JP2003344638A - 液晶表示装置用カラーフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラス基板１０上に樹脂ブラックマトリックス
１１、その周縁部が重なる状態で着色画素１２が形成さ
れ、端部上に突起１３Ａ、１３Ｂを有するカラーフィル
タでも、液晶分子の配向を乱すことのないカラーフィル
タ、すなわち、平坦性を改善するオーバーコート層の形
成、カラーフィルタ表面の研磨などを行う必要のない液
晶表示装置用カラーフィルタを提供すること。 【解決手段】樹脂ブラックマトリックス１１の開口部四
辺の内、ラビング処理の逆方向側二辺の端部では端部上
の突起１３Ａが低くなるように、着色画素１２の周縁部
の重なる巾が狭くｗ１１、ｗ１２形成されたこと。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用カ
ラーフィルタに関するものであり、特に、樹脂ブラック
マトリックスと着色画素との重なりにより生じる突起を
有するカラーフィルタであっても、液晶分子の配向を乱
すことのない液晶表示装置用カラーフィルタに関する。 【０００２】 【従来の技術】図３は、液晶表示装置に用いられるカラ
ーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。ま
た、図４は、図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線に
おける断面図である。図３、及び図４に示すように、液
晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板
（３０）上に図１中の点線に示す略矩形状の開口部を有
するブラックマトリックス（３１）、着色画素（３２）
が形成されたものである。図３、及び図４はカラーフィ
ルタを模式的に示したもので、着色画素（３２）は９個
表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例
えば、対角１４インチの画面に数百μｍ程度の着色画素
が多数個配列されている。 【０００３】液晶表示装置の多くに用いられている、上
記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガ
ラス基板上にブラックマトリックスを形成してブラック
マトリックス基板とし、次に、このブラックマトリック
ス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わ
せして着色画素を形成するといった方法が広く用いられ
ている。 【０００４】ブラックマトリックス（３１）は、遮光性
を有するマトリックス状のものであり、着色画素（３
２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有
するものである。ブラックマトリックスは、カラーフィ
ルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものと
し、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光
を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコ
ントラストを向上させた画像にする機能を有している。 【０００５】このブラックマトリックス基板の製造に
は、ガラス基板（３０）上にブラックマトリックスの材
料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ_X ）な
どの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜
された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用
いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜
された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチング
レジストパターンの剥膜を行い、Ｃｒ、ＣｒＯ_X などの
金属薄膜からなるブラックマトリックス（３１）を形成
するといった方法がとられている。 【０００６】また、着色画素（３２）の形成は、このブ
ラックマトリックス基板上に、例えば、顔料などの色素
を分散させたネガ型のフォトレジストを用いて塗布膜を
設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形
成するといった方法がとられている。 【０００７】また、図５は、図３に示すカラーフィルタ
のＸ−Ｘ’線における断面図であるが、ブラックマトリ
ックスの材料として樹脂を用いた例を示すものである。
このカラーフィルタは、図４に示すカラーフィルタと同
様に、ガラス基板（３０）上にブラックマトリックス
（５１）、着色画素（５２）が形成されたものである。
このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（３
０）上に、例えば、ブラックマトリックス形成用の黒色
感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成
されたものであり、樹脂を用いて形成されたブラックマ
トリックスを樹脂ブラックマトリックス（５１）と称し
ている。 【０００８】樹脂ブラックマトリックスは、例えば、テ
レビなどのように、高輝度なバックライトを用いた際
に、クロムなどの金属をブラックマトリックスとして用
いたときに起こる液晶表示装置での内部反射を抑制する
ために、低反射の樹脂ブラックマトリックスが要望され
る場合、或いは、例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ ＰｌａｎｅＳ
ｗｉｃｈｉｎｇ）方式に用いたときに起こる液晶表示装
置での電界の乱れを抑制するために、高絶縁性の樹脂ブ
ラックマトリックスが要望される場合などに採用されて
いた。しかし、ブラックマトリックスは、クロムなどの
金属を用いたブラックマトリックスから、次第に樹脂ブ
ラックマトリックスへと移行が進んでいる。 【０００９】カラーフィルタを大量に製造する際には、
一基の液晶表示装置に対応したカラーフィルタを大サイ
ズのガラス基板に面付けした状態で製造する。例えば、
対角１４インチのカラーフィルタを５５０ｍｍ×６５０
ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けし、或い
は、対角１７インチのカラーフィルタを６５０ｍｍ×８
５０ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けして製
造する。 【００１０】カラーフィルタを面付けして大量に製造す
る際の、大サイズのガラス基板が、例えば、４５０ｍｍ
×５５０ｍｍ程度から５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度、６
５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度へと大サイズ化するに伴い、
ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属を
用い真空装置で薄膜を成膜するブラックマトリックスよ
りも、黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法に
よって形成する樹脂ブラックマトリックスの方が価格的
に有利なものとなり、次第に樹脂ブラックマトリックス
へと移行が進んでいる。この移行は、大サイズのガラス
基板が今後、９００ｍｍ×１１００ｍｍ程度へと更に大
サイズ化するに伴い著しくなるものと思われる。また、
環境に配慮してクロムなどの金属を用いることを回避す
る傾向もある。 【００１１】図６は、図３に示すカラーフィルタの中央
部分の着色画素（５２）近傍を拡大して示す平面図であ
り、また図７は、図５に示すカラーフィルタ断面の中央
部分の着色画素近傍を拡大して示す断面図である。図
６、及び図７において、樹脂ブラックマトリックス（５
１）のピッチ（Ｐ）は、例えば、１００μｍ程度、巾
（Ｗ）は２５μｍ程度のものである。前記のように、樹
脂ブラックマトリックス（５１）には、カラーフィルタ
の着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとする機
能をもたせてある。従って、着色画素（５２）は樹脂ブ
ラックマトリックス（５１）を基準にして、樹脂ブラッ
クマトリックスの図６中に斜線で示す開口部の四辺と着
色画素との間に隙間が生ぜぬように、着色画素の周縁部
を樹脂ブラックマトリックスの端部に重なる状態で形成
される。この重なる巾（ｗ１〜ｗ４）は、樹脂ブラック
マトリックス（５１）の開口部四辺において均等な巾と
し、着色画素を形成する際の位置ずれを十分に見込んだ
巾、例えば、７μｍ程度のものとしている。 【００１２】また、樹脂ブラックマトリックスは、クロ
ムなどの金属を用いたブラックマトリックスのように、
薄膜で高濃度を得ることはできず膜厚を厚くしなければ
ならず、図７に示すように、厚さ（Ｔ１）は、例えば、
１．３μｍ程度にして必要な高濃度を得るようにしてい
る。樹脂ブラックマトリックスの膜厚が、例えば、１．
３μｍ程度と厚くなると、図７に示すように、樹脂ブラ
ックマトリックス（５１）の端部上にその周縁部を重ね
て形成された着色画素（５２）は、周縁部が樹脂ブラッ
クマトリックス（５２）上にて突起（５３）となる。こ
の突起（５３）は、カラーフィルタの表面を凹凸のある
ものとし、平坦性を悪化させる。このような突起（５
３）のある、表面の平坦性が悪化したカラーフィルタを
液晶表示装置に用いると、突起の影響によって液晶分子
の配向が乱され、表示ムラなど表示品質を低下させるこ
とになる。 【００１３】図７において、例えば、厚さ（Ｔ１）１．
３μｍ程度の樹脂ブラックマトリックス（５１）の端部
上に、その周縁部を巾（ｗ１、ｗ３）７μｍ程度重ねて
厚さ（Ｔ２）１．５μｍ程度の着色画素（５２）を形成
した際には、突起（５３）の高さ（Ｈ１）は１．０μｍ
程度のものとなる。このようなカラーフィルタの表面の
平坦性を改善する方法として、例えば、図８に示すよう
に、カラーフィルタ上にオーバーコート層（８０）を形
成する方法があげられる。 【００１４】高さ１．０μｍ程度の突起（５３）を有す
るカラーフィルタ上に、熱流動性のある樹脂を用いて厚
さ１．５μｍ程度のオーバーコート層（８０）を設ける
と、塗布後のベーキングによって流動し表面の平坦性は
向上したものとなる。しかし、オーバーコート層（８
０）をカラーフィルタ上の全面に設けることはカラーフ
ィルタの歩留りを低下させ、また、カラーフィルタの透
過率を悪化させることとなり好ましい方法ではない。 【００１５】また、このようなカラーフィルタの表面の
平坦性を改善する他の方法として、例えば、図９に示す
ように、研磨によって突起（５３）を除去する、或いは
液晶分子の配向に影響のない程度にまで突起の高さ（Ｈ
４）を低くする方法があげられる。この方法は、例え
ば、平盤研磨機のプレート上の研磨パッドに研磨液を滴
下し、研磨パッド上にカラーフィルタ表面を加圧接触さ
せつつ回転させ、カラーフィルタ表面を平坦化するとい
った研磨方法によって行うものであるが、研磨作業その
ものが効率が悪く煩雑なものであり、また研磨後の洗浄
が十分に行われないと、突起の研磨片が異物としてカラ
ーフィルタ表面に再付着することもあり好ましい方法で
はない。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するためになされたものであり、ガラス基板上に樹
脂ブラックマトリックスが形成され、その周縁部が該樹
脂ブラックマトリックスの端部上に重なる状態で着色画
素が順次に形成され、該端部上に突起を有する液晶表示
装置用カラーフィルタであっても、液晶表示装置に用い
た際に液晶分子の配向を乱すことのない液晶表示装置用
カラーフィルタ、すなわち、突起を有するカラーフィル
タであっても、平坦性を改善するためのオーバーコート
層の形成、或いはカラーフィルタ表面の研磨などを行う
必要のない液晶表示装置用カラーフィルタを提供するこ
とを課題とするものである。 【００１７】 【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板上
に、略矩形状の開口部がマトリックス状に形成された樹
脂ブラックマトリックス、樹脂ブラックマトリックスの
前記開口部の端部に周縁部が重なる状態で着色画素が順
次形成され、該端部上に着色画素との重なりにより生じ
る突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタにおい
て、該樹脂ブラックマトリックスの開口部四辺の内、ラ
ビング処理の逆方向側二辺の端部では端部上の突起が低
くなるように、着色画素の周縁部の重なる巾を狭く形成
したことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタで
ある。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１は、本発明による液晶表示装置用カラ
ーフィルタの一実施例の１着色画素近傍を示す平面図で
ある。また、図２は、図１のＸ−Ｘ’線における断面図
である。図１、及び図２に示すように、本発明による液
晶表示装置用カラーフィルタは、ガラス基板（１０）上
に、樹脂ブラックマトリックス（１１）、着色画素（１
２）が順次に形成されたものである。樹脂ブラックマト
リックス（１１）のマトリックスは光を遮蔽し、図１中
斜線で示すマトリックス間は、光を透過する略矩形状の
開口部となっている。 【００１９】液晶表示装置に於いては、セル基板間の液
晶分子の配向を制御するために、液晶表示装置を構成す
るセル基板上、例えば、カラーフィルタ上に形成された
ポリイミド、ＰＶＡ、有機シランなどの配向膜の表面を
バフ布などでラビング処理を行うが、図１中に示す白太
矢印の指す方向はカラーフィルタ上に形成された配向膜
（図示せず）の表面へのラビング処理の方向を表してい
る。 【００２０】着色画素（１２）は、着色画素の周縁部が
樹脂ブラックマトリックスの端部に重なる状態で形成さ
れ、端部上には着色画素の重なった部分が突起（１３
Ａ、１３Ｂ）となっている。着色画素（１２）の周縁部
が樹脂ブラックマトリックス（１１）の端部に重なる巾
（ｗ１１、ｗ１２）は、樹脂ブラックマトリックスの開
口部四辺の内、ラビング処理の逆方向側（図中の白太矢
印の指す方向と反対方向側）二辺の端部においては狭く
なるように着色画素（１２）が形成されている。これに
より、重なる巾（ｗ１１、ｗ１２）が狭い部分の突起
（１３Ａ）の高さ（Ｈ２）は低いものとなっている。
（ｗ１２に対応した突起は図示せず）突起（１３Ａ）の
高さ（Ｈ２）が十分に低いものであると、突起は液晶分
子の配向を乱すことがなく、該当する画素中の液晶分子
の配向へ悪影響を与えることはない。 【００２１】一方、樹脂ブラックマトリックスの開口部
四辺の内、ラビング処理の順方向側（図中の白太矢印の
指す方向側）二辺の端部においては、着色画素（１２）
の周縁部が樹脂ブラックマトリックス（１１）の端部に
重なる巾（ｗ１３、ｗ１４）は狭くなるように形成され
ておらず、従って、重なる巾（ｗ１３、ｗ１４）が狭く
ない部分の突起（１３Ｂ）の高さ（Ｈ３）は低いものと
なっていない。（ｗ１４に対応した突起は図示せず） この突起（１３Ｂ）は液晶分子の配向を乱すことになる
が、樹脂ブラックマトリックス（１１）の巾（Ｗ）の
内、突起（１３Ｂ）のない平坦な部分（Ｗ−ｗ１３）が
ラビング処理の順方向側に残されているために、配向の
乱はこの平坦な部分間で解消されラビング処理の順方向
側に隣接する画素中の液晶分子の配向へ悪影響を与える
ことはない。 【００２２】具体的には、例えば、ピッチ（Ｐ）１００
μｍ程度、巾（Ｗ）２５μｍ程度の図１、及び図２に示
す樹脂ブラックマトリックス（１１）において、例え
ば、厚さ（Ｔ１）１．３μｍ程度の樹脂ブラックマトリ
ックス（１１）の端部上に、厚さ（Ｔ２）１．５μｍ程
度の着色画素（１２）を形成した際に、樹脂ブラックマ
トリックス（１１）の開口部四辺の内、ラビング処理の
逆方向側二辺の端部において重なる巾（ｗ１１、ｗ１
２）を３μｍ程度、また、ラビング処理の順方向側二辺
の端部において重なる巾（ｗ１３、ｗ１４）を１１μｍ
程度となるように着色画素（１２）を形成すると、３μ
ｍ程度の重なる巾（ｗ１１、ｗ１２）における突起（１
３Ａ）の高さ（Ｈ２）は０．５μｍ程度、１１μｍ程度
の重なる巾（ｗ１３、ｗ１４）における突起（１３Ｂ）
の高さ（Ｈ３）は１．０μｍ程度のものとなる。 【００２３】すなわち、高さ（Ｈ２）０．５μｍ程度の
突起（１３Ａ）は、液晶分子の配向へ悪影響を与えるこ
とはなく、また、高さ（Ｈ３）１．０μｍ程度の突起
（１３Ｂ）も液晶分子の配向へ悪影響を与えることはな
い。尚、図１、及び図２において、重なる巾（ｗ１３、
ｗ１４）は１１μｍ程度であり、前記図６における重な
る巾（ｗ１〜ｗ４）の７μｍ程度より広くなっている
が、突起の高さは共に１．０μｍ程度と同一の高さであ
る。これは重なる巾が７μｍ程度以上では突起の高さは
増加しないためである。 【００２４】通常、着色画素用のフォトマスクには、ブ
ラックマトリックスの開口部より一回り大きい、開口部
と略相似形のパターンを形成している。すなわち、着色
画素がブラックマトリックスの開口部周縁部で重なるよ
うに形成するためである。従来、カラーフィルタの製造
にあったては、着色画素と開口部との重なり巾が略均等
となるように、開口部の中心とフォトマスクパターンの
中心とを一致させるよう着色画素用のフォトマスクを配
置していた。しかし、本発明による液晶表示装置用カラ
ーフィルタを製造する際に、着色画素用のフォトマスク
をズラことで、上述した重なり部の高さを変えることが
可能となる。すなわち、フォトマスクをラビング処理の
順方向へｘ、ｙ共に片寄して設定する。図１における着
色画素（１２）の中心を樹脂ブラックマトリックス（１
１）の開口部の中心（Ｏ１）から（Ｏ２）へと片寄りさ
せて設定し露光を行うものである。 【００２５】具体的には、例えば、図６における均等な
重なる巾（ｗ１〜ｗ４）の７μｍ程度に対し、ラビング
処理の逆方向側二辺の端部において重なる巾（ｗ１１、
ｗ１２）が３μｍ程度となるように、着色画素（１２）
の中心（Ｏ２）を樹脂ブラックマトリックス（１１）の
開口部の中心（Ｏ１）からラビング処理の順方向へｘ、
ｙ共に４μｍ程度片寄せてフォトマスクを設定する。こ
れにより順方向側二辺の端部での重なる巾（ｗ１３、ｗ
１４）は１１μｍ程度となる。この際、突起（１３Ａ）
の高さ（Ｈ２）は０．５μｍ程度、突起（１３Ｂ）の高
さ（Ｈ３）は１．０μｍ程度となるが、液晶分子の配向
へ悪影響を与えることはない。 【００２６】また、本発明による液晶表示装置用カラー
フィルタを製造する際に、着色画素用のフォトマスクと
して着色画素（１２）パターンの中心（Ｏ２）を樹脂ブ
ラックマトリックス（１１）の開口部の中心（Ｏ１）か
らラビング処理の順方向へｘ、ｙ共に片寄りさせたフォ
トマスクを用いることによって良好な液晶表示装置用カ
ラーフィルタを製造するすることができる。 【００２７】 【発明の効果】本発明は、樹脂ブラックマトリックスの
開口部四辺の内、ラビング処理の逆方向側二辺の端部で
は端部上の突起が低くなるように、着色画素の周縁部の
重なる巾が狭く形成された液晶表示装置用カラーフィル
タであるので、樹脂ブラックマトリックスの端部上に重
なる状態で着色画素が形成され、端部上に突起を有する
液晶表示装置用カラーフィルタであっても、液晶表示装
置に用いた際に液晶分子の配向を乱すことのない液晶表
示装置用カラーフィルタとなる。すなわち、突起を有す
るカラーフィルタであっても、平坦性を改善するための
オーバーコート層の形成、或いはカラーフィルタ表面の
研磨などを行う必要のない廉価な液晶表示装置用カラー
フィルタとなる。これにより、液晶表示装置とした場合
であってもコントラストの低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの
一実施例の１着色画素近傍を示す平面図である。 【図２】図１のＸ−Ｘ’線における断面図である。 【図３】液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一
例を模式的に示した平面図である。 【図４】図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線におけ
る断面図である。 【図５】樹脂ブラックマトリックスを用いた図３に示す
カラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。 【図６】図３に示すカラーフィルタの中央部分の着色画
素近傍を拡大して示す平面図である。 【図７】図５に示す樹脂ブラックマトリックスを用いた
カラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。 【図８】オーバーコート層を形成したカラーフィルタの
説明図である。 【図９】研磨によって突起の高さを低くしたカラーフィ
ルタの説明図である。 【符号の説明】 １０、３０…ガラス基板 １１、５１…樹脂ブラックマトリックス １２、３２、５２…着色画素 １３Ａ、１３Ｂ、５３…突起 ３１…ブラックマトリックス ８０…オーバーコート層 Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４…突起の高さ Ｏ１…樹脂ブラックマトリックスの開口部の中心 Ｏ２…着色画素の中心 Ｐ…樹脂ブラックマトリックスのピッチ Ｔ１…樹脂ブラックマトリックスの厚さ Ｔ２…着色画素の厚さ Ｗ…樹脂ブラックマトリックスの巾 ｗ１〜ｗ４…開口部四辺に均等に重なる巾 ｗ１１、ｗ１２…開口部四辺の内、ラビング処理の逆方
向側二辺の端部において重なる巾 ｗ１３、ｗ１４…開口部四辺の内、ラビング処理の順方
向側二辺の端部において重なる巾

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA02 BB01 BB02 BB07 BB08 BB42 2H091 FA02X FA02Y FA02Z FA35X FA35Y FA35Z FD04 GA06 LA30

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ガラス基板上に、略矩形状の開口部がマト
   リックス状に形成された樹脂ブラックマトリックス、樹
   脂ブラックマトリックスの前記開口部の端部に周縁部が
   重なる状態で着色画素が順次形成され、該端部上に着色
   画素との重なりにより生じる突起を有する液晶表示装置
   用カラーフィルタにおいて、該樹脂ブラックマトリック
   スの開口部四辺の内、ラビング処理の逆方向側二辺の端
   部では端部上の突起が低くなるように、着色画素の周縁
   部の重なる巾を狭く形成したことを特徴とする液晶表示
   装置用カラーフィルタ。