(57)【要約】【課題】本発明は、柱状スペーサの高さを任意に制御することができるカラーフィルタ基板および液晶表示装置を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、基材と、基材上に形成された遮光部および着色層と、基材上に所定の間隔をおいて形成され、遮光部または着色パターンからなる複数の高さ調整部と、基材上の隣接する高さ調整部間に形成され、着色パターンおよび／または透明樹脂層からなる下地層と、高さ調整部間の下地層上に形成され、着色パターンおよび／または透明樹脂部からなる突起部とを有し、突起部が、間隔が異なる高さ調整部間にそれぞれ形成された下地層上に形成され、その間隔に応じて基材表面からの高さが異なる２種以上のものからなることを特徴とするカラーフィルタ基板を提供することにより、上記目的を達成するものである。【選択図】図１
2008250094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上にパターン状に形成された遮光部と、前記基材上の前記遮光部の開口部に形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、前記基材上に所定の間隔をおいて形成された複数の高さ調整部と、前記基材上の隣接する前記高さ調整部間に形成された下地層と、前記高さ調整部間の下地層上に形成された突起部とを有し、
前記突起部が、間隔の異なる前記高さ調整部間にそれぞれ形成された前記下地層上に形成され、前記間隔に応じて前記基材表面からの高さが異なる２種以上のものからなり、
前記高さ調整部が、前記３色以上の着色パターンのうちの１色の着色パターンまたは前記遮光部から構成され、前記下地層が、前記３色以上の着色パターンおよび透明樹脂層からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成され、前記突起部が、前記３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されていることを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記下地層が前記高さ調整部上に形成され、前記高さ調整部上の下地層上に前記突起部が形成されている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。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ基板を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラー表示の液晶表示装置では、一対の基板の間に液晶層が形成され、いずれか一方の基板にカラーフィルタが形成されている。また一般に、カラーフィルタ基板と対向基板との間には、液晶層の厚み（セルギャップ）を制御するために、スペーサが設けられている。
【０００３】
従来、液晶表示装置を作製する際には、カラーフィルタ基板または対向基板の表面に、ビーズ状またはロッド状のスペーサを散布していたため、スペーサを均一に配置することが困難であった。そのため、セルギャップにむらが生じたり、スペーサが凝集したりすることによる表示不良が発生することがあった。また、スペーサが画素領域に配置されると、開口率が低下したり、輝点として観察されたりするという問題があった。
【０００４】
上記の問題を解決するために、感光性樹脂（フォトレジスト）を用いたフォトリソグラフィー法により、非画素領域に柱状のスペーサを形成する方法が提案されている。この柱状スペーサを用いてセルギャップを制御することにより、上述したような表示品位の低下を抑制することができる。
【０００５】
一般に、柱状スペーサを有する液晶表示装置では、耐荷重特性を向上させるために柱状スペーサの密度（単位面積当たりの柱状スペーサの数）を高くすると、低温にて液晶層が収縮したときに、セルギャップが液晶層の収縮に追従しにくくなり、液晶層内で発泡が生じてしまうという問題（低温発泡）があった。
【０００６】
上記の問題を解決するために、カラーフィルタ基板上に高さの異なる２種類の柱状スペーサを設けることによって、低温での液晶層の発泡の抑制と、耐荷重特性の向上との両立を図る技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このカラーフィルタ基板では、隣接する着色層の厚みが互いに異なることにより、それぞれの着色層上に形成された柱状スペーサの高さが異なるものとなる。しかしながら、隣接する着色層の厚みが互いに異なると、それぞれの着色層に応じて液晶層の厚みも異なってしまうため、リタデーションの大きさが異なるものとなり、黒表示時や中間調表示時に色付きが発生して表示品位が低下してしまう。
【０００７】
また、高さの異なる２種類以上の柱状スペーサを設ける方法として、遮光部および着色層が積層された積層構造体を形成し、その積層構造体上に柱状スペーサを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、積層構造体の積層数を調整することによって、柱状スペーサの高さを制御することができる。しかしながら、柱状スペーサの高さを積層構造体の積層数で調整するので、各層の厚み分だけしか高さの差を出すことができず、高さの微妙な調整が困難である。
【０００８】
さらに、高さの異なる２種類以上の柱状スペーサを設ける方法として、遮光部および／または着色層が積層されたものであり、面積および／または形状が異なる複数の積層構造体上に柱状スペーサを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、積層構造体の面積や形状を調整することによって、柱状スペーサの高さを任意に制御することができる。
【０００９】
近年では、表示品位をさらに向上すべく、柱状スペーサの高さを調整する方法に関して、さらなる工夫が望まれている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−８４２８９号公報
【特許文献２】特開２００１−５１２６６号公報
【特許文献３】特開２００６−２３７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、柱状スペーサの高さを任意に制御することができるカラーフィルタ基板および液晶表示装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上の上記遮光部の開口部に形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、上記基材上に所定の間隔をおいて形成された複数の高さ調整部と、上記基材上の隣接する上記高さ調整部間に形成された下地層と、上記高さ調整部間の下地層上に形成された突起部とを有し、上記突起部が、間隔の異なる上記高さ調整部間にそれぞれ形成された上記下地層上に形成され、上記間隔に応じて上記基材表面からの高さが異なる２種以上のものからなり、上記高さ調整部が、上記３色以上の着色パターンのうちの１色の着色パターンまたは上記遮光部から構成され、上記下地層が、上記３色以上の着色パターンおよび透明樹脂層からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成され、上記突起部が、上記３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されていることを特徴とするカラーフィルタ基板を提供する。
【００１３】
本発明によれば、高さ調整部間の間隔を異ならせることによって、異なる間隔の高さ調整部間にそれぞれ形成される下地層の膜厚を異ならせることができ、これにより、基材表面からの高さの異なる複数種の突起部を得ることができる。したがって、高さ調整部間の間隔を調整することにより、突起部の基材表面からの高さを容易に制御することが可能である。また、基材表面からの高さの異なる複数種の突起部が形成されているので、本発明のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置では、セルギャップが液晶層の収縮に追従しやすく、また耐荷重特性が優れており、ギャップ精度を向上させることが可能である。
【００１４】
上記発明においては、上記下地層が上記高さ調整部上に形成され、上記高さ調整部上の下地層上に上記突起部が形成されていてもよい。高さ調整部上の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さは、高さ調整部の厚みが加わるので、高さ調整部間の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さよりも高くなる。したがって、上記のような構成とすることにより、突起部の基材表面からの高さを種々の高さに調整することができる。
【００１５】
また本発明は、上述したカラーフィルタ基板を用いたことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、上述のカラーフィルタ基板を用いているので、高さ調整部間の間隔を異ならせることによって、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚を異ならせることができ、その結果として、高さ調整部間の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さを任意の高さに調整することができる。また、基材表面からの高さの異なる複数種の突起部が形成されているので、ギャップ精度を向上させることができ、ギャップむらがない表示品位の高い液晶表示装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、高さ調整部間の間隔を調整することによって、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚を制御することができ、これにより突起部の基材表面からの高さを容易に制御することができるという効果を奏する。また、基材表面からの高さの異なる複数種の突起部が形成されているので、ギャップ精度を向上させ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】
【００１８】
以下、本発明のカラーフィルタ基板およびそれを用いた液晶表示装置について詳細に説明する。
【００１９】
Ａ．カラーフィルタ基板
本発明のカラーフィルタ基板は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上の上記遮光部の開口部に形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、上記基材上に所定の間隔をおいて形成された複数の高さ調整部と、上記基材上の隣接する上記高さ調整部間に形成された下地層と、上記高さ調整部間の下地層上に形成された突起部とを有し、上記突起部が、間隔の異なる上記高さ調整部間にそれぞれ形成された上記下地層上に形成され、上記間隔に応じて上記基材表面からの高さが異なる２種以上のものからなり、上記高さ調整部が、上記３色以上の着色パターンおよび透明樹脂層からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成され、上記突起部が、上記３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のカラーフィルタ基板について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のカラーフィルタ基板の一例を示す概略平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１および図２に例示するカラーフィルタ基板１は、基材２と、基材２上にマトリクス状に形成された遮光部３と、基材２上の遮光部３の開口部に形成され、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂの３色の着色パターンからなる着色層４と、基材２の周縁領域に設けられた遮光部３（額縁遮光部）上に形成され、赤色パターン５Ｒからなる高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、各高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの間に、それぞれ高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの端部を覆うように形成され、緑色パターン５Ｇからなる下地層７と、各高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの間に設けられた下地層７上に形成され、青色パターン５Ｂからなる突起部８とを有している。４つの高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、所定の間隔をおいて形成されており、６ａおよび６ｂ間の間隔、６ｂおよび６ｃ間の間隔、６ｃおよび６ｄ間の間隔が互いに異なるように形成されている。また、高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、下地層７および突起部８をそれぞれ構成する着色パターン５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、着色層を構成する着色パターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと同一である。
【００２１】
図２において、上述したように、高さ調整部６ａおよび６ｂ間の間隔ｄ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の間隔ｄ２とは異なっており、ｄ１＜ｄ２の順に間隔が狭い。また、高さ調整部６ａおよび６ｂ間に形成された下地層７の膜厚ｔ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間に形成された下地層７の膜厚ｔ２とは異なっており、ｔ１＞ｔ２の順に膜厚が厚い。さらに、高さ調整部６ａおよび６ｂ間の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ２とは異なっており、ｈ１＞ｈ２の順に高さが高い。すなわち、高さ調整部の間隔が狭くなるほど、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚が厚くなっており、その結果として、高さ調整部間の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さが高くなっている。
【００２２】
このように本発明においては、高さ調整部の間隔が狭くなるほど、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚が厚くなり、その高さ調整部間の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さが高くなる。したがって、高さ調整部の間隔を調整することによって、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚を制御することができ、これにより、高さ調整部間の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さを容易に制御することが可能となる。さらに、高さ調整部間の間隔を調整することによって、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚を任意の厚みに調整することができるので、突起部の基材表面からの高さの微妙な調整も可能である。
【００２３】
本発明においては、突起部と下地層とが積層されたものが柱状スペーサとして機能する。したがって、突起部の基材表面からの高さ、すなわち柱状スペーサの高さを容易に制御することができるのである。
【００２４】
なお、高さ調整部間の間隔とは、隣接する高さ調整部の内側の端部の間の距離をいう。例えば図２において、隣接する高さ調整部６ａおよび６ｂ間の間隔ｄ１は、高さ調整部６ａの内側の端部から高さ調整部６ｂの内側の端部までの距離となる。
また、突起部の基材表面からの高さとは、基材の表面から突起部の頂部までの高さ（距離）をいう。
さらに、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚とは、図２に例示するような高さ調整部６ａおよび６ｂ間に形成された下地層７の中心部の膜厚ｔ１をいい、高さ調整部の端部に乗り上げた下地層の厚みではない。
【００２５】
ここで、高さ調整部間の間隔が狭くなるほど、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚が厚くなる理由について説明する。
例えば、間隔の狭い高さ調整部間と間隔の広い高さ調整部間とにそれぞれ下地層形成用材料を塗工すると、間隔の狭い高さ調整部間に塗工された下地層形成用材料は、間隔の広い高さ調整部間に塗工された下地層形成用材料よりも、表面張力の影響を強く受ける。そのため、間隔の狭い高さ調整部間に形成された下地層の膜厚は、間隔の広い高さ調整部間に形成された下地層の膜厚よりも厚くなるのである。
【００２６】
このように、高さ調整部間の間隔が狭くなるほど、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚が厚くなるので、結果として、高さ調整部間の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さを高くすることができる。
【００２７】
また本発明においては、高さ調整部間の下地層上に突起部が形成されているとともに、下地層が高さ調整部上に形成され、この高さ調整部上の下地層上に突起部が形成されていてもよい。
【００２８】
図３は本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概略平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図である。図３および図４に例示するカラーフィルタ基板１は、基材２と、基材２上にマトリクス状に形成された遮光部３と、基材２上の遮光部３の開口部に形成され、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂの３色の着色パターンからなる着色層４と、基材２の周縁領域に設けられた遮光部３（額縁遮光部）上に形成され、赤色パターン５Ｒからなる高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、各高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの間に形成され、緑色パターン５Ｇからなる下地層７と、下地層７上に形成され、青色パターン５Ｂからなる突起部８とを有している。高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、所定の間隔をおいて形成されており、６ａおよび６ｂ間の間隔、６ｂおよび６ｃ間の間隔、６ｃおよび６ｄ間の間隔が互いに異なるように形成されている。また、下地層７は、高さ調整部６ｃを跨ぐように６ｂおよび６ｄ間に形成され、また高さ調整部６ｂ，６ｃを跨ぐように６ａおよび６ｄ間に形成されている。さらに、各高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ間に設けられた下地層７上に突起部８が形成されているだけでなく、高さ調整部６ｂ，６ｃ上に設けられた下地層７上にも突起部８が形成されている。また、高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、下地層７および突起部８をそれぞれ構成する着色パターン５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、着色層を構成する着色パターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと同一である。
【００２９】
図４においては、上述したように、高さ調整部６ｂおよび６ｃ間、６ｃおよび６ｄ間に設けられた下地層７上に突起部８が形成されているとともに、高さ調整部６ｃ上に下地層７が形成され、この高さ調整部６ｃ上に設けられた下地層７上にも突起部８が形成されている。
高さ調整部６ｂおよび６ｃ間の間隔ｄ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の間隔ｄ２とは異なり、ｄ１＜ｄ２の順に間隔が狭いので、高さ調整部６ｂおよび６ｃ間に形成された下地層７の膜厚ｔ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間に形成された下地層７の膜厚ｔ２とが異なるものとなり、高さ調整部間の間隔に応じて、ｔ１＞ｔ２の順に膜厚が厚くなる。これにより、高さ調整部６ｂおよび６ｃ間の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ２とではｈ１＞ｈ２の順に高さが高くなる。また、高さ調整部６ｃ上の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ３は、高さ調整部６ｃの厚みが加わるので、ｈ１およびｈ２よりも高くなる。この場合、ｈ３＞ｈ１＞ｈ２の順に高さが高くなる。
なお、高さ調整部の膜厚と下地層の膜厚との関係によっては、必ずしも、図４に示すようにｈ３＞ｈ１＞ｈ２の順に高さが高くなるわけではない。例えば、高さ調整部の膜厚が比較的薄く、下地層の膜厚が比較的厚い場合には、高さ調整部間に形成された下地層の基材表面からの高さが、高さ調整部上に形成された下地層の基材表面からの高さよりも高くなることもある。
【００３０】
このように本発明においては、高さ調整部間の下地層上に突起部が形成されているとともに、高さ調整部上の下地層上にも突起部が形成されていることにより、突起部の基材表面からの高さを種々の高さに調整することが可能となる。
【００３１】
本発明における突起部は、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されるものである。したがって、突起部を構成する着色パターンおよび透明樹脂部の積層数を調整することによって、突起部の基材表面からの高さを調整することもできる。
【００３２】
図５は本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概略平面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ線断面図である。図５および図６に例示するカラーフィルタ基板１は、基材２と、基材２上にマトリクス状に形成された遮光部３と、基材２上の遮光部３の開口部に形成され、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂの３色の着色パターンからなる着色層４と、非表示領域に形成され、遮光部５Ｓからなる高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、各高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの間に、それぞれ高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの端部を覆うように形成され、赤色パターン５Ｒからなる下地層７と、各高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの間に設けられた下地層７上に形成された突起部８とを有している。高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、所定の間隔をおいて形成されており、６ａおよび６ｂ間の間隔と６ｃおよび６ｄ間の間隔とは等しく、６ａおよび６ｂ間の間隔ならびに６ｃおよび６ｄ間の間隔と６ｂおよび６ｃ間の間隔とは異なるように形成されている。また、突起部８には、緑色パターン５Ｇから構成されているものと、緑色パターン５Ｇおよび青色パターン５Ｂから構成されているものとがある。さらに、高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、下地層７および突起部８をそれぞれ構成する遮光部５Ｓおよび着色パターン５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは、画素領域を区画する遮光部３および着色層を構成する着色パターン４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとそれぞれ同一である。
【００３３】
図６においては、高さ調整部６ａおよび６ｂ間の間隔ｄ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の間隔ｄ２とは等しいので、高さ調整部６ａおよび６ｂ間に形成された下地層７の膜厚ｔ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間に形成された下地層７の膜厚ｔ２とは等しくなる。しかしながら、高さ調整部６ａおよび６ｂ間の下地層７上に形成された突起部８は緑色パターン５Ｇおよび青色パターン５Ｂから構成されているのに対し、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の下地層７上に形成された突起部８は緑色パターン５Ｇのみから構成されているので、それぞれの突起部８の基材表面からの高さｈ１，ｈ２は異なるものとなる。高さ調整部６ａおよび６ｂ間の下地層７上に形成された突起部８では着色パターンの積層数が２層であり、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の下地層７上に形成された突起部８では着色パターンの積層数が１層であるので、ｈ１＞ｈ２の順に高さが高くなる。
【００３４】
このように本発明においては、突起部が３色以上の着色パターンのうちの１色以上の着色パターンから構成されるものであるので、突起部を構成する着色パターンの積層数を調整することによって、突起部の基材表面からの高さを調整することもできる。これにより、上記の場合と同様に、突起部の基材表面からの高さを種々の高さに調整することが可能となる。
【００３５】
本発明によれば、上述したように、高さ調整部間の間隔を調整することに併せて、高さ調整部上の下地層上にも突起部が形成されていることや、突起部を構成する着色パターンの積層数を調整することによって、複合的に突起部の基材表面からの高さを制御することが可能である。
【００３６】
また、高さ調整部、下地層および突起部の形成位置としては、特に限定されるものではなく、高さ調整部と下地層と突起部とが、例えば表示領域に形成されていてもよく、非表示領域に形成されていてもよく、表示領域および非表示領域の両方に形成されていてもよい。中でも、高さ調整部と下地層と突起部とが表示領域および非表示領域の両方に形成されていることが好ましい。これにより、各領域において、突起部の基材表面からの高さの分布を揃えることができ、ギャップ精度を向上させることができるからである。
【００３７】
さらに、表示領域内においては、高さ調整部と下地層と突起部とが非画素領域に形成されていることが好ましい。これにより、本発明のカラーフィルタ基板を液晶表示装置に用いた場合には、開口率の低下や、突起部付近での液晶の配向不良を抑制することができるからである。この場合、高さ調整部と下地層と突起部とは、例えば画素領域間に設けられた画素間遮光部上に形成されていてもよく、基材の周縁領域に設けられた額縁遮光部上に形成されていてもよく、画素間遮光部上および額縁遮光部上の両方に形成されていてもよい。中でも、高さ調整部と下地層と突起部とが画素間遮光部上および額縁遮光部上の両方に形成されていることが好ましい。これにより、表示領域において、突起部の基材表面からの高さの分布を揃えることができ、ギャップ精度を向上させることができるからである。
【００３８】
ここで、表示領域および非表示領域は、遮光部および着色層で画定される領域であり、表示領域は遮光部および着色層が設けられている領域、非表示領域は表示領域の外周に配置された領域である。また、非画素領域は、表示領域内において遮光部で画定される領域であり、遮光部が設けられている領域である。なお、表示領域、非表示領域および非画素領域を画定する遮光部および着色層には、高さ調整部、下地層および突起部を構成する遮光部および着色パターンは含まれない。
【００３９】
例えば図７においては、赤色パターン５Ｒからなる高さ調整部６と、緑色パターン５Ｇからなる下地層７と、青色パターン５Ｂからなる突起部８とが、表示領域内であって、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂからなる着色層４が設けられておらず、遮光部３が設けられている非画素領域に形成されており、かつ画素領域間に設けられた画素間遮光部上に形成されている。また、図１〜図４においては、高さ調整部６ａ〜６ｄと下地層７と突起部８とが、表示領域内であって、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂからなる着色層４が設けられておらず、遮光部３が設けられている非画素領域に形成されており、かつ基材の周縁領域に設けられた額縁遮光部上に形成されている。さらに、図５および図６においては、高さ調整部６ａ〜６ｄと下地層７と突起部８とが、非表示領域に形成されている。
【００４０】
図８に、本発明のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置の一例を示す。図８に例示する液晶表示装置２０は、カラーフィルタ基板１と、対向基板２１と、カラーフィルタ基板１および対向基板２１の間に形成された液晶層２５とを有している。カラーフィルタ基板１は、上記の基材２、遮光部３、着色層（図示なし）、高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、下地層７および突起部８ａ，８ｂを有し、さらにこれらの上に形成されたオーバーコート層９と、オーバーコート層９上に形成された配向膜１０とを有している。高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは赤色パターン５Ｒから構成され、下地層７は緑色パターン５Ｇから構成され、突起部８ａ，８ｂは青色パターン５Ｂから構成されている。また、対向基板２１は、第２基材２２と、第２基材２２上に形成された電極層２３と、電極層２３上に形成された第２配向膜２４とを有している。
なお、図８においてはオーバーコート層が形成されているが、これに限定されるものではなく、オーバーコート層は形成されていなくてもよい。
【００４１】
カラーフィルタ基板１における突起部８ａ，８ｂの基材表面からの高さｈ１，ｈ２は、この突起部８ａ，８ｂがそれぞれ形成されている高さ調整部６間の間隔が異なるので、上述した理由から、ｈ１＞ｈ２の順に高さが高くなる。ここで、突起部８ａ，８ｂを、高さの順に、高スペーサ８ａおよび低スペーサ８ｂということとする。
液晶表示装置２０においては、カラーフィルタ基板１の高スペーサ８ａが設けられている領域が対向基板２１と接触しているのに対して、カラーフィルタ基板１の低スペーサ８ｂが設けられている領域は対向基板２１に接触していない。すなわち、この状態では高スペーサ８ａによってセルギャップが規定されており、基本的には高スペーサ８ａでセルギャップを制御するので、セルギャップを液晶層の収縮に追従させやすく、低温発泡の発生を抑制することができる。また、液晶表示装置２０に荷重が加わってセルギャップが狭くなったときには、高スペーサ８ａおよび低スペーサ８ｂの両方でカラーフィルタ基板１および対向基板２１が支持される。
【００４２】
本発明においては、上述したように、高さ調整部間の間隔を異ならせることにより、基材表面からの高さの異なる複数種の突起部を得ることができるので、高い耐荷重特性を実現することが可能である。
【００４３】
また、基材表面からの高さの異なる複数種の突起部が、表示領域および非表示領域の両方に、さらに表示領域内においては額縁遮光部上および画素間遮光部上の両方に形成されている場合には、本発明のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置にて、セルギャップが液晶層の収縮に追従しやすく、また耐荷重特性が優れており、ギャップ精度をより一層向上させることが可能である。本発明のカラーフィルタ基板を用いることより、セルギャップのむらが少なく表示品位が高く、大型であってもたわみや反りが発生しにくい液晶表示装置を得ることができるのである。
【００４４】
さらに、本発明における高さ調整部は、３色以上の着色パターンのうちの１色の着色パターンまたは遮光部から構成され、下地層は、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂層からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成され、突起部は、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成される。これらの高さ調整部、下地層および突起部が、例えば遮光部、着色パターン、オーバーコート層で構成されている場合には、遮光部、着色層およびオーバーコート層の形成時に、同時に高さ調整部、下地層および突起部を形成することができる。したがって、高さ調整部、下地層および突起部を形成するために、別途、柱状スペーサ形成工程を行わなくてもよく、簡便なプロセスでカラーフィルタ基板を得ることができる。
以下、本発明のカラーフィルタ基板における各構成について説明する。
【００４５】
１．高さ調整部
本発明における高さ調整部は、基材上に所定の間隔をおいて形成され、３色以上の着色パターンのうちの１色の着色パターンまたは遮光部から構成されるものである。また、複数の高さ調整部は、高さ調整部間の間隔が異なるように形成されている。
【００４６】
本発明においては、高さ調整部間の間隔を調整することにより、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚を容易に制御することができ、その結果として、高さ調整部間の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さを容易に制御することができる。
【００４７】
高さ調整部間の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さは、高さ調整部間の間隔と関係付けられているので、所望する突起部の高さに応じて、高さ調整部間の間隔を設定すればよい。
【００４８】
本発明においては、高さ調整部間の間隔が異なるように複数の高さ調整部が形成されていればよく、例えば各高さ調整部間の間隔が互いに異なっていてもよく、隣接する高さ調整部間の間隔が部分的に異なっていてもよい。
例えば図１においては、４つの高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが形成されており、各高さ調整部間の間隔、すなわち６ａおよび６ｂ間の間隔、６ｂおよび６ｃ間の間隔、６ｃおよび６ｄ間の間隔が互いに異なっている。また例えば図７においては、２つの高さ調整部６が形成されており、この高さ調整部６間の間隔が部分的に異なっている。
【００４９】
また、高さ調整部間の間隔が異なる部分があればよく、高さ調整部間の間隔が等しい部分があってもかまわない。例えば、複数の高さ調整部が異なる間隔で形成されているとともに、他の複数の高さ調整部が等間隔で形成されていてもよい。
【００５０】
高さ調整部間の間隔としては、特に限定されるものではないが、表示領域、非表示領域、画素間遮光部上、額縁遮光部上など、高さ調整部が設けられる領域によって適宜調整される。例えば、高さ調整部間の間隔は、５μｍ〜２００μｍ程度で設定することができ、好ましくは１０μｍ〜１００μｍの範囲内である。高さ調整部間の間隔が狭すぎると、高さ調整部の形成時にパターニングが困難となり、また高さ調整部間の間隔が広すぎると、所定の領域に複数の高さ調整部を異なる間隔で形成するのが困難となるからである。
【００５１】
また、高さ調整部間の間隔の差としては、５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上である。高さ調整部間の間隔の差が上記範囲であれば、間隔の異なる高さ調整部間にそれぞれ形成された下地層の膜厚の差が有意なものとなるからである。
【００５２】
さらに、高さ調整部の幅としては、特に限定されるものではないが、表示領域、非表示領域、画素間遮光部上、額縁遮光部上など、高さ調整部が設けられる領域によって適宜調整される。例えば、高さ調整部の幅は１０μｍ〜３００μｍ程度であることが好ましく、好ましくは２０μｍ〜２００μｍ程度である。高さ調整部の幅が狭すぎると、高さ調整部の形成時にパターニングが困難になり、また高さ調整部の幅が広すぎると、所定の領域に複数の高さ調整部を異なる間隔で形成するのが困難になるからである。
【００５３】
この高さ調整部の幅は、互いに等しくてもよく異なっていてもよい。また、幅の等しい高さ調整部と、幅の異なる高さ調整部とが混在していてもよい。例えば図１、図２、図５および図６においては、高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの幅がすべて等しくなっている。また例えば図３および図４においては、高さ調整部６ａ，６ｃ，６ｄの幅は互いに等しいが、高さ調整部６ｂの幅は、他の高さ調整部６ａ，６ｃ，６ｄの幅とは異なっている。
【００５４】
幅の異なる高さ調整部が形成されている場合であって、幅の異なる高さ調整部上にそれぞれ下地層および突起部が形成されている場合には、高さ調整部の幅を調整することによって、高さ調整部上に形成された下地層の膜厚を制御することができ、その結果として、突起部の基材表面からの高さを制御することができる。
【００５５】
図９は図３のＤ−Ｄ線断面図である。図９においては、高さ調整部６ａおよび６ｂ間、６ｂおよび６ｃ間、６ｃおよび６ｄ間に設けられた下地層７上に突起部８が形成されているとともに、高さ調整部６ｂ，６ｃを跨ぐように６ａおよび６ｄ間に下地層７が形成され、高さ調整部６ｂ，６ｃ上に設けられた下地層７上にも突起部８が形成されている。
【００５６】
高さ調整部６ａおよび６ｂ間の間隔ｄ１と、高さ調整部６ｂおよび６ｃ間の間隔ｄ２と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の間隔ｄ３とは互いに異なり、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３の順に間隔が狭い。このため、高さ調整部６ａおよび６ｂ間に形成された下地層７の膜厚ｔ１と、高さ調整部６ｂおよび６ｃ間に形成された下地層７の膜厚ｔ２と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間に形成された下地層７の膜厚ｔ３とが互いに異なるものとなり、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３の順に膜厚が厚くなる。これにより、高さ調整部６ａおよび６ｂ間の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ１と、高さ調整部６ｂおよび６ｃ間の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ２と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ３とでは、ｈ１＞ｈ２＞ｈ３の順に高さが高くなる。
【００５７】
また、高さ調整部６ｂ，６ｃ上の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ４，ｈ５は、高さ調整部６ｂ，６ｃの厚みが加わるので、ｈ１，ｈ２およびｈ３よりも高くなる。この高さ調整部６ｂの幅と６ｃの幅とは異なっており、６ｂ＞６ｃの順に幅が広い。また、高さ調整部６ｂ上に形成された下地層７の厚みｔ４と、高さ調整部６ｃ上に形成された下地層７の厚みｔ５とは異なっており、ｔ４＞ｔ５の順に厚みが厚い。さらに、これらの高さ調整部６ｂ上の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ４と、高さ調整部６ｃ上の下地層７上に形成された突起部８の基材表面からの高さｈ５とは異なっており、高さ調整部上の下地層の厚みが厚くなるほど、すなわち高さ調整部の幅が広くなるほど、ｈ４＞ｈ５の順に高さが高くなっている。
したがって、この場合には、ｈ４＞ｈ５＞ｈ１＞ｈ２＞ｈ３の順に高さが高くなる。
【００５８】
このように、高さ調整部の幅が広くなるほど、高さ調整部上に形成された下地層の厚みが厚くなり、高さ調整部上の下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さが高くなる。したがって、高さ調整部の幅を調整することによって、突起部の基材表面からの高さを制御することもできるのである。
【００５９】
ここで、高さ調整部の幅が広くなるほど、高さ調整部上に形成された下地層の厚みが厚くなる理由について説明する。
高さ調整部が形成された基材上に、下地層形成用材料を塗工すると、下地層形成用材料が自重によって流動しようとし、高さ調整部上に乗り上げた部分では若干の膜減りが起こる。この膜減りは下地層形成用材料に働く表面張力の影響を受け、その影響が強いほど膜減りが小さくなる。例えば、図１０（ａ）に示すように幅の広い高さ調整部６ａが形成された基材２上に塗工された下地層形成用材料は、図１０（ｂ）に示すように幅の狭い高さ調整部６ｂが形成された基材２上に塗工された下地層形成用材料よりも表面張力の影響を強く受けるので、膜減りが小さい。そのため、幅の広い高さ調整部６ａ上に形成される下地層７ａの厚みは、幅の狭い高さ調整部６ｂ上に形成される下地層７ｂの厚みよりも厚くなる。
【００６０】
このように、高さ調整部の幅が広いほど、高さ調整部上に形成される下地層が厚く形成されるので、結果として、突起部の基材表面からの高さを高くすることができる。
【００６１】
なお、上述したように、多くの場合、高さ調整部が形成された基材上に下地層形成用材料を塗布して得られる塗膜（下地層）では、高さ調整部の外縁部分にて厚みが薄くなり、高さ調整部および下地層の積層体の断面形状は順テーパーとなるが、フォトマスクを介した露光により下地層をパターニングする場合、照射光のマスクパターンによる回折のために下地層の外縁部分の一部への積算照射光量が高くなり、下地層の外縁部分の一部が盛り上がることもある。
【００６２】
幅の異なる高さ調整部が形成されている場合であって、幅の異なる高さ調整部上にそれぞれ下地層および突起部が形成されている場合、高さ調整部の幅の差としては、３μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５μｍ以上である。高さ調整部の幅の差が上記範囲であれば、幅の異なる高さ調整部上にそれぞれ形成された下地層の厚みの差が有意なものとなるからである。
【００６３】
高さ調整部は、３色以上の着色パターンのうちの１色の着色パターンまたは遮光部から構成されるものである。通常、高さ調整部が画素間遮光部上や額縁遮光部上に形成されている場合には、高さ調整部は１色の着色パターンから構成され、高さ調整部が非表示領域に形成されている場合には、高さ調整部は遮光部または１色の着色パターンから構成される。
通常、高さ調整部と下地層と突起部とは、それぞれ異なる層で構成される。例えば、高さ調整部が１色の着色パターンで構成される場合には、下地層は、高さ調整部を構成する着色パターンとは異なる色の着色パターン、または透明樹脂層で構成され、突起部は、高さ調整部および下地層を構成する着色パターンとは異なる色の着色パターン、または透明樹脂部で構成される。また、高さ調整部が１色の着色パターンで構成される場合であって、下地層および突起部も着色パターンで構成される場合には、高さ調整部と下地層と突起部とは、互いに異なる色の着色パターンで構成される。
なお、着色パターンおよび遮光部については、後述する着色層および遮光部の項に記載するので、ここでの説明は省略する。
【００６４】
また、高さ調整部の厚みとしては、上述したように高さ調整部が１色の着色パターンまたは遮光部で構成されることから、着色層を構成する着色パターンや、画素領域を区画する遮光部の厚みと同程度とされる。
【００６５】
さらに、高さ調整部のパターン形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ状、ドット状等の形状が挙げられる。
【００６６】
高さ調整部の形成位置としては、特に限定されるものではないが、上述したように表示領域および非表示領域の両方に高さ調整部が形成されていることが好ましく、表示領域内では画素間遮光部上および額縁遮光部上の両方に高さ調整部が形成されていることが好ましい。高さ調整部が設けられている領域に突起部が形成されることとなるので、高さ調整部が上記のように形成されていることにより、ギャップ精度を向上させることができるからである。
【００６７】
さらに、高さ調整部は、表示領域内では非画素領域に形成されていることが好ましい。これにより、本発明のカラーフィルタ基板を液晶表示装置に用いた場合には、開口率の低下や、突起部付近での液晶の配向不良を抑制することができるからである。
【００６８】
高さ調整部を構成する着色パターンと、着色層を構成する着色パターンとは、連続して形成されていてもよく、分離して形成されていてもよい。また、高さ調整部を構成する遮光部と、画素領域を区画する遮光部とは、連続して形成されていてもよく、分離して形成されていてもよい。
【００６９】
２．下地層
本発明における下地層は、基材上の隣接する高さ調整部間に形成され、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂層からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されるものである。
【００７０】
本発明においては、高さ調整部間の間隔に応じて、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚を異ならせることができる。
高さ調整部間に形成された下地層の膜厚としては、下地層を構成する層の厚みや積層数に応じて異なる。例えば図２に示すように、下地層７が１色の着色パターン（赤色パターン５Ｒ）で構成される場合、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚は、着色層を構成する着色パターンの厚みと同程度とされる。この場合、具体的には、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚は１μｍ〜３μｍ程度で設定することができる。また例えば図１１に示すように、下地層７が１色の着色パターン（赤色パターン５Ｒ）と透明樹脂層（オーバーコート層９）とで構成される場合、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚は、着色層を構成する着色パターンの厚みおよびオーバーコート層の厚みの合計厚みと同程度とされる。
【００７１】
また、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚の差としては、０．０５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．１μｍ以上である。高さ調整部間に形成された下地層の膜厚の差が上記範囲であれば、その下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さの差が有意なものとなるからである。
【００７２】
下地層は、隣接する高さ調整部間に形成されていれば特に限定されるものではない。例えば図１および図２に示すように、隣接する２つの高さ調整部６ａおよび６ｂ間、６ｂおよび６ｃ間、６ｃおよび６ｄ間に、各高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの端部を覆うように下地層７がそれぞれ形成されていてもよい。また例えば図３および図４に示すように、隣接する２つの高さ調整部６ｂおよび６ｃ間、６ｃおよび６ｄ間に、各高さ調整部６ｂ，６ｃ，６ｄの端部を覆うように下地層７が形成されているとともに、高さ調整部６ｃ上にも下地層７が形成されていてもよい。さらに例えば図１２に示すように、隣接する２つの高さ調整部６ａおよび６ｂ間、６ｂおよび６ｃ間にのみ、下地層７がそれぞれ形成されていてもよい。
【００７３】
下地層が高さ調整部上に形成されている場合には、この高さ調整部上の下地層上に突起部が形成されていてもよい。高さ調整部間の下地層上に突起部が形成されているだけでなく、高さ調整部上の下地層上にも突起部が形成されていることにより、突起部の基材表面からの高さを種々の高さに調整することができるからである。
【００７４】
高さ調整部間に形成された下地層の基材表面からの高さと、高さ調整部上に形成された下地層の基材表面からの高さとの差としては、０．０５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．１μｍ以上である。高さ調整部間に形成された下地層の基材表面からの高さと、高さ調整部上に形成された下地層の基材表面からの高さとの差が上記範囲であれば、それらの下地層上に形成された突起部の基材表面からの高さの差が有意なものとなるからである。
【００７５】
また、下地層が高さ調整部上に形成されている場合には、高さ調整部の幅に応じて、高さ調整部上に形成された下地層の厚みを異ならせることができる。
高さ調整部上に形成された下地層の厚みとしては、下地層を構成する層の厚みや積層数に応じて異なる。例えば図２に示すように、下地層７が１色の着色パターン（赤色パターン５Ｒ）で構成される場合、高さ調整部上に形成された下地層の厚みは、着色層を構成する着色パターンの厚みと同程度とされる。この場合、具体的には、高さ調整部上に形成された下地層の厚みは１μｍ〜３μｍ程度で設定することができる。また例えば図１１に示すように、下地層７が１色の着色パターン（赤色パターン５Ｒ）と透明樹脂層（オーバーコート層９）とで構成される場合、高さ調整部上に形成された下地層の厚みは、着色層を構成する着色パターンの厚みおよびオーバーコート層の厚みの合計厚みと同程度とされる。
【００７６】
下地層は、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂層からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されるものであればよく、例えば１色の着色パターンから構成されていてもよく、２色以上の着色パターンが積層されたものであってもよく、透明樹脂層から構成されるものであってもよく、１色以上の着色パターンと透明樹脂層とが積層されたものであってもよい。また、複数種の下地層が混在していてもよい。
通常、高さ調整部と下地層と突起部とは、それぞれ異なる層で構成される。例えば、下地層が１色の着色パターンで構成される場合であって、高さ調整部および突起部も着色パターンで構成される場合には、高さ調整部と下地層と突起部とは、互いに異なる色の着色パターンで構成される。また例えば、下地層が透明樹脂層で構成される場合には、高さ調整部は着色パターンまたは遮光部で構成され、突起部は透明樹脂部で構成される。
下地層を構成する層の積層数としては、１層以上であればよいが、通常は１層または２層とされる。この際、各層の積層順としては、各層の形成順に応じて異なるものであり、特に限定されるものではない。
【００７７】
下地層が、透明樹脂層から構成されたものである、あるいは、１色以上の着色パターンと透明樹脂層とが積層されたものである場合、この透明樹脂層としては、オーバーコート層、配向制御用突起等が用いられる。例えば、下地層がオーバーコート層または配向制御用突起で構成される場合、高さ調整部は着色パターンまたは遮光部で構成され、突起部はフォトスペーサ（透明樹脂部）で構成される。
なお、着色パターンおよびオーバーコート層については、後述する着色層およびオーバーコート層の項にそれぞれ記載するので、ここでの説明は省略する。
【００７８】
下地層のパターン形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、円形状、矩形状等が挙げられる。
【００７９】
また、下地層の形成位置としては、特に限定されるものではないが、上述したように表示領域および非表示領域の両方に下地層が形成されていることが好ましく、表示領域内では画素間遮光部上および額縁遮光部上の両方に下地層が形成されていることが好ましい。下地層が設けられている領域に突起部が形成されることとなるので、下地層が上記のように形成されていることにより、ギャップ精度を向上させることができるからである。
【００８０】
さらに、下地層は、表示領域内では非画素領域に形成されていることが好ましい。これにより、本発明のカラーフィルタ基板を液晶表示装置に用いた場合には、開口率の低下や、突起部付近での液晶の配向不良を抑制することができるからである。
【００８１】
下地層を構成する着色パターンと、着色層を構成する着色パターンとは、連続して形成されていてもよく、分離して形成されていてもよい。また、下地層を構成するオーバーコート層と、着色層を保護するオーバーコート層とは、連続して形成されていてもよく、分離して形成されていてもよい。
【００８２】
図１２に例示するように高さ調整部間にのみ下地層を形成する場合の下地層の形成方法の一例を図１３に示す。まず、図１３（ａ）に示すように、遮光部３が形成された基材２上に赤色パターン５Ｒからなる高さ調整部６を形成して、その上に緑色層３３Ｇを形成する。次いで、図１３（ｂ）に示すように、緑色層３３Ｇにフォトマスク３１を介して紫外線３２を照射する。次いで、現像することにより、図１３（ｃ）に示すように、高さ調整部６間にのみ緑色パターン５Ｇからなる下地層７を形成することができる。
【００８３】
３．突起部
本発明における突起部は、高さ調整部間の下地層上に形成され、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されるものである。また、突起部は、間隔が異なる高さ調整部間にそれぞれ形成された下地層上に形成され、この高さ調整部間の間隔に応じて基材表面からの高さが異なる２種以上のものからなる。本発明のカラーフィルタ基板は、基材表面からの高さが異なる２種以上の突起部を有しており、この２種以上の突起部がそれぞれ設けられている高さ調整部間の間隔が互いに異なっている。
【００８４】
本発明においては、高さ調整部間の間隔を調整することにより、高さ調整部間に形成された下地層の膜厚を容易に制御することができ、その結果として、高さ調整部間の下地層に形成された突起部の基材表面からの高さを容易に制御することができる。
【００８５】
突起部の基材表面からの高さは、高さ調整部間の間隔と関係付けられているので、所望する突起部の高さに応じて、高さ調整部間の間隔、および突起部を構成する層の厚みを設定すればよい。なお、突起部を構成する着色パターンの厚みを設定する際には、具体的には、所望の分光特性を満たすような固形分濃度や、顔料等の着色剤と他の成分との組成を調整すればよい。
【００８６】
また、高さ調整部上に下地層が形成されている場合には、高さ調整部上の下地層上に突起部が形成されていることによって、あるいは、高さ調整部の幅を調整することによって、突起部の基材表面からの高さを調整することができる。この場合、所望する突起部の高さに応じて、高さ調整部の幅や厚み、および突起部を構成する層の厚みを設定すればよい。
【００８７】
さらに、突起部は３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されるので、突起部を構成する層の積層数を調整することによっても、突起部の基材表面からの高さを調整することができる。この場合、所望する突起部の高さに応じて、突起部を構成する層の厚みや積層数を設定すればよい。
【００８８】
突起部の基材表面からの高さとしては、突起部を構成する層の厚みや積層数に応じて異なるものであるが、１μｍ〜１０μｍ程度で設定することができ、好ましくは３μｍ〜８μｍの範囲内である。なお、カラーフィルタ基板表面からの突起部の突出高さとしては、カラーフィルタ基板を構成する各層の膜厚にもよるが、２．０μｍ〜５．０μｍ程度となることが多い。突起部の基材表面からの高さが上記範囲よりも低いと、セルギャップの制御が困難であり、また突起部の基材表面からの高さが上記範囲よりも高いと、突起部の形成が困難になるからである。
【００８９】
また、突起部の基材表面からの高さの差としては、０．０５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．１μｍ以上である。突起部の基材表面からの高さの差が上記範囲であれば、効果的にセルギャップの均一化を図ることができるからである。
【００９０】
突起部は、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成されるものであればよく、例えば１色の着色パターンから構成されていてもよく、２色以上の着色パターンが積層されたものであってもよく、透明樹脂部から構成されていてもよく、１色以上の着色パターンと透明樹脂部とが積層されたものであってもよい。また、複数種の突起部が混在していてもよい。例えば、１色の着色パターンから構成される突起部と、２色以上の着色パターンが積層された突起部と、透明樹脂部から構成される突起部とが混在していてもよい。
通常、高さ調整部と下地層と突起部とは、それぞれ異なる層で構成される。例えば、突起部が１色以上の着色パターンで構成される場合であって、高さ調整部および突起部も着色パターンで構成される場合には、高さ調整部と下地層と突起部とは、互いに異なる色の着色パターンで構成される。また例えば、突起部が透明樹脂部で構成される場合には、高さ調整部は着色パターンまたは遮光部で構成され、下地層は透明樹脂層または着色パターンで構成される。
突起部を構成する層の積層数としては、１層以上であればよく、１層、２層、３層、またはそれ以上であってもよい。この際、各層の積層順としては、各層の形成順に応じて異なるものであり、特に限定されるものではない。
【００９１】
突起部が、透明樹脂部から構成されたものである、あるいは、１色以上の着色パターンと透明樹脂部とが積層されたものである場合、この透明樹脂部としては、オーバーコート層、フォトスペーサ、配向制御用突起等が用いられる。例えば図１１に示すように、突起部８はフォトスペーサ１１であってもよい。
なお、着色パターン、オーバーコート層、フォトスペーサ、および配向制御用突起については、後述する着色層、オーバーコート層、フォトスペーサ、および配向制御用突起の項にそれぞれ記載するので、ここでの説明は省略する。
【００９２】
突起部が、２層以上の層が積層されたものである場合には、突起部を構成する層のうち、最上層以外の少なくともひとつの同一階層の平面視面積を調整することによって、２層以上の層が積層された突起部の基材表面からの高さを制御することもできる。
【００９３】
図１４は図５のＥ−Ｅ線断面図である。図１４においては、高さ調整部６ａおよび６ｂ間の間隔ｄ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の間隔ｄ２とは等しいので、高さ調整部６ａおよび６ｂ間に形成された下地層７の膜厚ｔ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間に形成された下地層７の膜厚ｔ２とは等しくなる。しかしながら、図５に示すように、Ｅ−Ｅ線上に設けられた２つの突起部８では、これらの突起部８を構成する緑色パターン５Ｇおよび青色パターン５Ｂの平面視面性が異なっている。すなわち、図１４に示すように、突起部８ａ，８ｂを構成する着色パターンのうち、１層目の緑色パターン５Ｇａ，５Ｇｂの平面視面積が異なり、２層目の青色パターン５Ｂａ，５Ｂｂの平面視面積が異なっており、５Ｇｂ＞５Ｇａ、および５Ｂｂ＞５Ｂａの順に平面視面積が大きい。そして、突起部８ａ，８ｂの基材表面からの高さｈ１，ｈ２は異なっており、緑色パターン５Ｇａ，５Ｇｂの平面視面積が大きくなるほど、ｈ２＞ｈ１の順に高さが高くなっている。
【００９４】
このように、突起部を構成する層のうち、最上層以外の少なくともひとつの同一階層の平面視面積が大きいほど、突起部の基材表面からの高さが高くなる。したがって、突起部を構成する層のうち、最上層以外の少なくともひとつの同一階層の平面視面積を調整することによって、２層以上の層が積層された突起部の基材表面からの高さを制御することができるのである。
【００９５】
なお、平面視面積とは、突起部を構成する層を、基材の直上方向から正視した場合の面積をいう。
また、同一階層とは、突起部を構成する２層以上の層のうち、同じ積層順番の層をいう。例えば、基材表面からの高さの異なる突起部が緑色パターンおよび青色パターンの２層がこの順に積層されたものである場合、緑色パターンは１層目で同一階層であり、青色パターンは２層目で同一階層である。
【００９６】
ここで、突起部を構成する層のうち、最上層以外の少なくともひとつの同一階層の平面視面積が大きいほど、突起部の基材表面からの高さが高くなる理由について説明する。基本的には、上述の高さ調整部の幅が広くなるほど、高さ調整部上に形成された下地層の厚みが厚くなる理由と同様である。
すなわち、下層が形成された基材上に、上層形成用材料を塗工すると、上層形成用材料が自重によって流動しようとし、下層上に乗り上げた部分では若干の膜減りが起こる。この膜減りは上層形成用材料に働く表面張力の影響を受け、その影響が強いほど膜減りが小さくなる。平面視面積の大きな下層が形成された基材上に塗工された上層形成用材料は、平面視面積の小さな下層が形成された基材上に塗工された上層形成用材料よりも表面張力の影響を強く受けるので、膜減りが小さい。そのため、平面視面積の大きな下層上に形成される上層の厚みは、平面視面積の小さな下層上に形成される上層の厚みよりも厚くなる。
【００９７】
このように、突起部を構成する層のうち、下層の平面視面積が大きいほど、下層上に形成される上層が厚く形成されるので、結果として、突起部の基材表面からの高さを高くすることができる。
【００９８】
なお、上述したように、多くの場合、下層が形成された基材上に上層形成用材料を塗布して得られる塗膜（上層）では、下層の外縁部分にて厚みが薄くなり、下層および上層の積層体の断面形状は順テーパーとなるが、フォトマスクを介した露光により上層をパターニングする場合、照射光のマスクパターンによる回折のために上層の外縁部分の一部への積算照射光量が高くなり、上層の外縁部分の一部が盛り上がることもある。
【００９９】
また、突起部を構成する層のうち、最上層以外の同一階層であれば、１層目、２層目、３層目等のいずれの平面視面積を異ならせてもよい。また、最上層以外の少なくともひとつの同一階層の平面視面積が異なっていれば、最上層の平面視面積は等しくても異なっていてもよい。
【０１００】
さらに、突起部を構成する層のうち、下層の平面視面積と上層の平面視面積とは等しくても異なっていてもよい。また、下層の平面視面積と上層の平面視面積とが異なる場合には、下層の平面視面積が上層の平面視面積よりも大きくてもよく、下層の平面視面積が上層の平面視面積よりも小さくてもよい。
【０１０１】
突起部を構成する層の平面視形状が円形状である場合であって、下層の平面視面積と上層の平面視面積とが異なる場合、下層の直径と上層の直径との差は、３μｍ〜４０μｍ程度で設定され、好ましくは１０μｍ〜３０μｍの範囲内である。
【０１０２】
また、突起部を構成する層の平面視形状が円形状である場合、基材表面からの高さの異なる突起部をそれぞれ構成する層のうち、最上層以外の同一階層の直径の差としては、５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上である。上記同一階層の直径の差が上記範囲であれば、有意な高さの差を得ることができるからである。
【０１０３】
基材表面からの高さの異なる突起部の種類の数としては、２種以上であれば特に限定されるものではない。例えば図１においては、高さ調整部６ａおよび６ｂ間、６ｂおよび６ｃ間、６ｃおよび６ｄ間のそれぞれの間隔が異なるので、これらの間隔に応じて、基材表面からの高さの異なる３種の突起部８が形成されている。
【０１０４】
突起部のパターン形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、円形状、矩形状等が挙げられる。
【０１０５】
また、突起部の形成位置としては、特に限定されるものではないが、上述したように表示領域および非表示領域の両方に下地層が形成されていることが好ましく、表示領域内では画素間遮光部上および額縁遮光部上の両方に下地層が形成されていることが好ましい。これにより、各領域において、突起部の基材表面からの高さの分布を揃えることができ、ギャップ精度を向上させることができるからである。
【０１０６】
さらに、突起部は、表示領域内では非画素領域に形成されていることが好ましい。これにより、本発明のカラーフィルタ基板を液晶表示装置に用いた場合には、開口率の低下や、突起部付近での液晶の配向不良を抑制することができるからである。
【０１０７】
突起部を構成する着色パターンと、着色層を構成する着色パターンとは、連続して形成されていてもよく、分離して形成されていてもよい。
【０１０８】
４．着色層
本発明における着色層は、基材上の遮光部の開口部に形成され、３色以上の着色パターンからなるものである。
【０１０９】
各色の着色パターンの配列としては、特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の一般的な配列とすることができる。また、着色パターンの幅、面積等は任意に設定することができる。
【０１１０】
さらに、着色パターンの色としては、３色以上であれば特に限定されるものではなく、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色、または、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）の４色、または、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）、シアン（Ｃ）の５色等とすることができる。
【０１１１】
着色層の形成方法としては、各色の着色パターンを形成することができる、すなわち着色層をパターニングすることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、着色層形成用感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法等を挙げることができる。
【０１１２】
各色の着色パターンは、各色の顔料や染料等の着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものである。
赤色パターンに用いられる着色剤としては、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。これらの顔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。
緑色パターンに用いられる着色剤としては、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。これらの顔料もしくは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。
青色パターンに用いられる着色剤としては、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。
【０１１３】
また、バインダ樹脂としては、透明な樹脂が用いられる。
着色層の形成方法として印刷法やインクジェット法を用いる場合、バインダ樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
また、着色層の形成方法としてフォトリソグラフィー法を用いる場合、バインダ樹脂としては、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。この場合、着色剤および感光性樹脂を含有する着色層形成用感光性樹脂組成物に、光重合開始剤を添加してもよく、さらには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、難燃剤等を添加してもよい。
【０１１４】
着色層の膜厚は、通常、１μｍ〜３μｍ程度で設定される。
【０１１５】
５．遮光部
本発明における遮光部は、基材上にパターン状に形成されるものである。
【０１１６】
遮光部のパターン形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ状、マトリクス状等の形状が挙げられる。
【０１１７】
遮光部としては、例えば、黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものや、クロム、酸化クロム等の金属薄膜等が挙げられる。この金属薄膜は、ＣｒＯｘ膜（ｘは任意の数）およびＣｒ膜が２層積層されたものであってもよく、また、より反射率を低減させたＣｒＯｘ膜（ｘは任意の数）、ＣｒＮｙ膜（ｙは任意の数）およびＣｒ膜が３層積層されたものであってもよい。中でも、遮光部の膜厚を比較的厚くすることができるという点で、遮光部は黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものであることが好ましい。
【０１１８】
遮光部が黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものである場合、この遮光部の形成方法としては、遮光部をパターニングすることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、遮光部形成用感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法等を挙げることができる。
【０１１９】
上記の場合であって、遮光部の形成方法として印刷法やインクジェット法を用いる場合、バインダ樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
また、上記の場合であって、遮光部の形成方法としてフォトリソグラフィー法を用いる場合、バインダ樹脂としては、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。この場合、着色剤および感光性樹脂を含有する着色層形成用感光性樹脂組成物に、光重合開始剤を添加してもよく、さらには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、難燃剤等を添加してもよい。
【０１２０】
一方、遮光部が金属薄膜である場合、この遮光部の形成方法としては、遮光部をパターニングすることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィー法、マスクを用いた蒸着法、印刷法等を挙げることができる。
【０１２１】
遮光部の膜厚としては、金属薄膜の場合は０．２μｍ〜０．４μｍ程度で設定され、黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものである場合は０．５μｍ〜２μｍ程度で設定される。
【０１２２】
６．基材
本発明に用いられる基材としては、可視光に対して透明な基材であれば特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタに用いられる透明基板を用いることができる。具体的には、石英ガラス、無アルカリガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、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が挙げられる。
【０１２３】
また、基材の厚みとしては、特に限定されるものではないが、本発明のカラーフィルタ基板の用途に応じて、例えば１００μｍ〜１ｍｍ程度のものを使用することができる。
【０１２４】
７．オーバーコート層
本発明においては、遮光部、着色層、高さ調整部、下地層および突起部の上にオーバーコート層が形成されていてもよい。本発明のカラーフィルタ基板を横電界駆動方式の液晶表示装置に適用する場合には、通常、オーバーコート層が設けられる。
このオーバーコート層は、上記下地層を構成する透明樹脂層や、上記突起部を構成する透明樹脂部として用いることができる。例えば図１１や図１５に示すように、オーバーコート層９が下地層７を構成していてもよい。
【０１２５】
オーバーコート層の形成材料としては、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光硬化性樹脂（感光性樹脂）や、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などが挙げられる。
【０１２６】
オーバーコート層の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、オーバーコート層形成用感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法等を挙げることができる。
【０１２７】
また、オーバーコート層の膜厚としては、着色層を保護することができる膜厚であればよいが、オーバーコート層によってカラーフィルタ基板の表面が平坦化されることから、所望のセルギャップが得られるように比較的薄い方が好ましい。具体的には、０．５μｍ〜５μｍ程度で設定することができ、好ましくは１μｍ〜３μｍの範囲内である。
【０１２８】
８．フォトスペーサ
本発明においては、遮光部および着色層の上に、フォトスペーサが形成されていてもよい。オーバーコート層が形成されている場合には、通常、オーバーコート層上にフォトスペーサが形成される。
このフォトスペーサは、上記突起部を構成する透明樹脂部として用いることができる。例えば図１１に示すように、フォトスペーサ１１が突起部８を構成していてもよい。
【０１２９】
フォトスペーサの形成材料および形成方法としては、上記オーバーコート層と同様とすることができる。
【０１３０】
また、フォトスペーサの厚みとしては、特に限定されるものではないが、例えばカラーフィルタ基板表面からのフォトスペーサの突出高さとしては、１μｍ〜５μｍ程度で設定することができ、好ましくは１．５μｍ〜４μｍの範囲内である。
【０１３１】
９．配向制御用突起
本発明においては、遮光部および着色層の上に、配向制御用突起が形成されていてもよい。本発明のカラーフィルタ基板を垂直配向方式の液晶表示装置に適用する場合には、通常、配向制御用突起が設けられる。
この配向制御用突起は、上記下地層を構成する透明樹脂層や、上記突起部を構成する透明樹脂部として用いることができる。例えば図１５に示すように、配向制御用突起１２が突起部８を構成していてもよい。
【０１３２】
配向制御用突起の形成材料としては、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光硬化性樹脂（感光性樹脂）、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ノボラック系樹脂等の光分解(開裂、可溶化)型樹脂を用いることができる。
【０１３３】
また、配向制御用突起の形成方法としては、上記オーバーコート層と同様とすることができる。
【０１３４】
配向制御用突起の厚みとしては、特に限定されるものではないが、例えば表示領域の着色層最表面からの配向制御用突起の高さとしては、０．５μｍ〜３μｍ程度で設定することができ、好ましくは１μｍ〜２μｍの範囲内である。
【０１３５】
１０．透明電極層
本発明のカラーフィルタ基板を、ＴＮ方式または垂直配向方式等の液晶表示装置に適用する場合には、通常、透明電極層が設けられる。この場合、透明電極層は、遮光部、着色層、高さ調整部、下地層および突起部の上に形成されていてもよく、高さ調整部と下地層との間に形成されていてもよく、下地層と突起部との間に形成されていてもよい。
【０１３６】
また、本発明のカラーフィルタ基板を、横電界駆動方式の液晶表示装置に適用する場合には、透明電極層が設けられる場合もある。この場合、透明電極層は、カラーフィルタ基板の液晶層に接する面とは反対側の面に形成される。
【０１３７】
透明電極層の形成材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛、酸化錫等が挙げられる。
【０１３８】
透明電極層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングする方法が好ましく用いられる。
【０１３９】
また、透明電極層の膜厚としては、通常、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度で設定される。
【０１４０】
１１．配向膜
本発明においては、遮光部、着色層、高さ調整部、下地層および突起部の上に配向膜が形成されていてもよい。オーバーコート層が形成されている場合には、オーバーコート層上に配向膜が形成される。本発明のカラーフィルタ基板を液晶表示装置に適用する場合には、通常、配向膜が設けられる。
【０１４１】
配向膜としては、液晶分子を配向させる配向機能を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、光配向膜、ラビング配向膜などが挙げられる。
【０１４２】
１２．カラーフィルタ基板の製造方法
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の一例について説明する。
まず、基材上に遮光部をパターン状に形成する。次に、遮光部がパターン状に形成された基材上に、着色層を構成する赤色パターンと、高さ調整部を構成する赤色パターンとを同時に形成する。このとき、高さ調整部を構成する赤色パターンは、異なる間隔で複数形成される。次いで、遮光部および赤色パターンが形成された基材上に、着色層を構成する緑色パターンと、下地層を構成する緑色パターンとを同時に形成する。このとき、下地層を構成する緑色パターンは、間隔の異なる高さ調整部間に形成される。次に、遮光部、赤色パターンおよび緑色パターンが形成された基材上に、着色層を構成する青色パターンと、突起部を構成する青色パターンとを同時に形成する。このとき、突起部を構成する青色パターンは、高さ調整部間の下地層上に形成される。続いて、必要に応じて遮光部、着色層、高さ調整部、下地層および突起部の上にオーバーコート層、透明電極層、配向膜等を形成する。このようにして、カラーフィルタ基板を作製することができる。
なお、この際、各着色パターンの形成順は特に限定されるものではない。
【０１４３】
１３．用途
本発明のカラーフィルタ基板は、種々の用途に用いることができ、例えば、ＩＰＳ、ＦＦＳ等の横電界方式、ＭＶＡ、ＰＶＡ等の垂直配向方式、ＴＮ方式などの液晶表示装置などに適用することができる。
【０１４４】
Ｂ．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。
本発明の液晶表示装置は、上述したカラーフィルタ基板を用いたことを特徴とするものである。
【０１４５】
本発明の液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。図８は、本発明の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。図８に例示するように、液晶表示装置２０は、カラーフィルタ基板１と、対向基板２１と、カラーフィルタ基板１および対向基板２１間に形成された液晶層２５とを有している。カラーフィルタ基板１は、基材２と、基材２上にパターン状に形成された遮光部３と、基材上の遮光部の開口部に形成された着色層（図示なし）と、遮光部３上に異なる間隔で形成され、赤色パターン５Ｒからなる高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、高さ調整部６ａおよび６ｂ間、６ｃおよび６ｄ間に、高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの端部を覆うように形成され、緑色パターン５Ｇからなる下地層７と、高さ調整部６ａおよび６ｂ間、６ｃおよび６ｄ間の下地層７上に形成され、青色パターン５Ｂからなる突起部８ａ，８ｂと、高さ調整部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、下地層７および突起部８ａ，８ｂ等の上に形成されたオーバーコート層９と、オーバーコート層９上に形成された配向膜１０とを有している。また、対向基板２１は、第２基材２２と、第２基材２２上に形成された電極層２３と、電極層２３上に形成された第２配向膜２４とを有している。
【０１４６】
カラーフィルタ基板１において、高さ調整部６ａおよび６ｂ間の間隔と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の間隔とが異なるので、この間隔に応じて、高さ調整部６ａおよび６ｂ間に形成された下地層７の膜厚ｔ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間に形成された下地層７の膜厚ｔ２とは異なるものとなり、ｔ１＞ｔ２の順に膜厚が厚くなる。その結果として、高さ調整部６ａおよび６ｂ間の下地層７上に形成された突起部８ａの基材表面からの高さｈ１と、高さ調整部６ｃおよび６ｄ間の下地層７上に形成された突起部８ｂの基材表面からの高さｈ２とは異なるものとなり、ｈ１＞ｈ２の順に高さが高くなる。
【０１４７】
ここで、突起部８ａ，８ｂを、高さの順に、高スペーサ８ａ、低スペーサ８ｂということとする。液晶表示装置２０では、基本的に高スペーサ８ａでセルギャップを制御するので、セルギャップを液晶層の収縮に追従させやすく、低温発泡の発生を抑制することができる。また、液晶表示装置２０に荷重が加わってセルギャップが狭くなったときには、高スペーサ８ａおよび低スペーサ８ｂの両方でカラーフィルタ基板１および対向基板２１が支持される。したがって、高い耐荷重特性を実現できる。
【０１４８】
本発明においては、上述したカラーフィルタ基板を用いるので、突起部の基材表面からの高さを複合的に調整することが可能である。したがって、耐荷重特性に優れ、ギャップむらがない表示品位の高い液晶表示装置とすることができる。また、本発明の液晶表示装置のサイズが比較的大きい場合であっても、たわみや反りの発生を防ぐことができる。
【０１４９】
さらに、本発明における高さ調整部は、３色以上の着色パターンのうちの１色の着色パターンまたは遮光部から構成され、下地層は、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂層からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成され、突起部は、３色以上の着色パターンおよび透明樹脂部からなる群から選択される少なくとも１層以上の層から構成される。これらの高さ調整部、下地層および突起部が、例えば遮光部、着色パターン、オーバーコート層で構成されている場合には、遮光部、着色層およびオーバーコート層の形成時に、同時に高さ調整部、下地層および突起部を形成することができ、簡便なプロセスで液晶表示装置を得ることができる。
【０１５０】
本発明の液晶表示装置の駆動方式としては、特に限定されるものではなく、一般的な駆動方式を採用することができ、例えば、ＩＰＳ、ＦＦＳ等の横電界方式、ＭＶＡ、ＰＶＡ等の垂直配向方式、ＴＮ方式などを挙げることができる。
【０１５１】
本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタ基板を用いたものであれば特に限定されるものではないが、通常は、カラーフィルタ基板と、対向基板と、カラーフィルタ基板および対向基板間に形成された液晶層とを有している。
なお、カラーフィルタ基板については、上記「Ａ．カラーフィルタ基板」の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
また、対向基板としては、本発明の液晶表示装置の駆動方式等に応じて適宜選択して用いることができる。
【０１５２】
本発明における液晶層は、カラーフィルタ基板および対向基板間に設けられるものである。液晶層を構成する液晶としては、特に限定されるものではないが、本発明の液晶表示装置の駆動方式等に応じて、誘電異方性の異なる各種液晶、およびこれらの混合物を用いることができる。
【０１５３】
液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば、真空注入方式や液晶滴下方式等が挙げられる。
真空注入方式では、例えば、あらかじめカラーフィルタ基板および対向基板を用いて液晶セルを作製し、減圧下でキャピラリー効果を利用して液晶セルに液晶を注入し、接着剤で封鎖することにより液晶層を形成することができる。
また液晶滴下方式では、例えば、カラーフィルタ基板の周縁にシール剤を塗布し、このカラーフィルタ基板の柱状スペーサで隔てられた領域に、ディスペンサー等を用いて液晶を滴下し、カラーフィルタ基板および対向基板を重ね合わせ、シール剤を介して接着させることにより、液晶層を形成することができる。
【０１５４】
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】
【０１５５】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
［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メチルエーテル（ＤＭＤＧ）を８８重量部仕込み、攪拌して溶解させた後、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、窒素気流下において、８５℃で２時間攪拌し、さらに１００℃で１時間反応させた。さらに、得られた溶液に、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、ハイドロキノンを０．２重量部添加し、１００℃で５時間攪拌し、これにより、共重合樹脂溶液（固形分５０％）を得た。
次に、このようにして得られた共重合樹脂溶液（固形分５０％）を、下記の材料とともに室温で攪拌して混合し、感光性樹脂組成物を得た。
【０１５６】
＜感光性樹脂組成物の組成＞
・共重合樹脂溶液（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
【０１５７】
（遮光部の形成）
次いで、下記の材料を混合し、サンドミルにて十分に分散させることにより、黒色顔料分散液を調製した。
【０１５８】
＜黒色顔料分散液の組成＞
・黒色顔料：２３重量部
・高分子分散剤（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
【０１５９】
次に、上記黒色顔料分散液を、下記の材料とともに十分に混合し、遮光部用感光性樹脂組成物を得た。
【０１６０】
＜遮光部用感光性樹脂組成物の組成＞
・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
【０１６１】
そして、厚み１．１ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）  ＡＮ材）上に上記の遮光部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し、１００℃で３分間乾燥させ、厚み１．３μｍの遮光膜を形成した。
その後、上記遮光膜を超高圧水銀ランプでパターン露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で現像し、２００℃で３０分間の加熱処理を施すことにより、画素間遮光部、額縁遮光部を形成した。
【０１６２】
（着色層の形成）
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。
【０１６３】
＜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
【０１６４】
上記遮光部が形成された基板上に、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した後、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、赤色パターン（赤色画素）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、塗膜が形成された基板を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。そして、塗膜が形成された基板に２００℃で３０分間の加熱処理を施して、図１６に示すように赤色画素を形成すべき領域に着色層を構成する赤色パターン４Ｒを形成するとともに、図１７、図１８（ａ）および図１９に示すように非表示領域に高さ調整部６を構成する赤色パターン５Ｒを形成した。このとき、額縁遮光部上にも非表示領域と同様に、高さ調整部を構成する赤色パターンを形成した。赤色パターンの膜厚は２．０μｍであった。また、高さ調整部を構成する赤色パターンの間隔ｄ１，ｄ２，ｄ３を、下記表１に示す。
【０１６５】
なお、図１７は図１６の太枠Ｆの拡大図であり、図１８は図１７の太枠Ｇの拡大図であり、図１９は図１８（ｃ）のＨ−Ｈ線断面図である。また、図１６において、額縁遮光部３ａ上および非表示領域３５に形成された高さ調整部、下地層、突起部をそれぞれ構成する赤色パターン、緑色パターン、オーバーコート層およびフォトスペーサ、ならびに、表示領域３６に形成されたオーバーコート層は省略されている。図１７においては、高さ調整部６を構成する赤色パターン５Ｒのみを示している。
【０１６６】
また、上述した赤色パターン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、図１６に示すように緑色画素を形成すべき領域に着色層を構成する緑色パターン４Ｇを形成するとともに、図１８（ｂ）および図１９に示すように非表示領域に下地層７を構成する緑色パターン５Ｇを形成した。このとき、額縁遮光部上にも非表示領域と同様に、下地層を構成する緑色パターンを形成した。緑色パターンの膜厚は１．５μｍであった。
【０１６７】
さらに、上述した赤色パターン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、図１６に示すように青色画素を形成すべき領域に青色パターン４Ｂを形成した。この青色パターンの膜厚は１．９μｍであった。
【０１６８】
（オーバーコート層の形成）
上記着色層が形成された基板上に、上記の感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布して乾燥させ、乾燥時の厚み１．２μｍの塗膜を形成した。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、オーバーコート層を形成すべき領域に紫外線を１０秒間照射した。次いで、塗膜が形成された基板を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。そして、塗膜が形成された基板に２００℃で３０分間の加熱処理を施して、膜厚１．０μｍのオーバーコート層を形成した。この際、表示領域だけでなく非表示領域にもオーバーコート層を形成し、図１８（ｃ）および図１９に示すようにオーバーコート層９を下地層７の構成要素とした。
【０１６９】
（フォトスペーサの形成）
上記オーバーコート層が形成された基板上に、上記の感光性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布して乾燥させた。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、スペーサ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、塗膜が形成された基板を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。そして、塗膜が形成された基板に２００℃で３０分間の加熱処理を施して、高さ３．０μｍのフォトスペーサを形成した。この際、表示領域内の高さ調整部および下地層が形成されていない部分のオーバーコート層上にフォトスペーサを形成するとともに、図１８（ｃ）および図１９に示すように下地層７を構成するオーバーコート層９上に突起部８を構成するフォトスペーサ１１を形成した。
以上により、カラーフィルタ基板を作製した。
【０１７０】
（カラーフィルタ基板の評価）
フォトスペーサのガラス基板表面からの高さｈ１，ｈ２，ｈ３、および、フォトスペーサのカラーフィルタ基板表面からの高さｋ１，ｋ２，ｋ３を測定した。なお、図１９に示すように、フォトスペーサのガラス基板表面からの高さｈ１，ｈ２，ｈ３は、ガラス基板（基材２）の表面からフォトスペーサ８の頂部までの高さ（距離）である。また、図１９に示すように、フォトスペーサのカラーフィルタ基板表面からの高さｋ１，ｋ２，ｋ３は、高さ調整部６を構成する赤色パターン５Ｒの直上に形成されたオーバーコート層９の表面からフォトスペーサ１１の頂部までの高さ（距離）である。
このとき、各種のフォトスペーサについて、任意の２０箇所を測定して、高さの平均値を求めた。結果を下記表１に示す。
【０１７１】
（液晶表示装置の作製）
上記カラーフィルタ基板上にポリイミド系配向膜を形成して、ラビング処理を施した。また、薄膜トランジスタ素子を備え、透明電極が形成された対向基板を作製し、同様に対向基板上にポリイミド系配向膜を形成して、ラビング処理を施した。配向膜が形成されたカラーフィルタ基板および対向基板を、ラビング処理方向が直交するように対向させ、シール材を介して貼り合わせた後に、注入口から液晶を注入した。液晶の注入は、空セルを減圧下に放置後、注入口を液晶槽に浸漬し、常圧に戻すことにより行なった。液晶の注入後、注入口を封止し、さらに偏光板をカラーフィルタ基板および対向基板の外側に貼付することにより、液晶表示装置を作製した。
【０１７２】
（液晶表示装置の評価）
大塚電子製  RETS-2000によりセルギャップを測定した。なお、セルギャップは、カラーフィルタ基板表面からのフォトスペーサの突出高さ、すなわちカラーフィルタ基板表面からフォトスペーサの頂部までの距離である。このとき、各領域のセルギャップについて、任意の２０箇所を測定して、平均値を求めた。
また、液晶表示装置を０℃環境に２４時間放置した後に、透過照明付き偏光顕微鏡(クロスニコル下)で観察したところ、異常は見られなかった。
これらの結果を下記表１に示す。
【０１７３】
【表１】
2008250094.tif 000003
【０１７４】
［比較例１］
高さ調整部間の間隔を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板および液晶表示装置を作製した。
液晶表示装置を０℃環境に２４時間放置した後に、透過照明付き偏光顕微鏡(クロスニコル下)で観察したところ、透過光の見えない気泡状箇所が確認された。
【０１７５】
［実施例２］
高さ調整部間の間隔を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板および液晶表示装置を作製した。
液晶表示装置を０℃環境に２４時間放置した後に、透過照明付き偏光顕微鏡(クロスニコル下)で観察したところ、実施例１と同様に、異常は見られなかった。
【０１７６】
［比較例２］
実施例１において、高さ調整部を構成する赤色パターン、および、下地層を構成する緑色パターンを形成しなかった以外は、実施例1と同様にしてカラーフィルタ基板および液晶表示装置を作製した。
液晶表示装置を０℃環境に２４時間放置した後に、透過照明付き偏光顕微鏡(クロスニコル下)で観察したところ、透過光の見えない気泡状箇所が確認された。
【０１７７】
実施例１，２の通り、間隔の異なる高さ調整部（赤色パターン）間にそれぞれ下地層(緑色パターンおよびオーバーコート層)および突起部（フォトスペーサ）を形成して、高さの異なる複数種のフォトスペーサを同一の液晶表示装置内に設けることにより、低温保管時の表示異常を解消することが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明のカラーフィルタ基板の一例を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概略平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概略平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概略平面図である。
【図８】本発明の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図９】図３のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】高さ調整部の幅と下地層の膜減りとの関係を説明するための図である。
【図１１】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概略断面図である。
【図１２】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概略断面図である。
【図１３】本発明のカラーフィルタ基板における下地層の形成方法の一例を示す工程図である。
【図１４】図５のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１５】本発明のカラーフィルタ基板の他の例を示す概略断面図である。
【図１６】実施例のカラーフィルタ基板の示す概略平面図である。
【図１７】図１６の拡大図である。
【図１８】図１７の拡大図である。
【図１９】図１８（ｃ）のＨ−Ｈ線断面図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１  …  カラーフィルタ基板
２  …  基材
３，５Ｓ  …  遮光部
４  …  着色層
４Ｒ，５Ｒ  …  赤色パターン
４Ｇ，５Ｇ  …  緑色パターン
４Ｂ，５Ｂ  …  青色パターン
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  …  高さ調整部
７，７ａ，７ｂ  …  下地層
８，８ａ，８ｂ  …  突起部
１０  …  液晶表示装置
【図１】
2008250094.tif 000004
【図２】
2008250094.tif 000005
【図３】
2008250094.tif 000006
【図４】
2008250094.tif 000007
【図５】
2008250094.tif 000008
【図６】
2008250094.tif 000009
【図７】
2008250094.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008250094.tif 000013
【図１１】
2008250094.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008250094.tif 000019
【図１７】
2008250094.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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