JP4788324B2 - ブラックマトリックス基板およびこれを用いたカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半透過型液晶ディスプレイに使用されるカラーフィルタ用のブラックマトリックス基板に関するものである。

近年、携帯機器用液晶ディスプレイ等において、屋外での視認性を向上させた半透過型の液晶ディスプレイの需要が高まっている。半透過型の液晶ディスプレイとしては、１画素の中を透過領域と反射領域に区画し、反射領域には透明樹脂層を設け、この透明樹脂層上の着色層の厚みを、透過領域の着色層の厚みよりも薄くして、透過領域と反射領域との色度差を解消したマルチギャップ構造のものが開発されている（特許文献１、２）。このような半透過型の液晶ディスプレイに使用するカラーフィルタは、透明基板上に多面付けでブラックマトリックス層を形成したブラックマトリックス基板に、多面付けで透明樹脂層を形成し、その上に複数の着色パターン（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）からなる着色層を設けることにより作製される。
特開２００３−５７３４４号公報 特開２００４−８５９８６号公報

しかしながら、従来の多面付けのブラックマトリックス基板に多面付けで透明樹脂層を形成し、その後、少ない塗布液量で顔料を分散させた液状の感光性樹脂組成物をスピン塗布するときに、多面付けの表示部毎に透明樹脂層が形成されているため、その影響で液状の感光性樹脂組成物が真円状に拡散していかず、回転塗布時にしばしば塗り残しを生じたり、放射状のムラを生じるという問題があった。一方、塗り残しや塗布ムラを避けるために、塗布液量を多くすると、感光性樹脂組成物の使用量が増えるという問題だけでなく、液状の感光性樹脂組成物が基板の裏面に回り込みをして、感光性樹脂組成物が裏面に残存し、次工程以降の不良の原因になるという問題があった。

また、カラーフィルタと対向電極基板との間隙を制御して、この間隙に形成される液晶層の厚みを最適なものとするための一つの手段として、カラーフィルタに所望の高さで柱状凸部を形成する方法がある。この柱状凸部は、多面付けのブラックマトリックス基板に着色パターンを形成した後、柱状凸部用の感光性樹脂組成物を多面付け基板の全面にダイコート等により塗布し、次いで、スピンチャックにより基板を回転し、遠心力によって不要な感光性樹脂組成物を除去して、基板上に所望の厚みで感光性樹脂組成物の塗布膜を形成し、露光・現像することにより形成される。しかし、この柱状凸部用の感光性樹脂組成物の塗布膜形成においても、透明樹脂層の影響で液状の感光性樹脂組成物が均一に拡散していかず、放射状のムラを生じることがあり、形成される柱状凸部の高さ精度が低下するという問題があった。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ムラを生じることなく着色層や柱状凸部の形成が可能であり、高品質の画像表示をなす半透過型の液晶ディスプレイの製造を可能とするブラックマトリックス基板を提供することを目的とする。

上記のような目的を達成するために、本発明は、透明基板と、該透明基板上に複数の表示部を有する多面付けパターンとして形成されたブラックマトリックス層と、多面付けの各表示部に所望のパターンで形成された透明樹脂層とを備え、前記多面付けパターン間の前記透明基板上に前記透明樹脂層と同じ材料でダミーパターンが形成されており、該ダミーパターンが前記多面付けパターンの各辺に平行な破線、多重線、ブロック集合のいずれか、もしくはこれらの組合せであり、破線である前記ダミーパターンと前記多面付けパターンの各辺との隙間は２０〜５００μｍの範囲であり、多重線である前記ダミーパターンと前記多面付けパターンの各辺との隙間は２０〜５００μｍの範囲であり、多重線の隙間は２０〜５００μｍの範囲であり、前記ダミーパターンが前記多面付けパターンの各辺に平行に配列された方形のブロック集合であるとき、個々のブロックの１辺は５０μｍ〜１ｍｍであり、ブロック間の隙間、および、前記多面付けパターンの各辺とブロックとの隙間は２０〜５００μｍの範囲であり、前記ダミーパターンが前記多面付けパターンの各辺に平行に配列された円形のブロック集合であるとき、個々のブロックの直径は５０μｍ〜１ｍｍであり、ブロック間の隙間、および、前記多面付けパターンの各辺とブロックとの隙間は２０〜５００μｍの範囲であるような構成とした。

本発明の他の態様として、前記透明樹脂層は、多面付けの各表示部を構成する複数の画素の各画素に相当する部位の一部に形成されているような構成とした。
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、感光性の赤色パターン用樹脂組成物、緑色パターン用樹脂組成物、青色パターン用樹脂組成物を所望の順序で使用して、上述のブラックマトリックス基板上にスピン塗布し、フォトリソグラフィー法でパターニングして、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンからなる着色層を形成し、その後、保護層用樹脂組成物をスピン塗布して保護層を形成し、次に、柱状凸部用の感光性樹脂組成物を塗布し、ブラックマトリックス基板を回転して遠心力により不要な感光性樹脂組成物を除去し、フォトリソグラフィー法でパターニングして、柱状凸部を形成する工程を有するような構成とした。

本発明によれば、多面付けパターン間の透明基板上にダミーパターンが存在するので、液状の感光性樹脂組成物をスピン塗布する際に、塗布液量を増やすことなく安定した液量で塗り残しやムラのない塗布が可能となり、これにより、ムラを生じることなく高い厚み精度で着色層や柱状凸部を形成することが可能であり、画像表示品質の高い半透過型液晶ディスプレイの製造が可能となる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のブラックマトリックス基板の一実施形態を示す平面図である。また、図２は図１に示されるブラックマトリックス基板の１つの表示部の部分拡大平面図であり、図３は図２に示されるブラックマトリックス基板のＡ−Ａ線における部分拡大断面図であり、図４は図２に示されるブラックマトリックス基板のＢ−Ｂ線における部分拡大断面図である。図１〜図４において、本発明のブラックマトリックス基板１は、透明基板２と、この透明基板２上に複数の表示部を有する多面付けパターン（図１の例では、斜線を付して示した４個の表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを有する４面付けパターン）として形成されたブラックマトリックス層３と、多面付けの各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに所望のパターンで形成された透明樹脂層４とを備えている。そして、多面付けパターン間の透明基板２上に、すなわち、各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの間に、透明樹脂層４と同じ材料でストライプ形状のダミーパターン６（図１で、表示部と逆向きの鎖線を付して示す）が形成されている。

ブラックマトリックス基板１を構成するブラックマトリックス層３は、図２に示されるように、開口部に透明基板２が露出した１画素Ｐ（図２において太線で囲んだ部位）を微小単位として格子状に細分化したパターンで形成されている。各画素Ｐの開口部は矩形状もしくは略矩形状をなすものであり、略矩形状としては、開口部の四隅がカットされた形状、あるいは四隅が丸みを有する形状であってよい。そして、透明樹脂層４は、ストライプ形状であり、各画素Ｐの一部（反射領域）に存在している。

ブラックマトリックス基板１を構成する透明基板２としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、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。この中で特にコーニング社製１７３７ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適している。本発明においては、透明基板の大きさは、基板の略中央部に感光性樹脂組成物溶液を吐出するいわゆる中央ディスペンス方式によるスピン塗布法が適用可能な大きさが好ましい。

ブラックマトリックス基板１を構成するブラックマトリックス層３としては、クロム等の金属または金属化合物の薄膜をフォトエッチングしてブラックマトリックス層を形成したもの、カーボンブラック等の黒色顔料を分散した感光樹脂組成物を用いてブラックマトリックス層を形成したもの、黒色電着塗料を電着してブラックマトリックス層を形成したもの等が用いられらるが、膜厚を薄くしても遮光性の高い金属または金属化合物の薄膜によるブラックマトリックス層がより好ましい。
ブラックマトリックス層３の厚さとしては、０．０６μｍ〜２．０μｍの範囲であるのが好ましい。０．０６μｍ未満であると、光学的な黒濃度が不足するからであり、一方、２．０μｍを超えると塗布時に障害となり易くなり、ブラックマトリックス層３を形成するパターン精度も低下する。

ブラックマトリックス層３として金属および／または金属化合物薄膜を用いる場合には、遮光膜材料として実績が高く、薄膜成膜や薄膜の高精度パターンエッチングが比較的容易なクロム、クロム酸化物、クロム窒化物、クロム弗化物、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物から選ばれた１層または２層以上からなる薄膜が好ましい。金属としてのクロムの反射率を低減したい場合には、クロムと共に上記のいずれかのクロム化合物を併用し、クロム／クロム化合物の２層薄膜あるいはクロム化合物／クロム／クロム化合物の３層薄膜とするのが好ましい。
上記のクロム等の金属および／または金属化合物薄膜は、真空蒸着法、スパッタリング法等の真空成膜法により形成される。
上記のブラックマトリックス層３は、通常、線幅は約６〜５０μｍ程度、各格子で区画される画素Ｐの大きさは、ｙ方向の短辺の長さが約４０〜１５０μｍ程度（したがって、ｙ方向の画素ピッチは約４６〜２００μｍ）、ｘ方向である長辺の長さが約１２０〜４５０μｍ程度（したがって、ｘ方向の画素ピッチは約１２６〜５００μｍ）である。

ブラックマトリックス基板１を構成する透明樹脂層４としては、例えば、感光性ポリイミド樹脂、感光性アクリル樹脂、カルド樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂組成物を用いて、例えば、フォトリソグラフィー法により形成したものであってよい。また、感光性の透明樹脂組成物を全面に塗布し、所望のマスクを介して露光し、現像することにより形成したものとすることもできる。この透明樹脂層４の厚みは、２〜１０μｍの範囲で設定することができる。
ブラックマトリックス基板１を構成するダミーパターン６は、透明樹脂層４と同じ材料で形成されたものであり、上述の透明樹脂層４の形成と同時に形成することができる。したがって、ダミーパターン６の厚みは透明樹脂層４と同じものであってよい。ダミーパターン６は直線であり、多面付けパターン（多面付けの各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の各辺との隙間Ｇ１は、１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。隙間Ｇ１が１０００μｍを超えると、ブラックマトリックス基板１に塗布された溶液の均一拡散が困難となり、塗り残しやムラが生じ易くなり好ましくない。

このような本発明のブラックマトリックス基板１では、各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの面付け間にダミーパターン６を備えているので、ブラックマトリックス基板の中央部に塗布ノズルより液状の着色感光性樹脂組成物を吐出し、スピン塗布する時に、ダミーパターン６が障害となり、着色感光性樹脂組成物溶液が面付け間の透明基板２上を優先的に流れてしまうことが抑制される。これにより、基板上全面に着色感光性樹脂組成物溶液が均一に拡散して塗布され、塗り残しやムラが生じなくなる。このように形成された着色層は、図３に２点鎖線で記した赤色着色層５Ｒで例示するように、透明樹脂層４上の着色層の厚みが、透過領域（透明樹脂層４が存在しない部位）の厚みよりも薄いものとなる。尚、図４には、２点鎖線で反射領域の赤色着色層５Ｒ、緑色着色層５Ｇ、青色着色層５Ｂを記している。

また、本発明のブラックマトリックス基板１では、着色層を形成した後に、柱状凸部用の感光性樹脂組成物を全面にダイコート等により塗布し、次いで、スピンチャックにより基板を回転し、遠心力によって不要な感光性樹脂組成物を除去して、基板上に所望の厚みで感光性樹脂組成物の塗布膜を形成する場合にも、ダミーパターン６が存在するので、塗り残しやムラが生じなくなる。したがって、高い精度で柱状凸部を形成することが可能である。

本発明のブラックマトリックス基板では、ダミーパターンは上述のような直線形状ものに限定されない。以下に、ダミーパターンの他の例を示して説明する。
図５は、本発明のブラックマトリックス基板の他の態様を示す図１相当の平面図であり、図５に示されるブラックマトリックス基板１では、ダミーパターン６は破線形状となっている。この場合も、ダミーパターン６と、多面付けパターン（多面付けの各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の各辺との隙間Ｇ１は、１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。また、ダミーパターン６の破線の隙間Ｇ２は１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。

図６は、本発明のブラックマトリックス基板の他の態様を示す図１相当の平面図であり、図６に示されるブラックマトリックス基板１では、ダミーパターン６は多重（二重）線形状となっている。この場合も、ダミーパターン６と、多面付けパターン（多面付けの各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の各辺との隙間Ｇ１は、１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。また、ダミーパターン６の二重線の隙間Ｇ２は１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。

図７は、本発明のブラックマトリックス基板の他の態様を示す図１相当の平面図であり、図７に示されるブラックマトリックス基板１では、ダミーパターン６は方形のブロック集合となっている。この場合も、ダミーパターン６と、多面付けパターン（多面付けの各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の各辺との隙間Ｇ１は、１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。また、個々のブロック６ａの１辺の長さは５０μｍ〜１ｍｍ、好ましくは２００μｍ〜１ｍｍの範囲、個々のブロック６ａ間の隙間Ｇ２は１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。

また、図８は、本発明のブラックマトリックス基板の他の態様を示す図１相当の平面図であり、図８に示されるブラックマトリックス基板１では、ダミーパターン６は円形のブロック集合となっている。この場合も、ダミーパターン６と、多面付けパターン（多面付けの各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の各辺との隙間Ｇ１は、１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。また、個々のブロック６ａの直径は５０μｍ〜１ｍｍ、好ましくは２００μｍ〜１ｍｍの範囲、個々のブロック６ａ間の隙間Ｇ２は１０００μｍ以下、好ましくは２０〜５００μｍの範囲とすることができる。

さらに、図９は、本発明のブラックマトリックス基板の他の態様を示す図１相当の平面図である。図９に示されるブラックマトリックス基板１では、ダミーパターン６は多面付けパターン間の透明基板２上、すなわち、各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの間の全域に、透明樹脂層４と連続して形成されている。図１０は、図９において鎖線で囲んだ部位の部分拡大平面図である。図１０に示すように、このダミーパターン６は、各表示部に形成された透明樹脂層４と連続している。尚、図１０における透明樹脂層４の寸法、形成間隔は便宜的に示したものであり、図示の寸法、形成間隔に限定されるものではない。

上述のブラックマトリックス基板の実施形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、多面付けパターン（多面付けの各表示部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）において、その周縁部に幅１ｍｍ以上のブラックマトリックスが存在する場合、多面付けパターン間の透明基板上にダミーパターンを設けるとともに、上記のブラックマトリックス上にもダミーパターンを設けてもよい。このように周縁部のブラックマトリックス上に設けるダミーパターンはベタ形状であっても、ブロック集合であってもよい。また、多面付けパターン間の透明基板上に設けられる上述のダミーパターンと連続したものであってもよい。

次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
透明基板として、大きさ４００ｍｍ（ｘ方向）×３００ｍｍ（ｙ方向）の低膨張ガラス基板を洗浄後、スパッタリング法によりクロムを８０ｎｍの厚さに成膜し、クロムを遮光膜とするブランクスを形成した。
次に、上記のクロムブランクスに絵柄が同じ４面付けのブラックマトリックス層のパターンをフォトエッチング法により形成した。各面付けのブラックマトリックス層は、図１、図２に示すｙ方向のピッチが８０μｍ、ｘ方向のピッチが３００μｍであり、線幅が１０μｍある格子形状であった。また、４面付けの各面付け（表示部）の寸法は１７０ｍｍ（ｘ方向）×１２０ｍｍ（ｙ方向）であり、各面付け間の距離は２０ｍｍとした。

次に、ブラックマトリックス層を覆うように、下記組成の透明樹脂層形成用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、マスクを介して露光した。露光量は６０ｍＪ／ｃｍ²（露光波長３６５ｎｍ）であり、露光後、水酸化カリウム水溶液（０．０５重量％）で現像し、次いで２２０℃で４０分間ポストベークした。
（透明樹脂層形成用のネガ型感光性樹脂組成物）
・スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 … ４２重量部
・エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル（株）製） … １８重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート … ３２重量部
・開始剤 … ８重量部
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７）
・溶剤 … ３００重量部
（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）

これにより、図１、図２に示すｙ方向に、ストライプ形状（幅１００μｍ）の透明樹脂層（厚み３．５μｍ）を形成した。同時に、図１に示すように、４面の面付け間のｘ方向、ｙ方向に、ブラックマトリックス層の表示部の各辺に平行に中央で交差する直線状のダミーパターンを形成し、ブラックマトリックス基板を得た。ダミーパターンの幅はｘ方向、ｙ方向ともに１９．４ｍｍであり、長さはｘ方向、ｙ方向ともに、透明基板中央より表示部の各辺末端と略等しい長さまでとした。したがって、ダミーパターンと各面付けパターン（表示部）との隙間Ｇ１は３００μｍであった。

次に、上記のブラックマトリックス基板を洗浄後、基板中央部に下記の第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをノズルより吐出し、スピン塗布した。塗布液量は２２ｃｃであった。このスピン塗布では、塗り残しや塗布ムラを生じることがなく、均一な塗布膜を形成することができた。
（赤色パターン用樹脂組成物Ｒ）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … ５．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … ４．０重量部
・顔料：赤顔料Ｐ．Ｒ．２５４ … ４．８重量部
黄顔料Ｐ．Ｙ．１３８ … １．２重量部
・分散剤：カプロラクトン共重合体 … ３．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア３６９ … １．２重量部
ジエチルチオキサントン … ０．４重量部
ビイミダゾール … ０．４重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート… ８０．０重量部

次に、上記の赤色パターン用樹脂組成物塗布膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、第１色目の赤色パターンを形成した。
続いて、下記の緑色パターン用樹脂組成物Ｇ、青色パターン用樹脂組成物Ｇ、保護層用樹脂組成物ＯＣの順にスピン塗布とフォトリソグラフィを繰り返し、カラーフィルタを作製した。上記の樹脂組成物は、スピン塗布において、いずれも塗り残しや塗布ムラを生じることがなく、均一な塗布膜を形成することができた。
（緑色パターン用樹脂組成物Ｇ）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … ５．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … ４．０重量部
・顔料：緑顔料Ｐ．Ｇ．３６ … ４．２重量部
黄顔料Ｐ．Ｙ．１５０ … １．８重量部
・分散剤：カプロラクトン共重合体 … ３．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア３６９ … ２．０重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート… ６０．０重量部
メチルブトキシアセテート … １０．０重量部
３−エトキシプロピオン酸エチル … １０．０重量部

（青色パターン用樹脂組成物Ｇ）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … ５．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … ４．０重量部
・顔料：青顔料Ｐ．Ｂ．１５：６ … ６．０重量部
・分散剤：カプロラクトン共重合体 … ３．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア９０７ … １．４重量部
ジエチルチオキサントン … ０．６重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート… ６０．０重量部
メチルブトキシアセテート … １０．０重量部
３−エトキシプロピオン酸エチル … １０．０重量部

（保護層用樹脂組成物ＯＣ）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … ８．０重量部
エポキシ樹脂 … ４．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … ６．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア９０７ … １．４重量部
ビイミダゾール … ０．６重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート… ６５．０重量部
メチルブトキシアセテート … １５．０重量部

［実施例２］
透明基板として、大きさ４００ｍｍ（ｘ方向）×３００ｍｍ（ｙ方向）の低膨張ガラス基板を洗浄後、ネガ型ブラックレジストを１μｍの厚さにスピン塗布し、９０℃で３０分間プリベークした。
次に、上記の塗布基板に、絵柄が同じ４面付けのブラックマトリックス層のパターンをフォトリソグラフィ法により形成した。露光量は５０ｍＪ／ｃｍ²（露光波長３６５ｎｍ）であり、露光後、水酸化カリウム水溶液（０．０５重量％）で現像し、次いで２００℃で３０分間ポストベークした。各面付けのブラックマトリックス層は、図２に示すｙ方向のピッチが８０μｍ、ｘ方向のピッチが３００μｍであり、線幅が１０μｍある格子形状であった。また、４面付けの各面付け（表示部）の寸法は、１７０ｍｍ（ｘ方向）×１２０ｍｍ（ｙ方向）であり、各面付け間の距離は２０ｍｍとした。

次に、ブラックマトリックス層を覆うように、実施例１と同じ透明樹脂層形成用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、マスクを介して露光した。露光条件、現像、ポストベーク条件は実施例１と同様とした。これにより、図２に示すｙ方向に、ストライプ形状（幅１００μｍ）の透明樹脂層（厚み３．５μｍ）を形成した。同時に、４面の面付け間のｘ方向、ｙ方向に、ブラックマトリックス層の表示部の各辺に平行に中央で交差する破線状のダミーパターン（図５参照）を形成し、ブラックマトリックス基板を得た。ダミーパターンの幅はｘ方向、ｙ方向ともに１９．４ｍｍであり、破線の長さは２ｍｍで、破線の隙間Ｇ２は０．５ｍｍとした。したがって、ダミーパターンと各面付けパターン（表示部）との隙間Ｇ１は３００μｍであった。

次に、実施例１と同様に、上記のブラックマトリックス基板の基板中央部に、実施例１で用いた第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをノズルより吐出し、スピン塗布した。塗布液量は２３ｃｃであった。このスピン塗布では、塗り残しや塗布ムラを生じることがなく、均一な塗布膜を形成することができた。
以後、緑色パターン用樹脂組成物Ｇ、青色パターン用樹脂組成物Ｇ、保護層用樹脂組成
物ＯＣの順にスピン塗布とフォトリソグラフィを繰り返し、カラーフィルタを作製した。上記の樹脂組成物は、スピン塗布において、いずれも塗り残しや塗布ムラを生じることがなく、均一な塗布膜を形成することができた。

［実施例３］
実施例２と同様にして、大きさ４００ｍｍ（ｘ方向）×３００ｍｍ（ｙ方向）の低膨張ガラス基板に、絵柄が同じ４面付けのブラックマトリックス層を形成した。
次に、ブラックマトリックス層を覆うように、実施例１と同じ透明樹脂層形成用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、マスクを介して露光した。露光条件、現像、ポストベーク条件は実施例１と同様とした。これにより、図２に示すｙ方向に、ストライプ形状（幅１００μｍ）の透明樹脂層（厚み３．５０μｍ）を形成した。同時に、４面の面付け間の全面に、透明樹脂層から連続してダミーパターン（図９参照）を形成して、ブラックマトリックス基板を得た。

次に、実施例１と同様に、上記のブラックマトリックス基板の基板中央部に、実施例１で用いた第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをノズルより吐出し、スピン塗布した。塗布液量は２３ｃｃであった。このスピン塗布では、塗り残しや塗布ムラを生じることがなく、均一な塗布膜を形成することができた。
以後、緑色パターン用樹脂組成物Ｇ、青色パターン用樹脂組成物Ｇ、保護層用樹脂組成
物ＯＣの順にスピン塗布とフォトリソグラフィを繰り返し、カラーフィルタを作製した。上記の樹脂組成物は、スピン塗布において、いずれも塗り残しや塗布ムラを生じることがなく、均一な塗布膜を形成することができた。

［実施例４］
実施例２と同様にして、ブラックマトリックス基板を作製し、このブラックマトリックス基板に、実施例２と同様にして、赤色、緑色、青色の着色パターンを形成してカラーフィルタを作製した。
このカラーフィルタ上に下記組成の柱状凸部用の感光性樹脂組成物をダイコートにより塗布（塗布液量２５ｃｃ）した。次に、スピンチャックにより基板を回転し、遠心力によって不要な感光性樹脂組成物を除去して、感光性樹脂組成物の塗布膜を形成した。この柱状凸部用の樹脂組成物塗布膜には、放射状のムラは発生しなかった。次いで、柱状凸部用の樹脂組成物塗布膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、複数の柱状凸部を形成した。形成された柱状凸部は、３．５μｍの均一な高さを有するものであった。
（柱状凸部用の感光性樹脂組成物）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 … １５．０重量部
エポキシ樹脂 … ９．０重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート … １２．０重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア９０７ … ２．８重量部
ビイミダゾール … １．２重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート… ４５．０重量部
メチルブトキシアセテート … １５．０重量部

［比較例１］
ダミーパターンを設けない他は、実施例１と同じ絵柄を有する４面付けのブラックマトリックス基板を形成した。この基板に実施例１と同様に、第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをスピン塗布した。しかし、実施例１と同じ塗布液量２２ｃｃでは塗り残しが生じてしまった。
基板を再洗浄し、塗布液量を３０ｃｃに増量することにより、はじめて塗り残しや塗布ムラがない塗布膜を得ることができた。

［比較例２］
ダミーパターンの幅をｘ方向、ｙ方向ともに１６ｍｍとし、ダミーパターンと各面付けパターン（表示部）との隙間Ｇ１を２０００μｍとした他は、実施例１と同じ絵柄を有する４面付けのブラックマトリックス基板を形成した。この基板に実施例１と同様に、第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをスピン塗布した。しかし、実施例１と同じ塗布液量２２ｃｃでは塗り残しが生じてしまった。
基板を再洗浄し、塗布液量を２７ｃｃに増量することにより、はじめて塗り残しや塗布ムラがない塗布膜を得ることができた。

［比較例３］
ダミーパターンを設けてない以外は、実施例２と同じ絵柄を有する４面付けのブラックマトリックス基板を形成した。この基板に実施例２と同様に、第１色目の赤色パターン用樹脂組成物Ｒをスピン塗布した。しかし、実施例１と同じ塗布液量２３ｃｃでは塗り残しが生じてしまった。
基板を再洗浄し、塗布液量を３０ｃｃに増量することにより、はじめて塗り残しや塗布ムラがない塗布膜を得ることができた。この赤色パターン用樹脂組成物塗布膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、第１色目の赤色パターンを形成した。同様にして、緑色、青色の着色パターンも形成してカラーフィルタを作製した。
このカラーフィルタ上に、実施例４と同様にして、柱状凸部用の感光性樹脂組成物の塗布膜を形成した。しかし、形成した樹脂組成物塗布膜には、放射状のムラが発生し、その後、フォトリソグラフィ法によりパターニングして形成した複数の柱状凸部は、高さが３．１〜３．８μｍの範囲であり、高さにバラツキが見られた。

半透過型の液晶ディスプレイに使用するカラーフィルタ用のブラックマトリックス基板として有用である。

本発明のブラックマトリックス基板の一実施形態を示す平面図である。 図１に示されるブラックマトリックス基板の１つの表示部の部分拡大平面図である。 図２に示されるブラックマトリックス基板のＡ−Ａ線における部分拡大断面図である。 図２に示されるブラックマトリックス基板のＢ−Ｂ線における部分拡大断面図である。 本発明のブラックマトリックス基板の他の実施形態を示す平面図である。 本発明のブラックマトリックス基板の他の実施形態を示す平面図である。 本発明のブラックマトリックス基板の他の実施形態を示す平面図である。 本発明のブラックマトリックス基板の他の実施形態を示す平面図である。 本発明のブラックマトリックス基板の他の実施形態を示す平面図である。 図９において鎖線で囲んだ部位の部分拡大平面図である。

符号の説明

１…ブラックマトリックス基板
２…透明基板
３…ブラックマトリックス層
４…透明樹脂層
６…ダミーパターン

Claims (3)

1. 透明基板と、該透明基板上に複数の表示部を有する多面付けパターンとして形成されたブラックマトリックス層と、多面付けの各表示部に所望のパターンで形成された透明樹脂層とを備え、前記多面付けパターン間の前記透明基板上に前記透明樹脂層と同じ材料でダミーパターンが形成されており、該ダミーパターンが前記多面付けパターンの各辺に平行な破線、多重線、ブロック集合のいずれか、もしくはこれらの組合せであり、
   破線である前記ダミーパターンと前記多面付けパターンの各辺との隙間は２０〜５００μｍの範囲であり、
   多重線である前記ダミーパターンと前記多面付けパターンの各辺との隙間は２０〜５００μｍの範囲であり、多重線の隙間は２０〜５００μｍの範囲であり、
   前記ダミーパターンが前記多面付けパターンの各辺に平行に配列された方形のブロック集合であるとき、個々のブロックの１辺は５０μｍ〜１ｍｍであり、ブロック間の隙間、および、前記多面付けパターンの各辺とブロックとの隙間は２０〜５００μｍの範囲であり、
   前記ダミーパターンが前記多面付けパターンの各辺に平行に配列された円形のブロック集合であるとき、個々のブロックの直径は５０μｍ〜１ｍｍであり、ブロック間の隙間、および、前記多面付けパターンの各辺とブロックとの隙間は２０〜５００μｍの範囲であることを特徴とするブラックマトリックス基板。
2. 前記透明樹脂層は、多面付けの各表示部を構成する複数の画素の各画素に相当する部位の一部に形成され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。
3. 感光性の赤色パターン用樹脂組成物、緑色パターン用樹脂組成物、青色パターン用樹脂組成物を所望の順序で使用して、請求項１または請求項２に記載のブラックマトリックス基板上にスピン塗布し、フォトリソグラフィー法でパターニングして、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンからなる着色層を形成し、その後、保護層用樹脂組成物をスピン塗布して保護層を形成し、次に、柱状凸部用の感光性樹脂組成物を塗布し、ブラックマトリックス基板を回転して遠心力により不要な感光性樹脂組成物を除去し、フォトリソグラフィー法でパターニングして、柱状凸部を形成する工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

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