KR20100089036A - 컬러 필터의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 색 화소층의 평탄성이 우수함과 함께, 인접하는 색 화소층 간에 있어서의 이색 잉크의 혼입에 의해 발생하는 혼색을 방지할 수 있고, 국부적인 백화 등의 화소 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있는 컬러 필터의 제조 방법을 제공하는 것이다. 기판 상에, 복수의 색 화소층과, 인접하는 색 화소층 간에 위치하는 차광성 격벽을 갖는 컬러 필터의 제조 방법으로서, 상기 차광성 격벽으로 구획된 개구부에 비가교성 착색 잉크를 충전하는 제 1 색 충전 화소층 형성 공정과, 상기 개구부에, 고형분 농도 30 중량% 이상, 또한 항복값 0.01 mPa 이하인 가교성 잉크를, 가교성 잉크의 상기 차광 격벽에 대한 접촉각이 25 도 이하가 되는 상태에서 충전하는 가교성 잉크 충전 공정과, 충전된 상기 가교성 잉크를 경화시키는 경화 공정을 포함한다.

Description

컬러 필터의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF COLOR FILTER}

본 발명은, 액정 디스플레이 등에 사용하는 컬러 필터의 제조법에 관한 것으로서, 특히 잉크젯 프린트법을 사용하여 색 화소층을 형성하는 컬러 필터의 제조 방법에 관한 것이다.

컬러 필터는, 액정 표시 장치에 장착되어 표시 화상을 컬러화하기 위해서 사용되거나, 고체 촬상 소자에 장착되어 컬러 화상을 얻기 위해서 사용되거나 하는 광학 소자이다. 이와 같은 컬러 필터는, 기판 상의 동일 평면 상에 서로 인접하여 형성된 복수의 색 화소층으로 이루어지는 착색 패턴을 갖는 것이 알려져 있다. 여기에서, 착색 패턴은, 예를 들어, 적색의 색 화소층, 녹색의 색 화소층 및 청색의 색 화소층의 3 원색의 색 화소층으로 구성되어 있고, 인접하는 색 화소층 간에는 차광층이 되는 블랙 매트릭스가 형성되어 있다. 각 색의 색 화소층은 각 색에 착색된 투명한 층이고, 블랙 매트릭스는 흑색으로 가시광을 실질적으로 투과하지 않는 차광성 격벽이다.

컬러 필터의 일반적인 제조 방법으로는, 각 색의 착색제를 함유하는 착색 감광성 수지 조성물의 고형분으로 이루어지는 착색 감광성 수지 조성물층을 기판 상에 형성하고, 포토마스크를 개재하여 광선을 조사함으로써 현상액에 대한 용해성이 변화되는 착색 감광성 수지 조성물층의 성질을 이용하여, 기판 상에 착색 패턴을 형성하는 포토리소그래피 방식의 제조 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평07-27102호).

그러나, 포토리소그래피 방식의 컬러 필터 제조 방법에서는, 착색 감광성 수지 조성물을 기판 표면에 도포한 후, 포토마스크를 개재하여 노광시켜 불필요한 부분을 현상 제거하는 공정을 반복하여 실시할 필요가 있어, 제조 공정이 복잡하다. 또한 고가의 포토마스크의 비용 부담, 도포 설비, 노광 설비 및 현상 설비 등의 설비 상각 비용이 필요하다. 그래서, 제조 공정의 간소화 및 제조 비용 삭감의 목적에서, 포토리소그래피법 대신에 잉크젯 프린트법에 의한 색 화소층의 형성이 제안되어 있다.

잉크젯 프린트법에서는, 일반적으로 차광성을 갖는 블랙 매트릭스를 격벽으로 하여, 그 블랙 매트릭스의 개구부에 잉크젯 프린트용 잉크를 인사 (印寫) 함으로써 색 화소층을 형성하는데, 인사를 실시할 때에, 잉크젯 프린트용 잉크의 고형분 농도에 제약이 있기 때문에, 원하는 층 두께 및 착색 농도를 얻기 위해서는, 블랙 매트릭스 개구부의 용적 (개구 면적 × 격벽 높이) 에 대해, 수 배 이상 체적의 잉크젯 프린트용 잉크를 인사할 필요가 있다. 이로써, 인사된 잉크젯 프린트용 잉크가, 개구부로부터 흘러넘쳐, 격벽이 되는 블랙 매트릭스를 넘어 인접하는 개구부에 타색의 잉크젯 프린트용 잉크가 침입하여「혼색」이 발생된다.

이「혼색」의 문제에 대해는, 예를 들어, 4 불화 메탄 등의 불소 화합물의 분위기 중에서 플라스마 처리함으로써, 격벽 표면만을 불소화하고, 잉크젯 프린트용 잉크에 대한 발액 (撥液) 성을 증대시키는 방법 (예를 들어, 국제공개공보 WO99/48339호) 이, 또, 유기 규소 화합물 또는 유기 불소 화합물이 첨가되어, 잉크젯 프린트용 잉크에 대한 발액성이 부여된 격벽을 형성하는 방법 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평07-35915호, 일본 공개특허공보 2006-163233호) 이 제안되어 있다.

국제공개공보 WO99/48339호에 개시되는 방법에서는, 플라스마 처리에 의해 격벽 표면을 불소화시키므로, 격벽 표면에 있어서의 잉크젯 프린트용 잉크에 대한 발액성이 균일한 것이 되지만, 플라스마 처리 공정이 필요하게 되어 간소화된 방법이라고는 할 수 없다.

또, 일본 공개특허공보 평07-35915호, 일본 공개특허공보 2006-163233호에 개시되는 방법에서는, 유기 규소 화합물 또는 유기 불소 화합물을 함유하는 조성물을 사용하여 격벽을 형성하므로, 잉크젯 프린트용 잉크에 대한 발액성이 부여된 격벽을 형성할 수 있고, 인접하는 색 화소층 간에 있어서의 이색 (異色) 잉크의 혼입에 의해 발생하는 혼색을 방지할 수 있는데, 격벽 표면 전체에 있어서의 균일한 발액성을 확보한다는 점에 있어서는 불충분하다. 격벽 표면에 있어서의 발액성이 균일하지 않은 경우, 격벽으로 둘러싸인 화소 영역인 블랙 매트릭스의 개구부에 잉크젯 프린트용 잉크를 인사했을 때, 국부적으로 잉크의 충전 불량이 발생하는 장해인「백화」등의 화소 결함의 문제가 발생한다. 이와 같이, 국부적으로 백화가 발생한 상태에서 제조된 컬러 필터에서는, 백화 부분에서 광 누출이 발생하여 문제가 된다.

또, 잉크젯법으로 컬러 필터를 생산하는 경우, 색 화소층의 평탄성이 문제가 된다. 이것은, 소정의 색 농도를 실현하기 위해서 대량의 잉크를 개구부에 충전할 필요가 있고, 잉크의 건조 공정에서의 체적 감소가 큰 것, 대량의 안료나 수지를 포함하고 있기 때문에 레벨링이 곤란하다는 것이 원인으로 되어 있다.

또, 투명 보호막 등의 평탄화 막을 사용하여 색 화소층의 평탄화를 개선하는 방법도 검토되고 있지만, 평탄화 막을 도포하기 위한 도포 설비나 평탄화 막 재료를 대량으로 사용하는 점에서, 잉크젯 프린트법이 목적으로 하는 제조 공정의 간소화 및 제조 비용 삭감을 달성할 수 없다.

본 발명의 목적은, 색 화소층의 평탄성이 우수함과 함께, 인접하는 색 화소층 간에 있어서의 이색 잉크의 혼입에 의해 발생하는 혼색을 방지할 수 있고, 국부적인 백화 등의 화소 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있는 컬러 필터의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 기판 상에, 복수의 색 화소층과, 인접하는 색 화소층 간에 위치하는 차광성 격벽을 갖는 컬러 필터의 제조 방법으로서,

상기 차광성 격벽으로 구획된 개구부에 비가교성 착색 잉크를 충전하는 제 1 색 화소층 형성 공정과,

제 1 색 화소층이 형성된 개구부에, 고형분 농도 30 중량% 이상, 또한 항복값 0.01 mPa 이하인 가교성 잉크를, 상기 가교성 잉크의 상기 차광 격벽에 대한 접촉각이 25 도 이하가 되는 상태에서 충전하는 가교성 잉크 충전 공정과,

충전된 상기 가교성 잉크를 경화시키는 경화 공정을 포함하는 컬러 필터의 제조 방법이다.

본 발명에 의하면, 제 1 색 화소층 형성 공정에서, 차광성 격벽으로 구획된 개구부에 비가교성 착색 잉크를 충전하여 제 1 색 화소층을 형성시키고, 가교성 잉크 충전 공정에서는, 가교성 잉크의 상기 차광 격벽에 대한 접촉각이 25 도 이하가 되는 상태에서 제 1 색 화소층이 형성된 개구부에 가교성 잉크를 충전한다. 이 때, 가교성 잉크는, 고형분 농도 30 중량% 이상, 또한 항복값 0.01 mPa 이하이다.

이로써, 가교성 잉크 충전 공정에서의 충전 조건을 상기와 같이 설정함으로써, 색 화소층의 평탄성이 우수함과 함께, 인접하는 색 화소층 간에 있어서의 이색 잉크의 혼입에 의해 발생하는 혼색을 방지할 수 있고, 국부적인 백화 등의 화소 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 상기 가교성 잉크를 충전하기 전에, 상기 차광성 격벽의 표면에 자외선을 조사하여, 상기 가교성 잉크의 상기 차광성 격벽에 대한 접촉각을 조정하는 것을 포함한다.

또 본 발명에 의하면, 상기 가교성 잉크를 충전하기 전에, 상기 차광성 격벽의 표면에 자외선을 조사하여, 상기 가교성 잉크의 상기 차광성 격벽에 대한 접촉각을 조정한다.

이로써, 가교성 잉크의 조성을 변경하지 않고, 용이하게 접촉각을 원하는 값으로 조정할 수 있다.

또 본 발명은, 차광성 격벽이 블랙 매트릭스이고, 블랙 매트릭스가 감광성 흑색 수지 조성물층을 기판 상에 패터닝함으로써 얻어진 것인 것을 포함한다.

또 본 발명은, 제 1 색 화소층 형성 공정이, 용매를 함유하는 비가교성 착색 잉크를 충전하고, 건조시킴으로써 실시되는 것을 포함한다.

또 본 발명은, 상기 차광성 격벽의 개구부 저부에 대한 비가교성 착색 잉크의 접촉각이 5 도 이하인 것을 포함한다.

또 본 발명은, 조사되는 자외선의 파장이 300 ㎚ 이하인 것을 포함한다.

또 본 발명은, 자외선의 조사량이 500 mJ/㎠ 이하인 것을 포함한다.

또 본 발명은, 가교성 잉크의 경화가 자외선 조사 또는 가열에 의해 실시되는 것을 포함한다.

본 발명의 목적, 특색, 및 이점은, 하기의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1a ∼ 도 1c 는, 블랙 매트릭스 기판 제조 공정의 순서를 나타내는 도면.
도 2a 및 도 2b 는, 색 화소층 형성 공정의 순서를 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b 는, 컬러 필터의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.

이하, 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다.

본 발명은, 기판 상에, 복수의 색 화소층과, 인접하는 색 화소층 간에 위치하는 차광성 격벽을 갖는 컬러 필터의 제조 방법으로서, 상기 차광성 격벽으로 구획된 개구부에 비가교성 착색 잉크를 충전하는 제 1 색 화소층 형성 공정과, 1 제 색 화소층이 형성된 개구부에, 고형분 농도 30 중량% 이상, 또한 항복값 0.01 mPa 이하인 가교성 잉크를, 상기 가교성 잉크의 상기 차광 격벽에 대한 접촉각이 25 도 이하가 되는 상태에서 충전하는 가교성 잉크 충전 공정과, 충전된 상기 가교성 잉크를 경화시키는 경화 공정을 포함한다.

또한 이하에서는, 차광성 격벽으로서 블랙 매트릭스를 사용하는 방법을 예로 하여 본 발명을 설명하지만, 예를 들어 금속 박막 패턴을 블랙 매트릭스로서 채용하는 경우에는, 별도 수지제의 격벽 패턴을 형성할 수 있다.

차광성 격벽을 제조하기 위한 감광성 흑색 수지 조성물은, 네거티브형이어도 되고, 포지티브형이어도 되는데, 광학 농도를 높게 설정할 수 있는 네거티브형인 것이 보다 바람직하다.

컬러 필터는, 기판 상에 감광성 흑색 수지 조성물을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성함으로써 얻어지는 블랙 매트릭스 기판의, 블랙 매트릭스의 개구부에 색 화소층을 형성함으로써 얻어진다.

(블랙 매트릭스 기판의 제조)

블랙 매트릭스 기판은, 감광성 흑색 수지 조성물층을 기판 상에 패터닝함으로써 얻을 수 있다.

블랙 매트릭스 기판은, 예를 들어 이하와 같은 순서로 제조할 수 있다.

도 1a ∼ 도 1c 는, 블랙 매트릭스 기판 제조 공정의 순서를 나타내는 도면이다. 블랙 매트릭스 기판 (7) 의 제조는, 블랙 매트릭스를 형성하는 기재가 되는 기판 (2) 을 준비하여 개시된다.

기판 (2) 으로는, 예를 들어, 유리 기판, 실리콘 기판 등의 외에, 폴리카보네이트 기판, 폴리에스테르 기판, 방향족 폴리아미드 기판, 폴리아미드이미드 기판, 폴리이미드 기판, 폴리 고리형 올레핀 기판, 에폭시 기판, 아크릴 기판, 각종 공중합체 기판이나 복합 재료 기판 등의 수지 기판을 들 수 있다. 또, 기판 (2) 은, 실란 커플링제 등의 약품에 의한 약품 처리, 플라스마 처리, 이온 플레이팅 처리, 스퍼터링 처리, 기상 반응 처리, 진공 증착 처리 등의 전 (前) 처리가 실시되어 있어도 된다.

다음으로, 기판 (2) 의 두께 방향 일 표면에, 감광성 흑색 수지 조성물을 도포한다. 도포 방법으로는, 예를 들어, 회전 도포법 (스핀 코트법), 유연 도포법, 롤 도포법, 슬릿 코트법, 슬릿 앤드 스핀법, 스핀레스 코트법 등의 공지된 도포 방법을 사용할 수 있다. 감광성 흑색 수지 조성물을 기판 (2) 의 표면 상에 도포 후, 건조시켜 용제를 휘발시킴으로써, 도 1a 에 나타내는 바와 같이, 기판 (2) 상에 소정의 막 두께를 갖는 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 을 형성한다.

다음으로, 도 1b 에 나타내는 바와 같이, 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 에 포토마스크 (3) 를 개재하여 광선 (4) 을 조사한다. 여기에서, 도 1b 에서는, 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 은, 네거티브형 감광성 흑색 수지 조성물을 사용하여 형성된 것으로서 설명한다.

포토마스크 (3) 는, 예를 들어, 유리판 (31) 등의 표면에 차광층 (32) 이 형성된 것이다. 차광층 (32) 에 의해 광선 (4) 은 차폐된다. 유리판 (31) 중의 차광층 (32) 이 형성되어 있지 않은 부분은 투광부 (33) 로서, 광선 (4) 은 투광부 (33) 를 투과하여 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 에 조사되고, 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 은, 투광부 (33) 의 패턴이 전사되어 노광된다. 또, 노광 감도를 높이기 위해, PVA 등의 산소 차단막을 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 표면에 도포해도 된다.

광선 (4) 으로는 통상적으로 g 선 (파장 436 ㎚), i 선 (파장 365 ㎚) 등의 자외선이 사용된다. 광선 (4) 은 평행광이 되어 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 에 조사되는 것이 바람직하고, 통상적으로는 마스크 얼라이너 (도시 생략) 등을 개재하여 조사된다. 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 에 대한 노광은, 공지된 투영식 노광 장치나 프록시 방식 노광 장치를 사용하고 포토마스크 (3) 를 개재하여 실시해도 되고, 또 레이저를 광원으로 하는 마스크리스 묘화 장치를 사용하여 실시해도 된다. 광선 (4) 의 조사량은, 감광성 흑색 조성물 중에 있어서의 차광제의 함유량, 바인더 수지의 종류나 함유량, 에틸렌성 불포화 결합을 갖고 부가 중합 가능한 화합물의 종류나 함유량, 광중합 개시제의 종류나 함유량, 나아가서는 노광 장치에서 사용하는 광원 파장, 취출 파장, 파워에 따라 적절히 선택된다.

감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 에 대한 노광이 종료되면, 현상한다. 현상하기 위해서는, 노광 후의 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 을 현상액에 접촉시키면 된다.

현상액으로는, 예를 들어, 알카리성 수용액을 사용할 수 있다. 알카리성 수용액으로는, 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 메타규산나트륨, 암모니아수, 에틸아민, 디에틸아민, 디메틸에탄올아민, 테트라메틸암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄히드록시드, 콜린, 피롤, 피페리딘, 1,8-디아자비시클로-〔5,4,0〕-7-운데센 등의 수용성 알칼리 화합물의 수용액이 사용되고, 그 농도는 알카리성 수용액에 대해 질량 분율로, 0.001 ∼ 10 질량%, 바람직하게는 0.01 ∼ 1 질량% 정도이다. 상기의 알카리성 수용액은, 메탄올, 에탄올 등의 수용성 유기 용제, 계면 활성제 등을 함유하고 있어도 된다. 현상액으로서 유기 용제를 사용할 수도 있고, 예를 들어, 감광성 흑색 수지 조성물에 함유되는 용제를 적절히 조합하여 사용해도 된다.

현상 방법은 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 딥 현상법 (침지 현상법), 샤워 현상법, 스프레이 현상법, 패들 현상법 (액 쌓기 현상법) 등의 방법으로 현상할 수 있다. 현상 온도는 통상적으로 10 ∼ 40 ℃ 의 범위이고, 현상 시간은 통상적으로 10 ∼ 300 초이다.

현상함으로써, 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 중의 광선 (4) 이 조사되지 않은 광선 미조사 영역은 현상액에 용해하여 제거된다. 그 한편으로, 광선 (4) 이 조사된 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 의 광선 조사 영역은 기판 (2) 상에 남아, 도 1c 에 나타내는 바와 같이, 기판 (2) 의 표면 상에 블랙 매트릭스 (격벽 패턴 ; 5BM) 가 형성된 블랙 매트릭스 기판 (7) 을 제조할 수 있다. 또한, 현상 처리에 의해 감광성 흑색 수지 조성물층 (1) 이 용해 제거된 부분이 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부가 된다.

블랙 매트릭스 기판 (7) 에 있어서는, 블랙 매트릭스 (5BM) 의 격벽 높이 (블랙 매트릭스 (5BM) 의 막 두께) A 는 0.1 ㎛ ∼ 10 ㎛ 이고, 바람직하게는 0.2 ㎛ ∼ 5.0 ㎛, 특히 바람직하게는 0.2 ㎛ ∼ 3.0 ㎛ 이다. 블랙 매트릭스 (5BM) 의 격벽 높이 A 가 0.1 ㎛ 미만에서는, 색 재현에 필요한 색 농도를 달성하는 데에 충분한 양의 잉크젯 프린트용 잉크를 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부에 충전하기 어렵다. 격벽 높이 A 가 10 ㎛ 를 초과하면, 고정밀도의 격벽 패턴이 형성된 블랙 매트릭스 기판 (7) 을 제조하는 것이 곤란해질 뿐만 아니라, 그 블랙 매트릭스 기판 (7) 을 사용하여 컬러 필터를 제조한 경우, 색 화소층과 격벽의 단차가 커지기 때문에 액정 셀의 설계가 곤란해진다.

또, 블랙 매트릭스 기판 (7) 의 블랙 매트릭스 (5BM) 에 격벽의 폭 B 는, 통상적으로 50 ㎛ 정도 이하, 바람직하게는 10 ∼ 20 ㎛ 정도로 설정되어 있다. 또, 격벽에 둘러싸인 영역인 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부는, 일반적으로는 직사각형상이고, 그 코너부는, 잉크의 충전성에 대한 배려에서 반경 수 ㎛ 정도의 알 형상이어도 된다. 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부가 정사각형상인 경우, 그 개구부의 한 변의 길이 C 는 통상적으로 20 ∼ 150 ㎛ 정도로 설정되어 있다. 또, 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부가 직사각형상인 경우, 그 개구부의 치수는 통상적으로 (20 ∼ 150) ㎛ × (70 ~ 500) ㎛ 정도로 설정되어 있다.

현상 처리하여 제조한 블랙 매트릭스 기판 (7) 은, 현상액으로서 알칼리성 수용액을 사용한 경우에는, 현상 처리 후에 수세하여 가열 처리된다. 가열 처리는, 블랙 매트릭스 (5BM) 가 잉크젯 프린트용 잉크에 대해 용해나 팽윤과 같은 변형을 일으키지 않는 충분한 안정성을 발현하도록, 150 ∼ 250 ℃ 에서 5 ∼ 30 분 실시한다.

·감광성 흑색 수지 조성물

상기와 같이, 블랙 매트릭스 기판 (2) 의 제조에 있어서는, 감광성 흑색 수지 조성물을 사용하여, 기판 상에 차광성 격벽인 블랙 매트릭스를 형성한다.

감광성 흑색 수지 조성물이 네거티브형인 경우, 감광성 흑색 수지 조성물은, 차광제 (A), 바인더 수지 (B), 에틸렌성 불포화 결합을 갖고 부가 중합 가능한 화합물 (C) 및 광중합 개시제 (D), 광중합 개시 보조제 (E), 계면 활성제 (F), 용제 등을 함유할 수 있다.

또, 감광성 흑색 수지 조성물이 포지티브형인 경우, 감광성 흑색 수지 조성물은, 차광제 (A), 바인더 수지 (B), 감광제 (G) 등을 함유할 수 있다. 또 원하는 바에 따라, 가교제를 추가로 함유할 수 있다.

차광제 (A) 는 염료여도 되고 유기 재료, 무기 재료여도 된다. 또 염료와 안료가 혼합된 상태에서 사용되어도 된다.

무기 안료로는, 금속 산화물이나 금속 착염과 같은 금속 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는, 철, 코발트, 알루미늄, 카드뮴, 납, 구리, 티탄, 마그네슘, 크롬, 아연, 안티몬 등의 금속 산화물 또는 복합 금속 산화물, 질화물, 산 질화물을 들 수 있다. 또, 유기 안료로서 구체적으로는, 컬러 인덱스 (Colour Index (The Society of Dyersand Colourists 출판)) 에서 피그먼트 (Pigment) 로 분류되고 있는 화합물을 들 수 있다.

특히, 블랙 매트릭스를 형성하기 위해서는, 착색제 (A) 로서 흑색 안료를 함유하는 감광성 수지 조성물을 사용할 수 있다.

바인더 수지 (B) 는, 네거티브형 감광성 흑색 수지 조성물에서는, 그 감광성 흑색 수지 조성물을 사용하여 형성된 수지 조성물층에, 그 광선 미조사 영역이 현상액에 용해되는 성질을 부여하는 성분이다. 또, 바인더 수지는, 감광성 흑색 수지 조성물을 사용하여 형성되는 수지 조성물층에 있어서, 차광제를 분산시키는 분산매로서의 기능도 갖는다.

네거티브형 감광성 흑색 수지 조성물에 사용하는 바인더 수지 (B) 로는, 아크릴계 공중합체, 분자 중에 2 개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물과 카르복실산의 반응물에, 추가로 다염기성 카르복실산의 무수물을 반응시켜 얻어지는 폴리카르복실산 수지 등을 들 수 있다.

또, 포지티브형 감광성 흑색 수지 조성물에 사용하는 바인더 수지 (B) 로는, 노볼락 수지, 폴리히드록시스티렌 수지 등의 페놀성 수산기 함유 고분자 화합물, 메타크릴산 공중합체, 아크릴산 공중합체 등의 카르복실기 함유 고분자 화합물 등 페놀성 수산기나 카르복실기를 함유하는 수지를 들 수 있다. 또, 알칼리 가용성 수지로는 경화성을 갖는 것이 바람직하다. 경화성을 갖는 고분자 화합물로는, 예를 들어, 비닐기, 에폭시기, 옥세타닐기, 테트라히드로프라닐기, 부티로락톤 골격 등을 갖는 것을 들 수 있다.

(색 화소층의 형성)

색 화소층의 형성은, 블랙 매트릭스 기판 제조에 있어서 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스의 개구부에 비가교성 착색 잉크를 충전하여 색 화소층의 일부를 형성시키는 제 1 색 화소층 형성 공정과, 비가교성 착색 잉크가 충전되어 색 화소층의 일부가 형성된 개구부에, 고형분 농도 30 중량% 이상, 또한 항복값 0.01 mPa 이하인 가교성 잉크를, 가교성 잉크의 블랙 매트릭스에 대한 접촉각이 25 도 이하가 되는 상태에서 충전하는 가교성 잉크 충전 공정과, 충전된 잉크를 경화시키는 경화 공정을 포함한다.

<제 1 색 화소층 형성 공정>

제 1 색 화소층 형성 공정에서는, 블랙 매트릭스 기판 (7) 에 형성된 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부에 비가교성 착색 잉크를 충전한다.

비가교성 착색 잉크는, 색 화소층의 일부 (이하에서는「제 1 색 화소층」이라고 한다) 를 형성한다. 제 1 색 화소층은, 적색의 제 1 색 화소층, 녹색의 제 1 색 화소층 및 청색의 제 1 색 화소층의 3 원색의 제 1 색 화소층으로 구성되어 있다.

도 2a 및 도 2b 는, 제 1 색 화소층 형성 공정의 순서를 나타내는 도면이다.

제 1 색 화소층 형성 공정에서는, 도 2a 에 나타내는 바와 같이, 형성되는 제 1 색 화소층의 각 색에 대응하여, 잉크젯 프린트용 헤드 (10R, 10G, 10B) 를 사용하여, 각 색의 비가교성 착색 잉크인 잉크젯 프린트용 잉크 (11R, 11G, 11B) 를 블랙 매트릭스 (5BM) 의 소정의 개구부에 인사한다. 잉크젯 프린트용 헤드로는 특별히 한정되지 않지만, 피에조 방식, 버블젯 (등록 상표) 방식, 정전 방식 등의 공지된 헤드가 사용되고, 특히 피에조 방식이 바람직하다.

각 색의 잉크젯 프린트용 잉크 (11R, 11G, 11B) 를 블랙 매트릭스 (5BM) 의 소정의 개구부에 인사할 때에는, 각 색 잉크의 고형분 농도에 제약이 있기 때문에, 형성되는 색 화소층에 있어서 원하는 층 두께 및 착색 농도를 얻기 위해서는, 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부의 용적 (개구 면적 × 격벽 높이) 에 대해, 수 배 이상 체적의 잉크젯 프린트용 잉크 (11R, 11G, 11B) 를 인사할 필요가 있다.

블랙 매트릭스 (5BM) 의 소정의 개구부에 각 색의 잉크젯 프린트용 잉크 (1 1R, 11G, 11B) 가 인사되고, 열이나 광에 노출되면, 도 2b 에 나타내는 바와 같이, 각 색 잉크가 인사된 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부에 대응하여, 적색의 제 1 색 화소층 (5R), 녹색의 제 1 색 화소층 (5G) 및 청색의 제 1 색 화소층 (5B) 이 형성된다.

비가교성 착색 잉크의 블랙 매트릭스 (5BM) 에 대한 접촉각은 50 도 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 도 이상 50 도 이하이다. 블랙 매트릭스 (5BM) 에 대한 잉크의 충전성 면에서는, 접촉각은 높은 것이 바람직하지만, 블랙 매트릭스 (5BM) 의 발잉크성이 높은 경우, 개구부의 코너부 등에 대한 잉크의 충전성이 저해된다.

블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부 저부에 대한 잉크의 접촉각은 5 도 이하인 것이 바람직하다. 접촉각이 5 도를 초과하는 경우, 개구부에 대한 잉크의 확장성이 저하되고, 특히 개구부의 코너부, 특히 개구부 주변의 곡률 반경이 작은 부분에 대한 잉크 충전성이 저하된다.

블랙 매트릭스 (5BM) 에 대한 비가교성 착색 잉크의 접촉각의 조정은, 잉크 조성을 조정함으로써 실시해도 되고, 후술하는 블랙 매트릭스 (5BM) 에 대한 가교성 잉크 접촉각의 조정과 마찬가지로, 블랙 매트릭스 (5BM) 에 자외선을 조사함으로써 실시해도 된다.

비가교성 착색 잉크의 충전량은, 컬러 필터의 목표로 하는 색 농도에 따라 조정하면 된다. 비가교성 착색 잉크가 용제를 함유하는 경우, 잉크 충전 후의 건조는 100 ∼ 230 ℃ 에서 5 ∼ 20 분간 정도 하면 된다. 또한 진공 건조를 실시할 수도 있다.

·비가교성 착색 잉크

본 발명에 사용할 수 있는 비가교성 착색 잉크는, 착색제를 함유하고, 추가로 분산제와 용매를 함유하는 것이 좋다. 바인더, 모노머 등의 수지 성분을 함유할 수도 있지만, 높은 색 농도의 컬러 필터를 제조하기 위한 잉크를 얻기 위해서는 고점도 성분인 바인더나 다관능 모노머는 필수는 아니다.

비가교성 착색 잉크에 사용하는 착색제는, 염료여도 되고, 안료여도 된다. 착색제가 안료인 경우, 무기 안료여도 되고, 유기 안료여도 된다. 착색 안료로서, 적색 안료, 녹색 안료, 청색 안료, 황색 안료, 시안색 안안료, 마젠타색 안료 등을 함유하고 있어도 되고, 1 종의 안료를 함유하고 있어도 되며, 2 종 이상의 안료를 함유하고 있어도 된다.

안료로는, 예를 들어 C.I.피그먼트 옐로우 1, C.I.피그먼트 옐로우 3, C.I.피그먼트 옐로우 12, C.I.피그먼트 옐로우 13, C.I.피그먼트 옐로우 14, C.I.피그먼트 옐로우 15, C.I.피그먼트 옐로우 16, C.I.피그먼트 옐로우 17, C.I.피그먼트 옐로우 20, C.I.피그먼트 옐로우 24, C.I.피그먼트 옐로우 31, C.I.피그먼트 옐로우 55, C.I.피그먼트 옐로우 60, C.I.피그먼트 옐로우 61, C.I.피그먼트 옐로우 65, C.I.피그먼트 옐로우 71, C.I.피그먼트 옐로우 73, C.I.피그먼트 옐로우 74, C.I.피그먼트 옐로우 81, C.I.피그먼트 옐로우 83, C.I.피그먼트 옐로우 93, C.I.피그먼트 옐로우 95, C.I.피그먼트 옐로우 97, C.I.피그먼트 옐로우 98, C.I.피그먼트 옐로우 100, C.I.피그먼트 옐로우 101, C.I.피그먼트 옐로우 104, C.I.피그먼트 옐로우 106, C.I.피그먼트 옐로우 108, C.I.피그먼트 옐로우 109, C.I.피그먼트 옐로우 110, C.I.피그먼트 옐로우 113, C.I.피그먼트 옐로우 114, C.I.피그먼트 옐로우 116, C.I.피그먼트 옐로우 117, C.I.피그먼트 옐로우 119, C.I.피그먼트 옐로우 120, C.I.피그먼트 옐로우 126, C.I.피그먼트 옐로우 127, C.I.피그먼트 옐로우 128, C.I.피그먼트 옐로우 129, C.I.피그먼트 옐로우 138, C.I.피그먼트 옐로우 139, C.I 피그먼트 옐로우 150, C.I.피그먼트 옐로우 151, C.I.피그먼트 옐로우 152, C.I.피그먼트 옐로우 153, C.I.피그먼트 옐로우 154, C.I.피그먼트 옐로우 155, C.I.피그먼트 옐로우 156, C.I.피그먼트 옐로우 166, C.I.피그먼트 옐로우 168, C.I.피그먼트 옐로우 175 등의 황색 안료 ; C.I.피그먼트 오렌지 1, C.I.피그먼트 오렌지 5, C.I.피그먼트 오렌지 13, C.I.피그먼트 오렌지 14, C.I.피그먼트 오렌지 16, C.I.피그먼트 오렌지 17, C.I.피그먼트 오렌지 24, C.I.피그먼트 오렌지 34, C.I.피그먼트 오렌지 36, C.I.피그먼트 오렌지 38, C.I.피그먼트 오렌지 40, C.I.피그먼트 오렌지 43, C.I.피그먼트 오렌지 46, C.I.피그먼트 오렌지 49, C.I.피그먼트 오렌지 51, C.I.피그먼트 오렌지 61, C.I.피그먼트 오렌지 63, C.I.피그먼트 오렌지 64, C.I.피그먼트 오렌지 71, C.I.피그먼트 오렌지 73 등의 오렌지색 안료 ; C.I.피그먼트 바이올렛 1, C.I.피그먼트 바이올렛 19, C.I.피그먼트 바이올렛 23, C.I.피그먼트 바이올렛 29, C.I.피그먼트 바이올렛 32, C.I.피그먼트 바이올렛 36, C.I.피그먼트 바이올렛 38 등의 자색 안료 ; C.I.피그먼트 레드 1, C.I.피그먼트 레드 2, C.I.피그먼트 레드 3, C.I.피그먼트 레드 4, C.I.피그먼트 레드 5, C.I.피그먼트 레드 6, C.I.피그먼트 레드 7, C.I.피그먼트 레드 8, C.I. 피그먼트 레드 9, C.I.피그먼트 레드 10, C.I.피그먼트 레드 11, C.I.피그먼트 레드 12, C.I.피그먼트 레드 14, C.I.피그먼트 레드 15, C.I.피그먼트 레드 16, C.I.피그먼트 레드 17, C.I.피그먼트 레드 18, C.I.피그먼트 레드 19, C.I.피그먼트 레드 21, C.I.피그먼트 레드 22, C.I.피그먼트 레드 23, C.I.피그먼트 레드 30, C.I.피그먼트 레드 31, C.I.피그먼트 레드 32, C.I.피그먼트 레드 37, C.I.피그먼트 레드 38, C.I.피그먼트 레드 40, C.I.피그먼트 레드 41, C.I.피그먼트 레드 42, C.I.피그먼트 레드 48 : 1, C.I 피그먼트 레드 48 : 2, C.I.피그먼트 레드 48 : 3, C.I.피그먼트 레드 48 : 4, C.I.피그먼트 레드 49 : 1, C.I.피그먼트 레드 49 : 2, C.I.피그먼트 레드 50 : 1, C.I.피그먼트 레드 52 : 1, C.I.피그먼트 레드 53 : 1, C.I.피그먼트 레드 57, C.I.피그먼트 레드 57 : 1, C.I.피그먼트 레드 58 : 2, C.I.피그먼트 레드 58 : 4, C.I.피그먼트 레드 60 : 1, C.I.피그먼트 레드 63 : 1, C.I.피그먼트 레드 63 : 2, C.I.피그먼트 레드 64 : 1, C.I.피그먼트 레드 81 : 1, C.I.피그먼트 레드 83, C.I.피그먼트 레드 88, C.I.피그먼트 레드 90 : 1, C.I.피그먼트 레드 97, C.I.피그먼트 레드 101, C.I.피그먼트 레드 102, C.I.피그먼트 레드 104, C.I.피그먼트 레드 105, C.I.피그먼트 레드 106, C.I.피그먼트 레드 108, C.1.피그먼트 레드 112, C.I.피그먼트 레드 113, C.I.피그먼트 레드 114, C.I.피그먼트 레드 122, C.I.피그먼트 레드 123, C.I.피그먼트 레드 144, C.I.피그먼트 레드 146, C.I.피그먼트 레드 149, C.I.피그먼트 레드 150, C.I.피그먼트 레드 151, C.I.피그먼트 레드 166, C.I.피그먼트 레드 168, C.I.피그먼트 레드 170, C.I.피그먼트 레드 171, C.I.피그먼트 레드 172, C.I.피그먼트 레드 174, C.I.피그먼트 레드 175, C.I.피그먼트 레드 176, C.I.피그먼트 레드 177, C.I.피그먼트 레드 178, C.I.피그먼트 레드 179, C.I.피그먼트 레드 180, C.I.피그먼트 레드 185, C.I.피그먼트 레드 187, C.I.피그먼트 레드 188, C.I.피그먼트 레드 190, C.I.피그먼트 레드 193, C.I.피그먼트 레드 194, C.I.피그먼트 레드 202, C.I.피그먼트 레드 206, C.I.피그먼트 레드 207, C.I.피그먼트 레드 208, C.I.피그먼트 레드 209, C.I.피그먼트 레드 215, C.I.피그먼트 레드 216, C.I.피그먼트 레드 220, C.I.피그먼트 레드 224, C.I.피그먼트 레드 226, C.I.피그먼트 레드 242, C.I.피그먼트 레드 243, C.I.피그먼트 레드 245, C.I.피그먼트 레드 254, C.I.피그먼트 레드 255, C.I.피그먼트 레드 264, C.I.피그먼트 레드 265 등의 적색 안료 ; C.I.피그먼트 블루 15, C.I.피그먼트 블루 15 : 3, C.I.피그먼트 블루 15 : 4, C.I.피그먼트 블루 15 : 6, C.I.피그먼트 블루 60, C.I.피그먼트 블루 76 등의 청색 안료 ; C.I.피그먼트 그린 7, C.I.피그먼트 그린 36 등의 녹색 안료 ; C.I.피그먼트 브라운 23, C.I.피그먼트 브라운 25 등의 갈색 안료 등을 들 수 있다.

이들 안료 중에서도, 바람직한 안료로는, C.I.피그먼트 옐로우 117, C.I.피그먼트 옐로우 128, C.I.피그먼트 옐로우 129, C.I.피그먼트 옐로우 150, C.I.피그먼트이 옐로우 155, C.I.피그먼트 옐로우 185, C.I.피그먼트 레드 209, C.I.피그먼트 레드 242, C.I.피그먼트 레드 254, C.I.피그먼트 블랙 1, 피그먼트 블랙 7 등을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 C.I.피그먼트 옐로우 150, C.I.피그먼트 레드 254 를 들 수 있다.

안료의 입경으로는, 평균 입경으로 0.005 ∼ 0.2 ㎛ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 0.1 ㎛ 이다. 이와 같은 입경 범위를 갖는 안료는, 예를 들어, 니더법, 황산법, 알칼리 환원 용해법 등의 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 안료는, 그 표면이 폴리머 등으로 개질되어 있어도 된다. 폴리머로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평8-259876호에 기재된 폴리머나, 시판되는 각종 안료 분산용 폴리머 등을 들 수 있다. 구체적으로는 아크릴 수지, 염화비닐-아세트산비닐 수지, 말레산 수지, 에틸셀룰로오스 수지, 니트로셀룰로오스 수지 등을 들 수 있다. 수지로 처리된 가공 안료의 형태로는, 수지와 안료가 균일하게 분산되어 있는 분말, 페이스트 형상, 펠릿 형상이 바람직하다.

분산제로는, 예를 들어, 카티온계, 아니온계, 노니온계, 양성, 폴리에스테르 계, 폴리아민계 등의 계면 활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로도 사용할 수 있고, 다른 1 종 이상과 조합하여 사용해도 된다.

계면 활성제로는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르산, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄 지방산 에스테르류, 지방산 변성 폴리에스테르류, 3 급 아민 변성 폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등 외에, 상품명으로 KP (신에츠 화학 공업 주식회사 제조), 폴리플로우 (쿄에이 화학 주식회사 제조), 에프탑 (토켐 프로덕츠사 제조), 메가아크 (다이닛폰 잉크 화학 공업 주식회사 제조), 플로라이드 (스미토모 쓰리엠 주식회사 제조), 아사히가드, 사프론 (이상, 아사히 가라스 주식회사 제조), 솔스파스 (제네카 주식회사 제조), EFKA (EFKA CHEMICALS 사 제조), PB821 (아지노모토 주식회사 제조) 등을 들 수 있다.

분산제를 사용하는 경우, 그 사용량은 안료 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.1 ∼ 100 질량부이고, 보다 바람직하게는 5 ∼ 50 질량부이다. 분산제의 사용량이 이와 같은 범위에 있으면, 균일한 분산액이 얻어지므로 바람직하다.

용매로는, 예를 들어, 에스테르류, 에테르류, 케톤류, 방향족 탄화수소류 등을 들 수 있다. 에스테르류로는, 예를 들어, 아세트산에틸, 아세트산-n-부틸, 아세트산이소부틸, 포름산아밀, 아세트산이소아밀, 아세트산이소부틸, 프로피온산부틸, 부티르산이소프로필, 부티르산에틸, 부티르산부틸, 락트산메틸, 락트산에틸 등의 알킬에스테르류 ; 옥시아세트산메틸, 옥시아세트산에틸, 옥시아세트산부틸, 메톡시아세트산메틸, 메톡시아세트산에틸, 메톡시아세트산부틸, 에톡시아세트산메틸, 에톡시아세트산에틸 등의 알콕시아세트산알킬에스테르류 ; 3-옥시프로피온산메틸, 3-옥시프로피온산에틸 등의 옥시프로피온산알킬에스테르류 ; 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 2-옥시프로피온산메틸, 2-옥시프로피온산에틸, 2-옥시프로피온산프로필, 2-메톡시프로피온산메틸, 2-메톡시프로피온산에틸, 2-메톡시프로피온산프로필, 2-에톡시프로피온산메틸, 2-에톡시프로피온산에틸, 2-옥시-2-메틸프로피온산메틸, 2-옥시-2-메틸프로피온산에틸, 2-메톡시-2-메틸프로피온산메틸, 2-에톡시-2-메틸프로피온산에틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, 아세토아세트산메틸, 아세토아세트산에틸, 2-옥소부탄산메틸, 2-옥소부탄산에틸 등을 들 수 있다. 에테르류로는, 예를 들어, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트 등을 들 수 있다. 케톤류로는, 예를 들어, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논 등을 들 수 있다. 방향족 탄화수소류로는, 예를 들어, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌 등을 들 수 있다.

이들 용제 중에서도, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 에틸셀로솔브아세테이트, 락트산에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 2-헵타논, 시클로헥사논, 에틸카르비톨아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등을 사용하는 것이 바람직하다.

바인더 수지를 사용하는 경우, 컬러 필터로서 사용할 수 있는 투명성, 내구성, 밀착성을 구비하는 것이면 특별히 제약은 없고, 그 중에서도 아크릴계 공중합체가 바람직하게 사용되고, 예를 들어, 불포화 카르복실산 에스테르계 모노머 및 이것과 공중합 가능한 다른 모노머의 공중합체를 들 수 있다.

예를 들어, 불포화 모노카르복실산 에스테르로는, 불포화 디카르복실산, 불포화 트리카르복실산 등의 불포화 다가 카르복실산 등의 에스테르기를 갖는 불포화 카르복실산 에스테르를 들 수 있다. 여기에서, 불포화 모노카르복실산으로는, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산,

-클로르아크릴산, 계피산 등을 들 수 있다. 불포화 디카르복실산으로는, 예를 들어 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수 있다. 불포화 다가 카르복실산은, 그 산 무수물, 구체적으로는 무수 말레산, 무수 이타콘산, 무수 시트라콘산 등이어도 된다. 또, 불포화 다가 카르복실산 에스테르는, 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르여도 되고, 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르와 디(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르의 혼합물이어도 된다.

이들 불포화 카르복실산 에스테르계 모노머와 공중합 가능한 다른 모노머로는, 예를 들어, 스티렌,

-메틸스티렌, o-비닐톨루엔, m-비닐톨루엔, p-비닐톨루엔, p-클로르스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜 에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르, 인덴 등의 방향족 비닐 화합물 ; 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, i-프로필아크릴레이트, i-프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, i-부틸메타크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 3-히드록시부틸아크릴레이트, 3-히드록시부틸메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜메타크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐메타크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트, 글리세롤모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 에스테르류 ; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산아미노알킬에스테르류 ; 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복실산글리시딜에스테르류 ; 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 벤조산비닐 등의 카르복실산비닐에스테르류 ; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴글리시딜에테르 등의 불포화 에테르류 ; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴,

-클로로아크릴로니트릴, 시안화 비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물 ; 아크릴아미드, 메타크릴아미드,

-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류 ; 말레이미드, N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화 이미드류 ; 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류 ; 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸아크릴레이트, 폴리-n-부틸메타크릴레이트, 폴리실록산 등의 중합체 분자 사슬의 말단에 모노아크릴로일기 혹은 모노메타크릴로일기를 갖는 매크로 모노머류 등을 들 수 있다. 이들 모노머의 각각은 단독으로, 또는 다른 1 종 이상과 혼합하여 사용할 수 있다.

<가교성 잉크 충전 공정>

가교성 잉크 충전 공정에서는, 고형분 농도 30 중량% 이상, 또한 항복값 0.01 mPa 이하인 가교성 잉크를 충전한다. 가교성 잉크의 블랙 매트릭스 (5BM) 에 대한 접촉각은 25 도 이하가 되는 상태에서 충전한다. 또한, 충전 방법에 대해서는, 제 1 색 화소 형성 공정의 도 2a 및 도 2b 에 나타낸 것과 동일하게, 잉크젯 프린트법을 사용한다.

가교성 잉크는, 색 화소층의 일부 (이하에서는 「제 2 색 화소층」이라고 한다) 를 형성하고, 제 1 색 화소층과 제 2 색 화소층으로 색 화소층이 구성된다.

가교성 잉크는 고형분 농도를 30 중량% 이상으로 한다. 고형분 농도가 30 중량% 미만이면, 잉크액량이 과대해지기 때문에, 인접 화소와의 사이에서 가교성 잉크 간의 혼색이 발생할 가능성이 높아진다.

또, 가교성 잉크는 항복값을 0.01 mPa 이하로 한다. 항복값이 0.01 mPa 를 초과하면, 레벨링성이 불충분해져, 색 화소층의 평탄성이 손상된다.

또, 가교성 잉크의 블랙 매트릭스 (5BM) 에 대한 접촉각은 25 도 이하가 되는 상태에서 충전을 실시하는 것이 중요하다. 접촉각이 25 도를 초과하는 경우, 잉크 방울이 구면 (타원면) 이 되는 결과, 개구부의 중심으로부터 먼 부분에서의 잉크의 충전성이 나쁘게 함몰 형상이 형성되어 평탄성이 손상된다.

접촉각의 조정은, 잉크 조성에 의해서도 조정할 수 있지만, 블랙 매트릭스 (5BM) 에 자외선을 조사함으로써 실시하는 것이 잉크 조성의 자유도를 높일 수 있어 바람직하다.

조사되는 자외선의 파장으로는 300 ㎚ 이하의 단파장 성분을 함유하는 것이 바람직하다. 300 ㎚ 이하의 자외선을 포함하지 않는 자외선에서는 친액성의 개선 효과가 작다.

또, 이와 같은 자외선을 조사하는 광원으로서 구체적으로는 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 크세논 램프 등 파장 200 ∼ 300 ㎚ 범위의 고에너지선을 방사할 수 있는 광원을 들 수 있다.

자외선의 조사량으로는 500 mJ/㎠ 이하가 바람직하다. 자외선의 조사량은 잉크와 차광성 격벽의 접촉각에 따라 결정하면 되는데, 500 mJ/㎠ 를 초과하면 조사 효과가 작고, 예를 들어, 50 ∼ 500 mJ/㎠ 로 할 수 있다.

이와 같은 자외선 처리는 가능하면 가교성 잉크 충전 전 1 시간 이내에 실시하는 것이 바람직하다. 자외선 조사 후 1 시간 초과 경과하면 자외선의 조사 효과가 점차 감소하므로, 차광성 격벽과 잉크의 접촉각을 제어하기 위해서는, 가교성 잉크의 충전 직전에 조사하는 것이 품질 관리의 관점에서 바람직하다.

또한, 상기 블랙 매트릭스 (5BM) 에 대한 비가교성 착색 잉크의 접촉각의 조정을 자외선의 조사에 의해 실시하는 경우에는, 상기와 동일한 조건을 채용할 수 있다.

·가교성 잉크

본 발명에서 사용되는 가교성 잉크는, 가교성의 모노머와 광중합 개시제 또는 열중합 개시제를 함유하고, 바람직하게는 가교성의 다관능 모노머와 광중합 개시제를 함유하고, 70 중량% 이하의 용매를 함유해도 된다.

필요에 따라 착색제 및 분산제, 바인더를 함유할 수도 있다.

가교성의 다관능 모노머로는, 적어도 3 관능의 다관능 (메트)아크릴레이트가 바람직하고, 예를 들어, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라 메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타메타크릴레이트, 디펜티에리트리톨헥사메타크릴레이트, 카르복실기를 갖는 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트 유도체 등을 들 수 있다.

광중합 개시제로는, 에틸렌성 불포화 결합을 갖고 부가 중합 가능한 화합물의 중합을 개시시킬 수 있는 화합물이면, 특별히 한정되는 것이 아니고, 아세토페논계 광중합 개시제, 벤조인계 광중합 개시제, 벤조페논계 광중합 개시제, 티오크산톤계 광중합 개시제, 트리아진계 광중합 개시제, 옥사디아졸계 광중합 개시제 등을 사용할 수 있다.

아세토페논계 광중합 개시제로는, 예를 들어, 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(2-히드록시에톡시)페닐〕프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(1-메틸비닐)페닐〕프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.

벤조인계 광중합 개시제로는, 예를 들어, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

벤조페논계 광중합 개시제로는, 예를 들어, 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.

티오크산톤계 광중합 개시제로는, 예를 들어, 2-이소프로필티오크산톤, 4-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등을 들 수 있다.

트리아진계 광중합 개시제로는, 예를 들어, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(1-p-디메틸아미노페닐-1,3-부타디에닐)-s-트리아진, 2-트리클로로메틸-4-아미노-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(4-에톡시나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(4-부톡시-나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-〔4-(2-메톡시에틸)-나프토-1-일〕-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-〔4-(2-에톡시에틸)-나프토-1-일〕-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-[4-(2-부톡시에틸)-나프토-1-일〕-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(2-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(6-메톡시-5-메틸-나프토-2-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(6-메톡시-나프토-2-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(5-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(4,7-디메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(6-에톡시-나프토-2-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 2-(4,5-디메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스-트리클로로메틸-s-트리아진, 4-〔p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔o-메틸-p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔p-N,N-디(클로로에틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔o-메틸-p-N,N-디(클로로에틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(p-N-클로로에틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(p-N-에톡시카르보닐메틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔p-N,N-디(페닐)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(p-N-클로로에틸카르보닐아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔p-N-(p-메톡시페닐)카르보닐아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔m-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔m-브로모-p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔m-클로로-p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔m-플로로-p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔o-브로모-p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔o-클로로-p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔o-플로로-p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔o-브로모-p-N,N-디(클로로에틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔o-클로로-p-N,N-디(클로로에틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔o-플로로-p-N,N-디(클로로에틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔m-브로모-p-N,N-디(클로로에틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔m-클로로-p-N,N-디(클로로에틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-〔m-플로로-p-N,N-디(클로로에틸)아미노페닐〕-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(m-브로모-p-N-에톡시카르보닐메틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(m-클로로-p-N-에톡시카르보닐메틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(m-플로로-p-N-에톡시카르보닐메틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(o-브로모-p-N-에톡시카르보닐메틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(o-클로로-p-N-에톡시카르보닐메틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(o-플로로-p-N-에톡시카르보닐메틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(m-브로모-p-N-클로로에틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(m-클로로-p-N-클로로에틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(m-플로로-p-N-클로로에틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(o-브로모-p-N-클로로에틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(o-클로로-p-N-클로로에틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-(o-플로로-p-N-클로로에틸아미노페닐)-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진 등을 들 수 있다.

옥사디아졸계 광중합 개시제로는, 예를 들어, 2-트리클로로메틸-5-스티릴1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-시아노스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-메톡시스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-부톡시스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-히드록시스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-클로로스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-메톡시페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-부톡시페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(2-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(β-(2-벤조푸릴)비닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(β-(6-메톡시-2-벤조푸릴)비닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(2-벤조푸릴)-1,3,4-옥사디아졸 등을 들 수 있다.

또, 광중합 개시제로서, 예를 들어, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 10-부틸-2-클로로아크리돈, 2-에틸안트라퀴논, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄파퀴논, 페닐글리옥실산메틸, 티타노센 화합물 등을 사용할 수도 있다.

이들 광중합 개시제 중에서도, 트리클로로메틸기가 도입되어 있는 트리아진계 광중합 개시제, 트리클로로메틸기가 도입되어 있는 옥사디아졸계 광중합 개시제가 바람직하게 사용된다.

트리클로로메틸기가 도입되어 있는 트리아진계 광중합 개시제로는, 예를 들어, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(푸란-2-일)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.

트리클로로메틸기가 도입되어 있는 옥사디아졸계 광중합 개시제로는, 예를 들어, 2-트리클로로메틸-5-스티릴-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-시아노스티릴)-1,3-4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-메톡시스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(p-부톡시스티릴)-1,3,4-옥사디아졸, 2-트리클로로메틸-5-(β-(2-벤조푸릴)비닐)-1,3,4-옥사디아졸 등을 들 수 있다.

이들 광중합 개시제의 각각은 단독으로, 또는 다른 1 종 이상과 조합하여 사용할 수 있다.

가교성 잉크는, 추가로 광중합 개시 보조제를 함유하고 있어도 된다. 광중합 개시 보조제로는, 예를 들어, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 벤조산2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤노페논 (통칭 미힐러케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤노페논, 9,10-디메톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디메톡시 안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2-에틸-9,10-디에톡시안트라센 등을 들 수 있다. 이들 광중합 개시 보조제의 각각은 단독으로, 또는 다른 1 종 이상과 조합하여 사용할 수 있다.

이와 같은 광중합 개시 보조제를 사용하는 경우, 그 사용량은 광중합 개시제1 몰에 대해 통상적으로 10 몰 이하이다.

또 추가로 가교성 잉크는, 열중합 방지제, 충전제, 바인더 수지 이외의 고분자 화합물, 밀착 촉진제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 된다.

열중합 방지제는, 감광성 흑색 수지 조성물의 보존 중에, 에틸렌성 불포화 결합을 갖고 부가 중합 가능한 화합물이 열중합을 개시하는 것을 방지하기 위해 함유된다. 열중합 방지제로는, 예를 들어, 할로이드퀴논, p-메톡시페놀, 디-t-부틸-p-크레졸, 피로갈롤, t-부틸카테콜, 벤조퀴논, 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), N-니트로소페닐히드록시아민 제 1 세륨염 등을 들 수 있다. 열중합 방지제를 함유하는 경우, 그 함유량은, 가교성 잉크의 전체량에 대해 질량 분율로 통상적으로 0.01 % 이상 5 % 이하 정도이다.

바인더 수지 이외의 고분자 화합물로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플로로알킬아크릴레이트 등을 들 수 있다.

밀착 촉진제로는, 예를 들어, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시 실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

산화 방지제로는, 예를 들어, 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t부틸페놀 등을 들 수 있다. 자외선 흡수제로는, 예를 들어, 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 알콕시벤조페논 등을 들 수 있다. 응집 방지제로는, 예를 들어, 폴리아크릴산나트륨 등을 들 수 있다.

가교성 잉크의 충전량은, 컬러 필터 착색부의 막 두께와 블랙 매트릭스의 막 두께의 차를 최소로 하는 양으로 하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 가교성 잉크의 충전량과 경화 처리 후의 단차로부터, 이 단차를 최소로 하는 가교성 잉크의 충전량을 구하여 결정할 수 있다.

<경화 공정>

가교성 잉크를 충전한 후, 가교성 잉크가 용매를 함유하는 경우에는 비가교성 착색 잉크와 동일하게 건조시키고, 이어서 가교성 잉크를 가교시킴으로써 경화시킨다. 경화 처리는, 자외선 조사에 의해 실시해도 되고, 가열에 의해 실시해도 된다. 색 화소층의 두께를 안정시키고, 또한 충분한 경화를 실시하기 위해서는, 자외선 조사에 의해 가교성 잉크를 가교시킨 후, 가열에 의해 경화를 완료시키는 것이 바람직하다. 자외선 조사는, 300 ㎚ 이하의 단파장 성분을 함유하는 자외선, 구체적으로는 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 크세논 램프 등 파장 200 ∼ 300 ㎚ 범위의 고에너지선을 방사할 수 있는 광원에 의해, 500 mJ/㎠ 이하의 조사량, 예를 들어, 50 ∼ 500 mJ/㎠ 으로 실시하는 것이 좋다. 가열은, 180 ∼ 240 ℃ 에서, 10 ∼ 40 분간 정도 실시하는 것이 좋다.

경화 공정 후, 필요에 따라 투명 보호막, 투명 전극 등을 형성하고, 추가로 필요에 따라 스페이서 구조를 형성한 후 컬러 필터로서 완성한다.

도 3a 및 도 3b 은, 컬러 필터의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 이와 같이 하여, 도 3a 에 나타내는 바와 같은, 3 원색의 색 화소층 (5R, 5G, 5B) 으로 구성되는 착색 패턴 (5) 과, 인접하는 색 화소층 간에 위치하는 격벽이 되는 블랙 매트릭스 (5BM) 가, 기판 (2) 상에 형성된 컬러 필터 (6) 를 제조할 수 있다. 또한, 도 3a 에 나타내는 컬러 필터 (6) 는, 정사각형상으로 형성된 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부에 대응하여 각 색의 색 화소층 (5R, 5G, 5B) 이 형성된 것으로서, 직사각형상으로 형성된 블랙 매트릭스 (5BM) 의 개구부에 대응하여 각 색의 색 화소층 (5R, 5G, 5B) 를 형성함으로써, 도 3b 에 나타내는 컬러 필터 (60) 를 제조할 수 있다.

상기에 있어서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했으나, 상기에 개시된 본 발명의 실시형태는 어디까지나 예시로서, 본 발명의 범위는 이들 실시형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는, 특허청구범위에 의해 나타내고, 또한 특허 청구의 범위의 기재와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이다. 이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

〔감광성 흑색 수지 조성물의 조제〕

차광제〔흑색 안료 (C.I.피그먼트 블랙 7) 40 질량부와 분산제 12 질량부의 혼합물〕52 질량부, 바인더 수지〔하기 식 (1) 로 나타내는 화합물 300 질량부와 비페닐테트라카르복실산 2 무수물 50 질량부, 테트라히드로프탈산 무수물 50 질량부의 반응 생성물〕33 질량부, 에틸렌성 불포화 결합을 갖고 부가 중합 가능한 화합물〔디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트〕11 질량부, 광중합 개시제〔2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진〕5.0 질량부 디메돈 3.0 질량부, 불소계 계면 활성제 130 ppm, 및 용제〔프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트〕358 질량부를 혼합하여 감광성 흑색 수지 조성물을 얻었다.

상기에서 얻은 감광성 흑색 수지 조성물을 무알칼리 유리 기판〔「#1737」코닝사 제조〕에 스핀코트법으로 도포하고, 진공 건조 후에 100 ℃ 에서 90 초간 가열함으로써, 감광성 흑색 수지 조성물층을 기판 상에 형성하였다. 감광성 흑색 수지 조성물층을 230 ℃ 에서 20 분간 열처리한 후의 막 두께를 스핀 코터의 도포 조건에 반영함으로써 감광성 흑색 수지 조성물층의 두께를 소정의 두께로 조정하였다. 또 막 두께는 막 두께계 (Dektak (주식회사 ULVAC 사 제조)) 를 사용하여 측정하였다.

〔차광성 격벽 패턴의 형성〕

상기에서 감광성 흑색 수지 조성물층을 형성한 기판에 소정의 격벽 패턴을 갖는 포토마스크를 개재하고, 프록시미티 갭 150 ㎛ 로 자외선을 조사하여 (조사량은 100 mJ/㎠ : I 선 환산) 노광하였다. 격벽 패턴으로서 CD 19 ㎛, 직사각형의 개구부 66 ㎛ × 226 ㎛ 의 반복 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하였다.

노광 후의 감광성 흑색 수지 조성물층에 대해, 현상액 (CD 액 : 후지 필름 일렉트로닉 마테리알사 제조) 를 사용하고 26 ℃ 에서 80 초간 샤워 현상하고, 계속해서 순수 세정함으로써 제조하였다. 현상 후의 기판을 크린 오븐 중에서 230 ℃ 에서 20 분간 소성함으로써 차광성 격벽 패턴 (블랙 매트릭스) 을 얻었다.

〔비가교성 착색 잉크〕

청색 비가교성 착색 잉크 (IB) 로서, C.I.PigmentBlue 15 : 6 [15 질량부, C.I.PigmentViolet 23[2 질량부], 폴리에스테르계 분산제 [7 질량부], 용매 (디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트) [77 질량부] 로 이루어지는 청색 안료 분산액 (MB) [61 질량부] 에, 아크릴 수지 [4 질량부], 용매 (디프로필렌글리콜부틸에테르) [35 질량부] 를 첨가하여 청색 비가교성 청색 잉크를 제조하였다.

동일하게 하여 표 1 에 나타내는 바와 같은 조성으로, 녹색 안료 분산액 (MG), 녹색 비가교성 착색 잉크 (IG), 적색 안료 분산액 (MR), 적색 비가교성 착색 잉크 (IR) 를 각각 제조하였다. 또한, 표 1 에 나타내는 값은 모두 질량부이다.

표 1 에 있어서, PR 242 는, C.I.Pigment Red 242 를 나타내고, PR 177 은, C.I.Pigment Red 177 을 나타내, PC 36 은, C.I.Pigment Green 36 을 나타내고, PY 150 은, C.I.Pigment Yellow 150 을 나타내고, PB 15 : 6 은, C.I.Pigment Blue 15 : 6 을 나타내고, PV 23 은, C.I.Pigment Violet 23 을 나타내고, EDGAC 는, 에틸디글리콜아세테이트를 나타내고, DPMA 는, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 나타내고, BDG 는, 디프로필렌글리콜부틸에테르를 나타낸다.

〔접촉각 측정〕

비가교성 착색 잉크의 블랙 매트릭스에 대한 접촉각은, 5 pL 의 잉크를 블랙 매트릭스 상에 적하시키고, 1 분 후의 잉크 방울 직경을 현미경 측정함으로써 구하였다. 청색 비가교성 착색 잉크 (IB), 녹색 비가교성 착색 잉크 (IG), 적색 비가교성 착색 잉크 (IR) 의 접촉각은 모두 37 도였다. 또, 비가교성 착색 잉크의 블랙 매트릭스 개구부의 저부에 대한 접촉각을, 5 pL 의 잉크를 개구부 저부에 적하시키고, 1 분 후의 잉크 방울 직경을 현미경 측정함으로써 구한 결과, 청색 비가교성 착색 잉크 (IB), 녹색 비가교성 착색 잉크 (IC), 적색 비가교성 착색 잉크 (IR) 모두 1 도였다.

〔가교성 잉크〕

표 2 에 나타내는 조성으로 투명 가교성 잉크 C01 ∼ C05 를 제조하였다.

표 2 에 있어서, DPHA 는, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트를 나타내고, DPPA 는, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트를 나타내고, DPTA 는, 디펜타에리트리톨테트라아크릴레이트를 나타내고, TMPTA 는, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트를 나타내고, EGDMA 는, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트를 나타내고, DPMA 는, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 나타내고, GBL 는, γ-부티로락톤을 나타낸다.

〔컬러 필터의 제조〕

제조한 블랙 매트릭스 기판의 개구부에 잉크젯 시험기를 사용하여, 적색 비가교성 착색 잉크 120 pL (리터), 녹색 비가교성 착색 잉크 120 pL, 청색 비가교성 착색 잉크 130 pL 를 인접하는 화소에 동시에 충전하고, 40 ℃ 에서 2 분간 예비 건조를 실시한 후 230 ℃ 에서 20 분간 건조시켜, 제 1 색 화소층이 형성된 블랙 매트릭스 기판을 얻었다.

제 1 색 화소층이 형성된 블랙 매트릭스 기판에 대해, 외관 불량을 육안 그리고 현미경 관찰한 결과, 백화, 혼색이 없는 것을 확인할 수 있었다.

〔접촉각 측정〕

투명 가교성 잉크의 블랙 매트릭스에 대한 접촉각은, 5 pL 의 잉크를 블랙 매트릭스 상에 적하시키고, 1 분 후의 잉크 방울 직경을 현미경 측정함으로써 구하였다.

〔항복값 측정〕

E 형 점도계를 사용하고, 전단 속도를 바꾸면서 점도를 측정한 결과를 Casson 식에 따라 정리하여 항복값를 구하였다.

·실시예 1

상기와 같이 하여 제조한 제 1 색 화소층이 형성된 블랙 매트릭스 기판에 대해, 저압 수은 램프로 UV (자외선) 조사 처리 (노광량 300 mJ/㎠) 한 후, 표 1 에 나타낸 투명 가교성 잉크 C01 을 각 제 1 색 화소층에 60 pL 충전하였다. 충전시에 인접 화소 간의 투명 잉크의 접촉이나 혼색은 발생하지 않았다.

또한, 40 ℃ 에서 2 분간 예비 건조시킨 후 저압 수은 램프를 사용하여 300 mJ/㎠ 의 노광량으로 UV 조사한 후 230 ℃ 에서 20 분 열 처리하여 컬러 필터를 얻었다.

·실시예 2

투명 가교성 잉크를 표 1 에 나타낸 C02 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 컬러 필터를 제조하였다.

·실시예 3

투명 가교성 잉크를 표 1 에 나타낸 C03 으로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 컬러 필터를 제조하였다.

·비교예 1

투명 가교성 잉크 CO1 을 충전하기 전에, UV 조사 처리를 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 컬러 필터를 제조하였다.

·비교예 2

투명 가교성 잉크를 표 1 에 나타낸 C04 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 컬러 필터를 제조하였다.

·비교예 3

투명 가교성 잉크를 표 1 에 나타낸 C05 로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 컬러 필터를 제조하였다.

실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 3 에서 제조한 컬러 필터에 대해, 백화, 혼색 및 평탄성을 평가하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.

〔백화, 혼색〕

제조된 컬러 필터에 대해 육안 관찰과 현미경 관찰을 실시하고, 개구부에 대한 잉크 충전 상황, 인접 색 화소 간의 혼색의 유무를 평가하였다. 잉크 충전 상황으로는, 컬러 필터의 전체면에 대해 백화의 발생이 없는 경우를 양품「○」로 하고, 백화의 발생이 있는 경우를 불량「×」로 하였다. 인접 화소층 간의 혼색으로는, 혼색의 발생이 없는 경우를 양품「○」 로 하고, 혼색의 발생이 있는 경우를 불량「×」로 하였다.

〔평탄성〕

평탄성은, 백색 간섭형 3 차원 현미경 (NewView 5000 ; Zygo 사 제조), 접촉 식 단차계 (DEKTAK : ULVAC 사 제조) 를 사용하여 색 화소층의 표면 상태를 계측하고, 컬러 필터 상면에서 보았을 때의 색 화소층의 높낮이 차 (㎛) 로서 평가하였다.

평탄성은, 0.5 ㎛ 미만이면 양품으로 하고, 0.5 ㎛ 이상이면 불량으로 하였다.

실시예 1 ∼ 3 은, 백화, 혼색이 없고 평탄성도 충분히 작은 값을 나타내어, 고품질의 컬러 필터가 얻어졌다.

비교예 1 은, 백화가 발생하였다. 또, 색 화소층의 표면은, 중앙부가 융기되어 있고, 블랙 매트릭스 근방에서는 함몰되는 볼록 렌즈 형상이 되어, 높낮이 차가 커, 평탄성이 얻어지지 않았다. 비교예 2 는, 혼색이 발생하고, 평탄성은 얻어지지 않았다. 또, 투명 가교성 잉크를, 소정의 고형분이 되도록 충전한 시점에서 부분적으로 혼색이 발생하였다. 비교예 3 은, 백화, 혼색은 발생하지 않았지만, 비교예 1 과 동일하게 높낮이 차이가 커, 평탄성이 얻어지지 않았다.

본 발명은, 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고, 다른 여러가지 형태로 실시할 수 있다. 따라서, 전술한 실시형태는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 나타내는 것으로서, 명세서 본문에는 전혀 구속되지 않는다. 또한, 특허 청구의 범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

Claims (8)

1. 기판 상에, 복수의 색 화소층과, 인접하는 색 화소층 간에 위치하는 차광성 격벽을 갖는 컬러 필터의 제조 방법으로서,
   상기 차광성 격벽으로 구획된 개구부에 비가교성 착색 잉크를 충전하는 제 1 색 화소층 형성 공정과,
   제 1 색 화소층이 형성된 개구부에, 고형분 농도 30 중량% 이상, 또한 항복값 0.01 mPa 이하인 가교성 잉크를, 상기 가교성 잉크의 상기 차광성 격벽에 대한 접촉각이 25 도 이하가 되는 상태에서 충전하는 가교성 잉크 충전 공정과,
   충전된 상기 가교성 잉크를 경화시키는 경화 공정을 포함하는, 컬러 필터의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가교성 잉크를 충전하기 전에, 상기 차광성 격벽의 표면에 자외선을 조사하여, 상기 가교성 잉크의 상기 차광성 격벽에 대한 접촉각을 조정하는, 컬러 필터의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   차광성 격벽이 블랙 매트릭스 기판이고, 블랙 매트릭스 기판이 감광성 흑색 수지 조성물층을 기판 상에 패터닝함으로써 얻어진 것인, 컬러 필터의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   제 1 색 화소층 형성 공정이, 용매를 함유하는 비가교성 착색 잉크를 충전하고, 건조시킴으로써 실시되는, 컬러 필터의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 차광성 격벽의 개구부 저부에 대한 비가교성 착색 잉크의 접촉각이 5 도 이하인, 컬러 필터의 제조 방법.
6. 제 2 항에 있어서,
   조사되는 자외선의 파장이 300 ㎚ 이하인, 컬러 필터의 제조 방법.
7. 제 2 항에 있어서,
   자외선의 조사량이 500mJ/㎠ 이하인, 컬러 필터의 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   가교성 잉크의 경화가, 자외선 조사 또는 가열에 의해 실시되는, 컬러 필터의 제조 방법.

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