カラーフィルタおよびその製造方法
【課題】透過型表示装置と同等の色再現範囲を有し、低コストの半透過型液晶表示装置を実現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１は、ブラックマトリクス８を有する基盤９上に、第１領域と、第１領域より膜厚が薄い第２領域とを有する着色層を形成し、さらにその上に、マルチギャップ層３を形成する。前記着色層は、露光装置の解像限界以下の太さのパターンを遮光膜に有するマスクで露光を行うことで、形成される。カラーフィルタ１は、反射領域にマルチギャップ層３を有し、反射領域の着色層７の膜厚が、透過領域にくらべて薄く、半透過型液晶表示に適している。
【解決手段】カラーフィルタ１は、ブラックマトリクス８を有する基盤９上に、第１領域と、第１領域より膜厚が薄い第２領域とを有する着色層を形成し、さらにその上に、マルチギャップ層３を形成する。前記着色層は、露光装置の解像限界以下の太さのパターンを遮光膜に有するマスクで露光を行うことで、形成される。カラーフィルタ１は、反射領域にマルチギャップ層３を有し、反射領域の着色層７の膜厚が、透過領域にくらべて薄く、半透過型液晶表示に適している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に適するカラーフィルタ等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屋外での視認性を実現するために、半透過型液晶表示装置が用いられている。半透過型液晶表示装置は、１画素中に、透過領域と反射領域を有するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４を用いて、半透過型液晶表示装置の従来例を説明する。図４は、従来の半透過型の液晶表示装置１００の断面の、電子回路やＴＦＴ等の素子を省略した模式図である。液晶表示装置１００は、主にカラーフィルタ１０１と、液晶セル１０８、基板１１３とバックライトユニット１１５が順に設けられて形成されている。
【０００４】
カラーフィルタ１０１は、透明な基板１０２に、断面台形状のマルチギャップ層１０３と、その上にコーティングされ、画素に対応してパターニングされた着色層１０７が設けられている。更にその上には、透明電極１０６を設けている。着色層１０７と別の色の着色層１０７の間には、ブラックマトリクス１０５を設け、コントラストを向上させている。透明な基板１１３には、透明電極１０９が画素に対応して設けられ、透明電極１０９の一部分には反射電極１１１が設けられている。透明電極１０６と透明電極１０９および反射電極１１１の間に電圧を印加することで、液晶セル１０８に電圧を印加し、液晶分子１１７の配向を制御する。また、基板１１３の背面には、バックライトユニット１１５が設けられている。バックライトユニット１１５と基板１１３の間には偏光板１１４が設けられ、基板１０２には、偏光板１１２が設けられている。
【０００５】
液晶表示装置１００は、反射電極１１１を有する反射領域と、反射電極１１１を有しない透過領域からなる。透過領域では、バックライトユニット１１５から発生した光は、偏光板１１４、基板１１３、透明電極１０９、液晶セル１０８、透明電極１０６、着色層１０７、基板１０２、偏光板１１２を通り、液晶表示装置１００の外部に到達する。また、反射領域では、液晶表示装置１００の外部から入射した光が、偏光板１１２、基板１０２、マルチギャップ層１０３、着色層１０７、透明電極１０６、液晶セル１０８を通過し、反射電極１１１で反射し、再び、液晶セル１０８、透明電極１０６、着色層１０７、マルチギャップ層１０３、基板１０２、偏光板１１２を通り、液晶表示装置１００の外部に到達する。
【０００６】
このように、１画素中に反射領域と透過領域を設けることで、明るい屋外では反射領域による表示を、屋内では透過領域による表示を観察することができ、半透過型液晶表示装置は、屋外でも屋内でも使用することができる。
【０００７】
反射領域においては、光は、着色層１０７と液晶セル１０８を２回通過する。そのため、反射領域に相当する部分の着色層１０７と液晶セル１０８の厚みを、透過領域におけるそれらより薄くすることで、反射領域における色再現範囲を透過型と同等にしている。特に、液晶セルは、透過領域の半分の厚さである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
また、図１に示すような、着色層がマルチギャップ層の下にある、半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタが考えられている。このようなカラーフィルタを作製するためには、着色層の膜厚を、反射領域において薄くする必要があり、図５に示すようなマスク１１９が用いられている。マスク１１９は、透明な基板１２１上に、遮光膜１２３と半透明膜１２５を有し、透明部と遮光部のほかに半透明部を有するハーフトーンマスク（階調マスク、グレートーンマスクとも呼ばれる）である。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１０２２４３号公報
【非特許文献１】藤森孝一、外２名、「高透過アドバンストＴＦＴ−ＬＣＤ技術」、シャープ技報、シャープ株式会社、２００３年４月、通巻第８５号、p.３４―３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、マスク１１９は、基板１２１上に、遮光膜１２３を成膜し、パターニングをした後、さらに半透明膜１２５を成膜し、パターニングをし、作製される。２回の成膜工程とパターニング工程を有するため、マスク１１９の製作コストは高い。
【００１１】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは低コストで、半透過型液晶表示装置に適したカラーフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、基板上に、感光性樹脂を塗布し、着色層を形成する工程（ａ）と、前記着色層を、露光機の解像限界以下のパターンを遮光膜に有するマスクで露光し、現像することで、パターニングを行い、着色層に第１領域と、第１領域より膜厚が薄い第２領域とを形成する工程（ｂ）と、前記着色層上に、感光性樹脂を塗布する工程（ｃ）と、前記感光性樹脂のパターニングを行い、マルチギャップ層を形成する工程（ｄ）と、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。
【００１３】
前記マスクの前記パターンが、線状の孔または点状の孔を有することが好ましい。また、前記工程（ｄ）の後に、前記着色層および前記マルチギャップ層の上に樹脂を塗布し、保護層を形成する工程（ｅ）を有することが好ましい。
【００１４】
第２の発明は、基板と、第１領域と、前記第１領域より膜厚が薄く、表面が平坦でない第２領域とを有し、前記基板の上に形成された、特定の色の光を透過する着色層と、前記着色層上に形成されたマルチギャップ層と、を有す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】
本発明により、低コストで、半透過型液晶表示装置に適したカラーフィルタを提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
第１の実施形態に係るカラーフィルタ１について説明する。
図１は、カラーフィルタ１を示す図である。ブラックマトリクス８を有する基板９の上に着色層７を形成し、その上にマルチギャップ層３を形成している。
【００１８】
着色層７は、一般的にカラーフィルタに用いられる着色層であり、顔料を含んだ感光性樹脂である。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。本実施の形態では、ネガ型感光性樹脂を用いて説明する。
【００１９】
ネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂を用いることができる。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマーや、メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００２０】
また、ポジ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。
【００２１】
着色層７は、第１領域と、第１領域より膜厚の薄い第２領域を有している。半透過型液晶表示装置では、第１領域が透過領域に対応し、第２領域が反射領域に対応する。透過領域においては、光は着色層７を１回のみ通過するが、反射領域においては、光は着色層７を２回通過する。このとき、反射領域と透過領域において、表示される色が変わらないように、第２領域の着色層７の膜厚を薄くし、色の濃さを調節している。着色層７の第１領域の膜厚は、１〜５μｍ程度にすることができる。
【００２２】
ブラックマトリクス８は、着色層７と別の着色層との境目に設けられ、色のコントラストを向上させている。ブラックマトリクス８は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜をパターニングすることにより形成することができる。この場合、遮光部の厚みは、２０〜５００ｎｍ程度とすることができる。
また、ブラックマトリクス８は、カーボン微粒子等、金属酸化物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、エポキシ樹脂等を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。さらに、ブラックマトリクス８は、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を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。
【００２３】
マルチギャップ層３は、着色層７の第２領域の上に形成される断面台形状の透明な感光性樹脂であり、着色層７を形成する感光性樹脂と同様のものが使われる。マルチギャップ層３により、透過領域と反射領域の、液晶セルを通過する光の経路を等しくし、位相差値を一定にすることができる。断面は、台形状に限られず、長方形や逆台形状にしてもよい。マルチギャップ層３の膜厚は、液晶セルの厚さ（セルギャップ）にもよるが、２〜５μｍ程度とすることができる。
【００２４】
基板９は、一般にカラーフィルタに用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなど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、光学用樹脂フィルムなど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。前記フレキシブル材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、シンジオタクティック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に、無アルカリガラスは、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特性に優れており、好ましい。
【００２５】
第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１の製造方法を説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造工程を示す図である。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示すように、ブラックマトリクス８がパターニングされた基板９の上に、顔料を含む感光性樹脂を塗布し、着色層７を形成する。感光性樹脂の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、ダイコート法等を挙げられる。
【００２７】
次に、図２（ａ）に示すように、マスク１１を用いて露光する。着色層７にネガ型感光性樹脂を用いることで、着色層７の、透明部に対応する部分のみ樹脂の硬化が進むが、半透明部に対応する部分では、露光量に応じて樹脂の硬化が進む。その後、現像する。マスク１１を、図３を用いて説明する。
【００２８】
図３（ａ）は、マスク１１の正面図である。マスク１１は、透明な基板１３の上に遮光膜１４を有し、遮光膜１４の一部は、スリット部１５となっている。基板１３上に何の膜も有さない箇所が透明部に、基板１３上に、遮光膜１４を有し、スリット部１５が設けられた部分が半透明部に、スリット部１５が設けられていない部分が遮光部となる。
【００２９】
図３（ｂ）は、マスク１１の底面図である。基板１３の上に、スリット部１５を有する遮光膜１４が設けられている。
【００３０】
マスク１１は、基板１３上に遮光膜１４を成膜し、遮光膜１４をパターニングすることにより得られる。
【００３１】
基板１３に用いられる透明基板は、基板９に用いられる基板を用いることができる。
【００３２】
遮光膜１４は、実質的に光１７を透過しないものであり、露光波長における平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。このような遮光膜としては、一般にマスクに用いられる遮光膜を用いることができ、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの膜が挙げられる。特に、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系膜が好ましい。このようなクロム系膜は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で優れるからである。このクロム系膜は、単層であってもよく、２層以上が積層されたものであってもよい。
【００３３】
遮光膜１４の膜厚としては、特に限定されるものではなく、例えばクロム膜の場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。
【００３４】
遮光膜１４の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。
【００３５】
スリット部１５には、露光機の解像限界以下の太さの線状のパターンが設けられている。このパターンの太さは解像限界以下のサイズであるため、パターンは感光性樹脂層上に結像せずに、周囲の非開口部領域も含めたエリアに、スリット部１５の開口率に応じた露光光を透過する。このため、マスク１１は、スリット部１５に、あたかも半透明膜があるかのように機能する。また、スリットの数や太さを変えることで、スリット部１５での透過率を変化させることができる。また、図３（ｃ）に示すように、線状の孔ではなく、点状の孔を設け、穴あき部１６を設けてもよい。なお、パターンの太さが露光機の解像限界以下であるとは、遮光膜を有する部分と有しない部分の、どちらかまたは両方の大きさが、露光機の解像限界以下であることを意味する。
【００３６】
大型液晶表示装置製造用の露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すように、現像の際に、透明部に対応する部分に着色層７の第１領域が形成され、半透明部に対応する部分に着色層７の第２領域が形成される。
【００３８】
カラーフィルタ１の着色層７は、第１領域では、透明部の光１７の強度が照射面内で均一であるため、表面が平坦であるが、第２領域では、半透明部を透過した光１７の強度が照射面内で均一でないため、表面が平坦でなく、０．０５〜０．２μｍの段差を持つ凹凸を生じる。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、透明樹脂層２３を形成する。透明樹脂層２３は、着色層７と同様の方法で塗布できる。
【００４０】
次に、図２（ｃ）に示すように、遮光膜２１を有するマスク１９を用いて、透明樹脂層２３を露光し、その後現像する。図２（ｄ）に示すように、透明部２３に対応した部分にマルチギャップ層３を形成し、カラーフィルタ１を作製する。
【００４１】
図２（ｃ）において用いられる、マスク１９は、透明な基板１３の上に、所定のパターンを有する遮光膜２１を有するマスクを用いることができる。
【００４２】
なお、マルチギャップ層３の形成と同時または形成後に、保護層を形成してもよい。保護層は、着色層７を覆う、透明樹脂製の膜であり、着色層７と別の着色層との間の着色層間段差を覆い、液晶分子の配向を揃え、液晶表示装置のコントラストを向上させる効果を持つ。
【００４３】
第１の実施の形態によれば、マスク１１は、遮光膜１４の成膜とパターニングを行うのみで作製され、遮光膜１２３と半透明膜１２５を成膜とパターニングを行う必要のあるマスク１１９より、製作コストが安い。
【００４４】
また、第１の実施の形態によれば、着色層７の第２領域の表面は凹凸を有し、ここに液晶分子が直接触れるようになる場合、液晶分子の配向は乱され、液晶表示装置のコントラストが低下する。そこで、着色層７の第２領域上にマルチギャップ層３を形成することで、着色層７の第２領域に直接液晶分子に触れることがなく、高いコントラストの液晶表示装置を実現できる。
【００４５】
また、第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１は、反射領域に、マルチギャップ層３を持ち、反射領域における着色層７が透過領域における着色層７よりも薄いため、高い色再現性を有する液晶表示装置を実現可能である。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
【００４７】
（マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、マスク遮光部と半透明部に対応する、所望の遮光膜パターンを描画した。
【００４８】
前記遮光膜パターンは、６．０μｍの太さと、１．５μｍの間隔を持つ、線状や点状の孔を有する。
【００４９】
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。次に、レジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
【００５０】
次に、遮光膜パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、マスクを得た。
【００５１】
（カラーフィルタの作製）
基板として、大きさが３００ｍｍ×４００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７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クロム薄膜（厚み１００ｎｍ）を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次に、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍのブラックマトリックスを形成した。
【００５２】
次に、マルチギャップ層用のネガ型感光性樹脂（ポリマーＩ）、赤色パターン用のネガ型感光性樹脂、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂、青色パターン用のネガ型感光性樹脂を調整した。
【００５３】
＜ポリマーＩ＞
・メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体 ３２重量部
・エポキシ樹脂：エピコート１８０ｓ７０(ジャパンエポキシレジン(株)) １８重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート ４２重量部
・イルカギュア９０７(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製) ８重量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ３００重量部
【００５４】
＜赤色パターン用のネガ型感光性樹脂＞
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
【００５５】
＜緑色パターン用のネガ型感光性樹脂＞
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
【００５６】
＜青色パターン用のネガ型感光性樹脂＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
【００５７】
基板上に、赤色パターン用のネガ型感光性樹脂をスピンコート法により塗布し、１００℃にて３分間プリベークを行った。次に、作製した前記マスクを介して、露光量６０ｍＪ／ｃｍ２、露光ギャップ１５０μｍにて露光した。次に、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液を用いて６０秒間現像を行い、２００℃のオーブンで３０分焼成し、赤色の着色層を形成した。
【００５８】
次に、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂、青色パターン用のネガ型感光性樹脂についても同様に行い、緑色の着色層、青色の着色層を形成した。
【００５９】
次に、着色層の上にポリマーＩをスピンコート法により塗布し、１００℃にて３分間プリベークを行い、透明樹脂層を形成した。その後、マスクを介して、露光量１００ｍＪ／ｃｍ２、露光ギャップ１５０μｍにて露光した。次に、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液を用いて６０秒間現像を行い、２００℃のオーブンで３０分焼成し、マルチギャップ層を形成した。
【００６０】
［比較例］
下記のように、マスクを形成する際に、マスクの遮光部に対応するパターンを有する遮光膜の上に、マスクの半透明部に対応するパターンを有する半透明膜を形成した以外は、実施例と同様にしてカラーフィルタを作製した。
【００６１】
実施例に用いた方法で、マスクの遮光部に対応するパターンを有する遮光膜を形成した。
【００６２】
遮光膜パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、酸化窒化炭化クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３３ｎｍとした。次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。
続いて半透明膜パターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜パターンおよび遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
【００６３】
［評価］
これらのカラーフィルタを用いた液晶ディスプレイのコントラスト値は、実施例が２３７０であるのに対し、比較例は２４２０であった。露光機の解像限界以下のパターンを有するマスクを用いる実施例により、半透明膜を有するマスクを用いる比較例よりも低コストでありながら、比較例と同等のコントラストを有するカラーフィルタを提供できることを確認した。
【００６４】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタの好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１を示す図。
【図２】第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１の製造工程を示す図。
【図３】第１の実施の形態に係るマスク１１を示す図。
【図４】従来例に係る液晶表示装置１００を示す図。
【図５】従来例に係るマスク１１９を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
１………カラーフィルタ
３………マルチギャップ層
７………着色層
８………ブラックマトリクス
９………基板
１１………マスク
１３………基板
１５………スリット部
１６………穴あき部
１７………光
１９………マスク
２１………遮光膜
２３………透明樹脂層
１００………液晶表示装置
１０１………カラーフィルタ
１０２………基板
１０３………マルチギャップ層
１０５………ブラックマトリクス
１０６………透明電極
１０７………着色層
１０８………液晶セル
１０９………透明電極
１１１………反射電極
１１２………偏光板
１１３………基板
１１４………偏光板
１１５………バックライトユニット
１１７………液晶分子
１１９………マスク
１２１………基板
１２３………遮光膜
１２５………半透明膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に適するカラーフィルタ等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屋外での視認性を実現するために、半透過型液晶表示装置が用いられている。半透過型液晶表示装置は、１画素中に、透過領域と反射領域を有するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４を用いて、半透過型液晶表示装置の従来例を説明する。図４は、従来の半透過型の液晶表示装置１００の断面の、電子回路やＴＦＴ等の素子を省略した模式図である。液晶表示装置１００は、主にカラーフィルタ１０１と、液晶セル１０８、基板１１３とバックライトユニット１１５が順に設けられて形成されている。
【０００４】
カラーフィルタ１０１は、透明な基板１０２に、断面台形状のマルチギャップ層１０３と、その上にコーティングされ、画素に対応してパターニングされた着色層１０７が設けられている。更にその上には、透明電極１０６を設けている。着色層１０７と別の色の着色層１０７の間には、ブラックマトリクス１０５を設け、コントラストを向上させている。透明な基板１１３には、透明電極１０９が画素に対応して設けられ、透明電極１０９の一部分には反射電極１１１が設けられている。透明電極１０６と透明電極１０９および反射電極１１１の間に電圧を印加することで、液晶セル１０８に電圧を印加し、液晶分子１１７の配向を制御する。また、基板１１３の背面には、バックライトユニット１１５が設けられている。バックライトユニット１１５と基板１１３の間には偏光板１１４が設けられ、基板１０２には、偏光板１１２が設けられている。
【０００５】
液晶表示装置１００は、反射電極１１１を有する反射領域と、反射電極１１１を有しない透過領域からなる。透過領域では、バックライトユニット１１５から発生した光は、偏光板１１４、基板１１３、透明電極１０９、液晶セル１０８、透明電極１０６、着色層１０７、基板１０２、偏光板１１２を通り、液晶表示装置１００の外部に到達する。また、反射領域では、液晶表示装置１００の外部から入射した光が、偏光板１１２、基板１０２、マルチギャップ層１０３、着色層１０７、透明電極１０６、液晶セル１０８を通過し、反射電極１１１で反射し、再び、液晶セル１０８、透明電極１０６、着色層１０７、マルチギャップ層１０３、基板１０２、偏光板１１２を通り、液晶表示装置１００の外部に到達する。
【０００６】
このように、１画素中に反射領域と透過領域を設けることで、明るい屋外では反射領域による表示を、屋内では透過領域による表示を観察することができ、半透過型液晶表示装置は、屋外でも屋内でも使用することができる。
【０００７】
反射領域においては、光は、着色層１０７と液晶セル１０８を２回通過する。そのため、反射領域に相当する部分の着色層１０７と液晶セル１０８の厚みを、透過領域におけるそれらより薄くすることで、反射領域における色再現範囲を透過型と同等にしている。特に、液晶セルは、透過領域の半分の厚さである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
また、図１に示すような、着色層がマルチギャップ層の下にある、半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタが考えられている。このようなカラーフィルタを作製するためには、着色層の膜厚を、反射領域において薄くする必要があり、図５に示すようなマスク１１９が用いられている。マスク１１９は、透明な基板１２１上に、遮光膜１２３と半透明膜１２５を有し、透明部と遮光部のほかに半透明部を有するハーフトーンマスク（階調マスク、グレートーンマスクとも呼ばれる）である。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１０２２４３号公報
【非特許文献１】藤森孝一、外２名、「高透過アドバンストＴＦＴ−ＬＣＤ技術」、シャープ技報、シャープ株式会社、２００３年４月、通巻第８５号、p.３４―３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、マスク１１９は、基板１２１上に、遮光膜１２３を成膜し、パターニングをした後、さらに半透明膜１２５を成膜し、パターニングをし、作製される。２回の成膜工程とパターニング工程を有するため、マスク１１９の製作コストは高い。
【００１１】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは低コストで、半透過型液晶表示装置に適したカラーフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、基板上に、感光性樹脂を塗布し、着色層を形成する工程（ａ）と、前記着色層を、露光機の解像限界以下のパターンを遮光膜に有するマスクで露光し、現像することで、パターニングを行い、着色層に第１領域と、第１領域より膜厚が薄い第２領域とを形成する工程（ｂ）と、前記着色層上に、感光性樹脂を塗布する工程（ｃ）と、前記感光性樹脂のパターニングを行い、マルチギャップ層を形成する工程（ｄ）と、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。
【００１３】
前記マスクの前記パターンが、線状の孔または点状の孔を有することが好ましい。また、前記工程（ｄ）の後に、前記着色層および前記マルチギャップ層の上に樹脂を塗布し、保護層を形成する工程（ｅ）を有することが好ましい。
【００１４】
第２の発明は、基板と、第１領域と、前記第１領域より膜厚が薄く、表面が平坦でない第２領域とを有し、前記基板の上に形成された、特定の色の光を透過する着色層と、前記着色層上に形成されたマルチギャップ層と、を有す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】
本発明により、低コストで、半透過型液晶表示装置に適したカラーフィルタを提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
第１の実施形態に係るカラーフィルタ１について説明する。
図１は、カラーフィルタ１を示す図である。ブラックマトリクス８を有する基板９の上に着色層７を形成し、その上にマルチギャップ層３を形成している。
【００１８】
着色層７は、一般的にカラーフィルタに用いられる着色層であり、顔料を含んだ感光性樹脂である。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。本実施の形態では、ネガ型感光性樹脂を用いて説明する。
【００１９】
ネガ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるネガ型感光性樹脂を用いることができる。例えば、架橋型樹脂をベースとした化学増幅型感光性樹脂、具体的にはポリビニルフェノールに架橋剤を加え、さらに酸発生剤を加えた化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。また、アクリル系ネガ型感光性樹脂として、紫外線照射によりラジカル成分を発生する光重合開始剤と、分子内にアクリル基を有し、発生したラジカルにより重合反応を起こして硬化する成分と、その後の現像により未露光部が溶解可能となる官能基（例えば、アルカリ溶液による現像の場合は酸性基をもつ成分）とを含有するものを用いることができる。上記のアクリル基を有する成分のうち、比較的低分子量の多官能アクリル分子としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤＰＰＡ）、テトラメチルペンタトリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）等が挙げられる。また、高分子量の多官能アクリル分子としては、スチレン−アクリル酸−ベンジルメタクリレート共重合体の一部のカルボン酸基部分にエポキシ基を介してアクリル基を導入したポリマーや、メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００２０】
また、ポジ型感光性樹脂としては特に限定されるものではなく、一般的に使用されるものを用いることができる。具体的には、ノボラック樹脂をベース樹脂とした化学増幅型感光性樹脂等が挙げられる。
【００２１】
着色層７は、第１領域と、第１領域より膜厚の薄い第２領域を有している。半透過型液晶表示装置では、第１領域が透過領域に対応し、第２領域が反射領域に対応する。透過領域においては、光は着色層７を１回のみ通過するが、反射領域においては、光は着色層７を２回通過する。このとき、反射領域と透過領域において、表示される色が変わらないように、第２領域の着色層７の膜厚を薄くし、色の濃さを調節している。着色層７の第１領域の膜厚は、１〜５μｍ程度にすることができる。
【００２２】
ブラックマトリクス８は、着色層７と別の着色層との境目に設けられ、色のコントラストを向上させている。ブラックマトリクス８は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等によりクロム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜をパターニングすることにより形成することができる。この場合、遮光部の厚みは、２０〜５００ｎｍ程度とすることができる。
また、ブラックマトリクス８は、カーボン微粒子等、金属酸化物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、エポキシ樹脂等を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。さらに、ブラックマトリクス８は、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を用いて樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングすることにより形成することもできる。
【００２３】
マルチギャップ層３は、着色層７の第２領域の上に形成される断面台形状の透明な感光性樹脂であり、着色層７を形成する感光性樹脂と同様のものが使われる。マルチギャップ層３により、透過領域と反射領域の、液晶セルを通過する光の経路を等しくし、位相差値を一定にすることができる。断面は、台形状に限られず、長方形や逆台形状にしてもよい。マルチギャップ層３の膜厚は、液晶セルの厚さ（セルギャップ）にもよるが、２〜５μｍ程度とすることができる。
【００２４】
基板９は、一般にカラーフィルタに用いられる基板を使用することができる。例えば、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダライムガラス、ホワイトサファイアなど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、光学用樹脂フィルムなど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。前記フレキシブル材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、シンジオタクティック・ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。特に、無アルカリガラスは、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特性に優れており、好ましい。
【００２５】
第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１の製造方法を説明する。図２は、カラーフィルタ１の製造工程を示す図である。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示すように、ブラックマトリクス８がパターニングされた基板９の上に、顔料を含む感光性樹脂を塗布し、着色層７を形成する。感光性樹脂の塗布方法としては、例えばスピンコート法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、ダイコート法等を挙げられる。
【００２７】
次に、図２（ａ）に示すように、マスク１１を用いて露光する。着色層７にネガ型感光性樹脂を用いることで、着色層７の、透明部に対応する部分のみ樹脂の硬化が進むが、半透明部に対応する部分では、露光量に応じて樹脂の硬化が進む。その後、現像する。マスク１１を、図３を用いて説明する。
【００２８】
図３（ａ）は、マスク１１の正面図である。マスク１１は、透明な基板１３の上に遮光膜１４を有し、遮光膜１４の一部は、スリット部１５となっている。基板１３上に何の膜も有さない箇所が透明部に、基板１３上に、遮光膜１４を有し、スリット部１５が設けられた部分が半透明部に、スリット部１５が設けられていない部分が遮光部となる。
【００２９】
図３（ｂ）は、マスク１１の底面図である。基板１３の上に、スリット部１５を有する遮光膜１４が設けられている。
【００３０】
マスク１１は、基板１３上に遮光膜１４を成膜し、遮光膜１４をパターニングすることにより得られる。
【００３１】
基板１３に用いられる透明基板は、基板９に用いられる基板を用いることができる。
【００３２】
遮光膜１４は、実質的に光１７を透過しないものであり、露光波長における平均透過率が０．１％以下であることが好ましい。このような遮光膜としては、一般にマスクに用いられる遮光膜を用いることができ、例えばクロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、モリブデンシリサイド、タンタル、アルミニウム、ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの膜が挙げられる。特に、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム等のクロム系膜が好ましい。このようなクロム系膜は、最も使用実績があり、コスト、品質の点で優れるからである。このクロム系膜は、単層であってもよく、２層以上が積層されたものであってもよい。
【００３３】
遮光膜１４の膜厚としては、特に限定されるものではなく、例えばクロム膜の場合には５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。
【００３４】
遮光膜１４の成膜方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ）が用いられる。
【００３５】
スリット部１５には、露光機の解像限界以下の太さの線状のパターンが設けられている。このパターンの太さは解像限界以下のサイズであるため、パターンは感光性樹脂層上に結像せずに、周囲の非開口部領域も含めたエリアに、スリット部１５の開口率に応じた露光光を透過する。このため、マスク１１は、スリット部１５に、あたかも半透明膜があるかのように機能する。また、スリットの数や太さを変えることで、スリット部１５での透過率を変化させることができる。また、図３（ｃ）に示すように、線状の孔ではなく、点状の孔を設け、穴あき部１６を設けてもよい。なお、パターンの太さが露光機の解像限界以下であるとは、遮光膜を有する部分と有しない部分の、どちらかまたは両方の大きさが、露光機の解像限界以下であることを意味する。
【００３６】
大型液晶表示装置製造用の露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すように、現像の際に、透明部に対応する部分に着色層７の第１領域が形成され、半透明部に対応する部分に着色層７の第２領域が形成される。
【００３８】
カラーフィルタ１の着色層７は、第１領域では、透明部の光１７の強度が照射面内で均一であるため、表面が平坦であるが、第２領域では、半透明部を透過した光１７の強度が照射面内で均一でないため、表面が平坦でなく、０．０５〜０．２μｍの段差を持つ凹凸を生じる。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、透明樹脂層２３を形成する。透明樹脂層２３は、着色層７と同様の方法で塗布できる。
【００４０】
次に、図２（ｃ）に示すように、遮光膜２１を有するマスク１９を用いて、透明樹脂層２３を露光し、その後現像する。図２（ｄ）に示すように、透明部２３に対応した部分にマルチギャップ層３を形成し、カラーフィルタ１を作製する。
【００４１】
図２（ｃ）において用いられる、マスク１９は、透明な基板１３の上に、所定のパターンを有する遮光膜２１を有するマスクを用いることができる。
【００４２】
なお、マルチギャップ層３の形成と同時または形成後に、保護層を形成してもよい。保護層は、着色層７を覆う、透明樹脂製の膜であり、着色層７と別の着色層との間の着色層間段差を覆い、液晶分子の配向を揃え、液晶表示装置のコントラストを向上させる効果を持つ。
【００４３】
第１の実施の形態によれば、マスク１１は、遮光膜１４の成膜とパターニングを行うのみで作製され、遮光膜１２３と半透明膜１２５を成膜とパターニングを行う必要のあるマスク１１９より、製作コストが安い。
【００４４】
また、第１の実施の形態によれば、着色層７の第２領域の表面は凹凸を有し、ここに液晶分子が直接触れるようになる場合、液晶分子の配向は乱され、液晶表示装置のコントラストが低下する。そこで、着色層７の第２領域上にマルチギャップ層３を形成することで、着色層７の第２領域に直接液晶分子に触れることがなく、高いコントラストの液晶表示装置を実現できる。
【００４５】
また、第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１は、反射領域に、マルチギャップ層３を持ち、反射領域における着色層７が透過領域における着色層７よりも薄いため、高い色再現性を有する液晶表示装置を実現可能である。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
【００４７】
（マスクの作製）
光学研磨された３９０ｍｍ×６１０ｍｍの合成石英基板上にクロム膜（遮光膜）が厚み１００ｎｍで成膜されている常用のマスクブランク上に、市販のフォトレジスト（東京応化工業社製 ｉｐ−３５００）を厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレートで１５分ベークした後、フォトマスク用レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で、マスク遮光部と半透明部に対応する、所望の遮光膜パターンを描画した。
【００４８】
前記遮光膜パターンは、６．０μｍの太さと、１．５μｍの間隔を持つ、線状や点状の孔を有する。
【００４９】
次に、専用のデベロッパー（東京応化工業社製 ＮＭＤ３）で現像し、遮光膜用レジストパターンを得た。次に、レジストパターンをエッチング用マスクとし、クロム膜をエッチングし、さらに残ったレジストパターンを剥膜することで、所望の遮光膜パターンを得た。クロム膜のエッチングには、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）を用いた。クロム膜のエッチング時間は、６０秒であった。
【００５０】
次に、遮光膜パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、マスクを得た。
【００５１】
（カラーフィルタの作製）
基板として、大きさが３００ｍｍ×４００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７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クロム薄膜（厚み１００ｎｍ）を形成した。このクロム薄膜上にポジ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。次に、このレジストパターンをマスクとして、クロム薄膜をエッチングして、線幅２０μｍ、ピッチ１００μｍのブラックマトリックスを形成した。
【００５２】
次に、マルチギャップ層用のネガ型感光性樹脂（ポリマーＩ）、赤色パターン用のネガ型感光性樹脂、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂、青色パターン用のネガ型感光性樹脂を調整した。
【００５３】
＜ポリマーＩ＞
・メタクリル酸メチル−スチレン−アクリル酸共重合体 ３２重量部
・エポキシ樹脂：エピコート１８０ｓ７０(ジャパンエポキシレジン(株)) １８重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート ４２重量部
・イルカギュア９０７(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製) ８重量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ３００重量部
【００５４】
＜赤色パターン用のネガ型感光性樹脂＞
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ） ４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
【００５５】
＜緑色パターン用のネガ型感光性樹脂＞
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
【００５６】
＜青色パターン用のネガ型感光性樹脂＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製 ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７） １．４重量部
・開始剤（２，２´−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４´，５´−テトラフェニル−１，２´−ビイミダゾール） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
【００５７】
基板上に、赤色パターン用のネガ型感光性樹脂をスピンコート法により塗布し、１００℃にて３分間プリベークを行った。次に、作製した前記マスクを介して、露光量６０ｍＪ／ｃｍ２、露光ギャップ１５０μｍにて露光した。次に、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液を用いて６０秒間現像を行い、２００℃のオーブンで３０分焼成し、赤色の着色層を形成した。
【００５８】
次に、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂、青色パターン用のネガ型感光性樹脂についても同様に行い、緑色の着色層、青色の着色層を形成した。
【００５９】
次に、着色層の上にポリマーＩをスピンコート法により塗布し、１００℃にて３分間プリベークを行い、透明樹脂層を形成した。その後、マスクを介して、露光量１００ｍＪ／ｃｍ２、露光ギャップ１５０μｍにて露光した。次に、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液を用いて６０秒間現像を行い、２００℃のオーブンで３０分焼成し、マルチギャップ層を形成した。
【００６０】
［比較例］
下記のように、マスクを形成する際に、マスクの遮光部に対応するパターンを有する遮光膜の上に、マスクの半透明部に対応するパターンを有する半透明膜を形成した以外は、実施例と同様にしてカラーフィルタを作製した。
【００６１】
実施例に用いた方法で、マスクの遮光部に対応するパターンを有する遮光膜を形成した。
【００６２】
遮光膜パターンが形成された基板について、パターン寸法検査、パターン欠陥検査、必要に応じてパターン修正を行い、よく洗浄した後、酸化窒化炭化クロム膜（半透明膜）を下記の条件でスパッタリング法にて成膜した。
＜成膜条件＞
・ガス流量比 Ａｒ：ＣＯ２：Ｎ２＝１：０．５：０．５
・パワー：１．５ｋＷ
・ガス圧：３ｍＴｏｒｒ
酸化窒化炭化クロム膜の膜厚は３３ｎｍとした。次に、酸化窒化炭化クロム膜上に市販のフォトレジスト（東京応化製 ｉｐ−３５００）を、厚み６００ｎｍで塗布し、１２０℃に加熱されたホットプレート上で１５分ベークした。
続いて半透明膜パターンとなる像を再度、レーザ描画装置（マイクロニック社製 ＬＲＳ１１０００−ＴＦＴ３）で描画し、専用デベロッパー（東京応化社製 ＮＭＤ３）で現像し、レジストパターンを得た。
次に、レジストパターンをマスクとして、市販の硝酸セリウム系ウェットエッチャント（ザ・インクテック社製 ＭＲ−ＥＳ）で半透明膜および遮光膜をエッチングし、半透明膜パターンおよび遮光膜パターンを得た。エッチングは半透明膜および遮光膜に対して行った。
【００６３】
［評価］
これらのカラーフィルタを用いた液晶ディスプレイのコントラスト値は、実施例が２３７０であるのに対し、比較例は２４２０であった。露光機の解像限界以下のパターンを有するマスクを用いる実施例により、半透明膜を有するマスクを用いる比較例よりも低コストでありながら、比較例と同等のコントラストを有するカラーフィルタを提供できることを確認した。
【００６４】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるカラーフィルタの好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１を示す図。
【図２】第１の実施の形態に係るカラーフィルタ１の製造工程を示す図。
【図３】第１の実施の形態に係るマスク１１を示す図。
【図４】従来例に係る液晶表示装置１００を示す図。
【図５】従来例に係るマスク１１９を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
１………カラーフィルタ
３………マルチギャップ層
７………着色層
８………ブラックマトリクス
９………基板
１１………マスク
１３………基板
１５………スリット部
１６………穴あき部
１７………光
１９………マスク
２１………遮光膜
２３………透明樹脂層
１００………液晶表示装置
１０１………カラーフィルタ
１０２………基板
１０３………マルチギャップ層
１０５………ブラックマトリクス
１０６………透明電極
１０７………着色層
１０８………液晶セル
１０９………透明電極
１１１………反射電極
１１２………偏光板
１１３………基板
１１４………偏光板
１１５………バックライトユニット
１１７………液晶分子
１１９………マスク
１２１………基板
１２３………遮光膜
１２５………半透明膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、感光性樹脂を塗布し、着色層を形成する工程（ａ）と、
前記着色層を、露光機の解像限界以下のパターンを遮光膜に有するマスクで露光し、現像することで、パターニングを行い、着色層に第１領域と、第１領域より膜厚が薄い第２領域とを形成する工程（ｂ）と、
前記着色層上に、感光性樹脂を塗布する工程（ｃ）と、
前記感光性樹脂のパターニングを行い、マルチギャップ層を形成する工程（ｄ）と、
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】
前記マスクの前記パターンが、線状の孔を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記マスクの前記パターンが、点状の孔を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｄ）の後に、前記着色層および前記マルチギャップ層の上に樹脂を塗布し、保護層を形成する工程（ｅ）を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
基板と、
第１領域と、前記第１領域より膜厚が薄く、表面が平坦でない第２領域とを有し、前記基板の上に形成された、特定の色の光を透過する着色層と、
前記着色層上に形成されたマルチギャップ層と、
を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項１】
基板上に、感光性樹脂を塗布し、着色層を形成する工程（ａ）と、
前記着色層を、露光機の解像限界以下のパターンを遮光膜に有するマスクで露光し、現像することで、パターニングを行い、着色層に第１領域と、第１領域より膜厚が薄い第２領域とを形成する工程（ｂ）と、
前記着色層上に、感光性樹脂を塗布する工程（ｃ）と、
前記感光性樹脂のパターニングを行い、マルチギャップ層を形成する工程（ｄ）と、
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】
前記マスクの前記パターンが、線状の孔を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記マスクの前記パターンが、点状の孔を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｄ）の後に、前記着色層および前記マルチギャップ層の上に樹脂を塗布し、保護層を形成する工程（ｅ）を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
基板と、
第１領域と、前記第１領域より膜厚が薄く、表面が平坦でない第２領域とを有し、前記基板の上に形成された、特定の色の光を透過する着色層と、
前記着色層上に形成されたマルチギャップ層と、
を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１０９８０４（Ｐ２００９−１０９８０４Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８２９３４（Ｐ２００７−２８２９３４）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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