(57)【要約】【課題】ブラックマトリクス組成物、ブラックマトリクスの形成方法、及びフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いる装置が開示されている。【解決手段】本組成物、方法及び装置は、極性部分と非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有する添加剤を用いる。非極性部分は疎インク性で、表面を活性化エネルギーで露光した際に、ブラックマトリクス組成物の表面に向かって移動する。重合可能な分子の極性部分は、非極性部分に相対的に疎インク性である。数多くのその他の構成が開示されている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性部分と疎インク性である非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有する添加剤を含むフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いるブラックマトリクス組成物。
【請求項２】
前記ブラックマトリクス組成物の表面を活性化エネルギーで露光した際に、前記重合可能な分子の前記非極性部分が前記表面に向かって移動する請求項１記載のブラックマトリクス組成物。
【請求項３】
前記重合可能な分子の前記極性部分が、前記非極性部分と相対的に親インク性である請求項１記載のブラックマトリクス組成物。
【請求項４】
前記添加剤が、フッ素化アクリレートモノマー、フッ素化アクリレートオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー、シリコーン基含有アクリレートオリゴマー、疎水性基含有アクリレートモノマー、疎水性基含有アクリレートオリゴマー、反応性ワックス及びフルオロシランのうち少なくとも１つを含む請求項１記載のブラックマトリクス組成物。
【請求項５】
顔料分散液と、開始剤と、重合可能なモノマー又はオリゴマーと、バインダー樹脂、及び溶剤のうち少なくとも１つを含む請求項１記載のブラックマトリクス組成物。
【請求項６】
前記ブラックマトリクス組成物が、溶剤を含まない前記ブラックマトリクス組成物の約１００重量ｐｐｍ〜約１０，０００重量ｐｐｍの濃度範囲で前記添加剤を含む請求項１記載のブラックマトリクス組成物。
【請求項７】
前記添加剤が、約１００Ｍｗ〜約１００，０００Ｍｗ重量平均分子量の範囲の分子量を有する請求項１記載のブラックマトリクス組成物。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に形成されたブラックマトリクス組成物の層とを含み、前記ブラックマトリクス組成物が、極性部分と疎インク性である非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有するフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いるコートされた基板。
【請求項９】
前記ブラックマトリクス組成物の表面を活性化エネルギーで露光した際に、前記重合可能な分子の前記非極性部分が前記表面に向かって移動する請求項８記載のコートされた基板。
【請求項１０】
前記重合可能な分子の前記極性部分が、前記非極性部分に相対的に疎インク性である請求項８記載のコートされた基板。
【請求項１１】
前記重合可能な分子が、フッ素化アクリレートモノマー、フッ素化アクリレートオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー、シリコーン基含有アクリレートオリゴマー、疎水性基含有アクリレートモノマー、疎水性基含有アクリレートオリゴマー、反応性ワックス及びフルオロシランのうち少なくとも１つを含む請求項８記載のコートされた基板。
【請求項１２】
前記ブラックマトリクス組成物が、顔料分散液、開始剤、重合可能なモノマー又はオリゴマー、バインダー樹脂、及び溶剤のうち少なくとも１つを含む請求項８記載のコートされた基板。
【請求項１３】
前記ブラックマトリクス組成物が、溶剤を含まない前記ブラックマトリクス組成物の約１００重量ｐｐｍ〜約１０，０００重量ｐｐｍの濃度範囲で前記重合可能な分子を含む請求項８記載のコートされた基板。
【請求項１４】
前記重合可能な分子が、約１００Ｍｗ〜約１００，０００Ｍｗ重量平均分子量の範囲の分子量を有する請求項８記載のコートされた基板。
【請求項１５】
極性部分と疎インク性である非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有するブラックマトリクス組成物を形成する工程と、
基板を提供する工程と、
前記基板上に前記ブラックマトリクス組成物の層を形成する工程と、
活性化エネルギーを前記基板上の前記ブラックマトリクス組成物に適用する工程とを含むフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成する方法。
【請求項１６】
ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、活性化エネルギーを前記ブラックマトリクス組成物に適用するのに対応して、前記重合可能な分子の前記非極性部分が前記ブラックマトリクス組成物の表面に向かって移動するブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記重合可能な分子の前記極性部分が、前記非極性部分に相対的に親インク性であるブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記重合可能な分子がフッ素化アクリレートモノマー、フッ素化アクリレートオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー、シリコーン基含有アクリレートオリゴマー、疎水性基含有アクリレートモノマー、疎水性基含有アクリレートオリゴマー、反応性ワックス及びフルオロシランのうち少なくとも１つを含むブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記ブラックマトリクス組成物が顔料分散液と、開始剤と、重合可能なモノマー又はオリゴマーと、バインダー樹脂、及び溶剤のうち少なくとも１つを含むブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記重合可能な分子が溶剤を含まない前記ブラックマトリクス組成物の約１００重量ｐｐｍ〜約１０，０００重量ｐｐｍの濃度範囲で存在するブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記重合可能な分子が約１００Ｍｗ〜約１００，０００Ｍｗ重量平均分子量の範囲の分子量を有するブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
活性化エネルギーを前記ブラックマトリクス組成物に適用する工程が、電子線放射を前記ブラックマトリクス組成物に適用する工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項２３】
前記ブラックマトリクス組成物にマトリクスをパターニングする工程を含む請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
活性化エネルギーを前記ブラックマトリクス組成物に適用する工程が、前記ブラックマトリクス組成物を重合して、前記マトリクスの上面が疎インク性で、前記マトリクスの側面が親インク性となるようにする工程を含む請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本出願は、引用によりその全内容が本明細書に一体化される以下の特許出願に基づく優先権を主張する。
【０００２】
２００７年４月１０日出願の米国特許出願第１１／７３３，６６５号「ブラックマトリクス組成物及びその形成方法（ＢＬＡＣＫ  ＭＡＴＲＩＸ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ）」（代理人整理番号第１１２９２番）。
【０００３】
２００６年８月２３日出願の米国特許仮出願第６０／８２３，２５４号「ブラックマトリクス組成物及びその形成方法（ＢＬＡＣＫ  ＭＡＴＲＩＸ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ）」（代理人整理番号第１１２９２／Ｌ番）。
【０００４】
２００６年９月１３日出願の米国特許出願第１１／５２１，５７７号「フラットパネルディスプレイ用カラーフィルタのピクセルマトリクスの製造方法及び装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ  Ａ  ＰＩＸＥＬ  ＭＡＴＲＩＸ  ＯＦ  Ａ  ＣＯＬＯＲ  ＦＩＬＴＥＲ  ＦＯＲ  Ａ  ＦＬＡＴ  ＰＡＮＥＬ  ＤＩＳＰＬＡＹ）」（代理人整理番号第１０５０２番）。
【０００５】
２００６年７月２８日出願の米国特許仮出願第６０／８３４，０７６号「フラットパネルディスプレイ用カラーフィルタのピクセルマトリクスの製造方法及び装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ  Ａ  ＰＩＸＥＬ  ＭＡＴＲＩＸ  ＯＦ  Ａ  ＣＯＬＯＲ  ＦＩＬＴＥＲ  ＦＯＲ  Ａ  ＦＬＡＴ  ＰＡＮＥＬ  ＤＩＳＰＬＡＹ）」（代理人整理番号第１０５０２／Ｌ２番）。
【関連出願の相互参照】
【０００６】
本発明は、引用によりその全内容が本明細書に一体化される以下の本発明の譲受人に譲渡された同時係属米国特許出願に関連する。
【０００７】
２００４年１１月４日出願の米国特許仮出願第６０／６２５，５５０号、「インクジェットを用いることによるフラットパネルディスプレイにカラーフィルタを形成するための装置及び方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＣＯＬＯＲ  ＦＩＬＴＥＲＳ  ＩＮ  Ａ  ＦＬＡＴ  ＰＡＮＥＬ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＢＹ  ＵＳＩＮＧ  ＩＮＫＪＥＴＴＩＮＧ）」。
【０００８】
２００４年１２月２２日出願の米国特許出願第１１／０１９，９６７号「独立した側面への動きのできるインクジェットヘッドを有するインクジェットヘッドサポートの装置及び方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＡＮ  ＩＮＫＪＥＴ  ＨＥＡＤ  ＳＵＰＰＯＲＴ  ＨＡＶＩＮＧ  ＡＮ  ＩＮＫＪＥＴ  ＨＥＡＤ  ＣＡＰＡＢＬＥ  ＯＦ  ＩＮＤＥＰＥＮＤＥＮＴ  ＬＡＴＥＲＡＬ  ＭＯＶＥＭＥＮＴ）」（代理人整理番号第９５２１−１番）。
【０００９】
２００４年１２月２２日出願の米国特許出願第１１／０１９，９２９号、「インクジェット印刷のための方法及び装置（ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＩＮＫＪＥＴ  ＰＲＩＮＴＩＮＧ）」、（代理人整理番号第９５２１−２番）。
【００１０】
２００４年１２月２２日出願の米国特許出願第１１／０１９，９３０号「印刷ヘッドを並べる方法及び装置（ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＡＬＩＧＮＩＮＧ  ＰＲＩＮＴ  ＨＥＡＤＳ）」（代理人整理番号第９５２１−３番）。
【００１１】
２００５年７月２８日出願の米国特許仮出願第６０／７０３，１４６号「同時型インクジェット印刷及び欠陥検査のための方法及び装置（ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ  ＩＮＫＪＥＴ  ＰＲＩＮＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＥＦＥＣＴ  ＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮ）」（代理人整理番号第９５２１−Ｌ０２番（以前は第９５２１−７／Ｌ番））。
【００１２】
２００６年７月２５日出願の米国特許出願第１１／４９３，８６１号「並列型インクジェット印刷及び欠陥検査のための方法及び装置（ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＣＵＲＲＥＮＴ  ＩＮＫＪＥＴ  ＰＲＩＮＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＥＦＥＣＴ  ＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮ）」（代理人整理番号第９５２１−１０番）。
【発明の分野】
【００１３】
本発明は、フラットパネルディスプレイに係り、特に、フラットパネルディスプレイに用いるブラックマトリクス組成物、及びその形成方法に関する。
【背景】
【００１４】
フラットパネルディスプレイ業界では、ディスプレイデバイス、特に、カラーフィルタを製造するためにインクジェット印刷を用いることが試みられてきた。インクジェット印刷を効率的に利用するのに関する１つの問題は、高処理量としながら、インク又はその他材料を基板上に正確にインクジェットするということである。場合によっては、例えば、インク液滴が、基板のピクセル井戸内に正確に落ちないことがある。高処理量インクジェット印刷を用いて製造されたカラーフィルタの品質を改善するための方法及び装置が望まれている。
【発明の概要】
【００１５】
本発明のある態様において、極性部分と非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有する添加剤を含むフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いるブラックマトリクス組成物が提供される。非極性部分は疎インク性で、ブラックマトリクス組成物の表面を活性化エネルギーで露光した際に、その表面に向かって移動する。重合可能な分子の極性部分は、非極性部分と相対的に親インク性である。ピクセルマトリクスを形成するのに用いると、疎インク性上面と親インク性側壁面とを有する構造が得られる。
【００１６】
本発明の他の態様において、基板と基板上に形成されたブラックマトリクスの層とを含むフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いる装置が提供される。ブラックマトリクス組成物は、極性部分と非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有する添加剤を含む。非極性部分は疎インク性で、ブラックマトリクス組成物の表面を活性化エネルギーで露光した際に、その表面に向かって移動する。重合可能な分子の極性部分は、非極性部分と相対的に親インク性である。
【００１７】
本発明のさらに他の態様において、フラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成する方法が提供される。本方法は、極性部分と非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有するブラックマトリクス組成物を形成する工程と、基板を提供する工程と、基板上にブラックマトリクス組成物の層を形成する工程と、活性化エネルギーを基板上のブラックマトリクス組成物に適用する工程とを含む。非極性部分は疎インク性で、ブラックマトリクス組成物の表面に活性化エネルギーを適用するのに対応して、ブラックマトリクス組成物の表面に向かって移動する。重合可能な分子の極性部分は、非極性部分と相対的に親インク性である。
【００１８】
本発明のその他の構成及び態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面からさらに明白となる。
【詳細な説明】
【００１９】
フラットパネルディスプレイ製造では、ガラス（又はその他材料）基板上に印刷された異なる着色インクを含むカラーフィルタを用いる。インク及び／又はその他好適な材料を、ピクセルマトリクス（一般的に、「ブラックマトリクス」と呼ばれる）により画定される特定のピクセル井戸に正確に噴出するようにしたインクジェットプリンタを用いてインクは付着される。インクを付着する前に、ピクセル井戸のブラックマトリクスは、リソグラフィ又は任意の好適なプロセスを用いて基板上に形成される。
【００２０】
液体と接触する材料は、液体を引き寄せる、又は反発する反応をする。材料の組成、その対応の表面化学、及び液体化学が、液体との相互作用を決める。この現象は、親水性（例えば、液体インクの親インク性と同様）及び疎水性（例えば、液体インクの疎インク性と同様）と呼ばれる。
【００２１】
親水性は、水に親和力を示す材料の特性である。親水性とは、文字通り「水に馴染み易い」ことを意味し、かかる材料は水を容易に吸着する。表面化学によって、これらの材料は湿潤して、液体フィルム又はコーティングをその表面に形成する。また、親水性材料は、高表面張力値も有し、水との結合を形成する能力を持っている。
【００２２】
疎水性は、親水性材料に比べて、水との相互作用に反対の反応を有する材料の特性である。疎水性材料（「水を恐れる」）は、水を吸着する傾向がほとんど、又は全くなく、水はその表面で「玉のようになる」傾向がある（例えば、個別の液滴を形成する）。疎水性材料は、低表面張力値を有し、その表面化学において水との結合を形成するための活性基がない。
【００２３】
場合によっては、単一の材料が、例えば、水系の液体に対して「親性」であり、例えば、油系の液体に対して「疎性」であってもよい。あるいは、この逆であってもよい。本明細書で用いる親水性、親インク性、疎水性及び疎インク性は、相対的な用語として意図されており、材料はあるインクに対しては疎インク性であり、他のインクに対しては親インク性であってもよい。さらに、材料が親水性だからというだけで、その材料が疎インク性であるというわけではない。同様に、材料が親水性だからというだけで、その材料が親インク性であるというわけではない。このように、例えば、材料は疎水性で、同時に親インク性、又は、同時に疎インク性であってもよい。例えば、インクは油系又は水系であってもよいからである。
【００２４】
湿潤性とは、各化合物に対してある値を与える材料の表面特性を指す。湿潤は、流体と表面が接触するときの両者間の接触である。液体が高表面張力（強固な内部結合）を有するときは液滴が形成され、一方、低表面張力の液体は広い面積に広がる（表面に結合する）。一方、表面が高表面エネルギー（又は表面張力）を有する場合は、液滴は表面に広がる、又は表面を湿潤する。表面が低表面エネルギーを有する場合には、液滴が形成される。この現象は、界面エネルギーが最小の結果である。表面が高エネルギーの場合には、この界面がそのエネルギーを低下させる等するため、液体でカバーされるのを必要としない。材料の表面張力値を利用して、特定の液体による材料の湿潤性を求めることができる。固体表面と表面にある液体の液滴間の接触角の測定によって、固体材料の表面張力を計算することができる。
【００２５】
表面張力（又はエネルギー）とは、２つの異なる材料（例えば、固体表面にある液滴）が互いに接触して、界面又は境界を形成するときに生じる分子力の非平衡により得られる力のことを指す。この力は、接触点で生じる分子力の非平衡に対応して、全ての材料がそれらの表面積を減じる傾向に起因する。この力の結果は液体及び固体の異なる系について変わり、これが湿潤性及び液滴と表面の間の接触角を決定する。
【００２６】
固体表面のある液滴については、接触角は、固体の表面と、固体との接触点からの液滴半径に対する接線の間に形成された角度の測定値である。接触角は、特定の液体−固体相互作用の挙動を計算できるヤングの等式による表面張力に関係する。ゼロの接触角だと湿潤し、ゼロ度と９０度の間の角度だと液滴の広がりとなる（分子引力により）。９０度より大きな角度は、液体が固体表面で玉のようになる、又は収縮する傾向を示す。９０°以上の接触角は表面が湿潤していないことを示し、９０°未満は表面が湿潤していることを意味している。水に関連して、湿潤する表面はまた親水性、湿潤しない表面は疎水性とも呼ばれる。同様に、インクに関連して、湿潤する表面はまた親インク性、湿潤しない表面は疎インク性とも呼ばれる。超疎表面は、１５０°を超える接触角を有し、液滴と表面の間の接触がほとんどないことを示している。これは、「ロータス効果」と呼ばれることがある。広い面積に広がるこの特性は、「湿潤作用」と呼ばれることがある。
【００２７】
基板及び／又はブラックマトリクスを形成するのに用いる材料の親インク性／疎インク性の変化のために、ピクセル井戸に付着するインク滴の断面形状（例えば、分布）は、カラーフィルタを形成するのに最適ではない。場合によっては、ピクセル井戸内のインクの不均一な分布がカラーフィルタの欠陥となることがある。
【００２８】
通常、ブラックマトリクスは、顔料分散液添加剤、開始剤、重合可能なモノマー又はオリゴマー或いはこれらの組み合わせ（例えば、光重合可能なモノマー、熱重合可能なモノマー等）、バインダー樹脂、エポキシ系モノマー及び溶剤を含む組成物から形成される。本発明の方法及び装置は、ブラックマトリクスの湿潤性を改善する湿潤添加剤を含むブラックマトリクス組成物を提供する。例えば、ある実施形態において、湿潤添加剤は、ブラックマトリクスにより画定される各ピクセル井戸の側壁面の疎インク性を変えながら（例えば、減少しながら）、又は親インク性を変えながら（例えば、増大しながら）、ブラックマトリクスの上平面、各ピクセル井戸の上部等の表面の疎インク性を増大することがある。かかるブラックマトリクス組成物は、インクジェット中カラーインクが混ざるのを減少し、各ピクセル井戸内のインクの分布を改善し、カラーフィルタの充填断面及び色のコントラストを改善する。より具体的には、ピクセルマトリクスの上面に意図せずに落ちたインクは、ピクセル井戸に沈んで、側壁をよく湿潤する。本発明のインクのピクセル井戸に沈んで広がるこの傾向は、インクを分配するプリンタに必要な精度を減じる。
【００２９】
１つ以上の実施形態において、湿潤添加剤は、比較的親インク性の極性部分と比較的疎インク性の非極性部分の両方をそれぞれ備えた重合可能な分子を有する任意の材料を含んでいてよい。例えば、かかる材料は、フッ素化アクリレートモノマー及び／又はオリゴマー等の１つ以上の疎水性基を含有するモノマー及び／又はオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー又はオリゴマー、その他アクリレートモノマー及び／又はオリゴマー、反応性ワックス、及び／又はフルオロシランを含んでいてよい。重合は、モノマー及び／又はオリゴマー分子を化学反応により反応させて、三次元網目構造又はポリマー鎖を形成するプロセスである。後述するとおり、これらの湿潤添加剤は、例えば、エポキシ系モノマーの代わりに用いて、ブラックマトリクスの上面の添加剤分子の疎インク性末端を濃縮する硬化工程により「活性化」させてもよい。パターニングにより、疎インク性平面ピクセル井戸（上）面と親インク性（例えば、ブラックマトリクスの上平面に対して）ピクセル井戸側壁面とを有するブラックマトリクスが形成される。
【００３０】
本発明による例示のブラックマトリクス組成物、その形成方法、及びブラックマトリクスの製造方法を、図１〜１２を参照して以下に説明する。例えば、図１は、本発明の実施形態による、基材にブラックマトリクスを製造する方法１０１を示す。図１を参照すると、ステップ１０５において、湿潤添加剤を含むブラックマトリクス組成物が形成される。例えば、ブラックマトリクス組成物は、疎水性基含有モノマー又はオリゴマー（例えば、フッ素化アクリレートモノマー又はオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー又はオリゴマー、その他の基を含有するアクリレートモノマー又はオリゴマー等）といった湿潤添加剤を含んでいてもよい。
【００３１】
ブラックマトリクス組成物は、例えば、顔料分散液、開始剤（例えば、光開始剤）、重合可能なモノマー、バインダー樹脂、溶剤等といったその他成分を含んでいてもよい。顔料分散液を含めて、ブラックマトリクス組成物全体に顔料（例えば、カーボンブラック）を分散する。開始剤を含めて、重合反応（例えば、光重合反応、熱重合反応又はその他実施可能な反応）を補助する。重合可能なモノマー（又はオリゴマー）を含めて、組成物を重合し、ブラックマトリクスを形成してもよい。かかる分子としては、アクリレートモノマー／オリゴマー、エポキシモノマー／オリゴマー等が例示される。バインダー樹脂を含めて、ブラックマトリクス構造、剛度及び強度を与えてもよい。かかるバインダー樹脂としてはアクリレートバインダーが一例として挙げられる。溶剤を含めて、組成物の粘度を一時的に（例えば、溶剤が蒸発するまで）低下させて、基板に組成物を適用するのを補助してもよい（例えば、スピンコーティング又はスリットコーティング法を用いて）。かかる溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）又は有機溶媒等の任意の好適な溶剤が例示される。
【００３２】
少なくともある実施形態において、ブラックマトリクス組成物は、湿潤添加剤（親インク性極性部分と疎インク性非極性部分の両方を有する重合可能な分子を含む）を、溶剤を含まない全組成物の約１００〜約１０，００重量ｐｐｍの濃度で含んでいてよい。ある実施形態において、湿潤添加剤の濃度は、溶剤を含まない全組成物の約５００重量ｐｐｍ〜５，０００重量ｐｐｍの範囲内であるのが好ましい。しかしながら、異なる濃度範囲の湿潤添加剤を用いてもよい。さらなる例示の湿潤添加剤としては、ペンシルベニア州エクストンのサートマーカンパニー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｉｎｃ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）製ＣＮ４０００、ＣＮ９８００、ＣＮ９９０、ドイツ、デュッセルドルフのデグサＡＧ（Ｄｅｇｕｓｓａ  ＡＧ，Ｄｕｓｓｅｌｄｏｒｆ，Ｇｅｒｍａｎｙ）製テゴ（ＴＥＧＯ）（登録商標）グライドシリーズ及び／又はテゴ（ＴＥＧＯ）（登録商標）フローシリーズのうち１つ以上が例示される。しかしながら、１つ以上の追加及び／又は異なる添加剤を用いてもよい。
【００３３】
適切な湿潤添加剤の選択は、例えば、湿潤添加剤の分子量、疎水性基濃度、反応性等に基づくものであってもよい。ある実施形態において、湿潤添加剤は、約１００Ｍｗ〜約１００，０００Ｍｗ（重量平均分子量）の範囲の分子量を有していてよい。重量平均分子量は、５００Ｍｗ〜１０，０００Ｍｗの範囲であるのが好ましい。ただし、これより分子量の多い、又は少ない、及び／又は異なる分子量の湿潤添加剤を用いてもよい。
【００３４】
ステップ１０７で、基板が提供される。例えば、基板は、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、シクロ−オレフィンポリマー（ＣＯＰ）及び／又はその他好適な材料が挙げられる。図２は、方法１０１により処理される基板２０１の側断面図である。
【００３５】
ステップ１０９で、ブラックマトリクス組成物２０５の層２０３（図２）が基板２０１上に形成される。浸漬法、スプレー法、回転及びスピンコーティング法又はその他好適な方法を用いて、ブラックマトリクス組成物層２０３を基板２０１上に形成してよい。このようにして、基板２０１は、ブラックマトリクス組成物２０５でコートされる。基板２０１を加熱してブラックマトリクス組成物２０５を乾燥してもよい。従って、ブラックマトリクス組成物２０５中の溶剤は蒸発する。後コーティング加熱のかかる方法は、「ソフトベーク」プロセスと呼ばれる。
【００３６】
ステップ１１１で、活性化エネルギーをブラックマトリクス組成物２０５に適用して、湿潤添加剤を重合し、このようにして、湿潤添加剤の分子に極性を付与して、分子の疎インク性部分が活性化エネルギーに向かって移動するようにする。重合は、組成物２０５に応じて、実施可能な活性化エネルギー源を用いて行ってよい。例えば、紫外線、電子線照射、レーザー光及び／又はランプを活性化エネルギー源として用いてよい。その他の活性化エネルギー源又は組み合わせを用いてもよい。
【００３７】
ある実施形態において、ステップ１１１で、ブラックマトリクス組成物の層２０３をパターニングしてもよい。例えば、図３に示すとおり、マスク３０１を、ブラックマトリクス組成物層２０３に配置（又は形成）してもよい。その後、ＵＶ又はその他の波長の光又はエネルギー３０３を用いて、マスク３０１を通してブラックマトリクス組成物層２０３に照射してもよい。エネルギー３０３は、ブラックマトリクス組成物層２０３の部分３０５を露光するが、ブラックマトリクス組成物層２０３の他の部分３０７は露光しない。他の実施形態において、ブラックマトリクス組成物層２０３の反対の部分３０７がエネルギー３０３に露光されるネガマスクを用いてもよいことに留意すべきである。
【００３８】
適切な波長の光（又はその他エネルギー）がブラックマトリクス組成物層２０３の一部に当たると、ブラックマトリクス組成物２０５中の開始剤が光３０３（エネルギー）を吸収して、露光された部分にフリーラジカル分子を形成する。開始剤は、ブラックマトリクス組成物層２０３の露光部分において重合可能なモノマーを重合する重合開始剤として機能してもよい。従って、ブラックマトリクス組成物層２０３のかかる露光部分は、重合可能なモノマーの重合から得られるポリマーを含む。湿潤添加剤の重合可能なモノマーは、かかるリソグラフィー露光の際に固定される。
【００３９】
露光後、現像工程を基板２０１で実施してよい。例えば、現像溶液を用いて、ブラックマトリクス組成物層２０３の露光又は未露光部分を現像してかかる部分が除去されるようにしてもよい。例えば、露光部分に含まれるバインダー樹脂は、現像溶液と反応してもよい。図４は、現像後の基板２０１の断面図の一例である。
【００４０】
現像した部分の除去から得られるボイドは、カラーフィルタを形成するとき、インクジェットを介してインクが注入され、ブラックマトリクス４０３を画定するピクセル領域又は井戸４０１として作用する。
【００４１】
基板２０１をさらに硬化してもよい。例えば、基板２０１を加熱又は紫外線、電子線照射、レーザー光等で露光して、層２０３中のブラックマトリクス組成物を硬化及び架橋して、ブラックマトリクス組成物層２０３に架橋樹脂を形成してもよい。図５に示すとおり、ブラックマトリクス組成物層２０３にエネルギー５０１を与えると、湿潤添加剤分子の疎インク性非極性部分が、ブラックマトリクス組成物層２０３の上面５０３に上がって、ブラックマトリクス組成物層２０３の上面５０３近傍に疎インク性層５０５を形成する。この疎インク性層５０５は、比較的疎インク性（例えば、低濃度の湿潤添加剤を含む、又は含まないブラックマトリクス材料よりも疎インク性）であってもよい。
【００４２】
このように、ブラックマトリクス４０３の上面５０３が疎インク性で、ブラックマトリクス中に形成された各ピクセル井戸の側壁面５０７（例えば、ピクセル領域４０１近傍）は、上面５０３より疎インク性が低くてもよいし、ある実施形態においては、親インク性であってもよい。従って、ブラックマトリクスの上面５０３が、近接するピクセル井戸間のインクのブリーディングを防ぐため、ジェットプロセス中にインク色が混ざるのを防ぎ、ピクセル井戸の充填断面を改善するのに役立つ（例えば、ピクセル井戸のより一貫した完全な充填）。これによって、改善されたカラーフィルタが生成される。例えば、図６は、本発明の一実施形態による基板２０１のピクセル領域４０１におけるインク６０１の側断面図である。図６を参照すると、硬化後にブラックマトリクス４０３の上面５０３で濃縮した湿潤添加剤は上面５０３を疎インク性とし、一方、側壁面５０７は疎インク性が低いまま、親インク性のままですらある。このように、インク６０１は、ブラックマトリクス４０３の上面５０３から玉のようになって離れて、インク６０１がピクセル領域４０１を超えて広がらない。
【００４３】
実際、湿潤添加剤の移動は、全ピクセル井戸形成プロセス中（例えば、ブラックマトリクス組成物層の基板上での形成中、ソフトベーク中、ＵＶ硬化プロセス中等）に生じる動的プロセスであってよい。少なくとも一実施形態において、約１０５℃の温度で（空気中）ソフトベーク時間は約１．５分である。ＵＶ硬化（露光）は、空気中で約３０〜６０秒、最終硬化は空気中で約１０分である。その他のベーク及び／又は硬化ガス環境（例えば、窒素、アルゴン等）の場合は、その他のソフトベーク、ＵＶ硬化及び／又は最終硬化時間を用いてもよい。
【００４４】
図７に、本発明の一実施形態により湿潤添加剤として用いられる例示の分子７０１を示す。図７を参照すると、例示の分子７０１は、親インク性及び／又は反応性の第１の端部７０３を含んでいる。さらに、例示の分子７０１は疎インク性の第２の端部７０５を含んでいる。
【００４５】
図８に、本発明の一実施形態によるブラックマトリクス組成物２０５中の図７の例示の分子７０１の硬化前の（例えば、活性化エネルギー適用前の）配向８０１を示す。図８を参照すると、硬化前配向８０１において、分子７０１の第１及び第２の端部７０３、７０５は略不規則に配向され、分子はブラックマトリクス組成物２０５中に略均一に分布している。
【００４６】
図９に、本発明の一実施形態によるブラックマトリクス組成物２０５中の図７の例示の分子７０１の硬化後の（例えば、活性化エネルギー適用後の）配向９０１を示す。図９を参照すると、ブラックマトリクス材料の硬化中、分子７０１はブラックマトリクス組成物２０５の上面５０３に上がって、分子７０１の疎インク性端部７０５が上面５０３（例えば、活性化エネルギーで露光した表面）又はその近傍に配置されて、前述した疎インク性層５０５を形成する。従って、上面５０３は、ブラックマトリクス材料内に形成された側壁よりも疎インク性である。
【００４７】
図１０〜１２を参照すると、本発明による湿潤添加剤として用いるのに好適な重合可能な分子の３つの具体例の構造式が示されている。図１０は、疎インク性のＣＦ２鎖を含む非極性尾部１００２を備えた例示の湿潤添加剤分子１０００（例えば、アクリレート）の構造式を示す。極性部分１００４は、第１の酸素原子に二重結合し、第２の酸素原子に単結合したカルボニル炭素原子を含む。極性部分１００４は親インク性である。分子１０００は、極性部分１００４のカルボニル炭素原子に同じく直接付加した重合可能な部分１００６をさらに含む。重合可能な部分１００６は、互いに二重結合した２つの炭素原子を含む。図１１は、非極性主部を備えた例示の湿潤添加剤分子１１００の構造式を示す。図１２は、例示のケイ素ポリマー湿潤添加剤分子１２００の構造式を示す。
【００４８】
従来のブラックマトリクス材料処方は、モノマー、オリゴマー／ポリマー、光開始剤、顔料、溶剤等といった従来の成分を含んでいる。かかるブラックマトリクス材料にインクが落ちると、ブラックマトリクスの上面でのインク接触角は約５度未満となる。これとは対照的に、本発明の添加剤を含めると、ブラックマトリクスの上面でのインク接触角が、約１０〜約７５度、より好ましくは約２５〜約６０度まで変わる。用いる添加剤の濃度及び処理条件（例えば、活性／露光時間及びエネルギー、その他成分等）を用いると、上記の範囲内のより特定の所望の値まで接触角を調整できる（例えば、約２８度、約３５度等）。
【００４９】
上記説明は、本発明の例示の実施形態を開示するに過ぎない。本発明の範囲内に入る上記に開示した装置及び方法の修正は、当業者であれば容易に理解可能である。例えば、ブラックマトリクス組成物中の顔料分散液の濃度、開始剤、重合可能なモノマー、バインダー樹脂及び／又は溶剤を変えてもよい。同様に、ある実施形態においては、ブラックマトリクスは、フラットパネルディスプレイの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に直接形成してもよい。さらに、本発明はまた、スペーサ形成、偏光子コーティング及びナノ粒子回路形成のプロセスに適用してもよい。
【００５０】
従って、本発明を例示の実施形態に関して開示してきたが、その他の実施形態も特許請求の範囲により定義される本発明の思想及び範囲内に入るものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のある態様による例示の方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明のある態様によるブラックマトリクス組成物でコートされた例示の基板の一部の拡大断面概略図である。
【図３】本発明のある態様によるエネルギーで露光したブラックマトリクス組成物でコートされた例示のマスクされた基板の一部の拡大断面概略図である。
【図４】本発明のある態様による例示のブラックマトリクスピクセル井戸の一部の拡大断面概略図である。
【図５】本発明のある態様による疎インク性上面と親インク性側壁面を備えた例示のブラックマトリクスピクセル井戸の一部の拡大断面概略図である。
【図６】本発明のある態様によるインクで充填されたブラックマトリクスピクセル井戸の一部の拡大断面概略図である。
【図７】本発明のある態様による親インク性極性部分と疎インク性非極性部分とを有する重合可能な添加剤分子の拡大概略図である。
【図８】本発明のある態様による活性化エネルギーの適用前のブラックマトリクス組成物中の重合可能な添加剤分子の拡大概略図である。
【図９】本発明のある態様による活性化エネルギーの適用後のブラックマトリクス組成物中の重合可能な添加剤分子の拡大概略図である。
【図１０】本発明のある態様による非極性尾部を備えた例示の湿潤添加剤の構造式である。
【図１１】本発明のある態様による非極性主部を備えた例示の湿潤添加剤の構造式である。
【図１２】本発明のある態様による例示のケイ素ポリマー湿潤添加剤の構造式である。
【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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【外国語明細書】
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