JP2008170523A - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、遮光性液晶配向制御用突起が製版性良く形成され、かつ液晶表示装置に用いた際、黒表示時に光漏れを防止することが可能なカラーフィルタを提供することを主目的としている。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、基材と、前記基材上に形成された着色層と、遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、前記着色層には凹部が形成され、かつ前記凹部内に遮光性液晶配向制御用突起が形成されており、前記基材表面から前記遮光性液晶配向制御用突起の頂部までの厚みが、前記基材表面から前記凹部の形成されていない領域の前記カラーフィルタ表面までの厚みよりも厚いことを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタおよびこれを用いた液晶表示装置、並びにカラーフィルタ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。

このような液晶表示装置では、視野角が広く、高コントラストが実現できる複数配向分割型垂直配向モードとして知られるMulti-domain Vertical Aligned（ＭＶＡ）方式の液晶表示装置が開発されている。このＭＶＡ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、通常液晶分子の配向をコントロールするための液晶配向制御用突起が形成されており、この液晶配向制御用突起の存在により液晶分子を傾斜させ、液晶配向の分割を実現している（特許文献１参照）。このような液晶配向制御用突起は、色表示に影響を及ぼさないよう、通常透明な材料を用いて形成されている。しかしながら、この液晶配向制御用突起のサイド部分においては、液晶分子の傾斜角が、電圧をオンにした時とオフにした時のちょうど中間の角度となるため、電圧オフ時、すなわち黒表示時に液晶配向制御用突起を透過して光漏れが発生し、それによってコントラストが低下してしまうといった問題を有していた。

このような問題を解決する方法として、液晶配向制御用突起を着色材を含有する材料にて形成し、光の透過を遮ることにより光漏れを防ぐ方法が考えられる。ここで、光漏れを防ぐために必要な遮光率を有する液晶配向制御用突起とするためには、ＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値の低い材料を用いる必要があり、そのためには顔料等の着色材の含有量を多くする方法が採られる。しかしながら、このような着色材の含有量の高い材料を用いて液晶配向制御用突起をフォトリソ法により形成する場合、製版性が悪化するといった不具合が生じてしまう。すなわち、液晶配向制御用突起を形成する材料の着色材の含有量が高いと、ポリマー成分の含有量が低下することから、硬化性が低下してしまうといった問題を有していた。また、特に液晶配向制御用突起を形成する材料としてポジ材料を用いる場合、着色材の含有量が高いと、露光の際、光が深部まで届かず、現像時に残渣が増加するといった問題が生じていた。

また、上述したような光漏れの問題を解決する方法として、通常カラーフィルタに形成されるブラックマトリックス層とは別に、画素上にもブラックマトリックス層を形成し、その上に液晶配向制御用突起を形成する方法も考えられる。このような方法の場合、液晶配向制御用突起をブラックマトリックス層の形成領域からはみ出すことなく形成する必要があるため、液晶配向制御用突起の形成領域に対して、ブラックマトリックス層の形成領域を広くしなければならない。しかしながら、カラーフィルタ全体に対してブラックマトリックス層が占有する領域が広くなりすぎてしまい、色表示時の輝度が下がるといった問題を有するものであった。

特開２００３−７５８３９号公報

そこで、遮光性液晶配向制御用突起が製版性良く形成され、かつ液晶表示装置に用いた際、黒表示時に光漏れを防止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、上記基材上に形成された着色層と、遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、上記着色層には凹部が形成され、かつ上記凹部内に遮光性液晶配向制御用突起が形成されており、上記基材表面から上記遮光性液晶配向制御用突起の頂部までの厚みが、上記基材表面から上記凹部の形成されていない領域の上記カラーフィルタ表面までの厚みよりも厚い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、着色層に形成された凹部内に、遮光性液晶配向制御用突起が形成されたものとすることにより、遮光性液晶配向制御用突起の膜厚を厚いものとすることができるため、遮光性液晶配向制御用突起の形成の際、着色材の含有量の低い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いた場合であっても、十分な遮光性を有する遮光性液晶配向制御用突起とすることが可能となる。したがって、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、黒表示時に光漏れが発生しにくく、コントラストの低下を防ぐことが可能となる。
また、上記遮光性液晶配向制御用突起を、例えばフォトリソグラフィー法により形成する場合、着色材含有量の低い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いることができるため、製版性良く遮光性液晶配向制御用突起を形成することが可能となる。

上記発明において、上記遮光性液晶配向制御用突起は、ＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値が１〜４０の範囲内であることが好ましい。これにより、遮光性の高い液晶配向制御用突起とすることができるからである。

また上記発明において、上記遮光性液晶配向制御用突起は、赤色用顔料および青色用顔料を含有していることが好ましい。これにより、人間の視覚特性上、明るく感じる５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の波長の光の透過率を抑えることができるため、液晶表示装置において、黒表示時の見た目の輝度を低いものとすることができ、白表示部と黒表示部とのコントラストを大きいものとすることができる。

また本発明は、上述したカラーフィルタを有することを特徴とする液晶表示装置を提供する。本発明によれば、黒表示時に光漏れが発生しにくく、コントラストの低下が抑制された液晶表示装置とすることが可能である。

さらに本発明は、基材上に凹部を有する着色層を形成する着色層形成工程と、上記着色層の凹部内に着色材を含有する遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いて遮光性液晶配向制御用突起を形成する液晶配向制御用突起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、着色層内に凹部を形成し、その凹部内に遮光性液晶配向制御用突起を形成することから、形成される遮光性液晶配向制御用突起の厚みを厚いものとすることができるため、着色材の含有量の低い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いた場合であっても十分な遮光性を有する遮光性液晶配向制御用突起を形成することが可能となる。したがって、液晶表示装置に用いた際、黒表示時に光漏れが発生しにくく、コントラストの低下を回避することが可能なカラーフィルタを得ることができる。また、例えばフォトリソグラフィー法により遮光性液晶配向制御用突起を形成する場合、着色材含有量の低い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いることができるため、製版性良く遮光性液晶配向制御用突起を形成することが可能となる。

上記発明においては、上記着色材が赤色用顔料および青色用顔料であることが好ましい。これにより、人間の視覚特性上、明るく感じる５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の波長の光の透過率を抑えることができるため、本発明により製造されたカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、黒表示時の見た目の輝度を低いものとすることができ、白表示部と黒表示部とのコントラストを大きいものとすることができる。

本発明によれば、遮光性液晶配向制御用突起が製版性良く形成され、かつ液晶表示装置に用いた際、黒表示時に光漏れしにくく、コントラストの低下を防ぐことが可能となるという効果を奏する。

本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタおよびこれを用いた液晶表示装置、さらに上記カラーフィルタの製造方法に関するものである。以下、それぞれについて分けて説明する。

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、上記基材上に形成された着色層と、遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、上記着色層には凹部が形成され、かつ上記凹部内に遮光性液晶配向制御用突起が形成されており、上記基材表面から上記遮光性液晶配向制御用突起の頂部までの厚みが、上記基材表面から上記凹部の形成されていない領域の上記カラーフィルタ表面までの厚みよりも厚い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、図面を用いて説明する。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。本発明のカラーフィルタ１は、例えば図１に示すように、基材２と、上記基材２上に形成された着色層３と、遮光性液晶配向制御用突起４とを有するカラーフィルタであって、上記着色層３には凹部ａが形成され、かつ上記凹部ａ内に遮光性液晶配向制御用突起４が形成されており、上記基材２表面から上記遮光性液晶表示装置用突起４の頂部までの厚みｘが、上記基材２表面から上記凹部ａの形成されていない領域の上記カラーフィルタ１表面までの厚みｙよりも厚いものである。なお、本発明のカラーフィルタは、図１に示すように、通常着色層３上に形成される透明電極層５と、基材１上であり、かつ異なる着色層３間に形成される遮光部６とを有している。

本発明によれば、着色層に凹部が形成され、その凹部内に、遮光性液晶配向制御用突起が形成されたものとすることから、遮光性液晶配向制御用突起の膜厚を厚いものとすることができる。これにより、遮光性液晶配向制御用突起を形成する際、着色材の含有量の低い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いた場合であっても、十分な遮光性を有する遮光性液晶配向制御用突起とすることが可能となる。したがって、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、黒表示時に光漏れが発生しにくく、コントラストの低下を防ぐことが可能となる。

また、本発明においては、上記遮光性液晶配向制御用突起を形成する際、上述したように着色材含有量の低い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いることができる。これにより、例えばフォトリソグラフィー法により遮光性液晶配向制御用突起を形成する際、着色材濃度の高い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いた場合に生じる不具合、すなわちポリマー成分の低下による硬化不足や現像時における残渣の増加等が生じることなく、製版性良く遮光性液晶配向制御用突起が形成されたものとすることができる。
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しく説明する。

１．遮光性液晶配向制御用突起
まず、本発明のカラーフィルタに用いられる遮光性液晶配向制御用突起について説明する。本発明における遮光性液晶配向制御用突起は、遮光性を有し、かつ後述する着色層の凹部内に形成されたものである。
なお、上記遮光性液晶配向制御用突起は、一般的にＭＶＡ方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに採用されるものであり、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ものである。

本発明において、上記遮光性液晶配向制御用突起は、ＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値が１〜４０の範囲内であることが好ましく、中でも１〜３０、特に３〜３０の範囲内であることが好ましい。これにより、バックライト光を一定以上透過させない遮光性の高い遮光性液晶配向制御用突起とすることができ、黒表示時に漏れるバックライト光を少ないものとすることができるからである。また上記範囲より低い値とすると、黒以外の色を表示する際の輝度が低下し、高品質な色表示が困難となる恐れがあり好ましくない。ここで、上記ＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値は、オリンパス光学工業（株）製分光測色計ＯＳＰ−ＳＰ２００により測定される値である。

上記遮光性液晶配向制御用突起の構成材料としては、遮光性液晶配向制御用突起とすることが可能なものであれば特に限定されるものではなく、通常、樹脂に少なくとも着色材を添加したものとすることができる。上記樹脂としては、遮光性液晶配向制御用突起の形成方法に応じて適宜選択して用いられる。

例えば、遮光性液晶配向制御用突起をフォトリソグラフィー法により形成する場合、上記樹脂としては感光性樹脂が用いられ、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれも使用することができる。このような感光性樹脂としては、例えばポリメチルメタクリラート等の光分解型、光二量化型等の光架橋型、アジド・ノボラック系等の光変性型、エポキシ系やアクリル系などのラジカル重合型等の光重合型等の感光性樹脂を挙げることができる。また、これらの感光性樹脂は、必要に応じて光重合開始剤や増感剤、感光剤等が添加されて用いられる。

また例えば、遮光性液晶配向制御用突起をインクジェット法により形成する場合、使用する樹脂は硬化性を有する硬化性樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂、加熱することにより硬化する熱硬化性樹脂を挙げることができる。本発明に用いられる硬化性樹脂の具体例としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン樹脂等を挙げることができる。

さらに着色材としては、遮光性液晶配向制御用突起に遮光性を付与することが可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば一般的なカラーフィルタの形成に用いられる染料、有機顔料、無機顔料、およびこれらの混合物等を挙げることができる。本発明においては、特に有機顔料の混合物が用いられることが好ましい。有機顔料は、液晶の配向を乱すおそれの少ないものであることから、遮光性液晶配向制御用突起に好適に用いられるからである。

本発明においては上記有機顔料として特に、赤色用顔料および青色用顔料を混合して用いられていることが好ましい。これにより、人間の視覚特性上、明るく感じる５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の波長の光の透過率を抑えることができるため、見た目の輝度を下げることができ、白表示部と黒表示部とのコントラストを大きいものとすることができるからである。また、ＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値を上記範囲内にすることが可能となるからである。

上記赤色用顔料と青色用顔料の比としては、赤色用顔料の含有量（質量）を１とした際に、青色用顔料の含有量（質量）が、０．２〜５の範囲内、中でも０．５〜４の範囲内とすることが好ましい。これにより、上記ＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値を実現することが可能となるからである。

上記赤色用顔料として具体的には、ＰＲ（ピグメントレッド）１０９、１２２、１２３、１６６、１７７、１９０、２０６、２０９、２１５、２４２、２５４等が挙げられ、上記の中でもＰＲ１７７またはＰＲ２５４が用いられることが好ましい。

また上記青色用顔料として具体的には、ＰＢ（ピグメントブルー）１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：５、１５：６やＰＶ（ピグメントバイオレット）１９、２３等が挙げられ、上記の中でもＰＢ１５：６またはＰＶ２３が用いられることが好ましい。

また、上記遮光性液晶配向制御用突起中における着色材の含有量としては、２質量％〜２５質量％程度、中でも２質量％〜２０質量％程度、特に２質量％〜１７質量％程度であることが好ましい。着色材の含有量が上記範囲を超えると、遮光性液晶配向制御用突起をフォトリソグラフィー法により形成する際、製版性が低下する場合があるからである。また、着色材の含有量が上記範囲に満たないと、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、光漏れが生じることから、十分な遮光性を発現させる遮光性液晶配向制御用突起とすることが困難となる場合があるからである。

なお、上記着色材は、上記樹脂に添加する際、必要に応じて分散剤等の添加剤と混合させて用いてもよい。

また、上記遮光性液晶配向制御用突起の厚みとしては、後述する基材表面から遮光性液晶配向制御用突起の頂部までの厚みが、基材表面から凹部の形成されていない領域のカラーフィルタ表面までの厚みよりも厚くなるように設定されるものであれば特に限定されるものではないが、例えば０．７μｍ〜４．５μｍの範囲内であることが好ましく、中でも０．７μｍ〜４．０μｍの範囲内、特に１．０μｍ〜４．０μｍの範囲内であることが好ましい。遮光性液晶配向制御用突起の厚みが薄すぎると、液晶の配向制御が安定して行えない場合があるからである。また、遮光性液晶配向制御用突起の厚みが厚すぎると、液晶表示装置を形成する際、液晶の注入を妨げる場合があるからである。

本発明に用いられる遮光性液晶配向制御用突起が形成される位置としては、後述する着色層に形成された凹部内であり、かつ、上記遮光性液晶配向制御用突起が液晶分子の配列状態を制御できる位置であれば特に限定されるものではなく、カラーフィルタの用途や液晶表示装置の構造等に応じて任意に決定することができる。

また、本発明に用いられる遮光性液晶配向制御用突起の形成パターンとしては、一般的にカラーフィルタにおける液晶配向制御用突起の形成パターンと同様とすることができ、例えばドット状やＶ状等のライン状等を挙げることができる。
本発明に用いられる遮光性液晶配向制御用突起がドット状に形成されている場合、その直径としては、通常８μｍ〜３０μｍの範囲内、中でも８μｍ〜１６μｍの範囲内であることが好ましい。
また、本発明に用いられる遮光性液晶配向制御用突起がライン状に形成されている場合、その線幅としては、通常８μｍ〜１４μｍの範囲内、中でも９μｍ〜１２μｍの範囲内であることが好ましい。

また、本発明に用いられる遮光性液晶配向制御用突起の形成方法としては、例えば遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を着色層および凹部内に塗布した後、フォトマスクを用いてパターン状に露光し、現像、焼成するフォトリソグラフィー法や遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を凹部内にインクジェットにより吐出させるインクジェット法等により形成することができる。

２．着色層
次に、本発明のカラーフィルタに用いられる着色層について説明する。本発明における着色層は、後述する基材上に形成され、上記遮光性液晶配向制御用突起を形成するための凹部を有するものである。

上記着色層は、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成される。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。

上記着色層に形成される凹部の深さとしては、上述した遮光性液晶配向制御用突起を所望の膜厚に形成することが可能な深さであれば特に限定されるものではなく、遮光性液晶配向制御用突起の膜厚に応じて適宜選択される。また、着色層に形成される凹部は、着色層を貫通していてもよく、貫通していなくてもよい。凹部が着色層を貫通している場合は、凹部の底部から基材が露出することとなる。さらに、上記凹部の形成位置や形状としては、上述した遮光性液晶配向制御用突起の形成位置や形状に応じて適宜選択される。

上記凹部の形成方法としては、所望の位置および形状に凹部を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、例えばフォトリソグラフィー法を用いてパターニングする方法であってもよく、またレーザー光をパターン状に照射して照射部の着色層を除去する方法であってもよい。

また、上記着色層における凹部形成領域以外の領域の膜厚としては、一般的なカラーフィルタにおける着色層の膜厚と同様とすることができ、具体的には、０．５μｍ〜４．０μｍの範囲内程度、中でも１．０μｍ〜３．０μｍの範囲内であることが好ましい。なお、上記着色層における凹部形成領域以外の領域の膜厚とは、後述する基材表面から凹部の形成されていない領域の着色層表面までの厚みとする。

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。

３．基材
次に、本発明のカラーフィルタに用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材としては、通常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。

４．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上述した基材、着色層、遮光性液晶配向制御用突起、透明電極層以外にも、必要に応じて他の部材を有するものであってもよい。このような他の部材としては、例えば着色層および着色層の凹部内を覆うように形成される透明電極層や、基材上の異なる着色層間に形成される遮光部、着色層および遮光性液晶配向制御用突起を覆うように形成される配向膜等を挙げることができる。

なお、上記透明電極層、遮光部、配向膜としては、一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

Ｂ．液晶表示装置
次に、本発明の液晶表示装置について説明する。本発明の液晶表示装置は、上述したカラーフィルタを用いたことを特徴とするものであれば、特に限定されるものではなく、通常の液晶表示装置と同様の構成を有するものとすることができる。上記カラーフィルタと、対向して配置される液晶駆動側基板と、その対向基板との間に封入された液晶層とを有するもの等とすることができる。

本発明によれば、遮光性液晶配向制御用突起に十分な遮光性を付与したカラーフィルタを用いることから、液晶駆動側基板およびカラーフィルタ間に封入された液晶層内において、遮光性液晶配向制御用突起の存在により傾斜した液晶分子の影響で起こる黒表示時の光漏れが発生しにくいものとすることが可能なため、コントラストの低下が抑制された液晶表示装置とすることが可能である。

また、本発明の液晶表示装置は、遮光性液晶配向制御用突起を有するカラーフィルタを備えたものであることから、液晶表示装置の駆動方式としては、通常、ＭＶＡ方式が用いられる。

なお、本発明に用いられる上記液晶層や液晶駆動側基板等については、一般的な液晶表
示装置に用いられるもの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。

Ｃ．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、基材上に凹部を有する着色層を形成する着色層形成工程と、上記着色層の凹部内に着色材を含有する遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いて遮光性液晶配向制御用突起を形成する遮光性液晶配向制御用突起形成工程とを有す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の製造方法について図面を用いて説明する。図２は、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は、例えば図２に示すように、基材２上に着色層を形成する着色層形成用塗工液１０を塗布し（図２（ａ））、例えば遮蔽部２０を有する着色層形成用フォトマスク２１を用いて露光光２２を照射することにより、凹部ａを有する着色層３を形成する（図２（ｂ））着色層形成工程と、上記着色層３の凹部ａ内に着色材を含有する遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いて遮光性液晶配向制御用突起４を形成する遮光性液晶配向制御用突起形成工程（図２（ｃ））とを有するものである。

本発明によれば、着色層内に凹部を形成し、その凹部内に遮光性液晶配向制御用突起を形成することにより、膜厚の厚い遮光性液晶配向制御用突起を形成することができる。このため、着色材の含有量の低い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いた場合であっても、ＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値の低い、遮光性に優れた遮光性液晶配向制御用突起を形成することが可能となる。したがって、液晶表示装置に用いた際、黒表示時に光漏れが発生しにくく、コントラストの低下を回避することが可能なカラーフィルタを得ることができる。

また、本発明においては、上述したように着色材の含有量の低い遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いることが可能なため、例えばフォトリソ法により遮光性液晶配向制御用突起を形成する場合、着色材の含有量増加によって樹脂含有量が低下して起こる硬化性の低下や、現像時における残渣の増加等を抑制することができ、製版性良く遮光性液晶配向制御用突起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ついて、各工程に分けて説明する。

１．着色層形成工程
まず、本発明における着色層形成工程について説明する。本発明における着色層形成工程は、基材上に凹部を有する着色層を形成する工程である。本工程における凹部を有する着色層の形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法によりパターニングする方法や、基材上に着色層（凹部未形成）を形成した後、レーザー光を用いて着色層を分解・除去することにより凹部を形成する方法等とすることができる。

本工程においてフォトリソグラフィー法によるパターニングにより凹部を有する着色層を形成する場合、例えば基材上に着色層を形成するための着色層形成用層を形成した後、パターン状に露光光を照射し、現像、焼成を行う方法とすることができる。

上記着色層形成用層を形成する方法としては、基材上に着色層形成用層を形成可能な方法であれば特に限定されるものではなく、例えば基材上に、感光性樹脂、顔料または染料、および各種添加剤等を含有する着色層形成用塗工液を、スピンコート法やダイコート法、印刷法等、一般的な塗布方法で塗布する方法や、基材上に、感光性樹脂、顔料または染料、および各種添加剤等を含有するドライフィルムを、ラミネート等の一般的なフィルムの積層方法で積層する方法等とすることができる。また、必要に応じて、塗布された着色層形成用塗工液や積層されたドライフィルムをプリベーク等してもよい。

上記着色層形成用層に露光光をパターン状に照射する方法としては、例えば図２（ｂ）に示すように、凹部形成部位を含む着色層形成用層除去部位に対応する位置に遮蔽部２０を有する着色層形成用フォトマスク２１を用いて、着色層形成用層に露光光２２をパターン状に照射する方法や、着色層形成用層における凹部形成部位を含む着色層形成用層除去部位に、レーザー光等を用いてパターン状に光を描画照射する方法等とすることができる。また、本工程により照射される光や、光の照射方法等については、上記着色層形成用塗工液やドライフィルム中に含有される感光性樹脂の種類等に応じて決定され、一般的なカラーフィルタの着色層を形成する際と同様とすることができる。

なお、上記着色層形成用層を現像する方法および焼成する方法については、特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタの着色層を形成する際の現像方法および焼成方法と同様とすることができる。

また、本工程において、基材上に着色層（凹部未形成）を形成した後、レーザー光を用いて着色層に凹部を形成する場合、例えば基材上にフォトリソグラフィー法により凹部未形成の着色層を形成した後、凹部形成部位にレーザー光を照射して照射部の着色層を分解し、除去する方法等とすることができる。凹部の形成に使用するレーザー光としては、照射により照射部位が分解・除去され、所望の凹部を形成することが可能なものであれば特に限定されるものではなく、一般的なレーザー加工の際に使用されるレーザー光と同様とすることができる。また、基材上に凹部未形成の着色層をフォトリソグラフィー法により形成する方法としては、上述した方法と同様とすることができる。

なお、本工程により形成される凹部を有する着色層は、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した着色層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。

２．遮光性液晶配向制御用突起形成工程
次に、本発明における遮光性液晶配向制御用突起形成工程について説明する。本発明における遮光性液晶配向制御用突起形成工程は、上記着色層の凹部内に遮光性液晶配向制御用突起を形成する工程である。本工程における遮光性液晶配向制御用突起の形成方法としては、凹部内に所望の形状の遮光性液晶配向制御用突起を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、例えばフォトリソグラフィー法やインクジェット法等により形成することができ、中でもフォトリソグラフィー法により形成することが好ましい。

上記遮光性液晶配向制御用突起をフォトリソグラフィー法を用いて形成する場合、通常、感光性樹脂と着色材とを含有する遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を着色層上および凹部内に塗布し、フォトマスクを用いて露光し、現像を行った後、焼成を行うこととなる。なお、必要に応じて、塗布された遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液をプリベーク等してもよい。また、上記塗布方法、露光方法、現像方法および焼成方法としては、一般的なカラーフィルタにおける部材を形成する際に用いられる方法と同様とすることができる。また、上記遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液の塗布膜の膜厚としては、形成される遮光性液晶配向制御用突起の厚みに応じて適宜調整される。

また、上記遮光性液晶配向制御用突起をインクジェット法を用いて形成する場合、硬化性樹脂と着色材とを含有する遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液をインクジェット法により凹部内に吐出させた後、上記硬化性樹脂の種類等に合わせて適宜硬化を行うこととなる。上記硬化方法としては、一般的な硬化性樹脂の硬化方法と同様とすることができる。

本工程に用いられる遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液としては、遮光性液晶配向制御用突起の構成材料である樹脂および着色材が溶媒に分散したものが用いられ、通常溶媒および樹脂等を混合することによりクリアレジストを調製し、これに着色材を添加することにより作製される。

本工程においては、上記着色材として、特に赤色用顔料および青色用顔料を混合させた遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液であることが好ましい。赤色用顔料および青色用顔料を含有させることにより、人間の視覚特性上、明るく感じる５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の波長の光の透過率を抑えた遮光性液晶配向制御用突起を形成することができ、このような遮光性液晶配向制御用突起を有するカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、黒表示時における見た目の輝度を低く抑えることができ、白表示部と黒表示部とのコントラストを大きいものとすることが可能となるからである。

上記樹脂および着色材としては、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した樹脂および着色材を用いることができる。また、溶媒としては、遮光性液晶配向制御用突起の構成材料を分散させることが可能な溶媒であれば特に限定されるものではない。なお、このような遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液は、形成される遮光性液晶配向制御用突起が所望のＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値となるように、添加する着色材の種類および添加量を適宜選択して作製される。

また、本工程により形成される遮光性液晶配向制御用突起としては、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の項で説明した遮光性液晶配向制御用突起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。

３．その他の工程
本発明においては、上記着色層形成工程、凹部形成工程、遮光性液晶配向制御用突起形成工程以外に、他の工程を有していてもよく、例えば基材上に遮光部を形成する遮光部形成工程や、上記凹部形成工程後に、透明電極層を形成する透明電極層形成工程、上記遮光性液晶配向制御用突起形成工程後に配向膜を形成する配向膜形成工程等を適宜有していてもよい。上記遮光部形成工程、上記透明電極層形成工程および上記配向膜形成工程については、一般的なカラーフィルタの製造方法における透明電極層を形成する工程および配向膜を形成する工程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。

また、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]
（着色層形成工程）
遮光部付きの透明な基材に、感光性樹脂を含有する着色層形成用塗工液を塗布し、減圧乾燥を行った後、プリベークを行った。次いで、遮光性液晶配向制御用突起の形成部位に対応する位置に遮蔽部を有する着色層形成用フォトマスクを用いて、露光し、現像、焼成を行い、凹部を有する緑色の着色層を形成した。なお、凹部が形成されていない領域における着色層の膜厚は１．８μｍであり、凹部の深さは１．８μｍであった。また、形成された着色層のＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値はオリンパス光学工業（株）製分光測色計ＯＳＰ−ＳＰ２００により測定したところ、６５であった。

（透明電極層形成工程）
上記着色層上に透明電極層として、膜厚０．２５μｍのＩＴＯ層を形成した。

（遮光性液晶配向制御用突起形成工程）
上記基材のＩＴＯ層上に、以下の組成を有する遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液（ポジ材）を塗布し、減圧乾燥を行った後、プリベークを行った。次いで、遮光性液晶配向制御用突起の形成部位に対応する位置に遮蔽部を有し、その他が透過部となっているフォトマスクを用いて露光し、現像、焼成を行い、着色層の凹部内に膜厚３．２μｍ、線幅１１μｍの遮光性液晶配向制御用突起を形成してカラーフィルタを得た。
＜遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液＞
・青色用顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ０．４重量部
・青色用顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．１重量部
・青色用分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．１重量部
・赤色用顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ０．２重量部
・赤色用分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．１重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ２．９重量部
・ポジ型感光性樹脂組成物（ロームアンドハース社製ＬＣ１００ＶＬ、固形分量１５％） ９６．０重量部

[実施例２]
遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液の組成を以下に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
＜遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液＞
・青色用顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ０．５重量部
・青色用顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．１重量部
・青色用分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．１重量部
・赤色用顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ０．３重量部
・赤色用分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．１重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ３．９重量部
・ポジ型感光性樹脂組成物（ロームアンドハース社製ＬＣ１００ＶＬ、固形分量１５％） ９５．０重量部

[比較例１]
着色層に凹部を形成せず、遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液の組成を以下に示すように変えて着色層上に膜厚１．４μｍの遮光性液晶配向制御用突起を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを形成した。
＜遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液＞
・青色用顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ０．６重量部
・青色用顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．１重量部
・青色用分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．２重量部
・赤色用顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ０．３重量部
・赤色用分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．２重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ４．７重量部
・ポジ型感光性樹脂組成物（ロームアンドハース社製ＬＣ１００ＶＬ、固形分量１５％） ９４．０重量部

[比較例２]
遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液の組成を以下に示すように変えたこと以外は、比較例１と同様にして、カラーフィルタを形成した。
＜遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液＞
・青色用顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） １．３重量部
・青色用顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．３重量部
・青色用分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．４重量部
・赤色用顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ０．７重量部
・赤色用分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．３重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） １０．３重量部
・ポジ型感光性樹脂組成物（ロームアンドハース社製ＬＣ１００ＶＬ、固形分量１５％）８８．０重量部

[評価]
実施例１〜２および比較例１〜２で形成した遮光性液晶配向制御用突起が形成された領域（遮光性液晶配向制御用突起領域）におけるＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値を測定した。この場合、実施例１〜２については、遮光性液晶配向制御用突起単独のＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値となり、比較例１〜２については、遮光性液晶配向制御用突起＋着色層のＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値となる。また、ＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値の測定方法は、上述した方法と同様とした。得られた結果を表１に示す。
また、遮光性液晶配向制御用突起を形成する際のパターンの形成性およびＩＴＯ層上の残渣についても評価した。その結果を、表１に示す。なお、パターン形成性に関する評価基準は、所望の線幅１１μｍに対し、±１．５μｍの範囲で遮光性液晶配向制御用突起を形成可能であった場合を○、不可能であった場合を×とした。残渣に関する評価基準は、投光機にて残渣が確認されなかった場合を○、確認された場合を×とした。

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。

符号の説明

１…カラーフィルタ
２…基材
３…着色層
４…遮光性液晶配向制御用突起
ａ…凹部

Claims (6)

1. 基材と、前記基材上に形成された着色層と、遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、
   前記着色層には凹部が形成され、かつ前記凹部内に遮光性液晶配向制御用突起が形成されており、前記基材表面から前記遮光性液晶配向制御用突起の頂部までの厚みが、前記基材表面から前記凹部の形成されていない領域の前記カラーフィルタ表面までの厚みよりも厚いことを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記遮光性液晶配向制御用突起は、ＸＹＺ表示系におけるＣ光源でのＹ値が、１〜４０の範囲内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。
3. 前記遮光性液晶配向制御用突起は、赤色用顔料および青色用顔料を含有し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. 請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のカラーフィルタを有することを特徴とする液晶表示装置。
5. 基材上に凹部を有する着色層を形成する着色層形成工程と、
   前記着色層の凹部内に着色材を含有する遮光性液晶配向制御用突起形成用塗工液を用いて遮光性液晶配向制御用突起を形成する遮光性液晶配向制御用突起形成工程と
   を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
6. 前記着色材が赤色用顔料および青色用顔料であることを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。

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