(57)【要約】【課題】  表示品質に優れた複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置と、このような液晶表示装置の製造を可能とするカラーフィルタとこのカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】  透明基板上に所定のパターンで配設された複数色の着色層と、これらの着色層を被覆する共通透明電極と、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起と、を備え、上記の突起を、屈曲部を有するストライプ形状で、かつ、光透過率が８０％以上であるものとすることにより、複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置に用いるカラーフィルタとし、このようなカラーフィルタ製造では、屈曲部を有するストライプ形状の開口部と、この開口部の途中に位置する微細パターン用の開口部を有し、かつ、屈曲部、および、微細パターン用の開口部において、ストライプ形状の開口部が不連続となっているマスクを介してネガ型感光性樹脂組成物塗膜を露光して突起を形成することにより、高精細な突起形成が可能となる。【選択図】  図９
2006195358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、
透明基板と、該透明基板上に所定のパターンで配設された複数色の着色層と、該着色層を被覆する共通透明電極と、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起と、を備え、該突起は屈曲部を有するストライプ形状であり、かつ、光透過率が８０％以上であることを特徴とする液晶表示装置用のカラーフィルタ。
【請求項２】
前記突起は、隣接する各色の着色層の境界部位に微細パターンを備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記突起の幅は５〜１５μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置用のカラーフィルタ。
【請求項４】
各画素の境界部位にブラックマトリックスを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置用のカラーフィルタ。
【請求項５】
複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置において、
所定の間隔のセルを形成するように対向したＴＦＴ基板とカラーフィルタと、前記セルに充填された液晶層とを備え、前記カラーフィルタは請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカラーフィルタであり、前記ＴＦＴ基板は、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するためのスリットを有する透明電極を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置において、
所定の間隔のセルを形成するように対向したＴＦＴ基板とカラーフィルタと、前記セルに充填された液晶層とを備え、前記カラーフィルタは請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカラーフィルタであり、前記ＴＦＴ基板は、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置に用いるカラーフィルタの製造方法において、
透明基板の表面に所定色の着色層を所定のパターンで形成する操作を複数色分繰り返す着色層形成工程と、
複数色の前記着色層を覆うように共通透明電極を形成する電極形成工程と、
前記共通透明電極上にネガ型感光性樹脂組成物を塗布し、屈曲部を有するストライプ形状の開口部と、該開口部の途中に位置する微細パターン用の開口部を有し、かつ、前記屈曲部、および、前記微細パターン用の開口部において、ストライプ形状の開口部が不連続となっているマスクを介して前記ネガ型感光性樹脂組成物塗膜を露光し、現像して、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起を形成する突起形成工程と、を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
前記突起形成工程では、現像した後、突起に加熱処理を施すことを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項９】
前記着色層形成工程の前に、前記透明基板の表面にブラックマトリックスを形成することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１０】
前記着色層形成工程の後に、各画素の境界部位にブラックマトリックスを形成することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の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、表示品質に優れた液晶表示装置、特に複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置と、このような液晶表示装置の製造が可能なカラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットディスプレイとして、液晶表示装置（ＬＣＤ）が注目されており、その薄型、軽量、低消費電力といった特徴により、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話、ビデオカメラ等から大画面テレビまで市場が急速に拡大してきた。
【０００３】
ＬＣＤ、特に大型のＬＣＤを考える場合、画面全域において視野角度によらない均一な輝度、コントラスト等が要求される。しかしながら、従来広く用いられている捩れ配向モード（ＴＮ−ＬＣＤ）では、その視野角度の狭さが大きな問題となっていた。そこで、近年In Plane Switchingモード（ＩＰＳモード）、光学補償ＴＮモード等、多くの視野角度改善モードが開発されている。
【０００４】
このような視野角度改善モードの一つである複数配向分割型垂直配向モード、すなわちMulti-domain Vertical Alignmentモード（ＭＶＡモード）は、（１）広視野角、（２）高コントラスト、（３）高速応答といった優位性から、現在広く注目を集めいている。
上記の複数配向分割（液晶分子の配向方向を複数方向とする）、いわゆるマルチドメイン化を実現するために、当初はマスクラビングを複数回繰り返す手法が考えられたが、この方法を用いた場合、ラビング工程に起因する静電気発生、発塵等による歩留まり率の低下、プロセスの複雑化による生産性の低下等、多くの問題があった。
【０００５】
そこで、液晶パネル内に突起を設けることにより、ラビングの手法を用いずに液晶分子の傾斜方向を制御する手法が開発されている（特許文献１）。上記の液晶分子の配向を制御する突起は、例えば、屈曲部を有する４５°のジグザグストライプ状とすることができ、一画素内における配向方向を４分割とし、かつ、その分割面積が等しくなるように設計されている。また、上記の突起は、カラーフィルタ側とＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板側の双方に設けることができ、この場合、両基板を対向させてセル化したときに、双方の突起が交互に配列するように構成される。このような突起は、液晶分子にプレチルト角を付与し、かつ、電気力線を歪ませる役割をもち、この二つの効果により、電圧印加時に液晶分子が複数の異なった方向に配向することになる。さらに、最近では、ＴＦＴ基板側に上記の突起を設ける代わりに、仮想的な配向制御用突起として、透明電極にスリットを設けた構造が開発されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−２４２２２５号公報
【特許文献２】特開平１０−１０４６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のＭＶＡモードの液晶表示装置では、液晶分子の傾斜方向を制御する突起が画素中に存在するため、画面の明度が低下するという問題があった。特に、ポジ型の感光性樹脂組成物を使用して形成した突起は赤味を帯びており、可視光領域に吸収をもつため画面の明度低下が避けられないものであった。
【０００７】
また、液晶表示装置に用いる従来のカラーフィルタの製造では、ネガ型の感光性レジストを使用することが一般的であった。しかし、ＭＶＡモードの液晶表示装置用のカラーフィルタ製造の突起形成工程においてポジ型の感光性樹脂組成物を使用する場合、使用する現像液が他の工程と異なるため、現像液の交換が必要であり、作業が煩雑となり製造効率の向上に限界があった。一方、突起形成工程においてネガ型の感光性樹脂組成物を使用する場合、形成された突起の屈曲部に太りが発生し、この太り部位が原因となって液晶分子配向の乱れが生じ光漏れが発生するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、表示品質に優れた複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置と、このような液晶表示装置の製造を可能とするカラーフィルタとこのカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するために、本発明は、複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、透明基板と、該透明基板上に所定のパターンで配設された複数色の着色層と、該着色層を被覆する共通透明電極と、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起と、を備え、該突起は屈曲部を有するストライプ形状であり、かつ、光透過率が８０％以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記突起は、隣接する各色の着色層の境界部位に微細パターンを備えるような構成とした。
【００１０】
本発明の他の態様として、前記突起の幅は５〜１５μｍの範囲であるような構成とした。
本発明の他の態様として、各画素の境界部位にブラックマトリックスを備えるような構成とした。
【００１１】
本発明は、複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置において、所定の間隔のセルを形成するように対向したＴＦＴ基板とカラーフィルタと、前記セルに充填された液晶層とを備え、前記カラーフィルタは上述のいずれかのカラーフィルタであり、前記ＴＦＴ基板は、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するためのスリットを有する透明電極を備えるような構成とした。
【００１２】
また、本発明は、複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置において、所定の間隔のセルを形成するように対向したＴＦＴ基板とカラーフィルタと、前記セルに充填された液晶層とを備え、前記カラーフィルタは上述のいずれかのカラーフィルタであり、前記ＴＦＴ基板は、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起を備えるような構成とした。
【００１３】
本発明は、複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置に用いるカラーフィルタの製造方法において、透明基板の表面に所定色の着色層を所定のパターンで形成する操作を複数色分繰り返す着色層形成工程と、複数色の前記着色層を覆うように共通透明電極を形成する電極形成工程と、前記共通透明電極上にネガ型感光性樹脂組成物を塗布し、屈曲部を有するストライプ形状の開口部と、該開口部の途中に位置する微細パターン用の開口部を有し、かつ、前記屈曲部、および、前記微細パターン用の開口部において、ストライプ形状の開口部が不連続となっているマスクを介して前記ネガ型感光性樹脂組成物塗膜を露光し、現像して、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起を形成する突起形成工程と、を有するような構成とした。
【００１４】
本発明の他の態様として、前記突起形成工程では、現像した後、突起に加熱処理を施すような構成とした。
本発明の他の態様として、前記着色層形成工程の前に、前記透明基板の表面にブラックマトリックスを形成するような構成、あるいは、前記着色層形成工程の後に、各画素の境界部位にブラックマトリックスを形成するような構成とした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、カラーフィルタの配向制御用の突起の光透過率が８０％以上であるため、突起の存在が原因となる画面の明度低下を極力抑えることができ、このカラーフィルタを用いた複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置は、視野角が広く、明度が高いとともに、色純度も良好な表示画面が可能である。
【００１６】
また、本発明のカラーフィルタの製造方法では、ネガ型感光性樹脂組成物を使用した突起形成において、屈曲部と微細パターン用の開口部において開口部が不連続となっているマスクを使用することにより、高精細な突起形成が可能となり、屈曲部と微細パターン用の開口部における突起の太りの発生を抑制することができ、突起の太りが原因の光漏れを防止することができるとともに、カラーフィルタの全工程でネガ型感光性材料を使用することが可能となり、既存の製造ラインの使用も可能で、工程が簡便なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照して説明する。
［カラーフィルタ］
図１は、本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタの一実施形態を示す部分平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における拡大縦断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線における拡大縦断面図である。図１〜図３において、本発明のカラーフィルタ１は、透明基板２と、この透明基板２上に形成されたブラックマトリックス３および着色層４を備え、ブラックマトリックス３および着色層４を覆うように共通透明電極５を備えており、この共通透明電極５上には、液晶層の液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起６が配設され、これらの突起６を覆うように配向膜７を有している。
【００１８】
このような本発明のカラーフィルタ１を構成する透明基板２としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、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。この中で特にコーニング社製１７３７ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、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適している。
【００１９】
また、カラーフィルタ１を構成する着色層４は、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂがストライプ形状のパターンで配列されたものである。また、ブラックマトリックス３は、着色層４の各色のパターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからなる各画素（１画素は図１にて太線で囲んだ部位）の間および着色層４の形成領域の外側に設けられている。
【００２０】
上記のブラックマトリックス３は、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであってもよい。尚、本発明のカラーフィルタは、ブラックマトリックスを備えないものであってもよい。
赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂがストライプ形状のパターンで配列されている着色層４は、所望の着色材を含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法により形成することができ、さらに、印刷法、電着法、転写法等の公知の方法により形成することができる。
【００２１】
また、カラーフィルタ１を構成する共通透明電極５は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、および、その合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができる。このような共通透明電極５の厚みは、例えば、２００〜５０００Å程度とすることができる。
カラーフィルタ１を構成する突起６は、近傍の液晶分子にプレチルト角度を与える作用、および、電気力線を所望の方向に歪ませる作用をなすことにより、例えば、後述する液晶表示装置において、ＴＦＴ基板の透明画素電極が有するスリット、あるいは突起と協働して液晶層の液晶分子の配向方向を複数方向に制御することを可能とするものである。
【００２２】
このような突起６は、屈曲部６ａ，６ｂで屈曲しながら各着色パターン（赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ）に沿って形成されている。すなわち、屈曲部６ａは、隣接する着色パターンとの境界部位（ブラックマトリックス３）に位置するとともに、１個の画素の境界部位に位置し、屈曲部６ｂは反対側に隣接する着色パターンの略中央部に位置している。さらに、屈曲部６ａ，６ｂの間で、隣接する着色パターンとの境界部位（ブラックマトリックス３）には、微細パターン６ｃが設けられている。この微細パターン６ｃは、隣接する着色パターンの画素間で、独立して液晶分子のプレチルト角度を制御可能とするためのものである。例えば、赤色パターン４Ｒに沿って形成された屈曲した突起６では、屈曲点６ａが隣接する青色パターン４Ｂとの境界部位（ブラックマトリックス３）で、かつ、１個の画素の境界部位に位置し、また、屈曲部６ｂは反対側に隣接する緑色パターン４Ｇの略中央部に位置している。そして、屈曲部６ａ，６ｂの間で、隣接する赤色パターン４Ｒと緑色パターン４Ｇとの境界部位（ブラックマトリックス３）には、微細パターン６ｃが設けられている。
【００２３】
このような突起６の光透過率は、８０％以上、好ましくは９０〜１００％の範囲内である。突起６の光透過率が８０％未満であると、突起６の存在が原因となる画面の明度低下を来たし好ましくない。尚、本発明において、光透過率とは、波長域４００〜７００ｎｍの範囲の光の平均透過率であり、透過率の測定は、オリンパス光学（株）製  ＯＳＰ−ＳＰ２００を用いて行う。
【００２４】
また、突起６の幅Ｗ１、微細パターン６ｃの幅Ｗ２は、５〜１５μｍ、好ましくは６〜１２μｍ程度とすることができる。また、突起６の長さＬ１，Ｌ２は、着色層４の各着色パターンの幅に応じて適宜せっていすることができ、例えば、長さＬ１は、２０〜１５０μｍ、好ましくは４０〜１３０μｍ程度、長さＬ２は、４０〜３００μｍ、好ましくは８０〜２６０μｍ程度とすることができる。さらに、微細パターン６ｃの長さＬ３は、７〜２００μｍ、好ましくは７〜１００μｍ程度とすることができる。突起６の幅Ｗ１、微細パターン６ｃの幅Ｗ２が５μｍ未満であると、突起６の強度が不充分となり、また、配向制御作用が低下する場合があり、一方、突起６の幅Ｗ１、微細パターン６ｃの幅Ｗ２が１５μｍを超えると、突起６による画面の明度低下がみられ好ましくない。
【００２５】
また、屈曲部６ａ，６ｂにおける突起６の屈曲の角度は、例えば、９０°で設定することができ、突起６の高さＨ（共通透明電極５表面から突起６の最上部までの高さ）は、０．１〜３μｍ、好ましくは０．５〜２μｍ程度とすることができる。
このような突起６の材質は、樹脂、あるいは、樹脂中に導電性粉体等の所望の添加材を含有したものとすることができる。
【００２６】
尚、突起６の形状は、図示例の形状に限定されるものではなく、屈曲部６ａ，６ｂの数、微細パターン６ｃの有無、あるいは個数、形状等は適宜設定することができる。
カラーフィルタ１を構成する配向膜７は、可溶性ポリイミド、ポリアミック酸タイプポリイミド、変性ポリイミド等の有機化合物により形成することができ、厚みは１００〜１０００Å程度とすることができる。このような配向膜７は、種々の印刷法、公知の塗布方法により塗布した後、加熱することにより形成されるが、配向処理（ラビング）は不要である。
【００２７】
図４は、本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタの他の実施形態を示す部分平面図である。図４において、本発明のカラーフィルタ１′は、突起６′の形状が異なる他は、上述のカラーフィルタ１と同様であり、カラーフィルタ１と同じ構成部材については、同じ部材番号を付し、説明は省略する。
カラーフィルタ１′の突起６′の形状は、上記のカラーフィルタ１の突起６を不連続形状としたものであり、突起６と同様に、屈曲部６′ａ，６′ｂの間で、隣接する着色パターンとの境界部位（ブラックマトリックス３）には、微細パターン６′ｃが設けられている。このような不連続形状の突起６′の幅、微細パターン６′ｃの幅は、上述の突起６の幅Ｗ１、微細パターン６ｃの幅Ｗ２と同様とすることができ、また、高さも、上述の突起６と同様である。
【００２８】
尚、突起６′の形状は、図示例の形状に限定されるものではなく、屈曲部６′ａ，６′ｂの数、微細パターン６′ｃの有無、あるいは個数、形状等は適宜設定することができる。
本発明のカラーフィルタは、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、フォトスペーサ（液晶セルを所定の間隔とするためのスペーサ）を備えるものであってもよい。
【００２９】
［液晶表示装置］
次に、本発明の液晶表示装置について説明する。
図５は、本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す概略部分断面図である。図５において、液晶表示装置１１は、本発明のカラーフィルタ２１とＴＦＴ基板３１とを所定の間隔で対向させ、周辺部をシール部材（図示せず）により封止し、間隙部分に液晶層１２を備えた透過型の液晶表示装置である。尚、カラーフィルタ２１とＴＦＴ基板３１の外側には、それぞれ偏光板（図示せず）が配設されている。
【００３０】
本発明の液晶表示装置１１を構成する本発明のカラーフィルタ２１は、透明基板２２と、この透明基板２２上に形成されたブラックマトリックス２３および着色層２４を備え、このブラックマトリックス２３および着色層２４を覆うように共通透明電極２５を備え、この共通透明電極２５上には、液晶層の液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起２６が配設され、これらの突起２６を覆うように配向膜２７を有している。着色層２４は、赤色パターン２４Ｒ、緑色パターン２４Ｇおよび青色パターン２４Ｂがストライプ形状のパターンで配列されている。そして、突起２６は、屈曲部２６ａ，２６ｂで屈曲しながら各着色パターン（赤色パターン２４Ｒ、緑色パターン２４Ｇおよび青色パターン２４Ｂ）に沿って形成されている。すなわち、屈曲部２６ａは、隣接する着色パターンとの境界部位（ブラックマトリックス２３）に位置するとともに、１個の画素の境界部位に位置し、また、屈曲部２６ｂは反対側に隣接する着色パターンの略中央部に位置している。さらに、屈曲部２６ａ，２６ｂの間で、隣接する着色パターンとの境界部位（ブラックマトリックス２３）には、微細パターン２６ｃが設けられている。尚、液晶表示装置１１を構成する本発明のカラーフィルタ２１は、上述の本発明のカラーフィルタ１と同様であり、各部材等の詳しい説明は省略する。
【００３１】
本発明の液晶表示装置１１を構成するＴＦＴ基板３１は、透明基板３２上に液晶駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３３、透明画素電極３４を備え、透明画素電極３４にはスリット３５が形成され、このような透明画素電極３４を覆うように配向膜３６が形成されている。
本発明の液晶表示装置１１を構成するＴＦＴ基板３１には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３３を開閉するゲート線群（図示せず）、映像信号を供給する信号線群（図示せず）、および、カラーフィルタ２１の共通透明電極２５への電圧供給線（図示せず）が配設されている。これらのリード線は、通常、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３３の製造工程で一括して形成されたアルミニウム等の金属からなるものである。
【００３２】
上記のＴＦＴ基板３１を構成する透明基板３２としては、上述のカラーフィルタ２１の透明基板２２と同じもの（カラーフィルタ１の透明基板２として挙げたもの）を使用することができる。また、スリット３５を備える透明画素電極３４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、および、その合金等を用いて、スリットパターンを備えるマスクを介したスパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができる。もしくは、公知のフォトリソグラフィーの手法とエッチングの手法を組み合わせることにより形成することができる。
【００３３】
透明画素電極３４に形成されたスリット３５は、図６に示されるように、カラーフィルタ２１の突起２６の配列ピッチに対して半ピッチずれたピッチで形成されている。図６に示されるスリット３５の形状は、突起２６の形状に対応して、屈曲部３５ａを有している。尚、突起２６、スリット３５の形状は、図示例の形状に限定されるものではなく、屈曲部２６ａ，２６ｂ，３５ａの数、微細パターン２６ｃの有無、あるいは個数、形状等は適宜設定することができる。また、突起２６、スリット３５の形状は、屈曲部を有する不連続形状であってもよい。
【００３４】
また、ＴＦＴ基板３１を構成する配向膜３６は、上述のカラーフィルタ２１を構成する配向膜２７（カラーフィルタ１を構成する配向膜７）と同様に、可溶性ポリイミド、ポリアミック酸タイプポリイミド、変性ポリイミド等の有機化合物により形成することができ、厚みは１００〜１０００Å程度とすることができる。このような配向膜３６は、種々の印刷法、公知の塗布方法により塗布した後、加熱することにより形成されるが、配向処理（ラビング）は不要である。
尚、本発明の液晶表示装置は、上述のスリット３５の代わりに、透明画素電極３４上に配向制御用の突起が形成されたものであってもよい。
【００３５】
［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。
図７〜図８は、上述の本発明のカラーフィルタ１を例とした本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。尚、図７〜図８では、上述の図２に示される断面位置と同様の位置が示されている。
本発明のカラーフィルタの製造方法では、透明基板２の表面２ａにブラックマトリックス３を形成し（図７（Ａ））、さらに、赤色パターン４Ｒをストライプ形状のパターンで形成し、同様の操作を繰り返して、緑色パターン４Ｇ、青色パターン４Ｂをストライプ形状のパターンで形成して、着色層４を形成する（図７（Ｂ））。
【００３６】
ブラックマトリックス３の形成は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより行なうことができる。また、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングしてブラックマトリックス３を形成してもよい。さらに、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングしてブラックマトリックス３を形成することもできる。
【００３７】
着色層４を構成する赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂは、例えば、所望の着色材を含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法により形成することができ、さらに、印刷法、電着法、転写法等の公知の方法により形成することができる。尚、着色パターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの形成順序は上述の例に限定されるものではない。
次に、複数色の着色パターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからなる着色層４を覆うように共通透明電極５を形成する（図７（Ｃ））。共通透明電極５の形成は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、および、その合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により行なうことができる。
【００３８】
次に、共通透明電極５上にネガ型感光性樹脂組成物を塗布し、マスク４１を介してネガ型感光性樹脂組成物塗膜８を露光する（図８（Ａ））。マスク４１は、図９に示されるように、開口部４２（斜線を付した部位）が、着色層４の各色のパターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに沿って形成されたものである。この開口部４２は、ストライプ形状の開口部４３が屈曲部４４ａ，４４ｂでジグザグ形状に配列され、各開口部４３の途中には、各画素（鎖線で囲まれた部位）の境界部位となる位置に微細パターン用の開口部４５が配設されたものである。そして、開口部４２では、屈曲部４４ａ，４４ｂと開口部４３とが不連続となっており、さらに、微細パターン用の開口部４５と開口部４３とが不連続となっている。
【００３９】
ストライプ形状の開口部４３の幅Ｗ３は５〜１５μｍの範囲で設定することができ、微細パターン用の開口部４５の幅Ｗ４は５〜１５μｍの範囲で設定することができる。また、開口部４３の長さＬ４，Ｌ５は、着色層２４の各着色パターンの幅に応じて適宜せっていすることができ、例えば、長さＬ４は、１６〜１４４μｍ、長さＬ５は、３６〜２９４μｍ程度とすることができる。さらに、微細パターン用の開口部４５の長さＬ６は、７〜２００μｍ程度とすることができる。
【００４０】
また、屈曲部４４ａ，４４ｂでの開口部４３の不連続箇所の大きさ（ストライプ形状の開口部４３の先端から屈曲部４４ａ，４４ｂにおける開口部までの間隙Ｓ１）は、０．５〜５μｍの範囲で設定することができる。さらに、ストライプ形状の開口部４３の途中における微細パターン用の開口部４５における不連続箇所の大きさ（ストライプ形状の開口部４３の先端から微細パターン用の開口部４５までの間隙Ｓ２）は、０．５〜５μｍの範囲で設定することができる。
【００４１】
このようなマスク４１を用いてネガ型感光性樹脂組成物塗膜８を露光した後、現像することにより、液晶分子の配向方向を複数方向に制御するための突起６が共通透明電極５上に形成される（図８（Ｂ））。そして、マスク４１の屈曲部４４ａ，４４ｂにおける開口部４３の不連続部位（非開口部位）の存在、および、微細パターン用の開口部４５における開口部４３の不連続部位（非開口部位）の存在によって、屈曲部４４ａ，４４ｂにおける露光量、および、微細パターン用の開口部４５における露光量が適度に抑制され、その結果、線幅の太りが防止された突起６の形成が可能となる。すなわち、マスク４１を使用することにより、高精度の形状で突起６を形成することが可能となる。
【００４２】
使用するネガ型感光性樹脂組成物としては、公知のネガ型感光性樹脂組成物を使用することができる。例えば、アクリル系ネガ型感光性樹脂組成物として、少なくとも紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にＣ＝Ｃなるアクリル基を有し上記の発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）、とから構成されるものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にスペーサを介してアクリル基を導入したポリマー等が挙げられる。
【００４３】
また、突起６に必要に応じて添加物を含有させてもよい。例えば、カーボンブラック、銅−鉄−マンガン複合酸化物、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウム、銀、酸化鉄等の導電性粉体をネガ型感光性樹脂組成物に添加して突起６を形成することができる。
尚、突起６を形成するための露光、現像が終了した後、突起６に対して加熱処理を施してもよい。この加熱処理は、例えば、温度１００〜２５０℃、処理時間１０〜６０分程度で適宜設定することができる。
【００４４】
次に、共通透明電極５と突起６を覆うように配向膜７を形成する（図８（Ｃ））。この配向膜７の形成は、例えば、可溶性ポリイミド、ポリアミック酸タイプポリイミド、変性ポリイミド等の有機化合物を、種々の印刷法、公知の塗布方法により塗布し、その後、加熱することにより行なうことができる。配向膜７の厚みは１００〜１０００Å程度とすることができる。尚、この配向膜７には配向処理（ラビング）は不要である。
【００４５】
本発明のカラーフィルタの製造方法では、ネガ型の感光性樹脂組成物を使用して突起６を形成するので、例えば、突起６に対して加熱処理を施しても、いわゆるメルトフロー現象による形状の変化（線幅の広がり）が生じることがない。また、上述のようなマスク４１を使用して露光を行なうので、突起６の屈曲部における線幅の太りを防止することができる。これにより、所望の形状の突起６を高精度で形成することができる。また、カラーフィルタ製造の全工程をネガ型感光性材料を使用したものとすることが可能となり、既存の製造ラインの使用も可能で、工程が簡便なものとなる。
【実施例】
【００４６】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
カラーフィルタ用の透明基板として、３００ｍｍ×４００ｍｍ、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、基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１０００Å）を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製  ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜を硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸の水溶液によりエッチングして、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍのブラックマトリックスを形成した。
【００４７】
次に、下記組成の赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を調製した。
（赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物）
・赤顔料                                            …    ４．８重量部
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  クロモフタルレッドＡ２Ｂ）
・黄顔料                                            …    １．２重量部
（ＢＡＳＦ社製  パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１）  …    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                                            …    １．４重量部
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア９０７）
・開始剤                                            …    ０．６重量部
（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′−ビイミダゾール）
・溶剤                                              …  ８０．０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）
【００４８】
（緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物）
・緑顔料                                            …    ４．２重量部
（アジシア社製  モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ）
・黄顔料                                            …    １．８重量部
（ＢＡＳＦ社製  パリオトールイエローＤ１８１９）
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１）  …    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                                            …    １．４重量部
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア９０７）
・開始剤                                            …    ０．６重量部
（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′−ビイミダゾール）
・溶剤                                              …  ８０．０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）
【００４９】
（青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物）
・青顔料                                            …    ６．０重量部
（ＢＡＳＦ社製  ヘイオゲンブルーＬ６７００Ｆ）
・顔料誘導体（アビシア社製  ソルスパース５０００）  …    ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１）  …    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                                            …    １．４重量部
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア９０７）
・開始剤                                            …    ０．６重量部
（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′−ビイミダゾール）
・溶剤                                              …  ８０．０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）
【００５０】
尚、上記のポリマー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、重量平均分子量は４２５００である。
【００５１】
次いで、ガラス基板上にブラックマトリックスを覆うように赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、赤色パターン用のフォトマスクを介して、露光、現像して、赤色パターンを形成した。この赤色パターンは、図１に示されるような画素（１００μｍ×３００μｍの長方形状）が連続したストライプ形状であった。
【００５２】
その後、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を用いて、同様の操作により、緑色パターン、青色パターンを形成した。これにより、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンが図１に示されるようなパターンで配列された着色層を形成した。
次に、ブラックマトリックス、着色層を覆うように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる共通透明電極（厚み１５００Å）をスパッタリング法により形成した。
【００５３】
次に、下記組成の突起形成用のネガ型感光性樹脂組成物Ａを共通透明電極上にスピンコート法により塗布し、図９に示されるような下記仕様のマスクを介して下記の条件で露光した。
（突起形成用のネガ型感光性樹脂組成物Ａ）
・メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体  …    ４２重量部
・エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル（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          …    ３２重量部
・開始剤                                            …      ８重量部
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア９０７）
・溶剤                                              …  ３００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）
【００５４】
（マスクの仕様）
・図９のストライプ形状の開口部４３の幅Ｗ３  ：６μｍ
・図９のストライプ形状の開口部４３の長さＬ４：７０μｍ
・図９のストライプ形状の開口部４３の長さＬ５：１４０μｍ
・図９の屈曲部の角度                        ：  ９０°
・図９の微細パターン用の開口部４５の幅Ｗ４  ：６μｍ、長さ：２０μｍ
・図９の微細パターン用の開口部４５の長さＬ６：２０μｍ
・図９の屈曲部４４ａ，４４ｂでの不連続箇所の大きさＳ１：２．５μｍ
・図９の微細パターン用の開口部４５における不連続箇所の大きさＳ２：２．５μｍ
【００５５】
（露光条件）
・露光量        ：  １００ｍＪ／ｃｍ2
・露光ギャップ  ：  １５０μｍ
【００５６】
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いてネガ型感光性樹脂組成物を現像し、その後、２３０℃、３０分間の加熱処理を施して、配向制御用の突起を形成した。この突起は、図１に示されるように、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンの各着色パターン上に位置し、１箇所の屈曲部で９０°に折れ曲がったジグザグストライプ形状であり、ストライプ形状の線幅（屈曲部近傍、微細パターン近傍を含む）は１０〜１２μｍ、微細パターンの線幅は１０〜１２μｍであり、線幅均一性が良好であった。また、共通透明電極からの突起の高さは１．５μｍであり、形成ピッチは画素ピッチと同じ１００μｍであった。
以上により、本発明のカラーフィルタを作製した。
【００５７】
このように作製したカラーフィルタについて、突起の光透過率を下記の方法により測定した結果、９５％であり、高い光透過率を示すことが確認された。
（光透過率の測定条件）
画素外に同じ条件で形成したダミーパターンについて、波長域４００〜７００ｎｍ
の範囲の透過光の平均透過率をオリンパス光学（株）製  ＯＳＰ−ＳＰ２００を用
いて測定した。
【００５８】
［実施例２］
下記の突起形成用のネガ型感光性樹脂組成物Ｂを使用した他は、実施例１と同様にして、本発明のカラーフィルタを作製した。
（突起形成用のネガ型感光性樹脂組成物Ｂ）
・メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体  …    ４２重量部
・エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル（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          …    ３２重量部
・開始剤                                            …      ８重量部
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア３６９）
・溶剤                                              …  ３００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）
【００５９】
尚、形成した突起は、１箇所の屈曲部で９０°に折れ曲がったジグザグストライプ形状であり、ストライプ形状の線幅（屈曲部近傍、微細パターン近傍を含む）は１０〜１２μｍ、微細パターンの線幅は１０〜１２μｍであり、線幅均一性が良好であった。また、共通透明電極からの突起の高さは１．５μｍであり、形成ピッチは画素ピッチと同じ１００μｍであった。
また、作製したカラーフィルタについて、実施例１と同様の方法で突起の光透過率を測定した結果、８５％であり、高い光透過率を示すことが確認された。
【００６０】
［比較例１］
下記の突起形成用のネガ型感光性樹脂組成物Ｃを使用した他は、実施例１と同様にして、比較のカラーフィルタを作製した。
（突起形成用のネガ型感光性樹脂組成物Ｃ）
・メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体  …    ４２重量部
・エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル（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          …    ３２重量部
・開始剤                                            …      ８重量部
（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製  イルガキュア３６９）
・カーボンブラック分散体                            …      ２重量部
（三菱化学（株）製  ＭＡ−８をビックケミー（株）製  Disperbyk161で
分散したもの）
・溶剤                                              …  ３００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）
【００６１】
尚、形成した突起は、１箇所の屈曲部で９０°に折れ曲がったジグザグストライプ形状であり、ストライプ形状の線幅（屈曲部近傍、微細パターン近傍を含む）は１０〜１２μｍ、微細パターンの線幅は１０〜１２μｍであり、線幅均一性が良好であった。また、共通透明電極からの突起の高さは１．５μｍであり、形成ピッチは画素ピッチと同じ１００μｍであった。
しかし、作製したカラーフィルタについて、実施例１と同様の方法で突起の光透過率を測定した結果、７５％であり、光透過率が不十分なものであった。
【００６２】
［比較例２］
突起形成工程の露光に使用するマスクとして、図９における非開口部が存在せず、開口部４２が連続しているマスクを使用した他は、比較例１と同様にして、比較のカラーフィルタを作製した。
尚、形成した突起は、１箇所の屈曲部で９０°に折れ曲がったジグザグストライプ形状であったが、屈曲部近傍で太りがみられ、ストライプ形状の線幅（屈曲部近傍、微細パターン近傍を含む）は６〜１０μｍ、微細パターンの線幅は６〜１０μｍであり、線幅が不均一なものであり、屈曲部近傍、微細パターン近傍での光漏れを生じるおそれのあるものであった。また、共通透明電極からの突起の高さは１．５μｍであり、形成ピッチは画素ピッチと同じ１００μｍであった。
また、作製したカラーフィルタについて、実施例１と同様の方法で突起の光透過率を測定した結果、７５％であり、光透過率が不十分なものであった。
【００６３】
［比較例３］
実施例１と同様にして、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成した。
次に、実施例１と同じ組成の赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を使用して、実施例１と同様に、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンの各着色パターンからなる着色層を形成した。
次に、ブラックマトリックス、着色層を覆うように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる共通透明電極を実施例１と同様にして形成した。
【００６４】
次に、ポジ型感光性樹脂組成物（東京応化工業（株）製  ＯＦＰＲ−８００）を共通透明電極上にスピンコート法により塗布し、その後、突起形成用のフォトマスク（１つの屈曲部（角度９０°）を有し線幅が１３μｍ、長さが２１２μｍのストライプ形状の遮光部と、このストライプ形状の遮光部を１：２に分ける位置に微細パターン用の遮光部（幅１３μｍ、長さ２１μ）を備える）を介して下記の条件で露光した。
（露光条件）
・露光量        ：  ８０ｍＪ／ｃｍ2
・露光ギャップ  ：  １５０μｍ
【００６５】
次いで、水酸化カリウム水溶液を用いてポジ型感光性樹脂組成物を現像し、その後、２００℃、３０分間の加熱処理を施して、配向制御用の突起を形成した。この突起は、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンの各着色パターン上に位置し、１箇所の屈曲部で９０°に折れ曲がったジグザグストライプ形状であったが、屈曲部近傍で太りがみられ、ストライプ形状の線幅（屈曲部近傍、微細パターン近傍を含む）は２０〜３０μｍ、微細パターンの線幅は２０〜３０μｍであり、線幅が不均一なものであり、屈曲部近傍、微細パターン近傍での光漏れを生じるおそれのあるものであった。また、共通透明電極からの突起の高さは１．５μｍであり、形成ピッチは画素ピッチと同じ１００μｍであった。
以上により、比較のカラーフィルタを作製した。
このカラーフィルタについて、実施例１と同様の方法で突起の光透過率を測定した結果、６７％であり、光透過率が不十分なものであった。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
複数配向分割型垂直配向モードの液晶表示装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタの一実施形態を示す部分平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における拡大縦断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線における拡大縦断面図である。
【図４】本発明の液晶表示装置用のカラーフィルタの他の実施形態を示す部分平面図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す概略部分断面図である。
【図６】本発明の液晶表示装置における配向制御用の突起と透明電極のスリットの位置関係を示すための図である。
【図７】本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。
【図８】本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。
【図９】突起形成用のマスクを説明するための拡大平面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１，１′…カラーフィルタ
２…透明基板
３…ブラックマトリックス
４…着色層
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…着色パターン
５…共通透明電極
６，６′…突起
６ａ，６ｂ，６′ａ，６′ｂ…屈曲部
７…配向膜
１１…液晶表示装置
１２…液晶層
２１…カラーフィルタ
２２…透明基板
２３…ブラックマトリックス
２４…着色層
２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ…着色パターン
２５…共通透明電極
２６…突起
２７…配向膜
３１…ＴＦＴ基板
３２…透明基板
３３…ＴＦＴ
３４…透明画素電極
３５…スリット
３６…配向膜
４１…マスク
４２…開口部
４４ａ，４４ｂ…屈曲部
【図１】
2006195358.tif 000003
【図２】
2006195358.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006195358.tif 000008
【図７】
2006195358.tif 000009
【図８】
2006195358.tif 000010
【図９】
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