(57)【要約】【課題】  プラズマ処理工程中のブラックマトリクス膜の剥がれが少なく、プラズマ処理工程でブラックマトリクス膜上に十分な撥インク性が得られるカラーフィルタおよびその製造方法を提供する。【解決手段】透明基板１６上にブラックマトリクス１をパターン状に形成した後、ブラックマトリクス１のパターンを含む透明基板１６にプラズマ処理を施し、さらにブラックマトリクス１のパターンの間にインクジェット方式を用いてインク２、３、４を塗膜する。ブラックマトリクス１の黒色顔料には、プラズマ処理持異常放電を発生させないチタンブラックが用いられる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に黒色遮蔽層をパターン状に形成した後、該黒色遮蔽層のパターンを含む透明基板にプラズマ処理が施され、該黒色遮蔽層のパターンの間にインクジェット方式を用いてインクが塗膜されてなるカラーフィルタにおいて、該黒色遮蔽層がチタンブラックを含むことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
該プラズマ処理には、フッ素原子が含まれる化合物のガスが用いられることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
透明基板上に黒色遮蔽層をパターン状に形成する工程、該黒色遮蔽層のパターンを含む透明基板にプラズマ処理を施す工程、該黒色遮蔽層のパターンの間にインクジェット方式を用いてインクを塗膜する工程からなるカラーフィルタの製造方法において、該黒色遮蔽層にはチタンブラックが含まれることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
該プラズマ処理を施す工程には、フッ素原子が含まれる化合物のガスが用いられ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光表示装置、プラズマディスプレイ、液晶表示装置等に用いられ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。
【背景技術】
【０００２】
蛍光表示装置、プラズマディスプレイ、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタを製造する際には、ガラス基板上に積層したブラックマトリクス等の格子間にインクジェット方式で、赤青緑の各色インクを塗膜することによって、色パターンを形成することが提案されている。このようなカラーフィルタの製造方法においては、インクジェット方式によってインクを塗膜する前段の工程として、ガラス基板上のブラックマトリクスの格子部には撥インク性を付与し、ブラックマトリクスの格子間のガラス表面上には親インク性の付与する工程が設けられるが、この工程にプラズマ処理を採用することが検討されている。
【０００３】
プラズマ処理及びインクジェット方式によってインク塗膜工程を有するカラーフィルタの製造方法としては、例えば、特許文献１（特開２００１−３４３５１８号公報）には、支持基板上に複数の画素と隣接する画素間に位置する、カーボンブラックを含む樹脂組成物で形成された隔壁とを少なくとも有する光学素子の製造方法であって、支持基板上に樹脂組成物からなる隔壁を形成する工程と、酸素、アルゴン、ヘリウムから選択される少なくとも１種のガス雰囲気下で、上記隔壁を形成した支持基板にプラズマ照射するドライエッチング処理工程と、少なくともフッ素原子を含有するガス雰囲気下で、上記ドライエッチング処理を施した支持基板にプラズマ照射するプラズマ処理工程と、インクジェット方式により隔壁に囲まれた領域にインクを付与して画素を形成する工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３４３５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に示されているように、インクジェット方式によってインクを塗膜する前段の工程として、ガラス基板上のブラックマトリクスの格子部には撥インク性を付与し、ブラックマトリクスの格子間のガラス表面上には親インク性の付与するプラズマ処理工程を有するような場合、樹脂成分を含むブラックマトリクスの黒色顔料としてカーボンブラックを用いると、プラズマ処理工程において放電異常が発生することにより、プラズマ処理時にブラックマトリクス膜の剥がれが発生したり、プラズマ処理工程後において、ブラックマトリクスの格子部での撥インク性が不十分となったりするという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以上のような課題を解決するためのもので、請求項1に係る発明は、透明基板上に黒色遮蔽層をパターン状に形成した後、該黒色遮蔽層のパターンを含む透明基板にプラズマ処理が施され、該黒色遮蔽層のパターンの間にインクジェット方式を用いてインクが塗膜されてなるカラーフィルタにおいて、該黒色遮蔽層がチタンブラックを含むことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカラーフィルタにおいて、該プラズマ処理には、フッ素原子が含まれる化合物のガスが用いられることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に係る発明は、透明基板上に黒色遮蔽層をパターン状に形成する工程、該黒色遮蔽層のパターンを含む透明基板にプラズマ処理を施す工程、該黒色遮蔽層のパターンの間にインクジェット方式を用いてインクを塗膜する工程からなるカラーフィルタの製造方法において、該黒色遮蔽層にはチタンブラックが含まれることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法において、該プラズマ処理を施す工程には、フッ素原子が含まれる化合物のガスが用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、透明基板上の黒色遮蔽層の材料としてチタンブラックを用いるので、プラズマ処理工程において放電の異常が発生することがなく、プラズマ処理時に透明基板上から黒色遮蔽層のパターン膜の剥がれが発生する確率が極めて少なくなり、黒色遮蔽層のパターン膜表面には十分な撥インク性が付与されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１に、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタを製造するための常圧プラズマ処理装置１０の要部概略を示す図である。図２は、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタを製造するための常圧プラズマ処理装置１０の斜視図である。なお、ここではプラズマ処理装置の一例として常圧プラズマ処理装置１０について説明するが、本実施形態で用い得るプラズマ処理装置は、特に常圧プラズマ処理装置１０に限定されるものではなく、低圧（真空中）にガスを導入するタイプのプラズマ処理装置も用いることができる。
【００１１】
図１及び図２において、１６はプラズマ処理される被可加工物であるガラス基板などの透明基板である。この透明基板１６の上には、カラーフィルタを構成するために不図示のブラックマトリクスが積層されるようにして塗膜形成されている。図3は、この透明基板１６の一部断面を拡大し模式的に示した図である。図3に示すように、透明基板１６上にブラックマトリクス１が塗膜されるようにして形成されている。
【００１２】
このブラックマトリクス１は、赤緑青の各色インクの混色を防ぐための隔壁として用いるものであり、その厚みは０．５μｍ以上が望ましく、樹脂、黒色顔料、溶媒等を主成分とする黒色の樹脂組成物を用い、例えば、フォトリソグラフィ法によりパターニングして形成することができる。なお、ブラックマトリクス１の形成方法としては、フォトリソグラフィ法に限定されるものではなく、例えば、熱転写法、印刷法などの種々の方法によっても形成することが可能である。
【００１３】
本実施形態におけるカラーフィルタのブラックマトリクスに使用される樹脂としては、特に限定はないが、例えばスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｏ−クロルスチレン、ｍ−クロルスチレン、ｐ−クロルスチレン等のスチレン系モノマー；アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メクリル酸ヒドロキシエチル、メクリル酸ヒドロキシプロピル等の（メタ）アタクリル酸系モノマー；エチレン、プロピレン、ブチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリルニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン等の各種モノマーから構成される樹脂が挙げられる。樹脂はこれらのモノマーの１種からなる重合体でも、２種以上のモノマーからなる共重合体でもよいが、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂が好ましい。樹脂の平均分子量は特に限定はないが、例えば、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂の場合には、数平均分子量が５００〜５００００程度が好ましく、より好ましくは１０００〜３００００程度である。数平均分子量が５００未満では現像されやすく密着性が悪い場合があり、５００００を超えると、現像性が低下し解像性が悪くなる場合がある。
【００１４】
本実施形態に係るカラーフィルタにおいて、ブラックマトリクスの黒色顔料に使用されるチタンブラックは、通常、黒色の色剤として使用されるチタン化合物であり、低次酸化チタン、酸窒化チタン等が挙げられる。低次酸化チタンとしては、例えば、特公昭５２−１２７３３号公報に記載の、二酸化チタンと金属チタン粉末を真空または還元雰囲気中で５５０〜１１００℃で加熱して得られるＴｉn Ｏ2n-1（ｎの正の整数）で示される黒色系の化合物や、特開昭６４−１１５７２号公報に記載の、含水二酸化チタンと金属チタン粉末を、珪素、アルミニウム、ニオブ、タングステン等を含む化合物からなる焼成処理補助剤の存在下、不活性雰囲気中で加熱して得られる化合物が挙げられる。酸窒化チタンとしては、例えば、特公平３−５１６４５号公報や特公平２−４２７７３号公報に記載の、二酸化チタンや水酸化チタンの粉末をアンモニア存在下、５５０〜９５０℃程度の温度で還元して得られる黒色系の化合物が挙げられる。その他に、特公平３−２９０１０号公報に記載の、バナジウムを二酸化チタン等に付着させ、アンモニア存在下、７５０〜８７５℃で還元して得られる黒色系の化合物も挙げられる。
【００１５】
チタンブラック微粒子の粒径は特に限定はないが、通常０．０１〜０．５μｍ、好ましくは０．０５〜０．２μｍのものが使用される。また、スラリー溶液においては、チタンブラック微粒子の重量割合はスラリー溶液中の固形分、すなわち溶媒を除く成分の総量中３０〜７０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは４０〜６０重量％である。３０重量％未満では十分な遮光性や着色性が発揮できなくなる場合があり、一方７０重量％を超えると被膜強の低下、分散安定性及び現像時のパターニング性の低下などを引き起こす場合がある。
【００１６】
本実施形態におけるカラーフィルタのブラックマトリクスに使用される溶媒は、チタンブラック微粒子と樹脂を良好に分散させることができれば、水溶性または非水溶性の各種のものを使用することができ、使用される樹脂の種類等に応じて適宜選択される。溶媒としては、例えば、水；メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、アリルアルコール等のアルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアリルエーテル等のグリコールないしその誘導体類；グリセロール、グリセロールモノエチルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル等のグリセロールないしその誘導体類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；流動パラフィン、デカン、デセン、メチルナフタレン、デカリン、ケロシン、ジフェニルメタン、トルエン、ジメチルベンゼン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プロピルベンゼン、シクロヘキサン、部分水添されたトリフェニル等の炭化水素類、ポリジメチルシロキサン、部分オクチル置換ポリジメチルシロキサン、部分フェニル置換ポリジメチルシロキサン、フルオロシリコーンオイル等のシリコーンオイル類、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン、クロロジフェニル、クロロジフェニルメタン等のハロゲン化炭化水素類、ダイルロル（ダイキン工業（株）製）、デムナム（ダイキン工業（株）製）等のふっ化物類、安息香酸エチル、安息香酸オクチル、フタル酸ジオクチル、トリメリット酸トリオクチル、セバシン酸ジブチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ドデシル等のエステル化合物類等が挙げられ、これらは適宜選択され、単独でまたは２種以上組み合わせて使用される。
【００１７】
常圧プラズマ処理装置１０によって、この透明基板１６をプラズマ処理するが、その目的は、インクジェット方式によってインクを塗膜する前段の工程として、ガラス基板上のブラックマトリクスの格子部表面（S）には撥インク性を付与し、ブラックマトリクスの格子間のガラス表面（P）上には親インク性の付与するためである。
【００１８】
常圧プラズマ処理装置１０において、このようなプラズマ処理を行うための構成として、透明基板１６を載置するアルミ製のステージ１３及びヘッド電極１１がある。アルミ製のステージ１３は、下部電極としても機能し、またヘッド電極１１は、プラズマ処理のための原料ガスであるテトラフルオロメタン（四フッ化炭素、ＣＦ4）、窒素ガス等を噴出する機構が設けられると共に、下部電極と対応する上部電極が収納されており、この上部電極と下部電極との間に高周波電圧が印加されることにより、原料ガスを放電させてプラズマ化する。１２は、高周波電源であり、概略５〜１０ｋＨｚの高周波電圧を、ヘッド電極（上部電極）１１とステージ（下部電極）１３との間に印加することができるようになっている。
【００１９】
ヘッド電極１１と透明基板１６との間には所定のギャップが設けられており、このギャップ空間で放電が行われ、原料ガスがプラズマ化し、透明基板１６がプラズマ処理されるようになっている。ヘッド電極１１は不図示の駆動源によって図示Ｘ方向に駆動され、被加工物である透明基板１６上を一様にスキャンしつつ、透明基板１６上にプラズマ処理を施し得るように構成されている。図4は、ヘッド電極１１が不図示の駆動源によって透明基板１６上をスキャンする様子の断面を拡大し模式的に示した図である。
【００２０】
なお、プラズマ処理装置の一例として、上記のようにヘッド電極１１が透明基板１６上を一様にスキャンしつつ透明基板１６上にプラズマ処理を施すものについて説明したが、本実施形態では、これに限らず、ステージも兼ねる下部電極と対向し、かつこの下部電極と等面積である上部電極を用い、特にスキャンを行うことなく、ステージ上の透明基板１６にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置を用いることもできる。
【００２１】
常圧プラズマ処理装置１０を用いたプラズマ処理工程では、大気雰囲気中でテトラフルオロメタン（四フッ化炭素、ＣＦ4）、窒素ガスを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ4プラズマ処理）を行う。なお、原料ガスは、テトラフルオロメタン（四フッ化炭素、ＣＦ4）に限らず、他のフッ素原子が含まれる化合物のガスを用いることができる。このようなフッ素原子が含まれる化合物のガスとしては、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ5Ｆ8などがあり、このうちからから選択されるハロゲンガスを複数組み合わせて用いることもできる。このＣＦ4プラズマ処理により、ブラックマトリクスの格子部表面（S）にフッ素基が導入されて、撥インク性が付与される。一方、ブラックマトリクスの格子間のガラス表面（P）もこのＣＦ4プラズマ処理によるエッチング作用で、親インク性が付与される。
【００２２】
以上のように常圧プラズマ処理装置１０でプラズマ処理工程を経た透明基板１６は、次工程であるインクジェットによるインク塗膜工程のための処理装置へと搬送される。図5は、インクジェットによるインク塗膜工程を経た透明基板１６の一部断面を拡大し模式的に示した図である。図5に示すように、インクジェットによるインク塗膜工程では、プラズマ処理によって、前記したように撥インク性が付与されたブラックマトリクス１間の、親インク性が付与されたガラス基板１６上に、赤インク２、緑インク３、青インク４の各色インクをインクジェット方式によってインク塗膜を施す。インクジェット方式を用いたインク塗膜装置としては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）タイプ、あるいは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能である。
【００２３】
プラズマ処理工程を経た透明基板１６を、不図示の搬送用アームにて、上述のインクジェットによるインク塗膜工程へと搬送する際、透明基板１６を挙上するための手段として、リフト用フレーム１４が設けられている。このリフト用フレーム１４は、図示するように、透明基板１６の周縁部を支点として、透明基板１６を挙上する。また、このリフト用フレーム１４は、リフト用フレーム１４を挙上するための駆動源としてのアクチュエータ１５に接続されている。
【００２４】
以上のようなプラズマ処理工程において、透明基板１６上のブラックマトリクスの黒色顔料としてチタンブラックを用いると、プラズマ処理工程において放電の異常が発生することがなく、プラズマ処理時に透明基板１６上からブラックマトリクス膜の剥がれが発生する確率が極めて少なくなる。また、プラズマ処理工程において放電の異常が発生しないために、ブラックマトリクスの格子部表面（S）には十分な撥インク性が付与されることとなる。
【００２５】
ブラックマトリクスの黒色顔料としてカーボンブラックを用いるのに比べて、チタンブラックを用いる方が、プラズマ処理工程において放電の異常が発生し難い理由の一つとしては、カーボンブラックを用いたブラックマトリクスより、チタンブラックを用いたブラックマトリクスの方が、導電率が低いことによるものと予想される。
【００２６】
なお、ここまでに説明したプラズマ処理装置は、放電プラズマ処理を行う際、上部電極と下部電極からなる平行平板型の対向電極を反応槽内に配置し、その対向電極間に基板を配置した状態で、反応槽内に放電処理用ガスを導入しながら、対向電極間に電圧を印加することにより放電プラズマを発生させ、その発生プラズマにて被処理体を処理する所謂ダイレクト方式のプラズマ処理装置について説明したが、本実施形態では、この他のリモート方式のプラズマ処理装置を用いることができる。以下、このリモート方式のプラズマ処理装置について簡単に説明する。
【００２７】
図６は、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタを製造するためのリモート方式のプラズマ処理装置２０の要部概略を示す図である。プラズマ処理装置２０はリモート方式の放電プラズマ処理装置であって、放電電極を備えている。この放電電極は、互いに所定の間隔（電極間距離）をあけて対向する一対の電極（電極金属部）２２、２３からなる平行平板型の対向電極であり、その一対の電極２２、２３の間に電圧を印加し放電を生じさせ、原料ガスをプラズマ化する。
【００２８】
放電電極における電極２２、２３間の一端側（上端側）はガス導入口２７となされ、他端側（下端側）はガス吹き出し口２８となされている。ガス導入口２７にはガス供給源２５が接続され、一対の電極２２、２３間に、テトラフルオロメタン（四フッ化炭素、ＣＦ4）、窒素ガス等の反応ガスを供給する。放電電極１の一対の電極２２、２３のうち、一方の電極２２には高周波電源２４が接続され、他方の電極２３は接地される。
【００２９】
以上の構造のリモート方式のプラズマ処理装置２０において、放電電極のガス吹き出し口２８と対向する位置のステージ２１上に透明基板２６を配置し、次いで、放電電極のガス導入口２７にガス供給源２５からの反応ガスを供給した状態で、一対の電極２２、２３間に高周波電源２４からの高周波電圧を印加する。この電圧印加により、一対の電極２２、２３間に放電プラズマが発生し、その発生プラズマがガス吹き出し口２８を通じて外部に吹き出して透明基板２６の表面に照射される。このプラズマ照射により透明基板２６の表面にプラズマ処理が施される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係るカラーフィルタを製造するための常圧プラズマ処理装置１０の要部概略を示す図である。
【図２】本本発明の実施の形態に係るカラーフィルタを製造するための常圧プラズマ処理装置１０の斜視図である。
【図３】透明基板１６の一部断面を拡大し模式的に示した図である。
【図４】ヘッド電極１１が不図示の駆動源によって透明基板１６上をスキャンする様子の断面を拡大し模式的に示した図である。
【図５】インクジェットによるインク塗膜工程を経た透明基板１６の一部断面を拡大し模式的に示した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るカラーフィルタを製造するためのリモート方式のプラズマ処理装置２０の要部概略を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・ブラックマトリクス、２・・・赤インク、３・・・緑インク、４・・・青インク、１０、１０’・・・常圧プラズマ処理装置、１１・・・ヘッド電極、１２・・・高周波電源、１３・・・ステージ（下部電極）、１４・・・リフト用フレーム、１５・・・アクチュエータ、１６・・・透明基板、１７・・・リフトピン、２０・・・リモート方式のプラズマ処理装置、２１・・・ステージ、２２、２３・・・電極、２４・・・高周波電源、２５・・・ガス供給源、２６・・・透明基板、２７・・・ガス導入口、２８・・・ガス吹き出し口、５０・・・プラズマ処理装置、５１・・・ヘッド電極、５２・・・高周波電源、５３・・・ステージ（下部電極）、５４・・・リフトピン、５５・・・アクチュエータ、５６・・・透明基板
【図１】
2007256699.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007256699.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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