JP2000284111A

JP2000284111A - カラーフィルタ及びその製造方法

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Publication number: JP2000284111A
Application number: JP8761799A
Authority: JP
Inventors: Akira Tsumura; 顯津村
Original assignee: Advanced Display Inc
Current assignee: Advanced Display Inc
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置の液晶層の厚さを規定するスペ
ーサの機能を有し、且つ作製が容易であり生産性が高
く、従来用いられていた球状のスペーサ周辺からの光抜
けが発生しないカラーフィルタを得る。【解決手段】ガラス基板１上に、着色剤を含む一定厚
の固相レジスト層を設けたポリマーフィルムをラミネー
トすることにより、レジスト層をガラス基板１上に転写
し、これを露光、現像する操作を繰り返し行い、ガラス
基板１上の所定の領域に複数色の着色層２を順次形成す
ると共に、隣接する着色層２の一部を２層以上積層し、
複数の積層部２２を形成した。この方法によれば、着色
層２は、積層部２２を含む形成領域全面において均一な
膜厚で形成されるため、積層部２２によって液晶表示装
置の液晶層の厚さを規定することが可能であり、上記課
題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用の
カラーフィルタに関し、特に液晶表示装置の液晶層の厚
さを規定するスペーサの機能を有するカラーフィルタ及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電
力等の特長を有するため、腕時計、電卓等の表示装置と
して広く用いられている。特にＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）によりアクティブ駆動を行なう液晶表示装置は、従
来の最も一般的な表示装置であるＣＲＴに代わって、ワ
ードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の表示装置
やテレビ等に広く適用されている。これらの液晶表示装
置は、一般に、スペーサと呼ばれる球状のポリマービー
ズを介して対向する２枚の基板、例えばＴＦＴアレイ基
板とカラーフィルタ基板を接着剤で貼り合わせ、これら
の基板間に液晶を挟持した構造をとっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶表示装置では、スペーサ周辺で何らかの原因で液晶
分子の配向が乱れ、この配向が乱れた液晶分子による複
屈折効果によって光が抜ける「光抜け」と呼ばれる現象
が起こるという問題があった。例えば、液晶パネルに加
えた圧力によってスペーサ周辺で液晶分子が流動配向を
起こしたり、スペーサの接触により配向膜表面が傷つく
ことにより、その部分において光抜けが発生すると考え
られている。この光抜けは、黒表示時において、ざらつ
き等の画質低下の原因となっている。特にＴＮ（ツイス
テッド・ネマチック）モードに比べて視野角が広いＩＰ
Ｓ（インプレーン・スイッチング）モードは複屈折効果
による駆動であり、しかもノーマリーブラックモードで
あるため、スペーサ周辺の光抜けによる画質低下が目立
つ傾向にある。

【０００４】この問題を解決するためには、ポリマービ
ーズからなるスペーサの数やサイズを低減して光抜けの
量を減らしたり、光抜けを起こす部分の面積を減らすこ
とが有効であると考えられる。最近、カラーフィルタ基
板側の隣接する画素間のブラックマトリクス上に赤緑青
（ＲＧＢ）の各色の着色層を重ねて、これをポリマービ
ーズから成るスペーサの代わりとすることが提案されて
いる（特開平０５―１９６９４６号公報、特開平１０−
２３９５１３号公報及び特開平１０−１７７１０９号公
報等）。これらの方法によれば、画素内に光抜けを起こ
すポリマービーズのスペーサを配置する必要がなく、し
かもスペーサとして機能する着色層の積層部がブラック
マトリクスによって隠されるため、光抜けが発生しない
カラーフィルタを提供することができる。しかしなが
ら、このような構造を形成することは一般には難しいの
が現状である。

【０００５】従来より市販されているカラーフィルタの
多くは、顔料分散法と呼ばれる方法で作製されており、
異なる色の顔料を含むレジスト溶液をガラス基板に塗布
し³溶媒を蒸発させた後に、マスクを通して露光・現像
することを３回繰り返すことにより、ＲＧＢ（赤色、緑
色及び青色）の着色層が順次形成される（参考文献：
「次世代液晶ディスプレイ技術」、内田龍男編著、工業
調査会、１１５頁）。場合によってはＲＧＢに加えてカ
ーボンブラックや黒色顔料を用いてＫ（黒色）の着色層
である樹脂ブラック層を設ける場合もある。この時、塗
布法（例えばスピンコータを用いるスピンコート法やそ
の改良法であるスプレッド＆スピン法）を用いると顔料
レジストを塗布した直後に平坦化がなされるため、ＲＧ
Ｂ（及びＫ）の着色層を重ねてもそれそれの膜厚が一定
とならず、所望の着色層厚を得ることが難しいという欠
点がある。従来の顔料分散法では、単層の場合は所望の
膜厚の着色層が得られるが、積層した場合は２層目が１
層目よりも薄くなりやすく、３層目以降はさらに薄くな
る傾向にある。また、例えば特開平１０−２３９５１３
号公報では、基板に予め凸形状を設けその上に着色層を
積層する方法が提示されているが、顔料レジストを塗布
した直後に平坦化がなされるため、画素部におけるＲＧ
Ｂ着色層のそれぞれの膜厚と凸形状の高さの和ほどの高
さは得られない。

【０００６】また、上記のいずれかの先行例において、
ＲＧＢ着色層による積層部を形成した後、その上にＩＴ
Ｏ等の透明導電膜よりなる共通電極を形成すると、カラ
ーフイルタとＴＦＴアレイ基板を対向させて液晶パネル
を作製した時、両者間で電気的な短絡が発生する恐れが
ある。これを防止するためには、積層部に透明導電膜が
ない構造にパターニングする必要があり、カラーフィル
タの製造工程が複雑になるという問題があった。また、
ＲＧＢ着色層による積層部を画素間のブラックマトリク
ス上に配置したカラーフィルタとＴＦＴアレイ基板を対
向させて液晶パネルを作製した場合、各画素間に積層部
による壁が形成されるため、液晶パネルヘの液晶注入の
際に長時間を要し、生産性が低下するという問題があっ
た。

【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、液晶表示装置の液晶層の厚さを
規定するスペーサの機能を有し、且つ作製が容易であり
生産性が高く、従来用いられていた球状のスペーサ周辺
からの光抜けが発生しないカラーフィルタを得ることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるカラーフ
ィルタの製造方法は、透明基板上に、着色剤を含む一定
厚の固相レジスト層を設けたポリマーフィルムをラミネ
ートすることによりレジスト層を基板上に転写し、これ
を露光、現像する操作を繰り返し行い、基板上の所定の
領域に複数色の着色層を順次形成すると共に、隣接する
着色層の一部を２層以上積層し、複数の積層部を形成す
る工程を含んで製造するようにしたものである。また、
表面に複数の微小な凹凸を有する透明基板上に、着色剤
を含む一定厚の固相レジスト層を設けたポリマーフィル
ムをラミネートすることによりレジスト層を基板上に転
写し、これを露光、現像する操作を繰り返し行い、基板
上の所定の領域に複数色の着色層を順次形成すると共
に、基板の凸部上に着色層の少なくとも１層を形成する
工程を含んで製造するようにしたものである。また、透
明基板上に、着色剤を含む一定厚の固相レジスト層を設
けたポリマーフィルムをラミネートすることによりレジ
スト層を基板上に転写し、これを露光、現像する操作を
繰り返し行い、基板上の所定の領域に複数色の着色層を
順次形成する工程において、レジスト層の少なくとも１
層に直径１μｍ以上の固形物を含有させたものである。
さらに、透明基板上に転写された固相レジスト層の露光
は、基板の表裏両面より行われるものである。

【０００９】また、本発明に係わるカラーフィルタは、
透明基板と、基板上の所定の領域に各々形成された複数
色の着色層と、隣接する着色層の一部が２層以上積層さ
れた複数の積層部と、基板上に形成された透明導電膜よ
りなる共通電極を備えた液晶表示装置用のカラーフィル
タにおいて、着色層は、積層部を含む形成領域全面にお
いて均一な膜厚で形成されており、積層部によって液晶
表示装置の液晶層の厚さを規定するようにしたものであ
る。また、積層部は、対向する基板に設けられた液晶表
示装置のスイッチング素子である薄膜トランジスタに対
応する位置に形成されているものである。さらに、共通
電極は、積層部の最上層の着色層よりも下層に設けられ
ているものである。

【００１０】また、表面に複数の微小な凹凸を有する透
明基板と、基板上の所定の領域に各々形成された複数色
の着色層と、基板上に形成された透明導電膜よりなる共
通電極を備えた液晶表示装置用のカラーフィルタにおい
て、着色層の少なくとも１層は、基板の凸部上を含む形
成領域全面において均一な膜厚で形成されており、凸部
及び凸部上に形成された着色層によって液晶表示装置の
液晶層の厚さを規定するようにしたものである。さら
に、共通電極は、凸部上の最上層の着色層よりも下層に
設けられているものである。

【００１１】また、透明基板と、基板上の所定の領域に
各々形成された複数色の着色層と、基板上に形成された
透明導電膜よりなる共通電極を備えた液晶表示装置用の
カラーフィルタにおいて、着色層の少なくとも１層は、
直径１μｍ以上の固形物を含有しており、固形物によっ
て液晶表示装置の液晶層の厚さを規定するようにしたも
のである。さらに、共通電極は、固形物を含有した着色
層よりも下層に設けられているものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下に、本発明の
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、
本発明の実施の形態１におけるカラーフィルタを示す部
分平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）中Ａ−Ａで示す部
分の部分断面図である。図において、１は透明基板であ
るガラス基板、２はガラス基板１上の所定の領域に各々
形成された複数色の着色層であり、２Ｒは赤色、２Ｇは
緑色、２Ｂは青色及び２Ｋは黒色の着色層を示してい
る。また、２２は隣接する着色層２の一部が２層以上積
層された複数の積層部であり、対向する基板に設けられ
た液晶表示装置のスイッチング素子である薄膜トランジ
スタに対応する位置に形成されている。本実施の形態に
おけるカラーフィルタは、隣接する着色層２の一部を２
層以上積層することにより複数の積層部２２を形成し、
且つ着色層２を、積層部２２を含む形成領域全面におい
て均一な膜厚で形成することにより、この積層部２２に
よって液晶表示装置の液晶層の厚さを規定するようにし
たものである。

【００１３】本実施の形態では、ガラス基板１上に、着
色剤を含む一定厚の固相レジスト層を設けた富士写真フ
ィルム社製のトランサーフィルム等のポリマーフィルム
であるカラーレジストフィルムをラミネートすることに
より、レジスト層をガラス基板１上に転写し、これを露
光、現像する操作を赤色、緑色、青色の順に繰り返し行
い、ガラス基板１上の所定の領域に複数色の着色層２を
順次形成すると共に、隣接する着色層２の一部を２層以
上積層し、複数の積層部２２を形成した。着色層２の厚
さは一層当たり１. ５μｍとし、２層を積層した積層部
２２では１層の着色層２部よりも１. ５μｍ高い構成と
した。また、黒色の着色層２ｋは、赤色、緑色及び青色
の着色層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを画素部に形成した後に、こ
れらをマスクとして裏面からの露光で形成し、画素部よ
りも少し低い高さとした。

【００１４】さらに、本実施の形態におけるカラーフィ
ルタの製造方法を詳細に説明する。ポリマーフィルム上
に設けた着色剤を含む一定厚のレジスト層をガラス基板
１に転写する際は、ガラス基板１を予め１００℃前後に
加熱し、レジスト層上の保護フィルムを剥離したポリマ
ーフィルムをラミネートし、その後、ベースフィルムを
剥離してレジスト層を転写する。なお、レジスト層とこ
れに何らかの補助的な機能を有する層をガラス基板１上
に転写しても良い。転写されたレジスト層は、塗布法で
設けたレジスト層と異なり、ガラス基板１の表面形状に
追従して一定の膜厚となる。スピンコートなどの塗布法
で形成されたレジスト層は、最初は溶液であるため、溶
媒が気化するまでに平坦化、あるいはレベリングが行わ
れ、基板の凸部では薄く、凹部では厚くなりやすい。ま
た、スピンコート法では、基板の中央部で薄く、周辺部
で厚くなりやすい。これに対し、本実施の形態のように
転写によって設けたレジスト層は固体状であるため、基
板の凹凸に関わらず、ポリマーフイルム上にあった時と
ほぼ同じ膜厚が保たれ、転写された基板全面で均一な膜
厚に形成される。

【００１５】次に所望のパターンを形成するため、フォ
トマスクを介して紫外線露光を行い、これを現像する。
トランサーの場合は赤色、緑色及び青色のレジスト層の
露光は基板表面のレジスト側から行い、黒色のレジスト
層の露光はレジストとは反対のガラス基板１の裏面側か
ら行う。このため、前者の場合はフォトマスクを用いる
プロキシ露光が一般に行われ、後者の黒色のレジストの
露光は既に形成された赤色、緑色及び青色の着色層２
Ｒ、２Ｇ、２Ｂのパターンをフォトマスクとする露光が
行われる。さらに、赤色、緑色及び青色のレジスト層の
現像は一般のフォトレジストと同じ溶解型の現像方法が
用いられるが、黒色のレジスト層の現像はブラシを用い
て、硬化していない部分をはぎ取る現像方法が用いられ
る。その結果、トランサーでは条件によって１. ４〜
１. ８μｍ程度の膜厚の着色層２が得られ、積層部２２
においても各層で同様の膜厚が得られる。なお、本実施
の形態では、レジスト層の露光をガラス基板１の表裏両
面から行う方法を用いることもできる。この方法によれ
ば、現像後の着色層２の膜厚がさらに厚くなる効果が得
られる。さらに、この方法によれば、裏面のみからの露
光では赤色、緑色及び青色の着色層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの
隙間にしか形成されない黒色の着色層２Ｋを、任意の場
所に配置することが可能になる。

【００１６】本実施の形態において作製されたカラーフ
ィルタを、ＩＰＳ（インプレーン・スイッチング）モー
ド用のアレイ基板とシール剤を用いて貼り合わせ、真空
注入法によって液晶を注入したところ、通常のポリマー
ビーズからなるスペーサを用いた時とほぼ同じ時間で液
晶が注入でき、さらに封止剤で注入口を封止したとこ
ろ、約３. ５μｍのギャップが得られた。これはアレイ
基板のＴＦＴが約２μｍの高さであり、カラーフィルタ
の着色層２の積層部２２の高さが１. ５μｍであるた
め、それらの和がギャップになったと考えられる。この
液晶パネルの表示は良好で、黒の表示時においてもざら
つき等による画質の低下は見られなかった。

【００１７】なお、比較例として、図１（ａ）と同様の
パターンのカラーフィルタを、従来の顔料分散法によっ
て作製した。その結果、図２に示すように、着色層２の
２層の積層部２３においても１. ８μｍの膜厚しか得ら
れず、その他の着色層２の部分よりも０. ３μｍ程度し
か高く形成できなかった。これは、先に説明したよう
に、顔料分散法では、１層目の着色層２の膜厚は１．５
μｍに形成できるが、２層目が０. ３μｍ程度にしか形
成できなかったためである。このため、所望のギャップ
のパネルは得られず、画質の低下を防ぐことが可能なス
ペーサ機能付きのカラーフィルタは得られなかった。ま
た、別の比較例として、図３に示すように、本実施の形
態によるカラーフィルタの作製に用いたものと同様のカ
ラーレジストフィルムを用い、ＴＦＴに対向する部分だ
けでなく、隣接する画素の片側の辺全てを１０μｍ幅で
積層した積層部２４を有するカラーフィルタを作製し、
これを用いてパネルを組み立てた。しかし、この場合に
は、積層部２４が壁となるため液晶注入が容易ではな
く、パネル内に気泡が多く残った。その結果、均一なギ
ャップが得られず、良好な表示特性が得られなかった。

【００１８】以上のように、本実施の形態におけるカラ
ーフィルタの製造方法によれば、従来用いられていた球
状のスペーサ周辺からの光抜けが発生しないスペーサ機
能付きカラーフィルタを得ることができた。

【００１９】実施の形態２．図４は、本発明の実施の形
態２におけるカラーフィルタを示す部分断面図である。
図において、３はガラス基板１上に形成されたＩＴＯ膜
等の透明導電膜よりなる共通電極、２２ａは隣接する着
色層２の一部が２層以上積層された複数の積層部であ
る。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、
説明を省略する。本実施の形態では、上記実施の形態１
で示したカラーフィルタ（図１）に、金属マスクを用い
たスパッタリング法にてパネルに対応する部分全面にＩ
ＴＯ膜よりなる共通電極３を成膜した。その後、黒色の
固相レジスト層を設けたポリマーフィルムをラミネート
し、そのレジスト層を転写した後、裏面露光を行った。
さらに図１の画素間から一部はみ出して隣接する画素部
に黒色レジスト層を残すように、特にアレイ基板のＴＦ
Ｔと対向する部分に２層の積層部２２ａが形成されるよ
うに、マスクを用いてレジスト側から露光し、これを現
像した。その結果、積層部２２ａの膜厚は全部で４．２
μｍとなり、画素部よりも２. ７μｍ程度高くなった。
また、スペーサとして機能する積層部２２ａには共通電
極３が露出しておらず、極めて高い抵抗値を示した。

【００２０】以上の方法で作製されたカラーフィルタを
ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）モード用のアレイ基
板とシール剤を用いて貼り合わせ、真空注入法によって
注入口より液晶を注入したところ、従来のポリマービー
ズからなるスペーサを用いた時と同様に液晶が注入で
き、さらに封止剤で注入口を封止したところ、約４. ５
μｍのギャップが得られた。この液晶パネルの表示は良
好で、黒の表示時においてもざらつき等による画質の低
下は見られなかった。以上のように、本実施の形態にお
けるカラーフィルタの製造方法によれば、従来用いられ
ていた球状のスペーサ周辺からの光抜けが発生しないス
ペーサ機能付きカラーフィルタを得ることができた。ま
た、共通電極３を積層部２２ａの最上層の着色層２（本
実施の形態では黒色の着色層２Ｋ）よりも下層に設ける
ことにより、カラーフイルタとＴＦＴアレイ基板間の電
気的な短絡の発生を防止することができた。

【００２１】実施の形態３．図５は、本発明の実施の形
態３におけるカラーフィルタを示す部分断面図である。
図において、４は無色透明の着色層、２２ｂは隣接する
着色層２の一部が２層以上積層された複数の積層部であ
る。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、
説明を省略する。本実施の形態では、上記実施の形態１
で示したカラーフィルタ（図１）に、金属マスクを用い
たスパッタリング法にてパネルに対応する部分全面にＩ
ＴＯ膜よりなる共通電極３を成膜した。その後、無色透
明の固相レジスト層を設けたポリマーフィルムをラミネ
ートし、そのレジスト層を転写した後、積層部２２ｂに
のみレジスト層が残るようにマスクを用いて露光、現像
した。その結果、積層部２２ｂの膜厚は全部で４. ５μ
ｍとなり、画素部よりも３. ０μｍ程度高くなった。ま
た、スペーサとして機能する積層部２２ｂには共通電極
３が露出していないため、極めて高い抵抗値を示した。

【００２２】本実施の形態において作製されたカラーフ
ィルタをＴＮ（ツイステッド・ネマチック）モード用の
アレイ基板とシール剤を用いて貼り合わせ、真空注入法
によって液晶を注入したところ、従来のポリマービーズ
からなるスペーサを用いたときと同様に液晶が注入で
き、さらに封止剤で注入口を封止したところ、約４. ５
μｍのギャップが得られた。この液晶パネルの表示は良
好で、黒の表示時においてもざらつき等による画質の低
下は見られなかった。以上のように、本実施の形態にお
けるカラーフィルタの製造方法によれば、従来用いられ
ていた球状のスペーサ周辺からの光抜けが発生しないス
ペーサ機能付きカラーフィルタを得ることができた。ま
た、共通電極３を積層部２２ｂの最上層の着色層（本実
施の形態では無色透明の着色層４）よりも下層に設ける
ことにより、カラーフイルタとＴＦＴアレイ基板間の電
気的な短絡の発生を防止することができた。

【００２３】実施の形態４．図６は、本発明の実施の形
態４におけるカラーフィルタを示す部分断面図である。
図において、１ａは表面に複数の微小な凹凸を有するガ
ラス基板であり、凹部５ａと凸部６ａの高低差は１. ５
μｍである。なお、図中、同一、相当部分には同一符号
を付し、説明を省略する。本実施の形態におけるカラー
フィルタは、着色層２の少なくとも１層（ここでは黒色
の着色層２Ｋ）を、ガラス基板１ａの凸部６ａ上を含む
形成領域全面において均一な膜厚で形成することによ
り、凸部６ａ及び凸部６ａ上に形成された着色層２Ｋに
よって液晶表示装置の液晶層の厚さを規定するようにし
たものである。

【００２４】本実施の形態では、表面に複数の微小な凹
凸を有するガラス基板１ａ上に、着色剤を含む一定厚の
固相レジスト層を設けたポリマーフィルムであるカラー
レジストフィルムをラミネートすることにより、レジス
ト層をガラス基板１ａ上に転写し、これを露光、現像す
る操作を繰り返し行い、ガラス基板１ａ上の所定の領域
に複数色の着色層２を順次形成すると共に、ガラス基板
１ａの凸部６ａ上に着色層２の少なくとも１層を形成し
た。具体的には、赤色、緑色及び青色の着色層２Ｒ、２
Ｇ、２Ｂを厚さ約１. ５μｍで順次形成し、さらに凸部
６ａを含む着色層２間に黒色のレジストのトランサーを
ラミネートして裏面露光・現像を行い、黒色の着色層２
Ｋを形成した。なお、黒色の着色層２Ｋの膜厚は１. ５
μｍとし、凸部６において凹部５の画素部よりも約１.
５μｍ高くなるようにした。

【００２５】本実施の形態において作製されたカラーフ
ィルタをＩＰＳ（インプレーン・スイツチング）モード
用のアレイ基板とシール剤を用いて貼り合わせ、真空注
入法によって液晶を注入したところ、従来のポリマービ
ーズからなるスペーサを用いた時とほぼ同じ時間で液晶
が注入でき、さらに封止剤で注入口を封止したところ、
約３. ５μｍのギャップが得られた。これは、アレイ基
板のＴＦＴが約２μｍの高さであり、カラーフィルタの
凸部６ａの高さが１. ５μｍであるため、それらの和が
ギャップになったと考えられる。この液晶パネルの表示
は良好で、黒の表示時においてもざらつき等による画質
の低下は見られなかった。以上のように、本実施の形態
におけるカラーフィルタの製造方法によれば、従来用い
られていた球状のスペーサ周辺からの光抜けが発生しな
いスペーサ機能付きカラーフィルタを得ることができ
た。

【００２６】実施の形態５．図７は、本発明の実施の形
態５におけるカラーフィルタを示す部分断面図である。
図において、１ｂは表面に複数の微小な凹凸を有するガ
ラス基板であり、凹部５ｂと凸部６ｂの高低差は３. ０
μｍである。なお、図中、同一、相当部分には同一符号
を付し、説明を省略する。本実施の形態では、上記実施
の形態４と同様に、表面に複数の微小な凹凸を有するガ
ラス基板１ｂの凹部５ｂに、赤色、緑色及び青色の着色
層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを順次形成し、その後、金属マスク
を用いたスパッタリング法でパネルに対応する部分全面
にＩＴＯ膜よりなる共通電極３を成膜した。次に黒色の
固相レジスト層を含むカラーレジストフィルムをガラス
基板１ｂ全面にラミネートし、ガラス基板１ｂの表裏両
面からの露光後、現像を行い、画素間の凸部６ｂを含
み、隣接する画素部の一部に重なる部分に黒色の着色層
２Ｋからなるブラックマスクを形成した。黒色の着色層
２Ｋの厚さは１. ７μｍとし、凸部６ｂにおいて凹部５
ｂの画素部よりも約３. ０μｍ高くなるようにした。

【００２７】本実施の形態において作製されたカラーフ
ィルタをＴＮ（ツイステッド・ネマチック）モード用の
アレイ基板とシール剤を用いて貼り合わせ、真空注入法
によって液晶を注入したところ、従来のポリマービーズ
からなるスペーサを用いた時と同様に液晶が注入でき、
さらに封止剤で注入口を封止したところ、約４. ５μｍ
のギャップが得られた。この液晶パネルの表示は良好
で、黒の表示時においてもざらつき等による画質の低下
は見られなかった。以上のように、本実施の形態におけ
るカラーフィルタの製造方法によれば、従来用いられて
いた球状のスペーサ周辺からの光抜けが発生しないスペ
ーサ機能付きカラーフィルタを得ることができた。ま
た、共通電極３を凸部６ｂ上の最上層の着色層２Ｋより
も下層に設けることにより、カラーフイルタとＴＦＴア
レイ基板間の電気的な短絡の発生を防止することができ
た。

【００２８】実施の形態６.図８は、本発明の実施の形
態６におけるカラーフィルタを示す部分断面図である。
図において、７は黒色の着色層２Ｋに含有された直径約
５μｍの黒色顔料の凝集体よりなる固形物である。な
お、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を
省略する。本実施の形態におけるカラーフィルタは、着
色層２の少なくとも１層（ここでは黒色の着色層２Ｋ）
に、直径１μｍ以上の固形物７を含有させ、この固形物
７によって液晶表示装置の液晶層の厚さを規定するよう
にしたものである。

【００２９】本実施の形態では、ガラス基板１上に、着
色剤を含む一定厚の固相レジスト層を設けたポリマーフ
ィルムをラミネートすることによりレジスト層をガラス
基板１上に転写し、これを露光、現像する操作を繰り返
し行い、ガラス基板１上の所定の領域に複数色の着色層
２を順次形成する工程において、赤色、緑色及び青色の
着色層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを形成した後、直径約５μｍの
黒色顔料凝集体である固形物７を含有する黒色の固相レ
ジスト層をポリマーフイルムから転写し、裏面露光・現
像することによって、固形物７を含む黒色の着色層２Ｋ
からなるブラックマトリクスを画素間に形成した。な
お、固形物７を含むブラックマトリクス部は、厚さ１.
５μｍの赤色、緑色及び青色の着色層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ
よりも、約３．５μｍ高くなるようにした。

【００３０】本実施の形態において作製されたカラーフ
ィルタをＩＰＳ（インプレーン・スイツチング）モード
用のアレイ基板とシール剤を用いて貼り合わせ、真空注
入法によって液晶を注入したところ、従来のポリマービ
ーズからなるスペーサを用いた時とほぼ同じ時間で液晶
が注入でき、さらに封止剤で注入口を封止したところ、
約３. ５μｍのギャップが得られた。これは、カラーフ
ィルタ側のブラックマトリクスに対向するアレイ基板の
場所には比較的平坦なソースラインが配置されており、
この部分でブラックマトリクスに含有された直径５μｍ
の固形物７がスペーサとして機能したと考えられる。こ
の液晶パネルの表示は良好で、黒の表示時においてもざ
らつき等による画質の低下は見られなかった。以上のよ
うに、本実施の形態におけるカラーフィルタの製造方法
によれば、従来用いられていた球状のスペーサ周辺から
の光抜けが発生しないスペーサ機能付きカラーフィルタ
を得ることができた。

【００３１】実施の形態７．図９は、本発明の実施の形
態７におけるカラーフィルタを示す部分断面図である。
図において、７ａは直径約６μｍの黒色顔料の凝集体よ
りなる固形物である。なお、図中、同一、相当部分には
同一符号を付し、説明を省略する。本実施の形態におけ
るカラーフィルタは、上記実施の形態６と同様に、着色
層２の少なくとも１層（ここでは黒色の着色層２Ｋ）
に、直径１μｍ以上の固形物７ａを含有させ、この固形
物７ａによって液晶表示装置の液晶層の厚さを規定する
ようにし、且つ、共通電極３を、固形物７ａを含有した
着色層２（黒色の着色層２Ｋ）よりも下層に設けたもの
である。

【００３２】本実施の形態では、上記実施の形態６と同
様に、赤色、緑色及び青色の着色層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを
カラーレジストフィルムを用いて形成した後、金属マス
クを用いたスパッタリング法にてパネルに対応する部分
全面にＩＴＯ膜よりなる共通電極３を成膜した。その
後、直径約６μｍの固形物７ａを含む黒色の固相レジス
ト層をポリマーフイルムから転写し、裏面露光・現像す
ることにより、固形物７ａを含む黒色の着色層２Ｋから
なるブラックマトリクスを画素間に形成した。黒色の着
色層２Ｋの厚さは１. ５μｍとし、固形物７ａの部分が
他の画素部よりも約４．５μｍ高くなるようにした。

【００３３】本実施の形態において作製されたカラーフ
ィルタをＴＮ（ツイステッド・ネマチック）モード用の
アレイ基板とシール剤を用いて貼り合わせ、真空注入法
によって液晶を注入したところ、従来のポリマービーズ
からなるスペーサを用いた時と同様に液晶が注入でき、
さらに封止剤で注入口を封止したところ、約４. ５μｍ
のギャップが得られた。この液晶パネルの表示は良好
で、黒の表示時においてもざらつき等による画質の低下
は見られなかった。以上のように、本実施の形態におけ
るカラーフィルタの製造方法によれば、従来用いられて
いた球状のスペーサ周辺からの光抜けが発生しないスペ
ーサ機能付きカラーフィルタを得ることができた。ま
た、共通電極３を固形物７ａを含有した黒色の着色層２
Ｋよりも下層に設けることにより、カラーフイルタとＴ
ＦＴアレイ基板間の電気的な短絡の発生を防止すること
ができた。

【００３４】以下に、上記実施の形態１〜７で用いられ
る種々の材料について説明する。ガラス基板１としては
ＴＦＴの製造工程、またはカラーフィルタの製造工程を
経ても化学的に安定で劣化せず、液晶組成物を汚染せ
ず、透明性などの光学特性に優れ、適度の機械的強度を
有するガラス基板であれば特に種類は限定しない。一般
的には旭硝子のＡＮ６３５やＡＮ１００、日本電気硝子
のＯＡ−２やＯＡ−１０、Ｃｏｒｎｉｎｇの７０５９、
ＨＯＹＡのＮＡ−４５などが用いられる。厚さは０. ５
〜１. １mmt が望ましいが、これに制限されることはな
い。また、上記実施の形態４及び５で用いられるガラス
基板１ａ、１ｂの表面の微小な凹凸は、エッチングによ
って形成することが一般的であるが、０. １〜１０μｍ
の凹凸が形成できる方法であれば、研磨や蒸着、型を用
いた成形等、どのような方法を用いても良い。

【００３５】さらに、着色剤またはカーボンブラックを
含む一定厚の固相レジスト層を設けたポリマーフィルム
は、ラミネートによって固体のレジスト層をガラス基板
上に転写でき、転写したレジスト層をマスクを介して露
光してこれを現像することによって異なる色の着色層の
パターンを順次形成するできるポリマーフィルムであれ
ばいずれのポリマーフィルムであってもかまわない。し
かし、特に富士写真フィルム株式会社の「トランサー」
が好ましい。この時、ポリマーフィルムのベースフィル
ムは、一般にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の
フィルムが用いられ、着色剤として顔料またはカーボン
ブラック、それらのバインダー樹脂として光反応性( 光
重合性、光分解性他) を有するアクリレート樹脂やその
モノマまたはオリゴマが用いられることが多いが、その
他の材料であっても同様の機能が果たせる材料であれば
良い。また、この他にクッションとなる層や酸素の影響
を防ぐ層、密着力を改善する層などを設けても良い。た
だし、いずれの場合においても形成されるレジスト層及
び着色層は絶縁性であることが望ましい。

【００３６】また、ポリマーフィルム上に設けた着色剤
を含む一定厚のレジスト層に含ませる着色剤としては
赤、緑、青（ＲＧＢ）及び黒（Ｋ）の着色剤以外に、黄
・マゼンタ・シアン（ＹＭＣ）の着色剤やその他の色の
着色剤が通常用いられている。あるいはこれらの着色剤
を含ませなかったり、別の無色透明な材料を含ませて、
ポリマーフィルム上に設ける一定厚のレジスト層を無色
透明のレジスト層とする場合もある。さらに、ＲＧＢや
ＹＭＣの着色剤としては顔料を用いることが多く、Ｋの
着色剤としても黒の顔料やＲＧＢ、あるいはＹＭＣの顔
料を混合して用いたり、カーボンブラックを用いること
が多い。また、上記実施の形態６及び７において直径１
μｍ以上の固形物７を含有させる場合、固形物７として
は顔料やカーボン、バインダー樹脂の凝集体や、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール等のポ
リマーやシリカ、ガラス、アルミナ等のビーズ、ロッド
などを用いることができる。なお、上記実施の形態１〜
７によるこれらのカラーフィルタの構成は、単独または
組み合わせて用いることが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、透明基
板上に着色剤を含む一定厚の固相レジスト層を設けたポ
リマーフィルムをラミネートすることによりレジスト層
を基板上に転写し、これを露光、現像する操作を繰り返
し行い、基板上の所定の領域に複数色の着色層を順次形
成すると共に、隣接する着色層の一部を２層以上積層
し、複数の積層部を形成するようにしたので、着色層
は、積層部を含む形成領域全面において均一な膜厚で形
成される。このため、積層部によって液晶表示装置の液
晶層の厚さを規定することが可能となり、スペーサ機能
を有し、且つ作製が容易であり生産性が高く、従来用い
られていた球状のスペーサ周辺からの光抜けが発生しな
い高表示品位の液晶表示装置を提供することが可能なカ
ラーフィルタを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるカラーフィル
タを示す部分平面図及び部分断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１における比較例のカラ
ーフィルタを示す部分断面図である。

【図３】本発明の実施の形態１における別の比較例の
カラーフィルタを示す部分断面図である。

【図４】本発明の実施の形態２におけるカラーフィル
タを示す部分断面図である。

【図５】本発明の実施の形態３におけるカラーフィル
タを示す部分断面図である。

【図６】本発明の実施の形態４におけるカラーフィル
タを示す部分断面図である。

【図７】本発明の実施の形態５におけるカラーフィル
タを示す部分断面図である。

【図８】本発明の実施の形態６におけるカラーフィル
タを示す部分断面図である。

【図９】本発明の実施の形態７におけるカラーフィル
タを示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ガラス基板、１ａ、１ｂ表面に凹凸を有するガラ
ス基板、２着色層、２Ｒ赤色の着色層、２Ｇ緑色
の着色層、２Ｂ青色の着色層、２Ｋ黒色の着色層、
３共通電極（ＩＴＯ）、４無色透明の着色層、５
ａ、５ｂ凹部、６ａ、６ｂ凸部、７、７ａ固形
物、２２、２２ａ、２２ｂ、２３、２４積層部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３２０Ｇ０９Ｆ 9/30 ３２０Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AB13 AC01 AD01 BC13 BC31 CC11 CC20 DA20 DA40 EA08 FA03 2H048 BA11 BA43 BA45 BA48 BB01 BB02 BB07 BB14 BB24 BB44 5C094 AA02 AA42 AA43 BA44 CA19 CA24 DA13 EB02 EC03 ED02 GB10 5G435 AA00 AA17 BB12 FF01 GG12 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、着色剤を含む一定厚の固
相レジスト層を設けたポリマーフィルムをラミネートす
ることにより上記レジスト層を上記基板上に転写し、こ
れを露光、現像する操作を繰り返し行い、上記基板上の
所定の領域に複数色の着色層を順次形成すると共に、隣
接する上記着色層の一部を２層以上積層し、複数の積層
部を形成する工程を含むことを特徴とするカラーフィル
タの製造方法。
【請求項２】表面に複数の微小な凹凸を有する透明基
板上に、着色剤を含む一定厚の固相レジスト層を設けた
ポリマーフィルムをラミネートすることにより上記レジ
スト層を上記基板上に転写し、これを露光、現像する操
作を繰り返し行い、上記基板上の所定の領域に複数色の
着色層を順次形成すると共に、上記基板の凸部上に上記
着色層の少なくとも１層を形成する工程を含むことを特
徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】透明基板上に、着色剤を含む一定厚の固
相レジスト層を設けたポリマーフィルムをラミネートす
ることにより上記レジスト層を上記基板上に転写し、こ
れを露光、現像する操作を繰り返し行い、上記基板上の
所定の領域に複数色の着色層を順次形成する工程におい
て、上記レジスト層の少なくとも１層に直径１μｍ以上
の固形物を含有させたことを特徴とするカラーフィルタ
の製造方法。
【請求項４】透明基板上に転写された固相レジスト層
の露光は、上記基板の表裏両面より行われることを特徴
とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のカラ
ーフィルタの製造方法。
【請求項５】透明基板と、上記基板上の所定の領域に
各々形成された複数色の着色層と、隣接する上記着色層
の一部が２層以上積層された複数の積層部と、上記基板
上に形成された透明導電膜よりなる共通電極を備えた液
晶表示装置用のカラーフィルタにおいて、上記着色層
は、上記積層部を含む形成領域全面において均一な膜厚
で形成されており、上記積層部によって上記液晶表示装
置の液晶層の厚さを規定するようにしたことを特徴とす
るカラーフィルタ。
【請求項６】積層部は、対向する基板に設けられた液
晶表示装置のスイッチング素子である薄膜トランジスタ
に対応する位置に形成されていることを特徴とする請求
項５記載のカラーフィルタ。
【請求項７】共通電極は、積層部の最上層の着色層よ
りも下層に設けられていることを特徴とする請求項５ま
たは請求項６に記載のカラーフィルタ。
【請求項８】表面に複数の微小な凹凸を有する透明基
板と、上記基板上の所定の領域に各々形成された複数色
の着色層と、上記基板上に形成された透明導電膜よりな
る共通電極を備えた液晶表示装置用のカラーフィルタに
おいて、上記着色層の少なくとも１層は、上記基板の凸
部上を含む形成領域全面において均一な膜厚で形成され
ており、上記凸部及び上記凸部上に形成された上記着色
層によって上記液晶表示装置の液晶層の厚さを規定する
ようにしたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項９】共通電極は、凸部上の最上層の着色層よ
りも下層に設けられていることを特徴とする請求項８記
載のカラーフィルタ。
【請求項１０】透明基板と、上記基板上の所定の領域
に各々形成された複数色の着色層と、上記基板上に形成
された透明導電膜よりなる共通電極を備えた液晶表示装
置用のカラーフィルタにおいて、上記着色層の少なくと
も１層は、直径１μｍ以上の固形物を含有しており、上
記固形物によって上記液晶表示装置の液晶層の厚さを規
定するようにしたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項１１】共通電極は、固形物を含有した着色層
よりも下層に設けられていることを特徴とする請求項１
０記載のカラーフィルタ。