JP2008090043A - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着色層間に生じる隙間に入り込む液晶量を低減させることが可能であり、かつ工程数を増加させることなく製造することが可能なカラーフィルタを提供する。
【解決手段】基材と、前記基材１上にパターン状に形成された遮光部２と、前記基材１上の前記遮光部２の開口部に形成された着色層３と、前記遮光部２上の前記着色層間３の隙間にのみ形成された充填層４と、前記着色層３上に形成された配向制御用突起５とを有するカラーフィルタ１０であって、前記充填層４が、前記配向制御用突起５と同一の材料からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶表示装置に用いられるカラーフィルタおよびその製造方法に関するものである。

液晶表示装置は、カラーフィルタと液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶化合物を封入して薄い液晶層を形成し、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶配列を電気的に制御してカラーフィルタの透過光または反射光の量を選択的に変化させることによって表示を行う。

一般に、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタは、基材上に遮光部と、赤色、緑色、青色の着色層とが形成されたものである。このようなカラーフィルタにおいて、着色層を形成する方法としては、遮光部が形成された基材上に、感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成し、その感光性樹脂層にパターン露光を行った後、現像することによって、目的とする着色パターンを形成するフォトリソグラフィー法が用いられている。

このような着色パターンは、通常、遮光部上で各着色パターン間に隙間が生じるよう、間隔を空けて形成される。しかしながら、このような隙間を有するカラーフィルタを用いて液晶表示装置を製造した場合、着色パターン間の隙間に液晶が入り込んでしまうため、その分液晶の使用量が多くなってしまう。特に、この隙間部分は、表示に関係のない非表示領域上に存在するため、不要な液晶を注入することとなり、コスト高になるといった問題を有していた。

このような問題を回避するためには、各着色パターン間に隙間が生じないよう、各着色パターンを遮光部上で密着させて形成すればよい。しかしながら、この場合、着色パターンの形成時に高い位置精度が要求されるため、実際には着色パターンが遮光部上で重複して形成されてしまうことから、パターンのエッジ部分にツノと呼ばれる隆起部分が生じ、そのツノによって液晶の配向が乱されるといった問題があった。
なお、上述したような液晶量の低減を目的した先行技術は発見されていない。

そこで、着色層間に生じる隙間に入り込む液晶量を低減させることが可能であり、かつ工程数を増加させることなく製造することが可能なカラーフィルタの提供が望まれている。

本発明は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上の上記遮光部の開口部に形成された着色層と、上記遮光部上の上記着色層間の隙間にのみ形成された充填層と、上記着色層上に形成された配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、上記充填層が、上記配向制御用突起と同一の材料からなることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明によれば、上記着色層間の隙間に充填層を形成することにより、着色層間の隙間を埋めることが可能となり、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、余分な液晶使用量を減らすことができる。また、本発明によれば、充填層と、配向制御用突起とが同一の材料からなることにより、例えば多階調マスクを用いたフォトリソグラフィー法等により、配向制御用突起と充填層とを一括して形成することができるため、工程数を増加させることなく充填層の形成が可能となる。

上記発明においては、上記遮光部上に柱状スペーサが形成されており、かつ、上記充填層が、上記柱状スペーサとも同一の材料からなることが好ましい。柱状スペーサを有する構成のカラーフィルタである場合、配向制御用突起および充填層に加えて、柱状スペーサも一括して形成することができるため、製造効率上有利となるからである。

また上記発明においては、少なくとも、上記配向制御用突起と上記着色層との間、および、上記充填層と上記遮光部との間に透明電極層が形成されていることが好ましい。透明電極層上に、充填層と配向制御用突起とを一括して形成することが可能となるからである。

また、本発明は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上の上記遮光部の開口部に形成された着色層と、上記遮光部上の上記着色層間の隙間にのみ形成された充填層と、上記着色層上に形成された配向制御用突起とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記遮光部上および上記着色層上に、感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、多階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる充填層および配向制御用突起を同時に形成する異種部材一括形成工程とを有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。

本発明によれば、充填層と配向制御用突起とを一括して形成することにより、工程数を増加させることなく、充填層を形成することが可能となる。

本発明においては、上記異種部材一括形成工程が、さらに上記感光性樹脂からなる柱状スペーサも同時に形成する工程であることが好ましい。これにより、さらに製造工程が簡略化されるからである。

本発明によれば、着色層間に生じる隙間に入り込む液晶量を低減させることが可能であり、かつ工程数を増加させることなく製造することが可能なカラーフィルタを提供できるという効果を奏する。

以下、本発明のカラーフィルタ、およびその製造方法について詳細に説明する。

Ａ．カラーフィルタ
まず、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上の上記遮光部の開口部に形成された着色層と、上記遮光部上の上記着色層間の隙間にのみ形成された充填層と、上記着色層上に形成された配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、上記充填層が、上記配向制御用突起と同一の材料からなることを特徴とするものである。

本発明のカラーフィルタについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図１に示すように、カラーフィルタ１０は、基材１上にパターン状に形成された遮光部２と、この遮光部２の開口部に形成された着色層３と、上記遮光部２上の着色層３間の隙間に形成された充填層４と、上記着色層３上に形成された配向制御用突起５とを有し、上記充填層４および配向制御用突起５が同一の材料で形成されているものである。
ここで、本発明において、充填層が着色層間の隙間にのみ形成されているとは、着色層上に充填層が存在しないことを意味する。また、着色層上に充填層が存在しないとは、着色層上に積層された部分における充填層の厚みが１００ｎｍ以下であり、好ましくは１０ｎｍ以下であることを意味する。

本発明においては、上記着色層間の隙間に充填層を形成することから、着色層間に生じる隙間を埋めることが可能となる。これにより、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、着色層間の隙間に入り込む液晶量を減らすことができるため、余分な液晶使用量が減り、コストの削減を図ることが可能となる。
また、本発明においては、充填層と、配向制御用突起とが同一の材料からなることにより、例えば多階調マスクを用いたフォトリソグラフィー法等により、充填層と配向制御用突起とを同時形成することができる。したがって、カラーフィルタの製造における工程数を増加させることなく充填層を形成することができ、製造コストの増加等を回避することが可能となる。
以下、本発明のカラーフィルタについて、各構成に分けて詳細に説明する。

１．充填層
まず、本発明における充填層について説明する。本発明における充填層は、後述する遮光部上の着色層間の隙間に形成され、後述する配向制御用突起と同じ材料からなるものであれば特に限定されるものではなく、透明なものであってもよく、また着色されたものであってもよい。

本発明における充填層は、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、液晶が着色層間に生じる隙間に注入される量を減らす目的で形成されるものである。したがって、充填層の形状や、着色層間の隙間に対する充填層の体積率等は、着色層間に生じる隙間に入り込む液晶量を減らすことが可能であれば、特に限定されるものではない。

上記充填層は、着色層間の隙間に形成されるものであるが、着色層間の隙間内で着色層と接触していても良く、また離れていても良い。

本発明においては、基材表面から充填層表面までの最大厚みが、基材表面から着色層表面までの最大厚み以下、すなわち、充填層表面の最大高さが、着色層表面の最大高さを越えることがないことが好ましい。基材表面から充填層表面までの厚みが、基材表面から着色層表面までの厚みよりも大きすぎると、液晶の配向不良の原因となる場合があるからである。

また、基材表面から充填層表面までの最大厚みとして具体的には、基材表面から着色層表面までの最大厚みを１とした場合、０．６〜１．２程度であることが好ましく、特に０．６〜１であることが好ましい。基材表面から充填層表面までの厚みが小さすぎると、得られる効果が小さすぎる場合があるからである。
なお、このような厚みは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた観察により、算出することができる。

上記充填層の形成位置としては、後述する遮光部上の着色層間の隙間であれば特に限定されるものではなく、着色層間に生じる全ての隙間であってもよく、また着色層間に生じる一部の隙間であってもよいが、本発明においては、着色層間に生じる全ての隙間であることが好ましい。

上記充填層の形成材料としては、後述する配向制御用突起と同じ材料であれば特に限定されるものではないが、本発明においては、感光性樹脂を含有していることが好ましい。これにより、充填層と配向制御用突起とを多階調マスクを用いたフォトリソグラフィー法により一括形成することができるからである。なお、配向制御用突起の形成材料としては、後述する「２．配向制御用突起」において詳しく説明するので、ここでの説明は省略する。

２．配向制御用突起
次に、本発明における配向制御用突起について説明する。本発明における配向制御用突起は、後述する着色層上に形成される。上記配向制御用突起は、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に、液晶分子の配列状態を制御するために設けられるものである。

上記配向制御用突起に用いられる材料としては、一般的なカラーフィルタにおける配向制御用突起に使用されるものと同様とすることができる。本発明において、上記配向制御用突起に用いられる材料としては、感光性樹脂を含むものであることが好ましい。感光性樹脂を含むことにより、後述するような多階調マスク等を用いたフォトリソグラフィー法により、充填層と一括形成することが可能となるからである。

上記配向制御用突起に用いられる感光性樹脂としては、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれも用いることができる。

ネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また例えば、アルカリ可溶性樹脂と、多官能重合性モノマーと、光重合開始剤とを主成分とするものを用いることができる。

アルカリ可溶性樹脂としては、芳香環が重量比で２５％以上含まれていること、あるいはそれらの芳香環構造が樹脂の主鎖に含まれているものが好ましく、具体的には、東亞合成（株）製のＭ−１０１、Ｍ−１０２、Ｍ−１１０、ベンジルメタクリレートあるいはスチレンと（メタ）アクリル酸との共重合体を挙げることができる。中でも、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマー等が好適に用いられる。これらの共重合においては、密着性、成膜性、耐薬品性などを付与する目的で、その他の重合性モノマーを添加し３元共重合体あるいはそれ以上の多元重合体としてもよい。

その他、以下の化学構造式（１）から（４）等で示される芳香環含有エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などに、有機酸を反応させエポキシ基を開環させた後、酸無水物と反応させてモノエステル化してアルカリ可溶性にしたものを挙げることができる。

なお、ｍは０以上の整数を、ｎは１以上の整数を、Ｒ^１〜Ｒ^８はそれぞれ独立にＨ、ＣＨ_３またはハロゲン原子を示す。また、Ｒ^９、Ｒ^１０は、ＨまたはＣＨ_３である。さらに、Ｅは下記（５）で示される結合基を示す。

これらは、エポキシ基の開環を行う際に、有機酸として（メタ）アクリル酸を用いることによって側鎖に重合性二重結合を導入することができる。これにより、感度を高くすることも可能である。

また、下記構造式（６）、（７）あるいは（８）等で示されるようなカルド系化合物やビスフェノールＡ系化合物などに酸無水物を反応させることによって得られる芳香環含有樹脂も用いることができる。

なお、ｎは１以上の整数を、Ｒ^１１またはＲ^１２はＨまたはＣＨ_３を示す。また、Ｒ^１３またはＲ^１４は、それぞれ独立にＨ、ＣＨ_３またはハロゲン原子を示す。

また、上記アルカリ可溶性樹脂としては、脂環式炭化水素が重量比で２５％以上含まれていること、あるいはそれらの脂環式炭化水素が樹脂の主鎖に含まれているものが好ましい。これらの具体例としては、大阪有機化学工業（株）製のＩＢＸＡ、Ｖ＃１５５、三菱レイヨン（株）製のＣＨ、日立化成（株）製のＦＡ−５１１Ａ、ＦＡ−５１２Ａ、ＦＡ−５１３Ｍ、ＦＡ−５４４ＡあるいはＦＡ−５１３Ｍと（メタ）アクリル酸との共重合体を挙げることができる。これらの共重合においては、密着性、成膜性、耐薬品性などを付与する目的で、その他の重合性モノマーを添加し３元共重合体あるいはそれ以上の多元重合体としてもよい。

その他、以下の化学構造式（９）、（１０）等で示される脂環式炭化水素含有エポキシ系樹脂などに、有機酸を反応させエポキシ基を開環させた後、酸無水物と反応させてモノエステル化してアルカリ可溶性にしたものを挙げることができる。

なお、ｍは０以上の整数を、ｎは１以上の整数を、Ｒ^１５、Ｒ^１６はＨまたはＣＨ_３を、Ｒ^１７はＨ、ＣＨ_３またはハロゲン原子を示す。また、Ｅは下記（５）で示される結合基を示す。

また、下記構造式（１１）等で示されるような水添ビスフェノールＡ系化合物などに酸無水物を反応させることによって得られる芳香環含有樹脂を用いることもできる。

なお、Ｒ^１８、Ｒ^１９はＨまたはＣＨ_３を示す。

なお、本発明においては、上述した中でもアクリル基を有するアルカリ可溶性樹脂を用いることが好ましい。

また、上記多官能重合性モノマーとしては、さらには、脂肪族ポリヒドロキシ化合物、例えば、エチレングルコール、ジエチレングルコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，１０−デカンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトールなどのジあるいはポリ（メタ）アクリル酸エステル類等やジメチロールトリシクロデカンモノアクリレートやジメチロールトリシクロデカンジアクリレート等の脂環式モノマーや芳香族ポリヒドロキシ化合物、例えばヒドロキノン、レゾルシン、カテコール、ピロガロール、ビスフェノールＡ等のジあるいはポリ（メタ）アクリル酸エステルなどが挙げられる。これらの中でも、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が好適に用いられる。

また、これらの多官能重合性モノマーは２種類以上混合して用いてもよく、アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレートなどの単官能重合性モノマーと併用してもよい。

さらに、上記光重合開始剤としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のＩｒｇａｃｕｒｅ６５１、１８４、１１７３、９０７、３６９、８１９、ＣＧＩ１２４やＢＡＳＦ社製のＴＰＯ、日本化薬（株）製のＫａｙａｃｕｒｅ ＤＴＥＸ、あるいは４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ジメチルアミノベンゾフェノンのようなベンゾフェノン類の他に、ビイミダゾール化合物、トリアジン化合物などを挙げることができる。

また、ポジ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした感光性樹脂等が挙げられる。

なお、上述した充填層を着色されたものとする場合、上記感光性樹脂に顔料や染料等の着色剤を添加したものを用いることができる。

３．着色層
次に、本発明における着色層について説明する。本発明における着色層は、後述する基材上であって、遮光部により区画された開口部に形成され、かつ上記遮光部上の着色層間に隙間を有するように形成されるものである。

本発明における着色層は、図１に例示するように、一般に、赤色着色パターン３Ｒ、緑色着色パターン３Ｇ、および青色着色パターン３Ｂから構成される。上記着色層における着色パターン形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。

なお、本発明に用いられる着色層の材料については、公知のカラーフィルタの着色層に用いられる材料を使用することができる。

また、本発明において、このような着色層の形成方法としては、遮光部上に隙間を有するように形成することが可能な方法であれば特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタにおける着色層の形成方法、例えばフォトリソグラフィー法、インクジェット法、印刷法等と同様とすることができる。

４．遮光部
次に、本発明における遮光部について説明する。本発明における遮光部は、後述する基材上にパターン状に形成されるものであって、一般的なカラーフィルタに遮光部として用いられるものと同様とすることができる。

このような遮光部としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等によって、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たもの等であってもよく、また、例えば、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をフォトリソ法、印刷法等により形成した方法等であってもよい。

５．基材
次に、本発明における基材について説明する。本発明における基材としては、一般にカラーフィルタに用いられるものであれば特に限定されるものではなく、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、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。

６．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上記充填層、上記配向制御用突起、上記着色層、上記遮光部および上記基材以外にも、必要に応じて他の部材を有していてもよい。他の部材としては、例えば柱状スペーサや透明電極層、配向膜等が挙げられる。なお、本発明におけるカラーフィルタは、オーバーコート層が形成されていない構成とする。
以下、柱状スペーサ、透明電極層および配向膜について説明する。

（柱状スペーサ）
本発明に用いられる柱状スペーサは、上記遮光部上、すなわち非表示領域上に形成される。
本発明において、上記柱状スペーサは、上記充填層および配向制御用突起と同一の材料からなることが好ましい。充填層、配向制御用突起、および柱状スペーサを一括して形成することができるため、製造効率上有利となるからである。

上記柱状スペーサに用いられる材料としては、一般的なカラーフィルタにおける柱状スペーサに使用されるものと同様とすることができる。本発明において、上記柱状スペーサに用いられる材料としては、感光性樹脂を含むものであることが好ましい。感光性樹脂を含むことにより、多階調マスク等を用いたフォトリソグラフィー法により、充填層と一括形成することが可能となるからである。
なお、柱状スペーサの形成に用いられる材料については、上述した「２．配向制御用突起」の項で説明した配向制御用突起に用いられる材料と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

なお、上記柱状スペーサの幅および形状としては、基材上の遮光部上に選択的に形成することができ、所定のセルギャップを基材全体に渡って維持することが可能であれば特に限定されるものではない。柱状スペーサの幅としては、５μｍ〜２０μｍ程度とされる。さらに、柱状スペーサの形状は柱状であればよく、例えば、円柱状、角柱状、截頭錐体形状等のいずれであってもよい。

上記柱状スペーサの形成密度（密集度）は、液晶層の厚みムラ、開口率、柱状スペーサの形状、形成材料等を考慮して適宜選択される。例えば、１ピクセルに１個の柱状スペーサを設ければ、必要十分なスペーサ機能を発現する。

（透明電極層）
本発明においては、上記着色層表面上、および、上記充填層と上記遮光部との間に透明電極層が形成されていることが好ましい。これにより、通常、柱状スペーサや配向制御用突起は透明電極層上に形成されるため、配向制御用突起と充填層との一括形成が可能となるからである。

本発明に用いられる透明電極層としては、透明性および導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、通常、金属酸化物の薄膜が用いられる。このような金属酸化物としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫等が挙げることができる。

（配向膜）
本発明に用いられる配向膜は、一般的に液晶表示装置用のカラーフィルタの配向膜として用いられているものを広く用いることができる。このような配向膜としては、例えば、ポリイミド等の高分子膜をラビング処理することにより配向規制力を発現させたラビング膜や、光反応性材料や光異性化材料からなる膜に偏光を照射することにより配向規制力を発現させた光配向膜等を挙げることができる。

Ｂ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上の上記遮光部の開口部に形成された着色層と、上記遮光部上の上記着色層間の隙間にのみ形成された充填層と、上記着色層上に形成された配向制御用突起とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記遮光部上および上記着色層上に、感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、上記感光性樹脂層を、多階調マスクを用いて露光し、現像して、上記感光性樹脂からなる充填層および配向制御用突起を同時に形成する異種部材一括形成工程とを有することを特徴とするものである。

図２は、本発明により充填層と配向制御用突起とを一括形成する例である。まず、図２（ａ）に示すように、基材１上に形成された遮光部２と、赤色パターン３Ｒ、緑色パターン３Ｇおよび青色パターン３Ｂから構成される着色層３とを覆うように感光性樹脂層１１を形成する。次いで、図２（ｂ）に示すように、感光性樹脂層１１を多階調マスク２１を介して露光光Ｌにより露光する。
この多階調マスク２１は、透明基板２２上に遮光膜パターン２３および半透過膜パターン２４が形成されたものであり、透明基板２２上に遮光膜パターン２３が設けられた遮光領域３１と、透明基板２２上に半透過膜パターン２４のみが設けられた半透過領域３２と、透明基板２２のみを有する透過領域３３とを有している。多階調マスク２１では、遮光領域３１、半透過領域３２および透過領域３３でそれぞれ透過率が異なるので、各領域の透過率に応じて、感光性樹脂層の光硬化反応の程度が異なるものとなり、露光後に現像することにより、形状および高さの異なる充填層４および配向制御用突起５が一括形成される。

このように、本発明のカラーフィルタの製造方法では、充填層と配向制御用突起とを１回の露光により同時に形成することができるため、製造工程数を増加させることなく、充填層を形成することが可能となる。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。

１．感光性樹脂層形成工程
本発明における感光性樹脂層形成工程は、基材上に形成された遮光部および着色層上に感光性樹脂層を形成する工程である。このような感光性樹脂層形成工程は、例えば基材上に形成された遮光部および着色層上に、感光性樹脂を含有する感光性樹脂組成物を塗布し、感光性樹脂層を形成する工程とすることができる。

なお、基材、遮光部および着色層については、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。

本工程において使用される感光性樹脂組成物は、例えば感光性樹脂と溶剤とを混合させたものとすることができる。上記感光性樹脂としては、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した充填層および配向制御用突起の形成材料と同様のものを用いることができるので、ここでの説明は省略する。また、上記溶剤としては、一般にカラーフィルタにおける部材の形成に用いられる感光性樹脂組成物に含有される溶剤と同様とすることができる。

感光性樹脂組成物の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法等を使用することができる。

塗布後の感光性樹脂層の厚みは、形成する配向制御用突起の高さに応じて適宜調整される。すなわち、充填層よりも高さの高い配向制御用突起の高さに適合するように、感光性樹脂層の厚みが調整される。

上記の感光性樹脂組成物の塗布後は、感光性樹脂層に対して加熱処理（プリベーク）を施してもよい。

２．異種部材一括形成工程
本発明における異種部材一括形成工程は、多階調マスクを用いて上記感光性樹脂層を露光し、現像して、充填層と、配向制御用突起とを一括形成する工程である。

本発明に用いられる多階調マスクとは、一般的に高さの異なる部材を一括して形成する際に使用されるフォトマスクのことを示し、具体的には、互いに透過率が異なる３種類以上の領域を有するフォトマスクのことをいう。このような多階調マスクとしては、例えば透明基板上に遮光膜パターンおよび半透過膜パターンが形成され、透明基板上に遮光膜パターンが設けられた遮光領域と、透明基板上に半透過膜パターンのみが設けられた半透過領域と、透明基板のみを有する透過領域とを有するものとすることができる。具体的には、図２（ｂ）に例示するように、透明基板２２上に遮光膜パターン２３および半透過膜パターン２４がこの順で積層された遮光領域３１と、透明基板２２上に半透過膜パターン２４のみが設けられた半透過領域３２と、透明基板２２のみを有する透過領域３３とを有する多階調マスク２１や、図３に例示するように、透明基板２２上に半透過膜パターン２４および遮光膜パターン２３がこの順で積層された遮光領域３１´と、透明基板２２上に半透過膜パターン２４のみが設けられた半透過領域３２と、透明基板２２のみを有する透過領域３３とを有する多階調マスク２１´等が挙げられる。
なお、多階調マスクについては、例えば特開２００６−１８００１公報を参照することができる。

また、露光方法としては、特に限定されるものではなく、例えば感光性樹脂層の表面から数十μｍ程度の間隙をあけて多階調マスクを配置し、露光するプロキシミティ露光を行うことができる。この露光により、照射部分で光硬化反応が生じる。

上記の露光後は、現像が行われる。現像により、感光性樹脂層が部分的に除去される。具体的は、露光により硬化した部分が残存し、その他の部分が選択的に除去される。多階調マスクの透過領域から露光された部位では硬化反応が十分に進行するのに対し、半透過領域から露光された部位では硬化反応が不十分となるので、高さの異なる充填層および配向制御用突起を同時に形成することができる。現像は、一般的なアルカリ現像方法に従って行うことができる。

また、露光および現像後、形成された充填層および配向制御用突起に対して加熱処理（ポストベーク）を施してもよい。この加熱処理は、例えば温度１００〜２５０℃、処理時間１０〜６０分程度で適宜設定することができる。

また、本発明においては、本工程により、さらに上記感光性樹脂からなる柱状スペーサも同時に形成されることが好ましい。充填層、配向制御用突起、および柱状スペーサが一括形成されることにより、さらに製造工程が簡略化され、製造コストの低減が実現できるからである。

なお、本工程により形成される充填層、柱状スペーサ、配向制御用突起については、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。

３．その他の工程
本発明においては、透明樹脂層形成工程前や異種部材一括形成工程後に、カラーフィルタにおける各種部材を形成する工程を必要に応じて行うことができる。

例えば、基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程や、基材上に着色層を形成する着色層形成工程、基材上の遮光部および着色層を覆うように透明電極層を形成する透明電極層形成工程、カラーフィルタの最表面に配向膜を形成する配向膜形成工程等を行うことができる。なお、着色層形成工程においては、遮光部上で着色層同士が接触しないよう間隔を空けて着色層を形成することとする。
また、上記異種部材一括形成工程にて、柱状スペーサの形成を行わない場合は、遮光部上に柱状スペーサを形成する柱状スペーサ形成工程を行うこともできる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
[実施例１]
（感光性樹脂組成物の調製）
重合槽中にメタクリル酸メチル（MMA）を63重量部、アクリル酸（AA）を12重量部、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル（HEMA）を6重量部、およびジエチレングリコールジメチルエーテル（DMDG）を88重量部仕込み、攪拌し溶解させた後、2,2‘-アゾビス（2-メチルブチロニトリル）を7重量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、85℃で2時間攪拌し、更に100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、更にメタクリル酸グリシジル（GMA）を7重量部、トリエチルアミンを0.4重量部、およびハイドロキノンを0.2重量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液（固形分50%）を得た。
次に、下記の材料を室温で攪拌、混合して感光性樹脂組成物とした。
・上記共重合樹脂溶液（固形分50%）：16重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（サートマー社 SR399）：24重量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社 エピコート180S70）：4重量部
・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ン-1-オン：4重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：52重量部

（遮光部形成工程）
まず、下記分量の成分を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。
・黒色顔料：23重量部
・高分子分散材（ビックケミー・ジャパン(株) Disperbyk111）：2重量部
・溶剤（ジエチレングリコールジメチルエーテル）：75重量部
次に、下記分量の成分を十分混合して、遮光部用組成物を得た。
・上記黒色顔料分散液：61重量部
・感光性樹脂組成物：20重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：30重量部
そして、基材である厚み1.1mmの370mm×470mmガラス基板（旭硝子(株) AN材）上に、上記遮光部用組成物をスピンコーターで塗布し、100℃で3分間乾燥させ、膜厚約1μmの遮光部を形成した。上記遮光部を、超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、ガラス基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域に遮光部を形成した。

（着色層形成工程）
上記のようにして遮光部を形成したガラス基板上に、下記組成の赤色感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布（塗布厚み2.5μm）し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥した。次いで、赤色感光性樹脂組成物の塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、赤色感光性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、ガラス基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより、加熱処理を施して赤色画素を形成すべき領域に赤色のレリーフパターンを形成した。
ａ．赤色硬化性樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントレッド177：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸-3-メトキシブチル：82重量部

次に、下記組成の緑色感光性樹脂組成物を用いて、赤色のレリーフパターン形成と同様の工程で、緑色画素を形成すべき領域に緑色のレリーフパターンを形成した。
ｂ．緑色硬化性樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントグリーン36：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸-3-メトキシブチル：82重量部

さらに、下記組成の青色感光性樹脂組成物を用いて、赤色のレリーフパターン形成と同様の工程で、青色画素を形成すべき領域に青色のレリーフパターンを形成し、赤（R）、緑（G）、青（B）の3色からなる着色層を形成した。なお、各色の着色層間の遮光部上には、それぞれ隙間が形成されていた。
ｃ．青色硬化性樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントブルー15:6：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸-3-メトキシブチル：82重量部

（透明電極層形成工程）
上記のようにして着色層を形成したガラス基板上に、基板温度200℃でアルゴンと酸素とを放電ガスとし、DCマグネトロンスパッタリング法によってITOをターゲットとして透明電極層を形成した。

（異種部材一括形成工程）
上記のようにして形成した透明電極層上に、感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し塗布膜を形成した。感光性樹脂組成物の塗布膜から100μmの距離に３階調のフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0ｋWの超高圧水銀ランプを用いて紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、感光性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、ガラス基板を200℃の雰囲気中に30分間放置することにより加熱処理を施して、配向制御用突起および着色層と同程度の高さ（ガラス基板表面から着色層表面までの最大厚みと、ガラス基板表面から充填層表面までの最大厚みとが同程度）の充填層をそれぞれ所定の位置に形成した。

（柱状スペーサ形成工程）
上記のようにして配向制御用突起および充填層を形成したガラス基板上に感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し塗布膜を形成した。感光性樹脂組成物の塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0ｋWの超高圧水銀ランプを用いてスペーサの形成領域のみに紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、感光性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、ガラス基板を200℃の雰囲気中に30分間放置することにより加熱処理を施して、上端部面積が100μm²で3.8μmの固定柱状スペーサを遮光部に所定の個数密度となるように形成した。

（液晶表示装置の作製）
上記のようにして柱状スペーサを形成したガラス基板上にポリイミドよりなる配向膜を形成した。次いでTFTを形成したガラス基板上にVA液晶を必要量滴下し、上記カラーフィルタを重ね合わせ、UV硬化性樹脂をシール材として用い、常温で0.3kgf/cm²の圧力をかけながら400mJ/cm²の照射量で露光することにより接合して、セル組みし、液晶表示装置を得た。

[比較例１]
充填層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。

[評価]
実施例１および比較例１で得られた液晶表示装置に注入した液晶量について、比較を行った。結果を下記表１に示す。なお、液晶量は、充填層を形成しなかった比較例１の液晶量を１として、それぞれの量を算出し、表記した。

充填層を形成した実施例１は、着色層間に隙間に充填層を形成しなかった比較例１と比べて、液晶の注入量（滴下量）を少なくすることができた。

本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。 本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。 本発明のカラーフィルタの製造方法の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１ … 基材
２ … 遮光部
３ … 着色層
３Ｒ … 赤色パターン
３Ｇ … 緑色パターン
３Ｂ … 青色パターン
４ … 充填層
５ … 配向制御用突起
６ … 柱状スペーサ
１０ … カラーフィルタ
１１ … 感光性樹脂層
２１ … 多階調マスク
２２ … 透明基板
２３ … 遮光膜パターン
２４ … 半透過膜パターン
３１ … 遮光領域
３２ … 半透過領域
３３ … 透過領域

Claims (5)

1. 基材と、前記基材上にパターン状に形成された遮光部と、前記基材上の前記遮光部の開口部に形成された着色層と、前記遮光部上の前記着色層間の隙間にのみ形成された充填層と、前記着色層上に形成された配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、
   前記充填層が、前記配向制御用突起と同一の材料からなることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記遮光部上に柱状スペーサが形成されており、かつ、前記充填層が、前記柱状スペーサとも同一の材料からなることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
3. 少なくとも、前記配向制御用突起と前記着色層との間、および、前記充填層と前記遮光部との間に透明電極層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
4. 基材と、前記基材上にパターン状に形成された遮光部と、前記基材上の前記遮光部の開口部に形成された着色層と、前記遮光部上の前記着色層間の隙間にのみ形成された充填層と、前記着色層上に形成された配向制御用突起とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
   前記遮光部上および前記着色層上に、感光性樹脂からなる感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程と、
   前記感光性樹脂層を、多階調マスクを用いて露光し、現像して、前記感光性樹脂からなる充填層および配向制御用突起を同時に形成する異種部材一括形成工程と
   を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
5. 前記異種部材一括形成工程が、さらに前記感光性樹脂からなる柱状スペーサも同時に形成する工程であることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタの製造方法。

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