(57)【要約】【課題】本発明は、露光時の感度を向上させることができることから製造コストを低減することができ、かつ欠けや剥がれ等の不具合が生じる可能性の少ない遮光層を有する光学素子を提供することを主目的とするものである。【解決手段】上記目的を達成するために、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た樹脂製遮光層とを少なくとも有する光学素子であって、上記樹脂製遮光層に用いられているカーボンブラックはレアカーボンブラックであり、かつ上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中での上記カーボンブラックの一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径が、それぞれ１０〜１００ｎｍの範囲内および１５０〜２５０ｎｍの範囲内であり、さらに、上記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が９２〜２００ｍｌ／１００ｇであることを特徴とする光学素子を提供する。【選択図】  無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された樹脂製遮光層とを少なくとも有する光学素子であって、
前記樹脂製遮光層に用いられているカーボンブラックはレアカーボンブラックであり、かつ前記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中での前記カーボンブラックの一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径が、それぞれ１０〜１００ｎｍの範囲内および１２０〜２５０ｎｍの範囲内であり、
さらに、前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が９２〜２００ｍｌ／１００ｇであることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された樹脂製遮光層とを少なくとも有する光学素子用基板であって、前記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜のＯＤ値を４．０とした場合の光の波長３３０ｎｍにおける透過率が、０．０７％以上であることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記樹脂製遮光層に用いられているカーボンブラックはレアカーボンブラックであり、かつ前記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中での前記カーボンブラックの一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径が、それぞれ１０〜１００ｎｍの範囲内および１２０〜２５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の光学素子にさらに着色層を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターニングに際して感度が良好な遮光層を有するカラーフィルタ等の光学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタ等の光学素子においては、コントラストを向上させる等のため、各着色層の間に、ブラックマトリックスと称される遮光層が形成される場合がある。
【０００３】
このような遮光層は、クロム等を真空成膜法により成膜し、パターニングすることにより形成される場合もあるが、反射が少なくかつコスト面で有利である等の観点から樹脂製の遮光層が用いられる場合がある。
【０００４】
このような樹脂製遮光層は、通常感光性樹脂に遮光性微粒子を分散させた遮光層形成用塗工液を調製し、これを塗布した後パターン状に露光することにより上記遮光層形成用塗工液をパターン状に硬化させ、これを現像することにより形成される。
【０００５】
しかしながら、上述したような遮光層形成用塗工液を露光する際には、遮光層形成用塗工液中にカーボンブラック等の遮光性の微粒子が含有されていることから、感度が低く、露光量を高くしなければならないことから製造コストが増加してしまうといった問題があった。また、感度が悪いことから、得られる遮光層パターンにおいても、欠けや剥がれ等の不具合が生じやすいといった問題もある。
【０００６】
一方、遮光層形成用塗工液の感度を向上させる方法として、光重合開始剤を増量する方法がある。しかしながら、光重合開始剤を増量するとモノマー成分やポリマー成分といったクリア成分の含有量が低下することから製版マージンが低下するといった問題、またポストベーク時に昇華物が発生したり、現像性が低下したりするといった問題が生じることから、このような手段を採ることは現状では現実的ではない。
【０００７】
また、モノマー成分を増加させたり、カーボンブラックの添加量を低下させたりする方法も考えられるが、前者は現像性を悪化させるといった問題があり、後者はＯＤ値が低下するといった問題があることから、解決手段とは成り得なかった。
【０００８】
なお、本発明に関する先行技術文献は、発見されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、露光時の感度を向上させることができることから製造コストを低減することができ、かつ欠けや剥がれ等の不具合が生じる可能性の少ない遮光層を有する光学素子を提供することを主目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、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た樹脂製遮光層とを少なくとも有する光学素子であって、上記樹脂製遮光層に用いられているカーボンブラックはレアカーボンブラックであり、かつ上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中での上記カーボンブラックの一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径が、それぞれ１０〜１００ｎｍの範囲内および１２０〜２５０ｎｍの範囲内であり、さらに、上記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が９２〜２００ｍｌ／１００ｇであることを特徴とする光学素子を提供する。
【００１１】
本発明においては、カーボンブラックとして、上述したような乾燥膜中での一次粒子径と一次ストラクチャーの粒子径とを有し、かつ上述したようなＤＢＰ吸収量を有するものを用いるものであるので、通常感光性樹脂の硬化に用いられる紫外領域の光に対する透過率が比較的高く、可視光領域の光に対する透過率を低くすることができる。したがって、同じＯＤ値とした場合に感度を向上させることが可能となり、遮光層を形成する際の露光量を低く抑えることができ、かつ遮光層の欠けや剥がれの発生を低減することができる。すなわち、低コストで品質の良好な光学素子とすることができるのである。
【００１２】
さらに、本発明においては、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された樹脂製遮光層とを少なくとも有する光学素子用基板であって、上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜のＯＤ値を４．０とした場合の光の波長３３０ｎｍにおける透過率が、０．０７％以上であることを特徴とする光学素子を提供する。このような光学素子は、遮光層硬化時の感度が高いことから、露光量を低く抑えることができる。したがって、同様の理由により、低コストで品質の良好な光学素子とすることができるという利点を有する。
【００１３】
上記発明においては、上記樹脂製遮光層に用いられているカーボンブラックはレアカーボンブラックであり、かつ上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中での上記カーボンブラックの一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径が、それぞれ１０〜１００ｎｍの範囲内および１２０〜２５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００１４】
本発明はさらに、上述したような光学素子にさらに着色層を有することを特徴とするカラーフィルタを提供する。これらのカラーフィルタにおいても、上述したようなカーボンブラックを用いた遮光層を有するものであるので、低コストでかつ品質の良好なカラーフィルタとすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学素子およびカラーフィルタについて説明する。
【００１６】
Ａ．光学素子
本発明の光学素子は、二つの態様に分けることができる。以下、それぞれを第１実施態様および第２実施態様として説明する。
【００１７】
１．第１実施態様
本発明の光学素子の第１実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された樹脂製遮光層とを少なくとも有する光学素子であって、上記樹脂製遮光層に用いられているカーボンブラックはレアカーボンブラックであり、かつ上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中での上記カーボンブラックの一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径が、それぞれ１０〜１００ｎｍの範囲内および１２０〜２５０ｎｍの範囲内であり、さらに、上記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が９２〜２００ｍｌ／１００ｇであることを特徴とするものである。
【００１８】
本実施態様の光学素子は、遮光層に用いられるカーボンブラックの一次粒子径、一次ストラクチャーの粒子径、およびＤＢＰ吸収量が上述した範囲内であるストラクチャーの発達したカーボンブラックを用いるものであるので、通常感光性樹脂の硬化に用いられる紫外領域の光に対する透過率が比較的高く、ＯＤ値に関係する可視光領域の光に対する透過率を低くすることができる。これは、以下の理由によるものと推定される。
【００１９】
すなわち、本実施態様においては、上述したようにカーボンブラックのストラクチャーが比較的発達したものを用いるものである。ここで、ストラクチャーの発達したカーボンブラックは、形状が揃った球状となるものではなく、種々の形状のものが含まれることとなる。一方、ストラクチャーの発達していないカーボンブラックは、形状が球形に近い形状で揃った形状を取ることになる。遮光層内部において、形状が球形に揃ったカーボンブラックの粒子（ストラクチャーの発達していない粒子）は、粒子間の距離を均一に保ち易くなる。一方、種々の形状を有するカーボンブラックの粒子（ストラクチャーの発達した粒子）は、粒子間の距離を均一に保つものではない。通常、感光性樹脂等の硬化に用いられる紫外光等の波長の短い光は、散乱しやすく透過率が低くなる。しかしながら、上述したようなストラクチャーの発達した粒子が分散された遮光層においては、粒子間に比較的大きな距離が生じている可能性が高く、散乱せずに透過することができる紫外光の割合が増えると推定される。一方、ストラクチャーの発達していないカーボンブラックは、粒子間の距離が小さく均一であるので、散乱せずに透過することができる紫外光の割合は少ないと推定される。このような理由から、ストラクチャーの発達したカーボンブラックを用いた方が、紫外光側において透過率が高くなるものと推定される。
【００２０】
一方、ＯＤ値に関与する可視光の波長の光については、実際に遮光層内部で存在するカーボンブラックの粒径、すなわち一次ストラクチャーの粒子径の大きい方が遮蔽効果は高い。したがって、同じ一次粒子径を有するカーボンブラックであればストラクチャーが発達し、一次ストラクチャーの粒子径の大きいカーボンブラックの方が可視光域における透過率を低くすることができると推定される。
【００２１】
このような観点からは、一次ストラクチャーの粒子径は、大きければ大きいほど良いこととなるが、実際には遮光層の膜厚との関係で、一次ストラクチャーの粒子径があまり大きい場合は、表面の平滑性や均一性等の観点から好ましくない。したがって、一次ストラクチャーの粒子径の上限は所定の値とされる。
【００２２】
また、一次粒子径があまりに大きい場合は、上述したように一次ストラクチャーの上限の値が決まっている点から、ストラクチャーが小さいものとなってしまい好ましくない。
【００２３】
以上の理由から、一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径を所定の範囲とし、ストラクチャーの発達の程度を示すＤＢＰ吸収量を所定の範囲とすることにより、通常感光性樹脂の硬化に用いられる光の紫外領域において透過率が比較的高く、ＯＤ値に関係する可視光領域において透過率を低くすることができるのである。
【００２４】
以下、本実施態様について、各構成にわけてそれぞれ説明する。
【００２５】
（樹脂製遮光層）
本実施態様における樹脂製遮光層は、カーボンブラックとしてレアカーボンブラックを用い、かつ上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中での上記カーボンブラックの一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径、さらには上記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が所定の範囲内である点に特徴を有する。このような本実施態様における樹脂製遮光層は、通常、カーボンブラックとバインダとを少なくも有するものである。
【００２６】
ａ．カーボンブラック
まず、本実施態様に用いられるカーボンブラックについて説明する。
【００２７】
本実施態様に用いられるカーボンブラックはレアカーボンブラックと称される樹脂で被覆されていないカーボンブラックである。一般に、光学素子の遮光層に用いられるカーボンブラックとしては、樹脂で被覆された被覆カーボンブラックと、被覆されていないレアカーボンブラックとのいずれかが用いられる。被覆カーボンブラックを用いた場合、得られる遮光層は抵抗の高い高抵抗遮光層となり、レアカーボンブラックを用いた場合は、抵抗の低い低抵抗遮光層となる。本発明においては、このようなレアカーボンを用いることにより、カーボン顔料の製造工程を低減することができることから、光学素子の製造コストを削減することができる。
【００２８】
また、本実施態様の光学素子をカラーフィルタとして用い、これを液晶表示装置に適用した場合の液晶表示装置の種類としては、例えばＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ−Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）モード等のものが挙げられ、特に限定されるものではないが、上述したようなレアカーボンブラックを用いた低抵抗遮光層からなるカラーフィルタとすることで、特にＩＰＳモードの液晶表示装置の表示品質に関して問題となる、クロストークや焼付きを低減することができる。
【００２９】
本実施態様においては、このようなレアカーボンブラックの一次粒子径が、上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中の実測値で、１０〜１００ｎｍの範囲内であり、特に２０〜８０ｎｍの範囲内、中でも４０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲より粒子径の小さいものは製造が困難であり、上記範囲より粒子径が大きくなると、一次ストラクチャー粒子径が決定されていることから、ストラクチャーの発達していないカーボンブラックとなってしまい、紫外領域における透過率の確保ができなくなる可能性があり、好ましくないからである。
【００３０】
このような一次粒子径の測定方法は、以下に示す方法により行う。
【００３１】
まず、遮光層を形成するための遮光層形成用塗工液を基板上に塗布し、乾燥させて乾燥膜を形成する。この乾燥膜を２液硬化型のエポキシ樹脂を用いて、基板上から剥離する。エポキシ樹脂は６０℃に加熱し８時間保持することで硬化させる。剥離片をアクリル樹脂中に泡埋し、ホットプレート上で加熱することによりアクリル樹脂を硬化させる。この状態の乾燥膜からウルトラミクロトームを用いて５０ｎｍの切片を作成し、これを観察試料とする。
【００３２】
この観察試料をメッシュ上に置き、透過型電子顕微鏡（例えば、日立製作所社製、Ｈ−８１００）を用いて乾燥膜を観察する。この際、加速電圧１００ｋＶ、倍率２０万倍とする。
【００３３】
上記の方法により観察した画像を用いて、輪郭の確認できる最小単位の球状粒子を５００個選択し（凝集体中の複数の小粒子も一つ一つとする）、各粒子の長軸と短軸を測定してそれぞれの二軸幾何平均径を求め、その平均値を一次粒子径とする。上記二軸幾何平均径ｒは、長軸の長さをａ、短軸の長さをｂとした場合、
【００３４】
【数１】
2004302097.tif 000002
【００３５】
により求める。
【００３６】
また、本実施態様に用いられるカーボンブラックの上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜中の実測値で、一次ストラクチャーの粒子径は、１２０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内であり、特に１６０ｎｍ〜２４０ｎｍの範囲内、中でも１８０ｎｍ〜２２０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲より粒子径が小さい場合は、一次粒子径との関係もあるが、ストラクチャーが発達していないカーボンブラックとなり、好ましくなく、また可視光域における遮蔽効果が減少する可能性があるからである。一方、上記範囲より一次ストラクチャー粒子径が大きい場合は、遮光層を形成した際の均一性に問題が生じる可能性があり、遮光層の表面の平滑性等に対する不具合が生じる可能性があることから好ましくない。
【００３７】
なお、ここでいう一次ストラクチャーとは、上述した方法で得られる透過型電子顕微鏡での観察画像において、輪郭の確認できる球状の小粒子が複数個凝集して大粒子を形成した状態をいうものとする。
【００３８】
本実施態様におけるカーボンブラックの一次ストラクチャーの粒子径の測定方法は、上述した一次粒子径の場合の測定方法と同様にして測定することができる。
【００３９】
さらに、本実施態様に用いられるカーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、９２〜２００ｍｌ／１００ｇの範囲内であり、特に９２〜１５０ｍｌ／１００ｇの範囲内、中でも９２〜１００ｍｌ／１００ｇの範囲内であることが好ましい。
【００４０】
本実施態様においては、このようにＤＢＰ吸収量の高いカーボンブラックを用いることにより、成膜された遮光層内部において所定の間隙を形成させ、紫外光の透過率を向上させることにより、遮光層の光硬化に際しての感度を向上させるものである。
【００４１】
ＤＢＰ吸収量の測定方法は、ＪＩＳＫ６２２１（１９８２）により求めることができる。
【００４２】
ｂ．バインダ
本実施態様における遮光層は、上述したようなカーボンブラックがバインダに分散されて形成されるものである。本実施態様における遮光層に用いられるバインダは、本実施態様の利点を考慮すると、紫外光により硬化する樹脂であることが好ましい。通常は、後述する遮光層形成用塗工液中に含有されているクリア成分、すなわちモノマー成分およびポリマー成分が光重合した樹脂が該当するものである。
【００４３】
このようなバインダに用いられる樹脂の例については、後述する遮光層形成用塗工液の欄において説明する成分が光硬化したものを挙げることができる。
【００４４】
ｃ．遮光層形成用塗工液
本実施態様に用いられる遮光層を形成する場合、上述したようなカーボンブラックを含有する遮光層形成用塗工液が用いられる。この遮光層形成用塗工液は、少なくともカーボンブラック、ポリマー成分、多官能モノマー成分、および光開始剤が溶媒内に溶解もしくは分散されて調製される。
【００４５】
カーボンブラックは、上述した特性を有するものが用いられ、含有量としては、必要とされるＯＤ値となるように配合される。具体的な固形分中の濃度としては、特に限定されるものではないが、通常、４０〜７０重量％の範囲内、好ましくは５０〜６０重量％の範囲内である。
【００４６】
また、多官能モノマー成分としては、特に限定されるものではないが、多官能アクリレートモノマーが好適に用いられる。具体的には、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、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトール（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ヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート等を例示することができる。
【００４７】
このような多官能モノマー成分の含有量は、固形分中の濃度として通常５〜５０重量％の範囲内とされる。
【００４８】
また、ポリマー成分としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−ビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレン−メタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等を例示することができる。
【００４９】
このようなポリマー成分の含有量は、固形分中の濃度として通常１０〜４０重量％の範囲内とされる。
【００５０】
さらに、光重合開始剤としては、紫外光、例えば３６５ｎｍ以下の紫外光で活性化し得る光ラジカル重合開始剤が用いられる。具体的には、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、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）−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ社製Ｎ１７１７、四臭化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性色素とアスコルビン酸やトリエタノールアミンのような還元剤との組み合わせ等を例示できる。本実施態様では、これらの光重合開始剤を１種のみ又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５１】
このような光重合開始剤の含有量は、固形分中の濃度として通常２〜２０重量％の範囲内とされる。
【００５２】
また、本実施態様に使用可能な溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類；α−又はβ−テルピネオール等のテルペン類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン類；トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類；セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、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エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピ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メチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類；酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、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、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類を例示することができる。
【００５３】
これらの溶剤の中から１種のみ又は２種以上を混合して使用し、固形分濃度を通常は５〜５０重量％に調製する。
【００５４】
また、上述したように、本実施態様に用いられるレアカーボンブラックの一次粒子径および一次ストラクチャーの粒子径の測定は、この遮光層形成用塗工液を塗布し、乾燥させたものが用いられる。
【００５５】
さらに、後述する遮光層の透過率の測定も、この遮光層形成用塗工液を透明基板上に塗布し、乾燥させた状態（光硬化前の状態）で測定する。
【００５６】
ｄ．透過率
本実施態様に用いられる遮光層は、光硬化の際に用いられる紫外光領域において透過率を従来の遮光層より上昇させ、遮蔽性が必要とされる可視光領域において透過率を従来の遮光層より低下させることができる。
【００５７】
図１は、ＯＤ値を４．０とした場合の、透過率の一例を示すものである。本実施態様における遮光層Ａは従来の遮光層Ｂと比較して、４８０ｎｍ以上の可視光領域において透過率が低く、従来の遮光層Ｂより高い遮光性を有している。一方、紫外光領域（４７０ｎｍ以下）では、本実施態様における遮光層Ａの透過率が従来の遮光層Ｂの透過率より高く、本実施態様に用いられる遮光層は紫外線硬化時の感度が従来のものより高くなるといった利点を有する。
【００５８】
（透明基板）
本実施態様に用いられる透明基板は、光学素子に用いられるものであれば特に限定されるものはなく、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透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。
【００５９】
（光学素子）
本実施態様の光学素子は、上述した遮光層がパターン状に形成された透明基板上に種々の機能層が形成されてなるものであり、遮光層を必要とする光学素子であれば特に限定されるものではない。具体的には、カラーフィルタ等を挙げることができる。
【００６０】
２．第２実施態様
次に、本発明の光学素子の第２実施態様について説明する。本発明の光学素子の第２実施態様は、透明基板と、上記透明基板上にパターン状に形成された樹脂製遮光層とを少なくとも有する光学素子用基板であって、上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜のＯＤ値を４．０とした場合の光の波長３３０ｎｍにおける透過率が、０．０７％以上であることを特徴とするものである。
【００６１】
本実施態様においては、ＯＤ値を４．０とした場合に、光の波長３３０ｎｍにおける透過率が０．０７％以上となるので、感度の高い遮光層とすることが可能であり、可視光の遮光性は良好でありかつ紫外線による遮光層の光硬化に際しては高い感度とすることができるという利点を有するものである。
【００６２】
本実施態様は、上記第１実施態様と遮光層の部分のみが異なり、他の点については、第１実施態様と同様である。したがって、ここでは遮光層についてのみ説明し、他の点についての説明は省略する。
【００６３】
（遮光層）
本実施態様における遮光層は、上記樹脂製遮光層を形成するための塗工液による乾燥膜のＯＤ値を４．０とした場合の光の波長３３０ｎｍにおける透過率が、０．０７％以上であることを特徴とするものである。
【００６４】
ここで、光の波長３３０ｎｍにおける透過率の測定は、以下のようにして行われる。
【００６５】
まず、本実施態様の遮光層を形成する遮光層形成用塗工液を石英基板上に、ＯＤ値が４．０となる厚みで塗布する。次いで、この遮光層形成用塗工液を乾燥させ、この状態でＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  Ｌａｍｂｄａ  １９（Ｔｈｅ  Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により光の波長３３０ｎｍにおける透過率を測定した値を本実施態様でいう波長３３０ｎｍにおける透過率とする。このようにして測定することにより、光硬化前の透過率が測定でき、これにより実際の光硬化に際しての感度との相関の高い値とすることができる。
【００６６】
図２は、このようにして測定した値の一例を示すものであり、本実施態様の遮光層Ａは従来の遮光層Ｂと比較して、波長３３０ｎｍにおける透過率が良好となっている。
【００６７】
本発明においては、このようにして測定された光の波長３３０ｎｍにおける透過率が、０．０７％以上であり、特に０．０８％〜０．１０％の範囲内であることが好ましい。このような透過率のものであれば、ＯＤ値が４．０であっても、良好な光硬化時の感度を得られることができ、これにより硬化工程の効率化やパターンの高精度化を図ることができる。
【００６８】
本実施態様においては、上記第１実施態様で説明したような一次粒子の粒子径および一次ストラクチャーの粒子径を有するカーボンブラックを上記遮光層に用いることが好ましい。このようなカーボンブラックを用いることにより、容易に上述した透過特性を有する遮光層とすることができるからである。
【００６９】
さらに、本実施態様においては、遮光層に用いるカーボンブラックのＤＢＰ吸収量が、上記第１実施態様で説明した範囲内のものであることがより好ましい。
【００７０】
遮光層に関するバインダ等の他の点についての説明は、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７１】
Ｂ．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上述した第１実施態様または第２実施態様のいずれかの光学素子にさらに着色層を有することを特徴とするものである。
【００７２】
このような着色層は、特に限定されるものではないが、通常、カラーフィルタに用いられる材料で形成された、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の三色を有するものが通常用いられ、顔料分散法やインクジェット法等の方法により形成されるものである。
【００７３】
本発明のカラーフィルタは、さらに、オーバーコート層や透明電極層、さらには配向膜や柱状スペーサ等が形成されたものであってもよい。
【００７４】
なお、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。
【００７５】
【実施例】
以下、実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。
【００７６】
［遮光層形成用塗工液（黒色レジストの調製）］
（実施例）
１．酸価８０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇのバインダ樹脂の合成
酸価２００、分子量５０００のスチレン・アクリル酸樹脂（共重合比スチレン：アクリル酸＝６０：４０（重量比））２０ｇ、ｐ−メトキシフェノール０．２ｇ、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド０．２ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４０ｇをフラスコに仕込み、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルアクリレート７．６ｇを滴下し１００℃の温度で３０時間反応させた。反応液を水に再沈殿、乾燥させて樹脂を得た。この樹脂についてＧＰＣで測定した重量平均分子量は１００００であり、ＫＯＨによる中和滴定を行ったところ樹脂の酸価は８０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇであった。
【００７７】
２．遮光層形成用塗工液（黒色レジスト）の調製
下記組成の黒色レジストを調製した。まず、上記合成例のバインダ樹脂、顔料（デグサ・ヒュルス  ジャパン社製、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｂｌａｃｋ  １００）、高分子分散剤及び溶剤を混合、攪拌し、ミルベースを作った。これをペイントシェーカーで、粒径０．３ｍｍのジルコニアビーズを用い、室温で４時間分散処理して黒色顔料分散液を調製した。次いで残りの成分を加え、１０μのメンブレンフィルターで濾過して黒色レジストを調製した。
【００７８】
2004302097.tif 000003
（比較例）
上記［黒色レジストの組成］において、顔料に「デグサ・ヒュルス  ジャパン社製、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｂｌａｃｋ  ２５０」を用いた以外は全て上記実施例と同様にして黒色レジストを調製した。
【００７９】
なお、表１に用いたカーボンブラックのＤＢＰ吸収量、一次粒子径、および一次ストラクチャー粒子径を示す。
【００８０】
【表１】
2004302097.tif 000004
【００８１】
［透過率の測定］
上記のように石英基板に遮光層形成用塗工液塗布して乾燥させた状態で、ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  Ｌａｍｂｄａ  １９（Ｔｈｅ  Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により測定した。結果は図１および図２に示した。なお、Ａは実施例、Ｂは比較例を示す。
【００８２】
［遮光層の調整］
調製された黒色レジストを、乾燥膜厚が１．２μｍになるようにガラス基板（「ＡＮ６３５」旭硝子（株）製）にスピンコートし、乾燥温度７０℃で３分間乾燥した。スピンコート時のレジストにおける顔料の分散状態（具体的には、レジストの粘度、及びレジスト塗布膜の乾燥前の表面光沢）を目視で評価した。
【００８３】
次に、乾燥した塗布膜にフォトマスクを介して３ｋＷ超高圧水銀灯により適正露光（２００ｍｊ／ｃｍ２）で露光した後、１重量％の炭酸カリウムと４重量％のノニオン性界面活性剤（「エマルゲンＡ−６０」花王株式会社製）を含有する水溶液よりなる現像液を用い、２３℃でシャワー現像し、純水にて現像を停止した後、水洗スプレーにてリンスした。なお、この現像液１リットル中の塩基のｍｏｌ数は約０．１４であった。その後、２３０℃で３０分間熱処理を行い、黒色画像を形成した。
【００８４】
［評価結果］
評価結果を表２に示す。
【００８５】
【表２】
2004302097.tif 000005
【００８６】
表２から、実施例における遮光層は比較的細いパターンが密着しているので、硬化性が高まっていることが分かる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、カーボンブラックとして、上述したような塗布膜中での一次粒子径と一次ストラクチャーの粒子径とを有し、かつ上述したようなＤＢＰ吸収量を有するものを用いるものであるので、通常感光性樹脂の硬化に用いられる紫外領域の光に対する透過率が比較的高く、可視光領域の光に対する透過率を低くすることができる。したがって、同じＯＤ値とした場合に感度を向上させることが可能となり、遮光層を形成する際の露光量を低く抑えることができ、かつ遮光層の欠けや剥がれの発生を低減することができる。すなわち、低コストで品質の良好な光学素子とすることができるといった効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】遮光層の透過率を示すグラフである。
【図２】紫外光領域における遮光層の透過率を示すグラフである。
【図１】
2004302097.tif 000006
【図２】
2004302097.tif 000007