JP2003050387A

JP2003050387A - 液晶パネル及び液晶パネルの製造方法

Info

Publication number: JP2003050387A
Application number: JP2002004792A
Authority: JP
Inventors: Shirou Sumida; 祉朗炭田; Takashi Doi; 崇土井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルター重ね合わせ領域等の段差に
より配向異常によって表示品位が低下することを防止す
る。【解決手段】スイッチング素子３とカラーフィルター
層２と透明電極膜４１を具備する基板と、対向する透明
電極膜４を具備する基板とによって液晶材料５を挟持し
てなる液晶パネルであって、カラーフィルター層２の色
層合わせ領域２５が、スイッチング素子３と接続された
信号線または走査線上に設置され、色層合わせ領域２５
の各色の重ね合わせによって発生する段差、または各層
エッジによって発生する段差が１．９μｍ以上であり、
この段差を隠す遮光領域が、色層合わせ領域２５とさら
に色層合わせ領域２５から片側または両側の表示領域に
向かって４μｍ以上の幅で設置される。これにより、配
向異常を隠蔽することができる。このため、液晶の配向
を安定させることができ表示品位が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は同一基板上にスイッ
チング素子とカラーフィルター層と透明電極膜を、対向
基板上に透明電極を、それぞれ具備する液晶パネル及び
液晶パネルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術について、図８を用いて説明
する。

【０００３】従来のカラーフィルター基板とアレイ基板
を貼り合わせる構成の液晶パネルの場合、アレイ基板上
の配線パターン（ソース配線３１等）による段差や、配
線パターンと画素電極４１間の電界によって生じる液晶
材料５の配向異常を隠蔽するために、各画素間に遮光層
（ブラックマトリクス層）２１を配置する必要があっ
た。更に貼り合わせ時の、両基板上形成されているアレ
イパターンとカラーフィルターパターンの位置合わせず
れも考慮すると、ブラックマトリクス層２１の幅を一定
以上に広く設計する必要があった。

【０００４】このブラックマトリクス層２１の必要線幅
は、パネルの解像度とは無関係に、貼り合わせ時のアラ
イメント精度によって決定されるので、液晶パネルの解
像度が向上して画素寸法が小さくなればなるほど、ブラ
ックマトリクス層２１の面積比率は大きくなり、パネル
透過率が小さくなってしまうという課題があった。

【０００５】近年、スイッチング素子３等のアレイパタ
ーン上にカラーフィルター層２を形成し（ＣＯＡ基
板）、対向基板上には画素パターンのない透明電極４
（対向透明電極基板）のみを形成するというカラーフィ
ルターオンアレイ構成（ＣＯＡ構成）が提案されている
（本発明に関する図１、図２参照）。

【０００６】このＣＯＡ構成の場合、アレイ基板上にカ
ラーフィルター層２を形成することによって、アレイ配
線パターンの段差や画素電極４１間の電界による液晶配
向への影響をほとんど除外することが可能である。

【０００７】また、カラーフィルター層２の上に更にオ
ーバーコート層１５を形成することにより、基板上のカ
ラーフィルター重ね合わせ部２５や、スイッチング素子
３上の遮光層（ブラックマトリクス層）２１による段差
を平坦化し、段差による液晶配向に及ぼす影響を、最小
限に留めることができる。

【０００８】（このオーバーコート層１５には、カラー
フィルター層２から液晶層に不純物が溶出して発生する
焼き付けや、フリッカー等の表示品質の劣化を防止する
効果もある。）更には対向基板の透明電極４には画素パターンが無いた
め、±数μｍ以下の精度が必要であった両基板間の貼り
合わせアライメント精度も、±４００μｍ程度まで緩和
することができる。

【０００９】以上のようにＣＯＡ構成の場合、画素間境
界部の遮蔽にはアレイ配線を用いれば十分であり、ブラ
ックマトリクス層２１を特別に形成する必要はない。
（ブラックマトリクス層は、スィッチング素子３の遮蔽
と、シール際額縁形成のためにのみ形成。）このために
開口率（パネル透過率）を向上させることが可能であ
り、高解像度の液晶パネルを実現することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の液晶パ
ネル製造コスト削減の要求が高まりに対応するために、
上記オーバーコート層１５の省略が提案されている（図
２）。オーバーコート層１５を省略した場合には、基板
上のカラーフィルター重ね合わせ部２５等による段差に
より液晶配向異常が発生しやすくなる。特にカラーフィ
ルターの色純度向上に伴い、カラーフィルター層の膜厚
が厚くなる傾向があリ、オーバーコート層を省略した場
合、カラーフィルター重ね合わせ領域２５の段差が２μ
ｍ以上となってしまう場合も多々ある。

【００１１】この配向異常領域を覆い隠すために、段差
部分の配線（信号線：ソース配線３１等）の幅を広くし
て配向異常を遮蔽する等の手段があるが、この場合には
パネルの開口率（パネル透過率）が低下してしまい、Ｃ
ＯＡ構成にしているメリットが半減してしまうという課
題があった。段差を遮蔽するための遮光層の面積を最小
限に留める設計手法が求められている。

【００１２】また、カラーフィルター層２からの不純物
の溶出対策としてオーバーコート層５を形成する場合で
あっても、パネル組み立て後の熱処理時や真空注入時
に、オーバーコート層１５から水分が放出して表示欠陥
となる場合がある。この水分の放出量を最小限に留める
ために、オーバーコート層１５をできるだけ薄膜化する
事が試みられているが、この場合にも、オーバーコート
レスの場合と同様に、基板表面の平滑性が低下し、段差
による配向異常が発生しやすくなるという課題があっ
た。

【００１３】したがって、この発明の目的は、カラーフ
ィルターオンアレイ構成の液晶パネルにおいて、カラー
フィルター重ね合わせ領域等の段差により配向異常によ
って表示品位が低下することを防止するとともに、パネ
ルの開口率を確保することができる液晶パネル及び液晶
パネルの製造方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１記載の液晶パネルは、スイッチング
素子とカラーフィルター層と透明電極膜を具備する基板
と、対向する透明電極膜を具備する基板とによって液晶
材料を挟持してなる液晶パネルであって、前記カラーフ
ィルター層の色層合わせ領域が、前記スイッチング素子
と接続された信号線または走査線上に設置され、色層合
わせ領域の各色の重ね合わせによって発生する段差、ま
たは各層エッジによって発生する段差が１．９μｍ以上
であり、この段差を隠す遮光領域が、色層合わせ領域と
さらに色層合わせ領域から片側または両側の表示領域に
向かって４μｍ以上の幅で設置される。

【００１５】このように、色層合わせ領域の各色の重ね
合わせによって発生する段差、または各層エッジによっ
て発生する段差が１．９μｍ以上としたのは、段差の高
さが１．９μｍ未満では配向異常が発生しないためであ
り、この段差を隠す遮光領域が、色層合わせ領域とさら
に色層合わせ領域から片側または両側の表示領域に向か
って４μｍ以上の幅で設置されるので、配向異常を隠蔽
することができる。このため、液晶の表示画素領域の配
向を安定させることができ表示品位が向上する。ここ
で、色合せによって発生する段差を１．９μｍ未満とす
る事が最も効果的であるが、カラーフィルター層の色純
度を考慮に入れると、特にオーバーコートレス構成の場
合には、段差を１．９μｍ以下とするのは困難である。

【００１６】さらに、請求項１において、段差を隠す遮
光領域を最小限に留めるために、液晶分子の配向方向
（ラビング方向）に合わせて、遮光領域の幅を決定する
ことが効果的である。そのため、請求項２記載の液晶パ
ネルは、請求項１記載の液晶パネルにおいて、色層合わ
せ領域の各色の重ね合わせによって発生する段差、また
は各層エッジによって発生する段差を隠す遮光領域が、
液晶分子を配向させるためのラビング処理時にラビング
布によって擦られる向きに関して段差の陰となる側に、
色層合わせ領域から４μｍ以上の幅で設置される。

【００１７】このように、遮光領域が、液晶分子を配向
させるためのラビング処理時にラビング布によって擦ら
れる向きに関して段差の陰となる側に、色層合わせ領域
から４μｍ以上の幅で設置されるので、段差を隠す遮光
領域を最小限に留めることができ、開口率が向上する。
すなわち、配向異常の発生はラビング方向と相関があ
り、段差の裏（陰）側のほうが段差の表側よりも発生し
やすいため、裏側に遮光領域を設置することが効果的で
ある。

【００１８】請求項３記載の液晶パネルは、請求項１ま
たは２記載の液晶パネルにおいて、遮光領域が信号線ま
たは走査線を用いて形成される。このように、遮光領域
が信号線または走査線を用いて形成されるので、画素間
境界部の遮蔽にブラックマトリクス層を特別に形成する
必要はない。

【００１９】請求項４記載の液晶パネルは、請求項１か
ら請求項３のいずれかに記載の液晶パネルにおいて、信
号線または走査線の幅が１４μｍ以下である。このよう
に、信号線または走査線の幅が１４μｍ以下であるの
で、配向異常を確実に隠蔽することができる。すなわ
ち、パターニングずれにより重なり幅が最大になった場
合、信号線または走査線の幅は、パターニングずれ量３
μｍと、合わせずれによって発生した重ね合わせの段差
による配向異常を隠蔽するための幅４μｍを考慮してラ
ビング方向側に７μｍの幅である。また、パターニング
ずれにより隣接カラーフィルター層が最大限離れて設置
された場合、信号線または走査線の幅は、パターニング
ずれ量３μｍと、カラーフィルターエッジによる配向異
常を隠蔽するための幅４μｍを考慮してラビング方向と
反対側に７μｍの幅であるので合計１４μｍ以下の幅と
することが効果的である。

【００２０】請求項５記載の液晶パネルは、請求項１か
ら請求項４のいずれかに記載の液晶パネルにおいて、カ
ラーフィルター層上に樹脂製オーバーコート層を有しな
い。このように、カラーフィルター層上に樹脂製オーバ
ーコート層を有しないので、製造コストが削減するとと
もに、オーバーコート層が省略した場合に生じる配向異
常を請求項１〜４の構成により隠蔽しかつ開口率を向上
させることができる。また、オーバーコート層から水分
が放出して表示欠陥となることもない。

【００２１】請求項６記載の液晶パネルは、スイッチン
グ素子とカラーフィルター層と透明電極膜を具備する基
板と、対向する透明電極膜を具備する基板とによって液
晶材料を挟持してなる液晶パネルであって、前記カラー
フィルター層の色層合わせ領域が、前記スイッチング素
子と接続された信号線または走査線上に設置され、色層
合わせ領域の各色の重ね合わせによって発生する段差、
または各層エッジによって発生する段差の傾斜領域の表
示領域表面となす角が１０度以上であり、この段差を隠
す遮光領域が、色層合わせ領域とさらに色層合わせ領域
から片側または両側の表示領域に向かって４μｍ以上の
幅で設置される。

【００２２】このように、色層合わせ領域の各色の重ね
合わせによって発生する段差、または各層エッジによっ
て発生する段差の傾斜領域の表示領域表面となす角が１
０度以上としたのは、１０度以下の場合には配向異常の
発生はないためであり、この段差を隠す遮光領域が、色
層合わせ領域とさらに色層合わせ領域から片側または両
側の表示領域に向かって４μｍ以上の幅で設置されるの
で、配向異常を隠蔽することができる。このため、液晶
の表示画素領域の配向を安定させることができ表示品位
が向上する。ここで、画素エッジによって発生する段差
の傾斜領域の表示領域となす角度を１０度以下とする事
は効果的であるが、カラーフィルター層の色純度を考慮
に入れると、特にオーバーコートレス構成の場合には、
段差の角度を１０度以下とするのは困難である。

【００２３】さらに、請求項６において、段差を隠す遮
光領域を最小限に留めるために、液晶分子の配向方向
（ラビング方向）に合わせて、遮光領域の幅を決定する
ことが効果的である。そのため、請求項７記載の液晶パ
ネルは、請求項６記載の液晶パネルにおいて、色層合わ
せ領域の各色の重ね合わせによって発生する段差、また
は各層エッジによって発生する段差を隠す遮光領域が、
液晶分子を配向させるためのラビング処理時にラビング
布によって擦られる向きに関して段差の陰となる側に、
色層合わせ領域から４μｍ以上の幅で設置される。

【００２４】このように、遮光領域が、液晶分子を配向
させるためのラビング処理時にラビング布によって擦ら
れる向きに関して段差の陰となる側に、色層合わせ領域
から４μｍ以上の幅で設置されるので、段差を隠す遮光
領域を最小限に留めることができ、開口率が向上する。
すなわち、配向異常の発生はラビング方向と相関があ
り、段差の裏（陰）側のほうが段差の表側よりも発生し
やすいため、裏側に遮光領域を設置することが効果的で
ある。

【００２５】請求項８記載の液晶パネルは、請求項６ま
たは７記載の液晶パネルにおいて、表示画素内にある段
差の底部から傾斜に沿って、段差の高さに対して１０％
の高さの点と、９０％の高さの点を結ぶ直線の、表示領
域表面となす角度が１０度以上である。

【００２６】このように、表示画素内にある段差の底部
から傾斜に沿って、段差の高さに対して１０％の高さの
点と、９０％の高さの点を結ぶ直線の、表示領域表面と
なす角度をテーパー角と定義しこれを１０度以上とする
ことで、表面段差の形状を特定することができる。

【００２７】請求項９記載の液晶パネルは、請求項６か
ら請求項８のいずれかに記載の液晶パネルにおいて、遮
光領域が信号線または走査線を用いて形成される。この
ように、遮光領域が信号線または走査線を用いて形成さ
れるので、画素間境界部の遮蔽にブラックマトリクス層
を特別に形成する必要はない。

【００２８】請求項１０記載の液晶パネルは、請求項６
から請求項９のいずれかに記載の液晶パネルにおいて、
信号線の走査線の幅が１４μｍ以下である。このよう
に、信号線の走査線の幅が１４μｍ以下であるので、請
求項４と同様に配向異常を確実に隠蔽することができ
る。

【００２９】請求項１１記載の液晶パネルは、請求項６
から請求項１０のいずれかに記載の液晶パネルにおい
て、カラーフィルター層上に樹脂製オーバーコート層を
有しない。このように、カラーフィルター層上に樹脂製
オーバーコート層を有しないので、製造コストが削減す
るとともに、オーバーコート層が省略した場合に生じる
配向異常を請求項６〜１０の構成により隠蔽しかつ開口
率を向上させることができる。また、オーバーコート層
から水分が放出して表示欠陥となることもない。

【００３０】請求項１２記載の液晶パネルの製造方法
は、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の液晶パ
ネルを作成する。このように、請求項１から１１のいず
れかに記載の液晶パネルを作成するので、上記の作用効
果を有する液晶パネルを製造することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態の液晶パネ
ルを製造するに際して、カラーフィルター層２（図１
等）の重ね合わせ具合によって、さまざまな形状の段差
を形成したカラーフィルター基板を用いてツイステッド
ネマティック方式の液晶パネルを作成し、その液晶配向
安定性を調べることによって、段差形状と液晶配向安定
性、及び配向異常が発生した場合の異常領域寸法の関係
を明確にした。

【００３２】実施の形態の液晶パネルを製造するための
実験例は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４、図５、図６
を用いて説明する。図３（ａ）はカラーフィルター基板
の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ線における断面図で
ある。

【００３３】３２０×４００の大きさの素ガラス（アル
カリガラス）を３枚準備し、このうちの２枚に、以下の
要領でカラーフィルター層２を形成し、カラーフィルタ
ー基板を作成した（図３（ａ）、図３（ｂ））。

【００３４】（１）第１層目のカラーフィルター層の形
成を説明する。

【００３５】まず、２枚の基板（Ａ，Ｂ）を洗浄後、ス
ピンコーターによって、アクリル系の青色カラーフィル
ターレジストを塗布し、クリーンオーブンを用いて８０
℃、１０分のプリベークを施した後、所定のマスクを用
いてのプロキシミティ露光、炭酸ナトリウム水溶液によ
る現像を実施して、カラーフィルター層２２のパターン
形成を行った。

【００３６】パターン形成したカラーフィルター基板
を、２２０℃のクリーンオーブン内で１時間放置し、カ
ラーフィルター層２２の硬化を行った。

【００３７】なお、カラーフィルターレジストの塗布工
程では、カラーフィルター層２２のできあがりの膜厚
が、２．４μｍとなるようにスピンコートの回転数によ
って調整した。

【００３８】また、この時用いたマスクパターンは、１
５インチＸＧＡ液晶パネルのカラーフィルター用のもの
で、幅９７μｍのストライプが１０２４本平行に並んで
いる。

【００３９】（２）第２層目のカラーフィルター層の形
成を説明する。

【００４０】第２層目のカラーフィルター層２３の形成
も、露光マスクの位置合わせ以外は第１層目と同様に行
った。

【００４１】露光工程では、ＣＦ基板上に様々な段差を
つけるために、第１層目のパターンから故意に、時計回
りに０．０１度程度回転マスクを回転させて露光した。
従って１層目と２層目の位置関係は重なっている領域、
ぴったり合わさる領域、離れている領域の３通りとな
る。

【００４２】本実験はカラーフィルター基板の表面段差
と液晶配向の関係を調べるものであり、カラーフィルタ
ー層の色は関係ないので、簡単のために、第１層目と同
じ青色レジストを用い、また、カラーフィルター層２３
の膜厚も、第１層目と同様に、それぞれ２．４μｍとな
るようにした。

【００４３】（３）第３層目のカラーフィルター層の形
成を説明する。

【００４４】第３層目のカラーフィルター層２４の形成
も、露光マスクの位置合わせ以外は第１層目、２層目と
同様に行った。

【００４５】第３層目の露光工程では、今度は、第１層
目のパターンから反時計回りに０．０１度程度マスクを
回転させて露光した。

【００４６】レジスト材料も、第１層目、第２層目と同
様に青色レジストを用い、またカラーフィルター層の膜
厚２４も、第１層目、第２層目と同様に、２．４μｍと
なるようにした。

【００４７】以上のように３層の青色カラーフィルター
層２２，２３，２４を作成したガラス基板の表面に、ス
パッタリング処理によってシート抵抗２０〜３０Ωの透
明電極（ＩＴＯ）４を製膜して、カラーフィルター基板
Ａ，Ｂを作成した（図３（ａ）、図３（ｂ））。

【００４８】残りの１枚の素ガラス（アルカリガラス）
にも、同様にスパッタリング処理によって、２０〜３０
Ωの透明電極（ＩＴＯ）４を製膜した。

【００４９】次に、図４に示すように、以上のようにし
た作成した２枚のカラーフィルター基板Ａ，Ｂのうちの
１枚Ａと１枚の透明電極基板を貼り合わせてツイステッ
ドネマティック方式の液晶パネルを作成した。

【００５０】なお残り１枚のカラーフィルター基板Ｂは
表面段差を測定するためのサンプルとした。

【００５１】まず、カラーフィルター基板と透明電極基
板を洗浄後、配向膜印刷、配向膜硬化、所定の方向６へ
のラビング処理を行った。

【００５２】この時の配向膜材料はポリイミド系のもの
を用い、配向膜硬化は、クリーンオーブンにて８０℃、
１５分で溶剤乾燥後、２２０℃、１時間で加熱重合を行
った。配向膜の膜厚は５００〜８００オングストローム
であった。（図では簡単のため、配向膜を省略してい
る。）なお、１オングストロームは、１×１０^-10メー
トルである。

【００５３】また、ラビング処理は、ラビング布として
レーヨンの布を用いて、毛足の先が０．３ｍｍ〜０．４
ｍｍだけ基板表面に接触するように設定して実施した。

【００５４】次に、カラーフィルター基板にシール印刷
を、また対向透明電極基板にはスペーサー粒子散布を施
した。

【００５５】この時、シール材料として熱硬化型のエポ
キシ樹脂を用い、樹脂中には繊維径４．５μｍのガラス
ファイバーを２．０％混入した。また、スペーサー粒子
には粒径４．５μｍのジビニルベンゼン系のものを用い
て、散布数は１平方ｍｍ当たり、１００〜１５０個であ
った。

【００５６】これらのカラーフィルター基板と透明電極
基板を貼り合せた後に、シール硬化後、ガラス割断、液
晶５の真空注入、注入口封止の所定の工程を実施して、
液晶パネルを作成した。

【００５７】シール硬化はクリーンオーブンを用いて１
５０℃、１時間の加熱によって行った。

【００５８】これらの液晶パネルに１ｋＨｚの矩形電圧
を印加して点灯表示し、液晶の配向安定性を顕微鏡観察
した。この液晶パネルの両側の基板ともＩＴＯのパター
ン形成を実施していないため、点灯表示は全面ベタパタ
ーンにて行った。

【００５９】また、液晶パネル組み立てに用いなかった
カラーフィルター基板Ｂの表面段差の形状（高さ、テー
パー角）を、触針式段差計を用いて測定した。

【００６０】この作成した液晶パネルを用いると、表示
面内でカラーフィルター基板の表面段差形状（段差の高
さ、テーパー角）が連続的に変化しているため、液晶配
向の安定領域や不安定領域と表面段差形状の関係を容易
に観察することができる。

【００６１】なお、図５に示すように、表示画素内にあ
る段差の底部から傾斜に沿って、段差高さに対して１０
％の高さ点ｈ１と９０％の高さの点ｈ２を結ぶ直線の表
示領域表面となす角度をテーパー角と定義した。ｈ１と
ｈ２の鉛直方向の距離Ｈ、ｈ１とｈ２の水平方向の距離
Ｌとすると、テーパー角＝ｔａｎ^-1（Ｈ／Ｌ）である。

【００６２】以上のようにして調べた表面段差形状と、
配向安定性の関係を表１に示す。

【００６３】

【表１】

【００６４】表１より、以下のことが判明した。なお配
向異常は電圧印加時にドメインとして発生した。配向異
常は、電圧印加直後に最も発生しやすく、定常に電圧を
印加し続けると、次第に短くなる。表１では、電圧印加
直後の観察結果を示す。

【００６５】なお、配向異常の幅８と長さ８３の定義は
図６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ａ）は配向異常領域
の定義を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ線におけ
る断面図である。図６に示すように、カラーフィルター
層２の重ね合わせ境界線２６に配向異常領域ができ、８
は配向異常発生幅、８１は配向異常発生幅（山側）、８
２は配向異常発生幅（谷側）、８３は配向異常発生長さ
を示す。また、通常１５インチＸＧＡの１画素の表示領
域は２００μｍ程度なので、２００μｍ以上の測定は実
施していない。

【００６６】（結果１）配向異常の発生はラビング方向
６と相関があり、段差の裏側（陰領域：図３（ｂ）の領
域ア，ウ）の方が段差の表側（図３（ｂ）の領域イ，
エ）よりも発生しやすい。（本実験で配向異常が発生し
たのはいずれも段差の裏側である。）（結果２）領域アにおいて、段差の高さが１．９μｍ未
満では、配向異常が発生しない。

【００６７】（結果３）ラビング方向６に対して段差の
裏側では、傾斜のテーパー角１０度以下の場合には配向
異常の発生はない。

【００６８】（結果４）配向異常が発生した場合には、
その幅は段差形状に関わらず、いずれもカラーフィルタ
ー層重ね合わせ境界線の両側に３〜４μｍであった（図
６（ａ），（ｂ））。

【００６９】以上の結果より、段差形状が高さ１．９μ
ｍ以上、又はテーパー角が１０度以上の場合には配向以
上が発生し、配向異常を隠蔽するためには、段差領域を
遮蔽する遮光領域の幅を重ね合わせ境界線よりも４μｍ
以上広くすることが必要である。

【００７０】開口率を最大にするためには遮光領域の幅
を重ね合わせ境界線よりも広くする幅を４μｍとするこ
とが最善であるが、ＣＯＡ基板作製時の各層の位置合わ
せ精度も考慮に入れると、４μｍ以上広くすることが必
要である。また、各層の合せ精度を考慮すると、現在カ
ラーフィルター層パターン形成に一般的に用いられてい
るプロキシミティー方式を露光機を用いた場合には、遮
光領域の幅を重ね合せ境界線よりも広くする幅を７μｍ
以下とする事が可能である。

【００７１】近年、遮光用樹脂ＢＭ（ブラックマトリク
ス）を柱スペーサと兼用しようという検討がなされてお
り、この場合、最大でテーパー角６０°、段差６．０μ
ｍ程度になると考えられる。

【００７２】また、ラビング方向６との関係も考える
と、ラビング布によって擦られる向きに対して段差の裏
側（陰領域：図３の領域ア，ウ）にのみ、配向異常隠蔽
用の遮光領域を設ければ十分であって、段差の表側では
ＣＯＡ基板作製時の各層の位置合わせずれによって発生
する、隣接する層のはみ出しを防止することのみを考慮
に入れれば十分である。

【００７３】以上の実験から、段差と配向異常、及び異
常領域の関係を明らかにすることができた。なお、本実
験は青色カラーフィルター層の重ね合わせ部２５の段差
を用いて行ったが、スイッチング素子上の樹脂遮光層等
その他の基板の表面段差に関しても適用することができ
る。また、段差形状が同じであれば、カラーフィルター
の形成方法や色、オーバーコートの有無等にも関係なく
適用できる。

【００７４】上記実験例の結果に沿って、実際に、カラ
ーフィルターオンアレイ（ＣＯＡ）構成の１５インチＸ
ＧＡＴＦＴツイステッドネマティック液晶パネルを作製
して、配向異常の無い良好な表示品位が得られることを
確認した。この発明の実施の形態に関しては、図１、図
７（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。

【００７５】まずカラーフィルターオンアレイ（ＣＯ
Ａ）基板をパターン形成するためのマスクを作製した。

【００７６】マスク設計に際して、カラーフィルターパ
ターンと、アレイパターンの位置関係が以下となるよう
に設計した。主要部分の概略図を図７（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示す。なお、本実施の形態のパターン形成に用
いた露光機はアレイパターン用にはステッパー方式を、
カラーフィルターパターン用にはプロキシミティ方式で
有り、アレイパターンとカラーフィルターパターンのパ
ターンニング位置精度は±３μｍであった。

【００７７】（設計１）初期の設計的条件は以下のとお
りである。

【００７８】カラーフィルター層の重ね合わせは、隣接
するカラーフィルターパターンのエッジ２８が、重なる
ことも、また離れることもないようにぴたりと合わさる
ようにした（図７（ａ））。この時の合わせ線をカラー
フィルター境界線２７とした。また、カラーフィルター
層の線幅は９９μｍであった。

【００７９】（設計２）パターニングずれにより重なり
幅が最大になった場合は以下のとおりである。

【００８０】ソース線幅は、カラーフィルター層の境界
線２６のラビング方向６に対して裏側となる領域では、
色層合わせ領域（カラーフィルター層重ね合わせ部２
５）におけるパターンニングずれ量３μｍと、合わせず
れによって発生した重ね合わせ部段差による配向異常を
隠蔽するための幅４μｍを考慮して、カラーフィルター
境界線２７から７μｍの幅とした（図７（ｂ））。

【００８１】（設計３）パターンニングずれにより、隣
接カラーフィルター層が最大限離れて設置された場合は
以下のとおりである。

【００８２】ソース線幅は、ラビング方向の矢印の根本
側に位置するカラーフィルター層では、色層合わせ領域
におけるパターンニングずれ量３μｍと、カラーフィル
ターエッジ２８による配向異常を隠蔽するための幅４μ
ｍ考慮して、カラーフィルター境界線２７から７μｍの
幅とした（図７（ｃ））。

【００８３】（設計４）上記（設計１）から（設計４）
を考慮してソース線幅を合計１４μｍとした。

【００８４】上記マスクを用いて、まずカラーフィルタ
ーオンアレイ（ＣＯＡ）基板を作製する。

【００８５】まず、３２０×４００×０．７ｔのＴＦＴ
アレイ基板（コーニング社製１７３７）を２枚準備し
た。アレイ基板の作製には上記の要領で設計したマスク
を用いた。

【００８６】このＴＦＴアレイ基板を洗浄後、スピンコ
ーターによって、アクリル系の赤色カラーフィルターレ
ジストを塗布した。クリーンオーブンを用いて８０℃、
１０分のプリベークを施した後、上記設計による所定の
マスクを用いてのプロキシミティ露光、炭酸ナトリウム
水溶液による現像を実施して、赤色カラーフィルター層
２のパターン形成を行った。

【００８７】パターン形成したカラーフィルター基板を
クリーンオーブン内で、２２０℃で１時間放置し、カラ
ーフィルター層２の硬化を行った。

【００８８】なお、カラーフィルターレジストの塗布工
程では、カラーフィルター層２のできあがりの膜厚が、
２．５μｍとなるようにスピンコートの回転数によって
調整した。

【００８９】また、この時用いたマスクパターンは、１
５インチＸＧＡ液晶パネルのカラーフィルター用に上記
要領で設計したもので、幅９９μｍストライプ上に、６
μｍφの穴が空いたパターンが１０２４本平行に並んで
いる。この穴は、アレイのソースドレインパターンと画
素電極の導通用のコンタクトホール３２となる。

【００９０】続いて、緑色カラーフィルター層２のパタ
ーンと、青色カラーフィルター層２のパターンを同様の
手順で順次作製した。

【００９１】なお、この時のカラーフィルター層の仕上
がり膜厚が、緑色層２．３μｍ、赤色層２．１μｍとな
るように、スピンコートの回転数によって調整した。

【００９２】更に、３色のカラーフィルター層と同様の
手順で遮光層用のマスクを用いて、ＴＦＴスイッチング
素子３の遮蔽とシール際額縁形成のための樹脂遮光層
（ブラックマトリクス層）２１を形成した。

【００９３】この時の樹脂遮光層２１の仕上がり膜厚
が、１．０μｍとなるように、スピンコートの回転数に
よって調整した。

【００９４】この２枚のカラーフィルター付きアレイ基
板上にスパッタリングによってＩＴＯを製膜した後、フ
ォトリソ法によってＩＴＯパターン形成を施して、画素
電極４１を形成し、ＣＯＡ基板を完成した。

【００９５】また、対向基板として３２０×４００×
０．７ｔのガラス基板（コーニング社製１７３７基板）
を準備し、所定パターンのマスクを介したスパッタリン
グによってＩＴＯパターン４を形成、対向透明電極基板
を作製した。

【００９６】次に、以上のようにした作成した２枚のＣ
ＯＡ基板のうち１枚と透明電極基板を貼り合わせてツイ
ステッドネマティック方式のＴＦＴ液晶パネルを作成し
た。

【００９７】なお残り１枚のＣＯＡ基板は表面段差を測
定するためのサンプルとした。

【００９８】まず、ＣＯＡ基板と透明電極基板を洗浄
後、配向膜印刷、配向膜硬化、所定の方向へのラビング
処理を行った。

【００９９】この時の配向膜材料はポリイミド系のもの
を用い、配向膜硬化は、クリーンオーブンにて８０℃、
１５分で溶剤乾燥後、２２０℃、１時間で加熱重合を行
った。配向膜の膜厚は５００〜８００オングストローム
であった。

【０１００】また、ラビング処理は、ラビング布として
レーヨンの布を用いて、毛足の先が０．３ｍｍ〜０．４
ｍｍだけ基板表面に接触するように設定して実施した。

【０１０１】次に、カラーフィルター基板にシール印刷
を、また対向透明電極基板１２には導電ペイント塗布と
スペーサー粒子散布を施した。

【０１０２】この時、シール材料として熱硬化型のエポ
キシ樹脂を用い、樹脂中には繊維径５．５μｍのガラス
ファイバーを２．０％混入した。また、スペーサー粒子
には粒径４．５μｍのジビニルルベンゼン系のものを用
いて、散布数は１平方ｍｍ当たり、１００〜１５０個で
あった。

【０１０３】これらのカラーフィルター基板と透明電極
基板１２を貼り合せた後に、シール硬化後、ガラス割
断、液晶８の真空注入、注入口封止の所定の工程を実施
して、液晶パネルを作成した。

【０１０４】シール硬化はクリーンオーブンを用いて１
５０℃、１時間の加熱によって行った。

【０１０５】この液晶パネルに周辺回路を実装し、バッ
クライト等の光学部品を組み込んで、ツイステッドネマ
ティック方式のＴＦＴ液晶モジュールを作製した。

【０１０６】この液晶モジュールを駆動、点灯して、配
向異常の発生の無い良好な表示品質が得られることを確
認した。

【０１０７】また、パネル組み立てに用いなかったＣＯ
Ａ基板を、触針式段差計で測定して、基板の表面段差を
測定した。結果を表２に示す。

【０１０８】

【表２】

【０１０９】表２にあるように、このＣＯＡ基板表面の
段差高さの最大は、青色カラーフィルター層と赤色カラ
ーフィルター層の重なり部分で１．７μｍ、テーパー角
の最大も、青色カラーフィルター層と赤色カラーフィル
ター層の重なり部分で、２４．５度であった。段差高さ
に関しては、実験例で調べた液晶配向が安定する形状で
あったが、テーパー角に関しては、液晶配向が安定して
得られない形状であることが確認できた。実際顕微鏡観
察の結果、ラビング方向に対して重ね合わせ領域の裏側
に配向異常が発生していることが確認できたが、ソース
線によって完全に隠蔽できていた。

【０１１０】このように、カラーフィルター層重ね合わ
せ部（色層合わせ領域）２５の段差の傾斜部が基板表面
となす角度（テーパー角）が１０度以上であった場合に
は、この段差を隠す遮光領域が、色層合わせ領域２５と
さらに色層合わせ領域２５から片側または両側の表示領
域に向かって（図７の重ね合わせ境界線２６又はカラー
フィルターエッジ２８の表示画素側）に４μｍ以上の幅
で設置されていることが効果的であるまた、カラーフィ
ルター層重ね合わせ部（色層合わせ領域）２５の段差等
の表面段差が１．９μｍ以上であった場合には、この段
差を隠す遮光領域が、色層合わせ領域２５とさらに色層
合わせ領域２５から片側または両側の表示領域に向かっ
て（図７の重ね合わせ境界線２６又はカラーフィルター
エッジ２８の表示画素側）に４μｍ以上の幅で設置され
ていることが効果的である。

【０１１１】なお、遮光領域が信号線（ソース線３１）
を用いて形成される場合を示したが、走査線を用いて形
成してもよい。また、図１ではカラーフィルター層上に
樹脂製オーバーコート層を形成していないが、図２のよ
うにオーバーコート層１５を形成してもよい。

【０１１２】

【発明の効果】この発明の請求項１記載の液晶パネルに
よれば、色層合わせ領域の各色の重ね合わせによって発
生する段差、または各層エッジによって発生する段差が
１．９μｍ以上としたのは、段差の高さが１．９μｍ未
満では配向異常が発生しないためであり、この段差を隠
す遮光領域が、色層合わせ領域とさらに色層合わせ領域
から片側または両側の表示領域に向かって４μｍ以上の
幅で設置されるので、配向異常を隠蔽することができ
る。このため、液晶の配向の安定した表示品質の良好な
カラーフィルタオンアレイ構成の液晶パネルを得ること
ができ、産業的価値が大きい。

【０１１３】請求項２では、遮光領域が、液晶分子を配
向させるためのラビング処理時にラビング布によって擦
られる向きに関して段差の陰となる側に、色層合わせ領
域から４μｍ以上の幅で設置されるので、段差を隠す遮
光領域を最小限に留めることができ、開口率が向上す
る。すなわち、配向異常の発生はラビング方向と相関が
あり、段差の裏（陰）側のほうが段差の表側よりも発生
しやすいため、裏側に遮光領域を設置することが効果的
である。

【０１１４】請求項３では、遮光領域が信号線または走
査線を用いて形成される。このように、遮光領域が信号
線または走査線を用いて形成されるので、画素間境界部
の遮蔽にブラックマトリクス層を特別に形成する必要は
ない。

【０１１５】請求項４では、信号線または走査線の幅が
１４μｍ以下であるので、配向異常を確実に隠蔽するこ
とができる。すなわち、パターニングずれにより重なり
幅が最大になった場合、信号線または走査線の幅は、パ
ターニングずれ量３μｍと、合わせずれによって発生し
た重ね合わせの段差による配向異常を隠蔽するための幅
４μｍを考慮してラビング方向側に７μｍの幅である。
また、パターニングずれにより隣接カラーフィルター層
が最大限離れて設置された場合、信号線または走査線の
幅は、パターニングずれ量３μｍと、カラーフィルター
エッジによる配向異常を隠蔽するための幅４μｍを考慮
してラビング方向と反対側に７μｍの幅であるので合計
１４μｍ以下の幅とすることが効果的である。

【０１１６】請求項５では、カラーフィルター層上に樹
脂製オーバーコート層を有しないので、製造コストが削
減するとともに、オーバーコート層が省略した場合に生
じる配向異常を請求項１〜４の構成により隠蔽しかつ開
口率を向上させることができる。また、オーバーコート
層から水分が放出して表示欠陥となることもない。

【０１１７】この発明の請求項６記載の液晶パネルによ
れば、色層合わせ領域の各色の重ね合わせによって発生
する段差、または各層エッジによって発生する段差の傾
斜領域の表示領域表面となす角が１０度以上としたの
は、１０度以下の場合には配向異常の発生はないためで
あり、この段差を隠す遮光領域が、色層合わせ領域とさ
らに色層合わせ領域から片側または両側の表示領域に向
かって４μｍ以上の幅で設置されるので、配向異常を隠
蔽することができる。このため、液晶の配向の安定した
表示品質の良好なカラーフィルタオンアレイ構成の液晶
パネルを得ることができ、産業的価値が大きい。

【０１１８】請求項７では、遮光領域が、液晶分子を配
向させるためのラビング処理時にラビング布によって擦
られる向きに関して段差の陰となる側に、色層合わせ領
域から４μｍ以上の幅で設置されるので、段差を隠す遮
光領域を最小限に留めることができ、開口率が向上す
る。すなわち、配向異常の発生はラビング方向と相関が
あり、段差の裏（陰）側のほうが段差の表側よりも発生
しやすいため、裏側に遮光領域を設置することが効果的
である。

【０１１９】請求項８では、表示画素内にある段差の底
部から傾斜に沿って、段差の高さに対して１０％の高さ
の点と、９０％の高さの点を結ぶ直線の、表示領域表面
となす角度をテーパー角と定義しこれを１０度以上とす
ることで、表面段差の形状を特定することができる。

【０１２０】請求項９では、遮光領域が信号線または走
査線を用いて形成されるので、画素間境界部の遮蔽にブ
ラックマトリクス層を特別に形成する必要はない。

【０１２１】請求項１０では、信号線の走査線の幅が１
４μｍ以下であるので、請求項４と同様に配向異常を確
実に隠蔽することができる。

【０１２２】請求項１１では、カラーフィルター層上に
樹脂製オーバーコート層を有しないので、製造コストが
削減するとともに、オーバーコート層が省略した場合に
生じる配向異常を請求項６〜１０の構成により隠蔽しか
つ開口率を向上させることができる。また、オーバーコ
ート層から水分が放出して表示欠陥となることもない。

【０１２３】請求項１２では、請求項１から１１のいず
れかに記載の液晶パネルを作成するので、上記の作用効
果を有する液晶パネルを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の液晶パネル（オーバーコ
ート無し）を示す概略図

【図２】本発明の別の実施の形態の液晶パネル（オーバ
ーコート付き）を示す概略図

【図３】（ａ）本発明の実験例に用いたカラーフィルタ
ー基板を示す概略平面図（ｂ）本発明の実験例に用いたカラーフィルター基板を
示す断面図

【図４】本発明の実験例に用いた液晶パネルを示す概略
図

【図５】段差の傾斜テーパー角の定義を示す概略図

【図６】（ａ）配向異常領域の定義を示す概略平面図（ｂ）配向異常領域の定義を示す断面図

【図７】（ａ）設計上のソース線上のカラーフィルター
層の合わせ形態示す概略図（ｂ）設計上のソース線上の隣接するカラーフィルター
層がパターンニングずれによって、最も重なり幅が大き
くなった場合の合わせ形態示す概略図（ｃ）設計上のソース線上の隣接するカラーフィルター
層がパターンニングずれによって、最も離れた場合の形
態示す概略図

【図８】従来の液晶パネルを示す概略図

【符号の説明】

１ガラス基板２カラーフィルター層１５オーバーコート層２１ブラックマトリクス層２２カラーフィルター層（第１層目）２３カラーフィルター層（第２層目）２４カラーフィルター層（第３層目）２５カラーフィルター層の重ね合わせ部２６カラーフィルター層の重ね合わせ境界線２７カラーフィルター境界線２８カラーフィルター層エッジ３スイッチング素子３１ソース配線３２コンタクトホール４透明電極４１画素透明電極５液晶層６ラビング方向７表示領域表面７１表示画素８配向異常発生領域幅８１配向異常発生領域幅（山側）８２配向異常発生領域幅（谷側）８３配向異常発生領域長さ

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｇ０２Ｆ 1/1343 1/1368 1/1368 Ｆターム(参考） 2H048 BB01 BB07 BB08 BB28 BB42 2H090 LA01 LA04 LA15 MA07 MB01 2H091 FA02Y FD04 GA02 GA06 GA07 GA11 GA16 LA18 2H092 JA24 JB26 JB35 NA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スイッチング素子とカラーフィルター層
と透明電極膜を具備する基板と、対向する透明電極膜を
具備する基板とによって液晶材料を挟持してなる液晶パ
ネルであって、前記カラーフィルター層の色層合わせ領
域が、前記スイッチング素子と接続された信号線または
走査線上に設置され、色層合わせ領域の各色の重ね合わ
せによって発生する段差、または各層エッジによって発
生する段差が１．９μｍ以上であり、この段差を隠す遮
光領域が、色層合わせ領域とさらに色層合わせ領域から
片側または両側の表示領域に向かって４μｍ以上の幅で
設置されることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】色層合わせ領域の各色の重ね合わせによ
って発生する段差、または各層エッジによって発生する
段差を隠す遮光領域が、液晶分子を配向させるためのラ
ビング処理時にラビング布によって擦られる向きに関し
て段差の陰となる側に、色層合わせ領域から４μｍ以上
の幅で設置される請求項１記載の液晶パネル。
【請求項３】遮光領域が信号線または走査線を用いて
形成される請求項１または２記載の液晶パネル。
【請求項４】信号線または走査線の幅が１４μｍ以下
である請求項１から請求項３のいずれかに記載の液晶パ
ネル。
【請求項５】カラーフィルター層上に樹脂製オーバー
コート層を有しない請求項１から請求項４のいずれかに
記載の液晶パネル。
【請求項６】スイッチング素子とカラーフィルター層
と透明電極膜を具備する基板と、対向する透明電極膜を
具備する基板とによって液晶材料を挟持してなる液晶パ
ネルであって、前記カラーフィルター層の色層合わせ領
域が、前記スイッチング素子と接続された信号線または
走査線上に設置され、色層合わせ領域の各色の重ね合わ
せによって発生する段差、または各層エッジによって発
生する段差の傾斜領域の表示領域表面となす角が１０度
以上であり、この段差を隠す遮光領域が、色層合わせ領
域とさらに色層合わせ領域から片側または両側の表示領
域に向かって４μｍ以上の幅で設置されることを特徴と
する液晶パネル。
【請求項７】色層合わせ領域の各色の重ね合わせによ
って発生する段差、または各層エッジによって発生する
段差を隠す遮光領域が、液晶分子を配向させるためのラ
ビング処理時にラビング布によって擦られる向きに関し
て段差の陰となる側に、色層合わせ領域から４μｍ以上
の幅で設置される請求項６記載の液晶パネル。
【請求項８】表示画素内にある段差の底部から傾斜に
沿って、段差の高さに対して１０％の高さの点と、９０
％の高さの点を結ぶ直線の、表示領域表面となす角度が
１０度以上である請求項６または７記載の液晶パネル。
【請求項９】遮光領域が信号線または走査線を用いて
形成される請求項６から請求項８のいずれかに記載の液
晶パネル。
【請求項１０】信号線または走査線の幅が１４μｍ以
下である請求項６から請求項９のいずれかに記載の液晶
パネル。
【請求項１１】カラーフィルター層上に樹脂製オーバ
ーコート層を有しない請求項６から請求項１０のいずれ
かに記載の液晶パネル。
【請求項１２】請求項１から請求項１１のいずれかに
記載の液晶パネルを作成する液晶パネルの製造方法。