(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状の隔壁で区画された複数の領域のうち、三以上の領域に対してインクを同時に吐出する第一のインクジェット工程と、
該第一のインクジェット工程においてインクが吐出されなかった少なくとも一つの領域に対してインクを吐出する第二のインクジェット工程とを含み、
該第一のインクジェット工程において吐出されたインクの少なくとも一つは、隣接する横方向及び縦方向のいずれの領域に対してもインクが吐出されなかった第一のインクであり、
該第一のインクジェット工程において吐出されたインクの他の少なくとも二つは、横方向又は縦方向に隣接するいずれか一つの領域に対してインクが吐出された第二のインクである
ことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項２】
前記製造方法は、前記第一のインクジェット工程と、前記第二のインクジェット工程との間に、前記第一のインクジェット工程後のインクを乾燥させる仮焼成工程を含むことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記製造方法は、前記第一のインクジェット工程と、前記第二のインクジェット工程との間に、前記第一のインクジェット工程後のインクを囲う隔壁の表面を撥液処理する撥液工程を有することを特徴とする請求項１又は２記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４】
前記第一のインクジェット工程と前記第二のインクジェット工程とによって形成されるカラーフィルタは、複数色の組み合わせによって構成される画素単位で繰り返し配置されて形成されるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項５】
前記第一のインクジェット工程によって形成されるカラーフィルタの色の配置順は、横方向及び／又は縦方向に隣接する画素単位で入れ替わっていることを特徴とする請求項４記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項６】
前記第一のインクは、前記複数色のうち、最も低い透過率特性をもつ色であることを特徴とする請求項４又は５記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項７】
前記画素単位は、赤色、緑色及び青色の絵素の組み合わせからなるものであり、前記第一のインクは、青色のインクであることを特徴とする請求項６記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項８】
前記画素単位は、赤色、緑色、青色及び黄色の絵素の組み合わせからなるものであり、前記第一のインクは、青色のインクであることを特徴とする請求項６記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項９】
前記第一のインクで形成されるカラーフィルタ、及び、前記第二のインクで形成されるカラーフィルタは、同一画素内に形成されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第一のインクで形成されるカラーフィルタ、及び、前記第二のインクで形成されるカラーフィルタは、互いに異なる画素間で形成されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のカラーフィルタ基板の製造方法を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記表示装置は、複数の画素電極及び共通電極を有し、複数の画素電極のうち、隣接する画素電極の電位同士が、共通電極の電位を基準としたときに互いに逆極性となる駆動手段を備えることを特徴とする請求項１１記載の表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタ基板の製造方法、表示装置の製造方法、カラーフィルタ基板、及び、表示装置に関する。より詳しくは、インクジェットプロセスによってカラーフィルタを形成する工程を含むカラーフィルタ基板の製造方法、該カラーフィルタ基板の製造方法を含む表示装置の製造方法、該カラーフィルタの製造方法によって作製されるカラーフィルタ基板、及び、該カラーフィルタ基板を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタ基板は、一般的に、複数色のカラーフィルタがガラス基板等の基板上に規則正しく配置されて構成されている。カラー表示を実現するための単位である画素に対応するカラーフィルタの色の組み合わせとしては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３原色が最も一般的である。【０００３】
カラーフィルタの作製に使用されるプロセスとしては、フォトリソグラフィープロセスが主流であるが、カラー層の形成のために色数と同じ回数の塗布、露光、現像及び焼成の工程を繰り返す必要がある。【０００４】
これに対し、インクジェットプロセスでは、インクジェット装置が複数のヘッドを装備しており、複数のヘッドからそれぞれ異なる色のインクを吐出させ、異なる色の層を一つのプロセス内で形成することができるため、全体のプロセスを短縮することができる。また、インクジェットプロセスでは、必要な箇所にのみインクを塗布することができるため、露光及び現像の工程が不要である。【０００５】
インクジェットプロセスを用いた従来の改良例としては、複数のインク吐出ノズルの間隔及び配置を画素間隔に合わせて一定条件の下で制御し、対応する色の画素を着色する手段（例えば、特許文献１参照。）、複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用い、各被着色部に対してノズルを変えながら複数回インクを付与して着色部を形成する手段（例えば、特許文献２参照。）、インクジェットヘッドを走査して、着色領域へのインク吐出を複数回に分けて行う手段（例えば、特許文献３参照。）、着色層を形成するに当たり、インクジェット法による塗布工程と、塗液に対して仮硬化処理を行う仮硬化工程との二つを用い、これらの工程を繰り返す手段（例えば、特許文献４参照。）等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３８３０６号公報
【特許文献２】特開２００２−３２８２１６号公報
【特許文献３】特開２００３−２３２９１２号公報
【特許文献４】特開２００８−８９８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、インクジェット法によりカラーフィルタを形成する方法について種々検討を行っていたところ、隔壁（以下、バンクともいう。）によって一定範囲に区画された領域（以下、絵素開口領域ともいう。）内にインクを吐出し、カラーフィルタを形成した際に、隣接する異なる色のカラーフィルタ同士が一部で混色を起こしてしまい、設計どおりのカラーフィルタ形成ができない場合があることを見いだした。このような現象は、複数の絵素開口領域内にそれぞれ異なる色のインクを一つのプロセス内で連続して吐出した場合に起こりやすい。【０００８】
図１６は、複数の絵素開口領域内にそれぞれ異なる色のインクを一つのプロセス内で吐出した結果、混色が生じたときのカラーフィルタを示す平面模式図である。横方向に並ぶ３つの絵素開口領域に、赤のインク、緑のインク、及び、青のインクの三色のインクが吐出される場合を想定している。バンク９２によって区画された領域にインクが吐出される。しかしながら、インクの吐出時に、緑のインクと青のインクとが接触すると、互いの表面張力でそれぞれが一つの液滴となるような力が働き、その結果、図１６に示すように、緑のカラーフィルタ、及び、青のカラーフィルタが形成される領域に、混色が生じたカラーフィルタ９１が形成されることがある。このように混色が生じた部位は欠陥部位となり、所望のカラーバランスが得られない。【０００９】
そこで本発明者らは、混色による欠陥部位を取り除くために、レーザーを用いて欠陥部位を除去し、再度インクを塗布し直すことを試みた。図１７は、混色が生じた部位をレーザーで除去したときのカラーフィルタを示す平面模式図である。また、図１８は、レーザーによる除去工程後、再度インクを塗布し直した時のカラーフィルタを示す平面模式図である。【００１０】
図１７に示すように、レーザーを用いることで、ほとんどの欠陥部位を取り除くことができるが、絵素開口領域の外周部付近については、きれいに除去することができず、残し代９３が残存することになる。すなわち、レーザーによって形成された開口の形状と、バンク９２で囲まれた領域の形状とを完全に合わせることができない。このように、レーザーによるインクの除去を行った後に、再度インクを塗布することで、一応の欠陥修正は行うことができるが、図１８に示すように、残し代９３との混色部位が目立って視認されるため、充分には欠陥の修正がなされているとはいえない。【００１１】
本発明者らは、混色欠陥を防ぐ方法について種々検討を行ったところ、混色は、複数の絵素開口領域内にインクを一つのプロセス内で吐出した場合に起こっていた点に着目し、インク吐出を二回に分けて行う方法を試みた。具体的には、ある一つの描画領域を設定したときに、その描画領域に隣接する領域に対しては同じプロセス内でインク吐出は行わず、ある一つの描画領域に対するインク吐出を行った後に、すでにインクが描画された領域に隣接する描画領域に対してインク吐出を行うといったように、それぞれ異なるタイミングで互いに隣接するカラーフィルタが形成されるように、インク吐出を行った。【００１２】
図１９及び図２０は、同色のカラーフィルタが形成され、かつ互いに隣接する２つの絵素開口領域のうち、一方の絵素開口領域にインク吐出を行った後、連続して他方の絵素開口領域に対してインク吐出を行った後のカラーフィルタの状態の一例を示す平面模式図である。図１９は、一回目終了後の描画パターンを示し、図２０は、二回目終了後の描画パターンを示している。また、図２１は図１９に示すカラーフィルタの断面模式図であり、図２２は図２０に示すカラーフィルタの断面模式図である。図１９及び図２０に示すように、各絵素開口領域内には、バンク８２を間に介してそれぞれ異なる色のカラーフィルタが形成されている。カラーフィルタの種類は、赤のカラーフィルタ８１Ｒ、緑のカラーフィルタ８１Ｇ、及び、青のカラーフィルタ８１Ｂの３種類である。【００１３】
図１９及び図２０に示すようにインク描画を二回に分けて行うことで混色欠陥の発生は抑制される。また、バンク８２に対しては、１回目のインク描画を行う前に、バンク８２で囲まれた領域内にインクが保持されるようにバンク８２の表面に撥液処理を施しておくことで、バンク８２上にインクが乗り上がることを防ぎ、混色の発生を防ぐことができる。しかしながら、この場合であっても、１回目に描画がなされたインクの一部が基板上に着弾した後に揮発することで、周辺のバンク８２の撥液性を低下させてしまう。図１９と図２０とを比較すると、インクジェットによる描画後のインクのバンク８２への乗り上がりの量は、１回目と比べて２回目の方が大きい。このことは、１回目のインクジェットによる描画の際に、周辺部に位置するバンク８２の表面の撥液性が低下していることを意味する。また、図２１と図２２とを比較するとわかるように、１回目に描画されたインクと、２回目に描画されたインクとの間でそれぞれバンク８２の表面への乗り上がりの程度が違うことにより膜厚に差が生じている。このようなカラーフィルタの膜厚差は、ＴＶ等の使用目的でドット反転表示を行ったときに、フリッカー（ちらつき）を生じさせる原因となる。【００１４】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、インクジェット法を用いたときであっても、隣接する絵素間で混色の発生を防ぐことができ、かつＴＶ表示等に使用したときにフリッカーが起こりにくいカラーフィルタ基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、第一回目の描画によって形成されたカラーフィルタと、第二回目の描画によって形成されたカラーフィルタとの間で、膜厚が互いに異なることに起因するフリッカーの発生を抑える方法について種々検討を行った。そして、第一回目のインク吐出工程を行う際に、インクを描画しようとする領域の全てにおいて、隣接する領域の全てを空白領域とするのではなく、一部の絵素開口領域において互いに隣接する領域にインクが吐出されるものとすることで、第一回目のインク吐出により形成されたものと第二回目のインク吐出により形成されたものとの間で膜厚差が明確に現れないように調節することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。【００１６】
すなわち、本発明の一側面は、格子状の隔壁で区画された複数の領域のうち、二以上の領域に対してインクを同時に吐出する第一のインクジェット工程と、該第一のインクジェット工程においてインクが吐出されなかった少なくとも一つの領域に対してインクを吐出する第二のインクジェット工程とを含み、該第一のインクジェット工程において吐出されたインクの少なくとも一つは、隣接する横方向及び縦方向のいずれの領域に対してもインクが吐出されなかった第一のインクであり、該第一のインクジェット工程において吐出されたインクの他の少なくとも一つは、横方向又は縦方向に隣接するいずれか一つの領域に対してインクが吐出された第二のインクであるカラーフィルタ基板の製造方法である。【００１７】
上記製造方法によって製造されるカラーフィルタ基板は、格子状の隔壁で区画された複数の領域に配置されたカラーフィルタを備えることになる。カラーフィルタ基板の構成例としては、ガラス、樹脂等の支持基板上に、所定の形状にパターニングされた隔壁及びカラーフィルタが配置された構成が挙げられる。上記隔壁は、光漏れや混色を防ぐために遮光性を有することが好ましい。【００１８】
上記製造方法は、二以上の領域に対してインクを同時に吐出する第一のインクジェット工程と、該第一のインクジェット工程においてインクが吐出されなかった少なくとも一つの領域に対してインクを吐出する第二のインクジェット工程とを含む。これらのインクジェット工程は、複数のノズルを持つインクジェットヘッドを備えるインクジェット装置を用いて行うことができる。上記製造方法においてインクジェット工程の回数は、２回以上であれば特にその回数は限定されないが、２回のみで完結することが製造効率の観点から好ましい。すなわち、上記格子状の隔壁で区画された複数の領域への描画は、上記第一のインクジェット工程及び上記第二のインクジェット工程のみで完結することが好ましい。【００１９】
上記第一のインクジェット工程において吐出されたインクの少なくとも一つは、隣接する横方向及び縦方向のいずれの領域に対してもインクが吐出されなかった第一のインクである。このような第一のインクは、絵素開口領域内に均一に広がり、表面が平坦化されるため、隣接する絵素開口領域同士で混色が起こる可能性を大きく低減することができる。また、膜厚が薄い領域が生じ、光漏れ及び色純度の低下が起こることを防ぐことができる。【００２０】
上記第一のインクジェット工程において吐出されたインクの他の少なくとも一つは、横方向又は縦方向に隣接するいずれか一つの領域に対してインクが吐出された第二のインクである。このような第二のインクは、隣接する絵素開口領域に吐出されたインクの影響により、上記第一のインクほどの表面の平坦性は得られないが、隣接する絵素開口領域のいずれにもインクが吐出される場合と比べると、平坦性に優れている。また、このような第二のインクは、第一のインクジェット工程で形成されたカラーフィルタと、第二のインクジェット工程で形成されたカラーフィルタとの間で膜厚差が起こることを防止するという効果を発揮する。【００２１】
上記製造方法の構成要素としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。上記製造方法における好ましい形態について更に詳しく説明する。【００２２】
上記製造方法は、上記第一のインクジェット工程と、上記第二のインクジェット工程との間に、上記第一のインクジェット工程後のインクを乾燥させる仮焼成工程を含むことが好ましい。本発明において「仮焼成工程」とは、熱処理を経てインクの流動性をなくならせる工程を意味する。なお、通常の焼成（本焼成）とは、焼成温度の点で相違する。これにより、揮発性溶媒を充分に乾燥させることができるので、第二のインクジェット工程におけるインクの広がり不足を改善することができる。また、第一のインクジェット工程において描画されたインク上に第二のインクジェット工程におけるインクが流れ込んだとしても、仮焼成工程後においてはインク同士が混ざらないので、色差及び輝度差による視認性の低下が起こることを防ぐことができる。【００２３】
上記製造方法は、上記第一のインクジェット工程の前に格子状の隔壁の表面を撥液処理する撥液工程を有することが好ましい。また、上記製造方法は、上記第一のインクジェット工程と、上記第二のインクジェット工程との間に、上記第一のインクジェット工程後のインクを囲う隔壁の表面を撥液処理する撥液工程を有することが好ましい。インクジェット工程を行う前に隔壁の表面を撥液処理することで、吐出されたインクを隔壁によって囲まれた領域内に効果的に保持することができる。特に、複数回の吐出工程を含む場合には、第一の吐出工程によって吐出されたインクが揮発し、バンクの撥液性を弱めるため、第二のインクジェット工程前の撥液処理が効果的である。撥液処理としては、フッ素含有プラズマ等を用いたプラズマ処理が挙げられる。これにより、インクが隔壁上に乗り上がり、隣接する絵素に流れ込むことを防止することができるので、混色が生じる可能性を効果的に抑制することができる。また、第一のインクジェット工程で形成されたカラーフィルタと、第二のインクジェット工程で形成されたカラーフィルタとの間での膜厚差が大きくなることを抑制することができる。【００２４】
上記製造方法は、上記第一のインクジェット工程と、上記第二のインクジェット工程との間に、上記第一のインクジェット工程後のインクをレーザーで除去する修正工程を含むことが好ましい。本発明の各製造方法によっても、条件によってはインクジェット工程を行う絵素に隣接する絵素に対しインクが流れ込むことがある。そのような場合には、レーザーを用いて設計の色と異なる色のインクを除去することで、混色の発生を防ぐことができる。【００２５】
上記第一のインクジェット工程と上記第二のインクジェット工程とによって形成されるカラーフィルタは、複数色の組み合わせによって構成される画素単位で繰り返し配置されて形成されるものであることが好ましい。この形態では、上記画素単位を構成する色の種類、数、及び、配置順は、特に限定されないが、いずれの画素においても同じ色配列がなされることになる。これにより、製造工程の効率化が図れる。【００２６】
上記第一のインクジェット工程によって形成されるカラーフィルタの色の配置順は、横方向及び／又は縦方向に隣接する画素単位で入れ替わっていることが好ましい。少なくとも横方向又は縦方向に隣接する画素ごとに色の配置順を異ならせることで、効率的に、絵素開口領域の周囲に空白領域を設けることができるので、混色の発生率を低減するとともに、平坦な膜厚をもつカラーフィルタを多く形成することができる。【００２７】
上記第一のインクは、上記複数色のうち、最も低い透過率特性をもつ色であることが好ましい。混色が起こったときに最も欠陥として明確に現れやすいものは透過率特性の低い色であるため、これにより、大きな欠陥不良を避けることができる。【００２８】
上記画素単位は、赤色、緑色及び青色の絵素の組み合わせからなるものであり、上記第一のインクは、青色のインクであることが好ましい。上記三色の中では、最も透過率の低い青色のインクとの混色が起こった場合に、最も大きな欠陥不良となりやすい。具体的には、緑と青が混色した場合、緑にとっては黒点化、青にとっては輝点化の欠陥不良となる。輝点化の不良は最も避けるべき欠陥であるため、青色に対する混色防止対策を優先して行うことが好ましい。【００２９】
上記画素単位は、赤色、緑色、青色及び黄色の絵素の組み合わせからなるものであり、上記第一のインクは、青色のインクであることが好ましく、より好ましくは、青色及び緑色のインクである。上述したように、最も透過率の低い青色のインクとの混色が起こった場合に、最も大きな欠陥不良となりやすいため、青色に対する混色防止対策を優先して行うことが好ましい。また、青色との混色の観点からは、緑色が最も不良の原因となりやすいため、緑色に対しても、青色と同様の混色防止対策を優先して行うことが好ましい。【００３０】
上記第一のインクで形成されるカラーフィルタ、及び、上記第二のインクで形成されるカラーフィルタは、同一画素内に形成されても、互いに異なる画素間で形成されてもよいが、同一画素内に形成することで混色欠陥の発生する画素を１画素に限定できる可能性が高くなるという利点が得られ、互いに異なる画素間で形成することで描画パターンの自由度が向上し、１回目と２回目の着色順の選択肢を増やすことができるという利点が得られる。【００３１】
また、本発明の他の一側面は、上記カラーフィルタ基板の製造方法を含む表示装置の製造方法であり、本発明の他の一側面は、上記製造方法を用いて作製されたカラーフィルタ基板であり、本発明の他の一側面は、上記カラーフィルタ基板を備える表示装置である。本発明の製造方法を用いて作製される表示装置の例としては、カラーフィルタ基板を備えるものであれば特に限定されず、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、無機エレクトロルミネッセンス表示装置等が挙げられる。上記製造方法によって作製されたカラーフィルタ基板は、フリッカーの低減に大きく貢献する。それゆえに、ドット反転駆動を行う表示装置に特に好適に用いられる。すなわち、上記表示装置は、複数の画素電極、及び、共通電極を有し、複数の画素電極のうち、隣接する画素電極の電位同士が、共通電極の電位を基準としたときに互いに逆極性となる駆動手段を備える場合に、特に好適に用いられる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法によれば、インクジェット法を用いたときであっても、隣接する絵素間で混色の発生を防ぐとともに、表示装置に適用したときに、膜厚差が現れることに基づくフリッカーの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態１におけるカラーフィルタ基板の色配置を示す平面模式図である。
【図２】実施形態１のカラーフィルタ基板の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】実施形態１のカラーフィルタ基板を製造する際の、１回目の描画パターンを示す平面模式図である。
【図４】実施形態１のカラーフィルタ基板を製造する際の、２回目の描画パターンを示す平面模式図である。
【図５】参考例１のカラーフィルタ基板が備えるカラーフィルタの等高線を示す平面模式図である。
【図６】図５におけるＡ−Ｂ線に沿った断面模式図である。
【図７】参考例２のカラーフィルタ基板が備えるカラーフィルタの等高線を示す平面模式図である。
【図８】図７におけるＣ−Ｄ線に沿った断面模式図である。
【図９】参考例３のカラーフィルタ基板が備えるカラーフィルタの等高線を示す平面模式図である。
【図１０】図９におけるＥ−Ｆ線に沿った断面模式図である。
【図１１】実施形態１の液晶表示装置が有するＴＦＴ基板の画素電極の電位の、共通電極の電位を基準としたときの極性を示す平面模式図である。
【図１２】実施形態２におけるカラーフィルタ基板の色配置を示す平面模式図である。
【図１３】実施形態２のカラーフィルタ基板の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施形態２のカラーフィルタ基板を製造する際の、１回目の描画パターンを示す平面模式図である。
【図１５】実施形態２のカラーフィルタ基板を製造する際の、２回目の描画パターンを示す平面模式図である。
【図１６】複数の絵素開口領域内にそれぞれ異なる色のインクを一つのプロセス内で吐出した結果、混色が生じたときのカラーフィルタを示す平面模式図である。
【図１７】混色が生じた部位をレーザーで除去したときのカラーフィルタを示す平面模式図である。
【図１８】レーザーによる除去工程後、再度インクを塗布し直した時のカラーフィルタを示す平面模式図である。
【図１９】同色のカラーフィルタが形成され、かつ互いに隣接する２つの絵素開口領域のうち、一方の絵素開口領域にインク吐出を行った後、連続して他方の絵素開口領域に対してインク吐出を行った後のカラーフィルタの状態の一例を示す平面模式図であり、一回目終了後の描画パターンを示している。
【図２０】同色のカラーフィルタが形成され、かつ互いに隣接する２つの絵素開口領域のうち、一方の絵素開口領域にインク吐出を行った後、連続して他方の絵素開口領域に対してインク吐出を行った後のカラーフィルタの状態の一例を示す平面模式図であり、二回目終了後の描画パターンを示している。
【図２１】図１９に示すカラーフィルタの断面模式図である。
【図２２】図２０に示すカラーフィルタの断面模式図である。
【図２３】本発明における「隣接する」の用語を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００３５】
本明細書において「絵素」とは、隔壁で区画された一つのカラーフィルタに対応する領域をいい、複数色の絵素の組み合わせにより一つの「画素」が構成されるものとする。
【００３６】
本明細書において「隣接する」とは、図２３に示すような、横方向又は縦方向に平行に並ぶ組み合わせをいう。すなわち、「隣接する絵素」とは、横方向又は縦方向に平行に並ぶ絵素の組み合わせをいい、「隣接する画素」とは、横方向又は縦方向に平行に並ぶ画素の組み合わせをいう。
【００３７】
実施形態１
実施形態１は、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法及び表示装置の製造方法の一例を示している。
【００３８】
図１は、実施形態１におけるカラーフィルタ基板の色配置を示す平面模式図である。図１に示すように、実施形態１においては、一つのカラー表示画面が、赤、緑及び青からなる３色の絵素を構成単位とした画素が複数個並べられて構成されており、各絵素は、略矩形状であり、縦方向に赤、緑及び青の順に並べられてマトリクス状に配列されている。図１において点線で囲まれた領域が画素一つ分に相当する。また、赤、緑及び青の各絵素に対応する領域には、赤のカラーフィルタ１１Ｒ、緑のカラーフィルタ１１Ｇ、及び、青のカラーフィルタ１１Ｂがそれぞれ形成されており、各カラーフィルタ１１は、バンク（隔壁）１２によって区画されている。各画素を構成する絵素の配置は、それぞれ同じパターンで形成されており、横方向に同色の絵素が形成されたストライプ配列を構成している。
【００３９】
以下に、実施形態１のカラーフィルタ基板の製造方法について、詳述する。図２は、実施形態１のカラーフィルタ基板の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、ガラス基板、樹脂基板等の透明な基板全面に、黒色顔料を含有した樹脂材料、又は、遮光性を有する金属材料を成膜し、フォトリソグラフィ方式でパターニングを行い、略矩形のスペースを区画する格子状のバンク１２を形成する。バンク１２で囲まれた領域は、カラーフィルタ１１を形成するための絵素開口領域であり、続く工程で、絵素開口領域内にカラーフィルタ形成用のインクを滴下する。バンク１２は、カラーフィルタ形成用のインクを所定の位置に保持する役割を有している。なお、このようなバンク１２は遮光機能を有するため、ブラックマトリクスともいう。
【００４１】
バンク１２をブラックマトリクスによって構成することで、例えば、ＴＦＴ基板側の一部を必要に応じて遮光することができ、表示のコントラスト比を向上させる等の効果を得ることができる。
【００４２】
なお、各絵素の形状が略矩形である場合には、絵素の中心から外周の短辺に向かっては緩い勾配が生じ、絵素の中心から外周の長辺に向かっては急勾配が生じることになる。そして、その結果、バンク１２によって区画された領域に吐出されたインクは、絵素の中心から外周の長辺に向かって広がる力が大きくなり、バンク１２を乗り越えて隣接する絵素開口領域にインクが流れ込みやすくなる。特に、絵素開口領域の長辺に沿って構成される部分の幅を、絵素開口領域の短辺に沿って構成される部分の幅よりも狭くした場合、インクの流れ込みの確率は高くなる。
【００４３】
これに対し、実施形態１では、後述するように混色の発生を防ぐ様々な工夫がなされているので、問題なくこのような形態を採用することができる。
【００４４】
次に、絵素開口領域に、インクジェットヘッドからカラーフィルタ形成用のインクを滴下する。滴下前の前処理として、例えば、バンク１２に対してフッ素プラズマ処理を行い、バンク１２の表面を撥液化しておけば、絵素開口領域内のインクがバンク１２を乗り越えて隣接する絵素開口領域内に流れ込むことを効果的に防止できる。
【００４５】
図３は、実施形態１のカラーフィルタ基板を製造する際の、１回目の描画パターンを示す平面模式図である。また、図４は、実施形態１のカラーフィルタ基板を製造する際の、２回目の描画パターンを示す平面模式図である。
【００４６】
図３に示すように、１回目の描画においては、青色のカラーフィルタが形成される絵素開口領域に対して横方向に隣接する二つの絵素開口領域、及び、縦方向に隣接する二つの絵素開口領域が、空白領域となっている。一方、赤色のカラーフィルタが形成される絵素開口領域、及び、緑色のカラーフィルタが形成される絵素開口領域に対して横方向に隣接する二つの絵素開口領域は空白領域となっているが、縦方向に隣接する一方の絵素開口領域において異なる色（すなわち、赤色に対しては緑色、緑色に対しては赤色）のカラーフィルタが形成される。また、１回目の描画によって形成されるカラーフィルタの色の配置順は、横方向に隣接する画素単位で入れ替わっている。例えば、ある一つの画素に対して、赤色と緑色のインクが描画されるとき、その横方向に隣接するいずれの画素においても、青色のインクのみが描画される。
【００４７】
図４に示すように、２回目の描画においては、１回目の描画がなされた領域と隣接する残りの絵素開口領域にインク描画が行われる。したがって、２回目の描画によって形成されるパターンは、１回目の描画と同様のパターンが絵素一つ分横方向にずれたパターンで形成されることになり、２回の描画によって、全ての絵素開口領域にインク描画が行われることになる。また、これにより、２回目の描画によって形成されるカラーフィルタの色の配置順についても、横方向に隣接する画素単位で入れ替わることになる。
【００４８】
図１に示す例では、各絵素の色配置は赤、緑及び青の３色絵素のストライプ配列を構成しているが、実施形態１において色の種類及び配置順は特に限定されない。
【００４９】
以下、実施形態１のカラーフィルタ基板の製造方法について、参考例１のカラーフィルタ基板を適宜参照して、更に詳しく説明する。
【００５０】
参考例１のカラーフィルタ基板は、全ての絵素開口領域内に同一プロセス内でインクを吐出する方法によりカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板である。図５は、参考例１のカラーフィルタ基板が備えるカラーフィルタの等高線を示す平面模式図であり、図６は、図５におけるＡ−Ｂ線に沿った断面模式図である。参考例１においてカラーフィルタ３１は、基板３３上に、かつバンク３２に囲まれて形成されている。図６に示すように、参考例１のカラーフィルタ基板においてカラーフィルタは、絵素開口領域の外周（エッジ）側から中心に向かって徐々に膜厚が増加した略半球状又は略ドーム状の形状を有している。また、図５に示すように、カラーフィルタを平面視したときの等高線は、略同心円状となっている。このように、参考例１のカラーフィルタ基板では、一絵素内でカラーフィルタの膜厚に平坦な領域が少なく、ほとんどの領域で膜厚が変化している。
【００５１】
参考例２のカラーフィルタ基板は、ある一つの絵素開口領域に対して横方向及び縦方向に隣接する二つの絵素開口領域を、いずれも空白領域とする方法（千鳥描画）によりカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板である。図７は、参考例２のカラーフィルタ基板が備えるカラーフィルタの等高線を示す平面模式図であり、図８は、図７におけるＣ−Ｄ線に沿った断面模式図である。参考例２においてカラーフィルタ４１は、基板４３上に、かつバンク４２に囲まれて形成されている。図８に示すように、参考例２のカラーフィルタ基板では、絵素開口領域の四隅付近では膜厚がやや小さくなっているものの、絵素開口領域内で膜厚が平坦化されている。これにより、膜厚が薄い領域における光漏れ及び色純度の低下を防ぐことができる。
【００５２】
参考例１のように一度の描画動作で絵素開口領域の全体を描画した場合と、参考例２のように一度目の描画動作を千鳥描画で行った場合とを比較した場合、図６と図８に示すように、参考例２のように千鳥描画を行った場合の方が、インクの平坦性の点で優れている。これは、千鳥描画では、横方向及び縦方向に隣接する全ての絵素が空白領域となり、インクの乾燥工程で揮発した溶媒雰囲気が、絵素開口領域の中心領域側よりも空白領域側で薄くなるため、空白領域側においてインクの表面張力が高くなり、インク形状が全体的に空白領域側に広がるためと考えられる。これに対し、一度の描画動作で絵素開口領域の全体を描画した場合では、周辺絵素開口領域の溶媒雰囲気は均一となるため、インク形状は球の一部に準じた形になろうとする力が強く働き、絵素中央部にインクが集まった状態になる。
【００５３】
以下に、周辺絵素のインクの有無と、インクの偏りとの関係について検証した結果を示す。図９は、参考例３のカラーフィルタ基板が備えるカラーフィルタの等高線を示す平面模式図であり、図１０は、図９におけるＥ−Ｆ線に沿った断面模式図である。参考例３においてカラーフィルタ５１は、基板５３上に、かつバンク５２に囲まれて形成されている。参考例３のカラーフィルタ基板は、ある絵素開口領域に対して横方向に隣接する二つの領域のうち、一方の領域が空白領域となり、もう一方の領域において同一のプロセス内でインク描画が行われるように形成されたカラーフィルタを有する。このような場合、絵素開口領域内に滴下されたインクは、空白領域側に向かって広がる。したがって、図９に示すように、カラーフィルタを平面視したときの等高線は、空白領域に近づくほど膜厚が大きく、同一のプロセス内でインク描画がなされたもう一方の領域に近づくほど、膜厚が小さくなるように形成される。
【００５４】
このことから、インクの形状を略半球状又は略ドーム状としないためには、インクを吐出しようとする絵素開口領域と隣接する領域の少なくとも一方に空白領域を設けておくことが効果的であり、カラーフィルタの膜厚をより平坦にするという観点からは、インクを吐出しようとする絵素開口領域の横方向及び縦方向のいずれの方向においても、隣接する領域が空白領域となっている状態でインクジェット吐出を行うことが好ましいといえる。
【００５５】
しかしながら、参考例２のカラーフィルタ基板では、１回目のインクジェット工程によって形成されたカラーフィルタの膜厚が平坦になるという点では優れているものの、２回目のインクジェット工程によって形成されたカラーフィルタの膜厚との共通性の面では、好ましくない。そして、そのような膜厚の違いが、ＴＶ等の表示、特に、ドット反転表示に適用した際にフリッカーを生じさせる原因となる。そこで、実施形態１では、上記参考例２の方法と、上記参考例３の方法との両方を意図的に組み合わせて採用している。すなわち、実施形態１で作製されたカラーフィルタのいくつかは、図８及び図１０で示される断面形状をもつことになる。
【００５６】
こうすることで、２回目のインクジェット工程によって形成されるカラーフィルタもまた、隣接するカラーフィルタの有無、形状等によって、その形状及び膜厚が変化するため、このように１回目のインクジェット工程によって形成されるカラーフィルタの形状及び膜厚をばらつかせることで、全体としてよりランダムにカラーフィルタが形成されることになり、フリッカーの抑制効果に大きく貢献する。
【００５７】
１回目の描画がなされた後は、仮焼成工程が行われることが好ましい。仮焼成工程は、例えば、加熱、真空乾燥等の処理を行い、インクの流動性がなくなるまで充分な乾燥を行う。なお、インクの材料として熱重合を行う材料を用いた場合には、仮焼成が効果的に進行する。特許文献３においては、インク描画を複数回に分け、かつ１回目の描画がなされた後にバンクに乗り上がったインクをバンク表面の撥液性を利用して絵素開口領域に流れこませるために所定時間放置しているが、インクが充分に乾燥していないと、次のインク吐出工程においてインクが混入してきたときに、混色の問題が生ずる。特に、一回目のインク描画において揮発した溶媒がバンクの撥液性を低下させるため、一回目のインク描画において充分な撥液性が得られたとしても、二回目のインク描画において充分な撥液性が得られるとは限らない。したがって、仮焼成工程を行い、インクを充分に乾燥させておくことが好適である。また、仮焼成工程により、揮発性成分を充分に乾燥させるという効果も得ることができる。なお、一回目のインク描画においてバンク表面の撥液性が低下しているため、仮焼成工程後に、再度、バンクに対しフッ素プラズマ処理等の撥液処理を行っておくことが、より好ましい。また、インクが描画されていない基板面に対しては親水処理を行っておくことが好ましい。
【００５８】
１回目の描画によって隣接する絵素開口領域内にインクが混入した場合には、インクのレーザー除去工程を行う。上述したように、レーザー除去工程を行ったとしても、実際には全てのインクを除去することは困難であり、バンクの内周に沿ってインクの残し代が残存してしまうが、可能な限り除去を行っておくことで、より混色の影響が出ることを抑制することができる。
【００５９】
レーザー処理を行うにあたっては、まず、１回目の描画工程の後に欠陥の有無を検査し、欠陥が生じた絵素において選択的に、乾燥したインクの除去処理を行う。使用可能なレーザーとしては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザー等が挙げられる。なお、このようなレーザー除去工程は、異物が混入する場合等の混色以外の欠陥に対して行ってもよい。
【００６０】
そして、２回目のインク描画によって残りの絵素開口領域内にインクの吐出工程を行い、更に本焼成を行うことで、全てのカラーフィルタが形成される。
【００６１】
続いて、カラーフィルタ上に共通電極を形成する工程、共通電極上に配向膜を形成する工程等の各工程を経て、カラーフィルタ基板は完成する。そして、完成したカラーフィルタ基板を、別途作製されたＴＦＴ基板と液晶層を介して貼り合わされることにより、液晶表示パネルを作製することができる。これにより、液晶表示パネルは、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板からなる一対の基板を有し、該一対の基板間に液晶層が挟持された構成を有することになる。また、液晶表示パネルの両面に、必要に応じて、位相差フィルム等の光学フィルム、偏光板を貼り付け、液晶表示パネルの側方にバックライト等を配置することで、液晶表示装置が完成する。
【００６２】
以下、ドット反転駆動について詳述する。図１１は、実施形態１の液晶表示装置が有するＴＦＴ基板の画素電極の電位の、共通電極の電位を基準としたときの極性を示す平面模式図である。図１１に示すようにドット反転駆動では、隣接する画素電極同士で、一方には＋極性の書き込みがなされ、他方には−極性の書き込みがなされる。これにより、縦シャドー及び横シャドーの両方の発生を防止することができ、表示品位を向上させることができる。画素電極に印加される電圧の極性は、画素電極と接続されたソースドライバ等により調節することができる。実施形態１の液晶表示装置は、このようなドット反転駆動を行う形態において特に好適に用いられる。
【００６３】
実施形態２
実施形態２は、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の他の一例を示している。実施形態２においてカラーフィルタ基板は、カラーフィルタの色数が異なること、及び、インクが同時に吐出される、隣接する絵素開口領域が、互いに異なる画素に属すること以外は、実施形態１のカラーフィルタ基板と同様である。
【００６４】
図１２は、実施形態２におけるカラーフィルタ基板の色配置を示す平面模式図である。図１２に示すように、実施形態２においては、一つのカラー表示画面が、赤、緑、青及び黄からなる４色の絵素を構成単位とした複数個の画素で構成されており、各絵素は、略矩形状であり、縦方向に赤、緑、青及び黄の順に並べられてマトリクス状に配列されている。図１２において点線で囲まれた領域が画素一つ分に相当する。また、赤、緑、青及び黄の各絵素に対応する領域には、赤のカラーフィルタ２１Ｒ、緑のカラーフィルタ２１Ｇ、青のカラーフィルタ２１Ｂ、及び、黄のカラーフィルタ２１Ｙがそれぞれ形成されており、各カラーフィルタ２１は、バンク（隔壁）２２によって区画されている。各画素を構成する絵素の配置は、それぞれ同じパターンで形成されており、横方向に同色の絵素が形成されたストライプ配列を構成している。
【００６５】
実施形態２においてカラーフィルタ基板が備えるカラーフィルタは、赤、緑及び青の３色のみではなく、更に、黄色を加えた４色で構成されているが、実施形態２において色の種類及び配置順は特に限定されず、これ以外の色を用いてもよい。例えば、黄の代わりに、マゼンタ、シアン、白（透明）等を用いてもよい。
【００６６】
以下に、実施形態２のカラーフィルタ基板の製造方法について、詳述する。図１３は、実施形態２のカラーフィルタ基板の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【００６７】
図１４は、実施形態２のカラーフィルタ基板を製造する際の、１回目の描画パターンを示す平面模式図である。また、図１５は、実施形態２のカラーフィルタ基板を製造する際の、２回目の描画パターンを示す平面模式図である。
【００６８】
図１４に示すように、１回目の描画においては、緑色のカラーフィルタが形成される絵素開口領域、及び、青色のカラーフィルタが形成される絵素開口領域のそれぞれに対して、横方向に隣接する二つの絵素開口領域、及び、縦方向に隣接する二つの絵素開口領域のいずれもが空白領域となっている。一方、赤色のカラーフィルタが形成される絵素開口領域、及び、黄色のカラーフィルタが形成される絵素開口領域のそれぞれに対して、横方向に隣接する二つの絵素開口領域はいずれも空白領域となっているが、縦方向に隣接する一方の絵素開口領域において異なる色（すなわち、赤色に対しては黄色、黄色に対しては赤色）のカラーフィルタが形成される。なお、このようにして縦方向に並んで形成された各カラーフィルタは、互いに異なる画素に属するカラーフィルタであり、図１４に示すように、１回目の描画パターンにおいては、同一画素内において互いに隣接する絵素開口領域にカラーフィルタは形成されていない。また、１回目の描画によって形成されるカラーフィルタの色の配置順は、横方向及び縦方向に隣接する画素単位で入れ替わっている。例えば、ある一つの画素に対して、緑色と黄色のインクが描画されるとき、その横方向及び縦方向に隣接するいずれの画素においても、赤色と青色のインクが描画される。
【００６９】
図１５に示すように、２回目の描画においては、１回目の描画がなされた領域と隣接する残りの絵素開口領域にインク描画が行われる。したがって、２回目の描画によって形成されるパターンは、１回目の描画と同様のパターンが絵素一つ分横方向にずれたパターンで形成されることになり、２回の描画によって、全ての絵素開口領域にインク描画が行われることになる。また、これにより、２回目の描画によって形成されるカラーフィルタの色の配置順についても、横方向及び縦方向に隣接する画素単位で入れ替わることになる。
【００７０】
実施形態１と同様、実施形態２の描画方法によれば、１回目の描画によって形成されたカラーフィルタと、２回目の描画によって形成されたカラーフィルタとの間で膜厚差及び形状差が低減されるので、よりランダムなカラーフィルタが形成されることになり、フリッカーの抑制効果に大きく貢献する。
【００７１】
１回目の描画がなされた後は、仮焼成工程が行われることが好ましい。一方、仮焼成工程後に、再度、バンクに対しフッ素プラズマ処理等の撥液処理、及び、基板面に対して親水処理を行わなくてもよい。これは、仮焼成工程の焼成温度が低いことから、バンクの撥液性が低下せず、また、基板面の親水性も同様であるためである。
【００７２】
１回目の描画によって隣接する絵素開口領域内にインクが混入したときは、インクのレーザー除去工程を行う。
【００７３】
そして、２回のインク描画が行われた後は、本焼成を行うことで、全てのカラーフィルタが形成される。
【００７４】
続いて、カラーフィルタ上に共通電極を形成する工程、共通電極上に配向膜を形成する工程等の各工程を経て、カラーフィルタ基板は完成する。そして、完成したカラーフィルタ基板を、別途作製されたＴＦＴ基板と液晶層を介して貼り合わされることにより、液晶表示パネルを作製することができる。これにより、液晶表示パネルは、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板からなる一対の基板を有し、該一対の基板間に液晶層が挟持された構成を有することになる。また、液晶表示パネルの両面に、必要に応じて、位相差フィルム等の光学フィルム、偏光板を貼り付け、液晶表示パネルの側方にバックライト等を配置することで、液晶表示装置が完成する。
【００７５】
なお、実施形態１と同様、実施形態２はドット反転駆動の液晶表示装置に対して特に好適に用いられる。
【００７６】
なお、本願は、２０１１年５月３１日に出願された日本国特許出願２０１１−１２１６１０号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
【符号の説明】
【００７７】
１１、２１、３１、４１、５１：カラーフィルタ
１１Ｒ、２１Ｒ、８１Ｒ：赤のカラーフィルタ
１１Ｇ、２１Ｇ、８１Ｇ：緑のカラーフィルタ
１１Ｂ、２１Ｂ、８１Ｂ：青のカラーフィルタ
２１Ｙ：黄のカラーフィルタ
１２、２２、３２、４２、５２、８２、９２：バンク（隔壁）
３３、４３、５３：基板
９１：混色が生じたカラーフィルタ
９３：残し代
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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