(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕切りによって複数の画素に区切られたカラーフィルタ基板上の当該各画素に所定の液状物を１画素あたり複数滴吐出するカラーフィルタの製造方法であって、
前記仕切りの高さよりも上方に盛り上がるように第１の液状物を前記画素に吐出する工程と、
前記第１の液状物が前記画素に着弾した後に前記仕切りに乗り上げて最大に広がった時より後であって、前記仕切りに乗り上げた部分が仕切られた画素内に収まった後に、前記画素に対する次の液状物を着弾する工程と、を有し、
前記カラーフィルタ基板の前記仕切り及び前記複数の画素には予めプラズマ処理が施されている、ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記液状物の吐出は、圧電体素子によって駆動されるインクジェット式印刷装置によって行う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。
【請求項３】
前記液状物がインクである請求項１又は２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーフィルタ、エレクトロルミネセンス素子マトリクス等の、電気光学装置部品の製造方法に関する。特に、基板上の各画素が形成される位置にそれぞれインク滴等の液状物を吐出して製造される電気光学装置部品について、液状物の吐出間隔を調節することによって、画素外に液状物が溢れることを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタ等の電気光学装置部品の製造方法として、インクジェット法を応用した方法が提案されている。この方法では、透明基板上に仕切りをマトリクス状に形成した後、インクジェット法を用いて液状物を仕切り内に塗布する。
【０００３】
かかる従来の電気光学装置部品の製造方法においては、液状物吐出時には基板上の仕切りより上方に盛り上がる程度に液状物を付与する。これを所定温度でベークし乾燥及び硬化させると体積が減り、平坦化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、液状物の吐出時には、液状物が基板上の仕切りより上方に盛り上がるので、他の画素へ液状物が溢れ出ないように制御することは必ずしも容易ではない。
【０００５】
特に、近年、ディスプレイ装置等の高解像度化に伴い、電気光学装置部品の精細化が要請されている。例えば、カラーフィルタに関していえば、１画素あたり１１４μｍ×７５μｍ程度、仕切りの幅を除いた画素部の大きさが７６μｍ×５３μｍ程度のものが生産されている。このように微細なマトリクスの中に正確に各色のインクを吐出し、他の画素に溢れないようにするためには、インク着弾位置の高度な制御が必要となる。
【０００６】
例えば、上記大きさの画素に直径１０μｍの大きさのインク滴を吐出する場合、インク面が画素の仕切りより上方に盛り上がっているため、インクの着弾誤差の許容度は±１０μｍ程度であり、それ以上着弾位置がずれると、隣接する他の画素にインクが溢れてしまう。インクが溢れてしまうと、他の画素との混色を生じ、コントラストの高いカラーフィルタを製造することができない。
【０００７】
特に、カラーフィルタ等の電気光学装置部品１枚を構成するパネルチップを複数まとめて１枚の大きな基板上に形成し、製造効率を向上させようとした場合には、着弾許容度±１０μｍという精密さを実現すること容易ではなくなる。
【０００８】
そこで、本発明は、液状物吐出の時間的間隔を制御することにより、他の画素に液状物が溢れることのない、電気光学装置部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の電気光学装置部品の製造方法は、複数の画素に区切られた基板上の当該各画素に所定の液状物を１画素あたり複数滴吐出する電気光学装置部品の製造方法であって、１滴の液状物が画素に着弾後、液状物が画素の仕切りに乗り上げて最大に広がった時より後に、当該画素に対する次の滴を着弾させることを特徴とする。
【００１０】
これにより、当該画素の隣の画素に液状物が溢れることを防ぐことができ、混色によるコントラストの低下を防止することができる。特に、インク着弾の位置ずれ許容範囲が拡大し、基板の大型化を容易にすることができる。
【００１１】
また、１滴の液状物が画素に着弾後、６９μ秒を経過後に、当該画素に対する次の滴を着弾させることとしてもよい。
【００１２】
また、上記の電気光学装置部品の製造方法において、前記基板はカラーフィルタ基板であって、前記液状物としてインクを吐出することとしてもよい。
【００１３】
また、上記の電気光学装置部品の製造方法において、前記液状物の吐出は、圧電体素子によって駆動されるインクジェット式印刷装置によって行うことが望ましい。これにより、より精細なインク吐出が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１の実施の形態によるカラーフィルタの製造方法について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（カラーフィルタの構成）
図１は、この実施形態でカラーフィルタを製造する際に用いられるカラーフィルタ基板の平面形状を示す平面図である。図２は、図１の符号Ａで示す円内の拡大図である。
【００１６】
図１に示されるように、カラーフィルタ基板１２は、１枚のカラーフィルタとなるパネルチップ１１が、平面上に複数並べられた状態となっている。この実施形態では、１枚のカラーフィルタ基板１２は、８×１２＝９６枚のパネルチップ１１から構成されている。カラーフィルタの製造時には、これら複数のパネルチップ１１に対してまとめてインクの吐出及び乾燥の処理を行い、その後、パネルチップ単位に切り離してカラーフィルタとする。
【００１７】
図２に示されるように、パネルチップ１１は、マトリクス状に並んだ画素１３を備え、画素と画素の境目は、仕切り１４によって区切られている。
【００１８】
カラーフィルタの製造の際には、上記画素１３の１つ１つに、赤、緑、青のいずれかのインクを数滴ずつ吐出する。図２の例では赤、緑、青の配置をいわゆるモザイク型としたが、３色が均等に配置されていれば、ストライプ型など、その他の配置でも構わない。
【００１９】
図３は、図２のＢ−Ｂ’線断面図である。カラーフィルタ基板を構成するパネルチップ１１は、透光層１５と、遮光層である仕切り１４とを備えている。仕切り１４が形成されていない（除去された）部分は、上記画素１３を形成する。この画素１３に各色の液状インクを吐出し、乾燥および固化させることにより、カラーフィルタとなる。
【００２０】
（インクが溢れる原因）
インクが仕切りを越えて溢れるメカニズムを探るため、インク滴１滴の量、インクジェットヘッドのpass回数、pass１回あたりのインク滴数、吐出間隔（時間）、吐出間隔（距離）を種々変えて、インク着弾精度（位置ずれ許容範囲）を検証した。その結果、「表１」に示すデータが得られた。
【００２１】
【表１】
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結果１
（１）〜（４）を比較すると、１画素のインク量が１７．５ピコリットルでは位置ずれ許容範囲が２５μｍであったが、１画素のインク量がそれを超えると、位置ずれ許容範囲が１０μｍに縮小することがわかる。
【００２２】
結果２
（４）と（５）を比較すると、インクジェットヘッドのpass回数を増やすことにより吐出間隔（時間）を大幅に増やせば、１画素のインク量が同じ（７０ピコリットル）でも、位置ずれ許容範囲が拡大することがわかる。
【００２３】
結果３
（６）と（７）、及び（８）と（９）を比較すると、吐出間隔（時間）を３４．７５μ秒から６９．５０μ秒に変えると、位置ずれ許容範囲が拡大することがわかる。
【００２４】
結果に基づく考察
結果１から、インクの濃度を例えば２倍にすることにより、１画素あたりのインク量を現在の必要量（７０ピコリットル）の半分にしても、位置ずれ許容範囲は変化しないことがわかる。
【００２５】
結果２から、インクの吐出間隔（時間）を大幅に増やせば、位置ずれ許容範囲を拡大できることがわかる。しかし、pass回数を増やすと、インクの吐出に要する時間が大幅に増えるため、製造効率の観点から好ましくない。
【００２６】
結果３から、吐出間隔（時間）が６９．５０μ秒であれば、位置ずれ許容範囲が拡大することができる。このスピードであれば、インクジェットヘッドの速度を落とさずにインクの塗布工程を実行することができる。
【００２７】
インク滴の吐出時間間隔をこのように設定することにより位置ずれ許容量が拡大するのは、以下の理由によると推測される。インクは、着弾後一旦、仕切りの上に乗り上げ、その後、表面張力により画素内に収まる。インクが仕切りの上に乗り上げている間に次のインク滴が着弾すると、インクが更に広がることになるので、インクが隣の画素に溢れやすい。
【００２８】
従って、１滴のインクが画素に着弾後、インクが画素の仕切りに乗り上げて最大に広がった時より後に、当該画素に対する次のインク滴を着弾させるようにすれば、インクが隣の画素に溢れる危険が少なくなる。
【００２９】
（カラーフィルタの製造工程）
以下、本実施形態の製造方法によるカラーフィルタの製造工程につき、更に詳細に説明する。
【００３０】
膜厚０．７ｍｍ、たて３８ｃｍ、横３０ｃｍの無アルカリガラスからなる透明基板の表面を、熱濃硫酸に過酸化水素水を１重量％添加した洗浄液で洗浄し、純水でリンスした後、エア乾燥を行って清浄表面を得る。この表面に、スパッタ法によりクロム膜を平均０．２μｍの膜厚で形成し、金属層を得た。この金属層の表面に、フォトレジストＯＦＰＲ−８００（東京応化製）をスピンコートした。基板はホットプレート上で、８０℃で５分間乾燥し、フォトレジスト層を形成した。
【００３１】
この基板表面に、所要のマトリクスパターン形状を描画したマスクフィルムを密着させ、紫外線で露光をおこなった。次に、これを、水酸化カリウムを８重量％の割合で含むアルカリ現像液に浸漬して、未露光の部分のフォトレジストを除去し、レジスト層をパターニングした。続いて、露出した金属層を、塩酸を主成分とするエッチング液でエッチング除去した。このようにして所定のマトリクスパターンを有する遮光層（ブラックマトリクス）を得た。遮光層の膜厚は、およそ０．２μｍであった。また、遮光層の幅は、およそ２２μｍであった。
【００３２】
この基板上に、さらにネガ型の透明アクリル系の感光性樹脂組成物をやはりスピンコート法で塗布した。１００℃で２０分間プレベークした後、所定のマトリクスパターン形状を描画したマスクフィルムを用いて紫外線露光を行った。未露光部分の樹脂を、やはりアルカリ性の現像液で現像し、純水でリンスした後スピン乾燥した。最終乾燥としてのアフターベークを２００℃で３０分間行い、樹脂部を十分硬化させ、バンク層を形成した。このバンク層の膜厚は、平均で２．７μｍであった。また、バンク層の幅は、およそ１４μｍであった。そして、遮光層は、その上面でおよそ４μｍの幅のリング状露出面が形成されていた。
【００３３】
得られた遮光層およびバンク層で区画された着色層形成領域のインク濡れ性を改善するため、ドライエッチング、すなわち大気圧プラズマ処理を行った。ヘリウムに酸素を２０％加えた混合ガスに高電圧を印加し、プラズマ雰囲気を大気圧内でエッチングスポットに形成し、基板を、このエッチングスポット下を通過させてエッチングし、バンク層とともに着色層形成領域（ガラス基板の露出面）の活性化処理を行った。この処理の直後、対比テストプレートでの水に対する接触角は、バンク層上で平均５０°であったのに対し、ガラス基板上では平均２０°であった。
【００３４】
この着色層形成領域に、インクジェットプリンティングヘッドから色材であるインクを高精度で制御しつつ吐出し、インクを塗布した。インクジェットプリンティングヘッドには、ピエゾ圧電効果を応用した精密ヘッドを使用し、７．０ピコリットルの微小インク滴を着色形成領域毎に１０滴、選択的に飛ばした。駆動周波数は１４．４ｋＨｚ、すなわち、各インク滴の吐出間隔は６９．５μ秒に設定した。ヘッドとターゲットとの距離は、０．３ｎｍに設定した。ヘッドよりターゲットである着色層形成領域への飛翔速度、飛行曲がり、サテライトと称される分裂迷走滴の発生防止のためには、インクの物性はもとよりヘッドのピエゾ素子を駆動する電圧と、その波形が重要である。従って、あらかじめ条件設定された波形をプログラムして、インク滴を赤、緑、青の３色を同時に塗布して所定の配色パターンの着色層を形成した。
【００３５】
インクとしては、ポリウレタン樹脂オリゴマーに無機顔料を分散させた後、低沸点溶剤としてシクロヘキサノンおよび酢酸ブチルを、高沸点溶剤としてブチルカルビトールアセテートを加え、さらに非イオン系界面活性剤０．０１重量％を分散剤として添加し、粘度６〜８センチポアズとしたものを用いた。
【００３６】
塗布後の乾燥は、自然雰囲気中で３時間放置してインク層のセッティングを行った後、８０℃のホットプレート上で４０分間加熱し、最後にオーブン中で２００℃で３０分間加熱してインク層の硬化処理を行って、着色層を得た。この条件によって着色層、特にその透過部における膜厚のばらつきを１０％以下に抑制することが出来、結果として着色層の色調の色差を３以下、さらには２以下に抑制できた。
【００３７】
上記基板に、透明アクリル樹脂塗料をスピンコートして平滑面を有するオーバーコート層を得た。さらに、この上面にＩＴＯからなる電極層を所要パターンで形成して、カラーフィルタとした。得られたカラーフィルタは、熱サイクル耐久試験、紫外線照射試験、加湿試験等の耐久試験に合格し、液晶表示装置などの要素基板として十分用い得ることを確認した。
【００３８】
（他の電気光学装置部品の例）
上記の実施形態は、電気光学装置部品としてカラーフィルタを例にとって説明したが、これに限らず、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示装置に用いられるＥＬ素子マトリクス、ＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）など、液状物を塗布して乾燥させる工程を備えた種々の電気光学装置部品に、本発明を適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、液状物吐出の時間的間隔を制御することにより、他の画素に液状物が溢れることのない、電気光学装置部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態においてカラーフィルタを製造する際に用いられるカラーフィルタ基板の平面形状を示す平面図である。
【図２】図１の符号Ａで示す円内の拡大図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ’線断面図である。
【符号の説明】
１３…画素、１２…基板、１１…パネルチップ、１４…仕切り、１５…透光層
【図１】
0004035681.tif 000003
【図２】
0004035681.tif 000004
【図３】
0004035681.tif 000005