(57)【要約】【課題】着色層を形成した場合にその表面が平坦であり、かつ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い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、フッ素系撥液性材料及び樹脂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において、前記遮光性材料を染料とし、前記ブラックマトリックスの高さをａとし、かつ、当該ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合に、基材から５ａ／１０の高さにおけるフッ素量を０〜２０％とする。【選択図】図１
2013003308.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、フッ素系撥液性材料及び樹脂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、
前記遮光性材料が染料であり、
前記ブラックマトリックスの高さをａとし、かつ、当該ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合、基材から５ａ／１０の高さにおけるフッ素量が０〜２０％であ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】
基材と、
前記基材上に形成され、遮光性材料、フッ素系撥液性材料及び樹脂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においては、
前記遮光性材料が染料であり、
前記ブラックマトリックスの高さをａとし、かつ、当該ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合、基材から５ａ／１０の高さにおけるフッ素量が０〜２０％であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項３】
相対向するカラーフィルタ及び対向電極基板と、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、フッ素系撥液性材料及び樹脂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においては、前記遮光性材料が染料であり、前記ブラックマトリックスの高さをａとし、かつ、当該ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合、基材から５ａ／１０の高さにおけるフッ素量が０〜２０％であ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、及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、及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及び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及び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超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。当該プラズマ処理を行うことにより、いわゆる決壊を防止することができるが、一方でブラックマトリックスに撥液性を付与したが故に、形成された着色層の表面が平坦とならず、凸形状となってしまうのが通常である。これは、プラズマ処理をすることによりブラックマトリックスの表面のみならず側面にも撥液性が付与されてしまうことに起因すると考えられ、着色層が凸形状となった場合、カラーフィルタの輝度やコントラストが低下するといった問題が生じ得る。
【０００５】
このようなプラズマ処理のデメリットを解消するために、ブラックマトリックス形成用塗工液中に撥液性材料を含有し、これを用いてブラックマトリックスを形成する方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、ブラックマトリックス形成用塗工液中に撥液性材料を含有する方法によれば、プラズマ処理と比べて着色層を平坦化することはできるものの、まだまだ不十分であり、改良の余地があった。
【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その表面が平坦であり、かつ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い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、及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、フッ素系撥液性材料及び樹脂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、前記遮光性材料が染料であり、前記ブラックマトリックスの高さをａとし、かつ、当該ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合、基材から５ａ／１０、つまりａ／２の高さにおけるフッ素量が０〜２０％であることを特徴とする。
【００１０】
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、フッ素系撥液性材料及び樹脂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においては、前記遮光性材料が染料であり、前記ブラックマトリックスの高さをａとし、かつ、当該ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合、基材から５ａ／１０の高さにおけるフッ素量が０〜２０％であることを特徴とする。
【００１１】
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及び対向電極基板と、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、フッ素系撥液性材料及び樹脂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においては、前記遮光性材料が染料であり、前記ブラックマトリックスの高さをａとし、かつ、当該ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合、基材から５ａ／１０の高さにおけるフッ素量が０〜２０％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、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、その表面が平坦であり、かつ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いブラックマトリックス基板を提供することができる。また、輝度及びコントラストが高いカラーフィルタ、及び液晶表示装置を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、及び液晶表示装置について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、ブラックマトリックス基板の概略断面図である。
【００１６】
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、フッ素系撥液性材料３１及び樹脂３２を含むブラックマトリックス３とから構成されている。そして、遮光性材料は染料であることに特徴を有する。
【００１７】
本出願人らは、ブラックマトリックス形成用塗工液中に撥液性材料を含有する方法を採用してもなお、着色層の平坦化が不十分である原因について鋭意検討した結果、以下のような原因を解明した。つまり、通常のブラックマトリックス形成用塗工液には遮光性材料として顔料が用いられており、これは当該塗工液中に溶解はしておらず固体として分散している。そうすると、当該顔料と溶剤との界面に撥液性材料が分布してしまう場合があり、この状態で顔料がブラックマトリックスの側面の表面近くに存在すると、当該部分に不要な撥液性能をもたらし、これが原因で着色層が凸状となってしまう場合がある。
【００１８】
このような原因解明の結果なされた本実施形態によれば、第１に、ブラックマトリックスを構成する遮光性材料として顔料ではなく染料が用いられているため、当該染料はブラックマトリックス形成用塗工液中に溶解するので、上述のように撥液性材料が凝集してブラックマトリックスの側面に存在することを防止できる。そしてその結果、本実施形態における撥液性材料としてフッ素系のものを採用することで、ブラックマトリックスの最上面のフッ素量に対する、高さａのブラックマトリックスにおける５ａ／１０、つまりａ／２の高さ位置におけるフッ素量を限定することが可能となり、これによりブラックマトリックスの側面には撥液性材料がほとんど存在しておらず、これにより着色層の平坦化を図ることができる。
【００１９】
以下、各構成について具体的に説明する。
【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、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）
前記基材２上に形成されたブラックマトリックス３は、前述の通り、少なくとも、遮光性材料としての染料、フッ素系撥液性材料３１及び樹脂３２により構成される。なお、当該ブラックマトリックス３は、以下で説明するこれら以外を含んでいてもよい。
【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としての染料、フッ素系撥液性材料３１及び樹脂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としての染料、フッ素系撥液性材料３１及び樹脂３２、溶剤、光重合開始剤などについて詳細に説明する。
【００２５】
・遮光性材料としての染料
ブラックマトリックス３を構成する遮光性材料は、染料であることが必須であるが、染料であれば特に限定されることはなく、各種染料を適宜選択して用いることができる。例えば、アゾ染料、アントラキノン染料、インジゴイド染料、トリアリールメタン染料、キサンテン染料、アリザリン染料、アクリジン染料スチルベン染料、チアゾール染料、ナフトール染料、キノリン染料、ニトロ染料、インダミン染料、オキサジン染料、フタロシアニン染料、シアニン染料等の染料等が挙げられ、これらは複数を混合して用いてもよい。
【００２６】
・フッ素系撥液性材料
ブラックマトリックス３を構成するフッ素系撥液性材料とは、フッ素元素を含み表面エネルギーが低い化合物、いわば含フッ素化合物のことを言う。
【００２７】
ここで、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、親水基及び／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。
【００２８】
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、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、及び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、及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。
【００２９】
親水基としては、ＯＨ基、カルボン酸、スルホン酸、リン酸及びその塩、アンモニウム塩、エチレンオキシド、及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、及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、親水基及び／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、親水基及び／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及びＲｆ'はフルオロアルキル基、Ｒ及び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'、及び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'、及び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。
【００３０】
・樹脂
ブラックマトリックス３を構成する樹脂３２は、前記遮光性材料としての染料およびフッ素系撥液性材料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上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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
・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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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の高さａは１．０〜３．０μｍ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３．０μｍよりも厚いとシワの発生が懸念されるからである。
【００４０】
ブラックマトリックス３の断面形状についても自由に設計可能であるが、図１に示すように、その側面が垂直に立った形状とすることが好ましい。
【００４１】
ここで、ブラックマトリックス３は、図１に示すように、その最上面Ｓのフッ素量を１００％とし、ブラックマトリックスの高さをａとした場合、基材２から５ａ／１０の高さ、つまりａ／２の高さにおけるフッ素量が０〜２０％であることに特徴を有している。
【００４２】
このように、基材２から５ａ／１０の高さ、つまりａ／２の高さにおけるフッ素量を０〜２０％とすることにより、フッ素は極めて最上面Ｓ近傍に集中して存在していると推測できる。そして最上面Ｓ近傍にフッ素が集中することで、ブラックマトリックス３の最上面Ｓは効果的に撥液性となっているのに対し、ブラックマトリックス３の側面にはフッ素があまり存在せず、したがって撥液性とはなっておらず、逆に親液性とすることができる。その結果、後工程において着色層を形成する場合に着色層の平坦化をすることができる。
【００４３】
なお、フッ素量については、５ａ／１０の高さ、つまりａ／２の高さにおけるフッ素量を所定の値とすることにより着色層の平坦化を図ることが可能であるが、当該フッ素量にあっては、基材２からの高さが０、つまりブラックマトリックスと基材との境界から、５ａ／１０の高さに至たるすべてにおいて０〜２０％となっていることが好ましく、さらには、基材２からの高さ０から８ａ／１０の高さに至たるすべてにおいて０〜２０％となっていることがさらに好ましい。
【００４４】
ここで、フッ素量をコントロールする方法については特に限定することはなく、上記のように、ブラックマトリックスにおいて１／２の高さにおけるフッ素量を最上面のフッ素量に対して０〜２０％とすることができればいかなる方法をも採用することができる。例えば、フォトリソグラフィ法によってブラックマトリックスを形成する場合にあっては、当該工程中に、減圧乾燥およびホットプレートなどによるプリベイクの何れか一方または双方を行なうことにより、フッ素量をコントロールすることができる。
【００４５】
なお、フッ素量の測定は、ブラックマトリックス３の断面に対して斜め方向に切削し、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ができる。
【００４６】
ここでブラックマトリックス３の最表面Ｓの撥液性能については、当該部分において、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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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てブラックマトリックス３を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。また、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樹脂３２中のフッ素系撥液性材料３１をブラックマトリックス３の最表面Ｓ近傍に移動させることができる点でも好適である。
【００５０】
図２（ａ）に示すように、基材２上に、前述した遮光性材料としての染料、フッ素系撥液性材料３１及び樹脂３２を含むブラックマトリックス形成用塗工液を塗布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布方法により塗布すれば良い。
【００５１】
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。このようなプリベイク工程を行うことにより、フッ素系撥液性材料３１をブラックマトリックスの最表面に偏在せしめることができる。また、遮光性材料としては溶剤に溶解する染料を用いているため、当該フッ素系撥液性材料３１が当該染料周りに存在することもない。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。
【００５２】
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上に塗布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〜数百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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
図３は、カラーフィルタ３０の断面図である。
【００５９】
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基板１の開口部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、及び青色着色層４０Ｂから構成されていてもよい。
【００６０】
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基板１の開口部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。
【００６１】
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。
【００６２】
（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、及びカラーフィルタ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ックス方式の液晶表示装置が得られる。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明について実施例及び比較例を用いて具体的に説明する。
【００６４】
（実施例１）
１．ブラックマトリックス形成工程
カラーフィルタ用ガラス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。このガラス基板上に撥液剤および染料を含有するブラックマトリックス形成用塗工液を膜厚２．７μｍとなるようスピンコーターで塗布した。この基板を減圧乾燥し、ホットプレートにて、８０℃で３分間のプリベイクを施した。
【００６５】
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、更に表面および裏面の露光を行い、オーブンにて１６０℃で３０分間のベイクを施した。これにより、実施例１のブラックマトリックス基板を得た。
【００６６】
また、実施例１のブラックマトリックス基板におけるブラックマトリックスの撥液性を評価すると、水との接触角は９０°、３０ｍＮの液体との接触角が５９°であった。ＴＯＦ−ＳＩＭＳによりフッ素元素分析を行なったところ、ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合、基材から１．３５μｍの高さ（膜厚の５／１０の高さ）におけるフッ素量が５％であった。
【００６７】
２．着色層形成工程
前記ブラックマトリックス基板に対し、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布した。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。
【００６８】
このときのインクジェット装置は富士フィルム社製ＤｉｍａｔｉｘマテリアルプリンターＤＭＰ−２８３１を用い、塗布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。
【００６９】
次いで、基板を、オーブンを用い１００℃にて２０分間プリベイクした。次いで、オーブンにて２３０℃で４０分間加熱し、実施例１のカラーフィルタを得た。
【００７０】
（比較例１）
実施例１とはブラックマトリックスの種類が異なり、撥液剤および顔料を含有するブラックマトリックス形成用塗工液を用いて、比較例１のブラックマトリックス基板を形成した。
【００７１】
１．ブラックマトリックス形成工程
カラーフィルタ用ガラス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。このガラス基板上に撥液剤および顔料を含有するブラックマトリックス形成用塗工液を膜厚２．７μｍとなるようスピンコーターで塗布した。この基板を減圧乾燥し、ホットプレートにて、８０℃で３分間のプリベイクを施した。
【００７２】
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、更に表面および裏面の露光を行い、オーブンにて１６０℃で３０分間のベイクを施した。これにより、比較例１のブラックマトリックス基板を得た。
【００７３】
また、比較例１のブラックマトリックス基板におけるブラックマトリックスの撥液性を評価すると、水との接触角は８８°、３０ｍＮの液体との接触角が５５°であった。ＴＯＦ−ＳＩＭＳによりフッ素元素分析を行なったところ、ブラックマトリックスの最上面のフッ素量を１００％とした場合、基材から１．３５μｍの高さ（膜厚の５／１０の高さ）におけるフッ素量が２８％であった。
【００７４】
次に、この比較例１のブラックマトリックス基板に対して、上記実施例１と同様の要領で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。
【００７５】
（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各画素の膜厚の高低差を評価した。高低差は、高さプロファイルを、Ｍｉｃｒｏｍａｐ（株式会社  菱化システム社製）により測定し、同一画素内の端部と中央部の高低差を算出した。
【００７６】
（結果）
その結果、実施例１のカラーフィルタにおいては各画素の同一画素内の端部と中央部の高低差がそれぞれ０．１５μｍであった。一方、比較例１のカラーフィルタにおいては各画素の膜厚の高低差が０．４μｍであった。このことにより、本発明のカラーフィルタは、顔料が含有されているブラックマトリックスからなる従来のカラーフィルタに比べて、各画素の膜厚の高低差が低く、形状が平坦化していることが確認できた。
【符号の説明】
【００７７】
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
３０  カラーフィルタ
【図１】
2013003308.tif 000003
【図２】
2013003308.tif 000004
【図３】
2013003308.tif 000005