JP2000111724A

JP2000111724A - カラーフィルター、カラーフィルターの製造方法、および、それを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000111724A
Application number: JP28160998A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ito; 信行伊藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】遮光層のパターン幅が狭くても光漏れが発生
せず、表示品位と表面平坦性とに優れた薄いカラーフィ
ルターを提供する。【解決手段】各カラーフィルター層２３Ｒ・２３Ｇ・
２３Ｂは、遮光層２２のパターン上で、それぞれの端部
が重なるように形成され、光漏れが防止される。各カラ
ーフィルター層２３Ｒ・２３Ｇ・２３Ｂ上には、第１オ
ーバーコート層２４が形成され、重ね合わせによる突起
Ｐｃを緩和する。第１オーバーコート層２４の表面に残
留する突起は、研磨により平坦化される。さらに、第１
オーバーコート層２４上には、同一素材の第２オーバー
コート層２５が形成され、研磨傷Ｓを平坦化すると共に
非可視化する。これにより、研磨せずに平坦化する場合
よりも薄く、各カラーフィルター層２３Ｒ・２３Ｇ・２
３Ｂを直接研磨する場合よりも研磨傷が目立たないカラ
ーフィルター基板２を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平坦性に優れ、研
磨により傷が発生した場合でも、傷が目に見えないカラ
ーフィルター、その製造方法、および、それを用いた液
晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶表示装置の各画素に着色
するために、遮光層とカラーフィルター層とを備えたカ
ラーフィルター基板が広く使用されている。例えば、図
１０に示すように、カラーフィルター基板１０２では、
基板１２１上に、開口部Ａを有する遮光層（ブラックマ
トリクス）１２２が形成されると共に、各開口部Ａ上
に、Ｒ・Ｇ・Ｂなど、各画素の色に応じた色のカラーフ
ィルター層１２３Ｒ・１２３Ｇ・１２３Ｂ（以下では、
カラーフィルター層１２３と総称する）がパターン形成
される。

【０００３】ここで、近年では、液晶表示装置に対し
て、高コントラスト化および高輝度化による表示品位の
向上と、高精細化（高解像度化）とが求められている。
これに伴って、開口率が高く、精細度の高いカラーフィ
ルター基板１０２が必要になり、遮光層１２２のパター
ン幅Ｗは、狭くなる傾向にある。

【０００４】したがって、上記カラーフィルター基板１
０２のように、各カラーフィルター層１２３を、端部が
互いに重ならないようにパターニングした場合、パター
ン幅Ｗが狭まるに従って、カラーフィルター層１２３と
遮光層１２２とを重ねることが困難になり、図中、Ｘで
示すように、カラーフィルター層１２３と遮光層１２２
との間に間隙Ｘが発生する虞れがある。当該間隙Ｘから
は、黒表示時に光が漏れるため、液晶表示装置の表示品
位が低下してしまう。

【０００５】この結果、例えば、特開平９−２３０１２
４号公報に記載の液晶表示装置で使用されてるカラーフ
ィルター基板１０２ａでは、図１１に示すように、各カ
ラーフィルター層１２３の端部が遮光層１２２上で重な
るようにパターニングされている。ところが、この構成
では、光漏れの発生を防止できる一方で、各カラーフィ
ルター層１２３の層厚は、開口部Ａよりも、遮光層１２
２上の方が厚くなり、比較的大きな突起Ｐｃが発生して
しまう。

【０００６】ここで、液晶表示装置では、カラーフィル
ター基板１０２（１０２ａ）の表面平坦性が損なわれる
と、セルギャップ斑や液晶の配向乱れが発生して、表示
品位を低下させる虞れがある。特に、強誘電体性液晶や
反強誘電性液晶を使用した液晶表示装置のように、従来
のネマティック液晶を使用したＳＴＮ液晶やＴＦＴ−Ｔ
Ｎ液晶よりもセル厚が非常に薄い液晶表示装置では、カ
ラーフィルター基板１０２（１０２ａ）に対して、より
一層の表面平坦性が要求され、上記突起Ｐｃを放置する
と、正常に表示できないこともある。したがって、例え
ば、図１２に示すように、カラーフィルター基板１０２
ｂに設けられたカラーフィルター層１２３の表面を研磨
して、突起Ｐｃを除去している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カラー
フィルター層１２３は、顔料や染料で形成されるため、
非常に軟らかい。したがって、カラーフィルター層１２
３を研磨すると、多くの研磨傷Ｓｃが表面に発生し、表
示品位を大きく損なうという問題が発生する。

【０００８】具体的には、カラーフィルター層１２３の
表面のうち、開口部Ａ上の領域に研磨傷Ｓｃが発生する
と、研磨傷Ｓｃでの色味が変化して、液晶表示装置の表
示品位を直接損なってしまう。さらに、研磨傷Ｓｃによ
り、カラーフィルター基板１０２ｂの表面平坦性が低下
して、上述のセルギャップ斑や液晶の配向乱れが発生す
ると、表示品位は、より一層低下する。

【０００９】また、特開平５−２６４８１１号公報で
は、異物による突起を平坦化するために、カラーフィル
ター層上に、保護層を形成し、当該保護層を研磨する構
成が開示されている。ところが、当該保護層も樹脂で形
成されているため、研磨傷の発生を避けることができな
い。したがって、研磨傷を直接視認できるだけではな
く、カラーフィルター基板の表面平坦性が低下してしま
う。この結果、当該カラーフィルター基板を使用した場
合、十分な表示品位を持った液晶表示装置を実現するこ
とが難しい。

【００１０】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、遮光層のパターン幅が狭くて
も光漏れが発生せず、表示品位と表面平坦性とに優れた
薄いカラーフィルターを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るカ
ラーフィルターは、上記課題を解決するために、光を遮
断する遮光層と、当該遮光層の無い開口部に設けられた
複数色のカラーフィルター層とを有するカラーフィルタ
ーにおいて、以下の手段を講じたことを特徴としてい
る。

【００１２】すなわち、隣接する上記カラーフィルター
層の周辺部同士は、上記遮光層上で重なるようにパター
ニングされていると共に、上記カラーフィルター層上に
形成され、研磨によって平坦化された第１オーバーコー
ト層と、上記第１オーバーコート層上に形成され、当該
第１オーバーコート層の研磨による傷を平坦化する第２
オーバーコート層とを備えている。

【００１３】上記構成によれば、カラーフィルター層の
周辺部同士が重なるようにパターニングされているた
め、遮光層のパターン幅を狭くした場合であっても、カ
ラーフィルター層と遮光層との間に隙間が発生しない。
したがって、開口率と精細度とを向上した場合でも、光
漏れの発生しないカラーフィルターを実現できる。

【００１４】さらに、カラーフィルター層上に形成され
た第１オーバーコート層が研磨されるので、カラーフィ
ルター層を直接研磨することなく、カラーフィルター層
の重ね合わせに起因する突起を平坦化できる。さらに、
第２オーバーコート層によって、第１オーバーコート層
の研磨傷が平坦化されるので、カラーフィルターの表面
（第２オーバーコート層の表面）の平坦性を向上でき
る。

【００１５】ここで、第１オーバーコート層は、一般
に、カラーフィルター層よりも高硬度なので、研磨傷が
発生しにくい。さらに、カラーフィルター層とは異な
り、着色されていないので、研磨傷が発生しても目立ち
にくい。さらに、研磨傷は、第２オーバーコート層によ
り平坦化されるので、さらに視認しにくくなる。

【００１６】また、研磨せずに、オーバーコート層の層
厚を厚くして、カラーフィルターの表面を平坦化する場
合と比較すると、より薄い層厚で同等の表面平坦性を実
現できる。したがって、カラーフィルターの視野角を拡
大できる。

【００１７】これらの結果、光漏れを防止可能でありな
がら、表示品位および表面平坦性に優れ、より薄いカラ
ーフィルターを実現できる。

【００１８】なお、上記第１および第２オーバーコート
層は、互いに異なる材料を使用して、屈折率が互いに異
なる材料で形成することもできる。ところが、両者の屈
折率が大きく相違すると、第１オーバーコート層の研磨
傷が視認される虞れがある。

【００１９】これに対して、請求項２の発明に係るカラ
ーフィルターは、請求項１記載の発明の構成において、
上記第１および第２オーバーコート層は、それぞれの屈
折率が互いに同一に設定されていることを特徴としてい
る。

【００２０】上記構成によれば、両オーバーコート層の
屈折率が一致しているので、第１オーバーコート層に発
生した研磨傷を完全に非可視化できる。この結果、カラ
ーフィルターの表示品位をさらに向上できる。

【００２１】一方、請求項３の発明に係るカラーフィル
ターの製造方法は、上記課題を解決するために、光を遮
断する遮光層上で、隣接するカラーフィルター層の周辺
部同士が重なり合うように、複数色のカラーフィルター
層を形成する工程を含むカラーフィルターの製造方法に
おいて、以下の工程を加えたことを特徴としている。

【００２２】すなわち、上記カラーフィルター層上に、
第１オーバーコート層を形成する工程と、上記第１オー
バーコート層を研磨して、上記カラーフィルター層の重
ね合わせ部の段差を平坦化する工程と、上記第１オーバ
ーコート層上に、第２オーバーコート層を形成して、研
磨により上記第１オーバーコート層に発生した傷を平坦
化する工程とを含んでいる。

【００２３】上記構成によれば、カラーフィルター層の
重ね合わせに起因する突起は、カラーフィルター層上の
第１オーバーコート層を研磨する工程によって、カラー
フィルター層を直接研磨することなく平坦化される。さ
らに、研磨によって発生した研磨傷は、第２オーバーコ
ート層を形成する工程によって平坦化される。この結
果、請求項１と同様に、光漏れを防止可能でありなが
ら、表示品位および表面平坦性に優れ、より薄いカラー
フィルターを製造できる。

【００２４】ところで、上記カラーフィルターは、表示
装置に広く適用できるが、特に、強誘電性液晶や反強誘
電性液晶を使用した液晶表示装置に適用した場合に、非
常に効果的である。

【００２５】具体的には、請求項４の発明に係る液晶表
示装置は、上記課題を解決するために、請求項１または
２記載のカラーフィルターと、強誘電性液晶、または、
反強誘電性液晶によって、上記開口部を通過する光を制
御する液晶層とを備えていることを特徴としている。

【００２６】上記構成の液晶表示装置では、液晶層が強
誘電性液晶または反強誘電性液晶によって、遮光層の開
口部を通過する光を制御している。したがって、液晶層
の層厚は、ネマティック液晶を用いた場合よりも非常に
薄く設定され、カラーフィルターの表面の凹凸が相対的
に大きくなる。したがって、カラーフィルターの表面に
凹凸が発生すると、液晶表示装置の表示品位を大きく損
なう虞れがある。

【００２７】ところが、上記構成のカラーフィルター
は、光漏れを防止可能でありながら、表示品位および表
面平坦性に優れ、薄く形成できる。この結果、強誘電性
液晶または反強誘電性液晶が使用されているにも拘わら
ず、表示品位の高い液晶表示装置を実現できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、図
１ないし図６に基づき説明すると、以下の通りである。
すなわち、本実施形態に係るカラーフィルターは、例え
ば、液晶表示装置など、表示装置のカラーフィルターと
して好適に使用される。

【００２９】具体的には、本実施形態に係る液晶表示装
置１は、例えば、図２に示すように、基板２１上に遮光
層２２およびカラーフィルター層２３が形成されたカラ
ーフィルター基板（カラーフィルター）２と、液晶層３
と、カラーフィルター基板２に対向して設けられた対向
基板４とを備えており、両基板２・４により、液晶層３
が封止されている。また、カラーフィルター基板２およ
び対向基板４には、液晶層３を駆動するために、透明電
極２６・４１がそれぞれ設けられている。

【００３０】上記液晶層３は、例えば、ＳＴＮ液晶やＴ
ＦＴ−ＴＮ液晶を使用し、セル厚を５μｍ以上に設定し
てしてもよいが、本実施形態では、カラーフィルター基
板２に特に平坦性が要求される液晶層３として、強誘電
性液晶、または、反強誘電性液晶が使用されており、セ
ル厚が２μｍ以下に設定されている。

【００３１】上記対向基板４の構造は、液晶表示装置１
の駆動方法によって決定され、例えば、ＴＦＴによるア
クティブマトリクス駆動の場合は、マトリクス状に配さ
れる画素に対応する透明電極４１を駆動するために、図
示しないＴＦＴ素子が設けられる。また、単純マトリク
ス駆動の場合には、上記各透明電極２６と各透明電極４
１とが画素上で互いに直交するように配される。いずれ
の場合であっても、画素に対応する透明電極２６・４１
間の電位差によって、液晶層３のうち、当該画素に対応
する部分の液晶の配向方向が決定され、画素から出射す
る光の強度が制御される。なお、カラーフィルター基板
２によって、各画素を着色できれば、液晶表示装置１自
体は、反射型の液晶表示装置であってもよいし、透過型
であってもよい。

【００３２】一方、図１に示すように、上記カラーフィ
ルター基板２の基板２１上には、各画素に対応する開口
部Ａが形成された遮光層２２と、当該遮光層２２上に形
成され、各開口部Ａに対応する色のカラーフィルター層
２３Ｒ・２３Ｇ・２３Ｂ（カラーフィルター層２３で総
称する）とを備えている。当該各カラーフィルター層２
３は、遮光層２２のパターン上で、周辺部が互いに重な
るようにパターニングされており、遮光層２２のパター
ン幅Ｗが狭い場合でも、カラーフィルター層２３と遮光
層２２のパターンとの間に隙間が発生しない。この結
果、当該間隙に起因する光漏れの発生を防止できる。

【００３３】さらに、本実施形態に係るカラーフィルタ
ー基板２には、上記カラーフィルター層２３上に形成さ
れ、カラーフィルター層２３と反対側の面が研磨により
平坦化された第１オーバーコート層２４と、当該第１オ
ーバーコート層２４上に形成され、研磨により発生した
第１オーバーコート層２４の傷（研磨傷Ｓｏ）を、さら
に平坦化する第２オーバーコート層２５とが設けられて
いる。これにより、カラーフィルター層２３の重ね合わ
せによって、遮光層２２のパターン上に突起Ｐｃが生じ
たとしても、第２オーバーコート層２５の液晶層３側
（透明電極２６側）の表面を平坦化できる。

【００３４】ここで、本実施形態では、カラーフィルタ
ー層２３を直接研磨せず、カラーフィルター層２３上に
積層された第１オーバーコート層２４を研磨するので、
カラーフィルター層２３に研磨傷が発生しない。さら
に、第１オーバーコート層２４は、カラーフィルター層
２３よりも高硬度なので、研磨傷Ｓｏが発生しにくい。
さらに、カラーフィルター層２３とは異なり、着色され
ていないので、研磨傷Ｓｏが発生しても目立ちにくい。
この結果、研磨傷が目立ちにくく、かつ、平坦なカラー
フィルター基板２を実現でき、表示品位の高い液晶表示
装置１を実現できる。

【００３５】さらに、第１オーバーコート層２４が研磨
により平坦化されるので、研磨せずに平坦化する場合よ
りも、第１オーバーコート層２４の層厚を薄く設定して
も、上記突起Ｐｃを平坦化できる。この結果、カラーフ
ィルター基板２の厚さ（遮光層２２と透明電極２６との
距離ｄ）を削減でき、液晶表示装置１の視野角を拡大で
きる。

【００３６】具体的には、図３に示すように、入射光の
傾きが大きくなり、ある画素ａに対応する開口部Ａａを
通過した光が、他の画素ｂに対応する透明電極２６ｂを
通過すると、使用者は、画素ａの表示を誤って識別して
しまうので、液晶表示装置１の視野角は、この状態での
入射光の傾きθに制限される。ここで、傾きθ、遮光層
２２のパターン幅Ｗ、および、上記距離ｄの関係は、以
下の式（１）ｔａｎ θ ＝Ｗ／ｄ …（１）となる。この結果、遮光層２２から透明電極２６までの
距離ｄが大きくなると、視野角が狭くなってしまう。

【００３７】例えば、遮光層２２のパターン幅Ｗを２０
μｍとすると、遮光層２２から透明電極２６までの距離
ｄと傾きθとの関係は、以下の表１に示すようになる。

【００３８】

【表１】

【００３９】したがって、８０°の視野角を確保するた
めには、遮光層２２から透明電極２６までの距離ｄは、
４μｍ以下に設定する必要がある。この上限値は、パタ
ーン幅Ｗが狭くなるに従って減少するので、開口率が高
く、より輝度の高い液晶表示装置１では、同じ視野角を
確保する場合でも、上記距離ｄをさらに短く設定する必
要がある。

【００４０】ところが、上記構成によれば、カラーフィ
ルター基板２の厚さを削減できるので、パターン幅Ｗが
狭い場合であっても、十分な視野角を確保できる。この
結果、視野角が広く、かつ、高精細で高輝度の液晶表示
装置１を実現できる。

【００４１】加えて、層厚が薄いので、例えば、第１オ
ーバーコート層２４を樹脂で形成した場合であっても、
焼結後にクラックが発生しない。したがって、層厚が厚
い場合よりも丈夫な第１オーバーコート層２４を形成で
きる。

【００４２】また、第１オーバーコート層２４上には、
第２オーバーコート層２５が形成されているので、第１
オーバーコート層２４の表面に研磨傷Ｓｏが生じたとし
ても、第２オーバーコート層２５の表面は平坦化され
る。この結果、カラーフィルター基板２の表面をさらに
平坦化でき、セル厚の変動に起因する表示品位の低下を
防止できる。

【００４３】特に、第１および第２オーバーコート層２
４・２５を同一の素材で形成するなど、両オーバーコー
ト層２４・２５の屈折率を互いに同一に設定すると、液
晶表示装置１の使用者は、研磨傷Ｓｏを視認できず、表
示品位と表面の平坦性に優れたカラーフィルター基板２
を実現できる。

【００４４】上記構成のカラーフィルター基板２の詳細
な構成と製造方法とについて、図４（ａ）〜図４（ｄ）
に示す製造工程図を参照しながら説明すると以下の通り
である。すなわち、図４（ａ）に示すように、カラーフ
ィルター基板２の基板２１上には、例えば、Ｃｒなど、
遮光性の高い金属によって遮光層２２が形成される。当
該遮光層２２の層厚は、例えば、１０００Åから２００
０Åなど、必要な遮光性が得られる厚さに設定される。
また、遮光層２２は、画素に対応する部分に開口部Ａが
設けられ、各画素間の領域がパターンとなるようにパタ
ーニングされている。

【００４５】さらに、遮光層２２上には、Ｒ・Ｇ・Ｂの
各色のカラーフィルター層２３Ｒ・２３Ｇ・２３Ｂが形
成される。ここで、例えば、赤の画素に対応する開口部
Ａには、赤色のカラーフィルター層２３Ｒが形成され、
緑や青に対応する開口部Ａには、緑色あるいは青色のカ
ラーフィルター層２３Ｇ、２３Ｂが形成される。上記各
カラーフィルター層２３Ｒ・２３Ｇ・２３Ｂは、顔料や
染料で構成され、それぞれの層厚は、例えば、１μｍか
ら２μｍなど、適切な色味が得ることができる厚みに設
定されている。

【００４６】ここで、光漏れを防止するために、各カラ
ーフィルター層２３Ｒ・２３Ｇ・２３Ｂは、それぞれの
端部が隣接するカラーフィルター層２３と遮光層２２の
パターン上で重なり合うように、パターニングされてい
る。この結果、遮光層２２のパターン上では、カラーフ
ィルター層２３の層厚が、例えば、開口部Ａなど、残余
の部分の層厚よりも厚くなり、突起Ｐｃが発生する。

【００４７】当該突起Ｐｃの高さは、重ね合わせ幅によ
っても変化するが、通常１μｍ程度である。この段差
は、ＳＴＮ液晶やＴＦＴ−ＴＮ液晶のように、セル厚が
５μｍの液晶層３であっても、セル厚の２０％に相等
し、表示品位の悪化を招く。当然ながら、本実施形態の
ように、液晶層３に強誘電性液晶あるいは反強誘電性液
晶を使用した場合など、セル厚が２μｍ以下の場合に
は、当該段差は、セル厚の５０％を超過する。したがっ
て、当該段差が解消されない場合には、液晶表示装置１
が正常に表示できなくなる。

【００４８】ここで、本実施形態では、図４（ｂ）に示
すように、カラーフィルター層２３上に、例えば、アク
リルやポリイミドなどの樹脂によって、第１オーバーコ
ート層２４が形成される。ここで、第１オーバーコート
層２４の層厚が薄過ぎると、後述するように、第１オー
バーコート層２４を研磨しても、上記突起Ｐｃを十分に
平坦化できない。一方、厚過ぎると、上述したように、
液晶表示装置１の視野角が狭くなると共に、第１オーバ
ーコート層２４が脆くなってしまう。

【００４９】本実施形態では、これらの問題を回避する
ための実用的な層厚として、第１オーバーコート層２４
の層厚を２μｍ程度に設定している。この結果、第１オ
ーバーコート層２４は、クラックなどを生じることな
く、突起Ｐｃを緩和できる。また、上記距離ｄを４μｍ
以下に抑制でき、８０°以上の視野角を確保できる。

【００５０】この状態では、カラーフィルター層２３の
突起Ｐｃは、第１オーバーコート層２４により緩和され
ているが、多くの場合、第１オーバーコート層２４にも
突起Ｐｏが残ってしまう。当該突起Ｐｏの高さは、第１
オーバーコート層２４の材料によっても変動するが、高
さが１μｍの突起Ｐｃに、第１オーバーコート層２４を
２μｍ形成した場合には、０．５μｍ程度の突起Ｐｏが
残ることが多い。この突起Ｐｏによる段差は、ＳＴＮ液
晶やＴＦＴ−ＴＮ液晶の場合でも、セル厚の１０％に達
するので表示品位に悪影響を及ぼす。さらに、本実施形
態のように、液晶層３に強誘電性液晶あるいは反強誘電
性液晶を使用した場合など、セル厚が２μｍ以下の場合
には、当該段差は、セル厚の２５％を超過する。したが
って、当該段差が解消されない場合には、液晶表示装置
１が正常に表示できなくなる。

【００５１】これに対して、本実施形態では、図４
（ｃ）に示すように、例えば、図５に示す研磨テープ５
１、あるいは、図６に示す砥粒６１などを用いて、第１
オーバーコート層２４の表面が研磨され、上記突起Ｐｏ
が平坦化される。したがって、例えば、０．５μｍの突
起であれば、研磨によって、０．１μｍ以下に平坦化で
きる。この段差は、ＳＴＮ液晶やＴＦＴ−ＴＮ液晶の場
合では、セル厚の２％以下であり、表示品位に対して、
ほとんど影響しない。また、本実施形態のように、液晶
層３に強誘電性液晶あるいは反強誘電性液晶を使用した
場合など、セル厚が２μｍ以下の場合であっても、当該
段差は、セル厚の５％以下に抑えられるので、表示品位
の劣化を十分に許容可能なレベルにまで低減できる。

【００５２】ところで、第１オーバーコート層２４は、
カラーフィルター層２３よりも一般に高硬度であるが、
樹脂により形成されている。したがって、上述の研磨テ
ープ５１や砥粒６１で第１オーバーコート層２４を研磨
すると、カラーフィルター層２３を直接研磨した場合よ
りも深さなどが軽減されるものの、ある程度の研磨傷Ｓ
ｏが発生してしまう。

【００５３】したがって、本実施形態では、図４（ｄ）
に示すように、第１オーバーコート層２４上に、第１オ
ーバーコート層２４と同じ素材の第２オーバーコート層
２５が形成され、研磨傷Ｓｏを平坦化している。ここ
で、上述の図４（ｃ）の工程において、第１オーバーコ
ート層２４の突起Ｐｏが研磨により平坦化されているた
め、第２オーバーコート層２５の層厚を、例えば、１μ
ｍ程度と薄く設定しても、例えば、０．０５μｍ以下な
ど、十分な平坦性が得られる。

【００５４】〔実施例〕以下では、上記実施形態の好適
な実施例について、具体的な数値を挙げながら説明す
る。すなわち、図４（ａ）に示すように、ガラスの基板
２１上に、遮光層２２として、２０００Å厚のＣｒ膜を
形成し、２０μｍ幅、１２０μｍピッチでパターニング
する。これにより、各画素に対応して、幅２０μｍの遮
光層２２で囲まれ、１００μｍ×１００μｍの開口部Ａ
…がマトリクス状に形成される。

【００５５】さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂの顔料からなるカラー
フィルター層２３Ｒ・２３Ｇ・２３Ｂが、１．２μｍ厚
で形成される。この際、それぞれの端部は、遮光層２２
のパターン上で、８μｍの幅で重なるようにパターニン
グされている。より詳細には、各カラーフィルター層２
３Ｒ・２３Ｇ・２３Ｂは、それぞれの顔料を基板２１全
体に塗布形成した後、それぞれに定められた形状のフォ
トマスクを用いて、露光、現像および焼成して形成され
ている。本実施例では、最初に、カラーフィルター層２
３Ｒを形成し、カラーフィルター層２３Ｇ、２３Ｂの順
番で形成した。上記の例では、重ね合わせによる突起Ｐ
ｃは、開口部Ａ上の領域を基準にして、約０．８μｍ程
度の高さとなっている。

【００５６】さらに、第１オーバーコート層２４とし
て、２μｍ厚のアクリル樹脂が塗布される。この段階で
は、図４（ｂ）に示すように、第１オーバーコート層２
４の表面上に残留する突起Ｐｏの高さは、約０．４μｍ
に軽減されているが、完全には平坦化されていない。

【００５７】続いて、図５に示す研磨テープ５１や、図
６に示す砥粒６１を用いて、第１オーバーコート層２４
の表面を研磨すると、図４（ｃ）に示すように、上記突
起Ｐｏが無くなり、第１オーバーコート層２４の表面
は、段差０．１μｍ以下に平坦化される。ただし、第１
オーバーコート層２４の表面には、開口部Ａ上の領域も
含めて、研磨傷Ｓｏが発生している。本実施例では、研
磨傷Ｓｏの深さは、約０．２μｍであり、肉眼でもハッ
キリ確認できる。

【００５８】さらに、図４（ｄ）に示すように、第２オ
ーバーコート層２５として、アクリル樹脂が１μｍ厚で
塗布される。これにより、上記研磨傷Ｓｏが埋められ、
０．１μｍ以下の表面段差は、さらに平坦化される。こ
の結果、カラーフィルター基板２の表面全体で、０．０
５μｍ以下の表面平坦性を達成できた。また、両オーバ
ーコート層２４・２５の層厚を合計しても、３μｍであ
り、上述の表１に示すように、８０°以上の視野角が得
られる。

【００５９】ここで、両オーバーコート層２４・２５
は、同一の材料であり、屈折率が互いに同一である。こ
のように、屈折率が同一の第２オーバーコート層２５を
積層することで、開口部Ａ上の領域であっても、第１オ
ーバーコート層２４の研磨傷Ｓｏは、完全に、非可視化
される。

【００６０】さらに、セル厚１．５μｍの強誘電性液晶
を液晶層３として用いた液晶表示装置１に、当該カラー
フィルター基板２を使用したところ、セルギャップ斑お
よび液晶の配向乱れがなく、均一に表示可能な液晶表示
装置１を実現できる。

【００６１】〔比較例１〕以下では、比較例として、カ
ラーフィルター層２３を直接研磨する場合について、図
７を参照しながら説明する。具体的には、本比較例に係
るカラーフィルター基板１２ａでは、実施例と同様の遮
光層２２・カラーフィルター層２３を形成した後、研磨
によって、カラーフィルター層２３を平坦化した。この
結果、重ね合わせによって、カラーフィルター層２３に
発生した約０．８μｍの突起は、平坦化される。

【００６２】ところが、カラーフィルター層２３の表面
には、多数の研磨傷Ｓｃが発生してしまう。カラーフィ
ルター層２３は、顔料や染料なので、第１オーバーコー
ト層２４よりも軟らかく、研磨傷Ｓｃの深さは、約０．
２μｍに達している。また、研磨傷Ｓｃは、開口部Ａ上
の領域にも形成されているため、色味の相違として視認
される。

【００６３】さらに、当該比較例に係るカラーフィルタ
ー基板１２ａでは、カラーフィルター層２３上に、さら
に、２μｍ厚のアクリル樹脂１３ａが塗布される。とこ
ろが、アクリル樹脂１３ａは、着色されていないので、
当該研磨傷Ｓｃを平坦化することはできても、色味の相
違や屈折率の相違などのを解消できない。また、アクリ
ル樹脂１３ａとカラーフィルター層２３の屈折率も互い
に異なっている。これらの結果、上記研磨傷Ｓｃは、肉
眼でもハッキリと目立つまま、残されている。したがっ
て、液晶表示装置１などの表示装置に使用すると、表示
品位の低下を招いてしまう。

【００６４】なお、カラーフィルター層２３の色は、例
えば、開口部Ａ毎など、所定の領域毎に異なっている。
したがって、色および屈折率が、それぞれのカラーフィ
ルター層２３に一致し、しかも、平坦なアクリル樹脂１
３ａを形成することはできない。

【００６５】〔比較例２〕以下では、他の比較例とし
て、研磨せずに、平坦化する場合について、図８を参照
しながら説明する。具体的には、本比較例に係るカラー
フィルター基板１２ｂでは、上述の実施例と同様の遮光
層２２およびカラーフィルター層２３が形成された後、
オーバーコート層１４ｂとして、約４μｍ厚のアクリル
樹脂が塗布される。この結果、カラーフィルター層２３
に発生した約０．８μｍの突起Ｐｃは、オーバーコート
層１４ｂの表面では、約０．１μｍ程度に軽減される。

【００６６】ところが、当該オーバーコート層１４ｂを
焼成すると、オーバーコート層１４ｂにクラックが発生
して、表示品位を低下させてしまう。このように、オー
バーコート層１４ｂを一度に厚く形成すると、平坦性が
向上する一方で、オーバーコート層１４ｂが脆くなって
しまうため、実現が困難である。

【００６７】さらに、実施例と同様の平坦性を得るため
には、オーバーコート層１４ｂの層厚は、第１オーバー
コート層２４の層厚と第２オーバーコート層２５の層厚
との合計よりも大きく設定する必要がある。したがっ
て、上述したように、視野角が狭くなってしまう。

【００６８】〔比較例３〕以下では、さらに他の比較例
として、１層のオーバーコート層を研磨する場合につい
て、図９を参照しながら説明する。具体的には、本比較
例に係るカラーフィルター基板１２ｃでは、上述の実施
例と同様の遮光層２２およびカラーフィルター層２３が
形成された後、オーバーコート層１５ｃとして、約２μ
ｍ厚のアクリル樹脂が形成される。これにより、カラー
フィルター層２３に発生した約０．８μｍの突起Ｐｃ
は、オーバーコート層１５ｃの表面では、約０．４μｍ
程度にまで軽減される。

【００６９】さらに、当該オーバーコート層１５ｃの表
面は、実施例と同様の研磨方法で研磨され、残留してい
た突起は、０．１μｍ以下に平坦化される。ところが、
オーバーコート層１５ｃの表面には、開口部Ａ上の領域
も含めて、研磨傷Ｓｏが多数発生し、研磨傷Ｓｏの深さ
は、約０．２μｍに達するものもある。

【００７０】ここで、例えば、オーバーコート層１５ｃ
の屈折率は、例えば、透明電極や液晶層など、オーバー
コート層１５ｃ上の部材の屈折率と大きく異なってい
る。したがって、上記研磨傷Ｓｏは、肉眼でもハッキリ
と目立つまま、残されている。また、研磨傷Ｓｏによっ
て、カラーフィルター基板１２ｃの表面に僅かな凹凸が
残留すると、セル厚の変動に起因するセルギャップ斑、
あるいは、液晶の配向乱れが発生する虞れがある。これ
らの結果、当該カラーフィルター基板１２ｃを液晶表示
装置１などの表示装置に使用すると、表示品位の低下を
招いてしまう。

【００７１】これに対して、上記実施形態および実施例
に係るカラーフィルター基板２は、光漏れが発生しない
ように、カラーフィルター層２３が遮光層２２のパター
ン上で重なり合うように形成されているにも拘わらず、
薄く、かつ、表面平坦性に優れている。さらに、研磨傷
Ｓｏも非可視化されている。この結果、液晶層３とし
て、セル厚１．５μｍの強誘電性液晶を使用した液晶表
示装置１に、当該カラーフィルター基板２を使用したと
しても、セルギャップ斑や液晶の配向乱れが発生せず、
均一な表示を得ることができる。

【００７２】なお、上記実施形態および実施例では、Ｒ
・Ｇ・Ｂのカラーフィルター層２３を用いた加法混色に
より、カラー表示する場合を例にして説明したが、これ
に限るものではない。例えば、減法混色によりカラー表
示する場合には、シアン・マゼンタ・イエローのカラー
フィルター層２３が使用される。また、フルカラー表示
しない場合には、２色のカラーフィルター層２３を使用
してもよい。いずれの場合であっても、複数の色のカラ
ーフィルター層２３が形成され、光漏れを防止するため
に、各カラーフィルター層２３が、遮光層２２のパター
ン上で端部が重なり合うように形成されていれば、本実
施形態および実施例と同様の効果が得られる。

【００７３】また、上記実施形態および実施例では、カ
ラーフィルター基板２が液晶表示装置１に使用される場
合を例にして説明したが、これに限るものではない。カ
ラーフィルター基板２は、開口部Ａの透過光を、それぞ
れの開口部Ａ上に形成されたカラーフィルター層２３の
色で着色可能なので、任意の表示装置に適用できる。た
だし、液晶表示装置の場合には、液晶のセル厚を一定に
保つために、カラーフィルター基板２に、表面平坦性が
強く求められる。特に、図２に示す液晶層３として、強
誘電性液晶や反強誘電性液晶を使用した場合のように、
セル厚が薄い液晶表示装置ほど、カラーフィルター基板
２により優れた平坦性を要求する。したがって、これら
の液晶表示装置に適用すると、極めて効果的である。

【００７４】

【発明の効果】請求項１の発明に係るカラーフィルター
は、以上のように、隣接するカラーフィルター層の周辺
部同士は、遮光層上で重なるようにパターニングされて
いると共に、上記カラーフィルター層上に形成され、研
磨によって平坦化された第１オーバーコート層と、上記
第１オーバーコート層上に形成され、当該第１オーバー
コート層の研磨による傷を平坦化する第２オーバーコー
ト層とを備えている構成である。

【００７５】上記構成によれば、カラーフィルター層を
直接研磨することなく、カラーフィルター層の重ね合わ
せに起因する突起を平坦化できる。さらに、第２オーバ
ーコート層によって、第１オーバーコート層の研磨傷が
平坦化される。したがって、研磨傷が目立つことなく、
カラーフィルターの表面平坦性を向上できる。この結
果、光漏れを防止可能でありながら、表示品位および表
面平坦性に優れ、より薄いカラーフィルターを実現でき
るという効果を奏する。

【００７６】請求項２の発明に係るカラーフィルター
は、以上のように、請求項１記載の発明の構成におい
て、上記第１および第２オーバーコート層は、それぞれ
の屈折率が互いに同一に設定されている構成である。

【００７７】上記構成によれば、両オーバーコート層の
屈折率が一致しているので、第１オーバーコート層に発
生した研磨傷を完全に非可視化できる。この結果、カラ
ーフィルターの表示品位をさらに向上できるという効果
を奏する。

【００７８】請求項３の発明に係るカラーフィルターの
製造方法は、以上のように、上記カラーフィルター層上
に、第１オーバーコート層を形成する工程と、上記第１
オーバーコート層を研磨して、上記カラーフィルター層
の重ね合わせ部の段差を平坦化する工程と、上記第１オ
ーバーコート層上に、第２オーバーコート層を形成し
て、研磨により上記第１オーバーコート層に発生した傷
を平坦化する工程とを含んでいる構成である。

【００７９】上記構成によれば、カラーフィルター層の
重ね合わせに起因する突起は、カラーフィルター層上の
第１オーバーコート層を研磨する工程によって、カラー
フィルター層を直接研磨することなく平坦化される。さ
らに、研磨によって発生した研磨傷は、第２オーバーコ
ート層を形成する工程によって平坦化される。この結
果、請求項１と同様に、光漏れを防止可能でありなが
ら、表示品位および表面平坦性に優れ、より薄いカラー
フィルターを製造できるという効果を奏する。

【００８０】請求項４の発明に係る液晶表示装置は、以
上のように、請求項１または２記載のカラーフィルター
と、強誘電性液晶、または、反強誘電性液晶によって、
上記開口部を通過する光を制御する液晶層とを備えてい
る構成である。

【００８１】それゆえ、強誘電性液晶または反強誘電性
液晶が使用され、カラーフィルターの凹凸が表示品位を
低下させやすいにも拘わらず、表示品位の高い液晶表示
装置を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、カラー
フィルター基板の構成を示す断面図である

【図２】上記カラーフィルター基板が設けられた液晶表
示装置の要部構成を示す断面図である。

【図３】上記カラーフィルター基板において、オーバー
コート層の膜厚と視野角との関係を示す説明図である。

【図４】上記カラーフィルター基板の製造工程を示す工
程断面図であり、（ａ）〜（ｄ）は、各工程におけるカ
ラーフィルター基板を示す断面図である。

【図５】上記カラーフィルター基板を製造する際の研磨
工程において、研磨方法を示す説明図である。

【図６】上記カラーフィルター基板の製造する際の研磨
工程において、他の研磨方法を示す説明図である。

【図７】比較例を示すものであり、カラーフィルター基
板の構造を示す断面図である。

【図８】他の比較例を示すものであり、カラーフィルタ
ー基板の構造を示す断面図である。

【図９】さらに他の比較例を示すものであり、カラーフ
ィルター基板の構造を示す断面図である。

【図１０】従来例を示すものであり、カラーフィルター
基板の構造を示す断面図である。

【図１１】他の従来例を示すものであり、カラーフィル
ター基板の構造を示す断面図である。

【図１２】さらに他の従来例を示すものであり、カラー
フィルター基板の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１液晶表示装置２カラーフィルター基板（カラーフィルター）３液晶層２２遮光層２３カラーフィルター層２４第１オーバーコート層２５第２オーバーコート層Ａ開口部Ｐｃ突起（段差）Ｓｏ研磨傷（傷）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を遮断する遮光層と、当該遮光層の無い
開口部に設けられた複数色のカラーフィルター層とを有
するカラーフィルターにおいて、隣接する上記カラーフィルター層の周辺部同士は、上記
遮光層上で重なるようにパターニングされていると共
に、上記カラーフィルター層上に形成され、研磨によって平
坦化された第１オーバーコート層と、上記第１オーバーコート層上に形成され、当該第１オー
バーコート層の研磨による傷を平坦化する第２オーバー
コート層とを備えていることを特徴とするカラーフィル
ター。
【請求項２】上記第１および第２オーバーコート層は、
それぞれの屈折率が互いに同一に設定されていることを
特徴とする請求項１記載のカラーフィルター。
【請求項３】光を遮断する遮光層上で、隣接するカラー
フィルター層の周辺部同士が重なり合うように、複数色
のカラーフィルター層を形成する工程を含むカラーフィ
ルターの製造方法において、上記カラーフィルター層上に、第１オーバーコート層を
形成する工程と、上記第１オーバーコート層を研磨して、上記カラーフィ
ルター層の重ね合わせ部の段差を平坦化する工程と、上記第１オーバーコート層上に、第２オーバーコート層
を形成して、研磨により上記第１オーバーコート層に発
生した傷を平坦化する工程とを含んでいることを特徴と
するカラーフィルターの製造方法。
【請求項４】請求項１または２記載のカラーフィルター
と、強誘電性液晶、または、反強誘電性液晶によって、上記
開口部を通過する光を制御する液晶層とを備えているこ
とを特徴とする液晶表示装置。