JP2009229663A - スペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット印刷を用いて、透明基板上に形成されたカラーフィルタ上の所定のパターン位置に精度よく、種類の異なるスペーサー粒子を同時に配置、形成する安価なスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法を提供する。
【解決手段】透明基板上に形成されたカラーフィルタの遮光膜上の所定位置に対応したパターンを形成した凹版１００に、異なる粒径を有するスペーサー粒子１０４を分散したスペーサーインクをインクジェット印刷で選択的に定点配置、乾燥後、カラーフィルタ基板側および凹版側の双方の位置合わせを行って転写し、異なる粒径を有するスペーサー粒子が、カラーフィルタ内の遮光層上に選択的に配置されたスペーサー付カラーフィルタ基板を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、スペーサーをインクジェット印刷によってカラーフィルタ基板の遮光層上に選択的に配置、固定し、スペーサーによる光抜けや表示ムラ等のない高い表示品質の液晶ディスプレイを製造することができるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法に関する。

現在、液晶ディスプレイはパソコン、携帯電子機器等に広く用いられている。
この液晶ディスプレイにおいて液晶層を一定の間隔で保ち、適正な液晶層の厚みを維持する役割を果たすのがスペーサーである。

従来の液晶ディスプレイの製造方法においては、画素電極が形成された基板上にスペーサーを散布して配置するため、位置制御は不可能であり、結果、ランダムな配置となるため液晶ディスプレイの表示部にもスペーサーが配置されてしまうという問題があった。スペーサーは一般的に合成樹脂やガラス等からなり、画素電極上にスペーサーが配置されると消偏作用によりスペーサー部分が光り漏れを起こす。また、スペーサー表面での液晶の配向が乱れることにより光抜けが起こり、コントラストや色調が低下し表示品質が悪化する問題がある。

このようなスペーサーのランダム散布に伴う問題を解決するためには、スペーサーを遮光層部位に定点配置することが必要であり、このようにスペーサーを特定の位置にのみ配置する方法としては、フォトリソグラフィ方式やインクジェット印刷方式による形成方法が数多く提案されている。

フォトリソグラフィ方式は、カラーフィルタ基板の形成において主流な製造方法であり、感光性樹脂を基板上に全面塗布し、パターンが描画されたマスクを介して露光、現像することでカラーフィルタパターンを順次形成していく方法である。

この方式は、パターン精度や製造安定性に優れているため、数多くの特許出願がなされており、例えば、特許文献１〜４においては感光性樹脂組成物に関して、現像性の向上や変形量の低減などに対応した組成物が提案されている。しかしながら、そもそもフォトリソグラフィ方式は、マスクを介して露光後、現像することにより任意パターンを形成するので、特に、スペーサー形成においては、パターン形成部分が１％にも満たないため、材料のロスが非常に大きいというデメリットがある。

一方、インクジェット印刷方式は、数十μｍの微小ノズルから必要な部分に必要な量を付与することが可能な材料効率に優れた印刷方式である。
この方式は、精密ステージとの組み合わせで任意デザインのマイクロパターンを、塗布することが可能であり、近年、液晶関連技術への展開が盛んである。例えば、特許文献５〜７においてはスペーサーを任意の位置に直接配置する方法が提案されている。

しかしながら、数ミクロンのスペーサー粒子を吐出するにはインクジェットノズル径が大きいものを選択しなければならず、基板上で形成される液滴径は５０μｍ程度の大きさとなる。インクジェット印刷で精度良く、遮光層上に配置したとしても、液滴中のスペーサー粒子の乾燥後の位置を制御することが難しいため、線幅が１０μｍ程度の遮光層幅の狭いモバイル用途では、選択的に遮光層上にスペーサー粒子を配置することは困難である。

一方、液晶ディスプレイは広く一般に普及し、パネルの大型化やさまざまな環境で利用されてきており、スペーサー材料においても、高い性能が期待されている。
液晶ディスプレイでは、例えば、パネルに過剰な荷重が加わった際のスペーサーの塑性変形、破壊を防ぐために、スペーサー分布の密度を高めなければならない場合がある。しかし、スペーサーの密度を十分に高くすると、塑性変形、破壊は防ぐことができるが、パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生するといった問題が生じる。

真空気泡（低温気泡）の発生は、例えば、パネル組み立ての際に発生する。基板を貼り合わせるときの加熱により液晶、スペーサーなどパネルを構成する部材は、一旦、熱膨張する。そして、貼り合わせ後は、それら構成部材はすべて収縮しようとする。構成する部材のなかでは、液晶の収縮率が最も大きいため、基板間のギャップを小さくする方向に収縮しようとする。このとき、基板間のギャップが収縮しようとする変化量に対し、スペーサーの変形が追従できなくなると、パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生することになる。

或いは、この真空気泡（低温気泡）の問題は、液晶ディスプレイの使用時にも発生する。液晶ディスプレイの使用時の環境が、たとえば−２０℃というような低温の環境下では、液晶セルを構成する部材はすべて収縮しようとする。構成する部材の中では液晶の収縮率が最も大きいため、基板間のギャップを小さくする方向に収縮しようとする。従って、上記の例と同様に、パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生することになる。このため、スペーサーの密度は、温度による液晶の熱膨張および熱収縮に追従してスペーサーが弾性変形するように、適正な密度に設定されている（特許文献８）。

しかし、パネルに過剰な荷重が加わった際のスペーサーの塑性変形、破壊といった問題が残されている。この真空気泡（低温気泡）の問題を克服し、過剰な荷重による塑性変形や破壊といった問題にも対応した技術としては、基板間のギャップを設定する第１スペーサーと、第１スペーサーより高さが低く過大な荷重が加わった際に、スペーサーの塑性変形や破壊を防ぐ第２スペーサーといった、異なる種類のスペーサーを同時に有する液晶ディスプレイ用カラーフィルタ基板が提案されている（特許文献９、１０）。

このような異なる種類のスペーサーを有する液晶ディスプレイ用カラーフィルタ基板の製造方法に関しては、フォトリソグラフィ方式を用いる場合がほとんどであるが、作製するスペーサー種類ごとに露光・現像・加熱硬化を繰り返す方法や、ネガ型の感光性樹脂を用いて断面積に大小差のある柱状パターンを形成し、柱状パターンの高さに差を生じさせる方法（特許文献１１）。使用するフォトマスクにハーフトーンマスクを用いて一括して露光を行なう方法が提案されている（特許文献１２）。
しかし、露光を繰り返す場合においても、高価なマスクを用いる場合においても、やはり材料のロスが大きい。
特開２００７−２０６３２８号公報 特開２００７−２０４５８８号公報 特開２００７−６５６４０号公報 特開２００６−２７６４９６号公報 特開２００１−８３５２４号公報 特開２００１−１８８２３５号公報 特開平９−１０５９４６号公報 特開２００１−１３５０６号公報 特開２００３−８４２８９号公報 特開２００５−１２２１５０号公報 特開く２００３−１２１８５７号公報 特開２００３−１２１８５７号公報

本発明は、インクジェット印刷を用いて、透明基板上に形成されたカラーフィルタ上の所定のパターン位置に精度よく、種類の異なるスペーサー粒子を同時に配置、形成する安価なスペーサー付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。

本発明は、スペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、
１）透明基板上に形成されたカラーフィルタ上の所定パターン位置に対応した凹部パターンが設けられた凹版を作製する工程、
２）該凹版の凹部パターンに、スペーサー粒子を溶媒中に分散したスペーサーインクをインクジェット印刷で選択的に定点配置する工程、
３）インクの乾燥過程において凹部パターンへスペーサー粒子が集合する自己配置現象を利用して、凹部パターンへ正確にスペーサー粒子を配置する工程、
４）カラーフィルタ基板側および凹版側のアライメントマークにより双方の位置合わせを行い、カラーフィルタ上の所定パターン位置にスペーサー粒子を転写する工程、を少なくとも具備し、
前記スペーサーインク中に分散したスペーサー粒子として、粒子径及び弾性率の異なる複数種のスペーサー粒子を用いたことを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明は、上記発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、前記凹版の版深が、スペーサーインク中に分散したスペーサー粒子の粒子径の内、小さい粒子径の１／２以下であることを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明は、上記発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、前記凹版の凹部パターン径が、カラーフィルタ上の遮光層幅の３０〜１００％であることを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明は、上記発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、前記凹版の表面におけるスペーサーインクの溶媒の接触角が、１００°以上となる表面処理を施したことを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明は、上記発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、前記凹版上におけるスペーサー粒子の密度が、１０００〜２００００個／ｃｍ²であることを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明は、上記発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、前記凹版が、ガラス基板からなることを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明は、上記発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、前記凹版からカラーフィルタ基板へ転写を行う際に、凹版側、もしくはカラーフィルタ基板側の少なくとも一方に熱を付与することを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明は、上記発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、前記スペーサーインクの溶媒が沸点１５０℃以上の水溶性有機溶剤を主成分とし、スペーサー粒子の粒子径が３〜６μｍで、その含有量が異なるスペーサー粒子をあわせて１．０重量％以下であり、スペーサーインクの２３℃条件下での粘度が２０ｃｐｓ以下、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明は、上記発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、前記スペーサーインク中に樹脂を主成分とする樹脂接着成分を含み、これらが熱、光、電子線のうちの少なくとも１つ以上のエネルギーで硬化することを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法である。

本発明は、粒子径や弾性率の異なるスペーサー粒子をインク中に分散したことにより、インクジェット印刷による使用材料の低減と、異なるスペーサー粒子を同時に所定パターン位置へ配置することが可能となる。また、凹版に形成された凹部パターンを含む広域に着弾したスペーサーインクの乾燥過程で作用する自己配置現象を発現しつつ、カラーフィルタ基板側へのスペーサー粒子の転写性を高めることが可能となる。また、凹版のパターン径がカラーフィルタ基板上の遮光層幅の３０〜１００％であることで、カラーフィルタ基板上の遮光層上に精度よくスペーサー粒子を設置することが可能となる。

また、本発明は、スペーサーインクの溶媒の接触角が１００°以上となるように表面処理を施したので、着弾したインク滴の乾燥過程で、液膜端面がスペーサー粒子の移動を促すことにより、凹版上に設けられた凹部パターン中への自己配置現象を促進させることが可能となる。また、凹版がガラス基板からなることにより、凹版上に配置したスペーサー粒子の転写工程で加熱や加圧を用いた場合においても基板の収縮・膨張などによる位置ズレを少なくすることが可能となる。

また、本発明は、スペーサー粒子の転写工程で、凹版側もしくはカラーフィルタ基板側の少なくとも一方に熱を付与することにより転写性を高めることが可能となる。また、一般的なインクジェットヘッドを用いた場合においても正確で、安定した吐出を行うことが可能となる。また、スペーサー粒子数密度が１０００〜２００００個／ｃｍ²であることにより、パネル化によるセル厚の不均一や、パネル化工程での配向膜や液晶の塗布の際に障害となることなく製品に用いることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明における凹版の基材としては、ソーダガラスや無アルカリガラス等のガラス基材やプラスチック等の基材を加工し用いることが可能である。さらに、光透過性の基材を用い
ることにより、パターンの重ね合わせ時にアライメントを容易とすることができる。

プラスチック基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、トリアセチルセルロースなどのフィルム、シートを用いることができるが、寸法安定性の点からガラス基材が好ましい。
凹版がガラス基板からなることにより、凹版上に配置したスペーサー粒子の転写工程で加熱や加圧を用いた場合においても基板の収縮、膨張などによる位置ズレを少なくすることが可能となる。

本発明における凹部パターンの加工方法としては、基材表面に感光性樹脂を塗布し、マスクを介してパターンを形成した後、既存のドライエッチング処理やウエットエッチング処理、もしくはサンドブラスト処理を用いて加工する方法が挙げられる。凹部パターンの版深としては、使用するスペーサー粒子の粒子径や配置密度に応じて、０．３μｍから５μｍの版深を設けたものを用いることができる。また、同じく基材表面に感光性樹脂を塗布し、マスクを介してパターンを形成し、０．３μｍから５μｍの厚みのパターンを設けたものを利用することができる。

凹版の凹部パターンの版深は、スペーサーインク中に分散したスペーサー粒子の粒子径の内、小さい粒子径の１／２以下であることが好ましい。これにより、凹版に形成された凹部パターンを含む広域に着弾したスペーサーインクの乾燥過程で作用する自己配置現象を発現しつつ、カラーフィルタ基板側へのスペーサー粒子の転写性を高めることが可能となる。

また、凹版の凹部パターン径は、カラーフィルタ上の遮光層幅の３０〜１００％であることが好ましい。これにより、カラーフィルタ基板上の遮光層上に精度よくスペーサー粒子を設置することが可能となる。

また、転写層の膜厚は、使用するスペーサー粒子の粒子径や配置密度により２μｍから５μｍに設けるのが好ましい。

凹版上に設ける表面処理層には、シリコーンオイル、シリコーンワニスで代表される離型剤を用いても良いし、あるいはシリコーンゴムを薄く設けてもをよい。また同じ目的でフッ素系樹脂、フッ素系ゴムも利用され得るし、フッ素樹脂微粉末をシリコーンゴムあるいは、普通のゴムに混ぜて剥離性を出すなどの使い方をしてもよい。

具体的なシリコーンとしては、ジメチルポリシロキサンの各種分子量のもの、その他メチルハイドロジエンポリシロキサン、メチルフェニルシリコーンオイル、メチル塩素化フェニルシリコーンオイル、あるいはこれらポリシロキサンと有機化合物との共重合体など、変成したものを用いることができる。シリコーンゴムとしては、二液型のジオルガノポリシロキサンと架橋剤としての三官能性以上のシラン、またはシロキサン及び硬化触媒を組み合わせたもの、あるいは一液型ではジオルガノポリシロキサンとアセトンオキシム、各種メトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン等の組み合わせなどが用いられ、その他ゴム硬度を調節するためのポリシロキサンが適宜用いられる。

上記に示した凹版上に設ける表面処理層を形成する方法としては、インクの粘度や溶媒の乾燥性によって公知の塗工方法を用いることができる。例えば、スピンコート、ディッピング法、ロールコート、グラビアコート、リバースコート、エアナイフコート、コンマコート、ダイコート、スクリーン印刷法、スプレーコート、グラビアオフセット法等が挙
げられる。中でも、ダイコート、キャップコート、ロールコート、アプリケータは、広い範囲の粘度のインクについて均一なインク液膜を形成することができる。

また、凹版の表面にはスペーサーインクの溶媒の接触角が１００°以上となる表面処理を施すことが好ましい。これにより、着弾したインク滴の乾燥過程で、液膜端面がスペーサー粒子の移動を促すことにより、凹版上に設けられた凹部パターン中への自己配置現象を促進させることが可能となる。

本発明におけるスペーサーインクに用いる水溶性有機溶剤としては、沸点１５０℃以上、好ましくは１８０℃以上のものが用いられ、１種または２種以上を混合して用いることができる。
本発明に用いられる水溶性有機溶剤としては、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，２，４−ブタントリオール、２，２‘−チオジエタノール、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高沸点低揮発性の多価アルコール類が用いられ、その他にＮ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、モノエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン等の水溶性有機溶剤を添加することが出来る。

また、本発明における沸点１５０℃以上の水溶性有機溶剤の添加量は５０〜９０％であることが好ましい。添加量が５０％以下であるととスペーサー形成インクの揮発性が高くなり、インク安定性を低下させ、また、９０％以上であるとスペーサー形成インクの粘度が上昇し、インクジェット印刷時の吐出不良の原因となるため好ましくない。

本発明におけるスペーサーインクに用いるスペーサー粒子としては粒子径３〜６μｍの球状粒子を、１種または２種以上を混合して用いることができる。パネルに過剰な荷重が加わった際のスペーサーの塑性変形、破壊といった問題に対する対策を目的とした場合、粒子径の大きいスペーサーの弾性変形の範囲に、粒子径の小さなスペーサーの粒子径が設定されているのが好ましく、通常用いられるスペーサー粒子の範囲から考えると、これらスペーサー粒子の種類間の粒子径の差は０．０２μｍ〜０．５μｍが好ましい。

スペーサー粒子の材質としては特に限定されず、例えば、樹脂、有機物、無機物、これらの化合物や混合物等が挙げられる。上記樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール等の線状又は架橋高分子重合体；エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体、トリアリルイソシアヌレート重合体等の架橋構造を有する樹脂等が挙げられる。また、無機物としてはシリカ等が挙げられる。

スペーサーインクにおけるスペーサー粒子の固形分濃度は、特に限定されないが、例えば、分散液全体の０．２〜３％であることが好ましい。
スペーサーインクにおけるスペーサー粒子の固形分濃度が０．２％未満であると、吐出された液滴中にスペーサー粒子が含まれなくなり易く、カラーフィルタ基板上のスペーサー粒子の密度が低下し、また３％を超えると、スペーサー粒子同士が凝集し、インクジェットヘッドのノズルが詰まりったり、また、吐出された液滴中のスペーサー粒子の含有量が
過剰となり易くなる傾向があるため好ましくない。

スペーサーインク中の接着樹脂成分の例としては、ポリアクリル酸エステル、ポリメタアクリル酸エステル、ポリエチルアクリル酸エステル、スチレンーブタジエン共重合体、ブタジエン共重合体、アクリロニトリルーブタジエン共重合体、クロロプレン共重合体、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン樹脂、フッ素樹脂、フッ化ビニリデン、ベンゾグアナミン樹脂、フエノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、セルロース、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エステル共重合体、ポリスチレン、スチレン−アクリルアミド共重合体、ｎ−イソブチルアクリレート、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリルアミド、シリコーン樹脂、ポリビニルアセタール、ポリアミド、ロジン系樹脂、ポリエチレン、ポリカーボネート、塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール、セルロース系樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル−アクリル共重合体、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン、等が挙げられるがこれに限定されるものではない。これら樹脂成分にアクリル基、カルボキシル基、イソシアネート基などの反応性部位を付与したもの、更にはこれらに必要に応じて架橋剤、光開始剤などを添加したものを硬化型樹脂として使用できる。

また、接着樹脂成分の添加量はスペーサー粒子の添加量に準じて０．２〜１０％であり、且つスペーサー粒子と同量以上であることが好ましい。添加量が０．２％以下であるとカラーフィルタ基板上での密着性が乏しくなり、また、１０％以上であるとスペーサーインクの粘度が著しく上昇し、インクヘッドがノズル詰まりを起こすため好ましくない。

また必要に応じ、カラーフィルタ基板およびインクジェットヘッドとスペーサーインクとの濡れ性を制御する目的でアルコール類や界面活性剤を用いられ、１種または２種以上を混合して用いることができる。

アルコール類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、ｉ−プロピルアルコール等が使用でき、界面活性剤としては、水溶性のアニオン性、カチオン性、両性、ノニオン性の界面活性剤を一種類または複数種を添加できる。

スペーサーインクにおいては、スペーサー粒子が単粒子状に分散していることが好ましく、その効果を阻害しない範囲で、各種添加剤、例えば、粘接着性付与剤、粘性調整剤、ｐＨ調整剤、界面活性剤、消泡剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤が添加されていても良い。

本発明ではスペーサー粒子をインクジェット印刷で凹版上の所定位置に配置する。インクジェット方式は、インク滴の生成原理により、連続ジェット（コンティヌアス）方式とドロップ・オン・デマンド方式の２方式に分類される。本発明では、いずれの方式も好ましく採用できる。

連続ジェット方式は、インク滴を連続して生成させ、記録信号に応じてインク滴を選択して記録を行う方式であり、Ｓｗｅｅｔ型、マイクロドット型、Ｈｅｒｚ型、ＩＲＩＳ型などがある。また、ドロップ・オン・デマンド方式は、記録信号に応じてスペーサー分散液を噴出させる方式であり、圧力パルス方式、サーマルジェット方式、ＥＲＦ方式などがある。

本発明の対象基板としては、スペーサー粒子を配置する用途に用いられ、各種表示素子やタッチスイッチ等に使用可能であるが、特に液晶ディスプレイに好適である。この基板は、特に限定されるものではなく、ガラス板や樹脂板等の一般的に液晶ディスプレイとして用いられているものであってよい。

液晶ディスプレイは２枚の基板を重ね合わせて形成される。このため、通常は一方の基板に本発明におけるスペーサーインクが凹版を介した転写工程にて配置される。そして他方の基板と重ね合わせて液晶表示素子を作製する。スペーサーインクが吐出される凹版は、位置合わせの点からは、カラーフィルタ基板の遮光層に対応した位置に凹部パターンを有することが好ましい。

また必要に応じ、スペーサーを形成するカラーフィルタ基板をスペーサーインクとの濡れ性を制御する目的で表面処理を施してもよい。表面処理の方法としては、コロナ処理、常圧プラズマ処理、ＵＶオゾン処理など任意の方法が選択できる。

凹部パターンを形成した基板上へのスペーサーインクの吐出は、凹部パターンすべてにスペーサーインクを吐出してもよく、場合によってはスペーサー配置箇所の密度を調節するために、スペーサーインクを吐出しない凹部パターンを選定してもよい。

また、凹部パターンの配置密度が高く、パターン間の幅がスペーサーインクの着弾時の液滴径に対して狭く、一度の連続吐出では液滴同士がくっついてしまう場合には、たとえば凹部パターンの１つ置きに連続吐出を行い、乾燥を待ってから、まだ吐出していない凹部パターンに連続吐出を行ってもよい。

また、凹版上におけるスペーサー粒子の密度は、特に限定されるものではないが、通常１ｃｍ平方の領域に１０００〜２００００個であることが好ましい。これにより、パネル化によるセル厚の不均一や、パネル化工程での配向膜や液晶の塗布の際に障害となることなく製品に用いることが可能となる。

次に、図を用いて本発明によるスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法を詳細に説明する。まず、図１により、本発明における凹版上へのインクジェット印刷によるスペーサー粒子の配置方法について説明する。

本発明では、スペーサーインク１０３に含まれるスペーサー粒子１０４の配置精度を、インクジェット印刷による直接配置を行う場合に比べ飛躍的に向上させるため、まず、スペーサーインク１０３を、対象となるカラーフィルタ基板２０３のパターンに合わせて作られた凹版１００上に吐出することを特徴としている。これは、スペーサーインク１０３の着弾液滴が、凹部パターン１０２を含むように着弾した場合、その乾燥過程（図１Ａ〜Ｃ）において、スペーサー粒子１０４が凹部パターン１０２に自然に集まってくる自己配置現象を利用している。

自己配置現象は、スペーサーインク１０３中の溶剤界面が、乾燥により液滴中央へ移動する際に、スペーサー粒子１０４も液滴中央へ集めようとする現象と、凹部パターン１０２に着弾したスペーサーインク１０３の溶剤膜厚が周囲より厚いために、周囲に比べて乾燥が遅く、周辺の溶剤を牽きつけるためスペーサー粒子１０４が凹部パターン１０２に集まり易くなる現象と、一度凹部パターン１０２に落ちたスペーサー粒子１０４はそのまま凹部パターン１０２に滞在するためなど複数の理由で発現する。

つぎに、図２により、本発明における凹部パターン１０２に配置したスペーサー粒子１０４をカラーフィルタ基板２０３へ転写する転写方法について説明する。凹部パターン１０２に配置したスペーサー粒子１０４の表面には、スペーサーインク１０３中に含まれる接着樹脂成分２０１が覆っている。
あらかじめ、カラーフィルタ基板２０３や凹版１００、それぞれに設けられたアライメントマークやパターンを確認し、位置合わせを行った後、凹版１００側、もしくは凹版１０
０及びカラーフィルタ基板２０３の両側から加熱処理を行い、加圧後に両基板を剥離することで、カラーフィルタ基板２０３側にスペーサー粒子１０４を転写する。スペーサー粒子の転写工程で、凹版側、もしくはカラーフィルタ基板側の少なくとも一方に熱を付与することにより転写性を高めることが可能となる。

以下、本発明を更に詳しく説明するため実施例を挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
〜スペーサーインクの調製〜
ポリビニルアセタール樹脂（積水化学（株）製、ＫＷ−１、固形分２０％）を攪拌しながら、エポキシ化合物（ナガセケムテックス製、デナコールＥＸ−５２１）を固形分比で５％となる添加量で少量ずつ添加し、熱硬化型ポリマー液を調製した。次いでスペーサー粒子（積水化学（株）製、ミクロパールＥＸ００４、粒子径４.２μｍ／４．０μｍ＝１／１．５ （重量比））、前記熱硬化型ポリマー液、エチレングリコール／ブチルセルソルブ／水＝６５／５／３０（重量比）の混合溶媒を、スペーサー粒子／ポリマー液／混合溶媒＝０．２／５／９４．８（重量比）となるように混合、超音波分散させ、目開き１０μｍのステンレスメッシュで濾過し、実施例１のスペーサーインクを得た。得られたスペーサーインクの粘度は１３．４ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。

〜ガラス凹版の作成〜
無アルカリガラス（コーニング社製、１７３７ガラス、３００ｍｍ角、１．１ｍｍ厚）にポジ型レジスト（シプレイ（株）製、Ｓ１８１３）をスピンコート法で塗布し、カラーフィルタ基板の遮光層上に幅１０〜３０μｍの種々の解像度パターンを配置できるように開口部幅１０〜３０μｍのパターンをデザインしたマスクを介して露光し、アルカリ現像液（シプレイ製、ＭＦＣＤ−２６）で現像処理を行うことでパターンを形成した。

このパターンの開口部分をフッ酸により、版深０．５μｍとなるようにエッチング処理をし、レジスト剥膜剤（シプレイ製、リムーバ１１６５）により、レジストを剥膜してガラス凹版を得た。このガラス凹版上にフッ素系撥水処理剤（３Ｍ製、ＥＧＣ−１７２０）をディップコーティング、８０℃で３０分間乾燥処理することにより表面処理層を設けた。

〜カラーフィルタ基板上へのスペーサー形成〜
吐出量４０ｐｌのピエゾ式インクジェットヘッド、およびアライメント機構を有する精密ステージを搭載したインクジェット印刷装置に、上記スペーサーインクを真空脱泡処理した後、充填し、上記ガラス凹版のアライメントを行った後、パターンに相当する位置にスペーサーインク液滴を定点配置し、８０℃のホットプレート上で１分間乾燥を行った。この版を上下基板のアライメント機構を有する転写装置に搭載し、カラーフィルタ基板、ガラス凹版の位置合わせを行った後、ガラス凹版側に１００℃の熱を加えながらローラーにより転写処理を行った。このスペーサーを形成したカラーフィルタ基板を１２０℃で３０分間硬化処理を行い、異なる粒径を有するスペーサー粒子を形成したカラーフィルタ基板を得た。

＜実施例２＞
実施例１のガラス凹版の作成を下記の通り実施した以外は実施例１と同様の方法で行った。

〜ガラス凹版の作成〜
まず、アルカリ可溶性樹脂として、アクリレート樹脂（ダイセル化学工業（株）社製：商品名「サイクロマーＰ−ＡＣＡ２００Ｍ」）１００重量部、光重合性モノマーとして、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（東亜合成（株）社製：商品名：Ｍ４００）３０重量部、光重合開始剤として、イルガキュア３６９（チバスペシャルケミカル社製）６重量部、希釈溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３００重量部を、撹拌して希釈することにより、ネガレジスト組成物を調製した。

上記ネガレジスト組成物を無アルカリガラス（コーニング社、１７３７ガラス、３００ｍｍ角、１．１ｍｍ厚）にスピンコート法により乾燥後膜厚が０．５μｍとなるように塗布し、カラーフィルタ基板の遮光層上に幅１０〜３０μｍの種々の解像度パターンを配置できるように開口部幅１０〜３０μｍのパターンをデザインしたマスクを介して露光、現像し、２１０℃，１ｈｒの条件で硬化させることで、ガラス基材上にパターン形成し、ガラス凹版を得た。このガラス凹版上にフッ素系撥水処理剤（３Ｍ製、ＥＧＣ−１７２０）をディップコーティング、８０℃で３０分間乾燥処理することにより表面処理層を設けた。

＜比較例１＞
実施例１と同様の方法で調製したスペーサーインクを吐出量４０ｐｌのピエゾ式インクジェットヘッド、およびアライメント機構を有する精密ステージを搭載したインクジェット印刷装置に、上記スペーサーインクを真空脱泡処理した後、充填し、カラーフィルタ基板のアライメントを行った後、遮光層上の任意位置にスペーサーインク液滴を直接、定点配置し、８０℃のホットプレート上で１分間乾燥を行った。このスペーサーを形成したカラーフィルタ基板を１２０℃で３０分間本硬化処理を行い、異なる粒径を有するスペーサー粒子を形成したカラーフィルタ基板を得た。

以上のようにして得られたカラーフィルタ基板における遮光層（幅１０、２０、３０μｍ）上のスペーサー配置の位置精度を顕微鏡観察により下記基準に基づいて評価した。
○；画素部上の存在率が１０％以下
△；画素部上の存在率が１０％以上、５０％未満
×；画素部上の存在率が５０％以上
また、形成したスペーサーのカラーフィルタ基板上への固着性をエアブラシにより水を流体とし、０．２５ＭＰａ、３０ｓｅｃの条件下で下記基準に基づいて評価した。
○；剥離箇所が１０％以下
△；剥離箇所が１０％以上、３０％未満
×；剥離箇所が３０％以上
上記評価基準に基づく、実施例１〜２、比較例１の評価結果一覧を表１に示す。

Ａ〜Ｃは、凹部パターンへのスペーサー粒子を配置する工程の概略図である。 カラーフィルタ基板へのスペーサー粒子の転写工程を示す概略図である。

符号の説明

１００… 凹部パターンを形成した凹版
１０１… インクジェットヘッド
１０２… 凹部パターン
１０３… スペーサーインク
１０４… スペーサー粒子
２０１… 接着樹脂成分
２０２… 撥水層
２０３… カラーフィルタ基板
２０４… 光透過層
２０５… 遮光層

Claims (9)

1. スペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法において、
   １）透明基板上に形成されたカラーフィルタ上の所定パターン位置に対応した凹部パターンが設けられた凹版を作製する工程、
   ２）該凹版の凹部パターンに、スペーサー粒子を溶媒中に分散したスペーサーインクをインクジェット印刷で選択的に定点配置する工程、
   ３）インクの乾燥過程において凹部パターンへスペーサー粒子が集合する自己配置現象を利用して、凹部パターンへ正確にスペーサー粒子を配置する工程、
   ４）カラーフィルタ基板側および凹版側のアライメントマークにより双方の位置合わせを行い、カラーフィルタ上の所定パターン位置にスペーサー粒子を転写する工程、を少なくとも具備し、
   前記スペーサーインク中に分散したスペーサー粒子として、粒子径及び弾性率の異なる複数種のスペーサー粒子を用いたことを特徴とするスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。
2. 前記凹版の版深が、スペーサーインク中に分散したスペーサー粒子の粒子径の内、小さい粒子径の１／２以下であることを特徴とする請求項１記載のスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。
3. 前記凹版の凹部パターン径が、カラーフィルタ上の遮光層幅の３０〜１００％であることを特徴とする請求項１又は２記載のスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。
4. 前記凹版の表面におけるスペーサーインクの溶媒の接触角が、１００°以上となる表面処理を施したことを特徴とする請求項１、２、又は３記載のスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。
5. 前記凹版上におけるスペーサー粒子の密度が、１０００〜２００００個／ｃｍ²であることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載のスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。
6. 前記凹版が、ガラス基板からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。
7. 前記凹版からカラーフィルタ基板へ転写を行う際に、凹版側、もしくはカラーフィルタ基板側の少なくとも一方に熱を付与することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。
8. 前記スペーサーインクの溶媒が沸点１５０℃以上の水溶性有機溶剤を主成分とし、スペーサー粒子の粒子径が３〜６μｍで、その含有量が異なるスペーサー粒子をあわせて１．０重量％以下であり、スペーサーインクの２３℃条件下での粘度が２０ｃｐｓ以下、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。
9. 前記スペーサーインク中に樹脂を主成分とする樹脂接着成分を含み、これらが熱、光、電子線のうちの少なくとも１つ以上のエネルギーで硬化することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のスペーサー付カラーフィルタ基板の製造方法。

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