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JP2008033272A - Black matrix composition and method for forming the same - Google Patents

Black matrix composition and method for forming the same Download PDF

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JP2008033272A
JP2008033272A JP2007149330A JP2007149330A JP2008033272A JP 2008033272 A JP2008033272 A JP 2008033272A JP 2007149330 A JP2007149330 A JP 2007149330A JP 2007149330 A JP2007149330 A JP 2007149330A JP 2008033272 A JP2008033272 A JP 2008033272A
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black matrix
matrix composition
forming
ink
polymerizable
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JP2007149330A
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Japanese (ja)
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Quanyuan Shang
シャング クワンユアン
Ligui Zhou
ゾウ リグイ
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Applied Materials Inc
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Applied Materials Inc
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Publication date
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Abstract

【課題】ブラックマトリクス組成物、ブラックマトリクスの形成方法、及びフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いる装置が開示されている。
【解決手段】本組成物、方法及び装置は、極性部分と非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有する添加剤を用いる。非極性部分は疎インク性で、表面を活性化エネルギーで露光した際に、ブラックマトリクス組成物の表面に向かって移動する。重合可能な分子の極性部分は、非極性部分に相対的に疎インク性である。数多くのその他の構成が開示されている。
【選択図】図9
Disclosed are a black matrix composition, a method for forming a black matrix, and an apparatus used to form a color filter for a flat panel display.
The composition, method and apparatus employ an additive having polymerizable molecules each having a polar portion and a non-polar portion. The nonpolar part is ink-phobic and moves toward the surface of the black matrix composition when the surface is exposed to activation energy. The polar part of the polymerisable molecule is inkphobic relative to the nonpolar part. Numerous other configurations are disclosed.
[Selection] Figure 9

Description

優先権の主張Priority claim

本出願は、引用によりその全内容が本明細書に一体化される以下の特許出願に基づく優先権を主張する。   This application claims priority based on the following patent applications, the entire contents of which are hereby incorporated by reference:

2007年4月10日出願の米国特許出願第11/733,665号「ブラックマトリクス組成物及びその形成方法(BLACK MATRIX COMPOSITIONS AND METHODS OF FORMING THE SAME)」(代理人整理番号第11292番)。   US patent application Ser. No. 11 / 733,665, filed Apr. 10, 2007, “BLACK MATRIX COMPOSIONS AND METHODS OF FORMING THE SAME” (Attorney Docket No. 11292).

2006年8月23日出願の米国特許仮出願第60/823,254号「ブラックマトリクス組成物及びその形成方法(BLACK MATRIX COMPOSITIONS AND METHODS OF FORMING THE SAME)」(代理人整理番号第11292/L番)。   US Provisional Patent Application No. 60 / 823,254, filed Aug. 23, 2006, "Black Matrix Compositions and Methods of Forming The Same" (Attorney Docket No. 11292 / L) ).

2006年9月13日出願の米国特許出願第11/521,577号「フラットパネルディスプレイ用カラーフィルタのピクセルマトリクスの製造方法及び装置(METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A PIXEL MATRIX OF A COLOR FILTER FOR A FLAT PANEL DISPLAY)」(代理人整理番号第10502番)。   US patent application Ser. No. 11 / 521,577 filed Sep. 13, 2006 “METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A PIXEL MATRIX OF A COLOR FILTER FOR A FLAT PANEL DISPLAY) ”(agent reference number 10502).

2006年7月28日出願の米国特許仮出願第60/834,076号「フラットパネルディスプレイ用カラーフィルタのピクセルマトリクスの製造方法及び装置(METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A PIXEL MATRIX OF A COLOR FILTER FOR A FLAT PANEL DISPLAY)」(代理人整理番号第10502/L2番)。   US Patent Provisional Application No. 60 / 834,076 filed July 28, 2006 "METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURERING MATRIX OF A COLOR FILTER FOR A FLAT" PANEL DISPLAY) ”(agent reference number 10502 / L2).

関連出願の相互参照Cross-reference of related applications

本発明は、引用によりその全内容が本明細書に一体化される以下の本発明の譲受人に譲渡された同時係属米国特許出願に関連する。   The present invention relates to the following co-pending US patent applications assigned to the following assignee of the present invention, the entire contents of which are hereby incorporated by reference:

2004年11月4日出願の米国特許仮出願第60/625,550号、「インクジェットを用いることによるフラットパネルディスプレイにカラーフィルタを形成するための装置及び方法(APPARATUS AND METHODS FOR FORMING COLOR FILTERS IN A FLAT PANEL DISPLAY BY USING INKJETTING)」。   US Provisional Application No. 60 / 625,550, filed Nov. 4, 2004, “Apparatus and Methods For Forming Color Filters In A.” FLAT PANEL DISPLAY BY USING INGJETTING) ”.

2004年12月22日出願の米国特許出願第11/019,967号「独立した側面への動きのできるインクジェットヘッドを有するインクジェットヘッドサポートの装置及び方法(APPARATUS AND METHODS OF AN INKJET HEAD SUPPORT HAVING AN INKJET HEAD CAPABLE OF INDEPENDENT LATERAL MOVEMENT)」(代理人整理番号第9521−1番)。   US patent application Ser. No. 11 / 019,967, filed Dec. 22, 2004, “Apparatus and Methods of an INKJET HEAD SUPPORT HAVING AN INKJET” HEAD CAPABLE OF INDEPENDENT LATERAL MOVEENT) "(agent reference number 9521-1).

2004年12月22日出願の米国特許出願第11/019,929号、「インクジェット印刷のための方法及び装置(METHODS AND APPARATUS FOR INKJET PRINTING)」、(代理人整理番号第9521−2番)。   US patent application Ser. No. 11 / 019,929, filed Dec. 22, 2004, “METHODS AND APPARATUS FOR INKJET PRINTING”, (Attorney Docket No. 9521-2).

2004年12月22日出願の米国特許出願第11/019,930号「印刷ヘッドを並べる方法及び装置(METHODS AND APPARATUS FOR ALIGNING PRINT HEADS)」(代理人整理番号第9521−3番)。   US patent application Ser. No. 11 / 019,930, filed Dec. 22, 2004 “METHODS AND APPARATUS FOR ALIGNING PRINT HEADS” (Attorney Docket No. 9521-3).

2005年7月28日出願の米国特許仮出願第60/703,146号「同時型インクジェット印刷及び欠陥検査のための方法及び装置(METHODS AND APPARATUS FOR SIMULTANEOUS INKJET PRINTING AND DEFECT INSPECTION)」(代理人整理番号第9521−L02番(以前は第9521−7/L番))。   US Provisional Application No. 60 / 703,146, filed Jul. 28, 2005 "METHODS AND APPARATUS FOR SIMULTANEUS INKJET PRINTING AND DEFECT INSPECTION" No. 9521-L02 (previously 9521-7 / L)).

2006年7月25日出願の米国特許出願第11/493,861号「並列型インクジェット印刷及び欠陥検査のための方法及び装置(METHODS AND APPARATUS FOR CONCURRENT INKJET PRINTING AND DEFECT INSPECTION)」(代理人整理番号第9521−10番)。   US patent application Ser. No. 11 / 493,861, filed Jul. 25, 2006, “METHODS AND APPARATUS FOR CONCURRENT PRINTING AND DEFECT INSPECTION” (Attorney Docket Number) No. 9521-10).

発明の分野Field of Invention

本発明は、フラットパネルディスプレイに係り、特に、フラットパネルディスプレイに用いるブラックマトリクス組成物、及びその形成方法に関する。   The present invention relates to a flat panel display, and more particularly to a black matrix composition used for a flat panel display and a method for forming the same.

背景background

フラットパネルディスプレイ業界では、ディスプレイデバイス、特に、カラーフィルタを製造するためにインクジェット印刷を用いることが試みられてきた。インクジェット印刷を効率的に利用するのに関する1つの問題は、高処理量としながら、インク又はその他材料を基板上に正確にインクジェットするということである。場合によっては、例えば、インク液滴が、基板のピクセル井戸内に正確に落ちないことがある。高処理量インクジェット印刷を用いて製造されたカラーフィルタの品質を改善するための方法及び装置が望まれている。   In the flat panel display industry, attempts have been made to use inkjet printing to produce display devices, particularly color filters. One problem with efficiently utilizing ink jet printing is that ink or other material is accurately ink jetted onto a substrate while at high throughput. In some cases, for example, ink droplets may not fall accurately into the pixel wells of the substrate. There is a need for a method and apparatus for improving the quality of color filters manufactured using high throughput ink jet printing.

発明の概要Summary of the Invention

本発明のある態様において、極性部分と非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有する添加剤を含むフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いるブラックマトリクス組成物が提供される。非極性部分は疎インク性で、ブラックマトリクス組成物の表面を活性化エネルギーで露光した際に、その表面に向かって移動する。重合可能な分子の極性部分は、非極性部分と相対的に親インク性である。ピクセルマトリクスを形成するのに用いると、疎インク性上面と親インク性側壁面とを有する構造が得られる。   In one aspect of the invention, a black matrix composition is provided for use in forming a color filter for flat panel displays comprising an additive having a polymerizable molecule, each having a polar portion and a nonpolar portion. The nonpolar part is ink-phobic and moves toward the surface of the black matrix composition when exposed to activation energy. The polar part of the polymerizable molecule is relatively ink-philic with the non-polar part. When used to form a pixel matrix, a structure having an ink-phobic top surface and an ink-philic side wall surface is obtained.

本発明の他の態様において、基板と基板上に形成されたブラックマトリクスの層とを含むフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いる装置が提供される。ブラックマトリクス組成物は、極性部分と非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有する添加剤を含む。非極性部分は疎インク性で、ブラックマトリクス組成物の表面を活性化エネルギーで露光した際に、その表面に向かって移動する。重合可能な分子の極性部分は、非極性部分と相対的に親インク性である。   In another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for use in forming a color filter for a flat panel display that includes a substrate and a black matrix layer formed on the substrate. The black matrix composition includes an additive having polymerizable molecules each having a polar portion and a nonpolar portion. The nonpolar part is ink-phobic and moves toward the surface of the black matrix composition when exposed to activation energy. The polar part of the polymerizable molecule is relatively ink-philic with the non-polar part.

本発明のさらに他の態様において、フラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成する方法が提供される。本方法は、極性部分と非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有するブラックマトリクス組成物を形成する工程と、基板を提供する工程と、基板上にブラックマトリクス組成物の層を形成する工程と、活性化エネルギーを基板上のブラックマトリクス組成物に適用する工程とを含む。非極性部分は疎インク性で、ブラックマトリクス組成物の表面に活性化エネルギーを適用するのに対応して、ブラックマトリクス組成物の表面に向かって移動する。重合可能な分子の極性部分は、非極性部分と相対的に親インク性である。   In yet another aspect of the present invention, a method for forming a color filter for a flat panel display is provided. The method includes forming a black matrix composition having polymerizable molecules each having a polar portion and a nonpolar portion, providing a substrate, and forming a layer of the black matrix composition on the substrate. And applying activation energy to the black matrix composition on the substrate. The non-polar part is ink phobic and moves toward the surface of the black matrix composition in response to applying activation energy to the surface of the black matrix composition. The polar part of the polymerizable molecule is relatively ink-philic with the non-polar part.

本発明のその他の構成及び態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面からさらに明白となる。   Other features and aspects of the present invention will become more apparent from the following detailed description, claims and accompanying drawings.

詳細な説明Detailed description

フラットパネルディスプレイ製造では、ガラス(又はその他材料)基板上に印刷された異なる着色インクを含むカラーフィルタを用いる。インク及び/又はその他好適な材料を、ピクセルマトリクス(一般的に、「ブラックマトリクス」と呼ばれる)により画定される特定のピクセル井戸に正確に噴出するようにしたインクジェットプリンタを用いてインクは付着される。インクを付着する前に、ピクセル井戸のブラックマトリクスは、リソグラフィ又は任意の好適なプロセスを用いて基板上に形成される。   Flat panel display manufacturing uses color filters that contain different colored inks printed on a glass (or other material) substrate. The ink is deposited using an ink jet printer that causes the ink and / or other suitable material to be accurately ejected into a specific pixel well defined by a pixel matrix (commonly referred to as a “black matrix”). . Prior to ink deposition, a black matrix of pixel wells is formed on the substrate using lithography or any suitable process.

液体と接触する材料は、液体を引き寄せる、又は反発する反応をする。材料の組成、その対応の表面化学、及び液体化学が、液体との相互作用を決める。この現象は、親水性(例えば、液体インクの親インク性と同様)及び疎水性(例えば、液体インクの疎インク性と同様)と呼ばれる。   Materials that come into contact with the liquid react to attract or repel the liquid. The composition of the material, its corresponding surface chemistry, and liquid chemistry determine the interaction with the liquid. This phenomenon is called hydrophilicity (for example, the same as the ink affinity of liquid ink) and hydrophobicity (for example, the same as the ink-phobic property of liquid ink).

親水性は、水に親和力を示す材料の特性である。親水性とは、文字通り「水に馴染み易い」ことを意味し、かかる材料は水を容易に吸着する。表面化学によって、これらの材料は湿潤して、液体フィルム又はコーティングをその表面に形成する。また、親水性材料は、高表面張力値も有し、水との結合を形成する能力を持っている。   Hydrophilicity is a property of a material that exhibits an affinity for water. Hydrophilic literally means “easy to adapt to water” and such materials readily adsorb water. By surface chemistry, these materials wet and form a liquid film or coating on the surface. Hydrophilic materials also have high surface tension values and have the ability to form bonds with water.

疎水性は、親水性材料に比べて、水との相互作用に反対の反応を有する材料の特性である。疎水性材料(「水を恐れる」)は、水を吸着する傾向がほとんど、又は全くなく、水はその表面で「玉のようになる」傾向がある(例えば、個別の液滴を形成する)。疎水性材料は、低表面張力値を有し、その表面化学において水との結合を形成するための活性基がない。   Hydrophobicity is a property of a material that has an opposite reaction to interaction with water compared to a hydrophilic material. Hydrophobic materials (“fearing water”) have little or no tendency to adsorb water, and water tends to “ball-like” on its surface (eg, form individual droplets). . Hydrophobic materials have low surface tension values and are free of active groups to form bonds with water in their surface chemistry.

場合によっては、単一の材料が、例えば、水系の液体に対して「親性」であり、例えば、油系の液体に対して「疎性」であってもよい。あるいは、この逆であってもよい。本明細書で用いる親水性、親インク性、疎水性及び疎インク性は、相対的な用語として意図されており、材料はあるインクに対しては疎インク性であり、他のインクに対しては親インク性であってもよい。さらに、材料が親水性だからというだけで、その材料が疎インク性であるというわけではない。同様に、材料が親水性だからというだけで、その材料が親インク性であるというわけではない。このように、例えば、材料は疎水性で、同時に親インク性、又は、同時に疎インク性であってもよい。例えば、インクは油系又は水系であってもよいからである。   In some cases, a single material may be “friendly” to, for example, an aqueous liquid, for example, “loose” to an oil-based liquid. Or the reverse may be sufficient. As used herein, hydrophilicity, ink affinity, hydrophobicity and ink repellency are intended as relative terms, and the material is inkphobic for some inks and not for other inks. May be ink-philic. Furthermore, just because a material is hydrophilic does not mean that the material is inkphobic. Similarly, just because a material is hydrophilic does not mean that the material is ink-philic. Thus, for example, the material may be hydrophobic and simultaneously ink-philic or simultaneously ink-phobic. For example, the ink may be oil-based or water-based.

湿潤性とは、各化合物に対してある値を与える材料の表面特性を指す。湿潤は、流体と表面が接触するときの両者間の接触である。液体が高表面張力(強固な内部結合)を有するときは液滴が形成され、一方、低表面張力の液体は広い面積に広がる(表面に結合する)。一方、表面が高表面エネルギー(又は表面張力)を有する場合は、液滴は表面に広がる、又は表面を湿潤する。表面が低表面エネルギーを有する場合には、液滴が形成される。この現象は、界面エネルギーが最小の結果である。表面が高エネルギーの場合には、この界面がそのエネルギーを低下させる等するため、液体でカバーされるのを必要としない。材料の表面張力値を利用して、特定の液体による材料の湿潤性を求めることができる。固体表面と表面にある液体の液滴間の接触角の測定によって、固体材料の表面張力を計算することができる。   Wettability refers to the surface properties of a material that give a value to each compound. Wetting is the contact between the fluid and the surface when in contact. When the liquid has a high surface tension (strong internal bond), droplets are formed, while the low surface tension liquid spreads over a large area (bonds to the surface). On the other hand, if the surface has a high surface energy (or surface tension), the droplet spreads or wets the surface. If the surface has a low surface energy, droplets are formed. This phenomenon is a result of minimal interfacial energy. If the surface is high energy, this interface will reduce its energy, etc., so it is not necessary to be covered with a liquid. By utilizing the surface tension value of the material, the wettability of the material by a specific liquid can be determined. By measuring the contact angle between the solid surface and the liquid droplets on the surface, the surface tension of the solid material can be calculated.

表面張力(又はエネルギー)とは、2つの異なる材料(例えば、固体表面にある液滴)が互いに接触して、界面又は境界を形成するときに生じる分子力の非平衡により得られる力のことを指す。この力は、接触点で生じる分子力の非平衡に対応して、全ての材料がそれらの表面積を減じる傾向に起因する。この力の結果は液体及び固体の異なる系について変わり、これが湿潤性及び液滴と表面の間の接触角を決定する。   Surface tension (or energy) refers to the force obtained by molecular force non-equilibrium that occurs when two different materials (eg, droplets on a solid surface) come into contact with each other to form an interface or boundary. Point to. This force is due to the tendency of all materials to reduce their surface area, corresponding to the molecular force non-equilibrium that occurs at the point of contact. The result of this force varies for different systems of liquid and solid, which determines the wettability and the contact angle between the droplet and the surface.

固体表面のある液滴については、接触角は、固体の表面と、固体との接触点からの液滴半径に対する接線の間に形成された角度の測定値である。接触角は、特定の液体−固体相互作用の挙動を計算できるヤングの等式による表面張力に関係する。ゼロの接触角だと湿潤し、ゼロ度と90度の間の角度だと液滴の広がりとなる(分子引力により)。90度より大きな角度は、液体が固体表面で玉のようになる、又は収縮する傾向を示す。90°以上の接触角は表面が湿潤していないことを示し、90°未満は表面が湿潤していることを意味している。水に関連して、湿潤する表面はまた親水性、湿潤しない表面は疎水性とも呼ばれる。同様に、インクに関連して、湿潤する表面はまた親インク性、湿潤しない表面は疎インク性とも呼ばれる。超疎表面は、150°を超える接触角を有し、液滴と表面の間の接触がほとんどないことを示している。これは、「ロータス効果」と呼ばれることがある。広い面積に広がるこの特性は、「湿潤作用」と呼ばれることがある。   For a droplet with a solid surface, the contact angle is a measurement of the angle formed between the surface of the solid and the tangent to the droplet radius from the point of contact with the solid. The contact angle is related to the surface tension according to the Young's equation, which can calculate the behavior of a particular liquid-solid interaction. When the contact angle is zero, the liquid becomes wet, and when the angle is between zero and 90 degrees, the droplet spreads (due to molecular attraction). Angles greater than 90 degrees indicate that the liquid tends to bead or shrink on the solid surface. A contact angle of 90 ° or greater indicates that the surface is not wet, and less than 90 ° means that the surface is wet. In relation to water, wetted surfaces are also called hydrophilic and non-wettable surfaces are also called hydrophobic. Similarly, in the context of ink, wetted surfaces are also referred to as ink repellency, and non-wetting surfaces are also referred to as inkphobic. The ultra-sparse surface has a contact angle greater than 150 °, indicating little contact between the droplet and the surface. This is sometimes referred to as the “Lotus effect”. This property spreading over a large area is sometimes referred to as “wetting action”.

基板及び/又はブラックマトリクスを形成するのに用いる材料の親インク性/疎インク性の変化のために、ピクセル井戸に付着するインク滴の断面形状(例えば、分布)は、カラーフィルタを形成するのに最適ではない。場合によっては、ピクセル井戸内のインクの不均一な分布がカラーフィルタの欠陥となることがある。   The cross-sectional shape (eg, distribution) of the ink droplets that adhere to the pixel wells may form a color filter due to changes in the ink affinity / ink repellency of the material used to form the substrate and / or black matrix. Not optimal for. In some cases, a non-uniform distribution of ink within the pixel well can be a color filter defect.

通常、ブラックマトリクスは、顔料分散液添加剤、開始剤、重合可能なモノマー又はオリゴマー或いはこれらの組み合わせ(例えば、光重合可能なモノマー、熱重合可能なモノマー等)、バインダー樹脂、エポキシ系モノマー及び溶剤を含む組成物から形成される。本発明の方法及び装置は、ブラックマトリクスの湿潤性を改善する湿潤添加剤を含むブラックマトリクス組成物を提供する。例えば、ある実施形態において、湿潤添加剤は、ブラックマトリクスにより画定される各ピクセル井戸の側壁面の疎インク性を変えながら(例えば、減少しながら)、又は親インク性を変えながら(例えば、増大しながら)、ブラックマトリクスの上平面、各ピクセル井戸の上部等の表面の疎インク性を増大することがある。かかるブラックマトリクス組成物は、インクジェット中カラーインクが混ざるのを減少し、各ピクセル井戸内のインクの分布を改善し、カラーフィルタの充填断面及び色のコントラストを改善する。より具体的には、ピクセルマトリクスの上面に意図せずに落ちたインクは、ピクセル井戸に沈んで、側壁をよく湿潤する。本発明のインクのピクセル井戸に沈んで広がるこの傾向は、インクを分配するプリンタに必要な精度を減じる。   Usually, the black matrix is a pigment dispersion additive, an initiator, a polymerizable monomer or oligomer, or a combination thereof (for example, a photopolymerizable monomer, a thermally polymerizable monomer, etc.), a binder resin, an epoxy monomer, and a solvent. It is formed from the composition containing this. The method and apparatus of the present invention provides a black matrix composition comprising a wetting additive that improves the wettability of the black matrix. For example, in certain embodiments, the wetting additive may be used while changing (eg, decreasing) the ink repellency of the sidewall surface of each pixel well defined by the black matrix or changing the ink affinity (eg, increasing). However, the ink sparseness of the surface of the upper surface of the black matrix, the upper part of each pixel well, and the like may be increased. Such a black matrix composition reduces mixing of color inks during inkjet, improves ink distribution within each pixel well, and improves color filter fill cross section and color contrast. More specifically, ink that falls unintentionally on the top surface of the pixel matrix sinks into the pixel well and wets the sidewalls well. This tendency to sink into the pixel wells of the ink of the present invention reduces the accuracy required for printers that dispense ink.

1つ以上の実施形態において、湿潤添加剤は、比較的親インク性の極性部分と比較的疎インク性の非極性部分の両方をそれぞれ備えた重合可能な分子を有する任意の材料を含んでいてよい。例えば、かかる材料は、フッ素化アクリレートモノマー及び/又はオリゴマー等の1つ以上の疎水性基を含有するモノマー及び/又はオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー又はオリゴマー、その他アクリレートモノマー及び/又はオリゴマー、反応性ワックス、及び/又はフルオロシランを含んでいてよい。重合は、モノマー及び/又はオリゴマー分子を化学反応により反応させて、三次元網目構造又はポリマー鎖を形成するプロセスである。後述するとおり、これらの湿潤添加剤は、例えば、エポキシ系モノマーの代わりに用いて、ブラックマトリクスの上面の添加剤分子の疎インク性末端を濃縮する硬化工程により「活性化」させてもよい。パターニングにより、疎インク性平面ピクセル井戸(上)面と親インク性(例えば、ブラックマトリクスの上平面に対して)ピクセル井戸側壁面とを有するブラックマトリクスが形成される。   In one or more embodiments, the wetting additive comprises any material having polymerizable molecules, each with both a relatively ink-philic polar portion and a relatively ink-phobic non-polar portion. Good. For example, such materials may include monomers and / or oligomers containing one or more hydrophobic groups, such as fluorinated acrylate monomers and / or oligomers, silicone group-containing acrylate monomers or oligomers, other acrylate monomers and / or oligomers, reactive Waxes and / or fluorosilanes may be included. Polymerization is a process in which monomer and / or oligomer molecules are reacted by a chemical reaction to form a three-dimensional network structure or polymer chain. As described below, these wetting additives may be used, for example, instead of epoxy monomers to “activate” by a curing step that concentrates the ink-phobic ends of the additive molecules on the top surface of the black matrix. The patterning forms a black matrix having an ink-phobic planar pixel well (upper) surface and ink-philicity (eg, with respect to the upper plane of the black matrix) pixel well sidewall surface.

本発明による例示のブラックマトリクス組成物、その形成方法、及びブラックマトリクスの製造方法を、図1〜12を参照して以下に説明する。例えば、図1は、本発明の実施形態による、基材にブラックマトリクスを製造する方法101を示す。図1を参照すると、ステップ105において、湿潤添加剤を含むブラックマトリクス組成物が形成される。例えば、ブラックマトリクス組成物は、疎水性基含有モノマー又はオリゴマー(例えば、フッ素化アクリレートモノマー又はオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー又はオリゴマー、その他の基を含有するアクリレートモノマー又はオリゴマー等)といった湿潤添加剤を含んでいてもよい。   Exemplary black matrix compositions according to the present invention, methods for forming the same, and methods for manufacturing a black matrix are described below with reference to FIGS. For example, FIG. 1 illustrates a method 101 for producing a black matrix on a substrate according to an embodiment of the invention. Referring to FIG. 1, in step 105, a black matrix composition including a wetting additive is formed. For example, a black matrix composition may contain wet additives such as hydrophobic group-containing monomers or oligomers (eg, fluorinated acrylate monomers or oligomers, silicone group-containing acrylate monomers or oligomers, acrylate monomers or oligomers containing other groups, etc.). May be included.

ブラックマトリクス組成物は、例えば、顔料分散液、開始剤(例えば、光開始剤)、重合可能なモノマー、バインダー樹脂、溶剤等といったその他成分を含んでいてもよい。顔料分散液を含めて、ブラックマトリクス組成物全体に顔料(例えば、カーボンブラック)を分散する。開始剤を含めて、重合反応(例えば、光重合反応、熱重合反応又はその他実施可能な反応)を補助する。重合可能なモノマー(又はオリゴマー)を含めて、組成物を重合し、ブラックマトリクスを形成してもよい。かかる分子としては、アクリレートモノマー/オリゴマー、エポキシモノマー/オリゴマー等が例示される。バインダー樹脂を含めて、ブラックマトリクス構造、剛度及び強度を与えてもよい。かかるバインダー樹脂としてはアクリレートバインダーが一例として挙げられる。溶剤を含めて、組成物の粘度を一時的に(例えば、溶剤が蒸発するまで)低下させて、基板に組成物を適用するのを補助してもよい(例えば、スピンコーティング又はスリットコーティング法を用いて)。かかる溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)又は有機溶媒等の任意の好適な溶剤が例示される。   The black matrix composition may contain other components such as a pigment dispersion, an initiator (for example, a photoinitiator), a polymerizable monomer, a binder resin, a solvent, and the like. A pigment (for example, carbon black) is dispersed throughout the black matrix composition, including the pigment dispersion. An initiator is included to aid the polymerization reaction (eg, photopolymerization reaction, thermal polymerization reaction or other feasible reaction). Including a polymerizable monomer (or oligomer), the composition may be polymerized to form a black matrix. Examples of such molecules include acrylate monomers / oligomers and epoxy monomers / oligomers. A binder resin may be included to provide a black matrix structure, stiffness and strength. An example of such a binder resin is an acrylate binder. Solvents may be included to temporarily reduce the viscosity of the composition (eg, until the solvent evaporates) to assist in applying the composition to the substrate (eg, spin coating or slit coating methods). make use of). Examples of such a solvent include any suitable solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) or an organic solvent.

少なくともある実施形態において、ブラックマトリクス組成物は、湿潤添加剤(親インク性極性部分と疎インク性非極性部分の両方を有する重合可能な分子を含む)を、溶剤を含まない全組成物の約100〜約10,00重量ppmの濃度で含んでいてよい。ある実施形態において、湿潤添加剤の濃度は、溶剤を含まない全組成物の約500重量ppm〜5,000重量ppmの範囲内であるのが好ましい。しかしながら、異なる濃度範囲の湿潤添加剤を用いてもよい。さらなる例示の湿潤添加剤としては、ペンシルベニア州エクストンのサートマーカンパニー(Sartomer Company Inc.,Exton,PA)製CN4000、CN9800、CN990、ドイツ、デュッセルドルフのデグサAG(Degussa AG,Dusseldorf,Germany)製テゴ(TEGO)(登録商標)グライドシリーズ及び/又はテゴ(TEGO)(登録商標)フローシリーズのうち1つ以上が例示される。しかしながら、1つ以上の追加及び/又は異なる添加剤を用いてもよい。   In at least some embodiments, the black matrix composition comprises a wetting additive (comprising polymerizable molecules having both an ink-philic polar portion and an inkphobic non-polar portion) about about 1% of the total composition without solvent. It may be included at a concentration of 100 to about 10,000 ppm by weight. In certain embodiments, the concentration of the wetting additive is preferably in the range of about 500 ppm to 5,000 ppm by weight of the total composition without solvent. However, different concentration ranges of wet additives may be used. Further exemplary wetting additives include CN4000, CN9800, CN990, Degussa AG, Dusseldorf, Germany, manufactured by Sartomer Company Inc., Exton, Pa., Exton, Pa. One or more of the TEGO® Glide Series and / or the TEGO® Flow Series are illustrated. However, one or more additional and / or different additives may be used.

適切な湿潤添加剤の選択は、例えば、湿潤添加剤の分子量、疎水性基濃度、反応性等に基づくものであってもよい。ある実施形態において、湿潤添加剤は、約100Mw〜約100,000Mw(重量平均分子量)の範囲の分子量を有していてよい。重量平均分子量は、500Mw〜10,000Mwの範囲であるのが好ましい。ただし、これより分子量の多い、又は少ない、及び/又は異なる分子量の湿潤添加剤を用いてもよい。   The selection of a suitable wetting additive may be based on, for example, the molecular weight of the wetting additive, the hydrophobic group concentration, reactivity, and the like. In certain embodiments, the wetting additive may have a molecular weight in the range of about 100 Mw to about 100,000 Mw (weight average molecular weight). The weight average molecular weight is preferably in the range of 500 Mw to 10,000 Mw. However, wetting additives with higher or lower molecular weight and / or different molecular weight may be used.

ステップ107で、基板が提供される。例えば、基板は、ガラス、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリビニルアルコール(PVC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、シクロ−オレフィンポリマー(COP)及び/又はその他好適な材料が挙げられる。図2は、方法101により処理される基板201の側断面図である。   At step 107, a substrate is provided. For example, the substrate is glass, triacetyl cellulose (TAC), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyvinyl alcohol (PVC), polymethyl methacrylate (PMMA). ), Cyclo-olefin polymer (COP) and / or other suitable materials. FIG. 2 is a cross-sectional side view of a substrate 201 processed by the method 101.

ステップ109で、ブラックマトリクス組成物205の層203(図2)が基板201上に形成される。浸漬法、スプレー法、回転及びスピンコーティング法又はその他好適な方法を用いて、ブラックマトリクス組成物層203を基板201上に形成してよい。このようにして、基板201は、ブラックマトリクス組成物205でコートされる。基板201を加熱してブラックマトリクス組成物205を乾燥してもよい。従って、ブラックマトリクス組成物205中の溶剤は蒸発する。後コーティング加熱のかかる方法は、「ソフトベーク」プロセスと呼ばれる。   In step 109, a layer 203 (FIG. 2) of black matrix composition 205 is formed on substrate 201. The black matrix composition layer 203 may be formed on the substrate 201 using a dipping method, a spray method, a spin and spin coating method, or other suitable methods. In this way, the substrate 201 is coated with the black matrix composition 205. The black matrix composition 205 may be dried by heating the substrate 201. Accordingly, the solvent in the black matrix composition 205 evaporates. This method of post-coating heating is referred to as a “soft bake” process.

ステップ111で、活性化エネルギーをブラックマトリクス組成物205に適用して、湿潤添加剤を重合し、このようにして、湿潤添加剤の分子に極性を付与して、分子の疎インク性部分が活性化エネルギーに向かって移動するようにする。重合は、組成物205に応じて、実施可能な活性化エネルギー源を用いて行ってよい。例えば、紫外線、電子線照射、レーザー光及び/又はランプを活性化エネルギー源として用いてよい。その他の活性化エネルギー源又は組み合わせを用いてもよい。   In step 111, activation energy is applied to the black matrix composition 205 to polymerize the wet additive, thus imparting polarity to the molecules of the wet additive and activating the ink-phobic portion of the molecule. To move towards energy. The polymerization may be performed using a viable activation energy source, depending on the composition 205. For example, ultraviolet light, electron beam irradiation, laser light, and / or a lamp may be used as the activation energy source. Other activation energy sources or combinations may be used.

ある実施形態において、ステップ111で、ブラックマトリクス組成物の層203をパターニングしてもよい。例えば、図3に示すとおり、マスク301を、ブラックマトリクス組成物層203に配置(又は形成)してもよい。その後、UV又はその他の波長の光又はエネルギー303を用いて、マスク301を通してブラックマトリクス組成物層203に照射してもよい。エネルギー303は、ブラックマトリクス組成物層203の部分305を露光するが、ブラックマトリクス組成物層203の他の部分307は露光しない。他の実施形態において、ブラックマトリクス組成物層203の反対の部分307がエネルギー303に露光されるネガマスクを用いてもよいことに留意すべきである。   In some embodiments, in step 111, layer 203 of black matrix composition may be patterned. For example, as shown in FIG. 3, the mask 301 may be disposed (or formed) on the black matrix composition layer 203. Thereafter, the black matrix composition layer 203 may be irradiated through the mask 301 using UV or other wavelength light or energy 303. The energy 303 exposes the portion 305 of the black matrix composition layer 203, but does not expose the other portion 307 of the black matrix composition layer 203. It should be noted that in other embodiments, a negative mask in which the opposite portion 307 of the black matrix composition layer 203 is exposed to energy 303 may be used.

適切な波長の光(又はその他エネルギー)がブラックマトリクス組成物層203の一部に当たると、ブラックマトリクス組成物205中の開始剤が光303(エネルギー)を吸収して、露光された部分にフリーラジカル分子を形成する。開始剤は、ブラックマトリクス組成物層203の露光部分において重合可能なモノマーを重合する重合開始剤として機能してもよい。従って、ブラックマトリクス組成物層203のかかる露光部分は、重合可能なモノマーの重合から得られるポリマーを含む。湿潤添加剤の重合可能なモノマーは、かかるリソグラフィー露光の際に固定される。   When light (or other energy) of an appropriate wavelength strikes a part of the black matrix composition layer 203, the initiator in the black matrix composition 205 absorbs the light 303 (energy) and free radicals are exposed to the exposed part. Form molecules. The initiator may function as a polymerization initiator that polymerizes a polymerizable monomer in the exposed portion of the black matrix composition layer 203. Accordingly, such exposed portions of the black matrix composition layer 203 include a polymer obtained from the polymerization of polymerizable monomers. The polymerizable monomer of the wetting additive is fixed during such lithographic exposure.

露光後、現像工程を基板201で実施してよい。例えば、現像溶液を用いて、ブラックマトリクス組成物層203の露光又は未露光部分を現像してかかる部分が除去されるようにしてもよい。例えば、露光部分に含まれるバインダー樹脂は、現像溶液と反応してもよい。図4は、現像後の基板201の断面図の一例である。   After the exposure, a development process may be performed on the substrate 201. For example, the exposed or unexposed portion of the black matrix composition layer 203 may be developed using a developing solution so that the portion is removed. For example, the binder resin contained in the exposed portion may react with the developing solution. FIG. 4 is an example of a cross-sectional view of the substrate 201 after development.

現像した部分の除去から得られるボイドは、カラーフィルタを形成するとき、インクジェットを介してインクが注入され、ブラックマトリクス403を画定するピクセル領域又は井戸401として作用する。   The voids resulting from the removal of the developed portion are injected with ink via an ink jet when forming a color filter and act as pixel regions or wells 401 that define a black matrix 403.

基板201をさらに硬化してもよい。例えば、基板201を加熱又は紫外線、電子線照射、レーザー光等で露光して、層203中のブラックマトリクス組成物を硬化及び架橋して、ブラックマトリクス組成物層203に架橋樹脂を形成してもよい。図5に示すとおり、ブラックマトリクス組成物層203にエネルギー501を与えると、湿潤添加剤分子の疎インク性非極性部分が、ブラックマトリクス組成物層203の上面503に上がって、ブラックマトリクス組成物層203の上面503近傍に疎インク性層505を形成する。この疎インク性層505は、比較的疎インク性(例えば、低濃度の湿潤添加剤を含む、又は含まないブラックマトリクス材料よりも疎インク性)であってもよい。   The substrate 201 may be further cured. For example, the substrate 201 may be exposed to heat or ultraviolet rays, electron beam irradiation, laser light, or the like, and the black matrix composition in the layer 203 may be cured and crosslinked to form a crosslinked resin in the black matrix composition layer 203. Good. As shown in FIG. 5, when energy 501 is applied to the black matrix composition layer 203, the ink-phobic nonpolar portion of the wet additive molecule rises to the upper surface 503 of the black matrix composition layer 203, and the black matrix composition layer An ink-phobic layer 505 is formed in the vicinity of the upper surface 503 of 203. This ink-phobic layer 505 may be relatively ink-phobic (eg, more ink-phobic than a black matrix material with or without a low concentration of wetting additive).

このように、ブラックマトリクス403の上面503が疎インク性で、ブラックマトリクス中に形成された各ピクセル井戸の側壁面507(例えば、ピクセル領域401近傍)は、上面503より疎インク性が低くてもよいし、ある実施形態においては、親インク性であってもよい。従って、ブラックマトリクスの上面503が、近接するピクセル井戸間のインクのブリーディングを防ぐため、ジェットプロセス中にインク色が混ざるのを防ぎ、ピクセル井戸の充填断面を改善するのに役立つ(例えば、ピクセル井戸のより一貫した完全な充填)。これによって、改善されたカラーフィルタが生成される。例えば、図6は、本発明の一実施形態による基板201のピクセル領域401におけるインク601の側断面図である。図6を参照すると、硬化後にブラックマトリクス403の上面503で濃縮した湿潤添加剤は上面503を疎インク性とし、一方、側壁面507は疎インク性が低いまま、親インク性のままですらある。このように、インク601は、ブラックマトリクス403の上面503から玉のようになって離れて、インク601がピクセル領域401を超えて広がらない。   As described above, the upper surface 503 of the black matrix 403 has ink repellency, and the side wall surface 507 (for example, the vicinity of the pixel region 401) of each pixel well formed in the black matrix has lower ink repellency than the upper surface 503. In some embodiments, it may be ink-philic. Accordingly, the top surface 503 of the black matrix prevents ink bleeding between adjacent pixel wells, thus preventing ink color mixing during the jet process and improving the pixel well fill profile (eg, pixel wells). More consistent and complete filling). This produces an improved color filter. For example, FIG. 6 is a side cross-sectional view of ink 601 in the pixel region 401 of the substrate 201 according to one embodiment of the invention. Referring to FIG. 6, the wet additive concentrated on the upper surface 503 of the black matrix 403 after curing renders the upper surface 503 ink-phobic, while the side wall surface 507 remains lowly ink-phobic and even ink-philic. . Thus, the ink 601 is separated like a ball from the upper surface 503 of the black matrix 403, and the ink 601 does not spread beyond the pixel region 401.

実際、湿潤添加剤の移動は、全ピクセル井戸形成プロセス中(例えば、ブラックマトリクス組成物層の基板上での形成中、ソフトベーク中、UV硬化プロセス中等)に生じる動的プロセスであってよい。少なくとも一実施形態において、約105℃の温度で(空気中)ソフトベーク時間は約1.5分である。UV硬化(露光)は、空気中で約30〜60秒、最終硬化は空気中で約10分である。その他のベーク及び/又は硬化ガス環境(例えば、窒素、アルゴン等)の場合は、その他のソフトベーク、UV硬化及び/又は最終硬化時間を用いてもよい。   Indeed, the migration of the wet additive may be a dynamic process that occurs during the entire pixel well formation process (eg, during formation of the black matrix composition layer on the substrate, during soft baking, during the UV curing process, etc.). In at least one embodiment, the soft bake time (in air) at a temperature of about 105 ° C. is about 1.5 minutes. UV curing (exposure) is about 30-60 seconds in air and final curing is about 10 minutes in air. For other bake and / or cure gas environments (eg, nitrogen, argon, etc.) other soft bake, UV cure and / or final cure times may be used.

図7に、本発明の一実施形態により湿潤添加剤として用いられる例示の分子701を示す。図7を参照すると、例示の分子701は、親インク性及び/又は反応性の第1の端部703を含んでいる。さらに、例示の分子701は疎インク性の第2の端部705を含んでいる。   FIG. 7 illustrates an exemplary molecule 701 used as a wetting additive according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, an exemplary molecule 701 includes a first end 703 that is oleophilic and / or reactive. Further, the exemplary molecule 701 includes an ink-phobic second end 705.

図8に、本発明の一実施形態によるブラックマトリクス組成物205中の図7の例示の分子701の硬化前の(例えば、活性化エネルギー適用前の)配向801を示す。図8を参照すると、硬化前配向801において、分子701の第1及び第2の端部703、705は略不規則に配向され、分子はブラックマトリクス組成物205中に略均一に分布している。   FIG. 8 illustrates the orientation 801 of the exemplary molecule 701 of FIG. 7 in the black matrix composition 205 according to one embodiment of the present invention prior to curing (eg, prior to application of activation energy). Referring to FIG. 8, in the pre-curing orientation 801, the first and second ends 703 and 705 of the molecule 701 are substantially irregularly oriented, and the molecules are substantially uniformly distributed in the black matrix composition 205. .

図9に、本発明の一実施形態によるブラックマトリクス組成物205中の図7の例示の分子701の硬化後の(例えば、活性化エネルギー適用後の)配向901を示す。図9を参照すると、ブラックマトリクス材料の硬化中、分子701はブラックマトリクス組成物205の上面503に上がって、分子701の疎インク性端部705が上面503(例えば、活性化エネルギーで露光した表面)又はその近傍に配置されて、前述した疎インク性層505を形成する。従って、上面503は、ブラックマトリクス材料内に形成された側壁よりも疎インク性である。   FIG. 9 illustrates an orientation 901 after curing (eg, after applying activation energy) of the exemplary molecule 701 of FIG. 7 in the black matrix composition 205 according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, during the curing of the black matrix material, the molecules 701 rise to the upper surface 503 of the black matrix composition 205, and the ink-phobic ends 705 of the molecules 701 are exposed to the upper surface 503 (eg, a surface exposed with activation energy). Or the ink-phobic layer 505 described above. Accordingly, the upper surface 503 is more lyophobic than the sidewalls formed in the black matrix material.

図10〜12を参照すると、本発明による湿潤添加剤として用いるのに好適な重合可能な分子の3つの具体例の構造式が示されている。図10は、疎インク性のCF鎖を含む非極性尾部1002を備えた例示の湿潤添加剤分子1000(例えば、アクリレート)の構造式を示す。極性部分1004は、第1の酸素原子に二重結合し、第2の酸素原子に単結合したカルボニル炭素原子を含む。極性部分1004は親インク性である。分子1000は、極性部分1004のカルボニル炭素原子に同じく直接付加した重合可能な部分1006をさらに含む。重合可能な部分1006は、互いに二重結合した2つの炭素原子を含む。図11は、非極性主部を備えた例示の湿潤添加剤分子1100の構造式を示す。図12は、例示のケイ素ポリマー湿潤添加剤分子1200の構造式を示す。 Referring to FIGS. 10-12, the structural formulas of three specific examples of polymerizable molecules suitable for use as wetting additives according to the present invention are shown. FIG. 10 shows the structural formula of an exemplary wetting additive molecule 1000 (eg, acrylate) with a non-polar tail 1002 that includes an ink-phobic CF 2 chain. The polar portion 1004 includes a carbonyl carbon atom that is double bonded to the first oxygen atom and single bonded to the second oxygen atom. The polar part 1004 is ink-philic. The molecule 1000 further includes a polymerizable portion 1006 that is also directly attached to the carbonyl carbon atom of the polar portion 1004. The polymerizable portion 1006 includes two carbon atoms that are double bonded to each other. FIG. 11 shows the structural formula of an exemplary wetting additive molecule 1100 with a nonpolar main portion. FIG. 12 shows the structural formula of an exemplary silicon polymer wetting additive molecule 1200.

従来のブラックマトリクス材料処方は、モノマー、オリゴマー/ポリマー、光開始剤、顔料、溶剤等といった従来の成分を含んでいる。かかるブラックマトリクス材料にインクが落ちると、ブラックマトリクスの上面でのインク接触角は約5度未満となる。これとは対照的に、本発明の添加剤を含めると、ブラックマトリクスの上面でのインク接触角が、約10〜約75度、より好ましくは約25〜約60度まで変わる。用いる添加剤の濃度及び処理条件(例えば、活性/露光時間及びエネルギー、その他成分等)を用いると、上記の範囲内のより特定の所望の値まで接触角を調整できる(例えば、約28度、約35度等)。   Conventional black matrix material formulations contain conventional ingredients such as monomers, oligomers / polymers, photoinitiators, pigments, solvents, and the like. When ink falls onto such a black matrix material, the ink contact angle at the top surface of the black matrix is less than about 5 degrees. In contrast, the inclusion of the additive of the present invention changes the ink contact angle at the top surface of the black matrix from about 10 to about 75 degrees, more preferably from about 25 to about 60 degrees. Using the concentration of the additive used and the processing conditions (eg, activity / exposure time and energy, other components, etc.), the contact angle can be adjusted to a more specific desired value within the above range (eg, about 28 degrees, About 35 degrees).

上記説明は、本発明の例示の実施形態を開示するに過ぎない。本発明の範囲内に入る上記に開示した装置及び方法の修正は、当業者であれば容易に理解可能である。例えば、ブラックマトリクス組成物中の顔料分散液の濃度、開始剤、重合可能なモノマー、バインダー樹脂及び/又は溶剤を変えてもよい。同様に、ある実施形態においては、ブラックマトリクスは、フラットパネルディスプレイの薄膜トランジスタ(TFT)に直接形成してもよい。さらに、本発明はまた、スペーサ形成、偏光子コーティング及びナノ粒子回路形成のプロセスに適用してもよい。   The above description discloses only exemplary embodiments of the invention. Modifications to the apparatus and methods disclosed above that fall within the scope of the invention will be readily apparent to those skilled in the art. For example, the concentration of the pigment dispersion in the black matrix composition, the initiator, the polymerizable monomer, the binder resin and / or the solvent may be changed. Similarly, in some embodiments, the black matrix may be formed directly on the thin film transistor (TFT) of the flat panel display. Furthermore, the present invention may also be applied to processes of spacer formation, polarizer coating and nanoparticle circuit formation.

従って、本発明を例示の実施形態に関して開示してきたが、その他の実施形態も特許請求の範囲により定義される本発明の思想及び範囲内に入るものと考えられる。   Thus, while the invention has been disclosed with reference to exemplary embodiments, other embodiments are considered to fall within the spirit and scope of the invention as defined by the claims.

本発明のある態様による例示の方法を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an exemplary method according to an aspect of the present invention. 本発明のある態様によるブラックマトリクス組成物でコートされた例示の基板の一部の拡大断面概略図である。1 is an enlarged cross-sectional schematic view of a portion of an exemplary substrate coated with a black matrix composition according to an embodiment of the present invention. 本発明のある態様によるエネルギーで露光したブラックマトリクス組成物でコートされた例示のマスクされた基板の一部の拡大断面概略図である。1 is an enlarged cross-sectional schematic view of a portion of an exemplary masked substrate coated with an energy-exposed black matrix composition according to certain embodiments of the present invention. 本発明のある態様による例示のブラックマトリクスピクセル井戸の一部の拡大断面概略図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional schematic view of a portion of an exemplary black matrix pixel well according to an aspect of the present invention. 本発明のある態様による疎インク性上面と親インク性側壁面を備えた例示のブラックマトリクスピクセル井戸の一部の拡大断面概略図である。FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of a portion of an exemplary black matrix pixel well having an oleophobic top surface and an ink-philic side wall surface according to an aspect of the present invention. 本発明のある態様によるインクで充填されたブラックマトリクスピクセル井戸の一部の拡大断面概略図である。2 is an enlarged cross-sectional schematic view of a portion of a black matrix pixel well filled with ink according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明のある態様による親インク性極性部分と疎インク性非極性部分とを有する重合可能な添加剤分子の拡大概略図である。FIG. 2 is an enlarged schematic view of a polymerizable additive molecule having an ink-philic polar part and an ink-phobic non-polar part according to an embodiment of the present invention. 本発明のある態様による活性化エネルギーの適用前のブラックマトリクス組成物中の重合可能な添加剤分子の拡大概略図である。2 is an enlarged schematic view of polymerizable additive molecules in a black matrix composition prior to application of activation energy according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明のある態様による活性化エネルギーの適用後のブラックマトリクス組成物中の重合可能な添加剤分子の拡大概略図である。FIG. 3 is an enlarged schematic view of polymerizable additive molecules in a black matrix composition after application of activation energy according to an embodiment of the present invention. 本発明のある態様による非極性尾部を備えた例示の湿潤添加剤の構造式である。2 is a structural formula of an exemplary wetting additive with a non-polar tail according to an aspect of the present invention. 本発明のある態様による非極性主部を備えた例示の湿潤添加剤の構造式である。2 is a structural formula of an exemplary wetting additive with a non-polar main portion according to an embodiment of the present invention. 本発明のある態様による例示のケイ素ポリマー湿潤添加剤の構造式である。2 is a structural formula of an exemplary silicon polymer wetting additive according to an embodiment of the present invention.

Claims (24)

極性部分と疎インク性である非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有する添加剤を含むフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いるブラックマトリクス組成物。   A black matrix composition for use in forming a color filter for a flat panel display comprising an additive having polymerizable molecules each having a polar portion and a non-polar portion that is ink-phobic. 前記ブラックマトリクス組成物の表面を活性化エネルギーで露光した際に、前記重合可能な分子の前記非極性部分が前記表面に向かって移動する請求項1記載のブラックマトリクス組成物。   The black matrix composition according to claim 1, wherein when the surface of the black matrix composition is exposed to activation energy, the nonpolar portion of the polymerizable molecule moves toward the surface. 前記重合可能な分子の前記極性部分が、前記非極性部分と相対的に親インク性である請求項1記載のブラックマトリクス組成物。   The black matrix composition according to claim 1, wherein the polar portion of the polymerizable molecule is relatively ink-philic with the nonpolar portion. 前記添加剤が、フッ素化アクリレートモノマー、フッ素化アクリレートオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー、シリコーン基含有アクリレートオリゴマー、疎水性基含有アクリレートモノマー、疎水性基含有アクリレートオリゴマー、反応性ワックス及びフルオロシランのうち少なくとも1つを含む請求項1記載のブラックマトリクス組成物。   The additive is at least one of a fluorinated acrylate monomer, a fluorinated acrylate oligomer, a silicone group-containing acrylate monomer, a silicone group-containing acrylate oligomer, a hydrophobic group-containing acrylate monomer, a hydrophobic group-containing acrylate oligomer, a reactive wax, and a fluorosilane. The black matrix composition of claim 1 comprising one. 顔料分散液と、開始剤と、重合可能なモノマー又はオリゴマーと、バインダー樹脂、及び溶剤のうち少なくとも1つを含む請求項1記載のブラックマトリクス組成物。   The black matrix composition according to claim 1, comprising at least one of a pigment dispersion, an initiator, a polymerizable monomer or oligomer, a binder resin, and a solvent. 前記ブラックマトリクス組成物が、溶剤を含まない前記ブラックマトリクス組成物の約100重量ppm〜約10,000重量ppmの濃度範囲で前記添加剤を含む請求項1記載のブラックマトリクス組成物。   The black matrix composition of claim 1, wherein the black matrix composition comprises the additive in a concentration range from about 100 ppm to about 10,000 ppm by weight of the black matrix composition without solvent. 前記添加剤が、約100Mw〜約100,000Mw重量平均分子量の範囲の分子量を有する請求項1記載のブラックマトリクス組成物。   The black matrix composition of claim 1, wherein the additive has a molecular weight in the range of about 100 Mw to about 100,000 Mw weight average molecular weight. 基板と、
前記基板上に形成されたブラックマトリクス組成物の層とを含み、前記ブラックマトリクス組成物が、極性部分と疎インク性である非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有するフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成するのに用いるコートされた基板。
A substrate,
A black matrix composition layer formed on the substrate, wherein the black matrix composition has polymerizable molecules each having a polar portion and a nonpolar portion that is inkphobic. A coated substrate used to form a color filter.
前記ブラックマトリクス組成物の表面を活性化エネルギーで露光した際に、前記重合可能な分子の前記非極性部分が前記表面に向かって移動する請求項8記載のコートされた基板。   The coated substrate of claim 8, wherein the non-polar portion of the polymerizable molecule moves toward the surface when the surface of the black matrix composition is exposed to activation energy. 前記重合可能な分子の前記極性部分が、前記非極性部分に相対的に疎インク性である請求項8記載のコートされた基板。   The coated substrate of claim 8, wherein the polar portion of the polymerizable molecule is inkphobic relative to the non-polar portion. 前記重合可能な分子が、フッ素化アクリレートモノマー、フッ素化アクリレートオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー、シリコーン基含有アクリレートオリゴマー、疎水性基含有アクリレートモノマー、疎水性基含有アクリレートオリゴマー、反応性ワックス及びフルオロシランのうち少なくとも1つを含む請求項8記載のコートされた基板。   The polymerizable molecules are fluorinated acrylate monomer, fluorinated acrylate oligomer, silicone group-containing acrylate monomer, silicone group-containing acrylate oligomer, hydrophobic group-containing acrylate monomer, hydrophobic group-containing acrylate oligomer, reactive wax and fluorosilane. The coated substrate of claim 8 comprising at least one of them. 前記ブラックマトリクス組成物が、顔料分散液、開始剤、重合可能なモノマー又はオリゴマー、バインダー樹脂、及び溶剤のうち少なくとも1つを含む請求項8記載のコートされた基板。   9. The coated substrate of claim 8, wherein the black matrix composition comprises at least one of a pigment dispersion, an initiator, a polymerizable monomer or oligomer, a binder resin, and a solvent. 前記ブラックマトリクス組成物が、溶剤を含まない前記ブラックマトリクス組成物の約100重量ppm〜約10,000重量ppmの濃度範囲で前記重合可能な分子を含む請求項8記載のコートされた基板。   The coated substrate of claim 8, wherein the black matrix composition comprises the polymerizable molecule in a concentration range of about 100 ppm to about 10,000 ppm by weight of the black matrix composition without solvent. 前記重合可能な分子が、約100Mw〜約100,000Mw重量平均分子量の範囲の分子量を有する請求項8記載のコートされた基板。   The coated substrate of claim 8, wherein the polymerizable molecule has a molecular weight in the range of about 100 Mw to about 100,000 Mw weight average molecular weight. 極性部分と疎インク性である非極性部分とをそれぞれ備えた重合可能な分子を有するブラックマトリクス組成物を形成する工程と、
基板を提供する工程と、
前記基板上に前記ブラックマトリクス組成物の層を形成する工程と、
活性化エネルギーを前記基板上の前記ブラックマトリクス組成物に適用する工程とを含むフラットパネルディスプレイ用カラーフィルタを形成する方法。
Forming a black matrix composition having polymerizable molecules each having a polar portion and a non-polar portion that is ink-phobic;
Providing a substrate; and
Forming a layer of the black matrix composition on the substrate;
Applying activation energy to the black matrix composition on the substrate to form a color filter for a flat panel display.
ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、活性化エネルギーを前記ブラックマトリクス組成物に適用するのに対応して、前記重合可能な分子の前記非極性部分が前記ブラックマトリクス組成物の表面に向かって移動するブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項15記載の方法。   The step of forming a black matrix composition corresponds to applying activation energy to the black matrix composition, so that the nonpolar portion of the polymerizable molecule moves toward the surface of the black matrix composition. The method of claim 15, comprising forming a black matrix composition. ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記重合可能な分子の前記極性部分が、前記非極性部分に相対的に親インク性であるブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein forming a black matrix composition comprises forming a black matrix composition in which the polar portion of the polymerizable molecule is relatively ink-philic with respect to the non-polar portion. . ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記重合可能な分子がフッ素化アクリレートモノマー、フッ素化アクリレートオリゴマー、シリコーン基含有アクリレートモノマー、シリコーン基含有アクリレートオリゴマー、疎水性基含有アクリレートモノマー、疎水性基含有アクリレートオリゴマー、反応性ワックス及びフルオロシランのうち少なくとも1つを含むブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項15記載の方法。   The step of forming a black matrix composition is such that the polymerizable molecule is a fluorinated acrylate monomer, a fluorinated acrylate oligomer, a silicone group-containing acrylate monomer, a silicone group-containing acrylate oligomer, a hydrophobic group-containing acrylate monomer, or a hydrophobic group-containing acrylate. The method of claim 15, comprising forming a black matrix composition comprising at least one of an oligomer, a reactive wax and a fluorosilane. ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記ブラックマトリクス組成物が顔料分散液と、開始剤と、重合可能なモノマー又はオリゴマーと、バインダー樹脂、及び溶剤のうち少なくとも1つを含むブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項15記載の方法。   The step of forming a black matrix composition comprises the step of forming a black matrix composition, wherein the black matrix composition comprises at least one of a pigment dispersion, an initiator, a polymerizable monomer or oligomer, a binder resin, and a solvent. The method of claim 15 including the step of forming. ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記重合可能な分子が溶剤を含まない前記ブラックマトリクス組成物の約100重量ppm〜約10,000重量ppmの濃度範囲で存在するブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項15記載の方法。   The step of forming a black matrix composition forms a black matrix composition in which the polymerizable molecules are present in a concentration range from about 100 ppm to about 10,000 ppm by weight of the black matrix composition free of solvent. The method according to claim 15, comprising a step. ブラックマトリクス組成物を形成する工程が、前記重合可能な分子が約100Mw〜約100,000Mw重量平均分子量の範囲の分子量を有するブラックマトリクス組成物を形成する工程を含む請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein forming a black matrix composition comprises forming a black matrix composition wherein the polymerizable molecule has a molecular weight in the range of about 100 Mw to about 100,000 Mw weight average molecular weight. 活性化エネルギーを前記ブラックマトリクス組成物に適用する工程が、電子線放射を前記ブラックマトリクス組成物に適用する工程を含む請求項15記載の方法。   The method of claim 15, wherein applying activation energy to the black matrix composition comprises applying electron beam radiation to the black matrix composition. 前記ブラックマトリクス組成物にマトリクスをパターニングする工程を含む請求項15記載の方法。   The method of claim 15, comprising patterning a matrix on the black matrix composition. 活性化エネルギーを前記ブラックマトリクス組成物に適用する工程が、前記ブラックマトリクス組成物を重合して、前記マトリクスの上面が疎インク性で、前記マトリクスの側面が親インク性となるようにする工程を含む請求項23記載の方法。   The step of applying activation energy to the black matrix composition comprises polymerizing the black matrix composition so that the top surface of the matrix is ink-phobic and the side surfaces of the matrix are ink-philic. 24. The method of claim 23 comprising.
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