(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に着色画素が形成されてなり、一画素中の着色画素が、透過型用着色層と反射型用着色層とで構成される半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造するため、
前記透光性基板上に着色フォトレジスト層を形成する工程と、
前記着色フォトレジスト層の上方からレーザー光を所定の露光領域に照射することで前記着色フォトレジスト層を露光する工程と、
前記露光工程による未露光部を現像により除去する現像工程と、
現像が終了した前記着色フォトレジスト層を加熱・焼成する工程とを備えるカラーフィルタ基板の製造方法であって、
前記露光工程において、前記露光領域と前記露光領域を細分化した微小領域とを設定し、前記細分化した微小領域にレーザー光の照射を選択的に行い、前記透過型用着色層と前記反射型用着色層とスルーホールとを形成することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は自発光型の表示装置ではないので、その表示には他からの光を必要とし、例えば、液晶表示装置の後方にバックライトを設け、後方からの光によって表示を行っている。このような液晶表示装置は透過型液晶表示装置と称され、主に屋内のような暗い環境下で用いられる。
【０００３】
また、例えば、液晶表示装置の後方に光反射層を設け、液晶表示装置を観視する際の周囲からの外光によって表示を行う液晶表示装置がある。このような液晶表示装置は反射型液晶表示装置と称され、主に屋外のような周囲が明るい環境下で用いられる。
【０００４】
透過型液晶表示装置においては、その後方に設けられたバックライトからの光はカラーフィルタの着色画素を透過し、液晶表示装置が観視される前方の外部へ射出されるようになっている。
【０００５】
透過型液晶表示装置は、主に屋内のような暗い環境下で用いられるものであり、屋外のような周囲が明るい環境下では、その表示が見にくいといった欠点がある。また、上記反射型液晶表示装置は、主に屋外のような周囲が明るい環境下で用いられるものであり、屋内のような暗い環境下では、その表示が見にくいといった欠点がある。
【０００６】
このような透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置に対し、半透過型液晶表示装置と称される液晶表示装置は、１基の液晶表示装置において透過型と反射型の両機能を兼ね備えた液晶表示装置である。
【０００７】
この半透過型液晶表示装置は、屋外のような非常に明るい環境下でも、屋内のような暗い環境下でも用いることができるものであり、モバイル機器に用いられる液晶表示装置として期待されている液晶表示装置である。
【０００８】
半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板としては、透過型用と反射型用各着色層（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））をそれぞれ２回ずつ作成することで、都合６色の着色層をそれぞれ形成する手法が一般的であったが、この手法は製造工程が増えて生産コストが上昇するという問題があった。このため、工程数の省略によるコストダウンおよび生産効率等の観点より、酸化クロム膜やＩＴＯ膜などを用いたハーフトーンマスクやグレートーンマスクなどの階調フォトマスクを用いて、透過型用着色層と反射型用着色層を、同一の着色フォトレジストを用いて、一枚のフォトマスクを介し、異なる膜厚の着色層を同時に形成する方法が提案されている（特許文献１、２、３参照）。
【０００９】
特許文献１〜３に記載された技術は、露光方式として、フォトマスクを用いたプロキシミティー露光方式や投影露光方式を用いていたが、（１）フォトマスクを必要としない点、（２）高解像・高品質パターン描画などの観点より、直描露光（Ｍａｓｋ  Ｌｅｓｓ）露光方式が提案されている。さらに近年、改良が進み、高スループットかつ露光領域境界での寸法変動が少なく高解像度な直描露光システム及びこの直描露光システムを構成するＣＡＤや直描露光機が提案されている。
【００１０】
直描露光方式はレーザー光源を露光光源としており、各レジストの感度に応じて、照射される積算露光量は、レーザーの発振周波数とスキャン速度の積により決定される。
【００１１】
直描露光方式においては、液晶表示装置における、配向方向制御用突起や液晶層厚さを規定する柱状またはリブ状のスペーサーを配設する際の生産性や品質の問題に対応できるパターニング方法が考案されており、（１）光量を変えることにより残膜量が変わる感光性材料を用い、レーザー直描画方式により光量を変えることによる露光方法（特許文献４参照）、（２）波長を変えることにより残膜量が変わる感光性材料を用い、レーザー直描画方式により、波長を変えることによる露光方法（特許文献５参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−２５８１６１号公報
【特許文献２】特開２００６−２０１４３３号公報
【特許文献３】特開２００８−９６７３３号公報
【特許文献４】特開２００６−８４８９７号公報
【特許文献５】特開２００８−１８０８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述の特許文献１〜３に開示された技術のように、透過型用と反射型用着色層とを同一の着色フォトレジストで形成し、さらに、特許文献４、５に開示された技術のように、直描露光方式の利点を生かして透過型用と反射型用着色層を直描露光方式で形成することを考える。ここで、直描露光方式では、露光中はレーザー発振周波数およびスキャン速度は一定であり、任意の所定領域毎に積算露光量を変更することができない。この為、１回の露光処理において、透過型用と反射型用着色層に対応する個々の所定領域を各々の露光量に調整することによって、透過型用及び反射型用着色層をそれぞれ所定の膜厚のパターンを同時に形成することは困難である。
【００１４】
一方、直描露光方式においてスキャン速度やレーザー周波数を変更することで対応しようとした場合、露光タクトが非常に長くなる為、生産性に乏しい為、量産展開には不向きである。
【００１５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、直描露光方式を用いて透過型用と反射型用着色層を形成する際の工程簡略化を図ることの可能な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、透光性基板上に着色画素が形成されてなり、一画素中の着色画素が、透過型用着色層と反射型用着色層とで構成される半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造するため、透光性基板上に着色フォトレジスト層を形成する工程と、着色フォトレジスト層の上方からレーザー光を所定の露光領域に照射することで着色フォトレジスト層を露光する工程と、露光工程による未露光部を現像により除去する現像工程と、現像が終了した着色フォトレジスト層を加熱・焼成する工程とを備えるカラーフィルタ基板の製造方法であって、露光工程において、露光領域と露光領域を細分化した微小領域とを設定し、細分化した微小領域にレーザー光の照射を選択的に行い、透過型用着色層と反射型用着色層とスルーホールとを形成することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記製造方法により製造されたことを特徴とする、カラーフィルタ基板である。また、本発明は、上記カラーフィルタ基板を有することを特徴とする、半透過型用液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法によれば、１回の露光処理においてそれぞれ所定の膜厚を有する透過型用着色層と反射型用着色層とを同時に形成することが可能となり、工程簡略化に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法により製造された半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を示す平面図
【図２】第１の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法を説明するための工程図
【図３】第１の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法に用いられる直描露光機を示す概略図
【図４】第１の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法における露光領域を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法により製造された半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を示す断面図
【図６】第２の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法を説明するための工程図
【図７】第２の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法における露光領域を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法により製造された半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板（以下、適宜「カラーフィルタ基板」と省略することがある）を示す断面図である。
【００２１】
図１において、１は透光性基板、２はこの透光性基板１上に形成されたブラックマトリクス、３、４は同様に透光性基板１上に形成され、ブラックマトリクス２により所定領域に区画された着色層である。着色層は、光透過領域に形成された透過型用着色層３と光反射領域に形成された反射型用着色層４とが隣接して形成されることで構成されている。透過型用着色層３では、図略のバックライト装置からの光がこの透過型用着色層３を一度透過するだけであるが、反射型用着色層４では、外光がこの反射型用着色層４を透過し、これも図略の光拡散反射性を有する電極層もしくは反射層にて反射され、再度反射型用着色層４を透過する。従って、透過型用着色層３と反射型用着色層４とが同一の膜厚であると、反射型用着色層４を透過して観察者が視認する画素の明度が低下してしまうため、透過型用着色層３よりも反射型用着色層４の膜厚が薄くなるように形成されている。好ましくは、反射型用着色層４の膜厚は透過型用着色層３のそれの１／２程度とされる。透過型用着色層３のうち、赤色着色層を３Ｒ、緑色着色層を３Ｇ、青色着色層を３Ｂと区別し、反射型着色層４のうち、赤色着色層を４Ｒ、緑色着色層を４Ｇ、青色着色層を４Ｂと区別して符号を付す。これらによりカラーフィルタ基板が構成されている。
【００２２】
透光性基板１としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、ＰＥＳ、ＰＣなどのプラスチック基板、又はこれらガラス基板やプラスチック基板上に、酸化シリコンや酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの無機薄膜を成膜したものを、使用の目的・用途に応じて使い分けて用いることができる。
【００２３】
ブラックマトリクス２は、透光性基板１上に黒色の感光性樹脂組成物（着色フォトレジスト）を塗布、乾燥した後に、フォトマスクを用いて所定のパターンに露光し、現像およびポストベークを行うことで形成される。
【００２４】
着色層３、４は、複数色の着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂから構成されており、色としては、赤、緑、青（ＲＧＢ）の組み合わせあるいはイエロー、マゼンダ、シアン（ＹＭＣ）の組み合わせが挙げられる。これに加え、明度を上げるために着色画素の一部を透明な画素とすることができる。
【００２５】
着色層３、４の製法としては、スリットコート法やスピンコート法、スピンレス法などの塗布法で着色層３、４を形成し、その後フォトリソグラフィー法によりパターニングするか、インクジェット法や、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などの方法が使用できる。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に顔料、光開始剤、重合性モノマー等と共に適当な溶剤に分散させた感光性着色樹脂組成物（着色フォトレジスト）を透光性基板１上に塗布製膜して特定の色の着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成し、この着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂをパターン露光、現像することで特定色の着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成し、この工程を必要な色数だけ繰り返し行ってカラーフィルタとするフォトリソグラフー法が最も好ましい。
【００２６】
ブラックマトリックス２及び着色層３、４形成用の感光性着色樹脂組成物（着色フォトレジスト）は、透明樹脂中に、着色剤となる顔料、光開始剤、重合性モノマー等を適切な溶剤により分散させて製造する。これらを分散させる方法はミルベース、３本ロール、ジェットミル等様々な方法があり特に限定されるものではない。
【００２７】
本実施形態に用いることができる感光性着色樹脂組成物の原材料の一例を説明する。
＜遮光材料＞
遮光材としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸窒化チタンなどの金属酸化物や顔料、その他既知の遮光材料を用いることができる。また、遮光層の色調を調整するために、以下に示す補色の着色顔料を必要に応じて混合してもよい。
【００２８】
＜着色顔料＞
赤色着色層もしくは赤色画素を形成するための赤色着色組成物には、例えば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等の赤色顔料を用いることができる。赤色着色組成物には、黄色顔料、橙色顔料を添加併用することができる。
【００２９】
黄色顔料としては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等が挙げられる。橙色顔料としてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。
【００３０】
緑色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７、１０、３６、３７等の緑色顔料を用いることができる。緑色着色組成物には赤色着色組成物と同様の黄色顔料を添加併用することができる。
【００３１】
青色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０等の青色顔料、好ましくはＣ．Ｉ．  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６を用いることができる。また、青色着色組成物には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料、好ましくはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３を添加併用することができる。
【００３２】
また、上記着色組成物あるいは有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲で染料を含有させることができる。
【００３３】
＜透明樹脂＞
透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。透明樹脂には、必要に応じて、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。
【００３４】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレン−マレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００３５】
感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。
【００３６】
重合性モノマーおよびオリゴマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、β−カルボキシエチル（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、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ（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、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。
【００３７】
紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。光重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、２−クロルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペロニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリル−ｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）−Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ−ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が用いられる。これらの光重合開始剤は１種または２種以上混合して用いることができる。光重合開始剤の使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは３〜３０重量％である。
【００３８】
さらに、増感剤として、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等のアミン系化合物を併用することもできる。これらの増感剤は１種または２種以上混合して用いることができる。増感剤の使用量は、光重合開始剤と増感剤の合計量を基準として０．５〜６０重量％が好ましく、より好ましくは３〜４０重量％である。
【００３９】
さらに、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。多官能チオールの使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．１〜３０重量％が好ましく、より好ましくは１〜２０重量％である。０．１質量％未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、３０質量％を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。
【００４０】
また、必要に応じて有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
【００４１】
着色層３、４を形成する材質としては、より好ましくは熱フロー性を有する感光性ネガ型レジストが用いられる。この感光性ネガ型レジストは、例えばアルカリ可溶性樹脂、光重合開始剤、及び重合性モノマーを主成分とするアクリル系感光性樹脂組成物である。あるいは、熱フロー性を有する感光性ポジ型レジストを用いてもよい。
【００４２】
次に、図２〜図４を参照して、本実施形態の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法について説明する。
まず、透光性基板上１に、黒色の感光性樹脂組成物を塗布、乾燥した後に、フォトマスクを用いて所定のパターンに露光し、現像およびポストベークを行うことで、ブラックマトリックス２を形成する。ブラックマトリックス２の膜厚は、含有するカーボンブラック量から必要な光学濃度を見積もり所望の膜厚に設定することが望ましく、一般には、およそ１〜２μｍ程度である。ブラックマトリックス２の形成方法としては、スピンコート法やスリットコート法、スピンレス法などの塗布法を用いて塗布した後に、上記定法のフォトリソグラフィー法を用いてパターニングするか、インクジェット法、印刷法などを用いて直接にパターン形成をすることも可能である。
【００４３】
次に、ブラックマトリックス２を形成した透光性基板上１に、カラーフィルタとなる着色層３、４を形成する。着色層３、４の製法としては、すでに説明したように、スリットコート法やスピンコート法、スピンレス法などの塗布法で着色層３を形成し、その後フォトリソグラフィー法によりパターニングするか、インクジェット法や、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などの方法が使用できる。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に顔料、光開始剤、重合性モノマー等と共に適当な溶剤に分散させた感光性着色樹脂組成物を透明基板上に塗布製膜して特定の色の着色層を形成し、この着色層をパターン露光、現像することで特定色の着色層を形成し、この工程を必要な色数だけ繰り返し行ってカラーフィルタとするフォトリソグラフー法が最も好ましい。
【００４４】
具体的には、まず、赤色の感光性樹脂組成物を塗布、減圧乾燥及びプリベーク処理を行うことで、図２に示すように、ブラックマトリクス２を形成した透光性基板１の上面に赤色着色フォトレジスト層５Ｒを形成する。プリベーク処理の条件は、一例として８０℃〜１２０℃、処理時間は９０秒〜２４０秒とされる。その後、直描露光方式よりレーザー光を用いて赤色着色フォトレジスト層５Ｒの所定の露光領域Ｅ１、Ｅ２に対して選択的にレーザー光２４を照射して、赤色着色フォトレジスト層５Ｒの露光処理を行う。次いで、アルカリ現像液によって現像し、未露光部分を除去する。その後、オーブン焼成を行うことにより、赤色着色層３Ｒ、４Ｒを形成することができる。オーブン焼成の条件は、一例として２２０℃〜２４０℃、１５分〜３０分とされる。但し、プリベーク処理は感光性樹脂組成物の材質、種類によっては不要である。
【００４５】
以下、同一の手順を繰り返すことにより、緑色着色画素層３Ｇ、４Ｇおよび青色着色画素層３Ｂ、４Ｂ、場合によっては透明画素が形成されたカラーフィルタ基板を得ることができる。各色の塗布膜厚は、分光透過率などを考慮すると通常はプリベーク後の膜厚で１〜５μｍ程度である。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。現像後、水洗、乾燥して特定色の着色層３、４が得られる。
【００４６】
図３は、本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法に用いる、パルス露光可能なレーザスキャニング露光装置（直描露光機）を示す斜視図である。図３において、表面に感光性材料層（図示せず）が形成された基板２１の被露光領域の上方に、複数（図では４個）の露光ヘッド２２が、一定の方向（図２の場合、Ｘ方向）に沿って並置されている。これらの露光ヘッド２２列の下を基板２１が当該ヘッド列の並列方向と交差する方向、(図３の場合、Ｘ方向に直行するＹ方向)にスキャン移動し、レーザー発振機２３から送られたレーザー光２４が個々の露光ヘッド２２に分岐され、個々の露光ヘッド２２から基板２１上の被露光領域へ選択的に照射され、露光が行われる。
【００４７】
露光ヘッド２２には、図示を省略したＣＡＤ機からＣＡＤ露光データが送出される。個々の露光ヘッド２２内には、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）のような、微少領域内において選択的にレーザー光２４の照射のオン／オフ制御が可能な機構（図示略）が設けられており、ＣＡＤ露光データに従って選択的にレーザー光２４が照射されることにより、基板２１上の微小領域に対して選択的に露光を行うことができる。
【００４８】
ここで、本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法においては、最終的に着色フォトレジスト層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが露光、現像及び焼成されることで着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが形成された際に、これら着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが所定の形状及び膜厚となるように、レーザー光２４の照射領域が設定されている。
【００４９】
具体的には、図４に示すように、上述のＣＡＤ露光データにおいて、露光（照射）領域を設定する際に、この露光領域を格子状に細分化し、この細分化された個々の微小領域（以下、細分化露光領域と称する）において選択的にレーザー光２４の照射がされるように設定がされている。すなわち、図５において、透過型用着色層３については、対応する露光領域Ｅ１の全体においてレーザー光２４が照射されるようにＣＡＤ露光データが設定されている。ここに、図４中、黒色で表示される領域は、レーザー光２４が照射されて露光される領域であり、白色で表示される領域は、レーザー光２４が照射されずに露光されない領域を意味している。一方、反射型用着色層４については、透過型用着色層３よりもその膜厚が薄く設定されるので、細分化露光領域において選択的にレーザー光２４が照射されるようにＣＡＤ露光データの露光領域Ｅ２が設定されている。本実施形態においては、露光領域Ｅ２全体でみると、図４に示すように、格子状の細分化露光領域において交互にレーザー光２４照射のオン／オフが設定されることで、図中市松状あるいはドット状になっている。
【００５０】
露光領域Ｅ２において個々の細分化露光領域へのレーザー光２４照射のオン／オフは、最終的に反射型用着色層４が透過型用着色層３よりも薄い所定の膜厚となるように設定されている。より具体的にいえば、図５に示す露光領域Ｅ１、Ｅ２に従って露光がされ、現像された後の透過型用着色層３及び反射型用着色層４に対応する部分のパターンは、図５のＰ１、Ｐ２のようになる。ここに、反射型用着色層４に対応するパターンＰ２においては、その上面において上述のように選択的な露光がされることにより、所定形状および所定残膜の膜厚に形成される。その後、このパターンＰ１、Ｐ２が焼成されることで、図５に示すように、最終的な透過型用着色層３及び反射型用着色層４は、所定の膜厚差をもって形成されることになる。
【００５１】
以上説明した本実施形態の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法によれば、１回の露光処理において透過型用着色層３及びこの透過型用着色層３より膜厚の薄い反射型用着色層４を同時に形成することが可能となり、工程簡略化に大きく貢献することができる。また、フォトマスク等を用いることなく直接描画工程により製造することができるので、コスト削減にも大きく貢献することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態である半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法により製造されたカラーフィルタ基板Ｃを示す断面図である。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
【００５３】
本実施形態においては、反射型用着色層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂにそれぞれスルーホール６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ（スルーホール全体を指す場合は符号６で代表する）が形成されていることを除き、上述の第１の実施形態と同一構成である。
【００５４】
次に、図６及び図７を参照して、本実施形態の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法について説明する。
透光性基板１上にブラックマトリクス２を形成する方法については、第１の実施形態のそれと同一であるので説明を簡略化する。次に、ブラックマトリクス２が形成された基板上に、赤色の感光性樹脂組成物を塗布し、減圧乾燥及びプリベーク処理を行うことで、図６に示すように、ブラックマトリクス２が形成された透光性基板１の上面に赤色着色フォトレジスト層５Ｒを形成する。さらに、図３に示すような直描露光機により、図６に示すように、感光性レジスト材料層５の所定の露光領域Ｅ１、Ｅ２に対して選択的にレーザー光２４を照射して、赤色着色フォトレジスト層５Ｒの露光処理を行う。次いで、アルカリ現像液によって現像し、未露光部分を除去する。その後、オーブン焼成を行うことにより、赤色着色層３Ｒ、４Ｒ及びスルーホール６Ｒを形成することができる。
【００５５】
以下、同一の手順を繰り返すことにより、緑色着色画素層３Ｇ、４Ｇ、スルーホール６Ｇ、青色着色画素層３Ｂ、４Ｂ、及びスルーホール６Ｂが形成されたカラーフィルタ基板を得ることができる。現像後、水洗および焼成して特定色の着色層３、４及びスルーホール６が得られる。
【００５６】
本実施形態の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法においても、最終的に着色フォトレジスト層５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが露光、現像及び焼成されることで着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ及びスルーホール６Ｒ、６Ｇ、６Ｂが形成された際に、これら着色層３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ及びスルーホール６Ｒ、６Ｇ、６Ｂが所定の形状及び膜厚となるように、レーザー光２４の照射領域が設定されている。
【００５７】
照射領域の具体例について図７を参照して説明する。図７に示すように、上述のＣＡＤ露光データにおいて、透過型用着色層３、反射型用着色層４及びスルーホール６に対応する露光（照射）領域Ｅ１、Ｅ２を設定する際に、この露光領域を細分化し、この細分化された個々の微小領域（以下、細分化露光領域と称する）において選択的にレーザー光２４の照射がされるように設定がされている。そして、反射型用着色層４に対応するパターンＰ２においては、その上面において上述のように選択的な露光がされることにより、所定形状および所定残膜の膜厚に形成されるとともに、スルーホール６に対応する部分の上面についてはレーザー光２４による露光がされなかったことにより、スルーホール６が形成されている。その後、このパターンＰ１、Ｐ２が焼成されることで、図５に示すように、最終的な透過型用着色層３、反射型用着色層４及びスルーホール６は、所定の膜厚差をもって形成されることになる。
【００５８】
レーザー光２４による露光が終了したら、アルカリ現像液によって現像し、未露光部分を除去する。その後、オーブン焼成を行うことにより、図５に示すようなカラーフィルタ基板Ｃを製造することができる。
【００５９】
従って、本実施形態のカラーフィルタ基板の製造方法によっても、１回の露光処理において透過型用着色層３及びこの透過型用着色層３より膜厚の薄い反射型用着色層４及びスルーホール６を同時に形成することが可能となり、工程簡略化に大きく貢献することができる。また、フォトマスク等を用いることなく直接描画工程により製造することができるので、コスト削減にも大きく貢献することができる。
なお、本発明の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法は、その細部が上述の各実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
【実施例】
【００６０】
上述の第１の実施形態に対応する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造した。まず、３２０ｍｍ×４００ｍｍ×０．５ｔの無アルカリガラス基板上に、ブラックマトリクスを形成した。次いで、この基板上にアクリル系有色透明樹脂からなる感光性レジストをスピンコータにより塗布した。さらに、この感光性レジストを乾燥させた後、９０℃の条件下において１８０秒プリベーク処理を行った。
【００６１】
さらに、ＬＤ（レーザーダイオード、波長４０５ｎｍ）発振器を露光光源とする直描露光機により、所定形状及び膜厚となるようにレーザー描画露光を行った後、炭酸ナトリウム０．１５重量％、炭酸水素ナトリウム０．０５重量％、陰イオン系界面活性剤（花王社製「ペリレックスＮＢＬ」）０．１重量％及び水９９．７重量％からなるアルカリ現像液によりスプレー現像処理を行い、未露光部分を取り除いた後、イオン交換水で洗浄し、この基板を２３０℃で３０分加熱焼成して、透過型用及び反射型用着色層のパターニング形成を行った。その結果、図１に示した透過型用着色層及び反射型用着色層を有するカラーフィルタ基板を製造することができた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のカラーフィルタ基板を、電極基板、バックライト装置等と組み合わせて半透過型液晶表示装置を製造することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１    透光性基板
２    ブラックマトリクス
３、３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ  透過型用着色層
４、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ  反射型用着色層
５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ  着色フォトレジスト層
６、６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ  スルーホール
Ｅ１、Ｅ２  露光領域
【図１】
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【図２】
0005879759.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005879759.tif 000006
【図６】
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【図７】
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