JP2011081177A - カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法およびそれを備える液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタの生産工程において工程数が削減されながら、カラーフィルタと液晶駆動側基板との間で導通しないカラーフィルタなどを提供する。
【解決手段】透明基板と、前記透明基板上の画素領域と周縁領域に形成される複数の色の着色層と、前記画素領域の前記着色層の一部の上と、前記周縁領域の前記着色層の少なくともスペーサ形成箇所の上に形成される黒色着色層と、前記画素領域内の、前記黒色着色層が形成されていない前記着色層の上に形成される透明電極層と、複数の色の前記着色層と前記黒色着色層との積層部により構成され、少なくとも前記黒色着色層の上部が撥液性のスペーサと、を具備し、前記画素領域内の前記黒色着色層が、格子状に形成され、ブラックマトリクスを構成することを特徴とするカラーフィルタである。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタおよびそのカラーフィルタ製造方法に関する。

液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに所定の信号や電圧を供給する駆動回路とを有する。液晶表示パネルは、カラーフィルタ等の表示側基板と液晶駆動側基板とを対向させた一対の基板と、これら一対の基板の間に液晶層とを有する。更に、透過型または半透過型の液晶表示装置は、バックライトなどの照明装置を有する。液晶表示装置の駆動回路は、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶分子の配列を電気的に制御して表示側基板の透過光又は反射光の量を選択的に変化させ、表示を行う。更に、液晶テレビは、液晶表示装置とＴＶ受信装置とを備える。

表示側基板には、表示側基板と液晶駆動側基板との間のギャップを保持するスペーサが設けられている。従来では、スペーサを形成するためのフォトリソグラフィー工程を、着色層を形成するためのフォトリソグラフィー工程とは別に行う必要があった。しかしながら、独立したスペーサ形成工程を設けるとカラーフィルタの生産に必要な工程が増え、生産効率が低下し、さらには生産コストの上昇に至る。

そこで、カラーフィルタの生産効率を向上させる等の目的から、ブラックマトリクス上に着色層を積層し、積層した着色層をスペーサとする方法が提案されている。（特許文献１を参照）

特開２００８−２６８１２号公報

しかしながら、図９に示すように、着色層形成後にスパッタリング法などによりＩＴＯなどの透明電極層４３を形成すると、メインスペーサ４５、サブスペーサ４７の上に透明電極が形成されることとなり、カラーフィルタ４１と液晶駆動側基板との間で電気的に接続してしまい、液晶層内の液晶分子の配列を電気的に制御することができなくなってしまうという問題がある。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、カラーフィルタの生産工程において工程数が削減されながら、カラーフィルタと液晶駆動側基板との間で導通しないカラーフィルタなどを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するための本発明は、以下のとおりである。
（１）透明基板と、前記透明基板上の画素領域と周縁領域に形成される複数の色の着色層と、前記画素領域の前記着色層の一部の上と、前記周縁領域の前記着色層の少なくともスペーサ形成箇所の上に形成される黒色着色層と、前記画素領域内の、前記黒色着色層が形成されていない前記着色層の上に形成される透明電極層と、複数の色の前記着色層と前記黒色着色層との積層部により構成され、少なくとも前記黒色着色層の上部が撥液性のスペーサと、を具備し、前記画素領域内の前記黒色着色層が、格子状に形成され、ブラックマトリクスを構成することを特徴とするカラーフィルタ。
（２）前記スペーサは、前記画素領域にあるメインスペーサ、前記画素領域にあり、前記ブラックマトリクスよりも高く、前記メインスペーサよりも低いサブスペーサ、前記周縁領域にあり、前記ブラックマトリクスよりも高く、前記メインスペーサよりも低い額縁スペーサのうちのいずれかであり、前記メインスペーサと前記サブスペーサと前記額縁スペーサとを有することを特徴とする（１）に記載のカラーフィルタ。
（３）前記画素領域内の前記黒色着色層が、切れ目を有する格子状であることを特徴とする（１）に記載のカラーフィルタ。
（４）前記周縁領域には、前記透明基板上に形成される黒色着色層によりブラックマトリクスが形成されることを特徴とする（１）に記載のカラーフィルタ。
（５）前記周縁領域には、前記透明基板上のスペーサ形成箇所以外の箇所に形成される着色層と、前記着色層上に積層される黒色着色層とによりブラックマトリクスが形成されることを特徴とする（１）に記載のカラーフィルタ。
（６）前記周縁領域には、前記透明基板上に異なる色の着色層が積層されてブラックマトリクスが形成されることを特徴とする（１）に記載のカラーフィルタ。
（７）透明基板上の画素領域と周縁領域に、複数の色の着色層を形成する工程と、前記画素領域の前記着色層の一部の上と、前記周縁領域の前記着色層の少なくともスペーサ形成箇所の上とに、撥液剤が添加された黒色感光性樹脂を塗布・露光して黒色着色層を形成する工程と、前記画素領域内の、前記黒色着色層が形成されていない前記着色層の上に透明電極層形成用の塗布液を塗布・乾燥して、透明電極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の製造方法。
（８）透明基板上の画素領域と周縁領域に、複数の色の着色層を形成する工程と、前記画素領域の前記着色層の一部の上と、前記周縁領域の前記着色層の少なくともスペーサ形成箇所の上とに、黒色感光性樹脂を塗布・露光して黒色着色層を形成する工程と、前記画素領域と前記周縁領域とのスペーサ形成箇所の前記黒色着色層に撥液処理を施す工程と、前記画素領域内の、前記黒色着色層が形成されていない前記着色層の上に透明電極層形成用の塗布液を塗布・乾燥して、透明電極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の製造方法。
（９）複数の色の前記着色層と前記黒色着色層とを積層することで、メインスペーサとサブスペーサと額縁スペーサとを形成することを特徴とする（７）または（８）に記載のカラーフィルタの製造方法。
（１０）前記画素領域内の前記黒色着色層を、切れ目を有する格子状に形成することを特徴とする（７）または（８）に記載のカラーフィルタの製造方法。
（１１）前記透明電極層形成用の塗布液が、π電子共役型の導電性高分子溶液または透明導電性物質のナノ粒子分散であることを特徴とする（７）または（８）に記載のカラーフィルタの製造方法。
（１２）（１）から（６）のいずれかに記載のカラーフィルタを備える液晶表示装置。

上記構成のカラーフィルタによれば、スペーサの上部が電気を通さない樹脂製の黒色着色層であるため、カラーフィルタと液晶駆動側基板との間が導通することを防ぐことができる。また、独立したスペーサ形成工程を設けずに、スペーサを形成可能である。

本発明により、カラーフィルタの生産工程において工程数が削減されながら、カラーフィルタと液晶駆動側基板との間で導通しないカラーフィルタなどを提供することができる。

（ａ）第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の（ｂ）でのＡ‐Ａ´断面を示す部分断面図、（ｂ）カラーフィルタ１の部分平面図、（ｃ）カラーフィルタ１の簡略平面図。 （ａ）第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の製造工程の赤色着色層５Ｒの作製を説明する部分断面図、（ｂ）（ａ）の続きの製造工程における（ｃ）でのＢ−Ｂ´断面を示す部分断面図、（ｃ）（ａ）の続きの製造工程を説明する部分平面図。 （ａ）カラーフィルタ１の製造工程の青色着色層５Ｂの作製を説明する部分断面図、（ｂ）（ａ）の続きの製造工程における（ｃ）でのＣ−Ｃ´断面を示す部分断面図、（ｃ）（ａ）の続きの製造工程を説明する部分平面図。 （ａ）カラーフィルタ１の製造工程の緑色着色層５Ｇの作製を説明する部分断面図、（ｂ）（ａ）の続きの製造工程における（ｃ）でのＤ−Ｄ´断面を示す部分断面図、（ｃ）（ａ）の続きの製造工程を説明する部分平面図。 （ａ）カラーフィルタ１の製造工程の黒色着色層７の作製を説明する部分断面図、（ｂ）（ａ）の続きの製造工程における（ｃ）でのＥ−Ｅ´断面を示す部分断面図、（ｃ）（ａ）の続きの製造工程を説明する部分平面図。 （ａ）カラーフィルタ１の製造工程の透明電極層９の作製を説明する（ｂ）でのＦ−Ｆ´断面を示す部分断面図、（ｂ）カラーフィルタ１の製造工程の透明電極層９の作製を説明する部分平面図。 （ａ）第２の実施形態に係るカラーフィルタ３３の（ｂ）でのＧ‐Ｇ´断面を示す部分断面図、（ｂ）カラーフィルタ３３の部分平面図。 （ａ）第３の実施形態に係るカラーフィルタ３５の（ｂ）でのＨ‐Ｈ´断面を示す部分断面図、（ｂ）カラーフィルタ３５の部分平面図。 （ａ）従来のカラーフィルタ４１の部分断面図、（ｂ）第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の部分断面図。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。本発明のカラーフィルタの実施形態は、カラーフィルタと、共通電極と画素電極を設けた液晶駆動側基板（不図示）と、カラーフィルタと液晶駆動側基板との間に形成される液晶層（不図示）とを具備し、カラーフィルタと液晶駆動側基板に対し垂直な方向に電界を発生させ、液晶を駆動させる液晶表示装置（不図示）におけるカラーフィルタとして説明する。

（カラーフィルタ１の構成）
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係るカラーフィルタ１について説明する。なお、各図面は、各構成要素を模式的に示したもので、実際の大きさや相対的な大きさの比率を正確に示したものではない。図１（ａ）はカラーフィルタ１の図１（ｂ）でのＡ−Ａ´断面を示す部分断面図であり、図１（ｂ）はカラーフィルタ１の部分平面図であり、図１（ｃ）はカラーフィルタ１の隅部における画素配置の例を示す概略平面図である。なお、図１(ｂ)においては、透明電極層９を省略して図示している。また、図１（ｂ）は、図１（ｃ）の点線で囲まれた領域に相当する。

カラーフィルタ１は、透明基板３上に赤色着色層５Ｒ、青色着色層５Ｂ、緑色着色層５Ｇ、黒色着色層７、透明電極層９などが設けられる。また、カラーフィルタ１は、画素領域２ａと周縁領域２ｂに分けることができ、各色の着色層５Ｒ，５Ｂ，５Ｇは、画素領域２ａ内にある。画素領域２ａは、液晶表示装置で画像を表示するために用いられる領域であり、周縁領域２ｂは、液晶表示装置の額縁部分に対応する領域である。

透明基板３は特に限定されるものではなく、カラーフィルタに一般的に用いられるものを使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなど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、光学用樹脂フィルムなど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。前記フレキシブル材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、シンジオタクティック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に、無アルカリガラスは、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特性に優れており、好ましい。

赤、青、緑の各着色層５Ｒ、５Ｂ、５Ｇは、各色の着色剤を含む感光性樹脂で形成され、０．５μｍ〜３μｍ程度の厚さを有し、透明基板３上にストライプ状に配置される。各着色層５Ｒ、５Ｂ、５Ｇがブラックマトリクス１７の開口部に配置される部分では、図１（ｃ）に示す赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の画素がカラーフィルタ１に形成される。

黒色着色層７は、遮光性粒子を含む感光性樹脂で形成され、０．５μｍ〜２μｍ程度の厚さを有し、透明基板３上に、複数の開口部を有するように配置される。各開口部は、各画素Ｒ、Ｂ、Ｇの位置に対応する。

赤、青、緑の各着色層５Ｒ、５Ｂ、５Ｇ、黒色着色層７等は、感光性樹脂を塗布した後、所定の適切なパターンを有するフォトマスクを用いて露光し、現像してパターニングすることにより形成される。赤、青、緑の各着色層５Ｒ、５Ｂ、５Ｇ、黒色着色層７については、各色に応じた適切な着色剤等を分散し含有させた感光性樹脂を用いる。

上記の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。本実施形態では、ネガ型感光性樹脂を用いるものとして説明する。

ネガ型感光性樹脂は特に限定されることはなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂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、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、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）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、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や、メタクリル酸メチル‐スチレン‐アクリル酸共重合体等が挙げられる。
なお、ポジ型感光性樹脂も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化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。

また、感光性樹脂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、ダイコート法等がある。

赤、緑、青の各着色層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂや黒色着色層７に用いる感光性樹脂に含有させる着色剤も特に限定されるものではなく、一般的に使用される顔料を始めとして、種々の公知のものを適切に選択し用いることができる。黒色着色層７に添加する遮光性粒子としては、酸化チタンや四酸化鉄などの金属酸化物粉末、金属硫化物粉末、金属粉末、カーボンブラックの他に、赤、青や緑などの顔料の混合物を用いることができる。

透明電極層９は、酸化スズ、酸化インジウムおよびＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）と呼ばれるこれらの複合酸化物または酸化亜鉛が使用できる。また、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどのπ電子共役系の導電性高分子を使用できる。透明電極層９の厚みは、５ｎｍ〜５００ｎｍ程度である。

メインスペーサ１１は、赤色着色層５Ｒ、青色着色層５Ｂ、緑色着色層５Ｇ、黒色着色層７が積層して形成され、１μｍ〜５μｍ程度の高さを有する。図１（ｂ）では、メインスペーサ１１は、縦と横のブラックマトリクス１７が交差する箇所に配置される。メインスペーサ１１は、サブスペーサ１３、額縁スペーサ１５、ブラックマトリクス１７よりも高い。メインスペーサ１１は、カラーフィルタ１と、カラーフィルタ１の着色層側で液晶層を挟んで設けられる液晶駆動側基板とが接しないように両者の間に適切な間隔を設ける役割を果たす。この空隙には液晶分子が充填され、液晶層が形成される。

サブスペーサ１３は、青色着色層５Ｂ、緑色着色層５Ｇ、黒色着色層７が積層して形成される。図１（ｂ）では、サブスペーサ１３は、ブラックマトリクス１７の交点に配置される。サブスペーサ１３は、カラーフィルタ１と液晶駆動側基板とが接しないように両者の間に適切な間隔を設ける役割を果たすものであり、例えば液晶表示装置がカラーフィルタ１の中央部より押圧されたときでも、サブスペーサ１３があることによりカラーフィルタ１と液晶駆動側基板とが接しない。

額縁スペーサ１５は、赤色着色層５Ｒ、青色着色層５Ｂ、緑色着色層５Ｇ、黒色着色層７が積層して、周縁領域に形成される。図１（ｂ）では、サブスペーサ１１は、ブラックマトリクス１７の交点に配置される。メインスペーサ１１は、額縁スペーサ１５やサブスペーサ１３よりも高い。

メインスペーサ１１、サブスペーサ１３、額縁スペーサ１５の上部は黒色着色層７で覆われており、少なくとも頂部は撥液性を有する。

ここで、上記「撥液性」とは、透明電極層形成用の塗布液との接触角が大きいことを意味するものである。

各スペーサの少なくとも頂部が有する撥液性としては、着色層形成用の感光性樹脂との接触角が相対的に高いものであれば特に限定されるものではない。なかでも本態様においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上となる程度であることが好ましく、特に表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が約１０°以上であることが好ましく、さらには表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が約１０°以上であることが好ましい。

ブラックマトリクス１７は、透明基板３、赤色着色層５Ｒ、青色着色層５Ｂ、緑色着色層５Ｇの上に黒色着色層７が積層して形成される。カラーフィルタ１では、ブラックマトリクス１７は格子状に配置されるが、これに限るものではない。なお、黒色着色層７の格子の一部に切れ目１８を設け、各画素の領域の表面の透明電極層９が孤立せずに、互いに電気が通るようにする。切れ目１８は、幅が５μｍ程度である。

この他、カラーフィルタ１においてＲ、Ｇ、Ｂの画素が形成されない周縁領域２ｂにおいて、額縁スペーサ１５とブラックマトリクス１７とが設けられる。額縁スペーサ１５は、カラーフィルタ４１と液晶駆動側基板とが額縁部において接しないように両者の間に適切な間隔を設けるとともに、液晶駆動側基板の適切な形状を維持するためのものである。額縁スペーサ１５は、メインスペーサ１１よりも薄く形成される。

なお、メインスペーサ１１やサブスペーサ１３を設ける部分は、本実施形態のようにブラックマトリクス１７が十字状に交わる箇所に限ることはない。画素領域２ａ内のブラックマトリクス１７が形成される箇所のいずれでも良い。着色剤等の溶出物を溶出しない限りにおいて、他の着色層の上面に設けることも可能である。また、全てのブラックマトリクス１７の十字状に交わる箇所にスペーサを設ける必要もない。スペーサの間隔は、適宜調整することができる。

なお、各着色層の色は、限定されるものではなく、赤色着色層５Ｒに代えて、赤色着色層５Ｒの形状の青色着色層を用い、青赤緑の順で着色層を積層してもよく、同様に赤緑青、青緑赤、緑青赤、緑赤青などの順で着色層を積層してもよい。

なお、カラーフィルタ１は、赤色層、青色層、緑色層の三色の着色層のみを有するが、黄色やシアンなどの他色の着色層を設けてもよい。その際に、他色の着色層をスペーサの形成に加えても良いし、加えなくてもよい。

（カラーフィルタ１の製造方法）
続いて、図２〜図６を用いて、図１に示したカラーフィルタ１を形成するカラーフィルタ製造方法について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、透明基板３上に、赤色着色層形成用の赤色の感光性樹脂４Ｒを塗布する。

続いて、赤色着色層５Ｒの形成位置に対応する部分に透過部２３を有し、その他の部分に遮光部２１を有するフォトマスク１９を用いて露光、現像して感光性樹脂４Ｒのパターニングを行い、赤色着色層５Ｒを形成する。図２（ｂ）と（ｃ）に示すように、赤色着色層５Ｒは、画素領域２ａ内でストライプ状に形成され、周縁領域２ｂ内の額縁スペーサ１５が形成される箇所にドット状に形成される。

次に、赤色着色層５Ｒが形成された基板３上に青色着色層形成用の青色の感光性樹脂４Ｂを塗布した後、図３（ａ）に示すように、青色着色層５Ｒの形成位置に対応する部分に透過部２３を有し、その他の部分に遮光部２１を有するフォトマスク２７を用いて露光、現像して感光性樹脂４Ｂのパターニングを行い、青色着色層５Ｂを形成する。図３（ｂ）と（ｃ）に示すように、青色着色層５Ｂは、画素領域２ａ内に、赤色着色層５Ｒと隣接するようにストライプ状に形成され、赤色着色層５Ｒの上に、メインスペーサ１１を形成される箇所にドット状に形成され、周縁領域２ｂ内の額縁スペーサ１５が形成される箇所にドット状に形成される。

続いて、緑色着色層用の感光性樹脂４Ｇを塗布した後、図４（ａ）に示すように、緑色着色層５Ｇの形成位置に透過部２３を有し、その他の部分に遮光部２１を有するフォトマスク２９を用いて露光、現像して感光性樹脂４Ｇのパターニングを行い、緑色着色層５Ｇを形成する。図４（ｂ）と（ｃ）に示すように、緑色着色層５Ｇは、画素領域２ａ内に、青色着色層５Ｒと隣接するようにストライプ状に形成され、赤色着色層５Ｒの上のメインスペーサ１１を形成される箇所にドット状に形成され、青色着色層５Ｂの上のサブスペーサ１３を形成される箇所にドット状に形成され、周縁領域２ｂ内の額縁スペーサ１５が形成される箇所にドット状に形成される。

更に、黒色着色層用の感光性樹脂６を塗布したのち、上記と同様、図５（ａ）に示すように、黒色着色層７の形成位置に透過部２３を有し、その他の部分に遮光部２１を有するフォトマスク３１を用いて露光、現像して当該感光性樹脂のパターニングを行い、黒色着色層７を形成する。図５（ｂ）と（ｃ）に示すように、黒色着色層７は、画素領域２ａ内に格子状に形成され、周縁領域２ｂの全面に形成される。

スペーサの上部を撥液性にする方法には、黒色感光性樹脂６に撥液剤を添加する方法と、黒色感光性樹脂６の形成後に撥液処理により撥液性を付与する方法である。

黒色感光性樹脂６に添加する撥液剤としては、各スペーサの表面に所定の撥液性を付与できるものであれば特に限定されるものではない。このような撥液剤としては、例えば、フッ素含有高分子化合物およびフッ素含有物質の微粒子等を挙げることができる。

ここで、上記フッ素含有高分子化合物としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロピレン樹脂、パーフルオロアルコキシ樹脂等を挙げることができる。
また、上記フッ素含有物質の微粒子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フルオロオレフィンビニルエーテル系共重合体、３フッ化エチレン−フッ化ビニリデン共重合体等からなる微粒子を挙げることができる。

なお、用いられる撥液剤は１種類のみであってもよく、または、２種類以上で
あってもよい。

感光性樹脂に上記撥液剤を添加する場合、添加する上記撥液剤の量としては、使用する撥液剤の種類等に応じて、上記スペーサの表面に所望の撥液性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては、上記感光性樹脂に０．００５質量％〜５０質量％の範囲内であることが好ましく、特に０．０１質量％〜２５質量％の範囲内であることが好ましい。

撥液性を付与する撥液処理方法としては、メインスペーサ１１、サブスペーサ１３、額縁スペーサ１５の上部にフッ素化合物を導入ガスとしたプラズマを照射し、各スペーサの上部のみ撥液性を付与する方法が挙げられる。

続いて、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、基板の全面に透明電極層形成用の塗布液を塗布・乾燥し、透明電極層９を形成する。この際、透明電極層形成用の塗布液は撥液性の黒色着色層７のある箇所からはじかれ、黒色着色層７のある箇所以外を覆うように透明電極層９が形成される。なお、周縁領域２ｂの黒色着色層７上は、高さが低いため、透明電極層形成用の塗布液のレベリング作用により塗布液がはじかれにくく、透明電極層９が形成される。

透明電極層形成用の塗布液としては、特に限られるものではないが、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールなどのπ電子共役型の導電性高分子溶液や、酸化スズナノ粒子、酸化インジウムナノ粒子、ＩＴＯナノ粒子、酸化亜鉛ナノ粒子などの透明導電性酸化物のナノ粒子を分散させた微粒子分散液が挙げられる。

（フォトマスクの説明）
各フォトマスクについて説明する。フォトマスク１９、２７、２９、３１は、透明基板上に遮光膜が積層され、透明基板上に遮光膜が設けられた遮光部２１と、透明基板上に遮光膜が設けられていない透過部２３とを有する。

前記透明基板は、透明基板３に用いられる基板を使用することができる。特に、石英ガラスは、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特性に優れている。

遮光膜は、実質的に露光光を透過しないものであり、露光波長における平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。遮光膜としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光膜を用いることができ、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの膜が挙げられる。中でも、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系膜が好適に用いられる。このようなクロム系膜は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で好ましいからである。このクロム系膜は、単層であってもよく、２層以上が積層されたものであってもよい。

遮光膜の膜厚としては、特に限定されるものではなく、例えばクロム膜の場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。

遮光膜の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。成膜後、遮光膜のパターニングを行う。パターニング方法は特に限定されないが、通常はリソグラフィー法が用いられる。

（第１の実施形態の効果）
以上説明したように、第１の実施形態によれば、独立したスペーサ形成工程を設けずに、各色の着色層と黒色の着色層とを積層することで、メインスペーサや額縁スペーサ、サブスペーサを形成可能であるため、カラーフィルタの製造工程の削減が可能である。

また、第１の実施形態によれば、スペーサの上部が黒色着色層で覆われているため、カラーフィルタと液晶駆動側基板との間で通電することがない。

（第２の実施形態）
次に、本発明のカラーフィルタの第２の実施形態について図７を用いて説明する。図７は、第２の実施形態に係るカラーフィルタ３３について説明する図である。以下の実施形態で第１の実施形態と同一の様態を果たす要素には同一の番号を付し、重複した説明は避ける。

図７（ａ）はカラーフィルタ３３の（ｂ）でのＧ−Ｇ´断面を示す部分断面図である。図７（ｂ）は、カラーフィルタ３３の一部を示す部分平面図である。第２の実施形態においては、周縁領域２ｂのブラックマトリクス１７が赤色着色層５Ｒと青色着色層５Ｂと黒色着色層７とが積層して構成されている。

カラーフィルタ３３を製造するためには、赤色着色層５Ｒを形成する際、半透過部を有する階調マスクをフォトマスクに用いる。周縁領域２ｂにおいて、半透過部を介して露光し、薄い赤色着色層５Ｒをストライプ状に形成する。また、額縁スペーサ１５を形成する箇所には、透過部を介して露光し、厚い赤色着色層５Ｒをドット状に形成する。また、画素領域２ａにおいて、赤色着色層５Ｒを第１の実施形態と同様に形成する。

青色着色層５Ｂは、半透過部を有しないフォトマスクを介して露光する。周縁領域２ｂにおいて、青色着色層５Ｂをストライプ状に形成する。また、画素領域２ａにおいて、青色着色層５Ｂを第１の実施形態と同様に形成する。

緑色着色層５Ｇは、第１の実施形態と同様に形成する。

階調マスクは、透明基板と、遮光膜と、透過率調整機能を有する半透明膜とが順不同に積層され、透明基板上に遮光膜が設けられた遮光部と、透明基板上に半透明膜のみが設けられた半透過部と、透明基板上に遮光膜および半透明膜のいずれも設けられていない透過部とを有する。

半透明膜は、特に限定されるものではなく、例えばクロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素等の酸化物、窒化物、炭化物などの膜が挙げられる。半透明膜および遮光膜を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点から、半透明膜と遮光膜が同系の材料からなる膜であることが好ましい。前述するように遮光膜がクロム系膜であることが好ましいことから、半透明膜も、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロムなどのクロム系膜であることが好ましい。また、これらのクロム系膜は、機械的強度に優れており、さらには安定しているため、長時間の使用に耐えうるマスクとすることができる。

また、半透明膜は、単層であってもよく、複数の層で構成されていてもよい。これにより、複数の透過率を有する多階調のマスクとすることができる。

半透明膜の膜厚としては、例えばクロム膜の場合は５ｎｍ〜５０ｎｍ程度とすることができ、また酸化クロム膜の場合は５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。半透明膜の透過率はその膜厚により変わるので、膜厚を制御することで所望の透過率とすることができる。また、半透明膜が酸素、窒素、炭素などを含む場合は、その透過率は組成により変わるので、膜厚と組成とを同時にコントロールすることで所望の透過率を実現できる。

半透明膜の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。例えばスパッタリング法を用いて酸化窒化炭化クロム膜を成膜する場合は、Ａｒガス等のキャリアガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスを反応装置内に導入し、Ｃｒターゲットを用いた反応性スパッタリング法にて酸化窒化炭化クロム膜を成膜することができる。この際、酸化窒化炭化クロム膜の組成の制御は、Ａｒガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスの流量の割合を制御することにより行うことができる。成膜後、パターニングを行い、半透明膜を形成する。

第２の実施形態によれば、黒色着色層７の光学密度が低く、黒色着色層７のみでは、遮光が不十分である場合、赤色着色層５Ｒと青色着色層５Ｂとが積層して周縁領域２ｂのブラックマトリクス１７を形成し、ブラックマトリクス１７の光学密度を高めることができるという効果を有する。

（第３の実施形態）
次に、本発明のカラーフィルタの第３の実施形態について図８を用いて説明する。図８は、第３の実施形態に係るカラーフィルタについて説明する図である。

図８（ａ）はカラーフィルタ３５のＨ−Ｈ´断面を示す部分断面図である。図８（ｂ）は、カラーフィルタ３５の一部を示す部分平面図である。第２の実施形態においては、周縁領域２ｂのブラックマトリクス１７が赤色着色層５Ｒと青色着色層５Ｂと緑色着色層５Ｇとが積層して構成されている。

カラーフィルタ３５を製造するためには、第２の実施形態と同様、赤色着色層５Ｒを形成する際、半透過部を有する階調マスクをフォトマスクに用いる。周縁領域２ｂにおいて、半透過部を介して露光し、薄い赤色着色層５Ｒをストライプ状に形成する。また、額縁スペーサ１５を形成する箇所には、透過部を介して露光し、厚い赤色着色層５Ｒをドット状に形成する。また、画素領域２ａにおいて、赤色着色層５Ｒを第１の実施形態と同様に形成する。

青色着色層５Ｂは、半透過部を有しないフォトマスクを介して露光する。画素領域２ａだけでなく、周縁領域２ｂにおいて、青色着色層５Ｂをストライプ状に形成する。また、画素領域２ａにおいて、青色着色層５Ｂを第１の実施形態と同様に形成する。

緑色着色層５Ｇは、半透過部を有しないフォトマスクを介して露光する。画素領域２ａだけでなく、周縁領域２ｂにおいて、青色着色層５Ｇをストライプ状に形成する。また、画素領域２ａにおいて、緑色着色層５Ｇを第１の実施形態と同様に形成する。

第３の実施形態は、赤色着色層５Ｒと青色着色層５Ｂと緑色着色層５Ｇとを積層することで、遮光をするのに十分な光学密度が得られる場合に用いられる。

第３の実施形態によれば、黒色着色層７を用いずに周縁領域２ｂのブラックマトリクス１７を形成することができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るカラーフィルタ等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、本実施形態のカラーフィルタは、透明電極層に代えて透明な感光性樹脂を用いた保護層を用いることにより、ＩＰＳ方式等の液晶表示装置のカラーフィルタとして用いることも可能であり、上述したものと同様の効果を有する。

１………カラーフィルタ
２ａ………画素領域
２ｂ………周縁領域
３………透明基板
４………感光性樹脂
５Ｒ………赤色着色層
５Ｂ………青色着色層
５Ｇ………緑色着色層
６………黒色感光性樹脂
７………黒色着色層
９………透明電極層
１１………メインスペーサ
１３………サブスペーサ
１５………額縁スペーサ
１７………ブラックマトリクス
１８………切れ目
１９、２７、２９、３１………フォトマスク
２１………遮光部
２３………透過部
２５………露光光
３３、３５………カラーフィルタ
４１………カラーフィルタ
４３………透明電極層
４５………メインスペーサ
４７………サブスペーサ

Claims (12)

1. 透明基板と、
   前記透明基板上の画素領域と周縁領域に形成される複数の色の着色層と、
   前記画素領域の前記着色層の一部の上と、前記周縁領域の前記着色層の少なくともスペーサ形成箇所の上に形成される黒色着色層と、
   前記画素領域内の、前記黒色着色層が形成されていない前記着色層の上に形成される透明電極層と、
   複数の色の前記着色層と前記黒色着色層との積層部により構成され、少なくとも前記黒色着色層の上部が撥液性のスペーサと、
   を具備し、
   前記画素領域内の前記黒色着色層が、格子状に形成され、ブラックマトリクスを構成することを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記スペーサは、
   前記画素領域にあるメインスペーサ、
   前記画素領域にあり、前記ブラックマトリクスよりも高く、前記メインスペーサよりも低いサブスペーサ、
   前記周縁領域にあり、前記ブラックマトリクスよりも高く、前記メインスペーサよりも低い額縁スペーサ
   のうちのいずれかであり、
   前記メインスペーサと前記サブスペーサと前記額縁スペーサとを有す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. 前記画素領域内の前記黒色着色層が、切れ目を有する格子状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。
4. 前記周縁領域には、前記透明基板上に形成される黒色着色層によりブラックマトリクスが形成されることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
5. 前記周縁領域には、前記透明基板上のスペーサ形成箇所以外の箇所に形成される着色層と、前記着色層上に積層される黒色着色層とによりブラックマトリクスが形成されることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
6. 前記周縁領域には、前記透明基板上に異なる色の着色層が積層されてブラックマトリクスが形成されることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
7. 透明基板上の画素領域と周縁領域に、複数の色の着色層を形成する工程と、
   前記画素領域の前記着色層の一部の上と、前記周縁領域の前記着色層の少なくともスペーサ形成箇所の上とに、撥液剤が添加された黒色感光性樹脂を塗布・露光して黒色着色層を形成する工程と、
   前記画素領域内の、前記黒色着色層が形成されていない前記着色層の上に透明電極層形成用の塗布液を塗布・乾燥して、透明電極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の製造方法。
8. 透明基板上の画素領域と周縁領域に、複数の色の着色層を形成する工程と、
   前記画素領域の前記着色層の一部の上と、前記周縁領域の前記着色層の少なくともスペーサ形成箇所の上とに、黒色感光性樹脂を塗布・露光して黒色着色層を形成する工程と、
   前記画素領域と前記周縁領域とのスペーサ形成箇所の前記黒色着色層に撥液処理を施す工程と、
   前記画素領域内の、前記黒色着色層が形成されていない前記着色層の上に透明電極層形成用の塗布液を塗布・乾燥して、透明電極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の製造方法。
9. 複数の色の前記着色層と前記黒色着色層とを積層することで、メインスペーサとサブスペーサと額縁スペーサとを形成することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のカラーフィルタの製造方法。
10. 前記画素領域内の前記黒色着色層を、切れ目を有する格子状に形成することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のカラーフィルタの製造方法。
11. 前記透明電極層形成用の塗布液が、π電子共役型の導電性高分子溶液または透明導電性物質のナノ粒子分散であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のカラーフィルタの製造方法。
12. 請求項１から６のいずれかに記載のカラーフィルタを備える液晶表示装置。

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