JP4984905B2 - カラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、各種液晶表示装置等に用いられ、色再現性に優れたカラーフィルタの製造方法およびカラーフィルタに関する。

近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶表示装置、とりわけカラー液晶表示装置の需要が増加する傾向にある。このカラー液晶表示装置には、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色の着色層とこれを仕切るブラックマトリックスとを備えたカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタのＲ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われる。

近年、このようなカラーフィルタについて色再現領域の拡大が求められているが、上述したようなＲ、Ｇ、およびＢの３原色の着色層を有するカラーフィルタをカラー液晶表示装置に用いた場合、表現可能な色は、例えばｘｙ色度図上におけるＲＧＢの色三角形により規定される領域内の色に限られてしまうため、色再現領域の拡大には限界があり、カラーフィルタの色再現性の向上は困難という問題を有していた。

カラーフィルタの色再現性を向上させる方法としては、例えば特許文献１に、６原色の着色層を形成する方法が開示されている。しかしながら、このような６原色の着色層を形成する方法においては、使用する着色層形成用塗工液が６色必要となるため、コスト面や製造効率の面で問題を有するものであった。

特開２００５−６２８３３号公報

以上のことから、色再現性が良好なカラーフィルタを安価に効率よく製造することが可能なカラーフィルタの製造方法の提供が望まれている。

本発明は、表面に遮光部が形成された基材の上記遮光部の開口部にフォトリソグラフィー法により着色層を形成する着色層形成工程を有する、赤色、緑色および青色を少なくとも含む４色以上の画素部を備えたカラーフィルタの製造方法であって、上記着色層形成工程は、上記画素部の色数よりも少ない数の上記着色層形成用塗工液を使用して全着色層を形成する工程であり、かつ少なくとも１色が赤色、緑色、および青色から選択された２色以上の着色層を同一の上記遮光部の開口部に積層して形成することにより積層された着色層からなる積層画素部、および、１層の着色層を上記遮光部の開口部に形成することにより単層の着色層からなる単層画素部を形成する工程であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。

本発明によれば、２色以上の着色層を積層して積層画素部を形成することにより、４色以上の画素部を形成するものであるので、色再現領域を広げることが可能となり、色再現性の良好なカラーフィルタを得ることができる。
また、本発明によれば、着色層を積層させて積層画素部を形成することにより、形成する着色層の膜厚を変化させることで、所望の色味を有する積層画素部を形成することが可能となる。したがって、色再現性に優れたカラーフィルタを製造することができる。
さらに、本発明によれば、画素部の色数よりも少ない数の着色層形成用塗工液を使用して全着色層を形成することから、カラーフィルタを安価に製造することができ、また、製造工程数を減らすことも可能となるため、製造効率を向上させることもできる。

上記発明においては、上記積層画素部のうち少なくとも１層の着色層の膜厚が、上記単層画素部の着色層の膜厚よりも薄くなるように、透過率が調整されたハーフトーン部を有するフォトマスクを用いて上記両着色層が一括形成されることが好ましい。これにより、製造効率を向上させることが可能となるからである。

また、上記発明においては、上記積層画素部を構成する着色層の組み合わせが、青色着色層と緑色着色層との組み合わせ、青色着色層と黄色着色層との組み合わせ、および緑色着色層と黄色着色層との組み合わせから選択される少なくとも一つの組み合わせであることが好ましい。上記積層画素部が、上述したような色の組み合わせの着色層を積層させて形成されることにより、色再現領域が広がり、色再現性に優れたカラーフィルタを得ることが可能となるからである。

また本発明は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記遮光部の開口部にフォトリソグラフィー法により形成された赤色、緑色および青色を少なくとも含む４色以上の画素部とを有するカラーフィルタであって、上記画素部は、２色以上の着色層を積層してなる積層画素部、および、１層の着色層からなる単層画素部を有し、上記積層画素部の少なくとも１色の着色層が赤色、緑色または青色であり、かつ上記積層画素部の少なくとも１色の着色層が他色の上記画素部の着色層と同色であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明によれば、上記積層画素部が２色以上の着色層の積層からなるものとすることにより、４色以上の画素部を有するカラーフィルタとするものであるので、色再現領域の拡大が可能となるため、色再現性に優れたカラーフィルタとすることが可能となる。
また、本発明によれば、上記積層画素部が２色以上の着色層の積層により形成されることにより、着色層の膜厚を変化させることで、所望の色味を有する積層画素部とすることが可能となるため、色再現性に優れたカラーフィルタとすることができる。
さらに、本発明によれば、積層画素部の少なくとも１色の着色層が、他色の画素部の着色層と同色であることにより、着色層を形成する際に用いられる着色層形成用塗工液の色数を少ないものとすることができるので、安価に製造されたカラーフィルタとすることができ、また、製造工程数を少なくすることが可能となるため、効率よく製造されたカラーフィルタとすることもできる。

本発明によれば、色再現性が良好なカラーフィルタを安価に効率よく製造することができるという効果を奏する。

本発明は、カラーフィルタの製造方法、およびカラーフィルタに関するものである。以下、それぞれについて説明する。

Ａ．カラーフィルタの製造方法
まず、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、表面に遮光部が形成された基材の上記遮光部の開口部にフォトリソグラフィー法により着色層を形成する着色層形成工程を有する、赤色、緑色および青色を少なくとも含む４色以上の画素部を備えたカラーフィルタの製造方法であって、上記着色層形成工程は、上記画素部の色数よりも少ない数の上記着色層形成用塗工液を使用して全着色層を形成する工程であり、かつ少なくとも１色が赤色、緑色、および青色から選択された２色以上の着色層を同一の上記遮光部の開口部に積層して形成することにより積層された着色層からなる積層画素部、および、１層の着色層を上記遮光部の開口部に形成することにより単層の着色層からなる単層画素部を形成する工程であることを特徴とするものである。

本発明のカラーフィルタの製造方法は、例えば図１に示すように、表面に遮光部２が形成された基材１上に、青色着色層形成用塗工液を塗布し、青色画素部形成領域Ｂに対応する位置に開口部１０を有し、シアン画素部形成領域Ｃに対応する位置に透過率の調整されたハーフトーン部１１を有し、その他の部分は遮蔽部１２であるフォトマスク１３を用いて露光光１４により露光した後、現像を行って、青色画素部形成領域Ｂおよびシアン画素部形成領域Ｃに青色着色層３Ｂを形成し（図１（ａ））、次いで、上記基材１上に緑色着色層形成用塗工液を塗布し、緑色画素部形成領域Ｇに対応する位置に開口部１０を有し、シアン画素部形成領域Ｃに対応する位置にハーフトーン部１１を有し、その他の部分は遮蔽部１２であるフォトマスク１３等を用いて露光光１４により露光した後、現像を行って、緑色画素部形成領域Ｇおよびシアン画素部形成領域Ｃに緑色着色層３Ｇを形成し（図１（ｂ））、次いで、上記基材１上に赤色着色層形成用塗工液を塗布し、赤色画素部形成領域Ｒに対応する位置に開口部１０を有し、その他の部分は遮蔽部１２であるフォトマスク１３等を用いて露光光１４により露光した後、現像を行って、赤色画素部形成領域Ｒに赤色着色層３Ｒを形成し（図１（ｃ））、シアン画素部からなる積層画素部と、赤色画素部、緑色画素部、および青色画素部からなる単層画素部とを有するカラーフィルタを製造する方法である。

従来のＲ、Ｇ、およびＢの３原色の画素部を有するカラーフィルタの場合、上述したように、ｘｙ色度図上におけるＲＧＢの色三角形により規定される領域内の色しか表すことができなかったため、色再現性の向上は困難であるといった問題があった。

一方、本発明においては、２色以上の着色層を積層して積層画素部を形成することにより、４色以上の画素部を形成するものであるので、従来のＲＧＢ３原色の画素部を有するカラーフィルタと比較して、色再現領域を広げることが可能となる。これは、例えば図１（ｃ）に示すように、カラーフィルタにおける４色の画素部が赤色着色層３Ｒからなる赤色画素部、緑色着色層３Ｇからなる緑色画素部、青色着色層３Ｂからなる青色画素部、および青色着色層３Ｂと緑色着色層３Ｇとが積層された積層画素部であるシアン画素部から構成される場合、例えば図５に示すｘｙ色度図において、積層画素部であるシアン画素部の示す色の色座標Ｃは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、およびＢ（青色）の色三角形の領域外とすることができるからである。すなわち、２色の着色層を積層させた場合、形成された積層画素部が示す色の色座標は、常に積層させた着色層の色座標同士を結んだ直線よりも外側に位置することとなる。このため、全ての色座標同士を直線で結んで形成される図形の領域が拡大されるため、色再現領域が広がることとなる。したがって、本発明によれば、色再現性の良好なカラーフィルタを得ることが可能となるのである。

また、本発明によれば、着色層を積層させて積層画素部を形成することにより、形成する着色層の膜厚を変化させることで、所望の色味を有する積層画素部を形成することが可能となる。したがって、色再現性に優れたカラーフィルタを製造することができる。

さらに、本発明においては、画素部の色数よりも少ない数の着色層形成用塗工液を使用して全着色層を形成することにより、カラーフィルタを安価に製造することが可能となり、また、少ない工程数で多くの画素部を形成することが可能となることから、製造効率を向上させることができる。

本発明により製造されるカラーフィルタにおける画素部は、赤色、緑色および青色を少なくとも含む４色以上の画素部により構成されるものであれば特に限定されるものではないが、製造効率および実用性の面から、通常４色〜６色程度、中でも４色〜５色程度であることが好ましい。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法について、各工程ごとに詳しく説明する。

１．着色層形成工程
まず、本発明における着色層形成工程について説明する。本発明における着色層形成工程は、表面に遮光部が形成された基材の前記遮光部の開口部にフォトリソグラフィー法により着色層を形成する工程であって、上記画素部の色数よりも少ない数の上記着色層形成用塗工液を使用して全着色層を形成し、かつ少なくとも１色が赤色、緑色、および青色から選択された２色以上の着色層を同一の上記遮光部の開口部に積層して形成することにより積層された着色層からなる積層画素部、および、１層の着色層を上記遮光部の開口部に形成することにより単層の着色層からなる単層画素部を形成する工程である。
以下、本工程に用いられる着色層形成用塗工液、基材、着色層の形成方法および画素部について分けて説明する。

（１）着色層形成用塗工液
本工程は、上記画素部の色数よりも少ない数の着色層形成用塗工液を使用して、積層画素部および単層画素部を構成する着色層を形成するものである。本発明においては、積層画素部を構成する着色層の形成に用いられる２色以上の着色層形成用塗工液が、他色の画素部を構成する着色層の形成に用いられることにより、使用する着色層形成用塗工液の色数を画素部の色数よりも少なくすることができる。この際、積層画素部および他色の画素部を構成する着色層の形成に併用される着色層形成用塗工液の色数は、全着色層の形成に必要な着色層形成用塗工液の色数が画素部の色数よりも少なくなるものであれば特に限定されるものではなく、積層画素部を構成する着色層の形成に用いられる着色層形成用塗工液のうち全色であってもよく、またそのうちの何色かであってもよい。なお、他色の画素部を構成する着色層とは、他色の積層画素部を構成する着色層であってもよく、また他色の単層画素部を構成する着色層であってもよい。

このような上記積層画素部を構成する着色層の形成に用いられる２色以上の着色層形成用塗工液が、他色の画素部を構成する着色層の形成に用いられている例としては、図１（ｃ）に示すように、積層画素部（シアン画素部）は、青色着色層３Ｂおよび緑色着色層３Ｇにより構成され、この積層画素部を構成する青色着色層３Ｂの形成に用いられる青色着色層形成用塗工液が、青色画素部を構成する青色着色層３Ｂの形成にも用いられ、また上記積層画素部を構成する緑色着色層３Ｇの形成に用いられる緑色着色層形成用塗工液が、緑色画素部を構成する緑色着色層３Ｇの形成にも用いられているカラーフィルタの例が挙げられる。

このように、上記積層画素部を構成する着色層の形成に用いられる２色以上の着色層形成用塗工液が、他色の画素部を構成する着色層の形成にも用いられることにより、例えば図１に例示する製造方法の場合、４色の画素部を形成するに際し、使用する着色層形成用塗工液の色数を３色とすることができ、全着色層の形成に必要な着色層形成用塗工液の色数をより少ないものとすることができる。

また、上記積層画素部を構成する積層された着色層の形成に用いられる着色層形成用塗工液としては、２色以上の着色層形成用塗工液であれば特に限定されるものではないが、本発明においては、２色〜３色であることが好ましく、特に２色であることが好ましい。積層画素部の形成に用いる着色層形成用塗工液の色数が多すぎると、工程が煩雑になる場合があるからである。

上記積層画素部を構成する着色層の形成に用いられる２色以上の着色層形成用塗工液の色の組み合わせとしては、積層画素部の着色層を形成する２色以上の着色層形成用塗工液のうち少なくとも１色が赤色、青色、および緑色から選択されるものであれば特に限定されるものではなく、積層により得られる色が所望の色となるよう適宜選択されるものである。このような組み合わせに用いる個々の着色層形成用塗工液の色としては、一般的なカラーフィルタの着色層の形成に使用される塗工液と同色とすることができ、例えば赤色、青色、緑色以外にも、黄色、シアンおよびマゼンタ等を挙げることができる。

また、上記積層画素部の着色層の形成に用いる着色層形成用塗工液の色の組み合わせとして好適なものは、青色と緑色との組み合わせ、青色と黄色との組み合わせ、および緑色と黄色との組み合わせを挙げることができる。このような色を組み合わせることにより、色再現領域がより広がり、色再現性に優れたものとすることが可能となるからである。なお、青色と緑色とを組み合わせることによりシアンが表現でき、青色と黄色とを組み合わせることにより緑色が表現でき、緑色と黄色とを組み合わせることにより黄緑色を表現できる。

このような着色層形成用塗工液については、一般的にフォトリソグラフィー法により着色層を形成する際に用いられるものと同様とすることができ、例えば感光性樹脂や、染料または顔料、光開始剤、各種添加剤等を含有するものとすることができる。

（２）基材
本工程に用いられる基材は、表面にパターン状に形成された遮光部を有し、かつ着色層を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタを製造する際に用いられる基材と同様とすることができる。また、上記基材表面に形成された遮光部としては、一般的なカラーフィルタに用いられる遮光部と同様とすることができる。

（３）着色層の形成方法
本工程において、上記着色層を形成する方法としては、フォトリソグラフィー法により所定の領域に着色層を形成することが可能な方法であれば特に限定されるものではなく、例えば積層画素部が形成される積層画素部形成領域と他色の画素部が形成される他色の画素部形成領域とに同色の着色層形成用塗工液を用いて同色の着色層を形成する積層着色層形成工程と、単層画素部が形成される単層画素部形成領域のみに単層の着色層を形成する単層着色層形成工程とに分けて行う方法を用いることができる。
以下、それぞれの工程に分けて説明する。

（積層着色層形成工程）
本工程は、積層画素部が形成される積層画素部形成領域と他色の画素部が形成される他色の画素部形成領域とに同色の着色層形成用塗工液を用いて同色の着色層を形成する工程である。本工程における着色層の形成方法としては、積層画素部が形成される積層画素部形成領域と他色の画素部が形成される他色の画素部形成領域とに着色層形成用塗工液をスピンコート法やダイコート法、印刷法等、一般的な塗布方法で塗布し、露光、現像を行って、着色層を形成する方法とすることができる。この際、必要に応じて塗布された着色層形成用塗工液をプリベーク等してもよい。

ここで、本工程は、積層画素部形成領域および他色の画素部形成領域に着色層を形成する工程であるが、さらに、積層画素部形成領域と他色の単層画素部形成領域とに着色層を形成する場合、および、積層画素部形成領域と他色の積層画素部形成領域とに着色層を形成する場合に分けられる。

本工程においては、積層画素部形成領域と他色の単層画素部形成領域とに着色層を形成する場合、形成する着色層の膜厚は、両領域において同じであってもよく、また異なっていてもよい。本発明においては、積層画素部を構成する着色層のうち少なくとも１層の着色層の膜厚が、単層画素部の着色層の膜厚よりも薄くなるように形成されることが好ましく、中でも積層画素部を構成する全ての着色層の各々の膜厚が、単層画素部の着色層の膜厚よりも薄くなるように形成されることが好ましい。積層画素部形成領域には、さらに他色の着色層が形成されるため、積層画素部の膜厚が厚くなり、輝度が下がる場合があるからである。

上記積層画素部のうち少なくとも１層の着色層の膜厚を、単層画素部の着色層の膜厚よりも薄く形成する方法としては、フォトリソグラフィー法において一般的に用いられる膜厚の制御方法を用いることができ、例えば透過率が調整されたハーフトーン部を有するフォトマスクを用いて、膜厚の異なる着色層を一括形成する方法や、一度目に単層画素部形成領域および積層画素部形成領域に同じ膜厚の着色層を形成した後、さらに単層画素部形成領域のみに同色の着色層を形成する方法等とすることができる。中でも本発明においては、ハーフトーン部を有するフォトマスクを用いる方法が好ましい。これにより、本工程を簡略化することができ、製造効率を向上させることができるからである。

上述したハーフトーン部を有するフォトマスクを用いる方法を用いる場合、具体的には、例えば図１（ａ）に示すように、基材１上に塗布された青色着色層形成用塗工液を、青色画素部形成領域Ｂに対応する位置に開口部１０を有し、シアン画素部形成領域Ｃに対応する位置にハーフトーン部１１を有し、それ以外の部分は遮光部１２を有するフォトマスク１３を用いて露光光１４により露光し、現像を行う方法が用いられる。

なお、本工程に用いられるハーフトーン部を有するフォトマスクとしては、膜厚の異なる着色層を一括して形成することが可能なフォトマスクであれば特に限定されるものではなく、例えば開口部、ハーフトーン部および遮蔽部を有するものを用いることができる。このようなハーフトーン部を有するフォトマスクについては、例えば特開２００６−１８００１公報を参照することができる。

また、本工程に用いられる遮蔽部および開口部を有するフォトマスクとしては、一般的にフォトリソグラフィー法を行う際に用いられるものと同様とすることができる。

また、本工程において、上記単層画素部形成領域に形成される着色層の膜厚および積層画素部形成領域に形成される着色層の膜厚の比率としては、単層画素部形成領域に形成される着色層の膜厚を１とした場合、積層画素部形成領域に形成される同色の着色層の膜厚が、０．２〜１の範囲内、中でも０．２〜０．８の範囲内、特に０．３〜０．６の範囲内であることが好ましい。積層画素部形成領域に形成される着色層の膜厚が上記範囲を超えると、積層させる着色層の膜厚によっては、積層画素部の膜厚が厚くなりすぎてしまい、輝度が低下する場合があるからである。この際、積層画素部形成領域に形成される着色層の具体的な膜厚としては、積層画素部全体の膜厚および色味等に応じて適宜選択される。

また、上記積層画素部形成領域と他色の積層画素部形成領域とに着色層を形成する場合、形成する着色層の膜厚は、積層画素部全体の膜厚および色味等に応じて適宜選択されるものである。なお、積層画素部形成領域と他色の積層画素部形成領域とに同じ膜厚の着色層を形成する場合、上述した遮蔽部および開口部を有する一般的なフォトマスクを用いて形成することができ、また積層画素部形成領域と他色の積層画素部形成領域とに異なる膜厚の着色層を形成する場合、上述したハーフトーン部を有するフォトマスクを用いて形成することができる。

また、本工程により照射される光や、光の照射条件等については、上記着色層形成用塗工液中に含有される感光性樹脂の種類等に応じて決定され、一般的なカラーフィルタの着色層を形成する際と同様とすることができる。

上記現像方法についても、特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタの着色層を形成する際と同様の現像方法とすることができる。

（単層着色層形成工程）
本工程は、単層画素部が形成される単層画素部形成領域のみに単層の着色層を形成する工程である。本工程における着色層の形成方法としては、単層画素部形成領域に着色層形成用塗工液を塗布し、露光、現像を行って、着色層を形成する方法とすることができる。

上記露光方法としては、例えば上述した遮光部および開口部を有するフォトマスクを用いて露光する方法とすることができる。

なお、上記着色層形成用塗工液の塗布方法や、露光の際に照射される光および照射条件、現像方法等については、上述した積層着色層形成工程で説明した方法と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

（４）画素部
本工程により形成される画素部は、積層画素部および単層画素部により構成されるものあり、積層画素部および単層画素部の示す各色は、赤色、緑色および青色を少なくとも含む４色以上の画素部となるように適宜選択される。このような画素部の色の組み合わせの例を、以下、順に示していく。

本工程において形成される画素部の色の組み合わせとしては、例えば青色着色層および緑色着色層を積層させて形成されるシアン画素部と、赤色着色層からなる赤色画素部と、緑色着色層からなる緑色画素部と、青色着色層からなる青色画素部とからなる組み合わせとすることができる。

このような組み合わせの画素部を形成する場合、例えば図１に示すように、青色画素部形成領域Ｂおよびシアン画素部形成領域Ｃに青色着色層３Ｂを形成する青色着色層形成工程（図１（ａ））と、緑色画素部形成領域Ｇおよびシアン画素部形成領域Ｃに緑色着色層３Ｇを形成する緑色着色層形成工程（図１（ｂ））と、赤色画素部形成領域Ｒに赤色着色層３Ｒを形成する赤色着色層形成工程（図１（ｃ））とを行うことにより各画素部を形成することができる。

また、本工程において形成される画素部の色の組み合わせとしては、図２に示すように、上述した色の組み合わせに、黄色着色層３Ｙからなる黄色画素部を加えた組み合わせとすることができる。このような黄色画素部を形成する場合、図１に示す各工程に加えて、黄色画素部形成領域Ｙに黄色着色層３Ｙを形成する黄色画素部形成工程を行うものとすることができる。

さらに、本工程において形成される画素部の色の組み合わせとしては、例えば青色着色層および黄色着色層を積層して形成される緑色画素部と、赤色着色層からなる赤色画素部と、黄色着色層からなる黄色画素部と、青色着色層からなる青色画素部とからなる組み合わせとすることができる。

このような組み合わせの画素部を形成する場合、例えば図３に示すように、青色画素部形成領域Ｂおよび緑色画素部形成領域Ｇに青色着色層３Ｂを形成する青色着色層形成工程（図３（ａ））と、黄色画素部形成領域Ｙおよび緑色画素部形成領域Ｇに黄色着色層３Ｙを形成する黄色着色層形成工程（図３（ｂ））と、赤色画素部形成領域Ｒに赤色着色層３Ｒを形成する赤色着色層形成工程（図３（ｃ））とを行うことにより各画素部を形成することができる。

さらにまた、本工程において形成される画素部の色の組み合わせとしては、青色着色層および緑色着色層を積層させて形成されるシアン画素部と、黄色着色層および緑色着色層を積層させて形成される黄緑色画素部と、赤色着色層からなる赤色画素部と、青色着色層からなる青色画素部と、黄色着色層からなる黄色画素部とからなる組み合わせとすることができる。

このような組み合わせの画素部を形成する場合、例えば図４に示すように、青色画素部形成領域Ｂおよびシアン画素部形成領域Ｃに青色着色層３Ｂを形成する青色着色層形成工程（図４（ａ））と、黄色画素部形成領域Ｙおよび黄緑色画素部形成領域ＧＹに黄色着色層３Ｙを形成する黄色着色層形成工程（図４（ｂ））と、シアン画素部形成領域Ｃおよび黄緑色画素部形成領域ＧＹに緑色着色層３Ｇを形成する緑色着色層形成工程（図４（ｃ））と、赤色画素部形成領域Ｒに赤色着色層３Ｒを形成する赤色着色層形成工程（図４（ｄ））とを行うことにより各画素部を形成することができる。

２．その他の工程
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述した着色層形成工程以外にも、他の工程を有していてもよい。例えば上記着色層間に遮光部を形成する遮光部形成工程、上記着色層上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程等、必要な工程を有していてもよい。上記遮光部形成工程や、透明電極層形成工程等については、一般的なカラーフィルタの製造方法における各工程と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

Ｂ．カラーフィルタ
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記遮光部の開口部にフォトリソグラフィー法により形成された赤色、緑色および青色を少なくとも含む４色以上の画素部とを有するカラーフィルタであって、上記画素部は、２色以上の着色層を積層してなる積層画素部、および、１層の着色層からなる単層画素部を有し、上記積層画素部の少なくとも１色の着色層が赤色、緑色または青色であり、かつ上記積層画素部の少なくとも１色の着色層が他色の上記画素部の着色層と同色であることを特徴とするものである。

本発明のカラーフィルタは、例えば図１（ｃ）に示すように、基材１と、上記基材１上にパターン状に形成された遮光部２と、青色着色層３Ｂおよび緑色着色層３Ｇの２色の着色層を積層してなるシアン画素部（積層画素部）と、赤色着色層３Ｒからなる赤色画素部（単層画素部）と、緑色着色層３Ｇからなる緑色画素部（単層画素部）と、青色着色層３Ｂからなる青色画素部（単層画素部）とを有するものとすることができる。

本発明によれば、上記積層画素部が、上述した着色層の組み合わせからなることにより、色再現領域の拡大が可能となる。これは、ｘｙ色度図において、２色の着色層を積層させた場合、積層画素部が示す色の色座標は、常に積層させた着色層の各色の色座標同士を結んだ直線よりも外側に位置することとなるからである。したがって、本発明によれば、色再現領域が広くなるため、色再現性に優れたカラーフィルタとすることが可能となる。

また、本発明によれば、上記積層画素部が２色以上の着色層の積層により形成されることにより、着色層の膜厚を変化させることで、所望の色味を有する積層画素部とすることが可能となるため、色再現性に優れたカラーフィルタとすることができる。

さらに、本発明によれば、積層画素部の少なくとも１色の着色層が、他色の画素部の着色層と同色であることにより、着色層を形成する際に用いられる着色層形成用塗工液の色数を少ないものとすることができるので、安価に製造されたカラーフィルタとすることができ、また、少ない工程数で多くの画素部が形成することが可能となるため、効率よく製造されたカラーフィルタとすることができる。
以下、本発明のカラーフィルタについて、各構成に分けて説明する。なお、本発明における基材、遮光部等については、上述した「Ａ．カラーフィルタの製造方法」で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

１．画素部
まず、本発明のカラーフィルタにおける画素部について説明する。本発明における画素部は、上記遮光部の開口部にフォトリソグラフィー法により形成された赤色、緑色および青色を少なくとも含む４色以上の画素部であって、２色以上の着色層を積層してなる積層画素部、および、１層の着色層からなる単層画素部を有し、上記積層画素部の少なくとも１色の着色層が赤色、緑色または青色であり、かつ上記積層画素部の少なくとも１色の着色層が他色の上記画素部の着色層と同色であるものである。ここで、他色の画素部の着色層とは、他色の積層画素部を構成する着色層であってもよく、また他色の単層画素部を構成する着色層であってもよい。

本発明のカラーフィルタにおける画素部は、赤色、緑色、および青色を少なくとも含む４色以上の画素部により構成されるものであれば特に限定されるものではないが、製造効率および実用性の面から、通常４色〜６色程度、中でも４色〜５色程度であることが好ましい。
以下、本発明における画素部に含まれる積層画素部および単層画素部について説明する。

（１）積層画素部
本発明における積層画素部は、２色以上の着色層を積層させてなるものであり、少なくとも１色の着色層が赤色、緑色または青色であり、かつ上記積層画素部の少なくとも１色の着色層が他色の上記画素部の着色層と同色であるものである。

上記積層画素部を構成する着色層としては、２色以上の着色層であれば特に限定されるものではないが、本発明においては、２色〜３色の着色層であることが好ましく、特に２色の着色層であることが好ましい。積層数が多すぎると、製造工程が煩雑になる場合があるからである。

本発明においては、上記積層画素部が、４色以上の画素部のうち１色以上の画素部をなすものであればよく、例えば１色であってもよく、２色であってもよく、全色であってもよい。中でも本発明においては、１色または２色程度の画素部が積層画素部からなるものとすることが好ましい。積層させる着色層が多すぎると、製造効率上好ましくないからである。

上記積層画素部を構成する着色層の色の組み合わせとしては、積層画素部の少なくとも１色の着色層が赤色、緑色または青色であれば特に限定されるものではなく、組み合わせにより得られる積層画素部が所望の色味となるよう適宜選択されるものである。このような積層される個々の着色層の色としては、一般的なカラーフィルタの着色層と同色とすることができ、例えば赤色、青色、緑色以外にも、黄色、シアンおよびマゼンタ等を挙げることができる。

上記積層画素部を構成する着色層の色の組み合わせとして好適なものは、青色と緑色との組み合わせ、青色と黄色との組み合わせ、および緑色と黄色との組み合わせを挙げることができる。このような色を組み合わせて得られる積層画素部とすることにより、色再現域をより広くすることができ、色再現性に優れたカラーフィルタとすることが可能となるからである。なお、青色着色層と緑色着色層とを組み合わせることにより得られる画素部はシアンを表現することができ、青色着色層と黄色着色層とを組み合わせることにより得られる画素部は緑色を表現することができ、緑色着色層と黄色着色層とを組み合わせることにより得られる画素部は黄緑色を表現することができる。

また、積層画素部を構成する２色以上の着色層それぞれの膜厚としては、得られる積層画素部が所望の色味となるよう適宜調整して決定されるものである。このような着色層の膜厚差による画素部の色味の調整は、積層させる着色層の膜厚を調整することにより、容易に行うことができる。

なお、上述したような２色の着色層の積層は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて観察することにより、確認することができる。

また、本発明における積層画素部の形成方法については、上述した「Ａ．カラーフィルタの製造方法」で説明した方法と同様とすることができる。

ｂ．単層画素部
本発明における単層画素部は、１色の着色層からなる単層の着色層からなるものである。このような単層画素部の色としては、上記積層画素部の色に応じて決定される。

例えば図１（ｃ）に示すように、積層画素部として、青色着色層３Ｂと緑色着色層３Ｇとが積層されてなるシアン画素部が形成される場合、単層画素部として、赤色着色層３Ｒ、緑色着色層３Ｇ、および青色着色層３Ｂを形成し、赤、緑、青およびシアンの４色の画素部を有するカラーフィルタとすることができる。

また、例えば図２に示すように、積層画素部として、青色着色層３Ｂと緑色着色層３Ｇとが積層されてなるシアン画素部が形成される場合、単層画素部として、赤色着色層３Ｒ、緑色着色層３Ｇ、青色着色層３Ｂおよび黄色着色層３Ｙを形成し、赤、緑、青、黄およびシアンの５色の画素部を有するカラーフィルタとすることができる。

さらに、例えば図３（ｃ）に示すように、積層画素部として、青色着色層３Ｂと黄色着色層３Ｙとが積層されてなる緑色画素部が形成される場合、単層画素部として、赤色着色層３Ｒ、黄色着色層３Ｙ、および青色着色層３Ｂを形成し、赤、緑、青および黄色の４色の画素部を有するカラーフィルタとすることができる。

さらにまた、例えば図４（ｄ）に示すように、積層画素部として、青色着色層３Ｂおよび緑色着色層３Ｇが積層されてなるシアン画素部と、黄色着色層３Ｙおよび緑色着色層３Ｇが積層されてなる黄緑色画素部とが形成される場合、単層画素部として、赤色着色層３Ｒ、青色着色層３Ｂおよび黄色着色層３Ｙを形成し、赤、黄緑、青、黄およびシアンの５色の画素部を有するカラーフィルタとすることができる。

このような単層画素部の形成方法としては、上述した「Ａ．カラーフィルタの製造方法」の項で説明した形成方法と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

２．カラーフィルタ
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上述したような積層画素部、単層画素部、遮光部および基材を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば透明電極層、配向膜、保護層等を必要に応じて有していてもよい。

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。

以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。

[実施例１]
（遮光部の形成）
厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板上に感光性樹脂組成物（東京応化工業（株）製 ＣＦＲＲ ＤＮ−８３）をスピンコーティング法により塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、厚さが約１．５μｍの遮光部を形成した。その後、このようにして形成された遮光部を超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で現像し、次いで、１８０℃の雰囲気下で３０分間放置することにより加熱処理を施して、着色層を形成すべき領域以外の遮光領域に遮光部（ブラックマトリックス）を形成した。

（着色層形成工程）
<赤色着色層形成工程>
上記のようにして遮光部が形成されたガラス基板上に、下記の組成の赤色着色層形成用塗工液をスピンコーティング法により塗布厚さ１．５μｍで塗布した後、７０℃のオーブン中で３分間乾燥させ、赤色着色層形成用塗工液の塗布膜を形成した。
その後、このようにして形成された赤色着色層形成用塗工液の塗布膜を超高圧水銀ランプを用いて、赤色画素部を形成すべき領域にのみ露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で現像し、次いで、１８０℃の雰囲気下で３０分間放置することにより加熱処理を施して、赤色画素部を形成した。
ａ．赤色着色層形成用塗工液の組成
（１）Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７：６重量部
（２）分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１）：３重量部
（３）モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９）：４重量部
（４）ポリマーI：５重量部
（５）開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７）：２重量部
（６）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重量部
＊ポリマーI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％付加したものである。

<緑色着色層形成工程>
また、上述した赤色着色層形成工程と同様の方法により、下記の組成の緑色着色層形成用塗工液を用いて、緑色画素部形成領域に対応する部位に通常の開口部（透過部）と、シアン画素部形成領域に対応する部位にハーフトーン部とを設けたフォトマスクを用いて露光し、緑色着色層を形成した。この結果、シアン画素部形成領域に形成された緑色着色層は、緑色画素部形成領域に形成された緑色着色層の１／２の膜厚となった。
ｂ．緑色着色層形成用塗工液の組成
（１）Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６＋Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０：６重量部
（２）分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１）：３重量部
（３）モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９）：４重量部
（４）ポリマーI：５重量部
（５）開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７）：２重量部
（６）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重量部

<青色着色層形成工程>
さらに、上述した赤色着色層形成工程と同様の方法により、下記の組成の青色着色層形成用塗工液を用いて、青色画素部形成領域に対応する部位に通常の開口部（透過部）と、シアン画素部形成領域に対応する部位にハーフトーン部とを設けたマスクを用いて露光し、青色着色層を形成した。この結果、シアン画素部形成領域に形成された青色着色層は、青色画素部形成領域に形成された青色着色層の１／２の膜厚となり、シアン画素部形成領域に形成された緑色及び青色着色層による積層画素部の全体の膜厚は青色画素部、緑色画素部、及び赤色画素部の膜厚と同等となった。
ｃ．青色着色層形成用塗工液の組成
（１）Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５＋Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３：６重量部
（２）分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１）：３重量部
（３）モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９）：４重量部
（４）ポリマーI：５重量部
（５）開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７）：２重量部
（６）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重量部

以上の工程により形成したカラーフィルタを用いて液晶表示装置を作製し、各画素部の表示色単独での色度を測定したところ、ｘｙ色度表示にて、下記表１に示す通りとなった。また、この４色画素部による色再現可能な範囲として、色再現表示規格であるＮＴＳＣ比にて、約９３％となった。

[比較例１]
実施例１と同様に遮光部を形成した後、実施例１で使用した着色層形成用塗工液を用いて、実施例１と同様の手順で赤色画素部、緑色画素部および青色画素部の３色の画素部のみを形成し、カラーフィルタを得た。このカラーフィルタを用いて液晶表示装置を作製したところ、各画素部の表示色単独での色度は下記表１に示す通りとなった（実施例１の赤色画素部、緑色画素部、青色画素部の３色とそれぞれ同等）。また、この３色の画素部によって、色再現可能な範囲は、ＮＴＳＣ比にて約７８％となった。

本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。 本発明により製造されるカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。 本発明のカラーフィルタの製造方法の他の例を示す工程図である。 本発明のカラーフィルタの製造方法の他の例を示す工程図である。 本発明により製造されるカラーフィルタの一例を説明するためのｘｙ色度図である。

符号の説明

１…基材
２…遮光部
３Ｒ…赤色着色層
３Ｇ…緑色着色層
３Ｂ…青色着色層
３Ｙ…黄色着色層
Ｂ…青色画素部形成領域
Ｃ…シアン画素部形成領域
Ｇ…緑色画素部形成領域
Ｒ…赤色画素部形成領域
Ｙ…黄色画素部形成領域
ＧＹ…黄緑色画素部形成領域

Claims (5)

1. 表面に遮光部が形成された基材の前記遮光部の開口部にフォトリソグラフィー法により着色層を形成する着色層形成工程を有する、赤色着色層からなる赤色画素部、緑色着色層または青色着色層と黄色着色層とが積層された着色層からなる緑色画素部、および青色着色層からなる青色画素部を少なくとも含む４色以上の画素部を備えたカラーフィルタの製造方法であって、
   前記着色層形成工程は、前記画素部の色数よりも少ない数の前記着色層形成用塗工液を使用して全着色層を形成する工程であり、かつ少なくとも１色が赤色、緑色、および青色から選択された２色以上の着色層を同一の前記遮光部の開口部に積層して形成することにより積層された着色層からなる積層画素部、および、１層の着色層を前記遮光部の開口部に形成することにより単層の着色層からなる単層画素部を形成する工程であり、
   前記赤色画素部、前記緑色画素部、および前記青色画素部以外の画素部を構成する前記着色層が示す色の色座標が、ｘｙ色度図において前記赤色画素部、前記緑色画素部、および前記青色画素部が示す色の色座標同士を結んだ直線よりも外側に位置することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 前記積層画素部のうち少なくとも１層の着色層の膜厚が、前記単層画素部の着色層の膜厚よりも薄くなるように、透過率が調整されたハーフトーン部を有するフォトマスクを用いて前記両着色層が一括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の製造方法。
3. 前記積層画素部を構成する着色層の組み合わせが、青色着色層と緑色着色層との組み合わせ、青色着色層と黄色着色層との組み合わせ、および緑色着色層と黄色着色層との組み合わせから選択される少なくとも一つの組み合わせであ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の製造方法。
4. 基材と、前記基材上にパターン状に形成された遮光部と、前記遮光部の開口部にフォトリソグラフィー法により形成された赤色着色層からなる赤色画素部、緑色着色層または青色着色層と黄色着色層とが積層された着色層からなる緑色画素部、および青色着色層からなる青色画素部を少なくとも含む４色以上の画素部とを有するカラーフィルタであって、
   前記画素部は、２色以上の着色層を積層してなる積層画素部、および、１層の着色層からなる単層画素部を有し、前記積層画素部の少なくとも１色の着色層が赤色、緑色または青色であり、かつ前記積層画素部の少なくとも１色の着色層が他色の前記画素部の着色層と同色であり、
   前記赤色画素部、前記緑色画素部、および前記青色画素部以外の画素部を構成する前記着色層が示す色の色座標が、ｘｙ色度図において前記赤色画素部、前記緑色画素部、および前記青色画素部が示す色の色座標同士を結んだ直線よりも外側に位置することを特徴とするカラーフィルタ。
5. 前記積層画素部の着色層の組み合わせが、青色着色層と緑色着色層との組み合わせ、青色着色層と黄色着色層との組み合わせ、および緑色着色層と黄色着色層との組み合わせから選択される少なくとも一つの組み合わせであることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ。

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