(57)【要約】【課題】  材料の使用効率の向上および工程の簡略化を図ることができ、高精細な着色パターンの形成が可能であるカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】  所定パターンの遮光性のバンク１２が表面に形成されたガラス基板１０に対しノズル１４を走査しつつ、走査方向と直交する方向へガラス基板を所定ピッチで間欠送りしながら、ノズルから色剤を連続的に吐出してガラス基板上のバンク１２間に色剤を塗布する工程と、ガラス基板の裏面側に、カラーフィルタの有効部に対応する光透過部が形成されたマスク板を位置合わせして重ね合わせ、マスク板を介しガラス基板の裏面側から露光して、カラーフィルタの有効部に対応する部分に塗布された色剤を硬化させる工程と、ガラス基板の表面側を現像して、カラーフィルタの非有効部に対応する部分に塗布された未硬化の色剤を溶解させて除去する工程とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラックマトリクスとして機能する所定パターンの遮光性バンクが表面に形成された透明基板上に色剤を塗布してカラーフィルタを製造する方法において、
前記透明基板に対しノズルを走査しつつ、その走査方向と直交する方向へ透明基板とノズルとを相対的に所定ピッチで間欠移動させながら、ノズルから感光性を有する色剤を連続的に吐出して、透明基板上の、前記遮光性バンク間に色剤を塗布する工程と、
前記透明基板の裏面側に、カラーフィルタの有効部に対応する光透過部が形成されたマスクを位置合わせして重ね合わせ、そのマスクを介し透明基板の裏面側から露光して、カラーフィルタの有効部に対応する部分に塗布された色剤を硬化させる工程と、
前記透明基板の表面側を現像して、カラーフィルタの非有効部に対応する部分に塗布された未硬化の色剤および前記遮光性バンク上に塗布された未硬化の色剤を溶解させて除去する工程と、
を含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記遮光性バンクの少なくとも表面は色剤に対して撥液性を有していることを特徴とする請求項１に記載の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】
この発明は、カラー液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置、またはＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）装置などに用いられるカラーフィルタを製造する方法に関する。
【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、感光性を有する染色基材を透明基板上に塗布し、フォトマスクを介して染色基材を露光し現像して、所定のパターンに形成された染色基材を染色して着色層とする染色法、予め着色顔料を分散させた感光性レジストを透明基板上に塗布し、フォトマスクを介して感光性レジストを露光し現像して、所定パターンの着色層を形成する顔料分散法、印刷技術を利用して、インクジェット式等により印刷インキを透明基板上へ直接に所定のパターンで塗布して着色層を得る印刷法などの方法で製造されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６３−２３５９０１号公報（第２−３頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
染色法や顔料分散法によりカラーフィルタを製造する方法では、スピンコート等により透明基板上に感光性を有する染色基材や感光性レジストを塗布する工程において、材料ロスを避けることができず、また、赤、緑および青といった各色の着色パターンを形成するごとに現像工程や洗浄工程を繰り返す必要がある。このように、材料の使用効率が悪く、また、工程が複雑であり、このため、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。一方、印刷法では、高精細な着色パターンの形成が困難である、といった問題点がある。
【０００４】
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、材料の使用効率の向上および工程の簡略化を図ることができ、高精細な着色パターンの形成が可能であ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】
【０００５】
請求項１に係る発明は、ブラックマトリクスとして機能する所定パターンの遮光性バンクが表面に形成された透明基板上に色剤を塗布してカラーフィルタを製造する方法において、前記透明基板に対しノズルを走査しつつ、その走査方向と直交する方向へ透明基板とノズルとを相対的に所定ピッチで間欠移動させながら、ノズルから感光性を有する色剤を連続的に吐出して、透明基板上の、前記遮光性バンク間に色剤を塗布する工程と、前記透明基板の裏面側に、カラーフィルタの有効部に対応する光透過部が形成されたマスクを位置合わせして重ね合わせ、そのマスクを介し透明基板の裏面側から露光して、カラーフィルタの有効部に対応する部分に塗布された色剤を硬化させる工程と、前記透明基板の表面側を現像して、カラーフィルタの非有効部に対応する部分に塗布された未硬化の色剤および前記遮光性バンク上に塗布された未硬化の色剤を溶解させて除去する工程とを含むことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の製造方法において、前記遮光性バンクの少なくとも表面は色剤に対して撥液性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明のカラーフィルタの製造方法においては、色剤をノズルから遮光性バンクが形成された透明基板上へ連続的に吐出するだけであるので、材料のロスが少なく抑えられる。また、色剤のパターンを形成するのに、露光や現像、洗浄といった工程を必要としない。さらに、遮光性バンク間に色剤を塗布するので、色剤の塗布を高精細に行うことができる。そして、ノズルから色剤を連続的に吐出して透明基板上に塗布された色剤のうち、カラーフィルタの非有効部に対応する部分に塗布された不要な色剤および遮光性バンク上に塗布された不要な色剤は、透明基板の裏面側からの露光および表面側の現像により透明基板上から除去されるので、透明基板上の非有効部に色剤が塗布されることはない。
したがって、請求項１に係る発明のカラーフィルタの製造方法を用いると、材料の使用効率の向上および工程の簡略化を図ることができ、高精細な着色パターンの形成が可能である。
【０００８】
請求項２に係る発明の製造方法では、色剤の塗布工程において、色剤が遮光性バンクをオーバーフローすることによって起こる混色を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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１０は、この発明の実施形態の１例を示し、カラーフィルタの製造方法における各工程について説明するための図である。
【００１０】
カラーフィルタの製造に先立って、まず、透明基板、例えば透明なガラス基板上には所定パターンの遮光性バンクが形成されている。図１は、ガラス基板上にバンクを形成した状態を示す概略斜視図であり、図２は、その一部を拡大した部分斜視図である。図１は、６面取りの例を示しており、１枚のガラス基板１０に、カラーフィルタの有効部に対応する有効領域Ａが６つ設けられている。
【００１１】
バンク１２は、カラーフィルタにおけるブラックマトリクスとして機能する部材であり、遮光性材料によって形成される。このバンク１２は、例えば、ガラス基板１０の表面に感光性樹脂材料を塗布し、フォトマスクを介して感光性樹脂膜を露光し現像して、所定のパターン、この例ではストライプ状のパターンに加工することにより形成される。バンク１２は、少なくともその表面を、後述する顔料分散型材料（色剤）に対して撥液性とすることが好ましい。このための方法としては、撥液性を有する感光性樹脂材料を用いてバンク１２自体を形成するか、あるいは、感光性樹脂材料（撥液性を有しない）を用いてバンク１２を形成した後に、その表面に撥インク剤を塗布して撥液膜を被着形成する。撥液膜の形成材料としては、珪素およびフッ素のうちの少なくとも１つを含む樹脂材料を用いることが好ましく、例えばシリコン樹脂やフッ素樹脂などを用いるようにするとよい。このようにバンク１２を撥液性とすることにより、後述する色剤の塗布工程において、色剤がバンク１２をオーバーフローすることによって起こる混色を確実に防止することができるので、望ましい。
【００１２】
次に、後述する製造装置を使用して、予め遮光性バンク１２が形成されたガラス基板１０上にカラーフィルタを形成する。まず、赤、緑および青の各着色顔料をそれぞれ感光性を有する樹脂基材（ネガ型レジスト）中に分散させた各色の顔料分散型材料（色剤）をガラス基板１０の表面にそれぞれ塗布する。すなわち、図３に概略斜視図を示すように、ガラス基板１０に対しノズル１４を矢印ａの方向へ走査しつつ、その走査方向と直交する矢印ｂの方向へガラス基板１０とノズル１４とを相対的に所定ピッチで間欠移動させながら、図４に部分拡大斜視図を示すように、ノズル１４から色剤１６を連続的に吐出して、ガラス基板１０上の隣り合うバンク１２同士の間に形成された長溝１８内に色剤１６を塗布する。図示例では、ノズル１４の、その走査方向と直交する矢印ｂ方向における位置を固定し、ガラス基板１０を矢印ｂ方向へ間欠送りしている。矢印ｂ方向へのガラス基板１０の間欠送りのピッチは、例えば１回の走査動作により１つのノズル１４から１色の色剤を吐出したり、３色の色剤を互いに隣り合う各長溝１８内へそれぞれ吐出する３つのノズル１４を同時に走査したりするときは、〔バンク１２の幅寸法＋長溝１８の幅寸法〕×３とする。ここで、１回の走査とは、ノズル１４がガラス基板１０の一端から他端まで移動することを言い、２回の走査動作によりノズル１４が１往復することとなる。そして、ノズル１４が１回走査されるごとに、ガラス基板１０を１ピッチずつ間欠送りする。ノズル１４の走査速度は、例えば３ｍ／ｓｅｃ程度の高速であり、また、ノズル１４からの色剤１６の吐出流量は、例えば８０μｌ／ｍｉｎ〜２５０μｌ／ｍｉｎといった微少流量である。
【００１３】
上記した色剤の塗布工程により、図５に部分拡大平面図を示すように、ガラス基板１０の有効領域Ａに赤、緑および青の各色の色剤１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂの塗布部と遮光性のバンク１２とがストライプ状に形成される。一方、ノズル１４は高速で走査されるとともにノズル１４から色剤が連続的に吐出されるので、図６に示すように、ガラス基板１０の非有効領域Ｂにも、各色の色剤１６が塗布されて付着する。図６は、ガラス基板１０を図１中の矢印Ｖの方向から見た縦断面図である。この塗布工程後に、ガラス基板１０上に塗布された色剤１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂをベーク処理する。
【００１４】
次に、図７に、ガラス基板１０を裏面側から見た概略斜視図を示すように、ガラス基板１０の裏面側にマスク板２０を位置合わせして重ね合わせ、図８に縦断面図を示すように、マスク板２０を介しガラス基板１０の裏面側から紫外線等の光Ｕを照射して露光する。マスク板２０には、カラーフィルタの有効部（ガラス基板１０の有効領域Ａ）に対応する光透過用開口部２２が形成されており、光透過用開口部２２以外の部分、すなわちカラーフィルタの非有効部（ガラス基板１０の非有効領域Ｂ）に対応する部分は遮光面２４となっている。このマスク板２０をガラス基板１０の裏面側に、アライメントマーク（図示せず）等を用いて位置合わせし重ね合わせた後、露光を行う。これにより、ガラス基板１０の有効領域Ａに塗布された色剤１６が光硬化する。一方、ガラス基板１０の非有効領域Ｂに塗布された色剤１６は、マスク板２０の遮光面２４によって遮光されるので、露光されないで未硬化のままとなる。
【００１５】
露光工程に続いて、ガラス基板１０の表面側を現像する。現像により、図６に示したようにガラス基板１０の非有効領域Ｂに塗布された未硬化の色剤１６は、図９に示すように溶解して除去され、非有効領域Ｂにおけるガラス面が露呈する。なお、色剤の塗布工程において、ガラス基板１０の有効領域Ａにおけるバンク１２の表面に色剤が部分的に付着するようなことがあっても、露光工程において、バンク１２上の色剤は、遮光性のバンク１２によって遮光されるので、露光されないで未硬化のままとなる。このため、現像工程において、バンク１２上の色剤は、溶解して除去されることとなる。一方、ガラス基板１０の有効領域Ａには、ガラス基板１０を、図１中の矢印Ｖ方向と直交する矢印Ｗ方向から見た部分拡大縦断面図を図１０に示すように、各バンク１２間に赤、緑および青の各色の色剤１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂがそのまま残る。そして、ガラス基板１０の有効領域Ａを切り出すことにより、６枚のストライプ状カラーフィルタが完成する。
【００１６】
なお、上記した実施形態では、バンク１２はストライプ状に形成されているが、図５と同様に表した部分拡大平面図を図１１に示すように、バンク２６が格子状に形成されていて、格子状のバンク２６で囲まれた各微小凹部２８内に赤、緑および青の各色の色剤１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂをそれぞれ塗布するようにしてもよい。この場合には、色剤の塗布工程において、ノズル１４から色剤が連続的に吐出されてガラス基板１０上に色剤が直線状に塗布されるため、ガラス基板１０の有効領域Ａにおけるバンク２６の表面にも色剤が塗布され付着することになる。このような場合でも、露光工程において、バンク２６の表面に塗布された色剤は、遮光性のバンク２６によって遮光されるので、露光されないで未硬化のままとなる。このため、現像工程において、バンク２６の表面に塗布された色剤は、ガラス基板１０の非有効領域Ｂに塗布された未硬化の色剤と共に溶解して除去されるので、全く支障は無い。
【００１７】
次に、上記した色剤の塗布工程において使用される色剤塗布装置の具体的構成の１例を、図１２および図１３に基づいて説明する。図１２は、色剤塗布装置の概略平面図であり、図１３は、その装置の概略正面図であって、配管系を併せて示す図である。
【００１８】
この装置は、表面にバンク１２が形成されたガラス基板１０を保持するステージ３０、赤、緑および青の各色の色剤を連続的に吐出する３本のノズル１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを保持するノズルユニット３２、このノズルユニット３２を、ステージ３０に保持されたガラス基板１０に対して走査するノズル走査機構３４、このノズル走査機構３４に対してノズルユニット３２の走査方向と直交する方向へステージ３０を所定ピッチで間欠移動させる間欠送り機構３６、ステージ３０に対してガラス基板１０を位置合わせするアライメント機構（図示せず）などを備えて構成されている。ノズルユニット３２の各ノズル１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、色剤供給系３８にそれぞれ接続されている（図１３には、赤色の色剤供給系３８だけを示し、緑および青色の色剤の供給系については図示を省略している）。色剤供給系３８は、色剤を貯留する色剤容器４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ、色剤容器４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂとノズル１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂとを流路接続する色剤供給管４２、ならびに、色剤供給管４２の途中に介挿して設けられた定圧ポンプ４４、マスフローメータ４６、圧力計４８およびフィルタ５０を備えて構成されている。
【００１９】
ノズル走査機構３４は、高速、例えば３ｍ／ｓｅｃの速度でノズルユニット３２を左右に往復移動させる。間欠送り機構３６は、ノズルユニット３２が一端側から他端側へ１回走査されるごとに、ガラス基板１０を保持したステージ３０を所定ピッチずつ間欠送りする。図示例の装置は、まず赤色の色剤をガラス基板１０の全体にわたってストライプ状に塗布し、続いて、緑色の色剤を赤色の色剤塗布部の隣りにガラス基板１０の全体にわたってストライプ状に塗布し、最後に、青色の色剤を緑色の色剤塗布部の隣りにガラス基板１０の全体にわたってストライプ状に塗布するものであり、間欠送り機構３６は、ノズルユニット３２が一端側から他端側へ１回走査されるごとに、ガラス基板１０を保持したステージ３０を、ガラス基板１０に形成されたバンク１２および長溝１８の３列分ずつ間欠移動させる。
【００２０】
なお、ノズルユニット３２に３本のノズル１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを、その走査方向と直交する方向に〔バンク１２の幅寸法＋長溝１８の幅寸法〕分ずつ位置をずらして保持しておき、３本のノズル１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂから同時に赤、緑および青の各色の色剤を連続的に吐出しつつ、ステージ３０をバンク１２および長溝１８の３列分ずつ間欠移動させて、赤、緑および青の各色の色剤を同時にガラス基板１０上に塗布するようにしてもよい。このように、ノズルの配置や本数、吐出態様など、また、ステージ３０の間欠送りのピッチなどは、上記説明のものに限らない。また、ステージ３０を所定ピッチで間欠移動させる代わりに、ステージ３０を固定し、ノズルユニット３２を、その走査方向と直交する方向へ所定ピッチで間欠移動させるような構成としてもよい。
【００２１】
また、上記した実施形態では、６つの有効領域Ａが設けられたガラス基板１０上に色剤を塗布するようにしたが、これに限らず、複数の有効領域が設けられたガラス基板に対してこの発明の方法が適用される。また、複数の有効領域に限らず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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、カラーフィルタの製造方法における工程について説明するための図であって、ガラス基板上にバンクが形成されている状態を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示したガラス基板の一部を拡大した部分斜視図である。
【図３】カラーフィルタの製造方法における工程について説明するための図であって、色剤をガラス基板の表面に塗布する状態を示す概略斜視図である。
【図４】同じく、色剤をガラス基板上に塗布する状態を示す部分拡大斜視図である。
【図５】同じく、ガラス基板の表面に色剤が塗布された状態を示す部分拡大平面図である。
【図６】同じく、ガラス基板の非有効領域に色剤が塗布されて付着した状態を示す縦断面図である。
【図７】同じく、ガラス基板の裏面側にマスク板を位置合わせして重ね合わせる状態を示す図であって、ガラス基板を裏面側から見た概略斜視図である。
【図８】同じく、ガラス基板の裏面側からマスク板を介して露光する状態を示す縦断面図である。
【図９】同じく、ガラス基板の表面側を現像し、ガラス基板の非有効領域に塗布された未硬化の色剤を溶解させて除去した状態を示す縦断面図である。
【図１０】同じく、現像工程後においてガラス基板の有効領域に色剤が残った状態を示す部分拡大縦断面図である。
【図１１】この発明の別の実施形態を示し、ガラス基板の表面に色剤が塗布された状態を示す部分拡大平面図である。
【図１２】この発明に係るカラーフィルタの製造方法を実施するために使用される色剤塗布装置の構成の１例を示す概略平面図である。
【図１３】図１２に示した色剤塗布装置の概略正面図であって、配管系を併せて示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ガラス基板
１２、２６  遮光性のバンク
１４、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ  ノズル
１６、１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ  色剤
１８  長溝
２０  マスク板
２２  マスク板の光透過用開口部
２４  遮光面
２８  微小凹部
３０  ステージ
３２  ノズルユニット
３４  ノズル走査機構
３６  間欠送り機構
３８  色剤供給系
Ａ  ガラス基板の有効領域
Ｂ  ガラス基板の非有効領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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