カラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法、これを用いた液晶表示装置
【課題】着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うに際し、工程を増やすことなく、欠点を補うカラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法を提供すること。
【解決手段】スペーサ４は、３原色の内の少なくとも２原色の着色層を積層して形成され、スペーサ上に透明電極膜５及びスペーサの高さの調整を兼ねた絶縁層１７を有し、着色層上の透明電極膜は、液晶の配向を規制するスリット６を有すること。絶縁層は、透明電極膜にスリットを形成する際に用いるエッチング保護膜と同一材料で形成されたこと。フォトレジスト層１０への露光、現像により、絶縁層及び開口部を有するエッチング保護膜１５を形成する、スリット６を形成する、エッチング保護膜を剥離する、工程を具備する。
【解決手段】スペーサ４は、３原色の内の少なくとも２原色の着色層を積層して形成され、スペーサ上に透明電極膜５及びスペーサの高さの調整を兼ねた絶縁層１７を有し、着色層上の透明電極膜は、液晶の配向を規制するスリット６を有すること。絶縁層は、透明電極膜にスリットを形成する際に用いるエッチング保護膜と同一材料で形成されたこと。フォトレジスト層１０への露光、現像により、絶縁層及び開口部を有するエッチング保護膜１５を形成する、スリット６を形成する、エッチング保護膜を剥離する、工程を具備する。
【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に関するものであり、特に、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補う際に、工程を増やすことなく、欠点を補うにことのできるカラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法、並びに該カラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、着色層を積層して形成したスペーサが設けられ、着色層上の透明電極膜に液晶の配向を規制するスリットが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタの一例の断面図である。図１は、着色層が赤色、緑色、青色の順に形成されたカラーフィルタの赤色着色層と緑色着色層の間を拡大した示したものである。
【０００３】
図１に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ１）は、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、透明電極膜（５）が順次に形成されたものである。スペーサ（４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）を積層して形成されたものである。スリット（６）は、液晶の配向を規制するものであり、透明電極膜（５）へのフォトエッチングによって形成されたものである。
【０００４】
透明電極膜（５）は、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）、スペーサ（４）が形成された透明基板（１）の全面に一旦設けられるが、次に、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）上の透明電極膜（５）には、上記スリット（６）が形成され、また、スペーサ（４）の上部及び側部の透明電極膜（５）は、対向基板（図示せず）との短絡を防ぐために、上記フォトエッチング時に除去されている。
【０００５】
従来、液晶パネルの基板間のギャップを保持するスペーサは、スペーサとして適切な弾性特性を有し、液晶に溶出する不純物を含有しない材料を用い、所望する高さに、３色の着色層の形成とは別工程で、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）、透明電極膜（５）が形成された透明基板（１）上に、１層でスペーサを設けていた。
図１に示すスペーサ（４）は、カラーフィルタを製造する際の工程数を削減するために、３色の着色層（３Ｒ’、３Ｇ’、３Ｂ’）で代替えしたものである。
【０００６】
従って、図１に示すような、着色層を積層して形成されたスペーサ（４）は、その高さを任意に調整することができないといった欠点を有している。積層して形成されたスペーサの高さを調整する手法としては、例えば、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）の膜厚を変える手法が挙げられる。しかし、単に同一材料の着色フォトレジストで３色の着色層の膜厚を変えると、得られた３色の着色層の色濃度が変化するといった弊害が発生する。
【０００７】
この弊害を除くには、すなわち、着色層の膜厚を変えても、着色層の色濃度を変化させないためには、例えば、着色フォトレジストの顔料濃度を変えることになる。つまり、所望する高さのスペーサを得るために、特定の顔料濃度の着色フォトレジストを調製することになるといった煩雑さが伴う。
【０００８】
また、着色層を積層して形成されたスペーサは、スペーサとして求められる弾性特性を十分には満たすことが出来ないといった欠点を有している。
スペーサは、基板間のギャップを設定しており、パネルに荷重が加わると変形し、荷重が取り除かれると復元する弾性特性が求められている。また、温度による液晶の熱膨張及び熱収縮に追従して変形する特性が求められている。
【０００９】
この弾性特性が適切でないと、液晶表示装置の使用時の環境が、例えば、−２０℃というような低温の環境下では、液晶セルを構成する部材はすべて収縮しようとする。構成する部材の中では液晶の収縮率が最も大きいため、基板間のギャップを小さくする方向に収縮しようとする。このとき、基板間のギャップが収縮しようとする変化量に対し、フォトスペーサーの変形が追従できなくなると、パネル内部に負圧が生じ、その結果パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生することになる。
【００１０】
また、図１に示すスペーサ（４）では、３色の着色層（３Ｒ’、３Ｇ’、３Ｂ’）は、液晶に接することになり、着色層からの不純物（イオン、顔料）が液晶に溶出し易く、液晶の配向不良を引き起し表示不良の原因となる。スペーサ（４）の側部は、着色層が光硬化する際に、着色層の表面よりも内部の方が光が届き難く光硬化が弱いため、側部からの溶出の恐れが大きい。
【００１１】
図２は、このような、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補う手法として容易に考えられる手法を用いたカラーフィルタの一例の断面図である。図２に示す、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）が形成された透明基板（１）上の全面に設けられた透明電極膜（５）についてみると、３色の着色層上の透明電極膜（５）には、スリット（６）が形成されており、スペーサ（４）の上部及び側部の透明電極膜（５）は、除去されずに残されている。
また、スペーサ（４）上には、透明電極膜（５）を介してスペーサの高さを任意に高さにするための調整層（７）が設けられている。この調整層（７）は、対向基板との短絡を防ぐための絶縁層を兼ねている。
【００１２】
確かに、図２に示すカラーフィルタ（ＣＦ２）によれば、スペーサの高さを所望する高さに任意に調整することが可能となり、着色層からの不純物の溶出は改善されたものとなる。しかしながら、このカラーフィルタにては、図１に示すカラーフィルタ（ＣＦ１）と比較して、調整層（７）を形成する工程が増えることになる。
【００１３】
すなわち、前記従来における、スペーサとして適切な弾性特性を有し、液晶に溶出する不純物を含有しない材料を用い、所望する高さに、３色の着色層の形成とは別工程で、透明電極膜が形成された透明基板上に設けていた、１層のスペーサと対比すると、図２に示すスペーサを有するカラーフィルタ（ＣＦ２）は優位なものとはいえない。
【００１４】
また、特開２００２−６１３２には、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補う他の手法が開示されている。図３は開示されたカラーフィルタの一例の断面図である。図３に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ３）は、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）が形成された透明基板（１）上の全面に透明保護層（８）が設けられ、次に、該透明保護層（８）上の全面に透明電極膜（５）が設けられ、続いて、３色の着色層上方の透明電極膜（５）にスリット（６）が形成され、また、スペーサ（４）上の透明保護層（８）の上部及び側部の透明電極膜（５）が除去されているものである。
この透明保護層（８）は、スペーサ（４）の高さを制御することを可能としている。
【００１５】
確かに、図３に示すカラーフィルタ（ＣＦ３）によれば、スペーサの高さを所望する高さに任意に調整することが可能となり、着色層からの不純物の溶出は抑制されたものとなる。しかしながら、このカラーフィルタにては、図１に示すカラーフィルタ（ＣＦ１）と
比較して、透明保護層（８）を形成する工程が増えることになる。
【００１６】
すなわち、前記従来における、スペーサとして適切な弾性特性を有し、液晶に溶出する不純物を含有しない材料を用い、所望する高さに、３色の着色層の形成とは別工程で、透明電極膜が形成された透明基板上に設けていた、１層のスペーサと対比すると、図３に示すスペーサを有するカラーフィルタは優位なものとはいえない。
【特許文献１】特開２００２−６１３２号公報
【特許文献２】特開２００１−７５１０３号公報
【特許文献３】特許第３２５５１０７号公報
【特許文献４】特許第３６５１８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、着色層を積層して形成したスペーサが設けられ、着色層上の透明電極膜に液晶の配向を規制するスリットが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うに際し、調整層を設ける工程、或いは透明保護層を設ける工程を増やすことなく、欠点を補うにことのできるカラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とするものである。
また、上記カラーフィルタを用いた液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、透明基板上にブラックマトリックス層、３原色の着色層、スペーサ、透明電極膜を備えた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該スペーサは、該３原色の内の少なくとも２原色の着色層を積層して形成され、該スペーサ上に透明電極膜及びスペーサの高さの調整を兼ねた絶縁層を有し、該３原色の着色層上の透明電極膜は、液晶の配向を規制するスリットを有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００１９】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記スペーサ上の絶縁層は、透明電極膜にスリットを形成する際に用いるエッチング保護膜と同一材料で形成されたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００２０】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記スペーサ上の絶縁層は、スペーサ上部から下部までを覆い被せるように形成されたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００２１】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記スペーサは、ブラックマトリックス層上に形成されたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００２２】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記３原色の着色層を積層する層数を変え、高さの異なる２種以上のスペーサを有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００２３】
また、本発明は、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載するカラーフィルタを製造する製造方法であって、少なくとも、
１）ブラックマトリックス層、３色の着色層、スペーサ、透明電極膜が形成された透明基
板上に、絶縁層及びエッチング保護膜を形成するためのフォトレジスト層を形成する工程、
２）フォトマスクを介したフォトレジスト層への露光、現像により、絶縁層、及びスリットの形成に対応した開口部を有するエッチング保護膜を形成する工程、
３）エッチング処理により、透明電極膜にスリットを形成する工程、
４）着色層上方の透明電極膜上のエッチング保護膜を剥離する工程、
を具備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。
【００２４】
また、本発明は、請求項５に記載するカラーフィルタを製造する製造方法であって、スペーサを構成する３原色の着色層の形成に対応したパターンとして、積層する層数に準じたパターンを有する各３原色用のフォトマスクを用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００２５】
また、本発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載するカラーフィルタ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】
【００２６】
本発明は、透明基板上にブラックマトリックス層、３原色の着色層、スペーサ、透明電極膜を備えた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該スペーサは、該３原色の内の少なくとも２原色の着色層を積層して形成され、該スペーサ上に透明電極膜、及びエッチング保護膜と同一材料で形成された、スペーサの高さの調整を兼ねた絶縁層を有し、該３原色の着色層上の透明電極膜は、液晶の配向を規制するスリットを有するので、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うに際し、工程を増やすことなく、欠点を補うにことのできるカラーフィルタとなる。
【００２７】
また、スペーサ上の絶縁層は、スペーサ上部から下部までを覆い被せるように形成されているので、液晶への着色層からの不純物の溶出を防ぐことができる。
これにより、液晶の配向の乱れが抑制され、液晶表示装置のコントラストが向上し、表示品位は良好なものとなる。
【００２８】
また、本発明は、１）ブラックマトリックス層、３色の着色層、スペーサ、透明電極膜が形成された透明基板上に、絶縁層及びエッチング保護膜を形成するためのフォトレジスト層を形成する工程、２）フォトマスクを介したフォトレジスト層への露光、現像により、絶縁層及びスリットの形成に対応した開口部を有するエッチング保護膜を形成する工程、３）エッチング処理により、透明電極膜にスリットを形成する工程、４）着色層上方の透明電極膜上のエッチング保護膜を剥離する工程を具備するので、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うに際し、工程を増やすことなく、欠点を補うにことのできるカラーフィルタの製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図４は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の断面図である。図４は、着色層が赤色、緑色、青色の順に形成されたカラーフィルタの赤色着色層と緑色着色層の間を拡大した示したものである。
図４に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ４）は、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、透明電極膜（５）が順次に形成されたものである。スペーサ（４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）を積層して形成されたものである。スリット（６）は、液晶の配向を規制するものであり、透明電極膜（５）へのフォトエッチングによって形成されたものである。
【００３０】
透明電極膜（５）は、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）、スペーサ（４）が形成された透明基板（１）の全面に一旦設けられるが、次に、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）上の透明電極膜（５）には、上記スリット（６）が形成され、また、スペーサ（４）の上部には透明電極膜（５）が残されている。
【００３１】
スペーサ（４）の上部の透明電極膜（５）上には、絶縁層（１７）が設けられている。絶縁層（１７）は、スペーサの高さを調整する層であり、また、対向基板との短絡を防ぐために設けられたものである。この絶縁層（１７）は、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）上の透明電極膜（５）にスリット（６）を形成する際に用いるエッチング保護膜と同一材料で形成されたものである。
【００３２】
ブラックマトリックス層（２）の厚さ（ｔ１）は、０．５〜３μｍ、幅（Ｗ）は３〜３０μｍ程度である。また、赤色着色層（３Ｒ）、緑色着色層（３Ｇ）、青色着色層（３Ｂ）の厚さ（ｔ２）は、０．５〜３μｍ程度である。スペーサ（４）を構成する赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）の厚さは、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）の厚さを凡そ１．８μｍで形成した場合に、ブラックマトリックス層（２）上に形成される赤色着色層（３Ｒ’）の厚さは０．９５μｍ程度、緑色着色層（３Ｇ’）の厚さは０．９１μｍ程度、青色着色層（３Ｂ’）の厚さ（ｔ３）は０．８８μｍ程度と順に薄く形成される傾向にある。
【００３３】
スリット（６）は円形、楕円形、方形、ストライプなどを用いることができ、用途によって使い分ける。例えば、携帯電話用など小型パネルでは８〜１５μｍ程度の大きさの円形のスリットを設けることが多く、液晶テレビなど小型パネルでは１０〜３０μｍ程度のストライプ状のスリットを設けることが多い。前者は斜め視認性よりも正面からの視認性を重視し、後者は斜めから見た時の視認性も重視したものとする場合が多いが、パネルの設計や使用環境によっても変わるためこれに限らない。
【００３４】
絶縁層（１７）の厚さ（ｔ４）は、スペーサの高さを調整する量により設定するものであり、０．５〜２μｍ程度である。フォトリソグフィ法による光学的形成を考慮した、より好ましい絶縁層（１７）の厚さは１〜２μｍである。
また、液晶表示装置としてのパネルの基板間のギャップは、２〜５μｍが本発明に適用できる範囲である。
【００３５】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明における絶縁層（１７）を形成する方法の一例の概略を説明する断面図である。図５（ａ）は、フォトマスク（２０）を介したフォトレジスト層（１０）への露光の段階を表したものである。
図５（ａ）に示すように、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、透明電極膜（５）が順次に形成された透明基板（１）上に、フォトレジスト層（１０）が形成されている。
【００３６】
このフォトレジスト層（１０）は、絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）を形成するためのフォトレジスト層である。絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）は、同一材料であるフォトレジスト層（１０）を用いて形成される。図５（ａ）は、絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）を形成するフォトレジストとして、ポジ型のフォトレジストが用いられた例である。
フォトレジスト層（１０）の厚さは、スペーサ（４）上にてスペーサ（４）の高さを調整する際に求められる厚さであり、通常はエッチング保護膜として適切なエッチング保護膜（１５）の膜厚より厚い。
【００３７】
図５（ａ）中、フォトレジスト層（１０）の上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けてフォトマスク（２０）が、その膜面をフォトレジスト層（１０）に対向させて配置されている。図５（ａ）に示すように、このフォトマスク（２０）には、絶縁層（１７）の形成に対応した遮光部（２１）が設けられ、エッチング保護膜（１５）の形成に対応した半透光部（２２）が設けられ、また、エッチング保護膜（１５）の開口部（１６）の形成に対応した透光部（２３）が設けられている多階調マスクである。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、フォトレジスト層（１０）にフォトマスク（２０）を介した露光（Ｅ）を行って、絶縁層（１７）の厚さ（ｔ４）より厚さの低い（ｔ５）エッチング保護膜（１５）を、絶縁層（１７）の形成と同時に形成する。
図５（ａ）においては、既に現像処理が完了し、エッチング保護膜（１５）が形成された状態のものを点線で示してある。
エッチング保護膜（１５）は、エッチングによって透明電極膜（５）にスリット（６）が形成された後には剥離されるが、絶縁層（１７）は残されるので、エッチング保護膜（１５）の厚さは、その剥離を容易にするために薄い方が好ましい。
【００３９】
図５（ａ）に示すフォトマスク（２０）の半透光部（２２）は、半透光膜が用いられた例である。半透光膜は、紫外線を減衰させる薄膜、例えば、ＩＴＯなどの金属酸化物膜からなるハーフトーン膜、或いは、フォトマスクを製造する際に成膜したクロム膜をフォトエッチングして更に薄膜にしたハーフトーン膜などである。
例えば、エッチング保護膜（１５）の開口部（１６）の形成が良好になされるように、フォトレジスト層（１０）への露光が透光部（２３）を介して適正に行われた際に、エッチング保護膜（１５）への半透光部（２２）を介した露光も適正に行われるように、半透光膜の透過率を設定する。
【００４０】
図５（ｂ）は、露光の現像処理が行われた段階を表したものである。図５（ｂ）に示すように、フォトマスク（２０）として多階調マスクを用いたことにより、絶縁層（１７）の厚さ（ｔ４）は保たれ、エッチング保護膜（１５）の厚さ（ｔ５）はエッチング保護膜（１５）として適切な厚さが得られ、また、エッチング保護膜（１５）の開口部（１６）は良好に形成されている。
【００４１】
図５（ｃ）は、透明電極膜（５）へのエッチング処理が行われた段階を、また、図５（ｄ）は、エッチング保護膜（１５）の剥離が行われた段階を表したものである。図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、透明電極膜（５）にはスリット（６）が良好に形成され、絶縁層（１７）の厚さ（ｔ４）は保たれた状態でエッチング保護膜（１５）が剥離されている。
【００４２】
尚、図５は、絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）の形成に用いるフォトレジストとして、ポジ型のフォトレジストを例にしたものであるが、絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）の形成に用いる同一材料としてのフォトレジストとしては、ネガ型のフォトレジストも好適に用いることができる。
【００４３】
また、上記の一実施例においては、スペーサ（４）を構成する赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）は、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）の形成と同時に形成されるものであるが、パターンとしては独立した形態である。スペーサ（４）を構成する赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）は、パターンとして独立した形態に限定されるものではなく、例えば、赤色着色層（３Ｒ）と赤色着色層（３Ｒ’）が連続した、つまり、赤色着色層（３Ｒ）が延長されて赤色着色層（３Ｒ’）となるといった形態でもよい。
【００４４】
また、上記の一実施例においては、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）の各底面積は、同一のものとしているが、下層から上層に向かって着色層の底面積を小さくすると、実作業におけるアライメントずれを防ぐ効果がある。
【００４５】
スペーサの形状、すなわち、スペーサを基板と平行な面で切断した場合の横断面の形状は、特に限定されないが、円、楕円、角が丸い多角形、四角形、長方形などが好ましい。また、積層によりスペーサを形成する場合においても、スペーサの形状は、特に制限されないが、円、楕円、角が丸い多角形、四角形や長方形などが好ましく、これらを任意に積層し、スペーサを形成してよい。
また、スペーサは、着色層間の全ブラックマトリックス層上に上記形状で形成しても良いが、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせる工程での弾性を確保するために、赤色着色層、緑色着色層、青色着色層を一組とする着色層あたり一個形成することが望ましい。
【００４６】
表１は、図４に示すカラーフィルタ（ＣＦ４）を構成するブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、及び絶縁層（１７）の厚さを設定し、スペーサの高さの調整を具体的に試みた結果を表したものである。
表１に示すように、条件１に比較して、絶縁層（１７）を設けた際には、条件２〜条件４に表わされるように、スペーサの高さ全体には、スペーサ（４）の厚さに、高さを調整する絶縁層（１７）の厚さ（ｔ１５）がそのまま加算されるといった著しい効果が得られている。
【００４７】
つまり、絶縁層（１７）の厚さ（ｔ１５）を調整するすることにより、スペーサとして機能する全体（スペーサ（４）と絶縁層（１７））の高さを任意の高さにすることが可能である。
尚、図６は、表１に示す厚さの各部位を表したものである。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
また、表２は、着色層の構成を２層とした際の結果を表したものである。表２に示すように、条件１１に比較して、絶縁層（１７）を設けた際には、条件１２に表わされるように、スペーサの高さ全体には、スペーサ（４）の厚さに、高さを調整する絶縁層（１７）の厚さ（ｔ１５）がそのまま加算されるといった著しい効果が得られている。
すなわち、表１に示す結果と、表２に示す結果とを合わせると、スペーサとして機能する全体（スペーサ（４）及び絶縁層（１７））の高さは、例えば、１．８μｍ〜４．５μｍといった広範囲の間で任意の高さにすることが可能である。
【００５０】
透明基板上にブラックマトリックス層や着色層を形成する方法としては顔料分散法レジストを用いたフォトリソグラフィ法が主流となっている。有機顔料などの色材を分散した着色感光性樹脂（着色フォトレジスト）の塗布層をフォトリソグラフィ法によってパターニングすることにより着色層を画素状に形成する方法である。
【００５１】
ブラックマトリックス層は、黒色樹脂を用いて形成されている。液晶表示装置のコントラストを向上させるために着色層間に形成する細い遮光パターンである。ブラックマトリックス層を形成する方法としては、黒色非感光性樹脂を用いフォトリソグラフィ法によって保護レジストを形成しエッチングによってマトリックス状に形成する方法、或いは黒色感光性樹脂（黒色フォトレジスト）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方法がある。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。
【００５２】
ブラックマトリックス層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。
本実施の形態においては、ブラックマトリックス層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。
【００５３】
ブラックマトリックス層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ブラックマトリックス層及び着色層の厚みが減じるのを抑制することができる。
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あげられる。
【００５４】
絶縁層の材料に用いる感光性樹脂（フォトレジスト）としては、例えば、アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤を主成分とする感光性樹脂を用いることができる。ポジ型の樹脂材料として、ノボラック樹脂を用いても良い。例えば、市販のポジ型の樹脂材料として、ローム・アンド・ハース（株）のＬＣ１００またはＬＣ１２０、あるいは、ＡＺエレクトニックマテリアルズ（株）のＡＺＭｉｒ７０１を用いて、本発明に係わる0.5〜２μｍ高さ（厚さ）の絶縁層に形成することができる。
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あげられる。
【００５５】
重合性モノマーとしては、例えば、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あげられる。
【００５６】
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、フォト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。
【００５７】
また、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：チバスペシャリティーケミカルズ社製：商品名）などがあげられる。α−アミノケトン系光重合開始剤は、スペーサに腰の強さ、すなわち、スペーサ自体の単位面積当たりの機械的強度を与えるものである。
【００５８】
４０”クラスサイズの液晶表示装置の表示面内で、フォトリソグラフィ法で形成するスペーサの高さのバラツキは、小さい場合で±０．０５μｍ、大きい場合で±０．２μｍの範囲内にある。小さいバラツキを前提としたときでも、パネル作製時の変形量は、最低でも０．１６μｍ必要である（＋０．１μｍ高さのスペーサと−０．１μｍ高さのスペーサとのバラツキを、貼り合わせ時の荷重とスペーサの変形で吸収する必要がある）。バラツキが大きい場合、０．２μｍ以上の変形量が必要である。
【００５９】
なお、有機顔料を添加した着色層だけでは、堅く弾性にかけるため、有機顔料を含まない絶縁層を用いてスペーサの弾性を確保することが望ましい。絶縁層を設けることでスペーサ高さ方向の液晶セル化工程での、およそ０．２μｍ変形量のマージンを吸収することができる。
【００６０】
赤色着色層には、例えば、色材として、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ７、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。
【００６１】
黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ 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。
【００６２】
橙色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＯｒａｎｇｅ３６、４３、５１、５５、５
９、６１、７１、７３等が挙げられる。
【００６３】
赤色着色層が、これら顔料のなかでジケトピロロピロール系赤色顔料、アントラキノン系赤色顔料のうち１種類以上を含む場合には、任意のＲｔｈを得ることが容易になるため、好ましい。
なぜなら、ジケトピロロピロール系赤色顔料は、その微細化処理を工夫することにより、Ｒｔｈを正負のどちらにすることも可能であり、その絶対値もある程度制御可能であり、また、アントラキノン系赤色顔料は、微細化処理に関わらず０に近いＲｔｈを得やすいためである。
【００６４】
その使用量は、顔料の合計重量を基準として、ジケトピロロピロール系赤色顔料を１０〜９０重量％、アントラキノン系赤色顔料を５〜７０重量％とすることが、着色層の色相や明度、膜厚、コントラスト等の点から好ましく、特に、コントラストに着目した場合、ジケトピロロピロール系赤色顔料を２５〜７５重量％、アントラキノン系赤色顔料を３０〜６０重量％とすることがより好ましい。
【００６５】
緑色着色層には、例えば、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７、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。
【００６６】
青色着色層には、例えば、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５、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．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ１、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等が挙げられる。
【００６７】
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。
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．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６、ジオキサジン系紫色顔料としてはＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が、優れた耐光性、耐熱性、透明性、および着色力等の点から好適である。
【００６８】
絶縁層を構成する樹脂には、必要に応じて、着色剤を添加しても良い。着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さらには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等の種々の添加剤を添加してもよい。絶縁層に遮光性が要求される際には、カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉といった遮光剤の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を用いることができる。この中でも、特にカーボンブラックは遮光性が優れており、特に好ましい。絶縁層に遮光性と絶縁性が要求される際には、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化鉄等の絶縁性無機化合物微粒子や表面に樹脂を被覆したカーボンブラックを用いても良い。
【００６９】
絶縁層を形成する方法としては、未硬化の樹脂を基板上に塗布し、乾燥した後に、パターニングを行う方法が、精度良く絶縁層を形成できる点から好ましく用いられる。未硬化の樹脂を塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤバーコーティング法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて予備乾燥（プレベーク）を行う。プレベーク条件は、使用する樹脂、溶媒、樹脂塗布量により異なるが、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。
【００７０】
このようにして得られた樹脂被膜は、そのまま又は酸素遮断膜を形成した後に、露光及び現像を行う。例えば、ポジ型のフォトレジストを用いた場合、フォトレジスト層から１００μｍの距離に、積層に対応する位置に配置された遮光部、及び着色層上のエッチング保護膜に対応する位置に配置された半透光部を有する多階調マスクを配置してプロキシミティアライナにより２ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて紫外線を１０秒間照射する。
【００７１】
次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液中に１分間浸漬してアルカリ現像し、フォトレジストの可溶化部分のみを除去し、スペーサ上の絶縁層および着色層上の液晶配向用のスリットを設けるためのエッチング保護膜を形成する。次に、塩酸・塩化第二鉄混合水溶液にて透明電極をエッチングし液晶配向用のスリットを形成する。更に不要となった着色層上の保護膜を１０％水酸化ナトリウム水溶液にて剥離する。このとき、スペーサ上の絶縁膜はマスクの遮光部により感光されていないため剥離せずに残るが、着色層上のエッチング保護膜はマスクの半透光部により感光されているため、濃度の高いアルカリ水溶液により剥離される。
【００７２】
上記多階調マスクに用いられる露光光の透過度の調整方法としては従来公知のものを用いることができる。このような多階調マスクとしては、露光光を実質的に遮光する遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透光膜とを有し、光を透過する透光部と光を透過しない遮光部と、透過する光の量を調整した半透光部とを有することにより階調を出すハーフトーンマスク法があり、半透光部にはＩＴＯ膜や酸化クロム膜などを用いる事ができる。
【００７３】
着色層上のエッチング保護膜を剥離後、必要に応じて、加熱乾燥（硬膜）する。硬膜条件は、通常１５０〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。
以上のプロセスにより、透明基板上に絶縁層が形成される。１回のパターニングで十分な高さを得られることが困難である場合には、複数層の樹脂層を積層することも可能である。
【００７４】
さて、表３は、図４に示す一実施例のカラーフィルタ（ＣＦ４）と、比較例としての図１に示すカラーフィルタ（ＣＦ１）の弾性特性を具体的に測定し、評価した結果を表したものである。カラーフィルタ（ＣＦ４）の絶縁層（１７）は、顔料を含有しないポジ型のフォトレジストを用いて形成されたものである。カラーフィルタ（ＣＦ４）及びカラーフィルタ（ＣＦ１）のスペーサの高さは、共に３．５μｍとした。
【００７５】
表３に示すように、比較例の弾性復元率が８０％であるのに対し、絶縁層（１７）を設けた一実施例の弾性復元率が８４％であり、弾性復元率は向上した結果が得られている。
【００７６】
【表３】
弾性特性の評価方法は、以下の通りである。
［スペーサの弾性測定］
弾性特性を微小膜硬度計ＨＭ２０００（フィッシャー・インストルメンツ社製）によって評価する。弾性特性は、５０μｍ×５０μｍの平坦圧子を用い、２．２ｍＮ／ｓｅｃの速度で２０ｍＮの荷重を負荷し、５秒間保持した後、２．２ｍＮ／ｓｅｃの速度で０．４ｍＮまで荷重を除去したときの総変形量、塑性変形量を測定する。総変形量、塑性変形量、弾性復元率は、以下の式で表される値である。まとめたものを表３に示した。なお、スペーサの大きさは、平面視で径およそ１６μｍの円形状とする。
Ａ:スペーサの初期高さ
Ｂ:所定荷重を付加時における高さ
Ｃ：所定荷重を付加した後、荷重を除去した後の高さ
総変形量：Ａ−Ｂで表される変形量。
塑性変形量：Ａ−Ｃで表される変形量
弾性復元率：［（Ｃ−Ｂ）／（Ａ−Ｂ）］×１００で表される変形率
また、弾性特性の評価として、真空気泡（低温気泡）の発生について測定を行った。
上記比較例としてのカラーフィルタ（ＣＦ１）にては低温気泡が発生したが、一実施例のカラーフィルタ（ＣＦ４）では低温気泡の発生はみられないといった結果が得られている。
【００７７】
［低温衝撃試験］
液晶パネルを−２０℃下に３時間放置し、低温下にて直径１１mm重さ５ｇの金属球を１０ｃｍの高さからパネルに垂直に５回落下させ、液晶パネル内部に気泡が発生するか否かを確認する。
【００７８】
また、図７は、請求項３に係わるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
図７に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ７）は、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、透明電極膜（５）、絶縁層（１７）が順次に形成されたものである。
スペーサ（４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｒ’）を積層して形成されたものである。スリット（６）は、液晶の配向を規制するものであり、透明電極膜（５）へのフォトエッチングによって形成されたものである。
【００７９】
スペーサ（４）上の絶縁層（１７）は、スペーサ上部から下部までを覆い被せるように形成されている。このカラーフィルタ（ＣＦ７）は、前記図５において、フォトマスク（２０）上の絶縁層（１７）の形成に対応した遮光部（２１）の大きさを調整することにより容易に得ることができる。図７に示すように、絶縁層（１７）がスペーサ上部から下部までを覆い被せるように設けられていることによって、液晶への着色層からの不純物の溶出を防ぐことができる。
これにより、液晶の配向の乱れが抑制され、液晶表示装置のコントラストが向上し、表示品位は良好なものとなる。
【００８０】
図７に示すカラーフィルタ（ＣＦ７）を用いた液晶表示装置と、比較例としての図１に示すカラーフィルタ（ＣＦ１）を用いた液晶表示装置のコントラストを実際に測定した結果、カラーフィルタ（ＣＦ１）を用いた液晶表示装置のコントラストは、１５００：１であったが、カラーフィルタ（ＣＦ７）を用いた液晶表示装置のコントラストは、２０００：１へと向上したものとなった。
【００８１】
液晶表示装置のコントラストの評価方法は、以下の通りである。
［コントラスト測定方法］
カラーフィルタ及び対向ＴＦＴ基板にポリイミドの配向膜を８００Åで形成し、ＯＤＦ法（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）にて液晶を滴下、シール材を塗布し真空中で貼り合わせ液晶を充填する。その後、張り合わせた基板を１２０℃で１時間焼成しシール材を硬化させ、液晶パネルを作成する。
液晶パネルのコントラストは（白表示時の輝度）／（黒表示時の輝度）で表される数値である。
測定機にはトプコン（社）製：輝度計ＢＭ−５Ａを使用し、測定は暗室で行う。
液晶パネルに電圧を印加し、全白表示にした際の輝度と電圧を解き全黒表示にした際の輝度を正面から測定し、パネルコントラストを算出する。
【００８２】
また、請求項４に係わるカラーフィルタは、３原色の着色層を積層して形成されたスペーサが、ブラックマトリックス層上に形成されたことを特徴としている。スペーサをブラックマトリックス層上に形成することにより、着色層上にスペーサを形成する場合と比較し、表示領域の開口率を高くすることができ、また、液晶の配向不良による表示不良を防ぐことができる。
【００８３】
また、図８は、請求項５に係わるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
このカラーフィルタは、３原色の着色層を積層する層数を変え、高さの異なる２種のスペーサを有している。図８に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ８）は、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、第二スペーサ（１４）、透明電極膜（５）、絶縁層（１７）が順次に形成されたものである。
【００８４】
スペーサ（４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｒ’）の３層を積層して形成されたものであり、符号（ｔ２１）で示す高さを有している。また、第二スペーサ（１４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）の２層を積層して形成されたものであり、高さは、スペーサ（４）の高さより低い符号（ｔ２２）で示す高さを有している（ｔ２１＞ｔ２２）。スリット（６）は、液晶の配向を規制するものであり、透明電極膜（５）へのフォトエッチングによって形成されたものである。
【００８５】
カラーフィルタと対向基板を貼り合わせて液晶パネルとするパネル組み立て工程では、周辺部にシール部を設け、カラーフィルタと対向基板のギャップを平行にして、上下定盤間に荷重を加えシール部及びスペーサを圧着し貼り合わせるが、この際に加わる荷重によってスペーサが変形するので、変形した状態で基板間のギャップが設定されることになる。この際、局部的に過剰な荷重を受けると、基板間のギャップが縮小して色ムラを発生させることがある。
【００８６】
このような局部的に過剰な荷重に対応して、２種のスペーサを有する液晶表示装置用カラーフィルタが提案されている。図８に示すカラーフィルタは、その一例である。２種のスペーサは、スペーサ（４）と第二スペーサ（１４）である。
スペーサ（４）は、パネル組み立て時の荷重による変形、及び前記低温気泡に対応したスペーサである。また、第二スペーサ（１４）は、局部的に過剰な荷重を受けた時に、スペーサ（４）の破壊を防ぎ、基板間のギャップを保つスペーサである。
【００８７】
図８に示すカラーフィルタ（ＣＦ８）のスペーサ（４）及び第二スペーサ（１４）は、例えば、３種のフォトマスク、すなわち、赤色着色層（３Ｒ）、及びスペーサ（４）の赤色着色層（３Ｒ’）と第二スペーサ（１４）の赤色着色層（３Ｒ’）の形成に対応したパターンを有する赤色用フォトマスクと、緑色着色層（３Ｇ）、及びスペーサ（４）の緑色着色層（３Ｇ’）と第二スペーサ（１４）の緑色着色層（３Ｇ’）の形成に対応したパターンを有する緑色用フォトマスクと、青色着色層（３Ｂ）、及びスペーサ（４）の青色着色層（３Ｂ’）の形成に対応したパターンを有する青色用フォトマスクとを用いることによって形成することができる。
【００８８】
カラーフィルタに形成されるスペーサ（４）と第二スペーサ（１４）の数の比は、特に限定されないが、〔１：２〕〜〔２：１〕程度である。
【００８９】
さて、上述した内容は、フォトマスクを介したフォトレジスト層への露光、現像といったフォトリソグラフィ法により、カラーフィルタの透明基板上に、本発明における絶縁層を直接に形成したカラーフィルタである。
本発明は又、工程が増えることになるが、着色層を積層して形成されたスペーサが有する
欠点を補うに際し、絶縁層を転写法によって絶縁層を形成してもよい。
【００９０】
すなわち、予め、基材上に感光性を付与した樹脂層を形成した転写基板を準備し、これを必要に応じ熱や圧力を加えつつ基板の上に重ね合わせ、露光・現像し、しかる後に基材を剥離して絶縁層を基板上に形成する方法、若しくは、予めフォトリソグラフィ等にて転写基板上に絶縁層を形成しておき、これを透明基板と重ね、転写基板に熱や圧力を加えて絶縁層を転写する方法である。
【００９１】
絶縁層には、絶縁層の弾性などの特性に影響を与えない範囲で、フィラーや色材を添加してもよい。フィラーとは、樹脂、及びその溶剤、及び現像液に対して不溶性の性質を有する無機及び有機の粒子を指している。
無機粒子としては、シリカ、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、タルクなどの体質顔料、及び白、黒、赤、青、緑などの着色顔料、及びアルミナ、ジルコニア、マグネシア、ベリリア、ムライト、コージライトなどのセラミックス粉末、及びガラス−セラミックス複合粉末などが用いられる。体質顔料の内、バライト、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカおよびタルクは着色がなく、絶縁層を透明にできるので、特に好ましい。
【００９２】
また、絶縁層に遮光性が要求される際には、カーボンブラック、チタンブラック（ＴｉＮｘＯｙ：ただし、０≦ｘ＜１．５、０．１＜ｙ＜１．８）、酸化マンガン、四酸化鉄、などの金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉を用いることができる。この中でも、カーボンブラックは遮光性に優れており、特に好ましい。絶縁層に遮光性と絶縁性が要求される際には、酸化アルミニウム、チタンブラック、酸化鉄などの絶縁性無機粒子や表面に樹脂を被覆したカーボンブラックを用いてもよい。
フィラーの粒径は平均１次粒子径が５〜４０ｎｍが好ましく、より好ましくは６〜３５ｎｍ、さらに好ましくは８〜３０ｎｍである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】着色層を積層して形成されたスペーサ、透明電極膜にスリットが形成されたカラーフィルタの一例の断面図である。
【図２】着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うカラーフィルタの一例の断面図である。
【図３】着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うカラーフィルタの他の例の断面図である。
【図４】本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に絶縁層を形成する方法の一例を説明する断面図である。
【図６】表１に示す厚さの各部位を表したものである。
【図７】請求項３に係わるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
【図８】請求項５に係わるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・透明基板
２・・・ブラックマトリックス層
３Ｒ・・・赤色着色層
３Ｇ・・・緑色着色層
３Ｂ・・・青色着色層
３Ｒ’、３Ｇ’、３Ｂ’・・・スペーサを構成する３色の着色層
４・・・スペーサ
５・・・透明電極膜
６・・・スリット
７・・・調整層
８・・・透明保護層
１０・・・フォトレジスト層
１４・・・第二スペーサ
１５・・・エッチング保護膜
１６・・・開口部
１７・・・絶縁層
２０・・・フォトマスク
２１・・・遮光部
２２・・・半透光部
２３・・・透光部
ＣＦ１〜ＣＦ８・・・カラーフィルタ
Ｅ・・・露光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタに関するものであり、特に、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補う際に、工程を増やすことなく、欠点を補うにことのできるカラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法、並びに該カラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、着色層を積層して形成したスペーサが設けられ、着色層上の透明電極膜に液晶の配向を規制するスリットが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタの一例の断面図である。図１は、着色層が赤色、緑色、青色の順に形成されたカラーフィルタの赤色着色層と緑色着色層の間を拡大した示したものである。
【０００３】
図１に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ１）は、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、透明電極膜（５）が順次に形成されたものである。スペーサ（４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）を積層して形成されたものである。スリット（６）は、液晶の配向を規制するものであり、透明電極膜（５）へのフォトエッチングによって形成されたものである。
【０００４】
透明電極膜（５）は、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）、スペーサ（４）が形成された透明基板（１）の全面に一旦設けられるが、次に、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）上の透明電極膜（５）には、上記スリット（６）が形成され、また、スペーサ（４）の上部及び側部の透明電極膜（５）は、対向基板（図示せず）との短絡を防ぐために、上記フォトエッチング時に除去されている。
【０００５】
従来、液晶パネルの基板間のギャップを保持するスペーサは、スペーサとして適切な弾性特性を有し、液晶に溶出する不純物を含有しない材料を用い、所望する高さに、３色の着色層の形成とは別工程で、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）、透明電極膜（５）が形成された透明基板（１）上に、１層でスペーサを設けていた。
図１に示すスペーサ（４）は、カラーフィルタを製造する際の工程数を削減するために、３色の着色層（３Ｒ’、３Ｇ’、３Ｂ’）で代替えしたものである。
【０００６】
従って、図１に示すような、着色層を積層して形成されたスペーサ（４）は、その高さを任意に調整することができないといった欠点を有している。積層して形成されたスペーサの高さを調整する手法としては、例えば、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）の膜厚を変える手法が挙げられる。しかし、単に同一材料の着色フォトレジストで３色の着色層の膜厚を変えると、得られた３色の着色層の色濃度が変化するといった弊害が発生する。
【０００７】
この弊害を除くには、すなわち、着色層の膜厚を変えても、着色層の色濃度を変化させないためには、例えば、着色フォトレジストの顔料濃度を変えることになる。つまり、所望する高さのスペーサを得るために、特定の顔料濃度の着色フォトレジストを調製することになるといった煩雑さが伴う。
【０００８】
また、着色層を積層して形成されたスペーサは、スペーサとして求められる弾性特性を十分には満たすことが出来ないといった欠点を有している。
スペーサは、基板間のギャップを設定しており、パネルに荷重が加わると変形し、荷重が取り除かれると復元する弾性特性が求められている。また、温度による液晶の熱膨張及び熱収縮に追従して変形する特性が求められている。
【０００９】
この弾性特性が適切でないと、液晶表示装置の使用時の環境が、例えば、−２０℃というような低温の環境下では、液晶セルを構成する部材はすべて収縮しようとする。構成する部材の中では液晶の収縮率が最も大きいため、基板間のギャップを小さくする方向に収縮しようとする。このとき、基板間のギャップが収縮しようとする変化量に対し、フォトスペーサーの変形が追従できなくなると、パネル内部に負圧が生じ、その結果パネル内に真空気泡（低温気泡）が発生することになる。
【００１０】
また、図１に示すスペーサ（４）では、３色の着色層（３Ｒ’、３Ｇ’、３Ｂ’）は、液晶に接することになり、着色層からの不純物（イオン、顔料）が液晶に溶出し易く、液晶の配向不良を引き起し表示不良の原因となる。スペーサ（４）の側部は、着色層が光硬化する際に、着色層の表面よりも内部の方が光が届き難く光硬化が弱いため、側部からの溶出の恐れが大きい。
【００１１】
図２は、このような、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補う手法として容易に考えられる手法を用いたカラーフィルタの一例の断面図である。図２に示す、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）が形成された透明基板（１）上の全面に設けられた透明電極膜（５）についてみると、３色の着色層上の透明電極膜（５）には、スリット（６）が形成されており、スペーサ（４）の上部及び側部の透明電極膜（５）は、除去されずに残されている。
また、スペーサ（４）上には、透明電極膜（５）を介してスペーサの高さを任意に高さにするための調整層（７）が設けられている。この調整層（７）は、対向基板との短絡を防ぐための絶縁層を兼ねている。
【００１２】
確かに、図２に示すカラーフィルタ（ＣＦ２）によれば、スペーサの高さを所望する高さに任意に調整することが可能となり、着色層からの不純物の溶出は改善されたものとなる。しかしながら、このカラーフィルタにては、図１に示すカラーフィルタ（ＣＦ１）と比較して、調整層（７）を形成する工程が増えることになる。
【００１３】
すなわち、前記従来における、スペーサとして適切な弾性特性を有し、液晶に溶出する不純物を含有しない材料を用い、所望する高さに、３色の着色層の形成とは別工程で、透明電極膜が形成された透明基板上に設けていた、１層のスペーサと対比すると、図２に示すスペーサを有するカラーフィルタ（ＣＦ２）は優位なものとはいえない。
【００１４】
また、特開２００２−６１３２には、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補う他の手法が開示されている。図３は開示されたカラーフィルタの一例の断面図である。図３に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ３）は、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）が形成された透明基板（１）上の全面に透明保護層（８）が設けられ、次に、該透明保護層（８）上の全面に透明電極膜（５）が設けられ、続いて、３色の着色層上方の透明電極膜（５）にスリット（６）が形成され、また、スペーサ（４）上の透明保護層（８）の上部及び側部の透明電極膜（５）が除去されているものである。
この透明保護層（８）は、スペーサ（４）の高さを制御することを可能としている。
【００１５】
確かに、図３に示すカラーフィルタ（ＣＦ３）によれば、スペーサの高さを所望する高さに任意に調整することが可能となり、着色層からの不純物の溶出は抑制されたものとなる。しかしながら、このカラーフィルタにては、図１に示すカラーフィルタ（ＣＦ１）と
比較して、透明保護層（８）を形成する工程が増えることになる。
【００１６】
すなわち、前記従来における、スペーサとして適切な弾性特性を有し、液晶に溶出する不純物を含有しない材料を用い、所望する高さに、３色の着色層の形成とは別工程で、透明電極膜が形成された透明基板上に設けていた、１層のスペーサと対比すると、図３に示すスペーサを有するカラーフィルタは優位なものとはいえない。
【特許文献１】特開２００２−６１３２号公報
【特許文献２】特開２００１−７５１０３号公報
【特許文献３】特許第３２５５１０７号公報
【特許文献４】特許第３６５１８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、着色層を積層して形成したスペーサが設けられ、着色層上の透明電極膜に液晶の配向を規制するスリットが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うに際し、調整層を設ける工程、或いは透明保護層を設ける工程を増やすことなく、欠点を補うにことのできるカラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とするものである。
また、上記カラーフィルタを用いた液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、透明基板上にブラックマトリックス層、３原色の着色層、スペーサ、透明電極膜を備えた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該スペーサは、該３原色の内の少なくとも２原色の着色層を積層して形成され、該スペーサ上に透明電極膜及びスペーサの高さの調整を兼ねた絶縁層を有し、該３原色の着色層上の透明電極膜は、液晶の配向を規制するスリットを有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００１９】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記スペーサ上の絶縁層は、透明電極膜にスリットを形成する際に用いるエッチング保護膜と同一材料で形成されたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００２０】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記スペーサ上の絶縁層は、スペーサ上部から下部までを覆い被せるように形成されたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００２１】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記スペーサは、ブラックマトリックス層上に形成されたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００２２】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記３原色の着色層を積層する層数を変え、高さの異なる２種以上のスペーサを有することを特徴とするカラーフィルタである。
【００２３】
また、本発明は、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載するカラーフィルタを製造する製造方法であって、少なくとも、
１）ブラックマトリックス層、３色の着色層、スペーサ、透明電極膜が形成された透明基
板上に、絶縁層及びエッチング保護膜を形成するためのフォトレジスト層を形成する工程、
２）フォトマスクを介したフォトレジスト層への露光、現像により、絶縁層、及びスリットの形成に対応した開口部を有するエッチング保護膜を形成する工程、
３）エッチング処理により、透明電極膜にスリットを形成する工程、
４）着色層上方の透明電極膜上のエッチング保護膜を剥離する工程、
を具備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。
【００２４】
また、本発明は、請求項５に記載するカラーフィルタを製造する製造方法であって、スペーサを構成する３原色の着色層の形成に対応したパターンとして、積層する層数に準じたパターンを有する各３原色用のフォトマスクを用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００２５】
また、本発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載するカラーフィルタ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】
【００２６】
本発明は、透明基板上にブラックマトリックス層、３原色の着色層、スペーサ、透明電極膜を備えた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該スペーサは、該３原色の内の少なくとも２原色の着色層を積層して形成され、該スペーサ上に透明電極膜、及びエッチング保護膜と同一材料で形成された、スペーサの高さの調整を兼ねた絶縁層を有し、該３原色の着色層上の透明電極膜は、液晶の配向を規制するスリットを有するので、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うに際し、工程を増やすことなく、欠点を補うにことのできるカラーフィルタとなる。
【００２７】
また、スペーサ上の絶縁層は、スペーサ上部から下部までを覆い被せるように形成されているので、液晶への着色層からの不純物の溶出を防ぐことができる。
これにより、液晶の配向の乱れが抑制され、液晶表示装置のコントラストが向上し、表示品位は良好なものとなる。
【００２８】
また、本発明は、１）ブラックマトリックス層、３色の着色層、スペーサ、透明電極膜が形成された透明基板上に、絶縁層及びエッチング保護膜を形成するためのフォトレジスト層を形成する工程、２）フォトマスクを介したフォトレジスト層への露光、現像により、絶縁層及びスリットの形成に対応した開口部を有するエッチング保護膜を形成する工程、３）エッチング処理により、透明電極膜にスリットを形成する工程、４）着色層上方の透明電極膜上のエッチング保護膜を剥離する工程を具備するので、着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うに際し、工程を増やすことなく、欠点を補うにことのできるカラーフィルタの製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図４は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の断面図である。図４は、着色層が赤色、緑色、青色の順に形成されたカラーフィルタの赤色着色層と緑色着色層の間を拡大した示したものである。
図４に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ４）は、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、透明電極膜（５）が順次に形成されたものである。スペーサ（４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）を積層して形成されたものである。スリット（６）は、液晶の配向を規制するものであり、透明電極膜（５）へのフォトエッチングによって形成されたものである。
【００３０】
透明電極膜（５）は、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）、スペーサ（４）が形成された透明基板（１）の全面に一旦設けられるが、次に、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）上の透明電極膜（５）には、上記スリット（６）が形成され、また、スペーサ（４）の上部には透明電極膜（５）が残されている。
【００３１】
スペーサ（４）の上部の透明電極膜（５）上には、絶縁層（１７）が設けられている。絶縁層（１７）は、スペーサの高さを調整する層であり、また、対向基板との短絡を防ぐために設けられたものである。この絶縁層（１７）は、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）上の透明電極膜（５）にスリット（６）を形成する際に用いるエッチング保護膜と同一材料で形成されたものである。
【００３２】
ブラックマトリックス層（２）の厚さ（ｔ１）は、０．５〜３μｍ、幅（Ｗ）は３〜３０μｍ程度である。また、赤色着色層（３Ｒ）、緑色着色層（３Ｇ）、青色着色層（３Ｂ）の厚さ（ｔ２）は、０．５〜３μｍ程度である。スペーサ（４）を構成する赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）の厚さは、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）の厚さを凡そ１．８μｍで形成した場合に、ブラックマトリックス層（２）上に形成される赤色着色層（３Ｒ’）の厚さは０．９５μｍ程度、緑色着色層（３Ｇ’）の厚さは０．９１μｍ程度、青色着色層（３Ｂ’）の厚さ（ｔ３）は０．８８μｍ程度と順に薄く形成される傾向にある。
【００３３】
スリット（６）は円形、楕円形、方形、ストライプなどを用いることができ、用途によって使い分ける。例えば、携帯電話用など小型パネルでは８〜１５μｍ程度の大きさの円形のスリットを設けることが多く、液晶テレビなど小型パネルでは１０〜３０μｍ程度のストライプ状のスリットを設けることが多い。前者は斜め視認性よりも正面からの視認性を重視し、後者は斜めから見た時の視認性も重視したものとする場合が多いが、パネルの設計や使用環境によっても変わるためこれに限らない。
【００３４】
絶縁層（１７）の厚さ（ｔ４）は、スペーサの高さを調整する量により設定するものであり、０．５〜２μｍ程度である。フォトリソグフィ法による光学的形成を考慮した、より好ましい絶縁層（１７）の厚さは１〜２μｍである。
また、液晶表示装置としてのパネルの基板間のギャップは、２〜５μｍが本発明に適用できる範囲である。
【００３５】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明における絶縁層（１７）を形成する方法の一例の概略を説明する断面図である。図５（ａ）は、フォトマスク（２０）を介したフォトレジスト層（１０）への露光の段階を表したものである。
図５（ａ）に示すように、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、透明電極膜（５）が順次に形成された透明基板（１）上に、フォトレジスト層（１０）が形成されている。
【００３６】
このフォトレジスト層（１０）は、絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）を形成するためのフォトレジスト層である。絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）は、同一材料であるフォトレジスト層（１０）を用いて形成される。図５（ａ）は、絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）を形成するフォトレジストとして、ポジ型のフォトレジストが用いられた例である。
フォトレジスト層（１０）の厚さは、スペーサ（４）上にてスペーサ（４）の高さを調整する際に求められる厚さであり、通常はエッチング保護膜として適切なエッチング保護膜（１５）の膜厚より厚い。
【００３７】
図５（ａ）中、フォトレジスト層（１０）の上方には近接露光のギャップ（Ｇ）を設けてフォトマスク（２０）が、その膜面をフォトレジスト層（１０）に対向させて配置されている。図５（ａ）に示すように、このフォトマスク（２０）には、絶縁層（１７）の形成に対応した遮光部（２１）が設けられ、エッチング保護膜（１５）の形成に対応した半透光部（２２）が設けられ、また、エッチング保護膜（１５）の開口部（１６）の形成に対応した透光部（２３）が設けられている多階調マスクである。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、フォトレジスト層（１０）にフォトマスク（２０）を介した露光（Ｅ）を行って、絶縁層（１７）の厚さ（ｔ４）より厚さの低い（ｔ５）エッチング保護膜（１５）を、絶縁層（１７）の形成と同時に形成する。
図５（ａ）においては、既に現像処理が完了し、エッチング保護膜（１５）が形成された状態のものを点線で示してある。
エッチング保護膜（１５）は、エッチングによって透明電極膜（５）にスリット（６）が形成された後には剥離されるが、絶縁層（１７）は残されるので、エッチング保護膜（１５）の厚さは、その剥離を容易にするために薄い方が好ましい。
【００３９】
図５（ａ）に示すフォトマスク（２０）の半透光部（２２）は、半透光膜が用いられた例である。半透光膜は、紫外線を減衰させる薄膜、例えば、ＩＴＯなどの金属酸化物膜からなるハーフトーン膜、或いは、フォトマスクを製造する際に成膜したクロム膜をフォトエッチングして更に薄膜にしたハーフトーン膜などである。
例えば、エッチング保護膜（１５）の開口部（１６）の形成が良好になされるように、フォトレジスト層（１０）への露光が透光部（２３）を介して適正に行われた際に、エッチング保護膜（１５）への半透光部（２２）を介した露光も適正に行われるように、半透光膜の透過率を設定する。
【００４０】
図５（ｂ）は、露光の現像処理が行われた段階を表したものである。図５（ｂ）に示すように、フォトマスク（２０）として多階調マスクを用いたことにより、絶縁層（１７）の厚さ（ｔ４）は保たれ、エッチング保護膜（１５）の厚さ（ｔ５）はエッチング保護膜（１５）として適切な厚さが得られ、また、エッチング保護膜（１５）の開口部（１６）は良好に形成されている。
【００４１】
図５（ｃ）は、透明電極膜（５）へのエッチング処理が行われた段階を、また、図５（ｄ）は、エッチング保護膜（１５）の剥離が行われた段階を表したものである。図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、透明電極膜（５）にはスリット（６）が良好に形成され、絶縁層（１７）の厚さ（ｔ４）は保たれた状態でエッチング保護膜（１５）が剥離されている。
【００４２】
尚、図５は、絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）の形成に用いるフォトレジストとして、ポジ型のフォトレジストを例にしたものであるが、絶縁層（１７）及びエッチング保護膜（１５）の形成に用いる同一材料としてのフォトレジストとしては、ネガ型のフォトレジストも好適に用いることができる。
【００４３】
また、上記の一実施例においては、スペーサ（４）を構成する赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）は、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）の形成と同時に形成されるものであるが、パターンとしては独立した形態である。スペーサ（４）を構成する赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）は、パターンとして独立した形態に限定されるものではなく、例えば、赤色着色層（３Ｒ）と赤色着色層（３Ｒ’）が連続した、つまり、赤色着色層（３Ｒ）が延長されて赤色着色層（３Ｒ’）となるといった形態でもよい。
【００４４】
また、上記の一実施例においては、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｂ’）の各底面積は、同一のものとしているが、下層から上層に向かって着色層の底面積を小さくすると、実作業におけるアライメントずれを防ぐ効果がある。
【００４５】
スペーサの形状、すなわち、スペーサを基板と平行な面で切断した場合の横断面の形状は、特に限定されないが、円、楕円、角が丸い多角形、四角形、長方形などが好ましい。また、積層によりスペーサを形成する場合においても、スペーサの形状は、特に制限されないが、円、楕円、角が丸い多角形、四角形や長方形などが好ましく、これらを任意に積層し、スペーサを形成してよい。
また、スペーサは、着色層間の全ブラックマトリックス層上に上記形状で形成しても良いが、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板を貼り合わせる工程での弾性を確保するために、赤色着色層、緑色着色層、青色着色層を一組とする着色層あたり一個形成することが望ましい。
【００４６】
表１は、図４に示すカラーフィルタ（ＣＦ４）を構成するブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、及び絶縁層（１７）の厚さを設定し、スペーサの高さの調整を具体的に試みた結果を表したものである。
表１に示すように、条件１に比較して、絶縁層（１７）を設けた際には、条件２〜条件４に表わされるように、スペーサの高さ全体には、スペーサ（４）の厚さに、高さを調整する絶縁層（１７）の厚さ（ｔ１５）がそのまま加算されるといった著しい効果が得られている。
【００４７】
つまり、絶縁層（１７）の厚さ（ｔ１５）を調整するすることにより、スペーサとして機能する全体（スペーサ（４）と絶縁層（１７））の高さを任意の高さにすることが可能である。
尚、図６は、表１に示す厚さの各部位を表したものである。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
また、表２は、着色層の構成を２層とした際の結果を表したものである。表２に示すように、条件１１に比較して、絶縁層（１７）を設けた際には、条件１２に表わされるように、スペーサの高さ全体には、スペーサ（４）の厚さに、高さを調整する絶縁層（１７）の厚さ（ｔ１５）がそのまま加算されるといった著しい効果が得られている。
すなわち、表１に示す結果と、表２に示す結果とを合わせると、スペーサとして機能する全体（スペーサ（４）及び絶縁層（１７））の高さは、例えば、１．８μｍ〜４．５μｍといった広範囲の間で任意の高さにすることが可能である。
【００５０】
透明基板上にブラックマトリックス層や着色層を形成する方法としては顔料分散法レジストを用いたフォトリソグラフィ法が主流となっている。有機顔料などの色材を分散した着色感光性樹脂（着色フォトレジスト）の塗布層をフォトリソグラフィ法によってパターニングすることにより着色層を画素状に形成する方法である。
【００５１】
ブラックマトリックス層は、黒色樹脂を用いて形成されている。液晶表示装置のコントラストを向上させるために着色層間に形成する細い遮光パターンである。ブラックマトリックス層を形成する方法としては、黒色非感光性樹脂を用いフォトリソグラフィ法によって保護レジストを形成しエッチングによってマトリックス状に形成する方法、或いは黒色感光性樹脂（黒色フォトレジスト）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方法がある。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。
【００５２】
ブラックマトリックス層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。
本実施の形態においては、ブラックマトリックス層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。
【００５３】
ブラックマトリックス層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ブラックマトリックス層及び着色層の厚みが減じるのを抑制することができる。
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あげられる。
【００５４】
絶縁層の材料に用いる感光性樹脂（フォトレジスト）としては、例えば、アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤を主成分とする感光性樹脂を用いることができる。ポジ型の樹脂材料として、ノボラック樹脂を用いても良い。例えば、市販のポジ型の樹脂材料として、ローム・アンド・ハース（株）のＬＣ１００またはＬＣ１２０、あるいは、ＡＺエレクトニックマテリアルズ（株）のＡＺＭｉｒ７０１を用いて、本発明に係わる0.5〜２μｍ高さ（厚さ）の絶縁層に形成することができる。
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あげられる。
【００５５】
重合性モノマーとしては、例えば、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あげられる。
【００５６】
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、フォト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。
【００５７】
また、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：チバスペシャリティーケミカルズ社製：商品名）などがあげられる。α−アミノケトン系光重合開始剤は、スペーサに腰の強さ、すなわち、スペーサ自体の単位面積当たりの機械的強度を与えるものである。
【００５８】
４０”クラスサイズの液晶表示装置の表示面内で、フォトリソグラフィ法で形成するスペーサの高さのバラツキは、小さい場合で±０．０５μｍ、大きい場合で±０．２μｍの範囲内にある。小さいバラツキを前提としたときでも、パネル作製時の変形量は、最低でも０．１６μｍ必要である（＋０．１μｍ高さのスペーサと−０．１μｍ高さのスペーサとのバラツキを、貼り合わせ時の荷重とスペーサの変形で吸収する必要がある）。バラツキが大きい場合、０．２μｍ以上の変形量が必要である。
【００５９】
なお、有機顔料を添加した着色層だけでは、堅く弾性にかけるため、有機顔料を含まない絶縁層を用いてスペーサの弾性を確保することが望ましい。絶縁層を設けることでスペーサ高さ方向の液晶セル化工程での、およそ０．２μｍ変形量のマージンを吸収することができる。
【００６０】
赤色着色層には、例えば、色材として、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ７、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。
【００６１】
黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ 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。
【００６２】
橙色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＯｒａｎｇｅ３６、４３、５１、５５、５
９、６１、７１、７３等が挙げられる。
【００６３】
赤色着色層が、これら顔料のなかでジケトピロロピロール系赤色顔料、アントラキノン系赤色顔料のうち１種類以上を含む場合には、任意のＲｔｈを得ることが容易になるため、好ましい。
なぜなら、ジケトピロロピロール系赤色顔料は、その微細化処理を工夫することにより、Ｒｔｈを正負のどちらにすることも可能であり、その絶対値もある程度制御可能であり、また、アントラキノン系赤色顔料は、微細化処理に関わらず０に近いＲｔｈを得やすいためである。
【００６４】
その使用量は、顔料の合計重量を基準として、ジケトピロロピロール系赤色顔料を１０〜９０重量％、アントラキノン系赤色顔料を５〜７０重量％とすることが、着色層の色相や明度、膜厚、コントラスト等の点から好ましく、特に、コントラストに着目した場合、ジケトピロロピロール系赤色顔料を２５〜７５重量％、アントラキノン系赤色顔料を３０〜６０重量％とすることがより好ましい。
【００６５】
緑色着色層には、例えば、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７、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。
【００６６】
青色着色層には、例えば、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５、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．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ１、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等が挙げられる。
【００６７】
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。
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．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６、ジオキサジン系紫色顔料としてはＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が、優れた耐光性、耐熱性、透明性、および着色力等の点から好適である。
【００６８】
絶縁層を構成する樹脂には、必要に応じて、着色剤を添加しても良い。着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さらには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等の種々の添加剤を添加してもよい。絶縁層に遮光性が要求される際には、カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉といった遮光剤の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を用いることができる。この中でも、特にカーボンブラックは遮光性が優れており、特に好ましい。絶縁層に遮光性と絶縁性が要求される際には、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化鉄等の絶縁性無機化合物微粒子や表面に樹脂を被覆したカーボンブラックを用いても良い。
【００６９】
絶縁層を形成する方法としては、未硬化の樹脂を基板上に塗布し、乾燥した後に、パターニングを行う方法が、精度良く絶縁層を形成できる点から好ましく用いられる。未硬化の樹脂を塗布する方法としては、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤバーコーティング法などが好適に用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて予備乾燥（プレベーク）を行う。プレベーク条件は、使用する樹脂、溶媒、樹脂塗布量により異なるが、通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。
【００７０】
このようにして得られた樹脂被膜は、そのまま又は酸素遮断膜を形成した後に、露光及び現像を行う。例えば、ポジ型のフォトレジストを用いた場合、フォトレジスト層から１００μｍの距離に、積層に対応する位置に配置された遮光部、及び着色層上のエッチング保護膜に対応する位置に配置された半透光部を有する多階調マスクを配置してプロキシミティアライナにより２ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて紫外線を１０秒間照射する。
【００７１】
次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液中に１分間浸漬してアルカリ現像し、フォトレジストの可溶化部分のみを除去し、スペーサ上の絶縁層および着色層上の液晶配向用のスリットを設けるためのエッチング保護膜を形成する。次に、塩酸・塩化第二鉄混合水溶液にて透明電極をエッチングし液晶配向用のスリットを形成する。更に不要となった着色層上の保護膜を１０％水酸化ナトリウム水溶液にて剥離する。このとき、スペーサ上の絶縁膜はマスクの遮光部により感光されていないため剥離せずに残るが、着色層上のエッチング保護膜はマスクの半透光部により感光されているため、濃度の高いアルカリ水溶液により剥離される。
【００７２】
上記多階調マスクに用いられる露光光の透過度の調整方法としては従来公知のものを用いることができる。このような多階調マスクとしては、露光光を実質的に遮光する遮光膜と、露光光を所望の透過率で透過する半透光膜とを有し、光を透過する透光部と光を透過しない遮光部と、透過する光の量を調整した半透光部とを有することにより階調を出すハーフトーンマスク法があり、半透光部にはＩＴＯ膜や酸化クロム膜などを用いる事ができる。
【００７３】
着色層上のエッチング保護膜を剥離後、必要に応じて、加熱乾燥（硬膜）する。硬膜条件は、通常１５０〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的である。
以上のプロセスにより、透明基板上に絶縁層が形成される。１回のパターニングで十分な高さを得られることが困難である場合には、複数層の樹脂層を積層することも可能である。
【００７４】
さて、表３は、図４に示す一実施例のカラーフィルタ（ＣＦ４）と、比較例としての図１に示すカラーフィルタ（ＣＦ１）の弾性特性を具体的に測定し、評価した結果を表したものである。カラーフィルタ（ＣＦ４）の絶縁層（１７）は、顔料を含有しないポジ型のフォトレジストを用いて形成されたものである。カラーフィルタ（ＣＦ４）及びカラーフィルタ（ＣＦ１）のスペーサの高さは、共に３．５μｍとした。
【００７５】
表３に示すように、比較例の弾性復元率が８０％であるのに対し、絶縁層（１７）を設けた一実施例の弾性復元率が８４％であり、弾性復元率は向上した結果が得られている。
【００７６】
【表３】
弾性特性の評価方法は、以下の通りである。
［スペーサの弾性測定］
弾性特性を微小膜硬度計ＨＭ２０００（フィッシャー・インストルメンツ社製）によって評価する。弾性特性は、５０μｍ×５０μｍの平坦圧子を用い、２．２ｍＮ／ｓｅｃの速度で２０ｍＮの荷重を負荷し、５秒間保持した後、２．２ｍＮ／ｓｅｃの速度で０．４ｍＮまで荷重を除去したときの総変形量、塑性変形量を測定する。総変形量、塑性変形量、弾性復元率は、以下の式で表される値である。まとめたものを表３に示した。なお、スペーサの大きさは、平面視で径およそ１６μｍの円形状とする。
Ａ:スペーサの初期高さ
Ｂ:所定荷重を付加時における高さ
Ｃ：所定荷重を付加した後、荷重を除去した後の高さ
総変形量：Ａ−Ｂで表される変形量。
塑性変形量：Ａ−Ｃで表される変形量
弾性復元率：［（Ｃ−Ｂ）／（Ａ−Ｂ）］×１００で表される変形率
また、弾性特性の評価として、真空気泡（低温気泡）の発生について測定を行った。
上記比較例としてのカラーフィルタ（ＣＦ１）にては低温気泡が発生したが、一実施例のカラーフィルタ（ＣＦ４）では低温気泡の発生はみられないといった結果が得られている。
【００７７】
［低温衝撃試験］
液晶パネルを−２０℃下に３時間放置し、低温下にて直径１１mm重さ５ｇの金属球を１０ｃｍの高さからパネルに垂直に５回落下させ、液晶パネル内部に気泡が発生するか否かを確認する。
【００７８】
また、図７は、請求項３に係わるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
図７に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ７）は、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、透明電極膜（５）、絶縁層（１７）が順次に形成されたものである。
スペーサ（４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｒ’）を積層して形成されたものである。スリット（６）は、液晶の配向を規制するものであり、透明電極膜（５）へのフォトエッチングによって形成されたものである。
【００７９】
スペーサ（４）上の絶縁層（１７）は、スペーサ上部から下部までを覆い被せるように形成されている。このカラーフィルタ（ＣＦ７）は、前記図５において、フォトマスク（２０）上の絶縁層（１７）の形成に対応した遮光部（２１）の大きさを調整することにより容易に得ることができる。図７に示すように、絶縁層（１７）がスペーサ上部から下部までを覆い被せるように設けられていることによって、液晶への着色層からの不純物の溶出を防ぐことができる。
これにより、液晶の配向の乱れが抑制され、液晶表示装置のコントラストが向上し、表示品位は良好なものとなる。
【００８０】
図７に示すカラーフィルタ（ＣＦ７）を用いた液晶表示装置と、比較例としての図１に示すカラーフィルタ（ＣＦ１）を用いた液晶表示装置のコントラストを実際に測定した結果、カラーフィルタ（ＣＦ１）を用いた液晶表示装置のコントラストは、１５００：１であったが、カラーフィルタ（ＣＦ７）を用いた液晶表示装置のコントラストは、２０００：１へと向上したものとなった。
【００８１】
液晶表示装置のコントラストの評価方法は、以下の通りである。
［コントラスト測定方法］
カラーフィルタ及び対向ＴＦＴ基板にポリイミドの配向膜を８００Åで形成し、ＯＤＦ法（Ｏｎｅ Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｌ）にて液晶を滴下、シール材を塗布し真空中で貼り合わせ液晶を充填する。その後、張り合わせた基板を１２０℃で１時間焼成しシール材を硬化させ、液晶パネルを作成する。
液晶パネルのコントラストは（白表示時の輝度）／（黒表示時の輝度）で表される数値である。
測定機にはトプコン（社）製：輝度計ＢＭ−５Ａを使用し、測定は暗室で行う。
液晶パネルに電圧を印加し、全白表示にした際の輝度と電圧を解き全黒表示にした際の輝度を正面から測定し、パネルコントラストを算出する。
【００８２】
また、請求項４に係わるカラーフィルタは、３原色の着色層を積層して形成されたスペーサが、ブラックマトリックス層上に形成されたことを特徴としている。スペーサをブラックマトリックス層上に形成することにより、着色層上にスペーサを形成する場合と比較し、表示領域の開口率を高くすることができ、また、液晶の配向不良による表示不良を防ぐことができる。
【００８３】
また、図８は、請求項５に係わるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
このカラーフィルタは、３原色の着色層を積層する層数を変え、高さの異なる２種のスペーサを有している。図８に示すように、このカラーフィルタ（ＣＦ８）は、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス層（２）、３色の着色層（３Ｒ、３Ｇ、（３Ｂ））、スペーサ（４）、第二スペーサ（１４）、透明電極膜（５）、絶縁層（１７）が順次に形成されたものである。
【００８４】
スペーサ（４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）、青色着色層（３Ｒ’）の３層を積層して形成されたものであり、符号（ｔ２１）で示す高さを有している。また、第二スペーサ（１４）は、赤色着色層（３Ｒ’）、緑色着色層（３Ｇ’）の２層を積層して形成されたものであり、高さは、スペーサ（４）の高さより低い符号（ｔ２２）で示す高さを有している（ｔ２１＞ｔ２２）。スリット（６）は、液晶の配向を規制するものであり、透明電極膜（５）へのフォトエッチングによって形成されたものである。
【００８５】
カラーフィルタと対向基板を貼り合わせて液晶パネルとするパネル組み立て工程では、周辺部にシール部を設け、カラーフィルタと対向基板のギャップを平行にして、上下定盤間に荷重を加えシール部及びスペーサを圧着し貼り合わせるが、この際に加わる荷重によってスペーサが変形するので、変形した状態で基板間のギャップが設定されることになる。この際、局部的に過剰な荷重を受けると、基板間のギャップが縮小して色ムラを発生させることがある。
【００８６】
このような局部的に過剰な荷重に対応して、２種のスペーサを有する液晶表示装置用カラーフィルタが提案されている。図８に示すカラーフィルタは、その一例である。２種のスペーサは、スペーサ（４）と第二スペーサ（１４）である。
スペーサ（４）は、パネル組み立て時の荷重による変形、及び前記低温気泡に対応したスペーサである。また、第二スペーサ（１４）は、局部的に過剰な荷重を受けた時に、スペーサ（４）の破壊を防ぎ、基板間のギャップを保つスペーサである。
【００８７】
図８に示すカラーフィルタ（ＣＦ８）のスペーサ（４）及び第二スペーサ（１４）は、例えば、３種のフォトマスク、すなわち、赤色着色層（３Ｒ）、及びスペーサ（４）の赤色着色層（３Ｒ’）と第二スペーサ（１４）の赤色着色層（３Ｒ’）の形成に対応したパターンを有する赤色用フォトマスクと、緑色着色層（３Ｇ）、及びスペーサ（４）の緑色着色層（３Ｇ’）と第二スペーサ（１４）の緑色着色層（３Ｇ’）の形成に対応したパターンを有する緑色用フォトマスクと、青色着色層（３Ｂ）、及びスペーサ（４）の青色着色層（３Ｂ’）の形成に対応したパターンを有する青色用フォトマスクとを用いることによって形成することができる。
【００８８】
カラーフィルタに形成されるスペーサ（４）と第二スペーサ（１４）の数の比は、特に限定されないが、〔１：２〕〜〔２：１〕程度である。
【００８９】
さて、上述した内容は、フォトマスクを介したフォトレジスト層への露光、現像といったフォトリソグラフィ法により、カラーフィルタの透明基板上に、本発明における絶縁層を直接に形成したカラーフィルタである。
本発明は又、工程が増えることになるが、着色層を積層して形成されたスペーサが有する
欠点を補うに際し、絶縁層を転写法によって絶縁層を形成してもよい。
【００９０】
すなわち、予め、基材上に感光性を付与した樹脂層を形成した転写基板を準備し、これを必要に応じ熱や圧力を加えつつ基板の上に重ね合わせ、露光・現像し、しかる後に基材を剥離して絶縁層を基板上に形成する方法、若しくは、予めフォトリソグラフィ等にて転写基板上に絶縁層を形成しておき、これを透明基板と重ね、転写基板に熱や圧力を加えて絶縁層を転写する方法である。
【００９１】
絶縁層には、絶縁層の弾性などの特性に影響を与えない範囲で、フィラーや色材を添加してもよい。フィラーとは、樹脂、及びその溶剤、及び現像液に対して不溶性の性質を有する無機及び有機の粒子を指している。
無機粒子としては、シリカ、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、タルクなどの体質顔料、及び白、黒、赤、青、緑などの着色顔料、及びアルミナ、ジルコニア、マグネシア、ベリリア、ムライト、コージライトなどのセラミックス粉末、及びガラス−セラミックス複合粉末などが用いられる。体質顔料の内、バライト、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカおよびタルクは着色がなく、絶縁層を透明にできるので、特に好ましい。
【００９２】
また、絶縁層に遮光性が要求される際には、カーボンブラック、チタンブラック（ＴｉＮｘＯｙ：ただし、０≦ｘ＜１．５、０．１＜ｙ＜１．８）、酸化マンガン、四酸化鉄、などの金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉を用いることができる。この中でも、カーボンブラックは遮光性に優れており、特に好ましい。絶縁層に遮光性と絶縁性が要求される際には、酸化アルミニウム、チタンブラック、酸化鉄などの絶縁性無機粒子や表面に樹脂を被覆したカーボンブラックを用いてもよい。
フィラーの粒径は平均１次粒子径が５〜４０ｎｍが好ましく、より好ましくは６〜３５ｎｍ、さらに好ましくは８〜３０ｎｍである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】着色層を積層して形成されたスペーサ、透明電極膜にスリットが形成されたカラーフィルタの一例の断面図である。
【図２】着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うカラーフィルタの一例の断面図である。
【図３】着色層を積層して形成されたスペーサが有する欠点を補うカラーフィルタの他の例の断面図である。
【図４】本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に絶縁層を形成する方法の一例を説明する断面図である。
【図６】表１に示す厚さの各部位を表したものである。
【図７】請求項３に係わるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
【図８】請求項５に係わるカラーフィルタの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・透明基板
２・・・ブラックマトリックス層
３Ｒ・・・赤色着色層
３Ｇ・・・緑色着色層
３Ｂ・・・青色着色層
３Ｒ’、３Ｇ’、３Ｂ’・・・スペーサを構成する３色の着色層
４・・・スペーサ
５・・・透明電極膜
６・・・スリット
７・・・調整層
８・・・透明保護層
１０・・・フォトレジスト層
１４・・・第二スペーサ
１５・・・エッチング保護膜
１６・・・開口部
１７・・・絶縁層
２０・・・フォトマスク
２１・・・遮光部
２２・・・半透光部
２３・・・透光部
ＣＦ１〜ＣＦ８・・・カラーフィルタ
Ｅ・・・露光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上にブラックマトリックス層、３原色の着色層、スペーサ、透明電極膜を備えた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該スペーサは、該３原色の内の少なくとも２原色の着色層を積層して形成され、該スペーサ上に透明電極膜及びスペーサの高さの調整を兼ねた絶縁層を有し、該３原色の着色層上の透明電極膜は、液晶の配向を規制するスリットを有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記スペーサ上の絶縁層は、透明電極膜にスリットを形成する際に用いるエッチング保護膜と同一材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記スペーサ上の絶縁層は、スペーサ上部から下部までを覆い被せるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記スペーサは、ブラックマトリックス層上に形成されたことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
前記３原色の着色層を積層する層数を変え、高さの異なる２種以上のスペーサを有することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載するカラーフィルタを製造する製造方法であって、少なくとも、
１）ブラックマトリックス層、３色の着色層、スペーサ、透明電極膜が形成された透明基板上に、絶縁層及びエッチング保護膜を形成するためのフォトレジスト層を形成する工程、
２）フォトマスクを介したフォトレジスト層への露光、現像により、絶縁層、及びスリットの形成に対応した開口部を有するエッチング保護膜を形成する工程、
３）エッチング処理により、透明電極膜にスリットを形成する工程、
４）着色層上方の透明電極膜上のエッチング保護膜を剥離する工程、
を具備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７】
請求項５に記載するカラーフィルタを製造する製造方法であって、スペーサを構成する３原色の着色層の形成に対応したパターンとして、積層する層数に準じたパターンを有する各３原色用のフォトマスクを用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載するカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
透明基板上にブラックマトリックス層、３原色の着色層、スペーサ、透明電極膜を備えた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該スペーサは、該３原色の内の少なくとも２原色の着色層を積層して形成され、該スペーサ上に透明電極膜及びスペーサの高さの調整を兼ねた絶縁層を有し、該３原色の着色層上の透明電極膜は、液晶の配向を規制するスリットを有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記スペーサ上の絶縁層は、透明電極膜にスリットを形成する際に用いるエッチング保護膜と同一材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記スペーサ上の絶縁層は、スペーサ上部から下部までを覆い被せるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記スペーサは、ブラックマトリックス層上に形成されたことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
前記３原色の着色層を積層する層数を変え、高さの異なる２種以上のスペーサを有することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載するカラーフィルタを製造する製造方法であって、少なくとも、
１）ブラックマトリックス層、３色の着色層、スペーサ、透明電極膜が形成された透明基板上に、絶縁層及びエッチング保護膜を形成するためのフォトレジスト層を形成する工程、
２）フォトマスクを介したフォトレジスト層への露光、現像により、絶縁層、及びスリットの形成に対応した開口部を有するエッチング保護膜を形成する工程、
３）エッチング処理により、透明電極膜にスリットを形成する工程、
４）着色層上方の透明電極膜上のエッチング保護膜を剥離する工程、
を具備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７】
請求項５に記載するカラーフィルタを製造する製造方法であって、スペーサを構成する３原色の着色層の形成に対応したパターンとして、積層する層数に準じたパターンを有する各３原色用のフォトマスクを用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載するカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１０２００２（Ｐ２０１０−１０２００２Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７１７７６（Ｐ２００８−２７１７７６）
【出願日】平成２０年１０月２２日（２００８．１０．２２）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２２日（２００８．１０．２２）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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