JP4404046B2

JP4404046B2 - カラーフィルタ基板の製造方法および液晶表示装置の製造方法

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Publication number: JP4404046B2
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Authority: JP
Inventors: 利行野中
Original assignee: Seiko Epson Corp
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Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
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Description

本発明は、配向方向制御用の突起部を備えたカラーフィルタ基板、このカラーフィルタ
基板を備えた液晶表示装置および電子機器、カラーフィルタ基板の製造方法および液晶表
示装置の製造方法に関する。

配向方向制御用の突起部を備えたカラーフィルタ基板として、比誘電率１１以下、かつ
、導電率３×１０^-12Ｓ／ｃｍ以上である電気特性を有する該突起部（突起）が着色層を
覆う共通透明電極上に形成されたカラーフィルタが知られている（特許文献１）。該突起
部が設けられる着色層は、所望の着色材を含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法、さ
らには、印刷法、電着法、転写法等により形成することができるとしている。

また、該突起部は、樹脂成分中に導電性粉体を含有したネガ型感光性樹脂やポジ型感光
性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法により形成することができるとしている。

このようなカラーフィルタを備えたＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モ
ードの液晶ディスプレーは、液晶セル内のイオンの偏りや配向膜と液晶との界面における
電荷の蓄積による画像の焼きつき現象が生じにくいとしている。

また、基板上に複数種の着色層（色要素）を有するカラーフィルタ基板の製造方法とし
ては、基板上に隔壁で囲まれた着色形成部（色要素領域）を複数形成し、該着色形成部に
着色インクを吐出した後に所定の温度で乾燥させて着色層を形成するインクジェット法が
知られている（特許文献２）。

特開２００３−３５９０５号公報頁４，５特開２００３−６６２２２号公報頁２，３

昨今、ＭＶＡモードの液晶ディスプレー（液晶表示装置）は、カラーＴＶ用に採用され
ており益々画面サイズが大型化している。したがって、用いられるカラーフィルタ基板の
サイズも大型化し、着色層や配向方向制御用の突起部をフォトリソグラフィ法を用いて形
成するには、感光性樹脂の基板への塗布、露光、現像、洗浄等の手間のかかる多くの加工
工程と、大型基板に対応した大掛かりな設備が必要となるという課題を有している。

また、上記従来のカラーフィルタでは、形成された着色層の上に、配向方向制御用の突
起部を形成している。したがって、突起部の下の着色層は実際の表示に有効でなく、着色
層を形成する材料を無駄に消費してしまうという課題がある。

このような課題を解決するために、インクジェット法を用いて着色層だけでなく、突起
部を形成することが考えられる。しかしながら、突起部の幅は、およそ５〜１０μｍであ
り、インクジェット法を用いてこのような精細なパターンを形成できる解決手段は開示さ
れていない。

さらに、インクジェット法を用いて着色層を形成する上記従来技術においても、液晶表
示装置の画素サイズが大きくなると、これに対応する着色形成部に着色インクを吐出する
回数が増える一方で、画素の角部に着色インクを行き渡らせることが難しく、いわゆる「
白抜け」という現象が起こる。また、着色層の表面の平坦性の確保が難しくなるという課
題を有している。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、配向方向制御用の突起部の
製造工程を簡略化可能であると共に、色要素領域において均一な色要素を備えたカラーフ
ィルタ基板、液晶表示装置および電子機器、カラーフィルタ基板の製造方法および液晶表
示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のカラーフィルタ基板は、複数の画素電極を有する対向基板との間に液晶を狭持
して液晶表示装置を構成するカラーフィルタ基板であって、基板上に複数の色要素領域を
区画する第１隔壁部と、複数の色要素領域のそれぞれを複数の領域に分割する第２隔壁部
と、複数の色要素領域に形成された複数種の色要素とを備え、第２隔壁部が色要素よりも
突出するように形成され、突出した部分が液晶の分子の配向方向を制御する突起部を兼ね
ていることを特徴とする。

この構成によれば、第２隔壁部は、色要素よりも突出するように形成され、突出した部
分が液晶の分子の配向方向を制御する突起部を兼ねている。したがって、専用に突起部を
形成する過程が必要ないので、製造工程を簡略化することができる。また、第２の隔壁部
は、第１の隔壁部によって区画された色要素領域を複数の領域に分割するように設けられ
ている。したがって、第２隔壁部を設けない場合に比べて、色要素領域が分割され面積が
狭くなった複数の領域ごとに色要素を形成すればよいので、形成される色要素を平坦化し
易い。特に大型の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板においては、表示画素に
対応する色要素領域のサイズが大きく、第２隔壁部により色要素領域を複数の領域に分割
しても、第２隔壁部の表示に与える影響が少なくて済む。ゆえに、配向方向制御用の突起
部の製造工程を簡略化可能であると共に、色要素領域において均一な色要素を備えたカラ
ーフィルタ基板を提供することができる。さらに、色要素を形成する面積が第２隔壁部を
設けることにより減少するので、色要素形成材料の消費を低減することができる。

また、上記色要素が色要素形成材料を含む機能液を色要素領域に吐出して形成されてい
ることが好ましい。これによれば、色要素領域は、第１隔壁部により区画され、さらに第
２隔壁部により複数の領域に分割されているので、分割され面積が狭くなった該複数の領
域ごとに色要素形成材料を含む機能液を吐出すれば、該複数の領域ごとに機能液を行き渡
らせて均一な膜厚と平坦性を有する色要素を形成することができる。すなわち、一部に色
要素が形成されない白抜けの不良を低減し、色要素領域においてより均一な色要素を備え
たカラーフィルタ基板を提供することができる。

また、上記第２隔壁部が上記第１隔壁部よりも１〜２μｍ高くなるように形成され、色
要素が第１隔壁部と略同等な膜厚を有することが好ましい。これによれば、第２隔壁部が
第１隔壁部よりも１〜２μｍ高く、色要素が第１隔壁部と略同等な膜厚を有しているため
、基板表面を覆うように垂直配向用の配向膜を形成すれば、第１隔壁部と色要素との境で
配向面に凹凸を生じることなく、第２隔壁部を境にして色要素領域を複数の配向方向が制
御された領域に分割することができる。

また、上記第２隔壁部の頭頂部が、曲面形状となっていることが好ましい。これによれ
ば、第２隔壁部の頭頂部が曲面形状となっているので、該頭頂部を境にして配向が緩やか
に変化する配向方向制御用の突起部を兼ねた第２隔壁部とすることができる。

本発明の液晶表示装置は、上記発明のカラーフィルタ基板と、カラーフィルタ基板の複
数の色要素領域に対応する複数の画素電極を有する対向基板と、カラーフィルタ基板と対
向基板とによって挟持された液晶とを備え、カラーフィルタ基板と対向基板の液晶に接す
る表面に、該表面に対して液晶の分子を略垂直方向に配向させる配向膜が設けられている
ことを特徴とする。

この構成によれば、配向方向制御用の突起部の製造工程を簡略化可能であると共に、色
要素領域において均一な色要素を備えたカラーフィルタ基板を備えているので、高いコス
トパフォーマンスを有すると共に、白抜けや色ムラなどの表示不良が少ない高い表示品質
を有するＭＶＡ方式の液晶表示装置を提供することができる。

また、上記画素電極には、第２隔壁部によって分割された複数の領域に対応する位置に
第２隔壁部に並行してカラーフィルタ基板に向かって開口する開口部が設けられているこ
とが好ましい。液晶表示装置の視角特性は、駆動時の液晶の分子の配向状態に依存する。
これによれば、液晶の分子は、駆動電圧が印加されると配向方向制御用の突起部を兼ねた
第２隔壁部を境にして画素電極に設けられた開口部の方向に倒れ込む。よって、画素電極
が設けられた表示領域に第２隔壁部を境にして視角特性が異なる配向方向制御領域を形成
して広い視野角を有するＭＶＡ方式の液晶表示装置を提供することができる。

本発明の電子機器は、上記発明の液晶表示装置を搭載したことを特徴とする。これによ
れば、高いコストパフォーマンスを有すると共に、高い表示品質を有するＭＶＡ方式の液
晶表示装置が搭載されているので、優れた表示品質とコスト競争力を有する電子機器を提
供することができる。

本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は、基板上に区画された複数の色要素領域に複
数種の色要素を有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、基板上に複数の色要素領
域を区画するように第１隔壁部を形成する工程と、複数の色要素領域のそれぞれを複数の
領域に分割するように第２隔壁部を形成する工程と、複数の色要素領域に異なる色要素形
成材料を含む複数種の機能液を吐出して複数種の色要素を形成する色要素形成工程とを備
え、第２隔壁部を形成する工程では、第１隔壁部よりも高さ方向に突出するように第２隔
壁部を形成することを特徴とする。

この方法によれば、第２隔壁部を形成する工程では、色要素領域を複数の領域に分割す
ると共に、第１隔壁部よりも高さ方向に突出するように第２隔壁部を形成する。したがっ
て、第２隔壁部を配向方向制御用の突起部として機能させることができる。そして、色要
素形成工程では、複数の領域に分割された色要素領域に異なる色要素形成材料を含む複数
種の機能液を吐出して複数種の色要素が形成される。したがって、第２隔壁部によって分
割され面積が狭くなった該複数の領域ごとに機能液を吐出して色要素が形成されるので、
該複数の領域ごとに機能液を行き渡らせて均一な色要素を形成することができる。すなわ
ち、配向方向制御用の突起部の機能を有するように第２隔壁部を形成することにより、製
造工程を簡略化することができ、且つ均一な色要素を有するカラーフィルタ基板を製造す
ることができる。このようなカラーフィルタ基板の製造方法は、特に画素サイズすなわち
色要素領域のサイズが大きなＭＶＡ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板
の製造方法として好適である。

また、色要素形成工程では、第１隔壁部と色要素とが略同等の膜厚となるように機能液
を吐出することが好ましい。これによれば、機能液を吐出して形成された色要素と第１隔
壁部とが略同等の膜厚であるため、第１隔壁部と色要素との間に凹凸が生じることを低減
することができる。この方法を用いて製造されたカラーフィルタ基板の表面に配向膜を形
成すれば、第１隔壁部と色要素との間において、凹凸による配向の乱れが生じにくいカラ
ーフィルタ基板を製造することができる。

また、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法において、基板の表面が撥液性を有する
ように表面処理する撥液処理工程と、第１隔壁部を形成する領域と第２隔壁部を形成する
領域とに対応する基板の撥液処理された表面が親液性を有するように表面処理する親液処
理工程とをさらに備え、第１隔壁部を形成する工程および第２隔壁部を形成する工程では
、親液処理された基板の表面に隔壁部形成材料を含む機能液を吐出して第１隔壁部および
第２隔壁部を形成するとしてもよい。

この方法によれば、撥液処理工程ではあらかじめ基板の表面を撥液処理し、親液処理工
程では第１隔壁部および第２隔壁部を形成する領域を親液処理する。よって、第１隔壁部
を形成する工程および第２隔壁部を形成する工程では、隔壁部形成材料を含む機能液を吐
出すると、親液処理された基板の表面に機能液が濡れ広がり、撥液処理された表面には濡
れ広がらないので、色要素領域を区画するように第１隔壁部を形成することができる。ま
た、色要素領域を複数の領域に分割するように第２隔壁部を形成することができる。

また、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法において、第１隔壁部が形成された基板
の表面が撥液性を有するように表面処理する撥液処理工程と、第２隔壁部を形成する領域
に対応する基板の撥液処理された表面が親液性を有するように表面処理する親液処理工程
とをさらに備え、第２隔壁部を形成する工程では、親液処理された基板の表面に隔壁部形
成材料を含む機能液を吐出して第２隔壁部を形成するとしてもよい。これによれば、先に
第１隔壁部を基板の表面に形成してから撥液処理を行い、第２隔壁部を形成する工程では
、親液処理された基板の表面に機能液を吐出して第２隔壁部を形成する。したがって、例
えばフォトリソグラフィ法で第１隔壁部を形成すれば、より安定した形状で色要素領域を
区画することができる。そして、配向方向制御用の突起部の機能を有する第２隔壁部を機
能液を吐出する方法で形成することができる。

また、これらの発明のカラーフィルタ基板の製造方法において、上記撥液処理工程では
、撥液性を有する薄膜を基板の表面に形成し、色要素形成工程では、少なくとも色要素領
域に残存する薄膜を除去する工程を含むことが好ましい。これによれば、色要素形成工程
では、撥液性を有する薄膜を除去する工程を含んでいるので、色要素領域に残存する薄膜
を取り除き、色要素形成材料を含む機能液が着弾した際に、より濡れ広がり易くすること
ができる。すなわち、色要素領域に機能液を行き渡らせてより均一な色要素を形成するこ
とができる。

また、これらの発明のカラーフィルタ基板の製造方法において、上記親液処理工程では
、少なくとも第２隔壁部を形成する領域に対応する基板の撥液処理された表面に光を照射
して親液性を付与することが好ましい。これによれば、撥液処理された基板の表面に親液
性を付与する方法として光を照射するので、すばやくかつ高精細に第２隔壁部を形成する
領域を親液化することができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、複数種の色要素を有するカラーフィルタ基板と、
複数種の色要素に対応する複数の画素電極を有する対向基板と、カラーフィルタ基板と対
向基板とによって挟持された液晶と、カラーフィルタ基板と対向基板の液晶に接する表面
に、該表面に対して液晶の分子を略垂直方向に配向させる配向膜とを備えた液晶表示装置
の製造方法であって、カラーフィルタ基板が上記発明のカラーフィルタ基板の製造方法を
用いて製造されたことを特徴とする。

この方法によれば、配向方向制御用の突起部の機能を有するように第２隔壁部を形成す
ることにより、製造工程を簡略化することができ、且つ均一な色要素を形成可能なカラー
フィルタ基板の製造方法を用いているので、白抜けや色ムラ等の不良が減少したＭＶＡ方
式の液晶表示装置を効率的に且つ歩留まりよく製造することができる。

本発明の実施形態は、垂直配向用の配向膜が設けられるカラーフィルタ基板、このカラ
ーフィルタ基板を用いたＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）方式の液晶表示
装置を例に説明する。尚、説明に用いる図は、構成要素を明確にするために適宜拡大また
は縮小して表示した。

＜カラーフィルタ基板＞
図１は、カラーフィルタ基板の構造を示す概略平面図である。図１に示すように、本実
施形態のカラーフィルタ基板１０は、基板としての透明なガラス基板１の表面に複数の色
要素領域２を区画する第１隔壁部４を有している。各色要素領域２には、３色（Ｒ；レッ
ド，Ｇ；グリーン，Ｂ；ブルー）の色要素３が形成されている。各色要素３Ｒ，３Ｇ，３
Ｂは、同色の色要素３同士が直線状に配置されている。すなわち、カラーフィルタ基板１
０は、ストライプ方式の色要素３を備えている。

図２は、１つの色要素領域を示す拡大平面図である。図２に示すように、第１隔壁部４
によって区画された色要素領域２には、これをさらに複数の領域に分割する第２隔壁部５
を有している。第２隔壁部５は、紙面の上下方向におよそ４５度の角度で色要素領域２を
分割するようにくの字状に設けられている。第２隔壁部５の幅は、色要素領域２のサイズ
にも寄るがおよそ１０μｍである。尚、図２では、第２隔壁部５の一部が第１隔壁部４の
角部に掛かっているが、色要素領域２の縦横比に応じて適宜その位置を設定すればよい。

色要素３は、色要素領域２の分割された複数の領域ごとに、異なる色要素形成材料を含
む３種（色）の機能液を吐出して乾燥することにより形成されている。このような機能液
としては、公知の材料を用いればよく、例えば、色要素形成材料として無機あるいは有機
顔料を用い、これにより着色したアクリル樹脂やポリウレタン樹脂等からなる機能液が挙
げられる。

図３は、図２のＡ−Ａ線で切った色要素領域を示す概略断面図である。図３に示すよう
に、第２隔壁部５は、第１隔壁部４に対して高さ方向に１〜２μｍ突出するようにガラス
基板１に形成されている。また、色要素３は、第１隔壁部４の高さと略同等の膜厚となる
ように形成されている。すなわち、色要素領域２において、第２隔壁部５は、色要素３よ
り突出するように形成されている。突出した第２隔壁部５の頭頂部５ａは、曲面形状とな
っている。なお、頭頂部５ａの形状は、これに限らず、斜面によって構成される稜を備え
たものでもよい。

このようなカラーフィルタ基板１０は、色要素領域２を覆うように透明電極と垂直配向
用の配向膜とが積層され、第２隔壁部５が配向方向制御用の突起部を兼ねることになり、
後述するＭＶＡ方式の液晶表示装置１００（図６参照）に用いられる。

＜カラーフィルタ基板の製造方法＞
次に本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法について図４および図５に基づいて説
明する。図４はカラーフィルタ基板の製造方法を示すフローチャート、図５（ａ）〜（ｆ
）はカラーフィルタ基板の製造方法を示す概略断面図である。

本実施形態のカラーフィルタ基板１０の製造方法は、ガラス基板１の表面が撥液性を有
するように表面処理する撥液処理工程（ステップＳ１）と、第１隔壁部４を形成する領域
と第２隔壁部５を形成する領域とに対応するガラス基板１の撥液処理された表面が親液性
を有するように表面処理する親液処理工程（ステップＳ２）とを備えている。また、ガラ
ス基板１上に複数の色要素領域２を区画するように第１隔壁部４を形成する工程および複
数の色要素領域２のそれぞれを複数の領域に分割するように第２隔壁部５を形成する工程
（ステップＳ３）を備えている。さらに、複数の色要素領域２に異なる色要素形成材料を
含む３種（色）の機能液を吐出して複数種の色要素３を形成する色要素形成工程（ステッ
プＳ４）を備えている。

図４のステップＳ１は、撥液処理工程である。ステップＳ１では、図５（ａ）に示すよ
うに、ガラス基板１の表面に薄膜６を形成して撥液性を付与する。薄膜６の形成方法とし
ては、撥液性を有する材料としてＦＡＳ（フッ化アルキルシラン）またはＨＭＤＳ（ヘキ
サメチルジシラン）を用いて、ほぼ単分子膜からなる薄膜６を形成する。より具体的には
、ガラス基板１の表面に自己組織化膜を形成する方法等を採用できる。

自己組織膜形成法では、ガラス基板１の表面に、有機分子膜などからなる自己組織化膜
を形成する。有機分子膜は、ガラス基板１に結合可能な官能基と、その反対側に表面性を
改質する（表面エネルギーを制御する）撥液基としての官能基と、これらの官能基を結ぶ
炭素の直鎖あるいは一部分岐した炭素鎖とを備えており、ガラス基板１に結合して自己組
織化して分子膜、例えば単分子膜を形成する。

ここで、自己組織化膜とは、ガラス基板１の下地層等の構成原子と反応可能な結合性官
能基とそれ以外の直鎖分子とからなり、直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有
する化合物を、配向させて形成された膜である。この自己組織化膜は、単分子を配向させ
て形成されているので、極めて膜厚を薄くすることができ、しかも、分子レベルで均一な
膜となる。すなわち、膜の表面に同じ分子が位置するため、膜の表面に均一でしかも優れ
た撥液性を付与することができる。

上記の高い配向性を有する化合物として、例えばフルオロアルキルシランを用いること
により、膜の表面にフルオロアルキル基が位置するように各化合物が配向されて自己組織
化膜が形成され、膜の表面に均一な撥液性が付与される。自己組織化膜を形成する化合物
としては、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリエトキシシラン
、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタ
デカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロ
−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１
，２，２テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２
テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等の
フルオロアルキルシラン（以下「ＦＡＳ」という）を例示できる。これらの化合物は、単
独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、ＦＡＳを用いるこ
とにより、ガラス基板１との密着性と良好な撥液性とを得ることができる。

ＦＡＳは、一般的に構造式ＲｎＳｉＸ（４−ｎ）で表される。ここでｎは１以上３以下
の整数を表し、Ｘはメトキシ基、エトキシ基、ハロゲン原子などの加水分解基である。ま
たＲはフルオロアルキル基であり、（ＣＦ₃）（ＣＦ₂）ｘ（ＣＨ₂）ｙの（ここでｘは０
以上１０以下の整数を、ｙは０以上４以下の整数を表す）構造を持ち、複数個のＲ又はＸ
がＳｉに結合している場合には、Ｒ又はＸはそれぞれすべて同じでもよく、異なっていて
もよい。Ｘで表される加水分解基は加水分解によりシラノールを形成して、ガラス基板１
の下地のヒドロキシル基と反応してシロキサン結合でガラス基板１と結合する。一方、Ｒ
は表面に（ＣＦ₂）等のフルオロ基を有するため、ガラス基板１の下地表面を濡れない（
表面エネルギーが低い）表面に改質する。

有機分子膜などからなる自己組織化膜は、上記の原料化合物とガラス基板１とを同一の
密閉容器中に入れておき、室温で２〜３日程度の間放置することによりガラス基板１上に
形成される。また、密閉容器全体を１００℃に保持することにより、３時間程度でガラス
基板１上に形成される。これらは気相からの形成法であるが、液相からも自己組織化膜を
形成できる。例えば、原料化合物を含む溶液中にガラス基板１を浸積し、洗浄、乾燥する
ことでガラス基板１上に自己組織化膜が形成される。なお、自己組織化膜を形成する前に
、ガラス基板１表面に紫外光を照射したり、溶媒により洗浄したりして、ガラス基板１表
面の前処理を施すことが望ましい。そして、ステップＳ２へ進む。

図４のステップＳ２は、親液処理工程である。ステップＳ２では、図５（ｂ）に示すよ
うに、撥液処理された表面６ａに光を照射して親液性を付与する。光が照射された部位で
は、シロキサン結合が切れて水酸基と結合した状態となり、親液性が付与される。この場
合、照射する範囲は、図５（ｃ）に示すように、第１隔壁部４を形成する領域６ｂと第２
隔壁部５を形成する領域６ｃである。

なお、照射する光としては、発熱を生じさせる波長帯域を有するレーザ光が好ましく、
例えば、赤外域（０．７〜１０μｍ）に波長帯域を有するものが好適である。このような
レーザ光源として、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（１．０６４μｍ）、ＣＯ₂レーザ（１
０．６μｍ）などを用いることができる。そして、これらのレーザ光源と少なくともＸ，
Ｙ方向に移動可能なテーブルとを備えたレーザ照射装置により、テーブルにガラス基板１
を載置して領域６ｂ，６ｃを描画するようにレーザ光を照射して親液処理を行う。

また、ＦＡＳなどからなる薄膜６を親液処理する方法としては、親液化する領域６ｂ，
６ｃ以外をマスクで覆い、ＵＶ（紫外光）を照射する方法も採用することができる。そし
て、ステップＳ３へ進む。

図４のステップＳ３は、隔壁部形成工程である。ステップＳ３では、図５（ｄ）に示す
ように、液状体を液滴としてノズルから吐出可能な液滴吐出ヘッド２０を用い、液状体と
して隔壁部形成材料を含む機能液２１を吐出して第１隔壁部４および第２隔壁部５を形成
する。

より具体的には、第１隔壁部４を形成する領域６ｂと第２隔壁部５を形成する領域６ｃ
とに順次液滴吐出ヘッド２０が対向するように位置決めし、機能液２１を液滴として吐出
し着弾させて濡れ広げる。そして、これを乾燥させる工程を繰り返すことにより堆積させ
第１隔壁部４と第２隔壁部５を形成する。また、第２隔壁部５が第１隔壁部４よりも高さ
方向に１〜２μｍ突出するように機能液２１を吐出して形成する。この場合、第１隔壁部
４の高さは、およそ１．５μｍであり、第２隔壁部５の高さは、およそ２．５μｍである
。特に幅がおよそ１０μｍの狭い第２隔壁部５では、機能液２１が着弾後に表面張力によ
って盛り上がり、乾燥後には頭頂部５ａが曲面状態となる。なお、機能液２１としては、
隔壁部形成材料としてフェノール系樹脂等を含んだ溶液を用いることができる。そして、
ステップＳ４へ進む。

図４のステップＳ４は、色要素形成工程である。ステップＳ４では、まず、図５（ｅ）
に示すように、第１隔壁部４および第２隔壁部５が形成されたガラス基板１に残存する薄
膜６を除去する工程を行う。薄膜６は、ＦＡＳなどからなる単分子膜であり、およそ３０
０℃にガラス基板１を加熱することにより昇華させて除去することが可能である。また、
除去後のガラス基板１の表面１ａを親液化することも可能である。なお、加熱以外の方法
としては、ＵＶ照射やＯ₂プラズマ処理等を採用することができる。

次に図５（ｆ）に示すように、第２隔壁部５によって分割された色要素領域２の複数の
領域ごとに色要素形成材料を含む機能液２２を液滴吐出ヘッド２０から液滴として吐出し
乾燥することによって、色要素３を形成する。当然ながら異なる色の各色要素３Ｒ，３Ｇ
，３Ｂが形成される各色要素領域２に対応して異なる色要素材料を含む３種の機能液２２
を液滴吐出ヘッド２０に順次充填して吐出する。あるいは、複数の液滴吐出ヘッド２０を
用意し、それぞれに異なる色要素材料を含む機能液２２を充填して吐出してもよい。

この場合、乾燥後の色要素３の膜厚が第１隔壁部４の高さ（およそ１．５μｍ）とほぼ
同じになるように機能液２２の吐出回数を分割された複数の領域ごとに調整して吐出する
。これにより、第２隔壁部５は、形成された色要素３の表面からおよそ１μｍ突出し、配
向方向制御用の突起部としての機能を有する。

＜液晶表示装置＞
次に本実施形態の液晶表示装置について図６および図７に基づいて説明する。図６は液
晶表示装置の構造を示す概略断面図、図７は液晶表示装置の画素を示す概略平面図である
。詳しくは、図６は図７のＢ−Ｂ線で切った概略断面図である。また、図７はカラーフィ
ルタ基板１０側から見た画素の拡大図である。

図６に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００は、３色の色要素３を有するカラ
ーフィルタ基板１０と、各色要素３に対応する複数の画素電極１２が透明基板１１に形成
された対向基板としての素子基板１６とを備えている。また、カラーフィルタ基板１０と
素子基板１６とによって挟持された負の誘電率を有する液晶１５とを備えている。カラー
フィルタ基板１０には、色要素３が形成された色要素領域２を区画する第１隔壁部４と、
色要素領域２を複数の領域に分割する第２隔壁部５とを有している。さらに色要素３、第
１隔壁部４、第２隔壁部５を覆うように透明なＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる共
通電極７が形成されている。素子基板１６には、画素電極１２に駆動用の電位を与えるス
イッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子１７が設けられている。
カラーフィルタ基板１０と素子基板１６の液晶１５に接する表面には、該表面に対して液
晶１５の分子を略垂直方向に配向させる配向膜８，１４がそれぞれ設けられている。

このような液晶表示装置１００は、カラーフィルタ基板１０の側から表示された画像等
の情報を視認するものであり、カラーフィルタ基板１０の表面と素子基板１６の背面には
、偏光板（図示省略）が装備される。また、素子基板１６の背面側に冷陰極管やＬＥＤ等
の光源を有する照明装置（図示省略）を装備して照明される。

図６および図７に示すように、液晶表示装置１００は、表示用の複数のサブ画素ＳＧを
有し、３色の色要素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに対応する３つのサブ画素ＳＧにより１つの画素Ｇ
を構成している。各サブ画素ＳＧに設けられた第２隔壁部５は、色要素３の表面より突出
するように形成され、配向方向制御用の突起部としての機能を有している。色要素３に対
向する画素電極１２には、第２隔壁部５に並行してカラーフィルタ基板１０に向かって開
口する開口部としての複数のスリット１３が設けられている。

図６は、駆動電圧が印加されていない液晶表示装置１００の状態を示している。この時
、色要素３の表面より突出した第２隔壁部５において配向する液晶１５の分子１５ａは、
頭頂部５ａの曲面状の表面に対して略垂直な方向に配向する。カラーフィルタ基板１０の
共通電極７と素子基板１６の画素電極１２との間に駆動電圧が印加されると、頭頂部５ａ
と画素電極１２との間、および頭頂部５ａ以外の共通電極７とスリット１３との間には、
斜め方向の電界Ｅが生ずる。液晶１５の分子１５ａは、電界Ｅの方向に対して垂直となる
ように倒れる。したがって、頭頂部５ａとスリット１３とを境にして駆動電圧が印加され
たときに液晶１５の分子１５ａが倒れる方向が異なる領域が形成される。すなわち、第２
隔壁部５によって複数に分割され配向方向制御された色要素領域２では、異なる視角依存
性を有することになるため、広視野角な視角特性を有する液晶表示装置１００を提供する
ことが可能である。

＜液晶表示装置の製造方法＞
本実施形態の液晶表示装置１００の製造方法は、配向方向制御用の突起部を形成する製
造工程を簡略化可能であると共に、色要素領域２において均一な色要素３を備えたカラー
フィルタ基板１０を用いて製造する。よって、より効率よく、且つ色ムラ等の不良が低減
され歩留まりよく液晶表示装置１００を製造することが可能である。

尚、透明基板１１に画素電極１２とＴＦＴ素子１７、およびこれらを電気的に接続する
配線等の形成方法、並びにカラーフィルタ基板１０と素子基板１６とを接着剤等を用いて
所定の位置で接合し、液晶１５をその隙間に充填する方法は、公知の方法を用いればよい
。また、カラーフィルタ基板１０と素子基板１６の液晶１５に接する面に垂直配向用の配
向膜８，１４を形成する方法としては、配向膜材料としての可溶性ポリイミド、ポリアミ
ック酸タイプポリイミド、変性ポリイミド等の有機化合物に溶媒を添加して粘度を調整し
、オフセットなどの印刷法、液滴吐出法などにより形成する方法が挙げられる。

＜電子機器＞
次に本実施形態の電子機器としての大型液晶ＴＶについて説明する。図８は、大型液晶
ＴＶを示す概略斜視図である。図８に示すように、大型液晶ＴＶ２００は、表示部２０１
に上記実施形態の広視野角な視角特性を有する液晶表示装置１００が搭載されている。液
晶表示装置１００は、より効率よく、且つ色ムラ等の不良が低減され歩留まりよく製造す
ることが可能であるため、優れた表示品質を有すると共にコストパフォーマンスの高い大
型液晶ＴＶ２００を実現することが可能である。

上記実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）上記実施形態のカラーフィルタ基板１０は、第１隔壁部４によって複数区画され
た色要素領域２をそれぞれ複数の領域に分割する第２隔壁部５を有している。また、第２
隔壁部５が色要素領域２に形成された色要素３よりも突出するように形成され、配向方向
制御用の突起部を兼ねている。したがって、第２隔壁部５を設けない場合に比べて、分割
され面積が狭くなった複数の領域ごとに色要素３を形成すればよいので、形成される色要
素３を平坦化し易い。ゆえに、配向方向制御用の突起部の製造工程を簡略化可能であると
共に、色要素領域２において均一な色要素３を備えたカラーフィルタ基板１０を提供する
ことができる。さらには、色要素３を形成する面積が減少するので、色要素形成材料の無
駄な消費を低減することができる。

（２）上記実施形態のカラーフィルタ基板１０およびその製造方法において、複数の色
要素領域２に形成される３種（色）の色要素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、色要素形成材料を含む
機能液２２を吐出して形成されている。したがって、分割され面積が狭くなった複数の領
域ごとに機能液２２が吐出されるので、該複数の領域ごとに機能液２２を行き渡らせて均
一な膜厚と平坦性を有する色要素３を形成することができる。すなわち、機能液２２が行
き渡らない白抜けや色ムラの不良を低減することができる。

（３）上記実施形態のカラーフィルタ基板１０およびその製造方法において、第２隔壁
部５は、レーザ光を照射して親液処理されたガラス基板１の領域６ｃに隔壁部形成材料を
含む機能液２１を吐出して乾燥する工程を繰り返すことにより、着弾した機能液２１を堆
積して頭頂部５ａが曲面形状を有するように形成される。したがって、幅およそ１０μｍ
の精細な第２隔壁部５を形成することができる。そして、色要素３が第１隔壁部４の高さ
とほぼ同じ膜厚（１．５μｍ）で形成され、第２隔壁部５が第１隔壁部４よりもおよそ１
μｍ高くなるように形成されているため、第２隔壁部５を覆うようにガラス基板１の表面
に垂直配向させる配向膜を形成すれば、第１隔壁部４と色要素３との境で配向面に凹凸を
生じることなく、第２隔壁部５の頭頂部５ａを境にして色要素領域２の内部を複数の異な
る配向方向制御領域に分割することができる。

（４）上記実施形態のカラーフィルタ基板１０の製造方法において、第１隔壁部４、第
２隔壁部５、および３種（色）の色要素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、いずれも液状体としての機
能液を液滴として液滴吐出ヘッド２０のノズルから吐出する液滴吐出法を用いて形成され
ている。したがって、これらの構成をフォトリソグラフィ法で形成する場合に比べて、感
光性材料の塗布、露光、現像、洗浄といった設備を製造工程ごとに揃える必要がなく、高
精度の露光用マスクも不要となる。ゆえに、液滴吐出ヘッド２０を備えた液滴吐出装置を
用いれば、ほとんどの製造工程に対応が可能であり、より効率的にカラーフィルタ基板１
０を製造することができる。

（５）上記実施形態の液晶表示装置１００およびその製造方法において、配向方向制御
用の突起部の製造工程を簡略化可能であると共に、色要素領域２において均一な色要素３
を備えたカラーフィルタ基板１０を用いて構成あるいは製造されているため、広視野角な
視角特性を有する液晶表示装置１００を提供することができる。また、より効率よく、且
つ色ムラ等の不良が低減され歩留まりよく液晶表示装置１００を製造することができる。

（６）上記実施形態の電子機器としての大型液晶ＴＶ２００は、表示部２０１に上記実
施形態の液晶表示装置１００が搭載されているため、広い視野角や色ムラの少ない優れた
表示品質を有すると共にコストパフォーマンスの高い大型液晶ＴＶ２００を提供すること
ができる。

上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。
（変形例１）上記実施形態のカラーフィルタ基板１０の製造方法において、第１隔壁部
４を形成する方法は、これに限定されない。図９（ａ）〜（ｆ）は変形例のカラーフィル
タ基板の製造方法を示す概略断面図である。例えば、同図（ａ）に示すように、ガラス基
板１にまず第１隔壁部４を形成する。この場合の形成方法としては、感光性樹脂をガラス
基板１の表面に膜厚がおよそ１．５μｍとなるように塗布して露光・現像することにより
形成する。感光性樹脂としては、ブラック顔料等を含んで遮光性を有するものが好ましい
。次に、同図（ｂ）に示すように、第１隔壁部４が形成されたガラス基板１の表面を撥液
化する薄膜６を形成する。そして、同図（ｃ）に示すように、撥液処理された表面６ａの
第２隔壁部５を形成する領域６ｃにレーザ光を照射して親液化する。続いて、同図（ｄ）
に示すように、隔壁部形成材料を含む機能液２１を液滴吐出ヘッド２０から吐出して第２
隔壁部５を形成する。その後に、同図（ｅ）に示すように、撥液性を有する薄膜６を加熱
等の方法で除去する。そして、同図（ｆ）に示すように、第１隔壁部４と第２隔壁部５と
によって分割された色要素領域２に色要素形成材料を含む機能液２２を液滴吐出ヘッド２
０から吐出して色要素３を形成する。このようにすれば、サブ画素ＳＧに対応する色要素
領域２を安定した形状で区画形成することができる。また、このようにして製造されたカ
ラーフィルタ基板１０を用いて液晶表示装置１００を構成あるいは製造すれば、形成され
た第１隔壁部４が遮光性を有しているので、サブ画素ＳＧ間の光漏れを防いでよりくっき
りした画像表示が可能である。

（変形例２）上記実施形態のカラーフィルタ基板１０において、色要素３の構成は、こ
れに限定されない。例えば、ストライプ状に配置された３色の色要素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの
配置の順序が異なっていてもよい。また、図１０（ａ）および（ｂ）は変形例の色要素の
配置を示す平面図である。同図（ａ）に示すように同色の色要素３が斜め方向に配置され
たモザイク方式や、同図（ｂ）に示すように異なる色要素３が三角形の各頂点に配置され
たデルタ方式でも本発明を適用することができる。さらには、色要素３は、３色に限定さ
れず、色再現性を高める他の色を追加した４色の構成としてもよい。

（変形例３）上記実施形態の液晶表示装置１００およびその製造方法において、カラー
フィルタ基板１０の共通電極７の配置は、これに限定されない。例えば、第２隔壁部５の
頭頂部５ａを避けるようにマスキングして共通電極７を形成してもよい。これによれば、
液晶１５が充填されるカラーフィルタ基板１０と素子基板１６との隙間が非常に狭くなっ
ても、突出した第２隔壁部５の頭頂部５ａには共通電極７がないので、共通電極７と画素
電極１２とが電気的に短絡する不具合を低減することができる。

（変形例４）上記実施形態の液晶表示装置１００が搭載される電子機器は、大型液晶Ｔ
Ｖ２００に限定されない。例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれ
る携帯型情報機器や携帯端末機器、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、デジタ
ルスチルカメラ、車載用モニタ、モニタ直視型のデジタルビデオレコーダ、カーナビゲー
ション装置、電子手帳、ワークステーション、テレビ電話機、ＰＯＳ端末機等々の画像表
示手段として好適に用いることができる。

カラーフィルタ基板の構造を示す概略平面図。１つの色要素領域を示す拡大平面図。図２のＡ−Ａ線で切った色要素領域を示す概略断面図。カラーフィルタ基板の製造方法を示すフローチャート。（ａ）〜（ｆ）はカラーフィルタ基板の製造方法を示す概略断面図。液晶表示装置の構造を示す概略断面図。液晶表示装置の画素を示す概略平面図。大型液晶ＴＶを示す概略斜視図。（ａ）〜（ｆ）は変形例のカラーフィルタ基板の製造方法を示す概略断面図。（ａ）および（ｂ）は変形例の色要素の配置を示す平面図。

符号の説明

１…基板としてのガラス基板、２…色要素領域、３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ…色要素、４…
第１隔壁部、５…第２隔壁部、５ａ…第２隔壁部の頭頂部、６…撥液性を有する薄膜、６
ａ…基板の撥液処理された表面、６ｂ…複数の色要素領域を区画する領域、６ｃ…複数の
色要素領域のそれぞれの内部をさらに分割する領域、８，１４…配向膜、１０…カラーフ
ィルタ基板、１２…画素電極、１３…開口部としてのスリット、１５…液晶、１５ａ…液
晶の分子、１６…対向基板としての素子基板、２１…隔壁部形成材料を含む機能液、２２
…色要素形成材料を含む機能液、１００…液晶表示装置、２００…大型液晶ＴＶ。

Claims

基板上に区画された複数の色要素領域に複数種の色要素を有するカラーフィルタ基板の製造方法であって、
前記基板上に前記複数の色要素領域を区画するように第１隔壁部を形成する工程と、
前記色要素領域を複数の領域に分割するように第２隔壁部を形成する工程と、
前記複数の色要素領域に異なる色要素形成材料を含む複数種の機能液を吐出して複数種の色要素を形成する色要素形成工程とを備え、
前記第２隔壁部を形成する工程では、前記第１隔壁部よりも高くなるように前記第２隔壁部を形成することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
前記色要素形成工程では、前記第１隔壁部と前記色要素とが略同等の膜厚となるように前記機能液を吐出することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
前記基板の表面が撥液性を有するように表面処理する撥液処理工程と、
前記第１隔壁部を形成する領域と前記第２隔壁部を形成する領域とに対応する前記基板の撥液処理された表面が親液性を有するように表面処理する親液処理工程とをさらに備え、
前記第１隔壁部を形成する工程および前記第２隔壁部を形成する工程では、親液処理された前記基板の表面に隔壁部形成材料を含む機能液を吐出して前記第１隔壁部および前記第２隔壁部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
前記第１隔壁部が形成された前記基板の表面が撥液性を有するように表面処理する撥液処理工程と、
前記第２隔壁部を形成する領域に対応する前記基板の撥液処理された表面が親液性を有するように表面処理する親液処理工程とをさらに備え、
前記第２隔壁部を形成する工程では、親液処理された前記基板の表面に隔壁部形成材料を含む機能液を吐出して前記第２隔壁部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
前記撥液処理工程では、撥液性を有する薄膜を前記基板の表面に形成し、
前記色要素形成工程では、少なくとも前記色要素領域に残存する前記薄膜を除去する工程を含むことを特徴とする請求項３または４に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
前記親液処理工程では、少なくとも前記第２隔壁部を形成する領域に対応する前記基板の撥液処理された表面に光を照射して親液性を付与することを特徴とする請求項３または４に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
複数種の色要素を有するカラーフィルタ基板と、前記複数種の色要素に対応する複数の画素電極を有する対向基板と、前記カラーフィルタ基板と前記対向基板とによって挟持された液晶と、前記カラーフィルタ基板と前記対向基板の前記液晶に接する表面に、前記表面に対して前記液晶の分子を略垂直方向に配向させる配向膜とを備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記カラーフィルタ基板が請求項１ないし６のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。