(57)【要約】【課題】  バンクを形成することなく所定の複数領域にインクジェット方式によりカラーフィルタ等の画素領域を形成することができる薄膜の製造方法を提供する。【解決手段】  パターンを形成する多数の画素領域に、紫外線硬化樹脂を含有するカラーフィルタインク２５をインクジェット式記録ヘッド３０により吐出する工程と、前記カラーフィルタインク２５に紫外線２６を照射して前記各画素領域に対応するカラーフィルタインク２５の縁部を仮硬化させてピニングＰする工程と、前記カラーフィルタインク２５が平坦化する際に前記カラーフィルタインク２５に再度紫外線２６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】
所定のパターンを形成する多数の領域に、紫外線硬化樹脂を含有するインクを含む溶液をインクジェットプリンタにより吐出する工程と、
前記溶液に紫外線を照射して前記各領域に対応する溶液の縁部を仮硬化させてピニングする工程と、
前記溶液が平坦化する際に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薄膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する薄膜の製造方法において、
前記溶液をピニングした後、前記溶液を加熱し、その後紫外線の再照射を行うことを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載する薄膜の製造方法において、
前記溶液をピニングした後、前記溶液を加熱して本硬化を行うことを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載する薄膜の製造方法において、
インクジェットプリンタによる前記溶液の吐出は前記各領域につき複数回行うとともに、前記溶液の吐出完了毎に前記溶液の縁部を仮硬化させてピニングする工程を有することを特徴とする薄膜の製造方法。
【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薄膜の製造方法において、
前記薄膜はカラーフィルタの画素領域に形成するものであることを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載する薄膜の製造方法により製造したことを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜の製造方法及びカラーフィルタに関し、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ることができ、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カラーフィルタ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が、カラーフィルタインク受容層としてのバンクを別途形成する必要がある。バンクは通常リソグラフィー法により形成する。したがって、リソグラフィー法がカラーフィルタの画素領域を形成する方法としてはコスト的に問題がある点に鑑みて代替案として提案されたインクジェット法の特長を減殺することになる。画素領域はインクジェット法で形成してもバンクはリソグラフィー法により形成する必要があるからである。
【０００８】
一方、バンクを形成することなく直接透明基板上にインクジェット方式でカラーフィルタインクを吐出させた場合には周縁部でカラーフィルタインクが広がってしまい、所定の領域内に高精度に画素領域を形成することが困難になる。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、バンクを形成することなく所定の複数領域にインクジェット方式によりカラーフィルタ等の画素領域を形成することができる薄膜の製造方法及びカラーフィルタ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、所定のパターンを形成する多数の領域に、紫外線硬化樹脂を含有するインクを含む溶液をインクジェットプリンタにより吐出する工程と、前記溶液に紫外線を照射して前記各領域に対応する溶液の縁部を仮硬化させてピニングする工程と、前記溶液が平坦化する際に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薄膜の製造方法にある。
【００１１】
本態様によれば、溶液を仮硬化させてその縁部をピニング（溶液を仮硬化させて縁部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て最終的な薄膜を形成することができるので、バンクがなくても途中で型崩れやにじみ等を生起することなく所定の精度で所定の領域に薄膜を作成することができる。
【００１２】
また、溶媒の蒸発は溶液の縁部がピニングされた状態で行われ、最終的に紫外線照射により本硬化させている。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、薄膜の膜厚の均一性の向上、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。
【００１３】
ここで、前記溶液をピニングした後、前記溶液を加熱し、その後紫外線の再照射を行っても良い。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、前記溶液をピニングした後、前記溶液を加熱して本硬化を行っても良い。この場合も同様の効果を得る。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。さらにインクジェットプリンタによる前記溶液の吐出は前記各領域につき複数回行うとともに、前記溶液の吐出完了毎に前記溶液の縁部を仮硬化させてピニングする工程を有するようにしても良い。この場合には、任意の膜厚の薄膜を良好に製造することができる。
【００１４】
さらに、前記薄膜はカラーフィルタの画素領域に形成するものであっても良い。このことにより、カラーフィルタの画素領域をインクジェット方式で、且つバンクを必要とすることなく形成することができる。
【００１５】
本発明の他の態様は上記薄膜の製造方法により製造したことを特徴とするカラーフィルタにある。かかるカラーフィルタはバンクを必要とせず安価に製造することができる。しかも画素領域の縁部の形状の崩れもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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上に形成されており、各画素領域５内にＲ，Ｇ，Ｂの各色の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。
【００１９】
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。
【００２０】
かかる液晶表示装置のカラーフィルタ６の製造方法を図２に基づき詳細に説明する。
【００２１】
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上の画素領域に、紫外線硬化樹脂を含有する液体の一種であるカラーフィルタインク２５をインクジェット式記録ヘッド３０により吐出する。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。ここで、画素領域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、その縁部を仮硬化させてピニング（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が濡れて移動し画素領域の縁部でそれを超える領域へのカラーフィルタインク２５の流出を阻止することができれば良い。
【００２２】
さらに、ピニングは、カラーフィルタインク２５の縁部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。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、画素領域の形成においてカラーフィルタインク２５を複数層に塗り分ける場合には、図２（ａ）と同様の工程を繰り返す。すなわち、下層のカラーフィルタインク２５上に上層のカラーフィルタインク２５を吐出させて縁部をピニングする。かかる工程を必要回数繰り返すことで所望の膜厚の画素領域を形成する。
【００２４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）の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、カラーフィルタ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。
【００２５】
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からカラーフィルタインク滴が吐出される。
【００２６】
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はその縁部でピニングされ、表面張力により中央部が盛り上がった状態となるが、次工程では透明基板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。ここで、カラーフィルタインク２５ではその縁部の位置がピニングにより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。
【００２７】
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。
【００２８】
最後に、図２（ｃ）に示すように、各画素領域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。
【００２９】
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。
【００３０】
なお、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ピニングした後、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。
【００３１】
また、上述の実施の形態はカラーフィルタの製造方法として説明したが、これに限るものではない。所定のパターンを形成する多数の領域をインクジェットプリンティングを用いて製造する場合には一般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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。
【符号の説明】
【００３３】
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
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】
2010054777.tif 000003
【図２】
2010054777.tif 000004
【図３】
2010054777.tif 000005