JPH10104639A

JPH10104639A - スペーサー付きカラーフィルタ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10104639A
Application number: JP8275508A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Goto; 哲哉後藤; Shinichi Yamada; 申一山田; Takaharu Tsuda; 敬治津田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】均一で、十分な高さのスペーサーを形成した
カラーフィルタ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】透明基板上にブラックマトリックスを設
け、さらにその上に３原色のそれぞれの着色層を複数配
列し、かつ、前記ブラックマトリックス上に３原色のそ
れぞれの着色層のうち少なくとも２色の着色層の積層に
より形成されたスペーサー部を設けたカラーフィルタに
おいて、スペーサー部の周囲にスペーサー最上層の色と
は異なる着色層から成る堰を有することを特徴とするス
ペーサー付きカラーフィルタを提供した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パソコンやワープ
ロ等の液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタ及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、使用されているカラー液晶表示装
置は、液晶層の厚み（セルギャップ）を保持するため
に、一般に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や、複数の走査
電極等を具備した電極基板とカラーフィルタ側の基板と
の間にプラスチックビーズ又はガラスビーズ若しくはガ
ラスカットファイバーをスペーサーとして有する。ここ
でプラスチックビーズ等のスペーサーは散布されるた
め、電極基板とカラーフィルタ基板のどの位置（面内位
置）に配置されるか定まっていない。

【０００３】特開昭５６−１４０３２４、特開昭６３−
８２４０５、特開平４−９３９２４、特開平５−１９６
９４６には、カラーフィルタを形成する着色層を重ね合
わせた構造をスペーサーとして用いた液晶表示装置が提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プラスチックビーズ等
をスペーサーとして用いるカラー液晶表示素子において
は、プラスチックビーズ等のスペーサーの位置が定まっ
ておらず、画素上に位置するスペーサーによる光の散乱
や透過により液晶表示素子の表示品位が低下するという
問題がある。

【０００５】プラスチックビーズ等のスぺーサーを散布
して使用する液晶表示素子には、この他にも下記の問題
がある。すなわち、スぺーサーが、球状あるいは棒状の
形状であり、セル圧着時に点又は線で接触するために、
配向膜や透明電極が破損し、表示欠陥が発生しやすいと
いう欠点がある。さらに配向膜や透明電極の破損によ
り、液晶が汚染され、液晶に印加される実効電圧が低下
しやすいという欠点もある。

【０００６】また、スペーサーを均一に散布する工程が
必要であったり、あるいはスペーサーの粒度分布を高精
度に管理することが必要であることから、簡便な方法で
安定した表示品位の液晶表示素子を得ることが難しい。

【０００７】これらの問題点に対して、特開昭５６−１
４０３２４、特開昭６３−８２４０５、特開平４−９３
９２４、特開平５−１９６９４６では、２色あるいは３
色の着色層を重ね合わせた構造をスペーサーとして用い
ることが提案されている。これら開示技術で実際に得ら
れる液晶層の厚み（セルギャップ）は、着色層の１層あ
るいは２層分の厚みとなり、十分なセルギャップを持っ
た液晶表示素子を得ることが難しく、また、着色層の１
層あるいは２層分の厚みでセルギャップを保持できたと
しても着色層の厚膜化に伴う、例えば、カラーフィルタ
ー上に形成されるＩＴＯ膜の耐久性の低下等が起き、満
足な信頼性を有する液晶表示装置が得られにくい。

【０００８】さらに、各着色層を積層してドット状スペ
ーサーとするために特に２層目、３層目を形成する塗料
は、ある程度以上の粘度や耐レベリング性を持つ必要が
ある。これは１層目、１＋２層積層により設けた土台の
上に塗布された、スペーサートップとなるべき塗膜が周
辺部に流れ込むレベリングにより他の部分よりも薄くな
るのを防ぐためである。しかしながら、高粘度でレベリ
ングしにくい塗料を用いることはカラーフィルター画面
内の膜厚均一性を損ない、着色層の高さバラツを生じ
る。着色層を積層したドット状スペーサーの高さが直接
セルギャップを決定するために、該ドット状スペーサー
の高さのバラツキは、セルギャプムラとして液晶表示装
置とした時の表示品位を著しく損なう可能性が高い。

【０００９】従って、本発明の目的は、均一で、十分な
高さのスペーサーを形成したカラーフィルタ及びその製
造方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、鋭意研
究の結果、スペーサーの周囲に、スペーサーを形成する
積層された最上層以外の着色層から成る堰を形成するこ
とにより、最上層の着色層を塗布した際に、たれてきた
塗料の流れが堰に食い止められてレベリングが減少し、
それによってスペーサーの高さを高くすることができ、
かつ、スペーサーの高さを均一にできることを見出し本
発明を完成した。

【００１１】すなわち、本発明は、透明基板上にブラッ
クマトリックスを設け、さらにその上に３原色のそれぞ
れの着色層を複数配列し、かつ、前記ブラックマトリッ
クス上に３原色のそれぞれの着色層のうち少なくとも２
色の着色層の積層により形成されたスペーサー部を設け
たカラーフィルタにおいて、スペーサー部の周囲にスペ
ーサー最上層の色とは異なる着色層から成る堰を有する
ことを特徴とするスペーサー付きカラーフィルタを提供
する。また、本発明は、透明基板上にブラックマトリッ
クスを設け、さらにその上に３原色のそれぞれの着色層
を複数配列し、かつ、前記ブラックマトリックス上に３
原色のそれぞれの着色層のうち少なくとも２色の着色層
の積層により形成されたスペーサー部を設けたカラーフ
ィルタの製造方法において、スペーサー部の周囲にスペ
ーサー最上層の色とは異なる着色層から成る堰を設置す
る工程を含むことを特徴とするスペーサー付きカラーフ
ィルタの製造方法を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルタは、透明
基板上にブラックマトリックスを設け、さらにその上に
３原色の各着色層をそれぞれ複数配列したものである。
ブラックマトリックスとしては、樹脂及び遮光剤から成
る樹脂ブラックマトリックスが好ましい。カラーフィル
ターは３原色から成る各着色層により被覆された画素を
一絵素とし、多数の絵素により構成されている。ここで
言う、ブラックマトリックスは、各画素間に配列された
遮光領域を示し、液晶表示装置の表示コントラストを向
上させるために設けられる。

【００１３】カラーフィルターに用いられる透明基板と
しては、特に限定されるものではなく、石英ガラス、ホ
ウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリ
カコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、
有機プラスチックのフィルム又はシート等が好ましく用
いられる。

【００１４】この透明基板上にブラックマトリックスが
設けられる。ブラックマトリックスは、クロム等の金属
又はそれらの酸化物等で形成してもよいが、樹脂及び遮
光剤から成る樹脂ブラックマトリックスを形成すること
がスペーサーの高さを確保する上で、また製造コストや
廃棄物処理コストの面から好ましい。この場合、ブラッ
クマトリックスに用いられる樹脂としては、特に限定さ
れないが、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン
系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ
オレフィン系樹脂などの感光性又は非感光性の材料が好
ましく用いられる。ブラックマトリックス用樹脂は、画
素や保護膜に用いられる樹脂よりも高い耐熱性を有する
樹脂が好ましく、また、ブラックマトリックス形成後の
工程で使用される有機溶剤に耐性を持つ樹脂が好ましい
ことからポリイミド系樹脂が特に好ましく用いられる。

【００１５】ここで、ポリイミド樹脂としては、特に限
定されるものではないが、通常下記一般式［Ｉ］で表さ
れる構造単位を主成分とするポリイミド前駆体（ｎ＝１
〜２）を、加熱又は適当な触媒によってイミド化したも
のが好適に用いられる。

【００１６】

【化１】

【００１７】また、ポリイミド系樹脂には、イミド結合
の他に、アミド結合、スルホン結合、エーテル結合、カ
ルボニル結合等のイミド結合以外の結合が含まれていて
も差支えない。

【００１８】上記一般式[I] 中、Ｒ¹ は少なくとも２個
以上の炭素原子を有する３価又は４価の有機基である。
耐熱性の面から、Ｒ¹ は環状炭化水素、芳香族環又は芳
香族複素環を含有し、かつ、炭素数６〜３０の３価又は
４価の基が好ましい。Ｒ¹ の例として、フェニル基、ビ
フェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン
基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、ジ
フェニルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルト
リフルオロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンチ
ル基等が挙げられるがこれらに限定されない。

【００１９】Ｒ² は少なくとも２個以上の炭素原子を有
する２価の有機基であるが、耐熱性の面から、Ｒ² は環
状炭化水素、芳香族環又は芳香族複素環を含有し、かつ
炭素数６〜３０の２価の基が好ましい。Ｒ² の例とし
て、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフ
タレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェ
ニルスルホン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノ
ン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、ジフェニル
メタン基、シクロヘキシルメタン基等が挙げられるがこ
れらに限定されない。構造単位[I] を主成分とするポリ
マーは、Ｒ¹ 、Ｒ² がこれらのうち各々１種から構成さ
れていてもよいし、各々２種以上から構成される共重合
体であってもよい。さらに、基板との接着性を向上させ
るために、耐熱性を低下させない範囲でジアミン成分と
して、シロキサン構造を有するビス（３−アミノプロピ
ル）テトラメチルジシロキサンなどを共重合するのが好
ましい。

【００２０】構造単位[I] を主成分とするポリマーの具
体的な例として、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'-
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'-
ビフェニルトリフルオロプロパンテトラカルボン酸二無
水物、3,3',4,4'-ビフェニルスルホンテトラカルボン酸
二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二
無水物等から成る群から選ばれた１種以上のカルボン酸
二無水物と、パラフェニレンジアミン、3,3'- ジアミノ
ジフェニルエーテル、4,4'- ジアミノジフェニルエーテ
ル、3,4'- ジアミノジフェニルエーテル、3,3'- ジアミ
ノジフェニルスルホン、4,4'- ジアミノジフェニルスル
ホン、4,4'- ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4'-
ジアミノジフェニルメタンなどの群から選ばれた１種以
上のジアミンから合成されたポリイミド前駆体が挙げら
れるが、これらに限定されない。これらのポリイミド前
駆体は公知の方法、すなわち、テトラカルボン酸二無水
物とジアミンを選択的に組み合わせ、溶媒中で反応させ
ることにより合成される。

【００２１】ブラックマトリックス用の遮光剤として
は、カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄等の金属
酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色
の顔料の混合物等を用いることができる。この中でも、
特にカーボンブラックは遮光性が優れており、特に好ま
しい。分散の良い粒径の小さいカーボンブラックは主と
して茶系統の色調を呈するので、カーボンブラックに対
する補色の顔料を混合させて無彩色にするのが好まし
い。

【００２２】ブラックマトリックス用の樹脂がポリイミ
ドの場合、黒色ペースト溶媒としては、通常、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系極性溶媒、
γ−ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒等が好適
に使用される。

【００２３】カーボンブラックや、カーボンブラックに
対して補色の顔料等の遮光剤を分散させる方法として
は、例えば、ポリイミド前駆体溶液中に遮光剤や分散剤
等を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、
ボールミルなどの分散機中で分散させる方法などがある
が、この方法に特に限定されない。また、カーボンブラ
ックの分散性向上、あるいは塗布性やレベリング性向上
のために種々の添加剤が加えられていてもよい。

【００２４】樹脂ブラックマトリックスの製法として
は、黒色ペーストを透明基板上に塗布、乾燥した後に、
パターニングを行う。黒色ペーストを塗布する方法とし
ては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダ
イコーティング法、ワイヤバーによる方法などが好適に
用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて
加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使
用する樹脂、溶媒、ペースト塗布料により異なるが、通
常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好まし
い。

【００２５】このようにして得られた黒色ペースト被膜
は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ
型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が
感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮
断膜を形成した後に、露光、現像を行う。必要に応じ
て、ポジ形フォトレジスト又は酸素遮断膜を除去し、ま
た、加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、前駆
体からポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により
若干異なるが、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱
するのが一般的である。以上のプロセスにより、透明基
板上にブラックマトリックスが形成される。

【００２６】樹脂ブラックマトリックスの膜厚は、好ま
しくは０．５〜１．５μｍ、より好ましくは０．８〜
１．２μｍである。この膜厚が０．５μｍよりも薄い場
合には十分なセルギャップの確保が難しくなり、また、
遮光性が不十分になることからも好ましくない。一方、
膜厚が１．５μｍよりも厚い場合には、遮光性は確保で
きるものの、カラーフィルターの平坦性が犠牲になり易
く、段差が生じやすい。表面段差が生じた場合、カラー
フィルタ上部に透明導電膜や液晶配向膜を形成させても
段差はほとんど軽減されず、液晶配向膜のラビングによ
る配向処理が不均一になったり、セルギャップにバラツ
キが生じたりして、液晶表示素子の表示品位が低下す
る。表面段差を小さくするためには、着色層上に透明保
護膜を設けることが有効であるが、カラーフィルタの構
造が複雑になり、製造コストが高くなる点では不利であ
る。

【００２７】また、樹脂ブラックマトリックスの遮光性
は、ＯＤ値（透過率の逆数の常用対数）で表されるが、
液晶表示素子の表示品位を向上させるためには、好まし
くは２．５以上であり、より好ましくは３．０以上であ
る。また、樹脂ブラックマトリックスの膜厚の好適な範
囲を前述したが、ＯＤ値の上限は、これとの関係で定め
られるべきである。

【００２８】樹脂ブラックマトリックスの反射率は、反
射光による影響を低減し液晶表示素子の表示品位を向上
させるために、４００〜７００ｎｍの可視領域での視感
度補正された反射率（Ｙ値）で２％以下が好ましく、よ
り好ましくは１％以下である。

【００２９】樹脂ブラックマトリックス間には通常（２
０〜２００）μｍｘ（２０〜３００）μｍの開口部が設
けられるが、この開口部を少なくとも被覆するように３
原色のそれぞれの着色層が複数配列される。すなわち、
１つの開口部は、３原色のいずれか１つの着色層により
被覆され、各色の着色層が複数配列される。

【００３０】カラーフィルターを構成する着色層は、少
なくとも３原色の色彩を含む。すなわち、加色法により
カラー表示を行う場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３原色が選ばれ、減色法によりカラー表示を行
う場合は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー
（Ｙ）の３原色が選ばれる。一般には、これらの３原色
を含んだ要素を１単位としてカラー表示の絵素とするこ
とができる。着色層には、着色剤により着色された樹脂
が用いられる。

【００３１】着色層に用いられる着色剤としては、有機
顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さ
らには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等の種々
の添加剤を添加してもよい。有機顔料としては、フタロ
シアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ系、キナクリドン
系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系が好適
に用いられる。

【００３２】着色層に用いられる樹脂としては、エポキ
シ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等
の感光性又は非感光性の材料が好ましく用いられ、着色
剤をこれらの樹脂中に分散あるいは溶解させて着色する
ことが好ましい。感光性の樹脂としては、光分解型樹
脂、光架橋型樹脂、光重合型樹脂等のタイプがあり、特
にエチレン不飽和結合を有するモノマ、オリゴマ又はポ
リマと紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを含む
感光性組成物、感光性ポリアミック酸組成物等が好適に
用いられる。非感光性の樹脂としては、上記の各種ポリ
マ等で現像処理が可能なものが好ましく用いられるが、
透明導電膜の製膜工程や液晶表示装置の製造工程でかか
る熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好まし
く、また、液晶表示装置の製造工程で使用される有機溶
剤への耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド
系樹脂が特に好ましく用いられる。ここで、好ましいポ
リイミド樹脂としては、上記した樹脂ブラックマトリッ
クスの材料として好ましく用いられるポリイミド樹脂を
挙げることができる。

【００３３】着色層を形成する方法としては、樹脂ブラ
ックマトリックスを形成した基板上に塗布、乾燥した後
に、パターニングを行う。着色剤を分散又は溶解させ着
色ペーストを得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤
を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボ
ールミルなどの分散機中で分散させる方法などがある
が、この方法に特に限定されない。

【００３４】着色ペーストを塗布する方法としては、黒
色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコーター
法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバーに
よる方法等が好適に用いられ、この後、オーブンやホッ
トプレートを用いて加熱乾燥（セミキュア）を行う。セ
ミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量
により異なるが通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱す
ることが好ましい。

【００３５】このようにして得られた着色ペースト被膜
は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ
型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が
感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮
断膜を形成した後に、露光、現像を行う。必要に応じ
て、ポジ型フォトレジスト又は酸素遮断膜を除去し、加
熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、樹脂により
異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合に
は、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一
般的である。以上のプロセスにより、ブラックマトリッ
クスを形成した基板上にパターニングされた着色層が形
成される。

【００３６】上記のように樹脂ブラックマトリックスを
形成した基板上に第１色目の着色層を全面にわたって形
成した後に、不必要な部分をフォトリソグラフィ法によ
り除去し、所望の第１色目の着色パターンを形成する。
この場合、樹脂ブラックマトリックスの開口部を少なく
とも被覆する部分と着色層によりスペーサーを形成する
部分に着色層を残す（堰を形成する着色層については後
述）。第２色目、第３色目も同様な操作を繰り返し、樹
脂ブラックマトリックスの開口部上には１層の着色層
が、また、スペーサーには少なくとも２層の着色層が残
るように着色層を形成する。スペーサーは２層の着色層
から成っていてもよいが、十分なセルギャップを確保す
る観点から３層の着色層から成ることが好ましい。開口
部上の着色層とスペーサーを形成する着色層とは連続し
ていても、また、分離されていても差し支えない。ただ
し、カラーフィルタ上に形成するＩＴＯ膜を開口部上の
着色層とスペーサー間で断線させ、カラーフィルタ側と
対向基板との導通を防止する場合は、開口部上の着色層
とスペーサーを形成する着色層とは分離・分画されてい
る方が好ましい。

【００３７】本発明における３原色からなる着色層の積
層により形成されたスペーサーが樹脂ブラックマトリッ
クス上に形成されるが、スペーサーの面積や配置場所は
液晶表示素子を作製する場合にカラーフィルタと対向す
るアクティブマトリックス基板の構造に大きく影響を受
ける。そのため、対向する透明電極基板側の制約がない
場合は、スペーサーの面積や設置場所は特に限定されな
いが、画素のサイズを考えた場合、スペーサー１つ当た
りの面積は１０μｍ² 〜１０００μｍ² であることが好
ましい。１０μｍ² よりも小さい場合は、精密なパター
ンの形成や積層が難しく、また、１０００μｍ² よりも
大きい場合は、スペーサー部の形状にもよるがブラック
マトリックス上に完全に配置することが難しくなる。

【００３８】３原色の膜厚は、特に限定されないが、１
層当たり１〜３μｍであることが好ましく、この場合の
３原色の着色層の各膜厚の合計は３〜９μｍとなる。合
計膜圧が３μｍよりも小さい場合には、十分なセルギャ
ップが得られず、また、９μｍを超える場合には、着色
層の均一塗布が難しくなり、さらにカラーフィルタ上に
形成される透明導電膜の信頼性が低下し、好ましくな
い。

【００３９】本発明のカラーフィルタを用いてセルギャ
ップを保持した場合は、例えば、３原色として、Ｒ、
Ｇ、Ｂを選んだ場合、Ｒに対してはＧ＋Ｂ＋Ｂｋ（樹脂
ブラックマトリックス）の膜厚が、Ｇに対してはＢ＋Ｒ
＋Ｂｋの膜厚が、また、Ｂに対してはＲ＋Ｇ＋Ｂｋの膜
厚が「スペーサーの高さ」、すなわち液晶表示装置にお
けるセルギャップに相当することになる。

【００４０】本発明のカラーフィルタでは、積層された
着色層から成る上記スペーサーの周囲に、スペーサーを
構成する積層された着色層の最上層以外の着色層から成
る堰が設けられている。以下、この堰について、図面に
基づき説明する。

【００４１】図１及び図２には赤色（Ｒ）の着色層を配
置した画素間に設けられたブラックマトリックス上に形
成されたスペーサーが模式的に示されている。図１はカ
ラーフィルタを上から見た平面図であり、図２は図１の
２−２’線切断部端面図である。赤色の画素１０、１０
間にブラックマトリックス１１が設けられている。透明
基板１６（図２）上に形成されたブラックマトリックス
（１１）上には、下から青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色
（Ｒ）の３色の着色層が積層されて成るスペーサー１２
が設けられている（図２）。スペーサー１２の周囲に
は、堰１４が設けられている。図１及び図２に示す例で
は、堰１４はスペーサー１２を形成する３層の着色層の
最下層の着色層（Ｂ）から成る。

【００４２】この堰１４は、スペーサーの最下層のＢ層
を上記したようにフォトリソグラフィ法により形成する
際に、堰１４の部分が残留するようにパターニングする
ことにより容易に形成することができる。

【００４３】図３及び図４には、別の実施態様が示され
ている。図３は平面図であり、図４は図３中の４−４’
線切断部端面図である。図３及び図４に示す実施態様
は、図１及び図２に示す実施態様と類似しているので、
図１及び図２に示すカラーフィルタと同一の部材には同
一の参照番号を付してある。この実施態様では、堰１４
は、スペーサーの中間層であるＧ層から成る。中間層か
ら成る堰も、該中間層を形成するフォトリソグラフィ法
により形成する際に、堰１４が残留するようにパターニ
ングすることにより容易に形成することができる。

【００４４】このように、堰はスペーサーを形成する着
色層の最下層によっても中間層（スペーサーが３層から
成る場合）によっても形成することが可能である。ま
た、最下層と中間層を積層して堰にすることも可能であ
る。

【００４５】スペーサーの最下層の周縁と堰の内壁との
間の間隔は、特に限定されないが、たれてきた最上層の
着色層を形成する塗料の流出をせき止め、それによって
最上層のレベリングを小さくするという、堰の役割を満
足に果たすために、通常１μｍ〜２０μｍ程度が好まし
く、さらには１μｍ〜１０μｍ程度が好ましい。

【００４６】また、堰の平面形状は特に限定されず、図
１及び図３に示すような正方形ないし長方形、円形等を
挙げることができるがこれらに限定されるものではな
い。また、図１及び図３に示すように、堰はスペーサー
を完全に囲包することが好ましいが、塗料の流れを食い
止めることができるのであれば、閉じていない領域が存
在していてもよい。

【００４７】スペーサーの最上層の着色層を形成する際
に、塗布した最上層の着色層を形成する塗料がたれ流れ
るが、本発明のカラーフィルタでは、このたれてきた塗
料が堰によってせき止められるので、たれ流れる塗料の
量が少なくなり、その結果、スペーサーの最上層の着色
層の厚さを従来よりも厚くすることができ、ひいてはス
ペーサーの高さを従来よりも高くすることができる。ま
た、各堰の大きさを一定にすれば、たれ流れる塗料の量
を均一化することができ、スペーサー最上層の厚さを均
一化でき、ひいてはスペーサー高さを均一化することが
できる。

【００４８】実施例１ (1) 樹脂ブラックマトリックスの作製 3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4'
- ジアミノジフェニルエーテル及びビス（３−アミノプ
ロピル）テトラメチルジシロキサンをＮ−メチル−２−
ピロリドンを溶媒として反応させ、ポリイミド前駆体
（ポリアミック酸）溶液を得た。

【００４９】下記の組成を有するカーボンブラックミル
ベースをホモジナイザーを用いて、7000 rpmで３０分間
分散し、ガラスビーズをろ過してブラックペーストを調
製した。

【００５０】カーボンブラックミルベースの組成カーボンブラック（MA100 、三菱化成（株）製）４．６部ポリイミド前駆体溶液２４．０部Ｎ−メチルピロリドン６１．４部ガラスビーズ９０．０部

【００５１】３００ｘ３５０ｍｍのサイズの無アルカリ
ガラス（日本電気ガラス（株）製）、ＯＡ−２）基板上
にスピナーを用いて、ブラックペーストを塗布し、オー
ブン中１３５℃で２０分間セミキュアした。続いて、ポ
ジ型レジスト（Sphipley "Microposit" RC100 30cp) を
スピナーで塗布し、９０℃で１０分間乾燥した。レジス
ト膜厚は１．５μｍとした。キャノン（株）製露光機Ｐ
ＬＡ−５０１Ｆを用い、フォトマスクを介して露光を行
った。ガラス基板中央にカラーフィルタ中央が重なる一
面のカラーフィルタが設計されたパターンのものであ
る。

【００５２】次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドを２重量％含んだ２３℃の水溶液を現像液に用い、
基板を現像液にディップさせ、同時に１０ｃｍ幅を５秒
で１往復するように基板を揺動させて、ポジ型レジスト
の現像とポリイミド前駆体のエッチングを同時に行っ
た。現像時間は６０秒であった。その後、メチルセルソ
ルブアセテートでポジ型レジストを剥離し、さらに３０
０℃で３０分間キュアし、樹脂ブラックマトリックス基
板を得た。樹脂ブラックマトリックスの膜厚は、０．９
０μｍであり、ＯＤ値は３．０であった。また、樹脂ブ
ラックマトリックスとガラス基板との界面における反射
率（Ｙ値）は１．２％であった。

【００５３】(2) 着色層の作製次に、赤、緑、青の顔料として各々Color Index No.653
00 Pigment Red 177で示されるジアントラキノン系顔
料、Color Index No.74265 Pigment Green 36 で示され
るフタロシアニングリーン系顔料、Color Index No. 74
160 Pigment blue15-4 で示されるフタロシアニンブル
ー系顔料を用意した。ポリイミド前駆体溶液に上記顔料
を各々混合分散させて、赤、緑、青の３種類の着色ペー
ストを得た。

【００５４】先ず、樹脂ブラックマトリックス基板上に
青ペーストを塗布し、８０℃で１０分間熱風乾燥し、１
２０℃、２０分間セミキュアした。この後、ポジ型レジ
スト（Sphipley "Microposit" RC100 30cp) をスピナー
で塗布後、８０℃で２０分間乾燥した。マスクを用いて
露光し、アルカリ現像液（Sphipley "Microposit" 351)
に基板をディップし、同時に基板を揺動させながら、ポ
ジ型レジストの現像及びポリイミド前駆体のエッチング
を同時に行った。その後、ポジ型レジストをメチルセル
ソルブアセテートで剥離し、さらに３００℃で３０分間
キュアした。着色画素部の膜厚は２．０μｍであった。
このパターニングにより青色画素の形成と共に樹脂ブラ
ックマトリックス上にスペーサーの１段目を形成した。
さらに、このパターニングにより、図１及び図２に示
す、青色着色層から成る堰１４も同時に形成した。

【００５５】水洗後に、同様にして、緑色画素の形成と
ともに樹脂ブラックマトリックス上にスペーサーの２段
目を形成した。緑色画素部の膜厚（キュア後）は２．０
μｍであった。

【００５６】さらに水洗後に、同様にして赤色画素の形
成と共に樹脂ブラックマトリックス上にスペーサーの３
段目を形成し、カラーフィルタを作製した。赤色画素部
の膜厚（キュア後）は２．０μｍであった。

【００５７】着色層の積層により樹脂ブラックマトリッ
クス上に設けられたスペーサー部の面積は１個当たり約
１００μｍ² であった。スペーサーの高さは、Ｂ着色層
上のスペーサー高さ５．５μｍ、Ｇ着色層上のスペーサ
ー高さ５．４μｍ、Ｒ着色層上のスペーサー高さ５．４
μｍであった。

【００５８】実施例２実施例１の方法において、堰１４を最下層の青色着色層
ではなく、図３及び図４に示すように中間層の緑色着色
層で形成することを除き実施例１と同様な操作を行っ
た。すなわち、最下層の青色着色層を形成する際には堰
１４は形成せず、中間層の緑色着色層を形成する際に、
堰１４が残留するようにパターニングを行い、中間層の
緑色着色層から成る堰１４を形成した。得られたカラー
フィルタのスペーサー高さはＢ着色層上のスペーサー高
さ５．３μｍ、Ｇ着色層上のスペーサー高さ５．１μ
ｍ、Ｒ着色層上のスペーサー高さ５．１μｍであった。

【００５９】比較例堰１４を設けないことを除き、実施例１と同様な操作を
行った。得られたカラーフィルタのスペーサー高さはＢ
着色層上のスペーサー高さ５．３μｍ、Ｇ着色層上のス
ペーサー高さ４．８μｍ、Ｒ着色層上のスペーサー高さ
４．６μｍであった。

【００６０】実施例１及び２と比較例との比較から明ら
かなように、堰を設けた実施例１及び２では、堰を設け
ない比較例に比べ、最上層のＲ層の厚さが有意に厚くな
った。

【００６１】

【発明の効果】本発明によると、スペーサーの周囲に形
成された堰により、最上層の着色層のレベリングが抑制
されるので、均一で、十分な高さのスペーサーを形成し
たカラーフィルタが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの１実施例の平面図で
ある。

【図２】図１の２−２’線切断部端面図である。

【図３】本発明のカラーフィルタの他の１実施例の平面
図である。

【図４】図３の４−４’線切断部端面図である。

【符号の説明】

１０赤色画素１１ブラックマトリックス１２スペーサー１４堰１６透明基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上にブラックマトリックスを設
け、さらにその上に３原色のそれぞれの着色層を複数配
列し、かつ、前記ブラックマトリックス上に３原色のそ
れぞれの着色層のうち少なくとも２色の着色層の積層に
より形成されたスペーサー部を設けたカラーフィルタに
おいて、スペーサー部の周囲にスペーサー最上層の色と
は異なる着色層から成る堰を有することを特徴とするス
ペーサー付きカラーフィルタ。
【請求項２】前記ブラックマトリックスが樹脂ブラッ
クマトリックスである請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項３】前記堰が、スペーサーを形成する最下層
の着色層から成る請求項１又は２記載のカラーフィル
タ。
【請求項４】前記スペーサーが３層の積層から成り、
前記堰が、スペーサーを形成する中間層の着色層から成
る請求項１又は２記載のカラーフィルタ。
【請求項５】透明基板上にブラックマトリックスを設
け、さらにその上に３原色のそれぞれの着色層を複数配
列し、かつ、前記ブラックマトリックス上に３原色のそ
れぞれの着色層のうち少なくとも２色の着色層の積層に
より形成されたスペーサー部を設けたカラーフィルタの
製造方法において、スペーサー部の周囲にスペーサー最
上層の色とは異なる着色層から成る堰を設置する工程を
含むことを特徴とするスペーサー付きカラーフィルタの
製造方法。