(57)【要約】【課題】各セル間でインクの混合がなく、各セル内でインク濃度にムラのない精度の高いカラーフィルタを生産性よく、安価に製造する方法を提供すること。【解決手段】基板面上に、各画素を互いに隔離するブラックマトリクスと画素形成部を形成し、次いで、該ブラックマトリクス上に重畳する付加層を設け、しかる後に、例えば、インクジェット方式を用いて各画素形成部にそれぞれに対応する色の色剤インクを付着させることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。【選択図】        図５
2004198540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面上に、各画素を互いに隔離するブラックマトリクスと画素形成部を形成し、次いで、該ブラックマトリクス上に重畳する付加層を設け、しかる後に、各画素形成部にそれぞれに対応する色の色剤インクを付着させ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】
画素形成部への色剤インクの付着を、インクジェット方式を用いて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】
ブラックマトリクス上に重畳する付加層を、フォトレジストで形成することを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
フォトレジストが、ボジ型フォトレジストであることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
ブラックマトリクス上に重畳する付加層を、ブラックマトリクスの形成された基板の表面全面にポジ型フォトレジストを塗布した後に、基板の裏面側からエネルギー線を照射し、次いで、画素形成部のレジスト層を溶解除去することにより形成することを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
画素形成部へ色剤インクを付着した後、乾燥及び／または硬化し、次いで、表面から突出した付加層を除去することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
画素形成部へ色剤インクを付着した後、表面側よリエネルギー線を照射し、色剤インクを硬化させて乾燥すると共に付加層を可溶化させ、しかる後に、付加層を溶解除去することを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法により得られたカラーフィルタ。
【請求項９】
請求項８に記載のカラーフィルタを用いた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カラービデオカメラ、イメージスキャナー、パーソナルコンピュータ、ＥＬディスプレイ等に使用されているカラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ビデオカメラ、デジタルカメラ、薄型テレビなどのデジタル電子機器、家庭電子機器が急速に普及するのに伴い、カラー画像を表示するためのフラットパネルディスプレイの需要が急速に伸びている。また、同じ理由でカラー画像を入力するためのカラー撮像素子も同様である。これらのディスプレイや撮像素子には大量のカラーフィルタが使われており、その数量の伸びと同時に、パーツとしては比較的コストが高いため大幅なコストダウンへの要求も高まっている。
例えば、ＬＣＤ用のカラーフィルタは、ブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の３色フィルタを適当に配列して作製する。各色のフィルタが各画素を形成し、一つの画素が形成するセルの大きさは、一般的には、（６０μｍ〜１００μｍ）×（１８０μｍ〜３００μｍ）程度であり、各画素セルは表面反射を防ぐため高さ１〜２μｍの黒い隔壁で構成されているブラックマトリクスで囲まれている。
これらのカラーフィルタは単純な構造ではあるが、優れたカラーフィルタを得るための製造工程は複雑であり、長い工程が必要になるため、収率が低く、コストが高くなってしまうという問題があり、低コストで高品位なカラーフィルタが得られる製造方法の開発が望まれている。
【０００３】
従来、ＬＣＤ用カラーフィルタの製造に最も多く使われている第１の方法は染色法である。
この染色法は、ガラス基板上に可染性の感光性高分子膜を形成し、フォトリソグラフィーによりフィルタ形状に合わせてパターニングし、パターンを染色することにより行われている。
この操作は３回繰り返され、次いで、保護層を設け、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の３色を有するフィルタが形成される。
第２の方法は顔料分散法である。この顔料分散法はガラス基板上に顔料を分散した感光性樹脂膜を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る。
この操作を３回繰り返し、更に、保護層を設け、Ｂ、Ｇ、Ｒ、３色を有するフィルタを形成する。
第３の方法は電着法である。この電着法はガラス基板上に電極でフィルタのパターンを形成し、次に、顔料、樹脂及び溶剤を含有する電着塗装液に浸漬し電極に通電して第一色を電着する。この操作を３回繰り返し、更に、保護層を設け、Ｂ、Ｇ、Ｒ、３色を有するフィルタを形成する。
第４の方法は印刷法である。この印刷法は熱硬化性樹脂に顔料を分散してガラス基板上に第一色を印刷する。この操作を３回繰り返し保護層を設け、Ｂ、Ｇ、Ｒ、３色を有するフィルタを形成する。
【０００４】
これら従来の方法に共通している問題点は、Ｂ、Ｇ、Ｒ、３色を分けて着色するため、感光性樹脂のスピンコート、露光、現像や、電着、印刷等の工程を３回繰り返す必要があり、材料の無駄が多く、また、長い工程を要するため、汚染の機会が増え、歩留まりが低下し、コストが高くなるという欠点を有していた。
更に、電着法では電極上に色素を析出させるので電極パターンを電気的につなげる必要があり、フィルタのパターン形状が限定されるため、現状ではＴＦＴ用のカラーフィルタに適用することは困難である。
また、例えば、印刷法において、オフセット印刷を用いた場合、一色のインクにつき２回の転写操作をするので転写パターンの解像度が悪く、ファインピッチパターンの形成は難しい。更に、フィルタ表面に凹凸を生じるので表面を平坦化処理する必要がある。
これらの欠点を解決するために、インクジェット方式を用いてカラーフィルタを製造することが提案されている。
これらインクジェット方式を用いる方法は、従来の方法と異なりＲ、Ｇ、Ｂ各色のインクを基板上にノズルから噴射して着色層を形成する方法である。この方法によれば、必要な場所に必要な量のインクを必要なときに付着させることができるのでインクが無駄になることはない。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層を同時に形成できるので、製造プロセスが短縮され大幅なコストダウンが可能になる。
【０００５】
図１はインクジェット方式によってカラーフィルタを製造する概念図を示す。図１において、ＢＨは青色剤インク用インクジェットヘッド、ＧＨは緑色剤インク用インクジェットヘッド、ＲＨは赤色剤インク用インクジェットヘッド、ＢＩは青色剤インク、ＧＩは緑色剤インク、ＲＩは赤色剤インク、ＢＭはブラックマトリクスを示す。
ブラックマトリクスＢＭは、基板上に遮光性を持たせるためのカーボンブラック等の黒色顔料を混合した樹脂を塗布し、凸部を格子状に形成して構成されている。青色剤インク用インクジェットヘッドＢＨ、緑色剤インク用インクジェットヘッドＧＨ、赤色剤インク用インクジェットヘッドＲＨから吐出された青色剤インクＢＩの液滴、緑色剤インクＧＩの液滴、赤色剤インクＲＩの液滴は、ブラックマトリクスＢＭの遮光性を有する凸部で囲まれた画素部に堆積し、次いで自重により平準化する。その後、乾燥されて青色剤インク層、緑色剤インク層、赤色剤インク層となる。
インクジェット方式によって液滴を吐出させるのに適する色剤インクは、一般的にいえば、顔料分散法や印刷法に使うインクに比べて、粘度が低く表面張力が比較的高い物性を有することが必要であり、概ね、粘度が１０ｃｐ以下、表面張力が２.５×１０-4Ｎ／ｃｍから７×１０-4Ｎ／ｃｍ程度である。特に、粘度の制約から、色剤インクの顔料または染料及びバインダなど固形分の総量には限界があり、インク全量に対して高々３０％程度に抑えなければならない。残りの７０％は水、有機溶剤などの揮発により除去できる溶媒成分である。
このため、吐出した色剤インクを乾操した後にインク層の厚さをブラックマトリクスの隔壁と略同じ厚さ（高さ）にするためには、吐出直後のウェット状態のインクをブラックマトリクス凸部の厚さの３から５倍程度の高さに盛り上げなければならないことになる。（一般的には、ブラックマトリクスの厚さは１から２μｍとされるのでウェット状態のインクの厚さは３から１０μｍとなる。）
このような状態を作りだすためには、ブラックマトリクスを徹底して撥油性もしくは撥水性にしなければならないことがよく理解できる。
【０００６】
図２は、このときの色剤インクの挙動を説明する説明図であって、画素部に堆積した青色剤インクＢＩ、緑色剤インクＧＩ、赤色剤インクＲＩは、インクの表面張力とブラックマトリクスの発油力とにより、図２に示されるように、画素部の中央の高さがカラーフィルタ基板ＢＳ上に設けられたブラックマトリクスＢＭに接する部分にくらべて高くなる。これを乾燥して青色剤インク層Ｂ、緑色剤インク層Ｇ、赤色剤インク層Ｒとすると、画素周辺部のインク層は薄くなり、白ヌケとなる。このようなカラーフィルタを用いて画像を形成したときにはコントラストの低いいわゆる「ねむたい絵」ができあがることになる。
更に、基板がガラス基板である場合、インクジェット方式で画素部（凹部）にインクを吐出して着色層を形成するとき、ガラス基板は布や紙と異なりインクを吸収しないので一つの画素部（凹部）からインクが溢れ出し隣りの画素部（凹部）のインクと混色し易いという問題があった。
また、使用するインクの物性値、例えば、表面張力や粘度等がガラス基板の物性値、例えば、表面自由エネルギーと適合しないとインクが弾かれてフィルタ層の膜厚に偏りが生じ色濃度が不均一になったり白抜けが発生し易く、更に、着色層の表面が荒れ易いので液晶層と均一に接触できなくなる等の問題を有している。
上述のように、インクジェット方式によれば、従来法に比べて能率が遥かに高く、材料の無駄が少ないので低コストでカラーフィルタを製造できるが、凹部間でインクが混合し易くまた凹部内でインク濃度が不均一になったり凹部の一部や凸部と凹部の境界でインクが欠けたり白抜けが発生し易い欠点を持っていた。
このため、凹部と凹部の間でインクが混合しないように、形成されたブラックマトリクス（隔壁部）（凸部）の表面に撥インク性を持たせ、インクが凸部を乗り越えて隣りの凹部に侵入しないようにする技術が必要になる。
更に、凹部では、インクが均一に広がるように親インク性を持たせることが必要となる。
【０００７】
上記の問題点を解決するために、ガラス基板の表面を処理して凸部には撥インク性を凹部には親インク性を持たせる処理が行われる。しかし、この処理を行っても、親インク性の凹部が撥インク性の凸部で取り囲まれているので、単に、凹部内でインクが均一に広がっても凸部と接触する部分ではインクが弾かれて、凹部の周辺で色濃度が低下し、白抜けが発生し易く画像のコントラストを低下させてしまう。
以上説明したとおり、インクジェット方式によりカラーフィルタを製造するには、ガラス基板を撥インク領域と親インク領域に正確に細かく分割して処理する必要が有る。
これらの技術に関しては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に、感光性材料と低エネルギー表面を形成できる材料、例えば、フッ素樹脂やシリコーン樹脂をガラス基板の全面に重層塗布し凹部または凸部に合わせたパターンを通して紫外線を照射し、現像して凹部からフツ素樹脂やシリコーン樹脂を取り除き、凸部にはこれらを残し、インクを吐出してカラーフィルタを形成する方法が開示されている。
上記の方法は、フォトリソグラフィー技術を使用するので凹部と凸部に正確に親インク性と撥インク性を持たせることができるが、凹部と凸部の境界でインクが弾かれて色素濃度が低下しコントラストが低下したり白抜けが出易かった。
また、凹部のガラス面が高い表面自由エネルギーを持つのでインク親和性が高いが、処理中に、低表面エネルギー材料であるフッ素樹脂やシリコーン樹脂を吸着して凹部の親インク性を低下させ易い。
従って、凹部のガラス面をフッ化水素酸やレーザー等でエッチングして、これらの汚染物を取り除く必要がある。
更に、凸部にフッ素樹脂やシリコーン樹脂が存在するので、保護膜を塗布形成するとき塗布液を弾いて塗布できないので、凸部のフッ素樹脂やシリコーン樹脂を取り除かねばならず、このため、プロセスが複雑でコスト高となっている。
【０００８】
この他、例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６等には、ガラス基板上に樹脂を塗布し、凸部または凹部の形に合わせたマスクを通し紫外線を照射して、光が当たった部分と当たらなかった部分で、インクの吸収性に差を生じせしめ、この差を利用して凹部間でのインクの混合を防ぐ方法が開示されている。しかし、光照射の有無ではインク吸収性の差を十分に付けることができず凹部間のインク混合を十分に防げない。また、インク吸収層を設けるので、解像度の低下や、コスト高の原因となってしまう。更に、凸部と凹部の境界におけるインク濃度の低下や白抜けを防ぐため、例えば、特許文献７に記載の方法では、凸部の側面の撥インク性を少し低下させている。
また、特許文献８には、凸部を２層構成にして下層の撥インク性を低くすることが開示されている。
しかし、これらの方法では、フォトポリマーとフッ素化合物を使用するという面倒で長いプロセスを必要としコスト高となってしまう。
【０００９】
また、特許文献９には、凸部に対するインクの後退接触角を５０°以下にすることで、境界でのインクメニスカスの形を平坦にして色ムラや色抜けを防止することが記載されている。しかし、後退接触角が５０°という程度ではまだ接触角が大きすぎ、メニスカスの形状を十分に平坦化できないのみならず、より小さい接触角にするとメニスカスはより平坦にはなるものの、それは即ち凸部に対するインクの濡れが非常によくなることを意味し、隣接画素との混色が防げなくなるという問題を生ずる。
また、特許文献１０には、凸部の下部を親水性の酸化シリコーンで、上部を疎水性のアモルファスシリコンで形成することが記載されている。しかし、この方法を実施するにはプラズマＣＶＤのような高価な装置が必要である。
このように、インクジェット方式を用いて高精度のカラーフィルタを製造するには、ガラス基板を処理して凹部に親インク性を凸部に撥インク性を与え、更に、凹部と凸部の繋ぎ目でインクの濡れ性が極端に変わらないようにする必要がある。
【００１０】
一般に、カラーフィルタ用ガラス基板は、カーボンブラックを混合した樹脂をガラス上に塗布して凸部が形成されている。
凹部はガラス面なので、高い表面自由エネルギーを持つから特に親インク処理しなくとも汚染を除けばインクの濡れ性はよい。
しかし、凸部は樹脂なので中程度の表面自由エネルギーを持っており、インク、特に、低い表面自由エネルギーを持つ溶剤系インクはその上を乗り越えて移動してしまい、これを防止することはできない。このため、低い表面自由エネルギーを与えることができるフッ素化合物やシリコーン化合物で凸部を処理して凸部に撥インク性を与える必要がある。
フォトリソグラフィー技術を使用する場合には、凸部表面を正確に撥インク処理することができるが、凸部と凹部のつなぎ目で起こる極端な濡れ性変化によるインクの弾きを十分に解決できていない。
更に、フォトリソグラフィー技術は、スピンコート、露光、現像、凹部の汚染除去、表面処理材の除去等の長いプロセスが必要になり、コストが高くなる欠点を有している。
【００１１】
更に、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３には、色剤インクに比較的溶けやすい界面活性剤をブラックマトリクス付き基板表面に全面塗布することで隣接画素間の混色を生じにくくすると共に界面活性剤のインクへの溶解プロセスを利用することによりインクの平坦化を促して高品質のカラーフィルタを得る技術が提案されている。これらの技術により、前出の従来技術に比べ画素内の均一性及び平坦性の良好なカラーフィルタを得ることができる。しかし、近年、市場要求が色再現域の拡大という方向に変化してきており、このためには１画素内に吐出するインク量を増してカラーフィルタの色濃度を上げる必要があり、更に、画素間の混色が増加してしまうという問題が生じている。
そこで、鋭意研究を重ねた結果、本発明者等は既設のブラックマトリクス上に重畳して付加層を設けその高さを嵩上げすることにより上記の問題点が解決できることを見いだした。
【００１２】
【特許文献１】
特開平９−２３０１２３号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平７−３５９１６号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開平４−１２３００５号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献４】
特開平８−２０１６１５号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献５】
特開平８−２２７０１２号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献６】
特開平８−２３０３１４号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献７】
特開平９−１２７３２７号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献８】
特開平９−２５８２０８号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献９】
特開平１０−１１５７０３号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献１０】
特開平９−３２９７０６号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献１１】
特開２００１−２５６１８号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献１２】
特開２００１−２４９２１２号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【特許文献１３】
特開２００１−２７２５１９号公報（全般、特に特許請求の範囲）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明はインクジェット方式による上記問題点を解決するものであり、本発明の第１の目的は、各セル間でインクの混合がなく、各セル内でインク濃度にムラのない精度の高いカラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタを提供することにある。第２の目的は、生産性が向上した安価なカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は以下の構成により達成される。
（１）基板面上に、各画素を互いに隔離するブラックマトリクスと画素形成部を形成し、次いで、該ブラックマトリクス上に重畳する付加層を設け、しかる後に、各画素形成部にそれぞれに対応する色の色剤インクを付着させることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
（２）画素形成部への色剤インクの付着を、インクジェット方式を用いて行うことを特徴とする上記（１）に記載のカラーフィルタの製造方法。
（３）ブラックマトリクス上に重畳する付加層を、フォトレジストで形成することを特徴とする上記（１）または（２）に記載のカラーフィルタの製造方法。
（４）フォトレジストが、ボジ型フォトレジストであることを特徴とする上記（３）に記載のカラーフィルタの製造方法。
（５）ブラックマトリクス上に重畳する付加層を、ブラックマトリクスの形成された基板の表面全面にポジ型フォトレジストを塗布した後に、基板の裏面側からエネルギー線を照射し、次いで、画素形成部のレジスト層を溶解除去することにより形成することを特徴とする上記（４）に記載のカラーフィルタの製造方法。
（６）画素形成部へ色剤インクを付着した後、乾燥及び／または硬化し、次いで、表面から突出した付加層を除去することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
（７）画素形成部へ色剤インクを付着した後、表面側よリエネルギー線を照射し、色剤インクを硬化させて乾燥すると共に付加層を可溶化させ、しかる後に、付加層を溶解除去することを特徴とする上記（５）に記載のカラーフィルタの製造方法。
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法により得られたカラーフィルタ。
（９）上記（８）に記載のカラーフィルタを用いた表示装置。
【００１５】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明においては、各画素を互いに隔離するブラックマトリクスの上に重畳する付加層が設けられる。
本発明におけるブラックマトリクスは如何なる方法によって形成してもよく、従来行われている方法を用いて形成することができ、例えば、クロム等の金属を蒸着した後、フォトエッチングによりパターンを形成する方法、あるいは、カーボンブラック等の遮光性の材料を混合した樹脂を塗布して、同様にフォトエッチングにより遮光性の隔壁を形成する方法などにより形成される。
ブラックマトリクスにおいて、一つの画素が形成するセルの大きさはカラーフィルタがどのように使用されるかによって異なるが、例えば、ブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の３色フィルタを適当に配列してなるＬＣＤ用のカラーフィルタにおいては、（６０μｍ〜１００μｍ）×（１８０μｍ〜３００μｍ）程度とされる。
ブラックマトリクスの遮光性の隔壁は表面反射を防ぎ、画像を鮮明にする。隔壁の高さは、画素に形成される乾燥色剤インク層の厚さによって異なるが、一般的には２μｍ以下とされる。隔壁の高さを大きくしすぎると、色剤インクの着色、乾操後に着色層表面より突出した部分が残り、表示パネルの製作プロセスによっては後工程の障害となることもある。
ブラックマトリクスは、具体的には、基板上に、カーボンブラック等の遮光性の材料を混合したフォトレジストを塗布乾燥し、フォトマスクを用いて露光し、ネガ型フォトレジストとポジ型フォトレジストとでは処理の方法が異なるが、不要部分を除去する処理をすることによって形成することができる。
フォトレジストにカーボンブラックを練り込んだものはＵＶ透過性が低いために厚い硬化膜を形成することができない。
【００１６】
本発明においては、ブラックマトリクスの隔壁上に重畳する付加層が設けられるが、重畳する付加層に用いる素材は特に制限なく何を用いてもよい。また、重畳する付加層は、ブラックマトリクスと異なり遮光性である必要はなく、透明でも着色していてもよい。
本発明においては、重畳する付加層を形成した後に、各画素形成部にそれぞれに対応する色の色剤インクが付着させられる。
本発明において、色剤インクを付着させる手段には特に制限はないが、色剤インクの液滴を吐出して行うインクジェット方式を用いることが好ましい。各画素形成部を色剤インクで着色した後には、乾操ないしは硬化させる。また、着色した後、突出した重畳する付加層のレジスト部分は、必要に応じて研磨などの物理的手段などを用いて除去することができる。
重畳する付加層に用いる素材としては重畳する付加層の形成の容易性からフォトレジストを用いることが望ましい。
重畳する付加層を形成するフォトレジストとしてネガ型フォトレジストを用いる場合は、ブラックマトリクス付き基板上にフォトレジストを所望の厚みで全面塗布した後、樹脂ブラックマトリクスまたは金属蒸着膜ブラックマトリクスの作製に用いたマスクを用いて基板表面からパターンニングし、重畳する付加層を形成する。
また、フォトレジストとしてボジ型フォトレジストを用いた場合には、ネガ型フォトレジストの場合と同様に、ブラックマトリクス付き基板上にフォトレジストを所望の厚みで全面塗布した後、既に基板面上に形成されているブラックマトリクスをフォトマスクとして基板の裏面よりＵＶ光を全面照射することでパターンニングすることができる。このように既に基板面上に形成されているブラックマトリクス自体をフォトマスクとして用いることができるので、ボジ型フォトレジストを用いることは特に好ましい。
【００１７】
更に、重畳する付加層の形成にポジ型フォトレジストを用いると、ボジ型フォトレジストはＵＶ光を照射することによリアルカリ可溶性となるため、図５に示されるように、青色剤インクＢＩ、緑色剤インクＧＩ、赤色剤インクＲＩを乾燥させ、青色剤インク層Ｂ、緑色剤インク層Ｇ、赤色剤インク層Ｒとした後に、基板表面よりＵＶ光を全面照射すればフォトレジストはアルカリ可溶性となり、上記により形成した突出した重畳する付加層であるポジ型フォトレジスト層ＰＲを容易に除去でき、色剤インクの着色、乾操後に着色層表面より突出した部分が残ることによりもたらされる障害を排除することができる。なお、図５において、ＢＳはカラーフィルタ基板、ＢＭはブラックマトリクスを示す。
更に、このとき、色剤インクがネガ型のフォトレジストをバインダとしている場合には、上記のＵＶ照射で着色層の硬化も同時にすることができる。
重畳する付加層は、ブラックマトリクスの隔壁の高さと重畳する付加層の高さの和が、画素内に投入する色剤インクによってもたらされる高さの７０％以上になるように設けることが好ましい。
ブラックマトリクスの隔壁の高さと重畳する付加層の高さの和が画素内に投入する色剤インクによってもたらされる高さの７０％以上あると、画素形成部に吐出された色剤インクの表面が図２に示すようにはならず、カラーフィルタ基板ＢＳ上に設けられたブラックマトリクスＢＭ上に重畳する付加層ＮＲにより図３に示すようになり、青色剤インクＢＩ、緑色剤インクＧＩ、赤色剤インクＲＩを乾燥したとき、青色剤インク層Ｂ、緑色剤インク層Ｇ、赤色剤インク層Ｒの画素周辺部が薄くならず、白ヌケが防止され、このようなカラーフィルタを用いて画像を形成したときには優れたコントラストを得ることができる。
本発明においては、基板表面やブラックマトリクス及びブラックマトリクスに重畳する付加層の表面を処理して撥油性や撥水性を付与させることもできるが、通常のカラーフィルタの製造プロセスにおいてブラックマトリクスを形成した基板に施される単なる洗浄を行ったままで色剤インクで着色しても前述の従来技術においてもたらされる欠点を生じることはない。
更に本発明において、通常の洗浄にＵＶオゾン洗浄を付加するなどして表面エネルギーを更に上げ、色剤インクの濡れ性を上げることで、図４に示すように、青色剤インクＢＩ、緑色剤インクＧＩ、赤色剤インクＲＩがブラックマトリクスＢＭに重畳する付加層ＮＲに接する部分が盛り上がり、乾燥して青色剤インク層Ｂ、緑色剤インク層Ｇ、赤色剤インク層Ｒとしたときに、画素周辺部分（ブラックマトリクスＢＭの際）の色濃度を若干高くすることができ、いわゆるエッジ効果が得られるため、画像コントラストの高い良好なカラーフィルタを得ることもできる。なお、図４において、ＢＳはカラーフィルタ基板を示す。
【００１８】
本発明のカラーフィルタにおいて、用いる基板に特に制限はなく、得られたカラーフィルタの使用目的に応じていずれの基板も用いることができる。例えば、いわゆるフラットパネルディスプレイに用いるカラーフィルタであれば、硝子板、プラスチック板、フレキシブルなプラスチックフィルムなどを用いることができる。
本発明において、画素形成部にそれぞれに対応する色の色剤インクを付着させるにはインクジェット方式を用いることが好ましい。
インクジェット方式とは、例えば、図１に示されるように色剤インクの液滴を吐出して色剤インクを付着させる方式である。
本発明において用いるインクジェット方式は特に限定されず、例えば、コンティニュアスインクジェット法、熱エネルギー変換方式のインクジェット法、ピエゾ方式のインクジェット法などいずれでも利用しうる。
色剤インクとして有機溶剤系の色剤インクを用いる場合には、その適性から、ピエゾ方式のインクジェットが好ましい。
また、着色に用いる色剤インクは、概ね前述のような物性値を持ち、色相、耐熱性、耐薬品性、耐久性などがカラーフィルタの使用目的に適合するものであれば、どのようなものでも用いうる。
これら色剤インクとしては、水系のインク、有機溶剤系のインクでもよく、また、分散系のインクでもよい。また、色剤としては染料、顔料のいずれでも用いることができるが、経年変化に対する耐性が大きいので、色剤に顔料を用いた顔料系のインクが好ましい。また、バインダとしては種々の樹脂を用いることができるが、紫外線のような活性光線の照射で硬化する樹脂、例えば、フォトレジストを用いることが好ましい。
【００１９】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例１
―比較の基板１―
厚さ０．７ｍｍの無アルカリ硝子板に、カーボンブラックを混合したネガ型の感光性樹脂（東京応化株式会社、ＯＭＲ８３）を乾操膜厚が１．８μｍになるようにスピンコートした。常法によリフォトマスクを用いてパターン露光、現像して８０μｍ×２４０μｍの微細格子構造を持つブラックマトリクス付き基板（比較の基板１）を作製した。ブラックマトリクスの線幅は１０μｍとした。
―本発明の基板１―
比較の基板１のブラックマトリクス側に、カーボンブラックを混合しないネガ型の感光性樹脂（東京応化株式会社、ＯＭＲ８３）をブラックマトリクスの上の乾操膜厚が７．２μｍとなるようにスピンコートし、比較の基板１の作製に用いたフォトマスクを利用してパターン露光、現像して高さの総計が９．０μｍとなるように重畳層を具備したブラックマトリクス基板（本発明の基板１）を作製した。
【００２０】
―本発明の基板２―
比較の基板１のブラックマトリクス側に、以下の組成のポジ型レジストをブラックマトリクスの上の乾燥膜厚が７．２μｍとなるようにスピンコートした。
ポジ型レジストの組成：
▲１▼ピロガロール・アセトン樹脂（Ｍｗ＝５０００）のオルトナフトキノンジアジドスルホン酸エステル（縮合率３０％）                          ４重量比
▲２▼パラクレゾール・メタクレゾールノボラック樹脂（Ｍｗ＝２００００）１６重量比
▲３▼プロピレングリコールモノメチルエ−テル                    ８０重量比
次いで、基板に設けられたブラックマトリクスをフォトマスクとして、基板の裏側からＵＶ露光し、現像して重畳層を具備したブラックマトリクス基板（本発明の基板２）を作製した。（高さの総計９．０μｍ）
―比較の基板２―
比較の基板１のブラックマトリクス側に、特開２００１−２３５６１８号公報の実施例２で用いられている（株）旭硝子社製（現、セイミケミカル牡）界面活性剤Ｓ−３８１、Ｓ−１１２のエタノール溶液（濃度はそれぞれ０．３０％，０．０２％）をスピンコートし、表面を撥水（油）加工し、ブラックマトリクス付き基板（比較の基板２）を作製した。
【００２１】
上記で作製した比較の基板１及び２並びに本発明の基板１及び２を用い、インクジェット法により着色を施した。ここで用いた条件は以下の通りである。
ピエゾ方式のインクジェットヘッドを具備した平面プリンタ
2004198540.tif 000003
上記条件で、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の順に各色の色剤インクを隣接する画素内に吐出し着色した。このとき１画素当たりの色剤インク液滴数を必要な色濃度を得るために２４滴とした。乾燥前のインク層の高さは８．９μｍであった。乾燥した後、その着色状態を拡大投影機及び顕微鏡を用いて画素内着色層の膜厚分布及び欠陥画素数を評価した。なお、着色層の乾燥膜厚は約１．８μｍであり、重畳層形成前のブラックマトリクス層と概ね同じ高さになっていた。
得られた画素内着色層の膜厚分布及び欠陥画素数の評価の結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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この評価結果から、近時の市場要求に耐えうる画素濃度を付与するのに必要な色剤インクをインクジェット法を用いて吐出し、着色するためには、従来のブラックマトリクスのままでは全く不可能であることがわかる。また、良好な結果が得られるとされる特開２００１−２３５６１８号公報に記載の方法によって表面を撥水（油）加工しても１画素内に吐出する色剤インク量が多い場合には画素間混色が発生して充分なカラーフィルタが得られないことがわかった。他方、本発明による方法では、混色が皆無であった他、画素内の均一性も十分であり、充分満足な結果が得られることがわかった。
【００２３】
実施例２（本発明）
本発明の基板２に前記と同様の条件で色剤インクを吐出着色し、色剤インクの溶剤を乾燥した。次いで、基板表面からＵＶ光を全面照射し画素内の色剤インク層を硬化させるとともに、ブラックマトリクス上にボジ型レジストで形成された重畳層を可溶化した。次いで、下記の組成のアルカリ溶液で洗浄し除去し、カラーフィルタを得た。
―アルカリ溶液の組成―
ＫＯＨ（苛性カリ）                    ４重量比
アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ      ２重量比
水                                  ９４重量比
上記により、色剤インクを乾操した後に突出する重畳層は極めて簡単な操作でかつ容易に除去でき、表面がほぼ平面状態のカラーフィルタが得られることがわかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、各セル間でインクの混合がなく、各セル内でインク濃度にムラのない精度の高いカラーフィルタを生産性よく安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット方式によってカラーフィルタを製造する概念図である。
【図２】従来技術によるインクジェット方式によってカラーフィルタを製造するときの色剤インクの挙動を説明する説明図である。
【図３】本発明よるカラーフィルタの製造方法を説明する説明図である。
【図４】本発明よるカラーフィルタの製造方法の他の例を説明する説明図である。
【図５】本発明よるカラーフィルタの製造方法のさらに他の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
Ｂ：青色剤インク層
Ｇ：緑色剤インク層
Ｒ：赤色剤インク層
ＢＩ：青色剤インク
ＧＩ：緑色剤インク
ＲＩ：赤色剤インク
ＢＨ：青色剤インク用インクジェットヘッド
ＧＨ：緑色剤インク用インクジェットヘッド
ＲＨ：赤色剤インク用インクジェットヘッド
ＢＳ：カラーフィルタ基板
ＢＭ：ブラックマトリクス
ＮＲ：重畳する付加層
ＰＲ：ポジ型レジスト層
【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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