JP2002055223A

JP2002055223A - 光学素子とその製造方法、液晶素子

Info

Publication number: JP2002055223A
Application number: JP2000243591A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yanai; 洋谷内; Shoji Shiba; 昭二芝; Katsuhiko Takano; 勝彦高野; Takeshi Okada; 岡田　　健; Taketo Nishida; 武人西田; Junichi Sakamoto; 淳一坂本; Yoshikatsu Okada; 良克岡田; Kenitsu Iwata; 研逸岩田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルタにおいて、環境安全性や製造
安定性における問題を生じることなく、簡易な工程で遮
光部を形成し、より歩留まり良く安価な製造方法を提供
する。【解決手段】支持基板１上に画素２を形成し、撥イン
ク化処理を施した上で、画素２間隙にインクジェットヘ
ッド３よりインク４を付与し、遮光部５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビ、パ
ーソナルコンピュータ、パチンコ遊技台に使用されてい
るカラー液晶素子の構成部材であるカラーフィルタ等光
学素子の製造方法に関し、さらには、該製造方法により
製造される光学素子、及び該光学素子の一つであるカラ
ーフィルタを用いてなる液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの発達、
特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、液晶
ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイの需要が増
加する傾向にある。しかしながら、さらなる普及のため
にはコストダウンが必要であり、特にコスト的に比重の
重いカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高ま
っている。

【０００３】従来から、カラーフィルタの要求特性を満
足しつつ上記の要求に応えるべく、種々の方法が試みら
れているが、未だ全ての要求特性を満足する方法は確立
されていない。以下にそれぞれの方法を説明する。

【０００４】第一の方法は染色法である。染色法は、先
ず透明基板上に染色用の材料である、水溶性の高分子材
料層を形成し、これをフォトリソグラフィ工程により所
望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染
色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。この工程を
３回繰り返すことにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の３色の着色部からなる着色層を形成する。

【０００５】第二の方法は顔料分散法であり、近年最も
盛んに行われている。この方法は、先ず透明基板上に顔
料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニン
グすることにより、単色のパターンを得る。この工程を
３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部か
らなる着色層を形成する。

【０００６】第三の方法としては電着法がある。この方
法は、先ず透明基板上に透明電極をパターニングし、顔
料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第一
の色を電着する。この工程を３回繰り返して、Ｒ、Ｇ、
Ｂの３色の着色部からなる着色層を形成し、最後に焼成
するものである。

【０００７】第四の方法としては、熱硬化型の樹脂に顔
料を分散し、印刷を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、
Ｂを塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより、着
色層を形成するものである。いずれの方法においても、
着色層の上に保護層を形成するのが一般的である。

【０００８】カラーフィルタの着色部は規則的に配置さ
れ、通常、各着色部間には表示コントラストを高めるた
めに遮光部が設けられている。以下に遮光部の形成方法
について述べる。

【０００９】第一の方法は、金属ブラックマトリクス
（金属ＢＭ）と称される金属薄膜を用いる方法である。
この方法は、現在主流になっており、金属としてはＣｒ
が用いられている。具体的には、先ず透明基板上に蒸着
法により金属Ｃｒ薄膜を形成し、これをフォトリソグラ
フィ工程により所望のパターンに形成したレジストをマ
スクにしてエッチングし、最終的にレジストを剥離して
得られる。この方法は、薄くても十分な光学濃度が得ら
れることや、解像性に優れるという利点がある。

【００１０】第二の方法は、前記した顔料分散法を用い
た方法であり、樹脂ＢＭと称される。この方法では、透
明基板上に遮光材料を分散した感光性樹脂層を形成し、
マスクを介してパターニングすることにより遮光パター
ンを得る。また、その立体形状を利用してインクジェッ
ト方式で着色部を形成する場合にも用いられる。特開平
９−１２７３２７号公報には、撥インク性を有する遮光
部の開口部にインクジェット記録装置にて着色インクを
充填し、カラーフィルタを製造する方法が開示されてい
る。

【００１１】第三の方法は、背面露光と称される方法で
あり、遮光材料を分散した感光性樹脂を用いるが、上記
２方法が着色部よりも先に遮光部を形成するのに対し、
当該方法は、着色部を形成した後に遮光部を形成する。
即ち、紫外線吸収剤を含んだ材料によりパターン形成さ
れた着色部の上に遮光材料を分散した感光性樹脂を全面
に塗布し、透明基板の裏面から全面露光することで、着
色部間隙のみを光硬化させ、現像により着色部上の遮光
材料を除去することで遮光部を形成する。この方法は、
パターニング時にマスクを必要とせず、アライメントも
不要であることから、簡便な方法である。例えば、特開
平７−４９４１５号公報などで紹介されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の遮光部
の製造方法には、以下のような問題点があった。

【００１３】金属ＢＭは、金属Ｃｒのエッチング時に発
生する廃液に含まれるＣｒ化合物が環境安全的に問題視
されている。この問題は廃棄もしくはリサイクル時にお
いても同様である。

【００１４】樹脂ＢＭは、必要な光学濃度を得るために
は膜厚が大きくなることや、遮光性の高い材料を光パタ
ーニングするために解像度を得にくいといった問題点が
ある。

【００１５】背面露光法は、透明基板（一般的にはＵＶ
光を通しにくいガラス）を介しての遮光材料の露光であ
るために多大な露光量が必要になることや、着色部上に
遮光材料が残って光学特性を悪化させることなどが問題
視されている。

【００１６】この他にも、上記カラーフィルタの着色部
の形成方法で述べた印刷法や、近年研究が進んでいるイ
ンクジェット法なども理論的には応用できるが、高精細
化が進んだ現在のカラーフィルタに応用するには解像度
の面で高度な特殊技術が要求されるために今のところ量
産化に対応できていない。

【００１７】金属ＢＭは上記したように、環境安全的に
見れば樹脂ＢＭに変更すべきところであるが、未だ金属
ＢＭが主流である理由の一つには、樹脂ＢＭの製造安全
性やコストの面での課題が多いことが挙げられる。

【００１８】本発明の課題は、上記環境安全性や製造安
定性、コスト等の問題点を解決し、簡便な方法で遮光部
を形成して、信頼性の高い光学素子をより簡易に歩留ま
り良く製造し、安価に提供することにある。また、本発
明は、該光学素子を用いて、カラー表示特性に優れた液
晶素子をより安価に提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、支持基
板上に複数の画素と隣接する画素間に位置する黒色樹脂
組成物からなる遮光部とを少なくとも有する光学素子の
製造方法であって、支持基板上に画素を形成する工程
と、上記画素の少なくとも上面に撥インク化処理を施す
工程と、隣接する画素の間隙にインクジェット方式によ
りインクを付与して遮光部を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする光学素子の製造方法である。

【００２０】上記本発明は、上記画素を顔料分散法によ
り形成すること、上記画素を着色インクを使用した印刷
法により形成すること、特に、シリコーンオイル含有ゴ
ムで形成した印刷版或いは表面をシリコーンオイル含有
ゴムで被覆した間接転写体を用い、パターン転写と同時
に画素上面に撥インク化処理を施すこと、上記撥インク
化処理が、少なくともフッ素原子を含有するガスを導入
してプラズマ照射を行うプラズマ処理であること、上記
撥インク化処理を、画素上面以外をレジストにより保護
して行うこと、上記撥インク化処理が、シリコーンオイ
ル含有ゴムを画素上面に接触させる処理であること、或
いは、感光性を有する撥インク材を用いて画素上面にの
み撥インク層を形成する処理であること、該撥インク材
が感光性を有するシリコーンゴム、或いは、フッ素系樹
脂またはシリコーン系樹脂を含有する感光性レジストで
あること、撥インク化処理された画素の上面の純水に対
する接触角が８０°〜１３０°であること、遮光部形成
後に画素上面に親水化処理を施すこと、該親水化処理
が、アルカリ水溶液による洗浄処理、ＵＶ洗浄処理、エ
キシマ洗浄処理、コロナ放電処理、酸素プラズマ処理の
いずれかであること、上記インクが少なくとも硬化成
分、水、有機溶剤を含有すること、上記画素が着色部で
あるカラーフィルタを製造すること、を好ましい態様と
して含むものである。

【００２１】本発明の第二は、支持基板上に複数の画素
と隣接する画素間に位置する遮光部とを少なくとも有
し、上記本発明の光学素子の製造方法により製造された
ことを特徴とする光学素子である。

【００２２】上記本発明の第二は、上記支持基板が透明
基板であり、複数色の着色部を備えたカラーフィルタで
あること、該着色部上に保護層を有すること、表面に透
明導電膜を有すること、を好ましい態様として含むもの
である。

【００２３】さらに本発明の第三は、一対の基板間に液
晶を挟持してなり、一方の基板が上記本発明の光学素子
の一態様であるカラーフィルタを用いて構成されたこと
を特徴とする液晶素子である。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明は、先に画素を形成し、該
画素の表面に撥インク化処理を施した上でインクジェッ
ト方式により該画素間隙にインクを付与して遮光部を形
成することに特徴を有する。そのため本発明において
は、インクを付与する際に、画素表面の撥インク性によ
って多量のインクでも画素上面にのらずに十分に画素間
隙に保持され、画素上にインクが残って画素を遮光する
恐れがなく、また、樹脂組成物からなる遮光部を十分な
厚さで形成することができる。

【００２５】本発明の製造方法で製造される本発明の光
学素子としては、カラーフィルタが挙げられる。先ず、
本発明の光学素子について実施形態を挙げて説明する。

【００２６】図５に、本発明の光学素子の一実施形態で
あるカラーフィルタの一例の断面を模式的に示す。図
中、７１は支持基板としての透明基板、７２は遮光部で
あるブラックマトリクス、７３は画素である着色部、７
４は必要に応じて形成される保護層である。本発明のカ
ラーフィルタを用いて液晶素子を構成する場合には、着
色部７３上或いは、着色部７３上に保護層７４を形成し
たさらにその上に、液晶を駆動するためのＩＴＯ（イン
ジウム・チン・オキサイド）等透明導電材からなる透明
導電膜が形成されて提供される場合もある。

【００２７】図６に、図５のカラーフィルタを用いて構
成された、本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図
を示す。図中、７７は共通電極（透明導電膜）、７８は
配向膜、７９は液晶、８１は対向基板、８２は画素電
極、８３は配向膜であり、図７と同じ部材には同じ符号
を付して説明を省略する。

【００２８】カラー液晶素子は、一般的にカラーフィル
タ側の基板７１と対向基板８１とを合わせ込み、液晶７
９を封入することにより形成される。液晶素子の一方の
基板８１の内側に、ＴＦＴ（不図示）と画素電極８２が
マトリクス状に形成されている。また、カラーフィルタ
側の基板７１の内側には、画素電極８２に対向する位置
に、Ｒ、Ｇ、Ｂが配列するように、カラーフィルタの着
色部７３が形成され、その上に透明な共通電極７７が形
成される。さらに、両基板の面内には配向膜７８，８３
が形成されており、液晶分子を一定方向に配列させてい
る。これらの基板は、スペーサー（不図示）を介して対
向配置され、シール材（不図示）によって貼り合わさ
れ、その間隙に液晶７９が充填される。

【００２９】上記液晶素子は、透過型の場合には、基板
８１及び画素電極８２を透明素材で形成し、それぞれの
基板の外側に偏光板を接着し、一般的に蛍光灯と散乱板
を組み合わせたバックライトを用い、液晶化合物をバッ
クライトの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表示を行う。また、反射型の場合
には、基板８１或いは画素電極８２を反射機能を備えた
素材で形成するか、或いは、基板８１上に反射層を設
け、透明基板７１の外側に偏光板を設け、カラーフィル
タ側から入射した光を反射して表示を行う。

【００３０】以下に、図面を参照して本発明の光学素子
の製造方法について説明する。

【００３１】図１は本発明の光学素子の製造方法を模式
的に示す工程図である。以下に各工程について説明す
る。尚、以下の工程（ａ）〜（ｄ）は図１の（ａ）〜
（ｄ）に対応する。また、図１の各工程において紙面左
側の（ａ−１）〜（ｄ−１）は上方より見た平面模式
図、紙面右側の（ａ−２）〜（ｄ−２）は（ａ−１）〜
（ｄ−１）のＡ−Ｂ断面模式図である。図中、１は支持
基板、２は画素、３はインクジェットヘッド、４はイン
ク、５は遮光部である。

【００３２】工程（ａ）支持基板１上に画素２を形成する。支持基板１は、図５
に例示したカラーフィルタを製造する場合には透明基板
７１であり、一般にはガラス基板が用いられるが、液晶
素子を構成する目的においては、所望の透明性、機械的
強度等の必要特性を有するものであれば、プラスチック
基板なども用いることができる。

【００３３】画素２はカラーフィルタでは着色部７３で
あり、その形成方法としては、先に示した染色法や顔料
分散法、電着法、印刷法等を用いることができ、特に限
定されるものではない。これらの方法の中では、エッジ
形状の優れる顔料分散法や、印刷法が好適である。特に
印刷法においては、印刷版をシリコーンオイルを含有す
るゴムで形成したり、或いは表面をシリコーンオイルを
含有するゴムで被覆した間接転写体を用いることによっ
て、パターニングと同時に撥インク化処理を施すことが
できる。尚、上記シリコーンオイルを含有するゴムと
は、シリコーンゴム内部から移行成分として表面に浮き
出てくるものと、外部からゴム材質へシリコーンオイル
を供給するものの両方を意味する。

【００３４】工程（ｂ）画素２の少なくとも上面に撥インク化処理を施す。撥イ
ンク化処理としては、フッ素化処理やシリコーンオイル
含有ゴムを画素２上面に接触させる方法、或いは、感光
性を有する撥インク材を用いて撥インク層を画素２の上
面にのみ形成する方法、が挙げられる。

【００３５】上記フッ素化処理としては、工程が簡単で
あり画素２表面を良好にフッ素化して撥インク性を増大
させることができる方法として、少なくともフッ素原子
を含有するガスを導入してプラズマ照射を行うプラズマ
処理が好ましく用いられる。

【００３６】当該工程において用いられる、少なくとも
フッ素原子を含有するガスとしては、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、
Ｃ₂Ｆ₆、ＳＦ₆、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₅Ｆ₈から選択されるハロゲ
ンガスを１種以上用いることが好ましい。特に、Ｃ₅Ｆ₈
（オクタフルオロシクロペンテン）は、オゾン破壊能が
０であると同時に、大気寿命が従来のガスに比べて（Ｃ
Ｆ₄：５万年、Ｃ₄Ｆ₈：３２００年）０．９８年と非常
に短い。従って、地球温暖化係数が９０（ＣＯ₂＝２と
した１００年積算値）と、従来のガスに比べて（Ｃ
Ｆ₄：６５００、Ｃ₄Ｆ₈：８７００）非常に小さく、オ
ゾン層や地球環境保護に極めて有効であり、本発明で使
用する上で望ましい。

【００３７】さらに、導入ガスとしては、必要に応じて
酸素、アルゴン、ヘリウム等のガスを併用しても良い。
本工程においては、上記ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆、ＳＦ
₆、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₅Ｆ₈から選択されるハロゲンガスを１種
以上とＯ₂との混合ガスを用いると、本工程においてフ
ッ素化処理される画素２表面の撥インク性の程度を制御
することが可能になる。但し、当該混合ガスにおいて、
Ｏ₂の混合比率が３０％を超えるとＯ₂による酸化反応が
支配的になり、撥インク性向上効果が妨げられるため、
また、Ｏ₂混合比率が３０％を超えると樹脂に対するダ
メージが顕著になるため、当該混合ガスを用いる場合に
はＯ₂の混合比率が３０％以下の範囲で使用する必要が
ある。

【００３８】また、プラズマの発生方法としては、低周
波放電、高周波放電、マイクロ波放電等の方式を用いる
ことができ、プラズマ処理の際の圧力、ガス流量、放電
周波数、処理時間等の条件は任意に設定することができ
る。

【００３９】本工程において、撥インク性を高くすれば
するほど後工程において画素２の間隙に充填できるイン
ク量が増すため材料設計や製造時のプロセスマージンを
得ることが容易になるが、状況によっては白抜けを発生
させてしまうことがある。

【００４０】即ち、高度に撥インク化処理された表面に
囲まれたポイント、具体的には９０°近傍以下の角度で
挟まれた角部において、使用する材料の組み合わせによ
っては白抜けを起こすことがある。

【００４１】例えばカラーフィルタの遮光部の場合、そ
の形状は格子状もしくはライン状が一般的であるが、場
合によってはＴＦＴの光による誤動作を防止するべくＴ
ＦＴを遮光するために、遮光部の形状を複雑化する必要
が生じる。図２にその一例を示す。図中、２２は着色部
（画素）、２５は遮光部、２６は遮光部２５のうちのＴ
ＦＴ誤動作防止用遮光領域、２７は白抜けである。図２
に示すように、画素２２の側壁で９０°に挟まれた領域
２６では、両側壁の撥インク性が高いとインクがはじか
れて白抜け２７が発生しやすい。

【００４２】従って、このような白抜けを防止する上
で、当該撥インク化処理は画素２上面のみに施すことが
望ましく、上記したフッ素化処理のような工程の場合に
は、画素２の側壁をレジストによって保護することが望
ましい。

【００４３】図３は、レジストで画素２の側壁を保護し
て撥インク化処理を行う工程を示す。図中、３１は感光
性レジスト層、３２ａ、３２ｂはフォトマスク、３３は
レジストパターンである。以下に各工程を説明する。

【００４４】画素２を形成した支持基板１（図３
（ａ））全面に感光性レジスト層３１を形成する（図３
（ｂ））。次いで、当該レジスト層３１がポジ型の場合
には、画素２に対応する開口部を有するフォトマスク３
２ａを用い（図３（ｃ−１））、また、当該レジスト層
３１がネガ型の場合には、画素２を覆うパターンのフォ
トマスク３２ｂを用いて（図３（ｃ−２））露光する。
また、当該レジスト層３１がネガ型の場合には、画素２
をマスクとして支持基板１の裏面から露光する（図３
（ｃ−３））こともでき、この場合には、画素２に紫外
線吸収剤を含有させておく必要がある。

【００４５】現像により、画素２上のレジスト層３１を
除去することによって、画素２間隙を埋めるレジストパ
ターン３３が得られ（図３（ｄ））、この状態で撥イン
ク化処理を施す（図３（ｅ））ことによって画素２の上
面のみが撥インク化処理され、処理後にレジストパター
ン３３を除去する（図３（ｆ））。

【００４６】また、本発明にかかる撥インク化処理とし
て、シリコーンオイル含有ゴムを画素２上面に接触させ
る方法や画素２上に撥インク層を形成する場合には、画
素２上面のみを撥インク化させることができる。

【００４７】シリコーンオイル含有ゴムを被処理面に接
触させる方法では、シリコーンオイルを含有するゴムを
巻いたローラーを回転させながら、画素２の上面に接触
させる方法が好適である。また、ここでいうシリコーン
オイルを含有するゴムとは、シリコーンゴム内部から移
行成分として表面に浮き出てくるものと、外部からゴム
材質へシリコーンオイルを含有するものの両方を意味す
る。

【００４８】また、画素２上に撥インク層を形成する方
法としては、感光性を有する撥インク材として、感光性
を有するシリコーンゴム、或いは、フッ素系樹脂やシリ
コーン系樹脂を含有させた感光性レジストが挙げられ
る。図４に当該工程を示す。図中、４１は感光性撥イン
ク材層、４２ａ、４２ｂはフォトマスク、４３は撥イン
ク層である。

【００４９】当該工程においては、画素２を形成した支
持基板１（図４（ａ））上に全面に感光性撥インク材層
４１を形成し（図４（ｂ））、該撥インク材層４１がネ
ガ型の場合には画素２に対応する開口部を有するフォト
マスク４２ａを用いて（図４（ｃ−１）、該撥インク材
層４２がポジ型の場合には画素２を覆うパターンを有す
るフォトマスク４２ｂを用いて（図４（ｃ−２））露光
する。また、ポジ型の場合には、画素２をマスクとして
支持基板１の裏面から露光することもでき、この場合に
は、画素２に紫外線吸収剤を含有させておく必要があ
る。

【００５０】上記露光後、現像によって、画素２間隙の
撥インク材層４１を除去して画素２上にのみ撥インク層
４３を形成することができる(図４（ｄ）)。

【００５１】ここで形成した撥インク層４３をそのまま
残す場合、その用途に応じて透明性や以後の工程に対す
る耐性を有することが要求される。しかしながら、後述
するように、該撥インク層４３上に形成される部材によ
っては、撥インク性が問題となる場合もあり、その場合
には、遮光部５を形成した後に当該撥インク層４３を除
去することが望ましい。

【００５２】工程（ｃ）インクジェット記録装置を用いて、インクジェットヘッ
ド３より、インク４を画素２の間隙に付与する。インク
ジェットとしては、エネルギー発生素子として電気熱変
換体を用いたバブルジェット（登録商標）タイプ、或い
は圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能
である。また、インク４としては、硬化後に黒色の樹脂
組成物層を形成するべく、硬化成分、水、溶剤を少なく
とも含むものが好ましい。以下に、インクの組成につい
てさらに詳細に説明する。

【００５３】〔１〕着色剤本発明でインク中に含有させる着色剤としては、染料系
及び顔料系共に使用可能であるが、十分な遮光性を少量
で得るためには顔料系の着色剤が好ましい。具体的に
は、通常樹脂ＢＭで用いられているカーボンブラックが
好ましく用いられ、該カーボンブラックとしては、チャ
ネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラックと
呼ばれているコンタクト法で製造されたもの、ガスファ
ーネストブラック、オイルファーネストブラックと呼ば
れているファーネスト法で製造されたもの、サーマルブ
ラック、アセチレンブラックと呼ばれているサーマル法
で製造されたものなどを用いることができるが、特に、
チャネルブラック、ガスファーネストブラック、オイル
ファーネストブラックが好ましい。さらに必要に応じ
て、Ｒ、Ｇ、Ｂの顔料の混合物などを加えても良い。ま
た、着色剤の添加量としては、後述する硬化成分と同量
以下であることが好ましい。

【００５４】〔２〕硬化成分後工程におけるプロセス耐性、信頼性等を考慮した場
合、熱処理或いは光照射等の処理により硬化し、着色剤
を固定化する成分、即ち架橋可能なモノマー或いはポリ
マー等の成分を含有することが好ましい。特に、後工程
における耐熱性を考慮した場合、硬化可能な樹脂組成物
を用いることが好ましい。具体的には、例えば基材樹脂
として、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基、アミ
ド基等の官能基を有するアクリル樹脂、シリコーン樹
脂；またはヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロース等のセルロース誘導体或いはそれらの変性
物；またはポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルアセタール等のビニル系ポリマーが挙げ
られる。さらに、これらの基材樹脂を光照射或いは加熱
処理により硬化させるための架橋剤、光開始剤を用いる
ことが可能である。具体的には、架橋剤としては、メチ
ロール化メラミン等のメラミン誘導体が、また光開始剤
としては重クロム酸塩、ビスアジド化合物、ラジカル系
開始剤、カチオン系開始剤、アニオン系開始剤等が使用
可能である。また、これらの光開始剤を複数種混合し
て、或いは他の増感剤と組み合わせて使用することもで
きる。

【００５５】〔３〕溶剤本発明で使用されるインクの媒体としては、水及び有機
溶剤の混合溶媒が好ましく使用される。水としては種々
のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水
（脱イオン水）を使用することが好ましい。

【００５６】有機溶剤としては、メチルアルコール、エ
チルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピ
ルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチル
アルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の炭素数１
〜４のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジアセ
トンアルコール等のケトン類またはケトアルコール類；
テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポ
リアルキレングリコール類；エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレン
グリコール、チオジグリコール、へキシレングリコー
ル、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜４個
の炭素を含有するアルキレングリコール類；グリセリン
類；エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレ
ングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコール
モノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキル
エーテル類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリ
ドン等の中から選択することが好ましい。

【００５７】また、上記成分の他に、必要に応じて所望
の物性値を持つインクとするために、沸点の異なる２種
類以上の有機溶剤を混合して用いたり、界面活性剤、消
泡剤、防腐剤等を添加しても良い。

【００５８】工程（ｄ）熱処理、光照射等必要な処理を施し、インク４中の溶剤
成分を除去して硬化させることにより、遮光部５を形成
する。

【００５９】さらに、カラーフィルタの場合には、前記
したように、必要に応じて保護層や透明導電膜を形成す
る。この場合の保護層としては、光硬化タイプ、熱硬化
タイプ、或いは光熱併用硬化タイプの樹脂材料、或い
は、蒸着、スパッタ等によって形成された無機膜等を用
いることができ、カラーフィルタとした場合の透明性を
有し、その後の透明導電膜形成プロセス、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。ま
た、透明導電膜は、保護層を介さずに着色部上に直接形
成しても良い。

【００６０】また、本発明においては、画素２の上面は
撥インク化処理されており、画素２の上に形成される部
材によっては、当該撥インク性が問題となる場合があ
る。例えば、図５のカラーフィルタにおいて、撥インク
性の高い着色部７３の上に保護層７４を形成した場合、
その上に透明導電膜を形成することで、該透明導電膜の
応力により、保護層にしわが生じたり、透明導電膜にク
ラックが生じる場合がある。

【００６１】よって、該画素２の撥インク化処理が、撥
インク層を形成することで実施された場合には、当該撥
インク層を除去し、それ以外の処理が施された場合に
は、画素２の上面に親水化処理を施すことが好ましく、
具体的には、アルカリ水溶液による洗浄処理、ＵＶ洗浄
処理、エキシマ洗浄処理、コロナ放電処理、酸素プラズ
マ処理が好ましく挙げられる。

【００６２】

【実施例】（実施例１）〔着色部（画素）の形成〕ガラス基板（コーニング製
「１７３７」）上に、顔料分散レジスト（富士フィルム
オーリン製「カラーモザイクシリーズ」）をスピンコー
トにより塗布し、所定の露光、現像処理をＲ、Ｇ、Ｂの
各色について繰り返し行い、膜厚が１μｍ、７５μｍ×
２２５μｍの長方形の画素が２０μｍの間隔をおいて横
にＲ、Ｇ、Ｂが繰り返され、縦に同一色が配列された着
色部パターンを得た。

【００６３】〔撥インク化処理〕上記着色部パターン
に、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて、以下の条
件にてプラズマ処理を施した。

【００６４】使用ガス：ＣＦ₄ ガス流量：８０ｓｃｃｍ圧力：８ＰａＲＦパワー：１５０Ｗ処理時間：６０ｓｅｃ

【００６５】〔撥インク性の評価〕上記撥インク化処理
後の基板の純水に対する接触角を測定したところ、着色部上面：１２５° ガラス基板表面：１５° であった。

【００６６】〔インクの調整〕下記に示す組成からなる
アクリル系共重合体を熱硬化成分として用い、以下の組
成にてＲ、Ｇ、Ｂの各インクを調製した。該インクは１
ｍｍ²当たり約２０ｎｌの付与量（キュア後の膜厚約
１．５μｍ）で十分とされる光学濃度（ＯＤ）４以上と
なるように設計した。

【００６７】硬化成分メチルメタクリレート５０重量部ヒドロキシエチルメタクリレート３０重量部Ｎ−メチロールアクリルアミド２０重量部

【００６８】インクカーボンブラック５重量部ジエチレングリコール３０重量部エチレングリコール２０重量部イオン交換水４０重量部上記硬化成分５重量部

【００６９】〔遮光部の形成〕吐出量２０ｐｌのインク
ジェットヘッドを具備したインクジェット記録装置を用
い、上記基板の着色部間隙に対して、上記インクを１ｍ
ｍ²当たり１０〜５０ｎｌの範囲で１０ｎｌおきに付与
量を変化させて付与した。次いで、９０℃で１０分間、
引き続き２３０℃で３０分間の熱処理を行ってインクを
硬化させて遮光部（ブラックマトリクス）とし、インク
付与量の異なる７種類のカラーフィルタを作製した。

【００７０】〔カラーフィルタの評価〕得られた７種類
のカラーフィルタを光学顕微鏡で観察したところ、全て
のカラーフィルタにおいて、遮光部の着色部へのはみ出
し、白抜けは観察されなかった。また、付与量３０ｎｌ
のカラーフィルタに保護層、透明導電膜を設けた液晶素
子を構成したところ、良好な表示品質を得た。

【００７１】（実施例２）実施例１と同じガラス基板上
に、凹版オフセット印刷法にてＲ、Ｇ、Ｂの各色につい
て繰り返し印刷を行って、膜厚が３μｍ、７５μｍ×２
２５μｍの長方形の一角に３０μｍ角のＴＦＴ誤動作防
止用遮光領域分の領域を欠いた形状の着色部を２０μｍ
の間隔をおいて横にＲ、Ｇ、Ｂが繰り返され、縦に同一
色が配列された着色部パターンを得た。また、当該工程
において間接転写体表面にシリコーンゴム（信越化学製
「ＫＳ７７９Ｈ」）をコーティングし、パターン転写時
に同時に着色部上面のみに撥インク化処理を施した。

【００７２】〔撥インク性の評価〕上記基板の純水に対
する接触角を測定したところ、着色部上面：１０２° ガラス基板表面：２８° であった。

【００７３】上記基板の着色部の間隙に実施例１と同様
にしてインクを付与し、遮光部を形成した。

【００７４】〔カラーフィルタの評価〕得られた７種類
のカラーフィルタを光学顕微鏡で観察したところ、イン
ク付与量４０ｎｌ／ｍｍ²までのカラーフィルタにおい
て、遮光部の着色部へのはみ出しは観察されなかった。
また、これらのカラーフィルタで、ＴＦＴ誤動作防止用
遮光領域の角部の白抜けは観察されなかった。また、付
与量３０ｎｌのカラーフィルタに保護層、透明導電膜を
設けた液晶素子を構成したところ、良好な表示品質を得
た。

【００７５】（実施例３）顔料分散レジストにＵＶ吸収
剤（アルコキシベンゾフェノン）を１重量％混ぜた以外
は実施例１と同様にして画素を形成したガラス基板上
に、ポジ型レジスト（ヘキスト製「ＡＺ−４９０３」）
にフッ素系樹脂（３Ｍ製「フロラード」）を５重量％添
加した撥インクレジストをスピンコートで塗布し、所定
の露光量をガラス基板の裏面から照射した後に、現像を
行って、着色部上に撥インクレジストパターンを得た。

【００７６】〔撥インク性の評価〕上記基板の純水に対
する接触角を測定したところ、着色部上面：９５° ガラス基板表面：２０° であった。

【００７７】上記基板の着色部の間隙に実施例１と同様
にしてインクを付与し、遮光部を形成した。

【００７８】〔カラーフィルタの評価〕得られた７種類
のカラーフィルタを光学顕微鏡で観察したところ、イン
ク付与量３０ｎｌ／ｍｍ²までのカラーフィルタにおい
て、遮光部の着色部へのはみ出しは観察されなかった。
また、これらのカラーフィルタで、白抜けは観察されな
かった。また、付与量３０ｎｌのカラーフィルタに残っ
た撥インクレジストをアルカリ水溶液にて除去した後、
保護層、透明導電膜を設けた液晶素子を構成したとこ
ろ、良好な表示品質を得た。

【００７９】（比較例１）着色部に撥インク化処理を施
さない以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作
製した。

【００８０】〔撥インク性の評価〕着色部を形成した基
板の純水に対する接触角を測定したところ、着色部上面：７２° ガラス基板表面：２５° であった。

【００８１】〔カラーフィルタの評価〕得られた７種類
のカラーフィルタを光学顕微鏡で観察したところ、全て
のカラーフィルタにおいて、遮光部の着色部へのはみ出
しが観察された。また、白抜けの評価は不可能であっ
た。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素上へのはみ出し白抜けのない遮光部を備えた信頼性
の高いカラーフィルタを、環境安全性の優れた簡易なプ
ロセスによって歩留まり良く製造することができ、よっ
て、上記カラーフィルタを用いて、カラー表示特性に優
れた液晶素子をより安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学素子の製造方法の一実施形態の工
程図である。

【図２】インクジェット方式により形成される遮光部に
おける白抜けを示す模式図である。

【図３】本発明において、画素側面をレジストで保護し
て撥インク化処理を行う工程を示す模式図である。

【図４】本発明において、画素上にのみ撥インク層を形
成する工程を示す模式図である。

【図５】本発明の光学素子の実施形態であるカラーフィ
ルタの一例の断面模式図である。

【図６】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図で
ある。

【符号の説明】

１支持基板２画素３インクジェットヘッド４インク５遮光部２２着色部２５遮光部２６ＴＦＴ誤動作防止用遮光領域２７白抜け３１感光性レジスト層３２ａ、３２ｂフォトマスク３３レジストパターン４１感光性撥インク材層４２ａ、４２ｂフォトマスク４３撥インク層７２ブラックマトリクス７３着色部７４保護層７７共通電極７８配向膜７９液晶８１対向基板８２画素電極８３配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高野勝彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者岡田健東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者西田武人東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者坂本淳一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者岡田良克東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者岩田研逸東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 FB01 FB08 2H048 BA02 BA11 BA28 BA57 BA60 BA64 BB14 BB15 BB22 BB37 BB44 2H091 FA02Y FB04 FC12 FC24 FC25 FC27 FD05 LA12 LA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基板上に複数の画素と隣接する画素
間に位置する黒色樹脂組成物からなる遮光部とを少なく
とも有する光学素子の製造方法であって、支持基板上に
画素を形成する工程と、上記画素の少なくとも上面に撥
インク化処理を施す工程と、隣接する画素の間隙にイン
クジェット方式によりインクを付与して遮光部を形成す
る工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方
法。
【請求項２】上記画素を顔料分散法により形成する請
求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】上記画素を着色インクを使用した印刷法
により形成する請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】シリコーンオイル含有ゴムで形成した印
刷版或いは表面をシリコーンオイル含有ゴムで被覆した
間接転写体を用い、パターン転写と同時に画素上面に撥
インク化処理を施す請求項３に記載の光学素子の製造方
法。
【請求項５】上記撥インク化処理が、少なくともフッ
素原子を含有するガスを導入してプラズマ照射を行うプ
ラズマ処理である請求項１〜３のいずれかに記載の光学
素子の製造方法。
【請求項６】上記撥インク化処理を、画素上面以外を
レジストにより保護して行う請求項５に記載の光学素子
の製造方法。
【請求項７】上記撥インク化処理が、シリコーンオイ
ル含有ゴムを画素上面に接触させる処理である請求項１
〜３のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】上記撥インク化処理が、感光性を有する
撥インク材を用いて画素上面にのみ撥インク層を形成す
る処理である請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子
の製造方法。
【請求項９】上記撥インク材が、感光性を有するシリ
コーンゴム、或いは、フッ素系樹脂またはシリコーン系
樹脂を含有する感光性レジストである請求項８に記載の
光学素子の製造方法。
【請求項１０】撥インク化処理された画素の上面の純
水に対する接触角が８０°〜１３０°である請求項１〜
９のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】遮光部形成後に画素上面に親水化処理
を施す請求項１〜１０のいずれかに記載の光学素子の製
造方法。
【請求項１２】上記親水化処理が、アルカリ水溶液に
よる洗浄処理、ＵＶ洗浄処理、エキシマ洗浄処理、コロ
ナ放電処理、酸素プラズマ処理のいずれかである請求項
１１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１３】上記インクが少なくとも硬化成分、
水、有機溶剤を含有する請求項１〜１２のいずれかに記
載の光学素子の製造方法。
【請求項１４】上記画素が着色部であるカラーフィル
タを製造する請求項１〜１３のいずれかに記載の光学素
子の製造方法。
【請求項１５】支持基板上に複数の画素と隣接する画
素間に位置する遮光部とを少なくとも有し、請求項１〜
１３のいずれかに記載の光学素子の製造方法により製造
されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１６】上記支持基板が透明基板であり、複数
色の着色部を備えたカラーフィルタである請求項１５に
記載の光学素子。
【請求項１７】上記着色部上に保護層を有する請求項
１６に記載の光学素子。
【請求項１８】表面に透明導電膜を有する請求項１６
または１７に記載の光学素子。
【請求項１９】一対の基板間に液晶を挟持してなり、
一方の基板が請求項１６〜１８のいずれかに記載の光学
素子を用いて構成されたことを特徴とする液晶素子。