JP2011099929A - カラーフィルタ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の高いカラーフィルタ製造方法を提供する。
【解決手段】透明基板１０の上に形成された隔壁層１４の各開口部１２にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインク１６を付与したのち、インク１６を加熱して、インク中の溶媒成分を除去するとともに、溶媒除去後のインクを平坦化させる。この際、溶媒除去後の粘度が高いインクほど溶媒除去時間が短くなるように、低沸点の溶媒を使用する。これにより、一度の加熱ですべての色のインクを平坦化することができる。
【選択図】図６

Description

本発明はカラーフィルタ製造方法に係り、特にインクジェット方式によるカラーフィルタ製造方法に関する。

カラー液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルタの製造方法として、隔壁が形成されたガラス等の透明基板上にインクジェット方式でＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクを付与して着色部を形成する方法が知られている。このインクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部（画素）を同時に形成することができるため、生産性が高く、材料のロスが少ないという利点がある。

ところで、カラーフィルタの製造に用いるインクは粘度が高く、そのままではノズルから吐出させることができないため、溶媒で薄めて使用している。しかし、インクを溶媒で薄めると、乾燥後に形状が平坦にならないという問題がある。このため、インク付与後にインクを適切な加熱条件で加熱し、乾燥後のインクの粘度を低下させて流動化させ、平坦化する必要がある。

しかしながら、カラーフィルタの製造に用いるＲ、Ｇ、Ｂの３色のインクは、それぞれレオロジー特性が異なり、最適な加熱条件が異なる。この結果、最も粘度の高いインクに加熱条件を合わせると、低粘度のインクには無駄に熱を与えることとなり、色材の凝集や熱による分解などが生じるという問題がある。一方、最も粘度の低いインクに加熱条件を合わせると、高粘度のインクは平坦化しきれないという問題がある。

そこで、特許文献１では、インクの色ごとに加熱乾燥を行い、粘度の高いインクほど高い温度で加熱乾燥させる方法を提案している。

特開２００２−３７２６１３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、インクの色ごと加熱乾燥を行うため、生産性が悪いという欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、生産性が高く、全色共に良好な膜を形成可能なカラーフィルタ製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、前記目的を達成するために、透明基板の上に複数の開口部を有する隔壁層を形成する隔壁形成工程と、前記隔壁層の開口部に所定の配列で所定の色の熱硬化型のインクを付与するインク付与工程と、前記開口部に付与されたインクを所定温度で所定時間加熱して、前記インク中の溶媒成分を除去するとともに、溶媒除去後の前記インクを平坦化する第１加熱工程と、前記開口部に付与されたインクを所定温度で所定時間加熱して、前記インクを硬化させる第２加熱工程と、を含むカラーフィルタ製造方法であって、前記第１加熱工程での溶媒除去後の粘度が高いインクほど溶媒除去時間が短くなるように、前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクの組成を調整することを特徴とするカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明は、隔壁層の各開口部に付与されたインクを硬化させる工程（第２加熱工程）の前にインクを所定温度で所定時間加熱して、インク中の溶媒成分を除去し、平坦化させる工程（第１加熱工程）を含んでいる。ここで、開口部に付与する各色のインクは、それぞれレオロジー特性が異なり、平坦化させるための最適な加熱条件は、インクごとに異なる。そこで、本発明では、第１加熱工程での溶媒除去後の粘度が高いインクほど溶媒除去時間（第１加熱工程でインク中の溶媒成分を除去するのに要する時間）が短くなるように、インク付与工程で開口部に付与する各色のインクの組成を調整する。これにより、１回の加熱ですべての色のインクについて平坦化することができ、生産効率を向上させることができるとともに、全色共に良好な膜を形成することができる。なお、第１加熱工程での加熱温度と第２加熱工程での加熱温度は同じであってもよい。

請求項２に係る発明は、前記目的を達成するために、前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、熱硬化型樹脂と色材と溶媒とを含み、各色のインクで使用する溶媒の沸点を調整することにより、前記溶媒除去時間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明では、各色のインクで使用する溶媒の沸点を調整することにより、第１加熱工程での各色のインクの溶媒除去時間を調整する。たとえば、同じ温度で加熱したとき、溶媒除去後の粘度が高いインクほど平坦化に要する時間が長いので、溶媒除去後の粘度が高いインクほど低沸点の溶媒、すなわち、揮発時間が短い溶媒を使用する（溶媒除去時間を短くする。）。これにより、同一条件で加熱しても、すべての色のインクを平坦化することができる。

請求項３に係る発明は、前記目的を達成するために、前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、熱硬化型樹脂と色材と２種以上の溶媒とを含み、各色のインクで使用する高沸点の溶媒の添加量を調整することにより、前記溶媒除去時間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明では、各色のインクで使用する高沸点の溶媒の添加量を調整することにより、第１加熱工程での各色のインクの溶媒除去時間を調整する。たとえば、溶媒除去後の粘度が高いインクほど、高沸点の溶媒の添加量を少なくする（溶媒除去時間を短くする。）。これにより、同一条件で加熱しても、すべての色のインクを平坦化することができる。

請求項４に係る発明は、前記目的を達成するために、前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、熱硬化型樹脂と色材と溶媒とを含み、各色のインクで使用する溶媒の添加量を調整することにより、前記溶媒除去時間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明では、各色のインクで使用する溶媒の添加量（１つの開口部に付与する溶媒の量）を調整することにより、第１加熱工程での各色のインクの溶媒除去時間を調整する。たとえば、溶媒除去後の粘度が高いインクほど、溶媒の量を少なくする（溶媒除去時間を短くする。）。これにより、同一条件で加熱しても、すべての色のインクを平坦化することができる。

請求項５に係る発明は、前記目的を達成するために、透明基板の上に複数の開口部を有する隔壁層を形成する隔壁形成工程と、前記隔壁層の開口部に所定の配列で所定の色の熱硬化型のインクを付与するインク付与工程と、前記開口部に付与されたインクを所定温度で所定時間加熱して、前記インク中の溶媒成分を除去するとともに、溶媒除去後の前記インクを平坦化する第１加熱工程と、前記開口部に付与されたインクを所定温度で所定時間加熱して、前記インクを硬化させる第２加熱工程と、を含むカラーフィルタ製造方法であって、前記インク付与工程では、所定の順番で色ごとに前記開口部にインクを付与し、前記第１加熱工程での溶媒除去後の粘度が高いインクほど早く付与することを特徴とするカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明では、色単位で各開口部にインクを付与することとし、第１加熱工程での溶媒除去後の粘度が高いインクほど早く付与する。すなわち、溶媒除去後の粘度が高いインクほど、早くインクを付与することにより、先行して蒸発させておき、第１加熱工程での加熱時に短時間で溶媒を除去できるようにする。これにより、同一条件で加熱しても、すべての色のインクを平坦化することができる。

請求項６に係る発明は、前記目的を達成するために、前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは染料インクであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明によれば、隔壁層の各開口部に付与するインクが染料インクで構成される。染料インクを用いることにより、顔料インクを用いた場合に比べて、高コントラスト・高輝度のカラーフィルタを製造することができる。

請求項７に係る発明は、前記目的を達成するために、前記第２加熱工程で前記インクを加熱する温度が、前記第１加熱工程で前記インクを加熱する温度よりも高く設定されることを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明によれば、第２加熱工程でのインクの加熱温度が、第１加熱工程でのインクの加熱温度よりも高く設定される。第２加熱工程でのインクの加熱温度と、第１加熱工程でのインクの加熱温度は、同じ温度に設定することもできるが、個別に設定することにより、平坦化に要する加熱温度と、硬化に要する加熱温度を個別に設定することができ、良好に平坦化することができる。

請求項８に係る発明は、前記目的を達成するために、前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、紫外線開始剤を含み、前記第１加熱工程と前記第２加熱工程との間に前記開口部に付与されたインクに紫外線を照射する紫外線照射工程を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明によれば、各色のインクに紫外線開始剤が含まれ、第１加熱工程の後、第２加熱工程の前にインクに紫外線が照射されて、インクが予備硬化される。このように、インクを予備硬化させることにより、後の第２加熱工程での熱硬化時の重合度を高めることができ、耐熱性や耐薬品性を高めることができる。

請求項９に係る発明は、前記目的を達成するために、前記第１加熱工程でインクを加熱する温度は６０℃〜１５０℃であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明によれば、第１加熱工程でのインクの加熱温度が６０℃〜１５０℃に設定される。これにより、粘度を低下させつつ、重合反応の進行を抑えることができる。

請求項１０に係る発明は、前記目的を達成するために、前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクであり、インクジェット方式で前記開口部に付与することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のカラーフィルタ製造方法を提供する。

本発明によれば、開口部に付与する各色のインクが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクで構成され、インクジェット方式で各開口部に付与される。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部（画素）を同時に形成することができ、材料のロスを無くして、効率よくカラーフィルタを製造することができる。

本発明によれば、生産性が高く、全色共に良好な膜を形成可能なカラーフィルタを製造することができる。

本発明に係るカラーフィルタ製造方法の一実施形態を示すフローチャート 隔壁層を形成した透明基板の一部を拡大した図 図２の３−３断面図 Ｒ、Ｇ、Ｂのインクを付与した透明基板の一部を拡大した図 Ｒ、Ｇ、Ｂの各インクの溶媒除去後の粘度と平坦化時間と溶媒除去時間との関係を表す表 溶媒除去時間を調整するための第１の方法の説明図 溶媒除去時間を調整するための第２の方法の説明図 溶媒除去時間を調整するための第３の方法の説明図 溶媒除去時間を調整するための第４の方法の説明図

以下、添付図面に従って、本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明に係るカラーフィルタ製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。

同図に示すように、本実施の形態のカラーフィルタ製造方法は、主として、透明基板１０の上に複数の開口部１２を有する隔壁層１４を形成する隔壁形成工程Ｓ１と、透明基板１０の上に形成された隔壁層１４に撥インク処理を施す撥インク処理工程Ｓ２と、撥インク処理が施された隔壁層１４の各開口部１２にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインク１６を所定の配列で付与するインク付与工程Ｓ３と、開口部１２に付与したインク１６を所定温度で所定時間加熱して、インク中の溶媒成分を除去するとともに、溶媒除去後のインク１６を平坦化する溶媒除去・平坦化工程Ｓ４と、平坦化したインク１６に紫外線を照射して予備硬化させる紫外線照射工程Ｓ５と、予備硬化させたインク１６を所定温度で所定時間加熱して、硬化させる硬化工程Ｓ６とからなる。以下、各工程について詳説する。

＜隔壁形成工程＞
隔壁形成工程Ｓ１では、透明基板１０の上に複数の開口部１２を有する隔壁層１４、すなわち、ブラックマトリクスの機能を持った遮光性を有する隔壁１４Ａを形成する。

本実施の形態では、透明基板１０として、透明なガラス基板を使用する。なお、透明基板１０は、これに限定されるものではなく、他の素材の基板を用いてもよい。またリジッド基板以外にも種々のフィルム材を用いたフレキシブル基板を用いてもよい。

隔壁層１４は、公知の方法を用いて形成することができ、その素材についても、ブラックマトリクス用の公知の素材を用いることができる（例えば、特開２００６−１７９８０号公報、特開２００７−１９３０９０号公報参照）。

図２は、隔壁層１４を形成した透明基板１０の一部を拡大した図であり、図３は、その３−３断面図である。

同図に示すように、隔壁層１４には、画素エリアとなる開口部１２が所定の配列（ストライプ配列）で形成される。後述するインク付与工程Ｓ３では、この開口部１２内にインク１６が付与される。

なお、本実施の形態では、開口部１２をストライプ状に配置しているが、開口部１２の配列（画素配列）は、これに限らず、たとえば、デルタ配列、ベイヤ配列とすることもできる。

＜撥インク処理工程＞
撥インク処理工程Ｓ２では、透明基板１０の上に形成された隔壁層１４に撥インク処理を施す。上記のように、隔壁層１４に形成した開口部１２には、次のインク付与工程Ｓ３でインク１６を付与するので、この付与したインク１６が、隔壁１４Ａを超えて溢れ出るのを防止するため、撥インク処理を施す。この撥インク処理は、公知の方法を用いて行うことができる（たとえば、特開２００２−６２４２０号公報参照）。

なお、この撥インク処理は、撥インク性を備えた材質を用いて隔壁１４Ａを形成した場合には省略することができる。

＜インク付与工程＞
インク付与工程Ｓ３は、図４に示すように、画素エリアである各開口部１２にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインク１６を所定の配列で付与する。

本実施の形態では、インクジェット印刷機を用いて、各開口部１２にＲ、Ｇ、Ｂの各色のインクをインクジェット方式で付与する。

各色のインクは、染料又は顔料の色材、熱硬化性樹脂、溶媒に種々の添加剤を加えたものを使用する。

溶媒としては、たとえば、シクロヘキサノン、Ｎ−メチルピロリドン、ベンジンアルコール、プロピレングリコールモノメチルアセテート、１，３−ブチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等を用いることができる。

また、熱硬化性樹脂には、光学特性からアクリル系樹脂を用いることが好ましい。たとえば、ＤＰＣＡ−６０（日本化薬社製）、ＤＰＨＡ（日本化薬社製）、ＡＤ−ＴＭＰ（新中村化学工業社製）等を用いることができる。

添加剤としては、顔料を分散するための分散剤、吐出のために表面張力を調整するのに用いる界面活性剤、光照射の際に反応して硬化を開始する光開始剤などを用いることができる。

ここで、本発明は、後述する溶媒除去・平坦化工程Ｓ４において、溶媒除去後の粘度が高いインクほど、インク中の溶媒成分を除去するのに要する時間（溶媒除去時間）を短くすることにより、溶媒除去と平坦化の総時間を均等化することを特徴としている。すなわち、溶媒除去後のインクを平坦化するのに要する時間（平坦化時間）は、主として、溶媒除去後のインクの粘度に依存するので、溶媒除去後のインクの粘度が高いインクほど溶媒除去時間を短くすることにより、溶媒除去と平坦化の総時間を各色のインク間で均等化する。そして、この溶媒除去時間を調整するために、各色のインクの組成、又は、インク付与工程Ｓ３から溶媒除去・平坦化工程Ｓ４までの時間が調整される。この点については、後に詳述する。

インクジェット印刷機におけるインクの吐出方式は、たとえば、圧電方式、サーマル方式、静電アクチュエータ方式、静電吸引方式等の種々の方式を採用することができる。

また、ヘッドの構成についても、シリアルヘッドで構成してもよいし、また、ラインヘッドで構成してもよい。

なお、本実施の形態では、インクジェット印刷機を用いてインクジェット方式で各開口部１２にインク１６を付与する構成としているが、この他、ディスペンサ等を用いて各開口部１２にインク１６を付与する構成とすることもできる。なお、液滴サイズや液滴量の制御性の観点からインクジェット印刷機を用いてインクジェット方式で付与することが好ましい。

＜溶媒除去・平坦化工程＞
溶媒除去・平坦化工程Ｓ４では、開口部１２に付与したＲ、Ｇ、Ｂの各色のインク１６を所定温度で所定時間加熱して、インク中の溶媒成分を加熱乾燥させて除去するとともに、溶媒乾燥後の固形分の粘度を加熱により低下させることにより平坦化する。そして、本実施の形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク１６を一度に同じ条件で加熱して、溶媒を除去し、平坦化する。

加熱の方法は、たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク１６を付与した透明基板１０をオーブンに入れ、基板全体を加熱する。加熱方法は、これに限らず、この他、加熱したステージの上に透明基板１０を載置して、透明基板１０の底面から加熱する方法や、透明基板１０の表面に温風を噴き付けて加熱する方法など種々の加熱方法を採用することができる。

加熱温度は、粘度低下があるが重合反応の進行しにくい６０℃〜１５０℃の範囲に設定することが好ましい。

加熱時間は、溶媒の揮発時間、画素の平坦化時間によって決定され、色材の析出や凝集などの弊害が起こらない範囲で長く取るのが好ましい。

吐出方式を用いることのできるインクでは、溶媒が５割以上の重量比になることが多く、乾燥時に乾燥むらや内部流動によって起こるコーヒーステイン現象などによって凹凸が形成されてしまう。そのため、乾燥後にも加熱を加え固形分の粘度が低下した状態を長く維持し、凹凸を解消し平坦化する必要がある。Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク１６は、色材の物性により粘度が異なることが多く、それに伴い平坦化に必要な時間も異なる。

＜紫外線照射工程＞
紫外線照射工程Ｓ５では、平坦化したインク１６に紫外線を照射して予備硬化させる。この予備硬化により後の熱硬化時の重合度を高めることができ、耐熱性や耐薬品性を高めることができる。

なお、照射源は、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、LEDなど種々の照射源を用いることができる。

なお、本工程は、上記のように、後の熱硬化時の重合度を高めることができ、耐熱性や耐薬品性を高めることができるという利点があり、実施することが好ましいが、省略することもできる。

＜硬化工程＞
硬化工程Ｓ６は、予備硬化させたインク１６を所定温度で所定時間加熱して、熱硬化性樹脂を硬化させる。

加熱の方法は、上記溶媒除去・平坦化工程Ｓ４と同様に、透明基板１０をオーブンに入れ、基板全体を加熱する。なお、加熱する方法は、これに限らず、この他、加熱したステージの上に透明基板１０を載置して、透明基板１０を底面から加熱する方法や、透明基板１０の表面に温風を噴き付けて加熱する方法など種々の加熱方法を採用することができる。

なお、加熱温度は、硬化反応が進む１８０℃〜３００℃の範囲に設定することが好ましい。

また、加熱時間は、十分に硬化が完了する２０分〜６０分の範囲に設定することが好ましい。

以上一連の工程でカラーフィルタが生成される。

この後、必要に応じて、隔壁層１４の上に保護膜が形成される。保護膜の厚みは、使用される材料の光透過率、カラーフィルタの表面状態等を考慮して設定することができ、たとえば、０．１〜２．０μｍの範囲で設定することができる。保護膜は、たとえば、公知の透明光硬化性樹脂、二液硬化型透明樹脂等の中から、透明保護膜として要求される光透過率等を有するものを用いて保護膜用塗塗布液を調製し、スピンコーターにより５００〜１５００回転／分の範囲内で塗布することにより形成することができる。

また、保護膜上に透明電極を形成してもよい。透明電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、及びそれらの合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な方法により形成され、必要に応じてフォトレジストを用いたエッチング又は治具の使用により所定のパターンとしたものである。この透明電極の厚みは２０〜５００ｎｍ程度、好ましくは１００〜３００ｎｍ程度とすることできる。

また、透明電極上には、柱状スペーサーを形成してもよい。

≪溶媒除去時間を調整する方法≫
上記のように、本発明は、溶媒除去・平坦化工程Ｓ１４において、溶媒除去後の粘度が高いインクほど溶媒除去時間を短くすることにより、溶媒除去と平坦化の総時間を各色インク間で均等化することを特徴としている。

平坦化時間は、主に溶媒除去後のインクの粘度に依存するため、溶媒除去後のインクの温度‐粘度の曲線を参考にするとよい。

粘度の測定には、たとえば、温度制御可能な粘弾性測定装置（たとえば、Anton Paar社製のPhysica MCR-301）を用いることができる。

粘度の序列に従って、粘度の高いインクほど溶媒除去時間を短くすることで、溶媒除去と平坦化の総時間を均等化することができる。

溶媒除去時間を調整する方法には、たとえば、(1)各色のインク間で沸点の異なる溶媒を用いて調整する方法、(2)２種類以上の溶媒を組み合わせて使用し、そのうちの高沸点溶媒の添加量を各色のインク間で調整する方法、(3)固形分と溶媒の比率を各色のインク間で調整する方法、(4)インク付与工程において、色ごとにインクを付与し、溶媒除去・平坦化工程までの乾燥量を各色のインク間で調整する方法などを採用することができる。そして、これらの方法は単独でも組み合わせても使用することができる。

以下、上記(1)〜(4)における調整方法を詳説する。

＜第１の方法＞
本方法では、各色のインク間で沸点の異なる溶媒を用いて、各インクの溶媒除去時間を調整し、各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化する。

上記のように、溶媒除去後の粘度の序列に従って、粘度の高いインクほど溶媒除去時間を短くするので、溶媒除去後の粘度の序列に従って、粘度の高いインクほど低沸点の溶媒を使用する。

たとえば、図５に示すように、溶媒除去後の粘度が、Ｒ＞Ｇ＞Ｂの順の場合、平坦化時間は、Ｒ＞Ｇ＞Ｂとなる。したがって、溶媒除去時間は、Ｒ＜Ｇ＜Ｂの順となるように設定する。

ここで、溶媒除去時間は、低沸点の溶媒を使用するほど短くすることができるので、溶媒除去後の粘度の序列に従って、粘度の高いインクほど低沸点の溶媒を使用する。これにより、図６に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化することができる。

＜第２の方法＞
本方法では、２種類以上の溶媒を組み合わせて使用し、そのうちの高沸点溶媒の添加量を各色のインク間で調整して、各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化する。

たとえば、２種類の溶媒を組み合わせて使用する場合を考える。この場合、上記のように、溶媒除去後の粘度の序列に従って、粘度の高いインクほど溶媒除去時間を短くする必要があるので、溶媒除去後の粘度の序列に従って、粘度の高いインクほど高沸点の溶媒の添加量を少なくする。

たとえば、上記図５の例では、平坦化時間は、Ｒ＞Ｇ＞Ｂとなるので、溶媒除去時間は、Ｒ＜Ｇ＜Ｂの順となるように設定する必要がある。そして、溶媒除去時間は、高沸点の溶媒の添加量を少なくするほど短くすることができるので、溶媒除去後の粘度の序列に従って、粘度の高いインクほど高沸点の溶媒の添加量を少なくする。これにより、図７に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化することができる。

＜第３の方法＞
本方法では、固形分と溶媒の比率を各色のインク間で調整して、各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化する。

具体的には、１つの開口部１２に付与（打滴）するインクの溶媒の添加量を各色のインク間で調整して、各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化する。すなわち、溶媒の添加量が増えるほど、溶媒除去時間が長くなるので、各色のインク間で溶媒の添加量を調整して、溶媒除去時間を調整する。

たとえば、上記図５に示す例では、平坦化時間は、Ｒ＞Ｇ＞Ｂとなるので、溶媒除去時間は、Ｒ＜Ｇ＜Ｂの順となるように設定する必要がある。そして、溶媒除去時間は、溶媒の添加量を少なくするほど短くすることができるので、溶媒除去後の粘度の序列に従って、粘度の高いインクほど溶媒の添加量を少なくする。これにより、図８に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化することができる。

＜第４の方法＞
本方法では、各色のインクの組成を調整するのではなく、インク付与工程Ｓ３において、色ごとにインクを付与し、溶媒除去・平坦化工程Ｓ４までの乾燥量を各色のインク間で調整することにより、各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化する。

具体的には、インクを付与してから溶媒除去・平坦化工程Ｓ４に入るまでの時間を各色のインク間で調整することにより、各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化する。すなわち、開口部１２に付与したインクは、付与した後、自然に溶媒成分が蒸発してゆくので、付与してから溶媒除去・平坦化工程Ｓ４に入るまでの時間を長くするほど、溶媒除去・平坦化工程Ｓ４での溶媒除去時間を短くすることができる。したがって、このインクを付与してから溶媒除去・平坦化工程Ｓ４に入るまでの時間を各色のインク間で調整することにより、溶媒除去・平坦化工程Ｓ４での溶媒除去と平坦化の総時間を各色のインク間で均等化することができる。

たとえば、上記図５に示す例では、平坦化時間は、Ｒ＞Ｇ＞Ｂとなるので、溶媒除去時間は、Ｒ＜Ｇ＜Ｂの順となるように設定する必要がある。そして、上記のように、溶媒除去・平坦化工程Ｓ４での溶媒除去時間は、インクを付与してから溶媒除去・平坦化工程Ｓ４に入るまでの時間を長くするほど短くすることができるので、溶媒除去後の粘度の序列に従って、粘度の高いインクほどインクを付与してから溶媒除去・平坦化工程Ｓ４に入るまでの時間を長くする。これにより、図９に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化することができる。

＜その他の方法＞
上記のように、上記第１〜第４の方法は、単独で用いてもよいし、適宜組み合わせて用いることもできる。

以上説明したように、本実施の形態のカラーフィルタ製造方法によれば、溶媒除去・平坦化工程Ｓ４において、各色のインク間で溶媒除去と平坦化の総時間を均等化することができる。これにより、無駄に熱を与えて、色材の凝集や熱による分解などが生じさせたり、平坦化しきれなかったりという不具合を発生させることなく、１回の加熱ですべての色のインクを平坦化することができる。そして、このように１回の加熱ですべての色のインクを平坦化させることができることにより、生産効率を向上させることができる。

なお、上記のように、溶媒除去・平坦化工程Ｓ４での加熱温度は、粘度低下があるが重合反応の進行しにくい６０℃〜１５０℃の範囲に設定することが好ましく、硬化工程Ｓ６での加熱温度は、硬化反応が進む１８０℃〜３００℃の範囲に設定することが好ましいが、両者は同じ温度に設定してもよい。したがって、溶媒除去・平坦化工程Ｓ４と硬化工程Ｓ６は連続して行うこともできる。この場合、紫外線照射工程は実施せず、連続して加熱する（たとえば、一定温度のオーブンに連続して入れて加熱する。）。

また、溶媒除去・平坦化工程Ｓ４と硬化工程Ｓ６での加熱は、一定温度で行うようにしてもよいし、経時的に高めるようにしてもよい。

［実施例］
以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明する。

≪インクの処方≫
＜Ｒインク＞
・染料：下記化学式で表される化合物 ３[wt%]

・染料：下記化学式で表される化合物 ７[wt%]

・ＤＰＨＡ（日本化薬社製（ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ））：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート １０[wt%]
・IRG-379（チバスペシャルティケミカルズ社製イルガキュアIRG-379） ２[wt%]
・Ｆ７８１−Ｆ（大日本インキ化学工業製メガファックＦ７８１Ｆ） ０．０５[wt%]
・シクロヘキサノン（和光純薬社製） ６７．９５[wt%]
・ベンジルアルコール（和光純薬社製） １０[wt%]
＜Ｇインク＞
・染料：下記化学式で表される化合物 ３．４９[wt%]

・染料：下記化学式で表される化合物Ａ−１３ ７．４９[wt%]

・ＤＰＨＡ（日本化薬社製（ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ））：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート １０[wt%]
・IRG-379（チバスペシャルティケミカルズ社製イルガキュアIRG-379） ２[wt%]
・Ｆ７８１−Ｆ（大日本インキ化学工業製メガファックＦ７８１Ｆ） ０．０５[wt%]
・シクロヘキサノン（和光純薬社製） ５２．０３[wt%]
・ベンジルアルコール（和光純薬社製） ２５[wt%]
＜Ｂインク＞
・染料：下記化学式で表される化合物 ３[wt%]

・染料：下記化学式で表される化合物 ７[wt%]

・ＤＰＨＡ（日本化薬社製（ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ））：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート １０[wt%]
・IRG-379（チバスペシャルティケミカルズ社製イルガキュアIRG-379） ２[wt%]
・Ｆ７８１−Ｆ（大日本インキ化学工業製メガファックＦ７８１Ｆ） ０．０５[wt%]
・シクロヘキサノン（和光純薬社製） ３８．９５[wt%]
・ベンジルアルコール（和光純薬社製） ３９[wt%]
＜インクの調整＞
インク中の高沸点溶媒の処方量は、事前に各色のインク中の固形分の粘度を測定した。粘弾性測定装置（Anton Paar社製Physica MCR-301）を用いて溶媒揮発後の粘度を測定した結果、粘度の序列は、Ｒ＞Ｇ＞Ｂとなっていたため、高沸点溶媒（ベンジルアルコール）の比率に差をつけて前述のようにインク処方を決定した。

≪カラーフィルタの作製≫
厚み０．７[mm]、１０[mm]×１０[mm]の無アルカリガラス(コーニング社製#1737)上に新日鉄化学社製のブラックマトリックス用ネガ型レジストインキV-259 BK739Pに感光性シリコン化合物（ジメチルポリシラン）を１０[%]添加したものを膜厚２．０[μm]でスピンコートし、プリベーク、マスク露光、現像、ポストベークを行い、隔壁となるブラックマトリックスを形成した。

インクジェットヘッドは、圧電駆動型インクジェットヘッド（Fujifilm Dimatix社製SE-128）を３つ使用し、３色同時に付与した。

次に、プリベークとして、加熱焼成炉（ヤマト科学社製イナートオーブンDN610I）内で１３０[℃]、３０[分]の加熱を行った後、UV露光機（日本電池製MAN250NL(HAN250NL)）で照度２８００[mJ/cm²]で露光を行い、再び加熱焼成炉で２２０[℃]、３０[分]の加熱を行ってインクを硬化させた。

その結果、3色共に高低差０．２[μm]以下の平坦な画素形状が得られ、色材の析出や分離などの膜面の不具合も観察されない良好なカラーフィルタを作製できた。

１０…透明基板、１２…開口部（画素エリア）、１４…隔壁層、１４Ａ…隔壁、１６…インク

Claims (10)

1. 透明基板の上に複数の開口部を有する隔壁層を形成する隔壁形成工程と、
   前記隔壁層の開口部に所定の配列で所定の色の熱硬化型のインクを付与するインク付与工程と、
   前記開口部に付与されたインクを所定温度で所定時間加熱して、前記インク中の溶媒成分を除去するとともに、溶媒除去後の前記インクを平坦化する第１加熱工程と、
   前記開口部に付与されたインクを所定温度で所定時間加熱して、前記インクを硬化させる第２加熱工程と、
   を含むカラーフィルタ製造方法であって、
   前記第１加熱工程での溶媒除去後の粘度が高いインクほど溶媒除去時間が短くなるように、前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクの組成を調整することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
2. 前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、熱硬化型樹脂と色材と溶媒とを含み、各色のインクで使用する溶媒の沸点を調整することにより、前記溶媒除去時間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法。
3. 前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、熱硬化型樹脂と色材と２種以上の溶媒とを含み、各色のインクで使用する高沸点の溶媒の添加量を調整することにより、前記溶媒除去時間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法。
4. 前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、熱硬化型樹脂と色材と溶媒とを含み、各色のインクで使用する溶媒の添加量を調整することにより、前記溶媒除去時間を調整することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法。
5. 透明基板の上に複数の開口部を有する隔壁層を形成する隔壁形成工程と、
   前記隔壁層の開口部に所定の配列で所定の色の熱硬化型のインクを付与するインク付与工程と、
   前記開口部に付与されたインクを所定温度で所定時間加熱して、前記インク中の溶媒成分を除去するとともに、溶媒除去後の前記インクを平坦化する第１加熱工程と、
   前記開口部に付与されたインクを所定温度で所定時間加熱して、前記インクを硬化させる第２加熱工程と、
   を含むカラーフィルタ製造方法であって、
   前記インク付与工程では、所定の順番で色ごとに前記開口部にインクを付与し、前記第１加熱工程での溶媒除去後の粘度が高いインクほど早く付与することを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
6. 前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは染料インクであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ製造方法。
7. 前記第２加熱工程で前記インクを加熱する温度が、前記第１加熱工程で前記インクを加熱する温度よりも高く設定されることを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルタ製造方法。
8. 前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、紫外線開始剤を含み、前記第１加熱工程と前記第２加熱工程との間に前記開口部に付与されたインクに紫外線を照射する紫外線照射工程を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のカラーフィルタ製造方法。
9. 前記第１加熱工程でインクを加熱する温度は６０℃〜１５０℃であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のカラーフィルタ製造方法。
10. 前記インク付与工程で前記開口部に付与する各色のインクは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクであり、インクジェット方式で前記開口部に付与することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のカラーフィルタ製造方法。

Images