本発明の第1の観点に係るカラーフィルタの製造方法は、透明基板上に印刷法により所定のパターンを有する光遮蔽層を形成する工程、光遮蔽層が形成された透明基板上に、ポジレジスト層を形成する工程、ポジレジスト層を露光した後、現像を行うことにより、光遮蔽層上に選択的にパターン加工されたポジレジスト層を設け、光遮蔽層間にポジレジスト層が除去された開口部を設けるパターン加工工程、及び開口部に、インクジェット法により着色インクを吐出し、着色層を形成する工程を具備するカラーフィルタの製造方法において、光遮蔽層は、透明基板の両主面に形成されて、その第1の主面に所定のパターンを有する第1の光遮蔽層、その第2の主面に所定のパターンを有する第2の光遮蔽層が設けられ、ポジレジスト層は撥インク剤を含有し、露光は透明基板の第2の主面側から裏露光され、第2の光遮蔽層は、パターン加工工程後に除去されることを特徴とする。
本発明の第2の観点に係るカラーフィルタの製造方法は、透明基板上に印刷法により所定のパターンを有する光遮蔽層を形成する工程、光遮蔽層が形成された透明基板上に、ポジレジスト層を形成する工程、ポジレジスト層を露光した後、現像を行うことにより、光遮蔽層上に選択的にパターン加工されたポジレジスト層を設け、光遮蔽層間にポジレジスト層が除去された開口部を設けるパターン加工工程、及び開口部に、インクジェット法により着色インクを吐出し、着色層を形成する工程を具備するカラーフィルタの製造方法において、光遮蔽層は透明基板の両主面に形成されて、その第1の主面に所定のパターンを有する第1の光遮蔽層、その第2の主面に所定のパターンを有する第2の光遮蔽層が設けられ、露光は透明基板の第2の主面側から裏露光され、第2の光遮蔽層は、パターン加工工程後に除去され、第2の光遮蔽層の除去後、パターン加工されたポジレジスト層上に撥インク層を形成することを特徴とする。
本発明の方法によれば、光遮蔽層を印刷法により形成し、さらに、着色層をインクジェット法により形成することにより、光遮蔽層あるいは着色層をフォトリソグラフィー法により形成した場合に比べて、レジスト及び現像液等の材料の削減、作業工程数の削減、作業時間の短縮が可能となり、カラーフィルタの製造を格段に低コスト化することができる。
本発明の第1の観点に係る方法によれば、透明基板上に形成された、光遮蔽層と、ポジレジスト層とを含む積層が、光遮蔽層単独よりも十分に高い高さを持つ隔壁を構成し、かつ隔壁の最上層となるポジレジスト層が撥インク剤を含有し、光遮蔽層よりも高い撥インク性を有するため、インクジェット印刷により吐出された着色インクが、隔壁上面ではじかれ、開口部内で容易に受容されて、転写むらによる白抜けの防止が可能となり、また、隔壁を越えて隣接する開口部にインクが移行しにくく、混色の防止が可能となる。
また、本発明の第2の観点に係る方法によれば、透明基板上に形成された、光遮蔽層と、ポジレジスト層と、撥インク剤層とを含む積層が、光遮蔽層単独よりも十分に高い高さを持つ隔壁を構成し、かつ隔壁の最上層となる撥インク剤層が、光遮蔽層及びポジレジスト層よりも高い撥インク性を有する。このため、インクジェット印刷により吐出された着色インクが、隔壁上面ではじかれ、開口部内で容易に受容されて、転写むらによる白抜けの防止が可能となり、また、隔壁を越えて隣接する開口部にインクが移行しにくく、混色の防止が可能となる。
このように、本発明によれば、色むらのない、高精細なカラーフィルタを製造することができる。
また、本発明に用いられるポジレジスト層のパターン加工は、透明基板の第2の主面から裏露光ができるので、特別なマスクも必要なく、低コストかつ容易である。尚、ポジレジスト層は着色され得る。
さらに、本発明の方法では、透明基板の両面に所定のパターンに応じて光遮蔽層が形成されるため、露光の際、一方の面の光遮蔽層に欠陥が生じても、他方の面上の光遮蔽層がマスクとなり、この欠陥を補うことができるので、一方の面のみに光遮蔽層を形成するよりも、ポジレジスト層のパターン加工の精度がより良好となる。
本発明の方法は、上述のように、寸法精度が良好となり、色むらが発生しにくいため、例えば360mm×460mm以上の大画面の大きさのカラーフィルタの製造に十分対応し得る。
以下、図面を用いて本発明をより詳細に説明する。
図1ないし図8に、本発明の第1の観点に係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を示す。
本発明の第1の観点に係るカラーフィルタの製造方法では、まず、図1に示すように、第1の主面2及びこれに対向する第2の主面3を有する透明基板1を用意し、第1の主面2上に印刷法により第1の光遮蔽層4を例えば格子状あるいはストライプ状に形成し、同様に、第2の主面3上に印刷法により第2の光遮蔽層4’を、透明基板1を介して光遮蔽層4と対向する領域内に、光遮蔽層4のパターンに応じたパターンで形成する。
このとき、第2の光遮蔽層4’のパターン寸法は、第1の光遮蔽層4のパターン寸法に対し、同じであるか、あるいはパターンの幅を図2に示すように若干狭くすることができる。パターンの幅を狭くする場合、印刷の際に2種類のパターン原版が必要となるけれども、第1の光遮蔽層に対向した領域に形成される第2の光遮蔽層の位置合わせが容易となる。
反転印刷法により所定のパターンを有する光遮蔽層4を形成した後、あるいは光遮蔽層4及び光遮蔽層4’を形成した後に、好ましくは加熱いわゆるポストベークを行うことができる。これにより、印刷された光遮蔽層を熱硬化すると共に、透明基板1上に強固に固着させることができる。加熱温度は、例えば150℃ないし230℃にすることができる。印刷により形成された光遮蔽層には、着色パターンを形成する際に用いられるインクジェットインクをはじく成分が含まれることがある。ポストベークにより、光遮蔽層表面にこの成分が溶出することがある。このようなときには、ポストベーク後に紫外線オゾン洗浄等を行い、この成分を除去することができる。また、溶出したこの成分が光遮蔽層間の透明基板表面まで至るときには、紫外線オゾン洗浄等によりこの成分を除去することがより好ましい。
次に、図3に示すように、透明基板の第1の主面2及び第1の主面2上に形成された光遮蔽層4上に、撥インク剤を含有するポジレジスト層5を形成する。ポジレジスト層5形成後、必要に応じて、例えば90℃ないし110℃でプリベークを行うことができる。これにより、ポジレジスト層5を硬化すると共に、第1の光遮蔽層4上により強固に固着させることができる。
その後、図4に示すように、透明基板1の第2の主面3側から第1の主面2の方向への露光いわゆる裏露光を行う。このとき、第1の光遮蔽層4及び第2の光遮蔽層4’がフォトマスクのように機能するため、透明基板1を透過した光により、第1の光遮蔽層4が形成されていない領域上のポジレジスト層5が露光され、第1の光遮蔽層4が形成された領域上に位置するポジレジスト層は露光されない。露光後、現像を行うことにより、露光されたポジレジスト層が除去される。また、透明基板1には、所定のパターンをもつ光遮蔽層4と光遮蔽層4’の両方が形成されているため、例えば第1の光遮蔽層4の形成時に欠陥を生じた場合でも、対向する第2の光遮蔽層4’がマスクとなり、レジスト層を所望のパターンで露光し得、良好な精度でパターン加工を行うことができる。
このようにして、図5に示すように、第1の光遮蔽層4上に、第1の光遮蔽層4のパターンに応じてパターン加工された、ポジレジスト層5aが設けられ、第1の光遮蔽層4間に、露光されたポジレジスト層が除去された開口部が設けられる。このパターン加工された、第1の光遮蔽層4及びポジレジスト層5aの積層は、第1の光遮蔽層4単独の高さよりも高くなるため、透明基板1上に、インクジェットノズルにより吐出される着色パターン塗布インクをより受容し易い高さの隔壁を提供する。また、その最上層となるポジレジスト層5aが撥インク性を持ち、またその下の第1の光遮蔽層4はポジレジスト層5aより撥インク性が低いので、吐出されるインクは隔壁上面ではじかれ、また開口内では十分に受容され得る。
ポジレジスト層5aの形成後、任意に加熱いわゆるポストベークを行うことができる。これにより、ポジレジスト5aを十分に熱硬化することができ、かつポジレジスト層5a表面から撥インク剤を溶出させてその撥インク性をより高くすることができる。加熱温度は、例えば150℃ないし230℃にすることができる。
続いて、図6に示すように、第2の主面上から第2の光遮蔽層4’を除去する。
その後、図7に示すように、インクジェット装置に、着色パターン塗布インク8例えば赤色着色インク8R、緑色着色インク8G、及び青色着色インク8Bを各々適用し、インクジェットノズル7例えば赤色用インクジェットノズル7R、緑色用インクジェットノズル7G、及び青色用インクジェットノズル7Bより、開口部に、各色の着色インク8R,8G,8Bを所定の配列で吐出する。各色の着色インク8R,8G,8Bは、上記積層からなる隔壁により、互いに隣接する開口部にはみ出すことなく、所定の開口部内に受容され得る。このため、各色の着色インク8R,8G,8B間の混色、それによる黒欠陥が発生しにくく、及び着色層の塗布むら(白抜け)、それによる色むらは発生しにくい。
このようにして、図8に示すように、透明基板1上に、所定のパターンを有する、第1の光遮蔽層4及び撥インク剤を含有するポジレジスト層5aの積層と、この積層間に規則正しく配列された、赤色着色層11R、緑色着色層11G、及び青色着色層11Bを有する着色パターン11とを含む本発明の第1の観点に係るカラーフィルタ10が形成される。
また、本発明の第2の観点に係るカラーフィルタの製造方法では、撥インク剤を含有するポジレジスト層の代わりに、撥インク剤が添加されないポジレジスト層を形成すること以外は、上記第1の観点に係るカラーフィルタの図1ないし図6に示す各製造工程と同様にして、光遮蔽層4上に、パターン加工された、撥インク剤が添加されないポジレジスト層を形成して、第2の主面から第2の光遮蔽層を除去する。
その後、図9に示すように、パターン加工された、撥インク剤が添加されないポジレジスト層5’a上に、撥インク層12を形成する。このパターン加工された、第1の光遮蔽層4及びポジレジスト層5aの積層は、第1の光遮蔽層4単独の高さよりも高くなるため、透明基板1上に、インクジェットノズルにより吐出される着色パターン塗布インクをより受容し易い高さの隔壁を提供する。また、その最上層となる撥インク層12が撥インク性を持ち、また、その下の第1の光遮蔽層4及びポジレジスト層5は、撥インク層12より撥インク性が低いので、吐出されるインクは隔壁上面ではじかれ、また開口内では十分に受容され得る。
さらに、図10に示すように、インクジェット装置に、着色パターン塗布インク8例えば赤色着色インク8R、緑色着色インク8G、及び青色着色インク8Bを各々適用し、インクジェットノズル7例えば赤色用インクジェットノズル7R、緑色用インクジェットノズル7G、及び青色用インクジェットノズル7Bより、開口部に、各色の着色インク8R,8G,8Bを所定の配列で吐出する。各色の着色インク8R,8G,8Bは、上記積層からなる隔壁により、互いに隣接する開口部にはみ出すことなく、所定の開口部内に受容され得る。このため、各色の着色インク8R,8G,8B間の混色、それによる黒欠陥が発生しにくく、及び着色層の塗布むら(白抜け)、それによる色むらは発生しにくい。
このようにして、図11に示すように、透明基板1上に、所定のパターンを有する、第1の光遮蔽層4、ポジレジスト層5’a、撥インク剤層12の積層と、この積層間に規則正しく配列された、赤色着色層11R、緑色着色層11G、及び青色着色層11Bを有する着色パターン11とを含む本発明の第2の観点に係るカラーフィルタ20が形成される。
透明基板としては、例えばガラス基板、石英基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、及びポリアクリレート等のプラスチックシート及びプラスチックフィルムを好適に使用することができる。
光遮蔽層は、光遮蔽層印刷用のインク組成物を用いて印刷され得る。このインク組成物は、インク用バインダ樹脂と黒色遮光材とを含有し得る。
黒色遮光材としては、例えば黒色顔料、黒色染料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、及び鉄黒からなる群から選択され得る。このインク組成物には、さらに酸化チタン、無機顔料、及び有機顔料を混合することができる。
光遮蔽層は、例えばストライプ状あるいは格子状のパターンで形成することができる。これらのパターンの幅は、例えば5μmないし50μmにすることができる。また、光遮蔽層の厚さは、0.5μmないし1.5μmにすることができる。
印刷法としては、例えば反転印刷法、凸版オフセット印刷法、及び平板印刷法等があげられる。好ましくは反転印刷法を使用することができる。
図12ないし図14に、反転印刷法を用いた光遮蔽層の形成工程の一例を説明するための図を示す。
図中、22は光遮蔽層形成用インクを定量塗布する塗布ユニット、24は塗布ユニット22から光遮蔽層形成用インクを受容し、インク層23を支持する回転可能な円筒形のブランケット胴、32はブランケット胴上に設置されたブランケット、25は、光遮蔽層の反転パターンに応じた凹状パターンを有し、ブランケット32上のインク層23から不要な部分を取り除くための剥離部材を、各々示す。
まず、図12に示すように、ブランケット胴24を回転移動することにより、塗布ユニット22内からインクを受容し、ブランケット32上に一様なインク層23を塗布する。
次に、図13に示すように、インク層23上に剥離部材25を当接し、インク層23から不要な部分を取り除き、ブランケット24上に光遮蔽層の反転パターン31を形成する。
その後、図14に示すように、反転パターン31が形成されたブランケット24上に透明基板27を当接して、透明基板27上に反転パターン31を転写し、光遮蔽層26を形成する。
さらに、透明基板27の他方の主面上に、同様にして光遮蔽層を形成することができる。他方の主面上に光遮蔽層のパターンの幅を変更する場合には、剥離部材を、その幅を狭くしたこと以外は同様の凹状パターンを有する剥離部材に取り替えることが出来る。
塗布ユニットとしては、スリットコーター、及びダイコーター等の塗布装置を使用することが出来る。
反転印刷に使用される光遮蔽層形成用インク組成物は、上記黒色遮光材とインク用バインダ樹脂、離形剤、溶媒、及び分散剤等を含有し得る。
インク用バインダ樹脂としては、例えばカゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びメラミン樹脂などが選択し得る。耐熱性や耐光性が要求される際には、例えばアクリル樹脂を好ましく用いることができる。インク用バインダ樹脂の含有量は、インク組成物全重量に対し、好ましくは5重量%ないし50重量%である。
溶媒としては、インク組成物の塗布性、分散剤安定性などを考慮して、適宜選択されたものが使用でき、例えばトルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジグライム、及びシクロヘキサノン等があげられる。溶媒の含有量は、インク組成物全重量に対し、好ましくは5重量%ないし50重量%である。
離形剤としては例えばケイ素および/またはフッ素の原子を含む材料例えばフッ素樹脂系部材、及びシリコーン樹脂系部材が使用され、フッ素樹脂系部材としては、含フッ素モノマーもしくはオリゴマー(低分子化合物)、シリコーン樹脂系部材としては、含ケイ素モノマーまたはオリゴマー(低分子化合物)を使用することができる。離形剤の含有量は、インク組成物全重量に対し、好ましくは0.01重量%ないし5重量%、より好ましくは0.1重量%ないし0.5重量%である。
分散剤としては、非イオン性界面活性剤例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル等、イオン性界面活性剤例えばアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、及びテトラアルキルアンモニウム塩等、その他、有機顔料誘導体、及びポリエステルなどがあげられる。分散剤はこれらを単独、あるいは二種類以上を混合して使用することができる。分散剤の含有量は好ましくは1重量%ないし20重量%である。
剥離部材は、適度の硬さと寸法安定性、加工性を有する材料が好ましく、例えばガラス、金属、及びプラスチックから選択され得る。ブランケットは、光遮蔽層形成用インク組成物との組み合わせで好適に選択され、高分子フィルムやゴムのようにある程度の硬度と柔軟性を有する材料であることが好ましく、例えば、フッ素系樹脂、ポリアクリレート、シリコーン樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエーテルスルホン、シリコーン系エラストマー、フッ素系エラストマー、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムまたはこれらの混合物が用いられる。
この反転印刷法では、転写時にブランケット版からインク層を剥離しやすくするために離形剤を含有する光遮蔽層形成用インクが好ましく使用される。反転印刷法により形成された光遮蔽層を用いると、光遮蔽層形成後のポストベークにより光遮蔽層から離形剤が溶出し、光遮蔽層上面、側面、及び光遮蔽層間の開口部の透明基板表面等に広がる傾向がある。光遮蔽層側面及び開口部にこのような離形剤があると、着色パターン塗布インクがはじかれて開口部に受容されず、いわゆる白抜けが生じ、その結果、色むらとなる傾向がある。このため、上記ポストベークの後、透明基板の第1の主面及び第1の主面上に形成された光遮蔽層を紫外線オゾン洗浄に供し、光遮蔽層から溶出した離形剤を除去することができる。その後、ポジレジスト層を塗布し得る。
紫外線オゾン洗浄では、例えばオゾン雰囲気の濃度は数十から数万ppmとし、紫外線を5〜1000mWの露光量で、1ないし10分照射する。これにより、有機物を分解することができる。なお、使用するUVランプとしては、例えば低・中出力(50〜200mW)、あるいは高出力(500〜5000mW)のものが使用できる。
ポジレジスト層は、ポジレジスト組成物を、例えばバーコーター、ロールコーター、スピンコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の塗布方法を用いて塗布することにより、形成することができる。例えばポジレジスト層の厚さは、0.5μmないし5.0μmにすることができる。
本発明に使用されるポジレジスト組成物においては、被膜形成用物質として例えばアルカリ可溶性ノボラック型樹脂が用いられる。このアルカリ可溶性ノボラック型樹脂についてはフェノール類とアルデヒド類との反応生成物が挙げられる。
フェノール類としてはフェノール、O−、m−、P−クレゾール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノール、3,4−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、4−t−ブチルフェノール、2−t−ブチルフェノール、3−t−ブチルフェノール、2−エチルフェノール、3−エチルフェノール、4−エチルフェノール、3−メチル−6−t−ブチルフェノール、4−メチル−2−t−ブチルフェノール、2−ナフトール、1,3−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレンなどの芳香族ヒドロキシ化合物が挙げられる。
アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアルデヒドなどが挙げられる。
フェノール類とアルデヒド類の反応は触媒の存在下で行われ、バルク又は溶媒中で行われ得る。触媒としては有機酸例えば蟻酸、シュウ酸、P−トルエンスルホン酸、及びトリクロロ酢酸等、無機酸例えば燐酸、塩酸、硫酸、及び過塩素酸等、2価金属塩例えば酢酸亜鉛、及び酢酸マグネシウム等が挙げられる。
また、本発明に使用されるポジレジスト組成物においては、感光性成分として、キノンジアジド基含有化合物が用いられ得る。このキノンジアジド基含有化合物としては、例えば2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンなどのポリヒドロキシベンゾフェノンと、ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホン酸又はナフトキノン−1,2−ジアジド−4−スルホン酸との完全エ0ステル化合物、あるいはその部分エステル化合物等を挙げることができる。
また、他のキノンジアジド基含有化合物例えばオルソベンゾキノンジアジド、オルソナフトキノンジアジド、オルソアントラキノンジアジド、及びオルソナフトキノンジアジドスルホン酸エステル類などのこれら核置換誘導体、更には、オルソナフトキノンスルホニルクロリドと水酸基又はアミノ基を持つ化合物例えばフェノール、p−メトキシフェノール、ジメチルフェノール、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ナフトール、カルビノール、ピロカテコール、ピロガロール、ピロガロールモノメチルエーテル、ピロガロール−1,3−ジメチルエーテル、没食子酸、水酸基を−部残してエステル化又はエーテル化された没食子酸、アニリン、及びP−アミノジフェニルアミン等との反応生成物なども用いることができる。これらは単独で用いても良いし、また2種類以上を組み合わせて用いても良い。これらのキノンジアジド基含有化合物は、例えば前記ポリヒドロキシベンゾフェノンとナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホニルクロリド又はナフトキノン−1,2−ジアジド−4−スルホニルクロリドとをジオキサンなどの適当な溶媒中において、トリエタノールアミン、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリなどのアルカリ存在下に縮合させ、完全エステル化又は部分エステル化することにより製造することができる。
本発明に使用されるポジレジスト組成物におけるアルカリ可溶性ノボラック型樹脂とキノンジアジド基含有化合物との配合比は、アルカリ可溶性ノボラック型樹脂100重量部に対し、キノンジアジド基含有化合物が5〜40重量部、好ましくは10〜30重量部の範囲である。
また、本発明に使用されるポジレジスト組成物に用いられる溶媒として、2−ヘプタノン、アセトン、メチルエチルケトン、1,1,1−トリメチルアセトン等のケトン類、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール又はジエチレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテル等の多価アルコール類及びその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類が挙げられる。これらは単独、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。溶媒の使用量は、基板上に、均質でピンホール、塗りむらの無い塗布膜ができる塗布であれば特に制限はされない。レジスト組成物の全重量に対し、溶媒量が例えば50〜97重量%になるように調製することができる。
ポジレジスト組成物には、ポジレジスト全重量に対し、好ましくは0.01重量%〜10重量%の撥インク剤を添加する。
さらに、本発明に使用されるポジレジスト組成物には、更に必要に応じて相溶性のある添加物、例えばレジスト層の性能などを改良するための樹脂、可塑剤、安定剤、界面活性剤、現像後のレジストパターンの視認性を良くするための染料、増感効果を向上させる増感剤などの添加剤を含有させることができる。
ポジレジスト組成物に使用される撥インク剤としては、例えばフッ素系樹脂、シリコン系樹脂、パーフルオロアルキル基含有アクリレートまたはメタクリレートを主成分とする共重合オリゴマー等をあげることができる。好ましくは例えば相溶性セグメントとフッ素性セグメントのブロック共重合体、及び相溶性セグメントとシリコン系セグメントのブロック共重合体を使用することができる。これらのブロック共重合体は、改質効果の持続性が良好である。具体的には、例えばセイミケミカル社製 ランダム型オリゴマー 商品名 サーフロン、東亞合成化学社製 グラフト型オリゴマー 商品名 アロンG、及び日本油脂社製 ブロック型オリゴマー モディパーF等をあげることができる。
ポジレジスト層の露光手段としては、例えば超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプ等のラジカル重合性化合物が反応する波長の光を露光するものを使用することができる。
ポジレジスト層の現像液としては、露光部のポジレジストを溶解させることのできる溶液例えば水酸化ナトリウムあるいは炭酸ナトリウム等のアルカリ性水溶液等を用いることができる。
第2の光遮蔽層は、例えばアルカリ洗浄または研磨機による研磨により除去することができる。
アルカリ洗浄液としては、例えば炭酸ナトリウム水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、及びアルカノールアミン水溶液等を使用することができる。
アルカリ洗浄液の適用方法としては、フォトリソグラフィーに使用される種々の現像方法を代用することができる。このような現像方法として、例えば浸漬現像法、揺動現像法、ディップ現像方法、シャワー・スプレー現像法、及びパドル現像法等があげられる。
また、研磨機としては、例えばオスカー型研磨機を使用することができる。
撥インク剤層は、好ましくは上記反転印刷法を用いて形成することができる。
例えば撥インク剤と溶剤を含む撥インク剤層形成用インクを調製し、図12に示す工程と同様にして、ブランケット版上に0.01μmないし1μmの厚さを有する撥インク剤層を一様に形成した後、光遮蔽層及び光遮蔽層のパターンに応じてパターン加工されたポジレジスト層が形成された透明基板を導入して、ポジレジスト層を撥インク剤層に当接して、ポジレジスト層上に0.01μmないし0.5μmの厚さの撥インク剤層を転写することができる。転写後、好ましくは、50ないし150℃で1ないし10分ベークすることができる。
撥インク剤層に好ましく使用される撥インク剤は、例えばフッ素系樹脂、シリコン系樹脂、パーフルオロアルキル基含有アクリレートまたはメタクリレートを主成分とする共重合オリゴマー等をあげることができる。好ましくは例えば相溶性セグメントとフッ素性セグメントのブロック共重合体、及び相溶性セグメントとシリコン系セグメントのブロック共重合体を使用することができる。これらのブロック共重合体は、改質効果の持続性が良好である。具体的には、例えばセイミケミカル社製 ランダム型オリゴマー 商品名 サーフロン、東亞合成化学社製 グラフト型オリゴマー 商品名 アロンG、及び日本油脂社製 ブロック型オリゴマー モディパーF等をあげることができる。
また、撥インク剤層に用いられる撥インク剤は、必要に応じて溶媒と混合することができる。溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン、エチルベンゼン、酢酸イソアミル、酢酸N−アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(アセテート)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(アセテート)、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、液体ポリエチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸エチル、及びエチルエトキシプロピオネート等が用いられ、これらの溶媒は単独で、または2種類以上組み合わせて用いることができる。
例えば反転印刷法により撥インク剤層を形成する場合、撥インク剤層形成用インクは、好ましくは、撥インク剤を0.01ないし10重量%含有し得る。
着色パターン塗布インクは、染料及び顔料等の着色剤、インク用バインダ樹脂、分散剤、及び溶媒等を含有する。
着色パターン塗布インクに使用される顔料の具体的な例としては、Pigment Red 9、19、38、43、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、192、215、216、208、216、217、220、223、224、226、227、228、240、Pigment Blue15、15:6、16、22、29、60、64、Pigment Green7、36、Pigment Red20、24、86、93、108、109、110、117、125、137、138、139、147、148、153、154、166、168、185、Pigment Orange36、Pigment Violet23などがあげることができ、単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
着色パターン塗布インクの溶媒としては、その表面張力がインクジェット方式に好適な範囲例えば40mN/m以下であり、かつ、沸点が130℃以上のものを好ましく使用できる。表面張力が40mN/mを超えると、インクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼす傾向があり、また、沸点が130℃未満であると、ノズル近傍での乾燥性が著しく高くなりすぎて、ノズル詰まり等の不良発生を招く傾向がある。好適な溶媒として、例えば2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−エトキシエチルアセテート、2−ブトキシエチルアセテート、2−メトキシエチルアセテート、2−エトキシエチルエーテル、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、2−(2−ブトキシエトキシ)エタノール、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアセテート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアセテート、2−フェノキシエタノール、及びジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができ、必要に応じて、単独で、あるいは二種以上混合して用いることができる。溶媒は、溶解性の他、経時安定性、及び乾燥性などが要求され、使用される着色剤、及びバインダ樹脂との特性に応じて適宜選択される。
着色パターン塗布インクに使用され得るバインダ樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びメラミン樹脂などがあげられ、使用される着色剤に応じて適宜選択され得る。例えば耐熱性や耐光性が要求される際にはアクリル樹脂が好ましい。
バインダ樹脂への色素の分散を向上させるために、着色パターン塗布インクに分散剤を添加することができる。分散剤としては、非イオン性界面活性剤例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、及びテトラアルキルアンモニウム塩など、その他に、有機顔料誘導体、及びポリエステル等などがあげられる。分散剤は単独で、あるいは二種以上を混合して使用することができる。
また、各色の着色層は、例えば1μmないし2μmの厚さで形成することができる。
実施例
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
実施例1
光遮蔽層の作製
透明基板として、無アルカリガラス基板 コーニング社製 1737を用意した。
以下の光遮蔽層印刷用インク組成の材料を用意した。
光遮蔽層印刷用インク組成
インクバインダ樹脂
ポリイミド前駆体 東レ(株)製:「セミコファインSP−510」
10重量部
黒色遮光剤 カーボンブラック 7.5重量部
溶媒 N−メチル−2−ピロリドン (NMP) 130重量部
分散剤 銅フタロシアニン誘導体 5重量部
離形剤 フッ素系低分子化合物
ビックケミージャパン株式会社製 BYK333 0.5重量部
上記組成のインク材料をビーズミル分散機に投入し、冷却しながら3時間分散して光遮蔽層印刷用インク組成物を調製した。
得られたインク組成物を、図7ないし図9に示す工程と同様にして、反転印刷法に供し、以下のように、光遮蔽層を形成した。尚、反転印刷に際し、ブランケット版としては、表面にシリコーン樹脂を被覆した金属ロールを使用した。また、剥離部材として、表面を光遮蔽層パターンの反転パターンを応じた凸凹パターンに加工した平板状ガラスを使用した。
まず、インク組成物をブランケット版上にスリットコーター法により塗布し、一様なインク層を形成した。
次に、剥離部材によって不要な部分を除去し、ブランケット版上に光遮蔽層パターンの反転パターンを形成した。
その後、反転パターンが形成されたブランケット版上に透明基板の一方の主面を当接して、この主面上に反転パターンを転写し、第1の光遮蔽層を転写した。
次いで、第1の光遮蔽層が形成された透明基板をオーブン内に入れて、230℃で1時間ポストベークを行った。第1の光遮蔽層の上部は平坦で、膜厚は1.5μmであった。
その後、ブランケット版に同様にして反転パターンを形成し、その反転パターンを透明基板の他方の主面側に向けてブランケット版を配し、また、その反転パターンがこの透明基板を介して第1の光遮蔽層と対向するようにブランケット版を位置合わせして、この他方の主面上に反転パターンを転写し、第2の光遮蔽層を転写した。
次いで、同様に、第2の光遮蔽層が形成された透明基板をオーブン内に入れて、230℃で1時間ポストベークを行った。第2の光遮蔽層の上部は平坦で、膜厚は1.5μmであった。
また、光遮蔽層表面に対する、後述の着色パターンのインクジェット印刷に使用する例えば光遮蔽層の接触角を測定したところ30゜であり、得られた光遮蔽層表面が着色パターン塗布インクに対して、撥インク性が有ることを確認した。また、光遮蔽層のOD値(光学濃度)は3であり、充分な遮光性を有することから、光遮蔽層として使用できることを確認した。
尚、OD値は、1μmの試料の入射光強度I0、透過光強度Iから次式によって求めた。
OD=−log(I/I0)
その後、光遮蔽層が形成された透明基板を、照度50mW、露光量500mJ/cm2、オゾン濃度10万ppmの条件で紫外線オゾン洗浄処理に供した。
洗浄処理後の光遮蔽層表面に対する、上記インクの接触角を測定したところ35゜であり、洗浄された光遮蔽層表面が着色パターン塗布インクに対して、撥インク性が低下したことを確認した。
撥インク剤含有ポジレジスト層の作成
ローム・アンド・ハース電子材料(株)製 ポジ型レジスト 「LC100−10cp」全重量に対し5重量%大日本インキ化学工業株式会社製 撥インク剤 「F179」を混合したポジレジスト組成物を調製した。光遮蔽層が形成されたガラス基板上にポジレジスト組成物をスピンコーターにて3.0μm膜厚の厚さに塗布し、ポジレジスト層を得た。
得られたポジレジスト層を110℃で、120秒間プリベークした。
その後、ガラス基板のうち、ポジレジスト層を塗布した面と反対側の面から、超高圧水銀灯を光源として、ガラス基板を介して、ポジレジスト層をいわゆる裏露光した。そのときの露光量は、50ないし150mJであった。
さらに、ポジレジスト層を2.5重量%炭酸ナトリウム溶液で現像することにより、光遮蔽層と、この光遮蔽層上に同様にパターン加工されたポジレジスト層との積層により構成される隔壁を形成し、隔壁間に開口を得た。
その後、230℃、10分の条件で、ポジレジスト層にポストベーク処理を行った。
得られたポジレジスト層は、2μmの厚さであった。
第2の光遮蔽層の除去
他方の主面上の第2の光遮蔽層をオスカー型研磨機を用いて、研磨、除去した。
着色インクの調製
メタクリル酸20部、メチルメタクリレート10部、ブチルメタクリレート55部、ヒドロキシエチルメタクリレート15部を乳酸ブチル300gに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル0.75部を加え70℃にて5時間の反応によりアクリル共重合体樹脂を得た。得られたアクリル共重合体樹脂を樹脂濃度が10重量%になるように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希釈し、アクリル共重合体樹脂の希釈液を得た。
この希釈液80.1gに対し、顔料19.0g、分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル0.9gを添加して、3本ロールにて混練し、赤色、緑色、青色の各着色ワニスを得た。なお、赤色顔料として、ピグメントレッド177を、緑色顔料としてピグメントグリーン36を、青色顔料としてピグメントブルー15を、各々使用した。
得られた各着色ワニスに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを、その顔料濃度が12〜15重量%、粘度が15cpsになるように、各々調整して添加し、赤色、緑色、及び青色着色インクを得た。
カラーフィルタの作製
隔壁開口部に対して、赤色、緑色、及び青色着色インクを使用し、12pl、180dpiヘッドを搭載したインクジェット印刷装置により、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)各々の着色層を形成し、本発明の第1の観点に係るカラーフィルタを得た。このようにして得られたカラーフィルタは、平滑性が良好であり、画素内のΔEabを測定したところ、1未満であり、色むらの少ない良好なカラーフィルタであることがわかった。なお、ΔEab(色差)は、ミクロアナライザーにより測定した。
実施例2
実施例1と同様にして、ガラス基板の両面に第1の光遮蔽層及び第2の光遮蔽層の作製を行った後、撥インク剤を添加しないこと以外は、同様の組成を有するポジレジストを使用して、パターン加工されたポジレジスト層を形成した。その後、同様に、第2の光遮蔽層を研磨、除去した。
撥インク剤層の形成
溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンを使用し、5重量%の 撥インク剤 パーフルオロ基含有オリゴマー 大日本インキ化学工業株式会社製「F179」を含有する撥インク剤層形成用インキを調製した。
ブランケット版として、シリコーン樹脂を被覆した金属ロールを用意し、図8に示す工程と同様にして、スリットコータに撥インク剤層形成用インキを導入して、ブランケット版上に一様な撥インク剤層を1μmの厚さで塗布した。
その後、第1の光遮蔽層及びパターン加工されたポジレジスト層が形成されたガラス基板を用意して、上記一様な撥インク剤層を、ポジレジスト層上に当接し、転写を行った。
転写後、オーブン中で、230℃、10分間の条件で、ベークを行った。
得られた撥インク剤層は、0.5μmの厚さであった。
このようにして、ガラス基板上に、第1の光遮蔽層、パターン加工されたポジレジスト層、及び撥インク剤層の積層から構成される隔壁を形成し、隔壁間に開口を得た。
この開口に、実施例1と同様に赤色、緑色、及び青色着色インクを使用し、インクジェット印刷装置により、着色層を形成し、本発明の第2の観点に係るカラーフィルタを得た。平滑性が良好であり、画素内のΔEabを測定したところ、1未満であり、色むらの少ない良好なカラーフィルタであることがわかった。
また、実施例2の隔壁は、1.5μmの光遮蔽層と、2μmの厚さのポジレジスト層と、0.5μmの厚さの撥インク剤層とから構成され、0.5μmの厚さの撥インク剤層が撥インク成分を含んでいる。1.5μmの光遮蔽層と、2μmの厚さのポジレジスト層とから構成され、2μmの厚さのポジレジスト層が撥インク成分を含んでいる実施例1の隔壁と比べると、実施例2の隔壁は、撥インク剤層を形成する工程がさらに必要であるけれども、撥インク成分が隔壁の側壁に溶出しにくく、着色インクを開口内により受容し易いという利点がある。
1,27…透明基板、2…第1の主面、3…第2の主面、4,26…光遮蔽層、5…ポジレジスト層、7…インクジェットノズル、8…着色パターン塗布インク、10…カラーフィルタ、11…着色層、23…光遮蔽層形成用インク層、24…ブランケット版、25…剥離部材、31…反転パターン、32…ブランケット