(57)【要約】      （修正有）【課題】低粘度の材料を用い、スペーサ付きブラックマトリックス形成用の転写型として版深の浅い版を使用し、厚さ精度、厚さ制御ができるようにすること。【解決手段】ＵＶ光透過性の転写型用基板２の上に、ＵＶ光透過性と感光硬化したときの遮光部材に対して剥離性とを有する凹版底面材３と、感光硬化したときの前記遮光部材が離型することができる離型性と遮光性とを有する凹版凸部材４とを積層して、凹版凸部材４の間の凹部のパターンが少なくともカラーフィルタの遮光部のパターンを有する凹版の転写型１を形成し、転写型１における所要位置の凹部５の凹版底面材３ｂに段落とし状にしてスペーサ用凹部１０を設け、転写型１の版面全体に遮光部材６を塗布し、感光部材６を乾燥させた後に、転写型１の基板側からＵＶ光を照射して凹部の遮光部材６を硬化させ、未硬化部分の遮光部材を現像除去し、接着剤９を介してカラーフィルタ用基板７に転写させる。【選択図】    図２
2006098553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写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光透過性の転写型用基板の上に、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の剥離性とを有する凹版底面材と、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凹版凸部材とを積層して、凹版凸部材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転写型を形成して、該転写型における所要位置の凹部の前記凹版底面材に段落とし状にしてスペーサ用凹部を設け、
前記転写型の版面全体にブラックマトリックス材を塗布し、乾燥させた後に、転写型の基板側からＵＶ光を照射して前記凹部のブラックマトリックス材を硬化させ、未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去した後、
カラーフィルタ用基板を間に接着剤を位置させた状態で前記転写型に重ね合わせてからカラーフィルタ用基板を接着剤とともに転写型から分離し、凹部のブラックマトリックス材を前記接着剤を介してカラーフィルタ用基板に転写させて、液晶表示装置基板間隔保持用スペーサが一体のブラックマトリックスを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】
転写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光透過性の転写型用基板の上に、ブラックマトリックスのパターンのネガパターンとなっている遮光膜が設けられ、ＵＶ光透過性の転写型用基板の上に設けられた前記遮光膜の上に、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の剥離性とを有する底面材と、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ＵＶ光透過性とを有する凸部材とを積層して、前記凸部材の間の凹部のパターンがカラーフィルタのブラックマトリックスの上の液晶表示装置基板間隔保持用スペーサパターンである転写型を形成して、
前記転写型の版面全体にブラックマトリックス材を塗布し、乾燥させた後に、転写型の基板側からＵＶ光を照射して前記遮光膜の開口部に位置しているブラックマトリックス材を硬化させ、未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去した後、
カラーフィルタ用基板を間に接着剤を位置させた状態で前記転写型に重ね合わせてからカラーフィルタ用基板を接着剤とともに転写型から分離し、前記遮光膜の開口部に位置しているブラックマトリックス材を前記接着剤を介してカラーフィルタ用基板に転写させて、液晶表示装置基板間保持用スペーサが一体のブラックマトリックスを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】
上記接着剤は、カラーフィルタの色材インクに対して濡れ性またはインキ受容性を有する請求項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３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５】
請求項１から４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６】
上記色材インクの色材が染料であって、該染料が上記ブラックマトリックス間の接着剤を染色する請求項５に記載のカラーフィルタの形成方法。
【請求項７】
請求項１から４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板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８】
請求項１から４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し、特にカラーフィルタを対向電極基板との間隔を制御する部材（所謂、スペーサ）を備えたカラーフィルタ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板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１１（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１２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号公報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１１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１３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では、現状、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ている。
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】
一方、液晶層の厚さを厳密に制御する必要が高まり、また表示品質を向上させる要求も強く、従来のガラスビースを使用する方法から、感光性レジストを使用して、画質に関係しないブラックマトリクスの位置に所定の厚さで柱状のものを形成し、スペーサとして使用することが多くなっている。しかし、フォトリソ法で形成するために高コストとなっていた。
その対策として、低コスト化の切り札とも考えられているインクジェット法で形成することが特開２００２―１３１５２４号公報に開示されている。その方法おいては、色材層を形成する際にスペーサも形成することを提案していて、単純にスペーサを形成するよりさらに低コスト化を図っている。しかし、スペーサの形状は直径５〜１５μｍ程度で、高さが数μｍ程度であるのに対して、色材層を形成するためのインクジェットによる色材インキの粒子径は通常３０μｍ程度であり、衝突時には広がってしまうので、この方法による形成はなかなか難しく、上記出願では種々の工夫を凝らしているが、実用には至っていない。
なお、スペーサを同時形成する方法として、顔料分散レジストを使用して色材部を形成する際に、ブラックマトリックス上の一部にも色材層を残すことにより三原色を積層されたものからなるスペーサを形成する方法が提案され一部実用化されている。しかしながら、この方法は低コスト化には有効であるが、色材層に要求される厚さとスペーサ部に要求される厚さは別個であるので調整が難しく、また位置精度を確保することも難しく、一部での採用に留まっている。
そして、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。ましてスペーサを形成することは困難である。
【０００７】
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とスペーサを同時に形成することを検討してみた。その場合、ブラックマトリックス材とスペーサ材は同一でも構わない、また、スペーサはブラックマトリックス上に一体として形成されていてもよい。従って、ブラックマトリックスを形成するための凹部の一部をさらに深くしてスペーサ形成部とすることができることに着眼した。
【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】
【０００８】
しかしながら、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スペーサ付きのブラックマトリックスを形成する上で、以下の問題があった。
第一に、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。
第二に、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供給が難しかった。
【０００９】
第三に、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、転写用凹版にインク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。
第四に、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ク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板に転写するとき、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板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。さらに、微細なスペーサ用凹部へのインキングは困難である。
【００１１】
このように凹部へのインク補充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転写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、ブラックマトリックス及びスペーサ用の材料として低粘度の材料を用い、ブラックマトリックス及びスペーサ同時形成用の転写型として版深の浅い版を使用し、この条件の下でブラックマトリックス及びスペーサの厚さ精度、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板に適した良好なスペーサ付き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。なお、転写型を用いるので、位置精度は高く、仕様に応じることは或る程度の注意を払えば比較的容易であると考えた。
【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、転写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光透過性の転写型用基板の上に、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の剥離性とを有する凹版底面材と、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凹版凸部材とを積層して、凹版凸部材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転写型を形成して、該転写型における所要位置の凹部の前記凹版底面材に段落とし状にしてスペーサ用凹部を設け、前記転写型の版面全体にブラックマトリックス材を塗布し、乾燥させた後に、転写型の基板側からＵＶ光を照射して前記凹部のブラックマトリックス材を硬化させ、未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去した後、カラーフィルタ用基板を間に接着剤を位置させた状態で前記転写型に重ね合わせてからカラーフィルタ用基板を接着剤とともに転写型から分離し、凹部のブラックマトリックス材を前記接着剤を介してカラーフィルタ用基板に転写させて、液晶表示装置基板間隔保持用スペーサが一体のブラックマトリックスを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、転写型の遮光とはブラックマトリックス用インクや接着剤を硬化し得る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。
【００１４】
また、もう一つの発明は、転写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光透過性の転写型用基板の上に、ブラックマトリックスのパターンのネガパターンとなっている遮光膜が設けられ、ＵＶ光透過性の転写型用基板の上に設けられた前記遮光膜の上に、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の剥離性とを有する底面材と、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ＵＶ光透過性とを有する凸部材とを積層して、前記凸部材の間の凹部のパターンがカラーフィルタのブラックマトリックスの上の液晶表示装置基板間隔保持用スペーサパターンである転写型を形成して、前記転写型の版面全体にブラックマトリックス材を塗布し、乾燥させた後に、転写型の基板側からＵＶ光を照射して前記遮光膜の開口部に位置しているブラックマトリックス材を硬化させ、未硬化部分のブラックマトリックス材を現像除去した後、カラーフィルタ用基板を間に接着剤を位置させた状態で前記転写型に重ね合わせてからカラーフィルタ用基板を接着剤とともに転写型から分離し、前記遮光膜の開口部に位置しているブラックマトリックス材を前記接着剤を介してカラーフィルタ用基板に転写させて、液晶表示装置基板間保持用スペーサが一体のブラックマトリックスを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、上記接着剤は、カラーフィルタの色材インクに対して濡れ性またはインキ受容性を有することが良好である。なお、インキ受容性の樹脂についてはインクジェット法でカラーフィルタを形成する方法についての文献中に多数開示されている、その樹脂系の内、ＵＶ硬化型の接着剤として設計することのできるものを使用する。
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必要に応じて撥インキ性を有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】
上記発明において、上記色材インクの色材が染料であって、該染料が上記ブラックマトリックス間の接着剤を染色するものとすることが可能である。
【００１８】
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板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板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。
【００１９】
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】
【００２０】
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り、転写型上でブラックマトリックス材をカラーフィルタのブラックマトリックスのパターンで露光、現像して未硬化のブラックマトリックス材を取り除くようにしたので、転写型で得られる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、転写型上でブラックマトリックス材の厚さを塗布量又は露光量の制御によってブラックマトリックスでの仕様に対応して設定することが可能となり、カラーフィルタ用基板上においてブラックマトリックスの高さを高精度とし、ブラックマトリックスの厚さを均一化できる。そして、液晶表示装置基板間隔保持用スペーサがブラックマトリックスに一体になった状態で形成されるようになるため、液晶表示装置の製造段階で別途にスペーサを設ける必要がなくなり、この液晶表示装置の製造工程が簡略化される。さらにはブラックマトリックスの位置に液晶表示装置基板間隔保持用スペーサがあるため、スペーサによって精細な画像表示状態が損なわれることを確実に防止できる。また、スペーサの高さの均一性は表示画質に大きく影響するが、非常に均一な高さのスペーサを得ることができる。
さらにカラーフィルタ用基板側の接着剤については、使用する色材インクとの相性によって濡れ性を向上して気泡の巻き込みを無くすようにしたり、色材が浸透するタイプのものにすることができる。
なお、透明基板の転写型に遮光部を設け、裏面から露光し、未硬化部を現像除去するという方式を見出したので、従来は検討されることがなかった転写型での高精度の転写が可能になった。
【００２１】
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、転写型上でブラックマトリックス材をカラーフィルタのブラックマトリックスのパターンで露光、現像して未硬化のブラックマトリックス材を取り除くようにしたので、転写型で得られる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、転写型上でブラックマトリックス材の厚さを塗布量又は露光量の制御によってブラックマトリックスでの仕様に対応して設定することが可能となり、カラーフィルタ用基板上においてブラックマトリックスの高さを高精度とし、ブラックマトリックスの厚さを均一化できる。そして、液晶表示装置基板間隔保持用スペーサがブラックマトリックスに一体になった状態で形成されるようになるため、液晶表示装置の製造段階で別途にスペーサを設ける必要がなくなり、この液晶表示装置の製造工程が簡略化される。さらにはブラックマトリックスの位置に液晶表示装置基板間隔保持用スペーサがあるため、スペーサによって精細な画像表示状態が損なわれることを確実に防止できる。
さらにカラーフィルタ用基板側の接着剤については、使用する色材インクとの相性によって濡れ性を向上して気泡の巻き込みを無くすようにしたり、色材が浸透するタイプのものにすることができる。
【００２２】
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、その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対して供給した色材インクがより安定的に定着するようになる。
【００２３】
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、その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対して供給した色材インクがブラックマトリックスの表面に乗ったり、そのブラックマトリックスを乗り越えて隣の凹部に移行するのを防止することができるようになる。
【００２４】
また、本発明のカラーフィルタの形成方法により、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】
そして、もう一つのカラーフィルタの形成方法により、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、ブラックマトリックス及び液晶表示装置基板間保持用スペーサの形成工程が低コストになった分、製造コストを引き下げることができる。
【００２６】
さらに、もう一つのカラーフィルタの形成方法により、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及び液晶表示装置基板間保持用スペーサの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１０に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
まず、カラーフィルタのブラックマトリックスを転写法にて形成するために用いるブラックマトリックス用の転写型について説明すると、図１はその転写型１の第一の形態を示していて、ＵＶ光透過性のある転写型用基板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を塗布してベークしてなる第一凹版底面材３ａ、第二凹版底面材３ｂを積層して設けている。
この凹版底面材３ａ、３ｂはＵＶ光透過性と感光硬化したときの遮光部材に対しての剥離性とを有するものである。なお、転写型用基板２はカラーフィルタ用基板と同一材料であることが良好である。
さらに転写型１においては、前記第二凹版底面材３ｂの上に、カラーフィルタ用色材インキの成分構成中、黒色色材成分を遮光成分とした材料からなり、ブラックマトリックスのパターンに対してネガパターンとなるようにして、かつ厚さ均一にした凹版凸部材４を設けている。この凹版凸部材４の成形に際して上記第一、第二凹版底面材３ａ、３ｂと一体となった状態でベークされており、第二凹版底面材３ｂに強固に一体化されているものである。そして、この凹版凸部材４にあってはその側面と上面とで、感光硬化したときの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、第一、第二凹版底面材３ａ，３ｂ、凹版凸部材４の材料は、それぞれ耐久性を持たせるためＵＶ光硬化型であり、さらに加熱硬化型であって、２００℃以上で硬化すると接着強度、機械強度が大きく増加する組成としている。転写型自体の作成については後述する。
【００２８】
転写型１では、第二凹版底面部材３ｂの上に凹版凸部材４が積層された構造とされ、凹版凸部材４の間の凹部５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し、よって、転写型１は凹版として構成されている。
さらに、この転写型１にあっては全ての凹部５ではなく所定位置の凹部５に、液晶表示装置基板間隔保持用のスペーサを得るためのスペーサ用凹部１０を設けていて、前記スペーサ用凹部１０は、所要位置における凹部５での上記第二凹版部材３ｂに凹部５の幅より狭い幅で孔パターンを形成してなるものである。これによってスペーサ用凹部１０がある部分の凹部５にあってはその底面中央で段付状に落とし込まれた底面形状となっている。
【００２９】
カラーフィルタのブラックマトリックスを形成するには上記転写型１を用いるもので、まず、この転写型１の版面全面にブラックマトリックス材６を図２に示すように塗布し乾燥させる。その後、転写型用基板２側からのＵＶ光による露光７して凹部５に対応する部分のブラックマトリックス材６を硬化させ、未硬化となっている部分を取り除く現像除去を行なう（図３）。
露光量は例えば厚さ１μｍの遮光部材を硬化させるのに、５０〜２５０ｍｊ／ｍ２とすることができ、露光量の調整で硬化した時の遮光部材の高さを調整できる。
【００３０】
このようにして版面の凹部５に硬化した状態でブラックマトリックス材６を位置させた転写型２に対してカラーフィルタ用基板８を重ね合わせる（図４）。この重ね合わせるカラーフィルタ用基板８に転写型１側にある硬化したブラックマトリックス材６を転写させるために、カラーフィルタ用基板８は接着剤９を間に位置させた状態で転写型１の版面側に重ね合わせる。
前記接着剤９は無溶剤タイプのＵＶ硬化接着剤である。そして、カラーフィルタ用基板８の片面に位置して前記ブラックマトリックス材６を支持するとともに、後で供給されるカラーフィルタの各パターン構成色の色材インキを保持できるように、その色材インキに対して濡れ性またはインキ受容性を有するものである。
また、転写型１とカラーフィルタ用基板８との間に全面的に接着剤９を供給するに際しては、例えば、図６に示すように、転写型１の上にカラーフィルタ用基板８を若干傾斜させて一端側を接触させるように位置させ、その接触している側で転写型１とカラーフィルタ用基板８との間に接着剤９を供給し、この状態で接触している側からプレスローラなどの圧着手段に通すようにする。このようにして転写型１の版面とカラーフィルタ用基板８との間に接着剤９を展開させる。勿論、転写型１とカラーフィルタ用基板８との間に接着剤９を介在させる手法がこれに限定されない。
【００３１】
接着剤９を介して転写型１とカラーフィルタ用基板８とが重ね合されたものに対して、転写型基板２側からＵＶ光を照射して凹部５に対応した部分の接着剤９を硬化させて、その凹部５に位置する硬化済みのブラックマトリックス材６を強固に接着剤９に対して固定させるようにする。
この後、転写型１とカラーフィルタ用基板８とを分離することで、転写型１の凹部５に位置していた硬化済みのブラックマトリックス材６が接着剤９を介してカラーフィルタ用基材８に転写され、これによってカラーフィルタ用基材８は所要位置に液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ１１を一体に備えたブラックマトリックスを有したものとなる。
転写型１とカラーフィルタ用基板８との分離では、カラーフィルタ用基板８を台盤などにて固定しておき、転写型１の一辺側から転写型１を撓ませながら引き離なすことで凹部５の硬化済みのブラックマトリックス材６が液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ１１を有した状態でより適正に転写されるようになる。
【００３２】
上記ブラックマトリックス材であるブラックマトリクス用黒色感光性樹脂組成物は、通常のフォトリソ法で使用されるもの、及び化学増感型に分類されるもののいずれでもよい。前者の例としては、例えば、特開２００１−３５０２６０号公報に記載されているものがあり、後者の例としては、特開２０００−０８９００５号公報に開示されている下記のものがある。即ち、樹脂系材料と架橋剤と光酸発生剤とポリマ−グラフト化されたカーボンブラックとからなる黒色感光性樹脂組成物である。前記組成物には、例えば、ヒドロキシスチレンを３９モル％、（メタ）アクリル酸エステルを４９モル％、アクリル酸を１２モル％の共重合体が用いられ、この共重合体は、ヒドロキシスチレン、（メタ）アクリル酸エステル、アクリル酸とを共重合することにより得ることができる。 
【００３３】
上記第一の形態の転写型１では凹版底面材３ａ，３ｂの二層を重ねることで液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ１１のためのスペーサ用凹部１０を形成している。そして図７（ａ）は他の実施の形態の転写型１である。この転写型１にあっては、ＵＶ光透過性の転写型用基板２の上にクロムなどからなるＵＶ光遮光性のある遮光膜１２が設けられていて、ブラックマトリックスのパターンのネガパターンとなっている。また、前記遮光膜１２の上に、この遮光膜１２の表面と遮光膜１２の間に表れる転写型用基板２の表面とを覆うようにして底面材１３が設けられている。この底面材１３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の剥離性とを有している。
さらに、底面材１３の上には凸部材１４が設けられている。この凸部材１４は感光硬化したときの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ＵＶ光透過性とを有している。そして、上記遮光膜１２の間のすべてではなく一部の間において、その遮光膜１２の間の幅より狭い幅で孔パターンが形成され、この位置を液晶表示装置基板間隔保持用スペーサを得るためのスペーサ用凹部１０としていて、スペーサ用凹部１０の底面では前記底面材１３が表出するようにしている。
このように第二の実施の形態の転写型１では最上層である凸部材１４にスペーサ用凹部１０を有した凹版の形態として設けられているものである。さらに、後述するように転写型１の凸部材１４の表面に対しては、ＵＶ光硬化性のある接着剤が接した後に分離するものであることから、この凸部材１４は、上述した感光硬化したときの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ＵＶ光透過性との他に、ＵＶ光硬化した接着剤に対しての離型性を有している。
スペーサ用凹部１０のパターンを有している凸部材１４の層厚は、ブラックマトリックスと液晶表示装置基板間保持用スペーサとの兼用材、即ち、ブラックマトリックス材６を熱硬化した際の厚さ減少分を加味した層厚である。ただし、通常はその厚さ減少は少なく、無視できる程度である。凸部材１４での前記スペーサ用凹部１０の深さは通常３〜１０μｍである。また液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ１１は円柱状である場合が多いが、その直径は通常３〜１０μｍであり、ブラックマトリックス材６の硬化後においてこの寸法設定の液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ１１が得られるようにスペーサ用凹部１０の寸法などの設定が行われている。なお、底面材１３、凸部材１４の材料は、それぞれ耐久性を持たせるためＵＶ光硬化型であり、さらに加熱硬化型であって、２００℃以上で硬化すると接着強度、機械強度が大きく増加する化学組成としている。この転写型自体の作成については後述する。
【００３４】
この第二の実施の形態における転写型１を用いてカラーフィルタのブラックマトリックスを形成するに際しては、以下の工程とすることができる。
まず、図７（ｂ）に示すように、ブラックマトリックス材６（ブラックマトリクスとスペーサ兼用材の塗料）をスロットコータ等の塗布装置で、所定の加熱硬化厚になるように塗布し、溶剤を揮発する。溶剤の種類によっては減圧して揮発を促進する。その塗料には通常のブラックマトリクス用のものを使用することができるが、液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ＋ブラックマトリクスの部分が厚いので硬化に時間がかかる。そのため、例えば特開２０００−２９２０６号公報に記載されている、化学増感型と呼ばれるものは自己触媒的に硬化反応が進行するので、使用することが好ましい。
つぎに図７（ｃ）に示すように、裏面から平行なＵＶ光で露光７し、遮光膜１２がない部分においてブラックマトリックス材６の表面まで硬化する。場合によっては散乱光でもよいが、ブラックマトリクス部の硬化する範囲が若干広がる。
つぎに図７（ｄ）は所定の現像液を使用してスプレー現像等の現像処理を行った結果であり、硬化したブラックマトリックス材６が残る。
つぎに図７（ｅ）に示すように、ＵＶ硬化透明接着剤である接着剤９を塗布し、溶剤を揮発させた後、カラーフィルタ用基板８を気泡が混入しないように重ね、カラーフィルタ用基板８側からＵＶ光を全面照射（露光７）して、接着剤９を硬化する。照射するＵＶ光は散乱光で構わない。この接着剤９は、溶剤が揮発した後も流動性があった方が気泡の混入を防止するのが容易である。また、無溶剤型にすることができ、溶剤揮発の工程が不要であり、好都合である。さらに、染色型の色材に使用する場合には、色材が浸透可能なものとすることができる。
図７（ｆ）に示すように、転写型１とカラーフィルタ用基板８とを剥離すると、硬化したブラックマトリックス材６は接着剤９に支持された状態でカラーフィルタ用基板８側に転写され、一部分に液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ１１を一体に備えたブラックマトリックスＢＭがカラーフィルタ用基板８に形成される。
【００３５】
この転写型１を使用すると、ブラックマトリックスＢＭと接着剤９がカラーフィルタ用基板９の同一面にあるので、色材が浸透する染色型のカラーフィルタに使用して好適である。また、ブラックマトリックスとスペーサとの兼用材（ブラックマトリックス材６）にカラーフィルタ用インキに対して撥インキ性を賦与するものを添加することが可能であり、そうすることによって、インクジェットインキングで色材インクを所定の画素部へ入れる際に必要とされる、撥インキ部分を同時に形成することができる。撥インキ性を付与するものは多数公開されているが、シリコーン樹脂系が一般的であり、中でもインク中の樹脂分に適合するように変性されているものが好ましい。
【００３６】
（第一の実施の形態の転写型の作成）
上述した第一の実施の形態で使用する転写型を作成した例を図８に沿って、以下に説明する。
図８（ａ）転写型の支持基板（転写型用基板２）としてはコーニング社のイーグル２０００（厚さ０．７ｍｍ）がカラーフィルタフィルタ用の製品が熱膨張率の点で好都合であるので、同じものを使用した。その表面に離型層（第一凹版底面材３ａ）として、透明であって、ＵＶ硬化型であり、カラーフィルタ用インクのＵＶ硬化物に対して離型性を有するものとして、特開２００１―３５０００９号公報に開示されている合成例１で得られた感光性樹脂を主材料とし、この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を加えて撹拌して得た得た塗料ａを作成した。この塗料ａを、加熱硬化厚さが５μｍとなるようにスロットコータで塗布し、ＵＶ硬化し、厚さ５μｍの透明離型層（第一凹版底面材３ａ）を得た。ここで加熱硬化厚さとは、作成工程の最後に加熱処理を行うが、その結果としての厚さであり、予備テストによって、塗布する厚さとの関係を求めておく。
図８（ｂ）次にスペーサ部形成用の凹部（スペーサ用凹部１０）を形成するために、スペーサ形成層（第二凹版底面材３ｂを得るための層）として上記透明離型層（第一凹版底面材３ａ）の上に上記塗料ａを加熱硬化厚さ６μｍとなるようにスロットコータで塗布し、溶剤を揮発させた。
図８（ｃ）液晶表示装置基板間隔保持用スペーサの部分を遮光部とするフォトマスク１５を使用して露光７した。
図８（ｄ）さらにその上にブラックマトリックス形成層（凹版凸部材４を得るための層）として、ＵＶ遮光ネガレジストである特開２００１−３５０００９の実施例１に記載されている材料４ａを作成し、スロットコータで加熱硬化厚さがブラックマトリックスの所定厚さである１．８μｍになるよう塗布し、溶剤を揮発させた。
図８（ｅ）ブラックマトリックスの部分を遮光部とするフォトマスク１６を使用し、液晶表示装置基板間隔保持用スペーサの部分と位置合わせして露光した。
図８（ｆ）２．５％の炭酸ナトリウム液を使用して、スペーサ形成層とブラックマトリクス形成層を同時に現像液１７をスプレー現像し、スペーサに対応する凹部（スペーサ用凹部１０）とブラックマトリックスに対応する凹部（凹部５）を所定の位置に形成した。その後、２３０℃で２０分間加熱硬化（ベーク）して、所望の凹版の転写型１を得た。
【００３７】
（第二の実施の形態の転写型の作成）
第二の実施の形態で使用する転写型を作成した例を図９に沿って、以下に説明する。
図９（ａ）転写型の支持基板（転写型用基板２）としてはコーニング社のイーグル２０００（厚さ０．７ｍｍ）がカラーフィルタ用の製品が熱膨張率の点で好都合であるので、同じものを使用した。そのガラス基板に厚さ１５００Åのクロム膜１２ａをスパッタリング法で形成した。
図９（ｂ）クロムマスクをフォトリソ法で作成する方法を用いて、所望のカラーフィルタのブラックマトリックス部に対応する部分のクロム膜１２ａを除去して遮光膜１２を得た。
図９（ｃ）上記第一の実施の形態での転写型の作成に際して得た塗料ａを、加熱硬化厚さが３μｍとなるようにスロットコータで塗布し、ＵＶ硬化し、厚さ５μｍの透明離型層（底面材１３）を得た。
図９（ｄ）スペーサ形成用層（凸部材１４を得るための層）として上記透明離型層（底面材１３）の上に塗料ａを加熱硬化厚さ６μｍとなるようにスロットコータで塗布し、溶剤を揮発させた。
図９（ｅ）所望のカラーフィルタのスペーサ部を遮光部とするフォトマスク１５を使用して、所定露光量を露光７して、スペーサ形成用層の所定部分をＵＶ硬化した。
図９（ｆ）２．５％の炭酸ナトリウム液を使用して、スペーサ形成層を同時にシャワー現像し、スペーサに対応する凹部（スペーサ用凹部１０）を所定の位置に形成した。その後、２３０℃で２０分間加熱硬化（ベーク）して、所望の凹版転写型１を得た。
【００３８】
ブラックマトリックス材６によるブラックマトリックス及び液晶表示装置基板間隔保持用スペーサを有するカラーフィルタ用基板８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。
図１０はブラックマトリックス及び液晶表示装置基板間隔保持用スペーサを有するカラーフィルタ用基板８とこのカラーフィルタ用基板８にインクジェット法により色材インクを供給した例を示している。
インクジェットインキングでは充填される色材インクを塞き止める土手が撥インキ性を有していることが良好であり、この土手の役割をブラックマトリックスに兼ねさせることが良好である。しかし色材インキの塞き止め用の前記土手において底部まで撥インキ性があると、色材インクを充填した後、土手と色材インクとの境界、即ち、画素周辺部で撥インキ性により色材インクが弾かれて薄くなる「白抜け」が発生する可能性がある。そこで、土手の中間より下部は親インキ性とすることが好ましい。そこで、図１０（ａ）に示されたカラーフィルタ用基板８にあっては、上記第一の実施の形態での接着剤９を親インキ性があるものを用い、ブラックマトリックス及びこれに一体となる液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ１１の材料であるブラックマトリックス材６を撥インキ性があるものを用いて第一の実施の形態で示した手法によりブラックマトリックスを形成している。ただ、図１０（ａ）に示すカラーフィルタ用基板８は前述したようにブラックマトリックスのある部分においてその中間より下部が親インキ性のある接着剤９としており、このブラックマトリックスＢＭとその下部の接着剤９とで塞き止め用の土手を構成するために、図１０（ｂ）に示すように転写型１にブラックマトリックス材６を充填するが、凹部５での硬化させる際のＵＶ光の露光量などを制御してその凹部５でブラックマトリックス材６が乾燥した状態での量が凹部５の高さより低く、半分程度となるようにする。勿論、色濃度を十分に確保できる量とする。そして、この状態で接着剤９を各凹部５に適正に詰まるようにしてカラーフィルタ用基板８を重ね合わせ、上述のようにしてカラーフィルタ用基板８を分離することで、下部が接着剤９としたブラックマトリックスＢＭを備えるカラーフィルタ用基板８が得られる。
そして図１０（ｃ）に示されているように、上述のようにして得られたカラーフィルタ用基板８にインクジェット法により色材インク１８を充填すれば、土手の下部が親インキ性の接着剤９で構成されているので、画素周辺も十分な厚さとなり白抜けが生じないカラーフィルタが得られる。
なお、親インキ性の材料については、インクジェット法でカラーフィルタを形成する方法に関して多数の公知文献があり、適宜選択してＵＶ硬化性接着剤として設計することができるものを使用する。
【００３９】
上述した形成方法は、上記ブラックマトリックス及び液晶表示装置基板間隔保持用スペーサを備えたカラーフィルタ用基板に対してインクジェット法により色材インクを供給するものであるが、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。
また、色材をオフセット印刷や凸版印刷、平版印刷、凹版印刷などの印刷法により設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るカラーフィルタの遮光部の形成方法の第一の実施の形態における転写型の一例を示す説明図である。
【図２】遮光部材を塗布して露光した状態を示す説明図である。
【図３】現像を行なって未硬化の遮光部材を除去した状態を示す説明図である。
【図４】転写型にカラーフィルタ用基板を重ね合わせた状態を示す説明図である。
【図５】転写型とカラーフィルタ用基板とを分離して硬化済みの遮光部材を転写した状態を示す説明図である。
【図６】転写型とカラーフィルタ用基材との間に接着剤を供給する状態を示す説明図である。
【図７】第二の実施の形態を示す説明図である。
【図８】第一の実施の形態における転写型の作成を示す説明図である。
【図９】第二の実施の形態における転写型の作成を示す説明図である。
【図１０】インクジェット法によるカラーフィルタの形成を示す説明図である。
【図１１】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１２】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１３】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】
【００４１】
１…転写型
２…転写型用基板
３ａ…第一凹版底面材
３ｂ…第二凹版底面材
４…凹版凸部材
５…凹部
６…遮光部材
７…露光
８…カラーフィルタ用基板
９…接着剤
１０…スペーサ用凹部
１１…液晶表示装置基板間隔保持用スペーサ
１２…遮光膜
１３…底面材
１４…凸部材
１５…フォトマスク
１６…フォトマスク
１７…現像液
１８…インク
ＢＭ…ブラックマトリックス
【図１】
2006098553.tif 000003
【図２】
2006098553.tif 000004
【図３】
2006098553.tif 000005
【図４】
2006098553.tif 000006
【図５】
2006098553.tif 000007
【図６】
2006098553.tif 000008
【図７】
2006098553.tif 000009
【図８】
2006098553.tif 000010
【図９】
2006098553.tif 000011
【図１０】
2006098553.tif 000012
【図１１】
2006098553.tif 000013
【図１２】
2006098553.tif 000014
【図１３】
2006098553.tif 000015