JP4261656B2 - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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Description
【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、パチンコ遊戯台等に使用されてい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及びその製造方法に関し、特に、インクジェット方式を利用して各色の着色部を形成するカラーフィルタ及びその製造方法に関する。さらに、本発明は、該カラーフィルタを用いた液晶素子基板と、該基板を用いて構成される液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータの発達、特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、さらなる普及のためにはコストダウンが必要であり、特にコスト的に比重の重いカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高まっている。
【０００３】
従来から、カラーフィルタの要求特性を満足しつつ、上記の要求に応えるべく種々の方法が試みられているが、未だ全ての要求特性を満足する方法は確立されていない。以下にそれぞれの方法を説明する。
【０００４】
第一の方法が染色法である。染色法は、先ずガラス基板上に染色用の材料である水溶性の高分子材料を形成し、これをフォトリソグラフィ工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。これを３回繰り返すことにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層を形成する。
【０００５】
第二の方法は顔料分散法であり、近年最も盛んに行なわれている。この方法は、先ず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る。さらに、この工程を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層を形成する。
【０００６】
第三の方法としては電着法がある。この方法は、先ず基板上に透明電極をパターニングし、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第一の色を電着する。この工程を３回繰り返してＲ、Ｇ、Ｂの着色層を形成し、最後に焼成するものである。
【０００７】
第四の方法としては、熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂを塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより着色層を形成するものである。
【０００８】
また、上記いずれの方法においても、着色層の上に保護層を形成するのが一般的である。
【０００９】
これらの方法に共通している点は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層を形成するために、同一の工程を３回繰り返す必要があり、コスト高になることである。また、工程が多いほど歩留が低下するという問題を有している。さらに、電着法においては、形成可能なパターン形状が限定されるため、現状の技術ではＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクスタイプ（いわゆるＴＦＴタイプ）には適用困難である。また、印刷法は、解像性が悪いため、ファインピッチのパターンの形成には不向きである。
【００１０】
上記の製造方法の問題点を補うべく、特開昭５９−７５２０５号公報、特開昭６３−２３５９０１号公報、特開平１−２１７３０２号公報等にインクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法が提案されている。
【００１１】
インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法においては、
（１）製造プロセスが簡略
（２）低コスト
（３）染料を用いることができるため、着色材の選択幅が広い
という長所がある。染料は顔料に比較して種類が多く、使用目的に合わせて任意の色再現が可能である。さらに、顔料を用いたカラーフィルタに比較して、染料を用いたカラーフィルタはコントラストが高いという特徴がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、染料は顔料に比較して、一般的に、
（Ａ）耐熱性が低い
（Ｂ）水や有機溶剤に対する溶解性が高い
という短所がある。即ち、染料を用いてカラーフィルタを作製した場合に、それぞれ以下のような問題点を生じる。
【００１３】
（Ａ）着色部上にスピンコート等により保護層を形成する際に、保護層材料中に含まれる有機溶剤等により、着色部と保護層材料との界面において染料のマイグレーションを生じる場合があり、その場合には、着色部と保護層との密着性が低下する、或いは、保護層が着色してしまう等の障害が発生する可能性がある。
（Ｂ）着色部上に透明導電膜を形成する際に、高温下で酸素含有雰囲気中に曝されるため、着色部の表面層において染料が酸化してしまう場合がある。染料の酸化が発生した場合、色調が変化する、或いはコントラストが低下してしまう等の障害が発生する可能性がある。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、インクジェット方式によるカラーフィルタにおいて、保護層や透明導電膜形成工程の影響を受けない着色部を形成することにあり、特に、染料を用いた場合の保護層の着色や密着性の低下、或いは透明導電膜形成によるコントラスト低下などを防止し、カラーフィルタ特性に優れたカラーフィルタを提供し、さらには該カラーフィルタを用いた信頼性の高い液晶素子基板及びカラー表示特性に優れた液晶素子を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、第一の方法が、透明基板上に、開口部を有する遮光層を黒色樹脂を用いて形成する工程と、上記透明基板上に全面に、光照射後にインク吸収性を有するネガ型の感光性樹脂組成物層を形成する工程と、上記遮光層の開口部領域の感光性樹脂組成物層に光照射する工程と、現像処理を行なって、上記遮光層上の感光性樹脂組成物を除去する工程と、上記遮光層の開口部内の感光性樹脂組成物層にインクジェット方式により着色インクを付与して着色し、熱処理を施して着色部を形成する工程と、上記着色部内の深さ方向の着色材の濃度分布が透明基板側で高くなるように、上記着色部を洗浄する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また第二の方法が、透明基板上に、開口部を有する遮光層を黒色樹脂を用いて形成する工程と、上記遮光層の開口部に、インクジェット方式によりエネルギー付与により硬化する硬化型インクを付与し、エネルギーを付与して該インクを硬化させ着色部を形成する工程と、上記着色部内の深さ方向の着色材の濃度分布が透明基板側で高くなるように、上記着色部を洗浄する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のカラーフィルタの製造方法の第一の方法の一実施形態の工程図である。図１において、（ａ）〜（ｈ）は下記工程（ａ）〜（ｈ）に対応する断面模式図である。以下、当該方法の各工程について説明する。
【００２０】
工程（ａ）
透明基板１上に、開口部を有する遮光層（通常ブラックマトリクスと呼ばれる）２を黒色樹脂で形成する。本発明において用いられる透明基板１としては、一般にガラス基板が用いられるが、液晶素子用カラーフィルタとしての透明性や機械的強度等の必要特性を有するものであれば、ガラス基板に限定されるものではなく、各種プラスチック基板なども用いることができる。
【００２１】
また、遮光層２を形成する黒色樹脂としては、着色材を含有せしめて黒色とした樹脂組成物が好ましく用いられ、市販されている黒色レジストも好ましく用いられる。遮光層２は、黒色レジストをフォトリソによりパターニングする、黒色樹脂組成物をレジストを用いたフォトリソによりパターニングする、黒色樹脂組成物を印刷によりパターン化する、ことにより得られた遮光層パターンを熱硬化して形成することができる。
【００２２】
本発明にかかる遮光層２の高さは遮光性を得るために必要な範囲で任意に設定できるが、後述する感光性樹脂組成物層３を均一に形成するためには１〜２μｍの範囲で設定することが好ましい。
【００２３】
工程（ｂ）
透明基板１上に全面に、光照射後にインク吸収性を有するネガ型の感光性樹脂組成物層３を形成する。本発明に用いられる該感光性樹脂組成物としては、ネガ型の光反応性を有し、光照射後にインク吸収性を有し、熱処理により硬化可能であるものであれば使用可能である。具体的には、例えば、ゼラチンやカゼイン等の天然高分子に重クロム酸アンモニウム等の光開始剤を添加した系、或いは、合成高分子にビスアジド等の光開始剤を添加した系、合成高分子に光重合性化合物とベンゾフェノン等の光開始剤を添加した系等が好適に用いられる。ここで用いられる合成高分子としては、それ自体が光反応性を有していないものとしては、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチルメタクリレート、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルアクリルアミド等のアニオン性染料可染性モノマーとアクリル酸、ヒドロキシエチルメタクリレート等の親水性モノマーの共重合体が挙げられる。また高分子自体が光反応性を有するものとしては、上記共重合体にさらにビニルシンナメート、ビニルピロリドン、トリメチロールプロパントリメタクリレート等を共重合したもの等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
上記感光性樹脂組成物は、スピンコート、ダイコート、ロールコート、バーコート、スプレーコート、ディップコート等の塗布方法により塗布形成され、中でも、遮光層による段差を有する基板上に均一に塗布するためには、スピンコート法を用いることが好ましい。
【００２５】
工程（ｃ）
遮光層２の開口部領域の感光性樹脂組成物層３に光照射を行ない、該開口部内の感光性樹脂組成物を硬化させる。この時、フォトマスクを用いて感光性樹脂組成物層３の表面から光照射を行なっても良いが、図１に示したように、透明基板１の裏面から光照射することにより、遮光層２がマスクとなるため、フォトマスク及びフォトマスクと遮光層２との位置合わせが不要となり、製造効率及び信頼性の点から好ましい。
【００２６】
工程（ｄ）
現像処理を行なって、遮光層２上の未露光の感光性樹脂組成物を除去し、遮光層２の開口部内に硬化した感光性樹脂組成物が残され被着色部４が形成される。。現像には、水溶液系、有機溶剤系共に使用可能であるが、工程における取り扱いの容易さ及び安全性を考慮した場合、水或いはアルカリ水溶液が好ましく、そのため感光性樹脂組成物として水或いはアルカリ水溶液で現像可能なものを用いておくことが好ましい。
【００２７】
また、現像後に必要に応じてスピンドライ、エアーナイフ、加熱による乾燥を行なっても良いが、加熱乾燥を行なう場合には、感光性樹脂組成物の熱硬化反応が進行しない程度の温度を用いる必要がある。
【００２８】
工程（ｅ）
インクジェット記録装置（不図示）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色インク５を所定の位置の被着色部４に付与する。本発明において着色インクとしては、染料系及び顔料系のいずれでも用いることができるが、本発明は特に染料を用いた場合の問題点を解決したものであり、染料系のインクが好ましく用いられる。
【００２９】
また、インクジェット用のインクの好適な媒体としては、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒であり、水としては種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水（脱イオン水）を使用することが好ましい。
【００３０】
また、その他併用し得る水溶性有機溶剤の例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒ−ブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類またはケトアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜４個の炭素を含有するアルキレングリコール類、グリセリン類、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン等が挙げられる。これらの水溶性有機溶剤の中でも、ジエチレングリコール等の多価アルコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が好適に用いられる。
【００３１】
また、上記成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインクとするために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を添加しても良い。
【００３２】
また、インクは常温で液体のものに限らず、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、或いは通常のインクジェット方式ではインク自体を３０℃〜７０℃の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定な範囲に制御していることから、インク吐出時にインクが液状をなすものが好適に用いられる。
【００３３】
さらに、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。
【００３４】
工程（ｆ）
着色インク５が十分に被着色部４内に拡散した後、必要に応じてインク乾燥を行ない、さらに熱処理を施して着色された被着色部４を硬化し、着色部６を形成する。
【００３５】
工程（ｇ）
着色部６の表面層に存在する着色材を除去するために洗浄処理を行なう。洗浄に用いる洗浄液としては、着色材を溶解可能な液体であり、着色材として染料を用いた場合には、純水或いはアルカリ水溶液等が有効に使用可能である。さらに、洗浄方法としては、ディップ洗浄、スピン洗浄、シャワー洗浄等の洗浄方法が可能であり、特に限定されるものではない。
【００３６】
当該工程によって、着色部６の表面層の着色材が洗浄除去されるため、着色部６内には深さ方向に着色材の濃度分布が発生し、透明基板１側でその濃度が高くなる。
【００３７】
工程（ｈ）
必要に応じて保護層７を形成する。保護層７としては、光硬化タイプ、熱硬化タイプ或いは光熱併用タイプの樹脂材料、蒸着、スパッタ等によって形成された無機膜等を用いることができ、カラーフィルタとした場合の透明性を有し、その後の透明導電膜形成プロセス、配向膜形成プロセス等に耐え得るものであれば使用可能である。
【００３８】
本発明においては、着色部６の表面層の着色部濃度が低いため、該着色部６からの着色材のマイグレーションが低減し、保護層７を密着性良く形成することができる。また該保護層７を形成せずに、着色部６上に直接透明導電膜を形成して液晶素子を構成する場合でも、透明導電膜形成工程における酸素含有雰囲気による着色部６表面層の染料酸化による色調変化が低減される。
【００３９】
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法の第二の方法について説明する。図２に、該第二の方法の一実施形態の工程図を示す。図中の（ａ）〜（ｅ）は下記工程（ａ）〜（ｅ）に対応する断面模式図であり、図１と同じ部材については同じ符号を付して、説明を省略する。
【００４０】
工程（ａ）
透明基板１上に遮光層２を形成する。当該工程は図１の工程（ａ）と同じであり、各部材についても第一の方法と同じである。
【００４１】
工程（ｂ）
インクジェット記録装置（不図示）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の硬化型インク２１を遮光層２の所定の位置の開口部に付与する。
【００４２】
本発明で用いる硬化型インク２１は、エネルギー付与により硬化するもので、光照射或いは熱処理等により硬化し、染料或いは顔料を固定化する成分、即ち架橋可能なモノマー或いはポリマー等の成分を含有するインクを用いることが好ましい。架橋可能な成分として具体的には、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等の重合性オリゴマー、単官能アクリレート、多官能アクリレート等の重合性モノマーならびにそれらの重合物等が挙げられ、さらにこれらの化合物に対して必要に応じてビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始剤等を混合して用いることができる。
【００４３】
工程（ｃ）
光照射或いは熱処理等、必要な処理を施して硬化型インク２１を硬化し着色部６を形成する。
【００４４】
工程（ｄ）
着色部６の表面層に存在する着色材を除去するために洗浄処理を行なう。当該工程は、図１の工程（ｇ）に該当し、洗浄液や洗浄方法は第一の方法と同じである。
【００４５】
工程（ｅ）
第一の方法と同様に、必要に応じて着色部６の上に保護層７を形成する。
【００４６】
本発明の液晶素子基板は、図１（ｇ）或いは（ｈ）、図２（ｄ）或いは（ｅ）に示されるカラーフィルタ上に、透明導電膜を形成してなるものである。前記したように、本発明のカラーフィルタは、着色部の表面層の着色材が洗浄除去されて濃度が低くなっているため、その上に透明導電膜を形成してなる本発明の液晶素子基板は、着色材の影響を受けにくく、保護層と着色部の密着性が高い、或いは、透明導電膜形成時の着色材の酸化による着色部の色調変化の低減した液晶素子基板である。
【００４７】
次に、本発明のカラーフィルタを用いて構成した液晶素子について説明する。図３は本発明の液晶素子の一実施形態であって、アクティブマトリクス型液晶素子の一例の断面模式図である。図３において、２２は共通電極、２３は配向膜、３０は基板、３２は画素電極、３３は配向膜、２４は液晶層であり、図１と同じ部材には同じ符号を付した。
【００４８】
カラー表示の液晶素子は、一般的にカラーフィルタ側基板（１）とＴＦＴ基板（３０）とを合わせ込み、液晶化合物２４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の内側に、ＴＦＴ（不図示）と透明な画素電極３２がマトリクス状に形成される。また、もう一方の基板１の内側には、画素電極３２に対向する位置にＲ、Ｇ、Ｂの各着色部６が配列するようにカラーフィルタ層が設置され、その上に透明な共通電極２２が一面に形成される。さらに、両基板の面内には配向膜２３、３３が形成されており、これらをラビング処理することにより液晶分子を一定方向に配列させることができる。
【００４９】
基板１、３０の外側にはそれぞれ偏光板（不図示）が接着され、バックライトとして一般的に蛍光灯（不図示）と散乱板（不図示）の組み合わせを用い、液晶化合物をバックライト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なう。
【００５０】
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していれば良く、他の構成部材については、その素材や製法等、従来の液晶素子の技術を適用することが可能である。
【００５１】
【実施例】
（実施例１）
ガラス基板（コーニング社製「１７３７」）上に、黒色レジスト（新日鉄化学社製）を塗布し、所定の露光、現像、ポストベーク処理を行なって格子状の遮光層（ブラックマトリクス）を形成した。得られた遮光層の高さは１．２μｍであった。次いで、下記組成からなる感光性樹脂組成物をスピンコートし、５０℃で３分間のプリベークを行なった。
【００５２】
〔感光性樹脂組成物〕
以下の組成からなる共重合体 ２０重量部
ヒドロキシエチルメタクリレート ８０重量部
ビニルシンナメート １０重量部
アクリル酸 １０重量部
ビスアジド系感光剤 ０．５重量部
（シンコー技研社製「Ａ−０６６Ｈ」）
エチルセロソルブ ７９．５重量部
【００５３】
基板裏面から２００ｍＪ／ｃｍ2 の露光量（ｉ線換算）で全面露光し、アルカリ水溶液（ｐＨ＝１０）にて現像、純水にてリンス処理を行ない、スピンドライヤーにて乾燥処理を行なって、ブラックマトリクスの開口部に感光性樹脂組成物からなる被着色部が埋め込まれた構造を有する基板を得た。
【００５４】
次いで、インクジェット記録装置を用いて、下記の組成のＲ、Ｇ、Ｂの各着色インクを所定の位置の被着色部に所定量付与した後、インクが被着色部中に十分浸透したことを確認し、９０℃で５分間、引き続き２３０℃で３０分間の熱処理を行なって着色部を硬化させた。
【００５５】
〔着色インク〕
Ｒインク
Ｒ染料 ４重量部
純水 ６６重量部
ジエチレングリコール ３０重量部
Ｇインク
Ｇ染料 ３重量部
純水 ６７重量部
ジエチレングリコール ３０重量部
Ｂインク
Ｂ染料 ５重量部
純水 ５５重量部
ジエチレングリコール ４０重量部
【００５６】
引き続き、スピン洗浄にて純水を用いて洗浄処理を行なった。図４〜図６に、洗浄処理前後の着色部における膜厚方向の染料濃度の測定結果を示す。染料濃度の測定は、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析装置）を用い、各染料分子中に含まれる金属原子の量（Ｒはクロム、Ｇは亜鉛、Ｂは銅）を測定し、炭素原子の量と比較することにより規格化された濃度として求めた。図４〜図６から明らかなように、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色部はいずれも洗浄処理後には表面層における染料濃度が減少している。
【００５７】
次に、着色部上に二液型の熱硬化型樹脂組成物（ＪＳＲ社製「ＳＳ６６９９Ｇ」）を膜厚が１μｍとなるようにスピンコートし、９０℃で３０分間のプリベークを行なった後、２５０℃で６０分間の熱処理を行なって保護層を形成した。
【００５８】
このようにして作製されたカラーフィルタを、顕微分光測定装置（オリンパス社製）を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００５９】
さらに、上記保護層上に、厚さ０．１２μｍのＩＴＯ膜を形成し、液晶素子基板とした。この基板について再び顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００６０】
（実施例２）
洗浄液として、アルカリ水溶液（ｐＨ＝１１）を用いた以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタについて、実施例１と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００６１】
（実施例３）
保護層を形成せずに着色部上に直接ＩＴＯ膜を形成する以外は、実施例１と同様にして液晶素子基板を作製した。得られた液晶素子基板について、実施例１と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、ＩＴＯ膜の剥離は生じなかった。
【００６２】
（比較例１）
洗浄処理を行なわない以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタについて、実施例１と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、染料の保護層中へのマイグレーションに起因するスペクトルの変化が観察された。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離を生じた。
【００６３】
（比較例２）
洗浄処理を行なわない以外は、実施例３と同様にして液晶素子基板を作製した。得られた液晶素子基板について、実施例３と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、染料の酸化に起因するスペクトルの変化が観察された。また、基盤目剥離試験を行なったところ、ＩＴＯ膜の剥離を生じた。
【００６４】
（実施例４）
実施例１と同様にしてガラス基板上にブラックマトリクスを形成し、以下の組成のＲ、Ｇ、Ｂの各硬化型インクをブラックマトリクスの所定の位置の開口部に所定量付与した後、９０℃で５分間、引き続き２３０℃で３０分間の熱処理を行なって、着色部を形成した。
【００６５】
〔硬化型インク〕
Ｒインク
Ｒ染料 ４重量部
純水 ５６重量部
ジエチレングリコール ３０重量部
熱硬化型アクリル樹脂 １０重量部
Ｇインク
Ｇ染料 ３重量部
純水 ５７重量部
ジエチレングリコール ３０重量部
熱硬化型アクリル樹脂 １０重量部
Ｂインク
Ｂ染料 ５重量部
純水 ４５重量部
ジエチレングリコール ４０重量部
熱硬化型アクリル樹脂 １０重量部
【００６６】
引き続き、スピン洗浄にて純水を用いて洗浄処理を行なった。実施例１と同様にして、ＳＩＭＳを用いて各色の着色部における染料濃度を測定したところ、実施例１と同程度に表面層の染料濃度が減少していた。
【００６７】
次いで、実施例１と同様にして着色部上に保護層を形成した。このようにして得られたカラーフィルタについて、実施例１と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００６８】
さらに、実施例１と同様に、上記保護層上に、厚さ０．１２μｍのＩＴＯ膜を形成し、液晶素子基板とした。この基板について再び顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００６９】
（実施例５）
洗浄液として、アルカリ水溶液（ｐＨ＝１１）を用いた以外は、実施例４と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタについて、実施例４と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００７０】
（実施例６）
保護層を形成せずに着色部上に直接ＩＴＯ膜を形成する以外は、実施例４と同様にして液晶素子基板を作製した。得られた液晶素子基板について、実施例４と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、ＩＴＯ膜の剥離は生じなかった。
【００７１】
（比較例３）
洗浄処理を行なわない以外は、実施例４と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタについて、実施例４と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、染料の保護層中へのマイグレーションに起因するスペクトルの変化が観察された。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離を生じた。
【００７２】
（比較例４）
洗浄処理を行なわない以外は、実施例６と同様にして液晶素子基板を作製した。得られた液晶素子基板について、実施例６と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、染料の酸化に起因するスペクトルの変化が観察された。また、基盤目剥離試験を行なったところ、ＩＴＯ膜の剥離を生じた。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、カラーフィルタの着色部の表面層の着色材濃度が低減されているため、該着色部上に保護層を形成した場合でも、これらの界面における着色材のマイグレーションが防止され、保護層の密着性低下が防止される。また、保護層の着色も防止される。さらに、着色部上に透明導電膜を形成する場合でも、当該形成工程における酸素含有領域に曝される着色材が少ないため、該着色材の酸化による色調変化が抑えられ、コントラストの低下が防止される。
【００７４】
よって、本発明によれば、保護層と着色部の密着性が高く、保護層の着色のない良好なカラーフィルタ、及び、色調変化がなく高コントラストな液晶素子基板が提供され、カラー表示特性に優れた信頼性の高い液晶素子が実現する。
【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】本発明のカラーフィルタの製造方法の他の実施形態の工程図である。
【図３】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図である。
【図４】本発明の実施例１におけるＲの着色部の染料濃度の測定結果を示す図である。
【図５】本発明の実施例１におけるＧの着色部の染料濃度の測定結果を示す図である。
【図６】本発明の実施例１におけるＢの着色部の染料濃度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ 遮光層
３ 感光性樹脂組成物層
４ 被着色部
５ 着色インク
６ 着色部
７ 保護層
２１ 硬化型インク
２２ 共通電極
２３ 配向膜
２４ 液晶層
３０ 基板
３２ 画素電極
３３ 配向膜
【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、パチンコ遊戯台等に使用されてい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及びその製造方法に関し、特に、インクジェット方式を利用して各色の着色部を形成するカラーフィルタ及びその製造方法に関する。さらに、本発明は、該カラーフィルタを用いた液晶素子基板と、該基板を用いて構成される液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータの発達、特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、さらなる普及のためにはコストダウンが必要であり、特にコスト的に比重の重いカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高まっている。
【０００３】
従来から、カラーフィルタの要求特性を満足しつつ、上記の要求に応えるべく種々の方法が試みられているが、未だ全ての要求特性を満足する方法は確立されていない。以下にそれぞれの方法を説明する。
【０００４】
第一の方法が染色法である。染色法は、先ずガラス基板上に染色用の材料である水溶性の高分子材料を形成し、これをフォトリソグラフィ工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。これを３回繰り返すことにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層を形成する。
【０００５】
第二の方法は顔料分散法であり、近年最も盛んに行なわれている。この方法は、先ず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る。さらに、この工程を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層を形成する。
【０００６】
第三の方法としては電着法がある。この方法は、先ず基板上に透明電極をパターニングし、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第一の色を電着する。この工程を３回繰り返してＲ、Ｇ、Ｂの着色層を形成し、最後に焼成するものである。
【０００７】
第四の方法としては、熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂを塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより着色層を形成するものである。
【０００８】
また、上記いずれの方法においても、着色層の上に保護層を形成するのが一般的である。
【０００９】
これらの方法に共通している点は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層を形成するために、同一の工程を３回繰り返す必要があり、コスト高になることである。また、工程が多いほど歩留が低下するという問題を有している。さらに、電着法においては、形成可能なパターン形状が限定されるため、現状の技術ではＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクスタイプ（いわゆるＴＦＴタイプ）には適用困難である。また、印刷法は、解像性が悪いため、ファインピッチのパターンの形成には不向きである。
【００１０】
上記の製造方法の問題点を補うべく、特開昭５９−７５２０５号公報、特開昭６３−２３５９０１号公報、特開平１−２１７３０２号公報等にインクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法が提案されている。
【００１１】
インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法においては、
（１）製造プロセスが簡略
（２）低コスト
（３）染料を用いることができるため、着色材の選択幅が広い
という長所がある。染料は顔料に比較して種類が多く、使用目的に合わせて任意の色再現が可能である。さらに、顔料を用いたカラーフィルタに比較して、染料を用いたカラーフィルタはコントラストが高いという特徴がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、染料は顔料に比較して、一般的に、
（Ａ）耐熱性が低い
（Ｂ）水や有機溶剤に対する溶解性が高い
という短所がある。即ち、染料を用いてカラーフィルタを作製した場合に、それぞれ以下のような問題点を生じる。
【００１３】
（Ａ）着色部上にスピンコート等により保護層を形成する際に、保護層材料中に含まれる有機溶剤等により、着色部と保護層材料との界面において染料のマイグレーションを生じる場合があり、その場合には、着色部と保護層との密着性が低下する、或いは、保護層が着色してしまう等の障害が発生する可能性がある。
（Ｂ）着色部上に透明導電膜を形成する際に、高温下で酸素含有雰囲気中に曝されるため、着色部の表面層において染料が酸化してしまう場合がある。染料の酸化が発生した場合、色調が変化する、或いはコントラストが低下してしまう等の障害が発生する可能性がある。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、インクジェット方式によるカラーフィルタにおいて、保護層や透明導電膜形成工程の影響を受けない着色部を形成することにあり、特に、染料を用いた場合の保護層の着色や密着性の低下、或いは透明導電膜形成によるコントラスト低下などを防止し、カラーフィルタ特性に優れたカラーフィルタを提供し、さらには該カラーフィルタを用いた信頼性の高い液晶素子基板及びカラー表示特性に優れた液晶素子を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、第一の方法が、透明基板上に、開口部を有する遮光層を黒色樹脂を用いて形成する工程と、上記透明基板上に全面に、光照射後にインク吸収性を有するネガ型の感光性樹脂組成物層を形成する工程と、上記遮光層の開口部領域の感光性樹脂組成物層に光照射する工程と、現像処理を行なって、上記遮光層上の感光性樹脂組成物を除去する工程と、上記遮光層の開口部内の感光性樹脂組成物層にインクジェット方式により着色インクを付与して着色し、熱処理を施して着色部を形成する工程と、上記着色部内の深さ方向の着色材の濃度分布が透明基板側で高くなるように、上記着色部を洗浄する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また第二の方法が、透明基板上に、開口部を有する遮光層を黒色樹脂を用いて形成する工程と、上記遮光層の開口部に、インクジェット方式によりエネルギー付与により硬化する硬化型インクを付与し、エネルギーを付与して該インクを硬化させ着色部を形成する工程と、上記着色部内の深さ方向の着色材の濃度分布が透明基板側で高くなるように、上記着色部を洗浄する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明のカラーフィルタの製造方法の第一の方法の一実施形態の工程図である。図１において、（ａ）〜（ｈ）は下記工程（ａ）〜（ｈ）に対応する断面模式図である。以下、当該方法の各工程について説明する。
【００２０】
工程（ａ）
透明基板１上に、開口部を有する遮光層（通常ブラックマトリクスと呼ばれる）２を黒色樹脂で形成する。本発明において用いられる透明基板１としては、一般にガラス基板が用いられるが、液晶素子用カラーフィルタとしての透明性や機械的強度等の必要特性を有するものであれば、ガラス基板に限定されるものではなく、各種プラスチック基板なども用いることができる。
【００２１】
また、遮光層２を形成する黒色樹脂としては、着色材を含有せしめて黒色とした樹脂組成物が好ましく用いられ、市販されている黒色レジストも好ましく用いられる。遮光層２は、黒色レジストをフォトリソによりパターニングする、黒色樹脂組成物をレジストを用いたフォトリソによりパターニングする、黒色樹脂組成物を印刷によりパターン化する、ことにより得られた遮光層パターンを熱硬化して形成することができる。
【００２２】
本発明にかかる遮光層２の高さは遮光性を得るために必要な範囲で任意に設定できるが、後述する感光性樹脂組成物層３を均一に形成するためには１〜２μｍの範囲で設定することが好ましい。
【００２３】
工程（ｂ）
透明基板１上に全面に、光照射後にインク吸収性を有するネガ型の感光性樹脂組成物層３を形成する。本発明に用いられる該感光性樹脂組成物としては、ネガ型の光反応性を有し、光照射後にインク吸収性を有し、熱処理により硬化可能であるものであれば使用可能である。具体的には、例えば、ゼラチンやカゼイン等の天然高分子に重クロム酸アンモニウム等の光開始剤を添加した系、或いは、合成高分子にビスアジド等の光開始剤を添加した系、合成高分子に光重合性化合物とベンゾフェノン等の光開始剤を添加した系等が好適に用いられる。ここで用いられる合成高分子としては、それ自体が光反応性を有していないものとしては、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチルメタクリレート、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピルアクリルアミド等のアニオン性染料可染性モノマーとアクリル酸、ヒドロキシエチルメタクリレート等の親水性モノマーの共重合体が挙げられる。また高分子自体が光反応性を有するものとしては、上記共重合体にさらにビニルシンナメート、ビニルピロリドン、トリメチロールプロパントリメタクリレート等を共重合したもの等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
上記感光性樹脂組成物は、スピンコート、ダイコート、ロールコート、バーコート、スプレーコート、ディップコート等の塗布方法により塗布形成され、中でも、遮光層による段差を有する基板上に均一に塗布するためには、スピンコート法を用いることが好ましい。
【００２５】
工程（ｃ）
遮光層２の開口部領域の感光性樹脂組成物層３に光照射を行ない、該開口部内の感光性樹脂組成物を硬化させる。この時、フォトマスクを用いて感光性樹脂組成物層３の表面から光照射を行なっても良いが、図１に示したように、透明基板１の裏面から光照射することにより、遮光層２がマスクとなるため、フォトマスク及びフォトマスクと遮光層２との位置合わせが不要となり、製造効率及び信頼性の点から好ましい。
【００２６】
工程（ｄ）
現像処理を行なって、遮光層２上の未露光の感光性樹脂組成物を除去し、遮光層２の開口部内に硬化した感光性樹脂組成物が残され被着色部４が形成される。。現像には、水溶液系、有機溶剤系共に使用可能であるが、工程における取り扱いの容易さ及び安全性を考慮した場合、水或いはアルカリ水溶液が好ましく、そのため感光性樹脂組成物として水或いはアルカリ水溶液で現像可能なものを用いておくことが好ましい。
【００２７】
また、現像後に必要に応じてスピンドライ、エアーナイフ、加熱による乾燥を行なっても良いが、加熱乾燥を行なう場合には、感光性樹脂組成物の熱硬化反応が進行しない程度の温度を用いる必要がある。
【００２８】
工程（ｅ）
インクジェット記録装置（不図示）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色インク５を所定の位置の被着色部４に付与する。本発明において着色インクとしては、染料系及び顔料系のいずれでも用いることができるが、本発明は特に染料を用いた場合の問題点を解決したものであり、染料系のインクが好ましく用いられる。
【００２９】
また、インクジェット用のインクの好適な媒体としては、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒であり、水としては種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水（脱イオン水）を使用することが好ましい。
【００３０】
また、その他併用し得る水溶性有機溶剤の例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒ−ブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類またはケトアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜４個の炭素を含有するアルキレングリコール類、グリセリン類、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン等が挙げられる。これらの水溶性有機溶剤の中でも、ジエチレングリコール等の多価アルコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が好適に用いられる。
【００３１】
また、上記成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインクとするために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を添加しても良い。
【００３２】
また、インクは常温で液体のものに限らず、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、或いは通常のインクジェット方式ではインク自体を３０℃〜７０℃の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定な範囲に制御していることから、インク吐出時にインクが液状をなすものが好適に用いられる。
【００３３】
さらに、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。
【００３４】
工程（ｆ）
着色インク５が十分に被着色部４内に拡散した後、必要に応じてインク乾燥を行ない、さらに熱処理を施して着色された被着色部４を硬化し、着色部６を形成する。
【００３５】
工程（ｇ）
着色部６の表面層に存在する着色材を除去するために洗浄処理を行なう。洗浄に用いる洗浄液としては、着色材を溶解可能な液体であり、着色材として染料を用いた場合には、純水或いはアルカリ水溶液等が有効に使用可能である。さらに、洗浄方法としては、ディップ洗浄、スピン洗浄、シャワー洗浄等の洗浄方法が可能であり、特に限定されるものではない。
【００３６】
当該工程によって、着色部６の表面層の着色材が洗浄除去されるため、着色部６内には深さ方向に着色材の濃度分布が発生し、透明基板１側でその濃度が高くなる。
【００３７】
工程（ｈ）
必要に応じて保護層７を形成する。保護層７としては、光硬化タイプ、熱硬化タイプ或いは光熱併用タイプの樹脂材料、蒸着、スパッタ等によって形成された無機膜等を用いることができ、カラーフィルタとした場合の透明性を有し、その後の透明導電膜形成プロセス、配向膜形成プロセス等に耐え得るものであれば使用可能である。
【００３８】
本発明においては、着色部６の表面層の着色部濃度が低いため、該着色部６からの着色材のマイグレーションが低減し、保護層７を密着性良く形成することができる。また該保護層７を形成せずに、着色部６上に直接透明導電膜を形成して液晶素子を構成する場合でも、透明導電膜形成工程における酸素含有雰囲気による着色部６表面層の染料酸化による色調変化が低減される。
【００３９】
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法の第二の方法について説明する。図２に、該第二の方法の一実施形態の工程図を示す。図中の（ａ）〜（ｅ）は下記工程（ａ）〜（ｅ）に対応する断面模式図であり、図１と同じ部材については同じ符号を付して、説明を省略する。
【００４０】
工程（ａ）
透明基板１上に遮光層２を形成する。当該工程は図１の工程（ａ）と同じであり、各部材についても第一の方法と同じである。
【００４１】
工程（ｂ）
インクジェット記録装置（不図示）を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の硬化型インク２１を遮光層２の所定の位置の開口部に付与する。
【００４２】
本発明で用いる硬化型インク２１は、エネルギー付与により硬化するもので、光照射或いは熱処理等により硬化し、染料或いは顔料を固定化する成分、即ち架橋可能なモノマー或いはポリマー等の成分を含有するインクを用いることが好ましい。架橋可能な成分として具体的には、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等の重合性オリゴマー、単官能アクリレート、多官能アクリレート等の重合性モノマーならびにそれらの重合物等が挙げられ、さらにこれらの化合物に対して必要に応じてビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始剤等を混合して用いることができる。
【００４３】
工程（ｃ）
光照射或いは熱処理等、必要な処理を施して硬化型インク２１を硬化し着色部６を形成する。
【００４４】
工程（ｄ）
着色部６の表面層に存在する着色材を除去するために洗浄処理を行なう。当該工程は、図１の工程（ｇ）に該当し、洗浄液や洗浄方法は第一の方法と同じである。
【００４５】
工程（ｅ）
第一の方法と同様に、必要に応じて着色部６の上に保護層７を形成する。
【００４６】
本発明の液晶素子基板は、図１（ｇ）或いは（ｈ）、図２（ｄ）或いは（ｅ）に示されるカラーフィルタ上に、透明導電膜を形成してなるものである。前記したように、本発明のカラーフィルタは、着色部の表面層の着色材が洗浄除去されて濃度が低くなっているため、その上に透明導電膜を形成してなる本発明の液晶素子基板は、着色材の影響を受けにくく、保護層と着色部の密着性が高い、或いは、透明導電膜形成時の着色材の酸化による着色部の色調変化の低減した液晶素子基板である。
【００４７】
次に、本発明のカラーフィルタを用いて構成した液晶素子について説明する。図３は本発明の液晶素子の一実施形態であって、アクティブマトリクス型液晶素子の一例の断面模式図である。図３において、２２は共通電極、２３は配向膜、３０は基板、３２は画素電極、３３は配向膜、２４は液晶層であり、図１と同じ部材には同じ符号を付した。
【００４８】
カラー表示の液晶素子は、一般的にカラーフィルタ側基板（１）とＴＦＴ基板（３０）とを合わせ込み、液晶化合物２４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の内側に、ＴＦＴ（不図示）と透明な画素電極３２がマトリクス状に形成される。また、もう一方の基板１の内側には、画素電極３２に対向する位置にＲ、Ｇ、Ｂの各着色部６が配列するようにカラーフィルタ層が設置され、その上に透明な共通電極２２が一面に形成される。さらに、両基板の面内には配向膜２３、３３が形成されており、これらをラビング処理することにより液晶分子を一定方向に配列させることができる。
【００４９】
基板１、３０の外側にはそれぞれ偏光板（不図示）が接着され、バックライトとして一般的に蛍光灯（不図示）と散乱板（不図示）の組み合わせを用い、液晶化合物をバックライト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なう。
【００５０】
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していれば良く、他の構成部材については、その素材や製法等、従来の液晶素子の技術を適用することが可能である。
【００５１】
【実施例】
（実施例１）
ガラス基板（コーニング社製「１７３７」）上に、黒色レジスト（新日鉄化学社製）を塗布し、所定の露光、現像、ポストベーク処理を行なって格子状の遮光層（ブラックマトリクス）を形成した。得られた遮光層の高さは１．２μｍであった。次いで、下記組成からなる感光性樹脂組成物をスピンコートし、５０℃で３分間のプリベークを行なった。
【００５２】
〔感光性樹脂組成物〕
以下の組成からなる共重合体 ２０重量部
ヒドロキシエチルメタクリレート ８０重量部
ビニルシンナメート １０重量部
アクリル酸 １０重量部
ビスアジド系感光剤 ０．５重量部
（シンコー技研社製「Ａ−０６６Ｈ」）
エチルセロソルブ ７９．５重量部
【００５３】
基板裏面から２００ｍＪ／ｃｍ2 の露光量（ｉ線換算）で全面露光し、アルカリ水溶液（ｐＨ＝１０）にて現像、純水にてリンス処理を行ない、スピンドライヤーにて乾燥処理を行なって、ブラックマトリクスの開口部に感光性樹脂組成物からなる被着色部が埋め込まれた構造を有する基板を得た。
【００５４】
次いで、インクジェット記録装置を用いて、下記の組成のＲ、Ｇ、Ｂの各着色インクを所定の位置の被着色部に所定量付与した後、インクが被着色部中に十分浸透したことを確認し、９０℃で５分間、引き続き２３０℃で３０分間の熱処理を行なって着色部を硬化させた。
【００５５】
〔着色インク〕
Ｒインク
Ｒ染料 ４重量部
純水 ６６重量部
ジエチレングリコール ３０重量部
Ｇインク
Ｇ染料 ３重量部
純水 ６７重量部
ジエチレングリコール ３０重量部
Ｂインク
Ｂ染料 ５重量部
純水 ５５重量部
ジエチレングリコール ４０重量部
【００５６】
引き続き、スピン洗浄にて純水を用いて洗浄処理を行なった。図４〜図６に、洗浄処理前後の着色部における膜厚方向の染料濃度の測定結果を示す。染料濃度の測定は、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析装置）を用い、各染料分子中に含まれる金属原子の量（Ｒはクロム、Ｇは亜鉛、Ｂは銅）を測定し、炭素原子の量と比較することにより規格化された濃度として求めた。図４〜図６から明らかなように、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色部はいずれも洗浄処理後には表面層における染料濃度が減少している。
【００５７】
次に、着色部上に二液型の熱硬化型樹脂組成物（ＪＳＲ社製「ＳＳ６６９９Ｇ」）を膜厚が１μｍとなるようにスピンコートし、９０℃で３０分間のプリベークを行なった後、２５０℃で６０分間の熱処理を行なって保護層を形成した。
【００５８】
このようにして作製されたカラーフィルタを、顕微分光測定装置（オリンパス社製）を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００５９】
さらに、上記保護層上に、厚さ０．１２μｍのＩＴＯ膜を形成し、液晶素子基板とした。この基板について再び顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００６０】
（実施例２）
洗浄液として、アルカリ水溶液（ｐＨ＝１１）を用いた以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタについて、実施例１と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００６１】
（実施例３）
保護層を形成せずに着色部上に直接ＩＴＯ膜を形成する以外は、実施例１と同様にして液晶素子基板を作製した。得られた液晶素子基板について、実施例１と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、ＩＴＯ膜の剥離は生じなかった。
【００６２】
（比較例１）
洗浄処理を行なわない以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタについて、実施例１と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、染料の保護層中へのマイグレーションに起因するスペクトルの変化が観察された。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離を生じた。
【００６３】
（比較例２）
洗浄処理を行なわない以外は、実施例３と同様にして液晶素子基板を作製した。得られた液晶素子基板について、実施例３と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、染料の酸化に起因するスペクトルの変化が観察された。また、基盤目剥離試験を行なったところ、ＩＴＯ膜の剥離を生じた。
【００６４】
（実施例４）
実施例１と同様にしてガラス基板上にブラックマトリクスを形成し、以下の組成のＲ、Ｇ、Ｂの各硬化型インクをブラックマトリクスの所定の位置の開口部に所定量付与した後、９０℃で５分間、引き続き２３０℃で３０分間の熱処理を行なって、着色部を形成した。
【００６５】
〔硬化型インク〕
Ｒインク
Ｒ染料 ４重量部
純水 ５６重量部
ジエチレングリコール ３０重量部
熱硬化型アクリル樹脂 １０重量部
Ｇインク
Ｇ染料 ３重量部
純水 ５７重量部
ジエチレングリコール ３０重量部
熱硬化型アクリル樹脂 １０重量部
Ｂインク
Ｂ染料 ５重量部
純水 ４５重量部
ジエチレングリコール ４０重量部
熱硬化型アクリル樹脂 １０重量部
【００６６】
引き続き、スピン洗浄にて純水を用いて洗浄処理を行なった。実施例１と同様にして、ＳＩＭＳを用いて各色の着色部における染料濃度を測定したところ、実施例１と同程度に表面層の染料濃度が減少していた。
【００６７】
次いで、実施例１と同様にして着色部上に保護層を形成した。このようにして得られたカラーフィルタについて、実施例１と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００６８】
さらに、実施例１と同様に、上記保護層上に、厚さ０．１２μｍのＩＴＯ膜を形成し、液晶素子基板とした。この基板について再び顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００６９】
（実施例５）
洗浄液として、アルカリ水溶液（ｐＨ＝１１）を用いた以外は、実施例４と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタについて、実施例４と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離は生じなかった。
【００７０】
（実施例６）
保護層を形成せずに着色部上に直接ＩＴＯ膜を形成する以外は、実施例４と同様にして液晶素子基板を作製した。得られた液晶素子基板について、実施例４と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、異常は観察されなかった。また、基盤目剥離試験を行なったところ、ＩＴＯ膜の剥離は生じなかった。
【００７１】
（比較例３）
洗浄処理を行なわない以外は、実施例４と同様にしてカラーフィルタを作製した。得られたカラーフィルタについて、実施例４と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、染料の保護層中へのマイグレーションに起因するスペクトルの変化が観察された。また、基盤目剥離試験を行なったところ、保護層の剥離を生じた。
【００７２】
（比較例４）
洗浄処理を行なわない以外は、実施例６と同様にして液晶素子基板を作製した。得られた液晶素子基板について、実施例６と同様に顕微分光測定装置を用いて着色部の色度測定を行なったところ、染料の酸化に起因するスペクトルの変化が観察された。また、基盤目剥離試験を行なったところ、ＩＴＯ膜の剥離を生じた。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、カラーフィルタの着色部の表面層の着色材濃度が低減されているため、該着色部上に保護層を形成した場合でも、これらの界面における着色材のマイグレーションが防止され、保護層の密着性低下が防止される。また、保護層の着色も防止される。さらに、着色部上に透明導電膜を形成する場合でも、当該形成工程における酸素含有領域に曝される着色材が少ないため、該着色材の酸化による色調変化が抑えられ、コントラストの低下が防止される。
【００７４】
よって、本発明によれば、保護層と着色部の密着性が高く、保護層の着色のない良好なカラーフィルタ、及び、色調変化がなく高コントラストな液晶素子基板が提供され、カラー表示特性に優れた信頼性の高い液晶素子が実現する。
【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】本発明のカラーフィルタの製造方法の他の実施形態の工程図である。
【図３】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図である。
【図４】本発明の実施例１におけるＲの着色部の染料濃度の測定結果を示す図である。
【図５】本発明の実施例１におけるＧの着色部の染料濃度の測定結果を示す図である。
【図６】本発明の実施例１におけるＢの着色部の染料濃度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ 遮光層
３ 感光性樹脂組成物層
４ 被着色部
５ 着色インク
６ 着色部
７ 保護層
２１ 硬化型インク
２２ 共通電極
２３ 配向膜
２４ 液晶層
３０ 基板
３２ 画素電極
３３ 配向膜
Claims (7)
- 透明基板上に、開口部を有する遮光層を黒色樹脂を用いて形成する工程と、
上記透明基板上に全面に、光照射後にインク吸収性を有するネガ型の感光性樹脂組成物層を形成する工程と、
上記遮光層の開口部領域の感光性樹脂組成物層に光照射する工程と、
現像処理を行なって、上記遮光層上の感光性樹脂組成物を除去する工程と、
上記遮光層の開口部内の感光性樹脂組成物層にインクジェット方式により着色インクを付与して着色し、熱処理を施して着色部を形成する工程と、
上記着色部内の深さ方向の着色材の濃度分布が透明基板側で高くなるように、上記着色部を洗浄する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 上記着色部の洗浄工程において、液体洗浄剤を用いる請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
- 上記着色インクが染料を含有する水性インクであり、上記液体洗浄剤が水である請求項２記載のカラーフィルタの製造方法。
- 上記感光性樹脂組成物層に光照射する工程が、透明基板の裏面から光照射する請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
- 透明基板上に、開口部を有する遮光層を黒色樹脂を用いて形成する工程と、
上記遮光層の開口部に、インクジェット方式によりエネルギー付与により硬化する硬化型インクを付与し、エネルギーを付与して該インクを硬化させ着色部を形成する工程と、
上記着色部内の深さ方向の着色材の濃度分布が透明基板側で高くなるように、上記着色部を洗浄する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 上記着色部の洗浄工程において、液体洗浄剤を用いる請求項５記載のカラーフィルタの製造方法。
- 上記硬化型インクが染料を含有し、上記液体洗浄剤が水である請求項６記載のカラーフィルタの製造方法。
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