JP2005017486A - 液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明導電膜を損傷させることなく柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の黒欠陥を修正することのできる液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法を提供すること。
【解決手段】１）レーザ修正装置のレーザ光の波長を吸収する吸収層が薄膜状に積層された転写フィルムを用いて、黒欠陥１０上に吸収層１５を熱転写し、２）熱転写した吸収層にレーザ修正装置のレーザ光を照射し、黒欠陥を修正すること。１）レーザ修正装置のレーザ光の波長を吸収する染料で黒欠陥を染色し、２）染色した黒欠陥１０’にレーザ修正装置のレーザ光を照射し、黒欠陥を修正すること。
【選択図】図２

Description

【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、柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の形成中に発生した黒欠陥を修正する際に、透明導電膜を損傷させずに黒欠陥を修正することのできる液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４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５は、図４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４、及び図５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（４）は、ガラス基板（４０）上にブラックマトリックス（４１）、着色画素（４２）、及び透明導電膜（４３）が順次に形成されたものである。
図４、及び図５はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（４２）は１２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１７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し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス（４１）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（４２）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り、透明導電膜（４３）は、透明な電極として設けられたものである。
【０００４】
ブラックマトリックス（４１）は、着色画素（４２）間のマトリックス部（４１Ａ）と、着色画素（４２）が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部（４１Ｂ）とで構成されている。
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（４０）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（４１）を形成するといった方法がとられている。
或いは、ガラス基板（４０）上に、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ブラックマトリックス（４１）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（４２）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。
また、透明導電膜（４３）の形成は、着色画素が形成されたブラックマトリックス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【０００７】
このカラーフィルタの製造中に発生するブラックマトリックス、及び着色画素の形状欠陥は、黒欠陥と白欠陥に大別される。黒欠陥は、異物などによって発生したもので、黒点状に見える余分に形成されてしまったものである。また、白欠陥は、フォトレジスト中の気泡などによって発生したもので、白点状に見える欠落部が形成されてしまったものである。
【０００８】
例えば、上記ブラックマトリックス基板の製造において、フォトマスクに異物が付着していると、図３（ａ）に示すように、ブラックマトリックス部（４１Ａ）以外の部分にクロムの黒欠陥（３０Ａ）が発生する。
このクロムの黒欠陥（３０Ａ）に対しては、レーザ光を用いた蒸発加工による除去が知られており、レーザ修正装置により黒欠陥の修正が行われる（非特許文献１参照）。
【０００９】
また、例えば、上記着色画素の形成において、フォトマスクに異物が付着していると、図３（ｂ）に示すように、着色画素（４２）内に白欠陥（３０Ｂ）が発生する。この着色画素の白欠陥は、ガラス基板上におけるフォトレジストの弾き、フォトレジスト中の気泡などによっても発生する。
この着色画素の白欠陥（３０Ｂ）に対しては、同色のフォトレジストを欠落部に滴下して硬化させる方法や、同色の薄膜フィルムを熱転写させる方法により白欠陥の修正が行われる（特許文献１参照）。
【００１０】
このようにして製造された、前記図４、及び図５に示すカラーフィルタ（４）は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。液晶表示装置は、このようなカラーフィルタを内蔵することにより、フルカラー表示が実現し、その応用範囲が飛躍的に広がり、液晶カラーＴＶ、ノート型ＰＣなど液晶表示装置を用いた多くの商品が創出された。
液晶表示装置自体の改善や、多様な液晶表示装置の開発、実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して下記のような、種々な機能が付加されるようになった。
【００１１】
１）スペーサー機能
従来の液晶表示装置に於いては、基板間にギャップを形成するために、スペーサー（ビーズ）を散布している。このスペーサーは透明な粒子であることから、基板間にスペーサーが存在することによって、スペーサー近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光もれを生じ、コントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼす、などの問題を有していた。
【００１２】
このような問題を解決する技術として、画素間のブラックマトリックスの位置にスペーサー機能を有する柱状スペーサー（突起部）を形成する方法が開発された。図６に示すように、このような液晶表示装置用カラーフィルタ（６）は、ブラックマトリックス（４１）上方の透明導電膜（４３）上にスペーサー機能を有する突起部としての柱状スペーサー（６４）が形成されている。
【００１３】
この液晶表示装置用カラーフィルタ（６）を用いた液晶表示装置には、柱状スペーサー（６４）が画素内を避けた位置に形成されているので、上記コントラストの改善がみられる。
柱状スペーサー（６４）の水平断面形状は、例えば、円形であり、その巾（直径）（Ｗ１）は１２〜３０μｍ程度、高さ（Ｈ１）は１〜６μｍ程度であり、透明なフォトレジストを用いて形成される。
【００１４】
２）配向分割機能
従来の液晶表示装置に於いては、液晶分子を一様に配向させるために、液晶を挟持する両基板に設けられた透明導電膜上に、予めポリイミドを塗布し、その表面に一様なラビング処理をしておく。
しかし、多くの液晶表示装置に用いられているＴＮ型液晶においては、原理的に広い視野角を得ることは困難であり、中間調表示状態では斜め視角において光がもれ、コントラストが低下し表示品質が悪化する。すなわち、コントラストの良好な視野角は狭いといった問題を有していた。
【００１５】
このような問題を解決する一技術として、一画素内での液晶分子の配向方向が一方向でなく、複数の方向になるように制御し、複数の方向で均一な中間調表示をするようにした、すなわち視野角の広い、配向分割垂直配向型液晶表示装置（ＭＶＡ、Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ−ＬＣＤ）が開発された。
【００１６】
図７は、このＭＶＡ−ＬＣＤの原理を説明するものであり、電圧印加時の状態では、白太矢印で示すように、一画素内で配向制御用突起（２２ａ）〜配向制御用突起（２３）間の液晶分子は、図中左斜めに傾斜し、配向制御用突起（２３）〜配向制御用突起（２２ｂ）間の液晶分子は、右斜めに傾斜する。すなわち、ラビング処理に代わり、突起を設けることにより液晶分子の配向を制御するものである。
図７に示す例では、一画素が２分割されたものとなり、一画素内で液晶分子の傾斜方向が２方向になり視野角特性の優れた液晶表示装置となる。
【００１７】
図８（ａ）、（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。この例では、配向制御用突起（８３）は、一画素内で９０°屈曲させてある。
また、図９（ａ）、（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、この別な例は、平面形状が円形の配向制御用突起（９３）が形成されたカラーフィルタである。
このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、電圧印加時に液晶分子は、いわば無限の方向に傾斜する、すなわち、一画素が無限に分割されたものとなり、図９（ｃ）に示すように、視野角特性の優れた液晶表示装置となる。
【００１８】
上記平面形状がストライプ状の配向制御用突起（８３）のＡ−Ａ’線の断面形状は、例えば、三角形、かまぼこ状であり、その巾（Ｗ２）は６〜２０μｍ程度、高さ（Ｈ２）は１．２〜１．４μｍ程度である。また、平面形状が円形の配向制御用突起（９３）の巾（Ｗ３）、高さ（Ｈ３）は、ストライプ状の配向制御用突起（８３）の各々と同程度である。これらは、透明なフォトレジストを用いて形成される。
【００１９】
図４に示すカラーフィルタ（４）に追加される機能としては、上記１）スペーサー機能、２）配向分割機能の他に、高信頼性機能、透過・反射併用機能、分光特性調整機能などがあげられる。これら諸機能の内、そのカラーフィルタの用途、仕様にもとづき１機能或いは複数の機能が図４に示すカラーフィルタ（４）に追加される。
【００２０】
しかし、上記柱状スペーサー（突起部）（６４）、及び配向制御用突起（２３）の形成において、黒欠陥が発生した際に、前記クロムの黒欠陥の修正に用いたレーザ修正装置で黒欠陥の修正を試みても、柱状スペーサー及び配向制御用突起における黒欠陥を修正することは困難である。
これは、これらの黒欠陥を構成している透明な樹脂のレーザ光吸収が、透明導電膜のレーザ光吸収より小さく、従って、これらの黒欠陥は、透明導電膜上に形成されているにもかかわらず、透明導電膜が先に損傷を受けてしまうからである。
【００２１】
【非特許文献１】
工業調査会、「フォトマスク技術のはなし」第２章基本技術、７２頁、第４章修正技術、１７７頁
【特許文献１】
特開平１１−１６７０１８号公報
【００２２】
【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、透明なフォトレジストを用いて柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起を形成する際に透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置を用いて修正しても、透明導電膜を損傷させることなく柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の黒欠陥を修正することのできる液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法を提供することを課題とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法において、透明なフォトレジストを用いた柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の形成時に透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置によって修正する際に、
１）レーザ修正装置のレーザ光の波長を吸収する吸収層が薄膜状に積層された転写フィルムを用いて、黒欠陥上に吸収層を熱転写し、
２）熱転写した吸収層にレーザ修正装置のレーザ光を照射することにより、透明導電膜を損傷させることなく黒欠陥を修正することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法である。
【００２４】
また、本発明は、透明基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法において、透明なフォトレジストを用いた柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の形成時に透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置によって修正する際に、
１）レーザ修正装置のレーザ光の波長を吸収する染料で黒欠陥を染色し、
２）染色した黒欠陥にレーザ修正装置のレーザ光を照射することにより、透明導電膜を損傷させることなく黒欠陥を修正することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法である。
【００２５】
【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（ａ）は、透明なフォトレジストを用いて配向制御用突起を形成する際に透明導電膜上に発生した黒欠陥が修正される前の液晶表示装置用カラーフィルタの一例の平面図である。また、図１（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線の断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、この一例の液晶表示装置用カラーフィルタは、透明基板（１４）上にブラックマトリックス（１１）、着色画素（１２）、透明導電膜（１３）、配向制御用突起（１９）が順次に形成されたものであり、透明導電膜上に黒欠陥（１０）が発生している。
【００２６】
本発明においては、透明な樹脂からなる配向制御用突起の黒欠陥（１０）が、レーザ光による蒸発加工で修正が可能となるように、図２（ａ）に示すように、黒欠陥（１０）上にレーザ光を吸収する吸収層（１５）を熱転写によって設けた後に、この吸収層にレーザ光を照射し、吸収層の発熱によって透明導電膜を損傷させず黒欠陥を修正する方法である。
【００２７】
吸収層に使用する材料としては、カーボンもしくは修正装置のレーザ光に光吸収をもつ色素を用いることが好ましい。顔料及び染料は、レーザ光の波長に合致する吸収を有するものを選択し易いので、ＹＡＧレーザやＨｅ−Ｃｄレーザなど任意の波長を持つレーザを使用することが可能となる。例えば、シアニン系色素の場合、適切な色素を選択することで、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ（基本波、２〜４倍高調波）、Ａｒレーザなど種々のレーザを使用することが可能になる。
吸収層が薄膜状に積層された転写フィルムを用いて、例えば、黒欠陥及びその周辺を所要形状とするパターンを熱転写させた後に、レーザ光を黒欠陥部のみに照射して黒欠陥をその部分の吸収層とともに蒸発させ、残留している周辺部の吸収層を除去するといった方法をとる。
【００２８】
また、本発明においては、透明な樹脂からなる配向制御用突起の黒欠陥（１０）が、レーザ光による蒸発加工で修正が可能となるように、図２（ｂ）に示すように、黒欠陥をレーザ光を吸収する染料によって染色した後に、染色した黒欠陥（１０’）のみにレーザ光を照射し、染色した黒欠陥（１０’）を蒸発させ修正する方法である。
染色に用いる染料は、黒欠陥（１０）を構成する透明な樹脂の種類によって染色可能な染料の種類が制約されるため、この場合のレーザは、使用する染料の吸収に合わせたレーザ光を選択することになる。
透明な樹脂の染色に適した染料を選択し、選択した染料を用いて染色液を調製する。例えば、この染色液を黒欠陥及びその周辺に滴下、乾燥させた後に、レーザ光を黒欠陥部のみに照射して黒欠陥を蒸発させ、残留している周辺部の染色液を除去するといった方法をとる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、透明なフォトレジストを用いた柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の形成時に透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置によって修正する際に、１）レーザ修正装置のレーザ光の波長を吸収する吸収層が薄膜状に積層された転写フィルムを用いて、黒欠陥上に吸収層を熱転写し、２）熱転写した吸収層にレーザ修正装置のレーザ光を照射し、黒欠陥を修正するので、透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置を用いて修正しても、透明導電膜を損傷させることなく柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の黒欠陥を修正することのできる液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法となる。
【００３０】
また、本発明は、透明なフォトレジストを用いた柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の形成時に透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置によって修正する際に、１）レーザ修正装置のレーザ光の波長を吸収する染料で黒欠陥を染色し、２）染色した黒欠陥にレーザ修正装置のレーザ光を照射し、黒欠陥を修正するので、透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置を用いて修正しても、透明導電膜を損傷させることなく柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の黒欠陥を修正することのできる液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、透明導電膜上に発生した黒欠陥が修正される前の液晶表示装置用カラーフィルタの一例の平面図である。
（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線の断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明における黒欠陥の修正方法の説明図である。
【図３】（ａ）は、黒欠陥の説明図である。
（ｂ）は、白欠陥の説明図である。
【図４】液晶表示装置用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５】図４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】柱状スペーサー付き液晶表示装置用カラーフィルタの一例の断面図である。
【図７】ＭＶＡ−ＬＣＤの原理の説明図である。
【図８】（ａ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤ用カラーフィルタの一例の平面図である。
（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線の断面図である。
【図９】（ａ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤ用カラーフィルタの別な例の平面図である。
（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ’線の断面図である。
（ｃ）は、（ａ）における視野角特性の説明図である。
【符号の説明】
４・・・・・カラーフィルタ
６・・・柱状スペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタ
８、９・・・配向制御用突起を設けた液晶表示装置用カラーフィルタ
１０・・・配向制御用突起の黒欠陥
１０’・・・配向制御用突起の染色した黒欠陥
１１、４１・・・ブラックマトリックス
１２、４２・・・着色画素
１３、４３・・・透明導電膜
１４・・・透明基板
１５・・・吸収層
１９・・・配向制御用突起
２０・・・ＴＦＴ側基板
２１・・・液晶分子
２２ａ、２２ｂ、２３・・・配向制御用突起
３０Ａ・・・クロムの黒欠陥
３０Ｂ・・・着色画素の白欠陥
４０・・・ガラス基板
４１Ａ・・・マトリックス部
６４・・・柱状スペーサー
８０・・・ＭＶＡ−ＬＣＤ
８３・・・平面形状がストライプ状の配向制御用突起
９３・・・平面形状が円形の配向制御用突起
Ｈ１・・・柱状スペーサーの高さ
Ｈ２、Ｈ３・・・配向制御用突起の高さ

Claims (2)

1. 透明基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法において、透明なフォトレジストを用いた柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の形成時に透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置によって修正する際に、
   １）レーザ修正装置のレーザ光の波長を吸収する吸収層が薄膜状に積層された転写フィルムを用いて、黒欠陥上に吸収層を熱転写し、
   ２）熱転写した吸収層にレーザ修正装置のレーザ光を照射することにより、透明導電膜を損傷させることなく黒欠陥を修正することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法。
2. 透明基板上にブラックマトリックス、着色画素、透明導電膜、柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法において、透明なフォトレジストを用いた柱状スペーサー及び／又は配向制御用突起の形成時に透明導電膜上に発生した黒欠陥をレーザ修正装置によって修正する際に、
   １）レーザ修正装置のレーザ光の波長を吸収する染料で黒欠陥を染色し、
   ２）染色した黒欠陥にレーザ修正装置のレーザ光を照射することにより、透明導電膜を損傷させることなく黒欠陥を修正することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの修正方法。

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