JP2013142748A

JP2013142748A - カラーフィルタ

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Publication number: JP2013142748A
Application number: JP2012002168A
Authority: JP
Inventors: Suutai Osawa; 崇泰大澤
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2032-01-10
Also published as: JP5915188B2

Abstract

【課題】高精細化に適応するためにブラックマトリクスの形成幅が狭くなっても、高い信頼性を有するカラーフィルタの提供を目的とする。
【解決手段】ガラス基板の一方の面上に、少なくともブラックマトリクス（ＢＭ）、着色画素、透明導電膜及びフォトスペーサー（ＰＳ）が順次形成されたカラーフィルタであって、最上層に位置する前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が前記ガラス基板と接地していること、また、前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が、透明導電膜、着色画素及びブラックマトリクス（ＢＭ）をホール状に貫通して形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビ受像機、コンピュータおよび携帯電話端末等の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに関する。

カラーフィルタは、近年様々な分野に応用が進んでいる液晶表示装置のカラー化に必要不可欠な部品であり、一般的には、ガラス基板上にブラックマトリクス（ＢＭ）と赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の着色画素が形成され、さらにその上に透明導電膜が形成された構成からなる。

最近では多種多様な液晶表示装置の実用化に伴い、上記の一般的な構成に加えて多くの機能層が付加されている。例えば、保護層（オーバーコート層）、スペーサー機能を有するフォトスペーサー（ＰＳ、突起部）、液晶の配向を制御する配向制御突起、透過表示の領域と反射表示の領域を通過する光の位相を揃えるための光路差制御層、反射表示の領域への光散乱層等である。

一般的なカラーフィルタは下記の製造工程から作製される。先ず初めにガラス基板上に黒色感光性樹脂組成物を用いて、フォトリソ法によりブラックマトリクス（ＢＭ）を形成する。次に、それぞれの感光性着色樹脂組成物を用いて、フォトリソ法により赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の着色画素を形成する。その後、透明導電膜として、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などをスパッタリング法により形成してカラーフィルタを作製する。

次に、多種多様な機能を有するカラーフィルタの製造方法として、フォトスペーサー（ＰＳ）を付加した場合を例に、図５を参考に説明する。

図５は、従来の一般的なフォトスペーサーを有したカラーフィルタの断面概念図を示している。すなわち、ガラス基板（ＣＦ基板）１の上にブラックマトリクス２及び赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）などの着色画素３が形成され、その上面に透明導電膜（ＩＴＯ膜）４が形成され、さらにその上に、前記ブラックマトリクス２の領域内に位置するようにフォトスペーサー５が形成されている。

上記のように、従来、フォトスペーサー５はブラックマトリクス２の領域内、すなわちブラックマトリクスの幅の内側の領域に形成されている。しかしながら、近年は液晶表示装置の高精細化が益々求められており、そのために画素数が増加する一方で、ブラックマトリクスの形成幅が益々狭くなり、その上に形成されるフォトスペーサーのスペースが厳しく制約を受け、結果としてその面積が小さくなっている。

このような状況の中では、上記で説明したような従来のフォトスペーサーの形成方法では、フォトスペーサーと下地との接触面積が小さくなり接着強度が低下する問題が生じている。

上記のフォトスペーサーと下地との接着強度低下に対して、例えば、図６（ａ）に示すように、フォトスペーサー５の下地部分を凹凸形状としブラックマトリクス２や着色画素４に埋没させることで構造的に強度を増すことや、また、図６（ｂ）のように、その下に位置する透明導電膜４を除去することで、フォトスペーサー５をブラックマトリクス２及び着色画素３と接地させることで接着力を上げる提案がなされている（特許文献１）。

しかしながら、上記の提案の図６（ａ）ではフォトスペーサー５の下地部分を凹凸形状することで構造的に強度を増すことはできるが、有機成分（樹脂）からなるフォトスペーサー５の下地部分と無機成分からなる透明導電膜（ＩＴＯ膜）４との接着力にはまだ問題がある。一方、図６（ｂ）では、無機成分からなる透明導電膜（ＩＴＯ膜）４の除去により、フォトスペーサー５の下地部分とブラックマトリクス２とは互いに有機成分であるため接着力の向上はみられるが、ブラックマトリクス２の成分である黒色顔料の影響でまだ十分とはいえない。

特開２０１０−１０１９３５号公報

本発明は以上のような事情の下になされ、高精細化に適応するためにブラックマトリクスの形成幅が狭くなっても、高い信頼性を有するカラーフィルタの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明物の請求項１に係る発明は、ガラス基板の一方の面上に、少なくともブラックマトリクス（ＢＭ）、着色画素、透明導電膜及びフォトスペーサー（ＰＳ）が順次形成されたカラーフィルタであって、最上層に位置する前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が前記ガラス基板と接地していることを特徴とするカラーフィルタである。

また、本発明物の請求項２に係る発明は、前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が、透明導電膜、着色画素及びブラックマトリクス（ＢＭ）をホール状に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタである。

また、本発明物の請求項３に係る発明は、ガラス基板の一方の面上に、ブラックマトリクス（ＢＭ）、着色画素、透明樹脂層、透明導電膜及びフォトスペーサー（ＰＳ）が順次形成されたカラーフィルタであって、最上層に位置する前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が前記透明樹脂層と接地していることを特徴とするカラーフィルタである。

また、本発明物の請求項４に係る発明は、前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が、透明導電膜をホール状に貫通して形成されていることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタである。

請求項１〜２に記載の発明においては、スペーサーの下地がガラス板と接地しており、したがって、従来の下地部分の凹凸より深い凹凸構造を有しているため、その接着強度を向上させることができる。
また、請求項３〜４に記載の発明では、スペーサーの下地が透明樹脂層と接地している。スペーサーと透明樹脂層とは双方共に有機成分であるために両者は親和力が高く、その結果として優れた接着強度を有することができる。
このように、請求項１〜４に記載の発明によればカラーフィルタの基板とスペーサーとの間の接着力を向上させることができ、このため、高い信頼性を有する高精細なカラーフィルタを提供することができる。

本発明の一実施形態であるカラーフィルタの断面概念図を示す。本発明の請求項２に係るカラーフィルタの断面概念図を示す。図１を応用したＢＭのないカラーフィルタの断面概念図を示す。図２を応用したＢＭのないカラーフィルタの断面概念図を示す。従来の一実施形態であるカラーフィルタの断面概念図を示す。特許文献１に記載のカラーフィルタの断面概念図を示す。

以下、本発明について図面を用いて、より具体的に説明する。

図１は本発明の一実施形態を示しており、ガラス基板（ＣＦ基板）１の一方の面上に、少なくともブラックマトリクス（ＢＭ）２、着色画素３、透明導電膜（ＩＴＯ膜）４及びフォトスペーサー（ＰＳ）５が順次形成されたカラーフィルタであって、最上層に位置する前記フォトスペーサー５の下地が前記ガラス基板１と設置していることを特徴としたカラーフィルタである。

例えば、図１（ａ）は、ガラス基板１にブラックマトリクス２、着色画素３及び透明導電膜４が順次形成し、その後、フォトスペーサーを形成してなるカラーフィルタである。なお、ブラックマトリクス２及び着色画素３の凹型の形状は、カラーフィルタの製造に一般的に用いられているフォトリソ法によって形成されるが、特に限定するものではない。また、その上に形成される透明導電膜４の凹型の形状は、マスクを用いたスパッタリング法などにより形成できる。

また、図１（ｂ）は、ガラス基板１にブラックマトリクス２、着色画素３、透明樹脂層６及び透明導電膜４が順次形成し、その後、フォトスペーサーを形成してなるカラーフィルタである。その製造方法としては上記で説明したように、ブラックマトリクス２、着色画素３、及び透明樹脂層６の凹型の形状は、カラーフィルタの製造に一般的に用いられているフォトリソ法によって形成されるが、特に限定するものではない。また、その上に形成される透明導電膜４の凹型の形状は、マスクを用いたスパッタリング法などにより形成できる。

また、さらに図１（ｃ）は、図１（ｂ）のカラ−フィルタの製造方法において、ブラックマトリクス２の凹型の開口部の面積を、その上に順次形成される着色画素３、透明樹脂層６及び透明導電膜４の凹型の開口部の面積より小さくすることにより、フォトスペーサー５の下地部分がより広い面積でブラックマトリクスと接することができ、接着強度を増すことができる。

本発明の一実施形態である図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すカラーフィルタは、有機成分（樹脂）であるフォトスペーサー５が、無機成分である透明導電膜（ＩＴＯ膜）４を貫通して、下地のガラス基板１と接地している為、フォトスペーサー５の下地部分の凹凸が従来より深く、構造的に接着強度を向上させることができる。また、同時に透明導電膜（ＩＴＯ膜）４を貫通しているため、少なくともその下層の有機成分からなる透明樹脂層６、着色画素３、ブラックマトリクス２の壁面と接することで接着強度をより向上させる効果が得られる。

また、図１に示す本発明の実施形態は、図３に示すようなブラックマトリクス２がない構造のカラーフィルタの作製にも応用できる。

図２は本発明の請求項３に係るカラーフィルタの一実施形態を示している。具体的には、ガラス基板１の上にブラックマトリクス２、着色画素３、透明樹脂層６、透明導電膜４が順次形成され、さらに最上層としてフォトスペーサー５が形成されたカラーフィルタである。なお、本発明に係る前記透明樹脂層６とは、オーバーコート層（保護層）などの信頼性を向上させるための透明な樹脂層を意味する。

図２に示したカラーフィルタは、ガラス基板１の上にフォトリソ法を用いて、凹型の形状を有するブラックマトリクス２に同じサイズの凹型開口部を有する着色画素３を順次形成し、次にその全面上にオーバーコート層（透明樹脂層６）を形成して、その後、前記オーバーコート層（透明樹脂層６）をその最表面からガラス基板方向に向かって、ブラックマトリクス２及び着色画素３の凹型の開口径と同じ開口径で一部除去した後、前記開口径と同じ開口径を有するマスクを用いて透明導電膜４を形成し、最後にフォトスペーサー５を形成することで得られる。

このようにして得られるカラーフィルタは、フォトスペーサー５の凸型の下地部分がオーバーコート層（透明樹脂層６）とより広い面積で、かつ双方が有機成分であるために親和力が高く、その結果としてより優れた接着強度を有することができる。

また、図２に示す本発明の実施形態は、図４に示すようなブラックマトリクス２がない構造のカラーフィルタの作製にも応用できる。

本発明によれば、より高精細が求められるテレビ受像機、コンピュータおよび携帯電話端末等の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタを提供することができる。

１ガラス基板（ＣＦ基板）
２ブラックマトリクス層（ＢＭ層）
３着色画素
４透明導電膜（ＩＴＯ膜）
５フォトスペーサー（ＰＳ）
６透明樹脂層

Claims

ガラス基板の一方の面上に、少なくともブラックマトリクス（ＢＭ）、着色画素、透明導電膜及びフォトスペーサー（ＰＳ）が順次形成されたカラーフィルタであって、最上層に位置する前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が前記ガラス基板と接地していることを特徴とするカラーフィルタ。
前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が、透明導電膜、着色画素及びブラックマトリクス（ＢＭ）をホール状に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
ガラス基板の一方の面上に、ブラックマトリクス（ＢＭ）、着色画素、透明樹脂層、透明導電膜及びフォトスペーサー（ＰＳ）が順次形成されたカラーフィルタであって、最上層に位置する前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が前記透明樹脂層と接地していることを特徴とするカラーフィルタ。
前記フォトスペーサー（ＰＳ）の下地が、透明導電膜をホール状に貫通して形成されていることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ。