JP4876564B2 - 転写用凹版を用いた遮光性隔壁の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、カラー液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタなどに使用される遮光隔壁の形成方法に関するものである。

カラー液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタなどを低コストで形成する方法としてカラーフィルタ用基板へインクジェット法によりカラーフィルタの色材インクを供給する方法が提案されている。しかし、インクジェット装置で噴射されたインク粒子が基板に衝突して、その部位で広がることから、所定部（画素部）以外に広がらないようにするために、画素部周辺に隔壁の役目をする凸部を形成するようにする方法が提案されている。なお、各画素の周辺部は遮光性があるブラックマトリクスである必要があるので、隔壁はカラーフィルタのブラックマトリクスを兼用することが好ましく、そのための技術が多数提案されている。なお、本願においてはブラックストライプも含めてブラックマトリクスと記す。

ところで、インクジェット用のカラーフィルタインクの成分は、インクジェット時の噴射に好都合であるように、低粘度に設計されている。そのため、一般的に固形分が少なく溶剤分が多い組成に調整されている。例えば通常は固形分含有量が１０％〜３０％程度ものを使用する提案が多い。しかし、その結果として画素部に充填するインクの量は、所定の色材層の厚さを得るために４〜１０倍の量を供給する必要がある。

ここで、隔壁の高さが低いと、インクが隔壁を乗り越えて隣接する画素へ溢流してしまう現象（混色とよばれることが多い）が発生する。隔壁の高さを充填されるインクジェットインクの高さより高くすれば、溢流することはないが、カラーフィルタの色材層の高さと隔壁の高さが大きく異なってしまうので、その後の工程である透明導電膜の形成に支障をきたしたり、液晶の配向に問題が発生したりしてしまう。対策として、一度形成した隔壁の高さを研磨やその他の方法で低くしたり、オーバーコート層を形成したりする方法が提案されている。しかし、工程が増えるため生産コストが上昇してしまう。そのため、特許文献１、特許文献２に開示されているように隔壁を撥インク性として溢流を防止する方法が検討されている。

このブラックマトリクスの隔壁を撥インク性にするという条件は、インクジェットでカラーフィルタインクを充填する方法において、ブラックマトリクスを形成する方法によらず要請されている。なお一般的にブラックマトリクス材は有機物バインダーと遮光性材料が主成分である。そのため、インクジェット用インクの溶剤が有機溶媒である場合には、ブラックマトリクス材はインクジェット用インクに対して親インク性である。従って、隔壁の表面を撥インク性にする必要がある。

しかしながら、隔壁の側面も撥インク性とすると、画素内に充填されたインクの厚さは隔壁に接する部分が薄く、中央付近が厚くなったり、さらには「白抜け」とよばれるインクが充填されない場所が発生して、カラーフィルタとしての性能が仕様を満足しなくなってしまう。すなわち、図１（ａ）に示したように、インクａを充填した際の表面形状（インク充填直後の図）が、溶剤が揮発した後にも残ってしまい、隔壁ｂ付近のカラーフィルタの色材層ｃの厚さが画素の中央部と比較して薄くなってしまい（溶剤乾燥後の図）、画素内の色むらになってしまう。一方、隔壁の上表面を撥インク性とし、側面を親インク性とすることができれば、図１（ｂ）に示したように、インクを厚盛りしても（インク充填直後の図）色材層ｃの厚さの均一性がはるかに向上する。
その方法が検討され、例えば特許文献３は全面撥インク性の隔壁の側面を親インク性にする方法を開示している。また、特許文献４、特許文献５、特許文献６には、隔壁材料を塗布した後に、撥インク剤による処理を行い、次にフォトリソ工程によってパターンニングし、その後隔壁で囲まれた凹部を親インク化処理する方法を開示している。さらに、特許文献７では、撥インク性のブラックマトリクスの隔壁を作成し、後工程で、ブラックマトリクス側面と、画素部に親インク材の層を形成している。
いずれせよ、隔壁の上面を撥インク性とし、別工程で凹部の側面および底面を親インク性とすることは、コストアップの原因であった。

一方、隔壁の上表面を撥インク性とする全く別な方法として、フォトリソ用のブラックマトリクス材に予め撥インク成分を添加しておき、カラーフィルタ基板へ塗布乾燥した際に、ブラックマトリクス材の上表面に析出させる方法がある。この方法を図２に基づいて説明する。

・図２（ａ）
まず、カラーフィルタ用基板ｄに撥インク剤ｅを添加したブラックマトリクス材ｆの溶液（フォトリソ用ブラックマトリクス材溶液）を塗布する。溶剤が揮発する前には、撥インク剤ｅはブラックマトリクス材に均一に分散している。図において撥インク剤ｅを斑文様で図示している。
・図２（ｂ）
溶剤が揮発すると、撥インク剤ｅは上表面（空気と接触する面）に浮き出る（析出する）。この浮き出る現象は、撥インク剤として好ましいフッ素樹脂系のもの、シリコーン樹脂系のもので顕著であり、撥インク剤ｅが自由エネルギーの小さい表面を好むため、空気と接する面に浮き出してしまうためである。
・図２（ｃ）
つぎに、ブラックマトリクス用のフォトマスクｇを使用して、露光ｈする。光が照射されたブラックマトリクス材の表面部分では、ブラックマトリクス材が硬化すると共に、撥インク剤の下部がブラックマトリクス材に固定される（析出した撥インク剤の下部とブラックマトリクス材の上部とが連結された状態となる）。そして、後述の現像工程や有機溶剤に接触する工程で流出しなくなる。
ただし、すべての撥インク剤が固定されるのではなく、固定されるように組成や構造に工夫をこらした撥インク剤が開発されている。例えば、特許文献８、特許文献９、特許文献１０に開示されている撥インク剤がそれである。
・図２（ｄ）
現像液ｉにより現像を行なう。
・図２（ｅ）
水洗、乾燥する。これにより所望のブラックマトリクス材ｆのパターンを得る。

この方法は、新たなプロセスを必要とせず、低コスト化の要請には一番よい方法である。そして、最近かなり検討されている。本発明ではこの方法を撥インク剤添加法と呼ぶ。
なお、ブラックマトリクスの隔壁の上表面を撥インク性とする場合に必要なインクジェットインクに対する接触角は、隔壁の高さと、充填するインク量によって大きく異なるが、インクの固形分比率３０％程度がインクジェットインクの限度であるとすると、３５度程度あればよい。通常の撥インク剤を使用すると、この程度の接触角をある程度容易に得ることができる。

しかし、上記のＢＭ材に撥インク剤を添加したフォトリソ法でも、工程が複雑な上、高価な装置を使用するので、さらに他の低コストの形成方法が求められている。ブラックマトリクスの低コスト製法のひとつに、裏面露光法を用いた凹版転写法による方法がある。例えば、特許文献１１に記載されている方法である。この凹版転写法を図３に基づいて説明する。

・図３（ａ）
この凹版転写法での凹版は裏面露光可能なものが用いられていて、この裏面露光可能な凹版転写法用凹版ｊは、裏面露光光透過性基板ｋの上に、裏面露光光透過性の離型層ｌと離型性を有する遮光膜ｍとを設けたものよりなっている。遮光膜ｍのない部分が所望のブラックマトリクスのパターンである。
・図３（ｂ）
まず、感光性のブラックマトリクス材ｎを凹版転写法用凹版ｊの版面に塗布する。
・図３（ｃ）
次に、裏面露光ｈして、遮光膜ｍのない部分に充填されたブラックマトリクス材ｎを硬化する。
・図３（ｄ）
次に、現像液ｉの散布などにより現像して遮光膜ｍ上のブラックマトリクス材ｎを除去する。
・図３（ｅ）
カラーフィルタ用基板ｄと図３（ｄ）の工程を終了した凹版転写法用凹版ｊとを、その間に透明である感光性無溶剤型接着剤ｏを挟み込みながら重ね合わせ、カラーフィルタ用基板ｄ側から露光ｈして、前記接着剤ｏを硬化する。
・図３（ｆ）
カラーフィルタ用基板ｄを引き剥がすと、ブラックマトリクス材ｎは、感光性無溶剤型接着剤ｏを介してカラーフィルタ用基板ｄ側に転写する。

この方法の利点は、フォトリソ法に必要な高価な露光機が不要であり、またカラーフィルタ基板間のブラックマトリクスの高さのバラツキがない点である。この方法でブラックマトリクスを形成して、インクジェットインキング用のブラックマトリクス隔壁として使用する場合には、ブラックマトリクスを撥インク性にする必要がある。その方法として、前述したように特許文献３の方法等の方法を使用することができるが、工程がふえるので製造原価が上がってしまう。

一方、特許文献８、特許文献９、特許文献１０に開示されているような表面に浮き出る（析出する）撥インク剤を使用して図２に示したような方法を適用しようとすると、つぎの問題が発生する。すなわち、図３において、撥インク剤はブラックマトリクス材に添加され、混合されてから、図３（ａ）の工程において、転写版に塗布される。次の図３（ｂ）溶剤乾燥工程において、撥インク剤が上表面に浮き出てしまう。

通常のフォトリソ法で形成するブラックマトリクスを使用する方法ならば、ブラックマトリクスの上表面に撥インク剤が析出する（浮き出る）ので問題ない。しかし、転写法でブラックマトリクスを形成する場合には、図３（ｂ）において、撥インク剤は上表面に析出してしまって、底面である離型層との界面には析出しない。従って、図３（ｆ）において、ブラックマトリクスの上表面には撥インク剤がないので、インクジェットインキング時の隔壁として使用することができない。

そこで、発明者らは、ブラックマトリクス材に撥インク剤を添加する方法を用いて、隔壁状の撥インク性カラーフィルタ用ブラックマトリクスを凹版転写法でカラーフィルタ用基板の上に形成すること、さらに好ましくは、隔壁材の上表面が撥インク性で側面は親インク性である隔壁状のブラックマトリクスをカラーフィルタ用基板の上に形成することを検討した。

即ち、凹版との界面に撥インク剤が偏析するようにすることができればよい。その方法として、転写用凹版の表面をフッ素樹脂にすることが考えられる。日本油脂（株）のホームページの製品紹介欄において、撥インク剤の一種であるモディパーＦ・ＦＳシリーズのページがあるが、その中の「モディパーＦ／ＦＳシリーズの表面配向性」の項に、アクリルポリマーにモディパーＦを添加して、テフロン（登録商標）板に塗布して作成したフィルムの表面配向性を調べた結果が掲載されている。その結果によると、モディパーＦの撥水（撥インク）セグメントは空気側へ移行（偏析）するだけでなく、テフロン（登録商標）板と接していた面にも移行（偏析）している。すなわち、フッ素樹脂表面は接している面へモディパーＦの偏析を誘起する作用を有していると言える。従って、フッ素樹脂を表面層とする転写用凹版を作成し、転写法によってＢＭを形成すれば、ブラックマトリクス材に添加したモディパーＦはブラックマトリクスの上表面に偏析するはずである。

なお、偏析現象について、一般的にフッ素樹脂系の添加剤は添加された樹脂内で動くことができる限り、表面エネルギーが低い表面に移行する性質を有している、と説明されている。モディパーＦはフッ素系添加剤であり、テフロン（登録商標）表面は表面エネルギーが低いので、偏析する理由も、同様であると考えられる。
しかし、実際問題として、カラーフィルタのブラックマトリクスパターンは幅２０μｍ以下、厚さ２〜４μｍ以下と非常に微細であり、一方サイズは４０インチ以上の液晶テレビがあり、さらに低コスト化のためにカラーフィルタはサイズ２０００ｍｍ角程度の大きな一枚のガラス板に、多面付けで形成される。そのような仕様の転写用凹版を、フッ素樹脂板の表面加工で得ることはかなり難しい。
特開平１０−２０６６２７号公報 特開平１１−１２７３２７号公報 特開２００２−２２９３３号公報 特開平９−２０３８０３号公報 特開平９−２３０１２７号公報 特開平９−２３０１２９号公報 特開２００５−１７３３２４号公報 特開２００４−４５９１０号公報 特開２００４−１７７９４８号公報 特開２００５−６０５１５号公報 特許３３２３６７７号公報

そこで本発明の解決課題は、凹版転写法に使用する凹版であって、フッ素樹脂板の表面加工以外の方法で作成したものであって、その凹部へ撥インク材を添加した硬化性材料を充填し、硬化した場合に、凹版の表面に接した硬化性材料の面に撥インク材が偏析するような低コストの凹版転写版を得ることである。さらに好ましくは、その転写用凹版で作成した撥インク性ブラックマトリクスの隔壁の上表面が撥インク性であり、隔壁の側面や隔壁で囲まれた底面部分は親インク性であるものを得るための材料、手段を提供することである。

本発明者らは、鋭意検討の結果、フッ素樹脂系添加剤およびシリコーン樹脂系添加剤のうち、空気面に移動する性質を有するものは、フッ素樹脂面に移動するだけでなく、シリコーン樹脂面にも移動することを見いだした。また、フッ素樹脂分あるいはシリコーン樹脂分を含むブロック共重合体あるいはグラフト共重合体であり、硬化性を付与して硬化した面も同様の移動を誘起作用を有することを見いだした。
さらに、撥インク用添加剤として使用されるフッ素樹脂系の添加剤やシリコーン樹脂系の添加剤で、表面に偏析する性質があるもの（α）を表面に偏析した材料を使用することによって、表面に移行する性質をもつ撥インク剤（β）を添加した硬化性材料Ｘをその上に載せて硬化すると、表面にαが析出している面に対応した材料Ｘの面に撥インク材（β）が偏析することを見いだした。さらにまた、αがフッ素樹脂系の撥インク剤であってもシリコーン樹脂系の撥インク剤であっても、対応する材料Ｘの表面に撥インク剤βの偏析を誘起することを見いだした。すなわち、フッ素系添加剤やシリコーン樹脂系添加剤が偏析した表面は、フッ素樹脂系撥インク剤とシリコーン樹脂系撥インク剤の偏析の誘起作用を有することを見いだした。
以上の偏析誘起作用を有する材料はいずれも表面エネルギーが低い。表面エネルギーは臨界表面張力に比例するとされている。従って臨界表面張力が低い材料面は上記の偏析を誘起作用を有すると言える。これを応用することによって本発明に至った。
すなわち、前記課題は以下の材料と手段を提供することにより解決される。

（請求項１）
請求項１の発明は、インクジェット法によるカラーフィルタ形成に使用される撥インク性の遮光性隔壁の形成方法が、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする遮光性隔壁の形成方法であり、この発明を提供して上記課題を解消するものである。
（１）裏面露光硬化性のカラーフィルタのブラックマトリクス用遮光性材料に自由エネルギーが低い表面へ移行する性質があるフッ素樹脂系添加剤、シリコーン樹脂系添加剤のどちらか、あるいは混合物を添加してブラックマトリクス材を調製するＡ工程。
（２）ブラックマトリクス材を、
撥インク剤が添加された液状状態の転写材料を転写用凹版に充填しこの転写用凹版に接して転写用凹版側の面に撥インク剤が偏析する前記転写材料が硬化または固化してから接着剤を介して重ねた被転写体の引き剥がしでこの被転写体側に前記転写材料からなる所望の物体を形成する凹版転写法で使用する前記転写用凹版であって、
版面の表面層の少なくとも一部分が、
フッ素樹脂分あるいはシリコーン樹脂分を含むブロック共重合体あるいはグラフト共重合体であり、かつ感光硬化性を付与することが可能である物質よりなるもの、
あるいは、
シリコーン樹脂系添加剤またはフッ素樹脂系添加剤が添加された液状の硬化性材料よりなる層の表面に前記シリコーン樹脂系添加剤またはフッ素樹脂系添加剤が偏析して、前記硬化性材料の層が所定の加熱処理により硬化してなるもの
であり、
表面層の前記部分に接した転写材料に添加されている撥インク剤に対する当該部分側への偏析誘起作用を備えてなるものである転写用凹版
に塗布するＢ工程。
（３）裏面露光によって、前記転写用凹版の凹部に充填されたブラックマトリクス材を所定の厚さまで硬化するＣ工程。
（４）ブラックマトリクス材の未硬化の部分を現像液で洗浄して除去し、カラーフィルタのブラックマトリクス用の撥インク性の隔壁のパターンを形成するＤ工程。
（５）カラーフィルタ用の透明基板と転写用凹版と向かい合わせて、カラーフィルタ用の透明基板と転写用凹版との間に透明な無溶剤ＵＶ硬化性接着剤を挟み込んだ状態でプレスするＥ工程。
（６）カラーフィルタ用基板側からＵＶを照射して無溶剤硬化性接着剤を硬化するＦ工程。
（７）カラーフィルタ用基板と転写用凹版を引き剥がして、接着剤を介してカラーフィルタのブラックマトリクス用の撥インク性の隔壁のパターンをカラーフィルタ用基板側に転写するＧ工程。

本発明により、低臨界表面張力の面にある種の撥インク剤が偏析することを利用し、転写用凹版の構造を工夫することによって、凹版転写法によって撥インク性隔壁を形成することが可能となった。

つぎに本発明を図４から図９に示す実施の例に基づいて説明する。なお、従来例と構成が重複する部分は同符号を付してその説明を省略する。
・図４（ａ）
この図にあっては転写用凹版１の基本的構成が示されていて、裏面露光光透過性であり、遮光層がない部分が、目的とする上表面が撥インク性の遮光性隔壁を形成する部分である。この転写用凹版１の製法、材料については後に述べる。この転写用凹版１は、ガラス基板２の上に、遮光層３と、遮光層３間であって裏面露光光透過性であり、かつ撥インク性誘起層として低臨界表面張力層４とがある構造である。
・図４（ｂ）
撥インク剤５として低臨界表面張力層４に移行・偏析する性質のフッ素樹脂系添加剤、シリコーン樹脂系添加剤（撥インク剤）を添加したブラックマトリクス材６（溶液）を、転写用凹版１に充填する。ブラックマトリクス材６の部分の点（斑模様部分）は撥インク剤５を示している。この図４（ｂ）は充填直後であって、撥インク剤５はブラックマトリクス材６の全体に均一に分布している。
・図４（ｃ）
ブラックマトリクス材６を有した転写用凹版１を所定の温度・時間放置し、ブラックマトリクス材６から溶剤が揮発し、さらにブラックマトリクス材６中の撥インク剤５が空気に面するブラックマトリクス材６の上表面と転写用凹版１の凹部の底面にある低臨界表面張力層４に接するブラックマトリクス材面に偏析させる。
・図４（ｄ）
つぎに裏面露光ｈし、ブラックマトリクス材６を所定の厚さで硬化する。
・図４（ｅ）
現像液ｉで現像して、未硬化のブラックマトリクス材６を除去する。その際、空気面と接する面にあった撥インク剤５は除去される。

・図５（ｆ）
カラーフィルタ用基板ｄと合わせ、間に無溶剤型ＵＶ硬化透明接着剤７を挟み込み、プレスする。この工程で使用する前記無溶剤型ＵＶ硬化透明接着剤７は感光性無溶剤型の可視光透明な接着剤である。この接着剤７としては、例えば、樹脂、希釈モノマー、光増感剤を主成分とする感光性無溶剤型のカラーフィルタ用接着剤であって、樹脂がエチレン性不飽和基とカルボキシル基を有するアクリル系共重合体であるが、必要に応じ熱硬化成分、添加剤などが用いられる。
・図５（ｇ）
カラーフィルタ用基板ｄ側から露光ｈして、接着剤７を硬化する。
・図５（ｈ）
転写用凹版１とカラーフィルタ用基板ｄを引き剥がすと、目的物であるブラックマトリクス材６よりなり、上表面が撥インク性である隔壁がカラーフィルタ用基板ｄ側に転写される。

層４おけるフッ素樹脂以外の臨界表面張力が低い物質としては、シリコーンゴムを含むシリコーン樹脂があり、実際の材料としては、たとえば離型シリコーンと呼ばれるもののうちワニス焼き付けタイプのもの（東芝シリコーン ＹＳＲ６２０９等）、ミラブル型シリコーンゴム（東芝シリコーン ＴＳＥ２２１−３Ｕ）、硬化型シリコーンゴム（東芝シリコーン ＴＳＥ３２２１，ＴＳＥ３９２、ＴＳＥ３５０３，ＴＵＶ６００１）がある。また、アクリルーシリコーン系樹脂があり、実際の材料としてはＰＥＲ３．０（日本ペイント）、サイマックＵＳ−２７０等（東亞合成）がある。

フッ素樹脂系添加剤、およびシリコーン樹脂系添加剤であって、添加された物質が空気に接した表面に移行、偏析する性質を有するものは、偏析した部分の臨界表面張力を減少させる作用を有するので、使用することができる。内添型のフッ素樹脂系のものと、同じくシリコーン樹脂系のもののなかから、自由エネルギーが低い表面、すなわち臨界表面張力が低い面へ移行する傾向の強いものを選択して使用することができる。現在使用されている内添型のものはほとんど、表面に移行する傾向が強いので、選択して使用することができる。例えばフッ素樹脂系添加剤としては、モディパーＦ、（日本油脂製）、ＧＭ―１０１等（ダイキン）、等がある。シリコーン樹脂系添加剤としては、例えば、モディパーＦＳ―７１０（日本油脂）、ＯＰＴＯ ＥＲ Ｒ−０６５（日本ペイント）がある。中でも好ましいのは、特開２００４−４５９１０号公報、特開２００４−１７７９４８号公報、特開２００５−６０５１５号公報に記載のものがブリードしないので好ましい。

これらのフッ素樹脂系添加剤やシリコーン樹脂系添加剤を添加する樹脂として好適な材料はＵＶ硬化性のアクリル樹脂系材料である。実際の材料としては、最終用途がカラーフィルタ用の隔壁形成の場合には、不純物の点からカラーフィルタの色材インクに使用されるアクリル樹脂系の材料が好ましい。これらの添加剤は添加量を調整することによって、偏析誘起作用の強さを調整することができる。

撥インク性を発現する材料としては、臨界表面張力の低い面に接した場合に、そこに偏析して、その部分の表面張力を低下させる作用を有する物質を使用する。すなわち、請求項１に記載のフッ素樹脂系添加剤やシリコーン樹脂系の添加剤で、空気面に偏析する性質があるものを使用することができる。版に接触させて偏析を誘起させるに要する温度・時間は、添加剤の種類、添加された材料と厚さによって異なり、実験によって決定する必要があるが、基本的には、添加された材料（樹脂）の軟化点以上の温度で、厚さが数μｍ程度の場合には概略２０分間程度である。また、溶液状態の場合には数分間程度である。

シリコーン樹脂分を含むブロック共重合体としては、例えば、ＯＰＴＯ ＥＲ Ｒ−０６５（日本ペイント）、グラフト重合体としては、例えば、サイマックス（東亜合成）がある。光硬化性を賦与したものがあり、フォトリソ法を使用して凹版を作成するに好適である。加熱硬化性を賦与したものがあるが、凹版を形成するには、母型を用いる。

請求項１においての所定の加熱処理とは、転写用凹版１に接触させて偏析を誘起する温度、時間をいう。
シリコーン樹脂系添加剤、フッ素樹脂系添加剤は請求項１の説明の部分に記載した材料である。すなわち、フッ素樹脂系添加剤、およびシリコーン樹脂系添加剤であって、添加された物質が空気に接した表面に移行、偏析する性質を有するものは、偏析した部分の臨界表面張力を減少させる作用を有するので、使用することができる。内添型のフッ素樹脂系のものと、同じくシリコーン樹脂系のもののなかから、自由エネルギーが低い表面、すなわち臨界表面張力が低い面へ移行する傾向の強いものを選択して使用することができる。現在使用されている内添型のものはほとんど、表面に移行する傾向が強いので、選択して使用することができる。例えばフッ素樹脂系添加剤としては、モディパーＦ、（日本油脂製）、ＧＭ―１０１等（ダイキン）、等がある。シリコーン樹脂系添加剤としては、例えば、モディパーＦＳ―７１０（日本油脂）、ＯＰＴＯ ＥＲ Ｒ−０６５（日本ペイント）がある。中でも好ましいのは、特開２００４−４５９１０号公報、特開２００４−１７７９４８号公報、特開２００５−６０５１５号公報に記載のものがブリードしないので好ましい。

これらのフッ素樹脂系添加剤やシリコーン樹脂系添加剤を添加する樹脂として好適な材料はＵＶ硬化性のアクリル樹脂系材料である。実際の材料としては、最終用途がカラーフィルタ用の隔壁形成の場合には、不純物の点からカラーフィルタの色材インクに使用されるアクリル樹脂系の材料が好ましい。これらの添加剤は添加量を調整することによって、偏析誘起作用の強さを調整することができる。

撥インク性を発現する材料としては、臨界表面張力の低い面に接した場合に、そこに偏析して、その部分の表面張力を低下させる作用を有する物質を使用する。すなわち、請求項１に記載のフッ素樹脂系添加剤やシリコーン樹脂系の添加剤で、空気面に偏析する性質があるものを使用することができる。版に接触させて偏析を誘起させるに要する温度・時間は、添加剤の種類、添加された材料と厚さによって異なり、実験によって決定する必要があるが、基本的には、添加された材料（樹脂）の軟化点以上の温度で、厚さが数μｍ程度の場合には概略２０分間程度である。また、溶液状態の場合には数分間程度である。

シリコーン樹脂分を含むブロック共重合体としては、例えば、ＯＰＴＯ ＥＲ Ｒ−０６５（日本ペイント）、グラフト重合体としては、例えば、サイマックス（東亜合成）がある。光硬化性を賦与したものがあり、フォトリソ法を使用して凹版を作成するに好適である。加熱硬化性を賦与したものがあるが、凹版を形成するには、母型を用いる。

裏面露光光透過性であるとは、転写用凹版の基板にカラーフィルタ用ガラス基板を使用した場合には、そのガラス板を透過する波長の光を透過する、ということを意味する。１００％透過する必要はなく、凹部内に充填したものを必要な厚さ硬化することができる程度の透過率であればよい。また、底面部分の厚さは数μｍ程度なので、ガラス基板の透過率のほうが支配的である。従って、ＵＶ光透過性であると言っても、ガラス基板が透過しない短波長ＵＶは対象外である。カラーフィルタ用ガラス板を基板として使用する場合には、裏面露光に使用する光源としては、超高圧水銀灯やメタルハライドランプが好ましい。
また、裏面露光光遮光性とは、ガラス基板を透過する波長の光に対する遮光性であり、光学濃度としては少なくともＤ＝２．０は必要であり、好ましくはＤ＞３．０である。実際の材料としては、カラーフィルタのブラックマトリクスをフォトリソ法で形成する場合の材料を使用することができる。このような材料としては、たとえば、アクリル樹脂系やカルド樹脂系を感光硬化性とし、遮光材としてカーボンブラックや酸化チタ粉を混合したものがある。
通常のフォトリソ法に使用するブラックマトリクス材としては、例えば特許文献６、特許文献７に記載されているブラックマトリクス材があり、本発明において使用することができる。

裏面露光光透過性のシリコーン樹脂分を含む硬化性の樹脂としては、請求項１の説明の項に記載した樹脂を使用することができる。シリコーン樹脂は透明であり、ＵＶ光透過性もある。なお、シリコーン樹脂は強度不足を補強するためにシリカ粉末を混合したものが多いが、シリカ粉末は透明でありＵＶ光透過性にもすぐれているので、使用することができる。フッ素樹脂も透明であり、ＵＶ光を透過するので使用することができる。さらにアクリル樹脂も透明であり、ＵＶ光透過性もあるので、アクリル−シリコーン樹脂系のもの、アクリル−フッ素樹脂系のものも使用することができる。また、フッ素樹脂系添加剤、シリコーン樹脂系添加剤も透明であり、ＵＶ光透過性もあるので、アクリル樹脂に添加して使用することができる。

転写用凹版１の製造方法を図６に基づいて、以下に述べる。
・図６（ａ）（ｂ）
ガラス基板２の上の全面に、裏面露光光透過性であり、かつ表面が低臨界表面張力である層４を設ける。前記層４はアクリル樹脂系の感光性のある材料に、フッ素樹脂系、シリコーン樹脂系の表面移行性のある添加剤（撥インク剤５）を添加したものを塗布し、乾燥、露光硬化して形成する。実際の材料としては、カラーフィルタ用の色材インクから色材を除いた透明な感光硬化性のアクリル樹脂系のものを使用することが、不純物汚染の問題がすくないので好ましい。乾燥厚さは、数μｍ程度で充分である。
・図６（ｃ）
遮光層３を得るために、まず、感光性の遮光材３ａ（たとえばフォトリソ法用のブラックマトリクス材）を塗布する。下面の層４の撥インク性が強く、塗布し難い場合には、適当なレベリング剤を選定し遮光材に添加して塗布する。塗布方法は、フォトリソ法によってブラックマトリクスを形成する際に使用する方法、例えばスリットコートを使用する。
・図６（ｄ）
ブラックマトリクス部分が遮光部であるフォトマスクｇを使用して、パターン露光ｈする。
・図６（ｅ）
所定の現像液ｉを使用して現像する。その際、遮光材が下面層から剥離してしまうようなら、現像前に全体を加熱処理して、接着力を高めておく。
・図６（ｆ）
乾燥、加熱処理することにより遮光層３、低臨海表面張力層４を備えた転写用凹版１が完成する。だたし、遮光層３の離型性が不足する場合には、以下の工程を行って、遮光層４における遮光材の離型性を向上する。

・図７（ｇ）
転写用凹版１の版面全面に硬化性離型層用材料８（例えばカラーフィルタ用の色材インクから色材を除いた透明な感光硬化性のアクリル樹脂系のもの）を塗布し、硬化する。得られた離型層９の厚さは０．０１〜０．３μｍ程度でよい。
・図７（ｈ）（ｉ）
ガラス板１０と上記転写用凹版１の間に、無溶剤感光性接着剤７を挟み込み、ガラス板１０側からＵＶを照射ｑして硬化する。この接着剤７としては、例えば特開２０００−１３６３５４号公報に記載されているものを用いる。
・図７（ｊ）
ガラス板１０を転写用凹版１から引き剥がすと、転写用凹版１の凹部の底面にあった離型材８からなる離型層９は、その下の低臨界表面張力層４との接着力が低く、界面から剥離して接着剤７側に転写する。その結果、底面は低臨界表面張力の層４となる。一方、遮光層３の部分では、遮光層３と離型層９の間の接着力は、離型層９と接着剤７との界面の接着力より高いので、離型層９と接着剤７の界面から剥離する。
以上の工程によって、底面のみが低臨界表面張力である転写用凹版１を得ることができる。

臨界表面張力の低い表面部分が、凹部の底面表面および凹部側面である転写用凹版１の作成方法を図８に基づいて、以下に述べる。
・図８（ａ）
ガラス基板２の上に通常のフォトリソ法で遮光層３を形成する。遮光層３の乾燥厚さは、所要のブラックマトリクス隔壁の高さ＋凹部底面の低臨界表面張力層４の厚さとする。
・図８（ｂ）
ガラス基板２と上記遮光層３とを覆うように上面全面に硬化性離型用材料８を塗布し、これを硬化させて離型層９を形成する。離型層９を得るために使用する硬化性離型用材料８は先に記載の転写用凹版１に使用したものを使用することができる。離型層９の厚さは０．０１〜０．３μｍ程度でよい。なおこの工程は上記遮光層３に離型性がある場合には不要である。
・図８（ｃ）
さらに上記離型層９を覆うように（離型層９を設けない場合はガラス基板２と上記遮光層３とを覆うように）上面全面に、裏面露光光透過性で低臨界表面張力を発現するＵＶ硬化材料１１を層状に塗布する。そのＵＶ硬化材料１１としては、たとえば、カラーフィルタの色材インクから色材成分を除いたものに、フッ素樹脂系の表面移動性を有する添加剤（撥インク剤）を添加したものを用いることができる。添加剤（撥インク剤）を添加して上面全面に層状に塗布されたＵＶ硬化材料１１から溶剤が揮発した後、所定の温度、時間で熱処理することによりフッ素樹脂系添加剤を表面に偏析させて、表面を低臨界表面張力の面としたＵＶ硬化材料１１を全面的に層状形態で形成する。
・図８（ｄ）
上面側全面にＵＶ硬化材料１１を有した上記形態のものにおけるガラス基板２に対して裏面露光ｈして図８（ｃ）で塗布されていたＵＶ硬化材料１１の層を硬化する。なお、ガラス基板２上で凹部の底面だけでなく、凹部の側面も硬化させる。これによりＵＶ硬化材料１１の層が凹部において形成される。遮光層３がマスクとなっているため、この遮光層３に対応するＵＶ硬化材料１１の層は硬化しない。
・図８（ｅ）
現像により未硬化部分のＵＶ硬化材料１１の層を現像液で除去する。
・図８（ｆ）
つぎに加熱処理して各層間の接着強度を高くして、転写用凹版１が完成する。

この転写用凹版１を使用して上記した方法でブラックマトリクスの隔壁を形成すると、隔壁の上面だけでなく、隔壁の側面のブラックマトリクス部分も撥インク性となる。

また、図９に示すように、転写用凹版１にあっては臨界表面張力の低い表面部分（低臨界表面張力層４）が、転写材料が相対する版面の全面とすることも可能である。この転写用凹版を使用してブラックマトリクスの隔壁を形成すると、隔壁の上面だけでなく、隔壁の側面のブラックマトリクス部分も撥インク性となる。

なお、本発明の用途としては、撥インク性のブラックマトリクスの形成について説明したが、それ以外の用途であっても、表面に撥インク性を有するものを凹版転写法で形成する場合に使用することができる。

（１）フォトリソ法用のブラックマトリクス材に、撥インク剤としてダインキ社製ＧＭ１０１と日本油脂社製Ｆ−２００を３％添加（樹脂分の固型分率）したものをテフロン（登録商標）板に塗布し、溶剤乾燥後、露光硬化した。硬化した膜を引き剥がしてテフロン（登録商標）板と接していた面の撥インク性をインクの溶剤との接触角を測定して判定した。結果を表１に示す。

この結果から、添加したＧＭ１０１、Ｆ−２００は空気と接する面のみならず、テフロン（登録商標）板と接する面に存在するということができる。
一般にテフロン（登録商標）板に溶剤を塗布することは難しいが、本例のように溶液に撥インク剤を添加すると表面張力が低下して塗布することができるようになる。それでも塗布することが困難な場合には、レベリング材を添加する。

（２）テフロン（登録商標）板の代わりに、日本ペイント社製ＯＰＴＯ ＥＲ Ｅ１００（アクリル−シリコーン樹脂系のブロック重合ポリマーに感光性を賦与したもの）をガラス基板に塗布し、露光硬化した膜を用いた。この膜に（１）で使用したフォトリソ法用のブラックマトリクス材にＧＭ１０１を３％添加したものを塗布し、（１）と同様に溶剤を揮発させた後、裏面露光した。即ち、ガラス基板側から裏光した。硬化した膜を引き剥がし、（１）と同様にインクの溶剤に対する接触角を測定した。結果を表２に示す。

表２の結果からＯＰＴＯ ＥＲ Ｅ１００の硬化膜はテフロン（登録商標）板と同様の効果、即ち、ブラックマトリクス材に添加した撥インク剤が接触面に存在させる効果を有するということができる。
ブラックマトリクスの隔壁の間にインクジェット装置でインクを充填してカラーフィルタを形成する場合に、隔壁に要求される撥インク性はインクの溶剤に対して接触角として３０度あればよい。したがって、上記の方法で隔壁を形成することによって、インクジェット法でカラーフィルタを作成する際の隔壁として使用することができる。

（３）図６、図７に示した方法を用いてブラックマトリクス隔壁形成用の転写用凹版を作成した。底面離型層４としては（２）において使用した材料、方法を用いた。遮光層３ａとしてはフォトリソ法用のブラックマトリクス材を用いた。また、離型層用材料８としては、カラーフィルタの色材インクから色材成分を除いた感光硬化性のアクリル樹脂系のものを用いた。
この版を用いて図４に示した凹版転写法により、ブラックマトリクス材の隔壁を形成した。なお、ブラックマトリクス材に添加した撥インク材はＧＭ１０１で、同様に固型分率３％添加した。形成したブラックマトリクス隔壁の接触角は３０度であった。これを２００℃で１０分間熱処理すると、インクジェット用カラーフィルタのインクの溶剤に対する接触角が５０度に増加した。
インクジェット装置を用いて、カラーインクを充填した。所定量を充填したが隔壁を乗り越える溢流はなかった。

従来のカラーフィルタ用基板上における全面撥インク性隔壁間と上表面撥インク性隔壁間とにインクを充填した状態を示す説明図である。 従来の撥インク性隔壁の形成を示す説明図である。 従来の凹版転写法によりブラックマトリクスの形成方法を示す説明図である。 本発明に係る遮光性隔壁の形成方法の一例を示す説明図である。 同じく本発明に係る遮光性隔壁の形成方法の一例を示す説明図である。 本発明において用いる転写用凹版の作成を示す説明図である。 同じく本発明において用いる転写用凹版の作成を示す説明図である。 同じく本発明において用いる転写用凹版の作成を示す説明図である。 同じく本発明において用いる転写用凹版の作成を示す説明図である。

符号の説明

１…転写用凹版
２…ガラス基板
３…遮光層
３ａ…遮光材
４…低臨界表面張力層
５…撥インク剤
６…ブラックマトリクス材
７…無溶剤型ＵＶ硬化透明接着剤
８…硬化性離型層用材料
９…離型層
１０…ガラス基板
１１…裏面透過光光透過性の低臨界表面張力のＵＶ硬化材料

Claims (1)

1. インクジェット法によるカラーフィルタ形成に使用される撥インク性の遮光性隔壁の形成方法が、少なくとも以下の工程を含むことを特徴とする遮光性隔壁の形成方法。
   （１）裏面露光硬化性のカラーフィルタのブラックマトリクス用遮光性材料に自由エネルギーが低い表面へ移行する性質があるフッ素樹脂系添加剤、シリコーン樹脂系添加剤のどちらか、あるいは混合物を添加してブラックマトリクス材を調製するＡ工程。
   （２）ブラックマトリクス材を、
   撥インク剤が添加された液状状態の転写材料を転写用凹版に充填しこの転写用凹版に接して転写用凹版側の面に撥インク剤が偏析する前記転写材料が硬化または固化してから接着剤を介して重ねた被転写体の引き剥がしでこの被転写体側に前記転写材料からなる所望の物体を形成する凹版転写法で使用する前記転写用凹版であって、
   版面の表面層の少なくとも一部分が、
   フッ素樹脂分あるいはシリコーン樹脂分を含むブロック共重合体あるいはグラフト共重合体であり、かつ感光硬化性を付与することが可能である物質よりなるもの、
   あるいは、
   シリコーン樹脂系添加剤またはフッ素樹脂系添加剤が添加された液状の硬化性材料よりなる層の表面に前記シリコーン樹脂系添加剤またはフッ素樹脂系添加剤が偏析して、前記硬化性材料の層が所定の加熱処理により硬化してなるもの
   であり、
   表面層の前記部分に接した転写材料に添加されている撥インク剤に対する当該部分側への偏析誘起作用を備えてなるものである転写用凹版
   に塗布するＢ工程。
   （３）裏面露光によって、前記転写用凹版の凹部に充填されたブラックマトリクス材を所定の厚さまで硬化するＣ工程。
   （４）ブラックマトリクス材の未硬化の部分を現像液で洗浄して除去し、カラーフィルタのブラックマトリクス用の撥インク性の隔壁のパターンを形成するＤ工程。
   （５）カラーフィルタ用の透明基板と転写用凹版と向かい合わせて、カラーフィルタ用の透明基板と転写用凹版との間に透明な無溶剤ＵＶ硬化性接着剤を挟み込んだ状態でプレスするＥ工程。
   （６）カラーフィルタ用基板側からＵＶを照射して無溶剤硬化性接着剤を硬化するＦ工程。
   （７）カラーフィルタ用基板と転写用凹版を引き剥がして、接着剤を介してカラーフィルタのブラックマトリクス用の撥インク性の隔壁のパターンをカラーフィルタ用基板側に転写するＧ工程。

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