(57)【要約】【課題】顔料等の物質から構成された油性インクを用いてカラーフィルタを製造する際に、前記インクを充填する区画からのインクのはみ出しによる隣接画素への混色を防止する。【解決手段】インクを充填する区画の上端面部でのインクの充填角度βが、平坦なブラックマトリックス上での前記インクの接触角θに対して、β≦θ／２とした。【選択図】　図１
2004029390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に区画層を形成する工程と、前記区画層に液体を充填するための複数の区画を形成する工程と、前記区画に前記区画の上端面における前記液体の充填角度βが、前記区画層の平坦な部分における前記液体の接触角θに対してβ≦θ／２となるように、表面張力が（２０〜４０）ｍＮ／ｍの液体を充填手段により充填する工程と、前記区画に前記液体を充填した後に硬化処理を行う工程からなることを特徴とする液体の充填方法。
【請求項２】
前記液体の充填角度βを、充填後の液体の表面と前記区画層の表面とが接する接点と前記接点に対向する前記液体の表面と前記区画層の表面とが接する接点とを結んだ直線と、前記いずれかの接点における充填後の液体の表面の接線とがなす角度である、ことを特徴とする請求項１記載の液体の充填方法。
【請求項３】
基板上に、区画層を形成する工程と、前記区画層に液体を充填するための複数の区画を形成する工程と、前記区画に所定量の液体を液体充填手段により充填する工程と、前記区画に充填された液体を光もしくは熱もしくは光と熱によって硬化する工程を有する液体充填方法において、前記区画に充填された液体を硬化する前に液体表面の形状測定を行うことを特徴とする液体充填方法。
【請求項４】
前記液体表面の形状測定にレーザー光を用いる、ことを特徴とする請求項３記載の液体充填方法。
【請求項５】
前記区画の液体を溶剤で溶解し除去した後、前記液体充填手段により前記液体を前記区画に再充填することを特徴とする請求項１に記載の液体充填方法。
【請求項６】
前記液体の充填角度βを、充填後の液体の表面と前記区画層の表面とが接する接点と前記接点に対向する前記液体の表面と前記区画層の表面とが接する接点とを結んだ直線と、前記いずれかの接点における充填後の液体の表面の接線とがなす角度であることを特徴とする請求項５記載の液体充填方法。
【請求項７】
前記区画に充填された液体表面の形状測定にレーザー光を用いる、ことを特徴とする請求項５記載の液体充填方法。
【請求項８】
前記液体を再充填する前に前記区画層の加熱処理を行うことを特徴とする請求項５記載の液体充填方法。
【請求項９】
前記区画に充填された液体を硬化する前に液体表面の形状測定を行い、前記液体充填手段から吐出された液体吐出量を求めることによって、前記液体充填手段から吐出される液体の液滴の吐出量補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の液体充填方法。
【請求項１０】
前記区画に充填された液体表面の形状測定にレーザー光を用いる、ことを特徴とする請求項９記載の液体充填方法。
【請求項１１】
前記液体が、少なくとも、顔料を含む色材、光硬化性樹脂もしくは熱硬化性樹脂もしくは光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含むバインダーおよび親油性の有機溶剤からなることを特徴とする請求項１乃至請求項１０記載の液体充填方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の液体充填方法で製造されたカラーフィルタを用いて構成された液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル等に用いられるカラーフィルタの製造方法および該カラーフィルタを用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子用のカラーフィルタは、ガラスなどの透明基板上に形成された赤、緑、青の３原色の画素から構成されている。通常、各画素間には表示の際のコントラストを向上させるため、ブラックマトリクスと呼ばれるパターン化された遮光領域が設けられている。
【０００３】
カラーフィルタの製造方法には各種の方式が提案されており、主なものとしては、フォトリソグラフィ手法でパターニングした水溶性高分子材料を染色浴で着色する染色法、パターニングした透明電極を電着塗装液に浸漬して着色する電着法、顔料を分散した感光性樹脂層をパターニングする顔料分散法、熱硬化性樹脂に顔料を分散させた塗料を繰り返し印刷する印刷法、インクジェット式液滴吐出装置を用いて着色部を形成するインクジェット法がある。
【０００４】
上記従来の方式の中で、インクジェット法は画素を色毎に形成する染色法、電着法および顔料分散法に比べて工程が簡単で低コストであり、また印刷法よりも画素解像度が高い。しかし、その反面、着色部の混色防止が困難でカラーフィルタとしての品質が劣ってしまうという問題があった。
【０００５】
これらの問題を解決するインクジェット法を利用したカラーフィルタの製造方法として、特開平７−３５９１７号公報では、着色インクに対して２０°以上の後退接触角を有するブラックマトリクスを形成する方法、特開平９−１２７３２７号公報では、ブラックマトリクスに相当する凸部上面の撥インク性が水の接触角で９０°〜１２０°とする方法、特開平１０−１１５７０３号公報では、ブラックマトリクスに相当する凸部上面の前進接触角が９０°以上でありかつ後退接触角を前進接触角より４０°以上小さくする方法が提案されている。また、特開２０００−３１０７０６号公報では、２５０℃以上の高沸点の溶媒からなるインクと透過光領域を形成する隔壁との接触角が４５°以上とする方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法は、水性インクに代表されるブラックマトリクスとの接触角が大きいインク、即ち表面張力の大きいインクに関するものであり、水性インクに比べて表面張力が小さいインク、即ちブラックマトリクスとの接触角が小さいインク、特にインクの構成材料である顔料等の色材や光硬化性樹脂等のバインダーなどの分散性、溶解性に優れた親油性溶媒からなり色特性に優れた油性インクには適用できず、充填領域外へのインクのはみ出しによる隣接画素へのインク混色や画素膜厚、画素平坦性不良による色ムラが十分防止できないという課題を有していた。
【０００７】
また、上記従来の製造方法では、隣接画素へのインク混色や色ムラに直接結びつくブラックマトリクスとインクがなすインクの充填角度に影響を与える因子について十分な考察がなされていない。実際の画素形成工程におけるインクの充填角度は、ブラックマトリクスの撥インク性に加えてインクの充填量、インクの表面張力及びブラックマトリクスのエッジ部の形状による影響も受ける。従って、接触角を規定するだけでは、実際の製造工程で利用できないという問題を有していた。と同時にこの問題は、微小な画素領域の液体インクとブラックマトリクスのなす角度を観測する適当な手段がこれまでになかったという課題をも含んでいた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のカラーフィルタの製造方法は、透明基板上に、樹脂製のブラックマトリクスを形成する工程と、前記ブラックマトリクスを複数のインク充填領域に区画する工程と、前記インク充填領域に表面張力が（２０〜４０）ｍＮ／ｍのインクをインクジェットヘッドにより充填する工程とを有するカラーフィルタの製造方法において、インク充填領域を形成するブラックマトリクスのパターンエッジ部におけるインクの充填角度βが、平坦なブラックマトリクス部材の表面におけるインクの接触角θに対してβ≦θ／２である、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、透明基板上に、樹脂製のブラックマトリクスを形成する工程と、前記ブラックマトリクスを複数のインク充填領域に区画する工程と、前記インク充填領域に所定の量のインクをインクジェットヘッドにより充填する工程と、インク充填領域に充填されたインクを光もしくは熱もしくは光と熱によって硬化する工程を有するカラーフィルタの製造方法において、インク充填領域に充填されたインクを硬化する前にインク表面の形状測定を行う、ことを特徴とする
本発明によれば、色特性に優れた油性インクを用いて隣接画素への混色や色ムラがないカラーフィルタ基板を、歩留りよく製造するための技術を提供できる。また、本発明によれば、カラーフィルタ基板が半製品の段階即ちインクを充填した段階でインク充填量やインクジェットヘッドのインク吐出量を簡単に把握する技術を提供でき、製造工程の簡素化、省エネルギー化が実現できる。さらにはこの製造方法により製造された、混色がなく、画素膜厚精度が高いカラーフィルタ基板を用いて、ローコストで色むらのない表示特性に優れた液晶素子を提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の液体充填方法は、基板上に区画層を形成する工程と、前記区画層に液体を充填するための複数の区画を形成する工程と、前記区画に前記区画の上端面における前記液体の充填角度βが、前記区画層の平坦な部分における前記液体の接触角θに対してβ≦θ／２となるように、表面張力が（２０〜４０）ｍＮ／ｍの液体を充填手段により充填する工程と、前記区画に前記液体を充填した後に硬化処理を行う工程からなることを特徴とする液体の充填方法であり、βとθという２つの角度を規定することで、隣接画素への混色や色ムラを防止出来る。
【００１１】
請求項２に記載の液体充填方法は、前記液体の充填角度βを、充填後の液体の表面と前記区画層の表面とが接する接点と前記接点に対向する前記液体の表面と前記区画層の表面とが接する接点とを結んだ直線と、前記いずれかの接点における充填後の液体の表面の接線とがなす角度である、ことを特徴とする請求項１記載の液体の充填方法であり、液体の充填角度βを明確に規定することが出来る。
【００１２】
請求項３に記載の液体充填方法は、基板上に、区画層を形成する工程と、前記区画層に液体を充填するための複数の区画を形成する工程と、前記区画に所定量の液体を液体充填手段により充填する工程と、前記区画に充填された液体を光もしくは熱もしくは光と熱によって硬化する工程を有する液体充填方法において、前記区画に充填された液体を硬化する前に液体表面の形状測定を行うことを特徴とする液体充填方法であり、隣接区画への液体のはみ出しの有無を区画毎に判定でき、さらに液体充填量を区画毎に算出できるため、基板の良否判定が速やかに出来、工程、工数及び材料費の削減や硬化処理後の区画内部の膜厚のバラツキを制御出来、歩留まりの向上が実現できる。
【００１３】
請求項４に記載の液体充填方法は、基板上に、区画層を形成する工程と、前記区画層に液体を充填する複数の区画を形成する工程と、前記区画に所定量の液体を液体充填手段により充填する工程と、前記区画に充填された液体を光もしくは熱もしくは光と熱によって硬化する工程を有する液体充填方法において、前記区画に充填された液体を硬化する前に液体表面の形状測定を行うことを特徴とする液体充填方法であり、液体の表面形状を非接触で精度よく測定することができる。
【００１４】
請求項５に記載の液体充填方法は、前記区画の液体を溶剤で溶解し除去した後、前記液体充填手段により前記液体を前記区画に再充填することを特徴とする請求項１に記載の液体充填方法であり、隣接画素への混色や色ムラが生じた不良品基板を半製品段階で判定、選別することができ、かつ選別された不良品基板は、溶剤洗浄処理するだけで区画層の付いた基板として再利用できるため、工程、工数及び材料費の削減を実現できる。
【００１５】
請求項６に記載の液体充填方法は、前記液体の充填角度βを、充填後の液体の表面と前記区画層の表面とが接する接点と前記接点に対向する前記液体の表面と前記区画層の表面とが接する接点とを結んだ直線と、前記いずれかの接点における充填後の液体の表面の接線とがなす角度であることを特徴とする請求項５記載の液体充填方法であり、液体の充填角度βが明確に規定され、請求項５のβとθの関係式から導かれる隣接画素への混色や色ムラが明確に判定できる。
【００１６】
請求項７に記載の液体充填方法は、前記区画に充填された液体表面の形状測定にレーザー光を用いる、ことを特徴とする請求項５記載の液体充填方法であり、液体の表面形状を非接触で精度よく測定することができる。
【００１７】
請求項８に記載の液体充填方法は、前記液体を再充填する前に前記区画層の加熱処理を行うことを特徴とする請求項５記載の液体充填方法であり、区画層表面の撥液性が溶剤処理によって低下した場合でも、初期の性能と同等に復帰することができ、隣接区画への混色が防止できる。
【００１８】
請求項９に記載の液体充填方法は、前記区画に充填された液体を硬化する前に液体表面の形状測定を行い、前記液体充填手段から吐出された液体吐出量を求めることによって、前記液体充填手段から吐出される液体の液滴の吐出量補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の液体充填方法であり、液体充填手段の液体吐出量の補正工程における液体の硬化処理が不要となる。
【００１９】
請求項１０に記載の液体充填方法は、前記区画に充填された液体表面の形状測定にレーザー光を用いる、ことを特徴とする請求項９記載の液体充填方法であり、液体の表面形状を非接触で精度よく測定することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の液体充填方法は、前記液体が、少なくとも、顔料を含む色材、光硬化性樹脂もしくは熱硬化性樹脂もしくは光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂を含むバインダーおよび親油性の有機溶剤からなることを特徴とする請求項１乃至請求項１０記載の液体充填方法であり、色特性やコストパフォーマンスに優れた画素を形成することができる。
【００２１】
請求項１２に記載の液晶表示素子は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の液体充填方法で製造されたカラーフィルタを用いて構成された液晶表示素子であり、ローコストで色むらのない表示特性に優れた液晶表示素子を実現できる。
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の請求項１乃至請求項１２に記載された発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形態に限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本発明のカラーフィルタの製造工程を模式的に示す断面図である。この工程により製造されるカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の三色の画素で構成され、液晶表示素子に組み込まれることで、フルカラー表示を可能にする。この図では、わかりやすくするため１色１画素分を表示しているが、実際のカラーフィルタでは３色複数画素の組み合わせとなることは周知の通りである。
【００２４】
まず、図１（ａ）に示すように、表面研磨した透明な無アルカリガラスの透明基板１の上にブラックレジスト層２を形成する。ブラックレジスト層２は、黒色有機顔料等を分散したノボラック樹脂系ネガレジスト（ＪＳＲ製ＮＦＲ　０１２Ｒ）で、フッ素系改質剤（大日本インキ化学工業（株）製ＤＥＦＥＮＳＡ　ＭＣＦ−３２３）を適量添加した上で、数μｍの厚さにスピンコートで形成した。透明基板１は、通常、光透過性、耐熱性、寸法安定性および表面平滑性などの観点から表面研磨した透明な無アルカリガラスの基板が使用されるが、アクリルなど樹脂製であってもよく、さらには半透明、不透明であっても本発明は適用できる。また、ブラックレジスト層２は、黒色有機顔料と光硬化性樹脂およびフッ素系改質剤などを分散した１層構造の樹脂系レジストを用いているが、遮光性とインク充填時における撥インク性があればよく、例えば遮光性金属薄膜に撥インク性樹脂を積層するあるいは遮光性樹脂に撥インク性樹脂を積層する２層構造など、特に限定されるものではない。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、ブラックレジスト層２を紫外線露光、現像、リンス等からなる周知のフォトリソグラフィー法によってパターニングした後、２３０℃で２０分の加熱処理を行い、表面に撥インク性を有し、膜厚がｔＢＭのブラックマトリクス３を形成する。ブラックマトリクス３は、カラーフィルタの種類に応じて、即ち各色画素の形状や配列に応じてインク充填領域４を区画する。ブラックマトリクス３は、遮光性能を有し、かつ撥インク性を有するので、表示におけるカラーフィルタのコントラストを向上させるとともに、インク充填領域４に充填されるインクが隣接するインク充填領域に溢れ出にくくする混色防止壁として機能する。また、ブラックマトリクスへの撥インク性の付与方法は、前記のようにフッ素系改質剤を含有させる方法が一般的であるが、ブラックマトリクスの臨界表面張力をインクの表面張力より小さくする方法であればよく、これに限定されるものではない。特にフッ素系改質剤に、例えば４級アンモニウム塩のフッ素誘導体のような、加熱処理によって撥インク基がブラックマトリクス表面に配向もしくは析出する表面改質剤を用いると、ブラックマトリクスは加熱前に基板と強固に密着し、加熱後に撥インク性が発現するため、剥がれや色層の混色及び色抜けが生じにくい。このようなフッ素改質剤は、１層構造のブラックマトリクスにおいてより好ましい。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、図では省略したインクジェットヘッドから赤色、緑色、青色の何れかのインクを吐出し、インク充填領域４にインク５を充填する。その際、ブラックマトリクス３のエッジ部６では、インク５がブラックマトリクス３と充填角度βを形成する。この充填角度βは、ブラックマトリクスの撥インク性、インクの表面張力、インク充填量及びブラックマトリクスのエッジ形状によって決まる。インクジェットヘッドのインク吐出ノズルの直径は、通常、数ミクロンから数１０ミクロンで、ピコリットルあるいはそれ以下の微量インク滴を吐出することが可能である。従って、ブラックマトリクスの撥インク性、インクの表面張力及びブラックマトリクスのエッジ形状を一定にすると、インクジェットヘッドを用いることによって充填インク量、即ち充填角度βが高精度に制御できる。
【００２７】
全てのインク充填領域４にインク充填後、硬化処理を行い、色層を形成する。即ち、図１（ｄ）に示すように、１００℃で３０分程度熱処理を行ってインクの溶剤を蒸発させ、さらに紫外線照射を窒素雰囲気中でメタルハライドランプを用いて行いインク中の固形分を固化させ、色層８を形成する。その後、色層の表面保護及び表面平坦性のために必要に応じて、透明な保護層をスピンコート法などによって色層８上に形成してもよい。
【００２８】
インクジェット法を用いて基板上に直接色層を形成する場合、前記ブラックマトリクスのパターンエッジ部における充填インクの充填角度βと、ブラックマトリクスに対するインクの接触角θとの関係がカラーフィルタの色特性を左右する重要なファクターであることが明らかとなった。即ち、インクに対して接触角θをもつブラックマトリクスでガラス基板上にインク充填領域を形成し、インクジェットヘッドを用いて表面張力が２０〜４０ｍＮ／ｍのインクを最終画素膜厚が１〜７ミクロンに相当する量の充填を行った後、充填インクの表面形状を測定し、充填角度βを求めた上で充填インクを硬化即ち乾燥、固化してカラーフィルタを作成したところ、β≦θ／２の場合において、インクはインク充填領域を区画するブラックマトリクスを乗り越えず、隣接画素にインクの混色や色ムラが生じないことを見出した。前記充填インクの表面形状測定は、例えば非接触のレーザー顕微鏡（レーザーテック（株）　走査型ブルーレーザー顕微鏡ＶＬ２０００　波長４１０ｎｍ）を用いて行った。
【００２９】
図２に形状測定結果の一例としてインク充填領域に充填されたインクの断面イメージ像を示し、図３にその概要図を示す。図２におけるインク５の表面とブラックマトリクス３の表面の接点Ａ、接点Ｂ及びインク５の最上点Ｃの３点について座標位置を測定し、次に、その３点を円近似することによって充填インクの表面形状を求めた。充填角度βは、充填インクの表面とブラックマトリクスの表面が接する接点と、その接点に対して充填インクを介して対向する充填インクの表面とブラックマトリクスの表面が接する接点とを結んだ直線と、そのいずれかの接点における充填インク表面の接線とが、なす角度であり、図３では接点Ａもしくは接点Ｂにおける接線と、接点Ａと接点Ｂを結ぶ直線がなす角度を意味する。
【００３０】
また、充填角度βにおけるブラックマトリクス３の表面から充填インクの最上点Ｃまでの距離をインク高さｈとした。一方、接触角θは、図４に示すように撥インク性を付与したブラックマトリクス３上にインク５を適量滴下した場合にブラックマトリクス表面とインク滴表面の接点Ｄにおける接線がブラックマトリクス表面となす角度を意味する。尚、前記充填インクの形状測定には、レーザー顕微鏡を用いたが、固化する前の液体インクの表面形状を求めることが可能であれば、可視光、紫外光、赤外光などを利用した光学系測定機器や分子間の斥力、引力を利用した分子間力顕微鏡などを用いることができ、限定されるものではないが、測定精度や測定時間及び作業性等の面から、レーザー光特に青色レーザー光を利用することが好ましい。
【００３１】
接触角θの大きさは、ブラックマトリクス３が平坦かつその面積がインク滴の直径に対して十分大きければ、ブラックマトリクスの表面張力とインクの表面張力の差に依存する。ブラックマトリクスの表面張力が小さいほど、もしくはインクの表面張力が大きいほど、接触角θは大きくなる。
【００３２】
表面張力が２９ｍＮ／ｍのインクを用いて求めた、ブラックマトリクス中の表面改質材の添加量と接触角θの関係を（表１）に示す。表面張力は表面張力計（協和界面科学（株）　ＣＢＶＰ−Ａ３）、接触角は接触角計（協和界面科学（株）　ＣＡ−Ｄ）を用いて測定した。
【００３３】
【表１】
2004029390.tif 000003
【００３４】
ブラックマトリクスの撥インク性を向上させる、即ち表面張力を下げるには、一般的に表面改質材の含有量を多くすればよいが、接触角θが４０°を超える添加量３％以上では色層の剥がれ、色抜けが生じた。この現象は、表面張力が２３ｍＮ／ｍおよび３６ｍＮ／ｍのインクでも同様であり、接触角θが４０°を超える表面改質材の添加量では色層の剥がれ、色抜けが生じた。剥がれ、色抜けの原因は、ブラックマトリクスのパターニング工程において、使用するエッチング液に表面改質材が溶出して透明基板に付着した、もしくは加熱処理によってガス化した表面改質材が透明基板上に付着した、ことによると推察している。また、θ＝０°ではブラックマトリクスがインクをはじかず、充填インクが隣接画素へ溢れ出して混色が生じた。従って、β≦θ／２かつ０°＜θ≦４０°を満たす場合、画素間の混色、色ムラ及び色抜けがないカラーフィルタが製造できることが分かった。この接触角θは、インク溶媒の表面張力が小さい油性インクにおいて特に有効である。
【００３５】
一方、β＞θ／２の場合において、インクはインク充填領域を区画するブラックマトリクスを乗り越えて、隣接画素への混色や色ムラを生じさせた。このカラーフィルタ基板をインクの溶媒プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに浸漬し、数十秒間超音波洗浄を行うことによってインク充填領域のインクを　溶解、除去した後、改めてインクジェットヘッドによりインクをβ≦θ／２となる量を充填した。その後、充填インクを硬化してカラーフィルタを作製した結果、画素間の混色、色ムラ及び色抜けがない優れた表示特性のカラーフィルタ得られた。尚、インク溶媒で洗浄された後のカラーフィルタ基板は、２００℃〜２３０℃程度に加熱処理されることが望ましい。基板表面からの溶媒の蒸発、除去効果に加えて、ブラックマトリクス表面の撥インク性を洗浄前と同等に維持することができ、画素への混色が防止できる。
【００３６】
また、インクジェットヘッドを用いてインク充填領域にインクを適量充填し、表示特性に優れたカラーフィルタを作製するには、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク液滴の吐出量を精度よく把握し、コントロールすることが重要である。従来は、カラーフィルタ製造工程と別にインクの硬化処理を伴う吐出量補正工程が必要であった。即ち、インクジェットヘッドの各ノズルのインク吐出量を求めるには、各ノズルに対応したカラーフィルタ基板のインク充填領域にインクを吐出、充填し、硬化処理した後、接触式の表面粗さ計で各色層の膜厚を測定し、ノズル毎のインク充填量即ちインク吐出量を算出する必要があった。
【００３７】
それに対して本発明では、各ノズルに対応したカラーフィルタ基板のインク充填領域にインクを吐出、充填した後に、レーザー光を利用してインクの形状測定を行い、ノズル毎のインク充填量即ちインク吐出量を算出する。算出されたインク吐出量の実測値と、インク充填量の設計値との差をヘッド駆動電圧もしくはインク液滴数を変化させることにより補正し、全ノズルの吐出量を最適化した。このようにして吐出量補正されたインクジェットヘッドを用いて、カラーフィルタを作製したところ、光学特性に優れたカラーフィルタが得られた。
【００３８】
本発明におけるインクは、少なくとも顔料を含む色材、光硬化性樹脂もしくは熱硬化性樹脂もしくは光硬化施樹脂と熱硬化性樹脂を含むバインダーおよび親油性の有機溶剤を主成分とする溶媒から構成されていれば、特に限定されるものではなく、例えば特開平１１−２９５５２０で開示されているカラーフィルタ用樹脂組成物でよい。色材としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ１、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７およびＣ．Ｉ．ピグメントグリーン３６などの既知の有機顔料や酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、べんがら、カーボンブラックなどの既知の無機顔料を単独または２種類以上を混合して使用することができる。
【００３９】
また、バインダーとしては、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールメタアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、グリセロールアクリレート、ビスフェノールエポキシジアクリレート等のアクリル酸エステル類など公知の樹脂を単独または２種類以上を混合して使用することができる。
【００４０】
一般に、インクジェット法に使用されるインクには、水を主成分とする水性インクと親油性の有機溶剤を主成分とする油性インクがあり、油性インクは水性インクに比べて色材の分散性、バインダー樹脂の溶解性やインクジェットヘッドのインク吐出ノズルの耐目詰まり性などに対して良好な性能を有する。
【００４１】
親油性の有機溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテルなどのジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテルアセテートなどのジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類など公知の有機溶剤を単独または２種類以上を混合して使用することができる。
【００４２】
また、本発明におけるインクには、上記のインク構成材以外の例えばイミダゾール系等の重合開始剤や界面活性剤等の色材分散剤など公知の添加剤が含まれていてもよい。以上述べた製造方法によって製造される、混色や色むら、色抜けのないカラーフィルタを組み込むことによって、ローコストで色むらのない優れた表示特性を有する液晶素子が実現できる。
【００４３】
以下、本発明の実施例について詳細に説明し、各実施例における隣接画素への混色の有無等に関して（表２）にまとめる。
（実施例１）
顔料（１２重量％）、光硬化性樹脂（アクリル樹脂；２５重量％）、分散剤（３重量％）、光重合開始剤（０．３重量％）、溶媒（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）からなり、固形分比率が約４０重量％、表面張力２３ｍＮ／ｍのインク（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を充填したインクジェットヘッドを、駆動周波数４ｋＨｚ（１秒間に４０００回の吐出）で動作させ、インクに対する接触角θが１４°、高さ１μｍのブラックマトリクスで形成した短辺約１００μｍ、長辺約１５０μｍのインク充填領域に体積数ｐｌのインク滴を１４滴吐出させてカラーフィルタを作製した。充填されたインクの表面形状を前記レーザー顕微鏡で測定した結果、短辺断面における充填角βは３°、高さｈは１．４μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚み及び表面の平坦性を３次元表面構造解析顕微鏡（ＺＹＧＯ社　ＮＥＷ　ＶＩＥＷ　１００）を用いて評価したところ、厚みは１．０μｍ、平坦性は個々のインク充填領域内で０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例２）
インク充填領域を高さ２μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を１９滴とした以外、その他の条件は（実施例１）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは６°、高さｈは２．８μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは２．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（比較例１）
インク充填領域を高さ３μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を２４滴とした以外、その他の条件は（実施例１）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは９°、高さｈは４．１μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは２．５μｍ、平坦性は０．２μｍ以上であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色が認められた。
（実施例３）
顔料（１６重量％）、光硬化性樹脂（アクリル樹脂；３１重量％）、分散剤（３重量％）、光重合開始剤（０．４重量％）、溶媒（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）からなり、固形分比率が約５０重量％、表面張力２９ｍＮ／ｍのインク（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を充填したインクジェットヘッドを、駆動周波数４ｋＨｚ（１秒間に４０００回の吐出）で動作させ、インクに対する接触角θが２６°、高さ１μｍのブラックマトリクスで形成した短辺約１００μｍ、長辺約１５０μｍのインク充填領域に体積数ｐｌのインク滴を１２滴吐出させてカラーフィルタを作製した。充填されたインクの表面形状を前記レーザ顕微鏡で測定した結果、短辺断面における充填角βは２°、高さｈは０．９μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚み及び表面の平坦性を３次元表面構造解析顕微鏡（ＺＹＧＯ社　ＮＥＷ　ＶＩＥＷ　１００）を用いて評価したところ、厚みは１．０μｍ、平坦性は個々のインク充填領域内で０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例４）
インク充填領域を高さ２μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を１６滴とした以外、その他の条件は（実施例３）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは５°、高さｈは２．３μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは２．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例５）
インク充填領域を高さ３μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を２０滴とした以外、その他の条件は（実施例３）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは８°、高さｈは３．７μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは３．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例６）
インク充填領域を高さ４μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を２４滴とした以外、その他の条件は（実施例３）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは１１°、高さｈは５．１μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは４．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（比較例２）
インク充填領域を高さ５μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を２８滴とした以外、その他の条件は（実施例３）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは１４°、高さｈは６．４μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは４．２μｍ、平坦性は０．２μｍ以上であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色が認められた。
（実施例７）
顔料（１９重量％）、光硬化性樹脂（アクリル樹脂；３８重量％）、分散剤（３重量％）、光重合開始剤（０．４重量％）、溶媒（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）からなり、固形分比率が約６０重量％、表面張力３６ｍＮ／ｍのインク（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を充填したインクジェットヘッドを、駆動周波数４ｋＨｚ（１秒間に４０００回の吐出）で動作させ、インクに対する接触角θが４０°、高さ１．０μｍのブラックマトリクスで形成した短辺約１００μｍ、長辺約１５０μｍのインク充填領域に体積数ｐｌのインク滴を１０滴吐出させてカラーフィルタを作製した。充填されたインクの表面形状を前記レーザー顕微鏡で測定した結果、短辺断面における充填角βは１°、高さｈは０．５μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚み及び表面の平坦性を３次元表面構造解析顕微鏡（ＺＹＧＯ社　ＮＥＷ　ＶＩＥＷ　１００）を用いて評価したところ、厚みは１．０μｍ、平坦性は個々のインク充填領域内で０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例８）
インク充填領域を高さ２μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を１３滴とした以外、その他の条件は（実施例７）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは４°、高さｈは１．８μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは２．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例９）
インク充填領域を高さ３μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を１６滴とした以外、その他の条件は（実施例７）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは７°、高さｈは３．２μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは３．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例１０）
インク充填領域を高さ４μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を１９滴とした以外、その他の条件は（実施例７）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは１０°、高さｈは４．６μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは４．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例１１）
インク充填領域を高さ５μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を２２滴とした以外、その他の条件は（実施例７）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは１３°、高さｈは６．０μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは５．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例１２）
インク充填領域を高さ６μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を２５滴とした以外、その他の条件は（実施例７）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは１６°、高さｈは７．４μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは６．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（実施例１３）
インク充填領域を高さ７μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を２８滴とした以外、その他の条件は（実施例７）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは１９°、高さｈは８．８μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは７．０μｍ、平坦性は０．１μｍ以下の良好な結果であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色はなかった。
（比較例３）
インク充填領域を高さ８μｍのブラックマトリクスで形成し、吐出インク滴数を３１滴とした以外、その他の条件は（実施例７）と同様にしてカラーフィルタを作製し、表面形状を測定した。その結果、充填角βは２２°、高さｈは１０．２μｍであった。また、インク硬化後の色層の厚みは７．１μｍ、平坦性は０．２μｍ以上であった。さらに光学顕微鏡により混色を観察したところ、混色が認められた。
【００４４】
【表２】
2004029390.tif 000004
【００４５】
また、前記（実施例１）から（実施例１３）で作製したカラーフィルタを組み込んだ液晶素子を作製したところ、優れた色特性の液晶素子が得られた。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のカラーフィルタ製造方法によれば、画素間の混色がないカラーフィルタ基板を簡素な工程で、歩留りよく製造するための技術を提供できる。特に、水性インクに比べてインク中の顔料や光硬化性樹脂などの固形分比率を大きくすることが可能な油性インクを用いたカラーフィルタ基板を歩留まりよく製造するための技術を提供できる。さらにはこの製造方法により製造された、カラーフィルタ基板を用いて、ローコストで色むらのない表示特性に優れた液晶素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるカラーフィルタの製造工程図
（ａ）ブラックレジスト層の形成工程を示す図
（ｂ）画素パターンの形成工程を示す図
（ｃ）インクの充填工程を示す図
（ｄ）色層の形成工程を示す図
【図２】本発明の実施の形態における充填インクの断面イメージ像を示す図
【図３】本発明の実施の形態における充填インクの断面概要図
【図４】本発明の実施の形態におけるブラックマトリクス上のインクの断面状態図
【符号の説明】
１　基板
２　ブラックレジスト層
３　ブラックマトリクス
４　インク充填領域
５　インク
６　エッジ部
８　色層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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