JP2009169058A - カラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタの平坦性を向上させるための保護膜を設けずとも良好な平坦性を有し、品質、生産性、コスト面で優れたカラーフィルタ、ならびに該カラーフィルタを用いたカラーフィルタ基板、液晶表示装置を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に設けられたブラックマトリックスと、該ブラックマトリックスの開口部に設けられた着色画素を有するカラーフィルタにおいて、ブラックマトリックスの平坦部の膜厚ｄと、着色画素の平坦部の膜厚Ｄと、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１と、ブラックマトリックスと着色画素の重なり幅ｗ２が、 ０．５＜ｄ／Ｄ＜０．８かつ０．２＜ｗ２／ｗ１＜０．８ を満たすことを特徴とするカラーフィルタ。
【選択図】図２

Description

本発明は、テレビ受像機、コンピュータおよび携帯電話端末等に用いられるカラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置に関する。

カラーフィルタは、近年様々な分野に応用が進んでいる液晶表示装置のカラー化に必要不可欠な部品である。カラーフィルタは、ガラスなどの透明基板上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの着色画素を設けたものである。各着色画素の間には、コントラストを向上させるため、また、液晶表示装置において対向基板上に設けられるＴＦＴ素子（薄膜トランジスター）の光による誤動作を防ぐために遮光部（ブラックマトリックス）が設けられるのが一般的である。

従来ブラックマトリックスの形成は、蒸着によりクロム等の金属薄膜を形成し、エッチング処理を施すことでパターニングする方式が用いられてきた。しかしながら環境面に及ぼす影響からクロムの使用は好ましくなく、また真空プロセスであることから高コストであり、基板サイズの大型化への対応が困難であるという問題があった。そこで、カーボンブラック等の黒色顔料を分散した感光性樹脂組成物を用い、塗布、露光、現像処理を施すことでブラックマトリックスを形成する方式、すなわち樹脂ブラックマトリックスの採用が一般的になってきている。

黒色顔料を用いた樹脂ブラックマトリックスの場合、金属クロムと同様の遮光性を得るためには一般に１．３〜２．０μm程度の膜厚が必要になる。カラーフィルタの製造工程においてブラックマトリックスの開口部に着色画素を形成する際、ブラックマトリックスと着色画素の間に隙間が生じること（いわゆる白抜け）によるコントラストの低下を防ぐため、着色画素は端部においてブラックマトリックスの端部に重なるように配置される。その際にブラックマトリックスが厚膜であると、着色画素と着色画素がブラックマトリックスに重なる部分とで段差が発生し平坦性が損なわれる。こうした場合、液晶表示装置において当該段差近傍の液晶分子の配向に乱れが生じ、光漏れによるコントラスト低下を招く。また、段差が顕著な場合カラーフィルタの表面に設けられるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透明電極層のクラック、さらには液晶表示装置製造のラビング工程における配向膜剥がれといった問題が生じる。

カラーフィルタの平坦性を向上させるための施策としては、表面に透明保護膜（オーバーコート層）を設ける方法がある。しかしながら通常のカラーフィルタ製造工程に加えてオーバーコート層を設ける工程が必要になるため、コストアップは避けられない。近年、液晶表示装置に対するコストダウン要求は高まるばかりであり、構成部材もまた同様である。そこで、コストアップ要因となるオーバーコート層を用いずとも、カラーフィルタの平坦性を向上させる必要がある。

樹脂ブラックマトリックスを用いたカラーフィルタにおける平坦性の問題は、樹脂ブラックマトリックスの膜厚がクロムなどの金属薄膜を用いたブラックマトリックス（数１００ｎｍ程度）と比して顕著に厚く、着色画素とほぼ同程度であることに起因する。よって、平坦性を向上させるには着色画素に対してブラックマトリックスを薄膜化することが有効であると考えられる。例えば、特許文献１には着色画素の膜厚をブラックマトリックスの膜厚の２〜５倍にすることにより、透明保護膜を用いることなくカラーフィルタの平坦性を向上させる提案がなされている。

上記提案においては、実用上、着色画素の膜厚を２．０μm以上にするか、ブラックマトリックスの膜厚を１．０μm以下にする必要が生じる。しかしながら、着色画素が２．０μm以上であると、該着色画素を形成する際にコート性が問題となり、ムラが発生し液晶表示装置の表示品位低下を招いてしまう。一方、ブラックマトリックスの膜厚を１．０μm以下にすると遮光性不足が問題となる。近年バックライトの高輝度化に伴い、ブラックマトリックスの遮光性は光学濃度（ＯＤ値）４．０以上が必要となってきている。ブラックマトリックスを薄膜にしてなおかつ十分な遮光性を保つためには、感光性樹脂組成物中の黒色顔料濃度を上げる必要がある。顔料濃度を上げると感光性樹脂組成物の感度低下、現像溶解性悪化といった生産面での問題が生じ、さらには材料に占める顔料の割合が大きくなるためコストアップにも繋がる。こうした理由から、十分な平坦性を有し、かつ品質、生産性、コスト面いずれも良好なカラーフィルタは得られていないのが現状であった。
特開２００６−９８９４３号公報

本発明はかかる状況を鑑みてなされたものであり、カラーフィルタの平坦性を向上させるための保護膜を設けずとも良好な平坦性を有し、品質、生産性、コスト面で優れたカラーフィルタ、ならびに該カラーフィルタを用いたカラーフィルタ基板、液晶表示装置を提供するものである。

本発明者らは鋭意検討を進めた結果、ブラックマトリックスと着色画素の膜厚の相対比ならびにブラックマトリックス端部の傾斜部の幅とブラックマトリックスと着色画素の重なり幅の相対比を最適化することにより、カラーフィルタの平坦性を向上させるための保護膜を用いずとも十分な平坦性を有し、品質、生産性、コスト面で優れたカラーフィルタが得られることを見出し、本発明を完成させた。

本発明の請求項１に係る発明は、基板と、基板上に設けられたブラックマトリックスと、該ブラックマトリックスの開口部に設けられた着色画素を有するカラーフィルタにおいて、ブラックマトリックスの平坦部の膜厚ｄと、着色画素の平坦部の膜厚Ｄと、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１と、ブラックマトリックスと着色画素の重なり幅ｗ２が、 ０．５＜ｄ／Ｄ＜０．８かつ０．２＜ｗ２／ｗ１＜０．８ を満たすことを特徴とするカラーフィルタである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記ブラックマトリックスの平坦部の膜厚ｄが１．２μm〜２．０μmの範囲であり、前記ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１が３μm以上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である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記ブラックマトリックスの平坦部のOD値（光学濃度）が４．０以上である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である。

次に、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタと、該カラーフィルタの表面に設けられた透明電極層と、該透明電極層の表面に設けられた配向膜とを具備することを特徴とするカラーフィルタ基板である。

また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタと、該カラーフィルタの表面に設けられた配向膜とを具備することを特徴とするカラーフィルタ基板である。

また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項４または５に記載のカラーフィルタ基板を具備することを特徴とする液晶表示装置である。

本発明のカラーフィルタは、ブラックマトリックスの平坦部の膜厚dと、着色画素の平坦部の膜厚Dが０．５＜ｄ／Ｄ＜０．８の関係を満たし、かつブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１と、ブラックマトリックスと着色画素の重なり幅ｗ２が０．２＜ｗ２／ｗ１＜０．８の関係を満たすことを特徴とする。本発明においてはブラックマトリックスを薄膜にする必要がないため、生産性、コスト面で優れた一般的な顔料濃度の感光性樹脂組成物を用いても十分な遮光性が得られる。また、着色画素を厚膜にする必要もないため、製造時にコートムラが発生することもない。また、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅とブラックマトリックスと着色画素の重なり幅を上記の範囲に調整することにより、ブラックマトリックスと着色画素の膜厚比が小さくともブラックマトリックスと着色画素が重なることにより生じる段差を小さくでき、平坦性良好なカラーフィルタを得ることができる。

本発明によれば、カラーフィルタの平坦性を向上させるための保護膜を設けずとも良好な平坦性を有し、品質、生産性、コスト面に優れたカラーフィルタを得ることができる。カラーフィルタの平坦性が良好であることから、カラーフィルタ表面に設けられる透明電極層のクラック、液晶表示装置製造のラビング工程における配向膜剥がれといった不具合を防止することができ、液晶の配向不良に起因する光漏れのない、表示特性良好な液晶表示装置を得ることができる。

本発明のカラーフィルタの実施の一形態について、以下に詳細に説明する。図１は、本発明のカラーフィルタの一実施形態での構成を断面で説明する模式図である。また図２は、図１のブラックマトリックスと着色画素の重なり部分の断面を拡大した模式図である。

図１に示すように、本発明のカラーフィルタ１０は、基板１と、基板１上に設けられたブラックマトリックス２と、該ブラックマトリックスの開口部に設けられた複数の着色画素、例えば赤色層３Ｒ、緑色層３Ｇ、および青色層３Ｂを含む。

図２に示すように、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１は、ブラックマトリックスの端部が基板と接する点ａと、ブラックマトリックスの膜厚が平坦部の膜厚ｄより小さくなる境界点を含む基板の法線と基板の接点ｂ間の距離で現される。また、ブラックマトリックスと着色画素の重なり幅ｗ２は、点ａと、着色画素の端部がブラックマトリックスと接する点を含む基板の法線と基板の接点ｃ間の距離で現される。

本発明に用いる基板は、可視光に対してある程度の透過率を有するものが好ましく、より好ましくは８０％以上の透過率を有するものが好ましい。例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスなどの各種ガラス基板、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの各種プラスチック基板が挙げられる。

本発明のカラーフィルタにおけるブラックマトリックスは、黒色顔料を分散した感光性樹脂組成物を用い、フォトリソグラフィー法により形成することができる。黒色顔料としてはカーボンブラック、黒鉛、アニリンブラックおよびシアニンブラックなどの有機顔料、酸化チタン、酸化鉄などの無機顔料が挙げられるが、遮光性に優れたカーボンブラックが特に好ましい。

ブラックマトリックスの形成に用いる黒色感光性樹脂組成物中の固形分中の顔料濃度としては、３５〜５０％の範囲が好ましく、より好ましくは４０〜４５％の範囲である。顔料濃度がこの範囲であれば、感度、現像溶解性良好で、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅が広い感光性樹脂組成物を容易に調整することができる。顔料濃度が低い場合遮光性が不足する。一方、顔料濃度が高い場合は感度低下、現像溶解性の悪化といった不具合が生じ、さらにはブラックマトリックス端部の形状が垂直もしくは逆テーパー形状になりやすくなる。

ブラックマトリックスの平坦部の膜厚としては、１．２〜２．０μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは１．３〜１．６μmの範囲である。ブラックマトリックスの膜厚がこの範囲であれば、上記黒色感光性樹脂組成物を用い、ＯＤ値が４．０〜５．０と金属クロムに匹敵する十分な遮光性を有するブラックマトリックスを形成することができる。膜厚が薄い場合は遮光性が不足する。また、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅が狭くなる。一方、膜厚が厚い場合は着色画素を２．０μm以上の厚膜にする必要が生じ、着色感光性樹脂組成物のコート性が悪化してしまう。

ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅としては、３μm以上が好ましく、より好ましくは４μm以上である。上記黒色感光性樹脂組成物を上記膜厚で塗布し、露光工程においてプロキシミティギャップを適宜調整することによりこの条件を満たすことが可能である。傾斜部の幅が狭い場合はブラックマトリックスと着色画素の重なり幅を狭くする必要が生じ、白抜けが発生しやすくなり生産性が低下してしまう。

本発明のカラーフィルタにおける着色画素は例えば赤色、緑色、あるいは青色の顔料を分散した感光性樹脂組成物を用い、ブラックマトリックスの場合と同様にフォトリソグラフィー法により形成することができる。各着色顔料としては、従来のカラーフィルタ製造に使用されている公知のものをいずれも用いることが出来る。また、カラーフィルタの分光調整のために、複数の顔料を組み合わせて用いることもできる。

着色画素の平坦部の膜厚としては、１．５〜２．５μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは１．６〜２．０μmの範囲である。着色画素の膜厚がこの範囲であれば、ブラックマトリックスの膜厚が上記の範囲であるとき、ブラックマトリックスの膜厚ｄと着色画素の平坦部の膜厚Ｄの間に十分な平坦性を得るために必要な０．５＜ｄ／Ｄ＜０．８の関係が成り立つ。膜厚が薄い場合はブラックマトリックスの薄膜化が必要となり遮光性が不足する。一方、膜厚が厚い場合は着色感光性樹脂組成物のコート性が悪化してしまう。

ブラックマトリックスと着色画素の重なり幅としては、１．０〜５．０μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは２．０〜４．０μmの範囲である。重なり幅がこの範囲であれば、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅が上記の範囲であるとき、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１とブラックマトリックスと着色画素の重なり幅ｗ２の間に十分な平坦性を得るために必要な０．２＜ｗ２／ｗ１＜０．８の関係が成り立つ。重なり幅が狭い場合、白抜けが発生する可能性が高まり生産性が低下する。重なり幅が広い場合、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅に対する要求を満たすのが困難になる。

図３は、本発明のカラーフィルタ基板の一実施形態を断面で表す模式図である。

図３に示すように、このカラーフィルタ基板２０は、基板１、基板１上に設けられたブラックマトリックス２、ブラックマトリックスの開口部に設けられた着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂとを有するカラーフィルタ１０と、このカラーフィルタ１０表面に設けられた透明電
極層４と、この透明電極層４表面に設けられた配向膜５とを有する。

図４は、本発明のカラーフィルタ基板の一実施形態の別の一例を断面で表す模式図である。

図４に示すように、このカラーフィルタ基板３０は、カラーフィルタ１０と配向膜５との間に透明電極層を設けないこと以外は、図３に示すカラーフィルタ基板と同様の構成を有する。

次に、本発明の液晶表示装置は、上記いずれかのカラーフィルタ基板と、カラーフィルタ基板に対向して設けられた対向基板と、カラーフィルタ基板および対向基板間に充填された液晶とを具備する。

図５は、本発明の液晶表示装置の一実施形態として、図３に示すカラーフィルタ基板と同様の構成を有するカラーフィルタ基板を用いたＴＮ（ツイステッドネマチック）方式の液晶表示装置の構成を断面で表す模式図である。

この液晶表示装置６０は、カラーフィルタ基板２０と、カラーフィルタ基板２０に対向して設けられ、透明電極４に対向して、基板に垂直な向きに電界をかける電極を備えた対向基板４０と、カラーフィルタ基板２０および対向基板４０間に充填された液晶１１とを具備する。カラーフィルタ基板２０および対向基板４０の液晶セルと反対側の主面には、例えばポリビニルアルコールにヨウ素錯体を延伸したＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム等からなる偏光板６が設けられている。

また、この対向基板４０は、基板７と、基板７上に設けられた画素電極１２と、対向電極１２を覆って設けられた配向膜１５とを有する。液晶１１は、対向基板４０の配向膜１５と、カラーフィルタ基板２０の配向膜５の間に充填される。

この液晶表示装置は、カラーフィルタの平坦性が良好であるため、ラビング工程における配向膜剥がれがなく、液晶の配向不良に起因する光漏れが発生することもないため良好な表示特性を示す。

図６は、本発明の液晶表示装置の一実施形態の別の一例として、図４に示すカラーフィルタ基板と同様の構成を有するカラーフィルタ基板を用いた横電界方式の液晶表示装置の構成を断面で表す模式図である。

この液晶表示装置７０は、カラーフィルタ基板３０と、カラーフィルタ基板３０に対向して設けられ、基板に平行な向きに電界をかける電極を備えた対向基板５０、カラーフィルタ基板３０と対向基板５０の間に充填された液晶２１とを具備する。カラーフィルタ基板３０および対向基板５０の液晶セルと反対側の主面には、例えばポリビニルアルコールにヨウ素錯体を延伸したＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム等からなる偏光板６が設けられている。

また、この対向基板５０は、基板８と、基板８上に設けられた共通電極１３と、共通電極１３を覆って設けられた絶縁層１４と、絶縁層１４上に設けられた画素電極２２とを有する。液晶２１は、画素電極２２が設けられた絶縁層１４とカラーフィルタ基板３０の配向膜５との間に配置される。

この液晶表示装置は、カラーフィルタの平坦性が良好であるため、ラビング工程における配向膜剥がれがなく、液晶の配向不良に起因する光漏れが発生することもないため良好
な表示特性を示す。

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。

＜実施例１＞
（黒色感光性樹脂組成物ＢＭ１の調製）
下記の材料を混合攪拌して黒色感光性樹脂組成物ＢＭ１（固形分中の顔料濃度：４１．０％）を得た。
黒色顔料分散液：ＡＢＫ−２０１６（御国色素社製） ２８．７５重量部
樹脂：Ｖ２５９−ＭＥ（固形分５６．１重量％、新日鐵化学社製） ９．３５重量部
モノマー：Ｍ４５０（東亞合成社製） １．３６重量部
開始剤：ＯＸＥ−０２（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製） ０．３３重量部
開始剤：Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
０．３３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 ５３．００重量部
溶剤：エチル−３−エトキシプロピオネート ５．８８重量部
レベリング剤：ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製） １．００重量部
（ブラックマトリックスの形成）
上記黒色感光性樹脂組成物ＢＭ１を、焼成後の膜厚が１．３μmになるように塗布して乾燥させた。この塗膜を９０℃で５分間加熱した後、所定のパターンを有するフォトマスク（開口２０μm）を介し、光源に超高圧水銀光灯ランプを用いて露光した（露光量１００ｍＪ／ｃｍ²）。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で６０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを硬化させ、ブラックマトリックスを形成した。

（赤色顔料分散液の調製）
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッドＢ−ＣＦ」）１８重量部、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッドＡ２Ｂ」）２重量部、アクリルワニス（固形分２０重量％）１０８重量部を混合し、均一に攪拌した後、ガラスビーズを用いてサンドミルで５時間分散し、５．０μmフィルターでろ過して赤色顔料分散液を調製した。

（緑色顔料分散液の調製）
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６（東洋インキ製造社製「リオノールグリーン６ＹＫ６」）１６重量部、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（バイエル社製「ファンチョンファーストイエローＹ−５６８８」）8重量部、アクリルワニス（固形分２０重量％）１０２重量部を混合し、赤色顔料分散液と同様にして緑色顔料分散液を調製した。

（青色顔料分散液の調製）
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５（東洋インキ製造社製「リアノールブルーＥＳ」）５０重量部、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（ＢＡＳＦ社製「バリオゲンバイオレット５８９０」）２重量部、分散剤（ゼネカ社製「ソルスバース２００００」）６重量部、アクリルワニス（固形分２０重量％）２００重量部を混合し、赤色顔料分散液と同様にして青色顔料分散液を調製した。

（赤色感光性樹脂組成物の調製）
下記の材料を均一になるように混合攪拌した後、５μmのフィルターでろ過して赤色感光
性樹脂組成物を得た。
赤色顔料分散液： １５０重量部
モノマー：ＴＭＰ３Ａ（大阪有機化学工業社製） １３重量部
開始剤：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
４重量部
増感剤：ＥＡＢ−Ｆ（保土ヶ谷化学社製） ２重量部
溶剤：シクロヘキサノン ２５７重量部
緑色感光性樹脂組成物の調製）
下記の材料を均一になるように混合攪拌した後、５μmのフィルターでろ過して緑色感光性樹脂組成物を得た。
緑色顔料分散液 １２６重量部
モノマー：ＴＭＰ３Ａ（大阪有機化学工業社製） １４重量部
開始剤：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
４重量部
増感剤：ＥＡＢ−Ｆ（保土ヶ谷化学社製） ２重量部
溶剤：シクロヘキサノン ２５７重量部
（青色感光性樹脂組成物の調製）
下記の材料を均一になるように混合攪拌した後、５μmのフィルターでろ過して青色感光性樹脂組成物を得た。
青色顔料分散液 ２５８重量部
モノマー：ＴＭＰ３Ａ（大阪有機化学工業社製） １９重量部
開始剤：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
４重量部
増感剤：ＥＡＢ−Ｆ（保土ヶ谷化学社製） ２重量部
溶剤：シクロヘキサノン ２１４重量部
（着色画素の形成）
ブラックマトリックスを形成したガラス基板に、赤色感光性樹脂組成物を焼成後の膜厚が１．７μmになるように塗布して乾燥させた。この塗膜を９０℃で５分間加熱した後、画素部形成用のマスクを用い、光源に超高圧水銀光灯ランプを用いて露光した（露光量２００ｍＪ／ｃｍ²）。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で６０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で３０分加熱処理してパターンを硬化させ、ブラックマトリックスを形成した基板上に赤色画素を形成した。同様にして、前途の赤色画素と隣接した位置に緑色画素を形成した。さらに同様にしてストライプ状の青色画素を形成し、ブラックマトリックスと赤色、緑色、青色の画素部を有するカラーフィルタを作製した。

（透明電極層、配向膜の形成）
得られたカラーフィルタの表面にスパッタリング法によりＩＴＯ膜を形成した。ＩＴＯの膜厚は１４０ｎｍ、表面抵抗は１５Ω／□であった。続いて、ＩＴＯ膜を形成したカラーフィルタ基板上に、配向膜材料（日産化学社製「ＳＥ−１４１０」）を焼成後の膜厚が７０ｎｍとなるように塗布し、２２０℃、３０分の焼成を行い、カラーフィルタ上にＩＴＯ膜ならびに配向膜を有するカラーフィルタ基板を作製した。

（ラビング処理／配向膜剥がれ評価）
配向膜を塗布、焼成した後のカラーフィルタ基板を、ラビング装置にて押し込み量０．３ｍｍ、ロール回転数１８００ｒｐｍ、ステージ移動速度２２．５ｍｍ／ｓの条件にて２回のラビングを行い、ラビング後の配向膜表面状態を観察し、配向膜剥がれについて評価を行った。配向膜剥がれが全く観察されなかったものを○、配向膜剥がれが観察されたものを×とした。

（液晶表示装置の作製）
上記カラーフィルタ基板の外周にスペーサー粒子（直径３．５μm）を混入したアクリルエポキシ系接着剤をシール塗布装置にて塗布し、基板中央にフッ素系のネマティック液晶を滴下した。このカラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ、画素電極、配向膜を形成してラビング処理を施した対向基板をそれぞれのラビング方向が９０°になるように真空貼合せ装置に入れ、カラーフィルタ基板と対向基板を貼り合せた。貼り合せ後、ＵＶ照射し、さらに１２０℃１時間で焼成して、シール剤の硬化ならびに液晶の再配向処理を行った。さらに、カラーフィルタ基板、対向基板の表面に偏光軸が直交するよう偏光板を貼り合わせ、液晶セルを作製した。この液晶セルとバックライトユニットを組合せ、液晶表示装置を作製した。

（光漏れ評価）
得られた液晶表示装置を黒表示させ、カラーフィルタの着色画素外周から漏れてくる光の量を目視観察した。光り漏れが全く観察されなかったものを○、光り漏れが観察されたものを×とした。

＜実施例２＞
着色画素の膜厚を２．０μmにすること以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置を作製し、配向膜剥がれ評価、光漏れ評価を行った。

＜実施例３＞
着色画素の形成条件（露光・現像）以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置を作製し、配向膜剥がれ評価、光漏れ評価を行った。
（着色画素部の形成（２））
ブラックマトリックスを形成したガラス基板に、赤色感光性樹脂組成物を焼成後の膜厚が１．７μmになるように塗布して乾燥させた。この塗膜を９０℃で５分間加熱した後、画素部形成用のマスクを用い、光源に超高圧水銀光灯ランプを用いて露光した（露光量１８０ｍＪ／ｃｍ²）。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で７０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で３０分加熱処理してパターンを硬化させ、ブラックマトリックスを形成した基板上に赤色画素を形成した。同様にして、前途の赤色画素と隣接した位置に緑色画素を形成した。さらに同様にしてストライプ状の青色画素を形成し、ブラックマトリックスと赤色、緑色、青色の画素部を有するカラーフィルタを作製した。

＜実施例４＞
ブラックマトリックスの膜厚を１．６μmにすること以外は実施例２と同様にして、カラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置を作製し、配向膜剥がれ評価、光漏れ評価を行った。

＜実施例５＞
黒色感光性樹脂組成物の配合と、ブラックマトリックスの形成条件（露光・現像）以外は実施例２と同様にして、カラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置を作製し、配向膜剥がれ評価、光漏れ評価を行った。
（黒色感光性樹脂組成物ＢＭ２の調製）
下記の材料を混合攪拌して黒色感光性樹脂組成物ＢＭ２（固形分中の顔料濃度：４５．０％）を得た。
黒色顔料分散液：ＡＢＫ−２０１６（御国色素社製） ３１．５５重量部
樹脂：Ｖ２５９−ＭＥ（固形分５６．１重量％、新日鐵化学社製） ８．６３重量部
モノマー：Ｍ４５０（東亞合成社製） １．２６重量部
開始剤：ＯＸＥ−０２（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製） ０．３１重量部
開始剤：Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
０．３１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 ５１．２５重量部
溶剤：エチル−３−エトキシプロピオネート ５．６９重量部
レベリング剤：ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製） １．００重量部
（ブラックマトリックスの形成（２））
上記黒色感光性樹脂組成物ＢＭ２を、焼成後の膜厚が１．４５μmになるように塗布して乾燥させた。この塗膜を９０℃で５分間加熱した後、所定のパターンを有するフォトマスク（開口２０μm）を介し、光源に超高圧水銀光灯ランプを用いて露光した（露光量１２０ｍＪ／ｃｍ²）。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で６０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを硬化させ、ブラックマトリックスを形成した。

以下に、本発明の比較例について説明する。

＜比較例１＞
着色画素の焼成後の膜厚を１．３μmにすること以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置を作製し、配向膜剥がれ評価、光漏れ評価を行った。

＜比較例２＞
着色画素の形成条件（露光・現像）以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置を作製し、配向膜剥がれ評価、光漏れ評価を行った。（着色画素部の形成（３））
ブラックマトリックスを形成したガラス基板に赤色感光性樹脂組成物を焼成後の膜厚が１．７μmになるように塗布して乾燥させた。この塗膜を９０℃で５分間加熱した後、画素部形成用のマスクを用い、光源に超高圧水銀光灯ランプを用いて露光した（露光量２５０ｍＪ／ｃｍ²）。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で４５秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で３０分加熱処理してパターンを硬化させ、ブラックマトリックスを形成した基板上に赤色画素を形成した。同様にして、前途の赤色画素と隣接した位置に緑色画素を形成した。さらに同様にしてストライプ状の青色画素を形成し、ブラックマトリックスと赤色、緑色、青色の画素部を有するカラーフィルタを作製した。

＜比較例３＞
黒色感光性樹脂組成物の配合とブラックマトリックスの形成条件（露光・現像）以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタ、カラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置を作製し、配向膜剥がれ評価、光漏れ評価を行った。
（黒色感光性樹脂組成物ＢＭ３の調製）
下記の材料を混合攪拌して黒色感光性樹脂組成物ＢＭ３（固形分中の顔料濃度：５３．０％）を得た。
黒色顔料分散液：ＡＢＫ−２０１６（御国色素社製） ３７．１５重量部
樹脂：Ｖ２５９−ＭＥ（固形分５６．１重量％、新日鐵化学社製） ７．１９重量部
モノマー：Ｍ４５０（東亞合成社製） １．０５重量部
開始剤：ＯＸＥ−０２（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製） ０．２６重量部
開始剤：Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
０．２６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 ４７．７９重量部
溶剤：エチル−３−エトキシプロピオネート ５．３１重量部
レベリング剤ＢＹＫ−３３０（ビックケミー社製） １．００重量部
（ブラックマトリックスの形成（３））
上記黒色感光性樹脂組成物を焼成後の膜厚が１．２６μmになるように塗布して乾燥させた。この塗膜を９０℃で５分間加熱した後、所定のパターンを有するフォトマスク（開口２０μm）を介し、光源に超高圧水銀光灯ランプを用いて露光した（露光量１２０ｍＪ／ｃｍ²）。次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で６０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを硬化させ、ブラックマトリックスを形成した。

表１に、実施例１〜５ならびに比較例１〜３のそれぞれについて、ブラックマトリックスの平坦部の膜厚ｄ、着色画素の平坦部の膜厚Ｄ、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１、ブラックマトリックスと着色層の重なり幅ｗ２ならびにブラックマトリックスのＯＤ値を示し、その配向膜剥がれならびに光漏れ評価の結果を示す。

＜比較結果＞
表１に示すとおり、０．５＜ｄ／Ｄ＜０．８かつ０．２＜ｗ２／ｗ１＜０．８の関係を満たす実施例１〜５はいずれも配向膜剥がれ、光漏れは認められなかった。一方、上記条件を満たしていない比較例１〜３は配向膜剥がれ、光漏れのいずれかあるいは双方が認められた。

本発明のカラーフィルタを用いることにより、ラビング工程における配向膜剥がれがなく、液晶の配向不良に起因する光漏れの発生することのない表示特性良好な液晶表示装置を得ることができる。

本発明のカラーフィルタの一実施形態での構成を断面で説明する模式図。 図１のブラックマトリックスと着色画素の重なり部分の断面を拡大した模式図。 本発明のカラーフィルタ基板の一実施形態を断面で表す模式図。 本発明のカラーフィルタ基板の一実施形態の別の一例を断面で表す模式図。 本発明の液晶表示装置の一実施形態の構成を断面で表す模式図。 本発明の液晶表示装置の一実施形態の別の一例の構成を断面で表す模式図。

符号の説明

１、７、８・・・基板 ２・・・ブラックマトリックス
３、３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ・・・着色層 ４・・・透明電極 ５、１５・・・配向膜６・・・偏光板 １０・・・カラーフィルタ １１、２１・・・液晶
１２、２２・・・画素電極 １３・・・共通電極 １４・・・絶縁層
２０、３０・・・カラーフィルタ基板 ４０、５０・・・対向基板
６０、７０・・・液晶表示装置

Claims (6)

1. 基板と、基板上に設けられたブラックマトリックスと、該ブラックマトリックスの開口部に設けられた着色画素を有するカラーフィルタにおいて、ブラックマトリックスの平坦部の膜厚ｄと、着色画素の平坦部の膜厚Ｄと、ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１と、ブラックマトリックスと着色画素の重なり幅ｗ２が、
   ０．５＜ｄ／Ｄ＜０．８かつ０．２＜ｗ２／ｗ１＜０．８
   を満たすことを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記ブラックマトリックスの平坦部の膜厚ｄが１．２μm〜２．０μmの範囲であり、前記ブラックマトリックス端部の傾斜部の幅ｗ１が３μm以上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. 前記ブラックマトリックスの平坦部のOD値（光学濃度）が４．０以上である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。
4. 請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタと、該カラーフィルタの表面に設けられた透明電極層と、該透明電極層の表面に設けられた配向膜とを具備することを特徴とするカラーフィルタ基板。
5. 請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタと、該カラーフィルタの表面に設けられた配向膜とを具備することを特徴とするカラーフィルタ基板。
6. 請求項４または５に記載のカラーフィルタ基板を具備することを特徴とする液晶表示装置。