CN1719316A - 滤色片和其制造方法、电光学装置以及电子机器 - Google Patents

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Abstract

在基板(742)上具有由隔壁(706)围出的多个像素部(707)。具有：在基板(742)上形成具有疏液性的隔壁(706)的工序；在形成了隔壁(706)后的基板(742)上的整面中一并涂敷呈现亲液性的亲液性液体，在像素部(707)中形成亲液层(710)的工序；在形成了亲液层(710)后的像素部(707)中涂敷着色材料的液滴(790R)的工序。从而在像素内得到高湿润扩散特性。

Description

滤色片和其制造方法、电光学装置以及电子机器
技术领域
本发明涉及滤色片和其制造方法及电光学装置以及电子机器。
背景技术
由液滴喷吐方式(喷墨方式)制造滤色片时，对于用被称为围堰的隔壁围出的各个像素，使用颜料的液滴(印墨)连续地涂敷。但是此时，有可能存在液滴在像素内不会均一地润湿扩散而产生斑块，或越过隔壁发生混色。因此，对隔壁要求疏液性、而对像素内要求高亲液性。
因此，以往，用疏液性的光抗蚀剂形成隔壁，或由专利文献1中所公布的那样，用氧和碳化氟气体的等离子处理对隔壁付与比像素更高的疏液性，或如专利文献2所公布的那样，提供了进行由光触媒和氟系硅材料的亲疏液图案形成的技术。
但是，上述的现有技术中存在以下问题。
在上述技术中，为了避免混色必须将隔壁的疏液性维持在最低限，因此特别是在像素内的隔壁附近等、在像素内整体难以得到高润湿扩散特性。因此，不能得到平坦且均一厚度的着色层，存在显示品质低的可能性。
特别，在近年来，从环境问题的观点考虑研究避免等离子处理。在这种情况下，使用疏液性的光抗蚀剂形成隔壁，不进行像素内的亲液化处理，依靠玻璃基板等的基板原有的亲液性，显然难以得到足够的润湿扩散特性。
专利文献1：特开2002-372921号公报；
专利文献2：特开2000-227513号公报。
发明内容
本发明正是考虑以上的问题点而作出，其目的在于提供一种在像素内能够得到高润湿扩散特性的滤色片和其制造方法及电器光学装置以及电子机器。
为了达到上述目的，本发明采用以下构成。
本发明的滤色片制造方法是在基板上具有由隔壁围成的多个像素部的滤色片的制造方法，其特征在于，具有：在所述基板上形成具有疏液性的所述隔壁的工序；在形成了所述隔壁的所述基板上的整面上一并涂敷呈现亲液性的亲液性液体以形成亲液层的工序；在形成了所述亲液层的所述像素部中涂敷着色材料的液滴的工序。
因此，在本发明的滤色片制造方法中，在像素部中即使没有施以等离子处理等的亲液化处理的情况下，涂敷在基板中的着色材料的液滴也能沿着亲液层润湿扩散，故可以在像素部得到平坦且均一厚度的着色层。
亲液性液体，适合采用由旋涂法在基板上大致整面上一并涂敷的顺序。
由此，对于多个像素部能够以简单的装置构成容易且迅速地涂敷亲液性液体。涂敷在基板上的亲液性液体当中，隔壁上的亲液性液体由于隔壁具有疏液性而导入像素部。
作为亲液性液体，可适合采用包含由氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、钛酸锶(SrTiO3)、氧化钨(WO3)、氧化铋(Bi2O3)及氧化铁(Fe2O3)中的至少一种的物质构成的微粒的构成。另外，也可以采用二氧化硅(SiO2)的分散液。
作为亲液性液体，例如采用含有氧化钛的构成的情况下，也可适用以下构成：对所述基板实施等离子处理，使所述亲液层呈现亲液性，或使其载持亲液性的二氧化硅。如果是载持了亲液性的二氧化硅的亲液性的氧化钛，则不需要设置等离子处理或紫外线曝光等的其他工序，可以提高生产效率。
进一步，包含在亲液性液体中的微粒，优选平均粒径为1.0μm以下。
另外，在本发明中，作为亲液性液体采用含有氧化钛的构成的情况下，优选具有在所述基板设置紫外线滤光片的工序。
由此，可控制对氧化钛照射紫外线，防止因氧化钛的光催化效应对着色剂带来不良影响。
另外，本发明的滤色片因为根据上述方法制造，所以在像素部可以得到形成平坦且均一厚度的着色层的滤色片。
而且，本发明的电光学装置其特征在于备有上述滤色片，本发明的电子机器其特征在于备有上述电光学装置。
因此，在本发明中，可以容易且高精度地形成平坦且均一厚度的着色层，可以高精度的微细图案得到具有高品质的显示特性的电光学装置及电子机器。
附图说明：
图1是表示有源矩阵型的液晶装置(液晶显示装置)的一例的图。
图2是有源矩阵型的液晶装置的剖视构成图。
图3是模式地表示液滴喷吐装置的一例的图。
图4是用于说明由压电方式的液状材料的喷吐原理。
图5是模式地表示液晶装置的制造方法的图。
图6是模式地表示液晶装置的制造方法的图。
图7是用于说明滴落于滤光元件形成区域中的液滴的润湿扩散的图。
图8是表示本发明的电子机器的例子的图。
图中：580—液晶装置(电光学装置)，706—隔壁，707—滤光元件形成区域(像素部)，710—亲液层，742—基板，751—滤色片，790R—液滴(着色材料)，1000—便携电话机主体(电子机器)，1100—手表主体(电子机器)，1200—信息处理装置(电子机器)。
具体实施方式
以下，参照图1至图8，对本发明的滤色片和其制造方法及电光学装置以及电子机器的实施方式进行说明。
首先，对备有与本发明相关的滤色片的液晶显示装置(电光学装置)进行说明。
这里，使用有源矩阵型液晶装置为例进行说明。
图1是表示将TFT用于开关元件的有源矩阵型液晶装置(液晶显示装置)的一例，(A)表示该例的液晶显示装置的整体构成的立体图，(B)是在图(A)中的一个像素的放大图。
在图1中，本实施方式的液晶装置(电光学装置)580，其TFT元件形成侧的元件基板574和对置基板575相面对配置，在这些基板574、575间密封材料573配置为框型，在基板间的密封材料573所围成的区域密封有液晶层(图中省略)。
在元件基板574的液晶侧表面，以多条源极线576(数据线)和多条栅极线577(扫描线)互相交叉的方式设置为格子状。各源极线576和各栅极线577的交叉点的附近形成有TFT元件578，介由各TFT元件578连接像素电极579，多个像素电极579配置为俯视时呈矩阵状。另一方面，在对置基板575的液晶层侧的表面上，对应显示区域形成有由ITO等构成的透明导电材料制的共通电极585。
TFT元件578，如图1(B)所示，具有从栅极线577延长的栅极电极581；覆盖栅极电极581的绝缘膜(图中省略)；在绝缘膜上形成的半导体层582；从与半导体层582中的源极区域连接的源极线576延伸的源极电极583；与半导体层582中的漏极区域连接的漏极电极584。而且，TFT元件578的漏极电极584与像素电极579连接。
图2是有源矩阵型的液晶装置(液晶显示装置)的剖面构成图。
液晶装置580作为主体构成有具备下述部分的液晶面板，即：由按照互相面相对的方式配置的元件基板574和对置基板575、其间所夹持液晶层702、附设在对置基板575中的相位差板715a、偏光板716a、附设在元件基板574中的相位差板715b、偏光板716b所构成。
进一步，在元件基板574中，设有对液晶层702供给驱动信号用的驱动IC213，另外，在偏光板716b的外侧，备有作为透过显示用光源的背光灯214。
在该液晶面板中通过安装用于传送电信号的布线类、支撑体等附带要素，构成作为最终产品的液晶装置。
对置基板575以石英或玻璃等的光透过性基板742、形成在该基板742中的滤色片751为主体构成。滤色片751备有黑色矩阵或围堰等构成的隔壁706、作为滤光元件(filter element)的着色层703R、703G、703B、和介于基板742与着色层703R、703G、703B之间的亲液层710、覆盖隔壁706和着色层703R、703B、703G的保护膜704。
隔壁706为格子状，形成为分别包围作为形成各个着色层703R、703G、703B的着色层形成区域的滤光元件形成区域(像素部)707。因而形成在基板742的一面742a上。
另外，隔壁706，例如由黑色感光树脂膜构成，作为黑色感光性树脂膜例如，使用至少包括在通常的光抗蚀剂类所使用的正型或负型感光性树脂和碳黑等的黑色的无机颜料或黑色的有机颜料的物质。在本实施方式中，作为隔壁706，使用具有氟树脂等的疏液性的材料。另外，该隔壁706因为包含黑色的无机颜料或有机颜料，所以，在除了着色层703R、703G、703B形成位置外的部分中形成，可以遮断着色层703R、703G、703B彼此之间的光透过，从而该隔壁706具有遮光膜的功能。
亲液层710，通过涂敷亲液性透明物质而形成、更具体地说，是通过涂敷将亲液性的氧化钛等分散在酒精或水等分散剂中所得到的分散液(亲液性液体)而形成的。作为氧化钛的结晶状态，可使用锐钛矿结构或板钛矿结构。另外，该氧化钛载持二氧化硅等亲液性材料，具有不施以等离子处理等而维持亲液性的特性。
着色层703R、703G、703B是通过在遍布隔壁706的内壁和基板742设置的滤光元件形成区域707中将红(R)、绿(G)、兰(B)的各个滤光元件材料(着色材料)由喷墨方式导入，即喷吐，然后使其干燥而形成的。作为滤光元件材料，例如可以使用热硬性丙稀树脂、有机颜料、二甘醇丁基醚衍生物等的溶剂等构成的材料。
另外，由ITO(Indium Tin Oxide)等的透明导电材料构成的液晶驱动用的电极层705形成为遍布保护膜704的大致整体。进一步，覆盖该液晶驱动用电极层705设置取向膜719a，另外，在元件基板574的侧面的像素电极579上也设置取向膜719b。
元件基板574是通过在石英或玻璃等光透过性的基板714上形成省略图示的绝缘层，进一步，在该绝缘层上形成TFT元件578和像素电极579而构成的。另外，在基板714上形成的绝缘层上，如前面的图1所示，多个扫描线和多个信号线形成为矩阵状，在这些扫描线和信号线所包围的每个区域设置前面的像素电极579，TFT元件578安装在各个像素电极579和扫描线及信号线电连接的位置上，通过对扫描线和信号线外加信号使TFT元件578导通/截止，进行对像素电极579的通电控制。另外，在形成在对置基板575侧的电极层705在本实施方式中设置为覆盖像素区域整体的全面电极。另外，关于TFT的布线电路或像素电极形状可以适用各种样式。
元件基板574和对置基板575，由沿着对置基板575的外周缘形成的密封材料573通过规定的间隙粘贴在一起。另外，符号756是表示用于将两基板间的间隔(单元间隙)在基板面内保持一定的间隔体。在元件基板574和对置基板575之间，由俯视呈大致框状的密封材料573分割形成矩形的液晶密封区域，在该液晶密封区域中，密封液晶。
接着，对制造上述滤色片751时所使用的液滴喷吐装置进行说明。
图3表示液滴喷吐装置IJ的概略构成的立体图。
液滴喷吐装置IJ，备有液滴喷吐头1、X轴方向驱动轴4、Y方向导向轴5、控制装置CONT、载物台7、清洁机构8、基台9、加热器15。
载物台7，支撑由该液滴喷吐装置IJ设置印墨(液体材料)的基板P，备有将基板P固定在基准位置的图中未示出的固定机构。
液滴喷吐头1，是备有多个喷嘴的多喷嘴型的液滴喷吐头，使其长度方向与Y轴方向一致。多个喷嘴在液滴喷吐头1的下面沿Y方向并排以一定间隔设置。自液滴喷吐头1的喷嘴向载物台7支撑的基板P喷吐包含上述着色材料的印墨。
X轴方向驱动轴4与X轴方向驱动电机2连接。X轴方向驱动电机2是步进电机等，如果从控制装置CONT供给X轴方向的驱动信号，则X轴方向驱动轴4旋转。X轴方向驱动轴4旋转时，液滴喷吐头1在X轴方向移动。
Y轴方向导向轴5相对于基台9固定，使其不能移动。载物台7备有Y轴方向驱动电机3。Y轴方向驱动电机3是步进电机等，从控制装置CONT供给Y轴方向的驱动信号时，使载物台7在Y轴方向移动。
控制装置CONT对液滴喷吐头1供给液滴喷吐控制用的电压。另外，对X轴方向驱动电机2供给控制液滴喷吐头1的在X轴方向移动的驱动脉冲信号，对Y轴方向驱动电机3供给控制载物台7的Y轴方向的移动的驱动脉冲信号。
清洁机构8是清洁液滴喷吐头1的机构。在清洁机构8中，备有图中未示出的Y轴方向的驱动电机。由该Y轴方向驱动电机的驱动，使清洁机构沿着Y轴方向导向轴5移动。清洁机构8的移动由控制装置CONT控制。
加热器15在这里是由灯退火对基板P进行热处理的机构，进行涂敷在基板P上的液体材料中所包含的溶媒的蒸发和干燥。该加热器15的电源接通与断开也由控制装置CONT控制。
液滴喷吐装置IJ，边相对地扫描液滴喷吐头1和支撑基板P的载物台7边对基板P喷出液滴。这里，在以下的说明中，将X轴方向作为扫描方向，与X轴垂直的Y轴方向为非扫描方向。因此，液滴喷吐头1的喷嘴在作为非扫描方向的Y轴方向以一定间隔排列设置。另外，在图3中，液滴喷吐头1配置为相对基板P的行进方向呈直角，但也可以调整液滴喷吐头1的角度，使其相对基板P的行进方向交叉。如果这样，通过调整液滴喷吐头1的角度，可以调整喷嘴间的间距。另外也可以设计为基板P和喷嘴面之间的距离可任意调整。
图4是用于说明压电方式的液体材料的喷吐原理的图。
在图4中，与收纳液体材料的液体室21邻接设置压电元件22。通过含有收纳液体材料的材料储箱的液体材料供给系统23，对液体室21供给液体材料。压电元件22与驱动电路24连接，通过该驱动电路24对压电元件22外加电压，通过使压电元件22变形，液体室21变形，从喷嘴25喷出液体材料。此时，通过改变外加电压的值，控制压电元件22的变形量。另外，通过改变外加电压的频率数，控制压电元件22的变形速度。
另外，作为喷吐方式，也可以采用通过加热液体材料，由产生的气泡(bubble)将液体材料喷出的气泡(加热)方式，但是因为由压电方式的液滴喷吐对材料不加热，因此具有对材料的组成难以产生影像的优点。
接着，对使用上述液滴喷吐装置IJ、制造滤色片751的顺序进行说明。图5和图6是用于说明滤色片751的制造方法的一例的图。
首先，如图5(a)所示，对于透明的基板742的一个面形成隔壁706(黑色矩阵)。在形成该隔壁706时，将没有光透过性的树脂(优选黑色树脂)由旋涂等的方法涂敷为规定的厚度(例如2μm左右)，使用光刻技术进行图案成形。或者，也可以使用喷墨处理。
另外，在使用光刻法的时候，用旋涂、喷涂、辊涂、压模涂(die coat)、浸涂、杆涂(bar coat)、缝涂(slit coat)等规定的方法配合隔壁的高度涂敷有机材料，在其上涂敷抗蚀剂层。然后，与隔壁形状配合施以掩模，通过使抗蚀剂曝光、显影，留下与隔壁形状相配合的抗蚀剂。最后，进行蚀刻除去掩模以外的部分的隔壁材料。另外，也可以由下层是无机物上层是有机物构成的两层以上形成隔壁。
接着，如图5(b)所示，在基板742上形成亲液层710。这里将亲液性的氧化钛微粒分散在酒精中的氧化钛分散液(亲液性液体：石原产业株式会社制ST-K211)通过旋涂全面地一并涂敷。
作为氧化钛微粒子，优选平均粒径为1～500nm，特别优选5～100nm。另外，作为分散剂可以例示有醇类，例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、乙二醇等，也可以将其两种以上组合使用。
将该氧化钛分散液以0.2wt％的浓度在基板742上以500rpm进行旋涂涂敷。
这里，涂敷在基板742的整面中的氧化钛分散液，因隔壁706具有疏液性，另外由于旋涂的离心力，从隔壁706弹开导入作为像素部的滤光元件形成区域707中。另外，该分散液因为酒精为分散剂，所以导入滤光元件形成区域707中之后立即蒸发、干燥，制膜为透明层。
接着，如图5(c)所示，喷出R的液滴790R(液体)，使其落在基板742上的亲液层710上。这里，在滤光元件形成区域707中没有形成亲液层，使液滴790R落在基板742时，因为基板742中的接触角为30°左右，所以如图7(a)所示，液滴790R没有充分地润湿扩散，但是，如本实施方式，液滴790R落在亲液层710上的情况下，因为在亲液层710中的接触角为5°以下，所以通过喷出规定量以上的液滴，如图7(b)所示，将滤光元件形成区域707湿润扩散至几乎遍及整面。
另外，对于喷吐到滤光元件形成区域707中的液滴790R的量，设为考虑加热工序中的液体的体积减少后的足够的量。接着，进行液体的临时烘培，制成图6(d)所示的R着色层703R。将以上的工序，对于R、G、B各色反复进行，如图6(e)所示，依次形成着色层703G、703B。在所有着色层703R、703G、703B都形成之后，将着色层703R、703G、703B一并烘培。
接着，将基板742平坦化，且为了保护着色层703R、703G、703B，如图6(f)所示，形成覆盖各个着色层703R、703G、703B和隔壁706的覆盖膜(保护膜)704。对于该保护膜704的形成，可以采用旋涂法、辊涂法、撕裂法(ripping)等方法，但是与着色层703R、703G、703B的情况同样可以使用液滴喷出处理。
如以上所示，在本实施方式中，因为对于形成了亲液层710的滤光元件形成区域707喷吐着色材料液滴，所以即使在基板742没施以亲液化处理的情况，在滤光元件形成区域707内也可以润湿扩散着色材料液滴，可以得到没有斑块、平坦且均一厚度的着色层。
另外，在本实施方式中，因为通过旋涂涂敷氧化钛分散液，所以可以以简单的装置构成、容易且迅速地形成亲液层710，提高生产效率。
进一步，在本实施方式中，因为通过亲液性的氧化钛形成亲液层710，所以不需要另外设置等离子处理等亲液化处理工序，可以进一步提高生成效率。而且，在本实施方式中，因为由疏液性材料形成隔壁706，所以不需将隔壁706进行疏液化处理用的等离子处理，有助于提高生产效率和保护地球环境。
另外，在本实施方式中，因为隔壁706形成在基板742上之后，制成亲液层710，所以亲液层710分隔开，可以预先防止如同制成亲液层710之后形成隔壁的情况下的着色材料通过亲液层染色到其他的滤光元件形成区域707而发生混色的不良状况。
另外，作为本发明中的液晶装置，在透过型的面板的基础上，也可以应用到反射型的面板、半透过反射型面板。
(电子机器)
图8(a)～(c)表示本发明的电子机器的实施方式的例子。
本例的电子机器，以具有与本发明相关的滤色片的液晶装置作为显示机构。
图8(a)是表示便携电话一例的立体图。在图8(a)中，符号1000表示便携电话主体(电子机器)，符号1001表示使用上述液晶装置的显示部。
图8(b)是表示手表型电子机器的一例的立体图。在图8(b)中，符号1100表示手表主体(电子机器)，符号1001表示使用了上述液晶装置的显示部。
图8(c)表示文字处理机、个人计算机等的便携型信息处理装置的一例的立体图。在图8(c)中，符号1200表示信息处理装置(电子机器)，符号1202表示键盘等输入部，符号1204表示信息处理装置主体，符号1206表示使用了上述液晶装置的显示部。
在图8(a)～(c)所示的各个电子机器，将本发明的液晶装置作为显示机构，所以可以得到高精细的微细图案，具有高品质的显示特性的电子机器。
以上，参照附图对与本发明相关的最佳实施方式进行说明，但是本发明不用说并不局限于相关的例子。在上述的例子中表示的各构成构件的诸形状或组合等只是一例，在不脱离本发明主旨的范围内基于设计要求等可以有各种变形。
例如，在上述的实施方式中，是用具有疏液性的材料形成隔壁706而构成的，但是，并不局限于此，也可以构成为使用可由等离子处理进行疏液化、与基底基板之间的粘贴性优良、易于由光刻进行图案形成的有机材料，例如，丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、烯烃树脂、三聚氰胺树脂等有机类高分子材料或聚硅烷、聚硅氨烷、聚硅氧烷等无机类高分子材料，采用在大气氛围气中将四氟甲烷作为处理气体的等离子处理法(CF4等离子处理法)，付与疏液性。
另外，在上述的实施方式中，使用亲液性的氧化钛形成亲液层710，但是并不局限于此，也可以采用以下的构成：关于具有氧化钛那样的光触媒功能的材料，通过紫外线等的具有高能量波长的光照射，由光激励生成的传导电子和空穴，对表面付与极性，氢以氢氧基(OH-)的形式化学吸附，进一步在其上形成物理吸附水层，由此表面具有超亲水性的性质，因而通过对基板742进行紫外线照射，呈现出更高的亲液性。
另外，氧化钛等因为具有光触媒功能，例如在紫外线照射时，存在对着色层703R、703G、703B带来不良影像的可能。因此，也可适用为对亲液层710不射入紫外线而在基板742设置紫外线滤光片的构成。此时，紫外线滤光片，例如可设置在图2所示的偏光板716a的外侧或在相位差板715a和基板742之间。
另一方面，在上述实施方式中，使用有源矩阵型液晶装置的例子进行说明，但是也可以适用于无源矩阵型的液晶装置中。
进一步，作为滤光元件形成区域707的形成图案图示了条形的例子，但是除了条形之外，马赛克型、三角形型、或正方型等。
另外，在本实施方式中的滤光元件形成区域707的配色，采用RGB系，但是并不局限于RGB系，也可以是YMC系。另外，Y是黄色，M是洋红色，C是青绿色。

Claims (9)

1、一种滤色片制造方法，是在基板上具有由隔壁围成的多个像素部的滤色片的制造方法，其特征在于，包括：
在所述基板上形成具有疏液性的所述隔壁的工序；
在形成了所述隔壁的所述基板上的整面上一并涂敷呈现亲液性的亲液性液体，在所述像素部形成亲液层的工序；和
在形成了所述亲液层的所述像素部中涂敷着色材料的液滴的工序。
2、根据权利要求1所述的滤色片制造方法，其特征在于，
通过旋涂法在所述基板上一并涂敷所述亲液性液体。
3、根据权利要求1或2所述的滤色片制造方法，其特征在于，
所述亲液性液体包含从二氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、钛酸锶、氧化钨、氧化铋及氧化铁中选择的至少一种的物质构成的微粒。
4、根据权利要求3所述的滤色片制造方法，其特征在于，
所述亲液性液体中所包含的微粒子平均粒径在1.0μm以下。
5、根据权利要求3所述的滤色片制造方法，其特征在于，
具有对所述基板实施等离子处理，使所述亲液层呈现亲液性的工序。
6、根据权利要求3～5中的任一项所述的滤色片制造方法，其特征在于，
具有在所述基板上设置紫外线滤光片的工序。
7、一种滤色片，其特征在于，
由权利要求1～6中的任一项所述的滤色片制造方法制造。
8、一种电光学装置，其特征在于，
备有权利要求7所述的滤色片。
9、一种电子机器，其特征在于，
备有权利要求8所述的电光学装置。
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