JP2009025764A - Method for manufacturing color filter substrate, and method for manufacturing color filter - Google Patents

Method for manufacturing color filter substrate, and method for manufacturing color filter Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a flat colored layer inside openings of a black matrix. <P>SOLUTION: A liquid repellent layer 12 is not arranged on the lateral side of a resin film 11 but is arranged on the upper surface thereof, and the black matrix 13 is constituted. The liquid repellency on the lateral side of the black matrix 13 gets weaker than the liquid repellency on the upper surface, and the flat coloring layer 15 can be obtained without spoiling the function of a partition wall between the openings 14 of the black matrix 13. The liquid repellent layer 12 may be arranged before patterning the resin film 11 or be formed on the surface of the patterned resin film 11 by low-pressure plasma less than 1 Pa after patterning. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は液晶ディスプレイなどに使用するカラーフィルタに関するものである。   The present invention relates to a color filter used for a liquid crystal display or the like.

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、特に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、さらなる普及のためにはコストダウンが必要であり、特にコスト的に比重の重いカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高まっている。   In recent years, with the development of personal computers, especially portable personal computers, the demand for liquid crystal displays, particularly color liquid crystal displays, has been increasing. However, cost reduction is necessary for further dissemination, and there is an increasing demand for cost reduction of color filters that are particularly heavy in terms of cost.

従来より液晶表示素子用のカラーフィルタは各種の製造方法が提案されている。カラーフィルタの要求特性を満足しつつコストダウンの要求に応えるべく種々の方法が試みられているが、いまだ満足する方法は確立されていない。   Conventionally, various manufacturing methods have been proposed for color filters for liquid crystal display elements. Various methods have been tried to meet the demand for cost reduction while satisfying the required characteristics of the color filter, but no satisfactory method has been established yet.

以下にそれぞれの方法を説明する。第一の方法が染色法である。染色法は、まずガラス基板上に染色用の材料である、水溶性の高分子材料を形成し、これをフォトリソグラフィー工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色液に浸漬して着色されたパターンを得る。これを３回繰り返すことによりＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層を形成する。   Each method will be described below. The first method is a staining method. In the dyeing method, first, a water-soluble polymer material, which is a dyeing material, is formed on a glass substrate, patterned into a desired shape by a photolithography process, and then the obtained pattern is immersed in a dyeing solution. To get a colored pattern. By repeating this three times, R, G, and B color filter layers are formed.

第二の方法は顔料分散法であり、近年最も盛んに行われている。この方法は、まず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る。さらにこの工程を３回繰り返すことによりＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層を形成する。第三の方法としては電着法がある。この方法は、まず基板上に透明電極をパターニングし、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第一の色を電着する。この工程を３回繰り返してＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層を形成し、最後に焼成するものである。   The second method is a pigment dispersion method, which has been most actively performed in recent years. In this method, a photosensitive resin layer in which a pigment is dispersed is first formed on a substrate, and this is patterned to obtain a monochromatic pattern. Further, this process is repeated three times to form R, G, and B color filter layers. There is an electrodeposition method as a third method. In this method, a transparent electrode is first patterned on a substrate and immersed in an electrodeposition coating solution containing a pigment, a resin, an electrolytic solution, and the like to electrodeposit a first color. This process is repeated three times to form R, G, and B color filter layers and finally fired.

第四の方法としては、熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷を３回繰り返すことによりＲ、Ｇ、Ｂを塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより着色層を形成するものである。また、いずれの方法においても着色層上に保護層を形成するのが一般的である。   The fourth method is to form a colored layer by dispersing the pigment in a thermosetting resin, repeating R, G, and B by repeating printing three times and then thermally curing the resin. is there. In any method, a protective layer is generally formed on the colored layer.

これらの方法に共通している点は、Ｒ、Ｇ、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、コスト高になることである。また、工程が多いほど歩留りが低下するという問題を有している。さらに、電着法においては、形成可能なパターン形状が限定されるため、現状の技術ではＴＦＴ用には適用困難である。   The point common to these methods is that it is necessary to repeat the same process three times in order to color the three colors of R, G, and B, resulting in high costs. Moreover, there is a problem that the yield decreases as the number of processes increases. Furthermore, in the electrodeposition method, the pattern shapes that can be formed are limited, so that it is difficult to apply to TFTs with the current technology.

また、印刷法は、解像性が悪いためファインピッチのパターン形成には不向きである。
これらの問題を解決した合理的なカラーフィルタの製造方法として、インクジェット方式で着色インクを吹きつけして着色層を形成することが提案されている。インクジェット方式で着色を行う場合、スループットを向上させるためには、その液滴径を大きくする必要があり、おおよそ十数μｍから数十μｍのインク径が必要となる。 Also, the printing method is not suitable for forming a fine pitch pattern because of poor resolution.
As a rational color filter manufacturing method that solves these problems, it has been proposed to form a colored layer by spraying colored ink by an ink jet method. In the case of coloring by the ink jet method, in order to improve the throughput, it is necessary to increase the droplet diameter, and an ink diameter of approximately several tens to several tens of μm is required.

一方、カラーフィルタの画素は近年の高精細化の方向性から短辺数十μｍ、長辺数百μｍ程度である。このことから、ガラス基板にあらかじめ画素を規定する区画を設け、この中ヘインクジェット方式でインクを吹きつけ区画内にインクを拡げることで均一な画素を得ることができる。   On the other hand, the pixels of the color filter have a short side of several tens of μm and a long side of several hundreds of μm because of the recent direction of high definition. From this, it is possible to obtain a uniform pixel by providing a partition for predefining the pixel on the glass substrate and spreading the ink in the partition by spraying ink in the medium.

前記提案には、ガラス基板に対し濡れ性の良いインクを用いる場合には、インクに対して濡れ性の悪い物質であらかじめ境界となる凸部を形成しておく方法が記載されている。
また、ガラスに対して濡れ性の悪いインクを使う場合には、インクとの濡れ性の良い材料であらかじめガラスにパターンを形成しておきインクが定着するのを助ける方法が提案されている。 The above-mentioned proposal describes a method in which, when ink having good wettability with respect to a glass substrate is used, a convex portion serving as a boundary is formed in advance with a substance having poor wettability with respect to ink.
Further, in the case of using ink having poor wettability with respect to glass, a method has been proposed in which a pattern is formed in advance on a glass with a material having good wettability with ink to help fix the ink.

これらの方法では、境界部をまたは、インク定着部を別途設ける必要があり、プロセス数の増加につながり、強いては、歩留まり低下、コストアップとなる可能性が高い。
さらにインクに対してセル部(ブラックマトリクスの開口部内)は濡れやすく、ブラックマトリクス上では濡れにくいという組み合わせを用いることが提案されている。 In these methods, it is necessary to separately provide a boundary portion or an ink fixing portion, which leads to an increase in the number of processes, and there is a high possibility that the yield is reduced and the cost is increased.
Furthermore, it has been proposed to use a combination in which the cell portion (inside the opening portion of the black matrix) is easily wetted with respect to the ink and is difficult to wet on the black matrix.

この方法では、インク打ち込み量を十分得ようとする場合、撥液性の高い（表面エネルギーの小さい）材料を選択する必要がある。このような材料は一般に基板との密着性が得られず、良好なパターニングを行うことが困難となる。また、基板との密着性を改善しようとする場合、基板の表面改質、中間層の形成等、やはり、プロセス数の増加につながりしいては歩留まり低下、コストアップとなる可能性が高い。
特開昭５９−７５２０５号公報 特開平６−３４７６３７号公報 In this method, when a sufficient amount of ink is to be obtained, it is necessary to select a material having high liquid repellency (low surface energy). Such materials generally do not provide adhesion to the substrate, making it difficult to perform good patterning. Further, when trying to improve the adhesion to the substrate, there is a high possibility that the yield will be reduced and the cost will be increased if the number of processes is increased, such as surface modification of the substrate and formation of an intermediate layer.
JP 59-75205 A JP-A-6-347637

以上のようにインクジェット法によりカラーフィルタを形成する場合、隔壁となる凸部の撥液性が重要となるが、側壁部の撥液性も高いため、カラーフィルタの着色層のプロファイルも凸型になりやすく、エッジ部からの光漏れや平坦化するためにオーバーコートが必要になるなどプロセス数の増加など多くの問題が生じてくる。   As described above, when the color filter is formed by the ink jet method, the liquid repellency of the convex portion serving as the partition wall is important, but since the liquid repellency of the side wall portion is also high, the profile of the colored layer of the color filter is also convex. Many problems arise, such as an increase in the number of processes, such as light leakage from the edge portion and the need for an overcoat for flattening.

従来の技術では隔壁の側壁部も撥液処理がなされるためインクジェット法により塗布されたインクが側壁部ではじかれながら乾燥収縮するため、得られる着色層が凸形状になってしまう。
本発明は、ブラックマトリクスの開口部内に平坦な着色層を形成できる技術を提供することにある。 In the conventional technique, the side wall portion of the partition wall is also subjected to a liquid repellent treatment, so that the ink applied by the ink jet method is dried and contracted while being repelled by the side wall portion, so that the resulting colored layer has a convex shape.
An object of the present invention is to provide a technique capable of forming a flat colored layer in an opening of a black matrix.

本発明の発明者等は、課題を解決するために鋭意研究を進めた結果、ブラックマトリクスの側面の、カラーフィルタ用インクに対する撥液性を、ブラックマトリクスの上部表面の撥液性よりも弱くすることにより、プロファイルが平坦化できることを突き止めた。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the problem, and as a result, the liquid repellency of the side surface of the black matrix with respect to the color filter ink is made weaker than the liquid repellency of the upper surface of the black matrix. Thus, it was found that the profile can be flattened.

本発明は、上記知見に基づいて創作されたものであり、透明基板と、前記透明基板上に配置され、開口部を有するブラックマトリクスとを有し、前記開口部内にカラーフィルタ用インクが配置されるカラーフィルタ用基板の製造方法であって、前記透明基板上に樹脂液を塗布して樹脂膜を形成した後、前記樹脂膜が形成された前記透明基板を真空槽内に配置し、化学構造中にフッ素原子を含む処理ガスを前記真空槽内に導入し、前記処理ガスのプラズマを発生させ、前記樹脂膜の表面にフッ素を含有する撥液層を形成し、前記樹脂膜を前記撥液層と共にパターニングして前記樹脂膜に開口部を形成し、パターニングされた前記樹脂膜と前記撥液層とで開口部を有するブラックマトリクスを構成させるカラーフィルタ用基板の製造方法である。
また、本発明は、透明基板と、前記透明基板上に配置され、開口部を有するブラックマトリクスとを有し、前記開口部内にカラーフィルタ用インクが配置されるカラーフィルタ用基板の製造方法であって、前記透明基板上に樹脂液を塗布して樹脂膜を形成した後、前記樹脂膜をパターニングし、前記透明基板と前記パターニングされた前記樹脂膜を真空槽内に配置し、化学構造中にフッ素原子を含む処理ガスを前記真空槽内に導入し、前記処理ガスの圧力を１．０Ｐａ以下にしながら前記処理ガスのプラズマを発生させ、前記樹脂膜の表面にフッ素を含有する撥液層を形成し、パターニングされた前記樹脂膜と前記撥液層とで開口部を有するブラックマトリクスを構成させるカラーフィルタ用基板の製造方法である。
また、本発明は、上記いずれかのカラーフィルタ用基板の製造方法によって製造したカラーフィルタ用基板の前記開口部内に、カラーフィルタ用インクの液滴を着弾させた後、加熱し、溶剤を蒸発させて着色層を形成するカラーフィルタの製造方法である。 The present invention has been created based on the above knowledge, and has a transparent substrate, a black matrix disposed on the transparent substrate and having an opening, and an ink for a color filter is disposed in the opening. A method for producing a substrate for a color filter comprising: applying a resin liquid on the transparent substrate to form a resin film; and then placing the transparent substrate on which the resin film is formed in a vacuum chamber, A processing gas containing fluorine atoms is introduced into the vacuum chamber, plasma of the processing gas is generated, a liquid repellent layer containing fluorine is formed on the surface of the resin film, and the resin film is In this method, an opening is formed in the resin film by patterning together with a layer, and a black matrix having an opening is formed by the patterned resin film and the liquid repellent layer.
Further, the present invention is a method for producing a color filter substrate, comprising: a transparent substrate; and a black matrix disposed on the transparent substrate and having an opening, wherein the color filter ink is disposed in the opening. And applying a resin solution on the transparent substrate to form a resin film, patterning the resin film, placing the transparent substrate and the patterned resin film in a vacuum chamber, and A treatment gas containing fluorine atoms is introduced into the vacuum chamber, a plasma of the treatment gas is generated while the pressure of the treatment gas is 1.0 Pa or less, and a liquid repellent layer containing fluorine is formed on the surface of the resin film. This is a method for manufacturing a color filter substrate in which a black matrix having openings is formed by the formed and patterned resin film and the liquid repellent layer.
The present invention also provides a method for causing a droplet of a color filter ink to land in the opening of the color filter substrate manufactured by any one of the above-described methods for manufacturing a color filter substrate, and then heating to evaporate the solvent. And a color filter manufacturing method for forming a colored layer.

一般に、撥液性の大小は接触角で評価することができるが、本発明は、上記構成により、カラーフィルタ用インクとブラックマトリクスの側面の接触角を、カラーフィルタ用インクとブラックマトリクスの上部表面の接触角よりも小さくすることで、液状のカラーフィルタ用インクを平坦にしており、溶剤の蒸発によって、平坦な着色層を形成することができる。   In general, the degree of liquid repellency can be evaluated by the contact angle. However, according to the present invention, the contact angle between the color filter ink and the side surface of the black matrix is determined by the above configuration. By making the contact angle smaller than this, the liquid color filter ink is flattened, and a flat colored layer can be formed by evaporation of the solvent.

ブラックマトリクスの上端表面よりも側壁の撥液性が弱いので、ブラックマトリクスの開口部間の隔壁の機能を損なわずに、平坦な着色層を得ることができる。
カラーフィルタ用インクのブラックマトリクスの表面に対する接触角は、カラーフィルタ用インクのブラックマトリクスの開口部内に露出する側面に対する接触角よりも大きくなり、開口部内に配置されたインクの盛り上がりが抑制される。 Since the liquid repellency of the side wall is weaker than that of the upper end surface of the black matrix, a flat colored layer can be obtained without impairing the function of the partition walls between the openings of the black matrix.
The contact angle of the color filter ink with respect to the surface of the black matrix is larger than the contact angle of the color filter ink with respect to the side surface exposed in the opening of the black matrix, and the swelling of the ink disposed in the opening is suppressed.

特に、フッ素ガスプラズマの処理によって形成される撥液層は原料液の塗布と焼成によって形成される撥液層よりも膜厚が薄いので、開口部の上端で、撥液層の側面による撥水が緩和され、インクの盛り上がりが抑制される。   In particular, since the liquid repellent layer formed by the fluorine gas plasma treatment is thinner than the liquid repellent layer formed by applying and firing the raw material liquid, the water repellent by the side of the liquid repellent layer is formed at the upper end of the opening. Is alleviated and the ink swell is suppressed.

本発明方法を説明する。
図１の符号１０は、ガラス（コーニング社製１７３７）から成る透明基板であり、該透明基板１０の表面には、樹脂液の塗布及び乾燥によってブラックマトリックス用の樹脂膜１１が形成されている。樹脂膜１１はアクリル系樹脂であり、黒色である。 The method of the present invention will be described.
Reference numeral 10 in FIG. 1 denotes a transparent substrate made of glass (Corning 1737), and a black matrix resin film 11 is formed on the surface of the transparent substrate 10 by applying and drying a resin solution. The resin film 11 is an acrylic resin and is black.

＜実施例１＞
先ず、樹脂膜１１の表面が露出した状態の透明基板１０をリアクティブイオンエッチング装置（アルバック（株）製ＲＭＢ−４５０）内に搬入し、チャンバー内を真空排気した後、ＣＦ4ガスを導入し、高周波電圧を印加してＣＦ4ガスのプラズマを生成すると、図２(ａ)に示すように、プラズマに曝された樹脂膜１１の表面に、フッ素を含有する非常に薄い撥液層１２が形成される。 <Example 1>
First, the transparent substrate 10 with the surface of the resin film 11 exposed is loaded into a reactive ion etching apparatus (RMB-450 manufactured by ULVAC, Inc.), the inside of the chamber is evacuated, and then CF 4 gas is introduced. When a CF 4 gas plasma is generated by applying a high frequency voltage, a very thin liquid repellent layer 12 containing fluorine is formed on the surface of the resin film 11 exposed to the plasma, as shown in FIG. It is formed.

パターニングのためのクロムマスクを撥液層１２上に配置し、クロムマスク上から露光光(ここでは紫外線)を照射すると、露光光はクロムマスクの透明部分を透過し、樹脂膜１１に照射される。
樹脂膜１１は光溶解性であり、樹脂膜１１のうち、露光光が照射された部分が現像液に対して可溶性になり、現像によって可溶性の部分が除去されると、可溶性の樹脂膜１１上に位置する撥液層１２の部分も一緒に除去され、撥液層１２と樹脂膜１１は同形状にパターニングされる。 When a chromium mask for patterning is disposed on the liquid repellent layer 12 and exposure light (in this case, ultraviolet light) is irradiated from above the chromium mask, the exposure light is transmitted through the transparent portion of the chromium mask and irradiated onto the resin film 11. .
The resin film 11 is light-soluble, and the portion of the resin film 11 irradiated with the exposure light becomes soluble in the developer, and when the soluble portion is removed by development, The portion of the liquid repellent layer 12 located at the same position is also removed together, and the liquid repellent layer 12 and the resin film 11 are patterned in the same shape.

ここでは、透明基板１０上の樹脂膜１１と撥液層１２の積層膜は、平面形状が格子状にパターニングされている。
次いで、クリーンオーブン中に搬入し、２３０℃で３０分間加熱して焼成した後、洗浄すると、同図(ｂ)に示すように、焼成によって光溶解性が解消された樹脂膜１１と、その表面の撥液層１２によって構成されたブラックマトリクス１３が得られる。
樹脂膜１１の表面は撥液層１２によって覆われているが、側面は覆われておらず、樹脂膜１１が露出されている。 Here, the laminated film of the resin film 11 and the liquid repellent layer 12 on the transparent substrate 10 has a planar shape patterned in a lattice shape.
Next, when it is carried into a clean oven, heated at 230 ° C. for 30 minutes and baked, and then washed, as shown in FIG. 5B, the resin film 11 whose light solubility has been eliminated by baking and its surface A black matrix 13 constituted by the liquid repellent layer 12 is obtained.
The surface of the resin film 11 is covered with the liquid repellent layer 12, but the side surface is not covered, and the resin film 11 is exposed.

なお、露光工程では、３６５ｎｍに発光強度ピークを持つ３ｋＷ低圧水銀灯を光源に用いた。光量は２００ｍＪ／ｃｍ2となるよう照射時間を調整した。樹脂膜１１の現像液は、０．０５ｗｔ％炭酸ナトリウム水溶液であり、現像時の温度は２６℃であった。
得られたブラックマトリクス１３の膜厚は２μｍであり、ほぼ樹脂膜１１の厚みに等しい。 In the exposure process, a 3 kW low-pressure mercury lamp having an emission intensity peak at 365 nm was used as a light source. The irradiation time was adjusted so that the amount of light was 200 mJ / cm 2 . The developer for the resin film 11 was a 0.05 wt% sodium carbonate aqueous solution, and the temperature during development was 26 ° C.
The film thickness of the obtained black matrix 13 is 2 μm and is substantially equal to the thickness of the resin film 11.

ブラックマトリクス１３の平面形状を図５に示す。図２(ｂ)は、図５のＡ−Ａ線切断断面図である。ブラックマトリクス１３の格子の目の部分は、８０μｍ×３００μｍの長方形の開口部１４が配置されている。開口部１４の底面には、透明基板１０の表面が露出されている。   The planar shape of the black matrix 13 is shown in FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. A rectangular opening 14 having a size of 80 μm × 300 μm is arranged in the grid portion of the black matrix 13. The surface of the transparent substrate 10 is exposed on the bottom surface of the opening 14.

開口部１４内には樹脂膜１１表面が露出しており、ブラックマトリクス１３の表面では撥液性が高く、側面では撥液性は低い
ブラックマトリクス１３上と、測定用の開口の底面の透明基板１０上に純水を滴下して、接触角を測定したところ、ブラックマトリクス１３上では９５度と大きく、透明基板１０上では１０度と小さかった。 The surface of the resin film 11 is exposed in the opening 14, the liquid repellency is high on the surface of the black matrix 13, and the liquid repellency is low on the side surface. The transparent substrate on the black matrix 13 and the bottom surface of the measurement opening When pure water was dropped onto 10 and the contact angle was measured, it was as large as 95 degrees on the black matrix 13 and as small as 10 degrees on the transparent substrate 10.

図６は接触角の定義を説明するための図面であり、同図符号θは透明基板１０上の純水２３の接触角であり、純水２３の端部の接線２４と、透明基板１０表面との成す角度である。   FIG. 6 is a drawing for explaining the definition of the contact angle, where the symbol θ represents the contact angle of the pure water 23 on the transparent substrate 10, the tangent 24 at the end of the pure water 23, and the surface of the transparent substrate 10. The angle formed by

次に、カラーフィルタ用インク(ブルーインク)を調製した。
メチルメタクリレート５０重量部とヒドロキシエチルメタクリレート３０重量部、Ｎ−メチロールアクリルアミドを４重量部、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ ｂｌｕｅ １９９を４重量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３０重量部を混合し、カラーフィルタ用インクを得た。
Ｎ−メチロールアクリルアミドは架橋性モノマーであり、熱硬化性分である。 Next, a color filter ink (blue ink) was prepared.
50 parts by weight of methyl methacrylate, 30 parts by weight of hydroxyethyl methacrylate, 4 parts by weight of N-methylolacrylamide, C.I. I. 4 parts by weight of Direct blue 199 and 30 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate were mixed to obtain a color filter ink.
N-methylol acrylamide is a crosslinkable monomer and is a thermosetting component.

得られたカラーフィルタ用インクをインクジェット装置（Ｌｉｔｒｅｘ社製１４０Ｐ）を用いて、ブラックマトリックス１３が形成された透明基板１０の開口部１４上に滴下し、クリーンオーブン内に搬入し、９０℃で５分間プリベークを行った後２３０℃で３０分間ポストベーク処理を行ない、図２(ｃ)に示すように、溶剤が除去されたカラーフィルタ用インクから成る着色層１５を得た。この着色層１５は光透過率が高く、液晶表示装置のバックライトの光が透過する際に、透過光は着色層１５内に含有される着色物質の色に着色される。   The obtained color filter ink is dropped onto the opening 14 of the transparent substrate 10 on which the black matrix 13 is formed using an ink jet apparatus (Litrex 140P), and is carried into a clean oven. After pre-baking for 30 minutes, post-baking was performed at 230 ° C. for 30 minutes to obtain a colored layer 15 made of color filter ink from which the solvent was removed, as shown in FIG. 2 (c). This colored layer 15 has a high light transmittance, and when the light of the backlight of the liquid crystal display device is transmitted, the transmitted light is colored in the color of the colored substance contained in the colored layer 15.

開口部１４内の着色層１５の形状を接触式段差計（Ｖｅｃｃｏ社製Ｄｅｋｔａｋ３０３０）を用い、接触式段差計の触針を着色層１５の幅方向(図５で示すと、矢印２５の方向)に移動させ、プロファイルを計測した。得られたプロファイルの最大値と最小値の差を下記表１の実施例１の欄に示す。

Figure 2009025764
The shape of the colored layer 15 in the opening 14 is formed using a contact-type step meter (Dektak 3030 manufactured by Vecco), and the stylus of the contact-type step meter is arranged in the width direction of the colored layer 15 (in the direction of arrow 25 in FIG. 5). The profile was measured. The difference between the maximum value and the minimum value of the obtained profile is shown in the column of Example 1 in Table 1 below.
Figure 2009025764

＜実施例２＞
次に、上記と同じ透明基板（コーニング社製１７３７）１０上の樹脂膜１１の表面には撥液層を形成せず、樹脂膜１１の表面を露出させた状態でクロムマスクを配置して露光・現像及び洗浄によってパターニングし、平面形状が格子状の樹脂膜１１を得た。露光、現像条件は上記実施例１と同じである。この状態を図３(ａ)に示す。 <Example 2>
Next, the liquid film is not formed on the surface of the resin film 11 on the same transparent substrate (Corning Corporation 1737) 10 as described above, and a chrome mask is placed with the surface of the resin film 11 exposed to expose. Patterning was performed by development and washing, and a resin film 11 having a lattice shape in plan view was obtained. The exposure and development conditions are the same as in Example 1 above. This state is shown in FIG.

次に、クリーンオーブン中に搬入し、２３０℃で３０分間加熱し、樹脂膜１１を焼成した後、搬出し、洗浄した。
次に、その状態の透明基板１０をリアクティブイオンエッチング装置（アルバック（株）製ＲＭＢ−４５０）内に搬入し、チャンバー内を真空排気した後、ＣＦ4ガスを導入し、高周波電圧を印加してプラズマを生成し、パターニングされた樹脂膜１１と、開口部１８底面に露出する透明基板１０表面の表面処理を行なった。ＣＦ4ガスの流量は１００ｓｃｃｍ、チャンバー内圧力は１Ｐａになるように自動圧力調整器で調整した。高周波電圧の周波数は１３・５６ＭＨｚ、投入電力密度は１Ｗ／ｃｍ2にした。 Next, it was carried into a clean oven, heated at 230 ° C. for 30 minutes, and the resin film 11 was baked, then carried out and washed.
Next, the transparent substrate 10 in this state is loaded into a reactive ion etching apparatus (RMB-450 manufactured by ULVAC, Inc.), the chamber is evacuated, CF 4 gas is introduced, and a high frequency voltage is applied. The plasma was generated, and the surface treatment of the patterned resin film 11 and the surface of the transparent substrate 10 exposed on the bottom surface of the opening 18 was performed. The flow rate of CF 4 gas was adjusted with an automatic pressure regulator so that the pressure in the chamber was 100 sccm and the pressure in the chamber was 1 Pa. The frequency of the high frequency voltage was 13.56 MHz, and the input power density was 1 W / cm 2 .

パターニングした樹脂膜１１の厚みは２μｍであり、８０μｍ×３００μｍの長方形の開口部１８が形成されている。
樹脂膜１１は平面形状が格子状にパターニングされており、格子の目の部分には、開口部１８が配置されている。 The thickness of the patterned resin film 11 is 2 μm, and a rectangular opening 18 of 80 μm × 300 μm is formed.
The planar shape of the resin film 11 is patterned in a lattice shape, and an opening 18 is disposed in the portion of the lattice.

処理圧力が１Ｐａの場合、樹脂膜１１の表面には撥液層１６が形成されるが、開口部１８内に露出するパターニングされた樹脂膜１１の側面は、撥液層１６によって覆われておらず、樹脂膜１１が露出されている。   When the processing pressure is 1 Pa, the liquid repellent layer 16 is formed on the surface of the resin film 11, but the side surface of the patterned resin film 11 exposed in the opening 18 is covered with the liquid repellent layer 16. The resin film 11 is exposed.

従って、この例でも、パターニングされた樹脂膜１１と、樹脂膜１１の表面に配置された撥液層１６から成るブラックマトリクス１７が形成される。ブラックマトリクス１７の側面には、樹脂膜１１表面が露出しており、この実施例でも表面では撥液性が高く、側面では撥液性は低い。   Accordingly, also in this example, the black matrix 17 including the patterned resin film 11 and the liquid repellent layer 16 disposed on the surface of the resin film 11 is formed. The surface of the resin film 11 is exposed on the side surface of the black matrix 17, and in this embodiment as well, the liquid repellency is high on the surface and the liquid repellency is low on the side surface.

表面処理後、純水を滴下し、接触角を測定したところ、ブラックマトリックス上では１００度であり、開口部１８底面の透明基板１０上では７度であった。
また、実施例１と同様に、カラーフィルタ用インクを滴下、乾燥した後、着色層のプロファイルを測定した。測定結果を上記表１の実施例２の欄に示す。 After the surface treatment, pure water was dropped and the contact angle was measured. As a result, it was 100 degrees on the black matrix and 7 degrees on the transparent substrate 10 on the bottom surface of the opening 18.
Further, in the same manner as in Example 1, after the color filter ink was dropped and dried, the profile of the colored layer was measured. The measurement results are shown in the column of Example 2 in Table 1 above.

＜比較例１＞
実施例２の、圧力を１Ｐａから５０Ｐａに変更した他は、同じ条件で、ＣＦ4ガスによる表面処理を行なった。
処理圧力が５０Ｐａの場合は、図４(ａ)に示すように、ブラックマトリクス２２の樹脂膜１１は、表面の他、開口部１９内に露出する部分にも撥液層２１が形成されているが、純水を滴下し、接触角を測定したところ、ブラックマトリックス２２上では１０１度であり、透明基板１０上では８度であり、上記実施例１、２と大差はない。 <Comparative Example 1>
Surface treatment with CF 4 gas was performed under the same conditions except that the pressure in Example 2 was changed from 1 Pa to 50 Pa.
When the processing pressure is 50 Pa, as shown in FIG. 4A, the resin film 11 of the black matrix 22 has the liquid repellent layer 21 formed on the exposed portion in the opening 19 in addition to the surface. However, when pure water was dropped and the contact angle was measured, it was 101 degrees on the black matrix 22 and 8 degrees on the transparent substrate 10, which is not significantly different from Examples 1 and 2.

しかし、実施例１と同様に、カラーフィルタ用インクを滴下し、乾燥し、同図(ｂ)に示すように着色層２０を形成してプロファイルを測定したところ、開口部１９内に露出する樹脂膜１１の側面も撥液するため、開口部１９内の着色層２０は、カラーフィルタとして使用できない程、最大膜厚と最小膜厚の差が大きくなった。測定結果は、上記表１の比較例１の欄に示す。   However, as in Example 1, the color filter ink was dropped, dried, and the colored layer 20 was formed as shown in FIG. Since the side surface of the film 11 is also liquid repellent, the difference between the maximum film thickness and the minimum film thickness is so large that the colored layer 20 in the opening 19 cannot be used as a color filter. The measurement results are shown in the column for Comparative Example 1 in Table 1 above.

＜比較例２＞
比較例１と同じ条件で形成及びパターニングされた樹脂膜１１を、リアクティブイオンエッチング装置によるＣＦ4ガスの処理を行なわず、クリーンオーブン中での２３０℃、３０分間の加熱と洗浄により、樹脂膜１１だけでブラックマトリクスを構成させた。 <Comparative Example 2>
The resin film 11 formed and patterned under the same conditions as in Comparative Example 1 was not subjected to CF 4 gas treatment by a reactive ion etching apparatus, and was heated and washed in a clean oven at 230 ° C. for 30 minutes to obtain a resin film. A black matrix was composed of 11 alone.

純水を滴下し、接触角を測定したところ、ブラックマトリックス上(樹脂膜１１の表面上)では３５度であり、開口部底面の透明基板１０上では３０度であり、ブラックマトリクス上での接触角が小さい。   When pure water was dropped and the contact angle was measured, it was 35 degrees on the black matrix (on the surface of the resin film 11) and 30 degrees on the transparent substrate 10 at the bottom of the opening, and contact on the black matrix. The corner is small.

実施例１と同様に、カラーフィルタ用インクを滴下すると、開口部間の隔壁であるブラックマトリクスの表面に撥液性がないため、カラーフィルタ用インクがブラックマトリクスを乗り越え、隣接する開口部に流入してしまい、正常なカラーフィルタを形成できなかった。   As in Example 1, when the color filter ink is dropped, the surface of the black matrix, which is the partition between the openings, has no liquid repellency, so the color filter ink passes over the black matrix and flows into the adjacent openings. As a result, a normal color filter could not be formed.

なお、上記実施例ではカラーフィルタ用インクの溶剤はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートであったが、本発明ではそれに限定されるものではなく、他の溶剤であってもよい。溶剤には有機溶剤の他、水も含まれる。   In the above embodiment, the solvent for the color filter ink is propylene glycol monomethyl ether acetate, but the present invention is not limited to this, and other solvents may be used. The solvent includes water in addition to the organic solvent.

また、上記実施例ではＣＦ4ガスを処理ガスに用い、処理ガスのプラズマによって樹脂膜１１の表面処理をしたが、処理ガスはＣＦ4ガスに限定されるものではなく、ＮＦ3ガス、ＳＦ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガス、ＣＨＦ3ガス等、化学構造中にフッ素原子を含むガスを広く用いることができる。 In the above embodiment, CF 4 gas is used as the processing gas, and the surface treatment of the resin film 11 is performed by plasma of the processing gas. However, the processing gas is not limited to the CF 4 gas, but NF 3 gas, SF 6 Gases containing fluorine atoms in the chemical structure such as gas, C 3 F 8 gas, CHF 3 gas, etc. can be widely used.

また、処理液は、化学構造中にフッ素原子を含み、ブラックマトリクスを構成する樹脂膜１１の表面と化学結合する液体であればよく、例えば、(Ｃ2Ｈ5)3ＳｉＣ3Ｆ7や(ＣＨ3)3ＳｉＣ3Ｆ7ような、化学構造中にフッ素原子を含んだシランカップリング剤を用いることができる。 The treatment liquid may be any liquid that contains fluorine atoms in the chemical structure and chemically bonds to the surface of the resin film 11 constituting the black matrix. For example, (C 2 H 5 ) 3 SiC 3 F 7 or ( A silane coupling agent containing a fluorine atom in the chemical structure such as CH 3 ) 3 SiC 3 F 7 can be used.

本発明に用いることができる透明基板の例Examples of transparent substrates that can be used in the present invention (ａ)〜(ｃ)：本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図(a)-(c): The figure for demonstrating an example of the manufacturing method of the color filter of this invention (ａ)、(ｂ)：本発明のカラーフィルタの製造方法の他の例を説明するための図(a), (b): The figure for demonstrating the other example of the manufacturing method of the color filter of this invention (ａ)、(ｂ)：比較例であるカラーフィルタの製造方法の一例を説明するための図(a), (b): The figure for demonstrating an example of the manufacturing method of the color filter which is a comparative example 樹脂膜の平面形状を説明するための図The figure for demonstrating the planar shape of a resin film 接触角を説明するための図Diagram for explaining contact angle

符号の説明Explanation of symbols

１０……透明基板
１１……樹脂膜
１２、１６……撥液層
１３、１７、２２……ブラックマトリクス
１４、１８、１９……開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transparent substrate 11 ... Resin film 12, 16 ... Liquid-repellent layer 13, 17, 22 ... Black matrix 14, 18, 19 ... Opening part

Claims (3)

透明基板と、前記透明基板上に配置され、開口部を有するブラックマトリクスとを有し、前記開口部内にカラーフィルタ用インクが配置されるカラーフィルタ用基板の製造方法であって、
前記透明基板上に樹脂液を塗布して樹脂膜を形成した後、前記樹脂膜が形成された前記透明基板を真空槽内に配置し、化学構造中にフッ素原子を含む処理ガスを前記真空槽内に導入し、前記処理ガスのプラズマを発生させ、前記樹脂膜の表面にフッ素を含有する撥液層を形成し、
前記樹脂膜を前記撥液層と共にパターニングして前記樹脂膜に開口部を形成し、
パターニングされた前記樹脂膜と前記撥液層とで開口部を有するブラックマトリクスを構成させるカラーフィルタ用基板の製造方法。 A method for manufacturing a color filter substrate, comprising: a transparent substrate; and a black matrix disposed on the transparent substrate and having an opening, wherein the color filter ink is disposed in the opening,
After applying a resin liquid on the transparent substrate to form a resin film, the transparent substrate on which the resin film is formed is placed in a vacuum chamber, and a processing gas containing fluorine atoms in the chemical structure is placed in the vacuum chamber Introducing into, generating plasma of the processing gas, forming a liquid repellent layer containing fluorine on the surface of the resin film,
Patterning the resin film together with the liquid repellent layer to form an opening in the resin film;
A method for producing a color filter substrate, wherein a black matrix having openings is formed by the patterned resin film and the liquid repellent layer. 透明基板と、前記透明基板上に配置され、開口部を有するブラックマトリクスとを有し、前記開口部内にカラーフィルタ用インクが配置されるカラーフィルタ用基板の製造方法であって、
前記透明基板上に樹脂液を塗布して樹脂膜を形成した後、前記樹脂膜をパターニングし、
前記透明基板と前記パターニングされた前記樹脂膜を真空槽内に配置し、化学構造中にフッ素原子を含む処理ガスを前記真空槽内に導入し、前記処理ガスの圧力を１．０Ｐａ以下にしながら前記処理ガスのプラズマを発生させ、前記樹脂膜の表面にフッ素を含有する撥液層を形成し、
パターニングされた前記樹脂膜と前記撥液層とで開口部を有するブラックマトリクスを構成させるカラーフィルタ用基板の製造方法。 A method for manufacturing a color filter substrate, comprising: a transparent substrate; and a black matrix disposed on the transparent substrate and having an opening, wherein the color filter ink is disposed in the opening,
After applying a resin liquid on the transparent substrate to form a resin film, patterning the resin film,
The transparent substrate and the patterned resin film are placed in a vacuum chamber, a processing gas containing fluorine atoms in the chemical structure is introduced into the vacuum chamber, and the pressure of the processing gas is 1.0 Pa or less. Generating plasma of the processing gas, forming a liquid repellent layer containing fluorine on the surface of the resin film,
A method for producing a color filter substrate, wherein a black matrix having openings is formed by the patterned resin film and the liquid repellent layer. 請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のカラーフィルタ用基板の製造方法によって製造したカラーフィルタ用基板の前記開口部内に、カラーフィルタ用インクの液滴を着弾させた後、加熱し、溶剤を蒸発させて前記着色層を形成するカラーフィルタの製造方法。   In the color filter substrate manufactured by the method for manufacturing a color filter substrate according to any one of claims 1 or 2, after the ink droplets for color filter have landed in the openings, heating is performed. A method for producing a color filter, wherein the colored layer is formed by evaporating a solvent.
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