JPH116913A - カラーフィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂ブラックマトリックスを用いたカラーフ
ィルタであって、残像等の表示不良が発生するという問
題が生じないカラーフィルタを提供すること。 【解決手段】 透明基板上に、少なくとも遮光剤を樹脂
中に分散させて成るブラックマトリックス層を設け、ブ
ラックマトリックスの開口部及びブラックマトリックス
上の一部を３原色から成る着色層を設けたカラーフィル
ターにおいて、ブラックマトリックスのパターンエッジ
部上でのカラーフィルタ表面の傾斜角θが２５以下であ
ることを特徴とする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、液晶表示素子に使
用さ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】一般にカラーフィルタは、透明基板上に
形成された赤、緑、青の３原色の着色層を一絵素として
多数の絵素から構成されている。そして、各着色層間に
は、表示コントラストを高めるために遮光領域（画面上
では、一般に黒色に見えることから、ブラックマトリッ
クスと称されている）が設けられている。

【０００３】カラーフィルタ上に着色層を形成する方法
としては、フォトリソグラフィ法を用いて形成した可染
媒体を染色する方法、感光性の顔料分散組成物を用いる
方法、非感光性の顔料分散組成物をエッチングする方
法、パターニングした電極を利用した電着法等の他に、
低コストの製造方法として印刷法やインクジェット法で
着色部分を形成する方法もある。

【０００４】また、従来のカラーフィルターのブラック
マトリックスは、微細にパターニングされた金属薄膜、
あるいは遮光剤により着色された樹脂をパターニングす
ることにより形成されることが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】金属薄膜によるブラッ
クマトリックスの場合、反射光が大きく、また、製造コ
ストが高く、さらにはパターン加工を行なう際に６価ク
ロム等の有害な物質を生成し、環境汚染が問題となる場
合もある。金属酸化物、あるいは金属窒化物を用いた多
層膜によるブラックマトリックスの場合は、反射光は小
さくなるものの、製造コスト、及び環境汚染の問題につ
いては軽減されない。一方、遮光剤によって着色された
樹脂をパターニングして得られたブラックマトリックス
の場合、金属薄膜の場合に比べ、低反射という利点があ
るものの、金属薄膜に比べ膜厚当りの遮光性が低いた
め、膜厚を厚くする必要がある。しかしながら、樹脂ブ
ラックマトリックスを用いると、残像等の表示不良が発
生するという問題が生じる。

【０００６】従って、本発明の目的は、樹脂ブラックマ
トリックスを用いたカラーフィルタであって、残像等の
表示不良が発生するという問題が生じないカラーフィル
タ及びその製造方法を提供することである。

【０００７】本願発明者らは、鋭意研究の結果、樹脂ブ
ラックマトリックスを用いるとブラックマトリックスの
パターンエッジ部上でのカラーフィルタ表面の傾斜角が
大きくなり、これが液晶配向の不均一をもたらし残像等
の表示不良が発生することを見出し、該傾斜角を一定値
以下に設定することによりこの問題を解決できることを
見出して本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明は、透明基板上に、少な
くとも遮光剤を樹脂中に分散させて成るブラックマトリ
ックス層を設け、ブラックマトリックスの開口部及びブ
ラックマトリックス上の一部を３原色から成る着色層を
設けたカラーフィルターにおいて、該着色層のブラック
マトリックスのパターンエッジ部上での傾斜角θが２５
°以下であることを特徴とするカラーフィルタを提供す
る。また、本発明は、透明基板上に、少なくとも遮光剤
を樹脂中に分散させて成るブラックマトリックス層を設
ける工程と、次いでブラックマトリックスの開口部及び
ブラックマトリックス上の一部を３原色から成る着色層
を設ける工程とを有するカラーフィルターの製造方法に
おいて、該着色層の表面を研磨し、それによって該着色
層のブラックマトリックスのパターンエッジ部上での傾
斜角θを２５°以下にす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。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の液晶表示素子用カラーフ
ィルタは、透明基板上に、遮光剤を樹脂中に分散させて
成るブラックマトリックス層を設け、さらにその上に３
原色から成る着色層を塗布、パターン加工して開口部及
びブラックマトリックス上の一部に積層せしめて成る。

【００１０】本発明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。

【００１１】透明基板上に遮光剤を樹脂中に分散させて
成るブラックマトリックスを設ける。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。

【００１２】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。

【００１３】

【化１】

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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、塗布料により
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。

【００２３】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。このような場合に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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】上記のように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色目の着色層のパターンを形成する。
この場合、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、ブラックマトリックス上の一部に着色
層を残す。第２色目及び第３色目も同様な操作を繰り返
して着色層を形成する。

【００３４】３原色の膜厚は、特に限定されないが、１
層当たり１．６〜３μｍであることが好ましい。着色層
の厚さが１．６μｍ以上であると、後述する、本発明で
規定するブラックマトリックスのパターンエッジ部上で
のカラーフィルタ表面の傾斜角を２５°以下にしやすく
なり、一方、膜厚が３μｍを超えると着色層の均一塗布
が難しくなり、さらにカラーフィルタ上に形成されるこ
とがある透明導電膜の信頼性が低下し、好ましくない。

【００３５】着色層の上には必要に応じて透明保護膜を
形成できる。透明保護膜に用いられる樹脂としては、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、ゼラチン等の材料が好ましく用いられるが、透明
性導電膜の成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装置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。

【００３６】透明保護膜を塗布する方法としては、黒色
ペースト、着色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロ
ールコータ法、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を行なう。この
時、レベリング性の向上を目的として、必要に応じて真
空乾燥、予備加熱乾燥を行なってもよい。加熱温度は使
用する樹脂により異なるが、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。

【００３７】本発明の透明保護膜の膜厚は０．０５〜
２．０μｍが望ましい。傾斜角を小さくする点からは厚
い方がより効果的であるが、ブラックマトリックス層の
膜厚、着色層の膜厚との関係より好適に選べる。

【００３８】本発明のカラーフィルターでは、ブラック
マトリックスのパターンエッジ部上でのカラーフィルタ
表面の傾斜角θが２５°以下であり、好ましくは２０°
以下である。本発明でいう、「傾斜角θ」について図１
に基づいて説明する。図１はカラーフィルターの模式断
面図である。図１に示されるカラーフィルタは、透明基
板２２上にブラックマトリックス２４及び該ブラックマ
トリックス２４の開口部上及び該ブラックマトリックス
の一部上に設けられた着色層２６を有する。着色層２６
は、ブラックマトリックス２４の開口部の中央付近は図
示のように平坦であるが、ブラックマトリックス２４の
パターンエッジ部上では、図示のように、ブラックマト
リックス２４のために着色層２６が盛り上がる。必要に
より、この上に透明保護膜２８や透明電極３０を設ける
場合もあるが、ブラックマトリックス上の盛り上がりは
解消されない。「傾斜角θ」の定義を説明するために、
ブラックマトリックス２４のパターンエッジ部上の着色
層の盛り上がり部分を拡大したものを図３に示す。図３
に示されるように、作製されたカラーフィルタ表面の平
坦部分からの盛り上がりの頂点の高さｈの下から３／１
０の高さｈ₂ にあるカラーフィルタ表面の点Ｂと、同じ
く上記高さｈの頂点から３／１０の高さｈ₁にあるカラ
ーフィルタ表面の点Ａとを結ぶ直線と、カラーフィルタ
表面の平坦部分がなす角を「傾斜角θ」と定義する。な
お、図３に示す例では、透明膜及び透明電極は形成され
ていないが、透明膜又は透明膜と透明電極を形成する場
合には、上記「頂点」は最表面の頂点を意味し、上記
「平坦部分」も最表面の平坦部分を示す。なお、傾斜角
θは、カラーフィルタを切断し、その断面を走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより測定することがで
きる。また、これ以外にも触針式の表面荒さ計やＡＦＭ
でも測定することができる。

【００３９】傾斜角θは、着色層の厚さを厚くしたり
（上記のように好ましくは１．６μｍ以上）、それでも
不十分な場合には着色層を研磨することにより２５°以
下、好ましくは２０°以下に調整することができる。

【００４０】次に、上記カラーフィルタとＴＦＴ基板と
を用いて作製したカラー液晶表示素子について説明す
る。図２には、該カラー液晶表示素子の好ましい具体例
の断面図が模式的に示されている。図２中、１は透明基
板、１４は樹脂ブラックマトリックス、３は着色層例え
ば（Ｂ）、４は着色層例えば（Ｒ）、５は着色層例えば
（Ｇ）、６は透明電極、７は配向膜である。一方、１３
は、カラーフィルターと対向する透明電極基板の透明基
板であり、１２は液晶駆動回路付属電極、１１は絶縁
膜、１０は画素電極、９は配向膜である。８はカラーフ
ィルターと透明電極基板の間に挟持される液晶である。
カラーフィルターと透明電極基板の間には、セルギャッ
プを保持するための球状又は棒状のスペーサー１６が散
布されている。図１に示されるように、液晶表示素子
は、上記カラーフィルターと透明電極基板とを対向させ
て作製する。カラーフィルターには、必要に応じて着色
層上に透明保護膜を設けても差支えないが、構成が複雑
になり、製造コストはアップするが、透明膜を形成する
ことにより、カラーフィルタの平坦性を向上させること
ができる。透明膜の膜厚は特に限定されないが、通常
０．０１〜２．０μｍ程度が好ましい。また、カラーフ
ィルター上にはＩＴＯ膜等の透明電極を形成する。カラ
ーフィルターと対向する透明電極基板としては、ＩＴＯ
膜などの透明電極が透明基板上にパターン化されて設け
られる。透明電極基板上には、透明電極以外に、ＴＦＴ
素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、及び、走査線、
信号線等を設け、ＴＦＴ液晶表示素子やＴＦＤ液晶表示
素子を作製することができる。透明電極を有するカラー
フィルター及び透明電極基板上には液晶配向膜が設けら
れ、ラビング等による配向処理が施される。配向処理後
にシール剤を用いてカラーフィルター及び透明電極基板
を貼り合わせ、シール部に設けられた注入口から液晶を
注入した後に、注入口を封止する。偏光板を基板の外側
に貼り合わせた後にＩＣドライバーなどを実装すること
によりモジュールが完成する。

【００４１】

【実施例】以下、好ましい実施例に基づいて本発明をさ
らに詳しく説明するが、下記実施例によって本発明の効
力は何ら制限されるものではない。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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−２−ピロリドン ６１．４部 ガラスビーズ ９０．０部

【００４５】ガラス基板（コーニング製、１７３７材）
に上記ブラックペーストをカーテンフローコーターで塗
布し、ホットプレート上で１３０℃、１０分間乾燥し、
黒色の樹脂塗膜を形成した。ポジ型フォトレジスト（シ
プレー社製、ＳＲＣ−１００）をリバースロールコータ
ーで塗布、ホットプレートで１００℃、５分間プリベイ
クし、超高圧水銀灯を用いて１００ｍｊ／ｃｍ² 紫外線
照射してマスク露光した後、２．２５％のテトラメチル
アンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、フォトレジ
ストの現像と樹脂塗膜のエッチングを同時に行ない、パ
ターンを形成、メチルセロソルブアセテートでレジスト
剥離し、ホットプレートで３００℃、１０分間加熱する
ことでイミド化させ、ブラックマトリックス層を形成し
た。

【００４６】ブラックマトリックス層の膜厚を測定した
ところ、１．１５μｍであり、ＯＤ値は３．５であっ
た。

【００４７】(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。

【００４８】次に、樹脂ブラックマトリックス基板上に
赤ペーストをカーテンフローコータで塗布し、ホットプ
レートで１３０℃、１０分間乾燥し、赤色の樹脂塗膜を
形成した。この後、ポジ型レジスト（シプレー社製、Ｓ
ＲＣ−１００）をリバースロールコーターで塗布、ホッ
トプレートで１００℃、５分間プリベイクし、超高圧水
銀灯を用いて１００ｍｊ／ｃｍ² 紫外線照射してマスク
露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と樹
脂塗膜のエッチングを同時に行ない、パターンを形成、
メチルセロソルブアセテートでレジスト剥離し、ホット
プレートで３００℃、１０分間加熱することでイミド化
させ、赤色着色層を形成した。赤色着色層のブラックマ
トリックス開口部における膜厚を測定したところ２．２
μｍであった。

【００４９】水洗後同様にして、樹脂ブラックマトリッ
クス上に赤色着色層を形成した基板に緑ペーストを塗
布、パターン加工し、緑色着色層を形成した。緑色着色
層のブラックマトリックス開口部での膜厚を測定したと
ころ２．１５μｍであった。

【００５０】さらに水洗後同様にして樹脂ブラックマト
リックス層上に赤、緑の着色層を形成した基板上に青ペ
ーストを塗布、パターン加工し、青色着色層を形成し
た。青色着色層のブラックマトリックス開口部における
膜厚を測定したところ２．２μｍであった。

【００５１】(3) 透明電極の形成と傾斜角測定 この後、スパッタリング法によりＩＴＯを製膜したとこ
ろ、膜厚が１４０ｎｍで、表面抵抗が１５Ω／□であっ
た。

【００５２】このようにして作製したカラーフィルタの
各着色層のブラックマトリックスパターンエッジ上での
傾斜角をデジタルインスツルメント社製の原子間力顕微
鏡（ＡＦＭ）で測定したところ次の結果を得た。

【００５３】 赤着色層 青側 １４° 緑側 １５° 緑着色層 赤側 １５° 青側 １５° 青着色層 緑側 １０° 赤側 １２°

【００５４】この基板を切断し、断面を走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）で観察し、写真を撮影後、分度器で傾斜角
を測定した。その結果、 赤着色層 青側 １６° 緑側 １６° 緑着色層 赤側 １５° 青側 １７° 青着色層 緑側 １１° 赤側 １３° で、ＡＦＭでの測定結果とほぼ同じであった。よって、
以下の例ではＳＥＭによる切断面の観察に代えて、ＡＦ
Ｍによる測定方法を近似的に用いる。

【００５５】(4) カラー液晶表示素子の作製 カラーフィルタ基板を中性洗剤で洗浄した後、ポリイミ
ド樹脂から成る配向膜を印刷法により塗布し、ホットプ
レートで２５０℃、１０分間焼成した。膜厚は０．０７
μｍであった。この後、カラーフィルタ基板をラビング
処理し、シール剤をディスペンス法により塗布、ホット
プレートで９０℃、１０分間焼成した。

【００５６】一方、コーニング製ガラス基板１７３７材
にＴＦＴアレイを形成した基板も同様に洗浄した後、配
向膜を塗布、焼成した。その後、スペーサーを散布し、
前記カラーフィルタ基板と重ね合わせ、オーブン中で加
圧しながら１６０℃で９０分間焼成、樹脂を硬化させ
た。このセルを１５０℃、１０^ー3torrで真空アニールし
た後、一度窒素雰囲気下で常圧に戻し、再度真空雰囲気
において液晶注入した。液晶注入はセルをチャンバーに
入れて室温で１０^ー3torrまで減圧した後、液晶注入孔を
液晶槽に漬け、窒素を用いて常圧に戻して行なった。液
晶注入後、ＵＶ硬化樹脂を用いて液晶注入孔を封孔し
た。このパネルをＮＩ転移点以上の温度に加熱して液晶
を再配向させた。

【００５７】次に、偏光板をセルの２枚のガラス基板に
貼り付け、オートクレーブ中で温度５０℃、圧力５ｋｇ
ｆ／ｃｍ² の条件で処理して、セルを完成させた。得ら
れた液晶表示素子を顕微鏡で観察したところブラックマ
トリックス開口部周辺での光漏れもなく、また表示させ
たときに品位も良好で、コントラストを測定したところ
１５０：１であった。

【００５８】実施例２ 赤、青、緑の着色層の膜厚を１．８μｍに変えた他は実
施例１と同様にしてカラーフィルタを作製し、ＡＦＭで
傾斜角の測定を行った。

【００５９】 赤着色層 青側 １９° 緑側 ２０° 緑着色層 赤側 １９° 青側 ２０° 青着色層 緑側 １４° 赤側 １５°

【００６０】このカラーフィルタを用いて実施例１と同
様にしてカラー液晶表示素子を作製し、顕微鏡観察を実
施した。その結果、いずれもブラックマトリックス開口
部周辺での光漏れもなく、また表示させたときの品位も
良好であった。また、コントラストを測定した結果、実
施例と同じく１５０：１以上であった。

【００６１】実施例３ 赤、青、緑の着色層の膜厚を１．６μｍに変えた他は実
施例１と同様にしてカラーフィルタを作製し、ＡＦＭで
傾斜角の測定を行った。

【００６２】 赤着色層 青側 ２４° 緑側 ２４° 緑着色層 赤側 ２４° 青側 ２４° 青着色層 緑側 ２０° 赤側 １９°

【００６３】このカラーフィルタを用いて実施例１と同
様にしてカラー液晶表示素子を作製し、顕微鏡観察を実
施した。その結果、いずれもブラックマトリックス開口
部周辺で若干の光漏れが確認されたが、表示させたとき
の品位は比較的良好であった。コントラストを測定した
結果、実施例１、２よりやや低く１２０：１以上であっ
た。

【００６４】比較例１ 赤、青、緑の着色層の膜厚を１．２μｍに変えた他は実
施例１と同様にしてカラーフィルタを作製し、ＡＦＭで
傾斜角の測定を行った。

【００６５】 赤着色層 青側 ２８° 緑側 ２８° 緑着色層 赤側 ３０° 青側 ３０° 青着色層 緑側 ２４° 赤側 ２３°

【００６６】このカラーフィルタを用いて実施例１と同
様にしてカラー液晶表示素子を作製し、顕微鏡観察を実
施した。その結果ブラックマトリックス開口部周辺で光
漏れが確認され、表示時の品位も劣っていた。コントラ
ストを測定した結果、実施例１、２より低く８０：１で
あった。

【００６７】実施例４ 赤、青、緑の着色層の膜厚を１．２μｍにした他は実施
例１と同様にしてＲＧＢ着色層を形成した。この後、ポ
リアミック酸のＮ−メチル−２−ピロリドン／ブチルセ
ロソルブ溶液をスピンコーターで、仕上がり膜厚が１．
０μｍになるように塗布し、ホットプレートで３００
℃、１０分加熱してオーバーコート層を形成し、この
後、ＩＴＯをスパッタ法により膜厚が１４０ｎｍになる
ようにマスク成膜し、カラーフィルタ基板を作製し、Ａ
ＦＭで傾斜角の測定を行なった。その結果、測定された
角度は次の通りであった。

【００６８】 赤着色層 青側 ７° 緑側 ８° 緑着色層 赤側 ８° 青側 ８° 青着色層 緑側 ８° 赤側 ８°

【００６９】このカラーフィルタを用いて実施例１と同
様にしてカラー液晶表示素子を作製し、顕微鏡観察を実
施した。その結果、いずれもブラックマトリックス開口
部周辺での光漏れもなく、また表示させたときの品位も
良好であった。また、コントラストを測定した結果、い
ずれも１５０：１以上であった。

【００７０】実施例５ オーバーコートの膜厚を０．２μｍとした他は実施例４
と同様にしてカラーフィルタ基板を作製した。作製した
カラーフィルタの膜厚と傾斜角を実施例１と同じ方法で
測定した結果、測定された角度は次の通りであった。

【００７１】 赤着色層 青側 １１° 緑側 １１° 緑着色層 赤側 １１° 青側 １２° 青着色層 緑側 １０° 赤側 １０°

【００７２】このカラーフィルタを用いて実施例１と同
様にしてカラー液晶表示素子を作製し、顕微鏡観察を実
施した。その結果、いずれもブラックマトリックス開口
部周辺での光漏れもなく、また表示させたときの品位も
良好であった。また、コントラストを測定した結果、い
ずれも１５０：１以上であった。

【００７３】実施例６ 赤、青、緑の着色層の膜厚を１．２μｍにした他は実施
例１と同様にしてＲＧＢ着色層を形成した。この後、基
板表面より全面を研磨した後、ＩＴＯをスパッタ法によ
り膜厚が１４０ｎｍになるようにマスク成膜し、カラー
フィルタ基板を作製した。この基板の傾斜角をＡＦＭで
測定した結果、 赤着色層 青側 ０．７° 緑側 ０．８° 緑着色層 赤側 ０．６° 青側 ０．９° 青着色層 緑側 ０．２° 赤側 ０．５° となった。この時の研磨前後での画素開口部での膜厚の
変化は０．２μｍであった。

【００７４】このカラーフィルタを用いて実施例１と同
様にしてカラー液晶表示素子を作製し、顕微鏡観察を実
施した。その結果、いずれもブラックマトリックス開口
部周辺での光漏れもなく、また表示させたときの品位も
良好であった。また、コントラストを測定した結果、い
ずれも１５０：１以上であった。

【００７５】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタはブラックマト
リックス層が樹脂であり、かつカラーフィルタ表面の傾
斜角が２５以下の構造である。これを用いて液晶表示装
置を作製した場合、着色層の傾斜部分での配向不均一に
伴う残像等の表示不良の発生やコントラストの低下を防
ぎ、優れた画質を表示できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で規定されるブラックマトリックスのパ
ターンエッジ部上のカラーフィルタ表面の傾斜角θを説
明するための模式断面図である。

【図２】本発明のカラーフィルタ−を使用したカラー液
晶表示装置の模式断面図である。

【図３】本発明で規定されるブラックマトリックスのパ
ターンエッジ部上のカラーフィルタ表面の傾斜角θを説
明するために、ブラックマトリックスのパターンエッジ
部上のカラーフィルタ表面の盛り上がり部分を拡大して
示す模式断面図である。

【符号の説明】

１ 透明基板（ガラス基板） ２ 樹脂ブラックマトリックス ３ 着色層（Ｂ） ４ 着色層（Ｒ） ５ 着色層（Ｇ） ６ 透明電極 ７ 配向膜 ８ 液晶 ９ 配向膜 １０ 画素電極 １１ 絶縁膜 １２ 液晶駆動回路付属電極 １３ 透明基板（ガラス基板） １６ スペーサー ２２ 透明基板 ２４ 樹脂ブラックマトリックス ２６ 着色層 ２８ 透明膜 ３０ 透明電極 θ 傾斜角

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に、少なくとも遮光剤を樹脂
   中に分散させて成るブラックマトリックス層を設け、ブ
   ラックマトリックスの開口部及びブラックマトリックス
   上の一部を３原色から成る着色層を設けたカラーフィル
   ターにおいて、ブラックマトリックスのパターンエッジ
   部上でのカラーフィルタ表面の傾斜角θが２５°以下で
   あることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 【請求項２】 透明電極層が着色層上に設けられて成る
   ことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
3. 【請求項３】 透明電極膜が透明膜を介して着色層上に
   設けられて成ることを特徴とする請求項２記載のカラー
   フィルタ。
4. 【請求項４】 透明基板上に少なくともブラックマトリ
   ックス層、着色層、透明膜層を有する請求項１ないし３
   のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
5. 【請求項５】 前記着色層の膜厚が１．６μｍ以上であ
   る請求項１ないし４のいずれか１項に記載のカラーフィ
   ルタ。
6. 【請求項６】 前記着色層のブラックマトリックスのパ
   ターンエッジ部上での傾斜角θが２０°以下である請求
   項１ないし５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
7. 【請求項７】 透明基板上に、少なくとも遮光剤を樹脂
   中に分散させて成るブラックマトリックス層を設ける工
   程と、次いでブラックマトリックスの開口部及びブラッ
   クマトリックス上の一部を３原色から成る着色層を設け
   る工程とを有するカラーフィルターの製造方法におい
   て、該着色層の表面を研磨し、それによってブラックマ
   トリックスのパターンエッジ部上でのカラーフィルタ表
   面の傾斜角θを２５°以下にすることを特徴とするカラ
   ーフィルタの製造方法。