(57)【要約】【課題】  ＵＶ光の回折の影響や、石英マスクとカラーフィルタ基板とのギャップ量の影響を受け難いカラーフィルタ用フォトマスク及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ基板及び液晶表示素子を提供する。【解決手段】  近接露光法を用いたフォトリソグラフィ法により、ネガ型フォトレジストを用いて矩形の感光性組成物層を形成する際に使用するカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、該感光性組成物層に微細な所望の帯状の開口部を形成するための単位の遮光パターンとして、光透過部である開口領域中に光遮光部である複数の帯状の遮光パターンを設けたことを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスク及びそれを用いたカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ基板及び液晶表示素子を提供する。【選択図】図１
2007171330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接露光法を用いたフォトリソグラフィ法により、ネガ型フォトレジストを用いて矩形の感光性組成物層を形成する際に使用するカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、該感光性組成物層に微細な所望の帯状の開口部を形成するための単位の遮光パターンとして、光透過部である開口領域中に光遮光部である複数の帯状の遮光パターンを設けたことを特徴とするカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項２】
前記遮光パターンが、該感光性組成物層に形成する帯状の開口部の単位に対して、その帯方向の中心線を対称軸として２つの帯状の遮光パターンであることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項３】
前記２つの帯状の遮光パターンが同一形状であることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項４】
前記２つの帯状の遮光パターンが、６μｍ以下の間隔をおいて離れて設けられていることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項５】
前記遮光パターンが、該感光性樹組成物層に形成する所望の帯状の開口部の単位に対して、その帯方向の中心線を対称軸として３つの帯状の遮光パターンであることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ用フォトマスク。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１に記載のカラーフィルタ用フォトマスクを用いて感光性組成物層に６μｍ以下の幅の微細な帯状の開口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７】
感光性組成物層に微細な帯状の開口部を有するカラーフィルタであって、前記開口部の幅が６μｍ以下であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項８】
請求項７に記載のカラーフィルタを備える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、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタの感光性組成物層を形成する際に用いて好適なカラーフィルタ用フォトマスク、それを用いた液晶表示装置用カラーフィルタの形成方法、カラーフィルタ基板及びそのカラーフィルタを備えた液晶表示装置に関するものであり、一括露光法によってフォトマスクを介し基板に近接露光を行っても、該感光性組成物層に６μｍ以下の幅の微細な所望の帯状開口部を形成できるため、より高精細な半透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半透過型液晶表示装置（半透過型ＬＣＤ）は、屋内など外光が少なく比較的暗い場所ではバックライトなどからの発光装置の光を透過して表示する透過表示部と、屋外など十分に外光が得られる場所ではアレイ側に備えられた反射板により外光を反射させて表示する反射表示部を備えた方式であり、屋外での使用が多いモバイル機器の表示装置として広く採用されている。
【０００３】
半透過型ＬＣＤの液晶セルは、図５に示すように、カラーフィルタ基板４と液晶駆動用の画素電極や回路等を形成した基板（アレイ基板）７とで液晶６を挟持した構造であり、カラーフィルタ基板には、基板上に複数の感光性着色組成物層３が形成されている。前記感光性着色組成物層３は、層内を通過する光を所定の色に着色するもので、透明樹脂中に、着色顔料等の着色剤を分散させたものが一般的である（以下感光性着色組成物層をＲＧＢ材料層と記す）。半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタ基板では、１画素中に、透過表示部用のＲＧＢ材料層と、反射表示部用のＲＧＢ材料層とを有しているが、アレイ側に反射板を備え、半透過型ＬＣＤ内に入射する外光線を反射させて表示する前記反射表示部においては、カラーフィルタ表示面から入射した外光線はカラーフィルタを構成するＲＧＢ材料層を２回通過することから、反射表示部の画素表示が暗くなる、透過表示部との色純度が合わない等の問題が生じていた。
【０００４】
上記の問題を解決する方法として、従来の技術では、以下の方法が提案されている。
【０００５】
すなわち、図５に示すように、同じ着色材料を用いて、透過表示部１２と反射表示部１１に同時にＲＧＢ材料層を塗布形成するが、反射表示部１１のＲＧＢ材料層３の画素内にスルーホール１３（感光性着色組成物層を形成しない貫通領域）をパターン形成し、高い透過率を備えたＲＧＢ材料層とする方法である。前記画素内のスルーホール１３の形状は寸法管理が比較的行いやすい円パターン、又は、ストライプの帯状パターン等が広く用いられており、前記スルーホールを形成することで前記画素のカラー特性を調整する方法が一般的である。
【０００６】
次に、従来のスルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法を説明する。
【０００７】
図６は、従来のスルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの一例を示す製造工程図である。まず、所定の材質で、片側全表面に金属薄膜（遮光膜用）を具備したカラーフィルタ用の基板１４を工程に投入する。
【０００８】
（ａ）最初に、前記基板に所定のパターンとした遮光膜１５を形成する。すなわち、まず前記金属薄膜上に感光性のレジスト樹脂を塗布しレジスト層を形成する。予め準備した
遮光膜用パターンを備えた遮光膜用フォトマスクを用いて所定光源を照射露光して、前記レジスト層に遮光膜パターンを転写後、所定の現像処理をする。次に、遮光膜用パターンを備えた前記レジスト層をマスクとして露出した前記金属薄膜部をエッチング処理し、遮光膜１５のパターンを形成する。（図６（ｃ）参照）ここで遮光膜１５間の各開口部が各々１画素となる。
【０００９】
（ｂ）前記画素内にＲＧＢ材料層を形成する。すなわち、前記基板上の前記遮光膜から開口部まで全面に１色目の着色材料、例えば感光性樹脂中にＲ（赤）色顔料を分散させたＲ材料レジストを所定の方法で塗布し基板全面にＲ材料レジストの塗布層を形成する。予め準備したＲ層用パターンを備えたＲ層フォトマスクを用いて、前記塗布層に所定光源を照射露光して、前記塗布層にＲ層パターンを転写後、所定の現像処理を行ってＲ層１６のパターンを形成する。（図６（ｅ）参照）前記Ｒ層フォトマスクはＲ層用パターンを備えている。該パターンは所定のスルーホールパターンを具備した反射表示部の画素パターンと、透過表示部の画素パターンである。
【００１０】
（ｃ）次いで、２色目のＲＧＢ材料層を形成する。すなわち、前記基板上の遮光膜から開口部及びＲ層の上全面に２色目の着色材料、例えば感光性樹脂中にＧ色顔料を分散させたＧ（緑）材料レジストを所定の方法で塗布し基板全面にＧ材料レジストの塗布層を形成する。予め準備したＧ層用スルーホールパターンを備えた反射表示部用パターンと、透過表示部用パターンを有するＧ層フォトマスクを用いて、前記塗布層に所定光源を照射露光して、前記塗布層にＧ層パターンを転写後、所定の現像処理を行ってＧ層１７のパターンを形成する。（図６（ｆ）参照）前記Ｇ層は前記Ｒ層を形成した画素の隣の画素に形成されている。
【００１１】
（ｄ）次いで、３色目のＲＧＢ材料層を形成する工程は、前記基板上の遮光膜から開口部及びＲ層、Ｇ層の上全面に３色目の着色材料、例えば感光性樹脂中にＢ（青）色顔料を分散させたＢ材料レジストを所定の方法で塗布し基板全面にＢ材料レジストの塗布層を形成する。予め準備したＢ層用スルーホールパターンを備えた反射表示部用パターンと、透過表示部用パターンとを有するＢ層フォトマスクを用いて、前記塗布層に所定光源を照射露光して、前記塗布層にＢ層パターンを転写後、所定の現像処理を行ってＢ層１８のパターンを形成する。（図６（ｇ）参照）前記Ｂ層は前記Ｒ層、及びＧ層を形成した画素の隣の画素に形成されている。すなわち、Ｒ層１６、Ｇ層１７、Ｂ層１８の順番に配列するＲＧＢ材料層３を形成する。反射表示部の前記ＲＧＢ材料層はスルーホール１３を形成した画素である（図６（ｈ）参照）。
【００１２】
（ｅ）次に、基板上の全面に透明樹脂層よりなるＯＣ層６を塗布形成し、平坦とする（図５参照）。
【００１３】
（ｆ）前記画素内に透明電極５を形成する。前記基板上の遮光膜からＲＧＢ材料まで全面に所定の成膜装置、所定の方法によって導電性の材料からなる透明薄膜を形成する。なお、治具等を用いて成膜するため、前記透明薄膜は所定の形状からなる透明電極５として形成されている（図５参照）。
【００１４】
上記の処理工程後、基板全体を洗浄して、スルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタが完成する。
【００１５】
ここで、上述したように、スルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの製造方法にはフォトリソグラフィ法が用いられるのが一般的であり、生産のスループット・製造装置の初期費用の観点からプロキシミティーアライナーによる一括・近接露光方式で感光性組成物層のパターン形成が行なわれている場合がほとんどである。すなわち、あらかじ
め遮光層となる金属膜のパターンを具備した石英マスクとカラーフィルタ用基板とが数十〜数百μｍの間隔で近接し、該石英マスクを介してＵＶ照射することで該カラーフィルタ基板に塗布された感光性組成物の光硬化を行っている。ＵＶ照射用露光光源は、一般的に高圧水銀ランプが用いられている。その主たる露光波長は、３０２ｎｍ、３１２ｎｍ、３３４ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ等が挙げられる。これら露光波長に感光する光重合開始剤および光重合性モノマーを適量配合する事により、感光組成物を調整している。一括・近接露光方式では、生産のスループットが他方式に比べ高いことや製造装置の初期費用が安く抑えられるなどの利点がある反面、ＵＶ光の回折の影響や、石英マスクとカラーフィルタ基板とのギャップ量の影響を受けやすいため、従来のカラーフィルタ用フォトマスク及びカラーフィルタ製造方法では幅６μｍ以下のような微細な帯状開口部の形成が困難であるなどの課題があった。
【００１６】
携帯電話やデジタルスチルカメラなどのモバイル機器の表示装置として半透過型ＬＣＤが広く採用されているが、近年、その表示装置の高精細化が進むにつれて、半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの反射表示部のスルーホールパターンの高精細化も必要となってきている。例えば２．４インチ型の携帯電話で従来の解像度がＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）であったものが、ＶＧＡ（６４０×４８０画素）の解像度となった場合、ＲＧＢ材料層の１画素の幅が約７５μｍから約２５μｍにまで狭くなることになる。従って２５μｍ幅の画素内に形成される帯状開口部パターンもより小さいものである必要がある。
【００１７】
最近では、近接露光方式以外に、ミラープロジェクションやレンズ集光などによる等倍投影方式のカラーフィルタ製造用露光装置の実用化が進んでおり、回折の影響やギャップ量の影響を受けずにパターンを形成することが可能となってきている。
【００１８】
また、近接露光方式において、解像限界以上の大きさのマスクパターンを有する露光用マスクとネガ型着色感材を塗布した基板の相対位置をずらして露光を行うことで解像限界以下の幅の狭い開口部を形成する方法が提案されている（特許文献１）。
【００１９】
これら露光装置に特別な機能を要する方法では、通常の近接露光方式と比較して露光装置の初期費用が嵩む、生産のスループットが低下するなどの課題があり、カラーフィルタ基板のコストダウンにつながらない場合が多い。
【００２０】
一方、近接露光方式での回折効果を利用して、露光用マスクの開口パターンの形状、方向が忠実に転写されない転写条件で用いて好適なフォトマスクおよびそれを用いた露光方式が提案されているが、この方法は解像できる形状が円形であり、かつ円形上の開口の径が３μｍ〜１２μｍの場合に効果的であり本発明における問題を解決できるものではなかった（特許文献２）。
【００２１】
また、カラーフィルタ用フォトマスクに特徴を持たせることで、感光性組成物層に形成されるパターンの解像性を向上させる提案もいくつかなされているが、やはりこれらの提案も本発明における問題を解決できるものではなかった（特許文献３・４・５）。
【００２２】
特許文献等は以下の通りである。
【特許文献１】特開２００５−１０７３５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２３４５号公報
【特許文献３】特開２００５−１７３３８４号公報
【特許文献４】特開２００５−０８４４９２号公報
【特許文献５】特開２００３−０６６５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタの感光性樹脂層を形成する際に、一括露光法によってフォトマスクを介し基板に近接露光を行っても、該感光性組成物層に６μｍ以下の幅の微細な所望の帯状開口部を形成することのできるカラーフィルタ用フォトマスク、およびこれを用いた液晶表示装置用カラーフィルタの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明者らは鋭意検討した結果、感光性組成物層に６μｍ以下の幅の微細な所望の帯状の開口部を形成するための単位の遮光パターンとして、光透過部である開口領域中に光遮光部である複数の帯状の遮光パターンを設けたフォトマスクを用いることにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
【００２５】
本発明の請求項１に係る発明は、近接露光法を用いたフォトリソグラフィ法により、ネガ型フォトレジストを用いて矩形の感光性樹脂層を形成する際に使用するカラーフィルタ用フォトマスクであって、該感光性組成物層に所望の微細な帯状の開口部を形成するための単位の遮光パターンとして、光透過部である開口領域中に光遮光部である複数の帯状の遮光パターンを設けたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記遮光パターンが、該感光性樹脂層に形成する所望の帯状の開口部の単位に対して、その帯方向の中心線を対称軸として２つの帯状の遮光パターンであることを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載のカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記２つの帯状の遮光パターンが同一形状であることを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載のカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記２つの帯状の遮光パターンが、６μｍ以下の間隔をおいて離れて設けられていることを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項１に記載のカラーフィルタ用フォトマスクにおいて、前記遮光パターンが、該感光性樹脂層に形成する所望の帯状の開口部の単位に対して、その帯方向の中心線を対称軸として３つの帯状の遮光パターンであることを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項６に係る発明は、カラーフィルタの製造方法が感光性組成物層に６μｍ以下の幅の微細な所望の帯状の開口部を形成するために、請求項１ないし５のいずれか１に記載のカラーフィルタ用フォトマスクを用いることを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項７に係る発明は、カラーフィルタが感光性組成物層に幅６μｍ以下の微細な帯状の開口部を有することを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項８に係る発明は、半透過型液晶表示装置が請求項７に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
以上詳述したように、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクは、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタの感光性樹脂層を形成する際に、一括露光法によってフォトマスクを介し基板に近接露光を行っても、該感光性樹脂層に６μｍ以下の幅
の微細な所望の帯状開口部を形成することができ、より高精細な半透過型液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明を一実施の形態に基づいて以下に説明する。
【００３５】
［フォトマスク］
図１（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクの一実施例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。このカラーフィルタ用フォトマスクは、着色画素を形成するためのものであり、また、着色画素を形成するフォトレジストとしてネガ型感光性着色組成物を用いた際のものである。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、このフォトマスクは光透過部２０と遮光部１９で構成され、光透過部２０はｘ方向の長さ約２５μｍ、ｙ方向の長さ約７５μｍ程度の矩形で、所望する着色画素の形状となっている。
【００３７】
矩形の光透過部２０の反射型表示部２５には帯状遮光パターン２１が２つ設けられており、この帯状遮光パターン２１は、図１（ｂ）に示す所望の着色画素の帯状開口部２２の帯方向の中心線を対称軸としている。
【００３８】
図２（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクの２つめの実施例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。
【００３９】
図２（ａ）は図１（ａ）と同様に、光透過部２０と遮光部１９で構成され、光透過部２０はｘ方向の長さ約２５μｍ、ｙ方向の長さ約７５μｍ程度の矩形で、所望する着色画素の形状となっている。
【００４０】
矩形の光透過部２０の反射型表示部２５には帯状遮光パターン２１が３つ設けられており、この帯状遮光パターン２１は、図２（ｂ）に示す所望の着色画素の帯状開口部２２の帯方向の中心線を対称軸としている。
【００４１】
図３（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクを用いない比較例のパターンの一部を拡大して示す平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。
【００４２】
図３（ａ）に示す、矩形の光透過部２０の反射型表示部２５には帯状遮光パターン２１が１つ設けられており、本来であればこの帯状遮光パターン２１は、露光によって忠実に再現され図１（ｂ）や図１（ａ）に示す所望の着色画素の帯状開口部２２を形成しなければならないが、近接露光の回折効果により微細な遮光部に回り込んだ露光光によって遮光部の働きをしなくなった結果、図３（ｂ）のようにパターンは解像されない。
【００４３】
図１（ａ）および図２（ａ）に示すフォトマスクの光透過部２０としてはｘ方向の長さが約１５μｍから８０μｍ、ｙ方向の長さ約４５μｍから２４０μｍ程度の矩形が多く用いられ、好ましくはｘ方向の長さが約１５μｍから３０μｍ、ｙ方向の長さ約４５μｍから９０μｍ程度の矩形の場合に本発明のカラーフィルタの製造方法が有効となる。
【００４４】
図１（ａ）に示す、矩形の光透過部２０の反射型表示部２５に設けられた帯状遮光パターン２１は、ｙ方向の長さが約１μｍから６μｍ程度の帯状遮光パターンが多く用いられ
、好ましくはｙ方向の長さが約１μｍから３μｍ程度の帯状遮光パターンの場合に本発明のカラーフィルタの製造方法が有効となる。また２つの帯状遮光パターンの間隔はｙ方向の長さが約１μｍから６μｍ程度であることが好ましい。
【００４５】
図２（ａ）に示す、矩形の光透過部２０の反射型表示部２５に設けられた帯状遮光パターン２１は、ｙ方向の長さが約１μｍから６μｍ程度の帯状遮光パターンが多く用いられ、好ましくはｙ方向の長さが約１μｍから３μｍ程度の帯状遮光パターンの場合に本発明のカラーフィルタの製造方法が有効となる。また３つの帯状遮光パターンの間隔はｙ方向の長さが約１μｍから６μｍ程度であることが好ましく、３つの帯状遮光パターンのｙ方向の長さは３つが等しくてもそれぞれ異なっていてもよい。
【００４６】
なお、本発明のカラーフィルタの製造方法において、上記フォトマスクを用いて形成される部材としては、上記着色部だけではなく、例えば遮光部や保護層等であってもよい。また、本発明においては、上記フォトマスクを用いて部材を形成する工程以外に、必要に応じて他の工程を有していてもよい。このような工程や、本発明のカラーフィルタに用いられる各部材の材料等については、一般的なカラーフィルタに用いられる材料や製造方法等と同様のものを用いることができる。ここでは代表的な感光性組成物について以下に説明する。
【００４７】
［感光性組成物］
本発明に用いて好適な感光性組成物は、光重合性モノマー、非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂、重合開始剤、及び溶剤を含有してなり、これらはＵＶ露光、ＤｅｅｐＵＶ露光のいずれの硬化方法を用いてもよい。
【００４８】
（光重合性モノマー）
本発明に用いて好適な感光性組成物には光重合性モノマーが配合される。前記光重合性モノマーには、水酸基を有する（メタ）アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることが好ましい。なお、水酸基を有する（メタ）アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、１種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００４９】
（非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂）
本発明に用いて好適な感光性組成物には、非感光性樹脂及び／又は感光性樹脂が配合される。現在、環境問題の観点から、現像液として有機溶剤は殆ど使われなくなり、アルカリ現像が主流となっているが、アルカリ現像を採用する場合、アルカリ可溶型非感光性樹脂を含有させることが好ましい。ここで、アルカリ可溶型非感光性樹脂とは、アルカリ水溶液に溶解性を有すると共に、ラジカル架橋性を有しない樹脂のことを意味しており、例えば、カルボキシル基、スルホン基等の酸性官能基を有する質量平均分子量１０００〜５０万、好ましくは５０００〜１０万の樹脂が挙げられる。具体的には、アクリル樹脂、α−オレフィン／（無水）マレイン酸共重体、スチレン／（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸共重合体、イソブチレン／（無水）マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、アクリル樹脂、α−オレフィン／（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも１種の樹脂が好ましい。これらの中でも特に、アクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いことから、好適に用いられる。
【００５０】
（顔料）
感光性組成物層がカラーフィルタの着色層や遮光層用である場合、さらに、顔料を含有させる必要がある。着色層の形成用としては感光性組成物に公知の顔料を用いることができ
る。顔料の配合量は特に限定されるものではないが、組成物の総量１００質量％に対して、１〜２０質量％程度であることが好ましい。また、カラーフィルタの分光調整等のために、複数の顔料を組み合わせて用いることもできる。
【００５１】
また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。
【００５２】
（分散剤）
顔料を含有させる場合には、顔料を分散させるための分散剤を含有させる必要がある。分散剤としては、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパース等が使用される。分散剤の添加量は特に限定されるものではないが、顔料の配合量１００質量％に対して、１〜１０質量％とすることが好ましい。
【００５３】
（重合開始剤）
本発明で用いられる感光性組成物に用いて好適な重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）−Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ−ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。
【００５４】
これらは１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５５】
（光増感剤その他）
また、重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。さらに、着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。
【００５６】
（溶剤）
本発明に用いられる感光性組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本発明の組成物がカラーフィルタの着色層や遮光層用である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。
【００５７】
［感光性組成物の調製方法］
本発明に用いられる感光性着色組成物は、公知の方法により調製することができる。例えば、光重合性モノマーと感光性樹脂と顔料と分散剤と溶剤とからなる本発明の感光性青色着組成物は以下の方法により調製することができる。  （１）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を予め混合して調製した顔料組成物を添加して分散させ、残りの成分を添加する。  （２）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料と分散剤を別々に添加して分散させた後、残りの成分を添加する。  （３）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液に、顔料を分散させた後、顔料分散剤を添加し、残りの成分を添加する。  （４）光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液を２種類調製し、顔料と分散剤を予め別々に分散させてから、これらを混合し、残りの成分を添加する。なお、顔料と分散剤のうち一方は溶剤にのみ分散させても良い。
【００５８】
ここで、光重合性モノマー及び／又は感光性樹脂、あるいはこれらを溶剤に溶解した溶液への顔料や分散剤の分散は、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、ディゾルバー、ハイスピードミキサー、ホモミキサー、アトライター等の各種分散装置を用いて行うことができる。また、分散を良好に行うために、各種界面活性剤を添加して分散を行っても良い。また、顔料と分散剤を予め混合して顔料組成物を調製する場合、粉末の顔料と粉末の分散剤を単に混合するだけでも良いが、（ａ）ニーダー、ロール、アトライター、スーパーミル等の各種粉砕機により機械的に混合する、（ｂ）顔料を溶剤に分散させた後、分散剤を含む溶液を添加し、顔料表面に分散剤を吸着させる、（ｃ）硫酸等の強い溶解力を持つ溶媒に顔料と分散剤を共溶解した後、水等の貧溶媒を用いて共沈させるなどの混合方法を採用することが好ましい。
【００５９】
［カラーフィルタ］
以下、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクを用いた着色層の形成方法について説明する。はじめに、基板上に、スプレーコート法、スピンコート法、ロールコート等により、本発明の感光性組成物を均一に塗布し乾燥させる。この工程において形成される層のことを「感光性組成物層」と称す。用いる基板としては透明基板が好適であり、具体的には、ガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンフタレート等の
樹脂基板が好適に用いられる。次に、フォトリソグラフィ法により、形成した感光性組成物層をパターニングする。すなわち、前記図１（ａ）および図２（ａ）、図３（ａ）の帯状遮光パターンを具備するフォトマスクを介して紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して露光した後、有機溶剤やアルカリ水溶液等の現像液を用いて現像する。ここで、露光工程においては、活性エネルギー線が照射された部分の光重合性モノマーが重合し硬化する。また、感光性樹脂を含有する場合には、該樹脂も架橋し硬化する。その結果、図４に示す様な微細な帯状の開口部を設けたカラーフィルタが得られる。
【００６０】
また、露光感度を向上させるために、感光性組成物層を形成した後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂（例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等）の溶液を塗布し乾燥させることにより、酸素による重合阻害を抑制する膜を形成してから、露光を行っても良い。そして、現像工程において、活性エネルギー線が照射されなかった部分が現像液により洗い流される。なお、現像液としては、炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の水溶液や、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリ溶液等のアルカリ現像液が主流になっている。また、現像液としては、必要に応じて消泡剤や界面活性剤が添加されたものが用いられる。最後に焼成することにより、基板上に着色層や遮光層、液晶表示装置のセルギャップを均一化するための柱状の凸部、セルギャップに段差を形成するための嵩上げ層を形成することができる。
【実施例】
【００６１】
次に、本発明に係る合成例、実施例及び比較例について具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてこれに限定されるものではない。
【００６２】
（実施例１）
［着色組成物の調製］
下記の要領でカラーフィルタ作製に用いる赤の着色組成物を調製した。
【００６３】
・赤色着色組成物
赤色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２５４（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」）  １８部
分散剤（味の素ファインテクノ社製「アジスパーＰＢ８２１」）  ２部
アクリルワニス（固形分２０％）  １０８部
上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。
【００６４】
上記分散体  ３８質量部
アクリルワニス  １６質量部
多官能ウレタンアクリレート（１）  ６質量部
光重合開始剤（チバガイギー社製「イルガキュア−３６９」）  ０．３質量部
光増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」）  ０．２質量部
シクロヘキサノン  ２７質量部
その後、上記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルターで濾過して赤色着色組成物を得た。
【００６５】
［フォトマスク］
図１（ａ）に示すような帯状遮光パターン２１を具備するフォトマスクで、矩形の光透過部２０の反射型表示部２５に設けられた帯状遮光パターン２１は、ｙ方向の長さが３μｍで、２つの帯状遮光パターンの間隔が２μｍのものを用いた。
【００６６】
カラーフィルタ用基板に感光組成物を塗布する事により２．０ｕｍの膜厚の感光組成物
層を形成した。一括露光法によって上記フォトマスクを介し基板に露光ギャップ量１００ｕｍにて近接露光を行い、超高圧水銀ランプの主な露光波長３０２ｎｍ、３１２ｎｍ、３３４ｎｍ、３６５ｎｍ、によって感光する光重合開始剤および光増感剤によって光重合反応を開始し、矩形パターン部位を硬化させた。その後アルカリ現像および２３０℃，１時間の焼成定着処理を行なった。
【００６７】
この結果、膜厚が１．６ｕｍで、ｙ方向の幅が３μｍの微細な帯状開口部を有する感光性着色組成物層をパターン形成できた。
【００６８】
（実施例２）
カラーフィルタ用フォトマスクとして、図２（ａ）に示すような帯状遮光パターン２１を具備するフォトマスクで、矩形の光透過部２０の反射型表示部２５に設けられた帯状遮光パターン２１は、３つのパターンのｙ方向の長さがそれぞれ１μｍ−３μｍ−１μｍで、３つの帯状遮光パターンの間隔がそれぞれ１μｍのものを用いた以外は実施例１と同様にして、本発明のカラーフィルタを作製した。
【００６９】
この結果、ｙ方向の幅が３μｍの微細な帯状開口部が形成できた。
【００７０】
（比較例１）
カラーフィルタ用フォトマスクとして、図３（ａ）に示すような帯状遮光パターン２１を具備するフォトマスクで、矩形の光透過部２０の反射型表示部２５に設けられた帯状遮光パターン２１が、ｙ方向の長さが３μｍのものを用いた以外は実施例１と同様にして、本発明のカラーフィルタを作製した。
【００７１】
これらを用いてカラーフィルタを作製した場合には、回折の影響により遮光部にも露光光が回り込み所望の帯状開口部は解像しなかった。
【００７２】
（比較例２）
カラーフィルタ用フォトマスクとして、図１（ａ）に示すような帯状遮光パターン２１を具備するフォトマスクで、矩形の光透過部２０の反射型表示部２５に設けられた帯状遮光パターン２１は、ｙ方向の長さが８μｍで、２つの帯状遮光パターンの間隔が８μｍのものを用いた。
【００７３】
これらを用いてカラーフィルタを作製した場合には、フォトマスクパターンと相似形状のｙ方向の幅が８μｍの２つの帯状開口部が形成され、この開口部の間にｙ方向の幅が８μｍの帯状着色層が形成された。
【００７４】
以上詳述したように、本発明のカラーフィルタ用フォトマスクは、フォトリソグラフィ法によってガラス基板上にカラーフィルタの感光性樹脂層を形成する際に、一括露光法によってフォトマスクを介し基板に近接露光を行っても、該感光性組成物層に６μｍ以下の幅の微細な所望の帯状開口部を形成することができ、より高精細な半透過型液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクの一実施例のパターンの一部を拡大して示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクの２つめの実施例のパターンの一部を拡大して示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明によるカラーフィルタ用フォトマスクを用いない比較例のパターンの一部を拡大して示す平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すフォトマスクを用いて形成された着色画素を拡大して示す平面図である。
【図４】本発明によるＬＣＤの液晶セルを表す模式的な平面図である。
【図５】半透過型ＬＣＤの液晶セルを表す模式的な断面図である。
【図６】従来のスルーホール型の半透過型ＬＣＤ用カラーフィルタの一例を示す製造工程図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  偏光板
２  ガラス基板
３  着色画素層（ＲＧＢ材料層）
４  カラーフィルタ基板
５  透明電極層
６  ＯＣ層
７  液晶
８  アレイ基板
９  偏光板
１０  バックライト
１１  反射表示部
１２  透過表示部
１３  帯状スルーホール
１４  カラーフィルタ用の基板
１５  遮光膜
１６  Ｒ層
１７  Ｇ層
１８  Ｂ層
１９  遮光部
２０  光透過部
２１  帯状の遮光パターン
２２  帯状開口部
２３  パターンの中心線
２４  透過表示部
２５  反射表示部
２６  つぶれた開口部
【図１】
2007171330.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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