(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィによって該着色感光性樹脂組成物よりなる着色部を形成するカラーフィルタの製造方法において、ブラックマトリクスの高さが高い場合に、該ブラックマトリクスと重なっている部分に発生する着色部の角状突起の突起量Δｈを低減し、液晶配向に悪影響がない状態とする方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は着色感光性樹脂組成物の層を形成し、次にプレスして該層を平坦化してからフォトリソグラフィによって着色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。プレスによる平坦化を可能にするため、感光性樹脂組成物の樹脂組成や残留溶剤量を調整する方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラックマトリクスを有するカラーフィルタ用基板の該ブラックマトリクス側の面上に着色感光性樹脂組成物の層を形成し、フォトリソグラフィによって該着色感光性樹脂組成物よりなる着色部を形成するカラーフィルタの製造方法であって、該着色感光性組成物の層を形成し、次にプレスして該着色感光性組成物の層を平坦化してから、フォトリソグラフィによって該着色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】
該着色感光性組成物の層を、残留溶剤を含まない状態においてプレスして平坦化す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】
該着色感光性樹脂組成物の層を、残留溶剤を含む状態においてプレスして平坦化す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４】
該着色感光性樹脂組成物の溶剤として揮発性の異なる２種類の溶剤を使用し、該着色感光性樹脂組成物の層の残留溶剤を揮発性の低い溶剤としてからプレスすることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
該カラーフィルタのいずれの着色部においても、一番高い部分と一番低い部分の高さの差が０．５μｍ以下になるようにプレスして平坦化することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項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、主にカラー液晶ディスプレイに使用される光学的カラーフィルタの製造に関する。特にブラックマトリクス材に黒色感光性樹脂組成物を使用し、着色部にも着色感光性樹脂組成物を使用して、フォトリソグラフィでパターン化する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法においては、ブラックマトリクス材に黒色感光性樹脂組成物を使用し、着色部にも着色感光性樹脂組成物を使用して、フォトリソグラフィによってブラックマトリクスと着色部をパターン形成する方法が主流である。この方法において、着色感光性樹脂組成物の表面に角状突起状が発生し、問題となっている。
【０００３】
着色部表面に角状突起が発生する理由を、図１の製造工程図に基づいて説明する。なお角状突起とは、例えば図１（ｄ）において、カラーフィルタの着色部３１（Ｒ）がブラックマトリクス２１と重なって、Δｈで示されている厚さだけ高くなっている部分をいう。ここでΔｈとは、各着色部における高さの最高部と最低部の差（高低差）の値である。
【０００４】
図１（ａ）：ガラス基板１の上にブラックマトリクス用の黒色感光性樹脂塗料２を全面に塗布し、プリベークと呼ばれる溶剤揮発工程で溶剤を揮発する。塗布厚は完成したブラックマトリクスの厚さが所定の厚さになるように調整する。完成したブラックマトリクスの厚さは所定の光学濃度（遮光率）を得るために通常１〜３μｍである。
【０００５】
図１（ｂ）：次に、通常のフォトリソグラフィによってブラックマトリクスを形成する。すなわち、所定のフォトマスクを使用して、該塗料の膜のブラックマトリクスとする部分を露光、硬化する。次に、現像液で現像して所望のブラックマトリクスのパターンを得る。その後ポストベークして熱硬化して所望のブラックマトリクス２１を得る。ブラックマトリクス２１の幅は通常６〜１５μｍである。また、隣接するブラックマトリクスの間が画素部であるが、その幅は一般に５０〜３００μｍである。
【０００６】
図１（ｃ）：その後、画素部に３色の着色部をフォトリソグラフィで形成するために、まず１色の着色感光性樹脂組成物の溶液、例えば赤色の３（Ｒ）を塗布し、溶剤を揮発する。溶剤揮発した着色感光性樹脂組成物層の厚さは通常１〜４μｍであり、下にブラックマトリクスがある部分は、ほぼブラックマトリクスの厚さだけ高くなる。また、通常の構成においては、ブラックマトリクスの厚さより着色部の厚さを厚くする。
【０００７】
図１（ｄ）：所定のフォトマスクを使用して、着色感光性樹脂組成物を露光、現像、さらにポストベークで熱硬化を行って、所定の着色部３１（Ｒ）を形成する。角状突起はこの工程で発生する。
【０００８】
図１（ｅ）：カラーフィルタを完成するには、通常３色の着色感光性樹脂組成物の着色部を３１（Ｒ）を形成した工程と同様の工程で形成するので、角状突起は、各着色部とブラックマトリクスが重なる部分の全てにおいて発生する。３１（Ｇ）は緑色の着色部、３１（Ｂ）は青色の着色部である。Δｈの値は各着色感光性樹脂組成物の固形分濃度や粘度によって多少異なるが、基本的にはブラックマトリクス２１の厚さ、すなわち１〜３μｍに近い値となる。
【０００９】
実際の液晶表示装置に使用できるようにするためには、上記カラーフィルタに以下の後工程を行う。（１）必要に応じてオーバーコート層の形成（２）透明導電層の形成、（３）配向膜の形成、（４）ラビング配向処理。角状突起は（４）のラビングによる配向処理の際に、不均一処理の原因となり、結果として液晶の配向の乱れが発生し、表示品質が低下する。角状突起が大きいほどラビング配向処理が不均一になり、液晶の配向の乱れも大きくなる。これらの後工程は後述する。
【００１０】
角状突起の高さ、すなわち着色部端部の高くなっている部分と内部の平坦部との高さの差Δｈを小さくすることを課題として、後述するような種々の検討、開発が行われている。また、角状突起があっても液晶の配向不良が発生しない方法の研究開発も行われている。現在は、Δｈを０．５μｍ以下にすれば、液晶の配向不良の発生を回避することができる。
【００１１】
第１の方策として、ブラックマトリクスと着色部との重なり部分がないように、高位置精度で露光する方法が挙げられる。この方策が可能であれば、この角状突起は発生しない。しかし、実際上、そのような高位置精度の露光は、装置上も作業環境上でも困難である。万一、ブラックマトリクスと着色部との間に隙間ができると、バックライト光が漏れて重欠陥となってしまう。そのため、図１に示したように、ブラックマトリクスと着色感光性樹脂組成物とが重複する部分を設けて、バックライト光の漏れがないようにしている。
【００１２】
第２に、原理的に角状突起が発生しない方法として、いわゆる裏面露光法と呼ばれる方法がある。すなわち、カラーフィルタ基板の裏面（ガラス面）から露光する方法である。形成してあるブラックマトリクスをフォトマスクとする方法である。しかし、着色感光性樹脂組成物の層は遮光性であるので、露光光は該層で吸収される。そのため、該層の表面まで硬化するには、表面側からの露光と比較して、露光量を大幅に多くしなければならない。このため、生産性が低い。また、必要な部分に着色部が形成されない欠陥、いわゆる白抜け、が発生する問題もある。一部では実用化されているが、高コストであった。（たとえば特許文献１、特許文献２。）。
【００１３】
第３に、ブラックマトリクスの厚さを薄くすることは、黒色感光性樹脂組成物を使用したブラックマトリクス（樹脂ブラックマトリクスと呼ばれることもある）では、単位厚さ当たりの遮光率が低いので、遮光率が低下してしまうので難しい。以前は金属クロムを使用したブラックマトリクス（金属ブラックマトリクスと呼ばれることもある）を使用していたが、厚さが０．２μｍでも十分な遮光率が得られていて、角状突起は問題にならなかった。しかし現在では、環境問題の点からクロムを使用することはできない。
【００１４】
第４に、発生した角状突起を削り取る方法がある。この方法は実用化されているが、高精度で平面研削を行うことは、大面積になるにつれて、研削の均一性を確保するために高価な高精度の研磨機が必要であり、また研削に長い時間がかかる。また研削屑の除去を完全にする必要があるが、水洗除去や残り屑の検査が必要であり、高コストの要因であった。（たとえば特許文献３。）。
【００１５】
第５に、着色部を形成した後に、全面に平滑化層をオーバーコートで形成する方法がある。平坦化層はカラーフィルタの保護の役割も果たす。この方法も実用化されている。しかし、凹凸がある表面に樹脂溶液を塗布し、溶剤揮発し、硬化する方法では、下の凹凸の影響を小さくするためには、塗布厚をかなり厚くする必要があり、材料費が高くなり、生産工程が増え、高コスト化の原因であった。（例えば特許文献４。）。
【００１６】
以下に先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開平０２−１６０２０３号公報
【特許文献２】特特開２００５−２９２３３７号公報
【特許文献３】特開２００４−２４４５６６号公報
【特許文献４】特開２００２−２２８８２６号公報
【特許文献５】特開昭６２−２８０８０５号公報
【特許文献６】特開平５−２８１４１２号公報
【特許文献７】特開平０６−３４８０８号公報
【特許文献８】特開昭６２−２８０８０３号公報
【特許文献９】特開平５−１８８２１３号公報
【特許文献１０】特開２００６−３０１４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、カラーフィルタのブラックマトリクスを感光性のレジストで形成する場合に発生する該ブラックマトリクスと重なっている部分に発生する着色部の角状突起の突起量Δｈを低減し、液晶配向の乱れを少なくする方法を提供すことを課題とする。さらにΔｈを０．５μｍ以下にして、液晶配向に悪影響がない状態とする方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、本発明の請求項１に係わる発明は、ブラックマトリクスを有するカラーフィルタ用基板の該ブラックマトリクス側の面上に着色感光性樹脂組成物の層を形成し、フォトリソグラフィによって該着色感光性樹脂組成物よりなる着色部を形成するカラーフィルタの製造方法であって、少なくとも該着色感光性組成物の層を形成し、次にプレスして該層を平坦化してからフォトリソグラフィによって該着色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である。
【００１９】
請求項２に係わる発明は、該着色感光性樹脂組成物として、残留溶剤を含まない状態においてプレスによって平坦化が可能であるものを使用す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である。
【００２０】
請求項３に係わる発明は、該着色感光性樹脂組成物として、残留溶剤を含む状態においてプレスによって平坦化が可能であるものを使用す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である。
【００２１】
請求項４に係わる発明は、該着色感光性樹脂組成物の溶剤として揮発性の異なる２種類の溶剤を使用し、該着色感光性樹脂組成物の層の残留溶剤を揮発性の低い溶剤のみとすることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタの製造方法である。
【００２２】
請求項５に係わる発明は、該カラーフィルタのいずれの着色部においても、高低差が０．５μｍ以下になるようにプレスして平坦化することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によって、ラビング法による配向処理を行うカラーフィルタにおいて、液晶の配向不良が少ない液晶表示装置用のカラーフィルタを提供することができる。
【００２４】
すなわち、請求項１の発明によって、カラーフィルタ用基板上に黒色感光性樹脂組成物を使用して形成したブラックマトリクス上に、着色感光性樹脂組成物を使用してフォトリソグラフィで着色部を形成したカラーフィルタにおいて、ブラックマトリクスと着色部が重なった部分に発生する角状突起Δｈの高さを減少することができ、結果として液晶の配
向乱れを減少させることができる。
【００２５】
請求項２の発明によって、使用することができる着色感光性樹脂組成物中の感光性樹脂の成分が従来カラーフィルタに使用されている成分と同じであっても、または変わったとしても、従来の溶剤揮発工程を使用して、請求項１の発明を短時間に達成することができる。
【００２６】
請求項３の発明によって、従来の溶剤揮発工程をそのまま使用することはできなくなるが、使用する着色感光性樹脂組成物中の感光性樹脂の成分を変えなくても、請求項１の発明を達成することができる。
【００２７】
請求項４の発明によって、請求項３の発明を行うことが容易に、かつ種々の樹脂成分に対して、安定してできる。
【００２８】
請求項５の発明によって、角状突起の高さΔｈが０．５μｍ以下であるカラーフィルタを提供することができる。Δｈの値は低いほど好ましいが、０．５μｍ以下であれば、ラビング法による配向処理を使用した場合、液晶の配向ムラは実質的に問題ない範囲にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図２に基づいて、本発明請求項１のカラーフィルタの製造方法の例を以下に述べる。
図２（ａ）：カラーフィルタ用基板１の上に黒色感光性樹脂組成物よりなるブラックマトリクス２１が形成されていて、その上全面に着色感光性樹脂組成物の塗布層３（Ｒ）が形成されている。基本的には図１（ｃ）の状態と同じであるが、ブラックマトリクス２１はポストベークによって加熱硬化してあって、後工程でのプレス時に破壊、変形等の問題が発生しない強度にしてある。塗布層３（Ｒ）の厚さについては、後述する。
【００３０】
塗布層３（Ｒ）中の溶剤量（残留溶剤量）は、次の平面プレス工程（ｂ）またはロールプレス工程（ｂ’）において所定の平坦化が達成できる値に調整する。残留溶剤量の調整方法は後述する。
【００３１】
図２（ｂ）：上記の３（Ｒ）の残留溶剤量を調整したものを、平面プレス装置で室温プレスまたは加熱プレスして、該着色感光性樹脂組成物の層３（Ｒ）を平坦化する。図は上側のプレス定盤５１と下側のプレス定盤５２でプレスしている状態を示している。加熱する場合には、プレス定盤５１、５２の少なくともいずれか一方にヒーター等の加熱装置を組み込んだプレス装置を使用することが好ましい。
【００３２】
なお、予備加熱を行ってプレス時間を短縮してもよい。また、雰囲気を減圧してプレスして、残留溶剤を除去する後工程の所要時間の短縮を図ってもよい。さらに、プレス定盤５１と該着色感光性樹脂組成物の層３（Ｒ）の間に、図２（ｂ’）のプレス用フィルム４１と同様にプレス用フィルムを介在させてもよい。プレス条件、該プレス用フィルムの作用、効果、材質等は後述する。
【００３３】
図２（ｂ’）：上記平面プレス工程に替えて、ロールプレス工程で平坦化する方法であって、上記の３（Ｒ）の残留溶剤量を調整したものを、ロールプレス装置で室温プレスまたは加熱プレスして着色感光性樹脂組成物の層３（Ｒ）を平坦化する。ロールプレスの場合、プレスロール６１と該着色感光性樹脂組成物の層３（Ｒ）の間にプレス用フィルム４１を挟むことが特に好ましい場合が多い。プレス条件、該プレス用フィルム４１については後述する。
【００３４】
加熱する場合には、少なくともプレスロール６１および支持用定盤６２のいずれか一方にヒーター等の加熱装置を組み込んだロールプレス装置を使用する。なお、予備加熱を行ってプレス時間を短縮してもよい。また、雰囲気を減圧した状態でプレスして、残留溶剤を除去する後工程の所要時間の短縮を図ってもよい。
【００３５】
図２（ｃ）：図２（ｂ）または図２（ｂ’）のプレス工程によって平坦化が終了した状態の着色感光性樹脂組成物に残留溶剤がある場合に加熱して除去する。装置としてはホットプレートまたは加熱チャンバーを使用することが好ましい。いずれも減圧型のものを使用して、残留溶剤を除去する後工程の所要時間の短縮を図ってもよい。
【００３６】
上記の平坦化の工程（ｂ）または（ｂ’）によって、ブラックマトリクス上の３（Ｒ）は流動変形して移動し、厚さが減少する。一方その分だけブラックマトリクスのない部分の３（Ｒ）の厚さが増加する。この場合、厚さの増加は、一般的にブラックマトリクスに近い部分が多く、画素の中央付近では小さい。
【００３７】
また、プレス面に弾性がある材料、例えばシリコーンゴム、を使用すると厚さの減少、増加は基本的にはカラーフィルタ基板全体で均一にならない。例えば、ブラックマトリクス端部付近上の着色感光性樹脂組成物の層に掛かるプレス圧は、ブラックマトリクス内側上の着色感光性樹脂組成物の層に掛かるプレス圧より高い。そのため、着色感光性樹脂組成物の層の厚さは、ブラックマトリクスの端部付近のほうが、ブラックマトリクスの内側より減少する。
【００３８】
プレスによる平坦化が均一でなくても、図２（ｄ）におけるΔｈが減少すれば、液晶の配向乱れは減少する。現在は、該Δｈが０．５μｍ以下であれば、液晶の配向不良の問題は発生しないようにすることができる。
【００３９】
図２（ｄ）：その後露光、現像、ポストベークを行い着色部３１（Ｒ）を形成する。角状突起の高さΔｈは、図１（ｄ）と比較して、プレスによってブラックマトリクス上の３（Ｒ）の厚さが薄くなった分だけ低くなる。ポストベークは３１（Ｒ）を加熱硬化させて、次工程での着色感光性樹脂組成物、たとえばＧ３の塗布時に３１（Ｒ）の溶解、膨潤、変形等の問題が発生しないようにするために行う。
【００４０】
図２（ｅ）：赤色の着色部３１（Ｒ）を形成したのと同様な工程を行って緑色の着色部３１（Ｇ）、青色の着色部３１（Ｂ）を形成する。角状突起の高さは３１（Ｒ）、３１（Ｇ）、３１（Ｂ）で異なったとしても、カラーフィルタ全面おいて０．５μｍ以下になっていれば、液晶の配向ムラを実質的になくすことができる。
【００４１】
平面プレスやロールプレスでプレスして、表面を平坦化する方法は、種々の工程で使用されている。カラーフィルタの製造においては、角状突起対策ではないが、印刷法によるカラーフィルタ製造において、カラーフィルタ用インクが印刷版からカラーフィルタ用基板へ転写する場合にインク分裂によって発生するインクの凹凸を平坦化するためにプレスする方法がある。（例えば特許文献５、特許文献６、特許文献７。）。
【００４２】
この場合、カラーフィルタ用印刷インクは印刷中にインクの粘度が変化すると問題なので、インクの粘度は少なくとも数時間以上安定するように組成を調整している。さらに、該インクは半乾燥状態になっても、加圧に対して十分に流動性がある。上記特許文献では、該インクが半乾燥状態（半硬化状態）であっても、表面張力が該インクより低いシリコーン樹脂フィルム等を使用して、プレス用の定盤やロールに付着しないようにしている。また、１色ごとにプレスするのではなく、３色の着色部を形成したのち、一括してプレスしている。
【００４３】
また、前記したカラーフィルタのオーバコート層と呼ばれる平滑化層の形成では、平滑化用の樹脂組成物を塗布して溶剤を揮発し、硬化しただけでは、平滑性が不足する場合に、プレスして平滑化することが知られている。しかし、使用されている樹脂組成物は感光性を有しない。また、塗布した後にすぐに溶剤が揮発することも、流動性がなくなることも必要でなく、考慮もされていない。実際に開示されているものにおいて、プレス流動性は塗布後も維持されており、プレスして平坦化した後、紫外線で硬化したり、加熱して硬化している（例えば特許文献８、特許文献９）。
【００４４】
一方、本発明はフォトリソグラフィによって着色部を形成しているが、フォトリソグラフィにおいては、着色感光性樹脂組成物の塗料は、露光時には流動性がなく、粘着性がないことが好ましい。しかし、溶剤が揮発した後にプレスして平坦化されるかどうかは知られていない。材料設計においても、プレスして流動する特性を賦与することは全く考慮されていない。着色部（画素パターン）をすべて形成した後に、３色の着色部を同時にプレスして平坦化することは、着色部が硬化しているため非常に困難である。
【００４５】
本発明に使用することができるカラーフィルタ用基板１としては、通常のカラーフィルタの基板に要求される性能の他に、プレス圧が印加されても、破壊したり、延び広がってブラックマトリクスパターンや、着色感光性樹脂組成物がひび割れ等を起こさない材料であることが必要である。また、熱プレスの加熱状態でも、上記の条件を満足するものであれば熱プレスを行う場合にも使用することができる。
【００４６】
透過型カラーフィルタの場合には無色透明な材料であることも必要である。実際の材料としては、硝子基板、石英基板、プラスチック基板等で、上記の条件を満足する公知のカラーフィルタ用基板材料を使用できる。中でも硝子基板は、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。
【００４７】
本発明のカラーフィルタのブラックマトリックス２１は黒色感光性樹脂組成物として、黒色顔料、重合開始剤、添加剤等からなる混合物である。これらの混合物を溶剤により塗料化したものを透明基板上に塗布しフォトリソグラフィー法により形成してもよいし、また溶剤によりインク化したものを使用して印刷法で形成してもよい。
【００４８】
本発明において特に必要なブラックマトリクスの特性は、着色部を塗布・溶剤揮発した後のプレスによってひび割れしたり、塑性変形したりしないことである。そのためには、ポストベーク後の樹脂成分の耐圧強度が重要である。また、黒色顔料の割合が多くなると耐圧強度が減少するので、実際の黒色感光性樹脂組成物の樹脂成分の種類、および黒色顔料の種類と含有量は、実際に使用する室温プレス、または熱プレスの条件でテストプレスを行って決定する。
【００４９】
ただし、圧力が高すぎて、ブラックマトリクスが破壊してしまう場合には、圧力を下げ、代わりに平板プレス装置の場合には、プレス時間を長くする方法、ロールプレスの場合にはプレス速度を遅くする方法を使用してもよい。。
【００５０】
本発明のブラックマトリクスの樹脂分としては、通常のブラックマトリクスに使用されているアクリル樹脂系のもの、ポリイミド樹脂系のものを使用することができる。これらの材料はパターン形成後のポストベークによって、重合・硬化が進行し、耐熱性も向上する。本発明における２３０℃程度の熱プレスにおいても、破壊や変形は発生しない。
【００５１】
本発明のブラックマトリクスの黒色顔料としては、一般的な有機黒色顔料、無機黒色顔料を使用することができる。例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、チタンブラ
ック、鉄ブラックなどを単体、あるいは混合して使用することができる。
【００５２】
本発明に使用することができる着色感光性樹脂組成物は、樹脂分、着色顔料、重合剤、添加剤等よりなる。これらの混合物を溶剤で塗料としたものを使用する。
【００５３】
上記の着色感光性樹脂組成物の樹脂分としては、アクリル系、ポリイミド系等の通常のフォトリソグラフィによるカラーフィルタに使用されている樹脂分を使用することができる。実施例に示されているように、通常使用されているアクリル系の樹脂でも、残留溶剤を含まない状態で加熱してプレスすることにより、流動して平坦化させることができた。加熱温度を高くすると流動性が向上して、平坦化に要する時間を短縮することができるが、後に述べるように加熱時のガラス基板の割れの発生、ソリの発生等の問題、および室温まで冷却するに必要な時間が長くなることなど、デメリットもあり、最適な条件は実験によって決定する。
【００５４】
室温プレスを使用する場合、プレス時の着色感光性樹脂組成物の流動性が不足する場合には、樹脂分として通常使用されている分子量より重合度の低い低分子量のものを使用するか、または感光性とポストベーク後の強度に悪影響をおよぼさない流動性のある物質を添加する。
【００５５】
上記の流動性は、基本的には樹脂分のガラス転移点によるので、ガラス転移点が室温以下の重合度のものを使用する。ただし、粘着性が発現し、ゴミの付着やフォトマスクへの粘着などの問題が発生するので、塗布して、溶剤を揮発させた後にカバーフィルムで覆うことが好ましい。また、プレス工程、および露光工程もカバーフィルムで覆った状態で行うことが好ましい。
【００５６】
上記の溶剤を残留した状態でプレスする場合には、残留溶剤量で見かけ上のガラス転移点、加圧流動性を調整することができるので、樹脂分として重合度の低い低分子量のものを使用することは必ずしも必要でなく、通常カラーフィルタに使用されている重合度の樹脂分を使用することができる。
【００５７】
上記の着色感光性樹脂組成物の溶剤は、基本的には揮発性により選択される。ここで、溶剤と記しているが、必ずしも成分全部を溶解することを意味していない。着色成分として顔料を使用している場合には、顔料に対しては溶剤でなく分散媒である。ただし、樹脂分を溶解することは必要である。該溶剤としては、一種類のみを使用する場合には沸点が１３０℃以上の材料を用いることが好ましい。基板サイズが大きい場合には沸点が１５０℃以上のものを用いることが、塗布層の厚さを安定して均一に維持するために好ましい。沸点が低くて揮発が速いと、塗布厚がムラになりやすい。また、請求項３の残留溶剤がある状態でプレスするための着色感光性樹脂組成物の溶剤としては沸点が１８０℃以上のものがプレス工程を安定して行うために好ましい。
【００５８】
上記の着色感光性樹脂組成物の塗布厚は、プレスする状態でブラックマトリクスの厚さ程度が好ましい。例えばブラックマトリクスの厚さより１μｍ薄いと、プレスして平坦化しても、着色部の最高部（ブラックマトリクスと重なっている部分）と最低部（画素部）の高さの差を０．５μｍ以下にすることは、着色部でブラックマトリクスと重なっている部分と画素部の面積比率からして、難しい。該塗布厚はブラックマトリクスの厚さ以上であるか、または０．５μｍ薄い範囲ならば、プレスして該高さの差を０．５μｍ以下にできる可能性がある。
【００５９】
一方、該塗布厚が厚すぎると、プレスしたとき流動して隣接する画素部へ入りこんでしまったり、前工程でプレスして平坦化した角状突起に、さらにプレスして流動した着色部
が乗り上げてしまう。いずれも防止しなければならない現象である。そのため、該塗布層の厚さはブラックマトリクスの厚さと同じかまたは０．５μｍ厚い程度が好ましい。実際は、その付近で実験して決定する。
【００６０】
請求項２，および請求項３に記載の着色感光性樹脂組成物の溶剤として、上記の条件を満たすものとして具体的には、ジエチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコール−ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル等を挙げることができる。また、この他にも、溶媒の沸点をより高めるために、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を用いることが可能である。また、必要に応じて２種類以上の溶媒を前記条件に合うように混合し、調整したものを用いることができる。
【００６１】
請求項４の着色感光性樹脂組成物の溶剤のうち揮発性の高い、すなわち沸点の低い溶剤としては、沸点が１３０℃以下のものが、揮発を短時間でおこなうことができるので好ましい。しかし、８０℃以下では、塗布安定性が低くなり好ましくない。一方揮発性が低い、すなわち沸点が高い溶剤としては、沸点が１８０℃以上のものが請求項２、３と同様にプレス工程を安定して行うために好ましい。
【００６２】
本発明おける着色感光性樹脂組成物の層３（Ｒ）、３（Ｇ）、３（Ｂ）は該組成物の溶液をカラーフィルタ基板へ直接塗布し溶剤を揮発して形成する方法と、まず転写用フィルムへ塗布して膜を形成した後、その膜をカラーフィルタ基板へ転写する方法（トランサー法と呼ばれることがある）がある。塗布方法としては、どちらの方法でもスピンナー塗布、ロール塗布、カーテン塗布、ブレード塗布等の通常のフォトリソグラフィによるカラーフィルタの着色感光性樹脂組成物を塗布する方法を使用することができる。また、後者では、グラビア塗布、フレキソ塗布等を使用することもできる。
【００６３】
残留溶剤を残す方法は、転写法においても使用することができるが、直接塗布法に使用することが好適である。転写法において残留溶剤の量を調整する方法としては、カラーフィルタ基板へ着色感光性樹脂組成物の膜を転写する工程の前、または後で、該膜に溶剤を浸透させる方法がある。具体的には、所定の溶剤の蒸気雰囲気中に置いたり、通過させたりする方法がある。
【００６４】
請求項３、４に記載の残留溶剤によってプレス時の流動変形を可能とする着色感光性樹脂組成物系では、残留溶剤の量を調整することが、工程安定のために必要である。溶剤として揮発しにくい高沸点のものを使用すれば残留溶剤の量は工程中では安定する。しかし、規定値まで残留溶剤量を減少させるのに長時間が必要である。また、後工程で残留溶剤を除去する際にも時間がかかる。
【００６５】
その理由は、溶剤揮発は加熱すれば速くなるが、加熱温度は着色感光性樹脂組成物が熱硬化反応を開始しない温度にする必要があるからである。熱硬化開始温度は着色感光性樹脂組成物の組成によって異なるが、通常は２００℃以下である。熱硬化開始温度より３０℃程度高い沸点の溶剤であっても、減圧して揮発させることで、熱硬化開始温度で残留溶剤を除去することができる。
【００６６】
請求項３の残留溶剤量を調整する方法としては、上記の加熱による溶剤揮発の段階で２段階以上の工程を経る場合、段階の区切りで残留溶剤量が所定量になるように、揮発条件を調整することが好ましい。
【００６７】
請求項４に記載の方法は、残留溶剤量を溶剤を少なくとも２種類使用し、一方は溶剤揮発時に揮発しやすいもの、他方は揮発しにくいものとし、第１段階の溶剤揮発で、残留溶剤量をプレスして平坦化するのに適した量とし、プレス後に残留溶剤を除去する方法である。第１段階の溶剤揮発条件は、揮発しにくい溶剤が所定量残留する条件で溶剤揮発する。所定の残留溶剤量まで溶剤を揮発させる時間を短縮させることができる。
【００６８】
残留溶剤の量を調整する方法としては、実際の着色感光性樹脂組成物の溶剤揮発工程（プリベーク工程）に即したものとする必要がある。実際の溶剤揮発工程は、２段階以上の工程で行われることが多い（例えば特許文献１０）。
【００６９】
第１段階の工程では、一般に大気中の自然溶剤揮発や、溶剤揮発時間を短縮するために減圧溶剤揮発を使用する。次の溶剤揮発工程では加熱する。ガラス基板を使用する場合には、加熱温度が１００℃以上の場合は、ガラスの材質やサイズや厚さによって異なるが、加熱によってガラス基板が割れたり、反ってしまって、周辺部分が加熱台（ホットプレート）から浮き上がってしまい、残留溶剤の除去が不均一になってしまうことがある。その対策として、一般に少なくとも２段階以上の加熱工程を行っている。
【００７０】
請求項４における残留溶剤の量を調整する段階は、この第１段階の加熱しない減圧溶剤揮発で行うことが、設備的にも、処理速度の点からも好ましい。そのために、着色感光性樹脂組成物の低沸点溶剤と高沸点溶剤の量を調整する。
【００７１】
残留溶剤量を調整するために基板を加熱する場合には、加熱温度はプレス時の加熱温度に近い温度とすることが好ましい。特に±５℃以内にすれば、基板温度調整に要する時間が不要になる。
【００７２】
プレスの圧力、プレス時間、加熱温度は、残留溶剤の量との兼ね合いで、テストによって決定する。ただし通常は、平板型プレス装置の場合は０．１〜１ＭＰａ、加圧時間は１〜３０秒、加熱する場合は加熱温度５０℃〜１５０℃が、ロールプレス装置の場合は、線圧として１０〜１００Ｎ／ｍ、送り速度０．１〜１０ｃｍ／秒の間が好ましい。加熱する場合は加熱温度５０℃〜１５０℃が、装置条件や作業条件が一般的であって好ましい。ここで線圧とは、被加圧物の単位長さ当たりにロールから印加される力である。また、上記の圧力値は平面プレスにおいても、ロールプレスにおいても、実際に角状突起部に加わる圧力ではなく、平面プレスの場合には加工面、ロールプレスの場合には加工長さあたりの数値である。ロールプレスの場合、実際に着色感光性樹脂組成物の層に印加される圧力は、ロールの径、ロール表面の硬度、被加圧面の硬度、流動性等によって異なる。いずれにせよ、実験によって最適条件を見いだす。
【００７３】
ロールプレスの場合、着色感光性樹脂組成物の流動性が高いため、単に平坦化するのではなく、プレスの後方へ着色感光性樹脂組成物が順次寄せられてしまうことがある。これを防止する方法として、プレス圧（線圧）を低くしたり、送り速度を速くしたり、加熱温度を下げて、着色感光性樹脂組成物の流動性を低下させたりする方法のどれか一つ、あるいは２つ以上の方法を併用することによって、回避することができる。
【００７４】
プレス面としては、硬質の材料、例えば金属、セラミックス、多少弾力のある材料、例えば硬質プラスチック、硬質ゴムがあり、テストによって最適なものを見いだす。この場
合、直接プレスすることもできるが、付着を避けるため、表面に離型性層を形成したものを使用することが好ましい。プレス表面は表面張力がプレスされる着色感光性樹脂組成物の層より低いものを使用することが、該層がプレス面に付着することがなく、好適である。
【００７５】
一方、プレス面と着色感光性樹脂組成物の層の間にプレス用フィルムを挟んでプレスすることもできる。上記のプレス面に挟み込むプレス用フィルムの作用、効果は（１）着色感光性樹脂組成物の層に掛かるプレス圧が均一になるようにするため、（２）着色感光性樹脂組成物の層がロールへ付着することを防止するため、（３）プレス面の平滑性が不足する場合、平滑なプレス用フィルムを使用して平滑な着色感光性樹脂組成物の面を得るため、（４）着色感光性樹脂組成物の層にゴミが付着することを防止するために使用する。また、着色感光性樹脂組成物の成分自体や残留溶剤が多くて、付着性が高い場合には、挟み込むプレス用フィルムとして、離型性表面のものを使用する。
【００７６】
特に、ロールプレスにおいて、金属等の硬度の高いロールやロール径が小さい場合には、プレス圧が局部的にかかり、平坦化が不均一になりがちであり、条件が少し変わるとブラックマトリクスが破壊されたりするが、それを防止するために、クッション材として使用して好適である。平面プレスの場合にも上記の（１）から（４）の目的で使用して好適な場合がある。
【００７７】
該プレス用フィルムの材質は、基本的にはプレスしても着色感光性樹脂組成物の層がはぎ取られないことが必要である。そのためには、該プレス用フィルムの表面張力がプレスする着色感光性樹脂組成物の層の表面張力より小さいことが必要である。実際の材質としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂のフィルム、または表面にそれらの層が形成してある機械的強度が高いプラスチックフィルム、例えば離型シリコーン樹脂を塗布してあるポリエステルフィルム、が好ましい。ただし、使い捨ての場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンのフィルムも好ましい。厚さは、目的によって異なるが１０〜１００μｍが好ましい。プレス用フィルムにできた前回プレスの跡が着色感光性樹脂組成物の層の表面に表れてしまう場合には使い捨てする。
【００７８】
プレス面や挟み込むプレス用フィルムに多少弾力性があるものを使用すると、着色感光性樹脂組成物が凸状になっている部分の角に圧力が集中するため、角がよけいにつぶされ、丸くなり、またその分が画素部へ流動することも助長されるので、好ましい。しかし、プレス面や挟み込んだプレス用フィルムの弾力性が高い場合、着色感光性樹脂組成物の層の凹部に接すると、凹部の着色感光性樹脂組成物の層まで流動してしまうので、凹部に接しないようにする。その方法としては、プレス用フィルムの厚さを厚くする方法がある。
【００７９】
実際の液晶表示装置に使用できるようにするため、本発明のカラーフィルタに以下の後工程を行う。（１）透明導電層の形成、（２）配向膜の形成、（３）配向処理。
【００８０】
上記（１）透明導電層の形成は、液晶を電場によって駆動するためにカラーフィルタ側に設ける共通電極を、カラーフィルタ上に一面に設ける。シート抵抗値として２０〜５０Ω／□が必要である。材料としては、通常ＩＴＯを用いる。スパッタリング法、プラズマイオンプレーティング法で厚さ０．１５μｍ程度に成膜する。厚さが薄いので、角状突起の傾斜が急峻である場合には、断線しやすい。
【００８１】
上記（２）配向膜はカラーフィルタ全面を覆う厚さ数十〜１００ｎｍのポリイミド樹脂の層である。ポリイミド樹脂を溶剤でインク化し、アニロックスロールを使用した樹脂凸版印刷法でカラーフィルタ全面に塗布し、溶剤揮発した後に、遠赤外線ヒーターや熱風循環加熱炉で焼成して形成する。
【００８２】
上記（３）の配向処理は、液晶分子を一定方向に配列させるために、配向膜に一定方向の微細な溝を形成するための処理である。ラビング布で配向膜を一定方向に擦ることによって、微細な溝を形成する。実際の方法は、ラビング布をローラに巻き付け、ローラを回転させながら配向膜に軽く接触させた状態で、ロールまたはカラーフィルタ基板を端から端まで移動させる。非常に微妙な処理工程である。角状突起部分では、ラビング布の接触状態がその他の部分と異なるので、その部分の配向処理結果も異なってしまい、液晶分子の配向方向に乱れが発生し、結果として表示ムラが発生する。そのため、角状突起の高さを低くすることが必要であり、本発明の方法によって達成することができる。
【００８３】
ガラス基板全面の平坦性を、例えば０．５μｍ以下にすることは、実際上困難である。ラビング法による配向処理においては、カラーフィルタ基板全面における平坦性が大きな問題とならない方法が使用されている。現在は、各着色部、例えば図１（ｅ）の３１（Ｒ）、３１（Ｇ）、３１（Ｂ）、のそれぞれにおいて、Δｈが０．５μｍ以下であれば、実質的に配向ムラが問題にならない程度の配向処理を行うことができる。
【００８４】
着色層の平坦化をプレスによって行う本発明の方法は、裏面露光法と比較して、必要な露光量がかなり少なく、また白抜けの欠陥の発生も少なく、低コスト製造が可能である。また、角状突起を削りとる方法と比較して、装置費用が少なく、処理速度が速く、研磨屑の水洗除去や検査の工程が不要であるので、低コスト製造が可能である。
【００８５】
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこの例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
図２（ｄ）の層構成のカラーフィルタを以下のようにして作成した。
（ブラックマトリックスの作成）
ポリイミド前駆体（東レ（株）製：セミコファインＳＰ−５１０）１０重量部、カーボンブラック７．５重量部、ＮＭＰ１３０重量部、分散剤（銅フタロシアニン誘導体）５重量部、開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７）の５重量部をビーズミル分散機で冷却しながら３時間分散させ、ブラックマトリックス組成物を調整した。このブラックマトリックス組成物をスピンコータによって、無アルカリガラス基板（コーニング社製、品番１７３７）上に約２．０μｍの塗膜に形成した。その後、１００℃２０分間のプリベークを行った後、露光・現像工程を経て、２３０℃６０分のポストベークを行い、ブラックマトリックスを形成した。
【００８６】
（アクリル樹脂溶液の製造) 
反応容器にシクロヘキサノン８００．０質量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を徐々に滴下して重合反応を行った。
スチレン              ６０．０質量部
メタクリル酸          ６０．０質量部
メチルメタクリレート  ６５．０質量部
ブチルメタクリレート  ６５．０質量部
熱重合開始剤          １０．０質量部
滴下終了後、さらに十分に加熱した。次に、熱重合開始剤２．０質量部をシクロヘキサノン５０．０質量部の溶解したものを全量、徐々に滴下し、さらに重合反応を継続させ、アクリル樹脂Ａの溶液を得た。アクリル樹脂Ａの重量平均分子量は、約３００００であった。
この樹脂溶液に不揮発成分が２０．０質量％となるようにシクロヘキサノンを添加して、アクリル樹脂溶液Ｂとした。
【００８７】
（着色感光性樹脂組成物溶液の製造）
上記のアクリル樹脂溶液Ｂを用いて、以下の組成物を調合し、それぞれ室温で３時間撹拌して、３色の着色感光性樹脂組成物溶液を作成した。
（赤）
アクリル樹脂溶液Ｂ  ４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート  １０．０ｇ、１−[４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル]−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−オン  ２．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ１７７  ７．０ｇ、顔料分散剤  ２．０ｇ、２−メトキシエタノール  ３８．０ｇ
（緑）
アクリル樹脂溶液Ｂ  ４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート  １０．０ｇ、１−[４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル]−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−オン  ２．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ３６  ８．０ｇ、顔料分散剤  ２．０ｇ、２−メトキシエタノール  ３７．０ｇ
（青）
アクリル樹脂溶液Ｂ  ４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート  １０．０ｇ、１−[４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル]−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−オン  ２．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ１５  ６．０ｇ、顔料分散剤  ２．０ｇ、２−メトキシエタノール  ３９．０ｇ
（着色部の形成）
図２の着色感光性樹脂組成物の層３を以下のようにして形成した。上記の如く形成したブラックマトリクス２の上に、上記の着色感光性樹脂組成物（赤）をスピンコータで塗布し、８０℃で２０分間溶剤揮発した。次に、ラミネータを用いて、プレス用フィルム４１として厚さ２０μｍのポリエステルフィルム（三菱化学製、商品名ダイアホイル）を該着色感光性樹脂組成物の層の上に貼り合わせた。（図２（ｂ））。平板プレス装置にフィルムを貼り合わせた基板を置き、圧力０．５ＭＰａ、温度９０℃で６０秒間プレスして、表面を平坦化した。なお、該プレス装置のプレス面には、写真に使用されるフェロ板と同じ鏡面クロムメッキ仕上げのものを用いた。
【００８８】
該基板が室温に戻ったことを確認した後、ポリエステルフィルム４１を剥離した。次に、所定のパターンを有するフォトマスクを介して、露光し、所定の現像液、現像条件で現像し、１８０℃で１時間ポストベークして、画素部の厚さが１．８μｍの赤色の着色部３１（Ｒ）を得た。（図２（ｄ））。なお、予備実験により、該赤色着色部の厚さと最初の塗布厚の関係を求めておき、最初の塗布厚は、完成品の画素部の膜厚が所定の厚さ（１．８μｍ）になるような厚さとした。
【００８９】
続いて、同様な工程を着色部（緑）、（青）を形成するために行い、カラーフィルタを得た。ブラックマトリクス面から角状突起の最上部までの高さ（Δｈ）を非接触式段差計で測定した。結果を表１に示す。
【００９０】
＜実施例２＞
プレス用フィルム４１として厚さ５０μｍのポリエステルフィルム（三菱化学製、ダイアホイル）を使用した以外は、実施例１と同様にして着色部を形成した。
次に、実施例１と同様にして角状突起の高さ（Δｈ）を測定した。その結果を表1に示す。
【００９１】
＜比較例＞
実施例１で使用したものと同様にして形成したブラックマトリクス付き基板に、スピンコータで上記の着色感光性樹脂組成物（赤）を完成品の膜厚が１．８μｍになるような厚さを塗布した。８０℃で２０分間溶剤を揮発した。実施例１で行ったポリエステルフィルムのラミネート、平板プレスのよるプレスを行わずに、実勢例１と同様に所定のフォトマ
スクを使用して露光、現像し、１８０℃で１時間のポストベークを行い、赤色のパターンを得た。同様にして上記の着色感光性樹脂組成物（緑）、（青）のパターンを作成し、カラーフィルタを得た。
【００９２】
次に、実施例１と同様に角状突起の高さを測定した。その結果を表1に示す。
【００９３】
【表１】
2008268636.tif 000003
表１に実施例１、２、比較例における角状突起の高さ（Δｈ）の測定結果を示す。角状突起の高さが、比較例に対して実施例１、２いずれにおいても２／３程度に減少している。また、０．５μｍ以下になっている。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】従来技術におけるカラーフィルタ製造工程の説明図である。
【図２】本発明におけるカラーフィルタ製造工程の説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
１・・・・・・カラーフィルタ用基板
２・・・・・・黒色感光性樹脂組成物の層
２１・・・・・ブラックマトリクス
３（Ｒ）・・・赤色感光性樹脂組成物（Ｒ）の層
３１（Ｒ）・・赤色着色部
３１（Ｇ）・・緑色着色部
３１（Ｂ）・・青色着色部
４１・・・・・プレス用フィルム
５１、５１・・プレス用定盤
６１・・・・・プレスロール
６２・・・・・支持用定盤
【図１】
2008268636.tif 000004
【図２】
2008268636.tif 000005