JP2009258696A - カラーフィルタ基板および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】黒表示での光漏れが少なく、コントラストが高い、高品質な表示を可能とするカラーフィルタ基板ならびに液晶表示装置を提供する。
【解決手段】透明基板上にブラックマトリクスと該ブラックマトリクスの多角形状の開口部に着色膜からなる着色画素が形成されたカラーフィルタ基板と、これに対向する基板との間の固定スペーサーで保持された空間に液晶化合物が充填され、両基板の液晶化合物と接する面の反対側の面に各々の偏光軸が直交するように偏光板が配されてなるノーマリーブラック型のアクティブマトリクス方式液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板であって、４１０ｎｍでの消偏比が５．０×１０^３以上５．０×１０^４以下の直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を０〜３６０°まで回転させて測定した際のコントラストの極小値ＣＲminが２０００以上であることを特徴とするカラーフィルタ基板。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタと偏光板を備えたカラー液晶表示装置に関する。

液晶表示装置の表示特性は、色再現範囲、輝度、視野角、コントラスト、応答速度などで評価され、その特性向上の開発が精力的に進められている。表示特性のひとつであるコントラストは、白表示の輝度を黒表示の輝度で除した値で定義され、コントラストが高いほど、黒表示がより黒くなり、奥行き感、メリハリのある高品位な表示となる。

液晶表示装置のコントラスト向上には、IPS（インプレーンスイッチング方式）、ＶＡ（垂直配向）方式など、ノーマリーブラック方式での液晶表示が有効であり、その開発、上市が進んでいる。また、液晶層の厚み、いわゆるセルギャップを規定するために用いるスペーサーについても、従来の樹脂ビーズを散布する方式から、パターン加工された感光性樹脂、固定スペーサーとすることで、コントラストの向上が図られている。さらに、偏光板の偏光度を向上させることは、コントラストの向上に直接的に作用することから、その開発が進んでいる。カラーフィルタについては、着色層での顔料粒子による偏光解消を抑制し、黒の光漏れを低減するため、顔料の微細化を中心としたコントラスト向上開発が進められている（特許文献１、２）。

しかしながら、顔料の微細化、つまりカラーフィルタ着色層のコントラスト向上だけでは、液晶表示装置のコントラスト向上には限りがあり、さらなるコントラスト向上の取り組みが必要な状況にある。

ＬＣＤコントラストが低下する要因のひとつとして、カラーフィルタの表面段差が大きいことによる液晶の配向不良が知られており、カラーフィルタに平坦化膜を形成したり、ブラックマトリクスを薄膜化することで着色画素の乗り上げにより生じる段差を低減する等の検討がなされている（特許文献３、４、５）。

しかしながら、着色層のコントラストを向上しかつ表面段差を低減したカラーフィルタを用いてもＬＣＤコントラストが向上しない問題が生じ、とりわけ画素が高精細化した画素ピッチの狭いＬＣＤにおいて顕著なことから本発明に至った。

特開平０８−１７１０１４号公報 特開２００５−２０８３９７号公報 特開２００５−５５７４７号公報 特開平０９−３０４６１５号公報 特開２００４−９３６５６号公報

本発明は、黒表示での光漏れが少なく、コントラストが高い、高品質な表示を可能とする液晶表示装置を提供可能なカラーフィルタ基板ならびに、そのカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明は下記の構成からなる。
（１）透明基板上に形成されたブラックマトリクスの開口部に着色膜からなる着色画素が形成されたカラーフィルタ基板とこれに対向する基板との間の固定スペーサーで保持された空間に液晶化合物が充填され、両基板の液晶化合物と接する面の反対側の面に各々の偏光軸が直交するように偏光板が配されてなるノーマリーブラック型のアクティブマトリクス方式液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板において、該ブラックマトリクスが少なくとも樹脂と遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクスであって、該着色画素の繰り返しピッチが７０μｍ以下であり、かつ該着色膜がブラックマトリクスに乗り上げた着色膜の傾斜領域において開口部から立ち上がる傾斜領域の該透明基板に対する傾斜角度θが１５°以下であることを特徴とするカラーフィルタ基板。
（２）４１０ｎｍでの消偏比が５．０×１０^３以上５．０×１０^４以下の直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を０〜３６０°まで回転させて測定した際のコントラストの極小値ＣＲminが２０００以上であることを特徴とする（１）に記載のカラーフィルタ基板。
（３）前記ブラックマトリクス層の膜厚が１．０μｍ以下であることを特徴とする（１）あるいは（２）に記載のカラーフィルタ基板。
（４）前記着色層上に透明樹脂層を具備することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のカラーフィルタ基板
（５）前記透明樹脂層の屈折率が１．５５〜１．８０の範囲にあることを特徴とする（４）に記載のカラーフィルタ基板
（６）前記着色層と前記透明樹脂層との屈折率差が０．００５〜０．２０の範囲にあることを特徴とする（４）または（５）に記載のカラーフィルタ基板
（７）前記ブラックマトリクスが、遮光剤として少なくともチタン化合物を含有することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
（８）前記ブラックマトリクスが、遮光剤として少なくともチタン窒化物を含有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
（９）（１）〜（８）のいずれかに記載のカラーフィルタ基板を具備することを特徴とする液晶表示装置。

本発明のカラーフィルタ基板によって、黒表示での光漏れが少なく、コントラストが高い、高品質な表示を可能とする液晶表示装置を提供することができる。

本発明のカラーフィルタ基板の断面図 コントラストを測定するための装置の概略図

本発明者らは液晶表示装置のコントラスト向上が可能なカラーフィルタ基板について、鋭意検討した結果、以下の方法によって可能であることを見出した。

すなわち、透明基板上にブラックマトリクスと該ブラックマトリクスの多角形状の開口部に着色膜からなる着色画素が形成されたカラーフィルタ基板とこれに対向する基板との間の固定スペーサーで保持された空間に液晶化合物が充填され、両基板の液晶化合物と接する面の反対側の面に各々の偏光軸が直交するように偏光板が配されてなるノーマリーブラック型のアクティブマトリクス方式液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板であって、該ブラックマトリクスが少なくとも樹脂と遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクスであって、該着色画素の繰り返しピッチが７０μｍ以下であり、かつ透明基板上に形成された着色層がブラックマトリクス層へ乗り上げた傾斜領域における、開口部から立ち上がる傾斜領域の透明基板に対する傾斜角度θが１５°以下であるカラーフィルタ基板を用いることが液晶表示装置のコントラスト向上に有効であることを見出した。

これは、固定スペーサー、ノーマリーブラックの表示方式を採用し、黒表示での光漏れが高度に抑制された液晶表示装置において、カラーフィルタ基板のブラックマトリクス層上における着色層の画素乗り上げ部の傾斜面と偏光板の偏向軸との相対配置が液晶表示装置の黒表示光漏れ、すなわちコントラスト値に大きく影響することを見いだしたことによるものである。

つまり、従来採用されてきたビーズスペーサー、ノーマリーホワイト表示方式いずれかの要素がある液晶表示装置においては、黒表示での光漏れ量が、偏光板の偏向軸と着色層の画素乗り上げ部の傾斜面との相対配置による黒表示での光漏れ量よりも相対的に大きく、本発明の効果を十分に得ることができないのである。

本発明のカラーフィルタ基板におけるブラックマトリクス層としては、遮光剤をバインダー樹脂に分散せしめた黒色樹脂組成物を塗布・加工した樹脂ブラックマトリクスを用いることが重要である。一般的には、ブラックマトリクス層として、樹脂ブラックマトリクス以外にも、クロム、ニッケル、アルミニウム等の金属あるいは金属化合物を蒸着法やスパッタ法などの真空成膜法等で成膜した薄膜が用いられているが、金属薄膜をブラックマトリクスとして用いた場合には、メカニズムは不明であるが、乗り上げた着色層の傾斜面と直線偏光板の偏光軸とのなす角度を（９０×ｎ＋４５）°（ｎ＝０，１，２，３）とした時に光漏れ量、つまりコントラスト低下が大きくなるため、好ましくない。

また、液晶表示装置ならびにカラーフィルタ基板の解像度が上がると、単位面積に対する着色層の乗り上げ部が増え、黒表示での光漏れ量、つまりコントラストの低下が大きくなり、表示特性の低下が著しくなる。したがって、解像度の高いカラーフィルタ基板において、本発明の効果がより顕著に発現し、具体的には、画素の繰り返しピッチは７０μｍ以下であることが重要であり、４０μｍ以下であるとがさらに効果が顕著となる。ここで、画素の繰り返しピッチとは、周期的に配列された複数色の画素における短辺幅の長さをいう。

また更には、本発明のカラーフィルタ基板において、透明基板上に形成された着色層がブラックマトリクス層へ乗り上げた傾斜領域における、開口部から立ち上がる傾斜領域の透明基板に対する傾斜角度θが１５°以下とすることが重要であり、更には１０°以下であることが好ましい。本発明でいう、「着色層がブラックマトリクス層へ乗り上げた傾斜領域における傾斜角θ」を図１に基づいて説明する。図１はカラーフィルタ基板の模式断面図である。図１に示されるカラーフィルタ基板は透明基板２上にブラックマトリクス３及び該ブラックマトリクスの開口部上及び該ブラックマトリクス３の一部上に設けられた着色層４を有する。着色層４は、ブラックマトリクス３の開口部上では、図示のように平坦であるが、ブラックマトリクスパターン上では、図示のように乗り上げることにより傾斜領域７が生じる。この傾斜領域における着色層の前記透明基板に対する角度をθとする。傾斜角度θはカラーフィルタ基板を破断し、その断面を透過型電子顕微鏡等で観察し、撮影した写真の画像解析を行うことにより求めることができる。傾斜角度θが１５°よりも大きい場合、その着色層の傾斜面と直線偏光板の偏光軸偏との相対配置によってカラーフィルタ基板のコントラストが低下する。

従来、カラーフィルタ基板の平坦性が液晶表示装置のコントラスト低下に与える影響については公知であったが、着色層の画素乗り上げ部の傾斜面と偏光板の偏光軸との相対配置とコントラストとの関係については、知られておらず、本発明に想達する過程において、平坦化膜が形成され十分に平坦なカラーフィルタ基板と偏光軸との角度を変えてコントラストを測定したところ、予想外にコントラストが変化することを見出した。この変化の要因についてさらに検討したところ、直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を回転させてコントラストを測定した際に、特定の構造を有するカラーフィルタ基板において特異的にコントラストが低下することを新たに見出した。更には、直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を０〜３６０°まで回転させて測定した際のコントラストの極小値ＣＲｍｉｎが高いカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置においては良好な表示特性が得られることを見出したものである。

ここでいうカラーフィルタ基板のコントラストとは、カラーフィルタ基板を１対の直線偏光板で挟持してバックライト光源の前方に配し、平行ニコルで測定した場合の輝度を直交ニコルで測定した場合の輝度との比により算出される。

（コントラスト）＝（平行ニコルでの輝度）／（直行ニコルでの輝度） （１）
本発明におけるコントラスト測定では、４１０ｎｍでの消偏比が５．０×１０^３以上５．０×１０^４以下の直線偏光板を用いて測定する事が重要であり、４１０ｎｍでの消偏比が低い、つまり青色領域での光漏れが多い直線偏光板を用いた測定では、カラーフィルタ基板での光漏れよりも偏光板による光漏れの影響が大きくなり、正確なコントラストが測定できない。４１０ｎｍでの消偏比が５．０×１０^３以上５．０×１０^４以下の直線偏光板としては、ルケオ社製ＰＯＬＡＸ３８Ｓなどが挙げられる。なお、ここで消偏比とは、偏光板の主軸に平行に振動する光の透過強度に対して、それと垂直な方向に透過する光の強度の割合をいう。測定に用いるバックライト光源としては特に制限は無く、具体的には、液晶表示装置にて一般的に用いられている冷陰極管光源やＬＥＤ光源等、あるいはハロゲンランプ等の連続スペクトル光源を用いることができる。

カラーフィルタ基板のコントラストは後述の様々な要因により低下し、とりわけブラックマトリクス上に乗り上げた着色層の傾斜面と直線偏光板の偏光軸とのなす角度を（９０×ｎ＋４５）°（ｎ＝０，１，２，３）とした時に光漏れ量が多くなり、カラーフィルタ基板のコントラストが低下する。よって、カラーフィルタ基板を直線偏光板に対して回転させてそのコントラストを測定した場合、コントラスト値は変化し、カラーフィルタ基板を直線偏光板に対して０〜３６０°まで回転させてコントラストを測定した際に、極大となるコントラスト値をＣＲｍａｘ、極小となるコントラスト値をＣＲｍｉｎとする。本発明のカラーフィルタ基板は、ＣＲｍａｘからのＣＲ低下の度合いが小さく、結果として、ＣＲｍｉｎも高い値となる。

本発明の効果をより顕著なものとするためには、カラーフィルタ基板の極小値ＣＲｍｉｎが２０００以上であることが好ましく、３０００以上であることがより好ましく、更には４０００以上であることが好ましい。

以下に、本発明のカラーフィルタ基板および液晶表示装置について例示詳述するが、本発明はこれらに限定されているものではない。
本発明のカラーフィルタ基板は、透明基板上に、ブラックマトリクス層を設け、さらにその上に少なくとも１色以上の着色層を塗布、パターン加工して開口部およびブラックマトリクス上の一部に積層せしめて成る。また更には、カラーフィルタ再表面に透明樹脂層を形成しても良い。

本発明に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではなく、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス類、有機プラスチックのフィルムまたはシートなどが好ましく用いられる。

本発明に用いられるブラックマトリクスとしては、前述の通り、金属薄膜ではなく黒色樹脂組成物により形成された樹脂ブラックマトリクスを用いることが重要である。金属薄膜を用いた場合には、ブラックマトリクス上に乗り上げた着色層の傾斜角θが十分に小さいにも関わらず、カラーフィルタ基板のコントラスト極小値ＣＲｍｉｎが小さくなり、液晶表示装置のコントラスト値も小さくなる。

本発明の樹脂ブラックマトリクスに用いられる遮光剤としては、黒色有機顔料、混色有機顔料、および無機顔料等から用いることができる。黒色有機顔料としては、カーボンブラック、ペリレンブラック、アニリンブラック等が、混色有機顔料としては、赤、青、緑、紫、黄色、マゼンダ、シアン等から選ばれる少なくとも２種類以上の顔料を混合して疑似黒色化されたものが、無機顔料としては、グラファイト、およびチタン、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム、ニッケル、亜鉛、カルシウム、銀等の金属微粒子、金属酸化物、複合酸化物、金属硫化物、金属窒化物等が挙げられる。これらは、１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

遮光性の高い遮光剤を用いることで樹脂ブラックマトリクス層を薄膜化できるため好ましく、チタン化合物粒子、カーボンブラック、樹脂被覆カーボンブラック等が好ましく用いられ、より好ましくはチタン化合物粒子が用いられる。ここで、チタン化合物粒子とは、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_ｎＯ_２ｎ−１（１≦ｎ≦２０）で表せるチタン酸化物、チタン窒化物、ＴｉＮ_ｘＯ_ｙ（０＜ｘ＜２．０，０．１＜ｙ＜２．０）で表せるチタン酸窒化物、およびチタン炭化物のうち少なくとも１種以上からなるものをいう。更には、より遮光性に優れるチタン窒化物が好ましい。

本発明のカラーフィルタ基板において、透明基板上に形成されたブラックマトリクス層の膜厚は１．０μｍ以下であることが好ましく、更には０．８μｍ以下であることが好ましい。ブラックマトリクス層の膜厚が厚い場合、ブラックマトリクス層上の着色層の乗り上げ高さも高くなり、着色層の傾斜角θが大きくなる。その結果、偏光板との相対配置によってはカラーフィルタ基板のコントラストが低下する。

樹脂ブラックマトリクスの光学濃度（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ、ＯＤ値）としては、波長３８０〜７００ｎｍの可視光域において３．０以上であることが好ましく、より好ましくは４．０以上、更には５．０以上であることが好ましい。なお、ＯＤ値は顕微分光器（大塚電子製ＭＣＰＤ２０００）を用いて測定を行い、下記の関係式（２）より求めることができる。

ＯＤ値 ＝ ｌｏｇ_１０ （Ｉ_０ ／Ｉ） （２）
ここで、Ｉ_０；入射光強度、Ｉ；透過光強度となる。

本発明のカラーフィルタ基板の着色層としては特に限定されるものではないが、少なくとも着色剤、樹脂、および溶剤からなる着色樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により形成される。

本発明の着色樹脂組成物に用いられる着色剤としては、液晶表示装置において所望の表示特性を得るために赤、橙、黄、緑、青または紫などの有機顔料、無機顔料や染料の着色剤が好適に用いられる。顔料分散液に使用される顔料としては、有機顔料、無機顔料のいずれも好適に用いることができるが、色度特性の点で有機顔料を使用することが望ましい。顔料のうち、透明性が高く、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れたものは特に好ましい。代表的な顔料の具体的な例をカラーインデックス（ＣＩ）ナンバーで示すと、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。

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、ＰＲ４８、ＰＲ９７、ＰＲ１２２、ＰＲ１２３、ＰＲ１４４、ＰＲ１４９、ＰＲ１６６、ＰＲ１６８、ＰＲ１７７、ＰＲ１７９、ＰＲ１８０、ＰＲ１９２、ＰＲ２０９、ＰＲ２１５、ＰＲ２１６、ＰＲ２１７、ＰＲ２２０、ＰＲ２２３、ＰＲ２２４、ＰＲ２２６、ＰＲ２２７、ＰＲ２２８、ＰＲ２４０、ＰＲ２５４などが使用される。

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、ＰＯ３６、ＰＯ３８、ＰＯ４３、ＰＯ５１、ＰＯ５５、ＰＯ５９、ＰＯ６１、ＰＯ６４、ＰＯ６５、ＰＯ７１などが使用される。

黄色顔料の例としては、ピグメントイエロー（以下ＰＹと略す）ＰＹ１２、ＰＹ１３、ＰＹ１７、ＰＹ２０、ＰＹ２４、ＰＹ８３、ＰＹ８６、ＰＹ９３、ＰＹ９５、ＰＹ１０９、ＰＹ１１０、ＰＹ１１７、ＰＹ１２５、ＰＹ１２９、ＰＹ１３７、ＰＹ１３８、ＰＹ１３９、ＰＹ１４７、ＰＹ１４８、ＰＹ１５０、ＰＹ１５３、ＰＹ１５４、ＰＹ１６６、ＰＹ１６８、ＰＹ１８５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、ＰＶ２３、ＰＶ２９、ＰＶ３０、ＰＶ３２、ＰＶ３７、ＰＶ４０、ＰＶ５０などが使用される。
また、青色顔料の例としては、ピグメントブルー（以下ＰＢと略す）１５、ＰＢ１５：３、ＰＢ１５：４、ＰＢ１５：６、ＰＢ２２、ＰＢ６０、ＰＢ６４などが使用される。
また、緑色顔料の例としては、ピグメントグリーン（以下ＰＧと略す）７、ＰＧ１０、ＰＧ３６、ＰＧ５８などが使用される。

本発明の効果を顕著なものとするためには、着色層単体でのコントラストは高いほうが好ましく、着色層のコントラストを向上させるためには、着色層中の顔料を微細に分散することが好ましく、分散される原料顔料の一次粒子を小径化することが好ましい。顔料の一次粒子を小径化する方法としては、ソルトミリングなどの公知の方法が好適に用いられる。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、分散剤として顔料誘導体を添加することもできる。

本発明の黒色樹脂組成物ならびに着色樹脂組成物に用いられる樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂およびゼラチンなどの感光性樹脂または非感光性樹脂等の材料が好ましく用いられる。非感光性樹脂を使用した場合には、フォトレジスト等の感光性樹脂を積層形成した後、フォトリソグラフィー法にて不要部の除去、感光性樹脂の剥離、熱硬化を順に行うことでパターン加工が可能となる。

本発明の黒色樹脂組成物ならびに着色樹脂組成物に用いられる溶媒については、特に限定はなく、分散する顔料の分散安定性および添加する樹脂等の溶解性に併せて、水および有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、特に限定されるものではなく、（ポリ）アルキレングリコールエーテル系溶剤、あるいは、脂肪族エステル類、あるいは、脂肪族アルコール類、ケトン類、アミド系極性溶媒、ラクトン系極性溶媒を用いることができ、これらの単独、あるいは２種類以上の混合溶媒も好ましく用いることができる。またこれら以外の溶剤との混合も好ましく用いられる。

本発明の黒色樹脂組成物ならびに着色樹脂組成物には、必要に応じて紫外線吸収剤、分散剤、界面活性剤などの種々の添加剤を添加しても良く、感光性の樹脂組成物については、更に光重合開始剤、重合性モノマー等が添加される。

本発明の黒色樹脂組成物ならびに着色樹脂組成物は、分散機を用いて樹脂溶液中に直接顔料を分散させる方法や、分散機を用いて水または有機溶媒中に顔料を分散して顔料分散液を作製し、その後樹脂溶液と混合する方法などにより製造される。顔料の分散方法には特に限定はなく、ボールミル、サンドグラインダー、３本ロールミル、高速度衝撃ミルなど、種々の方法をとりうるが、分散効率と微分散化からビーズミルが好ましい。ビーズミルとしては、コボールミル、バスケットミル、ピンミル、ダイノーミルなどを用いることができる。ビーズミルのビーズとしては、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ、ジルコンビーズなどを用いるのが好ましい。分散に用いるビーズ径としては０．０１ｍｍ以上５．００ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．０３ｍｍ以上１．００ｍｍ以下である。顔料の一次粒子径及び一次粒子が凝集して形成された二次粒子の粒子径が小さい場合には、０．０３ｍｍ以上０．０１ｍｍ以下といった微小な分散ビーズを用いる事が好ましい。この場合、微小な分散ビーズと分散液とを分離することが可能な遠心分離方式によるセパレーターを有するビーズミルを用いて分散することが好ましい。一方、サブミクロン程度の粗大な粒子を含む顔料を分散させる際には、０．１０ｍｍ以上の分散ビーズを用いる事により十分な粉砕力が得られ顔料を微細に分散できるため好ましい。

本発明において、透明基板上への黒色樹脂組成物の塗膜形成方法は特に限定されない。スピンコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法、ダイコーティング法等のウェットコーティング方式により基板全面に塗布後、フォトリソグラフィー法により遮光部を形成しない開口部を除去して所定の遮光部パターンを形成してもよいし、フィルム転写法、印刷法、電着法、インクジェット法により遮光部を形成し、未形成部を開口部としてもよい。また、開口部の形状としては任意の多角形状であってもよく、長方形状、平行四辺形状、平行四辺形状を組み合わせたくの字形状、ジグザグ形状であっても良い。複数の平行四辺形をつなぎ合わせた形状とは、平行四辺形状を単純につなぎ合わせたものでもよく、平行四辺形状の一辺、もしくは２辺を取り除き、つなぎ合わせた、いわゆる“くの字形状”、“ジグザグ形状”であっても良い。ここでいう、多角形状、長方形状、平行四辺形状等の開口部形状は、概ね該形状で形成されていれば良く、例えば、薄膜トランジスタを遮光するための遮光部などの付加パターンが形成されていても良い。

本発明における着色層の形成方法としても、染色法、顔料分散法（フォトリソ法）、転写法、印刷法、および電着法などを適宜用いることが可能である。特に、顔料分散法では、高精細なパターン加工が可能であり、好ましく用いられる。

本発明のカラーフィルタ基板において、より顕著な効果を得るために、着色層の上に透明樹脂層を形成することが好ましい。従来、カラーフィルタ基板表面の平坦化を目的として、着色層の上に透明樹脂層を形成することが一般的に知られていたが、透明樹脂層を形成することにより、カラーフィルタ基板のコントラスト低下を低減できることを新たに見出したものである。

本発明のカラーフィルタ基板において、より顕著な効果を得るために透明樹脂層の屈折率を１．５５〜１．８０の範囲とすることが好ましい。更には、着色層と透明樹脂層との屈折率差を０．００５〜０．２０の範囲とすることがより好ましい。着色層と透明樹脂層との屈折率差の範囲としては、０．００５〜０．１０であることが更には好ましい。着色層と透明樹脂層との界面におけるバックライトや外光による干渉縞の発現を抑制するために、着色層と透明保護膜との屈折率差を低減する技術が特開平１１−２７１５２６に開示されている。本発明において、カラーフィルタ基板のコントラスト低下を低減すべく鋭意検討を行ったところ、着色層と透明樹脂層との屈折率差を低減することが効果的であることを発見するに至った。ここで、着色層と透明樹脂層との屈折率差とは、各着色層単体での屈折率の平均値と透明樹脂層単体での屈折率との差とする。

本発明で用いる透明樹脂層材料としては、前述の特性を満たすことができれば特に制限はなく、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂およびポリイミド系樹脂などにより代表される熱硬化性樹脂、アクリル樹脂などを使用する感光性樹脂、およびそれらの混合物のいずれも適宜用いることができる。また、透明樹脂層の屈折率を調整するために添加剤を使用してもよく、添加剤としては一般的に金属酸化物微粒子や金属アルコキシドが好ましく用いられており、具体的には特開平１１−２７１５２６号公報に開示されているが、特にこれらに限定されるものではない。着色層材料は着色顔料を含有するため、バインダー樹脂単体の屈折率よりも概して高い屈折率を有しており、透明樹脂層材料としては着色樹脂層材料で用いられるバインダー樹脂よりも高い屈折率を有する樹脂材料を用いる、あるいは前述添加剤を添加し屈折率を高く調整することが望ましい。

本発明の液晶表示装置用カラーフィルタ基板には、着色層上あるいは透明樹脂層上に透明電極層を形成してもよい。透明電極層には、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化スズなど、またはその合金等が好ましく使用できる。透明電極層の形成方法としては、表示領域の所定部を開放したマスク材と基板を重ね合わせ、ディッピング法、化学気相成長、真空蒸着法、スパッタリング法およびイオンプレーティング法などを用いて所望の領域に形成することができる。特にスパッタリング法では、均一性の高い電極を得ることができ、ＤＣマグネトロンスパッタを用いることで高い成膜レートを得ることができるが、本発明はこれらに限定されているものではない。

また、透明電極層はマスク材を使用せずに概全面に形成してもよく、概全面に形成された透明電極上層に感光性フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法を用いたエッチング加工やレーザー加工により、所定領域のみに透明電極層を形成することも可能である。この場合、カラーフィルタ基板の耐エッチング性を向上するために、ＳｉＯ_２の保護層を形成した後に透明電極層を形成してもよい。

カラーフィルタ基板と対向する電極基板との基板間隙を保持するために、カラーフィルタ基板や電極基板のいずれか一方の所定の位置に、あるいは両基板上に柱状スペーサーを設けて基板間隙を保持する必要があるが、柱状スペーサーの形成位置は特に限定されず、開口部に影響を与えないように遮光部上に配置してもよいし、遮光部と着色層を積層した部分に形成してもよい。

柱状スペーサーに使用される樹脂としては種々の樹脂材料が使用可能であるが、その加工性や機械強度を考慮し、好ましくはポジ型やネガ型の感光性樹脂のいずれかを用いるのがよい。例えば、ポジ型感光性樹脂としては、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジスルホン酸エステルとの混合物が好ましく用いられる。また、ネガ型感光性樹脂としては、環化ゴムービスアジド系、フェノール樹脂−アジド系、アクリル系樹脂および化学増感系などの樹脂が挙げられる。さらに、柱状スペーサーの機械強度改善のために、樹脂の中に各種の添加剤を入れて調整しても良い。添加剤としては、例えば、無機粒子などが用いられる。また、柱状スペーサーの形成方法は特に限定されないが、微細加工の観点によりフォトリソグラフィー法が好ましい。

本発明の液晶表示装置については、ブラックマトリクス層、着色層からなるカラーフィルタ層が形成される位置については、特に限定されず、観察者側基板であっても良く、その対向基板であってもよい。また、透明基板上にカラーフィルタ層を直接形成しても良く、薄膜トランジスタ等が形成された駆動素子上にカラーフィルタを形成しても良い。

本発明の液晶表示装置については、カラーフィルタ層以外にも、パターン化層を形成してもよく、その機能、形状等に特に制限はない。例えば、固定スペーサー、液晶配向制御用突起、半透過型液晶表示装置の反射表示領域に形成されるギャップ調整用の透明樹脂層等、さまざまな機能、形状等を持つものであって良い。

液晶表示装置の表示モードについては、特に限定はないが、コントラストに優れるアクティブマトリクス方式液晶表示装置が好ましく、さらにはノーマリーブラック型の液晶表示装置への適用がより好ましい。具体的には、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）方式、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）方式、ＶＡ（垂直配向）方式、ＰＷＡ（ピンホイール配向）方式などが挙げられる。ＶＡ方式については、複数のドメインを持つよう配向制御用の突起物を形成したいわゆるＭＶＡ（マルチドメインＶＡ）方式でもよく、また透明電極をパターンニングした、いわゆるＰＶＡ（パターンドＶＡ）方式でも良い。
以下に本発明の実施の例を示すが、実施の形態については、本実施例に特に制限されるものではない。

「着色樹脂塗膜およびカラーフィルタ基板のコントラスト」
着色樹脂塗膜およびカラーフィルタ基板のコントラストは、偏光板としてルケオ製偏光板“ＰＯＬＡＸ３８Ｓ”を用い、輝度計としてトプコン製色彩輝度計“ＢＭ−５Ａ”を用い、バックライト光源として電通産業株式会社製冷陰極管光源（１５，０００ｃｄ／ｍ^２、色温度６，９００Ｋ）を用いて図２に示す構成にて測定を行った。この際、偏光板９を固定し、偏光板９の偏光軸に対して偏光板１２の偏光軸が平行および直行となるように配置し、輝度を測定することでコントラストの測定を行った。

測定に用いた直線偏光板“ＰＯＬＡＸ３８Ｓ”の消偏比をトプコン製分光放射輝度計“ＳＲ−ＵＬ１”を用いて測定を行い、その消偏比は４１０ｎｍにおいて６．９３×１０^３であった。

カラーフィルタ基板については、基板を測定台上にて偏光板９の偏光軸に対して０〜３６０°となるように回転させ、その際のコントラスト値を着色樹脂塗膜と同様な方法により測定し、極大となったコントラスト値ＣＲｍａｘ、および極小となったコントラスト値ＣＲｍｉｎを求めた。

「液晶表示装置のコントラスト」
黒表示および白表示における輝度をトプコン製色彩輝度計“ＢＭ−５Ａ”を用いて測定し、コントラストを求めた。

「微細化顔料の比表面積」
顔料の比表面積は、日本ベル（株）製高精度全自動ガス吸着装置（“ＢＥＬＳＯＲＰ”３６）を用い、１００℃で真空脱気後、Ｎ_２ガスの液体窒素温度（７７Ｋ）における吸着等温線を測定し、この等温線をＢＥＴ法で解析し比表面積を求めた。

「膜厚の測定」
表面段差計（日本真空技術社製、ＦＰＤ−６５０）を用いて測定した。

「光学濃度の測定」
顕微分光器（大塚電子製ＭＣＰＤ２０００）を用いて上述の式（２）より求めた。

「塗膜屈折率の測定」
着色層材料および透明樹脂層材料の屈折率の測定は、偏光解析（エリプソメトリ）法により求めた。偏光解析はガラス基板の膜面に、偏光を照射し膜表面で偏光を反射させ、このときに起こる偏光状態の変化を測定することにより求める方法である。島津製作所（株）製ＡＥＰ−１００の偏光解析装置を使用した。

「画素の傾斜角測定」
カラーフィルタ基板を切断し、透過型電子顕微鏡（日立製作所製、Ｈ−９０００ＵＨＲ）で着色層がブラックマトリクス層へ乗り上げた傾斜領域を観察し、撮影した写真の画像解析を行うことにより着色層の傾斜角度を求めた。なお、各着色層について１０カ所を観察・解析を行い、すべての平均値を傾斜角度θとした。

「ＣＲ低下率の計算」
下記式（３）によりＣＲ低下率を求めた。

ＣＲ低下率（％）＝（１−ＣＲｍｉｎ／ＣＲｍａｘ）×１００ （３）。

ポリアミック酸の合成
４，４′−ジアミノフェニルエーテル（０．３０モル当量）、パラフェニレンジアミン（０．６５モル当量）、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（０．０５モル当量）をγ−ブチロラクトン８５０ｇ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン８５０ｇと共に仕込み、３，３′，４，４′−オキシジフタルカルボン酸二無水物（０．９９７５モル当量）を添加し、８０℃で３時間反応させた。無水マレイン酸（０．０２モル当量）を添加し、更に８０℃で１時間反応させ、ポリアミック酸Ａ−１（ポリマー濃度２０重量％）溶液を得た。
４，４′−ジアミノフェニルエーテル（０．９５モル当量）、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（０．０５モル当量）をγ−ブチロラクトン１７００ｇ（１００％）と共に仕込み、ピロメリット酸二無水物（０．４９モル当量）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（０．５０モル当量）を添加し、８０℃で３時間反応させた。無水マレイン酸（０．０２モル当量）を添加し、更に８０℃で１時間反応させ、ポリアミック酸Ａ−２（ポリマー濃度２０重量％）溶液を得た。

黒色樹脂組成物の調製
窒化チタン粒子（試料１、和光純薬工業（株）製、“窒化チタン５０ｎｍ”）（９６ｇ）にポリアミック酸溶液Ａ−１（１２０ｇ）、γ−ブチロラクトン（１１４ｇ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（５３８ｇ）、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート（１３２ｇ）をタンクに仕込み、ホモミキサー（特殊機化製）で１時間撹拌し、予備分散液を得た。その後、０．０５ｍｍφジルコニアビーズ（ニッカトー製、ＹＴＺボール）を７０％充填した遠心分離セパレーターを具備したウルトラアペックスミル（寿工業製）に予備分散液を供給し、回転速度８ｍ／ｓで２時間分散を行い、固形分濃度１２重量％、顔料／樹脂（重量比）＝８０／２０の顔料分散液Ｂｋ−Ｄ１を得た。

この顔料分散液Ｂｋ−Ｄ１（７２８ｇ）に、ポリアミック酸Ａ−１（６３ｇ）、γ−ブチロラクトン（８２ｇ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（８７ｇ）、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート（３９ｇ）、界面活性剤ＬＣ９５１（楠本化成製、１ｇ）を添加し、全固形分濃度１０重量％、顔料／樹脂（重量比）＝７０／３０の黒色樹脂組成物Ｂｋ１を得た。この黒色樹脂組成物Ｂｋ１をガラス基板上に膜厚が１．０μｍとなるように塗布形成した塗膜のＯＤ値は５．０であった。

試料１の代わりに酸窒化チタン（試料２、三菱マテリアル（株）製、“１３Ｍ−Ｃ”）を用いた以外は同様にして、黒色樹脂組成物Ｂｋ２を得た。この黒色樹脂組成物Ｂｋ２をガラス基板上に膜厚が１．０μｍとなるように塗布形成した塗膜のＯＤ値は３．０であった。

試料１の代わりにカーボンブラック（試料３、三菱化学製、“ＭＡ１００”）を用いた以外は同様にして、顔料分散液Ｂｋ−Ｄ３を得た。
この顔料分散液Ｂｋ−Ｄ３（２５０ｇ）に、ポリアミック酸Ａ−１（１５０ｇ）、γ−ブチロラクトン（１３４ｇ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（３５７ｇ）、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート（１０８ｇ）、界面活性剤ＬＣ９５１（楠本化成製、１ｇ）を添加し、全固形分濃度６重量％、顔料／樹脂（重量比）＝４０／６０の黒色樹脂組成物Ｂｋ３を得た。この黒色樹脂組成物Ｂｋ３をガラス基板上に膜厚が１．０μｍとなるように塗布形成した塗膜のＯＤ値は３．０であった。

着色樹脂組成物の調製
“リオノールグリーン６ＹＫ” （Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６、東洋インキ社製）を原料として特開２００５−３１６２４４等に記載の公知の方法にてソルトミリングし、比表面積が１００ｇ／ｍ^２である微細化緑顔料Ｇ−Ｐ１を得た。

“パリオトールイエローＬ０９０６０−ＨＤ” （Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８、ＢＡＳＦ社製）を原料として特開２００２−２２７９２１等に記載の公知の方法にてソルトミリングし、比表面積が９０ｇ／ｍ^２である微細化黄顔料Ｙ−Ｐ１を得た。

“Ｂ−ＣＦ”（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４、チバスペシャリティー社製）を原料として特開２００７−３１５３９等に記載の公知の方法にてソルトミリングし、比表面積が１００ｇ／ｍ^２である微細化赤顔料Ｒ−Ｐ１を得た。

“リオノールブルー７６０２” （Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６、東洋インキ社製）を原料として特開２００５−２３４００９等に記載の公知の方法にてソルトミリングし、比表面積が１１０ｇ／ｍ^２である微細化青顔料Ｂ−Ｐ１を得た。

微細化Ｇ顔料Ｇ−Ｐ１を４４ｇ、微細化Ｙ顔料Ｙ−Ｐ１を１９ｇ、ポリアミック酸Ａ−２；４７ｇ、γ−ブチロラクトン；８９０ｇをタンクに仕込み、ホモミキサー（特殊機化製）で１時間撹拌し、Ｇ顔料予備分散液を得た。その後、０．４０ｍｍφジルコニアビーズ（東レ（株）製、トレセラムビーズ）を８５％充填したダイノーミルＫＤＬ（シンマルエンタープライゼス製）に予備分散液を供給し、回転速度１１ｍ／ｓで３時間分散を行い、固形分濃度７重量％、顔料／ポリマー（重量比）＝９０／１０のＧ分散液Ｇ−Ｄ１を得た。Ｇ分散液Ｇ−Ｄ１をポリアミック酸Ａ−２及びγ−ブチロラクトンで希釈し、顔料／ポリマー（重量比）＝４０／６０の緑色樹脂組成物Ｇ１を得た。この緑色樹脂組成物Ｇ１をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは８０００、および波長５４０ｎｍでの屈折率は１．８０であった。

緑顔料として“リオノールグリーン６ＹＫ” （Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６、東洋インキ社製）黄顔料として“パリオトールイエローＬ０９０６０−ＨＤ” （Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８、ＢＡＳＦ社製）を用いた以外は同様にして、緑色樹脂組成物Ｇ２を得た。この緑色樹脂組成物Ｇ２をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは１５００、および波長５４０ｎｍでの屈折率は１．７９であった。

微細化Ｇ顔料Ｇ−Ｐ１を７０ｇ、微細化Ｙ顔料Ｙ−Ｐ１を３０ｇ、味の素ファインテクノ製”アジスパー”ＰＢ８２１のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下ＰＧＭＥＡとする）希釈溶液（３０重量％）を８３．３ｇ、ダイセル化学製”サイクロマー”ＡＣＡ２５０（４５重量％溶液）を５５．６ｇ、およびＰＧＭＥＡ７６１．１ｇをタンクに仕込み、ホモミキサー（特殊機化製）で１時間撹拌し、Ｇ顔料予備分散液を得た。その後、０．４０ｍｍφジルコニアビーズ（東レ（株）製、トレセラムビーズ）を８５％充填したダイノーミルＫＤＬ（シンマルエンタープライゼス製）に予備分散液を供給し、回転速度１１ｍ／ｓで３時間分散を行い、固形分濃度１５重量％のＧ分散液Ｇ−Ｄ３を得た。

このＧ分散液７２．００ｇに、ポリマーとしてサイクロマーＡＣＡ２５０（４５重量％溶液）を６．８９ｇ、反応性モノマーとして日本化薬製”カヤラッド”ＤＰＨＡを２．１０ｇ、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティケミカルズ製”イルガキュア”９０７を１．１７ｇ、増感剤として日本化薬製”カヤキュア”ＤＥＴＸ−Ｓを０．５８ｇ、密着改良剤として信越化学（株）製ＫＢＭ１００３を０．１８ｇ、界面活性剤として大日本化学工業（株）製“Ｒ−０８”のＰＧＭＥＡ希釈溶液（１０重量％）を０．４０ｇ、重合禁止剤として和光純薬工業（株）ＤＯＨＱのＰＧＭＥＡ）希釈溶液（１重量％）を３．２４ｇ、および有機溶剤としてＰＧＭＥＡを１３．４５ｇ混合した溶液を添加し、固形分濃度１８重量％の感光性緑色樹脂組成物Ｇ３を得た。この緑色樹脂組成物Ｇ３をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは８２００、および波長５４０ｎｍでの屈折率は１．６３であった。

同様に緑顔料および黄顔料の代わりに微細化赤顔料Ｒ−Ｐ１を６３ｇ仕込み、固形分濃度７重量％、顔料／ポリマー（重量比）＝９０／１０のＲ顔料分散液を得た。更に、ポリアミック酸Ａ−２及び溶媒で希釈し、顔料／ポリマー（重量比）＝３５／６５の赤色樹脂組成物Ｒ１を得た。この赤色樹脂組成物Ｒ１をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストおよび波長６１０ｎｍでの屈折率は４０００、１．７９であった。

赤顔料として“ＢＴ−ＣＦ”（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４、チバスペシャリティー社製）を用いた以外は同様にして、赤色樹脂組成物Ｒ２を得た。この赤色樹脂組成物Ｒ２をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは８００、および波長６１０ｎｍでの屈折率は１．７８であった。

緑顔料および黄顔料の代わりに微細化赤顔料Ｒ−Ｐ１を用いた以外はＧ分散液Ｇ−Ｄ３と同様にして、固形分濃度１５重量％のＲ分散液Ｒ−Ｄ３を得た。

このＲ分散液５２．５０ｇに、ポリマーとしてサイクロマーＡＣＡ２５０（４５重量％溶液）を４．４０ｇ、反応性モノマーとして日本化薬製”カヤラッド”ＤＰＨＡを３．２９ｇ、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティケミカルズ製”イルガキュア”９０７を０．８８ｇ、増感剤として日本化薬製”カヤキュア”ＤＥＴＸ−Ｓを０．４４ｇ、密着改良剤として信越化学（株）製ＫＢＭ１００３を０．４５ｇ、界面活性剤として大日本化学工業（株）製“Ｒ−０８”を０．４１ｇ、重合禁止剤として和光純薬工業（株）ＤＯＨＱを４．８８ｇ、および有機溶剤としてＰＧＭＥＡを３２．７６ｇ混合した溶液を添加し、感光性赤色樹脂組成物Ｒ３を得た。この赤色樹脂組成物Ｒ３をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは３８００、および波長６１０ｎｍでの屈折率は１．６１であった。

同様に赤顔料の変わりに、微細化青顔料Ｂ−Ｐ１を６３ｇ仕込み、固形分濃度７重量％、顔料／ポリマー（重量比）＝９０／１０のＢ顔料分散液を得た。更に、ポリアミック酸Ａ−２及び溶媒で希釈し、顔料／ポリマー（重量比）＝３０／７０の青色樹脂組成物Ｂ１を得た。この青色樹脂組成物Ｂ１をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは５０００、および波長４３０ｎｍでの屈折率は１．７５であった。

青顔料として“リオノールブルー７６０２” （Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６、東洋インキ社製）を用いた以外は同様にして青色樹脂組成物Ｂ２を得た。この青色樹脂組成物Ｂ２をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは１２００、および波長４３０ｎｍでの屈折率は１．７５であった。

緑顔料および黄顔料の代わりに微細化青顔料Ｂ−Ｐ１を用いた以外はＢ分散液Ｂ−Ｄ３を得た。

このＢ分散液４５．００ｇに、ポリマーとしてサイクロマーＡＣＡ２５０（４５重量％溶液）を８．０１ｇ、反応性モノマーとして日本化薬製”カヤラッド”ＤＰＨＡを３．１５ｇ、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティケミカルズ製”イルガキュア”９０７を０．６３ｇ、増感剤として日本化薬製”カヤキュア”ＤＥＴＸ−Ｓを０．３２ｇ、密着改良剤として信越化学（株）製ＫＢＭ１００３を０．４５ｇ、界面活性剤として大日本化学工業（株）製“Ｒ−０８”を０．４１ｇ、重合禁止剤として和光純薬工業（株）ＤＯＨＱを５．２５ｇ、および有機溶剤としてＰＧＭＥＡを３６．７７ｇ混合して溶液を添加し、感光性青色樹脂組成物Ｂ３を得た。この青色樹脂組成物Ｂ３をガラス基板上に膜厚が２．０μｍとなるように塗布形成した塗膜単体のコントラストは４９００、および波長６１０ｎｍでの屈折率は１．６２であった。

透明樹脂層材料の調製
油化シェルエポキシ（株）製エピコート８２７（ビスフェノールＡ型エポキシ化合物）５ｇと、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン５ｇと、固形分濃度３０％のＳｂ２Ｏ５メタノールゾル溶液５ｇを、３−メトキシ−３−メチルブチルアセテートに溶解し、全固形分濃度が３０％になるように調整し、透明樹脂材料ＯＣ１を得た。この透明樹脂材料ＯＣ１をガラス基板上に膜厚が１．０μｍとなるように塗布形成し、屈折率を測定すると、波長４００ｎｍにおいて１．６７であった。

３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン ４４．７ｇ、ｍ−フェニレンジアミン ２９２．０ｇ、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン ７４．６ｇをＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ） １１４９７．２ｇに加え、３０℃で３０分間加熱し溶解させた。得られた混合物に３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 １７４７．７ｇを加え、５８℃で３時間加熱した。フタル酸無水物 １７．８ｇを添加し、５８℃でさらに１時間加熱することにより、ポリアミック酸のＮＭＰ溶液を得た。このポリアミック酸のＮＭＰ溶液５ｇにＳｂ２Ｏ５メタノールゾル溶液（固形分濃度３０％）５ｇを添加し、透明樹脂材料ＯＣ２を得た。この透明樹脂材料ＯＣ２をガラス基板上に膜厚が１．０μｍとなるように塗布形成し、屈折率を測定すると、波長４００ｎｍにおいて１．７５であった。

ビニルトリメトキシシラン ５６２．０７ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ７００ｇに溶解した後、水 ２０４．８９ｇ、シュウ酸０．０５ｇを加えた。得られた混合物を１２０℃で２時間加熱し、水とメタノールを留去して、加水分解縮合を進行させた後、エバポレーターで水とメタノールを更に留去した。得られた加水分解縮合物２８ｇ（固形分３０％）、アルミニウムトリスアセチルアセトネート０．４６ｇ、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル３０．２ｇ、シクロヘキサンジカルボン酸ビスオキセタン６．７ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７０．０ｇ、アセチルアセトン１．３８ｇを加えて、透明樹脂材料ＯＣ３を得た。この透明樹脂材料ＯＣ３をガラス基板上に膜厚が１．０μｍとなるように塗布形成し、屈折率を測定すると、波長４００ｎｍにおいて１．６０であった。

アクリル透明材料（ＪＳＲ社製“ＯＰＴ６９１７”）を透明樹脂材料ＯＣ４として用い、ガラス基板上に膜厚が１．０μｍとなるように塗布形成し、屈折率を測定すると、波長４００ｎｍにおいて１．５５であった。

実施例１
［カラーフィルタ基板の作製］
黒色樹脂組成物Ｂｋ１を無アルカリガラス（コーニング製“１７３７材”）基板上にカーテンフローコーターで塗布し、８０℃、１０^−１Ｔｏｒｒで２分真空乾燥した。この後、１４０℃で２０分間セミキュアし、ポジ型フォトレジスト（シプレー社製“ＳＲＣ−１００”）をリバースロールコーターで塗布、ホットプレートで１２０℃、５分間プリベークし、大日本スクリーン（株）製露光機“ＸＧ−５０００”を用い、フォトマスクを介して露光し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いてポジ型レジストの現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行なった後、ポジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、３００℃で３０分間キュアした。このようにして、厚さ１．０μｍ、画素ピッチ２５μｍ、ブラックマトリクス幅６μｍ、ストライプ状の樹脂ブラックマトリクス付の透明基板を作成した。

次に、同様にして着色樹脂組成物Ｇ１を膜厚が２．０μｍとなるように塗布加工し、緑色画素を形成し、続いて、着色樹脂組成物Ｒ１を用いて赤画素を、着色樹脂組成物Ｂ１を用いて青画素を形成した。次に、透明樹脂層として透明樹脂材料ＯＣ１を膜厚が１．５μｍとなるように塗布・熱硬化させ、透明電極としてＩＴＯを製膜し、カラーフィルタ基板ＣＦ１を得た。

［液晶表示装置の作製］
別途、無アルカリガラス上にＴＦＴ素子、画素電極等を形成した基板を対向基板として用意した。それぞれ基板の透明電極上に、フォトリソ法によってポリイミドからなるストライプ状の突起、ならびに高さ４μｍの固定スペーサーを形成した後、垂直配向膜を設けた。突起の断面は台形状であり高さは約１．５μｍであった。

ただし、カラーフィルタ基板ＣＦ１とガラス基板とを貼り合わせた時にストライプ状突起が対向のストライプ突起と交互に配置されるようにストライプ状の位置を定めた。これら２つの基板の一方にマイクロロッドを練り込んだシール剤を印刷し、２つの基板を貼り合わせた。次に、セル間にｎ型の液晶を充填して封じ、一対の円偏光板（株式会社美舘イメージング社製）がクロスニコルとなるように配置した。このようにして、ＭＶＡ方式を模した試験液晶表示素子ＬＣＤ１を作製した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４７００、ＣＲｍｉｎは３０００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１のコントラストは１０５０であった。

実施例２
樹脂ブラックマトリクスの膜厚を０．６μｍに変更した以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタＣＦ２を作成した。カラーフィルタ基板２を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ２を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ２の、平均画素傾斜角θは９°、ＣＲｍａｘは４８５０、ＣＲｍｉｎは３４００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ２のコントラストは１２００であった。

実施例３
樹脂ブラックマトリクスの膜厚を０．３μｍに変更した以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ３を作成した。カラーフィルタ基板３を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ３を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ３の、平均画素傾斜角θは５°、ＣＲｍａｘは４８５０、ＣＲｍｉｎは４１００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ３のコントラストは１５００であった。

比較例１
樹脂ブラックマトリクスの膜厚を１．５μｍに変更した以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ４を作成した。カラーフィルタ基板４を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ４を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ４の、平均画素傾斜角θは２１°、ＣＲｍａｘは４６００、ＣＲｍｉｎは１８００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ４のコントラストは４５０であった。

実施例４
樹脂ブラックマトリクスとしてＢｋ２用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ５を作成した。カラーフィルタ基板５を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ５を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ５の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４６００、ＣＲｍｉｎは２３００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ５のコントラストは６５０であった。

実施例５
樹脂ブラックマトリクスとしてＢｋ３を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ６を作成した。カラーフィルタ基板６を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ６を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ６の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４７００、ＣＲｍｉｎは２４００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ６のコントラストは７００であった。

実施例６
樹脂ブラックマトリクスの画素ピッチを５０μｍに変更した以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ７を作成した。カラーフィルタ基板７を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ７を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ７の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４９００、ＣＲｍｉｎは３６００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ７のコントラストは１３５０であった。

実施例７
樹脂ブラックマトリクスの形状を、画素ピッチ２５μｍ、画素長辺長さ１８０μｍ、ブラックマトリクス幅６μｍ、長方形状（格子状）に変更した以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ８を作成した。カラーフィルタ基板８を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ８を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ８の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４５００、ＣＲｍｉｎは２６００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ８のコントラストは８５０であった。

実施例８
樹脂ブラックマトリクスの形状を、画素ピッチ２５μｍ、画素長辺長さ１８０μｍ、ブラックマトリクス幅６μｍで、上辺、底辺が６０μｍ、高さ９０μｍ、角度が４５°であり、上辺、または底辺、いずれかが開放された平行四辺形を、開放された辺が互いに接し、くの字状となるよう組み合わせた開口パターンに変更した以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ９を作成した。カラーフィルタ基板９を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ９を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ９の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４４００、ＣＲｍｉｎは２７００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ９のコントラストは９００であった。

実施例９
着色樹脂組成物としてＧ２、Ｒ２、Ｂ２を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１０を作成した。カラーフィルタ基板１０を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１０を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１０の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは２３００、ＣＲｍｉｎは１７００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１０のコントラストは４５０であった。

比較例２
ブラックマトリクスとして、Ｃｒ蒸着した金属膜を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１１を作成した。カラーフィルタ基板１１を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１１を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１１の、平均画素傾斜角θは４°、ＣＲｍａｘは４８００、ＣＲｍｉｎは１７００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１１のコントラストは４００であった。

実施例１０
透明樹脂層として透明樹脂材料ＯＣ２を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１２を作成した。カラーフィルタ基板１２を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１２を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１２の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４７５０、ＣＲｍｉｎは３６００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１２のコントラストは１３５０であった。

実施例１１
透明樹脂層として透明樹脂材料ＯＣ３を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１３を作成した。カラーフィルタ基板１３を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１３を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１３の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４７００、ＣＲｍｉｎは２８００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１３のコントラストは９５０であった。

実施例１２
透明樹脂層として透明樹脂材料ＯＣ４を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１４を作成した。カラーフィルタ基板１４を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１４を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１４の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４６００、ＣＲｍｉｎは２５００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１４のコントラストは８００であった。

実施例１３
透明樹脂層として透明樹脂材料ＯＣ２を用いた以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１５を作成した。カラーフィルタ基板１５を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１５を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１５の、平均画素傾斜角θは８°、ＣＲｍａｘは４８００、ＣＲｍｉｎは３９００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１５のコントラストは１４００であった。

実施例１４
透明樹脂層として透明樹脂材料ＯＣ４を用いた以外は実施例１２と同様にしてと同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１６を作成した。カラーフィルタ基板１６を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１６を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１６の、平均画素傾斜角θは８°、ＣＲｍａｘは４７５０、ＣＲｍｉｎは３３００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１６のコントラストは１１５０であった。

実施例１５
透明樹脂層を形成しなかった以外は実施例２と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１７を作成した。カラーフィルタ基板１７を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１７を作成した。
カラーフィルタ基板ＣＦ１７の、平均画素傾斜角θは９°、ＣＲｍａｘは４５００、ＣＲｍｉｎは２９００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１７のコントラストは１０００であった。

比較例３
樹脂ブラックマトリクスの画素ピッチを７５μｍに変更し、透明樹脂層を形成しなかった以外は実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板ＣＦ１８を作成した。カラーフィルタ基板１８を用いて実施例１と同様にして液晶表示素子ＬＣＤ１８を作成した。

カラーフィルタ基板ＣＦ１８の、平均画素傾斜角θは１２°、ＣＲｍａｘは４８００、ＣＲｍｉｎは４１００であった。また、液晶表示素子ＬＣＤ１８のコントラストは１５００であった。

実施例１〜１５、および比較例１〜３で作成したカラーフィルタ基板および液晶表示素子の構成ならびにその評価結果を表１に示す。着色層の傾斜角θの小さいカラーフィルタ基板ほどＣＲの低下率が小さく、画素ピッチが狭いほどその傾向が顕著である。更には、透明樹脂層を具備し、着色層と透明樹脂層との屈折率差が小さいほどＣＲの低下率が小さいことがわかる。また、着色層の傾斜角θが小さいにも関わらず、Ｃｒ薄膜をブラックマトリクスとして用いた際には、特異的にＣＲｍｉｎ値が小さく、ＣＲの低下率が大きいことがわかる。そして、ＣＲｍａｘ値の大小に関わらず、ＣＲｍｉｎ値が大きいカラーフィルタ基板を用いた液晶表示素子ほどそのコントラストが高く良好な表示特性であることがわかる。

１： 着色層の傾斜角θ
２：透明基板
３：ブラックマトリクス層
４：着色層
５：透明樹脂層
６：平坦部
７：乗り上げ部
８：輝度計
９、１２：偏光板
１０：被測定物
１１：回転ステージ
１３：バックライトユニット

Claims (9)

1. 透明基板上に形成されたブラックマトリクスの開口部に着色膜からなる着色画素が形成されたカラーフィルタ基板とこれに対向する基板との間の固定スペーサーで保持された空間に液晶化合物が充填され、両基板の液晶化合物と接する面の反対側の面に各々の偏光軸が直交するように偏光板が配されてなるノーマリーブラック型のアクティブマトリクス方式液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板において、該ブラックマトリクスが少なくとも樹脂と遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクスであって、該着色画素の繰り返しピッチが７０μｍ以下であり、かつ該着色膜がブラックマトリクスに乗り上げた着色膜の傾斜領域において開口部から立ち上がる傾斜領域の該透明基板に対する傾斜角度θが１５°以下であることを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. ４１０ｎｍでの消偏比が５．０×１０^３以上５．０×１０^４以下の直線偏光板の偏光軸に対してカラーフィルタ基板を０〜３６０°まで回転させて測定した際のコントラストの極小値ＣＲminが２０００以上であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
3. 前記ブラックマトリクス層の膜厚が１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のカラーフィルタ基板。
4. 前記着色層上に透明樹脂層を具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタ基板
5. 前記透明樹脂層の屈折率が１．５５〜１．８０の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ基板
6. 前記着色層と前記透明樹脂層との屈折率差が０．００５〜０．２０の範囲にあることを特徴とする請求項４または５に記載のカラーフィルタ基板
7. 前記ブラックマトリクスが、遮光剤として少なくともチタン化合物を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
8. 前記ブラックマトリクスが、遮光剤として少なくともチタン窒化物を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のカラーフィルタ基板を具備することを特徴とする液晶表示装置。

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