JP2008083364A

JP2008083364A - カラーフィルタおよびその製造方法

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Publication number: JP2008083364A
Application number: JP2006262995A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hino; 和幸日野; Seiji Tawaraya; 誠治俵屋; Koji Arai; 浩次新井
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】本発明は、着色層用感光性樹脂組成物の残渣による電気信頼性の低下を抑制することが可能なカラーフィルタおよびその製造方法を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上に上記遮光部全面を覆うように形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、上記遮光部上に配置され、上記着色層上に形成された柱状スペーサとを有するカラーフィルタであって、上記遮光部が、上記遮光部上で隣接する上記着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われている部位を少なくとも一部に有することを特徴とするカラーフィルタを提供することにより、上記目的を達成するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに関するものである。

一般に、カラーフィルタは、透明基板と、透明基板上に形成され、赤、緑、青の三原色の着色パターンからなる着色層と、各着色パターンを区画するように透明基板上に形成された遮光部とを有している。また、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタでは、液晶層の厚み（セルギャップ）を制御するために、スペーサが形成される場合がある。

着色層の形成方法としては、例えば、顔料や染料等の着色剤を含有する着色層用感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法が知られている。透明基板上にフォトリソグラフィー法により着色層を形成する場合、透明基板上に着色層用感光性樹脂組成物の残渣が付着することがある。特に、遮光部がパターン状に形成された透明基板上にフォトリソグラフィー法により着色層を形成する場合、遮光部上に着色層用感光性樹脂組成物の残渣が付着しやすい。

カラーフィルタを用いた液晶表示装置では、このような着色層用感光性樹脂組成物の残渣がカラーフィルタ表面に存在することによって、液晶が汚染され、液晶に印加される実効電圧が局所的に異なる場合があり、電気信頼性が低下するという問題がある。特に、横電界方式の液晶表示装置では、カラーフィルタの着色層上に直接、液晶層が形成される場合があり、その場合には、着色層用感光性樹脂組成物の残渣と液晶とが直接接触するため、電気信頼性が大幅に低下する。

従来、着色層用感光性樹脂組成物の残渣を低減させるために、例えば、着色層表面を洗浄したり、着色層上にオーバーコート層（保護層）を形成したりする方法が知られている。しかしながら、着色層表面を洗浄する方法では、着色層用感光性樹脂組成物の残渣を十分に除去することは難しい。また近年、液晶表示装置の薄型化や、光透過性の向上のために、カラーフィルタにオーバーコート層を設けない場合が多くなっている。

また、着色層用感光性樹脂組成物の残渣の低減を目的とするものではないが、特許文献１には、透明基板上に、色相の異なる３種以上のカラーフィルタ領域を配列させて着色層を形成するに際し、３種以上のカラーフィルタ領域のうちの１種を除く他のカラーフィルタ領域をフォトリソグラフィー法により隙間をあけて順次形成し、その後、残るカラーフィルタ領域を形成するための組成物を塗布して、隙間を充填するとともに全面を組成物の塗膜で被覆し、被覆後、塗膜面上から研磨を行うことにより、他のカラーフィルタ領域を露出させるとともに、隙間内に塗膜を残留させる、カラーフィルタの製造方法が開示されている。この方法によれば、最後に形成するカラーフィルタ領域の形成を、組成物の塗布および研磨により行うので、着色層の表面の平坦性を高くすることができる。
しかしながら、特許文献１には、着色層用感光性樹脂組成物の残渣や、電気信頼性については、開示されていない。

特開２００５−１７３０９２号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、着色層用感光性樹脂組成物の残渣による電気信頼性の低下を抑制することが可能なカラーフィルタおよびその製造方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上に上記遮光部全面を覆うように形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、上記遮光部上に配置され、上記着色層上に形成された柱状スペーサとを有するカラーフィルタであって、上記遮光部が、上記遮光部上で隣接する上記着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われている部位を少なくとも一部に有することを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明によれば、着色層が遮光部全面を覆うように形成され、遮光部がこの遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われており、遮光部上に柱状スペーサが配置されているので、例えば、フォトリソグラフィー法により着色層を形成した場合であって、遮光部上に着色層用感光性樹脂組成物の残渣が付着している場合であっても、遮光部上に存在する残渣を着色パターンおよび柱状スペーサで覆うことができる。したがって、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いることにより、残渣による液晶の汚染を防ぎ、電気信頼性を向上させることが可能である。

上記発明においては、上記３色以上の着色パターンのうち、最後に形成される上記着色パターンで、他の着色パターン間の上記遮光部を含む上記遮光部全体が、覆われていることが好ましい。これにより、着色層用感光性樹脂組成物の残渣による影響を効果的に低減させることができるからである。

また本発明においては、上記遮光部上に、２色以上の上記着色パターンが積層されていてもよい。これにより、残渣による影響を効果的に低減させることができるからである。また、遮光部上に形成された着色パターンの積層数や厚みを適宜調整することにより、柱状スペーサの高さを容易に制御することができるからである。

さらに本発明においては、上記着色層上にオーバーコート層が形成されておらず、カラーフィルタが横電界方式の液晶表示装置に用いられることが好ましい。オーバーコート層が形成されていないカラーフィルタを用いた横電界方式の液晶表示装置では、着色層用感光性樹脂組成物の残渣の影響を非常に受けやすい。本発明は、残渣による影響を低減させることができるので、横電界方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、着色層上にオーバーコート層が形成されていない場合に有用である。

また本発明は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上に上記遮光部全面を覆うように形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、上記遮光部上に配置され、上記着色層上に形成された柱状スペーサとを有し、上記着色層をフォトリソグラフィー法により形成するカラーフィルタの製造方法であって、上記遮光部と、上記３色以上の着色パターンのうち、１色を除く他の着色パターンとが形成された基材上に、対応する画素領域に設けられるとともに、上記他の着色パターン間の上記遮光部を含む上記遮光部全体を覆うように、残りの１色の着色パターンを形成する最後の着色パターン形成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を提供する。

本発明によれば、最後の着色パターン形成工程にて、他の着色パターン間の遮光部を覆うように残りの１色の着色パターンを形成するので、他の着色パターンの形成時に遮光部上に付着した残渣を残りの１色の着色パターンで覆うことができる。さらに、遮光部上に形成された残りの１色の着色パターン上に柱状スペーサを形成するので、残渣を柱状スペーサでも覆うことができる。したがって、液晶表示装置に用いた場合に、残渣による液晶の汚染を防ぎ、電気信頼性を向上させることが可能なカラーフィルタを得ることができる。

上記発明においては、上記最後の着色パターン形成工程前に、上記遮光部が形成された基材上に、対応する画素領域に設けられるとともに、上記遮光部上に配置されるように、上記他の着色パターンのうち、少なくとも１色の着色パターンを形成する工程を行い、上記最後の着色パターン形成工程にて、上記遮光部上に形成された少なくとも１色の着色パターン上に、上記残りの１色の着色パターンを形成してもよい。これにより、残渣による影響を効果的に低減させることができるからである。また、遮光部上に形成される着色パターンの積層数や厚みを適宜調整することにより、柱状スペーサの高さを容易に制御することができるからである。

本発明においては、着色層が遮光部全面を覆うように形成され、遮光部がこの遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われており、遮光部上に柱状スペーサが配置されているので、遮光部上に存在する残渣を着色パターンおよび柱状スペーサで覆うことができ、残渣による液晶の汚染を防ぎ、電気信頼性を向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明のカラーフィルタおよびその製造方法について詳細に説明する。
Ａ．カラーフィルタ
まず、本発明のカラーフィルタについて説明する。
本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上に上記遮光部全面を覆うように形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、上記遮光部上に配置され、上記着色層上に形成された柱状スペーサとを有するカラーフィルタであって、上記遮光部が、上記遮光部上で隣接する上記着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われている部位を少なくとも一部に有することを特徴とするものである。

本発明のカラーフィルタについて図面を参照しながら説明する。図１は本発明のカラーフィルタの一例を示す概略平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１および図２に例示するカラーフィルタ１は、基材２と、基材２上にマトリクス状に形成された遮光部３と、基材２上に遮光部３を覆うように形成され、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇ、青色パターン４Ｂの３色の着色パターンからなる着色層４と、遮光部３上に配置され、着色層４上に形成された柱状スペーサ５とを有している。また、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ間の遮光部３は、赤色パターン４Ｒで覆われており、カラーフィルタ１は、遮光部３が、この遮光部３上で隣接する着色パターン（緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ）とは異なる色の着色パターン（赤色パターン４Ｒ）で覆われている部位を少なくとも一部に有している。さらに、カラーフィルタ１は、赤色画素領域６Ｒ、緑色画素領域６Ｇ、青色画素領域６Ｂ、および非画素領域（遮光部３の形成領域）を有しており、各画素領域６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ間の遮光部３上に赤色パターン４Ｒが形成され、遮光部３の全面が着色層４で覆われている。また、各画素領域６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ間の遮光部３上には、柱状スペーサ５が設けられている。なお、図１において、柱状スペーサは省略されている。

なお、着色層が遮光部全面を覆うように形成されているとは、遮光部の表面および側面の全てが覆われ、遮光部が露出していないことをいう。
また、遮光部がこの遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われているとは、２色の着色パターンが遮光部を挟んで所定の間隔をおいて形成されており、この２色の着色パターン間の遮光部が、この２色とは異なる色の着色パターンで覆われていることをいう。例えば図１および図２においては、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂが遮光部３を挟んで所定の間隔をおいて形成されており、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ間の遮光部３が緑色および青色とは異なる色である赤色パターン４Ｒで覆われている。すなわち、遮光部３が、この遮光部３上で隣接する緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂとは異なる色の赤色パターン４Ｒで覆われているのである。

図１に例示するカラーフィルタにおいては、着色層が遮光部全面を覆うように形成され、遮光部がこの遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われており、遮光部上に柱状スペーサが設けられているので、例えば、フォトリソグラフィー法により着色層を形成した場合であって、遮光部上に着色層用感光性樹脂組成物の残渣が付着している場合であっても、遮光部上に存在する残渣を着色パターンおよび柱状スペーサで覆うことができ、残渣による影響を低減させることができる。これにより、このカラーフィルタを用いた液晶表示装置では、残渣による液晶の汚染を防ぎ、電気信頼性を向上させることが可能である。

また、遮光部上に着色パターンを介して柱状スペーサが形成されているので、遮光部上に直接、柱状スペーサが形成されている場合よりも、柱状スペーサの高さ（基材の表面から柱状スペーサの頂部までの距離）を高くすることができる。一般に、柱状スペーサの高さと下底面積とには関連性があり、安定した柱状スペーサを得るためには、高さを高くするにつれて下底面積を大きくする必要がある。このため、所定の大きさの下底面積では、所定の高さまでとすることしかできない。例えば、非画素領域に柱状スペーサを形成する場合には、非画素領域の大きさによって下底面積の上限が定まり、結果として高さの上限が決まってしまう。本発明においては、上述したように、着色パターンによって柱状スペーサの高さを底上げすることができるので、高さの高い柱状スペーサを要する場合に有利である。

図３は、本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。図３に例示するカラーフィルタ１は、基材２と、基材２上にマトリクス状に形成された遮光部３と、基材２上に遮光部３を覆うように形成され、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇ、青色パターン４Ｂの３色の着色パターンからなる着色層４と、遮光部３上に配置され、着色層４上に形成された柱状スペーサ５とを有している。また、赤色パターン４Ｒおよび緑色パターン４Ｇ間の遮光部３は、青色パターン４Ｂで覆われており、遮光部３上に青色パターン４Ｂおよび赤色パターン４Ｒが積層されている。すなわち、カラーフィルタ１は、赤色画素領域６Ｒ、緑色画素領域６Ｇ、青色画素領域６Ｂ、および非画素領域（遮光部３の形成領域）を有しており、各画素領域６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ間の遮光部３上に青色パターン４Ｂおよび赤色パターン４Ｒが形成され、遮光部３の全面が着色層４で覆われている。さらに、各画素領域６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ間の遮光部３上には、柱状スペーサ５が設けられている。

図３に例示するように、本発明においては、遮光部上に、２色以上の着色パターンが積層されていてもよい。図３に例示するカラーフィルタにおいては、遮光部がこの遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われており、遮光部上に２色の着色パターンが積層され、遮光部上に柱状スペーサが設けられているので、残渣による影響を効果的に低減させることができる。また、遮光部上に形成された着色パターンの積層数や厚みを適宜調整することにより、柱状スペーサの高さを容易に制御することが可能となる。

図４に、図１に示すカラーフィルタを用いたＩＰＳ方式の液晶表示装置の一例を示す。図４に例示する液晶表示装置１０は、カラーフィルタ１と、対向基板１１と、カラーフィルタ１および対向基板１１の間に形成された液晶層１５とを有している。カラーフィルタ１は、上記の基材２、遮光部３、着色層４および柱状スペーサ５と、さらに着色層４および柱状スペーサ５の上に形成された配向膜７とを有している。また、対向基板１１は、第２基材１２と、第２基材１２上に櫛状に形成された電極層１３と、電極層１３上に形成された第２配向膜１４とを有している。

図４に例示する液晶表示装置では、着色層上にオーバーコート層および透明電極層が形成されておらず、着色層上に配向膜のみを介して液晶層が形成されている。一般に、ＩＰＳ等の横電界方式の液晶表示装置では、着色層上に透明電極層が形成されず、着色層と液晶層との間に形成される層としては、配向膜、オーバーコート層等が挙げられる。遮光部および着色層が形成された基材上にオーバーコート層を形成した場合には、遮光部上に存在する着色層用感光性樹脂組成物の残渣による影響を低減させることが可能であるが、遮光部および着色層が形成された基材上に配向膜を形成しただけでは、残渣による影響を低減させることは難しい。このため、横電界方式の液晶表示装置において、着色層上にオーバーコート層が形成されていない場合は、残渣による影響を受けやすい。
上述したように本発明においては、残渣による影響を低減させることができるので、着色層上にオーバーコート層が形成されていない横電界方式の液晶表示装置に、本発明のカラーフィルタを好適に用いることができる。
以下、本発明のカラーフィルタの各構成について説明する。

１．着色層
本発明における着色層は、基材上に遮光部全面を覆うように形成され、３色以上の着色パターンからなるものである。また、本発明のカラーフィルタは、遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンが遮光部を覆うように形成されている部位を少なくとも一部に有している。

本発明においては、着色層が、遮光部全面を覆うように形成されており、本発明のカラーフィルタが、遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンが遮光部を覆うように形成されている部位を少なくとも一部に有していればよい。また、遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われている遮光部以外の遮光部は、通常、上記の異なる色の着色パターンで覆われている。例えば図１および図２においては、青色パターン４Ｂおよび緑色パターン４Ｇ間の遮光部３を覆うように赤色パターン４Ｒが形成されている部位があり、青色画素領域６Ｂおよび赤色画素領域６Ｒを隔てる遮光部３と、緑色画素領域６Ｇおよび赤色画素領域６Ｒを隔てる遮光部３とは、赤色パターン４Ｒで覆われている。また、例えば図５においては、青色パターン４Ｂおよび緑色パターン４Ｇ間の遮光部３を覆うように赤色パターン４Ｒが形成されている部位と、緑色パターン４Ｇおよび赤色パターン４Ｒ間の遮光部３を覆うように青色パターン４Ｂが形成されている部位とがあり、青色画素領域６Ｂおよび赤色画素領域６Ｒを隔てる遮光部３は、赤色パターン４Ｒで覆われている。

また、遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンが遮光部を覆うように形成されている部位では、遮光部を覆うように形成される着色パターンの色は、遮光部上で隣接する着色パターンの色とは異なる色であればよく、３色以上のうちのいずれの色であってもよい。例えば図１においては、赤色パターン、青色パターンおよび緑色パターンの３色の着色パターンのうち、赤色パターンが青色パターンおよび緑色パターン間の遮光部を覆うように形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、緑色パターンが赤色パターンおよび青色パターン間の遮光部を覆うように形成されていてもよく、青色パターンが赤色パターンおよび緑色パターン間の遮光部を覆うように形成されていてもよい。４色の着色パターン、５色の着色パターン等の場合も同様である。

さらに、１色の着色パターンが、他色の着色パターン間の遮光部を覆うように形成されていてもよく、２色以上の着色パターンが、それぞれ他色の着色パターン間の遮光部を覆うように形成されていてもよい。例えば図１および図２においては、青色パターン４Ｂおよび緑色パターン４Ｇ間の遮光部３を覆うように赤色パターン４Ｒが形成されており、１色の着色パターンが、他色の着色パターン間の遮光部を覆うように形成されている。また例えば図５においては、青色パターン４Ｂおよび緑色パターン４Ｇ間の遮光部３を覆うように赤色パターン４Ｒが形成され、緑色パターン４Ｇおよび赤色パターン４Ｒ間の遮光部３を覆うように青色パターン４Ｂが形成されており、２色の着色パターンが、それぞれ他色の着色パターン間の遮光部を覆うように形成されている。

中でも、１色の着色パターンが、他色の着色パターン間の遮光部を覆うように形成されていることが好ましい。この場合では、２色以上の着色パターンが、それぞれ他色の着色パターン間の遮光部を覆うように形成されている場合に比べて、カラーフィルタの作製が容易であるからである。通常、この場合には、１色の着色パターンが、他色の着色パターン間の遮光部を含む遮光部全体を覆うように形成されている。

特に、最後に形成される着色パターンが、他の着色パターン間の遮光部を覆うように形成されていることが好ましい。これにより、着色層用感光性樹脂組成物の残渣による影響を効果的に低減させることができるからである。通常、この場合には、最後に形成される着色パターンが、他の着色パターン間の遮光部を含む遮光部全体を覆うように形成されている。

例えば、図２に示すカラーフィルタ１を作製するに際して、着色層４をフォトリソグラフィー法により形成する場合であって、緑色パターン４Ｇ、青色パターン４Ｂおよび赤色パターン４Ｒの順に形成する場合、緑色パターン４Ｇ形成後には、遮光部３上に緑色パターン用感光性樹脂組成物の残渣が付着し、次いで青色パターン４Ｂ形成後には、遮光部上に青色パターン用感光性樹脂組成物の残渣が付着することがある。残りの赤色パターン４Ｒを最後に遮光部３を覆うように形成することで、遮光部３上に存在する緑色パターン用感光性樹脂組成物の残渣および青色パターン用感光性樹脂組成物の残渣を、この赤色パターン４Ｒで覆うことができる。

これに対し、例えば、図２に示すカラーフィルタ１を作製するに際して、着色層４をフォトリソグラフィー法により形成する場合であって、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂの順に形成する場合、赤色パターン４Ｒを遮光部３を覆うように形成した後、緑色パターン４Ｇ形成後には、遮光部３上に形成された赤色パターン４Ｒ上に緑色パターン用感光性樹脂組成物の残渣が付着し、次いで青色パターン４Ｂ形成後には、遮光部３上に形成された赤色パターン４Ｒ上に青色パターン用感光性樹脂組成物の残渣が付着する可能性がある。この場合には、遮光部３上に形成された赤色パターン４Ｒ上に存在する緑色パターン用感光性樹脂組成物の残渣および青色パターン用感光性樹脂組成物の残渣を、いずれの着色パターンでも覆うことができない。

したがって、着色層用感光性樹脂組成物の残渣による影響を効果的に低減させるには、最後に形成する着色パターンで他の着色パターン間の遮光部を覆うことが好ましいのである。

なお、遮光部がこの遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われていること、および、最後に形成される着色パターンで他の着色パターン間の遮光部が覆われていることは、カラーフィルタの断面を走査型電子顕微鏡等で観察することにより確認することができる。

また、遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンが遮光部を覆うように形成されているとともに、遮光部上に２色以上の着色パターンが積層されていてもよい。この場合には、遮光部上に、２色以上の着色パターンおよび柱状スペーサが設けられているので、残渣による影響を効果的に低減させることができるからである。また、遮光部上に形成された着色パターンの積層数や厚みを適宜調整することにより、柱状スペーサの高さを容易に調節することができるからである。

上記の場合、遮光部上に形成される着色パターンの積層数としては、２層以上であれば特に限定されるものではなく、例えば、着色層が３色の着色パターンから構成されている場合は、２層であっても３層であってもよく、着色層が５色の着色パターンから構成されている場合は、２層、３層、４層および５層のいずれであってもよい。

また、上記の場合、遮光部上に積層されている２色以上の着色パターンのうち、少なくとも１色の着色パターンがその遮光部を覆うように形成されていればよく、例えば１色の着色パターンのみがその遮光部を覆うように形成されていてもよく、すべての着色パターンがその遮光部を覆うように形成されていてもよい。例えば、着色層が赤色パターン、緑色パターン、青色パターンの３色の着色パターンから構成されている場合であって、遮光部上に青色パターンおよび赤色パターンの２色の着色パターンが積層されている場合、図３に示すように、青色パターン４Ｂおよび赤色パターン４Ｒが遮光部３を覆うように形成されていてもよく、図６に示すように、赤色パターン４Ｒのみが遮光部３を覆うように形成されていてもよい。

各色の着色パターンの配列としては、特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の一般的な配列とすることができる。また、着色パターンの幅、面積等は任意に設定することができる。

また、着色パターンの色としては、３色以上であれば特に限定されるものではなく、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色、または、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）の４色、または、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）、シアン（Ｃ）の５色等とすることができる。

各色の着色パターンは、各色の顔料や染料等の着色剤を感光性樹脂中に分散または溶解させたものである。

赤色パターンに用いられる着色剤としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
緑色パターンに用いられる着色剤としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。これらの顔料もしくは染料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
青色パターンに用いられる着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの顔料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。

また、感光性樹脂としては、ネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれも用いることができるが、通常はネガ型感光性樹脂が用いられる。このネガ型感光性樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有するものが挙げられる。

着色剤および感光性樹脂を含有する着色層用感光性樹脂組成物には、光重合開始剤を添加してもよく、さらには必要に応じて、増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を添加してもよい。

着色層の膜厚は、通常、１μｍ〜５μｍ程度で設定される。

また、着色層は、遮光部全面を覆うように形成されている。ここでいう遮光部とは、画素領域間に設けられる画素間遮光部をいう。基材の周縁領域に設けられる額縁遮光部は、ここでいう遮光部には含まれない。なお、着色層は、額縁遮光部上に形成されていてもよい。

２．柱状スペーサ
本発明における柱状スペーサは、遮光部上に配置され、着色層上に形成されるものである。

柱状スペーサの形状としては、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に、液晶層の厚み（セルギャップ）を一定に保つことが可能な形状であれば特に限定されるものではない。具体的には、柱状スペーサの形状としては、円柱形状、角柱形状、截頭錐体形状等を挙げることができる。

また、柱状スペーサが形成される位置としては、遮光部上、すなわち非画素領域であれば特に限定されるものではない。

柱状スペーサの底面の大きさとしては、非画素領域の大きさやカラーフィルタの大きさ等により適宜選択される。

また、柱状スペーサの高さとしては、特に限定されるものではないが、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いる場合には、セルギャップと同程度であることが好ましい。具体的には、柱状スペーサの高さは、０．５μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましく、より好ましくは１μｍ〜８μｍの範囲内である。

柱状スペーサの数としては、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に、セルギャップを一定に保つことが可能であれば特に限定されるものではなく、柱状スペーサの大きさやカラーフィルタの大きさ等により適宜選択される。

柱状スペーサの材料としては、一般的なカラーフィルタにおける柱状スペーサに用いられる材料を使用することができ、例えば感光性樹脂を挙げることができる。

３．遮光部
本発明における遮光部は、基材上にパターン状に形成され、全面が着色層で覆われているものである。また、本発明のカラーフィルタは、遮光部が、この遮光部上で隣接する着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われている部位を少なくとも一部に有している。

遮光部のパターン形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、ストライプ状、マトリクス状等の形状が挙げられる。

遮光部としては、例えば、黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものや、クロム、酸化クロム等の金属薄膜等が挙げられる。この金属薄膜は、ＣｒＯ_ｘ膜（ｘは任意の数）およびＣｒ膜が２層積層されたものであってもよく、また、より反射率を低減させたＣｒＯ_ｘ膜（ｘは任意の数）、ＣｒＮ_ｙ膜（ｙは任意の数）およびＣｒ膜が３層積層されたものであってもよい。

遮光部が黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものである場合、この遮光部の形成方法としては、遮光部をパターニングすることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、遮光部用感光性樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法等を挙げることができる。

上記の場合であって、遮光部の形成方法として印刷法やインクジェット法を用いる場合、バインダ樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
また、上記の場合であって、遮光部の形成方法としてフォトリソグラフィー法を用いる場合、バインダ樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。この場合、黒色着色剤および感光性樹脂を含有する遮光部用感光性樹脂組成物には、光重合開始剤を添加してもよく、さらには必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を添加してもよい。

一方、遮光部が金属薄膜である場合、この遮光部の形成方法としては、遮光部をパターニングすることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィー法、マスクを用いた蒸着法、印刷法等を挙げることができる。

遮光部の膜厚としては、金属薄膜の場合は０．２μｍ〜０．４μｍ程度で設定され、黒色着色剤をバインダ樹脂中に分散または溶解させたものである場合は０．５μｍ〜２μｍ程度で設定される。

４．基材
本発明に用いられる基材としては、可視光に対して透明な基材であれば特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタに用いられる透明基板を用いることができる。具体的には、石英ガラス、無アルカリガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、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が挙げられる。

基材の厚みは、特に限定されるものではないが、本発明のカラーフィルタの用途に応じて、例えば１００μｍ〜１ｍｍ程度のものを使用することができる。

５．透明電極層
本発明においては、着色層上に透明電極層が形成されていてもよい。本発明のカラーフィルタを、ＴＮ方式または垂直配向方式等の液晶表示装置に適用する場合には、通常、透明電極層が設けられる。

透明電極層は着色層上に形成されていればよく、透明電極層の形成位置としては、例えば、着色層および柱状スペーサの間であってもよく、着色層および柱状スペーサの上であってもよい。

また、透明電極層の形成材料としては、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛、酸化錫等が挙げられる。

透明電極層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングする方法が好ましく用いられる。

また、透明電極層の膜厚としては、通常、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度で設定される。

６．配向膜
本発明においては、図４に例示するように、着色層４および柱状スペーサ５の上に配向膜７が形成されていてもよい。本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に適用する場合には、通常、配向膜が設けられる。

配向膜としては、液晶分子を配向させる配向機能を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、光配向膜、ラビング配向膜などが挙げられる。

７．用途
本発明のカラーフィルタは、種々の用途に用いることができ、例えば、ＩＰＳ、ＦＦＳ等の横電界方式、ＭＶＡ、ＰＶＡ等の垂直配向方式、ＴＮ方式などの液晶表示装置などに適用することができる。

中でも、本発明のカラーフィルタは、横電界方式の液晶表示装置に好適に用いられる。一般に、横電界方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタでは、着色層上に透明電極層が形成されない。このカラーフィルタにおいて、着色層上に形成される層としては、配向膜やオーバーコート層等が挙げられる。着色層上にオーバーコート層が形成されている場合には、残渣による影響を低減させることが可能であるが、近年、オーバーコート層による光透過率の低下の防止、コスト削減、歩留まり向上等のために、オーバーコート層が形成されない場合が多くなっている。しかしながら、着色層上に配向膜が形成されているだけでは、残渣による影響を低減させることは難しい。上述したように、本発明は、残渣による影響を低減させることができるので、横電界方式の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、着色層上にオーバーコート層が形成されていない場合に特に有用である。

８．他の実施態様
次に、本発明のカラーフィルタの他の実施態様について説明する。
本発明のカラーフィルタの他の実施態様は、基材と、上記基材上に形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、前記基材上に形成され、前記３色以上の着色パターンのうち、少なくとも２色の着色パターンが積層された積層遮光部と、上記積層遮光部上に形成された柱状スペーサとを有することを特徴とするものである。

図７は本発明のカラーフィルタの他の実施態様の一例を示す概略断面図である。図７に例示するカラーフィルタ１は、基材２と、基材２上に形成され、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇ、青色パターン４Ｂの３色の着色パターンからなる着色層４と、基材２上に形成され、赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇ、青色パターン４Ｂの３色の着色パターンが積層された積層遮光部８と、積層遮光部８上に形成された柱状スペーサ５とを有している。

本実施態様においては、積層遮光部が３色以上の着色パターンのうち、少なくとも２色の着色パターンで構成されているので、フォトリソグラフィー法により着色層を形成した場合には、積層遮光部上に着色層用感光性樹脂組成物の残渣を付着させにくくすることができ、残渣を低減させることができる。これにより、このカラーフィルタを用いた液晶表示装置では、残渣による液晶の汚染を防ぎ、電気信頼性を向上させることが可能である。

本実施態様に用いられる積層遮光部は、着色層を構成する３色以上の着色パターンのうち、少なくとも２色の着色パターンが積層されたものであれば特に限定されるものではないが、光学濃度が３．０以上であることが好ましい。

なお、着色パターン、基材および柱状スペーサについては、上述したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

本発明者らは、青色パターンおよび赤色パターンが積層された積層遮光部を有するカラーフィルタ１と、緑色パターン、青色パターンおよび赤色パターンが積層された積層遮光部を有するカラーフィルタ２と、基板上に遮光部および着色層が形成され、遮光部が露出しているカラーフィルタ３とを作製して、これらのカラーフィルタを用いた液晶表示装置の電圧保持率を測定して、本実施態様のカラーフィルタについて電気信頼性の評価を行った。

（カラーフィルタ１）
まず、感光性樹脂組成物を調製した。重合槽中に、メタクリル酸メチル（MMA）を63重量部、アクリル酸（AA）を12重量部、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（HEMA）を6重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル（DMDG）を88重量部仕込み、攪拌し溶解させた後、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を7重量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、85℃で2時間攪拌し、さらに100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、さらにメタクリル酸グリシジル（GMA）を7重量部、トリエチルアミンを0.4重量部、ハイドロキノンを0.2重量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液（固形分50%）を得た。
次に、上記の共重合樹脂溶液を、下記の材料とともに室温で攪拌、混合して、感光性樹脂組成物を得た。
＜感光性樹脂組成物の組成＞
・上記の共重合樹脂溶液（固形分50%）：16重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（サートマー社 SR399）：24重量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社エピコート180S70）：4重量部
・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：4重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：52重量部

次いで、上記の感光性樹脂組成物を用いて、下記組成の赤色パターン用感光性樹脂組成物、緑色パターン用感光性樹脂組成物、および青色パターン用感光性樹脂組成物を調製した。
＜赤色パターン用感光性樹脂組成物の組成＞
・C.I.ピグメントレッド177：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・上記の感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：82重量部
＜緑色パターン用感光性樹脂組成物の組成＞
・C.I.ピグメントグリーン36：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・上記の感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：82重量部
＜青色パターン用感光性樹脂組成物の組成＞
・C.I.ピグメントブルー15:6：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・上記の感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：82重量部

厚み１．１ｍｍのガラス基板（旭硝子（株） AN材）上に、上記緑色パターン用感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布厚み１．５μｍで塗布し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥させ、塗膜を形成した。次いで、この塗膜から１００μｍの距離に所望のアイランドパターンが得られるフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて、緑色画素領域に対応する部分にのみ紫外線を10秒間照射した。次いで、塗膜が形成された基板を0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板に180℃で30分間の加熱処理を施して、緑色画素領域に緑色パターンをアイランド状に形成した。

次に、上記の緑色パターンが形成された基板上に、上記青色パターン用感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布厚み１．５μｍで塗布し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥させ、塗膜を形成した。次いで、この塗膜から１００μｍの距離に、青色画素領域に対応する部分および非画素領域に対応する部分が開口されたフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて、紫外線を10秒間照射した。次いで、塗膜が形成された基板を0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板に180℃で30分間の加熱処理を施して、青色画素領域および非画素領域に青色パターンを形成した。

さらに、上記赤色パターン用感光性樹脂組成物を用いて、青色パターンの形成と同様にして、赤色画素領域および非画素領域に赤色パターンを形成した。
このようにして、青色パターンと赤色パターンとを積層して積層遮光部を形成した。

着色層が形成された基板上に、上記の感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布して、乾燥させ、塗膜を形成した。この塗膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0ｋWの超高圧水銀ランプを用いて、紫外線を10秒間照射した。次いで、塗膜が形成された基板を0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板に200℃で30分間の加熱処理を施して、上底面積が１００μｍ^２で基板表面からの高さが５．０μｍの柱状スペーサを遮光部上に所定の個数密度となるように形成した。

着色層およびスペーサが形成された基板上に、ポリイミドからなる配向膜を形成し、カラーフィルタ（カラーフィルタ基板）を得た。
また、ＴＦＴが形成されたガラス基板（ＴＦＴ基板）を準備し、このＴＦＴ基板上に、IPS液晶を必要量滴下した。次に、IPS液晶が滴下されたＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを重ね合わせ、ＵＶ硬化性樹脂をシール材として用い、常温で0.3kgf/cm²の圧力をかけながら400mJ/cm²の照射量で露光することにより接合して、セル組みし、液晶表示装置を得た。

（カラーフィルタ２）
緑色画素領域および非画素領域に緑色パターンを形成して、緑色パターンと青色パターンと赤色パターンとを積層して積層遮光部を形成した以外は、カラーフィルタ１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。

（カラーフィルタ３）
まず、下記の材料を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。
＜黒色顔料分散液の組成＞
・黒色顔料：23重量部
・高分子分散剤（ビックケミー・ジャパン（株） Disperbyk111）：2重量部
・溶剤（ジエチレングリコールジメチルエーテル）：75重量部
次に、上記黒色顔料分散液を、下記の材料とともに十分混合して、遮光部用感光性樹脂組成物を得た。
＜遮光部用感光性樹脂組成物の組成＞
・黒色顔料分散液：61重量部
・上記の感光性樹脂組成物：20重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：30重量部

そして、厚み１．１ｍｍのガラス基板（旭硝子（株） AN材）上に上記遮光部用感光性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、100℃で3分間乾燥させ、膜厚約１μｍの遮光層を形成した。この遮光層を、超高圧水銀ランプでパターン露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板に180℃で30分間の加熱処理を施して、遮光部（ブラックマトリクス）をマトリクス状に形成した。

次に、上記のブラックマトリクスが形成された基板上に、カラーフィルタ１と同様にして、緑色画素領域に緑色パターンをアイランド状に形成した。次いで、上記青色パターン用感光性樹脂組成物を用いて、緑色パターンの形成と同様にして、青色画素領域に青色パターンをアイランド状に形成した。さらに、上記赤色パターン用感光性樹脂組成物を用いて、緑色パターンの形成と同様にして、赤色画素領域に赤色パターンをアイランド状に形成した。

（評価）
得られた液晶表示装置について、５Ｖの電圧を６０マイクロ秒の印加時間、１６７ミリ秒のスパンで印加した後、印加解除から１６７ミリ秒後の電圧保持率を（株）東陽テクニカ製ＶＨＲ−１を用いて測定した。結果を表１に示す。

表１から、本実施態様のカラーフィルタ１，２は、従来のカラーフィルタ３と比較して、電気信頼性が向上することがわかった。

Ｂ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光部と、上記基材上に上記遮光部全面を覆うように形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、上記遮光部上に配置され、上記着色層上に形成された柱状スペーサとを有し、上記着色層をフォトリソグラフィー法により形成するカラーフィルタの製造方法であって、上記遮光部と、上記３色以上の着色パターンのうち、１色を除く他の着色パターンとが形成された基材上に、対応する画素領域に設けられるとともに、上記他の着色パターン間の上記遮光部を含む上記遮光部全体を覆うように、残りの１色の着色パターンを形成する最後の着色パターン形成工程を有することを特徴とするものである。

本発明のカラーフィルタの製造方法について図面を参照しながら説明する。図８は本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図であり、図１に示すカラーフィルタを作製する場合の例である。

まず、基材２上に遮光部３をパターン状に形成する。次いで、遮光部３がパターン状に形成された基材２の全面に緑色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｇを塗布する（図８（ａ））。この塗布された緑色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｇに、フォトマスク２１を介して紫外線２２を照射し、現像して、緑色パターン４Ｇを形成する（図８（ｂ））。この際、フォトマスク２１としては、図９（ａ）に示すような１色の画素領域に対応する部分３１が開口され、他の２色の画素領域に対応する部分３２，３３および非画素領域に対応する部分３４が遮光されたものを用い、図８（ｂ）に示すように遮光部３が露出するように緑色パターン４Ｇを形成する。

次に、遮光部３および緑色パターン４Ｇがパターン状に形成された基材２の全面に青色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｂを塗布する（図８（ｃ））。この塗布された青色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｂに、フォトマスク２１を介して紫外線２２を照射し、現像して、青色パターン４Ｂを形成する（図８（ｄ））。この際、赤色パターンの形成と同様に、フォトマスク２１としては、図９（ａ）に示すような１色の画素領域に対応する部分３１が開口され、他の２色の画素領域に対応する部分３２，３３および非画素領域に対応する部分３４が遮光されたものを用い、図８（ｄ）に示すように緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ間の遮光部３が露出するように青色パターン４Ｂを形成する。

続いて、遮光部３、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂがパターン状に形成された基材２の全面に赤色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｒを塗布する（図８（ｅ））。この塗布された赤色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｒに、フォトマスク２３を介して紫外線２２を照射し、現像して、赤色パターン４Ｒを形成する（図８（ｆ））。この際、フォトマスク２３としては、図９（ｂ）に示すような１色の画素領域に対応する部分３１および非画素領域に対応する部分３４が開口され、他の２色の画素領域に対応する部分３２，３３が遮光されたものを用い、図８（ｆ）に示すように緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ間の遮光部３を覆うように赤色パターン４Ｒを形成する。なお、図８（ｅ）および（ｆ）は最後の着色パターン形成工程である。

次に、遮光部３上に形成された赤色パターン４Ｒ上に柱状スペーサ５を形成する（図８（ｇ））。

図８（ａ）および（ｂ）に例示するように、フォトリソグラフィー法により緑色パターンを形成すると、遮光部上に緑色パターン用感光性樹脂組成物の残渣が付着することがある。また、図８（ｃ）および（ｄ）に例示するように、フォトリソグラフィー法により青色パターンを形成すると、遮光部上に青色パターン用感光性樹脂組成物の残渣が付着することがある。しかしながら、図８（ｅ）および（ｆ）に例示するように、緑色パターンおよび青色パターン間の遮光部を覆うように残りの赤色パターンを形成するので、遮光部上に存在する緑色パターン用感光性樹脂組成物の残渣および青色パターン用感光性樹脂組成物の残渣を、赤色パターンで覆うことができる。さらに、図８（ｇ）に例示するように、遮光部上に形成された赤色パターン上に柱状スペーサを形成するので、遮光部上に存在する残渣を柱状スペーサで覆うこともできる。

このように本発明によれば、３色以上の着色パターンのうち、１色を除く他の着色パターンの形成時に遮光部上に付着した残渣を、残りの１色の着色パターンおよび柱状スペーサで覆うことができるので、残渣による影響を低減させることができる。したがって、液晶表示装置に用いた場合には、残渣による液晶の汚染を防ぎ、電気信頼性を向上させることが可能なカラーフィルタを製造することができる。

また、対応する画素領域に設けられるとともに、他の着色パターン間の遮光部を覆うように残りの１色の着色パターンを形成するので、工程数を増やすことなく、残渣による影響の少ないカラーフィルタを製造することができる。

さらに、遮光部上に形成された残りの１色の着色パターン上に柱状スペーサを形成するので、遮光部上に直接、柱状スペーサを形成する場合よりも、柱状スペーサの高さ（基材の表面から柱状スペーサの頂部までの距離）を高くすることができる。したがって、本発明は、高さの高い柱状スペーサを形成する必要がある場合に有利である。

本発明においては、通常、最後の着色パターン形成工程前に、遮光部が形成された基材上に、残りの１色の着色パターン以外の他の着色パターンをフォトリソグラフィー法により形成する他の着色パターン形成工程が行われる。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。

１．他の着色パターン形成工程
本発明における他の着色パターン形成工程は、遮光部が形成された基材上に、残りの１色の着色パターン以外の他の着色パターンをフォトリソグラフィー法により形成する工程である。

他の着色パターンの形成方法としては、フォトリソグラフィー法により各着色パターンを形成することが可能であれば特に限定されるものではない。例えば、遮光部がパターン状に形成された基材上に、各着色パターン用感光性樹脂組成物を塗布し、この各着色パターン用感光性樹脂組成物にフォトマスク等を用いてエネルギーを照射することにより露光し、現像を行うことにより、各着色パターンを形成する方法等とすることができる。

各着色パターン用感光性樹脂組成物の塗布方法としては、遮光部がパターン状に形成された基材上に各着色パターン用感光性樹脂組成物を塗布することが可能な方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、バーコート法等の一般的な方法を用いることができる。

また、各着色パターン用感光性樹脂組成物の露光は、例えばフォトマスク等を用いて、エネルギーを照射することにより行うことができる。露光の際に用いられる光源としては、一般的に着色層の形成の際に用いられる光源を使用することができ、例えば、超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が挙げられる。

さらに、各着色パターン用感光性樹脂組成物を現像する方法としては、不要部分の各着色パターン用感光性樹脂組成物を除去することが可能であれば特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタの製造の際に行われる現像方法を使用することができる。

本工程においては、３色以上の着色パターンのうち、１色を除く他の着色パターンを形成する。例えば、図８に示すように３色の着色パターンからなる着色層を有するカラーフィルタを作製する場合には、本工程にて２色の着色パターンを形成する。また、図示しないが、４色の着色パターンからなる着色層を有するカラーフィルタを作製する場合には、本工程にて３色の着色パターンを形成し、５色の着色パターンからなる着色層を有するカラーフィルタを作製する場合には、本工程にて４色の着色パターンを形成する。

また、各着色パターンの形成順としては、特に限定されるものではない。図８に例示するカラーフィルタの製造方法においては、３色の着色パターンのうち、緑色パターン、青色パターンおよび赤色パターンの順に形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、緑色パターン、青色パターンおよび赤色パターンの順に形成してもよく、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンの順に形成してもよく、赤色パターン、青色パターンおよび緑色パターンの順に形成してもよく、青色パターン、赤色パターンおよび緑色パターンの順に形成してもよく、青色パターン、緑色パターンおよび赤色パターンの順に形成してもよい。４色の着色パターン、５色の着色パターン等を形成する場合も同様である。

中でも、３色以上の着色パターンのうち、残渣が生じやすい着色パターン用感光性樹脂組成物を用いる着色パターンを、１色目の着色パターンとして形成することが好ましい。遮光部上に付着した１色目の着色パターン形成用感光性樹脂組成物の残渣を、残りの１色の着色パターンで覆うことができ、残渣による影響を効果的に低減させることができるからである。

他の着色パターンの形成位置としては、少なくとも各色に対応する画素領域に各着色パターンが形成されていれば特に限定されるものではない。通常は、画素領域に設けられるとともに、少なくとも遮光部の端部を覆うように、各着色パターンを形成する。この際、図８に例示するように、他の着色パターン間の遮光部が露出するように、他の着色パターンを形成してもよい。例えば図８においては、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ間の遮光部３が露出するように、青色パターン４Ｂを形成している。またこの際、図１０に例示するように、他の着色パターン間の遮光部が露出しないように、他の着色パターンを形成してもよい。例えば、図１０においては、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ間の遮光部３が露出しないように、青色パターン４Ｂを形成している。

図１０に例示するカラーフィルタの製造方法においては、まず、基材２上に遮光部３をパターン状に形成する。次いで、遮光部３がパターン状に形成された基材２の全面に緑色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｇを塗布する（図１０（ａ））。この塗布された緑色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｇに、フォトマスク２１を介して紫外線２２を照射し、現像して、遮光部３が露出するように緑色パターン４Ｇを形成する（図１０（ｂ））。
次に、遮光部３および緑色パターン４Ｇがパターン状に形成された基材２の全面に青色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｂを塗布する（図１０（ｃ））。この塗布された青色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｂに、フォトマスク２５を介して紫外線２２を照射し、現像して、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ間の遮光部３が露出しないように青色パターン４Ｂを形成する（図１０（ｄ））。
続いて、遮光部３、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂがパターン状に形成された基材２の全面に赤色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｒを塗布する（図１０（ｅ））。この塗布された赤色パターン用感光性樹脂組成物２４Ｒに、フォトマスク２５を介して紫外線２２を照射し、現像して、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂ間の遮光部３を覆うように赤色パターン４Ｒを形成する（図１０（ｆ））。

図１０に例示するように、他の着色パターン間の遮光部が露出しないように、他の着色パターンを形成する場合には、遮光部上に、残りの１色の着色パターンを含む、少なくとも２色の着色パターンが積層されているカラーフィルタを得ることができる。また、図示しないが、他の着色パターン間の遮光部が露出するように、他の着色パターンを形成する場合であっても、図６に例示するような、遮光部上に、残りの１色の着色パターンを含む、少なくとも２色の着色パターンが積層されているカラーフィルタを得ることができる。すなわち、遮光部が形成された基材上に、対応する画素領域に設けられるとともに、遮光部上に配置されるように、他の着色パターンのうち、少なくとも１色の着色パターンを形成し、後述する最後の着色パターン形成工程にて、遮光部上に形成された少なくとも１色の着色パターン上に、残りの１色の着色パターンを形成することにより、遮光部上に、残りの１色の着色パターンを含む、少なくとも２色の着色パターンが積層されているカラーフィルタを得ることができる。この場合には、遮光部上に、少なくとも２色の着色パターンおよび柱状スペーサを形成するので、残渣による影響を効果的に低減させることができる。また、遮光部上に形成する着色パターンの積層数や厚みを適宜調整することにより、柱状スペーサの高さを容易に調節することができる。

なお、着色パターンのその他の点、遮光部および基材については、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

２．最後の着色パターン形成工程
本発明における最後の着色パターン形成工程は、遮光部と、３色以上の着色パターンのうち、１色を除く他の着色パターンとが形成された基材上に、対応する画素領域に設けられるとともに、他の着色パターン間の遮光部を含む遮光部全体を覆うように、残りの１色の着色パターンをフォトリソグラフィー法により形成する工程である。

残りの１色の着色パターンの形成方法としては、フォトリソグラフィー法により、他の着色パターン間の遮光部を含む遮光部全体を覆うように残りの１色の着色パターンを形成することが可能であれば特に限定されるものではない。例えば、遮光部および他の着色パターンが形成された基材上に、残りの１色の着色パターン用感光性樹脂組成物を塗布し、この残りの１色の着色パターン用感光性樹脂組成物にフォトマスク等を用いてエネルギーを照射することにより露光し、現像を行うことにより、残りの１色の着色パターンを形成する方法等とすることができる。

この際に用いられるフォトマスクとしては、残りの１色の着色パターン用感光性樹脂組成物にネガ型感光性樹脂およびポジ型感光性樹脂のいずれを用いるかによって異なるが、ネガ型感光性樹脂を用いる場合には、図９（ｂ）に示すような、１色の画素領域に対応する部分３１および非画素領域に対応する部分３４が開口され、他の２色の画素領域に対応する部分３２，３３が遮光されたものを用いることが好ましい。このようなフォトマスクを用いることにより、他の着色パターン間の遮光部を覆うように残りの１色の着色パターンを形成することができるからである。

なお、着色パターン用感光性樹脂組成物の塗布方法、露光、および現像方法については、上記他の着色パターン形成工程の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。また、着色パターンのその他の点については、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

３．柱状スペーサ形成工程
本発明における柱状スペーサ形成工程は、遮光部上に形成された残りの１色の着色パターン上に柱状スペーサを形成する工程である。

柱状スペーサの形成方法は、遮光部上に形成された残りの１色の着色パターン上に柱状スペーサを形成することが可能であれば特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタにおける柱状スペーサの形成方法を用いることができる。この柱状スペーサの形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法、転写法等を挙げることができる。

なお、柱状スペーサのその他の点については、上記「Ａ．カラーフィルタ」の柱状スペーサの項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

４．その他の工程
本発明においては、上記の工程以外に、必要に応じて、着色層上に透明電極層を形成する透明電極層形成工程や、着色層および柱状スペーサの上に配向膜を形成する配向膜形成工程を行ってもよい。

なお、透明電極層および配向膜のその他の点については、上記「Ａ．カラーフィルタ」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
［実施例１］
（感光性樹脂組成物の調製）
重合槽中に、メタクリル酸メチル（MMA）を63重量部、アクリル酸（AA）を12重量部、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（HEMA）を6重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル（DMDG）を88重量部仕込み、攪拌し溶解させた後、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を7重量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、85℃で2時間攪拌し、さらに100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、さらにメタクリル酸グリシジル（GMA）を7重量部、トリエチルアミンを0.4重量部、ハイドロキノンを0.2重量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液（固形分50%）を得た。
次に、上記の共重合樹脂溶液を、下記の材料とともに室温で攪拌、混合して、感光性樹脂組成物を得た。

＜感光性樹脂組成物の組成＞
・上記の共重合樹脂溶液（固形分50%）：16重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（サートマー社 SR399）：24重量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社エピコート180S70）：4重量部
・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：4重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：52重量部

（遮光部の形成）
まず、下記の材料を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。
＜黒色顔料分散液の組成＞
・黒色顔料：23重量部
・高分子分散剤（ビックケミー・ジャパン（株） Disperbyk111）：2重量部
・溶剤（ジエチレングリコールジメチルエーテル）：75重量部

次に、上記黒色顔料分散液を、下記の材料とともに十分混合して、遮光部用感光性樹脂組成物を得た。
＜遮光部用感光性樹脂組成物の組成＞
・黒色顔料分散液：61重量部
・上記の感光性樹脂組成物：20重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：30重量部

（着色層の形成）
次に、下記組成の赤色パターン用感光性樹脂組成物、緑色パターン用感光性樹脂組成物、および青色パターン用感光性樹脂組成物を調製した。
＜赤色パターン用感光性樹脂組成物の組成＞
・C.I.ピグメントレッド177：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・上記の感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：82重量部
＜緑色パターン用感光性樹脂組成物の組成＞
・C.I.ピグメントグリーン36：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・上記の感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：82重量部
＜青色パターン用感光性樹脂組成物の組成＞
・C.I.ピグメントブルー15:6：10重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：3重量部
・上記の感光性樹脂組成物：5重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：82重量部

上記のブラックマトリクスが形成された基板上に、上記緑色パターン用感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布厚み１．５μｍで塗布し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥させ、塗膜を形成した。次いで、この塗膜から１００μｍの距離に所望のアイランドパターンが得られるフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて、緑色画素領域に対応する部分にのみ紫外線を10秒間照射した。次いで、塗膜が形成された基板を0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板に180℃で30分間の加熱処理を施して、緑色画素領域に緑色パターンをアイランド状に形成した。

次に、上記青色パターン用感光性樹脂組成物を用いて、緑色パターンの形成と同様の工程で、青色画素領域に青色パターンをアイランド状に形成した。

さらに、上記のブラックマトリクスと緑色パターンと青色パターンとが形成された基板上に、上記赤色パターン用感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布厚み１．５μｍで塗布し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥させ、塗膜を形成した。次いで、この塗膜から１００μｍの距離に、赤色画素領域に対応する部分および非画素領域に対応する部分が開口されたフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて、紫外線を10秒間照射した。次いで、塗膜が形成された基板を0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板に180℃で30分間の加熱処理を施して、赤色画素領域および遮光部の形成領域に赤色パターンを形成した。
このようにして、赤（R）、緑（G）、青（B）の3色の着色パターンからなる着色層を形成した。

（柱状スペーサの形成）
着色層が形成された基板上に、上記の感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布して、乾燥させ、塗膜を形成した。この塗膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより2.0ｋWの超高圧水銀ランプを用いて、紫外線を10秒間照射した。次いで、塗膜が形成された基板を0.05wt%水酸化カリウム水溶液（液温23℃）中に1分間浸漬してアルカリ現像し、塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板に200℃で30分間の加熱処理を施して、上底面積が１００μｍ^２で基板表面からの高さが５．０μｍの柱状スペーサを遮光部上に所定の個数密度となるように形成した。

（液晶表示装置の作製）
着色層およびスペーサが形成された基板上に、ポリイミドからなる配向膜を形成し、カラーフィルタ（カラーフィルタ基板）を得た。
また、ＴＦＴが形成されたガラス基板（ＴＦＴ基板）を準備し、このＴＦＴ基板上に、IPS液晶を必要量滴下した。次に、IPS液晶が滴下されたＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを重ね合わせ、ＵＶ硬化性樹脂をシール材として用い、常温で0.3kgf/cm²の圧力をかけながら400mJ/cm²の照射量で露光することにより接合して、セル組みし、液晶表示装置を得た。

［実施例２］
着色層の形成にて、下記のようにして青色パターンを形成した以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。

青色画素領域に対応する部分および非画素領域に対応する部分が開口されたフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、青色画素領域および遮光部の形成領域に青色パターンを形成した。

［実施例３］
着色層の形成にて、下記のようにして緑色パターンおよび青色パターンを形成した以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。

緑色画素領域に対応する部分および非画素領域に対応する部分が開口されたフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、緑色画素領域および遮光部の形成領域に緑色パターンを形成した。
次に、青色画素領域に対応する部分および非画素領域に対応する部分が開口されたフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、青色画素領域および遮光部の形成領域に青色パターンを形成した。

［実施例４］
着色層の形成にて、下記のようにして緑色パターン、青色パターンおよび赤色パターンを形成した以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。

所望のストライプパターンが得られるフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、緑色画素領域を覆うように緑色パターンをストライプ状に形成した。
次に、所望のストライプパターンが得られるフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、青色画素領域を覆うように青色パターンをストライプ状に形成した。
さらに、２色の画素領域に対応する部分がストライプ状に遮光されたフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、赤色画素領域および遮光部の形成領域に赤色パターンを形成した。

［実施例５］
着色層の形成にて、下記のようにして青色パターンを形成した以外は、実施例２と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。

２色の画素領域に対応する部分がストライプ状に遮光されたフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、青色画素領域および遮光部の形成領域に青色パターンを形成した。

［実施例６］
着色層の形成にて、下記のようにして緑色パターンおよび青色パターンを形成した以外は、実施例２と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。

２色の画素領域に対応する部分がストライプ状に遮光されたフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、緑色画素領域および遮光部の形成領域に緑色パターンを形成した。
次に、２色の画素領域に対応する部分がストライプ状に遮光されたフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、青色画素領域および遮光部の形成領域に青色パターンを形成した。

［比較例１］
着色層の形成にて、下記のようにして赤色パターンを形成した以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。
所望のアイランドパターンが得られるフォトマスクを用いた以外は、実施例１と同様にして、赤色画素領域に赤色パターンをアイランド状に形成した。

［比較例２］
着色層の形成にて、赤色パターン、青色パターンおよび緑色パターンの順に形成した以外は、比較例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。

［比較例３］
着色層上に、下記のようにしてオーバーコート層を形成し、このオーバーコート層上に柱状スペーサを形成した以外は、比較例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。

（オーバーコート層の形成）
着色層が形成された基板上に、実施例１の感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布して乾燥させ、２００℃で３０分間の加熱処理を施して、膜厚１．０μｍのオーバーコート層を形成した。

［評価］
得られた液晶表示装置について、５Ｖの電圧を６０マイクロ秒の印加時間、１６７ミリ秒のスパンで印加した後、印加解除から１６７ミリ秒後の電圧保持率を（株）東陽テクニカ製ＶＨＲ−１を用いて測定した。結果を表２に示す。

表２から、少なくとも１色の着色パターンで、各着色パターン間の遮光部が覆われていることにより、電気信頼性が向上することがわかった。

本発明のカラーフィルタの一例を示す概略平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を示す工程図である。本発明のカラーフィルタの製造方法に用いられるフォトマスクの一例を示す概略平面図である。本発明のカラーフィルタの製造方法の他の例を示す工程図である。

符号の説明

１ … カラーフィルタ
２ … 基材
３ … 遮光部
４ … 着色層
４Ｒ … 赤色パターン
４Ｇ … 緑色パターン
４Ｂ … 青色パターン
５ … 柱状スペーサ
６Ｒ … 赤色画素領域
６Ｇ … 緑色画素領域
６Ｂ … 青色画素領域

Claims

基材と、前記基材上にパターン状に形成された遮光部と、前記基材上に前記遮光部全面を覆うように形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、前記遮光部上に配置され、前記着色層上に形成された柱状スペーサとを有するカラーフィルタであって、
前記遮光部が、前記遮光部上で隣接する前記着色パターンとは異なる色の着色パターンで覆われている部位を少なくとも一部に有することを特徴とするカラーフィルタ。
前記３色以上の着色パターンのうち、最後に形成される着色パターンで、他の着色パターン間の前記遮光部を含む前記遮光部全体が覆わ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。
前記遮光部上に、２色以上の前記着色パターンが積層されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
前記着色層上にオーバーコート層が形成されておらず、横電界方式の液晶表示装置に用いられることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のカラーフィルタ。
基材と、前記基材上にパターン状に形成された遮光部と、前記基材上に前記遮光部全面を覆うように形成され、３色以上の着色パターンからなる着色層と、前記遮光部上に配置され、前記着色層上に形成された柱状スペーサとを有し、前記着色層をフォトリソグラフィー法により形成するカラーフィルタの製造方法であって、
前記遮光部と、前記３色以上の着色パターンのうち、１色を除く他の着色パターンとが形成された基材上に、対応する画素領域に設けられるとともに、前記他の着色パターン間の前記遮光部を含む前記遮光部全体を覆うように、残りの１色の着色パターンを形成する最後の着色パターン形成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。
前記最後の着色パターン形成工程前に、前記遮光部が形成された基材上に、対応する画素領域に設けられるとともに、前記遮光部上に配置されるように、前記他の着色パターンのうち、少なくとも１色の着色パターンを形成する工程を行い、
前記最後の着色パターン形成工程にて、前記遮光部上に形成された少なくとも１色の着色パターン上に、前記残りの１色の着色パターンを形成する
ことを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタの製造方法。