(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の着色部を含み光を透過できる透過部と、前記透過部を囲む遮光部とが基板上に形成されたカラーフィルタにおいて、
前記遮光部は、その形成領域を複数の領域に区分する格子状の仕切部を有し、前記仕切部にて区分された前記複数の領域が遮光性を有するインクで埋められていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記仕切部は、赤着色層と青着色層とが積層されている請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記複数の着色部は所定の配列ピッチで配列されており、
前記仕切部は、前記配列ピッチと同等又はそれ以下のピッチで配列されている請求項１又は２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
複数の着色部を含み光を透過できる透過部と、前記透過部を囲む遮光部とを基板上に形成するカラーフィルタの製造方法において、
前記遮光部を形成する際に、その形成領域に格子状の仕切部を形成して該形成領域を複数の領域に区分し、前記複数の領域をインクジェット法によって遮光性を有するインクで埋めることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
前記仕切部を、前記透過部を形成する過程で形成する請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
複数の着色部を含み光を透過できる透過部と、前記透過部を囲む遮光部とを基板上に形成するカラーフィルタの製造方法において、
前記遮光部を形成する際に、その形成領域に仕切部を前記透過部を形成する過程で形成して該形成領域を複数の領域に区分し、前記複数の領域をインクジェット法によって遮光性を有するインクで埋めることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画素を含む透過部と、その透過部を囲む遮光部とが基板上に形成されたカラーフィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタとして、複数の着色部を含む透過部を囲む遮光部がインクジェット法にて形成されたものが知られている。例えば、遮光部を形成するにあたり、インクジェット法によって供給するインクが流れないように、遮光部を形成する形成領域の外周に堤防部を形成し、その堤防部と透過部との間をインクで埋めるようにした技術が存在する（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０８６１０号公報
【特許文献２】特開２００８−２０３３３４号公報
【特許文献３】特開２００８−７６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの従来技術は、必要な遮光性とインクの乾燥後の体積減少とを考慮して、表面張力で盛り上がる程度にインクを供給する必要がある。そのため、インクの乾燥後に表面がうねるため、形成される遮光部の厚さが不均一にならざるを得ない。そして、遮光部を形成するためにインクで埋める領域が比較的広いためその不均一が顕著になりやすい。つまり、インクで埋める領域が広ければ広いほど、インク乾燥後に形成される遮光部の厚さの最小値と最大値との差が大きくなる。その結果、遮光部の遮光性の悪化を招くおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、遮光部の遮光性の悪化を抑制できるカラーフィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のカラーフィルタは、複数の着色部（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）を含み光を透過できる透過部（３）と、前記透過部を囲む遮光部（４）とが基板（２）上に形成されたカラーフィルタ（１）において、前記遮光部は、その形成領域（５）を複数の領域（５ｓ）に区分する格子状の仕切部（６）を有し、前記仕切部にて区分された前記複数の領域が遮光性を有するインクで埋められているものである（請求項１）。
【０００７】
このカラーフィルタによれば、仕切部にて区分された複数の領域がインクで埋められているため、インク乾燥後の遮光部の厚さの変化が複数の領域内での変化に留まる。従って、本発明のカラーフィルタは、遮光部の形成領域が区分されずにその全体がインクで埋められている場合に比べて遮光部の厚さの不均一を抑えることができる。これにより、遮光部の遮光性の悪化を抑制できる。また、格子状の仕切部にて区分される各領域の広さを調整することが容易になる。なお、遮光性を有するインクとしては、黒色顔料を含有する黒色インク等の種々のインクを採用できる。
【０００８】
本発明のカラーフィルタの一態様として、前記仕切部は、赤着色層と青着色層とが積層されていてもよい（請求項２）。この態様によれば、仕切部の遮光性が他の２層の組み合わせに比べて向上する。
【０００９】
本発明のカラーフィルタの一態様において、前記複数の着色部は所定の配列ピッチで配列されており、前記仕切部は、前記配列ピッチと同等又はそれ以下のピッチで配列されてもよい（請求項３）。この態様によれば、額縁部の厚さの最大値と最小値との差を、着色部をインクジェット形成した場合の透過部の厚さの最大値と最小値との差と同レベルにすることができる。
【００１０】
本発明の第１のカラーフィルタの製造方法は、複数の着色部を含み光を透過できる透過部（３）と、前記透過部を囲む遮光部（４）とを基板（２）上に形成するカラーフィルタの製造方法において、前記遮光部を形成する際に、その形成領域（５）に格子状の仕切部（６）を形成して該形成領域を複数の領域（５ｓ）に区分し、前記複数の領域をインクジェット法によって遮光性を有するインクで埋めるものである（請求項４）。この製造方法によれば、上述した作用効果を発揮するカラーフィルタを製造することができる。
【００１１】
本発明の第１のカラーフィルタの製造方法の一態様としては、前記仕切部を、前記透過部を形成する過程で形成してもよい（請求項５）。この場合には、透過部と仕切部とを別々に形成する場合と比較して工程数を削減できるので、カラーフィルタの製造効率が向上する。
【００１２】
本発明の第２のカラーフィルタの製造方法は、複数の着色部を含み光を透過できる透過部（３）と、前記透過部を囲む遮光部（４）とを基板（２）上に形成するカラーフィルタの製造方法において、前記遮光部を形成する際に、その形成領域（５）に仕切部（６）を前記透過部を形成する過程で形成して該形成領域を複数の領域（５ｓ）に区分し、前記複数の領域をインクジェット法によって遮光性を有するインクで埋めるものである（請求項６）。
【００１３】
なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明のカラーフィルタによれば、遮光部の形成領域が区分されずにその全体がインクで埋められている場合に比べて非表示領域の厚さの不均一を抑えることができるから、遮光部の遮光性の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一形態に係るカラーフィルタを示した平面図。
【図２】額縁部の形成過程を示した説明図。
【図３Ａ】額縁部の形成方法を説明する第１の説明図。
【図３Ｂ】額縁部の形成方法を説明する第２の説明図。
【図４】Ｒ，Ｇ，Ｂ層の分光透過率特性を示した図。
【図５】Ｒ，Ｇ，Ｂ層のうちの２層を積層した膜の分光透過率を示した図。
【図６Ａ】額縁部の他の形成方法を説明する第１の説明図。
【図６Ｂ】額縁部の他の形成方法を説明する第２の説明図。
【図６Ｃ】額縁部の他の形成方法を説明する第３の説明図。
【図７】額縁部の厚さの分布を比較例とともに示した説明図。
【図８】額縁部を形成するための仕切部の他の形態を示した図。
【図９】額縁部の他の形態を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、カラーフィルタ１は板状のガラスで形成された基板２を有している。基板２には複数の着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを含む透過部３と、透過部３を囲む遮光部としての額縁部４とが形成されている。透過部３は周知のフォトリソグラフ法により形成される。各着色部３Ｒ、３Ｇ、３ＢはブラックマトリクスＢＭにて区分されてもよい。着色部３Ｒは赤色に着色された樹脂にて、着色部３Ｇは緑色に着色された樹脂にて、着色部３Ｂは青色に着色された樹脂にてそれぞれ形成されている。各着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは各色の光を透過でき、例えばカラーフィルタ１を液晶パネルに組み込んだ際の対応画素毎に配置されている。
【００１７】
額縁部４は遮光性を有する黒色インクを使用したインクジェット法によって主に形成されている。黒色インクは、溶剤と黒色の無機顔料とを含有する周知のインクである。また、赤色、青色、緑色、黄色等の有機顔料を混合して黒色インクとして用いてもよい。額縁部４は基板２上に設定された形成領域５に配置される。図２に示すように、その形成領域５は格子状の仕切部６によって複数の領域５ｓに区分されている。複数の領域５ｓのそれぞれは、矩形状でありかつ均一の大きさを有している。また、仕切部６の基板２からの高さは均一である。なお、これらの均一は製造誤差を含んだ実質的な均一を意味する。仕切部６は透過部３の形成過程で形成されている。具体的には、仕切部６は透過部３に含まれる着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの形成と同時に形成される。従って、これらを別々に形成する場合に比べて工程数が削減されるため、製造効率が向上する。
【００１８】
ここで、仕切部６は透過部３の形成過程で形成されるが、着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのいずれか１色で形成されてもよい。また、仕切部６はこれら３色のうち複数層の積層にて形成されるのが好ましい。その形成方法としてはフォトリソグラフィ法が好ましい。具体的には、着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのいずれか一色をフォトリソグラフィ法で形成し、同時に、仕切部６を形成するのがよい。このとき、仕切部６の形成に用いない残余の２色はフォトリソグラフィ法で形成してもよいし、インクジェット法で形成してもよい。このうち、インクジェット法で形成することがフォトリソグラフィ法の工数を減じる上で好ましい。インクジェット法では複数種類のインクを一回の工程にて所定の部位へ埋めることが可能であるからであり、着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｒのうち、１色ないし２色をフォトリソグラフィ法で形成するのに代替してインクジェット法で形成することによりフォトリソグラフィ工程の工数を減じることができる。
【００１９】
着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのいずれか１色をフォトリソグラフィ法で形成するのと同時に仕切部６を形成し、しかる後に、インクジェット法にて、残りの２色の着色部とともに額縁部４を形成する方法について図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。先ず、図３Ａに示すように、第１色の着色感光性材料を基板２上に塗布し、マスク露光、現像、ベークの工程を経て、所定の形状にパターニングする。これにより、透過部３の第１色部Ｃ１を形成するとともに、後にインクジェット法で形成する第２色、第３色の形成領域を取り囲む取り囲み部１５と、遮光部の形成領域５を取り囲む遮光部縁部１６と、仕切部６とを同時に形成する。次いで、図３Ｂに示すように、インクジェット法にて、第２色、第３色を形成するインクを、それぞれの形成領域を取り囲む取り囲み部１５内の開口部１７（図３Ａ参照）に埋めて第２色部Ｃ２、第３色部Ｃ２を形成し、同時に、遮光性黒色インクを、遮光部縁部１６及び仕切部６にて形成される開口部内に、換言すれば仕切部６にて区分された複数の領域５ｓに埋める。このようにして、ＲＧＢの３色の着色層よりなる透過部３と、透過部３を囲む額縁部４が基板２上に形成されたカラーフィルタが形成される。
【００２０】
仕切部６は遮光性の観点から透過率の低い材料で形成するのが好ましいが、ＲＧＢの３色の内では、人間の視感度特性よりＢにて形成するのが好ましい。仕切部６をＲＧＢの３色のうちの２色を重ねて形成する場合は、Ｒ層（赤着色層）とＢ層（青着色層）を積層するのが遮光性の観点で好ましい。Ｒ層，Ｇ層，Ｂ層の分光透過率特性が図４（ＲＧＢ分光透過率）で示される時、これらの内の２層を積層した膜の分光透過率は図５（２色積層時の透過率）で示される。Ｒ+Ｂで示されるＲ層とＢ層の積層膜の透過率は４４０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にて１％未満であり遮光性に優れる。一方、Ｒ+Ｇで示されるＲ層とＧ層の積層膜では６００ｎｍ付近で２０％近い透過率を示し、遮光性に劣る。また、Ｇ+Ｂで示されるＧ層とＢ層の積層膜では５００ｎｍ付近で４０％近い透過率を示し、遮光性は更に劣る。ＪＩＳＺ８７０１で定める三刺激値のうちＹで比較すると、Ｒ+ＢにてＹの値は０．０２％となり、光学濃度３以上となり、十分な遮光性が得られるが、Ｒ+Ｇ，Ｇ+ＢではＹの値はそれぞれ、３．３％、５．６％となり光学濃度２未満と不足である。また、このとき、仕切部形成に用いないＧ層はフォトリソグラフィ法で形成してもよいし、インクジェット法で形成してもよい。なお、仕切部をＲＧＢの３色積層にて形成するのは、仕切部の膜厚が、透過部３の着色部３Ｒ，３Ｇ、３Ｂの膜厚に対し大きくなりすぎ、本カラーフィルタを液晶ディスプレイ用に用いた場合に、液晶層の厚さ制御に支障をきたすため好ましくない。
【００２１】
仕切部６の形成に用いないＧ層をインクジェット法で形成する場合について図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明する。先ず、図６Ａに示すように、第１色であるＢ層形成用の着色感光性材料を基板２上に塗布し、マスク露光、現像、ベークの工程を経て、所定の形状にパターニングする。これにより、透過部３のＢ層Ｌｂの形状とともに、後にインクジェット法で形成するＧ層Ｌｇ（図６Ｃ参照）の形成領域を取り囲む取り囲み部２５と、遮光部の形成領域５を取り囲む遮光部縁部２６ｂと、仕切部６ｂとを同時に形成する。次いで、図６Ｂに示すように、Ｒ層形成用の着色感光性材料を基板２上に塗布し、マスク露光、現像、ベークの工程を経て、所定の形状にパターニングする。これにより、透過部３のＲ層Ｌｒの形状とともに、遮光部の形成領域５を取り囲む遮光部縁部２６ｒと、仕切部６ｒとを同時に形成し、これらを先に形成したＢ層Ｌｂ上に積層する。その積層により最終的な遮光部縁部２６と仕切部６とが完成する（図６Ｃ参照）。次いで、図６Ｃに示すように、インクジェット法にて、Ｇ層Ｌｇを形成するインクを、それぞれの形成領域を取り囲む取り囲み部２５内の開口部２７（図６Ａ参照）に埋め、同時に、遮光性黒色インクを遮光部縁部２６と仕切部６にて形成される開口部内に、換言すれば仕切部６にて区分された複数の領域５ｓに埋める。このようにして、ＲＧＢの３色の着色層よりなる透過部３と、透過部３を囲む額縁部４が基板２上に形成されたカラーフィルタが形成される。なお、図６Ａ〜図６Ｃに示した形態では、Ｇ層形成領域を取り囲む取り囲み部２５をＢ層Ｌｂにて形成する例を示したが、Ｒ層Ｌｒで形成してもよく、Ｂ層Ｌｂにて一部を形成し、残余部分をＲ層Ｌｒで形成してもよく、また、Ｒ層ＬｒとＢ層Ｌｂを積層して形成してもよい。
【００２２】
図２に示したように、形成領域５が複数の領域５ｓに区分された状態で、各領域５ｓが黒色インクで埋められるようにインクジェット法にて黒色インクが形成領域５に供給される。不図示の乾燥機を用いた乾燥工程によって、黒色インクの溶剤が揮発して乾燥することにより図１に示した額縁部４が形成される。インクジェット法で使用されるインクは溶剤の含有率が高いため乾燥前後の体積変化率が高い。そのため、形成領域５へ黒色インクを供給する場合、必要な遮光性と乾燥による体積縮小とを見越して各領域５ｓ内で黒色インクが表面張力で盛り上がる程度に供給する必要がある。
【００２３】
図７に示すように、本形態のカラーフィルタ１を、形成領域５を仕切部６にて区分していない比較例と対比した場合、本形態は比較例に比べて額縁部４の厚さの位置的変化が小さいことが分かる。なお、図７の横軸は透過部５から離れる方向の位置を示している。また、図７は本形態と比較例との差違を明確化するため誇張して描かれている。比較例は形成領域５の全体に黒色インクが供給された後に乾燥するため、乾燥後の額縁部４の表面のうねりが大きくなる。これに対して、本形態は、額縁部４の厚さの変化が形成領域５よりも小さな領域５ｓ内に留まる。従って、図７から明らかなように、本形態は額縁部４の厚さの最小値と最大値との差Δが比較例に比べて小さくなり、額縁部４の厚さの均一性の悪化が抑えられている。その結果、額縁部４の遮光性の悪化を抑制することができる。
【００２４】
なお、図７の比較例での額縁部の厚さの最小値を大きくするために、額縁部に充填するインキ量を大きくして厚さを増大させることが考えられる。しかし、その際は、額縁部の厚さの最大値も大きくなる一方、額縁部の厚さの最大値と最小値の差Δも大きくなる傾向があるため、額縁部の厚さの最小値はそれほど大きくならない。従って、厚さが最小の部分の遮光性の向上もそれほど望めない。また、着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの膜厚に対し、額縁部の最大厚さが大きくなりすぎるために、本カラーフィルタを液晶ディスプレイ用に用いた場合に、液晶層の厚さ制御に支障をきたすため好ましくない。
【００２５】
本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。遮光部の形成領域を区分する領域の個数及び大きさは図示の形態に限定されず適宜調整できる。上述の実施形態にて仕切部６を格子状に形成する例を示したが、格子の縦方向及び横方向のピッチは同一とする必要はなく、縦長又は横長のいずれでもよい。また、縦方向及び横方向のピッチは、少なくともいずれか一方をなるべく小さくすることが、額縁４内の膜厚最大値と最小値の差Δを小さくする為に好ましい。しかし、インクジェット法の解像力を考慮すると、格子の縦方向及び横方向のピッチは、着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの配列と同方向の配列ピッチと同等またはそれ以下とすることが好ましい。ここで、着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの配列ピッチとは図２にてＲＧＢストライプ形状の隣接するＲとＧ、ＲとＢ、ＧとＢストライプの中心間距離Ｐをいう（紙面横方向のピッチ）。ここで、図２には着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは紙面縦方向に連続したストライプ状としたが、図２にて紙面縦方向に同色ストライプが等間隔に分断された形状である場合には、紙面縦方向での同色の配列ピッチを格子の縦方向ピッチをとしてもよい。このようにすることによって、額縁部４の厚さの最大値と最小値の差Δを、着色部３Ｒ、３Ｇ、３Ｂをインクジェット法で形成した場合の透過部３の厚さの最大値と最小値の差と同レベルにすることができるので好ましい。
【００２６】
上記形態のように、複数の領域が矩形状でかつ均一の大きさを有することは一例にすぎない。例えば、図８に示すように、仕切部６のピッチを不等間隔にすることにより、透過部に接近又は離間する方向Ｄに関して、領域５ｓ′の大きさを変化させてもよい。このような変化は格子のピッチを変更するだけで実現できるので、区分される領域の大きさの調整が容易である。図８の形態は、インクの乾燥に伴う厚さ変化の分布に合わせて方向Ｄに関して領域の大きさを変化させることができるので、遮光部の厚さの均一性を調整することが可能である。また、透過部との境界付近などのインクが進入し難い位置に配置される領域を大きく、その境界から離れたインクが進入し易い位置に配置される領域を小さくすることによって、遮光部の厚さの偏りを緩和することもできる。なお、複数の領域５ｓは格子状の仕切部６によって矩形に区分されるとして説明したが、複数の領域５ｓは仕切部６により区分されればよく、その形状は矩形のみならず、三角形、六角形等の多角形でもよく、また曲線にて区分される形状でもよい。
【００２７】
また、上記形態のように、基板からの仕切部の高さが均一であることは一例にすぎない。例えば、図９に示すように、仕切部６′が、その最外周に配置され、かつ基板２からの高さが最も高い堤防部２０を有してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  カラーフィルタ
２  基板
３  透過部
３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ  着色部
４  額縁部（遮光部）
５  形成領域
５ｃ  区分された領域
６  仕切部
２０  堤防部
【図２】
0005903827.tif 000002
【図４】
0005903827.tif 000003
【図５】
0005903827.tif 000004
【図７】
0005903827.tif 000005
【図８】
0005903827.tif 000006
【図９】
0005903827.tif 000007
【図１】
0005903827.tif 000008
【図３Ａ】
0005903827.tif 000009
【図３Ｂ】
0005903827.tif 000010
【図６Ａ】
0005903827.tif 000011
【図６Ｂ】
0005903827.tif 000012
【図６Ｃ】
0005903827.tif 000013