(57)【要約】【課題】  バンク内で硬化させるカラーフィルタインクの膜厚のレベリング性を向上させることができるカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】  カラーフィルタの各画素領域５を規定するバンク２４を基板２２上に形成する工程と、紫外線硬化樹脂を含有するカラーフィルタインク２５をインクジェットプリンタにより前記バンク内に吐出する工程と、前記カラーフィルタインクに紫外線２６を照射し、前記バンクとの境界において前記カラーフィルタインクを仮硬化させて前記バンクにピニングする工程と、前記バンク内のカラーフィルタインクが平坦化された状態で前記カラーフィルタインクに再度紫外線を照射して本硬化させる工程とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタの各画素領域を規定するバンクを基板上に形成する工程と、
紫外線硬化樹脂を含有するカラーフィルタインクを含む溶液をインクジェットプリンタにより前記バンク内に吐出する工程と、
前記溶液に紫外線を照射し、前記バンクとの境界において前記溶液を仮硬化させて前記バンクにピニングする工程と、
前記バンク内の溶液が平坦化された状態で前記溶液に再度紫外線を照射して本硬化させる工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載するカラーフィルタの製造方法において、
前記溶液を前記バンクにピニングした後、前記バンク内の溶液を加熱し、その後紫外線の再照射による本硬化を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載するカラーフィルタの製造方法において、
前記溶液を前記バンクにピニングした後、前記バンク内の溶液を加熱し、本硬化を行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載するカラーフィルタの製造方法において、
前記ピニングは、前記溶液の前記バンクとの境界部分に選択的に紫外線を照射することにより行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載するカラーフィルタの製造方法において、
前記バンクを紫外線硬化樹脂で形成するとともに前記溶液を紫外線照射により硬化させる際に同時に前記バンクも硬化させることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラーフィルタの製造方法に関し、特にインクジェット方式で液晶等のカラーフィルタを製造する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に用いられるカラーフィルタを製造する方法として、従来から印刷法、電着法、染色法または顔料分散法等が知られている。ただ、印刷法は、工程が簡単であるものの、平坦性に劣るという問題があり、電着法はモザイクパターンのようなカラー配列を形成することが困難であるという問題があり、染色法は耐候性、耐光性、耐熱性および吸湿性に劣るという問題があり、さらに顔料分散法は使用される感光性樹脂の多くが除去、廃棄されることになり、材料の利用効率が悪いという問題がある。
【０００３】
このように、従来のカラーフィルタの製造方法はそれぞれ固有の問題を有している。そこで、これらの問題を解決するため、近年インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法が提案されている。
【０００４】
インクジェット方式とは、いわゆるインクジェットプリンタでよく知られているカラー印刷技術であり、インクジェットヘッドから多数のカラーフィルタインクの液滴を透明基板上に吐出させて定着させ、カラーフィルタの着色層である画素領域を形成するものである。インクジェット方式によれば、微細な領域にカラーフィルタインクの液滴を正確に吐出できるので、フォトリソグラフィーを行うことなく、所望の画素領域に直接カラーフィルタインクを定着させることができる。したがって、材料の無駄も発生せず、製造コストの低減も図れ、非常に合理的な所望のカラーフィルタを製造することができる。
【０００５】
この種のインクジェット方式によるカラーフィルタ形成方法の一種として透明基板上に各種ポリマー等からなるインク受容層であるバンクを設け、このバンク内にカラーフィルタインクを吐出するとともに固化させる製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１０００２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、カラーフィルタを製造する場合にインクジェット方式を用いると、多くの利点が得られる反面、インク受容層としてバンクを利用する場合には次のような問題を生起する。インクジェット式プリンタヘッドでバンク内にカラーフィルタインクを吐出すると、カラーフィルタインクは表面張力により中央部が盛り上がった状態でバンク内に貯留される。その後、カラーフィルタインクを加熱・乾燥させて固化させる際にカラーフィルタインクの溶媒が蒸発するが、この際に各画素領域で最終的に固化したカラーフィルタインクはその膜厚のレベリング性の悪化を生起してしまう。すなわち、バンクとの境界部分に対して中央部の膜厚が薄く形成されるという膜厚の不均一を生起する。膜厚が不均一に形成されてしまった場合、膜厚が薄い部分と厚い部分とで当該カラーフィルタを透過した光による色の差となって視認されることになる。この結果、全体画面としては筋状の線として視認されてしまい、その分画質の低下を生起する。
【０００８】
このように従来技術に係るインクジェット方式においてはカラーフィルタの画素領域のカラーフィルタインクのレベリング性の制御が困難であるという問題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑み、バンク内に吐出した後、固化させるカラーフィルタインクを含む溶液の膜厚を均一に保持しそのレベリング性を向上させることができるカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の態様は、カラーフィルタの各画素領域を規定するバンクを基板上に形成する工程と、紫外線硬化樹脂を含有するカラーフィルタインクを含む溶液をインクジェットプリンタにより前記バンク内に吐出する工程と、前記溶液に紫外線を照射し、前記バンクとの境界において前記溶液を仮硬化させて前記バンクにピニングする工程と、前記バンク内の溶液が平坦化された状態で前記溶液に再度紫外線を照射して本硬化させる工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法にある。
本態様によれば、溶液を仮硬化させてそのバンクとの境界部分をバンクにピニング（溶液を仮硬化させてバンクにその位置を固定することを言う；以下同じ）させた状態で溶液の溶媒を蒸発させ、その後紫外線照射により本硬化させているので、溶液ではバンクとの境にその位置が規制された状態で溶媒の蒸発が進行する。この結果、溶媒の蒸発による溶液の平坦化の過程で均一なレベルが維持される。したがって、この状態で本硬化させた溶液は良好なレベリング性を有するものとなり、カラーフィルタの性能の向上、ひいてはこれを適用する液晶装置等の品質の向上に資することができる。
【００１１】
ここで、前記溶液を前記バンクにピニングした後、前記バンク内の溶液を加熱し、その後紫外線の再照射による本硬化を行うこともできる。この場合には、加熱によりその分溶媒の蒸発を促進させることができるので、製造時間の短縮に寄与させることができる。また、前記ピニングは、前記溶液を前記バンクにピニングした後、前記バンク内の溶液を加熱し、本硬化を行うようにしても良い。かくして、加熱と本硬化を一連の連続工程として行うことができる。なお、この場合の溶液は構成上、紫外線硬化と熱硬化との機能を兼備するものとする。さらに、前記ピニングは、前記溶液の前記バンクとの境界部分に選択的に紫外線を照射することにより行うこともできる。この場合には必要な部分が選択的にピニングされるので、仮硬化も限定的になされ、次工程の溶媒の蒸発を円滑に進行させることができる。
【００１２】
さらに、前記バンクを紫外線硬化樹脂で形成するとともに前記溶液を紫外線照射により硬化させる際に同時に前記バンクも硬化させることもできる。この場合には、バンクの硬化を同時に行うことができるので、その分製造時間の短縮に寄与させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本形態に係るカラーフィルタの製造方法により製造したカラーフィルタを有する装置の一例である液晶表示装置を示す概略構成図である。同図に示す液晶表示装置１は、画素電極２及びその画素電極２のスイッチング素子である薄膜トランジスタ３（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｉｓｔｏｒ； 以下、ＴＦＴと略記する）がマトリクス状に配置されたＴＦＴアレイ基板４と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素領域に対応する画素領域５が所望の色配置パターンに配置されたカラーフィルタ６及び対向電極７を備えた対向基板８とを有している。
【００１４】
ここで、ＴＦＴアレイ基板４上の画素電極２で規定される各画素領域９とカラーフィルタ６の各画素領域５とでは、横寸法、縦寸法、隣接する領域間の寸法の全てが同一に設定されており、両領域５，９が対応するように位置合わせされている。
【００１５】
対向基板８には、ＴＦＴアレイ基板４側と同様の透明基板２２の上面にカラーフィルタ６が形成されている。カラーフィルタ６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素領域５を格子状に区画するとともに各画素領域５間を遮光する遮光層、いわゆるブラックマトリクス２３が透明基板２２上に形成され、その上にバンク２４が形成されている。バンク２４内にはＲ，Ｇ，Ｂの各色の溶液の一種であるカラーフィルタインクが定着されることにより各画素が形成される。
【００１６】
また、カラーフィルタ６上の全面にはＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極７が形成されている。さらに、対向基板８側にもポリイミド等からなる配向膜（図示略）が形成されている。
【００１７】
かかる液晶表示装置１のカラーフィルタ６の製造方法を図２に基づき詳細に説明する。
先ず、図２（ａ）に示すように、ブラックマトリクス２３を形成したガラス製の透明基板２２上に当該カラーフィルタ６の各画素領域を規定するバンク２４を形成する。このバンク２４はインクジェット式記録ヘッドから吐出するカラーフィルタインクを受容する凹部を有するもので、例えばフォトリソグラフィーにより好適に形成することができる。バンク２４の材料としては、カラーフィルタインクの受容能を備えるとともに、カラーフィルタインクのにじみが少なくドット精細性に優れ、透明性に優れていることが重要である。さらには、透明基板２２やその上に形成する膜との間の密着性や、耐熱性、耐薬品性等を備えていることが好ましい。これらの条件を満たす材料としては、例えば水溶性、親水性を有する各種の樹脂が挙げられる。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、インクジェットプリンタのインクジェット式記録ヘッド３０によりバンク２４の各凹部内にカラーフィルタインク２５を吐出する。このカラーフィルタインク２５には、硬化開始剤とモノマーとからなる紫外線硬化樹脂を微量含有させてある。
【００１９】
ここで、バンク２４内に吐出された前記カラーフィルタインク２５に紫外線２６を照射し、バンク２４との境界においてカラーフィルタインク２５を仮硬化させてバンク２４にピニング（このピニング部分に図中で「Ｐ」の符号を付す。；以下同じ。）する。このピニングは紫外線２６を照射した状態でカラーフィルタインク２５を吐出させるタイミングで行っても良いし、また吐出の直後でも良い。要は、カラーフィルタインク２５が濡れてバンク２４内を移動し、バンク２４内に収まる際に紫外線２６の照射による仮硬化でカラーフィルタインク２５のバンク２４へのピニングを行うことができれば良い。
【００２０】
さらに、ピニングは、カラーフィルタインク２５のバンク２４との境界部分に選択的に紫外線を照射することにより行うこともできる。この場合には必要な部分が選択的にピニングされるので、仮硬化も限定的になされる。
【００２１】
かかる工程で使用するインクジェット式プリンタの形式に特別な限定はないが、その一例を図３に基づき説明しておく。同図に示すように、当該インクジェット式記録ヘッド３０は、インクを噴射するノズル開口３２に連通する圧力発生室３３と、圧力発生室３３と図示しないインクカートリッジとを連通させる流路３４と、圧力発生室３３に対向して設けられた振動板３５と、振動板３５を介して圧力発生室３３に圧力変化を発生させる圧電素子３１とを備えている。圧電素子３１は、ケース３６に、固定板３７を介して固定されている。圧電素子３１の基端部近傍には、固定板３７とは反対側の面に、各圧電素子３１を駆動するための駆動信号を供給する配線３８が設けられている。この配線３８がヘッド制御部（図示せず）に接続されている。
【００２２】
かかるインクジェット式記録ヘッド３０では、ヘッド制御部から駆動信号が配線３８を介してインクジェット式記録ヘッド３０に送出され、圧電素子３１に駆動信号が印加される。圧電素子３１は、駆動信号に応じて、充電・放電を繰り返して伸縮することで振動板３５を変形させて、圧力発生室３３の容積を変化させる。この圧力発生室３３の容積変化により、所定のノズル開口３２からインク滴が吐出される。
【００２３】
図２（ｂ）に示す工程でインクジェット式記録ヘッド３０から吐出されたカラーフィルタインク２５はバンク２４との境界部分でピニングされ、表面張力により中央部が盛り上がった状態でバンク２４内に貯留されるが、図２（ｃ）に示す次工程では前述の状態でバンク２４にカラーフィルタインク２５を貯留したまま透明基板２２とともに加熱炉（図示せず）に入れて加熱することによりカラーフィルタインク２５の溶剤を蒸発させる。したがって、カラーフィルタインク２５ではバンク２４との境にその位置が規制された状態で溶媒の蒸発が進行する。この結果、溶媒の蒸発によるカラーフィルタインク２５の平坦化の過程で均一な膜厚レベルが維持される。
【００２４】
なお、かかる加熱工程は必ずしも必要ではない。場合によっては自然乾燥により溶剤を蒸発させて平坦化を進行させても良い。
【００２５】
最後に、図２（ｄ）に示すように、バンク２４内のカラーフィルタインク２５が平坦化された状態でカラーフィルタインク２５に再度紫外線を照射して本硬化させる。
【００２６】
かくして最終的に本硬化させたカラーフィルタインクは良好なレベリング性を有するものとなり、カラーフィルタの性能の向上、ひいてはこれを適用する液晶装置等の品質の向上に資することができる。
【００２７】
図４は、図２（ｂ）に示すピニング工程がない従来方法により製造したカラーフィルタを示す説明図である。同図に示すように、この場合は、カラーフィルタインク２５の吐出後の乾燥工程では、溶媒の蒸発に伴いカラーフィルタインク２５に中央部に移動しようとする力が作用する。このためカラーフィルタインク２５のバンク２４との境界が固定されていない場合にはこの部分でもカラーフィルタインク２５の移動が生起され、結果として蒸発量が多い中央部が窪んだ形状となる。
【００２８】
なお、上記実施の形態におけるバンク２４も、紫外線硬化樹脂で形成することができる。紫外線硬化樹脂で形成した場合には、カラーフィルタインク２５を紫外線照射により本硬化させる際に同時にバンク２４も硬化させる。
【００２９】
さらに、カラーフィルタインク等の溶液が紫外線硬化と熱硬化との性質を兼備するものであれば前記溶液をバンク２４にピニングした後、バンク２４内の溶液を加熱して本硬化を行うようにしても良い。この場合にも紫外線硬化により本硬化を行った場合と同様の効果を得る。また、溶液としては、カラーフィルタインク２５以外に、有機ＥＬ発光層を含むインク、銀等の導電性の成分を含むインク等も使用することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態ではカラーフィルタについて記述したが、本発明は、液体から作成する有機ＥＬディスプレイなどにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】カラーフィルタを有する液晶表示装置を示す概略構成図である。
【図２】実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法の各工程を示す説明図である。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの一例を示す概略構成図である。
【図４】従来方法により形成したカラーフィルタを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１       液晶表示装置
５       画素領域
６       カラーフィルタ
２２       透明基板
２４       バンク
２５       カラーフィルタインク
２６       紫外線
３０       インクジェット式記録ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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