カラーフィルタの製造方法
【課題】インキジェット方式により各画素が印刷されるカラーフィルタにおいて、撥インキ剤を含む隔壁の品質を向上させることにより、各画素に混色や白抜け不良、ムラが無く、平坦で均一な着色層を有するカラーフィルタを、安定して製造する方法を提供する。
【解決手段】隔壁を構成する撥インキ剤を含む感光性樹脂組成物を基板上に塗布した後、その乾燥工程において、二段階以上の減圧乾燥工程によって乾燥させる。この減圧乾燥において、一段階目の到達圧が５０００〜５００００Ｐａの範囲であり、二段階目の到達圧が、５００Ｐａ以下となるようにする。さらに、感光性樹脂組成物に含まれる溶剤に沸点が１００℃以上１３０℃以下の溶剤を１０〜７０％含み、１８０℃以下の温度で隔壁を熱硬化させる。
【解決手段】隔壁を構成する撥インキ剤を含む感光性樹脂組成物を基板上に塗布した後、その乾燥工程において、二段階以上の減圧乾燥工程によって乾燥させる。この減圧乾燥において、一段階目の到達圧が５０００〜５００００Ｐａの範囲であり、二段階目の到達圧が、５００Ｐａ以下となるようにする。さらに、感光性樹脂組成物に含まれる溶剤に沸点が１００℃以上１３０℃以下の溶剤を１０〜７０％含み、１８０℃以下の温度で隔壁を熱硬化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放射型表示装置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）及び液晶表示装置などに用いるカラーフィルタ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタは、カラー液晶表示装置等に不可欠な部材で、液晶表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれの原色の色彩を与えたりする役割を有している。このカラーフィルタの製造方法は、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ー方式、インキジェット方式などが知られている。フォトリソグラフィー方式では、基板全体に各色の感光性樹脂層の塗布膜を形成し、後に塗布膜の不要な部分を取り除き、残ったパターンを各色画素とする。この方法では塗布膜の多くが不要となるため、カラーフィルタの製造時に大量の顔料等の材料が無駄になる。また、色画素毎に露光、現像工程を行うため、工程数が多くなる。このようなことから、フォトリソグラフィー方式によるカラーフィルタの製造は、コスト、環境面、共に問題を有していた。この点で近年はインキジェット方式が注目されている。インキジェット方式によるカラーフィルタの製造は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色樹脂組成物をインキとして用い、各色を同時に印刷することができる。このため、材料の無駄も少なく、また、画素の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ダウンが期待できる。
【０００３】
インキジェット方式を用いたカラーフィルタ基板の製造方法として、特許文献１〜４に記載されている方法が提案されている。特許文献１には、ガラス基板上の所望する着色層領域外へのインキの広がりを防止するため、予め各画素間を区切る黒色の隔壁部にフッ酸系撥水・撥油剤を含有させてパターン形成することによって、着色領域内のみにインキを定着させることが記載されている。また、特許文献２、特許文献３には、含フッ素化合物及び／または含ケイ素化合物を含有する黒色樹脂層を、着色層形成工程におけるインキにじみ、混色を防止するための仕切り壁とすることが記載されている。特許文献４には、各画素の隔壁部分および画素のいずれかの表面が撥水・撥油性を有するように形成した後に、その撥水・撥油性をなくす基板処理の工程を含ませる製造方法が記載されている。これらの方法は、工程数が少ない点で、環境負荷と製造コストを低減できる非常に好ましい方法と言える。
【０００４】
しかし、上記従来の方法において、フッ素化合物などの撥インキ性を付与した材料（以下、撥インキ剤とする）を用いた場合、塗膜中に分散した撥インキ剤が徐々に塗膜表面に偏析する性質を有しているため、塗工してから溶剤が揮発して塗膜が完固するまでの時間により、撥インキ剤の偏析状態が変化するという問題が生じた。そのため、溶剤の乾燥状態により撥インキ剤が過剰となった隔壁では、インキジェットにより着色層を印刷した際、撥インキ剤のブリードアウトによる着色層の白抜け、画素の形状が平坦にならない等の問題が生じた。一方、撥インキ剤の添加量を減じても、撥インキ剤の発現が不十分な隔壁において、着色層を印刷した際、混色が発生してしまった。そのため、隔壁に含有させる撥インキ剤の種類と添加量により、隔壁表面の撥インキ性と隔壁で囲まれた開口部の基板表面の親インキ性（濡れ性）のバランスをコントロールする必要があったが、乾燥するまでの時間等に影響されやすく、調整が困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４７６３７号公報
【特許文献２】特開平７−３５９１５号公報
【特許文献３】特開平７−３５９１７号公報
【特許文献４】特開平７−２４８４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するために為されたもので、その課題とするところは、 インキジェット方式により各画素が印刷されるカラーフィルタにおいて、隔壁の品質を向上させることにより、各画素に混色や白抜け不良、ムラが無く、平坦で均一な着色層を有するカラーフィルタを、安定して製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために為された請求項１に係る発明は、少なくとも
（ａ）撥インキ処理を施した感光性樹脂組成物の塗工液を基板上に塗工する工程
（ｂ）前記感光性樹脂組成物を減圧乾燥する工程
（ｃ）前記感光性樹脂組成物を加熱乾燥する工程
（ｄ）パターン露光、現像して前記感光性樹脂組成物からなる隔壁を形成する工程
（ｅ）前記隔壁をＵＶ照射により硬化させる工程
（ｆ）前記隔壁で区切られた画素内に、インキジェット方式によりインキを吐出して着色層を形成する工程
を含むカラーフィルタの製造方法であって、前記感光性樹脂組成物の塗工液中に沸点１００〜１３０℃の溶剤を含み、かつ前記（ｂ）工程において予備乾燥、本乾燥の２段階で減圧乾燥を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記隔壁をＵＶ照射により硬化させる工程の後、さらに１８０℃以下の加熱温度で隔壁を熱硬化させることを特徴とするカラーフィルタ製造方法である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、感光性組成物の塗工液中に、沸点１００〜１３０℃の溶剤が溶剤比で１０〜７０％含まれてい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製造方法である。
【００１０】
請求項４に係る発明は、感光性樹脂組成物の撥インキ性処理が、質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素化合物の感光性樹脂組成物への添加であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法である。
【００１１】
請求項５に係る発明は、さらに予備乾燥における到達圧が５０００〜５００００Ｐａであり、本乾燥における到達圧が５００Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法である。
【００１２】
請求項６に係る発明は、隔壁の少なくとも一部が、遮光性を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によって、撥インキ性の偏析状態が変化する予備乾燥と、より低圧まで減圧する本乾燥との２段階以上の乾燥工程を経ることで、隔壁に含まれる撥インキ剤を隔壁内表面付近に拡散させることができた。これにより撥インキ性が向上し、隔壁表面の撥インキ性不足による混色等のないカラーフィルタが製造できた。さらに沸点が１００〜１３０℃の溶剤を含んでいることで、乾燥するまでの時間に対して安定して撥インキ剤を隔壁表面近くに偏析でき、このため安定した品質のカラーフィルタを製造することが可能となった。
【００１４】
請求項２に係る発明によって、隔壁を熱硬化させる温度が１８０度以下であることにより撥インキ剤の飛散やブリードアウトすることなく、色むらのないカラーフィルタが製造できた。
【００１５】
請求項３に係る発明によって、沸点が１００〜１３０℃の溶剤を溶剤比で１０〜７０％、感光性組成物の塗工液に含むことにより、乾燥するまでの時間に対して安定して撥インキ剤を隔壁表面近くに偏析でき、このため白抜けや混色のないカラーフィルタが安定して製造できた。
【００１６】
請求項４に係る発明によって、撥インキ剤に質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素化合物を用いることにより、隔壁表面の撥インキ性と開口部基材表面の親インキ性を両立することができ、平坦な着色層を有する高精細なカラーフィルタが安定して製造できた。
【００１７】
請求項５に係る発明によって、予備乾燥段階では撥インキ性の偏析状態が適度に変化し、本乾燥段階では撥インキ剤が隔壁表面近くに偏析することで、隔壁表面の撥インキ性が向上し、予備乾燥における到達圧が５０００〜５００００Ｐａであり、本乾燥における到達圧が５００Ｐａ以下であることにより隔壁のムラが抑えられた。
【００１８】
請求項６に係る発明によって、コントラストと透過する光量が両立したカラーフィルタを安定して製造することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（カラーフィルタの構成）
図１に示すように、インキジェット方式によって着色層を形成して製造するカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色インキの混色を防止するため、透明基板１上に隔壁部２を設ける。さらにカラーフィルタのコントラスト向上のため、隔壁部２の一部又は全部に遮光性を付与することが望ましい。一般的に遮光性を付与する手段として、隔壁部の一部分又は全部分に黒色の材料を用い、黒色部分を設ける。ついで透明基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層３を形成し、これを液晶用とする場合は、さらに透明導電層、配向膜層を順次積層せしめたものであり、例えば薄膜トランジスタのような電極を形成した対向基板と対置させ液晶層を介して、液晶表示装置を構成する。以下では、透明基板、この隔壁と赤、緑、青の着色画素層を合わせてカラーフィルタとする。必要に応じて前記カラーフィルタ上に保護層４を設けることができる。
【００２０】
（カラーフィルタの製造方法）
以下、本発明によるカラーフィルタの製造方法を説明する。
【００２１】
まず透明基板１上に隔壁を形成するための感光性樹脂組成物５を塗工する（工程ａ）。
カラーフィルタの透明基板としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を使用できる。特にガラス基板は、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れているために好ましい。
【００２２】
本発明の感光性樹脂組成物はネガ型の感光性樹脂組成物であり、２００〜５００ｎｍの波長域に感光性を有するものを用いる。主成分はバインダー樹脂、ラジカル重合性を有する化合物、光重合開始剤、溶剤、撥インキ剤、および必要に応じて遮光性部材からなる。
【００２３】
まず、バインダー樹脂としては、アルカル可溶性の熱硬化性樹脂が好ましく、具体的には、クレゾール−ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等が挙げられる。これらのバインダー樹脂は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。また低温での硬化性を促進するため、これらの樹脂に加えてメラミン誘導体と光酸発生剤を含有させることもできる。メラミン誘導体としては、メチロール基あるいはメトキシメチル基を有している化合物であればよいが、特に溶剤に対する溶解性が大きいものが好ましい。
【００２４】
ラジカル重合性を有する化合物は、例えば、ビニル基あるいはアリル基を有するモノマー、オリゴマー、末端あるいは側鎖にビニル基あるいはアリル基を有するポリマーを用いることができる。具体的には、（メタ）アクリル酸及びその塩、（メタ）アクリル酸エステル類、（メタ）アクリルアミド類、無水マレイン酸、マレイン酸エステル、イタコン酸エステル、スチレン類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、Ｎ−ビニル複素環類、アリルエーテル類、アリルエステル類、及びこれらの誘導体を挙げることができる。好適な化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、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テトラアクリレート、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及びヘキサアクリレートなど比較的低分子量の多官能アクリレート等を挙げることが出来るがこの限りではない。これらのラジカル重合性を有する化合物は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。
【００２５】
光重合開始剤は、露光によりラジカルを発生し、ラジカル重合性を有する化合物を通して、バインダー樹脂を架橋させるものである。光重合開始剤の例として具体的には、ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物、１−ヒドロキシシクロヘキシルアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、及び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−オン等のアセトフェノン誘導体、チオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、２−クロロチオキサントン等のチオキサントン誘導体、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、クロロアントラキノン等のアントラキノン誘導体、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル誘導体、フェニルビス−（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フォスフィンオキシド等のアシルフォスフィン誘導体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ビス（４’−メチルフェニル）イミダゾリル二量体等のロフィン量体、Ｎ−フェニルグリシン等のＮ−アリールグリシン類、４，４’−ジアジドカルコン等の有機アジド類、３，３’，４，４’−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカルボキシ）ベンゾフェノン、キノンジアジド基含有化合物等を挙げることが出来る。これらの光重合開始剤は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。
【００２６】
感光性樹脂組成物塗工液の溶剤として具体的には、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、アセトン、シクロヘキサノン、エチルアセテート、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−エチルエトキシアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルエーテル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、エチル−ｎ−プロピルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ジイソプロピルケトン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン等を用いることができる。溶剤の沸点は、基板上に塗布した際に均質であり、ピンホール、塗りむらの無い塗布膜ができる点から１００℃以上であることが望ましい。また後述するように、短時間で乾燥することで、撥インキ剤を塗膜表面に安定して偏析できる点から沸点１３０℃以下の溶剤を含有していることが望ましい。さらに、該溶剤の溶剤比は、効果の現れる１０％から溶解性の悪くなる７０％の範囲であることがより望ましい。
【００２７】
撥インキ剤は、隔壁に着色インキに対する撥インキ性を付与するものである。撥インキ剤は、隔壁形成に用いる感光性樹脂組成物に、予め添加して用いることができる。撥インキ剤として、含フッ素化合物もしくは含ケイ素化合物を用いることができ、これらを混合して用いることもできる。前記含フッ素化合物の例として、質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素共重合体は、本発明において隔壁表面の撥インキ性と開口部基材表面の親インキ性を両立する上で特に好ましい。また、後述するように隔壁を多層構造にする場合には、少なくとも最上部の層を形成する感光性樹脂組成物に撥インキ剤を添加して撥インキ性を付与すればよい。
【００２８】
黒色遮光部材は、隔壁に遮光性を付与し、カラーフィルタのコントラストを向上させるものである。黒色遮光部材としては、黒色顔料、黒色染料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、鉄黒、酸化チタン、無機顔料、及び有機顔料を用いることができる。これらの黒色遮光部材は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。
【００２９】
この他、隔壁形成に用いる感光性樹脂組成物には、必要に応じて相溶性のある添加剤、例えばレベリング剤、連鎖移動剤、安定剤、増感色素、界面活性剤、カップリング剤等を加えることができる。
【００３０】
上記のような構成からなる感光性樹脂組成物の塗工液を、スリットダイコーター、スピンコーター等、公知の塗工装置を用いて均一に塗工する（工程ａ）。
【００３１】
次に、２段以上の減圧乾燥及びホットプレートによる加熱乾燥（プリベーク）を行う乾燥工程ｂによって、塗工後に不要な溶剤成分を除去する（工程ｂ）。乾燥前の感光性樹脂組成物においては、塗膜中に分散した撥インキ剤が徐々に塗膜表面に偏析する性質を有しており、塗工から溶剤が揮発して塗膜が完固するまでの時間により、撥インキ剤の偏析状態が変化する。そのため均一な性能の隔壁を得る上で、本工程における塗工から減圧乾燥及びプリベークまでの時間間隔は均一に保つことが望ましい。
【００３２】
本発明の乾燥工程においては、撥インキ剤の発現性を向上できる点、塗工後の乾燥条件に対する撥インキ剤の発現性が安定する点から、図３に示すように、２段階の減圧乾燥方式にて行う。これは、まず１段目の乾燥（予備乾燥、工程ｂ１）によって、ゆっくりと乾燥を行うことにより撥インキ剤が偏析によって適度に隔壁の表面部分に分散し、さらに一旦大気圧に戻してから２段目の乾燥（本乾燥、工程ｂ２）を行うことにより完全に感光性樹脂組成物を乾燥させ、撥インキ剤は隔壁表面近くに偏析される。このような乾燥工程を行うことにより、撥インキ性に優れた隔壁が形成でき、着色層の白抜け、混色などのない良好なカラーフィルタが製造できる。さらに予備乾燥の到達圧を着色層のムラの発生を抑制できる５０００〜５００００Ｐａとし、本乾燥の到達圧を塗膜が乾固する５００Ｐａ以下とすることがより望ましい。これは予備乾燥の到達圧が５０００Ｐａ以下だと隔壁表面のムラが発生し、５００００Ｐａ以上だと上述したような撥インキ剤の偏析制御の効果を生じず、また本乾燥の到達圧が５００Ｐａ以上だと乾燥が不十分な状態になり、隔壁パターンの形成時に形成不良を生じるためである。
【００３３】
上記乾燥方法において、前述のように沸点が１００℃から１３０℃の低沸点の溶剤を、感光性樹脂組成物の溶剤として含むことにより、素早く乾燥できる。これは、特に本発明の２段階の減圧工程において、予備工程ではその他の溶剤よりも先に揮発することにより、隔壁表面付近への偏析を促進する。一方本乾燥の前にこのような準備乾燥を行うことにより、低沸点の溶剤を含んでいても、急速な減圧により隔壁にムラや形成不良を生じることを防ぐことができる。このため、減圧乾燥工程及びその前後の時間や、プリベーク工程及びその前後の時間の変化に対しても安定した隔壁の形成が可能となる。
【００３４】
次に、フォトリソグラフィー方式により隔壁パターンを形成する。この工程におけるパターン露光工程、現像工程には公知の現像・露光方法を用いればよい。
【００３５】
隔壁パターンの現像工程ｄにおける現像液としては、非露光部を溶解させることのできる溶液、例えば、水酸化ナトリウムあるいは炭酸ナトリウム等のアルカリ性水溶液等を用いることができる。
【００３６】
次に、露光・現像工程により形成された隔壁層にＵＶを照射し、硬化させる（工程ｅ）。特に本発明においては、２段階の減圧乾燥により隔壁表面に均一に偏析した撥インキ剤が、着色層を焼成する工程において、ブリードアウトや飛散してしまうことを防ぐために特に重要である。
【００３７】
上記のＵＶ照射の工程においては、基板１の上面から２００〜５００ｎｍのＵＶを照射することにより硬化させることが好ましい。また、照射する光源として、感光性樹脂が２００〜５００ｎｍの波長域に感光性を有することから、この波長域に少なくとも１つ以上の分光ピークを有することが特に好ましい。また、撥インキ剤の分解を促進する波長を含むものは、分解された撥インキ剤が開口部の基板表面を汚染するため適さない。高圧水銀ランプあるいはメタルハライドランプが特に好ましい。照射する露光量に関しては、着色層を形成する際に生じる隔壁表面の荒れの大きさが縮小し、数も減少させることができることから、３６５ｎｍで１００ｍＪ／ｃｍ２以上であることが望ましい。
【００３８】
隔壁層が遮光性を有する遮光層である場合、前記高圧水銀ランプあるいはメタルハライドランプによるＵＶ照射では、隔壁の表面は硬化するものの、遮光されるために内部までは硬化しない場合がある。この場合には、上記の隔壁形成の工程後に、加熱処理を施して熱硬化させる工程ｆを設けることが好ましい。加熱方法としてはコンベクションオーブン、ホットプレート、ハロゲンヒーター、ＩＲオーブンによる加熱等が利用でき、特に限定されるものではない。しかし１８０℃を超える温度で加熱すると、前工程において隔壁の表面を高圧水銀ランプあるいはメタルハライドランプによりＵＶ硬化させても、開口部基板表面に撥インキ剤がブリードアウトし、インキジェットにより着色層を形成した際に白抜けや平坦性の悪化を招くため、熱硬化させるための加熱温度は１８０℃以下に抑えることが望ましい。
【００３９】
以上のような工程で形成される隔壁は、１．０μｍ以上の高さで形成することが好ましい。さらに１．５μｍ〜５μｍの高さで形成することがより好ましい。隔壁の高さが１．０μｍ以下であると着色インキの混色を生じる。一方、隔壁の高さが５μｍ以上になると、精細な隔壁の形成が困難であるとともに、着色層との段差が大きくなるため好ましくない。
【００４０】
また隔壁は、１層、又は２層以上の多層構造であっても構わない。一般的に、一回の工程で形成できる隔壁の高さには制限があるため、層厚の大きい隔壁を形成する場合、同じパターンの隔壁を積層し、多層構造とすることができる。隔壁を多層構造とした場合、そのうちの少なくとも１層に遮光性を付与し、遮光層とすることが好ましい。多層構造とした場合の少なくとも最上層は、撥インキ剤を含有した感光性樹脂組成物を用いて、前記の通り形成することが好ましい。最上層が撥インキ性であれば、着色層の混色や色むらの防止といった本発明の効果を得ることが出来る。
【００４１】
次に隔壁を形成した基板上に、公知のインキジェット方式により、３色の着色インキを印刷して着色層３を形成し（工程ｇ）、焼成することにより、カラーフィルタとなる。
【００４２】
ここで焼成条件は、２００℃〜２５０℃で１０分〜６０分間加熱することが好ましい。この焼成において、着色インキとともに隔壁が完全に硬化して、カラーフィルタとして十分な耐性が得られる。またこの焼成の際、隔壁上の撥インキ剤は熱分解されるため、次工程において、保護層４等を形成する場合には、既に撥インキ性は低下している。このために保護層等は隔壁状にも形成することができる。さらに隔壁上の撥インキ剤を完全に除くためには、溶剤や洗剤による洗浄、低圧水銀ランプによるＵＶ照射或いはエキシマＵＶ照射、研磨等の工程を設けることが可能である。
【００４３】
以上の工程により本発明のカラーフィルタが製造できる。
【実施例１】
【００４４】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこの形態に限定されるものではない。
【００４５】
各実施例においては下記の材料を用いた。
［透明基板］
無アルカリガラス“＃１７３７”（コーニング社製）
［感光性樹脂組成物］
シクロヘキサノン（沸点１５５．７℃）・・・６０重量部
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ、沸点１１６．２℃）・・・２０重量部
クレゾール−ノボラック樹脂“ＥＰ４０５０Ｇ”（旭有機材工業社製）・・・２０重量部
カーボン顔料“ＭＡ−８”（三菱マテリアル社製）・・・２３重量部
分散剤“ソルスパース＃５０００”（ゼネカ社製）・・・１．４重量部
ラジカル重合性を有する化合物“トリメチロールプロパントリアクリレート”（大阪有機化学工業社製）・・・５重量部
光重合開始剤“イルガキュア３６９”（チバスペシャリティケミカルズ社製）・・・２重量部
含フッ素化合物“モディパーＦ−６００”（日本油脂社製、質量平均分子量３５０００）・・・０．５重量部
【００４６】
上記の感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布し、膜厚２μｍの感光性樹脂組成物の膜を形成した。この基板を減圧機内に設置し、１段階の減圧乾燥（本乾燥）のみ、２段階の減圧乾燥（予備乾燥、本乾燥）をそれぞれについて表１のような到達圧で減圧して乾燥させた後、ホットプレートでプリベークした。
【００４７】
その後格子状のパターンであるフォトマスクを用いて、ｉ線露光量２５ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ照射を行い、現像処理を行った。続いて、ｉ線露光量１７００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶを照射し、１６０℃、２０分間オーブンで加熱処理を行った。
【００４８】
こうして作製した隔壁表面上の撥インキ性を評価するために、カルビトールアセテート（ＣＢＡｃ）を用いて接触角を測定した。減圧乾燥の条件と、隔壁の品質の関係を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
実施例１の結果より、１段階の減圧乾燥の場合の隔壁表面の平均接触角が３５°なのにたいして、２段階で減圧乾燥では平均接触角は３８°となり、２段階で減圧乾燥を行うことにより、隔壁表面の撥インキ性が向上していることが確認できた。さらに、予備乾燥における到達圧が５０００以下の１３００Ｐａで乾燥した場合には隔壁表面にムラが確認されたが、５０００以上である６０００Ｐａで乾燥した場合には良好な隔壁が形成できていた。
【００５１】
この隔壁を有する基板上に、インキジェット装置を用いて着色インキを印刷したところ、いずれの基板についても着色層に白抜けや混色は生じていなかった。
【実施例２】
【００５２】
感光性樹脂組成物の塗布後から減圧乾燥工程までの時間（減圧乾燥前時間）およびプリベークの後から露光までの時間（プリベーク後時間）を変更し、カラーフィルタ製造の品質の安定性を調べた。さらに、比較として感光性樹脂物材料中の溶剤ＭＩＢＫを、エチル−ｎ−プロピルケトン（沸点１２３℃）、及びシクロヘキサン（沸点１５５．７℃）に変更し、安定性を調べた。
【００５３】
上記以外の条件は実施例１と同様でカラーフィルタを製造したところ、下記表２のように、実施例１の条件ではいずれも白抜け、混色等のない、安定した品質のカラーフィルタが製造できたが、沸点が１００〜１３０℃の溶剤を含まない場合のカラーフィルタは時間間隔の条件によっては白抜けが生じていた。
【００５４】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の隔壁を備えたカラーフィルタの断面形状の説明図である。
【図２】本発明のカラーフィルタ製造方法の説明図である。
【図３】感光性樹脂組成物塗布後の溶剤の乾燥工程の説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…透明基板
２…隔壁
３…着色層
４…保護層
５…感光性樹脂組成物
６…揮発する溶媒
７…ＵＶ露光光
８…フォトマスク
９…焼成器
１０…インキジェット装置
１１…減圧乾燥機
１２…ホットプレート
ａ…基板に感光性樹脂組成物を塗布する工程
ｂ…感光性樹脂組成物を乾燥させる工程
ｃ…マスクパターンで露光する工程
ｄ…現像工程
ｅ…ＵＶ照射処理により硬化させる工程
ｆ…１８０℃以下の温度で熱硬化させる工程
ｇ…インキジェット方式によりインキを吐出して着色層を形成する工程
ｈ…完成したカラーフィルタ
ｂ１…予備乾燥工程
ｂ２…本乾燥工程
ｂ３…プリベーク工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放射型表示装置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）及び液晶表示装置などに用いるカラーフィルタ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタは、カラー液晶表示装置等に不可欠な部材で、液晶表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれの原色の色彩を与えたりする役割を有している。このカラーフィルタの製造方法は、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ー方式、インキジェット方式などが知られている。フォトリソグラフィー方式では、基板全体に各色の感光性樹脂層の塗布膜を形成し、後に塗布膜の不要な部分を取り除き、残ったパターンを各色画素とする。この方法では塗布膜の多くが不要となるため、カラーフィルタの製造時に大量の顔料等の材料が無駄になる。また、色画素毎に露光、現像工程を行うため、工程数が多くなる。このようなことから、フォトリソグラフィー方式によるカラーフィルタの製造は、コスト、環境面、共に問題を有していた。この点で近年はインキジェット方式が注目されている。インキジェット方式によるカラーフィルタの製造は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色樹脂組成物をインキとして用い、各色を同時に印刷することができる。このため、材料の無駄も少なく、また、画素の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ダウンが期待できる。
【０００３】
インキジェット方式を用いたカラーフィルタ基板の製造方法として、特許文献１〜４に記載されている方法が提案されている。特許文献１には、ガラス基板上の所望する着色層領域外へのインキの広がりを防止するため、予め各画素間を区切る黒色の隔壁部にフッ酸系撥水・撥油剤を含有させてパターン形成することによって、着色領域内のみにインキを定着させることが記載されている。また、特許文献２、特許文献３には、含フッ素化合物及び／または含ケイ素化合物を含有する黒色樹脂層を、着色層形成工程におけるインキにじみ、混色を防止するための仕切り壁とすることが記載されている。特許文献４には、各画素の隔壁部分および画素のいずれかの表面が撥水・撥油性を有するように形成した後に、その撥水・撥油性をなくす基板処理の工程を含ませる製造方法が記載されている。これらの方法は、工程数が少ない点で、環境負荷と製造コストを低減できる非常に好ましい方法と言える。
【０００４】
しかし、上記従来の方法において、フッ素化合物などの撥インキ性を付与した材料（以下、撥インキ剤とする）を用いた場合、塗膜中に分散した撥インキ剤が徐々に塗膜表面に偏析する性質を有しているため、塗工してから溶剤が揮発して塗膜が完固するまでの時間により、撥インキ剤の偏析状態が変化するという問題が生じた。そのため、溶剤の乾燥状態により撥インキ剤が過剰となった隔壁では、インキジェットにより着色層を印刷した際、撥インキ剤のブリードアウトによる着色層の白抜け、画素の形状が平坦にならない等の問題が生じた。一方、撥インキ剤の添加量を減じても、撥インキ剤の発現が不十分な隔壁において、着色層を印刷した際、混色が発生してしまった。そのため、隔壁に含有させる撥インキ剤の種類と添加量により、隔壁表面の撥インキ性と隔壁で囲まれた開口部の基板表面の親インキ性（濡れ性）のバランスをコントロールする必要があったが、乾燥するまでの時間等に影響されやすく、調整が困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４７６３７号公報
【特許文献２】特開平７−３５９１５号公報
【特許文献３】特開平７−３５９１７号公報
【特許文献４】特開平７−２４８４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するために為されたもので、その課題とするところは、 インキジェット方式により各画素が印刷されるカラーフィルタにおいて、隔壁の品質を向上させることにより、各画素に混色や白抜け不良、ムラが無く、平坦で均一な着色層を有するカラーフィルタを、安定して製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために為された請求項１に係る発明は、少なくとも
（ａ）撥インキ処理を施した感光性樹脂組成物の塗工液を基板上に塗工する工程
（ｂ）前記感光性樹脂組成物を減圧乾燥する工程
（ｃ）前記感光性樹脂組成物を加熱乾燥する工程
（ｄ）パターン露光、現像して前記感光性樹脂組成物からなる隔壁を形成する工程
（ｅ）前記隔壁をＵＶ照射により硬化させる工程
（ｆ）前記隔壁で区切られた画素内に、インキジェット方式によりインキを吐出して着色層を形成する工程
を含むカラーフィルタの製造方法であって、前記感光性樹脂組成物の塗工液中に沸点１００〜１３０℃の溶剤を含み、かつ前記（ｂ）工程において予備乾燥、本乾燥の２段階で減圧乾燥を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記隔壁をＵＶ照射により硬化させる工程の後、さらに１８０℃以下の加熱温度で隔壁を熱硬化させることを特徴とするカラーフィルタ製造方法である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、感光性組成物の塗工液中に、沸点１００〜１３０℃の溶剤が溶剤比で１０〜７０％含まれてい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製造方法である。
【００１０】
請求項４に係る発明は、感光性樹脂組成物の撥インキ性処理が、質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素化合物の感光性樹脂組成物への添加であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法である。
【００１１】
請求項５に係る発明は、さらに予備乾燥における到達圧が５０００〜５００００Ｐａであり、本乾燥における到達圧が５００Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法である。
【００１２】
請求項６に係る発明は、隔壁の少なくとも一部が、遮光性を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によって、撥インキ性の偏析状態が変化する予備乾燥と、より低圧まで減圧する本乾燥との２段階以上の乾燥工程を経ることで、隔壁に含まれる撥インキ剤を隔壁内表面付近に拡散させることができた。これにより撥インキ性が向上し、隔壁表面の撥インキ性不足による混色等のないカラーフィルタが製造できた。さらに沸点が１００〜１３０℃の溶剤を含んでいることで、乾燥するまでの時間に対して安定して撥インキ剤を隔壁表面近くに偏析でき、このため安定した品質のカラーフィルタを製造することが可能となった。
【００１４】
請求項２に係る発明によって、隔壁を熱硬化させる温度が１８０度以下であることにより撥インキ剤の飛散やブリードアウトすることなく、色むらのないカラーフィルタが製造できた。
【００１５】
請求項３に係る発明によって、沸点が１００〜１３０℃の溶剤を溶剤比で１０〜７０％、感光性組成物の塗工液に含むことにより、乾燥するまでの時間に対して安定して撥インキ剤を隔壁表面近くに偏析でき、このため白抜けや混色のないカラーフィルタが安定して製造できた。
【００１６】
請求項４に係る発明によって、撥インキ剤に質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素化合物を用いることにより、隔壁表面の撥インキ性と開口部基材表面の親インキ性を両立することができ、平坦な着色層を有する高精細なカラーフィルタが安定して製造できた。
【００１７】
請求項５に係る発明によって、予備乾燥段階では撥インキ性の偏析状態が適度に変化し、本乾燥段階では撥インキ剤が隔壁表面近くに偏析することで、隔壁表面の撥インキ性が向上し、予備乾燥における到達圧が５０００〜５００００Ｐａであり、本乾燥における到達圧が５００Ｐａ以下であることにより隔壁のムラが抑えられた。
【００１８】
請求項６に係る発明によって、コントラストと透過する光量が両立したカラーフィルタを安定して製造することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（カラーフィルタの構成）
図１に示すように、インキジェット方式によって着色層を形成して製造するカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色インキの混色を防止するため、透明基板１上に隔壁部２を設ける。さらにカラーフィルタのコントラスト向上のため、隔壁部２の一部又は全部に遮光性を付与することが望ましい。一般的に遮光性を付与する手段として、隔壁部の一部分又は全部分に黒色の材料を用い、黒色部分を設ける。ついで透明基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層３を形成し、これを液晶用とする場合は、さらに透明導電層、配向膜層を順次積層せしめたものであり、例えば薄膜トランジスタのような電極を形成した対向基板と対置させ液晶層を介して、液晶表示装置を構成する。以下では、透明基板、この隔壁と赤、緑、青の着色画素層を合わせてカラーフィルタとする。必要に応じて前記カラーフィルタ上に保護層４を設けることができる。
【００２０】
（カラーフィルタの製造方法）
以下、本発明によるカラーフィルタの製造方法を説明する。
【００２１】
まず透明基板１上に隔壁を形成するための感光性樹脂組成物５を塗工する（工程ａ）。
カラーフィルタの透明基板としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を使用できる。特にガラス基板は、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れているために好ましい。
【００２２】
本発明の感光性樹脂組成物はネガ型の感光性樹脂組成物であり、２００〜５００ｎｍの波長域に感光性を有するものを用いる。主成分はバインダー樹脂、ラジカル重合性を有する化合物、光重合開始剤、溶剤、撥インキ剤、および必要に応じて遮光性部材からなる。
【００２３】
まず、バインダー樹脂としては、アルカル可溶性の熱硬化性樹脂が好ましく、具体的には、クレゾール−ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等が挙げられる。これらのバインダー樹脂は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。また低温での硬化性を促進するため、これらの樹脂に加えてメラミン誘導体と光酸発生剤を含有させることもできる。メラミン誘導体としては、メチロール基あるいはメトキシメチル基を有している化合物であればよいが、特に溶剤に対する溶解性が大きいものが好ましい。
【００２４】
ラジカル重合性を有する化合物は、例えば、ビニル基あるいはアリル基を有するモノマー、オリゴマー、末端あるいは側鎖にビニル基あるいはアリル基を有するポリマーを用いることができる。具体的には、（メタ）アクリル酸及びその塩、（メタ）アクリル酸エステル類、（メタ）アクリルアミド類、無水マレイン酸、マレイン酸エステル、イタコン酸エステル、スチレン類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、Ｎ−ビニル複素環類、アリルエーテル類、アリルエステル類、及びこれらの誘導体を挙げることができる。好適な化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、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テトラアクリレート、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及びヘキサアクリレートなど比較的低分子量の多官能アクリレート等を挙げることが出来るがこの限りではない。これらのラジカル重合性を有する化合物は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。
【００２５】
光重合開始剤は、露光によりラジカルを発生し、ラジカル重合性を有する化合物を通して、バインダー樹脂を架橋させるものである。光重合開始剤の例として具体的には、ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物、１−ヒドロキシシクロヘキシルアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、及び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−オン等のアセトフェノン誘導体、チオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、２−クロロチオキサントン等のチオキサントン誘導体、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、クロロアントラキノン等のアントラキノン誘導体、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル誘導体、フェニルビス−（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フォスフィンオキシド等のアシルフォスフィン誘導体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ビス（４’−メチルフェニル）イミダゾリル二量体等のロフィン量体、Ｎ−フェニルグリシン等のＮ−アリールグリシン類、４，４’−ジアジドカルコン等の有機アジド類、３，３’，４，４’−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカルボキシ）ベンゾフェノン、キノンジアジド基含有化合物等を挙げることが出来る。これらの光重合開始剤は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。
【００２６】
感光性樹脂組成物塗工液の溶剤として具体的には、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、アセトン、シクロヘキサノン、エチルアセテート、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−エチルエトキシアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルエーテル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、エチル−ｎ−プロピルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ジイソプロピルケトン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン等を用いることができる。溶剤の沸点は、基板上に塗布した際に均質であり、ピンホール、塗りむらの無い塗布膜ができる点から１００℃以上であることが望ましい。また後述するように、短時間で乾燥することで、撥インキ剤を塗膜表面に安定して偏析できる点から沸点１３０℃以下の溶剤を含有していることが望ましい。さらに、該溶剤の溶剤比は、効果の現れる１０％から溶解性の悪くなる７０％の範囲であることがより望ましい。
【００２７】
撥インキ剤は、隔壁に着色インキに対する撥インキ性を付与するものである。撥インキ剤は、隔壁形成に用いる感光性樹脂組成物に、予め添加して用いることができる。撥インキ剤として、含フッ素化合物もしくは含ケイ素化合物を用いることができ、これらを混合して用いることもできる。前記含フッ素化合物の例として、質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素共重合体は、本発明において隔壁表面の撥インキ性と開口部基材表面の親インキ性を両立する上で特に好ましい。また、後述するように隔壁を多層構造にする場合には、少なくとも最上部の層を形成する感光性樹脂組成物に撥インキ剤を添加して撥インキ性を付与すればよい。
【００２８】
黒色遮光部材は、隔壁に遮光性を付与し、カラーフィルタのコントラストを向上させるものである。黒色遮光部材としては、黒色顔料、黒色染料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、鉄黒、酸化チタン、無機顔料、及び有機顔料を用いることができる。これらの黒色遮光部材は単独で用いても、２種類以上混合してもよい。
【００２９】
この他、隔壁形成に用いる感光性樹脂組成物には、必要に応じて相溶性のある添加剤、例えばレベリング剤、連鎖移動剤、安定剤、増感色素、界面活性剤、カップリング剤等を加えることができる。
【００３０】
上記のような構成からなる感光性樹脂組成物の塗工液を、スリットダイコーター、スピンコーター等、公知の塗工装置を用いて均一に塗工する（工程ａ）。
【００３１】
次に、２段以上の減圧乾燥及びホットプレートによる加熱乾燥（プリベーク）を行う乾燥工程ｂによって、塗工後に不要な溶剤成分を除去する（工程ｂ）。乾燥前の感光性樹脂組成物においては、塗膜中に分散した撥インキ剤が徐々に塗膜表面に偏析する性質を有しており、塗工から溶剤が揮発して塗膜が完固するまでの時間により、撥インキ剤の偏析状態が変化する。そのため均一な性能の隔壁を得る上で、本工程における塗工から減圧乾燥及びプリベークまでの時間間隔は均一に保つことが望ましい。
【００３２】
本発明の乾燥工程においては、撥インキ剤の発現性を向上できる点、塗工後の乾燥条件に対する撥インキ剤の発現性が安定する点から、図３に示すように、２段階の減圧乾燥方式にて行う。これは、まず１段目の乾燥（予備乾燥、工程ｂ１）によって、ゆっくりと乾燥を行うことにより撥インキ剤が偏析によって適度に隔壁の表面部分に分散し、さらに一旦大気圧に戻してから２段目の乾燥（本乾燥、工程ｂ２）を行うことにより完全に感光性樹脂組成物を乾燥させ、撥インキ剤は隔壁表面近くに偏析される。このような乾燥工程を行うことにより、撥インキ性に優れた隔壁が形成でき、着色層の白抜け、混色などのない良好なカラーフィルタが製造できる。さらに予備乾燥の到達圧を着色層のムラの発生を抑制できる５０００〜５００００Ｐａとし、本乾燥の到達圧を塗膜が乾固する５００Ｐａ以下とすることがより望ましい。これは予備乾燥の到達圧が５０００Ｐａ以下だと隔壁表面のムラが発生し、５００００Ｐａ以上だと上述したような撥インキ剤の偏析制御の効果を生じず、また本乾燥の到達圧が５００Ｐａ以上だと乾燥が不十分な状態になり、隔壁パターンの形成時に形成不良を生じるためである。
【００３３】
上記乾燥方法において、前述のように沸点が１００℃から１３０℃の低沸点の溶剤を、感光性樹脂組成物の溶剤として含むことにより、素早く乾燥できる。これは、特に本発明の２段階の減圧工程において、予備工程ではその他の溶剤よりも先に揮発することにより、隔壁表面付近への偏析を促進する。一方本乾燥の前にこのような準備乾燥を行うことにより、低沸点の溶剤を含んでいても、急速な減圧により隔壁にムラや形成不良を生じることを防ぐことができる。このため、減圧乾燥工程及びその前後の時間や、プリベーク工程及びその前後の時間の変化に対しても安定した隔壁の形成が可能となる。
【００３４】
次に、フォトリソグラフィー方式により隔壁パターンを形成する。この工程におけるパターン露光工程、現像工程には公知の現像・露光方法を用いればよい。
【００３５】
隔壁パターンの現像工程ｄにおける現像液としては、非露光部を溶解させることのできる溶液、例えば、水酸化ナトリウムあるいは炭酸ナトリウム等のアルカリ性水溶液等を用いることができる。
【００３６】
次に、露光・現像工程により形成された隔壁層にＵＶを照射し、硬化させる（工程ｅ）。特に本発明においては、２段階の減圧乾燥により隔壁表面に均一に偏析した撥インキ剤が、着色層を焼成する工程において、ブリードアウトや飛散してしまうことを防ぐために特に重要である。
【００３７】
上記のＵＶ照射の工程においては、基板１の上面から２００〜５００ｎｍのＵＶを照射することにより硬化させることが好ましい。また、照射する光源として、感光性樹脂が２００〜５００ｎｍの波長域に感光性を有することから、この波長域に少なくとも１つ以上の分光ピークを有することが特に好ましい。また、撥インキ剤の分解を促進する波長を含むものは、分解された撥インキ剤が開口部の基板表面を汚染するため適さない。高圧水銀ランプあるいはメタルハライドランプが特に好ましい。照射する露光量に関しては、着色層を形成する際に生じる隔壁表面の荒れの大きさが縮小し、数も減少させることができることから、３６５ｎｍで１００ｍＪ／ｃｍ２以上であることが望ましい。
【００３８】
隔壁層が遮光性を有する遮光層である場合、前記高圧水銀ランプあるいはメタルハライドランプによるＵＶ照射では、隔壁の表面は硬化するものの、遮光されるために内部までは硬化しない場合がある。この場合には、上記の隔壁形成の工程後に、加熱処理を施して熱硬化させる工程ｆを設けることが好ましい。加熱方法としてはコンベクションオーブン、ホットプレート、ハロゲンヒーター、ＩＲオーブンによる加熱等が利用でき、特に限定されるものではない。しかし１８０℃を超える温度で加熱すると、前工程において隔壁の表面を高圧水銀ランプあるいはメタルハライドランプによりＵＶ硬化させても、開口部基板表面に撥インキ剤がブリードアウトし、インキジェットにより着色層を形成した際に白抜けや平坦性の悪化を招くため、熱硬化させるための加熱温度は１８０℃以下に抑えることが望ましい。
【００３９】
以上のような工程で形成される隔壁は、１．０μｍ以上の高さで形成することが好ましい。さらに１．５μｍ〜５μｍの高さで形成することがより好ましい。隔壁の高さが１．０μｍ以下であると着色インキの混色を生じる。一方、隔壁の高さが５μｍ以上になると、精細な隔壁の形成が困難であるとともに、着色層との段差が大きくなるため好ましくない。
【００４０】
また隔壁は、１層、又は２層以上の多層構造であっても構わない。一般的に、一回の工程で形成できる隔壁の高さには制限があるため、層厚の大きい隔壁を形成する場合、同じパターンの隔壁を積層し、多層構造とすることができる。隔壁を多層構造とした場合、そのうちの少なくとも１層に遮光性を付与し、遮光層とすることが好ましい。多層構造とした場合の少なくとも最上層は、撥インキ剤を含有した感光性樹脂組成物を用いて、前記の通り形成することが好ましい。最上層が撥インキ性であれば、着色層の混色や色むらの防止といった本発明の効果を得ることが出来る。
【００４１】
次に隔壁を形成した基板上に、公知のインキジェット方式により、３色の着色インキを印刷して着色層３を形成し（工程ｇ）、焼成することにより、カラーフィルタとなる。
【００４２】
ここで焼成条件は、２００℃〜２５０℃で１０分〜６０分間加熱することが好ましい。この焼成において、着色インキとともに隔壁が完全に硬化して、カラーフィルタとして十分な耐性が得られる。またこの焼成の際、隔壁上の撥インキ剤は熱分解されるため、次工程において、保護層４等を形成する場合には、既に撥インキ性は低下している。このために保護層等は隔壁状にも形成することができる。さらに隔壁上の撥インキ剤を完全に除くためには、溶剤や洗剤による洗浄、低圧水銀ランプによるＵＶ照射或いはエキシマＵＶ照射、研磨等の工程を設けることが可能である。
【００４３】
以上の工程により本発明のカラーフィルタが製造できる。
【実施例１】
【００４４】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこの形態に限定されるものではない。
【００４５】
各実施例においては下記の材料を用いた。
［透明基板］
無アルカリガラス“＃１７３７”（コーニング社製）
［感光性樹脂組成物］
シクロヘキサノン（沸点１５５．７℃）・・・６０重量部
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ、沸点１１６．２℃）・・・２０重量部
クレゾール−ノボラック樹脂“ＥＰ４０５０Ｇ”（旭有機材工業社製）・・・２０重量部
カーボン顔料“ＭＡ−８”（三菱マテリアル社製）・・・２３重量部
分散剤“ソルスパース＃５０００”（ゼネカ社製）・・・１．４重量部
ラジカル重合性を有する化合物“トリメチロールプロパントリアクリレート”（大阪有機化学工業社製）・・・５重量部
光重合開始剤“イルガキュア３６９”（チバスペシャリティケミカルズ社製）・・・２重量部
含フッ素化合物“モディパーＦ−６００”（日本油脂社製、質量平均分子量３５０００）・・・０．５重量部
【００４６】
上記の感光性樹脂組成物を透明基板上に塗布し、膜厚２μｍの感光性樹脂組成物の膜を形成した。この基板を減圧機内に設置し、１段階の減圧乾燥（本乾燥）のみ、２段階の減圧乾燥（予備乾燥、本乾燥）をそれぞれについて表１のような到達圧で減圧して乾燥させた後、ホットプレートでプリベークした。
【００４７】
その後格子状のパターンであるフォトマスクを用いて、ｉ線露光量２５ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ照射を行い、現像処理を行った。続いて、ｉ線露光量１７００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶを照射し、１６０℃、２０分間オーブンで加熱処理を行った。
【００４８】
こうして作製した隔壁表面上の撥インキ性を評価するために、カルビトールアセテート（ＣＢＡｃ）を用いて接触角を測定した。減圧乾燥の条件と、隔壁の品質の関係を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
実施例１の結果より、１段階の減圧乾燥の場合の隔壁表面の平均接触角が３５°なのにたいして、２段階で減圧乾燥では平均接触角は３８°となり、２段階で減圧乾燥を行うことにより、隔壁表面の撥インキ性が向上していることが確認できた。さらに、予備乾燥における到達圧が５０００以下の１３００Ｐａで乾燥した場合には隔壁表面にムラが確認されたが、５０００以上である６０００Ｐａで乾燥した場合には良好な隔壁が形成できていた。
【００５１】
この隔壁を有する基板上に、インキジェット装置を用いて着色インキを印刷したところ、いずれの基板についても着色層に白抜けや混色は生じていなかった。
【実施例２】
【００５２】
感光性樹脂組成物の塗布後から減圧乾燥工程までの時間（減圧乾燥前時間）およびプリベークの後から露光までの時間（プリベーク後時間）を変更し、カラーフィルタ製造の品質の安定性を調べた。さらに、比較として感光性樹脂物材料中の溶剤ＭＩＢＫを、エチル−ｎ−プロピルケトン（沸点１２３℃）、及びシクロヘキサン（沸点１５５．７℃）に変更し、安定性を調べた。
【００５３】
上記以外の条件は実施例１と同様でカラーフィルタを製造したところ、下記表２のように、実施例１の条件ではいずれも白抜け、混色等のない、安定した品質のカラーフィルタが製造できたが、沸点が１００〜１３０℃の溶剤を含まない場合のカラーフィルタは時間間隔の条件によっては白抜けが生じていた。
【００５４】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の隔壁を備えたカラーフィルタの断面形状の説明図である。
【図２】本発明のカラーフィルタ製造方法の説明図である。
【図３】感光性樹脂組成物塗布後の溶剤の乾燥工程の説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…透明基板
２…隔壁
３…着色層
４…保護層
５…感光性樹脂組成物
６…揮発する溶媒
７…ＵＶ露光光
８…フォトマスク
９…焼成器
１０…インキジェット装置
１１…減圧乾燥機
１２…ホットプレート
ａ…基板に感光性樹脂組成物を塗布する工程
ｂ…感光性樹脂組成物を乾燥させる工程
ｃ…マスクパターンで露光する工程
ｄ…現像工程
ｅ…ＵＶ照射処理により硬化させる工程
ｆ…１８０℃以下の温度で熱硬化させる工程
ｇ…インキジェット方式によりインキを吐出して着色層を形成する工程
ｈ…完成したカラーフィルタ
ｂ１…予備乾燥工程
ｂ２…本乾燥工程
ｂ３…プリベーク工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも
（ａ）撥インキ処理を施した感光性樹脂組成物の塗工液を基板上に塗工する工程
（ｂ）前記感光性樹脂組成物を減圧乾燥する工程
（ｃ）前記感光性樹脂組成物を加熱乾燥する工程
（ｄ）パターン露光、現像して前記感光性樹脂組成物からなる隔壁を形成する工程
（ｅ）前記隔壁をＵＶ照射により硬化させる工程
（ｆ）前記隔壁で区切られた画素内に、インキジェット方式によりインキを吐出して着色層を形成する工程
を含むカラーフィルタの製造方法であって、前記感光性樹脂組成物の塗工液中に沸点１００〜１３０℃の溶剤を含み、かつ前記（ｂ）工程において予備乾燥、本乾燥の２段階で減圧乾燥を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
少なくとも
（ｇ）撥インキ処理を施した感光性樹脂組成物の塗工液を基板上に塗工する工程
（ｈ）前記感光性樹脂組成物を減圧乾燥する工程
（ｉ）前記感光性樹脂組成物を加熱乾燥する工程
（ｊ）パターン露光、現像して前記感光性樹脂組成物からなる隔壁を形成する工程
（ｋ）前記隔壁をＵＶ照射により硬化させる工程
（ｌ）前記隔壁を熱硬化させる工程
（ｍ）前記隔壁で区切られた画素内に、インキジェット方式によりインキを吐出して着色層を形成する工程
を含むカラーフィルタの製造方法であって、前記感光性樹脂組成物の塗工液中に沸点１００〜１３０℃の溶剤を含み、かつ前記（ｈ）工程において予備乾燥、本乾燥の２段階で減圧乾燥を行い、さらに前記（ｌ）工程において前記隔壁を熱硬化させる温度が１８０℃以下であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記感光性組成物の塗工液中に、沸点１００〜１３０℃の溶剤が溶剤比で１０〜７０％含まれてい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製造方法。
【請求項４】
前記感光性樹脂組成物の撥インキ性処理が、質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素化合物の前記感光性樹脂組成物への添加であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項５】
前記予備乾燥における到達圧が５０００〜５００００Ｐａであり、前記本乾燥における到達圧が５００Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項６】
前記隔壁の少なくとも一部が遮光性を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１】
少なくとも
（ａ）撥インキ処理を施した感光性樹脂組成物の塗工液を基板上に塗工する工程
（ｂ）前記感光性樹脂組成物を減圧乾燥する工程
（ｃ）前記感光性樹脂組成物を加熱乾燥する工程
（ｄ）パターン露光、現像して前記感光性樹脂組成物からなる隔壁を形成する工程
（ｅ）前記隔壁をＵＶ照射により硬化させる工程
（ｆ）前記隔壁で区切られた画素内に、インキジェット方式によりインキを吐出して着色層を形成する工程
を含むカラーフィルタの製造方法であって、前記感光性樹脂組成物の塗工液中に沸点１００〜１３０℃の溶剤を含み、かつ前記（ｂ）工程において予備乾燥、本乾燥の２段階で減圧乾燥を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
少なくとも
（ｇ）撥インキ処理を施した感光性樹脂組成物の塗工液を基板上に塗工する工程
（ｈ）前記感光性樹脂組成物を減圧乾燥する工程
（ｉ）前記感光性樹脂組成物を加熱乾燥する工程
（ｊ）パターン露光、現像して前記感光性樹脂組成物からなる隔壁を形成する工程
（ｋ）前記隔壁をＵＶ照射により硬化させる工程
（ｌ）前記隔壁を熱硬化させる工程
（ｍ）前記隔壁で区切られた画素内に、インキジェット方式によりインキを吐出して着色層を形成する工程
を含むカラーフィルタの製造方法であって、前記感光性樹脂組成物の塗工液中に沸点１００〜１３０℃の溶剤を含み、かつ前記（ｈ）工程において予備乾燥、本乾燥の２段階で減圧乾燥を行い、さらに前記（ｌ）工程において前記隔壁を熱硬化させる温度が１８０℃以下であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記感光性組成物の塗工液中に、沸点１００〜１３０℃の溶剤が溶剤比で１０〜７０％含まれてい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製造方法。
【請求項４】
前記感光性樹脂組成物の撥インキ性処理が、質量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の含フッ素化合物の前記感光性樹脂組成物への添加であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項５】
前記予備乾燥における到達圧が５０００〜５００００Ｐａであり、前記本乾燥における到達圧が５００Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項６】
前記隔壁の少なくとも一部が遮光性を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１１６５３６（Ｐ２００８−１１６５３６Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９７５３０（Ｐ２００６−２９７５３０）
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]