JP5195092B2

JP5195092B2 - カラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法

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Publication number: JP5195092B2
Application number: JP2008173313A
Authority: JP
Inventors: 梨紗岸本; 友信角野
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: JP2010014870A

Description

本発明は、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタなど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の生産方法として、ブラックマトリクスを形成し、ブラックマトリクスの上に着色層を形成し、着色層の上に透明電極層を形成し、透明電極層の上に柱状スペーサ及びリブを形成する方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。

図７を用いて、従来のカラーフィルタ１０１を説明する。カラーフィルタ１０１は、透明な基板６の上に、開口部を有するブラックマトリクス１０３を形成し、ブラックマトリクス１０３の開口部を覆うように、赤色層９、緑色層１１、青色層１３といった着色層を設ける。着色層の上には、オーバーコート層１０５を設け、表面の平滑性を高める。更に、オーバーコート層１０５の上には、透明電極層５を設け、透明電極層５の上にさらに柱状スペーサー１０７を形成する。

特開２００７−１７１６２３号公報

しかしながら、従来の方法では、ブラックマトリクスと柱状スペーサーを、それぞれ別の工程により形成するため、多くの工程が必要であるという問題点があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、より少ない工程で、カラーフィルタを製造することである。

前述した目的を達成するために、第１の発明は、基板と、前記基板上に、互いに接するように形成された複数の着色層と、前記複数の着色層上に形成された透明電極層と、前記透明電極層上に形成された、柱状スペーサーと、ブラックマトリクスと、を有し、前記ブラックマトリクスと柱状スペーサーとが、同一の黒色感光性樹脂組成物で一括して形成され、前記柱状スペーサーと前記ブラックマトリクスの膜厚差が２μｍ以上あることを特徴とするカラーフィルタである。

前記ブラックマトリクスの下で、ある色の着色層と他の色の着色層とを重ねてもよい。

さらに、前記透明電極層上に形成されたリブを有し、前記ブラックマトリクスと前記柱状スペーサーと前記リブとが、同一の黒色感光性樹脂組成物で一括して形成されてもよい。

第２の発明は、互いに接するように形成された複数の着色層の上に透明電極層を積層した前記基板の透明電極層上に、ネガ型黒色感光性樹脂組成物を塗布する工程（ａ）と、前記黒色感光性樹脂組成物を、ブラックマトリクスに対応する半透過部と、柱状スペーサーに対応する透過部とを備えるフォトマスクを用いて露光する工程（ｂ）と、前記黒色感光性樹脂組成物を現像する工程（ｃ）と、前記黒色感光性樹脂組成物を再度露光する工程（ｄ）と、前記黒色感光性樹脂組成物をポストベークする工程（ｅ）と、を備え、前記ブラックマトリクスと前記柱状スペーサーとを一括して形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

第３の発明は、互いに接するように形成された複数の着色層の上に透明電極層を順に積層した前記基板の透明電極層上に、ネガ型黒色感光性樹脂組成物を塗布する工程（ａ）と、前記黒色感光性樹脂組成物を、ブラックマトリクスに対応する半透過部と、柱状スペーサーに対応する透過部と、リブに対応する半透過部と、を備えるフォトマスクを用いて露光する工程（ｂ）と、前記黒色感光性樹脂組成物を現像する工程（ｃ）と、前記黒色感光性樹脂組成物を再度露光する工程（ｄ）と、前記黒色感光性樹脂組成物をポストベークする工程（ｅ）と、を備え、前記ブラックマトリクスと前記柱状スペーサーと前記リブとを一括して形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
第２および第３の発明において、前記ブラックマトリクスの下で、ある色の着色層と他の色の着色層とを重ねてもよい。

本発明により、より少ない工程で、カラーフィルタを製造することができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

第１の実施形態に係るカラーフィルタ１について説明する。
図１は、カラーフィルタ１を示す図である。カラーフィルタ１は、基板６に、所定のパターンの赤色層９、緑色層１１、青色層１３とを有し、これら着色層の上に透明電極層５を有する。透明電極層５の上に、開口部を有するブラックマトリクス７を有し、一部のブラックマトリクス７の上に柱状スペーサー１５を有する。

基板６は、一般にカラーフィルタに用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなど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、光学用樹脂フィルムなどの可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。前記フレキシブル材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、シンジオタクティック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に、無アルカリガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性及び高温加熱処理における特性に優れている。

赤色層９は、赤色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することができる。感光性樹脂としては無色透明なものを使用することが好ましい。赤色層９の厚みは、０．５〜３μｍ程度である。前記感光性樹脂組成物としては、ネガ型感光性樹脂及びポジ型感光性樹脂のいずれも用いることができる。

ネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂を用いることができる。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマーや、メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。

また、ポジ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。

緑色層１１は、緑色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成され、青色層１３は、青色顔料などの顔料を含んだ感光性樹脂組成物で形成される。緑色層１１及び青色層１３は赤色層９と同様の方法で形成される。感光性樹脂組成物としては、赤色層９に用いた感光性樹脂組成物と同様の感光性樹脂組成物を使用することができる。これら赤色層９、緑色層１１、青色層１３は、着色層と呼ばれる。

また、図１においては、赤色層９、緑色層１１、青色層１３がそれぞれ接しているが、それぞれの着色層間に隙間を設けてもよい。また、赤色層９、緑色層１１、青色層１３以外に、黄色やシアンなどの他の色の着色層を設けてもよい。

透明電極層５は、酸化スズ、酸化インジウム、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）と呼ばれるこれらの複合酸化物及び酸化亜鉛が使用できる。透明電極層５の厚みは、５〜５００ｎｍ程度である。

ブラックマトリクス７は、複数の開口部を備え、着色層を通過しない光がカラーフィルタを通過しないように形成され、平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。ブラックマトリクス７は、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光物質を含有させた感光性樹脂組成物を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成される。この場合ブラックマトリクス７の厚さは、０．５μｍ〜２μｍ程度である。ブラックマトリクス７は、透明電極層５とＴＦＴ基板の電極との間の短絡を防ぐため、体積抵抗率が１０^３Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０^８Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。

前記遮光物質として、酸化チタンや四酸化鉄等の金属酸化物粉末、金属硫化物粉末、金属粉末、カーボンブラックや、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を用いることができる。

また、前記感光性樹脂組成物としては、赤色層９を形成するのに用いられる感光性樹脂組成物のうち、ネガ型感光性樹脂組成物を用いることができる。樹脂の着色は不問である。

柱状スペーサー１５は、ブラックマトリクス７が形成する平面より突出した突起であり、カラーフィルタ１と対向するＴＦＴ基板との間隔を保持し、液晶分子が注入されるギャップを形成する。柱状スペーサー１５は、ブラックマトリクス７と同じ感光性樹脂組成物を用いて、ブラックマトリクス７を形成する際に同時に形成される。柱状スペーサー１５の高さは、１〜５μｍ程度である。

次に、第１の実施形態に係るカラーフィルタ１の製造方法を説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造工程を示す図である。

まず、図２（ａ）に示すように、基板６の上に、赤色層９、緑色層１１、青色層１３などの着色層を形成する。赤色層９は、赤色顔料などを含む感光性樹脂組成物を塗布し、パターニングすることにより形成される。感光性樹脂組成物の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、ダイコート法等を挙げられる。

次に、所定のフォトマスクを介して光を照射し、赤色層９となる箇所を硬化し、光が照射されなかった部分の未硬化の感光性樹脂を溶剤で溶解除去することによって、赤色層９を形成する。緑色層１１、青色層１３も同様の手法で形成される。

次に、図２（ｂ）に示すように、赤色層９、緑色層１１、青色層１３の上に、透明電極層５を形成する。透明電極層５は、蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法により形成される。

次に、図２（ｃ）に示すように、遮光物質を含む黒色感光性樹脂組成物２５を塗布する。感光性樹脂の塗布方法としては、赤色層９の形成と同様の方法を用いることができる。

次に、フォトマスク１６ａを用いて光２３を照射し、ブラックマトリクス７及び柱状スペーサー１５となる箇所を硬化する。露光方法としては、特に限定されるものではなく、例えば感光性樹脂の表面から数十〜数百μｍ程度の間隙をあけてフォトマスクを配置し、露光するプロキシミティ露光を行うことができる。この露光により、露光部分で硬化反応が生じる。

次に、図２（ｄ）に示すように、光２３が照射されなかった部分の未硬化の黒色感光性樹脂組成物２５を溶剤で溶解除去することによって、ブラックマトリクス７及び柱状スペーサー１５を現像する。現像は、一般的な現像方法に従って行うことができる。現像により、黒色感光性樹脂組成物２５のうち、露光により硬化した部分が残存し、その他の部分が選択的に除去される。フォトマスク１６ａの透過部１９から露光された部位では硬化反応が十分に進行し、透過部１９に対応して高さの高い柱状スペーサー１５を形成できる。一方、半透過部２０から露光された部位では硬化反応が不十分となるので、半透過部２０に対応して柱状スペーサー１５よりも薄いブラックマトリクス７を形成できる。また、遮光部２１は光２３を通さないため、遮光部２１に対応する部位では硬化反応が生じず、構造物を形成しない。

また、図２（ｄ）に示すように、現像後のブラックマトリクス７及び柱状スペーサー１５に対して光２３により、再度露光し、さらにポストベークを行う。ポストベークは、例えば温度１００〜２５０℃、処理時間１０〜６０分程度で適宜設定することができる。その結果、図２（ｅ）に示すように、ブラックマトリクス及び柱状スペーサー１５を形成し、カラーフィルタ１を得る。

黒色感光性樹脂組成物２５を用いて柱状スペーサー１５を形成する場合、感光性樹脂組成物が黒色であるため、フォトマスク１６ａを用いた露光の際、感光性樹脂組成物２５を光が通りにくいため、硬化が不十分となる。そのため、この後のポストベーク工程において加熱により熱だれを起こしてしまい、柱状スペーサー１５の形状を保つことが難しかった。そのため、図２（ｄ）に示すように、現像後に再度の露光を実施し、黒色感光性樹脂組成物２５を十分に硬化させ、熱だれを防ぐ。

なお、再度の露光は、基板の表側（着色層を有する側）、裏側（着色層を有しない側）、両面からのいずれでもよいが、基板の表側から露光することが、製造工程上好ましい。

カラーフィルタ１を液晶表示装置に用いる場合、カラーフィルタ１の着色層側にＴＦＴ基板が設けられる。ＴＦＴ基板は、ＴＦＴと電極を有し、スペーサー１５に接する。ＴＦＴ基板とカラーフィルタに挟まれて形成されたギャップに液晶分子が注入され、ＴＦＴのスイッチングにより液晶分子への電圧の印加のＯＮ／ＯＦＦが行われ、液晶表示装置が駆動する。

フォトマスク１６ａは、図３に示すように、マスク基板１７に所定のパターンを有する遮光パターン２９と半透明パターン３１を有する。

マスク基板１７は、基板６に用いられる基板と同様の基板を用いることができる。特に、石英ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり、寸法安定性及び高温加熱処理における特性、光透過性に優れている。

遮光パターン２９は、実質的に露光光を透過しないものであり、露光波長における平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。遮光パターン２９としては、一般にフォトマスクに用いられる遮光膜を用いることができ、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの膜が挙げられる。中でも、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系膜が好適に用いられる。このようなクロム系膜は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で好ましいからである。このクロム系膜は、単層であってもよく、２層以上が積層されたものであってもよい。

遮光パターン２９の膜厚としては、特に限定されるものではなく、例えばクロム膜の場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。

遮光パターン２９の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。

成膜後、遮光パターン２９のパターニングを行う。パターニング方法は特に限定されないが、通常はリソグラフィー法が用いられる。

半透明パターン３１は、ハーフトーンパターンとも呼ばれ、特に限定されるものではなく、例えばクロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素等の酸化物、窒化物、炭化物などの膜が挙げられる。半透明パターン３１及び遮光パターン２９を同一エッチング設備、工程でパターニングし得るという利点から、半透明パターン３１と遮光パターン２９が同系の材料からなる膜であることが好ましい。前述するように遮光パターン２９がクロム系膜であることが好ましいことから、半透明パターン３１も、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロムなどのクロム系膜であることが好ましい。また、これらのクロム系膜は、機械的強度に優れており、さらには安定しているため、長時間の使用に耐えうるマスクとすることができる。

特に、半透明パターン３１の元素比率は、金属の含有量は９７％以上であることが好ましく、中でも９９％以上であることが好ましい。また、窒素の含有量は、３％以下であることが好ましく、中でも２％以下であることが好ましい。さらに、酸素の含有量は、３％以下であることが好ましく、中でも２％以下であることが好ましい。

また、半透明パターン３１は、単層であってもよく、複数の層で構成されていてもよい。これにより、複数の透過率を有する多階調のマスクとすることができる。

半透明パターン３１の膜厚としては、例えばクロム膜の場合は５〜５０ｎｍ程度とすることができ、また酸化クロム膜の場合は５ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。半透明パターン３１の透過率はその膜厚により変わるので、膜厚を制御することで所望の透過率とすることができる。また、半透明パターン３１が酸素、窒素、炭素などを含む場合は、その透過率は組成により変わるので、膜厚と組成とを同時にコントロールすることで所望の透過率を実現できる。

半透明パターン３１の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。例えばスパッタリング法を用いて酸化窒化炭化クロム膜を成膜する場合は、Ａｒガス等のキャリアガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスを反応装置内に導入し、Ｃｒターゲットを用いた反応性スパッタリング法にて酸化窒化炭化クロム膜を成膜することができる。この際、酸化窒化炭化クロム膜の組成の制御は、Ａｒガス、酸素（炭酸）ガス、窒素ガスの流量の割合を制御することにより行うことができる。

成膜後、パターニングを行い、半透明パターン３１を形成する。

第１の実施形態によれば、ブラックマトリクス７を形成すると同時に、柱状スペーサー１５が形成されるため、柱状スペーサー１５を形成する工程を独立して設ける必要がなく、カラーフィルタ１の作製工程が削減される。

また、第１の実施形態によれば、柱状スペーサー１５とブラックマトリクス７とを現像後、再度露光するため、ポストベーク工程においても柱状スペーサー１５が熱だれせず、柱状スペーサー１５とブラックマトリクス７との膜厚差を維持することができる。

また、第１の実施形態によれば、カラーフィルタ１とＴＦＴ基板とが、絶縁体の柱状スペーサー１５を介して接するため、カラーフィルタ１とＴＦＴ基板とは短絡しない。

次に、第２の実施形態について説明する。
図４は、第２の実施形態にかかる、カラーフィルタ２の製造工程の一部を示す図である。

第２の実施形態は、第１の実施形態におけるフォトマスク１６ａに対して、フォトマスク１６ｂを用いて製造する以外は、同様に製造する。

図４（ａ）に示すように、フォトマスク１６ｂは、透過部１９の周囲に半透過部２０を有さないため、図４（ｂ）に示すように、カラーフィルタ２は、ブラックマトリクス７の上でない部位に柱状スペーサー１５を有する。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態による効果に加えて、柱状スペーサー１５の設置箇所を自由に設定できる。

次に、第３の実施形態について説明する。
図５は、第３の実施形態にかかる、カラーフィルタ３の製造工程の一部を示す図である。

第３の実施形態は、第１の実施形態におけるフォトマスク１６ａに対して、フォトマスク１６ｃを用いて製造する以外は、同様に製造する。

図５（ａ）に示すように、フォトマスク１６ｃは、リブ２７に対応する半透過部２０を有するため、図５（ｂ）に示すように、カラーフィルタ３は、リブ２７を有する。

リブ２７は、配向制御用突起とも呼ばれ、近傍の液晶分子にプレチルト角を与える作用、及び電気力線を所望の方向に歪ませる作用をなすことにより、液晶層の液晶分子の配向方向を複数方向に制御することを可能とする部材である。

また、リブ２７のほかに、サブスペーサー（図示せず）を設けてもよい。サブスペーサーは、柱状スペーサー１５よりも高さが少し低い突起である。通常は柱状スペーサー１５のみでセルギャップを確保しているが、液晶セルに荷重がかかる際に、柱状スペーサー１５が弾性変形を示す範囲内で、サブスペーサーもともに外部加重を受けるようになっており、液晶セルの対荷重特性を向上させることができる。

第３の実施形態によれば、第２の実施形態による効果に加えて、ブラックマトリクス７を形成する際に、一括して柱状スペーサー１５とリブ２７を形成することができる。

次に、第４の実施形態について説明する。
図６は、第４の実施形態にかかる、カラーフィルタ４を示す図である。

第４の実施形態は、図６に示すように、ブラックマトリクス７の下のある部位では赤色層９と緑色層１１を重ねており、他の部位では緑色層１１と青色層１３を重ねている。柱状スペーサー１５の硬化を容易にするために、黒色感光性樹脂組成物２５を、通常のブラックマトリクスを形成する際に用いられる黒色感光性樹脂組成物よりも、光学濃度が低い黒色感光性樹脂組成物を使用することが考えられる。その際、ブラックマトリクス７の遮光率が、通常よりも低下する可能性があるため、ブラックマトリクス７の下の着色層どうしを重ねて、着色層において透過光を吸収し、ブラックマトリクス７の遮光を手助けさせるためである。

なお、重ねる着色層の組み合わせは、任意に選ぶことができ、赤色層９と青色層１３とを重ねてもよい。また、図６において重ねて示している赤色層９と緑色層１１、緑色層１１と青色層１３を着色層を重ねなくともよい。

第４の実施形態によれば、第３の実施形態による効果に加えて、ブラックマトリクス７の遮光を補強することができる。

以下、本発明について実施例及び比較例を用いて具体的に説明する。
［実施例］
（フォトマスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３)で、所望のパターンを描画した。
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。

次いで、遮光パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、窒化クロム膜（半透明パターン）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比Ａｒ：Ｎ_２＝５：１
・パワー：１．３ｋＷ
・ガス圧：３．５ｍＴｏｒｒ
窒化クロム膜の膜厚は１０ｎｍとした。
次に、窒化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製ｉｐ−３５００）を再度、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。
続いて半透明パターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３)で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製ＭＲ−ＥＳ）で窒化クロム膜及びクロム膜をエッチングし、半透明パターン及び遮光パターンを得た。
最後に残ったレジストを剥膜し、パターン寸法検査、パターン欠陥検査などの検査工程を経て、必要に応じてパターン修正を行い、フォトマスクを得た。

フォトマスクは、ブラックマトリクスに対応する半透明パターンを有し、柱状スペーサーに対応する円状の開口部を遮光パターンに有する。

（フォトマスクを用いた柱状スペーサーとブラックマトリクスの形成）
ネガ型感光性樹脂組成物（ポリマー１）、ネガ型黒色感光性樹脂組成物を以下の成分で調製した。ネガ型黒色感光性樹脂組成物は、光学濃度が０．５となるように調製した。

＜ポリマー１＞
・メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体３２重量部
・エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン社製エピコート１８０ｓ７０１８重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート４２重量部
・チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製イルカギュア９０７８重量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３００重量部

＜ネガ型黒色感光性樹脂組成物＞
・赤顔料（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｔＲｅｄ２５４）２．５０重量部
・青顔料（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｔＢｌｕｅ１５：６）２．５０重量部
・黄顔料（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｔＹｅｌｌｏｗ１３９）１．２５重量部
・顔料誘導体（ゼネカ社製ソルスパース５０００）０．６０重量部
・分散剤（ゼネカ社製ソルスパース２４０００）２．４０重量部
・モノマー（サートマー社製ＳＲ３９９）４．００重量部
・バインダー樹脂（ポリマー１）５．０重量部
・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）１．４０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）７９．７５重量部

次いで、基板として、大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備し、定法にしたがって洗浄した。その後、ガラス基板上にネガ型黒色感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、減圧乾燥後、８０℃のホットプレートで９０秒のプリベイクを行った。その後、フォトマスクを介して下記条件にて露光した。
＜露光条件＞
・露光量：７５ｍＪ／ｃｍ^２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：２００μｍ

次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液を用いて現像を行った。着色層を有する側より、基板全面に、フォトマスクを介さずに１０００ｍＪ／ｃｍ^２程度の露光を行った。その後、２３０℃のオーブンで、３０分焼成を行い、ポストベークを行った。

［比較例１］
現像後の再度の露光を省略する以外は、実施例と同様にしてカラーフィルタを作製した。

［比較例２］
フォトマスクを介して露光を行う際に、下記条件で露光を行い、再度の露光を省略する以外は、実施例と同様にしてカラーフィルタを作製した。
＜露光条件＞
・露光量：１０００ｍＪ／ｃｍ^２（Ｉ線換算）
・露光ギャップ：２００μｍ

［評価］
実施例、比較例１、比較例２で形成されたパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡で観察し、寸法を測定した。結果を表１に示す。

なお、柱状スペーサーの好ましい膜厚は３〜３．５μｍであり、ブラックマトリクスの好ましい膜厚は１〜１．５μｍであり、柱状スペーサーとブラックマトリクスの好ましい膜厚差は２〜２．５μｍである。

表１に示すとおり、実施例においては、膜厚差が２．８３μｍであり、適切な膜厚差である。現像後の再度の露光工程により、ポストベーク後においても、柱状スペーサーの高さが十分に高いためである。

一方、比較例１においては、柱状スペーサーの高さが低く、その結果、膜厚差が０．８６μｍと小さくなり、十分な膜厚差を得ることができなかった。これは、フォトマスクを介した露光の際に、柱状スペーサーへの露光が不十分であるために、図８（ａ）に示すように、現像後の柱状スペーサー１５は十分な膜厚を有しているが、図８（ｂ）に示すように、ポストベーク後のスペーサー１０９は、ポストベーク中に熱だれをし、高さが低くなるためである。

比較例２においては、柱状スペーサーの高さの維持は可能であるが、ブラックマトリクスの膜厚が厚くなり、その結果、膜厚さが０．７１μｍと小さくなり、十分な膜厚差を得ることができなかった。これは、フォトマスクを介した露光の際に、露光量が１０００ｍＪ／ｃｍ^２と過大であるため、半透明パターンを介した露光であってもブラックマトリクスへの露光量が大きくなり、柱状スペーサーへの露光量と差がなくなってしまうからである。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタなどの好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１を示す図。第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１の製造工程を示す図。第１の実施の形態に係るフォトマスク１６ａを示す図。第２の実施の形態に係るカラーフィルタ２の製造工程を示す図。第３の実施の形態に係るカラーフィルタ３の製造工程を示す図。第４の実施の形態に係るカラーフィルタ４を示す図。従来の実施の形態に係るカラーフィルタ１０１を示す図。従来の実施の形態に係るポストベーク後のスペーサー１０９を説明する図。

符号の説明

１、２、３、４………カラーフィルタ
５………透明電極層
６………基板
７………ブラックマトリクス
９………赤色層
１１………緑色層
１３………青色層
１５………柱状スペーサー
１６………フォトマスク
１７………マスク基板
１９………透過部
２０………半透過部
２１………遮光部
２３………光
２５………黒色感光性樹脂組成物
２７………リブ
２９………遮光パターン
３１………半透明パターン
１０１………カラーフィルタ
１０３………ブラックマトリクス
１０５………オーバーコート
１０７………柱状スペーサー
１０９………スペーサー

Claims

基板と、
前記基板上に、互いに接するように形成された複数の着色層と、
前記複数の着色層上に形成された透明電極層と、
前記透明電極層上に形成された、柱状スペーサーと、ブラックマトリクスと、
を有し、
前記ブラックマトリクスと柱状スペーサーとが、同一の黒色感光性樹脂組成物で一括して形成され、
前記柱上スペーサーと前記ブラックマトリクスの膜厚差が２μｍ以上あることを特徴とするカラーフィルタ。
前記ブラックマトリクスの下で、ある色の着色層と他の色の着色層とが重なることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
さらに、前記透明電極層上に形成されたリブを有し、
前記ブラックマトリクスと前記柱状スペーサーと前記リブとが、同一の黒色感光性樹脂組成物で一括して形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
互いに接するように形成された複数の着色層の上に透明電極層を積層した基板の前記透明電極層上に、ネガ型黒色感光性樹脂組成物を塗布する工程（ａ）と、
前記黒色感光性樹脂組成物を、ブラックマトリクスに対応する半透過部と、柱状スペーサーに対応する透過部とを備えるフォトマスクを用いて露光する工程（ｂ）と、
前記黒色感光性樹脂組成物を現像する工程（ｃ）と、
前記黒色感光性樹脂組成物を再度露光する工程（ｄ）と、
前記黒色感光性樹脂組成物をポストベークする工程（ｅ）と、
を備え、
前記ブラックマトリクスと前記柱状スペーサーとを一括して形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
互いに接するように形成された複数の着色層の上に透明電極層を積層した基板の前記透明電極層上に、ネガ型黒色感光性樹脂組成物を塗布する工程（ａ）と、
前記黒色感光性樹脂組成物を、ブラックマトリクスに対応する半透過部と、柱状スペーサーに対応する透過部と、リブに対応する半透過部と、を備えるフォトマスクを用いて露光する工程（ｂ）と、
前記黒色感光性樹脂組成物を現像する工程（ｃ）と、
前記黒色感光性樹脂組成物を再度露光する工程（ｄ）と、
前記黒色感光性樹脂組成物をポストベークする工程（ｅ）と、
を備え、
前記ブラックマトリクスと前記柱状スペーサーと前記リブとを一括して形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
前記ブラックマトリクスの下で、ある色の着色層と他の色の着色層とが重なることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。