JP4312467B2 - カラーフィルタおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置精度に優れたカラーフィルタおよびそのカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型、軽量、少消費電力、フリッカーレスといった特徴から、ノートパソコンを中心にその市場が急速に拡大してきた。特に、最近になって、こうしたパソコン用ディスプレイの一環として、ノートパソコンに比べてより大型のデスクトップ用モニターの需要が発生している。また、パソコン用のみならず、従来であればＣＲＴが主流であったテレビ向けにも液晶表示装置が利用されるようになってきた。
【０００３】
液晶表示装置のカラー化には、一般にカラーフィルタが応用されている。カラーフィルタは、透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された着色層とを有するものであるが、着色層を形成する際には、各々の着色層に応じた顔料等を含む着色レジストを用い、この着色レジストにフォトマスクを用いてパターン露光することによりパターニングが行われている。また、パターン露光の際には、透明基板上およびフォトマスク上に形成されたアライメントマークを見当マークとして、露光機を用い各々のアライメントマークにおける反射光、または透過光を読み取ることにより、透明基板とフォトマスクとの位置合せを行っている。
【０００４】
このようなカラーフィルタにおいて、カラーフィルタの各部材を形成するために用いるレジスト、例えば着色層を形成する着色レジストは、一般にスピンコート法を用いて透明基板の全面に塗布される。そのため、アライメントマークは着色レジストにより被覆されるため、アライメントマークを識別する際の光量が減少し、正確なアライメントマークの読み取りに支障をきたす場合があった。また、近年、液晶表示装置に対してより広い色再現領域が望まれており、このような要求を実現するために、カラーフィルタの分光濃度を濃くする手法が有用であることが分かっているが、その一方で益々アライメントマークの読み取りは困難となっている。
【０００５】
また、液晶表示装置の液晶層の厚さを均一に保持するため、ビーズスペーサに代わって柱状構造物が用いられるようになっているが、その硬度を調整するために微粒子をレジストに混入する手法が有効であるとされている。また、広視野角、高コントラストで注目されている複数配向分割型垂直配向モード液晶表示装置（以下、複数配向分割型垂直配向をＭＶＡと略す場合がある。）においては、液晶の配向を制御する配向制御突起の電気特性を制御するために、導電性を有する微粒子、例えばカーボンブラックなどをレジストに添加する手法が有効である。しかしながら、これら柱状構造物および配向制御突起の場合においても、微粒子の遮光性等により、アライメント露光の際には、上述した着色層の場合と同様の問題が生じていた。
【０００６】
以上の様に高濃度の顔料、染料などの色素を含むレジストや、遮光性等を有する微粒子を内部に含有するレジストをパターニングする際には、これらのレジストによりアライメントマークが覆われるため、アライメントマークの視認性が低下し、精度の高い位置合せが困難となり、高精細なパターンの形成に悪影響を及ぼすといったことが問題となっていた。
【０００７】
なお、本発明に関する先行技術文献は、発見されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アライメントマークの視認性を低下させる部材を形成する際に、透明基板とフォトマスクとの位置合せを正確に行うことができることにより、位置精度の高いカラーフィルタを提供することを主目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載するように基板と、前記基板上の表示領域外に形成された位置合わせに用いるアライメントマークと、前記アライメントマークの表面を覆うように設けられ、撥液性を有する撥液性層と、前記基板上にパターン状に形成された着色層とを有し、上記撥液性層は、その少なくとも一辺が基板の縁に沿うように形成されており、撥液性層の表示領域側に位置する部分から基板の縁に沿うように形成されている一辺に向って、上記基板の縁方向における上記撥液性層の幅が広がるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１０】
本発明においては、アライメントマークは、撥液性を有する撥液性層により覆われているので、例えばスピンコート法等により基板の全面に、アライメントマークの視認性を低下させるような材料を含有する塗工液を塗布した場合であっても、そのような塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、露光機によるアライメントマークの読み取りを正確に行うことができる。したがって、位置精度の高いカラーフィルタを得ることができる。また、従来、アライメントマークの読み取りを困難とするため使用が難しかった分光濃度の高い塗工液や、遮光性等を有する微粒子を含有する塗工液であっても、容易に使用が可能となるため、塗工液の選択範囲を広げることができるといった効果を有する。
【００１２】
上記請求項１に記載された発明においては、請求項２に記載するように、上記撥液性層は、上記着色層を形成する着色層形成用塗工液、上記基板とこの基板と対向する対向基板との間隙を調整する柱状構造物を形成する柱状構造物形成用塗工液、またはＭＶＡモード液晶表示装置における液晶の配向を制御する配向制御突起を形成する配向制御突起形成用塗工液における接触角が１４°以上であることが好ましい。カラーフィルタの各部材のうち、着色層形成用塗工液は、液晶表示装置の色再現領域を広げるため分光濃度を高くすることが有用であり、柱状構造物形成用塗工液は柱状構造物の硬度の調整に微粒子を含有させることが有用である。また、配向制御突起形成用塗工液においては、電気特性の制御を容易とするため、遮光性が高い微粒子を含有させることが有用である。したがって、これらの塗工液は、アライメントマーク上に積層された場合、アライメントマークの視認性を低下させるが、本発明においては、撥液性層におけるこれらの塗工液の接触角が上述した範囲にあることにより、アライメントマーク上にこれらの塗工液が残存することを回避することができ、アライメントマークの正確な読み取りが可能となる。
【００１４】
上記請求項１から請求項２までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項３に記載するように、上記撥液性層は、フルオロアルキルシランを有することが好ましい。好適な撥液性を得ることができるからである。
【００１５】
本発明においてはまた、請求項４に記載するように、上記請求項１から請求項３までのいずれか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を提供する。上述したカラーフィルタは、アライメントマーク上に撥液性層を設けることにより、アライメントマークの視認性を低下させる塗工液がアライメントマーク上に積層し、アライメントマークの読み取りを困難とさせるといった不都合を回避することができるため、高い位置精度のもと製造されたものである。したがって、このようなカラーフィルタを用いることにより、色再現領域が広く、高品位な表示が可能である液晶表示装置とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカラーフィルタおよびそのようなカラーフィルタを用いて製造された液晶表示装置について詳細に説明する。
【００１７】
Ａ．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、基板と、前記基板上の表示領域外に形成された位置合わせに用いるアライメントマークと、前記アライメントマークの表面を覆うように設けられ、撥液性を有する撥液性層と、前記基板上にパターン状に形成された着色層とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明においては、アライメントマークは、撥液性を有する撥液性層により覆われているので、例えばスピンコート法等により基板の全面に、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液を塗布した場合であっても、そのような塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、露光機によるアライメントマークの読み取りを正確に行うことができる。したがって、位置精度の高いカラーフィルタを得ることができる。また、従来、アライメントマークの読み取りを困難とするため使用が困難であった分光濃度の高い塗工液や、遮光性等を有する微粒子を含有する塗工液であっても、容易に使用が可能となるため、塗工液の選択範囲を広げることができるといった効果を有する。
【００１９】
このような本発明のカラーフィルタについて、基板、アライメントマーク、撥液性層および着色層に分けて、以下、詳細に説明する。
【００２０】
（１）基板
まず、基板について説明する。本発明のカラーフィルタに用いられる基板の材料としては、一般的に用いられているものであれば、特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等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、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。
【００２１】
（２）アライメントマーク
次にアライメントマークについて説明する。アライメントマークは、基板上の表示領域外に、ある一定量以上の光を吸収、もしくは反射する層を用いて形成され、カラーフィルタの各部材をパターニングする際に、基板とフォトマスクとの位置合せのために使用するマークである。
【００２２】
このようなアライメントマークは、カラーフィルタを構成する各部材のうち、ある一定量以上の光を吸収、もしくは反射する層により形成されれば特に限定はされない。具体的には、着色層、ブラックマトリクス等を挙げることができる。一般的には、ブラックマトリクスにより形成されることが好ましい。ブラックマトリクスは黒色であり、読み取りが容易であるからである。
【００２３】
また、アライメントマークが形成される位置は、液晶表示装置の表示に支障をきたすことがない位置であれば特に限定はされない。例えば画面の表示領域の周辺に位置する外周部等である。その中でも、基板上で露光機による読み取りが可能な位置であることが好ましい。
【００２４】
（３）撥液性層
本発明における撥液性層は、アライメントマークの表面を覆うように形成されており、撥液性を有するものである。
【００２５】
本発明においては、このような撥液性層を設けたことを特徴とし、これにより、アライメントマーク上に、露光機によるアライメントマークの読み取りを妨げる部材が積層することを防止することができるため、フォトマスクと基板との正確な位置合せが可能となる。
【００２６】
以下、このような本発明における撥液性層について詳細に説明する。
【００２７】
▲１▼ 撥液性層の撥液性について
撥液性層が有する撥液性は、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液が、撥液性層上に塗布された際、そのような塗工液をはじくことができる程度のものであればよい。
【００２８】
ここで、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液としては、具体的には、着色層を形成する着色層形成用塗工液、硬度の調整のために微粒子を含む柱状物形成用塗工液、および電気特性を制御する目的でカーボンブラック等の微粒子を含む配向制御突起形成用塗工液等を挙げることができる。
【００２９】
なお、本明細書においては着色層を形成する際に用いる塗工液を着色層形成用塗工液とし、柱状構造物を形成する際に使用する塗工液を柱状構造物形成用塗工液とし、配向制御突起を形成する塗工液を配向制御突起形成用塗工液とする。
【００３０】
このような撥液性を有する撥液性層の臨界表面張力は、４０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、中でも、２０ｍＮ／ｍ以下、さらには、１０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。上記範囲内の臨界表面張力を有する撥液性層であれば、撥液性層上に、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液が塗布された際に、速やかにはじくことができ、そのような塗工液が撥液性層上に積層することを防止することができるからである。
【００３１】
また、本発明における撥液性層に対して、上記着色層形成用塗工液、柱状構造物形成用塗工液、または配向制御突起形成用塗工液の接触角は、１０°以上、中でも、５０°以上、さらには、７０°以上であることが好ましい。着色層形成用塗工液、柱状構造物形成用塗工液および配向制御突起形成用塗工液は、アライメントマーク上に積層された場合、顔料、染料または微粒子等の影響からアライメント露光の光量を減少させ、フォトマスクと基板との位置合せを困難とさせるが、このような塗工液の撥液性層に対する接触角が上述した範囲内にあることにより、撥液性層上に塗布されても速やかにはじくことができ、撥液性層上に残存しにくくすることができるからである。よって、露光機によるアライメントマークの読み取りを正確に行うことができ、位置精度の低下が回避できる。
【００３２】
また、従来では、分光濃度が高い着色層形成用塗工液や、硬度を調整するために微粒子を含有する柱状構造物形成用塗工液、および電気特性の容易な制御を可能とするために微粒子を含有する配向制御突起形成用突起は、液晶表示装置の品位を向上させるために有用であるにも関わらず、アライメントマークの視認性を低下させるため使用が困難である場合があったが、本発明においては、これらの塗工液であっても充分な位置精度を確保することができるため、塗工液の選択範囲を広げることができる効果がある。
【００３３】
なお、ここでいう液体との接触角は、液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から得たものである。
【００３４】
▲２▼ 撥液性層を形成する材料について
次に、撥液性層を形成する材料について説明する。本発明における撥液性層を形成する材料としては、撥液性を有する樹脂材料等を挙げることができる。
【００３５】
撥液性を有する樹脂材料としては、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、パーフルオロアルキル基含有アクリレートまたはメタクリレートを主成分とする共重合オリゴマー等を挙げることができ、また市販品としては、サーフロン（ランダム型オリゴマー；セイミケミカル社製）、アロンＧ（グラフト型オリゴマー；東亜合成化学社製）、モディバーＦ（ブロック型オリゴマー；日本油脂社製）等を挙げることができる。その中でも、本発明においては、フルオロアルキルシランであることが好ましい。
【００３６】
本発明においては、上述した材料のみで撥液性層を形成して撥液性を付与するようにしてもよいし、他の汎用の樹脂材料とブレンドして用いるようにしてもよい。この場合のブレンドの比率は、混合後の樹脂材料が、上述した撥液性の条件を満たすように適宜調整して用いられるものである。具体的には、汎用の樹脂材料の種類および上述した撥液性を有する樹脂材料の種類によっても大きく異なるものであるが、汎用の樹脂材料を１００重量部とした場合、上記撥液性を有する樹脂材料が０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜５重量部の範囲内で用いられることが好ましい。例えば、上記撥液性を有する樹脂材料の中でも、モディパーＦ２００（日本油脂製）を用いた場合には、混合する樹脂に対して０．１ｗｔ％から撥液性が発現するが、２ｗｔ％添加することが好ましい。
【００３７】
▲３▼ 撥液性層の形状について
次に、撥液性層の形状は、アライメントマークの表面を被覆するように形成されているのであれば、その形状は特に限定はされないが、撥液性層の一辺が基板の縁に沿うように形成されていることが好ましい。さらに、撥液性層の表示領域側に位置する部分から基板の縁に沿うように形成されている一辺に向って、基板の縁方向における撥液性層の幅が広がるような形状であることが特に好ましい。撥液性層の形状について具体的に図面を用いて説明する。
【００３８】
図１は、本発明のカラーフィルタの一例を示した概略平面図である。まず、基板１上の着色層およびブラックマトリクス等が形成される表示領域２があり、この表示領域２外の外周部２´に、アライメントマーク３が形成されている。さらに、アライメントマーク３は、撥液性を有する撥液性層４によりその表面が覆われている。
【００３９】
また、図２に示すように、撥液性層４の形状は、その撥液性層４の少なくとも一辺４ａが、基板１の縁１ａに沿うように形成されていることが好ましい。さらに、図３に示すように、撥液性層４の形状は、その撥液性層４の少なくとも一辺４ａが、基板１の縁１ａに沿うように形成されており、撥液性層４の表示領域２側に位置する部分５から基板１の縁１ａに向って、基板１の縁１ａ方向における撥液性層４の幅ａが広がるように形成されていることがさらに好ましい。撥液性層をこのような形状とすると、例えば、着色層形成用塗工液等を基板上に塗布する際に、スピンコート法により塗布した場合、撥液性層上に塗布された塗工液が基板外へ飛散しやすくなるからである。
【００４０】
（４）着色層
本発明における着色層は、単色からなる場合や、赤、緑および青の３色といった複数色からなる場合であってもよく、これらが種々のパターン、例えばモザイク状、トライアングル状、ストライプ状等のパターンで形成されるものである。この着色層の形成方法としては、所望のパターンに形成することができるのであれば、特に限定されるものではない。具体的には、着色層形成用塗工液を、従来より行われている顔料分散法やインクジェット法等によりパターン状に形成する方法を挙げることができる。
【００４１】
着色層を形成する際に使用する着色層形成用塗工液としては、一般的に着色層を形成する際に使用されているものであれば特に限定はされない。具体的には、溶媒と感光性組成物とを有しているものであり、これらを有する塗工液に顔料が分散されているものを用いることができる。また、感光性組成物としては、ポリマー成分、モノマー成分、開始剤および添加剤等を挙げることができる。これらに関しては、従来より、着色層の製造に用いられているものであれば特に限定されるものではない。
【００４２】
（５）その他
本発明のカラーフィルタの製造方法において、最終的に得られるカラーフィルタとしては、上述した透明基板上に着色層が積層されているだけでなく、ブラックマトリクス、保護層、透明電極、さらには配向層等を形成することができる。また、上述した基板と対向基板との間隙を調整する柱状構造物が形成されていてもよい。さらに、本発明のカラーフィルタを使用して製造される液晶表示装置がＭＶＡモード液晶表示装置である場合には、液晶の配向を制御する配向製制御突起が形成されていてもよい。以下、柱状構造物および配向制御突起について説明する。
【００４３】
▲１▼ 柱状構造物
本発明における柱状構造物とは、内部に液晶層を挟持する２枚の基板間に配され、当該２枚の基板間の間隙を一定に保持するために設けられるものである。
【００４４】
このような柱状構造物を形成する方法としては、例えばスピンコート法等により、柱状構造物形成用塗工液を基板上に塗布し、その後、フォトリソグラフィー法等によりパターニングする方法を挙げることができる。
【００４５】
このような形成方法において、基板上に柱状構造物形成用塗工液を塗布する際には、基板の全面に塗布されるため、従来であれば、アライメントマークは柱状構造物形成用塗工液により被覆されていることとなる。しかしながら、本発明においては、上述したようにアライメントマーク上には、撥液性を有する撥液性層が設けられていることから、柱状構造物形成用塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、アライメントマークがそれにより被覆されることが回避される。したがって、遮光性を有する微粒子を含有する柱状構造物形成用塗工液を用いた場合であっても、アライメントマークの視認性の低下を心配することなく使用することができ、そのような材料の選択の幅を広げることができる。
【００４６】
また、このような柱状構造物を形成する柱状構造物形成用塗工液としては、一般的に柱状構造物を形成する際に使用されているものであれば特に限定はされない。
【００４７】
▲２▼ 配向制御突起
本発明における配向制御突起は、本発明のカラーフィルタをＭＶＡモード液晶表示装置に使用する際に、液晶層の配向を制御するために設けるものである。
【００４８】
このような配向制御突起を形成する際、例えば、スピンコート法等により配向制御突起形成用塗工液を塗布すると、アライメントマークは配向制御突起形成用塗工液により被覆されていることとなるが、本発明においては、上述したようにアライメントマーク上には、撥液性を有する撥液性層が設けられていることから、配向制御突起形成用塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、アライメントマークがそれにより被覆されることが回避される。したがって、電気特性を制御するため、微粒子等を含有し、アライメントマークの視認性を低下させるおそれがあった配向制御突起形成用塗工液であっても、本発明においては使用することが可能となるため、配向制御突起形成用塗工液の選択の幅を広げることができるのである。
【００４９】
このような配向制御突起形成用塗工液としては、一般的に配向制御突起を形成する際に使用されているものであれば特に限定はされない。
【００５０】
Ｂ．液晶表示装置
本発明の液晶表示装置は、上述したカラーフィルタを有することを特徴とするものである。
【００５１】
上述したカラーフィルタは、アライメントマーク上に撥液性層を設けることにより、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液がアライメントマーク上に積層し、アライメントマークの読み取りを困難とさせるといった不都合を回避することができるため、高い位置精度のもと製造されたものである。したがって、このようなカラーフィルタを用いることにより、色再現領域が広く、高品位な表示が可能である液晶表示装置とすることができる。
【００５２】
このような本発明の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタについては、上述したとおりであるのでここでの説明は省略する。
【００５３】
本発明の液晶表示装置としては、上述したカラーフィルタを有するものであれば特に限定はされず、公知の液晶表示装置を挙げることができる。具体的には、ＩＰＳ（In-Plane Switching）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＴＮ（Twisted Nematic）型、強誘電性型、反強誘電性型、ＭＶＡモード型等を挙げることができる。
【００５４】
なお、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。
【００５５】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに説明する。
【００５６】
［実施例１］
基材としてガラス基板、300ｍｍ×400ｍｍ、膜厚０．７ｍｍ（コーニング社製、1737材）に金属クロム膜をスパッタリングの手法により成膜した。引き続き公知のフォトリソグラフィー法を用いてブラックマトリクスと、ブラックマトリクスによりアライメントマークとを同時に形成した。
【００５７】
続いて撥液性層として、フルオロシラン系インキ（商品名XC98-B2472,東芝シリコーン（株）製）を、フレキソ印刷を利用して上述したカラーフィルタのアライメントマーク上に、図３に示すような形状で形成した。次にこの基板をホットプレート上で１００℃、３分間加熱して乾燥し、０．１μｍ厚の撥液性層とした。
【００５８】
その後、赤の顔料分散型フォトレジストを、上記ブラックマトリクス、アライメントマークおよび撥液性層が形成されている基板上に、スピンコート法により塗布した。この際、赤の顔料分散型フォトレジストの上記基板に対する接触角は、１５°であったため、赤の顔料分散型フォトレジストが撥液性層上に積層することはなかった。
【００５９】
顔料分散型フォトレジストは、着色材料として顔料を用い、分散液組成物（顔料、分散剤および溶剤を含有）にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開始剤および溶剤）とを混合したものである。なお、分散機としてはペイントシェーカーを用いた。
【００６０】
基板上のアライメントマークと、着色層のパターンに応じて形成されたフォトマスクのアライメントマークとを用いて、基板とフォトマスクとの位置合せを行った。本実施例においては、紫外領域に感光性を有する上記顔料分散型フォトレジストを用いているため、アライメントマークの位置合せの際使用した露光機には、紫外領域および近紫外領域の波長をカットする黄色のカットフィルターが装着されたものを用いた。位置合せをする際、アライメントマークは、赤の顔料分散型フォトレジストにより被覆されていないので、正確に基板とフォトマスクとの位置合せを行うことができた。
【００６１】
基板とフォトマスクとの位置合せを行った後、紫外線を照射し、赤の顔料分散型フォトレジストの未硬化部分を現像処理により除去し、赤の着色層を形成した。
【００６２】
次に緑の顔料分散型フォトレジストを用い、上述した赤の顔料分散型フォトレジストの場合と同様にして形成した。なお、緑の顔料分散型フォトレジストの上記基板に対する接触角は、１６°であったため、緑の顔料分散型フォトレジストが撥液性層上に積層することはなく、基板とフォトマスクとの位置合せを正確に行うことができた。
【００６３】
さらに、青の顔料分散型フォトレジストを上述した赤の顔料分散型フォトレジストの場合と同様にして形成した。特に青の顔料分散型フォトレジストは、黄色領域の波長を遮光するため、黄色のカットフィルターが装着されている露光機によるアライメント照明は透過しにくいが、青の顔料分散型フォトレジストの上記基板に対する接触角は、１４°であったため、青の顔料分散型フォトレジストが撥液性層上に積層することはなく、基板とフォトマスクとの位置合せを正確に行うことができた。
【００６４】
これにより３色の着色層が高い位置精度で形成されたカラーフィルタを得ることができた。
【００６５】
下記に赤、緑および青の顔料分散型フォトレジストの組成を示す。
・赤の顔料分散型フォトレジスト
赤顔料： チバスペシャリティケミカルズ社製 クロモフタールＤＰＰ Ｒｅｄ ＢＰ ３．５重量部
黄顔料：ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９ ０．６重量部
分散剤：ゼネカ（株）製 ソルスパース２４０００ ３．０重量部
モノマー：サートマー（株）製 ＳＲ３９９ ４．０重量部
ポリマーＡ： ５．０重量部
開始剤：チバガイギー社製 イルガキュア９０７ １．４重量部
開始剤：２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール ０．６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 ８０．０重量部
・緑の顔料分散型フォトレジスト
緑顔料：大日精化製 セイカファストグリーン５３１６Ｐ ３．７重量部
黄顔料：ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９ ２．３重量部
分散剤：ゼネカ（株）製 ソルスパース２４０００ ３．０重量部
モノマー：サートマー（株）製 ＳＲ３９９ ４．０重量部
ポリマーＡ： ５．０重量部
開始剤：チバガイギー社製 イルガキュア９０７ １．４重量部
開始剤：２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール ０．６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 ８０．０重量部
・青の顔料分散型フォトレジスト
青顔料：ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ ４．６重量部
紫顔料：クラリアント社製 フォスタパームＲＬ-ＮＦ １．４重量
部
顔料誘導体：ゼネカ（株）製 ソルスパース１２０００ ０．６重量部
分散剤：ゼネカ（株）製 ソルスパース２４０００ ２．４重量部
モノマー：サートマー（株）製 ＳＲ３９９ ４．０重量部
ポリマーＡ： ５．０重量部
開始剤：チバガイギー社製 イルガキュア９０７ １．４重量部
開始剤：２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール ０．６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 ８０．０重量部
ここで、ポリマーＡは、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
【００６６】
［実施例２］
上記実施例１と同様の方法によりＲＧＢの着色層を有するカラーフィルタを得た。
【００６７】
ここで、ＭＶＡモード液晶表示装置では、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を規定するため、カラーフィルタ最上面にジクザグ状の配向制御突起を設ける。この配向制御突起は電極によって狭持された液晶セル内に存在するため、高品位な表示を得るためには、その誘電率、導電率などの電気特性を制御する必要がある。本実施例では、配向制御突起の電気特性を制御するため、カーボンブラックを含有したレジストを用いた。
【００６８】
配向制御突起として樹脂ブラックレジストをスピンコート法により基板全面に塗布した。アライメントマーク上には予め撥液性層が設けてあり、樹脂ブラックレジストの基板に対する接触角が、１５°であったため、この部分には上記レジストは塗布されなかった。その後、ホットプレート上で９０℃、５分間加熱して溶剤を除去、乾燥させた。その後、ジグザグ状の開口パターンを持つフォトマスクを用い、表面が撥液性層により覆われているアライメントマークを利用して、カラーフィルタ上の所定の位置に焼き付けた。この際、フォトマスクと基板との位置合せを容易に行うことができた。引き続いてアルカリ水溶液を用いて未露光部分を現像除去し、クリーンオーブン中で２００℃、１時間アニーリングすることにより、脱水ベーキングを行った。
【００６９】
こうして得られた配向制御突起をもつＭＶＡモード液晶表示装置は、基板とフォトマスクとの位置合せが正確であることより、所望のパターンに精度良く形成された配向制御突起を形成することができた。また、この配向制御突起の電気特性を高度に制御することができるため、高品位な表示が可能であった。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、アライメントマークは、撥液性を有する撥液性層により覆われているので、例えばスピンコート法等により基板の全面に、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液を塗布した場合であっても、そのような塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、露光機によるアライメントマークの読み取りを正確に行うことができる。したがって、位置精度の高いカラーフィルタを得ることができる。また、従来、アライメントマークの読み取りを困難とするため使用が困難であった分光濃度の高い塗工液や、遮光性等を有する微粒子を含有する塗工液であっても、使用が可能となるため、塗工液の選択範囲を広げることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示した概略平面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの他の例を示した概略平面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの他の例を示した概略平面図である。
【符号の説明】
１ … 基板
２ … 表示領域
２´ … 外周部
３ … アライメントマーク
４ … 撥液性層
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置精度に優れたカラーフィルタおよびそのカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型、軽量、少消費電力、フリッカーレスといった特徴から、ノートパソコンを中心にその市場が急速に拡大してきた。特に、最近になって、こうしたパソコン用ディスプレイの一環として、ノートパソコンに比べてより大型のデスクトップ用モニターの需要が発生している。また、パソコン用のみならず、従来であればＣＲＴが主流であったテレビ向けにも液晶表示装置が利用されるようになってきた。
【０００３】
液晶表示装置のカラー化には、一般にカラーフィルタが応用されている。カラーフィルタは、透明基板と、前記透明基板上にパターン状に形成された着色層とを有するものであるが、着色層を形成する際には、各々の着色層に応じた顔料等を含む着色レジストを用い、この着色レジストにフォトマスクを用いてパターン露光することによりパターニングが行われている。また、パターン露光の際には、透明基板上およびフォトマスク上に形成されたアライメントマークを見当マークとして、露光機を用い各々のアライメントマークにおける反射光、または透過光を読み取ることにより、透明基板とフォトマスクとの位置合せを行っている。
【０００４】
このようなカラーフィルタにおいて、カラーフィルタの各部材を形成するために用いるレジスト、例えば着色層を形成する着色レジストは、一般にスピンコート法を用いて透明基板の全面に塗布される。そのため、アライメントマークは着色レジストにより被覆されるため、アライメントマークを識別する際の光量が減少し、正確なアライメントマークの読み取りに支障をきたす場合があった。また、近年、液晶表示装置に対してより広い色再現領域が望まれており、このような要求を実現するために、カラーフィルタの分光濃度を濃くする手法が有用であることが分かっているが、その一方で益々アライメントマークの読み取りは困難となっている。
【０００５】
また、液晶表示装置の液晶層の厚さを均一に保持するため、ビーズスペーサに代わって柱状構造物が用いられるようになっているが、その硬度を調整するために微粒子をレジストに混入する手法が有効であるとされている。また、広視野角、高コントラストで注目されている複数配向分割型垂直配向モード液晶表示装置（以下、複数配向分割型垂直配向をＭＶＡと略す場合がある。）においては、液晶の配向を制御する配向制御突起の電気特性を制御するために、導電性を有する微粒子、例えばカーボンブラックなどをレジストに添加する手法が有効である。しかしながら、これら柱状構造物および配向制御突起の場合においても、微粒子の遮光性等により、アライメント露光の際には、上述した着色層の場合と同様の問題が生じていた。
【０００６】
以上の様に高濃度の顔料、染料などの色素を含むレジストや、遮光性等を有する微粒子を内部に含有するレジストをパターニングする際には、これらのレジストによりアライメントマークが覆われるため、アライメントマークの視認性が低下し、精度の高い位置合せが困難となり、高精細なパターンの形成に悪影響を及ぼすといったことが問題となっていた。
【０００７】
なお、本発明に関する先行技術文献は、発見されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アライメントマークの視認性を低下させる部材を形成する際に、透明基板とフォトマスクとの位置合せを正確に行うことができることにより、位置精度の高いカラーフィルタを提供することを主目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載するように基板と、前記基板上の表示領域外に形成された位置合わせに用いるアライメントマークと、前記アライメントマークの表面を覆うように設けられ、撥液性を有する撥液性層と、前記基板上にパターン状に形成された着色層とを有し、上記撥液性層は、その少なくとも一辺が基板の縁に沿うように形成されており、撥液性層の表示領域側に位置する部分から基板の縁に沿うように形成されている一辺に向って、上記基板の縁方向における上記撥液性層の幅が広がるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１０】
本発明においては、アライメントマークは、撥液性を有する撥液性層により覆われているので、例えばスピンコート法等により基板の全面に、アライメントマークの視認性を低下させるような材料を含有する塗工液を塗布した場合であっても、そのような塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、露光機によるアライメントマークの読み取りを正確に行うことができる。したがって、位置精度の高いカラーフィルタを得ることができる。また、従来、アライメントマークの読み取りを困難とするため使用が難しかった分光濃度の高い塗工液や、遮光性等を有する微粒子を含有する塗工液であっても、容易に使用が可能となるため、塗工液の選択範囲を広げることができるといった効果を有する。
【００１２】
上記請求項１に記載された発明においては、請求項２に記載するように、上記撥液性層は、上記着色層を形成する着色層形成用塗工液、上記基板とこの基板と対向する対向基板との間隙を調整する柱状構造物を形成する柱状構造物形成用塗工液、またはＭＶＡモード液晶表示装置における液晶の配向を制御する配向制御突起を形成する配向制御突起形成用塗工液における接触角が１４°以上であることが好ましい。カラーフィルタの各部材のうち、着色層形成用塗工液は、液晶表示装置の色再現領域を広げるため分光濃度を高くすることが有用であり、柱状構造物形成用塗工液は柱状構造物の硬度の調整に微粒子を含有させることが有用である。また、配向制御突起形成用塗工液においては、電気特性の制御を容易とするため、遮光性が高い微粒子を含有させることが有用である。したがって、これらの塗工液は、アライメントマーク上に積層された場合、アライメントマークの視認性を低下させるが、本発明においては、撥液性層におけるこれらの塗工液の接触角が上述した範囲にあることにより、アライメントマーク上にこれらの塗工液が残存することを回避することができ、アライメントマークの正確な読み取りが可能となる。
【００１４】
上記請求項１から請求項２までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項３に記載するように、上記撥液性層は、フルオロアルキルシランを有することが好ましい。好適な撥液性を得ることができるからである。
【００１５】
本発明においてはまた、請求項４に記載するように、上記請求項１から請求項３までのいずれか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を提供する。上述したカラーフィルタは、アライメントマーク上に撥液性層を設けることにより、アライメントマークの視認性を低下させる塗工液がアライメントマーク上に積層し、アライメントマークの読み取りを困難とさせるといった不都合を回避することができるため、高い位置精度のもと製造されたものである。したがって、このようなカラーフィルタを用いることにより、色再現領域が広く、高品位な表示が可能である液晶表示装置とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカラーフィルタおよびそのようなカラーフィルタを用いて製造された液晶表示装置について詳細に説明する。
【００１７】
Ａ．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、基板と、前記基板上の表示領域外に形成された位置合わせに用いるアライメントマークと、前記アライメントマークの表面を覆うように設けられ、撥液性を有する撥液性層と、前記基板上にパターン状に形成された着色層とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明においては、アライメントマークは、撥液性を有する撥液性層により覆われているので、例えばスピンコート法等により基板の全面に、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液を塗布した場合であっても、そのような塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、露光機によるアライメントマークの読み取りを正確に行うことができる。したがって、位置精度の高いカラーフィルタを得ることができる。また、従来、アライメントマークの読み取りを困難とするため使用が困難であった分光濃度の高い塗工液や、遮光性等を有する微粒子を含有する塗工液であっても、容易に使用が可能となるため、塗工液の選択範囲を広げることができるといった効果を有する。
【００１９】
このような本発明のカラーフィルタについて、基板、アライメントマーク、撥液性層および着色層に分けて、以下、詳細に説明する。
【００２０】
（１）基板
まず、基板について説明する。本発明のカラーフィルタに用いられる基板の材料としては、一般的に用いられているものであれば、特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等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、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。
【００２１】
（２）アライメントマーク
次にアライメントマークについて説明する。アライメントマークは、基板上の表示領域外に、ある一定量以上の光を吸収、もしくは反射する層を用いて形成され、カラーフィルタの各部材をパターニングする際に、基板とフォトマスクとの位置合せのために使用するマークである。
【００２２】
このようなアライメントマークは、カラーフィルタを構成する各部材のうち、ある一定量以上の光を吸収、もしくは反射する層により形成されれば特に限定はされない。具体的には、着色層、ブラックマトリクス等を挙げることができる。一般的には、ブラックマトリクスにより形成されることが好ましい。ブラックマトリクスは黒色であり、読み取りが容易であるからである。
【００２３】
また、アライメントマークが形成される位置は、液晶表示装置の表示に支障をきたすことがない位置であれば特に限定はされない。例えば画面の表示領域の周辺に位置する外周部等である。その中でも、基板上で露光機による読み取りが可能な位置であることが好ましい。
【００２４】
（３）撥液性層
本発明における撥液性層は、アライメントマークの表面を覆うように形成されており、撥液性を有するものである。
【００２５】
本発明においては、このような撥液性層を設けたことを特徴とし、これにより、アライメントマーク上に、露光機によるアライメントマークの読み取りを妨げる部材が積層することを防止することができるため、フォトマスクと基板との正確な位置合せが可能となる。
【００２６】
以下、このような本発明における撥液性層について詳細に説明する。
【００２７】
▲１▼ 撥液性層の撥液性について
撥液性層が有する撥液性は、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液が、撥液性層上に塗布された際、そのような塗工液をはじくことができる程度のものであればよい。
【００２８】
ここで、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液としては、具体的には、着色層を形成する着色層形成用塗工液、硬度の調整のために微粒子を含む柱状物形成用塗工液、および電気特性を制御する目的でカーボンブラック等の微粒子を含む配向制御突起形成用塗工液等を挙げることができる。
【００２９】
なお、本明細書においては着色層を形成する際に用いる塗工液を着色層形成用塗工液とし、柱状構造物を形成する際に使用する塗工液を柱状構造物形成用塗工液とし、配向制御突起を形成する塗工液を配向制御突起形成用塗工液とする。
【００３０】
このような撥液性を有する撥液性層の臨界表面張力は、４０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、中でも、２０ｍＮ／ｍ以下、さらには、１０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。上記範囲内の臨界表面張力を有する撥液性層であれば、撥液性層上に、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液が塗布された際に、速やかにはじくことができ、そのような塗工液が撥液性層上に積層することを防止することができるからである。
【００３１】
また、本発明における撥液性層に対して、上記着色層形成用塗工液、柱状構造物形成用塗工液、または配向制御突起形成用塗工液の接触角は、１０°以上、中でも、５０°以上、さらには、７０°以上であることが好ましい。着色層形成用塗工液、柱状構造物形成用塗工液および配向制御突起形成用塗工液は、アライメントマーク上に積層された場合、顔料、染料または微粒子等の影響からアライメント露光の光量を減少させ、フォトマスクと基板との位置合せを困難とさせるが、このような塗工液の撥液性層に対する接触角が上述した範囲内にあることにより、撥液性層上に塗布されても速やかにはじくことができ、撥液性層上に残存しにくくすることができるからである。よって、露光機によるアライメントマークの読み取りを正確に行うことができ、位置精度の低下が回避できる。
【００３２】
また、従来では、分光濃度が高い着色層形成用塗工液や、硬度を調整するために微粒子を含有する柱状構造物形成用塗工液、および電気特性の容易な制御を可能とするために微粒子を含有する配向制御突起形成用突起は、液晶表示装置の品位を向上させるために有用であるにも関わらず、アライメントマークの視認性を低下させるため使用が困難である場合があったが、本発明においては、これらの塗工液であっても充分な位置精度を確保することができるため、塗工液の選択範囲を広げることができる効果がある。
【００３３】
なお、ここでいう液体との接触角は、液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から得たものである。
【００３４】
▲２▼ 撥液性層を形成する材料について
次に、撥液性層を形成する材料について説明する。本発明における撥液性層を形成する材料としては、撥液性を有する樹脂材料等を挙げることができる。
【００３５】
撥液性を有する樹脂材料としては、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、パーフルオロアルキル基含有アクリレートまたはメタクリレートを主成分とする共重合オリゴマー等を挙げることができ、また市販品としては、サーフロン（ランダム型オリゴマー；セイミケミカル社製）、アロンＧ（グラフト型オリゴマー；東亜合成化学社製）、モディバーＦ（ブロック型オリゴマー；日本油脂社製）等を挙げることができる。その中でも、本発明においては、フルオロアルキルシランであることが好ましい。
【００３６】
本発明においては、上述した材料のみで撥液性層を形成して撥液性を付与するようにしてもよいし、他の汎用の樹脂材料とブレンドして用いるようにしてもよい。この場合のブレンドの比率は、混合後の樹脂材料が、上述した撥液性の条件を満たすように適宜調整して用いられるものである。具体的には、汎用の樹脂材料の種類および上述した撥液性を有する樹脂材料の種類によっても大きく異なるものであるが、汎用の樹脂材料を１００重量部とした場合、上記撥液性を有する樹脂材料が０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜５重量部の範囲内で用いられることが好ましい。例えば、上記撥液性を有する樹脂材料の中でも、モディパーＦ２００（日本油脂製）を用いた場合には、混合する樹脂に対して０．１ｗｔ％から撥液性が発現するが、２ｗｔ％添加することが好ましい。
【００３７】
▲３▼ 撥液性層の形状について
次に、撥液性層の形状は、アライメントマークの表面を被覆するように形成されているのであれば、その形状は特に限定はされないが、撥液性層の一辺が基板の縁に沿うように形成されていることが好ましい。さらに、撥液性層の表示領域側に位置する部分から基板の縁に沿うように形成されている一辺に向って、基板の縁方向における撥液性層の幅が広がるような形状であることが特に好ましい。撥液性層の形状について具体的に図面を用いて説明する。
【００３８】
図１は、本発明のカラーフィルタの一例を示した概略平面図である。まず、基板１上の着色層およびブラックマトリクス等が形成される表示領域２があり、この表示領域２外の外周部２´に、アライメントマーク３が形成されている。さらに、アライメントマーク３は、撥液性を有する撥液性層４によりその表面が覆われている。
【００３９】
また、図２に示すように、撥液性層４の形状は、その撥液性層４の少なくとも一辺４ａが、基板１の縁１ａに沿うように形成されていることが好ましい。さらに、図３に示すように、撥液性層４の形状は、その撥液性層４の少なくとも一辺４ａが、基板１の縁１ａに沿うように形成されており、撥液性層４の表示領域２側に位置する部分５から基板１の縁１ａに向って、基板１の縁１ａ方向における撥液性層４の幅ａが広がるように形成されていることがさらに好ましい。撥液性層をこのような形状とすると、例えば、着色層形成用塗工液等を基板上に塗布する際に、スピンコート法により塗布した場合、撥液性層上に塗布された塗工液が基板外へ飛散しやすくなるからである。
【００４０】
（４）着色層
本発明における着色層は、単色からなる場合や、赤、緑および青の３色といった複数色からなる場合であってもよく、これらが種々のパターン、例えばモザイク状、トライアングル状、ストライプ状等のパターンで形成されるものである。この着色層の形成方法としては、所望のパターンに形成することができるのであれば、特に限定されるものではない。具体的には、着色層形成用塗工液を、従来より行われている顔料分散法やインクジェット法等によりパターン状に形成する方法を挙げることができる。
【００４１】
着色層を形成する際に使用する着色層形成用塗工液としては、一般的に着色層を形成する際に使用されているものであれば特に限定はされない。具体的には、溶媒と感光性組成物とを有しているものであり、これらを有する塗工液に顔料が分散されているものを用いることができる。また、感光性組成物としては、ポリマー成分、モノマー成分、開始剤および添加剤等を挙げることができる。これらに関しては、従来より、着色層の製造に用いられているものであれば特に限定されるものではない。
【００４２】
（５）その他
本発明のカラーフィルタの製造方法において、最終的に得られるカラーフィルタとしては、上述した透明基板上に着色層が積層されているだけでなく、ブラックマトリクス、保護層、透明電極、さらには配向層等を形成することができる。また、上述した基板と対向基板との間隙を調整する柱状構造物が形成されていてもよい。さらに、本発明のカラーフィルタを使用して製造される液晶表示装置がＭＶＡモード液晶表示装置である場合には、液晶の配向を制御する配向製制御突起が形成されていてもよい。以下、柱状構造物および配向制御突起について説明する。
【００４３】
▲１▼ 柱状構造物
本発明における柱状構造物とは、内部に液晶層を挟持する２枚の基板間に配され、当該２枚の基板間の間隙を一定に保持するために設けられるものである。
【００４４】
このような柱状構造物を形成する方法としては、例えばスピンコート法等により、柱状構造物形成用塗工液を基板上に塗布し、その後、フォトリソグラフィー法等によりパターニングする方法を挙げることができる。
【００４５】
このような形成方法において、基板上に柱状構造物形成用塗工液を塗布する際には、基板の全面に塗布されるため、従来であれば、アライメントマークは柱状構造物形成用塗工液により被覆されていることとなる。しかしながら、本発明においては、上述したようにアライメントマーク上には、撥液性を有する撥液性層が設けられていることから、柱状構造物形成用塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、アライメントマークがそれにより被覆されることが回避される。したがって、遮光性を有する微粒子を含有する柱状構造物形成用塗工液を用いた場合であっても、アライメントマークの視認性の低下を心配することなく使用することができ、そのような材料の選択の幅を広げることができる。
【００４６】
また、このような柱状構造物を形成する柱状構造物形成用塗工液としては、一般的に柱状構造物を形成する際に使用されているものであれば特に限定はされない。
【００４７】
▲２▼ 配向制御突起
本発明における配向制御突起は、本発明のカラーフィルタをＭＶＡモード液晶表示装置に使用する際に、液晶層の配向を制御するために設けるものである。
【００４８】
このような配向制御突起を形成する際、例えば、スピンコート法等により配向制御突起形成用塗工液を塗布すると、アライメントマークは配向制御突起形成用塗工液により被覆されていることとなるが、本発明においては、上述したようにアライメントマーク上には、撥液性を有する撥液性層が設けられていることから、配向制御突起形成用塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、アライメントマークがそれにより被覆されることが回避される。したがって、電気特性を制御するため、微粒子等を含有し、アライメントマークの視認性を低下させるおそれがあった配向制御突起形成用塗工液であっても、本発明においては使用することが可能となるため、配向制御突起形成用塗工液の選択の幅を広げることができるのである。
【００４９】
このような配向制御突起形成用塗工液としては、一般的に配向制御突起を形成する際に使用されているものであれば特に限定はされない。
【００５０】
Ｂ．液晶表示装置
本発明の液晶表示装置は、上述したカラーフィルタを有することを特徴とするものである。
【００５１】
上述したカラーフィルタは、アライメントマーク上に撥液性層を設けることにより、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液がアライメントマーク上に積層し、アライメントマークの読み取りを困難とさせるといった不都合を回避することができるため、高い位置精度のもと製造されたものである。したがって、このようなカラーフィルタを用いることにより、色再現領域が広く、高品位な表示が可能である液晶表示装置とすることができる。
【００５２】
このような本発明の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタについては、上述したとおりであるのでここでの説明は省略する。
【００５３】
本発明の液晶表示装置としては、上述したカラーフィルタを有するものであれば特に限定はされず、公知の液晶表示装置を挙げることができる。具体的には、ＩＰＳ（In-Plane Switching）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＴＮ（Twisted Nematic）型、強誘電性型、反強誘電性型、ＭＶＡモード型等を挙げることができる。
【００５４】
なお、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。
【００５５】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに説明する。
【００５６】
［実施例１］
基材としてガラス基板、300ｍｍ×400ｍｍ、膜厚０．７ｍｍ（コーニング社製、1737材）に金属クロム膜をスパッタリングの手法により成膜した。引き続き公知のフォトリソグラフィー法を用いてブラックマトリクスと、ブラックマトリクスによりアライメントマークとを同時に形成した。
【００５７】
続いて撥液性層として、フルオロシラン系インキ（商品名XC98-B2472,東芝シリコーン（株）製）を、フレキソ印刷を利用して上述したカラーフィルタのアライメントマーク上に、図３に示すような形状で形成した。次にこの基板をホットプレート上で１００℃、３分間加熱して乾燥し、０．１μｍ厚の撥液性層とした。
【００５８】
その後、赤の顔料分散型フォトレジストを、上記ブラックマトリクス、アライメントマークおよび撥液性層が形成されている基板上に、スピンコート法により塗布した。この際、赤の顔料分散型フォトレジストの上記基板に対する接触角は、１５°であったため、赤の顔料分散型フォトレジストが撥液性層上に積層することはなかった。
【００５９】
顔料分散型フォトレジストは、着色材料として顔料を用い、分散液組成物（顔料、分散剤および溶剤を含有）にビーズを加え、分散機で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開始剤および溶剤）とを混合したものである。なお、分散機としてはペイントシェーカーを用いた。
【００６０】
基板上のアライメントマークと、着色層のパターンに応じて形成されたフォトマスクのアライメントマークとを用いて、基板とフォトマスクとの位置合せを行った。本実施例においては、紫外領域に感光性を有する上記顔料分散型フォトレジストを用いているため、アライメントマークの位置合せの際使用した露光機には、紫外領域および近紫外領域の波長をカットする黄色のカットフィルターが装着されたものを用いた。位置合せをする際、アライメントマークは、赤の顔料分散型フォトレジストにより被覆されていないので、正確に基板とフォトマスクとの位置合せを行うことができた。
【００６１】
基板とフォトマスクとの位置合せを行った後、紫外線を照射し、赤の顔料分散型フォトレジストの未硬化部分を現像処理により除去し、赤の着色層を形成した。
【００６２】
次に緑の顔料分散型フォトレジストを用い、上述した赤の顔料分散型フォトレジストの場合と同様にして形成した。なお、緑の顔料分散型フォトレジストの上記基板に対する接触角は、１６°であったため、緑の顔料分散型フォトレジストが撥液性層上に積層することはなく、基板とフォトマスクとの位置合せを正確に行うことができた。
【００６３】
さらに、青の顔料分散型フォトレジストを上述した赤の顔料分散型フォトレジストの場合と同様にして形成した。特に青の顔料分散型フォトレジストは、黄色領域の波長を遮光するため、黄色のカットフィルターが装着されている露光機によるアライメント照明は透過しにくいが、青の顔料分散型フォトレジストの上記基板に対する接触角は、１４°であったため、青の顔料分散型フォトレジストが撥液性層上に積層することはなく、基板とフォトマスクとの位置合せを正確に行うことができた。
【００６４】
これにより３色の着色層が高い位置精度で形成されたカラーフィルタを得ることができた。
【００６５】
下記に赤、緑および青の顔料分散型フォトレジストの組成を示す。
・赤の顔料分散型フォトレジスト
赤顔料： チバスペシャリティケミカルズ社製 クロモフタールＤＰＰ Ｒｅｄ ＢＰ ３．５重量部
黄顔料：ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９ ０．６重量部
分散剤：ゼネカ（株）製 ソルスパース２４０００ ３．０重量部
モノマー：サートマー（株）製 ＳＲ３９９ ４．０重量部
ポリマーＡ： ５．０重量部
開始剤：チバガイギー社製 イルガキュア９０７ １．４重量部
開始剤：２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール ０．６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 ８０．０重量部
・緑の顔料分散型フォトレジスト
緑顔料：大日精化製 セイカファストグリーン５３１６Ｐ ３．７重量部
黄顔料：ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９ ２．３重量部
分散剤：ゼネカ（株）製 ソルスパース２４０００ ３．０重量部
モノマー：サートマー（株）製 ＳＲ３９９ ４．０重量部
ポリマーＡ： ５．０重量部
開始剤：チバガイギー社製 イルガキュア９０７ １．４重量部
開始剤：２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール ０．６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 ８０．０重量部
・青の顔料分散型フォトレジスト
青顔料：ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ ４．６重量部
紫顔料：クラリアント社製 フォスタパームＲＬ-ＮＦ １．４重量
部
顔料誘導体：ゼネカ（株）製 ソルスパース１２０００ ０．６重量部
分散剤：ゼネカ（株）製 ソルスパース２４０００ ２．４重量部
モノマー：サートマー（株）製 ＳＲ３９９ ４．０重量部
ポリマーＡ： ５．０重量部
開始剤：チバガイギー社製 イルガキュア９０７ １．４重量部
開始剤：２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール ０．６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 ８０．０重量部
ここで、ポリマーＡは、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
【００６６】
［実施例２］
上記実施例１と同様の方法によりＲＧＢの着色層を有するカラーフィルタを得た。
【００６７】
ここで、ＭＶＡモード液晶表示装置では、電圧印加時に液晶分子が倒れる方向を規定するため、カラーフィルタ最上面にジクザグ状の配向制御突起を設ける。この配向制御突起は電極によって狭持された液晶セル内に存在するため、高品位な表示を得るためには、その誘電率、導電率などの電気特性を制御する必要がある。本実施例では、配向制御突起の電気特性を制御するため、カーボンブラックを含有したレジストを用いた。
【００６８】
配向制御突起として樹脂ブラックレジストをスピンコート法により基板全面に塗布した。アライメントマーク上には予め撥液性層が設けてあり、樹脂ブラックレジストの基板に対する接触角が、１５°であったため、この部分には上記レジストは塗布されなかった。その後、ホットプレート上で９０℃、５分間加熱して溶剤を除去、乾燥させた。その後、ジグザグ状の開口パターンを持つフォトマスクを用い、表面が撥液性層により覆われているアライメントマークを利用して、カラーフィルタ上の所定の位置に焼き付けた。この際、フォトマスクと基板との位置合せを容易に行うことができた。引き続いてアルカリ水溶液を用いて未露光部分を現像除去し、クリーンオーブン中で２００℃、１時間アニーリングすることにより、脱水ベーキングを行った。
【００６９】
こうして得られた配向制御突起をもつＭＶＡモード液晶表示装置は、基板とフォトマスクとの位置合せが正確であることより、所望のパターンに精度良く形成された配向制御突起を形成することができた。また、この配向制御突起の電気特性を高度に制御することができるため、高品位な表示が可能であった。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、アライメントマークは、撥液性を有する撥液性層により覆われているので、例えばスピンコート法等により基板の全面に、アライメントマークの視認性を低下させるような塗工液を塗布した場合であっても、そのような塗工液が撥液性層上に残存する可能性は低く、露光機によるアライメントマークの読み取りを正確に行うことができる。したがって、位置精度の高いカラーフィルタを得ることができる。また、従来、アライメントマークの読み取りを困難とするため使用が困難であった分光濃度の高い塗工液や、遮光性等を有する微粒子を含有する塗工液であっても、使用が可能となるため、塗工液の選択範囲を広げることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示した概略平面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの他の例を示した概略平面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの他の例を示した概略平面図である。
【符号の説明】
１ … 基板
２ … 表示領域
２´ … 外周部
３ … アライメントマーク
４ … 撥液性層
Claims (4)
- 基板と、前記基板上の表示領域外に形成された位置合わせに用いるアライメントマークと、前記アライメントマークの表面を覆うように設けられ、撥液性を有する撥液性層と、前記基板上にパターン状に形成された着色層とを有し、
前記撥液性層は、その少なくとも一辺が基板の縁に沿うように形成されており、撥液性層の表示領域側に位置する部分から基板の縁に沿うように形成されている一辺に向って、前記基板の縁方向における前記撥液性層の幅が広がるように形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。 - 前記撥液性層は、前記着色層を形成する着色層形成用塗工液、前記基板とこの基板と対向する対向基板との間隙を調整する柱状構造物を形成する柱状構造物形成用塗工液、または複数配向分割型垂直配向モード液晶表示装置における液晶の配向を制御する配向制御突起を形成する配向制御突起形成用塗工液における接触角が１４°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。
- 前記撥液性層は、フルオロアルキルシランを有す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。
- 前記請求項１から請求項３までのいずれか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。
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