JPWO2005088360A1 - カラーフィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は、樹脂製の遮光部と着色層とが重なる領域の膜厚と、着色層のみ形成された領域の膜厚との差が小さく、液晶の配向の乱れ等の少ない高品質なカラーフィルタを提供することを主目的としている。上記目的を達成するために、本発明は、透明基板と、前記透明基板上に形成され、少なくとも遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、前記透明基板上の前記遮光部の開口部に形成され、かつ前記遮光部の一部を被覆するように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、前記遮光部が、前記遮光部の中心部に位置する、前記遮光部の最大膜厚の８５％以上である厚膜領域の幅が、遮光部線幅の３０％〜６０％の範囲内であり、前記遮光部の両側部に位置する、前記遮光部の最大膜厚の５０％以下である薄膜領域のそれぞれの幅が、遮光部線幅の１０％〜２０％の範囲内であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

Description

本発明は、液晶表示装置に用いられた際、液晶配向等を乱すことの少ない高品質なカラーフィルタに関するものである。

液晶表示装置に用いられるカラーフィルタを形成する際、一般的に、カラーフィルタを形成する透明基板上に遮光部を形成し、その開口部に着色層を形成する方法等が用いられている。このような遮光部として、従来よりクロム等の金属を真空蒸着させた金属薄膜をエッチング加工したものが用いられているが、近年、黒色の顔料等を分散させた樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー法等によってパターニングすることにより形成される樹脂製遮光部の開発が進められ、実用化されている。このような樹脂製の遮光部においては、金属薄膜からなる遮光部と比較して、真空蒸着等のプロセスが不要であり、大面積のカラーフィルタにも適用可能である、という利点を有する。

しかしながら、このような樹脂製遮光部は、クロム等の金属薄膜からなる遮光部と比較して、十分な光学濃度を得るために、厚膜とする必要がある。そのため、白抜け等の防止の目的で、樹脂製マトリクスの一部を被覆するように形成された着色層の膜厚が厚くなり、この遮光部と着色層とが積層されている領域と、着色層のみ形成された領域との膜厚差が大きいものとなる。

特に、遮光部が形成された透明基板上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等、複数回にわたって着色層が形成される場合、遮光部と着色層とが積層されている領域と、着色層のみ形成された領域との膜厚差が大きいものとなる。このようなカラーフィルタの着色層の形成方法を、例えば図４を用いて説明する。まず遮光部２が形成された透明基板１の開口部に、遮光部２を一部被覆するように一色目の着色層３Ｒをフォトリソグラフィー法等により形成する（図４（ａ））。続いて、その着色層３Ｒが形成された透明基板１上に２色目の着色層を形成する着色層形成用組成物４Ｂを塗布し（図４（ｂ））、目的とする領域のみ硬化させて、着色層３Ｂを形成する（図４（ｃ））。ここで、上記着色層形成用組成物４Ｂを塗布した際、透明基板１上には着色層３Ｒが形成されており、着色層３Ｒが形成されている領域の近傍では、その上に塗布された着色層形成用組成物４Ｂの膜厚が厚くなる。したがって、この着色層形成用組成物４Ｂを硬化させることにより形成される着色層３Ｂの着色層３Ｒ側の膜厚が、着色層３Ｒの膜厚より高くなる。同様に３色目に形成される着色層形成用組成物４Ｇを塗布した場合（図４（ｄ））、この着色層を形成する領域の両隣には、すでに着色層３Ｒ、および３Ｇが形成されているため、この近傍での着色層形成用組成物４Ｇの膜厚が高くなり、硬化等させて着色層３Ｇとした際には、着色層３Ｒおよび３Ｂと比較して、遮光部２と積層されている領域の膜厚が高くなるのである（図４（ｅ））。

カラーフィルタが、このように、遮光部および着色層が積層されている領域と、着色層のみが形成されている領域とで膜厚差を有する場合、カラーフィルタ上に形成された液晶層中の液晶の配向が乱されて、光漏れが生じたり、またカラーフィルタ上に形成されるＩＴＯ膜が断線する等の問題が生じていた。またさらに、カラーフィルタと対向基板とを対向させた際のギャップが均一とならない等の問題もあった。

また、ストライプ状の着色層を有するカラーフィルタの場合には、例えば図５（ａ）に示すように、遮光部２が形成された透明基板上に、着色層３がストライプ状に形成されることとなる。ここで、遮光部２は、ａ方向にも着色層３と直交するように形成されており、例えば図５（ａ）のｂ方向の断面図（図５（ｂ））に示されるように、遮光部２が、着色層３と直交する部分では、遮光部２が着色層３に全て覆われることとなる。この際、上述したように、樹脂製の遮光部２の膜厚が厚い場合には、遮光部２と着色層３とが積層された領域と、着色層３のみが形成されている領域との膜厚の差が大きなものとなる。またこの膜厚差は、ａ方向にライン状に続くものであることから、より液晶の配向を乱す原因や、ＩＴＯ膜の断線の原因となる場合があった。

以上のことから、樹脂製の遮光部と着色層とが重なる領域の膜厚と、着色層のみ形成された領域の膜厚との差が小さく、液晶の配向の乱れ等の少ない高品質なカラーフィルタの提供が望まれている。

本発明は、透明基板と、上記透明基板上に形成され、少なくとも遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、上記透明基板上の上記遮光部の開口部に形成され、かつ上記遮光部の一部を被覆するように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
上記遮光部が、上記遮光部の中心部に位置する、上記遮光部の最大膜厚の８５％以上である厚膜領域の幅が、遮光部線幅の３０％〜６０％の範囲内であり、上記遮光部の両側部に位置する、上記遮光部の最大膜厚の５０％以下である薄膜領域のそれぞれの幅が、遮光部線幅の１０％〜２０％の範囲内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、遮光部の中心部に位置する上記厚膜領域の幅が上記範囲内であり、かつ遮光部の両側部に位置する上記薄膜領域の幅が、上記範囲内であることから、遮光部の中心部における膜厚を比較的薄くすることができ、遮光部をなだらかな形状を有するもの等とすることができる。これにより、例えば遮光部上に着色層を形成するための着色層形成用組成物等を塗布する際、遮光部の中心部上に塗布される着色層形成用組成物の塗布量を少ないものとすることができ、着色層と遮光部とが重なった部分の膜厚を低いものとすることができる。また、本発明のカラーフィルタが例えばストライプ型着色層等を有するカラーフィルタである場合には、例えばストライプ型着色層と遮光部とが直交した、ストライプ型着色層と遮光部とが積層された部分においても、遮光部の厚膜領域上に形成されるストライプ型着色層の膜厚を薄いものとすることができ、ストライプ型着色層のみ形成されている領域との膜厚差が少ないものとすることができる。これにより、カラーフィルタを液晶表示装置に用いる際、カラーフィルタ上に形成された液晶層の配向性が乱されることや、ＩＴＯ膜が断線すること、対向する基板とのギャップが不均一となること等が少ないものとすることができる。また、横電界方式のカラーフィルタにおいて、屈曲したパターン状に着色層が形成される場合にも、同様のことがいえる。

上記発明においては、上記遮光部の一部に上記着色層が重畳した重畳部の最大膜厚と、上記遮光部の開口部に形成された上記着色層の中央部の膜厚との差が、０．５μｍ以下であることが好ましい。これにより、本発明のカラーフィルタ上に形成された液晶層の配向のばらつきや、ＩＴＯ膜の断線等をより少ないものとすることができるからである。

また、本発明は、透明基板と、上記透明基板上に形成され、少なくとも遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、上記透明基板上の上記遮光部の開口部に形成され、かつ上記遮光部の一部を被覆するように形成された着色層とを有し、上記着色層が上記遮光部を覆うように上記着色層と上記遮光部とが交差する交差部を有カラーフィルタであって、
上記交差部の最大膜厚と、上記遮光部の開口部に形成された上記着色層の中央部の膜厚との差が、０．５μｍ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。

本発明によれば、上記交差部を有する、例えばストライプ型のカラーフィルタや、屈曲したパターン状に着色層が形成されたカラーフィルタ等の、上記交差部の膜厚と、着色層の膜厚との差が、上記範囲内であることから、本発明のカラーフィルタ上に形成された液晶層の配向性がばらついたり、対向する基板とのギャップが不均一となること等を少ないものとすることができる。

本発明によれば、着色層と遮光部とが重なった部分の膜厚を低いものとすることができる。また、本発明のカラーフィルタが例えばストライプ型着色層を有するカラーフィルタである場合には、ストライプ型着色層と遮光部とが直交した、ストライプ型着色層と遮光部とが積層された部分においても、遮光部の厚膜領域上に形成されるストライプ型着色層の膜厚を薄いものとすることができる。これにより、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いる際、カラーフィルタ上に形成された液晶層の配向性が乱されることや、ＩＴＯ膜が断線すること、対向する基板とのギャップが不均一となること等が少ないものとすることができる。

本発明のカラーフィルタを説明する説明図である。 本発明に用いられる遮光部を説明する説明図である。 本発明に用いられる遮光部を説明する説明図である。 一般的なカラーフィルタの着色層の形成方法の一例を説明する工程図である。 一般的なストライプ型着色層を有するカラーフィルタを説明する説明図である。 横電界方式のカラーフィルタにおける屈曲したパターン状に形成された着色層を説明する説明図である。

符号の説明

１…透明基板
２…遮光部
３…着色層
４…重畳部
５…直交重畳部

本発明は、液晶表示装置に用いられた際、液晶配向等を乱すことの少ない高品質なカラーフィルタに関するものであり、二つの実施態様がある。以下、それぞれの実施態様ごとに詳しく説明する。

１．第１実施態様
まず、本発明のカラーフィルタの第１の実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第１実施態様は、透明基板と、上記透明基板上に形成され、少なくとも遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、上記透明基板上の上記遮光部の開口部に形成され、かつ上記遮光部の一部を被覆するように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
上記遮光部の中心部に位置する、上記遮光部の最大膜厚の８５％以上である厚膜領域の幅が遮光部線幅に対して所定の範囲内であり、上記遮光部の両側部に位置する、上記遮光部の最大膜厚の５０％以下である薄膜領域のそれぞれの幅が、遮光部線幅に対して所定の範囲内であることを特徴とするものである。

本実施態様のカラーフィルタは、例えば図１（ａ）に示すように、透明基板１と、その透明基板１上に形成された遮光部２と、その遮光部２の一部にかかるように形成された着色層３（３Ｒ、３Ｇ、および３Ｂ）とを有するカラーフィルタであり、上記遮光部２は、例えば図１（ｂ）に示すように、遮光部２の中央部において、遮光部の最大膜厚ｔに対して、所定の割合以上の膜厚を有する厚膜領域の幅ｍが遮光部線幅ｎに対して所定の範囲内であり、かつ遮光部２の両側部において、遮光部の最大膜厚ｔに対して、所定の割合以下の膜厚を有する薄膜領域の幅ｙが、それぞれ遮光部線幅ｎに対して所定の範囲内となるものである。なお、遮光部線幅とは、遮光部の端部から端部までの幅をいうこととする。また上記側部とは、遮光部の端部を含む領域をいうこととし、中心部とは、遮光部の最大膜厚部を含む領域をいうこととする。また、上記遮光部の形状は、カラーフィルタの有効表示領域内の遮光部の形状をいうこととする。

ここで、一般的な形状を有する樹脂製の遮光部を用いてカラーフィルタを形成した場合には、上述したように、着色層と遮光部とが重なった部分においては、遮光部の膜厚が厚いことから、着色層が盛り上がって形成されることとなり、着色層のみが形成された領域と膜厚の差が生じ、段差を有することとなる。これにより、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に、その段差上に配置される液晶層の液晶の配向が乱されて光漏れが生じたり、段差によってＩＴＯ膜が断線する場合等があった。また、例えばビーズ状のスペーサを用いてカラーフィルタと対向する基板とのギャップを保持する場合等には、その段差によって、対向する基板とカラーフィルタとのギャップが一定とならない等の問題があった。

一方、本実施態様によれば、遮光部の中心部における上記厚膜領域の幅が比較的狭く、両側部における上記薄膜領域の幅が比較的広い形状とすることができる。これにより、例えば遮光部上に着色層が形成された際、着色層と遮光部とが積層された膜厚を比較的低いものとすることができ、遮光部の開口部に形成された着色層の膜厚との差を小さいものとすることができる。したがって、本実施態様のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、カラーフィルタ上に形成された液晶層の配向性やＩＴＯ膜等に影響を与える可能性が低く、また対向する基板とカラーフィルタとのギャップを一定に保つことが可能な、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。

ここで、上記厚膜領域は、遮光部の最大膜厚の８５％以上となる、遮光部の中心部における領域であり、上記薄膜領域とは、遮光部の最大膜厚の５０％以下となる、遮光部の両側部における領域である。なお、遮光部の最大膜厚とは、各遮光部の最も膜厚が厚い部分の膜厚をいうこととする。

本実施態様においては、この厚膜領域の幅が、遮光部線幅の３０％〜６０％、特に３０％〜５０％の範囲内であることが好ましい。また、上記薄膜領域の幅、すなわち遮光部の端部から遮光部の最大膜厚の５０％の膜厚となる部分までの距離が、両側部において、遮光部線幅の１０％〜２０％の範囲内であることが好ましい。これにより、遮光部上に着色層を形成した場合であっても、着色層のみ形成された領域と、着色層に遮光部が被覆された領域との膜厚差を小さなものとすることができるからである。

上記厚膜領域や、薄膜領域の幅の測定は、例えば遮光部の中央部の断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で撮影したもの等から算出することができる。

またここで、本実施態様においては、例えば図２に示すように、遮光部２の一部に着色層３が重畳している重畳部４の最大膜厚ｒと、遮光部２の開口部に形成された着色層３の中央部の膜厚ｓとの差が、０．５μｍ以下、中でも０．４μｍ以下、特に０．３μｍ以下であることが好ましい。このような範囲内とすることにより、上記重畳部上での液晶の配向性の乱れや、ＩＴＯ膜の断線等をより防止することができ、また液晶表示装置のギャップを一定のものとすることができるからである。なお、上記重畳部とは、遮光部と着色層とが積層されている領域をいうこととし、上記着色層の中央部の膜厚とは、例えば遮光部の開口部の形状が矩形である場合、その矩形の対角線の交点における着色層の膜厚をいうこととする。ここで、上述したように、着色層が複数回にわけて形成される場合には、全ての重畳部の膜厚と着色層の中央部の膜厚との差が、上記範囲内となることが好ましい。
以下、本実施態様のカラーフィルタにおける各構成ごとに詳しく説明する。

（遮光部）
まず、本実施態様に用いられる遮光部について説明する。本実施態様に用いられる遮光部は、後述する透明基板上に形成されるものであり、少なくとも遮光材料および樹脂を含有するものであって、カラーフィルタの遮光部として用いられるものである。

本実施態様におけるこの遮光部の形状は、上述したように、上記厚膜領域とおよび上記薄膜領域の幅が所定の範囲内とされる形状であれば、特に限定されるものではないが、特に山なりの形状となるように形成されていることが好ましい。これにより、遮光部の厚膜領域上に形成された着色層の膜厚を、薄いものとすることができるからである。

また、本実施態様で用いられる遮光部全体の幅、すなわち遮光部線幅としては、カラーフィルタの形状等にもよるものであるが、通常６μｍ〜３５μｍ、中でも１０μｍ〜３０μｍ、特に１６μｍ〜３０μｍの範囲内とされる。なお、本実施態様のカラーフィルタがモバイル用途に用いられる場合には、上記遮光部線幅は、６μｍ〜１５μｍの範囲内とされることが好ましい。また、高さについても適宜選択されるものであるが、通常０．５μｍ〜２．５μｍ、中でも０．８μｍ〜２．５μｍ、特に０．８μｍ〜１．５μｍ程度とされる。

本実施態様においては、遮光部の一部を被覆するように後述する着色層が形成されるが、この着色層に被覆される遮光部の幅としては、遮光部の端部から、通常２μｍ〜１０μｍ程度、好ましくは２μｍ〜６μｍ程度とされる。これにより、白抜け等のない、高品質なカラーフィルタとすることができるからである。

ここで、上記遮光部には、少なくとも遮光材料および樹脂が含有されていれば、その材料等は特に限定されるものではなく、通常、遮光材料や樹脂に、光開始剤やモノマー等を添加して遮光部形成用組成物として上記遮光部を形成することができる。

上記遮光材料としては、一般的にカラーフィルタに用いられる樹脂製遮光部に用いられる材料を用いることができ、例えばカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子等が挙げられる。

また、本実施態様に用いられる遮光部に含有される樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−ビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレン−メタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等を例示することができる。

さらに、重合可能なモノマーであるメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）アクリレートの中から選ばれる１種以上と、（メタ）アクリル酸、アクリル酸の二量体（例えば、東亞合成化学（株）製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの無水物の中から選ばれる１種以上からなるポリマー又はコポリマーも例示できる。また、上記のコポリマーにグリシジル基又は水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を付加させたポリマー等も例示できるが、これらに限定されるものではない。

上記例示の中でも、エチレン性不飽和結合を含有する樹脂は、モノマーと共に架橋結合を形成し、優れた強度が得られるので、特に好ましく用いられる。

また、本実施態様に用いられる遮光部の形成に用いることが可能なモノマーとしては、例えば多官能アクリレートモノマーが挙げられ、アクリル基やメタクリル基等のエチレン性不飽和結合含有基を２つ以上有する化合物を用いることができる。具体的には、エチレングリコール（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（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、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（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、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトール（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、ペンタエリスリトールテトラ（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、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート等を例示することができる。

多官能アクリレートモノマーは、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、本実施態様において（メタ）アクリルとはアクリル又はメタクリルのいずれかであることを意味し、（メタ）アクリレートとはアクリレート基又はメタクリレートのいずれかであることを意味する。

また、本実施態様に用いることが可能な光開始剤としては、紫外線、電離放射線、可視光、或いは、その他の各波長、特に３６５ｎｍ以下のエネルギー線で活性化し得る光ラジカル重合開始剤を使用することができる。そのような光重合開始剤して具体的には、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、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）−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ社製Ｎ１７１７、四臭化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性色素とアスコルビン酸やトリエタノールアミンのような還元剤との組み合わせ等を例示できる。本実施態様では、これらの光重合開始剤を１種のみ又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

ここで、本実施態様において、上述した形状を有するように遮光部を形成する方法としては、上記遮光部形成用組成物中に含有される樹脂を上述した樹脂の中でも低分子の材料を用いたり、上述したモノマーを多量に添加すること等により、遮光部形成用組成物に熱可塑性を付与する方法等が挙げられる。この場合、遮光部を形成する領域に一般的な遮光部と同様の方法によって、矩形の遮光部を形成した後、その遮光部に熱をかけることにより、遮光部形成用組成物を軟化させて、上述したような形状とすることができるのである。

また、例えば上記樹脂組成物中に含有される光開始剤として、上述した光開始剤の中でも、表面硬化性の光開始剤を多量に用いる方法が挙げられる。この場合、例えばフォトリソグラフィー法等においてエッチングが行われる際、遮光部が形成される領域の表面は硬化されているが、遮光部の内側においては、光硬化が完全に進行していないため、角度の高い逆テーパー状にエッチングされることとなる。したがってエッチング終了後、この逆テーパー状の遮光部をポストベークすることによって、テーパー状の部分が下がり、上述したような形状を有する遮光部を形成することができるのである。

またさらに、上記遮光部形成用組成物を、遮光部を形成する形状の型に流し込み、硬化させた後、透明基板上にこの遮光部を貼り合わせる方法等を用いることもできる。また、ハーフトーンマスクを利用して、露光量を変えることにより、上述したような形状を有する遮光部を形成することもできる。

（着色層）
次に、本実施態様に用いられる着色層について説明する。本実施態様に用いられる着色層は、上述したように上記遮光部の一部を被覆するように、上記遮光部の開口部に形成されるものであれば、その形状等は特に限定されるものではなく、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三色の着色層形成用組成物等を用いて、例えばストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。上記開口部とは、透明基板上の遮光部が形成されていない領域をいう。

本実施態様においては、特に後記の第２実施態様で説明するように、ストライプ型の着色層であることが好ましい。これにより、本実施態様の利点を、着色層と遮光部とが直交する領域上でも活かすことが可能となるからである。

ここで、本実施態様において形成される着色層の膜厚は、目的とするカラーフィルタによって適宜選択されるものであるが、通常１．０μｍ〜３．０μｍ程度、中でも１．２μｍ〜２．５μｍ程度とされることが好ましい。これにより、上記遮光部の開口部に形成された領域と、上記遮光部上に形成された領域との膜厚差を小さいものとすることができるからである。

なお、本実施態様に用いられる着色層の形成は、例えばフォトリソグラフィー法や、インクジェット法等、一般的なカラーフィルタの製造の際に用いられる方法とすることができる。また、本実施態様に用いられる着色層の材料としては、一般的なカラーフィルタに用いられる着色層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。

（透明基板）
次に、本実施態様に用いられる透明基板について説明する。本実施態様に用いられる透明基板は、一般的にカラーフィルタに用いられるものであれば特に限定されるものではなく、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等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。

（カラーフィルタ）
本実施態様におけるカラーフィルタは、上述した透明基板上に、上記遮光部および上記着色層が形成されているものであれば、特に限定されるものではなく、例えば必要に応じて、保護層や電極層等が形成されていてもよい。

２．第２実施態様
次に、本発明のカラーフィルタの第２実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第２実施態様は、透明基板と、上記透明基板上に形成され、少なくとも遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、上記透明基板上の上記遮光部の開口部に形成され、かつ上記遮光部の一部を被覆するように形成された着色層とを有し、上記着色層が上記遮光部を覆うように上記着色層と上記遮光部とが交差する交差部を有カラーフィルタであって、
上記交差部の最大膜厚と、上記遮光部の開口部に形成された上記着色層の中央部の膜厚との差が、所定の範囲内であることを特徴とするものである。

上記交差部とは、着色層と遮光部とが交差する領域の、着色層と遮光部とが積層されている領域をいうこととする。このような交差部を有するようなカラーフィルタとしては、例えば図５（ａ）に示すようなストライプ型着色層３を有するようなカラーフィルタが挙げられる。ストライプ型着色層を有するカラーフィルタにおいては、例えば図５（ａ）におけるａ方向にも遮光部２が形成されることから、例えば図５（ｂ）に示すようにその遮光部２と着色層３とが交差する部分においては、着色層３により覆われることとなるからである。

また、着色層が遮光部を覆うように交差する交差部を有するカラーフィルタとしては、例えば図６に示すような、横電界方式のカラーフィルタにおいて、着色層３が屈曲したパターン状に形成される場合等が挙げられる。横電界方式のカラーフィルタにおいては、例えば特開平９−３１１３３４号公報に開示されているように、視野角等の面から屈曲したパターン状に形成された着色層が一般的に用いられ、このようなカラーフィルタにおいても、上述したストライプ型の着色層と同様に、着色層を区画するために着色層と交差して遮光部が形成されることとなるからである。

ここで、本実施態様においては、上記交差部の最大膜厚と、遮光部の開口部に形成された着色層の中央部における膜厚との差が所定の範囲内とされ、例えば図５（ａ）のｂ方向の断面図（図３）に示されるように、透明基板１上に形成された遮光部２と、その遮光部２全部を覆うように形成される着色層３との最大膜厚ｅと、遮光部２の開口部に形成されたストライプ型着色層３の中央部の膜厚ｆとの差が所定の範囲内となるように形成される。これにより、本実施態様のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、カラーフィルタ上に形成された液晶の配向性が乱されたり、カラーフィルタ上に形成されたＩＴＯ膜が断線することや、対向する基板とカラーフィルタとのギャップが一定にならない等の問題を少ないものとすることが可能となる。

上記交差部と上記着色層の中央部の膜厚との差として、具体的には、０．５μｍ以下、中でも０．１μｍ〜０．４μｍ、特に０．１μｍ〜０．２μｍの範囲内であることが好ましい。なお、交差部の最大膜厚とは、交差部において遮光部および着色層の膜厚が、最大となる部分の膜厚をいうこととする。

ここで、本実施態様においては、上記交差部と上記着色層の中央部の膜厚との差を上記範囲内とすることが可能であれば、このカラーフィルタの形成方法や形成材料等は特に限定されるものではないが、特に上述した「１．第１実施態様」で説明したカラーフィルタの遮光部を用いることにより、上記の膜厚差を実現することが可能となることから好ましい。

本実施態様に用いられる遮光部や、着色層、および透明基板等については、上述した「１．第１実施態様」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。また、本実施態様のカラーフィルタにおいても、必要に応じて適宜他の部材を有していてもよい。

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。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。

[実施例]
カラーフィルタ基板用の基板として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、基板の片側全面に下記の組成を有するブラックマトリクス用感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥後ホットプレート上で加熱した。その後、所定のフォトマスクを介して露光した後、過剰に現像し、焼成してブラックマトリクス（線幅１４．４μｍ、厚み１．１μｍ）を形成した。このときの厚膜領域は、５．８μｍ、薄膜領域は２．４μｍであった。

（ブラックマトリクス用組成物）
・カーボンブラック ６１重量部
・感光性樹脂組成物 ３９重量部
・メトキシブチルアセテート ３００重量部
上記感光性樹脂組成物は、下記組成を有するものである。以下の実施例について用いられる感光性樹脂組成物についても、同様である。

（感光性樹脂組成物）
・アクリル樹脂 ３２重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ４２重量部
・エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル（株）社製） １８重量部
・Ｉｒｇ．９０７（チバスペシャリティケミカルズ（株）社製） ８重量部

次に、下記組成の赤色パターン、緑色パターン、青色パターン用の各塗布液を調整し、これらを用いて公知の顔料分散法にしたがって、画素領域に赤色パターン、緑色パターン、および青色パターン（各厚み１．７μｍ）をそれぞれ形成してカラーフィルタとした。形成されたカラーフィルタの遮光部の一部に着色層が重畳した重畳部の最大膜厚と、遮光部の開口部に形成された着色層の中央部の膜厚との差は、０．３μｍであった。

（赤色パターン用塗布液の組成）
・ＰＲ２５４分散液 ３３重量部
・感光性樹脂組成物 ６７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 ４００重量部

（緑色パターン用塗布液の組成）
・ＰＧ３６／ＰＹ１５０分散液 ３４重量部
・感光性樹脂組成物 ６６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 ４００重量部

（青色パターン用塗布液の組成）
・ＰＢ１５：６／ＰＶ２３分散液 １７重量部
・感光性樹脂組成物 ８３重量部
・プロピレングリコールモノメチルアセテート ４００重量部

［比較例］
上記現像工程で通常の条件で、現像を行った以外は、実施例と同様にブラックマトリクス（１４．４μｍ、膜厚１．１μｍ）を形成した。このときの厚膜領域の幅は１１．５μｍ、薄膜領域の幅は、０．７μｍであった。続いて、実施例と同様の工程を経てカラーフィルタを形成した。形成されたカラーフィルタの遮光部の一部に着色層が重畳した重畳部の最大膜厚と、遮光部の開口部に形成された着色層の中央部の膜厚との差は、０．７μｍであった。

［評価］
実施例のカラーフィルタを使用した場合は、良好な表示特性を有する液晶表示装置が得られた。一方比較例のカラーフィルタを使用した場合は、一部で配向不良が生じた。

Claims (3)

1. 透明基板と、前記透明基板上に形成され、少なくとも遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、前記透明基板上の前記遮光部の開口部に形成され、かつ前記遮光部の一部を被覆するように形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
   前記遮光部が、前記遮光部の中心部に位置する、前記遮光部の最大膜厚の８５％以上である厚膜領域の幅が、遮光部線幅の３０％〜６０％の範囲内であり、前記遮光部の両側部に位置する、前記遮光部の最大膜厚の５０％以下である薄膜領域のそれぞれの幅が、遮光部線幅の１０％〜２０％の範囲内であることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記遮光部の一部に前記着色層が重畳した重畳部の最大膜厚と、前記遮光部の開口部に形成された前記着色層の中央部の膜厚との差が、０．５μｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のカラーフィルタ。
3. 透明基板と、前記透明基板上に形成され、少なくとも遮光材料および樹脂を含有する遮光部と、前記透明基板上の前記遮光部の開口部に形成され、かつ前記遮光部の一部を被覆するように形成された着色層とを有し、前記着色層が前記遮光部を覆うように前記着色層と前記遮光部とが交差する交差部を有カラーフィルタであって、
   前記交差部の最大膜厚と、前記遮光部の開口部に形成された前記着色層の中央部の膜厚との差が、０．５μｍ以下であることを特徴とするカラーフィルタ。
   
   

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