(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板上に塗布して、前記光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜を形成し、大気下にて前記塗膜の全面を露光して、前記光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を形成する屈折率調整層形成用層形成工程と、
感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用樹脂組成物を、前記屈折率調整層形成用層上に塗布して、遮光層形成用層を形成した後、前記遮光層形成用層をパターン露光する露光工程と、
露光された前記遮光層形成用層と前記屈折率調整層形成用層とを連続して現像することにより、遮光層および屈折率調整層を同一のパターン状に形成するパターニング工程と、
前記透明基板上の前記遮光層の開口部に着色層を形成する着色層形成工程と
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板上に塗布して、前記光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜を形成し、大気下にて前記塗膜の全面を露光して、前記光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を形成する屈折率調整層形成用層形成工程と、
感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用樹脂組成物を、前記屈折率調整層形成用層上に塗布して、遮光層形成用層を形成した後、前記遮光層形成用層をパターン露光する露光工程と、
露光された前記遮光層形成用層と前記屈折率調整層形成用層とを連続して現像することにより、遮光層および屈折率調整層を同一のパターン状に形成するパターニング工程と  を有することを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の表示装置に用いられるカラーフィルタ、ブラックマトリクス基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置の発達に伴って、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等のフラットパネルディスプレイの需要が増加している。最近では、テレビやパーソナルコンピューターの他にも、スマートフォン、タブレット端末等の多機能端末の普及が盛んになっており、益々フラットパネルディスプレイの市場は拡大する状況にある。
このような状況において、フラットディスプレイを構成する部材については、高品質なものが望まれている。特に、フラットパネルディスプレイにおいて、カラーフィルタの品質は表示品位そのものに影響することから、高い品質や意匠性が求められている。
【０００３】
一般的なカラーフィルタは、透明基板と、透明基板上にパターン状に形成された遮光層と、遮光層の開口部に形成された着色層とを有するものである。カラーフィルタをフラットパネルディスプレイに組み込む場合には、例えばカラーフィルタの透明基板が観察者側になるように配置される。フラットパネルディスプレイは、外光の影響を受けやすく、外光反射により視認性が低下するという課題を有している。
そこで、低反射の遮光層として、カーボンブラックやチタンブラック等の黒色色材がバインダー樹脂に分散された遮光性樹脂層を用いることが提案されている。しかしながら、遮光性樹脂層の反射率には限界があり、外光反射低減の効果は十分とはいえない。
【０００４】
また、最近では高精細化が要望され、画素の微細化が必要となっている。高精細化が進むと、表示領域における遮光層の占有面積の割合が多くなり、これに伴って遮光層での外光反射の影響が大きくなる。
【０００５】
遮光層での外光反射低減を目的として、特許文献１、２では、透明基板と遮光性樹脂層との間に反射制御層を設けることが提案されている。特許文献１においては、反射制御層としてカラーフィルタを構成する着色層を用いることが提案されており、特許文献２においては、反射制御層として青色色材または黒色色材を含有する着色層を用いることが提案されている。また、特許文献３では、屋内外、室内光下および太陽光下での、非表示領域における額縁遮光部の黒色の締りを良くし、高級感を付与することを目的として、額縁遮光部として樹脂成分にピグメントが分散された遮光性樹脂層を用いること、および、額縁遮光部において透明基板とクロム系遮光層との間にクロム系反射防止膜を形成することが提案されている。
【０００６】
しかしながら、近年では、遮光層についてはより引き締まった黒色を表示することが求められており、遮光性樹脂層および着色層（反射制御層）では反射率の低減に限界がある。また、高精細化に伴い、遮光層の線幅を細くすることが求められるが、着色層（反射制御層）の種類によっては線幅の微細化が困難である場合がある。
【０００７】
なお、遮光層での外光反射の低減については、カラーフィルタに限らず、例えば、透明基板と遮光層とを有し、白黒表示用の表示装置に用いられるブラックマトリクス基板においても同様に求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００８６７９号パンフレット
【特許文献２】特開２０１４−２５９８６号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３０６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記実情に鑑みて、本発明者らは鋭意研究を行なった。従来のカラーフィルタにおいて、遮光層での外光反射の原因の一つは、遮光層の屈折率が透明基板の屈折率よりも高く、その屈折率差が大きいことである。そこで、本発明者らは、透明基板と遮光層との間に所定の屈折率調整層を形成し、光の干渉効果を利用して外光反射を低減することを試みた。
【００１０】
屈折率調整層としては、例えば、樹脂を含有する有機層が考えられる。屈折率調整層に用いられる有機層については、所望の屈折率等の光学特性を付与するため、ナノオーダーの厚みで形成する必要がある。
しかしながら、屈折率調整層が透明基板上の全面に形成されている場合、すなわち、遮光層の開口部に形成されている場合、カラーフィルタの画素の透過率が低下してしまい、所望のカラーフィルタの表示特性を示すことが困難であることが判明した。
【００１１】
そこで、本発明者らは、フォトリソグラフィ法を用いて、有機層で構成される屈折率調整層を透明基板と遮光層との間のみにパターン状に形成することを試みた。しかしながら、この場合、光硬化性樹脂組成物を含む屈折率調整層用樹脂組成物の塗膜については、その厚みを薄くする必要があることから、パターン露光に際して、上記塗膜表面において酸素による硬化阻害が生じてしまい、パターニングが困難であるという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、パターン状に形成され、光硬化樹脂を含む屈折率調整層を有するカラーフィルタ、ブラックマトリクス基板、それを用いる表示装置、ならびに光硬化樹脂を含む屈折率調整層を簡単に形成することが可能なカラーフィルタの製造方法およびブラックマトリクス基板の製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明者らは、更に鋭意研究を行なった結果、大気下にて上記屈折率調整層用樹脂組成物の塗膜の全面を露光して半硬化した屈折率調整層形成用層を形成することにより、上記塗膜上に遮光層用樹脂組成物を塗布しても互いの構成成分が混ざり合わないこと、さらに上記遮光層用樹脂組成物の塗膜をパターン露光した後、現像する際に、遮光層をマスクにして、遮光層の開口部分の上記屈折率調整層形成用層を除去することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、上記光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する屈折率調整層と、上記屈折率調整層上に上記屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有する遮光層と、上記透明基板上の上記遮光部の開口部に形成された着色層とを有することを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１５】
本発明によれば、屈折率調整層と遮光層とが同一のパターン状に形成されていることにより、パターン状に形成され、光硬化樹脂を含む屈折率調整層を有するカラーフィルタとすることができる。また、本発明のカラーフィルタは、遮光層での外光反射を低減することができ、画素での透過率を良好なものとすることができる。
【００１６】
本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、上記光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する屈折率調整層と、上記屈折率調整層上に上記屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有する遮光層とを有することを特徴とするブラックマトリクス基板を提供する。
【００１７】
本発明によれば、屈折率調整層と遮光層とが同一のパターン状に形成されていることにより、パターン状に形成され、光硬化樹脂を含む屈折率調整層を有するブラックマトリクス基板とすることができる。また、本発明のブラックマトリクス基板は、遮光層での外光反射を低減することができ、画素での透過率を良好なものとすることができる。
【００１８】
本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、上記光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する屈折率調整層と、上記屈折率調整層上に上記屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有する遮光層と、上記透明基板上の上記遮光部の開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタを備えることを特徴とする表示装置を提供する。
【００１９】
本発明によれば、上記カラーフィルタを備えることにより、高品位な表示を行うことが可能な表示装置とすることができる。
【００２０】
本発明は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、上記光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する屈折率調整層と、上記屈折率調整層上に上記屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有する遮光層とを有するブラックマトリクス基板を備えることを特徴とする表示装置を提供する。
【００２１】
本発明によれば、上記ブラックマトリクス基板を備えることにより、高品位な表示を行うことが可能な表示装置とすることができる。
【００２２】
本発明は、光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板上に塗布して、上記光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜を形成し、大気下にて上記塗膜の全面を露光して、上記光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を形成する屈折率調整層形成用層形成工程と、感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用組成物を、上記屈折率調整層形成用層上に塗布して、遮光層形成用層を形成した後、上記遮光層形成用層をパターン露光する露光工程と、露光された上記遮光層形成用層と上記屈折率調整層形成用層とを連続して現像することにより、遮光層および屈折率調整層を同一のパターン状に形成するパターニング工程と、上記透明基板上の上記遮光層の開口部に着色層を形成する着色層形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
【００２３】
本発明によれば、屈折率調整層形成用層形成工程を有することにより、光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を得ることができる。よって、屈折率調整層形成用層上に遮光層用樹脂組成物を塗布して遮光層形成用層を形成することができ、パターン露光された遮光層形成用層の現像時に、現像された遮光層をマスクとして、屈折率調整層形成用層の不要部分についても現像することができる。
よって、光硬化性樹脂組成物を用いて屈折率調整層をパターン状に形成することができる。
【００２４】
本発明は、光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板上に塗布して、上記光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜を形成し、大気下にて上記塗膜の全面を露光して、上記光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を形成する屈折率調整層形成用層形成工程と、感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用組成物を、上記屈折率調整層形成用層上に塗布して、遮光層形成用層を形成した後、上記遮光層形成用層をパターン露光する露光工程と、露光された上記遮光層形成用層と上記屈折率調整層形成用層とを連続して現像することにより、遮光層および屈折率調整層を同一のパターン状に形成するパターニング工程とを有することを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法を提供する。
【００２５】
本発明によれば、屈折率調整層形成用層形成工程を有することにより、光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を得ることができる。よって、屈折率調整層形成用層上に遮光層用樹脂組成物を塗布して遮光層形成用層を形成することができ、パターン露光された遮光層形成用層の現像時に、現像された遮光層をマスクとして、屈折率調整層形成用層の不要部分についても現像することができる。
よって、光硬化性樹脂組成物を用いて屈折率調整層をパターン状に形成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明においては、パターン状に形成され、光硬化樹脂を含む屈折率調整層を有するカラーフィルタおよびブラックマトリクス基板を得ることができるといった効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略平面図である。
【図３】本発明のブラックマトリクス基板の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。
【図５】本発明のブラックマトリクス基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明のカラーフィルタ、ブラックマトリクス基板、表示装置、カラーフィルタの製造方法およびブラックマトリクス基板の製造方法の詳細について説明する。
【００２９】
Ａ．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、上記光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する屈折率調整層と、上記屈折率調整層上に上記屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有する遮光層と、上記透明基板上の上記遮光部の開口部に形成された着色層とを有することを特徴とするものである。
【００３０】
ここで、「光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚み」とは、大気下で露光した後、現像することが可能な光硬化性樹脂組成物の塗膜の厚みをいう。より具体的には、「光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚み」とは、透明基板上に形成された光硬化性樹脂組成物の塗膜を２．０ｋＷの超高圧水銀ランプで露光量１００ｍＪ／ｃｍ２で露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で現像した場合において、透明基板上の光硬化性樹脂組成物を除去することが可能な上記塗膜の厚みをいう。
また、光硬化性樹脂組成物の塗膜を上記露光条件および現像条件で露光、現像した場合において、透明基板上に光硬化性樹脂組成物の残渣が残る塗膜の厚みや、透明基板上に光硬化樹脂層が形成される塗膜の厚みについては、光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じない厚みとする。
【００３１】
本発明のカラーフィルタについて図を用いて説明する。
図１は本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明のカラーフィルタ１は、透明基板２と、透明基板２上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する屈折率調整層３と、屈折率調整層３上に屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有する遮光層４と、透明基板２上の遮光層４の開口部に形成され、赤色着色層５Ｒ、緑色着色層５Ｇおよび青色着色層５Ｂを有する着色層５とを有している。また、遮光層４は、表示領域１１に形成され、画素Ｐを区分する画素区分用遮光部６と、非表示領域１２に形成された額縁遮光部７とを有している。
このようなカラーフィルタ１を表示装置に用いる場合には、カラーフィルタ１の透明基板２が観察者側になるように配置され、透明基板２側から外光が入射することになる。
【００３２】
ここで、「表示領域」とは、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合に、画像表示に用いられる領域をいう。また、「非表示領域」とは、表示領域の外周に配置された領域をいう。例えば図２に示すように、カラーフィルタは、表示領域１１と、表示領域１１の外周に配置された非表示領域１２とを有する。
【００３３】
本発明によれば、屈折率調整層と遮光層とが同一のパターン状に形成されていることにより、パターン状に形成され、光硬化樹脂を含む屈折率調整層を有するカラーフィルタとすることができる。
【００３４】
上述したように、屈折率調整層を透明基板上の全面に形成した場合は、遮光層の開口部に形成された屈折率調整層により、画素の透過率が低下するという問題がある。そこで、本発明者らは、フォトリソグラフィ法を用いて、有機層で構成される屈折率調整層を透明基板と遮光層との間のみにパターン状に形成することを試みた。フォトリソグラフィ法は、高精細で薄膜の樹脂層をパターン状に形成するのに好適な方法である。
しかしながら、この場合、光硬化性樹脂組成物を含む屈折率調整層用樹脂組成物の塗膜については、その厚みを従来の樹脂層に比べて薄くする必要があることから、パターン露光に際して、上記塗膜表面において酸素による硬化阻害が生じてしまい、パターニングが困難であるという問題がある。
【００３５】
酸素による硬化阻害を抑制する方法としては、例えば、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気でパターン露光を行なうことも考えられるが、この場合、専用の設備を必要とし、またパターン露光の工程についても煩雑になるという問題がある。
【００３６】
また、屈折率調整層と遮光層とを同時にパターニングする方法としては、例えば、屈折率調整層用樹脂組成物の塗膜を形成した後、遮光層用樹脂組成物の塗膜を形成し、２層の塗膜をパターン露光して、現像することも考えられる。しかしながら、この場合、各層の塗膜の構成成分が混ざり合い、屈折率調整層および遮光層がそれぞれ十分な機能を発揮することが困難となるという問題もある。
【００３７】
このような問題に対して、本発明者らは、更に鋭意研究を行なった結果、大気下にて上記屈折率調整層用樹脂組成物の塗膜の全面を露光して半硬化した屈折率調整層形成用層を形成することにより、上記塗膜上に遮光層用樹脂組成物を塗布しても互いの構成成分が混ざり合わないこと、さらに上記遮光層用樹脂組成物の塗膜をパターン露光した後、現像する際に、遮光層をマスクにして、上記遮光層の開口部分の上記屈折率調整層形成用層を除去することができることを見出した。
すなわち、本発明においては、専用の設備を必要とせず、簡単な工程で、光硬化樹脂を含む薄膜の屈折率調整層を形成することができる。よって、安価なカラーフィルタとすることができる。また、遮光層および屈折率調整層の界面を良好に設けることができるため、各層の機能を十分に付与することができる。
【００３８】
以下、本発明のカラーフィルタの各構成について説明する。
【００３９】
１．屈折率調整層
本発明における屈折率調整層は、透明基板上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、上記光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有するものである。
【００４０】
屈折率調整層の屈折率は、透明基板の屈折率よりも高いことが好ましく、特に透明基板の屈折率よりも高く、遮光層の屈折率よりも低いことが好ましい。また、屈折率調整層の屈折率は、光の干渉効果によって外光反射が低減するように調整されていることが好ましい。例えば、屈折率調整層が単層である場合、屈折率調整層の光学膜厚が１／４波長になるように調整されていることが好ましい。具体的には、屈折率調整層の屈折率は１．５５〜１．８５の範囲内であることが好ましい。屈折率調整層が上記のような屈折率を有することにより、遮光層での外光反射を低減することができる。
【００４１】
ここで、各部材の「屈折率」とは、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率をいう。屈折率の測定方法は特に限定されないが、例えば、分光反射スペクトルから算出する方法、エリプソメーターを用いて測定する方法、アッベ法を挙げることができる。エリプソメーターとしてはジョバンーイーボン社製ＵＶＳＥＬが挙げられる。具体的には、テクノ・シナジー社製ＤＦ１０３０Ｒにて反射率、透過率を測定し、誘電関数モデルにてスペクトル解析を行い、屈折率を求めることができる。
【００４２】
屈折率調整層は光透過性を有することが好ましい。屈折率調整層の光透過性としては、全光線透過率が８５％以上であることが好ましく、中でも９０％以上、特に９５％以上であることが好ましい。
ここで、屈折率調整層の全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法）に準拠して測定することができる。
【００４３】
また、屈折率調整層の反射率としては、カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域の平均反射率が４％〜１２％の範囲内であることが好ましく、中でも４％〜１０％の範囲内であることが好ましく、特に４％〜８％の範囲内であることが好ましい。
透明屈折率調整層の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域の平均反射率は、ＳＣＩ方式による反射率の測定方法により測定することができる。
ＳＣＩ方式は、物体色を測定する場合に広く用いられている方式である。反射率の測定方法としては、他にも特定の角度（たとえば５°）での正反射を測定する方法もあるが、我々が物体を視認する場合にはあらゆる角度成分の光を見ているため、ＳＣＩ方式の分光測色計を用いることが好ましい。分光測色計としては、顕微分光測光装置としてＯＳＰ−ＳＰ２０００（ＯＬＹＭＰＵＳ（株）製）を用いることができる。
屈折率調整層の上記波長領域の平均反射率は、透明基板上に後述する屈折率調整層を形成し、透明基板の屈折率調整層側に黒テープを貼ったものをサンプルとして測定することもできる。
【００４４】
屈折率調整層としては、上述の屈折率を有し、光硬化樹脂を含有していればよく、光硬化樹脂のみを含有する有機層、またはバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有する有機層を挙げることができる。
【００４５】
屈折率調整層が光硬化性樹脂のみを含有する場合、通常、紫外線硬化樹脂が用いられる。紫外線硬化樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ゴム系樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。また、紫外線硬化樹脂は、ワックス組成物、メラミン系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、メチロール化、アルキロール化された尿素系架橋剤、アクリルアミド、ポリアミド等を含有していてもよい。
【００４６】
また、屈折率調整層がバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有する場合、バインダー樹脂として光硬化樹脂を含有する。具体的に、バインダー樹脂としては、特開２０１３−１４２８１７号公報、特開２０１２−１５０２２６号公報、特開２０１１−１７０２０８号公報等に記載されている高屈折率層に用いられるものを挙げることができる。
【００４７】
屈折率調整層に用いられる高屈折微粒子としては、上記バインダー樹脂よりも屈折率が高く、上記の屈折率を満たす屈折率調整層を得ることができるものであれば特に限定されるものではない。中でも、高屈折率微粒子の屈折率は１．５〜２．８の範囲内であることが好ましい。
このような高屈折率微粒子としては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２、屈折率：２．００〜２．１０）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５、屈折率：１．７９〜２．０４）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ、屈折率：１．７５〜２．０５）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、屈折率：１．９５〜２．００）、燐錫化合物（ＰＴＯ、屈折率：１．７５〜１．８５）、β−Ａｌ２Ｏ５（屈折率：１．６３〜１．７６）、γ−Ａｌ２Ｏ５（屈折率：１．６３〜１．７６）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３、屈折率：２．４）、酸化チタン（ＴｉＯ２、屈折率：２．３〜２．７）、酸化セリウム（ＣｅＯ２、屈折率：１．９５〜２．２０）、酸化錫（ＳｎＯ２、屈折率：２．００）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ、屈折率：１．９０〜２．００）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ、屈折率：１．９０〜２．００）、アンチモン酸亜鉛（ＺｎＳｂ２Ｏ６、屈折率：１．９〜２．０）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、屈折率：１．９０）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３、屈折率：１．８７）等が挙げられる。これらの高屈率微粒子は１種単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
【００４８】
また、高屈折率微粒子は、表面処理されたものであってもよい。高屈折率微粒子に表面処理を施すことにより、バインダー樹脂や溶媒との親和性が向上し、高屈折率微粒子の分散が均一となり、高屈折率微粒子同士の凝集が生じにくくなるので、屈折率調整層の光透過性の低下や、屈折率調整層用樹脂組成物の塗布性、屈折率調整層用樹脂組成物の塗膜強度の低下を抑制することができる。
表面処理された高屈折率微粒子としては、例えば特開２０１３−１４２８１７号公報に記載されているものを挙げることができる。
【００４９】
また、高屈折率微粒子は、その表面に光硬化性基を有する反応性微粒子であってもよい。
【００５０】
高屈折率微粒子の平均粒径としては、均一な厚みを有する屈折率調整層を形成可能な程度であればよく、例えば５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内、特に１０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることが好ましい。高屈折率微粒子の平均粒径が上記範囲内にあれば、屈折率調整層の光透過性を損なうことがなく、良好な高屈折率微粒子の分散状態が得られる。なお、高屈折率微粒子の平均粒径が上記範囲内にあれば、平均粒径は１次粒径および２次粒径のいずれであってもよく、また高屈折率微粒子が鎖状に連なっていてもよい。
ここで、高屈折率微粒子の平均粒径は、屈折率調整層の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真により観察される粒子２０個の平均値をいう。
【００５１】
高屈折率微粒子の形状は特に限定されるものではなく、例えば、球状、鎖状、針状等を挙げることができる。
【００５２】
屈折率調整層におけるバインダー樹脂および高屈折率微粒子の含有量としては、屈折率調整層全体としての屈折率が上記の屈折率を満たすように適宜設定される。例えば、高屈折率微粒子の含有量を調整することにより、屈折率調整層全体の屈折率を調整することができる。
【００５３】
屈折率調整層は、光重合開始剤を含有していてもよい。光重合開始剤としては、一般的なものから適宜選択することができる。
また、屈折率調整層は、所望の物性に応じて各種添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えば分散助剤、耐候性改善剤、耐摩耗性向上剤、重合禁止剤、架橋剤、赤外線吸収剤、接着性向上剤、酸化防止剤、レベリング剤、チクソ性付与剤、カップリング剤、可塑剤、消泡剤、充填剤等が挙げられる。
【００５４】
屈折率調整層は、単一の層であってもよく、屈折率の異なる２層の有機層であってもよい。屈折率調整層が屈折率の異なる２層の有機層である場合は、各有機層の厚みが、光硬化性樹脂組成物において酸素阻害が生じる厚みを有していればよい。
【００５５】
屈折率調整層の厚みとしては、光硬化性樹脂組成物において酸素による硬化阻害が生じる厚みを有していれば特に限定されない。
屈折率調整層の厚みとしては、光硬化性樹脂組成物の種類に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、通常、１００ｎｍ以下、中でも２０ｎｍ〜９５ｎｍの範囲内、特に３０ｎｍ〜８５ｎｍの範囲内であることが好ましい。屈折率調整層の厚みが薄すぎると、均一な層を得ることが困難となる可能性があるからである。
【００５６】
ここで、各部材の「厚み」とは、一般的な測定方法によって得られる厚みをいう。厚みの測定方法としては、例えば、触針で表面をなぞり凹凸を検出することによって厚みを算出する触針式の方法や、分光反射スペクトルに基づいて厚みを算出する光学式の方法等を挙げることができる。具体的には、ケーエルエー・テンコール株式会社製の触針式膜厚計Ｐ−１５を用いて厚みを測定することができる。なお、厚みとして、対象となる部材の複数箇所における厚み測定結果の平均値が用いられてもよい。
【００５７】
屈折率調整層のパターン形状としては、後述する遮光層のパターン形状と同一である。
【００５８】
屈折率調整層の形成方法としては、遮光層と同一のパターン状に形成することが可能な方法が用いられる。屈折率調整層の詳細については、後述する「Ｄ．カラーフィルタの製造方法」の項で説明する。
【００５９】
２．遮光層
本発明における遮光層は、上記屈折率調整層上に上記屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有するものである。
【００６０】
遮光層としては、バインダー樹脂中に黒色色材を分散させたものを用いることができる。
バインダー樹脂は、例えばアクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。
【００６１】
黒色色材としては、カラーフィルタの遮光層に一般に使用されるものを挙げることができ、顔料および染料のいずれも用いることができる。例えば、カーボンブラック、チタンブラック等が挙げられる。
遮光層中の黒色色材の含有量としては、所望の遮光性が得ることができればよく、カラーフィルタにおける一般的な遮光層と同様とすることができる。
【００６２】
遮光層の光学濃度としては、通常、単位厚さ１μｍでの光学濃度が３．０以上である。
なお、光学濃度の測定方法としては、例えば分光測色計を用いて分光反射率を測定し、分光反射率からＹ値を算出し、Ｙ値に基づいて光学濃度を算出する方法を用いることができる。分光測色計としては、例えばオリンパス（株）製の分光測色計等を用いることができる。
【００６３】
遮光層は、表示領域に形成され、画素を区分する画素区分用遮光部と、非表示領域に形成された額縁遮光部とを有する。
【００６４】
遮光層の膜厚は、カラーフィルタにおける一般的な遮光層の膜厚と同様とすることができ、例えば０．５μｍ〜２．０μｍの範囲内で設定することができる。
【００６５】
遮光層の開口部の形状は特に限定されるものではなく、例えばストライプ形状、くの字形状、デルタ配列等のように着色層の配列を変えたものも挙げられる。
【００６６】
遮光層の形成方法としては、フォトリソグラフィ法を用いて形成することができる。遮光層の形成方法の詳細については、後述する「Ｄ．カラーフィルタの製造方法」の項で説明する。
【００６７】
３．着色層
本発明における着色層は、上記透明基板上の上記遮光部の開口部に形成されるものである。また、通常、複数色の着色層を有する。
【００６８】
着色層は、例えば赤、緑、青の３色の着色層を有する。着色層の色としては、赤、緑、青の３色を少なくとも含むものであればよく、例えば、赤、緑、青の３色、赤、緑、青、黄の４色、または、赤、緑、青、黄、シアンの５色等とすることもできる。
【００６９】
着色層は、例えば色材をバインダー樹脂中に分散させたものである。
色材としては、各色の顔料や染料等を挙げることができる。赤色着色層に用いられる赤色色材としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。緑色着色層に用いられる緑色色材としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。青色着色層に用いられる青色色材としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの顔料や染料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
バインダー樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。
着色層には、光重合開始剤や、必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を含有させてもよい。
【００７０】
着色層の配列は特に限定されるものではなく、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができる。
隣接する着色層の間には隙間があってもよく無くてもよい。
【００７１】
着色層の膜厚は、カラーフィルタにおける一般的な着色層の膜厚と同様とすることができ、例えば１μｍ〜５μｍの範囲内で設定することができる。
着色層の形成方法としては、複数色の着色層を同一平面上に配列可能な方法であればよく、例えばフォトリソグラフィ法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。
【００７２】
また、着色層が形成されている同一平面上には、上記色材を含有せず、上記バインダー樹脂を含有し、表示装置の光源からの光を透過する白色層が形成されていてもよい。
白色層の膜厚および形成方法は、着色層と同様である。
【００７３】
４．透明基板
本発明における透明基板は、上記の屈折率調整層、遮光層および着色層等を支持するものである。
透明基板としては、一般的にカラーフィルタに用いられているものを用いることができ、例えば、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない無機基板、および、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する樹脂基板等を挙げることができる。中でも無機基板を用いることが好ましく、無機基板の中でもガラス基板を用いることが好ましい。さらには、ガラス基板の中でも無アルカリタイプのガラス基板を用いることが好ましい。無アルカリタイプのガラス基板は寸度安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、かつ、ガラス中にアルカリ成分を含まないことから、アクティブマトリックス方式による液晶表示装置用のカラーフィルタに好適に用いることができるからである。
【００７４】
５．その他の構成
本発明のカラーフィルタは、上記の透明基板、屈折率調整層、遮光層および着色層以外に、必要に応じて他の構成を有していてもよい。
【００７５】
本発明においては、着色層上にオーバーコート層が形成されていてもよい。オーバーコート層により、カラーフィルタ表面を平坦化することができる。
オーバーコート層の材料としては、着色層が形成された面を平坦化することができるものであれば特に限定されるものではなく、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層と同様とすることができ、有機材料および無機材料のいずれも用いることができる。オーバーコート層が無機材料から構成される場合には、バリア性を付与することができる。
オーバーコート層の膜厚および形成方法としては、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層と同様とすることができる。
【００７６】
また例えば、オーバーコート層上に透明電極層や配向膜が形成されていてもよく、画素間遮光部上にスペーサが形成されていてもよい。透明電極層、配向膜およびスペーサについては、一般に液晶表示装置に用いられるものと同様とすることができる。
【００７７】
６．用途
本発明のカラーフィルタは、外光反射を低減することができるものであり、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置に好適に用いることができる。
液晶表示装置の場合、屈折率調整層によって外光反射を低減するとともに、高いコントラストを得ることができる。
有機ＥＬ表示装置の場合、屈折率調整層によって外光反射を低減することができるため、外光反射低減のために円偏光板を使用しなくてもよい。そのため、円偏光板による光の利用効率の低下を抑制し、高輝度化を達成することができる。
【００７８】
Ｂ．ブラックマトリクス基板
本発明のブラックマトリクス基板は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、上記光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する屈折率調整層と、上記屈折率調整層上に上記屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有する遮光層とを有することを特徴とするものである。
【００７９】
本発明のブラックマトリクス基板について図を用いて説明する。
図３は本発明のブラックマトリクス基板の一例を示す概略断面図である。図３に示すように、本発明のブラックマトリクス基板１０は、透明基板２と、透明基板２上にパターン状に形成され、光硬化性樹脂組成物が硬化した光硬化樹脂を含有し、光硬化性樹脂組成物の酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する屈折率調整層３と、屈折率調整層３上に屈折率調整層と同一のパターン状に形成され、バインダー樹脂および黒色色材を含有する遮光層４とを有している。また、遮光層４は、表示領域１１に形成され、画素Ｐを区分する画素区分用遮光部６と、非表示領域１２に形成された額縁遮光部７とを有している。
このようなブラックマトリクス基板１０を表示装置に用いる場合には、ブラックマトリクス基板１０の透明基板２が観察者側になるように配置され、透明基板２側から外光が入射することになる。
【００８０】
ここで、「表示領域」とは、本発明のブラックマトリクス基板を表示装置に用いた場合に、画像表示に用いられる領域をいう。また、「非表示領域」とは、表示領域の外周に配置された領域をいう。
【００８１】
本発明によれば、屈折率調整層と遮光層とが同一のパターン状に形成されていることにより、パターン状に形成され、光硬化樹脂を含む屈折率調整層を有するブラックマトリクス基板とすることができる。
【００８２】
また、本発明においては、専用の設備を必要とせず、簡単な工程で、光硬化樹脂を含む薄膜の屈折率調整層を形成することができる。よって、安価なブラックマトリクス基板とすることができる。また、遮光層および屈折率調整層の界面を良好に設けることができるため、各層の機能を十分に付与することができる。
上記効果を奏する理由については、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００８３】
本発明のブラックマトリクス基板における屈折率調整層、遮光層、透明基板およびその他の構成については上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した内容と同様とすることができる。
【００８４】
Ｃ．表示装置
本発明の表示装置は、上述したカラーフィルタまたはブラックマトリクス基板を備えるものである。
【００８５】
本発明によれば、上記カラーフィルタまたはブラックマトリクス基板を有することにより、高品位な表示を行うことが可能な表示装置とすることができる。
【００８６】
本発明の表示装置が液晶表示装置である場合、液晶表示装置は、例えば上述のカラーフィルタまたはブラックマトリクス基板と、対向基板と、カラーフィルタまたはブラックマトリクス基板および対向基板の間に配置された液晶層とを有するものである。カラーフィルタまたはブラックマトリクス基板および対向基板のそれぞれの対向面には透明電極層および配向膜を形成することができる。また、対向基板にはＴＦＴ素子等を形成することができる。対向基板は、液晶表示装置の駆動方式等に応じて適宜選択される。また、液晶層に用いられる液晶としては、例えばネマチック液晶、スメクチック液晶等を挙げることができ、液晶表示装置の駆動方式等に応じて適宜選択される。
液晶表示装置を構成する各部材については、一般的な液晶表示装置と同様とすることができる。
【００８７】
本発明の表示装置が有機ＥＬ表示装置である場合、有機ＥＬ表示装置は、例えば上述のカラーフィルタまたはブラックマトリクス基板と、支持基板上に有機ＥＬ素子が形成された有機ＥＬ素子基板とを有するものである。有機ＥＬ素子は、例えば支持基板上に形成された背面電極層と、背面電極層上に形成され、少なくとも発光層を含む有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に形成された透明電極層とを有する。有機ＥＬ層は、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等を有することができる。また、カラーフィルタまたはブラックマトリクス基板と有機ＥＬ素子基板との間は、例えば樹脂で充填することができる。
有機ＥＬ表示装置を構成する各部材については、一般的な有機ＥＬ表示装置と同様とすることができる。
【００８８】
本発明の表示装置がカラーフィルタを有する場合は、カラー表示を高品位に行うことができる。また、本発明の表示装置がブラックマトリクス基板を有する場合は、白黒表示を高品位に行なうことができる。
【００８９】
Ｄ．カラーフィルタの製造方法
本発明のカラーフィルタの製造方法は、光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板上に塗布して、上記光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜を形成し、大気下にて上記塗膜の全面を露光して、上記光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を形成する屈折率調整層形成用層形成工程と、感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用樹脂組成物を、上記屈折率調整層形成用層上に塗布して、遮光層形成用層を形成した後、上記遮光層形成用層をパターン露光する露光工程と、露光された上記遮光層形成用層と上記屈折率調整層形成用層とを連続して現像することにより、遮光層および屈折率調整層を同一のパターン状に形成するパターニング工程と、上記透明基板上の上記遮光層の開口部に着色層を形成する着色層形成工程とを有することを特徴とする製造方法である。
【００９０】
「上記光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層」とは、光硬化性樹脂組成物を含む屈折率調整層用樹脂組成物の塗膜の全面を大気下にて露光することにより得られる層をいい、上記露光後に焼成処理を行なっていない層をいう。
【００９１】
本発明のカラーフィルタの製造方法について図を用いて説明する。
図４（ａ）〜（ｅ）は本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。本発明のカラーフィルタの製造方法においては、図４（ａ）に示すように、光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板２上に塗布して、光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜３”を形成する。次に大気下にて塗膜３”の全面に露光光Ｌ１を照射して露光することにより、図４（ｂ）に示すように、光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層３’を形成する（屈折率調整層形成用層形成工程）。次に図４（ｃ）に示すように、感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用樹脂組成物を、屈折率調整層形成用層３’上に塗布して、遮光層形成用層４’を形成した後、フォトマスクＭを介して露光光Ｌ２を照射することにより、遮光層形成用層４’をパターン露光する（露光工程）。次に図示はしないが、露光された遮光層形成用層と屈折率調整層形成用層とを連続して現像することにより、図４（ｄ）に示すように、遮光層４および屈折率調整層３を同一のパターン状に形成する（パターニング工程）。次に、図４（ｅ）に示すように、透明基板２上の遮光層４の開口部に赤色着色層５Ｒ、緑色着色層５Ｇ、および青色着色層５Ｂの着色層５を形成する（着色層形成工程）。以上の工程により、カラーフィルタ１を製造することができる。
【００９２】
本発明によれば、屈折率調整層形成用層形成工程を有することにより、光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を得ることができる。よって、屈折率調整層形成用層上に遮光層用樹脂組成物を塗布して遮光層形成用層を形成することができ、パターン露光された遮光層形成用層の現像時に、現像された遮光層をマスクとして、屈折率調整層形成用層の不要部分についても現像することができる。
よって、光硬化性樹脂組成物を用いて屈折率調整層をパターン状に形成することができる。
【００９３】
また、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明したように、屈折率調整層用樹脂組成物の塗膜および遮光層用樹脂組成物の塗膜を形成した後、パターン露光して現像する場合に比べて、各層の構成成分が混ざり合うことを抑制することができる。また、専用の設備を必要とせず、製造工程についても簡単なものとすることができるため、安価にカラーフィルタを製造することができる。
【００９４】
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。
【００９５】
１．屈折率調整層形成用層形成工程
本発明における屈折率調整層形成用層形成工程は、光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板上に塗布して、上記光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜を形成し、大気下にて上記塗膜の全面を露光して、上記光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を形成する工程である。
【００９６】
透明基板については、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００９７】
屈折率調整層用樹脂組成物は、光硬化性樹脂組成物を含有するものである。光硬化性樹脂組成物は、例えば、樹脂成分、各種添加剤、光重合開始剤および溶媒を含有するものである。光硬化性樹脂組成物としては、後述する遮光層用樹脂組成物に含有される感光性樹脂組成物と同一の現像液で現像可能なものであってもよく、異なる現像液で現像可能なものであってもよいが、同一の現像液で現像可能なものであることが好ましい。
また、屈折率調整層用樹脂組成物は、必要に応じて、高屈折率微粒子を含有していてもよい。溶媒としては、各成分を溶解もしくは分散させることが可能であれば特に限定されるものではない。
【００９８】
屈折率調整層用樹脂組成物の塗布方法としては、所望の厚みを有する塗膜を形成することができれば特に限定されず、例えば、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法等を挙げることができる。
【００９９】
屈折率調整層用樹脂組成物の塗布後は、溶媒除去のために乾燥させてもよい。
【０１００】
上記塗膜の露光方法としては、通常、紫外線を塗膜全面に照射する方法を挙げることができる。また、紫外線の照射方法としては、例えば、メタルハライドランプを用いて照射することができる。また、露光方法としては、透明基板を搬送しながら露光を行なってもよい。また、露光は大気下にて行なわれる。
【０１０１】
屈折率調整層形成用層は、光硬化性樹脂組成物において酸素による硬化阻害が生じる厚みを有するものである。屈折率調整層形成用層の厚みとしては、光硬化性樹脂組成物の種類に応じて適宜決定されるが、１１０ｎｍ以下、中でも２０ｎｍ〜１０５ｎｍの範囲内、特に３０ｎｍ〜９５ｎｍの範囲内であることが好ましい。屈折率調整層形成用層の厚みが薄すぎると、均一な層を得ることが困難となる可能性があるからである。
【０１０２】
２．露光工程
本発明における露光工程は、感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用樹脂組成物を、上記屈折率調整層形成用層上に塗布して、遮光層形成用層を形成した後、上記遮光層形成用層をパターン露光する工程である。
【０１０３】
遮光層用樹脂組成物としては、感光性樹脂組成物および黒色色材を含有していれば特に限定されず、一般的なカラーフィルタにおける樹脂遮光層の材料と同様とすることができる。
【０１０４】
遮光層用樹脂組成物の塗布方法としては、屈折率調整層上に遮光層形成用層を形成することができれば特に限定されず、所望の厚みを有する塗膜を形成することができればよく、例えば、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法等を挙げることができる。
【０１０５】
遮光層形成用層の露光方法としては、所望のパターン状に露光を行なうことができれば特に限定されず、一般的なフォトリソグラフィ法に用いられるパターン露光の方法と同様とすることができる。具体的には、フォトマスクを介して紫外線を照射する方法を挙げることができる。
【０１０６】
３．パターニング工程
本発明におけるパターニング工程は、露光された上記遮光層形成用層と上記屈折率調整層形成用層とを連続して現像することにより、遮光層および屈折率調整層を同一のパターン状に形成する工程である。
【０１０７】
本工程においては、露光された上記遮光層形成用層と上記屈折率調整層形成用層とを連続して現像することができればよく、遮光層形成用層の現像液と屈折率調整層形成用層の現像液とは同一であってもよく、異なっていてもよいが、同一であることがより好ましい。
【０１０８】
現像液としては、一般的なフォトリソグラフィ法に用いられるものを挙げることができ、例えば、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等を挙げることができる。
【０１０９】
本工程においては、現像後、遮光層および屈折率調整層が形成された透明基板を焼成処理することが好ましい。遮光層および屈折率調整層に含有される樹脂の架橋密度を高くすることができ、強度を高めることができるからである。
【０１１０】
４．着色層形成工程
本発明における着色層形成工程は、上記透明基板上の上記遮光層の開口部に着色層を形成する工程である。
着色層の形成方法および得られる着色層については、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【０１１１】
５．その他の工程
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述した各工程以外にも、必要な工程を適宜選択して行なうことができる。このような工程としては、例えば、オーバーコート層を形成する工程を挙げることができる。
【０１１２】
６．カラーフィルタ
本発明の製造方法により製造されるカラーフィルタについては、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【０１１３】
Ｅ．ブラックマトリクス基板の製造方法
本発明のブラックマトリクス基板の製造方法は、光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板上に塗布して、上記光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜を形成し、大気下にて上記塗膜の全面を露光して、上記光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を形成する屈折率調整層形成用層形成工程と、感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用樹脂組成物を、上記屈折率調整層形成用層上に塗布して、遮光層形成用層を形成した後、上記遮光層形成用層をパターン露光する露光工程と、露光された上記遮光層形成用層と上記屈折率調整層形成用層とを連続して現像することにより、遮光層および屈折率調整層を同一のパターン状に形成するパターニング工程とを有することを特徴とする製造方法である。
【０１１４】
本発明のブラックマトリクス基板の製造方法について図を用いて説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は本発明のブラックマトリクス基板の製造方法の一例を示す工程図である。本発明のブラックマトリクス基板の製造方法においては、図５（ａ）に示すように、光硬化性樹脂組成物を含有する屈折率調整層用樹脂組成物を、透明基板２上に塗布して、光硬化性樹脂組成物における酸素による硬化阻害が生じる厚みを有する塗膜３”を形成する。次に大気下にて塗膜３”の全面に露光光Ｌ１を照射して露光することにより、図５（ｂ）に示すように、光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層３’を形成する（屈折率調整層形成用層形成工程）。次に図５（ｃ）に示すように、感光性樹脂組成物および黒色色材を含有する遮光層用樹脂組成物を、屈折率調整層形成用層３’上に塗布して、遮光層形成用層４’を形成した後、フォトマスクＭを介して露光光Ｌ２を照射することにより、遮光層形成用層４’をパターン露光する（露光工程）。次に図示はしないが、露光された遮光層形成用層４’と屈折率調整層形成用層３’とを連続して現像することにより、図５（ｄ）に示すように、遮光層４および屈折率調整層３を同一のパターン状に形成する（パターニング工程）。以上の工程により、ブラックマトリクス基板１０を製造することができる。
【０１１５】
本発明によれば、屈折率調整層形成用層形成工程を有することにより、光硬化性樹脂組成物が半硬化した屈折率調整層形成用層を得ることができる。よって、屈折率調整層形成用層上に遮光層用樹脂組成物を塗布して遮光層形成用層を形成することができ、パターン露光された遮光層形成用層の現像時に、現像された遮光層をマスクとして、屈折率調整層形成用層の不要部分についても現像することができる。
よって、光硬化性樹脂組成物を用いて屈折率調整層をパターン状に形成することができる。
【０１１６】
本発明のブラックマトリクス基板の製造方法における屈折率調整層形成用層形成工程、露光工程、パターニング工程については、上述した「Ｄ．カラーフィルタの製造方法」の項で説明した内容と同様とすることができ、得られるブラックマトリクス基板については、上述した「Ｂ．ブラックマトリクス基板」の項で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【０１１７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１１８】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１１９】
［実施例１］
図１に例示する形態のカラーフィルタを以下の手順により作製した。具体的には、下記の光硬化性樹脂組成物Ａ、屈折率調整層用樹脂組成物、カラーフィルタ形成用の赤色光硬化性樹脂組成物、緑色光硬化性樹脂組成物、青色光硬化性樹脂組成物、遮光層用樹脂組成物を調製し、これらを用いて、フォトリソグラフィ法を行い、屈折率調整層、画素区分用遮光部および額縁遮光部を有する遮光層、ならびにカラーフィルタの各着色層を形成した。また、実施例１においては、屈折率調整層形成用層を形成した後、屈折率調整層および遮光層を同時に形成した。その後、表示領域のカラーフィルタの赤色着色層、緑色着色層、青色着色層を、それぞれフォトリソグラフィ法で形成した。
以下、詳細を説明する。
【０１２０】
（光硬化性樹脂組成物Ａの調製）
下記の手順により光硬化性樹脂組成物Ａを調製した。
重合槽中にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を６３質量部、アクリル酸（ＡＡ）を１２質量部、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）を６質量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）を８８質量部仕込み、攪拌し溶解させた後、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を７質量部添加し、均一に溶解させた。
その後、窒素気流下、８５℃で２時間攪拌し、更に１００℃で１時間反応させた。
得られた溶液に、更にメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）を７質量部、トリエチルアミンを０．４質量部、及びハイドロキノンを０．２質量部添加し、１００℃で５時間攪拌し、共重合樹脂溶液（固形分５０％）を得た。
【０１２１】
次に下記の材料を室温で攪拌、混合して光硬化性樹脂組成物Ａとした。
＜光硬化性樹脂組成物Ａの組成＞
・上記共重合樹脂溶液（固形分５０％）  ：１６質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（サートマー社  ＳＲ３９９）
：２４質量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社  エピコート１８０Ｓ７０）：４質量部
・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
：４質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：５２質量部
【０１２２】
（屈折率調整層用樹脂組成物の調製）
下記分量の成分を混合し、ビーズミルにて十分に分散し、高屈折粒子分散液を調製した。
＜高屈折粒子分散液の組成＞
・酸化ジルコニア（ＴＥＣＮＡＮ社製 ＴＥＣＮＡＰＯＷ−ＺＲＯ２）：２０質量部
・高分子分散材（ビックケミー・ジャパン株式会社  Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ  １６３）
：５質量部
・溶剤（ジエチレングリコールジメチルエーテル）  ：７５質量部
【０１２３】
次に、下記分量の成分を十分混合して、屈折率調整層用樹脂組成物を得た。
＜屈折率調整層用樹脂組成物の組成＞
・上記高屈折粒子分散液  ：１．４質量部
・上記光硬化性樹脂組成物Ａ  ：０．６質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル  ：９８質量部
【０１２４】
透明基板上に、上記屈折率調整層用樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、塗膜を形成した。その後、上記塗膜を２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて、露光量１００ｍＪ／ｃｍ２で露光し、屈折率調整層形成用層を形成した。
屈折率調整層形成用層の膜厚は４０ｎｍとなった。
作製した屈折率調整層形成用層の膜面に黒テープを貼り、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域での透明屈折率調整層の平均反射率を測定したところ、平均反射率は５．１％であった。
また、上記屈折率調整層用樹脂組成物を用いて屈折率測定用に膜厚１．０μｍのサンプルを作製し、屈折率を算出したところ、５５０ｎｍにおける屈折率は１．６４となった。屈折率は、テクノ・シナジー社製ＤＦ１０３０Ｒにて反射率、透過率を測定し、誘電関数モデルにてスペクトル解析を行うことにより算出した。
【０１２５】
（遮光層の形成）
下記分量の成分を混合し、ビーズミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。
＜黒色顔料分散液の組成＞
・樹脂被覆カーボンブラック（三菱化学社製ＭＳ１８Ｅ）  ：２０質量部
・高分子分散材（ビックケミー・ジャパン株式会社  Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ  １６３）
：５質量部
・溶剤（ジエチレングリコールジメチルエーテル）  ：７５質量部
【０１２６】
次に、下記分量の成分を十分混合して、遮光層用樹脂組成物を得た。
＜遮光層用樹脂組成物の組成＞
・上記黒色顔料分散液  ：４３質量部
・上記光硬化性樹脂組成物Ａ  ：１９質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル  ：３８質量部
【０１２７】
透明基板上に形成された屈折率調整層形成用層上に、上記遮光層用樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、遮光層形成用層を形成した。
上記遮光層形成用層から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより、２．０ｋＷの超高圧水銀ランプで露光量６０ｍＪ／ｃｍ２で露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で屈折率調整層形成用層と同時に現像し、その後、基板を２３０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより加熱処理を施し、画素区分用遮光部および額縁遮光部を有する遮光層ならびに透明性を有する屈折率調整層を形成した。
なお、画素区分用遮光部の幅は６μｍで、開口率は、６０％とした。
画素区分用遮光部と額縁遮光部における遮光層の膜厚は１．３μｍとなった。
なお、上記の樹脂被覆カーボンブラック（三菱化学社製ＭＳ１８Ｅ）は、平均粒径２５ｎｍである。上記平均粒径は、日機装社製のレーザードップラー散乱光解析粒度分析計（商品名「Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ９３４ＵＰＡ」）を用い、着色組成物に含まれる溶剤（希釈溶剤と呼ぶ）で希釈し、着色組成物の顔料粒径の累積が５０％を占める粒径を５０％平均粒径とし、その値を測定して求めた。
以上の手順により、ブラックマトリックス基板を得た。
【０１２８】
（赤色着色層の形成）
上記ブラックマトリックス基板の遮光層上に、下記組成の赤色光硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布し、その後、７０℃のオーブン中で３分間乾燥した。
次いで、赤色光硬化性樹脂組成物の塗膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋｗの超高圧水銀ランプを用いて赤着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を露光量６０ｍＪ／ｃｍ２で照射した。
次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、赤色光硬化性樹脂組成物の塗膜の未硬化部分のみを除去した。
その後、上記透明基板を２３０℃の雰囲気下に１５分間放置することにより、加熱処理を施して赤色着色層（赤色画素パターン）を表示領域に形成した。
赤色着色層の形成膜厚は２．０μｍとなった。
【０１２９】
＜赤色光硬化性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７  ：３質量部
・Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４  ：４質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤  ：３質量部
・上記光硬化性樹脂組成物Ａ  ：２３質量部
・酢酸−３−メトキシブチル  ：６７質量部
【０１３０】
（緑色着色層の形成）
次に、下記組成の緑色光硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色層の形成と同様の工程で、塗布膜厚を変えて、形成膜厚が２．０μｍとなるようにして、緑色着色層を表示領域に形成した。
【０１３１】
＜緑色光硬化性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン５８  ：７質量部
・Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８  ：１質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤  ：３質量部
・上記光硬化性樹脂組成物Ａ  ：２２質量部
・酢酸−３−メトキシブチル  ：６７質量部
【０１３２】
（青色着色層の形成）
更に、下記組成の青色光硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色層の形成と同様の工程で、塗布膜厚を変えて、形成膜厚が２．０μｍとなるようにして、青色着色層を表示領域に形成した。
【０１３３】
＜青色光硬化性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６  ：５質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤  ：３質量部
・上記光硬化性樹脂組成物Ａ  ：２５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル  ：６７質量部
【０１３４】
以上により、図１に示すカラーフィルタを作製した。
【０１３５】
［実施例２］
屈折率調整層の厚み８０ｎｍ、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域での平均反射率は６．１％で、屈折率調整層を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。
【０１３６】
［実施例３］
下記組成の屈率調整層用樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。
＜屈率調整層用樹脂組成物の組成＞
・上記高屈折粒子分散液：２．５質量部
・上記光硬化性樹脂組成物Ａ：０．５質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：９７質量部
前述の方法に沿って屈折率調整層の屈折率を算出したところ、５５０ｎｍにおける屈折率は１．７２となった。また、屈折率調整層の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域での平均反射率は５.８％であった。
【０１３７】
[実施例４]
下記組成の屈率調整層用樹脂組成物を用いたこと以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。
＜屈折率調整層用樹脂組成物の組成＞
・上記高屈折粒子分散液：１．２質量部
・上記光硬化性樹脂組成物Ａ：０．８質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：９８質量部
前述の方法に沿って屈折率調整層の屈折率を算出したところ、５５０ｎｍにおける屈折率は１．６０となった。また、屈折率調整層の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長領域での平均反射率は４．９％であった。
【０１３８】
［比較例１］
屈折率調整層の膜厚を１１０ｎｍとした以外は実施例１と同様にしてブラックマトリクス基板の作製を試みたところ、画素区分用遮光部および額縁遮光部を有する遮光層の形成時の現像工程において、光硬化性樹脂組成物Ａを含む屈折率調整層用樹脂組成物の残渣が発生した。そのため、ブラックマトリックス基板およびカラーフィルタを作製することができなかった。
【０１３９】
［比較例２］
屈折率調整層の膜厚を１０５ｎｍとした以外は実施例３と同様にしてブラックマトリクス基板の作製を試みたところ、画素区分用遮光部および額縁遮光部を有する遮光層の形成時の現像工程において、光硬化性樹脂組成物Ａを含む屈折率調整層用樹脂組成物の残渣が発生した。そのため、ブラックマトリックス基板およびカラーフィルタを作製することができなかった。
【符号の説明】
【０１４０】
１  …  カラーフィルタ
２  …  透明基板
３  …  屈折率調整層
４  …  遮光層
５  …  着色層
５Ｒ  …  赤色着色層
５Ｇ  …  緑色着色層
５Ｂ  …  青色着色層
６  …  画素区分用遮光部
７  …  額縁遮光部
１０  …  ブラックマトリクス基板
１１  …  表示領域
１２  …  非表示領域
【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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