JP2006030650A - カラーフィルタ及びその製造方法並びにカラーフィルタを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラーフィルタを精度よく簡単に製造する。
【解決手段】 カラーフィルタを製造する方法。フォトリソグラフィ法により基体層１上に遮光層を形成する第１のリブ２２０とこの第１のリブ２２０よりも小なる高さを有する第２のリブ２３０とをパターン形成する第１ステップと、インクジェット技術により第１のリブ２２０と第２のリブ２３０とにより画定される領域に透光性材料を滴下して段差形成層４を形成する第２ステップと、段差形成層４を形成した後、インクジェット技術により第１のリブ２２０により画定される領域に光着色性材料５を滴下して着色層を形成する第３ステップとを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラーフィルタ及びこれを用いた表示装置に関する。本発明はまた、これらの製造方法に関する。本発明は特に、画素毎又は所定の単位表示領域毎に透過領域と反射領域とを具備する半透過型液晶表示装置に好適なカラーフィルタ及びその製造方法に関する。

従来より、カラーフィルタの一方の主面側からの入射光が当該フィルタを１回だけ透過して着色されて当該他方の主面側に導かれるような単一方向性光路を形成する第１の光と、カラーフィルタの他方の主面側からの入射光が当該フィルタを透過して着色され、その透過した光が当該一方の主面側に配された光反射素子等により反射されて再度当該フィルタに入射し透過し着色されて当該他方の主面側に戻るような双方向性光路を形成する第２の光とを扱うカラーフィルタが知られている。これは、正面側から入射する外光に表示すべき画像に応じた光変調を施しつつこれを反射させて当該正面側に導くとともに、裏面側からのバックライトシステムによる入射光に同様に表示すべき画像に応じた光変調を施しつつこれを透過させて同じ正面側へと導く、いわゆる半透過反射型液晶表示装置に用いられる。このタイプの液晶表示装置は、使用環境が明るいときには主として外光（周囲光）により（反射モード）、暗いときには主としてバックライトシステムの自発光光により（透過モード）、効果的な画像表示をなすものである。

かかる半透過型液晶表示装置は、非特許文献１などに開示がある。この装置においては、各画素電極が反射領域と透過領域とに分割されている。反射領域は、凸凹状の表面を有するアクリル樹脂上に被膜されたアルミニウム製反射電極部とされ、透過領域は、平坦な表面を有するＩＴＯ（インジウム錫酸化物）製透明電極部とされている。また、透過領域は、１つの矩形画素領域において中央に配されかつ当該画素領域に略相似の矩形状を呈している一方で、反射領域は、この矩形透過領域以外の当該画素領域における部分であってこれを取り巻く形を呈している。かかる画素の構成等により、視認性の向上を図っている。

しかしながら、この既知の液晶表示装置においては、同一画素内であるにもかかわらず、透過領域と反射領域とで表示色の色純度が異なってしまう。これは、互いに光路の異なるバックライトシステムからの光と外光とを同じ様に着色することに起因するものであり、画面全域における表示色の品質低下を招く。

このような不具合を解消すべくなされた発明の特許出願としては、本願と同一の出願人により出願された特許文献１がある。これによるカラーフィルタは、画素毎に単一方向性の光路を呈する第１の光と双方向性の光路を呈する第２の光とを着色するカラーフィルタであって、前記第１の光を着色するための第１着色部と前記第２の光を着色するための第２着色部とを有し、前記第１着色部と前記２着色部とは、厚さが異なるものとしている。さらには、画素毎に単一方向性の光路を呈する第１の光と双方向性の光路を呈する第２の光とを着色するカラーフィルタにおいて、基体層により支持されることが可能であり、１つの画素において前記第１の光を透過させる領域に対応する所定の形状の底面及び所定の高さの壁面を有する少なくとも１つの凹状部が形成されるようパターン化された光透過性材質の段差形成層と、前記段差形成層及び前記凹状部に堆積された、前記第１及び第２の光の着色をするための着色層とを有するものとしている。

これによれば、前記第１着色部又は前記底面の領域における着色層の部分はそれ以外の領域における着色層の部分（第２着色部）よりも厚くしうるので、単一方向性の光路を呈する、したがって着色作用を１度しか受け得ない第１の光に比較的大なる着色効果を施す一方で、双方向性の光路を呈する、したがって着色作用を２度受け得る第２の光に比較的小なる着色効果を施すことができる。これにより、当該第１の光と第２の光とに対し画素内で均一化した色純度でその色を再現させることができ、もって画面全域における色表示の品質を向上させている。
M. Kubo, et al. "Development of Advanced TFT withGood Legibility under Any Intensity of Ambient Light", IDW’99, Proceedings of The Sixth International Display Workshops,AMD3-4, page 183-186, Dec. 1, 1999, sponsored by ITE and SID 特開２００３−８４１２２（特に、図３及び特許請求の範囲の欄、並びに段落番号［０００９］及び［００１０］並びに［００３０］ないし［００３９］参照）

上記従来技術においては、画素内のカラーバランスをとるための構造の提案を主眼とし、そのような構造を有するカラーフィルタを如何にして簡単に製造するかについての具体的な開示がない。付言すれば、カラーバランスを可能とするために画素構造を複雑にし製造工程が複雑になったにもかかわらず、実際のコスト及び歩留まり等の側面から製造処理を簡素化する配慮が全くなされていないのである。

一方、カラーフィルタにおけるブラックマトリクスや基本色としての赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各着色部のパターニングには、従来よりフォトリソグラフィ法に基づく工程が行われるのが主流である。これは、かかるブラックマトリクスや着色部は、非常に微細な形状を伴うものであり、特に携帯電話機などの持ち運び自在な機器に用いられる表示パネルに使われるカラーフィルタのこれらの形状は、極めて精度の高いものが要求されるからである。しかしながら、フォトリソグラフィ法による製造は、多数の工程やフォトマスクを要するものであり、全体的な製造処理の簡素化には不利な点がある。
（目的）

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、既述のような構造を有するカラーフィルタであっても簡単に製造することのできる製造方法及びこれによるカラーフィルタを提供することである。

本発明の他の目的は、画素毎又は所定の単位表示領域毎に透過領域と反射領域とを具備する半透過型液晶表示装置に好適なカラーフィルタを、より少ない工程でかつ安価に製造することのできる製造方法及びこれによるカラーフィルタを提供することである。

本発明また、製造コストを低く抑えることができ歩留まりの良好なカラーフィルタ製造方法及びこれによるカラーフィルタを提供することを目的としている。

さらに本発明は、上記目的を達成するカラーフィルタを用いて好適な液晶表示装置を提供することも目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、カラーフィルタを製造する方法であって、・フォトリソグラフィ法により基体層上又は上方に第１のリブとこの第１のリブよりも小なる高さを有する第２のリブとをパターン形成する第１ステップと、・インクジェット技術により前記第１のリブと前記第２のリブとにより画定される領域に透光性材料を滴下して段差形成層を形成する第２ステップと、・前記段差形成層を形成した後、インクジェット技術により前記第１のリブにより画定される領域に光着色性材料を滴下して着色層を形成する第３ステップと、を有するカラーフィルタ製造方法としている。

このようにすることにより、段差形成層と着色層はインクジェット技術によって形成されるので、全体の製造処理が簡素化される。しかも、最初に作成した第１及び第２のリブによりインクジェットによる滴下材料がそのリブ外に流れ出るのを堰き止めるので、インクジェットの滴下動作にはそれほど高い精度が要求されず、にもかかわらず、段差形成層及び着色層を所望の形状に正確にパターン化することができるのである。

この態様において、・前記第１ステップの前において前記基体層上に遮光性材料を堆積する先行ステップと、・前記第１ステップの後において前記第１及び第２のリブをマスクとして前記遮光性材料をエッチング処理することにより前記第１及び第２のリブの下層に遮光層を形成するエッチングステップと、をさらに有するものとすることができる。これにより、比較的平易な材料で遮光層及びリブを形成することができる。

また、前記第１ステップにおいては、ハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により同一工程にて前記第１及び第２のリブが形成されるものとすることができる。これにより、第１及び第２のリブを同時に形成することができ、製造処理はより簡単になる。

また、前記透光性材料が滴下される前記第１のリブと前記第２のリブとにより画定される各領域は、前記基体層の主面において直線状に配置されて複数のライン領域を形成し、前記第２ステップにおいて、少なくとも１つのインクジェットヘッドは、その吐出口が当該ライン領域に対向し当該ライン領域の長手延在方向に沿って変位させられつつ前記透光性材料の滴下を前記ライン領域毎に行うものとすることができる。これにより、滴下動作におけるインクジェットヘッドの移動制御が簡単になり、製造処理をさらに簡単化するとともに、効率の良い製造が達成される。また、これに加え、前記光着色性材料が滴下される前記第１のリブにより画定される各領域は、前記基体層の主面において直線状に配置されて複数のライン領域を形成し、前記第３ステップにおいて、少なくとも１つのインクジェットヘッドは、その吐出口が当該ライン領域に対向し当該ライン領域の長手延在方向に沿って変位させられつつ前記光着色性材料の滴下を前記ライン領域毎に行うものとすることにより、その制御がさらに簡単になる。

また、上記目的を達成するため、本発明の第２の態様は、カラーフィルタを製造する方法であって、・フォトリソグラフィ法により基体層上又は上方に画素境界部を形成する第１の部分とこの部分よりも小なる高さを有する第２の部分とを含む透光性の段差形成層をパターン形成する第１ステップと、・前記段差形成層を形成した後、インクジェット技術により前記１の部分により画定される領域に光着色性材料を滴下して着色層を形成する第２ステップと、を有するカラーフィルタ製造方法としている。

これによっても、インクジェット技術に基づく段差形成層と着色層の形成が行われて全体の製造処理が簡素化され、最初に作成した段差形成層によりインクジェットによる滴下材料が当該層の外縁部の外に流れ出るのを堰き止める。この態様は、ブラックマトリクスレスのカラーフィルタの製造に好適なものであるとともに、第1の態様に対してインクジェットによる工程もさらに省略することができ、一層の製造の簡素化が図られることになる。

この態様においても、前記第１ステップにおいては、ハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により同一工程にて前記第１及び第２の部分が形成されるものとしたり、前記透光性材料が滴下される前記第１の部分により画定される各領域は、前記基体層の主面において直線状に配置されて複数のライン領域を形成し、前記第２ステップにおいて、少なくとも１つのインクジェットヘッドは、その吐出口が当該ライン領域に対向し当該ライン領域の長手延在方向に沿って変位させられつつ前記光着色性材料の滴下を前記ライン領域毎に行うものとしたりすることができる。これらの利点は、第１の態様において述べたものと同様である。

本発明の他の態様は、カラーフィルタを指向するものであり、・透光性の基体層と、・前記基体層上にパターン化されて設けられた第１のリブ及びこの第１のリブよりも小なる高さを有する第２のリブと、・前記第１のリブと前記第２のリブとにより画定される領域に形成された透光性の段差形成層と、・前記第１のリブにより画定される領域に形成された着色層と、を有するカラーフィルタとされる。ここでさらに、前記第１及び第２のリブの下層に、対応する遮光層が形成されているものとすることができる。或いは、・透光性の基体層と、・前記基体層上にパターン化されて設けられた、画素境界部を形成する第１の部分及びこの第１の部分よりも小なる高さを有する第２の部分を含む透光性の段差形成層と、・前記第１の部分により画定される領域に形成された着色層と、を有するカラーフィルタとされる。これらにより、上記第１及び第２の態様のそれぞれの利点を導くための構成が提供される。

本発明のさらに他の態様は、上記態様の各々によって導かれるカラーフィルタを用いた液晶表示装置を指向するものであり、前記カラーフィルタは、当該液晶表示装置の一方の基板に設けられ、当該他方の基板には、透過電極部と反射電極部とを有する画素電極が設けられ、前記カラーフィルタにおける前記段差形成層の領域は、前記反射電極部と位置合わせされ、前記カラーフィルタにおけるそれ以外の領域は、前記透過電極部と位置合わせされている、液晶表示装置とされる。これにより、上述した種々の利点を享有する装置が提供される。

以下、上記態様その他の本発明の実施の形態を、実施例により添付図面を参照して詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施例によるカラーフィルタ製造方法の各工程におけるカラーフィルタの概略断面構造を示している。

この製造方法においては先ず基体層としてガラス基板１が用意され、洗浄等の必要な処理を経た後に、遮光層としてのブラックマトリクス（又はブラックマスク）を形成するための材料２を当該ガラス基板１上に堆積する。この様子は図１の（Ａ）に示される。ガラス基板１は、透明又は透光性の合成樹脂基板などに代替可能である。材料２としては、本例の製造方法が属するフォトリソグラフィ法又は着色感材法に適した種類のものが選ばれ、感光性樹脂に微粒化した顔料（ここでは黒色顔料）を分散させた着色感材が用いられる。より具体的には、アクリル系黒色感光樹脂などが挙げられる。材料２の基板１への堆積は、スリットコーティング、スパッタリング或いは各種印刷法などにより行うことができる。かかる堆積後は、いわゆるプリベーク処理により当該基板を概ね１〜３分の間７０°Ｃ〜１００°Ｃに加熱して材料２を硬化又は安定させる。

その後、フォトマスク３を材料２の上から当該基板に重ねて、露光処理を行う。図１の（Ｂ）にはこの様子が示されている。フォトマスク３は、いわゆるハーフトーンマスクであり、ここでは３種類の部分によりパターン化されており、そのうちの１つは当該露光処理において用いられる光をほぼ完全に遮断する部分３１であり、もう１つは当該光をほぼ完全に透過する部分３２である。第３の部分３３は、当該光を所定の中間程度に、５０％前後、本例では１０％から３０％の透過率をもって光を透過させる。このようなフォトマスク３を介して材料２に対し光が照射されると、材料２は、これら第１ないし第３の部分３１〜３３のそれぞれに対応して感光し、フォトマスク３のパターンが転写され局部的に物質特性の変化した層２０となる。層２０においては、フォトマスク３の第１の部分３１に対応する部分２１と、同第２の部分３２に対応する部分２２と、同第３の部分３３に対応する部分２３とが形成される。

次いで、現像処理が所定の現像液で行われ、続いて熱処理などによる定着処理が行われることにより、層２０の第１の部分２１全体が除去されるとともに、第３の部分２３は概ね半分の高さを残しそれ以外が除去される。第２の部分２２は、十分に光が照射され当該現像液に対し非溶解化されているので、ほぼ元の層２０の高さのまま残存する。この結果、図１の（Ｃ）に示されるように、材料２から形成され２種類の高さを有するリブ２２０，２３０がパターン化される。この図（Ｃ）に対応する平面図は、図２に示される。

第１のリブ２２０は、ブラックマトリクスを形成し、このリブ２２０によって囲まれる領域は、本例では赤（Ｒ），緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の基本色それぞれについての画素領域に対応する。図２に示されるように、リブ２２０により画定される画素領域は、矩形となっており、当該図において縦に並ぶ画素領域は全て同じ基本色用のものとされる。第２のリブ２３０は、かかる画素領域内に形成され、本例では各画素領域を上下に分断し概ねその中央を横方向に通るような形でパターン化される。

このようにフォトリソグラフィ法による処理によって第１及び第２のリブ２２０，２３０が形成された後は、図１の（Ｄ）に参照されるような次のステップに進み、インクジェット法による段差形成層の形成処理を行う。この処理は、当該段差形成層を形成するための透明な液状インク材４をインクジェットヘッド（後述する）から吐出し第１のリブ２２０と第２のリブ２３０とにより画定される領域に滴下することによって行われる。より詳しくは、図２に一点鎖線にて示されるような、それぞれ左右に隣り合う当該リブ２２０，２３０による画定領域のそれぞれにより形成される直線状の長手領域すなわちライン領域（以下、行領域と呼ぶ）２３１に、当該インクジェットヘッドの吐出口を対向させ、当該ヘッドを当該行領域の長手延在方向（図２の左右方向）ｘに沿って移動させつつインク材４を吐出させ、例えば左から右へ直線を描くようにしてインク材４を当該行領域に対して連続的に滴下する。かかるヘッドを１つだけ用いる場合は、例えば当該カラーフィルタ主面において上に位置する行領域２３１から下に位置する行領域２３１へと順に１本ずつ行領域に滴下するようにヘッドの移動制御が行われる。好ましくは当該ヘッドを複数用意し、複数の行領域に対して同時に滴下動作させると効率のよい製造が達成される。インクジェット法においては、比較的にマルチヘッド構成を採ることが容易であるので、かかる場合に好都合である。図３には、各行領域２３１にインク材４を滴下したときの様子が示されており、縦に延びるリブ２２０の一部分と重なりつつ当該部分を順次飛び越えるようにしてインク材４が横一線に形成されることが分かる。

なお、図３にはインク材４が上下のリブの縁部を少し越えて堆積した形が示されているが、滴下直後の段階ではこのようなはみ出し（図１（Ｄ）では滴下直後のインク材が参照符号４′で描かれている）は、ある程度無視することができる。何故なら、後のステップにおいてかかるインク材４′を加熱処理等して収縮させるので、最終的には概ね大部分がリブ２３０と大略同等の高さの所期形状にインク材４′を変形すなわち落ち着かせることが可能となり、また、リブ上に付着したインク材も十分に薄くなって当該付着インクの厚さも問題にならない程度に抑えられるからである。かかるはみ出しや収縮の程度は、各種インク材特性及び滴下パラメータによって最適化させることができる。

インク材４としては、インクジェットヘッドのノズルで目詰まりしない安定した流動性を呈する材料を採用することができる。本例では、以上のようにインクジェット法により段差形成層を形成するので、感光性を有する材料を要しないという側面と、従来のフォトリソグラフィ法による工程とは異なり、当該層の材料の無駄がないという利点がある。

段差形成層の形成後は、図１の（Ｅ）に参照されるような最終段階のステップに進み、インクジェット法による着色層の形成処理を行う。この処理は、当該着色層を形成するためのＲ，Ｇ，Ｂいずれかの光着色性液状インク材５をインクジェットヘッドより吐出し第１のリブ２２０により画定される領域に滴下することによって行われる。より詳しくは、図３に一点鎖線にて示されるような、それぞれ上下に隣り合う当該リブ２２０による画定領域のそれぞれにより形成される直線状の長手領域すなわちライン領域（以下、列領域と呼ぶ）２２１に、当該インクジェットヘッドの吐出口を対向させ、当該ヘッドを当該列領域の長手延在方向（図３の上下方向）ｙに沿って移動させつつインク材５を吐出させ、例えば上から下へ直線を描くようにしてインク材５を当該列領域に対して連続的に滴下する。かかるヘッドを１つだけ用いる場合は、例えば当該カラーフィルタ主面において左に位置する列領域２２１から右に位置する列領域２２１へと順に１本ずつ対応色に該当する列領域に滴下するようにヘッドの移動制御が行われる。図４には、列領域２２１の１つに赤色（Ｒ）のインク材５を滴下したときの様子が示されており、横に延びるリブ２２０の一部分及びリブ２３０と重なりつつこれらの部分を順次飛び越えるようにしてインク材５が直線状に形成されることが分かる。インク材５の滴下後は、その安定化のための熱処理がインク材４と同様に行われる。

以上のようなインク材５のインクジェット処理及び熱処理を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色につきインク材５を当該処理すべき色に対応する材料にして行うことにより、インク材５による着色層を全て完成させることができる。なお、図１の（Ｅ）に示した構造に対してさらに着色層上に透明又は透光性の保護層を形成しこれを被覆するようにしてもよい。これによれば、より強固で信頼性の高いカラーフィルタが得られることになる。

図４においては、インク材５が左右のリブの縁部を少し越えて堆積した形が示されているが、上記インク材４の場合と同様に、このようなはみ出し（図１（Ｅ）では滴下直後のインク材が参照符号５′で描かれている）やインク材５の収縮の程度を最適化して最終的な所望の形状に留まらせることができる。

インク材５の具体的な材料も、インク材４と同様の条件を要求するが、インク材４とは異なり、着色層を形成するために最終的には光着色性となりうるものでなければならない。このため、インク材５には例えばＲ，Ｇ又はＢの基本色の顔料又は染料粒子が混在するものが採用されうるので、特にインクジェットヘッダのノズル（又は吐出口）でこれら混在物質が目詰まりしないような配慮（例えばその粒径寸法など）をすべきである。このような配慮を簡単に避けるには、インク材５を当該基本色の高流動性染料とするのが好ましい。

このようにして最終的に作製されたカラーフィルタは、図１の（Ｅ）に示されるように、段差形成層４に対応する先述した第２の光を扱う反射領域３ｒと、これ以外の領域であって先述した第１の光を扱う透過領域３ｔとを形成することになる。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの基本色についての縦長の着色部が順次繰り返し配列された形態となり、適用される装置の表示画面の上下方向が上記ｘ方向に対応するようにして用いられることとなる。

インクジェット装置の構成及びインクジェットヘッドの移動制御につきより詳しく説明するために、先ず図５を参照する。

図５は、リブ２２０，２３０が形成された基板とインクジェットヘッドとの関係を概略透視画法で描いたものである。この図において、インクジェットヘッド６は、可撓性部分を備える筒状体６１とその可撓性部分に設けられた圧電素子６２とを主要な構成要素とするものである。筒状体６１の先端には吐出口としての開口部６３が形成されており、この開口部６３から当該筒状体６１内に設けられたインク室からのインク液が吐出されるようになっている。吐出のメカニズムは、基本的には圧電素子６２による当該インク室の押圧に基づくものであるが、かかるメカニズム自体は周知であるのでここでは詳述しない。また、本例はピエゾ変換方式による構成を採用しているが、熱変換方式や静電吸引方式などの他のオンデマンド型構成の他、連続方式型の構成も採用可能である。これら方式の詳しい説明は、書籍「インクジェットプリンター技術と材料」甘利武司監修，株式会社シーエムシー発行（１９９８年７月３１日第１刷発行）などに記載があり、これらを参照されたい。

ヘッド６は、その吐出口６３を滴下対象面に対向させられ、上述したような行領域２３１に対しその長手延在方向ｘに移動させられながらインク材４の滴下を行う一方、上述したような列領域２２１に対しその長手延在方向ｙに移動させられながらインク材５の滴下を行う。なお、滴下する材料毎に使用するインクジェットヘッドを替えてもよいし、適用するインク材を替えて単一のインクジェットヘッドを用いるようにしてもよい。

図６は、かかるヘッド６のｘ及びｙ方向の移動制御を含む変位制御をなすための概略的構成を示している。

この図において、ヘッド６には既述した圧電素子６２の他に、ヘッド６の傾きを制御するためのトランスデューサ６４及びヘッド６全体の基板主面におけるｘ及びｙ方向の直線移動をなすためのスライダシステム６５が設けられている。圧電素子６２に適した制御信号は、インク吐出制御回路７によって発生され、圧電素子６２は、この制御信号に応じてその撓み、伸縮、捩れなどの運動をなし、要求されたインク室の変形動作を行う。トランスデューサ６４に適した制御信号は、ヘッド傾き制御回路８によって発生され、トランスデューサ６４は、当該制御信号に応じてヘッド６の中立位置からの傾き（指向）を変えるようにヘッド６を駆動する。スライダシステム６５に適した制御信号は、ヘッドスライド制御回路９によって発生され、スライダシステム６５は、当該制御信号に応じてヘッド６をｘ及びｙ方向に直線移動させる。

ヘッド６はさらにその位置及び指向制御のためのフィードバック手段を擁しており、そのためにヘッド６に付設されたレーザダイオードと、その発射レーザビームを透過させるビームスプリッタと、その透過ビームを吐出対象面に向けて集光させる対物レンズと、当該吐出対象面からの反射光が対物レンズ及びビームスプリッタを経て得られる戻り光を受光するフォトダイオードとを具備している。フォトダイオードの受光出力は、比較器の一入力に供給され、比較器の他入力には基準信号ｒｅｆが供給される。対物レンズから出るビームは例えばリブ２２０に照射されるようになっており、ヘッド６が適正の向きで適正の位置にある場合は、リブ２２０からの戻り光のフォトダイオードにおける受光量は十分に小さく、逆の場合は基板１の表面等からの光反射により、当該受光量が大きくなる。このようにヘッド６の位置及び向きに応じた戻り光がフォトダイオードで検出される。比較器においては、この検出出力が基準信号ｒｅｆの値と比較され、基準信号ｒｅｆの値に対する大小を示すエラー検知信号が発生される。前者が後者より大きいときに発生されるエラー検知信号は、ヘッド６が適正な向き及び位置から外れていることを示し、当該エラー検知信号に応じ又は基づいてヘッド傾き制御回路８及びヘッドスライド制御回路９において当該向き及び位置を補正するような制御が行われる。このような構成に基づき、ヘッド６の滴下動作におけるｘ及びｙ方向における移動の際中にヘッド６が所望の滴下状態から外れないようにヘッド６の傾き及び位置の補正を行うことができる。

本実施例においては、ヘッド６の滴下動作中、リブ２２０及び２３０により滴下液の堰止めがなされ、滴下液が当該滴下領域及び空間から外れるのを防止するので、ヘッド６のｘ方向の移動時におけるｙ方向の位置合わせ精度及び／又はヘッド６のｙ方向の移動時におけるｘ方向の位置合わせ精度が低くても所望形状の段差形成層及び着色層を正確に形成することができる、という効果を奏する。したがって、図６に示したような、当該位置及び傾き制御にフィードバックをかけて万全な構成を採用しなくとも、インクジェット装置におけるヘッドの自律的位置制御だけでも、（その制御が適正であれば）所望形状の段差形成層及び着色層を正確に形成することが可能である。

本例では、画素領域の下側略半分を段差形成層の領域としたが、段差形成層の領域は種々改変することが可能である。例えば画素領域の上側部分としたり、左又は右側部分としたりすることもできる。左又は右側部分に段差形成層の領域を形成すべく、リブ２３０を縦に並ぶよう形成した場合は、リブ部の構成は図７のようになり、段差形成層及び着色層のどちらに対しても滴下動作においてヘッド６をｙ方向にのみ移動させればよくなる。したがって、ヘッド６の制御がより簡単になり、ひいては製造工程のさらなる簡素化に寄与することになる。

上記実施例では、リブ２３０をリブ２２０と同一材料により形成しているので、リブ２３０もブラックマトリクスのような働きをすることが可能となる。この点につき詳しく説明するために、図８を参照する。

図８においては、上記非特許文献に示された液晶表示装置の画素電極の基本構造とともに本実施例によるカラーフィルタ形成基板が示されている。カラーフィルタ形成基板のガラス基板１は、当該表示装置の前面側に配されるとともに、画素電極２００が設けられた背面基板１００が基板１に対向し図示せぬ液晶層を挟持する形で組み合わせられ、パネルアセンブリを形成している。画素電極２００は、透明電極部２ｔと反射電極部２ｒとに分かれており、透明電極部２ｔが基板１００上に形成された下地層たる絶縁膜１０１上に、反射電極部２ｒが絶縁膜１０１上にさらに形成された樹脂層１０２上に形成される。反射電極部２ｒは、樹脂層１０２による段差によって透明電極部２ｔよりも当該アセンブリの内側に位置づけられ、これにより、画素領域３Ｐにおける反射領域３ｒの液晶層の厚さを透過領域３ｔの液晶層の厚さの略半分とし、反射光Ｌｒの液晶層その他必要な光学層における光路と透過光Ｌｔの同光路との差を吸収するようにしている。反射電極部２ｒは、光反射性の金属からなり、その表面は反射光Ｌｒを拡散させるために粗面化されている。

カラーフィルタにおける段差形成層４の領域は、反射電極部２ｒと位置合わせされ、それ以外の領域は、反射電極部２ｔと位置合わせされている。

このような構成においては、反射領域３ｒと透過領域３ｔとの間に遷移領域３ｒｔが存在し、遷移領域３ｒｔにおいて反射電極部２ｒを形成する金属材料の傾斜部２ｒ１及び透明電極２ｔと殆ど変わらない高さの金属材料部分２ｒ２が形成されることになる。これらの部分２ｒ１，２ｒ２も入射光を反射するが、その反射光は、上述した両光路のいずれにも適合せず、またこの遷移領域３ｒｔの部分において光路の相違を補償する構造もない。したがって、この遷移領域３ｒｔの画素電極部分２ｒ１，２ｒ２は、反射領域３ｒ及び透過領域３ｔにおけるいずれの規定からも外れた不適切な反射光を生じ、表示画像のコントラスト低下等を招いてしまうことになる。

これに対して、本実施例においては、リブ２３０によってこの不適切な反射光を概ね遮断することを可能としている。いわば、リブ２２０による本来のブラックマスクに付加された第２のブラックマスクをリブ２３０が担うことができるのである。

なお、本実施例においてはハーフトーンマスク３を利用してリブ２３０とリブ２２０とを一度に形成しているが、同様の機能を有するディフラクションマスクなどを用いてもよい。さらに、本実施例においてはハーフトーンマスク３を利用してリブ２３０とリブ２２０とを同一材料により同一工程にて形成しているが、リブ毎にフォトリソグラフィ法による工程を行い、リブ２３０とリブ２２０とを独立して形成するようにしてもよい。このような形態でも、段差形成層４及び着色層５をフォトマスクの必要のないインクジェット技術により簡単に形成できる点で、本発明特有の効果を奏するものである。

次に、図９を参照して本発明の他の実施例について説明する。
この製造方法は、上記実施例１の改変例とも言うべきものであり、ここでも先ずガラス基板１が用意され、洗浄等の必要な処理を経る。但し、本実施例においては、リブによりブラックマトリクスを形成するのではなく、リブとは別にブラックマトリクスを形成するための材料ＢＭｏを当該ガラス基板１上に堆積する。この様子は図９の（Ａ）に示される。すなわち、遮光性のリブではなく、ブラックマトリクスのために慣例的に広く用いられているクロム（Ｃｒ）又は酸化クロム（ＣｒＯ）によってブラックマトリクスを形成するものである。

次に、段差形成層を形成するための材料２を当該材料ＢＭｏ上に堆積する（図９（Ｂ））。材料２としては、遮光性でなくともよく、透光性でもよいが、フォトリソグラフィ法又は着色感材法に適した種類のものが選ばれる。

その後、フォトマスク３を材料２の上から当該基板に重ねて、露光処理を行い（図９（Ｃ））、先の実施例と同様に現像処理が行われ、図９の（Ｄ）に示されるようなリブ２２０，２３０がパターン化される。

リブ２２０，２３０の形成後は、当該リブ２２０，２３０のパターンをマスクとした形で材料ＢＭｏに対し所定のエッチング液によるエッチング処理が行われる。この処理により、図９の（Ｅ）に示されるように、リブ２２０，２３０直下の材料ＢＭｏのみが残存することになり、リブ２２０，２３０の下層において所望の遮光をなすブラックマトリクスＢＭがパターン化されることになる。なお、材料２は、ここで用いられるエッチング液に対して耐腐食性であることを要することは勿論である。

この後、実施例１と同様、図９の（Ｆ），（Ｇ）に示されるように、段差形成層及び着色層のインクジェット法による形成処理が行われる。

本実施例によれば、ブラックマトリクスＢＭを形成する工程が増えることになるが、ブラックマトリクスやリブのために比較的平易な材料を用いることができる点で有利な側面がある。また、この増えた工程も、リブ２２０，２３０をエッチングマスクとして活用しているので、製造負担の増加を極力抑えることができる。

次に、図１０を参照して本発明のさらに他の実施例について説明する。

この製造方法においても先ずガラス基板１が用意され、洗浄等の必要な処理を経るが、本実施例においては、ブラックマトリクスではなく、透明又は透光性の材料に基づく仕切り層（段差形成層）を形成するための材料２′を当該ガラス基板１上に堆積する。この様子は図１０（Ａ）に示される。ガラス基板１は、透明又は透光性の合成樹脂基板などに代替可能である。材料２′としては、本例の製造方法が属するフォトリソグラフィ法又は着色感材法に適した種類のものが選ばれ、処理後においても透明性を保つ着色感材が用いられる。より具体的には、アクリル系透光性感光樹脂などが挙げられる。材料２′の基板１への堆積は、先述した材料２の場合と同様に行われる。

その後、フォトマスク３′を材料２′の上から当該基板に重ねて、露光処理を行う。図１０の（Ｂ）にはこの様子が示されている。フォトマスク３′も３種類の部分に分かれており、完全光遮断の部分３１′と、完全光透過の部分３２′と、中間的光透過の部分３３′である。これを用いて露光処理を行うと、材料２′には、これらに対応して部分２１′，２２′及び２３′が形成される。

そして先の実施例と同様に現像処理が行われると、図１０の（Ｃ）に示されるように、材料２′から形成され２種類の高さを有するリブ２４０がパターン化される。この図（Ｃ）に対応する平面図は、図１１に示される。

既に述べたように、材料２′は透光性を保つ材料なので、このリブ２４０はブラックマトリクスを形成しない。但しこのリブは、図１１に示されるように、その最大の高さの部分２４ａによって画素領域を画定するとともに中間的高さの部分２４ｂで当該画素領域内における段差を形成する。本例では各画素領域の概ね下半分を底上げするような形でリブ２４０の中間部がパターン化される。

透明リブ２４０の形成後は、図１０の（Ｄ）に参照されるような最終段階のステップに進み、インクジェット法による着色層の形成処理を行う。この処理は、当該着色層を形成するためのＲ，Ｇ，Ｂいずれかの光着色性液状インク材５をインクジェットヘッドより吐出しリブ２４０の最大の高さの部分により画定される領域に滴下することによって行われる。より詳しくは、図１１に一点鎖線にて示されるような、それぞれ上下に隣り合う当該リブ２４０の最大の高さの部分による画定領域のそれぞれにより形成される直線状の長手領域（列領域）２４１に、当該インクジェットヘッドの吐出口を対向させ、当該ヘッドを当該列領域の長手延在方向（図１１の上下方向）ｙに沿って移動させつつインク材５を吐出させ、例えば上から下へ直線を描くようにしてインク材５を当該列領域に対して連続的に滴下する。図１２には、列領域２４１の１つに赤色（Ｒ）のインク材５を滴下したときの様子が示されており、横に延びるリブ２４０の部分と重なりつつこの部分を順次飛び越えるようにしてインク材５が直線状に形成され、当該画素領域に充填されることが分かる。インク材５の滴下後は、その安定化のための熱処理が実施例１におけるインク材４と同様に行われる。

以上のようなインク材５のインクジェット処理及び熱処理を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色につきインク材５を当該処理すべき色に対応する材料にして行うことにより、インク材５による着色層を全て完成させることができる。なお、図１０の（Ｄ）に示した構造に対してさらに着色層上に透明な保護層を形成しこれを被覆するようにしてもよい。これによれば、より強固かつ信頼性の高いカラーフィルタが得られることになる。本実施例におけるインク材５のリブに対するはみ出しの問題も、実施例１に説明したように同様に対処することができる。

本実施例によれば、いわゆるブラックマトリクスレスのカラーフィルタの製造を簡単にすることができる、という効果を奏する。実施例１と比較しても、インク材４の形成工程も省略され、１回のインクジェットに基づく処理で済むことになる。なお、このようなブラックマトリクスのないカラーフィルタを用いる場合、必要に応じてパネルアセンブリにおける他の構成要素においてブラックマトリクス又はこれと等価な機能の構造体を形成することができる。

なお、本実施例においてはハーフトーンマスク３を利用して第１及び第２の部分２４ａ，２４ｂを同一材料により同一工程にて形成しているが、部分毎にフォトリソグラフィ法による工程を行い、各部を独立して形成するようにしてもよい。このような形態でも、着色層５をフォトマスクの必要のないインクジェット技術により簡単に形成できる点で、本発明特有の効果を奏するものである。

以上の説明から分かるように、本発明の実施例によれば、フォトリソグラフィ法によるパターニング工程とインクジェット技術によるパターニング工程とを融合させて、製造処理を全体として簡素化することを達成している。しかも、微細加工をするには未だ精度の低い（或いは極めて高額な設備等を必要とする）現行のインクジェット技術を使いながらも形成精度の高いカラーフィルタを製造することを実現することを可能としている。

なお、上記各実施例では、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして説明しているが、これに限らず、ここで説明したカラーフィルタを用いることのできる表示装置であれば、そのようなものにも本カラーフィルタを適宜適用することができることは勿論である。また、実施例１におけるリブ２２０，２３０を遮光性とせずに透光性のものとすることにより、実施例３と同様のブラックマトリクスレスタイプのものが得られることも明らかである。また、上述においてはＲ，Ｇ，Ｂのストライプ状のカラーフィルタの例を挙げたが、これに限らず、モザイク配列など別の形態のものにも適用可能である。また、リブに用いた感光樹脂材料はいわゆるポジ型であったがネガ型に変えて実現してもよいことも勿論である。

以上、本発明による代表的実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、添付請求項の範囲内で種々の改変例を見出すことができる。

本発明の一実施例によるカラーフィルタ製造方法の各工程におけるカラーフィルタの構造を概略的に示す断面図。 図１の（Ｃ）の工程におけるカラーフィルタの概略平面図。 図１の（Ｄ）の工程におけるカラーフィルタの概略平面図。 図１の（Ｅ）の工程におけるカラーフィルタの概略平面図。 各種リブが形成された基板とインクジェットヘッドとの関係を示す概略透視図。 インクジェットヘッドの変位制御をなすための概略的構成を示すブロック図。 本発明による変形例を示す図。 液晶表示装置の画素電極の構造と本発明の実施例によるカラーフィルタ形成基板とが組み合わされたパネルアセンブリの構成を示す断面図。 本発明の他の実施例によるカラーフィルタ製造方法の各工程におけるカラーフィルタの構造を概略的に示す断面図。 本発明のさらに他の実施例によるカラーフィルタ製造方法の各工程におけるカラーフィルタの構造を概略的に示す断面図。 図１０の（Ｃ）の工程におけるカラーフィルタの概略平面図。 図１０の（Ｄ）の工程におけるカラーフィルタの概略平面図。

符号の説明

１…ガラス基板
２…ブラックマトリクス材料
２２０，２３０…リブ
３…フォトマスク
４…透明インク材
５…着色性インク材
６…インクジェットヘッド
７…インク吐出制御回路
８…ヘッド傾き制御回路
９…ヘッドスライド制御回路
１００…対向基板
２００…画素電極
２ｔ…透明電極部
２ｒ…反射電極部
３Ｐ…画素領域
３ｔ…透過領域
３ｒ…反射領域
３ｒｔ…遷移領域
ＢＭ…ブラックマトリクス

Claims (12)

1. カラーフィルタを製造する方法であって、
   ・フォトリソグラフィ法により基体層上又は上方に第１のリブとこの第１のリブよりも小なる高さを有する第２のリブとをパターン形成する第１ステップと、
   ・インクジェット技術により前記第１のリブと前記第２のリブとにより画定される領域に透光性材料を滴下して段差形成層を形成する第２ステップと、
   ・前記段差形成層を形成した後、インクジェット技術により前記第１のリブにより画定される領域に光着色性材料を滴下して着色層を形成する第３ステップと、
   を有するカラーフィルタ製造方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   ・前記第１ステップの前において前記基体層上に遮光性材料を堆積する先行ステップと、
   ・前記第１ステップの後において前記第１及び第２のリブをマスクとして前記遮光性材料をエッチング処理することにより前記第１及び第２のリブの下層に遮光層を形成するエッチングステップと、
   をさらに有する方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法であって、前記第１ステップにおいては、ハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により同一工程にて前記第１及び第２のリブが形成される、方法。
4. 請求項１，２又は３に記載の方法であって、前記透光性材料が滴下される前記第１のリブと前記第２のリブとにより画定される各領域は、前記基体層の主面において直線状に配置されて複数のライン領域を形成し、前記第２ステップにおいて、少なくとも１つのインクジェットヘッドは、その吐出口が当該ライン領域に対向し当該ライン領域の長手延在方向に沿って変位させられつつ前記透光性材料の滴下を前記ライン領域毎に行う、方法。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１つに記載の方法であって、前記光着色性材料が滴下される前記第１のリブにより画定される各領域は、前記基体層の主面において直線状に配置されて複数のライン領域を形成し、前記第３ステップにおいて、少なくとも１つのインクジェットヘッドは、その吐出口が当該ライン領域に対向し当該ライン領域の長手延在方向に沿って変位させられつつ前記光着色性材料の滴下を前記ライン領域毎に行う、方法。
6. カラーフィルタを製造する方法であって、
   ・フォトリソグラフィ法により基体層上又は上方に画素境界部を形成する第１の部分とこの部分よりも小なる高さを有する第２の部分とを含む透光性の段差形成層をパターン形成する第１ステップと、
   ・前記段差形成層を形成した後、インクジェット技術により前記１の部分により画定される領域に光着色性材料を滴下して着色層を形成する第２ステップと、
   を有するカラーフィルタ製造方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、前記第１ステップにおいては、ハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィ法により同一工程にて前記第１及び第２の部分が形成される、方法。
8. 請求項６又は７に記載の方法であって、前記透光性材料が滴下される前記第１の部分により画定される各領域は、前記基体層の主面において直線状に配置されて複数のライン領域を形成し、前記第２ステップにおいて、少なくとも１つのインクジェットヘッドは、その吐出口が当該ライン領域に対向し当該ライン領域の長手延在方向に沿って変位させられつつ前記光着色性材料の滴下を前記ライン領域毎に行う、方法。
9. カラーフィルタであって、
   ・透光性の基体層と、
   ・前記基体層上にパターン化されて設けられた第１のリブ及びこの第１のリブよりも小なる高さを有する第２のリブと、
   ・前記第１のリブと前記第２のリブとにより画定される領域に形成された透光性の段差形成層と、
   ・前記第１のリブにより画定される領域に形成された着色層と、
   を有するカラーフィルタ。
10. 請求項９に記載のカラーフィルタであって、前記第１及び第２のリブの下層に、対応する遮光層が形成されている、カラーフィルタ。
11. カラーフィルタであって、
    ・透光性の基体層と、
    ・前記基体層上にパターン化されて設けられた、画素境界部を形成する第１の部分及びこの第１の部分よりも小なる高さを有する第２の部分を含む透光性の段差形成層と、
    ・前記第１の部分により画定される領域に形成された着色層と、
    を有するカラーフィルタ。
12. 請求項１ないし８のうちいずれか１つに記載の方法により製造されたカラーフィルタ又は請求項９，１０若しくは１１に記載のカラーフィルタを用いた液晶表示装置であって、
    前記カラーフィルタは、当該液晶表示装置の一方の基板に設けられ、
    当該他方の基板には、透過電極部と反射電極部とを有する画素電極が設けられ、
    前記カラーフィルタにおける前記段差形成層の領域は、前記反射電極部と位置合わせされ、前記カラーフィルタにおけるそれ以外の領域は、前記透過電極部と位置合わせされている、
    液晶表示装置。
    
    
    

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