JPH10282333A - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶層の厚み設定用としての柱状凸部を備
え、表示品質に優れたカラー液晶表示装置の製造を可能
とするカラーフィルタと、このカラーフィルタの製造方
法を提供する。 【解決手段】 少なくとも着色層を覆う透明保護層と、
この透明保護層よりも突出するように基板上の複数の所
定部位に形成され透明な柱状凸部とを備えるカラーフィ
ルタとし、このようなカラーフィルタを、第１の工程と
して基板上に所定のパターンで複数色からなる着色層を
形成した後、少なくとも着色層を覆うように基板上に透
明感光性樹脂層を形成し、第２の工程として透明感光性
樹脂層を所定パターンを有するフォトマスクを介して露
光し、第３の工程として透明感光性樹脂層を現像するこ
とにより製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラーフィルタおよ
びその製造方法に係り、特に表示品質に優れたカラー液
晶表示装置の製造が可能なカラーフィルタとその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットディスプレイとして、カ
ラーの液晶表示装置が注目されている。カラー液晶表示
装置の一例として、ブラックマトリックス、複数の色
（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）から
なる着色層、透明導電層（共通電極）および配向層を備
えたカラーフィルタと、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素
子）、画素電極および配向層を備えたＴＦＴアレイ基板
とを所定の間隙をもたせて向かい合わせ、この間隙部に
液晶材料を注入して液晶層としたものがある。このよう
なカラー液晶表示装置では、間隙部が液晶層の厚みその
ものであり、カラー液晶表示装置に要求される高速応答
性、高コントラスト比、広視野角等の良好な表示性能を
可能とするためには、液晶層の厚み、すなわち、カラー
フィルタとＴＦＴアレイ基板の間隙距離を厳密に一定に
保持する必要がある。

【０００３】従来、カラー液晶表示装置における液晶層
の厚みを決定する方法として、カラーフィルタとＴＦＴ
アレイ基板とを貼り合わせる時に、ガラスビーズやプラ
スチックビーズをスペーサーとして使用する方法があ
る。すなわち、カラーフィルタとＴＦＴアレイ基板とを
貼り合わせる前に、所定の直径で粒径の揃ったガラスビ
ーズやプラスチックビーズをスペーサーとしてカラーフ
ィルタおよびＴＦＴアレイのいずれか一方に散在させ、
その後、両基板の貼り合わせを行い、ガラスビーズやプ
ラスチックビーズの直径をもって両基板の間隙部の大き
さ、つまり、液晶層の厚みが決定される。

【０００４】しかし、上述のようなカラーフィルタとＴ
ＦＴアレイ基板との間隙部を形成する方法では、カラー
液晶表示装置の動作の上で次のような問題点が生じる。

【０００５】まず、ガラスビーズやプラスチックビーズ
をスペーサーとして用いる場合、基板面上に散在させる
密度が適正で、かつ、基板面上に均一に分散されていな
ければ、カラー液晶表示装置の全面に亘って大きさが均
一な間隙部は形成されない。一般に、スペーサーの散在
量（密度）を増した場合、間隙部の厚みのばらつき偏差
は少なくなるが、散在量（密度）が多くなると表示画素
部上に存在するスペーサーの数も増し、表示画素部では
このスペーサーが液晶材料の異物となる。そして、スペ
ーサーの存在によって、配向膜で規制された液晶分子の
配向に乱れが生じたり、スペーサー周辺の液晶だけは電
圧のＯＮ、ＯＦＦによる配向制御が不能になる等の支障
がみられ、コントラスト比等の表示性能が低下するとい
う問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解消
するために、間隙（液晶層の厚み）を決定するための柱
状凸部を備えたカラーフィルタが提案されている（特開
平５−１９６９４６号等）。このカラーフィルタは、着
色層の形成と同時にブラックマトリックス上の所定箇所
にＲ、Ｇ、Ｂの３色の着色層を積層して柱状凸部を形成
し、この柱状凸部がスペーサーとして機能するので、従
来のビーズ状のスペーサーの散布が不要となり、また、
柱状凸部が画素表示部に存在しないため液晶分子の配向
に乱れを生じさせても表示性能に悪影響が及ばないこと
になる。

【０００７】しかしながら、顔料分散法によりＲ、Ｇ、
Ｂの３色の着色層を形成する工程において、同時に所望
の高さを有する積層構造の柱状凸部を形成することは困
難である。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層を積層
して形成した柱状凸部の高さは、顔料を含有した感光性
材料のレベリング現象によって各色の着色層の厚みの和
よりも小さいものとなり、一方、各色の着色層の厚みを
大きくすることによってスペーサとしての必要な高さを
有する柱状凸部を形成すると、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色
層に要求される光透過性の点で新たな制限が加わる。

【０００８】また、例えば、近年注目されているＩＰＳ
（In-Plane Switching）液晶モードでは、ＴＮ液晶モー
ドよりも精密な基板間隙の制御が要求されている。この
ような要求に応えるために、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層
を積層して形成した柱状凸部の高さの精度を±０．３μ
ｍ以下とするには、柱状凸部を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各
層の厚み精度を少なくとも±０．２μｍ以下、好ましく
は±０．１以下とする必要がある。このため、極めて高
い塗布精度が要求され、スループット、歩留等が問題と
なっている。さらに、柱状凸部用の微細なパターンで
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を重ねるため、各色ごとの位置合わせ
精度が高いことが要求され、この点でも工程的に不利と
なっている。

【０００９】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、液晶層の厚み設定用としての柱状凸部
を備え、表示品質に優れたカラー液晶表示装置の製造を
可能とするカラーフィルタと、このカラーフィルタの製
造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のカラーフィルタは、基板と、該基板
上に所定のパターンで形成された複数色からなる着色層
と、少なくとも前記着色層を覆うように形成された透明
保護層と、前記基板上の複数の所定部位に形成され、前
記透明保護層よりも突出した透明な柱状凸部とを備える
ような構成とした。

【００１１】カラーフィルタの製造方法の第１の発明
は、基板上に所定のパターンで複数色からなる着色層を
形成した後、少なくとも前記着色層を覆うように基板上
にネガ型感光性樹脂を使用し透明感光性樹脂層を形成す
る第１の工程、前記透明感光性樹脂層を所定パターンを
有するフォトマスクを介して露光するとともに、透明感
光性樹脂層に硬化処理を施す第２の工程、前記透明感光
性樹脂層を現像することにより、前記基板上の複数の所
定部位に透明な柱状凸部を形成するとともに、少なくと
も前記着色層を覆うように透明保護層を形成する第３の
工程、を有するような構成とした。

【００１２】そして、第２の工程における硬化処理を、
透明保護層形成を可能とする程度の硬化反応を進めるよ
うな加熱処理、あるいは、透明保護層形成を可能とする
程度の硬化反応を進めるような露光量での透明感光性樹
脂層の全面露光処理であるような構成とした。

【００１３】カラーフィルタの製造方法の第２の発明
は、基板上に所定のパターンで複数色からなる着色層を
形成した後、少なくとも前記着色層を覆うように基板上
にポジ型感光性樹脂を使用し透明感光性樹脂層を形成す
る第１の工程、前記透明感光性樹脂層を所定パターンを
有するフォトマスクを介して露光するとともに、透明感
光性樹脂層に感光性低下処理を施す第２の工程、前記透
明感光性樹脂層を現像することにより、前記基板上の複
数の所定部位に透明な柱状凸部を形成するとともに、少
なくとも前記着色層を覆うように透明保護層を形成する
第３の工程、を有するような構成とした。

【００１４】そして、第２の工程における感光性低下処
理を、透明保護層形成を可能とする程度の感光性低下を
進めるような加熱処理であるような構成とした。

【００１５】カラーフィルタの製造方法の第３の発明
は、基板上に所定のパターンで複数色からなる着色層を
形成した後、少なくとも前記着色層を覆うように基板上
に透明感光性樹脂層を形成する第１の工程、前記透明感
光性樹脂層を所定パターンを有するフォトマスクを介し
て露光する第２の工程、透明感光性樹脂層の全厚を溶解
するのに必要な条件に満たない現像条件を設定して前記
透明感光性樹脂層を現像することにより、前記基板上の
複数の所定部位に透明な柱状凸部を形成するとともに、
少なくとも前記着色層を覆うように透明保護層を形成す
る第３の工程、を有するような構成とした。

【００１６】このような本発明では、複数の透明な柱状
凸部は、液晶層の厚み設定用スペーサとして必要な高さ
をもつとともに高精度の高さ設定が可能であり、また、
透明保護層はカラーフィルタ表面を平坦化するととも
に、着色層に含有される成分の液晶層への溶出を防止す
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の最良の実施形態に
ついて図面を参照して説明する。本発明のカラーフィルタ 図１は本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示す
部分平面図であり、図２はＡ−Ａ線における縦断面図で
ある。図１および図２において、本発明のカラーフィル
タ１は、基板２と、この基板２上に形成されたブラック
マトリックス３および着色層５を備え、ブラックマトリ
ックス３および着色層５を覆うように透明保護層６が形
成されており、さらに、ブラックマトリックス３の所定
の複数の箇所（図１では５箇所）には透明な柱状凸部７
が上記の透明保護層６と一体的に形成されている。

【００１８】上記のカラーフィルタ１を構成する基板２
としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英
板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹
脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフ
レキシブル材を用いることができる。この中で特にコー
ニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材で
あり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優
れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカ
リガラスであるため、アクティブマトリックス方式によ
るカラー液晶表示装置用のカラーフィルタに適してい
る。

【００１９】また、カラーフィルタ１を構成するブラッ
クマトリックス３は、着色層５からなる表示画素部の間
および着色層５の形成領域の外側に設けられている。こ
のようなブラックマトリックス３は、スパッタリング
法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度
のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニン
グして形成したもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を
含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして
形成したもの、カーボン微粒子、金属酸化物等の遮光性
粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹
脂層をパターニングして形成したもの等、いずれであっ
てもよい。

【００２０】また、着色層５は、赤色パターン５Ｒ、緑
色パターン５Ｇおよび青色パターン５Ｂが所望のパター
ン形状で配列されており、所望の着色材を含有した感光
性樹脂を使用した顔料分散法により形成することがで
き、さらに、印刷法、電着法、転写法等の公知の方法に
より形成することができる。また、着色層５を、例え
ば、赤色パターン５Ｒが最も薄く、緑色パターン５Ｇ、
青色パターン５Ｂの順に厚くすることにより、着色層５
の各色ごとに最適な液晶層厚みを設定するようにしても
よい。

【００２１】透明保護層６はカラーフィルタ１の表面を
平坦化するとともに、着色層５に含有される成分の液晶
層への溶出を防止するために設けられたものである。こ
の透明保護層６の厚みは、使用される材料の光透過率、
カラーフィルタ１の表面状態等考慮して設定することが
でき、例えば、０．１〜１．５μｍの範囲で設定するこ
とができる。このような透明保護層６は、カラーフィル
タ１をＴＦＴアレイ基板と貼り合わせたときに液晶層と
接するような着色層５を少なくとも覆うように形成され
る。

【００２２】また、柱状凸部７は、カラーフィルタ１を
ＴＦＴアレイ基板と貼り合わせたときにスペーサーとし
て作用するものである。この柱状凸部７は、上記の透明
保護層６よりも２〜１０μｍ程度の範囲で突出するよう
に一定の高さをもつものであり、突出量はカラー液晶表
示装置の液晶層に要求される厚み等から適宜設定するこ
とができる。また、柱状凸部７の形成密度は、液晶層の
厚みムラ、開口率、柱状凸部７の形状、材質等を考慮し
て適宜設定することができるが、例えば、着色層５を構
成する赤色パターン５Ｒ、緑色パターン５Ｇおよび青色
パターン５Ｂの１組に１個の割合で必要十分なスペーサ
ー機能を発現する。このような柱状凸部７の形状は、図
示例では円柱形状となっているが、これに限定されるも
のではなく、角柱形状、截頭錐体形状等であってもよ
い。

【００２３】上記の透明保護層６および透明の柱状凸部
７は、透明感光性樹脂を用いて一体的に形成されたもの
である。透明感光性樹脂としては、公知のネガ型および
ポジ型の透明感光性樹脂のなかから、透明保護層６とし
て要求される光透過率、柱状凸部７として要求される機
械的強度等を考慮して選定することができる。

【００２４】上記の透明保護層６と柱状凸部７を備える
本発明のカラーフィルタ１に配向層を設けて配向処理
（ラビング）した後、ＴＦＴアレイ基板と貼り合わせた
場合、柱状凸部７がカラーフィルタ１とＴＦＴアレイ基
板との間に間隙を形成する。そして、柱状凸部７は、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層を積層して形成された柱状凸
部にみられるような、レベリング現象による高さ精度不
良、および、各色ごとの位置合わせ不良が生じないの
で、その高さ精度と位置精度が極めて高いものであり、
したがって、両基板の間隙精度は極めて高いものとな
る。また、仮に画素部分に柱状凸部の一部が存在したと
しても、透明であるために表示品質に悪影響を及ぼすこ
とがほとんどない。一方、透明保護層６は、微細な凹凸
が存在するカラーフィルタ１の表面を平坦なものとし、
液晶の配向に悪影響を与える表面粗さを低減するととも
に、着色層に微量含まれるイオン性不純物等が液晶層へ
溶出して表示品質に悪影響を及ぼすことを防止する。

【００２５】尚、本発明のカラーフィルタは、図３に示
されるように、ブラックマトリックス３を備えず、非画
素部分に位置する着色層５上に上述の柱状凸部７を形成
したもの等であってもよい。

【００２６】また、上述のカラーフィルタの実施の形態
では、透明保護層６と透明な柱状凸部７が連続して形成
されているが、例えば、柱状凸部７が海島状に形成され
たものでもよい。カラーフィルタ製造方法の第１の発明 次に、カラーフィルタ製造方法の第１の発明の実施形態
について、図１および図２に示されたカラーフィルタ１
を例に図４および図５を参照しながら説明する。 （第１の工程）カラーフィルタ製造方法の第１の工程で
は、基板上に所定のパターンで複数色からなる着色層を
形成した後、少なくとも前記着色層を覆うように基板上
にネガ型の透明感光性樹脂層が形成される。すなわち、
まず、基板２上にブラックマトリックス３を形成し（図
４（Ａ））、次いで、基板２上の赤色パターン形成領域
に赤色パターン５Ｒ、緑色パターン形成領域に緑色パタ
ーン５Ｇ、さらに、青色パターン形成領域に青色パター
ン５Ｂを形成して着色層５とする（図４（Ｂ））。次
に、ブラックマトリックス３および着色層５を覆うよう
にネガ型の透明感光性樹脂層８を形成する（図４
（Ｃ））。

【００２７】上記のブラックマトリックス３の形成は、
例えば、以下のように行うことができる。まず、スパッ
タリング法、真空蒸着法等により形成したクロム等の金
属薄膜、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有した樹脂
層等からなる遮光層を基板２上に形成し、この遮光層上
に公知のポジ型あるいはネガ型の感光性レジストを用い
て感光性レジスト層を形成する。次いで、感光性レジス
ト層をブラックマトリックス用のフォトマスクを介して
露光、現像し、露出した遮光層をエッチングした後、残
存する感光性レジスト層を除去することによって、ブラ
ックマトリックス３を形成する。

【００２８】また、上記の着色層５の形成は、例えば、
以下のように行うことができる。まず、ブラックマトリ
ックス３を覆うように基板２上に赤色着色材を含有した
赤色感光性樹脂層を形成し、所定のフォトマスクを介し
て上記の赤色感光性樹脂層を露光して現像を行うことに
より、基板２上の赤色パターン形成領域に赤色パターン
５Ｒを形成する。以下、同様に、基板２上の緑色パター
ン形成領域に緑色パターン５Ｇを形成し、さらに、基板
２上の青色パターン形成領域に青色パターン５Ｂを形成
する。

【００２９】また、上記の透明感光性樹脂層８の形成
は、公知のネガ型の透明感光性樹脂組成物を、粘度の最
適化を行った上で、スピンコータ、ロールコータ等の公
知の手段によりブラックマトリックス３および着色層５
を覆うように塗布、乾燥して形成することができる。透
明感光性樹脂層８の厚みは、柱状凸部７に要求される高
さに応じて適宜設定することができる。 （第２の工程）カラーフィルタ製造方法の第２の工程で
は、ネガ型の透明感光性樹脂層８を柱状凸部形成用のフ
ォトマスクＭを介して露光する（図５（Ａ））。そし
て、この露光の前後いずれかにおいて、後述する第３の
工程（現像工程）で、未露光領域（柱状凸部形成部位以
外の領域）の透明感光性樹脂層８が透明保護層６を形成
する所望の厚みで残るように、透明感光性樹脂層８に硬
化処理を行う。このような硬化処理としては、透明感光
性樹脂層８に硬化反応を進めさせるような温度、例え
ば、通常のフォトリソグラフィでのプレベーク温度より
も高い温度で透明感光性樹脂層８を加熱する処理、ある
いは、透明感光性樹脂層８を完全に硬化させる露光量よ
りも少ない所定の露光量で透明感光性樹脂層８全面を露
光する処理等を挙げることができる。

【００３０】これにより、透明感光性樹脂層８の柱状凸
部形成部位（フォトマスクＭを介しての露光部）では硬
化反応が十分に進行し、柱状凸部形成部位以外の領域
（フォトマスクＭを介しての未露光部）では透明保護層
６の形成を可能とする程度の硬化反応が進んだ状態とな
る。 （第３の工程）カラーフィルタ製造方法の第３の工程で
は、現像液により透明感光性樹脂層８の現像が行われ
る。第２の工程において、上述のように透明保護層６の
形成領域と柱状凸部７の形成部位とで、それぞれ最適な
硬化反応が行われているため、この現像によって、柱状
凸部形成部位の透明感光性樹脂層８は溶解されずに透明
な柱状凸部７として残り、柱状凸部形成部位以外の領域
の透明感光性樹脂層８は大部分が溶解除去されるものの
透明保護層６としての薄膜が残り、本発明のカラーフィ
ルタ１が得られる（図５（Ｂ））。形成された透明保護
層６は、微細な凹凸が存在するカラーフィルタ１の表面
を平坦なものとし、液晶の配向に悪影響を与える表面粗
さを低減するとともに、着色層に微量含まれるイオン性
不純物等が液晶層へ溶出して表示品質が低下することを
防止する。また、透明な柱状凸部７は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３
色の着色層の積層ではないため、レベリング現象による
高さ精度の低下がなく、また、透明感光性樹脂層８の一
回の露光で形成できるので位置精度も極めて高いもので
ある。さらに、透明保護層６により着色層が平坦化され
ているため、柱状凸部で保持されるギャップは更に均一
なものとなる。

【００３１】尚、上述の実施形態では、着色層５は顔料
分散法により形成されるが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、印刷法、転写法等を用いること
ができ、また、基板２上に予め透明導電膜を形成して電
着法を用いることもできる。 カラーフィルタ製造方法の第２の発明 次に、カラーフィルタ製造方法の第２の発明の実施形態
について、図１および図２に示されたカラーフィルタ１
を例に図６を参照しながら説明する。 （第１の工程）カラーフィルタ製造方法の第１の工程で
は、基板上に所定のパターンで複数色からなる着色層を
形成した後、少なくとも前記着色層を覆うように基板上
にポジ型の透明感光性樹脂層が形成される。すなわち、
上述の第１の発明における第１の工程と同様に、まず、
基板２上にブラックマトリックス３を形成し、次いで、
基板２上の赤色パターン形成領域に赤色パターン５Ｒ、
緑色パターン形成領域に緑色パターン５Ｇ、さらに、青
色パターン形成領域に青色パターン５Ｂを形成して着色
層５とする。次に、ブラックマトリックス３および着色
層５を覆うようにネガ型の透明感光性樹脂層８´を形成
する（図６（Ａ））。

【００３２】上記のブラックマトリックス３の形成、着
色層５の形成は、上述の第１の発明と同様に行うことが
できるので、ここでの説明は省略する。

【００３３】また、上記の透明感光性樹脂層８´の形成
は、公知のポジ型の透明感光性樹脂組成物を、スピンコ
ータ、ロールコータ等の公知の手段によりブラックマト
リックス３および着色層５を覆うように塗布、乾燥して
形成することができる。透明感光性樹脂層８´の厚み
は、柱状凸部７に要求される高さに応じて適宜設定する
ことができる。 （第２の工程）カラーフィルタ製造方法の第２の工程で
は、まず、後述する第３の工程（現像工程）で、露光領
域（柱状凸部形成部位以外の領域）の透明感光性樹脂層
８´が透明保護層６を形成する所望の厚みで残るよう
に、透明感光性樹脂層８´に感光性低下処理を行う。こ
のような処理は、例えば、通常のフォトリソグラフィで
のプレベーク温度よりも高い温度で透明感光性樹脂層８
´を加熱する等して行うことができる。次に、ポジ型の
透明感光性樹脂層８´を柱状凸部形成用のフォトマスク
Ｍ´を介して露光する（図６（Ｂ））。

【００３４】これにより、透明感光性樹脂層８´の柱状
凸部形成部位（フォトマスクＭ´を介しての未露光部）
では、露光による透明感光性樹脂の分解反応は発生せ
ず、一方、柱状凸部形成部位以外の領域（フォトマスク
Ｍ´を介しての露光部）では透明保護層６の形成を可能
とする程度の分解反応が進んだ状態となる。尚、透明保
護層６を形成することが不要な部分のみ、上記の露光と
は別の操作により過剰に露光を行い、後述する第３の工
程（現像工程）で完全に除去することもできる。 （第３の工程）カラーフィルタ製造方法の第３の工程で
は、現像液により透明感光性樹脂層８´の現像が行われ
る。第２の工程において、上述のように透明保護層６の
形成領域と柱状凸部７の形成部位とで、透明感光性樹脂
層８´はそれぞれ最適な状態とされているため、この現
像によって、柱状凸部形成部位の透明感光性樹脂層８´
は溶解されずに透明な柱状凸部７として残り、柱状凸部
形成部位以外の領域の透明感光性樹脂層８´は大部分が
溶解除去されるものの透明保護層６としての薄膜が残
り、本発明のカラーフィルタ１が得られる（図６
（Ｃ））。

【００３５】形成された透明保護層６は、微細な凹凸が
存在するカラーフィルタ１の表面を平坦なものとし、液
晶の配向に悪影響を与える表面粗さを低減するととも
に、着色層に微量含まれるイオン性不純物が液晶層へ溶
出して表示品質が低下することを防止する。また、透明
な柱状凸部７は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層の積層では
ないため、レベリング現象による高さ精度の低下がな
く、さらに、透明感光性樹脂層８´の一回の露光で形成
できるので位置精度も極めて高いものである。さらに、
透明保護層６により着色層が平坦化されているため、柱
状凸部７で保持されるギャップは更に均一なものとな
る。

【００３６】尚、上述の実施形態では、着色層５は顔料
分散法により形成されるが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、印刷法、転写法等を用いること
ができ、また、基板２上に予め透明導電膜を形成して電
着法を用いることもできる。 カラーフィルタ製造方法の第３の発明 次に、カラーフィルタ製造方法の第３の発明の実施形態
について、図１および図２に示されたカラーフィルタ１
を例に図７を参照しながら説明する。 （第１の工程）カラーフィルタ製造方法の第１の工程で
は、基板上に所定のパターンで複数色からなる着色層を
形成した後、少なくとも前記着色層を覆うように基板上
に透明感光性樹脂層が形成される。すなわち、上述の第
１の発明における第１の工程と同様に、まず、基板２上
にブラックマトリックス３を形成し、次いで、基板２上
の赤色パターン形成領域に赤色パターン５Ｒ、緑色パタ
ーン形成領域に緑色パターン５Ｇ、さらに、青色パター
ン形成領域に青色パターン５Ｂを形成して着色層５とす
る。次に、ブラックマトリックス３および着色層５を覆
うように透明感光性樹脂層８″を形成する（図７
（Ａ））。

【００３７】上記のブラックマトリックス３の形成、着
色層５の形成は、上述の第１の発明と同様に行うことが
できるので、ここでの説明は省略する。

【００３８】また、上記の透明感光性樹脂層８″の形成
は、公知のネガ型あるいはポジ型の透明感光性樹脂組成
物を、スピンコータ、ロールコータ等の公知の手段によ
りブラックマトリックス３および着色層５を覆うように
塗布、乾燥して形成することができる。透明感光性樹脂
層８″の厚みは、柱状凸部７に要求される高さに応じて
適宜設定することができる。図示例では、ネガ型の透明
感光性樹脂組成物を使用した場合について説明する。 （第２の工程）カラーフィルタ製造方法の第２の工程で
は、ネガ型の透明感光性樹脂層８″を柱状凸部形成用の
フォトマスクＭ″を介して露光する（図７（Ｂ））。こ
れにより、透明感光性樹脂層８″の柱状凸部形成部位
（フォトマスクＭを介しての露光部）では硬化反応が十
分に進行し、柱状凸部形成部位以外の領域（フォトマス
クＭを介しての未露光部）では硬化反応が生じていない
状態となる。 （第３の工程）カラーフィルタ製造方法の第３の工程で
は、現像液により透明感光性樹脂層８″の現像が行われ
る。この現像は、ネガ型透明感光性樹脂層８″の未露光
部の全厚を溶解するのに必要な条件に満たない条件で行
われる。すなわち、透明感光性樹脂層８″の未露光部
が完全除去されないような現像液を使用する、現像液
の濃度や温度を調整して溶解力を低下させた現像液を使
用する、ことにより現像を行うことができる。尚、に
よる現像では、透明感光性樹脂組成物側の組成の調整、
現像液側の組成の調整の少なくとも一方により行うこと
ができる。尚、溶解力の強い現像液を部分的に作用させ
る操作を加えて、所望の部分のみ透明保護層を残さない
ようにすることもできる。

【００３９】これにより、未露光部である柱状凸部形成
部位以外の領域の透明感光性樹脂層８″は大部分が溶解
除去されるものの透明保護層６としての薄膜が残り、ま
た、露光部である柱状凸部形成部位の透明感光性樹脂層
８″は溶解されずに透明な柱状凸部７として残り、本発
明のカラーフィルタ１が得られる（図７（Ｃ））。形成
された透明保護層６は、微細な凹凸が存在するカラーフ
ィルタ１の表面を平坦なものとし、液晶の配向に悪影響
を与える表面粗さを低減するとともに、着色層に微量含
まれるイオン性不純物が液晶層へ溶出して表示品質が低
下することを防止する。また、透明な柱状凸部７は、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層の積層ではないため、レベリ
ング現象による高さ精度の低下がなく、さらに、透明感
光性樹脂層８″の一回の露光で形成できるので位置精度
も極めて高いものである。

【００４０】上述の実施形態では、ネガ型の透明感光性
樹脂組成物を使用した場合について説明したが、ポジ型
の透明感光性樹脂組成物を使用した場合も、第３の工程
での現像は、ポジ型透明感光性樹脂層８″の未露光部の
全厚を溶解するのに必要な条件に満たない条件で行われ
る。

【００４１】尚、上述の実施形態では、着色層５は顔料
分散法により形成されるが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、印刷法、転写法等を用いること
ができ、また、基板２上に予め透明導電膜を形成して電
着法を用いることもできる。

【００４２】

【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説
明する。 （実施例１）カラーフィルタ製造方法の第１の発明 カラーフィルタ用の基板として、３００ｍｍ×４００ｍ
ｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板（コーニング社製７０
５９ガラス）を準備した。この基板を定法にしたがって
洗浄した後、基板の片側全面にスパッタリング法により
金属クロムからなる遮光層（厚さ０．１μｍ）を成膜し
た。次いで、この遮光層に対して、通常のフォトリソグ
ラフィー法によって感光性レジスト塗布、マスク露光、
現像、エッチング、レジスト層剥離を行ってブラックマ
トリックスを形成した。

【００４３】次に、ブラックマトリックスが形成された
基板全面に、赤色パターン用の感光性着色材料（富士ハ
ントエレクトロニクス（株）製カラーモザイクＣＲＹ）
をスピンコート法により塗布して赤色感光性樹脂層を形
成し、プレベーク（８５℃、５分間）を行った。その
後、所定の着色パターン用フォトマスクを用いて赤色感
光性樹脂層をアライメント露光し、現像液（富士ハント
エレクトロニクス（株）製カラーモザイク用現像液ＣＤ
の希釈液）にて現像を行い、次いで、ポストベーク（２
００℃、３０分間）を行って、ブラックマトリックスパ
ターンに対して所定の位置に赤色パターン（厚み１．５
μｍ）を形成した。

【００４４】同様に、緑色パターン用の感光性着色材料
（富士ハントエレクトロニクス（株）製カラーモザイク
ＣＧＹ）を用いて、ブラックマトリックスパターンに対
して所定の位置に緑色パターン（厚み１．５μｍ）を形
成した。さらに、青色パターン用の感光性着色材料（富
士ハントエレクトロニクス（株）製カラーモザイクＣＢ
Ｙ）を用いて、ブラックマトリックスパターンに対して
所定の位置に青色パターン（厚み１．５μｍ）を形成し
た。

【００４５】次に、着色層が形成された基板上に下記組
成のネガ型の透明感光性樹脂組成物をスピンコート法に
より塗布して、厚み６μｍの透明感光性樹脂層を形成し
た。（以上、第１の工程） 透明感光性樹脂組成物の組成 ・光重合性アクリレートオリゴマー ｏ−クレゾールノボラック エポキシアクリレート（分子量１５００〜２０００）… ５０重量部 ・多官能性モノマー ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート （日本化薬（株）製ＤＰＨＡ） … ５０重量部 ・重合開始剤（チバガイギー社製イルガキュア９０７） … ２重量部 ・エチルセロソルブアセテート …２００重量部 次いで、ホットプレート上で本来のプレベーク温度（９
０℃）よりも高い温度でプレベーク（１２０℃、３分
間）を行って透明感光性樹脂層に硬化処理を施した。そ
の後、超高圧水銀灯を露光光源とするプロキシミティ露
光機にて、柱状凸部の形成位置に所定形状の開口部を設
けたフォトマスクを介して２００ｍＪ／ｃｍ² の露光量
で露光を行った。（以上、第２の工程） 次に、基板を１，１，２，２−テトラクロロエタンに６
０秒間浸漬して現像を行い、洗浄後、クリーンオーブン
中でポストベーク（２００℃、３０分間）を行った。
（以上、第３の工程） このような一連の処理により、露光された箇所は高さ
５．４μｍの透明な柱状凸部となり、未露光部には厚み
０．３μｍの透明保護層が形成されて、図１および図２
に示されるような構造のカラーフィルタを得た。そし
て、柱状凸部はカラーフィルタの他の表面より５．１μ
ｍ突出し、スペーサとしての機能を有するものであっ
た。 （実施例２）カラーフィルタ製造方法の第１の発明 まず、実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリ
ックスを形成した。次に、実施例１と同様にして、ブラ
ックマトリックスパターンに対して所定の位置に赤色パ
ターン、緑色パターンおよび青色パターンを形成し、着
色層が形成された基板上に厚み６μｍのネガ型の透明感
光性樹脂層を形成した。（以上、第１の工程） 次いで、ホットプレート上でプレベーク（９０℃、３分
間）を行った後、超高圧水銀灯を露光光源とするプロキ
シミティ露光機にて、柱状凸部の形成位置に所定形状の
開口部を設けたフォトマスクを介して２００ｍＪ／ｃｍ
² の露光量で露光を行った。次に、同じプロキシミティ
露光機を使用しフォトマスクを用いないで５ｍＪ／ｃｍ
² の露光量で透明感光性樹脂層の全面に露光を行って、
透明感光性樹脂層に硬化処理を施した。（以上、第２の
工程） 次に、基板を１，１，２，２−テトラクロロエタンに６
０秒間浸漬して現像を行い、洗浄後、クリーンオーブン
中でポストベーク（２００℃、３０分間）を行った。
（以上、第３の工程） このような一連の処理により、露光された箇所は高さ
５．４μｍの透明な柱状凸部となり、未露光部には厚み
０．３μｍの透明保護層が形成されて、図１および図２
に示されるような構造のカラーフィルタを得た。そし
て、柱状凸部はカラーフィルタの他の表面より５．１μ
ｍ突出し、スペーサとしての機能を有するものであっ
た。 （実施例３）カラーフィルタ製造方法の第３の発明 まず、実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリ
ックスを形成した。次に、実施例１と同様にして、ブラ
ックマトリックスパターンに対して所定の位置に赤色パ
ターン、緑色パターンおよび青色パターンを形成し、着
色層が形成された基板上に厚み６μｍのネガ型の透明感
光性樹脂層を形成した。（以上、第１の工程） 次いで、ホットプレート上でプレベーク（９０℃、３分
間）を行った後、超高圧水銀灯を露光光源とするプロキ
シミティ露光機にて、柱状凸部の形成位置に所定形状の
開口部を設けたフォトマスクを介して２００ｍＪ／ｃｍ
² の露光量で露光を行った。（以上、第２の工程） 次に、基板を０．０５％水酸化カリウム水溶液に３０秒
間浸漬して現像を行った。この現像条件は、未露光の透
明感光性樹脂層を完全に溶解除去するには不十分な条件
である。その後、洗浄を行いクリーンオーブン中でポス
トベーク（２００℃、３０分間）を行った。（以上、第
３の工程） このような一連の処理により、露光された箇所は高さ
５．４μｍの透明な柱状凸部となり、未露光部には厚み
０．３μｍの透明保護層が形成されて、図１および図２
に示されるような構造のカラーフィルタを得た。そし
て、柱状凸部はカラーフィルタの他の表面より５．１μ
ｍ突出し、スペーサとしての機能を有するものであっ
た。 （実施例４）カラーフィルタ製造方法の第２の発明 まず、実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリ
ックスを形成した。次に、実施例１と同様にして、ブラ
ックマトリックスパターンに対して所定の位置に赤色パ
ターン、緑色パターンおよび青色パターンを形成した。
次いで、着色層が形成された基板上にポジ型の透明感光
性樹脂組成物（日本合成ゴム（株）製オプトマーＰＣ−
３０２）をスピンコート法により塗布して、厚み６μｍ
の透明感光性樹脂層を形成した。（以上、第１の工程） 次いで、ホットプレート上で本来のプレベーク（９０
℃、１分間）よりも強い条件でプレベーク（１１０℃、
３分間）を行って透明感光性樹脂層に感光性低下処理を
施した。その後、超高圧水銀灯を露光光源とするプロキ
シミティ露光機にて、柱状凸部の形成位置に所定形状の
遮光部を設けたフォトマスクを介して５０ｍＪ／ｃｍ²
の露光量で露光を行った。（以上、第２の工程） 次に、基板を０．２％ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド）水溶液に６０秒間浸漬して現像を行
い、透明感光性樹脂層の露光部の膜厚を現象させた。そ
の後、同じプロキシミティ露光機を使用しフォトマスク
を用いないで２０００ｍＪ／ｃｍ² の露光量で透明感光
性樹脂層の全面に後露光を行い、洗浄後、クリーンオー
ブン中でポストベーク（２００℃、６０分間）を行っ
た。（以上、第３の工程） このような一連の処理により、未露光部は高さ５．４μ
ｍの透明な柱状凸部となり、露光部には厚み０．３μｍ
の透明保護層が形成されて、図１および図２に示される
ような構造のカラーフィルタを得た。そして、柱状凸部
はカラーフィルタの他の表面より５．１μｍ突出し、ス
ペーサとしての機能を有するものであった。 （実施例５）カラーフィルタ製造方法の第３の発明 まず、実施例１と同様にして、基板上にブラックマトリ
ックスを形成した。次に、実施例１と同様にして、ブラ
ックマトリックスパターンに対して所定の位置に赤色パ
ターン、緑色パターンおよび青色パターンを形成した。
次いで、実施例４と同様にして、着色層が形成された基
板上に厚み６μｍのポジ型の透明感光性樹脂層を形成し
た。（以上、第１の工程） 次いで、ホットプレート上でプレベーク（９０℃、１分
間）を行い、その後、超高圧水銀灯を露光光源とするプ
ロキシミティ露光機にて、柱状凸部の形成位置に所定形
状の遮光部を設けたフォトマスクを介して５０ｍＪ／ｃ
ｍ² の露光量で露光を行った。（以上、第２の工程） 次に、基板を０．２％ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド）水溶液に３０秒間浸漬して現像を行
い、透明感光性樹脂層の露光部の膜厚を現象させた。こ
の現像条件は、露光部の透明感光性樹脂層を完全に溶解
除去するには不十分な条件である。その後、同じプロキ
シミティ露光機を使用しフォトマスクを用いないで２０
００ｍＪ／ｃｍ² の露光量で透明感光性樹脂層の全面に
後露光を行い、洗浄後、クリーンオーブン中でポストベ
ーク（２００℃、６０分間）を行った。（以上、第３の
工程） このような一連の処理により、未露光部は高さ５．４μ
ｍの透明な柱状凸部となり、露光部には厚み０．３μｍ
の透明保護層が形成されて、図１および図２に示される
ような構造のカラーフィルタを得た。そして、柱状凸部
はカラーフィルタの他の表面より５．１μｍ突出し、ス
ペーサとしての機能を有するものであった。

【００４６】上述の実施例１〜実施例５において作製し
た各カラーフィルタの透明保護層上に、スパッタリング
法により酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明導
電層（厚み０．１５μｍ）を形成し、更に、ポリイミド
配向層を設けて配向処理（ラビング）した後、エポキシ
樹脂系シール剤を用いてＴＦＴアレイ基板と貼り合わ
せ、ＴＮ型液晶をカラーフィルタとＴＦＴアレイ基板と
の間の間隙部に封入した。作製した液晶表示装置は、表
示面全体に均一な間隙が保持されており、また、カラー
フィルタ表面が平坦で、かつ、着色層の含有成分が液晶
層へ溶出することがないので、色ムラ等を生じることな
く良好な表示品質が得られた。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば複
数の透明な柱状凸部は、液晶層の厚み設定用スペーサと
して必要な高さをもつとともに、その高さを優れた精度
で設定することができ、また、透明感光性樹脂層の一回
の露光で形成できるので位置精度も極めて高いものであ
り、液晶層の厚み制御に高い精度を要求されるカラー液
晶表示装置、例えば、ＩＰＳ（In-Plane Switching）液
晶モードのカラー液晶表示装置にも対応することがで
き、また、仮に画素部分に柱状凸部の一部が存在したと
しても、透明であるために表示品質に悪影響を及ぼすこ
とがほとんどなく、さらに、透明保護層はカラーフィル
タ表面を平坦化するとともに、着色層に含有される成分
の液晶層への溶出を防止するので、表示品質に優れ信頼
性の高いカラー液晶表示装置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの実施形態の一例を示
す部分平面図である。

【図２】図１に示された本発明のカラーフィルタのＡ−
Ａ線における縦断面図である。

【図３】本発明のカラーフィルタの他の実施形態を示す
縦断面図である。

【図４】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を説
明するための工程図である。

【図５】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を説
明するための工程図である。

【図６】本発明のカラーフィルタの製造方法の他の例を
説明するための工程図である。

【図７】本発明のカラーフィルタの製造方法の他の例を
説明するための工程図である。

【符号の説明】

１…カラーフィルタ ２…基板 ３…ブラックマトリックス ５…着色層 ６…透明保護層 ７…柱状凸部 ８，８′，８″…透明感光性樹脂層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板上に所定のパターンで形
   成された複数色からなる着色層と、少なくとも前記着色
   層を覆うように形成された透明保護層と、前記基板上の
   複数の所定部位に形成され、前記透明保護層よりも突出
   した透明な柱状凸部とを備えることを特徴とするカラー
   フィルタ。
2. 【請求項２】 基板上に所定のパターンで複数色からな
   る着色層を形成した後、少なくとも前記着色層を覆うよ
   うに基板上にネガ型感光性樹脂を使用し透明感光性樹脂
   層を形成する第１の工程、前記透明感光性樹脂層を所定
   パターンを有するフォトマスクを介して露光するととも
   に、透明感光性樹脂層に硬化処理を施す第２の工程、前
   記透明感光性樹脂層を現像することにより、前記基板上
   の複数の所定部位に透明な柱状凸部を形成するととも
   に、少なくとも前記着色層を覆うように透明保護層を形
   成する第３の工程、を有することを特徴とするカラーフ
   ィルタの製造方法。
3. 【請求項３】 第２の工程における硬化処理は、透明保
   護層形成を可能とする程度の硬化反応を進めるような加
   熱処理、あるいは、透明保護層形成を可能とする程度の
   硬化反応を進めるような露光量での透明感光性樹脂層の
   全面露光処理であるを行うことを特徴とする請求項２に
   記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 基板上に所定のパターンで複数色からな
   る着色層を形成した後、少なくとも前記着色層を覆うよ
   うに基板上にポジ型感光性樹脂を使用し透明感光性樹脂
   層を形成する第１の工程、前記透明感光性樹脂層を所定
   パターンを有するフォトマスクを介して露光するととも
   に、透明感光性樹脂層に感光性低下処理を施す第２の工
   程、前記透明感光性樹脂層を現像することにより、前記
   基板上の複数の所定部位に透明な柱状凸部を形成すると
   ともに、少なくとも前記着色層を覆うように透明保護層
   を形成する第３の工程、を有することを特徴とするカラ
   ーフィルタの製造方法。
5. 【請求項５】 第２の工程における感光性低下処理は、
   透明保護層形成を可能とする程度の感光性低下を進める
   ような加熱処理であることを特徴とする請求項４に記載
   のカラーフィルタの製造方法。
6. 【請求項６】 基板上に所定のパターンで複数色からな
   る着色層を形成した後、少なくとも前記着色層を覆うよ
   うに基板上に透明感光性樹脂層を形成する第１の工程、
   前記透明感光性樹脂層を所定パターンを有するフォトマ
   スクを介して露光する第２の工程、透明感光性樹脂層の
   全厚を溶解するのに必要な条件に満たない現像条件を設
   定して前記透明感光性樹脂層を現像することにより、前
   記基板上の複数の所定部位に透明な柱状凸部を形成する
   とともに、少なくとも前記着色層を覆うように透明保護
   層を形成する第３の工程、を有することを特徴とするカ
   ラーフィルタの製造方法。