JP5890486B2 - 印刷及び表面エネルギ制御によるカラーフィルタ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばカラーＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等で使用できるカラーフィルタアレイをインクジェットシステムを用い製造する方法に関する。

近年、ノート型パーソナルコンピュータ等で使用されるカラーＬＣＤを低価格化することがとみに求められており、それに伴いより効率的なＬＣＤ製造方法の開発がますます必要となってきている。通常のカラーＬＣＤは、複数色分（例えばレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）の三色分）のカラーフィルタからなるカラーフィルタアレイを液晶層の上に配置した構成である。稼働時には、液晶層の制御によって個々のカラーフィルタへの光透過を許可／遮断することにより、所望の画像をＬＣＤ画面上に表示させる。

米国特許第６８１５１２５号明細書（Ｂ１） 米国特許第６７５５９８３号明細書（Ｂ２） 米国特許第６８０１２３７号明細書（Ｂ２） 米国特許第６８３０８５６号明細書（Ｂ２） 米国特許第６７３６４８４号明細書（Ｂ２）

本発明の目的は、ＬＣＤ等で使用できるカラーフィルタをインクジェット印刷技術により製造する方法、特により効率的な方法を提供することにある。

このような目的を達成するため、本発明の一実施形態においては、ブラックマトリクス（ＢＭ）ガラスを製造する際各ウェルの底及び壁側面がカラーフィルタインクで濡れ壁頂面が濡れないようにする。こうすると、ウェル内に導入したカラーフィルタインクがそのウェル内でビーズ状となるので、そのインクを乾燥させるだけで所望のカラーフィルタを確実且つ好適に形成できる。即ち、本実施形態によれば、ＢＭガラス上にカラーフィルタアレイをより効率的に製造できる。

ここに、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタアレイ製造方法は、（１）透明基板上を複数個のウェルに仕切り当該透明基板と共に基礎構造を構成する複数個の壁の頂面が、その壁の側面及び当該側面により囲まれたウェル底よりも低い表面エネルギを呈することとなるよう、壁の頂面上へのパターニングにより基礎構造上に疎水物を堆積させるステップと、（２）複数個のウェルのうち対応する少なくとも１個のウェルがそのカラーフィルタインクで充填されるよう複数種類のカラーフィルタインクをウェル内に導入するステップと、を有する。

本発明の一実施形態に係る方法により製造されるカラーフィルタアレイの仕掛品切断端面図である。 その仕上がり品切断端面図である。 図１（Ｂ）のカラーフィルタアレイで用いるＢＭガラスの仕掛品斜視図である。 その仕上がり品斜視図である。 図２（Ｂ）に示したＢＭガラスのウェルを１個拡大して示す斜視図である。 表面活性化工程を経た仕掛品の切断端面図である。 疎水層形成工程の第１例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 疎水層形成工程の第２例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｄ）を変形した第３例での仕掛品切断端面図である。 疎水層形成工程の第４例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 疎水層形成工程の第５例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 疎水層形成工程の第６例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 疎水層形成工程の第７例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 疎水層形成工程の第８例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。 同例を説明するための仕掛品切断端面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタアレイ製造方法について説明する。本方法によれば、ＬＣＤ等で使用できるカラーフィルタアレイを効率的に製造できる。本件技術分野において習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）であれば、以下の説明の趣旨に沿ってまた以下の説明で示す条件に従い本発明を実施することができよう。また、本願では方向表現に「より上の」「より下の」「下向きに」「手前の」「奥の」等の用語を使用しているが、これは相対的な位置関係をわかりやすく示すためであり、絶対的な方向、基準となる座標系等を定義する趣旨ではない。更に、いわゆる当業者であれば本願記載の実施形態を適宜変形することができ、また本発明の基本的な仕組みを利用し他の形態を想到することができよう。従って、本発明の技術的範囲は本願記載の実施形態に限定されるわけではなく、本発明の思想に準拠し本発明の新規な特徴を備えるものは例外なく本発明の技術的範囲に含まれる。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に、本発明の一実施形態に係る方法のあらましを製品たるカラーフィルタアレイ１００の仕掛段階及び仕上がり段階切断端面により示す。本方法では、後述の通り基礎構造たるＢＭガラス１１０上に複数個の窪み即ちウェル１３０−１〜１３０−３を形成し、次いで図１（Ａ）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルタインク滴２５５−１〜２５５−３を対応するウェル１３０−１〜１３０−３内に印刷例えば吐出によって導入し、そして図１（Ｂ）に示すようにインク滴２５５−１〜２５５−３を乾燥例えば硬化させることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルタ１５０−１〜１５０−３をＢＭガラス１１０上に形成する。また、本方法ではウェル形成後インク滴導入前に疎水層形成を実施する。これは、各種表面処理、マスキング技術等を用いＢＭガラス１１０上に疎水物を堆積させることで、隣接ウェル間インク混合を妨げる疎水層１４０−１〜１４０−４をウェル間隔壁上に形成する処理である。これについては後により詳細に説明する。

ＢＭガラス１１０は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す通り本件技術分野で周知の手法の応用で製造できる。本工程では、図２（Ａ）に示すように、ガラス等の透明素材からなる基板１１１上にポリイミド系樹脂等により不透明なＢＭ層２２０を形成し、次いで、フォトリソグラフィによるパターニング及びエッチングで図２（Ｂ）に示すようにＢＭ層２２０を部分除去し細長い壁１２０を格子状に形成する。これによって、壁１２０により囲まれた開口部分即ちウェル１３０を複数個有するＢＭガラス１１０が得られる。図３に、ＢＭガラス１１０上のウェル１３０のうち、代表としてウェル１３０−１及びその周辺部分を示す。本実施形態におけるウェル１３０は基板表面１１２の一部を壁１２０の一部で囲んだ略直方体の窪みであり、例えばウェル１３０−１は、基板表面１１２の一部であるウェル底１１２−１と、壁１２０のうちウェル底１１２−１を囲む部分であるウェル壁１２０−１、１２０−２、１２０−５及び１２０−６とで形成されている。また、ウェル壁１２０は、ウェル１３０内に面するウェル壁側面１２２と、壁１２０のほぼ頂に位置するウェル壁頂面１２５とを有している。例えば図中の１２２−２はウェル１３０−１の壁側面１２２の一つ、１２５−２はウェル１３０−１の壁頂面１２５の一つであり、それらはウェル底１１２−１を囲んでいる。

壁頂面１２５は疎水層形成（後述）対象部分であり概ね壁１２０の頂に位置している。本願では「壁頂面」と称しているが、平坦面になっていない場合もあるし、またウェル内に向け若干下った場所までを含める場合もある。例えば図３では、壁１２０の表面のうち壁側面１２２に陰影線を付してあり、壁頂面１２５には付していない。即ち、図示例では、壁１２０の頂に位置する平坦部と、壁１２０沿いに若干（例えば斜面長の１／３程度）下ったところまで延びる上部縁取り部分とを併せて、壁頂面１２５として扱っており、壁頂面１２５と基板表面１１２の間を占める面を壁側面１２２として扱っている。

また、壁頂面１２５上への疎水層形成やそのためのマスキング（後述）は、図３に示す通りＢＭガラス１１０が立体構造であるので立体的な処理になる。即ち、以下の記述では説明を簡略化するため壁１２０−１、１２０−２等の端面を含む切断端面を示しそれらの壁上への処理等について説明しているが、ＢＭガラス１１０は立体であるので他の壁例えば１２０−５、１２０−６等の上にも同様の処理が施される。

ウェル１３０を形成した後は、図１（Ａ）の上部に示すインクジェットヘッド２００を用い各ウェル１３０−１〜１３０−３内に対応色のインク滴２５５−１〜２５５−３を導入する。この図では説明の都合上簡略化して描いてあるが、ヘッド２００内には流路２１０−１〜２１０−３が形成されているので、対応する流路２１０−１〜２１０−３を介し各ノズル２１５−１〜２１５−３に対応色のインクを送ることができる。インク滴導入に当たっては、まず各ウェル１３０−１〜１３０−３上に対応するノズル２１５−１〜２１５−３が位置することとなるよう既知技術によりＢＭガラス１１０上にヘッド２００を位置決めする。次いで、そのヘッド２００を既知手法で作動させ、所定量のカラーフィルタインクを図中の矢印２５０−１〜２５０−３に沿って吐出させる。このインクはインク滴２５５−１〜２５５−３となって対応するウェル１３０−１〜１３０−３内を満たす。ウェル１３０−１〜１３０−３内のインク滴２５５−１〜２５５−３を乾燥例えば硬化させると、その滴２５５−１〜２５５−３中のカラーフィルタ素材により、図１（Ｂ）に示した通りそのウェル１３０−１〜１３０−３内に対応色のカラーフィルタ１５０−１〜１５０−３が形成される。

このように図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したカラー印刷手順でアレイ１００を製造する場合、乾燥に伴い収縮するため図１（Ｂ）に示すフィルタ１５０−１〜１５０−３の体積が図１（Ａ）に示すインク滴２５５−１〜２５５−３の２０％程になるのが普通である。従って、図１（Ｂ）の左端に示したフィルタ厚Ｔを壁１２０−１〜１２０−４の高さＨに匹敵する厚み（できれば等しい厚み）例えば約１．５〜２μｍにするには、ＢＭガラス１１０上のウェル１３０−１〜１３０−３の容積よりも大きなインク滴２５５−１〜２５５−３を導入しなければならない。しかしながら、それではインク滴２５５−１〜２５５−３が盛り上がってしまい、ウェル１３０−１〜１３０−３から溢れて別のインク滴２５５に混ざる可能性がある。

本方法では、インクの溢れや混合を防ぐため、ＢＭガラス１１０の表面エネルギ（電気陰性度）を制御し部位毎に差を付けている。即ち、ウェル１３０内にインク滴を入れるとウェル底及びウェル壁側面は濡れる（そのインクを吸引する）がウェル壁頂面は濡れることがない（そのインクを斥ける）よう、ウェル表面全体又はその一部を化学的に処理するようにしている。図１（Ａ）に示したウェル１３０−１〜１３０−３を例として言えば、それらを囲む壁頂面１２５−１〜１２５−４を化学的に処理し疎水層１４０−１〜１４０−４を形成することによって、その面１２５−１〜１２５−４の表面エネルギを相対的に低くする一方、各ウェル１３０−１〜１３０−３の内面（ウェル１３０−１ならウェル底１１２−１、壁側面１２２−１、１２２−２等）の表面エネルギを相対的に高くしている。疎水層１４０−１〜１４０−４は例えばＯＴＳ（octadecyl-trichlorosilane）によるＳＡＭ（self-assembling monolayer：自己集積性単分子膜）として形成できる。各インク滴２５５−１〜２５５−３は、対応するウェル１３０−１〜１３０−３の表面のうち比較的表面エネルギが高い内面に吸い付くが比較的表面エネルギが低い壁頂面１２５−１〜１２５−４からははじかれるので、そのウェル１３０−１〜１３０−３内に閉じこめられることとなる。即ち、各インク滴２５５−１〜２５５−３は、図１（Ａ）に示した通り対応するウェル１３０−１〜１３０−３内でドーム状のビーズを形成する。

次に、こうした表面エネルギ制御の実現手法について、具体例を示してより詳細に説明する。いずれの例も化学的処理によりＢＭガラス１１０の表面エネルギを制御する例であり、その説明に当たっては実験で使用した物質名を列記するが、それら以外にも本方法を実施可能な物質はある。また、これから説明する例では浸漬により被覆材を堆積させて層を形成しているが、それ以外にも使用できる方法はある。例えば気相成長法その他の手法で層を成長させても、本質的には同様の結果を得ることができる。

図４に、これから説明する具体例のうち幾つかで疎水層形成工程の前処理として実施すべき表面活性化工程を示す。この工程では、ＢＭガラス１１０の表面を随所に亘り活性化することによってウェル表面の表面エネルギを上昇させる。即ち、各ウェル１３０−１〜１３０−３の底１１２、壁側面１２２及び壁頂面１２５を処理することによって、そのウェル１３０−１〜１３０−３の表面エネルギを上昇させる。例えば、ウェル１３０−１〜１３０−３それぞれの底１１２−２〜１１２−３や、壁１２０−１、１２０−２等の側面１２２−１、１２２−２等や、同じく壁１２０−１、１２０−２等の頂面１２５−１、１２５−２等の表面エネルギを表面活性化により上昇させる。表面活性化は例えば酸素（Ｏ２）雰囲気中でＢＭガラス１１０を無線周波数（ＲＦ）プラズマ４００に露出させることで行う。表面活性化には二通りの役割があり、そのうち一つはウェル内面（ウェル底１１２及び壁側面１２２）を活性化させ後に導入されるカラーフィルタインクに対する濡れ性を高めることである。もう一つは、壁頂面１２５を活性化させることで後に被着させる疎水物に対する接着性を高めることである。即ち、図１（Ａ）に示すインク滴２５５−１〜２５５−３に対する濡れ性を高めるための表面活性化を壁頂面１２５（１２５−１、１２５−２等）にも及ぼすと、その面１２５の官能性が高まり（ファンクショナライズされ）疎水物が接着しやすくなるので、剥がれにくい疎水層１４０−１〜１４０−４を形成することができる。

また、疎水物を堆積させ図１（Ａ）に示す疎水層１４０−１〜１４０−４を形成するには、疎水層形成工程の具体例に関する以下の説明で示す通り、図４に示した表面活性化工程とは別に表面処理やマスキング処理を実施する必要がある。即ち、各ウェル１３０を取り巻く壁１２０の頂面１２５のみに疎水層が形成され、各ウェル１３０の内面（ウェル底１１２や壁側面１２２）では相対的に表面エネルギが高い状態例えば表面活性化工程でもたらされた状態が保たれるようにする必要がある。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に、疎水層形成工程の第１例を仕掛品切断端面により示す。この例では、エラストマ製の平版スタンプ５００を用い疎水物例えばＯＴＳを被着させてＳＡＭを形成する。そのスタンプ５００としては、例えば、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）等で形成された適当なベース５１０の上に疎水層５４０例えばＯＴＳのヘキサデカン溶液の層を配したものを使用する。本工程実施時には、前処理として図４に示した表面活性化工程を実施しＢＭガラス１１０の表面を活性化させた上で、図５（Ａ）に示すようにそのしなりを利用しスタンプ５００を壁１２０−１〜１２０−４に接触させる。層５４０に接触するのはウェル１３０−１〜１３０−３間を仕切る壁１２０−１〜１２０−４の頂面１２５−１〜１２５−４だけであるので、疎水物はその面１２５−１〜１２５−４上だけに被着する。表面活性化工程で面１２５−１〜１２５−４の表面エネルギを高めてあるため、層５４０のうち面１２５−１〜１２５−４に接触した部分はその面１２５−１〜１２５−４に強く接着する。接着力が十分強いので、図５（Ｂ）に示す通り、ＢＭガラス１１０上で各ウェル１３０を囲んでいる各面１２５−１〜１２５−４上には疎水物が接着して残り、図中の１４０−３、１４０−４等のような疎水層が形成される。図５（Ｃ）に、スタンプ５００による疎水層形成形成を実施した後のＢＭガラス１１０を示す。このＢＭガラス１１０においては、先の表面活性化工程にて表面エネルギを高めた面のうち、ウェル壁１２０−１〜１２０−４の側面１２２及びウェル底１１２−１〜１１２−３が表出している。また、壁頂面１２５−１〜１２５−４は、ＯＴＳによるＳＡＭ等の疎水層１４０−１〜１４０−４で覆われているので、その表面エネルギが相対的に低くなっている。従って、このＢＭガラス１１０上にカラーフィルタインクを吐出すると、表面エネルギが低い壁頂面１２５−１〜１２５−４に対するインクの接触角が大きくなり、それらの面１２５−１〜１２５−４からインクが斥けられるので、隣接ウェルへのインク漏出は生じにくい。反面、壁側面１２２及びウェル底１１２の表面エネルギはＯ２雰囲気プラズマ処理等によって相対的に高まっているので、それらの面はインクで濡れやすい。なお、ＯＴＳは疎水物の一例に過ぎず、またそれによるＳＡＭも疎水層の一例に過ぎない。即ち、ＢＭガラス１１０の活性化面に結合可能で、結合状態における表面エネルギが低くなる物質乃至形態ならどのようなものも使用できる。

図６（Ａ）〜図６（Ｄ）、図７及び図８（Ａ）〜図８（Ｅ）に疎水層形成工程の第２例〜第４例を示す。これらの例では、まずＢＭガラス１１０を槽に入れてその片面全体に疎水物被覆を成長させ、その被覆のうちウェル底１１２及び壁側面１２２上の部分を表面処理、マスキング等で部位選択的に除去して表面エネルギが高い面を形成乃至表出させることにより、ＢＭガラス１１０上の随所に疎水層を形成する。

まず第２例では、図４に示したＯ２雰囲気プラズマ処理等によりその表面を活性化したＢＭガラス１１０を、図６（Ａ）に示すように槽６１０内の疎水物溶液６２０例えばＯＴＳ溶液に浸して疎水層６４０例えばＯＴＳ層を形成する。図６（Ｂ）に示すように、この疎水層６４０には、ウェル底１２１−１〜１２１−３上に位置する部分６４１、壁側面１２２（例えば１２２−１及び１２２−２）上に位置する部分６４２、並びに壁頂面１２５（例えば１２５−１及び１２５−２）上に位置する部分６４５がある。次いで、図６（Ｃ）に示すようにＢＭガラス１１０を裏返してシート６５０に載せ、層６４０の壁頂面上部分６４５をシート６５０に押しつける。層６４０のウェル底上部分６４１及び壁側面上部分６４２はシート６５０から離れているので、シート６５０付ＢＭガラス１１０をＯ２雰囲気に入れるとそれらの部分６４１及び６４２がＯ２にふれる。その状態で紫外線６５５を基板１１１越しに層６４０下面に入射すると、Ｏ２及び紫外線６５５双方にさらされる部分６４１及び６４２でエッチングが進行してそれらの部分６４１及び６４２が除去される。これは、Ｏ２を紫外線６５５にさらすとＯ３が発生し、そのＯ３がマイクロリアクタとなりエッチングプロセスを進行させるからである。そのマイクロリアクタの発生個所は各ウェル１３０−１〜１３０−３の底１１２及び壁側面１２２のそばであるので、層６４０のウェル底上部分６４１及び壁側面上部分６４２が除去されてその下の親水性部分が表出する。他方で、マイクロリアクタにふれない壁頂面上部分６４５ではエッチングプロセスが進行せず疎水層６４０−１〜６４０−４が残存する。図６（Ｄ）に示す通り、ここまでの処理を経たＢＭガラス１１０の基板１１１、特にその上にあるウェル壁１２０−１〜１２０−４の頂面１２５−１〜１２５−４上には、ＯＴＳ等による疎水層１４０−１〜１４０−４が形成されている。

しかしながら、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示した第２例では、基板１１１によって紫外線６５５の一部が吸収されるためエッチングプロセスに些か時間がかかる。

図７に示す第３例では、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示した第２例に潜むこうした短所を解消乃至緩和するため、表面活性化済ＢＭガラス１１０の壁頂面１２５−１〜１２５−４上に透明カバーシート６５７を配置し、ＢＭガラス１１０の前面側からシート６５７越しに紫外線６５５を照射するようにしている。シート６５７は紫外線６５５を通す吸収スペクトラムを呈するよう水晶等で形成されているので、Ｏ２雰囲気にシート６５７付ＢＭガラス１１０を入れて紫外線６５５を照射すると、好適にマイクロリアクタが発生してエッチングが速く進行する。疎水層６４０の壁頂面上部分６４５は、紫外線６５５にさらされるもののＯ２に接していないので第２例と同じくエッチングが進行せず、従ってこの部分６４５はウェル壁１２０−１〜１２０−４に固着したままとなる。

更に、図８（Ａ）〜図８（Ｅ）に示す第４例では、図４に示した表面活性化工程及び図６（Ａ）に示した浸漬副工程を実施した後、既知手法を用いＯＴＳ等による疎水層６４０上に図８（Ａ）に示す通りフォトレジスト層７１０を塗布する。次いで、図８（Ｂ）に示す通りＢＭガラス１１０背面からの露光／現像副工程を実施する。この副工程では、基板１１１及び疎水層６４０越しに光７１５を入射させることにより、層７１０のうちウェル底１２１−１〜１２１−３上に位置し壁１２０−１〜１２０−４間に位置する部分７１０−１１〜７１０−１３を部位選択的に露光させる。壁１２０−１〜１２０−４がマスクとして機能するので、層７１０のうち入射側から見て壁１２０−１〜１２０−４の向こうにある部分７１０−２１〜７１０−２４は露光しない。従って、層７１０の露光部分７１０−１１〜７１０−１３を剥がして取り除くと、図８（Ｃ）に示すように層６４０のウェル底上部分６４１及び壁側面上部分６４２が表出し、また層６４０のうち壁１２０−１〜１２０−４上にある部分６４５の上に未露光部分７１０−２１〜７１０−２４が残る。更に、図８（Ｄ）中に矢印で示す通りＲＦプラズマ７５０への露出による表面処理をＯ２雰囲気中で施すと、層６４０のうちそのプラズマ７５０にさらされる部分６４１及び６４２が除去されるので、基板１１１の表面１１２−１〜１１２−３及びウェル壁１２０−１〜１２０−４の側面１２２（１２２−１、１２２−２等）が表出し、プラズマ７５０の作用でその部分の表面エネルギが調整される。そして、フォトレジスト層７１０のうち残っていた部分７１０−２１〜７１０−２４を壁１２０−１〜１２０−４上から除去すると、図８（Ｅ）に示すように層６４０の頂面上部分６４５が疎水層１４０−１〜１４０−４として壁頂面１２５−１〜１２５−４上に残る。なお、この例には、壁１２０−１〜１２０−４に対する疎水層６４０の接着があまり強くないため、幾分うまくいかない可能性があるという短所がある。即ち、層７１０の未露光部分７１０−２１〜７１０−２４を剥がすときに壁頂面１２５−１〜１２５−４上の疎水物例えばＯＴＳも部分的に剥がれてしまう可能性がある。

図９（Ａ）〜図９（Ｆ）、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）及び図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に疎水層形成工程の第５例〜第７例を示す。これらの例では、まず各ウェル１３０−１〜１３０−３の底１１２（例えば１１２−１）及び壁側面１２２（例えば１２２−１や１２２−２）の上に親水層８２０又はフォトレジスト層９１０を形成し、次いで壁１２０−１〜１２０−４の頂面１２５−１〜１２５−４即ちあらわになっている面の上に、前述した浸漬副工程によって疎水物を堆積させて疎水層１４０を形成する。これらの例では、剥離によるフォトレジスト除去の際に疎水物例えばＯＴＳが部分的に剥がれてしまうことがない。

まず、図９（Ａ）〜図９（Ｆ）に示す第５例ではフォトレジスト層形成、背面露光／現像並びに二種類の表面処理を実施する。即ち、まず図９（Ａ）に示すようにＢＭガラス１１０上にフォトレジスト層８１０を形成し、次いで図９（Ｂ）に示すように基板１１１越しに光を入射してＢＭガラス１１０の背面側から露光／現像することにより、層８１０のうちウェル底１１２及び壁側面１２２上の部分８１０−１１〜８１０−１３を部位選択的に露光／現像する。先の例と同じくウェル壁１２０−１〜１２０−４がマスクになるので、層８１０の残りの部分８１０−２１〜８１０−２４の露光は妨げられる。従って、層８１０の露光部分８１０−１１〜８１０−１３を除去すると、図９（Ｃ）に示す通り各ウェル１３０−１〜１３０−３の底１１２−１〜１１２−３及び壁側面１２２（例えば１２２−１や１２２−２）があらわになる一方、壁１２０−１〜１２０−４の頂面１２５−１〜１２５−４は層８１０の未露光部分８１０−２１〜８１０−２４によって覆われたままになる。この状態から、ウェル底１１２−１〜１１２−３等を形成する素材例えばガラスに接着する親水物をＢＭガラス１１０上に堆積させると、それまであらわになっていたウェル底１１２−１〜１１２−３や壁１２０−１〜１２０−４の側面１２２の上に、図９（Ｄ）に示すように親水層８２０が形成される。例えば基板１１１がガラス製である場合、フォトレジスト剥離副工程で親水層８２０が脱落することがないよう、ガラスに強く接着する親水物例えばＰＥＴＳ（phen-ethyl-trichlorosilane）を使用するとよい。次いで、層８１０の未露光部分８１０−２１〜８１０−２４を剥がし頂面１２５−１〜１２５−４をあらわにした上で、図９（Ｅ）に示すように、先の例に倣いＢＭガラス１１０を疎水物溶液６２０例えばＯＴＳ溶液中に浸漬する。この副工程を実施するとＢＭガラス１１０の表面のうち壁頂面１２５−１〜１２５−４上に疎水物溶液６２０が被着し、図９（Ｆ）に示すようにその溶液６２０中の疎水物からなる好適な疎水層１４０−１〜１４０−４例えばＯＴＳ層が形成される。他方、ＢＭガラス１１０表面の他の部位には、親水層８２０例えばＰＥＴＳ層があるため疎水物は被着しない。

次に、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す第６例及び図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示す第７例はいずれも反転現像を実施する例である。まず第６例では、図９（Ａ）に示した手順と同様の手順でフォトレジスタ層９１０を形成した後、図９（Ｂ）に示した手順と同様の手順で背面露光／現像副工程を実施することでフォトマスクを形成する。但し、この例ではポジティブトーンレジストを用いて濃淡反転画像を生成する。即ち、未露光部分を剥離させうるフォトレジストを使用して層９１０を形成し、それを露光させた上で未露光部分を剥離することにより、図１０（Ａ）に示す通り露光部分９１０−１１〜９１０−１３をフォトマスクとして残して、壁頂面１２５−１〜１２５−４をあらわにする。第７例でも、図１１（Ａ）に示すようにフォトレジスト層１０１０の一部１０１０−１１〜１０１０−１３をフォトマスクとして残存させる。但し、ＢＭガラス１１０の各部寸法は、反転現像及びフォトレジスト剥離を実行することによる解像度損失が問題にならないように設定する。また、両例間の違いは、壁頂面１２５−１〜１２５−４上だけがあらわになるよう露光／現像時間を制御するのか（図１０（Ａ）の場合）それとも壁側面１２２（例えば１２２−１や１２２−２）の一部もあらわになるよう露光／現像時間を制御するのか（図１１（Ａ））という点にある。こうしてフォトマスクを形成したＢＭガラス１１０を、図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）に示すように前述の幾つかの例と同じく疎水物溶液６２０例えばＯＴＳ溶液に浸漬すると、フォトマスク部分９１０−１１〜９１０−１３（第６例）又は１０１０−１１〜１０１０−１３（第７例）では堆積が妨げられるため、ＯＴＳ等の疎水物は露出している壁頂面１２５−１〜１２５−４（第６例及び第７例）或いは更に壁側面１２２の一部（第７例）だけに堆積する。そして、残っているフォトレジストを除去すると、図１０（Ｃ）及び図１１（Ｃ）に示すように、ウェル底１１２−１〜１２１−３や壁側面１２２（例えば１２２−１や１２２−２）の一部があらわになる。先に示した幾つかの例では剥離実施時にフォトマスク下に疎水物例えばＯＴＳが存在していたが、両例ではフォトマスク下に疎水物が入り込まないので、ＢＭガラス１１０に対する疎水物例えばＯＴＳの接着性が弱くても問題にならない。

図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に疎水層形成工程の第８例を示す。この例においては、紫外線照射によってその疎水度（phobicity）が変化する性質を有するフォトデファイナブル表面処理剤、例えば旭硝子株式会社又はその関連企業から入手可能な疎水性フルオロポリマ添加剤をＢＭガラス１１０上に堆積させ、それによって図１２（Ａ）に示すフォトデファイナブル層１１１０を形成する。例えば、ＢＭガラス１１０の片面全体にその表面エネルギが低い（即ち疎水度が高い）フォトデファイナブル層１１１０を形成し、そのＢＭガラス１１０を図１２（Ｂ）に示すように前記同様の背面露光／現像に供すると、層１１１０のうち露光した部分の表面エネルギが上昇する。即ち、層１１１０のうちウェル底１１２−１〜１２１−３上の部分１１１０−１１〜１１１０−１３が露光してその表面エネルギが上昇する一方、ウェル壁１２０−１〜１２０−４によって隠される部分１１１０−２１〜１１１０−２４が元の低い表面エネルギ（高い疎水度）に保たれるので、ＢＭガラス１１０の表面エネルギを所望の通り制御することができる。図１２（Ｃ）に、以上の処理を経たＢＭガラス１１０を示す。このＢＭガラス１１０では、層１１１０のうち露光・活性化しなかった部分１１１０−２１〜１１１０−２４が疎水層１４０−１〜１４０−４となり、露光・活性化した部分１１１０−１１〜１１１０−１３が所望の親水性を呈する。先に示した幾つかの例と異なり、この例ではフォトクリーブ（光劈開）性の反応により疎水度を変化させているので、Ｏ２もエッチング反応も必要ない。

以上、本発明について幾つかの実施形態を例に説明を行ったが、いわゆる当業者には明らかな通り、本発明に係る思想は他の形態でも好適に実施することができ、本発明の技術的範囲にはそれらも包含される。例えば、本願で説明に使用したＢＭガラス以外の基礎構造を用いて本発明を実施することもできる。

１００ カラーフィルタアレイ、１１０ ＢＭガラス、１１１ ガラス基板、１１２−１〜１１２−３ ウェル底、１２０，１２０−１〜１２０−６ ウェル壁、１２２，１２２−１〜１２２−２ ウェル壁側面、１２５，１２５−１〜１２５−４ ウェル壁頂面、１３０，１３０−１〜１３０−３ ウェル、１４０−１〜１４０−４，５４０，６４０，６４０−１〜６４０−４，６４１，６４２，６４５ 疎水層、１５０−１〜１５０−３ カラーフィルタ、２００ インクジェットヘッド、２２０ ＢＭ（ブラックマトリクス）層、２５５−１〜２５５−３ カラーフィルタインク滴、６２０ 疎水物溶液。

Claims (1)

1. 透明基板上を複数個のウェルに仕切り当該透明基板と共に基礎構造を構成するとともに、高さ方向に幅が狭くなる断面台形状に形成された不透明な複数個の壁の、当該壁の最頂部である平坦部及び平坦部とウェルの底面を繋ぐ内壁面のうち平坦部側に設けられた縁取り部を備える頂面と、内壁面のうちウェル底面側に設けられた側面と、ウェルの底面とに対して、表面エネルギを高める表面活性化処理を行うステップと、
   表面活性化処理後、壁の頂面が、側面及びウェルの底面よりも低い表面エネルギを呈することとなるよう、透明基板の、壁が形成された面に対向する背面から露光を行うことで、壁の頂面を未露光部分とする一方で壁の側面及びウェルの底面を被露光部分とし、更に未露光部分に疎水層を形成することで、壁の頂面上へのパターニングを行って当該頂面に疎水物を堆積させるステップと、
   疎水物の堆積後、複数個のウェルのうち対応する少なくとも１個のウェルがそのカラーフィルタインクで充填されるよう複数種類のカラーフィルタインクをウェル内に導入するステップと、
   を有するカラーフィルタアレイ製造方法。

Images