JP2006010876A - Manufacturing method of color filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カラーフィルタの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a color filter.
液晶ディスプレイ又はプラズマディスプレイなどの平面ディスプレイ、電子回路の製造など、精密なパターンを形成することが要求される製品の製造方法では、フォトレジストなどの感光性樹脂を用いるフォトリソグラフィー法が採用されている。 Photolithographic methods using a photosensitive resin such as a photoresist are employed in manufacturing methods for products that require precise patterns, such as flat displays such as liquid crystal displays or plasma displays, and electronic circuit manufacturing. .
フォトリソグラフィー法は、基板上への膜形成、フォトレジストの塗布、露光、現像、上記形成膜のエッチング、フォトレジストの除去の工程を有するものである。 The photolithography method includes steps of film formation on a substrate, application of a photoresist, exposure, development, etching of the formed film, and removal of the photoresist.
液晶ディスプレイに用いられるカラーフィルタとは、基板上に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の三原色の着色パターンが並設されているフィルタをいう。具体的には、例えば、透明基板上に基板の一部を露出させるブラックマトリックスが形成され、その透明基板の露出部にＲＧＢの着色パターン層が形成されたもの、さらにそれらの上に必要に応じてオーバーコート層が設けられたもの、さらに、次いでその上に透明電極が形成されているもの、及びそれらの構成を基本としてさらに付加的な層を有するものをいう。 A color filter used in a liquid crystal display refers to a filter in which colored patterns of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) are arranged in parallel on a substrate. Specifically, for example, a black matrix that exposes part of the substrate is formed on a transparent substrate, and an RGB colored pattern layer is formed on the exposed portion of the transparent substrate. A layer having an overcoat layer, a layer having a transparent electrode formed thereon, and a layer having an additional layer on the basis of the structure thereof.
着色パターンの形成方法の具体例としては顔料分散法があり、これはフォトレジストに顔料を分散させ、着色数分フォトリソグラフィー法を繰り返し行うことによって、着色パターンを形成する工程を有する。顔料分散法はパターニング精度が良好であるため工業上利用価値が高いが、工程数が多く、高価なフォトレジストを大量に用いるため、製造工程に非常に多くのコストがかかる。 A specific example of the method for forming a colored pattern is a pigment dispersion method, which includes a step of forming a colored pattern by dispersing a pigment in a photoresist and repeating the photolithography method for a number of colors. The pigment dispersion method has high industrial utility value because of good patterning accuracy. However, since the number of steps is large and a large amount of expensive photoresist is used, the manufacturing process is very expensive.
これに対して、コストダウンを図るために、印刷法やインクジェット法を用いて着色パターンを直接基板に形成することが提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、このような方法では、着色パターンが露出部内に十分に広がらない場合や、着色パターンがブラックマトリックスを越えて、隣の露出部へはみ出したりする場合がある。したがって、基板の露出部表面をブラックマトリックスの表面よりも親水化する必要がある。そこで、基板上に遮光性を有するブラックマトリックスを形成した後、基板のブラックマトリックスを形成した面全体にシリコーン系又はフッ素系の低表面エネルギーの界面活性剤や樹脂層を塗布して撥水・撥油化を行う第１工程、ブラックマトリックスの開口露出部に紫外線を照射して基板の露出部分に付着した上記界面活性剤や上記樹脂層を取り除く第２工程を有する事前処理を行う方法がある（特許文献２参照）。また、基板にブラックマトリックスを形成した面側の基板の露出部分を酸素ガスプラズマ処理で親水化し、次いで同一面のブラックマトリックス上部をフッ素系ガスプラズマ処理で撥水・撥油化する方法もある（特許文献３参照）。さらに、ブラックマトリックスの構成材料に、フッ素化合物やケイ素化合物を含有させることにより撥水・撥油化したカラーフィルタも提案されている（特許文献４参照）。
しかしながら、特許文献２に開示された方法では、露出部表面をブラックマトリックスの表面よりも親水化するための処理のために、撥水・撥油処理剤及び親水処理剤が必要であり、それぞれを塗布する工程を含むため煩わしさがある。また、特許文献３に開示された方法では、プラズマ処理を行うために、高価な真空機器を必要とされる。さらに、特許文献２〜４に開示された方法では、フッ素系化合物又はフッ素系ガスが用いられるが、このようなフッ素含有物は高価であるため、カラーフィルタの製造コストを増大させる。特に、特許文献２においては、フッ素系の表面処理剤が用いられる場合、更に残存する表面処理剤を分解除去する操作が必要であり、作業に手間や費用を要する。
However, in the method disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低コストでなおかつ簡易に基板の露出部表面をブラックマトリックスの表面よりも親水化するカラーフィルタを得ることのできるカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for producing a color filter, which can obtain a color filter that makes the exposed surface of a substrate more hydrophilic than the surface of a black matrix at a low cost. The purpose is to do.
本発明にかかるカラーフィルタの製造方法は、透明な基板の一方の面上に、上記基板の一部を露出させると共に光を遮る遮光層を形成する工程と、上記遮光層及び上記基板の露出された部分に下記一般式（１）で表される光分解性化合物を含む表面処理剤を塗布する工程と、上記基板の他方の面から光を照射して上記基板の露出された部分に塗布された表面処理剤を光反応させる工程と、上記基板の露出された部分にインクを充填する工程と、を含むことを特徴とする。
上記一般式（１）中、Ｒ１は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の炭化水素基又は水素原子であって、Ｒ１が複数のときは、Ｒ１が同一でも異なっていてもよい。Ｘは−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＲ３、−ＯＲ３、−ＮＣＯ又は−ＮＨ２からなる群から選択されるいずれかであって、Ｘが複数のときは、Ｘが同一でも異なっていてもよい。Ｒ３は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の炭化水素基又は水素原子、ｎは０〜２のいずれかの整数、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒからなる群から選択されるいずれかの元素、Ｒ２は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の２価の炭化水素基、Ｙは−ＣＯＯ−又は−Ｏ−のいずれかの連結基、Ｚは下記一般式（２）又は一般式（３）の置換基である。
上式一般式（２）、一般式（３）中、Ｒ４は置換基を有してもよい炭素数１〜１５のアルキル基又は水素原子であって、互いに同一でも異なってもよい。
The method for producing a color filter according to the present invention includes a step of exposing a part of the substrate and forming a light shielding layer that blocks light on one surface of the transparent substrate, and exposing the light shielding layer and the substrate. A surface treatment agent containing a photodegradable compound represented by the following general formula (1) is applied to the exposed portion, and light is applied from the other surface of the substrate to the exposed portion of the substrate. The surface treatment agent is photoreacted, and the exposed portion of the substrate is filled with ink.
In the general formula (1), R 1 is an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom, and when R 1 is plural, R 1 is the same or different. May be. X is any one selected from the group consisting of -Cl, -Br, -I, -OR 3 , -OR 3 , -NCO or -NH 2 , and when X is plural, X is the same or different It may be. R 3 is an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom, n is an integer of 0 to 2, and M is any selected from the group consisting of Si, Ti, and Zr R 2 is an optionally substituted divalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, Y is a linking group of either —COO— or —O—, and Z is the following general formula ( 2) or a substituent of the general formula (3).
In the above general formulas (2) and (3), R 4 is an optionally substituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom, and may be the same or different.
このような光分解性化合物を含む表面処理剤を遮光層及び基板の露出された部分に塗布した場合、上記表面処理剤に含まれる光分解性化合物中のＸは、加水分解反応によって水酸基に置換され、この水酸基と遮光層側表面の水酸基等との脱水縮合反応によって透明基板と光分解性化合物とが結合し、Ｒ４が透明基板と離れた側に配置される。これによって、遮光層及び基板の露出された部分では、Ｒ４が露出した状態となる。すなわち、この状態での遮光層及び基板の露出された部分は疎水性となる。次に、基板の他方の面から露光を行うと、基板の露出された部分に光が照射され、その部分での光分解性化合物が光分解反応を起こし、Ｙ−Ｚ間の結合が切れる。これによって、Ｚの部分が解離して除去されるとともに、Ｙの部分がカルボン酸又は水酸基となるため、基板の露出された部分ではカルボン酸又は水酸基が並んだ状態になる。カルボン酸又は水酸基は親水基であるため、この状態での基板の露出された部分は親水性となる。一方、遮光層の光分解性化合物には光が照射されず、Ｒ４が露出した状態のまま維持される。このようにして、上記表面処理剤を用いることにより、基板の露出された部分では、遮光層の表面よりも表面エネルギーが高くなるため、インクとの親和性が大きくなる。一方、遮光層では、基板の露出された部分の表面よりも表面エネルギーが低くなるため、インクとの親和性が小さくなる。その結果、基板の露出された部分にインクを滴下すると、インクは基板の露出された部分内に十分に広がる一方、そのインクの広がりは遮光層で遮断されやすくなるため、遮光層を越えて隣の露出された部分へはみ出し難く、光漏れ、色ムラ、段差等の生じ難い、鮮明なカラーフィルタを得ることができる。 When a surface treatment agent containing such a photodegradable compound is applied to the light shielding layer and the exposed portion of the substrate, X in the photodegradable compound contained in the surface treatment agent is replaced with a hydroxyl group by a hydrolysis reaction. The transparent substrate and the photodecomposable compound are bonded by a dehydration condensation reaction between the hydroxyl group and the hydroxyl group on the light shielding layer side surface, and R 4 is disposed on the side away from the transparent substrate. Thus, R 4 is exposed at the exposed portions of the light shielding layer and the substrate. That is, the exposed portion of the light shielding layer and the substrate in this state is hydrophobic. Next, when exposure is performed from the other surface of the substrate, the exposed portion of the substrate is irradiated with light, the photodegradable compound in that portion undergoes a photodecomposition reaction, and the bond between Y and Z is broken. As a result, the Z portion is dissociated and removed, and the Y portion becomes a carboxylic acid or a hydroxyl group, so that the carboxylic acid or the hydroxyl group is aligned in the exposed portion of the substrate. Since the carboxylic acid or the hydroxyl group is a hydrophilic group, the exposed portion of the substrate in this state becomes hydrophilic. On the other hand, the light-decomposable compound of the light shielding layer is not irradiated with light, and R 4 is kept exposed. Thus, by using the surface treatment agent, the surface energy of the exposed portion of the substrate is higher than that of the surface of the light shielding layer, so that the affinity with the ink is increased. On the other hand, since the surface energy of the light shielding layer is lower than that of the exposed portion of the substrate, the affinity with the ink is reduced. As a result, when ink is dripped onto the exposed portion of the substrate, the ink spreads sufficiently within the exposed portion of the substrate, but the spread of the ink is easily blocked by the light shielding layer. Therefore, it is possible to obtain a clear color filter that does not easily protrude into the exposed portion of the film and is less likely to cause light leakage, color unevenness, step difference, and the like.
また、このようなカラーフィルタの製造方法では、プラズマ処理等に用いられるような、特に高価な装置を必要とせずにインクのパターン形成を行うことができる。また、使用する表面処理剤も１種類であるため、極めて経済的である。さらに、上記表面処理剤はフッ素原子を有しない化合物を主成分とするため、フッ素系化合物の表面処理剤に比べて比較的廉価である。この場合、残存するフッ素系化合物を分解除去する煩雑な工程を省くことができるため、製造上に際しても、低コストで実施することができる。 In addition, in such a color filter manufacturing method, an ink pattern can be formed without the need for a particularly expensive apparatus such as that used in plasma processing or the like. Moreover, since the surface treating agent to be used is one kind, it is very economical. Further, since the surface treatment agent is mainly composed of a compound having no fluorine atom, it is relatively inexpensive as compared with a surface treatment agent of a fluorine-based compound. In this case, since a complicated process of decomposing and removing the remaining fluorine-based compound can be omitted, the production can be performed at low cost.
ここで、上記表面処理剤は、ＭがＳｉ、Ｚが一般式（２）である光分解性化合物を含むことが好ましい。ＭがＳｉであると、基材表面と光分解性化合物との間に安定な結合が形成される。また、Ｚが一般式（２）であると、表面処理剤の光分解脱離の反応性が向上する。このような構造の光分解性化合物を含む表面処理剤を用いることによって、より高品質のカラーフィルタを作製することができる。 Here, the surface treatment agent preferably includes a photodegradable compound in which M is Si and Z is the general formula (2). When M is Si, a stable bond is formed between the substrate surface and the photodegradable compound. Further, when Z is the general formula (2), the photolytic desorption reactivity of the surface treatment agent is improved. By using a surface treating agent containing a photodegradable compound having such a structure, a higher quality color filter can be produced.
また、本発明においては、遮光層における露出された部分の形状は楕円形又は多角形であり、遮光層において、露出された部分は複数周期的に形成され、露出された部分の最狭部の幅は１００μｍ以上であることが好ましい。ここで、「露出された部分の最狭部の幅」とは、例えば、楕円形においては短軸の長さ、多角形においては頂点間及び頂点−辺間の距離のうちの最も短いものをいう。また、上記楕円形は円形を含むものである。大型の液晶テレビやプラズマディスプレイ等に用いられる、このようにサブピクセルのサイズの比較的大きなカラーフィルタを製造する場合、本発明によれば、基板の露出された部分に滴下されたインクが基板の露出された部分内に十分に広がるので、より高品質のカラーフィルタを製造することができる。 Further, in the present invention, the shape of the exposed portion in the light shielding layer is an ellipse or a polygon, and in the light shielding layer, the exposed portion is periodically formed, and the narrowest portion of the exposed portion is formed. The width is preferably 100 μm or more. Here, the “width of the narrowest part of the exposed part” is, for example, the shortest axis length in the case of an ellipse, and the shortest distance between vertices and the distance between vertices and sides in a polygon. Say. The ellipse includes a circle. When manufacturing a color filter having a relatively large subpixel size, such as those used in large liquid crystal televisions and plasma displays, according to the present invention, the ink dropped on the exposed portion of the substrate Since it spreads sufficiently in the exposed part, a higher quality color filter can be manufactured.
また、本発明においては、上記インクが水性インクであることが好ましい。このようなインクは親水基と結合しやすく、露光後での基板の露出された部分に対して高い親和性を示すため、より高品質のカラーフィルタを製造することができる。 In the present invention, the ink is preferably a water-based ink. Since such an ink easily binds to a hydrophilic group and exhibits high affinity for the exposed portion of the substrate after exposure, a higher quality color filter can be produced.
また、上記インクの２３℃での表面張力が２０〜４０ｍＮ／ｍであることが好ましい。ここで、２３℃での表面張力が２０ｍＮ／ｍ未満であるとインクの極性が低くなりすぎ、遮光層を越えて隣の露出された部分へはみ出しやすくなる傾向にあり、４０ｍＮ／ｍを超えるとインクの極性が高くなりすぎ、インクが基板の露出された部分内で十分に広がり難くなる傾向にある。このようなインクの表面張力は、例えば、プレート法表面張力計を用いて測定することができる。 The surface tension of the ink at 23 ° C. is preferably 20 to 40 mN / m. Here, when the surface tension at 23 ° C. is less than 20 mN / m, the polarity of the ink becomes too low and tends to protrude beyond the light shielding layer to the adjacent exposed portion, and when it exceeds 40 mN / m. The polarity of the ink becomes too high, and the ink tends to be difficult to spread sufficiently in the exposed part of the substrate. The surface tension of such an ink can be measured using, for example, a plate method surface tension meter.
本発明は、低コストでなおかつ簡易に基板の露出部表面をブラックマトリックスの表面よりも親水化するカラーフィルタを得ることのできるカラーフィルタの製造方法を提供することができる。 The present invention can provide a method for producing a color filter that can obtain a color filter that makes the exposed portion surface of the substrate more hydrophilic than the surface of the black matrix at low cost.
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法の好適な一実施例について、図１〜５を参照しながら説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, a preferred embodiment of the method for producing a color filter of the present invention will be described with reference to FIGS. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
はじめに、透明なガラス基板１上にフォトリソグラフィー法等を用いて遮光性のブラックマトリックス２を形成する（図１（ａ））。ガラス基板１の露出部１０の形状は特に限定されないが、例えば、楕円形又は多角形とすることができる。より具体的には、露出部１０の形状としては、例えば、図２に示すような矩形（露出部１０ａ）、図３に示すような楕円形（露出部１０ｂ）、図４に示すような菱形（露出部１０ｃ）又は五角形（露出部１０ｄ）が挙げられる。また、ブラックマトリックス２において、露出部１０は複数形成され、その配置例としては、図２又は図３に示すように、同じ形状の露出部１０が周期的に形成されたもの、図４に示すように、異なる形状の露出部１０が交互に周期的に形成されたものが挙げられる。ここで、露出部１０の形状の最狭部の幅は１００μｍ以上であると好ましく、１２０μｍ以上であるとより好ましい。露出部１０の形状の最狭部の幅は、例えば、楕円形においては短軸の長さをいい、具体的には図３の露出部１０ｂの最狭部の幅１１ｂが挙げられる。また、露出部１０の形状の最狭部の幅は、多角形においては頂点間及び頂点−辺間の距離のうちの最も短いものをいい、具体的には図２の露出部１０ａの最狭部の幅１１ａ、図４の露出部１０ｃの最狭部の幅１１ｃ、又は露出部１０ｄの最狭部の幅１１ｄが挙げられる。
First, a light-shielding
次に、ガラス基板１をアルコールやエーテルなどの溶液に浸漬した後、ブラックマトリックス２を形成した面上に以下の一般式（１）の光分解性化合物を含む表面処理剤３を全面塗布する（図１（ｂ））。
上記一般式（１）中のＲ１は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の炭化水素基又は水素原子であって、Ｒ１が複数のときは、Ｒ１が同一でも異なっていてもよい。ｎは０〜２のいずれかの整数である。
Next, after immersing the
R 1 in the general formula (1) is a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom which may have a substituent. When R 1 is plural, R 1 is the same or different. May be. n is an integer of 0-2.
Ｒ１の炭化水素基としては、例えばアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などの有機基が挙げられる。具体的には、アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基などの炭素数１〜１５の炭化水素基が挙げられる。アリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。アラルキル基としては、例えばベンジル基、フェニルエチル基などの炭素数７〜１５の炭化水素基が挙げられる。アルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基などの炭素数２〜１０の炭化水素基が挙げられる。 Examples of the hydrocarbon group for R 1 include organic groups such as alkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, and alkenyl groups. Specifically, as the alkyl group, for example, carbon number such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, etc. 1-15 hydrocarbon groups are mentioned. Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the aralkyl group include a hydrocarbon group having 7 to 15 carbon atoms such as a benzyl group and a phenylethyl group. As an alkenyl group, C2-C10 hydrocarbon groups, such as a vinyl group and an allyl group, are mentioned, for example.
また、上記のアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基はさらに置換基を有していてもよく、かかる置換基としては例えば水酸基、炭素数１〜１５のアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基などが挙げられる。 In addition, the alkyl group, aryl group, aralkyl group, and alkenyl group may further have a substituent, such as a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group, An alkenyl group etc. are mentioned.
Ｘは−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＲ３、−ＮＣＯ又は−ＮＨ２からなる群から選択されるいずれかであって、Ｘが複数のときは、Ｘが同一でも異なっていてもよい。また、Ｒ３は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の炭化水素基又は水素原子である。具体的にはＲ１と同様のものが挙げられる。 X is any one selected from the group consisting of —Cl, —Br, —I, —OR 3 , —NCO, or —NH 2 , and when X is plural, X may be the same or different. . R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom which may have a substituent. Specifically are the same as those for R 1.
ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒからなる群から選択される元素である。中でも、とりわけＳｉが光照射前の安定性、及び、基材表面と表面処理剤との結合安定性が良好であるため好適である。 M is an element selected from the group consisting of Si, Ti, and Zr. Among these, Si is particularly preferable because it has good stability before light irradiation and bonding stability between the substrate surface and the surface treatment agent.
Ｒ２は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の２価の炭化水素基である。Ｒ２としては、例えば炭素数１〜１５のアルキレン基が挙げられる。かかるアルキレン基としては、例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基が挙げられる。 R 2 is a C 1-15 divalent hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of R 2 include an alkylene group having 1 to 15 carbon atoms. Examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, and a tetramethylene group.
また、上記アルキレン基には以下の置換基が導入されていてもよい。すなわち、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アシルオキシ基などが挙げられる。また、上記置換基として水酸基又は−Ｃｌ、−Ｂｒなどのハロゲン原子を有していてもよい。 Moreover, the following substituents may be introduced into the alkylene group. That is, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, an acyloxy group, and the like can be given. Further, the substituent may have a hydroxyl group or a halogen atom such as —Cl or —Br.
具体的には、アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基などの炭素数１〜１０の置換基が挙げられる。水酸基で置換されている場合のアルキル基としては、例えばヒドロキシルエチル基、ヒドロキシルプロピル基などの炭素数１〜１０の置換基が挙げられる。アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基などの炭素数１〜１０の置換基が挙げられる。アリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基などの炭素数６〜１５の置換基が挙げられる。アラルキル基としては、例えばベンジル基、フェニルエチル基などの炭素数７〜１５の置換基が挙げられる。アルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基などの炭素数２〜１０の置換基が挙げられる。アシルオキシ基としては、例えばアセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基などの炭素数２〜１０の置換基が挙げられる。 Specifically, examples of the alkyl group include substituents having 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. Examples of the alkyl group substituted with a hydroxyl group include C1-C10 substituents such as a hydroxylethyl group and a hydroxylpropyl group. As an alkoxy group, C1-C10 substituents, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, a butoxy group, are mentioned, for example. As an aryl group, C6-C15 substituents, such as a phenyl group and a naphthyl group, are mentioned, for example. Examples of the aralkyl group include substituents having 7 to 15 carbon atoms such as a benzyl group and a phenylethyl group. As an alkenyl group, C2-C10 substituents, such as a vinyl group and an allyl group, are mentioned, for example. As an acyloxy group, C2-C10 substituents, such as an acetyloxy group and a benzoyloxy group, are mentioned, for example.
Ｙは−Ｏ−、−ＣＯＯ−からなる群から選択される置換基である。−ＣＯＯ−では、炭素原子がＲ２側に結合している。 Y is a substituent selected from the group consisting of —O— and —COO—. In —COO—, the carbon atom is bonded to the R 2 side.
Ｚは下記一般式（２）又は一般式（３）の置換基である。
上記一般式（２）、一般式（３）中のＲ４は置換基を有してもよい炭素数１〜１５のアルキル基又は水素原子であって、互いに同一でも異なってもよい。Ｒ４のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基などが挙げられる。また、上記アルキル基には、水酸基、アミノ基、アルコキシ基等の置換基が導入されていてもよい。 R 4 in the general formulas (2) and (3) is an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom which may have a substituent, and may be the same or different. Examples of the alkyl group for R 4 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, and a dodecyl group. Moreover, substituents, such as a hydroxyl group, an amino group, and an alkoxy group, may be introduced into the alkyl group.
表面処理剤３は、上記の構成を有する光分解性化合物を、一般溶剤のＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）溶液やＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）溶液に溶解させたものである。
The
表面処理剤３をブラックマトリックス２を形成した面上に塗布すると、表面処理剤３に含まれる光分解性化合物中のＸは加水分解反応によって水酸基に置換される。この水酸基とブラックマトリックス２を形成した面の水酸基との脱水縮合反応によってガラス基板１と光分解性化合物とが結合し、Ｒ４を有する側（図５（ａ）ではベンゼン環側）がガラス基板１と離れた側に配置される。このようにして、ブラックマトリックス２上及びガラス基板１の露出部１０上に表面処理剤３、具体的にはその光分解性化合物が付着する。これにより、ブラックマトリックス２の表面及び露出部１０表面が疎水性となる。
When the
その後、背面側全体に露光を行う（図１（ｃ））。露光に際しては、例えば超高圧水銀ランプ等を用いた場合、ガラスで吸収や反射のロスがあること見込み、直接露光より多めの５００〜４０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線照射を行うことが好ましい。このとき、ブラックマトリックス２上の表面処理剤３は、ブラックマトリックス２によって遮光されて光が照射されず、光分解反応は起こらない。一方、ガラス基板１の露出部１０に直接塗布された表面処理剤３は、光照射によって光分解反応をして親水性の表面処理剤１３となる。これにより、基板の露出部１０は親水性となる。
Thereafter, the entire back side is exposed (FIG. 1C). At the time of exposure, for example, when an ultra-high pressure mercury lamp or the like is used, it is expected that there is a loss of absorption or reflection with glass, and it is preferable to perform UV irradiation at 500 to 4000 mJ / cm 2 which is larger than direct exposure. At this time, the
具体的には、ガラス基板１の露出部１０では、表面処理剤３中の光分解性化合物が光分解反応を起こし、Ｙ−Ｚ間の結合（図５（ａ）では、o−ニトロベンジル−酸素結合）が切れる。これによって、Ｚの部分が解離して除去されるとともに、Ｙの部分がカルボン酸又は水酸基となるため、露出部１０ではカルボン酸又は水酸基が並んだ状態になる。カルボン酸又は水酸基は親水基であるため、この状態での露出部１０での表面は親水性となる。すなわち、露出部１０は親水性の表面処理剤１３によって、ブラックマトリックス２の表面に比べて表面エネルギーが高くなり、インクとの親和性が高い状態となる。一方、ブラックマトリックス２上では、表面処理剤３中の光分解性化合物に光が照射されないため、Ｒ４を有する構造が維持される（図５（ｂ）参照。）。このため、ブラックマトリックス２の表面は、露出部１０に比べて表面エネルギーが低くなり、インクとの親和性が低い状態となる。
Specifically, in the exposed portion 10 of the
続いて、露出部１０に、インクジェット法等により透明のインク４を充填する（図１（ｄ））。このとき、露出部１０表面ではインク４に対する親和性が高くなっており、露出部１０にインクを滴下すると、インクは露出部１０内に十分に広がることとなる。一方、ブラックマトリックス２の表面ではインク４に対する親和性が低いため、露出部１０内に広がったインク４は、ブラックマトリックス２を越えて隣の露出部１０へはみ出し難くなる。したがって、光漏れ、色ムラ、段差等が生じ難くなる。
Subsequently, the exposed portion 10 is filled with a transparent ink 4 by an ink jet method or the like (FIG. 1D). At this time, the affinity for the ink 4 is high on the surface of the exposed portion 10, and when ink is dropped onto the exposed portion 10, the ink spreads sufficiently in the exposed portion 10. On the other hand, since the affinity for the ink 4 is low on the surface of the
このようなインク４は、上記作用を満たすものであれば特に限定されないが、主として溶媒、着色剤と、これらの溶媒中での安定性を保証するための分散剤、インクの膜を安定に形成する透明樹脂、消泡剤や殺菌剤などその他の添加物から構成される。 The ink 4 is not particularly limited as long as it satisfies the above-described effects, but mainly forms a solvent, a colorant, a dispersant for guaranteeing stability in these solvents, and an ink film. It consists of other additives such as transparent resin, antifoaming agent and disinfectant.
かかる溶媒としては水や有機溶媒が用いられるが、インクジェットを用いた微細パターンの形成では、低粘度であることや、乾燥速度が適度に遅いことに加えて、着色剤である染料の溶解性、顔料の分散性、及び、バインダーである透明樹脂の溶解性・安定性に優れることが要求される。このため、水や各種アルコール類が適宜配合されて使用される。特に、水を主溶媒とする水系インクは環境への負荷が少なく、適切な表面張力と低粘度を兼ね備えた点から、基板表面の表面張力の差でパターンの形状を規定する方式に用いるインクジェット用インクの溶媒として好適に使用することができる。 As such a solvent, water or an organic solvent is used. In the formation of a fine pattern using an ink jet, in addition to having a low viscosity and a moderately slow drying speed, the solubility of a dye as a colorant, It is required to have excellent dispersibility of the pigment and solubility and stability of the transparent resin as a binder. For this reason, water and various alcohols are appropriately blended and used. In particular, water-based inks that use water as the main solvent have a low environmental impact, and have an appropriate surface tension and low viscosity. It can be suitably used as an ink solvent.
また、着色剤としては染料や顔料を用いることができるが、耐環境性、耐熱性に優れる顔料が特に好適である。また、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出版）でピグメント（Ｐｉｇｍｅｎｔ）に分類されている化合物が挙げられる。具体的には、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などの黄色顔料、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などのオレンジ色顔料、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などの赤色顔料、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などの青色顔料、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などの紫色顔料、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などの緑色顔料、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挙げられる。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。
Further, as the colorant, a dye or a pigment can be used, but a pigment having excellent environmental resistance and heat resistance is particularly suitable. Moreover, organic and inorganic pigments can be used as the pigment, and specific examples include compounds classified as pigments in the color index (published by The Society of Dyers and Colorists). Specifically, C.I. I. Pigment yellow 1, C.I. I. Pigment yellow 3, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 13, C.I. I. Pigment yellow 14, C.I. I. Pigment yellow 15, C.I. I. Pigment yellow 16, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 20, C.I. I. Pigment yellow 24, C.I. I. Pigment yellow 31, C.I. I. Pigment yellow 53, C.I. I. Pigment yellow 83, C.I. I. Pigment yellow 86, C.I. I. Pigment yellow 93, C.I. I. Pigment yellow 94, C.I. I. Pigment yellow 109, C.I. I. Pigment yellow 110, C.I. I. Pigment yellow 117, C.I. I. Pigment yellow 125, C.I. I. Pigment yellow 128, C.I. I. Pigment yellow 137, C.I. I. Pigment yellow 138, C.I. I. Pigment yellow 139, C.I. I. Pigment yellow 147, C.I. I. Pigment yellow 148, C.I. I. Pigment yellow 150, C.I. I. Pigment yellow 153, C.I. I. Pigment yellow 154, C.I. I. Pigment yellow 166, C.I. I. Pigment Yellow 173, C.I. Pigment Yellow 194, C.I. I. Yellow pigments such as C.I. Pigment Yellow 214, C.I. I.
また、透明樹脂としては、着色剤を分散することができ、着色組成物層に、他成分とともに平坦な膜を形成する機能を付与するバインダーポリマーが使用される。かかるバインダーポリマーとしては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物、メチル（メタ）アクリレートやエチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートなどの不飽和カルボン酸エステル化合物、アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル化合物、グリシジル（メタ）アクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル化合物、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル化合物、（メタ）アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、３−メチル−３−（メタ）アクリロキシメチルオキセタン、３−エチル−３−（メタ）アクリロキシメチルオキセタン、３−メチル−３−（メタ）アクリロキシエチルオキセタン、３−メチル−３−（メタ）アクリロキシエチルオキセタンのような不飽和カルボン酸オキセタンエステル化合物、メラミンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。さらにこれらの樹脂の単量体を２種以上組み合わせた共重合体を使用することもできる。 Further, as the transparent resin, a colorant can be dispersed, and a binder polymer that imparts a function of forming a flat film together with other components to the colored composition layer is used. Examples of the binder polymer include aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, Unsaturated carboxylic acid ester compounds such as benzyl (meth) acrylate, unsaturated carboxylic acid aminoalkyl ester compounds such as aminoethyl acrylate, unsaturated carboxylic acid glycidyl ester compounds such as glycidyl (meth) acrylate, vinyl acetate, vinyl propionate, etc. Carboxylic acid vinyl ester compounds, vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, 3-methyl-3- (meth) acryloxymethyloxetane, 3-ethyl Unsaturated carboxylic acid oxetane ester compounds such as -3- (meth) acryloxymethyl oxetane, 3-methyl-3- (meth) acryloxyethyl oxetane, 3-methyl-3- (meth) acryloxyethyl oxetane, melamine Examples include acrylate resins and polyester resins. Furthermore, a copolymer obtained by combining two or more monomers of these resins may be used.
また、水系インクを用いる場合、分散剤となる分散性樹脂として、マレイン酸樹脂、スチレンアクリル酸樹脂、スチレンマレイン酸樹脂、スチレンメタクリル酸樹脂、アクリル酸エステルアクリル樹脂、メタクリル酸エステルアクリル樹脂等の水溶性樹脂を用いることも可能である。なかでも、スチレンメタクリル酸樹脂、アクリル酸エステルアクリル樹脂、メタクリル酸エステルアクリル樹脂が好ましい。 When water-based ink is used, water-soluble resins such as maleic acid resin, styrene acrylic acid resin, styrene maleic acid resin, styrene methacrylic acid resin, acrylic ester acrylic resin, and methacrylic ester acrylic resin can be used as the dispersant resin. It is also possible to use a functional resin. Among these, styrene methacrylic acid resin, acrylic ester acrylic resin, and methacrylic ester acrylic resin are preferable.
また同様に、水系インクを用いる場合、分散剤となる分散性樹脂として、アクリル酸系、アクリル酸エステル系、酢酸ビニル系、ベオバ系、塩化ビニル系、メタクリル酸系、塩化ビニリデン系、又は、各種のモノマーを共重合したもの等のエマルジョンが用いられる。これらの樹脂のエマルジョンを用いる場合、エマルジョン粒子径は最大粒子径が１００ｎｍ以下とすることが好ましい。 Similarly, when a water-based ink is used, the dispersible resin used as a dispersant is acrylic acid-based, acrylate-based, vinyl acetate-based, beova-based, vinyl chloride-based, methacrylic acid-based, vinylidene chloride-based, or various types. Emulsions such as those obtained by copolymerizing these monomers are used. When emulsions of these resins are used, the maximum emulsion particle size is preferably 100 nm or less.
その他の添加物として、インク４は、さらに、必要に応じて界面活性剤、レベリング剤、ｐＨ調整剤、低級アルコール、紫外線吸収剤等が含まれていてもよい。 As other additives, the ink 4 may further contain a surfactant, a leveling agent, a pH adjuster, a lower alcohol, an ultraviolet absorber, and the like as necessary.
また、インク４としては、２３℃での表面張力が２０〜４０ｍＮ／ｍ（２０〜４０ｄｙｎ／ｃｍ）であることが好ましい。これにより、インク４を充填する際、光漏れ、色ムラ、段差等が発生するのをより防止することができる。インク４の２３℃での表面張力が２０ｍＮ／ｍ未満であるとインクの極性が低くなりすぎ、露出部１０上においてインク４が必要以上に流動性を有するため、ブラックマトリックス２を越えて隣の露出部１０へはみ出しやすくなる傾向にある。一方、４０ｍＮ／ｍを超えるとインクの極性が高くなりすぎ、露出部１０上においてインク滴が大きく盛り上がった状態でも安定化するため、インク４が露出部１０内で十分に広がり難くなる傾向にある。インク４の表面張力は、水やアルコールなどの極性溶媒や界面活性剤の配合量を調節しながら上記範囲内におさめることができる。 The ink 4 preferably has a surface tension at 23 ° C. of 20 to 40 mN / m (20 to 40 dyn / cm). Thereby, when the ink 4 is filled, it is possible to further prevent the occurrence of light leakage, color unevenness, steps, and the like. If the surface tension of the ink 4 at 23 ° C. is less than 20 mN / m, the polarity of the ink becomes too low, and the ink 4 has more fluidity than necessary on the exposed portion 10. There is a tendency that the exposed portion 10 tends to protrude. On the other hand, if it exceeds 40 mN / m, the polarity of the ink becomes too high, and the ink 4 is stabilized even when the ink droplet is greatly raised on the exposed portion 10, so that the ink 4 tends not to spread sufficiently in the exposed portion 10. . The surface tension of the ink 4 can be kept within the above range while adjusting the blending amount of a polar solvent such as water and alcohol and a surfactant.
また、インク４としては、粘度が２０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。ここで、粘度が２０ｍＰａ・ｓを超えると、インクジェットノズルからのインクの吐出抵抗が大きくなり、ノズルからの安定した吐出が困難となる傾向にある。また、吐出されたインク滴の球形化が遅くなるため、サテライトや混色が生じやすくなる傾向にある。なお、インク４の粘度の下限値においては特に制限がなく、一般的に使用される範囲内であれば問題なく使用することができる。 The ink 4 preferably has a viscosity of 20 mPa · s or less. Here, when the viscosity exceeds 20 mPa · s, the ejection resistance of the ink from the inkjet nozzle increases, and stable ejection from the nozzle tends to be difficult. In addition, since the spheroidization of the ejected ink droplets is delayed, satellites and color mixing tend to occur easily. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the lower limit of the viscosity of the ink 4, If it is in the range generally used, it can be used without a problem.
続いて、ガラス基板１を加熱することにより、充填した透明インク層の溶媒を除去するとともに、樹脂を硬化し、固化インク１５とする（図１（ｅ））。さらにガラス基板１のブラックマトリックス２を有する面からＵＶ照射し、ブラックマトリックス２の表面に残存する表面処理剤３を分解し親水化した後、ブラックマトリックス２及び固化インク１５を有する面上に透明な樹脂性の保護膜５を全面塗布する（図１（ｆ））。以上の工程を行うことにより、カラーフィルタ１００を得る。
Subsequently, by heating the
本実施形態のカラーフィルタの製造方法によれば、プラズマ処理等の特殊な環境を必要としないため、簡易に、かつ低コストでカラーフィルタを製造することが可能である。また、表面処理剤３の光分解性化合物がフッ素系化合物でないため、このような表面処理剤３を比較的廉価に入手することができ、残存するフッ素系化合物を分解除去する煩雑な工程が不要である。
According to the color filter manufacturing method of the present embodiment, since a special environment such as plasma processing is not required, it is possible to manufacture the color filter easily and at low cost. Further, since the photodegradable compound of the
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited only to a following example.
（合成実施例１）
光分解性化合物の形態の１つである下記一般式（４）の５−（トリクロロシリル）ペンタン酸−２−ニトロ−ベンジルの合成例を説明する。
A synthesis example of 2-nitro-benzyl 5- (trichlorosilyl) pentanoate represented by the following general formula (4), which is one of the forms of the photodegradable compound, will be described.
等モルの２−ニトロ−ベンジルアルコールと４−ペンテン酸クロリドを、無水ＴＨＦに溶解し、ジメチルアミノピペリジンの共存下、室温で反応させた。得られた反応物をエバポレータで濃縮し、濃縮物を希塩酸で溶解した後、ＣＨ２Ｃｌ２で抽出した。さらに、抽出相を硫酸マグネシウム乾燥した後、シリカゲルカラムで精製し、４−ペンテン酸−２−ニトロ−ベンジルを合成した。 Equimolar 2-nitro-benzyl alcohol and 4-pentenoic acid chloride were dissolved in anhydrous THF and reacted at room temperature in the presence of dimethylaminopiperidine. The obtained reaction product was concentrated with an evaporator, and the concentrate was dissolved with dilute hydrochloric acid and then extracted with CH 2 Cl 2 . Further, the extracted phase was dried over magnesium sulfate and then purified with a silica gel column to synthesize 4-pentenoic acid-2-nitro-benzyl.
乾燥窒素気流下、得られた４−ペンテン酸−２−ニトロ−ベンジルと、大過剰のトリクロロシランとを混合させた。これに、微量の塩化白金（ＩＶ）酸六水和物（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）を添加した後、乾燥窒素気流下、室温で２時間反応させた。反応後、減圧乾燥でトリクロロシランを留去し、目的物を得た。 The resulting 4-pentenoic acid-2-nitro-benzyl was mixed with a large excess of trichlorosilane under a dry nitrogen stream. To this was added a small amount of platinum (IV) chloride hexahydrate (H 2 PtCl 6 · 6H 2 O), dried under a nitrogen stream and reacted for 2 hours at room temperature. After the reaction, trichlorosilane was distilled off by drying under reduced pressure to obtain the desired product.
（合成実施例２）
光分解性化合物の形態の１つである下記一般式（５）の４−（トリクロロシリル）ペンチル−２−ニトロ−ベンジルエーテルの合成例を説明する。
A synthesis example of 4- (trichlorosilyl) pentyl-2-nitro-benzyl ether of the following general formula (5), which is one of the forms of the photodegradable compound, will be described.
十分乾燥した反応容器に、乾燥窒素気流下、水素化ナトリウムを仕込み、氷浴中で４−ペンテン−１−オールを滴下し、ついで大過剰の４−ペンテン−１−オールに溶解した２−ニトロ−ベンジルブロマイドを滴下し、室温で２４時間反応させた。反応物をエバポレータで濃縮し、２倍量の塩酸で洗浄後、トルエンで抽出した。抽出物を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、シリカゲルカラムで精製し、３−ペンテニル−２−ニトロ−ベンジルエーテルを合成した。 In a well-dried reaction vessel, sodium hydride was charged in a dry nitrogen stream, 4-penten-1-ol was added dropwise in an ice bath, and then 2-nitro dissolved in a large excess of 4-penten-1-ol. -Benzyl bromide was added dropwise and reacted at room temperature for 24 hours. The reaction product was concentrated with an evaporator, washed with twice the amount of hydrochloric acid, and extracted with toluene. The extract was dried over anhydrous magnesium sulfate and purified by a silica gel column to synthesize 3-pentenyl-2-nitro-benzyl ether.
乾燥窒素気流下、得られた３−ペンテニル−２−ニトロ−ベンジルエーテルと、大過剰のトリクロロシランとを混合し、微量の塩化白金（ＩＶ）酸六水和物（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）を触媒として添加後、乾燥窒素流通下、室温にて２時間反応させた。反応終了後、減圧蒸留でトリクロロシランを留去し、目的物を得た。
Under a dry nitrogen gas stream, resulting 3-pentenyl-2-nitro - benzyl ethers, a mixture of a large excess of trichlorosilane, traces of platinum (IV) chloride hexahydrate (H 2 PtCl 6 ·
（合成実施例３）
光分解性化合物の形態の１つである下記一般式（６）の５−（トリクロロシリル）ペンタン酸−１−［２−ニトロフェニル］エチルの合成例を説明する。
A synthesis example of 5- (trichlorosilyl) pentanoic acid-1- [2-nitrophenyl] ethyl of the following general formula (6), which is one of the forms of the photodegradable compound, will be described.
等モルの１−［２−ニトロフェニル］エタノールと、４−ペンテン酸クロリドを、無水ＴＨＦに溶解し、窒素気流下、ジメチルアミノピペリジンの共存下、室温で反応させた。得られた反応物をエバポレータで濃縮したのち、塩化メチレンで反応物を抽出した。抽出相を硫酸マグネシウムを用いて乾燥したのち、シリカゲルカラムで精製し、４−ペンテン酸−１−［２−ニトロフェニル］エチルを合成した。 Equimolar 1- [2-nitrophenyl] ethanol and 4-pentenoic acid chloride were dissolved in anhydrous THF and reacted at room temperature in the presence of dimethylaminopiperidine under a nitrogen stream. The obtained reaction product was concentrated with an evaporator, and then the reaction product was extracted with methylene chloride. The extract phase was dried using magnesium sulfate and purified by a silica gel column to synthesize 4-pentenoic acid-1- [2-nitrophenyl] ethyl.
乾燥窒素気流下、得られた４−ペンテン酸−１−［２−ニトロフェニル］エチルと、大過剰のトリクロロシランとを混合し、これに微量の塩化白金（ＩＶ）酸六水和物（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）を添加したのち、乾燥窒素気流下、室温で２時間反応させた。反応後、減圧乾燥で過剰のトリクロロシランを留去し、目的物を得た。 Under a dry nitrogen stream, the obtained 4-pentenoic acid-1- [2-nitrophenyl] ethyl was mixed with a large excess of trichlorosilane, and a small amount of platinum (IV) chloride hexahydrate (H 2 PtCl 6 · 6H 2 O) after addition of dry nitrogen stream, and reacted at room temperature for 2 hours. After the reaction, excess trichlorosilane was distilled off by drying under reduced pressure to obtain the desired product.
（カラーフィルタの製造）
洗浄したガラス基板（コーニング１７３７）に、黒色感光性樹脂（新日鐵化学製 ＢＫ−１６５）を塗布し、フォトマスクを用いて露光し、現像、ベークすることで、ブラックマトリックス（膜厚２.２μｍ、ＯＤ値＝４、画素形状１５０×４５０μｍ、露出部１３０×４２０μｍ）を形成した。
(Manufacture of color filters)
A black photosensitive resin (BK-165, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is applied to the cleaned glass substrate (Corning 1737), exposed using a photomask, developed, and baked. 2 μm, OD value = 4, pixel shape 150 × 450 μm, exposed portion 130 × 420 μm).
作成したブラックマトリックス付基板上に、下記一般式（４）の５−（トリクロロシリル）ペンタン酸−２−ニトロ−ベンジルの０.５％ＰＧＭＥＡ溶液を塗布し、２０分間の静置後、スピン乾燥を行った。
上記の処理を行なったのち、基板のブラックマトリックスを形成していない面から、高圧水銀ランプを用いて２０００ｍＪ／ｃｍ２（i線）の照射を行い、ブラックマトリックスが形成されていない面の表面処理剤を光分解し、親水化した。 After the above treatment, the surface of the surface on which the black matrix is not formed is irradiated with 2000 mJ / cm 2 (i-line) using a high-pressure mercury lamp from the surface on which the black matrix is not formed. The agent was photodegraded and hydrophilized.
そして、親水化パターンを形成した基板に対し、赤色、緑色、青色の顔料分散透明着色インク（粘度８〜１０ｍＰａ・ｓ、表面張力３０〜４０ｍＮ／ｍ（２３℃））を、インクジェット印刷機を用いて露出部に充填した。なお、顔料分散透明着色インクにおいては、顔料（ピグメントレッド２５４、ピグメントグリーン３６又はピグメントブルー１５）１００重量部に対して、バインダー（メタアクリル樹脂）５０重量部、分散剤１０重量部以下、架橋性モノマー（多官能アクリレート）５０重量部、光重合開始剤５重量部、沸点１３０〜１６０℃の溶媒４００重量部、及び、沸点１８０℃以上の溶媒１３００重量部の分量で調合したものを使用した。インク滴の体積は平均３０ｐＬとし、隣接画素や隔壁上への着弾を防止するため、着弾位置をブラックマトリックスから３０μｍ以上離れた露出部中心付近に設定した。 Then, red, green, and blue pigment-dispersed transparent colored ink (viscosity 8 to 10 mPa · s, surface tension 30 to 40 mN / m (23 ° C.)) is applied to the substrate on which the hydrophilization pattern is formed using an ink jet printer. To fill the exposed part. In the pigment-dispersed transparent colored ink, the binder (methacrylic resin) is 50 parts by weight, the dispersant is 10 parts by weight or less, and the crosslinking property is 100 parts by weight of the pigment (Pigment Red 254, Pigment Green 36, or Pigment Blue 15). A compound prepared by mixing 50 parts by weight of a monomer (polyfunctional acrylate), 5 parts by weight of a photopolymerization initiator, 400 parts by weight of a solvent having a boiling point of 130 to 160 ° C., and 1300 parts by weight of a solvent having a boiling point of 180 ° C. or higher was used. The volume of the ink droplets was set to 30 pL on average, and the landing position was set near the center of the exposed portion 30 μm or more away from the black matrix in order to prevent landing on adjacent pixels and partitions.
インクを焼き付けた後、該基板のブラックマトリックスを有する面から、高圧水銀ランプを用いて１０００ｍＪ／ｃｍ２（ｉ線）の照射を行うことにより、ブラックマトリックスの表面に残存する表面処理剤を分解した。かかる工程の後、保護膜としてジェイエスアール株式会社製透明保護膜ＳＳ５８０８を１．５μｍの膜厚で塗布、２２０℃で４０分間熱処理し実施例１のカラーフィルタを製造した。また、一般式（４）の光分解性化合物の代わりに一般式（５）又は一般式（６）の光分解性化合物を用いて、それぞれ実施例２、実施例３のカラーフィルタを製造した。 After the ink was baked, the surface treatment agent remaining on the surface of the black matrix was decomposed by irradiating the surface having the black matrix of the substrate with 1000 mJ / cm 2 (i-line) using a high-pressure mercury lamp. . After this step, a transparent protective film SS5808 manufactured by GS Co., Ltd. was applied as a protective film with a film thickness of 1.5 μm and heat-treated at 220 ° C. for 40 minutes to produce the color filter of Example 1. Moreover, the color filter of Example 2 and Example 3 was manufactured using the photodegradable compound of General formula (5) or General formula (6) instead of the photodegradable compound of General formula (4), respectively.
（比較例）
ブラックマトリックス付基板上に何も塗布せず、又、光照射等も行わずに、直接、赤色、緑色、青色の水性透明インクをインクジェット印刷機を用いて露出部に充填した以外は実施例１のカラーフィルタの製造方法と同様にして、比較例のカラーフィルタを製造した。
(Comparative example)
Example 1 except that nothing is applied onto the substrate with the black matrix, and the red, green, and blue water-based transparent ink is directly filled in the exposed portion using an ink jet printer without performing light irradiation or the like. The color filter of the comparative example was manufactured in the same manner as the color filter manufacturing method.
赤色、緑色、青色の水性透明インクをインクジェット印刷機を用いて露出部に充填した際、実施例１，２，３では、充填されたインクは隣の露出部へ漏れることなく、各露出部内において均一に広がった。しかし、比較例では、露出部のブラックマトリックス側までインクが十分に浸透せず光漏れの状態となった。 When red, green, and blue water-based transparent inks are filled into the exposed portions using an ink jet printer, in Examples 1, 2, and 3, the filled ink does not leak into the adjacent exposed portions, but in each exposed portion. Spread evenly. However, in the comparative example, the ink did not permeate sufficiently to the black matrix side of the exposed portion, resulting in light leakage.
１…ガラス基板、２…ブラックマトリックス（遮光層）、３…表面処理剤、４…インク（赤、緑、又は青）、５…保護膜、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ…露出部（露出された部分）、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…最狭部の幅。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記遮光層及び前記基板の露出された部分に下記一般式（１）で表される光分解性化合物を含む表面処理剤を塗布する工程と、
前記基板の他方の面から光を照射して前記基板の露出された部分に塗布された表面処理剤を光反応させる工程と、
前記基板の露出された部分にインクを充填する工程と、
を含むカラーフィルタの製造方法。
［上記一般式（１）中、Ｒ１は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の炭化水素基又は水素原子であって、Ｒ１が複数のときは、Ｒ１が同一でも異なっていてもよい。Ｘは−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＲ３、−ＯＲ３、−ＮＣＯ又は−ＮＨ２からなる群から選択されるいずれかであって、Ｘが複数のときは、Ｘが同一でも異なっていてもよい。Ｒ３は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の炭化水素基又は水素原子、ｎは０〜２のいずれかの整数、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒからなる群から選択されるいずれかの元素、Ｒ２は置換基を有してもよい炭素数１〜１５の２価の炭化水素基、Ｙは−ＣＯＯ−又は−Ｏ−のいずれかの連結基、Ｚは下記一般式（２）又は一般式（３）の置換基である。
上式一般式（２）、一般式（３）中、Ｒ４は置換基を有してもよい炭素数１〜１５のアルキル基又は水素原子であって、互いに同一でも異なってもよい。］ Forming a light shielding layer that exposes a part of the substrate and blocks light on one surface of the transparent substrate; and
Applying a surface treating agent containing a photodegradable compound represented by the following general formula (1) to the exposed portion of the light shielding layer and the substrate;
Irradiating light from the other surface of the substrate to photoreact the surface treatment agent applied to the exposed portion of the substrate;
Filling the exposed portion of the substrate with ink;
A method for producing a color filter comprising:
[In the general formula (1), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom which may have a substituent, and when R 1 is plural, R 1 is the same or different. It may be. X is any one selected from the group consisting of -Cl, -Br, -I, -OR 3 , -OR 3 , -NCO or -NH 2 , and when X is plural, X is the same or different It may be. R 3 is an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom, n is an integer of 0 to 2, and M is any selected from the group consisting of Si, Ti, and Zr R 2 is an optionally substituted divalent hydrocarbon group having 1 to 15 carbon atoms, Y is a linking group of either —COO— or —O—, and Z is the following general formula ( 2) or a substituent of the general formula (3).
In the above general formulas (2) and (3), R 4 is an optionally substituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms or a hydrogen atom, and may be the same or different. ]
前記遮光層において、前記露出された部分は複数周期的に形成され、
前記露出された部分の最狭部の幅は１００μｍ以上である請求項１又は２に記載のカラーフィルタの製造方法。 The shape of the exposed part in the light shielding layer is an ellipse or a polygon,
In the light shielding layer, the exposed portion is formed in a plurality of periods,
The method for manufacturing a color filter according to claim 1, wherein the width of the narrowest portion of the exposed portion is 100 μm or more.
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