JP2001188116A - 電気光学装置部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液状物吐出の時間的間隔を制御することによ
り、他の画素に液状物が溢れることのない、電気光学装
置部品の製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の電気光学装置部品の製造方法
は、複数の画素に区切られた基板上の当該各画素に所定
の液状物を１画素あたり複数滴吐出する電気光学装置部
品の製造方法であって、１滴の液状物が画素に着弾後、
液状物が画素の仕切りに乗り上げて最大に広がった時よ
り後に、当該画素に対する次の滴を着弾させることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラーフィルタ、エ
レクトロルミネセンス素子マトリクス等の、電気光学装
置部品の製造方法に関する。特に、基板上の各画素が形
成される位置にそれぞれインク滴等の液状物を吐出して
製造される電気光学装置部品について、液状物の吐出間
隔を調節することによって、画素外に液状物が溢れるこ
とを防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタ等の電気光学装置部品の
製造方法として、インクジェット法を応用した方法が提
案されている。この方法では、透明基板上に仕切りをマ
トリクス状に形成した後、インクジェット法を用いて液
状物を仕切り内に塗布する。

【０００３】かかる従来の電気光学装置部品の製造方法
においては、液状物吐出時には基板上の仕切りより上方
に盛り上がる程度に液状物を付与する。これを所定温度
でベークし乾燥及び硬化させると体積が減り、平坦化す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、液状物
の吐出時には、液状物が基板上の仕切りより上方に盛り
上がるので、他の画素へ液状物が溢れ出ないように制御
することは必ずしも容易ではない。

【０００５】特に、近年、ディスプレイ装置等の高解像
度化に伴い、電気光学装置部品の精細化が要請されてい
る。例えば、カラーフィルタに関していえば、１画素あ
たり１１４μｍ×７５μｍ程度、仕切りの幅を除いた画
素部の大きさが７６μｍ×５３μｍ程度のものが生産さ
れている。このように微細なマトリクスの中に正確に各
色のインクを吐出し、他の画素に溢れないようにするた
めには、インク着弾位置の高度な制御が必要となる。

【０００６】例えば、上記大きさの画素に直径１０μｍ
の大きさのインク滴を吐出する場合、インク面が画素の
仕切りより上方に盛り上がっているため、インクの着弾
誤差の許容度は±１０μｍ程度であり、それ以上着弾位
置がずれると、隣接する他の画素にインクが溢れてしま
う。インクが溢れてしまうと、他の画素との混色を生
じ、コントラストの高いカラーフィルタを製造すること
ができない。

【０００７】特に、カラーフィルタ等の電気光学装置部
品１枚を構成するパネルチップを複数まとめて１枚の大
きな基板上に形成し、製造効率を向上させようとした場
合には、着弾許容度±１０μｍという精密さを実現する
こと容易ではなくなる。

【０００８】そこで、本発明は、液状物吐出の時間的間
隔を制御することにより、他の画素に液状物が溢れるこ
とのない、電気光学装置部品の製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の電気光学
装置部品の製造方法は、複数の画素に区切られた基板上
の当該各画素に所定の液状物を１画素あたり複数滴吐出
する電気光学装置部品の製造方法であって、１滴の液状
物が画素に着弾後、液状物が画素の仕切りに乗り上げて
最大に広がった時より後に、当該画素に対する次の滴を
着弾させることを特徴とする。

【００１０】これにより、当該画素の隣の画素に液状物
が溢れることを防ぐことができ、混色によるコントラス
トの低下を防止することができる。特に、インク着弾の
位置ずれ許容範囲が拡大し、基板の大型化を容易にする
ことができる。

【００１１】また、１滴の液状物が画素に着弾後、６９
μ秒を経過後に、当該画素に対する次の滴を着弾させる
こととしてもよい。

【００１２】また、上記の電気光学装置部品の製造方法
において、前記基板はカラーフィルタ基板であって、前
記液状物としてインクを吐出することとしてもよい。

【００１３】また、上記の電気光学装置部品の製造方法
において、前記液状物の吐出は、圧電体素子によって駆
動されるインクジェット式印刷装置によって行うことが
望ましい。これにより、より精細なインク吐出が可能と
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】まず、本発明の第１の実施の形態
によるカラーフィルタの製造方法について、図面を参照
して説明する。

【００１５】（カラーフィルタの構成）図１は、この実
施形態でカラーフィルタを製造する際に用いられるカラ
ーフィルタ基板の平面形状を示す平面図である。図２
は、図１の符号Ａで示す円内の拡大図である。

【００１６】図１に示されるように、カラーフィルタ基
板１２は、１枚のカラーフィルタとなるパネルチップ１
１が、平面上に複数並べられた状態となっている。この
実施形態では、１枚のカラーフィルタ基板１２は、８×
１２＝９６枚のパネルチップ１１から構成されている。
カラーフィルタの製造時には、これら複数のパネルチッ
プ１１に対してまとめてインクの吐出及び乾燥の処理を
行い、その後、パネルチップ単位に切り離してカラーフ
ィルタとする。

【００１７】図２に示されるように、パネルチップ１１
は、マトリクス状に並んだ画素１３を備え、画素と画素
の境目は、仕切り１４によって区切られている。

【００１８】カラーフィルタの製造の際には、上記画素
１３の１つ１つに、赤、緑、青のいずれかのインクを数
滴ずつ吐出する。図２の例では赤、緑、青の配置をいわ
ゆるモザイク型としたが、３色が均等に配置されていれ
ば、ストライプ型など、その他の配置でも構わない。

【００１９】図３は、図２のＢ−Ｂ’線断面図である。
カラーフィルタ基板を構成するパネルチップ１１は、透
光層１５と、遮光層である仕切り１４とを備えている。
仕切り１４が形成されていない（除去された）部分は、
上記画素１３を形成する。この画素１３に各色の液状イ
ンクを吐出し、乾燥および固化させることにより、カラ
ーフィルタとなる。

【００２０】（インクが溢れる原因）インクが仕切りを
越えて溢れるメカニズムを探るため、インク滴１滴の
量、インクジェットヘッドのpass回数、pass１回あたり
のインク滴数、吐出間隔（時間）、吐出間隔（距離）を
種々変えて、インク着弾精度（位置ずれ許容範囲）を検
証した。その結果、「表１」に示すデータが得られた。

【００２１】

【表１】 結果１ （１）〜（４）を比較すると、１画素のインク量が１
７．５ピコリットルでは位置ずれ許容範囲が２５μｍで
あったが、１画素のインク量がそれを超えると、位置ず
れ許容範囲が１０μｍに縮小することがわかる。

【００２２】結果２ （４）と（５）を比較すると、インクジェットヘッドの
pass回数を増やすことにより吐出間隔（時間）を大幅に
増やせば、１画素のインク量が同じ（７０ピコリット
ル）でも、位置ずれ許容範囲が拡大することがわかる。

【００２３】結果３ （６）と（７）、及び（８）と（９）を比較すると、吐
出間隔（時間）を３４．７５μ秒から６９．５０μ秒に
変えると、位置ずれ許容範囲が拡大することがわかる。

【００２４】結果に基づく考察 結果１から、インクの濃度を例えば２倍にすることによ
り、１画素あたりのインク量を現在の必要量（７０ピコ
リットル）の半分にしても、位置ずれ許容範囲は変化し
ないことがわかる。

【００２５】結果２から、インクの吐出間隔（時間）を
大幅に増やせば、位置ずれ許容範囲を拡大できることが
わかる。しかし、pass回数を増やすと、インクの吐出に
要する時間が大幅に増えるため、製造効率の観点から好
ましくない。

【００２６】結果３から、吐出間隔（時間）が６９．５
０μ秒であれば、位置ずれ許容範囲が拡大することがで
きる。このスピードであれば、インクジェットヘッドの
速度を落とさずにインクの塗布工程を実行することがで
きる。

【００２７】インク滴の吐出時間間隔をこのように設定
することにより位置ずれ許容量が拡大するのは、以下の
理由によると推測される。インクは、着弾後一旦、仕切
りの上に乗り上げ、その後、表面張力により画素内に収
まる。インクが仕切りの上に乗り上げている間に次のイ
ンク滴が着弾すると、インクが更に広がることになるの
で、インクが隣の画素に溢れやすい。

【００２８】従って、１滴のインクが画素に着弾後、イ
ンクが画素の仕切りに乗り上げて最大に広がった時より
後に、当該画素に対する次のインク滴を着弾させるよう
にすれば、インクが隣の画素に溢れる危険が少なくな
る。

【００２９】（カラーフィルタの製造工程）以下、本実
施形態の製造方法によるカラーフィルタの製造工程につ
き、更に詳細に説明する。

【００３０】膜厚０．７ｍｍ、たて３８ｃｍ、横３０ｃ
ｍの無アルカリガラスからなる透明基板の表面を、熱濃
硫酸に過酸化水素水を１重量％添加した洗浄液で洗浄
し、純水でリンスした後、エア乾燥を行って清浄表面を
得る。この表面に、スパッタ法によりクロム膜を平均
０．２μｍの膜厚で形成し、金属層を得た。この金属層
の表面に、フォトレジストＯＦＰＲ−８００（東京応化
製）をスピンコートした。基板はホットプレート上で、
８０℃で５分間乾燥し、フォトレジスト層を形成した。

【００３１】この基板表面に、所要のマトリクスパター
ン形状を描画したマスクフィルムを密着させ、紫外線で
露光をおこなった。次に、これを、水酸化カリウムを８
重量％の割合で含むアルカリ現像液に浸漬して、未露光
の部分のフォトレジストを除去し、レジスト層をパター
ニングした。続いて、露出した金属層を、塩酸を主成分
とするエッチング液でエッチング除去した。このように
して所定のマトリクスパターンを有する遮光層（ブラッ
クマトリクス）を得た。遮光層の膜厚は、およそ０．２
μｍであった。また、遮光層の幅は、およそ２２μｍで
あった。

【００３２】この基板上に、さらにネガ型の透明アクリ
ル系の感光性樹脂組成物をやはりスピンコート法で塗布
した。１００℃で２０分間プレベークした後、所定のマ
トリクスパターン形状を描画したマスクフィルムを用い
て紫外線露光を行った。未露光部分の樹脂を、やはりア
ルカリ性の現像液で現像し、純水でリンスした後スピン
乾燥した。最終乾燥としてのアフターベークを２００℃
で３０分間行い、樹脂部を十分硬化させ、バンク層を形
成した。このバンク層の膜厚は、平均で２．７μｍであ
った。また、バンク層の幅は、およそ１４μｍであっ
た。そして、遮光層は、その上面でおよそ４μｍの幅の
リング状露出面が形成されていた。

【００３３】得られた遮光層およびバンク層で区画され
た着色層形成領域のインク濡れ性を改善するため、ドラ
イエッチング、すなわち大気圧プラズマ処理を行った。
ヘリウムに酸素を２０％加えた混合ガスに高電圧を印加
し、プラズマ雰囲気を大気圧内でエッチングスポットに
形成し、基板を、このエッチングスポット下を通過させ
てエッチングし、バンク層とともに着色層形成領域（ガ
ラス基板の露出面）の活性化処理を行った。この処理の
直後、対比テストプレートでの水に対する接触角は、バ
ンク層上で平均５０°であったのに対し、ガラス基板上
では平均２０°であった。

【００３４】この着色層形成領域に、インクジェットプ
リンティングヘッドから色材であるインクを高精度で制
御しつつ吐出し、インクを塗布した。インクジェットプ
リンティングヘッドには、ピエゾ圧電効果を応用した精
密ヘッドを使用し、７．０ピコリットルの微小インク滴
を着色形成領域毎に１０滴、選択的に飛ばした。駆動周
波数は１４．４ｋＨｚ、すなわち、各インク滴の吐出間
隔は６９．５μ秒に設定した。ヘッドとターゲットとの
距離は、０．３ｎｍに設定した。ヘッドよりターゲット
である着色層形成領域への飛翔速度、飛行曲がり、サテ
ライトと称される***迷走滴の発生防止のためには、イ
ンクの物性はもとよりヘッドのピエゾ素子を駆動する電
圧と、その波形が重要である。従って、あらかじめ条件
設定された波形をプログラムして、インク滴を赤、緑、
青の３色を同時に塗布して所定の配色パターンの着色層
を形成した。

【００３５】インクとしては、ポリウレタン樹脂オリゴ
マーに無機顔料を分散させた後、低沸点溶剤としてシク
ロヘキサノンおよび酢酸ブチルを、高沸点溶剤としてブ
チルカルビトールアセテートを加え、さらに非イオン系
界面活性剤０．０１重量％を分散剤として添加し、粘度
６〜８センチポアズとしたものを用いた。

【００３６】塗布後の乾燥は、自然雰囲気中で３時間放
置してインク層のセッティングを行った後、８０℃のホ
ットプレート上で４０分間加熱し、最後にオーブン中で
２００℃で３０分間加熱してインク層の硬化処理を行っ
て、着色層を得た。この条件によって着色層、特にその
透過部における膜厚のばらつきを１０％以下に抑制する
ことが出来、結果として着色層の色調の色差を３以下、
さらには２以下に抑制できた。

【００３７】上記基板に、透明アクリル樹脂塗料をスピ
ンコートして平滑面を有するオーバーコート層を得た。
さらに、この上面にＩＴＯからなる電極層を所要パター
ンで形成して、カラーフィルタとした。得られたカラー
フィルタは、熱サイクル耐久試験、紫外線照射試験、加
湿試験等の耐久試験に合格し、液晶表示装置などの要素
基板として十分用い得ることを確認した。

【００３８】（他の電気光学装置部品の例）上記の実施
形態は、電気光学装置部品としてカラーフィルタを例に
とって説明したが、これに限らず、ＥＬ（エレクトロル
ミネセンス）表示装置に用いられるＥＬ素子マトリク
ス、ＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）など、液状物を塗
布して乾燥させる工程を備えた種々の電気光学装置部品
に、本発明を適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、液状物吐出の時間的間
隔を制御することにより、他の画素に液状物が溢れるこ
とのない、電気光学装置部品の製造方法を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態においてカラーフィルタを製造
する際に用いられるカラーフィルタ基板の平面形状を示
す平面図である。

【図２】図１の符号Ａで示す円内の拡大図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ’線断面図である。

【符号の説明】

１３…画素、１２…基板、１１…パネルチップ、１４…
仕切り、１５…透光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 善昭 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 清水 政春 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 BA02 BA64 BB02 BB14 BB24 BB28 BB37 BB44

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素に区切られた基板上の当該各
   画素に所定の液状物を１画素あたり複数滴吐出する電気
   光学装置部品の製造方法であって、 １滴の液状物が画素に着弾後、液状物が画素の仕切りに
   乗り上げて最大に広がった時より後に、当該画素に対す
   る次の滴を着弾させる、電気光学装置部品の製造方法。
2. 【請求項２】 複数の画素に区切られた基板上の当該各
   画素に所定の液状物を１画素あたり複数滴吐出する電気
   光学装置部品の製造方法であって、 １滴の液状物が画素に着弾後、６９μ秒を経過後に、当
   該画素に対する次の滴を着弾させる、電気光学装置部品
   の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の電気光学
   装置部品の製造方法であって、 前記基板はカラーフィルタ基板であって、前記液状物と
   してインクを吐出する電気光学装置部品の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記
   載の電気光学装置部品の製造方法であって、 前記液状物の吐出は、圧電体素子によって駆動されるイ
   ンクジェット式印刷装置によって行う電気光学装置部品
   の製造方法。