(57)【要約】【課題】カラーフィルタ基板上のツノ段差を低減するために赤、青、緑の着色画素表面に対し研磨処理を行うと、該画素表面にキズが発生し、液晶表示装置化するとこのキズに沿って光が漏れるという問題がある。特に、研磨量を増やしていくとこの傾向が強まるという問題があった。【解決手段】基板上にブラックマトリックスとストライプ状に形成された着色画素が備え、前記着色画素は凹みを有することを特徴とするカラーフィルタ基板、あるいは該着色画素上にオーバーコート層を備える場合は、前記オーバーコート層は凹みを有することを特徴とするカラーフィルタ基板である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型表示部と透過型表示部を備える半透過型カラー液晶表示装置に用いる、反射部と透過部に相当する液晶部の厚みを調節するために前記反射部に透明層を有し、かつ、前記透明層の上部にフォトリソ法を用いて形成されたレジストからなる突起物を備えるカラーフィルタ基板の製造方法であって、
着色層をパターニングして基板上に着色画素を形成する工程、
基板上に透明レジストを塗布後フォトマスクを介して前記透明レジストに露光後現像を行い、反射部に透明層を形成する工程、
スピンコート法により、着色画素および透明層を含めた基板上をポジ型レジストで被覆する工程、
前記ポジ型レジストにフォトマスクを介して露光後に現像を行い、
透明層を露出し、かつ、露出した透明層と面一となったポジ型レジストとする工程、
フォトリソ法を用い、前記透明層上にレジストからなる突起物を形成する工程、
前記ポジ型レジストを除去する工程、
をこの順で含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項２】
前記透明層上にフォトリソ法を用いて形成する突起物を、フォトスペーサまたは、配向制御用の少なくとも一方としたことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記透明層の露光に使用するフォトマスクとポジ型レジストの露光に使用するフォトマスクが同一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に使用するカラーフィルタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯用のカラー液晶表示装置として、消費電力を少なくするために、暗所ではバックライト光を利用する透過型、明所では外光を利用する反射型と、いずれかの光源を選択して使用するか、同時に使用できるようになった液晶表示装置が知られており、かかる液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置とも呼ばれる。
【０００３】
そのための技術としては、一つの着色画素を分割して、一方をバックライト光を透過させる通常の構成に、他方を表示部側から入射する外光を反射光として利用するために背部に金属反射層を設ける構成とするものがある（図1（ｂ））。
【０００４】
類似ではあるが構成的に別の技術として、基本的には透過型構造であるが、画素の一部にピンホールを形成し、該ピンホールの奥に金属反射層を設けることで、反射光を利用する構成がある（図１（ａ））。上記と逆の構成で、基本的には反射型とし、ピンホールからバックライト光を導入するようにした構成もある。
【０００５】
透過型と反射型の表示部を同一色画素内に並存させる場合に留意すべきことは、透過部と反射部で光の実効光路長が等しくなければならないということである。光路長に違いがあると、同じ偏光板や光学フィルムを透過する光が位相差を持つて入射するので、反射部と透過部で画質が異なり不自然な表示になる場合がある。
【０００６】
したがって、反射部では液晶中を光が往復するが、透過部では一度しか通過しないので、この光路差を調整するために、図1に模式的に示すように反射部には液晶の厚みを減らすための透明層３を設けている。例えば透過部の液晶の厚さが４μｍ〜５μｍ程度の場合、反射部においては、透明層の屈折率等を考慮して２μｍ程度の厚さの透明層３を設けて液晶厚を低減させている。
【０００７】
ところで、光路長を画素全体で所定の長さに保つためには、対向基板間の隙間を一定に保持する必要がある。このために樹脂材料からなるポスト、所謂スペーサを基板上に形成する。このスペーサは、感光性樹脂（以下、感光性樹脂をレジストと記す）を用いてフォトリソ法で形成されるので、フォトスペーサ（以下、ＰＳとも記す。）とも称される（例えば、特許文献１参照）。ここでいう、フォトリソ法とは、感光性樹脂（レジスト）にフォトマスクを介して露光を行った後に感光性樹脂に現像を行うことで不要な部位の感光性樹脂を除去し、現像後に残った感光性樹脂をもって必要とするパターンとする方法である。なお、必要によっては、現像後の感光性樹脂に硬膜処理などの後工程を行うこともある。
【０００８】
また、ＰＳ以外にも感光性樹脂を使用してフォトリソ法にて液晶の配向制御用の突起(以下、ＭＶＡ突起と記す。）を形成する場合がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
半透過型液晶表示装置においては、感光性樹脂は、カラーフィルタ基板上に塗布された後、定法のフォトリソ法が適用されるが、該感光性樹脂は上記に記載した１μｍ程度以上の凹凸のあるカラーフィルタ基板に塗布される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０２−２２３９２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１７５０号公報
【特許文献３】特開２００６−２４３５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、1μｍ以上の凹凸がある基板上に、スピンコート法により、感光性樹脂類を全面塗布すると、凹凸の段差部分を起点にして、感光性樹脂塗膜に表面うねりが発生する結果、ＭＶＡ突起、PS突起に厚みのバラツキが生じ、仕上がったカラーフィルタ基板を観察すると放射状のムラとして視認されるという問題があった（例えば、特許文献３）。
そこで本発明の目的を、下地基板に段差があっても、ＭＶＡ突起、PS突起に厚みのバラツキが生じない半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の製造方法を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するための請求項１に記載の発明は、
反射型表示部と透過型表示部を備える半透過型カラー液晶表示装置に用いる、反射部と透過部に相当する液晶部の厚みを調節するために前記反射部に透明層を有し、かつ、前記透明層の上部にフォトリソ法を用いて形成されたレジストからなる突起物を備えるカラーフィルタ基板の製造方法であって、
着色層をパターニングして基板上に着色画素を形成する工程、
基板上に透明レジストを塗布後フォトマスクを介して前記透明レジストに露光後現像を行い、反射部に透明層を形成する工程、
スピンコート法により、着色画素および透明層を含めた基板上をポジ型レジストで被覆する工程、
前記ポジ型レジストにフォトマスクを介して露光後に現像を行い、
透明層を露出し、かつ、露出した透明層と面一となったポジ型レジストとする工程、
フォトリソ法を用い、前記透明層上にレジストからなる突起物を形成する工程、
前記ポジ型レジストを除去する工程、
をこの順で含むことを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法としたものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記透明層上にフォトリソ法を用いて形成する突起物を、フォトスペーサまたは、配向制御用の少なくとも一方としたことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法としたものである。
【００１４】
さらに請求項３に記載の発明は、前記透明層の露光に使用するフォトマスクとポジ型レジストの露光に使用するフォトマスクが同一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基板の製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明になるカラーフィルタ基板においては、フォトスペーサあるいはＭＶＡ突起等感光性樹脂を用いてフォトリソ法で製造する突起に高さのバラツキが少ない。そのため液晶表示装置のセルギャップの均一性と液晶配向の均一性が向上するので、暗所と明所で画質の差がない安定した画質の半透過型カラー液晶表示装置が製造できる。
透明層パタニング用フォトマスクと平坦化用レジストパタニング用フォトマスクを共通に使用できるようにした結果、作業効率の向上が図れ、コストの上昇が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】透明層の配置を模式的に説明する図。（ａ）ピンホール型、（ｂ）画素分割型。
【図２】本発明になる液晶表示装置の製造工程を説明するための工程図である。
【図３】段差を起点とするレジスト表面のウネリの測定結果。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図２と図３を使用して本発明を具体的に説明する。
【実施例】
【００１８】
（透明層製造用感光性組成物の調整）
固形分重量でアルカリ可溶性樹脂Ａ  １００重量部、重合性モノマー  Ｍ４０２（東亞合成社製）  １００重量部、および光重合開始剤Ｉｒｕｇａｃｕｒｅ９０７（チバガイギー社製）  １４重量部、に、レジスト中の固形分が３０重量％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートにより希釈し、感光性樹脂組成物Ａを調整した。
【００１９】
［着色材料作製］
カラーフィルタ作製に用いる着色材料を着色する着色剤には以下のものを使用した。
【００２０】
・赤色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド  Ｂ-ＣＦ」）およびＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ
１７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド  Ａ２Ｂ」）・緑色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６（東洋インキ製造製「リオノールグリーン  ６ＹＫ」）、およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５０（バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー  Ｙ-５６８８」）
・青色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５（東洋インキ製造製「リオノールブルーＥＳ」）Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３（ＢＡＳＦ社製「パリオゲンバイオレット５８９０」）
上記の顔料を用いて下記に記載の赤色・緑色・青色の着色材料を作製した。
【００２１】
・赤色着色材料
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。
【００２２】
赤色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５４        １８重量部
赤色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７          ２重量部
アクリルワニス（固形分２０％）                        １０８重量部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色着色材料を得た。
【００２３】
上記分散体                                            １５０重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート                    １３重量部
(新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤                                                    ３重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ-Ｆ」）                      １重量部
シクロヘキサノン                                        ２５３重量部
【００２４】
・緑色着色材料
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色着色材料と同様の方法で作製した。
緑色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６        １６重量部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ１５０        ８重量部
アクリルワニス（固形分２０％）                          １０２重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート                    １４重量部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤                                                    ４重量部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ-Ｆ」）                      ２重量部
シクロヘキサノン                                        ２５７重量部
【００２５】
・青色着色材料
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色着色材料と同様の方法で作製した。
青色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５          ５０重量部
紫色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３        ２重量部
分散剤（ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」）              ６重量部
アクリルワニス（固形分２０％）                          ２００重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート                    １９重量部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤                                                    ４重量部
チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７」）
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ-Ｆ」）                      ２重量部
シクロヘキサノン                                        ２１４重量部
【００２６】
［着色層の形成］
上記の着色材料を用いてガラス基板１上に順次着色層２を形成した（図２（ａ））。該着色層はピンホール８を有している。
【００２７】
ガラス基板１に、赤色着色材料をスピンコートにより仕上り膜厚が１．８μｍとなるように塗布した。９０℃５分間乾燥の後、着色層形成用のストライプ状フォトマスクを通して高圧水銀灯の光を３００ｍＪ／ｃｍ２照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像して、ストライプ形状の赤色の着色層を得た。その後、２３０℃３０分焼成した。
【００２８】
次に、緑色着色材料も同様にスピンコートにより仕上り膜厚が１．８μｍとなるように塗布した。９０℃５分間乾燥した後、前述の赤色着色層と隣接した位置にパターンが形成されるようにフォトマスクを通して露光し現像することで、緑色着色層を得た。その後、２３０℃３０分焼成した。
【００２９】
さらに、赤色、緑色と全く同様にして、青色着色材料についても仕上り膜厚が１．８μｍで赤色、緑色の着色層と隣接した青色着色層を得た。これで、透明基板上に赤、緑、青３色のストライプ状の着色層を持つカラーフィルタが得られた。その後、２３０℃３０分焼成した。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。
【００３０】
炭酸ナトリウム                                          １．５重量％
炭酸水素ナトリウム                                        ０．５重量％
陰イオン系界面活性剤（花王・ペリレックスＮＢＬ）          ８．０重量％
水                                                          ９０重量％
【００３１】
尚、着色層２内の光透過用ピンホール８の形成は、当該部位に対応する部分が遮光層であるフォトマスクを使用して露光する。
【００３２】
［透明層の形成］
透明層形成用感光性組成物Ａ（透明レジスト）を、カラーフィルタ上に仕上り膜厚が２．５μｍになるようにスピンコートし、９０℃で５分間乾燥した。透明層形成用のフォトマスクを通して高圧水銀灯の光を１００ｍＪ／ｃｍ２照射した。尚、フォトマスクと基板との間隔（露光ギャップ）は１００μｍで露光した。その後、カラーフィルタの作製と同様の現像液を用いて、現像した。水洗を施したのち、２３０℃３０分ポストベークして透明層３をピンホール８部位に形成した（図２（ｂ））。図1（ｂ）の画素分割の場合も同様にして形成する。
【００３３】
［ポジ型レジスト層の形成］
次に、着色層２から突出して形成された透明層３と面一になるようにレジスト層を形成する。ポジ型レジスト（MICROPOSIT LC100：ROHM and HAAS電子材料社製）を厚さ２．７μｍになるように着色画素２と透明層３を含むカラーフィルタ上にスピンコートした。透明層３をパターン形成する際に使用したマスクを使用して露光した後、所定の現像処理を行い、レジスト平坦化層６を形成した（図２（ｃ））。光路差調整用の透明層パターンはネガ型レジスト、平坦化層はポジ型レジストを使用することで同一のフォトマスクを自己整合的に使用することができ、パターンズレなどの発生を抑止できる。
【００３４】
［フォトスペーサの形成］
次に、フォトスペーサ７を透明層３の上部であってかつ端部に形成するために、前記感光性組成物Ａを、平坦化されている透明層３およびポジ型レジスト６上に、仕上り膜厚が２．５μｍになるようにスピンコートし、９０℃で５分間乾燥した。所定のフォトマスクを通して高圧水銀灯の光を１００ｍＪ／ｃｍ２照射した。その後、カラーフィルタの作製と同様の現像液を用いて現像をした。水洗を施したのち、２３０℃３０分ポストベークしてフＰＳ７をカラーフィルタ基板の透明層３上に形成した。ＰＳ７の上底面積は１００μｍ２、下底面積は４００μｍ２であった。勿論ＰＳ形成と同時にＭＶＡを形成することができる。
【００３５】
（比較例）
ポジ型レジストからなる平坦下層を形成せずに、透明層の突起上から感光性組成物Ａをスピンコートして、上記と同じ自己整合性のマスクを使用してＰＳを形成した。
【００３６】
［ポジ型フォトレジストの剥離］
次に、上記の実施例と比較例にて製造したカラーフィルタ基板に対して全面露光処理を施した。ポジ型レジストであるので、透明層３以外の着色層２を被覆しているレジスト層は分解されアルカリ可溶となり容易に除去することができた。このようにして、透明層３の上且つ端部に同じ厚さのフォトスペーサ３を備えるカラーフィルタ基板を製造できる。
【００３７】
「実験結果」
カラーフィルタ基板の光路差調整膜上に形成したＰＳの膜厚を、実施例（○）と比較例（×）について、ある特定の段差部分を基点として測定した。結果は図３に示した。横軸は、基準とした段差からの距離（ｍｍ）であり、縦軸はＰＳの膜厚（μｍ）である。平坦化層を設けなかったカラーフィルタ基板には、放射状のムラが観察され、０．０３〜０．０４μｍ程度膜厚が厚くなる部分が存在することがわかった。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・基板
２・・・着色層
３・・・透明層
４・・・反射層
５・・・ブラックマトリックス
６・・・ポジ型レジスト層
７・・・フォトスペーサ
８・・・ピンホール
【図１】
2011095311.tif 000003
【図２】
2011095311.tif 000004
【図３】
2011095311.tif 000005