JP2000187111A

JP2000187111A - カラーフィルタ基板

Info

Publication number: JP2000187111A
Application number: JP10363277A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kiguchi; 浩史木口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2018-12-21
Also published as: JP4138117B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット法の着色に好適なバンクを備
えるカラーフィルタ基板を提供する。【解決手段】本発明のカラーフィルタ基板は、基板１
０上に区画形成されたバンク１２で囲まれる開口部１１
内に、インク滴４０で着色されたインク膜を備える。バ
ンク１２は基板１０側から金属膜２０と感光性有機薄膜
３０の積層構造を有している。金属膜２０として、例え
ば、クロム膜、ニッケル膜、タングステン膜、タンタル
膜、アルミニウム膜等が適用できる。感光性有機薄膜
は、ポリイミド膜、アクリル系樹脂膜、ポリヒドロキシ
スチレン膜、ノボラック樹脂膜、ポリビニルアルコール
膜、カルド系樹脂膜等が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子等に用
いられるカラーフィルタ基板に係わる。特に、インクジ
ェット法によるカラーフィルタの着色に好適な構造を有
するカラーフィルタ基板に係わる。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子用のカラーフィルタの製造
方法として、染色法、顔料分散法、電着法、インクジェ
ット法等が知られている。この中でもインクジェット法
は最近最も研究されている方法であり、この方法でカラ
ーフィルタを製造する技術が、例えば、特開平８−３２
７８１６号公報、特開平９−４９９２１号公報、特開平
９−７１７４４号公報、特開平８−２７１７１５号公報
等に開示されている。この方法でカラーフィルタを着色
する場合、インク滴径が数十μｍであり、一方、カラー
フィルタの画素は短辺数十μｍ、長辺数百μｍであるこ
とから、ガラス基板上に予め画素を規定する区画（以
下、「バンク」という）を形成してこの中にインク滴を
充填してカラーフィルタを製造する。

【０００３】ところで、バンクにブラックマトリクスの
機能を兼用させる場合、従来ではガラス基板上にスパッ
タ成膜法でクロムを成膜し、これを所定のパターンにエ
ッチングすることで開口部（画素或いは光透過領域）を
形成し、この中にインク滴を充填してカラーフィルタを
製造していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような製
造方法では、スパッタ成膜法でクロムを成膜すると、膜
厚０．２μｍ程度が限界であり、インクを充填するのに
十分な高さ（０．５μｍ乃至１０μｍ）のバンクを形成
することができない。また、インクジェット法でバンク
に囲まれた開口部内にインク滴を充填する場合、バンク
を超えて隣の画素にインク滴が溢れる事態を防ぐため
に、基板には親インク性を持たせ、バンクには撥インク
性を持たせる必要がある。このため、バンク上部を有機
材料等の撥インク性処理が容易な材料で構成することが
好ましい。

【０００５】そこで、本発明はこのような問題点に鑑
み、インクジェット法等でインクをバンクに充填するこ
とでカラーフィルタを製造する方法に好適なバンクを備
えたカラーフィルタ基板及び液晶表示素子を提供するこ
とを課題とする。また、インクジェット法に好適なカラ
ーフィルタ基板の製造方法を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
基板は、基板上に区画形成されたバンクで囲まれる開口
部内に、インクで着色されたインク膜（着色層）を備え
るカラーフィルタ基板であって、バンクは基板側から金
属膜と感光性有機薄膜の積層構造を有している。かかる
積層構造により、十分な高さのバンクを形成することが
できるとともに、インクに対する基板表面の処理（バン
クは撥インク性とし、基板は親インク性とする処理）が
容易になる。

【０００７】感光性有機薄膜として金属膜をエッチング
するためのレジストを用いることができる。このように
すると、金属膜のエッチング後において不要のレジスト
を除去する工程を省略することができ、カラーフィルタ
の製造工程を簡略化することができる。

【０００８】感光性有機薄膜は、ポリイミド膜、アクリ
ル系樹脂膜、ポリヒドロキシスチレン膜、ノボラック樹
脂膜、ポリビニルアルコール膜、カルド系樹脂膜のうち
何れかとすることができる。この感光性有機薄膜に弗素
系の界面活性剤を添加することで感光性有機薄膜を撥イ
ンク性とすることができる。弗素系の界面活性剤とし
て、例えば、パーフルオロアルキル及びその誘導体、フ
ルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、トリフルオロベ
ンゼン、パーフルオロベンゼン、フルオロフェノール及
びその誘導体を含フッ素基として有する構造を用いる。
また、感光性有機薄膜に弗素系ポリマーを配合すること
で感光性有機薄膜を撥インク性とすることができる。弗
素系ポリマーとして、シリコーンゴム、ポリフッ化ビニ
リデン、フルオロオレフィン、ビニルエーテル系共重合
体、３フッ化エチレン、フッ化ビニリデン共重合体、ポ
リテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロ
ピレン樹脂、パーフルオロアルコキシ樹脂のうち何れか
を用いることができる。これらの弗素系の界面活性剤の
添加量や弗素系ポリマーの配合比を調整することでバン
クとインクとの接触角、即ち、バンクの撥インク性を必
要に応じて調整することができる。

【０００９】感光性有機薄膜は複数の感光性有機薄膜を
積層して構成することもできる。また、金属膜はブラッ
クマトリクスとして機能させることもできる。この場
合、金属膜の組成は、クロム、ニッケル、タングステ
ン、タンタル、銅、アルミニウムのうち何れかが好まし
い。

【００１０】また、バンクとインク膜とを覆う保護膜を
備えるカラーフィルタ基板において、保護膜の組成は、
要求される耐熱性、透明性、レベリング性をクリアする
ために、ビスフェノールＡ、ビスフェノールフルオレン
等が好ましい。さらに好ましくは、保護層の組成を有機
薄膜の組成と同一にすることで、バンク上に形成される
保護膜のはじき、ムラを防止することができ、コントラ
ストの優れた液晶表示素子のカラーフィルタ基板を提供
することができる。

【００１１】基板の表面処理において、バンクとインク
との接触角は３０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ以下になるよう
にバンクとインクの組み合わせを設定することが好まし
い。３０ｄｅｇ未満であるとバンクとインクの親和性が
高くなり、バンクに付着するインクの量が多くなる結
果、基板の着色抜けが生じやすくなる。一方、６０ｄｅ
ｇを超えると、インクに対するバンクの撥インク性が大
きくなりすぎてバンク近傍の基板の着色抜けが生じ易く
なる。また、基板とインクとの接触角は３０ｄｅｇ以下
が好ましい。基板は親インク性であることが求められ、
カラーフィルタの画素ピッチを考慮するとこの範囲が適
当である。

【００１２】本発明の液晶表示素子は上記のカラーフィ
ルタ基板を備える。このカラーフィルタ基板を備えるこ
とで、表示ムラや着色ムラの無い高精細な液晶表示素子
を提供することができる。

【００１３】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法
は、基板上に区画形成されたバンクで囲まれる開口部内
にインク膜を備えるカラーフィルタ基板の製造方法であ
って、基板上に金属膜を区画形成する第１の工程と、金
属膜上に感光性有機薄膜を形成することでバンクを形成
する第２の工程と、開口部内にインクを充填してインク
膜を形成する第３の工程とを備える。感光性有機薄膜を
金属膜をエッチングするためのレジストとすることで、
レジストの除去工程を省略することができ、カラーフィ
ルタの製造工程を簡略化することができる。第２の工程
は、金属膜上に複数の感光性有機薄膜を積層することで
バンクを形成してもよい。また、第２の工程と第３の工
程の間に、酸素ガスを導入ガスとしてプラズマ処理を
し、基板表面を親インク性とする工程と、弗化化合物を
導入ガスとしてプラズマ処理をし、バンクを撥インク性
とする工程とを備えても良い。このプラズマ処理工程に
より、バンクを撥インク性とすることができ、基板を親
インク性とすることができる。導入ガスとしての弗化化
合物は、弗化炭素ガス、弗化窒素ガス、弗化硫黄ガスの
うち何れかが好ましい。また、弗素化化合物を導入ガス
としたプラズマ処理工程に替えて基板を加熱すること
で、バンクを撥インク性とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．図１を参照
してカラーフィルタの製造工程を説明する。

【００１５】薄膜形成工程（図１（Ａ））本工程は基板１０上にクロム膜２０、レジスト３０を成
膜する工程である。基板１０の材質として、ガラス基
板、プラスチックフィルム、プラスチックシート等を使
用できる。基板１０として、例えば、３７０ｍｍ×４７
０ｍｍ×１．１ｍｍ程度の平坦な透明ガラス基板を用意
する。この透明ガラス基板は、３５０℃の熱に耐えら
れ、酸やアルカリ等の薬品に侵されにくく、量産可能で
あるものが好ましい。クロムをターゲットとし、アルゴ
ンガスでこれをスパッタし、基板１０上にクロム膜２０
を成膜する。膜厚は０．１５μｍとする。このクロム膜
２０は後述の工程で所定の区画領域にパターニングさ
れ、画素領域に開口部を備えるブラックマトリクスとし
て機能する。次いで、クロム膜２０上にポジタイプの感
光性レジスト３０をスピンコートする。レジスト３０の
膜厚は２．５μｍとする。尚、ブラックマトリクスの材
料はクロムの他、ニッケル、タングステン、タンタル、
銅、アルミニウム等でもよい。

【００１６】エッチング工程（同図（Ｂ））本工程はレジスト３０をマスクとしてクロム膜２０をエ
ッチングし、バンク１２を形成する工程である。感光性
レジスト３０を塗布後、全面を所定の区画パターンに一
括露光し、現像する。次いで、このレジスト３０をマス
クとして硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸塩の
水溶液でクロム膜２０をエッチングし、開口部１１を形
成する。開口部１１の形成パターンは、モザイク配列、
デルタ配列、ストライプ配列等、適宜選択してパターニ
ングする。開口部１１の形状は矩形に限らず、インク滴
の形状に合わせて円形状でもよい。この工程により、ク
ロム膜２０とレジスト３０とから成るバンク１２（膜厚
２．６５μｍ）が形成される。バンク１２は開口部１１
の仕切部材として機能する。

【００１７】また、上記工程において、レジスト３０を
現像して得られたレジストパターンを薬液処理又は酸素
プラズマ等のアッシング処理にてクロム膜２０から剥離
させ、区画形成されたクロムパターンを基板表面に露出
させる。このクロムパターンの上にレジスト或いはポリ
イミドを塗布し、クロムパターンに重なるようにフォト
リソ工程でパターニングし、バンク１２を形成してもよ
い。

【００１８】表面処理工程（同図（Ｃ））本工程は基板表面をプラズマ処理することで、基板１０
には親インク性を与え、バンク１２には撥インク性を与
えるものである。バンク１２の上部（レジスト３０）は
絶縁有機材料で構成され、基板１０はガラス等の無機材
料で構成されているため、弗素系化合物を含むガスを導
入ガスとして基板表面をプラズマ処理をすることで上記
の効果を得る。具体的には、容量結合型のプラズマ処理
では、導入ガスを反応室に流し、一方の電極1を基板１
０と接続し、他方の電極２を基板１０の表面に対向さ
せ、電源３から電界を印加する。まず、導入ガスとして
酸素（Ｏ₂）をガス流量５００ＳＣＣＭ、パワー０．１
Ｗ／ｃｍ²〜１．０Ｗ／ｃｍ²、圧力１Ｔｏｒｒ以下の条
件で１０秒〜３００秒プラズマ処理を行う。この工程で
開口部１１のアッシング処理が行われ、表面に露出した
基板１０が活性化することで親インク性となる。次に、
導入ガスとして弗化炭素（ＣＦ₄）をガス流量９００Ｓ
ＣＣＭ、パワー０．１Ｗ／ｃｍ²〜１．０Ｗ／ｃｍ²、圧
力１Ｔｏｒｒ以下の条件で６００秒〜３６００秒プラズ
マ処理を行う。この工程により、バンク１２の表面エネ
ルギーを低下させることができ、インクをはじきやすく
することができる。従がって、基板１０の表面を親イン
ク性に保持したまま、バンク１２を半永久的に撥インク
性とすることができる。

【００１９】尚、弗素系化合物のガスでプラズマ処理を
する場合、弗化炭素（ＣＦ₄）の他に弗化窒素（Ｎ
Ｆ₃）、弗化硫黄（ＳＦ₆）等を用いることもできる。ま
た、バンク１２は、酸素プラズマで一旦活性化した後、
熱処理により元の撥インク性に戻すことも可能である。

【００２０】上記の表面処理工程により、基板表面を改
質することができるが、特に、インクとバンク１２との
接触角は３０ｄｅｇ〜６０ｄｅｇに設定することが好ま
しく、インクと基板１０との接触角は３０ｄｅｇ以下に
設定することが好ましい。

【００２１】インクとバンク１２との好適な接触角の範
囲については、以下に述べる実験結果から導くことがで
きる。実験では、インクとガラス基板との接触角が１５
ｄｅｇの条件下でバンクとインクとの接触角を１５ｄｅ
ｇ、３３ｄｅｇ、６４ｄｅｇに設定した場合のインク膜
の膜厚状態を測定した。測定結果を図３に示す。図中、
符号５はバンクＢＭとインク膜ＩＬの膜厚を表してお
り、符号６はインク膜ＩＬの理想的な膜厚を示すボトム
ラインである。同図（Ａ）は、インクとバンクＢＭの接
触角が１５ｄｅｇの場合を示しており、インク膜ＩＬの
中央部の膜厚が不足していることが確認できる。このた
め、インク膜ＩＬの中央部において色抜けが生じてい
る。これは、インクとバンクＢＭとの親和性が高いため
にバンクＢＭに付着しているインクの量が多く、開口部
内側に充分にインクがいきわたらないためと考えられ
る。インクによる着色がこのような状態では液晶表示素
子のコントラストの低下を招く原因ともなるため好まし
くない。同図（Ｂ）は、インクとバンクＢＭとの接触角
が３３ｄｅｇの場合を示しており、開口部全体にインク
がいきわたり、色抜けが生じていないことが確認でき
る。これは、インクとバンクＢＭとの撥インク性、及
び、インクと基板との親インク性とのバランスが良好で
あるために着色ムラが生じないためと考えられる。同図
（Ｃ）は、インクとバンクＢＭとの接触角が６４ｄｅｇ
の場合を示しており、バンクＢＭ近傍でインク膜ＩＬの
色抜けが生じていることが確認できる。これは、バンク
ＢＭの撥インク性が高いためにバンクＢＭ近傍でインク
膜ＩＬの色抜けが生じているためと考えられる。以上の
結果から、インクとバンクとの接触角は３０ｄｅｇ〜６
０ｄｅｇに設定することが好ましいと考えられる。

【００２２】インクと基板１０との好適な接触角の範囲
については、以下に述べる考察結果から導くことができ
る。図４は基板とインクとの接触角がθ、基板とインク
との接触幅がｄの条件下で形成されるインク滴の面積Ｓ
を求める図である。同図から面積Ｓを扇型の面積から直
角三角形の面積を引くことで求めることができる。これ
を計算すると、面積Ｓは、

【００２３】

【数１】

【００２４】となる。この式を基に、ｄの値を５μｍ〜
１００μｍの範囲で変えたときの、基板とインクの接触
角θ［ｄｅｇ］と、インク滴の体積Ｓ［μｍ³／μｍ］
との関係を図示したものが図５である。図中、符号Ａは
ｄ＝１００μｍの場合、Ｂはｄ＝９０μｍの場合、Ｃは
ｄ＝８０μｍの場合、Ｄはｄ＝７０μｍの場合、Ｅはｄ
＝６０μｍの場合、Ｆはｄ＝５０μｍの場合、Ｇはｄ＝
４５μｍの場合、Ｈはｄ＝４０μｍの場合、Ｉはｄ＝３
５μｍの場合、Ｊはｄ＝３０μｍの場合、Ｋはｄ＝２５
μｍの場合、Ｌはｄ＝２０μｍの場合、Ｍはｄ＝１５μ
ｍの場合、Ｎはｄ＝１０μｍの場合、Ｏはｄ＝５μｍの
場合である。

【００２５】インクジェット式記録ヘッド（エプソン製
ＭＪ−５００Ｃ）から吐出されるインク滴を１滴当たり
５７１μｍ³とし、カラーフィルタにおける画素領域の
ピッチを８０μｍとすると、同図から基板との接触角は
２８ｄｅｇであることが解る。基板とインクは親インク
性が求められるため、インクと基板との接触角は３０ｄ
ｅｇ以下に設定することが好ましい。

【００２６】尚、インクとバンクとの接触角を上記の範
囲に設定するためには、レジスト３０に弗素系の界面活
性剤、例えば、パーフルオロアルキル及びその誘導体、
フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、トリフルオロ
ベンゼン、パーフルオロベンゼン、フルオロフェノール
及びその誘導体を含フッ素基として有する構造のもの等
を添加すると良い。レジスト３０に弗素系の界面活性剤
を添加することでレジスト３０の表面エネルギーを低下
させ、インクをはじきやすくすることができる。これら
の界面活性材を添加したレジスト３０は本発明者による
実験の結果、十分にレジスト膜としての機能（耐エッチ
性、及び、クロム膜２０との接着性）を有することが確
認することができた。こらの界面活性材の添加量を適宜
調整することでバンクとインクとの接触角を２０ｄｅｇ
〜６０ｄｅｇの範囲に設定することができる。

【００２７】また、レジスト３０は弗素系のポリマーで
ブレンドしたもの、例えば、シリコーンゴム、ポリフッ
化ビニリデン、フルオロオレフィン、ビニルエーテル系
共重合体、３フッ化エチレン、フッ化ビニリデン共重合
体、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレ
ンプロピレン樹脂、パーフルオロアルコキシ樹脂のうち
何れかの材料とブレンドして用いても良い。レジスト３
０に弗系のポリマーをブレンドすることでレジスト３０
の表面エネルギーを低下させ、インクをはじきやすくす
ることができる。これらのポリマーをブレンドしたレジ
スト３０は本発明者による実験の結果、十分にレジスト
膜としての機能（耐エッチ性、及び、クロム膜２０との
接着性）を有することが確認された。こらのポリマーの
配合比を適宜調整することでバンクとインクとの接触角
を２ｄｅｇ〜５７ｄｅｇの範囲に設定することができ
る。尚、これらの接触角はインクの粘性係数η＝４．３
０ｃＰｓ、表面張力γ＝２９．３ｍＮ／ｍのときの値で
ある。

【００２８】インク充填工程（同図（Ｄ））本工程はインクジェット法により開口部１１にインクを
吹き付け、画素をＲ、Ｇ、Ｂに着色する工程である。イ
ンクジェット式記録ヘッド４の加圧室にインクを満た
し、圧電体薄膜素子等のアクチュエータの駆動により加
圧室内の圧力を高め、インク滴４０を吐出する。バンク
１２はその上部が撥インク性処理されているため、イン
クがバンク１２を超えて隣の開口部１１に流れ込んだ
り、滲んだりすることを防止できる。バンク１２の高さ
は着色に必要とするインク量を考慮して決定すればよ
く、レジスト３０の厚みにより容易に調整することがで
きる。

【００２９】開口部１１にインク滴充填後、ヒータで加
熱処理をする。加熱は、例えば、１１０℃の温度で行
い、インクの溶媒を蒸発させる。この処理でインクの固
形成分のみ残留し、膜化する。このためインクは着色後
の工程を考慮して加熱で硬化する、或いは、紫外線等の
エネルギーで硬化する成分を添加することもできる。加
熱で硬化する成分としては、各種の熱硬化性樹脂を用い
ることができ、エネルギーで硬化する成分としては、例
えば、アクリレート誘導体、メタアクリレート誘導体に
光反応開始剤を添加したもの等が適用できる。特に、耐
熱性を考慮してアクリロイル基、メタクリロイル基を分
子内に複数有するものが好ましい。

【００３０】保護膜形成工程（同図（Ｅ））本工程はインク膜を覆うように保護膜を形成する工程で
ある。インク膜形成後、インク滴を完全に乾燥させるた
め、所定の温度（例えば、２００℃）で所定時間（例え
ば、３０分）の加熱を行う。乾燥が終了すると、インク
膜が形成されたカラーフィルタ基板に保護膜５０を形成
する。この保護膜５０はフィルタ表面の平滑化の役割を
も担う。保護膜５０の形成には、例えば、スピンコート
法、ロールコート法、ディッピング法等が適用できる。
保護膜５０の組成としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹
脂、光熱併用タイプの樹脂、蒸着やスパッタ等で形成さ
れた無機材料等を用いることができ、カラーフィルタと
して用いる場合の透明性を考慮してその後のＩＴＯ形成
プロセス、配向膜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。保護膜５０をスピンコートしたら、
これを乾燥させるため、所定の温度（例えば、２２０
℃）で所定の時間（例えば、６０分）加熱する。

【００３１】尚、保護膜５０の組成とレジスト３０の組
成を同一とすることで、バンク１２上に形成される保護
膜５０のはじき、むらの形成等を防止することができ
る。この場合の保護膜５０の材料として、ＡＨＰＡ（ビ
スフェノールＡ）、ＦＨＰＡ（ビスフェノールフルオレ
ン）等を使用することができる。これらの材料で保護膜
５０を形成するには、まず、基板１０を純粋洗浄し、ア
ミノシラン処理をした後、ＡＨＰＡ等を基板表面にスピ
ンコートする。次いで、プレベーク（８０℃、１０
分）、レベリング（１５０℃、１０分）、ポストベーク
（２００℃、６０分）の処理をして保護膜５０を形成す
る。

【００３２】透明電極形成工程（同図（Ｆ））次いで、スパッタ法、蒸着法等の公知の手法を用いて透
明電極６０を保護膜５０の全面にわたって形成する。透
明電極６０の組成としては、ＩＴＯ（Indium Thin Oxid
e）、酸化インジウムと酸化亜鉛の複合酸化物等、光透
過性導電性を兼ね備えた材料を用いることができる。

【００３３】以上の工程を経てカラーフィルタ基板を製
造することができる。カラー液晶パネルは一般的にカラ
ーフィルタ基板と対向基板を対向させて貼り合わせ、２
枚の基板間に液晶化合物を封入して製造する。液晶パネ
ルの対向基板の内側には薄膜トランジスタと画素電極を
マトリクス状に形成する。さらに、両基板の面内には配
向膜が形成されており、これをラビング処理することで
液晶分子を一定方向に配列させることができる。それぞ
れのガラス基板の外側には偏光板が接着されており、液
晶化合物はこれらのガラス基板の隙間に充填される。ま
た、バックライト光としては蛍光燈と散乱板の組合わせ
が一般的に用いられており、液晶化合物をバックライト
光の透過率を変化させる光シャッターとして機能させる
ことによりカラー表示を行う。本発明のカラーフィルタ
基板を備えた液晶表示素子は、ノートパソコン、車載用
ナビゲーションシステム、デスクトップ型パソコン、電
子スチルカメラ、ゲーム機器、プロジェクタ等に利用す
ることができる。

【００３４】尚、本実施の形態は、カラーフィルタの製
造に限らず、エレクトロルミネセンス素子の製造工程に
も応用することが可能である。即ち、バンクに囲まれた
画素領域に正孔輸入層、発光層、電子輸送層等を構成す
る薄膜材料をインクジェット法で着色する場合にバンク
の構造を上記の構造とすることで基板表面の設計処理
（バンクの撥インク性処理と基板の親インク性処理）が
容易になる。

【００３５】本実施の形態によれば、バンクをクロム膜
とレジストの２層構造としたため、基板表面の設計処理
が容易になる。また、クロム膜のエッチング工程におけ
るレジストを除去せずにそのまま残すことでバンクを形
成するため、製造工程を簡略化することができる。

【００３６】発明の実施の形態２．図２（Ａ１〜Ａ３）
を参照してカラーフィルタの製造工程を説明する。本実
施の形態が実施の形態１と異なる点は、バンク１２を感
光性ポリイミド膜７０とクロム膜２０の積層構造とした
点である。まず、基板１０上に膜厚０．１５μｍのクロ
ム膜２０をスパッタ法で成膜し、この上に感光性ポリイ
ミド膜７０を全面に成膜する（図２（Ａ１））。画素領
域のパターンに合わせて感光性ポリイミド膜７０を露
光、現像し、不要部分を除去する（同図（Ａ２））。感
光性ポリイミド膜７０をマスクとしてクロム膜２０をエ
ッチングし、開口部１１を形成する。この工程でクロム
膜（下層）／感光性ポリイミド膜（上層）から成るバン
ク１２が形成される（同図（Ａ３））。以後、図１
（Ｃ）乃至図１（Ｆ）に示す工程に従って、カラーフィ
ルタ基板を製造する。

【００３７】本実施の形態によれば、バンクをクロム膜
と感光性ポリイミド膜の２層構造としたため、基板表面
の設計処理（バンクの撥インク性処理と基板の親インク
性処理）が容易になる。また、クロム膜のエッチング工
程においてマスクとして機能する感光性ポリイミド膜を
除去せずにそのまま残すことでバンクを形成するため、
製造工程を簡略化することができる。

【００３８】尚、感光性ポリイミド膜の他に、ポリイミ
ド膜、アクリル系樹脂膜、ポリヒドロキシスチレン膜、
ノボラック樹脂膜、ポリビニルアルコール膜、カルド系
樹脂膜等の感光性有機材料を用いることもできる。

【００３９】発明の実施の形態３．図２（Ｂ１〜Ｂ４）
を参照してカラーフィルタの製造工程を説明する。本実
施の形態が実施の形態１と異なる点は、バンク１２を感
光性ポリイミド膜７０、レジスト３０及びクロム膜２０
の積層構造とした点である。まず、基板１０上にクロム
膜２０（膜厚０．１５μｍ）、レジスト３０を成膜する
（同図（Ｂ１））。レジスト３０をパターニングし、こ
れをマスクとしてクロム膜２０をエッチングする（同図
（Ｂ２））。レジスト３０を除去せずに基板全面に感光
性ポリイミド膜７０を塗布し（同図（Ｂ３））、クロム
膜２０と同一パターンに露光・現像し、不要部分を除去
する（同図（Ｂ４））。以後、図１（Ｃ）乃至図１
（Ｆ）に示す工程に従って、カラーフィルタ基板を製造
する。

【００４０】本実施の形態によれば、バンクを複数の感
光性有機材料で形成したため、これらの感光性有機薄膜
を組み合わせることで基板表面の設計処理が容易にな
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタ基板によれば、
バンクを金属膜と感光性有機薄膜の積層構造としたた
め、基板の親インク性処理及びバンクの撥インク性処理
が容易になる。特に、感光性有機薄膜に弗素系界面活性
剤を添加したり弗素系ポリマーを配合することでバンク
の撥インク性を調整することができる。従がって、本発
明のカラーフィルタ基板を備える液晶表示素子は、着色
ムラや表示ムラの無い、高精細な特性を有する。

【００４２】本発明のカラーフィルタ基板の製造方法に
よれば、インクジェット法に好適なバンクを備えるカラ
ーフィルタを提供することができる。特に、金属膜をエ
ッチングするためのレジストを除去せずに、そのままバ
ンクとして使用するため、製造工程を簡略化することが
でき、低コストでカラーフィルタを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの製造工程断面図であ
る。

【図２】本発明のカラーフィルタの製造工程断面図であ
る。

【図３】インク膜の着色状態を表す図である。

【図４】基板上に吐出したインク滴のガラス基板に対す
る接触角と面積との関係図である。

【図５】基板に対する接触幅を一定にしたときの基板に
対するインクの接触角と面積との関係を表したグラフで
ある。

【符号の説明】

１０基板２０クロム膜３０レジスト４０インク５０保護膜６０透明電極１電極２電極３電源４インクジェット式記録ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H048 BA64 BB02 BB06 BB14 BB23 BB37 BB44 2H091 FA34Y FA35Y FB04 FB08 FB12 FC26 FC27 FD06 GA16 LA12 LA13 4F071 AA22 AA26 AA29 AA31 AA41 AA60 AC03 AE10 AH19 BA02 BB02 BC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に区画形成されたバンクで囲まれ
る開口部内に、インクで着色されたインク膜を備えるカ
ラーフィルタ基板において、前記バンクは基板側から金
属膜と感光性有機薄膜の積層構造を有することを特徴と
するカラーフィルタ基板。
【請求項２】前記感光性有機薄膜は前記金属膜をエッ
チングするためのレジストであることを特徴とする請求
項１に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項３】前記感光性有機薄膜は、ポリイミド膜、
アクリル系樹脂膜、ポリヒドロキシスチレン膜、ノボラ
ック樹脂膜、ポリビニルアルコール膜、カルド系樹脂膜
のうち何れかであることを特徴とする請求項１に記載の
カラーフィルタ基板。
【請求項４】前記感光性有機薄膜は、弗素系の界面活
性剤を添加した薄膜であることを特徴とする請求項１に
記載のカラーフィルタ基板。
【請求項５】前記弗素系の界面活性剤は、パーフルオ
ロアルキル及びその誘導体、フルオロベンゼン、ジフル
オロベンゼン、トリフルオロベンゼン、パーフルオロベ
ンゼン、フルオロフェノール及びその誘導体を含フッ素
基として有する構造であることを特徴とする請求項４に
記載のカラーフィルタ基板。
【請求項６】前記感光性有機薄膜は、弗素系ポリマー
を配合した薄膜であることを特徴とする請求項１に記載
のカラーフィルタ基板。
【請求項７】前記弗素系ポリマーは、シリコーンゴ
ム、ポリフッ化ビニリデン、フルオロオレフィン、ビニ
ルエーテル系共重合体、３フッ化エチレン、フッ化ビニ
リデン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、パーフ
ルオロエチレンプロピレン樹脂、パーフルオロアルコキ
シ樹脂のうち何れかであることを特徴とする請求項６に
記載のカラーフィルタ基板。
【請求項８】前記感光性有機薄膜は複数の感光性有機
薄膜を積層した薄膜であることを特徴とする請求項１乃
至請求項７のうち何れか１項に記載のカラーフィルタ基
板。
【請求項９】前記金属膜はブラックマトリクスである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のうち何れか１
項に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項１０】前記金属膜の組成は、クロム、ニッケ
ル、タングステン、タンタル、銅、アルミニウムのうち
何れかであることを特徴とする請求項１乃至請求項９の
うち何れか１項に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項１１】前記バンクとインク膜を覆う保護膜を
備えるカラーフィルタ基板において、前記保護膜の組成
は前記有機薄膜の組成と同一であることを特徴とする請
求項１乃至請求項１０のうち何れか１項に記載のカラー
フィルタ基板。
【請求項１２】前記保護膜の組成は、ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールフルオレンのうち何れかであること
を特徴とする請求項１１に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項１３】前記バンクと前記インクとの接触角は
３０ｄｅｇ以上６０ｄｅｇ以下であることを特徴とする
請求項１乃至請求項１２のうち何れか１項に記載のカラ
ーフィルタ基板。
【請求項１４】前記基板と前記インクとの接触角は３
０ｄｅｇ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求
項１２のうち何れか１項に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項１５】基板上に区画形成されたバンクで囲ま
れる開口部内にインク膜を備えるカラーフィルタ基板の
製造方法において、基板上に金属膜を区画形成する第１の工程と、前記金属膜上に感光性有機薄膜を形成することで前記バ
ンクを形成する第２の工程と、前記開口部内にインクを充填して前記インク膜を形成す
る第３の工程と、を備えることを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方
法。
【請求項１６】前記感光性有機薄膜は前記金属膜をエ
ッチングするためのレジストであることを特徴とする請
求項１５に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１７】前記感光性有機薄膜は、ポリイミド
膜、アクリル系樹脂膜、ポリヒドロキシスチレン膜、ノ
ボラック樹脂膜、ポリビニルアルコール膜、カルド系樹
脂膜のうち何れかであることを特徴とする請求項１５に
記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１８】前記感光性有機薄膜は、弗素系の界面
活性剤を添加した薄膜であることを特徴とする請求項１
５に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１９】前記弗素系の界面活性剤は、パーフル
オロアルキル及びその誘導体、フルオロベンゼン、ジフ
ルオロベンゼン、トリフルオロベンゼン、パーフルオロ
ベンゼン、フルオロフェノール及びその誘導体を含フッ
素基として有する構造であることを特徴とする請求項１
８に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項２０】前記感光性有機薄膜は、弗素系ポリマ
ーを配合した薄膜であることを特徴とする請求項１５に
記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項２１】前記弗素系ポリマーは、シリコーンゴ
ム、ポリフッ化ビニリデン、フルオロオレフィン、ビニ
ルエーテル系共重合体、３フッ化エチレン、フッ化ビニ
リデン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、パーフ
ルオロエチレンプロピレン樹脂、パーフルオロアルコキ
シ樹脂のうち何れかであることを特徴とする請求項２０
に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項２２】前記第２の工程は、前記金属膜上に複
数の感光性有機薄膜を積層することで前記バンクを形成
する工程であることを特徴とする請求項１５乃至請求項
２１のうち何れか１項に記載のカラーフィルタ基板の製
造方法。
【請求項２３】前記第２の工程と前記第３の工程の間
に、酸素ガスを導入ガスとしてプラズマ処理をし、前記基板
表面を親インク性とする工程と、弗化化合物を導入ガスとしてプラズマ処理をし、前記バ
ンクを撥インク性とする工程と、を備えることを特徴とする請求項１５乃至請求項２２の
うち何れか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方
法。
【請求項２４】前記弗化化合物は、弗化炭素ガス、弗
化窒素ガス、弗化硫黄ガスのうち何れかであることを特
徴とする請求項２３に記載のカラーフィルタ基板の製造
方法。
【請求項２５】請求項１乃至請求項１４に記載のカラ
ーフィルタ基板を備えることを特徴とする液晶表示素
子。