(57)【要約】      （修正有）【課題】  カラー液晶ディスプレイや有機ＥＬ表示装置などを製造する場合において、カラーフィルタや有機ＥＬ層などの着色層を透明基板上の有効領域内だけに容易に形成することができる方法を提供する。【解決手段】  透明基板の表面の有効領域に遮光性材料によって所定パターン形状の微細隔壁を形成し非有効領域に遮光性材料を被着させる工程と、着色剤と感光性樹脂とを含有する複数色の着色材料を、着色材料を吐出するノズルを透明基板に対し相対的に走査して、微細隔壁で仕切られた微細凹部内へ塗布する工程と、透明基板の裏面側から露光して、微細凹部内に塗布された複数色の着色材料を硬化させる工程と、透明基板の表面側を現像して、非有効領域に塗布された未硬化の着色材料を溶解させて除去する工程とを有する。【選択図】  図１
2006064760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に複数色の着色材料をそれぞれ所定のパターンに被着させて着色層を形成する、カラー画像表示装置の着色層の形成方法において、
透明基板の表面の、画像表示面に相当する有効領域に遮光性材料によって所定パターン形状の微細隔壁を形成するとともに、透明基板の表面の、前記有効領域以外の非有効領域に遮光性材料を被着させる工程と、
それぞれ着色剤と感光性樹脂とを含有する複数色の着色材料を、着色材料を吐出するノズルを前記透明基板に対し相対的に走査して、前記微細隔壁によって仕切られた微細凹部内へ着色材料同士が混合しないようにそれぞれ塗布する工程と、
前記透明基板の裏面側から露光して、前記微細凹部内に塗布された複数色の着色材料をそれぞれ硬化させる工程と、
前記透明基板の表面側を現像して、前記非有効領域に塗布された未硬化の着色材料を溶解させて除去する工程と、
を有することを特徴とする、カラー画像表示装置の着色層の形成方法。
【請求項２】
前記着色層が、カラー液晶ディスプレイのカラーフィルタである請求項１記載の、カラー画像表示装置の着色層の形成方法。
【請求項３】
連続吐出式により前記着色材料が塗布される請求項１または請求項２記載の、カラー画像表示装置の着色層の形成方法。
【請求項４】
インクジェット式により前記着色材料が塗布される請求項１または請求項２記載の、カラー画像表示装置の着色層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カラー液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置などのカラー画像表示装置において、カラーフィルタのように透過光を着色したり、有機ＥＬ層のように電圧の印加によってそれ自体が着色光を発したりする着色層を透明基板上に形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カラー液晶ディスプレイのカラーフィルタは、従来、感光性を有する赤、緑および青の３色のカラーレジストを使用し、ガラス基板上へのレジスト塗布→プリベーク→露光→現像の各工程を３回繰り返すことにより製作されていた。しかしながら、この方法は、工程が複雑であり、しかも一連の単位工程を３回繰り返す必要があり、歩留りも悪く、液晶ディスプレイのコスト高の要因の１つとなっている。そこで、近年、益々高度化している印刷技術を利用して、インクジェット式、連続吐出式等により着色材料をガラス基板上へ直接に所定のパターンで塗布する方法が試みられている。
【０００３】
また、有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層は、印刷方式（連続吐出式）により次のようにしてガラス基板上に形成されている。すなわち、ガラス基板の表面に透明な電極材料、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）により所定のパターンで多数本のストライプ状の電極を形成し、そのストライプ状の電極をそれぞれ囲むように、電気絶縁材料、例えばクロム（Ｃｒ）やドライフィルムなどによりガラス基板上に突出した電気絶縁性の隔壁を形成した後に、赤、緑、青の３色の有機ＥＬ材料を吐出する３本のノズルを備えたノズルヘッドを、隔壁によって形成されたストライプ状の溝に沿わせて直線移動させながら、各ノズルから各色の有機ＥＬ材料を互いに隣接した各溝にそれぞれ吐出して、溝内に有機ＥＬ材料を流し込んで塗布し、この動作を、ノズルの移動方向と直交する方向へガラス基板を溝の３列分ずつピッチ送りしながら繰り返すことにより、多数本の溝に赤、緑、青の３色の有機ＥＬ材料が順に塗布されたストライプ配列の有機ＥＬ層が形成される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−７５６４０号公報（第５頁、図２、図３、図６および図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット式や連続吐出式などの印刷方式によりカラー液晶ディスプレイのカラーフィルタや有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層をガラス基板上に形成する方法では、特に連続吐出方式では、図８に平面図を示すように、基板１の表面上の、画素が形成される画像表示面に相当する有効領域２外の非有効領域３にも着色材料４が塗布されてしまう、といった問題点がある。このような問題は、ノズルからの着色材料の吐出を開始する位置と終了する位置とを正確に制御し、ノズルの移動速度を遅くすることにより、それを解決することが可能であるが、その場合には制御が非常に難しくなり、またスループットが低下し、さらに所要の膜厚を有する着色層を得ることが困難になるなどといった問題を生じ、却って実用的ではない。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、カラー液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイや有機ＥＬ表示装置などのカラー画像表示装置を製造する場合において、カラーフィルタや有機ＥＬ層などの着色層を透明基板上の有効領域内だけに容易に形成することができる、カラー画像表示装置の着色層の形成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】
【０００６】
請求項１に係る発明は、透明基板上に複数色の着色材料をそれぞれ所定のパターンに被着させて着色層を形成する、カラー画像表示装置の着色層の形成方法において、透明基板の表面の、画像表示面に相当する有効領域に遮光性材料によって所定パターン形状の微細隔壁を形成するとともに、透明基板の表面の、前記有効領域以外の非有効領域に遮光性材料を被着させる工程と、それぞれ着色剤と感光性樹脂とを含有する複数色の着色材料を、着色材料を吐出するノズルを前記透明基板に対し相対的に走査して、前記微細隔壁によって仕切られた微細凹部内へ着色材料同士が混合しないようにそれぞれ塗布する工程と、前記透明基板の裏面側から露光して、前記微細凹部内に塗布された複数色の着色材料をそれぞれ硬化させる工程と、前記透明基板の表面側を現像して、前記非有効領域に塗布された未硬化の着色材料を溶解させて除去する工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の方法において、前記着色層がカラー液晶ディスプレイのカラーフィルタであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の方法において、連続吐出式により前記着色材料を塗布することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２記載の方法において、インクジェット式により前記着色材料を塗布することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明の、カラー画像表示装置の着色層の形成方法によると、着色剤と感光性樹脂とを含有する着色材料を透明基板上に塗布した後、透明基板の裏面側から露光したときに、透明基板上の有効領域における微細凹部内に塗布された着色材料は、透明基板を通し露光されて光硬化し、一方、透明基板上の非有効領域に塗布された着色材料は、非有効領域に被着した遮光性材料により遮光されて露光されないので硬化せず、このため、透明基板の表面側を現像したときに、非有効領域に塗布された未硬化の着色材料だけが溶解して除去される。したがって、この発明に係る方法によれば、カラー液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイや有機ＥＬ表示装置などのカラー画像表示装置を製造する場合において、カラーフィルタや有機ＥＬ層などの着色層を透明基板上の有効領域内だけに容易に形成することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明の方法では、カラー液晶ディスプレイのカラーフィルタが透明基板上の有効領域内だけに容易に形成される。
【００１２】
請求項３に係る発明の方法では、連続吐出式により、カラー液晶ディスプレイのカラーフィルタや有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層などの着色層が透明基板上の有効領域内だけに容易に形成される。
【００１３】
請求項４に係る発明の方法では、インクジェット式により、カラー液晶ディスプレイのカラーフィルタや有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層などの着色層が透明基板上の有効領域内だけに容易に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１ないし図６は、この発明の実施形態の１例を示し、カラー画像表示装置の着色層の形成方法における各工程について説明するための図である。この実施形態は、連続吐出式によりカラー液晶ディスプレイのカラーフィルタをガラス基板上に形成する例を示している。
【００１５】
図１および図２は、透明なガラス基板上に所定パターン形状の微細隔壁を形成した状態を示し、図１は斜視図であり、図２の（ａ）は、図１のＡ部分を矢印ａ方向に見た部分拡大断面図で、図２の（ｂ）は、図１のＢ部分を矢印ｂ方向に見た部分拡大断面図である。この例では、１枚のガラス基板１０に、画素が形成される画像表示面に相当する有効領域１２が４つ設けられている。
【００１６】
有効領域１２には、図２の（ａ）に示すように、遮光性材料によって所定のパターンに多数本の微細な遮光隔壁１６が形成されており、隣り合う遮光隔壁１６同士の間に長溝１８がストライプ状に形成されている。一方、有効領域１２以外の非有効領域１４には、遮光性材料がべた塗りされて、遮光層２０が被着形成されている。遮光性材料としては、例えば黒色の顔料やカーボンブラックなどが配合された感光性樹脂材料が使用され、ストライプ状の遮光隔壁１６は、例えばフォトリソグラフィ技術、印刷技術などを用いてガラス基板１０の表面上に形成される。
【００１７】
次に、連続吐出式によりガラス基板１０の表面に複数色、例えば赤、緑、青の３色の着色材料（インク）を塗布する。連続吐出式塗布装置の構成については、その詳しい説明を省略するが、図３に部分拡大平面図を示すように、赤、緑、青の３色の着色材料を吐出する３本のノズル２２、２４、２６を有するノズルヘッド２８を備え、そのノズルヘッド２８を、ガラス基板１０上に形成された長溝１８に沿った方向（図１中に矢印で示す走査方向Ｓ）へ直線移動させながら、各ノズル２２、２４、２６から着色材料をそれぞれ連続して吐出することができ、ガラス基板１０を載置して固定するステージ（図示せず）もしくはノズルヘッド２８を走査方向と直交する方向へ長溝１８の３列分ずつピッチ送りすることができるような機構を備えた塗布装置が使用される。ノズルヘッド２８に設けられる３本のノズル２２、２４、２６は、隣り合う長溝１８同士の間隔と同じ間隔で配置される。着色材料は、有機顔料、無機顔料、染料などの各色の着色剤とネガ型の感光性樹脂とを含有している。なお、混色を避けるために、１つのノズルヘッドに単一のノズルを設け、ノズルヘッドを赤、緑、青の各色について別個に備えた構成として、各ノズルヘッドを走査方向と直交する方向へ長溝１８の３列分ずつそれぞれピッチ送りすることにより、各色の着色材料の塗布を行うようにしてもよく、また、長溝１８の２列分に相当する間隔で配置された複数本、例えば３本のノズルを有するノズルヘッドを、赤、緑、青の各色について別個に備えた構成として、各ノズルヘッドを走査方向と直交する方向へ長溝１８の９列分ずつそれぞれピッチ送りすることにより、各色の着色材料の塗布を行うようにしてもよい。
【００１８】
上記したような連続吐出式塗布装置を使用し、図３に示すように、ノズルヘッド２８を長溝１８に沿わせて直線移動させながら、各ノズル２２、２４、２６から各色の着色材料３０を、互いに隣接した各長溝１８内へ着色材料同士が混合しないようにそれぞれ吐出して、長溝１８内に着色材料３０を流し込んで塗布し、この動作を、ノズル２２、２４、２６の走査方向と直交する方向へガラス基板１０を長溝１８の３列分ずつ相対的にピッチ送りしながら繰り返す。これにより、多数本の長溝１８に赤、緑、青の３色の着色材料が順に塗布されていく。図４の（ａ）は、図１のＡ部分を矢印ａ方向に見た部分拡大断面図であり、この図に示すように、ガラス基板１０の表面上に、遮光隔壁１６によって形成された各長溝１８内に赤色の着色材料３０Ｒ、緑色の着色材料３０Ｇ、青色の着色材料３０Ｂが順に塗布されたストライプ配列の着色層が形成される。一方、図４の（ｂ）は、図１のＢ部分を矢印ｂ方向に見た部分拡大断面図であるが、この図に示すように、ガラス基板１０の非有効領域１４にも、遮光層２０の表面に着色材料３０がストライプ状に塗布される。
【００１９】
着色材料の塗布工程が終了すると、図５の（ａ）に示すように、ガラス基板１０の裏面側へ紫外線等の光Ｕを照射し、ガラス基板１０を通して長溝１８内に塗布された着色材料３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを露光する。これにより、着色材料３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、ネガ型の感光性樹脂を含有しているために光硬化する。一方、図５の（ｂ）に示すように、ガラス基板１０の非有効領域１４にも光Ｕが照射されるが、非有効領域１４にはガラス基板１０上に遮光層２０が被着されているので、遮光層２０によって遮光され、非有効領域１４における着色材料３０は、露光されずに硬化しない。
【００２０】
続いて、露光後にガラス基板１０の表面側を現像すると、図６の（ａ）に示すように、ガラス基板１０の有効領域１２においては、着色材料３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂが硬化しているので、何も変化しない。一方、図６の（ｂ）に示すように、ガラス基板１０の非有効領域１４においては、未硬化の着色材料３０が溶解して除去される。以上のような工程により、ガラス基板１０の有効領域１２だけに着色材料３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂが塗布されたストライプ状のカラーフィルタが形成される。
【００２１】
なお、上記した実施形態では、４つの有効領域１２が設けられたガラス基板１０に着色材料を塗布するようにしたが、１つの有効領域のみを有しその周囲に非有効領域が設けられたガラス基板に対しても、この発明の方法は同様に適用されて、上記と同様の作用効果が得られる。
【００２２】
また、上記した実施形態では、連続吐出式によりカラー液晶ディスプレイのカラーフィルタをガラス基板上に形成する方法について説明したが、インクジェット式によりカラーフィルタをガラス基板上に形成する場合などにも、この発明は適用し得る。すなわち、図７にガラス基板の一部を拡大した平面図を示すように、二点鎖線Ｃの位置で区画される有効領域３２におけるガラス基板上に、遮光性材料によって遮光隔壁３６（「ブラックマトリクス」と呼ばれる）を形成して、遮光隔壁３６で区切られた多数の微細凹部３８を形成するとともに、有効領域３２以外の非有効領域３４におけるガラス基板上に、遮光性材料によって遮光層４０を被着形成した後に、インクジェット式塗布装置を使用し、ノズルを矢印Ｓで示す方向へ走査しながら着色材料４２（インク）を微細凹部３８内へ吐出して着色層を形成するときに、非有効領域３４に着色材料４２が吐出されて付着することがあっても、この発明に係る方法を実行して露光・現像工程を経ることにより、非有効領域３４に付着した着色材料４２を容易に除去することができる。また、この発明は、カラー液晶ディスプレイのカラーフィルタを形成する以外に、有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層を形成する場合などにも適用し得るものである。その場合には、有機ＥＬ材料に感光性樹脂を加えたものを着色材料とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、カラー画像表示装置の着色層の形成方法における各工程について説明するための図であって、所定パターン形状の微細隔壁が形成されたガラス基板の斜視図である。
【図２】同じく、（ａ）は、図１のＡ部分を矢印ａ方向に見た部分拡大断面図であり、（ｂ）は、図１のＢ部分を矢印ｂ方向に見た部分拡大断面図である。
【図３】同じく、連続吐出式によりガラス基板の表面に着色材料を塗布している状態を示す部分拡大平面図である。
【図４】同じく、ガラス基板の表面に着色材料を塗布した状態を示し、（ａ）は、図１のＡ部分を矢印ａ方向に見た部分拡大断面図であり、（ｂ）は、図１のＢ部分を矢印ｂ方向に見た部分拡大断面図である。
【図５】同じく、ガラス基板の裏面側から露光している状態を示し、（ａ）は、図１のＡ部分を矢印ａ方向に見た部分拡大断面図であり、（ｂ）は、図１のＢ部分を矢印ｂ方向に見た部分拡大断面図である。
【図６】同じく、ガラス基板の表面側を現像した状態を示し、（ａ）は、図１のＡ部分を矢印ａ方向に見た部分拡大断面図であり、（ｂ）は、図１のＢ部分を矢印ｂ方向に見た部分拡大断面図である。
【図７】この発明の別の実施形態を示し、インクジェット式によりカラーフィルタをガラス基板上に形成する例について説明するための部分拡大平面図である。
【図８】連続吐出式によりカラー画像表示装置の着色層を形成する場合における従来の問題点を説明するための模式的平面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ガラス基板
１２、３２  有効領域
１４、３４  非有効領域
１６、３６  遮光隔壁
１８  長溝
２０、４０  遮光層
２２、２４、２６  ノズル
２８  ノズルヘッド
３０、３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ、４２  着色材料
３８  微細凹部
【図１】
2006064760.tif 000003
【図２】
2006064760.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006064760.tif 000007
【図６】
2006064760.tif 000008
【図７】
2006064760.tif 000009
【図８】
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