JP2011209350A - 液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法、液晶表示装置用カラーフィルタおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、カラーフィルタの表面平坦性およびコントラストを新たな材料や装置を用いることなく向上させた液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【解決手段】複数色の着色膜と非感光性樹脂ブラックマトリクスを含み、パターン化された着色膜領域のブラックマトリクス上にパターン化された感光性レジストが積層されたカラーフィルタの製造方法であって、該感光性レジストは、該非感光性樹脂ブラックマトリクスと同時形成され、かつ、その形状はブラックマトリクスの表層を覆うように形成され、該レジストの幅をＷ１、ブラックマトリクスの幅をＷ２としたときに、Ｗ１＞Ｗ２であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタに関する。

近年、液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の特性を活かし、ノートＰＣ、携帯情報端末、デジタルカメラ等、様々な用途で使用されている。液晶表示装置に表示特性（輝度、色再現性、視野角特性など）がより向上したことにより、液晶表示装置用画面には、従来のノートＰＣ、デスクトップモニタに加え、色再現性をさらに向上させた大型液晶テレビ、あるいは、カーナビ、デジタルカメラ、ワンセグ等の動画に対応した携帯電話等が開発されている。

液晶表示装置をカラー化するために用いられるカラーフィルタは、例えば、透明基板上にブラックマトリックス、次いで、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色膜を形成し、この上に必要に応じて透明保護膜、透明電極を形成させるものである。ブラックマトリックスは、着色膜間に配列された遮光領域を示し、液晶表示装置の表示コントラストを向上させるために設けられている。従来、ブラックマトリクスは、微細にパターン加工された金属薄膜、あるいは遮光剤により着色された樹脂によって形成される。

上記ブラックマトリクスに、金属膜を用いる場合は、反射光が大きく、また製造コストが高く、さらにはパターン加工を行う際、６価クロム等の有害な物質を生成し、環境汚染が問題となる場合がある。金属酸化物、あるいは金属窒化物で形成される多層膜を用いる場合は、反射光は小さくなるものの、製造コストおよび環境汚染の問題については軽減されない。一方、遮光剤によって着色された樹脂を用いる場合は、金属薄膜の場合に比べ、低反射であり、かつ、有害な物質の発生も抑えられる。しかし、ある程度の遮光性をもたせるためには、金属膜の膜厚に対して数倍の厚膜化が必要となる。

パターン化されたブラックマトリクスの開口部に着色膜を形成する際は、ブラックマトリクスと着色膜の境界に隙間が生じないよう、該境界部ではブラックマトリクス上に着色膜を重ね合わせて形成するのが一般的であるが、上述したようにブラックマトリクスに樹脂材料を用いる場合は、厚膜のためにブラックマトリクスと着色膜との重なり領域が盛り上がり、カラーフィルタの表面平坦性を悪化させる問題がある。最近では、動画などの高画質化によって広い色再現性が求められ、着色膜の膜厚も大きくなりつつあり、ブラックマトリクスと着色膜の重なり領域の盛り上がりは一層大きくなる傾向にある。

また、広い色再現性を実現するために色純度の高い材料が用いられるが、これによって着色膜自体の透過率が低下する傾向にある。このため、液晶表示装置では、高強度のバックライト光を用いて明るさを向上させている。高強度のバックライト光を用いると、従来の光学濃度では光漏れを発生させる可能性があるため、ブラックマトリクスには、より高い光学濃度が要求される。つまり、ブラックマトリクスに樹脂材料を用いる場合は、更なる厚膜化が必要となり、これもカラーフィルタの表面段差をより悪化させる原因となっている。

また、着色膜の高精細化を実現するためには、ブラックマトリクスの微細化、細線化が必要である。このことは、ブラックマトリクスのパターン領域を小さくすることになるため、ブラックマトリクスと着色膜の重なり領域もわずかとなり、該領域ではブラックマトリクスと着色膜が重ならずに境界に隙間が生じやすくなる。

上記のようなカラーフィルタの表面平坦性の悪化や、ブラックマトリクスと着色膜の境界に隙間が生じる問題は、液晶表示装置用パネルでの液晶配向不良やラビング不均一による表示不良、また、色再現性の悪化やバックライトの光漏れによるコントラスト低下等の問題を引き起こすおそれがあった。

上記問題を改善する方法として、カラーフィルタの表面平坦性については、例えば、ブラックマトリクスおよび着色膜の膜厚を調整して着色膜間の段差を低減させる方法（特許文献１参照）や、コントラスト向上については、例えば、色材料に含まれる顔料を微細化する方法によって得られた材料を用いたカラーフィルタ（特許文献２参照）などが提案されている。また、カラーフィルタの表面平坦性向上に加えて、ブラックマトリクスのパターン加工精度向上のため、遮光性の非感光性樹脂で形成したブラックマトリクス上に遮光性の感光性樹脂を積層させたカラーフィルタが提案されている（特許文献３参照）。この遮光性の非感光性樹脂で形成したブラックマトリクス上に遮光性の感光性樹脂を積層させたカラーフィルタにおいては、積層させた遮光性の感光性樹脂のサイズを、下地となる非感光性樹脂のサイズより小さくして、ブラックマトリクス全体の形状を凸状にすることで、ブラックマトリクスと着色膜の重なり領域に生じる盛り上がりを小さくすることを可能としている。

しかしながら、ブラックマトリクスあるいは着色膜の膜厚調整による着色膜段差の低減については、上述したように、広い色再現性、高い光学濃度化にともなう着色膜や樹脂ブラックマトリクスの厚膜化により、従来のカラーフィルタ構造のままではブラックマトリクスと着色膜との重なり領域の盛り上がりを軽減させるような膜厚調整は非常に困難であること、また、色材料自体のコントラスト向上については、着色膜の高精細化にともなうブラックマトリクスの細線化により、ブラックマトリクスに対して着色層をより高精度に配置させなければならず、ブラックマトリクスと着色膜の境界部に隙間が生じやすくなり、液晶表示装置にて該境界部で光漏れが発生し、結果的にコントラストが向上しないという問題があった。また、遮光性の非感光性樹脂で形成したブラックマトリクス上に遮光性の感光性樹脂を積層させたカラーフィルタについては、その光学濃度特性を、２つの層から設計する必要があり、また、両層の膜厚バラツキによって基板内の光学濃度が不均一になりやすいという問題があった。さらには、積層させた遮光性の感光性樹脂のサイズを、下地となる非感光性樹脂のサイズより小さくして、ブラックマトリクスの全体形状を凸状に形成しようとすると、従来感光性樹脂のフォトリソ加工では必要のなかった感光性樹脂を積層させるための塗布装置や乾燥装置を新たに設ける必要があり、また、非感光性樹脂を形成した後に感光性樹脂を追加現像処理するためには、まず非感光性樹脂を熱硬化させるための加熱乾燥工程が必要となり、その後、同時に熱硬化された感光性樹脂を現像可能にするための手法や装置が必要となる。

特公平１０−３５４８５号公報 特開２００５−２０８３９７号公報 特開平６−３３１８１６号公報

この発明はこのような従来技術の課題を解決しようとするものであり、樹脂ブラックマトリクスを用い、コントラストを向上させたカラーフィルタを低コストで製造し、さらには表示品位の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。

この発明は、表面平坦性およびコントラストを向上したカラーフィルタを低コストで提供するために、以下のカラーフィルタの製造方法により達成される。
（１）透明基板上に非感光性樹脂ブラックマトリクス層を形成し、その上に感光性レジスト液を塗布・乾燥した後に露光・現像を行うことによりパターン化された樹脂ブラックマトリックス層とレジスト層が積層されたブラックマトリックスを形成し、次いで該ブラックマトリックスの開口部に赤、緑、青の着色層をそれぞれ形成してなる液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、パターン化された樹脂ブラックマトリックス層上に形成されたレジスト層の幅をＷ１、パターン化された樹脂ブラックマトリクス層の幅をＷ２としたときに、Ｗ１＞Ｗ２となるように樹脂ブラックマトリックス層のエッチングと感光性レジスト層の現像を同時に行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
（２）前記感光性レジスト液は、ポジ型の透明樹脂を含有することを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
（３）前記赤、緑、青の着色層のうち、少なくとも１色の着色層の膜厚をｄ０、パターン化された樹脂ブラックマトリクス層の膜厚をｄ１、該パターン化された樹脂ブラックマトリクス層とその上に形成されたレジスト層の膜厚の合計をｄ２としたときに、ｄ１＜ｄ０≦ｄ２であることを特徴とする（１）〜（２）のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
（４）（１）〜（３）のいずれかに記載の製造方法を用いたカラーフィルタの表面には透明保護膜層を形成することを特徴とする晶表示装置用カラーフィルタ。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の製造方法を用いたカラーフィルタを具備する液晶表示装置。

この発明によれば、ブラックマトリクスと着色膜の重なり領域で生じる盛り上がりや、ブラックマトリクスと着色膜の境界部で発生する隙間を低減させることが可能となり、カラーフィルタの表面平坦性およびコントラストを向上することができる。また、新たな材料や装置を用いることなく、表示品位の高い液晶表示装置を提供することができる。

本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。 （ａ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。（ｂ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。 本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。 本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。 （ａ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略表面図である。（ｂ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。 （ａ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略表面図である。（ｂ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。 （ａ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略表面図である。（ｂ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。 （ａ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略表面図である。（ｂ）本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを説明するための概略断面図である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

１．本発明のカラーフィルタの構成
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの概略断面図の一例を図１に示す。
図１において、カラーフィルタは、透明基板１の上に、樹脂ブラックマトリックス２、感光性レジスト３、着色膜（赤、青、緑）４、透明保護膜５、透明電極膜６が順次形成されている。

ここで、本発明で用いられる透明基板は、特に限定されるものではなく、石英ガラスやホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、有機プラスチックのフィルム又はシート等が用いられる。樹脂ブラックマトリクスとしては、樹脂中に遮光材を分散させてなる樹脂ブラックマトリクスが好ましく用いられる。樹脂としては、耐熱性、耐薬品性等の点からポリイミドやアクリルが好ましい。遮光材としての黒色顔料の例としてはピグメントブラック７、チタンブラックなどが挙げられるが、これらに限定されず、種々の顔料を使用することができる。なお、顔料は必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性基処理などの表面処理が施されているものを使用してもよい。

感光性レジストとしては、特に限定されないが、非感光性樹脂のフォトリソ加工で一般的に用いられているポジ型の透明樹脂であることが好ましい。ここでいう透明樹脂とは、具体的には可視光領域の平均透過率が６０％以上の樹脂であることをいう。その中でも、フェノールノボラック樹脂とジアゾナフトキノン化合物で構成される感光性レジストは、非感光性樹脂を形成するためのフォトリソ加工工程で幅広く使用されており、生産上、新たな設備を導入することなく適用することができる。その他にも上記材料は、色材料に用いられる樹脂、例えば、アクリルやポリイミド樹脂などの透明材料を用いても構わない。

色材料としては、着色成分と樹脂成分を含むペーストであり、樹脂成分としては、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂およびポリオレフィン系樹脂等の材料が好ましく用いられる。

透明保護膜としては、透明材質であり、かつ平坦化層としての役割を有するものであればどのようなものであってもかまわない。透明保護膜の材質としては、エポキシ系の膜、アクリルエポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリイミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜、ポリイミドシロキサン膜等が用いられる。ここでいう透明膜は、具体的には可視光領域の平均透過率が９５％以上の樹脂であることをいう。

透明導電膜としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズ等及びその合金を用いることができる。ここでいう透明膜は、具体的には可視光領域の平均透過率が９８％以上の金属膜であることをいう。

２．本発明のカラーフィルタの製造方法
本発明で用いられるカラーフィルタの製造方法の一例を以下に示す。まず、透明基板上に非感光性の樹脂ブラックマトリクスを形成する。ブラックマトリクスの形成方法は、ダイコート法、スピンコート法、ダイスピンコート法、ロールコート法、ディピィング法等が好ましく用いられる。この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用する材料により異なるが、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。次いで、感光性レジスト材料をブラックマトリクスと同様に、塗布、加熱乾燥（プリベーク）した後、露光、現像を行う。プリベーク条件は、通常７０〜１５０℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。ここで、現像後のカラーフィルタ構造断面を図２（ａ）に示す。この図は、着色膜を平面から見て着色膜長辺方向に対して垂直方向に切ったときの断面図である。

本発明による現像後の形状は、パターン加工されたブラックマトリクス２上に、同様にパターン加工された感光性レジスト７が積層され、該レジストの幅はブラックマトリクスの幅より大きくなることを特徴とする。このレジストの幅は、現像条件にて容易に調整することができる。その後、通常であれば感光性レジスト膜を剥離する工程にて剥離を行うが、本発明では剥離を行わず、加熱乾燥（本キュア）を行う。本キュア条件は、ブラックマトリクスにおいて、前駆体からポリイミド系樹脂を得るために、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。ここで、本キュア後のカラーフィルタ構造断面を図２（ｂ）に示す。本発明による本キュア後の形状は、上記本キュア条件により、図２（ｂ）のように、熱溶解によってブラックマトリクス２の表層を覆うように積層レジスト３が形成される。このとき、該レジストの幅Ｗ１はブラックマトリクスの幅Ｗ２より大きくなることを特徴とする。ここでいうレジスト幅およびブラックマトリクス幅とは、着色膜を平面から見て着色膜長辺方向に対して垂直方向に切ったときの断面のそれぞれの長さのことをいう。このことは、次工程の着色膜形成において、着色膜材料塗布の際にブラックマトリクスの開口領域全体に色材料を充填できるとともに、現像工程において着色膜の過現像を防ぎ、ブラックマトリクスと着色膜の境界部の隙間の発生を防止することができる。このように現像後の積層レジスト７を剥離せず本キュアする方法によって、本発明のブラックマトリクスと感光性レジストを同時形成することができる。

次に、着色膜を形成する。形成方法は、ブラックマトリクスと同様の方法で露光、現像工程まで行い、その後、着色膜上に形成された感光性レジストを剥離工程にて剥離し、本キュアを行い、着色膜のみを所定の領域へ形成する。本発明の製造方法では、ブラックマトリクスの表層を覆うレジストによって着色膜の現像量にマージンを持たせることが可能となる。着色膜現像時のカラーフィルタ構造断面図を図３に示す。この図は、図２同様、着色膜を平面から見て着色膜長辺方向に対して垂直方向に切ったときの断面図である。例えば、着色膜４の幅Ｌ０が、過現像によってブラックマトリクスの開口幅Ｌ１より小さくなる場合は、色材料を塗布した際、積層レジスト３下に色材料が流れ込むことで、現像時に積層レジスト３が着色膜の現像を堰止めする役割を果たし、ブラックマトリクス２と着色膜４の間に隙間は発生しにくい。反対に、着色膜４の幅Ｌ０がブラックマトリクスの開口幅Ｌ１より大きくなることがあるのであれば、上記過現像のマージンを活かして、あらかじめ過現像気味に装置設定をしておくことで、ブラックマトリクス２上における隣接する他の着色膜領域側へのはみ出しを防ぐことができる。

このとき、着色膜の膜厚と、ブラックマトリクスの膜厚と、ブラックマトリクスと積層レジストを含む総膜厚をあらかじめ設計することによって、着色膜の加工精度をさらに向上させることが可能となる。図４は、着色膜を平面から見て着色膜長辺方向に対して垂直方向に切ったときの断面図である。この断面図において、着色膜の膜厚をｄ０、ブラックマトリクスの膜厚をｄ１、ブラックマトリクスと積層レジストの総膜厚をｄ２としたときに、着色膜の膜厚ｄ０は、ブラックマトリクスの膜厚ｄ１より大きく、また、ブラックマトリクスと積層レジストの総膜厚ｄ２より小さい、あるいは同等であることが好ましい。あらかじめ各層の膜厚を上記の通り設計しておくことで、ブラックマトリクスと着色膜の境界に隙間が生じにくく、かつ、ブラックマトリクス上における隣接する他の着色膜領域側へのはみ出しを防ぐことが可能となる。以上のプロセスを繰り返すことによって、基板上に複数の着色膜を形成する。

その後、必要に応じて透明保護膜を着色膜と同様の方法で形成する。透明保護膜は、カラーフィルタの表面保護だけでなく、着色膜間の段差等の凹凸を平坦化させる効果があることから、形成するのが好ましい。このとき、透明保護膜の膜厚は、材料にもよるが、一般的には薄いと表面平坦性向上の効果が得られず、反対に、厚いとカラーフィルタ表面自体の硬度が低下し、透明電極形成時に透明保護膜との界面で歪み応力が発生しやすくなることから、１〜２μｍの範囲で形成することが好ましい。次いで、透明電極をスパッタリングや蒸着により設け、必要であればフォトリソエッチング法でパターン化する。

以上から得られた本発明のカラーフィルタおよびこれを用いた液晶表示装置は、パソコン、エンジニアリング・ワークステーション、ナビゲーションシステム、液晶テレビ、デジタルカメラ、携帯電話などの液晶表示画面に用いられ、また、液晶プロジェクション等にも好適に用いられる。また、光通信や光情報処理の分野において、液晶を用いた空間変調素子としても好適に用いられる。空間変調素子は、素子への入力信号に応じて、素子に入射する光の強度や位相、偏光方向等を変調させるもので、実時間ホログラフィーや空間フィルター、インコヒーレント／コヒーレント変換等に用いられるものである。

以下、本発明の実施例を、具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

（樹脂ブラックマトリクス用ブラックペーストの作成）
３、３’、４、４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、４、４’−ジアミノジフェニルエーテル及びビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンをＮ−メチル−２−ピロリドンを溶媒として反応させ、ポリイミド前駆体（ポリアミック酸）溶液を得た。下記の組成を有するカーボンブラックミルベースをホモジナイザーを用いて、均一に分散し、ガラスビーズをろ過してブラックペーストを得た。

（カーボンブラックミルベースの組成）
カーボンブラック（MA100 、三菱化成（株）製）：４．６部
ポリイミド前駆体溶液：２４．０部
Ｎ−メチルピロリドン：６１．４部
ガラスビーズ：９０．０部。

（着色膜形成用ポリイミド樹脂ペーストの作製）
４，４′−ジアミノジフェニルエーテルと、ビス(３−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンと、γ−ブチロラクトンと、Ｎ−メチル−２−ピロリドン をそれぞれ１９対１対１０５対４４の割合で仕込み、これに３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸をそれぞれ２８０対４８対１の割合で添加し、２５重量％のポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）を得た。

４，４′−ジアミノベンズアニリドと、３，３′−ジアミノジフェニルスルホンと、ビス(３−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンをγ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとともに、それぞれ８対９対１対１３４対２７の割合で仕込み、これに３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 と無水フタル酸を、それぞれ１７７５対２２０対１の割合で添加し、２０重量％のポリアミック酸溶液であるポリマー分散剤（ＰＤ）を得た。

ピグメントレッドＰＲ２５４と、ピグメントイエローＰＹ１３８と、ポリマー分散剤（ＰＤ）およびγ−ブチロラクトンと、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノールをガラスビーズとともに、それぞれ４対１対２３対４３対２０対９０の割合で仕込み、分散後、ガラスビーズを濾過し、除去した。このようにしてＰＲ２５４とＰＹ１３８からなる分散液５％溶液を得た。

該分散液とポリアミック酸溶液（ＰＡＡ）をγ−ブチロラクトンで、それぞれ９対３対８の割合で希釈した溶液を添加混合し、非感光性赤色カラーペーストを得た。同様にして、ピグメントグリーンＰＧ３８とピグメントイエローＰＹ１３８からなる非感光性緑ペースト、ピグメントブルーＰＢ１５：６からなる非感光性青ペーストを得た。

（透明保護膜用ペーストの作製）
γ−アミノプロピルメチルジエトキシシランの加水分解物と、メチルトリメトキシシランの加水分解物と、３、３’、４、４’、−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物とを１７対５対１４．５の割合で反応させ、透明保護膜用ペーストを得た。

実施例１
（ブラックマトリクス層の構造が樹脂ブラックマトリクスおよび積層レジスト（積層レジストの幅＞ブラックマトリクスの幅）からなるカラーフィルタの設計）
実施例１のカラーフィルタ基板の平面図およびａ−ａ’間の断面図をそれぞれ図５（ａ）、（ｂ）に示す。図５（ａ）のように、樹脂ブラックマトリクス２の着色膜パターンをストライプ状とし、樹脂ブラックマトリクス２のピッチＬ２が５０μｍ、樹脂ブラックマトリクス２の幅Ｌ３が６μm、赤、緑、青の各着色膜の幅Ｌ４が樹脂ブラックマトリクスの開口幅Ｌ１と同じ４４μｍとなるブラックマトリクスおよび各着色膜のフォトマスクを作成した。また、積層レジストの幅Ｌ３’は８μｍとなるよう現像条件を設定した。

図５（ｂ）のように、樹脂ブラックマトリクスの膜厚ｄ１が１．４μｍ、赤、緑、青の各着色膜の膜厚ｄ０が２．０μｍ、樹脂ブラックマトリクスと積層レジストの総膜厚ｄ２が２．２μｍ、透明保護膜の膜厚ｔ１が１．５μｍ、透明電極の膜厚ｔ２が１５００オングストロームとなる設計とした。

（ブラックマトリクス層の構造が樹脂ブラックマトリクスおよび積層レジスト（積層レジストの幅＞ブラックマトリクスの幅）からなるカラーフィルタ基板の作製）
無アルカリガラス基板（コーニング製）上に上記ブラックスペーストをカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートでセミキュアし、樹脂塗膜を形成した。次に、感光性レジスト（ＡＺ社製）をカーテンフローコータで塗布、ホットプレートでプリベークし、露光機にて所定のフォトマスクを介して露光した後、感光性レジストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成した。次いで、ホットプレートで本キュアすることで樹脂ブラックマトリクスをイミド化させ、ブラックマトリクスおよび積層レジスト形成基板を作製した。

次に、樹脂ブラックマトリクス基板上に上記ポリイミド樹脂赤ペーストをカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートでセミキュアし、上記赤色の樹脂塗膜を形成した。この後、ブラックペーストと同様に、感光性レジストをカーテンフローコータで塗布、ホットプレートでプリベークした。その後ブラックペーストの場合と同じ露光機を用い、上記内容で設計したフォトマスクを介して露光した後、感光性レジストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成した。次いで、レジストを剥離し、ホットプレートで加熱して、赤着色膜を形成した。上記手順を繰り返して、緑着色膜、青着色膜を形成した。

次に、着色膜形成基板上に上記透明保護膜用ペーストをカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートでセミキュアし、上記塗膜を形成した。この後、ホットプレートで加熱乾燥して、透明保護膜を形成した。最後に、透明電極をスパッタリングしてカラーフィルタ基板を作製した。

カラーフィルタの表面平坦性を評価するため、図５（ｂ）に示すように、各着色膜４の総膜厚ｄ０’と、ブラックマトリクス２と着色膜４の重なり領域の総膜厚Ｔ３を接触式膜厚計（Ｔｅｎｃｏｒ社製）でそれぞれ測定し、それらを差し引いた値Ｔ４（絶対値）を求めた結果、以下の通りとなった。

ｄ０’（赤）：３．７μｍ、ｄ０’（緑）：３．８μｍ、ｄ０’（青）：３．７μｍ
Ｔ３（赤）：３．７μｍ、Ｔ３（緑）：３．８μｍ、Ｔ３（青）：３．７μｍ
Ｔ４（赤）：０．０μｍ、Ｔ４（緑）：０．０μｍ、Ｔ４（青）：０．０μｍ。

上記結果より、カラーフィルタの表面段差Ｔ４は０．０μmと平坦な状態が得られた。また、ブラックマトリクスと各着色膜の重なり領域からの光漏れを観察するため、光学顕微鏡（ニコン製）の透過モードにてカラーフィルタ観察を行った結果、該当部分に光漏れは見られなかった。また、カラーフィルタのコントラストを評価するため、コントラスト測定器（トプコン製）で測定した結果、１２００ｃｄとなった。

比較例１
（ブラックマトリクス層の構造が樹脂ブラックマトリクスのみからなるカラーフィルタの設計）
比較例１のカラーフィルタ基板の平面図およびｂ−ｂ’間の断面図をそれぞれ図６（ａ）、（ｂ）に示す。図６（ａ）において、ブラックマトリクス２と着色膜４の各境界に隙間が生じないよう、ブラックマトリクス上に着色膜を重ね合わせて形成する設計とするため、赤、緑、青の各着色膜の幅Ｌ４が、ブラックマトリクスの開口幅Ｌ１より４μｍ大きい４８μｍとなる着色膜用のフォトマスクを作成し、積層レジストは形成せず、各膜厚は全て実施例１と同じ設計とした。

（ブラックマトリクスが樹脂ブラックマトリクス構造のみのカラーフィルタ基板の作製）
無アルカリガラス基板（コーニング製）上に上記ブラックスペーストをカーテンフローコータで塗布し、ホットプレートでセミキュアし、樹脂塗膜を形成した。次に、感光性レジスト（ＡＺ社製）をカーテンフローコータで塗布、ホットプレートでプリベークし、露光機にて所定のフォトマスクを介して露光した後、感光性レジストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成した。次いで、剥離工程でレジスト剥離を行い、ホットプレートで加熱することで樹脂ブラックマトリクスをイミド化させ、ブラックマトリクス形成基板を形成した。

次に、赤、緑、青の各着色膜、透明保護膜、透明電極を、実施例１と同様に順次形成し、カラーフィルタ基板を作製した。

実施例１と同様に、カラーフィルタの表面平坦性を評価するため、図６（ｂ）に示すように、各着色膜４の総膜厚ｄ０’と、ブラックマトリクス２と着色膜４の重なり領域の総膜厚Ｔ３をそれぞれ測定し、それらを差し引いた値Ｔ４（絶対値）を求めた結果、以下の通りとなった。

ｄ０’（赤）：３．８μｍ、ｄ０’（緑）：３．８μｍ、ｄ０’（青）：３．８μｍ
Ｔ３（赤）：４．２μｍ、Ｔ３（緑）：４．１μｍ、Ｔ３（青）：４．１μｍ
Ｔ４（赤）：０．４μｍ、Ｔ４（緑）：０．３μｍ、Ｔ４（青）：０．３μｍ。

上記結果より、カラーフィルタの表面段差Ｔ４は、実施例１に比べ約０．３μm悪化した。また、ブラックマトリクスと各着色膜の重なり領域からの光漏れを観察するため、光学顕微鏡（ニコン製）の透過モードにてカラーフィルタ観察を行った結果、該当部分に光漏れは見られなかった。カラーフィルタのコントラストを測定した結果、１１００ｃｄとなり、実施例１に比べ１００ｃｄ低下した。

比較例２
（ブラックマトリクス層の構造が樹脂ブラックマトリクスのみからなるカラーフィルタの設計）
カラーフィルタ基板の平面図およびｃ−ｃ’間の断面図をそれぞれ図７（ａ）、（ｂ）に示す。図７（ａ）において、実施例１と同様に、樹脂ブラックマトリクス２のピッチＬ２が５０μｍ、樹脂ブラックマトリクス２の幅Ｌ３が６μm、赤、緑、青の各着色膜４の幅Ｌ４が、ブラックマトリクスの開口幅Ｌ１と同じ４４μｍとなる着色膜用のフォトマスクを使用し、積層レジストは形成せず、各膜厚は全て実施例１と同じ設計とした。

（ブラックマトリクスの構造が樹脂ブラックマトリクスのみからなるカラーフィルタ基板の作製）
比較例１と同じ作製手順で上記設計通りにカラーフィルタを作製した。

カラーフィルタの表面平坦性を評価するため、図７（ｂ）に示すように、各着色膜４の総膜厚ｄ０’と、ブラックマトリクス２と着色膜４の重なり領域の総膜厚Ｔ３をそれぞれ測定し、それらを差し引いた値Ｔ４（絶対値）を求めた結果、以下の通りであった。

ｄ０’（赤）：３．７μｍ、ｄ０’（緑）：３．７μｍ、ｄ０’（青）：３．７μｍ
Ｔ３（赤）：３．６μｍ、Ｔ３（緑）：３．７μｍ、Ｔ３（青）：３．７μｍ
Ｔ４（赤）：０．１μｍ、Ｔ４（緑）：０．０μｍ、Ｔ４（青）：０．１μｍ
上記結果より、カラーフィルタの表面段差は実施例１とほぼ同等であったが、ブラックマトリクスと各着色膜の境界部分を光学顕微鏡（ニコン製）の透過モードにて観察したところ、該当部分に光漏れが見られた。この光漏れにより、カラーフィルタのコントラストは８００ｃｄとなり、実施例１に比べ４００ｃｄ低下した。

比較例３
（ブラックマトリクス層の構造が樹脂ブラックマトリクスおよび積層レジスト（積層レジストの幅＜ブラックマトリクスの幅）からなるカラーフィルタの設計）
カラーフィルタ基板の平面図およびｄ−ｄ’間の断面図をそれぞれ図８（ａ）、（ｂ）に示す。図８（ａ）において、実施例１と同様に、樹脂ブラックマトリクス２のピッチＬ２が５０μｍ、樹脂ブラックマトリクス２の幅Ｌ３が６μm、赤、緑、青の各着色膜の幅Ｌ４が樹脂ブラックマトリクスの開口幅Ｌ１と同じ４４μｍのブラックマトリクスおよび各着色膜のフォトマスクを使用し、積層レジストの幅Ｌ３’は５μｍとなるよう現像条件を設定した。また各膜厚については、全て実施例１と同じ設計とした。
（ブラックマトリクス層の構造が樹脂ブラックマトリクスおよび積層レジスト（積層レジストの幅＜ブラックマトリクスの幅）からなるカラーフィルタ基板の作製）
実施例１と同じ作製手順で上記設計通りにカラーフィルタを作製した。カラーフィルタの表面平坦性を評価するため、図８（ｂ）に示すように、各着色膜４の総膜厚ｄ０’と、ブラックマトリクス２と着色膜４の重なり領域の総膜厚Ｔ３をそれぞれ測定し、それらを差し引いた値Ｔ４（絶対値）を求めた結果、以下の通りであった。

ｄ０’（赤）：３．７μｍ、ｄ０’（緑）：３．７μｍ、ｄ０’（青）：３．７μｍ
Ｔ３（赤）：３．８μｍ、Ｔ３（緑）：３．８μｍ、Ｔ３（青）：３．８μｍ
Ｔ４（赤）：０．１μｍ、Ｔ４（緑）：０．１μｍ、Ｔ４（青）：０．１μｍ。

上記結果より、カラーフィルタの表面段差は約０．１μmとなり、実施例１より若干悪化したもののほぼフラットな結果が得られた。ブラックマトリクスと各着色膜の重なり領域を観察したところ、該当部分に光漏れが見られた。また、カラーフィルタのコントラストを測定した結果、７８０ｃｄとなり、実施例１に比べ４２０ｃｄ低下した。

１：透明基板１
２：樹脂ブラックマトリクス
３：感光性積層レジスト
４：着色膜（赤、緑、青）
５：透明保護膜
６：透明電極膜
７、８：感光性レジスト

Claims (5)

1. 透明基板上に非感光性樹脂ブラックマトリクス層を形成し、その上に感光性レジスト液を塗布・乾燥した後に露光・現像を行うことによりパターン化された樹脂ブラックマトリックス層とレジスト層が積層されたブラックマトリックスを形成し、次いで該ブラックマトリックスの開口部に赤、緑、青の着色層をそれぞれ形成してなる液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法であって、パターン化された樹脂ブラックマトリックス層上に形成されたレジスト層の幅をＷ１、パターン化された樹脂ブラックマトリクス層の幅をＷ２としたときに、Ｗ１＞Ｗ２となるように樹脂ブラックマトリックス層のエッチングと感光性レジスト層の現像を同時に行うことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
2. 前記感光性レジスト液は、ポジ型の透明樹脂を含有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
3. 前記赤、緑、青の着色層のうち、少なくとも１色の着色層の膜厚をｄ０、パターン化された樹脂ブラックマトリクス層の膜厚をｄ１、該パターン化された樹脂ブラックマトリクス層とその上に形成されたレジスト層の膜厚の合計をｄ２としたときに、ｄ１＜ｄ０≦ｄ２であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって得られた液晶表示装置用カラーフィルタの表面に透明保護膜層を形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法によって得られた液晶表示装置用カラーフィルタを具備する液晶表示装置。

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