(57)【要約】      （修正有）【課題】圧接型の凹部に位置したブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に転移させることで、ブラックマトリックスの厚さ精度、厚さ制御ができること。【解決手段】遮光パターン層５の間の凹部７が少なくともブラックマトリックスパターンを有する凹版の圧接型１を形成し、圧接型１とカラーフィルタ用基材９との間にブラックマトリックス材１０を位置させた状態で圧接し、この圧接により圧接型１と基材９とが密着した状態の下でＵＶ光により露光して圧接型１の凹部７におけるブラックマトリックス材１０を基材９に接着硬化させ、基材９から圧接型１を剥離分離してブラックマトリックス材１０を基材９に転写させ、未硬化部分のブラックマトリックス材１０を現像除去して、凹部７から転移したブラックマトリックス材１０が硬化してなるブラックマトリックスＢＭを基材９に形成する。【選択図】    図４
2006091596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧接型からの転写によりカラーフィルタのブラックマトリックスを形成する方法であって、
ＵＶ光透過性の圧接型用基材の上に、ＵＶ光透過性と感光硬化したときのブラックマトリックス材に対して離型性とを有する剥離層と、前記剥離層の上に位置し、感光硬化したときの前記ブラックマトリックス材が離型することができる離型性と遮光性とを有して、少なくともカラーフィルタのブラックマトリックスのネガパターンにした遮光パターン層とを積層して、前記遮光パターン層の間の凹部のパターンが少なくともカラーフィルタのブラックマトリックスのパターンを有する凹版の圧接型を形成し、
前記圧接型とカラーフィルタ用基材との間にブラックマトリックス材を位置させた状態で圧接型とカラーフィルタ用基材とを圧接し、
前記圧接により圧接型とカラーフィルタ用基材とが密着した状態の下で圧接型用基材側からＵＶ光により露光して、圧接型の凹部における前記ブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に接着硬化させ、
カラーフィルタ用基材から前記圧接型を剥離分離してブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に転写させて、カラーフィルタ用基材の上の未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去して、前記凹部から転移したブラックマトリックス材が硬化してなるブラックマトリックスをカラーフィルタ用基材に形成することを特徴とするカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法。
【請求項２】
圧接型からの転写によりカラーフィルタのブラックマトリックスを形成する方法であって、
ＵＶ光透過性の圧接型用基板の上に、ＵＶ光透過性と感光硬化したときのブラックマトリックス材に対して離型性を有する第一表面材と、感光硬化したときの前記ブラックマトリックス材が離型することができる離型性と遮光性とを有する第二表面材とを配置して、第二表面材の間の非遮光部分のパターンが少なくともカラーフィルタのブラックマトリックスのパターンを有する平版の圧接型を形成し、
前記圧接型とカラーフィルタ用基材との間にブラックマトリックス材を位置させた状態で圧接型とカラーフィルタ用基材とを圧接し、
前記圧接により圧接型とカラーフィルタ用基材とが密着した状態の下で圧接型用基材側からＵＶ光により露光して、圧接型の非遮光部分における前記ブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に接着硬化させ、
カラーフィルタ用基材から前記圧接型を剥離分離してブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に転写させて、カラーフィルタ用基材の上の未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去して、前記非遮光部分から転移したブラックマトリックス材が硬化してなるブラックマトリックスをカラーフィルタ用基材に形成することを特徴とするカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法。
【請求項３】
上記圧接型は板状である請求項１または２に記載のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法。
【請求項４】
上記圧接型は版面が外面に位置しているシリンダ状である請求項１または２に記載のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法。
【請求項５】
上記ブラックマトリックス材は、カラーフィルタの色材インクに対して撥インキ性を有する請求項１から４の何れか一項に記載のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法。
【請求項６】
カラーフィルタ用基材から圧接型を剥離分離した際に、圧接型を、カラーフィルタ用基材の上の未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去する除去液と同一の除去液で洗浄する請求項１から５の何れか一項に記載のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法からなるブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタ用基材における前記ブラックマトリックスの間に対応するパターン構成色の色材インクをインクジェット法により設けることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
【請求項８】
請求項１から６の何れか一項のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法からなるブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタ用基材の全面に対する感光硬化性の色材インクの全面塗布と、全面塗布された色材インクに対する部分露光と、色材インクの未硬化部の現像除去とをカラーフィルタのパターン構成色ごとに行なって、前記カラーフィルタ用基材における上記ブラックマトリックスの間に対応するパターン構成色の色材インクを設けることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
【請求項９】
請求項１から６の何れか一項のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法からなるブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタ用基板における前記ブラックマトリックスの間に対応するパターン構成色の色材インクを印刷法により設けることを特徴とするカラーフィルタの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタなどに使用されるカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法、およびカラーフィルタの形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタなどを低コストで形成する方法としては、カラーフィルタ用基材へインクジェット法によりカラーフィルタの色材インクを供給する方法が提案されていて、大別して二方法が提案されている。第一の方法はインクジェット用のカラーフィルタインクの成分が色材分と樹脂分と溶剤分からなる方法であり、使用するインクが通常使用されているフォトリソ法用のインクの組成と同じか、多少変える程度でよい利点がある。しかし、樹脂分が入っているので、供給量に比例して厚くなる。第二の方法はインクの成分が色材分と溶剤分からなる方法である。この場合、樹脂層は予めカラーフィルタ基板に形成しておき、インク中の色材分がその樹脂に浸透して染色するようにしている。その利点はインク中に樹脂分がないのでインクの安定性が向上し、例えばノズルの詰まりが少なくなり、また粘度が低下するのでインクジェット用のインクとして好ましい特性を得やすい等の点である。またこの方法の場合、色材分が浸透してしまうので、インクを供給した後、溶剤が揮発すれば高さは最初の樹脂層の高さにほぼ同じで変化しない。この第二の方法において使用可能な樹脂層をインキ受容性がある樹脂層と呼ぶ。
また、このインクジェット法でカラーフィルタ用の色材インクをカラーフィルタ用基板に供給する場合、インクジェット装置で噴射されたインク粒子が基板に衝突してその供給部位で広がることから、所定部（画素部）以外に広がらないようにするために、画素部周辺に土手の役目をする凸部を形成するようにするか、或いは画素部周辺を撥インキ性とする方法が提案され、検討されている。なお、各画素の周辺部は遮光性があるブラックマトリックスである必要がある。そのため、この凸部や撥インキ部はカラーフィルタのブラックマトリックスを兼用することが好ましく、そのための技術が多数提案されている。なお、本願においてはブラックストライプも含めてブラックマトリックスと記す。
【０００３】
そして、従来からカラーフィルタのブラックマトリックス（遮光部）は、材料を金属クロムや遮光材を含有する有機の感光性材料とし、これらを材料とした膜をフォトリソ法でパターン形成したものであったが、金属クロム膜によるブラックマトリックスにおいては、反射光が多いため液晶ディスプレイの表面画質が低下し、またパターン形成時に特定有害物質である六価クロムが生成されることから、ブラックマトリックスの形成材料として金属クロムが使用されることが少なくなり、現在では前述した遮光材を有する有機の感光性材料が使用されていて、上述したインクジェット法で色材インクを供給してからフィルタを形成する場合のある程度の厚みを有したブラックマトリックスを得るための方法として考えられる。
ただし、クロム膜は薄いので、色材層と重なっても厚く盛り上がってしまうことがなく、その後の工程には好都合であった。
液晶用のカラーフィルタの場合、画素部と周辺のブラックマトリクスの部分は高さが等しいことが、後工程である透明導電膜の形成等において好ましい。このため、第一の方法の場合は溶剤揮発による体積減少対策として、図１４（ａ）（ｂ）のように、少なくとも土手表面を撥インキ性として、インクを土手の表面よりも高く供給することができることが好ましく、第二の方法の場合には図１５に示したようにすることが好ましく、共に種々の方法が提案されている。例えば後者の場合については特開２００１−１９４５２１に開示されている方法がある。しかし、いずれの方法も土手部や撥インキ性の部分を高コストのフォトリソ法で形成する。従って、カラーフィルタにおける色材部を低コストのインクジェット法で形成しても、全体としてカラーフィルタの低コスト化の妨げとなっている。なお、図１４において、土手全体を撥インキ性とする方が、形成が容易であるが、すると画素の周辺部でインクの厚さが薄くなってしまうため、好ましくなく、種々の対策が提案されている。例えば、図１６に示したように、土手の下部は親インキ性、上部は撥インキ性という構造が開示されている。しかし、この構造をフォトリソ法で形成するには、フォトリソ法を２回繰り返して、下部層と上部層を別個に形成する必要があった。このため高コストとなっていた。
【０００４】
一方、近年のカラー液晶ディスプレイ装置では表示する画像の高精細化が望まれるようになってきていることから、カラーフィルタでのブラックマトリックスもその高精細化に対応した仕様となってきている。特に樹脂材料からなるブラックマトリックスではその大略仕様の一例を挙げれば、厚さ１〜２μｍで厚さ均一性＜±５％、幅５〜２０μｍで幅精度＜±１０％、断面形状は少なくとも逆テーパー状は不可であって矩形または多少順テーパー状であること、位置精度＜±３μｍ／ｍ、光学濃度（遮光度ＯＤ）＞３であることとされている。
【０００５】
このように樹脂により形成されるブラックマトリックスでも仕様が非常に厳しいが、上述した有機の感光性材料、即ち遮光材を含有する樹脂の感光性材料のフォトリソ法は、求められる仕様のブラックマトリックスの形成に対応できる。
しかし、フォトリソ法ではその製法上、遮光材を含有した感光性部材の大部分が破棄されるなど、ブラックマトリックスの形成に係るコストが高くなるという問題がある。そこで、その他の製法、例えば印刷法で形成できれば、かなりのコスト低減を達成することができる。この点、ブラックマトリックスの形成に関しては、銅の凹版を使用したグラビアオフセット印刷法でブラックマトリックスを形成することが提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、一方、本発明者らは先に凹版内インク硬化転写法（凹版セル内のインクを硬化させ、その硬化したインクを基板側に転写する方法）を改良してカラーフィルタを形成する方法を提案しており、今回、この転写を利用してブラックマトリックスを形成することを検討してみた。
【特許文献１】特開平０６−２８９２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したグラビアオフセット印刷法では、画像高精細化に対応して設定された上述の厳しいブラックマトリックス仕様に適合するものを作成することができないという問題がある。
また、凹版凹部内で硬化したインクを転写する方法を利用してブラックマトリックスを形成する上で、つぎの問題があった。
【０００８】
まず、ブラックマトリックスのストライプ部分の幅（ストライプ長さ方向に直交する方向での寸法）が狭いため、ブラックマトリックス用の凹版の凹部のみにインクを充填することが困難である。例えば、インクジェット法やノズル法でブラックマトリックスを形成することができれば好都合であるが、ブラックマトリックスの幅が数μｍ〜２０μｍ程度であり、現在の実用的なインクジェット装置などの解像度（一個の液滴のサイズ）が最小３０μｍ程度であるので、このままではブラックマトリックス転写用の凹版にインク供給することが難しい。そして、インクジェット法やノズル法でインクを充填することは吐出口の径を小さくすれば原理的には可能であるが、凹部への充填に要する時間が長くなり、現実的ではない。
また、所謂、ドクターリングで充填することも、形成したいブラックマトリックスの厚さが数μｍ以下であるため、ドクターのしなりや凹部内のインクが移動するドクターに引っ張られることなどで、所定の精度でインクを供給することが難しかった。
【０００９】
さらに、ブラックマトリックス用の黒インクが凹版の凹部以外にあると黒欠点となってしまうが、従来のインク供給法では凹部以外にインクが残ってしまう場合があった。
即ち、転写用凹版にインキングするドクターリングなどの従来手法では、移動するドクターに黒インクが引っ張られることで凹部以外の凸部表面にその黒インクが残ってしまうことがある。
また、ドクターリングで凹部上端や凸部表面を傷付けてしまうこともあった。さらに、ドクターリングによるインク供給の場合、凹部では上部が若干凹んだ状態で黒インクが詰められるようになることから、乾燥後の凹部内での黒インクの目減り分を極力少なくする（転写性を良くする、ブラックマトリックスの高さを確保する）ため、その黒インク自体の粘度を高くすることになるが、それではドクターリング時に気泡を混入させる可能性が極めて高くなる問題が出てきた。
さらに、転写用の凹版には硬化インキ離型性が必要であるが、離型性があって版面強度がドクターリングにも耐え得る凹部パターンの形成材料が現状では見出せていない。
【００１０】
つぎに、ブラックマトリックス用の黒インクに関して考えると、その黒インクとして溶剤分の多いインクを使用すれば、上述したドクターリングなどに諸問題が仮に解決した場合、ドクターリングなどでの凹部への充填が容易になり、気泡の混入も少なくなる。
しかし、溶剤揮発による体積減少分が多くなるため、黒濃度などの条件を満足させるには凹部の深さを深くする必要がある。すると、接着剤を介してブラックマトリックス部分をカラーフィルタ用基材に転写するとき、凹部に入り込んだ接着剤の入り込み高さも加わってそのカラーフィルタ用基材上でのブラックマトリックス分の高さが仕様値よりもかなり高くなってしまうことになる。
そして、溶剤分の少ない黒インクを使用すれば体積減少分は減るが、上述したようにブラックマトリックスを得る上での凹部への適正なインク充填、気泡の混入防止が難しくなる。
【００１１】
このように凹部へのインク充填方法としてインクジェット法によるインク供給、ドクターリングによるインク供給には問題が多く、ブラックマトリックスを転写にて得る際の圧接型への黒インク供給に際しては採用することができなかった。
なお、高粘度品を充填後に、真空脱泡する方法もあるが、粘度範囲が極めて狭い範囲に限定されてしまい、黒インクを凹版の凹部に充填してブラックマトリックスを転写にて得る手法には採用できないものであった。
【００１２】
そこで本発明は上記事情に鑑み、圧接型とカラーフィルタ用基材との間にブラックマトリックス用のブラックマトリックス材を位置させた状態で両者の圧接によってブラックマトリックス材を圧接型の版面に詰め、圧接型の凹部に位置したブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に転移させることで、ブラックマトリックスの厚さ精度、厚さ制御ができるようにすることを課題とし、高精細なカラーフィルタのカラーフィルタ用基材に適した良好なブラックマトリックスを形成することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を考慮してなされたもので、圧接型からの転写によりカラーフィルタのブラックマトリックスを形成する方法であって、ＵＶ光透過性の圧接型用基材の上に、ＵＶ光透過性と感光硬化したときのブラックマトリックス材に対して離型性とを有する剥離層と、前記剥離層の上に位置し、感光硬化したときの前記ブラックマトリックス材が離型することができる離型性と遮光性とを有して、少なくともカラーフィルタのブラックマトリックスのネガパターンにした遮光パターン層とを積層して、前記遮光パターン層の間の凹部のパターンが少なくともカラーフィルタのブラックマトリックスのパターンを有する凹版の圧接型を形成し、前記圧接型とカラーフィルタ用基材との間にブラックマトリックス材を位置させた状態で圧接型とカラーフィルタ用基材とを圧接し、前記圧接により圧接型とカラーフィルタ用基材とが密着した状態の下で圧接型用基材側からＵＶ光により露光して、圧接型の凹部における前記ブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に接着硬化させ、カラーフィルタ用基材から前記圧接型を剥離分離してブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に転写させて、カラーフィルタ用基材の上の未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去して、前記凹部から転移したブラックマトリックス材が硬化してなるブラックマトリックスをカラーフィルタ用基材に形成することを特徴とするカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法を提供して、上記課題を解消するものである。
なお、圧接型の遮光とはＵＶ光に対しての遮光であり、カラーフィルタのブラックマトリックス材の遮光とは可視光に対しての遮光である。また、本発明において「圧接」、「密着」という用語は必ずしも「接する」ことを表していないものであって、「押圧」することにより「近付く（近接する）」ことを表している。
【００１４】
また、もう一つの発明は、圧接型からの転写によりカラーフィルタのブラックマトリックスを形成する方法であって、ＵＶ光透過性の圧接型用基板の上に、ＵＶ光透過性と感光硬化したときのブラックマトリックス材に対して離型性を有する第一表面材と、感光硬化したときの前記ブラックマトリックス材が離型することができる離型性と遮光性とを有する第二表面材とを配置して、第二表面材の間の非遮光部分のパターンが少なくともカラーフィルタのブラックマトリックスのパターンを有する平版の圧接型を形成し、前記圧接型とカラーフィルタ用基材との間にブラックマトリックス材を位置させた状態で圧接型とカラーフィルタ用基材とを圧接し、前記圧接により圧接型とカラーフィルタ用基材とが密着した状態の下で圧接型用基材側からＵＶ光により露光して、圧接型の非遮光部分における前記ブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に接着硬化させ、カラーフィルタ用基材から前記圧接型を剥離分離してブラックマトリックス材をカラーフィルタ用基材に転写させて、カラーフィルタ用基材の上の未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去して、前記非遮光部分から転移したブラックマトリックス材が硬化してなるブラックマトリックスをカラーフィルタ用基材に形成することを特徴とするカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法であり、このカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法を提供して上記課題を解消するものである。
【００１５】
上記発明において、上記圧接型は板状とすることが可能であり、また、上記圧接型は版面が外面に位置しているシリンダ状とすることが可能である。
また、上記発明において、上記ブラックマトリックス材は、カラーフィルタの色材インクに対して撥インキ性を有するものとすることが良好である。
さらに、カラーフィルタ用基材から圧接型を剥離分離した際に、圧接型を、カラーフィルタ用基材の上の未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去する除去液と同一の除去液で洗浄するものとすることが良好である。
【００１６】
さらに、もう一つの発明は、上記カラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法からなるブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタ用基材における前記ブラックマトリックスの間に対応するパターン構成色の色材インクをインクジェット法により設けることを特徴とするカラーフィルタの形成方法であり、このカラーフィルタの形成方法を提供して上記課題を解消するものである。
【００１７】
さらに、もう一つの発明は、上記カラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法からなるブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタ用基材の全面に対する感光硬化性の色材インクの全面塗布と、全面塗布された色材インクに対する部分露光と、色材インクの未硬化部の現像除去とをカラーフィルタのパターン構成色ごとに行なって、前記カラーフィルタ用基材における上記ブラックマトリックスの間に対応するパターン構成色の色材インクを設けることを特徴とするカラーフィルタの形成方法であり、このカラーフィルタの形成方法を提供して上記課題を解消するものである。
【００１８】
また、もう一つの発明は、カラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法からなるブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタ用基板における前記ブラックマトリックスの間に対応するパターン構成色の色材インクを印刷法により設けることを特徴とするカラーフィルタの形成方法であり、このカラーフィルタの形成方法を提供して上記課題を解消するものである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法によれば、圧接型の凹部内で位置した状態でブラックマトリックス材が硬化し、この硬化したブラックマトリックス材がカラーフィルタ用基材に転移してブラックマトリックスとなるので、各ブラックマトリックスの断面形状が良好になる。また、従来のブラックマトリックスを直接成形する高スループットの露光機が不要となり、ブラックマトリックスを形成する上でのコストを下げることができる。そして、圧接型の凹部の深さでブラックマトリックス材の厚さを確実に制御でき、仕様に応じたブラックマトリックスの形成が容易となり、カラーフィルタ用基材上において高さの精度が良好なプラックマトリックスが得られて、ブラックマトリックスの厚さを均一化できる。
インクジェットインキング法によるカラーフィルタの形成用の土手は、インクジェットインキングでは充填時に色材インクが溢れ出ないようにするために撥インキ性のブラックマトリックス材であることが好ましい。この場合、必要な光学濃度を得るための厚さより厚くなる場合が多い。従来はフォトリソ法で形成していたが、本発明の方法で形成することができる。すなわち所定の厚さは、ブラックマトリックス材の硬化厚さが所定の厚さになるように適量塗布し、裏面露光して硬化することによって得ることができる。
ブラックマトリックス材を撥インキ性にする材料は、これまでに多数開示されているが、変性シリコーン樹脂系のものが一般的である。使用するブラックマトリックス材とインクジェットインクとの組合せで、適宜選択する。
【００２０】
請求項２の発明のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法により、ブラックマトリックス材を塗布したり挟み込んだりして圧接型とカラーフィルタ用基材との間に位置させる際、圧接型が平坦であるので気泡を巻き込み難くなる。また、圧接型とカラーフィルタ用基材との間に位置するときのブラックマトリックス材を薄くすることができ、ブラックマトリックスの形成に際してのブラックマトリックス材の使用量を少なくすることが可能となる。
【００２１】
請求項３の発明のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法により、板状の圧接型とカラーフィルタ用基材とを重ね合わせその間にブラックマトリックス材を配した状態での露光に際して、面全体に一括にしてＵＶ光を照射したりライン光源にて移動させながらＵＶ光を照射したりするなど、ブラックマトリックス材を硬化させる露光方法の選択の自由度が高いものとなる。
【００２２】
請求項４の発明のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法により、圧接型が小型のものとすることができる。また、シリンダ状の圧接型の回転によりカラーフィルタ用基材を送り出すようにすることで、圧接から剥離分離までに要する時間を短くすることができ、さらに複数のカラーフィルタ用基材に連続的にブラックマトリックスを形成できるようになる。
【００２３】
請求項５の発明のカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法により、カラーフィルタ用基材側に形成されたブラックマトリックスの間に色材インクを供給したときに、その色材インクを溢れさせないようにすることができる。
【００２４】
請求項６の発明のカラーフィルタの形成方法によれば、インクジェット法によりカラーフィルタの各パターン構成色のインクを正確に供給でき、そして、インク供給に際しての気泡の混入を防止でき、よって、良好なカラーフィルタが得られる。
【００２５】
請求項７の発明のカラーフィルタの形成方法によれば、上記ブラックマトリックスを有するカラーフィルタ用基材にカラーフィルタの各パターン構成色のインクを全面塗布し、これを部分露光して、インクの未硬化部分を除去するので、従来のフォトリソ法によるカラーフィルタの作成となり、既成の製造ラインにてカラーフィルタが得られ、製造コストを引き上げることがない。
【００２６】
請求項８の発明のカラーフィルタの形成方法によれば、上記ブラックマトリックスを有するカラーフィルタ用基板にカラーフィルタの各パターンを従来の印刷法により設けるので、従来の印刷法による既成の製造ラインにてカラーフィルタが得られ、ブラックマトリックス形成工程が低コストになることと安価な印刷法とによって、カラーフィルタの製造コストを引き下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
つぎに本発明を図１から図１３に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。本発明では、以下に示したように、ＵＶ光を遮光する部分が凸部であり、カラーフィルタのブラックマトリックス用の色材インクが充填される部分がＵＶ光非遮光部で凹部である凹版の圧接型と、ＵＶ光遮光部分もＵＶ非遮光部分も同一平面上にある平版の圧接型とが使用される。そして、圧接型形成１で凹版の圧接型の作成例を、圧接型形成２で平版の圧接型の作成例を述べる。
まず、カラーフィルタのブラックマトリックス（ブラックマトリックス）を形成するために用いる圧接型について説明すると、図１は平板状の圧接型１を示していて、ＵＶ光透過性のある圧接型用基材２の表面に、カラーフィルタ用色材インクの成分構成から色材がない透明となる成分構成とした材料からなる透明な剥離層３、この剥離層３の上に位置し、カラーフィルタ用色材インクの成分構成中、色材成分を遮光成分とした材料からなる遮光パターン層５とが積層しているものである。
上記圧接型１において、圧接型用基材２はカラーフィルタ用基材と同一材料であることが良好である。また、上記剥離層３はＵＶ光透過性と感光硬化したときのブラックマトリックス材に対して離型性とを有するものであり、遮光パターン層５にあってはその側面と上面に、感光硬化したときの前記ブラックマトリックス材が離型することができる離型性を生じるようにしているものである。なお、剥離層３の透明材料と、遮光パターン層５の材料中、遮光成分を除く透明材料は、カラーフィルタに耐久性を持たせる機能を有するＵＶ光硬化型であり、さらに熱硬化型であって、２００℃以上で加熱硬化すると、接着強度、機械強度が大きく増加する。そして、この圧接型１において、前記遮光パターン層５は、少なくともカラーフィルタのブラックマトリックスのネガパターンにした配置で設けられている。これによって圧接型１にあっては、遮光パターン層５の間にカラーフィルタのブラックマトリックスパターンとなる凹部７を有する凹版としている。
【００２８】
上記構造の圧接型１の作成は、まず、剥離層３における上記材料を、例えば、上述した材料をスピンコータ、スピンレスコータなどで０．数μｍ〜数μｍ程度の厚さの薄膜として圧接型用基材２に塗布した後、乾燥させてこの剥離層３の部分を形成する（図２）。圧接型用基材２への接着性向上、生産性向上のため、自然乾燥だけでなく、光硬化、ＥＢ硬化、熱硬化などの乾燥工程を経るようにすることも可能である。
【００２９】
つぎに遮光パターン層５における上記材料を、例えば、スピンコータ、スピンレスコータなどで０．数μｍ〜数μｍ程度の厚さの薄膜として剥離層３の上に塗布した後、乾燥させる。そして、パターンマスクを用い、パターンマスク上から露光してこの遮光パターン層５の材料をカラーフィルタのブラックマトリックスのネガパターンで硬化させて剥離層３に接着させた後、未硬化部分の材料を現像除去して、上述のパターンとする（図１参照）。パターン形成後、剥離層３への接着性向上、生産性向上のため、自然乾燥だけでなく、光硬化、ＥＢ硬化、熱硬化などの乾燥工程を経るようにすることも可能である。
以上のようにして凹版とした圧接型１が形成できるが、圧接型１の作成方法はこの形態に限定されるものではない。
【００３０】
カラーフィルタ用のブラックマトリックスの形成に際しては上記圧接型１とカラーフィルタ用基材とを、その間にブラックマトリックス材（ブラックマトリックスの形成材料で、黒インクである）を配した状態で圧接するようにしている。
ここで、ブラックマトリックス材を説明する。
ブラックマトリックスとなるブラックマトリックス材は、通常のフォトリソ法で使用されているもの、及び化学増感型に分類されるもののいずれでもよく、これらを使用する場合にはモノマー成分を２〜３倍増加して溶剤が揮発した後も、室温で流動性が残るようにする。本発明に使用して良好なものは溶剤を含まず、樹脂、希釈モノマー、光増感剤を主成分とする転写用無溶剤ＵＶ硬化型接着剤であって、樹脂がエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有するアクリル系共重合体であるが、必要に応じ熱硬化成分、添加剤などが用いられ、そして、分散させるカーボンの量を樹脂分の２０〜４０重量％程度とする。
【００３１】
上記のエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有するアクリル系共重合体は、感度の面から二重結合当量が３×１０3 以下であることが好ましく、カルボキシル基は溶解性の面から、樹脂酸価として５０〜１５０の範囲が好ましい。酸価５０以下では溶解性が低下し、接着剤が除去しきれずガラス基板上の転写シートの周辺部に残る。また、酸価１５０以上では接着剤の除去時に膨潤してしまい、きれいな転写シートの周辺部が得られないという問題がある。また、このアクリル系共重合体の分子量は１〜１００×１０３の範囲が好ましいものであり、分子量が１×１０3以下では感度低下をきたし、１００×１０３以上ではアルカリ溶解性が低下する。
【００３２】
アクリル系共重合体としては、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）のようなグリシジル基とエチレン性不飽和基を有するモノマーのアクリル系共重合体にアクリル酸の様なエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有するモノマーを付加した後、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸のような酸無水物を付加させた物や、アクリル酸のようなエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有するモノマーのアクリル系共重合体にＧＭＡのようなグリシジル基とエチレン性不飽和基を有するモノマーを付加した樹脂が挙げられる。また、フェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールタイプ等のエポキシ樹脂にアクリル酸の様なエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を付加した後、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸を付加させた物も使用できる。
【００３３】
希釈モノマーとしては、硬化時に発泡等を起こさないよう、その沸点が２００℃以上あることが好ましいく、貼り合わせ押圧時の作業にあわせ、接着剤を適切な粘度まで希釈出来れば良い。例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多官能モノマー、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等の３官能モノマー、１．６ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等の２官能モノマー、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、トリシクロデシル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−アクリロイルオキシエチルモノフタレート等の単官能モノマー、水酸基を２個以上有するポリオール化合物、イソシアネート化合物及び水酸基を有する（メタ）アクリレートからなるウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等が挙げられ、これらを適宜組み合わせて使用できる。
【００３４】
光増感剤としては、特に制限はなく、ベンゾフェノン、ジエチルアミノベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸メチル、ベンゾインイソプロピルエーテル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルジメチルケタール、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、２−メチル｛４−（メチルチオ）フェニル｝−２−モルフォリノ−１−プロパノン、等が挙げられ、その添加量は樹脂と希釈モノマーの総量に対し、０．１〜２０重量部が好ましい。
【００３５】
添加剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル等の重合防止剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の接着性付与剤、及び、エポキシ樹脂、ポリオール、メラミン樹脂等の熱硬化成分等が挙げられ、このうち熱硬化成分が少ないと、硬化した樹脂にカルボン酸基が多く残り耐水性が低下する。その添加量はアクリル系共重合体中のカルボン酸に対し、１／２当量以上の添加が好ましい。
【００３６】
上記無溶剤ＵＶ硬化型接着剤においては有機溶剤を用いないものである。従って、作業の安全性、健康、環境へ及ぼす有機溶剤の影響がなくなるものである。また、この接着剤を塗布した圧接型及びカラーフィルタ用基材を加熱することなく、常温にて密着させ押圧させることができるので、加熱による圧接型用基材とカラーフィルタ用基材とに寸法差が生じないものとなる。
【００３７】
図３に示すように、カラーフィルタ用のブラックマトリックスの形成では圧接型１とカラーフィルタ用基材９とをその間に上記ブラックマトリックス材１０を配した状態で圧接する。この圧接に際して、圧接型１の一端とカラーフィルタ用基材９の一端とを接しさせ、その接している分の間にブラックマトリックス材１０を配置する。そして、圧接型１とカラーフィルタ用基材９との反対側が開いている状態でプレスローラなどの圧接手段１１に通するようにする。圧接型１とカラーフィルタ用基材９との接している端部側に配置するブラックマトリックス材１０は、圧接により薄膜化した際の容量分（塗布面積＋塗布厚、但し凹部の容量も考慮する）で筋状にして塗布する。
なお、プレスロールなどの圧接手段１１に通す際、圧接型１とカラーフィルタ用基材９との間からブラックマトリックス材１０がはみ出て、圧接手段を汚すことがある場合には、圧接手段側との間にカバーフィルムを介在させた状態で圧接を行なうようにしてもよい。
上述したように圧接型１とカラーフィルタ用基材９との一方側（ブラックマトリックス材を配した辺と対向する辺側）を開いた状態でブラックマトリックス材１０を配した側から圧接型１とカラーフィルタ用基材９とを圧接手段１１に通すことでブラックマトリックス材１０は面状に展開されることになり、よって気泡を巻き込むことがない。
【００３８】
上記圧接が行われれば、圧接型１とカラーフィルタ用基材９とが密着した状態の下で圧接型１の圧接型用基材２側からＵＶ光により露光１２を行ない（図４）、この露光１２によって圧接型１のスペーサ用凹部８を含む上記凹部７に詰め込まれたブラックマトリックス材１０を硬化させ、この硬化によりカラーフィルタ用基材９に強固に接着させる。
ＵＶ光の光源は面全面を均一に一括照射するもの、また、光源がラインタイプで圧接型１の幅方向に均一で流れ方向に一定に進むことで面全体が均一に照射されるものであってもよい。
【００３９】
上記ＵＶ光による露光の後、カラーフィルタ用基材９から圧接型１を剥離分離してブラックマトリックス材１０全体をカラーフィルタ用基材９に転写させる。カラーフィルタ用基材９と圧接型１とを分ける場合、例えば、カラーフィルタ用基材９を真空吸着ステージの上に固定し、圧接型１をその一辺側から撓ませながら剥ぎ取るようにすればよい（図５）。このようにすることでブラックマトリックス材１０の転写が良好になる。なお、剥離の速度は一定とする。
【００４０】
上記圧接型１を剥離分離した後は、図６に示されているようにカラーフィルタ用基板９に硬化部分と未硬化部分とが一緒になったブラックマトリックス材０が位置している。このカラーフィルタ用基材９の上の未硬化部分となっているブラックマトリックス材１０を現像液による洗浄によって現像除去し、パターンの焼き固めとカラーフィルタ用基材９への接着をより強固なものとするために、これを恒温槽などの加熱手段によりベースする。
以上によって、硬化済みのブラックマトリックス材からなるブラックマトリックスＢＭを有するカラーフィルタ用基板９が得られる（図７）。
【００４１】
上記実施の形態は板状の圧接型１を用いたものであるが、圧接型１をシリンダ状としてもブラックマトリックスを有するカラーフィルタ用基材９が得られる。
このシリンダ状の圧接型１の作成は、まず、図８に示すように剥離層３における材料を、例えば、ダイスコータやキャップコータなどで０．数μｍ〜数μｍ程度の厚さの薄膜としてシリンダ形状の圧接型用基材２に塗布した後、乾燥させてこの剥離層３の部分を形成する。圧接型用基材２への接着性向上、生産性向上のため、自然乾燥だけでなく、光硬化、ＥＢ硬化、熱硬化などの乾燥工程を経るようにすることも可能である。
【００４２】
つぎに遮光パターン層５における上記材料を、例えば、ダイスコータ、キャップコータなどで０．数μｍ〜数μｍ程度の厚さの薄膜として透明パターン層４の上に塗布した後、乾燥させる。そして、レーザー露光装置を用いて露光してこの遮光パターン層５の材料をカラーフィルタのブラックマトリックスのネガパターンで硬化させて透明パターン層４に接着させた後、未硬化部分の材料を現像除去する（図９）。パターン形成後、遮光層３への接着性向上、生産性向上のため、自然乾燥だけでなく、光硬化、ＥＢ硬化、熱硬化などの乾燥工程を経るようにすることも可能である。
【００４３】
カラーフィルタ用のブラックマトリックスの形成に際し、上記シリンダ状の圧接型１とカラーフィルタ用基材９とをその間にブラックマトリックス材１０を配した状態で圧接するには、図１０に示すように圧接型１と圧胴１４とを対峙させ、この間にカラーフィルタ用基材９を差し入れ、前記圧接型１と圧胴１４とをカラーフィルタ用基材９を一方向に送り出すように回転させて圧接型１がカラーフィルタ用基材９に圧接するように設ける。カラーフィルタ用基材９を差し入れるときにこのカラーフィルタ用基材９と圧接型１との間にブラックマトリックス材１０を盛っておき、回転する圧接型１とその回転により送り出されるカラーフィルタ用基材９とを前記ブラックマトリックス材１０を介在させた状態で圧接するようにする。
【００４４】
上記圧接型１の内部にはＵＶ光による露光手段１５を設けておき、圧接型１とカラーフィルタ用基材９との接触部分に、この圧接型１の内部からＵＶ光を照射して露光１２を行なう。
露光されたカラーフィルタ用基材９は送り出され、回転する圧接型１と剥離分離する。そして、カラーフィルタ用基材９にあっては圧接型１と接した面側にブラックマトリックス材１０が位置しており（図６参照）、上記スペーサ用凹部８を含む凹部７から抜け出たブラックマトリックス材１０は接着硬化した状態でカラーフィルタ用基材９に一体となっている。
【００４５】
この後、上記平板状の圧接型１を用いた場合と同じように、圧接型１を剥離分離した後は、カラーフィルタ用基材９の上の未硬化部分となっているブラックマトリックス材１０を現像液１６による洗浄によって現像除去し、パターンの焼き固めとカラーフィルタ用基材９への接着をより強固なものとするために、これを恒温槽などの加熱手段１７によりベースする。
以上によって、硬化済みのブラックマトリックス材からなるブラックマトリックスを有するカラーフィルタ用基板９が得られる。
【００４６】
ブラックマトリックス材１０によるブラックマトリックス、即ち、ブラックマトリックスを有するカラーフィルタ用基材９を利用してカラーフィルタを形成するに際しては、ブラックマトリックスの間の凹部に、凹部に対応するパターン構成色の色材インクをインクジェット法により設けるようにすればよい。
また、従来から行われている色材インクのフォトリソ法にても実施できる。即ち、カラーフィルタ用基材８の全面に対する感光硬化性の色材インクの全面塗布と、全面塗布された色材インクに対する部分露光と、色材インクの未硬化部の現像除去とをカラーフィルタのパターン構成色ごとに行なって、ブラックマトリックスの間の凹部に、パターン構成色の色材インクを設けるようにすることでカラーフィルタを作成できる。
【００４７】
つぎに平版の圧接型１を使用してカラーフィルタのブラックマトリクスを形成する工程を図１１に沿って説明する。
図１１（ａ）において、平版の圧接型１の第一表面材１８へカラーフィルタ用インキジェットインキに対して撥インキ性を有するネガ型のブラックマトリックス材１０を所定の溶剤揮発後厚（例えば厚さ２μｍ）になるようにスロットコータ等で塗布し、溶剤を揮発させる。使用するブラックマトリックス材１０（インク）は通常のフォトリソ法に使用されるブラックマトリックス材インクのモノマー分を２〜３倍にふやして室温で流動性があるようにしたものである。撥インク剤は使用するカラーフィルタインクジェットインクの溶剤や樹脂分によって異なるが、変性シリコーン樹脂から適宜選定したものである。
図１１（ｂ）において、まずカラーフィルタ用基材９を気泡が混入しないようにロールラミネータで圧接型１と貼り合わせる。次に、裏面からＵＶを平行露光１２して第二表面材１９以外の部分に対応するブラックマトリックス材１０を全厚にわたって硬化させる。
図１１（ｃ）において、圧接型１の端部から曲げる様にして引き剥がすと、圧接型１の第二表面材１９上のブラックマトリックス材１０は分裂して、圧接型１とカラーフィルタ用基材９の双方に載る。一方、第二表面材１９がない部分はブラックマトリックス材１０の全厚が硬化し、引き剥がすとその部分でのブラックマトリックス材１０全部がカラーフィルタ用基材９側に転写する。
図１１（ｄ）において、カラーフィルタ用基板９を現像すると、未硬化の部分のブラックマトリックス材１０は除去される。
図１１（ｅ）において、例えば２３０℃で３０分間加熱硬化して、カラーフィルタのブラックマトリックスＢＭが完成する。
図１１（ｆ）において、圧接型１に残ったブラックマトリックス材１０を現像液１６で除去して、再生する。
平版の圧接型は利点としてカラーフィルタの遮光部材を塗布したり、挟み込んだりする際、凹版の圧接型に比較して、表面が平坦なので気泡を巻き込みにくい、カラーフィルタの遮光材インクの厚さを薄くすることが容易であると言う点がある
【００４８】
（圧接型形成１）
凹版の圧接型１を以下のようにして作成した。図１２に従って説明する。
図１２（ａ）：支持用ガラス板（圧接型用基材２）として、カラーフィルタ用ガラスの厚さ０．７ｍｍのコーニング社のイーグル２０００を使用した。１８００×１５００ｍｍサイズのガラス板に、離型層（剥離層３）を形成するため、特開２００１−３５０００９の合成例１に開示されている感光性樹脂を樹脂濃度が１０重量％になるようにＰＧＭＡｃで希釈し、この希釈液１０００ｇに光重合性モノマーであるトリメチロールプロパントリアクリレートを４．０ｇと、光重合開始剤であるピペロニル−ｓ−トリアジン５ｇと、溶剤としてＰＧＭＡｃ１００ｇを加えて撹拌し、透明ＵＶ硬化型の離型性の塗料を得た。この塗料をスロットコータを用いて乾燥厚さ２μｍ、厚さムラ＜±０．２μｍで塗布し、ＵＶ硬化した。
図１２（ｂ）：次に、所望のＵＶ遮光性凸部（遮光パターン層５）を形成するため、特開２００１―３５０００９の実施例１に記載されている方法で黒色のＵＶ感光性材料（遮光パターン層材５ａ）を調製した。このＵＶ感光性材料を、同様にスロットコータで乾燥厚さ１．５±０．２μｍで塗布した。
図１２（ｃ）：溶剤が揮散したのち、カラーフィルタのパターンをミラープロジェクション露光機を使用して露光した。
図１２（ｄ）：所定条件で現像、乾燥後、２３０℃で２０分間ベークした。このようにして、凹版の圧接型１としてカラーフィルタのブラックマトリックスに対応する部分が透明であり、カラーフィルタの色材部に対応する部分が厚さ１．５±０．２μｍのＵＶ遮光性塗料である凹版の圧接型を得た。
なお、ベークすると加熱硬化反応が生じ、強度が増加すると共に、版の樹脂分が相互に強固に接着し、さらに充填したインキ（ブラックマトリックス材）の硬化物に対する離型性、転写性が向上する。
【００４９】
（圧接型形成２）
平版の圧接型１を以下のようにして作成した。図１３に従って説明する。
図１３（ａ）：支持用ガラス板（圧接型用基材２）として、カラーフィルタ用ガラスの厚さ０．７ｍｍのコーニング社のイーグル２０００を使用した。１８００×１５００ｍｍサイズのガラス板に、所望の遮光性凸部を形成するため、特開２００１―３５０００９の実施例１に記載されている方法で黒色のＵＶ感光性材料（第二表面材１９）を調製した。このＵＶ感光性材料を、スロットコータで乾燥厚さ２．０±０．２μｍで塗布した。
図１３（ｂ）：、溶剤が揮散したのち、カラーフィルタのブラックマトリックスに対応する部分が遮光部であるマスクを使用し、ミラープロジェクション露光機を使用して露光１２した。
図１３（ｃ）：所定条件で現像、乾燥後（第二表面材１９の形成完了）、離型層（第一表面材１８）を形成を形成するため、特開２００１−３５０００９の合成例１に開示されている感光性樹脂を樹脂濃度が２０重量％になるようにＰＧＭＡｃで希釈し、スロットコータを用いて乾燥厚さ５μｍ、厚さムラ＜±０．２μｍで塗布し、ＵＶ硬化した。その後、２３０℃で２０分間ベークし、平版の圧接型として、表面が離型性樹脂（第一表面材１８）であり、その下に遮光パターン（第二表面材１９）が形成されているものを得た。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るカラーフィルタのブラックマトリックスの形成方法における圧接型の一例を示す説明図である。
【図２】圧接型の作成において剥離層を設けた状態を示す説明図である。
【図３】圧接型にカラーフィルタ用基材を重ね合わせて圧接する状態を示す説明図である。
【図４】圧接型とカラーフィルタ用基材とが圧接している状態での露光を示す説明図である。
【図５】圧接型とカラーフィルタ用基材との剥離分離を示す説明図である。
【図６】圧接型から剥離分離した状態のカラーフィルタ用基材とブラックマトリックス材とを示す説明図である。
【図７】未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去した状態を示す説明図である。
【図８】シリンダ状の圧接型の作成において剥離層を形成した状態を示す説明図である。
【図９】シリンダ状の圧接型の作成において遮光パターン層を形成した状態を示す説明図である。
【図１０】シリンダ状の圧接型を用いたカラーフィルタ用基材のブラックマトリックスの形成を示す説明図である。
【図１１】平版の圧接型を用いたカラーフィルタのブラックマトリックスの形成を示す説明図である。
【図１２】凹版の圧接型の作成を示す説明図である。
【図１３】平版の圧接型の作成を示す説明図である。
【図１４】土手の表面を撥インキ性にしてインクを供給した状態を示す説明図である。
【図１５】インキ受容層に供給されたインクの色材がインキ受容層に浸透して染色した状態を示す説明図である。
【図１６】土手を親インキ性の部分と撥インキ性の部分との二層構造としたインク受容部にインクを供給した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…圧接型
２…圧接型用基材
３…剥離層
５…遮光パターン層
７…凹部
８…スペーサ用凹部
９…カラーフィルタ用基材
１０…ブラックマトリックス材
１８…第一表面材
１９…第二表面材
ＢＭ…ブラックマトリックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2006091596.tif 000016
【図１５】
2006091596.tif 000017
【図１６】
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