JP2006010883A - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、インクジェット法等により着色層が形成される場合であっても、着色層の白抜け等の不具合の生じ難いカラーフィルタおよびその製造方法を提供することを主目的としている。
【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記遮光部で区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記遮光部で区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、着色層を吐出方式で着色することにより得られる、画像表示素子に好適なカラーフィルタおよびその製造方法に関するものである。
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、とりわけ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、このカラー液晶ディスプレイが高価であることから、コストダウンの要求が高まっており、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンの要求が高い。
このようなカラーフィルタにおいては、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色の着色パターンを備え、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われるものである。
従来より行われているカラーフィルタの製造方法としては、例えば染色法が挙げられる。この染色法は、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浴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、およびＢのカラーフィルタ層を形成する。
また、他の方法としては顔料分散法がある。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、およびＢのカラーフィルタ層を形成する。
さらに他の方法としては、電着法や、熱硬化樹脂に顔料を分散させてＲ、Ｇ、およびＢの３回印刷を行った後、樹脂を熱硬化させる方法等を挙げることができる。しかしながら、いずれの方法も、Ｒ、Ｇ、および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、コスト高になるという問題や、工程を繰り返すため歩留まりが低下するという問題がある。
さらに他の方法としては、電着法や、熱硬化樹脂に顔料を分散させてＲ、Ｇ、およびＢの３回印刷を行った後、樹脂を熱硬化させる方法等を挙げることができる。しかしながら、いずれの方法も、Ｒ、Ｇ、および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、コスト高になるという問題や、工程を繰り返すため歩留まりが低下するという問題がある。
そこで、基材上に、光触媒と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する材料とを含有する特性変化パターン形成用塗工液を用いて光触媒含有層を形成し、パターン状に露光することにより、特性が変化したパターンを形成し、着色層を形成するカラーフィルタの製造方法等が検討されてきた（特許文献１）。この方法によれば、上記光触媒含有層の特性を利用して、容易に着色層を形成することができる。
しかしながら、上述した方法によれば、通常着色層は着色層形成用塗工液をインクジェット法により滴下して形成されるものであることから、着色層が形成される領域の形状によっては、例えば矩形状の着色層の場合は、その角部において十分に着色層形成用塗工液が濡れ広がることができず、結果的に白抜け等の不具合が生じる可能性があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、インクジェット法等により着色層が形成される場合であっても、着色層の白抜け等の不具合の生じ難いカラーフィルタおよびその製造方法を提供することを主目的とするものである。
本発明は、上記課題を解決するために、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記遮光部で区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
また、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記遮光部で区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、上記角部の頂端部を直線で切り取られた形状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
これらのカラーフィルタは、着色層が形成される領域である遮光物で区画された開口部における角部の形状が上述したような形状であることから、例えば着色層が、着色層形成用塗工液をインクジェット法により滴下して形成されたような場合であっても、着色層形成用塗工液が開口部の角部にまで濡れ広がることができ、白抜け等の不具合が生じることを防止することができる。
これらのカラーフィルタは、着色層が形成される領域である遮光物で区画された開口部における角部の形状が上述したような形状であることから、例えば着色層が、着色層形成用塗工液をインクジェット法により滴下して形成されたような場合であっても、着色層形成用塗工液が開口部の角部にまで濡れ広がることができ、白抜け等の不具合が生じることを防止することができる。
また、本発明は、 基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記遮光部で区画された開口部の端部における断面形状が、基材表面に対して鋭角とされていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
このようなカラーフィルタは、上記遮光部で区画された開口部の端部における断面形状が上述したような形状であることから、例えば着色層が、着色層形成用塗工液をインクジェット法により滴下して形成されたような場合であっても、着色層形成用塗工液が開口部の境界を越えて遮光部側まで容易に濡れ広がることができるので、白抜けが生じる等の不具合を防止することができる。
上記発明においては、上記開口部内に、親液層が形成されていることが好ましい。親液層が形成されていることにより、着色層形成用塗工液が開口部の角部まで濡れ広がり易くなり、白抜け等の不具合を防止することができるからである。
このようなカラーフィルタは、上記遮光部で区画された開口部の端部における断面形状が上述したような形状であることから、例えば着色層が、着色層形成用塗工液をインクジェット法により滴下して形成されたような場合であっても、着色層形成用塗工液が開口部の境界を越えて遮光部側まで容易に濡れ広がることができるので、白抜けが生じる等の不具合を防止することができる。
上記発明においては、上記開口部内に、親液層が形成されていることが好ましい。親液層が形成されていることにより、着色層形成用塗工液が開口部の角部まで濡れ広がり易くなり、白抜け等の不具合を防止することができるからである。
さらに、本発明は、基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、上記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
上記遮光部形成工程により形成される遮光部は、上記遮光部により区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されており、上記曲線のＲは、上記インクジェット法により上記基材表面に上記着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径に基づいて調整されていることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
上記遮光部形成工程により形成される遮光部は、上記遮光部により区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されており、上記曲線のＲは、上記インクジェット法により上記基材表面に上記着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径に基づいて調整されていることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
本発明によれば、遮光部で区画された開口部の角部の形状が、上述したような方法により決定されるものであることから、上述した着色層形成工程において、着色層形成用塗工液が濡れ広がらずに、白抜けが生じることを最大限に防止できる形状とすることができ、得られるカラーフィルタの不具合を最小限とすることができる。
また、本発明は、基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、上記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
上記遮光部形成工程では、上記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置に基づいて、上記遮光部で区画された開口部の形状が決定されることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
また、本発明は、基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、上記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
上記遮光部形成工程では、上記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置に基づいて、上記遮光部で区画された開口部の形状が決定されることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
本発明によれば、着色層形成用塗工液の滴下位置に基づいて遮光部で区画された開口部が決定されることから、着色層形成用塗工液の濡れ広がりの程度に応じた遮光部の形状とすることができるので、種々の着色層形成用塗工液を用いた場合であっても、白抜け等の不具合が生じる可能性を低下させることができる。
さらに、上記発明においては、上記遮光部形成工程が遮光部形成用フォトマスクを用いたフォトリソグラフィー法によるものであり、上記遮光部形成用フォトマスクを作製する際に用いられたインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置データが、上記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下に際して用いられることが好ましい。このようにすることにより、効率よく白抜け等の不具合の無いカラーフィルタを製造することができるからである。
本発明は、さらに、上述したようなカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示素子を提供する。このような液晶表示素子は、上述したようなカラーフィルタを用いているので、高品質なものとすることができる。
さらに、上記発明においては、上記遮光部形成工程が遮光部形成用フォトマスクを用いたフォトリソグラフィー法によるものであり、上記遮光部形成用フォトマスクを作製する際に用いられたインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置データが、上記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下に際して用いられることが好ましい。このようにすることにより、効率よく白抜け等の不具合の無いカラーフィルタを製造することができるからである。
本発明は、さらに、上述したようなカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示素子を提供する。このような液晶表示素子は、上述したようなカラーフィルタを用いているので、高品質なものとすることができる。
本発明によれば、インクジェット法等の吐出法により着色層が形成された場合であっても、白抜け等の不具合の無いカラーフィルタとすることができるといった効果を奏するものである。
本発明は、カラーフィルタ、およびこのカラーフィルタを用いた液晶表示素子、さらにはカラーフィルタの製造方法を含むものである。以下、それぞれについて詳細に説明する。
Ａ．カラーフィルタ。
本発明のカラーフィルタは、その形状により３つの実施態様に分けることができる。これら３つの実施態様について説明する。
本発明のカラーフィルタは、その形状により３つの実施態様に分けることができる。これら３つの実施態様について説明する。
１．第１実施態様
本発明のカラーフィルタの第１実施態様は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記遮光部で区画された開口部（以下、「遮光部の開口部」もしくは「遮光部における開口部」とする場合がある。）における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されていることを特徴とするものである。
図１は、本実施態様の一例を示すものであり、カラーフィルタの遮光部の開口部１の形状を示すものである。図１（ａ）は従来の形状を示し、（ｂ）は本実施態様の形状を示すものである。
本発明のカラーフィルタの第１実施態様は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、上記遮光部で区画された開口部（以下、「遮光部の開口部」もしくは「遮光部における開口部」とする場合がある。）における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されていることを特徴とするものである。
図１は、本実施態様の一例を示すものであり、カラーフィルタの遮光部の開口部１の形状を示すものである。図１（ａ）は従来の形状を示し、（ｂ）は本実施態様の形状を示すものである。
一方、図２は、本実施態様の他の例を示すものであり、屈曲した形状のカラーフィルタ（例えばＩＰＳ用のカラーフィルタ）の遮光部の開口部１の形状を示すものである。この例においても、図２（ａ）が従来の形状を、（ｂ）が本実施態様の形状を示すものである。
いずれの例においても、（ａ）では直線により角部２が形成されているが、（ｂ）では角部２は曲線状に形成されている。
本実施態様においては、このように遮光部の開口部における角部の少なくとも一つを曲線状に形成することにより、着色層を形成する際にインクジェット法等の着色層形成用塗工液を滴下する方法が用いられた場合でも、角部の頂端部まで着色層形成用塗工液が濡れ広がることから、白抜け等の不具合の無い、高品質なカラーフィルタとすることができる。
いずれの例においても、（ａ）では直線により角部２が形成されているが、（ｂ）では角部２は曲線状に形成されている。
本実施態様においては、このように遮光部の開口部における角部の少なくとも一つを曲線状に形成することにより、着色層を形成する際にインクジェット法等の着色層形成用塗工液を滴下する方法が用いられた場合でも、角部の頂端部まで着色層形成用塗工液が濡れ広がることから、白抜け等の不具合の無い、高品質なカラーフィルタとすることができる。
本実施態様における遮光部の開口部における角部とは、２本の平行でない直線で形成された部分であれば特に限定されるものでなく、例えば図１（ａ）中にＡで示されるように、開口部の凸部であっても、Ｂで示される開口部の凹部であってもよく、図２（ａ）中Ｃで示されるように鋭角であっても、Ｄで示されるように鈍角であってもよい。
また、曲線状に形成されるとは、上記角部の頂端部が所定のＲを有する曲線で形成されていることを示すものである。ここで、この曲線部分のＲは、開口部の大きさ等により大幅に異なるものではあるが、開口部の幅の半分以下で、可能な限り小さい方が好ましい。
本実施態様における好ましいＲとしては、後述する「Ｃ．カラーフィルタの製造方法」の項で説明するように、用いる着色層形成用塗工液を用いるインクジェット装置のヘッドで基材表面に滴下し、その際に最終的に濡れ広がった円形状が示すＲを挙げることができる。曲線部をこのようなＲとすることにより、白抜けが無く、かつ効率的に着色層を形成することができるからである。
本実施態様においては、このような遮光部の開口部における角部の少なくとも一つが曲線状に形成されていればよいが、少なくとも開口部側の角度が直角およびそれ以下の角度（角部が開口部として凹部となる場合は、２７０°およびそれ以上の角度）を有する角部がＲ形状とされていることが好ましく、特に全ての角部がＲ形状とされていることが好ましい。
さらに、本実施態様においては、上記開口部内に親液層が形成されていることが好ましい。開口部内に親液層が形成されていることにより、例えばインクジェット法等の吐出法により着色層形成用塗工液が開口部に滴下され際、液滴は親液層表面に滴下されることになることから、濡れ広がりやすく、角部等における白抜け等の不具合を防止することがでるからである。
さらに、本実施態様においては、上記開口部内に親液層が形成されていることが好ましい。開口部内に親液層が形成されていることにより、例えばインクジェット法等の吐出法により着色層形成用塗工液が開口部に滴下され際、液滴は親液層表面に滴下されることになることから、濡れ広がりやすく、角部等における白抜け等の不具合を防止することがでるからである。
このような親液層としては、特に限定されるものではないが、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層であることが好ましい。このような光触媒含有層は紫外線等のエネルギーを照射することにより表面の特性を撥液性領域から親液性領域に変化させることが可能であり、これにより容易に遮光部で区画された開口部内部のみ親液性領域、すなわち親液層とすることができるからである。
また、このような光触媒含有層を有するカラーフィルタは、光触媒含有層表面に着色層を形成したものであるので、例えば光触媒含有層上に紫外線をパターン状に照射することにより濡れ性を変化させ、撥液性領域に囲まれた親液性領域内にインクジェット法を用いて着色層形成用塗工液を塗布することにより、容易に高精細な着色層を形成することができるといった利点を有する。
また、このような光触媒含有層を有するカラーフィルタは、光触媒含有層表面に着色層を形成したものであるので、例えば光触媒含有層上に紫外線をパターン状に照射することにより濡れ性を変化させ、撥液性領域に囲まれた親液性領域内にインクジェット法を用いて着色層形成用塗工液を塗布することにより、容易に高精細な着色層を形成することができるといった利点を有する。
このように光触媒含有層を親液層として用いた場合、遮光層は基材上に形成されたものであっても、基材上に形成された光触媒含有層上に形成されたものであってもよいが、パターニングの容易性等の観点から、基材上に遮光部を形成し、この基材と遮光部とを覆うように光触媒含有層を形成し、さらに光触媒含有層上に着色層が形成されている態様であることが好ましい。
以下、本実施態様について、各構成毎に詳細に説明する。
以下、本実施態様について、各構成毎に詳細に説明する。
（１）光触媒含有層
まず、本実施態様に用いられる光触媒含有層について説明する。本実施態様に用いられる光触媒含有層は、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有するものであり、また後述する基材、および必要に応じて遮光部を覆うように形成され、基材および遮光部に対して接着性が良好なものであれば特に限定されるものではない。
まず、本実施態様に用いられる光触媒含有層について説明する。本実施態様に用いられる光触媒含有層は、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有するものであり、また後述する基材、および必要に応じて遮光部を覆うように形成され、基材および遮光部に対して接着性が良好なものであれば特に限定されるものではない。
ここで上記光触媒含有層には、オルガノポリシロキサンが含有されていることから、エネルギー照射された際に、光触媒の作用によって表面の濡れ性を変化させることができ、エネルギー照射された領域を親液性領域、エネルギー照射されていない領域を撥液性領域とすることができる。
本実施態様においては、エネルギー照射されていない部分、すなわち撥液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、中でも表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、エネルギー照射されていない部分が、撥液性が要求される部分であることから、上記液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、例えば後述する着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット方式等により塗布し、硬化させて形成する場合等に、撥液性領域にも着色層形成用塗工液が付着する可能性があることから、高精細に着色層を形成することが困難となるからである。
また、上記光触媒含有層は、エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°未満、好ましくは表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるような層であることが好ましい。エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域における液体との接触角が高い場合は、例えば着色層を形成する着色層形成用塗工液を、親液性領域においてもはじいてしまう可能性があり、例えばインクジェット法により着色層形成用塗工液を塗布した際等に、着色層形成用塗工液が十分に塗れ広がらず、着色層を形成することが難しくなる可能性があるからである。
なお、ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。
本実施態様に用いられる光触媒含有層は、この光触媒含有層中にフッ素が含有され、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていてもよく、またエネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を含むように形成されていてもよい。
以下、このような光触媒含有層を構成する、光触媒、オルガノポリシロキサン、およびその他の成分について説明する。
ａ．光触媒
まず、本実施態様に用いられる光触媒について説明する。本実施態様に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができ、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
まず、本実施態様に用いられる光触媒について説明する。本実施態様に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができ、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
本実施態様においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本実施態様ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
また光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。
本実施態様に用いられる光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。これにより、後述するＩＴＯ層と接着性を良好なものとすることができるからである。
ｂ．オルガノポリシロキサン
次に、本実施態様に用いられるオルガノポリシロキサンについて説明する。本実施態様に用いられるオルガノポリシロキサンは、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、光触媒含有層表面の濡れ性を変化させることが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、特に主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましい。具体的には、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
次に、本実施態様に用いられるオルガノポリシロキサンについて説明する。本実施態様に用いられるオルガノポリシロキサンは、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、光触媒含有層表面の濡れ性を変化させることが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、特に主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましい。具体的には、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
上記の（１）の場合、一般式：
ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＸで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、Ｙで示される有機基全体の炭素数は１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。
ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＸで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、Ｙで示される有機基全体の炭素数は１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。
これにより、上記光触媒含有層を形成した際に、オルガノポリシロキサンを構成するＹにより表面を撥液性とすることができ、またエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、そのＹが分解等されることによって、親液性とすることが可能となるからである。
また、特に上記オルガノポリシロキサンを構成するＹがフルオロアルキル基であるオルガノポリシロキサンを用いた場合には、エネルギー照射前の光触媒含有層を、特に撥液性の高いものとすることができることから、高い撥液性が要求される場合等には、これらのフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ１、Ｒ２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。
上記オルガノポリシロキサンは、光触媒含有層中に、５重量％〜９０重量％、中でも３０重量％〜６０重量％程度含有されることが好ましい。
ｃ．その他の物質
また、本実施態様に用いられる光触媒含有層中には、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。またさらに、バインダとして、主骨格が上記光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有する、有機置換基を有しない、もしくは有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合したものを含有させてもよい。
また、本実施態様に用いられる光触媒含有層中には、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。またさらに、バインダとして、主骨格が上記光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有する、有機置換基を有しない、もしくは有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合したものを含有させてもよい。
またさらに、上記オルガノポリシロキサンの濡れ性を変化させる機能を補助するため等に、エネルギー照射に伴い、分解される分解物質を含有させてもよい。このような分解物質としては、光触媒の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
また、界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。
ｄ．光触媒含有層の形成方法
上述したような光触媒含有層の形成方法としては、上記光触媒とオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより、光触媒含有層を形成することができる。この際、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内とされることが好ましい。上記範囲より薄い場合には、光触媒含有層の表面の濡れ性変化等の機能性が低くなることから好ましくなく、また上記範囲より厚い場合には、後述する遮光部と着色層との間の距離が離れるため、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合、バックライトの光漏れ等の問題が生じる可能性があるため、好ましくないといえる。
上述したような光触媒含有層の形成方法としては、上記光触媒とオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより、光触媒含有層を形成することができる。この際、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内とされることが好ましい。上記範囲より薄い場合には、光触媒含有層の表面の濡れ性変化等の機能性が低くなることから好ましくなく、また上記範囲より厚い場合には、後述する遮光部と着色層との間の距離が離れるため、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合、バックライトの光漏れ等の問題が生じる可能性があるため、好ましくないといえる。
（２）遮光部
次に、本実施態様に用いられる遮光部について説明する。本実施態様に用いられる遮光部は、後述する基材上もしくは上記光触媒含有層上に形成されるものであり、かつ開口部の角部が上述した形状を示し、さらにバックライトを遮光する効果を有するものであれば、特に限定されるものではない。
このような遮光部は、上述したように光触媒含有層上に形成されたものであってもよい。この場合は通常下記の樹脂製遮光部等が用いられる。しかしながら、通常は基材上に遮光部が形成され、基材と遮光部とを覆うように光触媒含有層が形成される構成が採られる。
本実施態様に用いられる遮光部の材料は、製法の容易性等を基準として適宜選択されて用いられる。
次に、本実施態様に用いられる遮光部について説明する。本実施態様に用いられる遮光部は、後述する基材上もしくは上記光触媒含有層上に形成されるものであり、かつ開口部の角部が上述した形状を示し、さらにバックライトを遮光する効果を有するものであれば、特に限定されるものではない。
このような遮光部は、上述したように光触媒含有層上に形成されたものであってもよい。この場合は通常下記の樹脂製遮光部等が用いられる。しかしながら、通常は基材上に遮光部が形成され、基材と遮光部とを覆うように光触媒含有層が形成される構成が採られる。
本実施態様に用いられる遮光部の材料は、製法の容易性等を基準として適宜選択されて用いられる。
例えば、クロム等の金属薄膜により形成されたものであってもよく、この場合スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより形成される。このパターニングの方法としては、スパッタ等の通常のパターニング方法を用いることができる。
また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をパターン状に形成した樹脂製遮光部であってもよい。用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用いることができる。このような樹脂製遮光部の厚みとしては、０．５〜１０μｍの範囲内で設定することができる。このような樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用いることができる。
またさらに本実施態様においては、遮光部が熱転写法により形成されたものであってもよい。遮光部を形成する熱転写法とは、通常、透明なフィルム基材の片面に光熱変換層と遮光部転写層を設けた熱転写シートを基材上に配置し、遮光部を形成する領域にエネルギーを照射することによって、遮光部転写層が基材上に転写されて遮光部が形成されることとなるものである。このような熱転写法により形成される遮光部の膜厚としては、通常０．５μｍ〜１０．０μｍ、特に０．８μｍ〜５．０μｍ程度とすることができる。
熱転写法により転写される遮光部は、通常、遮光材料と結着剤により構成されるものであり、遮光性材料としては、カーボンブラック、チタンブラック等の無機粒子等を用いることができる。このような遮光性材料の粒子径としては、０．０１μｍ〜１．０μｍ、中でも０．０３μｍ〜０．３μｍの範囲内であることが好ましい。
また、結着剤としては、熱可塑性と熱硬化性とを有する樹脂組成とすることが好ましく、熱硬化性官能基を有し、かつ軟化点が５０℃〜１５０℃の範囲内、中でも６０℃〜１２０℃の範囲内である樹脂材料および硬化剤等により構成されることが好ましい。このような材料として具体的には、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物またはエポキシ樹脂とその潜在性硬化剤との組み合わせ等が挙げられる。またエポキシ樹脂の潜在性硬化剤としては、ある一定の温度まではエポキシ基との反応性を有さないが、加熱により活性化温度に達するとエポキシ基との反応性を有する分子構造に変化する硬化剤を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂との反応性を有する酸性または塩基性化合物の中性塩や錯体、ブロック化合物、高融点体、マイクロカプセル封入物が挙げられる。また、上記遮光部中に、上記の材料の他に、離型剤、接着補助剤、酸化防止剤、分散剤等を含有させることもできる。
また、本実施態様においては、上記光触媒含有層と遮光部との間にプライマー層を形成してもよい。このプライマー層の作用・機能は必ずしも明確なものではないが、プライマー層を形成することにより、光触媒含有層の上記濡れ性変化を阻害する要因となる遮光部および遮光部間に存在する開口部からの不純物、特に、遮光部をパターニングする際に生じる残渣や、不純物の拡散を防止する機能を示すものと考えられる。したがって、プライマー層を形成することにより、高感度で光触媒含有層の濡れ性を変化させることができ、その結果、高解像度のパターンを得ることが可能となるのである。
なお、本実施態様においてプライマー層は、遮光部のみならず遮光部間に形成された開口部に存在する不純物が光触媒の作用に影響することを防止するものであるので、プライマー層は開口部を含めた遮光部全面にわたって形成されていることが好ましい。
本実施態様におけるプライマー層は、上記遮光部と上記光触媒含有層とが接触しないようにプライマー層が形成された構造であれば特に限定されるものではない。
このプライマー層を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、光触媒の作用により分解されにくい無機材料が好ましい。具体的には無定形シリカを挙げることができる。このような無定形シリカを用いる場合には、この無定形シリカの前駆体は、一般式ＳｉＸ４で示され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物であり、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。
また、プライマー層の膜厚は、０．００１μｍから１μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．００１μｍから０．１μｍの範囲内であることが好ましい。
（３）着色層
次に、本実施態様に用いられる着色層について説明する。本実施態様に用いられる着色層は、上述したように遮光部で区画された開口部内に形成されるものであり、好ましくは上述した親液層上、特に好ましくは光触媒含有層上であって露光により親液性領域とされた領域上に形成されるものであり、
このような着色層は、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成される。この着色層における着色パターン形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。
本実施態様において、この着色層を着色する方法としても特に限定されるものではなく、例えば、公知の塗料をスプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の方法で塗布する塗布方式や、真空薄膜形式等を挙げることができるが、本実施態様においては、インクジェット方式により着色されることが好ましい。これにより、上記遮光部の角部を曲線形状とした効果を十分に発揮することができるからである。
次に、本実施態様に用いられる着色層について説明する。本実施態様に用いられる着色層は、上述したように遮光部で区画された開口部内に形成されるものであり、好ましくは上述した親液層上、特に好ましくは光触媒含有層上であって露光により親液性領域とされた領域上に形成されるものであり、
このような着色層は、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成される。この着色層における着色パターン形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。
本実施態様において、この着色層を着色する方法としても特に限定されるものではなく、例えば、公知の塗料をスプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の方法で塗布する塗布方式や、真空薄膜形式等を挙げることができるが、本実施態様においては、インクジェット方式により着色されることが好ましい。これにより、上記遮光部の角部を曲線形状とした効果を十分に発揮することができるからである。
ここで、このような着色層の形成に用いられる着色層形成用塗工液等としては、一般的なカラーフィルタの着色層に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
（４）基材
次に、本実施態様に用いられる基材について説明する。本実施態様に用いられる基材としては、上記遮光部および必要に応じて形成される光触媒含有層が形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく従来よりカラーフィルタに用いられているもの等を用いることができる。具体的には石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。本実施態様において、基材は通常透明なものを用いるが、反射性の基板や白色に着色した基板でも用いることは可能である。また、基材は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものを用いてもよい。
次に、本実施態様に用いられる基材について説明する。本実施態様に用いられる基材としては、上記遮光部および必要に応じて形成される光触媒含有層が形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく従来よりカラーフィルタに用いられているもの等を用いることができる。具体的には石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。本実施態様において、基材は通常透明なものを用いるが、反射性の基板や白色に着色した基板でも用いることは可能である。また、基材は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものを用いてもよい。
（５）その他の層
本実施態様においては、上述した層の他、ＩＴＯ層やオーバーコート層等が必要に応じて形成される。
例えば、ＩＴＯ層としては、一般的なカラーフィルタに用いられるＩＴＯ層と同様のものを用いることが可能であり、このようなＩＴＯ層の形成方法としては、例えばインライン低温スパッタ法や、インライン高温スパッタ法、バッチ式低温スパッタ法、バッチ式高温スパッタ法、真空蒸着法、およびプラズマＣＶＤ法等が挙げられる。
本実施態様においては、上述した層の他、ＩＴＯ層やオーバーコート層等が必要に応じて形成される。
例えば、ＩＴＯ層としては、一般的なカラーフィルタに用いられるＩＴＯ層と同様のものを用いることが可能であり、このようなＩＴＯ層の形成方法としては、例えばインライン低温スパッタ法や、インライン高温スパッタ法、バッチ式低温スパッタ法、バッチ式高温スパッタ法、真空蒸着法、およびプラズマＣＶＤ法等が挙げられる。
２．第２実施態様
次に、本発明のカラーフィルタの第２実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第２実施態様は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
上記遮光部で区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、上記角部の頂端部を直線で切り取られた形状に形成されていることを特徴とするものである。
次に、本発明のカラーフィルタの第２実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第２実施態様は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
上記遮光部で区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、上記角部の頂端部を直線で切り取られた形状に形成されていることを特徴とするものである。
図３は、本実施態様の一例を示すものであり、カラーフィルタの遮光部の開口部１の形状を示すものである。図３（ａ）は従来の形状を示し、（ｂ）は本実施態様の形状を示すものである。
一方、図４は、本実施態様の他の例を示すものであり、屈曲した形状のカラーフィルタ（例えばＩＰＳ用のカラーフィルタ）の遮光部の開口部１の形状を示すものである。この例においても、図４（ａ）が従来の形状を、（ｂ）が本実施態様の形状を示すものである。
いずれの例においても、（ａ）で角部２が形成されている位置において、（ｂ）ではその角部２の頂端部を直線で切り取られた形状に形成されている。
一方、図４は、本実施態様の他の例を示すものであり、屈曲した形状のカラーフィルタ（例えばＩＰＳ用のカラーフィルタ）の遮光部の開口部１の形状を示すものである。この例においても、図４（ａ）が従来の形状を、（ｂ）が本実施態様の形状を示すものである。
いずれの例においても、（ａ）で角部２が形成されている位置において、（ｂ）ではその角部２の頂端部を直線で切り取られた形状に形成されている。
本実施態様においては、このように遮光部の開口部における角部の少なくとも一つが角部の頂端部を直線で切り取られた形状に形成されていることにより、着色層を形成する際にインクジェット法等の着色層形成用塗工液を滴下する方法が用いられた場合でも、角部全体に着色層形成用塗工液が濡れ広がることから、白抜け等の不具合の無い高品質なカラーフィルタとすることができる。
本実施態様における遮光部の開口部における角部の定義は、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様における遮光部の開口部における角部の定義は、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、角部の頂端部を直線で切り取られた形状とは、角部の頂端部から角部を構成する二つの直線上に所定の距離Ｘを有する二つの位置をとり、この間に直線を引くことにより、その頂端部と逆側に形成された形状を示すものである。ここで、この所定の距離Ｘは、開口部の大きさ等により大幅に異なるものではあるが、通常開口部の幅の半分以下で可能な限り小さい方が好ましい。また、角部を構成する二つの直線上においては、この所定の距離Ｘは同一の値を採ることが好ましい。
本実施態様においては、このような遮光部の開口部における角部の少なくとも一つが上述した角部の頂端部を直線で切り取られた形状に形成されていればよいが、少なくとも開口部側の角度が直角およびそれ以下の角度（角部が開口部として凹部となる場合は、２７０°およびそれ以上の角度）を有する角部が上述した形状とされていることが好ましく、特に全ての角部が上述した形状とされていることが好ましい。
なお、本発明においては、上記第１実施態様の曲線状の角部と本実施態様の頂端部を直線で切り取られた形状の角部とが混在するものであってもよい。
本実施態様における他の構成、すなわち親液層、光触媒含有層、遮光層、着色層、基材等に関しては、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
なお、本発明においては、上記第１実施態様の曲線状の角部と本実施態様の頂端部を直線で切り取られた形状の角部とが混在するものであってもよい。
本実施態様における他の構成、すなわち親液層、光触媒含有層、遮光層、着色層、基材等に関しては、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
３．第３実施態様
次に、本発明のカラーフィルタの第３実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第３実施態様は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
上記遮光部で区画された開口部の端部（以下、開口部端とする場合がある。）における断面形状が、基材表面に対して鋭角とされていることを特徴とするものである。
図５は、本実施態様の一例を示すものであり、カラーフィルタの遮光部の開口部端の形状を示すものである。図５（ａ）は従来の形状を示し、（ｂ）は本実施態様の形状を示すものである。
次に、本発明のカラーフィルタの第３実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第３実施態様は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部で区画された開口部と、上記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
上記遮光部で区画された開口部の端部（以下、開口部端とする場合がある。）における断面形状が、基材表面に対して鋭角とされていることを特徴とするものである。
図５は、本実施態様の一例を示すものであり、カラーフィルタの遮光部の開口部端の形状を示すものである。図５（ａ）は従来の形状を示し、（ｂ）は本実施態様の形状を示すものである。
図５（ｂ）に示すように、基材３上に形成された遮光部４の開口部端５における断面形状が、基材３の表面に対して鋭角に形成されている。このように基材表面に対して鋭角とすることにより、開口部内に着色層６を例えばインクジェット法により形成する際に、インクジェット装置のヘッドから吐出された着色層形成用塗工液が遮光部４の開口部端５上まで濡れ広がり易くなる。このため、白抜け等の不具合が生じ難い。一方、図５（ａ）に示す従来の形状では、着色層形成用塗工液は、開口部端５で遮光部４上に濡れ広がらないことから、白抜け等の不具合が生じる可能性が高くなっている。
本実施態様においては、このように遮光部の開口部端における断面形状が基材表面に対して鋭角とされているので、着色層をインクジェット法等の吐出法により着色層形成用塗工液を滴下して製造するような場合は、着色層の形成に際して着色層形成用塗工液が遮光部上に濡れ広がることが可能となり、遮光部と着色層との境界における白抜け等の不具合を防止することができ、高品質なカラーフィルタとすることができる。また、光触媒含有層を用いた場合は、高精細なパターンを有する着色層を効率的に得ることができるといった利点を有する。
本実施態様における遮光部の開口端部とは、着色層を形成するために遮光部に形成された開口部側の端部を示すものである。本実施態様においては、その断面形状が、基材表面に対して鋭角である点に特徴を有するのである。
本実施態様における遮光部の開口端部とは、着色層を形成するために遮光部に形成された開口部側の端部を示すものである。本実施態様においては、その断面形状が、基材表面に対して鋭角である点に特徴を有するのである。
本実施態様においては、このような遮光部の開口部端の断面形状が、遮光部の開口部端の少なくとも一部に形成されていればよいが、好ましくは全ての遮光部の開口部端が上述した断面形状であることが好ましい。
なお、本発明においては、上記第１実施態様の曲線状の角部および上記第２実施態様の頂端部を直線で切り取られた形状の角部と、本実施態様とを併用したものであってもよい。
本実施態様における他の構成、すなわち親液層、光触媒含有層、遮光層、着色層、基材等に関しては、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
なお、本発明においては、上記第１実施態様の曲線状の角部および上記第２実施態様の頂端部を直線で切り取られた形状の角部と、本実施態様とを併用したものであってもよい。
本実施態様における他の構成、すなわち親液層、光触媒含有層、遮光層、着色層、基材等に関しては、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
Ｂ．液晶表示素子
次に、本発明の液晶表示素子について説明する。本発明の液晶表示素子は、上述したカラーフィルタを用いたことを特徴とするものである。すなわち、上述したカラーフィルタと、このカラーフィルタに対向する対向基板とを組み合わせ、この間に液晶化合物を封入することにより形成されたものである。
このような液晶表示素子は、本発明のカラーフィルタが有する利点、すなわち、白抜け等の不具合の無い高品質なものであるという利点を有するものである。
次に、本発明の液晶表示素子について説明する。本発明の液晶表示素子は、上述したカラーフィルタを用いたことを特徴とするものである。すなわち、上述したカラーフィルタと、このカラーフィルタに対向する対向基板とを組み合わせ、この間に液晶化合物を封入することにより形成されたものである。
このような液晶表示素子は、本発明のカラーフィルタが有する利点、すなわち、白抜け等の不具合の無い高品質なものであるという利点を有するものである。
Ｃ．カラーフィルタの製造方法
最後に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、二つの実施態様に分けることができる。以下、それぞれについて詳細に説明する。
最後に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、二つの実施態様に分けることができる。以下、それぞれについて詳細に説明する。
１．第４実施態様
本発明のカラーフィルタの製造方法の第４実施態様は、基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、上記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程と
を有するカラーフィルタの製造方法であって、
上記遮光部形成工程により形成される遮光部は、上記遮光部により区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されており、
上記曲線のＲは、上記インクジェット法により上記基材表面に上記着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径に基づいて調整されていることを特徴とするものである。
本発明のカラーフィルタの製造方法の第４実施態様は、基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、上記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程と
を有するカラーフィルタの製造方法であって、
上記遮光部形成工程により形成される遮光部は、上記遮光部により区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されており、
上記曲線のＲは、上記インクジェット法により上記基材表面に上記着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径に基づいて調整されていることを特徴とするものである。
図６は、遮光部の開口部１内にインクジェット法により着色層形成用塗工液７を滴下した状態を模式的に示したものである。この際、開口部１の角部２においては、着色層形成用塗工液の濡れ広がりが十分で無い場合は、図６に示すように白抜けが生じる可能性がある。本実施態様においては、このような開口部１の角部２における白抜けを防止するために、角部２を曲線状に形成するに際して、その曲線のＲを最適化することができる点に利点を有するものである。
すなわち、例えば、着色層を形成する際に用いるインクジェット装置、同様に露光された光触媒含有層が形成された基材、さらには同じ着色層形成用塗工液を用い、基材上の光触媒含有層表面に実際の着色層形成時と同様の条件で上記着色層形成用塗工液を滴下し、これが濡れ広がるまで待つ。そして、最終的に濡れ広がった状態の着色層形成用塗工液の円形状を測定し、その直径を参考にして上記角部２に形成する曲線のＲを決定するのである。
本実施態様においては、このように遮光部における開口部の角部の曲線形状を最適化することができるので、白抜けの無いカラーフィルタを効率的に製造することができる。
本実施態様においては、このように遮光部における開口部の角部の曲線形状を最適化することができるので、白抜けの無いカラーフィルタを効率的に製造することができる。
本実施態様においては、特に、遮光部形成工程の後に、基材および遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層を形成する光触媒含有層形成工程、および上記光触媒含有層上の着色層形成領域に対してエネルギーを照射することにより、上記着色層形成領域を親液性領域とするエネルギー照射工程を行うことが好ましい。このような工程を行うことにより、光触媒含有層を着色層のパターニングに用いることが可能となり、着色層を容易にかつ高精細にパターニングすることが可能となるからである。
以下、本実施態様のカラーフィルタの製造方法について、工程毎に具体的に説明する。
以下、本実施態様のカラーフィルタの製造方法について、工程毎に具体的に説明する。
（１）遮光部形成工程
本実施態様においては、まず基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程が行われる。本実施態様では、この遮光部形成工程により形成される遮光部において、遮光部の開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されており、上記曲線のＲは、上記インクジェット法により基材、特に光触媒含有層が形成されている場合は光触媒含有層における親液性領域に着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径に基づいて調整されている点に特徴を有する。
まず、インクジェット法により基材表面もしくは親液性領域に着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径の測定方法について説明する。
本実施態様においては、まず基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程が行われる。本実施態様では、この遮光部形成工程により形成される遮光部において、遮光部の開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されており、上記曲線のＲは、上記インクジェット法により基材、特に光触媒含有層が形成されている場合は光触媒含有層における親液性領域に着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径に基づいて調整されている点に特徴を有する。
まず、インクジェット法により基材表面もしくは親液性領域に着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径の測定方法について説明する。
この直径の測定は、実際の着色層形成工程において、インクジェット法により吐出された着色層形成用塗工液が親液性領域上で振舞うであろう挙動と同等の挙動を示す条件下で行われるものであれば特に限定されるものではない。しかしながら、正確性の観点から、同一のインクジェット装置、同一の着色層形成用塗工液、および同様に調製された基板表面もしくは親液性領域を用い、直径を測定することが好ましい。
本実施態様においては、このようにして測定した直径に基づいて遮光部の開口部における角部に形成される曲線のＲを調整し、最適化する。ここで、基づいてとは、必ずしも同一の直径を用いることを意味するのではなく、この直径から推定して角部に形成する曲線のＲを調整し、最適化することを意味するのである。すなわち、実際の製造に際しては、単独の液滴のみで開口部の角部が充填されるものではなく、状況によっては周囲の液滴の影響を受ける場合もある。したがって、本実施態様においては、このような種々の要因を勘案しつつ、上記測定した直径に基づき、最適化した角部に形成される曲線のＲを得るのである。なお、条件によっては、上記測定した直径と同一のＲを有する曲線で角部を形成してもよい。
このようにして、最適化された形状を有する遮光部は、その材料等に応じた種々の形成方法により、基材上に形成される。
なお、この遮光部形成工程における形成方法および材料等に関しては、上記「Ａ．カラーフィルタ」において説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
なお、この遮光部形成工程における形成方法および材料等に関しては、上記「Ａ．カラーフィルタ」において説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
（２）光触媒含有層形成工程
本実施態様においては、必要に応じて光触媒含有層形成工程が行われる。このような光触媒含有層形成工程は、基材および遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層を形成する工程である。本実施態様においては、上記光触媒含有層形成工程において用いる材料および層の形成方法のいずれもが、上記「Ａ．カラーフィルタ」において説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
本実施態様においては、必要に応じて光触媒含有層形成工程が行われる。このような光触媒含有層形成工程は、基材および遮光部を覆うように、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層を形成する工程である。本実施態様においては、上記光触媒含有層形成工程において用いる材料および層の形成方法のいずれもが、上記「Ａ．カラーフィルタ」において説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
（３）エネルギー照射工程
本実施態様において、上記光触媒含有層形成工程を行った場合は、エネルギー照射工程が行われる。このようなエネルギー照射工程は、上記光触媒含有層上の着色層形成領域に対してエネルギーを照射することにより、上記着色層形成領域を親液性領域とする工程である。本実施態様においては、上述したように光触媒含有層中のオルガノポリシロキサンがエネルギー照射に伴う光触媒の作用によって濡れ性が変化する。したがって、例えば図７に示すように、基材３上に形成された光触媒含有層８にフォトマスク９等を用いてエネルギー１０を照射することによって（図３（ａ））、光触媒含有層８上に濡れ性の変化した濡れ性変化パターン（着色層形成用領域）１１が形成されるのである（図３（ｂ））。光触媒含有層上に濡れ性変化パターン（着色層形成用領域）が形成されていることにより、後述する着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット法によって塗布した際、エネルギーが照射されていない領域にはインクが付着せず、濡れ性が変化した濡れ性変化パターン（着色層形成用領域）１１上にのみ、高精細に着色層形成用塗工液を付着させることができ、高精細な着色層を形成することができるのである。
本実施態様において、上記光触媒含有層形成工程を行った場合は、エネルギー照射工程が行われる。このようなエネルギー照射工程は、上記光触媒含有層上の着色層形成領域に対してエネルギーを照射することにより、上記着色層形成領域を親液性領域とする工程である。本実施態様においては、上述したように光触媒含有層中のオルガノポリシロキサンがエネルギー照射に伴う光触媒の作用によって濡れ性が変化する。したがって、例えば図７に示すように、基材３上に形成された光触媒含有層８にフォトマスク９等を用いてエネルギー１０を照射することによって（図３（ａ））、光触媒含有層８上に濡れ性の変化した濡れ性変化パターン（着色層形成用領域）１１が形成されるのである（図３（ｂ））。光触媒含有層上に濡れ性変化パターン（着色層形成用領域）が形成されていることにより、後述する着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット法によって塗布した際、エネルギーが照射されていない領域にはインクが付着せず、濡れ性が変化した濡れ性変化パターン（着色層形成用領域）１１上にのみ、高精細に着色層形成用塗工液を付着させることができ、高精細な着色層を形成することができるのである。
ここで、上記光触媒含有層に照射されるエネルギーとしては、上記光触媒含有層の濡れ性を変化させることが可能なエネルギーを照射する方法であれば、その方法は特に限定されるものではない。本実施態様でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒含有層表面の濡れ性を変化させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。
通常このようなエネルギー照射に用いる光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍ以下の範囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。また、上述したような光源を用い、フォトマスクを介したパターン照射により行う方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることも可能である。
なお、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒含有層中の光触媒の作用により光触媒含有層表面の濡れ性の変化が行われるのに必要な照射量とする。
この際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、より感度を上昇させることが可能となり、効率的な濡れ性の変化を行うことができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
本実施態様におけるエネルギー照射方向は、後述する基材が透明である場合は、基材側および光触媒含有層側のいずれの方向からフォトマスクを介したパターンエネルギー照射もしくはレーザの描画照射を行っても良い。なお、本実施態様においては、基材上に上述したように遮光部が形成されていることから、基材側からエネルギーを全面に照射した場合には、遮光部が形成された領域上の光触媒含有層の濡れ性が変化せず、遮光部の開口部のみの濡れ性を変化させることができる。したがって、フォトマスク等の位置合わせ等の工程が必要なく、効率よく上記濡れ性変化パターンを形成することができる、という利点も有する。一方、基材が不透明な場合は、光触媒含有層側からエネルギー照射を行なう必要がある。
（４）着色層形成工程
本実施態様における着色層形成工程は、基板表面もしくは上記親液性領域とされた着色層形成領域に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する工程である。
本実施態様に用いられる着色層形成用塗工液は、通常インクジェット法により用いられるものを用いることができ、特に限定されるものではない。また、本実施態様に用いられるインクジェット装置としては、特に限定されるものではないが、帯電したインクを連続的に噴射し磁場によって制御する方法、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法、インクを加熱しその発泡を利用して間欠的に噴射する方法等の各種の方法を用いたインクジェット装置を用いることができ、中でも、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法を用いた装置が好適に用いられる。
本実施態様における着色層形成工程は、基板表面もしくは上記親液性領域とされた着色層形成領域に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する工程である。
本実施態様に用いられる着色層形成用塗工液は、通常インクジェット法により用いられるものを用いることができ、特に限定されるものではない。また、本実施態様に用いられるインクジェット装置としては、特に限定されるものではないが、帯電したインクを連続的に噴射し磁場によって制御する方法、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法、インクを加熱しその発泡を利用して間欠的に噴射する方法等の各種の方法を用いたインクジェット装置を用いることができ、中でも、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法を用いた装置が好適に用いられる。
（５）その他
本実施態様においては、必要に応じてオーバーコート層形成工程やＩＴＯ層形成工程等の他の工程が行われてもよい。
本実施態様により得られたカラーフィルタは、上記「Ａ．カラーフィルタ」の「第１実施態様」で説明したカラーフィルタと同様の利点を有するものであり、歩留まりがよく白抜け等の不具合の無い、高品質なものである。
本実施態様においては、必要に応じてオーバーコート層形成工程やＩＴＯ層形成工程等の他の工程が行われてもよい。
本実施態様により得られたカラーフィルタは、上記「Ａ．カラーフィルタ」の「第１実施態様」で説明したカラーフィルタと同様の利点を有するものであり、歩留まりがよく白抜け等の不具合の無い、高品質なものである。
２．第５実施態様
最後に、本発明のカラーフィルタの製造方法における第５実施態様について説明する。本実施態様は、基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、上記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
上記遮光部形成工程では、上記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置に基づいて、上記遮光部で区画された開口部の形状が決定されることを特徴とするものである。
最後に、本発明のカラーフィルタの製造方法における第５実施態様について説明する。本実施態様は、基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、上記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
上記遮光部形成工程では、上記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置に基づいて、上記遮光部で区画された開口部の形状が決定されることを特徴とするものである。
図８は、本実施態様に用いられる遮光部の形状の一例を示すものである。この例では、まず、インクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置１２を厳密に測定し、その位置からの濡れ広がりの大きさを考慮することにより、遮光部４の開口部２の形状を決定したものである。
本実施態様においては、このようにインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置を測定し、これに基づいて遮光部の形状を決定するものであることから、着色層形成用塗工液が濡れ広がらずに白抜けとなることが無いばかりか、液滴量に応じた開口部の大きさおよび形状とすることができるので、滴下した着色層形成用塗工液が溢れる等の問題がなく、均一な膜厚で着色層を形成することができ、色むら等の発生を防止することができる。
本実施態様においては、このようにインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置を測定し、これに基づいて遮光部の形状を決定するものであることから、着色層形成用塗工液が濡れ広がらずに白抜けとなることが無いばかりか、液滴量に応じた開口部の大きさおよび形状とすることができるので、滴下した着色層形成用塗工液が溢れる等の問題がなく、均一な膜厚で着色層を形成することができ、色むら等の発生を防止することができる。
上記図８に示した例では、着色層形成用塗工液の液滴を一列ずつで着色層を形成しているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、複数列の着色層形成用塗工液で着色層を形成するように、遮光部の開口部を形成してもよい。
また、遮光部における開口部の形状は、図８に示すように一つの着色層形成用塗工液の液滴と他の液滴とがあまり重複しないような形状であってもよいが、より重複するような形状であってもよい。
また、遮光部における開口部の形状は、図８に示すように一つの着色層形成用塗工液の液滴と他の液滴とがあまり重複しないような形状であってもよいが、より重複するような形状であってもよい。
本実施態様においては、さらに上記遮光部形成工程が遮光部形成用フォトマスクを用いたフォトリソグラフィー法によるものであり、上記遮光部形成用フォトマスクを作製する際に用いられたインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置データが、上記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下に際して用いられることが好ましい。このようにすることにより、着色層形成用塗工液をインクジェット装置で滴下する際に、再度位置あわせ等の手間が生じることがなく、効率よくカラーフィルタの製造を行うことができるからである。
なお、本実施態様における各工程は、上記第４実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
なお、本実施態様における各工程は、上記第４実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記カラーフィルタおよびその製造方法においては、インクジェット法により形成される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の吐出法を用いた場合も本発明に含まれるものである。
例えば、上記カラーフィルタおよびその製造方法においては、インクジェット法により形成される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の吐出法を用いた場合も本発明に含まれるものである。
１ … 開口部
２ … 角部
３ … 基材
４ … 遮光部
５ … 開口部端
６ … 着色層
８ … 光触媒含有層
１１ … 親液性領域
２ … 角部
３ … 基材
４ … 遮光部
５ … 開口部端
６ … 着色層
８ … 光触媒含有層
１１ … 親液性領域
Claims (8)
- 基材と、前記基材上に形成された遮光部と、前記遮光部で区画された開口部と、前記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
前記遮光部で区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。 - 基材と、前記基材上に形成された遮光部と、前記遮光部で区画された開口部と、前記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
前記遮光部で区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、前記角部の頂端部を直線で切り取られた形状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。 - 基材と、前記基材上に形成された遮光部と、前記遮光部で区画された開口部と、前記開口部に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
前記遮光部で区画された開口部の端部における断面形状が、基材表面に対して鋭角とされていることを特徴とするカラーフィルタ。 - 前記開口部内には、親液層が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のカラーフィルタ。
- 基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、
前記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程と
を有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記遮光部形成工程により形成される遮光部は、前記遮光部により区画された開口部における角部の内の少なくとも一つが、曲線状に形成されており、
前記曲線のＲは、上記インクジェット法により前記基材表面に前記着色層形成用塗工液を滴下した際に濡れ広がった後の円形状の直径に基づいて調整されていることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程と、
前記遮光部形成工程において形成された遮光部で区画された開口部に、インクジェット法により着色層形成用塗工液を滴下して着色層を形成する着色層形成工程と
を有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記遮光部形成工程では、前記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置に基づいて、前記遮光部で区画された開口部の形状が決定されることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 前記遮光部形成工程が遮光部形成用フォトマスクを用いたフォトリソグラフィー法によるものであり、
前記遮光部形成用フォトマスクを作製する際に用いられたインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下位置データが、前記着色層形成工程におけるインクジェット法による着色層形成用塗工液の滴下に際して用いられることを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルタの製造方法。 - 請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示素子。
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