カラーフィルタ基板の製造方法
【課題】簡単な方法で、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することが可能なカラーフィルタ基板の製造方法を提供する。
【解決手段】このカラーフィルタ基板１２の製造方法は、透明基板２１上に顔料が含有された着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）を配置する工程を備える。透明基板２１上に着色材を配置する工程において、着色材の表面の風速は、０．５ｍ／ｓよりも小さい。
【解決手段】このカラーフィルタ基板１２の製造方法は、透明基板２１上に顔料が含有された着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）を配置する工程を備える。透明基板２１上に着色材を配置する工程において、着色材の表面の風速は、０．５ｍ／ｓよりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カラーフィルタ基板の製造方法に関し、特に、透明基板上に顔料が含有された着色材を配置する工程を備えたカラーフィルタ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示パネルを構成するとともに、透明基板上に着色層が形成されたカラーフィルタ基板が知られている。
【０００３】
カラーフィルタ基板の着色層の形成に用いる着色材としては、顔料（顔料粒子）を含有した着色材と、顔料を含有した着色材とがあるが、長期信頼性の観点から、現在一般的には、顔料を含有した着色材が用いられている。
【０００４】
また、着色層の表面ラフネスは、染料を含有した着色材により形成された着色層よりも、顔料（顔料粒子）を含有した着色材により形成された着色層の方が大きい。これは、顔料（顔料粒子）は樹脂や溶媒に溶解しない（または、顔料の粒子径が染料に比べて大きい）ので、顔料粒子に影響されて、着色層の表面ラフネスが大きくなっていると考えられている。
【０００５】
ここで、カラーフィルタ基板の着色層の表面ラフネスが大きい場合、カラーフィルタ基板を透過する際に光が散乱し、表示パネルの正面方向の輝度（明るさ）が低下する。また、カラーフィルタ基板を液晶表示パネルに用いる場合には、カラーフィルタ基板の着色層の表面ラフネスが大きいと、着色層の表面付近の液晶分子の配列が乱れる。このため、黒表示時に、光漏れが発生する。このように、カラーフィルタ基板の着色層の表面ラフネスが大きい場合、表示パネルのコントラストが低下するという不都合がある。
【０００６】
そこで、着色層の表面ラフネスを改善するために、界面活性剤を添加した着色材を用いる方法（例えば、特許文献１参照）が、提案されている。また、着色層の表面を研磨することにより、着色層の表面ラフネスを低減する方法（例えば、特許文献２および３参照）が、提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３９４５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７４４６号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、特別な材料（着色材）を用いる必要があるとう問題点がある。また、上記特許文献２および３の方法では、製造工程を新たに追加する必要があり、製造に時間がかかるという問題点がある。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、簡単な方法で、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することが可能なカラーフィルタ基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願発明者が種々の検討を重ねた結果、透明基板上に顔料が含有された着色材を配置する際に、着色材の表面の風速を低減することによって、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができることを見出した。
【００１１】
すなわち、この発明の一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法は、表示パネルを構成するカラーフィルタ基板の製造方法であって、透明基板上に顔料が含有された着色材を配置する工程と、着色材を硬化させることにより着色層を形成する工程とを備え、透明基板上に着色材を配置する工程において、着色材の表面の風速は、０．５ｍ／ｓよりも小さい。
【００１２】
この一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法では、上記のように、透明基板上に着色材を配置する工程において、着色材の表面の風速を、０．５ｍ／ｓよりも小さくする。これにより、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができる。このため、カラーフィルタ基板を透過する際に光が散乱するのを抑制することができるので、表示パネルの正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを抑制することができる。また、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができるので、カラーフィルタ基板を液晶表示パネルに用いる場合には、着色層の表面付近の液晶分子の配列が乱れるのを抑制することができる。これにより、黒表示時に光漏れが発生するのを、抑制することができる。その結果、表示パネルのコントラストが低下するのを抑制することができる。
【００１３】
また、一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法では、上記のように、透明基板上に着色材を配置する際の、着色材の表面の風速を０．５ｍ／ｓよりも小さくするだけなので、特別な材料からなる着色材を用いたり、製造工程を新たに追加する必要がなく、簡単な方法で、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができる。
【００１４】
また、一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法では、上記のように、顔料が含有された着色材を用いる。顔料が含有された着色材により形成される着色層は、染料が含有された着色材により形成される着色層に比べて、表面ラフネスが大きくなりやすいので、顔料が含有された着色材を用いる場合に本発明の製造方法を適用するのは、特に有効である。
【００１５】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色材の表面の風速は、０．１１ｍ／ｓ以下である。このように構成すれば、着色層の表面ラフネスを十分に小さくすることができる。これにより、カラーフィルタ基板を透過する際に光が散乱するのを十分に抑制することができるので、表示パネルの正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを十分に抑制することができる。また、着色層の表面ラフネスを十分に小さくすることができるので、カラーフィルタ基板を液晶表示パネルに用いる場合には、着色層の表面付近の液晶分子の配列が乱れるのを十分に抑制することができる。これにより、黒表示時に光漏れが発生するのを、十分に抑制することができる。その結果、表示パネルのコントラストが低下するのを、十分に抑制することができる。
【００１６】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色材の表面の風速を、０ｍ／ｓよりも大きくしてもよい。
【００１７】
上記着色材の表面の風速が０ｍ／ｓよりも大きいカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色材の表面の風速を、０．０９ｍ／ｓ以上、０．１１ｍ／ｓ以下にしてもよい。
【００１８】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色層上に電極層を形成する工程をさらに備え、電極層の表面粗さＲａは、２ｎｍ以下である。このように構成すれば、カラーフィルタ基板を透過する際に光が散乱するのを、十分に抑制することができるので、表示パネルの正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを、十分に抑制することができる。また、カラーフィルタ基板を液晶表示パネルに用いる場合には、電極層の表面付近の液晶分子の配列が乱れるのを、十分に抑制することができるので、黒表示時に光漏れが発生するのを、十分に抑制することができる。その結果、表示パネルのコントラストが低下するのを、十分に抑制することができる。
【００１９】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、透明基板上に着色材を配置する工程において、空気清浄化フィルタを含む送風機から着色材の表面に空気が送風される。このように構成すれば、着色材の表面にパーティクル（異物など）が付着するのを抑制することができるので、カラーフィルタ基板（表示パネル）の歩留まりが低下するのを抑制することができる。
【００２０】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色材は、スリットコーターを用いて、透明基板上に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、簡単な方法で、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することが可能なカラーフィルタ基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板を備えた液晶表示装置の構造を示した断面図である。
【図２】図１の液晶表示パネルの構造を示した拡大断面図である。
【図３】図１のカラーフィルタ基板を透過する光の散乱状態を示した拡大断面図である。
【図４】図１の液晶表示パネルの黒表示時における光漏れの状態を示した拡大断面図である。
【図５】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図６】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図７】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図８】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図９】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図１１】比較例のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図１２】表面反射ムラの発生率を示した図である。
【図１３】比較例のカラーフィルタ基板を透過する光の散乱状態を示した拡大断面図である。
【図１４】比較例の液晶表示パネルの黒表示時における光漏れの状態を示した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。
【００２４】
まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板１２を備えた液晶表示装置１の構造について説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板１２を備えた液晶表示装置１は、例えば液晶テレビジョン受像機（図示せず）などを構成するものである。また、液晶表示装置１は、図１に示すように、液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２の下側（背面側）に配置され、液晶表示パネル２を照明するバックライト装置３とによって構成されている。なお、液晶表示パネル２は、本発明の「表示パネル」の一例である。
【００２６】
バックライト装置３は、複数の光源３ａと、複数の光源３ａを収納するバックライトシャーシ３ｂとを含んでいる。そして、バックライト装置３は、照明光を液晶表示パネル２に向かって出射する。
【００２７】
液晶表示パネル２は、ＡＭ基板（アクティブマトリックス基板）１１と、ＡＭ基板１１に対向配置されたカラーフィルタ基板１２と、ＡＭ基板１１およびカラーフィルタ基板１２の間に配置された液晶層１３と、ＡＭ基板１１およびカラーフィルタ基板１２の周縁部に配置されたシール材１４とを含んでいる。
【００２８】
ＡＭ基板１１は、ガラスなどからなる透光性を有する基板と、図示しない透明電極層および配向膜とを含んでいる。
【００２９】
液晶層１３は、ＡＭ基板１１の透明電極層（図示せず）とカラーフィルタ基板１２の後述する透明電極層２３との間の電圧が変更されることにより配向方向が変更される液晶分子１３ａ（図４参照）を含んでいる。
【００３０】
カラーフィルタ基板１２は、図２に示すように、ガラスなどからなる透光性を有する透明基板２１と、透明基板２１上に形成されたＢＭ（ブラックマトリックス）２２と、ＢＭ２２の開口部に配置された着色層３０と、着色層３０を覆う透明電極層２３と、図示しない配向膜とを含んでいる。なお、透明電極層２３は、本発明の「電極層」の一例である。
【００３１】
透明基板２１は、ガラス以外の、例えば樹脂などからなる基板により形成されていてもよい。
【００３２】
ＢＭ２２は、黒色の樹脂などにより形成されており、赤色表示領域、緑色表示領域および青色表示領域の各々の光が隣接する表示領域に入射するのを抑制する機能を有する。また、ＢＭ２２は、例えば、約１μｍの厚みを有する。
【００３３】
着色層３０は、赤色表示領域に配置された赤色着色層３１と、緑色表示領域に配置された緑色着色層３２と、青色表示領域に配置された青色着色層３３とを含んでいる。なお、赤色着色層３１、緑色着色層３２および青色着色層３３は、本発明の「着色層」の一例である。
【００３４】
赤色着色層３１は、赤色の顔料（顔料粒子）を含有した後述する赤色材３１ａにより形成されている。緑色着色層３２は、緑色の顔料（顔料粒子）を含有した後述する緑色材３２ａにより形成されている。青色着色層３３は、青色の顔料（顔料粒子）を含有した後述する青色材３３ａにより形成されている。なお、赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａは、本発明の「着色材」の一例である。
【００３５】
また、赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａは、感光性のバインダー樹脂、溶媒および顔料などによって構成されている。なお、顔料（顔料粒子）は、バインダー樹脂および溶媒には溶解せず、粒子状態で分散されている。
【００３６】
ここで、本実施形態では、着色層３０の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１に規定される算術平均粗さ）は、例えば、約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下である。また、着色層３０は、例えば、約１．５μｍの厚みを有する。
【００３７】
透明電極層２３は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）により形成されている。また、透明電極層２３は、例えば、約１００ｎｍの厚みを有する。なお、透明電極層２３の厚みは、上記に限定されず、例えば、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの間の所定の厚みに設定することが可能である。
【００３８】
また、透明電極層２３の表面ラフネスは、着色層３０の表面ラフネスをそのまま反映する（または、着色層３０の表面ラフネスに比べて十分に小さい）ので、透明電極層２３の表面粗さＲａも、例えば、約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下である。
【００３９】
このように、着色層３０（透明電極層２３）の表面粗さＲａが約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下と十分に小さいので、図３に示すように、カラーフィルタ基板１２（液晶表示パネル２）を透過（通過）する際に光が散乱するのを十分に抑制することが可能である。これにより、液晶表示パネル２の正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを十分に抑制することが可能である。なお、図３は、ＡＭ基板１１の透明電極層（図示せず）とカラーフィルタ基板１２の透明電極層２３との間に、例えば電圧を印加していない状態を示している。
【００４０】
また、着色層３０（透明電極層２３）の表面粗さＲａが約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下と十分に小さいので、図４に示すように、着色層３０（透明電極層２３）の表面付近の液晶分子１３ａの配列が乱れるのを十分に抑制することが可能である。これにより、黒表示時に光漏れが発生するのを、十分に抑制することが可能である。なお、図４は、ＡＭ基板１１の透明電極層（図示せず）とカラーフィルタ基板１２の透明電極層２３との間に、例えば電圧を印加した状態を示している。
【００４１】
次に、図５〜図１０を参照して、カラーフィルタ基板１２の製造方法について説明する。
【００４２】
まず、図５に示すように、ガラスなどからなる透明基板２１を準備する。そして、透明基板２１上に、黒色の樹脂などを用いて、複数の開口部を有するＢＭ２２を形成する。このとき、ＢＭ２２を、例えば約１μｍの厚みに形成する。なお、ＢＭ２２は、フォトリソグラフィ法や、印刷（転写印刷）法などの従来から知られている種々の方法を用いて、形成することが可能である。
【００４３】
その後、図６に示すように、透明基板２１上の全面に、赤色の顔料（顔料粒子）を含有した赤色材３１ａを、約１．５μｍの厚みに塗布する。このとき、本実施形態では、図７に示すように、市販のスリットコーター５０を用いて、赤色材３１ａを塗布する。なお、スリットコーター５０は、線状の隙間が形成されたコーターヘッド（ノズル）から一定の速度で着色材などを吐出する装置である。
【００４４】
ここで、本実施形態では、透明基板２１の上方には、空気を清浄化する機能を有するＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタ６０ａを含む送風機６０が配置されている。送風機６０は、スリットコーター５０に一体的に設けられていてもよいし、スリットコーター５０とは別体で設けられていてもよい。なお、ＨＥＰＡフィルタ６０ａは、本発明の「空気清浄化フィルタ」の一例である。
【００４５】
そして、本実施形態では、透明基板２１上の風速（塗布後の赤色材３１ａの表面の風速）が０．５ｍ／ｓよりも小さくなるように、送風機６０から透明基板２１の表面（赤色材３１ａの表面）に空気が送風されている。すなわち、塗布後の赤色材３１ａの表面の風速が０．５ｍ／ｓよりも小さくなる状態で、透明基板２１上に赤色材３１ａを塗布する。また、赤色材３１ａの表面の風速と送風機６０から出る空気の風速とは略同じになるので、送風機６０の送風速度（風速）は、０．５ｍ／ｓよりも小さい値に設定されている。
【００４６】
なお、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａの表面の風速）は、例えば、約０．１１ｍ／ｓ以下であることが好ましい。また、装置内（透明基板２１の周辺）のクリーン度が確保できる場合には、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａの表面の風速）をさらに下げることが望ましい。
【００４７】
その後、赤色材３１ａを、減圧乾燥する。このとき、例えば、約１００Ｐａ〜約５Ｐａの真空度で、約５ｓｅｃ〜約２００ｓｅｃの時間、赤色材３１ａを減圧乾燥してもよい。
【００４８】
そして、赤色材３１ａを、マスク（図示せず）を用いて露光し、現像する。その後、図８に示すように、赤色材３１ａをベーク処理することにより、赤色着色層３１を形成する。
【００４９】
そして、図９に示すように、緑色着色層３２および青色着色層３３を、赤色着色層３１と同様にして、形成する。
【００５０】
すなわち、塗布後の緑色材３２ａの表面の風速が０．５ｍ／ｓよりも小さくなる状態で、透明基板２１上の全面に、緑色材３２ａを、約１．５μｍの厚みに塗布する。その後、緑色材３２ａを、減圧乾燥、露光、現像およびベーク処理することにより、緑色着色層３２を形成する。
【００５１】
また、塗布後の青色材３３ａの表面の風速が０．５ｍ／ｓよりも小さくなる状態で、透明基板２１上の全面に、青色材３３ａを、約１．５μｍの厚みに塗布する。その後、青色材３３ａを、減圧乾燥、露光、現像およびベーク処理することにより、青色着色層３３を形成する。
【００５２】
最後に、従来から知られたスパッタ法を用いて、図１０に示すように、着色層３０（赤色着色層３１、緑色着色層３２、青色着色層３３）およびＢＭ２２上に、透明電極層２３を形成する。このとき、透明電極層２３を、約１００ｎｍの厚みに形成する。なお、透明電極層２３を、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの間の所定の厚みに形成してもよい。
【００５３】
このようにして、カラーフィルタ基板１２が製造される。
【００５４】
本実施形態では、上記のように、透明基板２１上に着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）を配置する工程において、着色材の表面の風速を、０．５ｍ／ｓよりも小さくすることによって、着色層３０（赤色着色層３１、緑色着色層３２および青色着色層３３）の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができる。これにより、カラーフィルタ基板１２を透過する際に光が散乱するのを抑制することができるので、液晶表示パネル２の正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを抑制することができる。また、着色層３０の表面ラフネスを小さくすることができるので、着色層３０の表面付近の液晶分子１３ａの配列が乱れるのを抑制することができる。このため、黒表示時に光漏れが発生するのを、抑制することができる。その結果、液晶表示パネル２のコントラストが低下するのを抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、上記のように、透明基板２１上に着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）を配置する際の、着色材の表面の風速を０．５ｍ／ｓよりも小さくするだけなので、特別な材料からなる着色材を用いたり、製造工程を新たに追加する必要がなく、簡単な方法で、着色層３０の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、顔料が含有された着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）を用いる。顔料が含有された着色材により形成される着色層３０は、染料が含有された着色材により形成される着色層に比べて、表面ラフネスが大きくなりやすいので、顔料が含有された着色材を用いる場合に本発明の製造方法を適用するのは、特に有効である。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）の表面の風速を、例えば、約０．１１ｍ／ｓ以下にすれば、着色層３０の表面ラフネスを十分に小さくすることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記のように、ＨＥＰＡフィルタ６０ａを含む送風機６０から着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）の表面に空気を送風する。これにより、着色材の表面にパーティクル（異物など）が付着するのを抑制することができるので、カラーフィルタ基板１２（液晶表示パネル２）の歩留まりが低下するのを抑制することができる。
【００５９】
次に、図３、図４、図７および図１１〜図１４を参照して、着色層３０を形成する際の、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａの表面の風速）を０．５ｍ／ｓよりも小さくすることによる効果を確認するために行った確認実験について説明する。
【００６０】
この確認実験では、上記実施形態に対応した実施例と、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａの表面の風速）を約０．５ｍ／ｓにした比較例とについて行った。
【００６１】
まず、実施例１の着色層３０および比較例１の着色層１３０の表面粗さＲａを確認した実験について説明する。
【００６２】
実施例１では、図７に示すように、送風機６０の送風速度（風速）を０．１ｍ／ｓに設定して、透明基板２１上に、赤色材３１ａを塗布した。このとき、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａの表面の風速）は、約０．０９ｍ／ｓ以上、約０．１１ｍ／ｓ以下であった。そして、赤色材３１ａを、減圧乾燥、露光、現像およびベーク処理することにより、赤色着色層３１を形成した。その後、緑色着色層３２および青色着色層３３を、赤色着色層３１と同様にして、緑色材３２ａおよび青色材３３ａを用いて形成した。そして、その他の製造方法（製造条件）は上記実施形態と同様にして、着色層３０が形成されたカラーフィルタ基板１２を作製した。
【００６３】
比較例１では、図１１に示すように、送風機６０の送風速度（風速）を０．５ｍ／ｓに設定して、透明基板２１上に、赤色材３１ａを塗布した。そして、赤色材３１ａを、減圧乾燥、露光、現像およびベーク処理することにより、赤色着色層１３１（図１３参照）を形成した。その後、緑色着色層１３２および青色着色層１３３（図１３参照）を、赤色着色層１３１と同様にして、緑色材３２ａおよび青色材３３ａを用いて形成した。そして、その他の製造方法（製造条件）は実施例１と同じにして、着色層１３０（赤色着色層１３１、緑色着色層１３２および青色着色層１３３）が形成されたカラーフィルタ基板１１２（図１３参照）を作製した。
【００６４】
そして、実施例１の着色層３０（透明電極層２３）および比較例１の着色層１３０（透明電極層２３）について、表面粗さＲａを、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定した。その結果を、表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
表１を参照して、実施例１の着色層３０（透明電極層２３）の表面粗さＲａは、比較例１の着色層１３０（透明電極層２３）の表面粗さＲａに比べて、小さくなることが判明した。すなわち、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａの表面の風速）を小さくするにしたがって、着色層（透明電極層２３）の表面粗さＲａが小さくなることが判明した。具体的には、実施例１の赤色着色層３１、緑色着色層３２および青色着色層３３の表面粗さＲａ（透明電極層２３の表面粗さＲａ）は、いずれも約１ｎｍ以上約２ｎｍ以下になった。一方、比較例１の赤色着色層１３１、緑色着色層１３２および青色着色層１３３の表面粗さＲａ（透明電極層２３の表面粗さＲａ）は、いずれも約３ｎｍ以上約６ｎｍ以下になった。
【００６７】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００６８】
すなわち、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａの表面の風速）が大きい場合（比較例１の場合）、塗布直後の着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）の表面において、風速の大きいミクロな領域と風速の小さいミクロな領域とが混在分布しており、これらの領域間で着色材の溶媒の気化状態に差異が出て、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が大きくなったと考えられる。その一方、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａの表面の風速）が小さい場合（実施例１の場合）、塗布直後の着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）の表面において、風速が均一化されるとともに、着色材の溶媒の気化状態が均一化され、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が小さくなったと考えられる。
【００６９】
又は、透明基板２１上の風速が大きい場合（比較例１の場合）、着色材の表面付近の溶媒やバインダー樹脂が、風速の差異により、波打つとともに表面張力の大きい顔料（顔料分子）の周りに偏析して集まり、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が大きくなったと考えられる。その一方、透明基板２１上の風速が小さい場合（実施例１の場合）、風速が均一化されるので、着色材の表面付近の溶媒やバインダー樹脂は、波打ったり、表面張力の大きい顔料（顔料分子）の周りに偏析して集まることなく、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が小さくなったと考えられる。
【００７０】
又は、透明基板２１上の風速が大きい場合（比較例１の場合）、着色材の表面が風により波打つとともに、波が共鳴し、うねりが発生することにより、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が大きくなったと考えられる。その一方、透明基板２１上の風速が小さい場合（実施例１の場合）、着色材の表面は風により波打つことがなく、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が小さくなったと考えられる。
【００７１】
次に、実施例１および比較例１の表面反射ムラを確認した実験について説明する。
【００７２】
この確認実験では、実施例１のカラーフィルタ基板１２を５ロット作製し、比較例１のカラーフィルタ基板１１２を４ロット作製した。
【００７３】
そして、実施例１のカラーフィルタ基板１２および比較例１のカラーフィルタ基板１１２について、表面反射ムラを観察し、表面反射ムラが確認できたカラーフィルタ基板１２および１１２の発生率を求めた。その結果を、図１２に示す。なお、表面反射ムラとは、カラーフィルタ基板の着色層に光を照射したときにかろうじて見える（視認困難に近い）ムラのことである。
【００７４】
図１２を参照して、実施例１では、カラーフィルタ基板１２の着色層３０に表面反射ムラが発生しなくなることが判明した。具体的には、実施例１の表面反射ムラの発生率は、５ロット全てにおいて、０％であった。その一方、比較例１では、カラーフィルタ基板１１２の着色層１３０に表面反射ムラが発生することが判明した。具体的には、比較例１の表面反射ムラの発生率は、約０．３％、約１．０％、約１．５％および約０．８％であった。
【００７５】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００７６】
すなわち、実施例１の着色層３０の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は小さいので、着色層３０の表面反射が均一になり、表面反射ムラが発生しなかったと考えられる。その一方、比較例１の着色層１３０の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は大きいので、着色層１３０の表面反射が不均一になり、表面反射ムラが発生したと考えられる。
【００７７】
なお、表面反射ムラは、黒表示時における光漏れと関係しているものと考えられる。
【００７８】
次に、実施例２および比較例２の正面方向の輝度（明るさ）を確認した実験について説明する。
【００７９】
実施例２では、上記実施例１と同様の製造方法（製造条件）で製造したカラーフィルタ基板１２を用いて、液晶表示パネル２を作製した。
【００８０】
比較例２では、上記比較例１と同様の製造方法（製造条件）で製造したカラーフィルタ基板１１２を用いて、液晶表示パネル１０２（図１３参照）を作製した。なお、比較例２のその他の製造方法は、実施例２と同様にした。
【００８１】
そして、実施例２および比較例２について、バックライト装置３の照明光を照射した際の、液晶表示パネル２および１０２の正面方向の輝度（明るさ）を測定し、比較例２の輝度を１００として規格化を行った。その結果を、表２に示す。
【００８２】
【表２】
【００８３】
表２を参照して、実施例２の液晶表示パネル２は、比較例２の液晶表示パネル１０２に比べて、正面方向の輝度（明るさ）が高くなることが判明した。具体的には、実施例２の輝度（明るさ）は、１０１よりも大きくなり、比較例２の輝度（明るさ）に比べて約１％以上向上した。
【００８４】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００８５】
すなわち、実施例２の着色層３０の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は、比較例２の着色層１３０の表面ラフネス（表面粗さＲａ）に比べて小さい。このため、実施例２では、図３に示すように、カラーフィルタ基板１２を透過（通過）する際に光が散乱するのを抑制することができ、液晶表示パネル２の正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを抑制することができたと考えられる。その一方、比較例２では、図１３に示すように、カラーフィルタ基板１１２を透過（通過）する際に光が散乱し、液晶表示パネル１０２の正面方向の輝度（明るさ）が低下したと考えられる。
【００８６】
なお、実施例２では、着色層３０（透明電極層２３）の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は十分に小さいので、図４に示すように、着色層３０（透明電極層２３）の表面付近の液晶分子１３ａの配列が乱れるのを抑制することができ、黒表示時に光漏れが発生するのを、抑制することができると考えられる。その一方、比較例２では、着色層１３０（透明電極層２３）の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は大きいので、図１４に示すように、着色層１３０（透明電極層２３）の表面付近の液晶分子１３ａの配列が乱れ、黒表示時に光漏れが発生しやすくなると考えられる。ただし、漏れた光の輝度（明るさ）は、輝度測定限界に近く、数値化するのが困難であるので、光漏れ（漏れた光の輝度）の測定は行わなかった。
【００８７】
また、着色層の膜厚、加工形状（着色層の幅、着色層の側面のテーパ角度）、および、着色層の機械的強度について、実施例と比較例との間で比較したが、これらについては、実施例と比較例との間で差異は見られなかった。
【００８８】
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８９】
例えば、上記実施形態では、表示パネルを、液晶表示パネルに適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、液晶表示パネル以外の表示パネルに適用してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、赤、緑および青の色の着色材を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、シアン、マゼンタおよびイエローの色の着色材を用いてもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、着色層（透明電極層）の表面粗さＲａを、約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下にした例について示したが、本発明はこれに限らず、着色層（透明電極層）の表面粗さＲａは、約２ｎｍよりも大きくてもよい。すなわち、上記実験結果では、着色層（透明電極層）の表面粗さＲａが約３ｎｍ以上、約６ｎｍ以下であっても、表面反射ムラの発生率は、約０．３％〜約１．５％であったので、表面粗さＲａが例えば約３ｎｍ以上、約５ｎｍ以下であっても、効果があり、表面反射ムラの発生率が０％になる可能性もある、と考えられる。このため、着色層（透明電極層）の表面粗さＲａが、約６ｎｍよりも小さければ、約２ｎｍより大きくてもよい。
【００９２】
また、上記実施例では、透明基板上の風速（着色材の表面の風速）を、約０．０９ｍ／ｓ以上、約０．１１ｍ／ｓ以下にした例について示したが、本発明はこれに限らず、透明基板上の風速（着色材の表面の風速）は、約０．１１ｍ／ｓよりも大きくてもよい。すなわち、表面粗さＲａが約５ｎｍ以下になるのであれば、約０．１１ｍ／ｓよりも大きくてもよい。
【００９３】
また、装置内（透明基板の周辺）のクリーン度が確保できる場合には、透明基板（着色材）の表面に空気を送風しなくてもよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、スリットコーターを用いて、透明基板上に着色材を塗布した例について示したが、本発明はこれに限らず、スリットコーターを用いず、例えばインクジェット法により、透明基板上に着色材を塗布してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
２ 液晶表示パネル（表示パネル）
１２ カラーフィルタ基板
２１ 透明基板
２３ 透明電極層（電極層）
３０ 着色層
３１ 赤色着色層（着色層）
３２ 緑色着色層（着色層）
３３ 青色着色層（着色層）
３１ａ 赤色材（着色材）
３２ａ 緑色材（着色材）
３３ａ 青色材（着色材）
５０ スリットコーター
６０ 送風機
６０ａ ＨＥＰＡフィルタ（空気清浄化フィルタ）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カラーフィルタ基板の製造方法に関し、特に、透明基板上に顔料が含有された着色材を配置する工程を備えたカラーフィルタ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示パネルを構成するとともに、透明基板上に着色層が形成されたカラーフィルタ基板が知られている。
【０００３】
カラーフィルタ基板の着色層の形成に用いる着色材としては、顔料（顔料粒子）を含有した着色材と、顔料を含有した着色材とがあるが、長期信頼性の観点から、現在一般的には、顔料を含有した着色材が用いられている。
【０００４】
また、着色層の表面ラフネスは、染料を含有した着色材により形成された着色層よりも、顔料（顔料粒子）を含有した着色材により形成された着色層の方が大きい。これは、顔料（顔料粒子）は樹脂や溶媒に溶解しない（または、顔料の粒子径が染料に比べて大きい）ので、顔料粒子に影響されて、着色層の表面ラフネスが大きくなっていると考えられている。
【０００５】
ここで、カラーフィルタ基板の着色層の表面ラフネスが大きい場合、カラーフィルタ基板を透過する際に光が散乱し、表示パネルの正面方向の輝度（明るさ）が低下する。また、カラーフィルタ基板を液晶表示パネルに用いる場合には、カラーフィルタ基板の着色層の表面ラフネスが大きいと、着色層の表面付近の液晶分子の配列が乱れる。このため、黒表示時に、光漏れが発生する。このように、カラーフィルタ基板の着色層の表面ラフネスが大きい場合、表示パネルのコントラストが低下するという不都合がある。
【０００６】
そこで、着色層の表面ラフネスを改善するために、界面活性剤を添加した着色材を用いる方法（例えば、特許文献１参照）が、提案されている。また、着色層の表面を研磨することにより、着色層の表面ラフネスを低減する方法（例えば、特許文献２および３参照）が、提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３９４５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７４４６号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、特別な材料（着色材）を用いる必要があるとう問題点がある。また、上記特許文献２および３の方法では、製造工程を新たに追加する必要があり、製造に時間がかかるという問題点がある。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、簡単な方法で、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することが可能なカラーフィルタ基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願発明者が種々の検討を重ねた結果、透明基板上に顔料が含有された着色材を配置する際に、着色材の表面の風速を低減することによって、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができることを見出した。
【００１１】
すなわち、この発明の一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法は、表示パネルを構成するカラーフィルタ基板の製造方法であって、透明基板上に顔料が含有された着色材を配置する工程と、着色材を硬化させることにより着色層を形成する工程とを備え、透明基板上に着色材を配置する工程において、着色材の表面の風速は、０．５ｍ／ｓよりも小さい。
【００１２】
この一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法では、上記のように、透明基板上に着色材を配置する工程において、着色材の表面の風速を、０．５ｍ／ｓよりも小さくする。これにより、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができる。このため、カラーフィルタ基板を透過する際に光が散乱するのを抑制することができるので、表示パネルの正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを抑制することができる。また、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができるので、カラーフィルタ基板を液晶表示パネルに用いる場合には、着色層の表面付近の液晶分子の配列が乱れるのを抑制することができる。これにより、黒表示時に光漏れが発生するのを、抑制することができる。その結果、表示パネルのコントラストが低下するのを抑制することができる。
【００１３】
また、一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法では、上記のように、透明基板上に着色材を配置する際の、着色材の表面の風速を０．５ｍ／ｓよりも小さくするだけなので、特別な材料からなる着色材を用いたり、製造工程を新たに追加する必要がなく、簡単な方法で、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができる。
【００１４】
また、一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法では、上記のように、顔料が含有された着色材を用いる。顔料が含有された着色材により形成される着色層は、染料が含有された着色材により形成される着色層に比べて、表面ラフネスが大きくなりやすいので、顔料が含有された着色材を用いる場合に本発明の製造方法を適用するのは、特に有効である。
【００１５】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色材の表面の風速は、０．１１ｍ／ｓ以下である。このように構成すれば、着色層の表面ラフネスを十分に小さくすることができる。これにより、カラーフィルタ基板を透過する際に光が散乱するのを十分に抑制することができるので、表示パネルの正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを十分に抑制することができる。また、着色層の表面ラフネスを十分に小さくすることができるので、カラーフィルタ基板を液晶表示パネルに用いる場合には、着色層の表面付近の液晶分子の配列が乱れるのを十分に抑制することができる。これにより、黒表示時に光漏れが発生するのを、十分に抑制することができる。その結果、表示パネルのコントラストが低下するのを、十分に抑制することができる。
【００１６】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色材の表面の風速を、０ｍ／ｓよりも大きくしてもよい。
【００１７】
上記着色材の表面の風速が０ｍ／ｓよりも大きいカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色材の表面の風速を、０．０９ｍ／ｓ以上、０．１１ｍ／ｓ以下にしてもよい。
【００１８】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色層上に電極層を形成する工程をさらに備え、電極層の表面粗さＲａは、２ｎｍ以下である。このように構成すれば、カラーフィルタ基板を透過する際に光が散乱するのを、十分に抑制することができるので、表示パネルの正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを、十分に抑制することができる。また、カラーフィルタ基板を液晶表示パネルに用いる場合には、電極層の表面付近の液晶分子の配列が乱れるのを、十分に抑制することができるので、黒表示時に光漏れが発生するのを、十分に抑制することができる。その結果、表示パネルのコントラストが低下するのを、十分に抑制することができる。
【００１９】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、透明基板上に着色材を配置する工程において、空気清浄化フィルタを含む送風機から着色材の表面に空気が送風される。このように構成すれば、着色材の表面にパーティクル（異物など）が付着するのを抑制することができるので、カラーフィルタ基板（表示パネル）の歩留まりが低下するのを抑制することができる。
【００２０】
上記一の局面によるカラーフィルタ基板の製造方法において、好ましくは、着色材は、スリットコーターを用いて、透明基板上に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、簡単な方法で、着色層の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することが可能なカラーフィルタ基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板を備えた液晶表示装置の構造を示した断面図である。
【図２】図１の液晶表示パネルの構造を示した拡大断面図である。
【図３】図１のカラーフィルタ基板を透過する光の散乱状態を示した拡大断面図である。
【図４】図１の液晶表示パネルの黒表示時における光漏れの状態を示した拡大断面図である。
【図５】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図６】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図７】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図８】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図９】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図１１】比較例のカラーフィルタ基板の製造方法を説明するための図である。
【図１２】表面反射ムラの発生率を示した図である。
【図１３】比較例のカラーフィルタ基板を透過する光の散乱状態を示した拡大断面図である。
【図１４】比較例の液晶表示パネルの黒表示時における光漏れの状態を示した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。
【００２４】
まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板１２を備えた液晶表示装置１の構造について説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板１２を備えた液晶表示装置１は、例えば液晶テレビジョン受像機（図示せず）などを構成するものである。また、液晶表示装置１は、図１に示すように、液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２の下側（背面側）に配置され、液晶表示パネル２を照明するバックライト装置３とによって構成されている。なお、液晶表示パネル２は、本発明の「表示パネル」の一例である。
【００２６】
バックライト装置３は、複数の光源３ａと、複数の光源３ａを収納するバックライトシャーシ３ｂとを含んでいる。そして、バックライト装置３は、照明光を液晶表示パネル２に向かって出射する。
【００２７】
液晶表示パネル２は、ＡＭ基板（アクティブマトリックス基板）１１と、ＡＭ基板１１に対向配置されたカラーフィルタ基板１２と、ＡＭ基板１１およびカラーフィルタ基板１２の間に配置された液晶層１３と、ＡＭ基板１１およびカラーフィルタ基板１２の周縁部に配置されたシール材１４とを含んでいる。
【００２８】
ＡＭ基板１１は、ガラスなどからなる透光性を有する基板と、図示しない透明電極層および配向膜とを含んでいる。
【００２９】
液晶層１３は、ＡＭ基板１１の透明電極層（図示せず）とカラーフィルタ基板１２の後述する透明電極層２３との間の電圧が変更されることにより配向方向が変更される液晶分子１３ａ（図４参照）を含んでいる。
【００３０】
カラーフィルタ基板１２は、図２に示すように、ガラスなどからなる透光性を有する透明基板２１と、透明基板２１上に形成されたＢＭ（ブラックマトリックス）２２と、ＢＭ２２の開口部に配置された着色層３０と、着色層３０を覆う透明電極層２３と、図示しない配向膜とを含んでいる。なお、透明電極層２３は、本発明の「電極層」の一例である。
【００３１】
透明基板２１は、ガラス以外の、例えば樹脂などからなる基板により形成されていてもよい。
【００３２】
ＢＭ２２は、黒色の樹脂などにより形成されており、赤色表示領域、緑色表示領域および青色表示領域の各々の光が隣接する表示領域に入射するのを抑制する機能を有する。また、ＢＭ２２は、例えば、約１μｍの厚みを有する。
【００３３】
着色層３０は、赤色表示領域に配置された赤色着色層３１と、緑色表示領域に配置された緑色着色層３２と、青色表示領域に配置された青色着色層３３とを含んでいる。なお、赤色着色層３１、緑色着色層３２および青色着色層３３は、本発明の「着色層」の一例である。
【００３４】
赤色着色層３１は、赤色の顔料（顔料粒子）を含有した後述する赤色材３１ａにより形成されている。緑色着色層３２は、緑色の顔料（顔料粒子）を含有した後述する緑色材３２ａにより形成されている。青色着色層３３は、青色の顔料（顔料粒子）を含有した後述する青色材３３ａにより形成されている。なお、赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａは、本発明の「着色材」の一例である。
【００３５】
また、赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａは、感光性のバインダー樹脂、溶媒および顔料などによって構成されている。なお、顔料（顔料粒子）は、バインダー樹脂および溶媒には溶解せず、粒子状態で分散されている。
【００３６】
ここで、本実施形態では、着色層３０の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１に規定される算術平均粗さ）は、例えば、約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下である。また、着色層３０は、例えば、約１．５μｍの厚みを有する。
【００３７】
透明電極層２３は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）により形成されている。また、透明電極層２３は、例えば、約１００ｎｍの厚みを有する。なお、透明電極層２３の厚みは、上記に限定されず、例えば、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの間の所定の厚みに設定することが可能である。
【００３８】
また、透明電極層２３の表面ラフネスは、着色層３０の表面ラフネスをそのまま反映する（または、着色層３０の表面ラフネスに比べて十分に小さい）ので、透明電極層２３の表面粗さＲａも、例えば、約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下である。
【００３９】
このように、着色層３０（透明電極層２３）の表面粗さＲａが約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下と十分に小さいので、図３に示すように、カラーフィルタ基板１２（液晶表示パネル２）を透過（通過）する際に光が散乱するのを十分に抑制することが可能である。これにより、液晶表示パネル２の正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを十分に抑制することが可能である。なお、図３は、ＡＭ基板１１の透明電極層（図示せず）とカラーフィルタ基板１２の透明電極層２３との間に、例えば電圧を印加していない状態を示している。
【００４０】
また、着色層３０（透明電極層２３）の表面粗さＲａが約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下と十分に小さいので、図４に示すように、着色層３０（透明電極層２３）の表面付近の液晶分子１３ａの配列が乱れるのを十分に抑制することが可能である。これにより、黒表示時に光漏れが発生するのを、十分に抑制することが可能である。なお、図４は、ＡＭ基板１１の透明電極層（図示せず）とカラーフィルタ基板１２の透明電極層２３との間に、例えば電圧を印加した状態を示している。
【００４１】
次に、図５〜図１０を参照して、カラーフィルタ基板１２の製造方法について説明する。
【００４２】
まず、図５に示すように、ガラスなどからなる透明基板２１を準備する。そして、透明基板２１上に、黒色の樹脂などを用いて、複数の開口部を有するＢＭ２２を形成する。このとき、ＢＭ２２を、例えば約１μｍの厚みに形成する。なお、ＢＭ２２は、フォトリソグラフィ法や、印刷（転写印刷）法などの従来から知られている種々の方法を用いて、形成することが可能である。
【００４３】
その後、図６に示すように、透明基板２１上の全面に、赤色の顔料（顔料粒子）を含有した赤色材３１ａを、約１．５μｍの厚みに塗布する。このとき、本実施形態では、図７に示すように、市販のスリットコーター５０を用いて、赤色材３１ａを塗布する。なお、スリットコーター５０は、線状の隙間が形成されたコーターヘッド（ノズル）から一定の速度で着色材などを吐出する装置である。
【００４４】
ここで、本実施形態では、透明基板２１の上方には、空気を清浄化する機能を有するＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタ６０ａを含む送風機６０が配置されている。送風機６０は、スリットコーター５０に一体的に設けられていてもよいし、スリットコーター５０とは別体で設けられていてもよい。なお、ＨＥＰＡフィルタ６０ａは、本発明の「空気清浄化フィルタ」の一例である。
【００４５】
そして、本実施形態では、透明基板２１上の風速（塗布後の赤色材３１ａの表面の風速）が０．５ｍ／ｓよりも小さくなるように、送風機６０から透明基板２１の表面（赤色材３１ａの表面）に空気が送風されている。すなわち、塗布後の赤色材３１ａの表面の風速が０．５ｍ／ｓよりも小さくなる状態で、透明基板２１上に赤色材３１ａを塗布する。また、赤色材３１ａの表面の風速と送風機６０から出る空気の風速とは略同じになるので、送風機６０の送風速度（風速）は、０．５ｍ／ｓよりも小さい値に設定されている。
【００４６】
なお、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａの表面の風速）は、例えば、約０．１１ｍ／ｓ以下であることが好ましい。また、装置内（透明基板２１の周辺）のクリーン度が確保できる場合には、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａの表面の風速）をさらに下げることが望ましい。
【００４７】
その後、赤色材３１ａを、減圧乾燥する。このとき、例えば、約１００Ｐａ〜約５Ｐａの真空度で、約５ｓｅｃ〜約２００ｓｅｃの時間、赤色材３１ａを減圧乾燥してもよい。
【００４８】
そして、赤色材３１ａを、マスク（図示せず）を用いて露光し、現像する。その後、図８に示すように、赤色材３１ａをベーク処理することにより、赤色着色層３１を形成する。
【００４９】
そして、図９に示すように、緑色着色層３２および青色着色層３３を、赤色着色層３１と同様にして、形成する。
【００５０】
すなわち、塗布後の緑色材３２ａの表面の風速が０．５ｍ／ｓよりも小さくなる状態で、透明基板２１上の全面に、緑色材３２ａを、約１．５μｍの厚みに塗布する。その後、緑色材３２ａを、減圧乾燥、露光、現像およびベーク処理することにより、緑色着色層３２を形成する。
【００５１】
また、塗布後の青色材３３ａの表面の風速が０．５ｍ／ｓよりも小さくなる状態で、透明基板２１上の全面に、青色材３３ａを、約１．５μｍの厚みに塗布する。その後、青色材３３ａを、減圧乾燥、露光、現像およびベーク処理することにより、青色着色層３３を形成する。
【００５２】
最後に、従来から知られたスパッタ法を用いて、図１０に示すように、着色層３０（赤色着色層３１、緑色着色層３２、青色着色層３３）およびＢＭ２２上に、透明電極層２３を形成する。このとき、透明電極層２３を、約１００ｎｍの厚みに形成する。なお、透明電極層２３を、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの間の所定の厚みに形成してもよい。
【００５３】
このようにして、カラーフィルタ基板１２が製造される。
【００５４】
本実施形態では、上記のように、透明基板２１上に着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）を配置する工程において、着色材の表面の風速を、０．５ｍ／ｓよりも小さくすることによって、着色層３０（赤色着色層３１、緑色着色層３２および青色着色層３３）の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができる。これにより、カラーフィルタ基板１２を透過する際に光が散乱するのを抑制することができるので、液晶表示パネル２の正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを抑制することができる。また、着色層３０の表面ラフネスを小さくすることができるので、着色層３０の表面付近の液晶分子１３ａの配列が乱れるのを抑制することができる。このため、黒表示時に光漏れが発生するのを、抑制することができる。その結果、液晶表示パネル２のコントラストが低下するのを抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、上記のように、透明基板２１上に着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）を配置する際の、着色材の表面の風速を０．５ｍ／ｓよりも小さくするだけなので、特別な材料からなる着色材を用いたり、製造工程を新たに追加する必要がなく、簡単な方法で、着色層３０の表面ラフネスが大きくなるのを抑制することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、顔料が含有された着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）を用いる。顔料が含有された着色材により形成される着色層３０は、染料が含有された着色材により形成される着色層に比べて、表面ラフネスが大きくなりやすいので、顔料が含有された着色材を用いる場合に本発明の製造方法を適用するのは、特に有効である。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）の表面の風速を、例えば、約０．１１ｍ／ｓ以下にすれば、着色層３０の表面ラフネスを十分に小さくすることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記のように、ＨＥＰＡフィルタ６０ａを含む送風機６０から着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）の表面に空気を送風する。これにより、着色材の表面にパーティクル（異物など）が付着するのを抑制することができるので、カラーフィルタ基板１２（液晶表示パネル２）の歩留まりが低下するのを抑制することができる。
【００５９】
次に、図３、図４、図７および図１１〜図１４を参照して、着色層３０を形成する際の、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａの表面の風速）を０．５ｍ／ｓよりも小さくすることによる効果を確認するために行った確認実験について説明する。
【００６０】
この確認実験では、上記実施形態に対応した実施例と、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａの表面の風速）を約０．５ｍ／ｓにした比較例とについて行った。
【００６１】
まず、実施例１の着色層３０および比較例１の着色層１３０の表面粗さＲａを確認した実験について説明する。
【００６２】
実施例１では、図７に示すように、送風機６０の送風速度（風速）を０．１ｍ／ｓに設定して、透明基板２１上に、赤色材３１ａを塗布した。このとき、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａの表面の風速）は、約０．０９ｍ／ｓ以上、約０．１１ｍ／ｓ以下であった。そして、赤色材３１ａを、減圧乾燥、露光、現像およびベーク処理することにより、赤色着色層３１を形成した。その後、緑色着色層３２および青色着色層３３を、赤色着色層３１と同様にして、緑色材３２ａおよび青色材３３ａを用いて形成した。そして、その他の製造方法（製造条件）は上記実施形態と同様にして、着色層３０が形成されたカラーフィルタ基板１２を作製した。
【００６３】
比較例１では、図１１に示すように、送風機６０の送風速度（風速）を０．５ｍ／ｓに設定して、透明基板２１上に、赤色材３１ａを塗布した。そして、赤色材３１ａを、減圧乾燥、露光、現像およびベーク処理することにより、赤色着色層１３１（図１３参照）を形成した。その後、緑色着色層１３２および青色着色層１３３（図１３参照）を、赤色着色層１３１と同様にして、緑色材３２ａおよび青色材３３ａを用いて形成した。そして、その他の製造方法（製造条件）は実施例１と同じにして、着色層１３０（赤色着色層１３１、緑色着色層１３２および青色着色層１３３）が形成されたカラーフィルタ基板１１２（図１３参照）を作製した。
【００６４】
そして、実施例１の着色層３０（透明電極層２３）および比較例１の着色層１３０（透明電極層２３）について、表面粗さＲａを、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定した。その結果を、表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
表１を参照して、実施例１の着色層３０（透明電極層２３）の表面粗さＲａは、比較例１の着色層１３０（透明電極層２３）の表面粗さＲａに比べて、小さくなることが判明した。すなわち、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａの表面の風速）を小さくするにしたがって、着色層（透明電極層２３）の表面粗さＲａが小さくなることが判明した。具体的には、実施例１の赤色着色層３１、緑色着色層３２および青色着色層３３の表面粗さＲａ（透明電極層２３の表面粗さＲａ）は、いずれも約１ｎｍ以上約２ｎｍ以下になった。一方、比較例１の赤色着色層１３１、緑色着色層１３２および青色着色層１３３の表面粗さＲａ（透明電極層２３の表面粗さＲａ）は、いずれも約３ｎｍ以上約６ｎｍ以下になった。
【００６７】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００６８】
すなわち、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａの表面の風速）が大きい場合（比較例１の場合）、塗布直後の着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）の表面において、風速の大きいミクロな領域と風速の小さいミクロな領域とが混在分布しており、これらの領域間で着色材の溶媒の気化状態に差異が出て、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が大きくなったと考えられる。その一方、透明基板２１上の風速（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａの表面の風速）が小さい場合（実施例１の場合）、塗布直後の着色材（赤色材３１ａ、緑色材３２ａおよび青色材３３ａ）の表面において、風速が均一化されるとともに、着色材の溶媒の気化状態が均一化され、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が小さくなったと考えられる。
【００６９】
又は、透明基板２１上の風速が大きい場合（比較例１の場合）、着色材の表面付近の溶媒やバインダー樹脂が、風速の差異により、波打つとともに表面張力の大きい顔料（顔料分子）の周りに偏析して集まり、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が大きくなったと考えられる。その一方、透明基板２１上の風速が小さい場合（実施例１の場合）、風速が均一化されるので、着色材の表面付近の溶媒やバインダー樹脂は、波打ったり、表面張力の大きい顔料（顔料分子）の周りに偏析して集まることなく、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が小さくなったと考えられる。
【００７０】
又は、透明基板２１上の風速が大きい場合（比較例１の場合）、着色材の表面が風により波打つとともに、波が共鳴し、うねりが発生することにより、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が大きくなったと考えられる。その一方、透明基板２１上の風速が小さい場合（実施例１の場合）、着色材の表面は風により波打つことがなく、表面ラフネス（表面粗さＲａ）が小さくなったと考えられる。
【００７１】
次に、実施例１および比較例１の表面反射ムラを確認した実験について説明する。
【００７２】
この確認実験では、実施例１のカラーフィルタ基板１２を５ロット作製し、比較例１のカラーフィルタ基板１１２を４ロット作製した。
【００７３】
そして、実施例１のカラーフィルタ基板１２および比較例１のカラーフィルタ基板１１２について、表面反射ムラを観察し、表面反射ムラが確認できたカラーフィルタ基板１２および１１２の発生率を求めた。その結果を、図１２に示す。なお、表面反射ムラとは、カラーフィルタ基板の着色層に光を照射したときにかろうじて見える（視認困難に近い）ムラのことである。
【００７４】
図１２を参照して、実施例１では、カラーフィルタ基板１２の着色層３０に表面反射ムラが発生しなくなることが判明した。具体的には、実施例１の表面反射ムラの発生率は、５ロット全てにおいて、０％であった。その一方、比較例１では、カラーフィルタ基板１１２の着色層１３０に表面反射ムラが発生することが判明した。具体的には、比較例１の表面反射ムラの発生率は、約０．３％、約１．０％、約１．５％および約０．８％であった。
【００７５】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００７６】
すなわち、実施例１の着色層３０の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は小さいので、着色層３０の表面反射が均一になり、表面反射ムラが発生しなかったと考えられる。その一方、比較例１の着色層１３０の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は大きいので、着色層１３０の表面反射が不均一になり、表面反射ムラが発生したと考えられる。
【００７７】
なお、表面反射ムラは、黒表示時における光漏れと関係しているものと考えられる。
【００７８】
次に、実施例２および比較例２の正面方向の輝度（明るさ）を確認した実験について説明する。
【００７９】
実施例２では、上記実施例１と同様の製造方法（製造条件）で製造したカラーフィルタ基板１２を用いて、液晶表示パネル２を作製した。
【００８０】
比較例２では、上記比較例１と同様の製造方法（製造条件）で製造したカラーフィルタ基板１１２を用いて、液晶表示パネル１０２（図１３参照）を作製した。なお、比較例２のその他の製造方法は、実施例２と同様にした。
【００８１】
そして、実施例２および比較例２について、バックライト装置３の照明光を照射した際の、液晶表示パネル２および１０２の正面方向の輝度（明るさ）を測定し、比較例２の輝度を１００として規格化を行った。その結果を、表２に示す。
【００８２】
【表２】
【００８３】
表２を参照して、実施例２の液晶表示パネル２は、比較例２の液晶表示パネル１０２に比べて、正面方向の輝度（明るさ）が高くなることが判明した。具体的には、実施例２の輝度（明るさ）は、１０１よりも大きくなり、比較例２の輝度（明るさ）に比べて約１％以上向上した。
【００８４】
これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００８５】
すなわち、実施例２の着色層３０の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は、比較例２の着色層１３０の表面ラフネス（表面粗さＲａ）に比べて小さい。このため、実施例２では、図３に示すように、カラーフィルタ基板１２を透過（通過）する際に光が散乱するのを抑制することができ、液晶表示パネル２の正面方向の輝度（明るさ）が低下するのを抑制することができたと考えられる。その一方、比較例２では、図１３に示すように、カラーフィルタ基板１１２を透過（通過）する際に光が散乱し、液晶表示パネル１０２の正面方向の輝度（明るさ）が低下したと考えられる。
【００８６】
なお、実施例２では、着色層３０（透明電極層２３）の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は十分に小さいので、図４に示すように、着色層３０（透明電極層２３）の表面付近の液晶分子１３ａの配列が乱れるのを抑制することができ、黒表示時に光漏れが発生するのを、抑制することができると考えられる。その一方、比較例２では、着色層１３０（透明電極層２３）の表面ラフネス（表面粗さＲａ）は大きいので、図１４に示すように、着色層１３０（透明電極層２３）の表面付近の液晶分子１３ａの配列が乱れ、黒表示時に光漏れが発生しやすくなると考えられる。ただし、漏れた光の輝度（明るさ）は、輝度測定限界に近く、数値化するのが困難であるので、光漏れ（漏れた光の輝度）の測定は行わなかった。
【００８７】
また、着色層の膜厚、加工形状（着色層の幅、着色層の側面のテーパ角度）、および、着色層の機械的強度について、実施例と比較例との間で比較したが、これらについては、実施例と比較例との間で差異は見られなかった。
【００８８】
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８９】
例えば、上記実施形態では、表示パネルを、液晶表示パネルに適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、液晶表示パネル以外の表示パネルに適用してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、赤、緑および青の色の着色材を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、シアン、マゼンタおよびイエローの色の着色材を用いてもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、着色層（透明電極層）の表面粗さＲａを、約１ｎｍ以上、約２ｎｍ以下にした例について示したが、本発明はこれに限らず、着色層（透明電極層）の表面粗さＲａは、約２ｎｍよりも大きくてもよい。すなわち、上記実験結果では、着色層（透明電極層）の表面粗さＲａが約３ｎｍ以上、約６ｎｍ以下であっても、表面反射ムラの発生率は、約０．３％〜約１．５％であったので、表面粗さＲａが例えば約３ｎｍ以上、約５ｎｍ以下であっても、効果があり、表面反射ムラの発生率が０％になる可能性もある、と考えられる。このため、着色層（透明電極層）の表面粗さＲａが、約６ｎｍよりも小さければ、約２ｎｍより大きくてもよい。
【００９２】
また、上記実施例では、透明基板上の風速（着色材の表面の風速）を、約０．０９ｍ／ｓ以上、約０．１１ｍ／ｓ以下にした例について示したが、本発明はこれに限らず、透明基板上の風速（着色材の表面の風速）は、約０．１１ｍ／ｓよりも大きくてもよい。すなわち、表面粗さＲａが約５ｎｍ以下になるのであれば、約０．１１ｍ／ｓよりも大きくてもよい。
【００９３】
また、装置内（透明基板の周辺）のクリーン度が確保できる場合には、透明基板（着色材）の表面に空気を送風しなくてもよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、スリットコーターを用いて、透明基板上に着色材を塗布した例について示したが、本発明はこれに限らず、スリットコーターを用いず、例えばインクジェット法により、透明基板上に着色材を塗布してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
２ 液晶表示パネル（表示パネル）
１２ カラーフィルタ基板
２１ 透明基板
２３ 透明電極層（電極層）
３０ 着色層
３１ 赤色着色層（着色層）
３２ 緑色着色層（着色層）
３３ 青色着色層（着色層）
３１ａ 赤色材（着色材）
３２ａ 緑色材（着色材）
３３ａ 青色材（着色材）
５０ スリットコーター
６０ 送風機
６０ａ ＨＥＰＡフィルタ（空気清浄化フィルタ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルを構成するカラーフィルタ基板の製造方法であって、
透明基板上に顔料が含有された着色材を配置する工程と、
前記着色材を硬化させることにより着色層を形成する工程とを備え、
前記透明基板上に前記着色材を配置する工程において、前記着色材の表面の風速は、０．５ｍ／ｓよりも小さい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】
前記着色材の表面の風速は、０．１１ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記着色材の表面の風速は、０ｍ／ｓよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４】
前記着色材の表面の風速は、０．０９ｍ／ｓ以上、０．１１ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項５】
前記着色層上に電極層を形成する工程をさらに備え、
前記電極層の表面粗さＲａは、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項６】
前記透明基板上に前記着色材を配置する工程において、空気清浄化フィルタを含む送風機から前記着色材の表面に空気が送風されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項７】
前記着色材は、スリットコーターを用いて、前記透明基板上に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１】
表示パネルを構成するカラーフィルタ基板の製造方法であって、
透明基板上に顔料が含有された着色材を配置する工程と、
前記着色材を硬化させることにより着色層を形成する工程とを備え、
前記透明基板上に前記着色材を配置する工程において、前記着色材の表面の風速は、０．５ｍ／ｓよりも小さい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】
前記着色材の表面の風速は、０．１１ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記着色材の表面の風速は、０ｍ／ｓよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項４】
前記着色材の表面の風速は、０．０９ｍ／ｓ以上、０．１１ｍ／ｓ以下であることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項５】
前記着色層上に電極層を形成する工程をさらに備え、
前記電極層の表面粗さＲａは、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項６】
前記透明基板上に前記着色材を配置する工程において、空気清浄化フィルタを含む送風機から前記着色材の表面に空気が送風されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項７】
前記着色材は、スリットコーターを用いて、前記透明基板上に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１２８０５１（Ｐ２０１２−１２８０５１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７７２５（Ｐ２０１０−２７７７２５）
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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