JP2011150115A - カラーフィルタ基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インセル型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板において、タッチパネルとしての繰り返し使用においても突起電極の厚み変化が少なく、安定した導電性を保持できるカラーフィルタ基板とその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触し、タッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であって、透明基板上に前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスが形成され、前記開口部に複数色の着色画素が形成され、この上全面に透明導電膜が形成され、さらに前記透明導電膜上に突起電極が形成されているカラーフィルタ基板において、前記突起電極は導電性材料を用いて、前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に直接形成されている。
【選択図】なし

Description

本発明は、インセル型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板及びその製造方法に関する。

カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタは、カラー液晶表示装置等に不可欠な部材で、液晶表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれの原色の色彩を与えたりする役割を有している。このカラーフィルタを構成するフィルタセグメントまたはブラックマトリックスは、ガラス基板などに感光性材料を塗布し、余剰の溶剤を乾燥除去したあと、画素形成のためのフォトマスクを介し、プロキシミティ露光（近接露光）などで超高圧水銀灯を使用して活性エネルギー線を照射し、硬化(ネガ型)またはアルカリ溶解度を高め(ポジ型)、アルカリ溶液などで溶解する部分を除去することにより形成されている。これを各色について繰り返すことにより、カラーフィルタが作製される。

アクティブマトリックス方式の液晶表示装置では、一般に、ガラス基板上に各画素ごとにアクティブ素子（薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）を形成したアレイ基板と、ガラス基板上にカラーフィルタと一様な透明電極を形成したカラーフィルタ基板とが、間に液晶を挟んで対向して配置されている。なお、アレイ基板の各ＴＦＴ素子のスイッチング作用によって各画素の液晶のシャッター作用を制御している。

ＴＦＴを用いた液晶表示装置は、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板を所定の間隔を設けて対向させて配置し、エポキシ樹脂等に補強用の繊維を混合したシール剤によってこれら基板を液晶を挟持するように貼り合わせて構成される。カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間には液晶が封入されているが、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間隔を正確に保持しないと、液晶層の厚みに差異が出て、液晶の旋光特性差による着色を生じたり、あるいは部分的な色むらが生じて、正しく表示されなくなるという現象が発生する。従来、液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間に均一なセルギャップを確保するために、スペーサーと呼ぶガラス、又は、樹脂の透明球状体粒子（ビーズ）をこれら基板間に介在させていたが、均一にスペーサーが分散せずに、スペーサーが一部に偏るという現象が生じることがある。このような現象が生じると、スペーサーが集まった部分の表示品質が悪化し、また間隔の正確な保持の面でも問題があった。

そこで、液晶にスペーサーと称する直径１０μｍないし５０μｍの柱状突起を形成する方法が提案されている。特許文献１〜４には、液晶表示装置用スペーサーをフォトリソグラフィーの手法で形成する技術が開示されている。また、特許文献５〜７には、液晶表示装置用スペーサーを着色層の重ね合わせにより形成する技術が開示されている。以下、フォトリソグラフィ法を用いて形成した上記突起部をフォトスペーサー（ＰＳ）と記す。

近年、カラー液晶表示装置は、液晶カラーテレビやカーナビゲーション用および液晶表示装置一体型のノートパソコンとして大きな市場を形成するに至っている。また、タッチパネルを液晶表示パネルと一体型で構成した、モバイルオーディオプレーヤーや携帯ゲーム機などのタッチパネル式液晶ディスプレイが市場に普及してきた。タッチパネルは指またはペン等が接触した位置で、指示される内容を入力信号として受け取り液晶表示装置を駆動する。

特許文献８には、液晶等の表示素子上に取り付けられて、表示内容と対応しながらペンで手書き入力、ポイント入力、または指で入力する抵抗膜（感圧）方式の透明タッチパネ
ルが開示されている。しかし、上記したアウトセル（Ｏｕｔ−Ｃｅｌｌ）方式では、タッチパネルを具備した製品の厚さと大きさとが増加するという問題点がある。また、タッチパネルのストライプとカラーフィルタのストライプの微妙なズレによる干渉縞の発生や、タッチパネル表面とカラーフィルタ表面との距離により斜め表示で視差が発生する等表示性能面での問題点があった。

そこで、ディスプレイの中にタッチパネル機構を組み込んだインセル（Ｉｎ−Ｃｅｌｌ）方式が開発された。タッチパネルは液晶表示パネルの最上面側に具備され、液晶表示パネルの画面上に表示されたアイコンなどに人が指またはペン等で直接触れることで、所望する指示内容が選択される。このインセル方式にも光学方式と抵抗膜方式、静電容量方式があり、中でも抵抗膜方式が市場をリードしている。

そこで、例えば、特許文献９（第６−９頁）には、タッチスクリーン機能を有する表示パネルの表示基板（カラーフィルタ基板）として、ベース基板上に第1長さで直接形成され、アレイ基板との隔離距離を一定に保持する支持パターン（ＰＳ）と、前記ベース基板上に第２長さで直接形成され、タッチ位置で、アレイ基板に設けられた第1信号ライン及び第２信号ラインとそれぞれ電気的に接触する第1突起パターン及び第２突起パターンを有し、第1長さは第2長さより長く、第1突起パターン及び第２突起パターンには導電性膜が形成されている表示基板が開示されている。ここで、支持パターンと第1・第２突起パターンは遮光層（ＢＭ）上に形成されている。以下、本明細書の説明では、上記支持パターンと同様の役割を果たすものをフォトスペーサ（ＰＳ），第1突起パターン及び第２突起パターンと同様の役割を果たすものを導電用突起、この導電用突起に導電性が付与されたものを突起電極と呼称する。

図１は、タッチパネルの入力機能を内蔵した液晶表示装置（インセル型液晶表示装置）に用いられる、カラーフィルタ基板の一例を模式的に示した断面図である。このカラーフィルタ基板には、ガラス基板（１）上にブラックマトリックス（ＢＭ）（２）、複数の着色画素（３）が形成され、ＢＭ（２）上の所定の位置に導電用突起（４）が配置され、さらにその上に透明導電膜（５）が順次に形成されたものである。必要に応じて、図示しないフォトスペーサー（ＰＳ）が透明導電膜（５）を介してＢＭ（２）上に定められた間隔で形成されている。

特開平９−２５８１９２号公報 特開平１１−２４８９２１号公報 特開２００１−２０１７５０号公報 特開２００１−１０８８１３号公報 特開平４−９３９２４号公報 特開平４−１８４４２３号公報 特開２００７−２１２８２６号公報 特開平６−１３９００５号公報 特開２００７−１２８０９１号公報

しかしながら、上記した従来のインセル型液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板では、導電用突起はアクリル樹脂等で形成され、その上に透明導電膜を積層することで導電性を有した突起電極としている。そのために、タッチパネルとしての繰り返し使用時の押し圧により、突起形状の潰れや割れが発生する問題があった。また、導電用突起部を形成するアクリル樹脂とＩＴＯ膜との密着性が不十分であることから、ＩＴＯ膜の剥がれや断線が発生しやすく、それにより抵抗値不良が起こるなどタッチパネルとしての機能を果たさなくなる問題があった。

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、インセル型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板において、タッチパネルとしての繰り返し使用においても突起電極の厚み変化が少なく、安定した導電性を保持できるカラーフィルタ基板とその製造方法を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、アレイ基板と対向して配置され、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成された前記アレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触し、タッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であって、
透明基板上に前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスが形成され、前記開口部に複数色の着色画素が形成され、この上全面に透明導電膜が形成され、さらに前記透明導電膜上に突起電極が形成されているカラーフィルタ基板において、
前記突起電極は導電性材料を用いて、前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に直接形成されていることを特徴とするカラーフィルタ基板である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記突起電極に用いる導電性材料が、樹脂に少なくとも導電性フィラーを分散させたものであることを特徴とする請求項１に記載するカラーフィルタ基板である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記突起電極が形成されていない位置の前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に、電気絶縁性材料からなるフォトスペーサーが更に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載するカラーフィルタ基板である。

次に、本発明の請求項４に係る発明は、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触しタッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の製造方法であって、
少なくとも、
（１）透明基板上に、前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスを形成する工程と、
（２）前記開口部に複数色の着色画素を形成する工程と、
（３）前記ブラックマトリックス及び複数の前記着色画素が形成されたベース基板上に、透明導電膜を形成する工程と
（４）前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に、導電性材料を用いて突起電極を直接形成する工程と、
をこの順序で具備することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明の請求項５に係る発明は、前記突起電極を導電性材料を用いて、前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に、印刷法により直接形成する突起電極をことを特徴とする請求項４に記載するカラーフィルタ基板の製造方法である。

また、本発明の請求項６に係る発明は、前記突起電極が形成されない位置の前記ブラックマトリックス上の前記透明導電膜上の所定の位置にフォトスペーサを予め形成し、その後突起電極を形成することを特徴とする請求項４または５に記載するカラーフィルタ基板の製造方法である。

本発明のカラーフィルタ基板は、上記したように、突起電極が導電性材料を用いて、透明導電膜のブラックマトリックス上の所定の位置に直接形成されている。そのため、タッチパネルとしての繰り返し使用においても、従来のアクリル樹脂等からなる導電用突起にＩＴＯ膜を積層したものに比較して材料の硬度が高くなり、突起電極の厚み変化が少なく、ＩＴＯ膜の剥離の心配がない。また、突起電極の下地となる透明導電膜との密着性も良くなり安定した機能を保持することができる。

また、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法においては、樹脂ブラックマトリックス、着色画素層を形成し、さらにその上に透明導電膜を形成した後に、突起電極を導電性材料を用いて、透明導電膜のブラックマトリックス上の所定の位置に、印刷法により直接形成することができる。そのため、突起電極形成の為のフォトリソ工程が無くなることで、エネルギー使用量が低減でき、また、製造時間の短縮を図ることが可能になる。

また、本発明のカラーフィルタ基板は、フォトスペーサーを、突起電極が形成されていない位置のブラックマトリックス上の透明導電膜の上に形成することで構成されている。予め定められたフォトスペーサー付のカラーフィルタ基板として、フォトリソ工程をすべて終えた後に、例えばスクリーン印刷法等の印刷手段を用いて突起電極を設けることも可能である。このため、多品種のインセル方式の液晶表示パネルに適用可能である利点を有する。

従来の、インセル型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の一例を模式的に示した部分拡大断面図。 本発明のカラーフィルタ基板の製造方法の工程例を、模式的に部分断面で示した説明図。 本発明のカラーフィルタ基板を適用したインセル型液晶表示装置の、一実施形態例を模式的に部分断面で示した説明図。

本発明のインセル型液晶表示装置用に用いるカラーフィルタ基板を、一実施形態に基いて以下に詳細に説明する。なお、以下の説明で、従来のカラーフィルタ基板と同じ機能を担う部分については同じ呼称と番号を変えることなく用いて説明する。

一般に、インセル方式液晶表示装置は、表示パネル、パネル駆動部、タッチ位置検出部等から構成され、表示パネルはアレイ基板と対向基板および液晶層からなる。本発明のカ
ラーフィルタ基板は、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板との中間に液晶層を挟持する対向基板として、タッチ位置にて電気的に接触しタッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置に用いられる。

アレイ基板には、ベース基板上に画像を表示する基本単位である複数個の画素がマトリックス形状に形成されている。アレイ基板には、通常、複数のデータラインと、このデータラインと絶縁するように交差した別方向の複数のゲートラインが形成される。各データラインと、各ゲートラインが交差する領域毎に、ＴＦＴ（薄膜トランジスター）のようなスイッチング素子及び画素電極が形成されている。そして更に、アレイ基板にはタッチスクリーン機能を実施するための第1及び第２の信号ラインが、前記したデータラインおよびゲートラインと同じ方向に形成され、第1及び第２の信号ラインは互いに電気的に絶縁するように交差されている。この信号ラインは、例えば、赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、青色画素（Ｂ）で構成される単位画素毎にも、所定個数の単位画素毎にも形成することができる。第１信号ライン及び第２信号ラインは、画素電極と同一のレイアウト上に分離形成される各信号ラインに対応する複数個のセンシング電極と電気的につながっている。

本発明のカラーフィルタ基板は、対向基板として前記アレイ基板と対向締結して液晶層を挟持し、単位画素毎に形成されたカラーフィルタ層で所定の色相を発現すると共に、通常、タッチスクリーン機能を発揮するための複数の第１及び第２突起電極を有している。この突起電極に人の指等で外力を加えることで、前記アレイ基板上の信号ラインに接続したセンシング電極と電気的に接触することになる。この突起電極も、例えば、赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、青色画素（Ｂ）で構成される単位画素毎にも、所定個数の単位画素毎にも形成することができる。

外力によって、本発明のカラーフィルタ基板に形成された第１の突起電極が、前記アレイ基板に形成された第一の信号ラインのセンシング電極と接触すると、信号ラインに印加されている初期駆動電圧が変動することを感知して、外力が加えられた地点の例えばｘ方向の位置座標が検出され、同様に、本発明のカラーフィルタ基板に形成された第２の突起電極が、前記アレイ基板に形成された第２の信号ラインのセンシング電極と接触すると、信号ラインに印加されている初期駆動電圧が変動することを感知して外力が加えられた地点の例えばｙ方向の位置座標が検出され、タッチ位置検出部でタッチ位置の位置座標が認識されることになる。

本発明のカラーフィルタ基板は、透明明基板（１）上に画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックス（２）が形成され、前記開口部に複数色の着色画素（３）が形成されている。さらにこの上全面に共通電極層としての透明導電膜（５）が形成されている。この透明導電膜（５）の表面のブラックマトリックス上の所定の位置に、導電性材料を用いて第１の突起電極（６）あるいは第２の突起電極（６）が形成される。図２（ａ）〜（ｄ）に、本発明のカラーフィルタ基板の部分断面を模式的に、形成工程順に示した。

更に、本発明のカラーフィルタ基板は、必要に応じて、フォトスペーサー（７）が、突起電極（６）が形成されていない位置のブラックマトリックス（２）の上に、透明導電膜（５）を介して更に形成する。フォトスペーサーの形成方法は、フォトリソ方式、印刷方式のいずれかが採用できる。

透明基板（１）は、ガラス等の無機透明基板、またはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等の透明樹脂基板が使用可能である。表示パ
ネルにタッチスクリーン機能を付与するために、小さい外力で撓みが発生するように、例えばガラス基板を用いる場合には、エッチングあるいは研磨を行って、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さにしたものが好ましく使用できる。なお、適用する表示パネルの仕様によって材質および厚みは適宜選択できる。

まず、図２（ａ）に示すように、画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックス（２）を形成し、次に、図２（ｂ）に示すように、この開口部に赤色（Ｒ）、緑色(Ｇ)、青色（Ｂ）等複数色の着色画素（３）を形成する。そしてさらに、図２（ｃ）に示すように、この上全面に共通電極層としての透明導電膜（５）を形成する。ここまでは、通常の液晶表装置用カラーフィルタの製造と同様の工程となる。引き続いて、この透明導電膜（５）の表面のブラックマトリックス上の所定の位置に、導電性材料を用いて第１の突起電極（６）あるいは第２の突起電極（６）を所望する高さに直接形成する。突起電極は、アレイ基板に形成された第１信号ライン及び第２信号ラインと対応する領域のそれぞれの複数個のセンシング電極と対向する位置に直接形成する。また、突起電極（６）の高さ（厚み）は、下地のブラックマトリックスとの合計が、アレイ基板と対向基板としてのカラーフィルタ基板との間であるセルギャップより小さい値の所定の高さとなるように形成する。

突起電極の形成に用いる導電性樹脂組成物は、例えば、樹脂バインダ中に導電性フィラーを分散させたものが使用できる。導電性フィラーとしては、銀、ニッケル、パラジウム、銅などの金属粉や導電性カーボンブラック、グラファイト粉等が挙げられる。樹脂バインダに導電性フィラーを分散剤を用いて分散させ、この分散液にモノマー、開始剤、増感剤、溶剤などを添加して調製しても好い。また、突起電極部からの光反射、あるいは光洩れを防ぐために、顔料等を更に添加して着色しても好い。また突起電極のタッチパネルとしての硬さや熱膨張性を制御するために、シリカ微粉末等の非導電性フィラーを添加してもかまわない。

樹脂バインダとしては、ベース樹脂と開始剤を主成分として、樹脂バインダが光重合、又は熱重合、或いは光重合及び熱重合を経て、三次元架橋されるものが好ましい。突起電極の樹脂バインダを三次元架橋させることによって、タッチパネルにおける繰り返しの押し圧による突起電極形状の潰れが減少し、タッチパネルとしての機能を長期間維持することができる。光重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、アクリレート樹脂、熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシ樹脂、光重合及び熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシアクリレート樹脂があげられる。

透明基板上にブラックマトリックス層やカラーフィルタを形成する方法としては顔料分散法が主流となっている。顔料分散法は、有機顔料などの色材を分散した着色感光性樹脂の塗布層を公知のフォトリソグラフィー法によってパターニングすることにより、カラーフィルタを複数の着色層（赤色、緑色、青色など）の画素に形成する方法である。複数の着色層の入色順を限定するものでないが、アライメントの都合からブラックマトリクス層のパターン形成後に着色層の塗布、露光、現像等により着色画素（赤色画素、緑色画素、青色画素など）を順次形成することが望ましい。

図２（ｂ）に示した、一例のインセル液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、ブラックマトリックス（２）の厚さは、平坦部の断面では０．５〜３μｍ、幅は３〜３０μｍの範囲である。そこで、液晶表示装置としての液晶セルギャップが、およそ２μｍ〜６μｍであるため、突起電極（６）の高さ（厚み）はそれよりも低い１．５μｍ〜５．０μｍが好ましく適用できる範囲となる。本発明のカラーフィルタ基板では、突起状の電極部が、透明基板にブラックマトリックスと透明導電膜が積層された上に直接形成される構成となる。そのため、前記したように、突起電極（６）の高さ（厚み）は、下地のブラック
マトリックスとの合計が、アレイ基板と対向基板としてのカラーフィルタ基板との間であるセルギャップより小さい値の所定の高さとなるように形成する。

ブラックマトリックスは、黒色樹脂を用いて形成された、液晶表示装置のコントラストアップのために各画素間に形成する細い遮光パターンである。ブラックマトリックスを形成する方法としては、黒色感光性樹脂を用いフォトリソグラフィー法によってマトリックス状に形成する方法がある。黒色の色材としては、カーボンブラックや複数の有機顔料を用いることができる。ブラックマトリックス層及び着色画素層の形成に用いる黒色感光性樹脂及び着色感光性樹脂は、例えば、樹脂バインダに顔料を、分散剤を用いて分散させ、この分散液にモノマー、開始剤、増感剤、溶剤などを添加して調製される。

タッチパネル機能を有するインセル型液晶表示装置に適用する本発明のカラーフィルタ基板の実施形態においては、ブラックマトリックス層及び着色画素層の形成に用いる黒色感光性樹脂組成物及び着色感光性樹脂組成物は、前記した突起電極と同様に樹脂バインダと開始剤を主成分として、樹脂バインダが光重合、又は熱重合、或いは光重合及び熱重合を経て、三次元架橋されることが好ましい。ブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層の樹脂バインダを三次元架橋させることによって、タッチパネルとしての振動や押圧などの機械的負荷によって表示不良が発生し難いインセル型液晶表示装置が提供できる。

光重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、アクリレート樹脂、熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシ樹脂、光重合及び熱重合に適合する樹脂バインダとしては、例えば、エポキシアクリレート樹脂があげられる。

光重合に適合する樹脂バインダとして用いることのできるアルカリ可溶性樹脂としては、光照射部或いは遮光部においてアルカリ水溶液に溶解可能なものであればよく、特に限定されるものではない。アルカリ可溶性樹脂としては、アクリル酸を含む（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ノボラック系樹脂、マレイン酸系樹脂、ロジン系樹脂などがあげられる。重合性モノマーとしては、例えば、以下に示すようなモノマーを混合して、又は単独で使用することができる。例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等の水酸基を含むモノマーや、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類、あるいは、ペンタエリストールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ（メタ）アクリレートのカプロラクトン付加物のヘキサ（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレートなどがあげられる。前記重合性モノマーの一部が、カルボキシル基含有多官能性単量体を含む重合性モノマーであることは、好ましい。例えば、ペンタエリスリトール又はその誘導体であっても良い。

ラジカル重合性モノマーの重合反応を開始させる活性種を発生する光重合開始剤としては、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−ｉｓｏ−ブタレ−ト、２,５−ジメチル−２,５−ビス（ベンゾイルジオキシ）ヘキサン、１,４−ビス［α−（ｔｅｒｔ−ブチルジオキシ）−ｉｓｏ−プロポキシ］ベンゼン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、２,５−ジメチル−２,５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルジオキシ）ヘキセンヒドロペルオキシド、α−（ｉｓ
ｏ−プロピルフェニル）−ｉｓｏ−プロピルヒドロペルオキシド、２,５−ビス（ヒドロペルオキシ）−２,５−ジメチルヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、１,１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルジオキシ）−３,３,５−トリメチルシクロヘキサン、ブチル−４,４−ビス（t−ブチルジオキシ）バレレ−ト、シクロヘキサノンペルオキシド、２,２',５,５'−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン、３,３',４,４'−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン、３,３',４,４'−テトラ（ｔｅｒｔ−アミルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン、３,３',４,４'−テトラ（ｔｅｒｔ−ヘキシルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン、３,３'−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカルボニル）−４,４'−ジカルボキシベンゾフェノン、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエ-ト、ｔ−ブチルジペルオキシイソフタレ-トなどの有機過酸化物や、９,１０−アンスラキノン、１−クロロアンスラキノン、２−クロロアンスラキノン、オクタメチルアンスラキノン、１,２−ベンズアンスラキノンなどのキノン類や、ベンゾインメチル、ベンゾインエチルエーテル、α−メチルベンゾイン、α−フェニルベンゾインなどのベンゾイン誘導体などを挙げることができる。さらに、本発明で使用することのできる光重合開始剤としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のＩｒｇａｃｕｒｅ６５１、１８４、１１７３、９０７、３６９、８１９、ＣＧＩ １２４やＢＡＳＦ社製のＴＰＯ、日本化薬（株）製のＫａｙａｃｕｒｅ ＤＴＥＸ、あるいは４，４‘−ジエチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ジメチルアミノベンゾフェノンのようなベンゾフェノン類の他に、ビイミダゾール化合物、トリアジン化合物などを挙げることができる。

次に、樹脂組成物に用いることのできる熱重合に適合する樹脂バインダとしては、アクリル系化合物及び２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物を含有するものである。アクリル系化合物としては、ポリ（メタ）アクリル酸のようなポリマー、オリゴマー又はモノマーであり、アクリル基を有するものである。モノマーとしては、例えば（メタ）アクリル酸、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート類、エチレングリコール（メタ）アクリレート類、トリメチロールアルカントリ（メタ）アクリレート類、ペンタエリスリトールポリ（メタ）アクリレート類、グリセロール（メタ）アクリレート類等のアクリル系モノマーなどが挙げられる。これらは単独でもよいし、２種類以上を併用してもよい。

また、２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物としては、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、ジヒドロキシビフェニル型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシなどが挙げられる。樹脂組成物にエポキシ化合物を含有させる場合は、公知のエポキシ硬化剤を配合することがよく、エポキシ硬化剤としてはカルボン酸類、フェノール類、アミン類などがあるが、好ましくは多価カルボン酸類、多価フェノール類やその酸無水物、カルボン酸をキャップしたブロック酸などが上げられる。

赤色画素には、例えば、色材として、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、１４、４１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、１４６、１６８、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、１８７、２００、２０２、２０８、２１０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７０、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができ、黄色顔料や橙色顔料を併用することもできる。

黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２６、１２７、１２８、１２９、１３８、１３９、１４７、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、１９８、２１３、２１４等が挙げられる。橙色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。

緑色画素には、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７、５８等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。黄色顔料としては、赤色画素に用いる顔料として挙げたものと同様のものが使用可能である。

青色画素には、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。紫色顔料としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ
Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等が挙げられる。

さらに、本発明において、突起電極及び後述するフォトスペーサーに使用できる無機微粒子としては、平均粒径が１〜１００ｎｍの微粒子であれば特に限定されるものでないが、具体的にはＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｍｎ_３Ｏ_４、ＳｉＯ_２などの真球状、球状、多面体形状のものを挙げることができ、分散しやすいように表面をエポキシ樹脂等で被覆しているものが好ましい。平均粒径が１〜１００ｎｍの微粒子は、バインダー樹脂組成の固形分に対して５〜１５質量部含有することが適している。５質量部より少ない場合には、突起電極及びフォトスペーサーの硬さに大きな寄与が認められない。また、1５質量部を超えて多く添加すると、表面荒れ等の不良を発生し、好ましくない。突起電極では導電性フィラー多量に添加されているため、無機微粒子の添加量は少なくする。なお、微粒子は透明樹脂組成物中に粉体で添加しても、また予め溶剤分散したものを添加してもよい。その際、分散し易いように、微粒子の表面を樹脂等で予め処理しておいてもよいし、別途分散剤等を添加してもよい。

本発明のカラーフィルタ基板は、図２（ｄ）に示すように、透明基板（１）上に、ブラックマトリックス（２）及び赤色（Ｒ）、緑色(Ｇ)、青色（Ｂ）等複数色の着色画素（３）が形成され、この上全面に、共通電極層としての透明導電膜（５）が形成され、更に透明導電膜の表面に、第１の突起電極（６）あるいは第２の突起電極（６）が形成される。なお、必要に応じて、着色層及びブラックマトリックスの上に、図示しない透明保護層あるいは平坦化層を形成した後透明導電膜を形成することも可能である。この場合も、突起電極にブラックマトリックスと透明保護層を加えた高さ（厚さ）はセルギャップよりも小さく設計される。

透明導電膜を形成する方法は、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングと呼ばれる真空成膜の手法が一般的である。透明導電膜には、インジウム、スズ、ガリウム、亜鉛などの金属酸化物の複合酸化物を用いることができる。

本発明に係るカラーフィルタ基板では、図３に例示するように、フォトスペーサー（７）を、突起電極（６）が形成されていない位置のブラックマトリックス（２）の上の透明導電膜（５）の上に更に形成することで、予め定められたフォトスペーサー付のカラーフィルタ基板として作製可能である。あるいは、フォトスペーサー無しのカラーフィルタ基板として、液晶表示パネルの製造工程に投入しビーズ状のスペーサーを用いたパネルとすることも可能である。

また、フォトスペーサは、前述した突起電極形成用のバインダー樹脂組成物を用い、フ
ォトリソグラフィーの手法で形成することが可能である。部分的なパターン露光、現像というフォトリソグラフィー法により、所望の位置、例えば、画素間に位置する格子パターン状のブラックマトリクス（２）上の、突起電極（６）が形成されていない位置に、透明導電膜（５）の上に形成することで、柱状のフォトスペーサーを配置する。フォトスペーサー（７）を設ける位置は、ブラックマトリックス（２）上に限定されるものではなく、例えば、着色画素（３）上でもよい。しかし、液晶表示装置の表示品位を考慮するとブラックマトリックス（２）上にあることが好ましい。フォトスペーサを形成する際の現像は、有機溶剤を用いても構わないが、環境的な配慮からアルカリ水溶液を用いることが好ましい。

図３は、本発明のカラーフィルタ基板を適用したインセル型液晶表示装置の、一実施形態例を模式的に部分断面で示したものである。図３に示すように、フォトスペーサー（７）は、カラーフィルタ基板（１０）とアレイ基板（２０）を対向させた間に液晶（ＬＣ）を挟持するための間隔をもたせるために、基板間のギャップを設定している。このフォトスペーサー（７）は、基板間のギャップを維持する硬度とともに、温度による液晶の熱膨張及び熱収縮に追従して変形する弾性を有していることが好ましい。それに対して、ブラックマトリックス（２）及び突起電極（６）は、フォトスペーサーよりも高い硬度を有していることが好ましい。

一般にアクリル樹脂のマルテンス硬さは２５０〜３００Ｎ／ｍｍ^２程度に対して、前述したように、樹脂バインダを三次元架橋させることによってその硬度は上昇し、導電性フィラーおよび無機微粒子を添加することでマルテンス硬度はさらに高くなる。本発明に係る突起電極とその下地となるブラックマトリックスのマルテンス硬さは５００〜６００Ｎ／ｍｍ^２とするのが好ましい。このことでタッチパネルとして繰り返し外力が加わっても機能劣化の少ないパネルが得られる。また、従来の突起状の樹脂の上にＩＴＯの薄膜が積層され、ＩＴＯ膜自体が接点となるものと異なり、ＩＴＯ膜はブラックマトリックスと突起電極底部とにサンドイッチされた状態であり、ＩＴＯの剥離や断線の恐れが少ない構造となる。

外力によって、本発明のカラーフィルタ基板（１０）に形成された第１の突起電極（６−１）が、アレイ基板（２０）に形成された図示しない第一の信号ラインのセンシング電極（２６−１）と接触すると、信号ラインに印加されている初期駆動電圧が変動することを感知して、外力が加えられた地点の例えばｘ方向の位置座標が検出される。同様に、本発明のカラーフィルタ基板（１０）に形成された第２の突起電極（６−２）が、アレイ基板（２０）に形成された図示しない第２の信号ラインのセンシング電極（２６−２）と接触すると、信号ラインに印加されている初期駆動電圧が変動することを感知して外力が加えられた地点の例えばｙ方向の位置座標が検出され、図示しないタッチ位置検出部でタッチ位置の位置座標が認識されることになる。

前述したように、アレイ基板にはベース基板２１上に画像を表示する基本単位である複数個の画素がマトリックス形状に形成されている。アレイ基板には、通常、図示しない複数のデータラインと、このデータラインと絶縁するように交差した別方向の複数のゲートラインが形成される。各データラインと、各ゲートラインが交差する領域毎に、ＴＦＴ（薄膜トランジスター）のような図示しないスイッチング素子及び画素電極（２３）が形成されている。

以上説明したように、本発明のカラーフィルタ基板は、従来の製造方式の工程順序を入れ替えずに、透明導電膜まで形成された基板に、印刷法等簡易な手法で突起電極を形成することで得られる。すなわち、新たなコストアップにつながる大掛かりな工程の付加無し
で、機能的に優れたインセル型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板を製造することが可能となった。

１・・・透明基板 ２・・・ブラックマトリックス ３・・・着色画素
３Ｒ・・・赤色画素 ３Ｇ・・・緑色画素 ３Ｂ・・・青色画素
４・・・導電用突起 ５・・・透明導電膜 ６・・・突起電極
７・・・フォトスペーサー
１０・・・カラーフィルタ基板 ２０・・・アレイ基板
２１・・・ベース基板 ２３・・・画素電極 ２６・・・センシング電極

Claims (6)

1. アレイ基板と対向して配置され、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成された前記アレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触し、タッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であって、
   透明基板上に前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスが形成され、前記開口部に複数色の着色画素が形成され、この上全面に透明導電膜が形成され、さらに前記透明導電膜上に突起電極が形成されているカラーフィルタ基板において、
   前記突起電極は導電性材料を用いて、前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に直接形成されていることを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 前記突起電極に用いる導電性材料が、樹脂に少なくとも導電性フィラーを分散させたものであることを特徴とする請求項１に記載するカラーフィルタ基板。
3. 前記突起電極が形成されていない位置の前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に、電気絶縁性材料からなるフォトスペーサーが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載するカラーフィルタ基板。
4. 複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたアレイ基板と前記タッチ位置にて電気的に接触しタッチ位置の位置座標を検出するタッチスクリーン機能を有するインセル方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板の製造方法であって、
   少なくとも、
   （１）透明基板上に、前記画素部に対応する開口領域を画定するブラックマトリックスを形成する工程と、
   （２）前記開口部に複数色の着色画素を形成する工程と、
   （３）前記ブラックマトリックス及び複数の前記着色画素が形成されたベース基板上に、透明導電膜を形成する工程と
   （４）前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に、導電性材料を用いて突起電極を直接形成する工程と、
   をこの順序で具備することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
5. 前記突起電極を導電性材料を用いて、前記透明導電膜の前記ブラックマトリックス上の所定の位置に、印刷法により直接形成することを特徴とする請求項４に記載するカラーフィルタ基板の製造方法。
6. 前記突起電極が形成されない位置の前記ブラックマトリックス上の前記透明導電膜上の所定の位置にフォトスペーサーを予め形成し、その後突起電極を形成することを特徴とする請求項４または５に記載するカラーフィルタ基板の製造方法。