JP2006243588A - カラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明基板１上にブラックマトリクス２と着色層３と保護層４を有し、着色層３をインクジェット方式によりパターニングするカラーフィルタの製造方法において、各画素内の着色層３が平坦なカラーフィルタの製造方法を提供することである。さらには、低コスト、短工程などの要求特性に優れ、特に画素内の色のバラツキを抑制したカラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】従来別々に行われていた着色樹脂組成物の乾燥工程と硬化工程を、熱硬化性樹脂が硬化する条件で同時に行うことにより、印刷された着色樹脂組成物の中央部が沈降し、平坦形状の着色層３が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明はカラー表示装置等に用いられるカラーフィルタ、その製造方法に関する。

カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタは、カラー液晶表示装置等に不可欠な部材で、液晶表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれの原色の色彩を与えたりする役割を有している。このカラーフィルタの製造方法は、従来種々の検討が重ねられており、代表的な方法として、フォトリソグラフィー方式、インキジェット方式などが知られている。フォトリソグラフィー方式では、基板全体に各色の感光性樹脂層の塗布膜を形成し、後に塗布膜の不要な部分を取りのぞき、残ったパターンを各色画素とする。この方法では塗布膜の多くが不要となるため、カラーフィルタの製造時に大量の顔料等の材料が無駄になる。また、各色画素毎に露光、現像工程を行うため、工程数が多くなる。このようなことから、フォトリソグラフィー方式によるカラーフィルタの製造は、コスト、環境面共に問題を有していた。特に近年、液晶表示装置の大型化が進行しているが、これに伴いカラーフィルタ基板も大型化し、材料の無駄がさらに膨大なものとなる。この問題を克服するカラーフィルタの製造方法として、近年インキジェット方式が注目されている。インクノズルからインクを局所的に噴霧するインクジェット方式よるカラーフィルタの製造は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色画素の各色インクを同時に印刷するため、一度に行うことができる。このため、顔料等の着色樹脂組成物の無駄もほとんど発生せず、また、同時に３色画素の形成工程が短縮されるため、環境負荷の低減と大幅なコストダウンが期待できる。

インクジェット方式を用いたカラーフィルタ基板の製造方法として、特許文献１〜４に記載されている方法が提案されている。特許文献１には、ガラス基板上の所望する着色領域外へのインクの広がりを防止するため、予めブラックマトリックスにフッ酸系撥水・撥油剤を含有させてパターン形成することによって、着色領域内のみにインクを定着させることが記載されている。また、特許文献２、特許文献３には、含フッ素化合物及び／または含ケイ素化合物を含有する黒色樹脂層を、着色工程におけるインクにじみ、混色を防止するための仕切り壁とすることが記載されている。特許文献４には、インクに高沸点溶媒を用いて、インクヘッドの目詰まりをなくしたものである。

しかし、上記従来の方法では、インクジェットで各画素を形成した後、各画素の着色樹脂組成物の溶媒成分を低温、短時間で乾燥した後に、着色樹脂組成物の熱硬化樹脂成分を硬化していた。このため、熱硬化性樹脂のポストベーク工程が、加熱の２度手間になり、工程が長くなる問題があった。さらに、各画素内の硬化した着色樹脂組成物（以下、着色樹脂硬化物とする。）が十分平坦にならず、凸型形状になる問題点があった。そして、このため、カラーフィルタの各画素の形状にばらつきが生じ、これを用いて製造されたカラー液晶表示装置に色ムラ等の問題を発生させる原因となった。

特開平６−３４７６３７号公報 特開平７−３５９１５号公報 特開平７−３５９１７号公報 特開平２０００−３１０７０６号公報

本発明は、上記の問題点を解決するために為されたもので、その課題とするところは、インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法において、各画素内の着色組成物が平坦なカラーフィルタの製造方法を提供することである。さらには、低コスト、短工程などの要求特性に優れ、特に画素内の色のバラツキを抑制したカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とする。

ところで、本発明者の検討によれば、従来別々に行われていた着色樹脂組成物の乾燥と硬化が同時に進行する条件で加熱を行ったところ、従来凸型だった着色樹脂組成物の中央部が沈降することを見出した。さらに、この現象を利用することで、平らな形状の着色層（着色樹脂硬化物）を得られることを見出した。そして、このため、画素内の色のバラつき等の問題の発生しない高品質のカラーフィルタを得ることができたのである。

本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、請求項１に記載の発明は、少なくとも、着色剤、熱硬化性樹脂、及び溶媒からなる着色樹脂組成物を、インクジェット方式により、基板上にパターニングするカラーフィルタの製造方法において、
前記着色樹脂組成物の前記溶媒の沸点が、
前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高く、
さらに前記着色樹脂組成物の前記溶媒の蒸発と、
前記熱硬化性樹脂の熱硬化を同時に行う工程を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

請求項２に記載の発明は、前記溶媒の常圧における沸点が２５０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法である。

請求項３に記載の発明は、前記着色樹脂組成物の前記溶媒の蒸発と、前記熱硬化性樹脂の熱硬化を同時に行う工程を、１８０℃以上の温度で行う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の製造方法である。

請求項４に記載の発明は、少なくとも、着色剤、熱硬化性樹脂、及び溶媒からなる着色樹脂組成物を、インクジェット方式により、基板上にパターニングして形成した着色層を有するカラーフィルタにおいて、前記着色層の厚さが、平均膜厚に対し８０〜１２０％の範囲であることを特徴とするカラーフィルタである。

請求項５に記載の発明は、少なくとも、着色剤、熱硬化性樹脂、及び溶媒からなる着色樹脂組成物を、インクジェット方式により、基板上にパターニングして形成した着色層を有するカラーフィルタの製造方法において、前記着色層の膜厚の最大値が、着色層の中央部の膜厚と異なることを特徴とするカラーフィルタである。

本発明によれば、平らな形状の着色層を有するカラーフィルタを得ることができた。このため、画素内の色のバラつきなどの問題のない高品質のカラーフィルタを得ることができた。さらに、従来別工程であった着色樹脂組成物の乾燥工程と硬化工程を一度に行うため、工程、コストを削減することが可能となった。

図１に示すように、一般的にカラーフィルタは、透明基板１上にコントラスト向上のためのブラックマトリックス２を設け、次いで赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色層３を形成し、その上に保護層４を設けたものであり、これを液晶用とする場合は、さらに透明導電層、配向膜層を順次積層せしめたものであり、例えば薄膜トランジスタのような電極を形成した対向基板と対置させ液晶層を介してＬＣＤを構成するものである。以下では、透明基板、このブラックマトリックスと赤、緑、青の着色画素層を合わせてカラーフィルタとする。

着色層３は前記ブラックマトリックス２の開口部に設けられ、通常赤色画素パターン（Ｒ）、緑色画素パターン（Ｇ）、および青色画素パターン（Ｂ）の３原色からなる画素パターンが所望の形状に配置されたものである。その一般的な形成方法としては、顔料分散法、染料法、電着法、印刷法、転写法やインクジェット方式などが挙げられる。本発明では、インクジェット装置により着色樹脂組成物をパターニングし、その後後述する加熱工程を経て着色層３を形成する。

インクジェットに用いる装置としては、インク吐出方法の相違によりピエゾ変換方式と熱変換方式があるが、ピエゾ変換方式の装置を用いることが望ましい。また、インクジェット装置の、インクの粒子化周波数は５〜１００ＫＨｚ程度が望ましい。また、インクジェット装置の、ノズル径は５〜８０μｍ程度が望ましい。また、インクジェット装置はヘッドを複数個配置し、１ヘッドにノズルを６０〜５００個程度組み込んだものを用いるのが好ましい。

従来、インクジェット装置によりパターニングされた着色樹脂組成物は、まず熱硬化性樹脂が硬化しない条件（低温又は短時間）で１度目の加熱を行い、溶媒成分を乾燥させた後、再度熱硬化性樹脂が硬化する条件で２度目の加熱を行い、熱硬化性樹脂成分を硬化させ、着色層３とされていた。インクジェットによりパターニングされた直後の着色樹脂組成物は、表面張力により凸形状となる。着色樹脂組成物は１度目の加熱で凸形状のまま乾燥し、可塑性を失う。さらに２度目の加熱で熱硬化し、図２（ａ）に示されるような凸形状の着色層３が形成される。このため、この方法によると、平坦な形状の着色層３が得られない。

本発明では、従来のように２度の加熱をせず、１度の加熱で着色樹脂組成物の溶媒の乾燥と、熱硬化性樹脂の熱硬化を同時に行った。つまり、熱硬化性樹脂が硬化しうる高温雰囲気下で、熱硬化性樹脂を硬化し、同時に溶媒を蒸発させた。すると、着色樹脂組成物の中央部が沈降し、結果として図２（ｂ）に示すような平坦形状の着色層３が得られた。着色樹脂組成物の溶媒に、低い沸点を有する材料を用いたところ、中央部の沈降がより顕著になり、図２（ｃ）に示すような凹形状を有する着色層３が得られた。このことから、溶媒の沸点が熱硬化性樹脂の熱硬化温度と比べて低いと、加熱の際に溶媒の乾燥が熱硬化性樹脂の熱硬化と比して優位となり、着色樹脂組成物の中央部の沈降が促進することが示された。本発明では、熱硬化性樹脂の熱硬化温度より溶媒の沸点が高くなるように、適宜着色樹脂組成物の組成材料を選択することで、着色層３の形状を平坦化できた。
ところで、カラーフィルタの画素内の色バラツキは、カラーフィルタを表示装置に用いた場合に、色調のバラツキを抑制できる範囲でなければならない。色調を測定する具体的な目安として、色の知覚的な相異を定量的に表す色差（ΔＥ^※ａｂ；Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系の場合での色差）を測る方法がある。色差のバラツキを抑制できる範囲内に抑えるためには、例えば後述する実施例に示すような一般的なカラーフィルタの場合、膜厚のバラツキを８０％〜１２０％程度とすることが望ましい。本発明を用いてカラーフィルタの着色層を形成すると、平均膜厚に対し８０〜１２０％の厚さの平坦な着色層３が得られるので、色調のバラツキを抑制できる範囲となる。また、さらに好適な溶媒、熱硬化性樹脂の条件を選択すると、平均膜厚に対し９０〜１１０％の厚さのより平坦な着色層３が得られる。

本発明における着色樹脂組成物の加熱条件としては、１８０℃〜２４０℃で、１０分〜６０分の条件で行うことが望ましい。加熱温度が低すぎる又は加熱時間が短すぎると、溶媒の乾燥が進まない問題があり、加熱温度が高すぎる又は加熱時間が長すぎると、着色層の中央部が過度に沈降し、凹形状となってしまう懸念がある。加熱する方法として、ホットプレート、熱風炉、遠赤外線炉などを用いることができるが、着色樹脂組成物の表面乾燥が促進しすぎると、着色層３の形状が凸形状から変化しにくくなる恐れがあるため、本発明では基板下部から加熱するホットプレートを用いることが望ましい。

本発明の着色樹脂組成物は、少なくとも、着色剤、熱硬化性樹脂、溶媒からなり、必要に応じて、分散剤等の公知の添加剤を添加することができる。

前記着色樹脂組成物の着色剤は、顔料、染料等を使用することができる。本発明では、耐候性に優れる顔料を用いることが好ましい。着色剤として、具体的には、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ９、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、２５４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、 Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ３６、 Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ２３、等を使用することができる。さらに所望の色相を得るために２種類以上の材料を混合して用いることができる。

前記着色樹脂組成物の熱硬化性樹脂は、色素との関係にて公知のカラーフィルタ基板材料から適宜選択される。具体的には、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、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、メラニン樹脂などを用いることができる。特に耐熱性や耐光性を要求されるカラーフィルタを製造する際には、アクリル樹脂を用いることが好ましい。

前記着色樹脂組成物の溶媒は、インクジェット装置の印刷適性により選択され、特に表面張力範囲が３５ｍＮ／ｍ未満で、且つ、沸点が１３０℃以上の材料を用いることが好ましい。表面張力が３５ｍＮ／ｍ以上であ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。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る。その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。また、溶媒は、着色樹脂組成物の熱硬化性樹脂の熱硬化温度により適宜選択される。熱硬化性樹脂の熱硬化温度と比べ、著しく低い沸点を有する溶媒を用いると、前述したように、着色層が凹形状となる懸念が生ずる。これらの条件を満たす溶媒として、具体的には、ジエチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル等を挙げることができる。この他にも、より高温の沸点を有する溶媒を用いることが好ましく、特に常圧（１気圧）における沸点が２５０℃以上の溶媒を用いることが好ましい。このような溶媒として具体的には、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、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を用いることが可能である。また、必要に応じて２種類以上の溶媒を前記条件に合うように混合し、調整したものを用いることができる。

前記着色樹脂組成物の分散剤は、樹脂への色素の分散を向上させるために用いる。分散剤として、イオン性、非イオン性界面活性剤などを用いることができる。具体的には、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、テトラアルキルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどが挙げられる。分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して用いることも可能である。

透明基板１には、硝子基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を使用できる。中でも硝子基板は、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。

ブラックマトリックス２は公知の方法を用いて形成することができる。例えば、金属あるいは金属酸化物の薄膜をスパッタ等の方法により基板上に形成し、それをエッチングなどの手法によりパターニングを施し形成する方法、感光性樹脂組成物中に顔料あるいは染料などの着色剤を混在させ、これを基板上に感光性樹脂組成物層として形成しフォトリソグラフィー法により形成する方法、黒色顔料、熱硬化性樹脂を溶媒に溶かし、印刷法により形成する方法などが挙げられる。また、ブラックマトリックス２は、混色を防止するため、撥インク剤を有することが望ましい。混色は、カラーインクが隣接画素のカラーインクに侵入することで発生する。

撥インク剤としてシリコーン系、フッ素系材料を一例として挙げることができる。具体的には、主鎖または側鎖に有機シリコーンやアルキルフルオロ基を有し、シロキサン成分を含むシリコーン樹脂やシリコーンゴム、この他にはフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ素樹脂などを用いることができる。また、撥インキ剤は、加熱工程中にブリードアウトし、透明基板上に撥インク剤が付着し、カラーインクの充填時に色抜け等が発生する場合があるが、これを防止するため、撥インキ剤はフッ素含有化合物を用いることが好ましい。また、ブリードアウトを防止するため、低分子化合物よりオリゴマー化合物を用いることが好ましい。

保護層４は、カラーフィルタ表面の平滑性、耐候性を向上させるために設けるものである。保護層４は、カルボキシル基を有する化合物とエポキシ基を有する化合物を溶媒等に溶解したものを、スピンコート法やダイコート法等の適切な塗工方法を用いてコーティングした後、加熱により架橋させて形成させる。このカルボキシル基を有する化合物は、加熱により、エポキシ基と架橋反応を行うことができるカルボキシル基を有する化合物であればよい。ところで、カルボキシル基とエポキシ基は反応性が高いので、製造工程で問題が生じることがある。このため、前記カルボキシル基を有する化合物として、カルボキシル基がアルキルビニルエーテルによりブロックされた化合物を用いることが望ましい。具体的には１−イソプロポキシエチル（メタ）アクリレート、１−エトキシエチル（メタ）アクリレート、１−ｔ−ブトキシエチル（メタ）アクリレート、１−（１−メチルヘキシロキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−（１，１−ジメチルプロポキシ）エチル（メタ）アクリレート、１−イソプロポキシエチル（メタ）アクリルアミド、１−エトキシエチル（メタ）アクリルアミド、１−ｔ−ブトキシエチル（メタ）アクリルアミド、１−（１−メチルヘキシロキシ）エチル（メタ）アクリルアミド、１−（１，１−ジメチルプロポキシ）エチル（メタ）アクリルアミド、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸−２，４−ビス（プロポキシエチル）−１−（（メタ）アクリロキシエチル）エステル等の単量体もしくは共重合体が一例として挙げられる。該エポキシ基を有する化合物は、グリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルイタコネート、グリシジルフマレート、３，４−エポキシシクロヘキシル（メタ）アクリレート等の単量体あるいは共重合体などが一例として挙げられる。特にエポキシ基を有する化合物に、アクリル樹脂を用いると、透明性、耐候に優れた保護層を得ることが出来る。

以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

＜実施例１＞
（ブラックマトリックスの作成）
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、カーボンブラック７．５重量部、ＮＭＰ１３０重量部、分散剤（銅フタロシアニン誘導体）５重量部、開始剤Ａの５重量部、パーフルオロアルキル基含有オリゴマー（（株）ネオス製：ＦＴＸ−７２０Ｃ）０．１重量部をビーズミル分散機で冷却しながら３時間分散させ、ブラックマトリックス組成物を調整した。このブラックマトリックス組成物をスピンコータによって、無アルカリガラス基板（コーニング社製、品番１７３７）上に約２．０μｍの塗膜に形成した。その後、１００℃２０分間のプリベークを行った後、露光・現像工程を経て、２３０℃６０分のポストベークを行い、ブラックマトリックスを形成した。
前記ブラックマトリクス上頂部の着色インキ（表面張力３０ｍＮ／ｍ）に対する接触角を測定したところ、３０°であり、前記ブラックマトリクス上頂部が着色インクに対して、撥インキ性がある事を確認した。
（カラーインクの調整）
［着色材料作製］
カラーフィルタ作製に用いる着色材料を着色する着色剤には以下のものを使用した。
赤色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）およびＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）緑色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６（東洋インキ製造製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）、およびＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ−５６８８」）青色用顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５（東洋インキ製造製「リオノールブルーＥＳ」）Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（ＢＡＳＦ社製「パリオゲンバイオレット ５８９０」）それぞれの顔料を用いて赤色・緑色・青色の着色材料を作製した。
また、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樹脂を作製した。得られたアクリル共重合樹脂を樹脂濃度が２０％になるようにジエチレングリコールモノメチルエーテルで希釈しアクリルワニスとした。
・赤色着色材料
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８重量部
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ ２重量部
アクリルワニス（固形分２０％） １０８重量部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルターで濾過して赤色着色材料を得た。
上記分散体 １２８重量部
ジエチレングリコールモノメチルエーテル ５０重量部
テトラエチレングリコールジメチルエーテル ３０重量部

・緑色着色材料
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色着色材料と同様の方法で作製した。
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １６重量部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ ８重量部
アクリルワニス（固形分２０％） １０２重量部
ジエチレングリコールモノメチルエーテル ５０重量部
テトラエチレングリコールジメチルエーテル ３０重量部
・青色着色材料
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色着色材料と同様の方法で作製した。
青色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５ ５０重量部
紫色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３ ２重量部
分散剤：ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」 ６重量部
アクリルワニス（固形分２０％） ２００重量部
ジエチレングリコールモノメチルエーテル １００重量部
テトラエチレングリコールジメチルエーテル ６０重量部
（保護層塗液の調整）
１−エトキシエチルメタクリレートの単量体５重量部、グリシジルメタクリレートの単量体３重量部、酸触媒０．５重量部を溶媒に溶解させた。
（カラーフィルタ基板の作製）
前記ガラス基板上のブラックマトリックスの開口部に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーインクを使用し、１０８ｐｌ，１５０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）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）各々の隔壁に囲まれたパターン内に充填した。
その後、ホットプレートにて２００℃で３０分加熱し着色層３を形成した。
形成された画素内の断面プロファイルを触針式表面形状測定器 Ｄｅｋｔａｋ３０３０にて測定した。その結果を表１に示す。
また、得られた画素内の平均膜厚、及び画素内の最大／最小膜厚を表２示す。
さらに上層に、保護層塗液をブラックマトリックス上での乾燥膜厚が１μｍとなるようにスピンコート法にて塗布し、９０℃のホットプレートで３分、２３０℃のオーブンで３０分乾燥、熱硬化させ、保護層４を形成させた。
このようにして得られたカラーフィルタ基板は、混色も無く、画素内の平坦性に優れ、濃度バラツキの少ないカラーフィルタ基板であった。

＜実施例２＞
（ブラックマトリックスの作成）
実施例１と同様に調整を行った。
（カラーインクの調整）
各色の着色材料中の溶剤として、テトラエチレングリコールジメチルエーテルをフタル酸ジブチルに置き換える以外は実施例１と同様の調整を行った。
（保護層塗液の調整）
１−エトキシエチルメタクリレートの単量体５重量部、グリシジルメタクリレートの単量体３重量部、酸触媒０．５重量部を溶媒に溶解させた。
（カラーフィルタ基板の作製）
前記ガラス基板上のブラックマトリックスの開口部に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーインクを使用し、１０８ｐｌ，１５０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）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）各々の隔壁に囲まれたパターン内に充填した。
その後、ホットプレートにて２３０℃で３０分乾燥、熱硬化させ着色層３を形成した。
形成された画素内の断面プロファイルを触針式表面形状測定器 Ｄｅｋｔａｋ３０３０にて測定した。その結果を表１に示す。また、得られた画素内の平均膜厚、及び画素内の最大／最小膜厚を表２示す。さらに上層に、保護層塗液をブラックマトリックス上での乾燥膜厚が１μｍとなるようにスピンコート法にて塗布し、９０℃のホットプレートで３分、２３０℃のオーブンで３０分乾燥、熱硬化させ、保護層４を形成させた。
このようにして得られたカラーフィルタ基板は、混色も無く、画素内の平坦性に優れ、濃度バラツキの少ないカラーフィルタ基板であった。

＜比較例１＞
（ブラックマトリックスの作成）
実施例１と同様に作成した。
（カラーインクの調整）
各色の着色材料中の溶剤として、ジエチレングリコールモノメチルエーテルのみに置き換える以外は実施例１と同様の調整を行った。
（保護層塗液の調整）
１−エトキシエチルメタクリレートの単量体５重量部、グリシジルメタクリレートの単量体３重量部、酸触媒０．５重量部を溶媒に溶解させた。
（カラーフィルタ基板の作製）
前記ガラス基板上のブラックマトリックスの開口部に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーインクを使用し、１０８ｐｌ，１５０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）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）各々の隔壁に囲まれたパターン内に充填した。
その後、ホットプレートにて２３０℃で３０分乾燥、熱硬化させ、着色層３を形成した。
形成された画素内の断面プロファイルを触針式表面形状測定器 Ｄｅｋｔａｋ３０３０にて測定した。その結果を表１に示す。また、得られた画素内の平均膜厚、及び画素内の最大／最小膜厚を表２示す。さらに上層に、保護層塗液をブラックマトリックス上での乾燥膜厚が１μｍとなるようにスピンコート法にて塗布し、９０℃のホットプレートで３０分乾燥させ、保護層４を形成させた。このようにして得られたカラーフィルタ基板は、混色が無いパターンが形成できたが、実施例１、２と比較して画素内の平坦性が劣り、色ムラ等による表示品質が劣るものであった。

＜比較例２＞
（ブラックマトリックスの作成）
実施例１と同様に作成した。
（カラーインクの調整）
実施例１と同様に調整を行った。
（保護層塗液の調整）
１−エトキシエチルメタクリレートの単量体５重量部、グリシジルメタクリレートの単量体３重量部、酸触媒０．５重量部を溶媒に溶解させた。
（カラーフィルタ基板の作製）
前記ガラス基板上のブラックマトリックスの開口部に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーインクを使用し、１２ｐｌ，１８０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）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）各々の隔壁に囲まれたパターン内に充填した。その後、ホットプレートにて９０℃で３分の乾燥工程後、２３０℃で３０分の熱硬化工程を経て、着色層３を形成した。形成された画素内の断面プロファイルを触針式表面形状測定器 Ｄｅｋｔａｋ３０３０にて測定した。その結果を表１に示す。また、得られた画素内の平均膜厚、及び画素内の最大／最小膜厚を表２示す。さらに上層に、保護層塗液をブラックマトリックス上での乾燥膜厚が１μｍとなるようにスピンコート法にて塗布し、９０℃のホットプレートで３０分乾燥させ、保護層４を形成させた。このようにして得られたカラーフィルタ基板は、混色が無いパターンが形成できたが、実施例１、２と比較して画素内の平坦性が劣り、色ムラ等による表示品質が劣るものであった。

本発明の実施例、比較例によって作成した着色層の断面形状を示す表および、本発明で作成した着色層の平均膜厚、及び画素内の最大／最小膜厚を示した表を以下に示す。

本発明におけるカラーフィルタの断面図。 本発明におけるカラーフィルタの断面図。

符号の説明

１ 透明基板
２ ブラックマトリクス
３ 着色層
４ 保護層

Claims (5)

1. 少なくとも、着色剤、熱硬化性樹脂、及び溶媒からなる着色樹脂組成物を、インクジェット方式により、基板上にパターニングするカラーフィルタの製造方法において、
   前記着色樹脂組成物の前記溶媒の沸点が、
   前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高く、
   さらに前記着色樹脂組成物の前記溶媒の蒸発と、
   前記熱硬化性樹脂の熱硬化を同時に行う工程を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 前記溶媒の常圧における沸点が２５０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
3. 前記着色樹脂組成物の前記溶媒の蒸発と、前記熱硬化性樹脂の熱硬化を同時に行う工程を、１８０℃以上の温度で行う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の製造方法。
4. 少なくとも、着色剤、熱硬化性樹脂、及び溶媒からなる着色樹脂組成物を、インクジェット方式により、基板上にパターニングして形成した着色層を有するカラーフィルタにおいて、
   前記着色層の厚さが、平均膜厚に対し８０〜１２０％の範囲であることを特徴とするカラーフィルタ。
5. 少なくとも、着色剤、熱硬化性樹脂、及び溶媒からなる着色樹脂組成物を、インクジェット方式により、基板上にパターニングして形成した着色層を有するカラーフィルタにおいて、
   前記着色層の膜厚の最大値が、着色層の中央部の膜厚と異なることを特徴とするカラーフィルタ。

Images