JP2018116200A - カラーフィルタ、表示装置、および、カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、たとえカラーフィルタの着色層に位置ずれが生じていても、このカラーフィルタを用いた表示装置において、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が変化してしまうことも防止できるカラーフィルタを提供することを主たる目的とする。【解決手段】 カラーフィルタの構成を、透明基板の上に複数色の着色層が設けられており、前記着色層の上に透明平坦化層が設けられており、前記透明平坦化層の上にブラックマトリックス層が設けられている構成とすることにより、上記課題を解決する。【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置に用いられるカラーフィルタ、該カラーフィルタを用いた表示装置、および、該カラーフィルタの製造方法に関するものである。

従来、液晶表示装置用のカラーフィルタには、例えば、図５（ａ）に示すカラーフィルタ１０１のように、ガラス等の透明基板１１１の上にブラックマトリックス層１１４を有し、透明基板１１１及びブラックマトリックス層１１４の上に複数色の着色層１１２を有し、その上にオーバーコート層１１５を有する構成のカラーフィルタが用いられてきた。
複数色の着色層１１２は、例えば、赤色の着色層１１２Ｒ、緑色の着色層１１２Ｇ、青色の着色層１１２Ｂを含むものである。

表示装置において、画像を構成する最小単位である画素は、例えば、赤、緑、青の３個の副画素で１個の画素が構成されており、カラーフィルタの赤色の着色層、緑色の着色層、青色の着色層が、それぞれ、対応する副画素領域に配置される。なお、カラーフィルタが表示装置に配置される際には、その透明基板側が観察者側になるように配置される。

ここで、近年開発が進む有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置のように視野角が大きい表示装置においては、図５（ａ）に示すカラーフィルタ１０１のように、先にブラックマトリックス層を形成し、その上に着色層を形成した構成のカラーフィルタを用いた場合、ある副画素領域の発光層からの光が、隣接する副画素領域の着色層に直接入射する、あるいは、その副画素領域の着色層を透過して隣接する副画素領域の着色層に入射するというような、隣接する副画素領域への光漏れが生じており、これが原因で、見る方向によって表示画像の色ずれ（視差混色）が発生していた。

例えば、図６に示すように、図５（ａ）に示す従来のカラーフィルタ１０１を用いた有機ＥＬ表示装置１０２において、有機ＥＬ素子基板１２０の発光層１２３Ｒからの光の大半は、光線Ｌ１０１のように赤色の着色層１１２Ｒを透過して観察者側に出射されるが、発光層１２３Ｒから斜め方向に放射される一部の光は、光線Ｌ１０２のように、赤色の着色層１１２Ｒに隣接する緑色の着色層１１２Ｇに入射し、緑色の着色層１１２Ｇを透過して観察者側に出射してしまう。特に、このような光線Ｌ１０２が原因で、斜め方向から見たときに表示画像の色ずれ（視差混色）が発生していた。

さらに近年ではディスプレイの高精細化、高品質化の要求に伴い、ピクセルサイズの縮小、ブラックマトリックス層の線幅の縮小（例えば線幅６μｍ以下）が進められている。その結果、上記のような隣接する副画素領域への光漏れが生じやすくなり、品質上、無視できなくなってきた。

そこで、上記のような光漏れによる色ずれ（視差混色）を防止することが可能なカラーフィルタとして、図７に示すカラーフィルタ２０１のように、透明基板２１１の上に、先に複数色の着色層２１２を形成し、その後、隣接する着色層の間を埋めて、断面略Ｔ字状となるブラックマトリックス層２１４を形成した構成を有するカラーフィルタが提案されている（例えば、特許文献１）。

例えば、図８に示すように、図７に示すカラーフィルタ２０１を用いた有機ＥＬ表示装置２０２においては、有機ＥＬ素子基板２２０の発光層２２３Ｒから斜め方向に放射される光線Ｌ２０２は、赤色の着色層２１２Ｒと緑色の着色層２１２Ｇの間を埋めて断面略Ｔ字状（図８においては逆Ｔ字状）となるブラックマトリックス層２１４で吸収される。それゆえ、光線Ｌ２０２が緑色の着色層２１２Ｇを透過して観察者側に出射するということを防止でき、斜め方向から見たときの表示画像の色ずれ（視差混色）を抑制することができる。
なお、図８における光線Ｌ２０１、Ｌ２０２は、図６に示す光線Ｌ１０１、Ｌ１０２に相当するものである。

特開２０１４−１５３５１９号公報

しかしながら、図７に示すような構成のカラーフィルタにおいては、着色層に位置ずれが生じてしまうと、表示画像の色ずれ（視差混色）を抑制する効果が低減してしまうという問題（第１の課題）、及び、表示画像の色味が変化してしまうという問題（第２の課題）が生じることが明らかになってきた。

例えば、図５（ａ）に示す従来のカラーフィルタ１０１を製造する場合、透明基板１１１の上に、まずブラックマトリックス層１１４を形成し、その後、赤色の着色層１１２Ｒ、緑色の着色層１１２Ｇ、青色の着色層１１２Ｂを、順次形成することになる。なお、各着色層の形成順序は、この順に限定されず他の順であっても良い。

ここで、ブラックマトリックス層１１４の線幅、ピッチを各位置で同じ線幅（Ｗ１）、同じピッチ（Ｐ１）に設計したフォトマスクを使ってブラックマトリックス層１１４を形成した場合、通常、透明基板１１１の表面は平坦であるため、図５（ｂ）に示すように、ブラックマトリックス層１１４の線幅、ピッチは、各位置で同じ線幅（Ｗ１）、同じピッチ（Ｐ１）になり、隣り合うブラックマトリックス層１１４間の開口幅も各位置で同じ開口幅（Ｗ２）になる。

それゆえ、図５（ｃ）に示すように、ブラックマトリックス層１１４の後に形成する赤色の着色層１１２Ｒが左方向に位置ずれを生じた場合であっても、先に形成されているブラックマトリックス層１１４の線幅（Ｗ１）、ピッチ（Ｐ１）に変化が生じることはなく、隣り合うブラックマトリックス層１１４間の開口幅（Ｗ２）にも変化が生じることはない。
同様に、各位置におけるブラックマトリックス層１１４の高さ（厚み）Ｔ１も、同様に、変化が生じることはない。

一方、図７に示すカラーフィルタ２０１を製造する場合、透明基板２１１の上に、まず各着色層を形成、例えば赤色の着色層２１２Ｒ、緑色の着色層２１２Ｇ、青色の着色層２１２Ｂを、順次形成していくことになるが、いずれかの着色層において位置合ずれが生じてしまった場合、その後形成されるブラックマトリックス層２１４の高さ（厚み）や線幅も変化してしまうことになる。
そして、ブラックマトリックス層２１４の高さ（厚み）や線幅が設計値から変化してしまうと、上記のような問題、すなわち、色ずれ（視差混色）や色味の変化が生じてしまうことになる。
以下、この第１の課題（視差混色）及び第２の課題（色味変化）について、図９〜図１３を用いて詳しく説明する。

（第１の課題）
まず、ブラックマトリックス層２１４の高さ（厚み）が変化してしまう場合の問題について、図９、図１０を用いて説明する。
ここで、図９は、図７に示すカラーフィルタ２０１の第１の課題を示す図であり、図９（ａ）は各着色層に位置ずれが無い場合を示し、図９（ｂ）は赤色の着色層２１２Ｒのみが左方向に位置ずれを生じた場合を示す。また、図１０は、図９（ｂ）に示すカラーフィルタ２０１を用いた表示装置の課題を示す図である。

図９（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２０１において、赤色の着色層２１２Ｒが左方向に、ずれ量Ｚ１で位置ずれを生じた場合、赤色の着色層２１２Ｒと緑色の着色層２１２Ｇの間は設計より広くなり、その分だけ、赤色の着色層２１２Ｒと緑色の着色層２１２Ｇの間のブラックマトリックス層２１４の高さ（厚み）も低くなる（薄くなる）。
例えば、図９（ｂ）において、赤色の着色層２１２Ｒと青色の着色層２１２Ｇの間のブラックマトリックス層２１４の高さ（Ｔ２２）は、図９（ａ）に示す設計通りの高さ（Ｔ２１）よりも低くなっている。

なお、図９（ｂ）において、青色の着色層２１２Ｂと赤色の着色層２１２Ｒの間は設計より狭くなり、その分だけ、青色の着色層２１２Ｂと赤色の着色層２１２Ｒの間のブラックマトリックス層２１４の高さ（厚み）は高くなる（厚くなる）。

そして、図１０に示すように、図９（ｂ）に示すカラーフィルタ２０１を用いた有機ＥＬ表示装置２０２においては、設計通りの高さ（Ｔ２１）よりも低い高さ（Ｔ２２）になっている、赤色の着色層２１２Ｒと緑色の着色層２１２Ｇの間のブラックマトリックス層２１４は、斜め方向に放射される光線Ｌ２０２を吸収することができず、光線Ｌ２０２が緑色の着色層２１２Ｇを透過して観察者側に出射してしまうことになる。すなわち、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することになる。

（第２の課題）
次に、ブラックマトリックス層２１４の線幅が変化してしまう場合の問題について、図１１〜図１３を用いて説明する。
ここで、図１１は、図７に示すカラーフィルタ２０１の第２の課題を示す図であり、図１１（ａ）は各着色層に位置ずれが無い場合を示し、図１１（ｂ）は赤色の着色層２１２Ｒが左方向に位置ずれを生じた場合を示す。
また、図１２は、図７に示すカラーフィルタ２０１と同様に、隣り合う着色層間の隙間及び着色層の上面にブラックマトリックス層を設けた構成のカラーフィルタにおいて、隣り合う着色層間の距離と、該着色層間及び上面に設けられたブラックマトリックス層の距離との関係を示す断面ＳＥＭ写真である。
また、図１３は、図７に示すカラーフィルタ２０１と同様に、隣り合う着色層間の隙間及び着色層の上面にブラックマトリックス層を設けた構成のカラーフィルタにおいて、隣り合う着色層間の距離と、該着色層間及び上面に設けられたブラックマトリックス層の線幅（ＢＭ線幅）との関係を示す図である。

図１２、図１３に示すように、図７に示すカラーフィルタ２０１と同様に、隣り合う着色層間の隙間及び着色層の上面にブラックマトリックス層を設けた構成のカラーフィルタにおいて、隣り合う着色層間の距離が変化すると、該着色層間及び上面に設けられたブラックマトリックス層の線幅も変化する。

例えば、図１１（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２０１において、赤色の着色層２１２Ｒが左方向に位置ずれを生じた場合、赤色の着色層２１２Ｒと緑色の着色層２１２Ｇの間は設計より広くなり、赤色の着色層２１２Ｒと緑色の着色層２１２Ｇの間のブラックマトリックス層２１４の線幅は大きくなる。
より詳しくは、図１１（ｂ）における赤色の着色層２１２Ｒと緑色の着色層２１２Ｇの間のブラックマトリックス層２１４の線幅（Ｗ１２）は、図１１（ａ）におけるブラックマトリックス層２１４の線幅、すなわち設計値の線幅（Ｗ１１）よりも大きくなる（図１２参照）。

一方、赤色の着色層２１２Ｒと青色の着色層２１２Ｂの間は設計より狭くなり、赤色の着色層２１２Ｒと青色の着色層２１２Ｂの間のブラックマトリックス層２１４の線幅は小さくなる。
より詳しくは、図１１（ｂ）における赤色の着色層２１２Ｒと青色の着色層２１２Ｂの間のブラックマトリックス層２１４の線幅（Ｗ１３）は、図１１（ａ）におけるブラックマトリックス層２１４の線幅、すなわち設計値の線幅（Ｗ１１）よりも小さくなっている（図１２参照）。

そして、ブラックマトリックス層の線幅が設計値から異なる値に変化すると、それに伴って、ブラックマトリックス層１１４間の開口幅も変化してしまうことになる。
例えば、図１１（ｂ）における青色の着色層２１２Ｂの左右のブラックマトリックス層１１４間の開口幅（Ｗ２２）は、図１１（ａ）における青色の着色層２１２Ｂの左右のブラックマトリックス層１１４間の開口幅、すなわち設計値の開口幅（Ｗ２１）よりも大きくなっている。

そして、上記のように開口幅が設計値から変化してしまったカラーフィルタを用いた表示装置においては、表示画像の色味が設計値から変化してしまうことになる。
例えば、図１１（ｂ）に示すように赤色の着色層２１２Ｒが位置ずれを生じたカラーフィルタ２０１を用いた表示装置においては、カラーフィルタ２０１の青色の着色層２１２Ｂの開口幅（Ｗ２２）が設計値（Ｗ２１）よりも大きくなっているため、この表示装置における表示画像の色味は、設計よりも青色が明るいものになってしまうことになる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、たとえカラーフィルタの着色層に位置ずれが生じていても、表示装置において、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が変化してしまうことも防止できるカラーフィルタを提供することを主たる目的とする。

すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、表示装置に用いられるカラーフィルタであって、透明基板の上に複数色の着色層が設けられており、前記着色層の上に透明平坦化層が設けられており、前記透明平坦化層の上にブラックマトリックス層が設けられていることを特徴とする、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層の上にオーバーコート層が設けられてい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、前記透明平坦化層と前記オーバーコート層が、同じ材料から構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のカラーフィルタである。

また、本発明の請求項４に係る発明は、前記表示装置が、有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルタである。

また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタを用いて、表示部が形成されていることを特徴とする、表示装置である。

また、本発明の請求項６に係る発明は、表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法であって、透明基板の上に着色層を形成する工程と、前記着色層の上に透明平坦化層を形成する工程と、前記透明平坦化層の上にブラックマトリックス層を形成する工程と、を順に備えていることを特徴とする、カラーフィルタの製造方法である。

また、本発明の請求項７に係る発明は、前記ブラックマトリックス層の上に、オーバーコート層を形成する工程を備えていることを特徴とする、請求項６に記載のカラーフィルタの製造方法である。

また、本発明の請求項８に係る発明は、前記透明平坦化層と前記オーバーコート層を、同じ材料から形成することを特徴とする、請求項７に記載のカラーフィルタの製造方法である。

また、本発明の請求項９に係る発明は、前記着色層を形成する工程の前に、前記透明基板の上に、外周遮光部及びアライメントマークを形成する工程を備えていることを特徴とする、請求項６乃至請求項８のいずれか1項に記載のカラーフィルタの製造方法である。

本発明に係るカラーフィルタによれば、たとえ着色層に位置ずれが生じていても、このカラーフィルタを用いた表示装置において、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が変化してしまうことも防止できる。

また、本発明に係る表示装置によれば、たとえカラーフィルタの着色層に位置ずれが生じていても、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が変化してしまうことも防止できる。

また、本発明に係るカラーフィルタの製造方法によれば、たとえ着色層の形成工程で位置ずれが生じても、このカラーフィルタの製造方法により製造したカラーフィルタを用いた表示装置において、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が変化してしまうことも防止できる。

本発明に係るカラーフィルタの一例を示す概略断面図 本発明に係る表示装置の一例を示す概略断面図 本発明に係るカラーフィルタの作用効果を示す図 本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を示す概略工程図 従来のカラーフィルタの一例を示す概略断面図 図５に示すカラーフィルタを用いた表示装置の課題を示す図 従来のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図 図７に示すカラーフィルタの作用効果を示す図 図７に示すカラーフィルタの第１の課題を示す図 図９（ｂ）に示すカラーフィルタを用いた表示装置の課題を示す図 図７に示すカラーフィルタの第２の課題を示す図 従来のカラーフィルタにおける着色層間距離とＢＭ線幅との関係を示す断面ＳＥＭ写真 従来のカラーフィルタにおける着色層間距離とＢＭ線幅との関係を示す図 本発明に係るカラーフィルタの断面ＳＥＭ写真

＜カラーフィルタ＞
まず、本発明に係るカラーフィルタについて説明する。
図１は、本発明に係る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１においては、透明基板１１の上に複数色の着色層１２が設けられており、複数色の着色層１２の上に透明平坦化層１３が設けられており、透明平坦化層１３の上にブラックマトリックス層１４が設けられている。
複数色の着色層１２は、赤色の着色層１２Ｒ、緑色の着色層１２Ｇ、青色の着色層１２Ｂを含んでいる。

さらに、カラーフィルタ１においては、ブラックマトリックス層１４の保護等の目的で、ブラックマトリックス層１４の上に、オーバーコート層１５が設けられている。

このオーバーコート層１５は、透明平坦化層１３と異なる材料から構成されていてもよく、同じ材料から構成されていてもよい。
透明平坦化層１３とオーバーコート層１５が同じ材料から構成されていれば、透明平坦化層１３を形成する工程と、オーバーコート層１５を形成する工程を、同じ製造装置を用いて行うことが可能なため、全体の工程がより少ない設備で済み、製造コストも低減できる等、有益である。

また、図示はしないが、本発明に係るカラーフィルタにおいては、従来のカラーフィルタと同様に、柱状スペーサを有していてもよい。例えば、本発明に係るカラーフィルタにおいて、柱状スペーサを設ける場合は、オーバーコート層１５の上に設ければよい。

図１に示すように、カラーフィルタ１において、ブラックマトリックス層１４は透明平坦化層１３の上に設けられる。それゆえ、透明平坦化層１３で覆われる着色層１２の状態によって、ブラックマトリックス層１４の高さ（厚み）や線幅が変化してしまうことを防ぐことができる。

より詳しくは、例えば、図７に示す従来のカラーフィルタ２０１においては、着色層２１２に位置ずれが生じている場合、図９や図１１に示すように、ブラックマトリックス層２１４の高さ（厚み）や線幅が設計値から変化してしまい、このようなカラーフィルタ２０１を用いた表示装置においては、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生するという問題や、表示画像の色味が変化してしまうという問題が生じていた。

一方、図１に示すカラーフィルタ１においては、たとえ着色層１２に位置ずれが生じていても、透明平坦化層１３の上に設けられるブラックマトリックス層１４にその影響は及ばず、ブラックマトリックス層１４の高さ（厚み）や線幅が設計値から変化してしまうことを防ぐことができる。
それゆえ、カラーフィルタ１を用いた表示装置においては、たとえカラーフィルタ１の着色層１２に位置ずれが生じていても、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が変化してしまうことも防止できる。

以下、カラーフィルタ１における各構成について、詳しく説明する。

（透明基板１１）
透明基板１１は、上記の複数色の着色層１２、透明平坦化層１３、ブラックマトリックス層１４、オーバーコート層１５等を支持するものである。

透明基板１１の材料としては、一般的にカラーフィルタに用いられているものであれば用いることができ、例えば、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無機基板、および、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する樹脂基板等を挙げることができる。

例えば、無機基板の場合、無アルカリタイプのガラス基板を用いることが好ましい。無アルカリタイプのガラス基板は寸度安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、かつ、ガラス中にアルカリ成分を含まないことから、表示装置用のカラーフィルタの透明基板として好適に用いることができるからである。

（着色層１２）
着色層１２は、赤色の着色層１２Ｒ、緑色の着色層１２Ｇ、青色の着色層１２Ｂを含むものであるが、この赤、緑、青の３色を少なくとも含むものであればよく、例えば、赤、緑、青の３色、赤、緑、青、黄の４色、または、赤、緑、青、黄、シアンの５色等とすることもできる。

着色層１２の配列は特に限定されるものではなく、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る。

着色層１２は、例えば色材をバインダ樹脂中に分散させたものである。色材としては、各色の顔料や染料等を挙げることができる。

赤色の着色層１２Ｒに用いられる色材としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。

緑色の着色層１２Ｇに用いられる色材としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。

青色の着色層１２Ｂに用いられる色材としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。

これらの顔料や染料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
バインダ樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。

着色層１２には、光重合開始剤や、必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を含有させてもよい。

着色層１２の膜厚は、カラーフィルタにおける一般的な着色層の膜厚と同様とすることができ、例えば１μｍ以上５μｍ以下の範囲内で設定することができる。

着色層１２の形成方法としては、複数色の着色層１２を同一平面上に配列可能な方法であればよく、例えばフォトリソグラフィ法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。

また、着色層１２が形成されている同一平面上には、上記色材を含有せず、上記バインダ樹脂を含有し、光を透過する白色層が形成されていてもよい。この白色層も赤、緑、青の着色層と同様に、対応する副画素領域に配置される。白色層の膜厚および形成方法は、着色層１２と同様とすることができる。

（透明平坦化層１３）
透明平坦化層１３は、複数色の着色層１２の上に設けられ、隣接する着色層１２の間を埋めつつ、着色層１２の上面の凹凸も覆って、透明平坦化層１３の上面（ブラックマトリックス層１４が設けられる面）を平坦にするものである。

透明平坦化層１３の材料としては、ブラックマトリックス層１４が設けられる面を平坦化することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層（保護層とも呼ばれる）と同様とすることができ、有機材料および無機材料のいずれも用いることが可能である。

透明平坦化層１３の膜厚は、薄過ぎると下地の凹凸に対し平坦化しきれないおそれがあり、厚過ぎると光の透過性を落としてしまう不具合や、表示装置全体が厚くなってしまうという不具合を生じてしまうおそれがある。透明平坦化層１３の膜厚としては、例えば、１．０μｍ以上１．５μｍ以下とすることができる。なお、上記の膜厚は、図１に示すカラーフィルタ１において、着色層１２の上面とブラックマトリックス層１４の下面の間の距離に相当するものである。

透明平坦化層１３の形成方法としては、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層と同様とすることができる。

（ブラックマトリックス層１４）
ブラックマトリックス層１４は、透明平坦化層１３の上にパターン状に設けられ、不要な光の漏れを防ぐものである。特に、ブラックマトリックス層１４は、光を透過させたい着色層に隣接する着色層に入射しようとする斜めの光を吸収して、斜め方向から見たときの表示画像の色ずれ（視差混色）を抑制することができるものである。

ブラックマトリックス層１４の材料としては、従来のカラーフィルタに用いられるブラックマトリックス層と同様とすることができ、例えば、バインダ樹脂中に黒色色材を分散させたものを用いることができる。

黒色色材としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック等が挙げられる。バインダ樹脂は、ブラックマトリックス層１４の形成方法に応じて適宜選択される。

フォトリソグラフィ法の場合、バインダ樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。

また、印刷法やインクジェット法の場合、バインダ樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。

ブラックマトリックス層１４には、必要に応じて光重合開始剤、増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等が含有されていてもよい。

ブラックマトリックス層１４の膜厚は、カラーフィルタにおける一般的なブラックマトリックス層の膜厚と同様とすることができ、例えば０．５μｍ以上２．０μｍ以下の範囲内で設定することができる。

ブラックマトリックス層１４の開口部の形状は特に限定されるものではなく、例えばストライプ形状、くの字形状、デルタ配列等のように着色層の配列を変えたものも挙げられる。

ブラックマトリックス層１４の形成方法としては、透明平坦化層１３の上の所定の位置にブラックマトリックス層１４をパターン状に形成できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、フォトリソグラフィ法が好ましい。
例えば、上記の着色層１２と同様にして、フォトリソグラフィ法によりブラックマトリックス層１４を形成することができる。

（オーバーコート層１５）
オーバーコート層１５は、ブラックマトリックス層１４の上に設けられるものであり、ブラックマトリックス層１４および透明平坦化層１３を被覆して保護する。

オーバーコート層１５の材料としては、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層と同様とすることができ、有機材料および無機材料のいずれも用いることができる。
有機材料としては、例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂が挙げられる。

光硬化性樹脂としては、カラーフィルタにおける着色層に用いられるバインダ樹脂と同様のもの、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。感光性樹脂には、光重合開始剤や、必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等が添加されていてもよい。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ化合物を用いたもの、熱ラジカル発生剤を用いたものが挙げられる。エポキシ化合物としては、カルボン酸やアミン系化合物等により硬化しうる公知の多価エポキシ化合物を挙げることができる。熱ラジカル発生剤としては過硫酸塩、ヨウ素等のハロゲン、アゾ化合物、および有機過酸化物からなる群から選択される少なくとも一種であり、より好ましくはアゾ化合物または有機過酸化物である。アゾ化合物としては、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル、１−［（１−シアノ−１−メチルエチル）アゾ］ホルムアミド、２，２’−アゾビス−［Ｎ−（２−プロペニル）−２−メチルプロピオンアミド］、２，２’−アゾビス（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）、および２，２’−アゾビス（Ｎ−シクロヘキシル−２−メチルプロピオンアミド）などが挙げられ、有機過酸化物としては、ジ（４−メチルゼンゾイル）ペーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルエキサネート、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカルボネート、ｔ−ブチル−４，４−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタネート、およびジクミルパーオキサイド等が挙げられる。

オーバーコート層１５の膜厚としては、例えば、０．５μｍ以上２．５μｍ以下とすることができる。
オーバーコート層１５の形成方法としては、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層の形成方法と同様とすることができる。例えば、感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布し、乾燥し、焼成することによって、オーバーコート層１５を形成することができる。

＜表示装置＞
次に、本発明に係る表示装置について説明する。
図２は、本発明に係る表示装置の一例を示す概略断面図である。図２に示すように、表示装置２は、上記のカラーフィルタ１を用いて表示部が形成されているものであり、カラーフィルタ１と有機ＥＬ素子基板２０を有している。図示はしないが、カラーフィルタ１と有機ＥＬ素子基板２０の間には、通常、封止樹脂が充填されている。

なお、図２におけるカラーフィルタ１は、図１に示す上下（天地）が反転した状態で配置されている。すなわち、カラーフィルタ１のオーバーコート層１５側が、有機ＥＬ素子基板２０の透明電極２４側と向き合うように配置されている。

有機ＥＬ素子基板２０は、支持基板２１と、支持基板２１の上に設けられた背面電極２２と、背面電極２２の上に設けられた複数の発光層２３と、発光層２３の上に設けられ、発光層２３からの光を透過する透明電極２４と、を有している。
複数の発光層２３は、赤色の発光層２３Ｒ、緑色の発光層２３Ｇ、青色の発光層２３Ｂを含み、それぞれ、カラーフィルタ１の赤色の着色層１２Ｒ、緑色の着色層１２Ｇ、青色の着色層１２Ｂと対向するように配置されている。

背面電極２２は、陽極または陰極のいずれかであるが、一般的には陽極として支持基板２１の上に設けられる。形成材料としては、金、銀、クロム等の金属等を挙げることができる。従って背面電極２２は、光を反射可能になっている。

）
透明電極２４は、背面電極２２の対極として機能するものである。透明電極２４は、陰極または陽極のいずれかであるが、一般的には陰極として設けられる。透明電極２４の形成材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫オキサイド）、酸化インジウム、ＩＺＯ（インジウム亜鉛オキサイド）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の透明導電材料が用いられる。

なお、図２に示す表示装置２においては、有機ＥＬ素子基板２０の発光層２３として、赤色の発光層２３Ｒ、緑色の発光層２３Ｇ、青色の発光層２３Ｂが平面的に配列されたタイプを例示したが、発光層２３は全て白色の発光層であってもよい。

また、図２に示す表示装置２においては、図１に示すカラーフィルタ１を有機ＥＬ表示装置に用いた例を示したが、本発明に係るカラーフィルタは、液晶表示装置に用いた場合であっても同様の効果が得られる。

次に、本発明に係るカラーフィルタの作用効果、特に、図１に示すカラーフィルタ１を、図２に示す表示装置２に用いた場合に、表示画像の色ずれ（視差混色）発生を防止できる仕組みについて説明する。

図３は、本発明に係るカラーフィルタの作用効果を示す図である。図３に示すように、表示装置２において、カラーフィルタ１のブラックマトリックス層１４は、着色層１２よりも有機ＥＬ素子基板２０に近い位置になる。
それゆえ、有機ＥＬ素子基板２０の発光層２３Ｒから斜め方向に放射される光線Ｌ２は、ブラックマトリックス層１４で吸収され、光線Ｌ２が緑色の着色層１２Ｇを透過して観察者側に出射するということを防止でき、斜め方向から見たときの表示画像の色ずれ（視差混色）を抑制することができる。
なお、図３における光線Ｌ１、Ｌ２は、図６に示す光線Ｌ１０１、Ｌ１０２に、および、図８、図１０に示す光線Ｌ２０１、Ｌ２０２に相当する。

ここで、図７に示す従来のカラーフィルタ２０１を用いた表示装置（有機ＥＬ表示装置２０２）においては、着色層１２に位置ずれが生じている場合、図９や図１１に示すように、ブラックマトリックス層２１４の高さ（厚み）や線幅が変化してしまい、それに伴って、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生するという問題（第１の課題）や、表示画像の色味が変化してしまうという問題（第２の課題）が生じていた。

一方、図１に示すカラーフィルタ１を用いた表示装置２においては、たとえ着色層１２に位置ずれが生じていても、透明平坦化層１３の上に設けられるブラックマトリックス層１４にその影響は及ばず、ブラックマトリックス層１４の高さ（厚み）や線幅が変化してしまうことを防ぐことができる。
それゆえ、カラーフィルタ１において着色層１２に位置ずれが生じていても、表示装置２においては、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が変化してしまうことも防止できる。

＜カラーフィルタの製造方法＞
次に、本発明に係るカラーフィルタの製造方法について説明する。
図４は、本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一例を示す概略工程図である。

本製造方法により、図１に示すカラーフィルタ１を製造するには、まず、図４（ａ）に示すように、透明基板１１の上に、赤色の着色層１２Ｒ、緑色の着色層１２Ｇ、青色の着色層１２Ｂをそれぞれ形成する。なお、本発明において、赤色の着色層１２Ｒ、緑色の着色層１２Ｇ、青色の着色層１２Ｂの形成順番は、特に制限は無い。

赤色の着色層１２Ｒ、緑色の着色層１２Ｇ、青色の着色層１２Ｂの形成方法は、各着色層を同一平面上に配列可能な方法であればよく、例えば、従来のカラーフィルタの着色層の形成方法と同様に、フォトリソグラフィ法、インクジェット法、印刷法等を用いることができる。

なお、図示はしないが、本発明においては、赤色の着色層１２Ｒ、緑色の着色層１２Ｇ、青色の着色層１２Ｂを形成する工程の前に、透明基板１１の上に、外周遮光部及びアライメントマークを形成する工程を備えていても良い。また、外周遮光部及びアライメントマークを形成した透明基板を、透明基板１１として準備しても良い。

次に、図４（ｂ）に示すように、赤色の着色層１２Ｒ、緑色の着色層１２Ｇ、青色の着色層１２Ｂの上に、透明平坦化層１３を形成する。
透明平坦化層１３の形成方法としては、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層の形成方法と同様とすることができる。例えば、感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布し、乾燥し、焼成することによって、透明平坦化層１３を形成することができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、透明平坦化層１３の上に、ブラックマトリックス層１４を形成する。
ブラックマトリックス層１４の形成方法としては、例えば、感光性樹脂中に黒色色材を分散させたものを透明平坦化層１３の上に塗布し、フォトリソグラフィ法により、所望のパターン状のブラックマトリックス層１４を形成する方法を用いることができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、ブラックマトリックス層１４の上に、ブラックマトリックス層１４および透明平坦化層１３を被覆するオーバーコート層１５を形成する。
オーバーコート層１５の形成方法としては、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層の形成方法と同様とすることができる。例えば、感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布し、乾燥し、焼成することによって、オーバーコート層１５を形成することができる。

本発明においては、透明平坦化層１３とオーバーコート層１５を、同じ材料から形成しても良い。同じ材料であれば、透明平坦化層１３を形成する工程と、オーバーコート層１５を形成する工程を、同じ製造装置を用いて行うことが可能なため、全体の工程がより少ない設備で済み、製造コストも低減できるからである。

上記のようにして、図１に示すカラーフィルタ１を製造することができる。
そして、本発明に係るカラーフィルタの製造方法によれば、たとえ着色層の形成工程で位置ずれが生じても、このカラーフィルタの製造方法により製造したカラーフィルタを用いた表示装置において、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が変化してしまうことも防止できる。

以上、本発明に係るカラーフィルタ、表示装置、および、カラーフィルタの製造方法について、それぞれの実施形態を説明したが、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の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例、比較例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
透明基板として、無アルカリタイプのガラス基板を用い、その主面上に設計膜厚１．３μｍのアライメントマークをフォトリソグラフィ法により形成した。
次に、ガラス基板上に赤色感光性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、フォトリソグラフィ法により、設計膜厚２．３μｍ〜２．６μｍの範囲の赤色の着色層を形成した。
次に、緑色感光性樹脂組成物を用い、赤色の着色層の形成と同様にして、設計膜厚２．３μｍ〜２．６μｍの範囲の緑色の着色層を形成した。
次に、青色感光性樹脂組成物を用い、赤色の着色層の形成と同様にして、設計膜厚２．３μｍ〜２．６μｍの範囲の青色の着色層を形成した。
次に、透明樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、乾燥し、焼成することによって、透明平坦化層を設計膜厚１．０μｍで形成した。
次に、黒色色材を分散させた感光性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、フォトリソグラフィ法により、ブラックマトリックス層（ＢＭ層）を設計膜厚１．１μｍで形成した。
最後に、透明樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、乾燥し、焼成することによって、設計膜厚１．５μｍ〜２．０μｍの範囲のオーバーコート層（ＯＣ層）を形成し、図１に示す構成のカラーフィルタを３枚製造した。

（比較例１）
透明平坦化層を形成しなかったこと、及び、ブラックマトリックス層（ＢＭ層）を設計膜厚１．３μｍで形成したこと以外は、上記の実施例１と同様にして、図７に示す構成のカラーフィルタを３枚製造した。

（評価）
実施例１（３枚）、比較例１（３枚）のカラーフィルタの各５箇所のブラックマトリックス層（ＢＭ層）の線幅を測定した結果を表１に示す。
なお、表１において、「ＢＭ層」は上記のブラックマトリックス層であり、「ＯＣ層」は上記のオーバーコート層である。

表１に示すように、比較例１におけるブラックマトリックス層（ＢＭ層）の線幅は、レンジが２．９２μｍと、ばらつきが大きいものであるのに対し、実施例１におけるブラックマトリックス層（ＢＭ層）の線幅は、レンジが０．７０μｍと、ばらつきが小さいものであった。この実施例１の数値は、比較例１の概ね１／４以下のレベルであり、優れたものであった。

すなわち、図７に示す構成の従来のカラーフィルタ（比較例１）においては、ブラックマトリックス層（ＢＭ層）の線幅の設計値からの寸法変化が大きいことから、着色層の開口幅の寸法変化も大きくなり、このような開口幅の寸法が変化してしまったカラーフィルタを用いた表示装置においては、色味も変化してしまうことになる。

一方、図１に示す構成の本発明のカラーフィルタ（実施例１）においては、ブラックマトリックス層（ＢＭ層）の線幅の設計値からの寸法変化が小さいことから、着色層の開口幅の寸法変化も小さくなり、それゆえ、本発明のカラーフィルタを用いた表示装置においては、色味が変化してしまうことを防止できる。

また、ブラックマトリックス層（ＢＭ層）の線幅の変化が小さいということは、ブラックマトリックス層（ＢＭ層）の高さ（厚み）の変化も小さいということになる。

（実施例２）
オーバーコート層を形成しなかったこと以外は上記の実施例１と同様にして、図１に示す構成（但しオーバーコート層１５は無し）のカラーフィルタを２枚製造した。ここで、上記の中の１枚は、緑色の着色層が位置ずれを生じるように製造した。

図１４は、本発明に係るカラーフィルタの断面ＳＥＭ写真である。すなわち、上記の実施例２のカラーフィルタの断面ＳＥＭ写真である。
ここで、図１４（ａ）は、各着色層において位置ずれが無い（若しくは位置ずれが小さい）、理想的な状態の断面ＳＥＭ写真であり、図１４（ｂ）は、緑色の着色層が位置ずれを生じて、設計よりも赤色の着色層に近づき、青色の着色層からは遠ざかった状態の断面ＳＥＭ写真である。

上記のように、図１４（ｂ）においては、緑色の着色層の位置ずれに起因して、緑色の着色層と青色の着色層との間は大きく離れているが、その隙間を透明平坦化層が埋めることによって、ブラックマトリックス層（ＢＭ層）の高さ（厚み）及び線幅ともに、図１４（ａ）に示す理想的な状態のブラックマトリックス層（ＢＭ層）の高さ（厚み）及び線幅と、ほとんど違いが認められない。

すなわち、本発明のカラーフィルタにおいては、たとえ着色層に位置ずれが生じていても、透明平坦化層の上に設けられるブラックマトリックス層にその影響は及ばず、ブラックマトリックス層の高さ（厚み）や線幅が変化してしまうことを防ぐことができる。
それゆえ、本発明のカラーフィルタを用いた表示装置においては、たとえカラーフィルタの着色層に位置ずれが生じていても、表示画像の色ずれ（視差混色）が発生することを防止でき、表示画像の色味が設計値から変化してしまうことも防止できる。

１ カラーフィルタ
２ 表示装置
１１ 透明基板
１２ 着色層
１３ 透明平坦化層
１４ ブラックマトリックス層
１５ オーバーコート層
２０ 有機ＥＬ素子基板
２１ 支持基板
２２ 背面電極
２３ 発光層
２４ 透明電極
１０１、２０１ カラーフィルタ
１０２、２０２ 有機ＥＬ表示装置
１１１、２１１ 透明基板
１１２、２１２ 着色層
１１４、２１４ ブラックマトリックス層
１１５、２１５ オーバーコート層
１２０、２２０ 有機ＥＬ素子基板
１２１、２２１ 支持基板
１２２、２２２ 背面電極
１２３、２２３ 発光層
１２４、２２４ 透明電極

Claims (9)

1. 表示装置に用いられるカラーフィルタであって、
   透明基板の上に複数色の着色層が設けられており、
   前記着色層の上に透明平坦化層が設けられており、
   前記透明平坦化層の上にブラックマトリックス層が設けられていることを特徴とする、カラーフィルタ。
2. 前記ブラックマトリックス層の上にオーバーコート層が設けられてい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. 前記透明平坦化層と前記オーバーコート層が、同じ材料から構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のカラーフィルタ。
4. 前記表示装置が、有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタを用いて、表示部が形成されていることを特徴とする、表示装置。
6. 表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法であって、
   透明基板の上に着色層を形成する工程と、
   前記着色層の上に透明平坦化層を形成する工程と、
   前記透明平坦化層の上にブラックマトリックス層を形成する工程と、
   を順に備えていることを特徴とする、カラーフィルタの製造方法。
7. 前記ブラックマトリックス層の上に、オーバーコート層を形成する工程を備えていることを特徴とする、請求項６に記載のカラーフィルタの製造方法。
8. 前記透明平坦化層と前記オーバーコート層を、同じ材料から形成することを特徴とする、請求項７に記載のカラーフィルタの製造方法。
9. 前記着色層を形成する工程の前に、
   前記透明基板の上に、外周遮光部及びアライメントマークを形成する工程を備えていることを特徴とする、請求項６乃至請求項８のいずれか1項に記載のカラーフィルタの製造方法。