JP2003035812A - カラーフィルタとその製造方法、該カラーフィルタを用いた液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明基板上に形成したブラックマトリクスの
開口部に硬化型インクを付与してカラーフィルタを製造
する方法において、混色を防止すると同時に、開口部内
にインクを均一に拡げて色ムラや白抜けのない着色部を
形成する。 【解決手段】 透明基板上に黒色樹脂組成物を仮硬化し
て撥インク性を有するブラックマトリクスパターンを形
成し、該パターンに基板裏面から紫外線を照射して該パ
ターンの側面及び裏面の耐溶剤性を向上させた後、該パ
ターンの開口部に熱硬化型インクを付与し、加熱処理を
施して上記パターンの本硬化とインクの硬化を同時に行
い、ブラックマトリクスと着色部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビ、パ
ーソナルコンピュータ、パチンコ遊技台、自動車ナビゲ
ーションシステム、小型テレビ等に使用されるカラー液
晶ディスプレイの構成部材であるカラーフィルタとその
製造方法、及び該カラーフィルタを用いた液晶素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの進歩、
特に携帯用パーソナルコンピュータの進歩に伴い、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
が増加している。しかしながら、さらなる普及のために
は大幅なコストダウンが必要であり、特にコスト的に比
重の高いカラーフィルタのコストダウンが求められてい
る。

【０００３】カラーフィルタの低コストな製造方法とし
て、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成し、イン
クジェット記録装置を用いて該ブラックマトリクスの開
口部にインクを付与して着色部を形成する方法が提案さ
れている。さらに、この方法において、インクが所定の
開口部に良好に充填されて隣接する着色部間でインクが
混じり合う混色が発生しないように、ブラックマトリク
スの構成材料として、インクに濡れにくく、インクをは
じきやすいものが検討されている。

【０００４】例えば、特開平７−３５９１７号公報に
は、インクに対して２０°以上の接触角を有する材料を
用いてブラックマトリクスを形成し、その開口部にイン
クを付与する方法が提案されている。また、特開平７−
３５９１５号公報には、ブラックマトリクス材料とし
て、水に対して４０°以上の接触角を有する材料が提案
されている。さらに、特開平６−３４７６３７号公報に
は、基板、インク、ブラックマトリクスの各材料の臨界
表面張力を、基板面＞インク＞ブラックマトリクス面と
し、ブラックマトリクス面＜３５ｄｙｎｅ／ｃｍ、基板
面≧３５ｄｙｎｅ／ｃｍ、インクは両者から５ｄｙｎｅ
／ｃｍ以上の差を有するように設定することが提案され
ている。これらの例ではいずれもブラックマトリクスの
材料として、撥インク性を持たせるために、フッ素化合
物やケイ素化合物といった撥水剤を含ませる方法が提案
されている。また、特開平４−１２１７０２号公報に
は、基板と逆の親媒性を有する堤を形成し、その間にイ
ンクを注入する方法が提案されているが、材料について
は詳しく開示されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法のように、ブラックマトリクスに撥水剤であるフッ
素化合物やケイ素化合物を含有させると、ブラックマト
リクス形成工程の最終工程であるポストベーク（本硬
化）の際に、ブラックマトリクス材料中の撥水剤が蒸発
し、ブラックマトリクス開口部に露出したガラス基板表
面に薄く付着する。また、撥水剤を用いていない場合で
あっても、ブラックマトリクス材料中の低分子の有機物
が蒸発し、同様にガラス基板表面に付着する。いずれの
場合も、ガラス基板表面が撥インク性を示すようにな
り、ブラックマトリクスの開口部にインクを付与した際
に、ガラス基板表面とインクとの付着性が悪くなり、開
口部内にインクが均一に拡がらず、白抜けや色ムラを発
生する恐れがある。

【０００６】また、ブラックマトリクス表面が撥インク
性を有するために、着色部形成後に表面に形成される保
護層や透明導電膜の密着性が悪くなるという問題があっ
た。

【０００７】さらに、ブラックマトリクス中に撥水剤が
含まれる場合、該撥水剤が液晶素子の製造工程中の熱プ
ロセスにおいて蒸発し、素子に影響を与えるという問題
があった。

【０００８】特開平１０−１０４４２０号公報には、上
記撥水剤の問題を解決する方法として、ブラックマトリ
クスの本硬化前の仮硬化状態においてインクを付与し、
その後、ブラックマトリクスの本硬化とインクのキュア
とを同時に行う方法が開示されている。当該方法では、
インク付与時にブラックマトリクス上面には撥インク性
を持たせて混色を防止すると同時に、ブラックマトリク
スの開口部に露出した基板表面では親インク性を持たせ
て良好にインクを該開口部内に拡げ、均一な着色部を形
成することができる。しかしながら、当該方法において
は用いられるインクの種類が制限されるという問題があ
った。

【０００９】本発明の課題は、上記公報に記載された方
法をさらに改良し、使用するインクの制限をなくして、
欠陥やムラがなく、コントラストの高いカラーフィルタ
を製造し、該カラーフィルタを用いてより安価にカラー
表示の液晶素子を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、透明基
板上に複数の開口部を有する遮光層と、該遮光層の開口
部を埋める着色部とを少なくとも備えたカラーフィルタ
の製造方法であって、透明基板上に、黒色樹脂組成物を
仮硬化してなる撥インク性を有する遮光層パターンを形
成する工程と、上記遮光層パターンに透明基板の裏面か
ら活性エネルギー線を照射する工程と、上記遮光層パタ
ーンの開口部に硬化型インクを付与する工程と、上記硬
化型インクを硬化させて着色部を形成すると同時或いは
個別に上記遮光層パターンを本硬化させて遮光層を形成
する工程と、を少なくとも備えたことを特徴とするカラ
ーフィルタの製造方法である。

【００１１】上記本発明において、上記黒色樹脂組成物
の撥インク性が、仮硬化後より本硬化後の方が低いこ
と、上記黒色樹脂組成物が感光性を有すること、上記遮
光層パターンの開口部に硬化型インクを付与する工程
が、インクジェット方式によること、上記硬化型インク
が熱硬化型であること、上記着色部上に保護層を形成す
ること、を好ましい態様として含むものである。

【００１２】本発明の第二は、透明基板上に複数の開口
部を有する遮光層と、該遮光層の開口部を埋める着色部
とを少なくとも備え、上記本発明のカラーフィルタの製
造方法により製造されたことを特徴とするカラーフィル
タであり、第三は、一対の基板間に液晶を挟持してな
り、一方の基板が、上記本発明のカラーフィルタを用い
て構成されたことを特徴とする液晶素子である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、前記したブラックマト
リクスが仮硬化の状態でインクを付与する方法におい
て、さらに、インクの付与に先立って、仮硬化のブラッ
クマトリクスに基板裏面より活性エネルギー線を照射す
ることで、ブラックマトリクス裏面及び側面の表層部を
硬化させて耐溶剤性を向上させたことに特徴を有する。

【００１４】本発明の如く、ブラックマトリクスの開口
部にインクを付与して着色部を形成するカラーフィルタ
の製造方法においては、インクがブラックマトリクスを
乗り越えて隣接する開口部に付与された異なる色のイン
クと混色しないために、ブラックマトリクスがインクに
濡れにくいこと、即ち、ブラックマトリクスの表面エネ
ルギーがインクの表面エネルギーよりも小さいことが必
要である。一方、インクがブラックマトリクスの開口部
内に良好に拡がり、均一な膜厚で良好なコントラストの
着色部を得るためには、該開口部内に露出した基板表面
がインクに十分に濡れやすいこと、即ち、該基板表面の
表面エネルギーが、インクの表面エネルギーよりも大き
いことが必要である。従って、インクに対する濡れ性
が、ブラックマトリクス表面と、基板表面とである程度
差があることが必要である。また、該濡れ性は、表面エ
ネルギーや水に対する濡れ性で表すことができる。

【００１５】本発明においては、インクの付与を、ブラ
ックマトリクスの本硬化の前の仮硬化状態で行うため、
ブラックマトリクス表面の撥インク性が高く、また、ブ
ラックマトリクスの開口部に露出した基板表面には、ブ
ラックマトリクスに含まれる撥インク成分や有機成分が
付着していないので、ブラックマトリクスの本硬化後よ
りも撥インク性が低い。従って、ブラックマトリクス表
面と基板表面とで撥インク性の差（表面エネルギーの
差）が大きく、上記したインクの混色防止と均一な着色
部の形成を図ることができる。

【００１６】さらに、本発明では、基板の裏面から拡散
板を介して活性エネルギー線を照射することによって、
仮硬化状態のブラックマトリクスのインクに接触する側
面の表面層を硬化させて耐溶剤性を向上させることによ
り、使用するインクの制限がなくなり、エチレングリコ
ールやジエチレングリコール、イソプロピルアルコール
等を溶剤成分として含むインクも良好に使用することが
できる。

【００１７】尚、本発明においては、隣接する着色部間
を遮光する部材として、開口部が二次元状に配置するブ
ラックマトリクス以外にも、ストライプ状の開口部を平
行配置したブラックストライプも用いることができる。

【００１８】また、本発明において、ブラックマトリク
スやブラックストライプといった遮光層の本硬化とは、
パターン化された遮光層を加熱処理して基板表面に強固
に密着させ、また、重合率を上げることにより耐久性を
向上させて液晶素子のカラーフィルタとしての使用に耐
えうる遮光層を形成する処理をいう。当該加熱処理温度
は、用いる遮光層材料により異なるが、通常１５０〜２
５０℃程度である。

【００１９】また、遮光層パターンの仮硬化とは、遮光
層材料である黒色樹脂組成物が基板表面に付着している
状態であって、樹脂成分を溶解するために用いた溶剤の
一部が蒸発した状態を示す。上記本硬化処理のような、
加熱処理を行っていないため、本硬化後のような実用的
な膜強度を有するには至っていない。通常、樹脂成分を
溶解する溶剤としては、膜のレベリング性を向上させる
ための高沸点溶剤と、樹脂を溶解させて塗工時の粘度を
最適範囲に調整するための希釈剤としての低沸点溶剤を
併用する。本発明でいう仮硬化状態とは、この溶剤が遮
光層パターンに残留している割合として、容積比率で５
〜２０％程度である。

【００２０】本発明において、遮光層はインク付与時の
仮硬化状態において撥インク性を示していればよいが、
本硬化後に撥インク性が低下するような材料で形成して
おくと、後工程で形成する保護層或いは透明導電膜の密
着性が向上するため好ましい。

【００２１】以下、本発明のカラーフィルタの製造方法
を図１に沿って説明する。

【００２２】図１は本発明のカラーフィルタの製造方法
の好ましい一実施形態の工程図であり、図中１は透明基
板、２はブラックマトリクスパターン、３は拡散板、４
は硬化型インク、５は着色部、６はブラックマトリク
ス、７は保護層である。尚、図１の（ａ）〜（ｄ）はそ
れぞれ、下記工程（ａ）〜（ｄ）に対応する断面模式図
である。

【００２３】工程（ａ） 透明基板１上に、撥インク性を有する黒色樹脂組成物を
仮硬化してなるブラックマトリクスパターン２を形成す
る。透明基板１としては、一般にガラスが用いられる
が、カラーフィルタの透明性を損なわず、強度等必要な
特性を備えたものであれば、プラスチック等も用いるこ
とができる。

【００２４】また、図１においては、開口部が二次元状
に配置したブラックマトリクスパターン２を示したが、
本発明において遮光層パターンはこれに限らず、ストラ
イプ状の開口部が平行に配置したブラックストライプパ
ターンでも良い。

【００２５】本発明においてブラックマトリクス６を形
成する材料としては、仮硬化後の水に対する接触角が７
０°以上で、本硬化によって該接触角が低下するような
ものが好ましい。このような、仮硬化状態では接触角が
高く、本硬化によって大幅に接触角が低下するような材
料を用いることにより、インク付与時にはブラックマト
リクスパターン２が確実に混色を防止し、且つ、本硬化
後の後工程で形成する保護層や透明導電膜とブラックマ
トリクス６との密着性を向上させることができる。

【００２６】通常、ブラックマトリクス形成材料に含ま
れている撥水剤や未反応物（例えば光開始剤やモノマー
成分）、透明基板１との密着性を上げるために添加され
るシランカップリング剤、溶媒としての有機溶剤等は、
ブラックマトリクスパターン２の本硬化の加熱工程で蒸
発し、開口部に露出した透明基板１の表面の撥インク性
を上げてインクの濡れ性を悪化させる。本発明において
は、本硬化の前にインクを付与するため、これらの材料
成分が透明基板１表面を汚染することが無く、インク付
与時にその撥インク性のみを利用することができる。特
に、本発明にかかるブラックマトリクスパターン２に
は、撥インク性を高めるために撥水剤を添加することも
できるが、本硬化後の撥インク性を低下させて保護層や
透明導電膜の形成を容易にする上で、撥水剤は添加しな
い方が好ましく、仮硬化状態のブラックマトリクスパタ
ーン２の撥インク性を向上させるためには、側鎖にメチ
ル基等の後工程で分解を起こし易い基を有する樹脂を用
いることが好ましい。

【００２７】本発明にかかるブラックマトリクスパター
ン２を形成するために用いる黒色樹脂組成物は黒色の顔
料或いは染料を含み、形成工程上感光性であることが好
ましく、ＵＶレジストやＤＥＥＰ−ＵＶレジスト、紫外
線硬化型樹脂を用いることができる。ＵＶレジストとし
ては、環化ポリイソプレン−芳香族ビスアジド系レジス
ト及びフェノール樹脂−芳香族アジド化合物系レジスト
等のネガ型レジスト、ノボラック樹脂−ジアゾナフトキ
ノン系レジスト等のポジ型レジストを挙げることができ
る。また、ＤＥＥＰ−レジストとしては、ポジ型レジス
トとして、例えばポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レンスルホン、ポリヘキサフルオロブチルメタクリレー
ト、ポリメチルイソプロペニルケトン及び臭素化ポリ１
−トリメチルシリルプロペン等の放射線分解型ポリマー
レジスト、コール酸ｏ−ニトロベンジルエステル類等の
溶解抑制系ポジ型レジスト等；ネガ型レジストとして、
ポリビニルフェノール−３，３’−ジアジドジフェニル
スルホン及びポリメタクリル酸グリシジル等を挙げるこ
とができる。さらに、紫外線硬化型樹脂として、ベンゾ
フェノン及びその置換誘導体、ベンゾイン及びその置換
誘導体、アセトフェノン及びその置換誘導体、ベンジル
等のオキシム系化合物等の中から選ばれる１種または２
種以上の光重合開始剤を２〜１０重量％程度含有した、
ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート及び
ウレタンアクリレート等を挙げることができる。

【００２８】また、特にＵＶレジスト及びＤＥＥＰ−Ｕ
Ｖレジストのネガ型レジスト及び紫外線硬化型樹脂は、
本硬化後より仮硬化後の方が撥インク性が高く、本硬化
後に撥インク性が低下するので好ましい。

【００２９】また、本発明で用いられる黒色樹脂組成物
は、透明基板１上に塗布する際には前述した低沸点溶剤
と高沸点溶剤からなる溶媒に分散されている。低沸点溶
剤としては、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメ
チルエーテル（ＰＧＭＥ）等が挙げられる。また、高沸
点溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエー
テルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、エチルセロソルブアセ
テート（ＥＣＡ）、３−メトキシブチルアセテート（Ｍ
ＢＡ）等が挙げられる。かかる混合溶剤において、高沸
点溶剤が５０重量％以上を占める割合で用いられる。

【００３０】また、黒色樹脂組成物に含有させる黒色顔
料としては、カーボンブラックや黒色有機顔料が好まし
い。

【００３１】上記した黒色樹脂組成物は、透明基板１上
に、スピンコーター、ダイコーター、ディップコートな
どの方法により塗布し、加熱処理或いは減圧乾燥処理等
を行い、樹脂組成物中の溶剤の一部を蒸発させて仮硬化
状態とし、感光性であれば所定のパターンを有するフォ
トマスクと樹脂組成物の感光性に応じた波長の露光装置
を用いてパターン露光する。次いで、ネガ型であれば露
光時にマスクで遮光された部分を、ポジ型であれば露光
された部分を、現像液で溶出し、透明基板１表面を露出
させ、ブラックマトリクスパターン２を得る。引き続
き、現像液を洗い流すためにリンスを行い、スピン乾燥
やエアナイフ等で簡単に乾燥させる。ブラックマトリク
スパターン２の開口部に露出した透明基板１表面は、こ
の現像工程における洗浄操作で清浄な面となっている。

【００３２】尚、ブラックマトリクスパターン２の厚さ
としては、隔壁作用及び遮光作用を考慮すると０．５μ
ｍ以上が好ましく、通常は１μｍ程度である。

【００３３】工程（ｂ） 拡散板３を介して、透明基板１の裏面から活性エネルギ
ー線を照射することにより、透明基板１に接しているブ
ラックマトリクスパターン２の裏面及び側面の表層部を
硬化させる。活性エネルギー線としては、紫外線が好ま
しく用いられる。

【００３４】工程（ｃ） ブラックマトリクスパターン２の開口部を被着色部とし
て、硬化型インク４を該開口部に付与する。インク４の
付与方法としては、オフセット印刷、グラビア印刷、ス
クリーン印刷等の一般の印刷法等を用いることができる
が、特に、インクジェット記録装置を用いたインクジェ
ット方式では、版を用いないため高精度にインク４を付
与することができるため、好ましい。尚、本発明におい
て用いられるインクジェット方式としては、エネルギー
発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット
（登録商標）タイプ、或いは、圧電素子を用いたピエゾ
ジェットタイプ等が使用可能であり、着色面積及び着色
パターンは任意に設定することができる。

【００３５】本発明において用いられる硬化型インク４
は、ブラックマトリクスパターン２上ではじかれやす
く、開口部内においては濡れやすいものを適宜選択して
使用する。表面エネルギー（表面張力）としては、通常
０．０３〜０．０７Ｎ／ｍである。このようなインク４
は、染料系、顔料系のいずれでも良く、溶媒に関しては
ブラックマトリクスパターン２の側面の耐溶剤性が改善
されているため、通常用いられる範囲で特に制限はな
い。また、本インク４には、バインダー成分が含まれて
おり、具体的には熱硬化型で硬化時の温度条件が、ブラ
ックマトリクスパターン２の本硬化の温度条件と近いも
のが、該本硬化と当該インク４の硬化処理を同時に行う
ことができるため、好ましい。具体的には、アクリル系
樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、エンチオー
ル系樹脂等が挙げられる。また、要求されるプロセス温
度に応じて、上記樹脂に芳香族アミン系化合物、酸無水
物等を導入したものも使用可能である。

【００３６】さらに、上記成分の他に必要に応じて所望
の特性を持たせるために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤
等を用いることができる。

【００３７】工程（ｄ） ブラックマトリクスパターン２に加熱処理を施して本硬
化させ、ブラックマトリクス６を得る。さらに、該処理
の前或いは後に硬化型インク４を熱処理或いは光照射等
必要な処理により硬化させ、着色部５を得る。尚、硬化
型インク４が前記したように熱処理により硬化する場合
には、当該硬化処理をブラックマトリクスパターン２の
本硬化と同時に行うことができる。

【００３８】さらに、必要に応じて着色部５上に保護層
７を形成し、本発明のカラーフィルタを得る。

【００３９】次に、図２に本発明の液晶素子の一実施形
態の断面模式図を示す。本実施形態は、図１の工程によ
り得られた本発明のカラーフィルタを用いて、ＴＦＴ型
カラー液晶素子を構成した例である。図中、８は共通電
極、１１は対向基板、１２は画素電極、１３，１４は配
向膜、１５は液晶であり、図１と同じ部材には同じ符号
を付して説明を省略する。

【００４０】カラー液晶素子は、一般的にカラーフィル
タ側の基板１と対向基板１１とを合わせ込み、液晶１５
を封入することにより形成される。液晶素子の一方の基
板１１の内側に、ＴＦＴ（不図示）と画素電極１２がマ
トリクス状に形成されている。また、カラーフィルタ側
の基板１の内側には、画素電極１２に対向する位置に、
Ｒ、Ｇ、Ｂが配列するように、カラーフィルタの着色部
５が形成され、その上に透明な共通電極８が形成され
る。さらに、両基板の面内には配向膜１３、１４が形成
されており、液晶分子を一定方向に配列させている。こ
れらの基板は、スペーサー（不図示）を介して対向配置
され、シール材（不図示）によって貼り合わされ、その
間隙（２〜５μｍ程度）に液晶１５が充填される。

【００４１】上記液晶素子は、透過型の場合には、基板
１１及び画素電極１２を透明素材で形成し、それぞれの
基板の外側に偏光板を接着し、一般的に蛍光灯と散乱板
を組み合わせたバックライトを用い、液晶化合物をバッ
クライトの光の透過率を変化させる光シャッターとして
機能させることにより表示を行う。また、反射型の場合
には、基板１１或いは画素電極１２を反射機能を備えた
素材で形成するか、或いは、基板１１上に反射層を設
け、透明基板１の外側に偏光板を設け、カラーフィルタ
側から入射した光を反射して表示を行う。

【００４２】また、本発明の液晶素子においては、本発
明のカラーフィルタを用いて構成されていれば、他の部
材については従来の技術をそのまま用いることができる
ことは言うまでもない。

【００４３】

【実施例】（実施例１）ガラス基板を２％水酸化ナトリ
ウム水溶液を用いてアルカリ超音波洗浄し、次いでＵＶ
オゾン処理をした後、ガラス基板上に、カーボンブラッ
クを含有したレジスト材（新日鐵化学社製ブラックマト
リクス用ネガ型レジストインク「Ｖ−２５９ ＢＫ−７
３９Ｐ」）を、スピンコータで膜厚１μｍになるよう塗
布した。この基板を減圧乾燥機で乾燥し（最終到達圧：
１３３Ｐａ）、レジストを仮硬化させた。

【００４４】ＤＥＥＰ−ＵＶ露光装置を使用し、所定の
パターンマスクを用いてプロキシミティ露光し、続いて
無機アルカリ水溶液の現像液でスピン現像機を用いて現
像し、さらに純水でリンス処理し、現像液を完全に除去
し、基板をスピン乾燥機を用いて簡単に乾燥し、仮硬化
状態のブラックマトリクスパターンを得た。

【００４５】上記ブラックマトリクスパターンの形成さ
れたガラス基板の裏面から拡散板を通して、ＵＶ光（ピ
ーク波長３６５ｎｍ）を３００ｍＪ／ｃｍ^２照射した。
この状態で、ブラックマトリクスパターン表面の水に対
する接触角を測定したところ、８５°と濡れにくい状態
となっていた。また、ブラックマトリクスパターンの開
口部に露出したガラス基板表面の水に対する接触角は２
０°前後であった。

【００４６】次に、インクジェット記録装置を用い、
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの染料系硬化型インクを上記ブラッ
クマトリクスパターンの開口部に付与した。このインク
はＲ、Ｇ、Ｂのいずれかの染料〔Ｒ：Ｃ．Ｉ．アシッド
３５とＣ．Ｉ．アシッドイエロー２３の１１：３（重量
比）混合物、Ｇ：Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９とＣ．Ｉ．
アシッドイエロー２３の１１：３（重量比）混合物、
Ｂ：Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９とＣ．Ｉ．アシッドレッ
ド３５の１１：３（重量比）混合物〕をアクリル−シリ
コーングラフトポリマーを主成分とする自己架橋熱硬化
型樹脂（東亜合成社製「サイマックＵＳ−４５０」）に
分散させ、溶剤（エチレングリコール、ジエチレングリ
コール、イソプロピルアルコール）及び純水に溶解させ
たものであり、表面エネルギーは０．０５Ｎ／ｍであっ
た。尚、各インクの組成は、染料：５重量部、エチレン
グリコール：５重量部、ジエチレングリコール：５重量
部、イソプロピルアルコール：３重量部、純水：８２重
量部である。インクを付与した基板をクリーンオーブン
中で２２０℃で６０分間加熱し、ブラックマトリクスパ
ターンの本硬化及びインクの硬化を行い、本発明のカラ
ーフィルタを得た。

【００４７】得られたカラーフィルタを検査したとこ
ろ、各着色部はブラックマトリクスの開口部を均一に覆
い、にじみやはみ出し、混色や白抜けなどの欠陥は認め
られなかった。

【００４８】その後、上記カラーフィルタ上にオーバー
コート剤（ＪＳＲ社製「オプトマーＳＳ６６９９Ｇ」）
を用いて保護層を形成し、その表面に透明導電膜を成膜
したが、いずれも密着性に優れ不具合は生じなかった。
このカラーフィルタを用いて、常法により図２に示した
液晶素子を構成したところ、欠陥のない色特性に優れた
カラー表示が得られた。

【００４９】（実施例２）ガラス基板を２％水酸化ナト
リウム水溶液を用いてアルカリ超音波洗浄し、次いでＵ
Ｖオゾン処理をした後、カーボンブラックを含有したレ
ジスト材（富士フィルムオーリン社製ブラックマトリク
ス用ネガ型レジストインク「カラーモザイクＣＫ−Ｓ１
７１Ｘ」）を、スピンコーターで膜厚１μｍになるよう
塗布した。これをホットプレートで１２０℃で１２０秒
間加熱し、仮硬化させた。

【００５０】次いで、ｉ線露光装置を使用し、所定のパ
ターンマスクを用いて上記レジストをプロキシミティ露
光し、無機アルカリ水溶液の現像液に浸漬して現像を行
った後、純水を高圧噴射し、リンス処理を行いつつパタ
ーンを完全な形にして、仮硬化状態のブラックマトリク
スパターンを得た。引き続き、当該基板をスピン乾燥機
を用いて簡単に乾燥させた後、上記ｉ線露光装置を使用
し、実施例１と同様にガラス基板の裏面から拡散板を介
して露光を行った。この状態でブラックマトリクスパタ
ーン表面の水に対する接触角を測定したところ、８７°
と濡れにくい状態であった。また、ブラックマトリクス
パターンの開口部に露出したガラス基板表面の水に対す
る接触角は２２°であった。

【００５１】次に、インクジェット記録装置を用い、
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの染料系硬化型インクを上記ブラッ
クマトリクスパターンの開口部に付与した。このインク
はＲ、Ｇ、Ｂのいずれかの染料（Ｒ：Ｃ．Ｉ．アシッド
レッド１１８、Ｇ：Ｃ．Ｉ．アシッドグリーン２５、
Ｂ：Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１１３）をヒドロキシプロ
ピルセルロース（日本曹達社製「ＨＰＣ−Ｌ」）に分散
させ、溶剤（エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、イソプロピルアルコール）及び純水に溶解させたも
のであり、表面エネルギーは０．０４８Ｎ／ｍであっ
た。尚、各インクの組成は、染料：５重量部、エチレン
グリコール：５重量部、ジエチレングリコール：５重量
部、イソプロピルアルコール：３重量部、純水：８２重
量部である。インクを付与した基板をクリーンオーブン
中で２２０℃で６０分間加熱し、ブラックマトリクスパ
ターンの本硬化及びインクの硬化を行い、本発明のカラ
ーフィルタを得た。

【００５２】得られたカラーフィルタを検査したとこ
ろ、各着色部はブラックマトリクスの開口部を均一に覆
い、にじみやはみ出し、混色や白抜けなどの欠陥は認め
られなかった。

【００５３】その後、上記カラーフィルタ上に実施例１
と同様にして保護層を形成し、その表面に透明導電膜を
成膜したが、いずれも密着性に優れ不具合は生じなかっ
た。このカラーフィルタを用いて、常法により図２に示
した液晶素子を構成したところ、欠陥のない色特性に優
れたカラー表示が得られた。

【００５４】（比較例１）実施例１と同様にしてガラス
基板上にカーボンブラックを含有するレジスト材の塗
布、パターン露光、現像、リンスの一連の工程を行い、
ブラックマトリクスパターンを形成した後、インクを付
与する前にクリーンオーブン中で２２０℃で６０分間加
熱し、本硬化してブラックマトリクスを形成した。この
状態で、ブラックマトリクス表面及びブラックマトリク
スの開口部に露出したガラス基板表面の水に対する接触
角は、それぞれ７５°、６８°であり、開口部内のガラ
ス基板表面の撥インク性が高くなっており、また、ブラ
ックマトリクス表面との表面エネルギーの差も小さかっ
た。

【００５５】上記ブラックマトリクスの開口部に、実施
例１にインクを付与したところ、開口部内のガラス基板
表面でインクがはじかれ、開口部内に均一に濡れ拡がら
なかった。

【００５６】（比較例２）実施例１で用いたレジスト材
にフッ素化合物撥水剤（住友３Ｍ社製「フロラードＦＣ
４３０」）を１重量％添加した以外は比較例１と同様に
して本硬化したブラックマトリクスを得た。この状態
で、ブラックマトリクス表面及びブラックマトリクスの
開口部に露出したガラス基板表面の水に対する接触角
は、それぞれ８８°、７８°であり、いずれも撥インク
性が高くなっていた。

【００５７】上記ブラックマトリクスの開口部に、Ｒ、
Ｇ、Ｂそれぞれの染料を含む水系インクを付与したとこ
ろ、開口部内でインクが拡がる前に開口部よりインクが
あふれ、開口部以外にインクが拡がり、開口部内のみに
インクを充填させることができなかった。

【００５８】（比較例３）実施例２で用いたレジスト材
に比較例２で用いたフッ素化合物撥水剤を０．５重量％
添加した以外は比較例１と同様にして本硬化したブラッ
クマトリクスを得た。この状態で、ブラックマトリクス
表面及びブラックマトリクスの開口部に露出したガラス
基板表面の水に対する接触角は、それぞれ８０°、７４
°であり、いずれも撥インク性が高くなっていた。尚、
当該ブラックマトリクスに上記撥水剤を添加しなかった
場合の本硬化後の接触角は７０°以下である。

【００５９】上記ブラックマトリクスの開口部に、Ｒ、
Ｇ、Ｂそれぞれの染料を含む水系インクを付与したとこ
ろ、開口部内でインクがはじかれる部分が観察された。
また、該インクを５０℃で１０分間乾燥した後、９０℃
で３０分、２３０℃で４０分のインク本硬化を行った
後、実施例１と同様の保護層を形成しようとしたが、塗
布したオーバーコート材の加熱硬化を開始した数分後に
ブラックマトリクス表面で該オーバーコート材がはじか
れてしまった。これはブラックマトリクスに内添した撥
水剤がブリードアウトしたためと考えられる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ブラックマトリクスパターンの開口部にインクを付
与した際に、ブラックマトリクスパターン上面では良好
にインクがはじかれるために、ブラックマトリクスパタ
ーンの開口部に速やかにインクが充填され、隣接する開
口部に付与されたインクとの混色が防止される。また、
開口部内においてはインクが良好に濡れ拡がるために、
膜厚が均一で白抜けや色ムラのない着色部が得られる。
さらに、ブラックマトリクスパターンの側面の耐溶剤性
が向上して、インクに用いられる溶剤の制限がないた
め、より優れた着色部を形成することが可能となる。

【００６１】さらに、本発明においては、ブラックマト
リクスに撥水剤を含有させることなく、混色防止を図る
ことができるため、着色部上に形成される保護層や透明
導電膜の密着性が良く、また、液晶素子構成時における
撥水剤の影響を回避することができる。

【００６２】よって、本発明のカラーフィルタを用い
て、よりカラー表示特性に優れた液晶素子を、より安価
に提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施形
態の工程図である。

【図２】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図で
ある。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ ブラックマトリクスパターン ３ 拡散板 ４ 硬化型インク ５ 着色部 ６ ブラックマトリクス ７ 保護層 ８ 共通電極 １１ 対向基板 １２ 画素電極 １３、１４ 配向膜 １５ 液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９ Ｇ０９Ｆ 9/35 9/35 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ Ｆターム(参考） 2C056 FB01 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA11 BA45 BA47 BA48 BA64 BB02 BB07 BB24 BB44 2H091 FA02Y FA35Y FB03 FB04 FC10 FC12 FD04 GA16 LA15 LA30 5C094 AA08 BA43 CA19 CA24 DA13 EA04 EA07 EB02 ED03 ED15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に複数の開口部を有する遮光
   層と、該遮光層の開口部を埋める着色部とを少なくとも
   備えたカラーフィルタの製造方法であって、透明基板上
   に、黒色樹脂組成物を仮硬化してなる撥インク性を有す
   る遮光層パターンを形成する工程と、上記遮光層パター
   ンに透明基板の裏面から活性エネルギー線を照射する工
   程と、上記遮光層パターンの開口部に硬化型インクを付
   与する工程と、上記硬化型インクを硬化させて着色部を
   形成すると同時或いは個別に上記遮光層パターンを本硬
   化させて遮光層を形成する工程と、を少なくとも備えた
   ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 上記黒色樹脂組成物の撥インク性が、仮
   硬化後より本硬化後の方が低い請求項１に記載のカラー
   フィルタの製造方法。
3. 【請求項３】 上記黒色樹脂組成物が感光性を有する請
   求項１または２に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 上記遮光層パターンの開口部に硬化型イ
   ンクを付与する工程が、インクジェット方式による請求
   項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方
   法。
5. 【請求項５】 上記硬化型インクが熱硬化型である請求
   項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方
   法。
6. 【請求項６】 上記着色部上に保護層を形成する請求項
   １〜５のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
7. 【請求項７】 透明基板上に複数の開口部を有する遮光
   層と、該遮光層の開口部を埋める着色部とを少なくとも
   備え、請求項１〜６のいずれかに記載のカラーフィルタ
   の製造方法により製造されたことを特徴とするカラーフ
   ィルタ。
8. 【請求項８】 一対の基板間に液晶を挟持してなり、一
   方の基板が、請求項７に記載のカラーフィルタを用いて
   構成されたことを特徴とする液晶素子。