JP2001194521A

JP2001194521A - カラーフィルタの製造方法、およびこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001194521A
Application number: JP2000006352A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsuyama; 茂松山; Akira Ishii; 彰石井; Yoshimitsu Shimizu; 美備清水
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2001-07-19
Also published as: KR20010070396A; US20010007733A1

Abstract

(57)【要約】【課題】着色レジスト法あるいはインクジェット方式を
用いた染色法で均一な色調かつ表面の平坦性が良好なカ
ラーフィルタと液晶表示装置を得る。【解決手段】基板ＳＵＢ２の画素領域を区画するブラッ
クマトリクスＢＭを形成した後、光硬化性の染色基材層
ＤＰを形成し、基板の背面から紫外線を照射し、現像す
ることにより、ブラックマトリクスＢＭを隔壁としたイ
ンク溜まりを形成し、このインク溜まりにインクジェッ
ト方式で染料等の染色材を供給する。この隔壁により染
色材は隣接または近隣の画素領域に飛散して混色を起こ
すことがなく、またインク溜まりに充分な厚さでフィル
タを形成できるため、オーバーコート層を厚く被覆せず
にカラーフィルタの表面平坦性を充分に確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特にフルカラー表示を行うためのカラーフィルタと
その製造方法、およびこのカラーフィルタを用いた液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フルカラー表示を行うための液晶表示装
置は、２枚の基板の少なくとも一方または双方に画素選
択のための電極や薄膜トランジスタなどのスイッチング
素子を有し、他方の基板に複数色（一般には３色）のカ
ラーフィルタを備えている。

【０００３】このカラーフィルタには、各色の顔料を分
散した高分子樹脂材料のレジストを基板（一般に、ガラ
ス基板）に塗布し、マスクを介して露光し、現像するホ
トリソグラフィー技法で３色別のカラーフィルタを形成
する着色レジスト法、染色基材（受容層とも言う）に各
色の染料あるいは顔料等の染色材を供給して染色する染
色法などが知られている。

【０００４】前者の方法は各色別に所定の顔料を分散し
たレジストを塗布し、露光し、現像する、所謂ホトリソ
グラフィー工程を繰り返して形成するものであるため
に、プロセスが煩雑で製品のスループットを上げること
には限度があると共に、着色レジストが隣接または近隣
の画素領域に流動または飛散して混色を起こす場合があ
る。

【０００５】また、後者の染色法には、基板に塗布した
染色基材に昇華染料を供給し、加温により当該染色基材
に昇華染料を拡散させる方法や、インクジェットで染色
基材に染料（以下、染料インクまたは単にインクとも言
う）または顔料等の染色材を供給する方法がある。昇華
染料を用いる方法は、温度により染色基材層（受容層と
も言う）に昇華染料を拡散して所定の染色を行うもので
あるため、温度分布を一様に保って染色基材内への染料
の拡散を均一化することが難しいため、色むら（着色む
ら）の発生を回避するための手法を開発することが課題
となっている。

【０００６】これに対し、染料または顔料等の染色材を
インクジェットで染色基材層に供給するインクジェット
方式による方法は、染料または顔料等の染色材を染色基
材に浸透させて着色する方法であり、昇華染料を用いた
ものに比べて表示領域の色むらの発生は少ない。しか
し、このインクジェット方式でも染料または顔料等の染
色材が隣接または近隣の画素領域に流出または飛散して
混色を起こす場合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の技術の何れの方法においても、隣接または近隣の樹脂
膜あるいは染色基材に着色レジストや染料が流出または
飛散して付着し、所謂混色（染色むら）が発生し易い。

【０００８】このような着色むらを防止する目的で、各
色の画素領域をブラックマトリクスを隔壁として仕切
り、仕切られた内部（ブラックマトリクスの開口）に
「インク溜まり」を形成して隣接する画素の仕切りに他
色の染料が入り込まないようにしたものが特開平９−９
０３４２号公報や特開平１１−２３８３３号公報に開示
されている。

【０００９】しかし、上記のように、ブラックマトリク
スでインク溜まりを設けたものでは、染色後にも当該ブ
ラックマトリクスが各画素領域（カラーフィルタ層）よ
りも高い隔壁として存在するため、カラーフィルタ層の
表面の平坦性が損なわれ、その上層に形成される保護膜
（オーバーコート層）や電極、あるいは配向膜等の平坦
性を確保することが困難であり、これを解消することが
一つの課題となっている。

【００１０】平坦性を出すためにオーバーコート層を厚
くすると、他方の基板との貼り合わせにおけるシール材
によるセルギャップ出しで、所謂スペーサがオーバーコ
ート層に食い込んでしまい、下層の平坦性のばらつきが
セルギャップのばらつきとなってしまう。

【００１１】このようなセルギャップのばらつきを抑制
し、シール強度を確保する目的でシール形成位置の下地
のオーバーコート層を除去することが考えられる。この
場合、厚いオーバーコート層の除去のための工程が必要
となり、またオーバーコート層の残滓がセルギャップの
均一性を阻害する。このことからも、オーバーコート層
の厚みは薄い方が望ましい。

【００１２】背面露光を用いる特開平８−９５０２４号
公報に記載の発明では、カラーフィルタの厚みを所定値
に揃えることができる。しかし、着色むらについての考
慮、およびオーバーコート層の厚さに関しての考慮はな
されていない。

【００１３】また、染色基材層の着色（染色）は染料ま
たは顔料等の染色材が当該染色基材層に浸透して両者間
の染色反応によるものであるが、染色基材層への染料ま
たは顔料等の染色材の浸透性は色毎（染料または顔料等
の染色材の種類毎）に異なるため、インク溜まりを形成
する染色基材層の厚み（染色基材の量）を色毎に最適化
する必要がある。

【００１４】しかし、これが却って平坦性確保の障害と
なる。すなわち、一般に染色基材は染料の浸透により膨
潤し、その膜厚が増大する。この膨潤の度合いは各色の
染色材料で異なるため、染色基材の厚さを同一として十
分な染料または顔料等の染色材を供給した場合でも、染
色して得られるカラーフィルタの膜厚（すなわち、染色
反応で染色基材層が染色されて得られる膜の厚さ）は色
毎に異なってしまう。

【００１５】この問題を解決するものとして、光硬化性
をもつ染色基材にインクジェット方式で染色基材層に充
分な染料を供給して染色後、基板側から光（通常は紫外
線）を照射する背面露光により基板から遠い側の染色基
材を染料と共に現像して除去する方法も提案されている
（特開平８−９５０２４号公報）。これにより、染色さ
れた染色基材で形成されるカラーフィルタの膜厚は各色
で揃ったものとなる。

【００１６】この方法はスループットに優れ、形成され
たカラーフィルタ層の厚みが均一となり、カラーフィル
タ層の平坦性は確保されるが、色別に染料が染色基材に
浸透する度合い（染色度合）が異なるために、完成した
カラーフィルタの濃度に差が生じる。その結果、３色を
所定の染色度合いに揃えること、すなわち色調を均一に
することが困難であり、特定の色、例えば分子量が大き
い染料で染色される青色の濃度が高くなる。この例の場
合、一画素を構成する３色のカラーフィルタのうち、青
色のカラーフィルタにおける光の透過率が減少する。こ
れにより、当該一画素に備えられたカラーフィルタを透
過する光のうち、青色光の強度が落ちるため、この画素
が表示する色は、これが表示しようとする色に対して赤
みががる（換言すれば、青の補色が強まる）。

【００１７】本発明の目的は、着色レジスト法あるいは
インクジェット方式を用いた上記従来の染色技術におけ
る諸課題を解消し、均一な色調で、かつ表面の平坦性が
良好なカラーフィルタの製造方法とこのカラーフィルタ
を用いた液晶表示装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ガラス等の透明基板（以下、単に基板と
も言う）の画素領域を区画するための当該基板よりも光
透過性の低い樹脂膜からなるパターン（通常、ブラック
マトリクスと称する遮光膜）を形成して各画素領域を区
画して隔壁を形成した後、この隔壁で囲まれた内部（ブ
ラックマトリクスの開口：画素領域、以下、単に開口と
も言う）に光硬化性の染色基材を塗布し、この染色基材
層に対してインクジェット方式での染料または顔料等の
染色材の供給以前もしくは以後に上記透明基板の背面
（染色基材の塗布面とは反対側の面）から紫外線を照射
する背面露光を行う。なお、以降では、染色材として染
料を用いた場合を記述するが、顔料やその他の染色材を
用いた場合についても同様である。

【００１９】この背面露光は、ブラックマトリクスを露
光マスクとして行われるため、当該ブラックマトリクス
の上部に塗布された光硬化性の染色基材と画素領域の染
色基材層の基板面から所定の距離はなれた上部に未硬化
部分が存在し、その後の現像工程で上記未硬化部分を除
去することで所定厚さの硬化した染色基材層が得られ
る。これと共に、染色基材層の表面形状と層厚が均一化
され、染色後にオーバーコート層を厚く被覆しなくても
平坦性を確保できる。

【００２０】通常、２枚の基板を封止するときには、オ
ーバーコート層の上にスペーサを介在させて基板の周辺
に封止材（シール材）を形成してプレスするが、スペー
サの土台となるオーバーコート層の層厚が厚いと、当該
土台は柔らかくなる。このため、スペーサで調整される
セルギャップがスペーサのオーバーコート層へのめり込
みでばらついてしまう。

【００２１】これに対し、本発明ではカラーフィルタ自
体の平坦性が良好であるため、その上層に塗布するオー
バーコート層を薄くできることで、液晶表示装置のセル
ギャップ（２枚の基板間に形成される間隙の高さ）が均
一になり、またこのセルギャップがロット毎の誤差を無
視できるほど小さくなり、表示品質を向上させる上で有
利となる。

【００２２】本発明では、樹脂材料で形成したブラック
マトリクスＢＭ（樹脂ＢＭ）で形成された凹みまたは窪
み（前記隔壁で囲まれたブラックマトリクス開口）を埋
めるように染料の受容層となる染色基材を塗布する。こ
の染色基材は紫外線照射で硬化反応が進む材料を用い
る。この染色基材層にブラックマトリクスを露光マスク
とした背面露光とその後の現像処理によりパターニング
する。

【００２３】これにより、上記ブラックマトリクスの開
口には染色基材層がブラックマトリクスの高さより低い
凹んだ形となって形成され、ブラックマトリクスが隔壁
となったインク溜まり（開口）が形成される。このイン
ク溜まりにインクジェット方式で染料を供給して染色基
材層の上部に染料を溜め、この状態で染色基材を染色す
る。

【００２４】これにより、隣接または近隣の画素領域に
染料が移動して混色を起こすことが防止され、また充分
な染料を溜めることができるために色毎に染料の供給量
を最適化することで所要の度合いで染色することが可能
となり、３色を所定の染色度合いに揃え、均一な色調を
得ることができる。

【００２５】また、染色に伴う膨潤を見越した染色基材
の層厚を適正化することでブラックマトリクスの隔壁の
高さに近似したカラーフィルタを形成でき、オーバーコ
ート層の膜厚を薄くでき、平坦化が容易となる。

【００２６】また、本発明は、ブラックマトリクスで形
成した開口のそれぞれに所要の色の顔料分散レジストを
供給し、各色のカラーフィルタを形成する、所謂レジス
ト法を用いた場合にも同様である。背面露光を施すこと
で各色のレジストの高さをブラックマトリクスの高さに
近似させることができ、カラーフィルタ層の表面平坦性
を向上させ、その上層に塗布するオーバーコート層を薄
くし、均一なセルギャップを形成することができる。

【００２７】さらに、本発明は液晶表示装置のカラーフ
ィルタに限るものではなく、他の同様の複数色を配列し
た光学膜についても同様に適用できる。

【００２８】以下、本発明によるカラーフィルタの製造
方法、およびこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置
の代表的な構成を記述する。

【００２９】カラーフィルタの製造方法に関しては、（１）液晶表示装置に用いる基板の第１主面（液晶側の
内面）の上部に該基板より光透過性の低い樹脂膜を形成
し、該樹脂膜に複数の開口を互いに離間して形成する第
１の工程と、上記樹脂膜に該樹脂膜より光透過性が高く
且つ光照射により硬化する材料を塗布する第２の工程
と、上記基板の上記第１主面とは反対側の第２主面（す
なわち、液晶層とは反対側の外面）より光を照射し、上
記材料の一部分を硬化させる第３工程と、上記材料の上
記一部分以外を除去する第４の工程と、上記樹脂膜の開
口毎に染料を供給して該染料を該開口毎に形成された上
記材料に浸透させる第５の工程とを順次行う。

【００３０】（２）前記第５の工程における前記染料の
供給を、一回のインクジェット方式で行う。

【００３１】（３）前記一回のインクジェット方式によ
り前記開口毎に異なる色の染料を供給する。

【００３２】（４）前記第５の工程における前記染料の
供給を、複数色の染料毎に順次行う。

【００３３】（５）液晶表示装置に用いる基板の第１主
面上部に該基板より光透過性の低い樹脂膜を形成し、該
樹脂膜に複数の開口を互いに離間して形成する第１の工
程と、上記樹脂膜に該遮光樹脂膜より光透過性が高く且
つ光照射により硬化する性質を有し且つ互いに色の異な
る３種類の材料を上記開口毎に供給する第２の工程と、
上記基板の上記第１主面とは反対側の第２主面より光を
照射し、上記材料の一部分を硬化させる第３工程と、上
記材料の上記一部分以外を上記開口毎に形成された材料
の少なくとも該開口の中心部分での高さを上記樹脂膜の
高さより低く除去する第４の工程とを含む。

【００３４】液晶表示装置の構成として、（６）それぞれの主面を対向させて配置した一対の基板
と、上記一対の基板の上記それぞれの主面の間に挟まれ
た液晶層と、上記一対の基板の一方の上記主面に形成し
且つ互いに離間した複数の開口を形成した該一対の基板
より光透過率の低い第１の材料からなる第１の膜と、上
記第１の膜の開口に形成した上記第１の材料より光透過
率の高い第２の材料で形成した第２の膜とを備え、上記
第１の膜は上記第１の膜の開口毎に少なくとも３種類の
色の異なる染色材の何れか一を含み且つ含有する上記染
色材の種類に応じて少なくとも第１種類の群、第２種類
の群および第３種類の群の３つの群に分類され、上記第
２の膜の上記第１種類の群および第２種類の群は上記第
１の膜の開口内において該開口を形成する第１の膜より
薄い領域を有し、上記第２の膜の上記第３種類の群は上
記第１の膜の開口内において該開口を形成する第１の膜
より厚い領域を有し、上記第２の膜の少なくとも１種類
の群の上記第１の膜の開口内部における厚さが上記第２
の膜の他の種類の群の厚さと異ならせた。

【００３５】（７）それぞれの主面を対向させて配置し
た一対の基板と、上記一対の基板の上記それぞれの主面
の間に挟まれた液晶層と、上記一対の基板の一方の上記
主面に形成し且つ互いに離間した複数の開口を形成した
該一対の基板より光透過率の低い第１の材料からなる第
１の膜と、上記第１の膜の開口に形成した上記第１の材
料より光透過率の高い第２の材料で形成した第２の膜
と、上記第１の膜と第２の膜の上面を覆って形成した上
記第１の膜より光透過率の高い第３の膜を備え、上記第
１の膜は上記第１の膜の開口毎に少なくとも３種類の色
の異なる染色材の何れか一を含み且つ含有する上記染色
材の種類に応じて少なくとも第１種類の群、第２種類の
群および第３種類の群の３つの群に分類され、上記第２
の膜の少なくとも１種類の群は上記第１の膜の開口内に
おいて該開口を形成する第１の膜より薄い領域を有し、
上記第２の膜の第１種類の群は上記第１の膜の開口内部
における厚さが上記第２の膜の他の種類の群のそれと異
なり、上記第１の膜上における上記第３の膜の厚さが該
第１の膜の厚さより薄くした。

【００３６】（８）前記第１の膜の開口内部における厚
さは該開口内における前記第２の膜の少なくとも１種類
の群の最大厚さとした。

【００３７】（９）前記第１の膜と前記第２の膜の上面
起伏に対し、前記第３の膜の上面起伏が小さいものとし
た。

【００３８】上記の本発明の構成による作用効果等につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

【００３９】図１は本発明によるカラーフィルタの製造
方法とこの製造方法で製造した液晶表示装置のカラーフ
ィルタの基本構造の１画素をインクジェット方式を用い
たものについて示した説明図である。

【００４０】液晶表示装置は一対の基板の図示しない一
方（例えば、薄膜トランジスタ基板）ＳＵＢ１と他方の
基板であるカラーフィルタ基板ＳＵＢ２の各第１主面
（対向面）を貼り合わせて構成される。図１の（ａ）に
はカラーフィルタ基板であるＳＵＢ２に、先ずその主面
（第１の主面：薄膜トランジスタ基板と対向する内面）
に基板ＳＵＢ２より光透過率の小さい樹脂膜からなる第
１の膜で形成した開口を有するブラックマトリクスＢＭ
を形成した状態の断面を示す。

【００４１】このブラックマトリクスＢＭの開口に該ブ
ラックマトリクスＢＭより光透過性が高く且つ光照射に
より硬化する材料で第２の膜である染色基材ＤＰＸを塗
布する（図１の（ｂ））。

【００４２】染色基材ＤＰＸの塗布後、基板の背面（第
２主面）側から紫外線を照射して（所謂、背面露光）ブ
ラックマトリクスＢＭの高さより低い高さで残るように
（すなわち、紫外線による架橋反応がブラックマトリク
スの高さ以下となるようなエネルギーで紫外線を照射す
る）ブラックマトリクスの上部に付着した染色基材と共
に現像除去する。

【００４３】この染色基材層ＤＰの上面にはブラックマ
トリクスＢＭが隔壁となってインク溜まりＰＯＤが形成
される。一般に、染色基材はブラックマトリクス材料よ
りも架橋密度は低く、比重も小さい（図１の（ｃ））。

【００４４】このインク溜まり（開口）ＰＯＤにインク
ジェットにより染料（インク）ＩＮＫを供給する。供給
された染料ＩＮＫは隔壁であるブラックマトリクスＢＭ
で隣接する画素に流出することがない。染料ＩＮＫはそ
の下地にある染色基材層ＤＰに浸透してこれを所定の色
に染色し、平衡状態すなわち染色基材の染色が充分に行
われて染色反応が完了する。このとき、染料ＩＮＫの分
子量の相違で染色基材ＤＰの膨潤に差が生じ、インクに
よってはブラックマトリクスＢＭより高さが大となるも
のがある（図１の（ｄ））。しかし、これをポストベー
クすると、図１の（ｅ）に示したように当該高さが小さ
くなり、極端な高さとなることはない。表１にインクの
分子量の相違を、図２に３色（ＲＥＤ，ＧＲＥＥＮ，Ｂ
ＬＵＥ）の各インクによる染色基材の染色度合の相違を
示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１には現在使用可能とされている赤（Ｒ
ＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）の代表的な
染料（インク）の製品名と組成、およびその分子量を示
した。この表から、緑（ＧＲＥＥＮ）のインクが最も分
子量が大きいため、図３に示した染色の平衡状態では、
緑のカラーフィルタＦＩＬ（Ｇ）の膨潤量が最も大き
く、したがってその高さが最大となることが分かる。

【００４７】図３は表１に示した３色の染料を用いて形
成したカラーフィルタの模式断面図である。図中、ＯＣ
はオーバーコート膜であり、３色のカラーフィルタＦＩ
Ｌ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）の上面起伏に
は、上記したＩＮＫの分子量により若干の高さに差がで
る。そして、これをポストベークしたときにも図示のよ
うに高さの差が残る。その結果、各カラーフィルタの高
さとブラックマトリクスＢＭの高さとで起伏は残るが、
極端な差は存在しない。そのため、その上を覆って形成
されるオーバーコート膜ＯＣを薄くしてもカラーフィル
タ基板の内面の起伏は上記起伏より小さくなる。

【００４８】図４はブラックマトリクスを形成したカラ
ーフィルタ基板に染色基材を塗布してインク溜まりを形
成した状態の第１例を説明する模式断面図、図５は同じ
く第２例を説明する模式断面図である。図４はブラック
マトリクスＢＭと染色基材層ＤＰの両者の濡れ性が良く
ない場合を、図５はブラックマトリクスＢＭと染色基材
ＤＰの両者の濡れ性が良好な場合を示す。図中、ｔ_BMは
ブラックマトリクスＢＭの高さ、ｔ_CFは染色基材層ＤＰ
の開口中央部の高さ、ｔ_CF'は染色基材層ＤＰにブラッ
クマトリクスＢＭ近傍の高さである。

【００４９】図４に示したように、ブラックマトリクス
ＢＭと染色基材層ＤＰの濡れ性が良くない場合には、ブ
ラックマトリクスＢＭの開口に塗布した染色基材層ＤＰ
は、当該開口の中央部分の高さｔ_CFがブラックマトリク
スＢＭと接する部分の高さｔ_CF'より大となって形成さ
れる。

【００５０】これに対し、ブラックマトリクスＢＭと染
色基材層ＤＰの濡れ性が良好な場合には、ブラックマト
リクスＢＭの開口に塗布した染色基材ＤＰは、当該開口
の中央部分の高さｔ_CFがブラックマトリクスＢＭと接す
る部分の高さｔ_CF'より小さくなるごとく形成される。

【００５１】上記何れの場合でも、ブラックマトリクス
ＢＭは開口（画素領域）を形成する隔壁となり、染色基
材層ＤＰ部分が窪みとなり、インク溜まりを形成する。
このインク溜まりの形成により、供給されたインクが隣
接あるいは近隣の画素（開口）に流動し、あるいは浸
透、もしくは飛散することによる混色の発生を回避でき
る。そして、前記したように、着色むらは染色基材層に
供給されるインク量に応じて決まるため、このようなイ
ンク溜まりを形成して充分なインクを各色に対応する染
色基材層に供給することが可能となり、着色むらの発生
を防止でき、表示画面全体の色バランスを向上できる。

【００５２】上記のような染色基材と染料（インク）を
用いたものに限らず、着色レジストを塗布してカラーフ
ィルタを形成する場合でも、ブラックマトリクスＢＭと
着色レジストとの濡れ性の相違により、図４または図５
に示したような形状となる。着色レジストの画素部への
供給方法は、インクジェットにより３色同時でも、また
１色ずつ行ってもよい。

【００５３】なお、着色レジストを用いる場合には、背
面露光による当該着色レジストの不要部分を除去したと
きに、カラーフィルタとして残留する着色レジストの高
さをブラックマトリクスＢＭの高さに略等しくすること
で、カラーフィルタの上面の起伏を抑制し、その後に塗
布するオーバーコート膜を薄くしても平坦性を向上でき
る。

【００５４】図６はブラックマトリクスを隔壁とした開
口に着色レジストを用いてカラーフィルタを形成した場
合の模式断面図である。この場合、各色の着色レジスト
は各開口において、そのブラックマトリクスＢＭの高さ
より高くなるように形成される。このとき、その塗布表
面に他色のレジストＥが付着しても、背面露光により図
中に点線で示した部分がブラックマトリクスＢＭの上部
に塗布された着色レジストと共に除去されるため、混色
は起きない。そして、上記したとうりに、各カラーフィ
ルタＲ，Ｇ，ＢとブラックマトリクスＢＭの高さを略同
一とすることができ、薄いオーバーコートの塗布でもオ
ーバーコート表面を充分な平坦化を実現できる。

【００５５】染色基材層は染色工程により膨潤し、その
後の熱処理（ポストベーク）工程で収縮する。これら一
連の工程で染料（インク）の分子量に応じて染色基材層
の容積は色別に変化する。しかしながら、背面露光によ
って高さ寸法が揃えられた染色基材層には、染色後の色
別の寸法ばらつきが生じ難い。例えば、各色の染料を前
記表１に示すように選び、分子量のばらつきが５００〜
１５００の範囲に収めるなどの方法を取ることができ
る。

【００５６】染色基材層の染色による膨潤は、「染色基
材層の樹脂膜×染料濃度」の組合せにも依存する。ま
た、「染色基材層を形成する樹脂の官能基の種類と数×
染料の官能基の種類と数」の組合せにも依存する。

【００５７】上記前者の組合せから、染色前に染色基材
層を背面露光で所定の形状に揃えて形成し、染料をこの
染色基材層に適した濃度に希釈してブラックマトリクス
の開口毎に供給すれば、「着色むら」を防止し、且つ
「カラーフィルタ基板の主面最上層の表面平坦化」に適
した化フィルタ層の構造を再現性よく製造することがで
きる。

【００５８】そして、上記後者の組合せによれば、染料
１分子が有する官能基（例えば、−ＮａＳＯ₃）に対応
する染色基材層の樹脂の官能基（例えば、−ＮＨ₂）の
数、密度が染色の進行（染色度合）を決める。前記図２
のグラフは前記表１に例示した各染料の後述する実施例
における染色基材層の樹脂に対する染色の進行を示した
ものである。

【００５９】例えば、染料１分子中に−ＮａＳＯ₃基を
１基有する染料と、同１分子中に−ＮａＳＯ₃基を３基
有する染料とでは、単位体積中に所定数の−ＮＨ₂基を
有する樹脂を含む染色基材層への染色の進み方が異な
り、前者の染料の方が染色基材層の単位体積に対する結
合分子数が多く、その分、染色度合も高い。

【００６０】この染色の進行は染色基材層への染料の浸
透にも依存するため、染色基材層の分子構造のみなら
ず、その密度、重合度、架橋度にも影響する。本発明の
特徴は、下記に記述する〜のとおりである。

【００６１】前記図４、図５でも説明したように、カ
ラーフィルタ基板ＳＵＢ２の第１主面（薄膜トランジス
タ基板ＳＵＢ１と対向する内面）はブラックマトリクス
ＢＭの開口毎に分離され、当該開口毎に染色基材層は少
なくとも１種類の開口内部での高さｔ_CFは他の種類の染
色基材層のそれと異なる。すなわち、ブラックマトリク
スＢＭの開口毎に色の異なる（異なる種類の）染色基材
層が基板上に存在する（３色のカラーフィルタＦＩＬ
（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）とした場合に、各
カラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ
（Ｂ）の開口内部での高さｔ_CFは全て異なる）。なお、
「開口内部」とは、開口を取り囲むブラックマトリクス
ＢＭの隔壁から所定の距離だけ離れた位置又は領域を意
味する。

【００６２】図７は本発明における「開口内部」を定義
するための説明図であり、基板をブラックマトリクスＢ
Ｍ側から見た模式平面図である。図中、ｌ_Sはカラーフ
ィルタＦＩＬの短辺の長さを、ｌ_Lは同長辺の長さを示
す。カラーフィルタＦＩＬの中心部ＣＴＲからｌ_S／
４、ｌ_L／４ずつそれぞれ広がる領域ＩＮＲを「開口内
部」と定義し、その厚さを比較する。

【００６３】また、図８はブラックマトリクスと染色基
材層が共に疎水性である場合のカラーフィルタの構造を
製造工程で説明する模式断面図、図９はブラックマトリ
クスと染色基材層が共に親水性である場合のカラーフィ
ルタの構造を製造工程で説明する模式断面図である。

【００６４】図８、図９に示したように、上記少なく
とも３種類の染色基材層（群）の少なくとも２種類（２
群）は、それぞれに対応する上記染色基材層の開口内
で、これを取り囲む当該開口の高さを越えない（図８
（ａ）、図９（ｂ）に示したｔ_BM＞ｔ_CF）を有する。

【００６５】また、上記少なくとも３種類の染色基材
層（群）の少なくとも１種類（１群）は、これに対応す
る上記染色基材層の開口内で、これを取り囲む当該開口
の高さ以上（図８（ａ）、図９（ｂ）に示したｔ_BM≦ｔ
_CFの関係を満たす）の領域を有する。

【００６６】さらに、上記少なくとも３種類の染色基
材層（群）の少なくとも１種類（１群）は、これに対応
する上記染色基材層の開口内で、これを取り囲む当該開
口の高さを越えない（図８（ａ）、図９（ｂ）に示した
ｔ_BM＞ｔ_CFの関係を満たす）領域を有する。

【００６７】そして、図８（ｂ）と図９（ｂ）に示し
たように、上記ブラックマトリクスＢＭ上のオーバーコ
ート層ＯＣの膜厚ｔ_OCとブラックマトリクスＢＭの膜厚
ｔ_BMとは、ｔ_OC＜ｔ_BMなる関係を満たす。

【００６８】上記の特徴に基づき、下記のａ〜ｈに記述
したような効果を得ることができる。

【００６９】＋＋の組合せにより、ａ．ブラックマトリクスＢＭの上面とその各々の開口に
形成される染色後の染色基材層の上面との落差（高さの
違い）が特性され、これらを覆うオーバーコート層ＯＣ
膜を薄く形成しても、カラーフィルタ基板ＳＵＢ２の最
上面を充分に平坦化することができる。

【００７０】ｂ．「着色むら」が無い（着色後の染色基
材層が上記の条件を満たす場合、着色前の染色基材層は
必然的にブラックマトリクスＢＭの開口毎に窪み、イン
ク溜まりが形成されるため、所要の染色に必要とする量
のインクを供給できると共に、隣接する開口にインクが
流出して混色を起こすことがない）。

【００７１】＋＋の組合せにより、ｃ．カラーフィルタ基板の光透過率が上がる（オーバー
コート膜が薄くできることで、オーバーコートによる光
損失が少なくなる）。

【００７２】ｄ．形成したオーバーコート膜の吸湿によ
る発ガスが抑制される。オーバーコート膜は、その厚さ
が厚い程吸湿量は増し、これによるガス発生量のＩＴＯ
等の透明電極成膜プロセスへの影響が際立つ。オーバー
コート膜を薄く形成できることで、発ガスがその分少な
くなり、当該オーバーコート膜の膜面上に良質なＩＴＯ
等の透明電極を形成することができる。

【００７３】ｅ．記述のとおり、シール材の塗布形成強
度を高めることができ、所望のセルギャップを確実に再
現できる。また、シール材形成部分のオーバーコート膜
を除去する際には、オーバーコート膜自体の膜厚が薄い
ため、その部分の残渣をシール材塗布が問題ない程度に
除去できる。

【００７４】ｆ．上記＋＋の組み合わせと同様
に、「着色むら」の低減に効果的である。

【００７５】さらに、上記＋＋の組み合わせは、ｇ．上記＋＋の組み合わせを有する液晶表示装置
のカラーフィルタ基板を実現する上で望ましい。

【００７６】以上のいずれにおいても、ｈ．今まで困難であった上記条件でカラーフィルタ基板
の内面（第１の主面）の最上面は平坦化される（染色基
材の上面の起伏をオーバーコート膜で被覆することで、
当該オーバーコート膜の上面の起伏は染色基材の上面の
起伏より少なくなる）。

【００７７】その他、染色基材層は光（紫外線等の化学線）照射により硬化
する材料で構成される。光照射で硬化する材料は、背面
露光、現像によりブラックマトリクスの開口毎に分離さ
れた染色基材層を形成するのに好適である。

【００７８】上記染色基材層は、これを形成する樹脂
中に「光開始剤」（背面露光による重合のトリガをかけ
る触媒的な物質）の残滓を含む。光開始剤は、背面露光
時にラジカルを生成して分解する（光開始剤自体の分子
の骨格は殆ど残らない）。逆に言えば、背面露光による
上記染色基材層の形成工程が施され、これによる染色基
材層の樹脂の重合が目論見とおり進んだ場合、染色後の
染色基材層中には「光開始剤の残滓（残留物または分解
物）が残る。これらは、質量分析計（特に、Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ−ＳＩＭＳ、ＦｉｒｓｔＡｔｏｍＢｏｍｂ
ａｒｄｍｅｎｔ−ＩｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｙｐｅＭ
Ｓ）を用いた場合に、そのフラグメント・イオンとして
検出できる。なお、ＳＩＭＳは、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
ＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒの略語であ
る。

【００７９】以上、本発明の基本的思想とその効果につ
いて記述したが、本発明はこれに限るものではなく、ま
た後述する実施例の構成にも限定されるものではなく、
本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可
能である。

【００８０】例えば、適量の染料液（インク）を画素毎
に供給する手段として、上述のインクジェット方式に代
えてノズル（Ｎｏｚｚｌｅ）を備えたディスペンサ（Ｄ
ｉｓｐｅｎｓｅｒ）や中空の針（ｈｏｌｌｏｗｎｅｅ
ｄｌｅ）を備えた注射器（Ｓｙｒｉｎｇｅ）を用いて
も、本発明は実施可能である。

【００８１】既に述べた従来のインクジェット方式のカ
ラーフィルタ製造工程にて生じる「色むら（Ｃｈｒｏｍ
ｉｎａｎｃｅ）」等の問題は、ノズルや中空の針で所定
量の染料液を画素毎に滴下する工程でも起こり得るから
である。

【００８２】上述のディスペンサは、液晶パネルの封止
剤塗布に用いられている装置がよく知られているが、カ
ラーフィルタ製造においては、これを微細加工に対応さ
せたマイクロディスペンサ（Ｍｉｃｒｏ−Ｄｉｓｐｅｎ
ｓｅｒ）と呼ばれる装置を利用することが推奨される。

【００８３】また、インクジェット方式やマイクロディ
スペンサ等により所定量の液体物質を供給する手法は、
染料液のみならず着色基材（硬化前の液体状態にある）
に適用してもよい。

【００８４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

【００８５】図１０は本発明によるカラーフィルタの製
造方法の第１実施例を説明する概略工程図である。本実
施例は、樹脂材のブラックマトリクスで画素毎（各色の
カラーフィルタに対応した画素領域）に隔壁を形成し、
この隔壁で形成される開口部に染色基材で窪み（インク
溜まり）を作ってインクを供給するようにした。

【００８６】すなわち、カラーフィルタ基板となるガラ
ス基板の第１の主面に黒鉛あるいは金属酸化物等の黒色
材料を高分子樹脂に分散したレジストを塗布し、露光マ
スクを介して露光し、現像して所定の開口を有するブラ
ックマトリクスＢＭを形成する（プロセス−１、以下Ｐ
−１のように略記する）。本実施例では、ブラックマト
リクスＢＭの膜厚は１．４μｍで、その光学濃度（ＯＤ
値）は３．７である。ブラックマトリクスＢＭの材料と
して、東京応化株式会社製の「ＢＫシリーズ」、あるい
は日本化薬株式会社（以下、日本化薬（株）または日本
化薬）製の「ＤＣＦ−Ｋシリーズ」を用いた。

【００８７】スピンナーによりブラックマトリクスＢＭ
の開口に受容層となる染色基材を塗布し（Ｐ−２）、プ
リベークを施す（Ｐ−３）。染色基材としては、日本化
薬（株）製の「ＣＦＲ−６３３Ｌ１」または「ＣＦＲ−
６３３ＤＨＰ」（共に商品名）を用いた。染色基材はブ
ラックマトリクスＢＭの材料より架橋密度が低く、比重
も小さい。上記の染色基材を用いた場合のスピンナーの
回転数は８００ｒｐｍとし、ホットプレートを用いて８
０°Ｃ／１０分間でのプリベーク処理後の膜厚を１．４
５μｍとした。

【００８８】次に、基板の上記第１の主面と反対側の第
２の主面から、超高圧水銀等を使用して、波長が３６５
ｎｍ、エネルギーが２００ｍｊ／ｃｍ²で背面露光を施
す（Ｐ−４）。この背面露光では、ブラックマトリクス
ＢＭが露光マスクとなって、第１の主面に塗布されてい
る染色基材の当該ブラックマトリクスＢＭの上部分には
露光光が照射されず、かつ露光光の照射エネルギーが開
口部分の染色基材を各開口で一様に、かつブラックマト
リクスＢＭの高さより低い部分のみを硬化させる。その
後の現像により未硬化の染色基材は除去され、ブラック
マトリクスＢＭの開口に染色基材層の窪みが形成される
（Ｐ−５）。その後、乾燥を行う（Ｐ−６）。この乾燥
は、所謂エアーナイフ乾燥法を用い、乾燥後の染色基材
層の膜厚は１．００μｍである。

【００８９】乾燥したブラックマトリクスＢＭの開口に
染料（インク）を供給する（Ｐ−７）。この染料の供給
は、ピエゾ式インクジェットプリンターを用いる。染料
としては種々の製品が既知であるが、ここでは次のもの
を用いた。

【００９０】赤（Ｒ）：日本化薬（株）製ＰＣＲｅｄ１３６Ｐ・・・０．２％水溶液緑（Ｇ）：日本化薬（株）製ＰＣＧｒｅｅｎＦＯＰ・・・０．１％水溶液青（Ｂ）：日本化薬（株）製ＰＣＢｌｕｅ４３Ｐ・・・０．２％水溶液染料の供給後、乾燥ベークする（Ｐ−８）。この乾燥ベ
ークはホットプレートを用い、１３０°Ｃ／１０分間と
した。

【００９１】乾燥ベーク後、７０°Ｃの温水に５分間浸
漬して染料拡散処理を施し（Ｐ−９）、エアーナイフ乾
燥法で乾燥する。染料拡散後の染色基材層の膜厚は以下
のとおりである。

【００９２】赤（Ｒ）：１．５１μｍ緑（Ｇ）：１．６３μｍ青（Ｂ）：１．４２μｍこれをクリーンオーブンを使用して、１５０°Ｃ／１時
間ポストベークする（Ｐ−１０）。ポストベーク後の染
色基材層すなわちカラーフィルタ層の膜厚は以下のとお
りである。

【００９３】赤（Ｒ）：１．４３μｍ緑（Ｇ）：１．５５μｍ青（Ｂ）：１．３５μｍ最後に、ブラックマトリクスＢＭと上記各カラーフィル
タを覆ってオーバーコート膜ＯＣを膜厚が１．４μｍに
塗布し（Ｐ−１１）、カラーフィルタ基板が完成する。
オーバーコート層ＯＣの表面段差は０．１μｍである。
この後、オーバーコート膜ＯＣに液晶配向制御膜（所
謂、配向膜）を塗布する。

【００９４】こうして製造したカラーフィルタ基板と他
方の基板（例えば、薄膜トランジスタ基板）の各内面を
対向させ、その間隙に液晶層を封入して液晶表示装置を
得る。

【００９５】図１１は本発明によるカラーフィルタの製
造方法の第１実施例をさらに説明する概略工程の要部に
対応する断面構造図である。図示しない他方の基板（Ｓ
ＵＢ１）と対になるカラーフィルタ基板ＳＵＢ２は液晶
表示装置の形式により異なるが、一般的には、ＳＴＮ用
では表面にＳｉＯ₂の薄膜を形成したソーダガラスを、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用では無アルカリガラス
（硼珪酸ガラス）が良く用いられる。

【００９６】この基板ＳＵＢ２の第１の主面上に、通
称、樹脂ＢＭと呼ばれる黒色レジストを用いてブラック
マトリクス（ＢＭ）のパターンを形成する（図１１
（ａ））。

【００９７】各ガラスの種類により光（特に、ＵＶ光）
の透過率が異なるため、背面露光の条件あるいは染色基
材中の光重合開始材の増感波長を変える必要がある。

【００９８】このＢＭは、一般的には膜厚が１〜２μｍ
程度になるように吸光度が調整されている。黒色レジス
トは、その樹脂に混入する吸光物質である顔料としてカ
ーボンを用い、樹脂分に対する添加量で遮光率が決ま
る。

【００９９】薄膜トランジスタを用いたＩＰＳモード
（横電界方式）の液晶表示装置の場合は、高抵抗のＢＭ
が必要であるため、カーボン以外の、例えば金属酸化物
などが顔料として用いられる。

【０１００】次の工程では、ＢＭのパターンの上に感光
性（紫外線等の化学線の照射で硬化反応が進む性質）を
有し、染料（以下、インクとも言う）によって染色が可
能な樹脂（可染性材料：可染性樹脂）すなわち染色基材
ＤＰＸを塗布し、基板ＳＵＢ２の背面（第２の主面）か
ら紫外線Ｌを照射する背面露光を行うことにより（図１
１（ｂ））、ＢＭパターンが露光マスクとなってＢＭの
開口に染色基材層ＤＰが形成される（図１１（ｃ））。

【０１０１】この露光では、図１１（ｂ）に示したよう
に、紫外線のエネルギーを調整することで、染色基材Ｄ
ＰＸをＢＭの高さより低い部分（図中に点線で示す）の
みを硬化させ、現像処理することにより、図１１（ｃ）
に示したようにＢＭで隠された部分と共に未硬化部分を
除去してＢＭを隔壁として当該ＢＭよりも高さが低い染
色基材層ＤＰを形成する。図中、ＰＯＤはＢＭの開口で
構成される窪みすなわちインク溜まりを示す。また、こ
の染色基材層は表示領域（画素領域）にのみ形成すれば
良く、それ以外の部分（表示領域の周辺）は枠状のマス
クで遮光する等の手段で現像工程で当該表示領域の周辺
の染色基材を除去する。

【０１０２】図１２は図１１に続くカラーフィルタの製
造方法の概略工程の要部に対応する断面構造図である。
各インク溜まりＰＯＤにインクジェット方式で各色に対
応するインクＩＮＫ（Ｒ）、ＩＮＫ（Ｇ），ＩＮＫ
（Ｂ）を供給する（図１２（ａ））。図１２（ｂ）はイ
ンク溜まりＰＯＤに供給されたインクの種々の形状を画
素の色種と関係なく説明するものである。図中、インク
の供給はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのような様々な形状に同時に起
こり得る。染色基材層ＤＰの染色は充分なインク量を供
給することにより染色が平衡して所望の染色度合とな
る。したがって、Ａ、Ｂのようなインク量では充分な染
色が得られない場合がある。インクジェットノズルから
のインクの滴下量の制御が高精度で可能ならばＣに示し
たようにインク溜まり全体を覆うことが望ましいが、全
ての画素（インク溜まりＰＯＤ）にこのようなインク供
給を行うことは難しい。

【０１０３】そこで、本実施例では、図１２（ｂ）のＤ
に示したように、インクの表面張力を利用して染色基材
層ＤＰの上にインクを盛り上げる。これは染色基材層Ｄ
ＰをＢＭを隔壁としてこのＢＭよりも高さを低く形成し
た構造によって可能となる。

【０１０４】図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＤに示した
ように各色のインクＩＮＫ（Ｒ）、ＩＮＫ（Ｇ），ＩＮ
Ｋ（Ｂ）を供給して染色基材層ＤＰを染色し、それぞれ
のカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ
（Ｂ）とした状態を示す。この染色は、染色基材層ＤＰ
にインクが拡散することで行われる。染色基材層ＤＰに
インクを拡散する方法としては加熱によるものが望まし
い。加熱方法には温水での加熱、水蒸気による加熱、空
気中での加熱の何れでも良い。

【０１０５】染色後の染色基材層ＤＰはインクの拡散で
膨潤する。各色インクの分子量は異なるため、その膨潤
量も異なり、その後のポストベークで架橋密度を上げる
ことで収縮し、カラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ
（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）の基板からの高さは若干異なるが
従来よりもその差は少ない。図では特にそれらの高さの
違いは区別しないで示した。

【０１０６】カラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ
（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）の形成後、平坦化保護膜とも呼ば
れるオーバーコート層ＯＣを被覆し、硬化させることで
カラーフィルタ基板の最上面が平坦化される。ＩＰＳ方
式の薄膜トランジスタに用いるものでは必要ないが、Ｓ
ＴＮ方式の液晶表示装置、あるいはＴＮ方式やＭＶＡ方
式の液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板の場合
は、このオーバーコート層ＯＣ上に透明導電膜ＩＴＯ２
を蒸着する（図１２（ｄ））。

【０１０７】従来は、オーバーコート層ＯＣの膜厚は１
〜２μｍ以上を必要としたが、本実施例では染色後の染
色基材層ＤＰの高さの差が小さいため、１μｍ以下とす
ることが可能である。

【０１０８】以上説明した本実施例によれば、ブラック
マトリクスと染色基材層の膜厚を制御してブラックマト
リクスと染色基材層の間に当該染色基材層が窪んだ段差
（高さの違い）を設けて、ブラックマトリクスを隔壁と
して染色基材層に染料（インク）を溜める構造としたこ
とにより、染色に必要とする染料を隣接する画素と隔離
して充分な量で供給することが可能となり、所望の色調
のカラーフィルタを構成できる。

【０１０９】また、染色基材の膨潤と収縮を見越したブ
ラックマトリクスと当該染色基材層の膜厚を制御できる
ことで、カラーフィルタ上面の平坦性を上げ、薄いオー
バーコートの塗布で表面平坦性の良好なカラーフィルタ
基板を得ることができる。

【０１１０】図１３は本発明によるカラーフィルタの製
造方法の第２実施例を説明する概略工程図であり、予め
顔料または染料で着色したネガ型の感光性樹脂（着色レ
ジスト）を用い、ホトリソプロセスで３色の画素に対応
するカラーフィルタを形成した基板とするものである。

【０１１１】本実施例では、カラーフィルタ基板ＳＵＢ
２に第１主面に黒色顔料としてカーボンを分散した感光
性の着色レジストを塗布し、パターニングしてブラック
マトリクスＢＭの開口を形成する（図１３の（ａ））。

【０１１２】このＢＭの開口にインクジェット方式によ
り各色の着色レジストＲＥＧ（Ｒ）、ＲＥＧ（Ｇ）、Ｒ
ＥＧ（Ｂ）を供給する。インクジェットによる着色レジ
ストの供給は、各色の着色レジストを各開口（画素）毎
に高精度で制御することが難しいため、本実施例では、
各色の着色レジストを余剰に供給しておく（図１３の
（ｂ））。この各色の着色レジストは３色同時でもよい
が、ここでは一色ずつ順に供給した。着色レジストの供
給時に、他の色の着色レジストが飛散して隣接または近
隣の画素にある着色レジストにフラグメントＦとして付
着する場合がある（図１３の（ｃ））。このフラグメン
トＦは、そのまま残留すると混色をもたらす。

【０１１３】顔料レジストは、固形分である顔料と樹脂
成分および分散剤等の添加剤および溶剤から構成され
る。樹脂成分に分散した顔料の濃度で色調、色濃度、透
過率が決まる。樹脂成分は、透過率が高く、添加剤の一
部である光重合開始剤により、光が照射された際にラジ
カル反応等の化学反応を伴って架橋する成分である。

【０１１４】光重合開始剤は、その種類における感光性
の違いにより各画素に用いられる各色調に合った材料が
選択される。露光光として紫外線を用いる場合には、そ
の比較的短波長の領域に吸収を持つ材料が選ばれること
が多い。

【０１１５】また、溶剤成分は、レジスト材料の粘度を
制御し、塗布や滴下に対する作業性を良くするため、あ
るいは樹脂成分等で固体の物を溶解するために加えられ
る場合が多い。

【０１１６】インクジェット方式により着色レジストを
各画素部（開口）に供給した後、レジスト内に含まれる
溶剤成分をできるだけ取り除くために、加熱して溶剤乾
燥を行う。溶剤がレジスト内に残留していると、光架橋
反応が阻害される場合があり、この光架橋反応が阻害さ
れない程度に乾燥を施す必要がある。この乾燥工程を効
率よく行うために、減圧下で乾燥を行うようにすること
もできる。

【０１１７】乾燥工程後、基板ＳＵＢ２の背面すなわち
第２の主面から光を照射し、各画素に対する着色レジス
トに硬化反応を起こさせる。通常、背面露光と呼ばれる
この作業は、基板ＳＵＢ２に近い位置にある着色レジス
トほど架橋度が高いという性質を持つ。特に、紫外線照
射のラジカル反応で架橋が進む場合には、空気中で酸素
に接触している部分はラジカル反応が進行しにくく、架
橋反応が進みずらいことが知られている。

【０１１８】また、着色レジストであることから、各色
により光に対する吸収性を有し、透明樹脂に比較して硬
化反応が進み難い。

【０１１９】上記の背面露光後、現像処理を施す。顔料
分散型の着色レジストの現像には、アルカリ水溶液を基
本とし、界面活性剤を加えた現像液を用いることが多
く、本実施例でもこのような現像液を用いる。着色レジ
ストの樹脂成分中にはアルカリに溶解可能な官能基を有
し、架橋反応が進んでいない部分では溶解性が高く、こ
の性質を利用して現像することにより、ＢＭで遮光され
た部分と架橋反応の進行が低い着色レジストの表面部分
が除去されてＢＭより高さが低い部分を残して現像が成
される（所謂、膜べり）。この膜べりの程度はレジスト
に添加する光重合開始剤の量と、光の照射量（エネルギ
ー）、波長を制御することで調整できる。

【０１２０】上記の実施例において説明したフラグメン
トの発生を抑制するため、染料インクの粘度を強制的に
上昇させ、染料インクに粘調性とチクソトロピック性を
持たせて開口に過剰の染料を供給した場合でも隣接また
は近接する画素領域への飛散を抑制することが有効であ
る。

【０１２１】染料インクは、その構成材料中に、染料、
溶媒、各種添加剤を含む。溶媒は水である場合が多い
が、カラーフィルタの製造に用いる染料インクの場合は
有機溶媒が混合される場合が多い。この有機溶媒は水に
可溶で染料を溶解する材料が選ばれることが一般的であ
るが、染料インクの乾燥スピードを制御するために複数
種類の溶剤を混合したものもある。また、添加剤として
は染色を助けるための界面活性剤などがある。

【０１２２】粘度を調整するための材料としては、上記
溶媒に溶解可能な材料を選定する必要がある。粘度調整
の方法には、粘度の高い溶媒を用いる方法と、溶媒に溶
解可能な高分子材料を添加する方法などがある。粘度を
高くするものとしてはグリセリンなどの多価アルコール
系が水との親和性（親水性）が高く良好である。また、
さらに高粘度にするためには、水溶性あるいは水との親
和性（親水性）が高い有機溶剤に溶解性の高い樹脂材料
を用いるのも有効である。例えば、セルロース系、ポリ
ビニルアルコール、等がある。特に、染色後の洗浄によ
り除去する点を考慮すると、酸化度の低いポリビニルア
ルコールなどが最も良好な結果を得るとができる。

【０１２３】図１４は現像後およびその後にオーバーコ
ート層を被覆したカラーフィルタ基板の模式断面図であ
る。同図（ａ）に示したように、上記現像により、現像
前の着色レジストに付着していたフラグメントＦも除去
されて混色の原因が取り除かれ、ＢＭの高さより低い着
色レジストの層が各色毎に残り、それぞれが３色のカラ
ーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）
を形成する。その後、水洗（リンス）し、加熱して乾燥
する。

【０１２４】耐熱性をさらに向上させる方法として、着
色レジスト中に熱で架橋する成分を持たせ、上記加熱乾
燥時に架橋を強固にすることもできる。

【０１２５】乾燥後、オーバーコート層ＯＣを塗布し、
内面が平坦なカラーフィルタ基板を得る（図１４の
（ｂ））。

【０１２６】従来の着色レジストを用いたカラーフィル
タでは、カラーフィルタの高さはＢＭの高さより高く、
表面段差が大きい。そのため、オーバーコート層ＯＣの
膜厚を厚くすることで表面平坦性を実現しようとしてい
た。

【０１２７】本実施例によれば、膜厚が薄いオーバーコ
ート層ＯＣで充分な表面平坦性を持つカラーフィルタ基
板を形成できる。そのため、セルギャップ形成のための
スペーサとして柱状スペーサをオーバーコート層ＯＣで
も均一な高さで形成でき、セルギャップが均一な高精細
の液晶表示装置を得ることができる。

【０１２８】なお、ＩＰＳ方式では、このオーバーコー
ト層ＯＣ上に液晶配向制御層を塗布するが、ＴＮ等の液
晶表示装置では、オーバーコート層ＯＣ上に透明導電膜
ＩＴＯ２を蒸着した後に液晶配向制御層を塗布する。

【０１２９】着色レジストに染料を用いた着色レジスト
を用いることもできる。染料の場合は、当該染料が樹脂
に溶解した形で存在するか、あるいは溶剤中に非常に小
さい粒子の形で存在するため、顔料を用いた場合に比
べ、偏光を乱す作用が小さく、優れた光学特性を得るこ
とができる。ただし、このことは、偏光板を実装した場
合に顕著に現れることであり、カラーフィルタ単体での
差は顔料レジストと大差はない。

【０１３０】次に、前記した染料インクの供給で染色基
材層を染色する実施例において、隣接または近接する画
素への染料インクの飛散を防止し、混色を無くす実施例
について説明する。

【０１３１】図１５は本発明によるカラーフィルタの製
造方法の第４実施例を説明する概略工程図である。本実
施例では、第２実施例と同様にしてカラーフィルタ基板
ＳＵＢ２の第１主面上に形成したブラックマトリクスＢ
Ｍの開口に染色基材ＤＰＸを塗布する（図１５の
（ａ））。このとき、染色基材ＤＰＸはブラックマトリ
クスＢＭを形成した基板ＳＵＢ２の全面に、当該ブラッ
クマトリクスＢＭの上部にも積極的に存在するように塗
布する（図１５の（ｂ））。

【０１３２】染色基材ＤＰＸは、第１実施例と同様に光
照射により架橋して硬化する光硬化性レジストであり、
ホトリソプロセスでパターン化が可能な樹脂である。ブ
ラックマトリクスＢＭと同様に、塗布形成される膜厚は
レジストの固形分濃度と塗布条件で決定され、スピンナ
ーを用いて第１実施例と同様の膜厚で形成される。

【０１３３】この状態で基板ＳＵＢ２の背面から光Ｌを
照射し、ブラックマトリクスＢＭのパターンを露光マス
クとして画素部の染色基材ＤＰＸを硬化させる。

【０１３４】このとき、染色基材ＤＰＸは図１５の
（ｂ）に点線で示した部分のみが硬化され、ブラックマ
トリクスＢＭの上部と画素部の上部は未硬化の状態とな
る。硬化した染色基材ＤＰの高さは前記実施例と同様の
条件により決定される。

【０１３５】その後、図１５の（ｃ）に示したように、
染色基材ＤＰＸをブラックマトリクスＢＭ上にも残した
状態で、インクジェット方式で各色の染料インクＩＮＫ
（Ｒ）、ＩＮＫ（Ｇ）、ＩＮＫ（Ｂ）をブラックマトリ
クスＢＭを隔壁とした染色基材層ＤＰの窪み（開口）に
供給する。染料インクは過剰に供給し、その表面張力で
開口内で盛り上がるようにすることで染色度合いが充分
に進行するようにする。図１５の（ｃ）にこの状態を示
す。

【０１３６】図１６は本実施例の染色工程の説明図であ
り、図１５の（ｃ）で供給した染料が染色基材層に浸透
してこれを染色した状態を図１６の（ａ）に示す。

【０１３７】ブラックマトリクスＢＭを隔壁として形成
した染色基材層ＤＰに各対応する染料を供給した後、加
熱等の染料拡散工程（染色工程）を経て各画素を所定の
色調、色濃度に染色する。この染色工程は前記第１実施
例で記述した方法と同様でよい。

【０１３８】各画素を所定の色に染色後、現像によりブ
ラックマトリクスＢＭの上にある染色器材と共に染色基
材層ＤＰの上層にある未硬化の染色基材層を除去する
（図１６（ｂ））。現像液は画素部の着色された染料が
溶出しない組成のものを用いる必要がある。このとき、
余剰な染料が残留している場合は、この余剰な染料も除
去される。

【０１３９】その後、加熱により架橋密度をさらに上
げ、オーバーコート層ＯＣを塗布し硬化させて前記実施
例と同様に隣接画素との完全な分離を行う。こうして形
成されたカラーフィルタは、その染色後の染色基材が、
基板、ブラックマトリクス、オーバーコートの３種の染
色不可能な３者で包囲された構造であるため、安定した
信頼性の大きいカラーフィルタが得られる。

【０１４０】そして、ＩＰＳ方式の液晶表示装置用で
は、オーバーコートＯＣの上に液晶配向膜を塗布し、Ｔ
Ｎ等の液晶表示装置では、オーバーコート層ＯＣ上に透
明導電膜ＩＴＯ２を蒸着した後に液晶配向制御層を塗布
する（図１６（ｃ））。

【０１４１】次に、本発明によるカラーフィルタの製造
方法の第５実施例を説明する。本実施例は、第４実施例
における染料の供給を背面露光前に行い、染色された染
色基材層の上層およびブラックマトリクスの上部にある
未露光の染色基材を現像除去するようにした。このと
き、背面露光する染色基材は染色がなされていることか
ら、吸光スペクトルが異なる。そのため、本実施例で
は、各色に染色された染色基材について、その光透過性
が一致する波長の光（例えば、ｉ線）を用いる。

【０１４２】上記第４、第５実施例によっても、所望の
色調のカラーフィルタをその上面の平坦性を上げ、薄い
オーバーコートの塗布で表面平坦性の良好なカラーフィ
ルタ基板を得るとができる。

【０１４３】図１７は本発明によるカラーフィルタの製
造方法の第６実施例を説明する概略工程図である。本実
施例では、インクジェット方式で染色基材層に染料を供
給する場合の当該染色基材層と染料との濡れ性を向上さ
せて、色むらの発生をさらに抑制した。

【０１４４】染色基材層と染料の濡れ性が良くないと、
染色基材層上に染料を滴下したときに均一に濡れない場
合があり、これが色むらの原因となる。本実施例では、
前記実施例と同様にブラックマトリクスＢＭを形成し
（Ｐ−１００）、染色基材を塗布する（Ｐ−２００）。
染色基材としてはカゼイン、ゼラチン等の天然蛋白質材
料が使用可能であるが、ここではアクリル系樹脂をベー
スとした、例えば日本化薬（株）製の「ＣＦＲ−６３
３」系材料が適している。この染色基材を背面露光（Ｐ
−３００）し、現像して所定の厚さの染色基材層を形成
する（Ｐ−４００）。

【０１４５】この染色基材層の表面にプラズマ処理でア
ッシング（プラズマアッシング）して粗面化する（Ｐ−
５００）。図１８はプラズマアッシングで表面を粗面化
した染色基材層の説明図である。

【０１４６】このプラズマ処理は、ガスとして酸素、窒
素、空気などを導入できるプラズマ発生装置を用い、染
色基材層ＤＰを形成した基板ＳＵＢ２を装着する。この
プラズマアッシング条件は、圧力が２００Ｐａ、出力が
５００Ｗ、導入ガスが空気、ガス量を１．０リットル／
分である。この粗面化により、染色基材層ＤＰの表面の
濡れ性が向上する。

【０１４７】粗面化した染色基材層ＤＰにインクジェッ
ト方式で染料を供給して塗布する（Ｐ−６００）。染料
はアッシングされた染色基材層ＤＰ上に均一に塗布さ
れ、前記実施例と同様の拡散処理を施して染色基材層Ｄ
Ｐを染色する（Ｐ−７００）。

【０１４８】その後、保護膜（オーバーコート層）を塗
布し（Ｐ−８００）、必要により透明電極（ＩＴＯ）を
蒸着し（Ｐ−９００）、液晶配向制御膜を塗布してカラ
ーフィルタ基板を得る。

【０１４９】本実施例により、前記実施例と同様に、染
色基材層の高さ（膜厚）をブラックマトリクスＢＭのそ
れより低くして染料溜まりを形成することで染色度合を
向上させると共に、染色基材層にプラズマアッシングを
施すことで染料を拡散を均一にすることができ、色むら
の無い高品質のカラーフィルタを提供できる。

【０１５０】図１９は本発明によるカラーフィルタの製
造方法の第７実施例を説明する概略工程図である。本実
施例は、金属膜からなるブラックマトリクスＢＭを用い
た場合の当該ブラックマトリクスＢＭの開口から染料の
流出を防止して隣接する画素の混色の発生を無くしたも
のである。

【０１５１】カラーフィルタ基板ＳＵＢ２の第１主面に
クロム等の金属膜からなるブラックマトリクスＢＭを有
し、このブラックマトリクスＢＭ上に樹脂からなる隔壁
ＰＡＴを形成した。この隔壁ＰＡＴを設けることで隔壁
で囲まれた開口に形成した染色基材層に染料を供給した
ときに当該染料が隣接する開口に流出するとがなくな
る。この隔壁の形成には後述する二つの方法がある。

【０１５２】図２０は本発明の第７実施例に係る第１の
隔壁平成方法を説明する概略工程図である。先ず、図１
９に示した基板ＳＵＢ２の全面にクロム膜を成膜し、ネ
ガ型の感光レジストを塗布し、露光マスクを介して露光
し、現像してブラックマトリクスを形成する部分のホト
レジストのみを残してその他の部分のホトレジストを除
去する。

【０１５３】これをウエットエッチングまたはドライエ
ッチング処理してホトレジストの下層にあるクロム膜を
残してその他の部分のクロム膜を除去する。ホトレジス
トを剥離することでクロム膜のブラックマトリクスＢＭ
が得られる。以上が図２０におけるＢＭ形成工程であ
る。

【０１５４】次に、クロム膜のブラックマトリクスＢＭ
を覆って隔壁となるポジ型のホトレジスト（隔壁膜）を
塗布した後ブラックマトリクスＢＭを露光マスクとして
基板ＳＵＢ２側から背面露光する。

【０１５５】これを現像することにより、露光された部
分のポジ型のホトレジストが除去されて、ブラックマト
リクスＢＭ上にレジストからなる隔壁ＰＡＴが形成され
る。以上が図２０における隔壁形成工程である。

【０１５６】このようにしてブラックマトリクスＢＭ上
に隔壁ＰＡＴを有する基板ＳＵＢ２に、その隔壁ＰＡＴ
で囲まれた開口を画素領域として、ここに染色基材を塗
布して染料を供給して染色し、あるいは染色基材層を形
成した後染料を供給する。

【０１５７】これら染色基材、染色基材層の形成、およ
び染色前後の処理は、前記染料を用いる実施例の何れか
と同様の方法で行われ、カラーフィルタを得る。

【０１５８】図２１は本発明の第７実施例に係る第２の
隔壁作成方法を説明する概略工程図である。先ず、図１
９に示した基板ＳＵＢ２の全面にクロム膜を成膜し、ネ
ガ型の感光レジストを塗布し、露光マスクを介して露光
し、現像してブラックマトリクスを形成する部分のホト
レジストのみを残してその他の部分のホトレジストを除
去する。

【０１５９】これをウエットエッチングまたはドライエ
ッチング処理してホトレジストの下層にあるクロム膜を
残してその他の部分のクロム膜を除去する。次に、ホト
レジストをポストベークして硬化させる。これにより、
クロム膜のブラックマトリクスＢＭ上に樹脂の隔壁ＰＡ
Ｔを有する基板が得られる。

【０１６０】そして、上記と同様に、隔壁ＰＡＴで囲ま
れた開口を画素領域として、ここに染色基材を塗布して
染料を供給して染色し、あるいは染色基材層を形成した
後染料を供給する。

【０１６１】図２２は図１９に示した実施例の隔壁を備
えた基板に染色基材層を形成し、染料で染色して得たカ
ラーフィルタの模式断面図である。各カラーフィルタＦ
ＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）は隔壁ＰＡＴ
で分離され、混色のない高品質のカラーフィルタ基板と
なる。

【０１６２】図２３は本発明の第８実施例のカラーフィ
ルタ基板を説明する概略断面図である。本実施例は、樹
脂のブラックマトリクスＢＭ上に樹脂の隔壁を設けたも
のであり、樹脂ブラックマトリクスＢＭは従来と同様の
方法で形成する。この上にポジ型のホトレジスト（隔壁
膜）を塗布した後、ブラックマトリクスＢＭを露光マス
クとして基板ＳＵＢ２側から背面露光する。

【０１６３】これを現像することにより、露光された部
分のポジ型のホトレジストが除去されて、ブラックマト
リクスＢＭ上にレジストからなる隔壁ＰＡＴが形成され
る。

【０１６４】このようにして形成したブラックマトリク
スＢＭ上に隔壁ＰＡＴを有する基板ＳＵＢ２に、その隔
壁ＰＡＴで囲まれた開口を画素領域として、ここに染色
基材を塗布して染料を供給して染色し、あるいは染色基
材層を形成した後染料を供給する。

【０１６５】これら染色基材、染色基材層の形成、およ
び染色前後の処理は、前記染料を用いる実施例の何れか
と同様の方法で行われ、カラーフィルタを得る。

【０１６６】図２４は図２３で説明した隔壁を有するブ
ラックマトリクス開口にカラーフィルタを形成し、その
上にオーバーコートＯＣを塗布した状態を示す模式断面
図である。この隔壁ＰＡＴを設けることで隔壁で囲まれ
た開口に形成した染色基材層に染料を供給したときに当
該染料が隣接する開口に流出するとがなく、混色のない
カラーフィルタ基板を得ることができる。

【０１６７】その後、ＩＰＳ方式液晶表示装置用では液
晶配向制御膜を塗布し、ＳＴＮあるいはＴＮ方式液晶表
示装置用とする場合はオーバーコート層ＯＣ上に透明導
電膜を形成し、その上に液晶配向制御膜を塗布してカラ
ーフィルタ基板を得る。

【０１６８】また、上記図２２および図２３に示した形
状のカラーフィルタ基板を構成するカラーフィルタを着
色樹脂（着色レジスト）を塗布し、ホトリソプロセスを
用いて形成することも可能である。各着色レジストを用
いた場合の方法は前記第２実施例と同様なので、説明は
省略する。

【０１６９】このように構成したカラーフィルタ基板を
用いることにより、表示品質の高い高信頼性の液晶表示
装置が得られる。

【０１７０】上述の実施例では、染料液又は着色された
染色基材の供給をインクジェット方式で行ったが、例え
ば、適量の染料液（インク）を画素毎に供給する手段と
して、上述のインクジェット方式に代えてノズルを備え
たディスペンサや中空の針を備えた注射器を用いても、
本発明は実施可能である。

【０１７１】既に述べた従来のインクジェット方式のカ
ラーフィルタ製造工程にて生じる「色むら」等の問題
は、ノズルや中空の針で所定量の染料液を画素毎に滴下
する工程でも起こり得るからである。

【０１７２】上述のディスペンサは、液晶パネルの封止
剤塗布に用いられている装置がよく知られているが、カ
ラーフィルタ製造においては、これを微細加工に対応さ
せたマイクロディスペンサと呼ばれる装置を利用するこ
とが推奨される。

【０１７３】また、インクジェット方式やマイクロディ
スペンサ等により所定量の液体物質を供給する手法は、
染料液のみならず着色基材（硬化前の液体状態にある）
に適用してもよい。

【０１７４】次に、上記で説明したカラーフィルタ基板
を用いて構成した液晶表示装置の構成をＴＮ型の薄膜ト
ランジスタ型液晶表示装置を例として説明する。

【０１７５】図２５は本発明を適用した液晶表示装置の
一構成例を説明する展開斜視図であり、駆動回路を実装
した液晶パネルにバックライト等を組込んだ所謂液晶表
示装置（液晶表示モジュール）として示したものであ
る。図中、ＳＨＤは上フレーム、ＷＤはその表示窓、Ｐ
ＮＬは前記実施例で説明したカラーフィルタ構造を有す
るカラーフィルタ基板と薄膜トランジスタを有する薄膜
トランジスタ基板とから成る液晶パネル、ＳＰＳは光拡
散板、ＧＬＢは導光体、ＲＦＳは反射板、ＢＬはバック
ライト、ＭＣＡは下フレームであり、図に示すような上
下の配置関係で各部材が積み重ねられて液晶表示モジュ
ールＭＤＬが組み立てられる。

【０１７６】液晶表示モジュールＭＤＬは上フレームＳ
ＨＤに設けられた爪と下フレームに形成したフックによ
って全体が固定されるようになっている。

【０１７７】上フレームＳＨＤの周辺には駆動回路基板
（ゲート側回路基板、ドレイン側回路基板）ＰＣＢ１，
ＰＣＢ２、インターフェース回路基板ＰＣＢ３がテープ
キャリアパッドＴＣＰ１，ＴＣＰ２、あるいはジョイナ
ＪＮ１，ＪＮ２，ＪＮ３で液晶パネルＰＮＬおよび回路
基板相互間が接続されている。

【０１７８】下フレームＭＣＡは、その開口ＭＯにバッ
クライトＢＬを構成する光拡散シートＳＰＳ、導光体Ｇ
ＬＢ、反射板ＲＦＳを収納する形状になっている。な
お、導光体ＧＬＢの側面には線状ランプ（蛍光管）ＬＰ
が配置される。この線状ランプＬＰから出射される光を
導光体ＧＬＢ、反射板ＲＦＳ、光拡散板ＳＰＳにより表
示面で一様な照明光として液晶パネルＰＮＬ側に出射す
る。なお、ＬＳは蛍光管ＬＰに備えた反射シートであ
る。

【０１７９】このバックライトＢＬと液晶パネルＰＮＬ
の間には照明光に進路を調整するためのプリズムシート
ＰＲＳが遮光スペーサＩＬＳを介して積層されている。

【０１８０】図２６は液晶表示装置を構成する液晶パネ
ルをバックライトと共に上フレームと下フレームで一体
化した液晶表示モジュールの外形構造の説明図であっ
て、（Ａ）は表示面側の平面図、（Ｂ）は左側面図、
（Ｃ）は右側側面図、（Ｄ）は上側側面、（Ｅ）は下側
側面図を示す。

【０１８１】ＳＨＤは上フレーム、ＡＲは表示域、ＨＬ
Ｄ１〜４は取り付け穴、ＬＣＴは接続コネクタ、ＬＰＣ
１はランプケーブル、ＣＴ１はインターフェースコネク
タ、ＷＤは表示領域を露出する開口である。また、ＰＯ
Ｌは上偏光板（ＰＯＬ２）で液晶パネルＰＮＬの上面を
覆って貼付されている。

【０１８２】この液晶表示装置は、上フレームＳＨＤと
下フレームＭＣＡの２種類の収納・保持部材を用いて組
み込まれ、取り付け穴ＨＬＤ１〜４でノートパソコンや
モニター等の情報処理装置の表示部に実装される。

【０１８３】取り付け穴ＨＬＤ１とＨＬＤ２の間にある
凹部にはバックライト用のインバータが組み込まれ、接
続コネクタＬＣＴとランプケーブルＬＰＣ１でバックラ
イト組立体を構成する線状ランプ（蛍光管）に電力を供
給する。なお、この例では蛍光管は液晶パネルＰＮＬの
裏下辺に組み込まれている。

【０１８４】本体コンピユータ（ホスト）からの信号お
よび必要な電源は裏面に位置するインターフェースコネ
クタＣＴ１を介して供給される。

【０１８５】図示の液晶表示装置は外径寸法が大きく、
表示域ＡＲも大きくなったにも係わらず、表示に寄与し
ない所謂額縁領域が小さい。さらに、重量も軽量化さ
れ、可搬型情報処理装置の可搬性を失うことなく見やす
い大画面表示が得られる。

【０１８６】図２７は図２６に示した液晶表示装置の実
装例を説明するノート型コンピユータの斜視図である。
このノート型コンピユータ（可搬型パソコン）はキーボ
ード部（本体部）と、このキーボード部にヒンジで連結
した表示部から構成される。キーボード部にはキーボー
ドとホスト（ホストコンピュータ）、ＣＰＵ等の信号生
成機能を収納し、表示部のケースＣＡＳＥには液晶パネ
ルＰＮＬを有し、その周辺に駆動回路基板ＦＰＣ１，Ｆ
ＰＣ２、コントロールチップＴＣＯＮを搭載したＰＣ
Ｂ、およびバックライト電源であるインバータ電源基板
ＩＶなどが実装される。

【０１８７】そして、上記液晶パネルＰＮＬ、各種回路
基板ＦＰＣ１，ＦＰＣ２，ＰＣＢ、インバータ電源基板
ＩＶ、およびバックライトを一体化した液晶表示モジュ
ールは前記した構造で表示部に固定される。

【０１８８】図２８は本発明を適用した薄膜トランジス
タ方式液晶表示装置の一画素とその周辺の構成を説明す
る平面図、図２９は図２８の３−３線に沿って切断した
断面図である。

【０１８９】図２８に示したように、各画素は隣接する
２本の走査信号線（ゲート信号線または水平信号線）Ｇ
Ｌと、隣接する２本の映像信号線（ドレイン信号線また
は垂直信号線）ＤＬとの交差領域内（４本の信号線で囲
まれた領域内）に配置されている。

【０１９０】各画素は薄膜トランジスタＴＦＴ、透明画
素電極ＩＴＯ１および保持容量素子Ｃａｄｄを含む。走
査信号線ＧＬは列方向に延在し、行方向に複数本配置さ
れている。映像信号線ＤＬは行方向に延在し、列方向に
複数本配置されている。

【０１９１】図２９に示したように、液晶ＬＣを基準の
下部透明ガラス基板（薄膜トランジスタ基板）ＳＵＢ１
側には薄膜トランジスタＴＦＴおよび透明画素電極ＩＴ
Ｏ１が形成され、ゲート電極ＧＴ、半導体層ＡＳ、ソー
ス電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２からなる薄膜トラン
ジスタＴＦＴを有している。

【０１９２】なお、ＡＯＦは保護膜、ＧＩはゲート絶縁
膜、ｄ０はコンタクト層、ＰＳＶ１はパッシベーション
層（保護膜）を示す。

【０１９３】上部透明ガラス基板（カラーフィルタ基
板）ＳＵＢ２側にはカラーフィルタＦＩＬ、ブラックマ
トリクスＢＭ、オーバーコート層ＯＣ（パッシベーショ
ン層ＰＳＶ２）、透明電極（供給電極ＣＯＭ）ＩＴＯ
２、液晶配向制御層（配向膜）ＯＲＩ２が形成されてい
る。上下部の透明ガラス基板ＳＵＢ２，１は例えば１．
１ｍｍ程度、または０．７ｍｍ程度の厚さを有してい
る。

【０１９４】すなわち、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の
内側（第１主面）には、ブラックマトリクスＢＭを隔壁
としたカラーフィルタＦＩＬ（赤のフィルタＦＩＬ
（Ｒ）、緑のフィルタＦＩＬ（Ｇ）のみを示す）、およ
び上部配向膜ＯＲＩ２が順次積層して設けられている。
この上部透明ガラス基板であるカラーフィルタ基板ＳＵ
Ｂ２に形成されているカラーフィルタは前記した本発明
の実施例の何れかで製造したものである。

【０１９５】図３０は液晶表示装置の等価回路とその周
辺回路の結線図である。この図は回路図であるが、実際
の幾何学的配置に対応して描かれている。ＡＲは複数の
画素を二次元状に配列した表示部を構成するマトリクス
アレイである。

【０１９６】図中、Ｘは映像信号線ＤＬを意味し、添字
Ｇ，ＢおよびＲはそれぞれ緑、青および赤画素に対応し
て付加されている。Ｙは走査信号線ＧＬを意味し、添字
１，２，３，・・・，ｅｎｄは走査タイミングの順序に
従って付加されている。

【０１９７】映像信号線Ｘ（添字省略）は上側の映像信
号駆動回路Ｈｅに接続されている。すなわち、映像信号
線Ｘは、走査信号線Ｙと同様に、液晶パネルＰＮＬの片
側のみに端子が引き出されている。走査信号線Ｙ（添字
省略）は垂直走査回路Ｖに接続されている。

【０１９８】ＳＵＰは１つの電圧源から複数に分圧して
安定化された電圧源を得るための電源回路やホスト（上
位演算処理装置）からのＣＲＴ（陰極線管）用の情報を
ＴＦＴ液晶表示装置用の情報に交換する回路を含む回路
である。

【０１９９】上記した本発明による液晶表示装置によれ
ば、混色のない高品質の画像表示を可能とした液晶表示
装置が得られる。

【０２００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
着色レジスト法あるいはインクジェット方式を用いた染
色法における上記従来技術における諸課題を解消し、均
一な色調で、かつ表面の平坦性が良好なカラーフィルタ
の製造方法とこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラーフィルタの製造方法とこの
製造方法で製造した液晶表示装置のカラーフィルタの基
本構造の１画素をインクジェット方式を用いたものにつ
いて示した説明図である。

【図２】３色（ＲＥＤ，ＧＲＥＥＮ，ＢＬＵＥ）の各イ
ンクによる染色基材の染色度合の相違の説明図である。

【図３】表１に示した３色の染料を用いて形成したカラ
ーフィルタの模式断面図である。

【図４】ブラックマトリクスを形成したカラーフィルタ
基板に染色基材を塗布してインク溜まりを形成した状態
の第１例を説明する模式断面図である。

【図５】ブラックマトリクスを形成したカラーフィルタ
基板に染色基材を塗布してインク溜まりを形成した状態
の第２例を説明する模式断面図である。

【図６】ブラックマトリクスを隔壁とした開口に着色レ
ジストを用いてカラーフィルタを形成した場合の模式断
面図である。

【図７】本発明における「開口内部」を定義するための
説明図であり、基板をブラックマトリクスＢＭ側から見
た模式平面図である。

【図８】ブラックマトリクスと染色基材層が共に疎水性
である場合のカラーフィルタの構造を製造工程で説明す
る模式断面図である。

【図９】ブラックマトリクスと染色基材層が共に親水性
である場合のカラーフィルタの構造を製造工程で説明す
る模式断面図である。

【図１０】本発明によるカラーフィルタの製造方法の第
１実施例を説明する概略工程図である。

【図１１】本発明によるカラーフィルタの製造方法の第
１実施例をさらに説明する概略工程の要部に対応する断
面構造図である。

【図１２】図１１に続くカラーフィルタの製造方法の概
略工程の要部に対応する断面構造図である。

【図１３】本発明によるカラーフィルタの製造方法の第
２実施例を説明する概略工程図である。

【図１４】現像後およびその後にオーバーコート層を被
覆したカラーフィルタ基板の模式断面図である。

【図１５】本発明によるカラーフィルタの製造方法の第
４実施例を説明する概略工程図である。

【図１６】本発明によるカラーフィルタの製造方法の第
４実施例の染色工程の説明図である。

【図１７】本発明によるカラーフィルタの製造方法の第
６実施例を説明する概略工程図である。

【図１８】プラズマアッシングで表面を粗面化した染色
基材層の説明図である。

【図１９】本発明によるカラーフィルタの製造方法の第
７実施例を説明する概略工程図である。

【図２０】本発明の第７実施例に係る第１の隔壁平成方
法を説明する概略工程図である。

【図２１】本発明の第７実施例に係る第２の隔壁平成方
法を説明する概略工程図である。

【図２２】図１９に示した実施例の隔壁を備えた基板に
染色基材層を形成し、染料で染色して得たカラーフィル
タの模式断面図である。

【図２３】本発明の第８実施例のカラーフィルタ基板を
説明する概略断面図である。

【図２４】図２３で説明した隔壁を有するブラックマト
リクス開口にカラーフィルタを形成し、その上にオーバ
ーコートＯＣを塗布した状態を示す模式断面図である。

【図２５】本発明を適用した液晶表示装置の一構成例を
説明する展開斜視図である。

【図２６】液晶表示装置を構成する液晶パネルをバック
ライトと共に上フレームと下フレームで一体化した液晶
表示モジュールの外形構造の説明図である。

【図２７】図２６に示した液晶表示装置の実装例を説明
するノート型コンピユータの斜視図である。

【図２８】本発明を適用した薄膜トランジスタ方式液晶
表示装置の一画素とその周辺の構成を説明する平面図で
ある。

【図２９】図２８の３−３線に沿って切断した断面図で
ある。

【図３０】液晶表示装置の等価回路とその周辺回路の結
線図である。

【符号の説明】

ＳＵＢ２カラーフィルタ基板ＢＭブラックマトリクスＤＰ染色基材層ＤＰＸ染色基材ＩＮＫ染料（インク）ＦＩＬカラーフィルタＯＣオーバーコート層ＩＴＯ２透明電極ＰＯＤインク溜まりＲＥＧ着色レジストＰＡＴ隔壁。

フロントページの続き (72)発明者石井彰千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内 (72)発明者清水美備千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 FB01 FB08 2H048 BA02 BA16 BA17 BA19 BA20 BA25 BA27 BA30 BA37 BA43 BA48 BA57 BA66 BB01 BB02 BB14 BB24 BB28 BB44 2H091 FA02Y FA35Y GA01 GA13 GA16 LA12 LA15 5G435 AA00 AA04 BB12 CC12 EE03 EE04 EE05 EE27 EE33 EE36 EE40 FF03 FF05 FF06 FF08 FF13 GG03 GG12 GG24 GG33 HH02 KK07 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示装置に用いる基板の第１主面上部
に該基板より光透過性の低い樹脂膜を形成し、該樹脂膜
に複数の開口を互いに離間して形成する第１の工程と、上記樹脂膜に該樹脂膜より光透過性が高く且つ光照射に
より硬化する材料を塗布する第２の工程と、上記基板の上記第１主面とは反対側の第２主面より光を
照射し、上記材料の一部分を硬化させる第３工程と、上記材料の上記一部分以外を除去する第４の工程と、上記樹脂膜の開口毎に染料を供給して該染料を該開口毎
に形成された上記材料に浸透させる第５の工程と、を順
次行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】前記第５の工程における前記染料の供給
を、一回のインクジェット方式で行うことを特徴とする
請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】前記一回のインクジェット方式により前記
開口毎に異なる色の染料を供給することを特徴とする請
求項２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】前記第５の工程における前記染料の供給
を、複数色の染料毎に順次行うことを特徴とする請求項
１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】液晶表示装置に用いる基板の第１主面上部
に該基板より光透過性の低い樹脂膜を形成し、該樹脂膜
に複数の開口を互いに離間して形成する第１の工程と、上記樹脂膜に該遮光樹脂膜より光透過性が高く且つ光照
射により硬化する性質を有し且つ互いに色の異なる３種
類の材料を上記開口毎に供給する第２の工程と、上記基板の上記第１主面とは反対側の第２主面より光を
照射し、上記材料の一部分を硬化させる第３工程と、上記材料の上記一部分以外を上記開口毎に形成された材
料の少なくとも該開口の中心部分での高さを上記樹脂膜
の高さより低く除去する第４の工程と、を含むことを特
徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】それぞれの主面を対向させて配置した一対
の基板と、上記一対の基板の上記それぞれの主面の間に
挟まれた液晶層と、上記一対の基板の一方の上記主面に
形成し且つ互いに離間した複数の開口を形成した該一対
の基板より光透過率の低い第１の材料からなる第１の膜
と、上記第１の膜の開口に形成した上記第１の材料より
光透過率の高い第２の材料で形成した第２の膜とを備
え、上記第１の膜は上記第１の膜の開口毎に少なくとも３種
類の色の異なる染色材の何れか一を含み且つ含有する上
記染色材の種類に応じて少なくとも第１種類の群、第２
種類の群および第３種類の群の３つの群に分類され、上記第２の膜の上記第１種類の群および第２種類の群は
上記第１の膜の開口内において該開口を形成する第１の
膜より薄い領域を有し、上記第２の膜の上記第３種類の群は上記第１の膜の開口
内において該開口を形成する第１の膜より厚い領域を有
し、上記第２の膜の少なくとも１種類の群の上記第１の膜の
開口内部における厚さが上記第２の膜の他の種類の群の
厚さと異なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】それぞれの主面を対向させて配置した一対
の基板と、上記一対の基板の上記それぞれの主面の間に
挟まれた液晶層と、上記一対の基板の一方の上記主面に
形成し且つ互いに離間した複数の開口を形成した該一対
の基板より光透過率の低い第１の材料からなる第１の膜
と、上記第１の膜の開口に形成した上記第１の材料より
光透過率の高い第２の材料で形成した第２の膜と、上記
第１の膜と第２の膜の上面を覆って形成した上記第１の
膜より光透過率の高い第３の膜を備え、上記第１の膜は上記第１の膜の開口毎に少なくとも３種
類の色の異なる染色材の何れか一を含み且つ含有する上
記染色材の種類に応じて少なくとも第１種類の群、第２
種類の群および第３種類の群の３つの群に分類され、上記第２の膜の少なくとも１種類の群は上記第１の膜の
開口内において該開口を形成する第１の膜より薄い領域
を有し、上記第２の膜の第１種類の群は上記第１の膜の開口内部
における厚さが上記第２の膜の他の種類の群のそれと異
なり、上記第１の膜上における上記第３の膜の厚さが該第１の
膜の厚さより薄いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】前記第１の膜の開口内部における厚さは該
開口内における前記第２の膜の少なくとも１種類の群の
最大厚さであることを特徴とする請求項５または６記載
の液晶表示装置。
【請求項９】前記第１の膜と前記第２の膜の上面起伏に
対し、前記第３の膜の上面起伏が小さいことを特徴とす
る請求項６乃至８記載の液晶表示装置。