JP2000035511A

JP2000035511A - カラーフィルタの製造方法及びそれを用いた液晶表示素子

Info

Publication number: JP2000035511A
Application number: JP20230698A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Hasegawa; 隆文長谷川; Naohiko Ishimaru; 直彦石丸
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット法で平坦かつ色純度が高いカラ
ーフィルタを生産性良く得る。【解決手段】遮光層２の上にポジ型のレジスト層３を形
成し、遮光層２をマスクとして用いて基板１側から露光
４、現像することにより、レジストによる凸部５と遮光
層２とによる堰により区切られた凹部にインクジェット
法でインクを吹き付けて着色層を形成し、後で凸部５を
除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット方
式を用いたカラーフィルタの製造方法及びそれを用いた
液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子等のカラーフィルタの形成
方法は各種提案されており、特に、基板としてのガラス
基板のセル内壁側に着色層を形成してカラーフィルタを
製造する方法にはいくつかの方法が知られている。例え
ば、着色インクをオフセット印刷法などによりパターン
印刷し、着色層を形成する方法があるが、印刷パターン
の精細化には限界があり、生産歩留まりの低下などの問
題がある。

【０００３】また、着色された紫外線硬化性インクを基
板上に全面塗布し、決められたパターンのマスクを用い
て紫外線照射し、不要部分を洗浄溶解することによりカ
ラーフィルタパターンを作成する方法では、赤、緑、青
の三原色のカラーフィルタを作成するためには、インク
塗布、紫外線照射、現像工程をそれぞれ３回行うことを
要し、製造工程がきわめて煩雑である。

【０００４】その他、電着塗装法を利用したカラーフィ
ルタの製造方法では、電着塗装される部分にあらかじめ
パターン状の透明電極を作成しておき、３色のカラーフ
ィルタを製造するために、順次それぞれに対応する電極
に通電し、透明電極上にカラーフィルタ膜を形成する。
この方法では３回の電着操作を必要とするうえ、色の重
なりによる混色を防ぐ操作を要し、また、３色に対応す
る透明電極を要するため、最終的な液晶表示セルが電極
の形状の制限をうけることもある。

【０００５】これらの問題を解決した生産性が良いカラ
ーフィルタの製造方法として、特開昭５９−７５２０５
にはインクジェット方式で着色インクを吹き付けて着色
層を形成することが提案されている。インクジェット方
式で着色を行う場合、その液滴径が数十μｍであり、一
方カラーフィルタの画素はおおむね短辺数十μｍ、長辺
数百μｍ程度である。

【０００６】このため、ガラス基板にあらかじめ画素の
周囲に遮光層等による堰になる凸部を形成して画素を規
定する区画を設け、この凸部により区分けされた凹部に
インクジェット方式でインクを吹き付け、区画内にイン
クを広げることで、均一な画素を得ることができる。

【０００７】従来、ガラス基板に対し濡れ性の良いイン
クを用いる場合には、インクに対して濡れ性の悪い物質
であらかじめ境界となる凸部を印刷しておく方法が知ら
れている。また、ガラスに対して濡れ性の悪いインクを
使う場合には、インクとの濡れ性の良い材料であらかじ
めガラスにパターンを形成しておき、インクが定着する
のを助ける方法が提案されている。さらに、特開平６−
３４７６３７ではインクに対して画素部は濡れやすく、
遮光層は濡れにくい組合せを用いることが提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、インクジェッ
ト方式ではインクの粘度に制限があるので、インク中の
固形分を高めることが難しい。このため、画素の着色層
はインクを吹き付けた後に、低い固形分濃度から溶媒の
乾燥過程を経て形成されるが、その乾燥制御は難しく、
着色層が凸形状や凹形状になりやすい。

【０００９】特に、遮光層の厚みと着色層の最終的な厚
みとが近い場合や着色層の最終的な厚みが大きい場合に
は、着色層が強い凸形状になりやすい。これは、インク
吹き付け時には溶媒が多く含まれるため、インクが大き
く盛り上がり中央部が凸の形状になり、その形状が乾
燥、焼成工程を経ても残るためと思われる。

【００１０】一方、遮光層の厚みよりも着色層の最終的
な厚みが充分小さい場合には、着色層は良好な平坦性が
得やすい。しかし、このようなカラーフィルタは、後工
程である配向膜のラビング処理において、着色層よりも
かなり高さが高い遮光層が障害となり、ラビング不良や
遮光層の露出した壁面による配向不良が起きやすい問題
があった。

【００１１】このために、ガラス基板に完成時の着色層
の厚みとほぼ等しいかそれよりも薄い遮光層を形成し、
遮光層の上に一時的に凸部を形成して、インクジェット
法による吹き付け時のみ高い堰による区画がされている
ようにすることが考えられる。この凸部は、インクジェ
ット法による吹き付け時とその後の乾燥時のみ存在して
いればよく、その形成と除去が容易な製造方法が望まれ
ていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題を
解決すべくなされたものであり、基板上に遮光層を形成
し、さらにその上に凸部を形成し、その凸部と遮光層と
により区切られた凹部にインクジェット方式によってイ
ンクを吹き付けて凹部にインクを堆積させて着色層を形
成し、凸部を除去して着色層と遮光層とを残すカラーフ
ィルタの製造方法において、基板上に遮光層をパターニ
ングした後、その上に凸部を形成するためのポジ型のレ
ジスト層を形成し、遮光層をマスクとして用いて基板の
反対側の面から前記レジスト層を露光し、その後露光さ
れた前記レジスト層を除去して、レジスト層による凸部
を形成し、その凸部と遮光層とによる堰により区切られ
た凹部にインクジェット方式によってインクを吹き付け
して着色層を形成することを特徴とするカラーフィルタ
の製造方法を提供する。

【００１３】また、そのインクを吹き付け後に着色層を
乾燥し、凸部側から露光し、その後露光された凸部を除
去するカラーフィルタの製造方法を提供する。

【００１４】また、上記の製造方法により製造したカラ
ーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示素子、及
び、その液晶表示素子が、基板上にスイッチング素子と
該スイッチング素子に接続された画素電極を有する能動
素子基板と、該画素電極に対向する対向電極を有する対
向電極基板と、上記両基板に挟持された液晶物質からな
るアクティブマトリックス型液晶表示素子であり、能動
素子基板上に着色層と遮光層とが形成されていることを
特徴とする上記の液晶表示素子を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルタの製造方
法では、ガラス基板等の基板上に遮光層と凸部とからな
る上下段２層からなる画素を区分けする堰をあらかじめ
形成し、この堰により区切られた凹部にインクジェット
方式にて着色インクを吹き付けて着色層を形成する。

【００１６】その際に、基板上のパターニングされた遮
光層の上に凸部を形成するためのポジ型のレジスト層を
形成し、あらかじめ形成した遮光層をマスクを用いて、
基板側から前記レジスト層を露光する。この際、ポジ型
のレジストを使用しているので、露光された部分、すな
わち遮光層の無い画素部分は、容易にレジストが溶解し
て除去できる。これにより遮光層の上には未露光のレジ
スト層による凸部が形成される。この凸部と遮光層とに
より区切られた凹部にインクジェット方式によってイン
クを吹き付けして着色層を形成し、その後遮光層の上の
凸部を取り除きカラーフィルタを形成する。

【００１７】図１は、本発明によるカラーフィルタの製
造工程の凸部を形成する工程を模式的に示す断面図であ
る。（Ａ）は基板１上にパターニングされた遮光層２が
形成された状態を示す。（Ｂ）はその上にレジスト層３
を形成した状態を示す。（Ｃ）は遮光層２をマスクとし
て用いて基板側から露光４してレジスト層３をパターニ
ングしている状態を示す。（Ｄ）は、露光されたレジス
トを除去して、遮光層２上にレジストによる凸部５が形
成された状態を示す。

【００１８】図２は、インクを吹き付けた直後の状態を
示す断面図である。この凸部５と遮光層２とにより区切
られた凹部にインクジェット方式によってインクを吹き
付けして着色層６が形成されている。この着色層６はイ
ンクが未乾燥状態なので、中央が大きく凸になってい
る。Ｃ₁ は未乾燥の着色層６の厚みが最も厚い部分の厚
み、はＨ₁ は遮光層２の厚み、Ｈ₂ は遮光層２の上の凸
部５の厚み、Ｈは遮光層２の厚みと凸部５の厚みの合
計、すなわちＨ＝Ｈ₁ ＋Ｈ₂ を示している。

【００１９】図３は、乾燥後の状態を示す断面図であ
る。着色層６Ａは低沸点の溶媒が揮発して厚みが減少し
ており、Ｃ₂ は乾燥後の着色層の平均厚みを示す。図４
は、焼成後の状態を示す断面図である。着色層６Ｂは焼
成によりほとんどの溶媒が揮発して厚みが大幅に減少し
ており、Ｃ₃ は焼成後の着色層の平均厚みを示す。

【００２０】図５は、凸部を除去した後の状態を示す断
面図である。着色層６Ｂの厚みが、遮光層２の厚みとほ
ぼ等しくなっている。図６は、その上に絶縁層と導電層
を形成した状態を示す断面図である。着色層６Ｂと遮光
層２との上に、絶縁層７、導電層８が形成されている。

【００２１】これらの図では、わかりやすくするために
遮光層と凸部による堰を２〜４個、着色層を１〜３個の
み示しているが、これは必要な数だけ設けられる。例え
ば、ストライプ状のカラーフィルタの場合であって、６
４０画素分必要な場合には、１画素あたりＲＧＢの３個
のカラーフィルタが必要なので、堰は１９２１個、着色
層は１９２０個必要になる。液晶表示素子では基板間隙
の精密性から表示を行わない表示画素の周辺までカラー
フィルタパターンを形成することもあり、その場合には
もっと増える。

【００２２】ストライプ状のパターンの場合には、その
パターン長手方向には堰が形成されなくてもよいが、画
素の周囲を完全に遮光層で囲むこともあるので、長手方
向にも堰を形成することもある。特に、モザイク状のカ
ラーフィルタの場合には、画素の周囲は遮光層で囲まれ
るので、堰で囲まれる。

【００２３】本発明で用いられる基板には、一般的には
耐熱性の面からガラス基板が用いられる。また、この基
板には通常は透明基板を用いるが、反射性の基板や白色
に着色したような基板でも本発明は適用できる。この基
板は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性
付与その他の目的の表面処理を施したものも用いうる。
また、反射性の基板の上に形成してもよい。

【００２４】本発明で着色層を区切るための遮光層と凸
部による堰は、基板上に線状や格子状に形成される。こ
の堰の形状は、それにより区切られた凹部が画素に対応
するようにされればよい。例えば、ストライプ状のカラ
ーフィルタを形成する場合には線状に形成され、四角の
画素に対応させるためには格子状に形成される。これ
は、画素の形状により適宜定められるので、放射状、円
周状等種々の形状も考えられる。

【００２５】インクジェット法でインクを吹き付けて着
色層を形成しようとした場合、図２のように吹き付け直
後にはインクが高く盛り上がった状態になる。これはイ
ンクが大量の溶媒を含むためである。これから乾燥工程
を経て、低沸点の溶媒が揮発するとこの着色層の高さが
低下してくる。この吹き付け直後の状態で、画素を区切
る堰の高さが不充分だと、吹き付けたインクが隣接画素
に流れ出す危険がある。この段階では、まだ大量の溶媒
が存在しているので、溶媒の揮発に伴い着色層の高さは
減少してきて、中央部の凸形状も是正されてくる。

【００２６】本発明では、２層の堰のうち、基板側の遮
光層部分は最終的に残される。この遮光層部分は、それ
自体が厚い樹脂系の遮光層であってもよいし、薄い金属
系遮光層と厚みをかせぐ絶縁層が積層されたものでもよ
い。この遮光層部分は、液晶表示素子等では画素間の遮
光に使用される。

【００２７】遮光層の形成方法としては、例えば、金属
クロム膜や、金属クロムと酸化クロムを積層したもの、
その他の遮光性の金属や金属化合物、又はカーボンブラ
ック等の黒色顔料と樹脂からなる黒色層を形成する。遮
光層のパターニングは種々の方法で行いうるが、フォト
レジストを塗布、画素部のレジストをフォトリソ法で取
り除き、エッチングによって遮光層を取り除く方法があ
る。よりコスト的に有利な方法としてカーボンブラック
などの黒色顔料と光硬化性樹脂を含む材料による黒色膜
を形成し、これをフォトリソ法によって所望のパターン
にパターン化する方法もある。

【００２８】本発明では、この遮光層は後で形成される
着色層とほぼ同じ高さが必要なので、金属や金属化合物
等の薄膜の遮光層の場合には、それに樹脂等を積層し
て、所定の膜厚とされる。また、この遮光層は必要に応
じて、表面反射を低減するための低反射層、基板との接
着性を向上させるための接着性向上物質層等を積層して
あってもよい。

【００２９】本発明における凸部は、インクジェット法
によりインクを吹き付けて着色層を形成するときには設
けられているが、最終的には取り除かれる。この凸部を
形成するために、本発明ではポジ型のレジストを用い
る。すなわち、このポジ型のレジスト層を遮光層の上に
形成して、遮光層をマスクとして基板側から露光して、
現像する。

【００３０】なお、このポジ型のレジスト層３は遮光層
２が形成された基板１の上に、通常はほぼ全面に形成さ
れる。なお、このレジスト層はほぼ均一な厚みに形成で
きるのであれば、遮光層２の上の部分には必ず形成され
るようにできれば、画素部分のレジスト層は除去される
ので、必ずしも全面に形成しなくてもよい。

【００３１】本発明ではポジ型のレジストを用いている
ので、遮光層をマスクとして用いて露光することによ
り、遮光層と同じパターンの凸部を容易に形成できる。
しかも現像工程を経るのみで露光したレジストを除去で
きるので、パターニング工程が極めて簡単になる。

【００３２】さらに後述するように、後での凸部の除去
も、単に凸部側から凸部を露光し、現像すれば凸部も容
易に除去できる。これはインクジェット法で着色層を形
成する場合に有利な方法である。インクジェット法で
は、着色層の形成工程では、フォトリソ工程が不要であ
り、露光の問題が無いので、着色層形成が済むまで凸部
が露光により損傷されない。

【００３３】次いで、インクジェット法により着色層を
形成する。この場合、ＲＧＢ３色の着色層を形成する場
合、Ｒ、Ｇ、Ｂと３回インクジェットヘッドを走査して
吹き付けを行ってもよいし、同時に３色吹き付けて行っ
てもよい。

【００３４】図７は、インクジェット法でカラーフィル
タを製造する装置の代表例の正面図である。遮光層と凸
部とを形成した基板１３を基台１５の上のスライドテー
ブル１４に載置し、インクジェットヘッド１１がガイド
レール１２に沿って移動し（図の左右方向）、スライド
テーブル１４がそれに直交する方向（図の奥行き方向）
に移動して、走査を行う。

【００３５】これは単に例示であって、本発明はこれに
限られるものではない。たとえば、インクジェットヘッ
ド自体が図の左右及び図の奥行き方向に移動して走査す
るような装置であってもよい。

【００３６】このようにしてインクを吹き付けて着色層
を形成した状態では、図２に示すように着色層６はイン
クが未乾燥状態なので、中央が大きく凸になっている。
その後乾燥をすることにより、徐々に低沸点の溶媒が揮
発する。それに伴い、着色層の中央部が徐々に下がって
くる。同時に粘度が徐々に上昇してきて流動性が低下し
てくる。このため、堰の高さをうまく設定することによ
り、焼成後に平坦な着色層が得られやすい。

【００３７】図３は、乾燥後の状態を示している。この
乾燥とは通常は常温での乾燥を意味し、低沸点の溶媒が
ほぼ揮発した状態である。もちろん、乾燥時間を短縮す
るために、１００℃以下程度の加熱を行うこともある。
また、徐々に温度を上げて行き最終的には焼成温度まで
連続して上げてゆく場合もあり、この場合にはほぼ低沸
点の溶媒がほぼ揮発した状態とみる。

【００３８】さらに温度を上げて焼成すると、図４に示
すように、溶媒がほとんど揮発して着色層６Ｂが形成さ
れる。凸部５の除去は、通常はこの焼成後に行えばよ
い。もっとも、着色層がほぼ流れなくなる程度に粘度が
上昇した後であれば、焼成前でも可能ではある。この除
去される時期は、着色層の形状の維持性（流れにくさ）
と凸部の剥離工程での薬品等による着色層の減損を考慮
して決めればよい。

【００３９】本発明では、この凸部５をポジ型レジスト
を用いて形成しているので、剥離工程では凸部５側から
光を照射して、現像すればこの凸部を容易に剥離でき
る。

【００４０】本発明では、基本的には以下のような工程
を採る。（１）基板に遮光層を所定のパターンに形成する工程、
（２）遮光層上に凸部形成用のポジ型レジストを塗布す
る工程、（３）遮光層をフォトマスクとして用い、基板
側（基板背面）から露光し現像することにより、ポジ型
レジストをパターニングして、遮光層上にポジ型レジス
トによる凸部を形成する工程、（４）インクジェット法
によりインクを吹き付けて着色層を形成する工程、
（５）遮光層上のポジ型レジストによる凸部を除去する
工程。

【００４１】特に、この（５）の工程が以下の２工程と
されることが好ましい。

【００４２】（５Ａ）凸部側より全面に露光する工程、
（５Ｂ）遮光層上のポジ型レジストによる凸部を現像に
より除去する工程。

【００４３】本発明における遮光層とその上に形成され
た凸部は、インクジェット法によってインクを吹き付け
る際に、吹き付けたインクが他の画素に流れ込んだり滲
んだりするのを防止する役割を果たす。したがって、こ
の遮光層と凸部の高さはある程度高いことが好ましい。
凸部は後で除去されるので、前記したようにうまく設計
することにより、焼成により硬化した着色層と遮光層と
の高さをほぼ均一にできる。

【００４４】本発明では、隣接画素への混色や、凸部の
上面にインクが残存することを防ぐために、凸部の上面
を撥インク性にすることが好ましい。その撥インク性
は、その着色に用いるインクとの接触角が７０°以上の
ときに、隣接画素へのインクの流出や凸部上へのインク
の残存を防止しやすく好ましい。

【００４５】凸部に撥インク性を付与する方法として
は、処理剤によって撥インク処理をした後、フォトリソ
などの方法で凸部をパターニングする方法が好ましい。
これには種々の方法を採りうるが、以下のような方法が
好ましい。

【００４６】（１）基板に遮光層を所定のパターンに形
成する工程、（２）遮光層上に凸部形成用のポジ型レジ
ストを塗布する工程、（３）ポジ型レジスト上に撥イン
ク処理剤を塗布する工程、（４）遮光層をフォトマスク
として用い、基板側（基板背面）から露光し現像するこ
とにより、ポジ型レジストをパターニングして、遮光層
上にポジ型レジストによる凸部を形成する工程、（５）
インクジェット法によりインクを吹き付けて着色層を形
成する工程、（６）遮光層上のポジ型レジストによる凸
部を除去する工程。

【００４７】もちろん、前記の説明と同様にこの（６）
の工程が以下の２工程とされることが好ましい。

【００４８】（６Ａ）凸部側より全面に露光する工程、
（６Ｂ）遮光層上のポジ型レジストによる凸部を現像に
より除去する工程。

【００４９】この撥インク処理剤としては、特に限定さ
れないが、水性インクを用いた場合、例えば下記式１で
表される化合物、下記式２で表されるモノマ、下記式２
で表されるモノマに基づく重合単位を含むポリマ、が挙
げられる。Ｒ^f ＳｉＸ¹ Ｘ² Ｘ³ ・・・式１ＣＨ₂ ＝ＣＺＣＯＯ（ＣＨ₂ ）_n Ｒ^F ・・・式２式１、式２において、各記号は以下の意味を示す。Ｒ^f ：フッ素原子を含む炭化水素基。Ｘ¹ 、Ｘ² 、Ｘ³ ：それぞれ独立に、水酸基、メチル
基、炭素数１〜３のアルコキシ基、イソシアネート基、
又は塩素原子。Ｚ：水素原子又はメチル基。Ｒ^F ：パーフルオロアルキル基。ｎ：１〜１０の整数。

【００５０】本発明では、インクジェット法によりイン
クを吹き付けて着色層を形成する。インクジェット法と
しては、帯電したインクを連続的に噴射し、電場によっ
て制御する方法、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴
射する方法、インクを加熱しその発泡を利用して間欠的
に噴射する方法等、各種の方法を採用できる。用いるイ
ンクは油性でも水性でも使用できるが、表面張力の関係
から水をベースにした水系インクの使用がより好まし
い。また、そのインクに含まれる着色材は染料、顔料と
もに使用でき、耐久性の面からは顔料の使用がより好ま
しい。

【００５１】本発明のインクには、着色後の工程を考慮
し、加熱によって硬化する又は紫外線などのエネルギ線
によって硬化する成分を添加することもできる。特に、
本発明では画素部形成後に凸部を除去する必要があるの
で、凸部の除去時に画素部が溶解、剥離、膨潤しないよ
うに、凸部の除去を阻害しない程度の低温で硬化するこ
とが好ましい。

【００５２】硬化する成分としては、各種の熱硬化性樹
脂が広く用いられ、またエネルギ線によって硬化する成
分としては、例えばアクリレート誘導体又はメタクリレ
ート誘導体に光反応開始剤を添加したものを例示でき
る。光硬化性樹脂を用いた場合には、ポジ型レジストの
剥離性を上げるための露光と着色層の硬化を一度の露光
で同時に達成でき、特に好ましい。

【００５３】また、基板、特にガラス面との密着性を確
保するためにシランカップリング剤（例えばγ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン）を加えることも効
果がある。これらのアクリレート誘導体、メタクリレー
ト誘導体などは水溶性のものが好ましく、水に難溶性の
ものでもエマルション化するなどして使用できる。

【００５４】本発明における焼成とは、熱硬化性樹脂を
用いた場合には、高沸点溶媒の除去と樹脂の硬化を温度
を昇温しながら同時に行うことを意味する。また、光硬
化性樹脂を用いた場合にも、高沸点溶媒の除去のために
加熱を行うので、これを意味する。

【００５５】ここで、焼成前の自然乾燥工程後の着色層
の厚みＣ₂ をうまく調整すれば、焼成後の着色層がほぼ
平坦化される。この焼成前の着色層が平坦であると、焼
成時には固形分濃度が高く粘度が高くなっているので、
ほぼその平坦性が保たれたまま厚みが平均して減少して
行き、焼成した後も平坦になりやすいことがわかった。
このためには、焼成前の自然乾燥工程後の着色層の厚み
Ｃ₂ をＣ₂ ≒１．０Ｈとすることが好ましい。

【００５６】この高い平坦性を得るための許容範囲とし
ては、Ｃ₂ ＜１．０Ｈの側では、０．８Ｈ≦Ｃ₂ の範囲
であれば、画素の着色層の中央はあまりへこまないの
で、ほぼ平坦性が保たれる。また、この焼成前の自然乾
燥工程後の着色層は凸の方が凹の場合よりも許容範囲が
広いので、Ｃ₂ ≦２．０Ｈの範囲であれば、やはり焼成
後に着色層はほぼ平坦になる。すなわち、高い平坦性を
得るためには、０．８Ｈ≦Ｃ₂ ≦２．０Ｈの範囲とする
ことが好ましい。

【００５７】なお、本発明でいう自然乾燥とは、１００
℃を超えるような焼成温度での焼成前の乾燥を意味す
る。このため、通常は室温程度で１０〜６０分程度での
自然乾燥ではあるが、乾燥時間を短縮するために例えば
６０℃程度に加温することもできる。

【００５８】しかし、本発明では徐々に温度を上げてい
き乾燥から焼成に移っていくような工程も採りうる。こ
のような場合には、自然乾燥の工程が明確に識別されな
いので、インク中の固形分の体積割合ｓと沸点が１５０
℃を超える溶媒成分の体積割合ｆとが、０．７Ｈ≦Ｃ₃
×（ｓ＋ｆ）／ｓ≦１．８Ｈという関係を満たすように
設定することが、高い平坦性を得るためには好ましい。
前記の自然乾燥の条件を満たす場合にも、０．７Ｈ≦Ｃ
₃ ×（ｓ＋ｆ）／ｓ≦１．８Ｈという関係を満たすよう
にされることが好ましい。

【００５９】この範囲が、前記したＣ₂ の範囲よりもや
や低い値になるのは、通常の自然乾燥では高沸点でない
溶媒の一部の溶媒が着色層に残るため、自然乾燥後の着
色層の厚みはインク中の固形分の体積割合ｓと高沸点溶
媒成分の体積割合ｆとの計算値よりもやや厚くなる傾向
があるためである。なお、このインク中の固形分の体積
割合ｓは、焼成の後に残る固形分の体積割合を意味す
る。

【００６０】これにより、焼成前の自然乾燥工程後の着
色層の厚みＣ₂ を０．８Ｈ≦Ｃ₂ ≦２．０Ｈとしやす
い。遮光層の厚みＨ₁ と焼成後の着色層の平均厚みＣ₃
は、ほぼ等しくなるように設計されることが多いので、
上記範囲にすることにより、焼成後の着色層をほぼ平坦
になしうる。これもＣ₃ ×（ｓ＋ｆ）／ｓ＜０．７Ｈの
場合には、画素の着色層の中央が凹になりやすい。ま
た、この場合も着色層は凸の方が凹の場合よりも許容範
囲が広いが、１．８＜Ｃ₃ ×（ｓ＋ｆ）／ｓの場合に
は、やはり着色層の中央が凸になりやすい。

【００６１】本発明では、インクジェット法で通常はＲ
ＧＢ３色のインクを吹き付けて３色の着色層を形成す
る。この着色層と遮光層とによるカラーフィルタは、液
晶表示素子、電気泳動表示素子、エレクトロクロミック
表示素子、ＰＬＺＴ等と組合せて表示素子として用いら
れる。カラーカメラやその他のカラーフィルタを用いる
用途にも使用できる。

【００６２】図８は、液晶表示素子に使用した場合の例
を示す。図８において、２１は基板、２２は遮光層、２
３は着色層、２４はその表面を覆う樹脂等による絶縁
層、２５はＩｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ （ＩＴＯ）、ＳｎＯ₂
等の導電層、２６はポリイミド、ポリアミド、ＳｉＯ等
の配向膜、２７は他方の基板、２８は他方の電極、２９
は配向膜、３０はその電極間に挟まれる液晶層である。
必要に応じて、この液晶セルの外側に偏光膜、反射板、
位相差板、光源等を配置して液晶表示素子として用いう
る。

【００６３】本発明では、図８の例で絶縁層２４を設け
ずに直接導電層２５を着色層２３の上に形成してもよい
し、導電層２５、２８と配向膜２６、２９との間にＳｉ
Ｏ₂、ＴｉＯ₂ 等の絶縁層を介在させたり、各画素に能
動素子を配置したり、反射膜や反射電極を形成したりす
る等公知の液晶表示素子に使用されている構成を採って
もよい。

【００６４】

【実施例】「例１」ガラス基板に、黒色に着色されたフ
ォトレジスト（富士フイルムオーリン社製「ＣＫ−Ｓ１
７１Ｃ」）をスピンコート法により目標膜厚１．０μｍ
となるように塗布し、１１０℃で１５分間加熱処理し
た。この基板にフォトマスクを介して露光、指定現像液
で現像、水洗を行い黒色フォトレジストによる遮光層を
形成した基板を得た。

【００６５】この遮光層を形成した面に、ポジ型レジス
ト（東京応化社製「ＰＭＥＲＰ−６０３０」）を厚み
２．０μｍとなるように塗布し、さらに式３で表される
重合単位を主要繰り返し単位とするポリマからなる撥イ
ンク処理剤（この撥インク処理剤を以下、撥インク処理
剤Ａという）をパーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロ
フラン）で、０．１重量％に希釈し、ポジレジスト膜上
にスピンコート法により塗布した。次いで図１（Ｃ）に
示すように基板１側（基板背面）から遮光層２をマスク
として露光し現像して、遮光層２の上に凸部５を形成し
た。

【００６６】この遮光層２（Ｈ₁ ＝１．０μｍ）と凸部
５（Ｈ₂ ＝２．０μｍ）とを形成した基板に、インクジ
ェット法により表１に示す組成のインク１で焼成後の平
均膜厚が１μｍとなるように吹き付けた。次いで、３０
分自然乾燥を行い、さらに１５０℃で乾燥した。その
後、凸部側から全体に紫外線露光し、水酸化ナトリウム
溶液に浸漬することにより現像して、ポジ型のレジスト
による凸部を除去した。この基板を最終的に２３０℃で
１時間焼成しカラーフィルタ基板を得た。結果を表２に
示す。

【００６７】着色層の焼成後の厚みＣ₃ ＝１．０μｍ、
インク中の焼成後の固形分（顔料＋樹脂＋光硬化剤＋シ
ラン）の体積割合ｓ：沸点が１５０℃を超える溶媒成分
（高沸点溶媒）の体積割合ｆ≒５．３：９．９であり、
Ｈ＝３．０μｍであるので、Ｃ₃ ×（ｓ＋ｆ）／ｓをＨ
₀ と定義するとき、Ｈ₀ ＝２．７μｍとなり、０．７Ｈ
≦Ｃ₃ ×（ｓ＋ｆ）／ｓ≦１．８Ｈという関係を満たし
た。また、着色層の自然乾燥後の厚みＣ₂ は３．１μｍ
であり、０．８Ｈ≦Ｃ₂ ≦２．０Ｈという関係も満たし
た。

【００６８】

【化１】

【００６９】「例２〜４」インク１のかわりに表１のイ
ンク２、インク３、又はインク４を用いた他は例１と同
様にしたものをそれぞれ例２、例３、例４とした。結果
を表２に示す。

【００７０】「例５」ポジ型レジストの膜厚を２．０μ
ｍのかわりに０．８μｍとした他は例３と同様にしたも
のを例５とした。結果を表２に示す。

【００７１】「例６」自然乾燥した後の加熱乾燥を１５
０℃のかわりに１８０℃とした他は例４と同様にしたも
のを例６とした。結果を表２に示す。

【００７２】「例７（比較例）」ガラス基板に、黒色に
着色されたフォトレジスト（富士フイルムオーリン社製
「ＣＫ−Ｓ１７１Ｃ」）をスピンコート法により目標膜
厚１．０μｍとなるように塗布し、１１０℃で１５分間
加熱処理した。このフォトレジストを形成した面に、撥
インク処理剤Ａをパーフルオロ（２−ブチルテトラヒド
ロフラン）で、０．１重量％に希釈し、スピンコート法
により塗布した。この基板にフォトマスクを介して露
光、指定現像液で現像、水洗を行い黒色フォトレジスト
による遮光層を形成した基板を得た。

【００７３】この遮光層を形成した基板に、インクジェ
ット法により表１のインク４を焼成後の平均膜厚が１μ
ｍとなるように吹き付けた。次いで、３０分自然乾燥を
行い、さらに１５０℃で乾燥し、２３０℃１時間焼成し
た。結果を表２に示す。

【００７４】

【表１】

【００７５】

【表２】

【００７６】なお、表２中、平坦性は着色層の平坦性
を、剥離性は凸部（ポジ型レジスト）の剥離のしやすさ
を、画素耐性は画素部の着色層が凸部の剥離時に一緒に
剥離されないかどうかの度合いを表し、「◎」は特に良
好、「○」は良好、「△」は可、「×」は不良、「−」
は評価せず、を示す。また、Ｈ、Ｈ₀ 、Ｃ₂ の単位はμ
ｍである。

【００７７】「例８」例３のカラーフィルタ上にＩＴＯ
層を形成し、このＩＴＯ層をパターニングし、さらに樹
脂の配向膜を形成し、ラビングして第１の基板を形成し
た。次いで、ガラス基板上にＩＴＯ層を形成し、このＩ
ＴＯ層をパターニングし、さらに樹脂の配向膜を形成
し、ラビングして第２の基板を形成した。第１の基板と
第２の基板とを電極面が相対向するように配置し、周辺
をシールして空セルを形成した。

【００７８】この空セル内にネマチック液晶を注入し、
注入口を封止して液晶セルを形成した。この液晶セルの
両側に位相差板と偏光板を配置してＦＳＴＮ型の液晶表
示素子を製造した。この液晶表示素子は美しいカラー表
示が可能であった。

【００７９】

【発明の効果】本発明は、遮光層を形成しその上にさら
にポジ型のレジスト層を形成し遮光層をマスクとしてポ
ジ型のレジスト層を露光して、凸部を形成して、生産性
の良いインクジェット方式でインクを吹き付け、その後
に凸部を除去する工程を採るので、色の分離性が良く、
かつ平坦性の良いカラーフィルタを生産性良く容易に得
ることができる。

【００８０】本発明によれば、インク吹き付け時には、
遮光層と凸部により高い堰が形成され、吹き付けられた
インクが堰を越えて隣接画素に流れ込みにくい。特に、
凸部の上部を撥インク処理しておくことにより、より流
れ込みにくくなる。これにより、溶媒比率が高いインク
を用いても吹き付けが容易になり、インクジェットヘッ
ドの目詰まりを生じにくくなり、生産性が上がる。

【００８１】また、インクを吹き付け、乾燥焼成した
後、凸部は除去されるので、遮光層と着色層とがほぼ同
じ高さになるように調整しておけば、着色層の表面が平
坦になり、かつ遮光層と着色層とがほぼ同じ高さにでき
るので、全体の平坦性をきわめて良くすることができ
る。これにより、このカラーフィルタを用いて液晶表示
素子に組んだときに、基板間隙が精密になり美しいカラ
ー画像が得られる。この凸部の除去も、ポジ型のレジス
トを用いているので、単に露光現像で容易に除去でき、
生産性が良い。本発明は、本発明の効果を損しない範囲
内で種々の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラーフィルタの製造工程を示す
断面図。（Ａ）は基板１上にパターニングされた遮光層
２が形成された状態を示す。（Ｂ）はその上にレジスト
層３を形成した状態を示す。（Ｃ）は遮光層２をマスク
として用いて基板側から露光４してレジスト層３をパタ
ーニングしている状態を示す。（Ｄ）は、露光されたレ
ジストを除去して、遮光層２上にレジストによる凸部５
が形成された状態を示す。

【図２】本発明によるカラーフィルタの製造工程でイン
ク吹き付け直後の状態を示す断面図。

【図３】本発明によるカラーフィルタの製造工程で自然
乾燥後の状態を示す断面図。

【図４】本発明によるカラーフィルタの製造工程で焼成
後の状態を示す断面図。

【図５】本発明によるカラーフィルタの製造工程で凸部
を除去した後の状態を示す断面図。

【図６】本発明によるカラーフィルタ上に導電層を形成
した状態を示す断面図。

【図７】本発明のカラーフィルタの製造方法に用いる製
造装置の例の正面図。

【図８】本発明によるカラーフィルタを用いて液晶表示
素子にした例の断面図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に遮光層を形成し、さらにその上に
凸部を形成し、その凸部と遮光層とにより区切られた凹
部にインクジェット方式によってインクを吹き付けて凹
部にインクを堆積させて着色層を形成し、凸部を除去し
て着色層と遮光層とを残すカラーフィルタの製造方法に
おいて、基板上に遮光層をパターニングした後、その上
に凸部を形成するためのポジ型のレジスト層を形成し、
遮光層をマスクとして用いて基板の反対側の面から前記
レジスト層を露光し、その後露光された前記レジスト層
を除去して、レジスト層による凸部を形成し、その凸部
と遮光層とによる堰により区切られた凹部にインクジェ
ット方式によってインクを吹き付けして着色層を形成す
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】インクを吹き付け後に着色層を乾燥し、凸
部側から露光し、その後露光された凸部を除去する請求
項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の製造方法により製造
したカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示
素子。
【請求項４】液晶表示素子が、基板上にスイッチング素
子と該スイッチング素子に接続された画素電極を有する
能動素子基板と、該画素電極に対向する対向電極を有す
る対向電極基板と、上記両基板に挟持された液晶物質か
らなるアクティブマトリックス型液晶表示素子であり、
能動素子基板上に着色層と遮光層とが形成されているこ
とを特徴とする請求項３記載の液晶表示素子。