(57)【要約】【課題】ＭＳ段差のばらつきを抑制することが可能な高精細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】透明基材と、上記透明基材上に形成され開口部を有する遮光部と、上記透明基材上の上記開口部に形成された複数色の着色層と、上記遮光部上に形成され少なくとも１色の着色層を有する台座部および上記台座部上に形成されたメインスペーサ部を有するメイン柱状スペーサと、上記遮光部上に形成されサブスペーサ部のみを有するサブ柱状スペーサとを有し、上記透明基材表面から上記メイン柱状スペーサの頂部までの高さが、上記透明基材表面から上記サブ柱状スペーサの頂部までの高さよりも高いことを特徴とする高精細カラーフィルタを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図１
2019207429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材と、
前記透明基材上に形成され開口部を有する遮光部と、
前記透明基材上の前記開口部に形成された複数色の着色層と、
前記遮光部上に形成され少なくとも１色の着色層を有する台座部および前記台座部上に
形成されたメインスペーサ部を有するメイン柱状スペーサと、
前記遮光部上に形成されサブスペーサ部を有するサブ柱状スペーサと
を有し、
前記メインスペーサ部および前記サブスペーサ部は、色材を含まないものであり、
前記透明基材表面から前記メイン柱状スペーサの頂部までの高さが、前記透明基材表面
から前記サブ柱状スペーサの頂部までの高さよりも高く、
前記メインスペーサ部の厚みは、前記サブスペーサ部の厚みと同等であることを特徴とする高精細カラーフィルタの製造方法であって、
前記メイン柱状スペーサにおける前記メインスペーサ部と、前記サブ柱状スペーサにおける前記サブスペーサ部とをフォトリソグラフィ法を用いて同時に形成する工程を有し、前記メインスペーサ部および前記サブスペーサ部を同一の感光性材料を用いて、同等の露光条件で形成することを特徴とする高精細カラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記メイン柱状スペーサおよび前記サブ柱状スペーサが形成された前記遮光部の線幅が、１５μｍ〜５０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の高精細カラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記台座部の厚みが０．５μｍ〜２．５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の高精細カラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記メインスペーサ部の厚みは、２．０μｍ〜４．５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の高精細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、液晶表示装置に用いられる高精細カラーフィルタに関する。
【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、液晶表示装置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、スマートフォン、タブレット端末も広く普及しつつあることから、益々液晶表示装置の市場は拡大する状況にある。
【０００３】
液晶表示装置は、通常、カラーフィルタと、液晶駆動用基板と、両者の間に形成され、液晶材料を有する液晶層とを有する。カラーフィルタおよび液晶駆動用基板の間隙であるセルギャップは、液晶層の厚みそのものであり、表示品位に影響することから、所定の値に維持することが必要である。また、液晶材料は温度変化により熱膨張、熱収縮する性質を有する。そのため、セルギャップとしては、液晶材料の熱膨張、熱収縮に追従可能であることが、液晶表示装置の表示品位をよりよくするために望まれている。
【０００４】
上記液晶表示装置のセルギャップの調整方法としては、例えば、カラーフィルタに高さの異なる２種類の柱状スペーサを形成する方法が提案されている。
上記２種類の柱状スペーサの形成方法としては、例えば、階調マスクを用いたフォトリソグラフィ法が好適に用いられている（例えば、特許文献１）。具体的には、階調マスクとして、ガラス基材、半透明膜、および遮光膜を有し、高さの高いメイン柱状スペーサの形成部位に対応する透明領域、高さの低いサブ柱状スペーサの形成部位に対応する半透明領域、およびその他の領域に対応する遮光領域を有する階調マスクを用いて、カラーフィルタの遮光部および着色層上に形成された感光性樹脂組成物の塗膜に露光光を照射する方法である。上記方法においては、上記階調マスクを介して露光光が照射されることにより、感光性樹脂組成物の塗膜において、メイン柱状スペーサの形成部位に比べてサブ柱状スペーサの形成部位における光反応を抑制することができ、高さの異なるメイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサを形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４２８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、液晶表示装置においては、一層の高精細化、高画質化の要望があり、これに伴い、カラーフィルタの遮光部については、細線化が求められている。また、遮光部の細線化に伴い、遮光部上に形成される柱状スペーサについても形成面積（下底面積）をより小さくすることが求められている。
しかしながら、形成面積の小さいメイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサを上述した階調マスクを用いたフォトリソグラフィ法により形成した場合、メイン柱状スペーサの高さおよびサブ柱状スペーサの高さの差のばらつきが大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、透明基材表面から上記メイン柱状スペーサの頂部までの高さと、透明基材表面から上記サブ柱状スペーサの頂部までの高さとの差のばらつきを抑制することが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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、透明基材と、上記透明基材上に形成され開口部を有する遮光部と、上記透明基材上の上記開口部に形成された複数色の着色層と、上記遮光部上に形成され少なくとも１色の着色層を有する台座部および上記台座部上に形成されたメインスペーサ部を有するメイン柱状スペーサと、上記遮光部上に形成されサブスペーサ部のみを有するサブ柱状スペーサとを有し、上記透明基材表面から上記メイン柱状スペーサの頂部までの高さが、上記透明基材表面から上記サブ柱状スペーサの頂部までの高さよりも高いことを特徴とする高精細カラーフィルタを提供する。
【０００９】
本発明によれば、上記メイン柱状スペーサが台座部およびメインスペーサ部を有することにより、上記透明基材表面から上記メイン柱状スペーサの頂部の高さと、上記透明基材表面から上記サブ柱状スペーサの頂部の高さとの差のばらつきを抑制することが可能な高精細カラーフィルタとすることができる。
【００１０】
上記発明においては、上記メイン柱状スペーサおよび上記サブ柱状スペーサが形成された上記遮光部の線幅が、１５μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサの高さを調整しやすいからである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高精細カラーフィルタは、上記透明基材表面から上記メイン柱状スペーサの頂部までの高さと、上記透明基材表面から上記サブ柱状スペーサの頂部までの高さとの差のばらつきを抑制することが可能であるといった作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の高精細カラーフィルタの一例を示す概略平面図および概略断面図である。
【図２】本発明の高精細カラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明におけるメイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサの形成方法の一例を示す工程図である。
【図４】本発明の高精細カラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施例１〜２および比較例１における測定結果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例３〜４および比較例２における測定結果を示すグラフである。
【図７】従来のカラーフィルタにおける高さの異なる２種類の柱状スペーサの形成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】
【００１３】
以下、本発明の高精細カラーフィルタの詳細を説明する。
本発明の高精細カラーフィルタは、透明基材と、上記透明基材上に形成され開口部を有する遮光部と、上記透明基材上の上記開口部に形成された複数色の着色層と、上記遮光部上に形成され少なくとも１色の着色層を有する台座部および上記台座部上に形成されたメインスペーサ部を有するメイン柱状スペーサと、上記遮光部上に形成されサブスペーサ部のみを有するサブ柱状スペーサとを有し、上記透明基材表面から上記メイン柱状スペーサの頂部までの高さが、上記透明基材表面から上記サブ柱状スペーサの頂部までの高さよりも高いことを特徴とするものである。
【００１４】
本明細書において、「高精細カラーフィルタ」とは、１５０ｐｐｉ以上のカラーフィルタをいう。ｐｐｉ(pixcel per inch)は、１インチあたりの画素数を表わす単位である。
また、「画素」とは、画像を構成する最小単位である。例えば赤、緑、青の３個の副画素で１個の画素が構成されている場合、本明細書においては１個の副画素を「画素」という。
【００１５】
具体的には「高精細カラーフィルタ」とは、液晶表示装置においてＴＦＴのゲート電極の位置に対応する遮光部の線幅が４０μｍ以下の遮光部を有するカラーフィルタをいう。
本明細書において、「透明基材表面からメイン柱状スペーサの頂部までの高さ」を「メイン柱状スペーサの高さ」、「透明基材表面からサブ柱状スペーサの頂部までの高さ」を「サブ柱状スペーサの高さ」と称して説明する場合がある。また、メイン柱状スペーサの高さとサブ柱状スペーサの高さとの差を「ＭＳ段差」と称して説明する場合がある。
【００１６】
本発明の高精細カラーフィルタについて図を用いて説明する。
図１（ａ）は本発明の高精細カラーフィルタの一例を示す概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の高精細カラーフィルタ１は、透明基材２と、透明基材２上に形成され開口部を有する遮光部３と、透明基材２上の開口部に形成された赤色着色層４Ｒ、緑色着色層４Ｇおよび青色着色層４Ｂを有する着色層４と、遮光部３上に形成され緑色着色層５Ｇａおよび青色着色層５Ｂａを有する台座部５ａならびに台座部５ａ上に形成されたメインスペーサ部５ｂを有するメイン柱状スペーサ５と、遮光部３上に形成されサブスペーサ部６ｂのみを有するサブ柱状スペーサ６とを有するものである。また、本発明においては、透明基材２表面からメイン柱状スペーサ５の頂部までの高さｘ１が、透明基材２表面からサブ柱状スペーサ６の頂部までの高さｘ２よりも高いことを特徴とする。図１（ｂ）では、メイン柱状スペーサ５における台座部５ａおよびサブ柱状スペーサ６におけるサブスペーサ部６ｂが遮光部３上に形成された赤色着色層４Ｒ上に形成されている例について示している。
【００１７】
図２は本発明の高精細カラーフィルタの他の例を示す概略断面図であり、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図に相当する。本発明においては、図２に示すように、メイン柱状スペーサ５の台座部５ａおよびサブ柱状スペーサ６のサブスペーサ部６ｂが遮光部３上に直接形成されていてもよい。
【００１８】
本発明によれば、上記メイン柱状スペーサが台座部およびメインスペーサ部を有することにより、上記透明基材表面から上記メイン柱状スペーサの頂部の高さと、上記透明基材表面から上記サブ柱状スペーサの頂部の高さとの差のばらつきを抑制することが可能な高精細カラーフィルタとすることができる。
【００１９】
ここで、従来から、カラーフィルタの遮光部上に高さの異なる２種類の柱状スペーサを形成するに際しては、階調マスクを用いたフォトリソグラフィ法が好適に用いられている。
図７（ａ）、（ｂ）は、従来のカラーフィルタにおける高さの異なる２種類の柱状スペーサの形成方法の一例を示す工程図である。まず、図７（ａ）に示すように、従来の方法においては、遮光部３および着色層４が形成された透明基材２上にネガ型感光性樹脂を含む感光性樹脂組成物を塗布して塗膜３０を形成する。次に、上記塗膜３０を階調マスクＭ’を介して露光光Ｌを照射する。階調マスクＭ’としては、例えば、ガラス基板２１と、半透明膜２２と、遮光膜２３とを有し、透明基板２１が露出した透明領域ｔと、透明基板２１上に半透明膜２２のみが形成された半透明領域ｈと、透明基板２１上に遮光膜２３が形成された遮光領域ｓとを有するものが用いられる。また、階調マスクＭ’は、高さの高いメイン柱状スペーサの形成部位に透明領域ｔ、高さの低いサブ柱状スペーサの形成部位に半透明領域ｈ、その他の領域に遮光領域ｓが配置されるものである。上記階調マスクＭ’を用いて露光を行うことにより、塗膜３０のメイン柱状スペーサの形成部位においては光反応を十分に進行させることができ、サブ柱状スペーサの形成部位においては光反応の進行を抑制することができる。そのため、現像後、図７（ｂ）に示すように、メイン柱状スペーサ１５の高さに比べてサブ柱状スペーサ１６の高さを小さくすることができる。
【００２０】
ところで、高精細カラーフィルタに用いられる遮光部においては、線幅を細くすることが求められていることから、メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサの形成面積についても、より小さくすることが求められている。しかしながら、上述した階調マスクを用いたフォトリソグラフィ法においては、メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサの形成面積を小さくするほど、ＭＳ段差のばらつきが大きくなるという問題がある。これは、以下の理由によるものと推量される。すなわち、サブ柱状スペーサの形成面積を小さくするほど、これに対応する階調マスクの半透明領域についても小さくなり、各半透明領域に形成された半透明膜の透過率特性に差を生じやすくなることが推量される。その結果、各半透明領域に対応する塗膜における露光量にばらつきが生じ、得られるサブ柱状スペーサの厚み等にばらつきが生じることによるものと推量される。
【００２１】
これに対して、本発明においては、メイン柱状スペーサが台座部を有することにより、階調マスクを用いたフォトリソグラフィ法によらずに、メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサを形成することができる。具体的には、図３（ａ）に示すように、遮光部３が形成された透明基材２上の開口部に着色層４を、遮光部３上に台座部５ａを形成する。次に図３（ｂ）に示すように、遮光部３、着色層４および台座部５ａが形成された透明基材２上にネガ型感光性樹脂を含む感光性樹脂組成物を塗布して塗膜３０を形成する。次に、上記塗膜３０をバイナリマスクＭを介して露光光Ｌを照射する。バイナリマスクＭとしては、透明基板２１と、遮光膜２３とを有し、透明基板２１が露出した透明領域ｔと、透明基板２１上に遮光膜２３が形成された遮光領域ｓとを有するものが用いられる。また、バイナリマスクＭは、高さの高いメイン柱状スペーサの形成部位と、高さの低いサブ柱状スペーサの形成部位とに透明領域ｔが配置され、その他の領域に遮光領域ｓが配置されるものである。上記バイナリマスクＭを用いて露光を行うことにより、塗膜３０のメイン柱状スペーサの形成部位およびサブ柱状スペーサの形成部位において同程度に光反応を進行させることができる。その後、現像することにより、図３（ｃ）に示すように、台座部５ａ上にメインスペーサ部５ｂを形成し、遮光部３上の着色層４上にサブスペーサ部６ｂを形成することができる。本発明においては、メインスペーサ部とサブスペーサ部とについては、露光量を調整して厚みを調整する必要がなく、半透明膜を用いる場合に比べてＭＳ段差のばらつきを抑制することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、上記ＭＳ段差のばらつきを抑制することができることから、液晶表示装置に用いた場合に、良好な表示を行うことが可能な高精細カラーフィルタとすることができる。
【００２３】
以下、本発明の高精細カラーフィルタの詳細を説明する。
【００２４】
１．メイン柱状スペーサ
本発明におけるメイン柱状スペーサは、台座部と、メインスペーサ部とを有するものである。また、本発明においては、上記透明基材表面から上記メイン柱状スペーサの頂部までの高さが、上記透明基材表面から上記サブ柱状スペーサの頂部までの高さよりも高いことを特徴とする。
【００２５】
本発明の高精細カラーフィルタにおいて、メインスペーサ部の形成部位は、サブスペーサ部の形成部位に比べて、台座部分の段差を有するものである。
より具体的には、後述するサブ柱状スペーサにおけるサブスペーサ部が遮光部上に直接形成されている場合は、メイン柱状スペーサにおけるメインスペーサ部は遮光部上に直接形成された台座部上に形成される。一方、後述するサブ柱状スペーサにおけるサブスペーサ部が遮光部上に形成された着色層上に形成されている場合は、メイン柱状スペーサにおけるメインスペーサ部は遮光部、着色層および台座部の順に形成された台座部上に形成される。
本発明においては、上記台座部およびサブスペーサ部が、遮光部上に形成された着色層上に形成されていることが好ましい。より線幅の細い遮光部を有する高精細カラーフィルタとすることができるからである。
【００２６】
（１）台座部
本発明における台座部は、遮光部上に形成されるものであり、少なくとも１色の着色層を有するものである。
【００２７】
台座部は、少なくとも１色の着色層を有していればよく、１色の着色層のみから構成されていてもよく、２層以上の着色層の積層体で構成されていてもよい。
台座部における着色層の積層数は、後述する着色層の厚み、およびカラーフィルタが用いられる液晶表示装置のセルギャップに応じて適宜選択される。
【００２８】
台座部の平面視形状としては、遮光部の開口部の配列等に応じて適宜選択することができ、特に限定されず、例えば、四角形状、多角形状、円形状、楕円形状等を挙げることができ、なかでも四角形状であることが好ましい。台座部を形成しやすいからであり、後述するメインスペーサ部の形成面積を大きくすることができるからである。
【００２９】
台座部の厚みとしては、本発明の高精細カラーフィルタの用途に応じて適宜選択され、通常、着色層の厚みと積層数とにより調整されるものである。また、本発明においては、台座部の厚みが、通常、ＭＳ段差となるように調整される。
具体的な台座部の厚みとしては、特に限定されないが、０．５μｍ〜２．５μｍの範囲内、なかでも１．０μｍ〜２．０μｍの範囲内であることが好ましい。台座部の厚みが厚すぎる場合、台座部の厚みが薄すぎる場合、所望のＭＳ段差を設けることが困難となる可能性があるからである。
「台座部の厚み」とは、例えば、図１（ｂ）に示すｙで示される距離をいう。また、台座部が複数色の着色層の積層体で形成されている場合は、総厚みをいう。
【００３０】
本発明において、「厚み」は、一般的な測定方法によって得られる厚みをいう。厚みの測定方法としては、例えば、触針で表面をなぞり凹凸を検出することによって厚みを算出する触針式の方法や、分光反射スペクトルに基づいて厚みを算出する光学式の方法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の顕微鏡観察像を用いた方法等を挙げることができる。なお、厚みとして、対象となる構成の複数箇所における厚み測定結果の平均値が用いられてもよい。
【００３１】
台座部に用いられる材料については、通常、後述する着色層と同様である。
台座部の形成方法としては、遮光部上に所望の厚みを有する台座部を形成することができれば特に限定されないが、通常、着色層と同時に形成される。例えば、後述する複数色の着色層をフォトリソグラフィ法を用いて形成する場合に、透明基材上の開口部に形成される着色層と同時に、遮光部上にも着色層を形成することで台座部を形成することができる。
【００３２】
（２）メインスペーサ部
本発明におけるメインスペーサ部は、上記台座部上に形成されるものである。
メインスペーサ部の平面視形状としては、一般的な柱状スペーサの形状と同様とすることができ、たとえば、円形状、楕円形状、多角形状等を挙げることができるが、円形状であることが好ましい。
【００３３】
メインスペーサ部の平面視上の大きさとしては、上記台座部上に形成することができれば特に限定されないが、例えば、平面視形状が円形状である場合の下底の直径が、７μｍ〜２０μｍの範囲内、なかでも８μｍ〜１５μｍの範囲内であることが好ましい。
メインスペーサ部の平面視上の大きさが大きすぎる場合は、台座部上にメインスペーサ部を形成することが困難となる可能性があるからであり、メインスペーサ部の平面視上の大きさが小さすぎる場合は、本発明の高精細カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合にメインスペーサ部がつぶれる可能性があるからである。
【００３４】
メインスペーサ部の厚みとしては、台座部上に形成することができれば特に限定されないが、後述するサブスペーサ部の厚みと同等であることが好ましい。上述した台座部を用いてＭＳ段差を設けることができ、メインスペーサ部およびサブスペーサ部を同一の感光性材料を用いて、同等の露光条件で形成することができる。よって、ＭＳ段差のばらつきをより小さいものとすることができるからである。
【００３５】
メインスペーサ部の厚みとしては、本発明の高精細カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、２．０μｍ〜４．５μｍの範囲内、なかでも２．５μｍ〜３．８μｍの範囲内であることが好ましい。
メインスペーサ部の厚みが厚すぎる場合、メインスペーサ部の厚みが薄すぎる場合は、液晶表示装置とした際のセルギャップを良好なものとすることが困難となる可能性があるからである。メインスペーサ部の厚みとは、台座部表面からメインスペーサ部の頂部までの距離をいい、例えば、図１（ｂ）において、ｚ１で示される距離をいう。
【００３６】
メインスペーサ部の材料としては、一般的な柱状スペーサに用いられるものと同様とすることができ、具体的には感光性樹脂を挙げることができる。感光性樹脂としては、ネガ型感光性樹脂であってもよく、ポジ型感光性樹脂であってもよいが、通常は、ネガ型感光性樹脂が用いられる。ネガ型感光性樹脂としては、例えば、特開２０１１−２４２８１１号公報に記載のものを挙げることができる。
【００３７】
メインスペーサ部の形成方法としては、台座部上に所望の厚みを有するメインスペーサ部を形成することができれば特に限定されないが、上述した図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、サブスペーサ部と同時にフォトリソグラフィ法を用いて形成することが好ましい。
【００３８】
（３）その他
本発明におけるメイン柱状スペーサの高さとしては、高精細カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、３．５μｍ〜７．５μｍの範囲内、なかでも４．５μｍ〜６．３μｍの範囲内であることが好ましい。
メイン柱状スペーサの高さが高すぎる場合、または低すぎる場合は、液晶表示装置とした際に十分なセルギャップを維持することが困難となる可能性があるからである。なお、メイン柱状スペーサの高さとは、例えば、図１（ｂ）においてｘ１で示される距離をいう。
【００３９】
また、メイン柱状スペーサの厚みとしては、台座部およびメインスペーサ部の厚みに応じて適宜調整されるものであり、特に限定されないが、２．５μｍ〜４．５μｍの範囲内、なかでも３．０μｍ〜３．８μｍの範囲内であることが好ましい。
メイン柱状スペーサの厚みが高すぎる場合、または低すぎる場合は、液晶表示装置とした際に十分なセルギャップを維持することが困難となる可能性があるからである。なお、メイン柱状スペーサの厚みとは、例えば、図１（ｂ）においてｚ２で示される距離をいう。
【００４０】
本発明の高精細カラーフィルタにおいて、メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサの総数に対する、メイン柱状スペーサの割合としては、高精細カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、３％〜１０％の範囲内、なかでも４％〜６％の範囲内であることが好ましい。
上記メイン柱状スペーサの割合が多すぎる場合は、本発明の高精細カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に、液晶材料の熱膨張および熱収縮にセルギャップが追従しにくくなる可能性があるからである。一方、上記メイン柱状スペーサの割合が少なすぎる場合は、本発明の高精細カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に、つぶれやすくなる可能性があるからである。
【００４１】
メイン柱状スペーサは、本発明の高精細カラーフィルタの表示領域に形成されるものである。表示領域内におけるメイン柱状スペーサの配置については、液晶表示装置とした場合にセルギャップを均一に維持することができれば特に限定されず、高精細カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することができる。
【００４２】
２．サブ柱状スペーサ
本発明におけるサブ柱状スペーサは、上記遮光部上に形成されサブスペーサ部のみを有するものである。
【００４３】
（１）サブスペーサ部
サブスペーサ部は、遮光部上に形成されていればよく、遮光部上に直接形成されていてもよく、遮光部上に形成された着色層上に形成されていてもよい。本発明においては、なかでも、サブスペーサ部は、遮光部上に形成された着色層上に形成されていることが好ましい。遮光部の線幅をより小さくすることができるからである。
【００４４】
サブスペーサ部の平面視形状としては、一般的な柱状スペーサに用いられるものと同様とすることができ、具体的には、一般的な柱状スペーサの形状と同様とすることができ、たとえば、円形状、楕円形状、多角形状等を挙げることができるが、円形状であることが好ましい。
【００４５】
サブスペーサ部の平面視上の大きさとしては、セルギャップを良好に維持することができれば特に限定されず、上述したメインスペーサ部の平面視上の大きさと同等であってもよく、小さくてもよく、大きくてもよい。
サブスペーサ部の平面視上の大きさとしては、面視形状が円形状である場合の下底の直径が、７μｍ〜２０μｍの範囲内、なかでも８μｍ〜１５μｍの範囲内であることが好ましい。
サブスペーサ部の平面視上の大きさが大きすぎる場合は、台座部上にサブスペーサ部を形成することが困難となる可能性があるからであり、サブスペーサ部の平面視上の大きさが小さすぎる場合は、本発明の高精細カラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合にサブスペーサ部がつぶれる可能性があるからである。
【００４６】
サブスペーサ部の厚みとしては、メイン柱状スペーサの高さよりもサブ柱状スペーサの高さが小さくなるようにすることができれば特に限定されないが、上述したようにメインスペーサ部の厚みと同等であることが好ましい。
なお、サブスペーサ部の厚みとは、例えば、図１（ｂ）においてｚ３で示される距離をいう。
【００４７】
サブスペーサ部の材料、および形成方法については、上述したメイン柱状スペーサにおけるメインスペーサ部の材料および形成方法と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００４８】
（２）その他
本発明におけるサブ柱状スペーサの高さとしては、高精細カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、２．６μｍ〜７．２μｍの範囲内、なかでも３．９μｍ〜５．９μｍの範囲内であることが好ましい。
サブ柱状スペーサの高さが高すぎる場合、または低すぎる場合は、液晶表示装置とした際に十分なセルギャップを維持することが困難となる可能性があるからである。なお、サブ柱状スペーサの高さとは、例えば、図１（ｂ）においてｘ２で示される距離をいう。
【００４９】
サブ柱状スペーサは、本発明の高精細カラーフィルタの表示領域に形成されるものである。表示領域内におけるサブ柱状スペーサの配置については、液晶表示装置とした場合にセルギャップを均一に維持することができれば特に限定されず、高精細カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することができる。
【００５０】
３．遮光部
本発明に用いられる遮光部は、透明基材上に形成されるものである。
遮光部の開口部の形状としては、一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができ、例えば、ストライプ形状、くの字形状、デルタ配列等を挙げることができる。
【００５１】
遮光部の線幅としては、本発明の高精細カラーフィルタの用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、３μｍ〜５０μｍの範囲内、なかでも５μｍ〜４０μｍの範囲内であることが好ましい。上述の遮光部の線幅が小さすぎる場合は、遮光部を用いて十分に画素を画定することが困難となる可能性があるからである。
「遮光部の線幅」とは、例えば、図１（ａ）〜（ｃ）においてｗ１、ｗ２で示す距離をいう。また、遮光部の線幅が、異なる線幅ｗ１、ｗ２を有する場合は、通常、両者が上記数値範囲に含まれるように、調整される。
なお、本発明においては、ＴＦＴのゲート電極の位置に対応する遮光部の線幅については、４０μｍ以下となるように調整される。
また、本発明においては、メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサが形成される遮光部の線幅が、１５μｍ〜５０μｍの範囲内、なかでも２０μｍ〜４０μｍの範囲内であることが好ましい。
メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサの高さを調整しやすいからである。なお、「メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサが形成される遮光部の線幅」とは、例えば、図１（ａ）、（ｂ）においてｗ１で示す距離をいう。
【００５２】
遮光部の材料としては、一般的なカラーフィルタに用いられるもと同等とすることができ特に限定されないが、例えば、クロム化合物を含む金属薄膜を用いてもよく、黒色色材をバインダ樹脂に分散または溶解させたものを用いてもよい。遮光部の材料については、例えば、特開２００８−９０１９１号公報に記載された材料を挙げることができる。
【００５３】
遮光部の厚みとしては、所望の遮光性を示すことができれば特に限定されず、例えば、０．５μｍ〜２．０μｍ程度とすることができる。
【００５４】
遮光部の形成方法としては、一般的なカラーフィルタに用いられる方法と同様とすることができ、例えば、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法を挙げることができる。また、透明基材上に金属薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてエッチングする方法等を挙げることができる。
【００５５】
４．着色層
本発明における複数色の着色層は、上記透明基材上の上記開口部に形成されるものである。
【００５６】
着色層は、例えば赤、緑、青の３色の着色層を有する。着色層の色としては、赤、緑、青の３色を少なくとも含むものであればよく、例えば、赤、緑、青の３色、赤、緑、青、黄の４色、または、赤、緑、青、黄、シアンの５色等とすることもできる。
【００５７】
着色層は、例えば色材をバインダー樹脂中に分散させたものである。
色材としては、各色の顔料や染料等を挙げることができる。赤色着色層に用いられる赤色色材としては、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。緑色着色層に用いられる緑色色材としては、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。青色着色層に用いられる青色色材としては、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。これらの顔料や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。
バインダー樹脂としては、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感光性樹脂が用いられる。
着色層には、光重合開始剤や、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、難燃剤等を含有させてもよい。
【００５８】
着色層の配列は特に限定されるものではなく、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができる。隣接する着色層の間には隙間があってもよく無くてもよい。
【００５９】
着色層の膜厚は、カラーフィルタにおける一般的な着色層の膜厚と同様とすることができ、例えば１μｍ〜５μｍの範囲内で設定することができる。なお、着色層の屈折率等については特に限定されず、カラーフィルタの色相に応じて適宜設計が可能である。
【００６０】
着色層の形成方法としては、複数色の着色層を同一平面上に配列可能な方法であればよい。また、本発明においては、着色層の形成とともに台座部が形成される。具体的な着色層の形成方法としては、フォトリソグラフィ法が挙げられる。
【００６１】
また、着色層が形成されている同一平面上には、上記色材を含有せず、上記バインダー樹脂を含有し、表示装置の光源からの光を透過する白色着色層が形成されていてもよい。
白色着色層の膜厚および形成方法は、着色層と同様である。
【００６２】
５．透明基材
本発明における透明基材は、上述した各構成を支持するものである。
透明基材としては、一般的にカラーフィルタに用いられているものを用いることができ、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樹脂基板等を挙げることができる。なかでも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、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。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。
【００６３】
６．その他の構成
本発明の高精細カラーフィルタは、上述した各構成を有していれば特に限定されず、必要な構成を適宜選択して追加することができる。
このような構成としては、例えば、オーバーコート層を挙げることができる。本発明の高精細カラーフィルタがオーバーコート層を有する場合、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、オーバーコート層７は、通常、遮光部３、着色層４および台座部５ａを覆うように形成される。オーバーコート層については、一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００６４】
また、本発明の高精細カラーフィルタは、メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサを覆うように配向膜、透明電極層等が形成されていてもよい。なお、配向膜、透明電極層等については一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができる。
【００６５】
７．製造方法
本発明の高精細カラーフィルタの製造方法は、上述した各構成を有するカラーフィルタを製造することができれば特に限定されず、一般的なカラーフィルタの形成方法と同様とすることができる。本発明においては、なかでも、メイン柱状スペーサにおけるメインスペーサ部と、サブ柱状スペーサにおけるサブスペーサ部とをフォトリソグラフィ法を用いて同時に形成する工程を有することが好ましい。
【００６６】
８．用途
本発明の高精細カラーフィルタは、液晶表示装置に用いられるものである。液晶表示装置の駆動方式については特に限定されず、種々の駆動方式のものに用いることができる。
また、本発明の高精細カラーフィルタは、モバイル用途の液晶表示装置に好適に用いることができる。
【００６７】
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、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】
【００６８】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００６９】
［実施例１］
（感光性樹脂組成物の調製）
重合槽中にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を６３重量部、アクリル酸（ＡＡ）を１２重量部、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）を６重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）を８８重量部仕込み、攪拌し溶解させた後、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を７重量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、８５℃で２時間攪拌し、更に１００℃で１時間反応させた。得られた溶液に、更にメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）を７重量部、トリエチルアミンを０．４重量部、及びハイドロキノンを０．２重量部添加し、１００℃で５時間攪拌し、共重合樹脂溶液（固形分５０％）を得た。
【００７０】
次に下記の材料を室温で攪拌、混合して感光性樹脂組成物とした。
＜感光性樹脂組成物の組成＞
・上記共重合樹脂用液（固形分５０％）…１６重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（サートマー社 ＳＲ３９９）…２４重量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社 エピコート１８０Ｓ７０）…４重量部
・２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン…４重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル…５２重量部
【００７１】
（遮光部の形成）
まず、下記分量の成分を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。
【００７２】
＜黒色顔料分散液の組成＞
・黒色顔料…２３重量部
・高分子分散材（ビックケミー・ジャパン（株） Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ１１１）…２重量部
・溶剤（ジエチレングリコールジメチルエーテル）…７５重量部
【００７３】
次に、上記黒色顔料分散液を、下記分量の成分を十分混合して、遮光部用感光性樹脂組成物を得た。
【００７４】
＜遮光部用感光性樹脂組成物の組成＞
・上記黒色顔料分散液…６１重量部
・上記の感光性樹脂組成物…２０重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル…３０重量部
【００７５】
そして、透明基材として、厚み１．１ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）ＡＮ材）上に上記遮光部用感光性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、膜厚約１．１μｍの遮光層を形成した。次いで、当該遮光層を、超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を１８０℃の雰囲気下に３０分間の加熱処理を施すことで、開口部を有する遮光部を形成した。
得られた遮光部の線幅は、３０μｍであった。
【００７６】
（着色層および台座部の形成）
次に、下記組成の赤色用感光性樹脂組成物、緑色用感光性樹脂組成物、および青色用感光性樹脂組成物を調製した。
【００７７】
＜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…１０重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤…３重量部
・上記の感光性樹脂組成物…５重量部
・酢酸−３−メトキシブチル…８２重量部
＜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…１０重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤…３重量部
・上記の感光性樹脂組成物…５重量部
・酢酸−３−メトキシブチル…８２重量部
＜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…１０重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤…３重量部
・上記の感光性樹脂組成物…５重量部
・酢酸−３−メトキシブチル…８２重量部
【００７８】
上記のようにして遮光部を形成した基板上に、上記赤色用感光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、７０℃のオーブン中で３分間乾燥させ、塗膜を形成した。その後、塗膜から１００μｍの距離のところにフォトマスクを配置し、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、赤色着色層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、塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を１８０℃の雰囲気下に３０分間の加熱処理を施して、遮光部の開口部および遮光部上に赤色着色層を形成した。
【００７９】
また、上述した赤色着色層の形成と同様の工程で、上記緑色用感光性樹脂組成物を用いて、遮光部の開口部、遮光部上に緑色着色層を形成し、台座部を構成する緑色着色層を赤色着色層上に形成した。
【００８０】
さらに、上述した赤色着色層の形成と同様の工程で、上記青色用感光性樹脂組成物を用いて遮光部の開口部および遮光部上に青色の着色層を形成した。
以上により、赤、緑、青の３色の着色層を形成した。また、遮光部上に緑色着色層で構成された台座部を形成した。
【００８１】
（オーバーコート層の形成）
上記着色層、および台座部を形成した基板上に、感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥塗膜１．５μｍの感光性樹脂層を形成したのち、焼成することにより、オーバーコート層を形成した。
【００８２】
（メインスペーサ部およびサブスペーサ部の形成）
オーバーコート層を形成した基板上に、感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥塗膜３．５μｍの感光性樹脂層を形成したのち、感光性樹脂層から１００μｍの距離に、上記メイン柱状スペーサの形成部位およびサブ柱状スペーサの形成部位に対応する透過領域を有するバイナリマスクを配置して、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、感光性樹脂層の未硬化部分のみを除去した。その後透明基材を２００℃の雰囲気中に３０分間の加熱処理を施して、台座部上にメインスペーサ部を形成し、遮光部上の緑色着色層上にサブスペーサ部とを形成した。以上により、カラーフィルタを作製した。
【００８３】
［実施例２］
遮光部上の赤色着色層上に緑色着色層および青色着色層を積層して台座部を形成したこと、およびサブスペーサ部を赤色着色層上に形成したこと以外は、実施例１と同様にカラーフィルタを作製した。
【００８４】
［実施例３］
遮光部上の赤色着色層上に緑色着色層および青色着色層を積層して台座部を形成したこと、オーバーコート層を形成しなかったこと、およびサブスペーサ部を青色着色層上に形成したこと以外は、実施例１と同様にカラーフィルタを作製した。
【００８５】
［実施例４］
サブスペーサ部を赤色着色層上に形成したこと以外は、実施例３と同様にカラーフィルタを作製した。
【００８６】
［比較例１］
台座部を形成しなかったこと、遮光部上に形成された青色着色層上に下記の方法により、メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサを形成したこと以外は、実施例１と同様にカラーフィルタを作製した。
オーバーコート層を形成した基板上に、感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥塗膜３．５μｍの感光性樹脂層を形成したのち、感光性樹脂層から１００μｍの距離に、上記メイン柱状スペーサの形成部位に対応する透過領域、サブ柱状スペーサの形成部位に対応する半透明領域を有する階調マスクを配置して、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、感光性樹脂層の未硬化部分のみを除去した。その後透明基材を２００℃の雰囲気中に３０分間の加熱処理を施して、メイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサを形成した。
【００８７】
［比較例２］
オーバーコート層を形成しなかったこと以外は、比較例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。
【００８８】
実施例１〜４および比較例１、２のメイン柱状スペーサ、サブ柱状スペーサの構成を表１に示す。表１中、「ＯＣ」はオーバーコート層を指し、「赤」、「緑」、「青」はそれぞれ着色層を示す。
【００８９】
【表１】
2019207429.tif 000003
【００９０】
［評価］
以下の測定方法により、遮光部の開口部における同一色の着色層表面の基準としたときの、メイン柱状スペーサの上面までの高さ、サブ柱状スペーサの上面までの高さ、両者の差を測定した。
走査型光学干渉計により、５個のメイン柱状スペーサについて、５個のサブ柱状スペーサについて測定した。
また、両者の差については、同一基準の高さ結果から求めた高さ差をＭＳ段差とした。
測定結果から、平均値、およびレンジ（ｒａｎｇｅ）を求めた。結果を表２および表３ならびに図５（ａ）〜（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ）に示す。表中の、「メインＰＳ」、「サブＰＳ」、および「差」は、それぞれ、遮光部の開口部における同一色の着色層表面の基準としたときの、メイン柱状スペーサの上面までの高さ、サブ柱状スペーサの上面までの高さ、両者の差を示す。また、図５（ａ）、図６（ａ）において、折れ線グラフは上記メイン柱状スペーサの上面までの高さの平均値、棒グラフは上記メイン柱状スペーサの上面までの高さの平均値のばらつきを示している。図５（ｂ）、図６（ｂ）において、折れ線グラフはサブ柱状スペーサの上面までの高さの平均値、棒グラフはサブ柱状スペーサの上面までの高さのばらつきを示している。図５（ｃ）、図６（ｃ）において、上記両者の差の平均値、棒グラフは上記両者の差のばらつきを示している。
【００９１】
【表２】
2019207429.tif 000004
【００９２】
【表３】
2019207429.tif 000005
【００９３】
実施例１、２のカラーフィルタは、比較例１のカラーフィルタに比べてメイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサの差のばらつきを抑制することができることを確認することができた。また、実施例３、４のカラーフィルタは、比較例２のカラーフィルタに比べてメイン柱状スペーサおよびサブ柱状スペーサの差のばらつきを抑制することができることを確認することができた。
【符号の説明】
【００９４】
１、１１  …  高精細カラーフィルタ
２  …  透明基材
３  …  遮光部
４  …  着色層
４Ｒ、５Ｒａ  …  赤色着色層
４Ｇ、５Ｇａ  …  緑色着色層
４Ｂ、５Ｂａ  …  青色着色層
５ａ  …  台座部
５ｂ  …  メインスペーサ部
５  …  メイン柱状スペーサ
６ｂ  …  サブスペーサ部
６  …  サブ柱状スペーサ
【図１】
2019207429.tif 000006
【図２】
2019207429.tif 000007
【図３】
2019207429.tif 000008
【図４】
2019207429.tif 000009
【図５】
2019207429.tif 000010
【図６】
2019207429.tif 000011
【図７】
2019207429.tif 000012