JP4013306B2 - カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタを製造するための原盤およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタに係り、特に、フィルタの画素を区分けするパターン上に、安価に、かつ、精度よく遮光性材料を形成するための、カラーフィルタの製造技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルタは、液晶パネルの基板に取り付けられ、画質を向上したりカラー表示装置の各画素に各原色の色彩を与えたりする役割を有する。
【０００３】
カラーフィルタの製造方法としては、染色法、顔料分散法、印刷法または電着法等があった。染色法は、まずガラス基板に遮光性部位（一般にブラックマトリクスという）を形成する。そして水溶性高分子材料に感光剤が添加された染色用材料を、ブラックマトリクスが形成されたガラス基板に塗布する。次いでマスクを介して所望の領域の染色用材料のみを露光し現像することで、所望の原色についてパターン付けが完了する。これを総ての原色について行うことで、カラーフィルタを製造していた。
【０００４】
顔料分散法は、予め着色された感光性樹脂を基板に塗布するものである。
【０００５】
印刷法は、熱硬化性樹脂に顔料を分散させた塗料を、繰り返し印刷して原色を塗り分けた後、樹脂を熱で硬化させて着色層を得るものである。
【０００６】
電着法は、パターン化された透明電極をガラス基板に形成してから、顔料、樹脂および電解液等の入った電着塗装液に浸漬して一色についてのパターンを得る。これを総ての原色について繰り返してカラーフィルタを製造するものである。これら技術については、例えば「フラットパネル・ディスプレイ ‘９５」pp185に記載されている。
【０００７】
上記製造方法のうち、印刷法は精度の点で欠点があり、電着法はパターンが限られ、多様化した画素配置に対応できないという問題があった。染色法や顔料分散法では、各原色の画素を形成するごとに毎回リソグラフィを行うため、製造工程が多くなって大量生産に不向きであるという欠点があった。
【０００８】
このため、プリンタに用いる記録ヘッドを用いて着色パターンを形成する製造方法が考案された。例えば、特開昭５９−７５２０５号公報や特開昭６１−２４５１０６号公報には、インクジェット式記録ヘッドによりプリンタ用インクに代わって顔料を含むインクを吐出させ、着色パターンを形成する製造方法が記載されている。記録ヘッドを用いて着色パターンを形成する場合には、インクの広がりや混色を防止するために、画素を仕切る仕切部材を形成し、その仕切部材で囲まれる画素部分にインクを充填することが行われていた。この方法によれば、材料の使用効率の向上が図れ、工程数を減らすことができ、さらに着色パターンを自由に制御できる等の効果があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記カラーフィルタの製造方法によれば、リソグラフィ法により、画素を仕切る仕切部材、例えばブラックマトリクスを一枚ごとに形成する必要があるため、材料の使用効率の向上や工程数の短縮が一定限度以上図れないという不都合があった。
【００１０】
そこで、本発明は上記不都合に鑑み、材料の使用効率が高く、かつ工程数の短縮を図ることにより、従来のカラーフィルタよりもコストダウンの図れるカラーフィルタの製造技術を提供することを目的とする。
【００１１】
そのために本発明の第１の課題は、カラーフィルタの画素を仕切る仕切部材および遮光性層を同時に製造可能なカラーフィルタの製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明の第２の課題は、カラーフィルタの画素を仕切る仕切部材および遮光性材料を同時に製造するために適する原盤を提供することである。
【００１３】
本発明の第３の課題は、カラーフィルタの画素を仕切る仕切部材および遮光性材料を同時に製造するために適する原盤の製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題を解決する発明は、表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法であって、
（ａ）前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切部材を形成するための凹部が形成された、カラーフィルタを製造するための原盤の凹部に、遮光性材料を充填して遮光性層を形成する工程、
（ｂ）前記遮光性層が形成された原盤上に樹脂層を形成する工程、
（ｃ）前記原盤上に形成された前記遮光性層および前記樹脂層を前記原盤から一体的に剥離する工程、および
（ｄ）剥離された前記樹脂層の、前記遮光性層および前記樹脂層により形成された凹部に着色インクを充填して着色パターン層を形成する工程と、を備えている。
【００１５】
ここで凹部に遮光性材料を充填する工程において、前記遮光性材料はインクジェット方式によって充填されることが好ましい。インクジェット方式によれば、インクジェットプリンタ用に実用化された技術を応用することで細かいピッチで並ぶ凹部に確実にかつ高速に遮光性材料を滴下できるからである。さらに材料の利用効率をほぼ１００％にすることができ、材料を無駄にすることがない。
【００１６】
また前記樹脂層として、光、熱または光及び熱の双方のいずれかのエネルギーの付与により硬化可能な樹脂を用いることは好ましい。このような樹脂であれば、原盤に樹脂層を形成後、一般的な材料および設備を用いて、容易に樹脂層を硬化させることができるからである。
【００１７】
特に、樹脂層として紫外線硬化性樹脂により樹脂層を形成することは好ましい。光の照射により容易に硬化させることができ、かつ豊富な材料を選択することができるからである。
【００１８】
また着色インクを充填する工程において、インクジェット方式によって充填されることが好ましい。インクジェット方式によれば、インクジェットプリンタ用に実用化された技術を応用することで細かいピッチで並ぶ凹部に確実にかつ高速に遮光性材料を滴下できるからである。さらに材料の利用効率をほぼ１００％にすることができ、材料を無駄にすることがない。
【００１９】
上記第２の課題を解決する発明は、表示装置に用いられるカラーフィルタを製造するための原盤であって、前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切部材を形成するための凹部が原盤上に形成されており、当該凹部の側面が当該凹部の開口部に向けて広がったテーパ形状に形成されいてる。このように凹部をテーパ形状に形成すれば、ヘッドから吐出したインクを確実に凹部に導くことができるため、特に高解像度の液晶パネルに使用するカラーフィルタに適するからである。
【００２０】
また本発明は、表示装置に用いられるカラーフィルタを製造するための原盤であって、前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切部材を形成するための凹部が原盤上に形成されており、当該凹部の開口端部が一部テーパ形状に形成されている。このように凹部を形成すれば、ヘッドから吐出したインクを確実に凹部に導くことができる他、着色パターン層の厚さの差が小さいため、色調や明るさに差が生じる等の色むらを少なくし、明るい画像を提供するカラーフィルタを製造できるからである。
【００２１】
ここで前記原盤をシリコンまたは石英により構成することは好ましい。シリコンまたは石英は、リソグラフィ法を介するエッチングによる加工性がよいからである。
【００２２】
上記第３の課題を解決する発明は、カラーフィルタを製造するための原盤の製造方法であって、
（ａ）前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切り部材を形成するための凹部に対応させて、レジスト層のパターンを基板上に形成する工程と、
（ｂ）前記レジスト層が形成された前記基板をエッチングして前記凹部を形成する工程と、を備えている。
【００２３】
また本発明は、カラーフィルタを製造するための原盤の製造方法であって、
（ａ）前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切部材を形成するための凹部に対応させて、レジスト層のパターンを基台上に形成する工程と、
（ｂ）前記基台の前記レジストパターンが形成された面上に導体化層を形成する工程と、
（ｃ）前記導体化層上に電気鋳造法（電気メッキ法）により金属層を形成する工程と、
（ｄ）前記金属層を前記基台から剥離する工程と、を備えている。
【００２４】
ここで前記凹部の側面を当該凹部の開口部に向けて広がったテーパ形状に形成することは好ましい。このように凹部をテーパ形状に形成すれば、ヘッドから吐出したインクを確実に凹部に導くことができるため、特に高解像度の液晶パネルに使用するカラーフィルタに適するからである。
【００２５】
また前記凹部の開口端部を一部テーパ形状に形成することも好ましい。このように凹部を形成すれば、ヘッドから吐出したインクを確実に凹部に導くことができる他、着色パターン層の厚さの差が小さいため、色調や明るさに差が生じる等の色むらを少なくし、明るい画像を提供するカラーフィルタを製造できるからである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２７】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１は、原盤に遮光性材料を充填した後に樹脂層を設けることにより、遮光性層、すなわちブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタを少ない工程で製造するものである。
【００２８】
（カラーフィルタの構造）
図１に、本発明の製造方法で製造されるカラーフィルタの平面図を示す。同図に示すように、本発明のカラーフィルタ１は、仕切部材（樹脂層）１０によって仕切られた画素開口部に、着色パターン層１１を設けて構成されている。
【００２９】
仕切部材１０は、例えば樹脂等により形成されており、その表面（同図で観察できる表面）には遮光性材料よりなる遮光性層１５が設けられている。
【００３０】
着色パターン層１１は、複数の原色の着色パターン層が集合して１つのカラー画素を構成している。本実施形態では、赤色、緑色および青色の三原色によりカラー画素を構成するために、着色パターン層（赤）１１Ｒ、着色パターン層（緑）１１Ｇおよび着色パターン層（青）１１Ｂの各画素を配列し、１カラー画素が構成されている。同図では、説明を簡単にするため、カラー画素の配置を５列×４行で示してあるが、実際の製品では、液晶パネルの解像度に合わせた画素配置に製造される。例えば、ＶＧＡ仕様の液晶パネルに用いるカラーフィルタの場合では、カラー画素を６４０列×４８０行で構成する。これら着色パターン層１１（以下、符号１１で示すときは、１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂからなるカラー画素を示すものとする）は、透過性のある着色インクを充填することで形成されている。各画素は例えば約１００μｍピッチに配列される。
【００３１】
なお、各画素の配列および仕切部材のパターンは、図１に限らず、液晶パネルの画素配列に応じて種々に変形して形成可能である。
【００３２】
上記構成のカラーフィルタを液晶パネルに装着すれば、液晶パネルの各画素からの光が、いずれかの着色パターン層を透過して射出されることになる。カラーフィルタにおける着色パターン層の色と、液晶パネルにおける画素の色配置とを対応させてカラーフィルタを液晶パネルに取り付ければ、カラー表示が行える。
【００３３】
（製造方法）
次に、本実施形態におけるカラーフィルタの製造方法を、図２乃至図５を参照して説明する。これらの図は、図１においてＡ−Ａで示した切断面を模式的に示した製造工程断面図である。
【００３４】
（原盤製造）
本発明のカラーフィルタを製造するにあたり、まず、カラーフィルタの形状を転写するための原盤を製造する。図５に、原盤の製造方法を説明する製造工程断面図を示す。
【００３５】
レジスト層形成工程（図５（ａ））： レジスト層形成工程では、基板２０上にレジスト層２１を形成する。基板２０の材料としては、シリコンまたは石英を用いるのが好ましい。シリコンまたは石英によれば、エッチングが容易で、高精細度加工が可能だからである。ただし、表面に凹凸形状を形成可能な材料であれば、ガラス、金属またはセラミック等の基板やフィルムを適用することが可能である。
【００３６】
レジスト材料は、ネガ型といわれるものでは一定強度以上の光の照射により現像液に対して非溶性の硬膜に変化する材料であり、ポジ型といわれるものでは一定強度以上の光の照射により現像液に対して易溶性となる材料である。本実施形態ではポジ型のレジスト材料を用いる。レジスト材料としては、例えば、半導体デバイス製造において一般的に用いられる、クレゾールノボラック系樹脂に感光剤としてジアゾナフトキノン誘導体を配合した、市販のポジ型レジストをそのまま利用できる。
【００３７】
レジスト層の形成方法は、スピンコーティング法、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート法等の方法を利用可能である。例えば、基板上にスピンコーティング法により１μｍ程度の厚さでレジスト材料を塗布し、熱処理して固定する。
【００３８】
露光工程（同図（ｂ））： 露光工程では、レジスト層２１上を所定のパターンに応じたマスク２３で覆って光２２を照射することにより露光する。
【００３９】
マスク２３は、露光領域２４に対応した領域のみ光２２が透過するようにパターンが形成された遮へい部材である。このパターンは、カラーフィルタ１の各画素を仕切る仕切部材の形状となるように形成する。総画素数は、例えば、ＶＧＡ用のカラーフィルタであれば、６４０列×４８０行×３画素、すなわち約９０万画素となる。
【００４０】
現像工程（同図（ｃ））： 現像工程では、レジスト層２１を光２２によって露光した後、一定条件で現像処理を行って、露光領域２４のレジスト材料を除去する。この処理により、光２２にさらされていた露光領域２４のレジスト材料が選択的に取り除かれて基板２０が露出した状態となる。
【００４１】
エッチング工程（同図（ｄ））： エッチング工程では、パターン化されたレジスト層２１にエッチャント２５によってエッチングを施すことにより、仕切部材１０の形状にパターン化された凹部１４を形成する。
【００４２】
エッチングの方法としては、ウェット方式およびドライ方式を適用できる。基板２０の材質に合わせて、エッチング断面形状、エッチングレート、面内均一性等の観点から、最適な方法及びエッチング条件を選択する。エッチング深度や形状の制御性の観点からいえばドライ方式の方が優れている。ドライ方式には、例えば、平行平板型リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）方式、誘導結合型（ＩＣＰ）方式、エレクトロンサイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）方式、ヘリコン波励起方式、マグネトロン方式、プラズマエッチング方式、イオンビームエッチング方式等が使用できる。
【００４３】
除去工程（同図（ｅ））： 除去工程では、エッチング後の基板２０からレジスト層２１を取り除く。レジスト層２１が除去された基板２０には、マスク２３のパターン形状に対応した凹部１４が形成されている。この基板２０がすなわち原盤２となる。
【００４４】
（カラーフィルタ製造）
上記のようにして製造された原盤２を用いてカラーフィルタを製造する方法を、図２を参照して説明する。
【００４５】
遮光性層形成工程（図２(a)）： 遮光性層形成工程では、原盤２の凹部１４に遮光性材料を充填してブラックマトリクスである遮光性層１５を形成する。遮光性材料は、光透過性のない材料であって耐久性があれば種々の材料を適用可能である。例えば、富士ハント社製ネガ型樹脂ブラック、凸版印刷者製高絶縁性ブラックマトリクス用レジストＨＲＢー＃０１、日本合成ゴム（ＪＳＲ）社製樹脂ブラック等の黒色の樹脂を有機溶剤に溶かしたものを用いる。本実施形態ではインクジェット式記録ヘッドからインクのように吐出させるため、ある程度流動性を確保する必要がある。有機溶媒としては、特にその種類に限定されるものではなく種々の有機溶剤を適用可能である。例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メトキシメチルプロピオネート、メトキシエチルプロピオネート、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、エチルラクテート、エチルピルビネート、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、キシレン、トルエン、ブチルアセテート等のうち一種または複数種類の混合溶液を利用できる。
【００４６】
遮光性材料の充填方法は、図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド３から、遮光性材料を有機溶剤に溶かした遮光性インクを吐出させて行う。このとき、原盤２に形成された凹部１４に均一なインクの量が充填されるように、同図矢印方向にヘッド３を動かす等の制御により、遮光性インクの打ち込み位置を制御して充填する。凹部１４の隅々にまで均一に遮光性インクが満たされたら、充填を完了する。溶剤成分が含まれている遮光性インクを用いた場合には、熱処理によりその溶剤成分を除去する。なお遮光性層は溶剤成分の除去によって収縮するため、必要な遮光性が確保できるインクの厚みが収縮後でも残されるように、十分なインクの量を充填しておくことが必要である。
【００４７】
樹脂層形成工程（図２（ｂ））： 樹脂層形成工程では、遮光性層を形成した原盤２に樹脂を塗布して樹脂層１０、すなわちカラーフィルタの仕切部材を形成する。まず、原盤２の凹部１４が設けられた面に樹脂を塗布する。次いで、補強板１６を原盤２上に塗布した樹脂上に密着させて、樹脂を端部まで十分に広げた後、補強板１６側から紫外線を所定時間照射して樹脂を硬化させ、樹脂層１０を形成する。
【００４８】
樹脂を塗布する方法としては、公知の方法、例えば、スピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート法等が利用できる。
【００４９】
ここで、原盤２に塗布する樹脂は、光、熱、または光および熱の双方のいずれかのエネルギーにより硬化する材料であることが好ましい。このような材料によれば、汎用の露光装置やベイク炉、ホットプレートが利用でき、設備の低コスト化や省スペース化を図ることができるからである。
【００５０】
特に紫外線硬化型の樹脂が、樹脂層１０の材料として好適である。具体的には、紫外線硬化型のアクリル系樹脂を用いることが好ましい。アクリル系樹脂ならば、市場に多く出回っており、感光剤も入手し易い。
【００５１】
紫外線硬化型のアクリル系樹脂としては、具体的な基本組成として、プレポリマー、オリゴマー、モノマーまたは光重合開始剤があげられる。
【００５２】
プレポリマーまたはオリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のアクリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメタクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が利用できる。
【００５３】
モノマーとしては、例えば、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、カルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールアクリレート等の単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート等の二官能性モノマー、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマーが挙げられる。
【００５４】
光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン類、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ｐ−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン等のブチルフェノン類、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、α、α−ジクロル−４−フェノキシアセトフェノン等のハロゲン化アセトフェノン類、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンジルジメチルケタール等のベンジル類、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾイン類、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム等のオキシム類、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン等のキサントン類、ベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル等のベンゾインエーテル類、ミヒラーケトン類のラジカル発生化合物が利用できる。
【００５５】
なお、必要に応じて、酸素による硬化阻害を防止する目的でアミン類等の化合物を添加したり、塗布を容易にする目的で溶剤成分を添加したりしてもよい。その溶剤成分としては、特にその種類に限定されるものではなく種々の有機溶剤を適用可能である。例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メトキシメチルプロピオネート、メトキシエチルプロピオネート、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、エチルラクテート、エチルピルビネート、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、キシレン、トルエン、ブチルアセテート等のうち一種または複数種類の混合溶液を利用できる。
【００５６】
補強板１６は、カラーフィルタを補強する目的で用いられるもので、製造しようとするカラーフィルタに応じて選ばれる。補強板１６としては、適度の機械的強度を有するとともに、表示パネルからの光を十分に透過できるように高い光透過性を有するものがよい。例えば、ガラス基板や、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルサルフォン、アモルファスポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートまたはポリメチルメタクリレート等のプラスチック製の基板またはフィルム等が利用可能である。なおこの補強板１６は必須の部材ではない。
【００５７】
剥離工程（同図（ｃ））： 剥離工程では、硬化した樹脂層１０を、原盤２から剥離する。樹脂層１０が十分に硬化すると、樹脂層１０と補強板１６，樹脂層１０と遮光性層１５とがそれぞれ密着する。したがって、原盤２から補強板１６を引き剥がすと、補強板１６，樹脂層１０および遮光性層１５が一体として取り外される。
【００５８】
着色パターン層形成工程（同図（ｄ））： 着色パターン層形成工程では、原盤２から剥離された樹脂層１０、すなわち仕切部材の画素部分を構成する凹部１７に着色パターン層１１を形成する。
【００５９】
着色インクの充填方法としては特に限定されるものではないが、ヘッドよりインクを吐出して行うインクジェット方式であれば種々に適用できる。インクジェット方式によれば、インクジェット式記録ヘッドにより慣用された技術を使用して、高速かつ無駄なくインクを充填することができるからである。インクジェット方式にはインクの吐出原理に応じて、圧電体素子を用いたピエゾジェット式、あるいはエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた気泡ジェット式等が使用可能であり、着色面積および着色パターンに応じて適宜選択して使用することができる。
【００６０】
ヘッドから吐出させる着色インクとしては、乾燥時に透明性を備えているものであればよい。特にヘッドから吐出させる場合には、低粘度、高濃度を有していることが好ましく、各色の顔料や染料を有機溶媒あるいは水に混入させて製造されたものであることが好ましい。
【００６１】
インクジェット方式による場合、図４に示すように、インクジェット式記録ヘッド３から各原色に相当する着色インクを吐出し、それぞれ対応する色が割り当てられている画素形成用凹部１７に着色インクを充填する。例えば、同図では、赤色の着色インクＲ、緑色の着色インクＧおよび青色の着色インクＢが、隣接する列にそれぞれ打ち込まれる。充填する手順は、ヘッド３を同図の手前から奥方向へ往復させながら、カラー画素一列についてインクを充填し、その後同図矢印の方向にヘッド３を移送して隣のカラー画素列についてインクを充填していくものである。これを繰り返すことによって、すべての凹部１７に着色パターン層１１を形成することができる。
【００６２】
例えば、ヘッド３にＲ、Ｇ、Ｂ用のノズルを各２０個ずつ配列し、一つの画素凹部１７に着色インクを３滴吐出させるものとした場合、ヘッド３を駆動周波数１４．４ｋＨｚで動作させると、約９０万画素の１０型ＶＧＡ仕様のカラーフィルタには、９０万画素×３滴／（１４４００回／秒×２０個×３色）＝約３秒でインクの充填ができることになる。ただしヘッド３の移動時間を考慮する必要があるため、実際には２分〜３分で総ての凹部１７に着色インクを充填できる。
【００６３】
着色インクが充填されたら、熱処理を行って着色インク中の溶剤成分を揮発させ、固化した着色パターン層１１を形成させる。熱処理は、例えばヒータを用いて行われ、補強板１６を所定の温度（例えば７０度程度）に加熱して行われる。インクの溶媒が蒸発すると、同図(d)に示すようにインクの体積が減少する。体積減少が激しい場合は、カラーフィルタとして十分なインク膜の厚みが得られるまで、インク吐出と加熱とを繰り返す。この処理により、インクの溶媒が蒸発し、最終的にインクの固形分のみ残留し、着色パターン層が形成される。
【００６４】
着色パターン層形成後、インク滴を完全に乾燥させるため、所定の温度（例えば１２０℃）で所定時間（１時間程度）の加熱を行ってから、保護およびフィルタ表面の平坦化のため、所定の樹脂を用いて保護膜を形成する。最後に保護膜上に透明電極を設ければ、本発明のカラーフィルタ１が完成する。
【００６５】
なお、上記実施形態では、カラーフィルタを製造するために３原色の着色インクを用いたが、加色法を適用するか減色法を適用するか等に応じて、他の原色構成を用いてもよい。また、カラー表示の他に、単色の着色インクを用いたり、紫外線等除去効果のある材料が混入されたインクを用いたりすることで、単一色の表示用フィルタあるいは紫外線等除去効果のある表示用フィルタを製造することもできる。
【００６６】
上記レジスト層２１の形成にはポジ型のレジストを適用したが、ネガ型のレジストを用いてもよい。この場合、上記マスク２３とは露光部分と非露光部分の関係が反転したマスクを用いる。
【００６７】
また、露光方法としては、マスクを用いずに、レーザ光や電子線によって直接レジストをパターン状に露光するものでもよい。
【００６８】
上記したように、本実施形態１によれば、遮光性材料を充填してからカラーフィルタの画素を仕切る樹脂層を転写法により形成するので、遮光性層と仕切部材とを同時に製造可能である。したがって、従来と異なり材料の使用効率が高く、かつ工程数の短縮を図ることができる。このため、従来のカラーフィルタよりもコストダウンが図ることができる。
【００６９】
また、原盤を一旦製造すれば、原盤の耐久性の許す限り何度でも繰り返し利用ができるため、２枚目以降のカラーフィルタにおける原盤製造工程を省くことができ、さらに工程数の短縮を図ることができ、従来のカラーフィルタよりもコストダウンを図ることができる。
【００７０】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２は、上記実施形態１における原盤の他の製造方法を提供するものである。
【００７１】
本実施形態２においては、原盤の製造工程を除く他の製造工程については上記実施形態１と同様なので、その説明を省略する。
【００７２】
図６および図７に、本実施形態２における原盤の製造方法を説明する製造工程断面図を示す。
【００７３】
レジスト層形成工程（図６（ａ））： レジスト層形成工程では、基台３０上にレジスト層３１を形成する。基台３０の材料としては、レジスト層をリソグラフィ法によりパターン化する際の支持体としての役割を担うものであるため、プロセス流通に必要とされる機械的強度や薬液耐性等を有し、レジスト層との付着がよく、密着可能なものであれば、その種類に限定されない。例えば、基台３０としては、ガラス、石英、シリコンウェハ、樹脂、金属、セラミックス等を利用できる。本実施形態では、表面を酸化セリウム系の研磨剤を用いて平坦に研磨した後、洗浄、乾燥したガラス製原盤を用いる。
【００７４】
レジスト層３１の材料および形成方法については、上記実施形態１と同様に考えられるので、説明を省略する。
【００７５】
露光工程（同図（ｂ））： 露光工程では、レジスト層３１上を所定のパターンに応じたマスク３３で覆って光３２を照射することにより露光する。
【００７６】
マスク３３は、露光領域３４に対応した領域のみ光３２が透過するようにパターンが形成された遮へい部材である。このパターンは、画素領域の凹部１７に相当する領域に光３２を透過させるためのものである。すなわち、上記実施形態１と比べると、光を透過する領域と透過しない領域との関係が反転している。もちろん、ネガ型のレジストを用いれば、上記関係を反転させることができる。
【００７７】
現像工程（同図（ｃ））： 現像工程では、レジスト層３１を光３２によって露光した後、一定条件で現像処理を行って、露光領域３４のレジスト材料を除去する。この処理により、光３２にさらされていた露光領域３４のレジスト材料が選択的に取り除かれて基台３０が露出した状態となる。
【００７８】
導体化工程（図７（ａ））： 導体化工程では、基台３０に導体化層３５を形成して表面を導体化する。
【００７９】
導体化層３５の材料としては、メッキ（金属）層３６を成長させるために導電性を備えれば十分であり、例えば、Ｎｉを５００Å〜１０００Åの厚みで形成する。導体化層３５の形成方法としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法、無電界メッキ法等の種々の方法を適用することができる。なお、導体化層を形成せずにメッキ層３６を成長させることが可能であれば、この工程は不要である。
【００８０】
メッキ（金属）層形成工程（同図（ｂ））： メッキ層形成工程では、メッキ層３６を成長させる。まず、導体化層３５により導体化されたレジスト層３１および基台３０が陰極に、チップ状あるいはボール状のＮｉが陽極になるように、図示しないメッキ装置の電極を接続する。そして電気鋳造法（電気メッキ法）によりＮｉを電着させ、メッキ層３６を形成する。
【００８１】
電気メッキ液としては、例えば以下の組成のメッキ液を適用可能である。
【００８２】
スルファミン酸ニッケル ：５００ｇ／ｌ
硼酸 ： ３０ｇ／ｌ
塩化ニッケル ： ５ｇ／ｌ
レベリング剤 ： １０ｍｇ／ｌ
剥離工程（同図（ｃ））： 剥離工程では、導体化層３５およびメッキ層３６を基台３０およびレジスト層３１から剥離する。剥離後に、必要に応じて洗浄することにより、原盤２ｂを完成させることができる。なお、導体化層３５は、必要に応じて剥離処理を施して、メッキ層３６から除去してもよい。
【００８３】
上記のようにして製造された原盤２ｂを実施形態１における原盤として使用すれば、本発明のカラーフィルタを製造できる。カラーフィルタの製造方法については、上記実施形態１と同様である。
【００８４】
なお、上記レジスト層３１の形成にはポジ型のレジストを適用したが、ネガ型のレジストを用いてもよい。この場合、上記マスク３３とは露光部分と非露光部分の関係が反転したマスクを用いる。
【００８５】
また、露光方法としては、マスクを用いずに、レーザ光や電子線によって直接レジストをパターン状に露光するものでもよい。
【００８６】
上記したように本実施形態２によれば、電気メッキによりカラーフィルタの製造に適する原盤を製造することができる。この原盤の形態は実施形態１と同様なので、上記実施形態１と同様な効果を得ることができる。また、本実施形態により製造される原盤は金属であって堅牢なため、耐久性がよく、もって製造コストをさらに下げることができるという効果も奏する。
【００８７】
＜実施形態３＞
本実施形態３は、上記第２の課題を解決するための原盤の製造方法および原盤に関する。
【００８８】
上記実施形態では、原盤に形成する凹部１４の形状は、図８（ａ）に示すように、その側面が平行に向き合っているものであった。このためこの凹部１４に遮光性材料および樹脂を充填して製造される遮光性層１５および樹脂層１０の形状も、同図（ｂ）に示すようなものになっていた。
【００８９】
液晶パネルの画素密度が高くなって仕切部材１０の幅が狭くなった場合、上記側面が開口部付近まで向き合っている凹部の形状では遮光性インクを打ち込む標的である開口部の面積が狭くなる。このため確実に凹部１４の内部に遮光性インクを充填することが困難になることも考えられる。
【００９０】
そこで本実施形態では、原盤に設ける凹部をその側面が傾斜したテーパ形状に形成する。例えば、図９（ａ）では、原盤２ｃに設けられた凹部１４ｂにおいて、その側面が傾斜したテーパ形状を備えている。このように側面が傾斜した凹部を形成すれば、凹部の奥部に比べ開口部の面積が広くなっているので、仕切部材１０の幅が細密化しても遮光性インクを確実に凹部１４ｂに充填できる。しかも原盤からの遮光性層および樹脂層の剥離が容易となる。
【００９１】
このような原盤を使用して製造されたカラーフィルタは、例えば同図（ｂ）に示すように、遮光性層１５ｂが設けられる側壁部分がテーパ形状に形成される。
【００９２】
また、原盤に設ける凹部の側面のうち、開口端部にのみテーパ形状を形成することはさらに好ましい。例えば、図１０（ａ）に示すように、原盤２ｄにおいて仕切部材１０を構成する凹部１４ｃの開口端部にのみテーパ形状を形成する。このように開口端部がテーパ形状となった凹部を形成すれば、凹部の奥部に比べて開口部の面積が広くなっているので、仕切部材１０の幅が細密化しても遮光性インクを確実に凹部１４ｃに充填できる。
【００９３】
特に、開口端部にのみテーパ形状を設けた凹部を形成すれば、その凹部から転写された仕切部材の側壁において、着色パターン層の周辺領域に色むらが生じにくいという効果を奏する。すなわち、同図（ｂ）に示すように、開口端部にのみテーパ形状を設けた凹部１４ｃから転写された樹脂層１０ｃは、その側壁の基部のみがテーパ形状をなしている。着色パターン層１１ｃを観察方向（同図では上方）から見ると、テーパ形状になっている部分の着色パターン層１１ｃの厚みｄ２は、側壁の基部から離れた部分における厚みｄ１と差が少ない。着色パターン層における厚みの差は、色調や明るさの差となって観察されるので、厚みの差が少ないこの形態によれば、色調や明るさ等のずれに伴う色むらが可能な限り小さく抑えられる。特に、開口端部のテーパ形状の傾斜を、遮光性インクが凹部に導ける限度で緩く形成すれば、この厚みの差をさらに少なくでき、色むらをほとんど生じさせない。
【００９４】
上記したように本実施形態３によれば、原盤の凹部の側面を傾斜させてテーパ形状に形成したので遮光性インクを容易に確実に凹部に導き入れることができる。したがって、ヘッドの制御が容易で、製造上の歩留まりが良くなるという効果を奏する。特に凹部の開口端部にのみテーパ形状を設ければ、カラーフィルタにおける色むらを最小限に抑えることができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、カラーフィルタの画素を仕切る仕切部材および遮光性層を同時に製造可能な製造方法を提供したので、材料の使用効率が高く、かつ工程数の短縮を図ることにより、従来のカラーフィルタよりもコストダウンが図れる。
【００９６】
また、本発明によれば、カラーフィルタの画素を仕切る仕切部材および遮光性層を同時に製造するために、原盤の凹部にテーパ形状を設けたので、遮光性材料の充填が容易となるため、ヘッドの制御が容易で、歩留まり良くカラーフィルタを製造できる。特に凹部の開口端部にのみテーパ形状を設ければ、カラーフィルタの色むらを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１において製造されるカラーフィルタの平面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの製造工程断面図である。（ａ）は遮光性層形成工程であり、（ｂ）は樹脂層形成工程であり、（ｃ）は剥離工程であり、（ｄ）は着色パターン層形成工程である。
【図３】遮光性材料充填工程を詳しく説明する図である。
【図４】着色インク充填工程を詳しく説明する図である。
【図５】実施形態１における原盤の製造工程断面図である。（ａ）はレジスト層形成工程であり、（ｂ）は露光工程であり、（ｃ）は現像工程であり、（ｄ）はエッチング工程であり、（ｅ）は除去工程である。
【図６】実施形態２における原盤の製造工程断面図である。（ａ）はレジスト層形成工程であり、（ｂ）は露光工程であり、（ｃ）は現像工程である。
【図７】実施形態２における原盤の製造工程断面図である。（ａ）は導体化層形成工程であり、（ｂ）は金属層形成工程であり、（ｃ）は剥離工程である。
【図８】通常の原盤における遮光性インクの充填の様子を説明した図である。（ａ）は原盤断面図であり、（ｂ）はカラーフィルタの断面図である。
【図９】実施形態３の原盤における遮光性インクの充填の様子を説明した図である。（ａ）は原盤断面図であり、（ｂ）はカラーフィルタの断面図である。
【図１０】実施形態３の原盤の変形例における遮光性インクの充填の様子を説明した図である。（ａ）は原盤断面図であり、（ｂ）はカラーフィルタの断面図である。
【符号の説明】
１…カラーフィルタ
２、２ｂ、２ｃ、２ｄ…原盤
３…ヘッド
１０…仕切部材（樹脂層）
１１、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ…着色パターン層
１４、１４ｂ、１４ｃ…凹部
１５，１５ｂ、１５ｃ…遮光性層
１７…画素部形成用凹部
２０…基板
２１、３１…レジスト層
２３、３３…マスク
２４、３４…露光領域
３０…基台

Claims (12)

1. 表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法であって、
   前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切部材を形成するための凹部が形成された、カラーフィルタを製造するための原盤の凹部に、遮光性材料を充填して遮光性層を形成する工程と、
   前記遮光性層が形成された前記原盤上に樹脂層を形成する工程と、
   前記原盤上に形成された前記遮光性層および前記樹脂層を前記原盤から一体的に剥離する工程と、
   剥離された前記樹脂層の、前記遮光性層および前記樹脂層により形成された凹部に着色インクを充填して着色パターン層を形成する工程と、を備えたことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 前記凹部に遮光性材料を充填する工程において、
   前記遮光性材料は、インクジェット方式によって充填される請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
3. 前記樹脂層として、光、熱または光及び熱の双方のいずれかのエネルギーの付与により硬化可能な樹脂を用いる請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 前記樹脂層として、紫外線硬化性樹脂を用いる請求項１乃至３のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
5. 前記着色インクを充填する工程において、
   前記着色インクは、インクジェット方式によって充填される請求項１乃至４のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法に用いられる前記カラーフィルタを製造するための原盤であって、
   前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切部材を形成するための凹部が原盤上に形成されており、当該凹部の側面が前記凹部の開口部に向けて広がったテーパ形状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタを製造するための原盤。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法に用いられる前記カラーフィルタを製造するための原盤であって、
   前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切部材を形成するための凹部が原盤上に形成されており、前記凹部の開口端部が一部テーパ形状に形成されていることを特徴とするカラーフィルタを製造するための原盤。
8. 前記原盤は、シリコンまたは石英により構成されている請求項６または請求項７に記載のカラーフィルタを製造するための原盤。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載のカラーフィルタを製造するための原盤の製造方法であって、
   前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切り部材を形成するための凹部に対応させて、レジスト層のパターンを基板上に形成する工程と、
   前記レジスト層が形成された前記基板をエッチングして前記凹部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするカラーフィルタを製造するための原盤の製造方法。
10. 請求項６乃至８のいずれかに記載のカラーフィルタを製造するための原盤の製造方法であって、
    前記カラーフィルタの各画素を仕切る仕切部材を形成するための凹部に対応させて、レジスト層のパターンを基台上に形成する工程と、
    前記基台の前記レジストパターンが形成された面上に導体化層を形成する工程と、
    導体化層上に電気鋳造法により金属層を形成する工程と、
    前記金属層を前記基台から剥離する工程と、を備えたことを特徴とするカラーフィルタを製造するための原盤の製造方法。
11. 前記凹部の側面を当該凹部の開口部に向けて広がったテーパ形状に形成する請求項９または請求項１０に記載のカラーフィルタを製造するための原盤の製造方法。
12. 前記凹部の開口端部を一部テーパ形状に形成する請求項９および請求項１０のいずれか一項に記載のカラーフィルタを製造するための原盤の製造方法。

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