半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置
【課題】ＶＡ方式やＴＮ方式などの液晶表示装置用に好適な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第１の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第１の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第１の位相差層の厚み方向に１回の往復の透過により９０度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第１の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする。
【解決手段】透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第１の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第１の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第１の位相差層の厚み方向に１回の往復の透過により９０度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第１の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置に係り、特に、液晶表示装置の裏面のバックライトと外光を併用する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及びそのカラーフィルタ基板を備える半透過型液晶表示装置に関する。また、特に、本発明は、ＶＡやＴＮなどの縦電界方式あるいは斜め電界方式の液晶駆動方式の液晶表示装置に好適なカラーフィルタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイなどの薄型表示装置のさらなる高画質化、低価格化および省電力化が求められている。液晶表示装置向けカラーフィルタにおいては、十分な色純度や高いコントラスト、平坦性、及び低い誘電率など、液晶駆動に支障を与えにくい電気的特性が要求されている。
【０００３】
高画質液晶ディスプレイにおいて、ＶＡ（Vertically Alignment）、ＨＡＮ（Hybrid-aligned Nematic）、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）などの液晶の配向方式あるいは液晶駆動方式が提案され、それにより、広視野角及び高速応答のディスプレイが実用化されている。
【０００４】
液晶部分子をガラスなどの基板面に並行に配向させた広視野角で高速応答に対応しやすいＶＡ方式、また、広視野角に有効なＨＡＮ方式などの液晶表示装置では、カラーフィルタに対しては、平坦性（膜厚の均一性やカラーフィルタ表面の凹凸の低減）と誘電率などの電気的特性について、さらに高いレベルが要求されている。このような高画質液晶ディスプレイでは、斜め方向の視認での着色の低減のため、液晶セル厚（液晶層の厚み）を薄くする技術が主要な課題となっている。
【０００５】
ＶＡ方式では、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されているように、ＭＶＡ（Multi-Domain Vertically Alignment）、ＰＶＡ（Patterned Vertically Alignment）、ＶＡＥＣＢ（Vertically Alignment Electrically Controlled Birefringence）、ＶＡＨＡＮ（Vertical Alignment Hybrid-aligned Nematic）、ＶＡＴＮ（Vertically Alignment Twisted Nematic）などの種々の改良表示モードの開発が進んでいる。
【０００６】
また、ＶＡ方式などの液晶の厚み方向に駆動電圧を印加する縦電界方式の液晶表示装置では、より高速の液晶応答、広い視野角技術、及びより高い透過率が主要な課題となっている。特許文献２に開示されている技術は、横電界と縦電界を併用し、液晶を介して対向する基板間に生じる斜め電界を液晶の制御に活用する技術である。
【０００７】
液晶表示装置の斜め方向の視認での着色の低減に対しては、カラーフィルタの平坦化とあわせて、液晶セル厚の均一化のために着色層を重ねてスペーサとして利用する技術がある。スペーサをフォトリソグラフィの手法により着色層などを積層することにより形成することは、均一な液晶セルギャップ確保の観点では優れている。
【０００８】
ＶＡ方式やＴＮ方式などの一般的な液晶セルは、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ側とアレイ基板のアレイ側を向かい合うように貼り合わせることにより構成される。通常、カラーフィルタに液晶セルの液晶厚みを確保するためにスペーサを配設して、両基板間に挟持されている液晶層の厚みを制御する。また、透過型液晶表示装置においては、液晶セルのアレイ基板側の裏面に上記したバックライトとともに、光を拡散させる拡散板を設置する構成が多い。
【０００９】
通常、ＶＡ方式やＴＮ方式などの液晶表示装置の基本的構成は、共通電極を備えたカラーフィルタ基板と、液晶を駆動する複数の画素電極（例えば、ＴＦＴ素子と電気的に接続され、櫛歯状パターン状に形成された透明電極）を備えたアレイ基板とで、液晶を挟持する構成である。この構成では、カラーフィルタ上の共通電極とアレイ基板側に形成された画素電極との間に駆動電圧を印加して液晶を駆動する。画素電極やカラーフィルタ表面の共通電極としての透明導電膜は、通常、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＧＺＯ(Indium Garium Zinc Oxide)などの導電性金属酸化物の薄膜を用いる。
【００１０】
半透過型液晶表示装置（Transflective ＬＣＤ）は、ひとつの画素を、液晶表示装置の裏面からのバックライトの光を透過光として用いる透過部と、外光やフロントライトからの光を反射して用いる反射部とに分割して用いる液晶表示装置である。あるいは、明るい室外ではバックライトを消して太陽光などの明るい外光でその表示を視認できる液晶表示装置である。
【００１１】
赤色、緑色、青色のそれぞれ光の主波長に伴う光漏れや着色の問題を解決するため、液晶の厚みを異ならせる（色ごとに異なるセルギャップ）技術は公知である（例えば、特許文献３参照）。また、赤色、緑色、青色の色ごとに異なる位相差層を形成する技術や、液晶表示装置の反射部に位相差調整の目的で１／４波長の位相差層を配設する技術などもまた公知である（例えば、特許文献４、５、６、７参照）。特許文献４、５、６に開示されている技術は、反射部と透過部で異なる位相差をもつカラーフィルタを提案している。
【００１２】
しかし、これらいずれの特許公報にも、カラーフィルタの着色画素のもつ厚み方向位相差を含めて着色画素上の位相差層の位相差を色毎に最適する技術は開示されていない。また、これら特許文献には、光散乱層に係る技術の記載もない。
【００１３】
また、遮光性の隔壁部を設け、液滴吐出法によりカラーフィルタ、配向膜、位相差膜、液晶層厚調整層を形成することが提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２６４０４３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１８３号公報
【特許文献３】特開平３−３０１２６号公報
【特許文献４】特許第４２６９７０２号公報
【特許文献５】特開２００６−８５１３０号公報
【特許文献６】特開２００６−２９２８４７号公報
【特許文献７】特開２００８−１６５２５０号公報
【特許文献８】特開２００９−１２８８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献３に開示されている技術は、透過型液晶表示装置での赤色、緑色、青色表示での液晶が抱える波長分散問題を解消するが、半透過型液晶表示装置での反射部での技術については検討されていない。また、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料（色材）由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。
【００１６】
液晶表示装置に用いるカラーフィルタの赤色画素には、通常、アクリルなどの透明樹脂に赤色の有機顔料であるジケトピロロピロール系赤色顔料（C.I. Pigment Red ２５４）とアントラキノン系赤色顔料（C.I. Pigment Red １７７）とこれに若干量の黄色顔料を分散して用いる。これら顔料を色剤とする赤色画素は、＋２０ｎｍから＋６０ｎｍのかなり大きな厚み方向位相差を有する。また、同様に、緑色画素には、ハロゲン化銅フタロシアニン系緑色顔料（C.I. Pigment Green ３６）を主たる顔料とし、さらに色調整用の黄色顔料を加え、透明樹脂に分散して用いることが一般的である。ところが、このハロゲン化銅フタロシアニン系緑色顔料を色材とする緑色画素は、−２０ｎｍから−５０ｎｍと大きく負の方向にある厚み方向位相差を持っている。青色画素の色材は、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を用いることが一般的であるが、これらの顔料も顔料合成やその着色組成物組成などによって位相差のバラツキを持っている。こうした有機顔料由来の位相差を無視して、液晶表示装置に搭載する位相差を設計しても、光漏れや意図しない着色を避けることはむつかしい。なお、本発明者らは、液晶表示装置の黒表示時の斜め視認性改善の目的で、着色画素の厚み方向位相差を調整する技術を特許第４３０６７３６号公報に開示しており、この技術を本発明に利用することが可能であることを見出している。
【００１７】
特許文献３に開示されている技術は、透過型の液晶表示装置に関する技術であり、半透過型液晶表示装置の反射部に関わる技術についての開示は無く、反射部に形成する位相差技術の示唆もない。
【００１８】
特許文献４には、その請求項２において、液晶表示装置の液晶層側に位置するカラーフィルタ上に配向膜と高分子液晶を含む位相差層を形成し、透過部では高分子液晶をランダム配向（位相差を付与しない）とし、反射部では略円偏光あるいは直線偏光に対して有効な位相差を有する技術が開示されている。換言すれば、この技術は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタ上の配向膜を、フォトレジストパターンを用いて反射部のみラビングし、このラビング済みの配向膜上の位相差層を配向処理し、有効な位相差を付与する技術である。カラーフィルタ上には、その全面に配向膜及び位相差層が形成されることになる。
【００１９】
この技術は、透過部の位相差層をランダム配向とするものであるが、液晶表示装置の液晶と異なり電界をかけての制御ができないため、残留位相差の問題があり、残留位相差が透過部表示を劣化させてしまう。また、この技術は、反射膜上にカラーフィルタや位相差層を積層するため、反射膜を光反射性の電極として用いることが困難であり、別途、透明導電膜を形成しなければならないという問題もある。また、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料（色材）由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。
【００２０】
特許文献５に開示されている技術及び特許文献７の一部の実施例では、位相差層が透過部と反射部を覆う形で（あるいはカラーフィルタ全面に）形成されているため、上記した位相差層の透過部での残留位相差の問題がある。
【００２１】
特許文献６に開示されている技術及び特許文献７の一部の実施例では、カラーフィルタの着色画素の反射部にのみ位相差層を形成する技術が開示されている。しかしながら、１／４波長層などの位相差層を反射部に断面矩形状の独立したパターンの形で形成するときに、熱処理による硬膜時に流動化し、表示に悪影響のある形状崩れが発生しやすい。また、１／４波長層などの位相差層を、光硬化や、光硬化に熱硬化を併用することにより形成する場合、１／４波長層の形成に用いる重合性液晶化合物の未反応モノマーが、１／４波長層の表面部位に残留しやすいという問題がある。未反応モノマーは、液晶表示装置に用いる液晶を汚染し、表示特性を劣化させる原因となったり、また、１／４波長層自体の位相差に経時変化を生じる原因となることがあった。重合性液晶化合物の多くは、酸素阻害があり、露光後の硬膜後にも上記のような未反応部が残りやすく、光学機能の劣化につながっていた。
【００２２】
前記したように、１／４波長層を着色画素毎にパターン形成せず、ベタ膜で用いる場合は、１／４波長の位相差が不必要な部分（透過部）に位相差が残留し、表示品質への悪影響が避けられなかった。
【００２３】
カラーフィルタ上に１／４波長層や１／２波長層を形成するために、重合性液晶化合物など位相差機能を付与できる材料を用いる場合、カラーフィルタ上にあらかじめ配向膜を形成し、その配向膜にラビングや光配向などにより配向能を付与しておく必要がある。配向能を持っていない配向膜あるいは配向膜を形成しない場合は、十分な位相差が得られない。また、上記位相差層は、反射部のみに形成することが重要であるが、この反射部に先立って形成する配向膜の選択的形成はインクジェットの手法が最も簡便である（なお、印刷方式による配向膜の形成では、液晶の画素サイズの微細パターンには精度面で不十分である。）。
【００２４】
ところが、カラーフィルタの着色画素が平坦であるか、もしくは階段状の段差しかない場合、インクジェットによる配向膜材料インク滴の着弾時に配向膜材料が周辺画素やＢＭ上に流出してしまうという問題がある。この場合、インク滴の保持には、着色画素に凹部を形成することが必要となる。特許文献４及び特許文献５に開示されている着色画素の段差のみでは、インク滴の流出を防止することができない。特許文献６に開示されている技術は、位相差層の形成前に配向膜を形成することの記載がなく、位相差層の配向軸の設定手段が不明であり、また、位相差層に十分な位相差を付与できない可能性が高い。
【００２５】
半透過型液晶表示装置において、位相差層の設置を開示する特許文献５、６、７の技術では、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。
【００２６】
半透過型液晶表示装置において、位相差層の設置を開示する特許文献４、５、６、７の技術では、太陽光などの強度が高く、平行光下で液晶表示装置を用いることを想定しておらず、明るい環境および暗い環境ともに使用できる液晶表示装置とするものではなかった。太陽光などの平行光下での反射表示は、画素配列との関係でモアレを生じやすいという問題がある。
【００２７】
特許文献８には、あらかじめ遮光性の隔壁部を基板上に設け、この隔壁部の間に液滴吐出法でカラーフィルタや位相差層を形成する技術が開示されている。この技術には、いくつかの問題がある。第１には、透過部と反射部の境界に遮光性の隔壁を形成せざるを得ず、画素の開口率を下げ、暗い表示になること。第２には、ノズルから吐出された液滴を保持する高さのある隔壁部は、この技術の重要な構成部分であるが、遮光性で、かつ、感光性の材料（例えば特許文献８の段落００４８及び００６０に方法等の記載がある。しかし、隔壁部の高さや膜厚の記載はない）では、液晶表示装置に好適な細線や良好な断面形状での収率が高い製造が困難である。印刷法による形成にしても、感光性遮光性材料と同様、例えば、１０μｍの画線幅で４μｍの高さの隔壁部を断面矩形状の良好な形状で形成することは困難であり、高画質やモバイル向けの液晶表示装置には適用が難しい。
【００２８】
高さのある隔壁は、反射表示時の斜め入射光や反射光をカットし暗い表示を増長する。加えて、当技術の遮光性の隔壁部の具体的材料についての記載がなく、また、当技術に開示される反射共通電極の構成では、光の反射が鏡面状となり、反射表示での広視野が確保できない。特許文献８には、光散乱膜を用いてのペーパーホワイト表示に関する技術は、開示されていない。
【００２９】
特許文献８に開示された技術で用いている構成部材では、反射表示領域を含めた表示領域の液晶層厚みを均一に保持するスペーサの形成が困難であり、基板のたわみや温度、圧力変化による液晶層厚みの変化からくる表示ムラが考慮されていない。
【００３０】
加えて、これら従来技術には、人の目の視感度を勘案して緑色画素と遮光層（遮光性の額縁部）との平坦性を改善し、製造工程を増やさずに半透過型の液晶表示装置とする技術は開示されていない。
【００３１】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされ、ＶＡ方式やＴＮ方式などの縦電界方式、あるいは斜め電界方式の液晶表示装置用に好適な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第１の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第１の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第１の位相差層の厚み方向に１回の往復の透過により９０度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第１の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を提供する。
【００３３】
このような半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記複数色の着色画素の厚み方向の位相差を、赤色画素の厚み方向位相差≧緑色画素の厚み方向位相差≧青色画素の厚み方向位相差の関係にすることができる。
【００３４】
前記緑色画素が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として含むものとすることができる。
【００３５】
前記凹部における着色画素の膜厚と、前記凹部以外の着色画素の膜厚の比を、１／２から１／４の範囲内とすることができる。
【００３６】
前記第１の位相差層上に第１のセルギャップ調整層を形成することができる。
【００３７】
前記第１のセルギャップ規制層の表面と前記凹部以外の着色画素の表面との高さの差を、液晶表示装置の液晶層の厚みの略１／２とすることが出来る。
【００３８】
前記第１のセルギャップ調整層を、光散乱層とすることができる。
【００３９】
前記透明基板上の有効表示領域に前記着色画素を区分するように配置された、前記遮光層と同一材料からなるブラックマトリクスを更に具備することができる。
【００４０】
前記遮光層の膜厚より前記ブラックマトリクスの膜厚を薄くすることができる。
【００４１】
前記透明導電膜を、前記ブラックマトリクスと前記透明基板との間に配設することができる。
【００４２】
前記透明導電膜を、前記ブラックマトリクスと前記着色画素との間に配設することができる。
【００４３】
前記遮光層上に積層された第２のセルギャップ調整層を更に具備し、前記遮光層と第２のセルギャップ調整層の合計膜厚を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることができる。
【００４４】
前記遮光層上に積層された第２の位相差層を更に具備し、前記遮光層と第２の位相差層の膜厚の合計を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることができる。
【００４５】
前記スペーサを、前記着色画素の中央に配設される、液晶配向制御の役割を兼ねる配向制御用構造物とすることができる。
【００４６】
前記スペーサと同じ材料からなる配向制御用突起を着色画素上に配設することができる。
【００４７】
前記透明導電膜を、少なくとも複数色の着色画素及び第１のセルギャップ調整層の上に積層することができる。
【００４８】
前記複数色の着色画素の膜厚を、赤色画素の膜厚≦緑色画素の膜厚≦青色画素の膜厚の関係とすることができる。
【００４９】
本発明の第２の態様は、上述した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置を提供する。
【００５０】
本発明の第３の態様は、上述した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する方法であって、グレートーンフォトマスクを用いたフォトリソグラフィの手法により、前記複数の着色画素に凹部を形成する工程、及び前記凹部内に、インクジェット方式により、位相差層を配向させる配向膜を形成する工程を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によると、ＶＡ方式などの縦電界方式、あるいは斜め電界方式の液晶表示装置に最適なカラーフィルタ基板が提供され、特に、透過部表示と反射部表示のともに優れた半透過型液晶表示装置が提供される。
【００５２】
本発明に係るカラーフィルタ基板において、着色画素に凹部を形成することは、反射部に必要な薄い着色層の形成とともに、凹部形状による位相差層形成前の配向膜の選択形成及び該位相差層の形状改善など複数の効果が一度に得られるという利点がある。
【００５３】
また、本発明によると、青色画素と緑色画素と赤色画素の位相差、あるいは、これら着色画素に位相差層の位相差を加算した位相差の合計を、赤色画素の位相差の合計≧緑色画素の位相差の合計≧青色画素の位相差の合計の関係にすることにより、位相差層だけでは十分でない波長分散を完全に補うことができる。少なくもカラーフィルタ及び反射部に形成される位相差層が、赤色画素の位相差＜緑色画素の位相差＜青色画素の位相差、あるいは赤色画素の位相差＞緑色画素の位相差＜青色画素の位相差などの好ましくない関係になることを解消し、黒表示での光漏れや表示での着色を軽減することができる。
【００５４】
特に、青色画素さらには青色画素の反射部の位相差を、他の着色画素の透過ピークの波長関係（波長の大小関係）を維持しながら他の着色画素の位相差より小さくすることで、黒表示において青色の光の漏れを減少させることができる。また、着色画素の膜厚を赤色画素≦緑色画素≦青色画素の関係にとすることは、換言すれば各色画素上の液晶層の厚みを赤色表示部≧緑色表示部≧青色表示部とする効果を付与することができるので、可視域全体での液晶表示装置の画質改善につなげることができる。
【００５５】
更に、本発明によると、位相差層を、また位相差層とともにセルギャップ調整層あるいは光を拡散させる機能付与した光散乱層を着色画素に配設することで、半透過型の液晶表示装置に最適なカラーフィルタ基板を提供することができる。光散乱層は、後述するように、透明樹脂のマトリクス中に屈折率の異なる微粒子を分散させたものであり、この光散乱層のカラーフィルタ上の塗布時に微粒子がランダマイズされる。このランダマイゼーションにより、太陽光など平行性の高い入射光を用いた反射表示でもモアレを生じることがない。
【００５６】
更にまた、本発明によると、セルギャップ調整層あるいは光散乱層を位相差層形成後上に積層した場合には、セルギャップ調整層あるいは光散乱層が位相差層の保護の効果と、理由は後述するが位相差層の硬化促進により、安定した位相差特性を持つ位相差層を得ることができる。上記したように、本発明によると、位相差層の配向処理のための配向膜を、あらかじめ着色層の凹部に少ない工程で、かつ、選択的に形成することができるため、半透過型液晶表示装置として透過部ともに反射部での高画質を得ることのできるカラーフィルタ基板を提供することができる。
【００５７】
また、本発明によると、セルギャップ調整層あるいは位相差層を額縁状の遮光層上に積層することにより、額縁部の段差をなくすことができ、またその積層の厚みを緑色画素と略同一にすることで液晶配向の乱れによる光漏れを解消する液晶表示装置を提供することができる。
【００５８】
緑色は人の目の視感度の高い重要な色であるとともに、その分光特性のため光が漏れやすい。額縁部など液晶厚みは、緑色画素基準とすることが好ましい。
【００５９】
本発明によると、平坦性に優れたカラーフィルタ基板を、少ない工程で、精度良く形成可能であり、また、このカラーフィルタ基板を具備する液晶表示装置を提供することが出来る。
【００６０】
また、本発明によると、比誘電率などの電気的特性を考慮した高画質液晶表示装置用カラーフィルタ基板および液晶表示装置が提供される。加えて、複数の有機顔料を主たる色材とする遮光層と、緑色画素に電気的および光学的特性に優れるハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として用いることにより、高画質の液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の他の部分を示す断面図である。
【図４】図３の破線の円で囲んだ部分を拡大して示す部分断面図である。
【図５】ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含む緑色画素の分光特性を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図７】台座膜厚と台座上の着色層の積層部の膜厚の関係を示す特性図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図９】ブラックマトリクスの膜厚とブラックマトリクス上で重畳する着色画素端部の突起高さの関係を示す特性図である。
【図１０】厚い膜厚の着色画素のパターンエッジ形状及び傾斜角度を示す断面図である。
【図１１】薄い膜厚の着色画素のパターンエッジ形状及び傾斜角度を示す断面図である。
【図１２】実施例２に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図１３】実施例２に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す平面図である。
【図１４】実施例２に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す断面図である。
【図１５】実施例３に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す断面図である。
【図１６】実施例４に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【図１７】実施例５に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【図１８】実施例６に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図１９】実施例６に係る液晶表示装置を示す部分断面図である。
【図２０】実施例７に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００６３】
本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板は、透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、緑色画素を含む複数色の着色画素、スペーサ、及び第１の位相差層を有効表示領域に形成することにより構成され、半透過型液晶表示装置に適用されるものである。半透過型液晶表示装置には、外光やフロントライトなどの観察者側から入射する光を受けて反射する反射部と、液晶表示装置の裏面に配置されたバックライトからの光を透過する透過部とがあり、着色画素もそれに対応して、画素ごとに、反射部と透過部とがある。
【００６４】
なお、以下の説明において、遮光層と額縁部は同義であり、有効表示領域の外周の額縁状の遮光パターンを意味する。
【００６５】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、着色画素のそれぞれの反射部には凹部が形成され、この凹部内に位相差層が設けられる。位相差層は、上述した反射部と透過部の光路差を補う機能を有する。換言すれば、液晶表示素子に外付けされた偏光板を透過した入射光（外光）である直線偏光を円偏光にし、液晶表示素子の内側に配設された光反射性の電極（あるいは反射板）で反射して再帰する光をほぼ直線偏光に戻して出射光とする機能を有する。
【００６６】
具体的には、位相差層は、光反射性の反射電極を用いる反射型液晶表示装置において、偏光を１／４波長あるいは１／２波長位相変化させ、液晶層の厚み方向の１回の往復（反射）で９０度向きの異なる直線偏光にする機能を有する。
【００６７】
また、偏光板の吸収軸と位相差層の遅相軸との調整を行った上で、１／２波長の位相差層を用い、９０度あるいは２７０度偏光回転させても良い。例えば、基板面に対し平行配向させ、かつ、基板面方向に回転させるＩＰＳ方式液晶表示装置では、偏光板の吸収軸と位相差層の遅相軸を２２．５度あるいは６７．５度ずらし、１／２波長の位相差層を用いることで、直線偏光に変換した入射光を実効的に９０度偏光回転させることができる。上記のような構成で位相差層を半透過型液晶表示装置の反射部に適用することで、反射部と透過部の光路差調整や位相の補償を行うことができる。なお、実効的に９０°偏光回転させることは、偏光板の透過軸、液晶の配向軸、液晶のチルト角の傾きなどの精度を含めて、反射部に形成する位相差層が入射光を９０°偏光回転させることを意味する。
【００６８】
ＶＡ方式やＴＮ方式の液晶表示方式における液晶配向を前提とすると、１／４波長の位相差層の遅相軸と偏光板の吸収軸（あるいは透過軸）とのなす角を約４５度とすることができる。
【００６９】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、スペーサは、有効表示領域内の透過部の液晶層の厚みを均一化するために形成される、断面が台形もしくは柱状の構造物であり、液晶層の厚みとほぼ同じ高さを有する。このスペーサのほかに、高さの低いサブスペーサを有効表示領域内及び遮光層上に形成することも可能である。これらのスペーサは、たとえばアルカリ可溶な感光性アクリル樹脂を用いてカラーフィルタ上に形成しても良いが、着色層の単層〜３層（黄色画素や白画素など他色を含む場合、４層積層でも良い）の積層体により形成することにより、着色画素を形成する際に同時に形成することが出来るので、製造プロセスを簡略化することができる。
【００７０】
なお、通常、液晶のパネル化は、カラーフィルタ基板と、液晶を駆動するアクティブ素子が形成されたアレイ基板とを、液晶層を挟持するように向かいあわせて貼り合わせることにより行われる。スペーサ高さは、このときの貼り合わせマージンを含むものでなければならない。なお、スペーサ高さは、スペーサに隣接する画素の中心における表面からスペーサのトップまでの高さとする。
【００７１】
以下、断面の厚みの観点から、着色画素のうち透過部を形成する部分を単に着色層と、反射部の薄い膜厚の部分は凹部着色層と、また、スペーサとして積層される着色層を積層着色層と、分けて表現する。これらの着色層は、同一の塗布工程及びフォトリソグラフィ工程により製造することができる。
【００７２】
また、カラーフィルタの画素を形成するための感光性着色組成物による透明基板上の塗布された塗膜、あるいは感光性着色組成物による単層のレイヤーを着色層とし、当該着色層を用いて公知のフォトリソグラフィ技術でパターン形成したものを着色画素と呼ぶ。
【００７３】
着色画素の膜厚は、透明基板の面からそれぞれ着色画素の中心（ここでは凹部形成のない着色層での画素中心を指す）における表面までの高さを指す。凹部着色層の膜厚と着色層（凹部形成のない部分）の膜厚の比を１／２〜１／４の範囲とすることが好ましい。なお、膜厚比１／２の凹部着色層の膜厚は、着色層の厚みに対して±０．２μmの誤差の範囲内で１／２であることを言う。凹部の着色層の膜厚と着色層（凹部形成のない部分）の膜厚の比を略１／２とすることで、透過部と反射部の光路差を考慮した本来のカラー表示を得ることができる。
【００７４】
反射部は、戸外などの明るい環境下で観察するためのものであり、明るさが重要である。透過部と反射部の色度域が一致していることは望ましいが、明るさを最大限重視する場合は色がついていると認識できる程度でも十分である。例えば、反射表示は、透過部表示の色合わせより“明るさ”を重視せざるを得ない用途（たとえば太陽光のある屋外での使用）では、膜厚比１／３や１／４とすることにより、明度の高い色とすることが望ましい。
【００７５】
スタティック表示（静止画）での透過部の色度域を標準的であるＮＴＳＣ比７０％程度とすると、反射部については１／４膜厚の時（２回透過で）ＮＴＳＣ比がおおむね３５〜４０％程度となる。ＮＴＳＣ比が３５〜４０％であれば色がついていることを容易に認識することができるが、これを大きく下回ると色がついていることを認識しにくくなる。したがって、反射部の膜厚は、ＮＴＳＣ比が３５〜４０％程度となる１／４以上であることが望ましい。
【００７６】
動画階調表示での色の視認性は、静止画表示より低下する傾向にある。使用者（観察者）による個人差があるものの、着色層の膜厚に対して１／４の凹部着色層の膜厚が、動画階調表示を行った時にカラー表示であるとの認識しやすさのほぼ下限の膜厚である。隣接する着色画素の重畳部分（以下突起と呼称）の高さは、突起のトップから着色画素の中心における表面までの高さとする。複数色の着色画素は、青色画素、赤色画素、緑色画素、黄色画素、白色画素（透明な画素）などと表現する。
【００７７】
本明細書では、遮光層を含めた複数色の着色画素の構成をカラーフィルタと呼称し、カラーフィルタをガラスなどの透明基板に形成したものをカラーフィルタ基板と称する。スペーサとして積層する着色層は、それぞれ赤色積層部、緑色積層部、青色積層部と呼称する。本明細書において、略同一の膜厚とは、遮光層や着色層の形成においてその製造プロセスで制御することができる、例えば、設定膜厚に対して、カラーフィルタの製造工程において、その製造マージンである±０．２μｍ以内に入る膜厚を指す。
【００７８】
本明細書の記載で言う比誘電率は、液晶駆動に用いる周波数５０Ｈｚから５００Ｈｚで、室温での測定を前提としている。
【００７９】
本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板では、上述した透過部と反射部における液晶層の厚みを調整する目的で、位相差層上にセルギャップ調整層が配設される。この場合、セルギャップ調整層の表面と凹部が形成されていない着色画素の表面からの高さの差は、液晶表示装置を構成したときの液晶層の厚みの略１／２とすることができる。なお、液晶層の厚みの略１／２とは、液晶層の厚みの１０％以内の範囲で変動してもよく、かつ、カラーフィルタの製造工程においてその製造マージンである±０．２μｍ以内であることが望ましい。本明細書の以下の記載において、略同一の膜厚とは、同様に、カラーフィルタの製造工程においてその製造マージンである±０．２μｍ以内で増減する膜厚を指す。
【００８０】
セルギャップ調整層は、可視域で透明な絶縁体であれば良いが、光散乱性を付与した光散乱層であることが好ましい。即ち、光散乱層は、出射光に拡散性を付与し、観察者の目に入る液晶表示装置からの光をペーパーホワイト様とし、視認性良い表示とするためのディフューザーの役目を担う。
【００８１】
本発明の更に他の実施形態に係るカラーフィルタ基板では、台座及びブラックマトリクスを配置できる。これら台座及びブラックマトリクスは、遮光層と同じ遮光性の材料により形成される。台座は、カラーフィルタ基板とアレイ基板を貼り合わせて構成される液晶表示装置を前提としたときに、ＴＦＴなどのアクティブ素子の位置にほぼ対応して配置され、これを遮光する目的で、カラーフィルタ基板側に配設するものであり、セルギャップを均一化するスペーサを台座上に配設できる。台座は、平面視で、アクティブ素子を大まかに覆う面積があれば良い。必要に応じて形成されるブラックマトリクスは、液晶表示装置のコントラスト向上の目的で表示領域内に設けられる格子状あるいはストライプ状の遮光パターンを指す。台座とブラックマトリクスは、１つのフォトマスクを用いて１つのつながりある同一膜厚のパターンで形成しても良い。
【００８２】
なお、スペーサは着色画素の中央に配設することができる。この構成では、当該中央部分が、カラーフィルタ基板に対向するアレイ基板に光反射性の反射膜ないし反射電極が形成されるか、あるいは透過部であればこのスペーサ位置に台座を形成しなくても良い。この中央部分が、反射部である場合、スペーサはセルギャップ調整層上に配設でき、当該スペーサ高さとセルギャップ調整層の加算した厚みが透過部の液晶層の厚みに相当する。
【００８３】
台座およびブラックマトリクスの膜厚は、遮光層の膜厚より薄く形成することが好ましい。これらを薄く形成する手法は、現像工程や熱処理工程などプロセスでの調整の他、露光に用いるハーフトーンマスク、グレートーンマスクやマスクの開口部の形状などで調整することができる。
【００８４】
図１は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の一部の断面を示す図であり、後述する図６に示す平面図のＡ−Ａ’断面に相当する。図１において、透明基板１上の表示領域の外周の額縁部に有機顔料を主たる色材とする遮光層２が、表示領域に赤色画素３Ｒ（図示せず）、緑色画素３Ｇ、及び青色画素３Ｂ（図示せず）からなる３色の着色画素が、それぞれ形成されている。
【００８５】
着色画素（図１では３Ｇ）は反射部と透過部とからなり、反射部には凹部１０が形成されている。この凹部１０内には位相差層１１が形成され、この位相差層１１の上には、光散乱層（セルギャップ調整層）１２が形成されている。また、額縁状の遮光層２の上にも位相差層１１’が配設されている。これら着色画素及び光散乱層１２を覆うように透明導電膜９が配設されている。透明導電膜９の形成位置は、光散乱層１２上に限らず、光散乱層１２の下に設けても良い。また、透明基板１の表面あるいは後述するブラックマトリクス表面の位置に形成することも可能である。
【００８６】
図１に示すカラーフィルタ基板において、光散乱層１２は、単一あるいは複数種の非晶質微粒子１３が屈折率の異なるマトリクス樹脂１４中に分散してなる層である。この光散乱層１２として機能するセルギャップ調整層は、入射光を散乱させて観察者の目にペーパーホワイト様の効果を持たせる光機能膜である。マトリクス樹脂１４は、耐熱性があり、可視域透過性がある透明樹脂であれば良い。光散乱層の膜厚は、非晶質微粒子径、光の波長及び製造工程での適合しやすさの関係で、約１μｍ〜３μｍ の範囲が好ましい。
【００８７】
図２に示すカラーフィルタ基板では、セルギャップ調整層として、図１に示す光散乱層１２の代わりに、透明樹脂からなるセルギャップ調整層１５が形成されている。このセルギャップ調整層１５は、透過部と反射部の光路差を調整する目的で配設される。そのため、少なくとも可視光に対する高い透過性と液晶パネル工程で必要な耐熱性を有する樹脂材料をセルギャップ調整層１５に用いることができる。これら着色画素及びセルギャップ調整層１５を覆うように透明導電膜９が配設されている。
【００８８】
図２に示すカラーフィルタ基板において、額縁状の遮光層２の上にもセルギャップ調整層１５’が配設され、この部分におけるセルギャップ調整層１５’と遮光層２の膜厚の合計は、緑色画素３Ｇの膜厚と略等しくなっている。なお、図２は、後述する図６に示す平面図のＥ−Ｅ’断面に相当する。
【００８９】
図３は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の他の部分を示す断面図であり、後述する図６に示す平面図のＢ−Ｂ’断面に相当する。図３において、透明基板１上の表示領域の外周の額縁部に黒色色材を含有する遮光層２が、表示領域に赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、及び青色画素３Ｂからなる３色の着色画素が、それぞれ形成されている。遮光層２の厚さと着色画素の厚さは、略同一とされている。赤色画素３Ｒと緑色画素３Ｇの境界における透明基板１上には、遮光層２と同一の材料からなる台座４が形成され、この台座４上には、赤色積層部５Ｒ、緑色積層部５Ｇ、及び青色積層部５Ｂの積層からなるスペーサ５が形成されている。
【００９０】
なお、緑色画素３Ｇと青色画素３Ｂの境界における透明基板１上には、その上にスペーサ５が形成されていない、遮光層２と同一の材料からなる台座４’が形成されている。このスペーサ５が形成しれていない台座４’は、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂの開口率の調整及びＴＦＴなどのアクティブ素子の遮光目的で配設されている。
【００９１】
また、遮光層２上には、３層構造のスペーサ５よりも高さの低い、例えば２層構造のサブスペーサ６が配設されている。
【００９２】
以上のような構成の表面には、透明導電膜９が配設されている。
【００９３】
台座４は、遮光層２よりも薄い、０．４μｍ以上１．０μｍ以下の膜厚を有している。台座４の膜厚が０．４μｍ未満では、フォトリソグラフィにより台座４を形成する際に、安定した膜厚が得にくくなる。一方、１．０μｍを越えると、その上に積層される積層部の厚さが薄くなり、画素との間で急激な膜厚の変化が生じ、積層部の厚さが不安定と成る。
【００９４】
以上のように構成されるカラーフィルタ基板に対向して、ＴＦＴ基板が配置され、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に液晶層を介在させて液晶表示装置が構成されるが、この液晶層の厚みと、台座上に形成されたスペーサの高さとが略等しくされている。なお、スペーサ５の高さｈは、赤色積層部５Ｒ、緑色積層部５Ｇ、及び青色積層部５Ｂの積層のうちの、着色画素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの表面から突出する部分の厚みである。スペーサ５の高さＨは、液晶セルの製造プロセスにおけるマージン０．１μｍ程度を液晶層の厚みに加算した高さであるのが好ましい。
【００９５】
図４は、図３に示すカラーフィルタ基板の破線の円で囲んだ部分を拡大して示す図である。この破線の円で囲んだ部分は、青色画素３Ｂと緑色画素３Ｇの重畳部である。青色画素３Ｂと緑色画素３Ｇを覆うように透明導電膜９が配設されている。青色画素３Ｂと緑色画素３Ｇの重畳部は、画素の面に対し突出する突起７となっており、この突起７の高さｄは、高過ぎると画素の平坦性を損なってしまうため、０．２５μｍ以下であることが望ましい。透明導電膜９と着色画素の間に透明樹脂を用いて平坦化膜（保護膜）を形成しても良い。
【００９６】
図６は、カラーフィルタ基板における、遮光層２、台座４，４’、スペーサ５、サブスペーサ６、及び光散乱層（セルギャップ調整層）１２の平面配置を示す図である。図６のＡ−Ａ’断面が図１に相当し、Ｂ−Ｂ’断面が図３に相当する。
【００９７】
次に、以上のように構成されるカラーフィルタ基板を構成する材料について説明する。
【００９８】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板では、カラーフィルタ上に透明導電膜９が形成されており、カラーフィルタと液晶層との電気的な接触がなくなるため、遮光層２、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ、台座４の色材にカーボンなどの比誘電率の高い材料用いることも可能である。ここで、比誘電率の低い色材として、遮光層２、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ、台座４、スペーサ５、あるいは液晶の配向制御用突起に用いることの可能な有機顔料を以下に列記する。しかしながら、スペーサや後述する配向制御用構造物、配向制御用突起などは、液晶に接する配置となるので、比誘電率の低い材料で形成することが望ましい。遮光層に含有させる色材は、カーボン単体でも良く、各種有機顔料の混合物でも良く、有機顔料にカーボンを加えても良い。加え得るカーボンは、比誘電率を下げるため、カーボン粒子に樹脂被覆や表面処理を施したものであっても良い。なお、配向制御用突起は、リブ（線状）やリベットと呼称され、液晶の配向を制御する目的でカラーフィルタ上あるいは透明導電膜上に形成される突起である。
【００９９】
（有機顔料）
赤色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等を用いることができる。
【０１００】
黄色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等が挙げられる。
【０１０１】
青色顔料としては、例えばＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６が好ましい。
【０１０２】
紫色顔料として、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３が好ましい。
【０１０３】
緑色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ１、２、４、７、８、１０、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２６、３６、４５、４８、５０、５１、５４、５５、５８等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ５８が好ましい。
【０１０４】
以下、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔの顔料種の記載において、単にＰＢ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ）、ＰＶ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ）、ＰＲ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ）、ＰＹ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ）、ＰＧ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ）などと省略して記載することがある。
【０１０５】
前記したＰＧ５８は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンと呼ばれ、後述の〔顔料製造例Ｇ２〕でその製造例を示す。ＰＧ５８は、ＰＧ３６であるハロゲン化銅フタロシアニンより小さめの誘電率を持ち、明度の高い緑色画素を形成することができる。ＰＧ５８とＰＧ３６は、中心化金属が亜鉛と銅の違いを除いて、ほぼ、同じ構造をもつ有機顔料であるが、電気的特性は誘電率のバラツキを含めてＰＧ５８の方が小さい傾向にある。
【０１０６】
構造が類似しているにも関わらず、ＰＧ５８が本発明に好適な理由は、本発明者らの知見によると、以下の光学的測定〔緑色顔料の複屈折率Δｎの測定〕から実証することができる。なお、着色組成物中のハロゲン化亜鉛フタロシアニンなど有機顔料の固形比率は、小さい方が比誘電率を下げる傾向にあり好ましい。
【０１０７】
液晶駆動に支障あるカラーフィルタ起因の浮遊容量を下げるため、顔料比率を下げ、樹脂比率を上げることは好ましい。従って、本発明の実施例のように、遮光層や着色画素の膜厚を厚く形成することは好ましい。
【０１０８】
上述したように、従来、緑色画素に用いられているハロゲン化銅フタロシアニンの緑色有機顔料分散体（或いは緑色画素）は、負の方向に大きな位相差をもつため、その有機顔料分散体のもつ位相差をゼロの方向に調整する技術で補うことが必要である。また、図５に示すように、ハロゲン化銅フタロシアニンを主たる顔料とする緑色画素は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる顔料とする緑色画素より透過率や明度で劣る傾向にある。緑色画素にハロゲン化亜鉛フタロシアニンの緑色顔料を用いることは特に好ましい。
【０１０９】
〔緑色顔料の複屈折率Δｎの測定〕
周知のように、誘電率の値は、屈折率の自乗とほぼ等しい。換言すれば、電子分極に起因する誘電率は屈折率の自乗に比例する。
【０１１０】
この観点から、ＰＧ５８とＰＧ３６の分極の差異を、直交座標系Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸でのそれぞれ屈折率Ｎx、Ｎy、Ｎzを測定して明らかにした。測定試料は、実際に用いる緑色着色層に近い構成とするため、下記表３に示す顔料分散体（例えばＧＰ−４）をガラス基板上に１μｍの膜厚に塗布し、２３０℃で乾燥させたものを用いた。
【０１１１】
下記表３に示すＧＰ−４の顔料分散体の主たる顔料Ｇ２は、ＰＧ５８である。ＧＰ−４の第一顔料Ｇ２を、ＰＧ３６に置き換えた顔料分散体をＧＰ−５として表記する。測定は、分光エリプソメータＭ−２２０（日本分光製）を用い、Ｎx、Ｎy、Ｎzを測定し、下記式よりΔｎを算出した。測定波長は５５０ｎｍとした。
【０１１２】
Δｎ＝[（Ｎx＋Ｎy）／２]−Ｎz
下記表１より、ハロゲン化銅フタロシアニン（ＰＧ３６）を主たる顔料とする緑色顔料分散体ＧＰ−５よりも、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン（ＰＧ５８）を主たる顔料とする緑色顔料分散体ＧＰ−４の塗膜の方が、Δｎの絶対値が小さく、分極が小さいことが理解できる。本発明者らは、ハロゲン化銅フタロシアニンを分散した着色塗膜は、負の方向に大きな位相差を示しやすく、着色画素の位相差をそろえにくいに対し、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを分散した着色塗膜はほぼゼロもしくは若干量のプラス方向の位相差を示し、着色画素の位相差を揃えるのに好適であることを見出した。
【表１】
【０１１３】
（有機顔料分散体の製造）
有機顔料の分散体の製造方法としては種々の方法を採用することができるが、以下にその一例を示す。
【０１１４】
まず、顔料、溶剤、顔料分散剤（色素誘導体含む）及び／又は分散助剤、界面活性剤、場合によりポリマーやモノマーを各々所定量秤量し、分散処理工程に供して顔料を分散させ、液状の顔料分散液とする。この分散処理工程では、例えば、ペイントコンディショナー、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、ストーンミル、ジェットミル、ホモジナイザーなどを使用することができる。この分散処理を行うことによって顔料が微粒子化されるため、該顔料分散体を用いた感光性樹脂組成物の塗布特性が向上する。
【０１１５】
顔料を分散処理する際には、前記アルカリ可溶性樹脂、又は色素誘導体等を適宜併用してもよい。例えば、ビーズミルを用いて分散処理を行う場合は、０．１ｍｍから数ｍｍ径のガラスビーズ又はジルコニアビーズを用いるのが好ましい。分散処理する際の温度は通常０℃以上、好ましくは室温以上であり、通常１００℃以下、好ましくは８０℃以下の範囲に設定する。なお、分散時間は、顔料分散液の組成（含有される顔料、溶剤、分散剤等）、及びビーズミル等の装置の大きさなどにより最適な分散時間が異なるため、適宜調整することが望ましい。
【０１１６】
（着色画素の位相差調整）
着色画素は、特に厚み方向位相差の観点でその位相差を微調整できる。用いる顔料種、顔料の分散方法、分散剤、顔料の微細化、また、リタデーション調整剤として添加するメラミン樹脂、スチレン樹脂、ベンジル基を有する有機化合物など、種々の方法で位相差を大きくあるいは小さくすることができる。メラミン樹脂は位相差を増加させる方向で調整でき、スチレン樹脂は位相差を減少させるために用いることができる。
【０１１７】
例えば、スチレン樹脂の例として重量平均分子量約７０００のスチレン-アクリル酸共重合体を、感光性着色組成物のアクリル樹脂溶液４０部に、５部〜２０部含有させる形で、赤色画素や緑色画素などの厚み方向位相差を１０ｎｍ以下の小さな値に調整することができる。リタデーション調整剤のアクリル樹脂溶液中の添加割合は適宜調整することができる。緑色画素において、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が、その厚み方向位相差をゼロに近づけやすく、好ましい。
【０１１８】
なお、着色画素の位相差を調整するには、特許第４３０６７３６号公報に記載の技術を適用することができる。
【０１１９】
厚み方向位相差は、たとえば、位相差測定装置（大塚電子社製 ＲＥＴＳ−１００）を用いて、着色層や位相差層の塗膜を塗布形成した基板に対し、測定することができる。
【０１２０】
（分散剤・分散助剤）
顔料分散剤として高分子分散剤を用いると、経時の分散安定性に優れるので好ましい。高分子分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等を挙げることができる。中でも、特に窒素原子を含有するグラフト共重合体からなる分散剤が、顔料を多く含む本発明の遮光性感光性樹脂組成物としては、現像性の点で好ましい。
【０１２１】
これら分散剤の具体例としては、商品名で、ＥＦＫＡ（エフカーケミカルズビーブイ（ＥＦＫＡ）社製）、Ｄｉｓｐｅｒｂｉｋ（ビックケミー社製）、ディスパロン（楠本化成社製）、ＳＯＬＳＰＥＲＳＥ（ルーブリゾール社製）、ＫＰ（信越化学工業社製）、ポリフロー（共栄社化学社製）等を挙げることができる。これらの分散剤は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用することができる。
【０１２２】
分散助剤としては、例えば色素誘導体等を用いることができる。色素誘導体としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、インダンスレン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系等の誘導体が挙げられるが、中でもキノフタロン系が好ましい。
【０１２３】
色素誘導体の置換基としては、例えばスルホン酸基、スルホンアミド基及びその４級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接又はアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合したものが挙げられる。これらの中では、スルホン酸基が好ましい。また、これら置換基は、一つの顔料骨格に複数置換していてもよい。
【０１２４】
色素誘導体の具体例としては、フタロシアニンのスルホン酸誘導体、キノフタロンのスルホン酸誘導体、アントラキノンのスルホン酸誘導体、キナクリドンのスルホン酸誘導体、ジケトピロロピロールのスルホン酸誘導体、ジオキサジンのスルホン酸誘導体等が挙げられる。
【０１２５】
以上の分散助剤及び色素誘導体は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。後述する実施例で用いる色素誘導体を下記表２に示す。
【表２】
【０１２６】
（透明樹脂）
遮光層あるいは着色層として用いる感光性着色組成物は、上記顔料分散体に加え、さらに、多官能モノマー、感光性樹脂ないし非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤等を含有する。感光性樹脂及び非感光性樹脂など、本発明に用いることの可能な透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。
【０１２７】
透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。熱可塑性樹脂としては、例えば, ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、下記のメラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させてなるものを用いてもよい。
【０１２８】
（アルカリ可溶性樹脂）
本発明に用いる遮光層、光散乱層、着色層、セルギャップ規制層には、フォトリソグラフィによるパターン形成可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂であれば特に限定はない。例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂等が挙げられる。中でもエポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂やノボラック系樹脂が好ましい。
【０１２９】
（アクリル樹脂）
本発明に採用可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示できる。
【０１３０】
アクリル系樹脂は、単量体として、例えば（メタ）アクリル酸；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートペンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリレート；エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等のエーテル基含有（メタ）アクリレート；及びシクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート等の脂環式（メタ）アクリレート等を使用した、重合体が挙げられる。
【０１３１】
なお、以上挙げた単量体は、単独で、または、２種以上を併用して使用することができる。さらに、これら単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、及びフェニルマレイミド等の化合物の共重合体でもよい。
【０１３２】
また、例えば（メタ）アクリル酸等のエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合し、得られた共重合体と、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることや、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有（メタ）アクリレートの重合体、又はそれとその他の（メタ）アクリレートとの共重合体に、（メタ）アクリル酸等のカルボン酸含有化合物を付加させることによって、感光性を有する樹脂を得ることができる。
【０１３３】
さらに、例えばヒドロキシエチルメタアクリレート等のモノマーの、水酸基を有する重合体に、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基及びエチレン性不飽和基を有する化合物とを反応させることによっても、感光性を有する樹脂を得ることができる。
【０１３４】
また、上述したように、複数の水酸基を有するヒドロキシエチルメタクリレート等の共重合体と多塩基酸無水物を反応させて、共重合体にカルボキシル基を導入し、カルボキシル基を有する樹脂を得ることが出来る。その製造方法は、上記記載の方法のみに限るものではない。
【０１３５】
上記の反応に用いる酸無水物の例として、例えばマロン酸無水物、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、及びトリメリト酸無水物等が挙げられる。
【０１３６】
上述したアクリル系樹脂の固形分酸価は、２０〜１８０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇより小さい場合には、感光性樹脂組成物の現像速度が遅すぎて現像に要する時間が多くなり、生産性に劣る傾向となる。また、固形分酸価が１８０ｍｇＫＯＨ／ｇより大きい場合には、逆に現像速度が速すぎて、現像後でのパターンハガレやパターン欠けの不具合が生じる傾向となる。
【０１３７】
さらに、上記アクリル系樹脂が感光性を有する場合、このアクリル樹脂の二重結合当量は１００以上であることが好ましく、より好ましくは１００〜２０００であり、最も好ましくは１００〜１０００である。二重結合当量が２０００を越える場合には十分な光硬化性が得られない場合がある。
【０１３８】
（光重合性モノマー）
光重合性モノマーの例として、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（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、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。
【０１３９】
また、水酸基を有する（メタ）アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることが好ましい。なお、水酸基を有する（メタ）アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、１種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【０１４０】
（光重合開始剤）
光重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）-Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０−フェナンスレンキノン、
カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。 感度向上にオキシム誘導体類（オキシム系化合物）が有効である。これらは１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１４１】
（増感剤）
重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
【０１４２】
増感剤は、光重合開始剤１００質量部に対して、０．１質量部から６０質量部の量を含有させることができる。
【０１４３】
（エチレン性不飽和化合物）
上記の光重合開始剤は、エチレン性不飽和化合物と共に用いることが好ましい。エチレン性不飽和化合物としては、エチレン性不飽和結合を分子内に１個以上有する化合物を意味する。中でも、重合性、架橋性、及びそれに伴う露光部と非露光部との現像液溶解性の差異を拡大できる等の点から、エチレン性不飽和結合を分子内に２個以上有する化合物であることが好ましい。また、その不飽和結合は（メタ）アクリロイルオキシ基に由来する（メタ）アクリレート化合物が更に好ましい。
【０１４４】
エチレン性不飽和結合を分子内に１個以上有する化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和カルボン酸、及びそのアルキルエステル、（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、スチレン等が挙げられる。 エチレン性不飽和結合を分子内に２個以上有する化合物としては、代表的には、例えば、不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類、（メタ）アクリロイルオキシ基含有ホスフェート類、ヒドロキシ（メタ）アクリレート化合物とポリイソシアネート化合物とのウレタン（メタ）アクリレート類、及び、（メタ）アクリル酸又はヒドロキシ（メタ）アクリレート化合物とポリエポキシ化合物とのエポキシ（メタ）アクリレート類等が挙げられる。
【０１４５】
上記光重合性開始剤、増感剤、及びエチレン性不飽和化合物は、後述する位相差層の形成に用いられる重合性液晶化合物を含む組成物に加えても良い。
【０１４６】
（多官能チオール）
感光性着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。
【０１４７】
これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。多官能チオールは、感光性着色組成物中の顔料１００質量部に対して、０．２〜１５０質量部、好ましくは０．２〜１００質量部の量で用いることができる。
【０１４８】
（貯蔵安定剤）
感光性着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、感光性着色組成物中の顔料１００質量部に対して、０．１質量部から１０質量部の量で含有させることができる。
【０１４９】
（密着向上剤）
感光性着色組成物には、基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。シランカップリング剤としては、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリルシラン類、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。シランカップリング剤は、感光性着色組成物中の顔料１００質量部に対して、０．０１質量部から１００質量部で含有させることができる。
【０１５０】
（溶剤）
前記感光性着色組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本発明の組成物がカラーフィルタの着色層である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。溶剤は、着色組成物中の顔料１００質量部に対して、８００質量部から４０００質量部、好ましくは１０００質量部から２５００質量部で含有させることができる。
【０１５１】
（膜厚、液晶層の厚み および 液晶駆動電極）
本発明に係る技術は、上述したように、ＶＡやＴＮなどの縦電界方式の液晶駆動方式に好適である。カラーフィルタ上の透明電極と、対向する基板である液晶駆動素子（ＴＦＴ）の形成されたアレイ基板の画素電極との間で液晶の駆動電圧を印加する方式では、通常、液晶厚み（セルギャップ）は薄い方が液晶の応答速度を高めることができる。
【０１５２】
上記した主要な液晶駆動方式では、液晶厚みはおよそ２μｍから４μｍの範囲である。また、液晶厚みを薄くした方が、斜め方向から見たときの着色（色変化）が小さくなるため、応答性や着色の改善の観点から、また、液晶材料の使用量の観点から液晶厚みは薄い方が良い。なお、着色画素の膜厚は、着色画素中央の表面から、当該着色画素の接している透明基板表面までの厚みを言う。
【０１５３】
しかしながら、液晶厚みを薄くするほど、あるいは液晶の表示画面が大きくなるほど、液晶セル化時のゴミ・異物の影響が大きくなるので、縦電界方式での液晶厚みはおよそ３μｍが下限である。液晶層厚みを薄くするためには、用いる液晶の屈折率異方性Δｎは、０．０７より大きいことが望ましい。
【０１５４】
通常、液晶表示装置では、画素電極として用いる櫛歯状画素電極（通常、ＩＴＯと呼ばれる導電性金属酸化物薄膜）の櫛歯（ストライプ状パターン）のピッチを細かくすることで液晶の配向性や応答性、透過率を向上させることができる。なお、着色画素のそれぞれ主要な透過率ピークの波長に比例するように櫛歯のピッチを調整しても良い。
【０１５５】
カラーフィルタ上もしくはカラーフィルタ下に形成する透明導電膜は、液晶配向を制御する開口部やスリットを有するものであっても良い。カラーフィルタを構成する着色画素の比誘電率は、着色画素に含まれる有機顔料の種類や顔料比率によるが、おおよそ３から４．５の範囲内にある。透明導電膜を着色画素の下部に配設する、後述の実施例４及び実施例５では、着色画素の比誘電率をそろえることが望ましい。
【０１５６】
半透過型液晶表示装置では、透過部と反射部では光路差（反射部では、後述する光反射性の電極で入射光が反射し、液晶層を２回通過する）の関係で、反射部の液晶層の厚みを透過部のそれに対して１／２程度とすることが好ましい。
【０１５７】
アレイ基板に配設した画素電極もしくは共通電極を、光反射性の金属（アルミニウム合金や銀合金）薄膜で形成することで、反射型液晶表示装置とすることができる。あるいは、画素電極をＴＦＴ配線に用いるアルミニウム合金を用いて、電気的に独立した反射膜として形成することができる。反射膜を、絶縁層を介して画素電極と当該反射膜とで補助容量（ＣＳ）として用いても良い。
【０１５８】
（台座、スペーサ 及び 配向制御用構造物）
本実施形態に係るカラーフィルタ基板に用いられるスペーサ用台座は、少なくとも、後述するスペーサの形成される部分とＴＦＴなどアクティブ素子の遮光に必要な部分にのみ形成すればよい。また、スペーサ用台座は、額縁部である遮光層と同一材料で同時に形成することが望ましい。具体的には、グレートーン（黒・グレー・白など少なくとも３段階以上に透過率を変えた部分を有する階調マスク）の類の複数種の透過率の異なるパターンを有するフォトマスク、あるいは、台座のパターンサイズより小さな開口部（開口部の大きさ調整で露光量を調節する）や開口形状を工夫した開口部を有するフォトマスクを用いて露光し、次いで現像するフォトリソグラフィの手法により、遮光層と台座を同時に形成することができる。
【０１５９】
フォトマスクとして、遮光パターンを金属クロムの薄膜、半透過部をＩＴＯなどの金属酸化物膜、さらにこれらの膜形成のない透過部をもつフォトマスクを用いても良い。金属酸化物膜は、成膜条件や膜厚で透過率を調整できるメリットを持つ。
【０１６０】
また、本発明者らは、額縁部（遮光層）と同一材料による台座や後述するブラックマトリクスにおいて、台座やブラックマトリクスの膜厚を薄くすることが平坦性向上に効果あることを確認している。本発明者らの精緻な検討結果によると、台座の膜厚は１．０μｍ以下であれば その上に積層される着色層の膜厚を安定して得やすい。
【０１６１】
台座膜厚と台座上の着色層の積層部の膜厚の関係を図７に示す。図７に示すように、台座膜厚が１．２μｍを超えてくると、その上に積層される着色層の膜厚は薄く急な変化を生じるようになり、不安定となる。逆に０．３μｍ以下の薄い膜厚では、フォトリソグラフィの工程で安定した膜厚を得にくい。ゆえ、台座の膜厚は、０．４μｍから１．０μｍが好ましい範囲となる。
【０１６２】
後述するブラックマトリクスの膜厚は、０．４μｍ以下の薄い膜厚で形成しても良く、さらにはブラックマトリクスの形成を省いても良い。なお、図７は、着色層の膜厚を４．５μｍとした場合の積層部の膜厚を示すものであるが、着色層の実用的な膜厚範囲である１．５μｍから５μｍの範囲において、同様な傾向を示す。透明導電膜を着色画素下部に配設する、後述の実施例４あるいは実施例５では、ブラックマトリクス膜厚を上記より厚く形成しても良く、また、カーボンなど導電性のある顔料を用いてブラックマトリクスを形成しても良い。
【０１６３】
台座のパターン形状は、液晶を駆動するＴＦＴなどアクティブ素子に入射する光による光電流の発生を抑制するための遮光パターンとして併用することができる。ＴＦＴなどアクティブ素子の遮光は光学濃度で１あれば十分なため、０．４μｍから１．０μｍの台座の膜厚と着色画素の重畳部膜厚との加算で足りる。また、本発明に係る構成では、台座上に複数層の着色層がスペーサとして積層されているため、遮光性をさらに加算することができる。
【０１６４】
スペーサを形成する着色層の色の選択は、目的や仕様に応じて適宜選択することができる。たとえば、ＴＦＴなどアクティブ素子への遮光性を優先するのであれば、短波長の光の遮光性ある赤色着色層を含むように選択することができる。丸みを帯びた形状を優先するのであれば、他の２色と比較して顔料含有量が少なく流動性のある青色着色層を３層積層や２層積層のスペーサの最上層として選択することができる。
【０１６５】
本実施形態に係るカラーフィルタでは、青色画素、赤色画素、緑色画素の他に、黄色画素などの補色による着色画素あるいは白色（透明）画素を設けた４色以上のカラーフィルタとしても良い。液晶厚みにあわせた高さのスペーサ（メインスペーサ）の他に、高さの低いサブスペーサを配設しても良い。メインスペーサが３層積層である場合は、たとえば２層積層のサブスペーサを額縁部のみに配設しても良い。メインスペーサ、サブスペーサは、それぞれ単層の着色層としても良いし、透明樹脂で形成しても良い。サブスペーサは、グレートーンマスクなど透過率の異なる開口部を持つフォトマスクを用いたり、小径の開口部をもつフォトマスクを用いることで低い高さのスペーサとすることができる。
【０１６６】
あるいは、スペーサや液晶の配向制御用構造物を透明導電膜上に形成しても良い。スペーサと配向制御用構造物の双方を形成する場合は、上記と同様、着色樹脂あるいは透明樹脂を用いて同一材料で同時に形成しても良い。
【０１６７】
本発明に係る技術は、近い将来の薄い液晶層を有する液晶表示装置に適用できるものであるが、液晶の流動性の悪い薄い液晶層では、たとえば、液晶の封入口近くのスペーサ形成の配置を変えるなど、液晶セル化時の液晶材料の流れを勘案して、スペーサ数やレイアウトを調整しても良い。本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、遮光層と台座は、後述するように、同一のフォトリソグラフィの工程で形成することができる。
【０１６８】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、スペーサは、着色画素単位で、例えば画素の中央長手方向（画素中央あるいは画素長辺の中央一ヶ所、あるいは透過部と反射部のそれぞれ中央１ヶ所）に形成し、液晶配向制御機能を兼ねる構造物として形成することができる。この構造物の平面視形状は、円形、菱形、多角形、十字形状などを採用することができる。液晶を駆動するＴＦＴ素子も、この液晶配向制御構造物であるスペーサ位置に合わせて、画素の中央長手方向に形成することができる。たとえば、平面視で菱形の液晶配向制御構造物としたとき、ＴＦＴ基板側の画素電極は、菱形の同心形状のスリット状（Ｖ字形に透明電極の開口部とパターンを交互に並べたスリット形状）でスペーサを囲むように配設すればよい。
【０１６９】
光配向法を用いることにより、液晶の配向を区分する機能を有する配向制御用構造物を、上記のような形状として形成することができる。例えば、水平配向機能をもつ光配向材料と垂直配向機能をもつ光配向材料などの複数種類の配向膜混合材料を塗布して配向膜を形成し、画素中央部から紫外線拡散光を照射することにより、画素中央から液晶チルトの方向や勾配を、平面視、点対称（あるいは線対称）方向に付与することが出来る。１つの画素を線対称の液晶配向とする例として、例えば、上記配向制御構造物を起点として、アレイ基板側の画素を左右に分割した、異なる配向方向とし、カラーフィルタ基板側の上下で異なる配向方向とすることができる。
【０１７０】
液晶配向に用いる紫外線は非偏光であっても良いが、偏光させた紫外線が制御の観点で好ましい。アレイ基板側の配向膜が液晶チルトの勾配を一画素内で点対称に付与させた構成では、カラーフィルタ基板に形成される画素の中央（あるいは、それぞれ透過部・反射部の中央）に上記配向制御構造物を形成することが好ましい。アレイ基板の配向膜に点対称・線対称の配向方向性を持たせ、カラーフィルタ上に形成される液晶の配向膜に、たとえば垂直方向の均一な配向を付与することでも、広視野角に好適な液晶ドメインを形成することができる。アレイ基板に形成する光反射性の電極（反射電極）もしくは反射膜のため、透過部とのバランスのとれた光配向が難しい場合、カラーフィルタ基板側に液晶のための配向勾配を形成し、アレイ基板側を均一な配向としても良い。
【０１７１】
なお、光配向膜の形成に先立って、あらかじめ紫外線吸収層をカラーフィルタ上に形成しても良い。紫外線吸収層は、クマリン、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサジノンなどの紫外線吸収剤を透明樹脂に固形比で０．５重量％から１０重量％程度含有させた塗膜として、カラーフィルタ上に積層すれば良い。紫外線吸収層の上にさらに薄膜の透明樹脂層を積層しても良い。
【０１７２】
本発明者らが提案するスペーサと配向制御用構造物を兼用する構成は、実質的に液晶表示装置の開口率を上げ、明るさを向上することができる。一般に配向制御用構造物は、その高さを高く形成するかあるいは高い密度で形成することにより、液晶の応答性を向上できるが、これらの技術は、実質的に画素の開口率の低下につながる。本発明の提案技術では、スペーサと配向制御用構造物を兼用することができるので開口率の低下につながらない。
【０１７３】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板に用いるスペーサは、スペーサの熱硬化時に流動性豊かな、例えば、青色着色層を最上層としてスペーサ全体を覆うことにより、滑らかな断面形状で形成することができる。
【０１７４】
スペーサを単色（たとえば、赤色着色層）で形成することも可能である。スペーサを単色で形成することは、以下のメリットがある。即ち、着色層の２層や３層を積層して独立した配置でスペーサを形成する技術は、単純な色重ねをスペーサとして用いる技術（特許文献１）より液晶配向の点で有利である。しかし、２回、３回と色重ねするときの位置ズレを吸収するため、１色目の着色積層部の底面積を大きく形成する必要があり、画素開口率に悪影響がある。加えて、独立した細い形状で高さのあるスペーサを着色層の積層により形成する場合、１色目、２色目、３色目で着色画素の膜厚から遊離した薄い膜厚での積層となり、スペーサの高さ設計や、製造工程で条件を確認する上での困難さがある。こうした着色層の２層や３層で独立した配置でスペーサを形成する技術は、用いるカラーレジストの品種や、製造するカラーフィルタの品種毎に前記の確認作業が必要となり、問題であった。スペーサを単色で形成することは、こうした問題を解消することができる。
【０１７５】
上記着色層からなるスペーサに替えて、透明導電膜形成後あるいは液晶配向膜形成後に透明樹脂や着色樹脂によりスペーサを形成することができる。透明導電膜後に形成したスペーサの表面は、アレイ基板側の液晶配向に支障ないよう、親水性付与など必要な表面処理を施すことができる。スペーサないし配向制御用構造物は、低誘電率の材料であるのが好ましい。
（ブラックマトリクスの膜厚）
図８は、本発明の更に他の実施形態に係るカラーフィルタ基板における、遮光層２、台座４、ブラックマトリクス８、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、着色層の積層によるスペーサ５、高さの低いサブスペーサ６、セルギャップ調整層１５の平面視配置を示す図である。即ち、図８には、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、及び青色画素３Ｂからなる３色の着色画素を区分するブラックマトリクス８が設けられている。なお、図８のＣ−Ｃ’断面を図２に示す。
【０１７６】
本発明の一実施形態における特徴の一つは、遮光層と遮光層上に積層したセルギャップ規制層と合計膜厚と、緑色画素の厚みを略同一とし、液晶の配向に適した平坦性を有し、液晶配向不良による額縁部での光漏れのないカラーフィルタ基板を提供することにある。本発明者らは、額縁部（遮光層）と同一材料によるブラックマトリクスにおいて、その膜厚が平坦性向上に影響することを確認している。なお、ブラックマトリクスは、通常、コントラストを向上させる目的で着色画素を囲むように形成する格子状の遮光パターンであるが、ストライプ状に画素長手方向に形成しても良い。さらに本発明において、ブラックマトリクスを省いたカラーフィルタ基板であっても良い。あるいは、ブラックマトリクス、台座、及び厚みの異なる遮光層を、異なるフォトマスクを用いて２回の工程で形成しても良い。あるいは、レーザ照射露光でのショット回数を調整して膜厚の異なるブラックマトリクス、台座、及び遮光層を形成しても良い。
【０１７７】
図９は、ブラックマトリクスの膜厚と、ブラックマトリクス８上で重畳する着色画素端部の突起上高さとの関係を示すものである。ブラックマトリクス８の膜厚が１．１μｍを超えると、突起７の高さは著しく高くなり、液晶配向に好ましくない高さとなる。ブラックマトリクスの膜厚が１μｍより薄いと、さらには０．８μｍより薄いと、着色画素端部の突起高さは０．２５μｍ、さらには０．２μｍより低い高さとなる。
【０１７８】
着色画素の膜厚のバラツキを含めた平坦性は、±０．１５μｍを下回る良好な平坦性を確保することができ、ＶＡ方式やＨＡＮ方式などの高画質液晶表示装置の高い要求に応えるカラーフィルタを提供することができる。また、人の目の視感度が高い緑の波長５５０ｎｍの１／４波長のレンジ（±０．１５μｍ）以内の高い平坦性をもつカラーフィルタとなり、着色ムラを減らすことができる。しかしながら、カラーフィルタ上に透明樹脂にて平坦化層を積層する構成では、ブラックマトリクスや台座の膜厚は、１μmを超える膜厚であっても構わない。平坦化層の膜厚は、１μmから３μmの範囲が一般的である。
【０１７９】
ブラックマトリクスは、上記台座と同様に、グレートーンマスクやハーフトーンマスクなどを用いるフォトリソグラフィの手法で、遮光層とともに同時に形成することができる。あるいは、レーザ露光を用いて、遮光層とブラックマトリクスの露光量を、ショット回数を変えることにより膜厚差を付けて形成しても良い。
【０１８０】
なお、図９は、０．４μｍ未満の膜厚のブラックマトリクスを示していないが、薄い膜厚のブラックマトリクスに重畳された突起の高さは、低くなることを本発明者らは確認している。遮光層（額縁部）と異なり、ブラックマトリクスの遮光性はさほど要求されないので、本発明においてブラックマトリクスの形成を省き、異なる色の着色層の重畳のみでブラックマトリスの代替としても良い。なお、透過型液晶表示装置の裏面に配設される光源（バックライト）からの光は、ＴＦＴなどアクティブ素子の走査線や信号線で遮光することができる。
【０１８１】
なお、有効表示領域内でのスペーサ５の高さはと略同一となるが、高さの調整は、台座厚み及び着色層の選択、カラーフィルタ製造工程での塗布、現像、硬膜等のプロセス、スペーサ径（大きさ）などにより種々調整可能である。また、スペーサ５を形成していない台座４’は、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂの開口率の調整及びＴＦＴなどのアクティブ素子を遮光する目的で配設してある。
【０１８２】
また、後述する実施例５に示すブラックマトリクス上に透明導電膜を形成する構成では、有効な斜め電界の形成のため、ブラックマトリクスの膜厚を１μm以上の厚い膜厚で形成することができる。
【０１８３】
（セルギャップ調整層）
本発明に係るセルギャップ調整層１５を、着色画素上に部分的に配設される例として、図２に示した。この例では、セルギャップ調整層１５は、平面視反射部２５と同じ位置の、着色画素３Ｇの反射部及び位相差層１１の上部に積層される。上述したように、セルギャップ調整層１５は、透過部と反射部の光路差を調整する目的で配設する。そのため、少なくとも可視光の高い透過性と液晶パネル工程で必要な耐熱性のある樹脂材料をセルギャップ調整層に用いることができる。図３に示すように、額縁状の遮光層２上にもセルギャップ調整層１５’が配設され、セルギャップ調整層１５’と遮光層２の膜厚の合計は、緑色画素の膜厚と略等しくなっている。
【０１８４】
なお、セルギャップ調整層１５は、液晶表示装置として液晶の透過部と反射部の光路差を調整することが主目的であるが、例えば、感光性のアルカリ可溶性樹脂を用いるとともにグレートーンマスクなど部分的に透過率の異なるフォトマスクを用いて厚みを変えて形成しても良い。着色画素の主要透過部の光の波長に合わせて厚みを変えても良い。反射部に厚く形成するだけでなく、透過部に薄い膜厚でセルギャップ調整層を形成しても良い。
【０１８５】
セルギャップ調整層１５は、上述した透明樹脂、アルカリ可溶性樹脂、アクリル樹脂により形成することができる。セルギャップ調整層１５は、パターン状に形成するため、フォトリソグラフィ工程によりパターニング可能なアルカリ可溶性樹脂をその材料として用いることが好ましい。熱硬化型樹脂を用いても、ドライエッチングやリフトオフの手法でパターン形成することが可能である。なお、図１に示す実施形態におけるように、セルギャップ調整層を光散乱層１２により構成することが更に好ましい。
【０１８６】
上述したように、本発明に係るカラーフィルタ基板は、特に、半透過型液晶表示装置に適用される。本発明のカラーフィルタの着色画素は透過部と反射部に区分されるが、その反射部には、図２に示すように光散乱層１２が、着色画素の反射部に配設される。即ち、着色画素の反射部の凹部内に形成された位相差層１１上の平面視同じ位置に、光散乱層１２が配設される。
【０１８７】
光散乱層１２は単一あるいは複数種の非晶質微粒子が屈折率の異なるマトリクス樹脂１４中に分散して成るもので、入射光を散乱させて観察者の目にペーパーホワイト様の効果を持たせる光機能膜である。マトリクス樹脂１４は、耐熱性あり可視域透過である透明樹脂であれば良い。光散乱層１２の膜厚は、非晶質微粒子径・光の波長及び製造工程での適合しやすさの関係でおおよそ１．５μｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【０１８８】
光散乱層１２の非晶質微粒子１３としては、無機物から成る微粒子及び有機ポリマーから成る微粒子を例示できる。特に、非晶質であるということから有機ポリマー微粒子が主としてあげられるが、無機物微粒子であっても、非晶質であれば問題ない。 後述する相分離によりマトリクス樹脂中に非晶質微粒子を発現する方式であっても良い。非晶質微粒子をフォトリソグラフィの手法で形成し、その上にマトリクス樹脂（以下、透明樹脂として記載）を塗布する方法で形成しても良い。
例えば、無機物微粒子であればシリカやアルミナの酸化物等の球状の非晶質微粒子、有機ポリマー微粒子としては、アクリル微粒子やスチレンアクリル微粒子及びその架橋体、メラミン微粒子、メラミン−ホルマリン縮合物、（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー、シリコン樹脂微粒子等を例示できるが、そのなかでも、架橋アクリル樹脂微粒子は屈折率が１．５未満であり、更にシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子は屈折率が１．４２〜１．４５（ハロゲンランプＤ線５８９ｎｍ）と小さいため、特に好ましい。
【０１８９】
また、これらの微粒子は、光散乱層中の微粒子として主として含まれていれば良く、例えば、微粒子の７０％程度以上が含まれていれば良い。これらの微粒子の他に、塗液中での微粒子の分散安定性や、光散乱特性の微調整等を目的として、不定形微粒子等の非球状微粒子や、結晶性微粒子を３０％程度以下の少量加えても良い。
【０１９０】
更に、これ等の微粒子に適当な表面処理を施し、溶剤分散性や透明樹脂との相性を改善した上で、上記微粒子として適用することも可能である。このような表面処理の例としては、例えば、ＳｉＯ２ 、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、透明樹脂、カップリング剤、又は、界面活性剤等を塗布被覆する処理が挙げられる。また、その他、アルコール、あるいはアミンや有機酸等で表面反応を生じさせたりする処理が例示できる。
【０１９１】
非晶質微粒子１３の形状は特に限定するものではないが、球形または球形に類似する形状である。球形微粒子はサイズ、粒径分布等のコントロールが容易であり、従って、光散乱層１２の光学特性の制御が容易になる。微粒子の粒径としては、目的とする光散乱層の膜厚や着色有無により許容範囲が異なり、特に限定されない。しかし、通常、光散乱層の膜厚よりも大きい微粒子を使用すると、光散乱層の表面が非常に粗くなってしまい、あまり好ましくない。上記微粒子の粒径としては特に限定しないが、好ましい粒径範囲としては、平均粒子径０．８μｍ〜３μｍ程度、好ましくは平均粒子径１μｍ〜２μｍである。
【０１９２】
微粒子の比重は、光散乱層の光学特性に直接影響するものではないが、光散乱層１２を形成する際の塗布特性に多大な影響を及ぼし、ひいては光散乱層１２自身の特性にも関係する。従って、その値は、マトリクス樹脂１４の溶液の比重に近い事が、塗液の安定性にとって望ましい。
【０１９３】
上記微粒子を分散させるマトリクス樹脂１４としては、可視光線透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における熱処理や薬品処理に対する十分な耐性を具備するものが望ましく、例えば、屈折率の高い樹脂としてエポキシ変性アクリル樹脂、フローレン樹脂、ポリイミド樹脂が、また屈折率の低い樹脂としてフッ素変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂が適用できる。その他アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が適宜使用できる。
【０１９４】
光散乱膜層をフォトリソグラフィ工程でパターン状に設ける場合には、感光性と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が利用できる。また、これらの樹脂に熱硬化や紫外線硬化を付与し、併用することも可能である。
【０１９５】
例えば、微粒子の屈折率が１．４９（ハロゲンランプＤ線５８９ｎｍを用いての値）の架橋アクリル微粒子である場合、マトリクス樹脂の屈折率は１．５５〜１．６５であることが好ましい。また、微粒子が屈折率１．４２〜１．４５のシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子である場合、マトリクス樹脂は、屈折率１．５０〜１．６０であることが好ましい。
【０１９６】
上記光散乱層１２は、非晶質微粒子１３をマトリクス樹脂である透明樹脂１４中に混合・分散して透明基板上に塗布し、乾燥した後、フォトリソグラフィ工程を経て任意の形状に形成する。尚、塗布方法としては、スピンコート、フローコート、ロールコート法等が適用でき、露光方法としては投影露光、プロキシミティ露光が適用できる。
【０１９７】
光散乱層１２中の非晶質微粒子１３としては、二つの樹脂を混合し、相分離することにより形成可能な微粒子が例示できる。異なる屈折率を有する二つ以上の樹脂、添加材を適量選定し、溶剤中に溶解した塗液を基板上に塗布乾燥することにより、非晶質微粒子１３を形成することができる。
【０１９８】
相分離は二つの樹脂を溶液中に混合した時点で、或いは基板上に塗布乾燥して溶剤が揮発していく過程で成長し、塗膜が乾燥した時点で透明な非晶質微粒子１３が形成できる。このとき、溶液中では相分離した一方の樹脂が球形に成長しようとするが、基板上に塗布した場合、塗膜中の溶剤が揮発するに従い膜容積が減少し、且つ該球形は成長して容積を増していくが、上面からの応力で球形から円盤状に変形しながら成長する。
【０１９９】
二つの樹脂溶液から一方の樹脂が液滴として生成成長し、非晶質微粒子１３が形成する条件は、一方の樹脂をＡ、他の樹脂をＢとすると
１）Ａの量がＢの量より少ないこと、
２）Ａ溶液の表面張力がＢ溶液の表面張力より大きいこと、
３）Ａ溶液の蒸発速度がＢ溶液の蒸発速度より大きいこと、
４）Ａの分子量がＢの分子量より大きいこと
等があげられるが、特に量の大小は強度の制約条件である。
【０２００】
非晶質微粒子が、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成し、形成されると、非晶質微粒子が膜の内部に留まり、表面に出ることがないので、光散乱膜層の表面が平坦になり、さらにカラーフィルタの膜厚も均一なものとなる。
【０２０１】
相分離して形成した透明マトリクス樹脂１４及び非晶質微粒子１３は、可視光線透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における熱処理や薬品処理に対する十分な耐性を具備するものが望ましい。
【０２０２】
例えば、屈折率の高い樹脂としてエポキシ変性アクリル樹脂、フローレン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂が、また、屈折率の低い樹脂としてフッ素変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂が適用できる。その他アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が適宜使用できる。
【０２０３】
非晶質微粒子は球形状のものが入手し易く、また、透明なシリカ、シリコン樹脂の屈折率は１．４３〜１．４４、架橋アクリル樹脂の屈折率は１．４９であり、屈折率の高い樹脂として適用できる。
【０２０４】
光散乱層をフォトリソグラフィ工程でパターン状に設ける場合には、感光性と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が利用できる。また、熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂を利用することも可能である。
【０２０５】
上記樹脂以外にも、塗布適性を改善するための界面活性剤、感光性を付与させるための光重合開始剤、増感剤、等を添加することができる。
【０２０６】
光散乱層１２中の非晶質微粒子１３として前記二例とは異なる形状、異なる製造プロセスが例示できる。すなわち、透明樹脂を基板上に塗布乾燥しフォトリソグラフィ法等の手段を用いて膜厚数μｍ、パターンサイズ数μｍから数十μｍの微細なレリーフを多数形成し、加熱によって該レリーフを軟化させ、しかる後、熱架橋させる。この上に屈折率の異なる透明樹脂を塗布する事により、光散乱膜層が形成できる。
【０２０７】
非晶質微粒子が微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズであると、パターン形状（大きさと形、密度）を変更することで光散乱特性を調整できる。あるいは、マイクロレンズの断面形状を非対称にする、あるいは放物線形状にすることによって指向性ある光散乱層とすることができる。
【０２０８】
セルギャップ調整層である光散乱層のパターンの大きさは、位相差層の平面視の大きさと同じ大きさか、あるいは位相差層より大きい大きさのパターンで形成することが望ましい。
【０２０９】
なお、本実施形態に係るカラーフィルタ基板を用いて構成した液晶表示装置において、セルギャップ調整層をカラーフィルタ基板に対向するアレイ基板に形成した場合には、カラーフィルタ基板上のセルギャップ調整層を省くことができる。あるいは、透過部と反射部の液晶層の厚みが近い半透過型液晶表示装置（たとえば、特開２００３−２９２５２号公報や特開２００９−９３１１５号公報に開示される技術）に適用するカラーフィルタ基板では、セルギャップ調整層をより薄い厚みにするか、あるいはこれを省いた構成とすることができる。
【０２１０】
（着色画素の重畳形状）
ＴＦＴ用露光装置は、３σが１．５μｍの高いアライメント精度の装置が市販されている。ＴＦＴの場合には、金属配線に付されたアライメントマークが用いられているが、カラーフィルタの場合には、それと異なり、有機物膜（例えばブラックマトリクスなどの感光性着色組成物膜）に付されたアライメントマークを用いる。また、積層していく着色層も同様に、アライメントマークは有機物膜に付され、有機物膜の膜厚も１μｍから４μｍとＴＦＴの配線と比較して厚く、パターンエッヂにもテーパが形成されるため、そのアライメント精度は、３σで４．５μｍのアライメント精度が少なくとも必要となる。
【０２１１】
上述したように、ＶＡやＴＮ方式の液晶表示装置の液晶厚みは、約２μｍ〜４μｍである。本発明のカラーフィルタにおける着色層の厚みは、その液晶厚みの０．６倍〜１倍程度である。従って、着色層の具体的厚みは、約１．２μｍ〜４μｍとなる。
【０２１２】
なお、ブラックマトリクスの画線幅は、モバイル（小型）液晶表示装置向けと大型ＴＶ向けで異なるが、約５μｍ〜３０μｍである。画素の開口率を優先する場合には、上述したように、ブラックマトリクスの形成を省いても良い。
【０２１３】
図１０に厚い膜厚の着色画素２２のパターンエッヂ形状を、図１１に薄い膜厚の着色画素２３のパターンエッヂ形状をそれぞれ示す。アライメントに関わるパターンエッヂの長さｍ、ｎを４．５μｍとし、着色画素２２の膜厚ｓ，着色画素２３の膜厚ｔに、上述した着色層の厚み１．２μｍ以上４．０μｍ以下を適用し、そのパターンエッジのテーパ角度θ１，θ２（着色画素端部の透明基板１の面となす角度）を計算すると、その角度範囲は、約１５°以上４０°以下となる。従って、着色層２２，２３の膜厚ｓ，ｔにもよるが、良好な平坦性を得るためには、１５°以上４０°以下のテーパ角度で着色画素の端部形状を形成することが望ましい。
【０２１４】
なお、着色画素の端部形状は、重合開始剤の量、現像方法、露光量などを変えるなど、種々の方法で制御することができる。着色画素の平面視形状は、着色画素の連続したストライプ形状であるのが好ましい。
【０２１５】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板上に、カラーフィルタ表面の微妙なテクスチャーや、後述するセルギャップ調整層表面や、セルギャップ調整層形成前の処理（配向処理）等の０．１μｍ以下の表面の凹凸をカバーする目的や、電気絶縁性を向上させる観点で、透明樹脂からなる保護層や絶縁層を積層しても良い。保護層は、スペーサの高さをある程度確保するために、用いる透明樹脂の分子量を大きくするなどの工夫により、追随性を確保（平坦性確保と逆の方向）しやすいものを形成することができる。保護層を、たとえば０．０５μｍ〜０．３μｍの薄い膜厚で塗布形成することにより、スペーサ高さを確保することができる。また、あらかじめスペーサを高く形成することで、透明樹脂などで膜厚１μｍ以上の保護層を形成してもよい。保護層は、配向膜を兼ねても良いし、後述する位相差層の前処理の前にあらかじめ塗布形成しても良い。あるいは、位相差層や液晶の配向膜の光配向をアシストする添加剤（たとえば紫外線吸収剤）を含有するものであっても良い。さらに、保護層を介してＩＴＯなどと呼称される金属酸化物の薄膜による透明導電膜を形成しても良い。また、遮光層と同じ材料で突起をあらかじめ画素内に形成し、さらに着色層を積層して配向制御用構造物として用いても良い。スペーサと配向制御用構造物を兼用しても良い。例えば、ＴＦＴ基板側の液晶を駆動するＴＦＴ素子と、カラーフィルタ基板側の台座とを向かい合うように画素中心に形成することで垂直配向の液晶ディスプレイのスペーサと配向制御用構造物として兼用することができる。
【０２１６】
透明導電膜は、櫛歯状に形成しても良く、液晶配向制御や液晶のディスクリネーション防止を目的に 開口部であるスリットを透明導電膜に形成しても良い。あるいは、ＨＡＮや特許文献８に開示される技術における斜め電界効果付与のためなどに必要なパターンの形成を、透明導電膜に対し実施することができる。
【０２１７】
（位相差層）
半透過型液晶表示装置の反射部は、透過部と比較して光路差のほかに液晶に起因する位相差の差が生じる。このような反射部と透過部の位相差の違いにより、反射部の反射光や黒表示に着色を生じたり、あるいはノーマリブラック表示であるはずの表示がノーマリホワイト表示となることがあり、位相差の問題は大きい。
【０２１８】
これに対し、入射光を１／４波長位相差をずらし、反射電極での反射によってさらに１／４波長分位相差を加えることで、この問題を解消することができる（直線偏光に変換した入射光を該位相差層の厚み方向に１回の往復にて９０度偏光回転させる）。
【０２１９】
本発明に係る半透過型液晶表示装置において、位相差層に１／４波長位相、あるいは１／２波長位相を変化させる機能を付与する具体的な手法として、高分子液晶や架橋性高分子液晶溶液を用いた塗布形成方法、上述したアルカリ可溶な透明樹脂に複屈折調整剤を添加し形成する方法、重合性液晶化合物を用いる方法などが挙げられる。重合性液晶化合物の場合は、円盤状の分子構造を有するディスコティック重合性液晶化合物や棒状重合性液晶化合物を用いることができる。これらの列記した方法や材料を組み合わせて形成しても良い。
【０２２０】
また、偏光を１／４波長位相あるいは１／２波長位相変化させる機能付与の再現性を高めるため、位相差層の形成前に配向膜の形成や配向処理を施しても良い。重合性液晶化合物のように露光の量や露光波長で配向調整ができる場合は、着色画素の色によってその配向の密度や配向方向を調整することができる。配向膜の配向処理も、上記重合性液晶化合物と同様の光配向処理を採用できる。
【０２２１】
露光機は、超高圧水銀灯、ＹＡＧレーザ、固体レーザ、半導体レーザなどを露光波長も含め適宜選択することができる。レーザ露光のように露光波長の選択やレーザショット回数による露光量調整、レーザ光の入射角度等で、配向の密度や配向方向を調整することができる。複数のフォトマスクを用いて対応する着色画素毎に選択露光しても良い。複数方向からの照射を一度に行っても良い。また、露光は、偏光照射あるいは非偏光照射を問わない。先に偏光照射を行って後、加温しながら非偏光照射で固定化を行っても良い。酸素阻害がある場合は、不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
【０２２２】
位相差層の膜厚は、０．５μｍから５μｍ程度の範囲で、カラーフィルタ構成材料のみやあるいは液晶表示装置に適用する液晶の複屈折率にあわせて調整すればよい。位相差層の位相差の差は、露光量のほか重合性液晶化合物に加える重合性開始剤の添加量やその種類、ブレンドにより調整することができる。また、重合性液晶化合物がモノマーである場合、モノマーの反応性基を複数とすることで架橋密度をあげ、信頼性高い位相差層とすることができる。
【０２２３】
位相差層を、着色画素のそれぞれ主要な透過光の波長に合わせた位相差層とすることもできる。ノーマリブラック表示の場合、着色画素上に形成する位相差層のみでなく、遮光層（額縁部）上の位相差層にも１／４波長、あるいは１／２波長位相変化させる機能を付与することで、光漏れをなくすことができる。さらに、１／４波長層と１／２波長層を重ねて広帯域位相差層としても良い。ノーマリブラック表示の液晶表示装置において、位相差層１１’を額縁状の遮光層２上に、位相差層１１’と遮光層１１の合計膜厚と緑色画素の膜厚とがほぼ等しくなるように形成することで、光漏れを無くし、画質向上につなげることができる。
【０２２４】
重合性液晶化合物を位相差層として用いる場合、位相差層形成前に前処理として配向膜を塗布形成し、配向処理を行っても良い。また、位相差層を形成してカラーフィルタ基板とした後、液晶配向のための配向膜を形成することが望ましい。当配向膜が紫外線等のエネルギー線で配向量を調整できる配向膜である場合は、上述したようなレーザ露光で透過部と反射部の配向量を変えたり、また、色毎の配向を異ならせることができる。あるいは、位相差層の配向処理に用いた配向膜を透過部の液晶配向に用い、また、反射部の位相差層には異なる配向機能をもつ膜を別途形成することもできる。
【０２２５】
位相差層の下地となる配向膜に用いることのできる有機化合物には、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、スチレン／マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、スチレン／ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリカーボネート等のポリマーおよびシランカップリング剤等の化合物を挙げることができる。好ましいポリマーの例としては、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体のポリマー、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよびアルキル基（炭素原子数６以上が好ましい）を有するアルキル変性ポリビニルアルコールを挙げることができる。
【０２２６】
カラーフィルタの着色画素表面をラビングすることでも配向効果を得ることができる。さらに、市販の配向膜材料が適用でき、例えば 日産化学社製の配向膜材料（サンエバー）、日立化成デュポンマイクロシステムズ社製の配向膜材料（ＱＬ、ＬＸシリーズ）、ＪＳＲ社製の配向膜材料（ＡＬシリーズ）、チッソ社製の配向剤（リクソンアライナー）等が挙げられる。これら配向膜材料は、インクジェット用インクとして粘度調整を行う場合、ガンマブチロラクトン、ジエチレングリコールモノエチルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルアセテート、シクロヘキサノンなどの有機溶剤の添加にて可能である。
【０２２７】
位相差層の下地となる配向膜の配向処理は、液晶表示装置として用いる液晶の配向膜の配向方法と同じ方法が採用できる。例えば、機械的に配向膜の表面を擦るラビング手法のほか、紫外光を用いる光配向の方法であっても良い。紫外光の光源は、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、ショートアーク型のキセノンランプ、固体レーザ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザなど露光する紫外光の波長、照射角度、照射量など適宜選択できる。紫外光は、２方向、４方向など複数の方向からの照射方法を採用しても良い。
【０２２８】
後述する本発明の実施例では、配向膜のパターン形成に最も簡便なインクジェット方式で行った例について説明するが、現像処理可能な感光性の配向膜材料を用い、フォトリソグラフィの手法でパターン形成を行っても良い。
【０２２９】
セルギャップ調整層あるいは位相差層を、遮光部上に積層して遮光部段差を少なくすることは望ましい。図１４に示すように、従来、カラーフィルタの着色画素３と遮光層２で生じていた段差ａに起因する液晶配向ムラが、カラーフィルタの平坦性向上で改善されるのがその理由である。
【０２３０】
なお、本発明に係るカラーフィルタ基板の透過部と反射部の面積比率は、その液晶表示装置の使用目的・条件で調整することができる。
【実施例】
【０２３１】
（遮光層材料／黒色組成物の調製）
（顔料分散体ＲＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントレッド２５４／Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７＝８０／２０（重量比）混合物２０部、分散剤としてＢＹＫ−２００１を５部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＲＤ１）を調製した。
【０２３２】
（顔料分散体ＹＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０を２０部、分散剤としてソルスパース２４０００を５部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＹＤ１）を調製した。
【０２３３】
（顔料分散液ＢＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６を２０部、分散剤としてアジスパーＰＢ−８２１を５部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＢＤ１）を調製した。
【０２３４】
（顔料分散液ＶＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３を２０部、分散剤としてアジスパーＰＢ−８２１を５部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＶＤ１）を調製した。
【０２３５】
（樹脂溶液（Ｐ１）の合成）
反応容器にシクロヘキサノン８００部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行った。
【０２３６】
スチレン ６０部
メタクリル酸 ６０部
メチルメタクリレート ６５部
ブチルメタクリレート ６５部
熱重合開始剤 １０部
連鎖移動剤 ３部
滴下後十分に加熱した後、熱重合開始剤２．０部をシクロヘキサノン５０部で溶解させたものを添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。この樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂溶液（Ｐ１）とした。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約１０，０００であった。
【０２３７】
（黒色組成物）
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して黒色組成物を得た。黒色組成物は、後の実施例で遮光層及び台座の形成に用いる。
【０２３８】
上記顔料分散液（ＲＤ１） ２１部
上記顔料分散液（ＢＤ１） １７部
上記顔料分散液（ＹＤ１） ４部
樹脂溶液（Ｐ−１） ９部
トリメチロールプロパントリアクリレート ４．８部
光重合開始剤
（チバガイギー社製「イルガキュア−３６９」） ２．８部
光増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２部
シクロヘキサノン ３６．２部
以上のようにして得た黒色組成物は、塗布形成後の硬化させた膜厚１μmで、およそ１．８の光学濃度（ＯＤ値）である。塗布条件により膜厚調整が可能である。樹脂の固形比（樹脂溶液）の成分比調整で塗膜の光学濃度の調整も可能である。なお、上記黒色組成物では、緑色有機顔料は遮光性が悪いため、添加をしていない。
【０２３９】
（光学濃度（ＯＤ）の測定）
光学濃度（ＯＤ値）は物質が光を吸収する程度を表わす値であり、光路長が一定のとき、ＯＤ値が大きいほど物質の濃度が高いことを示す。本発明における光学濃度（ＯＤ値）は下記数式（１）で表される。上記にて得られた黒色組成物塗布基板をオリンパス社製分光器ＯＳＰ−２００を用いてＣ光源での三刺激値Ｙを測定し、式１を用いて光学濃度（ＯＤ）を算出した。
【０２４０】
〔式１〕
光学濃度（ＯＤ）＝−ｌｏｇ（Ｙ／１００）・・・（１）
（但し、ＹはＣ光源での三刺激値Ｙである）
測定用試料として、有機溶剤で希釈し、濃度調整した黒色組成物Ｂｌｋをガラス基板上に１μmの厚さに塗工し、自然乾燥させた。ホットプレートにて９０℃で１分間加熱して、余剰の溶剤を除去乾燥させた。その後、２３０℃にて１時間オーブンで焼成を行って遮光層の光学濃度測定試料とした。光学濃度（ＯＤ）は、およそ１．８であった。
【０２４１】
塗布条件により、膜厚の調整が可能である。また、樹脂溶液の成分（固形分）比の調整により、濃度を制御することも可能である。上記黒色組成物で、膜厚を４μmから５μmと厚く形成する場合には、樹脂溶液と溶剤（シクロヘキサノンなど）の配合量を増やし、有機顔料濃度を黒色組成物の１０％前後にすることで対応することができる。このときの遮光性は、光学濃度で３から４の範囲に設定することができる。
【０２４２】
後述する実施例では、黒色組成物の樹脂固形比および溶剤量を調整して、膜厚１．６μｍにて光学濃度を約３とした。
【０２４３】
（光散乱層用樹脂組成物の調製）
感光性の光散乱層用樹脂組成物を以下に示す組成で調製した。
【０２４４】
アルカリ可溶型感光性透明樹脂Ａ２
：フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート樹脂 ４．５重量部
透明粒子Ｂ３：ＭＸ１８０（綜研化学社製） ２重量部
光重合開始剤Ｃ：イルガキュア８１９
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製） ０．４５重量部
溶剤Ｄ：シクロヘキサノン ２１重量部
光重合モノマーＥ：Ｍ４００（東亞合成社製） ２重量部
Ａ２とＣとＥを混合し、塗布し、乾燥し、露光（２００ｍＪ／ｃｍ2 ）し、現像した後、２３０℃で６０分間硬膜化した後の透明樹脂の屈折率は、１．５８（Ｄ線５８９ｎｍ）であった。
【０２４５】
上記Ａ２、Ｂ３、Ｃ、Ｄ、Ｅを重量比でＡ２：Ｂ３：Ｃ：Ｄ：Ｅ＝４．５：２：０．４５：２１：２にしてメディアレス分散機で３時間混合撹拌し、光散乱層用樹脂組成物を得た。このときの組成物の粘度は１４ｃｐ／２５℃であった。
【０２４６】
（着色画素材料／着色組成物の調製）
[顔料製造例Ｒ２]
ジケトピロロピロール系赤色顔料ＰＲ２５４（チバスペシャリティケミカルズ社製「イルガフォアレッドＢ-ＣＦ」；Ｒ−１）１００部、色素誘導体（Ｄ−１）１８部、粉砕した食塩１０００部、およびジエチレングリコール１２０部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、６０℃で１０時間混練した。
【０２４７】
この混合物を温水２０００部に投入し、約８０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、８０℃で２４時間乾燥し、１１５部のソルトミリング処理顔料（Ｒ２）を得た。
【０２４８】
[顔料製造例Ｒ３]
アントラキノン系赤色顔料ＰＲ１７７（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」）１００部、色素誘導体（Ｄ−２）８部、粉砕した食塩７００部、およびジエチレングリコール１８０部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、７０℃で４時間混練した。この混合物を温水４０００部に投入し、約８０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、８０℃で２４時間乾燥し、１０２部のソルトミリング処理顔料（Ｒ３）を得た。
【０２４９】
[顔料製造例Ｒ４]
スルホン化フラスコにｔｅｒｔ−アミルアルコール１７０部を窒素雰囲気下において装填し、ナトリウム１１．０４部を添加し、この混合物を９２〜１０２℃に加熱した。溶融したナトリウムを激しく撹拌しながら１００〜１０７℃に一晩保持した。
【０２５０】
得られた溶液に、４−クロロベンゾニトリルの４４．２部およびジイソプロピルスクシナートの３７．２部を、８０℃でｔｅｒｔ−アミルアルコール５０部中に溶解した溶液を、８０〜９８℃で２時間かけて導入した。導入後、この反応混合物を８０℃でさらに３時間撹拌し、同時にジイソプロピルスクシナート４．８８部を滴下添加した。
【０２５１】
この反応混合物を室温に冷却し、メタノール２７０部、水２００部、および濃硫酸４８．１部の２０℃の混合物に添加し、２０℃で攪拌を６時間続けた。得られた赤色混合物を濾過し、残留物をメタノールと水とで洗浄した後、８０℃で乾燥して、４６．７部の赤色顔料（Ｒ４）を得た。
【０２５２】
[顔料製造例Ｇ２]
塩化アルミニウム３５６部および塩化ナトリウム６部の２００℃の溶融塩に、亜鉛フタ
ロシアニン４６部を溶解し、１３０℃まで冷却し、１時間攪拌した。反応温度を１８０℃に昇温し、臭素を１時間あたり１０部で１０時間滴下した。その後、塩素を１時間あたり０．８部で５時間導入した。
【０２５３】
この反応液を水３２００部に徐々に注入したのち、濾過、水洗して１０７．８部の粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の１分子内に含まれる平均臭素化数は１４．１個、平均塩素数は１．９個であった。なお、当実施例において、臭素化数を限定するものでない。
【０２５４】
得られた粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料１２０部、粉砕した食塩１６００部、およびジエチレングリコール２７０部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、７０℃で１２時間混練した。
【０２５５】
この混合物を温水５０００部に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、８０℃で２４時間乾燥し、１１７部のソルトミリング処理顔料（Ｇ２）を得た。
【０２５６】
[顔料製造例Ｙ２]
セパラブルフラスコに水１５０部を仕込み、さらに攪拌しながら３５％塩酸６３部を仕込み、塩酸溶液を調製した。発泡に注意しながらベンゼンスルホニルヒドラジド３８．７部を仕込み、液温が０℃以下になるまで氷を追加した。冷却後、３０分かけて亜硝酸ナトリウム１９部を仕込み、０〜１５℃の間で３０分撹拌した後、ヨウ化カリウムでんぷん紙で着色が認められなくなるまでスルファミン酸を仕込んだ。
【０２５７】
次に、バルビツール酸２５．６部を添加した後、５５℃まで昇温し、２時間そのまま撹拌した。次いで、バルビツール酸２５．６部を投入し、８０℃まで昇温した後、ｐＨが５になるまで水酸化ナトリウムを投入した。さらに８０℃で３時間撹拌した後、７０℃まで温度を下げ、濾過し、温水洗浄を行った。
【０２５８】
得られたプレスケーキを１２００部の温水にリスラリーした後、８０℃で２時間攪拌した。その後、そのままの温度で濾過を行い、８０℃の水２０００部で温水洗浄を行い、ベンゼンホンアミドが濾液側へ移行していることを確認した。得られたプレスケーキを８０℃で乾燥し、アゾバルビツール酸ジナトリウム塩６１．０部を得た。
【０２５９】
次いで、セパラブルフラスコに水２００部を仕込み、さらに撹拌しながら、得られたアゾバルビツール酸ジナトリウム塩の粉末８．１部を投入して分散した。均一に分散した後、溶液を９５℃まで昇温した、メラミン５．７部、ジアリルアミノメラミン１．０部を添加した。さらに、塩化コバルト（II）６水和物６．３部を水３０部に溶解した緑色溶液を３０分かけて滴下した。滴下終了後、９０℃で１．５時間錯体化を行った。
【０２６０】
その後、ｐＨを５．５に調整し、さらにキシレン４部、オレイン酸ナトリウム０．４部、水１６部をあらかじめ攪拌してエマルジョン状態とした溶液２０．４部を添加し、さらに４時間加温撹拌した。７０℃まで冷却した後、速やかに濾過し、無機塩が洗浄できるまで７０℃で温水洗を繰り返した。
【０２６１】
その後、乾燥、粉砕の工程を経て、１４部のアゾ系黄色顔料（Ｙ２）を得た。
【０２６２】
[顔料製造例Ｂ２]
銅フタロシアニン系青色顔料ＰＢ１５：６（東洋インキ製造社製「リオノールブルーＥＳ」）１００部、粉砕した食塩８００部、およびジエチレングリコール１００部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、７０℃で１２時間混練した。
【０２６３】
この混合物を温水３０００部に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、８０℃で２４時間乾燥し、９８部のソルトミリング処理顔料（Ｂ２）を得た。
【０２６４】
[顔料製造例Ｖ２]
LIONOGEN VIOLET RL（東洋インキ製造製）３００部を９６％硫酸３０００部に投入し、１時間撹拌した後、５℃の水に注入した。１時間撹拌後、濾過し、温水で洗浄液が中性になるまで洗浄し、７０℃で乾燥した。
【０２６５】
得られたアシッドペースティング処理顔料を１２０部、塩化ナトリウム１６００部、およびジエチレングリコール（東京化成社製）１００部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に仕込み、９０℃で１８時間混練した。次に、この混合物を約５リットルの温水に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、８０℃で２４時間乾燥し、１１８部のソルトミリング処理顔料（Ｖ２）を得た。
【０２６６】
（樹脂溶液（Ｐ２）の調製）
反応容器にシクロヘキサノン８００部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら１００℃に加熱して、同温度で下記のモノマーおよび熱重合開始剤の混合物を１時間かけて滴下し
て重合反応を行った。
【０２６７】
スチレン ７０．０部
メタクリル酸 １０．０部
メタクリル酸メチル ６５．０部
メタクリル酸ブチル ６５．０部
アゾビスイソブチロニトリル １０．０部
滴下後、さらに１００℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル２．０部をシクロヘキサノン５０部に溶解したものを添加し、さらに１００℃で１時間反応を続けて樹脂溶液を合成した。
【０２６８】
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃で２０分間加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０％となるようにシクロヘキサノンを添加してアクリルの樹脂溶液（Ｐ２）を調製した。
【０２６９】
（顔料分散体および着色組成物の調製）
下記表３に示す組成（重量部）の混合物を均一に撹拌混合した後、直径１ｍｍのジルコニアビーズを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色、緑色、青色の顔料分散体を得た。
【表３】
【０２７０】
その後、下記表４に示すように 顔料分散体アクリル樹脂溶液（Ｐ２）、モノマー、重合開始剤、増感剤、有機溶剤などの混合物を混合撹拌した後、５μｍのフィルタでろ過し、赤色、緑色、青色のそれぞれ着色組成物を得た。以下の実施例では、下記表４の着色組成物を用いて、赤色画素、緑色画素、青色画素を形成した。
【表４】
【０２７１】
以下、実施例１に基づいて本発明を詳細に説明する。
【０２７２】
〔実施例１〕
（カラーフィルタ基板の作製）
図１、３及び６を参照して、実施例１に係るカラーフィルタ基板の作製について説明する。
【０２７３】
上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板１上に、図１、３及び６に示す額縁状の遮光層２と台座４を形成した。遮光層２の厚みは１．６μｍ、台座４の厚みは０．６μｍとした。なお、遮光層２と台座４は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク（遮光層パターンと台座パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク）を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板１上に形成した。
【０２７４】
次いで、透明基板１上に、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、赤色積層部５Ｒ、緑色積層部５Ｇ、青色積層部５Ｂの積層によるスペーサ５を形成した。図１に示す反射部の着色画素を含む着色画素およびスペーサ形成のための露光用マスクは、グレートーンフォトマスク（着色画素の透過部パターンと反射部パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク）を用いた。その結果、着色画素の反射部には凹部が形成された。
【０２７５】
透明基板１に直接形成される着色層（赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ）部分の膜厚は、３．２μｍ±０．２μｍとした。反射部（凹部）の着色画素の膜厚は１．６μｍ±０．２μｍとした。本実施例では、着色画素の反射部である凹部を囲むように、高さ約１．６μｍの着色画素の壁が形成されているので、次に示すインクジェットによる配向膜形成において、インク滴の着弾時にインク滴が凹部外に流出せずに配向膜を塗布形成することができる。
【０２７６】
次に、位相差層１１を形成する前に前処理として、配向処理を以下のようにして実施した。即ち、位相差層１１を形成するための着色画素表面の前処理として、日産化学社製の配向膜材料サンエバーを粘度調整したものを用いて、インクジェット塗布装置にて反射部着色画素上に選択的に乾燥膜厚が０．１μｍになるように吐出した。
【０２７７】
インクジェットでの不吐出、ミスディレクション、ミスト無く正確に吐出するためには、不吐出時におけるレオロジー特性を制御する必要がある。インクジェットに充填されたインクの優れた吐出性を有するレオロジー特性は、周波数を１００から０．１Ｈｚまで変化させた時の２３℃から２５℃におけるインクの複素粘性率の初期値が２０ｍＰａ・ｓ以下、かつ、最大値が１０００ｍＰａ以下で、周波数１０Ｈｚから５０Ｈｚでの正接損失が１から２０である。インクジェットのノズルからの吐出量として、２から１０ｐｌ（ピコリットル）の範囲内にて１画素あたり１回の吐出とした。
【０２７８】
さらにホットプレート上で９０℃で１分間加熱乾燥させた後、クリーンオーブン中２６０℃で４０分間焼成し、硬膜した。続いて、この基板に対し一定方向にラビング処理を施すことにより、前処理とした。
【０２７９】
前処理を行った反射部着色画素上に、以下に詳述する１／４波長変化させる位相差機能をもつ位相差層１１を、膜厚１．６μm±０．１μmにて形成した。即ち、位相差層となる、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合し、０．６μｍのフィルタで濾過して得た重合性液晶化合物を前処理を施した着色画素上に、乾燥膜厚が１．６μｍになるように塗布し、ホットプレートにて９０℃で２分間加熱乾燥し、液晶配向基板を得た。
【０２８０】
水平配向重合性液晶 ３９．７部
（ＢＡＳＦジャパン株式会社製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ２４２」）
光重合開始剤 ０．３部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」）
界面活性剤 ６．０部
（ビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」２％シクロヘキサノン溶液）
シクロヘキサノン １５４．０部
次に、この重合性液晶化合物を塗布した基板を、半導体レーザを光源とする露光機を用い、フォトマスクを介して反射部のそれぞれ着色画素領域毎に紫外線を露光した。紫外線の照射量は、レーザのショット回数を変えて、赤色画素領域では５００ｍＪ／ｃｍ２、緑色画素領域では２００ｍＪ／ｃｍ２、青色画素領域では５ｍＪ／ｃｍ２としてそれぞれ露光し、さらに現像処理にて位相差層のパターンを形成した。
【０２８１】
続いて、基板をクリーンオーブンに入れ、２３０℃で４０分間焼成を行なって１／４波長層である位相差層の形成されたカラーフィルタ基板を得た。
【０２８２】
得られたカラーフィルタ基板の着色画素および位相差層の位相差の合計を測定したところ、赤色画素部分は波長６３０ｎｍの光において１６６ｎｍ、緑色画素部分は波長５５０ｎｍの光において１３６ｎｍ、青色画素部分は波長４５０ｎｍの光において１１２ｎｍであった。即ち、着色画素および位相差層の位相差の合計は、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係を満たしていることがわかる。
【０２８３】
その結果を下記表５に示す。
【表５】
【０２８４】
額縁状の遮光層２上にも、同じ額縁状パターンにて位相差層１１’を形成した。遮光層２と該遮光層上の位相差層１１’の合計膜厚は約３．２μｍであり、緑色画素３Ｇの膜厚と略同一とした。
【０２８５】
次に、光散乱層（セルギャップ調整層）１２を、前記の光散乱層組成物をもちいて、１．９μmの膜厚にて形成した。形成方法は、光散乱層１２のパターンを有するフォトマスクを用い、２００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線露光を行い、アルカリ現像液で現像した後、２３０℃で４０分間の熱処理にて硬膜した。この露光及び熱処理は、光散乱層１２下部に既に配設された位相差層の追加硬膜での安定化につながる。光散乱層１２の積層により、位相差層の酸素阻害が解消され、再度紫外線露光を含めた硬膜処理で安定化できる。本実施例では、あらかじめ着色画素に凹部を設けてのち、位相差層の熱処理での硬膜を行うので、露光量の差を問わず、形状崩れなく、位相差層を良好に形成することができた。
【０２８６】
図４に示す台座４上の突起高さｄは、青色画素側で０．１μｍ、緑色画素側で０．１４μｍと低く、平坦性は良好であった。
【０２８７】
また、図３に示すスペーサ５の底辺の大きさは２５μｍとし、スペーサ５を構成する積層着色層の全体の高さは約３．９μｍとした。次に、スパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜を積層した。
【０２８８】
対象とする液晶表示装置の液晶厚みは、３．８μｍである。後述する図１８に示す反射部上の液晶層の厚みは、１．８μｍとした。
【０２８９】
〔実施例２〕
（カラーフィルタ基板の作製）
本実施例に係るカラーフィルタ基板について、平面図である図１２、部分平面図（緑色画素）である図１３及びその断面図である図１４を参照して説明する。本実施例は、ブラックマトリクスを形成した点、セルギャップ調整層として光散乱層ではなく透明樹脂を用いた点、及びスペーサを着色画素中央に配設した点が実施例１と異なる。
【０２９０】
上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板１上に、示すブラックマトリクス３８を形成した。ブラックマトリクス３８の厚みは０．６μｍとした。なお、ブラックマトリクス３８と遮光層２は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク（遮光層２用とブラックマトリクス３８用にそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク）を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板１上に形成した。
【０２９１】
さらに、ブラックマトリクス３８を形成した透明基板１上に、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画３Ｂを形成した。ガラスである透明基板１に直接形成される着色層（赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ）部分の膜厚は、いずれも３．２μｍ±０．２μｍとした。
【０２９２】
図１３及び図１４に示す緑色画素３Ｇの反射部（凹部）４０には、１／４波長変化させる位相差機能をもつ位相差層４１を、膜厚１．６μｍ±０．１μｍにて形成した。位相差層４１を配向させて位相差機能を付与するための着色画素表面の前処理及び位相差層４１の形成及びこれらに用いた材料は、実施例１と同様とした。
【０２９３】
次に、位相差層４１上に、アルカリ現像可能なアクリル系光感光性樹脂を用いて膜厚１．９μmのセルギャップ調整層４５を形成した。額縁状の遮光層２上にも、同じ額縁状パターンにてセルギャップ調整層を形成した。遮光層と該遮光層上のセルギャップ調整層の合計膜厚は約３．２μｍであり、緑色画素３Ｇの膜厚と略同一とした。
【０２９４】
次に、スパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜４９を積層した。
【０２９５】
該透明導電膜４９上に、それぞれ断面が台形状であるスペーサ４６、サブスペーサ４７を形成した。スペーサ４６、サブスペーサ４７形成のための露光用マスクは、グレートーンフォトマスクを用いた。サブスペーサ４７の高さは、スペーサ４６とセルギャップ調整層４５を合わせた高さより０．３μm低い高さとした。サブスペーサ４７の形成位置は、遮光層上のみとした。また、スペーサ４６の底辺の大きさは１５μｍとし、高さは約２μmとした。なお、対象とする液晶表示装置の液晶層の厚みは、３．８μｍである。
【０２９６】
本実施例においても、実施例１と同様に、良好な結果を得ることができた。
【０２９７】
〔実施例３〕
（カラーフィルタ基板の作製）
本発明のカラーフィルタ基板の模式平面図である図８に基づき、またその部分断面図である図２及び図３を併用して実施例を説明する。
【０２９８】
上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板１上に、図８、図２に示す遮光層２と台座４を形成した。遮光層２の厚みは１．６μｍ、ブラックマトリクス８及び台座４の厚みは０．６μmとした。なお、遮光層２と、ブラックマトリクス８及び台座４は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク（遮光層パターンと台座パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク）を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板１上に形成した。
【０２９９】
次に、図３に示すように、透明基板１上に、遮光層２、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ、また、着色層の積層によるスペーサ５、サブスペーサ６を形成した。スペーサ５、サブスペーサ６の形成のための露光用マスクは、当該パターン部が低透過率であるグレートーンフォトマスクを用いた。
【０３００】
透明基板１に直接形成される着色層（赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ）部分の膜厚は、いずれも３．２μｍ±０．２μmとした。
【０３０１】
図２に示す着色画素の反射部（凹部）には、１／２波長の位相差機能をもつ位相差層１１を、下記表６に示すように、膜厚２．６μm±０．１５μmにて形成した。位相差層１１を配向させて位相差機能を付与するための着色画素表面の前処理は、実施例１と同様とした。各着色画素に対応する位相差量は、露光量で調整した。位相差層１１となる重合性液晶組成物は、下記に示す組成とした。
【０３０２】
水平配向重合性液晶 ４９．５部
（大日本インキ化学工業株式会社製「ＵＣＬ-０１７」）
光重合開始剤 ０．５部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製「イルガキュアーＯＸＥ０１」）
界面活性剤 ２．０部
（ビックケミー社製「ＢＹＫ３３０」２％シクロヘキサノン溶液）
シクロヘキサノン １４８．０部
【表６】
【０３０３】
次に、アルカリ現像可能なアクリル系光感光性樹脂を用いて膜厚０．９μmのセルギャップ調整層１５を形成した。図２に示す額縁状の遮光層２上にも、同様パターンにてセルギャップ調整層１５’を形成した。スペーサの高さ及び形状は実施例１と同様である。
【０３０４】
なお、以上の実施例３により得たカラーフィルタ基板では、位相差層１１の膜厚は２．６μｍであり、膜厚３．２μｍの着色画素（例えば、緑色画素３Ｇ）の凹部に形成されると、着色画素の表面より突出するので、実際には、図１５に示すような構成となる。
【０３０５】
次にスパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜を積層してカラーフィルタ基板とした。
【０３０６】
本実施例においても、実施例１と同様に、良好な結果を得ることができた。
【０３０７】
〔実施例４〕
図１６を参照して、本実施例に係るカラーフィルタ基板について説明する。
【０３０８】
本実施例では、あらかじめ透明導電膜５９を形成した透明基板１を用いた。該透明導電膜５９上に、実施例２と同様にブラックマトリクス５８、着色画素３Ｒ,３Ｇ,３Ｂ、セルギャップ調整層、スペーサ５５、サブスペーサ５６を形成した。それぞれ着色画素の中央には、着色画素長手方向に６μm画線幅のブラックマトリクス５８’をあわせ配設した。セルギャップ調整層の図示は省略した。
【０３０９】
透明導電膜５９は、膜厚０．１４μmとし、スパッタリング装置で成膜した。
【０３１０】
本実施例においても、実施例１と同様に、良好な結果を得ることができた。
【０３１１】
〔実施例５〕
図１７を用いて、カラーフィルタ基板である実施例５を説明する。
【０３１２】
当実施例では、先にブラックマトリクス６８を形成した後、透明導電膜６９を形成した。該透明導電膜６９上に、実施例２と同様に着色画素３Ｒ,３Ｇ,３Ｂ、セルギャップ調整層、スペーサ６５、サブスペーサ６６を形成した。それぞれ着色画素３Ｒ,３Ｇ,３Ｂの中央には、着色画素長手方向に６μm画線幅のブラックマトリクス６８’をあわせ配設した。セルギャップ調整層の図示は省略した。
【０３１３】
透明導電膜６９は、膜厚０．１５μmとし、スパッタリング装置で成膜した。
【０３１４】
本実施例においても、実施例１と同様に、良好な結果を得ることができた。
【０３１５】
〔実施例６〕
（液晶表示装置の作製）
実施例１で作製したカラーフィルタ基板３１とＴＦＴ基板３２を対向させて配置し、それらの間に液晶層３３を挟持して、液晶表示装置とした。なお、偏光フィルム、位相差フィルム、配向膜の図示は省略した。参照符号３４，３５は、それぞれＴＦＴ素子、画素電極を示す。
【０３１６】
本実施例において、カラーフィルタ基板３１は、遮光層とセルギャップ規制層を合わせた膜厚が緑色画素である着色層３Ｇと同じ膜厚であり、余分な突起構造物がないため、スムーズで均一な液晶の充填をすることができ、画像表示も極めて均質であり、良好であった。着色画素周辺や遮光層と表示領域との境界部での液晶配向の乱れもなく、光漏れのない高画質の液晶表示装置が得られた。
【０３１７】
なお、図１８に示したＴＦＴ素子３４の近傍の液晶表示装置の部分拡大図を図１９に示した（光散乱層及びセルギャップ規制層は図示されていない）。本実施例によると、反射部に設けられた位相差層の存在のため、反射部と透過部での表示品質に差がなくなり、高透過率の液晶表示装置が得られる。
【０３１８】
〔実施例７〕
（液晶表示装置の作製）
図２０を参照して。本実施例に係る液晶表示装置について説明する。
【０３１９】
本実施例は、共通電極８３と絶縁層を介して櫛歯状の画素電極８２を備えるアレイ基板７２と、実施例５と同一構成のカラーフィルタ基板７３を用いて液晶表示装置を作製した。液晶表示装置の外面に貼付した偏光板、位相差板及びバックライト光源は図示を省略した。なお、図２０は、緑色画素の透過部断面であり、反射部は図示していない。
【０３２０】
本実施例に用いたカラーフィルタ基板７３では、ブラックマトリクス７８上に透明導電膜７９が形成されているため、液晶表示装置を構成したときに、ブラックマトリクス７８の膜厚分だけ、アレイ基板７２の側の画素電極（櫛歯状電極）８２と近い距離となり、図２０に矢印で示すように、斜め電界の形成がスムーズとなるという利点がある。画素電極８２との斜め電界形成のため、ブラックマトリクスの膜厚を調整することができる。
【０３２１】
本実施例に係る液晶表示装置は、画像表示も極めて均質であり、良好であった。着色画素の周辺や遮光層と表示領域との境界部での液晶配向の乱れもなく、光漏れのない高画質の液晶表示装置が得られた。
【０３２２】
なお、共通電極は画素単位でベタ膜で形成しても、あるいは櫛歯状に形成しても良い。透明導電膜にスリット状の開口部を形成しても良い。共通電極や画素電極は、アルミニウム合金などの金属薄膜で形成しても良く、あるいはＩＴＯなどの透明導電性薄膜で形成しても良い。
【０３２３】
また、上述した実施例４、実施例５及び実施例７に記載の透明導電膜は、液晶駆動時にグランドに落としても良く、あるいは、共通電極と同じ電位としても良い。
【０３２４】
本発明は、液晶配向方式について、垂直配向方式に限定するものでない。例えば、位相差層の厚みもしくはΔｎｄを変えた種々の位相差機能が得られ、あるいは光配向やラビングによる配向を調整することにより種々の位相差層がえられ、様々な配向方式の液晶表示装置に対応することができる。本発明に採用することの可能な液晶材料の誘電率異方性は、正の材料でも負の材料でも良い。
【符号の説明】
【０３２５】
１・・・透明基板
２・・・遮光層
３Ｒ・・・赤色画素
３Ｇ・・・緑色画素
３Ｂ・・・青色画素
４，４’・・・台座
５，５５・・・スペーサ
５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ・・・積層着色層
６，５６・・・サブスペーサ
７・・・突起
８，３８，５８，５８’，６８，６８’，７８・・・ブラックマトリクス
９，４９，５９，６９，７９・・・透明導電膜
１０・・・凹部
１１，１１’，４１・・・位相差層
１２・・・光散乱層（セルギャップ調整層）
１３・・・非晶質微粒子
１４・・・マトリクス樹脂（透明樹脂）
１５，１５’，４５・・・セルギャップ調整層
２２・・・厚い着色画素
２３・・・薄い着色画素
３１，７３・・・カラーフィルタ基板
３２・・・ＴＦＴ基板
３３・・・液晶層
３４・・・ＴＦＴ素子
３５，８２・・・画素電極
４６・・・スペーサ
４７・・・サブスペーサ
７２・・・アレイ基板
８３・・・共通電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置に係り、特に、液晶表示装置の裏面のバックライトと外光を併用する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及びそのカラーフィルタ基板を備える半透過型液晶表示装置に関する。また、特に、本発明は、ＶＡやＴＮなどの縦電界方式あるいは斜め電界方式の液晶駆動方式の液晶表示装置に好適なカラーフィルタ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイなどの薄型表示装置のさらなる高画質化、低価格化および省電力化が求められている。液晶表示装置向けカラーフィルタにおいては、十分な色純度や高いコントラスト、平坦性、及び低い誘電率など、液晶駆動に支障を与えにくい電気的特性が要求されている。
【０００３】
高画質液晶ディスプレイにおいて、ＶＡ（Vertically Alignment）、ＨＡＮ（Hybrid-aligned Nematic）、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）などの液晶の配向方式あるいは液晶駆動方式が提案され、それにより、広視野角及び高速応答のディスプレイが実用化されている。
【０００４】
液晶部分子をガラスなどの基板面に並行に配向させた広視野角で高速応答に対応しやすいＶＡ方式、また、広視野角に有効なＨＡＮ方式などの液晶表示装置では、カラーフィルタに対しては、平坦性（膜厚の均一性やカラーフィルタ表面の凹凸の低減）と誘電率などの電気的特性について、さらに高いレベルが要求されている。このような高画質液晶ディスプレイでは、斜め方向の視認での着色の低減のため、液晶セル厚（液晶層の厚み）を薄くする技術が主要な課題となっている。
【０００５】
ＶＡ方式では、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されているように、ＭＶＡ（Multi-Domain Vertically Alignment）、ＰＶＡ（Patterned Vertically Alignment）、ＶＡＥＣＢ（Vertically Alignment Electrically Controlled Birefringence）、ＶＡＨＡＮ（Vertical Alignment Hybrid-aligned Nematic）、ＶＡＴＮ（Vertically Alignment Twisted Nematic）などの種々の改良表示モードの開発が進んでいる。
【０００６】
また、ＶＡ方式などの液晶の厚み方向に駆動電圧を印加する縦電界方式の液晶表示装置では、より高速の液晶応答、広い視野角技術、及びより高い透過率が主要な課題となっている。特許文献２に開示されている技術は、横電界と縦電界を併用し、液晶を介して対向する基板間に生じる斜め電界を液晶の制御に活用する技術である。
【０００７】
液晶表示装置の斜め方向の視認での着色の低減に対しては、カラーフィルタの平坦化とあわせて、液晶セル厚の均一化のために着色層を重ねてスペーサとして利用する技術がある。スペーサをフォトリソグラフィの手法により着色層などを積層することにより形成することは、均一な液晶セルギャップ確保の観点では優れている。
【０００８】
ＶＡ方式やＴＮ方式などの一般的な液晶セルは、カラーフィルタ基板のカラーフィルタ側とアレイ基板のアレイ側を向かい合うように貼り合わせることにより構成される。通常、カラーフィルタに液晶セルの液晶厚みを確保するためにスペーサを配設して、両基板間に挟持されている液晶層の厚みを制御する。また、透過型液晶表示装置においては、液晶セルのアレイ基板側の裏面に上記したバックライトとともに、光を拡散させる拡散板を設置する構成が多い。
【０００９】
通常、ＶＡ方式やＴＮ方式などの液晶表示装置の基本的構成は、共通電極を備えたカラーフィルタ基板と、液晶を駆動する複数の画素電極（例えば、ＴＦＴ素子と電気的に接続され、櫛歯状パターン状に形成された透明電極）を備えたアレイ基板とで、液晶を挟持する構成である。この構成では、カラーフィルタ上の共通電極とアレイ基板側に形成された画素電極との間に駆動電圧を印加して液晶を駆動する。画素電極やカラーフィルタ表面の共通電極としての透明導電膜は、通常、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＧＺＯ(Indium Garium Zinc Oxide)などの導電性金属酸化物の薄膜を用いる。
【００１０】
半透過型液晶表示装置（Transflective ＬＣＤ）は、ひとつの画素を、液晶表示装置の裏面からのバックライトの光を透過光として用いる透過部と、外光やフロントライトからの光を反射して用いる反射部とに分割して用いる液晶表示装置である。あるいは、明るい室外ではバックライトを消して太陽光などの明るい外光でその表示を視認できる液晶表示装置である。
【００１１】
赤色、緑色、青色のそれぞれ光の主波長に伴う光漏れや着色の問題を解決するため、液晶の厚みを異ならせる（色ごとに異なるセルギャップ）技術は公知である（例えば、特許文献３参照）。また、赤色、緑色、青色の色ごとに異なる位相差層を形成する技術や、液晶表示装置の反射部に位相差調整の目的で１／４波長の位相差層を配設する技術などもまた公知である（例えば、特許文献４、５、６、７参照）。特許文献４、５、６に開示されている技術は、反射部と透過部で異なる位相差をもつカラーフィルタを提案している。
【００１２】
しかし、これらいずれの特許公報にも、カラーフィルタの着色画素のもつ厚み方向位相差を含めて着色画素上の位相差層の位相差を色毎に最適する技術は開示されていない。また、これら特許文献には、光散乱層に係る技術の記載もない。
【００１３】
また、遮光性の隔壁部を設け、液滴吐出法によりカラーフィルタ、配向膜、位相差膜、液晶層厚調整層を形成することが提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２６４０４３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１８３号公報
【特許文献３】特開平３−３０１２６号公報
【特許文献４】特許第４２６９７０２号公報
【特許文献５】特開２００６−８５１３０号公報
【特許文献６】特開２００６−２９２８４７号公報
【特許文献７】特開２００８−１６５２５０号公報
【特許文献８】特開２００９−１２８８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献３に開示されている技術は、透過型液晶表示装置での赤色、緑色、青色表示での液晶が抱える波長分散問題を解消するが、半透過型液晶表示装置での反射部での技術については検討されていない。また、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料（色材）由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。
【００１６】
液晶表示装置に用いるカラーフィルタの赤色画素には、通常、アクリルなどの透明樹脂に赤色の有機顔料であるジケトピロロピロール系赤色顔料（C.I. Pigment Red ２５４）とアントラキノン系赤色顔料（C.I. Pigment Red １７７）とこれに若干量の黄色顔料を分散して用いる。これら顔料を色剤とする赤色画素は、＋２０ｎｍから＋６０ｎｍのかなり大きな厚み方向位相差を有する。また、同様に、緑色画素には、ハロゲン化銅フタロシアニン系緑色顔料（C.I. Pigment Green ３６）を主たる顔料とし、さらに色調整用の黄色顔料を加え、透明樹脂に分散して用いることが一般的である。ところが、このハロゲン化銅フタロシアニン系緑色顔料を色材とする緑色画素は、−２０ｎｍから−５０ｎｍと大きく負の方向にある厚み方向位相差を持っている。青色画素の色材は、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を用いることが一般的であるが、これらの顔料も顔料合成やその着色組成物組成などによって位相差のバラツキを持っている。こうした有機顔料由来の位相差を無視して、液晶表示装置に搭載する位相差を設計しても、光漏れや意図しない着色を避けることはむつかしい。なお、本発明者らは、液晶表示装置の黒表示時の斜め視認性改善の目的で、着色画素の厚み方向位相差を調整する技術を特許第４３０６７３６号公報に開示しており、この技術を本発明に利用することが可能であることを見出している。
【００１７】
特許文献３に開示されている技術は、透過型の液晶表示装置に関する技術であり、半透過型液晶表示装置の反射部に関わる技術についての開示は無く、反射部に形成する位相差技術の示唆もない。
【００１８】
特許文献４には、その請求項２において、液晶表示装置の液晶層側に位置するカラーフィルタ上に配向膜と高分子液晶を含む位相差層を形成し、透過部では高分子液晶をランダム配向（位相差を付与しない）とし、反射部では略円偏光あるいは直線偏光に対して有効な位相差を有する技術が開示されている。換言すれば、この技術は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタ上の配向膜を、フォトレジストパターンを用いて反射部のみラビングし、このラビング済みの配向膜上の位相差層を配向処理し、有効な位相差を付与する技術である。カラーフィルタ上には、その全面に配向膜及び位相差層が形成されることになる。
【００１９】
この技術は、透過部の位相差層をランダム配向とするものであるが、液晶表示装置の液晶と異なり電界をかけての制御ができないため、残留位相差の問題があり、残留位相差が透過部表示を劣化させてしまう。また、この技術は、反射膜上にカラーフィルタや位相差層を積層するため、反射膜を光反射性の電極として用いることが困難であり、別途、透明導電膜を形成しなければならないという問題もある。また、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料（色材）由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。
【００２０】
特許文献５に開示されている技術及び特許文献７の一部の実施例では、位相差層が透過部と反射部を覆う形で（あるいはカラーフィルタ全面に）形成されているため、上記した位相差層の透過部での残留位相差の問題がある。
【００２１】
特許文献６に開示されている技術及び特許文献７の一部の実施例では、カラーフィルタの着色画素の反射部にのみ位相差層を形成する技術が開示されている。しかしながら、１／４波長層などの位相差層を反射部に断面矩形状の独立したパターンの形で形成するときに、熱処理による硬膜時に流動化し、表示に悪影響のある形状崩れが発生しやすい。また、１／４波長層などの位相差層を、光硬化や、光硬化に熱硬化を併用することにより形成する場合、１／４波長層の形成に用いる重合性液晶化合物の未反応モノマーが、１／４波長層の表面部位に残留しやすいという問題がある。未反応モノマーは、液晶表示装置に用いる液晶を汚染し、表示特性を劣化させる原因となったり、また、１／４波長層自体の位相差に経時変化を生じる原因となることがあった。重合性液晶化合物の多くは、酸素阻害があり、露光後の硬膜後にも上記のような未反応部が残りやすく、光学機能の劣化につながっていた。
【００２２】
前記したように、１／４波長層を着色画素毎にパターン形成せず、ベタ膜で用いる場合は、１／４波長の位相差が不必要な部分（透過部）に位相差が残留し、表示品質への悪影響が避けられなかった。
【００２３】
カラーフィルタ上に１／４波長層や１／２波長層を形成するために、重合性液晶化合物など位相差機能を付与できる材料を用いる場合、カラーフィルタ上にあらかじめ配向膜を形成し、その配向膜にラビングや光配向などにより配向能を付与しておく必要がある。配向能を持っていない配向膜あるいは配向膜を形成しない場合は、十分な位相差が得られない。また、上記位相差層は、反射部のみに形成することが重要であるが、この反射部に先立って形成する配向膜の選択的形成はインクジェットの手法が最も簡便である（なお、印刷方式による配向膜の形成では、液晶の画素サイズの微細パターンには精度面で不十分である。）。
【００２４】
ところが、カラーフィルタの着色画素が平坦であるか、もしくは階段状の段差しかない場合、インクジェットによる配向膜材料インク滴の着弾時に配向膜材料が周辺画素やＢＭ上に流出してしまうという問題がある。この場合、インク滴の保持には、着色画素に凹部を形成することが必要となる。特許文献４及び特許文献５に開示されている着色画素の段差のみでは、インク滴の流出を防止することができない。特許文献６に開示されている技術は、位相差層の形成前に配向膜を形成することの記載がなく、位相差層の配向軸の設定手段が不明であり、また、位相差層に十分な位相差を付与できない可能性が高い。
【００２５】
半透過型液晶表示装置において、位相差層の設置を開示する特許文献５、６、７の技術では、カラーフィルタ着色画素に用いる有機顔料由来の着色画素の厚み方向位相差については、なんら考慮されていない。
【００２６】
半透過型液晶表示装置において、位相差層の設置を開示する特許文献４、５、６、７の技術では、太陽光などの強度が高く、平行光下で液晶表示装置を用いることを想定しておらず、明るい環境および暗い環境ともに使用できる液晶表示装置とするものではなかった。太陽光などの平行光下での反射表示は、画素配列との関係でモアレを生じやすいという問題がある。
【００２７】
特許文献８には、あらかじめ遮光性の隔壁部を基板上に設け、この隔壁部の間に液滴吐出法でカラーフィルタや位相差層を形成する技術が開示されている。この技術には、いくつかの問題がある。第１には、透過部と反射部の境界に遮光性の隔壁を形成せざるを得ず、画素の開口率を下げ、暗い表示になること。第２には、ノズルから吐出された液滴を保持する高さのある隔壁部は、この技術の重要な構成部分であるが、遮光性で、かつ、感光性の材料（例えば特許文献８の段落００４８及び００６０に方法等の記載がある。しかし、隔壁部の高さや膜厚の記載はない）では、液晶表示装置に好適な細線や良好な断面形状での収率が高い製造が困難である。印刷法による形成にしても、感光性遮光性材料と同様、例えば、１０μｍの画線幅で４μｍの高さの隔壁部を断面矩形状の良好な形状で形成することは困難であり、高画質やモバイル向けの液晶表示装置には適用が難しい。
【００２８】
高さのある隔壁は、反射表示時の斜め入射光や反射光をカットし暗い表示を増長する。加えて、当技術の遮光性の隔壁部の具体的材料についての記載がなく、また、当技術に開示される反射共通電極の構成では、光の反射が鏡面状となり、反射表示での広視野が確保できない。特許文献８には、光散乱膜を用いてのペーパーホワイト表示に関する技術は、開示されていない。
【００２９】
特許文献８に開示された技術で用いている構成部材では、反射表示領域を含めた表示領域の液晶層厚みを均一に保持するスペーサの形成が困難であり、基板のたわみや温度、圧力変化による液晶層厚みの変化からくる表示ムラが考慮されていない。
【００３０】
加えて、これら従来技術には、人の目の視感度を勘案して緑色画素と遮光層（遮光性の額縁部）との平坦性を改善し、製造工程を増やさずに半透過型の液晶表示装置とする技術は開示されていない。
【００３１】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされ、ＶＡ方式やＴＮ方式などの縦電界方式、あるいは斜め電界方式の液晶表示装置用に好適な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第１の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第１の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第１の位相差層の厚み方向に１回の往復の透過により９０度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第１の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を提供する。
【００３３】
このような半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記複数色の着色画素の厚み方向の位相差を、赤色画素の厚み方向位相差≧緑色画素の厚み方向位相差≧青色画素の厚み方向位相差の関係にすることができる。
【００３４】
前記緑色画素が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として含むものとすることができる。
【００３５】
前記凹部における着色画素の膜厚と、前記凹部以外の着色画素の膜厚の比を、１／２から１／４の範囲内とすることができる。
【００３６】
前記第１の位相差層上に第１のセルギャップ調整層を形成することができる。
【００３７】
前記第１のセルギャップ規制層の表面と前記凹部以外の着色画素の表面との高さの差を、液晶表示装置の液晶層の厚みの略１／２とすることが出来る。
【００３８】
前記第１のセルギャップ調整層を、光散乱層とすることができる。
【００３９】
前記透明基板上の有効表示領域に前記着色画素を区分するように配置された、前記遮光層と同一材料からなるブラックマトリクスを更に具備することができる。
【００４０】
前記遮光層の膜厚より前記ブラックマトリクスの膜厚を薄くすることができる。
【００４１】
前記透明導電膜を、前記ブラックマトリクスと前記透明基板との間に配設することができる。
【００４２】
前記透明導電膜を、前記ブラックマトリクスと前記着色画素との間に配設することができる。
【００４３】
前記遮光層上に積層された第２のセルギャップ調整層を更に具備し、前記遮光層と第２のセルギャップ調整層の合計膜厚を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることができる。
【００４４】
前記遮光層上に積層された第２の位相差層を更に具備し、前記遮光層と第２の位相差層の膜厚の合計を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることができる。
【００４５】
前記スペーサを、前記着色画素の中央に配設される、液晶配向制御の役割を兼ねる配向制御用構造物とすることができる。
【００４６】
前記スペーサと同じ材料からなる配向制御用突起を着色画素上に配設することができる。
【００４７】
前記透明導電膜を、少なくとも複数色の着色画素及び第１のセルギャップ調整層の上に積層することができる。
【００４８】
前記複数色の着色画素の膜厚を、赤色画素の膜厚≦緑色画素の膜厚≦青色画素の膜厚の関係とすることができる。
【００４９】
本発明の第２の態様は、上述した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置を提供する。
【００５０】
本発明の第３の態様は、上述した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する方法であって、グレートーンフォトマスクを用いたフォトリソグラフィの手法により、前記複数の着色画素に凹部を形成する工程、及び前記凹部内に、インクジェット方式により、位相差層を配向させる配向膜を形成する工程を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によると、ＶＡ方式などの縦電界方式、あるいは斜め電界方式の液晶表示装置に最適なカラーフィルタ基板が提供され、特に、透過部表示と反射部表示のともに優れた半透過型液晶表示装置が提供される。
【００５２】
本発明に係るカラーフィルタ基板において、着色画素に凹部を形成することは、反射部に必要な薄い着色層の形成とともに、凹部形状による位相差層形成前の配向膜の選択形成及び該位相差層の形状改善など複数の効果が一度に得られるという利点がある。
【００５３】
また、本発明によると、青色画素と緑色画素と赤色画素の位相差、あるいは、これら着色画素に位相差層の位相差を加算した位相差の合計を、赤色画素の位相差の合計≧緑色画素の位相差の合計≧青色画素の位相差の合計の関係にすることにより、位相差層だけでは十分でない波長分散を完全に補うことができる。少なくもカラーフィルタ及び反射部に形成される位相差層が、赤色画素の位相差＜緑色画素の位相差＜青色画素の位相差、あるいは赤色画素の位相差＞緑色画素の位相差＜青色画素の位相差などの好ましくない関係になることを解消し、黒表示での光漏れや表示での着色を軽減することができる。
【００５４】
特に、青色画素さらには青色画素の反射部の位相差を、他の着色画素の透過ピークの波長関係（波長の大小関係）を維持しながら他の着色画素の位相差より小さくすることで、黒表示において青色の光の漏れを減少させることができる。また、着色画素の膜厚を赤色画素≦緑色画素≦青色画素の関係にとすることは、換言すれば各色画素上の液晶層の厚みを赤色表示部≧緑色表示部≧青色表示部とする効果を付与することができるので、可視域全体での液晶表示装置の画質改善につなげることができる。
【００５５】
更に、本発明によると、位相差層を、また位相差層とともにセルギャップ調整層あるいは光を拡散させる機能付与した光散乱層を着色画素に配設することで、半透過型の液晶表示装置に最適なカラーフィルタ基板を提供することができる。光散乱層は、後述するように、透明樹脂のマトリクス中に屈折率の異なる微粒子を分散させたものであり、この光散乱層のカラーフィルタ上の塗布時に微粒子がランダマイズされる。このランダマイゼーションにより、太陽光など平行性の高い入射光を用いた反射表示でもモアレを生じることがない。
【００５６】
更にまた、本発明によると、セルギャップ調整層あるいは光散乱層を位相差層形成後上に積層した場合には、セルギャップ調整層あるいは光散乱層が位相差層の保護の効果と、理由は後述するが位相差層の硬化促進により、安定した位相差特性を持つ位相差層を得ることができる。上記したように、本発明によると、位相差層の配向処理のための配向膜を、あらかじめ着色層の凹部に少ない工程で、かつ、選択的に形成することができるため、半透過型液晶表示装置として透過部ともに反射部での高画質を得ることのできるカラーフィルタ基板を提供することができる。
【００５７】
また、本発明によると、セルギャップ調整層あるいは位相差層を額縁状の遮光層上に積層することにより、額縁部の段差をなくすことができ、またその積層の厚みを緑色画素と略同一にすることで液晶配向の乱れによる光漏れを解消する液晶表示装置を提供することができる。
【００５８】
緑色は人の目の視感度の高い重要な色であるとともに、その分光特性のため光が漏れやすい。額縁部など液晶厚みは、緑色画素基準とすることが好ましい。
【００５９】
本発明によると、平坦性に優れたカラーフィルタ基板を、少ない工程で、精度良く形成可能であり、また、このカラーフィルタ基板を具備する液晶表示装置を提供することが出来る。
【００６０】
また、本発明によると、比誘電率などの電気的特性を考慮した高画質液晶表示装置用カラーフィルタ基板および液晶表示装置が提供される。加えて、複数の有機顔料を主たる色材とする遮光層と、緑色画素に電気的および光学的特性に優れるハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として用いることにより、高画質の液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の他の部分を示す断面図である。
【図４】図３の破線の円で囲んだ部分を拡大して示す部分断面図である。
【図５】ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含む緑色画素の分光特性を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図７】台座膜厚と台座上の着色層の積層部の膜厚の関係を示す特性図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図９】ブラックマトリクスの膜厚とブラックマトリクス上で重畳する着色画素端部の突起高さの関係を示す特性図である。
【図１０】厚い膜厚の着色画素のパターンエッジ形状及び傾斜角度を示す断面図である。
【図１１】薄い膜厚の着色画素のパターンエッジ形状及び傾斜角度を示す断面図である。
【図１２】実施例２に係るカラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図１３】実施例２に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す平面図である。
【図１４】実施例２に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す断面図である。
【図１５】実施例３に係るカラーフィルタ基板の緑色画素を示す断面図である。
【図１６】実施例４に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【図１７】実施例５に係るカラーフィルタ基板を示す断面図である。
【図１８】実施例６に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【図１９】実施例６に係る液晶表示装置を示す部分断面図である。
【図２０】実施例７に係る液晶表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００６３】
本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板は、透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、緑色画素を含む複数色の着色画素、スペーサ、及び第１の位相差層を有効表示領域に形成することにより構成され、半透過型液晶表示装置に適用されるものである。半透過型液晶表示装置には、外光やフロントライトなどの観察者側から入射する光を受けて反射する反射部と、液晶表示装置の裏面に配置されたバックライトからの光を透過する透過部とがあり、着色画素もそれに対応して、画素ごとに、反射部と透過部とがある。
【００６４】
なお、以下の説明において、遮光層と額縁部は同義であり、有効表示領域の外周の額縁状の遮光パターンを意味する。
【００６５】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、着色画素のそれぞれの反射部には凹部が形成され、この凹部内に位相差層が設けられる。位相差層は、上述した反射部と透過部の光路差を補う機能を有する。換言すれば、液晶表示素子に外付けされた偏光板を透過した入射光（外光）である直線偏光を円偏光にし、液晶表示素子の内側に配設された光反射性の電極（あるいは反射板）で反射して再帰する光をほぼ直線偏光に戻して出射光とする機能を有する。
【００６６】
具体的には、位相差層は、光反射性の反射電極を用いる反射型液晶表示装置において、偏光を１／４波長あるいは１／２波長位相変化させ、液晶層の厚み方向の１回の往復（反射）で９０度向きの異なる直線偏光にする機能を有する。
【００６７】
また、偏光板の吸収軸と位相差層の遅相軸との調整を行った上で、１／２波長の位相差層を用い、９０度あるいは２７０度偏光回転させても良い。例えば、基板面に対し平行配向させ、かつ、基板面方向に回転させるＩＰＳ方式液晶表示装置では、偏光板の吸収軸と位相差層の遅相軸を２２．５度あるいは６７．５度ずらし、１／２波長の位相差層を用いることで、直線偏光に変換した入射光を実効的に９０度偏光回転させることができる。上記のような構成で位相差層を半透過型液晶表示装置の反射部に適用することで、反射部と透過部の光路差調整や位相の補償を行うことができる。なお、実効的に９０°偏光回転させることは、偏光板の透過軸、液晶の配向軸、液晶のチルト角の傾きなどの精度を含めて、反射部に形成する位相差層が入射光を９０°偏光回転させることを意味する。
【００６８】
ＶＡ方式やＴＮ方式の液晶表示方式における液晶配向を前提とすると、１／４波長の位相差層の遅相軸と偏光板の吸収軸（あるいは透過軸）とのなす角を約４５度とすることができる。
【００６９】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、スペーサは、有効表示領域内の透過部の液晶層の厚みを均一化するために形成される、断面が台形もしくは柱状の構造物であり、液晶層の厚みとほぼ同じ高さを有する。このスペーサのほかに、高さの低いサブスペーサを有効表示領域内及び遮光層上に形成することも可能である。これらのスペーサは、たとえばアルカリ可溶な感光性アクリル樹脂を用いてカラーフィルタ上に形成しても良いが、着色層の単層〜３層（黄色画素や白画素など他色を含む場合、４層積層でも良い）の積層体により形成することにより、着色画素を形成する際に同時に形成することが出来るので、製造プロセスを簡略化することができる。
【００７０】
なお、通常、液晶のパネル化は、カラーフィルタ基板と、液晶を駆動するアクティブ素子が形成されたアレイ基板とを、液晶層を挟持するように向かいあわせて貼り合わせることにより行われる。スペーサ高さは、このときの貼り合わせマージンを含むものでなければならない。なお、スペーサ高さは、スペーサに隣接する画素の中心における表面からスペーサのトップまでの高さとする。
【００７１】
以下、断面の厚みの観点から、着色画素のうち透過部を形成する部分を単に着色層と、反射部の薄い膜厚の部分は凹部着色層と、また、スペーサとして積層される着色層を積層着色層と、分けて表現する。これらの着色層は、同一の塗布工程及びフォトリソグラフィ工程により製造することができる。
【００７２】
また、カラーフィルタの画素を形成するための感光性着色組成物による透明基板上の塗布された塗膜、あるいは感光性着色組成物による単層のレイヤーを着色層とし、当該着色層を用いて公知のフォトリソグラフィ技術でパターン形成したものを着色画素と呼ぶ。
【００７３】
着色画素の膜厚は、透明基板の面からそれぞれ着色画素の中心（ここでは凹部形成のない着色層での画素中心を指す）における表面までの高さを指す。凹部着色層の膜厚と着色層（凹部形成のない部分）の膜厚の比を１／２〜１／４の範囲とすることが好ましい。なお、膜厚比１／２の凹部着色層の膜厚は、着色層の厚みに対して±０．２μmの誤差の範囲内で１／２であることを言う。凹部の着色層の膜厚と着色層（凹部形成のない部分）の膜厚の比を略１／２とすることで、透過部と反射部の光路差を考慮した本来のカラー表示を得ることができる。
【００７４】
反射部は、戸外などの明るい環境下で観察するためのものであり、明るさが重要である。透過部と反射部の色度域が一致していることは望ましいが、明るさを最大限重視する場合は色がついていると認識できる程度でも十分である。例えば、反射表示は、透過部表示の色合わせより“明るさ”を重視せざるを得ない用途（たとえば太陽光のある屋外での使用）では、膜厚比１／３や１／４とすることにより、明度の高い色とすることが望ましい。
【００７５】
スタティック表示（静止画）での透過部の色度域を標準的であるＮＴＳＣ比７０％程度とすると、反射部については１／４膜厚の時（２回透過で）ＮＴＳＣ比がおおむね３５〜４０％程度となる。ＮＴＳＣ比が３５〜４０％であれば色がついていることを容易に認識することができるが、これを大きく下回ると色がついていることを認識しにくくなる。したがって、反射部の膜厚は、ＮＴＳＣ比が３５〜４０％程度となる１／４以上であることが望ましい。
【００７６】
動画階調表示での色の視認性は、静止画表示より低下する傾向にある。使用者（観察者）による個人差があるものの、着色層の膜厚に対して１／４の凹部着色層の膜厚が、動画階調表示を行った時にカラー表示であるとの認識しやすさのほぼ下限の膜厚である。隣接する着色画素の重畳部分（以下突起と呼称）の高さは、突起のトップから着色画素の中心における表面までの高さとする。複数色の着色画素は、青色画素、赤色画素、緑色画素、黄色画素、白色画素（透明な画素）などと表現する。
【００７７】
本明細書では、遮光層を含めた複数色の着色画素の構成をカラーフィルタと呼称し、カラーフィルタをガラスなどの透明基板に形成したものをカラーフィルタ基板と称する。スペーサとして積層する着色層は、それぞれ赤色積層部、緑色積層部、青色積層部と呼称する。本明細書において、略同一の膜厚とは、遮光層や着色層の形成においてその製造プロセスで制御することができる、例えば、設定膜厚に対して、カラーフィルタの製造工程において、その製造マージンである±０．２μｍ以内に入る膜厚を指す。
【００７８】
本明細書の記載で言う比誘電率は、液晶駆動に用いる周波数５０Ｈｚから５００Ｈｚで、室温での測定を前提としている。
【００７９】
本発明の他の実施形態に係るカラーフィルタ基板では、上述した透過部と反射部における液晶層の厚みを調整する目的で、位相差層上にセルギャップ調整層が配設される。この場合、セルギャップ調整層の表面と凹部が形成されていない着色画素の表面からの高さの差は、液晶表示装置を構成したときの液晶層の厚みの略１／２とすることができる。なお、液晶層の厚みの略１／２とは、液晶層の厚みの１０％以内の範囲で変動してもよく、かつ、カラーフィルタの製造工程においてその製造マージンである±０．２μｍ以内であることが望ましい。本明細書の以下の記載において、略同一の膜厚とは、同様に、カラーフィルタの製造工程においてその製造マージンである±０．２μｍ以内で増減する膜厚を指す。
【００８０】
セルギャップ調整層は、可視域で透明な絶縁体であれば良いが、光散乱性を付与した光散乱層であることが好ましい。即ち、光散乱層は、出射光に拡散性を付与し、観察者の目に入る液晶表示装置からの光をペーパーホワイト様とし、視認性良い表示とするためのディフューザーの役目を担う。
【００８１】
本発明の更に他の実施形態に係るカラーフィルタ基板では、台座及びブラックマトリクスを配置できる。これら台座及びブラックマトリクスは、遮光層と同じ遮光性の材料により形成される。台座は、カラーフィルタ基板とアレイ基板を貼り合わせて構成される液晶表示装置を前提としたときに、ＴＦＴなどのアクティブ素子の位置にほぼ対応して配置され、これを遮光する目的で、カラーフィルタ基板側に配設するものであり、セルギャップを均一化するスペーサを台座上に配設できる。台座は、平面視で、アクティブ素子を大まかに覆う面積があれば良い。必要に応じて形成されるブラックマトリクスは、液晶表示装置のコントラスト向上の目的で表示領域内に設けられる格子状あるいはストライプ状の遮光パターンを指す。台座とブラックマトリクスは、１つのフォトマスクを用いて１つのつながりある同一膜厚のパターンで形成しても良い。
【００８２】
なお、スペーサは着色画素の中央に配設することができる。この構成では、当該中央部分が、カラーフィルタ基板に対向するアレイ基板に光反射性の反射膜ないし反射電極が形成されるか、あるいは透過部であればこのスペーサ位置に台座を形成しなくても良い。この中央部分が、反射部である場合、スペーサはセルギャップ調整層上に配設でき、当該スペーサ高さとセルギャップ調整層の加算した厚みが透過部の液晶層の厚みに相当する。
【００８３】
台座およびブラックマトリクスの膜厚は、遮光層の膜厚より薄く形成することが好ましい。これらを薄く形成する手法は、現像工程や熱処理工程などプロセスでの調整の他、露光に用いるハーフトーンマスク、グレートーンマスクやマスクの開口部の形状などで調整することができる。
【００８４】
図１は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の一部の断面を示す図であり、後述する図６に示す平面図のＡ−Ａ’断面に相当する。図１において、透明基板１上の表示領域の外周の額縁部に有機顔料を主たる色材とする遮光層２が、表示領域に赤色画素３Ｒ（図示せず）、緑色画素３Ｇ、及び青色画素３Ｂ（図示せず）からなる３色の着色画素が、それぞれ形成されている。
【００８５】
着色画素（図１では３Ｇ）は反射部と透過部とからなり、反射部には凹部１０が形成されている。この凹部１０内には位相差層１１が形成され、この位相差層１１の上には、光散乱層（セルギャップ調整層）１２が形成されている。また、額縁状の遮光層２の上にも位相差層１１’が配設されている。これら着色画素及び光散乱層１２を覆うように透明導電膜９が配設されている。透明導電膜９の形成位置は、光散乱層１２上に限らず、光散乱層１２の下に設けても良い。また、透明基板１の表面あるいは後述するブラックマトリクス表面の位置に形成することも可能である。
【００８６】
図１に示すカラーフィルタ基板において、光散乱層１２は、単一あるいは複数種の非晶質微粒子１３が屈折率の異なるマトリクス樹脂１４中に分散してなる層である。この光散乱層１２として機能するセルギャップ調整層は、入射光を散乱させて観察者の目にペーパーホワイト様の効果を持たせる光機能膜である。マトリクス樹脂１４は、耐熱性があり、可視域透過性がある透明樹脂であれば良い。光散乱層の膜厚は、非晶質微粒子径、光の波長及び製造工程での適合しやすさの関係で、約１μｍ〜３μｍ の範囲が好ましい。
【００８７】
図２に示すカラーフィルタ基板では、セルギャップ調整層として、図１に示す光散乱層１２の代わりに、透明樹脂からなるセルギャップ調整層１５が形成されている。このセルギャップ調整層１５は、透過部と反射部の光路差を調整する目的で配設される。そのため、少なくとも可視光に対する高い透過性と液晶パネル工程で必要な耐熱性を有する樹脂材料をセルギャップ調整層１５に用いることができる。これら着色画素及びセルギャップ調整層１５を覆うように透明導電膜９が配設されている。
【００８８】
図２に示すカラーフィルタ基板において、額縁状の遮光層２の上にもセルギャップ調整層１５’が配設され、この部分におけるセルギャップ調整層１５’と遮光層２の膜厚の合計は、緑色画素３Ｇの膜厚と略等しくなっている。なお、図２は、後述する図６に示す平面図のＥ−Ｅ’断面に相当する。
【００８９】
図３は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタ基板の他の部分を示す断面図であり、後述する図６に示す平面図のＢ−Ｂ’断面に相当する。図３において、透明基板１上の表示領域の外周の額縁部に黒色色材を含有する遮光層２が、表示領域に赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、及び青色画素３Ｂからなる３色の着色画素が、それぞれ形成されている。遮光層２の厚さと着色画素の厚さは、略同一とされている。赤色画素３Ｒと緑色画素３Ｇの境界における透明基板１上には、遮光層２と同一の材料からなる台座４が形成され、この台座４上には、赤色積層部５Ｒ、緑色積層部５Ｇ、及び青色積層部５Ｂの積層からなるスペーサ５が形成されている。
【００９０】
なお、緑色画素３Ｇと青色画素３Ｂの境界における透明基板１上には、その上にスペーサ５が形成されていない、遮光層２と同一の材料からなる台座４’が形成されている。このスペーサ５が形成しれていない台座４’は、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂの開口率の調整及びＴＦＴなどのアクティブ素子の遮光目的で配設されている。
【００９１】
また、遮光層２上には、３層構造のスペーサ５よりも高さの低い、例えば２層構造のサブスペーサ６が配設されている。
【００９２】
以上のような構成の表面には、透明導電膜９が配設されている。
【００９３】
台座４は、遮光層２よりも薄い、０．４μｍ以上１．０μｍ以下の膜厚を有している。台座４の膜厚が０．４μｍ未満では、フォトリソグラフィにより台座４を形成する際に、安定した膜厚が得にくくなる。一方、１．０μｍを越えると、その上に積層される積層部の厚さが薄くなり、画素との間で急激な膜厚の変化が生じ、積層部の厚さが不安定と成る。
【００９４】
以上のように構成されるカラーフィルタ基板に対向して、ＴＦＴ基板が配置され、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に液晶層を介在させて液晶表示装置が構成されるが、この液晶層の厚みと、台座上に形成されたスペーサの高さとが略等しくされている。なお、スペーサ５の高さｈは、赤色積層部５Ｒ、緑色積層部５Ｇ、及び青色積層部５Ｂの積層のうちの、着色画素３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの表面から突出する部分の厚みである。スペーサ５の高さＨは、液晶セルの製造プロセスにおけるマージン０．１μｍ程度を液晶層の厚みに加算した高さであるのが好ましい。
【００９５】
図４は、図３に示すカラーフィルタ基板の破線の円で囲んだ部分を拡大して示す図である。この破線の円で囲んだ部分は、青色画素３Ｂと緑色画素３Ｇの重畳部である。青色画素３Ｂと緑色画素３Ｇを覆うように透明導電膜９が配設されている。青色画素３Ｂと緑色画素３Ｇの重畳部は、画素の面に対し突出する突起７となっており、この突起７の高さｄは、高過ぎると画素の平坦性を損なってしまうため、０．２５μｍ以下であることが望ましい。透明導電膜９と着色画素の間に透明樹脂を用いて平坦化膜（保護膜）を形成しても良い。
【００９６】
図６は、カラーフィルタ基板における、遮光層２、台座４，４’、スペーサ５、サブスペーサ６、及び光散乱層（セルギャップ調整層）１２の平面配置を示す図である。図６のＡ−Ａ’断面が図１に相当し、Ｂ−Ｂ’断面が図３に相当する。
【００９７】
次に、以上のように構成されるカラーフィルタ基板を構成する材料について説明する。
【００９８】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板では、カラーフィルタ上に透明導電膜９が形成されており、カラーフィルタと液晶層との電気的な接触がなくなるため、遮光層２、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ、台座４の色材にカーボンなどの比誘電率の高い材料用いることも可能である。ここで、比誘電率の低い色材として、遮光層２、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ、台座４、スペーサ５、あるいは液晶の配向制御用突起に用いることの可能な有機顔料を以下に列記する。しかしながら、スペーサや後述する配向制御用構造物、配向制御用突起などは、液晶に接する配置となるので、比誘電率の低い材料で形成することが望ましい。遮光層に含有させる色材は、カーボン単体でも良く、各種有機顔料の混合物でも良く、有機顔料にカーボンを加えても良い。加え得るカーボンは、比誘電率を下げるため、カーボン粒子に樹脂被覆や表面処理を施したものであっても良い。なお、配向制御用突起は、リブ（線状）やリベットと呼称され、液晶の配向を制御する目的でカラーフィルタ上あるいは透明導電膜上に形成される突起である。
【００９９】
（有機顔料）
赤色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等を用いることができる。
【０１００】
黄色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等が挙げられる。
【０１０１】
青色顔料としては、例えばＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６が好ましい。
【０１０２】
紫色顔料として、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３が好ましい。
【０１０３】
緑色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ１、２、４、７、８、１０、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２６、３６、４５、４８、５０、５１、５４、５５、５８等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ５８が好ましい。
【０１０４】
以下、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔの顔料種の記載において、単にＰＢ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ）、ＰＶ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ）、ＰＲ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ）、ＰＹ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ）、ＰＧ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ）などと省略して記載することがある。
【０１０５】
前記したＰＧ５８は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンと呼ばれ、後述の〔顔料製造例Ｇ２〕でその製造例を示す。ＰＧ５８は、ＰＧ３６であるハロゲン化銅フタロシアニンより小さめの誘電率を持ち、明度の高い緑色画素を形成することができる。ＰＧ５８とＰＧ３６は、中心化金属が亜鉛と銅の違いを除いて、ほぼ、同じ構造をもつ有機顔料であるが、電気的特性は誘電率のバラツキを含めてＰＧ５８の方が小さい傾向にある。
【０１０６】
構造が類似しているにも関わらず、ＰＧ５８が本発明に好適な理由は、本発明者らの知見によると、以下の光学的測定〔緑色顔料の複屈折率Δｎの測定〕から実証することができる。なお、着色組成物中のハロゲン化亜鉛フタロシアニンなど有機顔料の固形比率は、小さい方が比誘電率を下げる傾向にあり好ましい。
【０１０７】
液晶駆動に支障あるカラーフィルタ起因の浮遊容量を下げるため、顔料比率を下げ、樹脂比率を上げることは好ましい。従って、本発明の実施例のように、遮光層や着色画素の膜厚を厚く形成することは好ましい。
【０１０８】
上述したように、従来、緑色画素に用いられているハロゲン化銅フタロシアニンの緑色有機顔料分散体（或いは緑色画素）は、負の方向に大きな位相差をもつため、その有機顔料分散体のもつ位相差をゼロの方向に調整する技術で補うことが必要である。また、図５に示すように、ハロゲン化銅フタロシアニンを主たる顔料とする緑色画素は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる顔料とする緑色画素より透過率や明度で劣る傾向にある。緑色画素にハロゲン化亜鉛フタロシアニンの緑色顔料を用いることは特に好ましい。
【０１０９】
〔緑色顔料の複屈折率Δｎの測定〕
周知のように、誘電率の値は、屈折率の自乗とほぼ等しい。換言すれば、電子分極に起因する誘電率は屈折率の自乗に比例する。
【０１１０】
この観点から、ＰＧ５８とＰＧ３６の分極の差異を、直交座標系Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸でのそれぞれ屈折率Ｎx、Ｎy、Ｎzを測定して明らかにした。測定試料は、実際に用いる緑色着色層に近い構成とするため、下記表３に示す顔料分散体（例えばＧＰ−４）をガラス基板上に１μｍの膜厚に塗布し、２３０℃で乾燥させたものを用いた。
【０１１１】
下記表３に示すＧＰ−４の顔料分散体の主たる顔料Ｇ２は、ＰＧ５８である。ＧＰ−４の第一顔料Ｇ２を、ＰＧ３６に置き換えた顔料分散体をＧＰ−５として表記する。測定は、分光エリプソメータＭ−２２０（日本分光製）を用い、Ｎx、Ｎy、Ｎzを測定し、下記式よりΔｎを算出した。測定波長は５５０ｎｍとした。
【０１１２】
Δｎ＝[（Ｎx＋Ｎy）／２]−Ｎz
下記表１より、ハロゲン化銅フタロシアニン（ＰＧ３６）を主たる顔料とする緑色顔料分散体ＧＰ−５よりも、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン（ＰＧ５８）を主たる顔料とする緑色顔料分散体ＧＰ−４の塗膜の方が、Δｎの絶対値が小さく、分極が小さいことが理解できる。本発明者らは、ハロゲン化銅フタロシアニンを分散した着色塗膜は、負の方向に大きな位相差を示しやすく、着色画素の位相差をそろえにくいに対し、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを分散した着色塗膜はほぼゼロもしくは若干量のプラス方向の位相差を示し、着色画素の位相差を揃えるのに好適であることを見出した。
【表１】
【０１１３】
（有機顔料分散体の製造）
有機顔料の分散体の製造方法としては種々の方法を採用することができるが、以下にその一例を示す。
【０１１４】
まず、顔料、溶剤、顔料分散剤（色素誘導体含む）及び／又は分散助剤、界面活性剤、場合によりポリマーやモノマーを各々所定量秤量し、分散処理工程に供して顔料を分散させ、液状の顔料分散液とする。この分散処理工程では、例えば、ペイントコンディショナー、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、ストーンミル、ジェットミル、ホモジナイザーなどを使用することができる。この分散処理を行うことによって顔料が微粒子化されるため、該顔料分散体を用いた感光性樹脂組成物の塗布特性が向上する。
【０１１５】
顔料を分散処理する際には、前記アルカリ可溶性樹脂、又は色素誘導体等を適宜併用してもよい。例えば、ビーズミルを用いて分散処理を行う場合は、０．１ｍｍから数ｍｍ径のガラスビーズ又はジルコニアビーズを用いるのが好ましい。分散処理する際の温度は通常０℃以上、好ましくは室温以上であり、通常１００℃以下、好ましくは８０℃以下の範囲に設定する。なお、分散時間は、顔料分散液の組成（含有される顔料、溶剤、分散剤等）、及びビーズミル等の装置の大きさなどにより最適な分散時間が異なるため、適宜調整することが望ましい。
【０１１６】
（着色画素の位相差調整）
着色画素は、特に厚み方向位相差の観点でその位相差を微調整できる。用いる顔料種、顔料の分散方法、分散剤、顔料の微細化、また、リタデーション調整剤として添加するメラミン樹脂、スチレン樹脂、ベンジル基を有する有機化合物など、種々の方法で位相差を大きくあるいは小さくすることができる。メラミン樹脂は位相差を増加させる方向で調整でき、スチレン樹脂は位相差を減少させるために用いることができる。
【０１１７】
例えば、スチレン樹脂の例として重量平均分子量約７０００のスチレン-アクリル酸共重合体を、感光性着色組成物のアクリル樹脂溶液４０部に、５部〜２０部含有させる形で、赤色画素や緑色画素などの厚み方向位相差を１０ｎｍ以下の小さな値に調整することができる。リタデーション調整剤のアクリル樹脂溶液中の添加割合は適宜調整することができる。緑色画素において、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が、その厚み方向位相差をゼロに近づけやすく、好ましい。
【０１１８】
なお、着色画素の位相差を調整するには、特許第４３０６７３６号公報に記載の技術を適用することができる。
【０１１９】
厚み方向位相差は、たとえば、位相差測定装置（大塚電子社製 ＲＥＴＳ−１００）を用いて、着色層や位相差層の塗膜を塗布形成した基板に対し、測定することができる。
【０１２０】
（分散剤・分散助剤）
顔料分散剤として高分子分散剤を用いると、経時の分散安定性に優れるので好ましい。高分子分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等を挙げることができる。中でも、特に窒素原子を含有するグラフト共重合体からなる分散剤が、顔料を多く含む本発明の遮光性感光性樹脂組成物としては、現像性の点で好ましい。
【０１２１】
これら分散剤の具体例としては、商品名で、ＥＦＫＡ（エフカーケミカルズビーブイ（ＥＦＫＡ）社製）、Ｄｉｓｐｅｒｂｉｋ（ビックケミー社製）、ディスパロン（楠本化成社製）、ＳＯＬＳＰＥＲＳＥ（ルーブリゾール社製）、ＫＰ（信越化学工業社製）、ポリフロー（共栄社化学社製）等を挙げることができる。これらの分散剤は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用することができる。
【０１２２】
分散助剤としては、例えば色素誘導体等を用いることができる。色素誘導体としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、インダンスレン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系等の誘導体が挙げられるが、中でもキノフタロン系が好ましい。
【０１２３】
色素誘導体の置換基としては、例えばスルホン酸基、スルホンアミド基及びその４級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接又はアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合したものが挙げられる。これらの中では、スルホン酸基が好ましい。また、これら置換基は、一つの顔料骨格に複数置換していてもよい。
【０１２４】
色素誘導体の具体例としては、フタロシアニンのスルホン酸誘導体、キノフタロンのスルホン酸誘導体、アントラキノンのスルホン酸誘導体、キナクリドンのスルホン酸誘導体、ジケトピロロピロールのスルホン酸誘導体、ジオキサジンのスルホン酸誘導体等が挙げられる。
【０１２５】
以上の分散助剤及び色素誘導体は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。後述する実施例で用いる色素誘導体を下記表２に示す。
【表２】
【０１２６】
（透明樹脂）
遮光層あるいは着色層として用いる感光性着色組成物は、上記顔料分散体に加え、さらに、多官能モノマー、感光性樹脂ないし非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤等を含有する。感光性樹脂及び非感光性樹脂など、本発明に用いることの可能な透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。
【０１２７】
透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。熱可塑性樹脂としては、例えば, ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、下記のメラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させてなるものを用いてもよい。
【０１２８】
（アルカリ可溶性樹脂）
本発明に用いる遮光層、光散乱層、着色層、セルギャップ規制層には、フォトリソグラフィによるパターン形成可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂であれば特に限定はない。例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂等が挙げられる。中でもエポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂やノボラック系樹脂が好ましい。
【０１２９】
（アクリル樹脂）
本発明に採用可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示できる。
【０１３０】
アクリル系樹脂は、単量体として、例えば（メタ）アクリル酸；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートペンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリレート；エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等のエーテル基含有（メタ）アクリレート；及びシクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート等の脂環式（メタ）アクリレート等を使用した、重合体が挙げられる。
【０１３１】
なお、以上挙げた単量体は、単独で、または、２種以上を併用して使用することができる。さらに、これら単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、及びフェニルマレイミド等の化合物の共重合体でもよい。
【０１３２】
また、例えば（メタ）アクリル酸等のエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合し、得られた共重合体と、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることや、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有（メタ）アクリレートの重合体、又はそれとその他の（メタ）アクリレートとの共重合体に、（メタ）アクリル酸等のカルボン酸含有化合物を付加させることによって、感光性を有する樹脂を得ることができる。
【０１３３】
さらに、例えばヒドロキシエチルメタアクリレート等のモノマーの、水酸基を有する重合体に、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基及びエチレン性不飽和基を有する化合物とを反応させることによっても、感光性を有する樹脂を得ることができる。
【０１３４】
また、上述したように、複数の水酸基を有するヒドロキシエチルメタクリレート等の共重合体と多塩基酸無水物を反応させて、共重合体にカルボキシル基を導入し、カルボキシル基を有する樹脂を得ることが出来る。その製造方法は、上記記載の方法のみに限るものではない。
【０１３５】
上記の反応に用いる酸無水物の例として、例えばマロン酸無水物、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、及びトリメリト酸無水物等が挙げられる。
【０１３６】
上述したアクリル系樹脂の固形分酸価は、２０〜１８０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇより小さい場合には、感光性樹脂組成物の現像速度が遅すぎて現像に要する時間が多くなり、生産性に劣る傾向となる。また、固形分酸価が１８０ｍｇＫＯＨ／ｇより大きい場合には、逆に現像速度が速すぎて、現像後でのパターンハガレやパターン欠けの不具合が生じる傾向となる。
【０１３７】
さらに、上記アクリル系樹脂が感光性を有する場合、このアクリル樹脂の二重結合当量は１００以上であることが好ましく、より好ましくは１００〜２０００であり、最も好ましくは１００〜１０００である。二重結合当量が２０００を越える場合には十分な光硬化性が得られない場合がある。
【０１３８】
（光重合性モノマー）
光重合性モノマーの例として、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（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、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。
【０１３９】
また、水酸基を有する（メタ）アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを用いることが好ましい。なお、水酸基を有する（メタ）アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、１種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【０１４０】
（光重合開始剤）
光重合開始剤としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）-Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０−フェナンスレンキノン、
カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。 感度向上にオキシム誘導体類（オキシム系化合物）が有効である。これらは１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１４１】
（増感剤）
重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
【０１４２】
増感剤は、光重合開始剤１００質量部に対して、０．１質量部から６０質量部の量を含有させることができる。
【０１４３】
（エチレン性不飽和化合物）
上記の光重合開始剤は、エチレン性不飽和化合物と共に用いることが好ましい。エチレン性不飽和化合物としては、エチレン性不飽和結合を分子内に１個以上有する化合物を意味する。中でも、重合性、架橋性、及びそれに伴う露光部と非露光部との現像液溶解性の差異を拡大できる等の点から、エチレン性不飽和結合を分子内に２個以上有する化合物であることが好ましい。また、その不飽和結合は（メタ）アクリロイルオキシ基に由来する（メタ）アクリレート化合物が更に好ましい。
【０１４４】
エチレン性不飽和結合を分子内に１個以上有する化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和カルボン酸、及びそのアルキルエステル、（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、スチレン等が挙げられる。 エチレン性不飽和結合を分子内に２個以上有する化合物としては、代表的には、例えば、不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類、（メタ）アクリロイルオキシ基含有ホスフェート類、ヒドロキシ（メタ）アクリレート化合物とポリイソシアネート化合物とのウレタン（メタ）アクリレート類、及び、（メタ）アクリル酸又はヒドロキシ（メタ）アクリレート化合物とポリエポキシ化合物とのエポキシ（メタ）アクリレート類等が挙げられる。
【０１４５】
上記光重合性開始剤、増感剤、及びエチレン性不飽和化合物は、後述する位相差層の形成に用いられる重合性液晶化合物を含む組成物に加えても良い。
【０１４６】
（多官能チオール）
感光性着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。
【０１４７】
これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。多官能チオールは、感光性着色組成物中の顔料１００質量部に対して、０．２〜１５０質量部、好ましくは０．２〜１００質量部の量で用いることができる。
【０１４８】
（貯蔵安定剤）
感光性着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、感光性着色組成物中の顔料１００質量部に対して、０．１質量部から１０質量部の量で含有させることができる。
【０１４９】
（密着向上剤）
感光性着色組成物には、基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。シランカップリング剤としては、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリルシラン類、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。シランカップリング剤は、感光性着色組成物中の顔料１００質量部に対して、０．０１質量部から１００質量部で含有させることができる。
【０１５０】
（溶剤）
前記感光性着色組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本発明の組成物がカラーフィルタの着色層である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。溶剤は、着色組成物中の顔料１００質量部に対して、８００質量部から４０００質量部、好ましくは１０００質量部から２５００質量部で含有させることができる。
【０１５１】
（膜厚、液晶層の厚み および 液晶駆動電極）
本発明に係る技術は、上述したように、ＶＡやＴＮなどの縦電界方式の液晶駆動方式に好適である。カラーフィルタ上の透明電極と、対向する基板である液晶駆動素子（ＴＦＴ）の形成されたアレイ基板の画素電極との間で液晶の駆動電圧を印加する方式では、通常、液晶厚み（セルギャップ）は薄い方が液晶の応答速度を高めることができる。
【０１５２】
上記した主要な液晶駆動方式では、液晶厚みはおよそ２μｍから４μｍの範囲である。また、液晶厚みを薄くした方が、斜め方向から見たときの着色（色変化）が小さくなるため、応答性や着色の改善の観点から、また、液晶材料の使用量の観点から液晶厚みは薄い方が良い。なお、着色画素の膜厚は、着色画素中央の表面から、当該着色画素の接している透明基板表面までの厚みを言う。
【０１５３】
しかしながら、液晶厚みを薄くするほど、あるいは液晶の表示画面が大きくなるほど、液晶セル化時のゴミ・異物の影響が大きくなるので、縦電界方式での液晶厚みはおよそ３μｍが下限である。液晶層厚みを薄くするためには、用いる液晶の屈折率異方性Δｎは、０．０７より大きいことが望ましい。
【０１５４】
通常、液晶表示装置では、画素電極として用いる櫛歯状画素電極（通常、ＩＴＯと呼ばれる導電性金属酸化物薄膜）の櫛歯（ストライプ状パターン）のピッチを細かくすることで液晶の配向性や応答性、透過率を向上させることができる。なお、着色画素のそれぞれ主要な透過率ピークの波長に比例するように櫛歯のピッチを調整しても良い。
【０１５５】
カラーフィルタ上もしくはカラーフィルタ下に形成する透明導電膜は、液晶配向を制御する開口部やスリットを有するものであっても良い。カラーフィルタを構成する着色画素の比誘電率は、着色画素に含まれる有機顔料の種類や顔料比率によるが、おおよそ３から４．５の範囲内にある。透明導電膜を着色画素の下部に配設する、後述の実施例４及び実施例５では、着色画素の比誘電率をそろえることが望ましい。
【０１５６】
半透過型液晶表示装置では、透過部と反射部では光路差（反射部では、後述する光反射性の電極で入射光が反射し、液晶層を２回通過する）の関係で、反射部の液晶層の厚みを透過部のそれに対して１／２程度とすることが好ましい。
【０１５７】
アレイ基板に配設した画素電極もしくは共通電極を、光反射性の金属（アルミニウム合金や銀合金）薄膜で形成することで、反射型液晶表示装置とすることができる。あるいは、画素電極をＴＦＴ配線に用いるアルミニウム合金を用いて、電気的に独立した反射膜として形成することができる。反射膜を、絶縁層を介して画素電極と当該反射膜とで補助容量（ＣＳ）として用いても良い。
【０１５８】
（台座、スペーサ 及び 配向制御用構造物）
本実施形態に係るカラーフィルタ基板に用いられるスペーサ用台座は、少なくとも、後述するスペーサの形成される部分とＴＦＴなどアクティブ素子の遮光に必要な部分にのみ形成すればよい。また、スペーサ用台座は、額縁部である遮光層と同一材料で同時に形成することが望ましい。具体的には、グレートーン（黒・グレー・白など少なくとも３段階以上に透過率を変えた部分を有する階調マスク）の類の複数種の透過率の異なるパターンを有するフォトマスク、あるいは、台座のパターンサイズより小さな開口部（開口部の大きさ調整で露光量を調節する）や開口形状を工夫した開口部を有するフォトマスクを用いて露光し、次いで現像するフォトリソグラフィの手法により、遮光層と台座を同時に形成することができる。
【０１５９】
フォトマスクとして、遮光パターンを金属クロムの薄膜、半透過部をＩＴＯなどの金属酸化物膜、さらにこれらの膜形成のない透過部をもつフォトマスクを用いても良い。金属酸化物膜は、成膜条件や膜厚で透過率を調整できるメリットを持つ。
【０１６０】
また、本発明者らは、額縁部（遮光層）と同一材料による台座や後述するブラックマトリクスにおいて、台座やブラックマトリクスの膜厚を薄くすることが平坦性向上に効果あることを確認している。本発明者らの精緻な検討結果によると、台座の膜厚は１．０μｍ以下であれば その上に積層される着色層の膜厚を安定して得やすい。
【０１６１】
台座膜厚と台座上の着色層の積層部の膜厚の関係を図７に示す。図７に示すように、台座膜厚が１．２μｍを超えてくると、その上に積層される着色層の膜厚は薄く急な変化を生じるようになり、不安定となる。逆に０．３μｍ以下の薄い膜厚では、フォトリソグラフィの工程で安定した膜厚を得にくい。ゆえ、台座の膜厚は、０．４μｍから１．０μｍが好ましい範囲となる。
【０１６２】
後述するブラックマトリクスの膜厚は、０．４μｍ以下の薄い膜厚で形成しても良く、さらにはブラックマトリクスの形成を省いても良い。なお、図７は、着色層の膜厚を４．５μｍとした場合の積層部の膜厚を示すものであるが、着色層の実用的な膜厚範囲である１．５μｍから５μｍの範囲において、同様な傾向を示す。透明導電膜を着色画素下部に配設する、後述の実施例４あるいは実施例５では、ブラックマトリクス膜厚を上記より厚く形成しても良く、また、カーボンなど導電性のある顔料を用いてブラックマトリクスを形成しても良い。
【０１６３】
台座のパターン形状は、液晶を駆動するＴＦＴなどアクティブ素子に入射する光による光電流の発生を抑制するための遮光パターンとして併用することができる。ＴＦＴなどアクティブ素子の遮光は光学濃度で１あれば十分なため、０．４μｍから１．０μｍの台座の膜厚と着色画素の重畳部膜厚との加算で足りる。また、本発明に係る構成では、台座上に複数層の着色層がスペーサとして積層されているため、遮光性をさらに加算することができる。
【０１６４】
スペーサを形成する着色層の色の選択は、目的や仕様に応じて適宜選択することができる。たとえば、ＴＦＴなどアクティブ素子への遮光性を優先するのであれば、短波長の光の遮光性ある赤色着色層を含むように選択することができる。丸みを帯びた形状を優先するのであれば、他の２色と比較して顔料含有量が少なく流動性のある青色着色層を３層積層や２層積層のスペーサの最上層として選択することができる。
【０１６５】
本実施形態に係るカラーフィルタでは、青色画素、赤色画素、緑色画素の他に、黄色画素などの補色による着色画素あるいは白色（透明）画素を設けた４色以上のカラーフィルタとしても良い。液晶厚みにあわせた高さのスペーサ（メインスペーサ）の他に、高さの低いサブスペーサを配設しても良い。メインスペーサが３層積層である場合は、たとえば２層積層のサブスペーサを額縁部のみに配設しても良い。メインスペーサ、サブスペーサは、それぞれ単層の着色層としても良いし、透明樹脂で形成しても良い。サブスペーサは、グレートーンマスクなど透過率の異なる開口部を持つフォトマスクを用いたり、小径の開口部をもつフォトマスクを用いることで低い高さのスペーサとすることができる。
【０１６６】
あるいは、スペーサや液晶の配向制御用構造物を透明導電膜上に形成しても良い。スペーサと配向制御用構造物の双方を形成する場合は、上記と同様、着色樹脂あるいは透明樹脂を用いて同一材料で同時に形成しても良い。
【０１６７】
本発明に係る技術は、近い将来の薄い液晶層を有する液晶表示装置に適用できるものであるが、液晶の流動性の悪い薄い液晶層では、たとえば、液晶の封入口近くのスペーサ形成の配置を変えるなど、液晶セル化時の液晶材料の流れを勘案して、スペーサ数やレイアウトを調整しても良い。本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、遮光層と台座は、後述するように、同一のフォトリソグラフィの工程で形成することができる。
【０１６８】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板において、スペーサは、着色画素単位で、例えば画素の中央長手方向（画素中央あるいは画素長辺の中央一ヶ所、あるいは透過部と反射部のそれぞれ中央１ヶ所）に形成し、液晶配向制御機能を兼ねる構造物として形成することができる。この構造物の平面視形状は、円形、菱形、多角形、十字形状などを採用することができる。液晶を駆動するＴＦＴ素子も、この液晶配向制御構造物であるスペーサ位置に合わせて、画素の中央長手方向に形成することができる。たとえば、平面視で菱形の液晶配向制御構造物としたとき、ＴＦＴ基板側の画素電極は、菱形の同心形状のスリット状（Ｖ字形に透明電極の開口部とパターンを交互に並べたスリット形状）でスペーサを囲むように配設すればよい。
【０１６９】
光配向法を用いることにより、液晶の配向を区分する機能を有する配向制御用構造物を、上記のような形状として形成することができる。例えば、水平配向機能をもつ光配向材料と垂直配向機能をもつ光配向材料などの複数種類の配向膜混合材料を塗布して配向膜を形成し、画素中央部から紫外線拡散光を照射することにより、画素中央から液晶チルトの方向や勾配を、平面視、点対称（あるいは線対称）方向に付与することが出来る。１つの画素を線対称の液晶配向とする例として、例えば、上記配向制御構造物を起点として、アレイ基板側の画素を左右に分割した、異なる配向方向とし、カラーフィルタ基板側の上下で異なる配向方向とすることができる。
【０１７０】
液晶配向に用いる紫外線は非偏光であっても良いが、偏光させた紫外線が制御の観点で好ましい。アレイ基板側の配向膜が液晶チルトの勾配を一画素内で点対称に付与させた構成では、カラーフィルタ基板に形成される画素の中央（あるいは、それぞれ透過部・反射部の中央）に上記配向制御構造物を形成することが好ましい。アレイ基板の配向膜に点対称・線対称の配向方向性を持たせ、カラーフィルタ上に形成される液晶の配向膜に、たとえば垂直方向の均一な配向を付与することでも、広視野角に好適な液晶ドメインを形成することができる。アレイ基板に形成する光反射性の電極（反射電極）もしくは反射膜のため、透過部とのバランスのとれた光配向が難しい場合、カラーフィルタ基板側に液晶のための配向勾配を形成し、アレイ基板側を均一な配向としても良い。
【０１７１】
なお、光配向膜の形成に先立って、あらかじめ紫外線吸収層をカラーフィルタ上に形成しても良い。紫外線吸収層は、クマリン、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサジノンなどの紫外線吸収剤を透明樹脂に固形比で０．５重量％から１０重量％程度含有させた塗膜として、カラーフィルタ上に積層すれば良い。紫外線吸収層の上にさらに薄膜の透明樹脂層を積層しても良い。
【０１７２】
本発明者らが提案するスペーサと配向制御用構造物を兼用する構成は、実質的に液晶表示装置の開口率を上げ、明るさを向上することができる。一般に配向制御用構造物は、その高さを高く形成するかあるいは高い密度で形成することにより、液晶の応答性を向上できるが、これらの技術は、実質的に画素の開口率の低下につながる。本発明の提案技術では、スペーサと配向制御用構造物を兼用することができるので開口率の低下につながらない。
【０１７３】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板に用いるスペーサは、スペーサの熱硬化時に流動性豊かな、例えば、青色着色層を最上層としてスペーサ全体を覆うことにより、滑らかな断面形状で形成することができる。
【０１７４】
スペーサを単色（たとえば、赤色着色層）で形成することも可能である。スペーサを単色で形成することは、以下のメリットがある。即ち、着色層の２層や３層を積層して独立した配置でスペーサを形成する技術は、単純な色重ねをスペーサとして用いる技術（特許文献１）より液晶配向の点で有利である。しかし、２回、３回と色重ねするときの位置ズレを吸収するため、１色目の着色積層部の底面積を大きく形成する必要があり、画素開口率に悪影響がある。加えて、独立した細い形状で高さのあるスペーサを着色層の積層により形成する場合、１色目、２色目、３色目で着色画素の膜厚から遊離した薄い膜厚での積層となり、スペーサの高さ設計や、製造工程で条件を確認する上での困難さがある。こうした着色層の２層や３層で独立した配置でスペーサを形成する技術は、用いるカラーレジストの品種や、製造するカラーフィルタの品種毎に前記の確認作業が必要となり、問題であった。スペーサを単色で形成することは、こうした問題を解消することができる。
【０１７５】
上記着色層からなるスペーサに替えて、透明導電膜形成後あるいは液晶配向膜形成後に透明樹脂や着色樹脂によりスペーサを形成することができる。透明導電膜後に形成したスペーサの表面は、アレイ基板側の液晶配向に支障ないよう、親水性付与など必要な表面処理を施すことができる。スペーサないし配向制御用構造物は、低誘電率の材料であるのが好ましい。
（ブラックマトリクスの膜厚）
図８は、本発明の更に他の実施形態に係るカラーフィルタ基板における、遮光層２、台座４、ブラックマトリクス８、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、着色層の積層によるスペーサ５、高さの低いサブスペーサ６、セルギャップ調整層１５の平面視配置を示す図である。即ち、図８には、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、及び青色画素３Ｂからなる３色の着色画素を区分するブラックマトリクス８が設けられている。なお、図８のＣ−Ｃ’断面を図２に示す。
【０１７６】
本発明の一実施形態における特徴の一つは、遮光層と遮光層上に積層したセルギャップ規制層と合計膜厚と、緑色画素の厚みを略同一とし、液晶の配向に適した平坦性を有し、液晶配向不良による額縁部での光漏れのないカラーフィルタ基板を提供することにある。本発明者らは、額縁部（遮光層）と同一材料によるブラックマトリクスにおいて、その膜厚が平坦性向上に影響することを確認している。なお、ブラックマトリクスは、通常、コントラストを向上させる目的で着色画素を囲むように形成する格子状の遮光パターンであるが、ストライプ状に画素長手方向に形成しても良い。さらに本発明において、ブラックマトリクスを省いたカラーフィルタ基板であっても良い。あるいは、ブラックマトリクス、台座、及び厚みの異なる遮光層を、異なるフォトマスクを用いて２回の工程で形成しても良い。あるいは、レーザ照射露光でのショット回数を調整して膜厚の異なるブラックマトリクス、台座、及び遮光層を形成しても良い。
【０１７７】
図９は、ブラックマトリクスの膜厚と、ブラックマトリクス８上で重畳する着色画素端部の突起上高さとの関係を示すものである。ブラックマトリクス８の膜厚が１．１μｍを超えると、突起７の高さは著しく高くなり、液晶配向に好ましくない高さとなる。ブラックマトリクスの膜厚が１μｍより薄いと、さらには０．８μｍより薄いと、着色画素端部の突起高さは０．２５μｍ、さらには０．２μｍより低い高さとなる。
【０１７８】
着色画素の膜厚のバラツキを含めた平坦性は、±０．１５μｍを下回る良好な平坦性を確保することができ、ＶＡ方式やＨＡＮ方式などの高画質液晶表示装置の高い要求に応えるカラーフィルタを提供することができる。また、人の目の視感度が高い緑の波長５５０ｎｍの１／４波長のレンジ（±０．１５μｍ）以内の高い平坦性をもつカラーフィルタとなり、着色ムラを減らすことができる。しかしながら、カラーフィルタ上に透明樹脂にて平坦化層を積層する構成では、ブラックマトリクスや台座の膜厚は、１μmを超える膜厚であっても構わない。平坦化層の膜厚は、１μmから３μmの範囲が一般的である。
【０１７９】
ブラックマトリクスは、上記台座と同様に、グレートーンマスクやハーフトーンマスクなどを用いるフォトリソグラフィの手法で、遮光層とともに同時に形成することができる。あるいは、レーザ露光を用いて、遮光層とブラックマトリクスの露光量を、ショット回数を変えることにより膜厚差を付けて形成しても良い。
【０１８０】
なお、図９は、０．４μｍ未満の膜厚のブラックマトリクスを示していないが、薄い膜厚のブラックマトリクスに重畳された突起の高さは、低くなることを本発明者らは確認している。遮光層（額縁部）と異なり、ブラックマトリクスの遮光性はさほど要求されないので、本発明においてブラックマトリクスの形成を省き、異なる色の着色層の重畳のみでブラックマトリスの代替としても良い。なお、透過型液晶表示装置の裏面に配設される光源（バックライト）からの光は、ＴＦＴなどアクティブ素子の走査線や信号線で遮光することができる。
【０１８１】
なお、有効表示領域内でのスペーサ５の高さはと略同一となるが、高さの調整は、台座厚み及び着色層の選択、カラーフィルタ製造工程での塗布、現像、硬膜等のプロセス、スペーサ径（大きさ）などにより種々調整可能である。また、スペーサ５を形成していない台座４’は、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂの開口率の調整及びＴＦＴなどのアクティブ素子を遮光する目的で配設してある。
【０１８２】
また、後述する実施例５に示すブラックマトリクス上に透明導電膜を形成する構成では、有効な斜め電界の形成のため、ブラックマトリクスの膜厚を１μm以上の厚い膜厚で形成することができる。
【０１８３】
（セルギャップ調整層）
本発明に係るセルギャップ調整層１５を、着色画素上に部分的に配設される例として、図２に示した。この例では、セルギャップ調整層１５は、平面視反射部２５と同じ位置の、着色画素３Ｇの反射部及び位相差層１１の上部に積層される。上述したように、セルギャップ調整層１５は、透過部と反射部の光路差を調整する目的で配設する。そのため、少なくとも可視光の高い透過性と液晶パネル工程で必要な耐熱性のある樹脂材料をセルギャップ調整層に用いることができる。図３に示すように、額縁状の遮光層２上にもセルギャップ調整層１５’が配設され、セルギャップ調整層１５’と遮光層２の膜厚の合計は、緑色画素の膜厚と略等しくなっている。
【０１８４】
なお、セルギャップ調整層１５は、液晶表示装置として液晶の透過部と反射部の光路差を調整することが主目的であるが、例えば、感光性のアルカリ可溶性樹脂を用いるとともにグレートーンマスクなど部分的に透過率の異なるフォトマスクを用いて厚みを変えて形成しても良い。着色画素の主要透過部の光の波長に合わせて厚みを変えても良い。反射部に厚く形成するだけでなく、透過部に薄い膜厚でセルギャップ調整層を形成しても良い。
【０１８５】
セルギャップ調整層１５は、上述した透明樹脂、アルカリ可溶性樹脂、アクリル樹脂により形成することができる。セルギャップ調整層１５は、パターン状に形成するため、フォトリソグラフィ工程によりパターニング可能なアルカリ可溶性樹脂をその材料として用いることが好ましい。熱硬化型樹脂を用いても、ドライエッチングやリフトオフの手法でパターン形成することが可能である。なお、図１に示す実施形態におけるように、セルギャップ調整層を光散乱層１２により構成することが更に好ましい。
【０１８６】
上述したように、本発明に係るカラーフィルタ基板は、特に、半透過型液晶表示装置に適用される。本発明のカラーフィルタの着色画素は透過部と反射部に区分されるが、その反射部には、図２に示すように光散乱層１２が、着色画素の反射部に配設される。即ち、着色画素の反射部の凹部内に形成された位相差層１１上の平面視同じ位置に、光散乱層１２が配設される。
【０１８７】
光散乱層１２は単一あるいは複数種の非晶質微粒子が屈折率の異なるマトリクス樹脂１４中に分散して成るもので、入射光を散乱させて観察者の目にペーパーホワイト様の効果を持たせる光機能膜である。マトリクス樹脂１４は、耐熱性あり可視域透過である透明樹脂であれば良い。光散乱層１２の膜厚は、非晶質微粒子径・光の波長及び製造工程での適合しやすさの関係でおおよそ１．５μｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【０１８８】
光散乱層１２の非晶質微粒子１３としては、無機物から成る微粒子及び有機ポリマーから成る微粒子を例示できる。特に、非晶質であるということから有機ポリマー微粒子が主としてあげられるが、無機物微粒子であっても、非晶質であれば問題ない。 後述する相分離によりマトリクス樹脂中に非晶質微粒子を発現する方式であっても良い。非晶質微粒子をフォトリソグラフィの手法で形成し、その上にマトリクス樹脂（以下、透明樹脂として記載）を塗布する方法で形成しても良い。
例えば、無機物微粒子であればシリカやアルミナの酸化物等の球状の非晶質微粒子、有機ポリマー微粒子としては、アクリル微粒子やスチレンアクリル微粒子及びその架橋体、メラミン微粒子、メラミン−ホルマリン縮合物、（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー、シリコン樹脂微粒子等を例示できるが、そのなかでも、架橋アクリル樹脂微粒子は屈折率が１．５未満であり、更にシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子は屈折率が１．４２〜１．４５（ハロゲンランプＤ線５８９ｎｍ）と小さいため、特に好ましい。
【０１８９】
また、これらの微粒子は、光散乱層中の微粒子として主として含まれていれば良く、例えば、微粒子の７０％程度以上が含まれていれば良い。これらの微粒子の他に、塗液中での微粒子の分散安定性や、光散乱特性の微調整等を目的として、不定形微粒子等の非球状微粒子や、結晶性微粒子を３０％程度以下の少量加えても良い。
【０１９０】
更に、これ等の微粒子に適当な表面処理を施し、溶剤分散性や透明樹脂との相性を改善した上で、上記微粒子として適用することも可能である。このような表面処理の例としては、例えば、ＳｉＯ２ 、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、透明樹脂、カップリング剤、又は、界面活性剤等を塗布被覆する処理が挙げられる。また、その他、アルコール、あるいはアミンや有機酸等で表面反応を生じさせたりする処理が例示できる。
【０１９１】
非晶質微粒子１３の形状は特に限定するものではないが、球形または球形に類似する形状である。球形微粒子はサイズ、粒径分布等のコントロールが容易であり、従って、光散乱層１２の光学特性の制御が容易になる。微粒子の粒径としては、目的とする光散乱層の膜厚や着色有無により許容範囲が異なり、特に限定されない。しかし、通常、光散乱層の膜厚よりも大きい微粒子を使用すると、光散乱層の表面が非常に粗くなってしまい、あまり好ましくない。上記微粒子の粒径としては特に限定しないが、好ましい粒径範囲としては、平均粒子径０．８μｍ〜３μｍ程度、好ましくは平均粒子径１μｍ〜２μｍである。
【０１９２】
微粒子の比重は、光散乱層の光学特性に直接影響するものではないが、光散乱層１２を形成する際の塗布特性に多大な影響を及ぼし、ひいては光散乱層１２自身の特性にも関係する。従って、その値は、マトリクス樹脂１４の溶液の比重に近い事が、塗液の安定性にとって望ましい。
【０１９３】
上記微粒子を分散させるマトリクス樹脂１４としては、可視光線透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における熱処理や薬品処理に対する十分な耐性を具備するものが望ましく、例えば、屈折率の高い樹脂としてエポキシ変性アクリル樹脂、フローレン樹脂、ポリイミド樹脂が、また屈折率の低い樹脂としてフッ素変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂が適用できる。その他アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が適宜使用できる。
【０１９４】
光散乱膜層をフォトリソグラフィ工程でパターン状に設ける場合には、感光性と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が利用できる。また、これらの樹脂に熱硬化や紫外線硬化を付与し、併用することも可能である。
【０１９５】
例えば、微粒子の屈折率が１．４９（ハロゲンランプＤ線５８９ｎｍを用いての値）の架橋アクリル微粒子である場合、マトリクス樹脂の屈折率は１．５５〜１．６５であることが好ましい。また、微粒子が屈折率１．４２〜１．４５のシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子である場合、マトリクス樹脂は、屈折率１．５０〜１．６０であることが好ましい。
【０１９６】
上記光散乱層１２は、非晶質微粒子１３をマトリクス樹脂である透明樹脂１４中に混合・分散して透明基板上に塗布し、乾燥した後、フォトリソグラフィ工程を経て任意の形状に形成する。尚、塗布方法としては、スピンコート、フローコート、ロールコート法等が適用でき、露光方法としては投影露光、プロキシミティ露光が適用できる。
【０１９７】
光散乱層１２中の非晶質微粒子１３としては、二つの樹脂を混合し、相分離することにより形成可能な微粒子が例示できる。異なる屈折率を有する二つ以上の樹脂、添加材を適量選定し、溶剤中に溶解した塗液を基板上に塗布乾燥することにより、非晶質微粒子１３を形成することができる。
【０１９８】
相分離は二つの樹脂を溶液中に混合した時点で、或いは基板上に塗布乾燥して溶剤が揮発していく過程で成長し、塗膜が乾燥した時点で透明な非晶質微粒子１３が形成できる。このとき、溶液中では相分離した一方の樹脂が球形に成長しようとするが、基板上に塗布した場合、塗膜中の溶剤が揮発するに従い膜容積が減少し、且つ該球形は成長して容積を増していくが、上面からの応力で球形から円盤状に変形しながら成長する。
【０１９９】
二つの樹脂溶液から一方の樹脂が液滴として生成成長し、非晶質微粒子１３が形成する条件は、一方の樹脂をＡ、他の樹脂をＢとすると
１）Ａの量がＢの量より少ないこと、
２）Ａ溶液の表面張力がＢ溶液の表面張力より大きいこと、
３）Ａ溶液の蒸発速度がＢ溶液の蒸発速度より大きいこと、
４）Ａの分子量がＢの分子量より大きいこと
等があげられるが、特に量の大小は強度の制約条件である。
【０２００】
非晶質微粒子が、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成し、形成されると、非晶質微粒子が膜の内部に留まり、表面に出ることがないので、光散乱膜層の表面が平坦になり、さらにカラーフィルタの膜厚も均一なものとなる。
【０２０１】
相分離して形成した透明マトリクス樹脂１４及び非晶質微粒子１３は、可視光線透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における熱処理や薬品処理に対する十分な耐性を具備するものが望ましい。
【０２０２】
例えば、屈折率の高い樹脂としてエポキシ変性アクリル樹脂、フローレン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂が、また、屈折率の低い樹脂としてフッ素変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂が適用できる。その他アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が適宜使用できる。
【０２０３】
非晶質微粒子は球形状のものが入手し易く、また、透明なシリカ、シリコン樹脂の屈折率は１．４３〜１．４４、架橋アクリル樹脂の屈折率は１．４９であり、屈折率の高い樹脂として適用できる。
【０２０４】
光散乱層をフォトリソグラフィ工程でパターン状に設ける場合には、感光性と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が利用できる。また、熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂を利用することも可能である。
【０２０５】
上記樹脂以外にも、塗布適性を改善するための界面活性剤、感光性を付与させるための光重合開始剤、増感剤、等を添加することができる。
【０２０６】
光散乱層１２中の非晶質微粒子１３として前記二例とは異なる形状、異なる製造プロセスが例示できる。すなわち、透明樹脂を基板上に塗布乾燥しフォトリソグラフィ法等の手段を用いて膜厚数μｍ、パターンサイズ数μｍから数十μｍの微細なレリーフを多数形成し、加熱によって該レリーフを軟化させ、しかる後、熱架橋させる。この上に屈折率の異なる透明樹脂を塗布する事により、光散乱膜層が形成できる。
【０２０７】
非晶質微粒子が微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズであると、パターン形状（大きさと形、密度）を変更することで光散乱特性を調整できる。あるいは、マイクロレンズの断面形状を非対称にする、あるいは放物線形状にすることによって指向性ある光散乱層とすることができる。
【０２０８】
セルギャップ調整層である光散乱層のパターンの大きさは、位相差層の平面視の大きさと同じ大きさか、あるいは位相差層より大きい大きさのパターンで形成することが望ましい。
【０２０９】
なお、本実施形態に係るカラーフィルタ基板を用いて構成した液晶表示装置において、セルギャップ調整層をカラーフィルタ基板に対向するアレイ基板に形成した場合には、カラーフィルタ基板上のセルギャップ調整層を省くことができる。あるいは、透過部と反射部の液晶層の厚みが近い半透過型液晶表示装置（たとえば、特開２００３−２９２５２号公報や特開２００９−９３１１５号公報に開示される技術）に適用するカラーフィルタ基板では、セルギャップ調整層をより薄い厚みにするか、あるいはこれを省いた構成とすることができる。
【０２１０】
（着色画素の重畳形状）
ＴＦＴ用露光装置は、３σが１．５μｍの高いアライメント精度の装置が市販されている。ＴＦＴの場合には、金属配線に付されたアライメントマークが用いられているが、カラーフィルタの場合には、それと異なり、有機物膜（例えばブラックマトリクスなどの感光性着色組成物膜）に付されたアライメントマークを用いる。また、積層していく着色層も同様に、アライメントマークは有機物膜に付され、有機物膜の膜厚も１μｍから４μｍとＴＦＴの配線と比較して厚く、パターンエッヂにもテーパが形成されるため、そのアライメント精度は、３σで４．５μｍのアライメント精度が少なくとも必要となる。
【０２１１】
上述したように、ＶＡやＴＮ方式の液晶表示装置の液晶厚みは、約２μｍ〜４μｍである。本発明のカラーフィルタにおける着色層の厚みは、その液晶厚みの０．６倍〜１倍程度である。従って、着色層の具体的厚みは、約１．２μｍ〜４μｍとなる。
【０２１２】
なお、ブラックマトリクスの画線幅は、モバイル（小型）液晶表示装置向けと大型ＴＶ向けで異なるが、約５μｍ〜３０μｍである。画素の開口率を優先する場合には、上述したように、ブラックマトリクスの形成を省いても良い。
【０２１３】
図１０に厚い膜厚の着色画素２２のパターンエッヂ形状を、図１１に薄い膜厚の着色画素２３のパターンエッヂ形状をそれぞれ示す。アライメントに関わるパターンエッヂの長さｍ、ｎを４．５μｍとし、着色画素２２の膜厚ｓ，着色画素２３の膜厚ｔに、上述した着色層の厚み１．２μｍ以上４．０μｍ以下を適用し、そのパターンエッジのテーパ角度θ１，θ２（着色画素端部の透明基板１の面となす角度）を計算すると、その角度範囲は、約１５°以上４０°以下となる。従って、着色層２２，２３の膜厚ｓ，ｔにもよるが、良好な平坦性を得るためには、１５°以上４０°以下のテーパ角度で着色画素の端部形状を形成することが望ましい。
【０２１４】
なお、着色画素の端部形状は、重合開始剤の量、現像方法、露光量などを変えるなど、種々の方法で制御することができる。着色画素の平面視形状は、着色画素の連続したストライプ形状であるのが好ましい。
【０２１５】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板上に、カラーフィルタ表面の微妙なテクスチャーや、後述するセルギャップ調整層表面や、セルギャップ調整層形成前の処理（配向処理）等の０．１μｍ以下の表面の凹凸をカバーする目的や、電気絶縁性を向上させる観点で、透明樹脂からなる保護層や絶縁層を積層しても良い。保護層は、スペーサの高さをある程度確保するために、用いる透明樹脂の分子量を大きくするなどの工夫により、追随性を確保（平坦性確保と逆の方向）しやすいものを形成することができる。保護層を、たとえば０．０５μｍ〜０．３μｍの薄い膜厚で塗布形成することにより、スペーサ高さを確保することができる。また、あらかじめスペーサを高く形成することで、透明樹脂などで膜厚１μｍ以上の保護層を形成してもよい。保護層は、配向膜を兼ねても良いし、後述する位相差層の前処理の前にあらかじめ塗布形成しても良い。あるいは、位相差層や液晶の配向膜の光配向をアシストする添加剤（たとえば紫外線吸収剤）を含有するものであっても良い。さらに、保護層を介してＩＴＯなどと呼称される金属酸化物の薄膜による透明導電膜を形成しても良い。また、遮光層と同じ材料で突起をあらかじめ画素内に形成し、さらに着色層を積層して配向制御用構造物として用いても良い。スペーサと配向制御用構造物を兼用しても良い。例えば、ＴＦＴ基板側の液晶を駆動するＴＦＴ素子と、カラーフィルタ基板側の台座とを向かい合うように画素中心に形成することで垂直配向の液晶ディスプレイのスペーサと配向制御用構造物として兼用することができる。
【０２１６】
透明導電膜は、櫛歯状に形成しても良く、液晶配向制御や液晶のディスクリネーション防止を目的に 開口部であるスリットを透明導電膜に形成しても良い。あるいは、ＨＡＮや特許文献８に開示される技術における斜め電界効果付与のためなどに必要なパターンの形成を、透明導電膜に対し実施することができる。
【０２１７】
（位相差層）
半透過型液晶表示装置の反射部は、透過部と比較して光路差のほかに液晶に起因する位相差の差が生じる。このような反射部と透過部の位相差の違いにより、反射部の反射光や黒表示に着色を生じたり、あるいはノーマリブラック表示であるはずの表示がノーマリホワイト表示となることがあり、位相差の問題は大きい。
【０２１８】
これに対し、入射光を１／４波長位相差をずらし、反射電極での反射によってさらに１／４波長分位相差を加えることで、この問題を解消することができる（直線偏光に変換した入射光を該位相差層の厚み方向に１回の往復にて９０度偏光回転させる）。
【０２１９】
本発明に係る半透過型液晶表示装置において、位相差層に１／４波長位相、あるいは１／２波長位相を変化させる機能を付与する具体的な手法として、高分子液晶や架橋性高分子液晶溶液を用いた塗布形成方法、上述したアルカリ可溶な透明樹脂に複屈折調整剤を添加し形成する方法、重合性液晶化合物を用いる方法などが挙げられる。重合性液晶化合物の場合は、円盤状の分子構造を有するディスコティック重合性液晶化合物や棒状重合性液晶化合物を用いることができる。これらの列記した方法や材料を組み合わせて形成しても良い。
【０２２０】
また、偏光を１／４波長位相あるいは１／２波長位相変化させる機能付与の再現性を高めるため、位相差層の形成前に配向膜の形成や配向処理を施しても良い。重合性液晶化合物のように露光の量や露光波長で配向調整ができる場合は、着色画素の色によってその配向の密度や配向方向を調整することができる。配向膜の配向処理も、上記重合性液晶化合物と同様の光配向処理を採用できる。
【０２２１】
露光機は、超高圧水銀灯、ＹＡＧレーザ、固体レーザ、半導体レーザなどを露光波長も含め適宜選択することができる。レーザ露光のように露光波長の選択やレーザショット回数による露光量調整、レーザ光の入射角度等で、配向の密度や配向方向を調整することができる。複数のフォトマスクを用いて対応する着色画素毎に選択露光しても良い。複数方向からの照射を一度に行っても良い。また、露光は、偏光照射あるいは非偏光照射を問わない。先に偏光照射を行って後、加温しながら非偏光照射で固定化を行っても良い。酸素阻害がある場合は、不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
【０２２２】
位相差層の膜厚は、０．５μｍから５μｍ程度の範囲で、カラーフィルタ構成材料のみやあるいは液晶表示装置に適用する液晶の複屈折率にあわせて調整すればよい。位相差層の位相差の差は、露光量のほか重合性液晶化合物に加える重合性開始剤の添加量やその種類、ブレンドにより調整することができる。また、重合性液晶化合物がモノマーである場合、モノマーの反応性基を複数とすることで架橋密度をあげ、信頼性高い位相差層とすることができる。
【０２２３】
位相差層を、着色画素のそれぞれ主要な透過光の波長に合わせた位相差層とすることもできる。ノーマリブラック表示の場合、着色画素上に形成する位相差層のみでなく、遮光層（額縁部）上の位相差層にも１／４波長、あるいは１／２波長位相変化させる機能を付与することで、光漏れをなくすことができる。さらに、１／４波長層と１／２波長層を重ねて広帯域位相差層としても良い。ノーマリブラック表示の液晶表示装置において、位相差層１１’を額縁状の遮光層２上に、位相差層１１’と遮光層１１の合計膜厚と緑色画素の膜厚とがほぼ等しくなるように形成することで、光漏れを無くし、画質向上につなげることができる。
【０２２４】
重合性液晶化合物を位相差層として用いる場合、位相差層形成前に前処理として配向膜を塗布形成し、配向処理を行っても良い。また、位相差層を形成してカラーフィルタ基板とした後、液晶配向のための配向膜を形成することが望ましい。当配向膜が紫外線等のエネルギー線で配向量を調整できる配向膜である場合は、上述したようなレーザ露光で透過部と反射部の配向量を変えたり、また、色毎の配向を異ならせることができる。あるいは、位相差層の配向処理に用いた配向膜を透過部の液晶配向に用い、また、反射部の位相差層には異なる配向機能をもつ膜を別途形成することもできる。
【０２２５】
位相差層の下地となる配向膜に用いることのできる有機化合物には、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、スチレン／マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、スチレン／ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリカーボネート等のポリマーおよびシランカップリング剤等の化合物を挙げることができる。好ましいポリマーの例としては、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体のポリマー、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよびアルキル基（炭素原子数６以上が好ましい）を有するアルキル変性ポリビニルアルコールを挙げることができる。
【０２２６】
カラーフィルタの着色画素表面をラビングすることでも配向効果を得ることができる。さらに、市販の配向膜材料が適用でき、例えば 日産化学社製の配向膜材料（サンエバー）、日立化成デュポンマイクロシステムズ社製の配向膜材料（ＱＬ、ＬＸシリーズ）、ＪＳＲ社製の配向膜材料（ＡＬシリーズ）、チッソ社製の配向剤（リクソンアライナー）等が挙げられる。これら配向膜材料は、インクジェット用インクとして粘度調整を行う場合、ガンマブチロラクトン、ジエチレングリコールモノエチルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルアセテート、シクロヘキサノンなどの有機溶剤の添加にて可能である。
【０２２７】
位相差層の下地となる配向膜の配向処理は、液晶表示装置として用いる液晶の配向膜の配向方法と同じ方法が採用できる。例えば、機械的に配向膜の表面を擦るラビング手法のほか、紫外光を用いる光配向の方法であっても良い。紫外光の光源は、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、ショートアーク型のキセノンランプ、固体レーザ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザなど露光する紫外光の波長、照射角度、照射量など適宜選択できる。紫外光は、２方向、４方向など複数の方向からの照射方法を採用しても良い。
【０２２８】
後述する本発明の実施例では、配向膜のパターン形成に最も簡便なインクジェット方式で行った例について説明するが、現像処理可能な感光性の配向膜材料を用い、フォトリソグラフィの手法でパターン形成を行っても良い。
【０２２９】
セルギャップ調整層あるいは位相差層を、遮光部上に積層して遮光部段差を少なくすることは望ましい。図１４に示すように、従来、カラーフィルタの着色画素３と遮光層２で生じていた段差ａに起因する液晶配向ムラが、カラーフィルタの平坦性向上で改善されるのがその理由である。
【０２３０】
なお、本発明に係るカラーフィルタ基板の透過部と反射部の面積比率は、その液晶表示装置の使用目的・条件で調整することができる。
【実施例】
【０２３１】
（遮光層材料／黒色組成物の調製）
（顔料分散体ＲＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントレッド２５４／Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７＝８０／２０（重量比）混合物２０部、分散剤としてＢＹＫ−２００１を５部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＲＤ１）を調製した。
【０２３２】
（顔料分散体ＹＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０を２０部、分散剤としてソルスパース２４０００を５部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＹＤ１）を調製した。
【０２３３】
（顔料分散液ＢＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６を２０部、分散剤としてアジスパーＰＢ−８２１を５部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＢＤ１）を調製した。
【０２３４】
（顔料分散液ＶＤ１）
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３を２０部、分散剤としてアジスパーＰＢ−８２１を５部（固形分換算）、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７５部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体（ＶＤ１）を調製した。
【０２３５】
（樹脂溶液（Ｐ１）の合成）
反応容器にシクロヘキサノン８００部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行った。
【０２３６】
スチレン ６０部
メタクリル酸 ６０部
メチルメタクリレート ６５部
ブチルメタクリレート ６５部
熱重合開始剤 １０部
連鎖移動剤 ３部
滴下後十分に加熱した後、熱重合開始剤２．０部をシクロヘキサノン５０部で溶解させたものを添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。この樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂溶液（Ｐ１）とした。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約１０，０００であった。
【０２３７】
（黒色組成物）
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して黒色組成物を得た。黒色組成物は、後の実施例で遮光層及び台座の形成に用いる。
【０２３８】
上記顔料分散液（ＲＤ１） ２１部
上記顔料分散液（ＢＤ１） １７部
上記顔料分散液（ＹＤ１） ４部
樹脂溶液（Ｐ−１） ９部
トリメチロールプロパントリアクリレート ４．８部
光重合開始剤
（チバガイギー社製「イルガキュア−３６９」） ２．８部
光増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ０．２部
シクロヘキサノン ３６．２部
以上のようにして得た黒色組成物は、塗布形成後の硬化させた膜厚１μmで、およそ１．８の光学濃度（ＯＤ値）である。塗布条件により膜厚調整が可能である。樹脂の固形比（樹脂溶液）の成分比調整で塗膜の光学濃度の調整も可能である。なお、上記黒色組成物では、緑色有機顔料は遮光性が悪いため、添加をしていない。
【０２３９】
（光学濃度（ＯＤ）の測定）
光学濃度（ＯＤ値）は物質が光を吸収する程度を表わす値であり、光路長が一定のとき、ＯＤ値が大きいほど物質の濃度が高いことを示す。本発明における光学濃度（ＯＤ値）は下記数式（１）で表される。上記にて得られた黒色組成物塗布基板をオリンパス社製分光器ＯＳＰ−２００を用いてＣ光源での三刺激値Ｙを測定し、式１を用いて光学濃度（ＯＤ）を算出した。
【０２４０】
〔式１〕
光学濃度（ＯＤ）＝−ｌｏｇ（Ｙ／１００）・・・（１）
（但し、ＹはＣ光源での三刺激値Ｙである）
測定用試料として、有機溶剤で希釈し、濃度調整した黒色組成物Ｂｌｋをガラス基板上に１μmの厚さに塗工し、自然乾燥させた。ホットプレートにて９０℃で１分間加熱して、余剰の溶剤を除去乾燥させた。その後、２３０℃にて１時間オーブンで焼成を行って遮光層の光学濃度測定試料とした。光学濃度（ＯＤ）は、およそ１．８であった。
【０２４１】
塗布条件により、膜厚の調整が可能である。また、樹脂溶液の成分（固形分）比の調整により、濃度を制御することも可能である。上記黒色組成物で、膜厚を４μmから５μmと厚く形成する場合には、樹脂溶液と溶剤（シクロヘキサノンなど）の配合量を増やし、有機顔料濃度を黒色組成物の１０％前後にすることで対応することができる。このときの遮光性は、光学濃度で３から４の範囲に設定することができる。
【０２４２】
後述する実施例では、黒色組成物の樹脂固形比および溶剤量を調整して、膜厚１．６μｍにて光学濃度を約３とした。
【０２４３】
（光散乱層用樹脂組成物の調製）
感光性の光散乱層用樹脂組成物を以下に示す組成で調製した。
【０２４４】
アルカリ可溶型感光性透明樹脂Ａ２
：フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート樹脂 ４．５重量部
透明粒子Ｂ３：ＭＸ１８０（綜研化学社製） ２重量部
光重合開始剤Ｃ：イルガキュア８１９
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製） ０．４５重量部
溶剤Ｄ：シクロヘキサノン ２１重量部
光重合モノマーＥ：Ｍ４００（東亞合成社製） ２重量部
Ａ２とＣとＥを混合し、塗布し、乾燥し、露光（２００ｍＪ／ｃｍ2 ）し、現像した後、２３０℃で６０分間硬膜化した後の透明樹脂の屈折率は、１．５８（Ｄ線５８９ｎｍ）であった。
【０２４５】
上記Ａ２、Ｂ３、Ｃ、Ｄ、Ｅを重量比でＡ２：Ｂ３：Ｃ：Ｄ：Ｅ＝４．５：２：０．４５：２１：２にしてメディアレス分散機で３時間混合撹拌し、光散乱層用樹脂組成物を得た。このときの組成物の粘度は１４ｃｐ／２５℃であった。
【０２４６】
（着色画素材料／着色組成物の調製）
[顔料製造例Ｒ２]
ジケトピロロピロール系赤色顔料ＰＲ２５４（チバスペシャリティケミカルズ社製「イルガフォアレッドＢ-ＣＦ」；Ｒ−１）１００部、色素誘導体（Ｄ−１）１８部、粉砕した食塩１０００部、およびジエチレングリコール１２０部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、６０℃で１０時間混練した。
【０２４７】
この混合物を温水２０００部に投入し、約８０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、８０℃で２４時間乾燥し、１１５部のソルトミリング処理顔料（Ｒ２）を得た。
【０２４８】
[顔料製造例Ｒ３]
アントラキノン系赤色顔料ＰＲ１７７（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」）１００部、色素誘導体（Ｄ−２）８部、粉砕した食塩７００部、およびジエチレングリコール１８０部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、７０℃で４時間混練した。この混合物を温水４０００部に投入し、約８０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、８０℃で２４時間乾燥し、１０２部のソルトミリング処理顔料（Ｒ３）を得た。
【０２４９】
[顔料製造例Ｒ４]
スルホン化フラスコにｔｅｒｔ−アミルアルコール１７０部を窒素雰囲気下において装填し、ナトリウム１１．０４部を添加し、この混合物を９２〜１０２℃に加熱した。溶融したナトリウムを激しく撹拌しながら１００〜１０７℃に一晩保持した。
【０２５０】
得られた溶液に、４−クロロベンゾニトリルの４４．２部およびジイソプロピルスクシナートの３７．２部を、８０℃でｔｅｒｔ−アミルアルコール５０部中に溶解した溶液を、８０〜９８℃で２時間かけて導入した。導入後、この反応混合物を８０℃でさらに３時間撹拌し、同時にジイソプロピルスクシナート４．８８部を滴下添加した。
【０２５１】
この反応混合物を室温に冷却し、メタノール２７０部、水２００部、および濃硫酸４８．１部の２０℃の混合物に添加し、２０℃で攪拌を６時間続けた。得られた赤色混合物を濾過し、残留物をメタノールと水とで洗浄した後、８０℃で乾燥して、４６．７部の赤色顔料（Ｒ４）を得た。
【０２５２】
[顔料製造例Ｇ２]
塩化アルミニウム３５６部および塩化ナトリウム６部の２００℃の溶融塩に、亜鉛フタ
ロシアニン４６部を溶解し、１３０℃まで冷却し、１時間攪拌した。反応温度を１８０℃に昇温し、臭素を１時間あたり１０部で１０時間滴下した。その後、塩素を１時間あたり０．８部で５時間導入した。
【０２５３】
この反応液を水３２００部に徐々に注入したのち、濾過、水洗して１０７．８部の粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の１分子内に含まれる平均臭素化数は１４．１個、平均塩素数は１．９個であった。なお、当実施例において、臭素化数を限定するものでない。
【０２５４】
得られた粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料１２０部、粉砕した食塩１６００部、およびジエチレングリコール２７０部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、７０℃で１２時間混練した。
【０２５５】
この混合物を温水５０００部に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、８０℃で２４時間乾燥し、１１７部のソルトミリング処理顔料（Ｇ２）を得た。
【０２５６】
[顔料製造例Ｙ２]
セパラブルフラスコに水１５０部を仕込み、さらに攪拌しながら３５％塩酸６３部を仕込み、塩酸溶液を調製した。発泡に注意しながらベンゼンスルホニルヒドラジド３８．７部を仕込み、液温が０℃以下になるまで氷を追加した。冷却後、３０分かけて亜硝酸ナトリウム１９部を仕込み、０〜１５℃の間で３０分撹拌した後、ヨウ化カリウムでんぷん紙で着色が認められなくなるまでスルファミン酸を仕込んだ。
【０２５７】
次に、バルビツール酸２５．６部を添加した後、５５℃まで昇温し、２時間そのまま撹拌した。次いで、バルビツール酸２５．６部を投入し、８０℃まで昇温した後、ｐＨが５になるまで水酸化ナトリウムを投入した。さらに８０℃で３時間撹拌した後、７０℃まで温度を下げ、濾過し、温水洗浄を行った。
【０２５８】
得られたプレスケーキを１２００部の温水にリスラリーした後、８０℃で２時間攪拌した。その後、そのままの温度で濾過を行い、８０℃の水２０００部で温水洗浄を行い、ベンゼンホンアミドが濾液側へ移行していることを確認した。得られたプレスケーキを８０℃で乾燥し、アゾバルビツール酸ジナトリウム塩６１．０部を得た。
【０２５９】
次いで、セパラブルフラスコに水２００部を仕込み、さらに撹拌しながら、得られたアゾバルビツール酸ジナトリウム塩の粉末８．１部を投入して分散した。均一に分散した後、溶液を９５℃まで昇温した、メラミン５．７部、ジアリルアミノメラミン１．０部を添加した。さらに、塩化コバルト（II）６水和物６．３部を水３０部に溶解した緑色溶液を３０分かけて滴下した。滴下終了後、９０℃で１．５時間錯体化を行った。
【０２６０】
その後、ｐＨを５．５に調整し、さらにキシレン４部、オレイン酸ナトリウム０．４部、水１６部をあらかじめ攪拌してエマルジョン状態とした溶液２０．４部を添加し、さらに４時間加温撹拌した。７０℃まで冷却した後、速やかに濾過し、無機塩が洗浄できるまで７０℃で温水洗を繰り返した。
【０２６１】
その後、乾燥、粉砕の工程を経て、１４部のアゾ系黄色顔料（Ｙ２）を得た。
【０２６２】
[顔料製造例Ｂ２]
銅フタロシアニン系青色顔料ＰＢ１５：６（東洋インキ製造社製「リオノールブルーＥＳ」）１００部、粉砕した食塩８００部、およびジエチレングリコール１００部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所製）に仕込み、７０℃で１２時間混練した。
【０２６３】
この混合物を温水３０００部に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、８０℃で２４時間乾燥し、９８部のソルトミリング処理顔料（Ｂ２）を得た。
【０２６４】
[顔料製造例Ｖ２]
LIONOGEN VIOLET RL（東洋インキ製造製）３００部を９６％硫酸３０００部に投入し、１時間撹拌した後、５℃の水に注入した。１時間撹拌後、濾過し、温水で洗浄液が中性になるまで洗浄し、７０℃で乾燥した。
【０２６５】
得られたアシッドペースティング処理顔料を１２０部、塩化ナトリウム１６００部、およびジエチレングリコール（東京化成社製）１００部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に仕込み、９０℃で１８時間混練した。次に、この混合物を約５リットルの温水に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、８０℃で２４時間乾燥し、１１８部のソルトミリング処理顔料（Ｖ２）を得た。
【０２６６】
（樹脂溶液（Ｐ２）の調製）
反応容器にシクロヘキサノン８００部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら１００℃に加熱して、同温度で下記のモノマーおよび熱重合開始剤の混合物を１時間かけて滴下し
て重合反応を行った。
【０２６７】
スチレン ７０．０部
メタクリル酸 １０．０部
メタクリル酸メチル ６５．０部
メタクリル酸ブチル ６５．０部
アゾビスイソブチロニトリル １０．０部
滴下後、さらに１００℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル２．０部をシクロヘキサノン５０部に溶解したものを添加し、さらに１００℃で１時間反応を続けて樹脂溶液を合成した。
【０２６８】
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃で２０分間加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０％となるようにシクロヘキサノンを添加してアクリルの樹脂溶液（Ｐ２）を調製した。
【０２６９】
（顔料分散体および着色組成物の調製）
下記表３に示す組成（重量部）の混合物を均一に撹拌混合した後、直径１ｍｍのジルコニアビーズを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して赤色、緑色、青色の顔料分散体を得た。
【表３】
【０２７０】
その後、下記表４に示すように 顔料分散体アクリル樹脂溶液（Ｐ２）、モノマー、重合開始剤、増感剤、有機溶剤などの混合物を混合撹拌した後、５μｍのフィルタでろ過し、赤色、緑色、青色のそれぞれ着色組成物を得た。以下の実施例では、下記表４の着色組成物を用いて、赤色画素、緑色画素、青色画素を形成した。
【表４】
【０２７１】
以下、実施例１に基づいて本発明を詳細に説明する。
【０２７２】
〔実施例１〕
（カラーフィルタ基板の作製）
図１、３及び６を参照して、実施例１に係るカラーフィルタ基板の作製について説明する。
【０２７３】
上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板１上に、図１、３及び６に示す額縁状の遮光層２と台座４を形成した。遮光層２の厚みは１．６μｍ、台座４の厚みは０．６μｍとした。なお、遮光層２と台座４は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク（遮光層パターンと台座パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク）を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板１上に形成した。
【０２７４】
次いで、透明基板１上に、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、赤色積層部５Ｒ、緑色積層部５Ｇ、青色積層部５Ｂの積層によるスペーサ５を形成した。図１に示す反射部の着色画素を含む着色画素およびスペーサ形成のための露光用マスクは、グレートーンフォトマスク（着色画素の透過部パターンと反射部パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク）を用いた。その結果、着色画素の反射部には凹部が形成された。
【０２７５】
透明基板１に直接形成される着色層（赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ）部分の膜厚は、３．２μｍ±０．２μｍとした。反射部（凹部）の着色画素の膜厚は１．６μｍ±０．２μｍとした。本実施例では、着色画素の反射部である凹部を囲むように、高さ約１．６μｍの着色画素の壁が形成されているので、次に示すインクジェットによる配向膜形成において、インク滴の着弾時にインク滴が凹部外に流出せずに配向膜を塗布形成することができる。
【０２７６】
次に、位相差層１１を形成する前に前処理として、配向処理を以下のようにして実施した。即ち、位相差層１１を形成するための着色画素表面の前処理として、日産化学社製の配向膜材料サンエバーを粘度調整したものを用いて、インクジェット塗布装置にて反射部着色画素上に選択的に乾燥膜厚が０．１μｍになるように吐出した。
【０２７７】
インクジェットでの不吐出、ミスディレクション、ミスト無く正確に吐出するためには、不吐出時におけるレオロジー特性を制御する必要がある。インクジェットに充填されたインクの優れた吐出性を有するレオロジー特性は、周波数を１００から０．１Ｈｚまで変化させた時の２３℃から２５℃におけるインクの複素粘性率の初期値が２０ｍＰａ・ｓ以下、かつ、最大値が１０００ｍＰａ以下で、周波数１０Ｈｚから５０Ｈｚでの正接損失が１から２０である。インクジェットのノズルからの吐出量として、２から１０ｐｌ（ピコリットル）の範囲内にて１画素あたり１回の吐出とした。
【０２７８】
さらにホットプレート上で９０℃で１分間加熱乾燥させた後、クリーンオーブン中２６０℃で４０分間焼成し、硬膜した。続いて、この基板に対し一定方向にラビング処理を施すことにより、前処理とした。
【０２７９】
前処理を行った反射部着色画素上に、以下に詳述する１／４波長変化させる位相差機能をもつ位相差層１１を、膜厚１．６μm±０．１μmにて形成した。即ち、位相差層となる、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合し、０．６μｍのフィルタで濾過して得た重合性液晶化合物を前処理を施した着色画素上に、乾燥膜厚が１．６μｍになるように塗布し、ホットプレートにて９０℃で２分間加熱乾燥し、液晶配向基板を得た。
【０２８０】
水平配向重合性液晶 ３９．７部
（ＢＡＳＦジャパン株式会社製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ ２４２」）
光重合開始剤 ０．３部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー９０７」）
界面活性剤 ６．０部
（ビックケミー社製「ＢＹＫ１１１」２％シクロヘキサノン溶液）
シクロヘキサノン １５４．０部
次に、この重合性液晶化合物を塗布した基板を、半導体レーザを光源とする露光機を用い、フォトマスクを介して反射部のそれぞれ着色画素領域毎に紫外線を露光した。紫外線の照射量は、レーザのショット回数を変えて、赤色画素領域では５００ｍＪ／ｃｍ２、緑色画素領域では２００ｍＪ／ｃｍ２、青色画素領域では５ｍＪ／ｃｍ２としてそれぞれ露光し、さらに現像処理にて位相差層のパターンを形成した。
【０２８１】
続いて、基板をクリーンオーブンに入れ、２３０℃で４０分間焼成を行なって１／４波長層である位相差層の形成されたカラーフィルタ基板を得た。
【０２８２】
得られたカラーフィルタ基板の着色画素および位相差層の位相差の合計を測定したところ、赤色画素部分は波長６３０ｎｍの光において１６６ｎｍ、緑色画素部分は波長５５０ｎｍの光において１３６ｎｍ、青色画素部分は波長４５０ｎｍの光において１１２ｎｍであった。即ち、着色画素および位相差層の位相差の合計は、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係を満たしていることがわかる。
【０２８３】
その結果を下記表５に示す。
【表５】
【０２８４】
額縁状の遮光層２上にも、同じ額縁状パターンにて位相差層１１’を形成した。遮光層２と該遮光層上の位相差層１１’の合計膜厚は約３．２μｍであり、緑色画素３Ｇの膜厚と略同一とした。
【０２８５】
次に、光散乱層（セルギャップ調整層）１２を、前記の光散乱層組成物をもちいて、１．９μmの膜厚にて形成した。形成方法は、光散乱層１２のパターンを有するフォトマスクを用い、２００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線露光を行い、アルカリ現像液で現像した後、２３０℃で４０分間の熱処理にて硬膜した。この露光及び熱処理は、光散乱層１２下部に既に配設された位相差層の追加硬膜での安定化につながる。光散乱層１２の積層により、位相差層の酸素阻害が解消され、再度紫外線露光を含めた硬膜処理で安定化できる。本実施例では、あらかじめ着色画素に凹部を設けてのち、位相差層の熱処理での硬膜を行うので、露光量の差を問わず、形状崩れなく、位相差層を良好に形成することができた。
【０２８６】
図４に示す台座４上の突起高さｄは、青色画素側で０．１μｍ、緑色画素側で０．１４μｍと低く、平坦性は良好であった。
【０２８７】
また、図３に示すスペーサ５の底辺の大きさは２５μｍとし、スペーサ５を構成する積層着色層の全体の高さは約３．９μｍとした。次に、スパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜を積層した。
【０２８８】
対象とする液晶表示装置の液晶厚みは、３．８μｍである。後述する図１８に示す反射部上の液晶層の厚みは、１．８μｍとした。
【０２８９】
〔実施例２〕
（カラーフィルタ基板の作製）
本実施例に係るカラーフィルタ基板について、平面図である図１２、部分平面図（緑色画素）である図１３及びその断面図である図１４を参照して説明する。本実施例は、ブラックマトリクスを形成した点、セルギャップ調整層として光散乱層ではなく透明樹脂を用いた点、及びスペーサを着色画素中央に配設した点が実施例１と異なる。
【０２９０】
上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板１上に、示すブラックマトリクス３８を形成した。ブラックマトリクス３８の厚みは０．６μｍとした。なお、ブラックマトリクス３８と遮光層２は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク（遮光層２用とブラックマトリクス３８用にそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク）を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板１上に形成した。
【０２９１】
さらに、ブラックマトリクス３８を形成した透明基板１上に、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画３Ｂを形成した。ガラスである透明基板１に直接形成される着色層（赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ）部分の膜厚は、いずれも３．２μｍ±０．２μｍとした。
【０２９２】
図１３及び図１４に示す緑色画素３Ｇの反射部（凹部）４０には、１／４波長変化させる位相差機能をもつ位相差層４１を、膜厚１．６μｍ±０．１μｍにて形成した。位相差層４１を配向させて位相差機能を付与するための着色画素表面の前処理及び位相差層４１の形成及びこれらに用いた材料は、実施例１と同様とした。
【０２９３】
次に、位相差層４１上に、アルカリ現像可能なアクリル系光感光性樹脂を用いて膜厚１．９μmのセルギャップ調整層４５を形成した。額縁状の遮光層２上にも、同じ額縁状パターンにてセルギャップ調整層を形成した。遮光層と該遮光層上のセルギャップ調整層の合計膜厚は約３．２μｍであり、緑色画素３Ｇの膜厚と略同一とした。
【０２９４】
次に、スパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜４９を積層した。
【０２９５】
該透明導電膜４９上に、それぞれ断面が台形状であるスペーサ４６、サブスペーサ４７を形成した。スペーサ４６、サブスペーサ４７形成のための露光用マスクは、グレートーンフォトマスクを用いた。サブスペーサ４７の高さは、スペーサ４６とセルギャップ調整層４５を合わせた高さより０．３μm低い高さとした。サブスペーサ４７の形成位置は、遮光層上のみとした。また、スペーサ４６の底辺の大きさは１５μｍとし、高さは約２μmとした。なお、対象とする液晶表示装置の液晶層の厚みは、３．８μｍである。
【０２９６】
本実施例においても、実施例１と同様に、良好な結果を得ることができた。
【０２９７】
〔実施例３〕
（カラーフィルタ基板の作製）
本発明のカラーフィルタ基板の模式平面図である図８に基づき、またその部分断面図である図２及び図３を併用して実施例を説明する。
【０２９８】
上述した黒色組成物を用いてガラスである透明基板１上に、図８、図２に示す遮光層２と台座４を形成した。遮光層２の厚みは１．６μｍ、ブラックマトリクス８及び台座４の厚みは０．６μmとした。なお、遮光層２と、ブラックマトリクス８及び台座４は、上述した黒色組成物を塗布し、乾燥した後、グレートーンフォトマスク（遮光層パターンと台座パターンにそれぞれ透過率差をつけたフォトマスク）を用いて、一回の露光・現像及び熱処理による硬膜処理にて、透明基板１上に形成した。
【０２９９】
次に、図３に示すように、透明基板１上に、遮光層２、赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ、また、着色層の積層によるスペーサ５、サブスペーサ６を形成した。スペーサ５、サブスペーサ６の形成のための露光用マスクは、当該パターン部が低透過率であるグレートーンフォトマスクを用いた。
【０３００】
透明基板１に直接形成される着色層（赤色画素３Ｒ、緑色画素３Ｇ、青色画素３Ｂ）部分の膜厚は、いずれも３．２μｍ±０．２μmとした。
【０３０１】
図２に示す着色画素の反射部（凹部）には、１／２波長の位相差機能をもつ位相差層１１を、下記表６に示すように、膜厚２．６μm±０．１５μmにて形成した。位相差層１１を配向させて位相差機能を付与するための着色画素表面の前処理は、実施例１と同様とした。各着色画素に対応する位相差量は、露光量で調整した。位相差層１１となる重合性液晶組成物は、下記に示す組成とした。
【０３０２】
水平配向重合性液晶 ４９．５部
（大日本インキ化学工業株式会社製「ＵＣＬ-０１７」）
光重合開始剤 ０．５部
（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製「イルガキュアーＯＸＥ０１」）
界面活性剤 ２．０部
（ビックケミー社製「ＢＹＫ３３０」２％シクロヘキサノン溶液）
シクロヘキサノン １４８．０部
【表６】
【０３０３】
次に、アルカリ現像可能なアクリル系光感光性樹脂を用いて膜厚０．９μmのセルギャップ調整層１５を形成した。図２に示す額縁状の遮光層２上にも、同様パターンにてセルギャップ調整層１５’を形成した。スペーサの高さ及び形状は実施例１と同様である。
【０３０４】
なお、以上の実施例３により得たカラーフィルタ基板では、位相差層１１の膜厚は２．６μｍであり、膜厚３．２μｍの着色画素（例えば、緑色画素３Ｇ）の凹部に形成されると、着色画素の表面より突出するので、実際には、図１５に示すような構成となる。
【０３０５】
次にスパッタリング装置を用いて、カラーフィルタの有効表示領域を覆うように透明導電膜を積層してカラーフィルタ基板とした。
【０３０６】
本実施例においても、実施例１と同様に、良好な結果を得ることができた。
【０３０７】
〔実施例４〕
図１６を参照して、本実施例に係るカラーフィルタ基板について説明する。
【０３０８】
本実施例では、あらかじめ透明導電膜５９を形成した透明基板１を用いた。該透明導電膜５９上に、実施例２と同様にブラックマトリクス５８、着色画素３Ｒ,３Ｇ,３Ｂ、セルギャップ調整層、スペーサ５５、サブスペーサ５６を形成した。それぞれ着色画素の中央には、着色画素長手方向に６μm画線幅のブラックマトリクス５８’をあわせ配設した。セルギャップ調整層の図示は省略した。
【０３０９】
透明導電膜５９は、膜厚０．１４μmとし、スパッタリング装置で成膜した。
【０３１０】
本実施例においても、実施例１と同様に、良好な結果を得ることができた。
【０３１１】
〔実施例５〕
図１７を用いて、カラーフィルタ基板である実施例５を説明する。
【０３１２】
当実施例では、先にブラックマトリクス６８を形成した後、透明導電膜６９を形成した。該透明導電膜６９上に、実施例２と同様に着色画素３Ｒ,３Ｇ,３Ｂ、セルギャップ調整層、スペーサ６５、サブスペーサ６６を形成した。それぞれ着色画素３Ｒ,３Ｇ,３Ｂの中央には、着色画素長手方向に６μm画線幅のブラックマトリクス６８’をあわせ配設した。セルギャップ調整層の図示は省略した。
【０３１３】
透明導電膜６９は、膜厚０．１５μmとし、スパッタリング装置で成膜した。
【０３１４】
本実施例においても、実施例１と同様に、良好な結果を得ることができた。
【０３１５】
〔実施例６〕
（液晶表示装置の作製）
実施例１で作製したカラーフィルタ基板３１とＴＦＴ基板３２を対向させて配置し、それらの間に液晶層３３を挟持して、液晶表示装置とした。なお、偏光フィルム、位相差フィルム、配向膜の図示は省略した。参照符号３４，３５は、それぞれＴＦＴ素子、画素電極を示す。
【０３１６】
本実施例において、カラーフィルタ基板３１は、遮光層とセルギャップ規制層を合わせた膜厚が緑色画素である着色層３Ｇと同じ膜厚であり、余分な突起構造物がないため、スムーズで均一な液晶の充填をすることができ、画像表示も極めて均質であり、良好であった。着色画素周辺や遮光層と表示領域との境界部での液晶配向の乱れもなく、光漏れのない高画質の液晶表示装置が得られた。
【０３１７】
なお、図１８に示したＴＦＴ素子３４の近傍の液晶表示装置の部分拡大図を図１９に示した（光散乱層及びセルギャップ規制層は図示されていない）。本実施例によると、反射部に設けられた位相差層の存在のため、反射部と透過部での表示品質に差がなくなり、高透過率の液晶表示装置が得られる。
【０３１８】
〔実施例７〕
（液晶表示装置の作製）
図２０を参照して。本実施例に係る液晶表示装置について説明する。
【０３１９】
本実施例は、共通電極８３と絶縁層を介して櫛歯状の画素電極８２を備えるアレイ基板７２と、実施例５と同一構成のカラーフィルタ基板７３を用いて液晶表示装置を作製した。液晶表示装置の外面に貼付した偏光板、位相差板及びバックライト光源は図示を省略した。なお、図２０は、緑色画素の透過部断面であり、反射部は図示していない。
【０３２０】
本実施例に用いたカラーフィルタ基板７３では、ブラックマトリクス７８上に透明導電膜７９が形成されているため、液晶表示装置を構成したときに、ブラックマトリクス７８の膜厚分だけ、アレイ基板７２の側の画素電極（櫛歯状電極）８２と近い距離となり、図２０に矢印で示すように、斜め電界の形成がスムーズとなるという利点がある。画素電極８２との斜め電界形成のため、ブラックマトリクスの膜厚を調整することができる。
【０３２１】
本実施例に係る液晶表示装置は、画像表示も極めて均質であり、良好であった。着色画素の周辺や遮光層と表示領域との境界部での液晶配向の乱れもなく、光漏れのない高画質の液晶表示装置が得られた。
【０３２２】
なお、共通電極は画素単位でベタ膜で形成しても、あるいは櫛歯状に形成しても良い。透明導電膜にスリット状の開口部を形成しても良い。共通電極や画素電極は、アルミニウム合金などの金属薄膜で形成しても良く、あるいはＩＴＯなどの透明導電性薄膜で形成しても良い。
【０３２３】
また、上述した実施例４、実施例５及び実施例７に記載の透明導電膜は、液晶駆動時にグランドに落としても良く、あるいは、共通電極と同じ電位としても良い。
【０３２４】
本発明は、液晶配向方式について、垂直配向方式に限定するものでない。例えば、位相差層の厚みもしくはΔｎｄを変えた種々の位相差機能が得られ、あるいは光配向やラビングによる配向を調整することにより種々の位相差層がえられ、様々な配向方式の液晶表示装置に対応することができる。本発明に採用することの可能な液晶材料の誘電率異方性は、正の材料でも負の材料でも良い。
【符号の説明】
【０３２５】
１・・・透明基板
２・・・遮光層
３Ｒ・・・赤色画素
３Ｇ・・・緑色画素
３Ｂ・・・青色画素
４，４’・・・台座
５，５５・・・スペーサ
５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ・・・積層着色層
６，５６・・・サブスペーサ
７・・・突起
８，３８，５８，５８’，６８，６８’，７８・・・ブラックマトリクス
９，４９，５９，６９，７９・・・透明導電膜
１０・・・凹部
１１，１１’，４１・・・位相差層
１２・・・光散乱層（セルギャップ調整層）
１３・・・非晶質微粒子
１４・・・マトリクス樹脂（透明樹脂）
１５，１５’，４５・・・セルギャップ調整層
２２・・・厚い着色画素
２３・・・薄い着色画素
３１，７３・・・カラーフィルタ基板
３２・・・ＴＦＴ基板
３３・・・液晶層
３４・・・ＴＦＴ素子
３５，８２・・・画素電極
４６・・・スペーサ
４７・・・サブスペーサ
７２・・・アレイ基板
８３・・・共通電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第１の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、
前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第１の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第１の位相差層の厚み方向に１回の往復の透過により９０度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第１の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記複数色の着色画素の厚み方向の位相差が、赤色画素の厚み方向位相差≧緑色画素の厚み方向位相差≧青色画素の厚み方向位相差の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項３】
前記緑色画素が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項４】
前記凹部における着色画素の膜厚と、前記凹部以外の着色画素の膜厚の比が、１／２から１／４の範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項５】
前記第１の位相差層上に第１のセルギャップ調整層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項６】
前記第１のセルギャップ規制層の表面と前記凹部以外の着色画素の表面との高さの差が、液晶表示装置の液晶層の厚みの略１／２であることを特徴とする請求項５に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項７】
前記第１のセルギャップ調整層が、光散乱層であることを特徴とする請求項５又は６に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項８】
前記透明基板上の有効表示領域に前記着色画素を区分するように配置された、前記遮光層と同一材料からなるブラックマトリクスを更に具備することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項９】
前記遮光層の膜厚より前記ブラックマトリクスの膜厚が薄いことを特徴とする請求項８に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１０】
前記透明導電膜は、前記ブラックマトリクスと前記透明基板との間に配設されることを
特徴とする請求項８又は９に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１１】
前記透明導電膜は、前記ブラックマトリクスと前記着色画素との間に配設されることを
特徴とする請求項８又は９に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１２】
前記遮光層上に積層された第２のセルギャップ調整層を更に具備し、前記遮光層と第２のセルギャップ調整層の合計膜厚を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１３】
前記遮光層上に積層された第２の位相差層を更に具備し、前記遮光層と第２の位相差層の膜厚の合計が、前記緑色画素の膜厚と略同一であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１４】
前記スペーサは、前記着色画素の中央に配設されるとともに、液晶配向制御の役割を兼ねる配向制御用構造物であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１５】
前記スペーサと同じ材料からなる配向制御用突起を着色画素上に配設したことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１６】
前記透明導電膜が、少なくとも複数色の着色画素及び第１のセルギャップ調整層の上に積層されていることを特徴とする請求項１ないし９，１２ないし１５のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１７】
前記複数色の着色画素の膜厚が、赤色画素の膜厚≦緑色画素の膜厚≦青色画素の膜厚の関係にあることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する方法において、
グレートーンフォトマスクを用いたフォトリソグラフィの手法により、前記複数の着色画素に凹部を形成する工程、及び
前記凹部内に、インクジェット方式により、位相差層を配向させる配向膜を形成する工程
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１】
透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、赤色画素と緑色画素と青色画素を含む着色画素、スペーサ、第１の位相差層、及び透明導電膜を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、
前記着色画素のそれぞれには凹部が形成されており、前記第１の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換された入射光を第１の位相差層の厚み方向に１回の往復の透過により９０度偏光回転させる機能を有しており、かつ、それぞれの凹部の着色画素の厚み方向の位相差と凹部内の第１の位相差層の厚み方向の位相差の合計が、赤色画素における位相差の合計≧緑色画素における位相差の合計≧青色画素における位相差の合計の関係にあることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記複数色の着色画素の厚み方向の位相差が、赤色画素の厚み方向位相差≧緑色画素の厚み方向位相差≧青色画素の厚み方向位相差の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項３】
前記緑色画素が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項４】
前記凹部における着色画素の膜厚と、前記凹部以外の着色画素の膜厚の比が、１／２から１／４の範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項５】
前記第１の位相差層上に第１のセルギャップ調整層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項６】
前記第１のセルギャップ規制層の表面と前記凹部以外の着色画素の表面との高さの差が、液晶表示装置の液晶層の厚みの略１／２であることを特徴とする請求項５に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項７】
前記第１のセルギャップ調整層が、光散乱層であることを特徴とする請求項５又は６に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項８】
前記透明基板上の有効表示領域に前記着色画素を区分するように配置された、前記遮光層と同一材料からなるブラックマトリクスを更に具備することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項９】
前記遮光層の膜厚より前記ブラックマトリクスの膜厚が薄いことを特徴とする請求項８に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１０】
前記透明導電膜は、前記ブラックマトリクスと前記透明基板との間に配設されることを
特徴とする請求項８又は９に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１１】
前記透明導電膜は、前記ブラックマトリクスと前記着色画素との間に配設されることを
特徴とする請求項８又は９に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１２】
前記遮光層上に積層された第２のセルギャップ調整層を更に具備し、前記遮光層と第２のセルギャップ調整層の合計膜厚を、前記緑色画素の膜厚と略同一とすることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１３】
前記遮光層上に積層された第２の位相差層を更に具備し、前記遮光層と第２の位相差層の膜厚の合計が、前記緑色画素の膜厚と略同一であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１４】
前記スペーサは、前記着色画素の中央に配設されるとともに、液晶配向制御の役割を兼ねる配向制御用構造物であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１５】
前記スペーサと同じ材料からなる配向制御用突起を着色画素上に配設したことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１６】
前記透明導電膜が、少なくとも複数色の着色画素及び第１のセルギャップ調整層の上に積層されていることを特徴とする請求項１ないし９，１２ないし１５のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１７】
前記複数色の着色画素の膜厚が、赤色画素の膜厚≦緑色画素の膜厚≦青色画素の膜厚の関係にあることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する方法において、
グレートーンフォトマスクを用いたフォトリソグラフィの手法により、前記複数の着色画素に凹部を形成する工程、及び
前記凹部内に、インクジェット方式により、位相差層を配向させる配向膜を形成する工程
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−２２１２５１（Ｐ２０１１−２２１２５１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９７５０（Ｐ２０１０−８９７５０）
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【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２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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