(57)【要約】 【課題】  簡便な方法で、画素形成領域のみに着色層を形成することができる硬化性カラーインクを用いたカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】  透明基板上に予め形成される画素形成領域に、顔料および硬化可能な成分を含む固形分濃度が４０重量％以上である硬化性カラーインクを、インクジェット法によって選択的に付着させて、インク層を形成し、該インク層を、光照射および／または熱照射によって硬化させて所定のパターンを形成する。【選択図】      図１
2009031690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に予め形成される画素形成領域に、着色剤および硬化可能な成分を含む固形分濃度が４０重量％以上である硬化性カラーインクを、インクジェット法によって選択的に付着させて、インク層を形成するインク層形成工程と、
前記インク層形成工程にて形成されるインク層を、光照射および／または熱照射によって硬化させて所定のパターンを形成する硬化工程と、を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記画素形成領域は、ブラックマトリクスで画成さ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の製造方法。
【請求項３】
前記インク層形成工程にて用いられる硬化性カラーインクは、画素形成領域を画成する材料に対する接触角が２０度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記画素形成領域は、長方形状であり、その短辺方向の幅寸法が２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記インク層形成工程にて用いられる硬化性カラーインクは、着色剤、２官能以上の重合性化合物、重合開始剤、およびバインダー樹脂を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
前記着色剤は、顔料であることを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを付着させてカラーフィルタを製造する方法に関する。特に本発明は、電解放射型表示装置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイおよび液晶表示装置などの表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタは、透明基板と、透明基板上に形成されるカラーフィルタ層とを含んで構成される。カラーフィルタ層は、異なる色相でそれぞれ着色される複数の画素部が予め定める並列方向に間隔をあけて並んで形成されるとともに、遮光性を有する遮光部が各画素部間に形成される。カラーフィルタの各画素部をそれぞれ形成する従来技術として、フォトリソグラフィ法、印刷法またはインクジェット法が用いられる。
【０００３】
フォトリソグラフィ法は、たとえば液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイなどの平面ディスプレイ、ならびに電子回路の製造など、数μｍ〜１００μｍの精密なパターンを形成することが要求される場合に採用される。フォトリソグラフィ法の製造手順は、レジストの塗布、露光、現像、およびエッチング工程からなり、パターニング精度は良好であるが、工程数が多く生産性に問題がある。さらにフォトリソグラフィ法では、カラーフィルタの大形化にともなって、大型の露光機が必要となることから、設備コストが大きくなるという問題がある。またカラーフィルタの仕様変更毎に、マスクを変更する必要がある。マスクは、たとえば人工石英製であり、ランニングコストなどの製造コストを削減するには限界がある。また、塗布および現像工程で、高価なフォトレジストを大部分除去するため、原材料の利用効率の意味でも改善の余地が多い。
【０００４】
これに対して、印刷法、たとえばオフセット印刷法またはインクジェット印刷法を用い、直接、精密パターンを形成する方法が提案されている。特に大型液晶ＴＶ用のカラーフィルタを製造するにあたっては、印刷法は大型の印刷装置および高精度の印刷版が必要となり技術的なハードルが高い。
【０００５】
またカラーフィルタの各画素部をそれぞれ形成する他の従来技術として、インクジェット法を用いる方法がある。この従来技術では、まず透明基板上に遮光部となるブラックマトリクスを形成し、次にインクジェット記録装置を用いて、ブラックマトリクスの開口部にインクを付着させて、各画素部をそれぞれ形成する。この場合、必要な箇所のみにインクを付着させることができるので、各画素部の形成に関してマスクを必要とすることなく、フォトリソグラフィ法を用いる技術に比べて製造コストを低減することができる（たとえば特許文献１および２参照）。
【０００６】
従来技術のインクジェット法にて用いられてきたインクは、多量の溶剤を含有する。このようなインクを用いるので、所定の色濃度の透明着色樹脂層を得るためには、ブラックマトリクスの高さに対して多量の液を充填することが一般的である。このためインクを溢れさせることなく画素部のみに着色層を形成する方法として下記が開示されている。
【０００７】
インクジェット法で着色インクを画素部に吹き付けて着色樹脂層を形成し、カラーフィルタを製造する別の方法としては、凹部を親インク処理剤で処理する方法が開示されている（たとえば特許文献３参照）。この方法では、予め基板上に凸部を形成し、この凸部を撥インク性とした後に、基板全体を親インク処理剤により表面処理するものである。しかしながら、この方法では、親インク処理を行うに際して予め凸部を撥インク性とする必要があるので、撥インク処理および親インク処理の２回の処理を行う必要があるという問題点がある。
【０００８】
またインクジェット法で画素部に着色インクを吹き付けて着色樹脂層を形成してカラーフィルタを製造する方法において、可視光線や紫外線などによる放射線硬化性を有する樹脂組成物（着色インク）を用いることも知られている（たとえば特許文献４の段落［００３１］参照）。しかしながら、従来の放射線硬化性インクを、そのままインクジェット法に用いると、着色インクを吹き付けている最中にインクジェットのヘッド先端でインクの乾燥が進行して徐々にインクの粘度が上がり、吐出性が悪くなる。これによって着色インクの吐出量および吐出方向が不安定になり、またインクジェットのヘッドに目詰まりが生じるなどのおそれがある。
【０００９】
前記インクの課題であるインクジェットのヘッド先端でのインクの粘度増加を起こし難く、安定吐出可能であり、ヘッドの目詰まりを起こし難い光硬化性インク組成物なるものも開示されている（たとえば特許文献５の要約参照）。このインクを用いて画素部の着色層を形成する際、予め光により親水性が大きくなる方向に濡れ性を変化させることのできる濡れ性可変層を設け、この上に着色層を形成する方法が開示されている（たとえば特許文献５の請求項７参照）。したがって濡れ性可変層が新たに必要であり、製造工程が増加するという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−７５２０５号公報
【特許文献２】特開昭６１−２４５１０６号公報
【特許文献３】特開平９−２０３８０３号公報
【特許文献４】特開平１１−２９５５２０号公報
【特許文献５】特開２００１−２７２５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の目的は、簡便な方法で、画素形成領域のみに着色層を形成することができる硬化性カラーインクを用いたカラーフィルタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、基材上に予め形成される画素形成領域に、着色剤および硬化可能な成分を含む固形分濃度が４０重量％以上である硬化性カラーインクを、インクジェット法によって選択的に付着させて、インク層を形成するインク層形成工程と、
前記インク層形成工程にて形成されるインク層を、光照射および／または熱照射によって硬化させて所定のパターンを形成する硬化工程と、を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるカラーフィルタの製造方法は、インク層を形成するインク層形成工程と、インク層を硬化させる硬化工程とを有する。インク層形成工程では、基材上の画素形成領域に、硬化性カラーインクをインクジェット法によって選択的に付着させてインク層を形成する。硬化性カラーインクは、着色剤および硬化可能な成分を含む固形分濃度が４０重量％以上である。換言すれば、この硬化性カラーインクは、揮発性成分が６０重量％以下であり、従来のインクより固形分濃度をはるかに高めている。このように固形分濃度が４０重量％以上である硬化性カラーインクを用いるので、硬化工程にて硬化するとき、硬化性カラーインクからの溶剤など揮発性成分の揮発による重量減少または体積減少が少ない。これにより、画像形成領域に付着した硬化性カラーインクのうち、４０重量％以上が硬化することで、画像形成領域に充填された硬化性カラーインクは、その厚み方向一方の表面部と、画像形成領域を画成する部分とを略面一にすることができる。したがって簡便な方法で、画素形成領域のみに着色層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の一形態のカラーフィルタの製造手順を示すフローチャートである。カラーフィルタは、基材である透明基板と、透明基板の厚み方向一方の表面に形成されるカラーフィルタ層とを含んで構成される。カラーフィルタは、たとえば液晶表示装置の一部を構成する。
【００１５】
フィルタ層には、複数の画素部と、遮光部とが形成される。複数の画素部は、複数の種類が設定される。種類毎の画素部は、それぞれ異なる色相で着色される。画素部はたとえば、色相の異なる３つのグループに分けられる。第１のグループに属する画素部は、赤色（レッド）に着色される。第２のグループに属する画素部は、緑色（グリーン）に着色される。また第３のグループに属する画素部は、青色（ブルー）に着色される。
【００１６】
遮光部は、いわゆるブラックマトリクスであって、遮光性を有する。本実施の形態では、遮光部は、隔壁としての機能も有する。遮光部は、各画素部間に形成されて、たとえば格子状に形成される。また透明基板は、光透過性を有し、たとえばガラス基板によって実現される。透明基板には、画素形成領域と、遮光領域とが設定される。画素形成領域は、フィルタ層のうち各画素部が配置される領域となる。また遮光領域は、フィルタ層のうち遮光部が配置される領域となる。
【００１７】
このような透明基板と、フィルタ層とを含むカラーフィルタに関して、本実施の形態では、インクジェット法を用いて各画素部を形成する。以下に、本実施形態のカラーフィルタの製造方法について説明する。
【００１８】
先ず、ステップａ１では、ガラスなどの透明基板上に遮光性を有する遮光部を形成し、ステップａ２に移る。遮光部の形成法としては、感光性の黒色樹脂を塗布したのち、フォトマスクを介して所定のパターンを露光焼付けし、現像処理する方法、および、遮光性の樹脂膜上にフォトレジストパターンを公知の方法で形成した後、遮光性樹脂膜をエッチングする方法などを採用することが可能である。感光性樹脂膜の材質は、特に限定されないが、遮光剤を充填したネガ型感光性樹脂を好適に用いることで、遮光部と兼用可能な隔壁を形成することができ好適である。遮光部を形成する材料には、遮光剤を添加する。遮光剤としては、カーボン、アニリンブラック、ペリレン化合物といった有機顔料、チタンブラック、マグネタイトといった無機顔料が挙げられる。また、遮光性の膜を金属薄膜とし、エッチングに使用したレジスト膜を隔壁として使用してもよい。フォトマスクを用いた露光に限らず、直接露光パターンを描画する直描機を用いてもよく、また遮光性樹脂をレーザー加工機で加工することで形成してもよい。
【００１９】
透明基板上に遮光性の感光性樹脂膜（フォトレジスト）を形成する装置としては、たとえば、スピンコート装置、スピンレスコート装置、ロールコート装置、ドライフィルムレジスト積層装置などのレジスト成膜装置が利用できる。たとえばスピンコート装置では、感光性樹脂膜の溶液を透明基板上にスピン塗布し、乾燥させる。また、スピンレスコート装置では、スリット状に精密加工されたノズルから感光性樹脂膜の溶液を透明基板上に塗布し、乾燥させ、必要に応じて熱処理すればよい。スピンレスコート装置は、スリットコート装置とも呼ばれる。
【００２０】
乾燥した遮光性の感光性樹脂膜に対して、露光機または各種の描画装置を用いて所定のパターンを焼きつけたのち、現像および熱硬化処理を行い、インクの充填に耐える遮光部とすることができる。
【００２１】
遮光部の高さ寸法は、透明着色樹脂膜の膜厚程度がよく、高色度域仕様のカラーフィルタとして用いる場合、１μｍ以上５μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上３μｍ以下である。遮光部の幅寸法は、１０μｍ以上３０μｍ以下とし、遮光部によって区画される画素形成領域、すなわち光透過領域は、たとえば長方形または屈曲形であり、短辺方向の幅寸法がたとえば６０μｍ以上２５０μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下である。
【００２２】
ステップａ２では、必要に応じて遮光部に対して撥インク性を調整し、ステップａ３に移る。ステップａ２では、遮光部の形成に用いる感光性の黒色樹脂に、たとえば長鎖アルキル基またはフルオロアルキル基を有する添加物を予め添加しておくことにより、遮光部形成と同時に樹脂表面の撥インク性を調整することができる。また、パターニング後の樹脂ブラックマトリクス基板をフルオロアルキル雰囲気でプラズマ処理することによっても撥インク性を付与することができる。
【００２３】
ステップａ３では、予め調製される硬化性カラーインク（以下、「着色インク」ということがある）をインクジェット法によって、画像形成領域に付着させ、インク層を形成し、ステップａ４に移る。具体的には、噴射ヘッドから噴射させた着色インクを着弾すべき画素形成領域の着弾位置に選択的に着弾させ、インク層を形成する。たとえば各着色インクは、色相の異なる３つのグループに分けられ、各画素部のグループのいずれかに対応する。各グループに属する着色インクを、対応するグループの各画素部を形成すべき、画素形成領域の位置にそれぞれ着弾させる。
【００２４】
ステップａ４では、インク層を光照射および／または熱照射によって硬化させて所定のパターンを形成する。具体的には、着色インクの着弾後に、インク層への光照射および／または熱処理を行うことによって、インク層中の溶剤を蒸発させるとともに固形分を硬化させ、着色インクの種類に応じたパターン、すなわち画素部をそれぞれ形成する。本実施の形態では、グループ毎の着色インクを透明基板に付着させるたびに、熱処理、いわゆるプリベークを繰返して、複数の画素部をそれぞれ形成する。別の形態として、グループ毎の着色インクを透明基板に一通り付着させた後、一括して熱処理（プリベーク）を施し、複数の画素部を形成することもできる。こうして複数のグループの画素部を形成することにより、カラーフィルタの製造手順を終了する。
【００２５】
次に、前述のステップａ３において用いられる着色インクに関して説明する。着色インクは、顔料などの着色剤および硬化可能な成分を含み、その固形分濃度が４０重量％以上となるようにする。また着色インクは、画素形成領域を画成する材料、すなわち遮光部を形成する材料に対する接触角が２０度以下であるのが好ましい。着色インクは、好ましくは、顔料などの着色剤、２官能以上の重合性化合物、重合開始剤、およびバインダー樹脂を含有する。
【００２６】
このように本発明では、画素形成に用いる硬化性カラーインクの固形分濃度を４０重量％以上と、高濃度にする。これにより、このインクを画素形成領域に付着させた後、硬化するときに、インク層の重量減少ないし体積減少が少ないことから、硬化後のインク層、すなわち画素は、その厚み方向一方の表面部と、画素形成領域を画成する部分（遮光部ないしブラックマトリクス）の表面とを、略面一にすることができる。この様子を図２に示す。図２は、インク層付着直後と硬化後とのインク層の状態を簡略化して示す断面図である。図２（ａ）は、インク層付着直後のインク層の状態を示し、図２（ｂ）は、硬化後のインク層の状態を示す。図２（ａ）に示すように、透明基板１上に形成された遮光部３，３によって囲まれる開口部（画素形成領域）にインク５を付着させると、インク５はある程度盛り上がった状態になる。その後、図２（ｂ）に示すように、硬化工程でインク中に含まれる溶剤などの揮発成分が揮発するが、その量は、インク組成物の６０重量％を超えることはないので、硬化による重量減少ないし体積減少が抑えられ、硬化後のインク層（画素）は、その厚み方向一方の表面部を遮光部３の表面と略面一にすることができる。
【００２７】
硬化性カラーインク組成物は、着色剤、重合性化合物、重合開始剤、さらに必要に応じてバインダー樹脂などの樹脂成分、その他の添加剤を混合して調製される。この混合物をロールミル、ボールミル、コロイドミル、ジェットミル、およびビーズミルなどの分散機を用いて分散させ、その後濾過を行うことによって着色インクを得ることができる。
【００２８】
以下、各成分に関して順次説明する。先ず、着色剤について説明する。着色剤は、カラーフィルタの各画素を構成する色を付与するために、インクに添加される。着色剤としては、染料や顔料を用いることができる。顔料および染料としては特に制約はないが、高い色濃度と透過率を有するもの、耐熱性および耐光性を有するものが必要であり、顔料が好ましく用いられる。顔料としては、有機および無機顔料を用いることができ、具体的には、カラーインデックス（The Society of Dyers and Colourists から出版されている）でピグメント（Pigment）に分類されている化合物が挙げられる。
【００２９】
黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー２０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー２４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー５３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー８３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー８６、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１０９、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１１０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７３、C.I.ピグメントイエロー１９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー２１４などがある。
【００３０】
オレンジ色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３６、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４０、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４２、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５５、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５９、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ６１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ６４、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ６５、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ７１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ７３などがある。
【００３１】
赤色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド９７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１０５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１９２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２０９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２４２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４、Ｃ．Ｉ．ピグメンレッド２６４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２６５などがある。
【００３２】
青色顔料とては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：４、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０などがある。
【００３３】
紫色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット３２、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット３６、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット３８などがある。
【００３４】
緑色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３７などがある。茶色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２５などがある。黒色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７などの黒色顔料などがある。
【００３５】
好ましい顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２０９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６などが挙げられる。これらの有機顔料および無機顔料は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。これらの有機顔料および無機顔料のうち、有機顔料は必要に応じて、ロジン処理、酸性基または塩基性基が導入された顔料誘導体などを用いた表面処理、高分子化合物などによる顔料表面へのグラフト処理、硫酸微粒化法などによる微粒化処理、あるいは不純物を除去するための有機溶剤や水などによる洗浄処理が施されていてもよい。
【００３６】
着色剤の使用量は、硬化性カラーインク組成物を構成する重合性化合物（反応性希釈剤を使用する場合はそれを含む）およびバインダー樹脂の合計量１００重量部に対して、通常５重量部以上４０重量部以下、好ましくは１０重量部以上３０重量部以下である。
【００３７】
次に、重合性化合物について説明する。重合性化合物とは、光重合開始剤または熱の作用で発生する活性ラジカルや酸などによって重合し得る化合物であって、たとえば重合性炭素−炭素不飽和結合を有する化合物が挙げられる。重合性化合物は、重合性の炭素−炭素不飽和結合を有するモノマーであってもよいし、これらのモノマーの重合物で未だ重合性が維持されているオリゴマーであってもよい。重合性化合物は、単官能の化合物であってもよいし、２官能以上の多官能化合物であってもよい。また、重合性化合物には、比較的低粘度の反応性モノマーを反応性希釈剤として配合することも可能である。
【００３８】
単官能重合性化合物としては、たとえば、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、Ｎ−ビニルピロリドンなどが挙げられる。２官能重合性化合物としては、たとえば、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのビス（アクリロイロキシエチル）エーテル、３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。３官能以上の重合性化合物としては、たとえば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらの中でも好ましい重合性化合物として、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートを挙げることができる。
【００３９】
これらの重合性化合物は、それぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができるが、２官能以上の重合性化合物が好ましく用いられ、２種以上の重合性化合物を用いる場合には、少なくとも１種は２官能以上の重合性化合物とすることが好ましい。重合性化合物の使用量は、硬化性カラーインク組成物を構成する重合性化合物（反応性希釈剤を使用する場合はそれを含む）およびバインダー樹脂の合計量１００重量部あたり、通常は０．１重量部以上９５重量部以下、好ましくは１重量部以上７０重量部以下である。
【００４０】
以上のような重合性化合物に加えて、反応性希釈剤を配合することもできる。反応性希釈剤とは、先にも述べたとおり、重合性炭素−炭素不飽和結合を有する比較的低粘度の化合物であって、一般には、二重結合からなる反応基を分子末端に１個以上持っている。
【００４１】
先の重合性化合物の例と一部重複するが、反応性希釈剤となりうる化合物の例を、以下に掲げる。単官能の反応性希釈剤として、たとえば、カプロラクトンアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、トリデシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、２−エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシ−ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ−トリエチレングリコールアクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボニルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイロキシエチル−コハク酸、２−アクリロイロキシエチル−フタル酸、２−アクリロイロキシエチル−２−ヒドロキシエチル−フタル酸などが挙げられる。
【００４２】
２官能の反応性希釈剤として、たとえば、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール（２００）ジアクリレート、ポリエチレングリコール（４００）ジアクリレート、ポリエチレングリコール（６００）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、１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，１０−デカンジオールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールＡ エチレンオキサイド付加物ジアクリレート、ビスフェノールＡ プロピレンオキサイド付加物ジアクリレートなどが挙げられる。
【００４３】
３官能の反応性希釈剤として、たとえば、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレンオキサイド変性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、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、プロポキシ化グリセリルトリアクリレートなどが挙げられる。
【００４４】
さらに、４官能の反応性希釈剤として、たとえば、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートなどが、５官能の反応性希釈剤として、たとえば、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレートなどが、６官能の反応性希釈剤として、たとえば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどがそれぞれ挙げられる。
【００４５】
また、３官能以上の反応性希釈剤として、ポリエステルアクリレートを使用することもできる。ポリエステルアクリレート系の反応性希釈剤（オリゴマー）として、たとえば、アロニックス  Ｍ−１７００、Ｍ−８０３０、Ｍ８０６０（いずれも商品名、東亞合成製）などを例示することができる。先に説明した重合性化合物が２官能以上であることが望ましいのと同様に、反応性希釈剤も２官能以上であることが望ましい。また、エチレンオキサイド付加物や、プロピレンオキサイド付加物の場合は、その重合モル数は任意に選択することが可能である。
【００４６】
次に重合開始剤について説明する。重合開始剤は、着色したカラーインクを硬化させるために、添加される。重合開始剤の例として、光または熱によって活性ラジカルを発生する活性ラジカル発生剤が挙げられ、たとえば、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、およびトリアジン系化合物などがこれに該当する。
【００４７】
アセトフェノン系化合物としては、たとえば、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−〔４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル〕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−２−モルホリノ−１−（４−メチルチオフェニル）プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オン、および２−ヒドロキシ−２−メチル−１−〔４−（１−メチルビニル）フェニル〕プロパン−１−オンのオリゴマーなどが挙げられる。
【００４８】
ベンゾイン系化合物としては、たとえば、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、およびベンゾインイソブチルエーテルなどが挙げられる。
【００４９】
ベンゾフェノン系化合物としては、たとえば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、３，３’，４，４’−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、および２，４，６−トリメチルベンゾフェノンなどが挙げられる。
【００５０】
チオキサントン系化合物としては、たとえば、２−イソプロピルチオキサントン、４−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、および１−クロロ−４−プロポキシチオキサントンなどが挙げられる。
【００５１】
トリアジン系化合物としては、たとえば、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシフェニル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシナフチル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−ピペロニル−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４−メトキシスチリル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（５−メチルフラン−２−イル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（フラン−２−イル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（４−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）エテニル〕−１，３，５−トリアジン、および２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−〔２−（３，４−ジメトキシフェニル）エテニル〕−１，３，５−トリアジンなどが挙げられる。
【００５２】
その他、たとえば、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール、１０−ブチル−２−クロロアクリドン、２−エチルアントラキノン、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物、また１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオフェニル）］−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）や、エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−，１−（Ｏ−アセチルオキシム）の如きオキシムエステルなどを、活性ラジカル発生剤として用いることもできる。好適な活性ラジカル発生剤として、アセトフェノン系光重合開始剤であるイルガキュア９０７、オキシムエステル系光重合開始剤であるイルガキュアＯＸＥ  ０１（いずれも商品名、Ciba Specialty Chemicals社製）などが挙げられる。
【００５３】
加熱により硬化させるときは、熱重合開始剤を用いることもできる。熱重合開始剤としては、アゾ系化合物、およびパーオキサイド系化合物などが挙げられる。アゾ系化合物としては、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルヴァレロニトリル）、２，２’−アゾビス（４−メチル−２，４−ジメチルヴァレロニトリル）、ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス［Ｎ−２（プロペニル）−２−メチル−プロピオンアミド］、１−［（シアノ−１−メチルエチル）アゾ］フォルムアミド、２，２’−アゾビス（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス（Ｎ−シクロヘキシル−２−メチルプロピオンアミド）、ポリジメチルシロキサンユニット含有高分子アゾ重合開始剤（和光純薬工業から販売されているＶＰＳシリーズ）、およびポリエチレングリコールユニット含有高分子重合開始剤（和光純薬工業から販売されているＶＰＥシリーズ）などが挙げられる。
【００５４】
パーオキサイド化合物としては、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカルボネート、およびパーオキシエステルが挙げられる。パーオキシエステルとしては、ｔ−ブチル−パーオキシ−ラクテート（日本油脂製のパーブチルＬ）、ｔ−ブチル−パーオキシ−３，５，５−トリメチル−ヘキサノエート（日本油脂製のパーブチル３５５）、ｔ−ヘキシル−パーオキシ−イソプロピル−モノカルボネート（日本油脂製のパーヘキシルＩ）などが挙げられる。
【００５５】
これらの重合開始剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。重合開始剤の使用量は、硬化性カラーインク組成物を構成する重合性化合物（反応性希釈剤を使用する場合はそれを含む）およびバインダー樹脂の合計量１００重量部に対して、通常１重量部以上３０重量部以下、好ましくは３重量部以上２０重量部以下である。
【００５６】
また、本発明に用いる硬化性カラーインク組成物は、バインダー樹脂を含有するのが好ましい。上記した重合性化合物、あるいはそれに加えて反応性希釈剤の硬化により十分な硬化物を与える場合には、バインダー樹脂は必ずしも必要でないが、多くの場合、バインダー樹脂を配合することによって、より強固で、カラーフィルタとして好適な硬化物を与える。バインダー樹脂は、予め重合されたものであり、その例として、自ら重合性を有しない非重合性バインダー樹脂、または非重合性バインダー樹脂に重合性を有する置換基を導入した重合性バインダー樹脂が挙げられる。非重合性バインダー樹脂として、（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル（メタ）アクリル樹脂、エポキシ（メタ）アクリル樹脂などを挙げることができる。ただし、カラーフィルタ用途として好適な硬化物を与えるバインダー樹脂であれば、上記例示に限定されるものではない。
【００５７】
バインダー樹脂の使用量は、硬化性カラーインク組成物を構成する重合性化合物（反応性希釈剤を使用する場合はそれを含む）およびバインダー樹脂の合計量１００重量部に対して、通常１０重量部以下、好ましくは５重量部以下である。
【００５８】
その他の添加剤としては、たとえば、充填剤、バインダー樹脂以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、凝集防止剤、有機酸、および硬化剤などが挙げられる。界面活性剤としては、たとえば、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤および両性界面活性剤などが挙げられる。密着促進剤としては、たとえば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、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、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００５９】
インクには必要に応じて、粘度調整などの目的で、溶剤を添加することもできる。溶剤としては、たとえば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテートの如きエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類；ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルの如きジエチレングリコールモノアルキルエーテル類；ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルアセテートの如きジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートの如きプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類；ジエチレングリコールジメチルエーテルの如き他のエーテル類などを例示することができる。溶剤は、比較的高い沸点、たとえば１８０℃以上の沸点を有することが好ましい。
【実施例】
【００６０】
以下に実施例を挙げ、本発明に用いるインクの具体的な組成例と、それを用いて画素部を形成する例を説明するけれども、本発明は以下の記載内容に限定されるものではない。例中、使用量ないし含有量を表す部および％は、特記ない限り重量基準である。
【００６１】
本発明の赤色着色画素の形成例について説明する。
赤色着色インクは、以下に示す各成分（ａ１）〜（ａ７）を混合し、３本ロールとビーズミルを用いて分散させることにより、調製することができる。
（ａ１）顔料（Ｃ.Ｉ.ピグメントレッド２５４）                      ５〜３０部
（ａ２）モノマー１（１，６−ヘキサンジオールジアクリレート）    ２０〜６０部
（ａ３）モノマー２（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）    ５〜３０部
（ａ４）重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の商品名“イルガキュア９０７”、化学名、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                                              ０．５〜５部
（ａ５）オリゴマー樹脂（東亞合成社製のアロニックス  Ｍ−８０３０（商品名））
０〜５部
（ａ６）バインダー樹脂                                              ０〜５部
（ａ７）溶剤                                                      ０〜６０部
【００６２】
次に、画素形成領域を画成するための遮光部を形成する。遮光部は、先ず、ネガ型樹脂ブラックマトリックス材料（住友化学社製の“ＸＫ−Ｌ３０４ＳＦ”）を用いて、ガラスから成る透明基板上に、ポストベーク後の最終的な膜厚が２μｍとなるようにスピンコート塗工する。次いで、パターンマスクを介して露光量２００ｍＪ／ｃｍ２でパターンニング露光した後、９０℃で１１０秒間のプリベークを行う。その後、０．５％水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなる現像液を用いて温度２４℃で現像し、パターンを形成する。さらに、室温から２３０℃まで１時間で昇温し、同温度で２０分間維持するポストベークを行うことで、遮光部が形成される。遮光部の開口部の寸法は、測長器（ソキア社製の“ＵＭＩＣ”）で測定することができ、たとえば、短辺が６７μｍ、長辺が２２７μｍの矩形とすることができる。この遮光部に対して、前述のように調製した赤色着色インクの接触角は、約２０度となる。
【００６３】
次に、赤色インクパターンを形成する。前述のように作製した遮光部の開口部に、上で調製した赤色着色インクをインクジェット法で供給し、付着させる。これによって隣の開口部に溢れることなく、所定の開口部にのみ充填することができる。
【００６４】
次に、比較例の赤色着色画素の形成例について説明する。
先ず、比較例の赤色着色インクを調整する。以下に示す各成分（ｂ１）〜（ｂ７）のうちの顔料、および高分子分散剤及び溶剤を混合し、３本ロールとビーズミルを用いて分散させ、顔料分散液を調製した。その顔料分散液をディソルバーで十分に攪拌しながら、その他の成分を少しずつ添加し、赤色着色インクを調製した。
（ｂ１）顔料（Ｃ.Ｉ.ピグメントレッド２５４）                            ５部
（ｂ２）高分子分散剤（AVE CIA社製のソルスパース２４０００）             １部
（ｂ３）バインダー樹脂（ベンジルメタクリレート／メタクリル酸共重合体）  ５部
（ｂ４）モノマー１（１，６−ヘキサンジオールジアクリレート）            ７部
（ｂ５）モノマー２（ジペンタエリスリトールペンタアクリレート）          ２部
（ｂ６）重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の商品名“イルガキュア９０７”、化学名、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部
（ｂ７）溶剤（３−エトキシプロピオン酸エチル）                        ７８部
【００６５】
次に、インクパターンを形成する遮光部を形成する。遮光部は、前述の実施例と同様に形成する。次に、赤色インクパターンを形成する。遮光部の開口部に、上で調製した赤色着色インクをインクジェット法で供給し、付着させる。その結果、供給されたインクが所定の開口部から溢れ、所定外の領域にもインクが充填された。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法では、前述のステップａ３に示すインク層形成工程では、透明基板上の画素形成領域に、硬化性カラーインクをインクジェット法によって選択的に付着させてインク層を形成する。硬化性カラーインクは、顔料および硬化可能な成分を含む固形分濃度が４０重量％以上である。このように硬化性カラーインクは、固形分濃度を４０重量％以上とし、高濃度にしたので、ステップａ４に示す硬化工程にて硬化する際、溶剤などの揮発性成分の揮発による重量減少が少なく、硬化性カラーインクの硬化可能な成分だけが硬化する。したがって画像形成領域に付着した、硬化性カラーインクのうち、４０重量％以上が硬化する。これによって画像形成領域に充填された硬化性カラーインクは、その厚み方向一方の表面部と、遮光部とを略面一にすることができる。したがって簡便な方法で、画素形成領域のみに着色層である画素部を形成することができる。
【００６７】
また本実施の形態では、硬化性カラーインクは、遮光部の材料に対する接触角が２０度以下である。これによって、遮光部で画成される凹部にインクを充填した場合、インクが凹部から溢れることなく、充填することができ、それを硬化させると、その厚み方向一方の表面部と、遮光部とを略面一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の一形態のカラーフィルタの製造手順を示すフローチャートである。
【図２】インク層付着直後と硬化後のインク層の状態を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  透明基板
３  遮光部
５  付着直後のインク層
６  硬化後のインク層（画素）
【図１】
2009031690.tif 000003
【図２】
2009031690.tif 000004