JP2002006130A - カラーフィルターの形成方法、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも着色層の表面を平坦化することが
できるカラーフィルターの形成方法を提供する。 【解決手段】 基板本体１１Ａの表面上に、所定のパタ
ーンの着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを形成した後、隣
接する着色層の間を覆うように、着色層１５Ｒ、１５
Ｇ、１５Ｂよりも低い硬度を有する遮光層５５Ａを形成
する。このとき、遮光層５５Ａの一部分が着色層１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂに重なるように、遮光層５５Ａを形
成する。次に、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと遮光層
５５Ａとを形成した基板本体１１Ａの表面を研磨するこ
とにより、カラーフィルター１５が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルター
の形成方法、該カラーフィルターの形成方法により形成
されたカラーフィルターを備える電気光学装置及び電子
機器に係り、特に、カラーフィルターの表面を平坦化す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルターを備えた従来の電気光
学装置の構造について、電気光学装置の代表例である液
晶（表示）装置を一例として、以下に説明する。

【０００３】図９に、カラーフィルターを備えた従来の
単純マトリックス型の液晶（表示）装置１００の概略断
面構造を示し、この液晶装置の構造を説明する。

【０００４】図９において、液晶装置１００の表示領域
（画素領域）を符号１３０で示している。液晶装置１０
０において、表示領域１３０より外側の領域が非表示領
域になっている。

【０００５】図９に示すように、少なくともカラーフィ
ルター１０５を備えたカラーフィルター基板（下側基
板）１０１と対向基板（上側基板）１０２とがそれぞれ
の基板の周縁部においてシール材１０４を介して所定間
隔で貼着され、カラーフィルター基板１０１、対向基板
１０２間に液晶層（電気光学材料層）１０３が挟持され
ている。

【０００６】カラーフィルター基板１０１は、ガラス等
からなる基板本体１０１Ａと、その液晶層１０３側表面
上に順次積層形成されたカラーフィルター１０５と平坦
化膜１０６と電極１０７と配向膜１０９とから構成され
ている。対向基板１０２は、ガラス等からなる基板本体
１０２Ａと、その液晶層１０３側表面上に順次積層形成
された電極１０８と配向膜１１０とから構成されてい
る。また、液晶装置１００において、カラーフィルター
基板１０１、対向基板１０２間には、液晶セルのセルギ
ャップを均一化するために多数の球状のスペーサー１１
１が配置されている。また、カラーフィルター基板１０
１、対向基板１０２の外側には位相差板、偏光板などの
光学素子が形成されているが、図面上は省略している。

【０００７】カラーフィルター基板１０１の構造につい
て詳しく説明する。基板本体１０１Ａの液晶層１０３側
表面上の全面に、所定のパターンで配列された赤（Ｒ）
の着色層１０５Ｒ、緑（Ｇ）の着色層１０５Ｇ、青
（Ｂ）の着色層１０５Ｂと遮光層（ブラックマトリック
ス）１０５Ａとからなるカラーフィルター１０５が形成
されている。カラーフィルター１０５において、着色層
１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂは表示領域１３０内に形
成され、表示領域１３０の外側の領域には遮光層１０５
Ａが形成されている。着色層１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０
５Ｂは、それぞれ所定の色に着色されたアクリル系など
の樹脂からなり、遮光層１０５Ａは黒色の樹脂やクロム
等の金属からなっている。

【０００８】カラーフィルター１０５の表面上には、カ
ラーフィルター１０５を保護するとともに、カラーフィ
ルター基板１０１の表面を平坦化するための平坦化膜１
０６が形成され、平坦化膜１０６の表面上にはストライ
プ状に複数の電極１０７が形成されている。電極１０７
の表面上には、液晶を配向させるための配向膜１０９が
形成されている。

【０００９】次に、対向基板１０２の構造について説明
する。基板本体１０２Ａの液晶層１０３側表面上に、ス
トライプ状に複数の電極１０８が形成され、電極１０８
の表面上には、配向膜１１０が形成されている。

【００１０】液晶装置１００において、電極１０７、１
０８、配向膜１０９、１１０は少なくとも表示領域１３
０内に形成されている。また、電極１０７と１０８とは
互いに交差するように形成されている。

【００１１】次に、上記のカラーフィルター１０５の従
来の形成方法について説明する。

【００１２】フォトリソグラフィー法により基板本体１
０１Ａの表面上に、所定のパターンの遮光層１０５Ａを
形成した後、染色法、顔料分散法などの方法により着色
層１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂを形成することによ
り、カラーフィルター１０５が形成される。

【００１３】染色法は、基板本体１０１Ａの表面上に、
染色基材となるレジストを塗布し、フォトリソ加工によ
り所定のパターンに形成した後、基板本体１０１Ａを染
色液中に浸漬させてレジストを染色することにより、着
色層１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂを形成する方法であ
る。一方、顔料分散法は、基板本体１０１Ａの表面上
に、あらかじめ顔料を分散させて所定の色に着色させた
レジストを塗布し、フォトリソ加工により所定のパター
ンに形成することにより着色層１０５Ｒ、１０５Ｇ、１
０５Ｂを形成する方法である。

【００１４】例として、アクリル系などの樹脂のモノマ
ーを主成分とするネガ型のレジストを用いて、顔料分散
法により着色層１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂを形成す
る場合のカラーフィルター１０５の形成方法を、図１０
(a)〜(c)、図１１(a)〜(e)に示し、カラーフィルター１
０５の形成方法の一例について説明する。図１０(a)〜
(c)、図１１(a)〜(e)は、概略断面図である。

【００１５】図１０(a)に示すように、基板本体１０１
Ａの表面上に、黒色顔料、アクリル系などの樹脂のモノ
マー、重合開始剤を主成分としたレジスト２００Ａを塗
布した後、レジスト２００Ａを１００℃程度に加熱し、
仮焼成を行う。次に、図１０(b)に示すように、所定の
パターンが形成されたフォトマスク１２０Ａを用い、所
定の位置のレジスト２００Ａを露光する。露光された部
分のレジスト２００Ａは、光重合反応が進行して樹脂が
形成され、溶剤に不溶になる。次いで、レジスト２００
Ａを現像することにより、図１０(c)に示すように、所
定のパターンの遮光層１０５Ａが形成される。

【００１６】次に、図１１(a)に示すように、基板本体
１０１Ａの表面上の全面に、赤色顔料、アクリル系など
の樹脂のモノマー、重合開始剤を主成分としたレジスト
２００Ｒを塗布した後、レジスト２００Ｒを１００℃程
度に加熱し、仮焼成を行う。

【００１７】次に、図１１(b)に示すように、所定のパ
ターンが形成されたフォトマスク１２０Ｒを用い、所定
の位置のレジスト２００Ｒを露光する。露光された部分
のレジスト２００Ｒは、光重合反応が進行して樹脂が形
成され、溶剤に不溶になる。

【００１８】このとき、フォトマスク１２０Ｒの位置が
ずれることによって、最終的に製造される液晶装置１０
０において、遮光層１０５Ａと着色層１０５Ｒとの間に
隙間が形成され、その部分から光が漏れて表示品質が悪
化することを防止するために、最終的に着色層１０５Ｒ
が形成される領域よりも若干広い領域のレジスト２００
Ｒの露光を行う。

【００１９】次に、図１１(c)に示すように、レジスト
２００Ｒの現像を行うことにより、露光されて溶剤に不
溶となった部分のみが残存し、着色層２０５Ｒが形成さ
れる。このとき形成される着色層２０５Ｒは、最終的に
着色層１０５Ｒが形成される領域よりも若干広い領域に
形成されていて、図１１(c)に示すように、着色層２０
５Ｒの一部分（端部）は遮光層１０５Ａの上に重なって
形成されている。

【００２０】次に、着色層２０５Ｒの赤色が、この後形
成される他の着色層の色と混色することを防止するた
め、着色層２０５Ｒを例えば２５０℃程度で１時間程
度、熱処理することにより、樹脂を架橋させる。

【００２１】次に、緑色顔料、青色顔料を含有するレジ
ストを用いて、図１１(a)〜(c)で示した工程を同様に繰
り返すことにより、図１１(d)に示すように、赤、緑、
青の３種類の着色層２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂが形
成される。着色層２０５Ｇ、２０５Ｂについても着色層
２０５Ｒと同様、最終的に着色層１０５Ｇ、１０５Ｂが
形成される領域よりも若干広い領域に形成されていて、
図１１(d)に示すように、着色層２０５Ｇ、２０５Ｂの
一部分（端部）は遮光層１０５Ａの上に重なって形成さ
れている。遮光層１０５Ａの上に重なって形成された着
色層２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂの厚みは０．８〜
１．５×１０^-6ｍ（０．８〜０．９μｍ）程度となって
いる。

【００２２】最後に、図１１(e)に示すように、着色層
２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂ、遮光層１０５Ａが形成
された基板本体１０１Ａの表面を機械的に研磨すること
により、表面が平坦化されたカラーフィルター１０５が
形成される。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のカラーフ
ィルター１０５の形成方法において、一般に遮光層１０
５Ａの方が、着色層１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂより
も硬いため、着色層２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂと遮
光層１０５Ａとが形成された基板本体１０１Ａの表面を
研磨する際に、遮光層１０５Ａよりも着色層２０５Ｒ、
２０５Ｇ、２０５Ｂの方が大きく削られる場合がある。
また、着色層１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂの硬度も色
により異なっているため、硬度の低い着色層がそれ以外
の着色層あるいは遮光層１０５Ａよりも大きく削られる
場合がある。

【００２４】例として、すべての着色層が遮光層１０５
Ａよりも大きく削られた場合のカラーフィルター１０５
表面を拡大した概略断面構造を図１２に示す。

【００２５】図１２に示すように、遮光層１０５Ａの表
面は平坦に形成されているが、着色層１０５Ｒ、１０５
Ｇ、１０５Ｂは各着色層において中央部に近くなるほど
膜厚が薄くなっていて、膜厚に分布を有するものとなっ
ている。

【００２６】着色層１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂの表
面粗さは、例えば０．３〜０．４×１０^-6ｍ（０．３〜
０．４μｍ）程度となっている。カラーフィルター１０
５の膜厚は、１．０〜１．５×１０^-6ｍ（１．０〜１．
５μｍ）程度であるので、この値は大きいものとなって
いる。

【００２７】そのため、カラーフィルター１０５の表面
上に平坦化膜１０６を形成してもカラーフィルター基板
１０１の表面が平坦化されない場合がある。カラーフィ
ルター基板１０１の表面が凹凸を有していると、液晶装
置１００のセルギャップに分布が生じ、液晶装置１００
の表示性能が悪化する恐れがある。

【００２８】例えば、ＳＴＮ(Super Twisted Nematic)
型液晶を用いた液晶装置においては、Δｎ・ｄ値（但
し、Δｎは液晶の複屈折率、ｄはセルギャップ）の変化
により光の透過率が変化することが知られており、Δｎ
・ｄ値の変化、すなわちセルギャップｄの分布が大きい
と光透過率すなわち明るさに分布が発生するため、コン
トラストが低下して、色むらが生じ、表示品質が悪化す
るという問題がある。

【００２９】セルギャップの分布に起因する表示品質悪
化の問題は、強誘電性液晶や双安定性を有する液晶など
を用いた液晶装置などにおいても生じる問題である。

【００３０】カラーフィルター１０５表面の凹凸に起因
する上記の問題は、従来、平坦化膜１０６表面を研磨す
ることにより回避しているが、生産効率を低下させると
いう問題点を有している。

【００３１】以上の問題は、特に、単純マトリックス型
の液晶装置において顕著な問題であるが、いかなる液晶
装置においても生じる問題である。また、以上の問題
は、液晶装置に限った問題ではなく、電気光学材料層を
挟持する２枚の基板を所定間隔で貼着した構造のエレク
トロルミネッセンス、プラズマディスプレイ等の電気光
学装置においても生じる問題である。

【００３２】そこで、本発明は、少なくとも表示が行わ
れる部分を平坦化することができるカラーフィルターの
形成方法を提供することを目的とする。すなわち、本発
明は、少なくとも着色層の表面を平坦化することができ
るカラーフィルターの形成方法を提供することを目的と
する。また、この方法により形成されたカラーフィルタ
ーを備えることにより、少なくとも表示が行われる部分
のセルギャップを均一化することができ、表示品質が優
れた電気光学装置を提供することを目的とする。

【００３３】さらに、この電気光学装置を備えることに
より、表示品質の優れた電子機器を提供することを目的
とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、基板本体の表面上に、着色層
と遮光層とを具備してなるカラーフィルターを形成する
に際し、前記基板本体の表面上に、所定のパターンの前
記着色層を形成する工程と、前記着色層を形成した前記
基板本体の表面上に、少なくとも隣接する前記着色層の
間を覆うように、前記着色層よりも低い硬度を有する前
記遮光層を形成する工程と、前記着色層と前記遮光層と
を形成した前記基板本体の表面を研磨することにより、
表面が平坦化された着色層を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする。

【００３５】上記の手段において、前記遮光層を形成す
る工程において、前記遮光層の一部分を前記着色層に重
ねるように、前記遮光層を形成することを特徴とする。

【００３６】また、前記着色層が所定の色に着色された
樹脂からなり、前記遮光層が黒色に着色された樹脂から
なることを特徴とする。

【００３７】以上の手段によれば、基板本体の表面上に
平坦な着色層を形成した後、少なくとも隣接する着色層
の間を覆うように、着色層よりも低い硬度を有する遮光
層を形成することにより、着色層と遮光層とを形成した
基板本体の表面を研磨する際に、着色層が過剰に研磨さ
れることを防止することができ、少なくとも着色層の表
面を平坦化することができるカラーフィルターの形成方
法を提供することができる。

【００３８】また、着色層の硬度と遮光層の硬度の差を
大きくすることにより、着色層と遮光層とを形成した基
板本体の表面を研磨する際に、遮光層のみを研磨するこ
とができ、この場合には着色層が研磨されない（または
過剰に研磨されない）ので、より着色層の表面を平坦化
することができる。

【００３９】さらに、遮光層のみを研磨することによ
り、着色層の上に形成された遮光層のみを除去すること
ができ、この場合にはカラーフィルターの全面を平坦化
することができる。

【００４０】また、本発明のカラーフィルターの形成方
法により形成されたカラーフィルターを備えることによ
り、電気光学材料層を挟持する対向する２枚の基板本体
のうち、一方の基板本体の表面上に、少なくとも着色層
と遮光層とからなるカラーフィルターが形成されてなる
電気光学装置において、前記遮光層が前記着色層よりも
低い硬度を有することを特徴とする電気光学装置を提供
することができる。この電気光学装置は、少なくとも表
示が行われる部分のセルギャップが均一化され、表示品
質が優れたものとなる。

【００４１】さらに、この電気光学装置を備えることに
より、表示品質の優れた電子機器を提供することができ
る。

【００４２】

【発明の実施の形態】次に、電気光学装置の例として液
晶装置を取り上げて、本発明に係る実施形態について詳
細に説明する。

【００４３】図１〜図４に基づき、本発明に係る実施形
態のＳＴＮ(Super Twisted Nematic)型液晶を用いた単
純マトリックス型の液晶（表示）装置１０の構造を説明
する。図１は液晶装置１０の概略断面図、図２は液晶装
置１０の下側基板の構造を示す概略平面図、図３は液晶
装置１０の上側基板の構造を示す概略平面図である。ま
た、図４は液晶装置１０のカラーフィルターの構造を拡
大して示す概略平面図である。なお、図１は、液晶装置
１０を図２、図３のＡ−Ａ’線に沿って切断したときの
断面図である。また、図１〜図４において、各層や各部
材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層
や各部材の縮尺は実際のものとは異なるように表してい
る。

【００４４】図１〜図３において、液晶装置１０の表示
領域（画素領域）を符号３０で示している。液晶装置１
０において、表示領域３０より外側の領域が非表示領域
になっている。

【００４５】はじめに、図１に基づき、液晶装置１０の
断面構造を説明する。

【００４６】図１に示すように、カラーフィルター１５
を備えたカラーフィルター基板（下側基板）１１と対向
基板（上側基板）１２とがそれぞれの基板の周縁部にお
いてシール材１４を介して所定間隔で貼着され、カラー
フィルター基板１１、対向基板１２間にＳＴＮ型の液晶
層（電気光学材料層）１３が挟持されている。

【００４７】カラーフィルター基板１１は、ガラスやプ
ラスチックフィルム等からなる基板本体１１Ａと、その
液晶層１３側表面上に順次積層形成されたカラーフィル
ター１５と平坦化膜１６と電極１７と配向膜１９とから
構成されている。対向基板１２は、ガラスやプラスチッ
クフィルム等からなる基板本体１２Ａと、その液晶層１
３側表面上に順次積層形成された電極１８と配向膜２０
とから構成されている。また、液晶装置１０において、
カラーフィルター基板１１、対向基板１２間には、液晶
セルのセルギャップを均一化するために、二酸化珪素、
ポリスチレン等からなる多数の球状のスペーサー２１が
配置されている。

【００４８】また、カラーフィルター基板１１、対向基
板１２の外側には位相差板、偏光板などの光学素子が形
成されているが、図面上は省略している。

【００４９】カラーフィルター基板１１の構造について
詳しく説明する。基板本体１１Ａの液晶層１３側表面上
において、少なくとも表示領域３０内には所定のパター
ンで配列された赤（Ｒ）の着色層１５Ｒ、緑（Ｇ）の着
色層１５Ｇ、青（Ｂ）の着色層１５Ｂと遮光層（ブラッ
クマトリックス）１５Ａとからなるカラーフィルター１
５が形成されている。図１には、例として、基板本体１
１Ａの表面上の全面にカラーフィルター１５が形成され
た場合について図示している。カラーフィルター１５に
おいて、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂは表示領域３０
内にのみ形成され、表示領域３０の外側には遮光層１５
Ａのみが形成されている。なお、図１に示すカラーフィ
ルター１５の形成領域及びパターンは一例であって、本
発明はこれに限定されるものではない。また、カラーフ
ィルター１５の平面構造については後述する。

【００５０】本実施形態において、着色層１５Ｒ、１５
Ｇ、１５Ｂは、それぞれ所定の色に着色されたアクリル
系などの樹脂からなり、遮光層１５Ａは、黒色に着色さ
れたアクリル系などの樹脂からなっている。さらに、本
実施形態において、遮光層１５Ａが、着色層１５Ｒ、１
５Ｇ、１５Ｂよりも低い硬度を有する樹脂からなってい
る。

【００５１】遮光層１５Ａと着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１
５Ｂとは異なる種類の樹脂からなっていても良いし、同
じ種類の樹脂からなっていても良い。遮光層１５Ａが着
色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと同じ種類の樹脂からなっ
ていて、かつ遮光層１５Ａが着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１
５Ｂよりも低い硬度を有するものである場合には、遮光
層１５Ａは着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂよりも重合度
や架橋度の低い樹脂からなっている。

【００５２】カラーフィルター１５の表面上には、カラ
ーフィルター１５を保護するとともに、カラーフィルタ
ー基板１１の表面を平坦化するための有機膜などからな
る平坦化膜１６が形成されている。平坦化膜１６は基板
本体１１Ａの表面上の全面に形成されている。平坦化膜
１６の表面上には、ストライプ状に、インジウム錫酸化
物、アルミニウム、銀等からなる複数の電極１７が形成
されている。電極１７の表面上には、液晶を配向させる
ための配向膜１９が形成されている。基板本体１１Ａの
表面上において、電極１７、配向膜１９は少なくとも表
示領域３０内に形成されている。

【００５３】対向基板１２の構造について説明する。基
板本体１２Ａの液晶層１３側表面上において、少なくと
も表示領域３０内には、ストライプ状に、インジウム錫
酸化物などからなる複数の電極１８が形成され、電極１
８の表面上には配向膜２０が形成されている。

【００５４】液晶装置１０において、電極１７と１８と
は互いに交差するように形成されている。また、電極１
７の一方の端部には後述する引回し配線１７ａが接続さ
れているが、図１では簡略化のため省略している。ま
た、電極１８の一方の端部にも後述する引回し配線１８
ａが接続されている。

【００５５】次に、図２、図３に基づき、液晶装置１０
の平面構造を説明する。

【００５６】図２、図３に示すように、カラーフィルタ
ー基板１１、対向基板１２の外周部は非表示領域とな
り、それより内側が表示領域３０となっている。表示領
域３０の外側において、カラーフィルター基板１１、対
向基板１２の周縁部にはシール材１４が形成されている
が、図面上は簡略化のため省略している。

【００５７】表示領域３０に形成された電極１７、１８
の一方の端部には、それぞれ引回し配線１７ａ、１８ａ
が接続されている。引回し配線１７ａ、１８ａは、基板
本体１１Ａ、１２Ａの表面上において、表示領域３０の
外側（すなわち非表示領域）に設けられている。

【００５８】図２に示すように、引回し配線１７ａは基
板本体１１Ａの表面上において、表示領域３０の図示左
側と図示右側の２つの領域に形成されている。引回し配
線１７ａが形成される領域を引回し配線領域３１ａ、３
１ｂとする。一方、図３に示すように、引回し配線１８
ａは基板本体１２Ａの表面上において、表示領域３０の
図示下側の領域に形成されている。引回し配線１８ａが
形成される領域を引回し配線領域３２とする。

【００５９】電極１７、１８は、それぞれ引回し配線１
７ａ、１８ａを介して外部接続用端子部に接続されてい
る。液晶装置１０を電子機器に実装する工程が容易とな
るため、外部接続用端子部は一方の基板本体の表面上に
のみ設けられていることが望ましい。

【００６０】例として、外部接続用端子部を基板本体１
２Ａの表面上にのみ設けた場合について説明する。図３
に示すように、基板本体１２Ａの端部中央に、上側電極
（１８）用外部接続用端子部３５、その両側に下側電極
（１７）用外部接続用端子部３６が設けられている。下
側電極用外部接続用端子部３６は引回し配線領域３１
ａ、３１ｂに対応しているので、２箇所に分けて設けら
れている。

【００６１】引回し配線１８ａは上側電極用外部接続用
端子部３５に接続され、電極１８は引回し配線１８ａを
介して外部接続用端子部３５に接続されている。一方、
引回し配線１７ａはカラーフィルター基板１１と対向基
板１２間に設けられている導通部材３４に接続されてい
る。導通部材３４は引回し配線領域３１ａ、３１ｂに対
応しているので、２箇所に設けられている。導通部材３
４は、プラスチックボールにニッケルなどがコーティン
グされた導通粒子とバインダー（熱硬化性樹脂、光硬化
性樹脂等）とからなる導電材などからなり、導通部材３
４は基板本体１２Ａの表面上に設けられている下側電極
用外部接続用端子部３６に電気的に接続されている。電
極１７は引回し配線１７ａ、導通部材３４を介して外部
接続用端子部３６に接続されている。

【００６２】ここで、図４に基づき、液晶装置１０のカ
ラーフィルター１５の平面構造について説明する。な
お、図４に示すカラーフィルター１５のパターンは一例
であって、本発明はこれに限定されるものではない。

【００６３】液晶装置１０において、各着色層１５Ｒ、
１５Ｇ、１５Ｂは、１本の電極１７と１本の電極１８と
が交差する領域に対応して形成され、隣接する着色層間
に遮光層１５Ａが形成されている。図４に示すように、
図示横方向には、図示左方向から赤の着色層１５Ｒ、緑
の着色層１５Ｇ、青の着色層１５Ｂが繰り返し形成され
ていて、図示縦方向には、同じ色の着色層が形成されて
いる。なお、赤の着色層１５Ｒ、緑の着色層１５Ｇ、青
の着色層１５Ｂからなる３個の着色層で一画素となり、
１つの表示が可能となっている。

【００６４】次に、液晶装置１０のカラーフィルター１
５を例として、本実施形態のカラーフィルターの形成方
法について説明する。

【００６５】カラーフィルター１５は、染色法、顔料分
散法などにより形成される。染色法は、基板本体１１Ａ
の表面上に、染色基材となるレジストを塗布し、フォト
リソ加工により所定のパターンに形成した後、基板本体
１１Ａを染色液中に浸漬させてレジストを染色すること
により、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ及び遮光層１５
Ａを形成する方法である。一方、顔料分散法は、基板本
体１１Ａの表面上に、あらかじめ顔料を分散させて所定
の色に着色させたレジストを塗布し、フォトリソ加工に
より所定のパターンに形成することにより着色層１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ及び遮光層１５Ａを形成する方法で
ある。

【００６６】例として、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ
及び遮光層１５Ａの原料として、同じ種類のアクリル系
などの樹脂のモノマーを主成分とするネガ型のレジスト
を用いて、顔料分散法によりカラーフィルター１５を形
成する場合の、カラーフィルター１５の形成方法を図５
(a)〜(d)、図６(a)〜(d)に示し、本実施形態のカラーフ
ィルター１５の形成方法の一例について説明する。図５
(a)〜(d)、図６(a)〜(d)は、概略断面図である。

【００６７】図５(a)に示すように、基板本体１１Ａの
表面上の全面に、赤色顔料、アクリル系などの樹脂のモ
ノマー、重合開始剤を主成分としたレジスト５０Ｒを塗
布した後、レジスト５０Ｒを１００℃程度に加熱し、仮
焼成を行う。

【００６８】次に、図５(b)に示すように、赤の着色層
１５Ｒのパターンが形成されたフォトマスク６０Ｒを用
い、所定の位置のレジスト５０Ｒを露光する。露光され
た部分のレジスト５０Ｒは、光重合反応が進行して樹脂
が形成され、溶剤に不溶になる。

【００６９】次に、図５(c)に示すように、レジスト５
０Ｒの現像を行うことにより、露光されて溶剤に不溶と
なった部分のみが残存するので、所定のパターンの着色
層１５Ｒが形成される。

【００７０】次に、着色層１５Ｒの赤色が、この後形成
される他の着色層１５Ｇ、１５Ｂの色あるいは遮光層１
５Ａの黒色と混色することを防止するため、着色層１５
Ｒを２００〜２５０℃で０．５〜２．０時間、熱処理す
ることにより、樹脂を架橋させる。

【００７１】このとき、着色層１５Ｒの鉛筆硬度は例え
ば３Ｈになる。

【００７２】緑色顔料、青色顔料を含有するレジストを
用いて、図５(a)〜(c)で示した工程を同様に繰り返すこ
とにより、図５(d)に示すように、所定のパターンの
赤、緑、青の３種類の着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂが
形成される。

【００７３】次に、図６(a)に示すように、基板本体１
１Ａの表面上の全面に、黒色顔料、アクリル系などの樹
脂のモノマー、重合開始剤を主成分としたレジスト５０
Ａを塗布した後、レジスト５０Ａを１００℃程度に加熱
し、仮焼成を行う。

【００７４】次に、図６(b)に示すように、所定のパタ
ーンが形成されたフォトマスク６０Ａを用い、所定の位
置のレジスト５０Ａを露光する。露光された部分のレジ
スト５０Ｒは、光重合反応が進行して樹脂が形成され、
溶剤に不溶になる。

【００７５】このとき、フォトマスク６０Ａの位置がず
れることによって、最終的に製造される液晶装置１０に
おいて、遮光層１５Ａと着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ
との間に隙間が形成され、その部分から光が漏れて表示
品質が悪化することを防止するために、最終的に遮光層
１５Ａが形成される領域よりも若干広い領域のレジスト
５０Ａの露光を行う。

【００７６】次に、図６(c)に示すように、レジスト５
０Ａの現像を行うことにより、露光されて溶剤に不溶と
なった部分のみが残存し、遮光層５５Ａが形成される。
このとき形成される遮光層５５Ａは、最終的に遮光層１
５Ａが形成される領域よりも若干広い領域に形成されて
いて、図６(c)に示すように、遮光層５５Ａの一部分
（端部）は着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの上に重なっ
て形成されている。

【００７７】次に、遮光層５５Ａの黒色が、着色層１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの色と混色することを防止するた
め、遮光層５５Ａを所定の温度で所定時間、熱処理する
ことにより、樹脂を架橋させる。

【００７８】このとき、遮光層５５Ａの硬度が、着色層
１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの硬度よりも低くなるように遮
光層５５Ａの架橋を行う。例えば、着色層１５Ｒ、１５
Ｇ、１５Ｂの鉛筆硬度が３Ｈの場合には、遮光層５５Ａ
の鉛筆硬度が２Ｈなどになるように遮光層５５Ａを架橋
する。

【００７９】遮光層５５Ａの硬度を着色層１５Ｒ、１５
Ｇ、１５Ｂの硬度よりも低くするためには、着色層１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを架橋させたときよりも、処理温度
を低くする、処理時間を短くするなどして、遮光層５５
Ａの架橋度が着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの架橋度よ
りも低くなるように、遮光層５５Ａの架橋を行う。例え
ば、遮光層５５Ａを１５０〜１８０℃で０．５〜２．０
時間熱処理することにより、遮光層５５Ａの架橋を行
う。

【００８０】次に、図６(d)に示すように、着色層１５
Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ、遮光層５５Ａが形成された基板本
体１１Ａの表面を、オスカー型研磨機等を用いて機械的
に研磨することによりカラーフィルター１５が形成され
る。

【００８１】図６(d)に示すカラーフィルター１５を拡
大した断面構造を図７に示す。本実施形態のカラーフィ
ルターの形成方法によれば、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１
５Ｂが過剰に研磨されることを防止することができるの
で、図７に示すように、少なくとも着色層１５Ｒ、１５
Ｇ、１５Ｂの表面が平坦化されたカラーフィルター１５
が形成される。

【００８２】上記のカラーフィルター１５の形成方法に
おいて、樹脂の架橋反応を制御し、着色層１５Ｒ、１５
Ｇ、１５Ｂの硬度と遮光層５５Ａの硬度の差を大きくす
ることにより、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと遮光層
１５Ａとを形成した基板本体１１Ａの表面を研磨する際
に、遮光層５５Ａのみを研磨することができる。この場
合には、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂが研磨されない
ので、より着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの表面が平坦
化されたカラーフィルター１５を形成することができ
る。

【００８３】さらに、遮光層５５Ａのみを研磨すること
により、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの上に形成され
た遮光層５５Ａのみを除去することができ、この場合に
はカラーフィルター１５の全面を平坦化することができ
る。

【００８４】液晶装置１０のセルギャップを均一化する
ためには、カラーフィルター１５の表面粗さを０．１×
１０^-6ｍ（０．１μｍ）以下にすることが望ましい。

【００８５】また、上記のカラーフィルター１５の形成
方法においては、遮光層５５を架橋させる際に遮光層５
５Ａの硬度を制御する方法について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。レジスト５０Ａの露
光工程において、光照射条件を制御し、樹脂の重合度を
制御することにより、遮光層５５Ａの硬度を制御するこ
ともできる。

【００８６】また、上記のカラーフィルター１５の形成
方法においては、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと遮光
層１５Ａとが同じ種類の樹脂からなる場合についてのみ
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと遮光層１５Ａとが異な
る種類の樹脂からなる場合には、遮光層１５Ａ（５５
Ａ）の硬度が、着色層１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの硬度よ
りも低くなるように、遮光層１５Ａ、着色層１５Ｒ、１
５Ｇ、１５Ｂの原料を選定し、同様にカラーフィルター
１５を形成すればよい。

【００８７】また、上記のカラーフィルター１５の形成
方法においては、モノマーを主成分とするネガ型のレジ
ストを用いる場合についてのみ説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、いかなるタイプのレジス
トを用いる場合にも適用することができる。

【００８８】本実施形態のカラーフィルターの形成方法
によれば、基板本体の表面上に平坦な着色層を形成した
後、着色層と一部分が重なるように、着色層よりも低い
硬度を有する遮光層を形成することにより、着色層と遮
光層とを形成した基板本体の表面を研磨する際に、着色
層が過剰に研磨されることを防止することができるの
で、少なくとも着色層の表面を平坦化することができ
る。

【００８９】また、着色層の硬度と遮光層の硬度の差を
大きくすることにより、着色層と遮光層とを形成した基
板本体の表面を研磨する際に、遮光層のみを研磨するこ
とができ、この場合には着色層が研磨されない（または
過剰に研磨されない）ので、より着色層の表面を平坦化
することができる。

【００９０】さらに、遮光層のみを研磨することによ
り、着色層の上に形成された遮光層のみを除去すること
ができ、この場合にはカラーフィルターの全面を平坦化
することができる。

【００９１】また、本実施形態のカラーフィルターの形
成方法により形成されたカラーフィルター１５を備えた
液晶装置１０は、セルギャップが均一化され、表示品質
の優れたものとなる。

【００９２】なお、本実施形態においては、顔料分散法
によりカラーフィルター１５を形成する方法についての
み説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、染色法などによりカラーフィルター１５を形成する
場合にも適用することができる。

【００９３】また、本実施形態においては、カラーフィ
ルター１５が下側の基板１１に設けられた液晶装置につ
いてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、本発明はカラーフィルター１５が対向基板１２
に設けられた液晶装置にも適用することができる。

【００９４】また、本実施形態においては、ＳＴＮ型液
晶を用いた液晶装置についてのみ説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、本発明は強誘電性液晶
や双安定性を有する液晶などを用いた液晶装置にも有効
である。

【００９５】また、本実施形態においては、単純マトリ
ックス型の液晶装置についてのみ説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、ＴＦＤ（Thin Film Di
ode）素子に代表される２端子型素子やＴＦＴ（Thin-Fi
lm Transistor）素子に代表される３端子型素子を用い
るアクティブマトリックス型の液晶装置などいかなる駆
動方式の液晶装置にも適用することができる。

【００９６】また、本発明は液晶装置に限定されるもの
ではなく、電気光学材料層を挟持する２枚の基板を所定
間隔で貼着した構造のエレクトロルミネッセンス、プラ
ズマディスプレイ等の電気光学装置においても適用する
ことができる。

【００９７】次に、本発明の前記の実施形態の液晶装置
１０を備えた電子機器の具体例について説明する。

【００９８】図８(a)は携帯電話の一例を示した斜視図
である。図８(a)において、３００は携帯電話本体を示
し、３０１は前記の液晶装置１０を備えた液晶表示部を
示している。

【００９９】図８(b)はワープロ、パソコンなどの携帯
型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図８(b)
において、４００は情報処理装置、４０１はキーボード
などの入力部、４０３は情報処理本体、４０２は前記の
液晶装置１０を備えた液晶表示部を示している。

【０１００】図８(c)は腕時計型電子機器の一例を示し
た斜視図である。図８(c)において、５００は時計本体
を示し、５０１は前記の液晶装置１０を備えた液晶表示
部を示している。

【０１０１】図８(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器
は、前記の液晶装置１０を備えたものであるので、表示
品質の優れたものとなる。

【０１０２】

【実施例】着色層及び遮光層の原料として、アクリル系
樹脂のモノマーを主成分とするネガ型のレジストを用い
て、顔料分散法により、ソーダガラスからなる基板本体
の表面上に、カラーフィルターの形成を行った。実施形
態で説明したように、基板本体の表面上に着色層を形成
した後、遮光層を形成し、その後、オスカー型研磨機を
用いて着色層と遮光層を形成した基板本体の表面の研磨
を行った。

【０１０３】以下の比較例、実施例において、着色層と
遮光層の架橋条件を変えてカラーフィルターの形成を行
ったときの架橋条件と形成されたカラーフィルターの硬
度と表面粗さについて説明する。

【０１０４】（比較例）着色層の架橋は、着色層を２４
０℃で１時間熱処理することにより行った。また、遮光
層の架橋は、遮光層を２４０℃で１時間熱処理すること
により行った。

【０１０５】形成されたカラーフィルターの着色層と遮
光層の鉛筆硬度を測定したところ、いずれも３Ｈであっ
た。また、形成されたカラーフィルターの表面粗さは
０．１５〜０．２０×１０^-6ｍ（０．１５〜０．２０μ
ｍ）ほどであった。

【０１０６】（実施例）着色層の架橋は、着色層を２４
０℃で１時間熱処理することにより行った。また、遮光
層の架橋は、遮光層を１８０℃で０．５時間熱処理する
ことにより行った。

【０１０７】形成されたカラーフィルターの着色層と遮
光層の鉛筆硬度を測定したところ、着色層の鉛筆硬度は
３Ｈ、遮光層の鉛筆硬度は２Ｈであった。また、形成さ
れたカラーフィルターの表面粗さは０．１×１０^-6ｍ
（０．１μｍ）以下であった。

【０１０８】比較例、実施例の結果から、カラーフィル
ターの形成工程において、着色層と遮光層の架橋条件を
制御することにより、着色層と遮光層の硬度を制御でき
ることが示唆された。また、遮光層の硬度を着色層の硬
度より低くすることにより、表面が平坦化されたカラー
フィルターを形成できることが示唆された。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板本体の表面上に平坦な着色層を形成した後、少なくと
も隣接する着色層の間を覆うように、着色層よりも低い
硬度を有する遮光層を形成することにより、着色層と遮
光層とを形成した基板本体の表面を研磨する際に、着色
層が過剰に研磨されることを防止することができるの
で、少なくとも着色層の表面を平坦化することができる
カラーフィルターの形成方法を提供することができる。

【０１１０】また、着色層の硬度と遮光層の硬度の差を
大きくすることにより、着色層と遮光層とを形成した基
板本体の表面を研磨する際に、遮光層のみを研磨するこ
とができ、この場合には着色層が研磨されない（または
過剰に研磨されない）ので、より着色層の表面を平坦化
することができる。

【０１１１】さらに、遮光層のみを研磨することによ
り、着色層の上に形成された遮光層のみを除去すること
ができ、この場合にはカラーフィルターの全面を平坦化
することができる。

【０１１２】また、本発明のカラーフィルターの形成方
法により形成されたカラーフィルターを備えることによ
り、セルギャップが均一化され、表示品質が優れた電気
光学装置を提供することができる。さらに、この電気光
学装置を備えることにより、表示品質の優れた電子機器
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明に係る実施形態の単純マトリ
ックス型の液晶装置の構造を示す概略断面図である。

【図２】 図２は、本発明に係る実施形態の単純マトリ
ックス型の液晶装置のカラーフィルター基板の構造を示
す概略平面図である。

【図３】 図３は、本発明に係る実施形態の単純マトリ
ックス型の液晶装置の対向基板の構造を示す概略平面図
である。

【図４】 図４は、本発明に係る実施形態の単純マトリ
ックス型の液晶装置のカラーフィルターの構造を拡大し
て示す概略平面図である。

【図５】 図５(a)〜(d)は、本発明に係る実施形態のカ
ラーフィルターの形成方法を示す工程図である。

【図６】 図６(a)〜(d)は、本発明に係る実施形態のカ
ラーフィルターの形成方法を示す工程図である。

【図７】 図７は、図６(d)を拡大して示す概略断面図
である。

【図８】 図８(a)は上記実施形態の液晶装置を備えた
携帯電話の一例を示す図、図８(b)は上記実施形態の液
晶装置を備えた携帯型情報処理装置の一例を示す図、図
８(c)は上記実施形態の液晶装置を備えた腕時計型電子
機器の一例を示す図である。

【図９】 図９は、カラーフィルターを備えた従来の単
純マトリックス型の液晶装置の概略断面図である。

【図１０】 図１０(a)〜(c)は、従来のカラーフィルタ
ーの形成方法の一例を示す工程図である。

【図１１】 図１１(a)〜(e)は、従来のカラーフィルタ
ーの形成方法の一例を示す工程図である。

【図１２】 図１２は、従来のカラーフィルターの表面
を拡大した概略断面図の一例である。

【符号の説明】

１０ 液晶（表示）装置（電気光学
装置） １１ カラーフィルター基板（下側
基板） １２ 対向基板（上側基板） １１Ａ、１２Ａ 基板本体 １３ 液晶層（電気光学材料層） １４ シール材 １５ カラーフィルター １５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ 着色層 １５Ａ、５５Ａ 遮光層（ブラックマトリック
ス） １６ 平坦化膜 １７、１８ 電極 １７ａ、１８ａ 引回し配線 １９、２０ 配向膜 ２１ スペーサー ３０ 表示領域（画素領域） ３１ａ、３１ｂ、３２ 引回し配線領域 ３４ 導通部材 ３５ 上側電極用外部接続用端子部 ３６ 下側電極用外部接続用端子部 ５０Ｒ、５０Ａ レジスト ６０Ｒ、６０Ａ フォトマスク ７０ オスカー型研磨機 ７１ 基板ホルダー ７２ 研磨プレート

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA11 BA12 BA43 BA45 BA47 BA48 BB01 BB14 BB15 BB28 BB44 2H091 FA02Y FA35Y FB02 FC05 FC10 FC15 GA01 GA06 GA08 GA13 HA10 LA30 5C094 AA43 BA43 CA19 CA24 DA13 EA04 EA05 EA07 EB02 EC03 ED03 ED15 HA03 HA10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板本体の表面上に、着色層と遮光層と
   を具備してなるカラーフィルターを形成するに際し、 前記基板本体の表面上に、所定のパターンの前記着色層
   を形成する工程と、 前記着色層を形成した前記基板本体の表面上に、少なく
   とも隣接する前記着色層の間を覆うように、 前記着色層よりも低い硬度を有する前記遮光層を形成す
   る工程と、 前記着色層と前記遮光層とを形成した前記基板本体の表
   面を研磨することにより、表面が平坦化された着色層を
   形成する工程とを有することを特徴とするカラーフィル
   ターの形成方法。
2. 【請求項２】 前記遮光層を形成する工程において、前
   記遮光層の一部分を前記着色層に重ねるように、前記遮
   光層を形成することを特徴とする請求項１記載のカラー
   フィルターの形成方法。
3. 【請求項３】 前記着色層と前記遮光層とを形成した前
   記基板本体の表面を研磨する際に、前記遮光層のみを研
   磨することを特徴とする請求項２記載のカラーフィルタ
   ーの形成方法。
4. 【請求項４】 前記遮光層のみを研磨することにより、
   前記着色層の上に形成された前記遮光層のみを除去する
   ことを特徴とする請求項３記載のカラーフィルターの形
   成方法。
5. 【請求項５】 電気光学材料層を挟持する対向する２枚
   の基板本体のうち、一方の基板本体の表面上に、少なく
   とも着色層と遮光層とからなるカラーフィルターが形成
   されてなる電気光学装置において、 前記遮光層が、前記着色層よりも低い硬度を有すること
   を特徴とする電気光学装置。
6. 【請求項６】 前記着色層が所定の色に着色された樹脂
   からなり、前記遮光層が黒色に着色された樹脂からなる
   ことを特徴とする請求項５記載の電気光学装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は請求項６記載の電気光学装
   置を備えたことを特徴とする電子機器。