滤色器的制造方法、滤色器基板及滤色器的制作方法

专利名称：滤色器的制造方法、滤色器基板及滤色器的制作方法
技术领域：
本发明涉及滤色器(以下有时简称为“CF”)的制造方法、滤色器及使用了该滤色 器的图像显示装置，更详细而言，涉及在形成于滤色器基板的黑色矩阵(以下有时简称为 “BM”)上的壁的间隙中形成各色着色像素的滤色器的制造方法、通过上述方法形成的滤色 器基板、使用该滤色器基板而形成的滤色器及使用了该滤色器的图像显示装置。
背景技术：
随着近来信息化设备的极大发展，液晶彩色显示器作为信息显示部件用于个人用 计算机、移动信息设备、电视机、投影仪、监视器、汽车导航系统、手机、电子计算机和电子词 典的显示屏、信息公告板、引导公告板、功能显示板、标识板等的显示器、数码相机和摄像机 的摄影屏等许多方面。与此相伴，对液晶彩色显示器中搭载的滤色器，在鲜明性、透射性、对比度性等图 像性能方面也进一步要求更优异的品质，与此同时尺寸也由于如上所述用途的多样化而向 小型化及大型化发展，这些均要求廉价地提供滤色器。以往，作为滤色器的黑色矩阵，一直使用由基于蒸镀法的金属铬膜形成的单层铬、 氧化铬层上重叠的低反射铬、超低反射铬的铬系黑色矩阵；以及在树脂中分散炭黑颜料或 亚氧化钛颜料等黑色颜料、以及添加蓝色颜料、紫色颜料将黑色调色而成的颜料等来得到 的黑色树脂系黑色矩阵。此外，对于像素的形成，在加色混合方式这3原色着色像素形成时，多数情况下采 用称为“光刻法”的制造方法。在该制造方法中，对于红色、绿色、蓝色(本发明中，为了与 颜料的颜色相区别，作为像素的颜色，有时简称为“R色、G色、B色”、或仅称为“R、G、B”)每 种颜色的像素，通过旋涂机或狭缝涂布机涂布感光性彩色抗蚀剂，接着使用预先制作的以 着色像素的位置和大小为玻璃掩模而制成的光掩模并照射紫外线使其固化，除去未曝光部 分，从而显影形成着色像素。使用旋涂机时，产生了实际上未用于形成像素的油墨，作为改善该未有效使用的 油墨的方法，使用狭缝涂布机来涂布油墨的方法是有效的，但无论哪种方法均为光刻法，存 在经由上述那样多个工序来制造滤色器的问题，此外，所使用的有效的着色油墨的比例低 的缺点未得到改善。为了实现滤色器的制造方式的合理化及经济性，也尝试了利用各种印刷方式来制 造滤色器，当然，由于R色、G色、B色像素的形成是通过不同的印刷版来进行的，所以印刷形 成的像素中产生边缘部分的凸起、反之产生边缘部的壁薄、渗出、像素的偏离等，此外，在使 用软质的印刷版的情况下，因R色、G色、B色的印刷版的延长及收缩，像素位置出现差异，所 以像素印刷的分辨性和位置精度低，因此3原色像素的微细度、清晰度(sharpness)等并不 充分。进而，作为改善方法，还提出了利用喷墨(以下简称为“IJ”)印刷方式的方法。但 是，在该方式中，喷墨用油墨的粘性出现问题。即，向像素形成用的空间喷出着色油墨时，如
4果油墨的粘度低，则在黑色矩阵上也流出油墨，而在油墨的粘度低的情况下，有可能部分引 起像素间的油墨的混色。为了防止着色油墨流出，当提高油墨的粘度时，由于喷出的油墨为 点状，所以油墨点的重合不充分、以及像素表面的平滑性不充分，由此具有无法达到像素的 膜厚的均勻性、色素浓度的均勻性等问题。

发明内容
发明所要解决的课题本发明的目的在于在具有像素的微细度、清晰度等图像特性优异的性能的滤色器 的制造中，解决工序的繁杂、作业时间的缩短化等问题，从而提供容易且经济地制造能够应 对液晶显示器的大型化和小型化的滤色器的方法。用于解决课题的手段本发明人们为了实现上述本发明的目的而重复进行了深入研究，结果发现，通过 在形成于滤色器基板上的黑色矩阵上重叠形成能容易洗涤除去的基于正型抗蚀剂的高隔 壁，从而以高隔壁包围用于形成像素的空孔，即使使用以溶剂或水稀释而成为低粘度的油 墨作为着色油墨，也能够形成充分的色浓度的像素，能够以充分的量向像素形成的空孔中 填充油墨，此外，在最终洗涤除去隔壁的同时，去除隔壁上附着的不需要的着色膜，所以能 够解决上述问题，从而完成了本发明。即，本发明提供一种滤色器的制造方法，其特征在于，其包括以下工序按照至少 覆盖形成于滤色器(CF)基板表面的黑色矩阵(BM)的方式，涂布光分解型的正型抗蚀剂从 而形成抗蚀剂层的工序(工序A)；从滤色器基板的背面对上述抗蚀剂层进行曝光的工序 (工序B)；将通过曝光而可溶化的抗蚀剂层洗涤除去，从而形成被由残留在上述黑色矩阵 上的抗蚀剂层形成的孔壁(槽壁、隔壁)隔开的孔空间或槽空间(空孔)的工序(工序C)； 接着，对上述空孔赋予与滤色器的像素对应的着色油墨，从而形成着色膜的工序(工序D)； 从黑色矩阵侧进行曝光从而使由上述抗蚀剂层形成的隔壁可溶化而除去的工序(工序E)。上述本发明中，滤色器基板优选为玻璃制、塑料制或者转印用或粘贴用塑料膜；工 序A中使用的正型抗蚀剂优选含有水溶性树脂和/或水溶胀性树脂；工序A的正型抗蚀剂 层厚优选为2 10 μ m。此外，上述本发明中，着色膜优选选自由红色、绿色及蓝色这3原色、或者黄色、品 红色及青色这3原色、以及橙色、绿色、紫色的辅助色组成的组；着色膜的形成方法优选选 自喷墨印刷方式、分配器注入方式、静电记录方式、电子照相方式、丝网印刷方式、热转印印 刷方式、柔版印刷方式、凹版印刷方式及胶版印刷方式；着色油墨优选为含有颜料及皮膜形 成性材料的有机溶剂系油墨、水性油墨、无溶剂系油墨、能量线固化性油墨、热熔融性固体 状油墨或微粉体状调色剂油墨；着色油墨的粘度优选为1 40mPa · s。此外，上述本发明中，着色油墨的颜料优选为C. I.颜料红9、97、168、177、216、 224、226、242、254 ；C. I.颜料绿 7、36 ；C. I.颜料蓝 15:6、160 ；C. I.颜料紫 23 ；C. I.颜料黄 20、24、83、93、109、110、113、114、117、125、138、139、150、154、180、185 ；上述红色颜料与黄 色颜料的或绿色颜料与黄色颜料的共沉淀颜料、固溶体颜料或混晶颜料；C. I.颜料黄62、 74、93、155、185 ；C. I.颜料红122、146 ；C. I.颜料紫19 ；C. I.颜料蓝15:3 ；上述黄色颜料与 蓝色颜料的、红色颜料与紫色颜料的或蓝色颜料与黄色颜料的共沉淀颜料、固溶体颜料或混晶颜料；及着色油墨中分散的颜料的平均粒径优选为10 lOOnm。此外，上述本发明中，着色油墨的皮膜形成性材料优选选自由非反应性的无规、嵌 段和/或接枝共聚物(以下称为“共聚物”)、具有反应性基团的无规、嵌段或接枝共聚物、 具有反应性基团的中分子量的低聚物、以及具有反应性基团的单体及交联剂组成的组；反 应性基优选选自由羟甲基、异氰酸酯基、环氧基、氧杂环丁烷基、乙烯基、(甲基)丙烯酰基、 羟基、羧基、氨基、亚氨基及它们的反应性衍生物组成的组。此外，本发明提供一种滤色器制造方法，其特征在于，上述滤色器基板为转印用或 粘贴用印刷膜，将形成于这些基板上的滤色器像素转印或粘贴在玻璃制滤色器基板或塑料 制滤色器基板上。此外，本发明提供一种滤色器，其特征在于，其由上述本发明的方法制造。此外，本发明提供一种滤色器基板的制造方法、以及由该方法制造的滤色器基板， 所述制造方法的特征在于，其包括以下工序按照至少覆盖形成于滤色器(CF)基板表面的 黑色矩阵(BM)的方式，涂布光分解型的正型抗蚀剂从而形成抗蚀剂层的工序(工序A)；从 滤色器基板的背面对上述抗蚀剂层进行曝光的工序(工序B)；将通过曝光而可溶化的抗蚀 剂层洗涤除去，从而形成被由残留在上述黑色矩阵上的抗蚀剂层形成的孔壁(槽壁、隔壁) 隔开的孔空间或槽空间(空孔)的工序(工序C)。此外，本发明提供一种图像显示装置，其特征在于，其装备了上述本发明的滤色
ο另外，本发明中，为了与作为颜料颜色的红色、绿色、蓝色相区别，将像素的红色、 绿色、蓝色这3原色或黄色、品红色、青色这3原色分别称为“R色”、“G色”、“B色”、“Y色”、 "M色”、“C色”，有时将R色、G色、B色的像素或Y色、M色、C色的像素总称为“像素”。作为 滤色器的R色、G色、B色这3原色的像素组或Y色、M色、C色这3原色的像素组，可以使用 条纹排列、马赛克排列或三角排列等公知的图像排列图案。作为滤色器基板，根据用途或用 法的目的，可以使用玻璃制、塑料制及转印用或粘贴用塑料膜。发明的效果根据本发明，为了形成滤色器的像素，通过预先在滤色器基板上的黑色矩阵上以 所需厚度重叠涂布正型抗蚀剂，从滤色器基板的背面(没有黑色矩阵的一侧)进行曝光，从 而除去遮光的黑色矩阵部分，而曝光部分的正型抗蚀剂进行光分解，将其洗涤除去而进行 显影，从而在黑色矩阵部分上残留了由所需高度的正型抗蚀剂层形成的壁，结果能够容易 且以良好的精度将黑色矩阵上被所需高度的壁围成的间隙制成形成像素的空间。如上所述，由于用于形成滤色器的像素的空间(空孔)形成为被高隔壁围成的空 孔，从而能够使该空孔中填充的着色油墨达到适当的像素形成的皮膜组成，并且为了使着 色油墨保持充分的流动性，可以用溶媒或水稀释该油墨，也可以添加必要的添加剂。形成像 素时，向被高隔壁围成的空孔中注入必要且充分量的着色油墨，能够填充着色油墨至空孔 的各个角落。填充后，将着色油墨中的溶媒和水干燥除去，进行着色皮膜的形成和皮膜固 化。像素形成后不需要的隔壁通过从表面(黑色矩阵侧)再次曝光并被洗涤除去，黑色矩 阵恢复原本的状态。此时，隔壁上附着的不需要的着色膜在除去隔壁的同时被去除。如上所述，本发明的滤色器的制造方法的制造工序非常合理化，形成用于填充着 色油墨的空孔的隔壁是在不使用光掩模等图案的情况下仅通过从基板背面进行整面曝光和显影工序来构建。此外，在像素形成后，通过从黑色矩阵侧(表面)进行整面曝光和洗涤 除去来除去隔壁。这样，本发明的方法在工序上单纯且简化，非常合理且经济。此外，利用 包围上述空孔的高隔壁而获得的像素的膜厚均勻，表面也平滑，因此能够使像素内及像素 间的色素浓度相同。本发明中，由于在由正型抗蚀剂形成的隔壁内的像素空孔中简便且以良好的精度 形成滤色器的R色、G色、B色的像素，所以可解决现有技术的工序繁杂、作业时间缩短化等 问题、印刷方法的像素印刷的分辨性和位置精度的低下、喷墨方式中的像素间的混色、表面 的平滑性、色浓度的不均勻性等品质的课题。


图1是说明在形成有黑色矩阵2的滤色器基板1上的整个面上涂布有正型抗蚀剂 3的状态的图。图2是说明从滤色器基板1的背面进行紫外线曝光4从而使除黑色矩阵以外的部 分5分解且可溶化的状态的图。图3是说明将可溶化的部分5除去而在黑色矩阵2上残留由正型抗蚀剂形成的隔 壁6、从而形成有空孔5的状态的图。图4是说明在被隔壁6隔开的空孔中依次填充红色7、绿色8、蓝色9的着色油墨， 着色油墨在空孔内流动从而形成平坦的油墨液膜的状态的图。图5是说明将着色油墨层7、8、9干燥、固化而形成红色膜7、绿色膜8、蓝色膜9，从 滤色器基板1的表面侧进行曝光10，从而使隔壁6可溶化的状态的图。图6是说明将可溶化的隔壁6用碱性水溶液洗涤、除去，接着将滤色器基板1洗 涤、干燥，从而形成有红色7、绿色8、蓝色9的像素的状态的滤色器的图。
具体实施例方式下面列举出优选的实施方式来对本发明进一步详细说明。如图1 图6所示，本发明的滤色器的制造方法的特征在于，其包括以下工序首 先，按照至少覆盖形成于滤色器基板1的表面上的黑色矩阵2的方式，涂布光分解型的正型 抗蚀剂，从而形成抗蚀剂层3的工序(工序A)；从滤色器基板1的背面对上述抗蚀剂层3进 行曝光4的工序(工序B)，将通过曝光4而可溶化的抗蚀剂层5洗涤除去，从而形成被由 残留在上述黑色矩阵2上的抗蚀剂层6形成的孔壁6 (槽壁、隔壁)隔开的孔空间或槽空间 (空孔5)的工序(工序C)；接着，对上述空孔5赋予与滤色器的像素对应的着色油墨7、8、 9，从而形成着色膜的工序(工序D)；从黑色矩阵2侧进行曝光，从而使由上述抗蚀剂层形 成的隔壁6可溶化而除去的工序(工序E)。关于本发明中使用且作为本发明主要具有的特征的正型抗蚀剂，可列举出以往公 知的醌二叠氮化合物即邻芳香族醌-2-二叠氮基的磺酸酯或磺酰胺类。例如，可列举出1， 2-萘醌-2- 二叠氮基-5-磺酰氯、1，2-萘醌-2- 二叠氮基-4-磺酰氯、1，2-苯醌-2- 二叠 氮基-5-磺酰氯类与苯酚类的单 聚磺酸酯类、与胺类的单 聚磺酰胺类。作为用于形成磺酸酯的苯酚类，有苯酚-甲醛酚醛清漆树脂、邻氯苯酚-甲醛酚醛 清漆树脂、双酚A、三羟基二苯甲酮、四羟基二苯甲酮、2，7_ 二羟基萘等。作为用于形成磺酰胺的胺类，可列举出松香胺等胺类。下面对上述的利用正型抗蚀剂的图像的形成进行描述。上述的邻萘醌二叠氮类对 500nm附近为止的紫外线具有感光性。照射紫外线时的光分解机理据认为是通过曝光使 得邻萘醌二叠氮的叠氮基分解，放出氮气，变成烯酮基，但由于水的存在而转变成具有羧基 的3-茚羧酸。通过浸渍到显影液中，使曝光部分溶解而将其除去。作为在上述曝光后进行的显影所用的显影液，使用碱水溶液，例如可列举出磷酸 三钠、磷酸三钠与苛性钠的混合液、碳酸钠、偏硅酸钠等无机碱性水溶液、四甲基氢氧化铵 等有机碱性水溶液等。本发明中，通过正型抗蚀剂形成的隔壁的物理强度并不是那么必要的，所以为了 提高曝光部的基于碱溶液的显影性，也可以在正型抗蚀剂中添加亲水性树脂。作为亲水性 树脂，例如优选为选自于聚乙烯基醇、乙烯-乙烯基醇共聚物、(甲基)丙烯酸酯_(甲基) 丙烯酸共聚物、苯乙烯_(甲基)丙烯酸共聚物、聚丙二醇-聚乙二醇嵌段共聚物等水溶性 树脂、及(甲基)丙烯酸共聚物交联物、异丁烯-马来酸共聚物交联物及聚苯乙烯-聚丙烯 酸-聚苯乙烯3元嵌段共聚物等水溶胀性树脂之中的亲水性树脂。在滤色器中，包围3原色像素的图案而形成黑色矩阵。关于像素的大小，取决于根 据滤色器的用途而设计的像素的图样，没有特别限制，可以根据以往使用的大小来设计像 素。通常，关于像素的大小，作为开口部，通常横宽为50 100 μ m,纵宽为200 300 μ m，黑 色矩阵的线宽为20 30 μ m,进而当为高精细用时，黑色矩阵的线宽较细，为10 15 μ m, 并扩大形成像素的开口部。关于黑色矩阵的膜厚，通常在铬系黑色矩阵时为0. 1 0. 2 μ m， 在黑色树脂系黑色矩阵时为2 3 μ m。本发明中，在滤色器基板的黑色矩阵上重叠制作由正型抗蚀剂形成的隔壁，用于 制作像素形成用空孔的隔壁的高度优选根据着色油墨的固体成分(着色皮膜形成成分)的 含有率来决定。在使用紫外线固化性着色油墨(以下有时称为“UV油墨”)作为着色油墨 的情况下，该油墨可以以加成聚合性低聚物及加成聚合性单体为主体来构成固体成分(皮 膜形成成分)，稀释介质的添加也是少量的，且油墨的粘度降低，能够在不怎么降低固体成 分(着色皮膜性成分)的含有浓度的情况下，赋予油墨以充分的流动性。因此，在使用UV 油墨作为着色油墨时的隔壁不需要那么高。此外，在使用加热固化性油墨作为着色油墨的 情况下，由于该油墨使用高分子量聚合物作为皮膜形成成分，所以为了降低该油墨的粘度， 必须将油墨充分稀释，由于稀释导致油墨的固体成分变低。因此，隔壁必须充分高。为了决定像素的膜厚，关于所使用的着色油墨中的固体成分(像素形成成分)的 含有浓度与在黑色矩阵上重叠隔壁的高度的关系，如果着色油墨中的固体成分(像素形成 成分浓度)大约为70质量％，则优选以膜厚的2倍以上的高度为标准，如果大约为50质 量％，则优选以3倍以上的高度为标准，如果大约为30质量％，则优选以4倍以上的高度为 标准。作为正型抗蚀剂的干燥膜厚，必须较厚，但像素的膜厚通常为1 3μπι，抗蚀剂膜隔 壁的膜厚在实际应用中优选大约为2 10 μ m。本发明由于使用按照设定形成于滤色器基板上的空孔，并使用流动性良好的着色 油墨来形成像素，所以对于利用着色油墨的印刷精度并不怎么要求，作为着色方式，可以使 用以往公知的着色方法。关于这些方法，例如可列举出(A)向各个像素形成用空孔中直接 注入各色的着色油墨从而形成3色像素或黑色矩阵的无版 印刷方式(不使用印刷版的印
8刷方式)；及(B)对于3原色像素或黑色矩阵，使用各自的印刷版，介由各自对应的像素的 空孔来印刷3原色像素或黑色矩阵的方式。作为㈧的印刷方式，可以使用以往公知的印刷方式、例如，喷墨印刷方式、分配 器注入方式、静电记录方式、电子照相方式等印刷方式，作为(B)的印刷方式，可以使用丝 网印刷方式、热转印印刷方式、柔版印刷方式、凹版印刷方式、胶版印刷方式。作为上述印刷方式中使用的着色油墨，可以使用含有适合于各自的印刷方式的颜 料及皮膜形成性材料的以往公知的有机溶剂系油墨、水性油墨、无溶剂系油墨、能量线固化 性油墨、热熔融性固体状油墨或微粉体状调色剂油墨等。下面对本发明中所用的着色油墨中使用的材料进行说明。作为构成着色油墨的 成分，包括色素、色素粘着剂(粘合剂)、及根据需要而添加的硅烷偶联剂、聚合物系分散助 剂、色素分散剂、液状介质。作为色素，从耐热性、耐光性、耐溶剂性等坚牢性优异的方面出 发，特别优选颜料。在使用颜料的情况下，可以使用颜料粘着剂及颜料分散剂。下面对R色、G色、B色的像素用、Y色、M色、C色的像素用及黑色矩阵用的油墨中 含有的色素进行说明。作为滤色器的R色、G色、B色的像素及Y色、M色、C色的像素用色 素，可以使用有机颜料、分散性染料、油溶性染料、水溶性染料、无机颜料等。例如，关于有机 颜料，可以使用不溶性偶氮系、溶性偶氮系、高分子量偶氮系等偶氮系颜料、喹吖啶酮红系、 喹吖啶酮品红系等喹吖啶酮系颜料、蒽醌系颜料、茈系颜料、酞菁蓝系、酞菁绿系等酞菁系 颜料、异吲哚啉酮系颜料、二噁嗪紫等二噁嗪系颜料、喹酞酮黄颜料、镍偶氮黄等络合物颜 料等以往公知的颜料。对于分散性染料、油溶性染料、水溶性染料，作为R色、G色、B色、Y色、M、C色可以
单独或组合使用由上述结构所示的以往公知的染料类。染料与颜料相比，由于化学结构的 不同而使得坚牢性较差，但色调的鲜明性、明亮、颜色的透射率、对比度(对比率)等光学特 性优异，所以组合使用颜料和各种染料从而发挥出各自的特长。作为形成上述R色、G色、B色的颜料，可以使用很多颜料，作为代表性的颜料的具 体例，红色颜料可列举出C. I.颜料红(以下称为PR。)9、97、168、177、216、224、226、对2、 254，绿色颜料可列举出C. I.颜料绿(以下称为PG。)7、36、聚(12 16)溴酞菁绿等，蓝 色颜料可列举出C. I.颜料蓝(以下称为PB。)15:6、60等，紫色颜料可列举出C. I.颜料紫 (以下称为PV。)23等，黄色颜料可列举出C. I.颜料黄(以下称为PY。)20、24、83、93、109、 110、113、114、117、125、138、139、150、154、180、185等，还可列举出上述红色颜料与黄色颜 料的或绿色颜料与黄色颜料的共沉淀颜料、固溶体颜料或混晶颜料。 作为形成Y色、M色、C色的颜料，黄色颜料可列举出PY-62、74、93、155、185等，红 色颜料可列举出PR-122、146、PV-19等，蓝色颜料可列举出PB-15 3等，还可列举出上述黄 色颜料与蓝色颜料的、红色颜料与紫色颜料的或蓝色颜料与黄色颜料的共沉淀颜料、固溶 体颜料或混晶颜料。 本发明中使用的优选的颜料是经微粒子化的颜料。本发明中，颜料的微粒子化工 序中使用的颜料全部称为“粗粒子颜料”，即使是经由颜料合成工序及颜料化工序制造的粉 体粗颜料，或者是可用于常规涂料或合成树脂用的着色剂用途的粉体颜料也是如此。作为 微粒子化颜料，例如，可以使用以下物质作为与各自印刷方式相应的着色油墨用的颜料、颜 料加工品将上述粗粒子颜料在捏合机中与水溶性盐及沸点为150°C以上的水溶性有机溶剂一起混炼及磨碎，将颜料的平均粒径微细化至10 lOOnm、优选为10 80nm，将这样获 得的颜料磨碎块状物过滤及水洗而获得的微细化颜料的水性滤饼；以及将其干燥及粉碎而 得到的微细化颜料；将水性饼与水性聚合物分散剂一起分散而获得的水性颜料分散液或与 易分散性聚合物一起共沉淀或混炼而得到的加工颜料。作为着色油墨中使用的皮膜形成性材料，是以往公知的非反应性的无规共聚物、 嵌段共聚物、接枝共聚物(以下称为“共聚物”)、具有反应性基团的共聚物、具有反应性基 团的中分子量的低聚物、具有反应性基团的单体、或含有交联剂的粘合剂。作为反应性基 团，取决于着色油墨的固化方法，可列举出以往公知的羟甲基、异氰酸酯基、环氧基、氧杂环 丁烷基、乙烯基、(甲基)丙烯酰基、羟基、羧基、氨基、亚氨基及它们的反应性衍生物等。皮膜形成性聚合物是加热干燥型或加热交联型的聚合物，以溶剂溶液、水溶液、乳 液、胶乳或固体状热熔融性树脂的形态使用。构成这些皮膜形成性聚合物的疏水性单体赋 予该聚合物以皮膜形成性，同时在有机溶剂型油墨中对有机溶剂作为亲介质性基团发挥作 用，在水性油墨中对色素作为亲色素性基团发挥作用。作为这些疏水性单体，例如可列举 出丙烯酸、甲基丙烯酸等α，β -烯属不饱和羧酸的(碳原子数为1 30)烷基酯、环烷基 (碳原子数为4 20)酯、烷基环烷基(碳原子数为6 20)酯、乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、 丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基萘等芳香族系乙烯基单体等，此外，作为 具有疏水性分子链的大分子单体，可列举出在上述所示具有疏水性基的单体的均聚物或共 聚物链上结合α，烯属不饱和基而得到的大分子单体。作为构成皮膜形成性聚合物的亲水性单体，例如，作为具有阴离子性亲水基的单 体，可列举出上述α，β-烯属不饱和羧酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸等；作为具有非离子性 亲水基的单体，可列举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基) 丙烯酸聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酰胺等；作为具有阳 离子性亲水基的单体，可列举出Ν，Ν_ 二甲基氨基甲基(甲基)丙烯酸酯、Ν，Ν_ 二乙基氨基 甲基(甲基)丙烯酸酯、4-乙烯基吡啶等，作为具有亲水性分子链的大分子单体，可列举出 在上述所示亲水性单体的(共)聚合物链或上述的亲水性单体与疏水性单体的共聚物链上 结合α，β-烯属不饱和基而得到的大分子单体等。作为构成皮膜形成性聚合物的反应性单体，可列举出具有羧基的(甲基)丙烯酸、 马来酸等；具有羟基的2-羟基烷基(碳原子数为2 6)(甲基)丙烯酸酯等；具有环氧基 的缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯等；具有羟甲基的N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-甲氧基 甲基(甲基)丙烯酰胺等；具有硅烷基的Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等；具有 异氰酸酯基的异氰酸酯乙基(甲基)丙烯酸酯、2_(对异丙烯基苯基)丙基(- 异氰酸酯 等。作为含有具有与交联剂反应的基团的分子链的大分子单体，可列举出在上述所示反应 性单体的(共)聚合物链或反应性单体与上述的疏水性单体的共聚物链上结合α，β-烯 属不饱和基而得到的大分子单体等。作为交联剂，可列举出具有环氧基的三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩 水甘油醚等；具有羟甲基的甲氧基羟甲基化三聚氰胺、丁氧基羟甲基三聚氰胺等；具有碳 二亚胺基的聚(六亚甲基碳二亚胺)二异氰酸酯与双单甲氧基聚乙二醇及聚氧乙烯山梨糖 醇单月桂酸酯的氨基甲酸酯反应产物即多分支型聚碳二亚胺等；具有异氰酸酯基的三羟甲 基丙烷-三(甲苯二异氰酸酯加合物)、三羟甲基丙烷-三(六亚甲基二异氰酸酯加合物)的苯酚掩蔽异氰酸酯等。作为紫外线自由基固化型、光阳离子聚合型、电子线固化型、热聚合型油墨中的聚 合型皮膜形成材料，可以使用以往公知的具有加成聚合或加成交联性的具有不饱和双键或 聚合性环状醚基的单体、低聚物和/或聚合物。作为上述加成聚合性低聚物或多官能性单体，可列举出(聚丁二醇-六亚甲基二 异氰酸酯系聚氨酯)-双丙烯酸酯等聚氨酯丙烯酸酯系、双酚A系环氧树脂-双丙烯酸酯、 酚醛清漆系环氧树脂-聚丙烯酸酯等环氧基丙烯酸酯系、聚(间苯二甲酸己二醇酯)_双丙 烯酸酯、(三羟甲基丙烷-己二酸系聚酯)_聚丙烯酸酯等聚酯丙烯酸酯系等丙烯酸系低聚 物、四乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、双酚A-环氧 乙烷加成物的二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙 烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等。作为脂环式二环氧基化合物，为3，4_环氧基环己基甲基(3，4_环氧基)环己烷羧 酸酯、二氧化柠檬烯等，作为氧杂环丁烷基化合物，可列举出氧杂环丁醇、二氧杂环丁烷、苯 基氧杂环丁烷、苯二亚甲基二氧杂环丁烷、2-乙基己基氧杂环丁烷等；作为乙烯基醚化合 物，可列举出三乙二醇二乙烯基醚、1，4_环己烷二甲醇二乙烯基醚等。作为聚合引发剂，可以使用以往公知的引发剂。作为优选的引发剂，例如，作为光 聚合引发剂，可列举出苯甲酰缩酮系、α-羟基烷基苯酮、α-氨基烷基苯酮等；作为光阳离 子聚合引发剂，可列举出三芳基锍鐺盐、芳基碘鐺盐等；作为增感剂，可列举出1-氯-4-丙 氧基噻吨酮等；作为热聚合引发剂，可列举出偶氮双异丁腈、偶氮双氰基异戊酸、二甲基2， 2’ -偶氮双异丁酸酯等。进而，在将着色油墨涂布到玻璃基板上的情况下，通过向着色油墨中添加具有反 应性有机官能团的硅烷偶联剂，从而所形成的着色膜对玻璃基板的密合性提高，能够带来 优异的涂膜性能。作为这些化合物，可以使用以往公知的硅烷偶联剂。作为反应性有机官 能团，例如可列举出具有环氧基、硫醇基、羟基、氨基、脲基、乙烯基、丙烯酰基等的硅烷偶联 剂。具体而言，可列举出β-(3，4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧 基丙基三甲氧基硅烷、Y-巯基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨 基乙基)-Y -氨基丙基三甲氧基硅烷、Y -脲丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙 烯基-三(β -甲氧基乙氧基)硅烷、Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。本发明中，作为着色油墨，可以使用能够充分填充到滤色器基板上的隔壁所围成 的像素形成用空孔中从而形成平滑的像素面的低粘度的油墨。作为油墨的粘度，根据着色 油墨的使用方法不同而不同，为1 40mPa*s，优选为1 20mPa*s。特别是喷墨用油墨， 优选为1 IOmPa · S。作为为了调整着色油墨的粘度而使用的液体介质，在油性着色油墨的情况下，为 有机溶剂；在水性着色油墨的情况下，可列举出水及水与水溶性有机溶剂的混合溶媒。作为上述有机溶剂，例如可列举出碳原子数为1 10的醇类；碳原子数为2 6 的亚烷基二醇类、聚亚烷基(碳原子数2 6) 二醇类、这些二醇类的单烷基(碳原子数 1 10)醚类、二烷基(碳原子数1 10)醚类、单烷基(碳原子数1 10)醚单酰化物 类；有机酸(碳原子数1 6)烷基(碳原子数1 6)酯类；甲基乙基酮、甲基异丁基酮、 环己酮等酮类；链烷烃系烃(碳原子数6 10)、Isopar, Shellsol等脂肪族烃系溶剂；环链烷(碳原子数6 10)等脂环式烃系溶剂；芳香族烃(碳原子数7 10)溶剂；N-甲 基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮等含氮系溶剂。水性着色油墨中使用的水性介质是水及水与水溶性有机溶剂的混合溶媒，作为 水，优选使用去离子水即离子交换水、蒸馏水等。此外，根据水性油墨的种类，这些水性介质 可以在中性、碱性、酸性下使用。此外，作为水性混合溶媒中使用的水溶性有机溶剂，可列举 出以往公知的水溶性有机溶剂，例如，(碳原子数1 3)醇类、(碳原子数2、3) 二醇类、 甘油、亚烷基(碳原子数2、3) 二醇烷基(碳原子数1 4)醚、聚亚烷基(碳原子数2、 3) 二醇烷基(碳原子数1 4)醚等多元醇的低级烷基醚类N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡 咯烷酮等含氮溶剂。关于本发明中使用的颜料，作为滤色器的像素的色素，严格要求高精细性、高透射 性、高对比度等，作为颜料的粒径，期待最终为分子分散状态，实际应用中为IOOnm lOnm， 优选为60nm lOnm，进一步优选为40nm 20nm。因此，预先将颜料如上所述通过例如 盐磨(salt milling)法等进行微粒子化。进而，作为使用微粒子化颜料用于制造着色油 墨的颜料分散机，可列举出以往公知的球磨机、砂磨机、珠磨机等立式介质分散机、戴诺磨 (Dyno-mill)、卧式珠磨机等卧式介质分散机、辊磨机、超声波研磨机、高压冲击分散机等。 通过使用上述分散机中的一种进行多次分散处理的方法、或者结合使用二种以上分散机的 方法来对颜料进行分散处理。作为获得具有所期望的粒度分布的颜料的分散体的方法，可以采用减小分散机的 粉碎介质的尺寸、增大粉碎介质的填充率、延长处理时间、减慢喷出速度、粉碎后用过滤器 或超离心分离机等进行分级、分离等方法。或者，可列举出这些方法的组合。本发明中，关于滤色器，通过在玻璃制滤色器基板或塑料制滤色器基板上直接形 成像素的方法、在玻璃制滤色器基板或塑料制滤色器基板上转印或粘贴形成有像素的转印 用或粘贴用印刷膜，从而能够廉价地制造鲜明性、透射性、对比度性等图像性能方面更优异 的品质的滤色器。进而，可廉价地提供装备有这样获得的滤色器的小型化及大型化图像显 示装置。
实施例下面，列举出具体的实施例对本发明进一步详细说明。另外，只要没有特别说明， 文中的“份”及“ ％ ”为质量基准。实施例1 (在金属铬黑色矩阵上形成有隔壁的滤色器用基板的制备)准备形成有低反射铬系黑色矩阵的滤色器用玻璃基板。黑色矩阵宽为20 μ m，用于 形成像素的开口部长为280 μ m,宽为80 μ m。在玻璃基板的形成有黑色矩阵的表面上用涂 布机涂布正型抗蚀剂，使得干燥后的厚度达到8 μ m，在50°C以下进行送风干燥。从涂布有正型抗蚀剂的玻璃基板的背面进行紫外线曝光。接着，用3%磷酸三钠水 溶液进行显影，水洗后，用磷酸的水溶液中和，并进行水洗、干燥。构建于黑色矩阵上的 由正型抗蚀剂层形成的隔壁的高度为8 μ m。制备了隔壁所围成的开口部具有长为280 μ m、 宽为80 μ m的空孔的滤色器基板。上述使用的正型抗蚀剂是固体成分中含有20%的下述成分的树脂组合物邻氯 苯酚-甲醛树脂与1，2-萘醌-2- 二叠氮基-5-磺酰氯反应而得到的酯4份、酚醛清漆树脂
122份、油溶性酚醛树脂2份、由丙烯酸-聚苯乙烯大分子单体(6 4)共聚物形成的水溶胀 性树脂2份、及乙二醇单甲基醚90份。实施例2 (黑色树脂型黑色矩阵上形成有隔壁的滤色器用基板的制备)准备形成有黑色树脂型黑色矩阵的滤色器用玻璃基板。黑色矩阵的厚度大约为 2 μ m，宽为20 μ m，用于形成像素的开口部长为280 μ m,宽为80 μ m。与实施例1同样地在玻 璃基板的形成有黑色矩阵的表面用涂布机涂布与实施例1中使用的相同的正型抗蚀剂，使 得干燥后的厚度达到6 μ m，在50°C以下进行送风干燥。从涂布有正型抗蚀剂的玻璃基板的 背面进行紫外线曝光。接着，用3%磷酸三钠水溶液进行显影，水洗后，用磷酸的水溶液 中和，并进行水洗、干燥。构建于黑色矩阵上的由正型抗蚀剂层形成的隔壁的高度包括黑色 矩阵在内为8 μ m，制备了具有由这些隔壁所形成的空孔的滤色器基板。实施例3 (基于紫外线固化性喷墨印刷方式的滤色器的制造)(a)使用颜料的微细化处理作为所使用的颜料，准备PR2M (红色颜料-1)、PR177 (红色颜料_2)、PG36 (绿色 颜料-D、PY139 (黄色颜料-1)、PY138 (黄色颜料_2)、PY150 (黄色颜料_3)、PB15:6 (蓝色 颜料-1)及PV23(紫色颜料-1)，用粉碎食盐对这些颜料进行微细化处理。按照常规方法， 将各个颜料与粉碎食盐、二甘醇以1.7 1.3的质量比装入到装配有压力盖的捏合机中，混 炼7小时，磨碎。将所得磨碎物投入水中，进行搅拌使食盐及二甘醇溶解，进行过滤及水洗， 得到各个颜料压滤饼。各颜料压滤饼中的颜料成分为35 45%。此外，颜料的平均粒径大 约为30 40nm。(b)水性颜料树脂分散液(水性色基)的制备以纯颜料成分计取30份上述(a)中获得的红色颜料-1、红色颜料_2、绿色颜 料-1、黄色颜料-1、黄色颜料-2、黄色颜料-3、蓝色颜料-1及紫色颜料-1的颜料压滤饼， 分别加入18份下述所示的水性树脂颜料分散剂-1。在各颜料压滤饼的水分中追加离子交 换水，使总计达到100份。用溶解器搅拌2小时，确认颜料的块消失后，用卧式介质分散机 "Dyno-mill 1. 4 升 ECM 型”(Shinmaru Enterprises Corp.公司制)进行分散处理，分别得 到各色的水性颜料。用粒度测定机器N-4测定该各色的水性颜料的分散颜料的平均粒径， 结果大约为30 40nm。以下，使上述水性颜料与上述(a)中使用的颜料的编号相对应，称为 红色水性颜料-1、红色水性颜料_2、绿色水性颜料-1、黄色水性颜料-1、黄色水性颜料_2、 黄色水性颜料_3、蓝色水性颜料-1、紫色水性颜料-1。上述使用的水性树脂颜料分散剂-1是甲基丙烯酸苄基酯(BzMA)-甲基丙烯酸乙 酯(EMA)-甲基丙烯酸2-乙基己酯(EHMA)-甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)-甲基丙烯酸 (MA)铵共聚物(质量比为30 20 20 10 20)的水性溶液(固体成分为50%、溶液 的介质为水正丁醇(BA)异丙醇(IPA) =3:2:1)。(c)粉体状颜料树脂组合物(加工颜料)的制备分别取95份上述(b)中获得的2种红色、绿色、3种黄色、蓝色、紫色这8种颜色的 水性颜料，向其中添加1. 5份各色的颜料增效剂(synergist)，并进一步追加22. 9份上述 (b)中使用的水性树脂颜料分散剂-1，充分搅拌，混合。接着，边搅拌边向各水性颜料中缓 慢滴下添加10%稀醋酸水溶液，使含有颜料的着色树脂状物沉淀。将沉淀物过滤，充分水洗 后，干燥，粉碎。分别获得含有60%颜料成分的粉体加工颜料。上述使用的颜料增效剂是在各自所用的颜料的结构中每1分子引入了 0. 2 0. 5个磺基的阴离子性的颜料增效剂。以下，与上述(a)中使用的颜料的编号相对应，称为红色加工颜料-1、红色加工颜 料_2、绿色加工颜料-1、黄色加工颜料-1、黄色加工颜料_2、黄色加工颜料_3、蓝色加工颜 料-1、紫色加工颜料-1。(d) R色、G色及B色的紫外线固化性喷墨用(IJ)油墨的制备按照下述表1中记载的配合份数，对上述(C)中获得的各色加工颜料配合阳离子 性聚合物分散剂、丙烯酸化丙烯酸树脂溶液及甲基异丁基酮(MIBK)-醋酸乙酯(EAc)(质量 比为3 幻混合溶媒，用溶解器搅拌2小时，确认加工颜料的块消失后，使用卧式介质分散 机进行分散处理。用孔径大小为5μπι的膜滤器进行过滤。使用前按照配合表，向分散液中 添加聚丙烯酸酯单体、ΗΜΜΜ、光聚合引发剂、硅烷偶联剂，充分混合，制备了 R色、G色及B色 的溶剂系喷墨用油墨。用粒度测定机器Ν-4测定了该各色的颜料分散液的平均粒径，结果 大约为40nm。用棒涂机在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上均勻地涂布各油墨，进行干燥。照射 紫外线而使紫外线固化性油墨涂膜固化。各种颜色均显示出鲜明性、色纯度、光学浓度、透 射性及对比度性等光学特性优异的性能。上述使用的阳离子性聚合物分散剂是在聚乙烯亚胺上部分地酰胺键合聚己内酯 而得到的接枝聚合物型的分散剂，丙烯酸化丙烯酸树脂溶液是甲基丙烯酸乙酯(EMA)-甲 基丙烯酸丁酯(BMA)-苯乙烯(St)-甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)共聚物的丙烯酸酯化 物的40% MIBK-EAc混合溶媒溶液，聚丙烯酸酯单体是二季戊四醇六丙烯酸酯和三羟甲基 丙烷三丙烯酸酯(以质量比计为1 1)的单体混合物。硅烷偶联剂使用3-缩水甘油醚氧 基丙基三甲氧基硅烷，光聚合引发剂组合使用IRGA⑶RE 369和IRGA⑶RE 184(质量比为 4 1，Ciba 公司制)。表 权利要求
1.一种滤色器的制造方法，其特征在于，其包括以下工序按照至少覆盖形成于滤色 器基板表面的黑色矩阵的方式，涂布光分解型的正型抗蚀剂从而形成抗蚀剂层的工序(工 序A)；从滤色器基板的背面对所述抗蚀剂层进行曝光的工序(工序B)；将通过曝光而可溶 化的抗蚀剂层洗涤除去，从而形成被由残留在所述黑色矩阵上的抗蚀剂层形成的孔壁(槽 壁、隔壁)隔开的孔空间或槽空间(空孔)的工序(工序C)；接着，对所述空孔赋予与滤色 器的像素相对应的着色油墨从而形成着色膜的工序(工序D)；从黑色矩阵侧进行曝光，从 而使由所述抗蚀剂层形成的隔壁可溶化而除去的工序(工序E)。
2.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，滤色器基板为玻璃制、塑料制或者 转印用或粘贴用塑料膜。
3.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，工序A中使用的正型抗蚀剂含有水 溶性树脂和/或水溶胀性树脂。
4.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，工序A的正型抗蚀剂层厚为2 10 μ m。
5.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，着色膜选自由红色、绿色及蓝色这 3原色、或黄色、品红色及青色这3原色、以及橙色、绿色、紫色的辅助色组成的组。
6.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，着色膜的形成方法选自于喷墨印 刷方式、分配器注入方式、静电记录方式、电子照相方式、丝网印刷方式、热转印印刷方式、 柔版印刷方式、凹版印刷方式及胶版印刷方式。
7.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，着色油墨是含有颜料及皮膜形成 性材料的有机溶剂系油墨、水性油墨、无溶剂系油墨、能量线固化性油墨、热熔融性固体状 油墨或微粉体状调色剂油墨。
8.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，着色油墨的粘度为1 40mPa*S。
9.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，着色油墨的颜料为C.I.颜料红9、 97、168、177、216、224、226、242、254 ;C. I.颜料绿 7、36;C. I.颜料蓝 15 6、160 ;C. I.颜料紫 23 ；C. I.颜料黄 20、24、83、93、109、110、113、114、117、125、138、139、150、154、180、185 ；所 述红色颜料与黄色颜料的或绿色颜料与黄色颜料的共沉淀颜料、固溶体颜料或混晶颜料； C. I.颜料黄 62、74、93、155、185 ；C. I.颜料红 122、146 ；C. I.颜料紫 19 ；C. I.颜料蓝 15:3 ； 所述黄色颜料与蓝色颜料的、红色颜料与紫色颜料的或蓝色颜料与黄色颜料的共沉淀颜 料、固溶体颜料或混晶颜料。
10.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其中，着色油墨中分散的颜料的平均粒 径为10 lOOnm。
11.根据权利要求7所述的滤色器的制造方法，其中，着色油墨的皮膜形成性材料选自 由非反应性的无规、嵌段和/或接枝共聚物(以下称为“共聚物”)、具有反应性基团的无 规、嵌段或接枝共聚物、具有反应性基团的中分子量的低聚物、以及具有反应性基团的单体 及交联剂组成的组。
12.根据权利要求11所述的滤色器的制造方法，其中，反应性基团为选自由羟甲基、异 氰酸酯基、环氧基、氧杂环丁烷基、乙烯基、(甲基)丙烯酰基、羟基、羧基、氨基、亚氨基及它 们的反应性衍生物组成的组。
13.—种滤色器的制造方法，其特征在于，权利要求1所述的滤色器基板为转印用或粘贴用印刷膜，将形成于这些基板上的滤色器像素转印或粘贴在玻璃制滤色器基板或塑料制 滤色器基板上。
14.一种滤色器，其特征在于，其由权利要求13所述的方法制造。
15.一种滤色器，其特征在于，其由权利要求1 12中任一项所述的方法制造。
16.一种滤色器基板的制造方法，其特征在于，其包括以下工序按照至少覆盖形成于 滤色器基板表面的黑色矩阵的方式，涂布光分解型的正型抗蚀剂从而形成抗蚀剂层的工序 (工序A)；从滤色器基板的背面对所述抗蚀剂层进行曝光的工序(工序B)；将通过曝光而 可溶化的抗蚀剂层洗涤除去，从而形成被由残留在所述黑色矩阵上的抗蚀剂层形成的孔壁 (槽壁、隔壁)隔开的孔空间或槽空间(空孔)的工序(工序C)。
17.—种滤色器基板，其特征在于，其由权利要求16所述的方法制造。
18.一种图像显示装置，其特征在于，其装备有权利要求14或15所述的滤色器。
全文摘要
本发明提供一种滤色器的制造方法，其包括以下工序按照至少覆盖形成于滤色器基板表面的黑色矩阵的方式，涂布光分解型的正型抗蚀剂从而形成抗蚀剂层的工序；从滤色器基板的背面对上述抗蚀剂层进行曝光的工序；将通过曝光而可溶化的抗蚀剂层洗涤除去，从而形成被由残留在上述黑色矩阵上的抗蚀剂层形成的孔壁(槽壁、隔壁)隔开的孔空间或槽空间(空孔)的工序；接着，对上述空孔赋予与滤色器的像素相对应的着色油墨从而形成着色膜的工序；从黑色矩阵侧进行曝光从而使由上述抗蚀剂层构成的隔壁可溶化而除去的工序。根据上述本发明，在具有像素的微细度、清晰度等图像特性优异的性能的滤色器的制造中，可解决工序繁杂、作业时间缩短化等问题，从而能够提供容易且经济地制造能够应对液晶显示器的大型化和小型化的滤色器的方法。
文档编号C09D11/00GK102119347SQ20098013115
公开日2011年7月6日 申请日期2009年8月10日 优先权日2008年8月13日
发明者中村道卫, 原田修, 坂井尚之, 山口俊夫, 幸正弘, 江木慎一郎 申请人:大日精化工业株式会社