カラーフィルタ
【課題】本発明は、インクジェット法により着色層が形成されたカラーフィルタにおいて、色ムラや白抜け等のない高品質なカラーフィルタを提供することを主目的としている。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、基材と、前記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の前記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなる遮光部と、各前記線状遮光部間に形成され、かつ前記連結遮光部を覆うように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、前記連結遮光部は、前記連結遮光部の側面と前記基材表面とがなす角が、前記線状遮光部の側面と前記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、基材と、前記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の前記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなる遮光部と、各前記線状遮光部間に形成され、かつ前記連結遮光部を覆うように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、前記連結遮光部は、前記連結遮光部の側面と前記基材表面とがなす角が、前記線状遮光部の側面と前記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に使用可能な、白抜け等のない、高品質なカラーフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、このカラー液晶ディスプレイが高価であることから、コストダウンの要求が高まっており、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンの要求が高い。
【０００３】
このようなカラーフィルタにおいては、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色の着色パターンを備え、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われるものである。
【０００４】
従来より行われているカラーフィルタの製造方法としては、例えば染色法や顔料分散法等が挙げられる。しかしながら、いずれの方法も、Ｒ、Ｇ、およびＢの３色を着色するために、同一の工程を３回繰り返す必要があり、コスト高になるという問題や、工程を繰り返すため歩留まりが低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、基材上に、光触媒と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する材料とを含有する光触媒含有層形成用塗工液を用いて光触媒含有層を形成し、パターン状に露光することにより、特性が変化したパターンを形成する方法等が本発明者等において検討されてきた（特許文献１）。この方法によれば、上記光触媒含有層の特性の差を利用して、容易に着色層を形成することが可能である。
【０００６】
また、このような方法を応用して、透明な基材と、その基材上に形成された遮光部と、この遮光部を覆うように形成された光触媒含有層とを有するパターニング用基板に、基材側からエネルギーを照射し、遮光部が形成されていない領域のみの光触媒含有層の特性を変化させる方法についても、本発明者等により検討されている（特許文献２）。この方法によれば、フォトマスク等を用いることなく、特性が変化したパターンを形成することができる、という利点を有し、例えばストライプ型カラーフィルタに用いられるストライプ状の着色層やＩＰＳ型のカラーフィルタに用いられるジグザグ状の着色層を形成する際に利用する方法も検討されている。
【０００７】
ここで、ストライプ状の着色層や、ＩＰＳ型のカラーフィルタに用いられる着色層を有するカラーフィルタにおいては、例えば図６（ａ）に示すように、各着色層８と交差するように遮光部４が形成されることから、通常、着色層形成用塗工液を、着色層を形成するパターン状、すなわち着色層を形成する遮光部により区画された開口部だけでなくパターンと交差する遮光部上にも塗布し、着色層が形成される。しかしながら、上述した光触媒含有層を基材側から露光する方法を用いた場合には、遮光部により区画された開口部のみの光触媒含有層の特性が変化し、各パターンと交差する遮光部上の光触媒含有層の特性は変化しない。そのため、着色層形成用塗工液を塗布した場合、上記着色層と交差する遮光部上の光触媒含有層に着色層形成用塗工液が付着せず、例えば図６（ｂ）に示すように、遮光部４により区画された開口部の端部に着色層形成用塗工液１０がきれいに濡れ広がらず、着色層にムラや白抜けが発生してしまう場合等があった。
【０００８】
また、カラーフィルタの製造方法の他の例として、基材上に着色層を形成する着色層形成用塗工液を留めるためのバンクを形成し、このバンクにフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ処理をし、バンクを撥液性としてインクジェット法により着色層を形成する方法も提案されている（特許文献３）。しかしながら、この場合においても、ストライプ状の着色層等と交差する撥液性のバンク上に着色層形成用塗工液が付着せず、上記と同様に、遮光部により区画された開口部の端部で着色層形成用塗工液がきれいに濡れ広がらず、着色層にムラや白抜けが発生する場合があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−０７４９２８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２９００号公報
【特許文献３】特開２０００−１８７１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、インクジェット法により着色層が形成されたカラーフィルタにおいて、色ムラや白抜け等のない高品質なカラーフィルタの提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基材と、上記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の上記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなる遮光部と、各上記線状遮光部間に形成され、かつ上記連結遮光部を覆うように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記連結遮光部は、上記連結遮光部の側面と上記基材表面とがなす角が、上記線状遮光部の側面と上記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１２】
本発明によれば、連結遮光部の形状が、上記形状とされていることから、着色層を形成する際に塗布される着色層形成用塗工液が連結遮光部上に乗り上げやすく、線状遮光部と着色層形成用塗工液との重なりに比べて、連結遮光部と着色層形成用塗工液との重なり幅を大きなものとすることができる。したがって、連結遮光部を挟んで隣接する開口部間において、着色層形成用塗工液が塗布される領域どうしを近いものとすることができ、連結遮光部上でも着色層形成用塗工液が濡れ広がりやすいものとすることができる。したがって、連結遮光部近傍で白抜けや色ムラ等が生じることを少ないものとすることができ、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。
【００１３】
上記発明においては、上記連結遮光部の各端部から、上記連結遮光部の膜厚が上記連結遮光部の最大膜厚の５０％となる部分までの薄膜領域の幅の合計が、連結遮光部線幅の１％〜５０％の範囲内とされていることが好ましい。連結遮光部の形状を、上記のような形状とすることにより、上記着色層形成用塗工液が連結遮光部上に乗り上げやすく、着色層形成用塗工液と連結遮光部との重なりを大きなものとすることができ、より着色層形成用塗工液が塗布される領域どうしを近いものとすることができるからである。
【００１４】
また、上記発明においては、上記基材および上記遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層が形成されていてもよい。上記光触媒含有層は、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有していることから、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下したものとすることができる。したがって、上記光触媒含有層を用い、上記基材側からエネルギーを照射することにより、容易に上記開口部上を親液性領域、上記遮光部上を撥液性領域とすることができ、この濡れ性の差を利用して、容易に着色層が形成されたものとすることができるのである。
【００１５】
また、上記発明においては、上記遮光部が、フッ素を含有しているものとしてもよい。上記遮光部上を撥液性とすることにより、開口部と遮光部上との濡れ性の差を利用して、容易に着色層が形成されたものとすることができるからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、インクジェット法により白抜けや色ムラ等がなく着色層が形成されたものとすることができ、高品質なカラーフィルタとすることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、高精細なパターンを有し、白抜け等のない高品質なカラーフィルタに関するものである。以下、本発明のカラーフィルタについて詳しく説明する。
【００１８】
本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の上記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなる遮光部と、各上記線状遮光部間に形成され、かつ上記連結遮光部を覆うように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記連結遮光部は、上記連結遮光部の側面と上記基材表面とがなす角が、上記線状遮光部の側面と上記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のカラーフィルタは、例えば図１に示すように、基材（図示せず）と、その基材上に複数本が等間隔αをおいて形成された線状遮光部１および基材上に形成され隣接する２本の上記線状遮光部１を連結する連結遮光部２からなる遮光部と、隣接する２本の線状遮光部１間に形成され、かつ連結遮光部２を覆うようにインクジェット法により形成された着色層３とを有するものである。なお、通常、着色層３が形成されている領域の外側の領域には、額縁遮光部６が形成されることとなる。また、本発明においては上記連結遮光部が、例えば図２（ａ）に示すような線状遮光部１と基材７表面とがなす角ａより、例えば図２（ｂ）に示すように、連結遮光部２と基材７表面とがなす角ｂのほうが小さくなるように形成される。
【００２０】
一般的なストライプ状の着色層を有するカラーフィルタにおいて、上記線状遮光部と連結遮光部とが、ほぼ同一の形状となるように形成される。しかしながらこの場合、インクジェット法によりストライプ状に着色層形成用塗工液が塗布された際、例えば図３（ａ）に示すように、遮光部４と着色層形成用塗工液１０との重なり幅ｂが小さく、遮光部４を挟んで隣接する開口部５に塗布された着色層形成用塗工液１０どうしの距離が遠いものとなる。したがって、例えば図７に示されるように、上記遮光部４の存在によって、開口部５において着色層形成用塗工液１０が濡れ広がりづらく、開口部５の角の頂端部ａ付近に着色層形成用塗工液が塗布されにくいものとなり、形成された着色層に色ムラや白抜けが発生する等の問題があった。
【００２１】
しかしながら、本発明においては、上記連結遮光部が、上述したような形状に形成されていることから、例えば図３（ｂ）に示すように、隣接遮光部２上に着色層形成用塗工液１０が乗り上げやすく、上記隣接遮光部２と着色層形成用塗工液１０との重なり部分ｃを広いものとすることができるのである。したがって、連結遮光部上においても着色層形成用塗工液が濡れ広がりやすいものとすることができ、開口部の角付近においても、色ムラや白抜け等の少ないものとすることができるのである。
以下、本発明のカラーフィルタの角構成ごとに詳しく説明する。
【００２２】
１．遮光部
まず、本発明に用いられる遮光部について説明する。本発明に用いられる遮光部は、上記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の上記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなるものであり、上記連結遮光部は、上記連結遮光部の側面と上記基材表面とがなす角が、上記線状遮光部の側面と上記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されているものである。以下、線状遮光部と連結遮光部とにわけて説明する。
【００２３】
（線状遮光部）
まず、本発明に用いられる線状遮光部について説明する。本発明に用いられる線状遮光部は、基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成されているものであれば特に限定されるものではなく、例えば図１に示すように、線状遮光部１が所定の間隙αをおいて等間隔に直線状に複数本形成されたものであってもよく、また例えば図４に示すように、線状遮光部１が、所定の間隙αをおいて等間隔にジグザグ形状に複数本形成されたもの等であってもよい。また、この際、上記線状遮光部は幅方向に凹凸を有していてもよいものとする。また、複数本が等間隔に形成されているとは、各線状遮光部の中心線どうしが、等間隔となるように形成されていることをいう。
【００２４】
このような線状遮光部の線幅としては、カラーフィルタの種類等により適宜選択されるものであるが、通常５μｍ〜１００μｍ程度、中でも１０μｍ〜５０μｍ程度とされる。また、上記線状遮光部の最大膜厚としては、通常０．１μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも０．２μｍ〜３μｍ程度とされる。
【００２５】
また、線状遮光部の断面形状としては、一般的なカラーフィルタに用いられる遮光部の断面形状と同様のものとすることができ、例えば矩形状や、台形状等とすることができる。このような線状遮光部の形成方法としては、一般的なストライプ型カラーフィルタやＩＰＳ型カラーフィルタに用いられる遮光部と同様の材料を用いて同様の形成方法により形成されたものとすることができる。
【００２６】
具体的には、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより、上記線状遮光部が形成されたものであってもよい。このパターニングの方法としては、スパッタ等の通常のパターニング方法を用いることができる。
【００２７】
また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をパターン状に形成する方法であってもよい。用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用いることができる。このような樹脂製遮光部の厚みとしては、０．５〜１０μｍの範囲内で設定することができる。このような樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用いることができる。
【００２８】
またさらに本発明においては、上述したような線状遮光部が熱転写法により形成されたものとすることもできる。線状遮光部を形成する熱転写法とは、通常、透明なフィルム基材の片面に光熱変換層と遮光部転写層を設けた熱転写シートを基材上に配置し、線状遮光部を形成する領域にエネルギーを照射することによって、遮光部転写層が基材上に転写されて線状遮光部が形成されることとなるものである。このような熱転写法により形成される線状遮光部の膜厚としては、通常０．５μｍ〜１０．０μｍ、特に０．８μｍ〜５．０μｍ程度とすることができる。
【００２９】
熱転写法により転写される線状遮光部は、通常、遮光材料と結着剤により構成されるものであり、遮光性材料としては、カーボンブラック、チタンブラック等の無機粒子等を用いることができる。このような遮光性材料の粒子径としては、０．０１μｍ〜１．０μｍ、中でも０．０３μｍ〜０．３μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３０】
また、結着剤としては、熱可塑性と熱硬化性とを有する樹脂組成とすることが好ましく、熱硬化性官能基を有し、かつ軟化点が５０℃〜１５０℃の範囲内、中でも６０℃〜１２０℃の範囲内である樹脂材料および硬化剤等により構成されることが好ましい。このような材料として具体的には、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物またはエポキシ樹脂とその潜在性硬化剤との組み合わせ等が挙げられる。またエポキシ樹脂の潜在性硬化剤としては、ある一定の温度まではエポキシ基との反応性を有さないが、加熱により活性化温度に達するとエポキシ基との反応性を有する分子構造に変化する硬化剤を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂との反応性を有する酸性または塩基性化合物の中性塩や錯体、ブロック化合物、高融点体、マイクロカプセル封入物が挙げられる。また、上記遮光部中に、上記の材料の他に、離型剤、接着補助剤、酸化防止剤、分散剤等を含有させることもできる。
【００３１】
（連結遮光部）
次に、本発明に用いられる連結遮光部について説明する。本発明に用いられる連結遮光部は、隣接する２本の上記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結するものであって、連結遮光部の側面と、後述する基材表面とがなす角が、線状遮光部の側面と上記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されるものである。上記連結遮光部と上記基材表面とがなす角とは、例えば図５に示すように、上記連結遮光部２の断面において、連結遮光部の端部ｅから、連結遮光部２の最大膜厚ｆに対して最表面の高さが、５０％となる部分ｄとを結んだ直線、および基材７の表面がなす角度ｂをいうこととする。なお、上記連結遮光部の最大膜厚に対して最表面の高さが所定の高さとなる部分が複数ある場合には、上記境界部分から最も近い部分および上記境界部分を結んだ線と、上記基材表面とがなす角をいうこととする。
【００３２】
また、線状遮光部側面と基材表面とがなす角とは、同様に、上記線状遮光部の断面において、線状遮光部と開口部との境界部分から、線状遮光部の最大膜厚に対して最表面の高さが、５０％となる部分とを結んだ直線、および基材の表面がなす角度をいうこととする。なお、上記線状遮光部の最大膜厚に対して最表面の高さが所定の高さとなる部分が複数ある場合には、上記境界部分から最も近い部分と、上記境界部分とを結んだ線、および上記基材表面がなす角をいうこととする。上記連結遮光部および線状遮光部の基材とのなす角等の測定は、例えば連結遮光部または線状遮光部の中央部の断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で撮影したもの等から算出することができる。
【００３３】
本発明においては、上記連結遮光部の側面と基材とがなす角が、上記線状遮光部の側面と基材とがなす角より１°以上小さいことが好ましく、中でも５°〜５０°の範囲内で小さいことが好ましい。
【００３４】
また、上記連結遮光部の側面と基材とがなす角として具体的には、２°〜８９°の範囲内、特に４°〜７０°の範囲内であることが好ましい。このような角度とすることにより、連結遮光部と、着色層を形成する着色層形成用塗工液との重なり幅を大きいものとすることができるからである。
【００３５】
またこの際、連結遮光部は、上記連結遮光部の各端部から、上記連結遮光部の膜厚が上記連結遮光部の最大膜厚の５０％となる部分までの薄膜領域の幅の合計が、連結遮光部線幅の１％〜５０％の範囲内、中でも５％〜５０％の範囲内、特に８％〜５０％の範囲内であることが好ましい。なお、上記薄膜領域とは、例えば図５に示すように、上記連結遮光部２の断面において、連結遮光部の端部ｅから、連結遮光部２の最大膜厚ｆに対して最表面の高さが５０％となる部分ｄまでの領域（ｇ１およびｇ２）をいう。ここで、上記連結遮光部の断面を観察した際、最大膜厚に対して最表面の高さが上記の高さとなる部分が複数ある場合には、端部と、その端部から最も近く、かつ最表面の高さが上記の高さとなる部分との間の領域とする。また上記薄膜領域の幅の合計とは、それぞれの端部ｅ側の連結遮光部の幅（ｇ１およびｇ２）の合計をいうこととする。本発明においては、連結遮光部の形状を、上記のような形状とすることにより、着色層形成用塗工液が連結遮光部上に乗り上げやすく、着色層形成用塗工液と連結遮光部との重なりを大きなものとすることができ、より着色層形成用塗工液が塗布される領域どうしを近いものとすることができるからである。上記薄膜領域の幅は、例えば連結遮光部の中央部の断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で撮影したもの等から算出することができる。
【００３６】
ここで、上記連結遮光部の幅としては、カラーフィルタの種類等により適宜選択されるものであるが、通常５μｍ〜１００μｍ程度、中でも１０μｍ〜５０μｍ程度とされる。また、上記連結遮光部の最大膜厚としては、通常０．１μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも０．２μｍ〜３μｍ程度とされる。
【００３７】
また、上記連結遮光部の断面形状としては、上述したような形状に形成されているものであれば、特に限定されるものではなく、例えば台形状であってもよく、また半円形状等であってもよいが、特に三角形状であることが好ましい。これにより、連結遮光部上に着色層形成用塗工液が塗布されやすくなり、より連結遮光部上においても着色層形成用塗工液が濡れ広がり安くなり、白抜け等のない、高品質なカラーフィルタとすることができるからである。
【００３８】
上記形状を有する連結遮光部の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば一般的なストライプ状のカラーフィルタやＩＰＳ用カラーフィルタの遮光部に用いられる材料を用いて、フォトリソグラフィー法等により形成することができる。具体的には、フォトリソグラフィー法の露光に用いられるマスクを階調マスク等として露光量を調整し、上記形状とする方法が挙げられる。また、上記連結遮光部の形成に用いられる樹脂として低分子の材料を用いたり、樹脂中にモノマーを多量に添加すること等により、連結遮光部を形成する連結遮光部形成用組成物に熱可塑性を付与する方法等が挙げられる。この場合、連結遮光部を形成する領域に一般的な遮光部と同様の方法によって、矩形の連結遮光部を形成した後、その遮光部に熱をかけることにより、連結遮光部形成用組成物を軟化させて、上述したような形状とすることができるのである。
【００３９】
また、例えば上記樹脂組成物中に含有される光開始剤として、表面硬化性の光開始剤を多量に用いる方法が挙げられる。この場合、例えばフォトリソグラフィー法等においてエッチングが行われる際、連結遮光部が形成される領域の表面は硬化されているが、連結遮光部の内側においては、光硬化が完全に効果されていないため、角度の高い逆テーパー状にエッチングされることとなる。したがってエッチング終了後、この逆テーパー状の連結遮光部に熱をかけることによって、テーパー状の部分が下がり、上述したような形状を有する連結遮光部を形成することができるのである。
【００４０】
またさらに、上記連結遮光部を形成するための組成物を、連結遮光部を形成する形状の型に流し込み、硬化させた後、透明基板上にこの連結遮光部を貼り合わせる方法等を用いることもできる。
【００４１】
（その他）
ここで、本発明においては、上記遮光部上が撥液性領域、上記遮光部により区画された開口部上が親液性領域とされることが好ましい。これにより、後述する着色層を例えばインクジェット法により、親液性および撥液性のパターンを利用して形成されたものとすることができ、隣接する異なる色の着色層が混色等することなく、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。また一般的に、上記着色層形成用塗工液が濡れ広がりにくい連結遮光部付近においても、本発明によれば、連結遮光部が上記形状とされていることから、着色層形成用塗工液が濡れ広がりやすいものとすることができるのである。
【００４２】
ここで、撥液性領域とは、液体との接触角が大きい領域であり、後述する着色層を形成する着色層形成用塗工液に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。
【００４３】
なお、本発明においては、隣接する領域の液体との接触角より、液体との接触角が１゜以上低い場合には親液性領域、隣接する領域の液体との接触角より、液体との接触角が１゜以上高い場合には撥液性領域とすることとする。
【００４４】
上記遮光部上、すなわち撥液性領域の液体との接触角として具体的には、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、中でも表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、撥液性領域において上記液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット法により塗布し、硬化させて形成する場合等に、撥液性領域にも着色層形成用塗工液が付着する可能性があるからである。
【００４５】
また、上記開口部、すなわち親液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°未満、好ましくは表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるような層であることが好ましい。開口部、すなわち親液性領域における液体との接触角が高い場合は、上記着色層形成用塗工液を、親液性領域においてもはじいてしまう可能性があり、着色層形成用塗工液を塗布した際に、着色層形成用塗工液が十分に塗れ広がらない等、着色層を形成することが難しくなる可能性があるからである。
【００４６】
なお、ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。
【００４７】
上記遮光部上を撥液性領域とし、上記開口部上を親液性領域とする方法としては特に限定されるものではない。例えば遮光部自体を撥液性を有するものとし、後述する基材を親液性を有するものとする方法等としてもよく、また遮光部上に撥液性を有する層を形成して撥液性領域とし、上記基材上に親液性を有する層を形成して親液性領域とする方法等としてもよい。
【００４８】
本発明においては特に、後述する基材および上記遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層を形成する方法、または上記遮光部がフッ素を含有するものとする方法を用いることが好ましい。
【００４９】
上記光触媒含有層を用いた場合には、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下するように変化層とすることができるため、エネルギー照射された領域を親液性領域、エネルギー照射されていない領域を撥液性領域とすることができる。したがって、基材および遮光部を覆うように上記光触媒含有層を形成し、基材側からエネルギーを照射することにより、容易に遮光部が形成されていない開口部のみを親液性領域とすることができ、エネルギーが照射されない、遮光部上を撥液性領域とすることができるからである。なお、このような方法に用いられる上記光触媒含有層については、後で詳しく説明するので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５０】
一方、上記遮光部がフッ素を含有するものとした場合にも、上記遮光部上を撥液性領域として用いることができるからである。ここで、上記遮光部におけるフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置（XPS：ESCALAB 220i-XL）による分析において、遮光部の表面より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。また、この際上記フッ素の割合としては、10％以上とされることが好ましい。
【００５１】
このように遮光部にフッ素を導入する方法としては、遮光部として樹脂製遮光部を用い、フッ素化合物を導入ガスとして用いたプラズマを照射する方法が用いられることが好ましい。これにより、容易に上記撥液性領域および親液性領域が形成されたものとすることができるからである。これは、上記プラズマ照射によれば、有機物にのみ上記フッ素化合物を導入することができる。したがって、後述する基材として無機物を用い、全面に上記プラズマを照射することにより、容易に上記遮光部にのみフッ素化合物を導入することができ、フッ素化合物が導入された遮光部上を撥液性領域、基材が露出した領域を親液性領域とすることができるのである。
【００５２】
このような方法に用いられる導入ガスのフッ素化合物としては、例えばフッ化炭素（ＣＦ４）、窒化フッ素（ＮＦ３）、フッ化硫黄（ＳＦ６）等が挙げられる。また、上記プラズマの照射方法は、フッ素化合物を導入ガスとして用いてプラズマを照射し、上記遮光部上を撥液性とすることが可能であれば、特に限定されるものではなく、減圧下でプラズマ照射してもよく、また大気圧下でプラズマ照射してもよいが、本発明においては特に大気圧下でプラズマ照射が行われることが好ましい。これにより、減圧用の装置等が必要なく、コストや製造効率等の面から好ましいものとすることができるからである。このような大気圧プラズマの照射条件としては、以下のようなものとすることができる。例えば、電源出力としては、一般的な大気圧プラズマの照射装置に用いられるものと同様とすることができる。また、この際、照射されるプラズマの電極と、上記遮光部との距離は、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ程度、中でも１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされることが好ましい。またさらに、上記導入ガスとして用いられるフッ素化合物の流量は１Ｌ／ｍｉｎ〜１００Ｌ／ｍｉｎ程度、中でも５Ｌ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎ程度であることが好ましく、この際の基板搬送速度が０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎ程度、中でも０．５ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００５３】
２．着色層
次に、本発明のカラーフィルタに用いられる着色層について説明する。本発明のカラーフィルタに用いられる着色層は、隣接する２本の上記線状遮光部間に形成されるものであり、上記連結遮光部を覆うようにインクジェット法により形成されるものであれば、特に限定されるものではない。
【００５４】
このような着色層は、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成され、着色面積は任意に設定することができる。
【００５５】
ここで、このような着色層の形成に用いられる着色層形成用塗工液等としては、着色層がインクジェット法により形成される、一般的なカラーフィルタの着色層に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５６】
３．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は上記遮光部および着色層を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく従来よりカラーフィルタに用いられているもの等を用いることができる。具体的には石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。この中で特にコーニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適している。本発明において、基材は通常透明なものを用いるが、反射性の基板や白色に着色した基板でも用いることは可能である。また、基材は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものを用いてもよい。また、例えば表面を親液性とするために、酸素ガスを導入ガスとして、上述したプラズマ等を照射する処理を行ったもの等であってよい。
【００５７】
なお、上述したように、上記遮光部に上記フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ照射を行う場合には、上記基材として無機材料からなるものが用いられることが好ましい。有機材料からなるものが用いられた場合には、上記遮光部だけでなく基材にもフッ素化合物が導入されてしまい、開口部を親液性領域とすることが困難となるからである。
【００５８】
４．カラーフィルタ
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上述した基材、上記形状を有する遮光部、および着色層が形成されたものであれば、その層構成等は特に限定されるものではなく、例えば保護層やＩＴＯ層等が形成されているもの等であってもよい。また、本発明のカラーフィルタの種類についても特に限定されるものではなく、例えばストライプ状の着色層を有するカラーフィルタであってもよく、またＩＰＳ型の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ等であってもよい。
【００５９】
ここで、本発明においては、上述したように、上記基材および遮光部を覆うように光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層が形成されていてもよい。上記光触媒含有層は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下するように変化層とすることができるため、エネルギー照射された領域を親液性領域、エネルギー照射されていない領域を撥液性領域とすることができる。したがって、上記光触媒含有層を形成し、基材側からエネルギーを照射することにより、容易に遮光部が形成されていない開口部のみを親液性領域とすることができ、エネルギー照射されない、遮光部上を撥液性領域とすることができるからである。
【００６０】
またこの場合、本発明においては、上記連結遮光部が上述したような形状に形成されていることから、連結遮光部の膜厚が薄い部分については、基材側からエネルギーを照射した場合であっても、上記光触媒含有層の濡れ性を変化させることが可能な場合がある。これにより、上記連結遮光部上に着色層を形成する着色層形成用塗工液がより乗り上げやすいものとすることができ、連結遮光部近傍で色ムラ等の少ない、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。以下、このような光触媒含有層について説明する。
【００６１】
（光触媒含有層）
本発明に用いられる光触媒含有層は、少なくとも光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する層であり、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下する光触媒含有層であれば、特に限定されるものではない。
以下、このような光触媒含有層を構成する、光触媒、オルガノポリシロキサン、およびその他の成分について説明する。
【００６２】
ａ．光触媒
まず、本発明に用いられる光触媒について説明する。本発明に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができる。また半導体以外としては、金属錯体や銀なども用いることができる。本発明においては、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００６３】
このような光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成したラジカルが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。本発明においては、このラジカルや活性酸素種が光触媒含有層内のオルガノポリシロキサンに作用を及ぼし、その表面の液体との接触角を低下させるものであると考えられる。
【００６４】
本発明においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
【００６５】
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【００６６】
また光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。
【００６７】
本発明に用いられる光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。
【００６８】
ｂ．オルガノポリシロキサン
次に、本発明に用いられるオルガノポリシロキサンについて説明する。本発明に用いられるオルガノポリシロキサンは、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させることが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、特に主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましい。具体的には、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
【００６９】
上記の（１）の場合、一般式：
ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＸで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、Ｙで示される有機基全体の炭素数は１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。
【００７０】
これにより、上記光触媒含有層を形成した際に、オルガノポリシロキサンを構成するＹにより表面を撥液性とすることができ、またエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、そのＹが分解等されることによって、親液性とすることが可能となるからである。
【００７１】
また、特に上記オルガノポリシロキサンを構成するＹがフルオロアルキル基であるオルガノポリシロキサンを用いた場合には、エネルギー照射前の光触媒含有層を、特に撥液性の高いものとすることができることから、高い撥液性が要求される場合等には、これらのフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。このようなオルガノポリシロキサンとしては、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、例えば特開２００１−０７４９２８に記載されているようなものを用いることができる。
【００７２】
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。
【００７３】
【化１】
【００７４】
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ１、Ｒ２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。
【００７５】
上記オルガノポリシロキサンは、光触媒含有層中に、５重量％〜９０重量％、中でも３０重量％〜６０重量％程度含有されることが好ましい。
【００７６】
ｃ．その他の物質
また、本発明に用いられる光触媒含有層中には、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。またさらに、バインダとして、主骨格が上記光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有する、有機置換基を有しない、もしくは有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合したものを含有させてもよい。
【００７７】
またさらに、上記オルガノポリシロキサンの濡れ性を変化させる機能を補助するため等に、エネルギー照射に伴い、分解される分解物質を含有させてもよい。このような分解物質としては、光触媒の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
【００７８】
また、界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。
【００７９】
ｄ．フッ素の含有
また、本発明においては、光触媒含有層がフッ素を含有し、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていることが好ましい。これにより、エネルギーを照射することにより、後述するように容易にフッ素の含有量の少ない部分からなるパターンを形成することができる。ここで、フッ素は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、このためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部分に比較して親液性領域となっていることを意味する。よって、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分からなるパターンを形成することは、撥液性域内に親液性領域のパターンを形成することとなる。
【００８０】
したがって、このような光触媒含有層を用いた場合は、エネルギーを照射することにより、撥液性領域内に親液性領域のパターンを容易に形成することができるので、インクジェット法により、着色層形成用塗工液を塗布した場合に、高精細な着色層を形成することが可能となるからである。
【００８１】
上述したような、フッ素を含む光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域におけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００とした場合に１０以下、好ましくは５以下、特に好ましくは１以下である。
【００８２】
このような範囲内とすることにより、エネルギー照射部分と未照射部分との親液性に大きな違いを生じさせることができる。したがって、このような光触媒含有層に、例えば着色層形成用塗工液を付着させることにより、フッ素含有量が低下した親液性領域である開口部に正確に着色層を形成することが可能となり、精度の良いカラーフィルタを得ることができるからである。なお、この低下率は重量を基準としたものである。
【００８３】
このような光触媒含有層中のフッ素含有量の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いることが可能であり、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。）、蛍光Ｘ線分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測定できる方法であれば特に限定されるものではない。
【００８４】
また、本発明においては、光触媒として上述したように二酸化チタンが好適に用いられるが、このように二酸化チタンを用いた場合の、光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、Ｘ線光電子分光法で分析して定量化すると、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合に、フッ素（Ｆ）元素が５００以上、好ましくは８００以上、特に好ましくは１２００以上となる比率でフッ素（Ｆ）元素が光触媒含有層表面に含まれていることが好ましい。
【００８５】
フッ素（Ｆ）が光触媒含有層にこの程度含まれることにより、光触媒含有層上における臨界表面張力を十分低くすることが可能となることから表面における撥液性を確保でき、これによりエネルギーを照射してフッ素含有量を減少させた開口部における表面の親液性領域との濡れ性の差異を大きくすることができ、最終的に得られるカラーフィルタの精度を向上させることができるからである。
【００８６】
さらに、このようなカラーフィルタにおいては、エネルギーをパターン照射して形成される親液領域におけるフッ素含有量が、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合にフッ素（Ｆ）元素が５０以下、好ましくは２０以下、特に好ましくは１０以下となる比率で含まれていることが好ましい。
【００８７】
光触媒含有層中のフッ素の含有率をこの程度低減することができれば、カラーフィルタを形成するためには十分な親液性を得ることができ、上記エネルギーが未照射である遮光部上の撥液性との濡れ性の差異により、カラーフィルタを精度良く形成することが可能となり、利用価値の高いカラーフィルタを得ることができる。
【００８８】
ｅ．光触媒含有層の形成方法
上述したような光触媒含有層の形成方法としては、上記光触媒とオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を上記遮光部が形成された基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより、光触媒含有層を形成することができる。なお、上記いずれのコート法を用いた場合であっても、コーティング後の乾燥は、風乾によるものではなく、自然乾燥を行った後、残りの溶媒を赤外線等のヒート乾燥で形成することが好ましい。これにより、感度の安定性や感度自体を向上させることができる、という利点を有するからである。
【００８９】
ｆ．開口部を親液性領域とする方法
次に、上記光触媒含有層にエネルギーを照射して、上記開口部を親液性領域とする方法について説明する。上述したように上記光触媒含有層は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって液体との接触角が低下する。したがって、上記光触媒含有層が形成された側と反対側の基材側からエネルギーを照射することにより、開口部のみにエネルギーを照射して光触媒含有層の液体との接触角を低下させることができ、上記遮光部が形成されている領域においては、光触媒含有層の液体との接触角が変化しないものとすることができるのである。
【００９０】
ここで、上記光触媒含有層に照射されるエネルギーとしては、上記光触媒含有層の液体との接触角を低下させることが可能なエネルギーを照射する方法であれば、その方法は特に限定されるものではない。本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。
【００９１】
通常このようなエネルギー照射に用いる光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍ以下の範囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。
【００９２】
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。また、上述したような光源を用い、エネルギーを照射する方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてエネルギーを照射する方法を用いることも可能である。
【００９３】
なお、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒含有層中の光触媒の作用により光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させるのに必要な照射量とする。
【００９４】
この際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、より感度を上昇させることが可能となり、効率的に光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させることができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
【００９５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明について、実施例を通じてさらに詳述する。
（実施例１）
＜遮光部の作製＞
無アルカリガラスにネガ型ブラックレジスト（ＤＮ８３、東京応化工業製）を１μｍの厚さにスピンコートし、９０℃で３分間プリベークした。このブラックレジスト上に、透明マスク基板上に縦横に互いに間隔をおいてマトリックス配列で配列された多数の矩形の遮光パターン（短辺＝１５０μｍ、長辺＝３００μｍ）を備え、かつ上記長辺に隣接する線状遮光部用パターン（開口幅２０μｍ）と、上記短辺に隣接し、上記線状遮光部用パターンを連結する連結遮光部用パターン（開口幅２０μｍ）とを有する階調フォトマスクを、露光ギャップが７５μｍとなるように配置した。なお、上記連結遮光部用パターンは、両端から線幅中心にかけてｉ線（波長３６５ｍｍの光）の透過率が１００％から５０％に変化するような開口パターンとした。
上記階調フォトマスク側から、光源としてｉ線（波長３６５ｍｍの光）を主に発する高圧水銀ランプを用いて、露光量５０ｍＪ／ｃｍ２で露光を行った。その後アルカリ現像液（ＫＯＨ０．０５ｗｔ％水溶液）に４０秒間浸漬後リンスした。次いで２００℃で３０分間ポストベークすることにより、基材上に連結遮光部および連結遮光部からなる遮光部が形成された。
【００９７】
＜遮光部の形状評価＞
走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)を用いて、前記連結遮光部および前記線状遮光部の断面形状を評価した結果、前記連結遮光部の側面と前記基材表面とがなす角は３０°であり、前記線状遮光部の側面と前記基材表面とがなす角は５０°であった。また、このとき前記連結遮光部の最大膜厚（１μｍ）の５０％以下となる薄膜領域の幅は１．７３μｍであり、連結遮光部線幅（２０μｍ）の８．６６％であった。
【００９８】
＜光触媒含有層の形成＞
イソプロピルアルコール３０ｇとフルオロアルキルシランが主成分であるＭＦ−１６０Ｅ（トーケムプロダクツ（株）製）０．４ｇとトリメトキシメチルシラン（東芝シリコーン（株）製、ＴＳＬ８１１３）３ｇと、光触媒である酸化チタン水分散体であるＳＴ−Ｋ０１（石原産業（株）製）２０ｇとを混合し、１００℃で２０分間撹拌した。これをイソプロピルアルコールにより３倍に希釈し光触媒含有層用組成物とした。
上記光触媒含有層形成用組成物を上記遮光部が形成された基材上にスピンコーターにより塗布し、室温乾燥を５分行った後、１５０℃で１０分間の乾燥処理を行うことにより、透明な光触媒含有層（厚み０．２μｍ）を形成した。得られた光触媒含有層を表面粗さ測定装置（DEKTAK STYLUS PROFILERS）を用いて表面粗さを測定した結果、１５ｎｍ〜６０ｎｍの凹凸を有する層であった。
【００９９】
＜露光による親液性領域の形成の確認＞
この光触媒含有層に、マスクを介して水銀灯（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で５０秒間パターン露光を行った。非露光部及び露光部との液体との接触角を測定したところ、非露光部においては、表面張力３０ｍＮ／ｍの液体（純正化学株式会社製、エチレングリコールモノエチルエーテル）との接触角が、３０度であった。また露光部では、表面張力５０ｍＮ／ｍの液体（純正化学株式会社製、ぬれ指数標準液Ｎｏ．５０）との接触角が、７度であった。なお、上記液体との接触角は、接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）した値である。このように、上記光触媒含有層は、露光部が非露光部と比較して親液性領域となり、露光部と非露光部との濡れ性の相違によるパターン形成が可能なことが確認された。また、露光部および非露光部の表面を飛行時間型２次イオン質量分析（TOF-SIMS）で分析した結果、非露光部の表面のみに多量のフッ素成分が存在することが確認された。
【０１００】
＜着色層の形成＞
次に、上述した遮光部上に形成された光触媒含有層に、開口線幅１５０μｍ、遮光部２０μｍのライン＆スペースを有するフォトマスクを、遮光部が線状遮光部上となるように配置し、上記と同条件で露光を行い、着色層を形成する領域を親液性（着色層用露光部）とした。次に、ＲＧＢ用各インクジェット装置を用いて、顔料５重量部、溶剤３０重量部、アクリル酸／ベンシルアクリレート共重合体７０重量部、２官能エポキシ含有モノマー５重量部を含むＲＧＢ各色の熱硬化型ポリエポキシアクリレートインク（粘度１８ｃｐ）を、親液性とした着色層用露光部に付着させ、１５０℃、３０分加熱処理を行い硬化させた。ここで、赤色、緑色、および青色の各着色層形成用塗工液について、溶剤としてはポリエチレングリコールモノメチルエチルアセテート、顔料としては、赤色インクについてはC. I. Pigment Red 177、緑色インクについてはC. I. Pigment Green 36、青色インクについてはC. I. Pigment Blue 15+ C. I. Pigment Violet 23をそれぞれ用いた。これにより、線幅１５０μｍ、遮光部２０μｍのＲＧＢストライプカラーフィルターが得られた。また、得られたＲＧＢストライプカラーフィルターを光学顕微鏡で観察した結果、連結遮光部近傍においてもムラや白抜けが無いことを確認できた。
【０１０１】
（実施例２）
実施例１と同様に、基材上に連結遮光部および連結遮光部からなる遮光部を形成した。続いて、下記条件にて上記遮光部が形成された基材を大気圧プラズマで処理し、遮光部のみに、フッ素化合物を導入した。フッ素化合物が導入された遮光部表面は、表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が２７度（撥液性領域）であり、基材が露出している領域は、表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が７度以下（親液性領域）であった。
〈プラズマ照射条件〉
・導入ガス ： ＣＦ４ …１０（ｌ／ｍｉｎ．）
・電極と基板の間隔 ： ２ｍｍ
・電源出力 ： ２００Ｖ−５Ａ
・搬送速度 ：０．２５ｍｍ／ｍｉｎ．
その後、実施例１と同様に、３色（ＲＧＢ）の着色層を形成し、ストライプカラーフィルターを得た。得られたＲＧＢストライプカラーフィルターを光学顕微鏡で観察した結果、連結遮光部近傍においてもムラや白抜けが無いことを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示す平面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタに用いられる連結遮光部の形状を説明するための説明図である。
【図３】本発明のカラーフィルタに用いられる連結遮光部の形状を説明するための説明図である。
【図４】本発明のカラーフィルタの一例を示す平面図である。
【図５】本発明のカラーフィルタに用いられる連結遮光部の形状を説明するための説明図である。
【図６】従来のカラーフィルタを説明するための説明図である。
【図７】従来のカラーフィルタを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ …線状遮光部
２ …連結遮光部
３ …着色層
４ …遮光部
５ …開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に使用可能な、白抜け等のない、高品質なカラーフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、このカラー液晶ディスプレイが高価であることから、コストダウンの要求が高まっており、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンの要求が高い。
【０００３】
このようなカラーフィルタにおいては、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色の着色パターンを備え、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われるものである。
【０００４】
従来より行われているカラーフィルタの製造方法としては、例えば染色法や顔料分散法等が挙げられる。しかしながら、いずれの方法も、Ｒ、Ｇ、およびＢの３色を着色するために、同一の工程を３回繰り返す必要があり、コスト高になるという問題や、工程を繰り返すため歩留まりが低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、基材上に、光触媒と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する材料とを含有する光触媒含有層形成用塗工液を用いて光触媒含有層を形成し、パターン状に露光することにより、特性が変化したパターンを形成する方法等が本発明者等において検討されてきた（特許文献１）。この方法によれば、上記光触媒含有層の特性の差を利用して、容易に着色層を形成することが可能である。
【０００６】
また、このような方法を応用して、透明な基材と、その基材上に形成された遮光部と、この遮光部を覆うように形成された光触媒含有層とを有するパターニング用基板に、基材側からエネルギーを照射し、遮光部が形成されていない領域のみの光触媒含有層の特性を変化させる方法についても、本発明者等により検討されている（特許文献２）。この方法によれば、フォトマスク等を用いることなく、特性が変化したパターンを形成することができる、という利点を有し、例えばストライプ型カラーフィルタに用いられるストライプ状の着色層やＩＰＳ型のカラーフィルタに用いられるジグザグ状の着色層を形成する際に利用する方法も検討されている。
【０００７】
ここで、ストライプ状の着色層や、ＩＰＳ型のカラーフィルタに用いられる着色層を有するカラーフィルタにおいては、例えば図６（ａ）に示すように、各着色層８と交差するように遮光部４が形成されることから、通常、着色層形成用塗工液を、着色層を形成するパターン状、すなわち着色層を形成する遮光部により区画された開口部だけでなくパターンと交差する遮光部上にも塗布し、着色層が形成される。しかしながら、上述した光触媒含有層を基材側から露光する方法を用いた場合には、遮光部により区画された開口部のみの光触媒含有層の特性が変化し、各パターンと交差する遮光部上の光触媒含有層の特性は変化しない。そのため、着色層形成用塗工液を塗布した場合、上記着色層と交差する遮光部上の光触媒含有層に着色層形成用塗工液が付着せず、例えば図６（ｂ）に示すように、遮光部４により区画された開口部の端部に着色層形成用塗工液１０がきれいに濡れ広がらず、着色層にムラや白抜けが発生してしまう場合等があった。
【０００８】
また、カラーフィルタの製造方法の他の例として、基材上に着色層を形成する着色層形成用塗工液を留めるためのバンクを形成し、このバンクにフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ処理をし、バンクを撥液性としてインクジェット法により着色層を形成する方法も提案されている（特許文献３）。しかしながら、この場合においても、ストライプ状の着色層等と交差する撥液性のバンク上に着色層形成用塗工液が付着せず、上記と同様に、遮光部により区画された開口部の端部で着色層形成用塗工液がきれいに濡れ広がらず、着色層にムラや白抜けが発生する場合があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−０７４９２８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２９００号公報
【特許文献３】特開２０００−１８７１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、インクジェット法により着色層が形成されたカラーフィルタにおいて、色ムラや白抜け等のない高品質なカラーフィルタの提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基材と、上記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の上記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなる遮光部と、各上記線状遮光部間に形成され、かつ上記連結遮光部を覆うように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記連結遮光部は、上記連結遮光部の側面と上記基材表面とがなす角が、上記線状遮光部の側面と上記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１２】
本発明によれば、連結遮光部の形状が、上記形状とされていることから、着色層を形成する際に塗布される着色層形成用塗工液が連結遮光部上に乗り上げやすく、線状遮光部と着色層形成用塗工液との重なりに比べて、連結遮光部と着色層形成用塗工液との重なり幅を大きなものとすることができる。したがって、連結遮光部を挟んで隣接する開口部間において、着色層形成用塗工液が塗布される領域どうしを近いものとすることができ、連結遮光部上でも着色層形成用塗工液が濡れ広がりやすいものとすることができる。したがって、連結遮光部近傍で白抜けや色ムラ等が生じることを少ないものとすることができ、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。
【００１３】
上記発明においては、上記連結遮光部の各端部から、上記連結遮光部の膜厚が上記連結遮光部の最大膜厚の５０％となる部分までの薄膜領域の幅の合計が、連結遮光部線幅の１％〜５０％の範囲内とされていることが好ましい。連結遮光部の形状を、上記のような形状とすることにより、上記着色層形成用塗工液が連結遮光部上に乗り上げやすく、着色層形成用塗工液と連結遮光部との重なりを大きなものとすることができ、より着色層形成用塗工液が塗布される領域どうしを近いものとすることができるからである。
【００１４】
また、上記発明においては、上記基材および上記遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層が形成されていてもよい。上記光触媒含有層は、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有していることから、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下したものとすることができる。したがって、上記光触媒含有層を用い、上記基材側からエネルギーを照射することにより、容易に上記開口部上を親液性領域、上記遮光部上を撥液性領域とすることができ、この濡れ性の差を利用して、容易に着色層が形成されたものとすることができるのである。
【００１５】
また、上記発明においては、上記遮光部が、フッ素を含有しているものとしてもよい。上記遮光部上を撥液性とすることにより、開口部と遮光部上との濡れ性の差を利用して、容易に着色層が形成されたものとすることができるからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、インクジェット法により白抜けや色ムラ等がなく着色層が形成されたものとすることができ、高品質なカラーフィルタとすることができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、高精細なパターンを有し、白抜け等のない高品質なカラーフィルタに関するものである。以下、本発明のカラーフィルタについて詳しく説明する。
【００１８】
本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の上記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなる遮光部と、各上記線状遮光部間に形成され、かつ上記連結遮光部を覆うように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記連結遮光部は、上記連結遮光部の側面と上記基材表面とがなす角が、上記線状遮光部の側面と上記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のカラーフィルタは、例えば図１に示すように、基材（図示せず）と、その基材上に複数本が等間隔αをおいて形成された線状遮光部１および基材上に形成され隣接する２本の上記線状遮光部１を連結する連結遮光部２からなる遮光部と、隣接する２本の線状遮光部１間に形成され、かつ連結遮光部２を覆うようにインクジェット法により形成された着色層３とを有するものである。なお、通常、着色層３が形成されている領域の外側の領域には、額縁遮光部６が形成されることとなる。また、本発明においては上記連結遮光部が、例えば図２（ａ）に示すような線状遮光部１と基材７表面とがなす角ａより、例えば図２（ｂ）に示すように、連結遮光部２と基材７表面とがなす角ｂのほうが小さくなるように形成される。
【００２０】
一般的なストライプ状の着色層を有するカラーフィルタにおいて、上記線状遮光部と連結遮光部とが、ほぼ同一の形状となるように形成される。しかしながらこの場合、インクジェット法によりストライプ状に着色層形成用塗工液が塗布された際、例えば図３（ａ）に示すように、遮光部４と着色層形成用塗工液１０との重なり幅ｂが小さく、遮光部４を挟んで隣接する開口部５に塗布された着色層形成用塗工液１０どうしの距離が遠いものとなる。したがって、例えば図７に示されるように、上記遮光部４の存在によって、開口部５において着色層形成用塗工液１０が濡れ広がりづらく、開口部５の角の頂端部ａ付近に着色層形成用塗工液が塗布されにくいものとなり、形成された着色層に色ムラや白抜けが発生する等の問題があった。
【００２１】
しかしながら、本発明においては、上記連結遮光部が、上述したような形状に形成されていることから、例えば図３（ｂ）に示すように、隣接遮光部２上に着色層形成用塗工液１０が乗り上げやすく、上記隣接遮光部２と着色層形成用塗工液１０との重なり部分ｃを広いものとすることができるのである。したがって、連結遮光部上においても着色層形成用塗工液が濡れ広がりやすいものとすることができ、開口部の角付近においても、色ムラや白抜け等の少ないものとすることができるのである。
以下、本発明のカラーフィルタの角構成ごとに詳しく説明する。
【００２２】
１．遮光部
まず、本発明に用いられる遮光部について説明する。本発明に用いられる遮光部は、上記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の上記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなるものであり、上記連結遮光部は、上記連結遮光部の側面と上記基材表面とがなす角が、上記線状遮光部の側面と上記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されているものである。以下、線状遮光部と連結遮光部とにわけて説明する。
【００２３】
（線状遮光部）
まず、本発明に用いられる線状遮光部について説明する。本発明に用いられる線状遮光部は、基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成されているものであれば特に限定されるものではなく、例えば図１に示すように、線状遮光部１が所定の間隙αをおいて等間隔に直線状に複数本形成されたものであってもよく、また例えば図４に示すように、線状遮光部１が、所定の間隙αをおいて等間隔にジグザグ形状に複数本形成されたもの等であってもよい。また、この際、上記線状遮光部は幅方向に凹凸を有していてもよいものとする。また、複数本が等間隔に形成されているとは、各線状遮光部の中心線どうしが、等間隔となるように形成されていることをいう。
【００２４】
このような線状遮光部の線幅としては、カラーフィルタの種類等により適宜選択されるものであるが、通常５μｍ〜１００μｍ程度、中でも１０μｍ〜５０μｍ程度とされる。また、上記線状遮光部の最大膜厚としては、通常０．１μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも０．２μｍ〜３μｍ程度とされる。
【００２５】
また、線状遮光部の断面形状としては、一般的なカラーフィルタに用いられる遮光部の断面形状と同様のものとすることができ、例えば矩形状や、台形状等とすることができる。このような線状遮光部の形成方法としては、一般的なストライプ型カラーフィルタやＩＰＳ型カラーフィルタに用いられる遮光部と同様の材料を用いて同様の形成方法により形成されたものとすることができる。
【００２６】
具体的には、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより、上記線状遮光部が形成されたものであってもよい。このパターニングの方法としては、スパッタ等の通常のパターニング方法を用いることができる。
【００２７】
また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をパターン状に形成する方法であってもよい。用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用いることができる。このような樹脂製遮光部の厚みとしては、０．５〜１０μｍの範囲内で設定することができる。このような樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用いることができる。
【００２８】
またさらに本発明においては、上述したような線状遮光部が熱転写法により形成されたものとすることもできる。線状遮光部を形成する熱転写法とは、通常、透明なフィルム基材の片面に光熱変換層と遮光部転写層を設けた熱転写シートを基材上に配置し、線状遮光部を形成する領域にエネルギーを照射することによって、遮光部転写層が基材上に転写されて線状遮光部が形成されることとなるものである。このような熱転写法により形成される線状遮光部の膜厚としては、通常０．５μｍ〜１０．０μｍ、特に０．８μｍ〜５．０μｍ程度とすることができる。
【００２９】
熱転写法により転写される線状遮光部は、通常、遮光材料と結着剤により構成されるものであり、遮光性材料としては、カーボンブラック、チタンブラック等の無機粒子等を用いることができる。このような遮光性材料の粒子径としては、０．０１μｍ〜１．０μｍ、中でも０．０３μｍ〜０．３μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３０】
また、結着剤としては、熱可塑性と熱硬化性とを有する樹脂組成とすることが好ましく、熱硬化性官能基を有し、かつ軟化点が５０℃〜１５０℃の範囲内、中でも６０℃〜１２０℃の範囲内である樹脂材料および硬化剤等により構成されることが好ましい。このような材料として具体的には、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物またはエポキシ樹脂とその潜在性硬化剤との組み合わせ等が挙げられる。またエポキシ樹脂の潜在性硬化剤としては、ある一定の温度まではエポキシ基との反応性を有さないが、加熱により活性化温度に達するとエポキシ基との反応性を有する分子構造に変化する硬化剤を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂との反応性を有する酸性または塩基性化合物の中性塩や錯体、ブロック化合物、高融点体、マイクロカプセル封入物が挙げられる。また、上記遮光部中に、上記の材料の他に、離型剤、接着補助剤、酸化防止剤、分散剤等を含有させることもできる。
【００３１】
（連結遮光部）
次に、本発明に用いられる連結遮光部について説明する。本発明に用いられる連結遮光部は、隣接する２本の上記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結するものであって、連結遮光部の側面と、後述する基材表面とがなす角が、線状遮光部の側面と上記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されるものである。上記連結遮光部と上記基材表面とがなす角とは、例えば図５に示すように、上記連結遮光部２の断面において、連結遮光部の端部ｅから、連結遮光部２の最大膜厚ｆに対して最表面の高さが、５０％となる部分ｄとを結んだ直線、および基材７の表面がなす角度ｂをいうこととする。なお、上記連結遮光部の最大膜厚に対して最表面の高さが所定の高さとなる部分が複数ある場合には、上記境界部分から最も近い部分および上記境界部分を結んだ線と、上記基材表面とがなす角をいうこととする。
【００３２】
また、線状遮光部側面と基材表面とがなす角とは、同様に、上記線状遮光部の断面において、線状遮光部と開口部との境界部分から、線状遮光部の最大膜厚に対して最表面の高さが、５０％となる部分とを結んだ直線、および基材の表面がなす角度をいうこととする。なお、上記線状遮光部の最大膜厚に対して最表面の高さが所定の高さとなる部分が複数ある場合には、上記境界部分から最も近い部分と、上記境界部分とを結んだ線、および上記基材表面がなす角をいうこととする。上記連結遮光部および線状遮光部の基材とのなす角等の測定は、例えば連結遮光部または線状遮光部の中央部の断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で撮影したもの等から算出することができる。
【００３３】
本発明においては、上記連結遮光部の側面と基材とがなす角が、上記線状遮光部の側面と基材とがなす角より１°以上小さいことが好ましく、中でも５°〜５０°の範囲内で小さいことが好ましい。
【００３４】
また、上記連結遮光部の側面と基材とがなす角として具体的には、２°〜８９°の範囲内、特に４°〜７０°の範囲内であることが好ましい。このような角度とすることにより、連結遮光部と、着色層を形成する着色層形成用塗工液との重なり幅を大きいものとすることができるからである。
【００３５】
またこの際、連結遮光部は、上記連結遮光部の各端部から、上記連結遮光部の膜厚が上記連結遮光部の最大膜厚の５０％となる部分までの薄膜領域の幅の合計が、連結遮光部線幅の１％〜５０％の範囲内、中でも５％〜５０％の範囲内、特に８％〜５０％の範囲内であることが好ましい。なお、上記薄膜領域とは、例えば図５に示すように、上記連結遮光部２の断面において、連結遮光部の端部ｅから、連結遮光部２の最大膜厚ｆに対して最表面の高さが５０％となる部分ｄまでの領域（ｇ１およびｇ２）をいう。ここで、上記連結遮光部の断面を観察した際、最大膜厚に対して最表面の高さが上記の高さとなる部分が複数ある場合には、端部と、その端部から最も近く、かつ最表面の高さが上記の高さとなる部分との間の領域とする。また上記薄膜領域の幅の合計とは、それぞれの端部ｅ側の連結遮光部の幅（ｇ１およびｇ２）の合計をいうこととする。本発明においては、連結遮光部の形状を、上記のような形状とすることにより、着色層形成用塗工液が連結遮光部上に乗り上げやすく、着色層形成用塗工液と連結遮光部との重なりを大きなものとすることができ、より着色層形成用塗工液が塗布される領域どうしを近いものとすることができるからである。上記薄膜領域の幅は、例えば連結遮光部の中央部の断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で撮影したもの等から算出することができる。
【００３６】
ここで、上記連結遮光部の幅としては、カラーフィルタの種類等により適宜選択されるものであるが、通常５μｍ〜１００μｍ程度、中でも１０μｍ〜５０μｍ程度とされる。また、上記連結遮光部の最大膜厚としては、通常０．１μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも０．２μｍ〜３μｍ程度とされる。
【００３７】
また、上記連結遮光部の断面形状としては、上述したような形状に形成されているものであれば、特に限定されるものではなく、例えば台形状であってもよく、また半円形状等であってもよいが、特に三角形状であることが好ましい。これにより、連結遮光部上に着色層形成用塗工液が塗布されやすくなり、より連結遮光部上においても着色層形成用塗工液が濡れ広がり安くなり、白抜け等のない、高品質なカラーフィルタとすることができるからである。
【００３８】
上記形状を有する連結遮光部の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば一般的なストライプ状のカラーフィルタやＩＰＳ用カラーフィルタの遮光部に用いられる材料を用いて、フォトリソグラフィー法等により形成することができる。具体的には、フォトリソグラフィー法の露光に用いられるマスクを階調マスク等として露光量を調整し、上記形状とする方法が挙げられる。また、上記連結遮光部の形成に用いられる樹脂として低分子の材料を用いたり、樹脂中にモノマーを多量に添加すること等により、連結遮光部を形成する連結遮光部形成用組成物に熱可塑性を付与する方法等が挙げられる。この場合、連結遮光部を形成する領域に一般的な遮光部と同様の方法によって、矩形の連結遮光部を形成した後、その遮光部に熱をかけることにより、連結遮光部形成用組成物を軟化させて、上述したような形状とすることができるのである。
【００３９】
また、例えば上記樹脂組成物中に含有される光開始剤として、表面硬化性の光開始剤を多量に用いる方法が挙げられる。この場合、例えばフォトリソグラフィー法等においてエッチングが行われる際、連結遮光部が形成される領域の表面は硬化されているが、連結遮光部の内側においては、光硬化が完全に効果されていないため、角度の高い逆テーパー状にエッチングされることとなる。したがってエッチング終了後、この逆テーパー状の連結遮光部に熱をかけることによって、テーパー状の部分が下がり、上述したような形状を有する連結遮光部を形成することができるのである。
【００４０】
またさらに、上記連結遮光部を形成するための組成物を、連結遮光部を形成する形状の型に流し込み、硬化させた後、透明基板上にこの連結遮光部を貼り合わせる方法等を用いることもできる。
【００４１】
（その他）
ここで、本発明においては、上記遮光部上が撥液性領域、上記遮光部により区画された開口部上が親液性領域とされることが好ましい。これにより、後述する着色層を例えばインクジェット法により、親液性および撥液性のパターンを利用して形成されたものとすることができ、隣接する異なる色の着色層が混色等することなく、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。また一般的に、上記着色層形成用塗工液が濡れ広がりにくい連結遮光部付近においても、本発明によれば、連結遮光部が上記形状とされていることから、着色層形成用塗工液が濡れ広がりやすいものとすることができるのである。
【００４２】
ここで、撥液性領域とは、液体との接触角が大きい領域であり、後述する着色層を形成する着色層形成用塗工液に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。
【００４３】
なお、本発明においては、隣接する領域の液体との接触角より、液体との接触角が１゜以上低い場合には親液性領域、隣接する領域の液体との接触角より、液体との接触角が１゜以上高い場合には撥液性領域とすることとする。
【００４４】
上記遮光部上、すなわち撥液性領域の液体との接触角として具体的には、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、中でも表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、撥液性領域において上記液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット法により塗布し、硬化させて形成する場合等に、撥液性領域にも着色層形成用塗工液が付着する可能性があるからである。
【００４５】
また、上記開口部、すなわち親液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°未満、好ましくは表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるような層であることが好ましい。開口部、すなわち親液性領域における液体との接触角が高い場合は、上記着色層形成用塗工液を、親液性領域においてもはじいてしまう可能性があり、着色層形成用塗工液を塗布した際に、着色層形成用塗工液が十分に塗れ広がらない等、着色層を形成することが難しくなる可能性があるからである。
【００４６】
なお、ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。
【００４７】
上記遮光部上を撥液性領域とし、上記開口部上を親液性領域とする方法としては特に限定されるものではない。例えば遮光部自体を撥液性を有するものとし、後述する基材を親液性を有するものとする方法等としてもよく、また遮光部上に撥液性を有する層を形成して撥液性領域とし、上記基材上に親液性を有する層を形成して親液性領域とする方法等としてもよい。
【００４８】
本発明においては特に、後述する基材および上記遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層を形成する方法、または上記遮光部がフッ素を含有するものとする方法を用いることが好ましい。
【００４９】
上記光触媒含有層を用いた場合には、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下するように変化層とすることができるため、エネルギー照射された領域を親液性領域、エネルギー照射されていない領域を撥液性領域とすることができる。したがって、基材および遮光部を覆うように上記光触媒含有層を形成し、基材側からエネルギーを照射することにより、容易に遮光部が形成されていない開口部のみを親液性領域とすることができ、エネルギーが照射されない、遮光部上を撥液性領域とすることができるからである。なお、このような方法に用いられる上記光触媒含有層については、後で詳しく説明するので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５０】
一方、上記遮光部がフッ素を含有するものとした場合にも、上記遮光部上を撥液性領域として用いることができるからである。ここで、上記遮光部におけるフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置（XPS：ESCALAB 220i-XL）による分析において、遮光部の表面より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。また、この際上記フッ素の割合としては、10％以上とされることが好ましい。
【００５１】
このように遮光部にフッ素を導入する方法としては、遮光部として樹脂製遮光部を用い、フッ素化合物を導入ガスとして用いたプラズマを照射する方法が用いられることが好ましい。これにより、容易に上記撥液性領域および親液性領域が形成されたものとすることができるからである。これは、上記プラズマ照射によれば、有機物にのみ上記フッ素化合物を導入することができる。したがって、後述する基材として無機物を用い、全面に上記プラズマを照射することにより、容易に上記遮光部にのみフッ素化合物を導入することができ、フッ素化合物が導入された遮光部上を撥液性領域、基材が露出した領域を親液性領域とすることができるのである。
【００５２】
このような方法に用いられる導入ガスのフッ素化合物としては、例えばフッ化炭素（ＣＦ４）、窒化フッ素（ＮＦ３）、フッ化硫黄（ＳＦ６）等が挙げられる。また、上記プラズマの照射方法は、フッ素化合物を導入ガスとして用いてプラズマを照射し、上記遮光部上を撥液性とすることが可能であれば、特に限定されるものではなく、減圧下でプラズマ照射してもよく、また大気圧下でプラズマ照射してもよいが、本発明においては特に大気圧下でプラズマ照射が行われることが好ましい。これにより、減圧用の装置等が必要なく、コストや製造効率等の面から好ましいものとすることができるからである。このような大気圧プラズマの照射条件としては、以下のようなものとすることができる。例えば、電源出力としては、一般的な大気圧プラズマの照射装置に用いられるものと同様とすることができる。また、この際、照射されるプラズマの電極と、上記遮光部との距離は、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ程度、中でも１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされることが好ましい。またさらに、上記導入ガスとして用いられるフッ素化合物の流量は１Ｌ／ｍｉｎ〜１００Ｌ／ｍｉｎ程度、中でも５Ｌ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎ程度であることが好ましく、この際の基板搬送速度が０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎ程度、中でも０．５ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００５３】
２．着色層
次に、本発明のカラーフィルタに用いられる着色層について説明する。本発明のカラーフィルタに用いられる着色層は、隣接する２本の上記線状遮光部間に形成されるものであり、上記連結遮光部を覆うようにインクジェット法により形成されるものであれば、特に限定されるものではない。
【００５４】
このような着色層は、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成され、着色面積は任意に設定することができる。
【００５５】
ここで、このような着色層の形成に用いられる着色層形成用塗工液等としては、着色層がインクジェット法により形成される、一般的なカラーフィルタの着色層に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５６】
３．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は上記遮光部および着色層を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく従来よりカラーフィルタに用いられているもの等を用いることができる。具体的には石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。この中で特にコーニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適している。本発明において、基材は通常透明なものを用いるが、反射性の基板や白色に着色した基板でも用いることは可能である。また、基材は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものを用いてもよい。また、例えば表面を親液性とするために、酸素ガスを導入ガスとして、上述したプラズマ等を照射する処理を行ったもの等であってよい。
【００５７】
なお、上述したように、上記遮光部に上記フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ照射を行う場合には、上記基材として無機材料からなるものが用いられることが好ましい。有機材料からなるものが用いられた場合には、上記遮光部だけでなく基材にもフッ素化合物が導入されてしまい、開口部を親液性領域とすることが困難となるからである。
【００５８】
４．カラーフィルタ
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上述した基材、上記形状を有する遮光部、および着色層が形成されたものであれば、その層構成等は特に限定されるものではなく、例えば保護層やＩＴＯ層等が形成されているもの等であってもよい。また、本発明のカラーフィルタの種類についても特に限定されるものではなく、例えばストライプ状の着色層を有するカラーフィルタであってもよく、またＩＰＳ型の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ等であってもよい。
【００５９】
ここで、本発明においては、上述したように、上記基材および遮光部を覆うように光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層が形成されていてもよい。上記光触媒含有層は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下するように変化層とすることができるため、エネルギー照射された領域を親液性領域、エネルギー照射されていない領域を撥液性領域とすることができる。したがって、上記光触媒含有層を形成し、基材側からエネルギーを照射することにより、容易に遮光部が形成されていない開口部のみを親液性領域とすることができ、エネルギー照射されない、遮光部上を撥液性領域とすることができるからである。
【００６０】
またこの場合、本発明においては、上記連結遮光部が上述したような形状に形成されていることから、連結遮光部の膜厚が薄い部分については、基材側からエネルギーを照射した場合であっても、上記光触媒含有層の濡れ性を変化させることが可能な場合がある。これにより、上記連結遮光部上に着色層を形成する着色層形成用塗工液がより乗り上げやすいものとすることができ、連結遮光部近傍で色ムラ等の少ない、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。以下、このような光触媒含有層について説明する。
【００６１】
（光触媒含有層）
本発明に用いられる光触媒含有層は、少なくとも光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する層であり、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、液体との接触角が低下する光触媒含有層であれば、特に限定されるものではない。
以下、このような光触媒含有層を構成する、光触媒、オルガノポリシロキサン、およびその他の成分について説明する。
【００６２】
ａ．光触媒
まず、本発明に用いられる光触媒について説明する。本発明に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができる。また半導体以外としては、金属錯体や銀なども用いることができる。本発明においては、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００６３】
このような光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成したラジカルが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。本発明においては、このラジカルや活性酸素種が光触媒含有層内のオルガノポリシロキサンに作用を及ぼし、その表面の液体との接触角を低下させるものであると考えられる。
【００６４】
本発明においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
【００６５】
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【００６６】
また光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。
【００６７】
本発明に用いられる光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。
【００６８】
ｂ．オルガノポリシロキサン
次に、本発明に用いられるオルガノポリシロキサンについて説明する。本発明に用いられるオルガノポリシロキサンは、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させることが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、特に主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましい。具体的には、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
【００６９】
上記の（１）の場合、一般式：
ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＸで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、Ｙで示される有機基全体の炭素数は１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。
【００７０】
これにより、上記光触媒含有層を形成した際に、オルガノポリシロキサンを構成するＹにより表面を撥液性とすることができ、またエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、そのＹが分解等されることによって、親液性とすることが可能となるからである。
【００７１】
また、特に上記オルガノポリシロキサンを構成するＹがフルオロアルキル基であるオルガノポリシロキサンを用いた場合には、エネルギー照射前の光触媒含有層を、特に撥液性の高いものとすることができることから、高い撥液性が要求される場合等には、これらのフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。このようなオルガノポリシロキサンとしては、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、例えば特開２００１−０７４９２８に記載されているようなものを用いることができる。
【００７２】
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。
【００７３】
【化１】
【００７４】
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ１、Ｒ２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。
【００７５】
上記オルガノポリシロキサンは、光触媒含有層中に、５重量％〜９０重量％、中でも３０重量％〜６０重量％程度含有されることが好ましい。
【００７６】
ｃ．その他の物質
また、本発明に用いられる光触媒含有層中には、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。またさらに、バインダとして、主骨格が上記光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有する、有機置換基を有しない、もしくは有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合したものを含有させてもよい。
【００７７】
またさらに、上記オルガノポリシロキサンの濡れ性を変化させる機能を補助するため等に、エネルギー照射に伴い、分解される分解物質を含有させてもよい。このような分解物質としては、光触媒の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
【００７８】
また、界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。
【００７９】
ｄ．フッ素の含有
また、本発明においては、光触媒含有層がフッ素を含有し、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていることが好ましい。これにより、エネルギーを照射することにより、後述するように容易にフッ素の含有量の少ない部分からなるパターンを形成することができる。ここで、フッ素は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、このためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部分に比較して親液性領域となっていることを意味する。よって、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分からなるパターンを形成することは、撥液性域内に親液性領域のパターンを形成することとなる。
【００８０】
したがって、このような光触媒含有層を用いた場合は、エネルギーを照射することにより、撥液性領域内に親液性領域のパターンを容易に形成することができるので、インクジェット法により、着色層形成用塗工液を塗布した場合に、高精細な着色層を形成することが可能となるからである。
【００８１】
上述したような、フッ素を含む光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域におけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００とした場合に１０以下、好ましくは５以下、特に好ましくは１以下である。
【００８２】
このような範囲内とすることにより、エネルギー照射部分と未照射部分との親液性に大きな違いを生じさせることができる。したがって、このような光触媒含有層に、例えば着色層形成用塗工液を付着させることにより、フッ素含有量が低下した親液性領域である開口部に正確に着色層を形成することが可能となり、精度の良いカラーフィルタを得ることができるからである。なお、この低下率は重量を基準としたものである。
【００８３】
このような光触媒含有層中のフッ素含有量の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いることが可能であり、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。）、蛍光Ｘ線分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測定できる方法であれば特に限定されるものではない。
【００８４】
また、本発明においては、光触媒として上述したように二酸化チタンが好適に用いられるが、このように二酸化チタンを用いた場合の、光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、Ｘ線光電子分光法で分析して定量化すると、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合に、フッ素（Ｆ）元素が５００以上、好ましくは８００以上、特に好ましくは１２００以上となる比率でフッ素（Ｆ）元素が光触媒含有層表面に含まれていることが好ましい。
【００８５】
フッ素（Ｆ）が光触媒含有層にこの程度含まれることにより、光触媒含有層上における臨界表面張力を十分低くすることが可能となることから表面における撥液性を確保でき、これによりエネルギーを照射してフッ素含有量を減少させた開口部における表面の親液性領域との濡れ性の差異を大きくすることができ、最終的に得られるカラーフィルタの精度を向上させることができるからである。
【００８６】
さらに、このようなカラーフィルタにおいては、エネルギーをパターン照射して形成される親液領域におけるフッ素含有量が、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合にフッ素（Ｆ）元素が５０以下、好ましくは２０以下、特に好ましくは１０以下となる比率で含まれていることが好ましい。
【００８７】
光触媒含有層中のフッ素の含有率をこの程度低減することができれば、カラーフィルタを形成するためには十分な親液性を得ることができ、上記エネルギーが未照射である遮光部上の撥液性との濡れ性の差異により、カラーフィルタを精度良く形成することが可能となり、利用価値の高いカラーフィルタを得ることができる。
【００８８】
ｅ．光触媒含有層の形成方法
上述したような光触媒含有層の形成方法としては、上記光触媒とオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を上記遮光部が形成された基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより、光触媒含有層を形成することができる。なお、上記いずれのコート法を用いた場合であっても、コーティング後の乾燥は、風乾によるものではなく、自然乾燥を行った後、残りの溶媒を赤外線等のヒート乾燥で形成することが好ましい。これにより、感度の安定性や感度自体を向上させることができる、という利点を有するからである。
【００８９】
ｆ．開口部を親液性領域とする方法
次に、上記光触媒含有層にエネルギーを照射して、上記開口部を親液性領域とする方法について説明する。上述したように上記光触媒含有層は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって液体との接触角が低下する。したがって、上記光触媒含有層が形成された側と反対側の基材側からエネルギーを照射することにより、開口部のみにエネルギーを照射して光触媒含有層の液体との接触角を低下させることができ、上記遮光部が形成されている領域においては、光触媒含有層の液体との接触角が変化しないものとすることができるのである。
【００９０】
ここで、上記光触媒含有層に照射されるエネルギーとしては、上記光触媒含有層の液体との接触角を低下させることが可能なエネルギーを照射する方法であれば、その方法は特に限定されるものではない。本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。
【００９１】
通常このようなエネルギー照射に用いる光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍ以下の範囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。
【００９２】
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。また、上述したような光源を用い、エネルギーを照射する方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてエネルギーを照射する方法を用いることも可能である。
【００９３】
なお、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒含有層中の光触媒の作用により光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させるのに必要な照射量とする。
【００９４】
この際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、より感度を上昇させることが可能となり、効率的に光触媒含有層表面の液体との接触角を低下させることができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
【００９５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明について、実施例を通じてさらに詳述する。
（実施例１）
＜遮光部の作製＞
無アルカリガラスにネガ型ブラックレジスト（ＤＮ８３、東京応化工業製）を１μｍの厚さにスピンコートし、９０℃で３分間プリベークした。このブラックレジスト上に、透明マスク基板上に縦横に互いに間隔をおいてマトリックス配列で配列された多数の矩形の遮光パターン（短辺＝１５０μｍ、長辺＝３００μｍ）を備え、かつ上記長辺に隣接する線状遮光部用パターン（開口幅２０μｍ）と、上記短辺に隣接し、上記線状遮光部用パターンを連結する連結遮光部用パターン（開口幅２０μｍ）とを有する階調フォトマスクを、露光ギャップが７５μｍとなるように配置した。なお、上記連結遮光部用パターンは、両端から線幅中心にかけてｉ線（波長３６５ｍｍの光）の透過率が１００％から５０％に変化するような開口パターンとした。
上記階調フォトマスク側から、光源としてｉ線（波長３６５ｍｍの光）を主に発する高圧水銀ランプを用いて、露光量５０ｍＪ／ｃｍ２で露光を行った。その後アルカリ現像液（ＫＯＨ０．０５ｗｔ％水溶液）に４０秒間浸漬後リンスした。次いで２００℃で３０分間ポストベークすることにより、基材上に連結遮光部および連結遮光部からなる遮光部が形成された。
【００９７】
＜遮光部の形状評価＞
走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)を用いて、前記連結遮光部および前記線状遮光部の断面形状を評価した結果、前記連結遮光部の側面と前記基材表面とがなす角は３０°であり、前記線状遮光部の側面と前記基材表面とがなす角は５０°であった。また、このとき前記連結遮光部の最大膜厚（１μｍ）の５０％以下となる薄膜領域の幅は１．７３μｍであり、連結遮光部線幅（２０μｍ）の８．６６％であった。
【００９８】
＜光触媒含有層の形成＞
イソプロピルアルコール３０ｇとフルオロアルキルシランが主成分であるＭＦ−１６０Ｅ（トーケムプロダクツ（株）製）０．４ｇとトリメトキシメチルシラン（東芝シリコーン（株）製、ＴＳＬ８１１３）３ｇと、光触媒である酸化チタン水分散体であるＳＴ−Ｋ０１（石原産業（株）製）２０ｇとを混合し、１００℃で２０分間撹拌した。これをイソプロピルアルコールにより３倍に希釈し光触媒含有層用組成物とした。
上記光触媒含有層形成用組成物を上記遮光部が形成された基材上にスピンコーターにより塗布し、室温乾燥を５分行った後、１５０℃で１０分間の乾燥処理を行うことにより、透明な光触媒含有層（厚み０．２μｍ）を形成した。得られた光触媒含有層を表面粗さ測定装置（DEKTAK STYLUS PROFILERS）を用いて表面粗さを測定した結果、１５ｎｍ〜６０ｎｍの凹凸を有する層であった。
【００９９】
＜露光による親液性領域の形成の確認＞
この光触媒含有層に、マスクを介して水銀灯（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で５０秒間パターン露光を行った。非露光部及び露光部との液体との接触角を測定したところ、非露光部においては、表面張力３０ｍＮ／ｍの液体（純正化学株式会社製、エチレングリコールモノエチルエーテル）との接触角が、３０度であった。また露光部では、表面張力５０ｍＮ／ｍの液体（純正化学株式会社製、ぬれ指数標準液Ｎｏ．５０）との接触角が、７度であった。なお、上記液体との接触角は、接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）した値である。このように、上記光触媒含有層は、露光部が非露光部と比較して親液性領域となり、露光部と非露光部との濡れ性の相違によるパターン形成が可能なことが確認された。また、露光部および非露光部の表面を飛行時間型２次イオン質量分析（TOF-SIMS）で分析した結果、非露光部の表面のみに多量のフッ素成分が存在することが確認された。
【０１００】
＜着色層の形成＞
次に、上述した遮光部上に形成された光触媒含有層に、開口線幅１５０μｍ、遮光部２０μｍのライン＆スペースを有するフォトマスクを、遮光部が線状遮光部上となるように配置し、上記と同条件で露光を行い、着色層を形成する領域を親液性（着色層用露光部）とした。次に、ＲＧＢ用各インクジェット装置を用いて、顔料５重量部、溶剤３０重量部、アクリル酸／ベンシルアクリレート共重合体７０重量部、２官能エポキシ含有モノマー５重量部を含むＲＧＢ各色の熱硬化型ポリエポキシアクリレートインク（粘度１８ｃｐ）を、親液性とした着色層用露光部に付着させ、１５０℃、３０分加熱処理を行い硬化させた。ここで、赤色、緑色、および青色の各着色層形成用塗工液について、溶剤としてはポリエチレングリコールモノメチルエチルアセテート、顔料としては、赤色インクについてはC. I. Pigment Red 177、緑色インクについてはC. I. Pigment Green 36、青色インクについてはC. I. Pigment Blue 15+ C. I. Pigment Violet 23をそれぞれ用いた。これにより、線幅１５０μｍ、遮光部２０μｍのＲＧＢストライプカラーフィルターが得られた。また、得られたＲＧＢストライプカラーフィルターを光学顕微鏡で観察した結果、連結遮光部近傍においてもムラや白抜けが無いことを確認できた。
【０１０１】
（実施例２）
実施例１と同様に、基材上に連結遮光部および連結遮光部からなる遮光部を形成した。続いて、下記条件にて上記遮光部が形成された基材を大気圧プラズマで処理し、遮光部のみに、フッ素化合物を導入した。フッ素化合物が導入された遮光部表面は、表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が２７度（撥液性領域）であり、基材が露出している領域は、表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が７度以下（親液性領域）であった。
〈プラズマ照射条件〉
・導入ガス ： ＣＦ４ …１０（ｌ／ｍｉｎ．）
・電極と基板の間隔 ： ２ｍｍ
・電源出力 ： ２００Ｖ−５Ａ
・搬送速度 ：０．２５ｍｍ／ｍｉｎ．
その後、実施例１と同様に、３色（ＲＧＢ）の着色層を形成し、ストライプカラーフィルターを得た。得られたＲＧＢストライプカラーフィルターを光学顕微鏡で観察した結果、連結遮光部近傍においてもムラや白抜けが無いことを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示す平面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタに用いられる連結遮光部の形状を説明するための説明図である。
【図３】本発明のカラーフィルタに用いられる連結遮光部の形状を説明するための説明図である。
【図４】本発明のカラーフィルタの一例を示す平面図である。
【図５】本発明のカラーフィルタに用いられる連結遮光部の形状を説明するための説明図である。
【図６】従来のカラーフィルタを説明するための説明図である。
【図７】従来のカラーフィルタを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ …線状遮光部
２ …連結遮光部
３ …着色層
４ …遮光部
５ …開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の前記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなる遮光部と、各前記線状遮光部間に形成され、かつ前記連結遮光部を覆うように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
前記連結遮光部は、前記連結遮光部の側面と前記基材表面とがなす角が、前記線状遮光部の側面と前記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記連結遮光部の各端部から、前記連結遮光部の膜厚が前記連結遮光部の最大膜厚の５０％となる部分までの薄膜領域の幅の合計が、連結遮光部線幅の１％〜５０％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記基材および前記遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記遮光部が、フッ素を含有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
【請求項１】
基材と、前記基材上に複数本が所定の間隔をおいて等間隔に形成された線状遮光部および隣接する２本の前記線状遮光部間を所定の間隔をおいて連結する連結遮光部からなる遮光部と、各前記線状遮光部間に形成され、かつ前記連結遮光部を覆うように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
前記連結遮光部は、前記連結遮光部の側面と前記基材表面とがなす角が、前記線状遮光部の側面と前記基材表面とがなす角より小さくなるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記連結遮光部の各端部から、前記連結遮光部の膜厚が前記連結遮光部の最大膜厚の５０％となる部分までの薄膜領域の幅の合計が、連結遮光部線幅の１％〜５０％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記基材および前記遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記遮光部が、フッ素を含有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２０５１７（Ｐ２００８−２０５１７Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９０１３９（Ｐ２００６−１９０１３９）
【出願日】平成１８年７月１１日（２００６．７．１１）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１１日（２００６．７．１１）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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