JP2009237437A - 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、およびこれを用いた半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位が高く、かつ、低コストで製造可能な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および液晶表示装置を提供する。
【解決手段】インクジェット方式により感光性着色組成物を塗布して複数色の画素が二次元的に配され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、以下の工程を順次行う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。
（ａ）透明基板上に形成されたブラックマトリックスの開口部にインクジェット方式にて感光性着色組成物を塗布・乾燥して画素を形成するする工程、
（ｂ）画素が形成された透明基板に対し、１画素に対応する領域に透過率の異なる複数の領域を有する多階調マスクを介して紫外線を照射する工程、
（ｃ）画素が形成され、紫外線が照射された透明基板をアルカリ現像により１画素内に複数の膜厚の異なる領域を形成する工程
【選択図】図１

Description

本発明は、透過型液晶表示と反射型液晶表示の両方の方式を兼ね備えた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、およびそれを用いた半透過型液晶表示装置に関するものである。

現在、液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の特性を生かし、ノートＰＣ、携帯情報端末、デスクトップモニタ、デジタルカメラなど様々な用途で使用されている。バックライトを使用した液晶表示装置においては、低消費電力化を進めるためにバックライト光の利用効率を高めることが求められ、カラーフィルターの高透過率化が要求されている。一方、カラーフィルターの透過率は年々向上しているが、透過率向上による消費電力の大幅な低下は望めなくなってきている。そこで、反射膜の一部に切り欠きを入れ、一部が透過型表示方式、一部を反射型表示方式とした液晶表示装置、いわゆる半透過型液晶表示装置が開発されてきている。この方式においては、バックライト光を利用する透過表示と環境光を利用する反射表示が１画素内に共存するため、環境光強度によらず、視認性のよい表示を行うことが出来る（例えば、特許文献１参照）。

しかし、図２に示すような従来の構成のカラーフィルター、すなわち、反射用領域と透過用領域が特別には設けられていない、１画素内での着色が均一なカラーフィルターを用いた場合には、鮮やかな透過表示を得ようとすると問題点が生じていた。具体的には透過色の色鮮やかさ（色純度）を向上させると、反射色もそれに伴いさらに色純度が高くなり、色純度とトレードオフの関係にある明るさが極端に低下し、十分な視認性が得られないというものである。

そこで、この問題に対して透過用領域と反射用領域の着色層の膜厚を変えることにより透過表示と反射表示の色純度や明るさの違いを少なくすることが行われている。すなわち、透過表示を行うときにはバックライト光がカラーフィルターを１回透過するのに対して、反射表示では環境光が入射時と反射時の２回カラーフィルターを透過するため、反射用領域の膜厚を透過用領域の膜厚より薄くすることにより改善を図るものである。

反射用領域の膜厚を透過用領域の膜厚より薄くする方法として、例えば特許文献２（図３）では反射用領域に透明なスペーサー部を形成して反射用領域の着色層の膜厚を薄くしているが、スペーサー部を形成するために追加の工程が必要となるため、コストアップの要因となってしまう。

また、特許文献３にはハーフトーンのマスクを用いて膜厚を調整する方法が提案されているが、ハーフトーンマスクはそれ自体が高価であり、例えば、赤、青、緑の３色の着色層を形成させるためには３種類のハーフトーンマスクを用意する必要があり、やはりコストアップの要因となってしまう。

一方、コストを抑制する方法としてインクジェット法によりカラーフィルタを製造する方法の提案がなされている。インクジェット法を用いる場合には、着色インクの混色や白抜けなどの欠陥を抑制するため、基板上のブラックマトリクスもしくは予め形成した隔壁に撥液パターンおよび／または親液パターンを施しておく必要がある。半透過型に用いた例としては特許文献４（図４）が挙げられる。しかし、インクジェット法を用いて透過用領域と反射用領域をそれぞれ異なる膜厚で形成させるためには、吐出量の制御が難しいばかりでなく透過用領域と反射用領域の境界部に撥液パターンを形成する必要があり、開口部面積の低下やコストアップの要因となるため、さらなる改善が求められていた。
特開平１１−１０９４１７号公報 特開２００１−３３７７８号公報 特開２００２−２２８８２４号公報 特開２００２−３４１１２８号公報

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、１画素中に膜厚の異なる領域を形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタについて、高品質かつ低コストで製造可能な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ、およびカラーフィルタの製造方法、さらにはそれを用いた半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下のカラーフィルタによって上記問題を解決することを見出し、本発明に至った。すなわち、
（１）インクジェット方式により感光性着色組成物を塗布して複数色の画素が二次元的に配され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、以下の工程を順次行う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。
（ａ）透明基板上に形成されたブラックマトリックスの開口部にインクジェット方式にて感光性着色組成物を塗布・乾燥して画素を形成するする工程、
（ｂ）画素が形成された透明基板に対し、１画素に対応する領域に透過率の異なる複数の領域を有する多階調マスクを介して紫外線を照射する工程、
（ｃ）画素が形成され、紫外線が照射された透明基板をアルカリ現像により１画素内に複数の膜厚の異なる領域を形成する工程
（２）多階調マスクが露光機の解像度以下のスリットを利用したグレートーンマスクであることを特徴とする（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の製造方法。
（３）多階調マスクが半透過の膜を有するハーフトーンマスクであることを特徴とする（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の製造方法。
（４）（ｂ）画素が形成された透明基板に対し、１画素に対応する領域に透過率の異なる複数の領域を有する多階調マスクを介して紫外線を照射する工程、において紫外線照射を透明基板側から行うことを特徴とする（１）〜（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の製造方法。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の方法により製造された半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を用いたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。

本発明は上述のごとく構成したので、色鮮やかな透過表示と明るい反射表示を両立する表示特性良好なカラーフィルタ基板を、簡便な加工で安価に製造することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の一実施形態を示す概略図である。

まず、図１−ａのように透明基板１上に形成されたブラックマトリクス２の開口部にインクジェット装置４を用いて感光性着色組成物３を塗布・乾燥して画素を形成する。次に図１−ｂのように画素が形成された透明基板に対し、１画素に対応する領域に透過率の異なる複数の領域６および７を有する多階調マスクを介して紫外線を照射する。このように画素が形成され、紫外線が照射された透明基板に対してアルカリ現像を行うことで、１画素内の領域８および９に膜厚の異なる着色層１０を形成する。
このような構成をとることにより透過表示と反射表示のそれぞれで表示性能良好なカラーフィルタを製造工程の増加を抑え、安価にカラーフィルタを作製することができるものである。

本発明においては、反射用領域と透過用領域の配置について特に限定はないが、反射用領域の内側に透過用領域が含まれることが好ましい。また、透過用領域は画素領域のおおむね中間に位置することが好ましい。もしくは、画素の短辺方向を上下とした場合に上下で反射用領域、透過用領域と分割される配置が好ましい。

外光を利用するための反射膜が形成される基板は、カラーフィルタ側基板、カラーフィルタに対向する基板のいずれでもよい。カラーフィルタ側に反射膜が形成されている場合は、色材料が形成されている画素領域の内、反射膜が形成されている領域が反射用領域となり、画素領域の中で反射膜が形成されていない領域が透過用領域となる。反射膜がカラーフィルタに対向する基板上に形成されている場合は、該基板の反射膜形成領域に対応するカラーフィルタ画素領域が反射用領域となり、該基板の反射膜が形成されていない領域に対応するカラーフィルタ画素領域が透過用領域となる。

透明基板としては、特に限定されず、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどのガラスや、プラスチックフィルム、シートなどを用いることができる。

本発明は、インクジェット装置を用いて画素内に感光性着色組成物を塗布する（図１−ａ）。この時点では、透過用領域と反射用領域の区別は必要無く、ブラックマトリクス２により囲まれている１画素内においての透過用領域８および反射用領域９を含む領域に対して、感光性着色組成物３を塗布するものである。インクジェット装置４に着色層の材料である感光性着色組成物を供給し、インクジェット装置のノズルから滴状に感光性着色組成物３を噴射して、基板上の各画素に対応する位置に付着させる。インクジェット装置から噴射するインク滴の直径は５〜１００μｍであり、１画素を１滴でカバーすることはできず、１画素に対して３〜２０滴を付着させる。

着色層１０とは、液晶表示装置の発色のために用いられる層を指し、例えば透明樹脂層、遮光層などは含まないものとする。

インクジェット装置としては、インク噴出のための機構として、ピエゾ方式、“バブルジェット（登録商標）”方式があり、また、インキ噴出ノズルが一つまたは少数でそれぞれから噴出されるインク滴について電解で基板上の着地点を制御する方法や多数のインク噴出ノズルを備え、着地点に相対するノズルの位置決めのみで基板上の着地点にインク滴を付着させる方法がある。本発明は特にインクジェット装置の方式によらず有効であるが、吐出安定性の良好なピエゾ方式が好ましい。基板上にインク滴を噴射したとき、インクが基板上を広がり、隣接した画素と色混ざりが生じる危険性がある。そこで、画素と画素の間のスペースに、感光性着色組成物に対して反撥性の高い柵を形成した後にインクジェット装置を用いて柵に囲まれた画素部位内にインク滴を付着させることにより混色を避けることができるため好ましく用いられる。このようなインク反撥性の柵として、ブラックマトリクスに撥液性を付与したものを利用することができる。

ブラックマトリクスに反撥性を付与する方法としては、公知のものが使用でき、例えばフッ素元素を含むガスの存在下にてプラズマ照射する方法や、ブラックマトリクス材料にフッ素樹脂やシリコーン樹脂、もしくは微粒子を添加する方法、遮光層の上に撥液性の高い層を積層させる方法などをとることができる。図１にはブラックマトリクス２として１層のように記載しているが、これらの中でもブラックマトリクスの下層部を遮光層とし、その上に撥液性の高い撥液層を積層させる方法が好ましい。この方法によればブラックマトリクスの上層部のみが撥液性であり、画素内の基板上およびブラックマトリクスの下層部の遮光層は親液性であるためにインクが画素内に均一に拡がるのに非常に都合がよいため好ましい。

ブラックマトリクスの形成について述べる。ブラックマトリクスは、下層を遮光層、上層を撥液層とする２層構造であることが好ましい。遮光層の形成には黒色樹脂層を用い、該黒色樹脂層を形成すべき組成物に感光性を付与してフォトリソグラフィの方法によってパターン化してもよいし、感光性を付与せずフォトレジスト法によってパターン化しても良い。

遮光層に用いられる材料が感光性の場合について述べる。この場合、遮光層のみをパターニングした後、しかるべき方法によって撥液層をパターニングすることによって、遮光層と撥液層が積層したブラックマトリクスを得ることができる。遮光層は、感光性黒色樹脂組成物を用いてパターニングすることが好ましい。感光性黒色樹脂組成物を基板上に塗布する方法としては、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター、スクリーン印刷法などで基板に塗布する方法、基板を着色組成物中に浸漬する方法、着色組成物を基板に噴霧するなどの種々の方法を用いることができる。上記により、基板上に黒色樹脂組成物を塗布した後、風乾、減圧乾燥、加熱乾燥などにより溶剤を除去し、塗膜を形成する。この後、必要に応じて塗膜上に酸素遮断膜を設けても良い。続いて該塗膜上にマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。ついでアルカリ性現像液で現像を行う。ここで、現像液として非イオン系界面活性剤などの界面活性剤を０．０１〜１質量％添加したアルカリ性現像液を使用すると、より良好なパターンが得られるため好ましい。得られた遮光層の塗膜パターンは、その後、加熱処理することによってパターンニングされた遮光層となる。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３００℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．２５〜５時間、連続的または段階的に行われる。

次に、パターニングされた遮光層の上層に撥液層を形成させる。撥液層に用いる材料としては感光性樹脂組成物が好ましく、ネガ型レジスト、ポジ型レジストのどちらも使用することができるが、ポジ型レジストを使用することが好ましい。撥液性のポジ型レジストとした場合には、パターニングされた遮光層の上に、遮光層の塗膜形成と同様の方法にて撥液層の塗膜を形成し、その後、透明基板側から紫外線を照射するいわゆる裏露光を行うことが好ましい。かかる方法によれば、レジストを露光する時にレジスト用マスクを使用することなく、パターニングされた遮光層自身をマスクとして利用出来る為、レジスト用マスクと既形成の遮光層との位置合わせが不要になり工程が簡単となる。露光工程に使用できるランプとしては、超高圧水銀灯、ケミカル灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、紫外線ＬＥＤランプ等を用いることができる。次に現像工程を行う。撥液層の塗膜パターンを得た後、加熱処理することによってパターニングされた撥液層となる。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３００℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．２５〜５時間、連続的または段階的に行われる。

一方、遮光層に用いられる材料が非感光性の場合について述べる。この場合、遮光層自体をフォトリソ法によりパターニングすることは出来ないため、印刷法、転写法、フォトレジスト法などにより、パターニングした遮光層を得ることができるが工程が長く、コスト的に不利である。よって、好ましくは、遮光層の塗膜を形成した後にパターン化することなく、その上に撥液層となる感光性樹脂組成物層を形成し、この感光性樹脂組成物層をレジストとしてフォトリソ法によりパターン化し、さらにそのレジストパターンをマスクとして遮光層をエッチングし、パターン化する。この方法によれば、１回のフォトリソ工程で遮光層と撥液層を同時に形成することが出来る。撥液層となる感光性樹脂組成物は、ネガ型レジストでもポジ型レジストでも良い。

着色層の形成に用いる感光性着色組成物としては、少なくとも顔料、有機溶剤、アクリル系樹脂、反応性モノマー、光重合開始剤を含むものが好ましい。

本発明の感光性着色組成物に用いられる顔料としては、有機顔料、無機顔料等を用いることができるが、耐熱性、透明性の面から有機顔料が好ましい。中でも透明性が高く、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れたものが好ましい。代表的な有機顔料の具体的な例をカラ−インデックス（ＣＩ）ナンバ−で示すと、次のようなものが好ましく使用されるが、いずれもこれらに限定されるものではない。

黄色顔料の例としては、ピグメントイエロ−（以下ＰＹと略す）１２、１３、１７、２０、２４、８３、８６、９３、９５、１０９、１１０、１１７、１２５、１２９、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５などが使用される。

また、オレンジ色顔料の例としては、ピグメントオレンジ（以下ＰＯと略す）１３、３６、３８、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５、７１などが使用される。

また、赤色顔料の例としては、ピグメントレッド（以下ＰＲと略す）９、４８、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２０９、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２５４などが使用される。

また、紫色顔料の例としては、ピグメントバイオレット（以下ＰＶと略す）１９、２３、２９、３０、３２、３７、４０、５０などが使用される。

また、青色顔料の例としては、ピグメントブル−（以下ＰＢと略す）１５、１５：３、１５：４、１５：６、２２、６０、６４などが使用される。

また、緑色顔料の例としては、ピグメントグリ−ン（以下ＰＧと略す）７、１０、３６、などが使用される。

これらの顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理などの表面処理がされていてもかまわず、分散剤としての顔料誘導体や、耐光性や耐溶剤性を損なわない程度に染料を含むことができる。

本発明の感光性着色組成物は顔料を用い、分散機を用いて溶液中に均一に分散することが好ましい。顔料の分散方法に特に限定はなく、ボールミル、サンドグラインダー、３本ロールミル、高速度衝撃ミル、ビーズミルなど、公知の方法が使用できる。メディアを用いたビーズミルは微細な顔料を分散できるため好ましく用いられる
有機溶剤としては、特に限定されるものではなく、例えばメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどの（ポリ）アルキレングリコールエーテル系溶剤、あるいは、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセト酢酸エチル、メチル―３―メトキシプロピオネート、３―メチル―３―メトキシブチルアセテートなどの脂肪族エステル類、あるいは、エタノール、ブタノール、３―メチル―３―メトキシブタノールなどの脂肪族アルコール類、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類、Ｎ―メチル―２―ピロリドン、Ｎ，Ｎ―ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類などが挙げられる。さらには、沸点が比較的高くノズルの乾きを抑制できる溶剤を用いることが好ましく、例えばベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、１−オクタノール、１−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、しゅう酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、Ｎ−メチルピロリドン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェニルセロソルブアセテート、メチルベンゾエート、エチルベンゾエート、マロン酸ジエチル、β―プロピオラクトン、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン、γ―カプロラクトン、ε―カプロラクトン、ダイアセトンアルコール、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、１，３−ブチレングリコールジアセテートなどを含むことが好ましい。また、これら溶剤を２種類以上混合することもできる。

使用できるアクリル系樹脂としては、特に限定はないが、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物の共重合体を好ましく用いることができる。不飽和カルボン酸の例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、あるいは酸無水物などがあげられる。

これらは単独で用いても良いが、他の共重合可能なエチレン性不飽和化合物と組み合わせて用いても良い。共重合可能なエチレン性不飽和化合物としては、具体的には、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎープロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸ｎ−ペンチル、メタクリル酸ｎ−ペンチル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、１，３−ブタジエン、イソプレンなどの脂肪族共役ジエン、それぞれ末端にアクリロイル基、あるいはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリシリコーンなどのマクロモノマーなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。

また、側鎖にエチレン性不飽和基を付加したアクリル系樹脂を用いると、多階調マスクを用いた加工の際の感度がよくなるので好ましく用いることができる。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、アクリル基、メタクリル基のようなものがある。このような側鎖をアクリル系（共）重合体に付加させる方法としては、アクリル系（共）重合体のカルボキシル基や水酸基などを有する場合には、これらにエポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリル酸またはメタクリル酸クロライドを付加反応させる方法が一般的である。その他、イソシアネートを利用してエチレン性不飽和基を有する化合物を付加させることもできる。平均分子量Ｍｗ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの）としては、２，０００〜２０，０００が好ましく、さらに好ましくは３，０００〜５，０００である。２，０００未満では十分な硬化膜強度が得られず、２０，０００を超えると感光性着色組成物の粘度が高くなる傾向が強いため好ましくない。また、適度なアルカリ現像性を得るためには、酸価は５０〜２００であることが好ましく、７０〜１５０がより好ましい。

反応性モノマーとしては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、ポリ（メタ）アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールＡエポキシ（メタ）アクリレート、アジピン酸１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド（メタ）アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール（メタ）アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ（メタ）アクリレート、アルキッド変性（メタ）アクリレートのようなオリゴマー、あるいはトリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラトリメチロールプロパントリ（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、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ジシクロペンタンジエニルジアクリレート、もしくはこれらのアルキル変性物、アルキルエーテル変性物やアルキルエステル変性物、酸無水物による変性物などを用いることができる。

光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、トリアジン系化合物、リン系化合物あるいはチタネート等の無機系光重合開始剤など公知のものが使用できる。例えば、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラエチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン、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）−ブタノン−１、２−（４−メチル）ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、ｔ−ブチルアントラキノン、１−クロロアントラキノン、２，３−ジクロロアントラキノン、３−クロル−２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、１，２−ベンゾアントラキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール２量体、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾオキサゾール、４−（ｐ−メトキシフェニル）−２，６−ジ−（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、１−（９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）などがあげられる。また、これらの光重合開始剤は２種類以上を併用して用いることもできる。光重合開始剤の添加量としては、特に限定はないが、感光性着色組成物全固形分に対して、好ましくは２〜３０質量％、より好ましくは５〜２５質量％である。

本発明の感光性着色組成物は、その他添加剤を含有していてもよい。例えば、アクリル系樹脂以外の高分子化合物、高分子分散剤、密着改良剤や界面活性剤、有機酸、有機アミノ化合物、硬化剤、重合禁止剤などが挙げられる。

高分子化合物としては、アルキド樹脂、メラミン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリイミド前駆体など種々のものを用いることができる。

高分子分散剤としては、通常、カラーフィルター用に使用されるものであれば、特に限定されず、ポリエステル、ポリアルキルアミン、ポリアリルアミン、ポリイミン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、などのポリマー、またはこれらの共重合体など、種々のものを単独、または混合して用いることができる。

密着改良剤は、塗膜の基板への密着性を向上させる目的で、好ましく添加することができる。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（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、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤が挙げられる。

界面活性剤は、インクジェットの吐出安定性、および着色層の表面の均一性を良好にする目的で添加することができる。添加できる界面活性剤としては特に限定されず、炭化水素系、アクリル系、シリコン系、フッ素系などの界面活性剤を用いることができる。

このような感光性着色組成物の物理的性状としては、できるだけ低粘度、かつ低粘弾性が好適である。具体的には、固形分濃度としては、１５〜５０質量％が好ましく、２０〜４０質量％がより好ましい。固形分濃度が１５質量％より小さい場合は、インク液滴を多量に吐出しなければならないため混色の懸念があり、５０質量％よりも高い場合にはノズルの詰まりが発生する可能性が高くなるため好ましくない。感光性着色組成物の粘度としては、３〜２０ｃＰが好ましく、５〜１０ｃＰがより好ましい。粘度をこの範囲にすることで、安定したインクジェット吐出が可能になるとともに、感光性着色組成物が画素内に均一に濡れ広がることができる。３ｃＰより低い場合は吐出安定性が悪化する傾向にあり、２０ｃＰを超えると画素内に完全には濡れ広がらず、白抜けが発生しカラーフィルタの欠陥となる場合がある。感光性着色組成物の表面張力としては、２０〜４０ｍＮ／ｍが好ましく、２５〜３５ｍＮ／ｍがより好ましい。表面張力が上記の範囲を超えると、インクジェット吐出において感光性着色組成物の飛び散りなどが起こりやすく安定した吐出が困難となる。感光性着色組成物を上記の範囲にするためには、感光性着色組成物の樹脂成分として高分子量成分はあまり好ましくなく、特に限定はされないがオリゴマーまたは低分子量ポリマーに架橋成分を添加し、吐出後に光または熱で架橋して硬化する方法が有効である。より具体的には分子量が５０００を超える成分を感光性着色組成物の固形分中において好ましくは１０質量％以下、より好ましくは３質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下であれば良い。

上記のような感光性着色組成物をインクジェット装置により塗布した後、風乾、減圧乾燥、加熱乾燥などにより溶剤を除去し、塗膜を形成する。

次に、多階調マスクを用いて露光を行う（図１−ｂ）。多階調マスクは光を０．１％以下に遮光する黒色遮光膜領域５と、遮光膜がなく光を透過する領域６と、光を１０％から９０％の間で透過する半透過遮光膜領域７を持つフォトマスクである。多階調マスクを介して露光することで、露光される領域、低露光量で露光される領域、露光されない領域をつくることができる。マスクに形成する半透過光遮光膜領域は透過率が１種類でもよいが、複数の異なる透過率を持つ半透過遮光膜領域を形成することもできる。多階調マスクとしては、露光機の解像度以下のスリットを利用したグレートーンマスクであっても良く、半透過の膜を有するハーフトーンマスクであっても良い。グレートーンマスクとしては、露光機の解像度以下、例えば５μｍ以下のラインパターン、スリットパターン、ホールパターン、ドットパターン、チェックパターン、ランダムパターンをマスク上に形成しておくことにより、低露光量で露光される領域を得ることができる。ハーフトーンマスクとしては、クロム膜の膜厚を通常使用する黒色遮光領域の５０％〜０．０１％に設定したり、遮光性能の比較的低い他の金属および金属酸化物を使用することにより、光を１０％から９０％の間で透過するように調整して得ることができる。

多階調マスクを介して感光性着色組成物を露光することで、露光量の差がアルカリ現像液に対する溶解度の差となって、複数の膜厚構造を加工することができる。ネガ材料の場合では、露光される領域の着色層の膜厚は厚く透過用領域に、低露光される領域の膜厚は薄く反射用領域に、露光されなかった部分にはパターンが形成されずブラックマトリクス上および画素外領域にすることができる。

また、多階調マスクを用いて露光を行う際、着色層を塗布した基板の裏面に紫外線照射装置を設置し、基板の裏側となる面と紫外線照射装置との間に多階調マスクを設置して露光を行う、いわゆる裏露光を行うことも好ましい。マスクを用いた裏露光では、一般的にはガラスなどの透明基板内部および基板と空気の界面や基板と着色層の界面において多重反射や散乱などが起こるために、高精細なパターニングが困難であると言われる。しかし、本発明においては、着色層をインクジェットにより塗布しているため、既に感光性着色組成物は画素内のみにしか存在せず、高精細なパターニングが不要であるため裏露光は好適である。さらには、裏露光を行うことで感光性着色組成物は基板側から硬化が進行するため、画素は密着性に優れており、次の工程でのアルカリ現像時にも剥がれるおそれがないため好ましい。

上記のような多階調マスクを、画素内に感光性着色組成物を塗布した基板の塗膜側もしくは裏側に設置し、超高圧水銀灯、ケミカル灯、高圧水銀灯等を用いて、紫外線等により選択的に露光する。露光量は３６５ｎｍにおける放射照度の時間積分値で表され、特に限定されるわけではないが、透過用領域に対しては、好ましくは１０ｍＪ／ｃｍ^２〜１０００ｍＪ／ｃｍ^２、より好ましくは２０ｍＪ／ｃｍ^２〜２００ｍＪ／ｃｍ^２である。反射用領域に対しては好ましくは５ｍＪ／ｃｍ^２〜５００ｍＪ／ｃｍ^２、より好ましくは１０ｍＪ／ｃｍ^２〜１００ｍＪ／ｃｍ^２である。これらの中でも反射用領域の露光量が透過用領域の露光量の４０〜９０％にすることが好ましく、５０〜８０％にすることがより好ましい。多階調マスクを用い、露光量をこのように透過用領域と反射用領域で異ならせることで感光性着色組成物の硬化度合いを異ならせることができ、次の工程の現像工程を経て、膜厚を異ならせることができる。なお、透過用領域と反射用領域の露光量は多階調マスクの透過率を調整することで、色画素ごとに任意に調整することができる。

次に、アルカリ現像工程を行う。使用できるアルカリ性物質としては特に限定はしないが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の１級アミン類、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン等の２級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の３級アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類、コリン等の４級アンモニウム塩、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール等のアルコールアミン類、ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ[５，４，０]−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ[４，３，０]−５−ノナン、モルホリン等の環状アミン類などの有機アルカリ類が挙げられる。これらの中でも塗膜の溶解性が良好かつ臭気の問題が少ないことから、アルカリ水溶液の水系現像液が好ましく、水酸化ナトリウムおよび／または炭酸ナトリウム、水酸化カリウムおよび／または炭酸カリウム、もしくはＴＭＡＨを含むことが好ましい。アルカリ性物質の濃度は０．０１重量％〜５０重量％の範囲で使用できる。さらに、非イオン系界面活性剤などの界面活性剤を０．０１〜１質量％添加したアルカリ性現像液を使用すると、より良好なパターンが得られるため好ましい。アルカリ現像はディップ現像、シャワー現像、パドル現像、超音波現像などの方法が可能であり、これらを組み合わせても良い。シャワー現像では最適な画素形状になるようにシャワー圧力を調整することが好ましく、シャワーの圧力は０．０５〜５ＭＰａが好ましい。現像後はアルカリ現像液を除去するために適宜純水などによる洗浄工程を加えても良い。現像条件は、２０℃〜３０℃で１０秒〜１２０秒の範囲で行うことが好ましい。上記のような現像工程により、露光量の少なかった反射用領域の膜厚を透過用領域よりも薄くすることができる。

得られた遮光層の塗膜パターンは、その後、加熱処理することによってパターニングされた着色層となる。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３００℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．２５〜５時間、連続的または段階的に行われる。

これらの工程は１色ごとに行うこともできるが、カラーフィルタを構成する色画素、例えば赤、緑、青を一度に形成することで、高価な多階調マスクを１枚で済ますことができる上に工程が極端に簡便となり、安価にカラーフィルタを製造することができるため好ましい。
このように形成した着色層は図１−ｃのように透過用領域８と反射用領域９の膜厚が異なるため、反射表示の場合に外光がカラーフィルタを２回通過することに伴う透過表示と反射表示の色純度や明るさの違いを軽減することができ、表示性能を良好にすることができる。着色層の厚さは、好ましくは透過用領域では１．２〜２．５μｍ、反射用領域では、０．２〜１．５μｍの範囲であり、透過用領域の膜厚に対する反射用領域の膜厚の比率が好ましくは９５〜３０％、さらに好ましくは８０〜５０％である。また、着色層の膜厚は、画素の色ごと例えば赤と緑と青で異なっていても同じであっても良く、それぞれの色で透過表示と反射表示を良好にするために適した膜厚となるように調整することができる。

表面段差が問題となる場合は、画素上に平坦化層としてオーバーコート層を形成するのが好ましい。具体的には、エポキシ膜、アクリルエポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリイミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜、ポリイミドシロキサン膜等が挙げられる。また、必要に応じてカラーフィルター上に柱状の固定式スペーサーが配置されていてもよい。カラーフィルタの形成は、ガラス、高分子フィルム等の透明基板側に限定されず、駆動素子側基板にも行うことができる。カラーフィルターのパターン形状については、ストライプ状、アイランド状などがあげられるが特に限定されるものではない。

本発明のカラーフィルターは、半透過型液晶表示装置に組み込まれて使用される。ここで、半透過型液晶表示装置とは、対向基板あるいはカラーフィルタの反射領域にはアルミニウム膜や銀膜等から成る反射膜を備え、透過領域にはそのような反射膜がないことを特徴とする液晶表示装置である。本発明のカラーフィルタは、液晶表示装置の駆動方法、表示方式にも限定されず、アクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、ＯＣＢ、ＶＡモードなど種々の液晶表示装置に適用される。また、液晶表示装置の構成、例えば偏光板の数、散乱体の位置等にも限定されずに使用することができる。

本発明のカラーフィルターの作製方法の一例を述べる。

透明基板上に感光性黒色樹脂組成物を塗布し、真空乾燥の後、オーブンで６０〜１５０℃の範囲で１分〜６０分加熱乾燥を行う。次に任意のブラックマトリクスパターンを具備したフォトマスクを黒色塗膜の上に設置し、露光装置を用いて紫外線を照射し、目的のパターンを焼き付けた後、アルカリ現像して所望位置に所望パターンでブラックマトリクスの遮光層を得る。遮光層は２００〜３００℃で加熱硬化させる。次に、撥液性のポジ型レジストを塗布、乾燥させた後、フォトマスクを用いずに、透明基板側からいわゆる裏露光を行う。アルカリ現像液で現像して２００℃〜３００℃で加熱硬化させることで、遮光層の上に撥液層が積層したブラックマトリクスを得る。

次に、インクジェット装置を用いて感光性着色組成物を塗布する。感光性着色組成物には少なくとも顔料、有機溶剤、アクリル系樹脂、反応性モノマー、光重合開始剤を含む感光性着色組成物を用い、例えば、赤、緑、青の３色の感光性着色組成物をブラックマトリクスに仕切られた画素領域に塗布を行う。塗布は、３色同時、または順次行う。真空乾燥および加熱乾燥により各画素内に着色塗膜を形成させた後、多階調マスクを用いて露光を行う。１画素内の透過用領域と反射用領域にそれぞれ対応するように露光量の多い領域と少ない領域を一挙に露光する。その後、アルカリ現像することで、透過用領域の着色層の膜厚は厚く、反射用領域の着色層の膜厚は薄くパターニングする。着色層は２００℃〜３００℃で加熱硬化させて、赤、緑、青の画素の中に、着色層の厚い透過用領域と着色層の薄い反射用領域を具備する液晶表示装置用カラーフィルタが作製できる。

次に、このカラーフィルタを用いて作成した半透過型液晶表示装置の一例について述べる。上記カラーフィルタ上に、透明保護膜を形成し、さらにその上にＩＴＯ膜などの透明電極を製膜する。次に、このカラーフィルタ基板と、金属蒸着膜などがパターニングされた半透過反射膜、半透過反射膜上の透明絶縁膜、さらにその上にＩＴＯ膜などの透明電極が形成された半透過反射基板とを、さらにそれらの基板上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した液晶配向膜、およびセルギャップ保持のためのスペーサーを介して、対向させてシールし貼りあわせる。なお、半透過反射基板上には、反射膜、透明電極以外に、光拡散用の突起物、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、および走査線、信号線などを設け、ＴＦＴ液晶表示装置や、ＴＦＤ液晶表示装置を作成することができる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止する。つぎに、ＩＣドライバー等を実装することによりモジュールが完成する。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

実施例１
Ａ．遮光層材料（ＢＭ−１）の作製
カーボン粉（ＭＡ−８、三菱マテリアル製）３０重量部、アクリル共重合体溶液（“サイクロマーＰ”ＡＣＡ−２５０、ダイセル化学工業）２０重量部、シクロヘキサノン３７重量部を混合し、ホモジナイザーにて１時間分散をおこなった後、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１０重量部、光重合開始剤“イルガキュア”３６９（チバ・スペシャリティケミカルズ）３重量部を混合し、遮光層材料（ＢＭ−１）を得た。
Ｂ．撥液層材料（ＰＰ−１）の作製
ｏ−ナフトキノンジアジド／フェノールノボラック系ポジ型感光剤（マイクロポジットＲＣ１００、シプレー社）６０重量部、“シンナー”Ｃ（シプレー社）２０重量部、フッ素系界面活性剤（ＥＦ−１２３Ａ、トーケムプロダクツ）５重量部、（Ｆ１７９、大日本インキ）５重量部を混合し、撥液層材料（ＰＰ−１）を得た。
Ｃ．感光性着色組成物（ＩＮＫ−１Ｒ、ＩＮＫ−１Ｇ、ＩＮＫ−１Ｂ）の作製
赤色顔料（ＰＲ２５４／ＰＲ１７７＝９０／１０）を２０重量部、アクリル共重合体溶液（“サイクロマーＰ”ＡＣＡ−２５０、ダイセル化学工業）２０重量部、γ−ブチロラクトン４７重量部を混合し、ホモディスパーにて１時間分散を行った後、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１０重量部、光重合開始剤“イルガキュア”ＯＸＥ０１（チバ・スペシャリティケミカルズ）３重量部を添加し、赤色感光性着色組成物（ＩＮＫ−１Ｒ）を得た。同様にして、赤色顔料の代わりに緑色顔料（ＰＧ３６）／黄顔料（ＰＹ１５０）＝７０／３０の比率で用いて緑色感光性着色組成物（ＩＮＫ−１Ｇ）を、赤色顔料の代わりに青色顔料（ＰＢ１５）を用いて青色感光性着色組成物（ＩＮＫ−１Ｂ）を得た。
Ｄ．ブラックマトリクス（ＢＭ）の作製
コーニングジャパン株式会社製０．７ｍｍ厚ガラス基板“１７３７”上に、上記Ａで作製した遮光層材料（ＢＭ−１）を熱処理後の膜厚が１．５μｍとなるようスピンナーで塗布して塗膜を形成した。該塗膜を、１２０℃のホットプレートで１２０秒プリベークを行った後、キャノン株式会社製紫外線露光機“ＰＬＡ−５０１Ｆ”を用い、各色画素の周辺部に格子状にＢＭが残るフォトマスクパターンを介して露光した。水酸化ナトリウムの２．０％の水溶液からなる現像液に浸漬してパターニングし、２３０℃のオーブンで３０分ポストベークを行った。次に、遮光層パターンの上に撥液層材料（ＰＰ−１）を熱処理後の膜厚が０．５μｍとなるようによりスピンナーにて塗布を行った。塗布後、９０℃のホットプレートで１２０秒プリベークを行った。次に、遮光層パターンをマスクの代わりとしガラス基板側よりいわゆる裏露光を１００ｍＪ／ｃｍ^２（３６５ｎｍの紫外線強度）で露光した。露光後、水酸化ナトリウムを０．５重量％、炭酸ナトリウムを０．４重量％含む溶液からなる現像液を用いてシャワー現像を６０秒、続いて純水シャワーにより２０秒リンスを行い、遮光層の上に撥液層を形成するようにパターニングを行った。次に、２００℃のオーブンで空気中４０分加熱硬化を行った。こうして、厚さ１．５μｍの遮光層の上に厚さ０．５μｍの撥液層が積層したブラックマトリクスを作製した。
Ｅ．カラーフィルタの作製
（ａ）インクジェット方式にて感光性着色組成物を塗布する工程
上記Ｄで作製したＢＭ付き基板の画素部にインクジェット噴射装置を用いて対応する位置に、赤色、緑色、青色の各感光性着色組成物（ＩＮＫ−１Ｒ、ＩＮＫ−１Ｇ、ＩＮＫ−１Ｂ）を噴射し塗布した。塗布後、９０℃で１０分加熱し乾燥をさせた。
（ｂ）多階調マスクを用いて１画素内に複数以上の異なる強度の紫外線を照射する工程
上記（ａ）で作製した赤色、緑色、青色が塗布された基板に対して、キャノン株式会社製紫外線露光機“ＰＬＡ−５０１Ｆ”を用い、多階調マスクとして、着色層を形成しない領域、透過用領域を形成する領域、反射用領域を形成する領域に対応するようにそれぞれ露光の光を遮光する領域、透過する領域、光の透過率が透過する領域の６０％になるように解像度以下の細かなスリットを設けたグレートーンの領域、を設けたグレートーンマスクを塗膜側の上に設置し、透過用領域が１００ｍＪ／ｃｍ^２、反射用領域が６０ｍＪ／ｃｍ^２となるように露光を行った。
（ｃ）アルカリ現像により１画素内に複数以上の膜厚の異なる領域を形成する工程
上記（ｂ）により露光を行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を０．３重量％、界面活性剤として花王の“エマルゲン”Ａ６０を０．２重量％含む水溶液からなるアルカリ現像液を用いてシャワー現像を６０秒、続いて純水シャワーにより２０秒リンスを行った。アルカリ現像により、赤色、緑色、青色の反射用領域の膜厚は、透過用領域の膜厚よりも薄くなっていた。

次に、２３０℃のオーブンで３０分加熱硬化を行った。こうして作製したカラーフィルタは、赤色、緑色、青色の各色の透過用領域の膜厚が２．０μｍであるのに対して、反射用領域の膜厚は１．６μｍとなっており、反射用領域の膜厚が薄くなっており、所望の形状となっていた。

実施例２
多階調マスクとして、着色層を形成しない領域、透過用領域を形成する領域、反射用領域を形成する領域に対応するようにそれぞれ露光の光を遮光する領域、透過する領域、光の透過率が透過する領域の６０％になるようにクロム蒸着膜を薄く設けたハーフトーンの領域、を設けたハーフトーンマスクを塗膜側の上に設置して露光を行った以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。こうして作製したカラーフィルタは、赤色、緑色、青色の各色の透過用領域の膜厚が２．０μｍであるのに対して、反射用領域の膜厚は１．５μｍとなっており、反射用領域の膜厚が薄くなっており、所望の形状となっていた。

実施例３
グレートーンマスクを透明基板側に設置し、いわゆる裏露光を行った以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。こうして作製したカラーフィルタは、赤色、緑色、青色の各色の透過用領域の膜厚が２．０μｍであるのに対して、反射用領域の膜厚は１．２μｍとなっており、実施例１よりもさらに反射用領域の膜厚を薄くすることができ、所望の形状となっていた。

実施例４
実施例２で用いたハーフトーンマスクを透明基板側に設置し、いわゆる裏露光を行った以外は実施例３と同様にしてカラーフィルタを作製した。こうして作製したカラーフィルタは、赤色、緑色、青色の各色の透過用領域の膜厚が２．０μｍであるのに対して、反射用領域の膜厚は１．２μｍとなっており、実施例１よりもさらに反射用領域の膜厚を薄くすることができ、所望の形状となっていた。

比較例１
着色層を形成しない領域、着色層を形成する領域に対応するようにそれぞれ露光の光を遮光する領域、透過する領域、を設けた通常のフォトマスクを塗膜側の上に設置し、透過用領域が１００ｍＪ／ｃｍ^２となるように露光を行った以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタを作製した。

赤色、緑色、青色の透過用領域と反射用領域の膜厚はともに２．０μｍであり、透過用領域と反射用領域の色を異ならせることができていなかった。

比較例２
Ｄ．ブラックマトリクス（ＢＭ）の作製
コーニングジャパン株式会社製０．７ｍｍ厚ガラス基板“１７３７”上に、上記Ａで作製した遮光層材料（ＢＭ−１）を熱処理後の膜厚が１．５μｍとなるようスピンナーで塗布して塗膜を形成した。該塗膜を、１２０℃のホットプレートで１２０秒プリベークを行った後、キャノン株式会社製紫外線露光機“ＰＬＡ−５０１Ｆ”を用い、各色画素の周辺部に格子状にＢＭが残るフォトマスクパターンを介して露光した。水酸化ナトリウムの２．０％の水溶液からなる現像液に浸漬してパターニングし、２３０℃のオーブンで３０分ポストベークを行った。
Ｅ．カラーフィルタの作製
上記Ｄで作製したＢＭ付き基板の画素部にスピンナーにて赤色感光性着色組成物（ＩＮＫ−１Ｒ）を塗布した後、９０℃のオーブンで１０分間加熱乾燥を行った。キャノン株式会社製紫外線露光機“ＰＬＡ−５０１Ｆ”を用い、多階調マスクとして、着色層を形成しない領域、透過用領域を形成する領域、反射用領域を形成する領域に対応するようにそれぞれ露光の光を遮光する領域、透過する領域、光の透過率が透過する領域の６０％になるように解像度以下の細かなスリットを設けたグレートーンの領域、を設けたグレートーンマスクをガラス基板側に設置し、いわゆる裏露光を透過用領域が１００ｍＪ／ｃｍ^２、反射用領域が６０ｍＪ／ｃｍ^２となるように行った。

次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を０．３重量％、界面活性剤として花王の“エマルゲン”Ａ６０を０．２重量％含む水溶液からなるアルカリ現像液を用いてシャワー現像を６０秒、続いて純水シャワーにより２０秒リンスを行った。アルカリ現像により、赤色の反射用領域の膜厚は、透過用領域の膜厚よりも薄くなっていたが、裏露光を行った際のガラス内部の散乱に起因すると思われる赤色の残渣が、緑色画素の領域および青色画素の領域に残ってしまっていた。

赤画素と同様にして、緑画素および青画素を作製した。それぞれ反射用領域の膜厚は、透過用領域の膜厚よりも薄くなっていたが、裏露光を行った際のガラス内部の散乱に起因すると思われる残渣が、他色の領域に残ってしまい、色純度および明るさが著しく劣るものであった。

実施例５
＜液晶表示装置の作成＞
実施例１〜４、および比較例１および２で作成したカラーフィルター基板に１４００オングストロームの膜厚でＩＴＯ膜を製膜し、次に高さ３μｍの固定スペーサーを形成した。金属蒸着膜などがパターニングされた半透過反射膜、半透過反射膜上の透明絶縁膜、さらにその上にパターン加工されたＩＴＯ膜などの透明電極が形成され、さらにそれらの基板上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した液晶配向膜を形成した半透過反射基板と該カラーフィルタ基板とを対向させて、シールし貼りあわせる。なお、半透過反射基板上には、反射膜、透明電極以外に、光拡散用の突起物、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、および走査線、信号線などを設けることができる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封入する。つぎに、ＩＣドライバー等を実装することにより液晶表示装置が完成する。

液晶表示装置の作成において、すべての実施例、比較例においては、配向膜として通常使用されているＴＮ方式用の配向膜、ならびにＴＮ液晶を用いた。

実施例１〜４、比較例１および２で作製したカラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置について、表示特性を検査した。

実施例１〜４のカラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置では、すべての液晶表示装置について、反射表示、透過表示とも良好な表示特性が得られた。一方、比較例１のカラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置では、赤表示、緑表示、青表示の全てにおいて反射表示が暗くなってしまっていた。比較例２のカラーフィルタを用いた半透過型液晶表示装置では、透過表示、反射表示とも色純度の悪い薄暗い表示となってしまっていた。

以上のように、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法を用いることで反射領域と透過領域とをそれぞれ良好なの色特性にし、安価にカラーフィルタを製造することができた。

本発明のカラーフィルターの製造工程の一例を示すフロー 従来のカラーフィルターの一例を示す模式断面図 従来のカラーフィルターの一例を示す模式断面図 従来のカラーフィルターの一例を示す模式断面図

符号の説明

１ ：透明基板
２ ：ブラックマトリクス
３ ：感光性着色組成物
４ ：インクジェット装置
５ ：多階調マスクの黒色遮光膜領域
６ ：多階調マスクの光を透過する領域
７ ：多階調マスクの半透過遮光膜領域
８ ：透過用領域
９ ：反射用領域
１０：透明樹脂層
１１：オーバーコート

Claims (5)

1. インクジェット方式により感光性着色組成物を塗布して複数色の画素が二次元的に配され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、以下の工程を順次行う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。
   （ａ）透明基板上に形成されたブラックマトリックスの開口部にインクジェット方式にて感光性着色組成物を塗布・乾燥して画素を形成するする工程、
   （ｂ）画素が形成された透明基板に対し、１画素に対応する領域に透過率の異なる複数の領域を有する多階調マスクを介して紫外線を照射する工程、
   （ｃ）画素が形成され、紫外線が照射された透明基板をアルカリ現像により１画素内に複数の膜厚の異なる領域を形成する工程
2. 多階調マスクが露光機の解像度以下のスリットを利用したグレートーンマスクで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の製造方法。
3. 多階調マスクが半透過の膜を有するハーフトーンマスクで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の製造方法。
4. （ｂ）画素が形成された透明基板に対し、１画素に対応する領域に透過率の異なる複数の領域を有する多階調マスクを介して紫外線を照射する工程、において紫外線照射を透明基板側から行うことを特徴とする請求項１〜３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の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の方法により製造された半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を用いたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。

Images