(57)【要約】【課題】従来よりも少ない製造工程で作製できる構造を備えたカラーフィルタ基板、及びそれを用いた液晶表示装置を提供すること。【解決手段】ブラックマトリクスの一部が、カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板の間のセルギャップを保持するスペーサの凸部を形成していることとし、好ましくは、前記スペーサは高さの異なる２種類以上のスペーサであること、を特徴とするカラーフィルタ基板、及びそれを用いた液晶表示装置とする。【選択図】図１
2017187537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置に用いられ、着色層と、ブラックマトリクスと、ＴＦＴアレイ基板とのセルギャップを保持するスペーサと、を備えるカラーフィルタ基板において、
前記ブラックマトリクスの一部が前記スペーサの凸部を形成している事を特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記スペーサは高さの異なる２種類以上のスペーサである事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】
前記高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、少なくとももっとも低いスペーサの下部は、異なる着色層の境界部に、断面視で１〜５μｍの幅で存在する事を特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項４】
前記高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、少なくとももっとも高いスペーサの下には、異なる着色層の境界部が存在し、前記境界部では一方の着色層が凸部を形成している事を特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項５】
前記高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、少なくとももっとも高いスペーサの下には、異なる着色層が積層している事を特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項６】
前記高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、もっとも高いスペーサともっとも低いスペーサの高さの差は、０．３〜０．７μｍである事を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板を備える事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】
本発明は液晶表示装置用カラーフィルタ基板、及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のスイッチング素子を形成したＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板を所定の間隔を設けて対向させて配置し、シール材によってこれらの基板を貼り合わせた液晶パネルにより構成される。カラーフィルタは液晶表示装置をカラー表示するために必要な部材であり、ガラス基板に形成された格子状のブラックマトリクスの間に赤色画素、緑色画素、青色画素の着色層が微細にパターンニングされた構造が一般的である。（以下ブラックマトリクスをＢＭと略記する）。
【０００３】
カラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板間のセルギャップを保持するために、カラーフィルタ上に透明樹脂をパターニングしてスペーサを形成する方法が一般的であるが、液晶パネル内におけるスペーサ部の断面積が小さいとパネル組み立て工程で基板間のセルギャップが均一になりにくく、液晶表示装置に色ムラなどが発生し易くなる。また、局部的に過剰な荷重を受けた場合にも液晶表示装置に色ムラなどが発生し易くなる。
【０００４】
逆に、スペーサ部の断面積が大きいとパネル組み立て工程で基板間のセルギャップは均一なものとなるが、シール材焼成時の熱収縮時にセルギャップが追従せず液晶セル内で真空気泡が発生し易くなる。
【０００５】
これらの問題を解決する方法として、基板間のセルギャップを保持するスペーサ（メインスペーサ）よりも高さの低いスペーサ（サブスペーサ）を形成する方法が特許文献１に記載されている。
【０００６】
一方、近年の高精細液晶表示装置において、斜めから視認した際に隣接画素からの漏れ光が混ざり白化して見える斜視混色が問題となっている。この斜視混色を改善するためにガラス基板上に赤色画素、緑色画素、青色画素の着色層を形成した後にＢＭを形成するＢＯＣ（ＢＭ on Color）の構成が提案されている。
【０００７】
図６にＢＭを形成した後に着色層を形成した従来のカラーフィルタ基板、図７に着色層を形成した後にＢＭを形成したＢＯＣ構成のカラーフィルタ基板の模式断面図を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９２５１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高さの異なるメインスペーサ、及びサブスペーサを形成するためには、露光量を変化させ複数の露光工程を実施する、あるいは透過率の異なる複数のフォトマスクを用いて複数の露光工程を実施する、もしくは透過率の異なる光透過部を持つ階調マスクを使用する方法があるが、いずれもスペーサ形成のみを目的とした工程が必要であり、露光工程数が多くなるという課題があった。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、着色層を形成した後にＢＭを形成するＢＯＣ構成のカラーフィルタ基板において、従来よりも少ない工程で作製できる構造を備えたカラーフィルタ基板、及びそれを用いた液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、液晶表示装置に用いられ、着色層と、ブラックマトリクスと、ＴＦＴアレイ基板とのセルギャップを保持するスペーサと、を備えるカラーフィルタ基板において、
前記ブラックマトリクスの一部が前記スペーサの凸部を形成している事を特徴とするカラーフィルタ基板としたものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記スペーサは高さの異なる２種類以上のスペーサである事を特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、少なくとももっとも低いスペーサの下部は、異なる着色層の境界部に、断面視で１〜５μｍの幅で存在する事を特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、少なくとももっとも高いスペーサの下には、異なる着色層の境界部が存在し、前記境界部では一方の着色層が凸部を形成している事を特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、少なくとももっとも高いスペーサの下には、異なる着色層が積層している事を特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、もっとも高いスペーサともっとも低いスペーサの高さの差は、０．３〜０．７μｍである事を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板としたものである。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板を備える事を特徴とする液晶表示装置としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のカラーフィルタ基板の構造によれば、着色層が形成された後にＢＭが形成されるＢＯＣ構成において、ＢＭの一部がスペーサの凸部を形成しているので、ＢＭ形成とスペーサ形成を同一の露光工程で行うことができ、カラーフィルタ基板、及びそれを用いた液晶表示装置の生産性と製造コストの改善に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のカラーフィルタ基板に係る、第１の実施形態を示す模式断面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタ基板に係る、第１の実施形態の変形例を示す模式断面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタ基板に係る、第２の実施形態を示す模式断面図である。
【図４】本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施形態に係る、製造工程の一部を示す模式断面図である。
【図５】本発明のカラーフィルタ基板の第２の実施形態に係る、製造工程の一部を示す模式断面図である。
【図６】従来のカラーフィルタ基板を示す模式断面図である。
【図７】従来のＢＯＣ構成のカラーフィルタ基板を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のカラーフィルタ基板の実施形態について、図面を用いて詳細に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態に限定されるものではない。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示しており、各構成要素の寸法比率などは実際と同じではない。
【００２１】
図１は、本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施形態を示す模式断面図である。ここでは、透明基板１の上に赤、青、緑の着色層２（Ｒ）、２（Ｂ）、２（Ｇ）が形成され、ＢＯＣ構成のＢＭ（４ａ）が形成されている。さらに高さの異なる２種類のスペーサ（メインスペーサ６ｃ−１、サブスペーサ６ｂ−１）が形成されているが、液晶表示装置の目的や用途によっては、同じ高さの１種類のスペーサでもよく、高さの異なる３種類以上であってもよい。
【００２２】
また、全面に保護膜としてオーバーコート層５が形成され、従ってメインスペーサ６ｃ−１、サブスペーサ６ｂ−１上はそれぞれ、メインスペーサ用レジストパターン４ｃ−１、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−１とオーバーコート層５により構成されている。
【００２３】
さらに、本発明のカラーフィルタ基板の特徴は、ＢＭの一部がスペーサの凸部を形作るメインスペーサ用レジストパターン４ｃ−１、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−１となっていることである。これはメインスペーサ用レジストパターン４ｃ−１、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−１、及びＢＭ（４ａ）を同じ露光工程で作製したことによるものであり、従ってメインスペーサ用レジストパターン４ｃ−１、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−１、及びＢＭ（４ａ）は、同じレジスト組成物（以下レジストと略記する）から成っている。
【００２４】
また、本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施形態では、図１のように、高さの低いサブスペーサ６ｂ−１の凸部を形作るサブスペーサ用レジストパターン４ｂ−１は、異なる着色層の境界部に、断面視でＢＭの幅よりも小さい１〜５μｍの幅で存在する部分を有している。（ＢＭの幅よりも小さい理由は、後述の製造工程に関する部分で説明する）。
【００２５】
さらに、本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施形態では、図１のように、高い方のメインスペーサ６ｃ−１の凸部を形作るメインスペーサ用レジストパターン４ｃ−１の下には、異なる着色層の境界部が存在し、該境界部では一方の着色層が凸部を形成している。（凸部を形成する理由は、後述の製造工程に関する部分で説明する）。
【００２６】
図２は、本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施形態の変形例を示す模式断面図である。図１と異なる点は、サブスペーサ６ｂ−１の凸部を形作るサブスペーサ用レジストパターン４ｂ−１の、異なる着色層の境界部に存在する部分の形状であり、図１が逆台形状であったのに対し、図２の変形例では長方形状となっている。長方形状であっても、断面視でＢＭの幅よりも小さい１〜５μｍの幅であることは図１の逆台形状の場合と同じである。
【００２７】
図１、（ｂ）では、前記異なる着色層の境界部に存在する部分の形状が逆台形状、長方形状の場合を示したが、下辺が透明基板１に到達しない逆三角形状であってもよい。これらの形状の作り分けは、液晶表示装置の目的や用途に応じて作り分け、スペーサの種類や高さ、レジスト特性に依存する。
【００２８】
図３は、本発明のカラーフィルタ基板の第２の実施形態を示す模式断面図である。ここでは、サブスペーサ６ｂ−２、及びその凸部を形作るサブスペーサ用レジストパターン４ｂ−２は、図１のメインスペーサ６ｃ−１、及びその凸部を形作るメインスペーサ用レジストパターン４ｃ−１と同じ形状であり、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−２の下には、異なる着色層の境界部が存在し、該境界部では一方の着色層が凸部を形成している。
【００２９】
一方、第２の実施形態では、図３のように、高い方のメインスペーサ６ｃ−２の凸部を形作るメインスペーサ用レジストパターン４ｃ−２の下でメインスペーサ６ｃ−２の土台となる領域には、異なる着色層が積層している。積層していることにより、着色層がより高く（厚く）なり、メインスペーサ６ｃ−２の高さをサブスペーサ６ｂ−２よりも高くすることができる。
【００３０】
本発明のカラーフィルタ基板では、高さの異なる２種類以上のスペーサのうち、もっとも高いスペーサともっとも低いスペーサの高さの差は、０．３〜０．７μｍであることがスペーサに必要な基本的特性の観点から好ましい。
【００３１】
以下、本発明のカラーフィルタ基板の構造を作製する製造工程について説明する。
【００３２】
図４は、本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施形態（図１）を作製する製造工程の一部を示す模式断面図である。図４（ａ）は、透明基板１上に、着色層２（Ｒ）、２（Ｂ）、２（Ｇ）を形成した状態を示している。ここで特徴的なことは、ＢＭのみとして機能するＢＭ用スペース部２ａ、ＢＭに加えサブスペースとして機能するサブスペーサ用スペース部２ｂ−１、ＢＭに加えメインスペースとして機能するメインスペーサ用着色層凸部２ｃ−１が存在することである。
【００３３】
サブスペーサ用スペース部２ｂ−１は、異なる着色層の境界部のサブスペーサを形成する位置にあり、断面視でＢＭ用スペース部２ａの幅よりも小さい１〜５μｍの幅となっている。従ってサブスペーサ用スペース部２ｂ−１の容積は、ＢＭ用スペース部２ａのそれよりも小さい。また、メインスペーサ用着色層凸部２ｃ−１の凸形状は、着色層２（Ｒ）のパターンを形成した後、着色層２（Ｂ）を塗布し、着色層２（Ｒ）の端面に着色層２（Ｂ）の端面が乗り上げた状態で残るように着色層２（Ｂ）のパターニングを行うことで形成する。
【００３４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の形態上に、ＢＭ及びスペーサを形成するためのレジスト３を塗布した状態を示している。ここで、前記のようにＢＭ用スペース部２ａ、サブスペーサ用スペース部２ｂ−１、メインスペーサ用着色層凸部２ｃ−１が存在することにより、レジスト３の表面にも高低差が生じている。すなわち、メインスペーサ用着色層凸部２ｃ−１上の３ｃ−１がもっとも高く、次にサブスペーサ用スペース部２ｂ−１の容積がＢＭ用スペース部２ａの容積よりも小さい効果により、サブスペーサ用スペース部２ｂ−１上の３ｂ−１、ＢＭ用スペース部２ａ上の３ａの高さの順になる。
【００３５】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）の形態に露光、現像を行い、ＢＭ（４ａ）のパターン、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−１、メインスペーサ用レジストパターン４ｃ−１を形成した状態を示している。ここで、露光に用いるフォトマスクは、レジスト３の表面に前記のような高低差が生じているため、透過率が一定のフォトマスクでもよいが、より確実にＢＭ（４ａ）のパターン、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−１、メインスペーサ用レジストパターン４ｃ−１の高さを目標に合わせるためには、透過率の異なる光透過部を持つ階調マスクを使用することが好ましい。いずれであっても、ＢＭとスペーサを同一の工程で形成することができる。
【００３６】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）の形態にオーバーコート層５を積層した形態を示している。オーバーコート層には透明樹脂を用いることで、スペーサ部の絶縁性を好適に高めることができる。以上によりメインスペーサ６ｃ−１、サブスペーサ６ｂ−１の全体が形成され、本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施形態（図１）が作製される。
【００３７】
図５は、本発明のカラーフィルタ基板の第２の実施形態（図３）を作製する製造工程の一部を示す模式断面図である。図５（ａ）は、透明基板１上に、着色層２（Ｒ）、２（Ｂ）、２（Ｇ）を形成した状態を示している。ここで特徴的なことは、ＢＭのみとして機能するＢＭ用スペース部２ａ、ＢＭに加えサブスペースとして機能するサブスペーサ用着色層凸部２ｂ−２、ＢＭに加えメインスペースとして機能するメインスペーサ用着色層積層部２ｃ−２が存在することである。
【００３８】
サブスペーサ用着色層凸部２ｂ−２の凸形状は、着色層２（Ｇ）のパターンを形成した後、着色層２（Ｂ）を塗布し、着色層２（Ｇ）の端面に着色層２（Ｂ）の端面が乗り上げた状態で残るように着色層２（Ｂ）のパターニングを行うことで形成する。また、メインスペーサ用着色層積層部２ｃ−２は、着色層２（Ｒ）のパターンを形成した後、着色層２（Ｂ）を塗布し、着色層２（Ｒ）に乗り上げたメインスペーサの土台となる領域の着色層２（Ｂ）が積層するように着色層２（Ｂ）のパターニングを行うことで形成する。従って、メインスペーサ用着色層積層部２ｃ−２の高さは、サブスペーサ用着色層凸部２ｂ−２の高さよりも高くなる。
【００３９】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の形態上に、ＢＭ及びスペーサを形成するためのレジスト３を塗布した状態を示している。ここで、前記のようにＢＭ用スペース部２ａ、サブスペーサ用着色層凸部２ｂ−２、メインスペーサ用着色層積層部２ｃ−２が存在することにより、レジスト３の表面にも高低差が生じている。すなわち、メインスペーサ用着色層積層部２ｃ−２上の３ｃ−２がもっとも高く、次にサブスペーサ用着色層凸部２ｂ−２上の３ｂ−２、ＢＭ用スペース部２ａ上の３ａの高さの順になる。
【００４０】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）の形態に露光、現像を行い、ＢＭ（４ａ）のパターン、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−２、メインスペーサ用レジストパターン４ｃ−２を形成した状態を示している。ここで、露光に用いるフォトマスクは、レジスト３の表面に前記のような高低差が生じているため、透過率が一定のフォトマスクでもよいが、より確実にＢＭ（４ａ）のパターン、サブスペーサ用レジストパターン４ｂ−２、メインスペーサ用レジストパターン４ｃ−２の高さを目標に合わせるためには、透過率の異なる光透過部を持つ階調マスクを使用することが好ましい。いずれであっても、ＢＭとスペーサを同一の工程で作成することができる。
【００４１】
図５（ｄ）は、図５（ｃ）の形態にオーバーコート層５を積層した形態を示している。オーバーコート層には透明樹脂を用いることで、スペーサ部の絶縁性を好適に高めることができる。以上により、メインスペーサ６ｃ−２、サブスペーサ６ｂ−２の全体が形成され、本発明のカラーフィルタ基板の第２の実施形態（図３）が作製される。
【００４２】
ＢＭの厚さは１．０〜３．５μｍ、断面視で厚さ中央部の幅は３．０〜４０μｍの範囲で形成される。また、赤色、青色、緑色の着色層の膜厚は１．５〜３．５μｍである。
【００４３】
本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタ基板に本発明のカラーフィルタ基板を備える以外は公知の構成を備えており、従来の製造方法と同様の方法で製造することができる。      
【００４４】
以下、本発明のカラーフィルタ基板を構成する材料について説明する。
【００４５】
ＢＭは（本発明ではＢＭの一部がスペーサを兼ねるが、同じ材料を用いるので、以下ＢＭ用材料として記載する）、黒色感光性樹脂を用いフォトリソグラフィ法によってマトリックス状に形成する。黒色の色材としては、カーボンブラックや酸化チタン等を用いることができる。
【００４６】
ＢＭ及び着色層の形成に用いる黒色感光性樹脂及び着色感光性樹脂は、例えば、樹脂バインダに顔料を分散剤を用いて分散させ、この分散液にモノマー、開始剤、増感剤、溶剤などを添加して調製される。
【００４７】
本発明のカラーフィルタ基板においては、ＢＭ及び着色層の形成に用いる黒色感光性樹脂及び着色感光性樹脂は、樹脂バインダと開始剤を主成分として、樹脂バインダが光重合、又は熱重合、或いは光重合及び熱重合を経て、三次元架橋される。ＢＭ及び着色層の樹脂バインダを三次元架橋させることによって、パネル組み立て工程における荷重によりＢＭ及び着色層の厚みが減じるのを抑制することができる。
【００４８】
光重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、アクリレート樹脂、熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシ樹脂、光重合及び熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシアクリレート樹脂が挙げられる。
【００４９】
アルカリ可溶性樹脂としては、アクリル酸を含む（メタ）アクリル系樹脂、マレイン酸系樹脂、ロジン系樹脂、ノボラック樹脂などが挙げられる。
【００５０】
重合性モノマーとしては、以下に示すようなモノマーを混合して、又は単独で使用することができる。例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等の水酸基を含むモノマーや、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類、あるいは、ペンタエリストールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ（メタ）アクリレートのカプロラクトン付加物のヘキサ（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００５１】
前記重合性モノマーの一部が、カルボキシル基含有多官能性単量体を含む重合性モノマーであることは、好ましい。例えば、ペンタエリスリトール又はその誘導体であっても良い。これらモノマーは、他の樹脂固形分を増やさずに現像性などのフォトリソグラ
フィ適性を保持したまま、さらには、スペーサの弾性復元率を保持したまま、重合性モノマーの混合比率を高めることができる。
【００５２】
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、２,２’−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ,ｐ’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール、チオキサンソン、２−クロロチオサンソン、２,４−ジエチルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、２−イソプロピルチオキサンソン等の硫黄化合物、２−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１,２−ベンズアントラキノン、２,３−ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類、２,４−トリクロロメチル−（４’−メトキシフェニル）−６−トリアジン、２,４−トリクロロメチル−（４’−メトキシナフチル）−６−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類、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等の有機過酸化物、２−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトベンゾオキサゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール等のチオール化合物等α−アミノケトン系光重合開始剤である２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニルト２］−モルフオリノプロパン−１−オン（イルガキュア９０７：チバスペシャリティーケミカルズ社製：商品名）、２−ベンジル−２−ジメチルアミノート（４−モルフオリノフェニルトブノン−１（イルガキュア３６９：ＢＡＳＦ社製）などが挙げられる。
【００５３】
赤色着色層には、例えば、色材として、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、１４、４１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、１４６、１６８、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、１８７、２００、２０２、２０８、２１０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７０、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができ、黄色顔料や橙色顔料を併用することもできる。
【００５４】
黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ  １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２６、１２７、１２８、１２９、１３８、１３９、１４７、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、１９８、２１３、２１４等が挙げられる。
【００５５】
橙色顔料としては、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。
【００５６】
緑色着色層には、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７、５８等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。黄色顔料としては、赤色着色層に用いる顔料として挙げたものと同様のものが使用可能である。
【００５７】
青色着色層には、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。紫色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等が挙げられる。
【００５８】
青色着色層が、これら顔料のなかで金属フタロシアニン系青色顔料と、ジオキサジン系紫色顔料のうち１種類以上を含む場合には、０に近い位相差を得ることが容易になる。その使用量は、顔料の合計重量を基準として、金属フタロシアニン系青色顔料を４０〜１００重量％、ジオキサジン系紫色顔料を１〜５０重量％とすることが、着色層の色相や明度、膜厚等の点から好ましく、さらに、金属フタロシアニン系青色顔料を５０〜９８重量％、ジオキサジン系紫色顔料を２〜２５重量％とすることがより好ましい。
【００５９】
上記において金属フタロシアニン系青色顔料としてはＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ
１５：６、ジオキサジン系紫色顔料としてはＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ ２３が、優れた耐光性、耐熱性、透明性、及び着色力等の点から好適である。
【００６０】
上記赤色着色層、緑色着色層、青色着色層については顔料のほか、任意の染料と併用しても良い。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例により、本発明のカラーフィルタ基板をさらに詳細に説明するが、実施例１〜３に共通する条件を先に説明する。
【００６２】
［顔料の選定］
着色層を形成するための顔料としては以下のものを使用した。
＜赤色顔料１（Ｒ−１）＞
赤色顔料１（Ｃ．Ｉ．  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５４、ＢＡＳＦ社製「ＩＲギャップＨＯＲ  ＲＥＤ  Ｂ−ＣＦ」；Ｒ−１）を使用した。
＜赤色顔料２（Ｒ−２）＞
赤色顔料２（Ｃ．Ｉ．  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７、ＢＡＳＦ社製「ＣＲＯＭＯＰＨＴＡＬ  ＲＥＤ  Ａ２Ｂ」；Ｒ−２）を使用した。
【００６３】
＜緑色顔料１（Ｇ−１）＞
緑色顔料（Ｃ．Ｉ．  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６、東洋インキ製造社製「ＬＩＯＮＯＬ  ＧＲＥＥＮ  ６ＹＫ」；Ｇ−１）５００部、塩化ナトリウム１３００部、及びジエチレングリコール（東京化成社製）２７０部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に仕込み、７０℃で３時間混練した。次に、この混合物を約５リットルの温水に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、８０℃で２４時間乾燥し、４９６部のソルトミリング処理顔料を得た。
【００６４】
＜黄色顔料１（Ｙ−１）＞
黄色顔料（Ｃ．Ｉ．  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３８、ＢＡＳＦ社製「ＰＡＬＩＯＴＯＬ  ＹＥＬＬＯＷ  Ｋ０９６１ＨＤ」）２００部、塩化ナトリウム１５００部、及びジエチレングリコール（東京化成社製）２７０部ステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に仕込み、６０℃で６時間混練した。次に、この混合物を約５リットルの温水に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリー状とした後、濾過し、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、８０℃で２４時間乾燥し、１９６部のソルトミリング処理顔料を得た。
【００６５】
＜青色顔料１（Ｂ−１）＞
青色顔料１（Ｃ．Ｉ．  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６、東洋インキ製造社製「ＬＩＯＮＯＬ  ＢＬＵＥ  ＥＳ」を使用した。
【００６６】
＜紫色顔料１（Ｖ−１）＞
紫色顔料１（Ｃ．Ｉ．  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３、東洋インキ製造社製「ＬＩＯＮＯＧＥＮ  ＶＩＯＬＥＴ  ＲＬ」を使用した。
【００６７】
［アクリル樹脂溶液の調製］
アクリル樹脂溶液の調製について説明する。樹脂の分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィ）により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。
【００６８】
反応容器にシクロヘキサノン３７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度で下記モノマー及び熱重合開始剤の混合物を１時間かけて滴下して、重合反応を行った。
メタクリル酸 ２０．０部
メチルメタクリレート １０．０部
ｎ−ブチルメタクリレート ３５．０部
２−ヒドロキシエチルメタクリレート １５．０部
２，２’−アゾビスイソブチロニトリル ４．０部
パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート ２０．０部（東亜合成株式会社製「アロニックスＭ１１０」）
【００６９】
滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル１．０部をシクロヘキサノン５０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続行して、アクリル樹脂の溶液を得た。このアクリル樹脂の重量平均分子量は、約４００００であった。
【００７０】
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃で２０分間加熱乾燥し、不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加して、アクリル樹脂溶液を調製した。
【００７１】
［顔料分散体の調製］
下記表１に示す組成（重量％）の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで２時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し、顔料分散体ＲＰ−１、ＧＰ−１、ＢＰ−１を作製した。
【表１】
2017187537.tif 000003
【００７２】
［着色組成物の調製］
下記表２に示す組成（重量％）の混合物を均一になるように攪拌混合した後、１μｍのフィルタで濾過して、各色の着色組成物であるＲＲ−１（赤色）、ＧＲ−１（緑色）、ＢＲ−１（青色）を作製した。
【表２】
2017187537.tif 000004
【００７３】
上記表２の材料の具体例を以下に示す。
モノマー：トリメチロールプロパントリアクリレート（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤：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（ＢＡＳＦ社製「イルガキュア ９０７」）
増感剤：４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」）
有機溶剤：シクロヘキサノン
【００７４】
＜実施例１＞
表１の着色組成物を用いて、ガラス基板上に赤、緑、青の各着色層を形成した。
【００７５】
すなわち、透明基板に、赤色の着色組成物であるＲＲ−１をダイコートにより仕上り膜厚２．５μｍとなるように塗布した。減圧乾燥した後、画素形成用のストライプ状パターンをもつフォトマスクを通して高圧水銀灯の光を５０ｍＪ／ｃｍ２照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像した。その後、２３０℃で３０分硬膜し、赤色着色層を形成した。尚、仕上り膜厚とは、２３０℃で３０分硬膜後の膜厚を意味する。
【００７６】
次に、同様にして、緑色の着色組成物であるＧＲ−１をダイコートにより仕上り膜厚が２．５μｍとなるように塗布し、減圧乾燥した後、フォトマスクを通して露光、現像し、２３０℃で３０分硬膜することで、緑色着色層を形成した。
【００７７】
さらに、同様にして、青色の着色組成物であるＢＲ−１をダイコートにより仕上り膜厚が２．５μｍとなるように塗布し、減圧乾燥した後、フォトマスクを通して露光、現像し、２３０℃で３０分硬膜することで、青色着色層を形成した。
【００７８】
前記の赤、緑、青色着色層を形成する露光においては、ＢＭのみとして機能するＢＭを配置する位置には、隣接する着色層同士が重ならず、断面視で３．０〜４．０μmの幅をもつスペース部（図４（ａ）の２ａ）が形成され、サブスペーサを形成する位置には、隣接する着色層同士が重ならず、断面視で逆台形状の上底が２．５μmの幅をもつスペース部（図４（ａ）の２ｂ−１）が形成され、メインスペーサを形成する位置には、前工程で形成した着色層パターンの端面に後工程で形成する着色層パターンの端面が乗り上げて凸部（図４（ａ）の２ｃ−１）が形成されるように設計されたフォトマスクをそれぞれ用いた。
【００７９】
その後、ＢＭ及びスペーサ形成用レジストをダイコートによりメインスペーサ部の高さが２．５μmとなるように塗布した後、ＢＭ用光透過部とスペーサ用光透過部を持つフォトマスクを通して高圧水銀灯の光を５０ｍＪ／ｃｍ２照射し、アルカリ現像液にて６０秒間現像した。その後、２３０℃で３０分硬膜しＢＭとサブスペーサ、及びメインスペーサを一括形成した。
【００８０】
尚、以上の各着色層、ＢＭ及びスペーサ形成におけるアルカリ現像液は以下の組成とした。
炭酸ナトリウム                                    １．５重量％
炭酸水素ナトリウム                                ０．５重量％
水                                              ９０．０重量％
【００８１】
上記のようにして得られた基板の全面に、保護膜としてオーバーコート層を形成した。オーバーコート層には熱硬化性の透明樹脂を使用し、ダイコート法により塗布、減圧下で乾燥させた後２３０℃３０ｍｉｎ間ベークを実施した。
【００８２】
以上のようにして、図１に示す本発明の第１の実施形態のカラーフィルタ基板が得られた。該カラーフィルタ基板のメインスペーサとサブスペーサの高さの差は０．４μｍであり、本発明の範囲内であることを確認した。
【００８３】
＜実施例２＞
実施例２のカラーフィルタ基板の作製では、赤、緑、青色着色層を形成する露光において、サブスペーサを形成する位置には、隣接する着色層同士が重ならず、断面視で長方形状の２．０μmの幅をもつスペース部が形成されるように設計されたフォトマスクをそれぞれ用いた以外は、実施例１と同様の作製方法とした。
【００８４】
その結果、図２に示す本発明の第１の実施形態の変形例のカラーフィルタ基板が得られた。該カラーフィルタ基板のメインスペーサとサブスペーサの高さの差は０．５μｍであり、本発明の範囲内であることを確認した。
【００８５】
＜実施例３＞
実施例３のカラーフィルタ基板の作製では、赤、緑、青色着色層を形成する露光において、サブスペーサを形成する位置には、前工程で形成した着色層パターンの端面に後工程で形成する着色層パターンの端面が乗り上げて凸部（図５（ａ）の２ｂ−２）が形成され、メインスペーサを形成する位置には、前工程で形成した着色層パターンのメインスペーサの土台となる領域に後工程で形成する着色層パターンが重なり、積層部（図５（ａ）の２ｃ−２）が形成されるように設計されたフォトマスクをそれぞれ用いた以外は、実施例１と同様の作製方法とした。
【００８６】
その結果、図３に示す本発明の第２の実施形態のカラーフィルタ基板が得られた。該カラーフィルタ基板のメインスペーサとサブスペーサの高さの差は０．６μｍであり、本発明の範囲内であることを確認した。
【符号の説明】
【００８７】
１、１１・・・・・・透明基板
２（Ｒ）、１２（Ｒ）・・・着色層（赤）
２（Ｂ）、１２（Ｂ）・・・着色層（青）
２（Ｇ）、１２（Ｇ）・・・着色層（緑）
２ａ・・・・・スペース部（ブラックマトリクス用）
２ｂ−１・・・スペース部（サブスペーサ用）
２ｂ−２・・・着色層凸部（サブスペーサ用）
２ｃ−１・・・着色層凸部（メインスペーサ用）
２ｃ−２・・・着色層積層部（メインスペーサ用）
３・・・・・・レジスト
３ａ・・・・・レジスト凹部（ブラックマトリクス用）
３ｂ−１・・・レジスト凹部（サブスペーサ用）
３ｃ−１・・・レジスト凹部（メインスペーサ用）
３ｂ−２・・・レジスト凸部（サブスペーサ用）
３ｃ−２・・・レジスト凹部（メインスペーサ用）
４ａ、１４ａ−１、１４ａ−２・・・・・ブラックマトリクス
４ｂ−１、４ｂ−２・・・レジストパターン（サブスペーサ用）
４ｃ−１、４ｃ−２・・・レジストパターン（メインスペーサ用）
５、１５・・・・・・オーバーコート層
６ｂ−１、６ｂ−２、１６ｂ・・・サブスペーサ
６ｃ−１、６ｃ−２、１６ｃ・・・メインスペーサ
【図１】
2017187537.tif 000005
【図２】
2017187537.tif 000006
【図３】
2017187537.tif 000007
【図４】
2017187537.tif 000008
【図５】
2017187537.tif 000009
【図６】
2017187537.tif 000010
【図７】
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