TWI470316B - 半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板、其製造方法、及半透射型液晶顯示裝置 - Google Patents

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Description

半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板、其製造方法、及半透射型液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置用彩色濾光片基板、其製造方法、及液晶顯示裝置，尤其關於一種併用液晶顯示裝置背面之背光與外部光的半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板、其製造方法、及具備它之半透射型液晶顯示裝置。另外，本發明係關於一種特別適合於FFS或IPS等之液晶驅動方式之液晶顯示裝置的彩色濾光片基板。
近年來，正尋求液晶顯示器等之薄型顯示裝置進一步高畫質化、低價格化及省電力化。在適合液晶顯示裝置之彩色濾光片中，已被要求充分的色純度或高的對比、平坦性、及低的介電常數等，不易對液晶驅動造成障礙的電特性。
於高畫質液晶顯示器中，有人提案IPS(In-Plane Switching：面內切換)、VA(Vertically Alignment：垂直配向)、HAN(Hybrid Aligned Nematic：混合排列向列)、FFS(Fringe Field Switching：邊緣電場切換)、OCB(Optically Compensated Bend：光學補償彎曲)等之液晶驅動方式或液晶之配向方式，藉此而使廣視野角/高速應答之顯示器得以實用化。
於使液晶平行配向於玻璃等之基板面的IPS方式、容易對應於高速應答之VA方式、或是對廣視角有效的FFS方式等之液晶顯示裝置中，對於彩色濾光片，針對平坦性(膜厚均一性或減低彩色濾光片表面之凹凸)與介電常數等之電特性，要求更高的水準。於如此之高畫質液晶顯示器中，為了減低於斜向辨識中之著色，薄化液晶單元厚度(液晶層厚度)之技術已成為主要課題。另外，於將驅動電壓外加於VA方式等之厚度方向的縱向電場方式之液晶顯示裝置中，為了進一步快速的液晶驅動，同樣地薄化液晶單元厚度(液晶層之厚度)的技術已成為主要課題。
對於液晶顯示裝置斜向辨識中之著色的減低，與彩色濾光片之平坦性合併，具有為了液晶單元厚度之均一性而重疊複數之著色層來作為間隙物所利用的技術(例如參閱專利文獻1)。如此方式，基於確保均一的液晶間隙之觀點，藉由利用光刻之手法而積層複數之著色層等來形成間隙物係優異。但是，於專利文獻1中，並未介紹適合於FFS方式或IPS方式之彩色濾光片特性或構造，也無關於光散射層之技術的記載。
FFS方式或IPS方式等一般之液晶單元係藉由使彩色濾光片基板之彩色濾光片側與陣列基板之陣列側相向的方式來配置、貼合所構成。通常為了確保彩色濾光片中之液晶單元的液晶厚度，係將間隙物配設於基板間而控制在兩基板間所挾持的液晶層之厚度。另外，於透射型液晶顯示裝置中，大多係在作為液晶單元之陣列基板側背面設置上述之背光板，同時也設置使光擴散的擴散板。
通常，FFS方式或IPS方式之液晶顯示裝置的基本構造係利用彩色濾光片基板與陣列基板而挾持液晶的構造，其中該陣列基板係具備驅動液晶之複數個像素電極(例如，與TFT元件電性相連接、形成梳齒圖案狀的透明電極)及共通電極。於此構造中，由於在陣列基板側形成共通電極，並無在彩色濾光片基板之彩色濾光片表面形成共通電極(通常，被稱為ITO之導電性金屬氧化物薄膜且也被稱為透明電極)之必要。
根據FFS方式之液晶驅動係一種利用弧形電場(電力線)而進行驅動的方式，其中該弧形電場係產生於使0.3 μm至0.5 μm左右的絕緣層介於如上所述之梳齒狀像素電極、與在該像素電極下部之間配設有與配向於陣列基板表面平行方向(水平)之液晶的共通電極間。大多係在此等FFS方式或IPS方式之液晶顯示裝置的背面或側面配設螢光燈或LED所構成的背光板。最近，於此FFS方式或IPS方式之液晶顯示裝置的構造中，藉由利用鋁合金或銀合金之光反射性的金屬薄膜而形成共通電極之全部或一部分，來進行作為反射型或半透射型使用的液晶顯示裝置之探討。
半透射型液晶顯示裝置(Transreflective LCD)係將一個像素分割成將來自背光板背面之光作為透射光使用的透射部、與將來自外部光或前光板之光反射而使用的反射部所用的液晶顯示裝置。或是在明亮的室外，關掉背光板而利用陽光等之明亮的外部光而能夠辨識其顯示的液晶顯示裝置。
形成適合反射型或半透射型液晶顯示裝置之光散射膜的技術係已介紹於例如專利文獻2、3中。於此等之技術中，適合於FFS方式或IPS方式之彩色濾光片特性則未被揭示，另外，以在觀察者側之電極基板等所配設的彩色濾光片上積層透明電極的構造作為前提。
紅色、綠色、藍色之各種顏色具有不同的相位差之相位差元件的技術；或在彩色濾光片上所積層的連續膜之相位差層的技術等為習知(例如參閱專利文獻4、5)。但是，於此等任一件專利公報中，適合於FFS方式或IPS方式之彩色濾光片特性皆未被介紹，也無關於光散射層之技術的記載。
以相位差調整之目的下，習知係在液晶顯示裝置之反射部配設1/4波長之相位差層的技術(例如，參閱專利文獻6、7)。在專利文獻7所介紹的技術係提案在反射部與透射部具有不同的相位差之彩色濾光片。於此等任一件專利文獻中，適合於FFS方式或IPS方式之彩色濾光片特性皆未被介紹，也無關於光散射層之技術的記載。
另外，有人提案設置遮光性之隔壁部，利用液滴噴出法而形成彩色濾光片、配向膜、相位差膜、液晶層厚調整層(例如，參閱專利文獻8)。
專利文獻1：日本特開9-49914號公報
專利文獻2：日本專利第3886740號公報
專利文獻3：日本特開2001-272674號公報
專利文獻4：日本特開2004-191832號公報
專利文獻5：日本特開2005-24919號公報
專利文獻6：日本特開2008-165250號公報
專利文獻7：日本專利第3788421號公報
專利文獻8：日本特開2009-128860號公報
於使用光散射層之技術中(專利文獻2、3)中，遮光層或黑色矩陣等之彩色濾光片構件，基於其電特性或平坦性之觀點，並未對應於FFS方式或IPS方式等之液晶顯示裝置用，根據於FFS方式或IPS方式等之特有的像素電極與共通電極間所施加的驅動電壓之對於形成使液晶介於中間之平滑電場具有障礙，對於高畫質顯示具有問題。
於此等之技術中，未考量半透射型液晶顯示裝置所必要的相位差調整，例如1/4波長層(通常，具有使直線偏光形成圓偏光之機能的相位差層，或是具有使圓偏光回到成直線偏光之機能的相位差層。以下，於液晶顯示裝置中，具有使來自形成直線偏光之外部的射入光一次往返於厚度方向而90度偏光旋轉的機能之相位差層係簡稱為相位差層或1/4波長層。)。另外，在專利文獻7所介紹的技術係依序將反射層與相位差層配設於一側基板的構造，所以無法將反射層作為光反射性之電極活用。
於半透射型液晶顯示裝置中，揭示相位差層之設置的專利文獻6、7之技術係未設想使用陽光等之強度高且平行光下之液晶顯示裝置，而無法作成無論明亮環境及黑暗環境皆能夠使用的液晶顯示裝置。還有，未對應於如上所述之FFS方式或IPS方式等之液晶顯示裝置用，無此等液晶顯示裝置所必要的彩色濾光片特性之記載。
在專利文獻8之技術所提案的彩色濾光片基板係在彩色濾光片上，將具有導電性之對向電極或是具有導電性之金屬鉻作成黑色矩陣，因此難以適用於FFS方式或IPS方式等之液晶顯示裝置。
藉由光硬化或是併用光硬化與熱硬化而形成1/4波長層之情形，用於1/4波長層之形成的聚合性液晶化合物之未反應單體具有容易殘留於1/4波長層表面部位的問題。未反應單體係具有成為污染用於液晶顯示裝置之液晶且使顯示特性劣化之原因，或是成為發生1/4波長層本身之相位差隨時間經過而變化的原因。大多之聚合性液晶化合物係具有氧阻礙，曝光後之硬膜後也容易殘留如上所述之未反應部，與光學機能之劣化有關連。
另外，在反射部將1/4波長層作為剖面矩形獨立之圖案而形成時，具有於藉熱處理的硬膜時產生流動化、且發生形狀倒塌的情況。加上，每條著色像素未圖案形成1/4波長層，以β膜使用之情形係在1/4波長相位差不必要的部分(透射部)殘留相位差，對顯示品質之不良影響係不可避免。
於專利文獻1之段落0023中，基於遮光性之觀點，雖然碳黑特別優異，但碳黑為介電常數高的色材，不適合於FFS方式或IPS方式等之液晶顯示裝置。作為以碳為主之色材(相對於顏料總量(重量比)為100%至90%)使用之情形，其遮光層或黑色矩陣之比介電常數係成為大約7至15，故成為不適合於FFS方式或IPS方式之液晶驅動的彩色濾光片結構構件。
利用TFT等之主動元件而驅動之液晶材料的比介電常數係在比介電常數大的分子方向為7至40左右。適合FFS方式或IPS方式之液晶顯示裝置的彩色濾光片之結構構件，其比介電常數為5以下，較佳必須為4.5以下。於FFS方式或IPS方式等之液晶顯示裝置中，於梳齒狀之像素電極與共通電極間所形成的弧形電力線係因含有碳等之高介電常數色材之習知遮光層或黑色矩陣而變形，對液晶層之均一應答發生障礙。還有，基於平坦性之觀點，配設使用遮光性材料之黑色矩陣的此等技術(包含專利文獻2)並未考量黑色矩陣與著色像素之膜厚，難以適用於尋求高畫質之液晶顯示裝置。
加上於此等習知技術中，未揭示考慮人眼之視覺度而改善綠色像素與遮光層(遮光性之圖形框部)之平坦性，不增加製造步驟而作成半透射型液晶顯示裝置之技術。
專利文獻8係揭示首先在基板上設置遮光性之隔壁部，利用液滴噴出法而在此隔壁部之間形成彩色濾光片或相位差層之技術。於此技術中，具有數個問題。具有保持從噴嘴所噴出的液滴高度的隔壁部係此技術之重要構造部分，於遮光性且感光性之材料(例如，於專利文獻8之段落0048及0060中具有方法等之記載。但是，無隔壁部的高度或膜厚之記載。)中，以適合於液晶顯示裝置之細線或良好之剖面形狀下之收率高的製造係困難。即使利用印刷法而進行形成，也與感光性遮光性材料相同，例如，以剖面矩形之良好形狀而形成10 μm之像素寬度且高度4 μm的隔壁部係困難，則難以應用於期待高畫質或攜帶式之液晶顯示裝置。無該技術遮光性隔壁部的具體材料之記載，也未揭示關於FFS方式所必要的彩色濾光片材料之電特性的技術。僅反射共通電極之情形，光之反射成為鏡面狀，無法確保利用反射顯示之廣視野。關於使用光散射層之紙張白(paper white)顯示的技術則未被揭示。
於專利文獻8之技術所示之結構構件中，均一地保持含有反射顯示區域之顯示區域的液晶層厚度之間隙物形成係困難，且未考慮到因為基板之彎曲或溫度、壓力變化所導致的液晶層厚變化所呈現的顯示不均。
本發明係有鑒於如上所述之情況，目的在於提供一種適合於FFS方式或IPS方式等之液晶顯示裝置用之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板、其製造方法、及半透射型液晶顯示裝置。
若根據本發明之第1形態，提供一種半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其特徵為在透明基板上，將遮光層配置於有效顯示區域之外圍，同時也將含有綠色像素之複數色的著色像素、間隔物、與第1相位差層形成於有效顯示區域的半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板中，於各自的著色像素中形成凹部，該第1相位差層係設置於該凹部內，同時也具有使轉換成直線偏光之射入光一次往返於該第1相位差層厚度方向而90度偏光旋轉的機能。
若根據本發明之第2形態，提供一種半透射型液晶顯示裝置，其特徵為具備上述之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板。
若根據本發明之第3形態，提供一種半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板之製造方法，其特徵為在透明基板上，將遮光層配置於有效顯示區域之外圍，同時也將含有綠色像素之複數色的著色像素、間隔物、與第1相位差層形成於有效顯示區域的製造半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板之方法中，具備：在該複數之各自著色像素形成凹部的步驟；及藉由噴墨方式而於該凹部形成使相位差層配向之配向膜的步驟。
若根據本發明之一形態，可提供一種最適合於FFS方式或IPS方式之彩色濾光片基板，尤其可提供一種透射部顯示與反射部顯示皆為優異的半透射型液晶顯示裝置。
若根據本發明之一形態，能夠提供一種彩色濾光片基板，其係藉由將相位差層，或與相位差層、同時也與單元間隙調整層或賦予使光擴散之機能的光散射層配設於著色像素中，最適合於半透射型液晶顯示裝置。
若根據本發明之一形態，將單元間隙調整層或光散射層積層於相位差層形成後上方之情形下，藉由單元間隙調整層或光散射層為相位差層之保護效果、與後述之相位差層硬化加速的理由，能夠獲得具有穩定之相位差特性的相位差層。加上，若根據本發明，能夠提供一種彩色濾光片基板，其係由於預先在著色層之凹部利用少的步驟且能夠選擇性地形成相位差層之配向處理用的配向膜，能夠作成液晶顯示裝置而獲得高畫質。
另外，若根據本發明之一形態，提供一種液晶顯示裝置，其係藉由將單元間隙調整層或相位差層積層於圖形框狀遮光層上，能夠消除圖形框部之高低差，又，藉由使其積層的厚度作成與綠色像素約略相同而消除因液晶配向之散射所造成的漏光。
綠色係人眼之視覺度高的重要顏色，同時也由於其分光特性而容易漏光。圖形框部等液晶厚度較佳為以綠色像素為基準。
若根據本發明之一形態，利用少的步驟而能夠精確度佳地形成平坦性優異的彩色濾光片基板，另外，提供一種具備此彩色濾光片基板之液晶顯示裝置。另外，若根據本發明，提供一種考量比介電常數等之電特性的高畫質液晶顯示裝置用彩色濾光片基板及液晶顯示裝置。加上，藉由以複數種有機顏料作為主要色材之遮光層、與綠色像素中以具優越之電性及光學特性的鹵化鋅酞菁作為主要色材使用而能夠提供高畫質之液晶顯示裝置。
若進一步根據本發明之一形態，藉由使藍色像素、綠色像素與紅色像素之相位差，或是將相位差層之相位差與此等著色像素相加之相位差存在紅色像素≧綠色像素≧藍色像素之關係，能夠完全補償僅相位差層所不足的波長分散。以至少彩色顯示作為前提，能夠消除相位差成為紅色像素＜綠色像素＜藍色像素之不良關係而減輕在黑色顯示之漏光或在顯示之著色。
尤其，於IPS方式中，藉由一邊較其他著色像素的相位差更縮小藍色像素、甚至藍色像素反射部的相位差且一邊維持其他著色像素之透射波峰的波長關係(波長之大小關係)，而能夠使在黑色顯示中之藍色漏光得以減低。另外，使著色像素之膜厚成為紅色像素≦綠色像素≦藍色像素之關係，換言之，能夠賦予使各色像素上之液晶層的膜厚成為紅色顯示部≧綠色顯示部≧藍色顯示部的效果，故能夠與在整體可見光區域之液晶顯示裝置的畫質改善有關。
以下，針對本發明之實施形態加以說明。
關於本發明之一實施形態的彩色濾光片基板係在透明基板上，將遮光層配置於有效顯示區域之外圍，同時也在有效顯示區域由形成含有綠色像素之複數色之著色像素、間隙物、及第1相位差層所構成，適用於半透射型液晶顯示裝置。半透射型液晶顯示裝置係分為：接受來自外部光或前光板等之觀察者側所射入的光而反射之反射部；與透射來自在液晶顯示裝置背面所配置之背光板的光之透射部，著色像素也對應於此，每個像素分為反射部與透射部。
還有，於以下之說明中，遮光層與圖形框部係同義，意指有效顯示區域之外圍的圖形框狀之遮光圖案。
在關於本實施形態之彩色濾光片基板中，在著色像素之各自的反射部形成有凹部，在此凹部內設置相位差層。此相位差層係具有補償上述反射部與透射部之光路差的機能。換言之，具有如下之機能：使透射安裝於液晶顯示元件外附加之偏光板的射入光(外部光)之直線偏光作為圓偏光，使利用在液晶顯示元件之內側所配設的光反射性電極(或反射板)而反射後再回歸的光回到約略直線偏光而形成射出光。
具體而言，相位差層係於使用光反射性之反射電極的反射型液晶顯示裝置中，具有使偏光改變1/4波長或1/2波長相位，以液晶層厚度方向一次往返(反射)而成為朝90度方向不同的直線偏光之機能。
另外，在進行偏光板之吸收軸與相位差層之遲相軸的調整上，使用1/2波長之相位差層，也可以使其90度或270度偏光旋轉。例如，於使液晶分子對基板面平行配向，且使其旋轉於基板面方向之IPS方式液晶顯示裝置中，藉由使偏光板之吸收軸與相位差層之遲相軸偏移22.5度或67.5度且使用1/2波長之相位差層，能夠實效地使轉換成直線偏光之射入光90度偏光旋轉。藉由利用如上述之構造而將相位差層應用於半透射型液晶顯示裝置之反射部，能夠進行反射部與透射部之光路差調整或相位之補償。
若將VA方式或TN方式之液晶顯示方式中之液晶配向作為前提，能夠將1/4波長之相位差層的遲相軸與偏光板的吸收軸之夾角作成約45度。
在關於本實施形態之彩色濾光片基板中，間隙物係使有效顯示區域內之透射部的液晶層厚度均一化所形成，剖面為梯形或柱狀之構造物，具有與液晶層之厚度約略相同高度。此間隙物之外，也能夠在有效顯示區域內及遮光層上形成高度低的次要間隙物。此等之間隙物也可以使用例如鹼可溶之感光性鹼樹脂而形成於彩色濾光片上，但藉由依照著色層之單層至3層的積層體而形成，因為能夠於形成著色像素之際同時地形成，故能夠簡化製造程序。
還有，通常之液晶面板化係藉由挾持液晶層的方式來使彩色濾光片基板與形成有驅動液晶之主動元件的陣列基板相向貼合所形成。間隙物高度必須為包含此時之裕度。還有，間隙物高度係設為從間隙物之上端起直到相鄰接的像素中心、著色像素之表面為止的高度。
以下，從剖面厚度之觀點，分別單純地將形成著色像素中之透射部的部分表現為著色層；與反射部膜厚為薄的部分則表現為凹部著色層、與另外將作為間隙物所積層的著色層表現為積層著色層。此等之著色層能夠藉由相同的塗布步驟及光刻步驟而製造。
另外，將依照用以形成彩色濾光片之像素的感光性組成物在透明基板上之所塗布而成的塗膜，或是將依照感光性組成物的單層塗層作為著色層，將使用該著色層且利用習知之光刻技術所圖案形成者稱為著色像素。
著色像素之膜厚係意指從透明基板面起直到各自著色像素之中心(於此係指在無凹部形成的著色層之像素中心)之表面為止的高度。較佳為將凹部著色層之膜厚與著色層(在無凹部形成之部份)的膜厚之比作成1/2至1/4之範圍。還有，膜厚比1/2之凹部著色層的膜厚係指相對於著色層之厚度為±0.2 μm的誤差範圍內為1/2。藉由使凹部著色層的膜厚與著色層(無凹部形成之部分)的膜厚之比成為約略1/2，能夠獲得考量透射部與反射部之光路差的原本彩色顯示。
反射板係用以在戶外等之明亮環境下觀察之物，明亮度為重要。雖然期望透射部與反射部之色度域一致，但最大限度重視明亮度之情形係在能夠辨識帶有顏色之程度下也為充分。例如，於反射顯示不得不重視較透射部顯示之顏色組合為”明亮度”之用途(例如具有陽光之戶外下使用)中，期望藉由作成膜厚比1/3或1/4而形成亮度高的顏色。
若將在靜態顯示(靜止影像)之透射部的色度區域設為標準的NTSC比70%左右時，針對反射部，1/4膜厚之時(以2次透射)NTSC比成為大約35至40%左右。若NTSC為35至40%的話，能夠容易辨識帶有顏色；若遠低於此的話，將變得難以辨識帶有顏色。因而，反射板之膜厚係期望使NTSC比成為35至40%左右之1/4以上。
以動態影像灰階顯示之顏色辨識性係具有較靜止影像顯示為降低之傾向。雖然具有因使用者(觀察者)所導致的個人差異，但相對於著色層之膜厚，1/4之凹部著色層的膜厚係進行動態影像灰階顯示時為彩色顯示容易辨識性的大約下限之膜厚。相鄰接的著色像素之重疊部分(以下稱為突起)高度係指從突起之上端起直到影像中心之著色像素表面為止的高度。複數色之著色像素係表現藍色像素、紅色像素、綠色像素、黃色像素、白色像素(透明之像素)等。
於本專利說明書中，將含有遮光層之複數色的著色像素之構造稱為彩色濾光片，將在玻璃等之透明基板形成彩色濾光片之物稱為彩色濾光片基板。作為間隙物所積層的著色層係分別稱為紅色積層部、綠色積層部、藍色積層部。於本專利說明書中，所謂約略相同的膜厚係指能夠於遮光層或著色層之形成中，利用其製造程序而控制，例如，相對於設定膜厚，於彩色濾光片之製造步驟中，進入為其製造裕度之±0.2 μm以內的膜厚。
於本專利說明書之記載所謂的比介電常數係以用於液晶驅動的頻率50 Hz至500 Hz且在室溫下之測定作為前提。
在關於本發明之其他實施形態的彩色濾光片基板中，以調整上述之透射部與反射部中之液晶層厚度之目的而在相位差層上配設單元間隙調整層。此情形下，單元間隙調整層之表面與自未形成凹部之著色像素表面起的高度差能夠成為構成液晶顯示裝置時之液晶層厚度的約略1/2。還有，所謂液晶層厚度的約略1/2，期望可以在液晶層厚度之10%以內之範圍變動，並且於彩色濾光片之製造步驟中，為其製造裕度的±0.2 μm以內。於本專利說明書之下列記載中，所謂約略相同的膜厚，同樣地係指於彩色濾光片之製造步驟中，為其製造裕度的±0.2 μm以內進行增減的膜厚。
單元間隙調整層最好在可見光區域為透明之絕緣體，較佳為賦予光散射性之光散射層。亦即，光散射層係對射出光賦予擴散性，將進入觀察者眼中之來自液晶顯示裝置的光作成如紙張白，擔負為了作成辨識性良好的擴散板之功能。
在關於本發明之另外其他實施形態的彩色濾光片基板中，配置有底座及黑色矩陣。於此等之底座及黑色矩陣係藉由與遮光層相同遮光性之材料所形成。於以貼合彩色濾光片基板與陣列基板所構成的液晶顯示裝置作為前提時，底座係以幾乎對應於TFT等之主動元件位置所配置，且在將此等遮光之目的下，係配設於彩色濾光片基板側之物，用以均一化單元間隙的間隙物被配設於其上。底座最好為以俯視而概略地覆蓋主動元件之面積。依必要所形成的黑色矩陣係指以液晶顯示裝置的對比提高之目的而在顯示區域內所設置的格子狀或長條狀之遮光圖案。
底座及黑色矩陣之膜厚較佳為較遮光層之膜厚更薄地形成。薄地形成此等之手法係在顯影步驟或熱處理步驟等程序的調整之外，也能夠以用於曝光之半色調光罩、灰階光罩或光罩之開口形狀等而調整。
第1圖係顯示關於本發明之一實施形態的彩色濾光片基板一部分之剖面的圖形，相當於顯示在所後述的第5圖之平面圖的A-A’剖面。於第1圖中，分別在透明基板1上之顯示區域外圍的圖形框部形成以有機顏料作為主要色材之遮光層2，在顯示區域形成由紅色像素3R(未以圖示)、綠色像素3G、及藍色像素3B(未以圖示)所構成的3色著色像素。
著色像素(於第1圖中之3G)係由反射部與透射部所構成，在反射部中形成凹部10。於此凹部10內形成有相位差層11，在此相位差層11之上形成有光散射層(單元間隙調整層)12。另外，在圖形框狀之遮光層2之上也配設有相位差層11’。
在顯示於第1圖之彩色濾光片基板中，光散射層12係由單一種或複數種之非晶質微粒13分散於折射率不同的基質樹脂14中而成之層。發揮作為此光散射層12之機能的單元間隙調整層係使射入光散射而在觀察者眼中具有如紙張白效果之光機能膜。基質樹脂14最好為具有耐熱性且為具有可見光區域透明性之透明樹脂。光散射層之膜厚係以非晶質微粒徑、光之波長及在製造步驟之適合容易性的關係，較佳為約1.5 μm至5 μm之範圍。
在顯示於第2圖之彩色濾光片基板中，取代顯示於第1圖之光散射層12，單元間隙調整層係形成由透明樹脂所構成的單元間隙調整層15。此單元間隙調整層15係基於調整透射部與反射部之光路差之目的所配設。因此，能夠將具有至少可見光之高透射性、與在液晶面板步驟所必要的耐熱性之樹脂材料用於單元間隙調整層15。在顯示於第2圖之彩色濾光片基板中，也在圖形框狀的遮光層2之上配設單元間隙調整層15’，此部分中之單元間隙調整層15’與遮光層2之膜厚合計係變得與綠色像素3G之膜厚約略相等。還有，第2圖係相當於顯示在所後述的第7圖之平面圖的C-C’剖面。
第3圖係顯示關於本發明之一實施形態的彩色濾光片基板其他部分之剖面圖，相當於顯示在所後述的第5圖之平面圖的B-B’剖面。於第3圖中，分別在透明基板1上之顯示區域外圍的圖形框部形成以有機顏料作為主要色材之遮光層2，在顯示區域形成由紅色像素3R、綠色像素3G、及藍色像素3B所構成的3色著色像素。遮光層2之厚度與著色像素之厚度係作成約略相同。在紅色像素3R與綠色像素3G之邊界的透明基板1上，形成有與遮光層2相同之材料所構成的底座4，且在此底座4上形成有紅色積層部5R、綠色積層部5G、及藍色積層部5B所構成的間隙物5。
還有，在綠色像素3G與藍色像素3B之邊界的透明基板1上，在其上未形成有間隙物5，而是形成有與遮光層2相同材料所構成的底座4’。未形成有此間隙物5之底座4’係基於紅色像素3R、綠色像素3G、藍色像素3B之開口率的調整及TFT等之主動元件的遮光目的所配設。
另外，在遮光層2上配設有高度也較3層構造之間隙物5為低的例如2層構造之次要間隙物6。
底座4係較遮光層2為薄，具有0.4 μm以上且1.0 μm以下之膜厚。於底座4之膜厚低於0.4 μm之情形，於依照光刻而形成底座4之際，安定之膜厚變得難以獲得。另一方面，若超過1.0 μm時，在其上所積層的積層部之厚度變薄，在與像素之間發生急遽的膜厚變化，積層部之厚度成為不安定。
對向於如上述所構成的彩色濾光片基板，配置有TFT基板，使液晶層介於彩色濾光片基板與TFT基板之間而構成液晶顯示裝置，此液晶層之厚度與在底座上所形成的間隙物之高度約略相等。還有，間隙物5之高度h係紅色積層部5R、綠色積層部5G、及藍色積層部5B之積層中的從著色像素3R、3G、3B之表面起所突出的部分之厚度，較佳為將液晶單元製造程序中之裕度0.1 μm左右加上液晶層厚度之高度。
第4圖係放大顯示在第3圖之彩色濾光片基板的虛線圓所包圍的部分之圖形。以此虛線圓所包圍的部分係藍色像素3B與綠色像素3G之重疊部分。此重疊部分係成為相對於像素面所突出的突起7，若此突起7之高度d過高時，由於損害像素之平坦性而期望為0.25 μm以下。
第5圖係顯示在彩色濾光片基板中之遮光層2、底座4,4’、間隙物5、次要間隙物6、及光散射層(單元間隙調整層)12之平面配置的圖形。第5圖之A-A’剖面係相當於第1圖，B-B剖面係相當於第3圖。
接著，針對構成如上述所構成的彩色濾光片基板之材料而進行說明。
最初，以下敘述能夠用於遮光層2、紅色像素3R、綠色像素3G、藍色像素3B、底座4、間隙物5之有機顏料。還有，遮光層中所含之有機顏料係各種有機顏料之混合物，也可以去除下列記載之綠色顏料，另外，也可以在不增大遮光層的比介電常數之範圍(例如，比介電常數5以下)內添加碳。由於可添加的碳將降低比介電常數，更佳為對碳粒實施樹脂被覆或表面處理者。相對於顏料總量，可添加的碳較佳為10重量%以下，更佳為5重量%以下。
還有，使用以碳為主的色材(相對於顏料總量，從100質量份至90質量%)之情形，其遮光層或黑色矩陣之比介電常數成為約7至15，變得不適合於FFS方向或IPS方式液晶驅動的彩色濾光片結構構件。
相對於顏料總量，有機顏料之用量較佳為90質量%以上，特佳為95質量%以上。於本發明之彩色濾光片基板之遮光層中，能夠將全部之色材作為有機顏料。
(有機顏料)
例如，紅色顏料能夠使用：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。
例如，黃色顏料可舉例：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。
例如，藍色顏料能夠使用：C. I. Pigment Blue 15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、22、60、64、80等，此等之中，較佳為C. I. Pigment Blue 15：6。
例如，紫色顏料能夠使用：C. I. Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等，此等之中，較佳為C. I. Pigment Violet 23。
例如，綠色顏料能夠使用：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，此等之中，較佳為C. I. Pigment Green 58。
以下，於C. I. Pigment之顏料種之記載中，有時單純地略稱為PB(Pigment Blue)、PV(Pigment Violet)、PR(Pigment Red)、PY(Pigment Yellow)、PG(Pigment Green)等。
上述之PG58係稱為鹵化鋅酞菁，在後述之[顏料製造例G2]顯示其製造例。PG58係具有較PG36之鹵化銅酞菁為小的介電常數，能夠形成亮度高的綠色像素。PG58與PG36係除了中心化金屬為鋅與銅的差異之外，幾乎具有相同構造之有機顏料，電特性係含有比介電常數之偏異，PG58者具有較小的傾向。
儘管構造相類似，若根據本發明人等之見解，PG58適合於本發明之理由係能夠從下列之光學測定[綠色顏料的雙折射率Δn之測定]而證實。還有，著色組成物中之鹵化鋅酞菁等有機顏料之固形比例越小者，具有越降低比介電常數之傾向而較佳。
為了降低阻礙液晶驅動之起因彩色濾光片的懸浮容量，較佳為降低顏料比例、提高樹脂比例。因而，如本發明之實施例，較佳為增厚遮光層或著色像素之膜厚。
[綠色顏料之雙折射率Δn之測定]
如所習知，介電常數之值係與折射率之平方約略相等。換言之，起因於電子分極之介電常數係折射率的平方。
從此觀點，測定在正交座標系X軸、Y軸、Z軸上之各自的折射率Nx、Ny、Nz而使PG58與PG36之分極差異得以明確化。由於測定試料係作成接近用於實際之綠色著色層的構造，將顯示於下表4之顏料分散體(例如GP-4)，以1 μm之膜厚塗布於玻璃基板上，使用使其在230℃乾燥之物。
顯示於下表4之GP-4顏料分散體的主要顏料G2係PG58。將GP-4之第一顏料G2置換成PG36之顏料分散體標記為GP-5。測定係使用分光橢圓偏光計M-220(日本分光製)，測定Nx、Ny、Nz，依照下式而算出Δn。測定波長係設為550 nm。
Δn=[(Nx+Ny)/2]-Nz
由下表1，能夠理解：相較於將鹵化銅酞菁(PG36)作為主要顏料之綠色顏料分散體GP-5，將鹵化鋅酞菁(PG58)作為主要顏料之綠色顏料分散體GP-4之塗膜者，Δn之絕對值較小，分極較小。
[綠色顏料之比介電常數之測定]
綠色顏料之比介電常數係使用Solartron公司製電阻分析計1260型，以電壓5V之條件，於120、240、480 Hz之頻率進行測定。測定試料係在圖案形成由鋁薄膜所構成的導電膜之玻璃基板上，進行著色層之塗布/硬膜(膜厚係與後述之實施例相同)，進一步在此著色層上，形成由鋁薄膜所構成的導電膜圖案者。
針對使用含有下列所示之綠色顏料1之綠色組成物1、含有綠色顏料2之綠色組成物2、含有綠色顏料3之綠色組成物3而獲得之3種著色層，測定比介電常數。
＜綠色顏料1之調製＞
均勻混合攪拌下列組成之混合物後，使用直徑1 mm之玻璃珠，並利用砂磨機分散5小時後，利用5 μm之濾膜而過濾後製得紅色顏料1之分散體。
‧綠色顏料：C. I. Pigment Green 58(大日本墨水化學工業(股)製「Phthalocyanine Green A110」)　10.4份
‧黃色顏料：C. I. Pigment Yellow 150(Lanxess公司製之「E4GN-GT」)　9.6份
‧分散劑(BYK Chemie公司製之「Disperbyk-163」)2份
‧丙烯酸蠟(固形物20質量%)　66份
<綠色顏料2之調製>
使用下列組成之混合物，利用與綠色顏料1同樣之方法而製得綠色顏料2之分散體。
‧綠色顏料：C. I. Pigment Green 58(大日本墨水化學工業(股)製「Phthalocyanine Green A110」)　10.4份
‧黃色顏料：C. I. PigmentYellow 150(Lanxess公司製之「E4GN-GT」)　3.2份
‧黃色顏料：C. I. Pigment Ye11ow 138　7.4份
‧分散劑(BYK Chemie公司製之「Disperbyk-163」)　2份
‧丙烯酸蠟(固形物20質量%)　66份
<綠色顏料3之調製>
使用下列組成之混合物，利用與綠色顏料1同樣之方法而製得綠色顏料3之分散體。
‧綠色顏料：C. I. Pigment Green 36(東洋墨水製造(股)製「Lionol Green 6YK」)　10.4份
‧黃色顏料：C. I. Pigment Yellow 150(Lanxess公司製之「E4GN-GT」)　9.6份
‧分散劑(BYK Chemie公司製之「Disperbyk-163」)　2份
‧丙烯酸蠟(固形物20質量%)　66份
1.　綠色組成物1之調製
之後，使下列組成之混合物成為均一的方式來混合攪拌後，利用5 μm之濾膜過濾而獲得紅色著色組成物。
‧綠色顏料1　46份
‧丙烯酸樹脂溶液　8份
‧二新戊四醇五及六丙烯酸酯(東亞合成(股)製「M-402」)　4份
‧光聚合起始劑(Ciba Geigy公司製「IRGACURE OXE 02」)　1.2份
‧光聚合起始劑(Ciba Specialty Chemicals公司製「IRGACURE 907」)　3.5份
‧增感劑(保土谷化學工業(股)製「EAB-F」)　1.5份
‧環己酮　5.8份
‧丙二醇單甲基醚醋酸酯　30份
2.　綠色組成物2之調製
除了分散體係使用綠色顏料2以外，利用與綠色組成物1同樣的組成、方法而獲得綠色組成物2。
3.　綠色組成物3之調製
除了分散體係使用綠色顏料3以外，利用與綠色組成物1同樣的組成、方法而獲得綠色組成物3。
將其結果顯示於下表2。
(有機顏料分散體之製造)
有機顏料分散體之製造方法能夠採用各種的方法，以下，顯示其一例。
首先，各自既定量地稱量顏料、溶劑、顏料分散劑(包含色素衍生物)及/或分散助劑、界面活性劑、依情形之聚合物或單體，供應至分散處理步驟而使顏料分散，作成液狀之顏料分散液。於此分散處理步驟中，能夠使用例如塗料調節器、珠磨機、球磨機、輥磨機、石磨機、噴射磨機、均質器等。由於藉由進行此分散處理而使顏料微粒化，使用該顏料分散體之感光性樹脂組成物的塗布特性將提高。
於分散處理顏料之際，也可以適當併用該鹼可溶性樹脂、或色素衍生物等。例如，使用珠磨機而進行分散處理之情形，較佳為使用0.1 mm至數mm直徑之玻璃珠或氧化鋯珠。進行分散處理之際的溫度通常設為0℃以上，較佳設為室溫以上，通常設為100℃以下，較佳設為80℃以下之範圍。還有，分散時間宜根據顏料分散液之組成(所含之顏料、溶劑、分散劑等)、及珠磨機等之裝置大小等，由於最適之分散時間不同，進行適宜調整。
(著色像素之相位差調整)
尤其在厚度方向相位差之觀點，著色像素能夠微細調整其相位差。利用所用之顏料種類、顏料之分散方法、分散劑、顏料之微細化、或是作為延遲調整劑所添加的三聚氰胺樹脂、苯乙烯樹脂、具有苄基之有機化合物等之各種方法而增大或減少相位差。三聚氰胺樹脂能夠在使相位差增加的方向進行調整，苯乙烯樹脂能夠使用用以使相位差減少。於綠色像素中，鹵化鋅酞菁顏料較佳為使其厚度方向相位差易於接近零。
還有，為了調整著色像素之相位差，例如，能夠採用在專利第4306736號公報中記載之技術。
(分散劑/分散助劑)
若將高分子分散劑作為顏料分散劑使用時，因為具優越之隨時間經過的分散安定性。高分子分散劑，例如，可舉例：胺甲酸酯系分散劑、聚乙亞胺系分散劑、聚氧乙基烯烷基醚系分散劑、聚氧乙烯二醇二酯系分散劑、山梨糖醇酐脂肪族酯系分散劑、脂肪族改性聚酯系分散劑等。其中，基於顯影性之觀點，含有許多顏料之本發明之感光性樹脂組成物特佳為由含有氮原子之接枝共聚物所構成的分散劑。
此等分散劑之具體例，可舉例：EFKA(EFKA Chemicals B.V.(EFKA)公司製)、Disperbik(BYK Chemie公司製)、Dispalon(楠本化成公司製)、SOLSPERSE(Lubrizol公司製)、KP(信越化學工業公司製)、Polyflow(共榮社化學公司製)等。此等之分散劑可以使用1種，也能夠以任意之組合及比率併用2種以上。
分散助劑能夠使用例如色素衍生物等。例如，色素衍生物可舉例：偶氮系、酞菁系、喹吖酮系、苯并咪唑酮系、喹酞酮系、異吲哚滿酮系、二系、蒽醌系、陰丹士林系、苝系、紫環酮系、二氧代吡咯并吡咯系等之衍生物，其中，較佳為喹酞酮系。
色素衍生物之取代基，可舉例：例如磺酸基、磺醯胺基及其4級鹽、鄰苯二甲醯亞胺甲基、二烷胺烷基、羥基、羧基、醯胺基等直接鍵結於顏料骨架或使烷基、芳基、雜環基等介於中間而鍵結者。此等之中，較佳為磺酸基。另外，此等取代基也可以在一個顏料骨架進行複數個取代。
色素衍生物之具體例，可舉例：酞菁之磺酸衍生物、喹酞酮之磺酸衍生物、蒽酮之磺酸衍生物、喹吖酮之磺酸衍生物、二氧代吡咯并吡咯之磺酸衍生物、二之磺酸衍生物等。
以上之分散助劑及色素衍生物可以使用1種，也能夠以任意之組合及比率而併用2種以上。下表3顯示後述的實施例所用之色素衍生物。
(透明樹脂)
除了上述顏料分散體之外，作為遮光層或著色層使用之感光性著色組成物更含有多官能單體、感光性樹脂或非感光性樹脂、聚合起始劑、溶劑等。將感光性樹脂及非感光性樹脂等之能夠用於本發明之透明性高的有機樹脂稱為透明樹脂。
透明樹脂中包含熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及感光性樹脂。熱塑性樹脂可舉例：例如丁縮醛樹脂、苯乙烯-順式丁烯二酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯、聚胺甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺樹脂等。另外，熱硬化性樹脂可舉例：例如環氧樹脂、苯并三聚氰二胺樹脂、松香改性順式丁烯二酸樹脂、松香改性反式丁烯二酸樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、酚樹脂等。熱硬化性樹脂也可以使用下列三聚氰胺樹脂與含有異氰酸酯基之化合物反應而成之物
(鹼可溶性樹脂)
用於本發明之遮光層、光散射層、著色層、單元間隙限制層中，較佳為能夠利用光刻以形成圖案之感光性樹脂組成物。期望此等之透明樹脂係賦予鹼可溶性之樹脂。若鹼可溶性樹脂為含有羧基或羥基之樹脂的話，並無特別之限定。例如，丙烯酸環氧酯系樹脂、酚醛系樹脂、聚乙烯酚系樹脂、丙烯酸系樹脂、含羧基之環氧樹脂、含羧基之胺甲酸酯樹脂等。其中，較佳為丙烯酸環氧酯系樹脂、酚醛系樹脂、丙烯酸系樹脂。特佳為丙烯酸環氧酯系樹脂或酚醛系樹脂。
(丙烯酸樹脂)
能夠採用於本發明透明樹脂之代表，可舉例以下之丙烯酸酯系樹脂。
丙烯酸酯系樹脂可舉例：單體使用例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸三級丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等之(甲基)丙烯酸烷酯；(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯等之含有羥基之(甲基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯等之含有醚基之(甲基)丙烯酸酯；及(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯等之脂環式(甲基)丙烯酸酯等之聚合物。
還有，以上所舉例的單體能夠單獨使用或併用2種以上而使用。還有，能夠與此等單體共聚合之苯乙烯、環己基順式丁烯二醯亞胺、及苯基順式丁烯二醯亞胺等之化合物的共聚物。
另外，例如藉由使共聚合(甲基)丙烯酸等之具有乙烯性不飽和基之羧酸所獲得之共聚物、與甲基丙烯酸環氧丙酯等之含有環氧基及不飽和雙鍵之化合物反應，或是在甲基丙烯酸環氧丙酯等之含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯的聚合物上、或是其與其他(甲基)丙烯酸酯的共聚物上，加成(甲基)丙烯酸等之含有羧酸的化合物，藉此能夠得到具有感光性之樹脂。
還有，例如藉由使甲基丙烯醯氧乙基異氰酸酯等之具有異氰酸酯基及具有乙烯性不飽和基之化合物與甲基丙烯酸羥乙酯等單體之具有羥基的聚合物反應，也能夠得到具有感光性之樹脂。
另外，如上所述，能夠使具有複數個羥基之甲基丙烯酸羥乙酯等之共聚物與多鹼之酸酐反應，將羧基導入共聚物而獲得具有羧基之樹脂。此製造方法並不僅受限於上述記載之方法。
用於上述反應之酸酐的例子，例如，可舉例：丙二酸酐、琥珀酸酐、順式丁烯二酸酐、亞甲基丁二酸酐、酞酸酐、四氫酞酸酐、六氫酞酸酐、甲基四氫酞酸酐及偏苯三酸酐等。
上述之丙烯酸系樹脂之固形物酸價較佳為20至180 mg KOH/g。酸價較20 mg KOH/g為小之情形，感光性樹脂組成物之顯影速度過慢而使得顯影所需要的時間變長，成為生產性變差之傾向。另外，固形物酸價較180 mg KOH/g為大之情形下，相反地，顯影速度過快而成為發生於顯影後之圖案剝離或圖案欠缺之不當傾向。
還有，上述丙烯酸系樹脂具有感光性之情形，此丙烯酸樹脂之雙鍵當量較佳為100以及更佳為100至2000，最好為100至1000。雙鍵當量超過2000之情形下，具有得不到充分的光硬化性之情形。
(光聚合性單體)
光聚合性單體之例子，可舉例：(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、三(甲基)丙烯酸新戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、六(甲基)丙烯酸二新戊四醇酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯、(甲基)丙烯酸三聚氰胺酯、(甲基)丙烯酸環氧酯等之各種丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯、(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、丙烯腈等。
另外，較佳為使用使多官能異氰酸酯與具有羥基之(甲基)丙烯酸酯反應所獲得之具有(甲基)丙烯醯基之多官能胺甲酸酯丙烯酸酯。還有，具有羥基之(甲基)丙烯酸酯與多官能異氰酸酯之組合係任意，並未予以特別限定，另外，也可以單獨使用1種之多官能胺甲酸酯丙烯酸酯，也能夠組合2種以上而使用。
(光聚合起始劑)
光聚合起始劑可舉例：4-苯氧基二氯乙醯苯、4-三級丁基二氯乙醯苯、二乙氧基乙醯苯、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉苯基)丁烷-1-酮等之乙醯苯系化合物；苯偶因、苯偶因甲基醚、苯偶因乙基醚、苯偶因異丙基醚、苯偶因二甲基縮酮等之苯偶因系化合物；二苯甲酮、苯甲醯苯甲酸、苯甲醯苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羥基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4-苯甲醯-4’-甲基二苯硫醚等之二苯甲酮系化合物；噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等之噻噸酮系化合物；2,4,6-三氯-s-三、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(p-甲氧基苯基)-4，6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(p-甲苯基)-4，6-雙(三氯甲基)-s-三、2-向日葵基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三、2-(萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-甲氧基-萘并-1-基)-4，6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-三氯甲基(向日葵基)-6-三、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三等之三化合物；1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-，2-(O-苯甲醯肟)]、O-(乙醯基)-N-(1-苯基-2-側氧基-2-(4’-甲氧基萘基)亞乙基)羥基胺等之肟酯系化合物；氧化雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基膦、氧化-2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦等之膦系化合物；9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌等之醌系化合物；硼酸酯系化合物、咔唑系化合物、咪唑系化合物、二茂鈦系化合物等。肟衍生物類(肟系化合物)對於感度提高為有效。此等能夠使用單獨1種或組合2種以上而使用。
(增感劑)
較佳為併用聚合起始劑與光增感劑。增感劑也能夠併用α-醯氧酯、氧化醯基膦、甲基苯基乙醇酸酯、苯偶醯、9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌、4,4’-二乙基間苯二甲醯基苯、3,3’,4,4’-四(三級丁過氧羰基)二苯甲酮、4,4’-二乙胺基二苯甲酮等之化合物。
相對於光聚合起始劑100質量份，增感劑能夠含有0.1質量份至60質量份。
(乙烯性不飽和化合物)
上述之光聚合起始劑較佳為與乙烯性不飽和化合物共同使用，乙烯性不飽和化合物係意指分子內具有1個以上乙烯性不飽和鍵之化合物。其中，從能夠擴大聚合性、交聯性、及伴隨於此之曝光部與非曝光部的顯影溶解性之差異等之觀點，較佳為分子內具有2個以上乙烯性不飽和鍵之化合物。另外，其不飽和鍵更佳為源自(甲基)丙烯醯氧基之(甲基)丙烯酸酯化合物。
分子內具有1個以上乙烯性不飽和鍵之化合物，例如，可舉例：(甲基)丙烯酸、丁烯酸、異丁烯酸、順式丁烯二酸、亞甲基丁二酸、順式甲基丁烯二酸等之不飽和羧酸、及其烷基酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醯胺、苯乙烯等。分子內具有2個以上乙烯性不飽和鍵之化合物，例如，代表例可舉例：不飽和羧酸與多元羥基化合物之酯類、含有(甲基)丙烯醯氧基之磷酸酯類、(甲基)丙烯酸羥酯化合物與聚異氰酸酯化合物之(甲基)丙烯酸胺甲酸酯類、及(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸羥酯化合物與聚環氧化合物之(甲基)丙烯酸環氧酯類等。
上述光聚合起始劑、增感劑、及乙烯性不飽和化合物也可以添加於含有可用於後述之相位差層形成的聚合性液晶化合物之組成物中。
(多官能硫醇)
感光性著色組成物中，也能夠含有發揮作為鏈轉移劑之作用的多官能硫醇。多官能硫醇最好為具有2個以上之硫醇基的化合物，例如，己二硫醇、癸二硫醇、1,4-丁二醇二硫丙酸酯、1,4-丁二醇二硫乙醇酸酯、乙二醇二硫乙醇酸酯、乙二醇二硫丙酸酯、三羥甲基丙烷三硫乙醇酸酯、三羥甲基丙烷三硫丙酸酯、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇四硫乙醇酸酯、新戊四醇四硫丙酸酯、三巰基丙酸三(2-羥乙基)三聚異氰酸酯、1,4-二甲基巰基苯、2,4,6-三巰基-s-三、2-(N,N-二丁胺基)-4,6-二巰基-s-三等。
此等之多官能硫醇能夠使用1種或混合2種以上而使用。相對於感光性著色組成物中之顏料100質量份，多官能硫醇能夠使用0.2至150質量份，較佳為0.2至100質量份之量。
(儲藏安定劑)
於感光性著色組成物中，為了使組成物之隨時間經過之黏度安定化而能夠含有儲藏安定劑。例如，儲藏安定劑可舉例：三甲基氯苄、二乙基羥基胺等之4級氯化銨、乳酸、草酸等之有機酸及其甲基醚、三級丁基鄰苯二酚、三乙基膦、三苯基膦等之有機膦、亞磷酸鹽等。相對於感光性著色組成物中之顏料100質量份，儲藏安定劑能夠含有0.1質量份至10質量份之量。
(緊貼改善劑)
為了提高與基板之緊貼性，於感光性著色組成物中，也能夠含有矽烷偶合劑等之緊貼改善劑。緊貼改善劑，可舉例：乙烯三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯乙氧基矽烷、乙烯三甲氧基矽烷等之乙烯矽烷類；γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷等之(甲基)丙烯酸矽烷類；β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)甲基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等之環氧矽烷類；N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺丙基三乙氧基矽烷、γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺丙基三乙氧基矽烷等之胺基矽烷類；γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷等之硫代矽烷類等。相對於感光性著色組成物中之顏料100質量份，矽烷偶合劑能夠含有0.01質量份至100質量份。
(溶劑)
於該感光性著色組成物中，為了能夠對基板上之均勻塗布而摻合水或有機溶劑等之溶劑。另外，本發明之組成物為彩色濾光片的著色層之情形，溶劑也具有使顏料均勻分散之機能。例如，溶劑可舉例：環己酮、乙基溶纖素醋酸酯、丁基溶纖素醋酸酯、1-甲氧基-2-丙基醋酸酯、二乙二醇二甲基醚、乙基苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基溶纖素、甲基-n-戊基酮、丙二醇單甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、醋酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、異丁基餇、石油系溶劑等，此等溶劑能夠單獨使用或混合而使用。相對於感光性著色組成物中之顏料100質量份，溶劑為800質量份至4000質量份，較佳為能夠含有1000質量份至2500質量份。
(膜厚/液晶層之厚度)
關於本發明之技術係如上所述，適合為IPS(水平配向、橫向電場方式)或FFS(邊緣電場切換)之液晶驅動方式。藉由採用專利文獻10所記載的技術等，能夠作成以FFS方式之VA液晶顯示裝置而使用本發明之彩色濾光片。在彩色濾光片上之透明電極、與相對向的基板之液晶驅動元件(TFT)所形成的陣列基板之像素電極間外加液晶的驅動電壓之方式中，通常液晶厚度(單元間隙)越薄越能夠提高液晶之應答速度。
於上述之主要的液晶驅動方式中，液晶厚度大約為2μm至4 μm之範圍。另外，由於越薄化液晶厚度而使從斜向看去時的著色(顏色變化)變得越小，因此從應答性或著色改善之觀點，另外從液晶材料用量之觀點，液晶厚度越薄越好。還有，著色像素之膜厚係指從著色像素中央之表面起，直到該著色像素相連接的透明基板表面為止之厚度。
然而，越薄化液晶厚度，或是使液晶的顯示畫面變得越大，因為液晶單元化時之污垢/異物的影響變大，縱向電場方式下之液晶厚度大約3 μm為下限。於IPS或FFS方式中，由於並無在彩色濾光片側形成透明電極之必要，因所混入的導電性污垢所造成的對向短路(電性短路)將難以發生。從導電性污垢之觀點，IPS或FFS方式者能夠越薄化液晶厚度。為了薄化液晶層厚度，期望所用之液晶的折射率異方向性Δn較0.07為大。
於FFS方式或IPS方式的液晶顯示裝置中，由於藉由細化梳齒狀像素電極(通常，稱為ITO之導電性金屬氧化物薄膜)之梳齒(長條狀圖案)的間距而能夠使液晶之應答性或透射率提高，若與縱向電場方向作一比較時，液晶厚度的影響少。還有，也可以使各自的著色像素與主要透射率之波長成比例的方式來調整梳齒之間距。
於半透射型液晶顯示裝置中，在透射部與反射部中，以光路差(在反射部中，利用所後述之光反射性電極，射入光將反射，2次通過液晶層)之關係，相對於透射部之液晶層厚度，使反射部之液晶層厚度較佳成為1/2左右。
以FFS方式之梳齒狀像素電極或共通電極係藉由利用光反射性之金屬(鋁合金或銀合金)薄膜而形成任一單側，能夠作成反射型液晶顯示裝置。另外，藉由利用ITO等之透明導電性薄膜而形成梳齒狀像素電極或共通電極之一部分，能夠作成半透射型液晶顯示裝置。
(底座及間隙物)
關於本發明之間隙物用底座最好至少僅在後述之間隙物所形成的部分與TTF等主動元件之遮光所必要的部分進行。另外，關於本發明之間隙物用底座期望利用與圖形框部之遮光層相同材料而同時形成。具體而言，形成灰階色調(灰階遮罩)之類的複數種透射率不同之光罩，藉由使用形成較底座之圖案尺寸為小的開口部(利用開口部之大小調整而調節曝光量)或已設計開口形狀之光罩的曝光及曝光後之顯影以後的光刻手法，而能夠同時形成遮光層與底座。
可以使用將遮光圖案作為光罩之金屬鉻的薄膜、將半透射部作為ITO等之金屬氧化物膜，進一步也可以使用具有無此等膜形成的透射部之光罩。金屬氧化物膜係具有以成膜條件或膜厚而能夠調整透射率之優點。
另外，本發明人等已確認於圖形框部(遮光層)與利用同一材料所獲得之底座或後述之黑色矩陣中，薄化底座或黑色矩陣之膜厚，具有提高平坦性之效果。若根據本發明人等之精密探討結果，若底座之膜厚為1.0 μm以下，容易安定地獲得在其上所積層的著色層之膜厚。
第6圖係顯示底座之膜厚與底座上著色層的積層部之膜厚的關係。如第6圖所示，若底座膜厚超過1.2 μm時，在其上所積層的著色層之膜厚係薄的且使其發生急遽變化的方式來形成而成為不安定。相反地，於0.3 μm以下之薄的膜厚之情形，在光刻之步驟難以獲得安定之膜厚。所以，底座之膜厚成為0.4 μm至1.0 μm之較佳的範圍。
所後述之黑色矩陣的膜厚可以利用0.4 μm以下之薄的膜厚而形成，也可以進一步省略黑色矩陣之形成。還有，第6圖係顯示將著色層之膜厚作成4.5 μm之情形的積層部膜厚者，為著色層之實用膜厚範圍之1.5 μm至5 μm之範圍中，顯示同樣之傾向。
底座之圖案形狀能夠併用作成用以抑制因射入驅動液晶的TFT等主動元件之光所造成的光電流發生之遮光圖案。若光學濃度為1的話，由於TFT等主動元件之遮光便足夠，以0.4 μm至1.0 μm之底座膜厚與著色像素重疊部膜厚之相加將足夠。另外，在關於本發明之構造中，由於複數層之著色層係作成間隙物而被積層，能夠進一步加上遮光性。
形成間隙物之著色層顏色的選擇能夠按照目的或規格而適當選擇。例如，若以對TFT等主動元件之遮光性為優先的話，能夠包含具有短波長光之遮光性的紅色著色層的方式來選擇。若為優先帶有圓之形狀的話，與其他2色作一比較，能夠選擇顏料含量少且具有流動性之藍色著色層作為3層積層或2層積層之間隙物的最上層。
於本發明之彩色濾光片中，除了藍色像素、紅色像素、綠色像素之外，也可以作成設置利用黃色顏料等之補色所獲得之著色像素或白色(透明)像素之4色以上的彩色濾光片。除了合併液晶厚度之高度的間隙物(主要間隙物)之外，也可以設置高度低的次要間隙物。若主要間隙物為3層積層之情形，例如，也可以僅在圖形框部配設2層積層之次要間隙物。主要間隙物、次要間隙物也可以分別作成單層之著色層。次要間隙物係藉由使用具有灰色調光罩等透射率不同的開口部之光罩，或是使用具有小直徑開口部之光罩而能夠作成高度低的間隙物。
雖然本發明之技術能夠適用於最近將來之液晶層厚度薄的液晶顯示裝置，但液晶流動性差的薄液晶層厚度之情形，例如，也可以改變靠近液晶封入口之間隙物形成的配置等，考量液晶單元化時之液晶材料的流動而調整間隙物數或配置。在關於本發明之彩色濾光片基板上，遮光層與底座係如後所述，能夠在同一之光刻步驟而形成。
關於本發明之彩色濾光片基板上，間隙物係在著色像素單位，例如在像素長邊方向之中央(像素中央或像素長邊之中央部一處)形成而能夠將該間隙物作成兼具液晶配向控制機能之構造物來形成。此構造物之俯視形狀能夠採用圓形、菱形、多角形等。驅動液晶之TFT元件也一致於此間隙物位置而能夠形成於像素之長邊方向中央。例如，作成俯視菱形之液晶配向構造物時，TFT基板側之像素電極最好以菱形之同心形狀狹縫狀(ㄑ之字形且交替透明電極之開口部與圖案)而包圍間隙物的方式來配設。此構造係於以FFS方式而驅動垂直配向的液晶時之時特別有效。
本發明人等所提案的兼用間隙物與配向控制用構造物之構造能夠實質上提高液晶顯示裝置之開口率且提高亮度。一般而言，配向控制用構造物係藉由提高形成其高度或是以高的密度而形成，能夠提高液晶之應答性，此等之技術實質上係與像素之開口率的降低有關。於本發明之提案技術中，因為能夠兼用間隙物與配向控制用構造物而與開口率的降低無關。
另外，形成於像素中央的間隙物能夠作為液晶顯示裝置使用，採用例如使用紫外光的光配向膜之情形下，能夠作為多領域之配向區分的構造物使用。用於本發明之間隙物係於間隙物之熱硬化時具足夠之流動性，例如，藉由將藍色著色層作為最上層而覆蓋整體間隙物，能夠以平滑之剖面形狀而形成。
亦可依照單色(紅色著色層)而形成間隙物。以單色形成間隙物係具有以下之優點。亦即，以積層2層或3層之著色層所獨立的配置而形成間隙物之技術(例如專利文獻1)係從將單純之顏色重疊作為間隙物使用之技術(專利文獻1)，在液晶配向之觀點係有利。但是，為了吸收顏色重疊2次、3次時之位置偏移，具有增大第1種顏色之著色積層部底面積的必要，對像素開口率具有不良的影響。加上，依照著色層之積層而形成獨立之狹窄形狀且具有高度的間隙物之情形，利用第1種顏色、第2種顏色、第3種顏色而成為從著色像素之膜厚所隔離之薄的膜厚之積層，具有確認間隙物之高度設計、或確認在製造步驟的條件上之困難性。利用以如此之2層或3層著色層所獨立的配置而形成間隙物之技術，其問題在於使得所用之彩色光阻的品種、或進行製造的彩色濾光片的每個品種之上述確認作業成為必要。以單色形成間隙物能夠解決如此之問題。
(黑色矩陣之膜厚)
第7圖係顯示關於在本發明之另一其他實施形態的彩色濾光片基板中之遮光層2、底座4、黑色矩陣8、紅色像素3R、綠色像素3G、因著色層之積層所獲得之間隙物5、高度低的次要間隙物6、單元間隙調整層15的俯視配置之圖形。亦即，於第7圖中，設置有區分由紅色像素3R、綠色像素3G、及藍色像素3B所構成的3色著色像素之黑色矩陣8。還有，將第7圖之C-C’剖面顯示於第2圖。
在本發明之一實施形態的特徵之一係提供一種彩色濾光片基板，其係使遮光層與積層於遮光層上之單元間隙限制層之合計膜厚、與綠色像素之厚度約略相同，具有適合於液晶配向之平坦性且無因液晶配向不良所造成的在圖形框部之漏光。本發明人等已確認在依照與圖形框部(遮光層)相同材料所獲得之黑色矩陣中，其膜厚將影響平坦性提高。還有，黑色矩陣通常係以使對比提高之目的下而使其包圍著色像素的方式來形成的格子狀遮光圖案，也可以在像素長邊方向形成長條狀。還有，於本發明中，也可以為省略黑色矩陣之彩色濾光片基板。或是也可以使用不同的光罩而利用2次之步驟來形成黑色矩陣、底座、及厚度不同的光罩。或是也可以調整雷射曝光下之射出次數而形成膜厚不同的黑色矩陣、底座、及遮光層。
第8圖係顯示黑色矩陣之膜厚與在黑色矩陣8上所重疊的著色像素端之突起高度的關係之圖形。若黑色矩陣8之膜厚超過1.1 μm時，突起7之高度將顯著地變高，成為不適合於液晶配向之高度。若黑色矩陣之膜厚較1 μm為薄、進一步較0.8 μm為薄時，著色像素端部之突起高度成為較0.25 μm、進一步較0.2 μm為低的高度。
包含色像素之膜厚偏異的平坦性能夠確保低於±0.15 μm之良好的平坦性，故能夠提供一種按照IPS方式或FFS方式等高畫質液晶顯示裝置高的要求之彩色濾光片。另外，能夠成為具有人眼之視覺度高的綠色波長550 nm之1/4波長範圍(±0.15 μm)以內之高平坦性的彩色濾光片且減低著色不均。
黑色矩陣係與上述底座同樣地，以使用灰色調光罩或半色調光罩等之光刻手法而能夠與遮光層同時地形成。或是也可以藉由使用雷射曝光，改變遮光層與黑色矩陣之曝光量、射出次數而形成賦予膜厚差。
還有，雖然第8圖未顯示膜厚低於0.4 μm之黑色矩陣，但是本發明人等已確認在膜厚為薄的黑色矩陣所重疊的突起高度變低。與遮光層(圖形框部)不同，因為黑色矩陣之遮光性並未被太要求，於本發明中，也可以省略黑色矩陣之形成，僅以不同的顏色之著色層重疊而取代黑色矩陣。還有，來自透射型液晶顯示裝置之背面所配設的光源(背光板)之光能夠利用TFT等主動元件之掃瞄線或信號線而遮光。
還有，與在有效顯示區域內之間隙物5的高度成為約略相同，但是高度之調整係根據底座厚度及著色層之選擇、於彩色濾光片製造步驟中之塗布、顯影、硬膜等之程序、間隙物直徑(大小)等而能夠進行各種調整。另外，未形成間隙物5之底座4’係基於遮光紅色像素R、綠色像素G、藍色像素B之開口率的調整及TFT等主動元件之目的所配設。
(單元間隙調整層)
將關於本發明之單元間隙調整層15部分配設於著色像素上之例子係顯示於第2圖。於此例子中，單元間隙調整層15係積層於與俯視反射部25相同的位置之綠色像素3G的反射部及相位差層11之上部。如上所述，單元間隙調整層15係基於調整透射部與反射部之光路差之目的所配設。因此，能夠至少將可見光之高透射性與在液晶面板步驟具有必要的耐熱性之樹脂材料用於單元間隙調整層。如第2圖所示，也在圖形框部之遮光層2上配設有單元間隙調整層15’。單元間隙調整層15’與遮光層2之膜厚的合計係變得與綠色像素之膜厚約略相等。
還有，單元間隙調整層15之主要目的為調整作為液晶顯示裝置之液晶透射部與反射部的光路差，例如，也可以使用感光性之鹼可溶性樹脂，同時也使用灰色調光罩等部分透射率不同的光罩而改變厚度來形成。也可以與著色像素之主要透射部的光波長一致而改善厚度。不僅厚地形成於反射部，也可以利用薄的膜厚而在透射部形成單元間隙調整層。
單元間隙調整層15能夠藉由上述之透明樹脂、鹼可溶性樹脂、丙烯酸樹脂而形成。單元間隙調整層15係為了圖案狀地形成，較佳為藉由光刻步驟而將能夠進行圖案形成之鹼可溶性樹脂作為其材料使用。即使使用熱硬化性樹脂，也能夠利用乾蝕刻或升降(lift-off)之手法而形成圖案。還有，如顯示於第1圖之實施形態中，更佳為藉由光散射層12而構成單元間隙調整層。
如上所述，關於本發明之彩色濾光片基板特別適用於半透射型液晶顯示裝置。本發明之彩色濾光片的著色像素係被區分為透射部與反射部，在其反射部中，如第2圖所示，光散射層12係配設於著色像素之反射部。亦即，在著色像素之反射部的凹部內所形成的相位差層11上之俯視相同位置配設有光散射層12。
光散射層12係由使單一種或是複數種之非晶質微粒分散於折射率不同的基質樹脂14中而成者，使射入光散射而在觀察者之眼中具有如紙張白之效果的光機能性膜。基質樹脂14最好為具有耐熱性且為可見光區域透射之透明樹脂。以非晶質微粒徑/光之波長及在製造步驟之適合容易性的關係，光散射層12之膜厚較佳為約1.5 μm至5 μm之範圍。
光散射層12之非晶質微粒13可舉例：由無機物所構成的微粒及由有機聚合物所構成的微粒。尤其，由於為非晶質，可舉例以有機聚合物微粒為主，即使為無機物微粒，若為非晶質則無問題。也可以為依照所後述之相分離而於基質樹脂中顯現非晶質微粒之方式。也可以利用光刻之手段而形成非晶質微粒，利用將基質樹脂(以下，記載為透明樹脂)塗布於其上之方法而形成。
例如，若為無機物微粒的話，氧化矽或氧化鋁之氧化物等之球狀非晶質微粒、有機聚合物微粒可舉例：丙烯酸微粒或苯乙烯-丙烯酸微粒、及其交聯物、三聚氰胺微粒、三聚氰胺-甲醛縮合物、(聚四氟乙烯)或PFA(全氟烷氧樹脂)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)等之含氟聚合物、矽樹脂微粒等，其中，交聯丙烯酸樹脂微粒係折射率低於1.5，還有，由於矽微粒或矽樹脂微粒係折射率小至1.42至1.45(鹵素燈D線589 nm)而特佳。
另外，此等之微粒最好作為光散射層中之微粒而含有，例如，最好含有70%左右以上之微粒。除了此等微粒之外，以塗液中之微粒分散安定性或光散射性之微細調整等作為目的，也可以30%左右以下之少量而添加不定形微粒等之非球狀微粒或結晶性微粒。
還有，除了對此等之微粒實施適當的表面處理，改善溶劑分散性或與透明樹脂之適合性之外，也能夠作成上述微粒而採用。如此之表面處理的例子，例如，可舉例：SiO2 、ZrO2 、Al2 O3 、ZnO、透明樹脂、偶合劑、或塗布被覆界面活性劑等之處理。另外，其他可舉例：利用醇、胺或有機酸等而使表面反應發生的處理。
非晶質微粒13之形狀並未特別限定，球狀或類似球狀之形狀。球狀微粒係大小、粒徑分布等之控制為容易，因而，光散射層12之光學特性的控制變得容易。微粒之粒徑係根據作為目的之光散射層的膜厚或有無著色而使容許範圍不同，並未予以特別限定。但是，通常若使用較光散射層之膜厚為大的微粒時，光散射層之表面變得非常粗糙，故不佳。上述微粒之粒徑並未特別限定，較佳的粒徑範圍係平均粒徑0.8 μm至3 μm左右，更佳為平均粒徑1 μm至2 μm。
雖然微粒之比重並不直接影響光散射層之光學特性，但是對形成光散射層12時之塗布特性造成極大的影響，進而也有關於光散射層12本身之特性。因而，對於塗液之安定性而言係期望其值接近基質樹脂14之溶液比重。
使上述微粒分散之基質樹脂14係期望具備可見光透射率高、或是對於液晶顯示裝置之製造步驟中之熱處理或藥品處理的充分承受性者，例如，折射率高的樹脂能夠採用環氧改性丙烯酸樹脂、Floren樹脂、聚醯亞胺樹脂；另外，折射率低的樹脂能夠採用氟改性丙烯酸樹脂、矽改性丙烯酸樹脂。其他則能夠適當使用丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、胺甲酸酯樹脂、矽樹脂等。
在光刻步驟，將光散射層設置成圖案狀之情形下，能夠利用具有感光性與顯影性之丙烯酸系樹脂或環氧系樹脂。另外，也能夠對此等之樹脂賦予熱硬化或紫外線硬化而併用。
例如，微粒之折射率為1.49(使用鹵素燈D線589 nm之值)之交聯丙烯酸微粒之情形，基質樹脂之折射率較佳為1.55至1.65。另外，微粒為折射率1.42至1.45之二氧化矽粒子或矽樹脂微粒之情形，基質樹脂較佳為折射率1.50至1.60。
上述光散射層12係將非晶質微粒13混合/分散於基質樹脂之透明樹脂14中而塗布於透明基板上，乾燥之後，經歷光刻步驟而形成任意之形狀。還有，塗布方法能夠採用旋轉塗布、流動塗布、輥塗布法等；曝光方法能夠採用投影曝光、近接曝光。
光散射層12中之非晶質微粒13，可舉例：藉由進行二種樹脂之混合、相分離而能夠形成的微粒。藉由適量選定具有不同折射率之二種以上的樹脂、添加材，將溶解於溶劑中之塗液塗布乾燥於基板上，能夠形成非晶質微粒13。
相分離係於將二種樹脂混合於溶液中之時點，或是塗布乾燥於基板上而使溶劑逐漸揮發之過程中成長，塗膜已乾燥之時點，能夠形成透明之非晶質微粒13。此時，於溶液中而使所相分離的一種樹脂成長成球狀，塗布於基板上之情形，隨著塗膜中之溶劑揮發而減少膜容積，且該球狀係成長而逐漸增加容積，利用來自上面之應力，一邊從球狀變形成碟狀且一邊進行成長。
從二種樹脂溶液，一種樹脂以液滴方式而生成成長，形成非晶質微粒13之條件，將一種樹脂設為A、另一種樹脂設為B時，可舉例：
1)A之量較B之量為少；
2)A溶液之表面張力較B溶液之表面張力為大；
3)A溶液之蒸發速度較B溶液之蒸發速度為大；
4)A之分子量較B之分子量為大等；
尤其，量之大小係強度之限制條件。
非晶質微粒係由折射率不同的2種以上之樹脂溶液經相分離而生成，一旦予以形成時，非晶質微粒將積留於膜之內部，因為不會出現於表面，使光散射膜層之表面變得平坦，還有，彩色濾光片之膜厚也成為均一者。
期望進行相分離所形成的透明基質樹脂14及非晶質微粒13係可見光透射率高，另外具備對於液晶顯示裝置之製造步驟中之熱處理或藥品處理之充分承受性。
例如，折射率高的樹脂能夠採用環氧改性丙烯酸樹脂、Floren樹脂、聚醯亞胺樹脂；另外，折射率低的樹脂能夠採用氟改性丙烯酸樹脂、矽改性丙烯酸樹脂。其他則能夠適當使用丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、胺甲酸酯樹脂、矽樹脂等。
非晶質微粒係容易取得球狀者，另外，透明之二氧化矽或矽樹脂之折射率為1.43至1.44，交聯丙烯酸樹脂之折射率為1.49，能夠採用折射率高的樹脂。
在光刻步驟，將光散射層設置成圖案狀之情形下，能夠利用具有感光性與顯影性之丙烯酸系樹脂或環氧系樹脂。另外，也能夠利用熱硬化性樹脂或紫外線硬化型樹脂。
除了上述樹脂之外，也能夠添加用以改善塗布適合性之界面活性劑、用以賦予感光性之光聚合起始劑、增感劑等。
光散射層12中之非晶質微粒13可舉例：與上述二例不同的形狀、不同的製程。亦即，於基板上進行透明樹脂之塗布乾燥且使用光刻法等之手段而形成許多的數μm之膜厚、圖案尺寸數μm至數十μm之微細浮凸，藉由加熱而使該浮凸軟化，然後使其熱交聯。藉由將折射率不同的透明樹脂塗布於其上而能夠形成光散射膜層。
若非晶質微粒為熔解微小樹脂圖案所形成的半球狀之微透鏡時，藉由變更圖案形狀(大小與形狀、密度)而能夠調整光散射特性，或是使微透鏡之剖面形狀成為非對稱、或拋物線形狀而能夠成為具有指向性之光散射層。
期望為單元間隙調整層之光散射層的圖案大小係大小相同於相位差層俯視的大小，或是較相位差層為大的大小之圖案而形成。
(著色像素之重疊形狀)
TFT用曝光裝置係一種所市售的3σ為1.5 μm之對準精確度高的裝置。TFT之情形下，使用金屬配線所賦予之對準記號；彩色濾光片之情形下，與TFT之情形不同，使用有機物膜(例如黑色矩陣等之感光性著色組成物膜)所賦予之對準記號。另外，也與所積層的著色層相同，對準記號係賦予於有機物膜中，若有機物膜之膜厚皆從1 μm至4 μm時，與TFT之配線作一比較則較厚，由於圖案邊緣也形成梯形，至少其對準精確度3σ為4.5 μm之對準精確度也成為必要。
如上所述，IPS或VA、FFS方式之液晶顯示裝置的液晶厚度約為2 μm至4 μm。本發明之彩色濾光片中之著色層的厚度為其液晶厚度之0.6倍至1倍左右。因而，著色層之具體厚度成為約1.2 μm至4 μm。
還有，黑色矩陣之像素寬度係與適合攜帶式(小型)液晶顯示裝置與適合大型TV不同，約為5 μm至30 μm。以像素的開口率為優先之情形下，如上所述，也可以省略黑色矩陣之形成。
分別於第9圖中顯示膜厚為厚的著色像素22之圖案邊緣形狀，於第10圖中顯示膜厚為薄的著色像素23之圖案邊緣形狀。將關於對準之圖案邊緣的長度m、n設為4.5 μm，對著色像素22之膜厚s、著色像素23之膜厚t，採用上述的著色層厚度1.2 μm以上且4.0 μm以下，若計算其圖案邊緣的梯形角度θ1 、θ2 (與著色像素端部之透明基板1之面的夾角)時，其角度範圍成為約15°以上且40°以下。因而，也根據著色像素22、23之膜厚s、t而定，為了得到良好之平坦性，期望以15°以上且40°以下之梯形角度而形成著色像素之端部形狀。
還有，著色像素之端部形狀能夠利用改變聚合起始劑之量、顯影方法、曝光量等之各種方法來控制。著色像素之俯視形狀較佳為著色像素連續的長條狀。
在關於本發明之彩色濾光片基板上，基於覆蓋彩色濾光片表面之微妙結構、後述之單元間隙調整層表面、或單元間隙調整層形成前之處理(配向處理)等之0.1 μm以下的表面凹凸之目的下，或是以使電絕緣性提高之觀點，也可以積層由透明樹脂所構成的保護層或絕緣層。保護層係用以某種程度確保間隙物之高度，藉由增大所用之透明樹脂的分子量等之設計而能夠形成容易確保追蹤性(確保平坦性與相反的方向)者。藉由以例如0.05 μm至0.3 μm薄的膜厚而塗布形成保護層，能夠確保間隙物高度。另外，也可以藉由預先提高形成間隙物而形成膜厚1 μm以上之保護膜。
保護層可以兼作配向膜，也可以於所後述之相位差層之前處理前預先進行塗布形成。或是，也可以為含有輔助相位差層或液晶配向膜之光配向的添加劑(例如，紫外線吸收劑)者。另外，也可以利用與遮光層相同材料而預先於像素內形成突起，進一步積層著色層而作為配向控制用構造物使用。也可以兼用間隙物與配向控制用構造物。例如，藉由使驅動TFT基板側之液晶的TFT元件、與彩色濾光片基板側之底座相向的方式來形成像素中心而能夠兼用作為垂直配向之液晶顯示器的間隙物與配向控制用構造物。
(相位差層)
與透射部作一比較，除了光路差之外，半透射型液晶顯示裝置之反射部係也發生起因於液晶之相位差的差異。根據如此之反射部與透射部之相位差的不同，於反射部之反射光或黑色顯示中發生著色，或是使應該為標準黑色矩陣之顯示成為標準白色顯示，相位差之問題大。
針對於此，藉由使射入光偏移1/4波長相位差且根據在反射電極之反射而進一步加上1/4波長相位差，能夠解決此間題(使變換成直線偏光之射入光，1次往返於該相位差層之厚度方向而使其90度偏光旋轉)。
在關於本發明之半透射型液晶顯示裝置中，將使其1/4波長相位或1/2波長相位改變之機能賦予相位差層的具體手法，可舉例：使用高分子液晶或交聯性高分子液晶溶液之塗布形成方法、將雙折射調整劑添加於上述鹼可溶透明樹脂中而形成的方法、使用聚合性液晶化合物之方法等。聚合性液晶化合物之情形能夠使用具有碟狀分子構造之碟狀聚合性液晶化合物或棒狀聚合性液晶化合物。也可以組合此等敘述之方法或材料而形成。
另外，為了提高使偏光改變1/4波長相位或1/2波長相位之機能賦予的再現性，也可以在相位差層之形成前實施配向膜之形成或配向處理。如聚合性液晶化合物，利用曝光量或曝光波長而能夠配向調整之情形，能夠根據著色像素之顏色而調整其配向之密度或配向方向。配向膜之配向處理也能夠採用與上述聚合性液晶化合物同樣的光配向處理。
曝光機能夠適當選擇超高壓水銀燈、YAG雷射、固態雷射、半導體雷射等，也包含曝光波長。如雷射曝光，能夠利用曝光波長之選擇或根據雷射之射出次數所進行的曝光量調整、雷射光之射入角度等而調整配向之密度或配向方向。也可以使用複數個光罩而對每條所對應的著色像素進行選擇曝光。也可以一次進行來自複數個方向之照射。另外，曝光係不管偏光照射或非偏光照射。也可以先進行偏光照射後，一邊加熱且一邊以非偏光照射而進行固定化。具有氧阻礙之情形，較佳於惰性氣體環境下進行。
相位差層之膜厚係在0.5 μm至5 μm左右之範圍，最好僅與彩色構造材料或是適用於液晶顯示裝置之液晶的雙折射率一致而進行調整。除了曝光量之外，相位差層之相位差的差異也能夠根據添加於聚合性液晶化合物之聚合性起始劑的添加量或其種類、摻合而進行調整。另外，聚合性液晶化合物為單體之情形，藉由使單體之反應性基成為複數而能夠提高交聯密度、作成信賴性高的相位差層。
也能夠使相位差層作成與各自著色像素的主要透射光之波長一致的相位差層。標準黑色顯示之情形，不僅形成於著色像素上之相位差層，也藉由將1/4波長或1/2波長相位改變之機能賦予遮光層(圖形框部)上之相位差層，能夠消除漏光。於標準黑色顯示之液晶顯示裝置中，藉由使相位差層11’與遮光層11之合計膜厚與綠色像素之膜厚成為大約相等的方式來將相位差層11’形成於圖形框狀之遮光層2上，能夠消除漏光且與畫質提高相關連。
將聚合性液晶化合物作為相位差層使用之情形，也可以於相位差層形成前，塗布形成配向膜且進行配向處理作為前處理。另外，期望形成相位差層而作成彩色濾光片基板後，形成用以液晶配向之配向膜。該配向膜為利用紫外線等之能量線而能夠調整配向量的配向膜之情形，能夠利用如上述之雷射曝光而改變透射部與反射部之配向量，另外也能夠使各色之配向不同。或是將用於相位差層之配向處理的配向膜用於透射部之液晶配向，另外也能夠以其他途徑而形成具有不同於反射部之相位差層的配向機能之膜。
能夠用於成為相位差層基底之配向膜的有機化合物中，可舉例：聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/順式丁烯二醯亞胺共聚物、聚乙烯醇、聚(N-羥甲基丙烯醯胺)、苯乙烯/乙烯基甲苯共聚物、氯磺化聚乙烯、硝基纖維素、聚氯乙烯、氯化聚烯烴、聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚乙烯醇、醋酸乙烯/氯乙烯共聚物、乙烯/醋酸乙烯共聚物、羧甲基纖維素、聚乙烯、聚丙烯及聚碳酸酯等之聚合物及矽烷偶合劑等之化合物。較佳之聚合物例子，可舉例：聚醯亞胺、聚苯乙烯、苯乙烯衍生物之聚合物、明膠、聚乙烯醇及具有烷基(較佳為碳原子數6以上)之烷基改性聚乙烯醇。
藉由擦磨彩色濾光片之著色像素表面也能夠得到配向效果，還有，能夠採用市售的配向膜材料，例如，可舉例：日產化學公司製之配向膜材料(Sun Ever)、日立化成DuPont Micro Systems公司製之配向膜材料(QL、LX系列)、JSR公司製之配向膜材料(AL系列)、Chisso公司製之配向劑(Lixon Aligner)等。此等配向膜材料係作為噴墨用墨水而進行黏度調整之情形，利用γ-丁內酯、二乙二醇單乙基醋酸酯、二乙二醇單丁基醋酸酯、環己酮等之有機溶劑的添加為可能。
成為相位差層基底之配向膜的配向處理能夠採用與作為液晶顯示裝置使用之液晶配向膜的配向方法相同的方法。例如，除了機械式磨擦配向膜表面的擦磨手法之外，也可以為使用紫外光之光配向的方法。紫外光之光源能夠適當選擇超高壓水銀燈、低壓水銀燈、短弧型之氙燈、固態雷射、YAG雷射、半導體雷射等進行曝光之紫外光的波長、照射角度、照射量等。紫外光也可以採用從2方向、4方向等複數個方向之照射方法。
於所後述之本發明之實施例中，針對以配向膜圖案形成最簡使之噴墨方式進行的例子加以說明，也可以使用能夠進行顯影處理之感光性配向膜材料，且利用光刻之手法而進行圖案形成。
期望在遮光部上積層單元間隙調整層或相位差層而減少遮光部高低差。如第14圖所示，其理由為習知起因於在彩色濾光片之著色像素3與遮光層2所產生的高低差a之液晶配向不均將因彩色濾光片之平坦性提高而被改善。
還有，關於本發明之彩色濾光片基板的透射部與反射部之面積比例能夠依照其液晶顯示裝置之使用目的/條件而調整。
[實施例]
(遮光層材料/黑色組成物之調整)
(顏料分散體RD1)
利用珠磨機處理作為著色劑之20份的C. I. Pigment Red 254/C. I. Pigment Red 177=80/20(重量比)混合物、作為分散劑之5份的BYK-2001(以固形物換算)、作為溶劑之75份的丙二醇單甲基醚醋酸酯，調製顏料分散體(RD1)。
(顏料分散體YD1)
利用珠磨機處理作為著色劑之20份的C. I. Pigment Yellow 150、作為分散劑之5份的Solsperse 24000(以固形物換算)、作為溶劑之75份的丙二醇單甲基醚醋酸酯，調製顏料分散體(YD1)。
(顏料分散體BD1)
利用珠磨機處理作為著色劑之20份的C. I. Pigment Blue 15：6、作為分散劑之5份的Ajisper PB-821(以固形物換算)、作為溶劑之75份的丙二醇單甲基醚醋酸酯，調製顏料分散體(BD1)。
(顏料分散體VD1)
利用珠磨機處理作為著色劑之20份的C. I. Pigment Violet 23、作為分散劑之5份的Ajisper PB-821(以固形物換算)、作為溶劑之75份的丙二醇單甲基醚醋酸酯，調製顏料分散體(VD1)。
(樹脂溶液(P1)之合成)
將800份的環己酮置入反應容器中，一邊將氮氣注入容器中且一邊進行加熱而滴入下列單體及熱聚合起始劑之混合物來進行聚合反應。
苯乙烯　60份
甲基丙烯酸　60份
甲基丙烯酸甲酯　65份
甲基丙烯酸丁酯　65份
熱聚合起始劑　10份
鏈轉移劑　3份
滴入後充分地加熱後，添加利用50份的環己酮而溶解2.0份的熱聚合起始劑之溶液，進一步持續反應而得到丙烯酸樹脂之溶液。使不揮發份成為20重量%的方式來將環己酮添加於此樹脂溶液中而調製丙烯酸樹脂溶液，作成樹脂溶液(P1)。丙烯酸樹脂之重量平均分子量約為10,000。
(黑色組成物)
使下列組成之混合物成為均一的方式來混合攪拌後，利用5 μm之濾膜過濾而得到黑色組成物。黑色組成物係在之後的實施例用於遮光層及底座之形成。
上述顏料分散液(RD1)　21份
上述顏料分散液(BD1)　17份
上述顏料分散液(YD1)　4份
樹脂溶液(P-1)　9份
三羥甲基丙烷三丙烯酸酯　4.8份
光聚合起始劑(Ciba Geigy公司製之「IRGACURE 369」)　2.8份
光增感劑(保土谷化學製「EAB-F」)　0.2份
環己酮　36.2份
如上方式所獲得之黑色組成物係以塗布形成後之使其硬化的膜厚1 μm，大約為1.8之光學濃度(OD值)。可依照塗布條件而調整膜厚。以樹脂之固形比(樹脂溶液)之成分比調整，也可調整塗膜之光學濃度。還有，上述黑色組成物之情形，由於綠色有機顏料係遮光性不佳而未進行添加。
(光學濃度(OD)之測定)
光學濃度(OD值)係表示物質吸收光之程度的值，表示光路長為一定之時，OD值越大，物質之濃度越高。本發明中之光學濃度(OD值)係以下列數學式(1)所示。使用Olympus公司製分光器OSP-200而測定上述所獲得之黑色組成物塗布基板在C光源下之三刺激值Y，利用式1而算出光學濃度(OD)。
[式1]
光學濃度(OD)=-log(Y/100)…(1)
(但是，Y係C光源下之三刺激值Y)
測定用試料係利用有機溶劑稀釋，將濃度調整後之黑色組成物Blk在玻璃基板上塗布成1 μm之厚度，使其自然乾燥。利用熱板，在90℃加熱1分鐘而使過剩之溶劑去除乾燥。之後，在230℃下利用烘箱進行1小時之燒製而作成遮光層之光學濃度測定試料，光學濃度(OD)大約為1.8。
依照塗布條件，可調整膜厚。另外，依照樹脂溶液的成分(固形物)比之調整，也可控制濃度。以上述黑色組成物，將膜厚形成為4 μm至5 μm之情形下，藉由增加樹脂溶液與溶劑(環己酮等)之摻合量，使有機顏料濃度成為黑色組成物之10%前後而能夠對應。此時之遮光性能夠設定為光學濃度3至4之範圍。
於所後述之實施例中，調整黑色組成物之樹脂固形比及溶劑量，利用膜厚1.6 μm而使光學濃度成為約3。
(光散射層用樹脂組成物之調製)
以下列所示之組成而調製感光性之光散射層用樹脂組成物。
鹼可溶型感光性透明樹脂A2：具有茀骨架之丙烯酸環氧酯樹脂　4.5重量份
光聚合起始劑C：IRGACURE 819(Ciba Specialty Chemicals公司製)　0.45重量份
溶劑D：環己酮　21重量份
光聚合單體E：M400(東亞合成公司製)2重量份
進行A2、C與E之混合、塗布、乾燥、曝光(200 mJ/cm2 )、顯影後，在230℃60分鐘硬膜化後之透明樹脂的折射率係1.58(D線589 nm)。
以重量比而使上述A2、B3、C、D、E成為A2：B3：C：D：E=4.5：2：0.45：21：2而利用無介質分散機來混合攪拌3小時，得到光散射層用樹脂組成物。此時之組成物的黏度為14 cp/25℃。
(著色像素材料/著色組成物之調製)
[顏料製造例R2]
將100份的二氧代吡咯并吡咯系紅色顏料PR254(Ciba Specialty Chemicals公司製「IRGAPHOR Red B-CF」；R-1)、18份的色素衍生物(D-1)、1000份的粉碎之食鹽、及120份的二乙二醇進料於不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製)，在60℃混攪10小時。
將此混合物倒入2000份的溫水中，一邊加熱至約80℃且一邊利用高速混合機而攪拌約1小時後作成漿液狀，重複進行過濾、水洗而去除食鹽及溶劑之後，在80℃乾燥24小時，獲得115份的鹽磨處理顏料(R2)。
[顏料製造例R3]
將100份之蒽醌系紅色顏料PR177(Ciba Specialty Chemicals公司製「Chromophthal Red A2B」)、8份的色素衍生物(D-2)、700份的粉碎之食鹽、及180份的二乙二醇進料於不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製)，在70℃混攪4小時。將此混合物倒入4000份的溫水中，一邊加熱至約80℃且一邊利用高速混合機而攪拌約1小時後作成漿液狀，重複進行過濾、水洗而去除食鹽、溶劑之後，在80℃乾燥24小時，獲得102份的鹽磨處理顏料(R3)。
[顏料製造例R4]
於氮氣環境下，將170份的三級戊醇裝填於磺化燒瓶中，添加11.04份的鈉，將此混合物加熱至92至102℃。一邊激烈攪拌已熔融的鈉且一邊整晚保持於100至107℃。
將44.2份的4-氯苯甲腈及37.2份的琥珀酸二異丙酯溶解於50份的80℃之三級戊醇中的溶液，於80至98℃歷經2小時導入所獲得之溶液中，導入後，進一步於80℃攪拌此反應混合物3小時，同時滴入已添加4.88份的琥珀酸二異丙酯。
將此反應混合物冷卻至室溫，再添加於270份的甲醇、200份的水、及48.1份的濃硫酸之20℃的混合物中，在20℃持續攪拌6小時。過濾所獲得之紅色混合物，利用甲醇與水而洗淨殘留物後，在80℃進行乾燥而獲得46.7份的紅色顏料(R4)。
[顏料製造例G2]
將46份的鋅酞菁溶解於356份的氯化鋁及6份的氯化鈉之200℃的熔融鹽中，冷卻直到130℃，攪拌1小時。將反應溫度升溫至180℃，以每1小時10份的溴而進行10小時之滴入。其後，以1小時0.8份的氯而進行5小時之滴入。
慢慢地將此反應液注入3200份的水中之後，進行過濾、水洗而獲得107.8份的粗製鹵化鋅酞菁顏料。粗製鹵化鋅酞菁顏料之1分子內所含之平均溴化數係14.1個、平均氯化數係1.9個。還有，於該實施例中，並不限定溴化數。
將120份的所獲得之粗製鹵化鋅酞菁顏料、1600份的已粉碎之食鹽、及270份的二乙二醇進料於不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製)，在70℃混攪12小時。
將此混合物倒入5000份的溫水中，一邊加熱至約70℃且一邊利用高速混合機而攪拌約1小時後作成漿液狀，重複進行過濾、水洗而去除食鹽及溶劑之後，在80℃乾燥24小時，獲得117份的鹽磨處理顏料(G2)。
[顏料製造例Y2]
將150份的水進料於可分離的燒瓶中，進一步一邊攪拌且一邊進料63份的35%鹽酸，調製鹽酸溶液。一邊注意發泡且一邊進料38.7份的苯磺醯基肼，追加冰使液溫直到成為0℃以下。冷卻後，歷經30分鐘而進料19份的亞硝酸鈉，在0至15℃之間攪拌30分鐘後，直到無法利用碘化鉀澱粉紙確認著色為止而進料氨胺基磺酸。
接著，添加25.6份的巴比妥酸後，升溫直到55℃，維持此狀態下攪拌2小時。接著，倒入25.6份的巴比妥酸，升溫直到80℃後，倒入氫氧化鈉直到pH成為5為止。進一步於80℃攪拌3小時後，下降直到70℃，進行過濾、溫水洗淨。
於1200份的溫水中，使所獲得之加壓餅再次漿液化後，在80℃攪拌2小時。其後，在維持此溫度下進行過濾，利用2000份的80℃水而進行溫水洗淨，確認苯磺醯胺移向濾液側。於80℃乾燥所獲得之加壓餅，得到61.0份的偶氮巴比妥酸二鈉鹽。
接著，將200份的水進料於可分離的燒瓶中，進一步一邊攪拌且一邊倒入8.1份的所獲得之偶氮巴比妥酸二鈉鹽粉末而分散。均一地分散後，將溶液升溫直到95℃，添加5.7份的三聚氰胺、1.0份的二烯丙基胺基三聚氰胺。進一步歷經30分鐘而滴入已將6.3份的氯化鈷(II)六水合物溶解於30份的水中之綠色溶液。滴入結束後，於90℃進行1.5小時之錯合物化。
之後，將pH調整至5.5，進一步添加20.4份的下列溶液：預先攪拌4份的二甲苯、0.4份的油酸鈉、16份的水而形成乳化狀態的溶液；進一步加溫攪拌4小時。冷卻直到70℃後，快速地過濾，在70℃重複進行溫水洗直到能夠洗淨無機鹽為止。
其後，經歷乾燥、粉碎之步驟而得到14份的偶氮系黃色顏料(Y2)。
[顏料製造例B2]
將100份的銅酞菁系藍色顏料PB15：6(東洋墨水製造公司製「Lionol Blue ES」)、800份的粉碎之食鹽、及100份的二乙二醇進料於不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製)，在70℃混攪12小時。
將此混合物倒入3000份的溫水中，一邊加熱至約70℃且一邊利用高速混合機而攪拌約1小時後作成漿液狀，重複進行過濾、水洗而去除食鹽及溶劑之後，在80℃乾燥24小時，獲得98份的鹽磨處理顏料(B2)。
[顏料製造例V2]
將300份的LIONOGEN VIOLET RL(東洋墨水製造製)倒入3000份的96%硫酸中攪拌1小時後，注入5℃之水中。攪拌1小時後進行過濾，利用溫水洗淨而直到使洗淨液成分成為中性為止，再於70℃進行乾燥。
將120份的所獲得之酸性糊化處理顏料、1600份的氯化鈉、及100份的二乙二醇(東京化成公司製)進料於不銹鋼製1加侖捏合機(井上製作所製)，在90℃混攪18小時。接著，將此混合物倒入約5升的溫水中，一邊加熱至約70℃且一邊利用高速混合機而攪拌約1小時後作成漿液狀，重複進行過濾、水洗而去除氯化鈉及二乙二醇，在80℃乾燥24小時，獲得118份的鹽磨處理顏料(V2)。
(樹脂溶液(P2)之調製)
將800份的環己酮倒入反應容器中，一邊將氮氣注入容器中且一邊加熱至100℃，於相同溫度下，歷經1小時滴入下列之單體及熱聚合起始劑的混合物而進行聚合反應。
透明粒子B3：MX180(綜研化學公司製)2重量份
苯乙烯　70.0份
甲基丙烯酸　10.0份
甲基丙烯酸甲酯　65.0份
甲基丙烯酸丁酯　65.0份
偶氮二異丁腈　10.0份
滴入後，進一步於100℃使其反應3小時後，添加已將2.0份之的偶氮二異丁腈溶解於50份的環己酮中而成之溶液，進一步於100℃持續反應1小時而合成樹脂溶液。
冷卻直到室溫之後，取樣約2g的樹脂溶液而於180℃加熱乾燥20分鐘後，測定不揮發成分，於先前所合成的樹脂溶液中，使不揮發成分成為20%的方式來添加環己酮而調製丙烯酸之樹脂溶液(P2)。
(顏料分散體及著色組成物之調製)
均一地攪拌混合顯示於下表4之組成(重量份)的混合物後，使用直徑1 mm之氧化鋯珠，利用砂磨機分散5小時後，以5 μm之濾膜過濾而得到紅色、綠色、藍色之顏料分散體。
之後，如下表5所示，混合攪拌顏料分散體丙烯酸樹脂溶液(P2)、單體、聚合起始劑、增感劑、有機溶劑等之混合物後，以5μm之過濾器過濾而得到紅色、綠色、藍色各自的著色組成物。於以下之實施例中，使用下表5之著色組成物而形成紅色像素、綠色像素、藍色像素。
以下，根據實施例1而詳細說明本發明。
[實施例1]
(彩色濾光片基板之製作)
參閱第1、3及5圖，針對關於實施例1之彩色濾光片基板的製作而加以說明。
使用上述之黑色組成物而在玻璃之透明基板1上形成顯示於第1、3及5圖之圖形框狀的遮光層2與底座4。遮光層2之厚度係作成1.6 μm，底座4係作成0.6 μm。還有，遮光層2與底座4係進行上述黑色組成物之塗布、乾燥後使用灰色調光罩(將透射率差分別賦予遮光層圖案與底座圖案的光罩)，利用依照一次之曝光/顯影及熱處理所進行的硬膜處理而形成於透明基板1上。
接著，在透明基板1上形成依照紅色像素R、綠色像素G、藍色像素B、紅色積層部5R、綠色積層部5G、藍色積層部5B之積層所獲得之間隙物5。形成顯示於第1圖之反射部著色像素的著色像素與間隙物形成用之曝光用遮罩係使用灰色調光罩。其結果，在著色像素之反射部形成凹部。
在透明基板1上所直接形成的著色層(紅色像素3R、綠色像素3G、藍色像素3B)部分之膜厚係作成3.2 μm±0.2 μm。反射部(凹部)的著色像素的膜厚係作成1.6 μm±0.2 μm。於本實施形態中，因為係以包圍著色像素反射部之凹部的方式來形成高度約1.6 μm之著色像素壁，因此於藉由下列所示之噴墨的配向膜形成中，能夠於墨水滴之彈落時，墨水滴不會向凹部外流出而塗布形成配向膜。
接著，於形成相位差層11之前，前處理係如下方式而實施配向處理。亦即，用以形成相位差層11之著色像素表面之前處理係使用已將日產化學公司製之配向膜材料Sun Ever的黏度調整者，利用噴墨塗布裝置而在反射部著色像素上，選擇性地噴出使乾燥膜厚成為0.1 μm。
為了消除噴墨時之不噴出、錯誤引導、霧氣並進行正確地噴出，必須控制於不噴出時之流變特性。噴墨所填充的墨水之具有優異的噴出性之流變特性係使頻率從100 Hz變化至0.1 Hz變化時之從23℃至25℃中之墨水複數黏性係數的初期值為20 mPa‧s以下，且最大值為1000 mPa以下，頻率從10 Hz變化至50 Hz下之正接損失為從1至20。從噴墨之噴嘴的噴出量係在從2至10 pl(微微公升)之範圍內設為每1次之噴出。
進一步在熱板上，於90℃使其加熱乾燥1分鐘後，在潔淨烘箱中，於260℃燒製40分鐘而硬化薄膜。接著，藉由對此基板沿著一定方向實施擦磨處理而作為前處理。
在已進行前處理之反射部著色像素上，以膜厚1.6 μm±0.1 μm而形成具有下列所詳述的1/4波長變化的相位差機能的相位差層11。亦即，以成為均一的方式來混合攪拌成為相位差層之下列組成的混合物，在已實施前處理之著色像素上，塗布利用0.6 μm的過濾器過濾所獲得之聚合性液晶化合物使乾燥膜厚成為1.6 μm，利用熱板而於90℃加熱乾燥2分鐘，獲得液晶配向基板。
水平配向聚合性液晶　39.7份
(BASF Japan股份公司製「Paliocolor LC 242」)
光聚合起始劑　0.3份
(Ciba Specialty Chemicals股份公司製「IRGACURE 907」)
界面活性劑　6.0份
(BYK Chemie公司製「BYK111」2%環己酮溶液)
環己酮　154.0份
接著，將已塗布此聚合性液晶化合物之基板，使用以半導體雷射作為光源之曝光機，隔著光罩而將紫外線曝光於反射部之每個各自的著色像素區域。紫外線之照射量係改變雷射之射出次數，在紅色像素區域中設為500 mJ/cm2 、在綠色像素區域中設為200 mJ/cm2 、在藍色像素區域中設為5 mJ/cm2 而分別進行曝光，進一步利用顯影處理而形成相位差層之圖案。
接著，將基板置入潔淨烘箱中，於230℃進行40分鐘燒製而獲得形成有1/4波長層之相位差層的彩色濾光片基板。
測定所獲得之彩色濾光片基板之著色像素及相位差層之相位差的合計，紅色像素部分係在波長630 nm之光中為166 nm；綠色像素部分係在波長550 nm之光中為136 nm；藍色像素部分係在波長450 nm之光中為112 nm。將其結果顯示於下表6。
也在圖形框狀之遮光層2上，利用相同的圖形框狀圖案而形成相位差層11’。遮光層2與該遮光層上之相位差層11’之合計膜厚約為3.2 μm，作成與綠色像素3G之膜厚約略相同。
接著，使用該光散射膜層組成物，以1.9 μm之膜厚而形成光散射層(單元間隙調整層)12。形成方法係使用具有光散射層12之圖案的光罩，進行200 mJ/cm2 之紫外線曝光，利用鹼顯影液進行顯像後，於230℃利用40分鐘之熱處理而硬化薄膜。此曝光及熱處理係與在光散射層12下部既已配設的相位差層之追加硬膜的安定化有關。藉由光散射層12之積層，相位差層之氧阻礙將被消除，再度利用包含紫外線曝光之硬膜處理而能夠安定化。於該實施例中，預先在著色像素中設置凹部之後，進行在相位差層熱處理下之硬膜，因此無關於曝光量之差，相位差層之形狀未倒塌而能夠良好地形成。
顯示於第4圖之底座4上之突起高度d係在藍色像素側低至0.1 μm，在綠色像素側低至0.14 μm，平坦性良好。
另外，顯示於第3圖之間隙物5之底邊大小係作成25 μm，構成間隙物5之積層著色層整體之高度係作成約3.9 μm。作為對象之液晶顯示裝置的液晶厚度為3.8 μm。顯示於所後述之第12圖中之反射部上的液晶層厚度係作成1.8 μm。
[實施例2]
(彩色濾光片基板之製作)
首先，根據彩色濾光片基板之示意平面圖的第7圖，另外併用其部分剖面圖之第2圖及第3圖而說明實施例。本實施例係形成黑色矩陣，另外，在單元間隙調整層並非光散射層而是使用透明樹脂之點上係與實施例1不同。
使用上述之黑色組成物而在玻璃之透明基板1上，形成顯示於第7圖、第2圖之遮光層2與底座4。遮光層2之厚度係作成1.6 μm，黑色矩陣8及底座4之厚度係作成0.6 μm。還有，遮光層2與黑色矩陣8及底座4係進行上述之黑色組成物之塗布、乾燥後，使用灰色調光罩(分別對遮光層圖案與底座圖案賦予透射率差之光罩)，藉由利用一次曝光/顯影及熱處理所進行的硬膜處理而形成於透明基板1上。
還有，如第3圖所示，在透明基板1上，形成相位差層11、紅色像素R、綠色像素G、藍色像素B，另外，形成因著色層積層所獲得之間隙物5、次要間隙物6。用於間隙物5、次要間隙物6形成之曝光用光罩係使用該塗布部為低透射率之灰色調光罩。
在玻璃之透明基板1上所直接形成的著色層(紅色像素R、綠色像素G、藍色像素B)部分之膜組成皆作成3.2 μm±0.2 μm。
在顯示於第2圖之著色像素3G之反射部(凹部)中，以膜厚1.6 μm±0.1 μm而形成具有使其1/4波長變化的相位差機能的相位差層11。用以使相位差層11配向而賦予相位差機能之著色像素表面的前處理及相位差層11之形成及用於此等之材料係設為與實施例1相同。
接著，在相位差層11上，使用能夠鹼顯影之丙烯酸系光感光性樹脂而形成膜厚1.9 μm之單元間隙調整層15。也在圖形框狀之遮光層11上，利用相同圖形框狀而形成單元間隙調整層15’。遮光層2與該遮光層上之單元間隙調整層15’之合計膜厚約為3.2 μm，與綠色像素3G之膜厚約略相同。
另外，顯示於第3圖之間隙物5的底邊大小係作成25 μm，構成間隙物5之著色層積層部之高度係作成約3.9 μm，作為對象之液晶顯示裝置的液晶顯示裝置之液晶厚度係作成3.8 μm。
[實施例3]
(彩色濾光片基板之製作)
根據本發明之彩色濾光片基板之示意平面圖的第7圖，另外併用其部分剖面圖之第2圖及第3圖而說明實施例。
使用上述之黑色組成物而在玻璃之透明基板1上，形成顯示於第7圖、第2圖之遮光層2與底座4。遮光層2之厚度係作成1.6 μm，黑色矩陣8及底座4之厚度係作成0.6 μm。還有，遮光層2與黑色矩陣8及底座4係進行上述之黑色組成物之塗布、乾燥後，使用灰色調光罩(分別對遮光層圖案與底座圖案賦予透射率差之光罩)，藉由利用一次曝光/顯影及熱處理所進行的硬膜處理而形成於透明基板1上。
還有，如第3圖所示，在透明基板1上，形成遮光層2、紅色像素3R、綠色像素3G、藍色像素3B，另外，形成因著色層積層所獲得之間隙物5、次要間隙物6。間隙物5、次要間隙物6形成用之曝光用光罩係使用該塗布部為低透射率之灰色調光罩。
在透明基板1上所直接形成的著色層(紅色像素3R、綠色像素3G、藍色像素3B)部分之膜厚皆作成3.2μm±0.2μm。
在顯示於第2圖之著色像素之反射部(凹部)中，如顯示於下表7之方式，以膜厚2.6μm±0.15μm而形成具有1/2波長相位差機能的相位差層11。用以使相位差層11配向而賦予相位差機能之著色像素表面的前處理係設為與實施例1相同。對應於各著色像素之相位差量係利用曝光量進行調整。成為相位差層11之聚合性液晶組成物係作成下列所示之組成。
環己酮　148.0份
接著，使用能夠鹼顯影之丙烯酸系光感光性樹脂而形成膜厚0.9 μm之單元間隙調整層15。也在顯示於第2圖之圖形框狀之遮光層2上，利用相同圖案而形成單元間隙調整層15’。間隙物之高度的及形狀係與實施例1相同。
還有，於根據以上之實施例3所獲得之彩色濾光片基板中，相位差層11之膜厚係2.6 μm，一旦在膜厚3.2 μm之著色像素(例如，綠色像素3G)之凹部予以形成時，因為較著色像素之表面為突出，實際上成為如第11圖所示之構造。
[實施例4]
製作顯示於第12圖之構造的液晶顯示裝置。
將在實施例3所製作的彩色濾光片基板31與TFT基板32對向而配置，此等之間挾持平行於基板面所配向之水平配向(IPS)方式之液晶層33而作成液晶顯示裝置。還有，省略偏光膜、相位差膜、配向膜之圖面。
與TFT元件34電性所連接的像素電極35係作成由透明導電膜所構成的梳齒狀圖案，雖然未圖示，但使共通電極透過絕緣層而配設於像素電極下部。液晶層33之厚度係設定為3.8 μm。
[實施例5]
(液晶顯示裝置之製作)
使在實施例1所製作的彩色濾光片基板31與TFT基板32對向而配置，此等之間挾持平行於基板面所配向之垂直配向(VA)方式之液晶層33而作成液晶顯示裝置。還有，省略偏光膜、相位差膜、配向膜之圖面。
於本實施例中，彩色濾光片基板31之合併遮光層與單元間隙限制層之膜厚係與綠色像素著色層3G相同的膜厚，由於無多餘之突起構造物，能夠進行平順且均勻液晶之填充，像素顯示也極為均質且良好。無著色像素周邊或遮光層與顯示區域之邊界部之液晶配向的紊亂而可以獲得無漏光之高畫質的液晶顯示裝置。
還有，於第13圖中顯示在第12圖所示之TFT元件34附近之液晶顯示裝置的部分放大圖(光散射層及單元間隙限制層並未圖示)。絕緣層41之膜厚為薄的情形，藉由像素電極42與共通電極43之間所形成的弧形電力線44而能夠更有效率地液晶驅動透過絕緣層41。若根據本實施例，由於存在於反射部中所設置的相位差層，因此消除了在反射部與透射部之顯示品質上的差異，可以獲得高透射率之液晶顯示裝置。
1．．．透明基板
2．．．遮光層
3R．．．紅色像素
3G．．．綠色像素
3B．．．藍色像素
4,4’．．．底座
5．．．間隙物
5R．．．紅色積層部
5G．．．綠色積層部
5B．．．藍色積層部
6．．．次要間隙物
7．．．突起
10．．．凹部
11,11’．．．相位差層
12．．．光散射層
13．．．非晶質微粒
14．．．基質樹脂
15．．．單元間隙調整層
22‧‧‧著色像素
23‧‧‧著色像素
25‧‧‧反射部
31‧‧‧彩色濾光片基板
32‧‧‧TFT基板
33‧‧‧液晶層
34‧‧‧TFT元件
35‧‧‧像素電極
41‧‧‧絕緣層
42‧‧‧像素電極
43‧‧‧共通電極
44‧‧‧電力線
第1圖係顯示關於本發明之一實施形態的彩色濾光片基板之剖面圖。
第2圖係顯示關於本發明之其他實施形態的彩色濾光片基板之剖面圖。
第3圖係顯示關於本發明之一實施形態的彩色濾光片基板其他部分之剖面圖。
第4圖係放大顯示以第3圖之虛線圓所包圍的部分之部分剖面圖。
第5圖係顯示關於本發明之一實施形態的彩色濾光片基板之平面圖。
第6圖係顯示底座之膜厚與底座上著色層的積層部之膜厚的關係之特性圖。
第7圖係顯示關於本發明之其他實施形態的彩色濾光片基板之平面圖。
第8圖係顯示黑色矩陣膜厚與在黑色矩陣上所重疊的著色像素端之突起高度的關係之特性圖。
第9圖係顯示膜厚為厚的著色像素圖案邊緣形狀及傾斜角度之剖面圖。
第10圖係顯示膜厚為薄的著色像素圖案邊緣形狀及傾斜角度之剖面圖。
第11圖係顯示依照實施例3而得之彩色濾光片基板之剖面圖。
第12圖係顯示關於本發明之一實施形態的液晶顯示裝置之部分剖面圖。
第13圖係顯示本發明之液晶顯示裝置之部分剖面圖，且顯示液晶的FFS驅動之示意圖。
第14圖係習知之彩色濾光片基板之示意剖面圖。
1．．．透明基板
2．．．遮光層
3G．．．綠色像素
10．．．凹部
11,11’．．．相位差層
12．．．光散射層
13．．．非晶質微粒
14．．．基質樹脂

Claims (16)

  1. 一種半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其特徵為在透明基板上，將遮光層配置於有效顯示區域之外圍，同時也將含有綠色像素之複數色的著色像素、間隔物、與第1相位差層形成於有效顯示區域的半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板中，於各自的著色像素中形成凹部，該第1相位差層係設置於該凹部內，同時也具有使轉換成直線偏光之射入光一次往返於該第1相位差層厚度方向而90度偏光旋轉的機能，形成有該凹部之著色像素的膜厚與未形成該凹部之著色像素的膜厚之比係在1/2至1/4之範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該綠色像素係含有以鹵化鋅酞菁作為主要的色材。
  3. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中在該第1相位差層上形成有第1單元間隙調整層。
  4. 如申請專利範圍第3項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該第1單元間隙限制層之表面與未形成該凹部的著色像素之表面的高度差為液晶顯示裝置之厚度的約略1/2。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該第1單元間隙調整層為光散射 層。
  6. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其更具備以區分該著色像素的方式來配置於該透明基板上之有效顯示區域的由與該遮光層相同材料所構成的黑色矩陣。
  7. 如申請專利範圍第6項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該黑色矩陣之膜厚較該遮光層之膜厚為薄。
  8. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該遮光層係以複數之有機顏料的混合物作為主要的色材。
  9. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其更具備在該遮光層上所積層的第2相位差層，該遮光層與第2相位差層之合計膜厚係與該綠色像素之膜厚約略相同。
  10. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其更具備在該遮光層上所積層的第2單元間隙調整層，該遮光層與第2單元間隙調整層之合計膜厚係與該綠色像素之膜厚約略相同。
  11. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該複數色之著色像素至少含有紅色像素、綠色像素與藍色像素，此等著色像素之相位差存在紅色像素≧綠色像素≧藍色像素之關係。
  12. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該複數色之著色像素至少含有紅色像素、綠色像素與藍色像素，此等著色像素之相位差與在該著色像素上所積層的第1相位差層之各自相位差的各顏色所合計的相位差存在紅色像素≧綠色像素≧藍色像素之關係。
  13. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該間隙物係由積層複數之著色層所構成。
  14. 如申請專利範圍第1項之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板，其中該間隙物係兼具液晶配向控制之作用，同時也配置於該著色像素之長邊方向中央。
  15. 一種半透射型液晶顯示裝置，其特徵為具備：彩色濾光片基板、對向於此彩色濾光片基板所配置的具備液晶驅動元件的對向基板、與在該彩色濾光片基板和對向基板之間所設置的液晶層；該彩色濾光片基板係在透明基板上，將遮光層配置於有效顯示區域之外圍，同時也將含有綠色像素之複數色的著色像素、間隔物、與第1相位差層形成於有效顯示區域，於各自的該著色像素中形成凹部，該第1相位差層係設置於該凹部內，同時也具有使轉換成直線偏光之射入光一次往返於該第1相位差層厚度方向而90度偏光旋 轉的機能。
  16. 一種半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板之製造方法，其特徵為在透明基板上，將遮光層配置於有效顯示區域之外圍，同時也將含有綠色像素之複數色的著色像素、間隔物、與相位差層形成於有效顯示區域的製造半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片基板之方法中，具備：在該複數之各自著色像素形成凹部的步驟；及藉由噴墨方式而於該凹部形成使相位差層配向之配向膜的步驟。
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