(57)【要約】【課題】本発明は、樹脂製のブラックマトリクス層によって、表示不良が生じないカラーフィルタを提供することを主目的としている。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、基材と、前記基材上に形成され、少なくとも遮光性材料および樹脂を含有するブラックマトリクス層と、前記ブラックマトリクス層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であって、前記ブラックマトリクス層は、前記ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が９０％以上であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。【選択図】図１
2009036828.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、少なくとも遮光性材料および樹脂を含有するブラックマトリクス層と、前記ブラックマトリクス層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であって、
前記ブラックマトリクス層は、前記ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が９０％以上であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
基材上に、少なくとも遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布するブラックマトリクス形成用材料塗布工程と、
前記ブラックマトリクス形成用材料に、パターン状にエネルギーを照射する露光工程と、
前記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する現像工程と、
前記ブラックマトリクス形成用材料を加熱し、ブラックマトリクス層を形成するポストベーク工程と、
前記ブラックマトリクス層の開口部に着色層を形成する着色層形成工程と
を有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記ポストベーク工程を２００℃〜２４０℃の範囲内で行うことにより、前記ブラックマトリクス層が、前記ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が９０％以上となるように形成されることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットディスプレイとして、カラー液晶表示装置が注目されている。カラー液晶表示装置の一例として、ブラックマトリックス、複数の色（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）からなる着色層、共通透明電極層および配向層を備えたカラーフィルタと、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素子）、画素電極および配向層を備えた対向電極基板とを所定の間隙をもたせて向かい合わせ、この間隙部に液晶材料を注入して液晶層とした透過型の液晶表示装置がある。また、上記のカラーフィルタの基板と着色層との間に反射層を設けた反射型の液晶表示装置もある。
【０００３】
このようなカラー液晶表示装置では、液晶の配向不良、液晶に印加される電圧変化、表示面内の電圧のバラツキ等により液晶の配向状態が変化すると、表示不良が生じる。このような表示不良として具体的には、例えば焼付きや白ムラ等がある。
【０００４】
焼付きとは、同一画素に一定時間電圧を印加した後、電圧を低下させた際、あるいは、切った際に、この画素の透過率が、周辺の一定時間電圧を印加しなかった画素の透過率と異なるものとなり、見た目にムラ状態が認識され、さらに、長時間放置してもムラ状態が継続する現象である。例えばノーマリーホワイトパネルにおける焼付き現象では、一定時間電圧を印加した画素が周辺画素よりも暗く見える。このような焼付き現象は、電圧印加の間にイオン性物質が電極に付着し、次に電圧を解除してもイオン性物質が電極上に吸着したままとなって、このイオン性物質による電圧が液晶に作用し続けることが原因と考えられる。
【０００５】
また、白ムラとは、電圧を印加して黒画面を表示した際、表示領域の一部が透過率ゼロとならないため、ムラ状態が認識される現象である。これは、本来電極間に印加された電圧が一定に維持されるべきところ、液晶中にイオン性物質が存在すると、このイオン性物質が移動する、すなわち、電流が流れるため、電極間の電圧が降下することが原因と考えられる。
【０００６】
このような表示不良現象を考慮した技術として、材料組成物中のイオン性不純物に関する技術（特許文献１）や、材料組成物中の塩素イオン、硝酸イオンに関する技術（特許文献２）、カラーフィルタからの発生水分量に関する技術（特許文献３）等がある。
【０００７】
また例えば、カラーフィルタ全体の電圧保持率や、着色層の電圧保持率に着目して、これらの電圧保持率を所定の値以上とする方法（例えば特許文献４、および特許文献５等）も開示されている。
【０００８】
ここで、近年、真空蒸着等のプロセスが不要であり、大面積のカラーフィルタにも適用可能であるとして、樹脂製のブラックマトリクス層が実用化されているが、このような樹脂製のブラックマトリクス層を用いた場合、遮光性材料に含まれるイオン性物質や、樹脂中のモノマーやイオン性物質等が、液晶中に混入し、上記表示不良が生じる場合があった。しかしながら、上述したいずれの表示不良現象を防止する技術においても、樹脂製のブラックマトリクス層から発生する不純物等については、検討されていなかった。
【０００９】
【特許文献１】特開平１−２５４９１８号
【特許文献２】特開平１１−６４６１９号
【特許文献３】特開平１１−１３３２２３号
【特許文献４】特開２００１‐３０５３３３号
【特許文献５】特開２００１‐２０８９０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、樹脂製のブラックマトリクス層によって、表示不良が生じないカラーフィルタの提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基材と、上記基材上に形成され、少なくとも遮光性材料および樹脂を含有するブラックマトリクス層と、上記ブラックマトリクス層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であって、上記ブラックマトリクス層は、上記ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が９０％以上であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１２】
本発明によれば、上記ブラックマトリクス層を用いて、下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が、上記値以上であることから、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、例えばブラックマトリクス層から不純物が混入すること等によって、液晶の電圧保持率が低下しないものとすることができる。したがって、表示不良等が生じることの少ない、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。
【００１３】
また、本発明は、基材上に、少なくとも遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布するブラックマトリクス形成用材料塗布工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料に、パターン状にエネルギーを照射する露光工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する現像工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料を加熱し、ブラックマトリクス層を形成するポストベーク工程と、上記ブラックマトリクス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カラーフィルタの製造方法であって、上記ポストベーク工程を２００℃〜２４０℃の範囲内で行うことにより、上記ブラックマトリクス層が、上記ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が９０％以上となるように形成され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。
【００１４】
本発明によれば、上記ポストベーク工程において、上記温度でブラックマトリクス形成用材料の硬化を促進させてブラックマトリクス層とすることによって、形成されたブラックマトリクス層から不純物が滲出等することのないものとすることができ、このブラックマトリクス層を用いて液晶の電圧保持率測定した際の値を、所定の値以上とすることができる。したがって、液晶表示装置に用いた際に表示不良等のない高品質なカラーフィルタを製造することができるのである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、ブラックマトリクス層によって液晶表示装置の電圧保持率が低下すること等がなく、表示不良が生じること等の少ない、高品質なカラーフィルタとすることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ、およびその製造方法に関するものである。以下、それぞれにわけて説明する。
【００１７】
Ａ．カラーフィルタ
まず、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上に形成され、少なくとも遮光性材料および樹脂を含有するブラックマトリクス層と、上記ブラックマトリクス層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であって、上記ブラックマトリクス層は、上記ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が９０％以上であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のカラーフィルタは、例えば図１に示すように、基材１と、その基材１上に形成されたブラックマトリクス層２と、そのブラックマトリクス層２の開口部に形成された着色層３とを有するものであって、上記ブラックマトリクス層２を用いて液晶表示装置の電圧保持率を下ＩＴＯ法により測定した際、所定の値以上を示すものである。
【００１９】
ここで、上述したように、一般的なカラーフィルタにおいては、液晶表示装置中でブラックマトリクス層からイオン性物質等の不純物が液晶層に滲出し、液晶層の電圧保持率が低下し、液晶表示装置の表示不良の原因となる場合があった。またこの現象は、直接ブラックマトリクス層と液晶層とが接触している場合だけでなく、ブラックマトリクス層上に保護層等、他の部材が形成されている場合であっても、保護層等にクラックが発生したり、保護層等をイオン性物質等の不純物が透過すること等によっても生じる場合があった。
【００２０】
本発明のカラーフィルタにおいては、上記問題を解決すべく、ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が、所定の値以上を示すようなブラックマトリクス層が用いられる。これにより、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、例えばブラックマトリクス層から不純物が滲出すること等によって、液晶層の電圧保持率が低下することがなく、表示不良が生じること等のない、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。
以下、本発明のカラーフィルタの各構成ごとに詳しく説明する。
【００２１】
１．ブラックマトリクス層
まず、本発明のカラーフィルタに用いられるブラックマトリクス層について説明する。本発明のカラーフィルタに用いられるブラックマトリクス層は、後述する基材上に形成されるものであり、ブラックマトリクス層を用いて、下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が、所定の値以上となるものであれば、特に限定されるものではない。
【００２２】
ここで、ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の具体的な値としては、９０％以上、中でも９５％以上であることが好ましい。ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が、上記範囲内となるようなものとすることにより、液晶表示装置にカラーフィルタが用いられた際、例えばブラックマトリクス層からの不純物等によって、液晶層の電圧が低下しないものとすることができるからである。
【００２３】
ここで、下ＩＴＯ法とは、例えば図２に示すように、上記ブラックマトリクス層２を形成した電極１１を、対向電極１２と対向させ、その間に液晶層１３を配置し、測定用液晶セルを作製し、この測定用液晶セルに対して不純物強制抽出処理を施した後、測定用液晶セルの電圧保持率を測定・算出する方法である。
上記測定用液晶セルに用いられる電極層としては、膜厚１５００ÅのＩＴＯ等を用いることができる。また、測定用液晶セルに用いられるブラックマトリクス層の膜厚は０．５μｍ〜２．０μｍの範囲内とされる。
【００２４】
また、上記不純物強制抽出処理とは、極性の高い溶剤を使用してブラックマトリクス層からイオン性物質を強制的に溶出させる処理である。具体的な処理方法としては、上述した測定用液晶セルごと加熱処理（オーブン中、１０５℃、２．５時間放置）を施す方法を用いることができる。
【００２５】
また、電圧保持率は、測定用液晶セルの電極１１と対向電極１２との間に一瞬電圧を印加した後、電圧をＯＦＦとし、一定時間経過後の電圧を測定し、初期の電圧と比較することにより算出される値である。なお本発明においては、電圧保持率測定システム  ＶＨＲ−１Ａ（東陽テクニカ)を用い、以下に示す測定条件の下で測定を行うことにより、電圧保持率を求めた。
・電極−対向電極間距離：５〜１５μｍ
・印加電圧パルス振幅：５Ｖ
・印加電圧パルス周波数：６０Ｈｚ
・印加電圧パルス幅：２０μｓｅｃ
【００２６】
電圧保持率の算出方法については、図３を用いて説明する。図３（ａ）は測定用セルに印加する電圧の波形を、図３（ｂ）は測定用液晶セルの電圧の変化を示すものである。まず、図３（ａ）に例示するような波形の電圧を測定用液晶セルに印加し、図３（ｂ）の測定用液晶セルの初期時間ｔ１における電圧値Ｖ１を測定する。その後、一定時間経過後の時間ｔ２における電圧値Ｖ２を測定する。測定値Ｖ１および測定値Ｖ２から、電圧保持率ＶＨＲは次の数式で算出することができる。
ＶＨＲ=Ｖ２/Ｖ１ｘ１００[％]
【００２７】
ここで、本発明において、上記電圧保持率を示すブラックマトリクス層を形成する方法としては、例えばブラックマトリクス層を形成するブラックマトリクス形成用材料としてイオン等の不純物が少ない材料を用いる方法や、硬化性が良好な樹脂等を用いる方法等が挙げられる。具体的には、本発明に用いられるブラックマトリクス層は、少なくとも遮光性材料および樹脂を含有するものであるが、このような遮光性材料や樹脂として、イオン性物質等の不純物を含有しないものを用いることにより、ブラックマトリクス層とした際、不純物が液晶層に滲出することなく、上記電圧保持率を有するものとすることができる。また、硬化性の良好な樹脂等を用いた場合には、ブラックマトリクス層中での物質の移動が困難となるため、ブラックマトリクス層からイオン性物質等の不純物が滲出することのないものとすることが可能となるのである。
【００２８】
このような本発明のブラックマトリクス層の形成に用いられるブラックマトリクス形成用材料としては、遮光性材料、感光性樹脂、光重合開始剤、モノマー、および界面活性剤等を添加したものを用いることができる。
【００２９】
遮光性材料として具体的には、例えばカーボン微粒子、酸化チタン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子等が挙げられ、これらの表面処理を施したもの等も用いることができる。
【００３０】
また、感光性樹脂として具体的には、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、カルド樹脂等を例示することができる。
【００３１】
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−ブチル（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。
【００３２】
上記例示の中でも、特にカルド樹脂を用いることが好ましい。ブラックマトリクス層に用いられる感光性樹脂として汎用されているからである。
【００３３】
また、本発明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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、本発明に用いることが可能な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。本発明では、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。
【００３６】
また、界面活性剤としては、例えば遮光性材料の分散性を良好なものとするものや、ブラックマトリクス層の平坦性を良好なものとするもの等を用いることができ、ブラックマトリクス層から滲出して液晶層に移行しないものが用いられることが好ましい。このような界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩ポリエチレングリコール等が挙げられる。
【００３７】
なお、本発明においては、上述した材料の他に、必要に応じて適宜他の材料を含有しているものであってもよい。
【００３８】
本発明においては、上述したような樹脂製ブラックマトリクス層形成用材料を、溶剤に溶解させて、一般的な樹脂製ブラックマトリクス層形成用材料の塗布に用いられるスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により後述する基材上に塗布し、この樹脂製ブラックマトリクス層形成用材料を、目的とするパターン上に露光して、現像することにより、目的とする形状に形成されたブラックマトリクス層を得ることができる。また、一般的には現像後、硬化を促進させるためにポストベークが行われることとなる。
【００３９】
ここで、本発明においては、上記ブラックマトリクス層を、上記電圧保持率を示すものとするために、ブラックマトリクス層形成の際のポストベークする際の温度や時間等を調整することによって、一般的なカラーフィルタに用いられるブラックマトリクス層より硬化を促進させることが好ましい。ブラックマトリクス層の硬化を促進させることにより、ブラックマトリクス層中での物質の移動を少ないものとすることができ、ブラックマトリクス層からイオン性物質等の不純物が滲出しないものとすることができるからである。
また他にも、上記ブラックマトリクス層を、上記電圧保持率を示すものとするために、上記ブラックマトリクス層形成の際の露光時に照射するエネルギー量を増大させてもよい。照射するエネルギー量を増大させることにより、樹脂の架橋密度が上がり、ブラックマトリクス層からイオン性物質等の不純物の液晶中への溶出を防ぐことができるからである。なお、この場合のエネルギー量としては、６０ｍＪ〜１０００ｍＪの範囲内程度とされる。
【００４０】
なお、上述したようなブラックマトリクス層の膜厚としては、目的とするカラーフィルタの種類等により適宜選択されるものであるが、通常０．５μｍ〜２．０μｍ程度、中でも０．８μｍ〜１．５μｍ程度とされることとなる。
【００４１】
２．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は、上記ブラックマトリクス層や後述する着色層等と密着性が良好なものであれば、特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタに用いられる基材を用いることができ、可撓性等についてもカラーフィルタの用途等に応じて適宜選択されることとなる。
【００４２】
このような基材としては、例えばガラス板や、有機材料で形成されたフィルム状やシート状のもの等を用いることができる。
【００４３】
３．着色層
次に、本発明に用いられる着色層について説明する。本発明に用いられる着色層は、上述した遮光部の開口部に形成されるものであれば、特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタに形成される着色層と同様とすることができ、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成される。この着色層における着色パターン形状は、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、着色面積は任意に設定することができる。
【００４４】
なお、本発明に用いられる着色層については、公知のカラーフィルタの着色層に用いられる材料や形成方法等により、形成することが可能であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００４５】
４．カラーフィルタ
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上記基材上に上述したブラックマトリクス層、および着色層を有するものであれば、特に限定されるものではなく、必要に応じて例えば保護層等、適宜他の部材を有していてもよい。
【００４６】
Ｂ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、基材上に、少なくとも遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布するブラックマトリクス形成用材料塗布工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料に、パターン状にエネルギーを照射する露光工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する現像工程と、上記ブラックマトリクス形成用材料を加熱し、ブラックマトリクス層を形成するポストベーク工程と、上記ブラックマトリクス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カラーフィルタの製造方法であって、上記ポストベーク工程を所定の温度で行うことにより、上記ブラックマトリクス層が、上記ブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が９０％以上となるように形成されることを特徴とするものである。
【００４７】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、例えば図４に示すように、基材１上にブラックマトリクス形成用材料２´を塗布するブラックマトリクス形成用材料塗布工程（図４（ａ））と、そのブラックマトリクス形成用材料２´に、例えばフォトマスク４を用いてエネルギー５を照射するエネルギー照射工程（図４（ｂ））と、そのブラックマトリクス形成用材料２´の未露光部を除去する現像工程（図４（ｃ））と、そのブラックマトリクス形成用材料を所定の温度で加熱し、硬化を促進させて、ブラックマトリクス層２とするポストベーク工程と、そのブラックマトリクス層２の開口部に着色層３を形成する着色層形成工程（図４（ｄ））とを有するものである。なお、本発明により形成される上記ブラックマトリクス層は、そのブラックマトリクス層を用いて下ＩＴＯ法により液晶の電圧保持率を測定した際の値が所定の値以上となるものである。
【００４８】
本発明によれば、上記ポストベーク工程を、所定の温度で行い、ブラックマトリクス形成用材料の硬化をより促進させることにより、ブラックマトリクス層中での物質の移動を少ないものとすることができ、ブラックマトリクス層からイオン性物質等の不純物が滲出等することを防ぐことができる。これにより、本発明により形成されるブラックマトリクス層は、そのブラックマトリクス層を用いて上記下ＩＴＯ法によって液晶の電圧保持率を測定した際に、所定の値以上、具体的には９０％以上、中でも９５％以上とすることができるのである。したがって、本発明により製造されたカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、例えばブラックマトリクス層から不純物が滲出すること等により、液晶層の電圧保持率が低下すること等の少ないものとすることができ、高品質なカラーフィルタとすることができる。なお、上記下ＩＴＯ法による電圧保持率の測定方法については、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明したものと同様とすることができる。
以下、それぞれの工程について説明する。
【００４９】
１．ブラックマトリクス形成用材料塗布工程
まず、本発明のカラーフィルタの製造方法におけるブラックマトリクス形成用材料塗布工程について説明する。本発明におけるブラックマトリクス形成用材料塗布工程は、遮光性材料および感光性樹脂を含有するブラックマトリクス形成用材料を塗布する工程であり、ブラックマトリクス形成用材料を塗布することが可能な方法であれば、その塗布方法等は特に限定されるものではない。例えば、ブラックマトリクス形成用材料を、溶剤に溶解させて、一般的なブラックマトリクス形成用材料の塗布に用いられるスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により塗布することにより行うことができる。
【００５０】
この際、使用される溶剤としては、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が挙げられる。なお、通常、上記方法により塗布した後、ホットプレート等を用いて上記溶剤を揮発させて層を形成することとなる。
【００５１】
ここで、本工程によりブラックマトリクス形成用材料を塗布し、上記溶剤を揮発させて乾燥させた後のブラックマトリクス形成用材料の膜厚としては、製造されるブラックマトリクス基板の用途等にもよるが、通常０．５μｍ〜２．０μｍ程度、中でも０．８μｍ〜１．５μｍ程度とされる。
【００５２】
なお、本工程に用いられるブラックマトリクス形成用材料としては、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明したものと同様のものを用いることが可能であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５３】
２．露光工程
次に、本発明の露光工程について説明する。本発明の露光工程は、上記ブラックマトリクス形成用材料に、ブラックマトリクス層を形成するパターン状にエネルギーを照射し、上記ブラックマトリクス層形成用材料を硬化させる工程であり、エネルギーの照射方法等は、目的とするブラックマトリクス層形成用材料を硬化させることが可能な方法であれば、特に限定されるものではない。例えば、フォトマスク等を用いてエネルギーを照射すること等によって行うことができる。
【００５４】
なお、本工程に用いられるエネルギーや、エネルギーの照射方法等については、一般的なカラーフィルタのブラックマトリクスを形成する際に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５５】
ここで、本発明においては、後述する現像工程におけるシャワー圧や現像時間の調整等により形状を調整したり、ポストベーク工程においてかけられる熱を利用してブラックマトリクス層の端部の形状をなだらかなものとする等、ブラックマトリクス層の形状を調整することが好ましい。したがって、本工程においては特にブラックマトリクス形成用材料が完全に硬化するエネルギー量より低いエネルギー量が照射されることが好ましい。
【００５６】
３．現像工程
次に、本発明における現像工程について説明する。本発明における現像工程は、上記ブラックマトリクス形成用材料の非露光部を除去する工程であり、上記非露光部を除去することが可能であれば、その方法等は特に限定されるものではなく、一般的なブラックマトリクスの現像方法と同様の方法により行うことができる。
【００５７】
なお、上述したように、本工程における現像液を吐出するシャワー圧や、現像時間等を調整することによって、現像後のブラックマトリクス形成用材料の形状を調整すること等も可能である。
【００５８】
４．ポストベーク工程
次に、本発明におけるポストベーク工程について説明する。本発明におけるポストベーク工程は、上記現像工程終了後、残存するブラックマトリクス形成用材料を加熱することによりブラックマトリクス形成用材料の硬化を促進させてブラックマトリクス層とする工程であって、所定の温度で行われるものである。本発明においては、本工程を所定の温度で行うことにより、一般的なブラックマトリクスより硬化を促進させる。これにより、ブラックマトリクス層中からイオン性物質等の不純物が滲出することを防止することができ、上述したような電圧保持率を有するブラックマトリクス層を有するカラーフィルタとすることができるのである。
【００５９】
本工程の行われる温度として、具体的には２００℃〜２４０℃の範囲内、中でも２３０℃〜２４０℃の範囲内であることが好ましい。これにより、ブラックマトリクス層の硬化を促進させて、上述した電圧保持率を示すものとすることができるからである。
【００６０】
また、上記温度でポストベークが行われる時間としては１０分〜１２０分程度、中でも３０分〜１２０分程度であることが好ましい。
【００６１】
なお、加熱方法や加熱装置等については、一般的なカラーフィルタの製造の際に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６２】
５．着色層形成工程
次に、本発明の着色層形成工程について説明する。本発明における着色層形成工程は、上述した工程により形成されたブラックマトリクス層の開口部に着色層を形成する工程であれば、特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタにおいて着色層を形成する方法と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６３】
６．その他
本発明においては、上述した各工程以外にも、必要に応じて例えば保護層を形成する保護層形成工程等を有していてもよい。
【００６４】
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。
【実施例】
【００６５】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【００６６】
[実施例１]
＜測定用液晶セルの作製＞
電極として、ＩＴＯ電極が形成された低膨張率無アルカリガラス基板（コーニング社製７０５９ガラス１００ｍｍｘ１００ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）を準備し定法にしたがって洗浄した。
次に、上記ガラス基板のＩＴＯ電極上に、下記に示す成分組成Ａに従って調製したブラックマトリクス層形成用材料Ａをスピンコート法で塗布し、９０℃、３分間の条件でプリベークし、額縁状フォトマスクで１００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギー量で露光し、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２３０℃、３０分間のポストベークを行うことで、膜厚１．５μｍのブラックマトリクス層をＩＴＯ電極上に形成した。一方、対向電極として、ＩＴＯ電極が形成された低膨張率無アルカリガラス基板（コーニング社製７０５９ガラス１００ｍｍｘ１００ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）を準備し定法にしたがって洗浄した。
【００６７】
（ブラックマトリクス層形成用材料の成分組成Ａ）
・モノマー（ＤＰＨＡ）                                        ３０重量部
・トリアジン含有樹脂（分子量１６０００）                      ３０重量部
・Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ複合酸化物顔料分散液                        ４０重量部
・溶剤（エトキシエチルプロピオネート）                      ４００重量部
【００６８】
電極と対向電極とを対向させ、周辺部をシール部材により封止し、両電極間に液晶（メルクジャパン社製ＭＬＣ−６８４６−０００）を注入し、注入口を封止して、測定用液晶セルを作製した。なお、使用した液晶は、不純物強制抽出処理前の状態において、上記の測定用液晶セルで下記の電圧保持率測定条件にて測定した電圧保持率が９８％以上となるものであった。
【００６９】
＜不純物強制抽出処理および下ＩＴＯ法による電圧保持率の測定＞
上記で作製した測定用液晶セルごと加熱処理（オーブン中、１０５℃、２．５時間放置）を施して、ブラックマトリクス層に対して不純物強制抽出処理を行った。
次に、上記のように不純物強制抽出処理を施した測定用液晶セルを室温に戻し、下記の条件で、電極と対向電極間に電圧を印加して電圧保持率を測定したところ、９５％であった。なお、電圧保持率の測定には、電圧保持率測定システム  ＶＨＲ−１Ａ(東陽テクニカ)を用いた。
（電圧保持率測定条件）
・電極と対向電極間の距離：５〜１５μｍ
・印加電圧パルス振幅：５Ｖ
・印加電圧パルス周波数：６０Ｈｚ
・印加電圧パルス幅：２０μｓｅｃ
【００７０】
＜カラーフィルタの作製＞
次に、上記ブラックマトリクス層形成用材料Ａを用いてカラーフィルタを作製した。
基材として、１５０ｍｍｘ１５０ｍｍ、厚み０．７ｍｍのソーダガラス（セントラル硝子（株）製Ｓｎ面研磨品）を準備した。この基材を定法にしたがって洗浄した後、実施例１で示したブラックマトリクス層形成用材料を用い、８０μｍｘ２８０μｍの長方形状の開口部を、上記の８０μｍ開口辺方向に１００μｍピッチ、２８０μｍ開口辺方向に３００μｍピッチでマトリクス状に備えたブラックマトリクス層を形成した。ブラックマトリクス層形成材料をスピンコート法により塗布し、９０℃、３分間の条件でプリベークを行った。その後、所定のブラックマトリクス層用フォトマスクを用いて露光し、０．０５％ＫＯＨ水溶液を現像液として現像を行った後、２３０℃、３０分間の条件でポストベークを行った。
【００７１】
次に、赤色、緑色、青色の３種の着色層用感光性塗料を調製した。
赤色着色層用感光性塗料は、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の単品、あるいは、２種以上の混合物からなる着色材をバインダー樹脂に分散させたものとした。バインダー樹脂としては、透明な樹脂（可視光透過率５０％以上）が好ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂が挙げられる。また、着色材の含有量は、形成された着色層中に５〜５０重量％含有されるように処方した。
緑色着色層用感光性塗料は、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料、ハロゲン多置換銅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の単品、あるいは、２種以上の混合物からなる着色材をバインダー樹脂に分散させたものとした。バインダー樹脂としては、上記の透明樹脂が挙げられ、着色材の含有量は、形成された着色層中に５〜５０重量％含有されるように処方した。
青色着色層用感光性塗料は、銅フタロシアニン系顔料、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の単品、あるいは、２種以上の混合物からなる着色材をバインダー樹脂に分散させたものとした。バインダー樹脂としては、上記の透明樹脂が挙げられ、着色材の含有量は、形成された着色層中に５〜５０重量％含有されるように処方した。
次に、上記の３種の着色層用感光性塗料を用いて各色の着色層を形成した。
ブラックマトリクス層が形成された上記の基材表面に、緑色着色層用の感光性塗料をスピンコート法により塗布し、８０℃、３０分間の条件でプリベークを行った。その後、所定の着色層用フォトマスクを用いて露光した。次いで、０．０５％ＫＯＨ水溶液を現像液として現像を行った後、２３０℃、３０分間の条件でポストベークを行なった。これにより、３００μｍピッチでブラックマトリクス層の開口部上に位置するように、幅８５μｍ、厚み１．５μｍの帯状の緑色着色層を、ブラックマトリクス層パターンの２８０μｍ開口辺方向に形成した。
同様に、赤色着色層の感光性塗料を用いて、３００μｍピッチでブラックマトリクス層の開口部上に位置するように幅８５μｍ、厚み１．５μｍの帯状の赤色着色層を、ブラックマトリクス層パターンの２８０μｍ開口辺方向に形成した。さらに、青色着色層の感光性塗料を用いて、３００μｍピッチでブラックマトリクス層の開口部上に位置するように幅８５μｍ、厚み１．５μｍの帯状の青色着色層を、ブラックマトリクス層パターンの２８０μｍ開口辺方向に形成した。
【００７２】
＜液晶表示装置の作製＞
上記カラーフィルタ上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明共通電極を形成した。また、透明基板として１００ｍｍｘ１００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製７０５９ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板上の所定の複数の個所に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、各ＴＦＴのドレイン電極に接続するように透明画素電極を酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で形成して、対向電極基板を作製した。
【００７３】
次に、上記のカラーフィルタの透明共通電極上と対向電極基板の透明画素電極を覆うようにポリイミド樹脂塗料を塗布、乾燥して、厚み０．０７μｍの配向層を設け、配向処理をした。次いで、これらのカラーフィルタと対向電極基板を用いて液晶表示装置を作製した。尚、液晶としてメルクジャパン社製ＭＬＣ−６８４６−０００を使用した。
【００７４】
［実施例２］
ブラックマトリクス層形成用材料を下記に示す成分組成Ｂに従って調製したものに変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で、測定用液晶セル、カラーフィルタ、および液晶表示装置を作製した。
また、実施例１と同様の方法で上記測定用液晶セルの電圧保持率を測定したところ、９５％であった。
【００７５】
（ブラックマトリクス層形成用材料の成分組成Ｂ）
・モノマー（ＤＰＨＡ）                                        ２２重量部
・バインダー樹脂（メタクリル酸メチル／スチレン／アクリル酸共重合体）
２７重量部
・トリアジン単体（分子量４４８）                              １１重量部
・Ｃｕ−Ｆｅ−Ｍｎ複合酸化物顔料分散液                        ４０重量部
・溶剤（エエトキシエチルプロピオネート）                    ３００重量部
・溶剤（シクロヘキサノン）                                  １００重量部
【００７６】
[比較例１]
実施例１で使用したブラックマトリクス層のポストベーク温度を１８０℃に変更した以外は実施例１と同様の方法で、測定用液晶セル、カラーフィルタ、および液晶表示装置を作製した。
また、実施例１と同様の方法で上記測定用液晶セルの電圧保持率を測定したところ、８５％であった。
【００７７】
[比較例２]
実施例２で使用したブラックマトリクス層のポストベーク温度を１８０℃に変更した以外は実施例２と同様の方法で、測定用液晶セル、カラーフィルタ、および液晶表示装置を作製した。
また、実施例１と同様の方法で上記測定用液晶セルの電圧保持率を測定したところ、７０％であった。
【００７８】
測定した４種の測定用液晶セルの電圧保持率を表１にまとめる。
【００７９】
＜液晶表示装置の評価＞
作製した実施例１、実施例２、比較例１、および比較例２の４種の液晶表示装置について以下の２種の高温高湿下での長時間表示を行った。結果を表１に示す。なお、表示品質の評価基準として、焼付き及び白ムラがなく表示品質が極めて良好なものは○、焼付き及び白ムラがみられ、表示不良現象が認められるものは×として示している。
【００８０】
（画像表示条件）
・５０℃、６０％ＲＨの条件下で２００時間連続して表示を行った。
・８０℃、６０％ＲＨの条件下で５００時間連続して表示を行った。
【００８１】
【表１】
2009036828.tif 000003
【００８２】
本発明によれば、２００℃〜２４０℃の温度でブラックマトリクス層のポストベークを行うことで高い電圧保持率を有する表示品質が極めて良好な液晶表示装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示した概略断面図である。
【図２】本発明に用いられる下ＩＴＯ法を説明するための概略断面図である。
【図３】電圧保持率の計算方法を表している。
【図４】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示した工程図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…基材
２…ブラックマトリクス層
３…着色層
【図１】
2009036828.tif 000004
【図２】
2009036828.tif 000005
【図３】
2009036828.tif 000006
【図４】
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