JP2007256805A - カラーフィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明基板上に形成された遮光用ブラックマトリクスにより画素どうしの間の仕切壁が画成され、該仕切壁は上面と側面とを有し、該仕切壁の上面は撥インク性を有し、該仕切壁の側面は親インク性を有し、該仕切壁で囲まれた画素領域に着色インクが塗工されたカラーフィルタを、容易に低コストで製造できるようにする。
【解決手段】透明基板１０上に親インク性を有する黒色感光性樹脂の塗膜１２を形成し、その塗膜１２の表面に改質処理を施して撥インク性を付与した改質面を形成し、改質面を形成した塗膜１２に対してフォトリソグラフ法によりパターニングを施して不要部分を除去することによって、画素どうしの間の仕切壁１８を画成する遮光用ブラクックマトリクスを形成し、仕切壁１８で囲まれた画素領域にインクジェット法により着色インクを塗工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー液晶ディスプレイ等のカラー表示装置等に用いられるカラーフィルタ及びその製造方法に関する。

近年、カラー液晶ディスプレイ等のカラー表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法として、画素を形成するための着色インクを透明基板上の個々の画素領域にインクジェット方式で塗工する方法が提案されている。

着色インクをインクジェット方式で塗工する際に、塗工対象の画素領域からそれに隣接する別の色の画素領域へ着色インクが流れ込むことがあり、それによって混色という不具合が発生する。これを防止するための手段として、画素どうしの間の境界領域を遮光する遮光用ブラックマトリクスの膜厚を大きくして、その遮光用ブラックマトリクスにより画素どうしの間の仕切壁を画成するということが行われており、また、遮光用ブラックマトリクスに撥インク性を付与することで、着色インクがその遮光用ブラックマトリクスを超えて流動するのを防止するようにしている。

例えば、特許文献１に記載されている技術では、ブラックマトリクスを形成する材料に予め、フッ素系撥水・撥油剤を含有させることによって、パターン形成したブラックマトリクスが撥インク性を持つようにしている。また、特許文献２、特許文献３には、含フッ素化合物及び／または含ケイ素化合物を含有させて撥インク性を持つようにした黒色樹脂でブラックマトリクスを形成することが記載されている。

ブラックマトリクスの膜厚を大きくして画素どうしの間の仕切壁を画成するようにした上で、更に、そのブラックマトリクスが撥インク性を有するものとすれば、塗工対象の画素領域から着色インクが流れ出るのを防止する効果は大きなものとなる。しかしながら、そのようにした場合には、その仕切壁の側面が撥インク性を有するために、塗工対象の画素領域において、その仕切壁の側面で着色インクがはじかれるようになり、それによって、画素を形成する着色インク層の平滑性が著しく悪化し、また、色ムラ及び色抜け（白抜け）等が生じ易いという製造上及び特性上の不具合が生じやすくなる。

この問題を回避するには、仕切壁の上面のみが撥インク性を有し、側面は親インク性を有するようにすればよい。特許文献４には、そのための方法として、仕切壁を形成する材料に撥インク性の低い材料（親インク性の材料）を使用し、その仕切壁の上面のみを撥インク性処理剤で処理する方法と、これとは逆に、仕切壁を形成する材料に撥インク性の高い材料を使用し、その仕切壁の側面のみを親インク性処理剤で処理する方法とが提案されている。

特開平６−３４７６３７号公報 特開平７−３５９１５号公報 特開平７−３５９１７号公報 特開平９−２０３８０３号公報

しかしながら、画素が微細なものであることから、特許文献４に提案されている方法では、仕切壁の上面が撥インク性を有し、側面が親インク性を有するようにするためには、複雑な工程が必要とされ、従って、製造技術上及び製造コスト上の困難が存在する。

本発明の目的は、透明基板上に形成された遮光用ブラックマトリクスにより画素どうしの間の仕切壁が画成され、該仕切壁は上面と側面とを有し、該仕切壁の上面は撥インク性を有し、該仕切壁の側面は親インク性を有し、該仕切壁で囲まれた画素領域に着色インクが塗工されたカラーフィルタを、容易に低コストで製造できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係るカラーフィルタは、透明基板上に形成された遮光用ブラックマトリクスにより画素どうしの間の仕切壁が画成され、該仕切壁は上面と側面とを有し、該仕切壁の上面は撥インク性を有し、該仕切壁の側面は親インク性を有し、該仕切壁で囲まれた画素領域に着色インクが塗工されたカラーフィルタにおいて、前記遮光用ブラックマトリクスが、親インク性を有する黒色樹脂により形成されており、前記仕切壁の上面が、前記黒色樹脂の表面に改質処理を施して撥インク性を付与した改質面から成り、前記遮光パターンの側面が、前記黒色樹脂の露出面から成ることを特徴とする。

また、本発明に係るカラーフィルタの製造方法は、透明基板上に形成された遮光用ブラックマトリクスにより画素どうしの間の仕切壁が画成され、該仕切壁は上面と側面とを有し、該仕切壁の上面は撥インク性を有し、該仕切壁の側面は親インク性を有し、該仕切壁で囲まれた画素領域に着色インクが塗工されたカラーフィルタの製造方法において、透明基板上に親インク性を有する黒色感光性樹脂の塗膜を形成し、前記黒色感光性樹脂の塗膜の表面に改質処理を施して撥インク性を付与した改質面を形成し、前記改質面を形成した前記黒色感光性樹脂の塗膜に対してフォトリソグラフ法によりパターニングを施して不要部分を除去することによって画素どうしの間の仕切壁を画成する遮光用ブラクックマトリクスを形成し、前記仕切壁で囲まれた画素領域にインクジェット法により着色インクを塗工することを特徴とする。

本発明のカラーフィルタおよびその製造方法によれば、透明基板上に親インク性を有する黒色感光性樹脂の塗膜を形成し、その塗膜の表面に改質処理を施した後に、その塗膜にフォトリソグラフ法によりパターニングを施して遮光用ブラックマトリクスを形成するため、インクジェット方式で着色インクを塗工してカラーフィルタを製造するための好適な特性を備えた遮光用ブラックマトリクスを容易に低コストで製造することができ、ひいては、カラーフィルタを容易に低コストで製造することができる。

以下に本発明の好適な実施の形態を図面を用いて説明するが、ただし本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。図１は本発明の好適な実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法の工程を示した模式図である。ここで、本発明に係るカラーフィルタの製造方法の概要を説明しておくと、この製造方法においては、透明基板上に遮光用ブラックマトリクスを形成する。このブラックマトリクスは、画素どうしの間の仕切壁を画成するものであり、仕切壁は上面と側面とを有し、上面は撥インク性を有し、側面は親インク性を有する。これに続いて、仕切壁で囲まれた画素領域にインクジェット法により着色インクを塗工してカラーフィルタを完成する。仕切壁の上面が撥インク性を有するため、塗工対象の画素領域から隣の画素領域へ着色インクが流出して混色が発生することが防止され、一方、仕切壁の側面が親インク性を有するため、塗工対象の画素領域の内部で着色インクがはじかれて色ムラや色抜けが発生するということも回避される。

以上の概要工程手順のうち、上面が撥インク性を有し、側面が親インク性を有する仕切壁を画成するブラックマトリクスを形成する工程が、本発明の重要な特徴を成す工程である。以下に、本発明に係る製造方法を詳細に説明して行く。この製造方法では、先ず、透明基板１０を用意する（図１ａ）。透明基板１０としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等が使用できる。

次に、透明基板１０上に、黒色感光性樹脂の塗膜１２を形成する（図１ｂ）。この黒色感光性樹脂は、ブラックマトリクスを形成する材料となるものである。この黒色感光性樹脂は、黒色遮光材、光開始剤、分散剤、樹脂、及び、溶媒を主成分とする黒色樹脂組成物である。この種の黒色感光性樹脂は、カラーフィルタの製造に際して顔料分散方式のフォトリソグラフ法によってブラックマトリクスのパターン形成を行うために従来より一般的に用いられ、市販もされているものである。特に、市販されているアルカリ現像型の黒色感光性樹脂などは、好適に使用することができ、具体的には、例えば、ＪＳＲ株式会社の製品である「オプティマーＣＲ」や、新日鐵化学株式会社の製品である「アルカリ現像型ブラックレジストインクＶ−２５９ＢＫＩＳ」、それに、東京応化工業株式会社の製品である「ＣＦＰＲ ＢＫ」等を使用することができる。これらアルカリ現像型の黒色感光性樹脂を用いれば、後述する現像工程において、現像液がアルカリ性である為に現像液の濡れ性が極端に低下して現像性を阻害するという事態が発生しないため好都合である。

本発明に用いる黒色感光性樹脂の物性に関する特に重要な点は、その黒色感光性樹脂に対して露光及び現像処理を施した後に、最終的に得られる硬化した黒色樹脂が、親インク性を有するものでなければならないということである。ここで親インク性というのは、カラーフィルタを製造するためにインクジェット方式で画素領域に塗工する着色インクの接触角が３０°未満となるような親インク性である。

黒色感光性樹脂の塗膜１２を透明基板１０上に形成するには、先ず、黒色感光性樹脂を透明基板１０上に所望の厚さに塗布する。塗布方法としては、スピンコート法を用いてもよく、また、スロットダイによるカーテンコート法（この方法は、スピンコート法に対比してスピンレスコート法と称される）を用いてもよく、更にその他の方法を用いることも可能である。ただし、近年、カラー液晶ディスプレイの大型化に伴い、カラーフィルタを形成するガラス基板も大型化する傾向にあり、そのため、多くの場合、塗布方法としてスピンレスコート法を用いると好適な結果が得られる。

続いて、黒色感光性樹脂を塗布した透明基板１０に対して、減圧乾燥工程ないしプレベーク工程を実施して、黒色感光性樹脂に含まれている溶剤を除去する。この溶剤除去が完了した時点では、黒色感光性樹脂の塗膜の表面が粘着性を持たない状態にあり、しかも、その塗膜に対する露光及び現像処理が適切に行える状態にあるようにする必要がある。そのため、減圧乾燥工程ないしプレベーク工程における処理条件は、これら要求を満足できるように設定する。具体的な処理条件は、使用する黒色感光性樹脂の特性によって決まるものであるが、一般的には、減圧乾燥条件としては、到達真空度を１００〜３００Ｐａとすれば、また、プレベーク条件としては、処理温度を７０〜１２０℃、処理時間を１０〜３０分にすれば、良好な結果が得られる。

次に、黒色感光性樹脂の塗膜１２の表面に改質処理を施して撥インク性を付与した改質面を形成する（図１ｃ）。ここで撥インク性というのは、カラーフィルタを製造するためにインクジェット方式で画素領域に塗工する着色インクの接触角が３０°以上で６０°以下となるような撥インク性である。もし、付与した撥インク性が弱すぎ、この接触角が３０°以下であったならば、完成したブラックマトリクスにより画成される画素どうしの間の仕切壁の上面が、着色インクを十分にはじくことができないために、塗工対象の画素領域から隣の画素領域へ着色インクが流出して混色が発生するおそれが生じる。一方、もし、付与した撥インク性が強すぎ、この接触角が６０°以上であったならば、後に説明する現像工程において、黒色感光性樹脂の塗膜１２の表面の現像液に対する撥液性が強すぎるために、黒色感光性樹脂の塗膜１２の現像が均一に出来なくなるという問題が生じるおそれがある。尚、この着色インクに対する接触角は、着色インクに使用している溶剤の接触角で置き換えても構わない。

撥インク性を付与するための改質処理は、黒色感光性樹脂の塗膜１２の表面に対して、導入ガスにフッ素またはフッ素化合物を含有するガスを用いたプラズマ処理を施してフルオロアルキル化合物を含有する改質面を形成するという方法を用いる。このプラズマ処理は、減圧雰囲気下でプラズマ照射をする減圧プラズマ処理として行うこともでき、また、大気圧雰囲気下でプラズマ照射をする大気圧プラズマ処理として行うこともできるが、大気圧プラズマ処理には、基板を減圧チャンバーに投入する為の設備的な負荷やスループットの低下が生じないという利点があることから、通常は大気圧プラズマ処理として行うことが好ましい。

より具体的には、改質処理のためのプラズマ処理を行う際には、プラズマ処理炉内の透明基板１０が通過ずるコンベア上にプラズマ照射ユニット１４を設け、導入ガスにフッ素またはフッ素化合物を含有するガスを使用して、透明基板１０をコンベアで搬送しつつ、大気厚雰囲気下でプラズマ照射をするとよい。フッ素またはフッ素化合物を含有するガスとしては、例えばCF4、SF6、CHF3等のハロゲンガスを含有すると共に、窒素や酸素ガス等を含有する混合ガスを使用する。具体的なガス混合比や、導入ガス流量、それにプラズマ照射ユニット１４の動作電力、動作周波数などの処理条件は、個々の事例ごとに、プラズマ放電が安定して発生するような条件に設定すればよい。一般的に、導入ガス中のハロゲンガスの混合比を高めること、プラズマ照射ユニット１４の動作電力を高めること、それに、透明基板１０を搬送するコンベアの速度を落として処理時間を長くすることは、プラズマ処理によって形成する改質面の撥インク性を増大させる結果をもたらす。

プラズマ照射ユニット１４としては、プラズマ処理のための公知の様々なユニットを使用することができる。特に好ましいのは、ワーク（透明基板１０）の裏面に電極をかねたサポート板を設けて、このサポート板とプラズマ照射ユニットとの間に電圧を印加しながら、ワークをサポート板ごと搬送することができるようなプラズマ照射ユニットを用いることである。この方式とすれば、黒色感光性樹脂膜１２の表面が、直接プラズマ雰囲気に置かれるため、大きな処理効果が得られる。

このプラズマ処理を行うことで、図１ｃに示したように、黒色感光性樹脂膜１２の表面にフルオロアルキル化合物を含有する膜１６が堆積して、撥インク性を有する改質面が形成される。尚、図１ｃに示した矢印は、コンベアで搬送される透明基板１０に対する、固定されているプラズマ照射ユニット１４の相対的な移動方向を表している。

このプラズマ処理により形成する改質面の撥インク性は、既に述べたように、カラーフィルタを製造するためにインクジェット方式で画素領域に塗工する着色インクの接触角が３０°以上で６０°以下となるような撥インク性である。この範囲内の撥インク性を付与するためには、黒色感光性樹脂膜１２の表面を緻密なフルオロアルキル化合物含有膜で完全に覆う必要はなく、それゆえ、フルオロアルキル化合物含有膜１６は、黒色感光性樹脂膜１２と明確な境界が認められるような膜厚で成膜するものではない。従って、プラズマ処理によって成膜されるフルオロアルキル化合物含有膜１６は、実際には膜厚がゼロに近く、図１ｃにおいて、ある程度の膜厚を有するかのように描いてあるのは、フルオロアルキル化合物含有膜１６の存在を明示するために誇張して描いたものである。もし仮に、黒色感光性樹脂膜１２の表面をフルオロアルキル化合物含有膜で完全に覆ってしまったならば、黒色感光性樹脂膜１２の現像が不可能になるおそれがあり、これは好ましいことではない。実際にプラズマ処理の処理条件を設定する際には、処理後の改質面の着色インクに対する接触角と黒色感光性樹脂膜の現像性とが両立する条件範囲として、ガス混合比、ガス流量、印加電力、及び処理時間が選択される。

次に、改質面を形成した黒色感光性樹脂の塗膜１２に対してフォトリソグラフ法によりパターニングを施して不要部分を除去することによって、画素どうしの間の仕切壁１８を画成する遮光用ブラクックマトリクスを形成する（図１ｄ、図１ｅ）。それには先ず、形成するブラックマトリクスに対応したパターンのフォトマスク２０を介して、黒色感光性樹脂膜１２に対する露光を行う（図１ｄ）。露光条件は、改質処理を施さない黒色感光性樹脂膜に対して行う場合の露光の条件と同じでよい。露光装置としては、フォトマスクと基板とを近接させて露光するプロキシミティ方式の露光機や、レンズあるいはミラーを介して投影露光する形式の露光機などを使用することができる。露光後、現像を行う。現像はスプレー現像方式で行うことが好ましい。黒色感光性樹脂膜１２の表面に堆積したフルオロアルキル化合物含有膜は、黒色感光性樹脂膜１２それ自体と比べて現像液の濡れ性が低いが、現像液をスプレーすることで、現像液が黒色感光性樹脂膜１２中に浸透していくため、現像性に問題が生じることはない。現像により黒色感光性樹脂膜１２の不要部分を除去したならば、続いて、熱風オーブンもしくはホットプレートによってポストベークを施す。ポストベーク条件も、改質処理を施さない黒色感光性樹脂膜に対して行う場合のポストベークの条件と同じでよい。

以上によって、ブラックマトリクス基板が完成し、このブラックマトリクス基板においては、図１ｅに示したように、透明基板１０上に形成された遮光用ブラックマトリクスにより画素どうしの間の仕切壁１８が画成されている。遮光用ブラックマトリクスは黒色樹脂により形成されており、仕切壁１８は上面２２と側面２４とを有している。そして、仕切壁１８の上面２２は、その黒色樹脂の表面に改質処理を施して撥インク性を付与した改質面から成るため、撥インク性を有する。また、仕切壁１８の側面２４は、フォトリソグラフ法により黒色感光性樹脂膜１２の不要部分が除去されたために露出した、親インク性を有する黒色樹脂の露出面から成るため、親インク性を有する面となっている。尚、既述のごとく、ここで撥インク性というのは、カラーフィルタを製造するためにインクジェット方式で画素領域に塗工する着色インクの接触角が３０°以上で６０°以下となるような撥インク性であり、また、親インク性というのは、その着色インクの接触角が３０°未満となるような親インク性である。

次に、このブラックマトリクス基板上の仕切壁１８で囲まれた画素領域に、インクジェット装置２６を用いて、インクジェット法により着色インク２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂを塗工する（図１ｆ）。使用する着色インクは、着色顔料、樹脂、分散剤、溶媒などで構成される。

着色剤として使用する顔料の具体例としては、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ １５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ３６、 Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ２３などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。さらに、所望の色相を得るために２種類以上の顔料を混合して用いても構わない。

着色インクに使用する溶剤種は、その表面張力がインクジェット方式で塗工する着色インクの表面張力の適正限度である５０ｍＮ／ｍ以下で、その沸点が１３０℃以上のものとすることが好ましい。表面張力が５０ｍＮ／ｍ以上であると、インクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が１３０℃以下であると、ノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。具体的には、２-メトキシエタノール、２-エトキシエタノール、２-ブトキシエタノール、２-エトキシエチルアセテート、２-ブトキシエチルアセテート、２-メトキシエチルアセテート、２-エトキシエチルエーテル、２-（２-エトキシエトキシ）エタノール、２-（２-ブトキシエトキシ）エタノール、２-（２-エトキシエトキシ）エチルアセテート、２-（２-ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２-フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす適宜の溶剤を用いることができる。また、必要に応じて２種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。

着色インクに使用可能な樹脂には、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂などがあり、顔料色素との関係にて適宜選択される。耐熱性や耐光性が要求される際にはアクリル樹脂が好ましい。

樹脂への顔料の分散を向上させるために、分散剤を用いるのもよく、使用可能な分散剤の具体例を挙げるならば、非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他のものとしては、有機顔料誘導体などがある。分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して使用してもよい。溶媒としては溶解性の他に経時安定性、乾燥性などが要求され、色素、樹脂との関係にて適宜選択される。

既述のごとく、着色インクの塗工はインクジェット方式で行う。使用するインクジェット装置としては、インク吐出方法の相違によりピエゾ変換方式と熱変換方式があり、特にピエゾ変換方式が好適である。インクの粒子化周波数は５〜１００ｋＨｚ程度、ノズル径は５〜８０μｍ程度とし、ヘッドを３個配置し、１ヘッドにノズルを６０〜５００個組み込んだ装置が好適である。

着色インクの塗工後、着色インクの含有溶剤を蒸発させて含有樹脂を硬化させる（図１ｇ）。更に必要に応じて、透明基板１０上に、オーバーコート層や透明導電膜、ポストスペーサ、液晶配向用の突起やストライプ状パターンなどを形成して、カラーフィルタが完成する。

以下に本発明の実施例を具体的に説明する。

使用する透明基板１０として、コーニング社製の「１７３７ガラス」から成る６８０×８８０ｍｍのガラス基板を用意した。このガラス基板上に、東京応化工業株式会社製の「ＣＦＰＲ ＢＫ」黒色感光性樹脂を、スピンレスコータを用いて、プリベーク後の膜厚が２．４μｍとなる厚さに塗布した。次いで、到達真空度１３３Ｐａの条件で減圧乾燥し、ホットプレート上で９０℃の温度で２分間プリベークした。これによって、ガラス基板上に黒色感光性樹脂膜が形成された。

続いて、黒色感光性樹脂膜の表面に撥インク性を付与するための改質処理を実行した。それには、大気圧プラズマ処理装置を使用して、大気圧下で、動作電力３００Ｗ、電極−基板間距離１ｍｍ、CF4ガス流量１００ｃｃ／分、ヘリウムガス流量１０リットル／分、コンベアの搬送速度５ｍｍ／秒の条件下でプラズマ処理を行った。

続いて、改質処理を施した黒色感光性樹脂膜にパターニングを施すためのフォトリソグラフ工程を実行した。それには、プロキシミティ露光装置を使用して、ブラックマトリクスに対応したパターンのフォトマスクを介して１５０ｍＪ／ｃｍ^２の条件で露光し、続いて、専用のアルカリ現像液を使用しスプレー現像装置にて現像時間９０秒で現像し、水洗、乾燥した。最後に、クリーンオーブンにて、温度２３０℃で２０分間ポストベークした。以上によって、高さ２μｍ、線幅２０μｍ、ピッチ１７０μｍのブラックマトリクスが形成されたブラックマトリクス基板を得た。

ブラックマトリクスの上面の着色インク（表面張力３０ｍＮ／ｍ）に対する接触角を測定したところ、３８°であった。これにより、ブラックマトリクスの上面が着色インクに対して撥インク性を有することが確認された。一方、ブラックマトリクスの側面の接触角は直接的に測定することが困難であることから、大気圧プラズマ処理による改質処理を施さないまま上述したフォトリソグラフ工程を実行して別のブラックマトリクス基板を製作し、そのブラックマトリクスの上面の着色インク（表面張力３０ｍＮ／ｍ）に対する接触角を測定したところ、５°であった。この接触角は、大気圧プラズマ処理による改質処理を施して製作した実施例のブラックマトリクス基板における、そのブラックマトリクスの側面の接触角と同じであると推定することができる。

また、インクジェット方式で画素領域に塗工する着色インクを調製した。それには、先ず、メタクリル酸２０重量部（６０ｇ）、メチルメタクリレート１０重量部（３０ｇ）、ブチルメタクリレート５５重量部（１６５ｇ）、及び、ヒドロキシエチルメタクリレート１５重量部（４５ｇ）を、乳酸ブチル３００ｇに溶解した。その溶液に、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５重量（２．２５ｇ）を加え、７０℃で５時間反応させて、アクリル共重合樹脂を得た。得られたアクリル共重合樹脂を、樹脂濃度が１０％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、アクリル共重合樹脂の希釈液とした。この希釈液８０．１ｇに対して、各色の顔料１９．０ｇ、分散剤０．９ｇを添加して、３本ロールにて混練し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の各着色ワニスを得た。それら各着色ワニスを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで、顔料濃度が１２〜１５％、粘度が１５ｃｐｓになるように調整し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の着色インクを得た。

次に、ブラックマトリクスが画成する仕切壁によって囲まれた画素領域に、インクジェット法により着色インクを塗工した。それには、１２ｐｌ、１８０ｄｐｉの印字ヘッドを搭載したインクジェット印刷装置を使用して、上で調製したＲ、Ｇ、Ｂ各色の着色インクを対応する画素領域に塗工した。その後、ブラックマトリクス基板をーブンに入れて、先ず、温度９０℃で２０分加熱して、着色インクの含有溶剤を蒸発させ、更に、温度２３０℃で１時間加熱して、着色インクを硬化させて、カラーフィルタが完成した。

このようにして得られたカラーフィルタにおいて、個々の画素内における硬化した着色インクの表面の凹凸を調べたところ、その凹凸は０．１μｍ以下であって、平滑性がよいことが確認された。また、個々の画素内の硬化した着色インクにより再現された色を調べたところ、その色の目標値と再現値との色差の平均値は△E^＊ab＜１であって、色ムラの少ない良好なカラーフィルタであることが確認された。更に、カラーフィルタの全面に亘って、着色インクのハジキや混色は見られなかった。

＜比較例１＞
第１の比較例として、黒色感光性樹脂膜の表面に撥インク性を付与するための改質処理だけは行わず、それ以外については上述した実施例と完全に同一の工程手順により、ブラックマトリクス基板を製作した。

この第１の比較例のブラックマトリクス基板において、ブラックマトリクスの上面の着色インク（表面張力３０ｍＮ／ｍ）に対する接触角を測定したところ、５°であり、着色インクに対する撥インク性を持たないことが確認された。

この第１の比較例のブラックマトリクス基板に対して、上述した実施例と同一の方法により、ブラックマトリクスが画成する仕切壁によって囲まれた画素領域に、インクジェット法により着色インクを塗工した。このようにして得られたカラーフィルタでは、多数の画素において混色が発生しており、個々の画素内における硬化した着色インクの表面が凹状を呈しており、個々の画素内の硬化した着色インクにより再現された色も、その色の目標値と再現値との色差の平均値は△E^＊ab＞１５であって、色ムラの多いカラーフィルタであった。

＜比較例２＞
第２の比較例として、上述した実施例の工程手順において、黒色感光性樹脂膜の表面に撥インク性を付与するための改質処理と、黒色感光性樹脂膜にパターニングを施すためのフォトリソグラフ工程とで、順序を入れ替えて、パターニングが完了したブラックマトリクスに対して改質処理を施すようにして、ブラックマトリクス基板を作製した。これら２つの工程の順序を入れ替えた以外は、上述した実施例と完全に同一の工程手順に従い、また、個々の工程における条件は、改質処理のための大気圧プラズマ処理の条件を含めて、全て上述した実施例のものと同一とした。

この第２の比較例のブラックマトリクス基板において、ブラックマトリクスの上面の着色インク（表面張力３０ｍＮ／ｍ）に対する接触角を測定したところ、３７°であり、着色インクに対する撥インク性を持つことが確認された。また、この第２の比較例では、パターニングが完了したブラックマトリクスの上面と側面との両方に対して改質処理が施されているため、ブラックマトリクスの側面も、同程度の撥インク性を持つものと推定される。

この第２の比較例のブラックマトリクス基板に対して、上述した実施例と同一の方法により、ブラックマトリクスが画成する仕切壁によって囲まれた画素領域に、インクジェット法により着色インクを塗工した。このようにして得られたカラーフィルタでは、個々の画素内における硬化した着色インクの表面が凸状を呈しており、画素内の高低差が最大で０．５μｍも有り、カラーフィルタとしての要求を満たすことが出来なかった。個々の画素内の硬化した着色インクにより再現された色も、その色の目標値と再現値との色差の平均値は△E^＊ab≒５であって、色ムラの多いカラーフィルタであり、尚且つ、ブラックマトリクスと硬化した着色インクとの境界部が白く色抜けして見えるものであった。

本発明の好適な実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法の工程を示した模式図である。

符号の説明

１０……透明基板、１２……黒色感光性樹脂膜、１４……プラズマ照射ユニット、１６……フルオロアルキル化合物含有膜、１８……仕切壁、２０……フォトマスク、２２……仕切壁の上面、２４……仕切壁の側面、２６……インクジェット装置、２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｇ……着色インク。

Claims (6)

1. 透明基板上に形成された遮光用ブラックマトリクスにより画素どうしの間の仕切壁が画成され、該仕切壁は上面と側面とを有し、該仕切壁の上面は撥インク性を有し、該仕切壁の側面は親インク性を有し、該仕切壁で囲まれた画素領域に着色インクが塗工されたカラーフィルタにおいて、前記遮光用ブラックマトリクスが、親インク性を有する黒色樹脂により形成されており、前記仕切壁の上面が、前記黒色樹脂の表面に改質処理を施して撥インク性を付与した改質面から成り、前記遮光パターンの側面が、前記黒色樹脂の露出面から成ることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記仕切壁の上面が、前記黒色樹脂の表面に対して導入ガスにフッ素またはフッ素化合物を含有するガスを用いたプラズマ処理を施して形成したフルオロアルキル化合物を含有する改質面から成ることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
3. 前記仕切壁の上面が有する撥インク性は、塗工する着色インクの接触角が３０°以上で６０°以下となる撥インク性であり、前記仕切壁の側面が有する親インク性は、塗工する着色インクの接触角が３０°未満となる親インク性であることを特徴とする請求項１又は２記載のカラーフィルタ。
4. 透明基板上に形成された遮光用ブラックマトリクスにより画素どうしの間の仕切壁が画成され、該仕切壁は上面と側面とを有し、該仕切壁の上面は撥インク性を有し、該仕切壁の側面は親インク性を有し、該仕切壁で囲まれた画素領域に着色インクが塗工されたカラーフィルタの製造方法において、透明基板上に親インク性を有する黒色感光性樹脂の塗膜を形成し、前記黒色感光性樹脂の塗膜の表面に改質処理を施して撥インク性を付与した改質面を形成し、前記改質面を形成した前記黒色感光性樹脂の塗膜に対してフォトリソグラフ法によりパターニングを施して不要部分を除去することによって画素どうしの間の仕切壁を画成する遮光用ブラクックマトリクスを形成し、前記仕切壁で囲まれた画素領域にインクジェット法により着色インクを塗工することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
5. 前記改質処理は、前記黒色感光性樹脂の塗膜の表面に対して導入ガスにフッ素またはフッ素化合物を含有するガスを用いたプラズマ処理を施してフルオロアルキル化合物を含有する改質面を形成する処理であることを特徴とする請求項４記載のカラーフィルタの製造方法。
6. 前記プラズマ処理は、大気圧雰囲気下でプラズマ照射をする大気圧プラズマ処理であることを特徴とする請求項５記載のカラーフィルタの製造方法。
   

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