(57)【要約】【課題】  赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂなどの形成によって生じる、混色や白ヌケ等の品質不良を抑制し、薄型化に適応できるカラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタの提供を目的とする。【解決手段】  透明基材１の一方の面に、少なくともブラックマトリクス２、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂが形成されたカラーフィルタであって、  前記赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂが、それぞれ重なることなく隣接する前記ブラックマトリクス２で区切られたことを特徴とするカラーフィルタである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材の一方の面に、少なくともブラックマトリクス、赤色画素、緑色画素、青色画素が形成されたカラーフィルタであって、
前記赤色画素、緑色画素、青色画素が、それぞれ重なることなく隣接する前記ブラックマトリクスで区切られたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
透明基材の一方の面に赤色画素、緑色画素及び青色画素を、それぞれの端部が互いに重なるように形成し、
その全面に撥インク層を形成し、その上からレーザーを照射して、前記画素の重なり合った領域の前記画素及び撥インク層を除去し、
その後、前記除去領域にブラックマトリクス形成用組成物を充填、硬化してブラックマトリクスを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記撥インク層を形成する撥インク層形成用組成物が、フッ素化合物、ケイ素化合物のうち一つ以上を含有することを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ受像機、コンピュータ及び携帯電話端末、スマートフォン等に用いられる液晶表示装置に具備されるカラーフィルタ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶を挟み、この液晶に画素ごとに電圧を印加して光の透過と非透過（遮断）とを制御して、この透過部分と遮断部分とで画面表示を行う。そして、２枚の前記基板のうち一方の基板に画素ごとに透明着色膜を設けて、その透過光を着色することにより、カラー表示を可能としている。この透明着色膜を設けた基板は一般にカラーフィルタと呼ばれるが、このカラーフィルタは、例えば、図２の断面説明図に示すような構造を有している。すなわち、カラーフィルタは、透明基板と、この透明基板の表面を多数の画素領域に区画する遮光膜（以下、ブラックマトリクスと記す）と、前記画素領域に設けられた透明着色膜とを備えて構成されている。透明着色膜は画素領域ごとに異なる色彩を有しており、代表的には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色の透明着色膜が利用される。
【０００３】
これら３色は光の３原色であり、これら３原色及びその混合によって色彩のほぼ全てを表示することが可能となる。また、ブラックマトリクスは、特定の画素領域を透過する光と隣接する画素領域を透過する光との混合を防止するものである。例えば、赤色（Ｒ）画素に隣接して緑色（Ｇ）画素が存在する場合、この両者を透過する光同士の混合を防ぐことで鮮明なカラー画面の表示が可能となる。
【０００４】
近年、液晶表示装置は高度な画質、すなわち、コントラスト、及び色純度の向上に加えて薄型化が求められている。
【０００５】
従来、カラーフィルタは感光性着色樹脂組成物を用いたフォトリソ法により製造されている。例えば、透明なガラス基板にフォトリソ法を用いてブラックマトリクスを形成し、そのブラックマトリクスの空隙に、同じくフォトリソ法により赤色画素、緑色画素、青色画素を順次形成することで作製される。
【０００６】
しかしながら、上記のような先にフォトリソ法によりブラックマトリクスを形成する方法では、白ヌケを防止するために、各着色画素をブラックマトリクス上にも重なるように形成している。そのために、カラーフィルタがその分厚くなり、ディスプレイの薄型化が求められる現状では問題が残る。また、各着色画素がブラックマトリクス上で重なることによる混色の問題もある。
【０００７】
上記の薄膜化に対する問題として、例えば、遮光性、現像性、安定性を損なうことなくブラックマトリクスを薄膜化する提案がなされている（特許文献１）。
【０００８】
しかしながら、上記の提案はブラックマトリクスの薄膜化に対して効果はあるものの、ブラックマトリクスと着色画素との重なりが、ディスプレイの薄型化の動向には依然として問題が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−３９９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、赤色画素、緑色画素、青色画素などの形成によって生じる、混色や白ヌケ等の品質不良を抑制し、薄型化に適応できるカラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る発明は、透明基材の一方の面に、少なくともブラックマトリクス、赤色画素、緑色画素、青色画素が形成されたカラーフィルタであって、
前記赤色画素、緑色画素、青色画素が、それぞれ重なることなく隣接する前記ブラックマトリクスで区切られたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、透明基材の一方の面に赤色画素、緑色画素及び青色画素を、それぞれの端部が互いに重なるように形成し、
その全面に撥インク層を形成し、その上からレーザーを照射して、前記画素の重なり合った領域の前記画素及び撥インク層を除去し、
その後、前記除去領域にブラックマトリクス形成用組成物を充填、硬化してブラックマトリクスを形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、前記撥インク層を形成する撥インク層形成用組成物が、フッ素化合物、ケイ素化合物のうち一つ以上を含有することを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に係る発明によれば、前記赤色画素、緑色画素、青色画素が、それぞれ重なることなく隣接する前記ブラックマトリクスで区切られることにより、隣接する着色画素の重なりによる混色がなく、また、ブラックマトリクスの細線化が可能となり、薄型化に適応できるカラーフィルタを提供することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、透明基材の一方の面に、赤色画素、緑色画素及び青色画素を、それぞれの端部が互いに重なるように成形し、その全面に撥インク層を形成し、その上からレーザーを照射して、前記画素の重なり合った領域の前記画素及び撥インク層を除去することで、それぞれの着色画素間に空隙領域（開口部）ができ、各着色画素間での重なり領域をなくすことで混色が防げる。
【００１６】
その後、前記空隙領域（開口部）にブラックマトリクス形成用組成物を充填する工程では、着色画素上に形成された前記撥インク層のハジキ効果により、前記ブラックマトリクス形成用組成物が着色画素上に残ることなく充填でき、その後の硬化により前記赤色画素、緑色画素、青色画素が、それぞれ重なることなく隣接する前記ブラックマトリクスで区切られたカラーフィルタを製造することができる。すなわち、ブラックマトリクスと着色画素との重なりを防ぐことができ、薄型化に適応できるカラーフィルタを形成することができる。
【００１７】
また、請求項３に係る発明によれば、記撥インク層を形成する撥インク層形成用組成物が、フッ素化合物、ケイ素化合物のうち一つ以上を含有することにより、着色画素上に形成された前記撥インク層に優れたハジキ効果を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るカラーフィルタの一実施形態を示す断面概略図。
【図２】従来のカラーフィルタの一実施形態を示す断面概略図。
【図３】本発明に係るカラーフィルタの製造プロセスの一実施形態を示すフロー。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図に基づいて、本発明のカラーフィルタの一実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
従来のカラーフィルタは、一般に図２に示すような構成からなる。具体的には透明基板１の一方の面に、先ずブラックマトリクス２を形成する。次に、フォトリソ法により赤色画素Ｒを形成する。具体的には、前記ブラックマトリクス２を形成した透明基板１全面に赤色画素形成用組成物を塗布し、マスクを介して紫外線を照射して画素部を硬化し、その後、未硬化の赤色画素形成用組成物を現像、除去、洗浄、乾燥して赤色画素Ｒを形成する。その際に、赤色画素Ｒを取り巻くブラックマトリクス２に、一部重なるように硬化膜が残るようなマスクを用いる。同様の操作をして、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂを形成してカラーフィルタを作製する。このように、従来のカラーフィルタは各画素がその周辺を取り巻くブラックマトリクス２に重なるような形状となる。
【００２１】
一方、本発明のカラーフィルタは、図１に示すように、透明基板１の上にブラックマトリクス２と赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂからなる着色画素３で構成されている。前記赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂはそれぞれ隣接するブラックマトリクス２で区切られ、各画素は重ね合わさることなく、また隙間無く最満に配列されていることを特徴としている。上記のように、各画素が重ね合わさることなく、また隙間無く最満に配列されていることから、着色画素の重なりによる混色や位置ズレによる白ヌケのない、薄型化に適応できるカラーフィルタを提供することができる。以下、具体的に説明する。
【００２２】
前記ブラックマトリクス２はブラックマトリクス形成用組成物からなり、少なくとも黒色顔料とバインダー樹脂からなる。
【００２３】
本発明に使用される黒色顔料はチタンブラックやカーボンブラックが好ましく、一次粒径が１５〜７５ｎｍが好ましく、より好ましくは２０〜５０ｎｍが望ましい。２０ｎｍ未満であると分散性や分散安定性（貯蔵安定性）が十分に得られない。また、５０ｎｍを超えると形成したブラックマトリクスの表面形状にギザツキが発生する等、パターン形状が悪くなる。また、高い光学濃度（ＯＤ値）を得ることが難しい。
【００２４】
また、前記バインダー樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を使用することができる。例えば、熱可塑性樹脂としてはアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００２５】
また、ブラックマトリクス形成用組成物に含まれる黒色顔料濃度は、全固形分に対して２０〜７０重量％であるのが好ましい。黒色顔料の含有量が上記の範囲以下であると、ブラックマトリクス２としての十分な色濃度が出し難く、遮光性も劣る。また、上記の範囲を超えると、顔料分散安定性や密着性が劣るようになる。
【００２６】
一方、前記着色画素３はそれぞれ感光性樹脂組成物からなり、顔料、感光性透明樹脂、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマー、光重合開始剤及び溶剤を含有している。
【００２７】
例えば、赤色画素用として使用される赤色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１６、２２０、２２３、２２４、２２６、２４０、２５４、２５５、２６４、２７２等が挙げられる。また、黄色顔料、オレンジ色顔料を併用することもできる。
【００２８】
緑色画素用として使用される緑色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ
７、１０、３６、３７、５８等の緑色顔料を用いることができる。また、黄色顔料を併用することもできる。
【００２９】
青色画素用として使用される青色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、６４、８０等の青色顔料を用いることができる。また、紫色顔料を併用することもできる。
【００３０】
また、前記感光性透明樹脂は、エチレン性不飽和二重結合を有する樹脂であり、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する高分子に、イソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基、カルボキシル基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等のエチレン性不飽和二重結合を有する官能基を前記高分子に導入した樹脂が挙げられる。
【００３１】
具体的には、水酸基を有するエチレン性不飽和単量体及び他のエチレン性不飽和単量体を共重合した共重合体に、水酸基と反応可能な官能基及びエチレン性不飽和二重結合を有する化合物を反応させることにより得られるものがある。水酸基と反応可能な官能基としては、イソシアネート基、カルボキシル基等が挙げられるが、特に反応性の点でイソシアネート基が好ましく、イソシアネート基及びエチレン性不飽和二重結合を有する化合物として具体的には、２−アクリロイルエチルイソシアネート、２−メタクリロイルエチルイソシアネート等が挙げられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合体やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合体等の酸無水物を含む高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。
【００３２】
前記エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーとしては、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等の各種アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル等が代表例として挙げられる。モノマーは、感光性樹脂組成物の感度アップの観点から、エチレン性不飽和二重結合を４〜１２個有することが好ましい。３個以下のエチレン性不飽和二重結合を有するモノマーを含む感光性樹脂組成物では、所望の感度を得ることができない。また、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーは、単独でまたは２種類を以上混合して用いることができる。
【００３３】
また、本発明に係る前記光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、フェニルビフェニルケトン、ベンジルジメチルケタール等の公知のものを使用することができる。
【００３４】
本発明に係る撥インク層を形成する撥インク層形成用組成物は、フッ素化合物やケイ素化合物等のハジキ性を有する樹脂系の化合物を用いることができる。これらの化合物は、ハジキ性に加えて着色画素層との剥離性に優れ、さらに入手し易いため好ましい。また、前記組成物には塗布性、安定性、剥離性等を考慮して、適宜、溶剤や添加剤を含有することができる。
【００３５】
ハジキ性を有するフッ素化合物としては、例えば、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を使用することができる。これらの化合物は単独でも複合しても使用することができる。また、ケイ素化合物としてはシロキサン成分を含むシリコーン樹脂、シリコーンゴムなどを使用することができる。
【００３６】
次に本発明に係るカラーフィルタの製造方法について、以下に説明する。
【００３７】
本発明のカラーフィルタは図３に示すような工程により製造される。すなわち、図３（ａ）に示すように、先ず透明基板１の一方の面に赤色画素形成用組成物を塗布して、マスクを介して露光、現像、洗浄、乾燥を経て赤色画素Ｒを形成する。
【００３８】
次に、赤色画素Ｒを形成した透明基板１の全面に緑色画素形成用組成物を塗布して、マスクを介して露光、現像、洗浄、乾燥を経て緑色画素Ｒを形成する。この時、前記緑色画素は図３（ｂ）に示すように、一方の端部が赤色画素に重なる形状となる。
【００３９】
次に、赤色画素Ｒと緑色画素を形成した透明基板１の全面に、青色画素形成用組成物を塗布して、マスクを介して露光、現像、洗浄、乾燥を経て青色画素Ｒを形成する。この時、前記青色画素Ｂは図３（ｃ）に示しように、一方の端部が緑色画素Ｇに重なるように形成する。すなわち、前記緑色画素Ｇは一方の端部が赤色画素Ｇに重なり、他方の端部が青色画素Ｂに重なる形状となる。
【００４０】
次に、図３（ｄ）に示すように、各種画素が形成された透明基板１の全面に撥インク層を形成し、その後、ブラックマトリクス２を形成する所定の位置に、その上部からレーザーを用いて不要な前記撥インク層と着色画素を透明基板１から除去して、図３（ｆ）に示す空隙領域（開口部）５を形成する。
【００４１】
なお、本発明に使用できるレーザーとしては気体、固体、液体レーザーのいずれも可能である。なかでも固体レーザーであるＹＡＧレーザーが好ましい。
【００４２】
その後、図３（ｇ）、（ｈ）に示すように、前記空隙領域（開口部）５にブラックマトリクス形成用組成物を充填、硬化させ、不要となった撥インク層４を除去してブラックマトリクス２を形成してカラーフィルタを得る。
【００４３】
上記で説明したように、本発明のカラーフィルタは、各種着色画素は公知のフォトリソ法により形成し、ブラックマトリクス２は従来のフォトリソ法を用いずに、各着色画素の周辺に形成した空隙領域（開口部）にブラックマトリクス形成用組成物を充填することで形成することを特徴としている。すなわち、前記空隙領域（開口部）にブラックマトリクス形成用組成物を充填する際に、着色画素上に形成された撥インク層４のハジキ作用により前記組成物が前記着色画素上に付着することなく、最満に充填することができる。
【００４４】
このようにして、各画素が重ね合わさることなく、また隙間無く最満に配列されていることから、着色画素の重なりによる混色や位置ズレによる白ヌケのない、薄型化に適応できるカラーフィルタを提供することができる。
【実施例】
【００４５】
以下に、本発明の具体的実施例について説明する。
透明ガラス基板に赤色顔料としてＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５４を含む赤色画素形成用組成物を塗布し、その後、マスクを介して紫外線を照射し、未硬化部分の前記組成物を除去して、幅１８μｍのストライプ形状の赤色画素を形成した。
【００４６】
次に、赤色画素を形成した透明ガラス基板の全面に、緑色顔料としてＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６を含む緑色画素形成用組成物を塗布し、その後、フォトリソ法により、マスクを介して紫外線を照射し、未硬化部分の前記組成物を除去して、前記赤色画素の一方の端部から緑色画素が４μｍ重なるように幅１８μｍのストライプ形状の緑色
画素を形成した。
【００４７】
次に、赤色画素と緑色画素とを形成した透明ガラス基板の全面に、青色顔料としてＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５を含む青色画素形成用組成物を塗布し、その後、マスクを介して紫外線を照射し、未硬化部分の前記組成物を除去して、前記緑色画素の他方の端部から青色画素が４μｍ重なるように幅１８μｍのストライプ形状の青色画素を形成して赤色、緑色、青色画素からなる着色画素を透明ガラス基板上に形成した。
【００４８】
次に、前記赤色、緑色、青色画素からなる着色画素を形成した透明ガラス基板全面に、ジメチルポリシランからなる撥インク層形成用組成物を塗布し、その後、紫外線を照射して硬化させて撥インク層を形成した。
【００４９】
次に、図３（ｅ）に示すように、撥インク層の上から着色画素が重なった領域に、ＹＡＧレーザーの第４高調波である波長２６６ｎｍのレーザー光を照射して、前記撥インクとその下の着色画素を除去して、図３（ｆ）に示すような空隙領域（開口部）５を形成した。
【００５０】
次に、前記空隙領域（開口部）５にチタンブラックを含有するブラックマトリクス形成用組成物を着色画素の膜厚に合わせて充填し、硬化させた。その後、不要となった撥インク層４をアルカリ現像により除去した。これにより、図３（ｈ）に示すような各着色画素間に最満状態でブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタが得られた。
【００５１】
上記で得られたカラーフィルタは、隣接する着色画素による混色や白ヌケがなく、ディスプレイの薄型化に適応できる特性を示した。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のカラーフィルタは、薄型化、色純度、明るさ、高精細が益々求められるテレビ受像機、コンピュータ及び携帯電話端末、スマートフォン等の液晶表示装置に用いることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・透明基板
２・・・ブラックマトリクス
３・・・着色画素
Ｒ・・・赤色画素
Ｇ・・・緑色画素
Ｂ・・・青色画素
４・・・撥インク層
５・・・空隙領域（開口部）
【図１】
2014219586.tif 000003
【図２】
2014219586.tif 000004
【図３】
2014219586.tif 000005