JP3951542B2 - カラーフィルターの作製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、カラービデオカメラ、イメージスキャナー、パーソナルコンピューター、ＥＬディスプレイ等に使用されているカラーフィルター及びインクジェット方式を利用したカラーフィルターの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯用パーソナルコンピューターの急速な発展に伴い、液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にあり同時に装置のコストダウンも要求され特にコストの高いカラーフィルターのコストダウン要求が高まっている。
【０００３】
ＬＣＤ用のカラーフィルターは、ブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の３色フィルターを適当に配列して作製する。各色のフィルターが各画素を形成し、一つの画素が形成するセルの大きさは（６０μｍ〜１００μｍ）×（１８０μｍ〜３００μｍ）程度であり、各画素セルは表面反射を防ぐ為高さ１〜２μｍの黒い隔壁、即ち、ブラックマトリックス（以下、ＢＭとも言う）で囲まれている。
【０００４】
カラーフィルターは単純な構造であるが製造工程が複雑で長い為、収率が低くコストが高くなり低コストで高品位なカラーフィルターが望まれている。
【０００５】
以下、従来の製造法に就いて説明する。
最も、多く使われているＬＣＤ用カラーフィルターの製造法は、染色法である。
【０００６】
この方法は、ガラス基板上に可染性の感光性高分子膜を形成し、フォトリソグラフィーによりフィルター形状に合わせてパターニングし出来上がったパターンを染色する。
【０００７】
この操作を３回繰り返し保護層を設けてＢ、Ｇ、Ｒ３色を有するフィルターを形成する。
【０００８】
第２の方法が顔料分散法である。この方法はガラス基板上に顔料を分散した感光性樹脂膜を形成し、これをパターニングする事により単色のパターンを得る。
【０００９】
この操作を３回繰り返し、更に、保護層を設けてＢ、Ｇ、Ｒ３色を有するフィルターを形成する。
【００１０】
第３の方法が電着法である。この方法はガラス基板上に電極でフィルターのパターンを形成する。次に、顔料、樹脂及び溶剤を含有する電着塗装液に浸漬し電極に通電して第一色を電着する。この操作を３回繰り返し保護層を設けてＢ、Ｇ、Ｒ３色を有するフィルターを形成する。
【００１１】
第４の方法が印刷法である。この方法は、熱硬化性樹脂に顔料を分散してガラス基板上に印刷する。この操作を３回繰り返し保護層を設けて、Ｂ、Ｇ、Ｒ３色を有するフィルターを形成する。
【００１２】
従来の方法に共通している問題点はＲ、Ｇ、Ｂ３色を着色する為、感光性樹脂のスピンコート、露光、現像や、電着、印刷等の工程を３回繰り返す必要が有り材料の無駄が多く工程が長い為、汚染の機会が増え、歩留まりが低下し、コストが高く成る、欠点を有している。
【００１３】
更に、電着法では電極上に色素を析出させるので電極パターンを電気的につなげる必要がありフィルターのパターン形状が限定される為、現状ではＴＦＴ用には、適用が困難である。
【００１４】
又、印刷法例えば、オフセット印刷はインクを２回転写するので転写パターンの解像度が悪く、ファインピッチパターンの形成が難しい。又、フィルター表面に凹凸を生じるので表面を平坦化処理する必要がある。
【００１５】
これらの欠点を解決する為インクジェット方式を用いたカラーフィルターが提案されている。
【００１６】
これは従来法と異なり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を基板上にノズルから噴射して着色層を形成する方法である。この方法によれば、必要な場所に必要な量のインクを必要な時に付着させる事が出来るのでインクが無駄にならない。又、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層を同時に形成するので、製造プロセスが短縮され大幅なコストダウンが可能になる。
【００１７】
しかし、インクジェット方式でガラス基板に形成した画素（凹）部にインクを吐出して着色層を形成する時、ガラス基板は布や紙と異なりインクを吸収しないので一つの画素（凹部）からインクが溢れ出し隣りの画素（凹部）のインクと混色し易い。
【００１８】
又、使用するインクの物性値、例えば表面張力や粘度等がガラス基板の物性値、例えば表面自由エネルギーと適合しないと着色層が弾かれて、フィルター層の膜厚に偏りが生じ色濃度が不均一に成ったり白抜けが発生し易い。更に、着色層の表面が荒れ易いので液晶層と均一に接触出来なくなる等の問題が有る。
【００１９】
インクジェット法は、従来法に比べて遙かに能率が高く材料の無駄が少ないので低コストでカラーフィルターを製造出来るが、上述の様に凹部間でインクが混合しやすく又凹部内でインク濃度が不均一に成ったり凹部の一部や凸部と凹部の境界でインクが欠けたり白抜けが発生し易い欠点を持っている。
【００２０】
この為、凹部と凹部の間でインクが混合しない様にブラックマトリックス（凸部）表面に撥インク性を持たせ、インクが凸部を乗り越えて隣りの凹部に侵入しない様にする必要が有る。
【００２１】
更に、凹部でインクが均一に広がる様凹部に親インク性を持たせる必要が有る。
【００２２】
この為、ガラス基板の表面を処理して凸部には撥インク性を凹部には親インク性を持たせる処理が行われる。しかし、親インク性の凹部を撥インク性の凸部で取り囲むので、凹部内でインクが均一に広がっても凸部と接触する部分ではインクが弾かれて、凹部の周辺で色濃度が低下し白抜けを発生し易く画像のコントラストが低下する。
【００２３】
この様に、インクジェット法によりカラーフィルターを製造するには、ガラス基板を撥インク領域と親インク領域に正確に細かく分割して処理する必要が有る。
【００２４】
例えば、特開平９−２３０１２３号、同７−３５９１６号、同４−１２３００５号には感光性材料と低エネルギー表面を形成出来る材料、例えば、フッ素樹脂やシリコーン樹脂をガラス基板全面に重層塗布し凹部又は凸部に合わせたパターンを通して紫外線を照射し、現像して凹部からフッ素樹脂やシリコーン樹脂を取り除き、凸部にはこれらを残してインクを吐出しカラーフィルターを形成する方法が記載されている。
【００２５】
この方法は、フォトリソグラフィー技術を使用するので凹部と凸部に正確に親インク性と撥インク性を持たせる事が出来るが、凹部と凸部の境界でインクが弾かれて色素濃度が低下しコントラストが低下したり白抜けが出易い。
【００２６】
又、凹部のガラス面が高い表面自由エネルギーを持つのでインク親和性が高いが、低表面エネルギー材料であるフッ素やシリコーンを処理中に吸着して凹部の親インク性を低下させ易い。
【００２７】
凹部のガラス面をフッ化水素酸やレーザー等でエッチングして、これらの汚染物を取り除く必要がある。
【００２８】
更に、保護膜を塗布する時、凸部にフッ素樹脂やシリコーン樹脂が有ると弾いて塗布出来ないので取り除かねばならない。この為、プロセスが複雑でコスト高と成っている。
【００２９】
この他、例えば特開平８−２０１６１５号、同８−２２７０１２号、同８−２３０３１４号等に開示されている方法は、ガラス基板上に樹脂を塗布し、凸部又は凹部の形に合わせたマスクを通し紫外線を照射して、光が当たった部分と当たらなかった部分で、インクの吸収性に差が生じる事を利用して凹部間でのインクの混合を防ぐ方法である。しかし、光照射の有無ではインク吸収性の差を十分に付ける事ができず凹部間のインク混合を十分に防げない。又、インク吸収層を設けるので、解像度の低下や、コスト高の原因となる。
【００３０】
凸部と凹部の境界に於けるインク濃度の低下や白抜けを防ぐ為、例えば特開平９−１２７３２７号に記載の方法は凸部の側面の撥インク性を少し低下させている。
【００３１】
又、特開平９−２５８２０８号に記載の方法は凸部を２層構成にして下層の撥インク性を低くしている。
【００３２】
これらの方法は、フォトポリマーとフッ素化合物を使用する面倒で長いプロセスが必要でコスト高になる。
【００３３】
特開平１０−１１５７０３号に記載の方法は凸部に対するインクの後退接触角を５０°以上にする事で、境界でのインクメニスカスの形を平坦にして色ムラや色抜けを防止している。しかし、後退接触角が５０°以上有ると接触角が大きすぎて、メニスカスの形状を十分に平坦化できない。
【００３４】
特開平９−３２９７０６号に記載の方法は凸部の下部を親水性の酸化シリコーンで、そして上部を疎水性のアモルファスシリコンで形成している。これは、プラズマＣＶＤの様な高価な装置が必要である。
【００３５】
この様に、インクジェット法により高精度のカラーフィルターを製造するには、ガラス基板を処理して凹部に親インク性を凸部に撥インク性を与え、更に、凹部と凸部の繋ぎ目でインクの濡れ性が極端に変わらない様にする必要がある。
【００３６】
カラーフィルター用ガラス基板は樹脂にカーボンブラックを混合し、ガラス上に塗布して凸部を形成する。
【００３７】
凹部はガラス面なので、高い表面自由エネルギーを持つから特に親インク処理しなくとも汚染を除けばインクの濡れ性は良い。
【００３８】
しかし、凸部は樹脂なので、中程度の表面自由エネルギーを持つからインク特に低い表面自由エネルギーを持つ溶剤系インクがその上を乗り越えて移動する事を防止出来ない。この為、低表面自由エネルギーを与えるフッ素やシリコーン化合物で凸部を処理して凸部に撥インク性を与える必要がある。
【００３９】
従来の方法は、フォトリソグラフィー技術を使用するので凸部表面を正確に撥インク処理する事が出来るが、凸部と凹部のつなぎ目で起こる極端な濡れ性変化によるインクの弾きを十分に解決出来ていない。
【００４０】
更に、フォトリソグラフィー技術は、スピンコート、露光、現像、凹部の汚染除去、表面処理材の除去等の長いプロセスが必要になり、コストが高くなる欠点を有している。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、長い処理プロセスを必要とし、凸部と凹部の繋ぎ目で起こる、インクの弾きを、十分に防ぎ得ない、従来の方法の問題点を解決するものである。
【００４２】
極めて簡単な方法で、ガラス基板の表面を処理して、インクの凸部乗り越えを防止し、凹部にインクを均一に広がらせ、凹部と凸部の間で起こる、インクの弾きを防止出来る。
【００４３】
即ち、本発明の目的はインク着色層の色濃度の均一性が良好なカラーフィルター及び生産性の高い、安価なカラーフィルターの作製方法を提供することにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は以下の構成により達成される。
【００４５】
１．基板面上に、各画素を互いに隔離する隔壁を形成し、次いで隔壁表面及び画素表面を表面改質剤を用いて処理をした後、各画素にそれぞれ対応するインクを付着させるカラーフィルターの作製方法であって、アモルファスフッ素樹脂から選ばれる少なくとも１種の表面改質剤の溶液とフッ素系界面活性剤から選ばれる少なくとも１種の表面改質剤の溶液の一方にて前記隔壁表面及び画素表面を表面処理し、次いで他の一方にて前記隔壁表面及び画素表面を表面処理することを特徴とするカラーフィルターの作製方法。
２．前記表面改質剤を用いる処理がインクを着色する工程以前に行われることを特徴とする前記１に記載のカラーフィルターの作製方法。
３．前記隔壁が樹脂であり、前記基板がガラスであることを特徴とする前記１又は２に記載のカラーフィルターの作製方法。
４，前記表面改質剤で処理する前に、ガラス基板を純水洗浄して紫外線オゾン洗浄することを特徴とする前記３に記載のカラーフィルターの作製方法。
５，前記フッ素系界面活性剤として、インクに溶解するフッ素系界面活性剤を用いることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
６．インクジェット方式によりインクを付着させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
７．前記インクは、水と有機溶剤を含むことを特徴とする前記１〜６の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
【００５１】
即ち、本発明は基板面上に、各画素を互いに隔離する隔壁を形成し、インクに対する接触角を大きくする表面改質剤で処理し、乾燥後、インクジェット方式で所望量のインクを噴射、着色して、光処理又は熱処理して硬化させることによって達成される。
【００５２】
以下、本発明を更に詳細に述べる。
即ち、本発明者らは、パターンニングを用いずにブラックマトリックスと画素内基板表面との表面物性を調整することにより、２種の表面改質剤を単に全面塗布して３色のインクが塗り分けられるようになることを見いだした。
【００５３】
また、インクジェット法による染着工程の単純化に加えて、前処理の表面物性調整プロセスも極めて簡素化されることにより大幅なコストダウンとなることを見いだした。
【００５４】
本発明の表面改質剤として好ましく用いられるアモルファスフッ素樹脂群としては、酸素原子を構成群として有するパーフルオロシクロポリマーが挙げられ、具体的には市販されているサイトップシリーズ（旭硝子（株）社製）（例えば、ＣＴＸ−８０９Ａ、ＣＴＬ−１０７Ｍ、ＣＴＸ−１０９Ａ等）が好ましく用いられる。また、この他にアモルファスフッ素樹脂として市販されているデュポン製のテフロンＡＦシリーズ（テフロンＡＦ１６００、テフロンＡＦ２４００、テフロンＡＦ１６０１Ｓ等）も使用できる。
【００５５】
上記サイトップシリーズ及びテフロンＡＦシリーズのアモルファスフッ素樹脂を溶解するためには特殊なフッ素系溶剤を必要とする。該フッ素系溶剤としては、例えば、デュポン社製のＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴ ＦＣ−７５、旭硝子社製のＣＴ−Ｓｏｌｖ．１００、ＣＴ−Ｓｏｌｖ．１８０等が挙げられる。
【００５６】
本発明の、他方の表面改質剤としては、フッ素系界面活性剤群が好ましく用いられ、具体的には、市販されている旭硝子（株）製のサーフロンシリーズ（例えば、Ｓ−３８１、Ｓ−３８３、Ｓ−３９３、ＳＣ−１０１、ＳＣ−１０５、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３、Ｓ−１２１、Ｓ−１３１、Ｓ−１３２、Ｓ−１４１、ＫII−４０、ＳＡ−１００等）があり、これらの中でもより好ましいものはＳ−３８１、Ｓ−３８３が挙げられる。
【００５７】
本発明においては、上記フッ素系界面活性剤をＥｔＯＨ等の水溶性有機溶媒に溶解して使用する。
【００５８】
前記サイトップ及びテフロンシリーズは特殊な含フッ素溶剤でしか溶解できず、上記フッ素系界面活性剤とは混合することはできない。
【００５９】
従って、例えば、サーフロン（Ｓ−３８１）→サイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）またはサイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）→サーフロン（Ｓ−３８１）の順で塗布する。
【００６０】
また、アモルファスフッ素樹脂のうちサイトップは表面配向または架橋反応に時間がかかると推定され、塗布後の経時で撥インク性が著しく増大していく傾向がある。
【００６１】
従って、本発明において、サイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）→サーフロン（Ｓ−３８１）の順で塗布する場合、サイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）を塗布乾燥後、１５０℃〜２５０℃、数分（５分〜１５分）加熱後、サーフロン（Ｓ−３８１）を塗布して乾燥して表面改質してインク付着工程に用いる基板が得られる。又逆順で塗布する場合もサイトップの安定化のため同様の加熱処理を要する。
【００６２】
塗布液に使用する本発明の表面改質剤の濃度範囲
例えば、サーフロン（Ｓ−３８１）、サイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）、テフロンＡＦ（ＡＦ１６０１Ｓ）等の表面改質剤の塗布時の濃度範囲は特に規定されるものではない。
【００６３】
なぜならば、本発明においては、塗布の方法が溶液浸漬、ワイヤーバー、スピンコート、ディップ塗布、スライドホッパー、噴霧など様々な方法が考えられ、これらの塗布方法により液の付き量が大きく異なること、またサーフロン（Ｓ−３８１）の塗布を先にするか後にするかにより各々の表面改質剤の吸着量が変わること、サイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）は加熱処理でその撥インク性が著しく上昇するため等であると推定される。
【００６４】
但し、サーフロン（Ｓ−３８１）とサイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）、テフロンＡＦ（ＡＦ１６０１Ｓ）塗布時の濃度には適当なバランスがあり、通常ハイバランスかローバランスになる。即ち、例えば、サーフロン（Ｓ−３８１）を増量すればサイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）、テフロンＡＦ（ＡＦ１６０１Ｓ）も増量する必要があり、サーフロン（Ｓ−３８１）を減量すればサイトップ（ＣＴＸ−８０９Ａ）、テフロンＡＦ（ＡＦ１６０１Ｓ）も減量する必要がある。
【００６５】
本発明において、高品質のカラーフィルターが得られるメカニズムは明らかではないが、アモルファスフッ素樹脂が極めて強い撥インク性を持ちかつ水や有機溶剤に溶けない性質を持つこと、フッ素系活性剤も基本的には撥インク性をもってはいるが逆にガラス面へのインク付着性を均一化する効果があることが観察されていることから、アモルファスフッ素樹脂がブラックマトリックスに偏って被覆し、フッ素系活性剤のインク平準化効果で凹部である画素内にインクが均一に付着するものと推定している。
【００６６】
これら溶液を各画素を互いに隔離させる隔壁を形成した基板上へ塗布する際にもちいる塗布方法としては、従来公知の方法、例えば回転塗布、ワイヤーバー塗布、ディップ塗布、エアーナイフ塗布、ロール塗布、ブレード塗布、カーテン塗布及びスプレー塗布等が用いられる。この乾燥膜厚は隔壁の高さに対して１％以下が好ましい。
【００６７】
一般的な処理法は、ガラス基板の全面に、カーボンブラックを含む、感光性樹脂と撥インク性材料を、スピンコートして、パターン露光、現像する。これで、フィルターを形成する領域から、感光性樹脂と撥インク性材料が除去されて、親水性のガラス面が露出する。
【００６８】
この処理で、ガラス基板上に、撥インク性の凸部と親インク性の凹部が形成される。しかし、これらの処理を行う時、高エネルギー表面と低エネルギー表面が隣接するので高い表面エネルギーを持つガラス面が撥インク材料で汚染され易いので、ガラス面を、更に、フッ酸によるエッチングやレーザー照射等の処理を行う必要が有り、コストが高くなる。
【００６９】
これは、数分子オーダーの極く僅かな汚染でも、ガラス表面は強い撥インクを示し、インクが均一に広がらなくなる為である。
【００７０】
一方、本発明の構成である、アモルファスフッ素樹脂は親水性の強い凸部よりもＢＭに親和性が強く、ＢＭ表面に方よって付着するものと考えられる。このようにして撥インク性の高い表面改質剤でブラックマトリックス面、即ち、凸面は、覆われる。
【００７１】
一方、他の表面改質剤（フッ素系界面活性剤）は凸部、凹部の偏在は明らかではないが、凹部にインクを吐出すると、経時により、凹部表面から、表面改質剤がインク中に溶解、移行して、インクの表面張力を低下させるので凹部がインクで、良く濡れる様になる。凸部では、弾かれてインクが存在しないので、この様な事が起こらない。本発明のカラーフィルターの作製方法によれば、工数の多いパターニング等の方法を用いることなく、単に、２種類の表面改質剤で処理するだけで良く、コスト的に非常に有利である。
【００７２】
本発明の基板としては、硝子板のみならず、トリアセテートセルロースフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム、アクリル樹脂板等を用いることが出来る。
【００７３】
インクに対する接触角を大きくすると、セルから溢れ出たインクが、濡れ拡がる事を防止できるが、弾かれたインク滴が球状になり、転って、移動する様になり、インク滴の移動を完全に防止する事ができない。接触角を大きくして、インクがセルから溢れ出ても濡れ拡がらない様にする事は、混色防止には有効であるが、これだけでは、不十分で、インク滴をセル内につなぎ止める手段が必要になる。
【００７４】
一般に、外力が働かない時、液滴に働く力は重力と表面張力である。液滴が小さくなると質量の割に表面積が非常に大きくなるので表面張力の影響が圧倒的に大きくなる。
【００７５】
従って、インクジェットヘッドから吐出される超微小液滴の移動に影響する力は、インクの表面張力（σ）だけになる。静止している液滴が、固体表面と成す角度を平衡接触角又は単に接触角θと呼ぶが、液滴が移動を開始すると平衡接触角θが消滅して前進接触角θａと後退接触角θｒが現れる。液滴に働く表面張力の大きさは液滴を進める方向にσｃｏｓθａ、液滴の移動を妨げる方向にσｃｏｓθｒとなる。前進接触角θａは、まだ液で濡れていない表面に対する接触角であり、後退接触角θｒは、既に液体で濡れた表面に対する接触角であるので、常にθａ＞θｒが成立する。
【００７６】
液滴に外力が作用して移動を開始し、θａとθｒが現れると、その時、液滴には、液滴の移動を妨げる方向にσｃｏｓθｒ−σｃｏｓθａの力が働き、これが、液滴の移動を妨げる力となる。前進接触角θａと平衡接触角θは、共にまだ液体で濡れていない表面に対する接触角の為、多くの系でθａ≒θが成立する。
【００７７】
前進接触角θａと後退接触角θｒが共に大きい液滴は、弾かれた液滴が球状になって、固体表面との接触面積が減り、コロコロと転って移動し易く成る。従って、前進接触角θａが大きく、後退接触角θｒが小さい、液滴を形成する系が好ましい。
【００７８】
本発明において、表面改質剤で処理する前、基板を純水洗浄して紫外線オゾン洗浄することがが好ましい結果をもたらすことがある。
【００７９】
紫外線は、有機物の化学結合を破壊出来るエネルギーを有している。又、紫外線は、空気中の酸素からオゾンを発生させる事が出来る。紫外線は、有機物から水素原子を引き抜き不安定化した有機性汚染物をオゾンで酸化分解するので、極めて有効に汚染物を除去出来る。
【００８０】
凹部はガラス面の為、高い表面自由エネルギーを持っているので、親インク性が高い。しかし、過剰な表面エネルギーを持つ為、汚染物、特に低い表面エネルギーを持つ物質に汚染され易く、表面の親インク性が低下し易い。一般に、固体表面の濡れ性は、固体表面の数分子層が関係する現象であり、数分子層の汚染物が有っても濡れ性が著しく悪くなる。通常の純水洗浄では数分子層の汚染物まで完全に取り除く事は出来ないが、紫外線オゾン洗浄は、極めて簡単な操作で凹部表面の汚染物を完全に酸化除去できるので、凹部の濡れ性が著しく向上する。凹部が均一に濡れる様になり、膜厚ムラや濃度ムラを著しく改善できる。
【００８１】
使用する紫外線ランプは、オゾンを効率良く発生する２００ｎｍ付近の短波長紫外線を放射できる低圧水銀ランプが好ましい。
【００８２】
本発明のインクに使用する有機溶剤は、例えば、イミダゾリジノン誘導体、多価アルコール誘導体、ジエチレングリコール誘導体等の有機溶剤が好ましい。
【００８３】
本発明で使用されるインクはインクジェットからの噴射に適したものであれば顔料分散物や染料の水溶液もしくは有機溶剤に顔料を分散したものか、染料を用いたインクであっても良い。又、インクジェット方式で形成された着色層は重合用のエネルギーを供給する事によって重合硬化を行う方法も有効である。
【００８４】
重合用エネルギーとしては、透明性高分子物質が適切に重合できるものであればよく、例えば、紫外線、可視光線、電子線等の放射線や熱等が挙げられる。特に、紫外線による光重合方法は好適である。
【００８５】
光重合性組成物を重合させるには、一定の強さ以上の光照射強度及び照射量を必要とするが、それは光重合性組成物の反応性及び光重合開始剤の種類、濃度によって左右され、適切な光強度の選択により三次元網目状構造の形成及びその網目の大きさを均一にすることができる。
【００８６】
更に好ましくは、光照射方法としては、時間的、平面的に均一に照射することは基板間に介在する光重合性組成物に瞬間的に強い光を照射して重合を進行させ、これによって網目の大きさを均一にする上で効果的である。即ち、適切な強度でパルス状に紫外線を照射することにより、均一な三次元網目状構造を有する透明性高分子物質をインク中に形成することができる。
【００８７】
本発明に用いられる光重合性組成物中に、フルオレン環を有する重合性化合物以外に、（１）単官能型（メタ）アクリレート誘導体等の重合体形成モノマー、（２）多官能型アクリル系モノマー、多官能型アクリル系オリゴマー等の多官能型（メタ）アクリレート誘導体を含有してもよい。
【００８８】
本発明に用いられる液晶デバイスにおいて、単官能型（メタ）アクリレート誘導体を併用することにより、特に低電圧駆動を実現することができる。重合性組成物中の単官能型（メタ）アクリレート誘導体の割合は、５〜９５質量％の範囲が好ましく、２０〜８０質量％の範囲が特に好ましい。
【００８９】
本発明に用いられるフルオレン環を有する重合性化合物は、フルオレン環を有する（メタ）アクリレート誘導体が好ましく、そのような誘導体は、公知の方法により、（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸クロリドを用いて、フルオレン酸を有するアルコール又はフルオレン環置換−ＯＨ基を（メタ）アクリルエステル化することによって得られる。
【００９０】
また、フルオレン環を有するアルコール又はフルオレン環置換−ＯＨ基含有化合物と、エポキシ基を有する反応性化合物又は環状エステル化合物、或いは水酸基を有するカルボン酸化合物等とを反応させ、更に、水酸基を（メタ）アクリルエステル化することによっても得られる。
【００９１】
ここで使用するフルオレン環を有するアルコール又はフルオレン環置換−ＯＨ基含有化合物としては、例えば、９−フルオレンメタノール、９，９−ビス（４−ヒドロキシエチルオキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシエチルオキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（３−エチル−４−ヒドロキシエチルオキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（３，３′−ジメチル−４−ヒドロキシエチルオキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（３−エチル−４−ヒドロキシフェニル）フルオレン等を挙げることができる。
【００９２】
エポキシ基を有する反応性化合物としては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド等のエポキシド化合物やメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、２−エチルヘキシル、ラウリル、ステアリル、フェニル、２−メチルフェニル、フルフリル等の基を有するグリシジルエーテル又はグリシジルエステル化合物等を挙げることができる。
【００９３】
環状エステル化合物としては、例えば、γ−ラクトン、δ−ラクトン等が挙げられる。
【００９４】
本発明に用いられるフルオレン環を有する（メタ）アクリレート誘導体の市販品としては、例えば、新日鉄化学社製のビスフェノールフルオレンジヒドロキシアクリレート、ビスフェノールフルオレンジメタアクリレート等を挙げることができる。
【００９５】
本発明に用いられるフルオレン環を有する重合性化合物以外に使用することができる重合性化合物としては、例えば、スチレン、クロロスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン；置換基として、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、２−エチルヘキシル、オクチル、ノニル、ドデシル、ヘキサデシル、ブトキシエチル、フェノキシエチル、アルリル、メタリル、グリシジル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、３−クロロ−２−ヒドロキシエチル、ジメチルアミノエチル、ジエチルアミノエチルの如き基を有するアクリレート、メタクリレート又はフマレート；エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン及びペンタエリスリトール等のモノ（メタ）アクリレート又はポリ（メタ）アクリレート；酢酸ビニル、酪酸ビニル又は安息香酸ビニル、アクリロニトリル、セチルビニルエーテル、リモネン、シクロヘキセン、ジアリルフタレート、２−，３−又は４−ビニルピリジン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド又はＮ−ヒドロキシエチルメタクリルアミド及びそれらのアルキルエーテル化合物；ネオペンチルグリコール１モルに２モル以上のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（メタ）アクリレート；トリメチロールプロパン１モルに３モル以上のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドを付加して得たトリオールのジ又はトリ（メタ）アクリレート；ビスフェノールＡ１モルに２モル以上のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（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１モルとフェニルイソシアネート又はｎ−ブチルイソシアネート１モルとの反応生成物；ジペンタエリスリトールのポリ（メタ）アクリレート；ピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート；カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート；直鎖脂肪族ジアクリレート；ポリオレフィン変性ネオペンチルグリコールジアクリレート；エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００９６】
光重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（メルク社製「ダロキュア１１７３」）、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバ・ガイギー社製「イルガキュア１８４」）、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、ベンジルジメチルケタール（チバ・ガイギー社製「イルガキュア６５１」）、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルホリノプロパノン−１（チバ・ガイギー社製「イルガキュア９０７」）、２，４−ジエチルチオキサントン（日本化薬社製「カヤキュアＤＥＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル（日本化薬社製「カヤキュア−ＥＰＡ」）との混合物、イソプロピルチオキサントン（ワードプレキンソップ社製「カンタキュアＩＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルとの混合物等が挙げられる。
【００９７】
光重合開始剤の使用割合は、重合性組成物に対して０．１〜１０．０質量％の範囲にあることが好ましい。
【００９８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【００９９】
実施例１
あらかじめブラックマトリックス（樹脂＋カーボンブラック）による画素区画を設けたガラス基板にスピンコーターを用いて０．０６％Ｓ−３８１（旭硝子（株）製）のエチルアルコールの溶液を塗布しそのまま乾燥させた。
【０１００】
次いで同様に０．００５％ＣＴＸ−８０９Ａ（旭硝子（株）製）のＣＴ−Ｓｏｌｖ．１８０（旭硝子（株）製）の溶液を塗布し乾燥させた。この基板上の画素内にＢｌｕｅ（Ｂ）、Ｇｒｅｅｎ（Ｇ）、Ｒｅｄ（Ｒ）の各インクをインクジェット射出装置（インクジェットプリンタ）を用いてＢ、Ｇ、Ｒ各１ラインの合計３ラインを繰り返し単位として面状に射出染着した。
【０１０１】
所定のインク乾燥、硬化のプロセスを経て、これを光学顕微鏡、微細領域濃度計、微細膜厚計を用いて品質評価を行ったところ、色欠けや白ヌケが全くなくかつインクの混合による混色もなく、極めて均一な濃度のカラーフィルターが得られた。
【０１０２】
実施例２
実施例１と同様にブラックマトリックス付きガラス基板にスピンコーターを用いて０．０１％ＣＴＸ−８０９Ａ（旭硝子（株）製）のＣＴ−Ｓｏｌｖ．１８０（旭硝子（株）製）を塗布乾燥した後、０．０５％Ｓ−３８１（旭硝子（株）製）のエチルアルコール溶液を塗布して乾燥させた。この基板にＲ、Ｇ、Ｂの３色を染着し乾燥硬化した後、評価した。
【０１０３】
この試料も色欠けや白ヌケが全くなくかつインクの混合による混色もなく、２種の表面改質剤の塗設順序に関係なく高品質なカラーフィルターが得られることがわかった。
【０１０４】
ここで、実施例１および２において常温にて２種の表面改質剤を塗設した後、基板試料を２時間以上放置した後インクを染着した場合、インクをはじいてうまく染着できなくなる現象があることが見い出された。これは常温保存時に表面改質剤、特にアモルファスフッ素樹脂ＣＴＸ−８０９Ａの配向または付着表面への架橋反応が進むためと推定される。また製造プロセスにおいて一定の時間管理ができない場合には品質バラツキの原因となる可能性があるため、熱処理による安定化を試みた。その結果、高品質なカラーフィルターが得られた。
【０１０５】
実施例３
実施例１と同様にブラックマトリックス付きガラス基板にスピンコーターを用いて０．０００５％ＣＴＸ−８０９ＡのＣＴ−Ｓｏｌｖ．１８０（旭硝子（株）製）を塗布乾燥し、２２０℃、１０分間加熱処理した。冷却後、０．０６％Ｓ−３８１のエチルアルコール溶液を塗布乾燥して前処理済みの基板を得た。
【０１０６】
この基板の一部にＲ、Ｇ、Ｂの３色インクを染着し、一昼夜常温にて放置後同じ条件で３色インクを染着した。
【０１０７】
これらの試料の染着状況の評価をした結果、いずれも同等で良好な染着状況で経時による変化は認められなかった。
【０１０８】
実施例４
Ｓ−３８１の濃度を０．３％（エチルアルコール溶液）とし、ＣＴＸ−８０９Ａの代わりに０．０３％ＡＦ１６０１ＳのＣＴ−Ｓｏｌｖ．１８０の溶液を用いた他は実施例１と全く同様に染着試料を作製し評価を実施したところ、この表面改質剤の組み合わせにおいても色欠けや色ムラが全くなくまた混色もない極めて均一なカラーフィルターが得られた。
【０１０９】
また実施例３と同様に一昼夜放置後の前処理済み基板に染着してもその状況に変化はなく、この表面改質剤の組み合わせでは経時による変化は認められなかった。
【０１１０】
しかし、必要に応じて実施例３同様の熱処理を加えて更に安定化をはかることもできる。
【０１１１】
比較例
実施例１〜４のような表面改質剤による前処理を施さずに、直接ブラックマトリックス付きガラス基板にインクジェット射出装置を用いてＲ、Ｇ、Ｂの３色インクを染着した。
【０１１２】
この試料を実施例１と同様の方法で品質評価した結果、画素内にＹ字状の独特の濃度ムラがあり、かつ一部に色欠けや異色間での混色（ブラックマトリックスをインクが乗り越えて混合したもの）が認められ、カラーフィルター用に供さないことが分かった。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明による、カラー液晶ディスプレー用のカラーフィルターの作製方法及びカラーフィルターは各セル間でインクの混合が無く、各セル内でインク濃度にムラや白抜け部分が無く精度が良く、且つ、低コストで生産できるという、優れた効果を有する。

Claims (7)

1. 基板面上に、各画素を互いに隔離する隔壁を形成し、次いで隔壁表面及び画素表面を表面改質剤を用いて処理をした後、各画素にそれぞれ対応するインクを付着させるカラーフィルターの作製方法であって、アモルファスフッ素樹脂から選ばれる少なくとも１種の表面改質剤の溶液とフッ素系界面活性剤から選ばれる少なくとも１種の表面改質剤の溶液の一方にて前記隔壁表面及び画素表面を表面処理し、次いで他の一方にて前記隔壁表面及び画素表面を表面処理することを特徴とするカラーフィルターの作製方法。
2. 前記表面改質剤を用いる処理がインクを着色する工程以前に行われることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルターの作製方法。
3. 前記隔壁が樹脂であり、前記基板がガラスであることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルターの作製方法。
4. 前記表面改質剤で処理する前に、ガラス基板を純水洗浄して紫外線オゾン洗浄することを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルターの作製方法。
5. 前記フッ素系界面活性剤として、インクに溶解するフッ素系界面活性剤を用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
6. インクジェット方式によりインクを付着させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
7. 前記インクは、水と有機溶剤を含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。