(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面とを有する基体及び該基体の表面側に走査信号線、情報信号線、スイッチング素子、該スイッチング素子を介して信号が印加される画素電極、該画素電極に対応する着色部を有するアクティブマトリクス基板と、表面と裏面とを有する基体及び該基体の表面側に対向電極を有する対向基板と、液晶層とを有し、
前記アクティブマトリクス基板の基体の表面と前記対向基板の基体の表面とを対向配置し、且つ、前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板が液晶層を挟持してなる液晶素子の製造方法であって、
前記アクティブマトリクス基板を製造する方法が、
前記基体の表面に互いに交差する複数の走査信号線及び情報信号線と、該走査信号線及び情報信号線との交差部に接続したスイッチング素子とを形成する工程と、
前記着色部を形成するための着色部形成領域と、前記基体表面側から見たときに前記スイッチング素子が露出した領域を含むコンタクトホールと、を有する開口部を複数設けた隔壁を、前記基板の表面及び前記スイッチング素子の表面に樹脂組成物により形成する工程と、
前記開口部の着色部形成領域にインクジェット方式によりインクを付与する工程と、
前記インクを硬化することで着色部を形成する工程と、
前記コンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に導通する画素電極を形成する工程と、をこの順に有し、
前記コンタクトホールは前記基板の表面側から見たときに前記着色部形成領域と連結しており、
前記インクは、前記インクの表面張力を利用することにより、前記コンタクトホールへ侵入しないように付与される
ことを特徴とする液晶素子の製造方法。
【請求項２】
前記コンタクトホールは前記基板の表面側から見たときの形状が矩形であり、且つ、前記矩形のうちの１辺で前記着色部形成領域と連結している請求項１に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項３】
前記着色部形成領域は前記基板の表面側から見たときの形状が矩形であり、前記矩形のコンタクトホールの１辺と、前記矩形の着色部形成領域の１辺とが連結している請求項２に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項４】
前記矩形の着色部の１辺と連結している前記矩形のコンタクトホールの１辺の長さが、前記矩形の着色部形成領域のうちの最も短い辺の長さの１／２以下である請求項３に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項５】
前記インクの表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項６】
前記隔壁表面の純水に対する接触角が９０°以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項７】
前記隔壁を形成する工程と前記インクを付与する工程との間に、該隔壁表面の撥インク性を高めるための撥インク化処理を施す工程を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項８】
前記撥インク化処理が、少なくともフッ素原子を含有するガス雰囲気下で前記隔壁にプラズマを照射するプラズマ処理工程である請求項７に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項９】
前記プラズマ処理工程で導入するガスが、ＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ5Ｆ8から選択される少なくとも１種のハロゲンガスである請求項８に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１０】
前記プラズマ処理工程で導入するガスが、ＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ5Ｆ8から選択される少なくとも１種のハロゲンガスとＯ2ガスとの混合ガスであり、Ｏ2の混合比率が３０％以下である請求項８に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１１】
前記隔壁を形成する工程と前記プラズマ処理工程との間に、酸素、アルゴン、ヘリウムから選択される少なくとも１種のガス雰囲気下で、前記隔壁を形成した基体にプラズマ照射するドライエッチング処理を行う工程を有する請求項８〜１０のいずれか１項に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１２】
前記隔壁が遮光剤を含む樹脂組成物からなる請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１３】
前記インクが少なくとも着色剤、硬化成分、水、有機溶剤を含有する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１４】
前記着色部を形成する工程と前記画素電極を形成する工程との間に、前記基板表面側から見たときに前記画素電極、平坦化層、着色部の順となるように平坦化層を形成する工程を有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液晶素子の製造方法。
【請求項１５】
前記平坦化層を形成する工程は、前記着色部上及び前記コンタクトホール中に感光性樹脂からなる前記平坦化層を形成した後、フォトリソグラフィにより前記コンタクトホール中の前記平坦化層を穿つことで新たなコンタクトホールを形成する工程である請求項１４に記載の液晶素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビ、パーソナルコンピューター、パチンコ遊戯台等に使用されているカラー液晶素子に関し、特に画素電極を駆動するためのスイッチング素子が形成されたアクティブマトリクス基板側にカラーフィルタを設けたカラーフィルタオンアレイ型の液晶素子及び該液晶素子をインクジェット方式を利用して製造する製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、一般的に用いられている液晶素子は、電極を有する２枚のガラス基板の間に液晶を挟持し、両基板の周囲をシール接着剤で固定した構成をしている。この２枚の基板間の距離は、スペーサーとして粒径の均一なプラスチックビーズ等を基板間に散在させることで一定に保たれている。
【０００３】
さらに、カラー表示用の液晶素子は上記２枚のガラス基板のうちの一方にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色部からなるカラーフィルタを形成している。また、アクティブマトリクス駆動方式の液晶素子においては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を半導体層とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、それに接続された画素電極、情報信号線、走査信号線とが形成されたアクティブマトリクス基板であるＴＦＴアレイ基板と、この基板に対向設置された対向電極を有しカラーフィルタを形成した対向基板を持ち、この素子の両側に偏光板を配置することによりカラー画像表示をすることができるものである。液晶素子の表示方式としては、例えばＴＮ（ツイステッドネマチック）形、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）形、ＧＨ（ゲスト・ホスト）形、或いはＥＣＢ（複屈折制御）形や強誘電性液晶などが用いられるが、いずれも、電極構成が簡単な対向基板側にカラーフィルタ層を設けるのが製造上有利である。しかしながら、アクティブマトリクス基板との位置合わせのズレを考慮するために、カラーフィルタ層の遮光層をアクティブマトリクス基板の画素開口部より小さくする必要があり、そのために開口率の低下を引き起こしている。
【０００４】
ところで、近年、液晶パネルの高輝度化の実現のため、画素の高開口率化が求められている。そして、画素の高開口率化に伴って、製造設備における更なる高精度アライメント技術の開発が行われている。しかし、工法上、これ以上の高開口率化は困難な状況になっている。
【０００５】
そこで、近年、アクティブマトリクス基板上にカラーフィルタを形成して組立時にアライメントを不要としたカラーフィルタオンアレイ構造の開発が行われている。このカラーフィルタオンアレイ構造により、カラーフィルタが形成されたアクティブマトリクス基板と全面に電極が形成された対向基板とのアライメントが不要となり、基板を組み立てる際の位置ズレ不良が無くなると共に、アレイメント作業が不要になって、工程を簡略化できる。また、両基板を組み合わせる際の位置合わせ精度の問題が生じないため、この位置合わせ誤差を見込まなくてもよいパターン設計ができ、遮光層のパターン幅を更に狭くした究極の高開口率が実現できる。
【０００６】
これらカラーフィルタオンアレイにおけるカラーフィルタ形成方法としては、染色法、顔料分散法、電着法、フィルム転写法等の各種の工法が開発されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のカラーフィルタオンアレイ構造では、カラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂ各着色部はスイッチング素子と画素電極との間に形成されるため、各着色部にコンタクトホールを形成し、該コンタクトホールを介して画素電極とスイッチング素子とを導通させる必要があった。従って、カラーフィルタ製造方法をカラーフィルタオンアレイに展開する場合は、このコンタクトホールの形成が重要な課題となってくる。
【０００８】
カラーフィルタの製造方法をカラーフィルタオンアレイに展開した例が、特開２０００−２９０６９号公報に開示されている。当該方法では、着色されたネガ型感光性樹脂膜を形成し、このネガ型感光性樹脂膜をアレイ基板のアレイ配線をマスクとして、背面露光、現像によって、パターニングを行い、画素電極とスイッチング素子を導通させるためのコタクトホールを形成する。この方法では着色部形成後、アレイ配線上に設けられた着色部の一部を後から露光、現像によって除去する工程を必要する。
【０００９】
また、特開２０００−１２２０７２号公報には、遮光層にコンタクトホールを形成し、画素電極とスイッチング素子との接続をこのコンタクトホールを介して行う方法が開示されている。しかしながら、この方法により近年細線化が著しい遮光層にさらにコンタクトホールを設けることは精度上非常に困難を伴う。
【００１０】
また、近年、インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法が盛んに検討されている。インクジェット方式を利用した方法は、製造プロセスが簡略で、低コストであるという利点がある。
【００１１】
しかしながら、顔料分散法等の方法に比べ、インクジェット方式においては着色部を簡易なプロセスで安価に製造することが可能である反面、着色部にコンタクトホールを設けるには、着色部形成後に別途コンタクトホールの形成工程が必要である。
【００１２】
本発明の課題は、特にインクジェット方式を用いたカラーフィルタ製造方法をカラーフィルタオンアレイに展開し、開口率が高く明るいカラー表示特性に優れた液晶素子を簡易なプロセスで安価に製造するに際して、上記問題を解決し、信頼性の高い液晶表示素子を歩留まり良く提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面と裏面とを有する基体及び該基体の表面側に走査信号線、情報信号線、スイッチング素子、該スイッチング素子を介して信号が印加される画素電極、該画素電極に対応する着色部を有するアクティブマトリクス基板と、表面と裏面とを有する基体及び該基体の表面側に対向電極を有する対向基板と、液晶層とを有し、
前記アクティブマトリクス基板の基体の表面と前記対向基板の基体の表面とを対向配置し、且つ、前記アクティブマトリクス基板及び前記対向基板が液晶層を挟持してなる液晶素子の製造方法であって、
前記アクティブマトリクス基板を製造する方法が、
前記基体の表面に互いに交差する複数の走査信号線及び情報信号線と、該走査信号線及び情報信号線との交差部に接続したスイッチング素子とを形成する工程と、
前記着色部を形成するための着色部形成領域と、前記基体表面側から見たときに前記スイッチング素子が露出した領域を含むコンタクトホールと、を有する開口部を複数設けた隔壁を、前記基板の表面及び前記スイッチング素子の表面に樹脂組成物により形成する工程と、
前記開口部の着色部形成領域にインクジェット方式によりインクを付与する工程と、
前記インクを硬化することで着色部を形成する工程と、
前記コンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に導通する画素電極を形成する工程と、をこの順に有し、
前記コンタクトホールは前記基板の表面側から見たときに前記着色部形成領域と連結しており、
前記インクは、前記インクの表面張力を利用することにより、前記コンタクトホールへ侵入しないように付与される
ことを特徴とする液晶素子の製造方法である。
【００１４】
上記本発明においては、下記の構成を好ましい態様として含むものである。前記コンタクトホールは前記基板の表面側から見たときの形状が矩形であり、且つ、前記矩形のうちの１辺で前記着色部形成領域と連結していること。前記着色部形成領域は前記基板の表面側から見たときの形状が矩形であり、前記矩形のコンタクトホールの１辺と、前記矩形の着色部形成領域の１辺とが連結していること。前記矩形の着色部の１辺と連結している前記矩形のコンタクトホールの１辺の長さが、前記矩形の着色部形成領域のうちの最も短い辺の長さの１／２以下であること。前記インクの表面張力が３０ｍＮ／ｍ以上であること。前記隔壁表面の純水に対する接触角が９０°以上であること。前記隔壁を形成する工程と前記インクを付与する工程との間に、該隔壁表面の撥インク性を高めるための撥インク化処理を施す工程を有すること。前記撥インク化処理が、少なくともフッ素原子を含有するガス雰囲気下で前記隔壁にプラズマを照射するプラズマ処理工程であること。前記プラズマ処理工程で導入するガスが、ＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ5Ｆ8から選択される少なくとも１種のハロゲンガスであること。前記プラズマ処理工程で導入するガスが、ＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ5Ｆ8から選択される少なくとも１種のハロゲンガスとＯ2ガスとの混合ガスであり、Ｏ2の混合比率が３０％以下であること。前記隔壁を形成する工程と前記プラズマ処理工程との間に、酸素、アルゴン、ヘリウムから選択される少なくとも１種のガス雰囲気下で、前記隔壁を形成した基体にプラズマ照射するドライエッチング処理を行う工程を有すること。前記隔壁が遮光剤を含む樹脂組成物からなること。前記インクが少なくとも着色剤、硬化成分、水、有機溶剤を含有すること。前記着色部を形成する工程と前記画素電極を形成する工程との間に、前記基板表面側から見たときに前記画素電極、平坦化層、着色部の順となるように平坦化層を形成する工程を有すること。前記平坦化層を形成する工程は、前記着色部上及び前記コンタクトホール中に感光性樹脂からなる前記平坦化層を形成した後、フォトリソグラフィにより前記コンタクトホール中の前記平坦化層を穿つことで新たなコンタクトホールを形成する工程であること。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、カラーフィルタオンアレイ構造の液晶素子において、スイッチング素子と配線とを形成した基板上に、インクを充填する隔壁を形成し、インクジェット方式により該隔壁の開口部内にインクを付与して着色部を形成した後、該着色部上に画素電極を形成してアクティブマトリクス基板を形成する製造方法であり、画素電極とスイッチング素子とを連絡するコンタクトホールとして上記隔壁の開口部に幅の狭い凸部を設けておくことにより、該開口部にインクを付与した際に、インクの表面張力によって、該インクの上記凸部内への侵入が阻まれてコンタクトホールが形成され、該凸部以外の開口部を埋めて着色部を形成することができる。即ち、該着色部の形成と同時にコンタクトホールが形成され、別途コンタクトホールの形成工程を経ることなく、容易に画素電極とスイッチング素子との導通を図ることができる。
【００１８】
以下、本発明を実施形態を挙げて詳しく説明する。
【００１９】
図１は本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図である。本図に示す液晶素子は、スイッチング素子としてＴＦＴを用いたＴＮ型の液晶素子である。図中、１０はアクティブマトリクス基板、２０は対向基板であり、アクティブマトリクス基板１０側において、１は基体、２は基体１上に設けられたスイッチング素子であり、本例ではＴＦＴであって、１１のゲート電極、１２のゲート絶縁膜、１３の半導体層、１４のソース電極、１５のドレイン電極から構成されている。また、３は遮光層を兼ねた隔壁、７はカラーフィルタの着色部、８は平坦化層、９は画素電極、１６は配向膜である。対向基板２０側においては、２１は基体、２２は共通電極、２３は配向膜である。１８はアクティブマトリクス基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層であり、その厚さはスペーサー１７で保持されている。また、アクティブマトリクス基板１０には、スイッチング素子２であるＴＦＴのソース電極１４に接続された情報信号線（不図示）、ゲート電極１１に接続された走査信号線（不図示）がそれぞれ複数本、互いに交差して形成されており、該交差部において画素が構成されている。
【００２０】
上記隔壁３は、その開口部内に画素電極９とスイッチング素子２とを導通するためのコンタクトホールと着色部７とを有している。
【００２１】
以下に、本発明の液晶素子の製造方法において特徴的なアクティブマトリクス基板の製造工程について、上記した図１の液晶素子のアクティブマトリクス基板１０の製造工程を例に挙げて説明する。
【００２２】
図２は、当該工程を模式的に示す断面図であり、図中４は隔壁３の開口部、６、６’は該開口部４内の設けられたコンタクトホールであり、図１と同じ部材には同じ符号を付した。また、図２の（ａ）〜（ｆ）は、下記工程（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ対応する図である。
【００２３】
工程（ａ）
先ず、基体１を用意する。基体１としては一般にはガラス基板が用いられるが、液晶素子を構成する目的においては、所望の透明性、機械的強度等の必要特性を有するものであれば、プラスチック基板なども用いることができる。
【００２４】
上記基体１上に、スイッチング素子２を、一般的な半導体薄膜成膜と、絶縁膜成膜と、フォトリソ法によるエッチングとを繰り返すことにより形成する。
【００２５】
工程（ｂ）
スイッチング素子２を形成した基体１上に樹脂組成物を用いて開口部４を有する隔壁３を形成する。本発明において、該隔壁３を形成するために用いられる樹脂組成物としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミドイミドを含むポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニル系樹脂などの感光性または非感光性の樹脂材料を用いることができるが、２５０℃以上の耐熱性を有することが好ましく、その点から、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂が好ましく用いられる。パターニングの方法としてはフォトリソ法が好適に用いられる。このフォトリソに用いる露光機としては、プロキシミティ露光装置が好適である。但し、パターニング精度を向上させるためには、ミラープロジェクション露光装置を用いてもよい。また、非感光性材料を用いる場合には、フォトレジストをマスクにして、ウェット或いはドライエッチングにより、もしくはリフトオフによりパターニングして形成しても良い。
【００２６】
また、本発明において隔壁３はスイッチング素子２の異常動作防止と、隣接する着色部７間の遮光によるカラー表示特性の向上を図る上で、遮光層とすることが望ましく、この場合には上記樹脂組成物中に、遮光剤を分散せしめた黒色樹脂組成物を用いる。成膜後の材料特性として、電気抵抗率が１０12Ω・ｃｍ以上、誘電率４以下、ＯＤ値２．５以上のものが好適である。
【００２７】
さらに、本発明にかかる隔壁２の開口部４は、基体１に平行な平面形状において、上記スイッチング素子２と画素電極９とを連絡するコンタクトホール６と凸部として着色部形成領域に付した形状を有している。該着色部形成領域とは、後工程で形成される画素電極９に少なくとも重複する領域であり、インクを充填することができれば、ドット状でもストライプ状でもかまわないが、上記したように、隔壁３をスイッチング素子２及び配線を遮光するブラックマトリクスとすることが好ましく、より好ましくは、隣接する画素電極９間隙及びスイッチング素子２を覆う領域を遮光領域として、該領域以外を着色部形成領域とする。
【００２８】
図３（ａ）に、本発明にかかる隔壁３の開口部４の、基体１に平行な平面形状の一例を示す。尚、図３（ｂ）は後の工程（ｃ）において開口部４にインク５を付与した状態を示す。
【００２９】
本発明においては、隔壁２の開口部４に後工程でインク５が付与された際、コンタクトホール６は狭い凸部として着色部形成領域に付して形成されているため、インク５が表面張力によって該コンタクトホール６内に侵入できず、着色部形成領域にのみ着色部７が形成される。本発明において、コンタクトホール６と着色部形成領域との境界部の幅は、インク５の該コンタクトホール６内への侵入を阻止する上で、狭い程好ましい。また、該境界部と着色部形成領域の最も狭い部分の幅が同等である場合には、コンタクトホール６へインクが侵入するか、或いは、着色部形成領域に十分にインクがゆきわたらない恐れがある。よって、該境界部の幅は、着色部形成領域の最も狭い部分よりも狭く、好ましくは、該境界部の幅が着色部形成領域の最も狭い部分の幅の１／２以下である。図４に本発明にかかる隔壁３の開口部４の形状例を示す。図中、ａは着色部形成領域の最も狭い部分の幅を示し、ｂはコンタクトホール６と着色部形成領域との境界部の幅を示す。
【００３０】
本発明においては、着色部形成領域及びコンタクトホール６の形状は特に限定されない。よって、コンタクトホール６は矩形に限らず、図４（Ｆ）や（Ｇ）のように台形状に外部に向かって広がっていても問題ない。また、着色部形成領域は図４（Ｈ）や（Ｉ）のように円形や正方形あるいはストライプ状でも何ら問題ない。
【００３１】
隔壁３には好ましくは撥インク化処理を施す。当該撥インク化処理は、開口部４内に露出した基体１表面の親インク性を損なうことなく、隔壁３上面の撥インク性を高めることができれば良く、隔壁３上にシリコーンゴム層を形成する方法やフッ素化合物による撥インク処理剤を塗布する方法などがあるが、少なくともフッ素原子を含有するガス雰囲気下でプラズマ照射を行う方法が好適に用いられる。当該プラズマ処理により、導入ガス中のフッ素またはフッ素化合物が隔壁３表層に入り込み、隔壁３表層の撥インク性が増大する。
【００３２】
本工程において導入する、少なくともフッ素原子を含有するガスとしては、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、ＳＦ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ5Ｆ8から選択されるハロゲンガスを１種以上用いることが好ましい。特に、Ｃ5Ｆ8（オクタフルオロシクロペンテン）は、オゾン破壊能が０であると同時に、大気寿命が従来のガスに比べて（ＣＦ4：５万年、Ｃ4Ｆ8：３２００年）０．９８年と非常に短い。従って、地球温暖化係数が９０（ＣＯ2＝２とした１００年積算値）と、従来のガスに比べて（ＣＦ4：６５００、Ｃ4Ｆ8：８７００）非常に小さく、オゾン層や地球環境保護に極めて有効であり、本発明で使用する上で望ましい。
【００３３】
さらに、導入ガスとしては、必要に応じて酸素、アルゴン、ヘリウム等のガスを併用しても良い。本発明においては、上記ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ6、ＳＦ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ5Ｆ8から選択されるハロゲンガスを１種以上とＯ2との混合ガスを用いると、本工程による撥インク性の程度を制御することが可能になる。但し、当該混合ガスにおいて、Ｏ2の混合比率が３０％を超えるとＯ2による酸化反応が支配的になり、撥インク性向上効果が妨げられるため、また、Ｏ2混合比率が３０％を超えると樹脂に対するダメージが顕著になるため、当該混合ガスを用いる場合にはＯ2の混合比率が３０％以下の範囲で使用する必要がある。
【００３４】
本工程におけるプラズマの発生方法としては、低周波放電、高周波放電、マイクロ波放電等の方式を用いることができ、プラズマ照射の際の圧力、ガス流量、放電周波数、処理時間等の条件は、任意に設定することができる。
【００３５】
本発明にかかる隔壁３表面の、上記プラズマ処理後の撥インク性の程度は、純水によって測定した接触角が９０°以上であることが好ましい。当該接触角が９０°未満では混色が生じやすく、多量のインク量を付与することができない。また、インクが接続部６内に隔壁３を通じて侵入してしまう。
【００３６】
また、必要に応じて、前記プラズマ処理に先立って、酸素、アルゴン、ヘリウムの少なくとも１種類の導入ガスを使用したプラズマ照射によるドライエッチング処理を行っても良い。このドライエッチング処理を行うことによって、隔壁３の形成工程において基板３表面に付着した汚染物を除去し、該表面を清浄化して後工程におけるインク５の濡れ性（親インク性）を向上し、開口部４内でインク５を良好に拡散させることができるようになる。さらに、当該ドライエッチング処理によって、隔壁３の表層が粗面化され、撥インク性が向上する。
【００３７】
本発明にかかる隔壁３の開口部４内に露出した基体１表面は親インク性を有することが望ましく、純水によって測定した接触角が２０°以下であることが好ましい。純水に対する接触角を２０°以下とすることによって、開口部４内の着色部形成領域にインク５が良好に濡れ広がり、隔壁３表面の撥インク性が高くとも、白抜けが生じることがない。特に、１０°以下とすることが望ましい。
【００３８】
工程（ｃ）
インクジェット記録装置を用いて、インクジェットヘッド(不図示)より、Ｒ、Ｇ、Ｂのインク５を隔壁３の開口部４内に付与する。本発明においては、図３（ｂ）に示すように、開口部４内に付与されたインク５は表面張力によって狭いコンタクトホール６内に侵入できず、着色部形成領域にとどまる。
【００３９】
本発明に用いられるインクジェットとしては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェットタイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能である。また、インク５としては、硬化後にＲ、Ｇ、Ｂの着色部７を形成するように各色の着色剤を含む材料であり、好ましくは、着色剤、硬化成分、水、溶剤を少なくとも含むものが好ましい。以下に、当該インクの組成についてさらに詳細に説明する。
【００４０】
〔１〕着色剤
本発明でインク中に含有させる着色剤としては、染料系及び顔料系共に使用可能であるが、顔料を使用する場合には、インク中で均一に分散させるために別途分散剤の添加が必要となり、全固形分中の着色剤比率が低くなってしまうことから、染料系の着色剤が好ましく用いられる。また、着色剤の添加量としては、後述する硬化成分と同量以下であることが好ましい。
【００４１】
〔２〕硬化成分
後工程におけるプロセス耐性、信頼性等を考慮した場合、熱処理或いは光照射等の処理により硬化し、着色剤を固定化する成分、即ち架橋可能なモノマー或いはポリマー等の成分を含有することが好ましい。特に、後工程における耐熱性を考慮した場合、硬化可能な樹脂組成物を用いることが好ましい。具体的には、例えば基材樹脂として、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基、アミド基等の官能基を有するアクリル樹脂、シリコーン樹脂；またはヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体或いはそれらの変性物；またはポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール等のビニル系ポリマーが挙げられる。さらに、これらの基材樹脂を光照射或いは加熱処理により硬化させるための架橋剤、光開始剤を用いることが可能である。具体的には、架橋剤としては、メチロール化メラミン等のメラミン誘導体が、また光開始剤としては重クロム酸塩、ビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始剤、アニオン系開始剤等が使用可能である。また、これらの光開始剤を複数種混合して、或いは他の増感剤と組み合わせて使用することもできる。
【００４２】
〔３〕溶剤
本発明で使用されるインクの媒体としては、水及び有機溶剤の混合溶媒が好ましく使用される。水としては種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水（脱イオン水）を使用することが好ましい。
【００４３】
有機溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類またはケトアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコール、へキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜４個の炭素を含有するアルキレングリコール類；グリセリン類；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メチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン等の中から選択することが好ましい。
【００４４】
このようにして調整されたインクの表面張力は３０ｍＮ／ｍ（３０ｅｒｇ／ｃｍ2）以上であることが好ましい。インクの表面張力が３０ｍＮ／ｍ未満では隔壁３の開口部４内に付与されたインク５が該開口部４内全面に広がりコンタクトホール６を形成することができない。一方、インク５の表面張力が大きい場合にはインク５は開口部４内に付与されても表面積を最小にするよう力が働くため、インク５が開口部４内のコンタクトホール６として設けられた狭い領域に侵入することがない。このため、インク５の表面張力としては３０ｍＮ／ｍ以上、より望ましくは４５ｍＮ／ｍ以上であることが望ましい。
【００４５】
また、上記成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインクとするために、沸点の異なる２種類以上の有機溶剤を混合して用いたり、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を添加しても良い。
【００４６】
工程（ｄ）
熱処理、光照射等必要な処理を施し、インク５中の溶剤成分を除去して硬化させることにより、着色部形成領域に着色部７を形成する。
【００４７】
工程（ｅ）
必要に応じて、着色部７上に平坦化層８を形成する。平坦化層８としては光硬化タイプ、熱硬化タイプ、或いは光熱併用硬化タイプの樹脂材料、或いは、蒸着、スパッタ等によって形成された無機膜等を用いることができ、透明性を有し、その後の画素電極９の形成プロセス、配向膜１６の形成プロセス等に耐えうるものであれば使用可能である。平坦化層８として樹脂材料を用いる場合には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミドイミドを含むポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニル系樹脂などの感光性または非感光性の樹脂材料を用いることができるが、２５０℃以上の耐熱性を有することが好ましく、その点から、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂が好ましく用いられる。
【００４８】
平坦化層８として感光性材料を用いた場合には、フォトリソグラフィ等によりパターニングすることでコンタクトホール６内に埋め込まれた平坦化層を穿って新たなコンタクトホール６’を形成する。また、非感光性材料を用いる場合には、フォトレジストをマスクにして、ウェット或いはドライエッチングにより、もしくはリフトオフによりパターニングして形成しても良い。または、レーザーを用いて、光学系により集光して、平坦化層８に照射しコンタクトホール６’を形成しても良い。
【００４９】
工程（ｆ）
最後に、ＩＴＯ等透明導電膜をスパッタにより全面に形成し、その上でフォトリソ法によってパターニングして、コンタクトホール６’を介してスイッチング素子２と電気的に導通された画素電極９を形成することができる。これにより、カラーフィルタオンアレイ構造のアクティブマトリクス基板１０が製造される。
尚、画素電極９は平坦化層８を介さずに着色部７上に直接形成しても良く、又、必要に応じて、画素電極９上にポリイミド等からなる配向膜１６を形成する。
【００５０】
上記の工程で得られたアクティブマトリクス基板１０と、ガラス基板等透明の基体２１上にＩＴＯ等透明導電膜からなる共通電極２２と必要に応じてポリイミド等からなる配向膜２３を形成した対向基板２０とを、スペーサー１７を介して対向配置させ、周辺部を不図示のシール材で閉じ、その間隙に液晶を充填して液晶層１８を形成し、図１に示した液晶素子が得られる。
【００５１】
尚、上記においては、スイッチング素子２としてＴＦＴを用いた例を示したが、特にこれに限定されるものではない。また、液晶としては、通常ＴＮ型が用いられているが、本発明においては特にこれに限定されるものではない。
【００５２】
【実施例】
（実施例１）
〔隔壁パターンの形成〕
通常のＴＦＴ形成プロセスと同様にして、厚さ、０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製「＃１７３７」）上に成膜とパターニングを繰り返し、アモルファスシリコンからなるＴＦＴを形成した。
【００５３】
上記ガラス基板上に感光性でカーボンを含まない絶縁性黒色樹脂（富士ハントテクノロジー（株）製）をスピンナーを用いて２．０μｍの厚みに塗布し、所定の露光、現像、ポストベーク処理を行って、膜厚２μｍ、７５μｍ×２２５μｍの図５（Ａ）に示す形状の開口部を有するブラックマトリクスパターン（隔壁）を形成し、アレイ基板とした。図５（Ａ）中のａ＝６０μｍ、ｂ＝１０μｍ、ｃ＝７５μｍ、ｅ＝２２５μｍとした。
【００５４】
〔インクの調整〕
下記に示す組成からなるアクリル系共重合体を熱硬化成分として用い、以下の組成にてＲ、Ｇ、Ｂの各インクを調製した。
硬化成分
メチルメタクリレート              ５０重量部
ヒドロキシエチルメタクリレート    ３０重量部
Ｎ−メチロールアクリルアミド      ２０重量部
【００５５】
Ｒインク
Ｃ．Ｉ．アシッドオレンジ１４８    ３．５重量部
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９      ０．５重量部
ジエチレングリコール                ２０重量部
エチレングリコール                  ２０重量部
イオン交換水                        ５０重量部
上記硬化成分                          ６重量部
【００５６】
Ｇインク
Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３        ２重量部
亜鉛フタロシアニンスルホアミド      ２重量部
ジエチレングリコール              ２０重量部
エチレングリコール                ２０重量部
イオン交換水                      ５０重量部
上記硬化成分                        ６重量部
【００５７】
Ｂインク
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９      ４重量部
ジエチレングリコール              ２０重量部
エチレングリコール                ２０重量部
イオン交換水                      ５０重量部
上記硬化成分                        ６重量部
【００５８】
上記インクの表面張力はＲインクで５３．１ｍＮ／ｍ、Ｇインクで５１．７ｍＮ／ｍ、Ｂインクで５４．１ｍＮ／ｍであった。
【００５９】
〔ドライエッチング処理〕
上記アレイ基板に、カソードカップリング方式平行平板型プラズマ処理装置を用いて、以下の条件にてプラズマ処理を行った。
【００６０】
使用ガス    ：Ｏ2
ガス流量    ：８０ｓｃｃｍ
圧力        ：８Ｐａ
ＲＦパワー  ：１５０Ｗ
処理時間    ：３０ｓｅｃ
【００６１】
〔プラズマ処理〕
上記ドライエッチング処理終了後、同じ装置内で、上記アレイ基板に対して、以下の条件にてプラズマ処理を施した。
【００６２】
使用ガス    ：ＣＦ4
ガス流量    ：８０ｓｃｃｍ
圧力        ：５０Ｐａ
ＲＦパワー  ：１５０Ｗ
処理時間    ：３０ｓｅｃ
【００６３】
〔撥インク性の評価〕
協和界面社製自動液晶ガラス洗浄・処理検査装置「ＬＣＤ−４００Ｓ」を用いて、上記プラズマ処理後のアレイ基板について、純水に対する接触角を測定した。ブラックマトリクス表面については微細パターンの周囲に設けられた幅５ｍｍの額縁上にて測定を行い、ガラス基板表面については該額縁のさらに外側のパターンの設けられていない箇所にて測定を行った。各々の純水に対する接触角は、ガラス基板表面：６°
ブラックマトリクス表面：１１５°
であった。
【００６４】
〔着色部の作製〕
吐出量２０ｐｌのインクジェットヘッドを具備したインクジェット記録装置を用い、プラズマ処理を施した上記のアレイ基板のブラックマトリクスの開口部に対して、上記Ｒ、Ｇ、Ｂインクを開口部１個あたり２００ｐｌ付与した。次いで、９０℃で１０分間、引き続き２３０℃で３０分間の熱処理を行ってインクを硬化させて着色部とし、カラーフィルタオンアレイ基板を作製した。
【００６５】
〔平坦化層、画素電極の形成〕
この後、上記のカラーフィルタオンアレイ基板上にアクリル系の感光性タイプの樹脂を塗布して平坦化層を形成し、次いでフォトリソ法によりブラックマトリクスの開口部に形成されていたコンタクトホールを埋めた平坦化層に新たなコンタクトホールを形成した。最後に、ＩＴＯスパッタにより全面に透明電極を形成し、その上でフォトリソ法によって画素電極をパターニングすることにより、上記新たなコンタクトホールを介してＴＦＴと電気的に導通された画素電極を形成した。これにより、カラーフィルタオンアレイ構造のアクティブマトリクス基板が得られた。
【００６６】
〔液晶素子の作製〕
上記のアクティブマトリクス基板上にポリイミド配向膜材料（日本合成ゴム（株）製「ＡＬ−１０５１」）を全面に５０ｎｍ塗布し、ラビング処理を行い、配向膜を形成した。
【００６７】
次に所定の共通電極（ＩＴＯ膜）が形成してある厚さ０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製「＃１７３７」）からなる対向基板の共通電極上に、上記と同様の配向膜材料を形成した後ラビング処理を行い、配向膜を形成した。この後、当該基板上の配向膜の周辺に沿って接着剤を液晶注入口を除いて印刷し、銀ペ一スト電極転移材を接着剤の周辺の電極転移電極上に形成した。
【００６８】
配向膜が対向し、またそれぞれのラビング方向が９０°となるよう、球状のスペーサーを介して、アクティブマトリクス基板と対向基板とを配置し、加熱して上記接着剤を硬化させ貼り合わせた。
【００６９】
通常の方法により液晶注入口より液晶組成物（Ｅ．メルク社製「ＺＬＩ１５６５」）にカイラル剤「Ｓ８１１」を０．１重量％添加したものを注入して液晶層とし、この後注入口を紫外線硬化樹脂で封止した。
【００７０】
こうして製造したカラー表示のアクティブマトリクス駆動型液晶素子は、面内均一なコンタクトホールの形成を行なうことができ、高開口率で表示性能の高い、信頼性のある液晶素子であった。
【００７１】
（実施例２）
ブラックマトリクスの開口部を図５（Ｂ）に示す開口部形状（ａ＝７５μｍ、ｂ＝１０μｍ、ｄ＝１０μｍ、ｅ＝２２５μｍ）とし、ドライエッチング処理を行わなかった以外は実施例１と同様に液晶素子を作製した。
【００７２】
プラズマ処理後のアレイ基板について、実施例１と同様に純水に対する接触角を測定したところ、各々の純水に対する接触角は、
ガラス基板表面：１０°
ブラックマトリクス表面：１０５°
であった。ブラックマトリクス表面の撥インク性は落ちているものの、インクを開口部に付与しても、コンタクトホールにはインクは広がらず、面内均一なコンタクトホールを形成することができた。
【００７３】
（実施例３）
実施例１と同様に着色部を形成後、平坦化層を形成せずにＩＴＯスパッタにより全面に透明電極を形成し、フォトリソ法によって画素電極をパターニングすることにより、コンタクトホールを介してＴＦＴと電気的に導通された画素電極を形成した。
【００７４】
次いで、上記画素電極上にネガ型の透明な感光性樹脂（日本合成ゴム（株）製「ＮＮ−５００」）を塗布した。該感光性樹脂層の膜厚は、表示用液晶セルの間隔を、たとえば５μｍ厚さにするために後工程の膜硬度を増加させる目的で行う焼成工程で、膜厚が収縮する収縮量を見込んで５．４μｍ膜厚で塗布した。その後、フォトマスクを用いて、予め、アクティブマトリクス基板上の有効画素領域外に形成した十字型のアライメントマークに合わせて感光性樹脂に紫外線を照射した後、アルカリ現像液で現像処理を行うことにより、未露光部分は溶解して、紫外線が照射されたブラックマトリクス上の所定の位置に柱状のフォトリソスペーサーを形成した。
【００７５】
上記フォトリソスペーサーが形成された基板を２００℃の温度で焼成処理することにより、柱状のフォトリソスペーサーが熱硬化して５μｍ厚さのスペーサーとしての機能を有するようにした。以下、球状のスペーサーを用いない以外は実施例１と同様にして、液晶素子を作成した。
【００７６】
本例では平坦化層を用いていないが、表示性能の高い、信頼性のある液晶素子を得ることができた。
【００７７】
（実施例４）
ポストベークを行わない以外は実施例１と同様にしてブラックマトリクスを形成した。ポストベークを行うとブラックマトリクスの開口部に露出したガラス基板表面が有機物に汚染され、インクが広がりにくくなるため、ブラックマトリクスの現像後に着色部を形成した。
【００７８】
着色部を形成する前のブラックマトリクス及びガラス基板表面の純水に対する接触角は以下の通りである。
ガラス基板表面：１０°
ブラックマトリクス表面：７０°
【００７９】
ブラックマトリクス表面の純水に対する接触角が小さいため、混色に対するマージンは小さいもののインクジェットによる着色部形成後、コンタクトホールにはインクが広がらずコンタクトホールを形成することができた。
【００８０】
（比較例１）
ブラックマトリクスの開口部を図５（Ｃ）に示す開口部形状（ａ＝７５μｍ、ｅ＝２２５μｍ）とした以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタオンアレイ基板を作製した。しかしながら、インクジェットによる着色部形成後、ブラックマトリクスの開口部は全てインクで満たされており、コンタクトホールを形成することはできなかった。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、インクの表面張力によって該開口部内にインクが侵入できない領域を形成しておくことで、インクジェット法を用いて隔壁の開口部内に着色部を形成すると同時にコンタクトホールを形成し、画素電極とスイッチング素子との導通を容易に図ることが可能となった。よって、コンタクトホールを備えたカラーフィルタオンアレイ構造を容易に提供でき、高開口率化と製造工程の合理化を同時に実現して、カラー表示特性に優れたアクティブマトリクス駆動型の液晶素子をより安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図である。
【図２】図１に示した液晶素子のアクティブマトリクス基板の製造工程を示す断面模式図である。
【図３】本発明の製造方法における、隔壁の開口部形状の一例を示す平面模式図である。
【図４】本発明の製造方法における、隔壁の開口部形状の他の例を示す平面模式図である。
【図５】本発明の実施例における隔壁の開口部形状を示す平面模式図である。
【符号の説明】
１、２１  基体
２  ＴＦＴ
３  隔壁
４  開口部
５  インク
６、６’  コンタクトホール
７  着色部
８  平坦化層
９  画素電極
１０  アクティブマトリクス基板
１１  ゲート電極
１２  ゲート絶縁膜
１３  半導体層
１４  ソース電極
１５  ドレイン電極
１６、２３  配向膜
１７  スペーサー
１８  液晶層
２０  対向電極
２２  共通電極
【図１】
0004785236.tif 000002
【図２】
0004785236.tif 000003
【図３】
0004785236.tif 000004
【図４】
0004785236.tif 000005
【図５】
0004785236.tif 000006