(57)【要約】      （修正有）【課題】  ＩＴＯ層表面に急激な膜厚の変化のない、高品質なカラーフィルタを提供する。【解決手段】  基材と、基材上に形成された遮光材料及び樹脂を含有する遮光部と、基材と遮光部を覆うように形成された光触媒及びオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、遮光部の開口部の光触媒含有層上に形成された着色層と、着色層を覆うように形成されたＩＴＯ層とを有するカラーフィルタであって、各画素中での基材表面からＩＴＯ層表面までの高さが最大となる最大膜厚部の膜厚、及び基材表面からＩＴＯ層表面までの高さが最小となる最小膜厚部の膜厚を測定し、各画素中での（最小膜厚部の膜厚／最大膜厚部の膜厚）の算出値の１０画素の平均αが０．３０＜α＜０．９５であり、かつ各画素中での（最大膜厚部の膜厚‐最小膜厚部の膜厚）／（最大膜厚部から最小膜厚部までの距離）の算出値の１０画素の平均βが０．００２＜β＜０．０５である。【選択図】  図１
2005283895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に形成された遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、前記基材および前記遮光部を覆うように形成された光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、前記遮光部の開口部の前記光触媒含有層上に形成された着色層と、前記着色層を覆うように形成されたＩＴＯ層とを有するカラーフィルタであって、
各画素中での前記基材表面から前記ＩＴＯ層表面までの高さが最大となる最大膜厚部の膜厚、および前記基材表面から前記ＩＴＯ層表面までの高さが最小となる最小膜厚部の膜厚を測定し、各画素中での（前記最小膜厚部の膜厚／前記最大膜厚部の膜厚）を算出した際の１０画素の平均αが０．３０＜α＜０．９５であり、かつ各画素中での（前記最大膜厚部の膜厚‐前記最小膜厚部の膜厚）／（前記最大膜厚部から前記最小膜厚部までの距離）を算出した際の１０画素の平均βが０．００２＜β＜０．０５であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
基材と、前記基材上に形成された遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、前記基材および前記遮光部を覆うように形成された光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、前記遮光部の開口部の前記光触媒含有層上に形成された着色層と、前記着色層を覆うように形成されたＩＴＯ層とを有するカラーフィルタであって、
各画素内における前記ＩＴＯ層表面の最大尖度の１０画素の平均が６．０以下であ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、着色層をインクジェット方式で着色することにより得られる、カラー液晶ディスプレイに好適なカラーフィルタ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、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。また、液晶ディスプレイの大型化も求められている。しかしながら、このカラー液晶ディスプレイが高価であることから、コストダウンの要求が高まっており、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンの要求が高い。
【０００３】
ここで、一般的なカラーフィルタにおいては、このカラーフィルタと対向基板とを対向して貼り合わせ、対向基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することにより、液晶表示装置とすることができる。
【０００４】
しかしながら、従来よりカラーフィルタの着色層の形成に用いられている顔料分散法等においては、例えば図４に示すように、遮光部２上に形成された着色層４の端部をフォトリソグラフィー法等により、パターニングして形成するため、急激に盛り上がった状態で形成される。したがって、この着色層や遮光部を覆うように形成されるＩＴＯ層５がこの着色層の盛り上がりに沿って形成されることとなるが、ＩＴＯ層表面に急激な膜厚の変化がある場合等には、カラーフィルタ上に注入された液晶がその影響を受け、配向が乱れる場合があり、液晶表示装置の表示性が低下する場合等があった。
【０００５】
また、基材上に、光触媒と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する材料とを含有する特性変化パターン形成用塗工液を用いて光触媒含有層を形成し、パターン状に露光することにより、特性が変化したパターンを形成し、着色層を形成するカラーフィルタの製造方法等が本発明者等において検討されてきた（特許文献１）。この方法によれば、上記光触媒含有層の特性を利用して、容易にインクジェット法等により着色層を形成することを可能とすることができる。
【０００６】
しかしながらこの場合においても、例えば図５に示すように、着色層４を形成する着色層形成用塗工液の塗布量等が適切でない場合には、遮光部２の端部において、急激な膜厚の変化を有するものとなり、その着色層や遮光部上に形成されたＩＴＯ層５表面に急激な膜厚の変化を有するものとなる場合があり、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、液晶の配向性が乱れる場合があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−０７４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、、ＩＴＯ層表面に急激な膜厚の変化のない、高品質なカラーフィルタの提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基材と、上記基材上に形成された遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、上記基材および上記遮光部を覆うように形成された光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、上記遮光部の開口部の上記光触媒含有層上に形成された着色層と、上記着色層を覆うように形成されたＩＴＯ層とを有するカラーフィルタであって、
各画素中での上記基材表面から上記ＩＴＯ層表面までの高さが最大となる最大膜厚部の膜厚、および上記基材表面から上記ＩＴＯ層表面までの高さが最小となる最小膜厚部の膜厚を測定し、各画素中での（上記最小膜厚部の膜厚／上記最大膜厚部の膜厚）を算出した際の１０画素の平均αが０．３０＜α＜０．９５であり、かつ各画素中での（上記最大膜厚部の膜厚‐上記最小膜厚部の膜厚）／（上記最大膜厚部から上記最小膜厚部までの距離）を算出した際の１０画素の平均βが０．００２＜β＜０．０５であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１０】
本発明によれば、各画素内での最大膜厚部の膜厚と、最小膜厚部の膜厚との比の平均αが上記範囲内であることから、各画素内における膜厚差が少ないものとすることができる。また、各画素中における（上記最大膜厚部の膜厚‐上記最小膜厚部の膜厚）／（上記最大膜厚部から上記最小膜厚部までの距離）の平均値βが上記範囲内であることから、膜厚の変化を緩やかなものとすることができる。したがって、急激な膜厚の変化により、液晶の配向性が乱されること等のない、高品質なカラーフィルタとすることができる。
【００１１】
またさらに、本発明においては、上記光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層が形成されていることから、着色層を形成する際に着色層を形成する領域の光触媒含有層にエネルギーを照射することにより、その領域の液体との接触角が低下したものとすることができる。したがって、この光触媒含有層表面の濡れ性の差を利用して、例えばインクジェット法により容易に膜厚の変化が緩やかな着色層を形成することができ、この着色層上に形成されたＩＴＯ層の膜厚の変化も緩やかなものとすることができる。
【００１２】
また、本発明は、基材と、上記基材上に形成された遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、上記基材および上記遮光部を覆うように形成された光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、上記遮光部の開口部の上記光触媒含有層上に形成された着色層と、上記着色層を覆うように形成されたＩＴＯ層とを有するカラーフィルタであって、
各画素内における上記ＩＴＯ層表面の最大尖度の１０画素の平均が６．０以下であ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、各画素における最大尖度の平均が上記値以下であることにより、急峻な突起等のないものとすることができ、液晶の配向性に影響を及ぼすことのない、高品質なカラーフィルタとすることができる。
【００１４】
また、本発明においても、上記発明と同様に光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層が形成されていることから、着色層を濡れ性の差を利用して容易に形成することができ、さらに形成された着色層の膜厚の変化が緩やかなものとすることができる。したがって、この着色層上に形成されたＩＴＯ層の膜厚の変化を緩やかなものとすることができるのである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、各画素内でＩＴＯ層上の凹凸が少ないものとすることができ、さらに各画素中でのＩＴＯ層の膜厚の変化を緩やかなものとすることができる。したがって、急激な膜厚の変化により、液晶の配向性が乱されること等のない、高品質なカラーフィルタとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、着色層をインクジェット方式で着色することにより得られる、カラー液晶ディスプレイに好適なカラーフィルタに関するものである。
【００１７】
本発明のカラーフィルタは、２つの実施態様がある。いずれの実施態様においても、ＩＴＯ層表面で急激な膜厚の変化等がなく、液晶表示装置に用いられた際に、液晶の配向性を乱すこと等のない、高品質なカラーフィルタである。以下、それぞれの実施態様ごとに詳しく説明する。
【００１８】
Ａ．第１実施態様
まず、本発明のカラーフィルタの第１実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第１実施態様は、基材と、上記基材上に形成された遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、上記基材および上記遮光部を覆うように形成された光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、上記遮光部の開口部の上記光触媒含有層上に形成された着色層と、上記着色層を覆うように形成されたＩＴＯ層とを有するカラーフィルタであって、
各画素中での上記基材表面から上記ＩＴＯ層表面までの高さが最大となる最大膜厚部の膜厚、および上記基材表面から上記ＩＴＯ層表面までの高さが最小となる最小膜厚部の膜厚を測定し、各画素中での（上記最小膜厚部の膜厚／上記最大膜厚部の膜厚）を算出した際の１０画素の平均αが所定の範囲内であり、かつ各画素中（上記最大膜厚部の膜厚‐上記最小膜厚部の膜厚）／（上記最大膜厚部から上記最小膜厚部までの距離）を算出した際の１０画素の平均βが所定の範囲内となるものである。
【００１９】
本実施態様のカラーフィルタは、例えば図１に示すように、基材１と、前記基材１上に形成された遮光部２と、基材１および遮光部２を覆うように形成された光触媒含有層３と、上記遮光部２の開口部に形成された光触媒含有層３上に形成された着色層４と、その着色層上に形成されたＩＴＯ層５とを有するものであって、各画素（図中ｘで示される範囲）における最大膜厚部ａの膜厚ｓと、最小膜厚部ｂの膜厚ｔとを測定し、最大膜厚部ａの膜厚ｓと最小膜厚部ｂの膜厚ｔとの比を算出した際の平均が所定の範囲内であり、かつ各画素における最小膜厚部ｂから最大膜厚部ａにかけての傾きの平均が、所定の範囲内となるものである。
【００２０】
ここで、本実施態様でいう１画素とは、隣接する遮光部によって着色層が区切られた領域をいうこととし、その着色層に被覆されている遮光部も含むものとする。また、最大膜厚部とは、その１画素内で最も膜厚の厚い部分をいうこととし、最小膜厚部とは、その１画素内で最も膜厚の薄い部分をいうこととする。最も膜厚の厚い部分または最も膜厚の薄い部分が例えば平坦である場合等、これらの部分が複数ある場合には、最大膜厚部と最小膜厚部とが最も近い距離となるような部分を選択することとする。
【００２１】
本実施態様によれば、上記最大膜厚部と最小膜厚部との膜厚の差が所定の範囲内であることから、ＩＴＯ層上の段差が小さいものとすることができる。また、上記最小膜厚部から最大膜厚部へかけての傾きの平均を所定の範囲内とすることにより、膜厚の変化を緩やかなものとすることができる。したがって、本実施態様のカラーフィルタが液晶表示装置に用いられた際に、ＩＴＯ層上の段差によって、ＩＴＯ層上に配置された液晶層の配向性が乱されることが少ない、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。
【００２２】
上述したように、一般的なカラーフィルタの着色層の形成に用いられている顔料分散法で着色層を形成した場合や、インクジェット法等により着色層を形成する際の着色層形成用塗工液の盛り量が適正でない場合等には、その上に形成されたＩＴＯ層が急激な膜厚差を有するものとなり、上述したようなＩＴＯ層表面の膜厚が緩やかに変化するものとすることができなかった。
【００２３】
一方、本実施態様においては、上記遮光部上に、光触媒含有層が形成されており、この光触媒含有層には、光触媒およびオルガノポリシロキサンが含有されていることから、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、表面の液体との接触角が低下するものとすることができる。これにより、光触媒含有層の濡れ性の差を利用して、着色層を例えばインクジェット法等で形成することができる。着色層をインクジェット法等で形成した場合、硬化後のパターニング等の工程が必要なく、遮光部に形成された着色層が盛り上がって形成されること等もなく、また盛り量を適正なものとすることにより、膜厚の変化をなだらかなものとすることができるのである。したがって、この着色層上に形成されたＩＴＯ層の膜厚の変化をなだらかなものとすることができるのである。
【００２４】
ここで、上述した各画素中の最大膜厚部の膜厚と最小膜厚部の膜厚の比として具体的には、上記各画素における最大膜厚部の膜厚と最小膜厚部の膜厚の比を算出し、１０画素の平均をとったときの値αが０．３０＜α＜０．９５、中でも０．４０＜α＜０．９０であることが好ましい。上記αの値が０．３０より小さい場合には、液晶表示装置とした際に、その膜厚差によってＩＴＯ層上の液晶の配向性を乱すおそれがあるからである。一方、上記αの値を０．９５より高く形成するためには、例えば図１に示す遮光部２、光触媒含有層３およびＩＴＯ層５が積層された膜厚ｔと、光触媒含有層３、着色層４、およびＩＴＯ層５とが積層された膜厚ｓとの膜厚をほぼ同じにする必要があり、着色層３と遮光部２との間で白抜けが生じる可能性があり、好ましくないからである。ここで、上記１０画素は、任意に選択されるものとする。
【００２５】
また、上述した各画素中における（上記最大膜厚部の膜厚‐上記最小膜厚部の膜厚）／（上記最大膜厚部から上記最小膜厚部までの距離）を算出した際の１０画素の平均βが０．００２＜β＜０．０５、中でも０．００４＜β＜０．０３、特に０．０１＜β＜０．０２であることが好ましい。この値は、最小膜厚部から最大膜厚部にかけての傾きを示したものであり、この値が大きければ大きいほど、傾きが急であるといえる。上記βが０．０５以上となる場合には、傾きが急峻となり、ＩＴＯ層上の液晶の配向性を乱す恐れがあるからである。一方、傾きが０．００２以下である場合には、上記αの場合と同様に、着色層と遮光部との間で白抜けが生じる可能性があるからである。本実施態様においては、この傾きが上記範囲内であることから、比較的膜厚の変化を緩やかなものとすることができ、液晶の配向性に影響を与える可能性を少ないものとすることができるのである。
以下、本実施態様のカラーフィルタを各構成ごとに説明する。
【００２６】
１．着色層
まず、本実施態様のカラーフィルタに用いられる着色層について説明する。本実施態様のカラーフィルタに用いられる着色層は、後述する光触媒含有層上に形成され、遮光部の開口部に形成されるものであるものであれば、特に限定されるものではなく、通常、カラーフィルタの白抜けを防止するために、後述する遮光部の一部を被覆するように形成される。
【００２７】
ここで、後述するＩＴＯ層は、上記着色層上に形成される。したがって、この着色層表面が凹凸を有する場合には、ＩＴＯ層がこの凹凸に沿って形成されてしまうため、カラーフィルタの膜厚を上述したようなものとすることができない。そこで、本実施態様においては、この着色層の膜厚差が小さく、かつ膜厚の変化が緩やかなものとすることが好ましい。
【００２８】
本実施態様においては、このような着色層を形成することが可能な方法であれば、その着色層の形成方法は特に限定されるものではないが、特に後述する光触媒含有層の濡れ性の差を利用して、インクジェット法等の吐出法により適正な盛り量で着色層形成用塗工液を塗布すること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、着色層を形成する着色層形成用塗工液を目的とする光触媒含有層上に塗布し、硬化させることにより、形成することができ、緩やかな膜厚変化を有するものとすることができるからである。
【００２９】
ここで、上記着色層の膜厚が最大となる部分の膜厚は、カラーフィルタの種類や用途等により、適宜選択されるものであるが、通常１．５μｍ〜３μｍ、中でも１．７μｍ〜２．８μｍ、特に１．８μｍ〜２．５μｍの範囲内とされる。
【００３０】
また、上記着色層は、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成される。この着色層における着色パターン形状は、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、着色面積は任意に設定することができる。また、本工程に用いられる着色層形成用塗工液は、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。
【００３１】
２．光触媒含有層
次に、本実施態様に用いられる光触媒含有層について説明する。本実施態様に用いられる光触媒含有層は、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有するものであり、また後述する基材および遮光部を覆うように形成されるものであれば特に限定されるものではない。通常、光触媒含有層中においては、光触媒微粒子がオルガノポリシロキサンにより一部または全部被覆されたものの混合物の状態で形成されており、光触媒微粒子が部分的に表面に露出することとなる。
【００３２】
ここで上記光触媒含有層には、オルガノポリシロキサンが含有されていることから、エネルギー照射された際に、光触媒の作用によって表面の濡れ性を変化させることができ、エネルギー照射された領域を親液性領域、エネルギー照射されていない領域を撥液性領域とすることができる。
【００３３】
本実施態様においては、エネルギー照射されていない部分、すなわち撥液性領域においては、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、エネルギー照射されていない部分が、撥液性が要求される部分であることから、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、例えば上述した着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット方式等により塗布し、硬化させて形成する場合等に、撥液性領域にも着色層形成用塗工液が付着する可能性があることから、高精細に着色層を形成することが困難となるからである。
【００３４】
また、上記光触媒含有層は、エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域においては、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°以下となるような層であることが好ましい。エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域における液体との接触角が高い場合は、例えば着色層を形成する着色層形成用塗工液を、親液性領域においてもはじいてしまう可能性があり、例えばインクジェット法により着色層形成用塗工液を塗布した際等に、着色層形成用塗工液が十分に塗れ広がらず、着色層を形成することが難しくなる可能性があるからである。
【００３５】
またさらに、本実施態様においては、上記親液性領域と撥液性領域との表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角の差が１０°以上、中でも２０°〜６０°の範囲内であることが好ましい。上記親液性領域と撥液性領域との濡れ性の差が小さい場合には、上述した着色層の形状となるような盛り量で着色層形成用塗工液を塗布した際に、親液性領域のみに着色層形成用塗工液を留めることができず、着色層を目的とする形状に形成することが困難となるからである。
【００３６】
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。
【００３７】
本実施態様に用いられる光触媒含有層は、この光触媒含有層中にフッ素が含有され、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていてもよく、またエネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を含むように形成されていてもよい。
【００３８】
以下、このような光触媒含有層を構成する、光触媒、オルガノポリシロキサン、およびその他の成分について説明する。
【００３９】
ａ．光触媒
まず、本実施態様に用いられる光触媒について説明する。本実施態様に用いられる光触媒としては、光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、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。
【００４０】
このような光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成したラジカルが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。本実施態様においては、このラジカルまたは活性酸素種が光触媒含有層内のオルガノポリシロキサンに作用を及ぼし、その表面の濡れ性を変化させるものであると考えられる。
【００４１】
本実施態様においては、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実施態様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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施態様に用いられる光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。
【００４５】
ｂ．オルガノポリシロキサン
次に、本実施態様に用いられるオルガノポリシロキサンについて説明する。本実施態様に用いられるオルガノポリシロキサンは、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濡れ性を変化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）撥水牲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。
【００４６】
上記の（１）の場合、一般式：
ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＸで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、Ｙで示される有機基全体の炭素数は１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。
【００４７】
これにより、上記光触媒含有層を形成した際に、オルガノポリシロキサンを構成するＹにより表面を撥液性とすることができ、またエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、そのＹが分解等されることによって、親液性とすることが可能となるからである。
【００４８】
また、特に上記オルガノポリシロキサンを構成するＹがフルオロアルキル基であるオルガノポリシロキサンを用いた場合には、エネルギー照射前の光触媒含有層を、特に撥液性の高いものとすることができることから、高い撥液性が要求される場合等には、これらのフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。このようなオルガノポリシロキサンとして、具体的には、下記のフルオロアルキルシランの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ  ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ  ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）Ｃ２Ｈ４ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３  。
【００４９】
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。
【００５０】
【化１】
2005283895.tif 000003
【００５１】
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ１、Ｒ２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。
【００５２】
上記オルガノポリシロキサンは、光触媒含有層中に、５重量％〜９０重量％、中でも３０重量％〜６０重量％程度含有されることが好ましい。
【００５３】
ｃ．その他の物質
また、本実施態様に用いられる光触媒含有層中には、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。またさらに、バインダとして、主骨格が上記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、有機置換基を有しない、もしくは有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合したものを含有させてもよい。
【００５４】
またさらに、上記オルガノポリシロキサンの濡れ性を変化させる機能を補助するため等に、エネルギー照射に伴い、分解される分解物質を含有させてもよい。このような分解物質としては、光触媒の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。具体的には、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。
【００５５】
また、界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。
【００５６】
ｄ．フッ素の含有
また、本実施態様においては、光触媒含有層がフッ素を含有し、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていることが好ましい。これにより、エネルギーをパターン照射することにより、後述するように容易にフッ素の含有量の少ない部分からなるパターンを形成することができる。ここで、フッ素は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、このためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部分に比較して親液性領域となっていることを意味する。よって、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分からなるパターンを形成することは、撥液性域内に親液性領域のパターンを形成することとなる。
【００５７】
したがって、このような光触媒含有層を用いた場合は、エネルギーをパターン照射することにより、撥液性領域内に親液性領域のパターンを容易に形成することができるので、例えばインクジェット法等により、上述したような形状を有する着色層を形成することが可能となるからである。
【００５８】
上述したような、フッ素を含む光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域におけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００とした場合に１０以下、好ましくは５以下、特に好ましくは１以下である。
【００５９】
このような範囲内とすることにより、エネルギー照射部分と未照射部分との親液性に大きな違いを生じさせることができる。したがって、このような光触媒含有層に、例えば着色層形成用塗工液を付着させることにより、フッ素含有量が低下した親液性領域のみに正確に着色層を形成することが可能となり、精度の良いカラーフィルタを得ることができるからである。なお、この低下率は重量を基準としたものである。
【００６０】
このような光触媒含有層中のフッ素含有量の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いることが可能であり、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy,  ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。）、蛍光Ｘ線分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測定できる方法であれば特に限定されるものではない。
【００６１】
また、本実施態様においては、光触媒として上述したように二酸化チタンが好適に用いられるが、このように二酸化チタンを用いた場合の、光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、Ｘ線光電子分光法で分析して定量化すると、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合に、フッ素（Ｆ）元素が５００以上、このましくは８００以上、特に好ましくは１２００以上となる比率でフッ素（Ｆ）元素が光触媒含有層表面に含まれていることが好ましい。
【００６２】
フッ素（Ｆ）が光触媒含有層にこの程度含まれることにより、光触媒含有層上における臨界表面張力を十分低くすることが可能となることから表面における撥液性を確保でき、これによりエネルギーをパターン照射してフッ素含有量を減少させたパターン部分における表面の親液性領域との濡れ性の差異を大きくすることができ、最終的に得られるカラーフィルタの精度を向上させることができるからである。
【００６３】
さらに、このようなカラーフィルタにおいては、エネルギーをパターン照射して形成される親液領域におけるフッ素含有量が、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合にフッ素（Ｆ）元素が５０以下、好ましくは２０以下、特に好ましくは１０以下となる比率で含まれていることが好ましい。
【００６４】
光触媒含有層中のフッ素の含有率をこの程度低減することができれば、カラーフィルタを形成するためには十分な親液性を得ることができ、上記エネルギーが未照射である部分の撥液性との濡れ性の差異により、カラーフィルタを精度良く形成することが可能となり、利用価値の高いカラーフィルタを得ることができる。
【００６５】
ｅ．光触媒含有層の形成方法
上述したような光触媒含有層の形成方法としては、上記光触媒とオルガノポリシロキサン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、この塗布液を基材上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。この際、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内とされることが好ましい。上記範囲より薄い場合には、光触媒含有層の表面の濡れ性変化等の機能が低くなることから好ましくなく、また上記範囲より厚い場合には、後述する遮光部と上記着色層との間の距離が遠くなるため、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合、バックライトの光漏れ等が生じる可能性があるからである。
【００６６】
ｆ．光触媒含有層上に濡れ性変化パターンを形成する方法
次に、上記光触媒含有層にエネルギーを照射して、後述する着色層を形成するパターン状に、濡れ性の変化した濡れ性変化パターンを形成する方法について説明する。本実施態様においては、上述したように光触媒含有層中のオルガノポリシロキサンがエネルギー照射に伴う光触媒の作用によって濡れ性が変化する。したがって、例えば図２に示すように、上記光触媒含有層３にフォトマスク６等を用いてエネルギー７を照射することによって（図２（ａ））、光触媒含有層３上に濡れ性の変化した濡れ性変化パターン８が形成されるのである（図２（ｂ））。光触媒含有層上に濡れ性変化パターンが形成されていることにより、後述する着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット法等によって塗布した際、エネルギーが照射されていない領域にはインクが付着せず、濡れ性が変化した濡れ性変化パターン８上にのみ、高精細に着色層形成用塗工液を付着させることができる。また、上述したような形状の着色層を形成することができるのである。
【００６７】
ここで、上記光触媒含有層に照射されるエネルギーとしては、上記光触媒含有層の濡れ性を変化させることが可能なエネルギーを照射する方法であれば、その方法は特に限定されるものではない。本実施態様でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒含有層表面の濡れ性を変化させることが可能な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。
【００６８】
通常このようなエネルギー照射に用いる光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有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。
【００６９】
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。
【００７０】
なお、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒含有層中の光触媒の作用により光触媒含有層表面の濡れ性の変化が行われるのに必要な照射量とする。
【００７１】
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、より感度を上昇させることが可能となり、効率的な濡れ性の変化を行う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。
【００７２】
本実施態様におけるエネルギー照射方向は、後述する基材が透明である場合は、基材側および光触媒含有層側のいずれの方向からフォトマスクを介したパターンエネルギー照射もしくはレーザの描画照射を行っても良い。なお、本実施態様においては、基材上に後述する遮光部が形成されていることから、基材側からエネルギーを全面に照射した場合には、遮光部が形成された領域上の光触媒含有層の濡れ性が変化せず、遮光部の開口部のみの濡れ性を変化させることができる。したがって、フォトマスク等の位置合わせ等の工程が必要なく、効率よく上記濡れ性変化パターンを形成することができる、という利点も有する。一方、基材が不透明な場合は、光触媒含有層側からエネルギー照射を行なう必要がある。
【００７３】
３．遮光部
次に、本実施態様に用いられる遮光部について説明する。本実施態様に用いられる遮光部は、後述する基材上に形成され、遮光材料および樹脂を含有するものであり、カラーフィルタとした際に、照射されるエネルギーを遮蔽するものであれば、特に限定されるものではない。このような遮光部の形成方法は、必要とするエネルギーに対する遮蔽性等に応じて適宜選択されて用いられる。
【００７４】
このような遮光部の厚みとしては、通常、１．０μｍ〜１．５μｍ、中でも１．１μｍ〜１．４μｍの範囲内で設定することが好ましい。本実施態様においては、上述したように、基材表面からＩＴＯ層表面までの膜厚差が少なく、また膜厚の変化が緩やかなものであることが好ましい。したがって、遮光部の膜厚を上記範囲内とし、上述したような着色層を形成することにより、その遮光部や着色層上に形成されたＩＴＯ層表面での膜厚の変化を少ないものとすることができるからである。
【００７５】
本実施態様において、このような遮光部を形成する方法としては、例えば、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をパターン状に形成する方法等が挙げられる。用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用いることができる。このような樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用いることができる。
【００７６】
またさらに本実施態様においては、遮光部が熱転写法により形成されたものとすることもできる。遮光部を形成する熱転写法とは、通常、透明なフィルム基材の片面に光熱変換層と遮光部転写層を設けた熱転写シートを基材上に配置し、遮光部を形成する領域にエネルギーを照射することによって、遮光部転写層が基材上に転写されて遮光部が形成されることとなるものである。
【００７７】
熱転写法により転写される遮光部は、通常、遮光材料と結着剤により構成されるものであり、遮光性材料としては、カーボンブラック、チタンブラック等の無機粒子等を用いることができる。このような遮光性材料の粒子径としては、０．０１μｍ〜１．０μｍ、中でも０．０３μｍ〜０．３μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７８】
また、結着剤としては、熱可塑性と熱硬化性とを有する樹脂組成とすることが好ましく、熱硬化性官能基を有し、かつ軟化点が５０℃〜１５０℃の範囲内、中でも６０℃〜１２０℃の範囲内である樹脂材料および硬化剤等により構成されることが好ましい。このような材料として具体的には、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物またはエポキシ樹脂とその潜在性硬化剤との組み合わせ等が挙げられる。またエポキシ樹脂の潜在性硬化剤としては、ある一定の温度まではエポキシ基との反応性を有さないが、加熱により活性化温度に達するとエポキシ基との反応性を有する分子構造に変化する硬化剤を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂との反応性を有する酸性または塩基性化合物の中性塩や錯体、ブロック化合物、高融点体、マイクロカプセル封入物が挙げられる。また、上記遮光部中に、上記の材料の他に、離型剤、接着補助剤、酸化防止剤、分散剤等を含有させることもできる。
【００７９】
また、本実施態様においては、上記光触媒含有層と遮光部との間にプライマー層を形成してもよい。このプライマー層の作用・機能は必ずしも明確なものではないが、プライマー層を形成することにより、光触媒含有層の上記濡れ性変化を阻害する要因となる遮光部および遮光部間に存在する開口部からの不純物、特に、遮光部をパターニングする際に生じる残渣や、不純物の拡散を防止する機能を示すものと考えられる。したがって、プライマー層を形成することにより、高感度で光触媒含有層の濡れ性を変化させることができ、その結果、高解像度のパターンを得ることが可能となるのである。
【００８０】
なお、本実施態様においてプライマー層は、遮光部のみならず遮光部間に形成された開口部に存在する不純物が光触媒の作用に影響することを防止するものであるので、プライマー層は開口部を含めた遮光部全面にわたって形成されていることが好ましい。
【００８１】
本実施態様におけるプライマー層は、上記遮光部と上記光触媒含有層とが接触しないようにプライマー層が形成された構造であれば特に限定されるものではない。
【００８２】
このプライマー層を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、光触媒の作用により分解されにくい無機材料が好ましい。具体的には無定形シリカを挙げることができる。このような無定形シリカを用いる場合には、この無定形シリカの前駆体は、一般式ＳｉＸ４で示され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物であり、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。
【００８３】
また、プライマー層の膜厚は、０．００１μｍから１μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．００１μｍから０．１μｍの範囲内であることが好ましい。
【００８４】
４．ＩＴＯ層
次に、本実施態様に用いられるＩＴＯ層について説明する。本実施態様に用いられるＩＴＯ層は、上記着色層上に形成されるものであり、隣接する着色層間では、上記光触媒含有層と接着して形成されるものである。
【００８５】
本実施態様において用いられるＩＴＯ層は、一般的なカラーフィルタに用いられるＩＴＯ層と同様とすることができる。このようなＩＴＯ層の形成方法としては、例えばインライン低温スパッタ法や、インライン高温スパッタ法、バッチ式低温スパッタ法、バッチ式高温スパッタ法、真空蒸着法、およびプラズマＣＶＤ法等が挙げられ、特にカラーフィルタに対するダメージを少なくするため、低温スパッタ法が好ましく用いられる。また、高い製膜速度が求められる場合には、高温スパッタ法が好ましく用いられる。
【００８６】
また、本実施態様に用いられるＩＴＯ層の膜厚は、５００Å〜３０００Å程度、中でも１０００Å〜２５００Å程度とされることが好ましい。ＩＴＯ層の膜厚を上記範囲内とすることにより、基材表面からＩＴＯ層表面までの膜厚を、上述したようなものとすることができるからである。また、上記範囲より薄い場合には、ＩＴＯ膜の抵抗値が高くなりすぎるため、電極としての性能を発現することが困難となる場合があるため好ましくなく、また上記範囲より厚い場合には、ＩＴＯ層の歪み応力が強くなるため、細かい割れが発生する場合等があるからである。
【００８７】
ここで、一般的なカラーフィルタにおいては、上記ＩＴＯ層の膜厚は１６００Å〜１７００Å程度とされ、抵抗値は約２０Ω／□、透過率が９５％以上／４００ｎｍとされる。一方、本実施態様のカラーフィルタにおいては、上記光触媒含有層に無機成分である光触媒微粒子が含有されており、上記ＩＴＯ層と部分的に接触していることから、通常のカラーフィルタのＩＴＯ層より膜厚を厚くし、ＩＴＯ層に歪み応力がかかった場合であっても、ＩＴＯ層の密着性を良好なものとすることができる。したがって、例えば２０００〜２５００Å程度の膜厚を有するＩＴＯ層とすることもできる。ＩＴＯ層の膜厚をこのような範囲とした場合、通常のカラーフィルタのＩＴＯ層の抵抗値が約２０Ω／□であるのに対して、１０Ω／□〜１Ω／□抵抗値を下げることができる。なおこの際、ＩＴＯ層の膜厚が厚くなることによって、透過率が低下することとなるが、この範囲内の膜厚における透過率の低下であれば、カラーフィルタとして問題を生じないものであるといえる。
【００８８】
ここで、上記ようなＩＴＯ層の抵抗値を下げたカラーフィルタは、例えば４０インチ以上の大型の液晶ディスプレイ装置に用いられることが効果的である。これは、ＩＴＯ層の抵抗値が低いことによって、画像領域におけるＩＴＯ層のシート抵抗が低減されるため、電気駆動回路の駆動速度が向上し、より高速電気駆動対応が可能となる。したがって、高速液晶駆動に対応することができ、画像領域面内の電気的応答性がより均一になり、画像の面内均一性が向上するからである。
【００８９】
５．基材
次に、本実施態様に用いられる基材について説明する。本実施態様に用いられる基材としては、上記遮光部および光触媒含有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従来よりカラーフィルタに用いられているもの等を用いることができる。具体的には石英ガラス、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ト材、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等を挙げることができる。この中で特にコーニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適している。本実施態様において、基材は通常透明なものを用いるが、反射性の基板や白色に着色した基板でも用いることは可能である。また、基材は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものを用いてもよい。
【００９０】
６．カラーフィルタ
本実施態様のカラーフィルタは、上記基材と、その基材上に形成された遮光部と、その基材および遮光部を覆うように形成された光触媒含有層と、その光触媒含有層上に形成された着色層と、その着色層上に形成されたＩＴＯ層とを有し、各画素において、基材表面からＩＴＯ層表面までの膜厚が上述したようなものとされているものであれば特に限定されるものではない。他に保護層等が形成されているものであってもよい。
【００９１】
Ｂ．第２実施態様
次に、本発明のカラーフィルタの第２実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第２実施態様は、基材と、上記基材上に形成された遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、上記基材および上記遮光部を覆うように形成された光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、上記遮光部の開口部の上記光触媒含有層上に形成された着色層と、上記着色層を覆うように形成されたＩＴＯ層とを有するカラーフィルタであって、
各画素内における上記ＩＴＯ層表面の最大尖度の１０画素の平均が所定の値以下であることを特徴とするものである。
【００９２】
本実施態様のカラーフィルタにおいては、上記ＩＴＯ層の表面の最大尖度の平均値が所定の値以下であることから、ＩＴＯ層表面に急激な膜厚の変化等が少ないものとすることができ、ＩＴＯ層上に形成された液晶の配向性等に影響を与えることがないものとすることができる。
【００９３】
ここで、尖度とは、表面に存在する突起の急峻の程度を示すパラメータであり、数値が低い程、突起形状はなだらかなものとなる。本実施態様においては、各画素における上記ＩＴＯ層表面の最大尖度を測定した場合の、１０画素の平均が６．０以下、中でも５．０以下、特に４．０以下であることが好ましい。この尖度は、デジタルインストルメント社製のディメンジョン３０００シリーズ、測定ソフトｖｅｒ．４．３１リリース３１により測定することができる。また、上記１０画素は任意に選択されるものとする。
【００９４】
ここで本実施態様において、上記最大尖度を有するようなカラーフィルタの形成は、上述した第１実施態様で説明した光触媒含有層や着色層、遮光部、ＩＴＯ層、基材等を用いることにより実現することができるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００９５】
Ｃ．カラーフィルタの製造方法
次に、上述した２つの実施態様におけるカラーフィルタの製造方法について説明する。上述したいずれのカラーフィルタにおいても、
基材上に、膜厚が所定の範囲内となるように、遮光材料および樹脂を含有する遮光部を形成する遮光部形成工程と、
上記基材および上記遮光部を覆うように光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層を形成する光触媒含有層形成工程と、
上記光触媒含有層に、所定の方向からエネルギーを照射することにより、上記光触媒含有層表面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と、
上記濡れ性変化パターン上に、インクジェット法により上記光触媒含有層の所定の面積に対して、所定の範囲内の盛り量で着色層形成用塗工液を塗布する着色層形成用塗工液塗布工程と
上記着色層上にＩＴＯ層を形成するＩＴＯ層形成工程と
を有する製造方法により、形成することができる。
【００９６】
上述したカラーフィルタの製造方法は、例えば図３に示すように、基材１上に所定の膜厚を有する遮光部２を形成する遮光部形成工程（図３（ａ））を行い、その遮光部２および基材１を覆うように光触媒含有層３を形成する光触媒含有層形成工程（図３（ｂ））を行う。
【００９７】
次に、この光触媒含有層３に、所定の方向から例えばフォトマスク６を用いてエネルギー７を照射することにより（図３（ｃ））、光触媒含有層３の表面の濡れ性が変化した濡れ性変化パターン８を形成する濡れ性変化パターン形成工程（図３（ｄ））を行う。続いて、この濡れ性変化パターン８に、インクジェット装置１０等によって着色層形成用塗工液１１を塗布する着色層形成用塗工液塗布工程（図３（ｅ））を行い、着色層４を形成する（図３（ｆ））。さらに、この着色層４上にＩＴＯ層５を形成するＩＴＯ層形成工程を行い（図３（ｇ））、カラーフィルタを製造することができる。
【００９８】
本発明においては、上記光触媒含有層にエネルギーを照射して、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によって、上記着色層形成用塗工液塗布工程においてインクジェット法により、所定の盛り量で着色層形成用塗工液を塗布することができる。これにより、着色層上や遮光部上で急激な膜厚の変化をないものとすることができ、その着色層上に形成されたＩＴＯ層に急激な膜厚の変化のないものとすることができ、液晶の配向性が乱されることのない、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。
以下、それぞれの工程ごとに詳しく説明する。
【００９９】
１．遮光部形成工程
まず、本発明における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、基材上に所定の膜厚で遮光材料および樹脂を含有する遮光部を形成する工程である。
【０１００】
本発明において形成される遮光部の膜厚としては、通常１．０μｍ〜１．５μｍ、中でも１．１μｍ〜１．４μｍの範囲内とされることが好ましい。これにより、後述する着色層形成用塗工液塗布工程において、所定の盛り量で着色層形成用塗工液が塗布された場合に、着色層上または遮光部上で、急激な膜厚の変化のないものとすることができるからである。
【０１０１】
ここで、本工程における遮光部の形成方法は、上述したような遮光部が形成可能な方法であれば特に限定されるものではなく、例えば樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層を、フォトリソ法や印刷法等によりパターン状に形成する方法や、熱転写法等により行うことができる。このような遮光部に用いられる材料等としては、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の遮光部の項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。
【０１０２】
２．光触媒含有層形成工程
次に、本発明における光触媒含有層形成工程について説明する。本発明の光触媒含有層形成工程は、上記基材および上記遮光部を覆うように光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層を形成する工程であれば、特に限定されるものではない。本工程は、「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した光触媒とオルガノポリシロキサン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、この塗布液を基材上に塗布することにより形成することができる。上記塗布液の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。また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。この際、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内とされることが好ましい。
【０１０３】
３．エネルギー照射工程
次に、本発明におけるエネルギー照射工程について説明する。本発明におけるエネルギー照射工程は、上記光触媒含有層形成工程で形成された光触媒含有層に所定の方向からエネルギーを照射することにより、光触媒含有層表面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工程である。本工程により、着色層を形成するパターン状に光触媒含有層の濡れ性が変化した濡れ性変化パターンを形成することによって、後述する着色層形成用塗工液塗布工程において、この濡れ性変化パターンに沿って着色層を形成することができ、高精細なパターン状に着色層を形成することができるのである。また本発明においては、この濡れ性変化パターンに沿って着色層形成用塗工液が塗布されることから、塗布された着色層形成用塗工液は、濡れ性変化パターン以外には濡れ広がらず、後述する着色層形成工程において、所定の盛り量で着色層形成用塗工液を塗布することができる。これにより、目的とする形状に着色層を形成することができ、上記遮光部の端部で白抜けや色ムラ等の生じない、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。
【０１０４】
ここで、本発明においては、エネルギー照射により、濡れ性が変化した濡れ性変化パターンの液体との接触角と、エネルギーが未照射であり、濡れ性が未変化の領域との表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角の差が１０°以上、中でも２０°〜６０°の範囲内であることが好ましい。これにより、後述する着色層形成用塗工液塗布工程において、所定の盛り量で着色層形成用塗工液を塗布することができ、目的とする形状の着色層を形成することができるからである。
【０１０５】
なお、本工程におけるエネルギーの照射方法は、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の光触媒含有層の項で説明した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。
【０１０６】
４．着色層形成工程
次に、本発明における着色層形成工程について説明する。本発明における着色層形成工程は、上記濡れ性変化パターン形成工程により形成された上記濡れ性変化パターン上に、光触媒含有層の所定の面積に対して、所定の盛り量でインクジェット法により着色層形成用塗工液を塗布する工程である。本発明においては、上記濡れ性変化パターン形成工程において、上記濡れ性変化パターンが形成されていることから、所定の盛り量で上記濡れ性変化パターン上に着色層形成用塗工液を塗布することができ、遮光部上または着色層上で急激な膜厚の変化の少ないものとすることができる。
【０１０７】
ここで、着色層形成用塗工液の盛り量として具体的には、光触媒含有層１μｍ２当たりに、１０ｆｌ（フェムトリットル）〜１００ｆｌ、中でも２０ｆｌ〜５０ｆｌの範囲内で塗布されることが好ましい。これにより、形成される着色層の膜厚を通常１．５μｍ〜３μｍ、中でも１．７μｍ〜２．８μｍ程度とすることができ、また着色層上で急激な膜厚の変化の少ないものとすることができるからである。
【０１０８】
なお、本工程に用いられる着色層形成用塗工液としては、一般的なカラーフィルタの着色層を形成する際に用いられる着色層形成用塗工液を用いることができるが、特に着色層形成用塗工液の固形分濃度が１５重量％〜３０重量％、好ましくは２０重量％程度であり、その固形分中に顔料がＰ（ピグメント）／Ｖ（バインダ）比（重量％での比）で、０．２〜０．４、中でも０．３程度含有されるものが用いられることが好ましい。これにより、上記盛り量で上記膜厚とすることができ、また発色の良好な着色層とすることができるからである。
【０１０９】
なお、本工程において、着色層形成用塗工液の塗布の際に用いられるインクジェット装置としては、特に限定されるものではなく、例えば帯電したインク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インクを噴射する方法、インク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。
【０１１０】
５．ＩＴＯ層形成工程
次に、ＩＴＯ層形成工程について説明する。本発明におけるＩＴＯ層形成工程は、一般的なカラーフィルタに用いられるＩＴＯ層と同様とすることができる。このようなＩＴＯ層の形成方法としては、例えばインライン低温スパッタ法や、インライン高温スパッタ法、バッチ式低温スパッタ法、バッチ式高温スパッタ法、真空蒸着法、およびプラズマＣＶＤ法等が挙げられ、特にカラーフィルタに対するダメージを少なくするため、低温スパッタ法が好ましく用いられる。また、高い製膜速度が求められる場合には、高温スパッタ法が好ましく用いられる。
【０１１１】
また、本発明に用いられるＩＴＯ層の膜厚は、５００Å〜３０００Å程度、中でも１０００Å〜２５００Å程度とされることが好ましい。
【０１１２】
ここで、本工程において形成されるＩＴＯ層は、上述した「Ａ．カラーフィルタ」のＩＴＯ層の項で説明した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。
【０１１３】
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】
【０１１４】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【０１１５】
［実施例１］
１．遮光層の形成
先ず、厚さ１．１ｍｍのソーダガラス基板上に、下記の組成からなる、遮光材料を塗布した後、１００℃で１５分間プリベークして遮光材料を乾燥させて成膜した。この際、遮光材料は、スピンコート法により塗布した。スピンコートの条件は、１５００ｒｐｍ／ｍｉｎとした。
・カーボンブラック（黒色顔料）                                        ２８．５％
・部分環化ポリイソプレン（ネガ型フォトポリマー）                      １５．０％
・芳香族ビスアジド（感光剤）                                            １．５％
・その他添加剤                                                        ０．３％
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶剤）            ５４．７％
次に、上記のようにして形成した遮光材料の薄膜に、フォトマスクを介して紫外線を照射して、３００ｍＪ／ｃｍ2の露光量で露光した後、現像、リンスして遮光層を形成した。現像には、現像液として、０．１％、ＮａＣＯ3水溶液を用いた。その後、上記で得られた遮光層を乾燥した後、２００℃で１０分間ポストベークして膜厚１．２μｍ線幅３０μｍ、間隔１００μｍの遮光層が得られた。
【０１１６】
２．光触媒含有層の形成
イソプロピルアルコール３０ｇとフルオロアルキルシランが主成分であるＭＦ−１６０Ｅ（トーケムプロダクツ（株）製）０．４ｇとトリメトキシメチルシラン（東芝シリコーン（株）製、ＴＳＬ８１１３）３ｇと、光触媒である酸化チタン水分散体であるＳＴ−Ｋ０１（石原産業（株）製）２０ｇとを混合し、１００℃で２０分間撹拌した。これをイソプロピルアルコールにより３倍に希釈し光触媒含有層用組成物とした。
上記組成物を上記遮光層が形成されたソーダガラス製の透明基板上にスピンコーターにより塗布し、１５０℃で１０分間の乾燥処理を行うことにより、透明な光触媒含有層（厚み０．２μｍ）を形成した。
【０１１７】
３．露光による親インク性領域の形成の確認
この光触媒含有層にマスクを介して水銀灯（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ2の照度で５０秒間パターン露光を行い露光部を形成し、非露光部及び露光部との液体との接触角を測定した。非露光部においては、表面張力３０ｍＮ／ｍの液体（純正化学株式会社製、エチレングリコールモノエチルエーテル）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）した結果、３０度であった。また露光部では、表面張力５０ｍＮ／ｍの液体（純正化学株式会社製、ぬれ指数標準液Ｎｏ．５０）との接触角を同様にして測定した結果、７度であった。このように、露光部が非露光部に対して親インク性領域となり、露光部と非露光部との濡れ性の相違によるパターン形成が可能なことが確認された。
【０１１８】
４．画素部の形成
次に、遮光部が形成された光触媒含有層上にフォトマスクを用いて、線幅１１０μｍ、間隔２０μｍ（線幅１１０μｍの内、両サイド５μｍは遮光層上）の露光（３と同一露光条件）を行い、画素部用露光部を親インキ性とした。次に、ＲＧＢ用各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、アクリル酸／ベンシルアクリレート共重合体７０重量部、２官能エポキシ含有モノマー５重量部を含むＲＧＢ各色の熱硬化型ポリエポキシアクリレートインクを、親インク性とした画素部用露光部に付着させ着色し、１５０℃、３０分加熱処理を行い硬化させた。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、顔料としては、赤色インクについてはC. I. Pigment Red 177、緑色インクについてはC. I. Pigment Green 36、青色インクについてはC. I. Pigment Blue 15+ C. I. Pigment Violet 23をそれぞれ用いた。盛り量は１μｍ２当たりに３５ｆｌで滴下した。これにより、線幅１００μｍ、遮光部３０μｍのＲＧＢストライプカラーフィルターが得られた。着色部Ｒ、Ｇ、Ｂ各色について、その中心部の膜厚と遮光部との境界部を膜厚計（デクタック）で計ったところ、それぞれ中心部の膜厚は２．３μｍ、２．４μｍ、２．３μｍ、遮光部との境界部との膜厚は２．１μｍ、２．２μｍ、２．１μｍであった。
【０１１９】
５．ＩＴＯ膜の形成
得られたカラーフィルターの表面を下向きにセットして、スパッタリング控え室にセットし、予め中真空（１×１０−４Ｔｏｒｒ）に排気した後、圧力を１×１０‐6Ｔｏｒｒに排気したスパッタリング室に搬送し、基板を２１０℃に加熱した。その後、スパッタリング室に１．５ｖｏｌ％Ｏ2を含むＡｒガスを導入し、放電ガス圧力１．８×１０‐4Ｔｏｒｒに制御し、サイズ：１５０×４５７ｍｍ、抵抗率：１．９×１０‐4Ω・ｃｍでＳｎＯ2１０ｗｔ％を含むＩＴＯターゲットを用い、ターゲット表面磁場９００Ｇとしてターゲット電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、放電インピーダンス１０Ωでスパッタリングを行い、膜厚１７０ｎｍ、抵抗値２０Ω／□のＩＴＯ膜を形成した。
得られたＩＴＯ膜はカラーフィルターの表面がなだらかであったため、均一に形成が可能であり尖度は大きい所でも１．０であった。
また、上記各画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）における基材表面からＩＴＯ層表面までの最大膜厚部の膜厚は２．４７μｍ、２．５７μｍ、２．４７μｍであり、最小膜厚部の膜厚は、それぞれ２．２７μｍ、２．３７μｍ、２．２７μｍであった。したがって、αの値は０．９１９〜０．９２２の範囲であった。また、それぞれ着色部の最大膜厚部から最小膜厚部までの距離は４０μｍであったので、βの値は０．００５であった。
【０１２０】
［実施例２］
実施例１の着色インキの盛り量を３５ｆｌから５０ｆｌに増大させ、同様の工程でカラーフィルター、並びにＩＴＯ膜を作製した。
この場合、着色部Ｒ、Ｇ、Ｂの膜厚の中心部の膜厚は２．８μｍ、２．９μｍ、２．８μｍであり、遮光部との境界に置ける膜厚は２．４μｍ、２．５μｍ、２．４μｍとなった。実施例１と同様にＩＴＯを成膜した結果、得られたＩＴＯ膜はカラーフィルターの表面がなだらかであったため、均一に形成が可能であり尖度は大きい所でも２．０であった。  また、上記各画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）における基材表面からＩＴＯ層表面までの最大膜厚部の膜厚は２．９７μｍ、３．０７μｍ、２．９７μｍであり、最小膜厚部の膜厚は、それぞれ２．５７μｍ、２．６７μｍ、２．５７μｍであった。したがって、αの値は０．８６５〜０．８７０の範囲であった。また、それぞれ着色部の最大膜厚部から最小膜厚部までの距離は４０μｍであったので、βの値は０．０１であった。
【０１２１】
［比較例１］
遮光層として、スパッターにより形成した金属クロムを透明基板上に形成し、膜厚０．１μｍ線幅３０μｍ、間隔１００μｍを用いた以外は同様のカラーフィルターを形成した。この場合、着色部の中心部の膜厚は２．３μｍと変化が無かったが、遮光部との境界部の膜厚が全て０．３μｍとなった。
同様にＩＴＯを成膜した結果、得られたＩＴＯ膜はカラーフィルターの表面が凹凸が多く、均一に膜厚形成が困難となり、着色部の境界部で亀裂が生じた。尖度は亀裂部で７．０であった。また、上記各画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）における基材表面からＩＴＯ層表面までの最大膜厚部の膜厚は２．４７μｍ、２．４７μｍ、２．４７μｍであり、最小膜厚部の膜厚は、それぞれ０．４７μｍ、０．４７μｍ、０．４７μｍであった。したがって、αの値はそれぞれ０．１９であった。また、それぞれ着色部の最大膜厚部から最小膜厚部までの距離は３０μｍであったので、βの値は０．０７であった。
［比較例２］
実施例１の着色インキの盛り量を１μｍ2当たりに３５ｆｌから１０ｆｌにした以外は、実施例１と同様にカラーフィルターを作製した。
その結果、着色部は遮光層より膜厚が低くなり、図５に示すような着色部の形状になった。また実施例１と同様にＩＴＯを成膜した結果、境界部でＩＴＯの断線が発生し、尖度も断線部で８．０を示した。またαの値は０．８３となったが、着色部と遮光部の境界２μｍで急激な膜厚の変化が起こり、βは０．１となり急峻な傾きを持った。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示す説明図である。
【図２】本発明に用いられる光触媒含有層の濡れ性を変化させる工程を示した説明図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す説明図である。
【図４】従来のカラーフィルタを示したを示した概略断面図である。
【図５】従来のカラーフィルタを示したを示した概略断面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１…基材
２…遮光部
３…光触媒含有層
４…着色層
５…ＩＴＯ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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