、
アルミニウム膜の反射率を基準として、光の波長のそれぞれが４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍである場合で、０．０５％以上、０．３％以下の範囲にある
表示装置用基板。
【請求項２】
透明基板と、
前記透明基板の上に、０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲の膜厚を有する反射率低減層と、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層とがこの順で積層して形成されたブラックマトリクスと、
を具備し、
前記反射率低減層は、
前記膜厚と単位膜厚あたりの光学濃度とを掛け算して得られる実効的な光学濃度が０以上、０．４以下の範囲にある、色材が黒色色材からなる半透明樹脂層からなり、
前記遮光層は、
前記反射率低減層を半硬化してから前記反射率低減層上に積層して形成され、
前記透明基板を通して測定された前記ブラックマトリクスの反射率は、
アルミニウム膜の反射率を基準として、光の波長のそれぞれが４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍである場合で、０．０５％以上、０．３％以下の範囲にある
表示装置用基板。
【請求項３】
前記ブラックマトリクスは、複数の画素開口部を有し、
前記画素開口部のそれぞれに、青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタの画素パターンが配設されている
請求項１又は２に記載の表示装置用基板。
【請求項４】
透明基板上に、０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲の膜厚を有し、前記膜厚と単位膜厚あたりの光学濃度とを掛け算して得られる実効的な光学濃度が０以上、０．４以下の範囲にあり、透明樹脂層、又は、色材が黒色色材からなる半透明樹脂層である反射率低減層となる第一層を塗布し、
前記第一層を半硬化させ、
前記第一層上に、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層となる第二層を塗布し、
一つのフォトマスクを用いて、前記第一層及び前記第二層を一括して露光し、
１回の現像によって、前記透明基板上に形成された前記第一層及び前記第二層から、前記反射率低減層上に前記遮光層が積層されたブラックマトリクスを形成することにより、
前記透明基板を通して測定された前記ブラックマトリクスの反射率を、アルミニウム膜の反射率を基準として、光の波長のそれぞれが４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍである場合で、０．０５％以上、０．３％以下の範囲にする
表示装置用基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表示装置用基板を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置用基板、表示装置用基板の製造方法、及び表示装置に関する。
本願は、２０１３年４月３０日に出願された特願２０１３−０９５７２２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な分野に、液晶表示装置が応用されている。カラーフィルタは、カラー表示を実現する液晶表示装置に必要不可欠な部品である。カラーフィルタは、例えばガラスなどのような透明基板の上に、例えば赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタなどの着色画素を備えている。各着色画素の間には、一般的に、コントラストを向上させるため、又は、液晶表示装置において対向基板上に設けられるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子の光による誤動作を防ぐために、ブラックマトリクス（遮光部）が備えられる。【０００３】
ブラックマトリクスの形成方法として、例えば、金属クロム薄膜をエッチングする方法が用いられる。しかしながら、コスト及び環境負荷の問題から、遮光材を含有した黒色感光性樹脂組成物を用いるフォトリソグラフィ法が適用される場合もある。【０００４】
黒色感光性樹脂組成物を用いるフォトリソグラフィ法によるブラックマトリクスの形成は、以下のように行う。【０００５】
最初に、例えばスピンコート又はスリットコート法などにより、透明基板の上に、黒色感光性樹脂組成物の塗膜が形成される。形成対象基板は、必要に応じて乾燥、加熱される。その後、形成対象基板に対して、所定のパターンを持つフォトマスクを介して露光処理が行われる。続いて、現像処理により形成対象基板の未露光部が除去され、加熱硬膜処理により、透明基板上に、ブラックマトリクスが形成される。【０００６】
ブラックマトリクスに要求される特性は、例えば遮光性、解像性、絶縁性などを含む。【０００７】
カラーフィルタを備える液晶表示装置を透明基板側から見た場合に、透明基板とブラックマトリクスとの界面において外光が反射する場合がある。この場合、液晶表示装置の画面に物が映り込み、色調が変化し、又は、表示品位が悪化する場合がある。このため、近年、反射率の低減及び反射光の色相（反射色度）を制御することが望まれている。【０００８】
液晶表示装置を用いた製品においては、意匠性がますます重要となっており、非点灯時の色味も重視される。非点灯時の色味は、液晶表示装置を構成するＴＦＴ素子、液晶分子、偏光板、カラーフィルタなどの各部材の反射色度に影響される。これらの各部材の中でも、カラーフィルタのブラックマトリクスは、比較的反射率が高く、また表示画面内に占める面積比率が高いため、反射色度に与える影響は大きい。そのため、ブラックマトリクスの反射率が高く、また、ブラックマトリクスの反射色がニュートラルブラックではない場合、特にモバイル機器にブラックマトリクスが組み込まれると、ベゼルと呼ばれる外枠部とブラックマトリクスとの一体感が損なわれることが問題となる。【０００９】
ＴＦＴ素子自体、偏光板、又は、カラーフィルタの着色画素の反射色度を調整することにより、液晶表示装置の非点灯時における色味を改善することが可能である。しかしながら、このような場合、点灯時の透過色度が変化する場合がある。これに対し、カラーフィルタのブラックマトリクスは光を透過しないため、点灯時の透過色度に影響を与えることなく、非点灯時の反射色度のみを調整することが可能である。そこで、ブラックマトリクスは、ブラックマトリクスの従来の特性を損なわずに低反射率であり、かつ、反射色がニュートラルブラックであること、すなわち、ブラックマトリクスの反射分光において可視光領域でフラットな特性が得られるであること、が望まれる。【００１０】
しかしながら、感光性樹脂組成物に黒色顔料を分散させた黒色感光性樹脂を用いて形成された従来のブラックマトリクスの反射率は、遮光性を決める顔料濃度に強く依存される。反射率を低くするためには、顔料濃度を低くする必要がある。顔料濃度を低くする場合には、遮光性を保つためにブラックマトリクスの膜厚を厚くする必要がある。ブラックマトリクスの膜厚が厚くなると、カラーフィルタの平坦性が損なわれ、液晶分子の配向不良が発生しやすくなる。逆に、薄膜のブラックマトリクスで十分な遮光性を得るためには、顔料濃度を高くする必要がある。顔料濃度を高くする場合、ブラックマトリクスの反射率が高くなる。すなわち、遮光性と低反射とがトレードオフの関係になるという問題がある。【００１１】
遮光性と反射防止性とのトレードオフを解決するための方法として、例えば特許文献１（日本国特開２００６−１５４８４９号公報）がある。特許文献１は、カーボンブラックと有機顔料とを同時に均一分散させた顔料分散液を用いた黒色感光性樹脂組成物、及び、金属膜を併用することにより、遮光性と低反射率とを両立することを開示する。【００１２】
しかしながら、カーボンブラックと有機顔料との双方を均一分散させることが可能な分散剤の選定は非常に困難である。また、光学濃度を高めるために金属膜を積層する工程が必要であり、工程増加に伴って生産性が低下する場合がある。さらに、金属膜を用いることでコストが高くなる場合がある。【００１３】
金属膜を用いることなく、遮光性と反射防止性とのトレードオフを解決するための方法として、例えば特許文献２（国際公開ＷＯ２０１０／０７０９２９号パンフレット）がある。特許文献２は、低光学濃度層と高光学濃度層とを積層した構成のブラックマトリクスを開示する。低光学濃度層は、例えば顔料を含む着色感光性樹脂組成物を用いて形成され、例えば厚さ２μｍである。高光学濃度層は、カーボンブラック（以下カーボンと略称する）又はチタンブラック含む黒色感光性樹脂組成物を用いて形成される。特許文献２の［０１００］段落及び［０１０２］段落には、低光学濃度層の材料が顔料と樹脂とを含むことが望ましいと記載されている。特許文献２の［０１０３］〜［０１０５］段落には、顔料種が例示されている。低光学濃度層が顔料を含む場合、反射光は、この低光学濃度層に含有される有機顔料によって色味を含むため、特許文献２では、反射光がニュートラルブラックとなるブラックマトリクスを形成することが難しい。特許文献２は、光の波長が４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍのそれぞれの反射率が０．０５〜０．３％の範囲内にあるニュートラル、かつ、低反射のブラックマトリクスを開示していない。特許文献２の請求項２における光学濃度が０．５以上の低光学濃度層では、反射率が高くなる場合がある。特許文献２では、カーボン低含有率の遮光層を用いる低光学濃度層の具体的な技術が開示されていない。特許文献２では、ニュートラル、かつ、低反射率を得るための低光学濃度層の最適膜厚も開示されていない。特許文献２には、例えば、青の領域の波長が４３０ｎｍ、緑の領域の波長５４０ｎｍ、赤の領域の波長６２０ｎｍ等、光の波長毎の光学定数や反射率が開示されておらず、更に、可視域の波長域でどのような反射色が生じるのかが開示されていない。【００１４】
これに対して、特許文献３（日本国特許第２８６１３９１号）は、遮光剤と樹脂とに加えて、補色顔料として青色、紫色などの顔料が加えられたブラックマトリックスを用いることにより、ニュートラルブラックを得ることを開示する。【００１５】
また、特許文献４（日本国特開２００５−７５９６５号公報）は、カーボンブラックとチタン酸窒化物とを併用することでニュートラルブラックを得ることを開示する。【００１６】
さらに、特許文献５（日本国特開２０１１−２２７４６７号公報）は、チタン窒化物と、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７９から選ばれる少なくとも１種の赤顔料とを併用することでニュートラルブラックを得ることを開示する。【００１７】
しかしながら、これらの特許文献３〜５は、ブラックマトリックス単体での反射色度をニュートラルブラックに近付けるには有効であるが、反射率低減効果はなく、いずれの方法であっても、透明基板を通じて測定されるブラックマトリックスの反射率は、１．０％以上となる。【００１８】
特許文献６（日本国特開２０１１−１９７５２１号公報）及び特許文献７（日本国特開平１０−３０１４９９号公報）は、クロム等の金属酸窒化物、金属膜の多層構成で反射率の低いブラックマトリクスを形成する技術を開示している。しかしながら、特許文献６，７に開示された技術は、例えば、特許文献６の段落［０００４］や、特許文献７の図８又は図９に開示されているように、反射率が５％前後と高く、好ましくない。光学干渉膜として、例えば、２層以上の多層膜を形成し、膜厚を調整することで、特定波長域にて低反射を実現できるが、この場合には、逆に、可視域全体で低反射を実現することは難しくなる。また、単層や２層の金属酸化物、金属酸窒化物、金属膜は、真空成膜等のコストが高いこと、加えて、エッチングによるパターン形成工程でクロムイオン等の金属イオンによる環境汚染が問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】日本国特開２００６−１５４８４９号公報
【特許文献２】国際公開２０１０／０７０９２９号パンフレット
【特許文献３】日本国特許第２８６１３９１号公報
【特許文献４】日本国特開２００５−７５９６５号公報
【特許文献５】日本国特開２０１１−２２７４６７号公報
【特許文献６】日本国特開２０１１−１９７５２１号公報
【特許文献７】日本国特開平１０−３０１４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、画面への写り込みを解消し、かつ、着色のないニュートラルな表示を可能とする表示装置用基板、表示装置用基板の製造方法、及び表示装置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】
【００２１】
本発明の第１態様に係る表示装置用基板は、透明基板と、前記透明基板の上に、０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲の膜厚を有する反射率低減層と、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層とがこの順で積層して形成されたブラックマトリクスと、を具備し、前記反射率低減層は、前記膜厚と単位膜厚あたりの光学濃度とを掛け算して得られる実効的な光学濃度が０以上、０．４以下の範囲にある透明樹脂層からなり、前記遮光層は、前記反射率低減層を半硬化してから前記反射率低減層上に積層して形成され、前記透明基板を通して測定された前記ブラックマトリクスの反射率は、アルミニウム膜の反射率を基準として、光の波長のそれぞれが４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍである場合で、０．０５％以上、０．３％以下の範囲にある。
本発明の第２態様に係る表示装置用基板は、透明基板と、前記透明基板の上に、０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲の膜厚を有する反射率低減層と、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層とがこの順で積層して形成されたブラックマトリクスと、を具備し、前記反射率低減層は、前記膜厚と単位膜厚あたりの光学濃度とを掛け算して得られる実効的な光学濃度が０以上、０．４以下の範囲にある、色材が黒色色材からなる半透明樹脂層からなり、前記遮光層は、前記反射率低減層を半硬化してから前記反射率低減層上に積層して形成され、前記透明基板を通して測定された前記ブラックマトリクスの反射率は、アルミニウム膜の反射率を基準として、光の波長のそれぞれが４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍである場合で、０．０５％以上、０．３％以下の範囲にある。
【００２２】
本発明の第１態様又は第２態様に係る表示装置用基板においては、前記ブラックマトリクスは、複数の画素開口部を有し、前記画素開口部のそれぞれに、青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタの画素パターンが配設されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の第３態様に係る表示装置用基板の製造方法は、透明基板上に、０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲の膜厚を有し、前記膜厚と単位膜厚あたりの光学濃度とを掛け算して得られる実効的な光学濃度が０以上、０．４以下の範囲にあり、透明樹脂層、又は、色材が黒色色材からなる半透明樹脂層である反射率低減層となる第一層を塗布し、前記第一層を半硬化させ、前記第一層上に、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層となる第二層を塗布し、一つのフォトマスクを用いて、前記第一層及び前記第二層を一括して露光し、１回の現像によって、前記透明基板上に形成された前記第一層及び前記第二層から、前記反射率低減層上に前記遮光層が積層されたブラックマトリクスを形成することにより、前記透明基板を通して測定された前記ブラックマトリクスの反射率を、アルミニウム膜の反射率を基準として、光の波長のそれぞれが４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍである場合で、０．０５％以上、０．３％以下の範囲にする。
【００２４】
本発明の第４態様に係る表示装置は、上記第１態様又は第２態様の表示装置用基板を備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の態様においては、画面への写り込みを解消し、かつ、着色のないニュートラルな表示を可能とする表示装置用基板、表示装置用基板の製造方法、及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る表示装置用基板の第１の例を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る表示装置用基板の第２の例を示す断面図である。
【図３】ブラックマトリクスの画素開口部に形成された赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタによって形成される画素パターンの一例を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係る表示装置用基板を備える液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係るブラックマトリクスの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】ブラックマトリクス表面に生じた外観不良の一例を示す図である。
【図７】実施例１、実施例３、実施例５における塗布条件でのプレ露光量と、ブラックマトリクスの反射率との関係を示すグラフである。
【図８】カラーフィルタを構成する青フィルタＢＦ、緑フィルタＧＦ、及び赤フィルタＲＦの消衰係数のデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、説明を省略するか又は必要な場合のみ説明を行う。
【００２８】
本実施形態においては、特徴的な部分についてのみ説明し、通常の表示装置の構成要素と差異のない部分については説明を省略する。
【００２９】
本実施形態は、液晶表示装置を例として説明するが、有機ＥＬ表示装置のような他の表示装置についても同様に本発明が適用可能である。
【００３０】
本実施形態においては、反射率低減層と、遮光層との２層を含むブラックマトリクスを備えた表示装置用基板について説明する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る表示装置用基板の第１の例を示す断面図である。
【００３２】
表示装置用基板１は、透明基板２、ブラックマトリクスＢＭ、オーバーコート層（透明樹脂層）３を具備する。
【００３３】
透明基板２としては、例えばガラスが用いられる。
【００３４】
透明基板２の第１の平面の上には、ブラックマトリクスＢＭが形成される。ブラックマトリクスＢＭは、平面視で、マトリクス状に配列された複数の画素開口部を形成する。
【００３５】
ブラックマトリクスＢＭの形成された透明基板２の上には、オーバーコート層３が形成される。
【００３６】
ブラックマトリクスＢＭは、反射率低減層４と遮光層５とを含む。ブラックマトリクスＢＭは、透明基板２の上に、反射率低減層４、遮光層５、の順で形成される。
【００３７】
この図１の表示装置用基板１が表示装置に備えられる場合には、透明基板２の第２の平面（第１の平面と反対側の面）が観察者に向き、オーバーコート層３が液晶層に向く。
【００３８】
したがって、表示装置に表示装置用基板１が備えられた状態において、ブラックマトリクスＢＭは、液晶層側（液晶層に近い位置）に遮光層５が配置され、観察者側（観察者に近い位置）に反射率低減層４が配置される。
【００３９】
本実施形態において、遮光層５は、例えば、遮光性色材の主材（主体、主剤、又は、主成分）がカーボンであるとする。ここで、遮光性色材の主材とは、質量比率において、遮光性色材の全材料の質量に対して、５０％を越える質量を持つ材料である。
【００４０】
反射率低減層４の膜厚は、例えば、およそ０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲とし、かつ、反射率低減層４の光学濃度は、およそ０以上、０．４以下の範囲とする。
【００４１】
反射率低減層４の材料として、遮光性色材として減法混色の関係にある２種以上の有機顔料を含む半透明樹脂を、採用することができる。このような減法混色の関係にある２種以上の有機顔料は、混色によって黒っぽい色を生じさせる有機顔料を意味する。また、本発明における減法混色の関係にある２種以上の有機顔料とは、２種以上の顔料を混ぜることで可視域において広範囲に光の透過率を下げることができる有機顔料である。例えば、青色顔料と赤色顔料を混ぜることによって減法混色を生じさせることが可能である。また、紫色顔料と黄色顔料を混ぜることによって減法混色を生じさせることも可能である。他にも、公知の顔料の組合せが挙げられる。反射率低減層４の色を黒や灰色に近づけるために、上記顔料に、反射色調整用の有機顔料を更に加えることができる。本発明に適用できる有機顔料は、後述する。２種以上の有機顔料に、遮光性色材の主材として、さらに、カーボンを加えてもよい。
また、反射率低減層は、透明樹脂層であってもよい。
また、反射率低減層は、少なくともカーボンを含む半透明樹脂で構成されてもよい。反射率低減層を構成する半透明樹脂は、濃度０．４以下の半透明さを有する樹脂であってもよい。
【００４２】
なお、本実施形態に係る反射率低減層４の光学濃度は、通常標記の単位膜厚（１μｍ）あたりの光学濃度でない。本実施形態に係る反射率低減層４は、およそ０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲内の膜厚で形成される。本実施形態に係る反射率低減層４の光学濃度は、膜厚と、単位膜厚あたりの光学濃度とを掛け算して得られる実効的な光学濃度とする。
【００４３】
透明基板２を通して測定されたブラックマトリクスＢＭの反射率は、例えば、アルミニウム膜の反射率を基準として、およそ０．０５以上、０．３％以下の範囲とする。例えば、ブラックマトリクスＢＭの反射率は、Ｃ光源および顕微分光光度計（例えば、大塚電子社製  ＬＣＦ−１１００）を用いて、アルミニウムの蒸着膜（以下、アルミニウム膜）を測定の基準１００％として測定される。ここで、透明基板２を通してブラックマトリクスＢＭの反射率を測定するとは、ブラックマトリクスＢＭが形成されていない透明基板２の面に光を入射させて、透明基板２を透過した光をブラックマトリクスＢＭに照射し、ブラックマトリクスＢＭから反射された光を測定することによって行われる。
【００４４】
透明基板２を通して測定されるブラックマトリクスＢＭの反射率については、例えば、およそ光の波長が４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍのそれぞれである場合、ブラックマトリクスＢＭの反射率は、小さく、およそ０．０５％以上、０．３％以下の範囲内に含まれるとする。例えば、測定波長は、およそ光の波長５５０ｎｍを代表値としてもよく、４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍの測定波長によって反射率で測定されてもよい。反射率（％）の測定精度は、例えば、およそ±０．０４ポイントとする。
【００４５】
光学濃度ＯＤは、光学濃度計（例えば、グレタグマクベス社製  Ｄ２００−ＩＩ）を測定に用いる。
【００４６】
遮光性の主材としてカーボンを用いることは、具体的には透明樹脂の母材に、色材として、固形比で５０質量％以上のカーボンを含有することを意味する。
【００４７】
図２は、本実施形態に係る表示装置用基板の第２の例を示す断面図である、この表示装置用基板６は、カラーフィルタ基板である。
【００４８】
ブラックマトリクスＢＭの形成された透明基板２の上に、カラーフィルタＣＦが形成される。カラーフィルタＣＦの上に、オーバーコート層３が形成される。
【００４９】
図３は、ブラックマトリクスＢＭが複数の画素開口部を有し、この画素開口部に形成された赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦによって構成される画素パターンの一例を示す平面図である。
【００５０】
表示装置用基板６においては、画素ごとに、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦのいずれかが配置される。
【００５１】
画素開口部の形状は、図３のような矩形状に限定されず、例えば、平行四辺形状、Ｖ字形状（ｄｏｇｌｅｇｇｅｄ  ｓｈａｐｅ）が一方向に連結している形状など、少なくとも向き合う２辺が平行な多角形であればよい。
【００５２】
複数色の画素パターンを備える表示装置用基板６は、白色発光の液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置に適用可能である。
【００５３】
上記図２及び図３の表示装置用基板６のオーバーコート層３の上には、透明導電膜（ＩＴＯ）などのような透明な導電性酸化物の層又はパターンが形成されてもよい。
【００５４】
図４は、本実施形態に係る表示装置用基板６を備える液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【００５５】
液晶表示装置７は、液晶パネル８を備える。液晶パネル８は、アレイ基板９と、液晶層１０と、表示装置用基板６とを備える。アレイ基板９と表示装置用基板６とは、液晶層１０を介して、向き合っている。
【００５６】
この図４において、表示装置用基板６のオーバーコート層３の上には、配向膜１１が形成されている。観察者は、透明基板６を介して液晶表示装置７に表示される画像を観察する。配向膜１１は、配向膜１１及び配向膜１７（後述）によって液晶層１０を挟むように、液晶層１０に接して配置されている。
【００５７】
アレイ基板９は、透明基板１２と、絶縁層（透明樹脂）１３ａ〜１３ｃと、金属配線１４と、共通電極１５と、画素電極１６と、配向膜１７とを備える。
【００５８】
透明基板１２としては、例えば、ガラス板が用いられる。
【００５９】
透明基板１２の第１の平面の上には、絶縁層１３ａが形成される。絶縁層１３ａの上には、金属配線１４が形成される。
【００６０】
金属配線１４は、平面視で、すなわち、垂直方向において、ブラックマトリクスＢＭと重なる位置に形成される。換言すれば、観察者側が透明基板１２の表示面（ブラックマトリクスＢＭが形成されていない面）を見た場合に、金属配線１４は、ブラックマトリクスＢＭの下に位置する。
【００６１】
金属配線１４が形成された絶縁層１３ａの上には、絶縁層１３ｂが形成される。絶縁層１３ｂの上には、板状の共通電極１５が形成される。共通電極１５が形成された絶縁層１３ｂの上には、絶縁層１３ｃが形成される。絶縁層１３ｃの上には、画素電極１６が形成される。
【００６２】
画度電極１６は、例えば、平面視で櫛歯状に形成される。また、画素電極１６は、図４の断面に対して垂直な長手方向を持つストライプパターンでもよい。
【００６３】
画素電極１６が形成された絶縁層１３ｃの上には、配向膜１７が形成される。
【００６４】
図４のアレイ基板９については、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのアクティブ素子も備えられる。
【００６５】
アレイ基板９の配向膜１７は、配向膜１１及び配向膜１７によって液晶層１０を挟むように、液晶層１０に接して配置されている。アレイ基板９の透明基板１２の第２の平面は、液晶表示装置７の内部側に位置する。
【００６６】
液晶層１０は、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むとしてもよく、正の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むとしてもよい。
【００６７】
図４では、液晶表示装置７の偏光フィルム、位相差フィルム、及び、バックライトユニットなどが省略されている。
【００６８】
液晶表示装置７は、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）又はＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）と呼称される液晶駆動方式を採用するが、例えば、ＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）、又は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）などの各種の方式及び配向モードを適用することができる。
【００６９】
表示装置用基板６及びアレイ基板９の電極構造も適宜変更することができる。
【００７０】
ここで、表示装置に、上記の表示装置用基板６に代えて表示装置用基板１を備える場合について説明する。
【００７１】
フィールドシーケンシャル駆動の液晶表示装置は、例えば、アクティブ素子の配列を備えるアレイ基板と表示装置用基板１とを、液晶層１０を介して貼り合せた液晶パネルを備える。また、フィールドシーケンシャル駆動の液晶表示装置は、青色発光、緑色発光、赤色発光のＬＥＤ素子を用いるバックライトユニットを備える。これにより、液晶表示装置が表示装置用基板１を備える場合であってもカラー表示可能である。
【００７２】
表示装置用基板１を備える有機ＥＬ表示装置は、例えば、アクティブ素子の配列と青色発光、緑色発光、赤色発光の有機ＥＬ素子とを備えるアレイ基板と、表示装置用基板１とを備えることで、カラー表示可能である。
【００７３】
以下に、ブラックマトリクスＢＭの製造方法について説明する。
【００７４】
図５は、本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭの製造方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭの製造方法に含まれる露光工程は、ブラックマトリクスＢＭのネガパターン（ブラックマトリクスが形成される部分が透明）を持つフォトマスク１枚を用いて露光される。本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭの製造方法は、露光工程の前に、図５に示されるように、少なくとも反射率低減層をプレ露光又は予備加熱などによって半硬化とする工程を含む。
【００７５】
本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭの製造方法は、具体的には、反射率低減層４（第一層）を塗布する工程（ステップＳＴ１）、反射率低減層４を半硬化とする工程（ステップＳＴ２）、遮光層５（第二層）を塗布する工程（ステップＳＴ３）、反射率低減層４と遮光層５とを乾燥する工程（ステップＳＴ４）、１枚のフォトマスクを用いて、反射率低減層４と遮光層５とを露光する工程（ステップＳＴ５）、反射率低減層４と遮光層５とを一括して現像し、反射率低減層４上に遮光層５が積層されたブラックマトリクスＢＭのパターンを形成する工程（ステップＳＴ６）、反射率低減層４と遮光層５とを硬膜し、ブラックマトリクスＢＭを形成する工程（ステップＳＴ７）、を含む。
【００７６】
なお、「反射率低減層４を半硬化させる」とは、ステップＳＴ６の現像工程で、反射率低減層４と遮光層５とを一括して現像できること、及び、現像後に形状不良及び残渣が生じない程度に熱線又は光を反射低減層４に照射することを意味する。例えば、プレ露光を実施しない場合、透明基板２と遮光層５との界面に塗布形成された反射率低減層４は、この遮光層５の塗布工程で遮光層５のレイヤに溶解吸収される場合がある。このように、反射率低減層４が消失すると、結果として、ブラックマトリクスＢＭ表面での反射率が増大する。しかしながら、反射率低減層４を遮光層５の塗布前に「半硬化」すると、ブラックマトリクスＢＭを低反射率化する機能が消失されない。反射率低減層４を「半硬化」とすることは、熱線、紫外線、電磁波、又は、熱伝導などによる熱を塗布後の反射率低減層４に付与する技術を適用することにより実現可能である。熱線、紫外線、電磁波、又は、熱を過剰に加えると、後の現像工程で残渣を生じる、又は、パターン形状不良を発生する場合がある。逆に、半硬化処理が不足すると、上述のように、反射率低減層４が、遮光層５塗布時に遮光層５に溶解吸収され、ブラックマトリクスＢＭの反射率が高くなる。
【００７７】
例えば、反射率低減層４の膜厚がおよそ０．９μｍ以上となると、遮光層５の現像工程で残渣を生じやすくなる。加えて、反射率低減層４が厚い場合、図６に示すように、ブラックマトリクスＢＭ表面に、好ましくないシワなどのような外観不良が生じやすい。
【００７８】
図６は、ブラックマトリクスＢＭの製造工程で反射率低減層４の膜厚がおよそ０．９μｍのブラックマトリクスＢＭの表面におけるシワ発生状態を、光学顕微鏡で撮影した写真の一例である。
【００７９】
以上説明した本実施形態に係る表示装置用基板１，６を用いることにより、薄膜で遮光性に優れ、透明基板２を通して測定された反射率を低くすることができ、かつ、透明基板２を通して測定されたブラックマトリックスＢＭの反射色をニュートラルブラックとすることができる。
【００８０】
本実施形態に係る表示装置用基板１，６を備えた表示装置は、画面への写り込みを少なくすることができ、一体感のあるベゼルとブラックマトリクスＢＭとを形成することができ、着色のないニュートラルな表示を実現することができ、優れた表示特性及び意匠性を得ることができる。
【００８１】
本実施形態に係るブラックマトリクスＢＭは、およそ膜厚１．５μｍ以下の薄膜でありながら、およそ４．０以上の高い光学濃度とおよそ０．３％以下の低い反射率とを、両立させることができる。
【００８２】
更に、ガラスと反射率低減層との界面における反射率低減層のカーボン濃度が低く、反射率低減層の膜厚も薄いため、次のような効果も得られる。
（１）透明基板上におけるカーボンなどの色材の残渣を減少させることができる。
（２）より細いパターンを有するブラックマトリクスの形成の再現性を向上させることができる。
（３）所望のブラックマトリクスのパターン形状が得られ、剥がれを抑制することができる。
【実施例】
【００８３】
以下の説明において、反射率低減層４の実効の光学濃度は、例えば、ＯＤ０（＝実効の光学濃度ゼロ）、ＯＤａ０．３５（＝実効の光学濃度０．３５）などと表記する。単位膜厚あたりの光学濃度ＯＤは、［／μｍ］のような単位を付記する（１μｍあたりの光学濃度）。なお、実効の光学濃度は、単位膜厚あたりの光学濃度に、反射率低減層４の膜厚を掛けることにより算出可能である。遮光層５の実効の光学濃度は、ＯＤｂと表記する。【００８４】
［反射率低減部材Ａの調整］（透明樹脂、ＯＤ０／μｍ）
およそ２０．３５ｇのビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製「Ｖ２５９−ＭＥ」固形分５６．１％）に対し、およそ０．２４ｇのジペンタエリスリトールペンタ／ヘキサアクリレート混合物（日本化薬社製「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」）、およそ０．２４ｇの光重合開始剤（ＡＤＥＫＡ社製「ＮＣＩ−８３１」）、およそ７７．０７ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７７．０７ｇを加え、よく攪拌し、およそ１００ｇの反射率低減部材（固形分およそ１４．０％、光学濃度およそ０．０／μｍ）が作製される。【００８５】
［反射率低減部材Ｂの調整］（ＯＤ０．５／μｍ）
およそ１８．４２ｇのビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製「Ｖ２５９−ＭＥ」固形分５６．１％）に対し、およそ２．１８ｇのジペンタエリスリトールペンタ／ヘキサアクリレート混合物（日本化薬社製「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」）、およそ０．２３ｇの光重合開始剤（ＡＤＥＫＡ社製「ＮＣＩ−８３１」）、およそ４．８５ｇのカーボンブラックのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（固形分およそ２６．０％、固形分中の顔料濃度およそ７５．０質量％）、およそ７４．３３ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７４．３３ｇを加え、よく攪拌し、およそ１００ｇの反射率低減部材Ｂ（固形分およそ１４．０％、カーボンブラック顔料濃度およそ６．７５質量％、光学濃度およそ０．５／μｍ）が作製される。【００８６】
［反射率低減部材Ｃの調整］（ＯＤ１．０／μｍ）
およそ１６．４８ｇのビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製「Ｖ２５９−ＭＥ」固形分およそ５６．１％）に対し、およそ２．０２ｇのジペンタエリスリトールペンタ／ヘキサアクリレート混合物（日本化薬社製「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」）、およそ０．２１ｇの光重合開始剤（ＡＤＥＫＡ社製「ＮＣＩ−８３１」）、およそ９．６９ｇのカーボンブラックのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（固形分およそ２６．０％、固形分中の顔料濃度およそ７５．０質量％）、およそ７１．５９ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、よく攪拌し、およそ１００ｇの反射率低減部材Ｃ（固形分およそ１４．０％、カーボンブラック顔料濃度およそ１３．５質量％、光学濃度およそ１．０／μｍ）が作製される。【００８７】
［反射率低減部材Ｄの調整］（ＯＤ１．７／μｍ）
およそ１１．５５ｇのビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製「Ｖ２５９−ＭＥ」固形分５６．１％）に対し、およそ２．３８ｇのジペンタエリスリトールペンタ／ヘキサアクリレート混合物（日本化薬社製「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」）、およそ０．８４ｇの光重合開始剤（ＡＤＥＫＡ社製「ＮＣＩ−８３１」）、およそ１６．５１ｇのカーボンブラックのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（固形分およそ２６．０％、固形分中の顔料濃度およそ７５．０質量％）、およそ６８．７１ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、よく攪拌し、およそ１００ｇの反射率低減部材Ｄ（固形分およそ１４．０％、カーボンブラック顔料濃度およそ２３質量％、光学濃度およそ１．７／μｍ）が作製される。【００８８】
［反射率低減部材Ｈの調整］（ＯＤ１．０／μｍ）
およそ１４．４９ｇのアクリル樹脂のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液（固形分２０．０％）に対し、およそ３．４８ｇのジペンタエリスリトールペンタ／ヘキサアクリレート混合物（東亞合成社製「Ｍ４０２」）、およそ１．７４ｇの光重合開始剤（ＢＡＳＦジャパン社製「ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ３７９」）、およそ２１．６１ｇのＣ．Ｉ．ピグメントレッド２５４のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（固形分およそ２０．０％、固形分中の顔料濃度およそ７０．０重量％）、およそ２１．６１ｇのＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（固形分およそ２０．０％、固形分中の顔料濃度およそ７０．０重量％）、及びおよそ３７．０７ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加える。この混合物をよく攪拌し、およそ１００ｇの反射率低減部材Ｈ（固形分およそ２２．０％、レッド顔料濃度およそ１３．７５質量％、ブルー顔料濃度およそ１３．７５質量％、光学濃度およそ１．０／μｍ）が作製される。【００８９】
［遮光部材Ｅの調整］（ＯＤ３．８／μｍ）
およそ４．０７ｇのビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製「Ｖ２５９−ＭＥ」固形分およそ５６．１％）に対し、およそ１．４９ｇのジペンタエリスリトールペンタ／ヘキサアクリレート混合物（日本化薬社製「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」）、およそ０．５３ｇの光重合開始剤（ＡＤＥＫＡ社製「ＮＣＩ−８３１」）、およそ３７．３３ｇのカーボンブラックのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（固形分およそ２６．０％、固形分中の顔料濃度およそ７５．０質量％）、およそ５６．５９ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、よく攪拌し、およそ１００ｇの遮光部材Ｅ（固形分およそ１４．０％、カーボンブラック顔料濃度およそ５２質量％、光学濃度およそ３．８／μｍ）が作製される。【００９０】
［遮光部材Ｆの調整］（ＯＤ４．０／μｍ）
およそ３．５５ｇのビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製「Ｖ２５９−ＭＥ」固形分およそ５６．１％）に対し、およそ１．４２ｇのジペンタエリスリトールペンタ／ヘキサアクリレート混合物（日本化薬社製「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」）、およそ０．５０ｇの光重合開始剤（ＡＤＥＫＡ社製「ＮＣＩ−８３１」）、およそ３８．７７ｇのカーボンブラックのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（固形分およそ２６．０％、固形分中の顔料濃度およそ７５．０質量％）、およそ５６．５９ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、よく攪拌し、およそ１００ｇの遮光部材Ｆ（固形分およそ１４．０％、カーボンブラック顔料濃度およそ５４質量％、光学濃度およそ４．０／μｍ）が作製される。【００９１】
［遮光部材Ｇの調整］（ＯＤ４．２／μｍ）
およそ２．９０ｇのビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂（新日鉄住金化学社製「Ｖ２５９−ＭＥ」固形分およそ５６．１％）に対し、およそ１．３５ｇのジペンタエリスリトールペンタ／ヘキサアクリレート混合物（日本化薬社製「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」）、およそ０．４８ｇの光重合開始剤（ＡＤＥＫＡ社製「ＮＣＩ−８３１」）、およそ４０．５６ｇのカーボンブラックのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液（固形分およそ２６．０％、固形分中の顔料濃度およそ７５．０質量％）、およそ５４．７１ｇのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え、よく攪拌し、およそ１００ｇの遮光部材Ｇ（固形分およそ１４．０％、カーボンブラック顔料濃度およそ５６．５質量％、光学濃度およそ４．２／μｍ）が作製される。【００９２】
［実施例１］
ガラス基板（コーニング社製「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」）の上に、スピンコート法により反射率低減部材Ｂが塗布形成される。乾燥後、作製対象基板は、およそ９０℃のホットプレートでおよそ１分間プレベークされる。このとき、反射率低減部材Ｂのプレベーク後の膜厚がおよそ０．５μｍになるように、コート時の回転数が調整される。次に、超高圧水銀ランプ（照度２６ｍＷ／ｃｍ２）を用いて反射率低減層４の塗膜全体に紫外光がおよそ４０ｍＪ／ｃｍ２で照射され、プレ露光される。プレ露光は、反射率低減層４を「半硬化」とする技術に相当する。続いて、反射率低減層４の上に、スピンコート法により遮光部材Ｅの塗膜が形成される。このとき、硬膜後に得られるブラックマトリックスＢＭの光学濃度がおよそ４．５となるように膜厚が調整される。さらに、作製対象基板は、およそ９０℃のホットプレートで３０秒間プレベークされる。次に、ブラックマトリクスのパターンを持つフォトマスクを介し、超高圧水銀ランプ（照度およそ２６ｍＷ／ｃｍ２）を用いて反射率低減層４と遮光層５とを含む２層の膜に、紫外光がおよそ１００ｍＪ／ｃｍ２で照射される。続いて、作製対象基板は、およそ２．５質量％の炭酸ナトリウム水溶液で現像され、およそ２３０℃のクリーンオーブンで２０分間ベークすることで硬膜され、反射率低減層４と遮光層５との膜厚がおよそ１．１μｍのブラックマトリックスＢＭが形成される。【００９３】
上述の図１に示すように、このブラックマトリクスＢＭのパターンを覆うように、熱硬化性のアクリル樹脂がおよそ膜厚１μｍで塗布され、アクリル樹脂が硬膜され、オーバーコート層３が形成され、表示装置用基板１が作製される。ガラスである透明基板２を通して測定されたブラックマトリクスＢＭの反射率は、顕微分光の測定装置を用い、光の波長およそ５５０ｎｍで、およそ０．１５％となる。オーバーコート層３の膜厚は変更可能である。【００９４】
［実施例２］
実施例２では、反射率低減部材Ａを用い、膜厚およそ０．３μｍで、反射率低減層４が塗布形成される。上記の実施例１と同様に、反射率低減層４の塗膜全体に紫外光が、およそ４０ｍＪ／ｃｍ２で照射され、プレ露光される。続いて、反射率低減層４の上に、スピンコート法により遮光部材Ｅが塗膜され、遮光層５が形成される。以下、上記の実施例１と同様に、フォトマスクを用いた露光、現像、硬膜が行われ、ブラックマトリクスＢＭが形成される。ブラックマトリクスＢＭのパターンを覆うように、熱硬化性のアクリル樹脂が膜厚およそ１μｍで塗布され、硬膜され、オーバーコート層３が形成され、表示装置用基板１が作製される。【００９５】
ガラスである透明基板２を通して測定されたブラックマトリクスＢＭの反射率は、顕微分光の測定装置を用い、光の波長およそ５５０ｎｍで、およそ０．２２％となる。【００９６】
［実施例３］
実施例３では、反射率低減部材Ｂを用い、膜厚およそ０．３μｍで、反射率低減層４が塗布形成される。上記の実施例１と同様に、反射率低減層４の塗膜全体に紫外光が、およそ４０ｍＪ／ｃｍ２で照射され、プレ露光される。続いて、反射率低減層４の上に、スピンコート法により遮光部材Ｅが塗膜され、硬膜後に膜厚およそ１．１μｍになるように遮光層５が形成される。以下、上記の実施例１と同様に、フォトマスクを用いた露光、現像、硬膜が行われ、ブラックマトリクスＢＭが形成される。ブラックマトリクスＢＭのパターンを覆うように、熱硬化性のアクリル樹脂が膜厚およそ１μｍで塗布され、硬膜され、オーバーコート層３が形成され、表示装置用基板１が作製される。【００９７】
ガラスである透明基板２を通して測定されたブラックマトリクスＢＭの反射率は、顕微分光の測定装置を用い、光の波長およそ５５０ｎｍで、およそ０．２９％となる。【００９８】
［実施例４〜７］
実施例４〜７では、下記の表１に示すように、それぞれ反射率低減部材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｈを用い、膜厚およそ０．７μｍ、又は、膜厚およそ０．４μｍで、反射率低減層４が塗布形成される。上記の実施例１と同様に、反射率低減層４の塗膜全体に紫外光が、およそ４０ｍＪ／ｃｍ２で照射され、プレ露光される。続いて、反射率低減層４の上に、スピンコート法により、遮光部材Ｅが塗膜され、硬膜後に膜厚およそ１．１μｍになるように遮光層５が形成される。以下、上記の実施例１と同様に、フォトマスクを用いた露光、現像、硬膜が行われ、ブラックマトリクスＢＭが形成される。ブラックマトリクスＢＭのパターンを覆うように、熱硬化性のアクリル樹脂が膜厚およそ１μｍで塗布され、硬膜され、オーバーコート層３が形成され、表示装置用基板１が作製される。【００９９】
ガラスである透明基板２を通して測定されたブラックマトリクスＢＭの反射率は、顕微分光光度計である測定装置を用い、光の波長およそ５５０ｎｍで、実施例４ではおよそ０．１８％、実施例５ではおよそ０．１４％、実施例６ではおよそ０．３０％となる。【０１００】
［実施例１〜７と比較例１〜６の説明］
表１及び表２は、上記実施形態に係る表示装置用基板１の実施例１〜７と、他の表示装置用基板である比較例１〜６との対比を示す。【０１０１】
【表１】
0005704262.tif 000002
【０１０２】
【表２】
0005704262.tif 000003
【０１０３】
表３は、上記の実施例１〜３のブラックマトリクスＢＭの、透明基板２を通して測定されたＣＩＥ  Ｌａｂ色空間表示系での色度ａ＊、ｂ＊の値を示す。【０１０４】
【表３】
0005704262.tif 000004
【０１０５】
２層のブラックマトリクスＢＭの色度は、ａ＊、ｂ＊の値で、およそ±１．０の小さな範囲に含まれ、色づきのないニュートラル色であることが実証されている。【０１０６】
表４は、実施例１〜実施例７のそれぞれについて、光の波長およそ４３０ｎｍ、５４０ｎｍ、６２０ｎｍで、ブラックマトリクスＢＭの透明基板２を通して測定された反射率を示す。【０１０７】
【表４】
0005704262.tif 000005
【０１０８】
実施例１〜６の上記の光波長の測定点において、反射率は、およそ０．０５以上、０．３％以下の範囲内に含まれる。したがって、表示装置用基板１のブラックマトリクスＢＭがほぼニュートラルな反射特性を持つことが確認できる。【０１０９】
以下に、比較例１〜６の説明を行う。【０１１０】
比較例１〜４については、上記の表２に示されるように、比較的カーボン濃度の高い反射率低減部材Ｃ又は反射率低減部材Ｄが用いられる。また、比較例１の遮光層は、遮光部材Ｆを用いて形成される。形成工程は、上記の実施例１と同様に、反射率低減層の塗布工程の後、プレ露光が実施される。【０１１１】
これらの比較例１〜４では、反射率低減層に含有されるカーボン濃度が高く、実効の光学濃度ＯＤａがいずれもおよそ０．５以上と高いため、ブラックマトリクスの反射率が高くなる。上記の表２に示されるように、比較例１〜４では、ブラックマトリクスの反射率が、およそ０．４％を超え、表示装置の視認性が低下する。【０１１２】
［比較例５］
比較例５は、上記の実施例１〜６、比較例１〜４と反射率低減層の硬化条件が異なる。【０１１３】
比較例５での反射率低減層は、予め２３０℃の硬膜処理を行って単層で形成される。【０１１４】
比較例５では、反射率低減部材Ｃを用い、およそ０．５μｍの塗布膜厚になるように透明基板２上に反射率低減膜が塗布形成される。反射率低減膜の計算上の光学濃度ＯＤａはおよそ０．５である。さらに、反射率低減膜を乾燥後、２３０℃の硬膜処理を行って、反射率低減層が形成される。この反射率低減層の上に、遮光部材Ｅを用いて光学濃度ＯＤｂ４．１８となる遮光層が積層され、乾燥及び露光、現像、硬膜処理を行ってブラックマトリクスのパターンが形成される。【０１１５】
比較例５のブラックマトリクスの反射率を、透明基板２を通じて測定したところ、光の波長５４０ｎｍで０．５８と高い反射率となった。加えて、このブラックマトリクスを透明基板２の表示面を目視観察したところ、干渉色と思われる著しい色ムラが観察され、好ましい結果が得られなかった。【０１１６】
［比較例６］
比較例６は、上記の実施例１〜６、比較例１〜５と異なり、反射率低減層の半硬化処理を省略し、反射率低減層の塗布後、乾燥のみを行って、直接、反射率低減層の上に遮光層を積層する製造方法を用いている。【０１１７】
比較例６では、反射率低減部材Ｃが、およそ０．４μｍの塗布膜厚になるように、透明基板２の上に塗布される。計算上の光学濃度ＯＤａは、およそ０．４である。この反射率低減層の塗布、乾燥後、遮光部材Ｅの光学濃度ＯＤｂがおよそ４．１８となるように、遮光部材Ｅが塗布される。さらに、乾燥、露光、現像、硬膜処理が実行され、ブラックマトリクスがパターン形成される。【０１１８】
このブラックマトリクスを顕微分光光度計で反射率測定すると、光の波長およそ５５０ｎｍで、およそ２．０％の極めて高い反射率となる。このブラックマトリクスを透明基板２の表示面を通じて目視観察したところ、比較例５で観察された色ムラは生じていなかった。【０１１９】
比較例６の結果は、反射率低減層の半硬化処理を省くと、この反射率低減層が遮光層に溶解吸収され、ブラックマトリクスの反射率は、カーボン濃度の高い遮光層についての反射率となる。【０１２０】
［半硬化処理の条件］
反射率低減層４の半硬化処理は、上述したように、ホットプレート又は赤外乾燥装置などの熱処理で実現される。しかしながら、紫外線などの電磁波を用いることで、短時間での半硬化処理を実施することができる。光源を用いた半硬化処理（プレ露光）を以下に例示する。【０１２１】
例えば荷スプレーコート、スピンコート、スリットコート、ロールコートなどのような塗布方法を用いて、反射率低減部材が、透明基板２上に、塗布され、反射率低減層４の塗膜が形成される。【０１２２】
反射率低減層４の塗膜は、例えば減圧乾燥又はプレベーク処理などにより塗膜中の残留溶剤を除去された後、塗膜全面を均一に露光する。露光光源としては、例えば、超高圧水銀灯、キセノン灯、カーボンアーク灯などのような従来公知の光源が用いられる。この際の露光量としては、例えば、現像処理により膜減りしなくなる露光量（以下「飽和露光量」という）を１００％とした場合の、およそ１５〜４０％程度の露光量とする。【０１２３】
飽和露光量のおよそ１５％以下の露光量で露光が行われた場合には、遮光部材の塗布により、反射率低減層の塗膜が遮光部材に含まれる溶剤により溶け出し、混ざり合い、透明基板と界面を形成する部分のカーボン濃度が高くなり、この結果、ブラックマトリクスの反射率が高くなる。飽和露光量のおよそ４０％以上の露光量で露光が行われた場合には、反射率低減膜の硬化が進み過ぎ、現像処理の際に、反射率低減膜が、十分に溶解されず、透明基板の上に残り、この結果、残渣が生じる場合がある。【０１２４】
図７は、実施例１、実施例３、実施例５における塗布条件でのプレ露光量と、ブラックマトリクスＢＭの反射率との関係を示すグラフである。【０１２５】
プレ露光量がおよそ２０ｍＪ／ｃｍ２以下では、反射率が高くなる傾向があり、プレ露光量がおよそ８０ｍＪ／ｃｍ２以上では、残渣を生じる傾向があり、好ましくない。しかしながら、プレ露光量が、例えば、およそ４０ｍＪ／ｃｍ２以上、６０ｍＪ／ｃｍ２以下の辺りでは、安定して、低反射率のブラックマトリクスＢＭを形成することができる。【０１２６】
なお、本発明は図７の半硬化処理条件及び露光手法に限定されないが、半硬化処理条件に適当な範囲が存在することが理解できる。【０１２７】
図８は、カラーフィルタを構成する青フィルタＢＦ、緑フィルタＧＦ、及び赤フィルタＲＦの消衰係数のデータを示す測定結果である。図８における測定においては、分光エリプソメータを用いて、光の波長ごとにフィルタの消衰係数を測定した。光の波長によって、青フィルタＢＦ、緑フィルタＧＦ、及び赤フィルタＲＦのそれぞれの色は、異なる消衰係数の値を有している。例えば、ガラスとブラックマトリクスとの界面に、青フィルタＢＦ、緑フィルタＧＦ、及び赤フィルタＲＦのうちいずれかが挿入された構成においては、図８に示すように、反射光が着色されることが理解できる。【０１２８】
［表示装置用基板１，６に適用可能な材料］
（感光性樹脂組成物）
ブラックマトリックスＢＭは、光学濃度の異なる２種の感光性樹脂組成物を用いて形成される。上記のように、光学濃度が低い感光性樹脂組成物を「反射率低減部材」、光学濃度が高い感光性樹脂組成物を「遮光部材」とする。反射率低減部材及び遮光部材は共に少なくとも樹脂、重合性モノマー、光重合開始剤、溶剤を含有する感光性樹脂組成物であって、これらに加え、遮光部材にはブラックマトリックスの膜厚およそ１μｍで、光学濃度がおよそ２．５以上となる範囲で黒色顔料が添加される。【０１２９】
（樹脂）
樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、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、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、ヒドロキシエチルアクリレートまたはメタクリレート、スチレンなどの内から３〜５種類程度のモノマーを用いて合成した、分子量５０００〜１０００００程度の樹脂が、好ましくは用いられる。【０１３０】
また、アクリル系樹脂の一部に不飽和二重結合を付加させた樹脂として、上記のアクリル樹脂、イソシアネート基と少なくとも１個以上のビニル基を有する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の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、現像性などの点から好ましく使用できる。【０１３１】
また、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）アクリレートなどの通常の光重合可能な樹脂など又はカルド樹脂も使用できる。【０１３２】
（重合性モノマー）
光重合性モノマーとしては、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、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、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどが用いられ、これらの成分は単独又は混合物として使用される。また、光重合性モノマーとして、各種変性（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレートなどが用いられてもよい。例えば、光重合性モノマーとして、二重結合当量が小さく高感度化が達成できる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ペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートが好適に用いられる。【０１３３】
光重合性モノマーの含有量としては、感光性樹脂組成物の固形分中およそ５〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくはおよそ１０〜１５重量％の範囲である。光重合性モノマーの含有量がこの範囲である場合、感光性樹脂組成物の感度、現像速度を生産上好適な水準に調整することができる。光重合性モノマーの含有量がおよそ５重量％以下の場合、黒色感光性樹脂組成物の感度が不足する。【０１３４】
（光重合開始剤）
光重合開始剤としては、従来公知の化合物を適宜使用することができるが、光を透過しない黒色感光性樹脂組成物に用いられた場合に高感度化を達成可能なオキシムエステル化合物が用いられることが好ましい。【０１３５】
オキシムエステル系化合物の具体例としては、例えば、２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）−１−［４−（フェニルチオ）フェニル］−１，２−オクタンジオン、１−（Ｏ−アセチルオキシム）−１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］エタノン（共にＢＡＳＦジャパン社製）などが用いられる。【０１３６】
光重合開始剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分中０．５〜１０．０重量％であることが好ましく、より好ましくはおよそ１．０〜５．０重量％の範囲である。光重合開始剤の含有量がおよそ１重量％以下の場合、感光性樹脂組成物の感度が不足する。一方、光重合開始剤の含有量がおよそ１０重量％以上の場合、ブラックマトリックスのパターン線幅が太りすぎる。【０１３７】
本発明の実施形態に用いられる感光性樹脂組成物には、上記の光重合開始剤と共に、他の光重合開始剤を併用することができる。他の光重合開始剤としては、例えば、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−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、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−オンなどのアセトフェノン系化合物、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などのベンゾイン系化合物、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、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、２−クロルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントンなどのチオキサントン系化合物、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−ピペロニル−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−トリアジンなどのトリアジン系化合物、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などのホスフィン系化合物、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ンなどのキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物などが用いられる。これらの光重合開始剤は１種または必要に応じて任意の比率で２種以上混合して用いることができる。他の光重合開始剤の含有量は、前記感光性樹脂組成物の固形分中０．１〜１重量％であることが好ましく、より好ましくは０．２〜０．５重量％の範囲である。【０１３８】
（溶剤）
溶剤としては、例えば、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、ジ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、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレ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、エチルエトキシプロピオネートなどが用いられる。【０１３９】
（黒色色材）
本発明の実施形態に用いられる黒色色材としては、例えば、カーボンブラック（本発明の実施形態ではカーボンとも表記）が好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ランプブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラックなどが用いられる。【０１４０】
（有機顔料）
赤色画素の形成に用いる赤色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９などが用いられる。また、赤色画素の色相を調整するために黄色顔料、橙色顔料を併用することも可能である。【０１４１】
黄色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、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、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、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、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４などが用いられる。【０１４２】
橙色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３などが用いられる。【０１４３】
緑色画素を形成するための緑色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７、１０、３６、３７、５８などが用いられる。緑色画素の色相を調整するために黄色顔料が併用されてもよい。黄色顔料としては、赤色画素の色相を調整するために併用可能な黄色顔料として例示された顔料が適宜用いられてもよい。【０１４４】
青色画素を形成するための青色顔料には、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４などが用いられる。青色画素の色相を調整するために紫色顔料が併用されてもよい。紫色顔料の具体例としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０などが用いられる。【０１４５】
上記の実施形態及び各実施例は、発明の趣旨が変わらない範囲で様々に変更して適用することができる。上記の実施形態及び各実施例は、自由に組み合わせて用いることができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１，６…表示装置用基板，２，１２…透明基板、３…オーバーコート層、ＢＭ…ブラックマトリクス、４…反射率低減層、５…遮光層、ＣＦ…カラーフィルタ、ＲＦ…赤フィルタ、ＧＦ…青フィルタ、ＢＦ…青フィルタ、７…液晶表示装置、８…液晶パネル、９…アレイ基板、１０…液晶層、１１，１７…配向膜、１３ａ〜１３ｃ…絶縁層、１４…金属配線、１５…共通電極、１６…画素電極。
【要約】
本発明の表示装置用基板は、透明基板と、前記透明基板の上に、反射率低減層と遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層とをこの順で積層して形成されるブラックマトリクスと、を具備し、前記反射率低減層の膜厚は、およそ０．１μｍ以上、０．７μｍ以下の範囲にあり、前記反射率低減層について、膜厚と単位膜厚あたりの光学濃度とを掛け算して得られる実効的な光学濃度が、およそ０以上、０．４以下の範囲にあり、前記透明基板を通して測定された前記ブラックマトリクスの反射率は、アルミニウム膜の反射率を基準として、およそ０．０５％以上、０．３％以下の範囲にある。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図６】
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