(57)【要約】  パターン形成済み物品、及び上記パターン形成済み物品を作製する方法。上記パターン形成済み物品は、ガラス基板及びブラックマトリクスセグメントを備える。上記ブラックマトリクスセグメントはあるパターンの形態であり、上記セグメントのうちの少なくとも１つの線幅は８μｍ以下である。上記物品はまた、上記ガラス基板と上記ブラックマトリクスセグメントとの間に配置された接着剤を備える。上記接着剤は、Ｈ２Ｏ及びジヨードメタン接触角、並びにＷｕモデルの適用によって決定した場合に：６５ｍＮ／ｍ以下の合計表面エネルギ；及び対照未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下、のうちの少なくとも一方をもたらす。
2017519249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板；
ブラックマトリクスセグメントであって、前記ブラックマトリクスセグメントは、あるパターンの形態であり、前記セグメントのうちの少なくとも１つの線幅は８μｍ未満である、ブラックマトリクスセグメント；及び
前記ガラス基板と前記ブラックマトリクスセグメントとの間に配置された接着剤
を備える、パターン形成済み物品であって、
前記接着剤は、水及びジヨードメタン接触角測定によって決定した場合に：
６５ｍＮ／ｍ以下のガラス基板の合計表面エネルギ；及び
対照未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下
のうちの少なくとも一方をもたらす、パターン形成済み物品。
【請求項２】
前記接着剤は、未処理の対照基板に対して、前記ガラス基板の前記合計表面張力の極性成分の少なくとも３０％の低下をもたらす、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
第１の方向の前記ブラックマトリクスセグメント、又は第２の方向の前記ブラックマトリクスセグメントは、２μｍ〜４μｍの線幅を有する、請求項１又は２に記載の物品。
【請求項４】
前記接着剤は、アルキルアミン、アルキルアルコール、アルキルエポキシ、アルキル酸及びアルキルシランからなる群から選択される脂肪鎖官能性有機物である、請求項１〜３のいずれか１項の物品。
【請求項５】
前記接着剤は置換アルキルシランである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品。
【請求項６】
前記置換アルキルシランは、第４級窒素、エーテル及びチオエーテルからなる群から選択される官能基、並びに前記官能基から延在するペンダント（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキルを含む、請求項５に記載の物品。
【請求項７】
前記置換アルキルシランは、第４級窒素及びペンダント（Ｃ１０‐Ｃ２４）アルキルを含む、請求項５に記載の物品。
【請求項８】
対照物品に対する、０．２４重量％水酸化カリウム水溶液との接触後の線幅５μｍの試験セグメントの剥離時間の、少なくとも５秒の増大を示す、請求項１〜７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項９】
前記対照物品に対する、１．０重量％炭酸ナトリウム水溶液との接触後の線幅５μｍの試験セグメントの剥離時間の、少なくとも５秒の増大を示す、請求項８に記載の物品。
【請求項１０】
請求項１のパターン形成済み物品を備える、フラットパネルディスプレイ。
【請求項１１】
ガラス基板上へのブラックマトリクスの接着性を改善する方法であって、
前記ガラス基板を提供するステップ；
前記ガラス基板の表面を接着剤で処理するステップであって、前記接着剤は、水及びジヨードメタン接触角測定によって決定した場合に、６５ｍＮ／ｍ以下の合計表面エネルギをもたらす、ステップ；
前記接着剤で処理された前記ガラス基板の表面に対してブラックマトリクス材料を適用するステップ；並びに
前記ブラックマトリクス材料内にパターンを生成するステップであって、前記パターンはブラックマトリクスセグメントを含み、前記ブラックマトリクスセグメントのうちの少なくとも１つの線幅は８μｍ未満である、ステップ
を含む、方法。
【請求項１２】
前記接着剤で前記ガラス基板の前記表面を処理した後、かつ前記接着剤で処理された前記ガラス基板の前記表面に前記ブラックマトリクス材料を適用する直前に、前記接着剤は：
６５ｍＮ／ｍ以下の前記ガラス基板の合計表面エネルギ；及び
対照の未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下
のうちの少なくとも一方を提供するために十分な量で、前記ガラス表面上に残る、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は更に、前記接着剤で前記ガラス基板の前記表面を処理した後、かつ前記接着剤で処理された前記ガラス基板の前記表面に前記ブラックマトリクス材料を適用する前に、清掃手順を前記ガラス基板に適用するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記接着剤は、プラズマ堆積法を用いて塗布される、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ガラス基板に対するブラックマトリクスの接着性を改善する方法であって、
前記ガラス基板を提供するステップ；
接着剤で前記ガラス基板の表面を処理するステップであって、前記接着剤は、前記ガラス表面の水接触角を少なくとも４０°増大させる、ステップ；
前記接着剤で処理された前記ガラス基板の前記表面に対して前記ブラックマトリクスを適用するステップ；及び
前記ブラックマトリクス内にパターンを生成するステップであって、前記パターンは、１つ又は複数のブラックマトリクスセグメントを含み、また少なくとも１つ又は複数の前記ブラックマトリクスセグメントの線幅は８μｍ未満である、ステップ
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年４月４日出願の米国仮特許出願第６１／９７５１６０号の優先権の利益を主張するものであり、上記出願の内容は信頼できるものであり、参照によりその全体が本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は概してパターン形成済み物品に関し、より詳細には、ガラス基板及びブラックマトリクスセグメントを備える、パターン形成済み物品に関し、上記ブラックマトリクスセグメントは、あるパターンの形態である。
【背景技術】
【０００３】
ディスプレイデバイス、特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を各ピクセルに含み、これにより、数マイクロメートルの寸法を有する各ピクセルによって、上記ディスプレイデバイスを駆動できる。更に、グリッド状構造パターン等のパターン形成済みマトリクスに、複数のピクセルが配設される。フラットパネルディスプレイ用の別の光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び次世代有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が挙げられる。ピクセルマトリクスと同様に、複数のＬＥＤがパターン形成済みマトリクスに配設される。各ピクセル又は発光ダイオードが生成した光は続いて、色フィルタユニット、例えば赤、緑又は青（ＲＧＢ）ユニットを含む色フィルタアレイへと向けられる。ピクセルと同様に、色フィルタアレイもまたパターン形成済みマトリクスに配設され、これにより各ピクセルは一般に、独立した色ユニットに関連付けられる。
【０００４】
ＬＣＤ又はＬＥＤ色フィルタアレイを製造するための１つの方法は、インクジェットシステムを利用して、ガラス基板上の個別化された色ユニット内にＲＧＢ色を「印刷する（ｐｒｉｎｔ）」するステップを伴う。この方法では、ポリマー組成物（これ以降「ブラックマトリクス（ｂｌａｃｋ  ｍａｔｒｉｘ）」と呼ぶ場合もある）を、液体の形態でガラスシート上に堆積させ、プリベークして溶媒を蒸発させ、マスクを通して紫外光によって部分的に硬化させることによって、隆起した壁で隔てられた複数のウェルのアレイへとパターン形成し、アルカリ溶液を用いて現像して上記ウェルアレイパターンを生成した後、ポストベークする。その後、パターン形成済みガラス基板に、インクジェットヘッドの下を通過させ、ごく少量の色付きインクを各ウェル内に配置又は印刷して、個別化されたＲＧＢ色ユニットを形成する。各ウェルを取り囲む上記隆起した壁は、当該ウェル内に印刷された色フィルタインクを、上記インクが乾燥するまで内包する役割を果たし、これにより、異なる色のインクが相互に混合されるのを防止する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高い写真品質、高解像度を有するディスプレイデバイスに対する継続的な需要により、ある所定の面積に対してより高い密度のピクセル、及び色フィルタアレイに対してより小さい寸法のブラックマトリクスパターンが常に必要とされることになる。しかしながら、現像プロセス中にポリマー材料をガラス基板から剥離させることなく、線幅に関してブラックマトリクスをどれだけ小さくパターン形成できるかに関して、現時点で技術的制限が存在する。現時点でのブラックマトリクスの線幅の工業的規格は、およそ５μｍ〜８μｍである。しかしながら、製造者はディスプレイの解像度を向上させることを永遠に求め続けるため、ブラックマトリクスの線幅を５μｍ以下に削減することに関して、関心及び技術的課題が存在し続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書において開示される実施形態は、ガラス基板及びブラックマトリクスセグメントを備えるパターン形成済み物品を含む。上記ブラックマトリクスセグメントは、幅８μｍ未満の線セグメントで隔てられた複数のウェルのパターンの形態である。上記物品はまた、上記ガラス基板と上記ブラックマトリクスポリマーとの間に配置された接着剤を備える。上記接着剤は、水及びジヨードメタン接触角測定、並びに表面エネルギの計算のためのＷｕモデルの適用によって決定した場合に：６５ｍＮ／ｍ以下のガラス基板の合計表面エネルギ；及び対照未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下、のうちの少なくとも一方をもたらす。
【０００７】
本明細書において開示される実施形態はまた、ガラス基板に対するブラックマトリクスの接着性を改善する方法を含む。本方法は、ガラス基板を提供するステップ、及び上記ガラス基板の表面を接着剤で処理するステップを含む。上記接着剤は、水及びジヨードメタン接触角測定、並びに表面エネルギの計算のためのＷｕモデルの適用によって決定した場合に、６５ｍＮ／ｍ以下のガラス基板の合計表面エネルギをもたらす。本方法はこれに付随して、未処理表面に対して少なくとも３５％の表面極性の低下も含んでよい。本方法は更に、接着剤で処理されたガラス基板の表面に対してブラックマトリクスを適用するステップと、その後上記ブラックマトリクス内にパターンを生成するステップとを含む。上記パターンは線セグメントを含み、上記線セグメントのうちの少なくとも１つの幅は８μｍ未満である。
【０００８】
本明細書において開示される実施形態は更に、ガラス基板に対するブラックマトリクスの接着性を改善する別の方法を含んでよい。本方法は、ガラス基板を提供するステップ、及び上記ガラス基板の表面を接着剤で処理するステップを含む。上記接着剤は、上記ガラス表面の水接触角を少なくとも４０°まで上昇させる。本方法は更に、接着剤で処理されたガラス基板の表面に対してブラックマトリクスを適用するステップと、その後上記ブラックマトリクス内にパターンを生成するステップとを含む。上記パターンは線セグメントを含み、上記線セグメントのうちの少なくとも１つの幅は８μｍ未満である。
【０００９】
明細書に援用されて明細書の一部を構成する添付の図面は、以下を図示している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガラス基板に塗布される異なる複数の接着剤、及び上記基板の処理された表面の水接触角と、アルカリ現像液中での剥離時間によって示される、ブラックマトリクスと上記処理された表面との間の接着特性との観察された関係を表す、グラフ
【図２】図２は、空気プラズマ、ＫＯＨ溶液、アルカリ性洗剤液及び水を含む複数のタイプの洗浄又は清浄化ステップの後に、接着剤Ｎ，Ｎ‐ジメチル‐Ｎ‐（３‐（トリメトキシシリル）プロピル）オクタデカン‐１‐アンモニウムクロリド（これ以降「ＹＳＡＭ  Ｃ１８」）が、ガラス基板の表面上にいかに良好に保持されるかを表すグラフ
【図３】図３は、異なる複数の接着剤、即ちアルキル鎖の長さが異なるアルキルアンモニウム化合物、及び３つの異なる洗浄プロセスサイクルに関して各化合物がガラス基板表面上にどの程度保持されるかを表す、グラフ
【図４】図４は、処理された表面を２つの異なる現像液と接触させた後に、ガラス基板に塗布された２つの接着剤、即ち塩化オクタデシルアンモニウム及びＹＳＡＭ  Ｃ１８に関する剥離時間において観察された差異を表すグラフ
【図５】図５は、合計表面エネルギの関数に応じた、アルカリ現像液への１５０秒の曝露後にガラス表面に接着されたままの４μｍの未定着ブラックマトリクス線のパーセンテージによって決定される、ブラックマトリクス接着性能を表すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
高解像度ビデオディスプレイの市場は競争が激しく、ディスプレイ製造者は常に、顧客に次世代の技術を提供しようとしている。しかしながら、より解像度が高いディスプレイを市場に送り出す前に対処しなければならない技術的障害が存在する。ディスプレイ製造者が、これまでにない小型の色フィルタアレイを製造するにあたって経験する１つの課題は、ブラックマトリクスパターンがおよそ８μｍ又は６μｍ未満、及び特に５μｍ未満の幅を有する線セグメントを含む場合の、ガラス基板の表面からのブラックマトリクスの剥離である。上記剥離は、リソグラフィプロセスにおける現像又は洗浄ステップ、例えばアルカリ洗浄の結果であることが提示されている。ブラックマトリクス‐ガラス界面における現像液の漏出は、ブラックマトリクス線セグメントの弱体化につながり得る。というのは、線幅が現行の５μｍ〜８μｍの工業的規格未満でパターン形成されているためである。ブラックマトリクスの堆積前のガラス基板の表面特性の改質は、幅が狭いブラックマトリクス線セグメントの接着又は保持を改良するための１つの方法である。
【００１２】
本明細書に記載されるのは、ガラス基板の表面特性を改質するためのプロセスである。上記プロセスは、フラットパネルビデオディスプレイの製造、例えばフラットパネルディスプレイ用の色フィルタアレイの作製に使用されることになるガラス基板の表面を改質するために使用できる。上記プロセスから便益を得ることができるフラットパネルディスプレイ又は色フィルタアレイは、比較的小型のディスプレイ、例えばカメラ及びスマートフォンのディスプレイから、中程度のサイズのディスプレイ、例えばタブレット及びラップトップ、そして比較的大型のディスプレイ、例えばテレビにまで及び得る。本明細書に記載のプロセスによって改質されたガラス基板は、ＬＣＤ、ＬＥＤ及びＯＬＥＤを含む様々なタイプのディスプレイを製造するために使用できる。特に、本明細書に記載のプロセスによって改質されたガラス基板は、上述の各ディスプレイの必要な構成要素である色フィルタアレイを製造するために使用できる。
【００１３】
上記プロセスは、接着剤を用いて処理することによって基板の表面特性が改質された、ガラス基板を対象とする。上記接着剤は、ブラックマトリクスの堆積のためにガラス表面を「下塗りする（ｐｒｉｍｅ）」ことによって、ガラス基板に対するブラックマトリクス材料の接着又は保持特性を改善するために使用されると考えられる。上述のように、改善された接着性は、特にブラックマトリクスパターンが幅およそ８μｍ未満の線セグメント、及び多くの場合には幅およそ６μｍ未満又は５μｍ未満の線セグメントを含む場合に、現像プロセス中の、パターン形成済みブラックマトリクスのセグメントの剥離を最小化するために必要とされる。線幅８μｍ未満のセグメントのブラックマトリクスの接着及び保持を改善するために使用できる表面処理は一般に、十分に清浄化されたガラス基板に対してより高い疎水性を付与できる有機系接着剤に関連付けられている。上記ガラス基板は本来親水性である。疎水性が増強されたガラス表面は、これもまた疎水性であるブラックマトリクスポリマーの界面適合性を増強すると考えられる。
【００１４】
一態様では、ガラス基板の表面への接着剤の塗布により、ガラス表面とブラックマトリクス材料との間の何らかの化学的又は物理的相互作用を提供できる。化学結合の程度は、接着剤の特定の有機官能基に左右されることになる。化学的相互作用の場合、硬化するに従って、ブラックマトリクス材料の成分と共有結合を形成できる反応性官能基を有する、接着剤を使用できる。可能性のある接着剤の反応性官能基としては、限定するものではないが、ビニル又はアクリレート基が挙げられ、これはブラックマトリクスポリマー組成物中の他のビニル又はアクリレートモノマー又はオリゴマーと共有結合できる。ブラックマトリクスと化学的に相互作用する接着剤の能力はまた、ブラックマトリクスポリマーの、ガラス表面界面における、又はガラス表面界面付近における硬化／重合を増強することもできる。物理的相互作用の場合、硬化前又は硬化中に、ガラス‐ブラックマトリクス界面において、又はその付近において、ブラックマトリクス材料中に潜在的に入り込み得る比較的長い直鎖又は分岐鎖を有する接着剤を使用できる。
【００１５】
別の態様では、ガラス基板の表面への接着剤の塗布により、ガラス／ブラックマトリクス界面における、水性現像液に対する耐化学性を上昇させることができる。ガラス基板の表面を接着剤で処理することによって引き起こされる、上述の物理的及び化学的改質の全ては、単独で、又は複数が組み合わさって、現像プロセス中のブラックマトリクスセグメントの剥離の最小化において観察される改善に寄与し得る。
【００１６】
ガラス基板の表面を接着剤で「処理する（ｔｒｅａｔｉｎｇ）」という用語は、ガラス基板を接着剤でコーティングすることを含むことができる。換言すると、ガラス基板の処理において使用される接着剤の量は、上記接着剤がコーティングを形成するかしないかを決定できる。いくつかの例では、接着剤の塗布によって形成されたコーティングを、ブラックマトリクスの堆積前のガラス基板のための下地コート（ｐｒｉｍｅ  ｃｏａｔ）と呼ぶ場合がある。他の例では、ガラス基板の表面を接着剤で処理することによって、連続的なコーティングは形成されない。換言すると、ガラス基板の表面は接着剤によってスポット処理され、従って、ガラス基板表面上に、接着剤を有しない領域が存在する。
【００１７】
本明細書及び添付の請求項中で使用される場合、名詞は、文脈がそうでないことを明示していない限り、複数の対象を指すことに留意しなければならない。従って例えば「接着剤」に対する言及は、２つ以上の接着剤の混合物等も含む。「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」又は「任意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、これらの語句に続いて記載される事象又は状況が発生してもしなくてもよいこと、及びこの記載が、上記事象又は状況が発生した例と、上記事象又は状況が発生していない例とを含むことを意味する。更に、各範囲の端点は、他方の端点に関連して、また他方の端点とは独立して、重要であることを理解されたい。また、本明細書では多数の値が開示されること、及び各値は本明細書において、その値自体に加えて、「約（ａｂｏｕｔ）」該特定の値として開示されていることも理解される。例えば値「１０」が開示されている場合、「約１０（ａｂｏｕｔ  １０）」も開示される。また、本出願全体を通して、データが異なる多数のフォーマットで提供されること、並びにこのデータは、終点及び始点並びにこれらのデータポイントのいずれの組み合わせに関する範囲を表すことも理解される。例えば、ある特定のデータポイント「１０」及びある特定のデータポイント「１５」が開示されている場合、１０及び１５が開示されていると考えられることが理解される。また、２つの特定の１の位の値の間の１の位の値それぞれも開示されていることも、理解される。例えば１０及び１５が開示されている場合、１１、１２、１３及び１４も開示されている。
【００１８】
本明細書に記載のプロセスは、ブラックマトリクスを用いてパターン形成された物品を提供する。上記物品は：ガラス基板；パターン形成済みブラックマトリクスセグメント；及び上記ガラス基板と上記パターン形成済みブラックマトリクスセグメントとの間に配置された接着剤を備える。上述のように、ブラックマトリクスは、線セグメントを含む現像さればパターンの形態であり、少なくとも１つのセグメントの幅は８μｍ未満、例えば０．０１μｍ〜８μｍ、０．１μｍ〜６μｍ、０．５μｍ〜６μｍ、０．５μｍ〜４μｍ、又は０．５μｍ〜３μｍである。上述のように、ガラス基板の表面を接着剤で処理することによって、ガラス基板の表面からのブラックマトリクスセグメントの剥離の相対的な程度を低減することが目的である。更に、ブラックマトリクスセグメントの剥離に関連する課題は一般に、線幅が狭いブラックマトリクスのセグメントに関連する。従って、本プロセスは特に、線幅が１μｍ〜４μｍ、例えば現行の工業的規格の線幅未満である、ブラックマトリクスのセグメントの形成において有用である。本明細書に記載のプロセスが、線幅がどのようなものであっても、５μｍ〜１０μｍ、例えば８μｍの線幅を有する現行のセグメントの場合でさえ、パターン形成済みセグメントの、ガラス基板の表面との接着特性を改善することは、当業者は当然理解するだろう。
【００１９】
パターン形成済みブラックマトリクスのセグメントは、グリッド状構造を形成でき、上記グリッド状構造は、第１の方向に配向されたセグメントと、第２の方向に配向されたセグメントとを含む。上記第１方向セグメント及び第２方向セグメントは交差して、４５°〜１２０℃の範囲のいずれの配向角度を形成できる。例えば、単純なグリッド状構造は約９０°の配向角度を有し、三角形パターンは約６０°の配向角度を有し、また六角形パターンは約１２０°の配向角度を有することになる。また当業者は、いずれの１つのセグメントの最小線幅が、特にブラックマトリクスを現像する際の、ガラス基板上でのパターン形成済みブラックマトリクスの物理的安定性によって制限されることを理解するだろう。従って、いずれの１つのセグメントの線幅は好ましくは０．１μｍ、より好ましくは０．５μｍの最小線幅を有する。
【００２０】
多くの例において、本明細書に記載のプロセスを十分に活用するために、第１の方向又は第２の方向のセグメントは、５μｍ以下、より好ましくは４．５μｍ以下、４．０μｍ以下、３．５μｍ以下、３．０μｍ以下、２．５μｍ以下又は２．０μｍ以下の線幅を有することになる。
【００２１】
接触角の分析の利用は、固体表面の表面エネルギを決定するための確立された方法である。ある技法は、上記表面と、異なる複数のプローブ液との間の接触角を取得するステップを伴い、上記プローブ液は、明確に定義された表面エネルギ成分を有する。２液法に基づく表面エネルギの概算のために、様々なモデルが存在する。これらのモデルとしては、Ｗｕ法、Ｏｗｅｎｓ‐Ｗｅｎｄｔ‐Ｒａｂｅｌ‐Ｋａｅｌｂｌｅ法及びｖａｎ  Ｏｓｓ法が挙げられる。Ｗｕ法は例えば、Ｓ．  Ｗｕ，  “Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ  ｔｅｎｓｉｏｎ  ｉｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｓｙｓｔｅｍｓ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐａｒｔ  Ｃ：  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｙｍｐｏｓｉａ，  ３４  （１９７１）  １９‐３０に記載されており、上記文献の開示全体は参照により本出願に援用される。Ｏｗｅｎｓ‐Ｗｅｎｄｔ‐Ｒａｂｅｌ‐Ｋａｅｌｂｌｅ法は例えば、Ｄ．Ｋ．  Ｏｗｅｎｓ，  Ｒ．Ｃ．  Ｗｅｎｄｔ，  “Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｒｅｅ  ｅｎｅｒｇｙ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １３  （１９６９）  １７４１‐１７４７に記載されており、上記文献の開示全体は参照により本出願に援用される。Ｖａｎ  Ｏｓｓ法は例えばＣ．Ｊ．  Ｖａｎ  Ｏｓｓ，  Ｍ．Ｋ．  Ｃｈａｕｄｈｕｒｙ，  Ｒ．Ｊ．  Ｇｏｏｄ，  “Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ  Ｌｉｆｓｈｉｔｚ‐ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ  ａｎｄ  ｐｏｌａｒ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｓｙｓｔｅｍｓ”，  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｒｅｖｉｅｗｓ，  ８８  （１９８８）  ９２７‐９４０に記載されており、上記文献の開示全体は参照により本出願に援用される。本明細書で提示される値は、以下に記載するように、Ｗｕ法を用いた分散性、極性及び合計表面エネルギの決定に関わるものである。他のモデルを使用すると、分散性、極性及び合計表面エネルギに関して異なる絶対値が得られる場合があることが理解される。
2017519249.tif 000003
【００２２】
本明細書で提示される表面エネルギ値は、Ｗｕ法を用いて計算され、これにより、以下の等式：
【００２３】
【数１】
2017519249.tif 000004
【００２４】
を用いて表面エネルギを推定できる。
【００２５】
ここで、液体及び固体の合計表面エネルギは、極性成分及び分散性成分の合計であることが理解される。このモデルを適用するために、水［γｌ＝７２．８ｍＮ／ｍ；γｄｌ＝２６．４ｍＮ／ｍ；γｐｌ＝４６．４ｍＮ／ｍ］及びジヨードメタン（ＤＩＭ）［γｌ＝５０．８ｍＮ／ｍ；γｄｌ＝５０．８ｍＮ／ｍ；γｐｌ＝０．０ｍＮ／ｍ］をプローブ液として使用した。ＤＩＭは分散性の力のみを表すため、Ｗｕモデルを用いて、表面に関する分散性項をまず概算しており、全ての極性成分は上記等式から脱落した。次に表面エネルギ及び接触角の値を、計算した分散性項と共に用いて、極性成分を概算した。最後に極性項と分散性項との合計により、合計表面エネルギを得た。
【００２６】
液体表面エネルギは、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ，  Ａｒｔｈｕｒ  Ｗ．  Ａｄａｍｓｏｎ，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，  １９８２，  ｐｐ．  ２８（この文献の開示全体は参照により本出願に援用される）に記載されているペンダントドロップ法、ｄｕ  Ｎｕｏｙリング法、又はＷｉｌｈｅｌｍｙプレート法を含む、当業者に公知の方法によって決定できる。Ｆｏｗｋｅｓによってもたらされた一般的な方法は、ＷｉｌｈｅｌｍｙプレートとＰＴＦＥに対する接触角との組み合わせを利用して、各液の極性成分と分散性成分とを弁別する。Ｆｏｗｋｅｓの表面エネルギ理論は、液体の分散性成分［γｄｌ］を合計表面エネルギ［γｌ］及びＰＴＦＥ表面に対する上記液体の接触角［θＰＴＦＥ］から決定できることを規定している。
【００２７】
【数２】
2017519249.tif 000005
【００２８】
次に、表面エネルギの極性及び非極性成分を用いて、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ，  Ａｒｔｈｕｒ  Ｗ．  Ａｄａｍｓｏｎ，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，  １９８２，  ｐｐ．  ３５７（この文献の開示全体は参照により本出願に援用される）に記載されているＦｏｗｋｅｓの方法、及び以下の等式：
【００２９】
【数３】
2017519249.tif 000006
【００３０】
によって、界面エネルギを計算できる。ここでγｉｊは、成分ｉと成分ｊとの間の界面張力であり、γｉはｉの表面エネルギであり、γｉｄはｉの表面エネルギの分散性成分であり、γｉｐはｉの表面エネルギの極性成分であり、γｊはｊの表面エネルギであり、γｊｄはｊの表面エネルギの分散性成分であり、γｊｐはｊの表面エネルギの極性成分である。
【００３１】
従って、未処理（対照）ガラス基板の表面特性、及び接着剤で処理されたガラス基板の表面特性を、上述の表面エネルギモデルのうちのいずれの１つを用いて各基板の水及びＤＩＭ接触角を測定することによって、決定できる。
【００３２】
現像液又は洗浄液の存在下でガラス基板から剥離する、ブラックマトリクスセグメントの性質は、品質係数ｆによって記述でき、これは、空気中でのブラックマトリクス材料とガラス基板との間の接着の仕事（Ｗａ１２）に対する、現像液（ｌ）の存在下でのブラックマトリクス材料とガラス基板との間の接着の仕事（Ｗｌ１２）の比率であり、以下のように記述される：
【００３３】
【数４】
2017519249.tif 000007
【００３４】
Ｂａｕｅｒ，  Ｄｒｅｓｃｈｅｒ  ａｎｄ  Ｉｌｌｉｇ，  “Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｎｓｉｏｎ，  ａｄｈｅｓｉｏｎ  ａｎｄ  ｗｅｔｔｉｎｇ  ｏｆ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  ｐｒｏｃｅｓｓ”  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｂ，  １４，  ２４８５，  （１９９６）  （この文献の開示全体は参照により本出願に援用される）を参照のこと。空気中での接着の仕事は、ブラックマトリクス材料の表面エネルギ（γ１）及びガラス基板の表面エネルギ（γ２）、並びにこれらの界面張力（γ１２）に基づく。現像液等の液体中での接着の仕事（γ３）は、ブラックマトリクス材料と液体との界面張力（γ１３）、ガラス基板と液体との界面張力（γ２３）、及びブラックマトリクスとガラス基板との間の界面張力（γ１２）に基づく。
【００３５】
【数５】
2017519249.tif 000008
【００３６】
【数６】
2017519249.tif 000009
【００３７】
【数７】
2017519249.tif 000010
【００３８】
上述の議論から、ブラックマトリクスパターンの現像に利用される特定の溶液もまた、ブラックマトリクスの剥離挙動に影響を及ぼすことになることも、確実に認識される。
【００３９】
接着剤
本プロセスで使用される接着剤は、二重接着又は牽引官能性を有することになる。これは即ち、接着剤の一部分がガラス基板に対して牽引性を有し、また接着剤の別の部分がブラックマトリクス材料に対して牽引性を有することを意味する。ガラス基板の汚れていない清浄な表面は、その表面に、又はその表面付近に、シリコンオキシド基又はシリコンヒドロキシ基を含むことが分かっている。従ってガラス基板の表面は一般に、ある程度の親水性を有すると考えられる。また、フラットパネルディスプレイ産業において一般に使用されるブラックマトリクス材料は一般に、有機ポリマーであり、これはガラス基板上にフィルムとして堆積され、光マスクが重ねられ、その後硬化又は架橋される。よって、ブラックマトリクス組成物は、ある程度の疎水性を有すると考えられる。従って接着剤は一般に、比較的親水性であると考えられる局所的な又は基の官能性と、比較的疎水性であると考えられる局所的な又は基の官能性とを有することになる。用語「親水性（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ）」及び「疎水性（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ）」は、相対的比較尺度に従って科学者が使用する公知の用語であり、ある特定の化合物、又は更に重要なことにはある表面が、水に対してどの程度反発又は牽引を示すかを表すことを理解されたい。ある特定の表面の親水／疎水性の相対的な程度の定量化を支援するために科学者が使用できる、１つの物理的試験方法は、上記表面の水接触角を測定することによるものである。
【００４０】
脂肪鎖官能性有機物
接着剤のあるクラスは、脂肪鎖官能性有機作用剤と呼ぶことができる。脂肪鎖官能性有機作用剤は、６〜３０個の炭素原子を含むアルキル部分と、官能基とを有する。上記アルキル部分はブラックマトリクスに対して牽引性を示し、上記官能基はガラス基板の表面に対して牽引性を示す。理論的には、脂肪鎖官能性有機作用剤は、ブラックマトリクス及びガラス基板の両方と物理的又は化学的に相互作用して、ブラックマトリクス‐ガラス界面におけるガラス基板へのブラックマトリクスの牽引を増強する。上記アルキル部分は、ガラス基板の表面から延在して、ブラックマトリクスと相互作用すると考えられる。上記官能基は一般に極性のものとして関連しており、これは、上記官能基がガラスの親水性表面へと牽引されることを意味する。上記脂肪鎖の１つ又は複数の官能基としては、アミン、アルコール、エポキシ、酸又はシロキサンが挙げられるが、これらに限定されない。従って接着剤は、（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキルアミン、（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキルアルコール、（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキル酸及び（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキルシロキサンからなる群から選択される、脂肪鎖官能性有機作用剤である。（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキル酸としては、カルボン酸、有機スルホン酸及び有機リン酸が挙げられるが、これらに限定されない。用語「シロキサン（ｓｉｌｏｘａｎｅ）」は、以下の基の式：
【００４１】
【化１】
2017519249.tif 000011
【００４２】
によって定義でき、ここでＲ１はアルキル又は低級アルキルであり、Ｒ２は低級アルキルであり、ｎは１、２である。また、シロキサン系接着剤の多くは水溶液として調製されるため（例えば実施例３を参照）、ガラス基板と接触する前のこのような調製において、アルコキシ置換基の少なくともある程度の加水分解が予想されることは、当業者には理解される。
【００４３】
本明細書で使用される用語「アルキル（ａｌｋｙｌ）」は、炭素原子が１〜３０個の直鎖又は分岐飽和炭化水素、例えばメチル、エチル、ｎ‐プロピル、イソプロピル、ｎ‐ブチル、イソブチル、ｔ‐ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシル等である。「低級アルキル（ｌｏｗｅｒ  ａｌｋｙｌ）」基は、１〜５個の炭素原子を含有するアルキル基である。低級アルキルのいくつかの例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル及びｎ‐ブチルが挙げられるが、これらに限定されない。従って（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキルは、６〜３０個の炭素原子を有するアルキル基である。
【００４４】
２．置換アルキルシラン
置換アルキルシランは、アルキルがアミノ、アンモニウム、ヒドロキシル、エーテル及びカルボン酸からなる群から選択される１つ又は複数の有機官能基によっても置換されている以外は、上で言及したアルキルシロキサンと同様の構造である。多くの例では、置換アルキルシランは、アルキル基の末端又はアルキル鎖に沿った若しくはアルキル鎖内のいずれの部位に位置する有機官能基によって置換される。また多くの例では、置換アルキルは、置換低級アルキルである。いくつかの例示的な置換低級アルキルとしては、γ‐アミノプロピルトリエトキシシラン、γ‐アミノプロピルトリメトキシシラン、β‐アミノエチルトリエトキシシラン及びδ‐アミノブチルトリエトキシシランが挙げられるが、これらに限定されない。特に関心の対象となる置換アルキルシランとしては、第４級窒素、エーテル及びチオエーテルからなる群から選択される１つ又は複数の官能基が挙げられる。多くの例では、置換アルキルシランは、上記官能基から延在するペンダント（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキルを含む。特に関心の対象となるのは、第４級窒素を有し、かつペンダント（Ｃ１０‐Ｃ２４）アルキルを有する、置換アルキルシランである。関心の対象となる例示的な置換アルキルシランは、Ｎ，Ｎ‐ジメチル‐Ｎ‐（３‐（トリメトキシシリル）プロピル）オクタデカン‐１‐アンモニウムクロリドであり、これは本明細書ではＹＳＡＭ  Ｃ１８と略される場合があり、その化学構造は以下に示されている。ＹＳＡＭ  Ｃ１４及びＹＳＡＭ  Ｃ１も以下に示されている。ＹＳＡＭ  Ｃ１８は、第４級窒素からのペンダント（Ｃ１８）アルキルを有する。同様にＹＳＡＭ  Ｃ１４は、第４級窒素からのペンダント（Ｃ１４）アルキルを有する。
【００４５】
【化２】
2017519249.tif 000012
【００４６】
【化３】
2017519249.tif 000013
【００４７】
【化４】
2017519249.tif 000014
【００４８】
３．架橋ジシラン
接着剤の別のクラスとしては、架橋ジシランが挙げられる。架橋ジシランは、一般式Ｉ：
【００４９】
【化５】
2017519249.tif 000015
【００５０】
を有し、ここでＲ２は低級アルキルであり、ＸはＮＨ又はＯである。架橋ジシランのクラスは、ＸがＮＨである場合にジシラザンと呼ばれる。
【００５１】
４．他のシラン作用剤
ガラス基板に対するブラックマトリクスの接着性を改善する、いくつかの専用のシラン系化合物も存在する。他の接着剤と同様に、上記専用のシラン系化合物は、ガラス基板の合計表面エネルギを６５ｍＮ／ｍ未満まで低減でき、また表面エネルギの極性成分を少なくとも３０％だけ低減できる。
【００５２】
５．反応性官能性シラン
接着剤の別のクラスは、反応性官能性アルキルシランと呼ぶことができる。反応性官能性アルキルシランは、化合物のアルキル部分が反応性官能基の部位を含み、これは理論上、ブラックマトリクスとの共有的化学反応に、例えば架橋として関与できる。フォトリソグラフィ技術の当業者には理解されるように、ブラックマトリクス材料は、熱又は光硬化に続いてシランの官能性部位と化学結合を形成できる、１つ又は複数のアクリルポリマーを含むことができる。アクリル系ブラックマトリクス材料と同様に、上記官能性シランは、例えばビニル、アクリル、エポキシドといった同様の反応性官能基を備えることができ、これらはブラックマトリクスの成分と反応し得る。ここでもまた、官能性シランのシラン部分は、ガラス基板の表面に対するある程度の牽引性又は相互作用を有すると考えられる。
【００５３】
官能性シランの１つのタイプは、エポキシ基を含有するアルキルシランである。エポキシシランは、一方では少なくとも１つのエポキシ環を有し、また同時に加水分解条件下でシラノール構造を形成する基を有する、化合物を指す。エポキシシラン及びこれらの化合物を作製する方法の更に一般的な説明は、米国特許第２９４６７０１号明細書において提供される。これらは、一般式（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）：
【００５４】
【化６】
2017519249.tif 000016
【００５５】
【化７】
2017519249.tif 000017
【００５６】
を有する化合物であり、ここでＲ３は、最大１２個の炭素原子を有する２価炭化水素ラジカルであり、上記炭化水素ラジカルは任意に、エーテル結合、例えば‐ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２‐を含み、Ｒ４は低級アルキルであり、ｍは１〜１０の整数である。特定の好ましいエポキシシランは、Ｒ４がメチル又はエチルである、上述のような化合物である。例示的なエポキシシランとしては、３‐グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、及び２‐（３，４‐エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５７】
官能性シランの別のタイプはビニルシランであり、これはシラン基及びアルキルビニル基、即ち少なくとも１つの炭素‐炭素二重結合を有するアルキルを有する化合物である。理論上、この化合物は、シラン基によってガラス基板の表面へと牽引され、ビニル官能基を介して上記表面に結合され、これにより、ブラックマトリクス材料とガラス基板との間の接着を改善する。ある例示的化合物は、ビス‐３‐（アミノプロピル）テトラメチルシロキサンとグリシジルメタクリレートとの反応から調製される。
【００５８】
官能性シランの更に別のタイプは、２価有機ラジカルを介してポリシロキサン鎖に接続された官能性（メタ）アクリロイル基を有するものである。これらの化合物の具体例は、一般式ＩＶ：
【００５９】
【化８】
2017519249.tif 000018
【００６０】
によって表され、ここでＲ５、Ｒ６及びＲ７は低級アルキルから独立して選択され、ｐは３〜２０の整数であり、Ｘは２価接続基を表し、具体的には式：ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２‐、‐（ＣＨ２）ｎＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２‐、‐（ＣＨ２）ｎ、‐（ＣＨ２）ｎ‐Ｏ‐（ＣＨ２）ｍ‐又は‐ＯＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２‐によって表される接続鎖を表し、ｎ及びｍはそれぞれ２〜６の整数を表す。
【００６１】
６．官能性ポリマー
接着剤の別のクラスは一般に、官能性ポリマーと呼ばれる。本明細書で使用される場合、用語「ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）」は、ホモポリマー（単一のモノマーから調製されたポリマー）及びコポリマー（少なくとも２つのモノマーから調製されたポリマー）を含む。用語「ポリマー」はまた、当該ポリマーの数平均分子量（ＭＷｎ）を全く参照せず、従ってＭＷｎが極めて大きいポリマー及びＭＷｎが極めて小さいポリマー（即ちオリゴマー）、並びにこれらの間のＭＷｎを有するポリマーを含む。
【００６２】
一実施形態では、官能性ポリマーは、ジブロック構造ＡＢを有することになり、ここでＡは疎水性ブロックであり、Ｂは親水性ブロックである。このようなポリマー構造を説明するために、用語「両親媒性ポリマー（ａｍｐｈｉｐｈｉｌｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒ）」も一般的に使用される。官能性ポリマーの例示的な親水性ブロックは、セルロース、多糖、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、及びポリエトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートを含むがこれらに限定されない、多様な公知の親水性ポリマーから調製できる。本明細書で使用される場合、「（メタ）アクリレート（（ｍｅｔｈ）ａｃｒｙｌａｔｅ）」は、アクリレート及びそれに対応するメタクリレートを表す。
【００６３】
両親媒性ブロックコポリマー中の１つ又は複数の親水性ブロックはまた、異なる複数のモノマー又はオリゴマー、例えば上述の親水性ポリマーブロックの調製のために使用される上記モノマー若しくはオリゴマー、又はアクリル酸、マレイン酸、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシ（メタ）アクリレート、２‐ジメチルアミノ‐エチル（メタ）アクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）から選択されるモノマーから調製してもよい。
【００６４】
同様に、官能性ポリマーの例示的な疎水性ブロックは、スチレン及びα‐アルキルスチレン等のモノビニル芳香族モノマー並びに他のアルキル化スチレン、又はアルキル（メタ）アクリル酸エステル若しくはビニルエステルを含むがこれらに限定されない、公知の疎水性モノマーから調製できる。あるいは、上記Ａブロックは：ブタジエン；酢酸ビニル、バーサチック酸ビニル及びプロピオン酸ビニル等のビニルエステルから選択される、エチレン性不飽和モノマーから調製してよい。用語「アルキル（メタ）アクリルエステル（ａｌｋｙｌ  （ｍｅｔｈ）ａｃｒｙｌｉｃ  ｅｓｔｅｒ）」は、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ‐ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、２‐エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート及びｔ‐ブチル（メタ）アクリレートを含むことができる。更に、両親媒性ポリマーの１つ又は複数の疎水性ブロックは、１〜６個の炭素原子を含むビニル不飽和脂肪族炭化水素モノマー、例えばポリブチレン及びポリイソブチレンを用いて調製できる。
【００６５】
別の実施形態では、官能性ポリマーはポリアルキレンイミンである。例えばポリエチレンイミンは、アクリル置換オキサゾリンの開環重合と、それに続く加水分解によって、又はエチレンイミン（アジリジン）のカチオン開始重合によって、調製でき、前者はポリエチレンイミンを生成し、後者はその分岐した対応物を生成する。ポリエチレンイミンは市販されており、例としてはＢＡＳＦ製のＬｕｐａｓｏｌ（登録商標）Ｇ２０ウォーターフリー、Ｌｕｐａｓｏｌ  ＦＧ又はＬｕｔｅｎｓｏｌ（登録商標）ＦＰ６２０前駆体がある。
【００６６】
７．界面活性剤
接着剤の別のクラスは一般に、界面活性剤と呼ばれる。界面活性剤は一般に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、非イオン界面活性剤及び両性界面活性剤に分類される。両性界面活性剤のクラスは特に関心の対象となる。特に関心の対象となる両性界面活性剤は、式Ｖ：
【００６７】
【化９】
2017519249.tif 000019
【００６８】
で表され、ここでＲ９は８〜２４個の炭素原子を有するアルキル基、好ましくは８〜１４個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｒ８は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基であり、メチルが好ましく、またｎは１、２、３、４又は５である。好ましい化合物の例は、Ｎ‐デシル‐Ｎ，Ｎ‐ジメチル‐３‐アンモニオ‐１‐プロパン‐スルホネートであり、これはより一般的にはスルホベタイン３‐１０と呼ばれる。
【００６９】
関心の対象となる別の両性界面活性剤は、式ＶＩ：
【００７０】
【化１０】
2017519249.tif 000020
【００７１】
のアルキルアミドベタインであり、ここでＲ８及びＲ９は上で式ＶＩにおいて定義されており、ｍ及びｎは独立して１、２、３、４又は５から選択され、Ｙは‐ＳＯ３又は‐Ｃ（Ｏ）Ｏである。関心の対象となるアルキルアミドとしては、ココアミドプロピルジメチルベタイン及びラウロイルアミドプロピルジメチルベタインが挙げられるが、これらに限定されない。
【００７２】
一態様では、界面活性剤がアニオン性界面活性剤である場合、上記アニオン性界面活性剤は、スルホン酸アルキルアリール、硫酸アルキル又は硫酸化オキシエチル化アルキルフェノールを含む。アニオン性界面活性剤の例としては：ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウムメチル、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム、オクタデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ノニルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ヘタデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、エイコソシルナフタレンスルホン酸カリウム、ウンデシルナフタレンスルホン酸エチルアミン、ドコシルナフタレンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、ヘキサデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ノニル硫酸ナトリウム、デシル硫酸アンモニウム、テトラデシル硫酸カリウム、オクチル硫酸ジエタノールアミン、オクタデシル硫酸トリエタノールアミン、ノニル硫酸アンモニウム、ノニルフェノキシルテトラエチレンオキシ硫酸アンモニウム、ドデシルフェノキシトリエチレンオキシ硫酸ナトリウム、デシルフェノキシテトラエチレンオキシ硫酸エタノールアミン、又はオクチルフェノキシトリエチレンオキシ硫酸カリウムが挙げられるが、これらに限定されない。
【００７３】
非イオン界面活性剤の例としては、酸化エチレン又は酸化プロピレンと、プロピレングリコール、エチレンジアミン、ジエチレングリコール、ドデシルフェノール、ノニルフェノール、テトラデシルアルコール、Ｎ‐オクタデシルジエタノールアミド、Ｎ‐ドデシルモノエタノールアミド、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、又はポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートとの濃縮産物が挙げられるが、これらに限定されない。他の公知の非イオン性界面活性剤は、構造ＢＡＢ及びＡＢＡを有するポリプロピレンオキシド（Ａ‐ブロック）‐ポリエチレンオキシド（Ｂ‐ブロック）の交互ブロックをベースとする、一般的なＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）シリーズの界面活性剤といった、ポリアルキレンオキシド‐ポリエチレンオキシドのブロックをベースとする界面活性剤のクラスを含む。非イオン性界面活性剤の別の例は、疎水性尾部、例えば長鎖アルキル又はこれに対応する部分不飽和長鎖アルケン、及びポリエチレンオキシドの１つ又は複数の親水性尾部を含む、エトキシル化アミン界面活性剤である。
【００７４】
カチオン性界面活性剤の例としては、塩化エチル‐ジメチルステアリルアンモニウム、塩化ベンジル‐ジメチル‐ステアリルアンモニウム、塩化ベンジルジメチル‐ステアリルアンモニウム、塩化トリメチルステアリルアンモニウム、塩化トリメチルセチルアンモニウム、塩化ジメチルエチルジラウリルアンモニウム、塩化ジメチル‐プロピル‐ミリスチルアンモニウム、又は対応する臭化物、メソ硫酸塩又は酢酸塩が挙げられるがこれらに限定されない。
【００７５】
従来の色フィルタアレイの作製ステップを含む、光ディスプレイの上部プレートを製造するプロセスは、公知である。ディスプレイデバイスのための色フィルタアレイを作製する方法は、ガラス基板の表面上にポリマー性ブラックマトリクスインクをめっき又は堆積するステップ、及び上記インクをパターン形成して、ガラス基板上のパターン形成済みセグメントを形成するステップを含む。このパターン形成ステップは典型的には、堆積させたインクの上に事前に画定された光マスクを適用するステップ、及びインクの露出部分を光硬化させるステップを含む。次にインクの非露出部分を、１つ又は複数の現像液を用いて除去し、そして同様の水によるすすぎステップを実施し、マイクロメートルサイズの複数のウェルのグリッドパターンを形成する。続いて、例えばインクジェット印刷プロセスを用いて、各ウェルにインクを充填し、赤、緑及び青色を交互にして、ガラス基板上に色フィルタを形成する。染色法、分散法、拡散法、印刷法、インクジェット印刷法等を含むいずれのインク堆積方法を使用できる。ブラックマトリクスパターンのグリッド状構造は、色フィルタの各色を平面の上でピクセル単位に分割する。そして保護透明層を色フィルタグリッド全体に堆積して、色フィルタアレイの物理的完全性を維持できる。例として、顔料分散法又はインクジェット印刷法を用いた色フィルタアレイの形成に関する簡潔な説明は、ＬＧ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｃ．に譲渡されている米国特許第７０５０１３０号明細書に記載されている。
【００７６】
ガラス基板に対する接着剤の塗布
接着剤は、当該技術分野で公知の技法を用いて、ガラス基板の表面に塗布できる。例えば接着剤は、噴霧、浸漬、メニスカスコーティング、フラッドコーティング、ローラ、ブラシ等によってガラス表面に塗布できる。一態様では、接着剤は噴霧ステーション内において、ガラス基板が典型的には製造プロセスの生産ライン内を移動するに従って塗布できるため、接着剤は噴霧によって塗布される。一実施形態では、接着剤は連続水平搬送システム又は連続垂直搬送システムにおいて塗布され、これらのシステムでは、ガラス基板が水平（平行）、垂直（直立）又はこれらの間のいずれの線角度で配向される。接着剤を塗布する際のガラス基板の温度は、約１０℃〜３００℃とすることができる。典型的には、接着剤は約２０℃〜８０℃の温度、例えば室温又は室温付近において、ガラス表面に塗布される。一態様では、接着剤は、ガラス表面をサイズ設定し、様々な洗剤で清浄化し、すすぎ、任意に乾燥させた後で、室温又はおおよそ室温でガラス基板の表面に塗布される。以下の記載及び実施例を参照されたい。
【００７７】
別の態様では、接着剤は、１７５℃付近若しくは１７５℃超、２００℃付近若しくは２００℃超、又は２５０℃付近若しくは２５０℃超でガラス基板の表面に塗布でき、ここでガラスの温度は好ましくは、当該技術分野において一般的に使用されているタイプの赤外線検出器を用いて測定される。製造プロセスのこの時点において接着剤を塗布すると、ガラスが実質的に汚染物質を有さず、又は製造プロセスの残りの部分の間に接着剤がガラスを保護できるため、有利である。特定の態様では、ガラス表面は、接着剤の塗布前にガラス表面を清浄化する必要があり得る。この清浄化ステップは、当該技術分野で公知の化学清浄化方法及び加水分解を含む様々な手段で達成できる。これらの方法の目的は、ガラス中のヒドロキシル基及びシロキサン結合を露出させることである。以下の清浄化技法を用いて、ガラス表面から、吸収された有機分子を除去できる。一態様では、ガラスを、例えば横浜油脂工業株式会社から入手できるＳｅｍｉＣｌｅａｎ  ＫＧ等の水性洗剤で清浄化できる。別の態様では、ＵＶ／オゾン清浄化ステップを用いてガラスを清浄化できる。ＵＶ／オゾン清浄化ステップは、酸素を含有する雰囲気中で、低圧水銀ランプを用いて実施される。ＵＶ／オゾン清浄化ステップについては例えば、Ｖｉｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ａ  ３，  １０２７，  （１９８５）に記載されており、上記文献の内容は参照により本出願に援用される。空気が充填された鋼鉄製エンクロージャ内に設置されたＢＨＫ製の低圧水銀グリッドランプ（８８‐９１０２‐２０）は、この清浄化方法を実施するために好適である。清浄化される表面は、上記ランプから約２ｃｍに配置してよく、ランプは約３０分間起動してよく、その後ガラス表面は清浄となり、接着剤を塗布する準備ができた状態となる。
【００７８】
ここでもまた、所与の表面積あたりの、ガラス基板を処理するために使用される接着剤の量、及び本プロセスにおいて使用される接着剤のタイプに応じて、接着剤のコーティングの堆積を考えることができる。このような例では、適切な乾燥ステップに続いて、ガラス基板の表面上に生成されたコーティングは、０．１ｎｍから３μｍまで、１ｎｍから１μｍまで又は１ｎｍから０．５μｍまでで変動する厚さを有することになる。上記乾燥ステップ後に接着剤を塗布した後、ガラスをすすぐことができる。例えばこのすすぎステップは、いずれの過剰な接着剤の塊を除去できる。
【００７９】
様々な実施形態によると、接着剤は、プラズマ堆積法を用いて塗布してもよく、上記プラズマは例えば、少なくとも１つの炭化水素成分を含む。例えば上記プラズマは、当該技術分野で公知のいずれの方法又はデバイス、例えばプラズマジェット又はトーチを用いて、ガラス基板の表面を走査でき、これにより、上記表面を、プラズマを構成する成分のうちの１つ又は複数、例えば上記少なくとも１つの炭化水素成分に接触させる。
【００８０】
本明細書で使用される場合、用語「プラズマ（ｐｌａｓｍａ）」、「大気プラズマ（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｌａｓｍａ）」及びその変形は、入射用高周波電場を通過するガスを表すことを意図している。電磁場に遭遇すると、ガス原子のイオン化が起こり、高速、及びそれに伴って高い運動学的エネルギへと加速された電子が遊離する。上記高速の電子のうちのいくつかは、他の原子を、その最外側の電子と衝突することによってイオン化し、これら遊離した電子は更なるイオン化を生成し、これによりカスケードイオン化効果が得られる。このようにして生成されたプラズマは１つの流れとして流れることができ、この流れに捕捉されたエネルギ粒子を、物体、例えばガラス基板に向かって投射できる。
【００８１】
様々な実施形態では、プラズマは大気圧（ＡＰ）プラズマ、及び真空条件下における熱又は非熱プラズマ、例えばＣＶＤとすることができる。例えばプラズマの温度は、室温（例えばおよそ２５℃）から比較的高温、例えば最高約３００℃までの範囲とすることができる。非限定的な例として、プラズマの温度は約２５℃〜約３００℃、例えば約５０℃〜約２５０℃又は約１００℃〜約２００℃の範囲とすることができ、これらの間のあらゆる範囲及び部分範囲が含まれる。プラズマは、例えばアルゴン、ヘリウム、窒素、空気、水素、水蒸気及びこれらの混合物から選択される、少なくとも１つのガスを含むことができる。いくつかの実施形態によると、プラズマガスとしてアルゴンを採用できる。
【００８２】
非限定的な実施例では、プラズマはまた、ガスの形態で存在してよい少なくとも１つの炭化水素を含んでよい。好適な炭化水素としては、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、フェニル、二重結合又は三重結合炭化水素のような、Ｃ１‐Ｃ１２炭化水素が挙げられるが、これらに限定されない。様々な実施形態によると、沸点が低い（例えば１００℃未満）の揮発性炭化水素、例えばＣ１‐Ｃ６炭化水素を使用してよい。また更なる実施形態では、炭化水素はメタン又はエタンとすることができる。プラズマは例えば、約１体積％〜約２０体積％、例えば約２体積％〜約１８体積％、約３体積％〜約１５体積％、約４体積％〜約１２体積％、約５体積％〜約１０体積％、又は約６体積％〜約８体積％の少なくとも１つの炭化水素を含むことができ、これらの間のあらゆる範囲及び部分範囲が含まれる。プラズマはまた、少なくとも、本明細書中の他の箇所に記載されているフッ素含有有機物等の、炭化水素鎖中にフッ素を有する有機物も含まなければならない。
【００８３】
プラズマとガラス表面との接触は、当該技術分野で公知のいずれの好適な手段を用いて達成でき、例えばプラズマジェット又はトーチを使用して、ガラス基板の表面を走査できる。特定の用途に関する所望のコーティング密度及び／又は効率を達成するために、走査速度を必要に応じて変更できる。例えば走査速度は、約５ｍｍ／秒〜約１００ｍｍ／秒、例えば約１０ｍｍ／秒〜約７５ｍｍ／秒、約２５ｍｍ／秒〜約６０ｍｍ／秒、又は約４０ｍｍ／秒〜約５０ｍｍ／秒の範囲とすることができ、これらの間のあらゆる範囲及び部分範囲が含まれる。
【００８４】
滞留時間、即ちプラズマがガラス表面に接触する期間も同様に、走査速度及び所望のコーティング特性に応じて変更できる。非限定的な例として、滞留時間は１秒未満〜数分、例えば約１秒〜約１０分、約３０秒〜約９分、約１分〜約８分、約２分〜約７分、約３分〜約６分、又は約４分〜約５分の範囲とすることができ、これらの間のあらゆる範囲及び部分範囲が含まれる。様々な実施形態では、ガラス表面は単回パスでプラズマと接触させることができ、又は他の実施形態では、２パス以上、３パス以上、４パス以上、５パス以上、１０パス以上、２０パス以上等、複数パスを採用してよい。
【００８５】
プラズマとの接触前に、ガラス基板の１つ若しくは複数の表面又は１つ若しくは複数の縁部の研磨、仕上げ及び／又は清浄化といった１つ又は複数の任意のステップを用いて加工してよい。
【００８６】
ガラス基板
ガラス基板は、フロート法、スロットドロー法及びフュージョンドロー法を含むがこれらに限定されない複数の異なるプロセスによって形成できる。例えば、米国特許第３，３３８，６９６号明細書、及び米国特許第３，６８２，６０９号明細書を参照されたい。スロットドロー及びフュージョンドロー法では、新たに形成されたガラスシートは垂直方向に配向される。ある好ましいガラス基板は一般に、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製７０５９ガラスと呼ばれる。この７０５９ガラスは熱膨張係数が小さく、比較的高い加工温度での寸法安定性及び加工性に優れ、ガラス中にアルカリ成分を含有する場合であってもその含有量はごくわずかである。好ましいガラス基板としては例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製のディスプレイガラスのＥａｇｌｅ  ＸＧ（登録商標）及びＬｏｔｕｓ（登録商標）ファミリーが挙げられる。本記載において特に関心の対象となるガラス基板としては、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製のもの等の高性能ガラス基板が挙げられる。ガラス基板は、フラットパネルディスプレイの製造に使用するために特に設計されており、好ましくは、密度は２．４５ｇ／ｃｍ３未満であり、液相粘度（液相線温度でのガラスの粘度と定義される）は約２００，０００ポアズ（２０，０００Ｐａ・ｓ）超、好ましくは約４００，０００ポアズ（４０，０００Ｐａ・ｓ）超、より好ましくは約６００，０００ポアズ（６０，０００Ｐａ・ｓ）超、最も好ましくは約８００，０００ポアズ（８０，０００Ｐａ・ｓ）超である。またガラス基板は、好ましくは０〜３００℃の温度範囲にわたって線形の熱膨張係数、２８〜３５×１０−７／℃又は２８〜３３×１０−７／℃を示し、約６５０℃超の歪み点を示す。ガラス基板は好ましくは１７００℃未満の融点を有する。また、ガラス基板は好ましくは、１部のＨＦ（ａｑ）（５０重量％）及び１０部のＮＨ４Ｆ（ａｑ）（４０重量％）の溶液中に３０℃で５分間浸漬した後、０．５ｍｇ／ｃｍ２未満の重量損失を示す。
【００８７】
記載されたプロセスの一実装形態では、ガラス基板は以下の組成を有することになる。ガラスの主成分は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３及び少なくとも２種のアルカリ土類酸化物、即ちＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及び／又はＢａＯである。ＳｉＯ２はガラスの基礎的なガラス形成剤として機能する。その濃度は、約６４モル％超の濃度であり、これにより、以下で詳述されているように、フラットパネルディスプレイガラス、例えばＡＭＬＣＤガラスに適した密度及び耐化学性、並びに、ダウンドロー法（例えば融合法）によるガラスの形成を可能とする液相線温度（液相粘度）を有するガラスが提供される。好ましくは、ガラス基板の密度は２．４５グラム／ｃｍ３以下、又は２．４１ｇ／ｃｍ３以下であり、重量損失は、研磨した試料を５％ＨＣｌ（ａｑ）溶液に９５℃で２４時間曝露した場合は０．８ｍｇ／ｃｍ２以下であり、５０重量％のＨＦ（ａｑ）を１容量、及び４０％重量のＮＨ４Ｆ（ａｑ）を１０容量含む溶液に３０℃で５分間曝露した場合は０．５ミリグラム／ｃｍ２未満である。
【００８８】
上限に関しては、従来の大規模溶融技術、例えば耐火性溶融器内でのジュール溶融を用いてバッチ材料を溶融させることができるよう、ＳｉＯ２濃度は７１モル％以下でなければならない。好ましくは、ＳｉＯ２濃度は６６．０〜７０．５モル％、６６．５〜７０．０モル％、又は６７．０〜６９．５モル％である。ガラスのＳｉＯ２含有量の結果として、本発明のガラスは典型的には１６００℃以上の融点を有する。Ａｌ２Ｏ３は、本発明のガラスの別のガラス形成剤である。約９．０モル％以上のＡｌ２Ｏ３濃度により、低い液相線温度及びそれに対応する高い液相粘度を有するガラスが提供される。少なくとも９．０モル％のＡｌ２Ｏ３を使用すると、ガラスの歪み点及び弾性率も改善される。１．００以上のＲＯ／［Ａｌ２Ｏ３］（ＲＯは周期表のＩＩＡ族の酸化物である）比を達成する（以下を参照）ために、Ａｌ２Ｏ３濃度は１２．０モル％未満に維持する必要がある。好ましくは、Ａｌ２Ｏ３濃度は９．５〜１１．５モル％である。Ｂ２Ｏ３は、ガラス形成剤であり、また溶融を補助して融点を下げる融剤でもある。これらの効果を達成するため、本発明のガラスは、７．０モル％以上のＢ２Ｏ３濃度を有する。しかし大量のＢ２Ｏ３は、歪み点（Ｂ２Ｏ３が７．０モル％を超えて１モル％増加する毎に約１０℃）、弾性率及び耐化学性の低下につながる。
【００８９】
ガラス基板は好ましくは、６５０℃以上、６５５℃以上又は６６０℃以上の歪み点、及び１０．０×１０６ｐｓｉ（６．９×１０５ＭＰａ）以上のヤング率（及び更に好ましくは上述のようにガラスのＳｉＯ２含有量に関係する耐化学性）を有する。高い歪み点は、ガラスの製造に続く熱処理中の圧縮／収縮によるパネル歪みの防止を支援するために望ましい。高いヤング率は、それによって輸送及び取扱い中に大きなガラスシートが呈する弛み量を低減するため、望ましい。
【００９０】
ガラス形成剤（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３）に加えて、ガラス基板としては好ましくは、少なくとも２種のアルカリ土類酸化物、即ち少なくともＭｇＯ及びＣａＯ、また任意にＳｒＯ及び／又はＢａＯも挙げられる。アルカリ土類酸化物は、溶融、清澄、成形及び最終用途に重要な様々な特性を有するガラスを提供する。濃度に関して、上述のＭｇＯに関連する様々な利益を達成するために、ＭｇＯは１．０モル％以上でなければならない。好ましくはＭｇＯ濃度は１．６〜２．４モル％である。アルカリ土類酸化物の中では、ガラス基板中のＣａＯ濃度が最も高い。ＣａＯは、低い液相線温度（高い液相粘度）、高い歪み点及び率、並びにフラットパネル用途、特にＡＭＬＣＤ用途に最も望ましい範囲のＣＴＥを可能とする。ＣａＯはまた、耐化学性に好ましく寄与し、また他のアルカリ土類酸化物と比べてバッチ材料として比較的安価である。従ってＣａＯ濃度は、６．０モル％以上であることが好ましい。しかしながらＣａＯは高濃度において、密度及びＣＴＥを上昇させる。従って本発明のガラスのＣａＯ濃度は、１１．５モル％以下であることが好ましく、より好ましくはＣａＯ濃度は６．５〜１０．５モル％である。
【００９１】
本プロセスにおいて記載されている特定のガラス基板は、当技術分野では合わせガラスと称されるガラスであってよい。一態様では、ガラス基板を、ガラスコアの少なくとも１つの露出面にガラス皮膜をフュージョンドローすることにより製造する。上記ガラス皮膜の歪み点は６５０℃超である。他の例では、皮膜ガラス組成物の歪み点は６７０、６９０、７１０、７３０、７５０、７７０又は７９０℃超である。本開示の組成物の歪み点は、公知の技術を用いて当業者によって決定できる。例えば、歪み点は、ＡＳＴＭ法Ｃ３３６を用いて決定できる。
【００９２】
いくつかの例では、ガラス皮膜はフュージョンプロセスによってガラスコアの露出表面に付着させることができる。好適なフュージョンプロセスの例は、米国特許第４，２１４，８８６号明細書に開示されており、上記特許文献の全体が参照により本出願に援用される。融合ガラス基板形成プロセスは以下のように要約できる。異なる組成の少なくとも２種のガラス（例えばベース又はコアガラスシート及び皮膜）を別個に溶融する。その後、適当な送達システムを通してオーバーフロー分配器に各ガラスを送達する。これらの分配器は上下に重ねて設置され、これにより、各フローから出たガラスは分配器の最上縁部を流れ、少なくとも一方の面に流れ落ち、適当な厚さの均一な流動層を分配器の１面又は両面に形成する。下方の分配器に溢れ出る溶融ガラスは分配器の壁に沿って下方に流れ、一番下の分配器の合流外表面に隣接する初期ガラス流動層を形成する。同様に、上方の分配器から溢れ出る溶融ガラスは上方の分配器の壁を下方に向かって流れ、初期ガラス流動層の外表面を流れる。２つの分配器の各合流側壁からのガラスの２つの別個の層は合わさり、ドローラインで融合して、単一の連続した積層シートが形成される。２つのガラスによる積層体の中心のガラスはコアガラスと呼ばれ、コアガラスの外表面を流れ落ちるガラスは皮膜ガラスと呼ばれる。
【００９３】
逆に、皮膜ガラスを１枚のみコアに直接融合する場合、皮膜はコアに「隣接している」。
【００９４】
このオーバーフロー分配プロセスにより、上記のように形成されたシートガラスに先端熱加工表面が付与され、制御下の分配器によって提供されたシートガラスの、均一に分布する厚さにより、優れた光学品質のガラスシートが提供される。形成されるガラス基板の厚さは約１０μｍ〜約５ｍｍであってよい。本明細書で開示される方法において使用可能な他のフュージョンプロセスは、米国特許第３，３３８，６９６号明細書、米国特許第３，６８２，６０９号明細書、米国特許第４，１０２，６６４号明細書、米国特許第４，８８０，４５３号明細書及び米国特許出願公開第２００５／０００１２０１号明細書に記載されており、これらの特許文献はその全体が参照により本出願に援用される。Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄにより開発されたフュージョン製造プロセスは：１．優れた厚さ制御による平坦なガラス；並びに２．欠陥のない表面品質及び拡張性を有するガラスを含む、重要な利点をディスプレイ産業にもたらす。平坦状態からのいずれの偏向は歪曲をもたらすため、基板の平坦度は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）テレビ用パネルの製造において特に重要である。
【００９５】
本明細書に記載のプロセスの別の実装形態態では、ガラス基板の歪み点は６４０℃超であり、ＣＴＥは３１〜５７×１０−７／℃であり、５重量％ＨＣｌ水溶液中に９５℃で２４時間浸漬した後の重量損失は２０ｍｇ／ｃｍ２未満であり、即ちアルカリ金属酸化物を名目上含まず、また、酸化物基準の重量パーセントで計算して４９〜６７％のＳｉＯ２、少なくとも６％のＡｌ２Ｏ３、６８％を超えるＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３、０〜１５％のＢ２Ｏ３、及び少なくとも１種のアルカリ土類金属酸化物からなる組成を有し、上記アルカリ土類金属酸化物は、示された調製物中で０〜２１％のＢａＯ、０〜１５％のＳｒＯ、０〜１８％のＣａＯ、０〜８％のＭｇＯ及び１２〜３０％のＢａＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＭｇＯからなる群から選択される。
【００９６】
ブラックマトリクス材料
本記載のプロセスでは、光感受性材料又は非光感受性材料を含むほとんどのタイプのブラックマトリクス材料を使用できる。比較的好ましいタイプのブラックマトリクス材料のいくつかはポリマーであり、エポキシ、アクリル、シロキサン及びポリイミドポリマーを含む。アクリル及びポリイミドポリマーは、長期にわたる高温環境において比較的良好な挙動を示し、一般に比較的優れた保存安定性を有し、従って他の一般的なブラックマトリクス材料に比べて一定の利点を提供できることが知られている。ほとんどの例において、光感受性アクリルポリマーは、熱感受性アクリルポリマーよりも好ましい。この場合、光感受性ブラックマトリクス材料としては、アクリル、光重合性モノマー、及び光開始剤が挙げられる。それにもかかわらず、ブラックマトリクス材料の選択は複数の因子に左右されることになり、上記因子としては、接着剤の選択、ブラックマトリクスのエッチングに使用される現像液及び洗浄液、並びに所与のガラス基板に関して接着剤がブラックマトリクス材料と相互作用する度合いが挙げられるが、これらに限定されない。
【００９７】
アクリルのいくつかの例としては：アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート及びメチルメタクリレート等の、疎水性アクリルアクリレート；環式アクリレート及び環式メタクリレート；ヒドロキシエチルアクリレート及びヒドロキシエチルメタクリレート等の、官能基を有する比較的親水性のアクリレート及びメタクリレートからなる群から選択される、複数のアクリレート及び／又はメタクリレートのコポリマーが挙げられる。アクリルは、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、イタコン酸エステル及びフマル酸エステル等の１つ又は複数の他のモノマーを有するコポリマーであってよい。アクリルポリマーの重量平均分子量約は一般に、１０００〜２０００００である。
【００９８】
光重合性モノマーは、二重官能性又は多重官能性モノマーを含むことができる。二重官能性モノマーのいくつかの例としては、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート及びトリエチレングリコールジアクリレート、並びにジシクロペンタンジエン等の１つ又は複数の脂環式構造を含有するアクリレート、並びにフルオレン等の１つ又は複数の多環式芳香族環を含有するアクリレートが挙げられる。多官能性モノマーの例としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。
【００９９】
耐溶媒性及び耐熱性を改善するために、ブラックマトリクス材料は、エポキシ化合物又はエポキシ硬化剤を含むこともできる。アクリルポリマー自体はエポキシ基を含有してよい。使用されるエポキシ化合物のいくつかの例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物、フェノールノボラックエポキシ化合物、クレゾールノボラックエポキシ化合物、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、グリシジルエステル系エポキシ化合物、グリシジルアミン系エポキシ化合物、複素環式エポキシ化合物、及びフルオレン含有エポキシ化合物が挙げられる。
【０１００】
また当業者には、ブラックマトリクスの硬化したパターン形成済みセグメントに最適な高さが存在することも理解される。考えられる因子としては、色フィルタの用途（フラットパネルディスプレイのタイプ）、及び加工条件全体にわたるパターンの安定性が挙げられる。一般にブラックマトリクス層の高さは、１．０μｍ〜４．０μｍ又は２．０μｍ〜３．０μｍであり、インクジェットシステムを用いて色フィルタを形成する場合は後者が特に好ましい。ブラックマトリクス層の高さが４．０μｍを超えると、材料の強度及びパターン精度又は解像度に関して妥協が生じる場合がある。一方、ブラックマトリクス層の高さが１．０μｍ未満である場合、パターン形成済みマトリクスウェル内にインク層を堆積させたときにインクの破損が容易に発生し得る。
【０１０１】
以下の実施例は、本出願において記載及び請求される物品及び方法を作製及び評価する方法の完全な開示及び説明を当業者に提供するために挙げられるものであり、これらは単なる例であることを意図したものであり、本発明者が自身の発明であると考えるものの範囲を限定することを意図したものではない。数字（例えば量、温度等）に関しては精度を保証するよう努力が払われているが、多少の誤差及び偏差は考慮しなければならない。そうでないことが示されていない限り、部（ｐａｒｔ）は重量部であり、温度は℃であり、又はそうでないことが言明されていない場合、実験及び測定を実施する温度はおよそ室温である。そうでないことが言明されていない限り、圧力は大気圧又は大気圧付近である。反応条件、例えば本記載のプロセスから得られる産物純度及び収率を最適化するために使用できる、成分の濃度、望ましい溶媒、溶媒混合物、温度、圧力並びに他の反応範囲及び条件の、多数の変形例及び組み合わせが存在する。
【実施例】
【０１０２】
実施例１  ガラス基板に関する水及びジヨードメタン接触角の測定
水接触角測定及びジヨードメタン接触角測定は、Ｋｒｕｓｓ  ＤＳＡ  ３機器を用いて実施される。プローブ液が水である場合、Ｋｒｕｓｓ  ＤＳＡ機器は、ガラス基板の表面上に２μＬの水滴を１００μＬ／分の速度で分注し、画像をキャプチャし、接線法又は真円フィッティング法を用いてガラス表面に対する水滴の接触角を決定する。プローブ液がジヨードメタンである場合、Ｋｒｕｓｓ  ＤＳＡ機器は２μＬ体積を分注する。決定される最終的な接触角は、これらの方法によって決定された線と、実際の物理的に決定された水接触角とのフィットに基づくものである。
【０１０３】
多くの例では、接着剤でガラス基板を処理するステップは、十分に清浄化された未処理の対照ガラス基板に対して、ガラス基板の水接触角を少なくとも２倍増大させる。本質的に、接着剤の塗布は、ガラス基板の表面の疎水性を上昇させる。
【０１０４】
水接触角は被覆表面を必ずしも一意に定義するわけではないため、他の記述子を作製する必要がある。これは、処理済み表面の表面エネルギだけでなく、上記表面がブラックマトリクス材料又は現像液と相互作用する方法も含む。プローブ液、水及びジヨードメタンは、以下の表面張力特性を有する。水の合計表面張力は７２．８ｍＮ／ｍである。極性成分は４６．４ｍＮ／ｍであり、分散性成分は２６．４ｍＮ／ｍである。ジヨードメタンの合計表面張力は５０．８ｍＮ／ｍであり、分散性成分は５０．８ｍＮ／ｍであり、極性成分は０．０ｍＮ／ｍである。
【０１０５】
ガラス基板、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製のＬｏｔｕｓ  ＸＴと、ＹＳＡＭ  Ｃ１８で処理されたガラス基板とに関する水接触角を取得し、表Ｉに列挙した。１リットルのＹＳＡＭ  Ｃ１８の水溶液は、以下のように調製した。脱イオン水９９０．１６ｍＬを容器に追加し、０．４８ｍＬの酢酸と、これに続いて９．３６ｍＬのＹＳＡＭ  Ｃ１８溶液（６０％ＹＳＡＭ  Ｖ１８、４０％メタノール）とを、撹拌しながら（磁気撹拌棒で十分である）追加して、０．５重量％のＹＳＡＭ  Ｃ１８溶液を作製する。水溶液を合計約３０分間撹拌する。溶液のｐＨは約３．５である。ガラス基板を溶液に浸漬し、溶液と接触したまま、２５℃又は室温で３０秒間維持する。ガラス基板をシラン水溶液から取り出し、脱イオン水で６０秒間すすぎ、清浄な乾燥空気／窒素流を用いて乾燥させる。
【０１０６】
水及びジヨードメタンをプローブ液として用いて、接触角を決定した。各液の１０個の試料滴を測定して、ガラス表面に対する各接触角を決定した。対照は、表面処理を有しない清浄なガラス基板である。試料及び対照ガラス基板は、４％Ｓｅｍｉｃｌｅａｎ  ＫＧ洗剤、又は処理前にプラズマ清浄化した空気を用いて、事前に洗浄する。プラズマ清浄化プロセスでは、基板をプラズマチャンバ内に配置し、１００ｍＴｏｒｒ（（１０１３２５０／７６）Ｐａ）まで空気をポンプで排出した後、１ｃｃ／分で空気を導入し、１００ｍＴｏｒｒ（（１０１３２５０／７６）Ｐａ）チャンバ圧を維持し、プラズマを１５秒間オンにした。
【０１０７】
表Ｉで報告されている平均接触角のデータを用いて、ガラス表面に関して表面エネルギを計算でき、それを表Ｖにおいて報告する。表Ｉの「基準ガラス（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｇｌａｓｓ」の値は、新たに清浄化された「基準ガラス」に関するものである。
【０１０８】
【表１】
2017519249.tif 000021
【０１０９】
実施例２  現像液に関する液体表面張力の測定
ポリ（テトラフルオロエチレン）に対する本記載の接触角測定と、Ｗｉｌｈｅｌｍｙプレート法との組み合わせを用いて、４つの現像液の表面張力を決定した。これは、合計表面張力それぞれを、極性及び分散性成分に分離させる手段として実施した。（幾何平均に基づく）Ｆｏｗｋｅｓの表面エネルギ理論によると、液体の分散性成分は、その合計表面張力と、（合計表面エネルギ１８ｍＮ／ｍを有し、かつ極性成分を有しないと仮定される）ＰＴＦＥに対するその接触角とを把握することによって決定できる。ＰＴＦＥに対する液体に関する接触角が小さいほど、その表面の非極性（分散性）成分は高い。なぜなら非極性表面は非極性液体によって優先的に濡らされるためである。
【０１１０】
使用される等式は：
【０１１１】
【数８】
2017519249.tif 000022
【０１１２】
であり、ここでθＰＴＦＥは、ＰＴＦＥとプローブ液との間で測定された接触角であり、分散性表面張力（γｌｄ）成分は、全体として表面張力（γｌ）が分かっているいずれの液体に関して、上記液体とＰＴＦＥとの間の接触角（θＰＴＦＥ）を測定して上記の式を用いるだけで決定できる。そして、液体に関する極性表面張力成分が、差分（γｌｐ＝γｌ−γｌｄ）によって決定される。表面極性は、パーセンテージ（％＝γｌｐ×１００／γｌ）として表すことができる。
【０１１３】
Ｋｒｕｓｓ  Ｄｒｏｐ  Ｓｈａｐｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  ＤＳＡ１０を用いて、各液体の５個の液滴をＰＴＦＥ上に配置することによって、以下の接触角データを収集した。接触角は表ＩＩに列挙される。
【０１１４】
【表２】
2017519249.tif 000023
【０１１５】
全ての塩／塩基溶液は、純水よりわずかに高い表面張力及び表面極性を有する。これは、水中での水素結合効果を増強する、水にイオンを添加することによる一般的な効果である。予想されるように、添加した塩の濃度により、表面張力は、同一の塩の０．２４％より高い１．０％となる。塩溶液は、対照ガラス基板の極性（比較的親水性の）表面に対する比較的低い界面張力と、接着剤で処理されたガラス基板の比較的低極性の（比較的疎水性の）表面との高い界面張力とを有することになる。後者に関して、塩溶液は、表面張力及び表面極性に関する適合性がより低くなる。対照的に、ブラックマトリクス材料は低い表面極性を有し、従って低極性の処理済みガラス表面との適合性が高くなり、比較的高極性の未処理（対照）ガラス表面との適合性が低くなる。
【０１１６】
低い界面張力を達成することによってより好ましい接着を達成するという目的は、基板の合計表面エネルギと、ブラックマトリクス材料の表面極性と適合する基板の表面極性との両方に依存する。表ＩＩの接触角データと、上述のＦｏｗｋｅｓモデルの等式とを用いて、列挙された塩（現像用）溶液に関する表面張力と、これらの溶液とガラス基板との間の界面張力とを計算できる。
【０１１７】
【表３】
2017519249.tif 000024
【０１１８】
接着剤でガラス基板を処理する本記載の方法によると、現像液と処理済み基板との間の界面張力を、未処理の対照ガラス基板に対して少なくとも５倍、例えば少なくとも６倍、少なくとも７倍又は少なくとも８倍上昇させることが、接着剤に関して特に関心の対象のままとなっている。
【０１１９】
更に、ブラックマトリクスと処理済み基板との間の界面張力を、未処理の対照ガラス基板に対して少なくとも３倍、例えば少なくとも５倍、少なくとも７倍又は少なくとも１０倍低下させることも、接着剤に関して関心の対象となる。
【０１２０】
実施例３  ブラックマトリクスセグメントに関する剥離時間の測定
図１に示すように、ＬＯＴＵＳガラス基板を、Ｖｉｒｔｕｂｏｎｄ（図１では「Ａ」で示す）、ＹＳＡＭ  Ｃ１８（図１では「Ｂ」で示す）及びＨＭＤＳ（図１では「Ｃ」で示す）を含む様々な接着剤で処理した。水で６０秒すすいだ後に塗布された接着剤のうちのいくつかは、ガラス表面の疎水性を有意に上昇させ、これは約７０°以上の水接触角で示された。同一のすすぎステップの後に塗布された他の接着剤（図１ではまとめて「Ｏ」で示す）は、ガラス表面の疎水性に対する影響が有意に小さかった。
【０１２１】
多様な方法を利用して、ガラス基板の表面上に接着剤を堆積させた。ヘキサメチルジシラザンに関しては、このジシラザンをペトリ皿内に配置し、真空デシケータ内に配置した。小型ガラス基板をペトリ皿の上側に持ち上げた。次にデシケータを閉鎖し、１分間真空を引き、基板を静的真空中に１分間静置した。続いてデシケータを窒素又は清浄な空気でパージした後、処理済みのガラスを取り出して、１４０℃のホットプレート上に３分間配置して、アンモニアを放出させ、ＨＭＤＳをガラス表面に強度に結合させた。アルキルシランに関して、実施例１に従って水溶液を調製し、記載されているようにガラス基板を浸漬し、すすぎ、乾燥させた。エポキシシランに関して、およそ１リットルの脱イオン水中で水溶液を調製し、０．０１ｍＬの９９％氷酢酸を添加して、ｐＨ〜５の溶液を作製した。３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（９．３４ｍＬ）を添加して、およそ１重量％の溶液を作製した。次に混合物を２時間撹拌して加水分解を発生させた。ガラス基板を、既に記載されているように浸漬し、すすぎ、乾燥させた。５０／５０のエタノール／水から堆積したエポキシシランに関して、水１Ｌあたり０．５ｍｌの９９％氷酢酸を混合して、ｐＨ〜４の溶液を作製した。水／エタノール混合物を使用する例では、適切な体積の各溶媒を使用して、上述の溶液を作製した。続いて、ここでもまたガラス基板を、上述のように浸漬し、すすぎ、乾燥させた。塩化オクタデシルアンモニウムに関して、１ｇのアルキル塩を１０００ｍＬの脱イオン水に、溶解するまで添加した。続いて、ここでもまたガラス基板を、上述のように浸漬し、すすぎ、乾燥させた。上記表面の上側に保持された室温の試験片上へと、溶融した材料（融点６０℃）の皿からオクタデシルを蒸発させた。ガラス基板は典型的には、皿の上縁部から数ｍｍ程度、及びオクタデカノールの表面から３．５ｃｍ程度であった。堆積は９０℃の融点で１０秒間実施された。個々の液体シラン（Ｇｅｌｅｓｔから提供）の試料を小型のペトリ皿に移し、真空デシケータの底部に配置した。処理サイクルの終了時に液体が残るよう、十分な液体を用いた。観察された最大損失は〜１ｍＬ／時間であった。次にデシケータのシェルフを挿入し、清浄なガラス試料を上記シェルフ上のラックに整列させた。デシケータの蓋を取り付け、Ｇａｓｔ（商標）オイルレスダイヤフラムタイプ圧力／真空ポンプ（ＤＯＡＰ７０４ＡＡ）に接続し、真空を印加し（ゲージ読み取り値およそ２３（Ｈｇ））、６時間維持した。蒸着後、真空を解放し、試料を１０分間予熱したオーブン（１００℃）に移した。続いて試料を冷却し、すぐに分析又はブラックマトリクス加工に使用した。この方法で堆積させたシランは、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ：ＳＩＡ０２００．０）及びエチルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ：ＳＩＥ４９０１．４）であった。
【０１２２】
ガラス基板の処理に続いて、ブラックマトリクスを以下のように堆積させた。ブラックマトリクス（Ｔｏｋｙｏ  Ｏｈｋａ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  ＃  ＣＦＰＲ  ＢＫ−５１００ＮＲ）を冷蔵庫から取り出し、室温に順応させた。５インチ（１２．７ｃｍ）×５インチ（１２．７ｃｍ）の基板に対して初期用量８ｍＬのブラックマトリクスを用いて、ブラックマトリクス材料を基板に、１０００ｒｐｍで５分間スピンコートした。スピンによる堆積に続いて、試料である基板に関して、約２分間、空気中で溶媒を蒸発させる。次に試料を７０℃で１２５秒間加熱して、ブラックマトリクス液体材料から溶媒を更に蒸発させる。パターンマスクを基板に適用した後、試料を線幅５μｍのＵＶ（ｉ線）に１．５秒間曝露し、パターンマスクを取り外す。その後試料を、５００ｍＬの現像液（ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３又はＤＣＤ現像剤）を用いて、様々な時間にわたって現像した後、７５０ｍＬの脱イオン水で１分間すすぎ、７５０ｍＬの水で３５秒間、２度目のすすぎを行う。続いて試料をオーブンラック上に配置し、２３０℃で３０分間加熱した。５μｍブラックマトリクス線を処理済み基板から剥離するために現像液中で必要な時間量を測定し、５μｍブラックマトリクス線を未処理の対照基板から剥離するために必要な時間量と比較して、これらの剥離時間の間の差異として表ＩＶ及び図１で報告する。剥離の目視検査は、最高１００倍の倍率を用いて、光学顕微鏡上で透過又は反射モードを観察することによって行われる。
【０１２３】
【表４】
2017519249.tif 000025
【０１２４】
実施例４  接着剤による処理後のガラス基板の清浄化
ますます薄いパターン形成済みブラックマトリクスのセグメントを収容するために、ガラスの清浄性がより重要となり、色フィルタ及びＴＦＴグレードガラス基板に関する設計仕様、例えば最大粒子密度は減少し続ける。本質的には、ガラス基板は遊離した環境粒子を実質的に含んではならない。清浄化方法としては、大型（１μｍ超の粒子）のための、物理的なブラシによる洗浄、超音波、バブルジェット（登録商標）、高圧噴霧、サブミクロン粒子のためのメガソニック、並びに微粒子だけでなく有機及び／又は金属イオン汚染物質の除去のための洗剤、アルカリ、温水、水蒸気等が挙げられる。更に複数の清浄化ステップのシーケンスも重要となり得る。例えば、比較的大きなサイズの微粒子の除去を、比較的小さなサイズの微粒子の除去の前に行うことが有益であることが分かっている場合がある。
【０１２５】
本明細書に記載されているように、基板へのブラックマトリクスの接着を増強するための、有機系接着剤による清浄なガラス基板の処理は、接着剤を保持したまま望ましくない有機物又は微粒子を除去できるように、１回又は複数回の洗浄ステップに耐えられる必要があり得る。従って、洗浄プロセスに耐えてその目的となる特性を保持する、即ちブラックマトリクスの接着の増強を提供する、処理済み表面の能力を評価することが重要となる。
【０１２６】
実施例１に記載したように、接着剤ＹＳＡＭ  Ｃ１８をＬＯＴＵＳガラス基板に塗布し、４つの異なる清浄化又は洗浄ステップを用いて、過剰な作用剤並びに望ましくない粒子及び有機物を、処理済み基板から除去した。２インチ（５．０８ｃｍ）×２インチ（５．０８ｃｍ）のガラス基板を使用する以外は実施例３において記載したように、ブラックマトリクスインクを堆積させてパターン形成した。図２の時間：接触角のデータは、空気プラズマ（図２では「Ｅ」で示す）、０．２４％ＫＯＨ水溶液（図２では「Ｆ」で示す）、アルカリ洗剤を含む４％ＫＯＨ水溶液（これ以降「４％ＫＯＨ  ＳＰ」）（図２では「Ｇ」で示す）、及び水（図２では「Ｈ」で示す）を含むいくつかのタイプの洗浄又は清浄化ステップの後で、ＹＳＡＭ  Ｃ１８接着剤がどの程度良好にガラス表面上に維持されているかを示す。
【０１２７】
ここでもまた、現像プロセスは、物理的作用を用いない約５００ｍＬの溶液中での浸漬プロセスを含んでいた。例えばＫＯＨ現像を室温で実施した。水での洗浄に関して、液体は同様に室温であったが、洗浄は１Ｌ／分の流れによって実施された。洗剤での洗浄に関して、６５℃の４％ＫＯＨ  ＳＰを、超音波撹拌を行わず、また流れを起こさずに使用した。プラズマ清浄化プロセスでは、基板をプラズマチャンバ内に配置し、１００ｍＴｏｒｒ（（１０１３２５０／７６）Ｐａ）まで空気をポンプで排出した後、１ｃｃ／分で空気を導入し、１００ｍＴｏｒｒ（（１０１３２５０／７６）Ｐａ）のチャンバ圧を維持し、プラズマを１５秒間オンにした。
【０１２８】
６０又は３００秒後でないと変化がほとんど又は全く発生しなかったため、１５及び３０秒における水での洗浄の効果は測定されず、従って図２に示されていない。ｘ軸は、各洗浄又は清浄化液が処理済み基板に接触している時間の長さを示す。空気プラズマ又は洗剤による洗浄を用いた場合に比べて、水での洗浄又は塩基性ＫＯＨによる洗浄の後、ＹＳＡＭ  Ｃ１８が基板表面上により多く維持されることが、容易に確認される。
【０１２９】
実施例５  アルキルアンモニウム塩接着剤での処置後の、ガラス基板の清浄化
プラズマ洗浄のみを施された基板（図３では「Ｉ」で示す）との比較として、接着剤である塩化オクタデシル（Ｃ１８）トリメチルアンモニウム（図３では「Ｍ」で示す）、臭化ヘキサデシル（Ｃ１６）トリメチルアンモニウム（図３では「Ｌ」で示す）、臭化ドデシルトリメチル（Ｃ１２）アンモニウム（図３では「Ｋ」で示す）、及び臭化ヘキシルトリメチル（Ｃ６）アンモニウム（図３では「Ｊ」で示す）を、実施例３に記載したように、ＬＯＴＵＳガラス基板に別個に塗布した。塗布された各接着剤に関して、３つの異なる洗浄サイクルを用いて、各洗浄サイクルに関して基板表面上に各接着剤が維持されている程度を決定した。洗浄サイクル１：０．１％ＫＯＨ溶液を１分間適用する（図３では「１」で示す）。洗浄サイクル２：洗浄サイクル１＋１分間の水でのすすぎ（図３では「２」で示す）。洗浄サイクル３：洗浄サイクル１＋６５℃の４％ＫＯＨ  ＳＰでの１分間の洗浄、及びそれに続く１分間の水でのすすぎ（図３では「３」で示す）。
【０１３０】
図３は、低級アルキル鎖アンモニウム塩、即ちＣ６及びＣ１２アンモニウムアルキルがガラス表面上に維持されないこと−Ｃ６アルキルは１分間の水での洗浄においてさえ残存性が低いこと−を極めて明らかに示している。対照的に、Ｃ１６及びＣ１８アンモニウムアルキルは、３つの洗浄サイクル全てに関して許容可能な維持性能を示す。
【０１３１】
実施例６  現像液中での処理済み表面の剥離時間の比較
ＬＯＴＵＳガラス基板上の５μｍブラックマトリクスセグメントに関する剥離時間測定を、２つの異なる接着剤、ＹＳＡＭ  Ｃ１８及び塩化オクタデシル（Ｃ１８）トリメチルアンモニウム（ＯＣ１８  ＴＭＡＣ）を用い、２つの異なる現像液、０．２４重量％ＫＯＨ及び１重量％炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）で（図４では「Ｎ１」で示されるＯＣ１８  ＴＭＡＣ＋ＫＯＨ、図４では「Ｎ２」で示されるＯＣ１８  ＴＭＡＣ＋Ｎａ２ＣＯ３、図４では「Ｎ３」で示されるＹＳＡＭ  Ｃ１８＋ＫＯＨ、及び図４では「Ｎ４」で示されるＹＳＡＭ  Ｃ１８＋Ｎａ２ＣＯ３で）実施した。図４に示すように、塩化Ｃ１８アルキルアンモニウムは、両方の現像液中で、未処理の対照基板よりも約４〜５秒長く剥離時間を延長させることにより、ブラックマトリクスの接着に関するある程度の有益性を示す。対照的に、ＹＳＡＭ  Ｃ１８は、各現像液中で更に長い剥離時間を示し、例えば炭酸塩現像液中では、未処理の対照基板に対して剥離時間を約５０秒延長させる。図４に示すように、２つのタイプの光マスクを用いて、現像時間の延長を決定した。一方の光マスクは、ＲＧＢインクを配置できるウェルをシミュレートするためにアンカーを有する線を有していた（図４では「ＰＭ１」で示す）。もう一方の光マスク（図４では「ＰＭ２」で示す）は、現像時間の延長を決定するために、アンカーを有しない線のみを有していた。
【０１３２】
従って、線幅５μｍの試験セグメントの剥離時間の少なくとも５秒の増大を物品にもたらすことが、接着剤に関して特に関心の対象となる。剥離時間は、上述のように０．２４重量％水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液との接触後に、対照物品に対して決定される。対照物品とは、接着剤をガラス基板とブラックマトリクスセグメントとの間に配置しないことを除いて試験物品と同一の方法で調製された物品であることは、当業者には十分理解されるだろう。また、接着剤により、１．０重量％炭酸ナトリウム溶液との１分間の接触後に、線幅５μｍの試験セグメントの剥離時間の、対照物品に対して少なくとも５秒の増加がもたらされることも、特に関心の対象となる。
【０１３３】
実施例７  合計表面エネルギと線残存性との間の相関関係
いくつかの例示的なガラス基板表面処理の合計表面エネルギを、上述のようにＷｕモデルを用いて計算し、１５０秒における表面処理の４μｍ線残存性と比較した。結果を表Ｖに示す。
【０１３４】
【表５】
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【０１３５】
表Ｖの表面エネルギデータから、一般に、合計表面エネルギがおよそ６５ｍＮ／ｍ又は６５ｍＪ／ｍ２未満に低下する表面が、特に関心の対象となることがわかる。更に、各処理済みガラス基板に関する表面エネルギの極性成分が有意に変化することもわかる。ＹＳＡＭ  Ｃ１８及びＹＳＡＭ  Ｃ１４（以下参照）と呼ばれる接着剤は、極性成分を少なくとも５０％低下させる。実際にはＹＳＡＭ  Ｃ１８は、対照基板に対して、極性成分の約９０％の低下を示し、合計表面エネルギの約５０％の低下を示す。これらの測定によると、処理済みガラス基板の表面エネルギの極性成分を、未処理の対照ガラス基板に対して少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６５％又は少なくとも８０％低下させることができる接着剤が、特に関心の対象となる。更に、水及びＤＩＭ接触角の測定から、用語「表面極性（ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｏｌａｒｉｔｙ）」を定義できる。表面極性は、｛［計算された極性成分］／［合計表面エネルギ］｝×１００として定義される百分率である。表面極性は、ガラス基板の表面の極性に関連する比である。表Ｖに示すように、親水性が比較的高い表面を有する対照基板は、比較的高い表面極性を有すると予想される。対照的に、接着剤で処理した基板は、比較的低い表面極性を有すると予想される。計算された表面極性に従って、３５％以下の表面極性、例えば５％〜３５％の表面極性をもたらす接着剤が関心の対象となる。接着剤に関して更に高い関心の対象となるのは、３０％以下、２０％以下、１５％以下又は１０％以下の表面極性をもたらすことである。１０％〜２５％の表面極性をもたらす接着剤が、特に関心の対象となる。ここでもまた、表面極性の値を、水及びＤＩＭ接触角の測定−いずれの基板又はフィルムの表面特性を特性決定する、当業者に公知の測定方法−によって得る。Ｗｕモデルを用いてデータを抽出した。
【０１３６】
ガラス表面に対するブラックマトリクスの接着は、処理済みガラス基板の表面エネルギに相関している。分散性、極性及び合計表面エネルギ（ｍＮ／ｍ）を、Ｈ２Ｏ及びＤＩＭとの２つの流体接触角測定を用いて、一連の表面に関して決定した。表面エネルギ値は、Ｗｕモデルからの計算に基づいている。他のモデル（幾何平均等）を用いると、異なる絶対値が得られるものの、同一の傾向が示されることが理解される。表ＩＶでは、ＨＤＭＳ、オクタデカノール、アクリロキシプロピルＴＭＳ、及びエチルトリメトキシシランは、上述の蒸着方法に従って適用した。Ｒａｉｎ−Ｘ及びＹＳＡＭは、上述のような溶液堆積方法に従って適用した。ＣＨ４プラズマは、上述のプラズマ堆積方法に従って適用され、ここではプラズマジェットを用いて４パスの大気プラズマ（ＡＰ）を作製した。
【０１３７】
【表６】
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【０１３８】
図５は、共有結合した接着剤に関する合計表面エネルギと、結果として得られるＤＣＤ現像剤中での１５０秒における４μｍ未定着線残存性との間の相関関係を示す。図５はまた、接着促進剤とこれらの場合のガラスとの間の共有結合の欠如に起因する０％の線残存性を有する選択された処理のデータも示す。
【０１３９】
更に、上述の表面エネルギ測定は、処理済みガラス基板の合計表面エネルギを、未処理の対照ガラス基板に対して少なくとも１５％、少なくとも２５％又は少なくとも４０％低下させることができる接着剤が、特に関心の対象となることを実証している。理想的には、特に、既に記載され本プロセスにおいて利用されているように、ブラックマトリクス材料が疎水性を有する例において、処理済みガラス基板の極性成分の減少及び合計表面張力の減少が観察されることが望まれる。
【０１４０】
実施例８  合計表面エネルギと剥離時間との間の相関関係
合計表面エネルギ及び剥離時間を上述のように計算し、以下の表ＶＩＩに挙げられた例示的な表面処理に関して比較した。
【０１４１】
表ＶＩＩの表面エネルギデータから確認できるように、対照ガラス基板、Ｃｏｒｎｉｎｇ製ＬＯＴＵＳ、及びエポキシシラン又はＹＳＡＭ  Ｃ１で処理したガラス基板に関して、極性成分及び合計表面張力には差がほとんど又は全く存在しない。表ＶＩＩのデータは図１のデータと一貫しており、これは、ＹＳＡＭ  Ｃ１がガラス基板の水接触角を増大させる効果をわずかしか有さず、従って剥離時間の改善に関してほとんど又は全く効果を有しないことを実証している。しかしながら、このような接着剤を、比較的高い親水性又は反応性官能性を有するブラックマトリクスインク組成物と共に利用することが有利であることが、特にエポキシシランに関して確認できる。
【０１４２】
【表７】
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【０１４３】
実施例９  異なる複数の現像液に関する接着剤の仕事
表ＶＩＩＩは、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから入手可能なＬＯＴＵＳガラスを用いた、３つの異なる現像液の存在下での、現像液中でのガラス基板に対するブラックマトリクスの接着の計算された仕事（Ｗｌ１２）、及び対応するｆ係数を列挙する。
【０１４４】
ＬＯＴＵＳガラス基板の表面を、実施例１に記載の方法に従ってＹＳＡＭ  Ｃ１８で処理した後、スピンコートプロセスを用いて、東京応化工業株式会社から入手可能なブラックマトリクス製品＃ＣＦＰＲ  ＢＫ−５１００ＮＲを堆積させた。次にブラックマトリクスを、現像液：０．２４重量％水性水酸化カリウム、１重量％水性炭酸ナトリウム又はＤＣＤ−２６０ＣＦ（ＤＣＤ）に曝露した。上記ＤＣＤ−２６０ＣＦは、専用の界面活性剤も含む０．０４重量％ＫＯＨ水溶液であり、Ｄｏｎｇｉｎ  Ｓｅｍｉｃｈｅｍ  Ｃｏ．  Ｌｔｄ．から４重量％ＫＯＨの濃縮物として入手できる。剥離時間を、実施例３に記載の方法によって決定した。
【０１４５】
【表８】
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【０１４６】
本明細書において開示される実施形態は、ガラス基板とブラックマトリクスセグメントとの間に配置された接着剤が、本明細書に記載されているような水及びジヨードメタン接触角測定並びにＷｕモデルの適用によって決定した場合に、６５ｍＮ／ｍ以下、例えば６０ｍＮ／ｍ以下、更には５５ｍＮ／ｍ以下、また更には５０ｍＮ／ｍ以下（これは３５ｍＮ／ｍ〜６５ｍＮ／ｍを含み、更には４０ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍを含む）のガラス基板の合計表面エネルギを提供するような、物品及び方法を提供できる。
【０１４７】
本明細書において開示される実施形態はまた、ガラス基板とブラックマトリクスセグメントとの間に配置された接着剤が、水及びジヨードメタン接触角測定によって決定した場合に、対照の未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下、例えば少なくとも３５％の表面極性の低下、更には少なくとも４０％の表面極性の低下、また更には少なくとも５０％の表面極性の低下を提供するような、物品及び方法を提供できる。例えば接着剤は、未処理の対照基板に対する、ガラス基板の合計表面張力の極性成分の少なくとも３０％の低下、例えばガラス基板の合計表面張力の極性成分の少なくとも３５％の低下をもたらすこともできる。
【０１４８】
本明細書において開示される実施形態はまた、対照物品に対する、０．２４重量％水酸化カリウム水溶液との接触後の線幅５μｍの試験セグメントの剥離時間の、少なくとも５秒、例えば少なくとも１０秒、更には少なくとも２０秒の増大を示し得る。
【０１４９】
本明細書において開示される実施形態はまた、対照物品に対する、１．０重量％炭酸ナトリウム水溶液との接触後の線幅５μｍの試験セグメントの剥離時間の、少なくとも５秒、例えば少なくとも１０秒、更には少なくとも２０秒の増大を示し得る。
【０１５０】
本明細書において開示される実施形態はまた、未処理の対照ガラス基板に対して、接着剤によるガラス基板の表面の処理が、ガラス基板の水接触角を、少なくとも２倍、例えば少なくとも３倍、更には少なくとも４倍、例えば２〜１０倍増大させるような、物品及び方法も含んでよい。
【０１５１】
本明細書において開示される実施形態はまた、接着剤が、ガラス表面の水接触角を少なくとも４０°、例えば少なくとも４５°、更には少なくとも５０°（これは４０°〜９０°を含む）増大させるような、接着剤でガラス基板の表面を処理するステップも含んでよい。
【０１５２】
本明細書において開示される実施形態はまた、未処理の対照ガラス基板に対して、接着剤によるガラス基板の表面の処理が、現像液と処理済みガラス基板との間の界面張力を、少なくとも５倍、例えば少なくとも１０倍増大させるような、実施形態も含んでよい。
【０１５３】
本明細書において開示される実施形態はまた、接着剤でガラス基板の表面を処理した後、かつ接着剤で処理されたガラス基板の表面にブラックマトリクス材料を適用する直前に、接着剤が、以下のうちの少なくとも１つを提供するために十分な量で、ガラス表面上に残るような実施形態も含んでよい：６５ｍＮ／ｍ以下のガラス基板の合計表面エネルギ；及び対照の未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下。このような実施形態は例えば、接着剤でガラス基板の表面を処理した後、かつ接着剤で処理されたガラス基板の表面にブラックマトリクス材料を適用する前に、清浄化手順をガラス基板に適用するような実施形態も含んでよい。
【０１５４】
請求項の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正例及び変形例を作製できることは、当業者には明らかである。
【０１５５】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１５６】
実施形態１
ガラス基板；
ブラックマトリクスセグメントであって、上記ブラックマトリクスセグメントは、あるパターンの形態であり、上記セグメントのうちの少なくとも１つの線幅は８μｍ未満である、ブラックマトリクスセグメント；及び
上記ガラス基板と上記ブラックマトリクスセグメントとの間に配置された接着剤
を備える、パターン形成済み物品であって、
上記接着剤は、水及びジヨードメタン接触角測定によって決定した場合に：
６５ｍＮ／ｍ以下のガラス基板の合計表面エネルギ；及び
対照未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下
のうちの少なくとも一方をもたらす、パターン形成済み物品。
【０１５７】
実施形態２
上記接着剤は、未処理の対照基板に対して、上記ガラス基板の上記合計表面張力の極性成分の少なくとも３０％の低下をもたらす、実施形態１に記載の物品。
【０１５８】
実施形態３
第１の方向の上記ブラックマトリクスセグメント、又は第２の方向の上記ブラックマトリクスセグメントは、２μｍ〜４μｍの線幅を有する、実施形態１に記載の物品。
【０１５９】
実施形態４
上記接着剤は、アルキルアミン、アルキルアルコール、アルキルエポキシ、アルキル酸及びアルキルシランからなる群から選択される脂肪鎖官能性有機物である、実施形態１に記載の物品。
【０１６０】
実施形態５
上記接着剤は置換アルキルシランである、実施形態１に記載の物品。
【０１６１】
実施形態６
上記置換アルキルシランは、第４級窒素、エーテル及びチオエーテルからなる群から選択される官能基、並びに上記官能基から延在するペンダント（Ｃ６‐Ｃ３０）アルキルを含む、実施形態５に記載の物品。
【０１６２】
実施形態７
上記置換アルキルシランは、第４級窒素及びペンダント（Ｃ１０‐Ｃ２４）アルキルを含む、実施形態５に記載の物品。
【０１６３】
実施形態８
対照物品に対する、０．２４重量％水酸化カリウム水溶液との接触後の線幅５μｍの試験セグメントの剥離時間の、少なくとも５秒の増大を示す、実施形態１に記載の物品。
【０１６４】
実施形態９
上記対照物品に対する、１．０重量％炭酸ナトリウム水溶液との接触後の線幅５μｍの試験セグメントの剥離時間の、少なくとも５秒の増大を示す、実施形態８に記載の物品。
【０１６５】
実施形態１０
請求項１のパターン形成済み物品を備える、フラットパネルディスプレイ。
【０１６６】
実施形態１１
上記パターン形成済み物品は、色フィルタアレイである、実施形態１０に記載のフラットパネルディスプレイ。
【０１６７】
実施形態１２
ガラス基板上へのブラックマトリクスの接着性を改善する方法であって、
ガラス基板を提供するステップ；
上記ガラス基板の表面を接着剤で処理するステップであって、上記接着剤は、水及びジヨードメタン接触角測定によって決定した場合に、６５ｍＮ／ｍ以下の合計表面エネルギをもたらす、ステップ；
上記接着剤で処理された上記ガラス基板の表面に対してブラックマトリクス材料を適用するステップ；並びに
上記ブラックマトリクス材料内にパターンを生成するステップであって、上記パターンはブラックマトリクスセグメントを含み、上記ブラックマトリクスセグメントのうちの少なくとも１つの線幅は８μｍ未満である、ステップ
を含む、方法。
【０１６８】
実施形態１３
上記接着剤で上記ガラス基板の上記表面を処理した後、かつ上記接着剤で処理された上記ガラス基板の上記表面に上記ブラックマトリクス材料を適用する直前に、上記接着剤は：
６５ｍＮ／ｍ以下の上記ガラス基板の合計表面エネルギ；及び
対照の未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下
のうちの少なくとも一方を提供するために十分な量で、上記ガラス表面上に残る、実施形態１２に記載の方法。
【０１６９】
実施形態１４
上記方法は更に、上記接着剤で上記ガラス基板の上記表面を処理した後、かつ上記接着剤で処理された上記ガラス基板の上記表面に上記ブラックマトリクス材料を適用する前に、清浄化手順を上記ガラス基板に適用するステップを含む、実施形態１３に記載の方法。
【０１７０】
実施形態１５
上記接着剤で上記ガラス基板の上記表面を処理する上記ステップは、未処理の対照ガラス表面に対して、水及びジヨードメタン接触角測定によって決定した場合に少なくとも３０％の合計表面エネルギのうちの極性成分の低下をもたらす、実施形態１２に記載の方法。
【０１７１】
実施形態１６
上記接着剤で上記ガラス基板の上記表面を処理する上記ステップは、上記未処理の対照ガラス表面に対して、上記ガラス基板の上記水接触角を少なくとも２倍増大させる、実施形態１２に記載の方法。
【０１７２】
実施形態１７
上記接着剤は、プラズマ堆積法を用いて塗布される、実施形態１２に記載の方法。
【０１７３】
実施形態１８
ガラス基板に対するブラックマトリクスの接着性を改善する方法であって、
上記ガラス基板を提供するステップ；
接着剤で上記ガラス基板の表面を処理するステップであって、上記接着剤は、上記ガラス表面の水接触角を少なくとも４０°増大させる、ステップ；
上記接着剤で処理された上記ガラス基板の上記表面に対して上記ブラックマトリクスを適用するステップ；及び
上記ブラックマトリクス内にパターンを生成するステップであって、上記パターンは、１つ又は複数のブラックマトリクスセグメントを含み、また少なくとも１つ又は複数の上記ブラックマトリクスセグメントの線幅は８μｍ未満である、ステップ
を含む、方法。
【０１７４】
実施形態１９
上記接着剤で上記ガラス基板の上記表面を処理する上記ステップは：
６５ｍＮ／ｍ以下の上記ガラス基板の合計表面エネルギ；及び
対照の未処理ガラス表面と比較して少なくとも３０％の表面極性の低下
のうちの少なくとも一方を提供する、実施形態１８に記載の方法。
【０１７５】
実施形態２０
上記接着剤で上記ガラス基板の上記表面を処理する上記ステップは、未処理の対照ガラス基板に対して、現像液と上記処理済みガラス基板との間の界面張力を少なくとも５倍増大させる、実施形態１８に記載の方法。
【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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【国際調査報告】
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