JP4983618B2 - カラーフィルタ用樹脂部材の選定方法およびこれを用いたカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法に係り、特に表示品質に優れた液晶表示装置を可能とするカラーフィルタに用いる樹脂部材の選定方法に関する。

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。

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。この表示不良には、次の焼付きと白ムラとがある。
焼付きは、同一画素に一定時間電圧を印加した後、電圧を低下、あるいは、切った場合、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ため、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。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り、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。

また、白ムラは、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。

上記のような表示不良現象を引き起こすイオン性物質は、電極上に留まらず、液晶層の中を容易に移動すると考えられている。このイオン性物質の発生源としては種々の発生源が考えられ、表示不良を防止するために、製造工程で使用する薬液、大気、純水等に含まれる不純物管理や、装置、人体等からの発塵管理や、プロセス条件の最適化が行なわれている。また、カラーフィルタや対向電極基板の表面洗浄や、製造工程での紫外線照射・表面研磨等による残さ残さ等の不純物の除去が行なわれている。

このような対応により、表示不良現象は発生しにくくなったものの、長時間表示や、特に高温高湿下等の厳しい表示条件下では、依然として発生する確率が高いという問題がある。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、液晶層へのイオン性物質の混入防止がより確実になされるカラーフィルタに用いるための樹脂部材の選定方法を提供することを目的とする。

本発明は、液晶表示装置の液晶層と接触する樹脂部材を上記のようなイオン性物質の発生源の一つと考え、樹脂部材から液晶層中に移行したイオン性物質による表示不良と相関のある特性として、液晶と接触状態にある樹脂部材に不純物強制抽出処理を施し、この樹脂部材を介して上記液晶に印加された電圧保持率に着目してなされたものである。

すなわち、上記のような目的を達成するために、本発明は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタを構成する樹脂部材であって、液晶に対して最近傍の位置となり得る樹脂着色層、該樹脂着色層を被覆する樹脂保護層、樹脂柱状凸部を形成するための樹脂部材の選定方法において、ガラス基板の表面に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる電極を設けた１組のＩＴＯ基板の一方のＩＴＯ基板のＩＴＯ電極上に選定対象となる樹脂部材層を形成し、その後、ＩＴＯ電極間距離が５〜１５μｍの範囲となるように両ＩＴＯ基板を対向させ、周辺部をシール部材により封止し、両ＩＴＯ基板間に液晶を封入して測定用液晶セルを作製し、該測定用液晶セルごとオーブン中で１０５℃、２．５時間放置することにより加熱処理を施して前記樹脂部材層に対して不純物強制抽出処理を行い、次いで、室温に戻した後、下記の測定条件で電圧保持率を測定し、測定した電圧保持率が９０％以上となる樹脂部材を良品として選定するものであり、前記液晶は、不純物強制抽出処理前の状態において、前記測定用液晶セルで測定した電圧保持率が９５％以上である液晶とするような構成とした。
（電圧保持率の測定条件）
・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 ：１６．６７ｍｓｅｃ
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述のいずれかの選定方法によって良品として選定された樹脂部材を用いて、基板上に複数色からなる樹脂着色層を所定のパターンで形成す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、基板上に複数色からなる着色層を所定のパターンで形成し、次いで、上述のいずれかの選定方法によって良品として選定された樹脂部材を用いて、少なくとも前記着色層を覆うように透明な樹脂保護層を形成するような構成とし、また、上述のいずれかの選定方法によって良品として選定された樹脂部材を用いて、前記樹脂保護層上の複数の所定部位に透明な樹脂柱状凸部を形成するような構成とした。

本発明によれば、特に高温高湿等の厳しい表示条件下での長時間表示であっても、焼付きや白ムラ等の表示不良の発生が防止され、表示品質に優れた液晶表示装置を可能とするカラーフィルタ用の樹脂部材の選定を確実に行うことができる。

以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法の適用対象となるカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図１において、カラーフィルタ１１は、基板１２と、この基板１２上に所定のパターンで形成された複数色からなる樹脂着色層１３とを備え、この樹脂着色層１３は、ブラックマトリックス１４と、このブラックマトリックス１４の非形成部位に設けられた着色膜１５で構成されている。

このカラーフィルタ１１は、樹脂着色層１３上に共通透明電極層や配向層を設けた状態で液晶表示装置に用いられ、この場合、樹脂部材としては、樹脂着色層１３が液晶に対して最近傍の位置となる。本発明では、液晶表示装置の液晶層と接触する樹脂部材をイオン性物質等の不純物の発生源の一つと考え、樹脂部材から液晶層中に移行した不純物による表示不良と相関のある特性として、液晶と接触状態にある樹脂部材に不純物強制抽出処理を施し、この樹脂部材を介して上記液晶に印加された電圧保持率に着目した。

すなわち、本発明では、白ムラや焼付き等の表示不良を防止するには、液晶と接触状態にある樹脂部材に不純物強制抽出処理を施し、この樹脂部材を介して上記液晶に印加された電圧の保持率が９０％以上に維持できる樹脂部材を良品として選定する。このように選定された樹脂部材を用いて樹脂着色層１３を形成したカラーフィルタ１１は、液晶表示装置に使用した場合、イオン性物質等の不純物が液晶中に溶出することがほとんどなく、特に高温高湿下での長時間表示（例えば、５０℃、６０％ＲＨの条件下で２００時間連続の画像表示）等の厳しい表示条件下であっても、焼付きや白ムラ等の表示不良の発生が防止され、表示品質に優れた液晶表示装置が可能となる。

ここで、上記の不純物強制抽出処理、電圧保持率の測定条件について説明する。
（不純物強制抽出処理）
図２に示すように、ガラス基板５２，５５の表面にＩＴＯ（酸化インジウムスズ）電極５３，５６を設けた１組のＩＴＯ基板５１，５４を準備し、一方のＩＴＯ基板５１のＩＴＯ電極５３上に、液晶に対して最近傍の位置となるカラーフィルタの樹脂部材層５７（上記カラーフィルタ１１では樹脂着色層１３）を形成し、その後、ＩＴＯ電極間距離が５〜１５μｍの範囲となるように他方のＩＴＯ基板５４を対向させ、周辺部をシール部材５９により封止し、両ＩＴＯ基板間に液晶５８を封入し測定用液晶セル５０を作製する。この樹脂部材層５７は、カラーフィルタを構成する場合と同様の条件で形成するものであり、プリベークやポストベーク等の処理工程が必要な場合には、所定の条件で処理を行う。また、使用する液晶５８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５０で下記の電圧保持率測定条件で測定した電圧保持率が９５％以上である液晶とする。

樹脂部材層５７は、上記カラーフィルタ１１では樹脂着色層１３であり、ブラックマトリックス１４と着色膜１５を同時に形成してもよく、あるいは、ブラックマトリックス１４単独、着色膜１５単独、さらには、着色膜１５を構成する各着色パターン１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの各色毎に単独で樹脂部材層５７を形成してもよい。本発明では、液晶に対して最近傍の位置となるカラーフィルタの樹脂部材は、いずれも、上記の規定を満足するものであることが必要である。
次に、測定用液晶セル５０ごと加熱処理（オーブン中、１０５℃、２．５時間放置）を施して、樹脂部材層５７に対して不純物強制抽出処理を行う。

（電圧保持率測定条件）
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５０を室温に戻し、下記の条件で電圧保持率を測定する。
・ＩＴＯ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 ：１６．６７ｍｓｅｃ

尚、カラーフィルタ１１を液晶表示装置に用いる場合、上述のように樹脂着色層１３上に共通透明電極層や配向層が設けられた状態で使用されるが、このような共通透明電極層や配向層の厚みは、通常０．０１〜１μｍと薄く、不純物を遮蔽する作用がほとんど期待できないため、樹脂着色層１３を上記特性を有するものとする必要がある。

上記のカラーフィルタ１１を構成する基板１２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７０５９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。

また、カラーフィルタ１１の樹脂着色層１３を構成するブラックマトリックス１４は、着色膜１５からなる表示画素部の間および着色膜１５の形成領域の外側に設けられている。このようなブラックマトリックス１４は、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させた樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであってもよい。

このようなブラックマトリックス１４を形成するための樹脂材料が本発明の選定方法を通過するようにするためには、ブラックマトリックス１４の形成時に使用する重合開始剤量、ポストベークの設定条件、パターニング露光完了後の後露光量等を調整して、樹脂の架橋度を高めることが好ましい。

尚、本発明では、上記のカラーフィルタ１１においてブラックマトリックス１４を備えないものであってもよい。この場合、着色膜１５の非形成部位では基板１２が露出してもよく、あるいは、基板１２を覆うように着色膜１５を形成してもよい。

また、カラーフィルタ１１の樹脂着色層１３を構成する着色膜１５は、赤色パターン１５Ｒ、緑色パターン１５Ｇおよび青色パターン１５Ｂが所望のパターン形状で配列されており、所望の着色材を含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法により形成することができ、さらに、印刷法、転写法等の公知の方法により形成することができる。また、着色膜１５を、例えば、赤色パターン１５Ｒが最も薄く、緑色パターン１５Ｇ、青色パターン１５Ｂの順に厚くすることにより、着色膜１５の各色ごとに最適な液晶層厚みを設定するようにしてもよい。

このような着色膜１５を形成するための樹脂材料が本発明の選定方法を通過するようにするためには、着色膜１５の形成時に使用する重合開始剤量、ポストベークの設定条件、パターニング露光完了後の後露光量等を調整して、樹脂の架橋度を高めることが好ましい。

尚、着色樹脂層１３上に共通透明電極層を設ける場合、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、および、その合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができる。このような電極層の厚みは０．０１〜１μｍ程度であり、上述のように、その外側に位置する樹脂部材から発生した不純物が液晶層に移行するのを遮蔽する作用はほとんど期待できない。

図３は、本発明のカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法の適用対象となるカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。図３において、カラーフィルタ１１′は、基板１２と、この基板１２上に形成されたブラックマトリックス１４′、および、ブラックマトリックス１４′を覆うように所定のパターンで形成された複数色からなる樹脂着色層１５′を備えている。
上記のカラーフィルタ１１′を構成する基板１２は、上述のカラーフィルタ１１を構成する基板１２と同様とすることができる。

カラーフィルタ１１′を構成するブラックマトリックス１４′は、樹脂着色層１５′により覆われており、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであってもよい。

カラーフィルタ１１′を構成する樹脂着色層１５′は、この樹脂着色層１５′上に共通透明電極層や配向層を設けた状態で液晶表示装置に用いられた場合、樹脂材料として液晶の最近傍の位置となる。このため、上述のカラーフィルタ１１の樹脂着色層１３の着色膜１５と同様に、この樹脂着色層１５′用の樹脂材料としては、液晶と接触状態にある樹脂部材に不純物強制抽出処理を施し、この樹脂部材を介して上記液晶に印加された電圧の保持率が９０％以上に維持できる樹脂部材を良品として選定する。このように選定された樹脂部材を用いて樹脂着色層１５′を形成したカラーフィルタ１１′は、特に高温高湿下での長時間表示等の厳しい表示条件下であっても、焼付きや白ムラ等の表示不良の発生が防止され、表示品質に優れた液晶表示装置が可能となる。

このような樹脂着色層１５′は、赤色パターン１５′Ｒ、緑色パターン１５′Ｇおよび青色パターン１５′Ｂが所望のパターン形状で配列されており、所望の着色材を含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法により形成することができ、さらに、印刷法、転写法等の公知の方法により形成することができる。また、樹脂着色膜１５′を、例えば、赤色パターン１５′Ｒが最も薄く、緑色パターン１５′Ｇ、青色パターン１５′Ｂの順に厚くすることにより、樹脂着色膜１５′の各色ごとに最適な液晶層厚みを設定するようにしてもよい。

樹脂着色層１５′を形成するための樹脂材料が本発明の選定方法を通過するようにするためには、樹脂着色層１５′の形成時に使用する重合開始剤量、ポストベークの設定条件、パターニング露光完了後の後露光量等を調整して、樹脂の架橋度を高めることが好ましい。

図４は、本発明のカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法の適用対象となるカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。図４において、カラーフィルタ２１は、基板２２と、この基板２２上に形成されたブラックマトリックス２４および着色層２５を備え、ブラックマトリックス２４および着色層２５を覆うように透明な樹脂保護層２６が形成されている。

このカラーフィルタ２１は、樹脂保護層２６上に共通透明電極層や配向層を設けた状態で液晶表示装置に用いられ、この場合、樹脂部材としては、樹脂保護層２６が液晶に対して最近傍の位置となる。したがって、本発明では、この樹脂保護層２６用の樹脂材料として、液晶と接触状態にある樹脂部材に不純物強制抽出処理を施し、この樹脂部材を介して上記液晶に印加された電圧の保持率が９０％以上に維持できる樹脂部材を良品として選定する。このように選定された樹脂部材を用いて樹脂保護層２６を形成したカラーフィルタ２１は、高温高湿下での長時間表示等の厳しい表示条件下であっても、焼付きや白ムラ等の表示不良の発生が防止され、表示品質に優れた液晶表示装置が可能となる。
このカラーフィルタ２１を構成する基板２２は、上述のカラーフィルタ１１を構成する基板１２と同様とすることができる。

カラーフィルタ２１を構成するブラックマトリックス２４は、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであってもよい。
尚、本発明では、上記のカラーフィルタ２１においてブラックマトリックス２４を備えないものであってもよい。

また、着色層２５は、赤色パターン２５Ｒ、緑色パターン２５Ｇおよび青色パターン２５Ｂが所望のパターン形状で配列されており、所望の着色材を含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法により形成することができ、さらに、印刷法、電着法、転写法等の公知の方法により形成することができる。また、着色層２５を、例えば、赤色パターン２５Ｒが最も薄く、緑色パターン２５Ｇ、青色パターン２５Ｂの順に厚くすることにより、着色層２５の各色ごとに最適な液晶層厚みを設定するようにしてもよい。

樹脂保護層２６は、カラーフィルタ２１の表面を平坦化するとともに、着色層２５に含有される成分の液晶層への溶出を防止するために設けられたものであり、カラーフィルタ２１が液晶表示装置に用いられたときに、ブラックマトリックス２４および着色層２５が液晶層と接することがないように、ブラックマトリックス２４と着色層２５を少なくとも覆うように形成される。このような樹脂保護層２６は、アクリル共重合体等の樹脂材料を用いて形成することができる。この樹脂保護層２６を形成するための樹脂材料が本発明の選定方法を通過するようにするには、樹脂保護層２６の形成時に使用する重合開始剤量、ポストベークの設定条件、パターニング露光完了後の後露光量等を調整して、樹脂の架橋度を高めることが好ましい。樹脂保護層２６の厚みは、使用される材料の光透過率、カラーフィルタ２１の表面状態等考慮して設定することができ、例えば、０．１〜３．０μｍの範囲で設定することができる。

図５は、本発明のカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法の適用対象となるカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。図５において、カラーフィルタ３１は、基板３２と、この基板３２上に形成されたブラックマトリックス３４および着色層３５を備え、ブラックマトリックス３４および着色層３５を覆うように透明な樹脂保護層３６が形成されており、さらに、ブラックマトリックス３５の所定の複数の箇所には透明な樹脂柱状凸部３７が上記の樹脂保護層３６から突出するように形成されている。

このカラーフィルタ３１は、樹脂保護層３６上に共通透明電極層や配向層を設けた状態で液晶表示装置に用いられ、この場合、樹脂部材としては、樹脂保護層３６と樹脂柱状凸部３７が液晶に対して最近傍、あるいは、接触する位置となる。したがって、本発明では、この樹脂保護層３６用および樹脂柱状凸部３７用の樹脂材料として、液晶と接触状態にある樹脂部材に不純物強制抽出処理を施し、この樹脂部材を介して上記液晶に印加された電圧の保持率が９０％以上に維持できる樹脂部材を良品として選定する。このように選定された樹脂部材を用いて樹脂保護層３６と樹脂柱状凸部３７を形成したカラーフィルタ３１は、特に高温高湿下での長時間表示等の厳しい表示条件下であっても、焼付きや白ムラ等の表示不良の発生が防止され、表示品質に優れた液晶表示装置が可能となる。
このカラーフィルタ３１を構成する基板３２は、上述のカラーフィルタ１１を構成する基板１２と同様とすることができる。

カラーフィルタ３１を構成するブラックマトリックス３４、および、着色層３５は、上述のカラーフィルタ２１を構成するブラックマトリックス２４、着色層２５と同様とすることができる。尚、カラーフィルタ３１は、ブラックマトリックス３４を備えないものであってもよい。
また、カラーフィルタ３１を構成する樹脂保護層３６は、上述のカラーフィルタ２１を構成する樹脂保護層２６と同様とすることができる。

カラーフィルタ３１を構成する樹脂柱状凸部３７は、カラーフィルタ３１を対向電極基板と貼り合わせたときにスペーサーとして作用するものである。この樹脂柱状凸部３７は、例えば、感光性樹脂塗料を塗布し、所定のパターンで露光、現像し硬化することにより形成することができる。樹脂柱状凸部３７は、上記の樹脂保護層３６よりも２〜１０μｍ程度の範囲で突出するように一定の高さをもつものであり、突出量は液晶表示装置の液晶層に要求される厚み等から適宜設定することができる。また、樹脂柱状凸部３７の形成密度は、液晶層の厚みムラ、開口率、柱状凸部３７の形状、材質等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、着色層３５を構成する赤色パターン３５Ｒ、緑色パターン３５Ｇおよび青色パターン３５Ｂの１組に１個の割合で必要十分なスペーサー機能を発現する。このような樹脂柱状凸部３７の形状は特に制限はなく、円柱形状、角柱形状、截頭錐体形状等であってもよい。

このような樹脂柱状凸部３７は、アクリル共重合体等の樹脂材料を用いて形成することができる。この樹脂柱状凸部３７を形成するための樹脂材料が本発明の選定方法を通過するようにするには、樹脂柱状凸部３７の形成時に使用する重合開始剤量、ポストベークの設定条件、パターニング露光完了後の後露光量等を調整して、樹脂の架橋度を高めることが好ましい。

次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
＜カラーフィルタ用樹脂材料の調製＞
（１）樹脂着色層用感光性塗料
各色の樹脂着色層用感光性塗料Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｂ１、Ｂ２は、分散液組成物（必要に応じて顔料、分散剤、および溶剤を含有）にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開示剤および溶剤）とを混合したものであり、その組成を下記に示す。尚、分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。

（赤色パターン用感光性塗料Ｒ１）
・赤顔料 … ４．８重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製クロモフタルレッドＡ２Ｂ）
・黄顔料 … １．２重量部
（ＢＡＳＦ製パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（アビシア製ソルスパース２４０００） … ３．０重量部
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・界面活性剤（日本油脂製ノニオンＨＳ−２１０） … １．０重量部
・溶剤 … ７９．０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）

（赤色パターン用感光性塗料Ｒ２）
・赤顔料 … ４．８重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製クロモフタルレッドＡ２Ｂ）
・黄顔料 … １．２重量部
（ＢＡＳＦ製パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（ビックケミー製ディスパービック１６１）… ３．０重量部
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ８０．０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）

（緑色パターン用感光性塗料Ｇ１）
・緑顔料 … ４．２重量部
（アビシア製モナストラルグリーン６Ｙ−ＣＬ）
・黄顔料 … １．８重量部
（ＢＡＳＦ製パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（アビシア製ソルスパース２４０００） … ３．０重量部
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ８０．０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）

（緑色パターン用感光性塗料Ｇ２）
・緑顔料 … ４．２重量部
（アビシア製モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ）
・黄顔料 … １．８重量部
（ＢＡＳＦ製パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（ビックケミー製ディスパービック１６１）… ３．０重量部
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ８０．０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）

（緑色パターン用感光性塗料Ｇ３）
・緑顔料 … ４．２重量部
（アビシア製モナストラルグリーン６Ｙ−ＣＬ）
・黄顔料 … １．８重量部
（ＢＡＳＦ製パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（アビシア製ソルスパース２４０００） … ３．０重量部
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・界面活性剤（日本油脂製ノニオンＨＳ−２１０） … １．０重量部
・溶剤 … ７９．０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）

（青色パターン用感光性塗料Ｂ１）
・青顔料 … ６．０重量部
（ＢＡＳＦ製ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ）
・顔料誘導体（アビシア製ソルスパース１２０００）… ０．６重量部
・分散剤（アビシア製ソルスパース２４０００） … ２．４重量部
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ８０．０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）

（青色パターン用感光性塗料Ｂ２）
・青顔料 … ６．０重量部
（ＢＡＳＦ製ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ）
・顔料誘導体（アビシア製ソルスパース５０００） … ０．６重量部
・分散剤（アビシア製ソルスパース２４０００） … ２．４重量部
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ４．０重量部
・ポリマー１ … ５．０重量部
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … ０．６重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ８０．０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）

尚、上記のポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。以下の他の塗料に用いられるポリマー１も同様である。

（２）保護層用塗料
下記組成の３種の樹脂保護層用感光性塗料Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を調製した。
（樹脂保護層用感光性塗料Ｐ１）
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ７．１重量部
・ポリマー１ … ８．８重量部
・エポキシ樹脂 … ９．７重量部
（油化シェルエポキシ製エピコート１８０Ｓ７０）
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … １．０重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・界面活性剤（日本油脂製ノニオンＨＳ−２１０） … １．０重量部
・溶剤（ジメチルジグリコール） … ３７．０重量部
・溶剤（酢酸−３−メトキシブチル） … ３４．０重量部

（樹脂保護層用感光性塗料Ｐ２）
・モノマー … ７．１重量部
（日本化薬（株）製ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ）
・ポリマー１ … ８．８重量部
・エポキシ樹脂 … ９．７重量部
（油化シェルエポキシ製エピコート１８０Ｓ７０）
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … １．０重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤（ジメチルジグリコール） … ３８．０重量部
・溶剤（酢酸−３−メトキシブチル） … ３４．０重量部

（樹脂保護層用感光性塗料Ｐ３）
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ７．１重量部
・ポリマー１ … ８．８重量部
・エポキシ樹脂 … ９．７重量部
（油化シェルエポキシ製エピコート１８０Ｓ７０）
・開始剤 … １．４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … １．０重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・界面活性剤（日本油脂製ノニオンＨＳ−２１０） … ２．０重量部
・溶剤（ジメチルジグリコール） … ３６．０重量部
・溶剤（酢酸−３−メトキシブチル） … ３４．０重量部

（３）柱状凸部用感光性塗料
下記組成の３種の樹脂柱状凸部用感光性塗料Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を調製した。
（樹脂柱状凸部用感光性塗料Ｓ１）
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ８．７重量部
・ポリマー１ … １０．９重量部
・エポキシ樹脂 … １２．１重量部
（油化シェルエポキシ製エピコート１８０Ｓ７０）
・界面活性剤（日本油脂製ノニオンＨＳ−２１０） … １．０重量部
・開始剤 … １．２重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … １．０重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ２９．１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）
・溶剤（酢酸−３−メトキシブチル） … ３６．１重量部

（樹脂柱状凸部用感光性塗料Ｓ２）
・モノマー … ８．７重量部
（日本化薬（株）製ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ）
・ポリマー１ … １０．９重量部
・エポキシ樹脂 … １２．１重量部
（油化シェルエポキシ製エピコート１８０Ｓ７０）
・開始剤 … １．２重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … １．０重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ３０．１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）
・溶剤（酢酸−３−メトキシブチル） … ３６．０重量部

（樹脂柱状凸部用感光性塗料Ｓ３）
・モノマー（サートマー製ＳＲ３９９） … ８．７重量部
・ポリマー１ … １０．９重量部
・エポキシ樹脂 … １２．１重量部
（油化シェルエポキシ製エピコート１８０Ｓ７０）
・界面活性剤（日本油脂製ノニオンＨＳ−２１０） … ２．０重量部
・開始剤 … １．２重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア９０７）
・開始剤 … １．０重量部
（２，２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４′，５′−
テトラフェニル−１，２′−ビイミダゾール）
・溶剤 … ２８．１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）
・溶剤（酢酸−３−メトキシブチル） … ３６．０重量部

＜カラーフィルタ用樹脂材料の不純物強制抽出処理試験＞
（１）測定用液晶セルの作製
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 １００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）を準備し定法にしたがって洗浄した。

次に、ガラス基板のＩＴＯ電極上に、調製した各色の樹脂着色層用感光性塗料Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｂ１、Ｂ２、樹脂保護層用感光性塗料Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、樹脂柱状凸部用感光性塗料Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を、それぞれ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露光（１００ｍＪ／ｃｍ²）、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２００℃、３０分間のポストベークを行うことで、膜厚１．５μｍの樹脂材料層をＩＴＯ電極上に形成した。尚、樹脂着色層用感光性塗料Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、樹脂保護層用感光性塗料Ｐ２、および、樹脂柱状凸部用感光性塗料Ｓ３のポストベーク条件は２３０℃、３０分間とした。
一方、対向電極基板として、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 １００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み０．７ｍｍ）を準備し定法にしたがって洗浄した。

次に、ＩＴＯ電極間距離が５〜１５μｍの範囲となるように、上述のように樹脂材料層を形成したガラス基板と対向電極基板とを対向させ、周辺部をシール部材により封止し、両基板間に液晶（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。
尚、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。

（２）不純物強制抽出処理と電圧保持率の測定
上記の（１）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、樹脂部材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、下記の条件で電圧保持率を測定し、結果を下記の表１に示した。
（電圧保持率測定条件）
・ＩＴＯ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 ：１６．６７ｍｓｅｃ

＜カラーフィルタの作製＞
（１）カラーフィルタ試料１
カラーフィルタ用の基板として、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み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、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロムの薄膜（厚み０．１５μｍ）を形成し、このクロム薄膜上に感光性レジストを塗布し、マスク露光、現像、クロム薄膜のエッチングを行ってブラックマトリックスを形成した。

次に、上記組成の３種の着色層用感光性塗料Ｒ１、Ｇ３、Ｂ１を用いて着色層を形成した。すなわち、ブラックマトリックスが形成された上記の基板全面に、赤色パターン用の感光性塗料Ｒ１をスピンコート法により塗布して赤色感光性樹脂層を形成し、プリベーク（９０℃、３分間）を行った。その後、所定の着色パターン用フォトマスクを用いて赤色感光性樹脂層をアライメント露光し、現像液（０．０５％ＫＯＨ水溶液）にて現像を行い、次いで、ポストベーク（２００℃、３０分間）を行って、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に赤色パターン（厚み１．５μｍ）を形成した。

同様に、緑色パターン用の感光性塗料Ｇ３を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に緑色パターン（厚み１．５μｍ）を形成した。さらに、青色パターン用の感光性塗料Ｂ１を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して所定の位置に青色パターン（厚み１．５μｍ）を形成した。
これにより図１に示すような構造のカラーフィルタ（試料１）を得た。ただし、このカラーフィルタのブラックマトリックスは、図１のブラックマトリックス１４と異なり、金属クロムからなる。

（２）カラーフィルタ試料２
着色層用感光性塗料として、上記組成の３種の感光性塗料Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を用いた他は、上記の試料１と同様にしてカラーフィルタ（試料２）を作製した。

（３）カラーフィルタ試料３
着色層用感光性塗料として、上記組成の３種の感光性塗料Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を用い、ポストベーク条件を２３０℃、３０分間とした他は、上記の試料１と同様にしてカラーフィルタ（試料３）を作製した。

（４）カラーフィルタ試料４
上記のカラーフィルタ（試料１）のブラックマトリックスおよび着色層を覆うように上記組成の樹脂保護層用塗料Ｐ１をスピンコート法により塗布し、乾燥して、ポストベーク（２００℃、３０分間）を行うことにより、厚みが１．５μｍの保護層を形成して、図４に示されるような構造のカラーフィルタ（試料４）を得た。

（５）カラーフィルタ試料５
上記のカラーフィルタ（試料１）のブラックマトリックスおよび着色層を覆うように上記組成の樹脂保護層用塗料Ｐ２をスピンコート法により塗布し、乾燥して、ポストベーク（２３０℃、３０分間）を行うことにより、厚みが１．５μｍの保護層を形成して、図４に示されるような構造のカラーフィルタ（試料５）を得た。

（６）カラーフィルタ試料６
上記のカラーフィルタ（試料１）のブラックマトリックスおよび着色層を覆うように上記組成の樹脂保護層用塗料Ｐ３をスピンコート法により塗布し、乾燥して、ポストベーク（２００℃、３０分間）を行うことにより、厚みが１．５μｍの保護層を形成して、図４に示されるような構造のカラーフィルタ（試料６）を得た。

（７）カラーフィルタ試料７
上記のカラーフィルタ（試料５）の保護層を覆うように上記組成の樹脂柱状凸部用感光性塗料Ｓ１をスピンコート法により塗布し、プレベーク（１００℃、３分間）を行った。その後、所定の柱状凸部用フォトマスクを用いて露光し、現像液（０．０１％ＫＯＨ水溶液）にて現像を行い、次いで、ポストベーク（２００℃、３０分間）を行って、高さ５μｍの柱状凸部を複数形成して、図５に示されるような構造のカラーフィルタ（試料７）を得た。

（８）カラーフィルタ試料８
樹脂柱状凸部用感光性塗料として、上記組成の樹脂感光性塗料Ｓ２を用い、ポストベーク条件を２３０℃、３０分間とした他は、上記の試料７と同様にして、カラーフィルタ（試料８）とした。

（９）カラーフィルタ試料９
樹脂柱状凸部用感光性塗料として、上記組成の樹脂感光性塗料Ｓ３を用いた他は、上記の試料７と同様にして、カラーフィルタ（試料９）とした。

＜液晶表示装置の作製＞
上記の各カラーフィルタ（試料１〜９）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１００ｍｍ×１００ｍｍ、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）により形成して、対向電極基板を作製した。

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、乾燥して配向層（厚み０．０７μｍ）を設け、配向処理を施した。
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（試料１〜９）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。

＜液晶表示装置の評価＞
作製した９種の液晶表示装置（試料１〜９）について、下記２種の高温高湿下での長時間表示を行い、下記の基準で表示品質を評価して結果を下記の表２に示した。

（画像表示条件）
・５０℃、６０％ＲＨの条件下で２００時間連続
・８０℃、６０％ＲＨの条件下で５００時間連続

（表示品質の評価基準）
○：焼付き及び白ムラがなく表示品質が極めて良好
×：焼付き及び白ムラがみられ、表示不良現象が認められる

表２に示されるように、試料２〜５、７、８の各液晶表示装置は、構成するカラーフィルタがいずれも、液晶層と直接に接触する位置、あるいは、配向層や透明電極を介して液晶層の最近傍に位置する樹脂部材が、液晶と接触状態で不純物強制抽出処理を施し、その樹脂部材を介して上記液晶に印加された電圧の保持率を８０％以上に保つ本発明のカラーフィルタであるため、５０℃、６０％ＲＨの条件下で２００時間連続の画像表示を行っても、表示不良現象が生じないものであった。

また、試料３、５、８の各液晶表示装置は、構成するカラーフィルタがいずれも、液晶層と直接に接触する位置、あるいは、配向層や透明電極を介して液晶層の最近傍に位置する樹脂部材が、液晶と接触状態で不純物強制抽出処理を施し、その樹脂部材を介して上記液晶に印加された電圧の保持率を９０％以上に保つ本発明のカラーフィルタであるため、更に厳しい条件での画像表示（８０℃、６０％ＲＨの条件下で５００時間連続で画像表示）を行っても、表示不良現象が生じないものであった。

これに対し、試料１の液晶表示装置では、電圧保持率が８０％未満の緑色パターンが液晶層と直接に接触し、また、試料６の液晶表示装置では、電圧保持率が８０％未満の樹脂保護層が液晶層と直接に接触し、さらに、試料９の液晶表示装置では、電圧保持率が８０％未満の柱状凸部が液晶層と直接に接触するので、共に焼付き及び白ムラがみられ、表示不良現象が認められた。

表示品質に優れた液晶表示装置と、これに用いるカラーフィルタの製造の有用である。

本発明のカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法の適用対象となるカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。 不純物強制抽出処理と電圧保持率測定を行うための測定用液晶セルの構成を説明するための図である。 本発明のカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法の適用対象となるカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。 本発明のカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法の適用対象となるカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。 本発明のカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法の適用対象となるカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１１，１１′，２１，２１′，３１…カラーフィルタ
１２，２２，３２…基板
１３…樹脂着色層
１４，１４′，２４，３４…ブラックマトリックス
１５…着色膜
１５′…樹脂着色層
２５，３５…着色層
２６，３６…透明保護層
３７…樹脂柱状凸部
５０…測定用液晶セル
５３，５６…ＩＴＯ電極
５７…樹脂部材層
５８…液晶

Claims (4)

1. 液晶表示装置に用いるカラーフィルタを構成する樹脂部材であって、液晶に対して最近傍の位置となり得る樹脂着色層、該樹脂着色層を被覆する樹脂保護層、樹脂柱状凸部を形成するための樹脂部材の選定方法において、
   ガラス基板の表面に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる電極を設けた１組のＩＴＯ基板の一方のＩＴＯ基板のＩＴＯ電極上に選定対象となる樹脂部材層を形成し、その後、ＩＴＯ電極間距離が５〜１５μｍの範囲となるように両ＩＴＯ基板を対向させ、周辺部をシール部材により封止し、両ＩＴＯ基板間に液晶を封入して測定用液晶セルを作製し、該測定用液晶セルごとオーブン中で１０５℃、２．５時間放置することにより加熱処理を施して前記樹脂部材層に対して不純物強制抽出処理を行い、次いで、室温に戻した後、下記の測定条件で電圧保持率を測定し、測定した電圧保持率が９０％以上となる樹脂部材を良品として選定するものであり、前記液晶は、不純物強制抽出処理前の状態において、前記測定用液晶セルで測定した電圧保持率が９５％以上である液晶とすることを特徴としたカラーフィルタ用樹脂部材の選定方法。
   （電圧保持率の測定条件）
   ・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 ：１６．６７ｍｓｅｃ
2. 請求項１に記載の選定方法によって良品として選定された樹脂部材を用いて、基板上に複数色からなる樹脂着色層を所定のパターンで形成することを特徴としたカラーフィルタの製造方法。
3. 基板上に複数色からなる着色層を所定のパターンで形成し、次いで、請求項１に記載の選定方法によって良品として選定された樹脂部材を用いて、少なくとも前記着色層を覆うように透明な樹脂保護層を形成することを特徴としたカラーフィルタの製造方法。
4. 請求項１に記載の選定方法によって良品として選定された樹脂部材を用いて、前記樹脂保護層上の複数の所定部位に透明な樹脂柱状凸部を形成することを特徴とした請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法。

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