(57)【要約】【課題】透明基板上に遮光性パターンとしてブラックマトリックスを形成されたブラックマトリックス基板の製造方法において、ブラックマトリックスを簡易に連続プロセスで形成する事を可能とすることによって、ブラックマトリックスの製造コストを安くし、優れた特性の安価なカラーフィルタを提供するものである。【解決手段】少なくとも、透明基板上に、ポジレジスト層を形成する工程と、該ポジレジスト層に所望のパターンが形成された母型を押付け、ポジレジスト層に凹凸パターンを形成する工程と、凹凸パターンが形成されたポジレジスト層上に、ブラックマトリックス用のレジストのブラックマトリックス層を形成する工程と、ポジレジスト凹凸パターンとブラックマトリックス層が形成された基板の全面を露光する工程と、露光された基板のポジレジスト凹凸パターンを現像する工程。工程を含むことを特徴とするブラックマトリックス基板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に遮光性パターンとしてブラックマトリックスを形成されたブラックマトリックス基板の製造方法において、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とするブラックマトリックス基板の製造方法。
（１）透明基板上に、ポジレジスト層を形成する工程。
（２）該ポジレジスト層に所望のパターンが形成された母型を押付け、ポジレジスト層に凹凸パターンを形成する工程。
（３）凹凸パターンが形成されたポジレジスト層上に、ブラックマトリックス用のレジストのブラックマトリックス層を形成する工程。
（４）ポジレジスト凹凸パターンとブラックマトリックス層が形成された基板の全面を露光する工程。
（５）露光された基板のポジレジスト凹凸パターンを現像する工程。
【請求項２】
透明基板上に遮光性パターンとしてブラックマトリックスを形成されたブラックマトリックス基板の製造方法において、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とするブラックマトリックス基板の製造方法。
（１）透明基板上に、ＵＶ吸収剤を含有した樹脂層を形成する工程。
（２）樹脂層に所望のパターンが形成された母型を押付け、樹脂層に凹凸パターンを形成する工程。
（３）凹凸パターンが形成された樹脂層上に、ブラックマトリックス用のレジストのブラックマトリックス層を形成する工程。
（４）樹脂凹凸パターンとブラックマトリックス層が形成された基板の全面を露光する工程。
（５）露光された基板の樹脂凹凸パターンを溶解する溶剤またはアルカリ溶液に浸漬し、溶解する工程。
【請求項３】
前記透明基板が、長尺状のプラスチック基板である事を特徴とする請求項１、又は請求項２に記載のブラックマトリックス基板の製造方法。
【請求項４】
透明基板上に遮光性のブラックマトリックスを形成したブラックマトリックス基板において、請求項１乃至３項のいずれか１項記載の製造方法を用いて製造したことを特徴としたブラックマトリックス基板。
【請求項５】
透明基板上に遮光性のブラックマトリックスを形成し、該ブラックマトリックスの開口部に着色層を形成したカラーフィルタにおいて、請求項４記載のブラックマトリックス基板を用いて、ブラックマトリックスの開口部に着色層を形成したことを特徴とした請求項４記載のブラックマトリックス基板を用いたカラーフィルタ。
【請求項６】
前記着色層は、インクジェット方式で形成したことを特徴とする請求項５記載のカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー表示装置等に用いられるブラックマトリックス基板の製造方法及びそのブラックマトリックス基板及びそれを用いたカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチック基板を使用したカラー液晶ディスプレイ等のカラー表示装置が提案されている。そのプラスチック基板のカラー表示装置に用いるカラーフィルタの製造方法として、フォトリソグラフィ法、インクジェット法、印刷法、転写法などが提案されている。特に、インクジェット法は低コストの製造方法として注目されている。即ち、インクジェット法では、インキの色、着色面積及び着色パターン配置位置を任意に設定する事によって、所望の位置に所望の色のインクを着色させる事が簡単に、短時間にできる。一方、プラスチック基板のカラー表示装置に使用されるブラックマトリックスの形成方式としては、クロム等の金属膜をフォトリソグラフィ法のエッチング工程を用いてブラックマトリックスを形成する方式や、黒色顔料が分散された黒色感光性樹脂組成物をフォトリソグラフィ法のエッチング工程を用いてブラックマトリックスを形成する方式などが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開平７―２１６２７６号公報
【特許文献２】特開昭５９―７５２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ブラックマトリックス基板の形成方式においては、いずれもフォトリソグラフィ法を使用しており、露光工程が必要になる。露光工程の際には位置合わせを行う為に、間欠プロセスになる。間欠プロセスでは、プロセス時間が長くなり、製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものであり、ブラックマトリックスを簡易に連続プロセスで形成する事を可能とすることによって、ブラックマトリックスの製造コストを安くし、優れた特性の安価なカラーフィルタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る発明は、透明基板上に遮光性パターンとしてブラックマトリックスを形成されたブラックマトリックス基板の製造方法において、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とするブラックマトリックス基板の製造方法である。
（１）透明基板上に、ポジレジスト層を形成する工程。
（２）該ポジレジスト層に所望のパターンが形成された母型を押付け、ポジレジスト層に凹凸パターンを形成する工程。
（３）凹凸パターンが形成されたポジレジスト層上に、ブラックマトリックス用のレジストのブラックマトリックス層を形成する工程。
（４）ポジレジスト凹凸パターンとブラックマトリックス層が形成された基板の全面を露光する工程。
（５）露光された基板のポジレジスト凹凸パターンを現像する工程。
【０００７】
本発明の請求項２に係る発明は、透明基板上に遮光性パターンとしてブラックマトリックスを形成されたブラックマトリックス基板の製造方法において、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とするブラックマトリックス基板の製造方法である。
（１）透明基板上に、ＵＶ吸収剤を含有した樹脂層を形成する工程。
（２）樹脂層に所望のパターンが形成された母型を押付け、樹脂層に凹凸パターンを形成する工程。
（３）凹凸パターンが形成された樹脂層上に、ブラックマトリックス用のレジストのブラックマトリックス層を形成する工程。
（４）樹脂凹凸パターンとブラックマトリックス層が形成された基板の全面を露光する工程。
（５）露光された基板の樹脂凹凸パターンを溶解する溶剤またはアルカリ溶液に浸漬し、溶解する工程。
【０００８】
本発明の請求項３に係る発明は、前記透明基板が、長尺状のプラスチック基板である事を特徴とする請求項１、又は請求項２に記載のブラックマトリックス基板の製造方法である。
【０００９】
本発明の請求項４に係る発明は、透明基板上に遮光性のブラックマトリックスを形成したブラックマトリックス基板において、請求項１乃至３項のいずれか１項記載の製造方法を用いて製造したことを特徴としたブラックマトリックス基板である。
【００１０】
本発明の請求項５に係る発明は、透明基板上に遮光性のブラックマトリックスを形成し、該ブラックマトリックスの開口部に着色層を形成したカラーフィルタにおいて、請求項４記載のブラックマトリックス基板を用いて、ブラックマトリックスの開口部に着色層を形成したことを特徴とした請求項４記載のブラックマトリックス基板を用いたカラーフィルタである。
【００１１】
本発明の請求項６に係る発明は、前記着色層は、インクジェット方式で形成したことを特徴とする請求項５記載のカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブラックマトリックスを簡易に連続プロセスでパターン形成する事を可能とすることによって、ブラックマトリックス基板の製造コストを安くし、そのブラックマトリックス基板を用いることにより優れた特性の安価なカラーフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。図１は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の一実施例であり、（ａ）〜（ｆ）は、そのブラックマトリックス基板迄の工程を図示した。図１に示すブラックマトリックス基板の工程では、透明基板１上にポジレジスト層２が形成した（図１ｂ参照）。さらに所望のパターンが形成された母型を押し付け、ポジレジスト層に凹凸パターンを形成し、ポジレジスト凹凸パターンが完成する（図１ｃ参照）。さらにそのポジレジスト凹凸パターン上の全面にブラックマトリックス層４ａが形成する（図１ｄ参照）。さらに位置合わせすることなく、透明基板側から全面露光する（図１ｅ参照）。その後ポジレジスト凹凸パターンを溶解し、ブラックマトリックス４を形成し、ブラックマトリックス基板１０が完成する（図１ｆ参照）。
【００１４】
図２は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の一実施例であり、（ａ）〜（ｄ）は
、そのブラックマトリックス基板をもちいて、カラーフィルタ迄の工程を図示した。図２（ａ）は、本発明のブラックマトリックス基板１０である。次に、所定の開口部にＲ着色層５ａを形成した。Ｒ着色層５ａの製造は、ブラックマトリックス基板１０全面にＲ着色用の感光性レジスト層を塗布形成後、フォトプロセス法の露光工程、現像工程によりＲ着色層５ａを形成した（図２（ｂ）参照）。Ｇ着色層５ｂの製造は、ブラックマトリックス基板１０全面にＧ着色用の感光性レジスト層を塗布形成後、フォトプロセス法の露光工程、現像工程によりＧ着色層５ｂを形成した（図２（ｃ）参照）。Ｂ着色層５ｃの製造は、ブラックマトリックス基板１０全面にＢ着色用の感光性レジスト層を塗布形成後、フォトプロセス法の露光工程、現像工程によりＢ着色層５ｃを形成した（図２（ｄ）参照）。以上同一のフォトプロセスを３回繰り返してカラーフィルタ５が完成した。
【００１５】
図３は本発明のカラーフィルタ５の層構成を示す側断面図である。ブラックマトリックス基板では、母型を押し付けて形成する方法であり、着色層５では、インキジェット法による形成方法等により赤色のＲ着色層５ａ、緑色のＧ着色層５ｂ、青色のＢ着色層５ｃとそれぞれの着色パターンを形成し、カラーフィルタ５が完成する（図３参照）。
【００１６】
前記透明基板について説明する。本発明における透明基板１は、プラスチック基板、ガラス基板、石英基板等が使用できる（図１ａ参照）。長尺状のプラスチック基板を使用する場合、連続プロセスを行う事ができ、好適である。前記プラスチック基板は、ポリエチレンフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）の樹脂などを使用する事ができる。
【００１７】
前記ポジレジスト凹凸パターンの形成について説明する。透明基板１上に、ポジレジスト層２を形成する（図１ｂ参照）。本発明におけるポジレジスト２は、溶解禁止剤、分散剤、樹脂、溶媒を主成分とする感光性樹脂組成物が用いられる。ポジレジスト２の溶解禁止剤は、ジアゾナフトキノンスルホン酸エステルなどが用いられる。ポジレジスト２の分散剤は、非イオン性界面活性剤、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、また、有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。該分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して使用してもよい。ポジレジスト２の樹脂は、ノボラック樹脂、ポリメチルメタクリレートなどが用いられる。なお、ポジレジスト２の代わりに別の材料も使用することができ、例えばＵＶ吸収剤を含有した樹脂を使用しても良い。ＵＶ吸収剤を含有した樹脂は、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などを用いる事ができる。ポジレジスト２材料の塗布方法は、スピンコータ、スリットコータ、マイクログラビアなどのコーティング方式により塗布される。次に、ポジレジスト２を塗布した後に、塗膜がタックフリーになるよう乾燥させる。ポジレジスト層表面に母型を適当な圧力で押し付け、ポジレジスト層に凹凸パターンを連続的に転写して、ポジレジスト凹凸パターンを形成する（図１ｃ参照）。この転写時、ポジレジスト層の変形を容易にする為にポジレジスト層を加熱しても良い。なお、転写完了時のポジレジスト凹凸パターンの側断面形状では、凹部の底面は透明基板が露出した状態となることが重要である。そのため、前記加温加減を最適化が必要となる。さらに、必要なら、ポジレジスト層全面からドライエッチング等によりデスカム処理して、凹部の底面の残膜を除去し、透明基板面を露出させる。
【００１８】
前記母型３について説明する。母型３は、金属型、プラスチック型などを使用する事ができる。母型３の形状は、平板状、シリンダ状を採用する事ができる。連続プロセスにはシリンダ状母型が好ましい。母型３の作製は、所望のパターンを切削法、又はフォトリソ
グラフィ法等で形成する事ができる。
【００１９】
前記ブラックマトリックスのパターンの形成について説明する。前記ポジレジスト凹凸パターン上の全面にブラックマトリックス層４ａを形成する（図１ｄ参照）。本発明のブラックマトリックス用の材料の黒色樹脂組成物は、黒色遮光材、光開始剤、分散剤、樹脂、溶媒を主成分とする黒色樹脂組成物が用いられる。ブラックマトリックスの黒色遮光材は、黒色顔料、黒色染料、無機材料などであり、有機顔料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、酸化チタン、鉄黒などを混合して用いられるものである。ブラックマトリックスの光開始剤は、光重合性モノマー、光重合光開始剤が用いられる。ブラックマトリックスの分散剤は、非イオン性界面活性剤、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、または、有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。該分散剤は、一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して使用してもよい。ブラックマトリックスの溶媒は、黒色樹脂組成物の塗布性、分散安定性などの点から、適宜選択して使用されるものであり、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジクライム、シクロヘキサノンなどがあげられる。ブラックマトリックスの材料の塗布方法は、スピンコータ、スリットコータ、マイクログラビアなどコーティング方式により塗布される。次に、ポジレジスト凹凸パターン上全面にブラックマトリックスの材料を塗布した後に、塗膜がタックフリーになるよう乾燥させる。乾燥後、全面露光する。後工程でブラックマトリックス層の材料不要部を除去し易くする為に、露光を透明基板側から行う事が好適である。ＵＶ吸収剤を含有した樹脂を使用する場合には、露光波長を吸収するＵＶ吸収剤を選択する事により、ブラックマトリックス層の材料不要部の硬化促進を防ぐ事ができる。次いで、ポジレジストの現像液でポジレジストを溶解し、ブラックマトリックス４を形成する。ＵＶ吸収剤を含有した樹脂を使用する場合には、樹脂を溶解する溶剤またはアルカリ溶液で樹脂を溶解し、ブラックマトリックス４を形成し、ブラックマトリックス基板１０が完成する。この時、ブラックマトリックスを溶解しない溶剤またはアルカリ溶液を選択する。
【００２０】
前記カラーフィルタの形成について説明する。ブラックマトリックス基板に着色層を形成し、カラーフィルタとした。着色層の形成には、フォトリソグラフィ法、インクジェット法、印刷法、転写法等を用いる事が出来る。プラスチック基板を使用する場合は、連続的に着色層を形成できる事からインクジェット方式が好ましい。着色層の形成にインクジェット法を用いる場合、使用するインクジェット装置としては、インク吐出方法の相違によりピエゾ変換方式と熱変換方式があり、特にピエゾ変換方式が好適である。インクの粒子化周波数は５〜１００ＫＨｚ程度、ノズル径としては５〜８０μｍ程度，ヘッドを３個配置し、１ヘッドにノズルを６０〜５００個組み込んだ装置が好適である。
【００２１】
本発明の着色層のインク材料は、着色顔料、樹脂、分散剤、溶媒などで構成される。着色剤として使用する顔料の具体例としては、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ３６、  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ２３などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。さらに、これらは要望の色相を得るために２種類以上を混合して用いても構わない。着色インクに使用する溶剤種としてはインクジェット方式における適性の表面張力範囲３５ｍＮ／ｍ以下で、且つ、沸点が１３０℃以
上のものが好ましい。表面張力が３５ｍＮ／ｍ以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が１３０℃以下であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。具体的には、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用いることができる。また、必要に応じて２種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。本発明の着色インクの樹脂には、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられ、色素との関係にて適宜選択される。耐熱性や耐光性が要求される際にはアクリル樹脂が好ましい。樹脂への色素の分散を向上させるために、分散剤を用いてもよく、分散剤として、非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して使用してもよい。溶媒としては溶解性の他に経時安定性、乾燥性などが要求され、色素、樹脂との関係にて適宜選択される。
【００２２】
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００２３】
ポジレジスト層の作製では、長尺状のＰＥＴ（東洋紡（株）製、商品名Ａ４３００）フイルム基板上に、ポジレジスト（シプレー（株）製、品番ＭＰ  Ｓ１８１３）をダイコート法によって塗布し、１．０μｍのポジレジストの塗膜を形成した。
【００２４】
ポジレジスト凹凸パターンの形成では、所望の凹凸パターンをウエットエッチング法で形成したＮｉ箔を金属ロール表面に取付け、金属母型とした。凹凸パターンは、凸部幅１０μｍ、凹部巾１００μｍ、凹凸高さ（凹凸段差）２．０μｍのストライプパターンとした。金属母型を前記ポジレジストに室温で押付け、パターンを連続的に転写し、ポジレジスト凹凸パターンを形成した。
【００２５】
ブラックマトリックスの形成では、ブラックマトリックス用の材料レジストをダイコート法によって、前記ポジレジスト凹凸パターン層上に約１．０μｍの黒色樹脂組成物を塗膜し、ブラックマトリックス層を形成した。次いで、ガラス基板側から全面露光を行った。次いで、ポジレジストの現像液（シプレー（株）製、品番ＭＰ  ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ）でポジレジストを溶解し、ブラックマトリックスを形成した。
【００２６】
カラーフィルタの作製では、前記ブラックマトリックスの開口部（凹部）に、前記Ｒ着色層、Ｇ着色層、Ｂ着色層の各色の着色インクを使用し、１２ｐｌ，１８０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ（株）製）を搭載したインクジェット印刷装置により、赤色（Ｒ着色層）、緑色（Ｇ着色層）、青色（Ｂ着色層）各々のパターン状の着色層（５）を形成した。このようにして得られたカラーフィルタは、濃度バランスに優れ、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープなカラーフィルタであった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のブラックマトリックス基板の製造方法の一例を説明する側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を説明する側断面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの一例の構造を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…透明基板
２…ポジレジスト
３…母型
４…ブラックマトリックス
４a…ブラックマトリックス層（黒色樹脂組成物の層）
５…カラーフィルタ
１０…ブラックマトリックス基板
２０…ポジレジスト凹凸パターン
５１…Ｒ着色層
５２…Ｇ着色層
５３…Ｂ着色層
【図１】
2005241781.tif 000003
【図２】
2005241781.tif 000004
【図３】
2005241781.tif 000005