JP4622498B2

JP4622498B2 - カラーフィルタの製造方法

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Publication number: JP4622498B2
Application number: JP2004358740A
Authority: JP
Inventors: 洋之三浦; 英幸山田; 輝彦甲斐; 一茂北澤
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: JP2006163309A

Description

本発明は、例えばカラー液晶表示装置等のカラー表示装置等に用いられるカラーフィルタの製造方法に関する。

例えばカラー液晶表示装置等に使用されるカラーフィルタは、透明基板上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の三色の着色パターンが規則正しく例えばドット状あるいはストライプ状に配列されたもので、各着色層間には、各着色層を光学的に分離するための隔壁となる格子状あるいはストライプ状の光遮蔽層いわゆるブラックマトリクスが設けられている。このようなカラーフィルタでは、従来より、透明基板上に、ブラックマトリクス、及び３色の着色パターンの各層を、各々、レジスト塗布、露光、及び現像工程等を繰り返すフォトリソグラフィー法を利用して形成していた。フォトリソグラフィー法を用いるとパターン精度は良好となるけれども、作業工程数が多く、コスト高になるという問題があった。

特に、近年の表示装置の大画面化の傾向に伴い、広い面積に適用しても、低コストで、パターン精度の良好なカラーフィルタの製造方法が望まれていた。

このようなことから、ブラックマトリクスをフォトリソグラフィー法で形成し、３色の着色パターンを、フォトリソグラフィー法に代えて、インクジェット法を用いて形成する方法がある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、フォトリソグラフィー法を用いて形成されるブラックマトリクスは、ブラックマトリクスに含まれる遮光成分に起因して露光不良が発生しやすいという問題があった。

そこで、ブラックマトリクスを、フォトリソグラフィー法に代えて、印刷法を用いて形成する方法が提案されている。

このブラックマトリクスは、高精細な着色パターンを得るためには、その断面が矩形であることが望ましい。ブラックマトリクスを印刷するために使用されるインク中の溶剤成分が多いと、溶剤が揮発した後に得られたブラックマトリクスの断面が丸みを帯びてしまうことから、ブラックマトリクスの好適な印刷方法として、例えば使用されるインク中の溶剤成分が少なく、広い面積にわたり高精細パターンが得られる反転印刷を用いることが考えられる。

この反転印刷では、ブランケット版にインクを均一に塗布し、凹版を用いて不要のインクを除去し、反転パターンをブランケット版上に形成した後、基板上に一括転写する。このとき、使用されるインク中には、ブランケット版からの離形性を上げるため、離形剤が十分に添加される。しかしながら、この離形剤は、反転印刷後のベーク処理でブラックマトリクスから溶出し、ブラックマトリクス表面のみならず基板表面にまで広がる場合がある。その結果、ブラックマトリクスによる隔壁間の基板上に３色の着色パターンをインクジェット印刷により形成する際に、インクがはじかれて隔壁間に十分に載らず、白抜けが発生し、その結果、カラーフィルタの色むらを生じるという問題があった。
特開平６−３４７６３７号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ブラックマトリックス、及び着色パターンを、マスクを使ったフォトリソグラフィ法を用いることなく、大画面にも対応し得る良好な寸法精度及び低コストで形成し得、色むらのない高精細なカラーフィルタを製造する方法を提供することを目的とする。

本発明は、対向する第１及び第２の主面を有する透明基板の第１の主面上に、離形剤を含有する光遮蔽層形成用インクを用い、反転印刷法により所定のパターンを有する光遮蔽層を形成する工程、
前記透明基板の第１の主面及び該第１の主面に形成された光遮蔽層を紫外線オゾン洗浄に供する工程、
紫外線オゾン洗浄された、該透明基板の該第１の主面及び該第１の主面上に形成された該光遮蔽層上に、ポジレジスト層を形成する工程、
該ポジレジスト層を、該透明基板の該第２の主面側から露光した後、現像を行うことにより、該光遮蔽層上に選択的にパターン加工されたポジレジスト層を設け、該光遮蔽層間にポジレジスト層が除去されて形成された開口部を設ける工程、
該パターン加工されたポジレジスト層上に該光遮蔽層及びポジレジスト層の撥インク性よりも高い撥インク性を有する撥インク剤層を形成する工程、
該開口部に、インクジェット法により着色インクを吐出し、着色層を形成する工程を具備するカラーフィルタの製造方法を提供する。

また、本発明の製造方法では、好ましくは、前記ポジレジストを形成する前に、印刷された光遮蔽層を加熱する工程をさらに具備する。

また、本発明の方法では、好ましくは、前記撥インク層を形成する工程の前に、前記ポジレジスト層を加熱することを特徴とする。

本発明の方法を用いると、そのブラックマトリックス、及び着色パターンを、マスクを使ったフォトリソグラフィ法を用いることなく、大画面にも対応し得る良好な寸法精度及び低コストで形成することができるので、色むらのない高精細なカラーフィルタが得られる。

本発明は、対向する第１及び第２の主面を有する透明基板の第１の主面上に印刷法により所定のパターンを有する光遮蔽層を形成する工程、透明基板の第１の主面及び第１の主面上に形成された光遮蔽層上にポジレジスト層を形成する工程、ポジレジスト層を露光した後、現像を行うことにより、光遮蔽層上に選択的にパターン加工されたポジレジスト層を設け、光遮蔽層間にポジレジスト層が除去された開口部を設ける工程、及び開口部に、インクジェット法により着色インクを吐出し、着色層を形成する工程を具備するカラーフィルタの製造方法において、パターン加工されたポジレジスト層上に撥インク剤層を積層する工程をさらに含み、露光は、透明基板の第２の主面側からの裏露光により行われ、現像により、露光された領域のポジレジスト層が除去されて、これにより、透明基板上に、光遮蔽層と、光遮蔽層上に選択的にパターン加工されたポジレジスト層と撥インク剤層とを含む積層が設けられ、その開口部はこの積層間に設けられることを特徴とする。

本発明の方法によれば、光遮蔽層を印刷法により形成し、さらに、着色層をインクジェット法により形成することにより、光遮蔽層あるいは着色層をフォトリソグラフィー法により形成した場合に比べて、レジスト及び現像液等の材料の削減、作業工程数の削減、作業時間の短縮が可能となり、カラーフィルタの製造を格段に低コスト化することができる。

また、本発明の方法によれば、透明基板上に形成された、光遮蔽層と、ポジレジスト層と、撥インク剤層とを含む積層が、光遮蔽層単独よりも十分に高い高さを持つ隔壁を構成し、かつ隔壁の最上層となる撥インク剤層が、光遮蔽層及びポジレジスト層よりも高い撥インク性を有するため、インクジェット印刷により吐出された着色インクが、隔壁上面ではじかれ、開口部内で容易に受容されて、転写むらによる白抜けの防止が可能となり、また、隔壁を越えて隣接する開口部にインクが移行しにくく、混色の防止が可能となる。このため、本発明の方法を用いると、色むらのない、高精細なカラーフィルタを製造することができる。また、このポジレジスト層のパターン加工は、透明基板の光遮蔽層が形成されない第２の主面から裏露光ができるので、特別なマスクも必要なく、低コストかつ容易である。尚、ポジレジスト層は着色され得る。

さらに、本発明の方法は寸法精度が良好であり、色むらが発生しにくいため、例えば３６０ｍｍ×４６０ｍｍ以上の大画面の大きさのカラーフィルタに十分対応し得る。

以下、図面を用いて本発明をより詳細に説明する。

図１ないし図７に、本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図を示す。

図１に示すように、第１の主面２及びこれに対向する第２の主面３を有する透明基板１を用意し、第１の主面２上に印刷法により光遮蔽層４を例えば格子状あるいはストライプ状に形成する。

反転印刷法により所定のパターンを有する光遮蔽層４を形成した後、好ましくは加熱いわゆるポストベークを行うことができる。これにより、印刷された光遮蔽層４を熱硬化すると共に、透明基板１上に強固に固着させることができる。加熱温度は、例えば１５０℃ないし２３０℃にすることができる。印刷により形成された光遮蔽層には、着色パターンを形成する際に用いられるインクジェットインクをはじく成分が含まれることがある。ポストベークにより、光遮蔽層表面にこの成分が溶出することがある。このようなときには、ポストベーク後に紫外線オゾン洗浄等を行い、この成分を除去することができる。また、溶出したこの成分が光遮蔽層４間の透明基板表面まで至るときには、紫外線オゾン洗浄等によりこの成分を除去することがより好ましい。

次に、図２に示すように、透明基板の第１の主面２及び第１の主面２上に形成された光遮蔽層４上に、ポジレジスト層５を形成する。ポジレジスト層５形成後、必要に応じて、例えば９０℃ないし１１０℃でプリベークを行うことができる。これにより、ポジレジスト層５を硬化すると共に、光遮蔽層４上により強固に固着させることができる。

その後、図３に示すように、透明基板１の第２の主面３側から第１の主面２の方向への露光いわゆる裏露光を行う。このとき、光遮蔽層４がフォトマスクのように機能するため、透明基板１を透過した光により、光遮蔽層４が形成されていない領域上のポジレジスト層５が露光され、光遮蔽層４が形成された領域上に位置するポジレジスト層は露光されない。

露光後、現像を行うことにより、図４に示すように、露光された領域のポジレジスト層が除去され、光遮蔽層４上に、光遮蔽層４のパターンに応じてパターン加工されたポジレジスト層５ａが形成される。

続いて、図５に示すように、ポジレジスト層５上に撥インク剤層１２ａを形成する。これにより、光遮蔽層４上に、光遮蔽層４のパターンに応じてパターン加工された、ポジレジスト層５ａ及び撥インク剤層１２ａが設けられ、光遮蔽層４間に、露光された領域のポジレジスト層及びその上の及び撥インク剤層が除去された開口部が設けられる。このパターン加工された、光遮蔽層４、ポジレジスト層５ａ及び撥インク剤層１２ａの積層は、光遮蔽層４単独の高さよりも高くなるため、透明基板１上に、インクジェットノズルにより吐出される着色パターン塗布インクをより受容し易い高さの隔壁を提供する。また、その最上層となる撥インク剤層１２ａが撥インク性を持ち、またその下のポジレジスト層５ａ及び光遮蔽層４はポジレジスト層５ａより撥インク性が低いので、吐出されるインクは隔壁上面ではじかれ、また開口内では十分に受容され得る。

ポジレジスト層５ａの形成後、任意に加熱いわゆるポストベークを行うことができる。これにより、ポジレジスト層５ａを十分に熱硬化させることができる。加熱温度は、例えば１５０℃ないし２３０℃にすることができる。

その後、図６に示すように、インクジェット装置に、着色パターン塗布インク８例えば赤色着色インク８Ｒ、緑色着色インク８Ｇ、及び青色着色インク８Ｂを各々適用し、インクジェットノズル７例えば赤色用インクジェットノズル７Ｒ、緑色用インクジェットノズル７Ｇ、及び青色用インクジェットノズル７Ｂより、開口部に、各色の着色インク８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを所定の配列で吐出する。各色の着色インク８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、上記積層からなる隔壁により、互いに隣接する開口部にはみ出すことなく、所定の開口部内に受容され得る。このため、各色の着色インク８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ間の混色、それによる黒欠陥が発生しにくく、及び着色層の塗布むら（白抜け）、それによる色むらは発生しにくい。

このようにして、図７に示すように、透明基板１上に、所定のパターンを有する、光遮蔽層４及びポジレジスト層５ａの積層と、この積層間に規則正しく配列された、赤色着色層１１Ｒ、緑色着色層１１Ｇ、及び青色着色層１１Ｂを有する着色パターン１１とを含むカラーフィルタ１０が形成される。

透明基板としては、例えばガラス基板、石英基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、及びポリアクリレート等のプラスチックシート及びプラスチックフィルムを好適に使用することができる。

光遮蔽層は、光遮蔽層印刷用のインク組成物を用いて印刷され得る。このインク組成物は、インク用バインダ樹脂と黒色遮光材とを含有し得る。

黒色遮光材としては、例えば黒色顔料、黒色染料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、及び鉄黒からなる群から選択され得る。このインク組成物には、さらに酸化チタン、無機顔料、及び有機顔料を混合することができる。

光遮蔽層は、例えばストライプ状あるいは格子状のパターンで形成することができる。これらのパターンの幅は、例えば５μｍないし５０μｍにすることができる。また、光遮蔽層の厚さは、０．５μｍないし１．５μｍにすることができる。

印刷法としては、例えば反転印刷法、凸版オフセット印刷法、及び平板印刷法等があげられる。好ましくは反転印刷法を使用することができる。

図８ないし図１０に、反転印刷法を用いた光遮蔽層の形成工程を説明するための図を示す。

図中、２２は光遮蔽層形成用インクを定量塗布する塗布ユニット、２４は塗布ユニット２２から光遮蔽層形成用インクを受容し、インク層２３を支持する回転可能な円筒形のブランケット胴、３２はブランケット胴上に設置されたブランケット、２５は、光遮蔽層の反転パターンに応じた凹状パターンを有し、ブランケット３２上のインク層２３から不要な部分を取り除くための剥離部材を、各々示す。

まず、図８に示すように、ブランケット胴２４を回転移動することにより、塗布ユニット２２内からインクを受容し、ブランケット３２上に一様なインク層２３を塗布する。

次に、図９に示すように、インク層２３上に剥離部材２５を当接し、インク層２３から不要な部分を取り除き、ブランケット２４上に光遮蔽層の反転パターン３１を形成する。

その後、図１０に示すように、反転パターン３１が形成されたブランケット２４上に透明基板２７を当接して、透明基板２７上に反転パターン３１を転写し、光遮蔽層２６を形成する。塗布ユニットとしては、スリットコーター、及びダイコーター等の塗布装置を使用することが出来る。

反転印刷に使用される光遮蔽層形成用インク組成物は、上記黒色遮光材とインク用バインダ樹脂、離形剤、溶媒、及び分散剤等を含有し得る。

インク用バインダ樹脂としては、例えばカゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びメラミン樹脂などが選択し得る。耐熱性や耐光性が要求される際には、例えばアクリル樹脂を好ましく用いることができる。インク用バインダ樹脂の含有量は、インク組成物全重量に対し、好ましくは５重量％ないし５０重量％である。

溶媒としては、インク組成物の塗布性、分散剤安定性などを考慮して、適宜選択されたものが使用でき、例えばトルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジグライム、及びシクロヘキサノン等があげられる。溶媒の含有量は、インク組成物全重量に対し、好ましくは５重量％ないし５０重量％である。

離形剤としては例えばケイ素および／またはフッ素の原子を含む材料例えばフッ素樹脂系部材、及びシリコーン樹脂系部材が使用され、フッ素樹脂系部材としては、含フッ素モノマーもしくはオリゴマー（低分子化合物）、シリコーン樹脂系部材としては、含ケイ素モノマーまたはオリゴマー（低分子化合物）を使用することができる。離形剤の含有量は、インク組成物全重量に対し、好ましくは０．０１重量％ないし５重量％、より好ましくは０．１重量％ないし０．５重量％である。

分散剤としては、非イオン性界面活性剤例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル等、イオン性界面活性剤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、及びテトラアルキルアンモニウム塩等、その他、有機顔料誘導体、及びポリエステルなどがあげられる。分散剤はこれらを単独、あるいは二種類以上を混合して使用することができる。分散剤の含有量は好ましくは０．１重量％ないし２０重量％である。

剥離部材は、適度の硬さと寸法安定性、加工性を有する材料が好ましく、例えばガラス、金属、及びプラスチックから選択され得る。ブランケットは、光遮蔽層形成用インク組成物との組み合わせで好適に選択され、高分子フィルムやゴムのようにある程度の硬度と柔軟性を有する材料であることが好ましく、例えば、フッ素系樹脂、ポリアクリレート、シリコーン樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエーテルスルホン、シリコーン系エラストマー、フッ素系エラストマー、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムまたはこれらの混合物が用いられる。

この反転印刷法では、転写時にブランケット版からインク層を剥離しやすくするために離形剤を含有する光遮蔽層形成用インクが好ましく使用される。反転印刷法により形成された光遮蔽層を用いると、光遮蔽層形成後のポストベークにより光遮蔽層から離形剤が溶出し、光遮蔽層上面、側面、及び光遮蔽層間の開口部の透明基板表面等に広がる傾向がある。光遮蔽層側面及び開口部にこのような離形剤があると、着色パターン塗布インクがはじかれて開口部に受容されず、いわゆる白抜けが生じ、その結果、色むらとなる傾向がある。このため、上記ポストベークの後、透明基板の第１の主面及び第１の主面上に形成された光遮蔽層を紫外線オゾン洗浄に供し、光遮蔽層から溶出した離形剤を除去することができる。その後、ポジレジスト層を塗布し得る。

紫外線オゾン洗浄では、例えばオゾン雰囲気の濃度は数十から数万ｐｐｍとし、紫外線を５〜１０００ｍＷの露光量で、１ないし１０分照射する。これにより、有機物を分解することができる。なお、使用するＵＶランプとしては、例えば低・中出力（５０〜２００ｍＷ）、あるいは高出力（５００〜５０００ｍＷ）のものが使用できる。

ポジレジスト層は、ポジレジスト組成物を、例えばバーコーター、ロールコーター、スピンコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の塗布方法を用いて塗布することにより、形成することができる。例えばポジレジスト層の厚さは、０．５μｍないし５．０μｍにすることができる。

本発明に使用されるポジレジスト組成物においては、被膜形成用物質として例えばアルカリ可溶性ノボラック型樹脂が用いられる。このアルカリ可溶性ノボラック型樹脂についてはフェノール類とアルデヒド類との反応生成物が挙げられる。

フェノール類としてはフェノール、Ｏ−、ｍ−、Ｐ−クレゾール、２，５−キシレノール、３，５−キシレノール、３，４−キシレノール、２，３，５−トリメチルフェノール、４−ｔ−ブチルフェノール、２−ｔ−ブチルフェノール、３−ｔ−ブチルフェノール、２−エチルフェノール、３−エチルフェノール、４−エチルフェノール、３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール、４−メチル−２−ｔ−ブチルフェノール、２−ナフトール、１，３−ジヒドロキシナフタレン、１，５−ジヒドロキシナフタレン、１，７−ジヒドロキシナフタレンなどの芳香族ヒドロキシ化合物が挙げられる。

アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアルデヒドなどが挙げられる。

フェノール類とアルデヒド類の反応は触媒の存在下で行われ、バルク又は溶媒中で行われ得る。触媒としては有機酸例えば蟻酸、シュウ酸、Ｐ−トルエンスルホン酸、及びトリクロロ酢酸等、無機酸例えば燐酸、塩酸、硫酸、及び過塩素酸等、２価金属塩例えば酢酸亜鉛、及び酢酸マグネシウム等が挙げられる。

また、本発明に使用されるポジレジスト組成物においては、感光性成分として、キノンジアジド基含有化合物が用いられ得る。このキノンジアジド基含有化合物としては、例えば２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノンなどのポリヒドロキシベンゾフェノンと、ナフトキノン−１，２−ジアジド−５−スルホン酸又はナフトキノン−１，２−ジアジド−４−スルホン酸との完全エステル化合物、あるいはその部分エステル化合物等を挙げることができる。

また、他のキノンジアジド基含有化合物例えばオルソベンゾキノンジアジド、オルソナフトキノンジアジド、オルソアントラキノンジアジド、及びオルソナフトキノンジアジドスルホン酸エステル類などのこれら核置換誘導体、更には、オルソナフトキノンスルホニルクロリドと水酸基又はアミノ基を持つ化合物例えばフェノール、ｐ−メトキシフェノール、ジメチルフェノール、ヒドロキノン、ビスフェノールＡ、ナフトール、カルビノール、ピロカテコール、ピロガロール、ピロガロールモノメチルエーテル、ピロガロール−１，３−ジメチルエーテル、没食子酸、水酸基を−部残してエステル化又はエーテル化された没食子酸、アニリン、及びＰ−アミノジフェニルアミン等との反応生成物なども用いることができる。これらは単独で用いても良いし、また２種類以上を組み合わせて用いても良い。これらのキノンジアジド基含有化合物は、例えば前記ポリヒドロキシベンゾフェノンとナフトキノン−１，２−ジアジド−５−スルホニルクロリド又はナフトキノン−１，２−ジアジド−４−スルホニルクロリドとをジオキサンなどの適当な溶媒中において、トリエタノールアミン、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリなどのアルカリ存在下に縮合させ、完全エステル化又は部分エステル化することにより製造することができる。

本発明に使用されるポジレジスト組成物におけるアルカリ可溶性ノボラック型樹脂とキノンジアジド基含有化合物との配合比は、アルカリ可溶性ノボラック型樹脂１００重量部に対し、キノンジアジド基含有化合物が５〜４０重量部、好ましくは１０〜３０重量部の範囲である。

また、本発明に使用されるポジレジスト組成物に用いられる溶媒として、２−ヘプタノン、アセトン、メチルエチルケトン、１，１，１−トリメチルアセトン等のケトン類、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール又はジエチレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテル等の多価アルコール類及びその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、ピルビン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類が挙げられる。これらは単独、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。溶媒の使用量は、基板上に、均質でピンホール、塗りむらの無い塗布膜ができる塗布であれば特に制限はされない。レジスト組成物の全重量に対し、溶媒量が例えば５０〜９７重量％になるように調製することができる。

さらに、本発明に使用されるポジレジスト組成物には、更に必要に応じて相溶性のある添加物、例えばレジスト層の性能などを改良するための樹脂、可塑剤、安定剤、界面活性剤、現像後のレジストパターンの視認性を良くするための染料、増感効果を向上させる増感剤などの添加剤を含有させることができる。

ポジレジスト層の露光手段としては、例えば超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプ等のラジカル重合性化合物が反応する波長の光を露光するものを使用することができる。

ポジレジスト層の現像液としては、露光部のポジレジストを溶解させることのできる溶液例えば水酸化ナトリウムあるいは炭酸ナトリウム等のアルカリ性水溶液等を用いることができる。

撥インク剤層は、好ましくは上記反転印刷法を用いて形成することができる。

例えば撥インク剤と溶剤を含む撥インク剤層形成用インクを調製し、図８に示す工程と同様にして、ブランケット版上に０．１μｍの厚さを有する撥インク剤層を一様に形成した後、光遮蔽層及び光遮蔽層のパターンに応じてパターン加工されたポジレジスト層が形成された透明基板を導入して、ポジレジスト層を撥インク剤層に当接して、ポジレジスト層上に撥インク剤層を転写することができる。転写後、好ましくは、５０ないし１５０℃で１ないし１０分ベークすることができる。

本発明に好ましく使用される撥インク剤は、例えばフッ素系樹脂、シリコン系樹脂、パーフルオロアルキル基含有アクリレートまたはメタクリレートを主成分とする共重合オリゴマー等をあげることができる。好ましくは例えば相溶性セグメントとフッ素性セグメントのブロック共重合体、及び相溶性セグメントとシリコン系セグメントのブロック共重合体を使用することができる。これらのブロック共重合体は、改質効果の持続性が良好である。具体的には、例えばセイミケミカル社製ランダム型オリゴマー商品名サーフロン、東亞合成化学社製グラフト型オリゴマー商品名アロンＧ、及び日本油脂社製ブロック型オリゴマーモディパーＦ等をあげることができる。

また、撥インク剤は、必要に応じて溶媒と混合することができる。溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン、エチルベンゼン、酢酸イソアミル、酢酸Ｎ−アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテル（アセテート）、プロピレングリコールモノエチルエーテル（アセテート）、ジエチレングリコール、ジ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モノエチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、液体ポリエチレングリコール、１−メトキシ−２−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル、及びエチルエトキシプロピオネート等が用いられ、これらの溶媒は単独で、または２種類以上組み合わせて用いることができる。

例えば反転印刷法により撥インク剤層を形成する場合、撥インク剤層形成用インクは、好ましくは、撥インク剤を０．０１ないし１０重量％含有し得る。

着色パターン塗布インクは、染料及び顔料等の着色剤、インク用バインダ樹脂、分散剤、及び溶媒等を含有する。

着色パターン塗布インクに使用される顔料の具体的な例としては、ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ９、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、ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７、３６、ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２０、２４、８６、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、ＰｉｇｍｅｎｔＯｒａｎｇｅ３６、ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３などがあげることができ、単独で、または２種以上を混合して使用することができる。

着色パターン塗布インクの溶媒としては、その表面張力がインクジェット方式に好適な範囲例えば４０ｍＮ／ｍ以下であり、かつ、沸点が１３０℃以上のものを好ましく使用できる。表面張力が４０ｍＮ／ｍを超えると、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す傾向があり、また、沸点が１３０℃未満であると、ノズル近傍での乾燥性が著しく高くなりすぎて、ノズル詰まり等の不良発生を招く傾向がある。好適な溶媒として、例えば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、及び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、必要に応じて、単独で、あるいは二種以上混合して用いることができる。溶媒は、溶解性の他、経時安定性、及び乾燥性などが要求され、使用される着色剤、及びバインダ樹脂との特性に応じて適宜選択される。

着色パターン塗布インクに使用され得るバインダ樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びメラミン樹脂などがあげられ、使用される着色剤に応じて適宜選択され得る。例えば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。

バインダ樹脂への色素の分散を向上させるために、着色パターン塗布インクに分散剤を添加することができる。分散剤としては、非イオン性界面活性剤例えば、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、及びテトラアルキルアンモニウム塩など、その他に、有機顔料誘導体、及びポリエステル等などがあげられる。分散剤は単独で、あるいは二種以上を混合して使用することができる。

また、各色の着色層は、例えば１μｍないし２μｍの厚さで形成することができる。

実施例
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。

ブラックマトリックス層の形成
透明基板として、無アルカリガラス基板コーニング社製１７３７を用意した。

以下の光遮蔽層印刷用インク組成の材料を用意した。

光遮蔽層印刷用インク組成
インクバインダ樹脂
ポリイミド前駆体東レ（株）製：「セミコファインＳＰ−５１０」
１０重量部
黒色遮光剤カーボンブラック７．５重量部
溶媒Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１３０重量部
分散剤銅フタロシアニン誘導体５重量部
離形剤フッ素系低分子化合物
ビックケミージャパン株式会社製ＢＹＫ３３３０．５重量部
上記組成のインク材料をビーズミル分散機に投入し、冷却しながら３時間分散して光遮蔽層印刷用インク組成物を調製した。

得られたインク組成物を、図８ないし図１０に示す工程と同様にして、反転印刷法に供し、以下のように、ブラックマトリクス層を形成した。尚、反転印刷に際し、ブランケット版としては、表面にシリコーン樹脂を被覆した金属ロールを使用した。また、剥離部材として、表面を光遮蔽層パターンの反転パターンを応じた凸凹パターンに加工した平板状ガラスを使用した。

まず、インク組成物をブランケット版上にスリットコーター法により塗布し、一様なインク層を形成した。

次に、剥離部材によって不要な部分を除去し、ブランケット版上に光遮蔽層パターンの反転パターンを形成した。

その後、反転パターンが形成されたブランケット版上に透明基板を当接して、透明基板上に反転パターンを転写し、光遮蔽層を転写した。

次いで、光遮蔽層が形成された透明基板をオーブン内に入れて、２３０℃で１時間ポストベークを行った。光遮蔽層の上部は平坦で、膜厚は１．５μｍであった。また、光遮蔽層表面に対する、後述の着色パターンのインクジェット印刷に使用する例えば光遮蔽層の接触角を測定したところ３０゜であり、得られた光遮蔽層表面が着色パターン塗布インクに対して、撥インク性が有ることを確認した。また、光遮蔽層のＯＤ値（光学濃度）は３であり、充分な遮光性を有することから、ブラックマトリックスとして使用できることを確認した。

尚、ＯＤ値は、１μｍの試料の入射光強度Ｉ₀、透過光強度Ｉから次式によって求めた。

ＯＤ＝−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ₀）
その後、光遮蔽層が形成された透明基板を、照度５０ｍＷ、露光量５００ｍＪ／ｃｍ²、オゾン濃度１０万ｐｐｍの条件で紫外線オゾン洗浄処理に供した。

洗浄処理後の光遮蔽層表面に対する、上記インクの接触角を測定したところ３５゜であり、洗浄された光遮蔽層表面が着色パターン塗布インクに対して、撥インク性が低下したことを確認した。

ポジレジスト層の形成
ローム・アンド・ハース電子材料（株）製ポジ型レジスト「ＬＣ１００−１０ｃｐ」をブラックマトリックス層が形成された上記ガラス基板上に、スピンコーターにて２．０μｍ膜厚の厚さに塗布し、ポジレジスト層を得た。

得られたポジレジスト層を１１０℃で、１２０秒間プリベークした。

その後、透明基板のうち、ポジレジスト層を塗布した面と反対側の面から、超高圧水銀灯を光源として、透明基板を介して、ポジレジスト層をいわゆる裏露光した。そのときの露光量は、５０ないし１５０ｍＪであった。

さらに、ポジレジスト層を２．５重量％炭酸ナトリウム溶液で現像し、ブラックマトリクス層上に、このブラックマトリクス層と同様のパターンを有するポジレジスト層を積層し、ブラックマトリクス層間に開口を得た。

その後、２３０℃、１０分の条件で、ポジレジスト層にポストベーク処理を行った。

撥インク剤層の形成
溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを使用し、５重量％の撥インク剤パーフルオロ基含有オリゴマー大日本インキ化学工業株式会社製「Ｆ１７９」を含有する撥インク剤層形成用インキを調製した。

ブランケット版として、シリコーン樹脂を被覆した金属ロールを用意し、図８に示す工程と同様にして、スリットコータに撥インク剤層形成用インキを導入して、ブランケット版上に撥インク剤層を０．５ｍの厚さで塗布した。

その後、光遮蔽層及びパターン加工されたポジレジスト層が形成されたガラス基板を用意して、撥インク剤層をポジレジスト層上に当接して、０．１μｍの厚さで転写した。

転写後、オーブン中で、２３０℃、１０分間の条件で、ベークを行った。

着色インクの調製
メタクリル酸２０部、メチルメタクリレート１０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒドロキシエチルメタクリレート１５部を乳酸ブチル３００ｇに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５部を加え７０℃にて５時間の反応によりアクリル共重合体樹脂を得た。得られたアクリル共重合体樹脂を樹脂濃度が１０重量％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、アクリル共重合体樹脂の希釈液を得た。

この希釈液８０．１ｇに対し、顔料１９．０ｇ、分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル０．９ｇを添加して、３本ロールにて混練し、赤色、緑色、青色の各着色ワニスを得た。なお、赤色顔料として、ピグメントレッド１７７を、緑色顔料としてピグメントグリーン３６を、青色顔料としてピグメントブルー１５を、各々使用した。

得られた各着色ワニスに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを、その顔料濃度が１２〜１５重量％、粘度が１５ｃｐｓになるように、各々調整して添加し、赤色、緑色、及び青色着色インクを得た。

カラーフィルタの作製
隔壁開口部に対して、赤色、緑色、及び青色着色インクを使用し、１２ｐｌ、１８０ｄｐｉヘッドを搭載したインクジェット印刷装置により、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）各々の着色層を形成した。このようにして得られたカラーフィルタは、平滑性が良好であり、画素内のΔＥａｂを測定したところ、１未満であり、色むらの少ない良好なカラーフィルタであることがわかった。なお、ΔＥａｂ（色差）は、ミクロアナライザーにより測定した。

本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図反転印刷法を用いた光遮蔽層の形成工程を説明するための図反転印刷法を用いた光遮蔽層の形成工程を説明するための図反転印刷法を用いた光遮蔽層の形成工程を説明するための図

符号の説明

１，２７…透明基板、２…第１の主面、３…第２の主面、４，２６…光遮蔽層、５…ポジレジスト層、７…インクジェットノズル、８…着色パターン塗布インク、１０…カラーフィルタ、１１…着色層、２３…光遮蔽層形成用インク層、２４…ブランケット版、２５…剥離部材、３１…反転パターン、３２…ブランケット

Claims

対向する第１及び第２の主面を有する透明基板の第１の主面上に、離形剤を含有する光遮蔽層形成用インクを用い、反転印刷法により所定のパターンを有する光遮蔽層を形成する工程、
前記透明基板の第１の主面及び該第１の主面に形成された光遮蔽層を紫外線オゾン洗浄に供する工程、
紫外線オゾン洗浄された、該透明基板の該第１の主面及び該第１の主面上に形成された該光遮蔽層上に、ポジレジスト層を形成する工程、
該ポジレジスト層を、該透明基板の該第２の主面側から露光した後、現像を行うことにより、該光遮蔽層上に選択的にパターン加工されたポジレジスト層を設け、該光遮蔽層間にポジレジスト層が除去されて形成された開口部を設ける工程、
該パターン加工されたポジレジスト層上に該光遮蔽層及びポジレジスト層の撥インク性よりも高い撥インク性を有する撥インク剤層を形成する工程、
該開口部に、インクジェット法により着色インクを吐出し、着色層を形成する工程を具備するカラーフィルタの製造方法。
前記ポジレジストを形成する工程の前に、印刷された光遮蔽層を加熱する工程をさらに具備する請求項１に記載の方法。
前記撥インク剤層を形成する工程の前に、前記ポジレジスト層を加熱する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。