JP2017026860A - カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示特性を改善する。【解決手段】カラーフィルタの製造方法は、透明基材１１を準備する工程と、透明基材上に、所定の間隙ｓ１を空けて並ぶ複数の着色層２０，３０，４０を形成する工程と、着色層を形成した後、着色層間の間隙にホワイトマトリクス層１２を形成する工程と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び表示装置に関する。

近年、電子ペーパーや液晶表示装置等の各種のフラットタイプの表示装置の開発が進められている。このような表示装置として、周囲の照明（以下、「環境光」とも言う）の反射光を制御することで文字や画像等を表示する反射型表示装置が知られている。反射型表示装置は、低消費電力である、目が疲れない、及び、直射日光下での視認性が良い等の優れた特性を有することから応用が進められている。

上述した反射型表示装置において、カラー画像表示を行う場合は、通常、複数色の着色層を有するカラーフィルタと、白表示および黒表示を行うことが可能な反射型表示素子とが組み合わされて用いられる。このような反射型表示装置においては、反射型表示素子を用いて白表示を行うことによって環境光を反射させ、反射光をカラーフィルタに透過させることによって所望のカラー画像表示が行われる。

図１２（ａ）は、従来のカラーフィルタ１０Ｙの平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の領域ＡＹを拡大した平面図である。図１２（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１０Ｙには、着色層２０Ｙ，３０Ｙ，４０Ｙ以外の部分に、所定のパターンを有する黒色のブラックマトリクス層１２Ｙが設けられている。

このような反射型表示装置において、白表示を行った場合に、紙に近い質感を表現できる表示特性が望まれている。

特開２００３−２８００４４号公報

しかしながら、上記従来の反射型表示装置においては、白表示を行った場合であっても、黒色のブラックマトリクス層１２Ｙの影響により、白表示された領域は全体的に輝度が低下した灰色に視認される。従って、紙に近い質感を表現することは困難である。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、表示特性を改善できるカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタの製造方法は、
透明基材を準備する工程と、
前記透明基材上に、所定の間隙を空けて並ぶ複数の着色層を形成する工程と、
前記着色層を形成した後、前記着色層間の前記間隙にホワイトマトリクス層を形成する工程と、
を備える。

上記カラーフィルタの製造方法において、
前記着色層を形成する工程は、
前記透明基材上に着色層用塗工液を塗布する工程と、
塗布された前記着色層用塗工液を加熱して着色層用材料を得る工程と、
前記着色層用材料を露光する工程と、
露光された前記着色層用材料を現像する工程と、
現像された前記着色層用材料を焼成する工程と、を含んでもよい。

上記カラーフィルタの製造方法において、
前記着色層用材料を２３０℃以上で焼成してもよい。

上記カラーフィルタの製造方法において、
前記ホワイトマトリクス層を、前記着色層の厚みより厚く形成してもよい。

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタは、
透明基材と、
前記透明基材上に設けられ、所定の間隙を空けて並ぶ複数の着色層と、
前記着色層間の前記間隙に設けられ、端部が前記着色層の端部に乗り上げ、前記複数の着色層を露出させる複数の開口を形成する画素区画用のホワイトマトリクス層と、
を備える。

上記カラーフィルタにおいて、
前記ホワイトマトリクス層の厚みは、前記着色層の厚みより厚くてもよい。

上記カラーフィルタにおいて、
前記ホワイトマトリクス層の前記透明基材と反対側の面に設けられた裏打ち層を備えてもよい。

上記カラーフィルタにおいて、
前記裏打ち層は、前記ホワイトマトリクス層より遮光性が高くてもよい。

上記カラーフィルタにおいて、
前記裏打ち層は、ブラックマトリクス層を有してもよい。

上記カラーフィルタにおいて、
前記裏打ち層は、第２着色層を有してもよい。

上記カラーフィルタにおいて、
前記裏打ち層は、積層された複数色の第２着色層を有してもよい。

上記カラーフィルタにおいて、
前記ホワイトマトリクス層は、白色顔料と、前記白色顔料とは異なる色の着色顔料と、を含んでもよい。

上記カラーフィルタにおいて、
前記ホワイトマトリクス層と前記複数の第１着色層は、表示領域に配置され、
前記表示領域を囲み、白色層を有する額縁部を備えてもよい。

上記カラーフィルタにおいて、
前記ホワイトマトリクス層と前記複数の第１着色層は、表示領域に配置され、
前記表示領域を囲み、前記ブラックマトリクス層を有する額縁部を備えてもよい。

本発明の一実施形態に係る表示装置は、
上記カラーフィルタと、
前記カラーフィルタに対向するように配置された表示素子と、
を備える。

上記表示装置において、
前記表示素子は、白表示及び黒表示を行う反射型表示素子であってもよい。

本発明によれば、表示特性を向上できる。

第１の実施形態に係る電子ペーパーの概略構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。 カラーフィルタを図２の矢印Ｉ方向から見た平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態におけるカラーフィルタの製造方法を示す図である。 焼成温度毎にホワイトマトリクス層の色度ｂ＊と焼成時間との関係を示す図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタの他の例を示す平面図である。 第２の実施形態に係るカラーフィルタの縦断面図である。 第３の実施形態に係る電子ペーパーの概略構成を示す平面図である。 図８のカラーフィルタのＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。 第４の実施形態に係るカラーフィルタの縦断面図である。 第５の実施形態に係るカラーフィルタの縦断面図である。 （ａ）は、従来のカラーフィルタの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の領域ＡＹを拡大した平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、電子ペーパー（反射型表示装置）１００全体について説明する。なお、一例として電子ペーパー１００について説明するが、本実施形態のカラーフィルタ１０は、反射型又は透過型の各種表示装置、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に適用することもできる。

電子ペーパー
図１は、第１の実施形態に係る電子ペーパー１００の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。

図１及び図２に示すように、電子ペーパー１００は、電子ペーパー用のカラーフィルタ１０と、カラーフィルタ１０に対向するように配置された、白表示及び黒表示を行う反射型表示素子８０と、を備えている。カラーフィルタ１０は、反射型表示素子８０よりも観察者側に配置されている。

図１では、電子ペーパー１００を観察者側（カラーフィルタ１０側）から見ている。図１に示すように、カラーフィルタ１０は、表示領域Ａ１と、表示領域Ａ１の外側を囲む額縁領域Ａ２と、を有している。額縁領域Ａ２は、反射型表示素子８０などの金属配線等を隠す機能を有すると共に、製品情報などの可視情報が必要に応じて設けられ、外観意匠を向上させる加飾部としての機能も有する。

図２に示すように、カラーフィルタ１０は、透明基材１１と、透明基材１１上に設けられ、所定の間隙ｓ１を空けてｘ方向に並ぶ複数の着色層（第１着色層）２０，３０，４０と、着色層２０，３０，４０間の間隙ｓ１に設けられた画素区画用のホワイトマトリクス層（以下、ＷＭ層と称す）１２と、額縁領域Ａ２に設けられた額縁部１３と、ＷＭ層１２及び着色層２０，３０，４０上に設けられたオーバーコート層１４と、を備える。オーバーコート層１４は設けられていなくてもよい。着色層２０，３０，４０のそれぞれは、１つの画素に対応する。

ＷＭ層１２と複数の着色層２０，３０，４０は、表示領域Ａ１に配置されている。額縁部１３は、表示領域Ａ１を囲んでおり、白色層１５を有する。本実施形態では、額縁部１３は、白色層１５から構成されている。

カラーフィルタ１０は、オーバーコート層１４と反射型表示素子８０とが対向するように配置されている。従って、観察者は、透明基材１１側（ｚ方向側）から電子ペーパー１００を観察する。

反射型表示素子８０には、観察者側からカラーフィルタ１０を介して環境光が入射する。反射型表示素子８０は、画素毎に環境光を反射させるか否か制御可能に構成されており、環境光を反射させることにより白表示を行い、環境光を反射させないことにより黒表示を行う。従って、反射型表示素子８０は、バックライトを用いることなく文字や画像を表示することができる。なお、環境光が弱い場合に観察者側から反射型表示素子８０に光を照射するフロントライトを設けてもよい。

反射型表示素子８０の表示方式としては、特に限定されず、公知のものを適用することができ、例えば、電気泳動方式、ツイストボール方式、粉体移動方式（電子粉流体方式、帯電トナー型方式）、液晶表示方式、サーマル方式（発色方式、光散乱方式）、エレクトロクロミック方式、エレクトロウェッティング方式、磁気泳動方式などが挙げられる。

ここでは、一例としてエレクトロウェッティング方式の反射型表示素子８０について概略的に説明する。反射型表示素子８０は、白色基板８１と、白色基板８１上に設けられた複数の第１透明電極８２及び複数の金属配線８２ａと、第１透明電極８２及び金属配線８２ａ上に設けられた疎水性絶縁層８３と、疎水性絶縁層８３上に設けられた複数の画素側壁８４と、隣り合う画素側壁８４間に設けられたオイル層８５と、オイル層８５及び画素側壁８４上に設けられた透明な液体８６と、液体８６上に設けられた第２透明電極８７と、を有する。第２透明電極８７上に透明基板が設けられてもよい。透明では無い金属配線８２ａは、例えば、対応する第１透明電極８２に接続されている。

それぞれのオイル層８５は、対応する第１透明電極８２上に位置している。１組の第１透明電極８２とオイル層８５は、１つの画素に対応している。

第１透明電極８２と第２透明電極８７との間に電圧が印加されていない時には、図示するように、オイル層８５は、隣り合う画素側壁８４間の疎水性絶縁層８３を覆っている。オイル層８５は、例えば黒色に着色されているため、入射した環境光はオイル層８５において反射されず、黒表示が行われる。

一方、ある画素に対応する第１透明電極８２と、第２透明電極８７との間に電圧が印加された時には、図示は省略するが、この画素に対応するオイル層８５は、一方の画素側壁８４側に移動し、この画素に対応する位置の疎水性絶縁層８３には液体８６が接するようになる。これにより、この画素においては、入射した環境光は白色基板８１に到達し、白色基板８１で反射されて白表示が行われる。

このように、電子ペーパー１００は、反射型表示素子８０を用いて白表示を行うことによって環境光を反射させ、反射光をカラーフィルタ１０に透過させることによって所望のカラー画像表示を行うことができる。

カラーフィルタ
次に図３も参照して、カラーフィルタ１０について詳細に説明する。図３は、カラーフィルタ１０を図２の矢印Ｉ方向（反射型表示素子８０側）から見た平面図である。なお説明の都合上、図３において、オーバーコート層１４は省略されている。

（透明基材）
透明基材１１としては、ＷＭ層１２、着色層２０，３０，４０及びオーバーコート層１４を適切に支持することができ、かつ透明性を有する様々な材料が用いられ、例えばガラスやポリマーなどが用いられる。

（着色層）
図３に示すように、着色層２０，３０，４０は、マトリクス状に配置されている。つまり、着色層２０、着色層３０、着色層４０は、ｘ方向に間隙ｓ１を空けて、この順に繰り返し配置されている。そして、このように繰り返し配置された着色層２０，３０，４０の組は、ｙ方向に所定の間隙ｓ２を空けて、複数組並んでいる。着色層２０，３０，４０の配置順及び反射型表示素子８０側から見た形状は、図示する例に限らない。着色層２０，３０，４０の厚さは、ほぼ等しい。

例えば、着色層２０は、赤色光を透過させる赤色着色層からなり、着色層３０は、緑色光を透過させる緑色着色層からなり、着色層４０は、青色光を透過させる青色着色層からなる。このように、各着色層２０，３０，４０は、対応する色の光を透過させるよう構成されている。白色光を透過させる白色着色層など、他の着色層が更に設けられてもよい。

後述するように、着色層２０，３０，４０のそれぞれは、感光性を有する着色層用材料を、露光工程および現像工程を含むフォトリソグラフィ法によりパターニングすることによって形成される層である。フォトリソグラフィ法によりパターニングされる着色層用材料としては、ネガ型およびポジ型のいずれの着色層用材料も使用され得る。また、着色層２０，３０，４０を形成する順序は、任意の順序でよい。

〔着色層用材料〕
次に、各着色層２０，３０，４０を構成する第１着色層用材料（以下、第１材料）、第２着色層用材料（以下、第２材料）、及び、第３着色層用材料（以下、第３材料）について説明する。各第１〜第３材料は、各色の顔料や染料および分散剤を含む顔料分散体、光開始剤、ポリマーやモノマーを含むクリア剤、および界面活性剤などを含んでいる。このうち光開始剤は、光を照射されることによりラジカル成分を発生するものである。またクリア剤には、光開始剤によって発生されたラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる成分とが少なくとも含まれている。

（ＷＭ層及び白色層）
ＷＭ層１２は、マトリックス状のパターンを有している。ＷＭ層１２によって画定される各領域の具体的なパターンは特には限定されない。

ＷＭ層１２は、その端部が着色層２０，３０，４０の端部（縁部）に乗り上げ、複数の着色層２０，３０，４０を露出させる複数の開口ＯＰ１を形成している。つまり、各着色層２０，３０，４０の端部は、ＷＭ層１２と透明基材１１との間に挟まれている。また、ＷＭ層１２において、透明基材１１側の表面１２ａにおける幅（＝間隙ｓ１）が、透明基材１１と反対側にある表面１２ｂにおける幅ｄ１よりも小さくなっている。従って、図３に示すように、反射型表示素子８０側から見て、各着色層２０，３０，４０の端部は、ＷＭ層１２に覆われており、各着色層２０，３０，４０の反射型表示素子８０側の面の一部がＷＭ層１２の開口ＯＰ１から露出している。このような構造は、後述する製造方法に起因する。

ＷＭ層１２及び白色層１５のＯＤ値（光学濃度）は比較的低いため、ある程度の厚みｔ１を確保してＯＤ値を高くしなければ、反射型表示素子８０側の金属配線８２ａ等がＷＭ層１２及び白色層１５を介して観察者に視認される可能性がある。そのため、ＷＭ層１２及び白色層１５の厚みｔ１は、金属配線８２ａ等の視認を抑制できるように設定することが好ましい。ＷＭ層１２及び白色層１５の厚みｔ１は、例えば、５〜２０μｍであってもよく、図示する例では、複数の着色層２０，３０，４０の厚みｔ２より厚い。金属配線８２ａ等の視認を抑制できれば、厚みｔ１は、厚みｔ２より薄くてもよい。

白色層１５は、ＷＭ層１２を囲み、ＷＭ層１２と一体的に形成されている。ＷＭ層１２及び白色層１５は、同一の材料で形成されている。

ＷＭ層１２及び白色層１５は、少なくとも白色顔料を感光性樹脂の硬化物からなる樹脂バインダ中に含み、白色を呈する。

〔白色顔料〕
白色顔料としては、例えば、酸化チタン、シリカ、タルク、カオリン、クレイ、硫酸バリウム、水酸化カルシウム、などを用いることができる。

白色顔料の含有量は、ＷＭ層１２及び白色層１５で表現する色にもよるが、白色顔料及び樹脂バインダを含むＷＭ層１２及び白色層１５の全固形分量に対する白色顔料の量の百分率で表した顔料濃度で、例えば、１０〜８０％である。

〔樹脂バインダ：感光性樹脂など〕
樹脂バインダの樹脂としては、基本的には特に制限はないが、耐久性などの点で、硬化性樹脂を用いることが好ましい。樹脂バインダの樹脂として硬化性樹脂を用いる場合、ＷＭ層１２及び白色層１５は硬化性樹脂の硬化物からなる層として形成される。

硬化性樹脂としては、紫外線、電子線、可視光線などの活性エネルギー線で硬化可能な感光性樹脂を用いることができる。感光性樹脂を用いることで、後述するように、精細なパターン形成が可能なフォトリソグラフィ法によってＷＭ層１２及び白色層１５を形成することができる。

感光性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、環化ゴム、等の反応性ビニル基などの光反応性基を有する感光性樹脂の１種以上を用いることができる。アクリル系樹脂では、例えば、アルカリ可溶性樹脂、多官能アクリレート系モノマー、光重合開始剤、その他添加剤などからなる感光性樹脂を樹脂バインダの樹脂成分として用いることができる。

アルカリ可溶性樹脂には、ベンジルメタクリレート−メタクリル酸共重合体などのメタクリル酸エステル共重合体、ビスフェノールフルオレン構造を有するエポキシアクリレートなどのカルド樹脂、などを１種以上用いることができる。

多官能アクリレート系モノマーには、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、などを１種以上用いることができる。
なお、本発明において、（メタ）アクリレートとは、メタクリレート、又は、アクリレートのいずれかであることを意味する。

光重合開始剤には、アルキルフェノン系、オキシムエステル系、トリアジン系、チタネート系などを１種以上用いることができる。例えば、アルキルフェノン系では、（２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリフォリノプロパン−１−オン（イルガキュア（登録商標）９０７、ＢＡＳＦジャパン株式会社製））、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モノフォリオフェニル）ブタノン−１（イルガキュア（登録商標）３６９、ＢＡＳＦジャパン株式会社製））、オキシムエステル系では、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）フェニル］−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）（イルガキュア（登録商標）ＯＸＥ０１、ＢＡＳＦジャパン株式会社製））などを用いることができる。

樹脂バインダとしては、この他、溶剤、光増感剤、分散剤、界面活性剤、安定剤、レベリング剤などの、公知の各種添加剤を含むことができる。

カラーフィルタの製造方法
次に、図４を参照して、カラーフィルタ１０の製造方法について説明する。本実施形態では、着色層２０，３０，４０を形成した後、ＷＭ層１２を形成することを特徴の１つとする。

はじめに図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、カラーフィルタ１０の製造方法全体について説明する。カラーフィルタ１０の製造方法は、透明基材１１を準備する工程と、透明基材１１上に、所定の間隙ｓ１を空けてｘ方向に沿って並ぶと共に所定の間隙ｓ２を空けてｙ方向に沿って並ぶ複数の着色層２０，３０，４０を形成する着色層形成工程（図４（ａ）〜図４（ｃ）参照）と、着色層２０，３０，４０を形成した後、着色層２０，３０，４０間の間隙ｓ１，ｓ２にＷＭ層１２を形成するＷＭ層形成工程（図４（ｄ）参照）と、を備えている。つまり、着色層形成工程では、ＷＭ層形成工程にてＷＭ層１２が形成されるＷＭ層形成領域を空けて、複数の着色層２０，３０，４０を形成する。なお、図４（ａ）〜図４（ｄ）では、ｙ方向に沿った配置については図示していない。

このうち着色層形成工程は、第１着色層形成工程と、第２着色層形成工程と、第３着色層形成工程と、を含む。第１着色層形成工程では、透明基材１１上に、所定のピッチでｘ方向に沿って並ぶと共に間隙ｓ２を空けてｙ方向に沿って並ぶよう複数の着色層２０を形成する（図４（ａ）参照）。

第２着色層形成工程では、第１着色層形成工程の後、透明基材１１上に、各着色層２０との間に間隙ｓ１が設けられるよう所定のピッチでｘ方向に沿って並ぶと共に、間隙ｓ２を空けてｙ方向に沿って並ぶ複数の着色層３０を形成する（図４（ｂ）参照）。

第３着色層形成工程では、第２着色層形成工程の後、透明基材１１上に、各着色層２０，３０との間に間隙ｓ１が設けられるよう所定のピッチでｘ方向に沿って並ぶと共に、間隙ｓ２を空けてｙ方向に沿って並ぶ複数の着色層４０を形成する（図４（ｃ）参照）。

なお図４（ａ）〜（ｄ）においては、右側に、各工程において実施される具体的な処理が示されており、左側に、各工程による処理が実施された後の、透明基材１１に形成された各層の断面図が示されている。

（第１着色層形成工程）
以下、各着色層形成工程およびＷＭ層形成工程について説明する。はじめに、第１着色層形成工程について詳細に説明する。

〔塗布工程〕
まず、上述の第１材料と溶剤とを混合することにより得られる第１着色層用塗工液（以下、第１塗工液）を透明基材１１上に塗布する。第１塗工液を透明基材１１上に塗布する方法が特に限られることはなく、スピンコート法、インクジェット法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法などを適宜用いることができる。

〔プリベイク工程〕
次に透明基材１１上に塗布された第１塗工液を加熱し、これによって、第１塗工液中の溶剤を除去する。この結果、透明基材１１上に第１材料が得られる。このようなプリベイク処理における加熱条件が特に限られることはなく、第１塗工液中に含まれる溶剤の種類や重量％などに応じて、プリベイク処理における温度や加熱時間が適宜設定される。このようなプリベイク処理は、一般に、クリーンオーブンを用いることにより実施される。なお、プリベイク処理の前に、第１塗工液中の溶剤を部分的に除去するための乾燥処理、例えば減圧乾燥処理が実施されてもよい。

〔露光工程〕
次に、露光マスクを介して、第１材料に対して露光光を照射する。この場合、露光マスクの開口部は、着色層２０のパターンに対応するよう、ｘ方向及びｙ方向に沿って並ぶよう配置されている。露光処理の結果、第１材料のうち露光光が照射された部分が硬化する。なお、露光光として用いられる光が特に限られることはなく、第１材料の感光特性に応じて様々な光が適宜用いられ得る。

〔現像工程〕
その後、露光された第１材料を現像し、これによって、第１材料のうち露光光が照射されなかった部分を現像液中に溶解させる。

〔焼成工程〕
最後に、透明基材１１上に残っている現像された第１材料を、例えば２３０℃以上で焼成する。これによって、図４（ａ）に示すように、所定のピッチでｘ方向に沿って並ぶと共に間隙ｓ２を空けてｙ方向に沿って並ぶ複数の着色層２０が透明基材１１に形成される。なお、焼成温度は特に限定されず、第１塗工液に応じて適宜設定できる。

（第２着色層形成工程）
第２着色層形成工程は、塗工液として、上述の第２材料と溶剤とを混合することにより得られる第２着色層用塗工液（第２塗工液）が用いられる点、および、着色層３０のパターンに対応するよう露光マスクの開口部が配置されている点が異なるのみであり、その他の点は、上述の第１着色層形成工程と略同一である。従って、第２着色層形成工程に関する詳細な説明は省略する。

（第３着色層形成工程）
第３着色層形成工程は、塗工液として、上述の第３材料と溶剤とを混合することにより得られる第３着色層用塗工液（第３塗工液）が用いられる点、および、着色層４０のパターンに対応するよう露光マスクの開口部が配置されている点が異なるのみであり、その他の点は、上述の第１着色層形成工程と略同一である。従って、第３着色層形成工程に関する詳細な説明も省略する。

（ＷＭ層形成工程）
次に、ＷＭ層形成工程について説明する。ＷＭ層形成工程は、塗工液として、例えば、少なくとも白色顔料と感光性樹脂の未硬化物とを含む白色系感光性樹脂組成物と、溶剤と、を混合することにより得られるＷＭ塗工液が用いられる点、および、各着色層２０，３０，４０上に開口ＯＰ１が形成されるよう露光マスクの開口部がマトリクス状に配置されている点が異なるのみであり、その他の点は、上述の第１着色層形成工程と略同一である。従って、ＷＭ層形成工程に関する詳細な説明も省略する。
以上の製造方法により、カラーフィルタ１０が得られる。

なお、フォトリソグラフィ法を用いずにＷＭ層１２を形成してもよい。この場合、ＷＭ塗工液としては、白色顔料、ポリマーやモノマーを含むクリア剤、界面活性剤、及び、溶剤などを含んでいるものを用いればよい。このうちクリア剤には、加熱されることにより重合反応を起こして硬化する成分が少なくとも含まれている。そして、例えば、着色層２０，３０，４０間の間隙ｓ１，ｓ２の幅よりも小さな直径の液滴を吐出することができるノズルを有するインクジェットヘッドを用いて、着色層形成工程の後、着色層２０，３０，４０間の間隙ｓ１，ｓ２に精度良くＷＭ塗工液を塗布すれば良い。塗布するＷＭ塗工液の量を調整することにより、ＷＭ塗工液が着色層２０，３０，４０間から溢れ、ＷＭ塗工液を着色層２０，３０，４０の端部上にも塗布することができる。この後、ＷＭ塗工液中の溶剤を除去するための乾燥処理を実施し、最後に、ＷＭ塗工液に対して焼成処理を施せば良い。これによって、上述のＷＭ層１２が形成される。

ここで、比較例のカラーフィルタの製造方法について説明する。比較例では、フォトリソグラフィ法を用いて、透明基材上に複数の開口を有するＷＭ層を形成した後、ＷＭ層の開口内に複数種類の着色層を形成する。着色層を形成する方法は本実施形態と同様であるため、複数種類の着色層のそれぞれを形成する度に、例えば、２３０℃程度で加熱して焼成する。この際、ＷＭ層も加熱されるため、ＷＭ層は、長時間、高温で加熱され、変色する。例えば、図５に示すように、ＷＭ層の加熱前（焼成時間０分）の色度ｂ＊は０．８程度であるが、焼成温度が２３０℃であり、焼成時間の総和が１２５分である場合、ＷＭ層の色度ｂ＊は７．５以上に増加する。このような色度ｂ＊では、ＷＭ層は黄色に近いクリーム色に視認されてしまう。

焼成温度を２３０℃より低下させれば、同じ焼成時間１２５分であっても色度ｂ＊をより低くでき、より白に近い色を保つことができる。しかし、２３０℃より低い温度での焼成では、着色層に有機物質が残存する可能性がある。そのため、残存した有機物質がガスとして放出される可能性があり、カラーフィルタの信頼性が低下する。よって、信頼性を確保するためには、約２３０℃以上で焼成することが好ましい。

また、比較例では、フォトリソグラフィ法を用いてＷＭ層を形成する工程において、ＷＭ層が白色であることにより、ＷＭ層に入射した露光用の光が拡散して、露光マスクの開口部の幅より広い範囲で露光されてしまう。従って、比較例では、ＷＭ層の幅は露光マスクの開口部の幅より太くなる。そのため、ＷＭ層の幅を高精度に制御することは容易ではない。

これに対して、本実施形態によれば、着色層２０，３０，４０を形成した後、ＷＭ層１２を形成するので、着色層２０，３０，４０を形成する際に加えられる熱は、ＷＭ層１２に加えられない。そのため、ＷＭ層１２が高温で加熱される時間を比較例よりも短くできる。従って、着色層２０，３０，４０の焼成温度を低下させなくとも、ＷＭ層１２の色を黄変し難くでき、より白色に近い色のＷＭ層１２を形成することができる。焼成温度を低下させる必要がないため、カラーフィルタ１０の信頼性の低下も抑制できる。

例えば、焼成時間が１０分程度である場合、図５に示すように、焼成温度が２３０℃であっても、色度ｂ＊は２未満である。

また、ＷＭ層１２の透明基材１１側の表面１２ａにおける幅は、先に形成された着色層２０，３０，４０間の間隙ｓ１と等しくなるので、ＷＭ層１２の表面１２ａにおける幅を高精度且つ容易に制御することができる。

また、本実施形態によれば、このような画素区画用の白色のＷＭ層１２を設けているので、表示領域Ａ１内の白表示された領域は全体的に白色に視認される。即ち、白表示した場合に、観察者は、所定の着色層２０，３０，４０を透過した反射型表示素子８０からの反射光を白色に視認すると共に、環境光がＷＭ層１２により反射された白色光も視認することになる。ＷＭ層１２により反射された白色光も視認されることにより、白表示された領域の輝度を高めることもできる。従って、紙に近い質感を表現することができる。即ち、表示特性を改善できる。

また、白色の額縁部１３により、電子ペーパー１００に高い意匠性を持たせることができる。特に、表示領域Ａ１の全体を白表示した場合には、額縁部１３と表示領域Ａ１とが一体的に白色に視認されるので、従来に無い意匠性を発揮できる。その上、別途、額縁部１３を形成した前面保護板を設ける必要が無いので、電子ペーパー１００を軽量化できる。

なお、カラーフィルタ１０は、額縁部１３を備えなくてもよい。
また、カラーフィルタ１０は、１色の着色層を備え、単色のカラーフィルタとして構成されても良い。

また、図６に示すように、各着色層２０，３０，４０は、観察者側又は反射型表示素子８０側から見て長方形であり、ストライプ状に設けられていてもよい。この場合においても、着色層２０，３０，４０を形成した後、ＷＭ層１２を形成することにより、上述した効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
ところで、第１の実施形態においては、環境光の一部がＷＭ層１２及び白色層１５を透過するため、ＷＭ層１２及び白色層１５の厚みｔ１や白色顔料の含有量などによっては、反射型表示素子８０側の金属配線８２ａ等がＷＭ層１２又は白色層１５を介して観察者に視認される可能性がある。ＷＭ層１２及び白色層１５の厚みｔ１を厚くするほど金属配線８２ａ等を視認され難くできるが、厚いＷＭ層１２は、フォトリソグラフィ法による微細なパターニングが困難である。

そこで第２の実施形態では、裏打ち層１６を設けている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図７は、第２の実施形態に係るカラーフィルタ１０Ａの縦断面図である。図７は、図２に対応する。図７に示すように、カラーフィルタ１０Ａは、第１の実施形態のカラーフィルタ１０の構成に加え、裏打ち層１６をさらに備える。

裏打ち層１６は、ＷＭ層１２及び白色層１５の透明基材１１と反対側の面に設けられ、ＷＭ層１２より遮光性が高い。即ち、裏打ち層１６は、ＷＭ層１２よりＯＤ値が高い。裏打ち層１６は、ブラックマトリクス層（以下、ＢＭ層と称する）１７を有する。本実施形態では、裏打ち層１６は、ＢＭ層１７から構成されている。ＢＭ層１７は、ＷＭ層１２と同様のマトリックス状のパターンを有している。

ＢＭ層１７の材料としては、所望の遮光性を有するものであれば特に限定されない。例えば、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色着色材を含有する樹脂組成物等が挙げられる。この樹脂組成物に用いられる樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が使用される。

ＢＭ層１７は、ＷＭ層１２及び白色層１５が形成された後、例えば、フォトリソグラフィ法により形成することができる。

このような裏打ち層１６としてのＢＭ層１７は、ＷＭ層１２及び白色層１５を透過した環境光の一部を遮光する。

従って、本実施形態によれば、フォトリソグラフィ法により所望の微細なパターンが形成できる程度にＷＭ層１２の厚みを保った上で、ＷＭ層１２又は白色層１５を介して反射型表示素子８０側の金属配線８２ａ等が視認されないようにできる。

また、環境光の大部分はＷＭ層１２で反射されるので、裏打ち層１６が存在していても、白表示した場合に比較的高い輝度が得られ、ＷＭ層１２は白色系の色に視認される。そのため、第１の実施形態と同様に、紙に近い質感を表現することができる。但し、ＷＭ層１２の厚みが薄い程、裏打ち層１６のＢＭ層１７の黒色の影響によりＷＭ層１２は灰色に近い色に視認されるため、所望の白色系の色に視認される程度にＷＭ層１２の厚みを厚くする必要はある。

なお、額縁部１３の白色層１５については、裏打ち層１６を設けずに、厚みを厚くしてもよい。白色層１５は、ＷＭ層１２よりも加工精度が低くてよいため、厚くしても容易に加工できるためである。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、額縁部１３がＢＭ層から構成されている点において第２の実施形態と異なる。以下、第２の実施形態との相違点を中心に説明する。

図８は、第３の実施形態に係る電子ペーパー１００Ｂの概略構成を示す平面図である。図８は、図１に対応する。図９は、図８のカラーフィルタ１０ＢのＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。

図８，９に示すように、表示領域Ａ１を囲む額縁部１３は、白色層１５に替えて、ＢＭ層１８から構成されている。裏打ち層１６のＢＭ層１７及び額縁部１３のＢＭ層１８は、同一の材料で形成されている。図示する例では、額縁部１３のＢＭ層１８の厚みは、裏打ち層１６のＢＭ層１７の厚みより厚いが、ほぼ同じ厚みでもよい。

本実施形態によれば、ＢＭ層１８から構成された額縁部１３は、黒色に視認される。よって、第２の実施形態とは異なる意匠性を電子ペーパー１００Ｂに持たせることができる。

また、ＢＭ層１８の遮光性が高いので、第２の実施形態と同様に、額縁部１３を介して反射型表示素子８０側の金属配線８２ａ等が視認されないようにできる。

また、裏打ち層１６のＢＭ層１７と額縁部１３のＢＭ層１８は同一工程で形成できるため、第２の実施形態と比較して製造工程が増加することはない。

なお、第１の実施形態において、額縁部１３がＢＭ層１８から構成されてもよい。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、裏打ち層１６が着色層から構成されている点において第２の実施形態と異なる。以下、第２の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１０は、第４の実施形態に係るカラーフィルタ１０Ｃの縦断面図である。図１０は、図２に対応する。図１０に示すように、裏打ち層１６は、積層された複数色の着色層（第２着色層）２０Ｃ，３０Ｃ，４０Ｃを有する。着色層２０Ｃは、着色層２０と同一材料を用いて、ＷＭ層１２を形成した後に形成される。着色層３０Ｃは、着色層３０と同一材料を用いて、着色層２０Ｃを形成した後に形成される。着色層４０Ｃは、着色層４０と同一材料を用いて、着色層３０Ｃを形成した後に形成される。

着色層２０Ｃ，３０Ｃ，４０Ｃの厚みは、必要な遮光性を発揮できる程度に設定すればよい。なお、裏打ち層１６は、表示領域Ａ１の着色層２０，３０，４０の層数より少ない層数、例えば１層の着色層から構成されてもよい。

このような裏打ち層１６は、ＷＭ層１２より遮光性が高いため、第２の実施形態と同様に、ＷＭ層１２又は白色層１５を介して反射型表示素子８０側の金属配線８２ａ等を視認され難くできる。よって、第２の実施形態の効果を得ることができる。

（第４の実施形態の変形例）
第４の実施形態に対して、種々の変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。

〔裏打ち層と色調整層の兼用〕
裏打ち層１６の着色層２０Ｃ，３０Ｃ，４０Ｃの層数、厚みや色を調整することにより、ＷＭ層１２を介して視認される色を調整することもできる。即ち、裏打ち層１６は、遮光機能に加え、色調整層としての色調整機能を有してもよい。これにより、薄い茶色や薄い水色などに着色された紙の質感を表現することもできる。

色調整層を兼用する層としての裏打ち層１６は、例えば、黒色顔料及び有彩色の着色顔料を樹脂バインダ中に含み、黒色系の色であるが色相を有する黒色系の色を呈してもよい。ただ、当然であるが、黒色の層は、色調整層を兼用する層としての裏打ち層１６ではなく、裏打ち層１６である。なぜならば、黒色の層からの光反射がなければ、その光反射の光強度やスペクトル分布によって、ＷＭ層１２の明度や色相を調整することができないからである。よって、単なる黒色は色調整層の色から除外されるが、同じ無彩色でも灰色は色調整層の範疇である。

〔色調整層〕
遮光機能が必要無い場合、裏打ち層１６は、ＷＭ層１２より遮光性が低くてもよい。この場合、裏打ち層１６は、ＷＭ層１２を介して視認される色を調整する色調整層として機能する。色調整層は、ＷＭ層１２が呈する色とは異なる色を呈する層であり、且つＷＭ層１２と重なるような位置に形成される層である。

こうした色調整層によって、ＷＭ層１２を介して視認される色を、少なくともＷＭ層１２の色と色調整層の色とが合わさった色とすることができる。そのために、色調整層の観察者側に位置するＷＭ層１２は、色調整層の色が反映される程度以上の透明性を有する層として形成される。

裏打ち層１６は、裏打ち層１６専用の着色層を有してもよい。このような着色層は、表示領域Ａ１の着色層２０，３０，４０とは異なる色を有する。例えば、着色層４０の青色より薄い青色の着色層を裏打ち層１６として設けて、薄い水色に着色された紙の質感を表現することもできる。これにより、色の設定の自由度が向上する。また、着色層２０，３０，４０のそれぞれよりＯＤ値が高い着色層を設けてもよい。

なお、第３の実施形態のように、額縁部１３はＢＭ層１８で構成されてもよい。

（第５の実施形態）
第５の実施形態は、ＷＭ層１２が白色以外の色に着色されている点において第１の実施形態と異なる。

図１１は、第５の実施形態に係るカラーフィルタ１０Ｄの縦断面図である。図１１は、図２に対応する。ＷＭ層１２Ｄ及び白色層１５Ｄは、白色顔料と、白色顔料とは異なる色の着色顔料と、を含む。これにより、ＷＭ層１２Ｄ及び白色層１５Ｄは、白色以外のアイボリー、ライトグレーなどの白色系の色を表現することができる。

着色顔料は、例えば、赤色顔料、黄色顔料、青色顔料、緑色顔料、紫色顔料、黒色顔料などを用いることができる。

赤色顔料には、例えば、ジケトピロロピロール系、アントラキノン系、ペリレン系などの赤色顔料を用いることができ、黄色顔料には、例えば、イソインドリン系、アントラキノン系などの黄色顔料を用いることができ、青色顔料には、例えば、銅フタロシアニン系、アントラキノン系などの青色顔料を用いることができ、緑色顔料には、例えば、フタロシアニン系、イソインドリン系などの緑色顔料を用いることができ、紫色顔料には、キナクリドン系、ジオキサジン系などの紫色顔料を用いることができる。

着色顔料をより具体的に示せば、例えば、赤色顔料としては、アントラキノン系のピグメントレッド１７７（ＰＲ１７７）、黄色顔料としては、イソインドリン系のピグメントイエロー１３９（ＰＹ１３９）、青色顔料としては、銅フタロシアニン系のビグメントブルーＰＢ１５：６（ＰＢ１５：６）、などを用いることができる。

紫色顔料としては、キナクリドン系のキナクリドン（ＰＶ１９）、ジオキサジン系のジオキサジンバイオレット（ＰＶ２３）などを用いることができる。

黒色顔料としては、例えば、チタンブラック（低次酸化チタン、酸窒化チタンなど）、カーボンブラックなどを用いることができる。

黒色顔料は、白色顔料と共に、或いは、白色顔料と共に白色顔料以外の他の色の着色顔料と併用することで、明度を落とした色などにおいて用いることができる。

着色顔料の粒子の大きさは、通常、平均粒径で１μｍ以下であり、好ましくは大よそ０．０３〜０．５μｍである。

着色顔料は、表現する白色系の色に応じて適宜選択すれば良い。従って、着色顔料は、１種単独で用いても良いし、同種類の色、或いは異なる色の着色顔料を複数種類用いることもできる。

ＷＭ層１２Ｄ及び白色層１５Ｄは、膜厚、及び着色顔料の含有量によってＷＭ層１２Ｄ及び白色層１５Ｄ自体の不透明性或いは透明性を調整することができる。ＷＭ層１２Ｄの厚みは、第１の実施形態と同様に、例えば５〜２０μｍである。

着色顔料の含有量は、ＷＭ層１２Ｄ及び白色層１５Ｄで表現する白色系の色の透明感、白色系の色に期待する緻密感等にもよるが、着色顔料及び樹脂バインダを含むＷＭ層１２Ｄ及び白色層１５Ｄの全固形分量に対する着色顔料の量の百分率で表した、顔料濃度で、例えば、通常１〜６０％程度である。言い換えると、ＷＭ層１２Ｄ及び白色層１５Ｄの全固形分１００質量部に対して、着色顔料は、通常、１１〜６０質量部程度の範囲である。

本実施形態によれば、白表示した際に、ＷＭ層１２Ｄの色によって、薄い茶色や薄い水色などに着色された紙の質感を表現することができる。
また、白色層１５Ｄの白色系の色によって、高い意匠性を持たせることができる。
また、第１の実施形態と同様に、ＷＭ層１２Ｄの色を黄変し難くできるため、所望の白色系の色のＷＭ層１２Ｄを形成することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０，１０Ａ〜１０Ｄ カラーフィルタ
１１ 透明基材
１２，１２Ｄ ホワイトマトリクス層（ＷＭ層）
１３ 額縁部
１４ オーバーコート層
１５，１５Ｄ 白色層
１６ 裏打ち層
１７，１８ ブラックマトリクス層（ＢＭ層）
２０，３０，４０ 着色層（第１着色層）
２０Ｃ，３０Ｃ，４０Ｃ 着色層（第２着色層）
８０ 反射型表示素子
１００，１００Ｂ 電子ペーパー

Claims (8)

1. 透明基材を準備する工程と、
   前記透明基材上に、所定の間隙を空けて並ぶ複数の着色層を形成する工程と、
   前記着色層を形成した後、前記着色層間の前記間隙にホワイトマトリクス層を形成する工程と、
   を備えるカラーフィルタの製造方法。
2. 前記着色層を形成する工程は、
   前記透明基材上に着色層用塗工液を塗布する工程と、
   塗布された前記着色層用塗工液を加熱して着色層用材料を得る工程と、
   前記着色層用材料を露光する工程と、
   露光された前記着色層用材料を現像する工程と、
   現像された前記着色層用材料を焼成する工程と、を含む、請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
3. 前記着色層用材料を２３０℃以上で焼成する、請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 前記ホワイトマトリクス層を、前記着色層の厚みより厚く形成する、請求項１から請求項３の何れかに記載のカラーフィルタの製造方法。
5. 透明基材と、
   前記透明基材上に設けられ、所定の間隙を空けて並ぶ複数の着色層と、
   前記着色層間の前記間隙に設けられ、端部が前記着色層の端部に乗り上げ、前記複数の着色層を露出させる複数の開口を形成する画素区画用のホワイトマトリクス層と、
   を備えるカラーフィルタ。
6. 前記ホワイトマトリクス層の厚みは、前記着色層の厚みより厚い、請求項５に記載のカラーフィルタ。
7. 請求項５又は請求項６に記載のカラーフィルタと、
   前記カラーフィルタに対向するように配置された表示素子と、
   を備える表示装置。
8. 前記表示素子は、白表示及び黒表示を行う反射型表示素子である、請求項７に記載の表示装置。

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