(57)【要約】【課題】インクジェット方式において、遮光層開口部内に吐出、形成された着色層の平坦性を向上させ、ＬＣＤパネルに於けるカラーフィルタと対向するＴＦＴ基板との距離を均一化させる事により、色ムラや表示速度ムラの低減が可能なカラーフィルタ、及びカラーフィルタの製造方法の提供すること。【解決手段】透明基板上に、形成された遮光層の開口部に対して、着色層材料をインクジェット法を用いて規定の配列となるように吐出し、各色の着色層を形成する際に、遮光層開口部への着色層材料の吐出前に、溶剤と添加剤、若しくは、透明樹脂を含有する透明層を、遮光層の開口部内に形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット印刷装置を用いたカラーフィルタの製造方法において、
（ａ）透明基板上に開口部を有するパターン状の遮光層を形成する工程と、
（ｂ）前記遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程と、
（ｃ）前記遮光層の開口部に、インクジェット印刷装置から着色インクを吐出し、着色層を形成する工程と、を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記遮光層が少なくとも撥インキ剤を含む樹脂である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】
前記透明層が少なくとも撥インキ剤と溶剤を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記透明層が少なくとも撥インキ剤と溶剤と透明樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記着色インクの表面張力が２５〜５０ｍＮ／ｍであり、かつ、前記（ｃ）工程で遮光層の開口部に吐出された後の着色インクの表面張力が１８〜２５ｍＮ／ｍであ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６】
前記着色インクの遮光層との接触角が２５°〜５５°であり、かつ、前記着色インクの前記透明層との接触角が５°〜２５°であ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】
前記（ｂ）前記遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程が、前記遮光層の開口部に対し、インクジェット印刷装置を用いて透明層材料を吐出する工程を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
前記（ｂ）前記遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程が、
（ｂ１）前記透明基板上にネガ型の感光性樹脂組成物を塗布し透明層を形成する工程と、
（ｂ２）前記透明基板を露光及び現像を行って、前記透明層のうち、前記遮光層の上部に存在するもののみを除去する工程を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか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】
本発明はインキ吐出装置を用いて製造された印刷物に関するものである。この印刷物としてはカラーフィルタを例示することができ、このカラーフィルタの着色層をインキ吐出印刷装置を用いて形成する。また、前記印刷物としてはエレクトロルミネセンス素子も例示でき、この有機発光層をインキ吐出装置を用いて形成する。また、この外、回路基板、薄層トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を印刷物として例示することができる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、前記カラーフィルタの着色層の形成方法は、従来種々の検討が重ねられており、代表的な方法として、フォトリソグラフィ方式、インキ吐出方式などが知られている。フォトリソグラフィ方式によるカラーフィルタの画素パターン形成は、基板全体に各色の感光性樹脂層の塗布膜を形成し、パターン状に露光した後に塗布膜の不要な部分を取り除き、残ったパターン（着色層）を各画素とする。この方法では塗布膜の多くが現像除去されるため、大量な材料が無駄になる。さらに、各画素ごとに露光、現像工程を行うため、工程数が多くなる。このフォトリソグラフィ方式は、カラーフィルタに限らず、エレクトロルミネッセンス素子等、種々の光学素子や電気素子の製造に利用されている。
そして、フォトリソグラフィ方式の上記問題は、基板全体の大型化に伴い顕著となり、コスト、環境面ともに問題を呈するようになった。この問題を克服する方法として、近年インキ吐出方式により光学素子を製造する方式が注目されている。例えば、インキ吐出方式によってカラーフィルタを製造する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の樹脂組成物をインキとして用い、各色を同時に一度の工程で印刷することができる。このため、顔料等のインキ材料の無駄も発生せず、また、同時に３色画素を形成工程が短縮されるため、環境負荷の低減と大幅なコスト削減が期待できる。
【０００３】
前述したようにインキ吐出方式は製造プロセスの簡略化及びコスト削減を図ることができることから、カラーフィルタやエレクトロルミネセンス素子といった光学素子の製造へ応用されている。しかしながら、インキ吐出方式の問題として、「画素の平坦性」「混色」、「白抜け」という問題がある。以下、カラーフィルタを製造する場合を例に挙げて説明する。
【０００４】
「画素の平坦性」とは、インキ吐出方式により印刷した「着色層の膜厚の均一性」及び「着色層と遮光層の膜厚の均一性」を合わせた概念である。インクジェット方式によると着色層が平坦形状にならず、中央部の膜厚が外縁部よりも厚くなる凸型形状になる問題点があった。このため、カラーフィルタの各画素の形状にばらつきが生じ、「着色層の膜厚の均一性」が失われる。この結果、層厚の薄い外縁部分で後述する「白抜け」と呼ばれる不良や、また色度の違いから色ムラの問題を発生し、これを用いて製造した映像表示装置の品質不良の原因となった。また、開口部を区切る遮光層（以下、隔壁ともいう。）と着色層の膜厚・高さが相違することにより、遮光層と着色層の間に段差が生じ、「着色層と遮光層の膜厚の均一性」が失われる。遮光層と着色層の間に段差が生じると、液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいては、液晶分子の配向等に悪影響を与える問題があった。
【０００５】
「白抜け」とは、主に付与されたインキが隔壁によって囲まれた領域内に、十分且つ均一に拡散することができないことに起因して発生する不良であり、カラーフィルタにおいて、色ムラやコントラストの低下といった表示不良の原因となる。白抜けは、隔壁の側面から撥インキ剤が滲出した場合に発生する。隔壁の側面からの撥インキ剤の滲出は加熱により促進する。隔壁をフォトリソグラフィ法で形成する場合、隔壁となる樹脂組成物を基板に塗布後、マスクを用いて露光、現像した後、隔壁を加熱（ポストベーク）する。この際に、隔壁の一部から撥インキ剤が滲出し、インキ吐出装置から吐出したインキが濡れ広がらず、白抜けが発生する。
また、基板上に撥インキ剤を含む感光性樹脂組成物を塗布し、これを露光現像して隔壁とする際に、隔壁開口部内に存在する撥インキ剤が現像液により充分に除去されず、画素内に撥インキ剤が残存した場合にも、白抜けが発生する。
【０００６】
「混色」とは、隣接する画素間において、着色インキが混ざり合い、異なる色の着色インキが混合してしまう不良である。混色は、吐出された着色インキが、隔壁を超えてあふれてしまうことにより発生する。この問題を解決するため、例えば、インキのインキ吐出工程におけるインキのにじみ、混色を防止するため、含フッ素化合物等の撥インキ剤を含有させた黒色樹脂層をフォトリソグラフィ法等で形成し、隔壁とすることが知られている。
【０００７】
以下、インキ吐出装置を用いた光学素子の代表的な製造方法について特許文献１〜３に記載により説明する。
例えば、インクジェット方式での「画素の平坦性」の問題の改善方法として、インキ（着色層材料）の表面張力と、吐出体積を規定する方法（特許文献１参照）や、遮光層と着色層との段差と着色部内の段差を規定する方法（特許文献２参照）や、断面形状が円弧状のブラックマトリクス（遮光層）と、着色インキとの接触角を規定し、ブラックマトリクス近辺でのインキ盛上りを低減させる方法（特許文献３参照）や、などが知られている。
【０００８】
しかし、使用顔料や樹脂、溶剤と、吐出可能な粘度範囲に設定されたインキ固形分とから、決定される表面張力と吐出体積だけでは、インキ−遮光層の接触角が決定されないため、十分な「着色層の平坦性」を得られない。また、インキ硬化時の収縮変化を制御できないために、遮光層開口部内のインキ平坦性向上には不十分であるため十分な「着色層の平坦性」を得ることができない問題があった。
【特許文献１】特開平１１−２０２１２４号公報
【特許文献２】特開２０００−８９０２３号公報
【特許文献３】特開２００３−１６１８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その課題とするところは、インクジェット方式におけるカラーフィルタの製造方法において、上記「白抜け」「混色」「画素の平坦性」の問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その構成を以下に示す。
（第１の発明）
インクジェット印刷装置を用いたカラーフィルタの製造方法において、
（ａ）透明基板上に開口部を有するパターン状の遮光層を形成する工程と、
（ｂ）前記遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程と、
（ｃ）前記遮光層の開口部に、インクジェット印刷装置から着色インクを吐出し、着色層を形成する工程と、を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【００１１】
（第２の発明）
前記遮光層が少なくとも撥インキ剤を含む樹脂である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。
【００１２】
（第３の発明）
前記透明層が少なくとも撥インキ剤と溶剤を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【００１３】
（第４の発明）
前記透明層が少なくとも撥インキ剤と溶剤と透明樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【００１４】
（第５の発明）
前記着色インクの表面張力が２５〜５０ｍＮ／ｍであり、かつ、前記（ｃ）工程で遮光層の開口部に吐出された後の着色インクの表面張力が１８〜２５ｍＮ／ｍであ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。
【００１５】
（第６の発明）
前記着色インクの遮光層との接触角が２５°〜５５°であり、かつ、前記着色インクの前記透明層との接触角が５°〜２５°であ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。
【００１６】
（第７の発明）
前記（ｂ）前記遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程が、前記遮光層の開口部に対し、インクジェット印刷装置を用いて透明層材料を吐出する工程を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【００１７】
（第８の発明）
前記（ｂ）前記遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程が、
（ｂ１）前記透明基板上にネガ型の感光性樹脂組成物を塗布し透明層を形成する工程と、
（ｂ２）前記透明基板を露光及び現像を行って、前記透明層のうち、前記遮光層の上部に存在するもののみを除去する工程とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、インクジェット印刷装置を用いたカラーフィルタの製造方法において、透明基板上に開口部を有するパターン状の遮光層を形成した後、この開口部の側面及び底面に透明層を形成し、さらにこの開口部に、インクジェット印刷装置から着色インクを吐出して着色層を形成する。カラーフィルタのうち、開口部の着色層部分の厚さが、透明層の厚さと着色層の厚さを合わせた厚さとなる。このため、着色層と遮光層の間の段差が解消し、「画素の平坦性」を向上させることができた。
そして、本発明を用いると、カラーフィルタとこれと対向するＴＦＴ基板との間に挟持される液晶の配向性が良好となり、色ムラや表示速度ムラの少ない液晶表示装置を提供することができた。
さらに着色層を形成するに際して、インク材料使用量の低減することができるため、製造装置の価格低減、環境負荷低減を可能となった。
【００１９】
第２の発明によれば、遮光層が少なくとも撥インキ剤を含む樹脂であるため、上記「混色」の問題を解決することができた。
【００２０】
第３の発明によれば、透明層が少なくとも撥インキ剤と溶剤を含むため、遮光層開口部内での着色層の厚さムラを軽減して「画素の平坦性」を向上させることができた。すなわち、透明層の撥インキ剤が、吐出された着色インクに溶解するため、着色インクの表面張力が低下し、着色インク形状が平坦になる。
そして、本発明により製造したカラーフィルタを用いることにより、色ムラや表示速度ムラの少ない液晶表示装置を提供することができた。
【００２１】
第４の発明によれば、透明層が少なくとも撥インキ剤と溶剤と透明樹脂を含むため、遮光層開口部内での着色層の厚さムラを軽減して「画素の平坦性」を向上させることができた。さらに、透明層が透明樹脂を含むから、カラーフィルタのうち、開口部の着色層部分の厚さが、透明層の厚さと着色層の厚さを合わせた厚さとなる。このため、着色層と遮光層の間の段差が解消し、さらに「画素の平坦性」を向上させることができた。
【００２２】
第５の発明によれば、吐出前の表面張力が２５〜５０ｍＮ／ｍであり、かつ、遮光層の開口部に吐出された後の表面張力が１８〜２５ｍＮ／ｍである着色インクを使用する。このため、遮光層開口部内での着色層の厚さムラを軽減して「白抜け」の問題を解決し、「画素の平坦性」を向上させることができた。すなわち、吐出前においては、着色インクの表面張力が比較的高いため、上記「混色」の問題が生じない。さらに吐出後において、着色インクの表面張力が低下するため、「白抜け」及び「画素平坦性」の問題を解決することができる。
このような変化は、着色インクが遮光層の開口部に吐出される際に、透明層の含有する撥インキ剤が着色インクに溶け出して、着色インクの表面張力を低下させることにより制御できる。
そして、本発明により製造したカラーフィルタを用いることにより、色ムラや表示速度ムラの少ない液晶表示装置を提供することができた。
【００２３】
第６の発明によれば、遮光層との接触角が２５°〜５５°であり、かつ、透明層との接触角が５°〜２５°である着色インクを使用する。つまり、遮光層に対しては濡れ性が悪く、透明層に対しては濡れ性が良い着色インクを使用する。このため、遮光層開口部内での着色層の形状が上部に凸型になりムラとなる問題が解消できた。そして、「画素の平坦性」を向上させることができた。
そして、本発明により製造したカラーフィルタを用いることにより、色ムラや表示速度ムラの少ない液晶表示装置を提供することができた。
【００２４】
第７の発明によれば、遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程を、遮光層の開口部に対し、インクジェット印刷装置を用いて透明層材料を吐出することにより行う。このため、着色インク吐出用のインクジェット印刷装置があれば、特に別の装置を準備することなく、透明層の材料コストの追加だけで、安価に透明層を形成する事が可能である。
【００２５】
第８の発明によれば、遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程を、透明基板上にネガ型の感光性樹脂組成物を塗布し透明層を形成する工程と、この透明基板を露光及び現像を行って、前記透明層のうち、前記遮光層の上部に存在するもののみを除去する工程とにより行う。この場合は、ネガ型感光性樹脂で透明層を形成する工程と、露光、及び、現像装置が別途必要となるが、インクジェット印刷適性が悪い、例えば、特殊な溶剤によってインクジェットノズルを侵食する物や、粘度や表面張力が着色インクと大幅に異なる感光性組成物であっても、必要な特性を有する透明層を形成する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明によるカラーフィルタの製造方法をその実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１は、カラーフィルタ１の基本構造を示す縦断面図である。透明基板１０の表面上に、開口部を有するパターン状の遮光層１１が形成され、その開口部には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び、青（Ｂ）顔料、若しくは、同色の染料を含有する着色層１２が形成されている。この着色層１２の表面上には、必要に応じて透明樹脂からなる保護膜１３が被覆され、その上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる透明電極１４が形成される。ＩＴＯのパターン形状による液晶配向が必要となる場合には、フォトリソ法やレーザ光加工によって、透明電極１４にパターニングを施す。
【００２８】
また、最近は、ＬＣＤの性能向上要求に伴い、透明電極１４上に、液晶配向を制御するＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）層１５や、カラーフィルタ基板とＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板間距離を、適正な値に規制するためのＰＳ（Ｐｈｏｔｏ  Ｓｐａｃｅｒ）層１６を、別途、ＩＴＯ上に設ける事もある。
【００２９】
図２は、ストライプ配列としたカラーフィルタの平面図である。必要に応じて、モザイク配列や、デルタ配列とする場合もある。図２、３に、本発明によるカラーフィルタの製造方法の一実施例を図示する。
図１と同様に透明基板１０上に遮光層１１を形成する。遮光層１１は撥インキ性を有し、インクジェットヘッド２１から吐出される各色着色インクに対して２５°以上の接触角を示す部材で形成される。遮光層１１に積層されて撥インキ性の調整機能を有する透明層２５が、遮光層１１の上頂部２２以外の側壁部２３と、透明基板１０上の遮光層１１の開口部２４に対して、図３で示したインクジェット法又はフォトリソグラフィ法によって形成される。
透明層２５が透明樹脂を含有する場合には、次の着色層材料４０の吐出でも溶解せず、着色層１２の下面と側面に形成されたままとなり、透明樹脂を含有しない場合には、着色層材料４０中に溶解して添加剤を溶融させ、表面張力を調整する効果のみを発現させる。以下、各工程ごとに具体的に詳述する。
【００３０】
［透明基板上に開口部を有するパターン状の遮光層を形成する工程］
まず、透明基板１０上にパターン状の遮光層を形成する。
透明基板１０には、ガラス基板や、石英基板、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ等のプラスチック基板等、ＬＣＤ等の最終的な用途に必要な特性、例えば、可視光に対する透明性、機械的強度や熱工程に対する耐性を満足する基材を使用することができる。
遮光層はフォトリソグラフィ法、各種印刷法、熱転写法、インクジェット法で形成することができる。遮光層をフォトリソグラフィ法で形成した場合は、少なくともバインダー樹脂、光開始剤、溶媒を含むことが望ましい。さらに必要に応じて撥インク剤、遮光部材、光分散剤を添加することができる。
前記バインダー樹脂はアルカリ可溶樹脂を使用することが望ましい。例えばアクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、スチレン、ポリスチレンマクロモノマー、及びポリメチルメタクリレートマクロモノマー。より具体的には、メタクリル酸／ベンジルメタクリレート共重合体、メタクリル酸／ベンジルメタクリレート／スチレン共重合体、ベンジルメタクリレート／スチレン共重合体、ベンジルメタクリレートマクロモノマー／スチレン共重合体、ベンジルメタクリレート／スチレンマクロモノマー共重合体などを変性した物が使用可能である。
前記光重合開始剤として、例えば、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２、４−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤、２、４、６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペロニル−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２、４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２、４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２、４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系光重合開始剤、ボレート系光重合開始剤、カルバゾール系光重合開始剤、イミダゾール系光重合開始剤等を挙げることができる。
前記溶媒として、塗布性、分散安定性等を、勘案して適宜選択され、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジクライム、シクロヘキサノンなどを用いることができる。
前記撥インク剤として、主鎖または側鎖に有機シリコンを有し、シロキサン成分を含むシリコン樹脂やシリコーンゴム、フッ素成分を含むフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等、樹脂等を挙げることができる。遮光層に撥インク剤を用いることで、着色インクとの接触角を拡大し、インクジェットノズルから吐出される着色インクが、隔壁となる遮光層１１を越えて、隣接画素と混色する事を防止する。
前記遮光部材として、黒色染料や顔料等の遮光材料を用いることができる。例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック等を挙げることができる。
前記分散剤として、非イオン性界面活性剤である、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、イオン性界面活性剤である、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩などを用いることが可能であり、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなども、黒色顔料や樹脂に種類に応じて用いられる。分散剤は単独でも、また、二種類以上を混合して用いても良い。
【００３１】
［遮光層の開口部の側面及び底面に透明層を形成する工程］
続いて、透明基板上に形成した遮光層の開口部に透明層を形成する。透明層を形成する方法として、透明層材料をインクジェット法で開口部に付与する方法、透明樹脂材料を透明基板前面に塗布した後、フォトリソグラフィ法により、透明樹脂剤材料のうち遮光層の上部のみ除去する方法を挙げることができる。
透明層材料は、少なくとも撥インキ剤、溶媒を含む。またさらにバインダー樹脂を含むものとすることもできる。
前記撥インキ剤は前記遮光層の撥インキ剤と同様の化合物を使用できる。
前記バインダー樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などを挙げられる。１種類に限定されるものではなく、複数の樹脂から、顔料分散性との関係で適宜選択される。耐熱性や耐光性を考慮すると、アクリル樹脂が好ましい。また、上記遮光層用のバインダー樹脂を使用する事も差し支えない。
前記溶媒としては、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、その他の有機溶媒を用いることができるが、これらに限定されるものではなく、前記要件を満たす溶剤ならば使用が可能である。必要に応じて２種類以上の溶剤を混合して用いても良い。また、透明層を、フォトリソグラフィ法で形成する場合には、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン、エチルセルソルブなどの沸点と表面張力の異なる溶媒を使用してもよい。
透明層材料をバインダー樹脂を含まないものとする場合は、インクジェット吐出性を低下させない程度の表面張力となるように、材料を選定する。例えば、透明層材料が２５ｍＮ／ｍ以下の表面張力となると、インクジェットヘッドからのミスディレクションやサテライトが増加するので、好ましくない。
また、透明層材料は、後工程で使用する着色インクから着色顔料のみを除いたものと同様の組成の樹脂組成物か、類似する樹脂組成物を使用することが望ましい。けだし、後に吐出する着色インクとの相溶性が良好であるためである。
【００３２】
［遮光層の開口部に、インクジェット印刷装置から着色インクを吐出し、着色層を形成する工程］
続いて、遮光層の開口部に形成した透明層に対して、インクジェット装置から着色インクを吐出し、着色層を形成する工程を説明する。
まず、透明層に対して、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応する着色層インク４３、４２、４１を、インクジェットヘッド２２から、同時に吐出させる。
次に着色インクの溶媒を蒸発させたのち、着色インクのバインダー樹脂を硬化させ、着色層１２を形成する。この時、着色層インク４３、４２、４１を、一色ずつ吐出、乾燥、若しくは硬化までを順次行い、３色分の着色層を形成する事も差し支えない。また、図示しないが、ＬＣＤの色再現領域を拡大させるために、３色以上の着色材料でカラーフィルタを形成することもできる。
この工程で使用する着色インクは、着色顔料、バインダー樹脂、溶媒を含むものである。また、必要に応じて分散剤その他添加剤を添加することができる。
着色層材料用の着色顔料としてＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、  ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、  ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７、３６、  ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、  ＰｉｇｍｅｎｔＯｒａｎｇｅ３６、  ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３などを挙げることができる。また要求の色相を得るために２種類以上の着色顔料を混合して使用することができる。
前記バインダー樹脂として、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などを挙げられる。１種類に限定されるものではなく、複数の樹脂から、顔料分散性との関係で適宜選択される。耐熱性や耐光性を考慮すると、アクリル樹脂が好ましい。また、上記遮光層用のアルカリ可溶樹脂を使用する事も差し支えない。
前記溶媒として、インクジェット吐出時の安定性や、ノズル詰まり耐性から、表面張力範囲３５ｍＮ／ｍ以下で、且つ、沸点が１３０℃以上の有機溶媒を用いることが好ましい。具体的には、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを用いることができるが、これらに限定されるものではなく、前記要件を満たす溶剤ならば使用が可能である。必要に応じて２種類以上の溶剤を混合して用いても良い。
前記バインダー樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられ、顔料分散性との関係で適宜選択される。耐熱性や耐光性を考慮すると、アクリル樹脂が好ましい。また、上記遮光層用のバインダー樹脂を使用する事も差し支えない。
分散剤として、遮光層用の分散剤と同様の化合物を、顔料種類に合わせて使用することができる。非イオン性界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどが、また、イオン性界面活性剤として、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩などが、その他、有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。一種類の分散剤を単独で、また、二種類以上を混合してもよい。
【００３３】
本発明の透明層形成工程又は着色層形成工程で使用するインクジェットヘッドとして、ピエゾ方式を用いた場合、インクの粒子化周波数は５〜１００ＫＨｚ程度、ノズル径は５〜８０μｍ程度とすることが好ましい。また、１ヘッドにノズルを複数組み込んだ装置を使用することが好適である。透明層形成、着色層形成用に専用のヘッドを配置して、個別に吐出する事が望ましい。
【実施例】
【００３４】
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
＜実施例１＞
［遮光層の形成］
無アルカリガラス（コーニング社製「＃１７３７）上に、カーボンブラックを含有したレジスト材（新日鉄化学社製ブラックマトリクス用ネガ型レジスト「Ｖ−２５９ＢＫ７３９Ｐ」）に感光性シリコン化合物（ジメチルポリシラン）を１０％添加したものを、乾燥後膜厚が２．０μｍとなるようにスピンコートし、９０℃２０分間のプリベークを行い、その後、パターン露光、アルカリ溶液現像、２３０℃２０分のポストベーク処理を行って、遮光層を形成した。
【００３５】
［着色層材料の調製］メタクリル酸２０重量部、メチルメタクリレート１０重量部、ブチルメタクリレート５５重量部、ヒドロキシエチルメタクリレート１５重量部を、乳酸ブチル３００重量部に溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５重量部を加え７０℃にて５時間の反応によりアクリル共重合樹脂を得た。アクリル共重合樹脂を樹脂濃度が１０％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加え希釈し、アクリル共重合樹脂の希釈液とした。希釈液８０．１ｇに対し、ＲＧＢ用顔料各１９．０ｇ、分散剤０．９ｇを添加し、３本ロールにて混練し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色ワニスを得た。各色の着色ワニスに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加して、顔料濃度が１２〜１５％、粘度が１５ｃｐｓとなるよう調整し、さらに、シリコン樹脂系のレベリング剤０．１ｇを添加してＲ、Ｇ、Ｂ各色の着色層材料を製作した。
【００３６】
［透明層材料の調製］上記、着色層材料から、Ｒ、Ｇ、Ｂ顔料とシリコン樹脂系レベリング剤を除いた組成で、樹脂濃度が１５％、粘度が１５ｃｐｓとなるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの添加量を調整して製作した。
【００３７】
［透明層の形成］上記、透明層材料を使用し、１２ｐｌ、１８０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）を搭載したインクジェット装置により、遮光層開口部内へ適量を吐出して、上面部を除く遮光層表面に透明層を形成した。
【００３８】
上記、着色層材料の表面張力は３０ｍＮ／ｍであり、形成された遮光層外周部への接触角は約４０°であり、形成された透明層に対する接触角は約２０°であった。
【００３９】
［カラーフィルタの形成］
Ｒ、Ｇ、Ｂ各色毎に異なるインク供給系を有する１２ｐｌ、１８０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）のインクジェット装置から、透明層が形成された遮光層の開口部に、前記、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の着色層材料を吐出した。吐出後の着色インクを採取したところ、表面張力は２６ｍＮ／ｍであった。
その後、ホットプレートで乾燥させ被覆した。その後、オーブンによる２３０℃２０分の乾燥で、各色着色材の熱硬化とを行った後、ＩＴＯ工程以降の後工程を実施した。得られたカラーフィルタは、画素内の色差が５以下であり、目視ではムラを認識し得ず、また、遮光層開口部内の平坦性が良好であった。
【００４０】
＜実施例２＞
透明層材料の調製を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとシリコン樹脂系レベリング剤のみで行って、表面張力が２５ｍＮ／ｍとなるように添加量を調整した他は、実施例１と同等に、遮光層の形成、着色層材料の調整、透明層の形成、カラーフィルタの形成を行った。
着色層材料の吐出時に、透明層のレベリング剤が溶解し、遮光層との接触角が２５°相当に低くなる事が確認された。吐出後の着色インクを採取したところ、表面張力は２４ｍＮ／ｍであった。
後は、実施例１と同様のホットプレート乾燥、オーブン乾燥と熱硬化、ＩＴＯ工程以降の後工程により、得られたカラーフィルタは、名内の色差が５以下であり、目視ではムラを認識し得ず、また、遮光層開口部内の平坦性が良好であった。
【００４１】
＜比較例＞
実施例１と同様の工程で、透明層を形成せずに、カラーフィルタを形成した所、画素内の色差が６程度であり、検査光源での目視で、僅少なムラを確認できる物であった。
【００４２】
なお、実施例において、ＬＣＤ用カラーフィルタで説明したが、これに限定されるものではなく、色を分離して表示させるで用途あれば、どのようなカラーフィルタで実施してもよい。例えば、ＣＣＤ用カラーフィルや、投影装置用カラーフィルタに、本発明を適用してもよい。
【００４３】
以上説明した様に、本発明によれば、透明層を形成する事で、インクジェットヘッドから吐出される着色層材料と遮光層との接触角が適切に設定され、着色層材料の流動を適切に制御しすることで、遮光層開口部内での着色層の厚さムラが軽減された平坦性が向上し、且つ、遮光層厚さと着色層厚さとの膜厚差を僅少する事が可能となるため、色ムラや表示速度ムラの少ないＬＣＤパネルに適性の高いカラーフィルタの製造が可能である。
加えて、着色層材料の吐出性を低下させる事無く、表面張力を低下させ、遮光層との濡れ性を向上させられるので、余分なミスディレクションによる孤立点等が無く、良好な形状の着色層を、遮光層開口部内に形成する事を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】カラーフィルタの基本構造を示す縦断面図である。
【図２】図１に示したカラーフィルタの平面図である。
【図３】カラーフィルタの透明層形成を示した説明図である。
【図４】着色層の形成状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・カラーフィルタ
１０・・透明基板
１１・・遮光層
１２・・着色層
１４・・透明電極
１５・・ＭＶＡ層
１６・・ＰＳ層
２０・・インクジェットヘッド（透明層形成用）
２１・・インクジェットヘッド（ＲＧＢ着色層形成用）
２２・・遮光層の上頂部
２３・・遮光層の側壁部
２４・・遮光層の開口部
２５・・透明層
４０・・着色層
４１・・着色層（Ｂｌｕｅ）
４２・・着色層（Ｇｒｅｅｎ）
４３・・着色層（Ｒｅｄ）
【図１】
2007279081.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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