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 - Google Patents
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
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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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))。
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。
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。
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。
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、tBMは
ブラックマトリクスBMの高さ、tCFは染色基材層DP
の開口中央部の高さ、tCF' 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。
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、tBMは
ブラックマトリクスBMの高さ、tCFは染色基材層DP
の開口中央部の高さ、tCF' 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tCFがブラックマトリク
スBMと接する部分の高さtCF' より大となって形成さ
れる。
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tCFがブラックマトリク
スBMと接する部分の高さtCF' 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tCFがブラックマトリクスBMと接す
る部分の高さtCF' より小さくなるごとく形成される。
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tCFがブラックマトリクスBMと接す
る部分の高さtCF' 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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tCF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tCF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。
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tCF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tCF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、lS はカラーフ
ィルタFILの短辺の長さを、lL 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lS /
4、lL /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。
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、lS はカラーフ
ィルタFILの短辺の長さを、lL 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lS /
4、lL /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。
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tBM>tCF)を有する。
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tBM>tCF)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tBM≦t
CFの関係を満たす)の領域を有する。
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tBM≦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
tBM>tCFの関係を満たす)領域を有する。
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
tBM>tCF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tOCとブラックマトリクスBMの膜厚
tBMとは、tOC<tBMなる関係を満たす。
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tOCとブラックマトリクスBMの膜厚
tBMとは、tOC<tBM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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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、First Atom Bomb
ardment−Ionization type M
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
IonMass Spectrometerの略語であ
る。
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、First Atom Bomb
ardment−Ionization type M
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
IonMass Spectrometer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。
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(hollow nee
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。
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(hollow nee
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 PC Red 136P ・・・0.2%水 溶液 緑(G):日本化薬(株)製 PC Green FOP・・・0.1%水 溶液 青(B):日本化薬(株)製 PC Blue 43P ・・・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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。
(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))。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
(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。
〜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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
線図である。
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 (9)
- 【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。
Priority Applications (3)
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JP2000006352A JP2001194521A (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 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 |
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JP2000006352A JP2001194521A (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 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 |
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