(57)【要約】【課題】着色層を形成する着色材がブラックマトリックスを超えて隣接する着色層の着色材と混ざってしまう決壊を生じることがなく、かつ線幅の細いブラックマトリックスが形成されたブラックマトリックス基板を提供すること。【解決手段】基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料を含む樹脂からなるブラックマトリックスと、を有するブラックマトリックス基板において、前記ブラックマトリックスの全体を、撥液性材料を含む透明樹脂からなる被覆体により覆う。【選択図】図１
2012247643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、
を有するブラックマトリックス基板であって、
前記ブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とするブラックマトリックス基板。
【請求項２】
前記被覆体に含まれている撥液性材料は、被覆体の側面よりも上面により多く分布していることを特徴とする請求項１に記載のブラックマトリックス基板。
【請求項３】
基材と、
前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、
前記基材上であって、ブラックマトリックスによって形成される開口部に形成される着色層と、を有するカラーフィルタであって、
当該カラーフィルタにおける少なくとも一部のブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項４】
前記被覆体に含まれている撥液性材料は、被覆体の側面よりも上面により多く分布していることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
２色以上の着色層を有し、少なくとも、異なる色の着色層の間に存在するブラックマトリックスは前記被覆体により覆われていることを特徴とする請求項３または４に記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
相対向するカラーフィルタおよび対向電極基板と、前記両者間に密封された液晶層とを有する液晶表示装置において、
前記カラーフィルタが、基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、前記基材上であって、ブラックマトリックスによって形成される開口部に形成される着色層と、を有し、当該カラーフィルタにおける少なくとも一部のブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラックマトリックス基板、カラーフィルタ、および液晶表示装置に関する。より具体的には、例えばインクジェット法によって着色層が形成される場合のカラーフィルタに用いられるブラックマトリックス基板、これを用いることにより着色層の平坦性に優れたカラーフィルタ、およびこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。これに対応し、適正価格でより美しいディスプレイを供給する手段の確立が急務となっている。
【０００３】
従来より行われているカラーフィルタの一般的な製造方法としては、顔料分散法が挙げられる。この方法においては、まず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをフォトリソグラフィ工程により所望の形状にパターニングすることにより単色のパターン、換言すれば単色の着色層を得る。この工程を３回繰り返すことによりＲ、ＧおよびＢの３色の着色層を有するカラーフィルタを形成することができる。しかしながら、この方法は、Ｒ、ＧおよびＢの３色の着色層を有するカラーフィルタを形成する場合には、上記の工程を３回繰り返す必要があり、コスト高になるという問題の他、多数の工程を繰り返すために歩留まりが低下するという問題がある。
【０００４】
このような状況において、例えば、インクジェット方式により着色層形成用塗工液を基板上に塗布し、これにより着色層を形成する方法が提案されている。この方法においては、着色層を形成するのと同時にブラックマトリックスに撥液性を付与することが行われている。これは、ブラックマトリックスに撥液性を付与することにより、隣り合う着色層がブラックマトリックスを越えて混ざり合ってしまう、いわゆる決壊を防止するためである。ブラックマトリックスに撥液性を付与するための処理の一例としては、四フッ化炭素を混合したガスを導入し、プラズマを発生するヘッド電極をブラックマトリックス上で走査させるプラズマ処理を挙げることができる。
【０００５】
さらに近年、液晶ディスプレイ等の高画質化が求められており、カラーフィルタの高精細化が望まれている。例えば、上述したようなインクジェット法により着色層が形成されるカラーフィルタのブラックマトリックスにおいて、線幅が太い場合には、カラーフィルタの高精細化を図ることができず、また着色層を透過する光が少ないものとなるため、液晶表示装置の輝度が低くなる。そこで、より細線化したブラックマトリックスを有するカラーフィルタ等の提供が望まれている。例えば特許文献１や特許文献２に示されるように、樹脂製ブラックマトリックスの材料面の改良等も進められているが、材料面のみで、上記細線化を行うことは難しく、さらなる改良が望まれていた。
【０００６】
しかしながら一方で、ブラックマトリックスの細線化は単純ではなく、ブラックマトリックスの線幅を細くしすぎると、着色層を形成する着色材がブラックマトリックスを越えて隣の着色層の着色材と混ざってしまう現象、いわゆる決壊が生じてしまう可能性が生じる。したがって、ブラックマトリックスの細線化は、当該決壊を考慮しつつ行わなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１９７１１５号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような状況においてなされたものであり、例えばインクジェット方式により着色層を形成した場合に、着色層を形成する着色材がブラックマトリックスを越えて隣接する着色層の着色材と混ざってしまう決壊を生じることがなく、かつ線幅の細いブラックマトリックスが形成されたブラックマトリックス基板を提供するとともに、輝度及びコントラストが高いカラーフィルタ、および液晶表示装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための第１の発明は、基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、を有するブラックマトリックス基板であって、前記ブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とする。
【００１０】
上記の発明にあっては、前記被覆体に含まれている撥液性材料は、被覆体の側面よりも上面により多く分布していることが好ましい。
【００１１】
上記課題を解決するための第２の発明は、基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、前記基材上であって、ブラックマトリックスによって形成される開口部に形成される着色層と、を有するカラーフィルタであって、当該カラーフィルタにおける少なくとも一部のブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とする。
【００１２】
上記の発明にあっては、前記被覆体に含まれている撥液性材料は、被覆体の側面よりも上面により多く分布していることが好ましい。
【００１３】
上記の発明にあっては、２色以上の着色層を有し、少なくとも、異なる色の着色層の間に存在するブラックマトリックスは前記被覆体により覆われていることが好ましい。
【００１４】
上記課題を解決するための第３の発明は、相対向するカラーフィルタおよび対向電極基板と、前記両者間に密封された液晶層とを有する液晶表示装置において、前記カラーフィルタが、基材と、前記基材上に形成され、遮光性材料と樹脂とを含むブラックマトリックスと、前記基材上であって、ブラックマトリックスによって形成される開口部に形成される着色層と、を有し、当該カラーフィルタにおける少なくとも一部のブラックマトリックスは、その表面が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体により覆われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ブラックマトリックスの表面全体が撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体によって覆われているので、当該被覆体の上面において、着色層を形成する着色材を弾くことができ、その結果、当該着色材が被覆体およびブラックマトリックスを越えて他の着色材と混ざってしまうこと、いわゆる決壊を防止することができる。また、本発明は、ブラックマトリックスの表面全体を覆う透明樹脂の存在によっていわゆる決壊を防止しており、したがってブラックマトリックス自体の線幅を小さくしても、そのことが決壊の原因とはならないので、線幅を所望の値まで細く設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ブラックマトリックス基板の概略断面図である。
【図２】ブラックマトリックス基板の製造工程を示す工程説明図である。
【図３】カラーフィルタの断面図である。
【図４】カラーフィルタの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のブラックマトリックス基板、カラーフィルタ、および液晶表示装置について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、ブラックマトリックス基板の概略断面図である。
【００１９】
図１に示すように、ブラックマトリックス基板１は、基材２と、当該基材２上に形成され、遮光性材料３１と樹脂３２とを含むブラックマトリックス３と、を有し、さらに前記ブラックマトリックス３は、撥液性材料４１と透明樹脂４２を含む被覆体４によりその表面全体が覆われている。
【００２０】
（基材）
ブラックマトリックス基板１の基材２としては、その上にブラックマトリックス３、被覆体４、さらには各色着色層など種々の構成を形成することが可能であればよく、例えば、従来からカラーフィルタに用いられるものを用いることができる。
【００２１】
具体的には、例えば、樹脂、紙に樹脂を積層した積層板、ガラス布やガラス不織布に樹脂を積層した積層板、セラミック、金属、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、無アルカリガラス等を挙げることができる。また、当該基材２は、透明な基材であってもよく、一方で反射性の基材や白色に着色した基材であってもよい。
【００２２】
（ブラックマトリックス）
前記基板２上に形成されたブラックマトリックス３は、少なくとも、遮光性材料３１と樹脂３２とにより構成される。なお、当該ブラックマトリックス３は、以下で説明する遮光性材料３１および樹脂３２以外を含んでいてもよい。特に本発明のブラックマトリックス３は、直接に着色層を形成する着色材と接触することがないため、当該着色材との相性などを考慮する必要がなく、自由な設計が可能である。材料などを自由に設計することができるため、黒味などを向上することができる。
【００２３】
（ブラックマトリックス形成用塗工液）
また、基材２上にブラックマトリックス３を形成するにあたり、フォトリソグラフィ法を用いる場合においては、ブラックマトリックス３を構成する遮光性材料３１と樹脂３２、さらには光重合開始剤などを溶剤に溶解してなるブラックマトリックス形成用塗工液が用いられる。
【００２４】
以下にブラックマトリックス３やブラックマトリックス形成用塗工液に含まれる遮光性材料３１、樹脂３２、溶剤、光重合開始剤などについて詳細に説明する。
【００２５】
・遮光性材料
ブラックマトリックス３を構成する遮光性材料３１としては、一般的にブラックマトリックスに用いられている材料を適宜選択して用いることができ、特に限定されることはない。具体的には、例えばカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性を有する粒子を挙げることができる。また、樹脂３２に溶解する各種染料を用いてもよい。
【００２６】
・樹脂
ブラックマトリックス３を構成する樹脂３２は、前記遮光性材料３１を含んだ状態で硬化し、所望のパターン形状をなすことができる樹脂であれば特に限定されることはなく、ブラックマトリックス３の製造方法などを考慮したうえで従来から用いられている樹脂を適宜選択して用いることができる。
【００２７】
前述もしたが、例えばフォトリソグラフィ法によりブラックマトリックス３を製造する場合における樹脂３２としては、感光性樹脂を用いることとなり、より具体的には、カルド樹脂、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。
【００２８】
さらに、重合可能なモノマーであるメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチ（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）アクリレートの中から選ばれる１種以上と、（メタ）アクリル酸、アクリル酸の二量体（例えば、東亞合成化学（株）製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの無水物の中から選ばれる１種以上からなるポリマー又はコポリマーも例示できる。また、上記のコポリマーにグリシジル基又は水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を付加させたポリマー等も例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
上記例示の中でも、エチレン性不飽和結合を含有する樹脂は、モノマーと共に架橋結合を形成し、優れた強度が得られるので、特に好ましく用いられる。
【００３０】
また、この場合に用いることが可能なモノマーとしては、例えば多官能アクリレートモノマーが挙げられ、アクリル基やメタクリル基等のエチレン性不飽和結合含有基を２つ以上有する化合物を用いることができる。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。
【００３１】
さらに、上記多官能アクリレートモノマーは、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、本発明において（メタ）アクリルとはアクリル又はメタクリルのいずれかであることを意味し、（メタ）アクリレートとはアクリレート基又はメタクリレートのいずれかであることを意味する。
【００３２】
・溶剤
ブラックマトリックス形成用塗工液に含まれる溶剤としては、アルコールやエーテル、さらにはエチレングリコールアルキルエーテルアセテートなどを用いることができる。より具体的には、例えば、酢酸ブチル、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、エチルセルソルブ、３−メトキシブチルアセテート等を挙げることができる。
【００３３】
また、ブラックマトリックス形成用塗工液に含まれる光重合開始剤としては、紫外線、電離放射線、可視光、或いは、その他の各波長、特に３６５ｎｍ以下のエネルギー線で活性化し得る光ラジカル重合開始剤を使用することができる。そのような光重合開始剤として具体的には、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。なお、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。
【００３４】
ブラックマトリックス形成用塗工液には、上記の他にも必要に応じて、分散剤、増感剤、塗工性改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、さらには難燃剤などを適宜含有せしめることができる。
【００３５】
以上で説明したような各種成分を含むブラックマトリックス３の形状について、本発明は特に限定することはなく、自由に設計可能である。例えば、ブラックマトリックス３の厚さｔは１．０〜２．５μｍとすることが好ましい。１．０μｍよりも薄いと光学密度（ＯＤ）が不足する虞があり、一方で２．５μｍよりも厚いとシワが発生する懸念や、液晶表示装置に用いた場合にブラックマトリックス３と後述する被覆体４とを併せた部分の厚さと着色層の厚さとの差が大きくなり、液晶の配向不良が生じる懸念があるからである。
【００３６】
ブラックマトリックス３と後述する被覆体４とを併せた断面形状は、順テーパー形状とすることが好ましい。逆テーパーとすると光漏れが生じる懸念があるためである。
【００３７】
（被覆体）
前記ブラックマトリックス３は、その全体が撥液性材料４１と透明樹脂４２とを含む被覆体４により覆われていることに特徴を有している。このようにブラックマトリックス３の全体を被覆体４により覆うことで、いわゆる決壊を防止するために、ある程度の線幅としたり、その表面に撥液性を持たせたりすることを当該被覆体４に担わせることができる。そして、ブラックマトリックス３自体の設計は、いわゆる決壊を考慮することなく自由に行うことができるので、その結果、ブラックマトリックス３の黒味や線幅を所望の状態とすることができる。
【００３８】
（被覆体形成用塗工液）
また、前記被覆体４を形成するにあたり、前述したブラックマトリックス３と同様にフォトリソグラフィ法を用いる場合においては、被覆体４を構成する撥液性材料４１と透明樹脂４２などを溶剤に溶解してなる被覆体形成用塗工液が用いられる。
【００３９】
以下に被覆体４や被覆体形成用塗工液に含まれる撥液性材料４１、透明樹脂４２などについて詳細に説明する。
【００４０】
・撥液性材料
被覆体４を構成する撥液性材料４１としては、表面エネルギーの低い含フッ素化合物やシリコーン微粒子が好ましく使用される。
【００４１】
含フッ素化合物としては、フッ素原子を有する高分子化合物、親水基および／または親油基と含フッ素基の両方を有するモノマー（低分子化合物）あるいはオリゴマーなどがある。例えば、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレンの単独重合体、これらと四フッ化エチレンや他の溶媒可溶性モノマーとの共重合体等があげられる。このように溶解状態あるいは分子オーダーで含有されるものは、パターニング精度を向上する点では有利である。
【００４２】
一般にフッ素系界面活性剤として知られている材料も用いることができ、透明樹脂４２の種類により、親水基、または親油基の構造を選択することで感光剤との混合状態を良好にすることができる。フッ素系界面活性剤の含フッ素基としては、ＣｎＦ(2n+1)（ｎ＝１〜５０）のパーフルオロアルキル基、また、この中の１つまたは複数のフッ素原子をＣｎＦ(2n+1)鎖で置換した枝別れタイプ、さらに芳香環の水素原子の一部または全部をＦまたはＣｎＦ(2n+1)で置換したタイプ、および４フッ化エチレンのフッ素原子をＣＦ3で置換したタイプを用いることができる。パーフルオロアルキル基の場合、その炭素鎖長に制限はないが、好ましくはｎ＜２０、より好ましくは３＜ｎ＜１５が効果的である。芳香環タイプとしては、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、トリフルオロベンゼン、パーフルオロベンゼン、フルオロフェノール、およびその誘導体を用いることができる。この様な含フッ素基は界面活性剤の中に単独もしくは複数個存在することができる。特に含フッ素成分として末端のＣＦ3-を基本構造単位内に２つ以上含有するものはインキ反発性の点でＣＦ3-が１つの構造に比べて非常に優れており、より好ましい。具体的には、モノマー内、またはオリゴマーが基本構成単位の繰り返しで構成されている場合には、基本構成単位内にＣｎＦ(2n+1)の直鎖状の側鎖を２つ以上含む構造はいずれも良好なインキ反発性を実現できる。
【００４３】
親水基としては、ＯＨ基、カルボン酸、スルホン酸、リン酸およびその塩、アンモニウム塩、エチレンオキシド、およびポリエチレンオキシド等が効果的である。親油基としては鎖状炭化水素、芳香環等疎水性を示す構造はすべて用いることができる。オリゴマーの場合、主鎖にこれらの含フッ素基、親水基、および親油基がペンダントされている構造がより効果的である。これらの中でも、含フッ素化合物は、含フッ素基と、親水基および／または親油基を有するモノマーまたはオリゴマーであることが好ましい。含フッ素基と、親水基および／または親油基を有するモノマーまたはオリゴマーは、一般式Ｒｆ−Ｘ−Ｒｆ'、または一般式（Ｒｆ−Ｘ−Ｒ）−Ｙ−（Ｒｆ'−Ｘ'−Ｒｆ'）で表される化合物を含むことが好ましい。ここで、ＲｆおよびＲｆ'はフルオロアルキル基、ＲおよびＲ'はアルキレン基を表し、ＲｆとＲｆ'またＲとＲ'は同一でも異なっていてもよい。また、Ｘ、Ｘ'、およびＹは、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯＯ−、―ＣＯＮＲ''―、―ＯＣＯＮＲ''―、―ＳＯ2ＮＲ''―、―ＳＯ2―、―ＳＯ2Ｏ―、―Ｏ―、―ＮＲ''―、―Ｓ―、−ＣＯ−、―ＯＳＯ2Ｏ―、―ＯＰＯ（ＯＨ）Ｏ―のうちの何れかを表し、Ｘ、Ｘ'、およびＹは同一でも異なっていてもよい。Ｒ''は、アルキル基または水素を表す。
【００４４】
・透明樹脂
被覆体４を構成する透明樹脂４２は、撥液性材料４１を含んだ状態で硬化し、所望のパターン形状をなすことができる樹脂であれば特に限定されることはなく、例えばフォトリソグラフィ法により被覆体４を製造する場合における透明樹脂４２としては、感光性樹脂を用いることとなり、具体的には、上記ブラックマトリックス３をフォトリソグラフィ法により形成する場合に用いられる樹脂３２と同様のものを用いることができる。
【００４５】
被覆体４を、被覆体形成用塗工液を用いてフォトリソグラフィ法にて形成する場合にあっては、当該被覆体形成用塗工液に対する撥液性材料４１の含有率について特に限定することはなく、所望の撥液性能を担保することができればよい。具体的には、０．００５質量％〜５０質量％の範囲内であることが好ましく、特に、０．０１質量％〜２５質量％の範囲内であることが好ましい。
【００４６】
また、撥液性材料４１は被覆体４の上面４３近傍に存在し、その側面４４近傍には存在しないようにすることが好ましい。これにより、基材２上に着色層を形成した場合に、着色層の平坦性を向上することができる。いわゆる決壊を防止するためには被覆体４の上面４３部分が撥液性能を有し、当該部分に着色剤が乗ることを防止することができれば足り、一方で、被覆体４の側面４４部分はカラーフィルタの着色層が形成される部分であるため、当該部分が撥液性能を有すると、この部分で着色剤が弾かれてしまい、着色層の平坦性に悪影響が生じる可能性があるからである。なお、撥液性材料が側面よりも上面に存在することの確認方法としては、被覆体中に唯一撥液性材料起因で存在するフッ素量の測定により行われる。フッ素量の測定は、カラーフィルタのブラックマトリックスの上部をＴＯＦ−ＳＩＭＳ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ−Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ：飛行時間型二次イオン質量分析装置）により測定することにより、被覆体の上面と順テーパーである側面部を測定することができる。
【００４７】
このように撥液性材料４１を被覆体４の上面４３近傍にのみ偏在させる方法については特に限定することはなく種々の方法を適宜採用することができる。例えば、後述するフォトリソグラフィ法によれば、そのプリベイク工程時に透明樹脂４２中の撥液性材料が表面に偏在し、その後に行われる露光工程や現像工程において不要な部分が削除されるため、被覆体４の側壁部分には撥液性材料４１が存在しないようにできるので好適である。
【００４８】
このような被覆体４の形状については、特に限定することはなく、ブラックマトリックス３の上面および側面の全部を覆うことができる形状であればよい。具体的には、上述したように、ブラックマトリックス３と被覆体４を併せた形状が、図１に示すように、その断面形状を上辺が底辺によりも短い順テーパー形状とすることが好ましい。
【００４９】
また、当該被覆体４の厚さＴも限定されることはないが、例えば１．０〜２．５μｍであることが好ましい。１．０μｍよりも薄くすると、側壁部分の撥液性が強まる可能性があるためであり、一方で２．５μｍよりも厚くすると、液晶表示装置に用いた場合にブラックマトリックス３と被覆体４とを併せた部分の厚さと着色層の厚さとの差が大きくなり、液晶の配向不良が生じる懸念があるからである。
【００５０】
当該被覆体４の撥液性能については、その上面４３部分において、いわゆる決壊を防止できる程度の撥液性能を有していればよく、具体的には、水との接触角が８５°以上、または表面張力２０〜４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が３０〜６５°であることが好ましい。
【００５１】
（ブラックマトリックス基板の製造方法）
次にブラックマトリックス基板１の製造方法について図面を用いて説明する。
【００５２】
図２は、ブラックマトリックス基板の製造工程を示す工程説明図である。
【００５３】
ブラックマトリックス基板１の製造方法は特に限定されることはなく、図１を用いて説明したブラックマトリックス基板１を製造することができれば如何なる方法をも採用することができる。しかしながら、種々の方法の中でも、図２に示すフォトリソグラフィ法を用い、これを２回繰り返すことでブラックマトリックス３と被覆体４とを別個独立にこの順で形成する方法が好ましい。フォトリソグラフィ法は従来からブラックマトリックス基板の製造に頻繁に用いられている方法であり、したがって簡便かつ低コストで行うことができるからである。
【００５４】
また、被覆体４の製造にあっては、特にフォトリソグラフィ法を用いることが好ましい。フォトリソグラフィ法には、プリベイク工程が含まれており、当該工程を行うことにより透明樹脂４２中の撥液性材料４１を当該被覆体４の表面４３近傍に移動させることができ、その結果、当該上面４３部分の撥液性能を側面４４に比べて高くすることができるからである。
【００５５】
図２（ａ）に示すように、基材２上に、前述した遮光性材料３１および樹脂３２を含むブラックマトリックス形成用塗工液を塗工するブラックマトリックス塗工工程が行われる。当該工程は、ブラックマトリックス形成用塗工液を均一な厚さで塗工することができる方法であれば良く、スピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコートなどの公知の塗工方法により塗工すれば良い。
【００５６】
次に、図２（ｂ）に示すように、必要に応じてプリベイク工程を行う。プリベイク工程を行うにあっては、いわゆるホットプレートＨなどを用いることができ、６０〜１２０℃で０．５〜５分行えばよい。なお、プリベイク工程に代えて減圧乾燥工程を行っても良く、また、これらの双方を行ってもよい。
【００５７】
図２（ｃ）に示すように、プリベイク工程等の後に、所望の形状の開口部を有するマスクＭを用い、その上面側から当該マスクＭ越しにエネルギーを照射する露光工程が行われる。当該露光工程としては、所望の領域にのみブラックマトリックスのパターンを形成することができる方法であれば良く、従来から用いられている方法を適宜選択可能である。例えば、基材２上に塗工されたブラックマトリックス形成用塗工液の表面から数十μｍ程度の間隔をあけてマスクＭを配置して露光する、プロキシミティ露光を行ってもよい。この露光により樹脂としてネガ型感光性樹脂を用いた場合には露光部分で硬化反応が生じ、ポジ型感光性樹脂を用いた場合には露光部分で酸発生反応が生じる。
【００５８】
露光の際に用いられる光源としては、ブラックマトリックスを形成する際に一般的に用いられている光源を使用することができ、例えば、超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどを挙げることができる。
【００５９】
図２（ｄ）に示すように、露光工程の後には、アルカリ性現像液を用いて未露光部分を除去しブラックマトリックス３を現像する現像工程が行われる。アルカリ性現像液に用いるアルカリ性物質としては特に限定はしないが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の１級アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン等の２級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の３級アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類、コリン等の４級アンモニウム塩、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール等のアルコールアミン類、ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノナン、モルホリン等の環状アミン類などの有機アルカリ類等が挙げられ、エタノール、γーブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の水溶性有機溶剤を適宜加えても良い。
【００６０】
図２（ｅ）に示すように、現像工程の後にはポストベイク工程が行われる。この工程についても特に限定されることはなく、従来と同様に行えばよい。具体的には、例えば、１５０〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃の温度としてもよい。
【００６１】
この時点でブラックマトリックス３が完成する。
【００６２】
次に、図２（ｆ）〜（ｊ）に示すように、基材２上に形成されたブラックマトリックス３の表面を覆うように被覆体４を形成する。被覆体４を形成するにあっては、前述のブラックマトリックス３の形成と同じ要領で、被覆体形成用塗工液塗工工程（図２（ｆ））、減圧乾燥工程および／またはプリベイク工程（図２（ｇ））、露光工程（図２（ｈ））、現像工程（図２（ｉ））、ポストベイク工程（図２（ｊ））を順次行えばよく、ここでの説明は省略する。
【００６３】
以上の工程によりブラックマトリックス基板１が完成する。
【００６４】
（カラーフィルタ）
次に、本発明のブラックマトリックス基板１を用いたカラーフィルタについて説明する。
【００６５】
図３は、カラーフィルタ３０の断面図である。
【００６６】
図４は、カラーフィルタ３０の正面図である。
【００６７】
図３に示すように、カラーフィルタ３０は、ブラックマトリックス３が備える開口部３３に、例えばインクジェット法によって着色層４０を形成した構成となっている。開口部３３に形成される着色層４０については特に限定されることはなく、例えば赤色着色層４０Ｒ、緑色着色層４０Ｇ、および青色着色層４０Ｂから構成されていてもよい。
【００６８】
ここで、本発明のカラーフィルタ３０にあっては、被覆体４がすべてのブラックマトリックス３に設けられている必要はなく、図３や図４に示すように、その一部のブラックマトリックス３にのみ設けられていても良い。例えば、同色の着色層の間に存在するブラックマトリックス３の場合、つまり図３の青色着色層４０Ｂ同士の間に存在するブラックマトリックス３'の場合、たとえ決壊が生じ、着色層同士が混ざったとしても、同色なので色味に問題が生じることはない。このような場合には、当該部分におけるブラックマトリックス３を被覆体４で覆う必要は必ずしもない。したがって、図４に示す場合、つまり同色の着色層を縦に配列する場合、縦方向に延びるブラックマトリックス３にあっては被覆体４で覆うことが好ましく、その一方で横方向に延びるブラックマトリックス３'にあっては被覆体４を必ずしも形成する必要がない。
【００６９】
また、カラーフィルタの製造方法については特に限定しないが、ブラックマトリックス３が備える開口部３３にインクジェット法によって着色層４０を形成してもよく、この場合は、着色層形成用塗工液をインクジェットヘッドが有する複数のノズルから吐出することで着色層が形成される。ここで用いられるインクジェットヘッドとしては、カラーフィルタの面積や開口部の形状等に応じて、所望のノズル数を備えるものであれば特に限定されることはなく、一般的に用いられているものを採用すればよい。また、インクジェットヘッドが着色層形成用塗工液を吐出する場合の吐出方式についても、所定量の塗工液を吐出可能な方式であれば特に限定されることはない。具体的には、例えば、帯電した着色層形成用塗工液を連続的に吐出し磁場によって吐出量を制御する方式、圧電素子を用いて間欠的に吐出する方式等を挙げることができる。中でも、吐出方式としては、圧電素子を用いて間欠的に吐出する方式を用いることが好ましい。この方式によれば微量な吐出量を比較的精度良く制御することができるからである。
【００７０】
また、上記の着色層形成用塗工液にあっても、インクジェット方法により着色層を形成する際に一般的に用いられているものを適宜選択して用いることができる。また、図示したように、赤、緑、青の３色の着色層を形成するためには、各色の着色層形成用塗工液が必要となる。
【００７１】
（液晶表示装置）
以上で説明した本発明のブラックマトリックス基板１、およびカラーフィルタ３０は、種々の表示装置に用いることが可能である。例えば、本発明のカラーフィルタ３０とＴＦＴアレイ基板（液晶駆動側基板）を対向させ、これらの内面側周縁部をシール剤により接合することにより、これらは所定距離のセルギャップを保持した状態で貼り合わされる。そして、このギャップに液晶を満たして密封することにより、液晶表示装置の典型例であるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置が得られる。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
【００７３】
（実施例１）
１．ブラックマトリックス基板の形成
ブラックマトリックス基板を構成する基材として用いられている厚み０．７ｍｍ、横１００ｍｍ、縦１００ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ（コーニング）社製ＥＡＧＬＥ２０００を用意し、アルカリ性水溶液を用い洗浄した後、ＵＶオゾン処理を施した。このガラス基材上にブラックマトリックス形成用塗工液を膜厚１．４μｍとなるようスピンコーターで塗工した。その後減圧乾燥し、ホットプレートにて、８０℃で３分間のプリベイクを施した。
所定のフォトマスクを用い、ＵＶ露光装置にてマスク露光を実施し、続いてアルカリ現像を実施した後に純水にてリンスし、更にオーブンにて１６０℃で３０分間のポストベイクを施した。この結果、ガラス基材上に、線幅７μｍであって、１７０μｍ×５１０μｍの開口部を複数有する格子状のブラックマトリックスが形成されたブラックマトリックス基板を得た。
【００７４】
次に、ブラックマトリックスを形成したガラス基材に対し、撥液性材料と透明樹脂とを含む被覆体形成用塗工液をブラックマトリックス上面からの膜厚１．４μｍ（ブラックマトリックスと併せた膜厚２．８μｍ）となるようスピンコーターで塗工した。その後、減圧乾燥し、ホットプレートにて、８０℃で３分間のプリベイクを施した。
【００７５】
所定のフォトマスクを用い、フォトマスクの開口部がブラックマトリックス上に重なるようにアライメントをとり、ＵＶ露光装置にてマスク露光を実施し、続いてアルカリ現像を実施した後に純水にてリンスし、さらに、表面および裏面を追加露光し、更にオーブンにて１６０℃で３０分間のポストベイクを施した。この結果、ガラス基材上に、ブラックマトリックスの表面が被覆体で覆われた、本発明の実施例１のブラックマトリックス基板を得た。なお、被覆体の線幅は８．５μｍであった。
【００７６】
本発明の実施例１のブラックマトリックス基板の撥液性を評価すると、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角は、被覆体で覆われたブラックマトリックス上面で５０°で、ガラス表面では１０°以下であった。
【００７７】
２．カラーフィルタの形成
上記本発明の実施例１のブラックマトリックス基板の開口部に、インクジェットヘッドを用いて着色層形成用塗工液を塗工した。塗工液はカラーフィルタ用顔料と熱硬化型樹脂等からなるＲＧＢ各色の顔料分散型インクを用いた。この際、乾燥後の着色層の膜厚が、乾燥後のブラックマトリックスの膜厚よりもＲＧは−０．３μｍ、Ｂは−０．１μｍ低くなるようインクの量を変えた。
【００７８】
このときのインクジェット装置は、富士フイルム社製ＤｉｍａｔｉｘマテリアルプリンターＤＭＰ−２８３１を用い、塗工はブラックマトリックスの１つの開口部（１画素）あたり１ノズルが配置されるように位置決めして行い、かつインク吐出液滴が開口部内に着弾するように行った。次いで、減圧乾燥し、オーブンを用い１００℃にて２０分間プリベイクし、さらにオーブンにて２３０℃で４０分間加熱し、本発明の実施例１のカラーフィルタを形成した。
【００７９】
（比較例１）
上記実施例１とは、ブラックマトリックス基板を形成する工程が異なり、被覆体を形成する工程を行わず、プラズマ処理により撥液性を付与した。具体的には以下の通りである。
【００８０】
１．ブラックマトリックス基板の形成
上記実施例１と同様の条件により、膜厚２．８μｍとなるよう比較例１のブラックマトリックス基板を得た。この時の線幅は７μｍであった。次いで、ブラックマトリックス基板に対して、フッ素ガスを導入した大気圧プラズマ照射を行うことにより、ブラックマトリックス表面に撥液性を付与した。このブラックマトリックス基板の撥液性を評価すると、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角は、ブラックマトリックスの上面で５２°で、ガラス表面では１０°以下であった。
【００８１】
２．カラーフィルタの形成
上記比較例１のブラックマトリックス基板に、上記実施例１と同様の条件により着色層を形成することにより、比較例１のカラーフィルタを得た。
【００８２】
（評価）
得られた実施例１および比較例１のカラーフィルタの表面を光学顕微鏡で観察し、着色層形成用塗工液が決壊し、ブラックマトリックスを越えて他の画素にまで侵入しているかを確認した。
【００８３】
（結果）
その結果、ブラックマトリックスの表面が被覆体で覆われた本発明の実施例１のカラーフィルタにあっては決壊が発生していなかったのに対し、ブラックマトリックスが被覆体で覆われていない比較例１のカラーフィルタにおいては、決壊が発生した。このことにより、ブラックマトリックスの線幅は同じにもかかわらず実施例１は比較例１に比べて決壊が発生せず、決壊マージンが広いと考えられる。
【符号の説明】
【００８４】
１  ブラックマトリックス基板
２  基材
３  ブラックマトリックス
４  被覆体
３０  カラーフィルタ
【図１】
2012247643.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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