JP2001222107A

JP2001222107A - パターン形成用の感光性樹脂組成物およびカラーフィルタ

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Publication number: JP2001222107A
Application number: JP2000033027A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Moriya; 徳久守谷; Tomonobu Sumino; 友信角野
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】パターン露光、現像後の加熱処理において熱
収縮が極めて小さく、高い精度でパターン形成が可能な
感光性樹脂組成物と、液晶層の厚み設定用としての柱状
凸部を備え、表示品質に優れたカラー液晶表示装置の製
造を可能とするカラーフィルタとを提供する。【解決手段】パターン形成用の感光性樹脂組成物を、
少なくともモノマーと重合開始剤と重量平均分子量が２
００００〜７００００の範囲であるバインダー樹脂とで
構成し、また、カラーフィルタを、基板上に所定のパタ
ーンで形成された複数色からなる着色層と、基板上の複
数の所定部位に形成された透明な柱状凸部とを備えたも
のとし、この柱状凸部は上述のパターン形成用の感光性
樹脂組成物を着色層を覆うように塗布し、所定の開口部
を備えたフォトマスクを介して露光、現像し、加熱処理
を施すことにより形成されたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パターン形成用の
感光性樹脂組成物と表示品質に優れたカラー液晶表示装
置の製造が可能なカラーフィルタとに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットディスプレイとして、カ
ラー液晶表示装置が注目されている。カラー液晶表示装
置の一例として、ブラックマトリックス、複数の色（通
常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）からなる
着色層、透明導電層（共通電極）および配向層を備えた
カラーフィルタと、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素子）、
画素電極および配向層を備えたＴＦＴアレイ基板とを所
定の間隙をもたせて向かい合わせ、この間隙部に液晶材
料を注入して液晶層としたものがある。このようなカラ
ー液晶表示装置では、間隙部が液晶層の厚みそのもので
あり、カラー液晶表示装置に要求される高速応答性、高
コントラスト比、広視野角等の良好な表示性能を可能と
するためには、液晶層の厚み、すなわち、カラーフィル
タとＴＦＴアレイ基板の間隙距離を厳密に一定に保持す
る必要がある。

【０００３】従来、カラー液晶表示装置における液晶層
の厚みを決定する方法として、カラーフィルタとＴＦＴ
アレイ基板との間隙に、ガラスやアルミナ、プラスチッ
ク等からなるスペーサーと称する粒子あるいは棒状体を
多数混合した液晶を注入する方法がある。そして、スペ
ーサーの大きさをもって両基板の間隙部の大きさ、つま
り、液晶層の厚みが決定される。

【０００４】しかし、上述のようなカラーフィルタとＴ
ＦＴアレイ基板との間隙部を形成する方法では、カラー
液晶表示装置の動作の上で次のような問題点が生じる。
すなわち、基板面上に散在させるスペーサーの密度が適
正で、かつ、基板面上にスペーサーが均一に分散されて
いなければ、カラー液晶表示装置の全面に亘って大きさ
が均一な間隙部は形成されない。一般に、スペーサーの
散在量（密度）を増した場合、間隙部の厚みのばらつき
偏差は少なくなるが、散在量（密度）が多くなると表示
画素部上に存在するスペーサーの数も増し、表示画素部
ではこのスペーサーが液晶材料の異物となる。そして、
スペーサーの存在によって、配向膜で規制された液晶分
子の配向に乱れが生じたり、スペーサー周辺の液晶だけ
は電圧のＯＮ、ＯＦＦによる配向制御が不能になる等の
支障がみられ、コントラスト比等の表示性能が低下する
という問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解消
するために、間隙（液晶層の厚み）を決定するための柱
状凸部を備えたカラーフィルタが提案されている（特開
平４−３１８８１６号等）。このカラーフィルタでは、
着色層を形成し、この着色層を覆うように保護層を形成
した後に、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィー工
程により柱状凸部をブラックマトリックス上の所定箇所
に形成するものである。

【０００６】一般に、パターン露光、現像によりパター
ン形成を行う場合に使用される感光性樹脂は、バインダ
ー樹脂として重量平均分子量が１０００〜２００００程
度の樹脂を含有するものである。しかし、このような従
来の感光性樹脂を用いて上記の柱状凸部を形成した場
合、パターン露光、現像後の加熱工程において熱収縮が
生じるため、形成された柱状凸部の上端部外周が盛り上
がって突起ができる。このような突起は、カラーフィル
タとＴＦＴアレイ基板との組み立ての際にかかる荷重に
よって破壊され易く、このような破壊が生じると、スペ
ーサーとしての機能に支障を来すとともに、飛散した破
片により表示品質に悪影響が及ぶという問題があった。

【０００７】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、パターン露光、現像後の加熱処理にお
いて熱収縮が極めて小さく、高い精度でパターン形成が
可能な感光性樹脂組成物と、液晶層の厚み設定用として
の柱状凸部を備え、表示品質に優れたカラー液晶表示装
置の製造を可能とするカラーフィルタとを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のパターン形成用の感光性樹脂組成物
は、パターン被形成物上に塗布し、所定のマスクを介し
て露光・現像し、その後、加熱処理を施すことによりパ
ターン形成を行うための感光性樹脂組成物であって、少
なくともモノマーと重合開始剤とバインダー樹脂とを含
有し、該バインダー樹脂は重量平均分子量が２００００
〜７００００の範囲であるような構成とした。

【０００９】本発明のカラーフィルタは、基板と、該基
板上に所定のパターンで形成された複数色からなる着色
層と、前記基板上の複数の所定部位に形成された透明な
柱状凸部とを備え、前記柱状凸部は、上述のパターン形
成用の感光性樹脂組成物を前記着色層を覆うように塗布
し、所定の開口部を備えたフォトマスクを介して露光、
現像し、加熱処理を施すことにより形成されたものであ
るような構成とした。

【００１０】また、本発明のカラーフィルタは、少なく
とも前記着色層を覆うように形成された透明保護層を備
え、前記柱状凸部は該透明保護層上に設けられているよ
うな構成とした。

【００１１】このような本発明では、感光性樹脂組成物
に含有される重量平均分子量が２００００〜７００００
の範囲であるバインダー樹脂が、露光・現像後の加熱処
理におけるパターンの熱収縮による変形を極めて小さい
ものとし、この感光性樹脂組成物を用いて形成した柱状
凸部は、その上端部がほぼ平坦であり、カラーフィルタ
とＴＦＴアレイ基板との組み立ての際に柱状凸部の上端
部に荷重がかかっても破壊され難く、スペーサーとして
の機能が損なわれない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の最良の実施形態に
ついて図面を参照して説明する。パターン形成用の感光性樹脂組成物本発明の感光性樹脂組成物は、少なくともモノマーと重
合開始剤とバインダー樹脂とを含有するものである。

【００１３】本発明の感光性樹脂組成物を構成するバイ
ンダー樹脂は、重量平均分子量が２００００〜７０００
０、好ましくは３５０００〜５００００の範囲にあるバ
インダー樹脂である。重量平均分子量が２００００未満
であると、露光・現像後の加熱処理におけるパターンの
熱収縮が大きく、また、重量平均分子量が７００００を
超えると、感光性樹脂組成物の塗布適性が低下し好まし
くない。

【００１４】上記のバインダー樹脂としては、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合
体、エチレンビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロ
ニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタク
リル酸樹脂、エチレンメタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニ
ル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セ
ルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテ
ートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン
１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセター
ル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフ
ォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、
ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミ
ック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹
脂、ユリア樹脂等、および、重合可能なモノマーである
メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルア
クリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアク
リレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピル
アクリレート、イソプロピルメタクリレート、sec-ブチ
ルアクリレート、sec-ブチルメタクリレート、イソブチ
ルアクリレート、イソブチルメタクリレート、tert−ブ
チルアクリレート、tert−ブチルメタクリレート、ｎ−
ペンチルアクリレート、ｎ−ペンチルメタクリレート、
ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレー
ト、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキ
シルメタクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｎ−
オクチルメタクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ
−デシルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレ
ン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）
アクリレートの１種以上と、アクリル酸、メタクリル
酸、アクリル酸の２量体（例えば、東亜合成化学（株）
製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン
酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの酸無水物等の１種
以上からなるポリマーまたはコポリマー等が挙げられ
る。また、上記のコポリマーにグリシジル基または水酸
基を有するエチレン性不飽和化合物を付加させたポリマ
ー等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。

【００１５】上記のバインダー樹脂のなかで、合わせて
使用するモノマーとの相溶性等の観点から、ポリメタク
リル酸メチル樹脂、ポリメタクリル酸エチル樹脂、ポリ
メタクリル酸メチル樹脂とポリメタクリル酸エチル樹脂
の共重合体、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、セルロースアセテー
トプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、
エチルヒドロキシエチルセルロース、セルローストリア
セテート等を好ましく使用することができる。特に好ま
しくは、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリメタクリル
酸エチル樹脂、ポリスチレン樹脂、メタクリル酸とスチ
レン、グリシジルメタクリレートとの共重合体、フェノ
キシ樹脂、エポキシ樹脂、および、これらの変性物を使
用することができる。このようなバインダー樹脂の含有
量は、感光性樹脂組成物の総固形分に対して５０〜８０
重量％、好ましくは６０〜７０重量％の範囲で設定する
ことができる。

【００１６】本発明の感光性樹脂組成物を構成するモノ
マーとしては、少なくとも１つの重合可能な炭素−炭素
不飽和結合を有する化合物を用いることができる。具体
的には、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、
ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコ
ールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシ
クロペンタニルアクリレート、２−エチルヘキシルアク
リレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアク
リレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒ
ドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレー
ト、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレ
ート、ラウリルアクリレート、２−メトキシエチルアク
リレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、
フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレー
ト、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレング
リコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジア
クリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレー
ト、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，３
−プロパンジオールアクリレート、１，４−シクロヘキ
サンジオールジアクリレート、２，２−ジメチロールプ
ロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、
トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロー
ルトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアク
リレート、ポリオキシエチル化トリメチロールプロパン
トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレ
ート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリ
エチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピ
ルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレン
グリコールジアクリレート、１，２，４−ブタントリオ
ールトリアクリレート、２，２，４−トリメチル−１，
３−ペンタンジオールジアクリレート、ジアリルフマレ
ート、１，１０−デカンジオールジメチルアクリレー
ト、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、およ
び、上記のアクリレート基をメタクリレート基に置換し
たもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、１−ビニル−２−ピロリドン、２−ヒドロキシエチ
ルアクリロイルホスフェート、テトラヒドロフルフリー
ルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジ
シクロペンテニルオキシエチルアクリレート、３−ブタ
ンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ
アクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレー
ト、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコ
ールジアクリレート、フェノール−エチレンオキサイド
変性アクリレート、フェノール−プロピレンオキサイド
変性アクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、ビス
フェノールＡ−エチレンオキサイド変性ジアクリレー
ト、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレ
ート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリ
プロピレングリコールジアクリレート、トリメチロール
プロパンプロピレンオキサド変性トリアクリレート、イ
ソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリアクリレー
ト、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性ト
リアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレ
ート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペン
タエリスリトールテトラアクリレート等のアクリレート
モノマー、および、これらのアクリレート基をメタクリ
レート基に置換したもの、ポリウレタン構造を有するオ
リゴマーにアクリレート基を結合させたウレタンアクリ
レートオリゴマー、ポリエステル構造を有するオリゴマ
ーにアクリレート基を結合させたポリエステルアクリレ
ートオリゴマー、エポキシ基を有するオリゴマーにアク
リレート基を結合させたエポキシアクリレートオリゴマ
ー、ポリウレタン構造を有するオリゴマーにメタクリレ
ート基を結合させたウレタンメタクリレートオリゴマ
ー、ポリエステル構造を有するオリゴマーにメタクリレ
ート基を結合させたポリエステルメタクリレートオリゴ
マー、エポキシ基を有するオリゴマーにメタクリレート
基を結合させたエポキシメタクリレートオリゴマー、ア
クリレート基を有するポリウレタンアクリレート、アク
リレート基を有するポリエステルアクリレート、アクリ
レート基を有するエポキシアクリレート樹脂、メタクリ
レート基を有するポリウレタンメタクリレート、メタク
リレート基を有するポリエステルメタクリレート、メタ
クリレート基を有するエポキシメタクリレート樹脂等が
挙げられる。

【００１７】これらは使用することができるモノマーの
一例であり、これらに限定されるものではない。また、
このようなモノマーの含有量は、感光性樹脂組成物の総
固形分に対して２０〜５０重量％、好ましくは３０〜４
０重量％の範囲で設定することができる。

【００１８】本発明の感光性樹脂組成物を構成する重合
開始剤としては、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、
Ｎ，Ｎ´テトラメチル−４，４´−ジアミノベンゾフェ
ノン、４−メトキシ−４´−ジメチルアミノベンゾフェ
ノン、４，４´−ジエチルアミノベンゾフェノン、２−
エチルアントラキノン、フェナントレン等の芳香族ケト
ン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエー
テル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエー
テル類、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベン
ゾイン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−フェニ
ルイミダゾール２量体、２−（ｏ−クロロフェニル）−
４，５−ジ（ｍ−メトキシフェニル）イミダゾール２量
体、２−（ｏ−フルオロフェニル）−４，５−ジフェニ
ルイミダゾール２量体、２−（ｏ−メトキシフェニル）
−４，５−ジフェニルイミダゾール２量体、２，４，５
−トリアリールイミダゾール２量体、２−ベンジル−２
−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）
−ブタノン、２−トリクロロメチル−５−スチリル−
１，３，４−オキサジアゾール、２−トリクロロメチル
−５−（ｐ−シアノスチリル）−１，３，４−オキサジ
アゾール、２−トリクロロメチル−５−（ｐ−メトキシ
スチリル）−１，３，４−オキサジアゾール等のハロメ
チルチアゾール化合物、２，４−ビス（トリクロロメチ
ル）−６−ｐ−メトキシスチリル−Ｓ−トリアジン、
２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（１−ｐ−ジ
メチルアミノフェニル−１，３−ブタジエニル）−Ｓ−
トリアジン、２−トリクロロメチル−４−アミノ−６−
ｐ−メトキシスチリル−Ｓ−トリアジン、２−（ナフト
−１−イル）−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−
トリアジン、２−（４−エトキシ−ナフト−１−イル）
−４，６−ビス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン、
２−（４−ブトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビ
ス−トリクロロメチル−Ｓ−トリアジン等のハロメチル
−Ｓ−トリアジン系化合物、２，２−ジメトキシ−１，
２−ジフェニルエタン−１−オン、２−メチル−１−
〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルフォリノプ
ロパノン、１，２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１
−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１，１−
ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、イルガ
キュアー３６９（チバガイギー社製）、イルガキュアー
６５１（チバガイギー社製）、イルガキュアー９０７
（チバガイギー社製）等が挙げられる。本発明では、こ
れらの重合開始剤を単独で、また、光硬化反応速度を高
めるために２種以上を混合して使用することができる。
このような重合開始剤の添加量は、感光性樹脂組成物の
総固形分に対して５〜２０重量％、好ましくは１０〜１
５重量％の範囲で設定することができる。

【００１９】また、本発明の感光性樹脂組成物に用いる
溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−
プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール等のアルコール類、α−もし
くはβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テ
トラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソル
ブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトー
ル、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチル
カルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロ
ピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレング
リコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコール
モノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチ
ルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢
酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブア
セテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトール
アセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカ
ルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテート等の酢酸エステル類等が挙げられ
る。

【００２０】上述のような本発明の感光性樹脂組成物
を、パターン被形成物上にダイレクトグラビアコーティ
ング法、グラビアリバースコーティング法、リバースロ
ールコーティング法、スライドダイコーティング法、ス
リットダイコーティング法、コンマコーティング法等の
公知の塗布手段により塗布、乾燥して塗布し、所定のマ
スクを介して露光・現像した後、加熱処理を施すことに
よりパターンを形成することができる。そして、形成さ
れたパターンは、上記の加熱処理における熱収縮が極め
て少ないので、異常な凹凸が生じることがなく形状が良
好なものである。

【００２１】カラーフィルタ図１は本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示す
部分平面図であり、図２はＡ−Ａ線における縦断面図で
ある。図１および図２において、本発明のカラーフィル
タ１は、基板２と、この基板２上に形成されたブラック
マトリックス３および着色層５を備え、ブラックマトリ
ックス３および着色層５を覆うように透明保護層６が形
成されており、さらに、ブラックマトリックス３の所定
の複数の箇所（図１では５箇所）には透明な柱状凸部７
が上記の透明保護層６上に形成されている。

【００２２】上記のカラーフィルタ１を構成する基板２
としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英
板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹
脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフ
レキシブル材を用いることができる。この中で特にコー
ニング社製１７３７ガラスは、熱膨脹率の小さい素材で
あり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優
れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカ
リガラスであるため、アクティブマトリックス方式によ
るカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適してい
る。

【００２３】また、カラーフィルタ１を構成するブラッ
クマトリックス３は、着色層５からなる表示画素部の間
および着色層５の形成領域の外側に設けられている。こ
のようなブラックマトリックス３は、スパッタリング
法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度
のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニン
グして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を
含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして
形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性
粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹
脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであっ
てもよい。

【００２４】着色層５は、赤色パターン５Ｒ、緑色パタ
ーン５Ｇおよび青色パターン５Ｂが所望のパターン形状
で配列されており、所望の着色材を含有した感光性樹脂
を使用した顔料分散法により形成することができ、さら
に、印刷法、電着法、転写法等の公知の方法により形成
することができる。また、着色層５を、例えば、赤色パ
ターン５Ｒが最も薄く、緑色パターン５Ｇ、青色パター
ン５Ｂの順に厚くすることにより、着色層５の各色ごと
に最適な液晶層厚みを設定するようにしてもよい。

【００２５】透明保護層６はカラーフィルタ１の表面を
平坦化するとともに、着色層５に含有される成分の液晶
層への溶出を防止するために設けられたものである。こ
の透明保護層６の厚みは、使用される材料の光透過率、
カラーフィルタ１の表面状態等考慮して設定することが
でき、例えば、０．１〜２．０μｍの範囲で設定するこ
とができる。このような透明保護層６は、カラーフィル
タ１をＴＦＴアレイ基板と貼り合わせたときに液晶層と
接するような着色層５を少なくとも覆うように形成され
る。

【００２６】柱状凸部７は、カラーフィルタ１をＴＦＴ
アレイ基板と貼り合わせたときにスペーサーとして作用
するものである。この柱状凸部７は、上記の透明保護層
６よりも２〜１０μｍ程度の範囲で突出するように一定
の高さをもつものであり、突出量はカラー液晶表示装置
の液晶層に要求される厚み等から適宜設定することがで
きる。また、柱状凸部７の太さは、５〜２０μｍ程度の
範囲で適宜設定することができ、柱状凸部７の形成密度
は、液晶層の厚みムラ、開口率、柱状凸部７の形状、材
質等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、
着色層５を構成する赤色パターン５Ｒ、緑色パターン５
Ｇおよび青色パターン５Ｂの１組に１個の割合で必要十
分なスペーサー機能を発現する。このような柱状凸部７
の形状は、図示例では円柱形状となっているが、これに
限定されるものではなく、角柱形状、截頭錐体形状等で
あってもよい。このような柱状凸部７は、上述の本発明
の感光性樹脂組成物を用いて形成されたものである。

【００２７】ここで、本発明の感光性樹脂組成物による
パターン形成の説明を兼ね、本発明の感光性樹脂組成物
を用いたカラーフィルタ１の製造について図３および図
４を参照しながら説明する。まず、基板２上にブラック
マトリックス３を形成し、次いで、基板２上の赤色パタ
ーン形成領域に赤色パターン５Ｒ、緑色パターン形成領
域に緑色パターン５Ｇ、さらに、青色パターン形成領域
に青色パターン５Ｂを形成して着色層５とする（図３
（Ａ））。次に、ブラックマトリックス３および着色層
５を覆うようにネガ型の透明感光性樹脂層を形成し、露
光して透明保護層６を形成する（図３（Ｂ））。次い
で、透明保護層６を覆うように本発明の感光性樹脂組成
物を塗布して、感光性樹脂層８を形成する（図３
（Ｃ））。

【００２８】上記のブラックマトリックス３の形成は、
例えば、以下のように行うことができる。まず、スパッ
タリング法、真空蒸着法等により形成したクロム等の金
属薄膜、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有した樹脂
層等からなる遮光層を基板２上に形成し、この遮光層上
に公知のポジ型あるいはネガ型の感光性レジストを用い
て感光性レジスト層を形成する。次いで、感光性レジス
ト層をブラックマトリックス用のフォトマスクを介して
露光、現像し、露出した遮光層をエッチングした後、残
存する感光性レジスト層を除去することによって、ブラ
ックマトリックス３を形成する。

【００２９】また、上記の着色層５の形成は、例えば、
以下のように行うことができる。まず、ブラックマトリ
ックス３を覆うように基板２上に赤色着色材を含有した
赤色感光性樹脂層を形成し、所定のフォトマスクを介し
て上記の赤色感光性樹脂層を露光して現像を行うことに
より、基板２上の赤色パターン形成領域に赤色パターン
５Ｒを形成する。以下、同様に、基板２上の緑色パター
ン形成領域に緑色パターン５Ｇを形成し、さらに、基板
２上の青色パターン形成領域に青色パターン５Ｂを形成
する。

【００３０】また、上記の透明保護層６の形成は、例え
ば、公知のネガ型の透明感光性樹脂組成物を、粘度の最
適化を行った上で、スピンコータ、ロールコータ等の公
知の手段によりブラックマトリックス３および着色層５
を覆うように塗布し、露光により硬化処理を施すことに
より形成することができる。

【００３１】さらに、上記の感光性樹脂層８は、本発明
の感光性樹脂組成物をダイレクトグラビアコーティング
法、グラビアリバースコーティング法、リバースロール
コーティング法、スライドダイコーティング法、スリッ
トダイコーティング法、コンマコーティング法等の公知
の塗布手段により塗布、乾燥して形成することができ
る。

【００３２】次に、感光性樹脂層８を柱状凸部形成用の
フォトマスクＭを介して露光する（図４（Ａ））。使用
するフォトマスクＭは、柱状凸部７形成のための所定の
位置に開口部を備えている。

【００３３】次に、現像液により感光性樹脂層８の現像
が行われる。この現像によって、柱状凸部形成部位の感
光性樹脂層８は溶解されずに柱状凸部のパターンとして
残る。その後、加熱処理（ポストベーク）を施して柱状
凸部７を完成し、本発明のカラーフィルタ１が得られる
（図４（Ｂ））。

【００３４】本発明のカラーフィルタ１では、上述のよ
うに本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成した柱状凸
部７を備えるので、この柱状凸部７は、図５に示される
ように、上端部７ａがほぼ平坦である。これに対して、
バインダー樹脂として重量平均分子量が１０００〜２０
０００程度の樹脂を含有する従来の感光性樹脂組成物を
用いて形成した柱状凸部は、図６に示されるように、柱
状凸部７´の上端部７´ａの外周が盛り上がって突起７
´ｂが生じる。これは、パターン露光、現像後の加熱処
理（ポストベーク）工程において熱収縮が生じるためで
ある。

【００３５】上記の柱状凸部７を備える本発明のカラー
フィルタ１に配向層を設けて配向処理（ラビング）した
後、ＴＦＴアレイ基板と貼り合わせた場合、柱状凸部７
がカラーフィルタ１とＴＦＴアレイ基板との間に間隙を
形成する。そして、上述のように柱状凸部７は上端部７
ａが平坦であるので、カラーフィルタとＴＦＴアレイ基
板との組み立ての際に柱状凸部の上端部に荷重がかかっ
ても破壊されることはなく、スペーサーとしての機能が
維持され、両基板の間隙精度は極めて高いものとなる。

【００３６】尚、本発明のカラーフィルタは、ブラック
マトリックス３を備えず、非画素部分に相当する位置に
上述の柱状凸部７を形成したもの等であってもよい。ま
た、上述のカラーフィルタの実施の形態では、透明保護
層６上に柱状凸部７が海島状に形成されているが、透明
保護層６と透明な柱状凸部７が一体的に形成されたもの
でもよい。

【００３７】

【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説
明する。まず、本発明の感光性樹脂組成物として、下記
の２種の感光性樹脂組成物Ａ、Ｂを調製した。また、比
較として、下記の２種の感光性樹脂組成物Ｃ、Ｄを調製
した。

【００３８】感光性樹脂組成物Ａの組成・バインダー樹脂 … ４０重量部（メタクリル酸／スチレン／グリシジルメタクリレートの共重合体）（重量平均分子量＝２２０００）・モノマー … ２０重量部（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）・重合開始剤 … １０重量部（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製イルガキュア３６９）・溶剤 … １５０重量部（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）

【００３９】感光性樹脂組成物Ｂの組成・バインダー樹脂 … ４０重量部（メタクリル酸／スチレン／グリシジルメタクリレートの共重合体）（重量平均分子量＝６１０００）・モノマー … ２０重量部（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）・重合開始剤 … １０重量部（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製イルガキュア３６９）・溶剤 … １５０重量部（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）

【００４０】感光性樹脂組成物Ｃの組成・バインダー樹脂 … ４０重量部（メタクリル酸／スチレン／グリシジルメタクリレートの共重合体）（重量平均分子量＝１５０００）・モノマー … ２０重量部（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）・重合開始剤 … １０重量部（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製イルガキュア３６９）・溶剤 … １５０重量部（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）

【００４１】感光性樹脂組成物Ｄの組成・バインダー樹脂 … ４０重量部（メタクリル酸／スチレン／グリシジルメタクリレートの共重合体）（重量平均分子量＝７２０００）・モノマー … ２０重量部（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）・重合開始剤 … １０重量部（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製イルガキュア３６９）・溶剤 … １５０重量部（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）

【００４２】次に、カラーフィルタ用の基板として、３
００ｍｍ×４００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板
（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基
板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面にス
パッタリング法により金属クロムからなる遮光層（厚さ
０．１μｍ）を成膜した。次いで、この遮光層に対し
て、通常のフォトリソグラフィー法によって感光性レジ
スト塗布、マスク露光、現像、エッチング、レジスト層
剥離を行ってブラックマトリックスを形成した。

【００４３】次に、ブラックマトリックスが形成された
基板全面に、赤色パターン用の感光性着色材料（富士フ
ィルムオーリン（株）製カラーモザイクＣＲ−７００
１）をスピンコート法により塗布して赤色感光性樹脂層
を形成し、プレベーク（８５℃、５分間）を行った。そ
の後、所定の着色パターン用フォトマスクを用いて赤色
感光性樹脂層をアライメント露光し、現像液（富士フィ
ルムオーリン（株）製カラーモザイク用現像液ＣＤの希
釈液）にて現像を行い、次いで、ポストベーク（２００
℃、３０分間）を行って、ブラックマトリックスパター
ンに対して所定の位置に赤色パターン（厚み１．５μ
ｍ）を形成した。

【００４４】同様に、緑色パターン用の感光性着色材料
（富士フィルムオーリン（株）製カラーモザイクＣＧ−
７００１）を用いて、ブラックマトリックスパターンに
対して所定の位置に緑色パターン（厚み１．５μｍ）を
形成した。さらに、青色パターン用の感光性着色材料
（富士フィルムオーリン（株）製カラーモザイクＣＢ−
７００１）を用いて、ブラックマトリックスパターンに
対して所定の位置に青色パターン（厚み１．５μｍ）を
形成した。

【００４５】次いで、着色層が形成された基板上に、ネ
ガ型の透明感光性樹脂材料（ＪＳＲ（株）製ＮＮシリー
ズ）をスピンコート法により塗布し露光して、厚み１．
５μｍの透明保護層を形成した。

【００４６】次いで、上記の透明保護層上に、上記の本
発明の感光性樹脂組成物Ａをスピンコート法により塗布
し乾燥して、厚み５．５μｍの感光性樹脂層を形成し
た。次いで、超高圧水銀灯を露光光源とするプロキシミ
ティ露光機にて、柱状凸部の形成位置に所定形状の開口
部を設けたフォトマスクを介して２００ｍＪ／ｃｍ ²の
露光量で露光を行った。

【００４７】次に、基板を現像液（ＫＯＨ０．０５重量
％水溶液）に６０秒間浸漬して現像を行い、洗浄後、ク
リーンオーブン中でポストベーク（２００℃、３０分
間）を行った。このような一連の処理により、露光され
た箇所には、高さ５．０μｍで上端部が平坦（上端部面
積約１００μｍ²）な円柱形状の柱状凸部が形成され
て、図１および図２に示されるような構造のカラーフィ
ルタ（実施例１）を得た。

【００４８】また、感光性樹脂組成物Ａの代わりに、本
発明の感光性樹脂組成物Ｂを用いた他は、実施例１と同
様にして、カラーフィルタ（実施例２）を得た。このカ
ラーフィルタは、高さ５．１μｍで上端部が平坦（上端
部面積約１００μｍ²）な円柱形状の柱状凸部を備える
ものであった。

【００４９】一方、比較として、感光性樹脂組成物Ａの
代わりに、感光性樹脂組成物Ｃを用いた他は、実施例１
と同様にして、カラーフィルタ（比較例１）を得た。こ
のカラーフィルタが備える柱状凸部は、高さ４．８μｍ
であるが、上端部の外周には熱収縮時の盛り上がりによ
り生じた突起（高さ０．１μｍ）がみられた。尚、この
柱状凸部の上端部面積は約１００μｍ²であった。

【００５０】さらに、比較として、感光性樹脂組成物Ａ
の代わりに、感光性樹脂組成物Ｄを用いて、実施例１と
同様にカラーフィルタの製造を行ったが、感光性樹脂組
成物Ｄの塗布適性が悪く、均一な厚みの感光性樹脂層を
形成することができなかった。

【００５１】上述のカラーフィルタ（実施例１、２およ
び比較例１）の柱状凸部の上端部に、下記の表１に示す
荷重をかけ、柱状凸部の変形、破壊を観察した結果を下
記の表１に示した。

【００５２】

【表１】表１に示されるように、本発明のカラーフィルタ（実施
例１、２）では、１００ｋｇ／ｍｍ²の荷重がかかって
も、柱状凸部には変形、破壊が発生しなかった。しか
し、比較例１のカラーフィルタでは、８０ｋｇ／ｍｍ²
の荷重で柱状凸部の上端部外周の突起に破壊が発生し
た。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば感
光性樹脂組成物に含有されるバインダー樹脂として、重
量平均分子量が２００００〜７００００の範囲であるバ
インダー樹脂が使用されているので、露光・現像後の加
熱処理におけるパターンの熱収縮による変形が極めて小
さいものとなり、加熱処理前後におけるパターン形状の
変化、例えば、角部における突起の発生等が防止され、
表面の平坦性が良好なパターン形成が可能となる。この
感光性樹脂組成物を用いて形成した複数の柱状凸部を備
えるカラーフィルタでは、柱状凸部が液晶層の厚み設定
用スペーサとして必要な高さをもつとともに、その上端
部がほぼ平坦であり、カラーフィルタとＴＦＴアレイ基
板との組み立ての際に柱状凸部の上端部に荷重がかかっ
ても、柱状凸部は破壊されることはなく、スペーサーと
しての機能を維持することができ、液晶層の厚み制御に
高い精度を要求されるカラー液晶表示装置、例えば、Ｉ
ＰＳ（In-Plane Switching）液晶モードのカラー液晶表
示装置にも対応することができ、表示品質に優れ信頼性
の高いカラー液晶表示装置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示
す部分平面図である。

【図２】図１に示された本発明のカラーフィルタのＡ−
Ａ線における縦断面図である。

【図３】本発明のカラーフィルタの製造例を説明するた
めの工程図である。

【図４】本発明のカラーフィルタの製造例を説明するた
めの工程図である。

【図５】本発明のカラーフィルタの柱状凸部の一例を示
す斜視図である。

【図６】従来のカラーフィルタの柱状凸部の一例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１…カラーフィルタ２…基板３…ブラックマトリックス５…着色層６…透明保護層７…柱状凸部７ａ…上端部８…感光性樹脂層Ｍ…フォトマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H025 AA10 AB13 AC01 AD01 BC14 BC31 CA00 CB06 CB19 DA20 DA21 FA29 2H048 BA11 BA43 BA45 BA48 BA55 BA62 BB02 BB37 BB44 2H091 FA02Y FB02 FC12 GA13 LA16 2H096 AA27 AA28 AA30 BA05 EA02 GA08 HA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターン被形成物上に塗布し、所定のマ
スクを介して露光・現像し、その後、加熱処理を施すこ
とによりパターン形成を行うための感光性樹脂組成物に
おいて、少なくともモノマーと重合開始剤とバインダー樹脂とを
含有し、該バインダー樹脂は重量平均分子量が２０００
０〜７００００の範囲であることを特徴とするパターン
形成用の感光性樹脂組成物。
【請求項２】基板と、該基板上に所定のパターンで形
成された複数色からなる着色層と、前記基板上の複数の
所定部位に形成された透明な柱状凸部とを備え、前記柱
状凸部は、請求項１に記載のパターン形成用の感光性樹
脂組成物を前記着色層を覆うように塗布し、所定の開口
部を備えたフォトマスクを介して露光、現像し、加熱処
理を施すことにより形成されたものであることを特徴と
するカラーフィルタ。
【請求項３】少なくとも前記着色層を覆うように形成
された透明保護層を備え、前記柱状凸部は該透明保護層
上に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の
カラーフィルタ。