(57)【要約】【課題】  本発明は、着色層に白抜けが生じること等のない、高品質なカラーフィルタ、およびその製造方法を提供することを主目的としている。【解決手段】  上記目的を達成するために、本発明は、基材上に、所定の間隔をおいて撥液性を有する複数の撥液性着色層を形成する撥液性着色層形成工程と、  前記基材上の、隣接する２つの前記撥液性着色層間に、遮光部形成用塗工液を吐出法により塗布し、遮光部を形成する遮光部形成工程と  を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。【選択図】  図１
2006285104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、所定の間隔をおいて撥液性を有する複数の撥液性着色層を形成する撥液性着色層形成工程と、
前記基材上の、隣接する２つの前記撥液性着色層間に、遮光部形成用塗工液を吐出法により塗布し、遮光部を形成する遮光部形成工程と
を有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２】
前記基材が、少なくとも光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を有しており、前記撥液性着色層形成工程前に、前記光触媒含有層にパターン状にエネルギーを照射して液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成する濡れ性変化パターン形成工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記撥液性着色層形成工程が、基材上に所定の間隙をおいて複数の樹脂製着色層を形成し、前記樹脂製着色層にフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマを照射することにより前記撥液性着色層を形成する工程であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記撥液性着色層形成工程が、撥液性材料を含有する撥液性着色層形成用組成物を用いて前記撥液性着色層を形成する工程であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
基材と、前記基材上に形成され、少なくとも光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層と、前記光触媒含有層上にパターン状に形成された着色層と、前記着色層により区画された開口部および前記着色層の端部を覆うように形成された遮光部とを有することを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に使用可能であり、高精細に形成された遮光部を有するカラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶表示装置、とりわけカラー液晶表示装置の需要が増加する傾向にある。このカラー液晶表示装置には、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色の着色層とこれを仕切る遮光部を備えたカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタのＲ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われる。
【０００３】
ここで、このようなカラーフィルタの製造は、例えば基材上に遮光性材料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより遮光部を得る。さらにこの工程を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、およびＢの着色層を形成する方法が一般的に用いられている。上記着色層形成の際、通常、上記着色層が遮光部の端部を一部覆うように形成される。しかしながらこの場合、着色層と遮光部とが積層されている領域の膜厚が厚くなり、着色層のみ形成されている領域と、着色層および遮光部が積層されている領域との膜厚差によって、着色層上に形成される透明電極層に断線が生じる場合等があった。
【０００４】
そこで、上記着色層と遮光部との重なり幅を狭くする方法も提案されている（例えば特許文献１）。しかしながらこの場合、膜厚差は低減されるが、着色層をフォトリソグラフィー法により形成する際、フォトマスクの少しのズレによって、着色層に白抜けが生じてしまう。そのため、フォトマスクの位置合わせが難しく、製造効率が低くなる場合がある、という問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１８６００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、着色層に白抜けが生じること等のない、高品質なカラーフィルタおよびその製造方法の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基材上に、所定の間隔をおいて撥液性を有する複数の撥液性着色層を形成する撥液性着色層形成工程と、上記基材上の、隣接する２つの上記撥液性着色層間に、遮光部形成用塗工液を吐出法により塗布し、遮光部を形成する遮光部形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
【０００８】
本発明によれば、上記撥液性着色層形成工程により上記撥液性着色層が形成されることから、遮光部形成工程において遮光部形成用塗工液が撥液性着色層上に付着しないものとすることができる。したがって、容易に隣接する２つの撥液性着色層間に高精細に遮光部を形成することが可能となるのである。またこの際、上記遮光部形成用塗工液によって、上記撥液性着色層間に隙間なく遮光部を形成することができることから、撥液性着色層と遮光部との間で白抜け等のない、高品質なカラーフィルタを製造することができるのである。
【０００９】
上記発明においては、上記基材が、少なくとも光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を有しており、上記撥液性着色層形成工程前に、上記光触媒含有層にパターン状にエネルギーを照射して液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成する濡れ性変化パターン形成工程を行うものであってもよい。この場合、上記光触媒含有層の濡れ性を利用して、高精細に上記撥液性着色層を形成することが可能となり、高品質なカラーフィルタを製造することができるからである。
【００１０】
上記発明においては、上記撥液性着色層形成工程を、基材上に所定の間隙をおいて複数の樹脂製着色層を形成し、上記樹脂製着色層にフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマを照射することにより上記撥液性着色層を形成する工程とすることができる。この場合、上記プラズマ照射により、樹脂製着色層にフッ素を導入して、容易に撥液性着色層を形成することができるからである。またこの際、基材として無機材料からなるものを用いることによって、上記基材にはフッ素が導入されないものとすることができる。これにより、隣接する２つの撥液性着色層間で基材が露出した領域を親液性領域、上記撥液性着色層が形成された領域を撥液性領域とすることができ、遮光部形成工程において、この濡れ性の差を利用して容易に遮光部を形成することができる、という利点も有する。
【００１１】
また、上記発明においては、上記撥液性着色層形成工程を、撥液性材料を含有する撥液性着色層形成用組成物を用いて上記撥液性着色層を形成する工程としてもよい。この場合、上記撥液性着色層形成用組成物中に撥液性材料が含有されていることから、容易に撥液性を有する上記撥液性着色層を形成することができる。
【００１２】
また本発明は、基材と、上記基材上に形成され、少なくとも光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層と、上記光触媒含有層上にパターン状に形成された着色層と、上記着色層により区画された開口部および上記着色層の端部を覆うように形成された遮光部とを有することを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１３】
本発明によれば、上記遮光部が、着色層の端部を覆うように形成されていることから、着色層の端部において白抜け等が生じることのない、高品質なカラーフィルタとすることができる。また、上記光触媒含有層は、エネルギー照射により濡れ性が変化するもの等とすることができることから、この光触媒含有層の濡れ性の差等を利用して、着色層が高精細に形成されたカラーフィルタとすることができる、という利点を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撥液性着色層の撥液性を利用して、容易に隣接する２つの撥液性着色層間に高精細に遮光部を形成することが可能となる。また、上記撥液性着色層間に隙間なく遮光部を形成することができ、撥液性着色層と遮光部との間で白抜け等のない、高品質なカラーフィルタを製造することができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、液晶表示装置に使用可能であり、高精細に形成された遮光部を有するカラーフィルタおよびその製造方法に関するものである。以下、それぞれについてわけて説明する。
【００１６】
Ａ．カラーフィルタの製造方法
まず、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基材上に、所定の間隔をおいて撥液性を有する複数の撥液性着色層を形成する撥液性着色層形成工程と、上記基材上の、隣接する２つの上記撥液性着色層間に、遮光部形成用塗工液を吐出法により塗布し、遮光部を形成する遮光部形成工程とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、例えば図１に示すように、基材１上に撥液性を有する複数の撥液性着色層２を形成する撥液性着色層形成工程（図１（ａ））と、隣接する上記撥液性着色層２間に、吐出法により遮光部形成用塗工液１０を塗布し、遮光部３を形成する遮光部形成工程（図１（ｂ））とを有するものである。
【００１８】
本発明によれば、上記撥液性着色層形成工程により、上記撥液性着色層を形成することから、上記遮光部形成工程において、上記撥液性着色層間に遮光部形成用塗工液を塗布した際、上記撥液性着色層上に遮光部形成用塗工液が付着することのないものとすることができる。したがって、容易に隣接する２つの撥液性着色層間にのみ高精細に遮光部を形成することができるのである。
【００１９】
また、本発明においては、上記遮光部形成用塗工液の塗布量を調整すること等によって、隣接する２つの撥液性着色層間に隙間なく遮光部を形成することができる。したがって、遮光部と撥液性着色層との間で白抜けが生じること等がなく、高品質なカラーフィルタを製造することができるのである。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法の各工程ごとに詳しく説明する。
【００２０】
１．撥液性着色層形成工程
まず、本発明における撥液性着色層形成工程について説明する。本発明における撥液性着色層形成工程は、基材上に、所定の間隔をおいて撥液性を有する複数の撥液性着色層を形成する工程である。このような撥液性着色層は、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成されるが、４色以上で形成されるものであってもよい。ここで、上記所定の間隔とは、後述する遮光部形成工程において形成される遮光部の幅と同等、もしくはそれより狭い幅の間隔をいうこととする。上記間隔の幅は、カラーフィルタの種類等により適宜選択されるものであるが、通常０．１μｍ〜１００μｍ程度、中でも５μｍ〜３０μｍ程度とされることが好ましい。
【００２１】
また、上記撥液性着色層の撥液性としては、液体との接触角が４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、中でも表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、上記液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、後述する遮光部形成工程において、遮光部形成用塗工液が撥液性着色層に付着してしまい、高精細に遮光部を形成することが困難となる場合があるからである。
【００２２】
なお、ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いたものである。
【００２３】
本工程における上記撥液性着色層の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば撥液性を有する材料を用いて撥液性着色層を形成する方法であってもよく、また、撥液性を有しない樹脂製着色層を形成した後、その樹脂製着色層を撥液化処理する方法等であってもよい。
【００２４】
本発明においては、特に、基材上に所定の間隙をおいて複数の樹脂製着色層を形成し、上記樹脂製着色層にフッ素化合物を用いてプラズマを照射することにより、撥液性着色層を形成する方法（以下、第１の態様とする。）、または撥液性材料を有する撥液性着色層形成用組成物を用いて撥液性着色層を形成する方法（以下、第２の態様とする。）であることが好ましい。これらの方法によれば、容易に上記撥液性着色層を形成することが可能となるからである。以下、上記各態様ごとに説明する。
【００２５】
ａ．第１の態様
まず、上記撥液性着色層形成工程の第１の態様について説明する。第１の態様における撥液性着色層の形成方法としては、基材上に所定の間隙をおいて複数の樹脂製着色層を形成し、上記樹脂製着色層にフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマを照射することにより、撥液性着色層を形成する方法である。
【００２６】
フッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ照射をした場合、有機物にフッ素を導入することができる。したがって、上記樹脂製着色層に対して上記プラズマ照射をすることにより、樹脂製着色層にフッ素を導入することができ、撥液性を有する撥液性着色層とすることができるのである。またこの際、上記基材として無機材料からなるものを用いることにより、基材にはフッ素が導入されないものとすることができる。これにより、上記撥液性着色層上を撥液性領域、隣接する２つの撥液性着色層間で基材が露出している領域を親液性領域とすることができ、後述する遮光部形成工程において、この濡れ性の差を利用して高精細に遮光部を形成することが可能となるのである。
【００２７】
ここで、上記樹脂製着色層としては、撥液性を有する必要はなく、一般的なカラーフィルタにおける着色層と同様とすることができ、また、上記樹脂製着色層の形成方法についても、一般的なカラーフィルタにおける着色層の形成方法と同様の形成方法とすることができる。例えば、顔料分散法を用いてもよく、また印刷法等を用いてもよい。また、例えば、後述するように、上記基材が光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を有しており、撥液性着色層形成工程前に、上記光触媒含有層の液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成する濡れ性変化パターン形成工程が行われる場合には、上記樹脂製着色層を、上記濡れ性変化パターンを利用して形成してもよい。このような濡れ性変化パターン形成工程については、後で詳しく説明するので、ここでの説明は省略する。
【００２８】
また、本態様により形成される樹脂製着色層の配列は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、形成面積等は、カラーフィルタの種類等により適宜選択される。
【００２９】
また、上記樹脂製着色層の形成に用いられる材料は、上記樹脂製着色層の形成方法により適宜選択され、一般的なカラーフィルタにおける着色層の形成に用いられる材料と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００３０】
また、本態様に用いられる基材としては、一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができ、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。本態様においては、上記の中でも特に、無機材料からなるものを用いることが好ましい。上述したように、上記基材として無機材料からなるものを用いることにより、フッ素化合物を導入ガスとして用いたプラズマ照射によっても、フッ素が導入されないものとすることができ、基材が露出した領域を親液性領域として用いることが可能となるからである。
なお、上述したように、上記基材は、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を有していてもよい。
【００３１】
また、上記樹脂製着色層に、フッ素化合物を導入ガスとしてプラズマを照射する方法としては、樹脂製着色層にフッ素を導入することが可能な方法であれば、特に限定されるものではなく、例えば真空中でプラズマ照射する方法であってもよく、また大気圧下でプラズマ照射する方法であってもよい。また、例えば上記樹脂製着色層のみにプラズマ照射してもよく、上記樹脂製着色層および露出した基材にプラズマを照射してもよい。
【００３２】
上記プラズマを照射する際に用いられる導入ガスのフッ素化合物としては、例えばフッ化炭素（ＣＦ４）、窒化フッ素（ＮＦ３）、フッ化硫黄（ＳＦ６）、Ｃ２Ｃｌ３Ｆ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６等が挙げられる。また、照射されるプラズマの照射条件としては、照射装置等により適宜選択されるものである。
【００３３】
ここで、本態様においては、上記プラズマ照射が大気圧下でのプラズマ照射であることが好ましい。これにより、減圧用の装置等が必要なく、コストや製造効率等の面から好ましいものとすることができるからである。このような大気圧プラズマの照射条件としては、以下のようなものとすることができる。例えば、電源出力としては、一般的な大気圧プラズマの照射装置に用いられるものと同様とすることができる。また、この際、照射されるプラズマの電極と、上記遮光部との距離は、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ程度、中でも１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされることが好ましい。またさらに、上記導入ガスとして用いられるフッ素化合物の流量は１Ｌ／ｍｉｎ〜１００Ｌ／ｍｉｎ程度、中でも５Ｌ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎ程度であることが好ましく、この際の基板搬送速度が０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎ程度、中でも０．５ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００３４】
本工程において、樹脂製着色層に導入されたフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置（XPS：ESCALAB  220i-XL）による分析において、樹脂製着色層の表面より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。また、この際上記フッ素の割合としては、１０％以上とされることが好ましい。
【００３５】
ｂ．第２の態様
次に、撥液性着色層形成工程の第２の態様について説明する。第２の態様における撥液性着色層の形成方法としては、撥液性材料を含有する撥液性着色層形成用組成物を用いて形成する方法である。本態様によれば、撥液性材料を含有する撥液性着色層形成用組成物を用いて撥液性着色層を形成することから、形成される撥液性着色層が撥液性を有するものとすることができるのである。
【００３６】
上記撥液性着色層形成用組成物としては、撥液性材料を含有しており、かつ撥液性着色層を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば一般的なカラーフィルタの着色層の形成に用いられる着色層形成用組成物に撥液性材料を添加したもの等とすることができる。
【００３７】
上記撥液性材料としては、撥液性着色層とされた際、撥液性を示すものであれば、特に限定されるものではなく、例えば重合性を有するものであってもよく、また重合性を有しないもの等であってもよい。このような撥液性材料としては、例えば撥液性を有する界面活性剤等が挙げられる。このような界面活性剤としては、例えば、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ  ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ  ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
【００３８】
また、上記撥液性材料は、撥液性着色層形成用組成物中に０．００１重量％〜１０重量％程度、中でも０．１重量％〜３重量％程度含有されていることが好ましい。このような範囲内、上記撥液性材料が含有されていることにより、形成される撥液性着色層が、上述したような撥液性を有するものとすることができるからである。
【００３９】
上記撥液性着色層形成用組成物を用いた撥液性着色層の形成方法としては、上述した第１の態様の樹脂製着色層の形成方法と同様とすることができ、例えば顔料分散法や印刷法であってもよい。また撥液性着色層形成工程前に、上記光触媒含有層の液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成する濡れ性変化パターン形成工程が行われる場合には、上記撥液性着色層を、上記濡れ性変化パターンを利用して形成してもよい。このような濡れ性変化パターン形成工程については、後で詳しく説明するので、ここでの説明は省略する。また、本態様に用いられる基材としては、上述した第１の態様と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。なお、本態様においては、上記基材が親液性を有するものであることが好ましく、上記基材が親液化処理されたものであってもよい。これにより、隣接する２つの撥液性着色層間で基材が露出した領域を親液性領域とすることができ、後述する遮光部形成工程において、より高精細に遮光部を形成することが可能となるからである。
【００４０】
２．遮光部形成工程
次に、本発明の遮光部形成工程について説明する。本発明における遮光部形成工程は、上記基材上の、隣接する２つの撥液性着色層間に、遮光部形成用塗工液を吐出法により塗布し、遮光部を形成する工程である。
【００４１】
上記遮光部形成用塗工液を塗布する吐出法としては、上記撥液性着色層間に遮光部形成用塗工液を塗布可能な方法であれば特に限定されるものではなく、例えばインクジェット法やディスペンサーを用いた方法等が挙げられる。本発明においては、特に、高精細に遮光部を形成することが可能であることから、インクジェット法を用いることが好ましい。上記インクジェット法に用いられる装置としては、特に限定されるものではなく、帯電した遮光部形成用塗工液を連続的に噴射し磁場によって制御する方法、圧電素子を用いて間欠的に遮光部形成用塗工液を噴射する方法、遮光部形成用塗工液を加熱しその発泡を利用して間欠的に噴射する方法等の各種の方法を用いたインクジェット装置を用いることができる。
【００４２】
また、上記遮光部形成用塗工液として、一般的に大きく水性、油性に分類されるが、本発明においてはいずれの遮光部形成用塗工液であっても用いることができ、表面張力の関係から水をベースとした水性の遮光部形成用塗工液が好ましい。
【００４３】
本発明で用いられる水性遮光部形成用塗工液には、溶媒として、水単独または水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒を用いることがきる。一方、油性遮光部形成用塗工液にはヘッドのつまり等を防ぐために高沸点の溶媒をベースとしたものが好ましく用いられる。このような遮光部形成用塗工液に用いられる遮光材料としては、カーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等が挙げられる。また、分散性、定着性向上のために溶媒に可溶・不溶の樹脂類を含有させることもできる。その他、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤などの界面活性剤；防腐剤；防黴剤；ｐＨ調整剤；消泡剤；紫外線吸収剤；粘度調整剤：表面張力調整剤などを必要に応じて添加しても良い。
【００４４】
また、通常のインクジェット方式に用いられる遮光部形成用塗工液は適性粘度が低いためバインダ樹脂を多く含有できないが、遮光部形成用塗工液中の遮光材料粒子を樹脂で包むかたちで造粒させることで遮光材料自身に定着能を持たせることができる。このような遮光部形成用塗工液も本発明においては用いることができる。さらに、所謂ホットメルトインクやＵＶ硬化性インクを用いることもできる。
【００４５】
本発明においては、中でもＵＶ硬化性遮光部形成用塗工液を用いることが好ましい。ＵＶ硬化性遮光部形成用塗工液を用いることにより、吐出法により遮光部形成用塗工液を吐出した後、ＵＶを照射することにより、素早く遮光部形成用塗工液を硬化させることができ、すぐに次の工程に送ることができる。したがって、効率よくカラーフィルタを製造することができるからである。上記ＵＶ硬化性遮光部形成用塗工液に用いられる材料としては、例えばプレポリマー、モノマー、光開始剤及び上記遮光材料を主成分とするものである。プレポリマーとしては、ポリエステルアクリレート、ポリウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエーテルアクリレート、オリゴアクリレート、アルキドアクリレート、ポリオールアクリレート、シリコンアクリレート等のプレポリマーのいずれかを特に限定することなく用いることができる。
【００４６】
モノマーとしては、スチレン、酢酸ビニル等のビニルモノマー；ｎ−ヘキシルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート等の単官能アクリルモノマー；ジエチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ヒドロキシピペリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリストールヘキサアクリレート等の多官能アクリルモノマーを用いることができる。上記プレポリマー及びモノマーは単独で用いても良いし、２種以上混含しても良い。
【００４７】
光重合開始剤は、イソブチルベンゾインエーテル、イソプロピルベンゾインエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、１−フェニル−ｌ，２−プロパジオン−２−オキシム、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、ベンジル、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンゾフェノン、クロロチオキサントン、２−クロロチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、塩素置換ベンゾフェノン、ハロゲン置換アルキル−アリルケトン等の中から所望の硬化濡れ性、記録濡れ性が得られるものを選択して用いることができる。その他必要に応じて脂肪族アミン、芳香族アミン等の光開始助剤；チオキサンソン等の光鋭感剤等を添加しても良い。
【００４８】
ここで、本工程においては、形成される遮光部と上記撥液性着色層との間に隙間が生じないように、上記遮光部形成用塗工液の塗布量が調整されて、遮光部が形成されることが好ましい。これにより、上記撥液性着色層と遮光部との間で白抜けが生じることのない、高品質なカラーフィルタとすることができるからである。
【００４９】
また、本工程により形成される遮光部の膜厚としては、０．１μｍ〜５μｍ程度、中でも１μｍ〜２μｍ程度とされることが好ましい。
【００５０】
３．その他
本発明におけるカラーフィルタの製造方法においては、上記撥液性着色層形成工程および上記遮光部形成工程以外にも、例えば透明電極層を形成する透明電極層形成工程や、配向膜を形成する配向膜形成工程等、必要に応じて適宜他の工程を有していてもよい。このような各工程については、一般的なカラーフィルタの製造方法における各工程と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
ここで、本発明においては、上述したように、上記撥液性着色層形成工程前に、濡れ性変化パターン形成工程を行ってもよい。以下、上記濡れ性変化パターン形成工程について説明する。
【００５１】
（濡れ性変化パターン形成工程）
本発明において行われる濡れ性変化パターン形成工程は、上述した基材が、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を有している場合に、上記撥液性着色層形成工程前に行われるものであって、この光触媒含有層にパターン状にエネルギーを照射して液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成する工程である。
【００５２】
本工程により、液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成することにより、上述した撥液性着色層形成工程において、この濡れ性変化パターンの濡れ性を利用して、撥液性着色層を高精細に形成することが可能となり、高品質なカラーフィルタを製造することができるのである。
【００５３】
ここで、エネルギーが照射される前の上記光触媒含有層の液体との接触角は、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、中でも表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、光触媒含有層のうち、エネルギー照射されない領域は、撥液性領域として用いられることとなる。そのため、上記液体との接触角が小さい場合には、撥液性が十分でなく、濡れ性変化パターンの濡れ性の差を利用して、撥液性着色層形成工程において、撥液性着色層を形成することが困難となる場合があるからである。
【００５４】
また、上記光触媒含有層にエネルギーが照射された濡れ性変化パターンの濡れ性として具体的には、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°未満、好ましくは表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるようにエネルギーが照射されることが好ましい。これは、上記液体との接触角が大きい場合は、親液性が十分でなく、本工程により形成された濡れ性変化パターン上に、上記撥液性着色層形成工程において、樹脂製着色層を形成する樹脂製着色層形成用塗工液や、撥液性着色層形成用組成物をはじいてしまう場合があり、高精細に撥液性着色層を形成することが困難となるからである。なお、上記液体との接触角は、上述した方法により測定することができる。
【００５５】
また、本工程において形成される濡れ性変化パターンの形状は、上記撥液性着色層のパターンにあわせて適宜選択されることとなる。以下、このような濡れ性変化パターン形成工程に用いられる光触媒含有層、およびエネルギー照射方法について説明する。
【００５６】
ａ．光触媒含有層
本工程に用いられる光触媒含有層は、光触媒およびバインダを含有するものであって、上述した基材表面に形成されているものであれば、特に限定されるものではない。
【００５７】
上記光触媒含有層中に含有される光触媒としては、半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができる。また半導体以外としては、金属錯体や銀なども用いることができる。本発明においては、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００５８】
本発明においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
【００５９】
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【００６０】
また光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。
【００６１】
また、上記バインダとしては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させることが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、特に主骨格が上記の半導体光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましい。具体的には、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水性や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。上記光触媒含有層に用いられるオルガノポリシロキサン等の材料については、例えば特開２００１−２７２７７４号公報等に記載されたものと同様のものを用いることができる。
【００６２】
また、上記光触媒含有層の形成方法としては、上記光触媒とバインダとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を上述した基材等に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより、光触媒含有層を形成することができる。
【００６３】
なお、このような光触媒含有層は上記バインダが含有されているが、上述した撥液性着色層形成工程の第１の態様においてプラズマ照射された場合、通常、親液性とされる。これは、上記プラズマ照射によって、上記オルガノポリシロキサン中で上記撥液性を発現する有機基が除去され、表面にＳｉ−ＯＨ結合が表面に露出することとなるからである。
【００６４】
ｂ．エネルギー照射方法
次に、本工程におけるエネルギー照射方法について説明する。上記エネルギー照射は、上記光触媒含有層の液体との接触角をパターン状に低下させて、上記濡れ性変化パターンを形成可能な方法であれば、特に限定されるものではない。
【００６５】
また、この際、照射されるエネルギーは、上記光触媒を励起させて、上記光触媒含有層の濡れ性を変化させることが可能なものであればいかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。
【００６６】
通常このようなエネルギー照射に用いられる光の波長は、４００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲から設定される。これは、光触媒含有層層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。
【００６７】
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。また、上述したような光源を用い、フォトマスクを介したパターン照射により行う方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることも可能である。
【００６８】
また、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒含有層の濡れ性が変化するのに必要な照射量とする。この際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、酸化分解力を上昇させることが可能となり、効率的に濡れ性を変化させることができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
【００６９】
また、上記エネルギーの照射方向は特に限定されるものではなく、例えば光触媒含有層が形成された側からであってもよく、また光触媒含有層が形成されていない側の面からであってもよい。
【００７０】
ｃ．その他
ここで、上記濡れ性変化パターンを利用して、上述した撥液性着色層形成工程の第２の態様により撥液性着色層を形成する場合、上記撥液性着色層形成工程後、さらに上記光触媒含有層に対してエネルギーを照射するエネルギー照射工程を有していてもよい。これにより、光触媒含有層が露出している領域を親液性領域とすることができ、上記撥液性着色層の撥液性と、光触媒含有層の親液性とを利用して、高精細に撥液性着色層間に、上記遮光部を形成することが可能となるからである。上記エネルギー照射は、全面にエネルギーを照射することにより、行うことができる。
【００７１】
Ｂ．カラーフィルタ
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上に形成され、少なくとも光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層と、上記光触媒含有層上にパターン状に形成された着色層と、上記着色層により区画された開口部および上記着色層の端部を覆うように形成された遮光部とを有することを特徴とするものである。
【００７２】
本発明のカラーフィルタは、例えば図２に示すように、基材１と、その基材１上に形成された光触媒含有層４と、その光触媒含有層４上にパターン状に形成された着色層２と、その着色層２により区画された開口部（ａで示される領域）および着色層２の端部（ｂで示される領域）を覆うように形成された遮光部３とを有するものである。
【００７３】
本発明によれば、上記着色層の端部を覆うように、遮光部が形成されていることから、着色層の端部近傍で白抜けが生じること等のないものとすることができる。また、上記光触媒含有層は、光触媒およびバインダを含有していることから、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、濡れ性が変化するもの等とすることができる。したがって、この濡れ性の差等を利用して着色層が高精細に形成されたカラーフィルタとすることができる、という利点も有する。
以下、本発明の各構成ごとに詳しく説明する。
【００７４】
１．遮光部
本発明のカラーフィルタに用いられる遮光部としては、上記着色層により区画された開口部、および上記着色層の端部を覆うように形成されたものであれば、特に限定されるものではない。
【００７５】
本発明において、上記遮光部は、後述する着色層の端部を０．１μｍ〜２０μｍ程度、中でも１μｍ〜５μｍ程度覆うものであることが好ましい。これにより、着色層端部において白抜けが生じることを防止することができるからである。なお、本発明において着色層の端部とは、着色層と光触媒含有層との境界近傍の領域をいうこととし、具体的には、着色層と光触媒含有層との境界部からそれぞれ０.１μｍ〜２０μｍ程度、中でも１μｍ〜５μｍ程度着色層側の領域をいうこととする。
【００７６】
また、上記遮光部の幅としては、５μｍ〜２４０μｍ程度、中でも５μｍ〜３０μｍ程度、特に１０μｍ〜２０μｍ程度とされることが好ましく、遮光部の膜厚としては、０．１μｍ〜５０μｍ程度、中でも０．５μｍ〜１０μｍ程度とされることが好ましい。これにより、遮光部の遮光性を高いものとすることができ、また表示領域の広い、高品質なカラーフィルタとすることができるからである。また、上記遮光部の形状としては、カラーフィルタの種類や着色層の形状等により適宜選択される。
【００７７】
本発明において上記遮光部の形成方法は特に限定されるものではなく、例えばフォトリソグラフィー法により形成されたものであってもよく、また印刷法等により形成されたものであってもよい。本発明においては、特に後述する着色層が撥液性を有しており、その撥液性を利用して、遮光部がインクジェット法により形成されたものであることが好ましい。これにより、着色層により区画された開口部上に、高精細に遮光部が形成されたものとすることができ、高品質なカラーフィルタとすることができるからである。
【００７８】
なお、上記遮光部をインクジェット法により、形成する方法としては、上述した「Ａ．カラーフィルタの製造方法」の遮光部形成工程で説明した方法と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００７９】
２．着色層
次に、本発明に用いられる着色層について説明する。本発明に用いられる着色層としては、上記光触媒含有層上にパターン状に形成されたものであれば、特に限定されるものではないが、本発明においては、着色層が撥液性を有するものであることが好ましい。これにより、上述した遮光部が着色層の撥液性を利用して、着色層により区画された開口部に高精細に形成されたものとすることができるからである。
【００８０】
本発明において、上記着色層が撥液性を有する場合には、着色層全体、もしくは着色層表面にフッ素が含有されていることが好ましい。これにより、着色層の撥液性を高いものとすることができるからである。なお、ここでいう着色層表面とは、着色層の最表面から５０ｎｍ程度の領域をいうこととする。上記着色層中のフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置（XPS：ESCALAB  220i-XL）による分析において、着色層より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。また、この際上記フッ素が含有される領域におけるフッ素の割合としては、１０％以上とされることが好ましい。
【００８１】
またこのような着色層の撥液性としては、液体との接触角が４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、中でも表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、上記液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、上述した遮光部を形成する際、遮光部形成用塗工液が着色層に付着してしまい、高精細に遮光部を形成することが困難となる場合があるからである。なお、上記液体との接触角は、上述した方法により測定される。
【００８２】
ここで、本発明において、上記着色層の形成方法は特に限定されるものではないが、後述する光触媒含有層の濡れ性の差を利用してインクジェット法により形成されたものであることが好ましい。これにより、複雑な工程を経ることなく、高精細に着色層が形成されたものとすることができ、製造効率等の面からも好ましいものとすることができるからである。このような着色層の形成方法については、「Ａ．カラーフィルタの製造方法」の撥液性着色層形成工程で説明したものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００８３】
またこのような着色層としては、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成されるものであるが、４色以上で形成されるものであってもよい。またさらに、上記着色層の配列は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、形成面積等は、カラーフィルタの種類等により適宜選択されるものとすることができる。
【００８４】
３．光触媒含有層
次に、本発明に用いられる光触媒含有層について説明する。本発明に用いられる光触媒含有層は、光触媒およびバインダを含有するものである。このような光触媒含有層中に含有されるバインダとしては、通常、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性されて、光触媒含有層の特性を変化させるものが用いられる。特性変化の種類としては、特に限定されるものではなく、例えばエネルギー照射に伴う光触媒の作用により変性等されて、光触媒含有層表面の接着性を変化させるもの等であってもよい。本発明においては特に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によりバインダが変性等されて、光触媒含有層表面の濡れ性を低下させるものであることが好ましい。これにより、上記着色層を、光触媒含有層の濡れ性が変化したパターンを利用して、形成されたものとすることができるからである。このような濡れ性が低下するバインダや光触媒、光触媒含有層の濡れ性を変化させる方法としては、「Ａ．カラーフィルタの製造方法」の濡れ性変化パターン形成工程で説明したものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００８５】
４．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は、上記光所触媒含有層が形成可能なものであれば、特に限定されるものではない。このような基材としては、上述した「Ａ．カラーフィルタの製造方法」で説明したものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００８６】
５．カラーフィルタ
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上記基材、光触媒含有層、着色層、および遮光部を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて、例えば配向膜や透明電極層等、他の部材を有するものであってもよい。
【００８７】
このような部材としては、一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００８８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００８９】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【００９０】
［実施例１］
＜濡れ性変化パターン形成工程＞
（光触媒含有層の形成）
フルオロアルキルシラン（ＧＥ東芝シリコーン製ＴＳＬ８２３３）５ｇ、テトラメトキシシラン２ｇ、および１規定塩酸２ｇを混合後、８時間攪拌した。この溶液０．１ｇと光触媒である酸化チタン水分散体ＳＴ−Ｋ０１（石原産業（株）製）５ｇとを混合し、ガラス基板上にスピンコーターにより塗布し、１５０℃で１０分間乾燥処理し、透明な光触媒含有層（厚み０．１５μｍ）を有する基材を形成した。
（濡れ性変化パターンの形成）
前記光触媒含有層を有する基材に、フォトマスク（開口部８０μｍ、遮光部２０μｍのライン＆スペース）を介して超高圧水銀ランプを用いて、２０００ｍＪ／ｃｍ２（３６５ｎｍ）のエネルギーを全面照射した。その結果、光触媒含有層のうち、エネルギーが照射された部分（濡れ性変化パターン）のみ濡れ性が変化し、水との接触角が１０°以下となった。
【００９１】
＜撥液性着色層形成工程＞
（樹脂製着色層の形成）
次に、ピエゾ駆動タイプのインクジェット装置を用いて、顔料５重量部、溶剤２０重量部、重合開始剤５重量部、ＵＶ硬化樹脂７０重量部を含むＲＧＢ各色のＵＶ硬化型多官能アクリレートモノマーインク（樹脂製着色層形成用塗工液）を、上記濡れ性変化パターン上に付着させ、さらにＵＶ処理を行い硬化させた。その後、２３０℃で６０分間加熱処理し、樹脂製着色層を形成した。ここで、赤色、緑色、および青色の各樹脂製着色層形成用塗工液について溶剤としてはポリエチレングリコールモノメチルエチルアセテート、重合開始剤としてはイルガキュア３６９（商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製）、ＵＶ硬化樹脂としてはＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（日本化薬（株）製）を用いた。また顔料としては、赤色インク（樹脂製着色層形成用塗工液）については、C. I. Pigment Red 177、緑色インク（樹脂製着色層形成用塗工液）についてはC. I. Pigment Green 36、青色インク（樹脂製着色層形成用塗工液）についてはC. I. Pigment Blue 15+ C. I. Pigment Violet 23をそれぞれ用いた。
【００９２】
（プラズマ処理）
上記樹脂製着色層が形成された基材上に以下の条件で、大気圧プラズマを照射した。その結果、樹脂製着色層のみフッ素が導入されて、撥液性（表面張力３０ｍＮ／ｍの濡れ指数標準液との接触角を測定した結果、５４°）を示し、光触媒含有層が露出している部位は親液性（表面張力３０ｍＮ／ｍの濡れ指数標準液との接触角を測定した結果、５°）となった。
・導入ガス  ：  ＣＦ４      …１５（ｌ／min.）
・電極と基板の間隔  ：  ２ｍｍ
・電源出力  ：  200V‐5A
【００９３】
＜遮光部形成工程＞
カーボンブラック５重量部、溶剤２０重量部、重合開始剤５重量部、ＵＶ硬化樹脂７０重量部を含む遮光部用のＵＶ硬化型多官能アクリレートモノマーインクを用いてインクジェット法にて、上記撥液性着色層間（２０μｍ）に遮光部を形成した。
【００９４】
［実施例２］
＜撥液性着色層形成工程＞
顔料５重量部、溶剤１８重量部、重合開始剤５重量部、ＵＶ硬化樹脂７０重量部、フッ素系界面活性剤（ＺＯＮＹＬ  FSN-100  DuPont製）２重量部を含むＲＧＢ各色のＵＶ硬化型多官能アクリレートモノマーインク（撥液性着色層形成用組成物）を用いて、フォトリソ法によりをパターニング（８０μmの着色層２０μｍのスペース）を行い、撥液性着色層を形成した。ここで、赤色、緑色、および青色の各インクについて溶剤としてはポリエチレングリコールモノメチルエチルアセテート、重合開始剤としてはイルガキュア３６９（商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製）、ＵＶ硬化樹脂としてはＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（日本化薬（株）製）を用いた。また顔料としては、赤色インク（撥液性着色層形成用組成物）については、C. I. Pigment Red 177、緑色インク（撥液性着色層形成用組成物）についてはC. I. Pigment Green 36、青色インク（撥液性着色層形成用組成物）についてはC. I. Pigment Blue 15+ C. I. Pigment Violet 23をそれぞれ用いた。
その結果、撥液性着色層は、撥液性（表面張力３０ｍＮ／ｍの濡れ指数標準液との接触角を測定した結果、5４度）を示し、ガラス基板が露出している部位は親液性（表面張力３０ｍＮ／ｍの濡れ指数標準液との接触角を測定した結果、５度）であった。
【００９５】
＜遮光部形成工程＞
カーボンブラック５重量部、溶剤２０重量部、重合開始剤５重量部、ＵＶ硬化樹脂７０重量部を含む遮光部形成用のＵＶ硬化型多官能アクリレートモノマーインクを用いて実施例１と同様にインクジェット法にて、撥液性着色層間（２０μｍ）に遮光部を形成した。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  …基材
２  …撥液性着色層
３  …遮光部
４  …光触媒含有層
１０…遮光部形成用塗工液
【図１】
2006285104.tif 000003
【図２】
2006285104.tif 000004