(57)【要約】【課題】本発明は、残像が発生しない液晶表示装置を形成可能なカラーフィルタを提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、基板と、上記基板上に形成され、開口部を備えるブラックマトリクスと、上記開口部に形成された着色層と、上記ブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法により形成されたスペーサと、少なくとも上記基板上の上記スペーサが形成されていない領域の表面であるスペーサ非形成領域表面に形成されたバリア層と、を有することを特徴とするカラーフィルタを提供することにより、上記目的を達成するものである。【選択図】図１
2010224149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された開口部を備えるブラックマトリクスと、
前記開口部に形成された着色層と、
前記ブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法により形成されたスペーサと、
少なくとも前記基板上の前記スペーサが形成されていない領域の表面であるスペーサ非形成領域表面に形成されたバリア層と、
を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記スペーサがスペーサ形成材料のみからなるものであることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記バリア層が有機材料からなる場合、前記バリア層の膜厚が、５ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
基板上に開口部を備えるブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程と、
前記開口部に着色層を形成する着色層形成工程と、
前記着色層形成工程後のブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法によりスペーサを形成するスペーサ形成工程と、
少なくとも前記基板上の前記スペーサが形成されていない領域の表面であるスペーサ非形成領域表面にバリア層を形成するバリア層形成工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、残像が発生しない液晶表示装置を形成可能なカラーフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴って、液晶ディスプレイの需要が増加している。また、最近においては家庭用の液晶テレビの普及率も高まっており、益々液晶ディスプレイの市場は拡大する状況にある。さらに近年普及している液晶ディスプレイは大画面化の傾向があり、特に家庭用の液晶テレビに関してはその傾向が強くなってきている。このような状況において、液晶ディスプレイを構成する部材についてはより低コストで高品質なものを高生産性で製造することが望まれており、特に液晶ディスプレイをカラー表示化させる機能を有するカラーフィルタ基板は、従来高コストであったことからこのような要望が高まっている。
【０００３】
液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と液晶駆動側基板（対向基板）とを対向させ、両者の間に液晶化合物を封入して薄い液晶層を形成し、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶配列を電気的に制御してバックライトからの光量を選択的に変化させることによって表示を行う。
このような液晶表示装置において、上記カラーフィルタ基板と対向基板との間隙（セルギャップ）は液晶層の厚さそのものであり、色ムラやコントラストムラといった表示ムラを防止し、均一な表示、高速応答性、高コントラスト比、広視野角等の良好な表示性能をカラー液晶表示装置に付与するためには、セルギャップを一定且つ均一に維持する必要がある。
【０００４】
セルギャップを維持する方法としては、上記間隙内にスペーサとしてガラス、アルミナ又はプラスチック等からなる一定サイズの球状又は棒状粒子を多数散在させる方法が用いられてきたが、スペーサとして粒子を散在させる方法では、スペーサの分布が偏り易い等の種々の問題点があった。これら粒子状スペーサの問題点を解消する方法として、ブラックマトリクス上に柱状のスペーサを形成する方法が開示されている（特許文献１）。
また、このようなスペーサを有するカラーフィルタとしては、通常、基板と、上記基板上に形成され、開口部を備えるブラックマトリクスと、上記開口部に形成された着色層と、を形成し、さらにそのブラックマトリクス上にスペーサを形成したものが用いられる。
しかしながら、このようなスペーサを有するカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した場合には、セルギャップを精度良く一定とすることは可能であるが映像に残像が生じるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４４７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、液晶層に不純物が少なく残像が発生しない液晶表示装置を形成可能なカラーフィルタを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、スペーサを有するカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した際に、上記スペーサを形成する際に生じる残渣、薬液等不純物が液晶層に移行し、液晶層に含まれる液晶に影響を与える結果、残像を生じることを見出し、本発明を完成させるに至ったのである。
【０００８】
すなわち、本発明は、基板と、上記基板上に形成された開口部を備えるブラックマトリクスと、上記開口部に形成された着色層と、上記ブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法により形成されたスペーサと、少なくとも上記基板上の上記スペーサが形成されていない領域の表面であるスペーサ非形成領域表面に形成されたバリア層と、を有することを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【０００９】
本発明によれば、少なくともスペーサ非形成領域表面に形成されたバリア層を有するものであるため、フォトリソグラフィー法によりスペーサを形成した際に残存する残渣、薬液等不純物がカラーフィルタの表面もしくはその近傍に存在することを防止することができる。
このため、本発明のカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した場合には、このような残渣、薬液等不純物に起因する残像が発生しない液晶表示装置とすることができる。
【００１０】
本発明においては、上記スペーサがスペーサ形成材料のみからなるものであることが好ましい。上記スペーサがスペーサ形成材料のみからなるものであることにより、スペーサの高さ等の精度が高いものとすることができるからである。
【００１１】
本発明においては、上記バリア層が有機材料からなる場合、上記バリア層の膜厚が、５ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記バリア層の膜厚が、上述した範囲内であることにより、スペーサ形成時の残渣、薬液等不純物を安定的に被覆することができ、本発明のカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した場合に、特に残像が発生しないものとすることができるからである。
【００１２】
本発明は、基板上に開口部を備えるブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程と、上記開口部に着色層を形成する着色層形成工程と、上記着色層形成工程後のブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法によりスペーサを形成するスペーサ形成工程と、少なくとも上記基板上の上記スペーサが形成されていない領域の表面であるスペーサ非形成領域表面にバリア層を形成するバリア層形成工程と、を有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。
【００１３】
本発明によれば、上記スペーサ形成工程後に、上記バリア層形成工程を有することにより、フォトリソグラフィー法によりスペーサを形成した際に残存する残渣、薬液等不純物が上記バリア層により被覆されたカラーフィルタを得ることができる。すなわち、スペーサ形成時の残渣がカラーフィルタの表面もしくはその近傍に存在しないカラーフィルタを得ることができる。その結果、このようなカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した場合には、上記残渣、薬液等不純物に起因する残像が発生しない液晶表示装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、残像が発生しない液晶表示装置を形成可能なカラーフィルタを提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、カラーフィルタおよびその製造方法に関するものである。
以下、本発明のカラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法について詳細に説明する。
【００１７】
Ａ．カラーフィルタ
まず、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、基板と、上記基板上に形成された開口部を備えるブラックマトリクスと、上記開口部に形成された着色層と、上記ブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法により形成されたスペーサと、少なくとも上記基板上の上記スペーサが形成されていない領域の表面であるスペーサ非形成領域表面に形成されたバリア層と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
このような本発明のカラーフィルタを図を参照して説明する。図１は、本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図１に例示するように本発明のカラーフィルタ１０は、基板１と、上記基板１上に形成され、開口部を備えるブラックマトリクス２と、上記開口部に形成された着色層３と、表面を平滑にすることを目的として、上記ブラックマトリクス２および着色層３を覆うように形成されたオーバーコート層６と、上記ブラックマトリクス２上に、フォトリソグラフィー法により形成されたスペーサ４と、少なくともスペーサ非形成領域表面に形成されたバリア層５と、を有するものである。
また、上記スペーサ４が形成された領域がスペーサ形成領域１２であり、上記スペーサ４が形成されていない領域がスペーサ非形成領域１３である。
【００１９】
従来のカラーフィルタとしては、一般的にはブラックマトリクス上にスペーサが形成されたものが用いられる場合が多い。また、このようなスペーサとしては、一定のセルギャップとすることができることから、カラーフィルタの最表面に形成される場合がある。また、精度良くスペーサを形成することができることから、スペーサの形成方法として、フォトリソグラフィー法が一般的に用いられる。
このようなスペーサをフォトリソグラフィー法にて形成する方法としては、具体的には、スペーサ形成材料を含むスペーサ形成用塗工液を塗布し、スペーサ形成用層を形成する。その後、パターン状に露光した後、現像する方法が一般的に用いられる。
ところが、このようなフォトリソグラフィー法によりスペーサを形成した場合には、未露光箇所、すなわち、現像により上記スペーサ形成用層が除去された領域（スペーサ非形成領域）に、未硬化のスペーサ形成材料等の残渣や現像に用いる薬液等が残ることがある。
そして、このようなスペーサが最表面に形成された場合、スペーサ形成時の残渣、薬液等の不純物は、カラーフィルタの表面もしくはその近傍に残存することになる。
したがって、このようなカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した場合には、上記不純物が、液晶層内に溶出する可能性があり、溶出した不純物が液晶駆動に影響を及ぼし、残像が発生するといった不具合が生じる。
【００２０】
さらに、スペーサは、通常、ブラックマトリクス上等のカラーフィルタ表面の比較的小さな面積の部分に形成されるものであり、スペーサ形成用層の大部分は現像により除去されることになる。このため、スペーサ形成時の残渣、薬液等の不純物は、カラーフィルタの表面に比較的多く存在することになる。
このようなことからも、スペーサ形成時の残渣、薬液等の不純物が、カラーフィルタの表面もしくはその近傍に残存した場合には、不純物の溶出に起因する液晶層の不具合が大きなものとなるのである。
【００２１】
一方、本発明のカラーフィルタは、少なくとも上記スペーサ非形成領域表面にバリア層を有するものであるため、フォトリソグラフィー法によりスペーサを形成した際に生じる残渣、薬液等の不純物がカラーフィルタの表面もしくはその近傍に存在することを防止することができる。
このため、本発明のカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した場合、スペーサ形成時の残渣、薬液等の不純物が液晶層内へ溶出することを防止することができる。その結果、液晶層が汚染されることを抑制することができ、このような残渣、薬液等の不純物に起因する残像が発生しないものとすることができるのである。
【００２２】
本発明のカラーフィルタは、基板、ブラックマトリクス、着色層、バリア層、およびスペーサを有するものである。以下、本発明のカラーフィルタの各構成について説明する。
【００２３】
１．バリア層
本発明に用いられるバリア層は、少なくとも上記スペーサ非形成領域表面に形成され、上記スペーサ形成時の残渣、薬液等の不純物が、カラーフィルタの表面もしくはその近傍に存在することを防止するものである。
ここで、スペーサ非形成領域表面とは、スペーサが形成された領域以外の表面であり、上記スペーサの形成に用いられるスペーサ形成用層が形成された後、現像により除去された領域の表面をいうものである。また、スペーサ形成領域表面とは、スペーサが形成された領域の表面であり、具体的にはスペーサ表面をいうものである。
【００２４】
このようなバリア層を構成するバリア層材料としては、上記スペーサ形成時に生じる残渣や薬液等の不純物が液晶層に移行することを抑制することができ、かつ、透明性を有するものであれば良く、無機材料であっても有機材料であっても良い。
本発明においては、なかでも、塗布法により形成することができることから、真空装置が不要であるため製造時のコスト面で有利である点より、有機材料が好ましい。
【００２５】
このような有機材料としては、液晶汚染性が低く、所望の上記残渣や薬液等の不純物に対するバリア性を発揮するものであれば良く、ネガ型感光性樹脂及びポジ型感光性樹脂及び熱硬化型樹脂の何れも用いることができる。例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有するネガ型感光性樹脂、ノボラック樹脂をベース樹脂としたポジ型感光性樹脂、およびエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００２６】
また、無機材料としては、液晶汚染性が低く、所望の上記残渣や薬液等の不純物に対するバリア性を発揮するものであれば良く、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫および酸化タンタル等を用いることができるが、通常、酸化ケイ素が用いられる。
【００２７】
本発明に用いられるバリア層の面方向の形成位置としては、少なくとも上記スペーサ非形成領域表面に形成されていれば良いが、なかでも、上記スペーサ非形成領域表面およびスペーサ形成領域表面に形成されていること、すなわち、本発明のカラーフィルタの表面の全領域に形成されていることが好ましい。上記スペーサ非形成領域表面およびスペーサ形成領域表面を上記バリア層により被覆することにより、スペーサ形成時の残渣や薬液等の不純物をより確実に被覆することができるからである。
また、上記バリア層の厚み方向の形成位置としては、上記スペーサを形成する際の残渣や薬液等の不純物を封止することができる位置であれば特に限定されるものではなく、カラーフィルタの最表面であることが好ましいが、配向膜等の液晶層の近傍に形成される層が必要な場合は、その内側に形成されることが好ましい。
【００２８】
本発明に用いられるバリア層の上記非スペーサー形成領域上の膜厚としては、構成する材料が有機材料である場合には、５ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、なかでも１０００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、構成する材料が無機材料である場合には、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記バリア層の膜厚が、上述した範囲内であることにより、スペーサを形成する際に残る不純物を安定的に被覆することができ、本発明のカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した場合に、特に残像が発生しないものとすることができるからである。
【００２９】
本発明に用いられるバリア層の形成方法としては、所望の領域に精度良く形成することができる方法であれば良く、例えば、有機材料からなるものである場合には、このような有機材料を含むバリア層形成用塗工液を塗布して形成する方法を挙げることができ、無機材料からなるものである場合にはスパッタリング、真空蒸着、プラズマＣＶＤ等により形成する方法を挙げることができる。
【００３０】
２．スペーサ
本発明に用いられるスペーサは、上記ブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法により形成されるものであり、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、液晶層の厚み（セルギャップ）を一定に保つ機能を有するものである。
【００３１】
このようなスペーサとしては、例えば、上記着色層を積層してなる積層柱であっても良く、スペーサ形成材料のみからなるもの、すなわち、上記着色層を形成した後、スペーサ形成材料を含むスペーサ形成用層を形成し、上記スペーサ形成用層をパターニングしてなるものであってものであっても良い。
本発明においては、なかでもスペーサ形成材料のみからなるものであることが好ましい。スペーサの高さ等の精度が高いものとすることができるからである。
【００３２】
本発明に用いられるスペーサを構成するスペーサ形成材料としては、フォトリソグラフィー法により所望の形状のスペーサを形成することができるものであれば良く、ネガ型感光性樹脂及びポジ型感光性樹脂の何れも用いることができる。例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有するネガ型感光性樹脂、ノボラック樹脂をベース樹脂としたポジ型感光性樹脂を用いることができる。
【００３３】
また、上記スペーサ形成材料としては、透明材料であっても、非透明材料であっても良いが、通常、透明材料が好ましく用いられる。
【００３４】
本発明に用いられるスペーサが形成される位置としては、ブラックマトリクス上であれば良く、本発明のカラーフィルタの用途等に応じて適宜設定されるものである。
【００３５】
本発明に用いられるスペーサの形状としては、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に、セルギャップを一定に保つことが可能な形状であれば良い。具体的には、円柱形状、角柱形状、截頭錐体形状等を挙げることができる。
【００３６】
本発明に用いられるスペーサの高さとしては、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いる場合には、セルギャップと同程度であることが好ましい。具体的には、スペーサの高さは、０．５μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましく、より好ましくは１μｍ〜８μｍの範囲内である。
【００３７】
本発明に用いられるスペーサの数としては、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に、セルギャップを一定に保つことが可能であればよく、スペーサの大きさやカラーフィルタの大きさ等により適宜選択される。
【００３８】
本発明に用いられるスペーサの形成方法としては、フォトリソグラフィー法を用いるものであれば良く、一般的なスペーサの形成方法を用いることができる。
具体的には、上記スペーサ形成材料を含むスペーサ形成用塗工液を、上記ブラックマトリクスおよび着色層が形成された基板上に塗布することによりスペーサ形成用層を形成し、次いで、パターン状に露光し、その後、現像を行う方法を用いることができる。
【００３９】
３．基板
本発明に用いられる基板としては、従来よりカラーフィルタに用いられている透明な基板を用いることができる。このよう透明な基板としては、例えば、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無機基板、および、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樹脂基板等を挙げることができる。なかでも本発明においては、無機基板を用いることが好ましく、無機基板のなかでもガラス基板を用いることが好ましい。さらには、上記ガラス基板のなかでも無アルカリタイプのガラス基板を用いることが好ましい。上記無アルカリタイプのガラス基板は寸度安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、かつ、ガラス中にアルカリ成分を含まないことから、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに好適に用いることができるからである。
【００４０】
４．ブラックマトリクス
本発明に用いられるブラックマトリクスは、後述する基板上に形成されるものであり、開口部を備えるものである。
【００４１】
本発明に用いられるブラックマトリクスにおける開口部の形状としては、通常、同一の形状を有する開口部が等間隔でパターン状に形成されたものが用いられる。ここで、開口部のパターン形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ状、マトリクス状等の形状が挙げられる。
【００４２】
本発明に用いられるブラックマトリクスとしては、例えば、黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものや、クロム、酸化クロム等の金属薄膜等が挙げられる。この金属薄膜は、ＣｒＯｘ膜（ｘは任意の数）およびＣｒ膜が２層積層されたものであってもよく、また、より反射率を低減させたＣｒＯｘ膜（ｘは任意の数）、ＣｒＮｙ膜（ｙは任意の数）およびＣｒ膜が３層積層されたものであってもよい。
【００４３】
上記バインダ樹脂としては、ブラックマトリクスの形成方法として印刷法やインクジェット法を用いる場合、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
また、ブラックマトリクスの形成方法としてフォトリソグラフィー法を用いる場合、バインダ樹脂としては、例えば、上記「２．スペーサ」の項に記載のネガ型感光性樹脂やポジ型感光性樹脂を用いることができる。この場合、黒色着色剤およびバインダ樹脂を含有するブラックマトリクス形成用塗工液に、光重合開始剤を添加してもよく、さらには必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を添加してもよい。
【００４４】
一方、ブラックマトリクスが金属薄膜である場合、このブラックマトリクスの形成方法としては、ブラックマトリクスをパターニングすることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィー法、マスクを用いた蒸着法、および印刷法等を挙げることができる。
【００４５】
ブラックマトリクスの膜厚としては、金属薄膜の場合は０．２μｍ〜０．４μｍ程度で設定され、黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものである場合は０．５μｍ〜２μｍ程度で設定される。
【００４６】
５．着色層
本発明に用いられる着色層は、上記ブラックマトリクスが備える開口部に形成されるものである。
【００４７】
本発明に用いられる着色層の色としては、通常、赤、緑、青の３色を少なくとも含むものであるが、例えば、赤、緑、青、黄の４色、または、赤、緑、青、黄、シアンの５色等とすることができる。
【００４８】
本発明における着色層は、各色の顔料や染料等の着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものである。
【００４９】
本発明において、赤（Ｒ）の着色層に用いられる着色剤としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
緑（Ｇ）の着色層に用いられる着色剤としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。これらの顔料もしくは染料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
青（Ｂ）の着色層に用いられる着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
【００５０】
本発明に用いられる着色層に用いられるバインダ樹脂としては、上記ブラックマトリクスに用いられるものと同様とすることができる。
【００５１】
本発明に用いられる着色層の膜厚は、通常、１μｍ〜５μｍ程度で設定される。
【００５２】
６．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上記基板、ブラックマトリクス、着色層、スペーサおよびバリア層を少なくとも有するものであるが、必要に応じて、着色層が平坦性を有するものとすることを目的として形成されるオーバーコート層や、液晶分子を配向させる配向機能を有する配向膜、さらには、透明電極等を有するものであっても良い。
【００５３】
本発明のカラーフィルタの製造方法としては、上記基板、ブラックマトリクス、着色層、スペーサおよびバリア層を精度良く形成することができる方法であれば良く、具体的には、後述する「Ｂ．カラーフィルタの製造方法」に記載の方法を挙げることができる。
【００５４】
本発明のカラーフィルタの用途としては、液晶表示装置に用いることができ、なかでも、横電界液晶駆動方式（ＩＰＳ）用カラーフィルタに好適に用いられる。
【００５５】
Ｂ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上に開口部を備えるブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程と、上記開口部に着色層を形成する着色層形成工程と、上記着色層形成工程後のブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法によりスペーサを形成するスペーサ形成工程と、少なくとも上記基板上の上記スペーサが形成されていない領域の表面であるスペーサ非形成領域表面にバリア層を形成するバリア層形成工程と、を有することを特徴とするものである。
【００５６】
このような本発明のカラーフィルタの製造方法を図を参照して説明する。
図２は、本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。本発明のカラーフィルタの製造方法は、図２（ａ）に示すように、基板１上に、開口部を備えるブラックマトリクスを形成するブラックマトリクス形成工程と、開口部を備えるブラックマトリクス２が形成された基板１上の開口部に、着色剤およびバインダ樹脂を含む着色層形成用塗工液を塗布し着色層形成用層を形成した後、上記着色層形成用層をマスク３０を介してパターン状に露光し、現像することにより着色層を形成する着色層形成工程と(図２（ｂ）)、上記着色層形成工程により形成された着色層３を覆うようにオーバーコート層６を形成するオーバーコート層形成工程と（図２（ｃ））、上記オーバーコート層形成工程後のブラックマトリクス２上に、スペーサ形成材料を含むスペーサ形成用塗工液を塗布し、スペーサ形成用層４´を形成した後、上記スペーサ形成用層４´をマスク３０´を介してパターン状に露光し、現像することによりスペーサを形成するスペーサ形成工程と（図２（ｄ））、上記スペーサが形成されていない領域であるスペーサ非形成領域１３表面およびスペーサ４が形成されたスペーサ形成領域１２表面上に、バリア層形成材料を含むバリア層形成用塗工液を塗布し、硬化させることにより、バリア層５を形成するバリア層形成工程と、を行い、バリア層５を全表面に有するカラーフィルタ１０を形成するものである（図２（ｅ））。
【００５７】
本発明によれば、上記スペーサ形成工程後に、上記バリア層形成工程を有することにより、上記スペーサ工程を行った際に残存する残渣、薬液等不純物が上記バリア層により被覆されたカラーフィルタを得ることができる。すなわち、スペーサ形成時の残渣、薬液等不純物がカラーフィルタの表面もしくはその近傍に存在しないカラーフィルタを得ることができる。その結果、このようなカラーフィルタを用いて液晶表示装置を形成した場合には、上記残渣、薬液等不純物に起因する残像が発生しない液晶表示装置を得ることができる。
【００５８】
本発明に用いられるカラーフィルタの製造方法は、上記ブラックマトリクス形成工程、着色層形成工程、スペーサ形成工程、およびバリア層形成工程を少なくとも有するものである。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。
【００５９】
１．ブラックマトリクス形成工程
本発明のカラーフィルタの製造方法におけるブラックマトリクス形成工程は、基板上に開口部を備えるブラックマトリクスを形成する工程である。
【００６０】
本工程においてブラックマトリクスを形成する方法としては、所望のパターンのブラックマトリクスを形成することができる方法であれば良く、カラーフィルタの製造に一般的に用いられる方法を使用することができる。
【００６１】
具体的には、上記ブラックマトリクスが黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散等させたものである場合には、これらの材料を含むブラックマトリクス形成用塗工液を基板上に塗布し、ブラックマトリクス形成用層を形成した後、所望のパターンに露光し、現像するフォトリソグラフィー法や、上記ブラックマトリクス形成用塗工液をインクジェット法あるいは印刷法により上記基板上に塗布し硬化させる方法等を挙げることができる。
また、上記ブラックマトリクスが金属薄膜である場合には、金属薄膜を形成した後、フォトリソグラフィー法によりパターニングする方法や、金属薄膜を蒸着法および印刷法によりパターン状に形成する方法等を挙げることができる。
【００６２】
上記フォトリソグラフィー法によりブラックマトリクスを形成する場合において、上記ブラックマトリクス形成用塗工液を塗布する塗布方法としては、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、スプレーコート法等を使用することができる。
【００６３】
上記フォトリソグラフィー法における露光方法としては、例えばブラックマトリクス形成用層の表面から数十μｍ程度の間隙をあけてマスクを配置し、露光するプロキシミティ露光を行うことができる。
また、露光に用いる光源としては、一般的にフォトレジストの露光に用いられる光源を使用することができ、例えば、超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が挙げられる。
【００６４】
上記フォトリソグラフィー法における現像方法としては、一般的な現像方法を用いることができる。
【００６５】
なお、本工程に用いられる黒色着色剤、バインダ樹脂、金属薄膜および基板、ならびに、本工程により形成されるブラックマトリクスについては、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載した内容と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００６６】
２．着色層形成工程
本発明のカラーフィルタの製造方法における着色層形成工程は、開口部を備えるブラックマトリクスが形成された基板上の開口部に着色層を形成する工程である。
【００６７】
本工程において着色層を形成する方法としては、所望のパターンの着色層を形成することができる方法であれば良く、カラーフィルタの製造に一般的に用いられる方法を使用することができる。
具体的には、着色剤およびバインダ樹脂を含む着色層形成用塗工液を開口部を備えるブラックマトリクスが形成された基板上に塗布し、着色層形成用層を形成した後、所望のパターンに露光し、現像するフォトリソグラフィー法や、上記着色層形成用塗工液をインクジェット法あるいは印刷法により上記開口部に塗布し硬化させる方法を挙げることができる。
【００６８】
上記フォトリソグラフィー法により着色層を形成する場合において、上記着色層形成用塗工液を塗布する塗布方法や、露光方法および現像方法としては、上記「１．ブラックマトリクス形成工程」の項に記載の方法を用いることができる。
【００６９】
なお、本工程に用いられる着色剤、バインダ樹脂および本工程により形成される着色層については、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載した内容と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【００７０】
３．スペーサ形成工程
本発明のカラーフィルタの製造方法におけるスペーサ形成工程は、上記着色層形成工程後のブラックマトリクス上に、フォトリソグラフィー法によりスペーサを形成する工程である。
【００７１】
本工程において、上記スペーサを形成する方法としては、フォトリソグラフィー法によりスペーサを形成する方法であれば良く、カラーフィルタの製造に一般的に用いられる方法を使用することができる。
具体的には、上記スペーサ形成材料を含むスペーサ形成用塗工液を、上記ブラックマトリクスおよび着色層が形成された基板上に塗布することによりスペーサ形成用層を形成し、次いでパターン状に露光した後、現像を行う方法を用いることができる。
【００７２】
なお、本工程に用いられるスペーサ形成用塗工液、および、本工程により形成されるスペーサについては、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載した内容と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
また、上記スペーサ形成用塗工液の塗布方法、スペーサ形成用層の露光および現像方法については、上記「１．ブラックマトリクス形成工程」の項に記載した方法と同様とすることができる。
【００７３】
４．バリア層形成工程
本発明のカラーフィルタの製造方法におけるバリア層形成工程は、少なくとも上記スペーサが形成されていない領域の表面であるスペーサ非形成領域表面にバリア層を形成する工程である。
【００７４】
本工程におけるバリア層の形成方法としては、少なくとも上記スペーサ非形成領域表面にバリア層を精度良く形成することができる方法であれば良い。
具体的には、上記バリア層を構成するバリア層材料が有機材料からなるものである場合には、このような有機材料を含むバリア層形成用塗工液を塗布し、その後硬化させる方法を挙げることができる。また、パターニングされたバリア層とする場合には、残渣が生じる恐れがあるフォトリソグラフィー法を用いずにパターン状に形成することが可能である方法、例えば、印刷法やインクジェット法等を用いることができる。
また、上記バリア層材料が無機材料である場合には、スパッタリング、真空蒸着、プラズマＣＶＤ等により形成する方法を挙げることができる。また、パターンニングされたバリア層とする場合には、所望の領域に開口を有するメタルマスク等を介した真空蒸着等により形成する方法を挙げることができる。
【００７５】
なお、上記バリア層材料、および、本工程により形成されるバリア層については、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載した内容と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
また、上記バリア層形成用塗工液の塗布方法については、上記「１．着色層形成工程」の項に記載した方法と同様とすることができる。
【００７６】
本工程の実施順番は、上記着色層形成工程およびスペーサ形成工程後であるが、本発明の製造方法が、上記着色層形成工程およびスペーサ形成工程以外に、その他の部材をフォトリソグラフィー法によりパターン状に形成するパターン部材形成工程を有する場合には、上記パターン部材形成工程後に行われることが好ましい。
パターン部材形成工程によりその他の部材をフォトリソグラフィー法によりパターン状に形成する際に生じる残渣や薬液等の不純物をも被覆するようにバリア層を形成することができるため、液晶層の汚染がより少ないカラーフィルタを得ることができ、本発明の効果をより効果的に発揮することができるからである。
【００７７】
５．その他
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上記着色層形成工程、スペーサ形成工程、およびバリア層形成工程を少なくとも有するものであるが、必要に応じて、上記着色層形成工程後に着色層の表面を平坦にするオーバーコート層を形成するオーバーコート層形成工程や、配向膜を形成する配向膜形成工程、さらには透明電極を形成する透明電極形成工程等を挙げることができる。
【００７８】
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。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
【００８０】
［実施例１］
１．ブラックマトリクスの形成
ガラス基板として、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）、ＡＮ材）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、感光性樹脂組成物（東京応化工業（株）製、ＣＦＰＲ  ＤＮ−８３）を塗布し、所定のマスクを介して露光・現像した。その後、基板を２３０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより加熱処理を施してブラックマトリクスを形成すべき領域にブラックマトリクス（厚みＤ＝１．５μｍ）を形成した。
【００８１】
２．着色層の形成
次いで、上記のようにしてブラックマトリクスを形成した透明基板上に、下記組成の赤色硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布（塗布厚み２．０μｍ）し、その後、８０℃のホットプレートで３分間乾燥した。次いで赤色硬化性樹脂組成物の塗布膜から１５０μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて、赤色画素を形成すべき領域にのみ紫外線を１０秒間照射した。
次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、赤色硬化性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去し、リンス洗浄を行った。その後、基板を２３０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより、加熱処理を施して、赤色画素を形成すべき領域に赤色のレリーフパターンを形成し、赤色着色部を得た。
次に、青色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色部の形成と同様の工程で、青色画素を形成すべき領域に、青色のレリーフパターンを形成し、青色着色部を得た。
次に、緑色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色部の形成と同様の工程で、緑色画素を形成すべき領域に、緑色着色部を形成し、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青（Ｂ）の３色からなる着色層を形成した。
【００８２】
＜赤色用感光性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７：６．０重量部
・分散剤（アビシア社製、ソルパース２４０００）：３．０重量部
・モノマー（サートマー社製、ＳＲ３９９）：４．０重量部
・ポリマーＩ：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）：１．４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’-ビスイミダゾール)：０．６重量部
・界面活性剤（日本油脂（株）製、ノニオンＨＳ−２１０）：１．０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）：７９．０重量部
なお、ポリマーＩは、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量が４２５００のものである。
【００８３】
＜青色用感光性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６：６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製、ソルパース１２０００）：０．６重量部
・分散剤（アビシア社製、ソルパース２４０００）：２．４重量部
・モノマー（サートマー社製、ＳＲ３９９）：４．０重量部
・ポリマーＩ：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）：１．４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-ビスイミダゾール)：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）：８０．０重量部
【００８４】
＜緑色用感光性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６：６．０重量部
・分散剤（アビシア社製、ソルパース２４０００）：３．０重量部
・モノマー（サートマー社製、ＳＲ３９９）：４．０重量部
・ポリマーＩ：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）：１．４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-ビスイミダゾール)：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）：８０．０重量部
【００８５】
３．スペーサの形成
上記のようにして着色層を形成したガラス基板上に、下記組成のスペーサ形成用塗工液をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥塗膜５μｍの塗膜を形成した。次いで、上記スペーサ形成用塗工液の塗膜から１００μｍの距離に、マスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、上記スペーサ形成用塗工液の塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、上記ガラス基板を２３０℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施した。このようにしてフォトリソグラフィー法によりスペーサを形成した。
【００８６】
＜スペーサ形成用塗工液＞
・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
・エピコート１８０Ｓ７０（ジャパンエポキシレジン（株）製）：１８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
・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）：８重量部
・３−メトキシブチルアセテート：３００重量部
【００８７】
４．バリア層の形成
上記のようにしてスペーサを形成したガラス基板上に、下記組成のバリア層形成用塗工液をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥塗膜２μｍのバリア層を上記ガラス基板の全面に形成した。
【００８８】
（バリア層形成用塗工液）
・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
・エピコート１８０Ｓ７０（ジャパンエポキシレジン（株）製）：１８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
・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）：８重量部
・３−メトキシブチルアセテート：３００重量部
【００８９】
［比較例１］
バリア層を形成しなかった以外は実施例１と同様にカラーフィルタを作製した。
【００９０】
［評価］
１．表面観察
飛行時間型二次イオン質量分析（ＴＯＦ-ＳＩＭＳ：（メーカー名：アルバック・ファイ、型番TRIFTII））により、実施例１および比較例１で作製したカラーフィルタの表面分析を行ったところ、比較例１で作製したカラーフィルタはスペーサ非形成領域に、スペーサ形成材料の残留成分、現像液成分の残留が見られたが、実施例1で作製したカラーフィルタには上述した成分が検出されなかった。
【００９１】
２．残像有無確認
実施例１および比較例１で作製したカラーフィルタを使用し、液晶表示装置を作成し、駆動したところ、比較例１で作製したカラーフィルタを用いたものでは、残像が発生したが、実施例１で作製したカラーフィルタを用いたものでは、残像が発生せず、良好な傾向を示した。
【符号の説明】
【００９２】
１  …  基板
２  …  ブラックマトリクス
３  …  着色層
４  …  スペーサ
５  …  バリア層
６  …  オーバーコート層
１０  …  カラーフィルタ
【図１】
2010224149.tif 000003
【図２】
2010224149.tif 000004