(57)【要約】【課題】少ない工程数で品質のよいマルチシーンディスプレイ用カラーフィルタを製造する。【解決手段】カラーフィルタの製造方法において、ポリシラン膜１３に対して、露光パターン及び紫外線露光量の互いに異なる第１及び第２露光処理を行い、各露光パターンに応じた第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２をポリシラン膜１３に形成する潜像形成工程と、第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２の形成されたポリシラン膜１３に対して着色剤を塗布することで、第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２を着色する着色工程とを含める。透過型表示に対応する第１濃度領域Ｒ１・Ｇ１・Ｂ１、及び反射型表示に対応する第２濃度領域Ｒ２・Ｇ２・Ｂ２を形成できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜に対して、所定の露光パターンで前記特定光による露光処理を行い、その露光パターンに応じた潜像を前記感光膜に形成する潜像形成工程と、
前記潜像の形成された感光膜に対して前記着色剤を作用させることで、前記潜像を着色する着色工程とを含み、
前記潜像形成工程は、露光パターン及び露光量の互いに異なる複数の露光処理を含むことを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
【請求項２】
前記着色工程を前記複数の露光処理の後に行うことで、前記複数の露光処理それぞれによって形成された潜像を同時に着色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製造方法。
【請求項３】
前記複数の露光処理の１つとしての第１露光処理における第１露光量は、後に行う前記着色工程において前記感光膜を着色する際の着色濃度が飽和するような飽和露光量以上に設定され、
前記複数の露光処理の他の１つとしての第２露光処理における第２露光量は、前記飽和露光量未満に設定されることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項４】
前記第１及び第２露光処理それぞれに対応する各露光パターンは、互いの重複部分を有することを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項５】
互いに色相の異なる複数の色相領域を形成するために、前記色相領域ごとの前記潜像形成工程及び着色工程を含むことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項６】
互いに色相の異なる複数の色相領域を形成するために、前記潜像形成工程を前記各色相領域に対して共通して行い、前記着色工程において前記色相領域ごとにそれぞれの色相に対応する着色剤を作用させることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項７】
前記感光膜はポリシラン膜であり、前記特定光は紫外線であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のカラーフィルタ製造方法。
【請求項８】
同一色につき互いに着色濃度の異なる複数の濃度領域を有するカラーフィルタにおいて、
特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜を備え、
前記複数の濃度領域は、前記感光膜に対し、互いに異なる露光パターン及び互いに異なる露光量で前記特定光による露光により各露光パターンに応じた潜像がそれぞれ形成され、かつ、その潜像に前記着色剤が作用されることにより前記潜像がそれぞれ着色された領域であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項９】
同一色につき互いに着色濃度の異なる複数の濃度領域を有するカラーフィルタにおいて、
特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜を備え、
前記複数の濃度領域は、前記感光膜における膜厚方向の着色深さが互いに異なる領域であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
反射型表示及び非反射型表示の両方の機能を有する表示装置において、
請求項８に記載のカラーフィルタと、
反射型表示のための反射板を有するとともに、前記カラーフィルタに対向して設けられた反射板付基板とを備え、
前記複数の濃度領域は２種類の濃度領域であり、
前記反射板は、前記２種類の濃度領域のうち、潜像形成時の前記特定光の露光量が少ない方の濃度領域に対応して配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
反射型表示及び非反射型表示の両方の機能を有する表示装置において、
請求項９に記載のカラーフィルタと、
反射型表示のための反射板を有するとともに、前記カラーフィルタに対向して設けられた反射板付基板とを備え、
前記複数の濃度領域は２種類の濃度領域であり、
前記反射板は、前記２種類の濃度領域のうち、前記感光膜における膜厚方向の着色深さが浅い方の濃度領域に対応して配置されていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に用いられるカラーフィルタ及びその製造方法、並びにそのカラーフィルタを用いた表示装置に関するものであり、特に、反射型表示と非反射型表示とが可能な表示装置に好適なカラーフィルタ及びその製造方法、並びにその表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力等の特徴を活かし、ワードプロセッサ、コンピュータ、ナビゲーションシステム用ディスプレイをはじめ、各種のディスプレイとしてより広く市場を拡大している。また、液晶表示装置は、カラー表示にも十分対応できるより表示品位の良いものへと発展してきている。
【０００３】
特に、画素をマトリクス状に配し、各画素に薄膜トランジスタ等の能動素子をスイッチング素子として用いるアクティブマトリクス型の液晶表示装置が主流となってきている。
【０００４】
一般的なアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、走査線、階調信号線、スイッチング素子及び画素電極を配置した第１ガラス基板と、ブラックマトリクス、カラーフィルタ及び共通電極を配置した第２ガラス基板とを備えている。この第１及び第２ガラス基板は、互いの間に所定の間隙を保って対向配置され、その間隙に液晶材料を充填し、周囲を熱又は光によって硬化するシール材によりシールする。そして、画素電極と共通電極との間の電圧を画素ごとに制御することにより、画素ごとの階調表示が可能になっている。
【０００５】
ところで、携帯電話機やＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ）に代表されるモバイル液晶ディスプレイでは、マルチシーンディスプレイとして、室内光下や屋外光下におけるさまざまな場所での使用が想定されている。このような、マルチシーンディスプレイでは、反射型表示及び透過型表示の両方の機能を備えたディスプレイパネルが提案されている。
【０００６】
このディスプレイパネルに透過型表示に適応化されたカラーフィルタを用いると、反射型表示を行う際に、外光がカラーフィルタを入射時と出射時との合計２回通過するため、極めて低い反射光量しか得られないことになる。逆に、反射型表示に適応化されたカラーフィルタを用いると、透過型表示を行う際に、色再現範囲の極めて小さい色合いしか表現できないことになる。何れにおいても、ディスプレイの表示品位の低下を招くことになる。
【０００７】
この問題を解消するために、図１４に示すように互いに色度の異なる第１カラーフィルタ１０１と第２カラーフィルタ１０２とを備えたカラーフィルタ１００を用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。このカラーフィルタ１００には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色に対して、第１カラーフィルタ１０１及び第２カラーフィルタ１０２が備えられている。そして、第１カラーフィルタ１０１及び第２カラーフィルタ１０２の色度が、それぞれ図１５の色度図における一点鎖線ａ及び破線ｂにて示す色度となるように設定されている。
【０００８】
このカラーフィルタ１００を用いて液晶表示装置を構成する場合、第１カラーフィルタ１０１が透過型表示に対応し、第２カラーフィルタ１０２が反射型表示に対応するように構成される。これにより、第１カラーフィルタ１０１を１回透過することで透過型表示を実現する光と、第２カラーフィルタ１０２を２回透過することで反射型表示を実現する光とが、ほぼ同じ色表示となるようにすることができる。
【０００９】
このようなカラーフィルタ１００の形成には、従来、顔料分散型のフォトレジスト法が用いられる。顔料分散型のフォトレジスト法を用いた場合のカラーフィルタ１００の形成工程は次の通りである。すなわち、顔料を分散したフォトレジスト（カラーレジスト）を基板に塗布し、塗布したカラーレジストを所定の露光パターンで露光、現像することにより、第１カラーフィルタ１０１として残す部分以外のカラーレジストを除去することで第１カラーフィルタ１０１を形成する。また、同様の形成工程を繰り返すことで第２カラーフィルタ１０２を形成する。このような第１及び第２カラーフィルタ１０１・１０２の形成を、ＲＧＢの各色についてそれぞれ行う。
【００１０】
一方、この顔料分散型のフォトレジスト法とは異なり、ポリシランによる染色法を用いたカラーフィルタの形成方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、ポリシラン層を選択的に紫外線露光して着色パターンの潜像を形成し、着色パターンの潜像が形成されたポリシラン層を、顔料を含んだ金属アルコキシドを原料とする着色ゾル溶液に浸漬した後に乾燥する。これにより、ポリシラン層の潜像形成部分を着色することができ、この着色部分をカラーフィルタとして利用することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−３０５２４８号公報（公開日１９９９年１１月５日）
【００１２】
【特許文献２】
特開平５−２７３４１０号公報（公開日１９９３年１０月２２日）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＧＢの各色について互いに色度の異なる第１及び第２カラーフィルタ１０１・１０２を備えた図１４のようなカラーフィルタ１００を、通常の顔料分散型フォトレジスト法で形成するには、第１及び第２カラーフィルタ１０１・１０２にそれぞれ対応する形成工程を２回繰り返す必要がある。さらに、ＲＧＢの各色にそれぞれ対応する形成工程を繰り返す必要があることから、合計２×３＝６回の形成工程を繰り返す必要がある。その結果、工程数の増加を招来することになる。
【００１４】
また、上記各形成工程では、カラーレジストを塗布し、塗布したカラーレジストをパターニングして不要部分を除去する。したがって、上記形成工程の繰り返し回数が多くなると、不要部分として除去されてしまうカラーレジストも増えることになる。その結果、カラーフィルタを形成するために多くのレジスト材料を使用することになり、材料費の増加を招来する。
【００１５】
さらに、顔料分散型フォトレジスト法でカラーフィルタ１００を形成すると、図１４のような形状を得ることは困難であり、実際には図１６（ａ）〜（ｃ）に示すような形状になってしまう。なお、説明の便宜上、図１４と図１６（ａ）〜（ｃ）とでは第１及び第２カラーフィルタ１０１・１０２の配置を変えている。
【００１６】
図１６（ａ）に示すように、顔料分散型フォトレジスト法で形成した第１及び第２カラーフィルタ１０１・１０２では、その側面がテーパになってしまう。したがって、互いに隣接する第１カラーフィルタ１０１と第２カラーフィルタ１０２との間にはギャップｇが生じることになる。
【００１７】
また、図１６（ｂ）に示すように、第１カラーフィルタ１０１と第２カラーフィルタ１０２との間で、形成時の製膜厚が異なることに起因する段差ｄが生じることもある。
【００１８】
さらに、図１６（ｃ）に示すように、第１カラーフィルタ１０１と第２カラーフィルタ１０２とのパターニングの際のアライメントずれにより、例えば第２カラーフィルタ１０２について、未製膜部分ｖや多重製膜部分ｗが生じることもある。このアライメントずれは、一般的に３〜５μｍ程度で起こり得る。
【００１９】
このようにギャップｇや段差ｄ、未製膜部分ｖ、多重製膜部分ｗは、光漏れやドメインの発生を招来し、表示品位を低下させる原因になる。
【００２０】
本発明は、上記の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、少ない工程数で品質のよい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等を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記の課題を解決するために、特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜に対して、所定の露光パターンで前記特定光による露光処理を行い、その露光パターンに応じた潜像を前記感光膜に形成する潜像形成工程と、前記潜像の形成された感光膜に対して前記着色剤を作用させることで、前記潜像を着色する着色工程とを含み、前記潜像形成工程は、露光パターン及び露光量の互いに異なる複数の露光処理を含むことを特徴としている。
【００２２】
上記の方法では、潜像形成工程において、感光膜に対して特定光の露光を行うことにより、その露光パターンに応じた部分を着色剤による着色が可能な状態に変質させ、潜像を形成することができる。そして、着色工程において、その感光膜に対して着色剤を作用させることで、潜像を着色することができる。これにより、露光パターンに応じた部分が着色されたカラーマスクを形成することができる。
【００２３】
ここで、この感光膜は、特定光の露光量に応じて着色可能度合いが変化するものである。そして、上記の方法では、潜像形成工程において、露光パターン及び露光量の互いに異なる複数の露光処理を行う。つまり、潜像形成工程では、着色可能度合いの異なる複数の潜像を形成することになる。したがって、着色工程において潜像を着色することにより、互いに着色濃度の異なる複数の濃度領域を形成することができる。
【００２４】
したがって、上記の方法では、反射型表示及び透過型表示の両方の機能を備えるマルチシーンディスプレイ用のカラーフィルタを製造することができる。
【００２５】
従来の顔料分散型フォトレジスト法により複数の濃度領域を形成するためには、濃度領域ごとに製膜する必要がある。したがって、別々に製膜された膜同士の間に、ギャップや段差が生じ得る。さらに、製膜時のアライメントずれにより、未製膜部分や多重製膜部分が生じ得る。これらは、カラーフィルタの品質の低下を将来する。これに対して、上記の方法では、共通の感光膜に対して複数の濃度領域を形成することができるため、上記ギャップや段差、未製膜部分、多重製膜部分などが生じ難い。その結果、上記の方法では、高品質のカラーフィルタを製造することが可能になる。
【００２６】
また、従来の顔料分散型フォトレジスト法により複数の濃度領域を形成するためには、濃度領域ごとにカラーレジストの塗布、露光によるパターニング、不要部分の除去を繰り返す必要がある。これに対して、上記の方法では、潜像形成工程において複数の着色濃度を設定することができるため、着色剤を作用させるための着色工程を各濃度領域に対して共通に行うことができる。
【００２７】
その結果、少ない着色工程で複数の濃度領域を形成することができ、工程数を減らすことが可能になるとともに、着色剤の使用量を削減することができ、材料費を低減することが可能になる。
【００２８】
このように、本発明のカラーフィルタ製造方法は、前記着色工程を前記複数の露光処理の後に行うことで、前記複数の露光処理それぞれによって形成された潜像を同時に着色することが望ましい。
【００２９】
なお、上記の方法は、マルチシーンディスプレイ用のカラーフィルタの製造に適しているが、これに限らず、複数の濃度領域を必要とする他のカラーフィルタの製造にも適用できる。
【００３０】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記のカラーフィルタ製造方法において、前記複数の露光処理の１つとしての第１露光処理における第１露光量は、後に行う前記着色工程において前記感光膜を着色する際の着色濃度が飽和するような飽和露光量以上に設定され、前記複数の露光処理の他の１つとしての第２露光処理における第２露光量は、前記飽和露光量未満に設定されることが望ましい。
【００３１】
上記の方法では、第１露光量及び第２露光量それぞれに応じた濃度領域を形成することができる。ここで、第１露光処理において飽和露光量以上の第１露光量で露光を行う。そのため、第１露光処理により露光された部分に対してさらに露光が行われたとしても、着色濃度の実質的な変化は生じない。したがって、上記の方法では、第１露光量に応じた濃度領域に、着色濃度のむらが発生するのを防ぐことができる。
【００３２】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記のカラーフィルタ製造方法において、前記第１及び第２露光処理それぞれに対応する各露光パターンは、互いの重複部分を有することが望ましい。
【００３３】
上記の方法では、上記重複部分を、各露光パターンのアライメントのマージンとすることができる。これにより、各露光パターンのアライメントずれが生じたとしても、未露光部分が発生するのを防ぐことができる。未露光部分は、後の着色工程において着色されない未着色部分となる。したがって、上記の方法では、未着色部分の形成を防ぐことができ、高品質のカラーフィルタを製造することが可能になる。
【００３４】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記のカラーフィルタ製造方法において、互いに色相の異なる複数の色相領域を形成するために、前記色相領域ごとの前記潜像形成工程及び着色工程を含むことが望ましい。
【００３５】
上記の方法では、複数の色相領域を形成するために、色相領域ごとに潜像形成工程及び着色工程を繰り返す。これにより、着色工程において感光膜に対して着色剤を作用させる際に、色相領域を区切らずに全体的に着色剤を作用させることができる。したがって、着色工程の簡素化を図ることができる。
【００３６】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記のカラーフィルタ製造方法において、互いに色相の異なる複数の色相領域を形成するために、前記潜像形成工程を前記各色相領域に対して共通して行い、前記着色工程において前記色相領域ごとにそれぞれの色相に対応する着色剤を作用させることが望ましい。
【００３７】
上記の方法では、色相領域ごとに潜像形成工程及び着色工程を繰り返す必要がないため、工程数を削減することができる。また、着色工程において色相領域ごとに着色剤を作用させるため、使用する着色剤の量をほぼ必要最小限に抑えることができるようになり、材料費のより効率的な削減が可能になる。
【００３８】
なお、前記感光膜としてはポリシラン膜が好適であり、前記特定光としては紫外線が好適である。
【００３９】
本発明のカラーフィルタは、同一色につき互いに着色濃度の異なる複数の濃度領域を有するカラーフィルタであって、上記の課題を解決するために、特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜を備え、前記複数の濃度領域は、前記感光膜に対し、互いに異なる露光パターン及び互いに異なる露光量で前記特定光による露光により各露光パターンに応じた潜像がそれぞれ形成され、かつ、その潜像に前記着色剤が作用されることにより前記潜像がそれぞれ着色された領域であることを特徴としている。
【００４０】
あるいは、本発明のカラーフィルタは、同一色につき互いに着色濃度の異なる複数の濃度領域を有するカラーフィルタであって、上記の課題を解決するために、特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜を備え、前記複数の濃度領域は、前記感光膜における膜厚方向の着色深さが互いに異なる領域であることを特徴としている。
【００４１】
上記のカラーフィルタは、上述した製造方法により製造することができる。したがって、高品質、かつ、少ない工程数、低い材料費で製造可能なカラーフィルタとなる。
【００４２】
本発明の表示装置は、上記のカラーフィルタを備えることを特徴としている。この構成では、上述した高品質なカラーフィルタを備えることで、品質のよい表示が可能になる。また、上述したように、このカラーフィルタは少ない工程数、低い材料費で製造可能であることから、上記の構成では、低価格の装置を実現することができる。
【００４３】
本発明の表示装置は、反射型表示及び非反射型表示の両方の機能を有する表示装置であって、上記のカラーフィルタと、反射型表示のための反射板を有するとともに、前記カラーフィルタに対向して設けられた反射板付基板とを備え、前記複数の濃度領域は２種類の濃度領域であり、前記反射板は、前記２種類の濃度領域のうち、潜像形成時の前記特定光の露光量が少ない方の濃度領域に対応して配置されている構成である。
【００４４】
あるいは、本発明の表示装置は、反射型表示及び非反射型表示の両方の機能を有する表示装置であって、上記のカラーフィルタと、反射型表示のための反射板を有するとともに、前記カラーフィルタに対向して設けられた反射板付基板とを備え、前記複数の濃度領域は２種類の濃度領域であり、前記反射板は、前記２種類の濃度領域のうち、前記感光膜における膜厚方向の着色深さが浅い方の濃度領域に対応して配置されている構成である。
【００４５】
上記の各構成では、低価格で表示品質のよいマルチシーンディスプレイを実現することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
本発明の実施の一形態について図１から図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、反射型表示と、透過型表示や自発光型表示などの非反射型表示との両方の機能を備えたマルチシーンディスプレイのディスプレイパネルに好適に用いられるカラーフィルタを想定している。
【００４７】
このカラーフィルタは、マトリクス状に配置されたセルを有し、各セルが表示装置の各画素に対応するようになっている。このセルの配置を図２に示す。図２には、３行×３列分のセルを示している。各セルは、ブラックマトリクス１２で区切られている。また、各セルは、赤色のフィルタとなるセルＲ、緑色のフィルタとなるセルＧ、青色のフィルタとなるセルＢの何れかである。セルＲの集合、セルＧの集合、及びセルＢの集合は、それぞれ互いに色相の異なる３種類の色相領域であり、これらをそれぞれＲフィルタ、Ｇフィルタ、及びＢフィルタと称する。
【００４８】
セルＲ・Ｇ・Ｂには、それぞれ着色濃度の濃い第１濃度領域Ｒ１・Ｇ１・Ｂ１と、着色濃度の薄い第２濃度領域Ｒ２・Ｇ２・Ｂ２とがそれぞれ形成されている。この第１濃度領域Ｒ１・Ｇ１・Ｂ１及び第２濃度領域Ｒ２・Ｇ２・Ｂ２は、それぞれ非反射型表示及び反射型表示に対応している。
【００４９】
なお、図２には、ストライプ配列のセルを示しているが、これに限らず、デルタ配列やモザイク配列であってもよい。
【００５０】
本実施形態におけるカラーフィルタ１０の製造方法について、図１（ａ）〜（ｉ）に基づいて説明する。なお、図１（ａ）〜（ｉ）は、図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００５１】
まず、ブラックマトリクス形成工程により、図１（ａ）に示すように、基板１１上にブラックマトリクス（ＢＭ）１２を形成する。このブラックマトリクス形成工程では、カーボンを分散した感光性樹脂材料をスピンコート法により、例えば１．５μｍの膜厚でガラスなどから成る基板１１全面に塗布する。そして、この感光性樹脂材料を、オーブンにより、例えば１１０℃で１２０秒間ベーク乾燥する。さらに、ベーク乾燥後の感光性樹脂材料を、所定の露光パターンにより紫外線で露光する。この露光は、プロキシミティ露光により、感光性樹脂材料の表面側から例えば５０μｍの露光ギャップ（プロキシミティギャップ）を介して行う。そして、露光後の感光性樹脂材料における非露光領域（非感光領域）をアルカリ現像液で除去することにより現像する。現像後、例えば２５０℃で９０分間の乾燥を行うことで、図２のような所定パターンのブラックマトリクス１２を形成する。ブラックマトリクス１２における各色相領域間の線幅ｂは、例えば８μｍ程度で形成される。
【００５２】
なお、ここでは、感光性樹脂材料としてネガ型の材料を想定して説明しているが、ポジ型の材料を用いてもよい。感光性樹脂材料としては、ブラックマトリクス１２として要求される特性、つまり解像度、遮光率、密着性などの要件を満たすものであればよい。
【００５３】
次に、ポリシラン製膜工程により、図１（ｂ）に示すように、基板１１及びブラックマトリクス１２上にポリシラン膜１３を形成する。このポリシラン製膜工程では、ポリシランをスピンコート法により、例えば１．５μｍの膜厚で基板１１全面に塗布する。そして、この塗布したポリシランを、オーブンにより、例えば１１０℃で１２０秒間乾燥してポリシラン膜１３を形成する。
【００５４】
次に、図１（ｃ）〜（ｆ）の潜像形成工程を行う。この潜像形成工程は、図１（ｃ）（ｄ）の第１露光処理と、図１（ｅ）（ｆ）の第２露光処理とを含んでいる。なお、図１（ｃ）〜（ｆ）の工程はセルＲを形成するための潜像形成工程である。図示してはいないが、潜像形成工程は、色相領域ごと、つまり、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタごとに行われる。なお、セルＧを形成するための潜像形成工程は、後述するセルＲの着色工程の後に行われ、セルＢを形成するための潜像形成工程は、セルＧの着色工程の後に行われる。
【００５５】
第１露光処理では、第１露光マスク１４ａを用いて、セルＲの第１濃度領域Ｒ１に対応する部分に紫外線を照射する。このときの露光量である第１露光量Ｍは、例えばＩ線の積算露光量測定において３．６Ｊ／ｃｍ２程度である。
【００５６】
これにより、ポリシラン膜１３内に存在するＳｉ−Ｓｉ結合が、紫外線照射により切断されてＳｉＯＨ（シラノール基）が生じることにより、ポリシラン膜１３が変質する。したがって、ポリシラン膜１３には、図１（ｄ）に示すように紫外線の露光パターンに応じた第１濃度領域Ｒ１に対応する部分に、シラノール基を有する第１潜像Ｌ１が形成される。この状態において第１潜像Ｌ１は視覚的に確認できないが、第１潜像Ｌ１が形成された部分を平面図に模式的に表すと図３のようになる。
【００５７】
第２露光処理では、第１露光マスク１４ａとは露光パターンの異なる第２露光マスク１４ｂを用いて、セルＲの第２濃度領域Ｒ２に対応する部分に紫外線を照射する。また、このときの露光量である第２露光量Ｎは、第１露光量Ｍ未満であり、例えば１．８Ｊ／ｃｍ２程度である。
【００５８】
この場合も、ポリシラン膜１３内にシラノール基が生じてポリシラン膜１３が変質する。そして、ポリシラン膜１３には、図１（ｆ）に示すように紫外線の露光パターンに応じた第２濃度領域Ｒ２に対応する部分に、シラノール基を有する第２潜像Ｌ２が形成される。
【００５９】
ただし、第２露光処理では、第１露光処理よりも露光量が小さいため、ポリシランが変質してシラノール基が生じる度合いが小さく、主にポリシラン膜１３の表面付近の浅い層にシラノール基が生じることになる。したがって、ポリシラン膜１３には、図１（ｆ）に示すように紫外線の露光パターンに応じた第２濃度領域Ｒ２に対応する部分に、第１潜像Ｌ１よりも低密度のシラノール基を有する第２潜像Ｌ２が形成される。
【００６０】
この状態においても第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２は視覚的には確認できないが、第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２が形成された部分を平面図に模式的に表すと図４のようになる。
【００６１】
ここで、第１露光量Ｍは飽和露光量Ｓ以上に設定され、第２露光量Ｎは上記飽和露光量Ｓ未満に設定されることが望ましい。飽和露光量Ｓとは、後に行う着色工程においてポリシラン膜１３を着色する際の着色濃度が飽和するような露光量である。つまり、ポリシラン膜１３を露光し、着色した場合に、露光時の露光量が所定値以上であるとき、露光量に関係なく、着色後の着色濃度が実質的に変化しないようになる。このときの上記所定値が飽和露光量Ｓとなる。なお、「着色濃度が実質的に変化しない」とは、カラーフィルタ１０を利用する際に、人間の視角によって感じることができない程度の着色濃度の変化しか生じないことをいう。
【００６２】
上記のように第１露光量Ｍを３．６Ｊ／ｃｍ２とし、第２露光量Ｎを１．８Ｊ／ｃｍ２とすることにより、第１露光量Ｍが飽和露光量Ｓ以上になり、第２露光量Ｎが飽和露光量Ｓ未満になる。
【００６３】
これにより、第２露光処理による露光の際に、第１濃度領域Ｒ１に対応する部分までも露光したとしても、第１濃度領域Ｒ１の着色濃度の実質的な変化を防止することができる。したがって、着色濃度のむらが発生するのを防ぐことができる。
【００６４】
さらに、第２露光マスク１４ｂの露光パターンを、第１露光マスク１４ａの露光パターンに一部重複するようなパターンにしておくことが望ましい。この場合の第１及び第２露光マスク１４ａ・１４ｂの断面図は図５のようになる。
【００６５】
これにより、第１露光マスク１４ａと第２露光マスク１４ｂとの間のアライメントの条件を緩和することができる。なぜなら、上記重複部分をアライメントのマージンとすることができるため、第１露光マスク１４ａと第２露光マスク１４ｂとのアライメントずれが生じたとしても、第１及び第２露光処理の何れにおいても露光されない未露光部分が発生するのを防ぐことができる。未露光部分は、後の着色工程において着色されないため、カラーフィルタ１０をディスプレイパネルとして用いたときの光漏れの原因となる。
【００６６】
なお、重複部分となる第１濃度領域Ｒ１の外周付近は、第１及び第２露光処理で多重露光されることになる。しかし、第１露光処理では飽和露光量Ｓ以上の第１露光量で露光を行っているため、第１濃度領域Ｒ１における多重露光された部分とその他の部分とでは、着色濃度の実質的な変化が生じない。したがって、カラーフィルタ１０をディスプレイパネルとして用いたときにも、着色濃度むらが発生するのを防ぐことができる。
【００６７】
次に、図１（ｇ）（ｈ）の着色工程を行う。なお、図１（ｇ）（ｈ）の工程はセルＲを形成するための着色工程である。図示してはいないが、着色工程は、色相領域ごと、つまり、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタごとに行われる。なお、セルＧを形成するための着色工程は、セルＧを形成するための潜像形成工程の後に行われ、セルＢを形成するための着色工程は、セルＢを形成するための潜像形成工程の後に行われる。
【００６８】
着色工程では、潜像形成工程で潜像の形成されたポリシラン膜１３の表面に、形成するセルの色に対応する着色剤を作用させ、潜像を着色する。着色剤としては、セルの色に対応するカラー顔料を含有したゾル溶液を用いる。着色剤をポリシラン膜１３の表面に作用させる方法としては、例えば次のような方法がある。
【００６９】
第１の方法は、ポリシラン膜１３を基板１１ごと着色剤に浸漬し、着色剤中で３００秒間程度基板１１を揺動させるものである。この方法は、容易に行うことができる。
【００７０】
第２の方法は、スピンコート法により、図１（ｇ）に示すように着色剤の膜１５を膜厚２μｍ程度に塗布し、３００秒間放置した後、表面に残留する着色剤をエアーナイフにより除去するものである。この方法も比較的容易に行うことができる。
【００７１】
第３の方法は、第２の方法におけるスピンコート法のかわりに、スリットを用いて着色剤の膜１５を膜厚２μｍ程度に塗布するものである。つまり、ポリシラン膜１３の表面に対してスリットの間隙から着色剤を供給しつつ、スリットをポリシラン膜１３に対して走査することにより塗布する。この方法では、第１の方法のようにポリシラン膜１３の表面以外の部分に着色剤が付着することがなく、また、第２の方法のように塗布の際に着色剤が飛散することもないため、第１又は第２の方法と比較して使用する着色剤の量が少なくてすむ。
【００７２】
なお、第１から第３の方法は一例であり、ポリシラン膜１３の表面から内部に着色剤を浸透させることができれば、どのような方法を用いてもよい。
【００７３】
このようにして着色剤をポリシラン膜１３に浸透させることで、着色剤中のカラー顔料がポリシラン膜１３内のシラノール基と相互作用し、カラー顔料がポリシラン膜１３内に定着する。
【００７４】
その後、純粋でポリシラン膜１３や基板１１を洗浄し、例えば、１５０℃で２０分間の焼成乾燥を行う。焼成乾燥を行うことにより、着色剤としてのゾル溶液が、架橋、ゲル化してポリシラン膜１３内に強固に定着する。これにより、図１（ｈ）に示すように、潜像が着色されたセルＲを形成することができる。
【００７５】
この着色工程は、第１及び第２露光処理の後で行われる。これにより、第１及び第２露光処理それぞれによって形成された第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２を同時に着色することができる。そして、第１及び第２濃度領域Ｒ１・Ｒ２を、それぞれ第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２に応じた所定の着色深さにすることができ、カラーフィルタ１０を透過する光に対してそれぞれ所定の着色濃度となるようにすることができる。これにより、１つのセルＲに２種類の着色濃度を有するＲフィルタを形成することができる。なお、本明細書でいう「着色濃度」とは、カラーフィルタ１０を透過する光に対する分光透過率を指す。
【００７６】
このようにして、セルＲを形成するための潜像形成工程及び着色工程を経た後、セルＧを形成するための潜像形成工程及び着色工程、セルＢを形成するための潜像形成工程及び着色工程を順次繰り返すことで、図１（ｉ）、図２に示すようなカラーフィルタ１０を形成する。
【００７７】
このようにして形成されたカラーフィルタ１０は、ポリシラン膜１３における膜厚方向の着色深さが互いに異なっている第１及び第２濃度領域を有することになる。
【００７８】
ここで、カラーフィルタ１０の製造に好適に用いられる材料について説明する。ポリシラン膜１３を形成するポリシランとしては、次の化学式で示される構造のものが好適である。
【００７９】
【化１】
2004212814.tif 000003
【００８０】
なお、上記化学式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びＲ４は、置換又は無置換の脂肪族炭化水素残基、脂環式炭化水素残基及び芳香族炭化水素残基からなる群からそれぞれ独立して選択される基であり、ｍ及びｎは整数である。
【００８１】
この中でも好ましいポリシランとしては、Ｒ１がメチル基であり、Ｒ２がフェニル基であるフェニルメチルポリシランや、Ｒ１がメチル基であり、Ｒ２がフェニル基であり、Ｒ３がメチル基であり、Ｒ４がトリフルオロプロピル基であるフェニルメチル／メチルトリフルオロプロピルコポリシラン等が挙げられる。
【００８２】
また、着色剤としては、少なくとも１種類の染料又は顔料を含んだ、金属アルコキシドを原料とする着色ゾル溶液が好適である。なお、耐光性や耐熱性の観点からすると、染料よりも顔料を含んだものがより好適である。
【００８３】
好ましい顔料のＣ．Ｉ．Ｎｏ．としては、ピグメント・レッド（Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ）２２０、ピグメント・レッド２２１、ピグメント・レッド５３：１、ピグメント・ブルー（Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ）１５：３、ピグメント・ブルー６０、ピグメント・グリーン（Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ）７、ピグメント・バイオレット（Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ）３７等が挙げられる。
【００８４】
好ましい着色ゾルの材料としては、一般的にゾル−ゲル法で使う、Ｓｉ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔｉ等の金属アルコキシドが挙げられる。特に、取り扱いが容易なＳｉのアルコキシドを用いた着色ゾルが適している。例えば、テトラエトキシシランをアルコール−水の混合溶媒に溶解させ、顔料をこの溶液に分散させた後、酸を加え、室温で２時間撹拌することで、テトラエトキシシランは加水分解、脱水縮合して、均一なシリカの着色ゾルが得られる。
【００８５】
着色ゾルの組成としては、エチルシリケート１００重量部に対してエタノール５０〜２００重量部、水５０〜２００重量部、塩酸０．１〜３重量部、顔料０．５〜２５重量部が好ましい。また、場合によって、さらに水溶性の有機溶媒、例えばアセトニトリル、ジオキサン、テトラヒドロフランを加えてもよい。
【００８６】
なお、上記の材料は一例に過ぎず、本発明はこれらの材料によって限定されるものではない。すなわち、本発明では、特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが特定光の露光量に応じて変化する感光膜であれば、ポリシラン膜１３の代わりに用いることができる。ここで、特定光とは、特定の波長領域の波長を有する光であり、ポリシラン膜１３に対しては紫外線が特定光となる。また、このような感光膜を着色することができるものを着色剤として用いることができる。
【００８７】
以上のように、本発明のカラーフィルタ製造方法は、特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜に対して、所定の露光パターンで特定光による露光処理を行い、その露光パターンに応じた潜像を前記感光膜に形成する潜像形成工程と、潜像の形成された感光膜に対して前記着色剤を作用させることで、前記潜像を着色する着色工程とを含んでいる。そして、潜像形成工程は、露光パターン及び露光量の互いに異なる複数の露光処理を含んでいる。
【００８８】
従来の顔料分散型フォトレジスト法により複数の濃度領域を形成するためには、濃度領域ごとに製膜する必要がある。したがって、図１６（ａ）（ｂ）に示したように、別々に製膜された膜同士の間に、ギャップｇや段差ｄが生じ得る。さらに、図１６（ｃ）に示したように、製膜時のアライメントずれにより、未製膜部分ｖや多重製膜部分ｗが生じ得る。これらは、カラーフィルタの品質の低下を将来する。
【００８９】
これに対して、本実施形態の製造方法では、共通の感光膜に対して複数の濃度領域を形成することができるため、上記ギャップｇや段差ｄ、未製膜部分ｖ、多重製膜部分ｗなどが生じ難い。その結果、高品質のカラーフィルタを製造することが可能になる。
【００９０】
また、従来の顔料分散型フォトレジスト法により複数の濃度領域を形成するためには、濃度領域ごとにカラーレジストの塗布、露光によるパターニング、不要部分の除去を繰り返す必要がある。これに対して、上記の方法では、潜像形成工程において複数の着色濃度を設定することができるため、着色剤を作用させるための着色工程を各濃度領域に対して共通に行うことができる。
【００９１】
その結果、少ない着色工程で複数の濃度領域を形成することができ、工程数を減らすことが可能になるとともに、着色剤の使用量を削減することができ、材料費を低減することが可能になる。
【００９２】
なお、本実施形態では、マルチシーンディスプレイ用のカラーフィルタ１０の製造方法について説明したが、本発明の製造方法は、これに限らず、複数の濃度領域を必要とする他のカラーフィルタの製造にも適用できる。
【００９３】
また、本実施形態では、同一色相につき２種類の濃度領域を有するカラーフィルタ１０の製造方法として、同一色相につき２通りの露光処理を行う場合について説明したが、カラーフィルタの用途などに応じて、濃度領域を３種類以上としてもよく、これにともなって露光処理も３通り以上としてもよい。
【００９４】
次に、カラーフィルタ１０を用いた液晶ディスプレイ１について説明する。液晶ディスプレイ１は、図６に示すように、液晶ディスプレイパネル２、ソースドライバ３、及びゲートドライバ４を備えている。なお、ソースドライバ３及びゲートドライバ４は周知のものであるので説明を省略し、ここでは液晶ディスプレイパネル２について説明する。
【００９５】
液晶ディスプレイパネル２は、図７に示すアクティブマトリクス基板２０を備えている。なお、図７には、アクティブマトリクス基板２０の１画素分の赤色画素を示している。また、液晶ディスプレイパネル２の、図７におけるＣ−Ｃ線矢視断面図を図８に示す。
【００９６】
液晶ディスプレイパネル２では、カラーフィルタ１０と対向するようにアクティブマトリクス基板２０が配置される。そして、カラーフィルタ１０とアクティブマトリクス基板２０との間に液晶層３２が挟持される。
【００９７】
なお、液晶ディスプレイパネル２を構成する場合、カラーフィルタ１０におけるポリシラン膜１３の表面には、スパッタ法などにより例えば１４０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜が共通電極１６として形成される。
【００９８】
アクティブマトリクス基板２０は、ガラスなどからなる基板２１上に、ゲートバスライン２２、ゲート絶縁膜２３、ソースバスライン２４、ドレイン引き出し線２５、スイッチング素子２６、保護膜２７、透明画素電極２８、透明樹脂層２９、及び反射電極３０を備えたものである。
【００９９】
ゲートバスライン２２は、基板２１上に形成され、ゲートドライバ４に接続されている。ゲート絶縁膜２３は、ＳｉＮｘなどからなり、基板２１及びゲートバスライン２２上に形成されている。ソースバスライン２４は、ゲート絶縁膜２３上に形成され、ソースドライバ３に接続されている。ドレイン引き出し線２５は、ゲート絶縁膜２３上にソースバスライン２４と同一層で形成されている。スイッチング素子２６は、ゲートバスライン２２及びソースバスライン２４の一部、並びに図示しない半導体膜によって構成されている。保護膜２７は、ゲート絶縁膜２３、ソースバスライン２４、ドレイン引き出し線２５上に形成され、スイッチング素子２６を保護している。透明画素電極２８は、保護膜２７上に形成され、透過型表示のための電極となる。透明樹脂層２９は、透明画素電極２８上に形成され、反射電極３０の土台となる。反射電極３０は、透明樹脂層２９上に形成され、反射型表示のための電極となるとともに、反射型表示のための反射板となる。したがって、アクティブマトリクス基板２０は反射型表示のための反射板としての反射電極３０を備えた反射板付基板である。
【０１００】
この液晶ディスプレイパネル２では、透明樹脂層２９により、透明画素電極２８と反射電極３０との間に所定の段差が形成されている。この段差は、透過型表示の光が液晶層３２を通過する光路長と、反射型表示の光が液晶層３２を通過する光路長とをほぼ等しくするためのものである。
【０１０１】
アクティブマトリクス基板２０の製造方法について概説する。まず、基板２１上にスパッタ法を用いてＴａ膜の成膜を行い、フォトリソグラフィ、エッチング、剥離の各工程を経てゲートバスライン２２を形成する。
【０１０２】
次に、ＣＶＤ法により、ＳｉＮｘ、アモルファスＳｉ、ｎ＋アモルファスＳｉの連続成膜を行い、フォトリソグラフィ、エッチング、剥離の各工程を経てａ−Ｓｉ、ｎ＋を島状に形成する。
【０１０３】
次に、図示していないが液晶ディスプレイパネル２の外部入力端子として周辺接続部のＳｉＮｘの穴あけ加工を行った後、スパッタ法によりＴａ膜を全面に形成し、フォトリソグラフィ、エッチングの各工程によりスイッチング素子２６のソース電極に接続するソースバスライン２４、及びスイッチング素子２６のドレイン電極と透明画素電極２８及び反射電極３０とを接続するドレイン引き出し線２５を形成する。
【０１０４】
次に、スイッチング素子２６のチャネル部を保護するために、ＳｉＮｘをＣＶＤ法により成膜し保護膜２７を形成する。そして、保護膜２７に、ドレイン引き出し線２５と透明画素電極２８及び反射電極３０とを接続するためのコンタクトホール３１、及び図示しない周辺駆動回路とのコンタクトホールを、フォトリソグラフィ、エッチングの各工程により形成する。
【０１０５】
次に、ＩＴＯ膜の成膜を行い、フォトリソグラフィ、エッチングの各工程を経て所定の形状にパターニングして、透明画素電極２８を形成する。この透明画素電極２８はコンタクトホール３１を介してドレイン引き出し線２５と接続される。
【０１０６】
次に、可視光領域において透明の樹脂材料の塗布を行い、コンタクトホール３１と同一の位置にフォトリソグラフィ工程によりコンタクトホールを形成すると同時に、透過型表示領域の樹脂材料を除去することで透明樹脂層２９を形成した。
【０１０７】
次に、反射電極３０の成膜を行った後、反射電極３０を加工してコンタクトホール３１を介して反射電極３０がドレイン引き出し線２５に接続されるようにする。
【０１０８】
以上のような工程によりアクティブマトリクス基板２０が形成される。
【０１０９】
ここで、液晶ディスプレイパネル２では、カラーフィルタ１０における２種類の濃度領域のうち、潜像形成時の紫外線の露光量が少ない方の濃度領域、つまり、Ｒフィルタに関していえば、第１及び第２濃度領域Ｒ１・Ｒ２のうちの第２濃度領域Ｒ２に対応して、反射電極３０が配置されている。第２濃度領域Ｒ２と反射電極３０とは、液晶ディスプレイパネル２の表示面の法線方向において一致していることが望ましいが、カラーフィルタ１０とアクティブマトリクス基板２０とのアライメントずれなどにより多少のずれが生じていても、表示品位上問題にはならない。
【０１１０】
このように、第２濃度領域Ｒ２と反射電極３０とが対向する部分により、反射型表示が行われる。また、透過型表示は、第１濃度領域Ｒ１と、透明画素電極２８のうち反射電極３０に重ならない部分とが対向する部分により行われる。
【０１１１】
この液晶ディスプレイパネル２を備えた液晶ディスプレイ１で表示を行った結果、透過型表示及び反射型表示ともに、表示品位に遜色のない良好なマルチシーンディスプレイの表示ができた。
【０１１２】
なお、カラーフィルタ１０の用途は液晶ディスプレイ１に限られるものではない。例えば、液晶素子と有機エレクトロルミネッセント素子（有機ＥＬ素子）とを備えた複合ディスプレイにカラーフィルタ１０を用いることもできる。この複合ディスプレイが備える複合ディスプレイパネル５について図９に基づいて説明する。
【０１１３】
なお、複合ディスプレイパネル５におけるカラーフィルタ１０では、第１及び第２濃度領域のパターンが上述したカラーフィルタ１０とは異なっているが、これは、潜像形成工程において用いる露光マスクの露光パターンを変更することにより実現できる。また、カラーフィルタ１０におけるポリシラン膜１３の表面には、スパッタ法などにより例えば１４０ｎｍの膜厚のＩＴＯ膜が共通電極１６として部分的に形成される。
【０１１４】
複合ディスプレイパネル５では、カラーフィルタ１０と対向するようにアクティブマトリクス基板４０が配置される。そして、カラーフィルタ１０とアクティブマトリクス基板４０との間に液晶層４９が挟持される。
【０１１５】
アクティブマトリクス基板４０は、ガラスなどからなる基板４１上に、ＥＬ用スイッチング素子４２、液晶用スイッチング素子４３、平坦化膜４４、ＥＬ用電極４５、反射電極４６、有機ＥＬ素子４７、及び導電性コンタクト層４８を備えている。
【０１１６】
なお、アクティブマトリクス基板４０においても、基板４１と平坦化膜４４との間には、アクティブマトリクス基板２０と同様に、ゲートバスライン、ゲート絶縁膜、ソースバスラインなどが形成されるが、ここではこれらを省略している。
【０１１７】
また、図９では有機ＥＬ素子４７を簡略化して図示しているが、実際には有機ＥＬ素子４７は、導電性コンタクト層４８上に順次形成された、陰極、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、陽極などからなる多層構造を有している。
【０１１８】
この複合ディスプレイパネル５では、非反射型表示として、有機ＥＬ素子４７による自発光型表示を行う。反射型表示は、液晶ディスプレイパネル２と同様、反射電極４６により行う。つまり、複合ディスプレイパネル５では、第１濃度領域Ｒ１と有機ＥＬ素子４７とが対向する部分により自発光型表示が行われ、第２濃度領域Ｒ２と反射電極４６とが対向する部分により反射型表示が行われる。
【０１１９】
したがって、この複合ディスプレイパネル５においても、カラーフィルタ１０における２種類の濃度領域のうち、潜像形成時の紫外線の露光量が少ない方の濃度領域、つまり、Ｒフィルタに関していえば、第１及び第２濃度領域Ｒ１・Ｒ２のうちの第２濃度領域Ｒ２に対応して、反射電極４６が配置されている。
【０１２０】
また、この複合ディスプレイパネル５におけるアクティブマトリクス基板４０も、反射型表示のための反射板としての反射電極４６を備えた反射板付基板である。
【０１２１】
本実施形態では、反射型表示を行う領域と、非反射型表示を行う領域とを１画素中に備えた液晶ディスプレイパネル２や複合ディスプレイパネル５について説明した。しかし、本発明のカラーフィルタの用途は、これらに限るものではない。例えば、１パネル中に反射型表示を行う画素からなる部分と、非反射型表示を行う画素からなる部分とを備えたディスプレイパネルにも本発明のカラーフィルタを好適に適用することができる。さらに、本発明のカラーフィルタは、反射型表示及び非反射型表示の両方の機能を備えたマルチシーンディスプレイ以外であっても、同一色につき互いに着色濃度の異なる複数の濃度領域を備えるカラーフィルタとして、他の用途にも用いることができる。
【０１２２】
また、本実施形態では、反射型及び透過型表示を行う素子として液晶素子を用いたが、これに限らず、例えばエレクトロクロミック素子などの他の素子を用いることもできる。さらに、自発光型表示を行う素子として有機ＥＬ素子を用いたが、これに限らず、例えば無機ＥＬ素子やプラズマ表示素子などの他の素子を用いることもできる。
【０１２３】
〔実施形態２〕
本発明の実施の他の形態について図１０から図１３に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、実施形態１とは異なるカラーフィルタの製造方法について説明する。なお、本実施形態のカラーフィルタについても、その機能や用途は基本的には実施形態１のカラーフィルタとほぼ同等である。また、本実施形態のカラーフィルタを構成する構成要素は、形状等が多少異なるものの、基本的には実施形態１のカラーフィルタを構成する構成要素と同等のものである。そこで、実施形態１のカラーフィルタを構成する構成要素に対応する本実施形態の構成要素については、実施形態で用いた符号と同一の符号を付すものとし、以下では実施形態１の場合と異なっている点について説明する。
【０１２４】
本実施形態におけるカラーフィルタ５０の製造方法について、図１０（ａ）〜（ｉ）に基づいて説明する。なお、図１０（ａ）〜（ｆ）に示した各工程は、実施形態１における図１（ａ）〜（ｆ）の各工程に対応しており、図１０（ｇ）〜（ｉ）に示した工程は、実施形態１における図１（ｇ）（ｈ）の工程に対応している。以下では各工程において実施形態１の場合と異なっている点について説明する。
【０１２５】
本実施形態におけるカラーフィルタ５０の製造方法では、図１０（ｇ）〜（ｉ）の着色工程において、各色相領域に対応するインクジェットノズル５１ｒ・５１ｇ・５１ｂを用いるインクジェット方式でポリシラン膜１３の表面に対して着色剤を塗布する。これにより、各色相領域に対して、それぞれの色相に対応する着色剤を並行して塗布することができる。
【０１２６】
そのため、実施形態１のように色相領域ごとに潜像形成工程を行う必要がなくなり、各色相領域に対して共通の潜像形成工程を行うことができる。
【０１２７】
つまり、潜像形成工程における図１０（ｃ）（ｄ）の第１露光処理により、各色相領域に対して同時に第１潜像Ｌ１を形成することができる。したがって、第１露光処理では、各色相領域における第１濃度領域Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３を同時に露光できる第３露光マスク１４ｃを用いる。
【０１２８】
また、潜像形成工程における図１０（ｅ）（ｆ）の第２露光処理により、各色相領域に対して同時に第２潜像Ｌ２を形成することができる。ここで、第１露光量Ｍを飽和露光量Ｓ以上に設定し、第２露光量Ｎを飽和露光量Ｓ未満に設定する場合、第２露光処理において露光フィルタを用いずに露光することができる。これにより、第２露光処理を簡素化することができる。
【０１２９】
このように、実施形態１では各色相領域について図１（ｃ）〜（ｈ）を繰り返す必要があったのに対し、本実施形態では全色相領域について図１０（ｃ）〜（ｉ）を１回行えばよいことになる。このように、実施形態２では工程を簡素化することができる。
【０１３０】
次に、インクジェット方式でポリシラン膜１３の表面に対して着色剤を塗布し、第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２を着色する方法について説明する。着色工程では、インクジェットノズル５１ｒ・５１ｇ・５１ｂ又は基板１１を図１０（ｇ）の紙面垂直方向に走査しつつ、インクジェットノズル５１ｒ・５１ｇ・５１ｂから着色剤の液滴５２ｒ・５２ｇ・５２ｂを連続的に滴下する。そして、図１０（ｈ）に示すように、着色剤の液溜まり５３ｒ・５３ｇ・５３ｂにより第１及び第２潜像Ｌ１・Ｌ２の表面全体をほぼ覆うような状態をつくる。
【０１３１】
そして、４０℃で１８０秒間放置した後、表面に残留する着色剤をエアーナイフにより除去する。その後、純粋でポリシラン膜１３や基板１１を洗浄し、例えば、１８０℃で９０分間の焼成乾燥を行う。これにより、着色剤をポリシラン膜１３に定着させる。
【０１３２】
このように、インクジェット方式による着色剤の塗布では、着色する必要のある部分に限定して着色剤を塗布することができるため、使用する着色剤の量をほぼ必要最小限に抑えることができるようになり、材料費の効果的な削減が可能になる。
【０１３３】
次に、インクジェット方式でポリシラン膜１３の表面に対して着色剤を塗布するための特徴的構成について説明する。
【０１３４】
各色相領域に対して、それぞれの色相に対応する着色剤を並行して塗布する際には、各色相に対応する着色剤同士の混色を防ぐ必要がある。そのために、実施形態１の場合よりもブラックマトリクス１２を厚く形成し、各色相領域の側壁Ｗの高さを実施形態１の場合より高くしておくことが望ましい。例えば、ポリシラン膜１３の膜厚を実施形態１と同様の１．５μｍとし、ブラックマトリクス１２の膜厚を実施形態１よりも厚い２．０μｍとするのがよい。
【０１３５】
また、各色相領域内での着色濃度のむらを防ぐために、形成する液溜まり５３ｒ・５３ｇ・５３ｂが、走査方向に均一な厚さになることが望ましい。しかし、図２のようなブラックマトリクス１２のパターンでは、セルＲ・Ｇ・Ｂがブラックマトリクス１２により走査方向に区切られているため、滴下された液滴５２ｒ・５２ｇ・５２ｂが走査方向に拡がりにくく、均一な厚さになりにくい。
【０１３６】
そこで、図１１に示すように、ブラックマトリクス１２を、セルＲ・Ｇ・Ｂを走査方向に区切られないようなパターンに形成することが望ましい。
【０１３７】
しかし、走査速度によっては、図１１のパターンでも液溜まり５３ｒ・５３ｇ・５３ｂの厚さが不均一になることがある。その理由は次の通りである。
【０１３８】
図１２（ａ）に示すように、インクジェットノズル５１ｒ・５１ｇ・５１ｂが液滴５２ｒ・５２ｇ・５２ｂを吐出する際には、インクジェットノズル５１ｒ・５１ｇ・５１ｂはポリシラン膜１３に対して所定の走査速度Ｖを有している。したがって、吐出される液滴５２ｒ・５２ｇ・５２ｂも、ポリシラン膜１３に対して、走査速度Ｖにほぼ等しい水平方向の速度Ｖ’を有することになる。そして、ポリシラン膜１３表面に着弾した液滴５２ｒ・５２ｇ・５２ｂは、慣性力により速度Ｖ’の方向に流れて液溜まり５３ｒ・５３ｇ・５３ｂとなる。
【０１３９】
速度Ｖ’が比較的小さいときは、液溜まり５３ｒ・５３ｇ・５３ｂの厚みは均一になるが、速度Ｖ’が大きくなると、図１２（ｂ）に示すように液溜まり５３ｒ・５３ｇ・５３ｂが走査方向下流側に偏ることになり、厚みが不均一になる。しかし、着色工程のスループットを考えると、走査速度Ｖは大きい方が望ましい。
【０１４０】
そこで、走査速度Ｖを大きくしつつ、液溜まり５３ｒ・５３ｇ・５３ｂの厚みをより均一にするために、図１３に示すように、障壁１２ａを形成することが望ましい。この障壁１２ａは、液滴５２ｒ・５２ｇ・５２ｂが着弾時に流れるのを抑制するように、ブラックマトリクス１２の一部が走査方向と直交する方向に突出した部分である。なお、このカラーフィルタ１０を用いてディスプレイを構成したときに開口率が低下するのを防ぐためには、スイッチング素子などの遮光性の部材と重なるように障壁１２ａを配置することが望ましい。
【０１４１】
以上のように、本実施形態の製造方法は、潜像形成工程を各色相領域に対して共通して行い、着色工程において色相領域ごとにそれぞれの色相に対応する着色剤を作用させるものである。
【０１４２】
この製造方法では、色相領域ごとに潜像形成工程及び着色工程を繰り返す必要がないため、工程数を削減することができる。また、着色工程において色相領域ごとに着色剤を作用させるため、使用する着色剤の量をほぼ必要最小限に抑えることができるようになり、材料費のより効率的な削減が可能になる。
【０１４３】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のカラーフィルタ製造方法は、特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜に対して、所定の露光パターンで特定光による露光処理を行い、その露光パターンに応じた潜像を感光膜に形成する潜像形成工程と、潜像の形成された感光膜に対して着色剤を作用させることで、潜像を着色する着色工程とを含み、潜像形成工程は、露光パターン及び露光量の互いに異なる複数の露光処理を含む構成である。
【０１４５】
従来の顔料分散型フォトレジスト法により複数の濃度領域を形成するためには、濃度領域ごとに製膜する必要がある。したがって、別々に製膜された膜同士の間に、ギャップや段差が生じ得る。さらに、製膜時のアライメントずれにより、未製膜部分や多重製膜部分が生じ得る。これらは、カラーフィルタの品質の低下を将来する。これに対して、上記の方法では、共通の感光膜に対して複数の濃度領域を形成することができるため、上記ギャップや段差、未製膜部分、多重製膜部分などが生じ難い。その結果、上記の方法では、高品質のカラーフィルタを製造することが可能になる。
【０１４６】
また、従来の顔料分散型フォトレジスト法により複数の濃度領域を形成するためには、濃度領域ごとにカラーレジストの塗布、露光によるパターニング、不要部分の除去を繰り返す必要がある。これに対して、上記の方法では、潜像形成工程において複数の着色濃度を設定することができるため、着色剤を作用させるための着色工程を各濃度領域に対して共通に行うことができる。
【０１４７】
その結果、少ない着色工程で複数の濃度領域を形成することができ、工程数を減らすことが可能になるとともに、着色剤の使用量を削減することができ、材料費を低減することが可能になる。
【０１４８】
このように、本発明のカラーフィルタ製造方法は、着色工程を複数の露光処理の後に行うことで、複数の露光処理それぞれによって形成された潜像を同時に着色することが望ましい。
【０１４９】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記のカラーフィルタ製造方法において、複数の露光処理の１つとしての第１露光処理における第１露光量は、後に行う着色工程において感光膜を着色する際の着色濃度が飽和するような飽和露光量以上に設定され、複数の露光処理の他の１つとしての第２露光処理における第２露光量は、飽和露光量未満に設定されることが望ましい。この方法では、第１露光量に応じた濃度領域に、着色濃度のむらが発生するのを防ぐことができる。
【０１５０】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記のカラーフィルタ製造方法において、第１及び第２露光処理それぞれに対応する各露光パターンは、互いの重複部分を有することが望ましい。この方法では、各露光パターンのアライメントずれが生じたとしても、未露光部分が発生するのを防ぐことができる。
【０１５１】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記のカラーフィルタ製造方法において、互いに色相の異なる複数の色相領域を形成するために、色相領域ごとの潜像形成工程及び着色工程を含むことが望ましい。この方法では、着色工程の簡素化を図ることができる。
【０１５２】
本発明のカラーフィルタ製造方法は、上記のカラーフィルタ製造方法において、互いに色相の異なる複数の色相領域を形成するために、潜像形成工程を各色相領域に対して共通して行い、着色工程において色相領域ごとにそれぞれの色相に対応する着色剤を作用させることが望ましい。この方法では、工程数を削減することができるとともに、使用する着色剤の量をほぼ必要最小限に抑えることができるようになり、材料費のより効率的な削減が可能になる。
【０１５３】
本発明のカラーフィルタは、特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜を備え、感光膜に対し、互いに異なる露光パターン及び互いに異なる露光量で特定光による露光により各露光パターンに応じた潜像がそれぞれ形成され、かつ、その潜像に着色剤が作用されることにより潜像がそれぞれ着色された複数の濃度領域を有する構成である。
【０１５４】
あるいは、本発明のカラーフィルタは、特定光で露光することにより着色剤による着色が可能な状態に変質し、かつ、その着色可能度合いが露光量に応じて変化する感光膜を備え、感光膜における膜厚方向の着色深さが互いに異なる複数の濃度領域を有する構成である。
【０１５５】
上記のカラーフィルタは、上述した製造方法により製造することができる。したがって、高品質、かつ、少ない工程数、低い材料費で製造可能なカラーフィルタとなる。
【０１５６】
本発明の表示装置は、上記のカラーフィルタを備えることを特徴としている。この構成では、上述した高品質なカラーフィルタを備えることで、品質のよい表示が可能になる。また、上述したように、このカラーフィルタは少ない工程数、低い材料費で製造可能であることから、上記の構成では、低価格の装置を実現することができる。
【０１５７】
本発明の表示装置は、上記のカラーフィルタと、反射型表示のための反射板を有するとともに、カラーフィルタに対向して設けられた反射板付基板とを備え、複数の濃度領域は２種類の濃度領域であり、反射板は、２種類の濃度領域のうち、潜像形成時の特定光の露光量が少ない方の濃度領域に対応して配置されている構成である。
【０１５８】
あるいは、本発明の表示装置は、上記のカラーフィルタと、反射型表示のための反射板を有するとともに、カラーフィルタに対向して設けられた反射板付基板とを備え、複数の濃度領域は２種類の濃度領域であり、反射板は、２種類の濃度領域のうち、感光膜における膜厚方向の着色深さが浅い方の濃度領域に対応して配置されている構成である。
【０１５９】
上記の各構成では、低価格で表示品質のよいマルチシーンディスプレイを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｉ）は、本発明の第１実施形態に係るカラーフィルタの製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るカラーフィルタの平面図である。
【図３】図１（ｃ）の第１露光処理により形成される第１潜像を示す平面図である。
【図４】図１（ｃ）の第１露光処理により形成される第１潜像、及び図１（ｅ）の第２露光処理により形成される第２潜像を示す平面図である。
【図５】図１（ｃ）の第１露光処理で使用する第１露光マスクと、図１（ｅ）の第２露光処理で使用する第２露光マスクとの関係を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る液晶ディスプレイの平面図である。
【図７】図６の液晶ディスプレイが備えるアクティブマトリクス基板の平面図である。
【図８】図６の液晶ディスプレイにおける液晶ディスプレイパネルの断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る複合ディスプレイパネルの断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｉ）は、本発明の第２実施形態に係るカラーフィルタの製造工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るカラーフィルタの平面図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施形態において、インクジェットノズルで着色剤を塗布する際のインクジェットノズルの走査速度と、着色剤の液溜まりの形状との関係を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る他のカラーフィルタの平面図である。
【図１４】従来のカラーフィルタの断面図である。
【図１５】図１４のカラーフィルタの色度を示すグラフである。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、従来の顔料分散型フォトレジスト法でカラーフィルタを形成する際の問題点を示す断面図である。
【符号の説明】
１      液晶ディスプレイ
２      液晶ディスプレイパネル
３      ソースドライバ
４      ゲートドライバ
５      複合ディスプレイパネル
１０      カラーフィルタ
１１      基板
１２      ブラックマトリクス
１２ａ    障壁
１３      ポリシラン膜（感光膜）
１４ａ    第１露光マスク
１４ｂ    第２露光マスク
１４ｃ    第３露光マスク
１５      膜
１６      共通電極
２０      アクティブマトリクス基板（反射板付基板）
２８      透明画素電極
３０      反射電極（反射板）
４０      アクティブマトリクス基板（反射板付基板）
４６      反射電極（反射板）
５０      カラーフィルタ
５１ｒ・５１ｇ・５１ｂ  インクジェットノズル
５２ｒ・５２ｇ・５２ｂ  液滴
Ｌ１      第１潜像
Ｌ２      第２潜像
Ｒ１      第１濃度領域
Ｒ２      第２濃度領域
【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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