(57)【要約】【課題】透光性基板上に、少なくとも、一種以上の着色層が形成され、隣接する前記着色層同士が会合する境界領域においては、フォトスペーサの配設が困難であるという問題、液晶配向の乱れの起点となりやすいという問題、及び透明電極の破断と抵抗上昇が生じるという問題があった。【解決手段】透光性基板上に、少なくとも、遮光パターン、一種以上の着色層、隣接する前記着色層の会合する境界領域を被覆するように樹脂層、前記樹脂層上に第一の柱状突起とが形成され、且つ、前記樹脂層と前記第一の柱状突起とは一体となっていることを特徴とするカラーフィルター基板である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に、少なくとも、遮光パターン、一種以上の着色層、隣接する前記着色層が会合する境界領域を被覆する樹脂層、前記樹脂層上に第一の柱状突起とが形成され、且つ、前記樹脂層と前記第一の柱状突起とは一体となっていることを特徴とするカラーフィルター基板。
【請求項２】
前記樹脂層上にはさらに、前記第一の柱状突起とは高さの異なる第二の柱状突起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ー基板。
【請求項３】
前記遮光パターンが、前記隣接する着色層が会合する境界領域の下部に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルター基板。
【請求項４】
前記着色層の一部が透明層であって、前記第一及び／又は第二の柱状突起が、前記透明層上の樹脂層上にも形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルター基板。
【請求項５】
前記第一及び／又は第二の柱状突起部分以外の前記樹脂層の上部に透明電極が敷設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルター基板。
【請求項６】
前記樹脂層と前記第一及び／又は第二の柱状突起を一括形成して形成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカラーフィルター基板の製造方法。
【請求項７】
、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板もしくは請求項６に記載の製造方法で製造したカラーフィルター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、液晶表示装置に用いるフォトスペーサを備えたカラーフィルター基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一対の透光性基板間に液晶を狭持している。一方の透光性基板にはTFT等の駆動回路が形成され、他方の透光性基板には、遮光膜、カラーフィルター等が形成されている。液晶表示装置の大型化にともなって透光性基板間の数μｍの距離（以下、セルギャップ）を正確に保持する必要から、従来の樹脂製もしくはガラス製のビーズスペーサを液晶内に散布して保持する方式から、フォトリソグラフィー技術により樹脂組成物からなる柱状の突起物を形成する方法に移行しつつある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
ビーズを散布する方式の液晶表示装置においては、黒色表示時にスペーサ用ビーズを介して光が散乱によって漏れたり、ビーズ近傍において液晶配向が乱れることにより、コントラストが低下し表示画質が劣化するなどの問題があった。これに対し、フォトリソグラフィー技術により形成する突起物、いわゆる、フォトスペーサと称されるものは、配置の自由度、高さの均一性、液晶中を移動しない、工程中での汚染が少ないなど、ビーズ散布方式に較べ多くの利点を有し、通常はカラーフィルタ基板側のカラーフィルタ層の上方側に配設される。カラーフィルタ製造と同様の工程で製造できるからである。
【０００４】
一方、カラーフィルタ基板は、一般的に赤・緑・青の三色からなる着色層が、透光性基板上に線状あるいはトライアングル配列等、適切なパターンで配置されるものである。先ず、透光性基板上に着色画素を区画して混色を防止するための仕切り堰となる遮光パターンを形成する。遮光層材料としては金属薄膜あるいは黒色の感光性樹脂組成物を用い、定法のフォトリソグラフィー法によりパターン形成する。続いて、緑色感光性樹脂組成物を塗布し、これもフォトリソグラフィー法により、例えば線状にパターニングして緑色着色層を形成する。この工程を、赤、青の感光性樹脂組成物に繰り返して、緑、赤、青の着色層が配置したカラーフィルタ基板を得ることができる。
【特許文献１】特開２００１−２０１７５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８６０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フォトスペーサ方式は確かに望ましい方式ではあるが、フォトスペーサを画素として表示に使用される着色層部分に設けるよりは、表示に使用しない遮光パターン部分に設けるのがより望ましい。しかしながら、遮光パターン部分は、実際には、隣接する着色層のエッジが会合する境界部分であるため、遮光パターンの上に着色層のエッジが重なることによるツノ段差と呼ばれる突起が生じる。また、透光性基板が大型化して露光精度が低下することによって、隣接した着色層のエッジ同士が重なる凸状部分の発生、あるいは着色層エッジが離間してしまう凹みなどが発生し複雑多様な構造を呈することになる。したがって、一般に、こうした凹凸部分にフォトスペーサの配設はなされず、たとえ配設したとしても高さにバラツキが生じ実用的でないという問題があった。
【０００６】
また、このような境界領域では、カラーフィルタや透明電極を形成した後の配向処理が十分に行き渡らず不完全となり、液晶配向の乱れが生じ画素近辺にまで波及するといった問題があった。さらには、着色層のエッジの重なり部分で段差が生じ断面が垂直形状や逆
テーパー形状になると、後工程で形成される透明電極層の膜質が不均一となり、カラーフィルター基板側の電気抵抗の増加、応力集中により透明電極層にクラック等を引き起こすといった問題もあった。
【０００７】
そこで本発明は、遮光パターン上で着色層のエッジが会合する境界部分では、フォトスペーサの配設が困難であるという問題、液晶配向の乱れの起点となりやすいという問題、及び透明電極層の破断と抵抗上昇が生じるという問題を解決したカラーフィルタ基板を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る第１の発明は、透光性基板上に、少なくとも、遮光パターン、一種以上の着色層、隣接する前記着色層が会合する境界領域を被覆するように樹脂層、前記樹脂層上に第一の柱状突起とが形成され、且つ、前記樹脂層と前記第一の柱状突起とは一体となっていることを特徴とするカラーフィルター基板である。
【０００９】
請求項２に係る第２の発明は、前記樹脂層上にはさらに、前記第一の柱状突起とは高さの異なる第二の柱状突起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ー基板である。
【００１０】
請求項３に係る第３の発明は、前記遮光パターンが、前記隣接した着色層が会合する境界領域の下部に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルター基板である。
【００１１】
請求項４に係る第４の発明は、前記着色層の一部が透明層であって、前記第一及び／又は第二の柱状突起が、前記透明層上の樹脂層上にも形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカラーフィルター基板である。
【００１２】
請求項５に係る第５の発明は、前記第一および／または第２の柱状突起の部分以外の前記樹脂層の上部に透明電極が敷設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルター基板である。
【００１３】
請求項６に係る第６の発明は、前記樹脂層と前記第一および／または第２の柱状突起を一括形成して形成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカラーフィルター基板の製造方法。
【００１４】
請求項７に係る第７の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板もしくは請求項６に記載の製造方法で製造したカラーフィルター基板を用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フォトスペーサを遮光パターン領域に配設しているので、液晶表示装置の表示画質に影響を与えることがない。また、フォトスペーサは材質の違う下地材料の上に形成されるのと異なり、下地と一体で同一の材料で形成されているため耐久性、クッション性に優れている。さらに、表示用画素付近に液晶配向の乱れがなく透明電極の断線等もないため、表示品質に優れた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】
【００１６】
以下に、本発明になるカラーフィルタ基板の構成及び製造方法の一例を、図１、図２、図３を使用して説明する。
【００１７】
まず、透光性基板１上に、黒色の感光性樹脂組成物を塗布、乾燥した後に（図１(a)）、フォトマスク１０を用いて所定のパターンに露光し（図１(ｂ)）、現像およびポストベークを行うことで、遮光パターン２を形成する（図１(ｃ)）。遮光パターン２の膜厚は、含有するカーボンブラック量から必要な光学濃度を見積もり所望の膜厚に設定することが望ましく、一般には、およそ１〜２μｍ程度である。遮光パターン２の形成方法としては、スピンコート法やスリットコート法、バーコート法などの塗布法を用いて塗布した後にフォトリソグラフィー法を用いてパターニングしてもよいし、インクジェット法、印刷法などを用いて直接にパターン形成をすることも可能である。
【００１８】
透光性基板１としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラスなどの無機ガラス、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＣなどのプラスチック基板、又はこれらガラス基板やプラスチック基板上に、酸化シリコンや酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの無機薄膜を成膜したものを、使用の目的・用途に応じて使い分けて用いることができる。
【００１９】
次に、遮光パターン２を形成した透光性基板１上に、カラーフィルタとなる着色層３を形成する。着色層３は、複数色の画素から構成されており、色としては、赤、緑、青（ＲＧＢ）の組み合わせあるいはイエロー、マゼンダ、シアン（ＹＭＣ）の組み合わせが挙げられる。着色層３の製法としては、スリットコート法やスピンコート法、ロールコート法などの塗布法で着色層を形成し、その後フォトリソグラフィー法によりパターニングするか、インクジェット法や、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などの方法が使用できる。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に顔料、光開始剤、重合性モノマー等と共に適当な溶剤に分散させた感光性着色樹脂組成物を透明基板上に塗布製膜して特定の色の着色層を形成し、この着色層をパータン露光、現像することで特定色の着色画素を形成し、この工程を必要な色数だけ繰り返し行ってカラーフィルタとするフォトリソグラフー法が最も好ましい。
【００２０】
具体的には、まず、赤色のネガ型感光性樹脂組成物を塗布、乾燥した後に（図１(d))、赤色着色層のパターンに対応した開口部を有するフォトマスク１０を用いてパターン露光し(図１(e))、定法の現像及びポストベーク処理を施すことで、赤色着色層３１を形成することができる（図１(f))。以下、図１(d)〜図１(f)の工程を３色分繰り返すことにより、緑色着色層３２および青色着色層３３が形成されたカラーフィルター基板２０を得ることができる（図１(g))。各色の塗布膜厚は、分光透過率などを考慮すると通常はプリベーク後の膜厚で１〜２μｍ程度である。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。現像後、水洗、乾燥して特定色の着色パターンもしくは着色画素が得られる。
【００２１】
遮光パターン２および、着色層３１，３２、３３用の感光性着色樹脂組成物は、透明な樹脂中に、着色剤となる顔料、光開始剤、重合性モノマー等を適切な溶剤により分散させて製造する。分散させる方法はミルベース、３本ロール、ジェットミル等様々な方法があり特に限定されるものではない。本発明に用いることができる感光性着色樹脂組成物の原材料の一例を、工程も含め以下順を追って説明する。
【００２２】
＜遮光材料＞
遮光材としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸窒化チタン、四酸化鉄などの金属酸化物や顔料、その他既知の遮光材料を用いることができる。また、遮光層の色調を調整するために、以下に示す補色の着色顔料を必要に応じて混合してもよい。
【００２３】
＜着色顔料＞
赤色着色層もしくは赤色画素を形成するための赤色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉ
ｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができる。赤色着色組成物には、黄色顔料、橙色顔料を添加併用することができる。
【００２４】
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、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６
０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、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、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等が挙げられる。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。
【００２５】
緑色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７等の緑色顔料を用いることができる。緑色着色組成物には赤色着色組成物と同様の黄色顔料を添加併用することができる。
【００２６】
青色着色組成物には、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０等の青色顔料、好ましくはＣ．Ｉ．  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６を用いることができる。また、青色着色組成物には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料、好ましくはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３を添加併用することができる。
【００２７】
また、上記着色組成物あるいは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で染料を含有させることができる。
【００２８】
＜透明樹脂＞
透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。透明樹脂には、必要に応じて、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。
【００２９】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレン−マレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００３０】
感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。
【００３１】
重合性モノマーおよびオリゴマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、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、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、β−カルボキシエチル（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、１，６−ヘキサンジオールジ（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、トリプロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ（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、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。
【００３２】
紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。光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、３，３'，４，４'−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、２−クロルチオキサントン、２−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、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−ピペロニル−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用いられる。これらの光重合開始剤は１種または２種以上混合して用いることができる。  光重合開始剤の使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは３〜３０重量％である。
【００３３】
さらに、増感剤として、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２−ジメチルアミノエチル、４−ジメチルアミノ安息香酸２−エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ−ジメチルパラトルイジン、４，４'−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４'−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４'−ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等のアミン系化合物を併用することもできる。これらの増感剤は１種または２種以上混合して用いることができる。増感剤の使用量は、光重合開始剤と増感剤の合計量を基準として０．５〜６０重量％が好ましく、より好ましくは３〜４０重量％である。
【００３４】
さらに、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。多官能チオールの使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．１〜３０重量％が好ましく、より好ましくは１〜２０重量％である。０．１質量％未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、３０質量％を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。
【００３５】
また、必要に応じて有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
【００３６】
上記の材料を用いて感光性着色樹脂組成物を調合し、先述したように着色層３１、３２、３３をパターン形成した後、着色層パターンを観察した。すると隣接する着色層同士が会合する遮光パターン上部部分においては、図２に示すように、遮光パターン２上に着色層３が乗り上げることによりツノ段差と呼ばれる突起３０１や、着色層同士が乗り上げて重なることにより生じる凸部３０２、逆に着色層同士が重ならず隙間となった凹部３０３など多様な凹凸構造を呈していた。また、平坦面に形成されてあれば順テーパー形状である着色層が、重なりあうことによって実質的に逆テーパー形状９となる領域も見出された(図２(b))。この部分では、この後に形成する透明電極が断線してしまい、カラーフィルタ表面の電気抵抗値が上昇する可能性が高い。またこのような部分では応力が集中しやすいために、透明電極形成工程以降での加熱・冷却工程において、透明電極膜にクラックが生じることにより確実にパネル品質が低下することが予見できる。
【００３７】
そこで、本発明では、着色層が会合する境界部分を樹脂層で被覆することで平坦化した。被覆する領域は、パネルの設計に応じて決めればよいが、着色層３及び着色層３’が線状に形成されている場合には、着色層３、３’が会合する境界領域部分を、平面視で図３(a)、断面視で図３(ｂ)で示すように線状に樹脂層４で被覆すればよい。樹脂層４の被覆する範囲は、少なくとも着色層が会合する境界領域を被覆する必要があるが、遮光パターン２の幅とほぼ同程度の範囲内に収めることが好ましい。ただし、後述する柱状突起６を配設する際には、その部分の樹脂層４に関しては、遮光パターンの幅を超える場合がある。また、必ずしも全ての境界領域を被覆する必要はない。
【００３８】
パネル貼り合わせ時のセルギャップ保持用の柱状突起６は、遮光パターン２に沿って形成された樹脂層４の上に形成する。この柱状突起６を形成する順序としては、樹脂層４を形成した後に、改めて光硬化性樹脂を用いて樹脂層４上の所定箇所にパターン形成してもよいが、フォトマスクの所定の位置に、モザイク状の開口部や、ハーフトーン、グレートーンなど、部分的に透過光量を調整した部分を設け、このフォトマスクを介して露光し現像処理を施すことで、樹脂層４をパターニングすると同時に、柱状突起６も一括でパターニング形成することができる（図１(h)）。この方法により、工数や材料使用量を大幅に低減できる。また、一括で一体形成で形成することにより、樹脂層４に対する柱状突起６の密着性云々という問題が生じず、全面にわたり強度のある柱状突起を形成できる。さらには、樹脂層４の厚み分が下地層として柱状突起６の下部にあるため、下地部分がクッション層となって、柱状突起６の弾性特性が向上するといった利点もある。
【００３９】
また、図３(b)で示すように、半透過型の液晶表示装置用カラーフィルタ基板で、着色層３上に外光反射率を高めるための透明層５が形成されている場合には、既に、着色層３と着色層３’の境界領域が一部透明層によって被覆されているが、遮光パターン２上部で透明層５の上部でもある部分に樹脂層４を線状に延長して形成するのが望ましい。この場合にも、線状の樹脂層４と柱状突起６を一括形成して形成する。さらに、高さの異なる柱状突起６１が必要であれば別途追加して形成することもできる。
【００４０】
<樹脂用材料他＞
樹脂層４および柱状突起６、６１の材料としては、感光性樹脂が好ましく、アクリル樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂など、市販の感光性樹脂を用いることができる。形成方法としては、スリットコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ラミネート法などの塗布法や転写法を用いて材料を塗布した後に、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングする。柱状突起６の膜厚は、液晶表示装置の方式により異なるが、着色層表面から概ね３〜５μm程度である。
【００４１】
<樹脂用溶剤＞
上記感光性樹脂の溶剤として、特に制限はなく、ｎ−ブチルアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、１，２，３−トリクロロプロパン、ｏ−クロロトルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ジイソブチルケトン、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピ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モノメチルエーテル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシブチルアセテート、３− メトキシ−３−メチルブチルアセテート、γ−ブチロラクトン、Ｎ ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ｐ−クロロトルエン、ｏ−ジエチルベンゼン、ｍ−ジエチルベンゼン、ｐ−ジエチルベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、シクロヘキサノン、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソアミル、酢酸ｎ−アミル、メチルイソブチルケトン等を１種もしくは２種以上混合して用いることができ、より好ましくは沸点が１４０℃〜２５０℃の溶剤を１種以上含み、粘度やレベリング性の調整を行うことがよい。またこれら溶剤に加えて、塗工性向上、密着性の向上、貯蔵安定性などを目的として、界面活性剤、シランカップリング剤、分散剤、安定剤等を添加しても良い。
【００４２】
次に、透明電極層７を形成する（図１(i)）。ここで、柱状突起６と下部樹脂層４を一括形成で形成した場合には、透明電極層７を形成する前に柱状突起６が存在するが、柱状突起６と高さの異なる第二の柱状突起６１については、透明電極層７の前に形成しても後に形成してもよい。第二の柱状突起６１は、第一の柱状突起６よりも高くても、低くてもよいが、高さの差は、概ね０．２〜１．０μｍが貼りあわせ時の変形量や弾性の面で好適に用いられる。
【００４３】
ただし、透明電極層７は導電性を有するため、柱状突起６、６１の上に透明電極層７が形成されていると、パネル貼り合わせ時に対向電極と導通してしまうため、柱状突起６、６１上の透明電極層をエッチング法などで除去し、隙間８を形成する必要がある（図１(j)）。このとき、エッチング法で透明電極層７を取り除く範囲としては、少なくとも柱状突起が露出する程度取り除けば目的は達成されるが、より大きく取り除き着色層３上の透明電極層の一部も取り除くことにより（図1(k)）、隙間８の部分で液晶分子の配向を制御することができ、パネルの表示品質が大幅に改善されることがわかった。隙間８の形状としては、必要に応じて、○形状でも、◇形状でも、□形状でもよい。図1(k)は図1(j)の隙間８の部分の平面視図である。
【００４４】
また、着色層３の一部に、透明層５が形成されている場合、透明層５上に形成された柱状突起６に関しても同様に、少なくとも柱状突起６上に形成された透明電極層７を取り除き、隙間８を形成する必要があり、また、同じく液晶配向を制御するために隙間の大きさや形状を調節することが好ましい。
【００４５】
透明電極層７の材料としては、導電性および透明性が両立していれば特に制限はないが、一般的なインジウム錫酸化物、アルミニウム亜鉛酸化物、インジウム亜鉛酸化物を好適に用いることができ、膜厚は１００〜２００ｎｍである。製膜方法としては、材料に応じて、蒸着法、プラズマ支援蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法などを用いることができる。
【実施例１】
【００４６】
透光性基板１として無アルカリガラスを用い、その上に、感光性アクリル樹脂中にカーボンブラックを分散させた黒色感光性樹脂組成物をスピンコート法を用いて塗布、ホットプレートにてプレベークした後に、フォトマスクで所定のパターン露光およびアルカリ現像を行い、ポストベークすることにより、１μｍ厚のパターニングされた遮光パターン２を得た。
【００４７】
次に、感光性アクリル樹脂中に、赤色の顔料他を分散させた上記赤色感光性樹脂組成物を、スピンコート法を用いて、塗布し、ホットプレートにてプレベークした後に、フォトマスク１０で所定のパターン露光およびアルカリ現像を行い、ポストベークすることにより、赤色着色層３１、同様の工程にて、緑色着色層３２、青色着色層３３を順次形成することにより、膜厚が１．５μｍの着色層３からなるカラーフィルタを形成した。
【００４８】
次に、ネガ型の感光性アクリル樹脂をスピンコートで塗布した後に、フォトリソグラフィー法を用いて、遮光パターン２上の着色層３１、３２、３３が２層づつ会合している境界部分に、線状に樹脂層４をパターン形成した。この際、フォトマスクには、線状の開口パターンを形成している。また、フォトマスクには、柱状突起を形成すべき部位に、線状の開口パターンより大きな円形パターン、四角形パターン等のパターンを設けている。これにより、線状の樹脂層パターンを形成すると同時に線状樹脂層４上の所定の箇所に、柱状突起６を一括形成した。
【００４９】
次に、透明電極層５として、スパッタ法を用いて、インジウム錫酸化物を０．１４μｍ積層した後に、塩化鉄水溶液を用いて柱状突起６の基部と着色層３の一部が露出するように透明電極層５を除去して、隙間８を形成した。
【００５０】
このカラーフィルター基板を用いて液晶表示装置を作製したところ、着色層の境界領域での液晶配向の乱れが抑制され、また柱状突起周囲に設けた微細な隙間により液晶が一様に配向し、表示品質に優れた液晶表示装置であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】（ａ）〜（ｊ）本発明になる柱状突起を具備するカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す断面図である。（ｋ）は（ｊ）の平面視の図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）遮光パターン上部の着色層が会合する境界部分の着色層の様子を模式的に説明する断面視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）透明層上部の柱状突起の配置と形状を説明する平面視の図、及びＸＸ’とＹＹ’での断面視の図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：透光性基板
２：遮光パターン
３：着色層
３１：Ｒ着色層
３２：Ｇ着色層
３３：Ｂ着色層
３０１：ツノ段差
３０２：突起
３０３：凹部
４：線状樹脂層
５：透明層
６：（第一の）柱状突起
６１：第二の柱状突起
７：透明電極層
８：透明電極層の隙間
１０：フォトマスク
２０：カラーフィルター
【図１】
2009271474.tif 000003
【図２】
2009271474.tif 000004
【図３】
2009271474.tif 000005