(57)【要約】【課題】本発明は、高さの異なる複数の部材を、一括して形成可能なカラーフィルタの製造方法を提供することを主目的としている。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、基材、および前記基材上に形成された着色層を有するカラーフィルタ用基板上に硬化性樹脂層を形成する硬化性樹脂層形成工程と、  前記硬化性樹脂層に、凸面および凹部を有するモールドを圧着させる圧着工程と、  前記硬化性樹脂層を硬化させる硬化工程と、  前記モールドを剥離する剥離工程と  を行うことにより、前記カラーフィルタ用基板上に、高さの異なる２つ以上の機能性部を形成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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、および前記基材上に形成された着色層を有するカラーフィルタ用基板上に硬化性樹脂層を形成する硬化性樹脂層形成工程と、
前記硬化性樹脂層に、凸面および凹部を有するモールドを圧着させる圧着工程と、
前記硬化性樹脂層を硬化させる硬化工程と、
前記モールドを剥離する剥離工程と
を行うことにより、前記カラーフィルタ用基板上に、高さの異なる２つ以上の機能性部を形成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２】
前記モールドの凸面と圧着された領域の前記硬化性樹脂層と、前記モールドの凹部と圧着された領域の前記硬化性樹脂層とが、それぞれ前記機能性部として用いられることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記機能性部が、オーバーコート層と、柱状スペーサ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の製造方法。
【請求項４】
前記機能性部が、赤色用オーバーコート層、青色用オーバーコート層、および緑色用オーバーコート層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、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタの製造方法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の発達、特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、このカラー液晶ディスプレイが高価であることから、コストダウンの要求が高まっており、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンの要求が高い。
【０００３】
このようなカラーフィルタにおいては、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色の着色層を備え、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われるものである。また、このカラーフィルタの着色層上には、オーバーコート層や、液晶駆動側基板とカラーフィルタとのギャップを一定に保つための柱状スペーサ等が形成されることとなる。
【０００４】
ここで、カラーフィルタの製造効率を向上させる等の目的から、例えばハーフトーンマスク等を用いて、着色層上に形成されるオーバーコート層と他の部材とを、一括して形成する方法等が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、上記ハーフトーンマスクを用い、高さの異なる複数の部材を形成する方法においては、ハーフトーンマスクを用いた部分の露光量の調整等が難しく、目的とする高さや目的とする形状に、各部材を形成することが難しい、という問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５０８６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、高さの異なる複数の部材を、一括して形成可能なカラーフィルタの製造方法の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基材、および上記基材上に形成された着色層を有するカラーフィルタ用基板上に硬化性樹脂層を形成する硬化性樹脂層形成工程と、上記硬化性樹脂層に、凸面および凹部を有するモールドを圧着させる圧着工程と、上記硬化性樹脂層を硬化させる硬化工程と、上記モールドを剥離する剥離工程とを行うことにより、上記カラーフィルタ用基板上に、高さの異なる２つ以上の機能性部を形成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。
【０００８】
本発明によれば、上記凸面および凹部を有するモールドによって成型し、上記硬化性樹脂層を硬化させることから、高さの異なる２つ以上の機能性部を目的とする形状に一括して形成することが可能となる。またこの際、上記モールドを用いることから、細かな調整を行うことなく、各機能性部を目的とする高さに形成することが可能となるという利点も有している。したがって、本発明によれば、効率よくカラーフィルタを製造することが可能となる。
【０００９】
上記発明においては、上記モールドの凸面と圧着された領域の上記硬化性樹脂層と、上記モールドの凹部と圧着された領域の上記硬化性樹脂層とが、それぞれ上記機能性部として用いられるものとすることが好ましい。これにより、容易に高さの異なる２つ以上の機能性部を形成することが可能となるからである。
【００１０】
上記発明においては、上記機能性部が、オーバーコート層と、柱状スペーサとされるものであってもよく、また、上記機能性部が、赤色用オーバーコート層、青色用オーバーコート層、および緑色用オーバーコート層とされるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高さの異なる２つ以上の機能性部を、目的とする高さ、かつ目的とする形状に一括して形成することが可能であり、効率よくカラーフィルタを製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタ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の製造方法について詳しく説明する。
【００１３】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基材、および上記基材上に形成された着色層を有するカラーフィルタ用基板上に硬化性樹脂層を形成する硬化性樹脂層形成工程と、上記硬化性樹脂層に、凸面および凹部を有するモールドを圧着させる圧着工程と、上記硬化性樹脂層を硬化させる硬化工程と、上記モールドを剥離する剥離工程とを行うことにより、上記カラーフィルタ用基板上に、高さの異なる２つ以上の機能性部を形成することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、例えば図１に示すように、基材１と、その基材１上に形成された着色層２とを有するカラーフィルタ用基板３を準備する（図１（ａ））。その後、上記カラーフィルタ用基板３上に硬化性樹脂層４を形成する硬化性樹脂層形成工程（図１（ｂ））と、上記硬化性樹脂層４に、凸面ａおよび凹部ｂを有するモールド５を圧着する圧着工程（図１（ｃ））と、上記硬化性樹脂層４を硬化させる硬化工程（図示せず）と、上記硬化性樹脂層４上から上記モールド５を剥離する剥離工程（図１（ｄ））とを行う方法である。本発明によれば、例えば図１（ｄ）に示すように、上記カラーフィルタ用基板３上に、高さの異なる２つ以上の機能性部６αおよび６βを形成することが可能となる。
【００１５】
本発明によれば、上記凸面および凹部を有するモールドを圧着して成型し、上記硬化性樹脂層を硬化させることから、例えばモールドの上記凸面により圧着された領域と、凹部により圧着された領域とでは、形成された機能性部の高さが異なるものとすることができる。また、上記モールドを圧着して成型することから、各機能性部を、容易に目的とする高さとなるように形成することができるという利点も有している。
【００１６】
したがって、本発明のカラーフィルタの製造方法によれば、複数の機能性部を形成する際、複数回、同様の工程を繰り返す必要のないものとすることができ、効率よく目的とする高さ、かつ目的とする形状に、複数の機能性部を一括して形成することができる。
【００１７】
なお、上記モールドの凸面とは、モールドの硬化性樹脂層の成型に用いられる面において、モールドの膜厚が最大となる領域をいうこととし、上記モールドの凹部とは、モールドの硬化性樹脂層の成型に用いられる面の、上記凸面以外の領域をいうこととする。また２つ以上の高さの異なる機能性部が形成されるとは、カラーフィルタが液晶表示装置に用いられた際、それぞれ異なる機能を担う、高さの異なる２つ以上の機能性部が形成されることをいう。また本発明により製造されたカラーフィルタにおいては、本工程で凹部と圧着されて成型された領域の硬化性樹脂層のみが機能性部として用いられるものであってもよいが、特に凹部と圧着されて成型された領域の硬化性樹脂層および凸面と圧着されて成型された領域の硬化性樹脂のいずれもが、それぞれ機能性部として用いられることが好ましい。これにより、効率よくカラーフィルタを製造することが可能となるからである。
【００１８】
本発明においては、例えば図１（ｄ）に示されるように、高さの低い機能性部６αとしてオーバーコート層が形成され、高さの高い機能性部６βとして柱状スペーサが形成されるものであってもよい。このカラーフィルタは、特に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に特に有用に用いられる。ＩＰＳ方式であれば、オーバーコート層上に透明電極層を形成する必要等がなく、オーバーコート層および柱状スペーサを一括して形成するメリットを活かすことができるからである
【００１９】
また例えば図２に示すように、高さの低い機能性部６αとしてオーバーコート層が形成され、次に高さの低い機能性部６βとして液晶配向制御用突起が形成され、高さの高い機能性部６γとして柱状スペーサが形成されるもの等であってもよい。なおこの場合、通常、本発明により製造されたカラーフィルタ上には、液晶配向制御用突起および柱状スペーサにかからないように、透明電極層がパターン上に形成されることとなる。
【００２０】
また本発明においては、例えば図３に示すように、高さの低い機能性部６αとして、カラーフィルタ用基板３の赤色着色層２Ｒ上に赤色用オーバーコート層が形成され、次に高さの低い機能性部６βとして緑色着色層２Ｇ上に緑色用オーバーコート層が形成され、高さの高い機能性部６γとして青色着色層２Ｂ上に青色用オーバーコート層が形成されるもの等であってもよい。例えばＩＰＳ型の液晶表示装置においては、カラーフィルタと液晶駆動側基板とのセルギャップによって電界が変動したり、表示画面の輝度の均一性が得られないという問題があるが、本発明により、各色着色層（赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層）上に、それぞれ膜厚の異なるオーバーコート層（赤色用オーバーコート層、緑色用オーバーコート層、および青色用オーバーコート層）を形成することによって、各色着色層上のセルギャップを調整することが可能となり、製造された液晶表示装置のしきい値電圧を調整することや、輝度を均一なものとすることが可能となる。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法の各工程ごとに詳しく説明する。
【００２１】
１．硬化性樹脂層形成工程
本発明における硬化性樹脂層形成工程は、基材、および上記基材上に形成された着色層を有するカラーフィルタ用基板上に硬化性樹脂層を形成する工程である。本工程において形成される硬化性樹脂層としては、後述する圧着工程でモールドの形状に追従して変形することが可能であり、後述する硬化工程で硬化されて、上述したような機能性部としての機能を果たすことが可能なものであれば、特に限定されるものではない。上記硬化性樹脂層は、例えばカラーフィルタ用基板上の全面に形成されるものであってもよく、またカラーフィルタ用基板の一部領域上にのみ形成されるものであってもよい。
【００２２】
また本発明においては、上記カラーフィルタ用基板上に硬化性樹脂層を形成することが可能であれば、その形成方法等は特に限定されるものではない。例えば硬化性樹脂を含有する硬化性樹脂組成物をスピンコート法やダイコート法、インクジェット法等、一般的な塗布方法で塗布する方法等とすることができる。また、必要に応じて、塗布された硬化性樹脂組成物をプリベーク等してもよい。
【００２３】
上記硬化性樹脂層の形成に用いられる硬化性樹脂組成物としては、硬化性樹脂および各種添加剤等を含有するものとすることができる。上記硬化性樹脂は、形成する機能性部の種類や、機能性部に必要とされる耐性等に応じて適宜選択され、例えば熱硬化性樹脂であってもよく、また紫外線硬化性樹脂であってもよい。
【００２４】
上記硬化性樹脂が紫外線硬化性樹脂である場合には、上記硬化性樹脂組成物は、例えば紫外線の照射によって重合または架橋するモノマーやオリゴマー等の紫外線硬化性樹脂、光重合開始剤、および各種添加剤等を含むものとすることができる。一方、上記硬化性樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、熱によって重合または架橋するモノマーやオリゴマー等の熱硬化性樹脂および各種添加剤等を含むものとすることができる。このような硬化性樹脂組成物に含有される材料としては、一般的なカラーフィルタの各種機能性部を形成する際に用いられる材料と同様とすることができる。なお、上記硬化性樹脂組成物は、後述する圧着工程で用いられるモールドとの剥離性が良好なものが選択されて用いられることが好ましい。
【００２５】
また本工程により形成される上記硬化性樹脂層の膜厚は、形成する機能性部の膜厚に応じて適宜選択され、形成する機能性部のうち、最も高さの高い機能性部の高さと同等、もしくはそれより厚い膜厚とされる。このような膜厚としては、通常１．０μｍ〜５．０μｍの範囲内、中でも１．０μｍ〜３．５μｍの範囲内、特に１．３μｍ〜３．５μｍの範囲内とすることができる。
【００２６】
また、本工程に用いられるカラーフィルタ用基板としては、基材および着色層を有するものであればよく、必要に応じて上記着色層間にブラックマトリクス等が形成されているものであってもよい。また例えば着色層上に透明電極層等が形成されているもの等であってもよい。このような基材や着色層等を有するカラーフィルタ用基板は、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。
【００２７】
２．圧着工程
次に、本発明における圧着工程について説明する。本発明における圧着工程は、上記硬化性樹脂層に、凸面および凹部を有するモールドを圧着させる工程である。本工程において上記硬化性樹脂層にモールドを圧着する方法としては、モールドの凹部に上記硬化性樹脂層を入り込ませ、硬化性樹脂層をモールドの形状に追従させることが可能な方法であれば特に限定されるものではない。例えば真空中で上記硬化性樹脂層およびモールドを密着させる方法であってもよく、また例えば上記硬化性樹脂層およびモールドを積層した後、圧力をかけることにより、圧着する方法等であってもよい。
【００２８】
ここで、本工程に用いられるモールドは、凸面および凹部を有するものであり、凸面および凹部の形状は、形成する機能性部の形状を反転させた形状とされる。例えば形成する機能性部が、オーバーコート層および柱状スペーサである場合には、例えば図１（ｃ）に示すように、モールドの凸面ａは、形成するオーバーコート層の形状と対応する形状とされ、モールドの凹部ｂは、形成する柱状スペーサの形状と反転した形状とされる。なおこの場合、モールドの凸面とカラーフィルタ用基板との距離が、形成するオーバーコート層の膜厚となるようにモールドが圧着されることとなる。
【００２９】
また、上記凹部は、形成する機能性部の種類の個数に合わせて複数段階の深さを有するものとされていてもよく、例えば形成する機能性部が、上述したように、赤色用オーバーコート層、青色用オーバーコート層、および緑色用オーバーコート層である場合等には、例えば図４に示すように、凸面ａと、複数の深さを有する凹部（ｂおよびｂ´）を有するモールド等とすることができる。
【００３０】
また、上記凹部の形状は、形成する機能性部の形状に応じて適宜選択され、例えば断面が矩形状とされているものであってもよく、また断面が半円状や三角形状、台形状とされているもの等であってもよい。またこれらが組み合わせられているものであってもよい。また、上記モールドには、必要に応じて例えば遮光部等の他の部材が形成されていてもよい。
【００３１】
また、上記凹部の深さについても、形成する機能性部の形状や種類等に合わせて適宜選択されるものであるが、通常１．２μｍ〜５．２μｍ程度、中でも１．５μｍ〜３．７μｍ程度とされることが好ましい。これにより、精度よく複数種類の機能性部を形成することが可能となるからである。
【００３２】
また、上記モールドの材質は、後述する硬化工程における硬化性樹脂層の硬化方法等により、適宜選択される。例えば、後述する硬化工程が、モールドを圧着させたまま、紫外線等のエネルギーを照射することにより、硬化性樹脂層を硬化させる工程である場合には、上記モールドは、紫外線等のエネルギーを透過させる材質により形成されたものとされる。このようなエネルギーを透過させる材質として具体的には、エネルギー透過性を有する樹脂や、エネルギー透過性を有するガラス、クォーツ等が挙げられる。上記の中でも本発明においては、特にエネルギー透過性や寸法安定性等の面から、クォーツが用いられることが好ましい。
【００３３】
一方、後述する硬化工程が、熱を加えることにより、硬化性樹脂層を硬化させる工程である場合には、モールドには特にエネルギー透過性が必要とされないため、上記の材質のモールドの他に、例えば熱に対して安定な金属やセラミックからなるモールド等も用いることが可能であるが、本発明においては特に、モールドとカラーフィルタ用基板とのアライメントを正確にとるため、上記モールドが透明性を有していることが好ましい。
【００３４】
３．硬化工程
次に、本発明における硬化工程について説明する。本発明における硬化工程は、上記圧着工程によりモールドの形状と対応する形状に成型された硬化性樹脂層を硬化させる工程である。なお、本工程は、上記モールドと硬化性樹脂層とを圧着させたまま、上記硬化性樹脂層を硬化させる工程であってもよく、また上記硬化性樹脂層が上記モールドを剥離した状態で安定にその形状を保つことが可能である場合には、後述する剥離工程を本工程の前に行い、モールドと硬化性樹脂層とを剥離した状態で、硬化性樹脂層を硬化させる工程であってもよい。
【００３５】
本工程において上記硬化性樹脂層を硬化させる方法としては、上記硬化性樹脂層に含有される硬化性樹脂の種類等により適宜選択され、例えば紫外線等のエネルギーを照射する方法、または熱を加える方法等とすることができる。またこれらを併用してもよい。本工程において照射するエネルギーや、加える熱については、一般的な硬化性樹脂を硬化させる際に用いられるものと同様とすることができる。
【００３６】
４．剥離工程
次に、本発明における剥離工程について説明する。本発明における剥離工程は、上記硬化性樹脂層と上記モールドとを剥離する工程である。上述したように、本工程は上記硬化工程の前に行われてもよく、また上記硬化工程の後に行われてもよい。
【００３７】
上記硬化性樹脂層とモールドとを剥離する方法については、特に限定されるものではなく、例えばモールド側およびカラーフィルタ用基板側の両方向から所定の方向に引っ張って剥離する方法であってもよく、また例えばモールド側、もしくはカラーフィルタ用基板側のいずれか一方の側からのみ、所定の方向に引っ張って剥離する方法等であってもよい。
【００３８】
５．その他の工程
本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述した各工程以外に、必要に応じて適宜、例えばカラーフィルタ用基板を形成する工程や、上記各工程により形成された機能性部をポストベークする工程、オーバーコート層上に透明電極層を形成する工程、透明電極層上に液晶配向制御用突起を形成する工程等を有していてもよい。これらの各工程は、一般的なカラーフィルタの製造方法における各工程と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００３９】
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】
【００４０】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【００４１】
定法により洗浄した厚さ０．７ｍｍのガラス基材（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この基材の片側全面に下記の組成を有するブラックマトリクス用感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥後ホットプレート上で加熱した。その後、所定のフォトマスクを介して露光した後、現像し、焼成してブラックマトリクス（線幅１４．４μｍ、厚み１．１μｍ）を形成した。
【００４２】
（ブラックマトリクス用感光性樹脂組成物）
・カーボンブラック                                                ６１重量部
・感光性樹脂組成物                                                ３９重量部
・メトキシブチルアセテート                                      ３００重量部
上記感光性樹脂組成物は、下記組成を有するものである。以下の実施例について用いられる感光性樹脂組成物についても、同様である。
【００４３】
（感光性樹脂組成物）
・アクリル樹脂                                                    ３２重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート                        ４２重量部
・エピコート１８０Ｓ７０（三菱油化シェル（株）社製）              １８重量部
・Ｉｒｇ．９０７（チバスペシャリティケミカルズ（株）社製）          ８重量部
【００４４】
次に、下記組成の赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層用の各塗布液を調整し、これらを用いて公知の顔料分散法にしたがって、画素領域に赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層（各厚み１．７μｍ）をそれぞれ形成し、カラーフィルタ用基板とした。
【００４５】
（赤色パターン用塗布液の組成）
・ＰＲ２５４分散液                                              ３３重量部
・感光性樹脂組成物                                              ６７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            ４００重量部
【００４６】
（緑色パターン用塗布液の組成）
・ＰＧ３６／ＰＹ１５０分散液                                    ３４重量部
・感光性樹脂組成物                                              ６６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            ４００重量部
【００４７】
（青色パターン用塗布液の組成）
・ＰＢ１５：６／ＰＶ２３分散液                                  １７重量部
・感光性樹脂組成物                                              ８３重量部
・プロピレングリコールモノメチルアセテート                    ４００重量部
上記カラーフィルタ用基板上に、下記の組成を有する硬化性樹脂層形成用組成物Ａを用い、硬化性樹脂層を形成した。上記硬化性樹脂層上に、規則的に円柱状の凹部が形成されており、凹部の深さが３．５μｍかつ凹部の幅が１２μｍである石英製のモールドを圧着した。
その後、上記モールド側から、上記硬化性樹脂層を露光し、上記硬化性樹脂層を硬化させた。続いて、上記モールドを剥離し、２３０℃で３０分間焼成を行った。この結果、上記モールドの凸面を圧着することにより形成された第１機能性部（着色層表面から膜厚１．５μｍ）と上記凹部と圧着することにより形成された第２機能性部（着色層表面から膜厚４．８μｍ、凸面により形成された面から３．３μｍ）とを有するカラーフィルタが得られた。得られたカラーフィルタにおいて、上記第１機能性部は、オーバーコート層として用いることができ、上記第２機能性部は、柱状スペーサとして用いることが可能であった。
（硬化性樹脂層形成用組成物Ａ）
・スチレンおよびメタクリル酸メチルの共重合体                      ３５重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート                        ６５重量部
・Ｉｒｇ．９０７（チバスペシャリティケミカルズ（株）社製）          ５重量部
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】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。
【図２】本発明により製造されるカラーフィルタを説明する説明図である。
【図３】本発明により製造されるカラーフィルタを説明する説明図である。
【図４】本発明に用いられるモールドを説明する概略断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…基材
２…着色層
３…カラーフィルタ用基板
４…硬化性樹脂層
５…モールド
６…機能性部
【図１】
2008083336.tif 000003
【図２】
2008083336.tif 000004
【図３】
2008083336.tif 000005
【図４】
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