(57)【要約】      （修正有）【課題】カラーフィルタ層の先に形成した着色画素のパターンに後で形成する着色画素のパターンが乗り上げて発生する段差を低減するカラーフィルタを提供する。【解決手段】カラーフィルタ用透明基板１上にブラックマトリクス２を形成し、ブラックマトリクス２の開口部に着色画素でカラーフィルタ層を形成するカラーフィルタの製造方法を、ブラックマトリクス２を形成したカラーフィルタ用透明基板１の表面に顔料分散樹脂層３Ｒを形成し、カラーフィルタ用透明基板１の裏面側から顔料分散樹脂層３Ｒにフォトマスク１０のパターンを露光し現像するフォトリソグラフィー法でカラーフィルタ層の着色画素を形成する工程によりカラーフィルタを製造する。【選択図】図３
2017090735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタ用透明基板上にブラックマトリクスを形成し、該ブラックマトリクスの開口部に着色画素でカラーフィルタ層を形成するカラーフィルタの製造方法であって、前記ブラックマトリクスを形成したカラーフィルタ用透明基板の表面に顔料分散樹脂層を形成し、該カラーフィルタ用透明基板の裏面側から前記顔料分散樹脂層にフォトマスクのパターンを露光し現像するフォトリソグラフィー法でカラーフィルタ層の着色画素を形成する工程を有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】
請求項１記載のカラーフィルタの製造方法で作られることで、ブラックマトリクス上に着色画素が乗り上げて凸に突出する段差が小さく、前記段差を均す平坦化層の厚さが薄いことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項３】
請求項２記載のカラーフィルタであって、前記着色画素の端部側断面形状がなだらかな順テーパー形状の端部が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタに係わり、特に、着色画素の乗り上げにより発生する段差を低減したカラーフィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラー液晶表示装置用カラーフィルタ（以下カラーフィルタと記す）の製造方法は、特許文献１のように、まず、カラーフィルタ用透明基板の片面上に、規則的に配列した複数の矩形開口部以外の部分を遮光するため格子状パターンにブラックマトリクスを形成する。
【０００３】
次いで、カラーフィルタの赤色（Ｒ）の顔料分散型感光性樹脂を均一に塗布し、プリベークを行い、露光、現像するフォトリソグラフィー法で赤色（Ｒ）の着色画素をブラックマトリクスの矩形開口部に形成する。次に緑色画素（Ｇ）を形成し、次に青色画素（Ｂ）を形成する。
【０００４】
次いで、カラーフィルタ用透明基板上の画素領域上に、公知の方法、例えば、スパッタ法により透明電極の膜付けを行い、所定のパターン形状を備えた透明電極層を形成する。以上の手順にて、カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１―０８５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来は、ブラックマトリクス上にオーバーラップする着色画素は、隣り合う異なる色の着色画素と重なるまで延出することは少なく、ブラックマトリクスの線幅内で隣の着色画素とギャップを隔てて形成されることが多かったが、近年、機器の低消費電力の要求もあることに加えて、高精細化のため画素サイズが小さくなる要求が多くなっている。この画素サイズの小サイズ化を進めると、表示画像の明度を上げるため光源の光量増が必要となり、消費電力の増大となってしまう。この問題に対応するため、画素の開口サイズを広げ、ブラックマトリクスの線幅を細線化する構成が検討されている。
【０００７】
そのブラックマトリクスの線幅の細線化に伴い、隣接する着色画素の周縁部がブラックマトリクス上で重なることを許容する設計がなされるようになった。
【０００８】
すなわち、カラーフィルタの赤色画素（Ｒ）を形成し、次に、緑色画素（Ｇ）を、赤色画素（Ｒ）の上に乗り上げ・形成する。更に、青色画素（Ｂ）を、緑色画素（Ｇ）の上に乗り上げ・形成するようになった。
【０００９】
このように、カラーフィルタの緑色画素（Ｇ）が赤色画素（Ｒ）の上に乗り上げ形成され、青色画素（Ｂ）が緑色画素（Ｇ）の上に乗り上げ形成されるので、緑色層画素（Ｇ）及び青色画素（Ｂ）の乗り上げ部分が凸に突出した状態となる。次にこの突出した部分を埋めてさらに表面を平坦化する平坦化層を形成する場合、その層圧を厚く形成する必要があり、この様な状態のまま、表示装置を組み立てるとカラーフイルタを斜めに光が透過しやすくなり、表示性能が劣化するという問題があった（図１）。
【００１０】
本発明の課題は、隣接する着色画素の端部が相互に乗り上げるようにした状態で露光しても、相互に乗り上げた部分の段差を解消したカラーフィルタを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、カラーフィルタ用透明基板上にブラックマトリクスを形成し、該ブラックマトリクスの開口部に着色画素でカラーフィルタ層を形成するカラーフィルタの製造方法であって、前記ブラックマトリクスを形成したカラーフィルタ用透明基板の表面に顔料分散樹脂層を形成し、該カラーフィルタ用透明基板の裏面側から前記顔料分散樹脂層にフォトマスクのパターンを露光し現像するフォトリソグラフィー法でカラーフィルタ層の着色画素を形成する工程を有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。
【００１２】
本発明は、これにより、カラーフィルタ層の着色画素が、ブラックマトリクス上で、先に形成した着色画素のパターンの上に乗り上げて凸に突出する段差を小さくすることができる。
【００１３】
また、本発明は、上記のカラーフィルタの製造方法で作られることで、ブラックマトリクス上に着色画素が乗り上げて凸に突出する段差が小さく、前記段差を均す平坦化層の厚さが薄いことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１４】
また、本発明は、上記のカラーフィルタであって、前記着色画素の端部側断面形状がなだらかな順テーパー形状の端部が形成されていることを特徴とするカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の製造方法では、フォトマスクのパターンを、カラーフィルタ用透明基板の裏面側から露光し、表面に塗布した顔料分散樹脂層に露光し、現像する。
【００１６】
それにより、カラーフィルタ層の着色画素が、ブラックマトリクス上で、先に形成した着色画素のパターンの上に乗り上げた部分の段差を小さくできる。
【００１７】
この様に段差を小さくできることで、その段差を均す平坦化層に必要な厚さも薄くできるので、カラーフィルタを薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のカラーフィルタに見られるブラックマトリックスパターン上の段差の側断面図である。
【図２】本発明の実施形態のカラーフィルタの製造方法を説明する部分拡大した側断面図である。
【図３】本発明の実施形態のカラーフィルタのカラーフィルタ層の第１の画素のパターンの形成方法を説明する部分拡大した側断面図である。
【図４】本発明の実施形態のカラーフィルタのカラーフィルタ層の第２の画素のパターンの形成方法を説明する部分拡大した側断面図である。
【図５】本発明の実施形態で製造するカラーフィルタ層のパターンの概略を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態のカラーフィルタ１００の製造方法を図２から図５を参照して説明する。
【００２０】
（カラーフィルタの製造方法）
図２（ａ）から（ｅ）は、本発明の第１の実施形態のカラーフィルタ１００の製造方法を説明する側断面図である。
【００２１】
（工程１）
まず、図２（ａ）のように、ガラス等の透明なカラーフィルタ用透明基板１上に、画素部に対応する矩形開口部分を画定する樹脂ブラックマトリクス２を形成する。この樹脂ブラックマトリクス２の幅は３〜３０μｍの範囲が好ましい。
【００２２】
樹脂ブラックマトリクス２は、液晶表示装置のコントラストアップのために各画素間に形成する細い遮光パターンである。樹脂ブラックマトリクス２を形成する方法としては、黒色顔料を分散した感光性樹脂組成物をカラーフィルタ用透明基板１の裏面に塗布・乾燥して黒色感光性樹脂層を形成する。
【００２３】
次に、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて、黒色感光性樹脂層を露光する。次に、炭酸ナトリウム水溶液等の現像液で現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、加熱処理して樹脂ブラックマトリクス２のパターンを硬化させる。
【００２４】
こうして、カラーフィルタ用透明基板１の上に、表示領域を画定する額縁状の外周遮光部と、その外周遮光部に連設した格子状の遮光部とで囲まれた開口を有する樹脂ブラックマトリクス２のパターンを形成する。
【００２５】
（工程２）第１の着色画素の形成
次に、以下の様にして、図２（ｂ）のように、ブラックマトリクス２の所定の矩形開口部分に第１の着色画素Ｒを形成する。
【００２６】
図３（ａ）は、カラーフィルタ１００の第１の着色画素Ｒのパターンを、フォトマスク１０を用いて露光する処理を説明する、部分拡大した側断面図である。
【００２７】
図３（ａ）のように、ブラックマトリクス２を形成したカラーフィルタ用透明基板１上に、赤色の顔料を分散した感光性樹脂組成物の顔料分散樹脂層３Ｒを塗布する。
【００２８】
次に、カラーフィルタ用透明基板１の裏面側から、露光光をカラーフィルタ用透明基板１を透過させてカラーフィルタ用透明基板１の表面側に塗布されている顔料分散樹脂層３Ｒに露光する。
【００２９】
（カラーフィルタ画素露光用のフォトマスク）
カラーフィルタ画素露光用のフォトマスク１０は、図３（ａ）の側断面図のように、石英ガラスの透明なフォトマスク用基板１１の片面に遮光膜パターン１２と窓部透過部１３のパターンを持つ。
【００３０】
次に、フォトマスク１０のパターンを露光した顔料分散樹脂層３Ｒを現像し、図３（ｂ）（図２（ｂ））のように、ブラックマトリクス２の所定の矩形開口部分に第１の着色画素Ｒを形成する。
【００３１】
フォトマスク１０のパターンをカラーフィルタ用透明基板１上の顔料分散樹脂層３Ｒへ露光する方法は、カラーフィルタ用透明基板１の裏面側に平行にフォトマスク１０を装着するマスク装着部を用い、露光部からフォトマスク１０に平行な露光光Ｌを照射するプロキシミティ露光装置を用いる。
【００３２】
露光光Ｌには、例えば、３１２ｎｍと、３６５ｎｍ近傍の波長帯の紫外線を照射する。この露光光Ｌをフォトマスク１０の遮光膜パターン１２が完全に遮光する。そのため、図３（ａ）の断面図に示すカラーフィルタ上の遮光膜パターン１２の区域に相当するカラーフィルタ用透明基板１の顔料分散樹脂層３Ｒには、全く露光光Ｌが当たらず、顔料分散樹脂層３Ｒは、１００％溶解する顔料分散樹脂層３Ｒが維持できる。
【００３３】
一方、露光光Ｌは、フォトマスク１０の窓部透過部１３で１００％透過し、次に、その露光光Ｌが、カラーフィルタ用透明基板１を透過する。
【００３４】
次に、露光光Ｌの一部は、カラーフィルタ用透明基板１の表面側に形成したブラックマトリクス２で遮光される。ブラックマトリクス２の矩形開口部分に達した露光光Ｌはその矩形開口部分を透過する。
【００３５】
そうして露光光Ｌは、カラーフィルタ用透明基板１の表面側の顔料分散樹脂層３Ｒに達して顔料分散樹脂層３Ｒを露光する。こうして、フォトマスク１０の窓部透過部１３の区域に対向するカラーフィルタ用透明基板１の表面側の顔料分散樹脂層３Ｒの領域には十分な露光光Ｌが当たる。
【００３６】
一方、カラーフィルタ用透明基板１の裏面側から照射された露光光Ｌは、一部がブラックマトリクス２のパターンによって遮られるので、ブラックマトリクス２のパターンの上の顔料分散樹脂層３Ｒに達する露光光Ｌは弱くなる。
【００３７】
そのため、ブラックマトリクス２のパターンの上方の顔料分散樹脂層３Ｒは、例えば５０％前後の不溶解の顔料分散樹脂層３Ｒに変質する。
【００３８】
この顔料分散樹脂層３Ｒを現像することで、図３（ｂ）（図２（ｂ））の側断面図のように、カラーフィルタ用透明基板１上に、ブラックマトリクス２のパターンの上に、端部側断面がなだらかな山型の形状、すなわち順テーパーの断面形状を有する第１の着色画素Ｒ（赤色画素）が形成される。
【００３９】
（工程３）第２の着色画素の形成
次に、以下の様にして、図（ｃ）のように、ブラックマトリクス２の所定の矩形開口部分に第２の着色画素Ｇを形成する。
【００４０】
図５（ａ）は、カラーフィルタ１００の第２の着色画素Ｇのパターンを、フォトマスク１０を用いて露光する処理を説明する、部分拡大した側断面図である。
【００４１】
図４（ａ）のように、カラーフィルタ用透明基板１上のブラックマトリクス２の一部の矩形開口部分に第１の着色画素Ｒ（赤色画素）のパターンが形成されたカラーフィルタ１００に、緑色の顔料を分散した感光性樹脂組成物の顔料分散樹脂層３Ｇを塗布する。
【００４２】
次に、カラーフィルタ用透明基板１の裏面側から、フォトマスク１０のパターンを投影する露光光Ｌをカラーフィルタ用透明基板１を透過させてカラーフィルタ用透明基板１の表面側に塗布されている顔料分散樹脂層３Ｇに露光する。
【００４３】
その際に、ブラックマトリクス２のパターンによって露光光Ｌが遮られるので、ブラックマトリクス２のパターンの上の顔料分散樹脂層３Ｇに達する露光光Ｌが弱くなる。
【００４４】
そのため、ブラックマトリクス２のパターンの上方の顔料分散樹脂層３Ｇは、例えば５
０％前後の不溶解の顔料分散樹脂層３Ｇに変質する。
【００４５】
この顔料分散樹脂層３Ｇを現像することで、図４（ｂ）（図２（ｃ））の側断面図のように、カラーフィルタ用透明基板１上に、第１の着色画素Ｒ（赤色画素）のパターンの上に、端部側断面がなだらかな山型の形状、すなわち順テーパーの断面形状を有する第２の着色画素Ｇ（緑色画素）が形成される。
【００４６】
フォトマスク１０のパターンを、カラーフィルタ用透明基板１の裏面側から露光し、表面に塗布した顔料分散樹脂層３Ｇに露光し、現像することで、図４（ｂ）のように、第２の着色画素Ｇが、ブラックマトリクス２上で、第１の着色画素Ｒのパターンの上に乗り上げて凸に突出する段差の高さを低くできる効果がある。
【００４７】
（工程４）第３の着色画素の形成
次に、カラーフィルタ用透明基板１上に青色の顔料を分散した感光性樹脂組成物の顔料分散樹脂層を形成する。そして、第２着色画素を形成する工程と同様にフォトリソグラフィー法により、第３の着色画素Ｂを形成する。
【００４８】
図２（ａ）のように形成されたブラックマトリクス２の所定の矩形開口部分に、図２（ｂ）のように第１の着色画素Ｒが形成され、次に、図２（ｃ）のように第２の着色画素Ｇが形成され、次に、図２（ｄ）のように第３の着色画素Ｂが形成される。
【００４９】
これにより、図５の平面図のように、ＲＧＢの着色画素で形成したカラーフィルタ層４が形成されたカラーフィルタ１００が形成される。
【００５０】
図２（ｄ）の第３の着色画素Ｂの左側は、第２の着色画素Ｇ（緑色画素）のパターンの上に、端部側断面がなだらかな山型の順テーパーの断面形状の端部が形成され、第３の着色画素Ｇの右側は、第１の着色画素Ｒ（赤色画素）のパターンの上に、端部側断面がなだらかな山型の順テーパーの断面形状の端部が形成される。
【００５１】
こうして、フォトマスク１０のパターンを、カラーフィルタ用透明基板１の裏面側から露光し、表面に塗布した顔料分散樹脂層３に露光し、現像することで、第３の着色画素Ｂが、ブラックマトリクス２上で、第１の着色画素Ｒや第２の着色画素Ｇのパターンの上に乗り上げて凸に突出する段差の高さを低くできる効果がある。
【００５２】
（工程５）
次に、図２（ｅ）の様に、ＲＧＢの着色画素で形成したカラーフィルタ層４の表面全面に平坦化層５を形成する。この平坦化層５は、ブラックマトリクス２上に着色画素が乗り上げて凸に突出する段差を均す厚さに形成する。
【００５３】
ここで、本実施形態の方法により、ブラックマトリクス２上に着色画素が乗り上げて凸に突出する段差を低くできるので、その段差を均す平坦化層５に必要な厚さも薄くできる効果がある。それにより、カラーフィルタ１００を薄型化することができる効果がある。
【００５４】
また、ブラックマトリクス２上に着色画素が乗り上げて凸に突出する段差を低くできるので、従来、着色画素がブラックマトリクス２乗り上げて凸に突出する段差の部分で局所的に平坦化層５の厚さが薄くなっていた、もしくは着色画素が平坦化層５から露出する問題を解消できる効果がある。
【００５５】
（工程６）
次に、カラーフィルタ１００の平坦化層５の上に透明電極パターンを形成する。例えば
真空蒸着法により、導電性の透明電極、具体的には金属酸化物、例えば通常、ＩＴＯの透明電極パターンを形成する。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・カラーフィルタ用透明基板
２・・・ブラックマトリクス
３、３Ｒ、３Ｇ・・・顔料分散樹脂層
４・・・カラーフィルタ層
５・・・平坦化層
１０・・・フォトマスク
１１・・・フォトマスク用基板
１２・・・遮光膜パターン
１３・・・窓部透過部
１００・・・カラーフィルタ
Ｌ・・・露光光
Ｒ・・・カラーフィルタ層の第１の着色画素（赤色画素）
Ｇ・・・カラーフィルタ層の第２の着色画素（緑色画素）
Ｂ・・・カラーフィルタ層の第３の着色画素（青色画素）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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