(57)【要約】【課題】ブラックマトリクスの開口部の面積分布の影響を考慮して着色条件を正確に補正することにより、着色むらのないカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】１枚の基板における複数のブラックマトリクスの開口部の面積を測定或いは推定し、その結果に基づいて各開口部の着色条件を決定し、該着色条件に基づいてインクジェットヘッドより各開口部にインクを付与して着色する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
１枚の基板における複数の開口部の面積を測定あるいは推定する工程と、
前記測定あるいは推定の結果に基づいて、前記複数の開口部それぞれを着色するための各着色条件を決定する工程と、
前記決定された各着色条件に基づき、前記複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与し前記開口部を着色する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
第１の基板における複数の開口部の面積を測定あるいは推定する工程と、
前記測定あるいは推定の結果に基づいて、前記複数の開口部それぞれを着色するための各着色条件を決定する工程と、
前記決定された各着色条件に基づき、第２の基板における複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与し前記開口部を着色する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
第１の基板上における複数の開口部に対して、予め設定された着色条件に基づいて前記インクジェットヘッドからインクを付与することにより、第１のカラーフィルタを製造する工程と、
前記第１のカラーフィルタにおける複数の開口部の面積を測定あるいは推定する工程と、
前記測定あるいは推定の結果に基づいて、第２の基板における複数の開口部それぞれを着色するための各着色条件を決定する工程と、
前記決定された各着色条件に基づいて、前記第２の基板における複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与することにより、第２のカラーフィルタを製造する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記決定工程では、前記複数の開口部のうち、異なる面積の開口部に対して異なる着色条件を定めることを特徴とする請求項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。
【請求項５】
前記着色条件は、前記開口部に対して付与するインクの量に関する条件を含むことを特徴とする請求項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。
【請求項６】
前記インクは、熱処理および光処理の少なくとも一方の処理によって硬化される樹脂成分を含有することを特徴とする請求項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。
【請求項７】
前記開口部に付与されたインクを硬化させる工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
前記基板は樹脂組成物層を有することを特徴とする請求項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。
【請求項９】
前記開口部に対応する樹脂組成物層にインクが付与されることを特徴とする請求項８に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１０】
カラーフィルタを有する液晶素子を製造する方法であって、
請求項１乃至９のいずれかに記載の製造方法により製造されたカラーフィルタを用意する工程と、
前記カラーフィルタに対向する対向基板を用意する工程と、
前カラーフィルタと前記対向基板との間に液晶を封入する工程と、
を有することを特徴とする液晶素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーテレビ、パーソナルコンピュータ、自動車ナビゲーションシステム、小型テレビ等に使用されるカラー液晶ディスプレイに適用可能なカラーフィルタの製造方法、さらに、該製造方法により製造されたカラーフィルタを用いた液晶素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの発達、特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、さらなる普及のためにはコストダウンが必要であり、特にコスト的に比重の大きいカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高まっている。
【０００３】
従来から、カラーフィルタの要求特性を満足しつつ上記の要求に答えるべく種々の方法が試みられているが、カラーフィルタの製造方法においては、各画素（着色部）を均一に着色することが第一の課題であった。即ち、各画素の単位面積当たりの着色材の量を均一にする必要があった。
【０００４】
従来から、カラーフィルタの製造方法として広く用いられている顔料分散法では、その着色部を形成する膜の膜厚を一定にすることにより、着色部の単位面積当たりの着色材の量を均一にしていた。また、近年、インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法が提案され、特許文献１などに代表される各画素の着色の度合いを均一にするための提案が各種なされている。具体的には、予め他の媒体にインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出して、各ノズルのインクの吐出量を求め、その結果から、カラーフィルタの着色領域全体における単位面積当たりの付与インク量を一定にするものである。
【０００５】
一方、本出願人は、画素毎の光学的効果を均一にする方法を先に提案した。この方法は、画素内の着色分布等が着色領域内の位置によって異なることにより発生すると考えられる色むらを低減するもので、ここで、光学的効果とは、画素の着色濃度を意味するが、具体的には、該着色濃度に相関のある物理量である。この物理量としては、カラーフィルタの実際の使用状態と同一の条件で光を照射した時に、各画素を透過する光量を取るのが合理的と考えられる。また、実際にはカラーフィルタの照明は各画素に対して全くの同一ではないが、ほぼ同一とみなせる場合が多く、その場合には、上記物理量として、一定の入射光に対する各画素を透過した光の放射束を用いる。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２８１３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記光学的効果を均一にするべく各画素の透過光量を測定した場合、ブラックマトリクスの開口部の面積が異なった場合には、着色濃度が同じであっても、画素を透過した光の放射束は異なり、光学的効果は異なる。従って、測定したカラーフィルタにおいて光学的効果が均一になるように着色条件を補正しても、新たに着色するカラーフィルタにおいてブラックマトリクスの開口部の面積が異なった場合には光学的効果が異なってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、ブラックマトリクスの開口部の面積分布の影響を考慮して着色条件を正確に補正することにより、着色むらのないカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【０００９】
さらに、本発明の目的は上記製造方法により製造されたカラーフィルタを用いた液晶素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１は、基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
１枚の基板における複数の開口部の面積を測定あるいは推定する工程と、
前記測定あるいは推定の結果に基づいて、前記複数の開口部それぞれを着色するための各着色条件を決定する工程と、
前記決定された各着色条件に基づき、前記複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与し前記開口部を着色する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１１】
本発明の第２は、基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
第１の基板における複数の開口部の面積を測定あるいは推定する工程と、
前記測定あるいは推定の結果に基づいて、前記複数の開口部それぞれを着色するための各着色条件を決定する工程と、
前記決定された各着色条件に基づき、第２の基板における複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与し前記開口部を着色する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１２】
本発明の第３は、基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
第１の基板上における複数の開口部に対して、予め設定された着色条件に基づいて前記インクジェットヘッドからインクを付与することにより、第１のカラーフィルタを製造する工程と、
前記第１のカラーフィルタにおける複数の開口部の面積を測定あるいは推定する工程と、
前記測定あるいは推定の結果に基づいて、第２の基板における複数の開口部それぞれを着色するための各着色条件を決定する工程と、
前記決定された各着色条件に基づいて、前記第２の基板における複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与することにより、第２のカラーフィルタを製造する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１３】
また、本発明は、カラーフィルタを有する液晶素子を製造する方法であって、
上記本発明のカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタを用意する工程と、
前記カラーフィルタに対向する対向基板を用意する工程と、
前記カラーフィルタと前記対向基板との間に液晶を封入する工程と、
を有することを特徴とする液晶素子の製造方法である。
【００１４】
本発明においては、カラーフィルタの各画素の光学的効果にブラックマトリクスの開口部の面積分布を加味することにより、ブラックマトリクスの開口部の面積分布による色むらを低減することができる。
【００１５】
さらに、本発明において、上記カラーフィルタのブラックマトリクスの開口部の面積を推定することにより、ブラックマトリクスの開口部の面積の測定手段または工程が不要になり製造工程を簡素化することができる。
【００１６】
特に、上記カラーフィルタが、着色領域を複数の走査領域に分割し、各走査領域を同じ条件で着色してなる場合は、各走査領域に存在する、互いに着色条件が同一である画素の光学的効果の測定値の差が開口部の面積の違いを反映しているため、該測定値を比較することによって開口部の面積を推定することができる。また、当該測定値より、これらの画素の間に位置する画素の開口部の面積を線形補完により決定することができる。着色領域を複数の走査領域に分割して着色する場合には、隣接する走査領域の境界で色むらが発生し易いが、本発明によれば、このような色むらが低減される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ブラックマトリクスの開口部の面積分布による色むらを低減することができるため、基板毎或いは基板内でブラックマトリクスの開口部面積が異なる場合であっても、歩留良く、色むらのないカラーフィルタを製造することが可能となる。よって、該カラーフィルタを用いてカラー表示に優れた液晶素子が安価に提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、カラーフィルタの光学的効果と開口部の面積分布とを求め、光学的効果から開口部の面積分布の影響を取り除くことにより着色ムラの少ないカラーフィルタの着色条件を特定するものである。
【００１９】
以下、図１に示すフローチャートを用いて本発明のカラーフィルタの製造方法を説明する。
【００２０】
先ず、標準カラーフィルタを実際に作製したカラーフィルタから抽出する。この標準カラーフィルタはその後に製品として出荷されるものであっても構わない。
【００２１】
次に、標準カラーフィルタの各画素の光学的効果を求める。前記した通り、画素の光学的効果としては、一定の入射光に対する各画素の透過光量を用いることが一般的であり、本発明において好ましく適用されるが、本発明の趣旨からして、光学的効果とは、使用者や検査者にとって画素の着色濃度と相関がある物理量であればどのようなものであっても構わない。従って、直接的に光学的測定法を用いなくても構わない。具体的には、着色部が膜状に形成されているカラーフィルタにおいては、着色部の膜厚を測定し、その測定結果に基づいて画素全体の光学的効果を演算により求める方法などが考えられる。
【００２２】
次いで、最終的に補正する画素の着色条件を決定する。予め、光学的効果と着色条件との関係を求めておき、その関係と光学的効果の設計値、標準カラーフィルタの全ての着色条件より、補正すべき着色条件を決定する。着色条件とは、例えば、被着色部にインクを付与して着色部を形成する工程において、各被着色部に付与されるインク量やインク中の着色材の比率、インク滴の配置、滴下順序、タイミング等を言う。
【００２３】
次に、標準カラーフィルタの各画素の開口部の面積分布を求める。開口部の面積分布を求める方法としては、実際に開口部の面積を測定する方法と、開口部の面積を推定する方法がある。
【００２４】
開口部の面積の測定方法としては、光学的手段により開口部形状を計測し、そこから開口部面積を計算する方法の他、開口部形状そのものは計測せず、開口部面積を直接得る方法も用いることができる。後者の例としては、一定の輝度を持つ光を開口部を含む領域に照射し、開口部を通り抜けてきた光線を受光素子で捉え、その受光素子に当たった光の照度から開口部面積を求める方法がある。
【００２５】
本発明において開口部の面積を推定する方法としては、着色領域内に明らかに同じ着色条件で着色された画素が存在する場合に、それらの画素の光学的効果の違いが、実質的に開口部の面積の違いによるものであるから、光学的効果の違いからそれぞれの開口部の面積を推定することができる。
【００２６】
具体的には、着色領域を複数の走査領域に分割し、各走査領域を同一条件で着色する場合、各走査領域に１個ずつ同じ着色条件で着色される画素が存在する。このような同じ条件で着色される画素同士の光学的効果の違いはそれらの開口部の面積の違いに実質的に相当するため、両者の開口部面積の大小関係を推定することができる。さらに、隣接する走査領域の同じ着色条件で着色される画素同士の光学的効果の差を開口部面積による差とし、上記画素間に位置する画素の開口部面積については線形補完によって推定することができる。このような場合には、１走査領域について適宜画素の光学的効果を測定して着色条件の補正を行ない、さらに各走査領域の同じ着色条件で着色された画素を適宜選択して光学的効果を測定して開口部面積を推定し、上記着色条件の補正に開口部面積の補償を行なうことにより、走査領域毎の開口部面積の違いによる色むら、特に隣接する走査領域の境界に発生する色むらを低減することができる。
【００２７】
本発明においては、光学的効果の測定値に対する開口部の面積分布の影響を取り除いて次のカラーフィルタの着色条件を補正する工程を有することが最大の特徴である。
【００２８】
各画素における開口部面積の設計値と実際に測定した、或いは推定した開口部面積とを比較し、各画素の光学的効果についてその開口部面積の影響を取り除く。そのためには、開口部面積と光学的効果の関係を実際に求めるか、推定する必要がある。
【００２９】
実際に求める方法としては、実際にブラックマトリクスの開口部面積の異なる各種基板を作製し、これに対して一定の着色条件で着色することによりカラーフィルタを製造し、そのカラーフィルタにおける光学的効果を測定した結果から求める方法が望ましい。また、推定する方法としては、光学的効果と開口部面積の関係を線形とする方法などがある。さらに、この推定方法として、光学的効果として一定の照明を行なった時の画素の開口部を透過する光量を用いた場合に、該透過光量と開口部面積とが比例関係にあるとみなす方法がある。
【００３０】
実際の開口部面積の影響を取り除く計算は、測定或いは推定した開口部面積を開口部面積の設計値で除した値を補正係数として、光学的効果の値から補正した着色条件を上記補正係数で補正し、開口部面積の影響を相殺する。尚、当然のことながら、この推定方法としては、実用上、十分な精度を持つものであればどのようなものであっても構わないことは言うまでもない。
【００３１】
また、通常は画素の開口部の面積の設計値は全画素において共通であるが、これが画素により異なる場合には、それぞれの画素における設計値に基づいて着色条件の補正量を求めることが望ましい。しかしながら、実際上この設計値の平均値などの代表量を全画素またはその一部に適用することによりこのステップの高速化を図ることができる。また、着色領域内における色むらに対する要求のみが厳しく、着色領域全体の平均の着色濃度には比較的広い誤差が許容される場合には、設計値に代えて、全画素または一部の画素（１画素のみの場合も含む）の開口部面積の平均値、最大値、最小値などを用いることもできる。
【００３２】
上記工程により、測定された光学的効果に画素の開口部面積の影響を取り除いた上で標準カラーフィルタの各画素の着色条件が補正され、補正された着色条件で新たなカラーフィルタの着色工程を行なう。補正された各着色条件は、各画素の開口部の面積が着色領域内で一定である、特に、設計値である場合に最適となるように補正される。従って、該補正された着色条件で新たに着色されたカラーフィルタにおいては、ブラックマトリクスの開口部の面積が一定であれば、カラーフィルタ全体で標準カラーフィルタよりも色むらが低減される。また、開口部の面積が一定で且つ設計値にほぼ同じであった場合には、理想的なカラーフィルタが得られる。ここで、標準カラーフィルタの開口部の面積分布が取り除かれていない場合には、新たなカラーフィルタの色むらは、新たなカラーフィルタの開口部面積の分布にさらに標準カラーフィルタの開口部面積の分布が加わって発生するのに対し、本発明における着色領域内の色むらは、新たなカラーフィルタのブラックマトリクスの開口部の面積分布に起因するものに留まる。
【００３３】
本発明の製造方法において、カラーフィルタの画素の着色手段としては、透明基板上の被着色部にインクジェット方式によりインクを付与して着色部を形成する方法が、単位面積当たりのインク量や画素内のインク量分布など各種の着色条件を設計できるため、好ましく用いられる。具体的には、インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法としては、インク吸収性を有する樹脂組成物層にインクを付与して該樹脂組成物層を着色して着色部とする第１の方法、及び、ブラックマトリクスの開口部にインクを付与し、該インク自体を硬化して着色部とする第２の方法がある。以下にそれぞれの方法を好ましい一例を挙げて説明する。
【００３４】
（第１の方法）
第１の方法としては、より具体的には、透明基板上に、ブラックマトリクスと光照射或いは光照射と熱処理によりインク吸収性を低下或いは増加する樹脂組成物層を形成し、該樹脂組成物層の所定の領域に光照射または光照射と熱処理を施してインク吸収性の高い被着色部と、該被着色部よりはインク吸収性の低い非着色部を形成し、上記被着色部にインクジェット方式によりインクを付与して該被着色部を着色して着色部を形成し、樹脂組成物層全体に光照射或いは熱処理を施して硬化させる方法が好ましい。
【００３５】
図８に本方法の工程の一例を示す。図８は、光照射或いは光照射と熱処理によってインク吸収性が低下（或いは消失）する樹脂組成物を用いた場合の工程図である。以下、各工程について説明する。尚、図８の（ａ）〜（ｆ）は以下の工程（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ対応する断面模式図である。
【００３６】
工程（ａ）
透明基板４１上にブラックマトリクス４２を形成する。基板４１としては一般にガラス基板が用いられるが、カラーフィルタとしての透明性、機械的強度等の必要特性を有するものであればガラス基板に限定されるものではない。
【００３７】
また、ブラックマトリクスは後述する樹脂組成物層４３を形成した後、或いは樹脂組成物層４３を着色後に該樹脂層上に形成したものであっても特に問題はない。またその形成方法としては、スパッタもしくは蒸着により金属薄膜を形成し、フォトリソ工程によりパターニングする方法が一般的であるが、それに限定されるものではない。
【００３８】
工程（ｂ）
基板４１上に、光照射或いは光照射と熱処理によって硬化し、光照射部分のインク吸収性が低下する樹脂組成物を塗布し、必要に応じてプリベークを行なって、樹脂組成物層４３を形成する。このような樹脂組成物の基材樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、アミド系などの樹脂が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの樹脂で、光或いは光と熱の併用によって架橋反応を進行させるために、光開始剤（架橋剤）を用いることも可能である。光開始剤としては、重クロム酸塩、ビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始剤、アニオン系開始剤等が使用可能である。また、これらの光開始剤を混合して、或いは他の増感剤と組み合わせて使用することもできる。さらに、オニウム塩などの光酸発生剤を架橋剤と併用することも可能である。尚、架橋反応をより進行させるために、光照射後に熱処理を施しても良い。
【００３９】
また、樹脂組成物層４３の形成には、スピンコート、ロールコート、バーコート、スプレーコート、ディップコート等の塗布方法を用いることができ、特に限定されるものではない。
【００４０】
工程（ｃ）
フォトマスク４４を用いて、ブラックマトリクス４２で遮光される領域の樹脂組成物層にパターン露光を行なうことにより、硬化させてインク吸収性を低下させ、非着色部４５を形成する。露光されなかった領域はインク吸収性が高く被着色部４６となる。非着色部４５は必ずしも必要ではないが、隣接する被着色部４６間にインク吸収性の低い非着色部４５を介在させることにより、隣接する着色部間での混色を防止することができる。ここで用いるフォトマスク４４は、ブラックマトリクス４２による遮光部分を硬化させるための開口部を有するものを使用するが、ブラックマトリクス４２に接する部分での色抜けを防止するために、ブラックマトリクスの遮光幅よりも狭い開口部を有するマスクを用いることが好ましい。
【００４１】
工程（ｄ）
インクジェットヘッド４７より、被着色部４６にＲ、Ｇ、Ｂの各色のインク４８を所定の着色パターンに応じて付与し、着色部４９を形成する。
【００４２】
着色に用いるインクとしては、色素系、顔料系共に用いることが可能であり、また、液状インク、ソリッドインク共に使用可能であるが、水性インクを用いる場合には、樹脂組成物層４３を吸水性の高い樹脂組成物で形成しておくことが好ましい。また、常温で液体のものに限らず、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、或いは通常のインクジェット方式ではインク自体を３０℃〜７０℃の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定な範囲に制御していることから、インク吐出時にインクが液状をなすものが好適に用いられる。
【００４３】
さらに、インクジェット方式としては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）タイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能であり、着色面積及び着色パターンは任意に設定することができる。本発明においては、電気熱変換体を利用したインクジェット方式が、インクジェットヘッドから吐出されるインク滴の大きさや被着色部の単位面積当たりのインク滴数、インク滴を滴下する位置などを自在に変えられるため特に好ましい。
【００４４】
工程（ｅ）
必要に応じてインクの乾燥を行なった後、基板全面に光照射して着色部４９を硬化させる。光照射の代わりに熱処理を施しても良い。
【００４５】
工程（ｆ）
必要に応じて保護層５０を形成する。保護層５０としては、光硬化タイプ、熱硬化タイプ或いは光熱併用タイプの樹脂層や、蒸着、スパッタ等によって形成される無機膜等を用いることができ、カラーフィルタとした場合の透明性を有し、その後のＩＴＯ形成プロセス、配向膜形成プロセス等に耐え得るものであれば使用可能である。
【００４６】
また、樹脂組成物として、光照射または光照射と熱処理によりインク吸収性が増加（或いは発現）する樹脂組成物を用いる場合、このような樹脂組成物としては、具体的には化学増幅による反応を利用する系が好ましく、基材樹脂としては、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体の水酸基をエステル化したもの或いはアセチル基等によってブロックしたもの（例：酢酸セルロース系の化合物など）；ポリビニルアルコール等の高分子アルコール及びそれらの誘導体の水酸基をエステル化したもの或いはアセチル基等でブロックしたもの（例：ポリ酢酸ビニル系の化合物など）；クレゾールノボラック等のノボラック樹脂、ポリパラヒドロキシスチレン及びそれらの誘導体の水酸基を例えばトリメチルシリル基でブロックしたもの等が用いられるが、本発明がこれらに限定されるものではない。
【００４７】
本発明において、露光によりインク吸収性に実質的な差を生じさせるためには、一般的には親水基に変換可能な官能基の親水基への変換率が３０％以上であることが好ましい。この場合の親水基定量法としては、ＩＲ、ＮＭＲ等のスペクトル分析が有効である。
【００４８】
また、光開始剤としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のオニウム塩、トリクロロメチルトリアジン等のハロゲン化有機化合物、或いはナフトキノンジアジド或いはその誘導体が好適に用いられるが、これらに限定されるものでなく、結果的に光照射或いは光照射と熱処理によって光照射部分のインク吸収性が増加する組成からなるものであれば良い。
【００４９】
また、このような樹脂組成物を用いた場合には、透明基板上に形成したブラックマトリクスをマスクとして利用し、裏面より露光することによりブラックマトリクスで遮光された領域以外を露光することもできる。
【００５０】
（第２の方法）
図９は第２の方法の工程図であり、図８と同じ部材には同じ符号を付した。また、図９の（ａ）〜（ｄ）は下記工程（ａ）〜（ｄ）に対応する断面模式図である。
【００５１】
工程（ａ）
先ず、透明基板４１上にブラックマトリクス５１を形成する。該ブラックマトリクス５１は、後述するインクを付与した際に、隣接する異なる色のインクとの混色を避けるための隔壁部材としても機能する。ブラックマトリクス５１としては、好ましくは黒色顔料含有レジストを用い、一般的なフォトリソグラフィ法によりパターニングする。該ブラックマトリクス５１は後述するインクを付与した際に、隣接する異なるインク同士が混じりあうのを防止するために、好ましくは撥インク性を付与しておく。本発明においてブラックマトリクス５１の厚さは上記隔壁作用及び遮光作用を考慮すると０．５μｍ以上が好ましい。また、該ブラックマトリクス５１の開口部が被着色部である。
【００５２】
工程（ｂ）
インクジェットヘッド４７より、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のインク５２をブラックマトリクス５１の開口部を埋めるように所定の着色パターンに従って付与する。
【００５３】
本発明で用いられるインクは、エネルギー付与により硬化し、通常着色材を含有する樹脂組成物からなる。上記着色材としては一般の染料や顔料を用いることができ、例えば染料としては、アントラキノン染料、アゾ染料、トリフェニルメタン染料、ポリメチン染料等などを用いることができる。
【００５４】
またインクに用いる樹脂としては、熱処理や光照射等エネルギー付与によって硬化する樹脂を用いる。具体的には、熱硬化型樹脂として、公知の樹脂と架橋剤との組み合わせが使用できる。例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーとメラミン、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーと多官能エポキシ化合物、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーと繊維素反応型化合物、エポキシ樹脂とレゾール型樹脂、エポキシ樹脂とアミン類、エポキシ樹脂とカルボン酸又は酸無水物、エポキシ化合物などが挙げられる。また、光硬化型樹脂としては、公知のもの、例えば市販のネガ型レジストが好適に用いられる。
【００５５】
上記インクには、種々の溶媒を加えることもできる。特に、インクジェット方式での吐出性の面から、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒が好ましく用いられる。
【００５６】
さらに、上記成分の他に必要に応じて所望の特性を持たせるために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を添加することができ、さらに、市販の水溶性染料なども添加することができる。
【００５７】
また、上記した光或いは熱硬化型樹脂のうち、水或いは水溶性有機溶剤に溶解しないものでも安定に吐出可能なものであれば、水や水溶性有機溶剤以外の溶媒を用いても構わない。また、特に光により重合するタイプのモノマーを用いる場合には、染料をモノマーに溶解した無溶剤タイプとすることもできる。
【００５８】
工程（ｃ）
樹脂ブラックマトリクス５１の開口部に付与したインク５２を熱処理或いは光照射、或いはその両者によって硬化させ、着色部５３を形成する。
【００５９】
工程（ｄ）
必要に応じて保護層５０を形成する。
【００６０】
本発明においては、図１２に示すように、新しく製造するカラーフィルタの開口部面積の影響も考慮することにより、新しく製造するカラーフィルタの開口部面積によらず、各画素における光学的効果が等しいカラーフィルタが得られる。
【００６１】
尚、図１３に示すように、新しく製造するカラーフィルタの開口部面積の影響を考慮し、標準カラーフィルタにおける開口部面積の影響は除去しない実施形態も考えられる。
【００６２】
次に、本発明のカラーフィルタを用いて構成した液晶素子について説明する。図１０は図８の、図１１は図９の工程でそれぞれ形成したカラーフィルタを組み込んだアクティブマトリクス型液晶素子の実施形態の断面模式図である。図１０、図１１において、６２は共通電極、６３は配向膜、６５は基板、６６は画素電極、６７は配向膜、６８は液晶化合物であり、図５、図６と同じ部材には同じ符号を付した。
【００６３】
カラー表示の液晶素子は、一般的にカラーフィルタ側基板（４１）とＴＦＴ基板（６５）とを合わせ込み、液晶化合物６８を封入することにより形成される。液晶素子の一方の基板の内側に、ＴＦＴ（不図示）と透明な画素電極６６がマトリクス状に形成される。また、もう一方の基板１１の内側には、画素電極６６に対向する位置にＲ、Ｇ、Ｂの各着色部４９、５３が配列するようにカラーフィルタ層が設置され、その上に透明な共通電極６２が一面に形成される。さらに、両基板の面内には配向膜６３、６７が形成されており、これらをラビング処理することにより液晶分子を一定方向に配列させることができる。
【００６４】
基板４１、６５の外側にはそれぞれ偏光板（不図示）が接着され、バックライトとして一般的に蛍光灯（不図示）と散乱板（不図示）の組み合わせを用い、液晶化合物をバックライト光の透過率を変化させる光シャッターとして機能させることにより表示を行なう。
【００６５】
本発明の液晶素子においては、本発明のカラーフィルタを用いて構成していれば良く、他の構成部材については、その素材や製法等、従来の液晶素子の技術を適用することが可能である。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
本例においては、電気熱変換体を用いたインクジェットヘッドを用い、対角１２．１インチ（３０７ｍｍ）の着色領域に縦６００画素、横８００画素（各色）を形成したＲ、Ｇ、Ｂストライプ配列のカラーフィルタを製造した。標準カラーフィルタは予め生産されたカラーフィルタから１枚抽出して用いた。
【００６７】
各画素の光学的効果及び開口部面積の測定は、図２に示す装置を使用した。図２において、１は画像処理装置であり、ＣＣＤカメラからの画像信号を取り込み、画素の光学的効果の測定及び開口部面積の測定を実質的に行なうものである。２はパーソナルコンピュータであり、この測定装置全体を制御すると共に、測定した光学的効果、画素の開口部面積、及び標準カラーフィルタの着色条件から新たなカラーフィルタの着色条件を導出する。また、後述する着色装置への着色条件を描画イメージとしてコンピュータ間の通信により行なう。３は光学顕微鏡であり、対向する透過照明（不図示）により照明された標準カラーフィルタの像を、後述するＣＣＤカメラに決像する。４はＸＹステージであり、これにより標準カラーフィルタの任意の画素を光学顕微鏡３の視野に入れることができる。５はモノクロームＣＣＤカメラであり、光学顕微鏡３により結像された像を電気信号に変換し、画像処理装置に伝送する。また、ＣＣＤカメラ５はカラーのものでも構わない。さらに、鋭敏な画像を得るために、オートフォーカス装置を付属しても構わない。６は標準カラーフィルタである。
【００６８】
カラーフィルタの着色工程は、図３に示す描画装置で行なった。図３において、１１は描画イメージであり、図２に示す測定装置から通信により伝送された着色条件を表わしたものである。１３は描画データ生成装置であり、描画イメージとして与えられた着色条件に基づき、後述するインクジェットヘッド及び送り装置を連携させて動かすためのそれぞれの信号を生成するものである。１５ａ〜１５ｃは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のインクジェットヘッドであり、各色の染料を溶媒に溶かしたインクを付与する部材である。１６及び１７は送り装置であり、インクジェットヘッド１５ａ〜１５ｃと連携を取りながら後述するステージを駆動することにより、基板とインクジェットヘッドの相対位置を変化させる。これにより、事前に決定された着色条件で基板上の被着色部を着色することができる。１８はステージ、１９は描画パターン、２０は基板である。
【００６９】
本例の着色条件について説明する。本例では、着色条件として単位面積当たりのインク滴数を変化させた。この様子を図４に示す。図４は基板にインクを付与している様子を基板の上方から見たところを表わしている。図４において、２１は基板に密着して形成されたブラックマトリクスであり、２２はブラックマトリクス２１の開口部である。２３は被着色部（図８の４６に相当）、２４は撥インク性を持たせた非着色部（図８の４５に相当）である。２５〜２７はインク滴である。インク滴は１回以上の走査により付与され、本例では３回の走査に分けて付与した。即ち、１回目の走査ではインク滴２５を断続的に滴下し、２回目の走査ではインク滴２５に隣接する位置にインク滴２６を滴下し、３回目の走査でインク滴２６と２５をつなぐようにインク滴２７を滴下した。尚、インク滴２５〜２７は互いに異なる体積になるようにしても構わない。本例においては、インク滴２５〜２７の間隔を補正すべき着色条件とした。
【００７０】
着色条件の補正について説明する。先ず、図２の測定装置により、標準カラーフィルタの各画素の光学的効果として、一定光束の照明を照射された時に画素の開口部を透過する光量を測定する。一方、事前にこの一定光束の照明を照射された時に画素の開口部を透過する光量の変化率とインク滴の間隔の変化率の関係を求めておく。これは、インク滴の間隔を異なる値とした各種サンプルを作製し、これを図２の測定装置で測定することにより得た。得られた変化率の関係と、標準カラーフィルタにおいて測定した各画素の透過光量、標準カラーフィルタのインク滴の間隔、及び各画素の透過光量の設計値から、標準カラーフィルタと同じブラックマトリクスを有する基板において色むらのない着色が実現するインク滴の間隔を求めた。
【００７１】
次いで、図２の測定装置により、標準カラーフィルタの各画素の開口部面積を測定した。測定は、各画素におけるブラックマトリクスの開口部とブラックマトリクスとの境界を画素画像の輝度信号から求めた。具体的には、一定の閾値を用いて各点がどちらに属するかを決め、開口部に属する点を特定する方法をとった。この結果から、上記境界を特定して該境界で囲まれた開口部面積を求めた。
【００７２】
次いで、上記開口部面積の測定結果に基づき、各画素における光学的効果に対する開口部面積の影響を以下の様にして取り除いた。
【００７３】
各画素におけるブラックマトリクスの開口部面積をその設計値で除することにより、開口部面積の影響を取り除く補正係数とした。そして、上記した、標準カラーフィルタの各画素の透過光量から割り出されたインク滴間隔にこの補正係数を乗じた。測定された各画素の透過光量から直接割り出されたインク滴間隔には、標準カラーフィルタの開口部面積の違いがそのまま反映されているため、上記補正係数を乗じることによって、開口部面積による透過光量の変化分が相殺されて、開口部面積の設計値の時に設計通りの光学的効果が得られるようにインク滴間隔が補正される。
【００７４】
（実施例２）
本例では、着色領域を複数の走査領域に分割し、隣り合う走査領域で同じ着色条件の画素の光学的効果を比較することにより、両画素間のブラックマトリクスの開口部面積の違いを推定して着色条件を補正し、さらに該画素間に存在する画素の着色条件を線形補完することにより、開口部面積の影響による色むらを低減した。
【００７５】
本例のカラーフィルタは、実施例１と同じく、対角１２．１インチ（３０７ｍｍ）の着色領域に縦６００画素、横８００画素（各色）を形成したＲ、Ｇ、Ｂストライプ配列のカラーフィルタである。
【００７６】
図５に、本例における、カラーフィルタの着色領域を複数の走査領域に分割して着色する様子を示した。図５において、３１はカラーフィルタを構成する基板である。３２は着色領域であり、着色された画素が配置される部分である。着色領域３２は、走査領域３４ａ〜３４ｄに分割されている。３３ａ〜３３ｃはインクジェットヘッドであり、各色２０７個のノズルを有している。該インクジェットヘッド３３ａ〜３３ｃは、各走査領域を走査方向に走査しながらインクを付与する。図５においてＡ〜Ｄは、同じノズルからインクを付与される画素である。
【００７７】
画素Ａ〜Ｄは同じ着色条件で着色されるため、本来であれば、一定光束の照明を照射された際に開口部を透過する光量は同一になるはずである。しかしながら、実際には、ブラックマトリクスの開口部面積の違いによって同一の値とはならない。従って、１つの走査領域のみの透過光量を測定して、この測定値だけから全ての走査領域の着色条件を補正し、開口部面積の影響を取り除かずに着色を行ったところ、カラーフィルタの各画素における光学的効果は図６に示すようになった。この実施例では、画素番号２０８〜４１４の走査領域のみで各画素の透過光量を測定した。横軸は各画素の番号、縦軸は各画素に一定光束の照明を照射した時に開口部を透過した放射束を、入射した光量で除した値である。図６の横軸は、図５におけるカラーフィルタの横方向の位置に相当する。
【００７８】
図６から明らかなように、このような方法では測定対象とした画素番号２０８〜４１４の領域では、光学的効果が均一になっているものの、走査領域の境界（画素番号２０７と２０８の間、４１４と４１５の間、６２１と６２２の間）において、各画素の光学的効果が不連続になり、使用者及び検査者には著しい色むらとなって認識される。この走査領域による色むらの発生は、測定対象である画素番号２０８〜４１４の領域のブラックマトリクスの開口部の面積分布を補償していないことから、２０８〜４１４の開口部の面積分布の影響が新たなカラーフィルタの光学的効果に及んだためである。
【００７９】
そこで、図５において画素番号２０８〜２３７と、画素番号４１５〜４４４の各３０画素について、それぞれ光量を測定した。得られた光量について、後者の番号の各画素の透過光量から２０７画素分離れた対応する前者の番号の各画素の透過光量の差（即ち、同じノズルからインクを付与される画素の透過光量の差）を求め、合計３０組の画素を透過した光の放射束の差を平均した。該平均値を２０７で除した値をＡとする。次いで、画素番号２０８から４１４までの各画素の透過光量に以下の如く上記Ａに画素位置を乗じた補正光量値を加算し、当該領域の中央の画素３１１を基準として各画素を透過した光の放射束を線形補完する。
【００８０】
補正光量値＝Ａ×（画素番号−３１１）
その結果、画素番号２０８〜４１４の画素の透過光量から開口部の面積分布の影響が取り除かれる。よって、補正された透過光量に基づいて当該領域内の各画素の着色条件を補正すれば、各走査領域内の色むら及び隣接する走査領域間の境界における色むらが低減される。尚、上記補正においては、画素番号３１１を基準としているが、２０８から４１４までのいずれの画素を基準としてもかまわない。さらには、これらの画素の一部または全部の平均値を用いても良い。また、当該画素の透過光量の設計値を用いても良い。
【００８１】
上記のように、開口部の面積分布の影響を取り除く補正を行なった上で新たなカラーフィルタの着色を行なった。得られたカラーフィルタの各画素における光学的効果を図７に示す。図７から明らかなように、図６において問題となった各領域の境界における色むら及び画素番号１〜２０７，４１５〜６２１，６２２〜の各走査領域内での色むらが低減されていることがわかる。
【００８２】
実際に本実施例の製造方法でカラーフィルタを複数製造し、熟練した検査員による官能評価を実施したところ、いずれも色ムラが全く認識されないか、認識されても実用上問題ない程度であった。
【００８３】
さらに、本発明者等は、「色ムラが全く認識されないか、認識されても実用上問題ない程度であるか」と「開口部の面積の推定値からのずれ」とに相関があること及び色ムラが全く認識されなくなる臨界点を見出した。以下、これを説明する。
【００８４】
様々な開口部の面積分布を持つ基板を用いて本実施例の手順によりカラーフィルタを製作することにより、開口部の面積の推定値からのずれがいろいろな値となるカラーフィルターを作り、熟練した検査員による官能検査結果との比較を行った。その結果を下表に示す。
【００８５】
下表において、開口部面積の推定値と実際の値との差とは、実際の開口部面積の推定値との差を各画素について求め、その最大値を開口部面積で割ったものを百分率で表したものである。下表では、実験番号が大きくなるほど開口部面積の推定値からの差が大きくなるように配列してある。
【００８６】
下表から、開口部面積の推定値と実際の値との差が０．５１％以下では「ムラが認識されない」ものが得られていることがわかる。また、０．４０％以下では全てが「ムラが認識されない」ものとなっている。この結果から、画素の開口部の面積分布を推定する方法においては、開口部面積の推定値と実際の値との差が０．５１％以下であることが望ましく、０．４０％以下であることがさらに望ましいと言える。
【００８７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の製造方法のフローチャートの一例である。
【図２】本発明の製造方法で用いる光学的効果及び開口部面積の測定装置の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の製造方法で用いる描画装置の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の製造方法において基板にインクを付与した状態の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の製造方法で製造したカラーフィルタの着色領域の一例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施例２において開口部面積の補償を行なわずに補正した着色条件で着色したカラーフィルタの光学的効果を示す図である。
【図７】本発明の実施例２において開口部面積の補償を行なって補正した着色条件で着色したカラーフィルタの光学的効果を示す図である。
【図８】インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法の一例の工程図である。
【図９】インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法の他の例の工程図である。
【図１０】本発明の液晶素子の一例の断面模式図である。
【図１１】本発明の液晶素子の他の例の断面模式図である。
【図１２】本発明の製造方法のフローチャートの他の例である。
【図１３】本発明の製造方法のフローチャートのさらに他の例である。
【符号の説明】
【００８９】
１  画像処理装置
２  パーソナルコンピュータ
３  光学顕微鏡
４  ＸＹステージ
５  ＣＣＤカメラ
６  標準カラーフィルタ
１１  描画イメージ
１３  描画データ生成装置
１４  ドライバ
１５ａ〜１５ｃ  インクジェットヘッド
１６、１７  送り装置
１８  ステージ
１９  描画パターン
２０  基板
２１  ブラックマトリクス
２２  開口部
２３  被着色部
２４  非着色部
３１  基板
３２  着色領域
３３ａ〜３３ｃ  インクジェットヘッド
３４ａ〜３４ｄ  走査領域
４１  透明基板
４２  ブラックマトリクス
４３  樹脂組成物層
４４  フォトマスク
４５  非着色部
４６  被着色部
４７  インクジェットヘッド
４８  インク
４９  着色部
５０  保護層
５１  ブラックマトリクス
５２  インク
５３  着色部
６２  共通電極
６３  配向膜
６５  基板
６６  画素電極
６７  配向膜
６８  液晶化合物
【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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