JP5083467B2 - 液晶表示装置用カラーフィルタ基板および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置のカラーフィルタ基板及びこれを備える液晶表示装置に関する。特に、本発明は、カラーフィルタ基板に配設した透明導電膜と、アレイ基板側に設けた第１及び第２の電極との間に電圧を印加することにより生じる斜め電界による液晶の駆動に最適なカラーフィルタ基板、及びこれを備える液晶表示装置に関する。

近年、液晶ディスプレイなどの薄型表示装置のさらなる高画質化、低価格化および省電力化が求められている。液晶表示装置向けカラーフィルタにおいては、十分な色純度や高いコントラスト、平坦性など、より高画質表示に合わせた要求がでてきている。

高画質液晶ディスプレイにおいて、ＶＡ（Vertically Alignment）、ＨＡＮ（Hybrid-aligned Nematic）、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＯＣＢ（Optically Coｍpensated Bend）、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）などの液晶の配向方式あるいは液晶駆動方式が提案され、それにより、広視野角・高速応答のディスプレイが実用化されている。

液晶をガラスなどからなる基板面に並行に配向させた広視野角で高速応答に対応しやすいＶＡ方式、また広視野角に有効なＨＡＮ方式などの液晶表示装置では、カラーフィルタに対する平坦性（膜厚の均一性やカラーフィルタ表面の凹凸の低減）と誘電率など電気的特性について、さらに高いレベルが要求されている。このような高画質液晶ディスプレイでは、斜め方向視認での着色の低減のため、液晶セル厚（液晶層の厚み）を薄くする技術が主要な課題となっている。ＶＡ方式では、ＭＶＡ（Multi-Domain Vertically Alignment）、ＰＶＡ（Patterned Vertically Alignment）、ＶＡＥＣＢ（Vertically Alignment Electrically Controlled Birefringence）、ＶＡＨＡＮ（Vertical Alignment Hybrid-aligned Nematic）、ＶＡＴＮ（Vertically Alignment Twisted Nematic）等の種々の改良モードの開発が進んでいる。また、ＶＡ方式などの液晶の厚み方向に駆動電圧を印加する縦電界方式の液晶表示装置では、より高速の液晶応答、広い視野角技術、より高い透過率が主要な課題となっている。ＭＶＡ技術は、液晶駆動の電圧印加時に不安定な垂直配向液晶（基板表面に対し初期に垂直に配向している液晶が電圧印加時に倒れる方向が定まりにくいこと）の問題を解消するために、リブやスリットと呼称される液晶配向規制用構造物を複数設け、これらのリブ間に液晶ドメインを形成するとともに複数の配向方向のドメインを形成することにより、広い視野角を確保する技術である。特許第２９４７３５０号公報には、第１及び第２の配向規制構造物（リブ）を用いて液晶ドメインを形成する技術が開示されている。

液晶が負の誘電率異方性の場合、具体的には、カラーフィルタなどの上に形成した２つの樹脂製のリブ間に位置する液晶は、駆動電圧の印加時に、例えば、平面視で、このリブに垂直な方向に倒れ、基板面に水平に並ぼうとする。しかし、２つのリブ間の中央の液晶は、電圧印加にも関わらず倒れる方向が一義的に定まらず、スプレー配向やベンド配向をとることがある。このような液晶の配向乱れは、液晶表示でのざらつきや表示ムラにつながっていた。また、ＭＶＡ方式の場合、上記問題も含め、液晶の倒れる量を駆動電圧で細かく制御することが難しく、中間調表示に難点があった。

このような問題を解決するため、カラーフィルタ基板側の透明導電膜（透明電極、表示電極あるいは第３電極）と、アレイ基板側の第１及び第２の電極を用い、これらの電極に電圧が印加されることにより生ずる斜め電界により垂直配向の液晶を制御する技術が、特許第２８５９０９３号公報および特許第４４５９３３８号公報に開示されている。特許第２８５９０９３号公報では、負の誘電率異方性の液晶を用いており、特許第４４５９３３８号公報には、正の誘電率異方性の液晶が記載されている。

特許第２８５９０９３号公報および特許第４４５９３３８号公報に示されるように、第１と第２と第３の電極を用い、斜め電界にて液晶配向を制御する手法は極めて有効である。斜め電界により、液晶の倒れる方向を設定することができる。また、斜め電界により液晶の倒れる量を制御しやすくなり、中間調表示に大きな効果が出てくる。

しかし、これらの技術でも、液晶のディスクリネーション対策が不十分である。ディスクリネーションとは、意図しない液晶の配向乱れや未配向により光の透過率の異なる領域が画素（画素は、液晶表示の最小単位で、本発明で表記の画素と同義）内に生じる問題である。

特許第２８５９０９３号公報では、画素中央のディスクリネーション固定化のため、対向電極（第３の電極）の画素中央に透明導電膜のない配向制御窓を設けている。しかし、画素周辺のディスクリネーションの改善策は開示されていない。また、画素中央のディスクリネーション固定化はできるものの、ディスクリネーションの最小化への方策も示されていない。さらに、液晶の応答性の改善技術についても記載されていない。

特許第４４５９３３８号公報では、透明導電膜（透明電極）上に誘電体層を積層した分、斜め電界の効果が増長され、好ましい。しかし、特許第２８５９０９３号公報の図７に示されるように電圧印加後も画素中央および画素端部には垂直配向の液晶が残り、透過率あるいは開口率の低下につながる問題がある。また、正の誘電率異方性の液晶を用いる場合（特許第２８５９０９３号公報は、負の誘電率異方性の液晶はその記載・実施例において開示していない）、画素中央部のディスクリネーションのため、透過率を向上させにくい。このため、半透過型液晶表示装置では採用しにくい技術となっている。

通常、ＶＡ方式やＴＮ方式などの液晶表示装置の基本的構成は、共通電極を備えたカラーフィルタ基板と、液晶を駆動する複数の画素電極（例えば、ＴＦＴ素子と電気的に接続され、櫛歯状パターン状に形成された透明電極）を備えたアレイ基板とで、液晶を挟持する構成である。この構成では、カラーフィルタ上の共通電極とアレイ基板側に形成された画素電極との間に駆動電圧を印加して液晶を駆動する。画素電極やカラーフィルタ表面の共通電極としての透明導電膜は、通常、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＧＺＯ(Indium Garium Zinc Oxide)などの導電性の金属酸化物の薄膜を用いる。

青色画素・緑色画素・赤色画素を透明導電膜上に形成したカラーフィルタ構成を開示する技術が、特公平５−２６１６１号公報の第２図に開示されている。また、複数のストライプ電極と正の誘電率異方性の液晶を用いる技術ではあるが、透明電極（透明導電膜）上にカラーフィルタを形成する技術が、上で挙げた特許第２８５９０９３号公報（例えば、当文献の図７、図９）に記載されている。

より高画質でダイナミックな表示を得るために輝度や明度を向上させる、あるいは色度範囲を拡げる技術として、特開２０１０−９０６４号公報、特許第４４６０８４９号公報、及び特開２００５−３５２４５１号公報に開示される、赤色画素・緑色画素・青色画素のほかに黄色画素や白色画素を加えて４色表示とする技術がある。

しかし、これらの技術は既存の赤色画素・緑色画素・青色画素のほかに黄色あるいは白色といった別の画素を設ける必要があり、これを駆動するためのアクティブ素子（ＴＦＴ）やカラーフィルタを形成するための着色層がさらに１個必要となり、工程増によるコストアップとならざるを得ない。また、黄色や強度の明るい白色表示が不要な階調表示範囲では、白色画素や黄色画素の表示を抑制する、あるいは非点灯とする必要があり、実効的な輝度アップにはつながりにくいという問題があった。さらに反射型表示では、いずれも黄色味が強調された表示（黄色味を抑えるため、例えば特開２００５−３５２４５１号公報に開示される特殊な青色フィルタが必要となる）となる問題があった。

本発明の目的は、階調表示と応答性の改善を両立させた液晶表示装置用のカラーフィルタ基板、及びこのカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様によると、透明基板、この透明基板上に形成された、複数の画素に区分する開口部を有するブラックマトリクス、透明導電膜、前記透明導電膜上の前記画素中央に形成された線状樹脂層、及び前記透明導電膜上の前記画素上に前記線状樹脂層を覆って形成された着色層を具備し、前記画素中央に、前記線状樹脂層と前記着色層との積層からなる線状の凸部が形成され、かつ、前記ブラックマトリクスの上方に、隣接する着色層間の段差により凹部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板が提供される。

本発明の第２の態様によると、以上の本発明の第１の態様に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備する液晶表示装置が提供される。

本発明の第３の態様によると、透明基板上に、複数の画素を有するブラックマトリクス、透明導電膜、及び線状樹脂層を備えるとともに、前記画素上に複数の着色層からなる着色画素を備えるカラーフィルタ基板と、液晶を駆動する素子をマトリクス状に配設したアレイ基板とを対向させ、間に液晶を介在させて貼り合わせてなる液晶表示装置において、前記線状樹脂層が、前記透明導電膜上の、平面視、前記画素中央に配設され、前記線状樹脂層と前記着色層の積層により液晶側に突出する凸部が形成され、前記アレイ基板が、それぞれ可視域で透明な導電性酸化物からなる櫛歯状の第１電極及び櫛歯状の第２電極を具備し、前記第２電極が絶縁層を介して前記第１電極の下に配設され、前記第２電極が、平面視、前記線状樹脂に向かう方向、あるいは前記画素の中心の方向に、前記第１電極の端部からはみ出ていることを特徴とする液晶表示装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の模式断面図である。 図１に示す液晶表示装置の緑色画素上の垂直配向液晶の初期配向状態示す断面図である。 図１に示す液晶表示装置の駆動電圧の印加直後の倒れ始めた液晶の動きを説明する図である。 図１に示す液晶表示装置の駆動電圧印加後の、白表示（図では緑色画素）時の液晶分子の配向状態を示す図である。 図１に示す液晶表示装置にさらに高い電圧を印加することによる高輝度表示時の液晶分子の配向状態を示す図である。 図１に示す垂直配向液晶表示装置の第１及び第２電極を櫛歯状パターンとした場合の、第１電極の近傍の垂直に配向した液晶分子を示す図である。 図６に示す垂直配向液晶表示装置の液晶を駆動する電圧を印加した直後の液晶分子の動作と電気力線を示す図である。 １／４画素単位で９０°ずつ向きを変えた櫛歯状パターンを示す図である。 実施例１に係るカラーフィルタ基板を示す部分断面図である。 実施例２に係るカラーフィルタ基板を示す部分断面図である。 実施例４に係る液晶表示装置を示す部分断面図である。 実施例５に係る液晶表示装置を示す部分断面図である。 実施例６に係る液晶表示装置を示す部分断面図である。 実施例７に係る液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に適用可能な第１電極の平面視でのパターン形状を示す図である。 本発明の実施形態に適用可能な第１電極の平面視でのパターン形状を示す図である。 画素開口部が平行四辺形である場合の第１電極の平面視でのパターン形状を示す図である。 画素開口部が平行四辺形である場合の第１電極の平面視でのパターン形状を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明の第１の態様に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板は、透明基板、この透明基板上に形成された、複数の画素に区分する開口部を有するブラックマトリクス、透明導電膜、及び前記画素上に形成された着色層を具備する。前記画素中央に線状の凸部が形成され、かつ、前記ブラックマトリクスの上方に凹部が形成されている。

このようなカラーフィルタ基板において、前記画素中央に線状樹脂層が形成され、前記線状の凸部は、前記線状樹脂層と前記着色層との積層からなり、前記凹部は、隣接する着色層間の段差により形成された構成とすることが出来る。

この場合、前記ブラックマトリクス上に前記透明導電膜が形成されていてもよく、あるいは、前記透明導電膜上に前記ブラックマトリクスが形成されていてもよい。また、前記線状樹脂層と着色層の積層は、線状樹脂層及び着色層の順で積層されていてもよい。

前記線状樹脂層と着色層の積層は、着色層及び線状樹脂層の順で積層し、前記線状樹脂層との積層部の着色層の膜厚は、積層部以外の画素上の膜厚より薄く形成することが出来る。

これらの場合、前記ブラックマトリクス及び前記着色層を覆うように、さらに保護層を積層することができる。

前記着色層は、前記線状の凸部に対応する部分が薄い膜厚を有し、前記着色層上に、前記ブラックマトリクスの上方の部分を除いて第１の樹脂層が形成され、前記着色層の薄い膜厚の部分に対応する前記第１の樹脂層の部分に第２の樹脂層が形成され、前記線状の凸部は、前記第２の樹脂層からなり、前記凹部は、前記ブラックマトリクスの上方の前記第１の樹脂層が存在しない部分からなる構成とすることが出来る。

この場合、前記着色層上に前記透明導電膜を形成することが出来る。

以上の液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記着色層を、前記画素上にそれぞれ形成された、赤色画素、緑色画素、及び青色画素からなる３種類の着色層とすることが出来る。

本発明の第２の態様に係る液晶表示装置は、以上の本発明の第１の態様に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備する。

このような液晶表示装置は、前記液晶表示装置用カラーフィルタ基板と、液晶を駆動する素子をマトリクス状に配設したアレイ基板とを、間に液晶を介在させて対向させて貼り合わせてなる液晶表示装置であって、前記アレイ基板が、液晶を駆動するために、異なる電位が印加された第１電極及び第２電極を具備するものとすることが出来る。

また、前記第１電極と、前記第２および第３電極との間に駆動電圧を印加したときに、前記液晶表示装置の画素領域における液晶の分子は、前記画素領域を２分する直線における線対称である逆方向に倒れる動作を行うものとすることが出来る。

また、前記画素における液晶の動作は、液晶を駆動する電圧を印加したときに、平面視で点対称に４つの動作領域に区分されるものとすることが出来る。

前記第１電極が、液晶を駆動するアクティブ素子と接続された櫛歯状パターンを有し、前記第２電極が、絶縁層を介して前記第１電極の下に配設された櫛歯状パターンを有し、かつ前記第２電極が、平面視、前記線状樹脂層に向かう方向、あるいは、画素の中心の方向に、前記第１電極の端部からはみ出ている構成とすることが出来る。

前記第１電極及び第２電極を、可視域で透明な導電性金属酸化物により構成することが出来る。

本発明の第３の態様に係る液晶表示装置は、透明基板上に、複数の画素を有するブラックマトリクス、透明導電膜、及び線状樹脂層を備えるとともに、前記画素上に複数の着色層からなる着色画素を備えるカラーフィルタ基板と、液晶を駆動する素子をマトリクス状に配設したアレイ基板とを対向させ、間に液晶を介在させて貼り合わせてなる。前記線状樹脂層が、前記透明導電膜上の、平面視、前記画素中央に配設され、前記線状樹脂層と前記着色層の積層により液晶側に突出する凸部が形成され、前記アレイ基板が、それぞれ可視域で透明な導電性酸化物からなる櫛歯状第一電極及び櫛歯状第２電極を具備し、前記第２電極が絶縁層を介して前記第１電極の下に配設され、前記第２電極が、平面視、前記線状樹脂に向かう方向、あるいは前記画素の中心の方向に、前記第１電極の端部からはみ出ている。

このような液晶表示装置では、前記アレイ基板上の、平面視、前記線状樹脂層と相対する位置に、第１電極が配設されない構成とすることが出来る。

また、以上の液晶表示装置において、前記液晶として、負の誘電率異方性を有するものを用いることが出来る。

以上の本発明の態様によると、階調表示と応答性の改善を両立させた液晶表示装置用のカラーフィルタ基板、及びこのカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置が提供される。特に、本発明の態様によると、色バランスを崩さずに、また、ＴＦＴ素子を増やすことなく、特に明るさを強調して躍動感ある表示を可能とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板、及びこのカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置が提供される。本発明の態様によると、反射型の液晶表示に適用した場合にも、黄色味を帯びることなく色バランスの良い反射型表示が可能となる。

更に、本発明の態様によると、白画素や黄色画素など画素をふやすことなく、ダイナミックで明るい表示を得ることができるため、通常の階調表示時に白画素の場合のような死画素（dead pixel）がなく、さらに液晶の透過率を低下させるディスクリネーションもなく、従来より明るい表示を可能とする液晶表示装置が提供される。

以下、本発明の種々の実施形態について、図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態は、初期配向が垂直配向もしくは水平配向の液晶を用い、ノーマリブラック表示の液晶表示装置を主たる対象とし、カラーフィルタ基板と、ＴＦＴなどの液晶駆動素子が形成されたアレイ基板とを対向させ、それらの間に液晶層を挟持する形で貼り合わせて構成される液晶表示装置を前提とする。従って、本実施形態に係る技術は、初期配向が水平配向で、電圧印加時に垂直方向に立ち上がる液晶を用いる液晶表示装置に適用することができる。加えて、本実施形態では、アレイ基板側に設けられた画素電極である第１電極、及びこの第１電極とは電位の異なる第２電極に対し、第３電極である透明導電膜をカラーフィルタ基板に配設した電極構成において生じる斜め電界を活用するものである。

本発明者らは、ブラックマトリクスの上部に、隣接する着色層の重なりによる段差によって形成された凹部と、画素を線対称とする中央部に設けた凸部とを、液晶の配向制御に利用できることを見出した。本発明は、この知見と第３電極（透明導電膜）の構成を加えた、新規な技術を提案するものである。

凸部は、本実施形態において、透明樹脂である線状樹脂層と薄い着色層の重畳部により構成され、この凸部の線状樹脂層と薄い着色層を透過する光を、液晶表示での透過率アップに利用するものである。この凸部の主たる作用は、厚みのある誘電体として活用し、液晶の高い駆動電圧下で光透過を大きくするダイナミック表示とすることである。凸部は、液晶層に電圧勾配を付与する役割がある。透明な線状樹脂層と薄い着色層の積層部である凸部は、後述するダイナミック表示領域となる。画素開口部の、凸部形成のない通常透過表示領域には、ほぼ均一な膜厚の着色層（前記薄い着色層のおよそ２倍の膜厚）が配設されている。

これに対し、凹部は、次に記述するように、凹部のショルダー部において斜めに配向した液晶を、液晶の応答に活用する点で役割が凸部とやや異なる。凹部に位置する第３電極である透明導電膜は、液晶層に駆動電圧を伝えやすくするため、その部位に積層する着色層ほかの有機樹脂の厚みは薄い方が良い。凹部の第３電極は、液晶層に近い位置に配置することが望ましい。

凹部は、そのショルダー部（肩の部分）における液晶配向を液晶の倒れに利用するために設けられる。なお、液晶の動作については後の実施例で詳述する。凹部の深さは、０．５μｍから２μｍが好ましい範囲である。０．５μｍ未満の深さでは、電圧印加時の「液晶の倒れのトリガー」としての効果が不十分であり、その深さが２μｍを超えると、液晶セル製造時の液晶の流れに支障が生じることがある。凸部のショルダー部も同様に、液晶配向を液晶の倒れに利用することができる。

凸部は、丸みを帯びた形状でも良く、その断面形状は、半月状、台形、三角形などが例示できる。凸部の基板面からの傾斜角度は、上述した凸部の全体の高さが０．５μｍを超えればよいので、特に規定する必要はない。開口率（画素としての透過率）を考慮しなければ、２°とか３°などの低い傾斜角度でも良く、逆テーパ（上辺の大きい逆向きの台形状）でなければ良い。しかしながら、適切な開口率を得るために、実効的には３０°から８０°の範囲の傾斜であるのが好ましい。通常透過領域表面からの凸部の高さは、２μｍを超えると液晶封入時の液晶の流れに支障が出てくるため、２μｍ以下であるのが好ましい。

負の誘電率異方性の液晶を本発明に適用する場合、後述するように、本発明に係わる液晶表示装置のカラーフィルタ基板表面上の液晶は、前記凹部のショルダー部近傍の液晶分子をトリガーとして、前記凸部の線状樹脂層の方向へ液晶が倒れる動作となる。凸部の線状樹脂層から対象に、一方向に液晶を倒すために、凹部の底部位置と、通常表示領域の着色層の最表面の位置と、凸部の頂部の位置の、それぞれ透明基板の表面からの高さの差をこの順で高く形成することができる。なお、通常表示領域の最表面は、透明な樹脂による保護層である場合と、保護層形成のない着色層の場合がある。

ここで、本明細書における技術用語について、簡単に説明する。

ブラックマトリクスとは、液晶表示のコントラストをアップさせるため、表示の最小単位である絵素の周囲、あるいは絵素の両辺に配設される遮光性のパターンである。遮光層とは、透明樹脂に遮光性の顔料を分散させた遮光性の塗膜であり、一般に感光性を付与され、露光・現像を含むフォトリソグラフィの手法によりパターン形成することにより得られる。

画素とは、ブラックマトリクスの開口部を指し、上記絵素と同義である。通常、多角形特に向い合う辺が平行な多角形の形状を有する。向い合う辺が平行な多角形としては、例えば、図１５に示すような長方形などの四辺形、図１７及び図１８に示すような平行四辺形、六角形、図１６に示すような画素の中央で折れ曲がった多角形を挙げることができる。

着色層とは、後述する有機顔料を透明樹脂に分散させた塗膜であり、これをフォトリソグラフィの手法で矩形画素上にパターン形成したものである。上述した線状樹脂層上に位置する着色画素の部分及びブラックマトリクス上の重畳部もまた、着色層と呼ぶ。

また、本実施形態に適用可能な液晶は、初期配向（駆動電圧の無印加の時）が垂直配向もしくは水平配向の液晶である。液晶の誘電率異方性を負とする垂直配向の液晶の場合、ラビングなどの配向処理を省くことができる。

本実施形態に係る液晶表示装置のアレイ基板側の第１電極及び第２電極の材料は、上述したＩＴＯなどの導電性の金属酸化物を用いることができる。あるいは、金属酸化物より導電性の高い金属を採用することができる。さらに、反射型や半透過型の液晶表示装置の場合には、第１電極及び第２電極のいずれかにアルミニウム、アルミニウム合金の薄膜を用いても良い。図１に示すように、第１電極１、第２電極２、及びアクティブ素子の金属配線などは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）や酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの絶縁層２２を介して形成する。図１では、ＴＦＴ素子やＴＦＴ素子に接続される金属配線は図示を省略した。なお、導電性金属酸化物であるＩＴＯとの低コンタクト性を有するアルミニウム合金の単層によりゲート配線及びソース配線をそれぞれで形成する技術は、例えば、特開２００９−１０５４２４号公報に開示されている。

本実施形態において、着色層の比誘電率は、比較的重要な特性であるものの、着色剤として添加する有機顔料の透明樹脂に対する比率によってほぼ一義的に決定されるため、比誘電率を大きく変化させることは困難である。換言すれば、着色層中の有機顔料の種類や含有量は、液晶表示装置として必要な色純度から設定され、それによって、着色層の比誘電率もほぼ決まることになる。なお、有機顔料の比率を高くして着色層を薄膜化することで、比誘電率を４以上とすることが可能である。また、透明樹脂として高屈折率材料を用いることで、若干の比誘電率をアップすることができる。有機顔料を用いた着色層の比誘電率は、概ね２．９から４．５の範囲に入る。

着色層あるいは樹脂層の厚みは、用いる液晶のセルギャップ（液晶層の厚み）との関係で最適化すればよい。必要な電気特性の観点で、たとえば、着色層あるいは樹脂層の厚みが薄くなる場合に、液晶層の厚みを厚くすることができる。前者の膜厚が厚い場合、これに対応して液晶層の厚みを薄くすることができる。なお、前記樹脂層は、以下の実施例で後述するアクリル樹脂などの透明な樹脂で形成される保護層と同義である。

本実施形態に係るカラーフィルタ基板又は液晶表示装置の構成要素である線状樹脂層は、可視域透明な樹脂からなる。このような線状樹脂層に色材を分散させた場合には、赤色画素・緑色画素・青色画素のダイナミック表示時の色バランスを調整することができる。また、線状樹脂層との積層部分の着色層の膜厚は、ダイナミック表示に必要な薄い膜厚であれば良く、液晶表示装置や適用する液晶によって適宜調整することができる。通常、画素膜厚（通常表示領域の着色層の膜厚）に対して、１／３から１／４の膜厚であれば色が付いていることを十分視認できるため、画素膜厚の１／４程度の膜厚でも良い。

なお、線状樹脂層の比誘電率や膜厚を変更することで、線状樹脂層の上方の凸部の近傍の液晶の印加電圧に対する応答性（配向の倒れの量）を調整することができる。線状樹脂層に高屈折率の微粒子や屈折率異方性を有する材料を含有させることもできる。

初期垂直配向や初期水平配向の液晶表示装置の駆動電圧印加を行った中間調表示において、斜め方向からの視角によっては黄色みを帯びることがある。本実施形態では、線状樹脂層に積層あるいは線状樹脂層に接触する着色層の厚みを簡単に微調整して、こうした意図しない着色を軽減することができる。黄色みが強くなることを解消するためには、青色画素の透過率をアップさせればよい。これを実現するための簡単な手法として、青色画素に形成する線状樹脂層の幅もしくは高さを大きくすることで、相対的に青色の透過光を増やすことができる。逆に、赤色画素や緑色画素の線状樹脂層の幅あるいは高さを小さくしても良い。線状樹脂層の幅、高さの調整によって、この線状樹脂層上に形成される着色層の厚みもしくは、後述するダイナミック表示領域の面積を変動させ、結果として、着色画素の透過率の調整が可能となり、色バランスの調整ができる。

通常、透過型液晶表示装置では、バックライトからの光透過を前提として位相差層や液晶の厚み等の光学部材の光学特性をチューニングしてホワイトバランスを最適化している。透過型液晶表示装置を反射表示や半透過型の液晶表示装置として用いる場合、光路差や入射光の差異があり、光学部材の複屈折率を透過表示の場合と同一にできないため、微妙な色ずれが発生する。本実施形態に係るカラーフィルタ基板を、透過表示のみでなく、反射表示や半透過型の液晶表示装置として用いる場合、線状樹脂層の幅、高さを色により調整することで着色層の厚みや面積を変えて、色バランスを調整することができる。

なお、線状樹脂層は、図１等では、紙面垂直方向に延びているが、紙面水平方向に、即ち横方向に延びていてもよい。この場合、櫛歯状の第１及び第２電極もまた、横方向に配列される必要がある。

また、線状樹脂層の代わりに、平面視、十字状の樹脂層を設けることも可能である。

本実施形態では、誘電率異方性が負である液晶と正である液晶の両者を用いることができる。例えば、誘電率異方性が負の液晶として、室温付近で複屈折率が０．１程度であるネマチック液晶を用いることができる。誘電率異方性が正の液晶は、選択範囲が広いため、種々の液晶材料を適用することができる。液晶層の厚みは特に限定されないが、超高速応答の液晶表示とするために、３．５μｍ以下、好ましくは１．５μｍから３．４μｍの範囲の薄い液晶層の厚みにすることができる。斜め電界とはみ出し電極技術を併用する本発明は、液晶粘度とその誘電率異方性、複屈折率、弾性定数を最適化することにより従来より低消費電力の液晶表示装置を提供できる。本実施形態で実効的に用いることの可能な液晶層のΔｎｄは、おおよそ２５０ｎｍから５００ｎｍの範囲である。

図示を省略した配向膜としては、たとえば、ポリイミド系有機高分子膜、あるいはポリシロキサン構造を有する有機高分子膜を加熱硬膜化して用いることができる。また、偏光板に貼り合わせる形で、１から３枚の位相差板を用いても良い。

本実施形態に係るカラーフィルタ基板上の第３電極として透明導電膜を積層した構成における作用、ブラックマトリクス上の凹部、線状樹脂層と着色層の重畳部の作用について、以下に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の模式断面図である。この液晶表示装置は、液晶表示装置用カラーフィルタ基板（以下、カラーフィルタ基板と略称する）１１とアレイ基板２１とを液晶１７を挟持する形で貼り合わせた構成を有する。カラーフィルタ基板１１は、透明基板１０ａ上に、ブラックマトリクス５、透明導電膜である第３電極３、線状樹脂層４、赤色画素１５、緑色画素１４、青色画素１６、及び保護層１８を順次形成することにより構成される。ブラックマトリクス５の上方（図面では下方）には凹部２３が形成されている。アレイ基板２１では、透明基板１０ｂ上に第１電極１及び第２電極２が、絶縁層２２を介して形成されている。なお、配向膜、偏光板、位相差板などは図示を省略されている。

図２は、図１の平面視で矩形画素である緑色画素１４上の垂直配向の液晶１７の配向状態を示す断面図である。なお、偏光板は、クロスニコルとし、ノーマリブラックの液晶表示装置とした。図２は、カラーフィルタ基板に設けられた透明導電膜である第３電極３、及びアレイ基板２１に設けられた第１電極１、第２電極２に電圧が印加されていない状態での、垂直配向の液晶１７における液晶分子１７a，１７b，１７c，１７dの配向状態を示している。

緑色画素１４（１／２画素）の中央部の液晶は緑色画素面に垂直に配向されているが、凹部２３のショルダー部分１４ａの液晶分子１７ａ，１７ｄ、凸部２４のショルダー部分１４ｂの液晶分子１７ｂ，１７ｃは、やや斜めに配向している。

図３に示すように、液晶分子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが斜めの配向の状態で液晶駆動の電圧が印加されると、液晶分子１７ａ，１７ｄは、矢印Ａの方向に倒れることになる。ブラックマトリクス５の上の凹部２３付近の液晶分子は、凹部のために透明導電膜である第３電極３により近くなり、第３電極と画素電極である第１電極間での印加電圧がかかりやすく、電圧印加直後すぐに倒れ始める。液晶分子１７ａ，１７ｄの液晶分子の倒れをトリガーとして隣接する液晶分子に倒れが伝搬し、図４に示すように、線状樹脂層４が形成された矩形画素中央方向へ向かって液晶が倒れ、光透過により緑色表示となる。すなわち、図４に示す通常透過領域は、通常の階調表示時において緑色表示となる。

図４は、駆動電圧印加後の、白表示時（図４は緑色画素で示しているため、表色は緑色）の液晶分子の配向状態を示す図である。図４に示すように、通常表示領域の液晶分子はほぼ基板面に平行に配向している。線状樹脂層４をコアとする矩形画素中央の凸部２４上の液晶分子は、階調表示時の緑色表示（図４では通常表示領域）では垂直配向のままであるか、あるいは十分に倒れないので、画素中央のダイナミック表示領域は黒あるいは暗い表示となる。なお、ラビングなどの配向処理を実施しなくとも、凹部及び凸部のショルダー部分の液晶分子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、電圧無印加時に実質的にチルトを付与されていることになる。

なお、図４に図示されているように、緑色画素１４の反対側（右側）の１／２画素では、液晶の倒れる方向が逆向きとなる。このことは、中間調表示での光学的補償を駆動電圧の大きさだけで実施することができ、ＭＶＡ液晶のように４つのマルチドメインを形成しなくとも広い視野角を確保できることを意味する。中間調（例えば、液晶分子それぞれが斜めの状態）では、図４の１／２緑色画素と反対側の１／２緑色画素が反対向きの傾斜勾配をもつ液晶配向となり、これら相対する１／２画素とで光学的に平均化し、視野角を拡げる。

図５は、さらに高い駆動電圧を印加したときの液晶の配向を説明する図である。即ち、高い電圧印加にともない、凸部２４近傍の液晶分子２７ａ，２７ｂが電気力線３４に対し垂直方向に配向（基板１０ｂ面とは平行方向に配向）する。このような液晶分子２７ａ，２７ｂの配向により、ダイナミック表示領域では光が透過する。このダイナミック表示領域では、線状樹脂層４上に薄膜の着色層が積層され、そのため、図５に示す状態では明るい緑色が表示されることになる。なお、凸部２４は、誘電体である線状樹脂層や着色層が、第３電極上に厚く形成されているため、通常画素領域とは異なり、液晶分子２７ａ，２７ｂを駆動する駆動電圧は通常表示より高い電圧が必要となる。

なお、ひとつの画素にＴＦＴ素子（アクティブ素子）を２個配設し、図５に示すダイナミック表示領域に近い内側の1組の第1電極を1個のＴＦＴ素子で別駆動することにより、 ダイナミック表示の明るさを独立に調整できるという利点が得られる。

以上は、カラーフィルタ基板側に近い液晶分子の挙動について説明したが、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置では、アレイ基板側にも上記カラーフィルタ基板側と同様の方向に液晶分子を倒すことが出来る。以下、そのような例について、誘電率異方性が負である液晶を用いた場合を説明する。

図６に示す液晶表示装置では、第１電極が櫛歯状電極１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとされ、同様に第２電極も櫛歯状電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとされている。第１電極１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの近傍における液晶分子３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄは、電圧無印加時にほぼ垂直に配向している。

図６に示す液晶表示装置において、第２電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、その端部が、駆動電圧印加時に矩形画素中央の凸部２４の方向に液晶３７ａを倒すように、第１電極１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの端部からはみ出るようにずらして配置されている。ずれの量２８は、用いる液晶材料や駆動電圧、液晶セル厚みなどのディメンションで種々調整することができる。ずれの量２８は、１μｍから５μｍの小さい量でも十分である。第１電極１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと第２電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの重なり部分の幅は、２９で示されている。なお、配向膜は図示を省略した。重なり部分は、必要に応じ補助容量として使うことができる。

図７に、液晶を駆動する電圧を印加した直後の液晶分子３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄの動作と、電気力線３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄをあわせて示した。電圧印加により電気力線の方向に液晶分子３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが倒れる。この液晶分子の倒れる方向は、図３に示した液晶分子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、１７ｄが倒れる方向と同一方向なので、図示した緑色画素１４にある液晶分子は、同じ方向に瞬時に倒れることになり、液晶の応答性を大きく向上させることができる。

なお、第２電極のずれ（はみ出し部）の方向は、矩形画素中央から点対称あるいは線対称で、逆の方向であるのが望ましい。また、平面視、線状樹脂層に向かう方向にはみ出させたパターンであることが望ましい。櫛歯状電極のパターンは、平面視でＶ字状や斜め方向でも良い。あるいは、図８に示すように、１／４画素単位で９０°ずつ向きを変えた櫛歯状パターンでも良い。それによって、液晶を駆動する電圧を印加したときに、平面視で点対称に４つの動作に区分され、矩形画素の表示領域は、４つの動作領域に区分される。この場合、櫛歯状電極は、矩形画素の中心線に対し、４５°の方向に傾斜させることが出来る。これら電極パターンは、画素中心から見て点対称もしくは線対称であることが望ましい。第１電極および第２電極の本数は適宜選択できる。

第１電極１には液晶を駆動する電圧を印加するが、第２電極２、第３電極３は共通の電位（コモン）とすることができる。図６に示した第１電極と第２電極の重なり部分２９は、補助容量として利用することができる。

以上の実施形態に適用できる第１電極１の平面視パターン形状の他の例を図１５、図１６、図１７、図１８に示す。図１５、図１６、図１７、図１８において、参照数字２５は、ブラックマトリクス５の開口部（多角形の着色画素形状）を示し、９は、液晶分子が倒れる方向を示す。図１７及び図１８は、傾斜角の異なる２種類の画素の開口部２５を図示した。即ち、第１電極１に駆動電圧を印加し、第２電極２、第３電極３を共通の電位（コモン）とすると、これら画素での液晶に分子は、１／２画素単位で、それぞれ方向９に倒れる。また、平行四辺形の傾きの異なる画素、例えば図１７及び図１８であわせて４つの異なる液晶の倒れる方向を設定でき、視野角の広い液晶表示装置を提供できる。

また、上記液晶動作について、初期垂直配向で負の誘電率異方性の液晶で説明をしたが、初期水平配向で正の誘電率異方性をもつ液晶でも同様の効果を得ることができる。したがって、本発明は、水平配向の液晶を用いることができる。初期水平配向の液晶の場合、駆動電圧印加によって基板１０ｂ面から垂直方向に液晶が立ち上がり、光が透過することになる。水平配向液晶を用いる場合、液晶の配向方向を一義的に決定するために配向膜へのラビング処理が必要となる。

また、図６及び図７では、第１電極及び第２電極は櫛歯状パターンを有しているが、櫛歯状パターンではなく、開口部をスリット状に抜くスリット状パターンであっても良い。スリット状パターンの場合にでも、第２電極を第１電極の端部から線状樹脂層の方向にはみださせることにより、同様の効果を得ることが出来る。

第２電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのはみ出し部の上方の液晶分子の倒れの方向付けをしやすくするために、以下の方法を用いることができる。

１）第1電極１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの端部にテーパを付与すること、
２）第1電極１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの膜厚を厚くすること、
３）第1電極１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの下の絶縁層の一部をエッチングし、第２電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上の絶縁層を薄くすること
このように、初期の垂直配向の液晶分子に、若干の、例えば０．１°〜１°のプレチルト角を付与することで、液晶分子の倒れる方向決めができ、低電圧でも液晶分子は倒れやすくなり、応答性の向上と低諧調表示改善が得られる。プレチルト角は、基板面に垂直な方向を０°としたときのプレチルト量である。

なお、液晶表示装置に設けられるアクティブ素子であるＴＦＴのチャネル材料として、例えば酸化物半導体を用いることにより、画素の開口率を向上することができる。酸化物半導体の代表例として、ＩＧＺＯと呼ばれるインジウム、ガリウム、及び亜鉛の複合金属酸化物が挙げられる。

また、液晶材料として分子構造内にフッ素原子を有する液晶材料（フッ素系液晶）を用いることができる。液晶駆動の電圧印加時に、第１電極からの第２電極のはみ出し部に実質的に強電界が発生することから、従来の垂直配向に用いる液晶材料より低誘電率（誘電率異方性の小さな）の液晶材料を使用することにより液晶駆動ができる。一般に、誘電率異方性の小さな液晶材料は、その粘度が低く、駆動電圧をオフした時の立ち下がり時間を短くできる。また、フッ素系液晶は誘電率が低いことから、イオン性不純物の取り込みも少なく、不純物による電圧保持率低下などの性能の劣化も小さいため、表示ムラや焼き付きを生じにくいという利点がある。

以下に、以上説明した実施形態に係るカラーフィルタ基板に用いることが可能な透明樹脂及び有機顔料等について例示する。

（透明樹脂）
遮光層あるいは着色層の形成に用いる感光性着色組成物は、顔料分散体に加え、さらに、多官能モノマー、感光性樹脂ないし非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤等を含有する。感光性樹脂及び非感光性樹脂など、本発明の実施形態に用いることの可能な透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。

透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。熱可塑性樹脂としては、例えば、 ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、メラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させてなるものを用いてもよい。

（アルカリ可溶性樹脂）
以上の実施形態に用いる遮光層、光散乱層、着色層、セルギャップ規制層の形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂であれば特に限定はない。例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂等が挙げられる。中でもエポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂やノボラック系樹脂が好ましい。

（アクリル樹脂）
以上の実施形態に採用可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示できる。

アクリル系樹脂は、単量体として、例えば（メタ）アクリル酸；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートペンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリレート；エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等のエーテル基含有（メタ）アクリレート；及びシクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート等の脂環式（メタ）アクリレート等を用いて得た重合体が挙げられる。

なお、以上挙げた単量体は、単独で、または、２種以上を併用して使用することができる。さらに、これら単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、及びフェニルマレイミド等の化合物との共重合体でもよい。

また、例えば（メタ）アクリル酸等のエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合し、得られた共重合体と、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることや、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有（メタ）アクリレートの重合体、又はそれとその他の（メタ）アクリレートとの共重合体に、（メタ）アクリル酸等のカルボン酸含有化合物を付加させることによっても、感光性を有する樹脂を得ることができる。

さらに、例えばヒドロキシエチルメタアクリレート等のモノマーの、水酸基を有する重合体に、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基及びエチレン性不飽和基を有する化合物とを反応させることによっても、感光性を有する樹脂を得ることができる。

また、上述したように、複数の水酸基を有するヒドロキシエチルメタクリレート等の共重合体と多塩基酸無水物を反応させて、共重合体にカルボキシル基を導入し、カルボキシル基を有する樹脂を得ることが出来る。カルボキシル基を有する樹脂の製造方法は、この方法のみに限るものではない。

上記の反応に用いる酸無水物の例として、例えばマロン酸無水物、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、及びトリメリト酸無水物等が挙げられる。

上述したアクリル系樹脂の固形分酸価は、２０〜１８０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇより小さい場合には、感光性樹脂組成物の現像速度が遅すぎて現像に要する時間が多くなり、生産性に劣る傾向となる。また、固形分酸価が１８０ｍｇＫＯＨ／ｇより大きい場合には、逆に現像速度が速すぎて、現像後でのパターンハガレやパターン欠けの不具合が生じる傾向となる。

さらに、上記アクリル系樹脂が感光性を有する場合、このアクリル樹脂の二重結合当量は１００以上であることが好ましく、より好ましくは１００〜２０００であり、最も好ましくは１００〜１０００である。二重結合当量が２０００を越える場合には十分な光硬化性が得られない場合がある。

（光重合性モノマー）
光重合性モノマーの例として、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。

また、水酸基を有する（メタ）アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることが好ましい。なお、水酸基を有する（メタ）アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、１種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

（光重合開始剤）
光重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物；ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物；ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物；チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物；２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物；１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）-Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物；ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物；９，１０−フェナンスレンキノン、
カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物；ボレート系化合物；カルバゾール系化合物；イミダゾール系化合物；チタノセン系化合物等が挙げられる。感度向上には、オキシム誘導体類（オキシム系化合物）が有効である。これらは１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

（増感剤）
光重合開始剤と増感剤とを併用することが好ましい。増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル−９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。

増感剤は、光重合開始剤１００質量部に対して、０．１質量部から６０質量部の量を含有させることができる。

（エチレン性不飽和化合物）
上述した光重合開始剤は、エチレン性不飽和化合物と共に用いることが好ましい。エチレン性不飽和化合物としては、エチレン性不飽和結合を分子内に１個以上有する化合物を意味する。中でも、重合性、架橋性、及びそれに伴う露光部と非露光部との現像液溶解性の差異を拡大できる等の点から、エチレン性不飽和結合を分子内に２個以上有する化合物であることが好ましい。また、その不飽和結合が（メタ）アクリロイルオキシ基に由来する（メタ）アクリレート化合物が特に好ましい。

エチレン性不飽和結合を分子内に１個以上有する化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和カルボン酸、及びそのアルキルエステル；（メタ）アクリロニトリル；（メタ）アクリルアミド；スチレン等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を分子内に２個以上有する化合物としては、代表的には、例えば、不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類、（メタ）アクリロイルオキシ基含有ホスフェート類、ヒドロキシ（メタ）アクリレート化合物とポリイソシアネート化合物とのウレタン（メタ）アクリレート類、及び（メタ）アクリル酸又はヒドロキシ（メタ）アクリレート化合物とポリエポキシ化合物とのエポキシ（メタ）アクリレート類等が挙げられる。

上記光重合性開始剤、増感剤、及びエチレン性不飽和化合物は、後述する位相差層の形成に用いられる重合性液晶化合物を含む組成物に加えても良い。

（多官能チオール）
感光性着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。

これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。多官能チオールは、感光性着色組成物中に、顔料１００質量部に対して、好ましくは０．２〜１５０質量部、より好ましくは０．２〜１００質量部の量で用いることができる。

（貯蔵安定剤）
感光性着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、感光性着色組成物中の顔料１００質量部に対して、０．１質量部から１０質量部の量で含有させることができる。

（密着向上剤）
感光性着色組成物には、基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。シランカップリング剤としては、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリルシラン類；β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類；Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類；γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。シランカップリング剤は、感光性着色組成物中に、顔料１００質量部に対して、０．０１質量部から１００質量部で含有させることができる。

（溶剤）
感光性着色組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本実施形態に用いる組成物がカラーフィルタの着色層である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いることができる。溶剤は、着色組成物中に、顔料１００質量部に対して、８００質量部から４０００質量部、好ましくは１０００質量部から２５００質量部で含有させることができる。

（有機顔料）
赤色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等を用いることができる。

黄色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等が挙げられる。

青色顔料としては、例えばＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６が好ましい。

紫色顔料として、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３が好ましい。

緑色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ １、２、４、７、８、１０、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２６、３６、４５、４８、５０、５１、５４、５５、５８等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８が好ましい。

以下、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔの顔料種の記載において、単にＰＢ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ）、ＰＶ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ）、ＰＲ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ）、ＰＹ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ）、ＰＧ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ）などと省略して記載することがある。

（遮光層の色材）
遮光層あるいはブラックマトリクス含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に吸収を有することにより遮光機能を示す色材である。本実施形態において遮光性の色材には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料等が挙げられる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン等が挙げられる。染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料等が挙げられる。有機顔料については、前記した有機顔料が採用できる。なお、遮光性成分は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。また、これら色材の表面による樹脂被覆による高体積抵抗化、逆に、樹脂の母材に対して色材の含有比率を上げて若干の導電性を付与することによる低体積抵抗化を行っても良い。しかし、こうした遮光性材料の体積抵抗値は、およそ１×１０^８〜１×１０^１５Ω・cｍの範囲であるので、透明導電膜の抵抗値に影響するレベルではない。同様に、遮光層の比誘電率も色材の選択や含有比率でおよそ３〜１１の範囲で調整できる。

（分散剤・分散助剤）
顔料分散剤として高分子分散剤を用いると、経時の分散安定性に優れるので好ましい。高分子分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等を挙げることができる。中でも、特に窒素原子を含有するグラフト共重合体からなる分散剤が、顔料を多く含む本実施形態に用いる遮光性感光性樹脂組成物に対しては、現像性の点で好ましい。

これら分散剤の具体例としては、商品名で、ＥＦＫＡ（エフカーケミカルズビーブイ（ＥＦＫＡ）社製）、Ｄｉｓｐｅｒｂｉｋ（ビックケミー社製）、ディスパロン（楠本化成社製）、ＳＯＬＳＰＥＲＳＥ（ルーブリゾール社製）、ＫＰ（信越化学工業社製）、ポリフロー（共栄社化学社製）等を挙げることができる。これらの分散剤は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用することができる。

分散助剤としては、例えば色素誘導体等を用いることができる。色素誘導体としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、インダンスレン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系等の誘導体が挙げられるが、中でもキノフタロン系が好ましい。

色素誘導体の置換基としては、例えばスルホン酸基、スルホンアミド基及びその４級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接又はアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合したものが挙げられる。これらの中では、スルホン酸基が好ましい。また、これら置換基は、一つの顔料骨格に複数置換していてもよい。

色素誘導体の具体例としては、フタロシアニンのスルホン酸誘導体、キノフタロンのスルホン酸誘導体、アントラキノンのスルホン酸誘導体、キナクリドンのスルホン酸誘導体、ジケトピロロピロールのスルホン酸誘導体、ジオキサジンのスルホン酸誘導体等が挙げられる。

以上の分散助剤及び色素誘導体は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。

以下、本発明の種々の実施例について説明する。

実施例１
図９に示すカラーフィルタ基板１１を、以下のようにして製造した。

〔ブラックマトリクスの形成〕
（ブラックマトリクス形成用分散液）
カーボン顔料＃４７（三菱化学社製）２０質量部、高分子分散剤BYK-182（ビックケミー社製）８．３質量部、銅フタロシアニン誘導体（東洋インキ製造社製）１．０質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７１質量部を、ビーズミル分散機にて攪拌して、カーボンブラック分散液を作製した。

（ブラックマトリクス形成用フォトレジスト）
ブラックマトリクス形成用レジストは、以下の材料を使用して作製した。

カーボンブラック分散液：顔料＃４７（三菱化学社製）
透明樹脂：V259−ME（新日鐵化学社製）（固形分５６．１質量％）
光重合性モノマー：DPHA（日本化薬社製）
開始剤：OXE-02（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
OXE-01（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）
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
エチル−3−エトキシプロピオネート
レベリング剤：BYK-330（ビックケミー社製）
以上の材料を、以下の組成比で混合攪拌し、ブラックマトリクス形成用レジスト（固形分中の顔料濃度：約２０％）とした。

カーボンブラック分散液 ３．０質量部
透明樹脂 １．４質量部
光重合性モノマー ０．４質量部
光重合開始剤 OXE−０１ ０．６７質量部
光重合開始剤 OXE−０２ ０．１７質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １４質量部
エチル−3−エトキシプロピオネート ５．０質量部
レベリング剤 １．５質量部
（ブラックマトリクス形成条件）
上記フォトレジストをガラスからなる透明基板１０ａにスピンコートし、乾燥させ、膜厚１．５μｍの塗膜を作製した。かかる塗膜を１００℃で３分間、乾燥した後、ブラックマトリクスとしてパターン幅（ブラックマトリクスの画線幅に相当）２４．５μｍ開口のある露光用のフォトマスクを用い、光源として超高圧水銀灯ランプを用いて２００ｍＪ/ｃｍ^２照射した。

次に、２．５％炭酸ナトリウム水溶液で６０秒間現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥した後、２３０℃で６０分加熱処理してパターンを定着させ、透明基板１０ａ上にブラックマトリクス５を形成した。ブラックマトリクス５の画線幅は、約２４μｍであり、矩形画素の周囲（４辺）に形成した。透明基板面からのブラックマトリクス画線端部の傾斜角度は約４５度とした。

〔透明導電膜の成膜〕
スパッタリング装置を用いて、前記したブラックマトリクス５の全面を覆うように、ＩＴＯ（インジウム・スズの金属酸化物薄膜）からなる透明導電膜３（第３電極）を０．１４μｍの膜厚で形成した。

〔線状樹脂層の形成〕
（樹脂Ａの合成）
セパラブルフラスコ中で、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート６８６質量部、グリシジルメタクリレート３３２質量部、アゾビスイソブチロニトリル６．６質量部を加え、窒素雰囲気下において８０℃で6時間加熱し、樹脂溶液を得た。

次に、得られた樹脂溶液に、アクリル酸１６８質量部、メトキノン０．０５質量部、トリフェニルフォスフィン０．５質量部を加え、空気を吹き込みながら１００℃で２４時間加熱し、アクリル酸付加樹脂溶液を得た。

更に、得られたアクリル酸付加樹脂溶液に、テトラヒドロフタル酸無水物１８６質量部を加え、７０℃で１０時時間加熱し、樹脂Ａ溶液を得た。

（感光性樹脂液Ａの調製）
以下の組成にて、ネガ型の感光性樹脂液Ａを調製した。

樹脂Ａ ２００質量部
光重合性モノマー
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート １００質量部
光重合開始剤
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガキュア９０７）
１００質量部
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）
４００質量部
上記感光性樹脂液Ａおよび線状樹脂層のパターン（開口部）のあるフォトマスクを使用し、公知のフォトリスグラフィの手法にて、矩形画素中央に線状樹脂層を形成した。線状樹脂層の高さ（膜厚）は、２．５μｍとした。

〔着色画素の形成〕
《着色層形成用分散液》
着色層に分散する有機顔料として、以下のものを使用した。

赤色用顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Red 254（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド B-CF」）、C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Red 177（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッドA2B」）
緑色用顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Green 58（ＤＩＣ社製）、C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Yellow 150（バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Y-5688」）
青色用顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Blue 15（東洋インキ製造製「リアノールブルーES」）
C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Violet 23（BASF社製「バリオゲンバイオレット 5890」）
以上の顔料を用いて、赤色、緑色、及び青色の各色分散液を作製した。

<赤色分散液＞
赤色顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Red 254 １８質量部
赤色顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Red 177 ２質量部
アクリルワニス（固形分20質量％） １０８質量部
上記の組成の混合物を均一に攪拌した後、ガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散し、５μｍフィルタで濾過して赤色顔料分散液を作製した。

＜緑色分散液＞
緑色顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Green 58 １６質量部
緑色顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Yellow 150 ８質量部
アクリルワニス（固形分２０質量％） １０２質量部
上記の組成の混合物に対して、赤色顔料分散液と同様の作製方法を用いて、緑色顔料分散液を作製した。

＜青色分散液＞
青色顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Blue 15 ５０質量部
青色顔料：C.I.Ｐｉｇｍｅｎｔ Violet 23 ２質量部
分散剤（ゼネカ社製「ソルスバース20000」） ６質量部
アクリルワニス（固形分２０質量％） ２００質量部
上記の組成の混合物に対して、赤色顔料分散液と同様の作製方法を用いて、青色顔料分散液を作製した。

《着色画素形成》
下記表１に示す配合組成の着色画素形成カラーレジストを用いて、着色層を形成した。

着色層の形成は、まず、図９に示す、ブラックマトリクス５及び透明導電膜３が形成されたガラス基板１０ａ上に、赤色画素形成用カラーレジストをスピンコートにより仕上り膜厚が２．５μｍとなるように塗布した。９０℃で５分間乾燥した後、着色画素形成用のフォトマスクを通して高圧水銀灯の光を３００ｍＪ／ｃｍ^２の照射量で照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像して、ストライプ形状の赤色の着色画素１５を、線状樹脂層４を覆うように矩形画素上に形成した。その後、２３０℃で３０分焼成した。ブラックマトリクス５と着色層の重なりを６．０μｍとして作製した。

次に、緑色画素形成用レジストも同様にスピンコートにより仕上り膜厚が２．５μｍとなるよう、かつ、線状樹脂層４を覆うように塗布した。９０℃、５分間乾燥した後、前述凹部１３を介して赤色画素１５と隣接した位置にパターンが形成されるようにフォトマスクを通して露光し、現像することで、緑色画素１４を形成した。なお、当実施例を含め、カラーフィルタ基板の製造は周知のフォトリソグラフィ技術を用いるものであり、例えば図９に示すカラーフィルタ基板はその製造工程において、膜面（カラーフィルタ面）上で製造される。

さらに、赤色、緑色と同様にして、青色画素形成用レジストについても仕上り膜厚が２．５μｍで赤色画素、緑色画素と隣接した青色画素１６を得た。これで、基板１０ａ上に赤、緑、青３色の着色画素を持つカラーフィルタが得られた。その後、２３０℃で３０分間熱処理して硬膜した。

〔保護層の形成〕
（樹脂Ｂの合成）
反応容器にシクロヘキサノン８００質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して、重合反応を行った。

スチレン ６０質量部
メタクリル酸 ６０質量部
メチルメタクリレート ６５質量部
ブチルメタクリレート ６５質量部
熱重合開始剤 １０質量部
連鎖移動剤 ３質量部
滴下後十分に加熱した後、熱重合開始剤２．０質量部をシクロヘキサノン５０質量部で溶解させたものを添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。この樹脂溶液に固形分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂Ｂとした。

アクリル樹脂の重量平均分子量は、約１０，０００であった。

（樹脂塗布液Ｂ）
下記に示す組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散し、次いで、５μｍのフィルターで濾過して、樹脂塗布液Ｂを得た。

樹脂Ｂ １５０質量部
多官能重合性モノマー
（東亜合成製「アロニックス Ｍ-４００」） ２０質量部
光開始剤（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製「イルガキュア９０７」）
１６質量部
シクロヘキサノン ５００質量部
上記樹脂塗布液Ｂをもちいて、ブラックマトリクスと着色層全面を覆うように、０．３μｍ膜厚の保護層１８を形成して、カラーフィルタ基板とした。

なお、ブラックマトリクス５の線幅方向の中央部には着色層のない平面視で線上の凹部１３を形成した。異なる色の着色層で挟まれる凹部１３の深さＤは、約１μｍとした。

線状樹脂層４、着色層及び保護層１８の重畳部である凸部２４の高さＨは、約１．１μｍとなった。凸部２４の傾斜は、透明基板面からの角度で約４５度であった。なお、凸部２４の高さＨは、緑色画素１４の画素表面から重畳部のトップまでの高さとした。

実施例２
図１０に示すカラーフィルタ基板を、以下のようにして製造した。

既に膜厚０．１５μｍの透明導電膜３を形成してあるガラスの透明基板１０ａ上に下記黒色組成物を用いて 仕上がり膜厚１．５μｍのブラックマトリクス５を形成した。

（黒色組成物の調製）
（顔料分散体ＲＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントレッド２５４／Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７＝８０／２０（重量比）混合物２０質量部、分散剤としてＢＹＫ−２００１を５質量部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５質量部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＲＤ１）を調製した。

（顔料分散体ＹＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０を２０質量部、分散剤としてソルスパース２４０００を５質量部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５質量部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＹＤ１）を調製した。

（顔料分散液ＢＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６を２０質量部、分散剤としてアジスパーＰＢ−８２１を５質量部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５質量部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＢＤ１）を調製した。

（顔料分散液ＶＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３を２０質量部、分散剤としてアジスパーＰＢ−８２１を５質量部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５質量部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＶＤ１）を調製した。

（樹脂溶液（Ｐ１）の合成）
反応容器にシクロヘキサノン８００質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行った。

スチレン ６０質量部
メタクリル酸 ６０質量部
メチルメタクリレート ６５質量部
ブチルメタクリレート ６５質量部
熱重合開始剤 １０質量部
連鎖移動剤 ３質量部
滴下後十分に加熱した後、熱重合開始剤２．０質量部をシクロヘキサノン５０質量部で溶解させたものを添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。この樹脂溶液に不揮発分が２０質量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂溶液（Ｐ１）とした。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約１０，０００であった。

（黒色組成物）
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して黒色組成物を得た。黒色組成物は、後の実施例で遮光層及び台座の形成に用いる。

上記顔料分散液（ＲＤ１） ２１質量部
上記顔料分散液（ＢＤ１） １７質量部
上記顔料分散液（ＹＤ１） ４質量部
樹脂溶液（Ｐ−１） ９質量部
トリメチロールプロパントリアクリレート ４．８質量部
光重合開始剤
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製「イルガキュア−３６９」）２．８質量部
光増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２質量部
シクロヘキサノン ３６．２質量部
以上のようにして得た黒色組成物は、塗布形成後の硬化させた膜厚１μｍあたり、およそ１．８の光学濃度（ＯＤ値）である。塗布条件により膜厚調整が可能である。樹脂の固形比（樹脂溶液）の成分比調整で塗膜の光学濃度の調整も可能である。なお、上記黒色組成物では、緑色有機顔料は遮光性が悪いため、添加をしていない。

図１０を参照して、製造したカラーフィルタ基板について説明する。赤色画素１５、緑色画素１４、青色画素１６の膜厚は、いずれも２．５μｍである。カラーレジストは実施例１と同じカラーレジストを用いた。

さらに実施例１と同じ樹脂塗布液Ｂをもちいて、０．３μｍ膜厚の保護層１８を形成してカラーフィルタ基板とした。

実施例３
図１に示すように、実施例１に係るカラーフィルタ基板１１とＴＦＴのアクティブ素子を形成したアレイ基板２１を貼り合わせ、負の誘電率異方性の液晶１７を封入し、さらに両面に偏光板を貼付して、液晶表示装置とした。カラーフィルタ基板及びアレイ基板の表面には、あらかじめ垂直配向膜を塗布、形成してある。なお、アクティブ素子の形成された基板は、図６及び図７で示した櫛歯状電極を有するアレイ基板２１を用いた。

垂直配向用の配向膜は、図示を省略した。ＭＶＡやＶＡＴＮなどの垂直配向の液晶表示装置に必要な厳密な配向処理（例えば、チルト角８９°とし、複数ドメインを形成するための複数方向の配向処理）は実施せず、ほぼ９０°の垂直配向とした。

図１を参照して、製造した液晶表示装置について説明する。液晶１７の動作は、図１の中央の緑色画素１４で代表して説明する。

初期配向が垂直配向である液晶１７の液晶分子は、駆動電圧印加時に、第１電極１及び第２電極２により、着色画素１４を矩形画素中央から線状樹脂層４に向かう方向、即ち、矢印Ａに示す方向に倒れる。なお、第２電極２は、矢印Ａに示す方向に、第１電極１からずれている。第３電極３と第２電極２は、同電位とした。

実施例４
本実施例に係る液晶表示装置を図１１に示す。本実施例に用いたカラーフィルタ基板３１は、実施例１と同様材料を用い、同様の製造工程でありながら、ブラックマトリクス５上の着色層の重畳部をグレートーンマスク（重畳部分の着色層が薄くなるように透過率を下げたパターンをもつフォトマスク）を、破線円４２で示すように用いて薄く形成した。ブラックマトリクス５上の着色層の重畳部を薄く形成することにより、ブラックマトリクス５上に配設される透明導電膜による第３電極３とアレイ基板４１側の第１電極間の印加電圧が液晶４７に印加されやすくなる。アレイ基板４１は、ブラックマトリクス５に対応する位置（下方）に共通電極２ｃを設けたことを除いて、実施例３と同じ構成のアレイ基板とした。なお、当実施例のカラーフィルタ基板上には保護膜を形成していない。

図１１に示す液晶表示装置は、垂直配向膜を形成したカラーフィルタ基板３１及びアレイ基板４１を貼り合わせ、その間に負の誘電率異方性の液晶４７を封入し、さらに両面に偏光板を貼付することにより製造される。垂直配向用の配向膜は、図示を省略した。ＭＶＡやＶＡＴＮなどの垂直配向の液晶表示装置に必要な厳密な配向処理（例えば、プレチルト角８９°とし、複数ドメインを形成するための複数方向の配向処理）は実施せず、全面をほぼ９０°の垂直配向とした。

図１１を参照して、製造した液晶表示装置について説明する。

カラーフィルタ基板３１側では、初期配向が垂直配向である液晶４７のうち、着色層のショルダーに位置する液晶分子４７ａ，４７ｂは、液晶駆動の電圧印加直後に矢印Ｂ方向に倒れ、近傍の液晶分子のトリガーとなる。

アレイ基板４１側の初期配向が垂直配向である液晶４７のうち、第２電極のはみ出し部近傍にある液晶分子４７ｃ，４７ｄは、電圧印加直後に矢印Ｂ方向に倒れ、前記同様、液晶分子４７ｃ，４７ｄ近傍の液晶分子のトリガーとなる。駆動電圧印加後に、液晶分子は、第１電極１及び第２電極２により、着色画素である緑色画素１４を矩形画素中央の線状樹脂層４に向かう方向、即ち、矢印Ｂに示す方向に倒れる。なお、第２電極２は、第１電極４からずれている。共通電極２ｃ、第２電極２、及び第３電極３は、同電位の共通電位（コモン又はグランド）とした。なお、共通電極２ｃを設ける目的は、隣接画素へのクロストーク軽減である。

前記駆動電圧より高い電圧を印加することにより、ダイナミック表示領域にある液晶分子が倒れ、明るい透過表示が得られた。本実施例における中央の線状樹脂層４は、光の透過率を上げるため、より明るい表示を得ることができ、躍動感のある液晶ディスプレイを提供できる。

なお、配向膜、ＴＦＴ素子、偏光板、位相差板等の図示は省略した。

実施例５
実施例５を、図１２を用いて説明する。

本実施例で用いたブラックマトリクス形成用分散液、着色形成用分散液、線状樹脂層形成のための感光性樹脂液はいずれも、実施例１と同じ材料である。異なるところは、ブラックマトリクス５上に透明導電膜である第３電極３を形成した後の着色画素の形成にあたって、グレートーンマスクを用いて、ダイナミック表示領域に相当する部分の着色層を薄く１．２μｍ膜厚で形成し、凹部５４を有する着色層とした。凹部上に実施例１と同じ感光性樹脂液を用いて、２．５μｍ膜厚の線状樹脂層４を形成し、さらに保護層１８を０．３μｍの膜厚で形成してカラーフィルタ基板５１としたものである。アレイ基板４１は実施例４と同じとした。

液晶５７は、負の異方性誘電率の液晶を用い、初期配向を垂直配向とした。配向膜、ＴＦＴ素子、偏光板、位相差板等の図示は省略した。

実施例６
実施例６を、図１３を用いて説明する。

本実施例で用いたブラックマトリクス形成用分散液及び着色形成用分散液はいずれも、実施例１と同じ材料である。透明基板１０ａ上にブラックマトリクス５を形成した後、着色画素を形成した。この場合、実施例５と同様に、グレートーンマスクを用いて、ダイナミック表示領域に相当する着色層を薄く１．２μｍ膜厚で形成し、凹部５４を有する着色層１４,１５,１６とした。また、各着色層１４,１５,１６は、ブラックマトリクス５上で重なるようにした。着色層１４,１５,１６の膜厚は、２μｍとした。

なお、着色画素形成のためのカラーレジストとしては、下記表２に示す組成のものを用いた。

次いで、実施例１において線状樹脂層の形成に用いた樹脂Ａを２μｍの厚みに塗布し、第１の樹脂層５５を形成した後、露光及び現像により、ブラックマトリクス５の上方の第１の樹脂層５５の部分を除去し、凹部５６を形成した。

次に、実施例１において保護層の形成に用いた樹脂Ｂを０．６μｍの厚みに塗布し、第２の樹脂層を形成した後、露光及び現像により、着色層１４の凹部５４の上方に第２の樹脂層からなる凸部５８を形成し、カラーフィルタ基板が形成された。

実施例７
本実施例に係わる液晶表示装置を図１４に示す。この実施例は、反射偏光板を用いた半透過型液晶表示装置である。反射偏光板として、例えば、特許第４１７７３９８号公報に記載されているようなものを用いることができる。

本実施例に用いたカラーフィルタ基板６１は、例えば、図９に示す実施例１のカラーフィルタ基板である。アクティブ素子（ＴＦＴ）の形成されたアレイ基板７１は、例えば、実施例５で示した櫛歯状電極を有するアレイ基板とした。

カラーフィルタ基板６１及びアレイ基板７１を対向して配置し、間に液晶７７を介在させて貼り合わせた。カラーフィルタ基板６１の液晶７７と反対側には、光学補償層８１ａ及び偏光板８２ａが配置されている。また、アレイ基板７１の液晶７７と反対側には、偏光板８２ｂ、光拡散層８３ａ、反射偏光板８４、光学補償層８１ｂ、プリズムシート８５、光拡散層８３ｂ、導光板８６、光反射板８７が順次配設されている。導光板８６には、光源、例えばＬＥＤ光源８８が取付けられている。

ＬＥＤ光源８８としては、ＲＧＢ個別発光素子であることが望ましいが、擬似白色ＬＥＤであってもよい。また、ＬＥＤの代わりに、従来汎用されている冷陰極線管や蛍光灯を用いてもよい。ＬＥＤ光源８８としてＲＧＢ個別発光素子を用いた場合には、それぞれの発光強度を色ごとに個別に調整することができるので、最適な色表示を行うことが可能である。また、立体画像表示に適用することもできる。

以上説明した実施形態に係る液晶表示装置によると、カラーフィルタ基板やアレイ基板の配向処理を軽減することができ、かつ、液晶の応答性を改善することができる。また、凸部や凹部、第１電極（画素電極）や第２電極を設ける構成により、液晶のディスクリネーションを軽減し、液晶表示を向上させることができる。

また、カラーフィルタの有効表示画素を覆うように透明導電膜を積層した構成とすることができるため、副次的効果として、ＩＰＳ（横電界で液晶を駆動する）やＦＦＳ（櫛歯電極のフリンジに生じる電界で液晶を駆動する）方式と異なり、外部電場の影響を受けにくい液晶表示装置を提供することができる。

なお、本実施形態に係る液晶表示装置の矩形画素は、その画素中心から線状樹脂層で線対称もしくは点対称の１／２画素あるいは１／４画素に区分できるが、ＴＦＴ素子を一画素に２個あるいは４個形成し、ＴＦＴ素子ごとに異なる電圧を印加する駆動方式をとることにより、視角調整や立体画像表示が可能となる。

また、ＴＦＴを一画素に２個形成し、ひとつのＴＦＴで反射部の液晶を駆動し、もうひとつのＴＦＴで透過部の液晶を駆動しても良い。液晶表示装置の大きさや使用目的によって、櫛歯状パターンである第1電極や第２電極の、 画素開口幅方向の本数、密度、間隔、配置は適宜調整できる。

Claims (15)

1. 透明基板、この透明基板上に形成された、複数の画素に区分する開口部を有するブラックマトリクス、透明導電膜、前記透明導電膜上の前記画素中央に形成された線状樹脂層、及び前記透明導電膜上の前記画素上に前記線状樹脂層を覆って形成された着色層を具備し、前記画素中央に、前記線状樹脂層と前記着色層との積層からなる線状の凸部が形成され、かつ、前記ブラックマトリクスの上方に、隣接する着色層間の段差により凹部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
2. 前記ブラックマトリクス上に前記透明導電膜が形成されてい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基板。
3. 前記透明導電膜上に前記ブラックマトリクスが形成されてい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基板。
4. 前記ブラックマトリクス及び前記着色層を覆うように、さらに保護層を積層した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基板。
5. 前記着色層は、前記線状の凸部に対応する部分が薄い膜厚を有し、前記着色層上に、前記ブラックマトリクスの上方の部分を除いて第１の樹脂層が形成され、前記着色層の薄い膜厚の部分に対応する前記第１の樹脂層の部分に第２の樹脂層が形成され、前記線状の凸部は、前記第２の樹脂層からなり、前記凹部は、前記ブラックマトリクスの上方の前記第１の樹脂層が存在しない部分からな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基板。
6. 前記着色層は、前記画素上にそれぞれ形成された、赤色画素、緑色画素、及び青色画素からなる３種類の着色層であ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基板。
7. 請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記液晶表示装置用カラーフィルタ基板と、液晶を駆動する素子をマトリクス状に配設したアレイ基板とを、間に液晶を介在させて対向させて貼り合わせてなる液晶表示装置であって、前記アレイ基板が、液晶を駆動するために、異なる電位が印加された第１電極及び第２電極を具備することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１電極と、前記第２および前記透明導電膜である第３電極との間に駆動電圧を印加したときに、前記液晶表示装置の画素領域における液晶の分子は、前記画素領域を２分する直線における線対称である逆方向に倒れる動作を行うことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記画素における液晶の動作は、液晶を駆動する電圧を印加したときに、平面視で点対称に４つの動作領域に区分されることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１電極が、液晶を駆動するアクティブ素子と接続された櫛歯状パターンを有し、前記第２電極が、絶縁層を介して前記第１電極の下に配設された櫛歯状パターンを有し、かつ前記第２電極が、平面視、前記線状樹脂層に向かう方向、あるいは、画素の中心の方向に、前記第１電極の端部からはみ出ていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
12. 前記第１電極及び第２電極が、可視域で透明な導電性金属酸化物からなることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
13. 透明基板上に、複数の画素を有するブラックマトリクス、透明導電膜、及び線状樹脂層を備えるとともに、前記画素上に複数の着色層からなる着色画素を備えるカラーフィルタ基板と、液晶を駆動する素子をマトリクス状に配設したアレイ基板とを対向させ、間に液晶を介在させて貼り合わせてなる液晶表示装置において、
    前記線状樹脂層が、前記透明導電膜上の、平面視、前記画素中央に配設され、前記線状樹脂層と前記着色層の積層により液晶側に突出する凸部が形成され、前記アレイ基板が、それぞれ可視域で透明な導電性酸化物からなる櫛歯状の第１電極及び櫛歯状の第２電極を具備し、前記第２電極が絶縁層を介して前記第１電極の下に配設され、前記第２電極が、平面視、前記線状樹脂に向かう方向、あるいは前記画素の中心の方向に、前記第１電極の端部からはみ出ていることを特徴とする液晶表示装置。
14. 前記アレイ基板上の、平面視、前記線状樹脂層と相対する位置に、前記第１電極が配設されないことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記液晶が負の誘電率異方性を有することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。

Images