JP5061683B2 - インキジェット法カラーフィルタの製造方法およびインキジェット法カラーフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、インキジェット方式により各画素が印刷されるカラーフィルタにおいて、隣接する画素間での混色や、段差、色ムラの無いカラーフィルタ、および工程数が少なく生産効率の高い製造方法で、液晶表示装置等に用いるインキジェット法カラーフィルタの製造方法およびインキジェット法カラーフィルタに関する。

従来では、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタは、カラー液晶表示装置等に不可欠な部材で、液晶表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれの原色の色彩を与えたりする役割を有している。カラーフィルタの製造方法は、従来種々の検討が重ねられており、代表的な方法として、フォトリソグラフィー方式、インキジェット方式などが知られている。フォトリソグラフィー方式では、透明基板に各色の感光性樹脂層の塗布膜を形成し、後に塗布膜の不要な部分を取りのぞき、残ったパターンを各色画素とする。この方法では塗布膜の多くが不要となるため、カラーフィルタの製造時に大量の顔料感光性樹脂液等の材料が無駄になる。また、色画素毎に露光、現像工程を行うため、工程数が多くなる。このようなことから、フォトリソグラフィー方式によるカラーフィルタの製造は、コスト、環境面、共に問題を有していた。近年では、液晶テレビやカラー液晶ディスプレイの普及に伴い、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おり、特にインキジェット方式が注目されている。インキジェット方式によるカラーフィルタの製造は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色樹脂組成物をインクとして用い、各色を同時に印刷することができる。このため、材料の無駄も少なく、また、画素の形成工程が短縮されるため、環境負荷の低減と大幅なコストダウンが期待できる。

インキジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法として、大きく分けると、透明基板上の着色層を形成する部分に多孔質の吸着層を設けておき、この吸着層に染料インキを吐出する製法と、透明基板上に隔壁を形成し、隔壁に囲まれた領域にインキを吐出する製法の２つに分けられる。前者は隔壁によりインキの混色を防止しているのではないため、段差の無い平坦なカラーフィルタが得られるという利点があるものの、染料インキは耐久性が低いので、長期間の使用や、カラー液晶表示装置の製造工程における加熱処理やＵＶ処理工程に耐えることが困難である。このため、近年特に要求の高い色再現性の高い高性能なカラーフィルタの製造方法としては適さない。

一方で、例えばブラックマトリックス等の隔壁を形成して着色層をインキジェット法で形成する場合は、インキジェット用のインキは吐出性を確保するために溶剤で希釈して所定範囲の粘度に調整する必要がある。インキジェットでの塗出直後の膜厚は、溶剤が飛んで乾固した着色層の膜厚の３〜５倍になる。隣接するインキ間での混色を防止するため、隔壁に撥インク性を持たせる方法として特許文献１〜４に記載の方法が提案されている。これらの手法を用いることで混色を防止することは可能である。しかし、特許文献５に記載されているように、このようにして形成される着色層は、完全に平坦にすることは難しく、着色層の膜厚の最も厚い部分と最も薄い部分の差が大きくなると、カラー液晶表示装置とした時の色ムラが問題となる。また隔壁と着色層の最も薄い部分との膜厚差が大きい場合も色ムラが発生する。従って、画素内段差、画素隔壁間段差を極小とする事が重要であるが、特許文献５には、その具体的な手法までは記載されていない。

さらに特許文献６には、ブラックマトリックスの上に撥インキ性のポジレジスト層を形成し、インキジェットにより着色層を形成後、ポジレジスト層を除去する方法が提案され
ている。この方法により画素内段差、画素隔壁間段差を低減出来るものの、工程数が多くなるため、インキジェット法を用いることのコストメリットが出にくいという問題を有していた。また特許文献７には、ポジレジストによる隔壁パターンの高さとインクジェットにより形成される着色層の高さを規定することで平坦性の高い着色層を形成できることが記載されているが、この場合、隔壁高さと着色層高さの段差が大きくなるため、着色層形成後に隔壁を除去することが必須であり、やはり工程が複雑となり、同様の問題点を有していた。

以下に公知文献を記す。
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７−２４８４１３号公報 特開２０００−８９０２３号公報 特開２０００−３５５１１号公報 特開２０００−７５１２１号公報 特願２００５−２０９８８６号公報

本発明は、上記の問題点を解決するために為されたもので、その課題とするところは、インキジェット方式により各画素が印刷されるカラーフィルタにおいて、隣接画素間の混色が無く、画素内および画素隔壁間の段差が小さく色ムラの無い、色再現域が広く信頼性の高いカラーフィルタ、およびその製造方法、特に工程数が少なく生産効率の高い製造方法を提供することである。

ところで、本発明者の検討によれば、上表面に撥インキ性を有する隔壁の高さを、着色層の仕上がり膜厚に対して１．５〜２．０倍程度とすると、画素内の段差が少ない平坦な着色層が得られる。一方、カラーフィルタとして求められる色を出すためには、着色層の膜厚は、通常１．５〜２．５μｍを必要とするため、画素隔壁間で０．８〜２．５μｍの段差が生じ、カラー液晶表示装置とした際の色ムラが発生しやすいことがわかった。さらにこれより隔壁の膜厚を薄くすると、着色層の仕上がり形状は凸形状となり、隔壁の膜厚を薄くするほど画素内の段差が大きくなることがわかった。従って、隔壁となるブラックマトリックスは、インキジェット法によりインキが塗工される時は出来るだけ厚膜で、顔料分散型の有機溶剤系インキに対して十分な耐性と混色を防止するだけの撥インキ性を有し、かつ第２の硬化処理の加熱処理の硬化後には着色層の膜厚と同等に変化するよう、ブラックマトリックスの材料とプロセスを調整することで、色ムラの無い高品質なカラーフィルタが得られ、本発明に至った。

本発明の請求項１に係る発明は、透明基板上に、感光性樹脂組成物からなる、上表面が撥インキ性を有するブラックマトリックスパターンを形成した後に、第１の硬化処理と、
ブラックマトリックスパターンに囲まれた領域にインキジェト法により着色層の形成と、着色層を熱硬化する第２の硬化処理を含む構成によりインキジェット法カラーフィルタの製造方法であって、ブラックマトリックスパターンの形成は、第１の硬化処理後のブラックマトリックスの膜厚をｔ₁、第２の硬化処理を経てブラックマトリックスの感光性樹脂組成物が完全に熱硬化した後のブラックマトリックスの膜厚ｔ₂がｔ₁×０．８５≦ｔ₂≦ｔ₁×０．９５の関係が成り立つように、その形成に影響する感光性樹脂組成物の組成及び硬化の条件を変更することによって、予め厚めに、所定の膜厚で形成することを特徴とするインキジェット法カラーフィルタの製造方法である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記着色層を形成は、第１の硬化処理後の膜厚ｔ₁のブラックマトリックスパターンに囲まれた領域に、インキジェト法により着色層を形成することを特徴とする請求項１に記載のインキジェット法カラーフィルタの製造方法である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記着色層を熱硬化する第２の硬化処理は、同時にブラックマトリックスの感光性樹脂組成物も完全に熱硬化されて、ブラックマトリックスの膜厚が薄めの厚さｔ₂に変化することを特徴とする請求項１、または２に記載のインキジェット法カラーフィルタの製造方法である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインキジェット法カラーフィルタの製造方法を用いたインキジェット法カラーフィルタであって、透明基板上の所定位置に、上表面が撥インキ性を有するブラックマトリックスパターンを形成し、該ブラックマトリックスパターンに囲まれた領域にインキジェト法により着色層を形成するインキジェット法カラーフィルタであって、インキジェット法により着色層のインキを塗工する際のブラックマトリックスの膜厚をｔ₁と、ブラックマトリックスの感光性樹脂組成物が完全に硬化した後の膜厚をｔ₂とした時、膜厚ｔ₁と膜厚をｔ₂が、ｔ₁×０．８５≦ｔ₂≦ｔ₁×０．９５の関係が成り立つことを特徴とするインキジェット法カラーフィルタである。

本発明の請求項５に係る発明は、前記着色層のインキが、有機溶剤系の顔料分散型インキであることを特徴とする請求項４に記載のインキジェット法カラーフィルタである。

本発明のインキジェット法カラーフィルタの製造方法によると、ブラックマトリックスが最終的な膜厚よりもインキジェットによる印刷時の膜厚が厚いことから、インキジェットにより形成される着色層はより平坦になりやすく、最終的に、第２の硬化処理後のブラックマトリックスの膜厚が薄くなるために、仕上がりの画素と隔壁間の段差をより小さく抑えることが出来る。

本発明のインキジェット法カラーフィルタの製造方法によると、さらに顔料分散型の有機溶剤系インキを用いても、ブラックマトリックスが溶解や膨潤による混色やブラックマトリックスにシワが入る等の変質も無い、画素内および画素と隔壁間の段差が小さく色ムラの無い、色再現域が広く信頼性の高いインキジェット法カラーフィルタを得ることができる。

さらに本発明のインキジェット法カラーフィルタ製造方法によれば、上表面に撥インキ性を有するブラックマトリックスパターンがインクジェットの隔壁として作用し、さらにインキを熱硬化させるための第２の硬化処理の熱処理工程においてブラックマトリックスの膜厚が薄く変化するため、隔壁層を多層で形成したり、インクジェット後に隔壁を除去したりと余計な工程を必要とすることなく、生産効率良く低コストで、段差の少ない高品
質なインキジェット法カラーフィルタを製造することができる。

図１は、本発明のインキジェット法カラーフィルタの製造過程の状態を説明する側断面図を示す。最初に、ブラックマトリックスパターンに関連した部分を説明する。

図１（ａ）は、透明基板１１上のブラックマトリックスパターン１２に囲まれた領域にインキジェット法により着色層１３のインキを吐出した直後の側断面図を示している。着色インキ１３_R、１３_G、１３_Bは、ブラックマトリックス１２の膜厚ｔ₁以上に盛られるが、ブラックマトリックス１２の上表面は撥インク性を有することから、着色インキ１３_R、１３_G、１３_B間で混色することは無い。

図１（ｂ）は、着色層１３のインクを乾燥して溶剤成分を除去した後の状態を示す側断面図である。ここではブラックマトリックス１２の膜厚はｔ₁のままで変化しない。この状態におけるブラックマトリックス１２の膜厚は着色層１３の形状を決定付ける重要な要素のひとつとなっている。

図１（ｃ）は、さらに着色インキ１３_R、１３_G、１３_Bおよびブラックマトリックス１２の組成物を２００〜２５０℃の第２の硬化処理の加熱処理を行い、硬化させた状態を示す側断面図である。完全に硬化したブラックマトリックス１２の膜厚は薄くなりｔ₂へと変化する。着色層１３では、最も膜厚の薄い部分がｔ_minであり、最も膜厚の厚い部分がｔ_maxとなり、その画素内の段差を小さく抑えることができる。ここで、ブラックマトリックス１２の膜厚は、第１の硬化処理後膜厚ｔ₁と第２の硬化処理後膜厚ｔ₂は、ｔ₁×０．８５≦ｔ₂≦ｔ₁×０．９５の関係が成り立つことが重要である。硬化後膜厚ｔ₂がｔ₁×０．９５より大きいと、着色層１３の形状が激しい凸形状となって、画素内段差が大きくなるか、或いは仕上がりの画素隔壁間段差が大きくなってしまい好ましくない。なお、第２の硬化処理とは、着色インキがカラーフィルタとして十分な耐性を有する状態まで熱硬化させる処理であり、このレベルでは、パターンの形状が固定し、品質性能を超える状態である。

また、第２の硬化処理後の膜厚ｔ₂がｔ₁×０．８５より小さいと、インキジェット塗工する際のブラックマトリックス１２のインキに対する耐性が不足して、特に有機溶剤系のインキを用いた場合には、ブラックマトリックスの溶解或いは膨潤による不良を生じやすくなり好ましくない。

先ず、本発明におけるブラックマトリックス１２の形成方法について述べる。ブラックマトリックスのパターニング方法としては、フォトリソグラフィー法、印刷法、転写法等、特に限定されず従来公知の手法を用いることが可能である。精細なパターン形成が可能なフォトリソグラフィー法を用いることが特に好ましい。本発明ではパターニングの手法によらず、黒色のネガ型感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。さらにフッ素化合物等の撥インキ剤を含むものを用いると、特別な工程を必要とすることなく、ブラックマトリックスパターンの上表面に撥インキ性を付与できることから特に好ましい。

以下にフォトリソグラフィー法を用いたブラックマトリックスの形成方法について詳しく説明する。まず前記黒色のネガ型感光性樹脂組成物を透明基板上に、スリットダイコーター、スピンコーター等の公知の塗工装置を用いて均一に塗工する。その後、溶剤成分を除去するため必要に応じて、減圧乾燥処理やプリベーク処理を施すことができる。この際フッ素系の撥インク剤を用いた場合は、塗膜中に分散した撥インク剤が徐々に塗膜表面に偏析する性質を有しており、ブラックマトリックスの上表面に撥インキ性を付与することが出来る。

これをパターン露光、現像を行なった後、第１の硬化処理をして、所定のブラックマトリックスパターンを形成する。なお、第１の硬化処理とは、薬品、インキ等に対する耐性が最小限必要レベルの硬化処理であり、このレベルでは、パターンの形状が微小な変化の状態である。

第１の硬化処理では、光照射或いは放射線照射することによりネガ型感光性樹脂組成物を硬化させる。照射する光或いは放射線としては、ネガ型感光性樹脂組成物が硬化する吸収波長を有するものであれば特に限定されるものではないが、紫外線或いは電子線が特に好ましい。しかしながら、前記した撥インク剤の分解を促進するような波長を含む場合は、不要な波長は適当なフィルターを介してカットすることが望ましい。本発明では、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等による紫外線照射処理が特に好ましい。なお、ブラックマトリックスパターンの内部の硬化程度が不十分である場合は、インキジェット後の第２の硬化処理工程前後でのブラックマトリックスの膜厚変化がｔ₁×０．８５≦ｔ₂≦ｔ₁×０．９５の範囲を満たす条件内であれば、さらに加熱処理を施して硬化する熱処理を追加して設けることもできる。この場合、加熱方法としては熱風循環式のオーブン、ホットプレート、赤外線による加熱等が利用でき、特に限定されるものではない。

本発明における第１の硬化処理では、有機溶剤系のインキジェットインキに対しても耐性を有しながら、インキの熱硬化の第２の硬化処理処理において、ブラックマトリックスの膜厚がｔ₁×０．８５≦ｔ₂≦ｔ₁×０．９５の範囲で変化するようにブラックマトリックスの硬化状態を調整することが重要である。

前記ネガ型感光性樹脂組成物としては、その主成分はバインダー樹脂、ラジカル重合性を有する化合物、光重合開始剤、溶剤、および遮光性部材からなる。まずバインダー樹脂としては、アルカル可溶性の熱硬化性樹脂が好ましく、具体的には、クレゾール−ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等が挙げられる。これらのバインダー樹脂は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。また低温での硬化性を促進するため、これらの樹脂に加えてメラミン誘導体と光酸発生剤を含有させることもできる。メラミン誘導体としては、メチロール基あるいはメトキシメチル基を有している化合物であればよいが、特に溶剤に対する溶解性が大きいものが好ましい。

前記ラジカル重合性を有する化合物は、例えばビニル基あるいはアリル基を有するモノマー、オリゴマー、末端あるいは側鎖にビニル基あるいはアリル基を有するポリマーを用いることができる。具体的には（メタ）アクリル酸及びその塩、（メタ）アクリル酸エステル類、（メタ）アクリルアミド類、無水マレイン酸、マレイン酸エステル、イタコン酸エステル、スチレン類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、Ｎ−ビニル複素環類、アリルエーテル類、アリルエステル類、及びこれらの誘導体を挙げることができる。好適な化合物としては、例えばペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレートなど比較的低分子量の多官能アクリレート等を挙げることが出来るがこの限りではない。これらのラジカル重合性を有する化合物は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。ラジカル重合性を有する化合物の量は、バインダー樹脂１００重量部に対して１〜２００重量部の範囲をとることが可能であり、好ましくは５０〜１５０重量部である。

また前記光重合開始剤は、露光によりラジカルを発生し、ラジカル重合性を有する化合物を通して、バインダー樹脂を架橋させるものである。光重合開始剤の例として具体的には、ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビ
ス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物、１−ヒドロキシシクロヘキシルアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、及び２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン等のアセトフェノン誘導体、チオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、２−クロロチオキサントン等のチオキサントン誘導体、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、クロロアントラキノン等のアントラキノン誘導体、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル誘導体、フェニルビス−（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フォスフィンオキシド等のアシルフォスフィン誘導体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ビス（４’−メチルフェニル）イミダゾリル二量体等のロフィン量体、Ｎ−フェニルグリシン等のＮ−アリールグリシン類、４，４’−ジアジドカルコン等の有機アジド類、３，３’，４，４’−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカルボキシ）ベンゾフェノン、キノンジアジド基含有化合物等を挙げることが出来る。これらの光重合開始剤は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。光重合開始剤の量は、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜５０重量部の範囲をとることが可能であり、好ましくは１〜２０重量部である。

また溶剤の一例として具体的には、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、アセトン、シクロヘキサノン、エチルアセテート、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−エチルエトキシアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルエーテル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等を用いることができる。溶剤の使用量は、透明基板上に塗布した際に均質であり、ピンホール、塗りむらの無い塗布膜ができる塗布であることが望ましく、感光性樹脂組成物の全重量に対し、溶剤量が５０〜９７重量％になるよう調製することが好ましい。

また、黒色遮光部材は、ブラックマトリックスに遮光性を付与し、カラーフィルタのコントラストを向上させるものである。黒色遮光部材としては、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、鉄黒、酸化チタン、無機顔料、及び有機顔料を用いることができる。これらの黒色遮光部材は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。

さらに前記ネガ型感光性樹脂組成物には、撥インク剤を含んでいても構わない。撥インク剤として、含フッ素化合物もしくは含ケイ素化合物を用いることができ、これらを混合して用いることがより好ましい。前記含フッ素化合物の例として、具体的には、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ化樹脂などを挙げられることが出来る。特に質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素共重合体が好ましく、具体的には特許文献８に記載の含フッ素共重合体が挙げられる。また、これらの含フッ素化合物は、単独または二種類以上併用して用いることが出来る。前記含ケイ素化合物として、主鎖または側鎖に有機シリコンを有するもので、シロキサン成分を含むシリコン樹脂やシリコーンゴムなどを挙げられることが出来る。また、これらの含ケイ素化合物は、単独または二種類以上併用して用いることが出来る。さらに、前記含フッ素化合物と含シリコン化合物、あるいはその他のインク反発性の成分を併用しても良い。本発明における感光性樹脂組成物に含まれる含フッ素化合物もしくは含ケイ素化合物の量は、全重量部に対して、０．１重量％〜１０重量％の範囲で、パターン形状や着色層を形成するインキの特性に合わせて適宜調整することが好ましい。

この他、ブラックマトリックス形成に用いるネガ型感光性樹脂組成物には、必要に応じて相溶性のある添加剤、例えばレベリング剤、連鎖移動剤、安定剤、増感色素、界面活性剤、カップリング剤等を加えることができる。本発明におけるブラックマトリックスを形成するためのネガ型感光性樹脂組成物は、熱架橋する際の膜減り量が大きい材料を用いることが特に好ましい。

ここで、本発明のブラックマトリックスの第２の硬化処理後の膜厚ｔ₂は、１．０〜３．０μｍの範囲で、ブラックマトリックスとしての遮光性とともに、パターン形状や着色層を形成するインキの特性およびその膜厚に合わせて適宜調整することが好ましい。

次いで、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して、着色パターンに関連した部分を説明する。本発明におけるインキジェット法による着色層１３の形成方法について述べる。

図１（ａ）は、透明基板１１上のブラックマトリックスパターン１２に囲まれた領域にインキジェット法により着色層１３のインキを吐出した直後の側断面図を示している。着色インキ１３_R、１３_G、１３_Bは、ブラックマトリックス１２の第１の硬化処理後の膜厚ｔ₁以上に盛られるが、ブラックマトリックス１２の上表面は撥インク性を有することから、着色インキ１３_R、１３_G、１３_B間で混色することは無い。

本発明のカラーフィルタにおける着色層を形成するための着色層のインキとしては、着色剤、熱硬化性樹脂、溶媒等公知の材料を用いることができ、必要に応じて、分散剤、安定剤、レベリング剤等の添加剤を添加して調製することができる。着色剤としては、染料や顔料を用いることができるが、耐熱性や耐候性等の信頼性の点で顔料分散型が特に好ましい。また溶媒としては、水系および有機溶剤系を利用することができるが、広範な樹脂組成物に対して高い溶解性を有し、高固形分濃度でもインクジェットの吐出が可能な点で、有機溶剤を用いるのが特に好ましい。また溶媒は、溶解性の他に経時安定性、乾燥性なども要求され、色素、樹脂との関係にて適宜選択される。

使用するインキジェット装置としては、インキ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。インキの粒子化周波数は５〜１００ｋＨｚ程度、ノズル径としては５〜８０μｍ程度，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。

前記透明基板上に形成したブラックマトリックスパターンの開口部にインキジェット装置により所定量のインキを吐出し、８０〜１５０℃の温度で第１の硬化処理の加熱して溶剤分を揮発させ、その後、２００〜２５０℃の温度で第２の硬化処理の熱処理して硬化させ、着色層１３を形成する。なお、本発明においては、この第２の硬化処理の加熱処理においてブラックマトリックスも同時に完全に熱硬化し、膜厚がｔ₁からｔ₂に変化することとなる。

なお、本発明のカラーフィルタに用いられる透明基板１には、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を使用できる。中でもガラス基板は、コスト面に優位であり、品質面では透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。

本発明のカラーフィルタは、さらに必要に応じて保護層を形成しても構わない。さらに、透明導電層、配向膜層を順次積層せしめ、例えば薄膜トランジスタのような電極を形成した対向基板と対置させ液晶層を介して、液晶表示装置を構成することができる。

以下に本発明の一例として、フッ素化合物を撥インキ剤として含有した黒色のネガ型感光性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法によりブラックマトリックスを形成する
場合の実施例１〜４及び実施例５〜８を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこの形態に限定されるものではない。

ブラックマトリックスを形成するための黒色のネガ型感光性樹脂組成物として、下記組成比で配合し、３本ローラで十分混練したものを用い、これを透明ガラス基板（１７３７：コーニング（株）社製）上に塗布し、露光、現像後、高圧水銀ランプにより３０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射処理を行い、ブラックマトリックスを形成した。
なお、前記黒色のネガ型感光性樹脂組成物は、下記に示す、
クレゾール−ノボラック樹脂：ＥＰ４０５０Ｇ（旭有機材（株）製） ２０重量部シクロヘキサノン ８０重量部カーボン顔料：ＭＡ−８（三菱マテリアル（株）製） ２３重量部分散剤：ソルスパース＃５０００（ゼネカ（株）製） １．４重量部ラジカル重合性を有する化合物：トリメチロールプロパントリアクリレート
（大阪有機（株）製） ５重量部光重合開始剤：イルガキュア３６９（チバスペシャリティケミカル（株）製） ２重量部含フッ素化合物：モディパーＦ６００（日本油脂（株）製） ０．５重量部からなる配合である。

続いて、赤色（Ｒ）顔料、緑色（Ｇ）顔料、青色（Ｂ）顔料、それぞれを含有する熱硬化性の有機溶剤系着色インキを用いて、インキジェット装置により、前記ブラックマトリックスパターンの開口部に着色インキを印刷した後、１００℃のホットプレート上で３分間加熱した後、熱風式焼成炉内にて２４０℃で３０分間加熱してインキを硬化させることにより着色層を形成し、実施例１のカラーフィルタを得た。

前記実施例１において、透明ガラス基板上に黒色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、露光、現像後、高圧水銀灯により１０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射処理を行った後、熱風式焼成炉内にて温度１６０℃で２０分間加熱処理を行って、ブラックマトリックスを形成した以外は実施例１と同様にして実施例２のカラーフィルタを得た。

前記実施例１において、ブラックマトリックスを形成するための黒色のネガ型感光性樹脂組成物として、黒色のネガ型感光性樹脂組成物（新日鐵化学社製「Ｖ２５９−ＢＫ７３９Ｐ」）にフッ素化合物（大日本インキ化学工業（株）製：Ｆ１７９）を固形分質量比で０．５％添加したものを用いた以外は実施例１と同様にして実施例３のカラーフィルタを得た。

前記実施例３において、透明ガラス基板上に黒色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、露光、現像後、高圧水銀灯により１０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射処理を行った後、熱風式焼成炉内にて温度１８０℃で２０分間の第２の硬化処理の加熱処理を行って、ブラックマトリックスを形成した以外は実施例３と同様にして実施例４のカラーフィルタを得た。

次いで、本発明の比較例として実施例５〜実施例８を以下に説明する。

前記実施例１において、透明ガラス基板上に黒色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、露光、現像後、熱風式焼成炉内にて２３０℃で２０分間の第２の硬化処理の加熱処理を行って、ブラックマトリックスを形成した以外は実施例１と同様にして実施例５のカラーフィ
ルタを得た。

前記実施例１において、透明ガラス基板上に黒色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、露光、現像後、高圧水銀ランプにより８００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射処理を行い、ブラックマトリックスを形成した以外は実施例１と同様にして実施例６のカラーフィルタを得た。

前記実施例３において、透明ガラス基板上に黒色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、露光、現像後、高圧水銀ランプにより１０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射処理を行った後、熱風式焼成炉内にて２２０℃で２０分間の第２の硬化処理の加熱処理を行って、ブラックマトリックスを形成した以外は実施例３と同様にして実施例７のカラーフィルタを得た。

前記実施例３において、透明ガラス基板上に黒色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、露光、現像後、超高圧水銀ランプにより１０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射処理を行い、ブラックマトリックスを形成した以外は実施例３と同様にして実施例８のカラーフィルタを得た。

ここで、前記実施例１〜４および実施例５〜８のカラーフィルタについて、インキジェット塗工前のブラックマトリックスの膜厚（ｔ₁）および、インキジェットしたインキを第２の硬化処理の加熱硬化させた後のブラックマトリックスの膜厚（ｔ₂）を触針式の膜厚計により測定した。同時に着色層の膜厚が最も厚い部分（ｔ_max）と最も薄い部分（ｔ_min）の膜厚についても測定し、併せて表１に示した。

実施例１〜４のカラーフィルタは、着色層の混色等の不良も、画素内段差、画素隔壁間段差も小さく、顕微鏡観察しても色ムラの無い良好なカラーフィルタであった。一方で実施例５と実施例７のカラーフィルタは、着色層が激しい凸形状となり、顕微鏡観察したところ画素周辺部が薄く、色ムラの激しいカラーフィルタであった。また実施例６と実施例８のカラーフィルタは、ブラックマトリックスのインキに対する耐性が不十分であったため、ブラックマトリックスが変質して混色の不良が多発していた。品質評価の結果は下記の表１に示す。

なお、総合評価は、カラーフィルタの品質を参照する。

本発明のカラーフィルタの製造過程の状態の一実施形態を説明する断面図である。

符号の説明

１…透明基板
１１…透明ガラス基板
１２…ブラックマトリックス
１３…着色層
１３_R…着色インキ
１３_G…着色インキ
１３_B…着色インキ

Claims (5)

1. 透明基板上に、感光性樹脂組成物からなる、上表面が撥インキ性を有するブラックマトリックスパターンを形成した後に、第１の硬化処理と、ブラックマトリックスパターンに囲まれた領域にインキジェト法により着色層の形成と、着色層を熱硬化する第２の硬化処理を含む構成によりインキジェット法カラーフィルタの製造方法であって、ブラックマトリックスパターンの形成に際し、第１の硬化処理後のブラックマトリックスの膜厚をｔ1とし、第２の硬化処理を経てブラックマトリックスの感光性樹脂組成物が完全に熱硬化した後のブラックマトリックスの膜厚をｔ2とした場合に、ｔ1×０．８５≦ｔ2≦ｔ1×０．９５の関係が成り立つように、前記ｔ1を所定の膜厚とすることを特徴とするインキジェット法カラーフィルタの製造方法。
2. 前記着色層の形成は、第１の硬化処理後の膜厚ｔ1のブラックマトリックスパターンに囲まれた領域に、インキジェト法により着色層を形成することを特徴とする請求項１に記載のインキジェット法カラーフィルタの製造方法。
3. 前記着色層を熱硬化する第２の硬化処理は、同時にブラックマトリックスの感光性樹脂組成物も完全に熱硬化されて、ブラックマトリックスの膜厚がｔ2に変化することを特徴とする請求項１、または２に記載のインキジェット法カラーフィルタの製造方法。
4. 前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインキジェット法カラーフィルタの製造方法を用いたインキジェット法カラーフィルタであって、透明基板上の所定位置に、上表面が撥インキ性を有するブラックマトリックスパターンを形成し、該ブラックマトリックスパターンに囲まれた領域にインキジェト法により着色層を形成するインキジェット法カラーフィルタであって、インキジェット法により着色層のインキを塗工する際のブラックマトリックスの膜厚をｔ1と、ブラックマトリックスの感光性樹脂組成物が完全に硬化した後の膜厚をｔ2とした時、膜厚ｔ1と膜厚ｔ2とが、ｔ1×０．８５≦ｔ2≦ｔ1×０．９５の関係を満たすことを特徴とするインキジェット法カラーフィルタ。
5. 前記着色層のインキが、有機溶剤系の顔料分散型インキであることを特徴とする請求項４に記載のインキジェット法カラーフィルタ。