JP2007226085A - カラーフィルタ基板とその製造方法、及びカラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造工数を低減しつつ遮光性の良好なカラーフィルタ基板を提供する。
【解決手段】 少なくとも３原色を含む互いに異なる色の着色部１６Ｒ、Ｇ、Ｂを有するカラーフィルタ１３と、カラーフィルタ１３の一部を含み、カラーフィルタ１３の当該一部上にカラーフィルタ１３の色と異なる色の層１８Ｇ、１８Ｂを重ねて形成した遮光部１２と、カラーフィルタ１３の他の一部上に、遮光部１２の上面の高さに合わせるように形成される平坦化層１４を有する構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、携帯電話や電子手帳などの携帯情報機器、パーソナルコンピュータのモニタ等に用いられるカラー液晶表示装置、このカラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板及びこのカラーフィルタ基板の製造方法に関する。

従来より、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板は、ＲＢＧ等の３原色の着色部を、３原色が繰り返すように並べて形成したものが一般的である。このように、着色部を並べて形成する構成においては、隣り合う色の混色を防止する必要があるため、着色部の間にブラックマトリックスを配設することによって、または、隣り合う着色部の端部同士を重ね合わせることによって、遮光を行なう構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２５９３６４４号公報

しかしながら、着色部を形成する工程と別にブラックマトリックスを形成する工程を行なって、着色部の間にブラックマトリックスを配設する場合には、ブラックマトリックスを形成する工程において、フォトリソグラフィー法により、ブラックマトリックス用の溶液の塗布工程、その他、露光、現像等の工程が必要となり、カラーフィルタ基板の製造ための全体的な工数が多くなる。工数は、カラーフィルタ基板の製造コスト低減のためには少ないほうが望ましい。

また、隣り合う着色部の端部同士を重ね合わせて、遮光を行なう構成では、重ね合わせが隣り合う２色の着色部で行なわれるため、他の１色に対応する波長の光が透過してしまい、遮光性が十分でないという問題がある。加えて、この構成では、着色部を形成する工程と別に、画像表示部を囲むように配設されるいわゆる額縁部をブラックマトリックスと同様に形成する必要があり、上述したのと同様の事情がある。

本発明は、かかる事情に鑑み、製造工数を低減しつつ遮光性の良いカラーフィルタ基板とその製造方法、及びカラーフィルタ基板を備えたカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明のカラーフィルタ基板は、少なくとも３原色を含む互いに異なる色の着色部を有するカラーフィルタと、前記カラーフィルタの一部を含み、前記カラーフィルタの前記一部上に当該カラーフィルタの色と異なる色の層を重ねることにより少なくとも３原色を重ねて形成した遮光部とを有する。また、前記カラーフィルタの他の一部上に、前記遮光部の上面の高さに合わせるように形成される平坦化層と、前記遮光部の上面及び前記平坦化層の上面の上側に形成された透明電極とを有する。

したがって、少なくとも３原色を重ね合わせた遮光部によって、遮光部を形成するための単独の工程が不要となり、製造工数を低減しつつ遮光性が良好であり、低コストで良好な品質のカラーフィルタ基板が提供される。このカラーフィルタ基板は、カラー液晶表示装置に搭載されるにあたり、透過型、反射型、半透過型等、どのようなタイプのカラー液晶表示装置にも適用可能である。

さらに、透明電極の下面に接する酸化ケイ素層を設けたり、透明電極の下面に接する面にプラズマアッシングを行うことにより、透明基板の接着性が向上し、さらに良好な品質のカラーフィルタ基板が提供される。酸化ケイ素層の形成、プラズマアッシング処理は、何れか一方のみを行っても良いし、両方を行なってもよい。

また、本発明のカラー液晶表示装置では、上述のようなカラーフィルタ基板を備えている。したがって、少なくとも３原色を重ね合わせた遮光部によって、遮光部を形成するための単独の工程が不要となり、製造工数を低減しつつ遮光性の良好な、低コストで良好な品質のカラーフィルタ基板を搭載し、低コストで良好な品質のカラー液晶表示装置が提供される。カラー液晶表示装置のタイプは、透過型、反射型、半透過型等、どのようなタイプであっても良い。

また、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法では、少なくとも３原色を含む互いに異なる色の着色部を有するカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、カラーフィルタの一部上に当該カラーフィルタの色と異なる色の層を重ねることにより少なくとも３原色を重ねてカラーフィルタの前記一部を含む遮光部を形成する遮光部形成工程とを有する。また、カラーフィルタの他の一部上に、遮光部の上面の高さに合わせるように平坦化層を形成する平坦化層形成工程と、遮光部の上面及び平坦化層の上面の上側に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有する。

したがって、少なくとも３原色を重ね合わせて遮光部を形成することによって、遮光部を形成するための単独の工程が不要となり、製造工数を低減しつつ遮光性が良好であるから、低コストで良好な品質のカラーフィルタ基板、カラー液晶表示装置の製造に寄与するカラーフィルタ基板の製造方法が提供される。製造されるこのカラーフィルタ基板は、カラー液晶表示装置に搭載されるにあたり、透過型、反射型、半透過型等、どのようなタイプのカラー液晶表示装置にも適用可能である。この製造方法には、フォトリソグラフィー法を適用することが可能である。

また、カラーフィルタ形成工程が、３原色の着色部のうちの１色の着色部を形成するための第１の液体を塗付する第１の塗布工程と、３原色の着色部のうちの他の１色の着色部を形成するための第２の液体を塗付する第２の塗布工程と、３原色の着色部のうちの残りの１色の着色部を形成するための第３の液体を塗付する第３の塗布工程とを有するようにすることができる。そして、遮光部形成工程が、第１の塗付工程で塗付された第１の液体によって形成された第１の層の上側に、第２の塗付工程と同時に第２の液体を塗付する第１の工程と、第１の工程で塗付された第２の液体によって形成された第２の層の上側に、第３の塗付工程と同時に第３の液体を塗付する第２の工程とを有することとすることができる。このようにすれば、遮光部形成工程をカラーフィルタ形成工程と並行して行って遮光部を形成することによって、遮光部を形成するための単独の工程が不要となり、製造工数を低減しつつ遮光性が良好であるから、低コストで良好な品質のカラーフィルタ基板、カラー液晶表示装置の製造に寄与するカラーフィルタ基板の製造方法が提供される。

さらに、透明電極の下面に接する酸化ケイ素層を形成する酸化ケイ素層形成工程を有することとしたり、透明電極の下面に接する面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程を有することとしたりすると、透明基板の接着性が向上し、さらに良好な品質のカラーフィルタ基板が提供される。酸化ケイ素層形成工程、プラズマアッシング工程は、何れか一方のみを行っても良いし、両方を行なってもよい。

本発明によれば、少なくとも３原色を重ね合わせた遮光部によって、遮光部を形成するための単独の工程が不要となり、製造工数を低減しつつ遮光性を良好にすることができるから、低コストで良好な品質のカラーフィルタ基板を提供することができる。

本発明のカラーフィルタ基板は、基板上に複数色の着色部が形成されたカラーフィルタ基板であって、複数の着色部を重ねることにより可視光を吸収する黒色の遮光部と、カラーフィルタ基板上の遮光部が設けられていない部分に、遮光部の上面の高さに合わせるように形成される平坦化層をそなえている。

あるいは、本発明のカラーフィルタ基板は、基板上に少なくとも三原色を含む互いに異なる色の着色部が形成されたカラーフィルタ基板であって、三原色の着色部が積層されて形成される遮光部と、着色部の上の遮光部が設けられていない領域に、遮光部の上面の高さに合わせるように形成される平坦化層を備えている。

また、本発明は、第一色に着色された第一の着色領域と、第二色に着色された第二の着色領域と、第三色に着色された第三の着色領域と、遮光領域とを有し、第一色、第二色、第三色が互いに異なるとともに三原色を構成するカラーフィルタ基板の製造方法に関し、基板上の第一の着色領域と前記遮光領域に第一色の着色層を形成する工程と、基板上の第二の着色領域と遮光領域に第二色の着色層を形成する工程と、基板上の第三の着色領域と遮光領域に第三色の着色層を形成する工程と、第一の着色領域、第二の着色領域、第三の着色領域に平坦化層を設けることにより、該カラーフィルタ基板の表面を平坦化する平坦化層形成工程と、を備えている。さらに、平坦化層上に酸化ケイ素層を形成する酸化ケイ素層形成工程、または、平坦化層上をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程を有することとした。

また、本発明は、少なくとも三原色を含む互いに異なる色の着色部が形成されたカラーフィルタ基板と、対向電極が形成された対向基板と、カラーフィルタ基板上に形成された透明電極と対向電極の間に設けられた液晶を備えるカラー液晶表示装置に関し、カラーフィルタ基板が、三原色の着色部が積層されて形成される遮光部と、着色部の上の遮光部が設けられていない領域に、遮光部の上面の高さに合わせるように形成される平坦化層と、を備えるとともに、透明電極が遮光部の上面及び平坦化層の上面に形成されている。さらに、透明電極の下面に接する酸化ケイ素層を設けた。あるいは、透明電極の下面に接する面がプラズマアッシング処理されている。

以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１に本実施例のカラーフィルタ基板及びこれを備えた透過型のカラー液晶表示装置の断面図を模式的に示す。カラー液晶表示装置１００は、カラーフィルタ基板１と、カラーフィルタ基板１に対向配置された対向基板２と、カラーフィルタ基板１と対向基板２との間に形成された液晶層３と、カラーフィルタ基板１の外側に配設された下偏光板４と、対向基板２の外側に配設された上偏光板５とを有している。

図２に、図１の一部を拡大して示す。図示するように、カラーフィルタ基板１は、ガラスによって構成された透明基板１１と、透明基板１１の液晶層３側の表面に形成され後述する３原色で着色されたカラーフィルタ１３と、カラーフィルタ１３の一部を含み遮光を行う遮光部１２と、カラーフィルタ１３の他の一部上にカラーフィルタ１３に重なり合うように形成された平坦化膜１４と、平坦化膜１４の液晶層３側の面に所定のパターンで形成された透明電極１５と、透明電極１５の液晶層３側の面に設けられた図示しないポリイミド製の配向膜を有している。

対向基板２は、ガラスによって構成された透明基板２１と、透明基板２１の液晶層３側の表面に所定のパターンで形成された対向電極２２と、対向電極２２の液晶層３側の面に設けられた図示しない配向膜を有している。ここでは、液晶層３を、カラーフィルタ基板１と対向基板２との間に封入される液晶３１と、液晶３１をカラーフィルタ基板１と対向基板２との間に封入するとともにカラーフィルタ基板１と対向基板２との間隔を所定の大きさに設定するためのシール材３２と、透明電極１５と透明電極２２との間に位置し、シール材３２とともにカラーフィルタ基板１と対向基板２との間隔を所定の大きさに設定するためのスペーサ３３として見做している。カラーフィルタ基板１と対向基板２と液晶層３によって表示パネル６が構成され、下偏光板４と上偏光板５は、表示パネル６を挟み込むように対をなして配設されている。

カラーフィルタ１３は、光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のそれぞれの色で着色された層である。カラーフィルタ１３は、遮光部１２を構成する部分以外の部分であって周縁部１７を除く部分を着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂとして有しており、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂで、透過光をそれぞれの色で着色している。

なお周縁部１７の色は赤色（Ｒ）であり、図１における左右方向における左端の着色部１６Ｒと同色となっている。これは、後述するように、周縁部１７とこの着色部１６Ｒは同一の工程で形成されるためである。また、カラーフィルタ１３の、遮光部１２を構成する部分は、かかる周縁部１７及び着色部１６Ｒと同色である。これも同様の理由による。

着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂは、図１、図２における左右方向において、遮光部１２によって区切られた態様で多数回、周期的に繰り返すように形成されている。なお、カラーフィルタ１３は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に代えて、マゼンタ、イエロー、シアンの３色の着色部で形成しても良い。なお、本出願において、３原色とは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のみならず、マゼンタ、イエロー、シアンの３色であってもよい。また、カラーフィルタ１３は、これらの３色のみならず、他の色の着色部を含むものであっても良い。たとえば、３原色を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色としたときに、さらにシアンを含むようにしても良い。このように着色部は少なくとも３原色を含む互いに異なる色で構成すればよい。

透明電極１５は、カラー液晶表示装置１００がパッシブ型であるため、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂが周期的に配設された図１の左右方向に交差するパターンでコモンラインとして形成されるが、カラー液晶表示装置１００がアクティブ型である場合には、パターンニングせず、成膜用のマスクを用いて成膜したままの状態を電極としてよい。

図３に他の実施例の反射型のカラー液晶表示装置１００の断面図を示す。図示するように、カラー液晶表示装置１００は、図１に示した透過型でなく、反射型であっても良い。図１に示した透過型のカラー液晶表示装置１００と重複する部分は同じ符号を図示するに留め説明を省略する。この反射型のカラー液晶表示装置１００は、外光を反射させるための反射層としての金属反射膜７を、透明基板１１とカラーフィルタ１３との間に有している。図１に示した透過型のカラー液晶表示装置１００に備えられていた下偏光板４は備えていない。上偏光板５には、金属反射膜７で反射して位相がずれた光を戻すための１／４波長板や、金属反射膜７で正反射した光のまぶしさを防止するための散乱機能を付加させるとよい。

図４にさらに他の実施例の半透過型のカラー液晶表示装置１００の断面図を示す。図示するように、カラー液晶表示装置１００は、図１に示した透過型、図３に示した反射型でなく、半透過型であっても良い。図１、図３に示した透過型、反射型のカラー液晶表示装置１００と重複する部分は同じ符号を図示するに留め説明を適宜省略する。この半透過型のカラー液晶表示装置１００に設けられた金属反射膜７には、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂのそれぞれに対応する部分の一部が除去されて孔７１が形成されている。そのため、この各着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂは、反射部及び透過部の両方の機能がある。

これらの構成のカラー液晶表示装置１００において、遮光部１２と、カラーフィルタ１３と、平坦化膜１４と、透明電極１５とは、同様のパターンで形成されており、この点で、何れのカラー液晶表示装置１００においてもカラーフィルタ基板１の構成は共通のものとなっている。

このような共通の構成のうち、遮光部１２及びカラーフィルタ１３の形成パターンの一部を拡大した平面図を図５に示す。図５における左右方向は、図１、図２における左右方向に一致している。遮光部１２は、格子形状に形成された格子状部としてのブラックマトリックス４１を有している。ブラックマトリックス４１は着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂの透過光の混色を防止するものである。カラーフィルタ１３は、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂがブラックマトリックス４１の格子形状に対応し、互いに区切られた長方形のアイランド状となるように構成されている。１組の着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂは、１画素に相当する領域を構成している。

図２に示したように、遮光部１２は、カラーフィルタ１３の一部、具体的には赤色の層１８Ｒの一部を含んでおり、この一部上に、この部分のカラーフィルタ１３の色である赤色（Ｒ）と異なる２色すなわち緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の層１８Ｇ、１８Ｂを重ねて形成している。このように、３原色の層１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを重ねることにより、図２における上下方向から見るとほぼ黒色をなし、この部分を透過しようとする光がほぼ完全に遮断される。

従来の遮光部は、その全体が黒色であった。その一方で遮光部１２は、３原色の層１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを重ねることで黒色を得ているので、擬似遮光部ということが可能なものであり、ブラックマトリックス４１は、擬似ブラックマトリックスということが可能なものである。

ここで、従来の遮光部は、その全体が黒色であるため、３原色の層を形成する工程、言い換えると着色部を形成する工程とは別に、遮光部を形成していた。そのため、かかる工程と別に遮光部を形成する工程、たとえばフォトリソグラフィー法により、ブラックマトリックス用の溶液の塗布工程、その他、露光、現像等の工程が必要となり、カラーフィルタ基板の製造ための全体的な工数が多かった。かかる工数は、カラーフィルタ基板の製造コスト低減のためには少ないほうが望ましい。

その他、従来においても、隣り合う着色部の端部同士を重ね合わせて、擬似的に遮光を行なう構成が採用されることもあったが、このような構成では、重ね合わせが隣り合う２色の着色部のみで行なわれるため、他の１色に対応する波長の光が透過してしまい、遮光性が十分でないという問題があった。加えて、この構成では、３原色の着色部を形成する工程と別に、３原色の着色部のすべてによって構成される画像表示部を囲むように配設されるいわゆる額縁部をブラックマトリックスと同様に形成する必要があり、上述した全体が黒色の遮光部を形成する場合と同様の事情がある。

しかしながら、本発明にかかるカラーフィルタ基板１においては、上述のように、遮光部１２を、３原色の層１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを重ねることにより形成するものであり、遮光部１２を擬似的に黒色に形成するものであるため、図６及び図７を参照しながら次に述べるように遮光部１２を形成するための単独の工程が不要であって、かかる事情を考慮し、またかかる問題を解決したものとなっている。図６に本発明のカラーフィルタ基板１の製造方法の一部のフローチャートを示す。ここで、カラーフィルタ基板１の製造方法の一部とは、遮光部１２、カラーフィルタ１３、平坦化膜１４、透明電極１５の形成にかかる部分である。また、図７に、図６に示したカラーフィルタ基板１の製造方法に従ってカラーフィルタ基板１が製造されていく様子を（ａ）から（ｅ）まで時系列順に並べた側断面図を示す。図７は図１に示した透過型のカラー液晶表示装置１００に対応したものであるが、図３に示した反射型のカラー液晶表示装置１００、図４に示した半透過型のカラー液晶表示装置１００についても同様に製造することができる。

図６に示すように、遮光部１２、カラーフィルタ１３、平坦化膜１４、透明電極１５を形成するにあたっては、まず基板洗浄工程を行う（Ｓ１）。ここで、基板洗浄工程における洗浄は、図１に示した透過型のカラー液晶表示装置１００においては透明基板１１を対象にするものであり、図３に示した反射型のカラー液晶表示装置１００においては金属反射膜７を形成された透明基板１１を対象にするものであり、図４に示した半透過型のカラー液晶表示装置１００においては孔７１を形成された金属反射膜７を有する透明基板１１を対象にするものである。

なお、金属反射膜７はスパッタリングまたは真空蒸着法等の真空成膜法により、光を通さないレベルの膜厚で形成する。十分な遮光性を得るため金属反射膜７の膜厚は少なくとも０．１０μｍとされる。金属反射膜７がアルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合には膜厚は０．１２５μｍ程度、銀あるいは銀合金の場合には膜厚は０．１０μｍ程度とするのが一般的である。また、孔７１は、金属反射膜７をフォトリソグラフィー法により反射部と透過部とが形成されるようにパターニングし、エッチングにより所定の部分を削除することで形成される。

基板洗浄工程（Ｓ１）に次いで、レジストコートを行なう（Ｓ２）。ここでは、液状のフォトレジストを塗布する。フォトレジストは、感光性のアクリル系樹脂に、形成すべき層１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの色に応じた色、言い換えると着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂのそれぞれの色と同じ色に応じた顔料等を混ぜた顔料分散型レジストである。

レジストコート（Ｓ２）に次いで、プリベーク（Ｓ３）を行ない、続いて所定のパターンで露光して（Ｓ４）レジストを硬化させ、現像（Ｓ５）によって硬化した部分以外のレジストを除去し、ポストベーク（Ｓ６）を２３０℃で行なって完全に固定する。

このＳ１からＳ６までの工程を、図７（ａ）ないし（ｃ）に示すごとく、フォトリソグラフィー法で、層１８Ｒ、層１８Ｇ、層１８Ｂを形成するように、この順で３回繰り返す。図６において、Ｒは層１８Ｒを意味し、Ｇは層１８Ｇを意味し、Ｂは層１８Ｂを意味している。層１８Ｒ、層１８Ｇ、層１８Ｂの厚さはそれぞれ１μｍとされる。

このようにＳ１からＳ６までの工程を、層１８Ｒを形成するように行なう際には、図７（ａ）に示すパターンで層１８Ｒを形成するように露光のパターニングを行なう。Ｓ１からＳ６までの工程を、層１８Ｇを形成するように行なう際には、図７（ｂ）に示すパターンで層１８Ｒを形成するように露光のパターニングを行なう。層１８Ｒを形成するように行なう際には、図７（ｃ）に示すパターンで層１８Ｒを形成するように露光のパターニングを行なう。層１８Ｒを形成するパターニングは、図７や図１における左右方向において端部に位置する遮光部１２及び周縁部１７を一体に連続して形成するように行なわれる。

Ｓ１からＳ６までの工程を３回繰り返すことで、互いに異なる３色の着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂを持つカラーフィルタ１３を形成するカラーフィルタ形成工程が完了する。このカラーフィルタ形成工程の完了と同時に、遮光部１２を形成する遮光部形成工程も完了する。すなわち、Ｓ１からＳ６までの工程を１回目に行なったときにはカラーフィルタ１３を構成する層１８Ｒが図７（ａ）に示すように形成されるが、さらにＳ１からＳ６までの工程を行ない、図７（ｂ）に示すように層１８Ｒの一部上に層１８Ｒの色である赤色（Ｒ）と異なる色である緑色（Ｇ）の層１８Ｇを重ねる。またさらにＳ１からＳ６までの工程を行い、図７（ｃ）に示すように層１８Ｒと層１８Ｇとが重なった部分にこれらの層１８Ｒ、１８Ｇの色と異なる色である青色（Ｂ）の層１８Ｂを重ねることで、遮光部１２の形成が完了する。このように、遮光部形成工程は、カラーフィルタ１３の一部上に、この部分のカラーフィルタ１３を成す層１８Ｒの色と異なる２色の層１８Ｇ、１８Ｂを重ねることで、かかる部分のカラーフィルタ１３を含む遮光部１２を形成するものとなっている。

カラーフィルタ形成工程において、着色部１６Ｒを形成するため図７（ａ）に示すように赤色のフォトレジストを透明基板１１に塗布する工程を第１の塗付工程とし、着色部１６Ｇを形成するため図７（ｂ）に示すように緑色のフォトレジストを透明基板１１に塗布する工程を第２の塗付工程とし、着色部１６Ｂを形成するため図７（ｃ）に示すように青色のフォトレジストを透明基板１１に塗布する工程を第３の塗付工程とする。

そうすると、遮光部形成工程は、第１の塗付工程で塗布された赤色のフォトレジストによって形成された層１８Ｒの上に、図７（ｂ）に示すように第２の塗付工程と同時に緑色のフォトレジストを塗布する第１の工程と、第２の塗付工程で塗布された緑色のフォトレジストによって形成された層１８Ｇの上に、図７（ｃ）に示すように第３の塗付工程と同時に緑色のフォトレジストを塗布する第２の工程とを有している。

したがって、遮光部形成工程がカラーフィルタ形成工程と並行して行われるので、遮光部形成工程を特別に行う必要がなく、カラーフィルタ基板１の製造ための工数が低減され、製造コストも低減される。また重ね合わせを３原色で行って擬似的に黒色を形成するため、遮光性が十分に担保され、良好である。

なお、層１８Ｒを形成する工程は、図７（ａ）に示すように、着色部１６Ｇ、１６Ｂを形成すべき部分において透明基板１１を露出させるようにパターニングを行うものである。層１８Ｇを形成する工程は、図７（ｂ）に示すように、層１８Ｒを形成する工程において露出した透明基板１１の一部を埋めるようにパターニングを行なうものである。層１８Ｂを形成する工程は、図７（ｃ）に示すように、層１８Ｒを形成する工程において露出した透明基板１１の他の一部を埋めるようにパターニングを行なうものである。

このようにしてＳ１からＳ６までの工程を３回繰り返して遮光部１２およびカラーフィルタ１３を形成すると、平坦化膜１４を形成するために、基板の洗浄を行なって（Ｓ７）から、液状をなす熱硬化性のアクリル系樹脂またはこれとエポキシ樹脂との複合樹脂により、塗付工程すなわち平坦化膜塗布工程を行なう（Ｓ８）。

平坦化膜塗付工程では、かかる樹脂の塗布を、遮光部１２と着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂと周縁部１７とに重なり合うように行なう。各層１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂが１μｍの厚さであることから、遮光部１２の上面と着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂの上面との高低差は２μｍであり、また遮光部１２の上面と周縁部１７の上面との高低差も２μｍであって、これらは一致する。

よって、かかる２μｍの高低差を埋めるように、樹脂の塗布に次いで、フォトリソグラフィー法により、図７（ｄ）に示すように、遮光部１２に重なった部分を除去して、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ、周縁部１７のみに重なり合うようにすれば、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂに重なった樹脂と遮光部１２に重なった樹脂との高さを、遮光部１２の上面の高さに合わせることができる。

この状態で樹脂を固定するためにポストベーク（Ｓ９）を行い、平坦化膜１４が形成される。このようにして平坦化層形成工程が行われる。平坦化膜１４は、次に形成する透明電極１５の密着性、パターニング耐性、さらには後述するシール材３２のとの接着性を担保するものである。上述のように、周縁部１７を残すように層１８Ｒのパターニングを行なうのは、平坦化膜形成工程においてこのように平坦化膜１４を形成すると、その上面が遮光部１２の上面と一致した状態で全体で面一となるうえ、周縁部１７上に形成されるシール材３２の密着性が良好であるとともに、さらには、かかる面一となることで、液晶層３の層厚の制御が容易となることにおいても利点があるためである。

平坦化膜１４の形成後、図７（ｅ）に示すように透明電極１５を遮光部１２と上面及び平坦化層の上面に成膜によって形成する（Ｓ１０）。透明電極１５はスパッタリングで所望の膜厚、抵抗値特性で形成される。このようにして透明電極形成工程が行われる。透明電極１５には、インジウム（Ｉｎ）とスズ（Ｓｎ）の酸化物からなる導電材料を用いる。さらに配向膜をオフセット印刷法により形成し、カラーフィルタ基板１を形成する。

このように、透明電極１５は、遮光部１２の上面と平坦化層の上面との上側に直接形成されるが、透明電極１５の密着性向上のために、透明電極１５の下面に接する酸化ケイ素層を形成する酸化ケイ素層形成工程（図６（Ｓ１’））を行い、この酸化ケイ素層すなわちシリコン酸化膜を介して間接的に透明電極を形成してもよい。酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ）は、一酸化ケイ素（ＳｉＯ_１）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、その他これらの間の組成をとるものとすることができる。

同様に、透明電極１５の密着性向上のため、透明電極１５の下側の面に接する面をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程（図６（Ｓ２’））を行ってその面に微小な凹凸を形成したいわゆる荒れた状態としても良い。透明電極１５を遮光部１２の上面及び平坦化層の上面の上側に直接形成する場合にあってはこれらの上面をプラズマアッシング処理し、透明電極１５を酸化ケイ素層上に形成する場合にあっては酸化ケイ素層の上面をプラズマアッシング処理する。

酸化ケイ素層形成工程、プラズマアッシング工程は両方を行っても良いし、何れか一方のみを行なっても良い。

このようにして、図７（ｅ）に示すようにカラーフィルタ基板１が形成される。このカラーフィルタ基板１を用いて、図１、図３、図４に示したカラー液晶表示装置１００が形成される。すなわち、透明電極２２を透明電極１５と同様にして透明基板２１に形成することで対向基板２を形成する。スペーサ３３を散布法により均一に分布させ、シール材３２をスクリーン印刷法により形成し、カラーフィルタ基板１と対向基板２とを張り合わせ、カラーフィルタ基板１と対向基板２との間隙に形成された空間に液晶３１を注入して液晶層３を形成して、カラー液晶表示装置１００を形成する。偏光板４、５はそれぞれ、適時、カラーフィルタ基板１、対向基板２に形成する。

したがって、このようなカラーフィルタ基板を持つカラー液晶表示装置１００では、カラーフィルタ基板１の製造ための工数が低減され、製造コストも低減されているため、このカラー液晶表示装置においても、その製造のための工数が低減され、製造コストも低減されている。またカラーフィルタ基板１において３原色の重ね合わせで擬似的に黒色の遮光部１２を形成するため、遮光性も十分に担保され、良好なものとなっている。

以上、本発明を適用したカラーフィルタ基板、これを有するカラー液晶表示装置、カラーフィルタ基板の製造方法を説明したが、本発明にかかるカラーフィルタ基板、これを有するカラー液晶表示装置、カラーフィルタ基板の製造方法を構成する各要素については前述した例の各要素に限らず任意に変更可能である。

たとえば、３原色以外の色の層を形成する場合、上述のＳ１からＳ６までの工程を４回以上繰り返し、３原色以外の色の着色部を形成するとともに、カラーフィルタを形成することとなる。この場合、３原色の層を重ねて遮光部を形成するのであれば、３原色以外の色の層を形成するのは、３原色の層を形成する工程との関係においてどのタイミングで行なっても良い。よって、３原色以外の色の層を形成する場合、この層が３原色の層の間に位置していても良い。

また、上述の実施例では、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂが繰り返す方向、たとえば図１における左右方向において、その何れか一端に位置する着色部の色で周縁部１７を構成したが、かかる着色部の色と周縁部１７の色は必ずしも一致しなくて良い。３原色以外の色の層を形成する場合、かかる着色部の色を３原色以外の色としても良いし、周縁部１７の色を３原色以外の色としても良い。

上述の実施例のように、いわゆる額縁部を構成する部分における最下層の色を、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂが繰り返す方向、たとえば図１における左右方向において、その何れか一端に位置する着色部の色で構成し、この着色部とかかる部分とを同時に形成するようにすることで、カラーフィルタ基板１の製造工数が最小に抑えられるが、かかる着色部の色とかかる部分の色は必ずしも一致しなくて良い。３原色以外の色の層を形成する場合も同様である。

上述の実施例では、着色部１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂは、例えば図１において、左方からこの順で繰り返すように配設され、またこの色の順で透明基板１１上に層を形成したが、色の繰り返しの順、層の形成の順は、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色の順に限るものでなく、適宜選択される。３原色以外の色の層を形成する場合も同様である。

本発明の透過型のカラー液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 図１に示したカラー液晶表示装置の一部の拡大側断面図である。 本発明の反射型のカラー液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 本発明の半透過型のカラー液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 本発明のカラーフィルタ基板の一部を示す平面図である。 本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の一部のフローチャートである。 本発明のカラーフィルタ基板の製造の過程を模式的に示す工程図である。

符号の説明

１ カラーフィルタ基板
１２ 遮光部
１３ カラーフィルタ
１４ 平坦化層
１５ 透明電極
１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂ 着色部
１００ カラー液晶表示装置
Ｓ１〜Ｓ６ カラーフィルタに関して：カラーフィルタ形成工程
Ｓ１〜Ｓ６ 遮光部に関して：遮光部形成工程
Ｓ７〜Ｓ９ 平坦化層形成工程
Ｓ１０ 透明電極形成工程
Ｓ’１ 酸化ケイ素層形成工程
Ｓ’２ プラズマアッシング工程

Claims (8)

1. 基板上に複数色の着色部が形成されたカラーフィルタ基板であって、
   前記複数の着色部を重ねることにより可視光を吸収する黒色の遮光部と、
   前記カラーフィルタ基板上の前記遮光部が設けられていない部分に、前記遮光部の上面の高さに合わせるように形成される平坦化層と、を有することを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 基板上に少なくとも三原色を含む互いに異なる色の着色部が形成されたカラーフィルタ基板であって、
   前記三原色の着色部が積層されて形成される遮光部と、
   前記着色部の上の前記遮光部が設けられていない領域に、前記遮光部の上面の高さに合わせるように形成される平坦化層と、を備えることを特徴とするカラーフィルタ基板。
3. 第一色に着色された第一の着色領域と、第二色に着色された第二の着色領域と、第三色に着色された第三の着色領域と、遮光領域とを有し、前記第一色、第二色、第三色が互いに異なるとともに三原色を構成するカラーフィルタ基板の製造方法であって、
   基板上の前記第一の着色領域と前記遮光領域に前記第一色の着色層を形成する工程と、
   前記基板上の前記第二の着色領域と前記遮光領域に前記第二色の着色層を形成する工程と、
   前記基板上の前記第三の着色領域と前記遮光領域に前記第三色の着色層を形成する工程と、
   前記第一の着色領域、前記第二の着色領域、前記第三の着色領域に平坦化層を設けることにより、該カラーフィルタ基板の表面を平坦化する平坦化層形成工程と、を備えるカラーフィルタ基板の製造方法。
4. 前記平坦化層上に酸化ケイ素層を形成する酸化ケイ素層形成工程を有することを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
5. 前記平坦化層上をプラズマアッシングするプラズマアッシング工程を有することを特徴とする請求項３または４に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
6. 少なくとも三原色を含む互いに異なる色の着色部が形成されたカラーフィルタ基板と、
   対向電極が形成された対向基板と、
   前記カラーフィルタ基板上に形成された透明電極と前記対向電極の間に設けられた液晶と、を備えるカラー液晶表示装置において、
   カラーフィルタ基板が、前記三原色の着色部が積層されて形成される遮光部と、前記着色部の上の前記遮光部が設けられていない領域に、前記遮光部の上面の高さに合わせるように形成される平坦化層と、を備えるとともに、前記透明電極が前記遮光部の上面及び前記平坦化層の上面に形成されたことを特徴とするカラー液晶表示装置。
7. 前記透明電極の下面に接する酸化ケイ素層を有することを特徴とする請求項６に記載のカラー液晶表示装置。
8. 前記透明電極の下面に接する面がプラズマアッシングされていることを特徴とする請求項６または７に記載のカラー液晶表示装置。

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