JP2019090954A - カラーフィルタ基板及びその製造方法、並びに表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】遮光層及び着色層を備えるカラーフィルタ基板において、遮光層の周辺部分における濃度ムラの発生や光透過率の低下を抑制する。【解決手段】ガラス基板（光透過性基板）１１と、ガラス基板１１上に所定のパターンを有するように形成される遮光層５１と、ガラス基板１１上に遮光層５１の外縁に沿って形成される光透過層５３と、ガラス基板１１上に形成され、透過光が所定の色を呈するように着色された着色層５２と、を備えるＣＦ基板（カラーフィルタ基板）１０において、着色層５２は、遮光層５１又は光透過層５３の何れも介さずにガラス基板１１の裏面（上面）に積層される遮光層等非介在領域ＢＮＲから、光透過層５３の裏面（上面）に乗り上げて遮光層５１の裏面（上面）に重畳されるように形成されており、光透過層５３は、可視光の全波長領域において着色層５２よりも高い光透過率を示すとともに、その遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法ｄ３が遮光層５１側の厚さ寸法ｄ１よりも小さくなるように形成される。【選択図】図３

Description

本技術は、カラーフィルタ基板及びその製造方法、並びに表示パネルに関する。

従来、カラー画像等を表示させる表示パネルとして、カラーフィルタ基板を備えたものが知られている。カラーフィルタ基板には、光の透過率の異なる複数の着色層（一般的には、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色の着色層）と、混色を防ぐために各着色層の間に配設された可視光の透過を遮断する遮光層（ＢＭ層、ブラックマトリクス層）と、を含むカラーフィルタが設けられている。表示パネルでは、カラーフィルタ基板の裏面側（画像表示面の反対側）から照射された光が、カラーフィルタを通過して表面側（画像表示面側）へと出射されることにより、カラー画像が表示される。

着色層及び遮光層からなるカラーフィルタを製造する際には、通常、まずガラス等からなる透明基板上に遮光層が所定のパターンで形成され、その上に、各色の顔料等を含有する着色層が順次形成される。着色層は、光抜けの発生等を抑制するため、基板板面の法線方向から視て遮光層との間に隙間なく形成することが好ましい。このため、着色層は、透明基板から遮光層の上面に乗り上げて、少なくとも一部が遮光層の上面に重なるように形成される。

ここで、カラーフィルタの遮光層には、従来、金属膜が用いられていたが、コスト面の要請等から、黒インク等を含有させた樹脂膜で形成されることが増えている。樹脂膜からなる遮光層では、金属膜からなるものと比べ、十分な遮光性を得るのに必要とされる膜厚が厚くなるため、透明基板の上面と遮光層の上面との間の高低差、すなわち段差が大きくなる。

このように段差が大きくなると、透明基板上から遮光層上に乗り上げるように形成される着色層が、遮光層の外縁に沿った周辺部分において、基板板面の法線方向から視て厚肉化する（図５参照）。この結果、この遮光層周辺部分において、画像表示面側に出射される光の着色が他の部分よりも濃くなって濃度ムラが生じたり、光の減衰量が大きくなって光透過率が低下したりすることがあり、問題となっていた。

そこで、下記特許文献１では、遮光層の縁部を階段状に形成して、１つ１つの段差を小さくする技術が提案されている。特許文献１に記載の技術では、透光性基板上に、上の層が下の層より狭くなるか、もしくは上の層が下の層より広くなるように遮光性樹脂パターンを積層形成することによって、中央部の膜厚が厚く端部に向かって薄くなるような階段状の遮光性樹脂パターンを形成し、透光性基板と遮光性樹脂パターンとの間に形成される個々の段差を小さくしている。

特開平９−１８９８９９号公報

近年、画面の高精細化が進んで各画素の面積が縮小される中、画面内における遮光層の割合、ひいては着色層の厚肉化部分の割合が増加して、表示パネルの画面全体の輝度が低下することが問題となっている。例えば液晶パネルでは、液晶パネルの裏面側に付設されるバックライト装置の光量を大きくすれば液晶パネルの輝度を高く維持できるが、このようにするとバックライト装置の消費電力が増大するため、バッテリー駆動される電子機器等への適用が制約されてしまう。よって、照射光量を増大させるよりも、表示パネルの光出射率（光利用率）の低下を抑制することによって、画面の輝度を維持する方が望ましい。

特許文献１に記載の技術でも、着色層の厚肉化に起因する輝度低下を抑制することが可能ではあるが、遮光層のパターンに一定の幅が必要となるため、細かなパターニングを行うことが難しく、高精細化への対応は困難である。
また、特許文献１に記載のように遮光層の縁部を階段状やテーパー状に形成すると、薄肉化された周縁部分において十分な遮光性能が得られなくなるため、各色の境界をクリアに表現できなくなる懸念がある。
さらに、特許文献１に記載の方法では、遮光層を複数の層で積層形成するために、何度もフォトリソグラフィ工程を行うなど製造工程が複雑となり、遮光層を形成するためのパターンも複数枚必要になる。

本技術は上記事情に基づいて完成されたものであって、遮光層及び着色層を備えるカラーフィルタ基板において、遮光層の周辺部分における濃度ムラの発生や光透過率の低下を抑制することを目的とする。

本技術のカラーフィルタ基板は、可視光を透過させる光透過性基板と、前記光透過性基板上に所定のパターンを有するように形成され、可視光の透過を遮断する遮光層と、前記光透過性基板上に前記遮光層の外縁に沿って形成され、可視光を透過させる光透過層と、前記光透過性基板上に形成され、可視光を透過させるとともに透過光が所定の色を呈するように着色された着色層と、を備え、前記着色層は、当該着色層が前記遮光層又は前記光透過層の何れも介さずに前記光透過性基板の上面に積層される遮光層等非介在領域から、前記光透過層の上面に乗り上げて前記遮光層の上面に重畳されるように形成されており、前記光透過層は、可視光の全波長領域において前記着色層よりも高い光透過率を示すとともに、その前記遮光層等非介在領域側の厚さ寸法が前記遮光層の厚さ寸法よりも小さくなるように形成されている。

上記構成のカラーフィルタ基板では、遮光層も光透過層も介さずに着色層が光透過性基板に積層される遮光層等非介在領域が設けられていることで、この部分における光の透過率が高く維持される。そして、着色層が、遮光層等非介在領域から遮光層の上面に至るように形成されていることで、遮光層周辺部分における光抜けが抑制される。
上記構成によれば、このようなカラーフィルタ基板において、その厚さ寸法が、遮光層等非介在領域側において遮光層よりも小さくなるように形成された光透過層が、遮光層の外縁に沿って設けられていることにより、光透過性基板と遮光層との間に形成される個々の段差が小さくなる。よって、光透過性基板板面の法線方向から視て、遮光層の周辺部分における着色層の厚肉化が抑制される。光透過層は、可視光の全波長領域において着色層よりも高い光透過率を示すものであるため、上記構成によれば、遮光層の周辺部分において着色層が厚肉化した構成と比較して、遮光層の周辺部分における濃度ムラの発生や光透過率の低下が低減される。

上記構成に係る遮光層は従来と同様の方法によって形成できるため、上記構成によれば、光透過性基板上に遮光層を細かくパターニングして、高精細化に対応可能なカラーフィルタ基板を得ることができる。また、遮光層はその縁部まで十分な厚さ寸法を有するように形成できるため、各色の境界をクリアに表現することができる。

本技術のカラーフィルタ基板は、可視光を透過させる光透過性基板上に、所定のパターンを有するように可視光の透過を遮断する遮光層を形成する遮光層形成工程と、前記遮光層の外縁に沿った前記光透過性基板上に、可視光を透過させる光透過層を形成する光透過層形成工程と、これを透過する光が所定の色を呈するように着色された着色層を、当該着色層が前記遮光層又は前記光透過層の何れも介さずに前記光透過性基板の上面に積層される遮光層等非介在領域から、前記光透過層の上面に乗り上げて前記遮光層の上面に重畳されるように形成する着色層形成工程と、を含むカラーフィルタ基板の製造方法であって、前記光透過層形成工程は、前記遮光層側から前記遮光層等非介在領域側に向けて露光量を減少させるようなハーフトーンマスクを使用して感光性樹脂を硬化させることにより、前記光透過層における前記遮光層等非介在領域側の厚さ寸法が前記遮光層側の厚さ寸法より小さくなるように形成するカラーフィルタ基板の製造方法によって製造することができる。

上記構成によれば、簡易な方法によって、その前記遮光層側の厚さ寸法が前記遮光層の厚さ寸法以下で、かつその前記遮光層等非介在領域側の厚さ寸法が前記遮光層側の厚さ寸法よりも小さくなるような光透過層を形成できる。これにより、透明基板板面の法線方向から視た着色層の厚さ寸法の変動が一層抑制され、濃度ムラの発生や光透過率の低下が低減されたカラーフィルタ基板を得ることが可能となる。

また、上記のような構成のカラーフィルタ基板を備えることにより、光の透過率を高く維持しながら高精細化にも対応可能な表示パネルを得ることができる。

本技術によれば、遮光層及び着色層を備えるカラーフィルタ基板において、濃度ムラの発生や光透過率の低下が抑制される。また、カラーフィルタ基板を備えた表示パネルに本技術を適用することにより、高精細化及び高輝度化に対応可能な表示パネルを得ることが可能となる。

実施形態１に係る液晶パネルの概略断面構成を表す模式図 ＣＦ基板の平面構成を表す模式図 カラーフィルタの遮光層近傍の断面構成を表す模式図 実施形態２に係るカラーフィルタの遮光層近傍の断面構成を表す模式図 従来技術に係るカラーフィルタの遮光層近傍の断面構成を表す模式図

＜実施形態１＞
実施形態１を、図１から図３によって説明する。
本実施形態１では、液晶パネル（表示パネル）１について例示する。なお、以下の説明では、図１における上側を表（下側を裏）とし、複数の同一部材については、一の部材に符号を付して他の部材については符号を省略することがある。

本実施形態１に係る液晶パネル１は、例えば携帯電話端末（スマートフォン等を含む）、ノートパソコン（タブレット型ノートパソコン等を含む）、液晶テレビ等の各種電子機器（図示せず）を構成する表示パネルに用いられる。本技術は、高精細化と高輝度化の両立が求められる表示パネルに特に適しているが、これに限定されるものではない。また、画面サイズも特に限定されず、一辺の長さが数インチ程度の小型の表示パネルから、数十インチ以上の中型又は大型（超大型）に分類される表示パネルに至るまで、本技術を適用可能である。

液晶パネル１の概略構成について、図１を参照しつつ説明する。以下では、液晶パネル１の板面中央部において画像が表示される領域を、画像表示領域とする。なお、図１は、液晶パネル１の画像表示領域における断面構成を模式的に示したものである。
液晶パネル１は、周知の概略構成とすることができる。本実施形態１に係る液晶パネル１は、例えば図１に示すように、ＣＦ基板（カラーフィルタ基板）１０と、これに対向配置されるアレイ基板（アクティブマトリクス基板、画素電極基板）２０とが、所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられるとともに、両基板１０，２０間に電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶分子を含む液晶層３０が封入されてなる。両基板１０，２０の外側の板面には、それぞれ偏光板４１が配されている。
液晶パネル１において、表側に配されるＣＦ基板１０側の板面が画像表示面（表面）とされ、裏側に配されるアレイ基板２０の裏側には、液晶パネル１に光を照射するためのバックライト装置（図示しない）が配される。すなわち、液晶パネル１では、図１における下側（裏面側）から上側（表面側）に向かって光が照射される。

アレイ基板２０には、特に限定されることなく周知の構成のものを使用できる。
アレイ基板２０は、略透明で可視光を透過させる絶縁性の光透過性基板を備える。光透過性基板としては、ガラス基板、シリコン基板、耐熱性を有するプラスチック基板等を使用できるが、本実施形態１では、一例としてガラス基板２１を用いるものとする。図１に示すように、ガラス基板２１の内面側（液晶層３０側、ＣＦ基板１０との対向面側）には、公知の成膜技術、フォトリソグラフィ技術等を利用して各種の膜が所定パターンで積層されて、積層膜構造６０が形成されている。

積層膜構造６０内の各種積層膜について、詳細な説明は割愛するが、例えば下層側（ガラス基板２１側、液晶層３０から遠い側）から順に、第１金属膜（ゲート金属膜）、ゲート絶縁膜、半導体膜、第２金属膜（ソース金属膜）、第１層間絶縁膜、平坦化膜（絶縁膜、第１絶縁膜、下層側絶縁膜）６１、第１透明電極膜、第２層間絶縁膜（絶縁膜、第２絶縁膜、上層側絶縁膜）、第２透明電極膜、配向膜が積層形成されたものが用いられる。なお、図１には、厚さ寸法が最も大きい平坦化膜６１のみを示している。
これらの積層膜によって、アレイ基板２０の画像表示領域内には、スイッチング素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）及び画素電極（何れも図示しない）が多数個マトリクス状（行列状）に並んで設けられるとともに、これらＴＦＴ及び画素電極の周りに、格子状をなすゲート配線（走査線。図示しない）及びソース配線（データ線、信号線）６２が取り囲むようにして配設されている。このゲート配線とソース配線６２が、ＴＦＴに設けられたゲート電極とソース電極にそれぞれ接続されるとともに、画素電極がＴＦＴのドレイン電極に接続される。また、画素電極と重畳するように共通電極（図示しない）が設けられている。

上記構成のアレイ基板２０において、共通電極には共通配線（図示しない）から共通電位（基準電位）が印加される一方、ゲート配線及びソース配線６２に供給される各種信号に基づいてＴＦＴを駆動することで、画素電極への電位の供給が制御される。画素電極と共通電極との間に所定の電位差が生じると、液晶パネル１において、アレイ基板２０とＣＦ基板１０との間にある液晶層３０には、アレイ基板２０の板面に対する法線方向の成分を含むフリンジ電界（斜め電界）が印加される。この電界を制御することにより、液晶層３０中の液晶分子の配向状態を適切に切り替えて、画像表示領域に画像が表示されるようになっている。

アレイ基板２０に対向配置されるＣＦ基板１０は、表示画像に色彩を与えるものである。
ＣＦ基板１０は、アレイ基板２０と同じく絶縁性の光透過性基板を備える。光透過性基板としては、ガラス、シリコン、耐熱性を有する樹脂等からなり、可視光領域の４００ｎｍ〜７００ｎｍの全波長領域の光を透過させる略無色透明な基板を用いる。本実施形態１では、一例としてガラス基板（光透過性基板）１１を用いるものとする。図１に示すように、画像表示領域におけるガラス基板１１の裏面側（液晶層３０側、ＣＦ基板１０との対向面側）には、カラーフィルタ５０が設けられており、カラーフィルタ５０の表面にはオーバーコート層（図示しない）が設けられる。

図１等には示していないが、画像表示領域内において遮光層５１と重畳する位置には、オーバーコート層の表面からアレイ基板２０に向けて突出するように、感光性樹脂材料からなる複数のフォトスペーサ（スペーサ）が設けられていてもよい。所定の突出長を有するフォトスペーサの突出端がアレイ基板２０の内側表面に当接することにより、ＣＦ基板１０とアレイ基板２０との間に所定の間隔（セルギャップ）が維持され、両基板の間に液晶層３０が配される。
また、ＣＦ基板１０のうち画像表示領域における最も内側（液晶層３０側）には、通常、液晶層３０に含まれる液晶分子を配向させるための配向膜（図示しない）が形成される。この配向膜は、フォトスペーサの表面にも配され、液晶層３０に当接して、前記したアレイ基板２０の配向膜との間に液晶層３０を挟持している。両配向膜は、ＣＦ基板１０とアレイ基板２０との間に挟持される液晶分子等を一定の方向に配向させる機能を備えた膜であって、例えばポリイミドからなるものとすることができる。ポリイミド膜は、特定の波長領域の光（例えば紫外線等）が照射されることで、その光の照射方向に沿って液晶分子を配向させることが可能な光配向膜として形成される。

続いて、ＣＦ基板１０のカラーフィルタ５０について、図２及び図３も併せて参照しつつ説明する。なお、図２は、カラーフィルタ５０を表側（ガラス基板１１側、液晶層３０の反対側）から視た平面構成を模式的に示した図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面構成を示した図である。
カラーフィルタ５０は、ガラス基板１１の裏面上に所定のパターンを有するように形成され、可視光の透過を遮断する遮光層（ブラックマトリクス層、ＢＭ層）５１と、可視光を透過させると同時にこの透過光が複数の所定の色を呈するように着色された着色層５２と、を有する。

遮光層５１は、一定に配列される各色の着色層５２の間に配設されて、各色の混色を防ぐ機能を有する。
本実施形態１に係る遮光層５１は、遮光材を分散させた樹脂材料からなるものとする。樹脂材料としては、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等を用いることができるが、後述するようにフォトリソグラフィ法によって遮光層５１を形成できることから、樹脂材料としては感光性樹脂を用いることが好ましく、本実施形態１の遮光層５１には感光性樹脂を使用している。遮光材としては、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料を用いることができる。樹脂材料及び遮光材は上記に限定されることなく種々の材料を選択可能である。

本実施形態１では、図２に示すように、格子状のパターンで配設された遮光層５１を例示する。なお、遮光層５１は、ＣＦ基板１０上において、中央部に設けられる表示領域から、周縁部の非表示領域の一部にも拡張形成されており、これにより画面周縁からの光漏れが抑制されて画面コントラストが向上する。

樹脂材料からなる遮光層５１は、材料によっても異なるが、一般に、図３に示すその厚さ寸法ｄ１が、０．８μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以上１．８ｍ以下であることがより好ましい。厚さ寸法がこの範囲よりも小さいと、十分な遮光性が発現されず、この範囲よりも大きいと、本願が課題としている着色層５２の厚肉化に起因する不具合が増大するのみならず、ＣＦ基板１０の裏面の凹凸に起因する配向不良がおこって表示品位低下を招く虞がある。本実施形態１では、遮光層５１の厚さ寸法ｄ１を、１．４μｍ程度としている。

着色層５２は、透過光に所定の色を与える。本実施形態１では、着色層５２として、赤色着色層５２Ｒ，緑色着色層５２Ｇ，青色着色層５２Ｂの三色が多数個、所定の順で繰り返し並んでマトリクス状に配設されたものを例示する。以下の説明では、各色の着色層を区別する必要がある場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの何れかの添え字を付し、これらを区別せずに総称するときは添え字を付さないものとする。
各色の着色層５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、それぞれＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）を呈する染料や顔料を分散させた樹脂材料からなる。樹脂材料としては、遮光層５１と同様、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等を用いることができるが、後述するようにフォトリソグラフィ法によって着色層５２を形成できることから、樹脂材料としては感光性樹脂を用いることが好ましく、本実施形態１の着色層５２には感光性樹脂を使用している。

着色層５２は、所定のパターンを形成するように配された遮光層５１に合わせて配設される。本実施形態１では、図２に示すように、各色の着色層５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが、格子状に形成された遮光層５１によって形成された開口内を閉塞するように配設される。着色層５２の配設状態について、詳しくは後述する。

着色層５２は、図３に示すその厚さ寸法ｄ２が０．７μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以上２．０μｍ以下であることがより好ましい。厚さ寸法がこの範囲よりも小さいと透過光が十分に呈色せず、この範囲よりも大きいと光透過率の過度な低下を招く虞がある。本実施形態１では、着色層５２の厚さ寸法ｄ２を、遮光層５１よりもやや小さい１．２μｍ程度としている。

さて、本実施形態１に係るカラーフィルタ５０には、図２に示すように、上記した遮光層５１の外縁に沿って光透過層５３が形成されている。
光透過層５３は、可視光の波長領域４００ｎｍ〜７００ｎｍの全域において、着色層５２よりも高い光透過率を示す略透明な層である。本実施形態１に係る光透過層５３は、例えば、可視光領域の４００ｎｍ〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の透明樹脂で形成することができる。透明樹脂は、無色透明なものが好ましいが、可視光領域における各波長の透過率が、前記の範囲内において相違する、すなわち僅かに着色していてもよい。
透明樹脂としては、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリエステル、アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂や、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹等の感光性樹脂を用いることができる。後述するようにフォトリソグラフィ法によって光透過層５３を形成できることから、感光性樹脂を用いることが好ましく、本実施形態１の光透過層５３には感光性樹脂を使用している。

図２に示すように、光透過層５３は、遮光層５１の外縁に沿った枠状に配設される。このように枠状に形成された光透過層５３の内方には、遮光層５１も光透過層５３も形成されておらず、後述する着色層５２が遮光層５１又は光透過層５３の何れも介さずにガラス基板１１に積層される遮光層等非介在領域ＢＮＲとされる。
本実施形態１に係る光透過層５３は、遮光層５１の配設パターン幅の約１／２の一定の幅を有する枠状に形成される。なお、光透過層５３の配設幅は、濃度ムラの度合と、画面輝度とのバランスによって、適宜決定するとよい。

本実施形態１では、図３に示すように、その厚さ寸法ｄ３が、略一定となるように形成される光透過層５３を例示する。ここで、光透過層５３の厚さ寸法ｄ３は、遮光層５１の厚さ寸法ｄ１よりも小さくなるように設定される（ｄ３＜ｄ１）。本実施形態１では、光透過層５３の厚さ寸法ｄ３を、遮光層５１の厚さ寸法ｄ１の約１／２の０．７μｍ程度の略一定としている。

着色層５２等の配設状態について、詳しく説明する。
カラーフィルタ５０の平面構成は、図２に模式的に示されているように、表面側（図１における上側）から視て、格子状の遮光層５１の開口内部に光透過層５３が枠状に配され、さらにこの光透過層５３の開口内部に設けられた遮光層等非介在領域ＢＮＲを閉塞するように、各色の着色層５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが設けられた構成である。例えば図２には、図の左側に表された遮光層等非介在領域ＢＮＲ内を赤色着色層５２Ｒが閉塞し、右側に表された遮光層等非介在領域ＢＮＲ内を緑色着色層５２Ｇが閉塞している様子が示されている。各色の着色層５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、実際には光透過層５３から遮光層５１の一部に重畳されるように配設されており、裏面側から見ると（図示しない）、各色の着色層５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは各々略矩形状をなし、格子状の遮光層５１の裏面において、その端面同士を突き合わせるようにして互いに連なった状態で、ＣＦ基板１０の画像表示領域全体を覆っている。

カラーフィルタ５０の断面構成は、図３に模式的に示されているように、各色の着色層５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが、遮光層等非介在領域ＢＮＲにおいて、遮光層５１又は光透過層５３の何れも介さずに、ガラス基板１１に裏側から積層されると共に、その端部がガラス基板１１の裏面から光透過層５３の裏面（特許請求の範囲における「上面」に相当する。液晶層３０側の面）に乗り上げ、さらに遮光層５１の裏面（同じく「上面」に相当する）に乗り上げて重畳され、この遮光層５１の裏面において、その端面同士をつき合わせるように配された構成である。例えば図３には、図の左側に表された遮光層５１の裏面において、この左側に配される赤色着色層５２Ｒと、右側に配される緑色着色層５２Ｇとが、互いに端面同士を当接させるように接続されている様子が示されている。

上記したＣＦ基板１０の製造方法の一例について、簡単に説明する。
ガラス基板１１を用意し、このガラス基板１１上に、フォトリソグラフィ法によって、まず遮光層５１を所定のパターンに形成し、次に遮光層５１の外縁に沿って光透過層５３を形成する。次いで、同じくフォトリソグラフィ法によって、着色層５２を形成する。この際、各色の着色層５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、遮光層等非介在領域ＢＮＲから光透過層５３の裏面に乗り上げて、その端部が遮光層５１の裏面に重畳されるように形成する。続いて、カラーフィルタ５０を覆う形でオーバーコート層を設け、必要に応じてフォトスペーサを形成し、これら全ての内側（液晶層３０側）の表面を覆うようにスピンコート等によって配向膜を形成することで、ＣＦ基板１０が製造される。

本実施形態１に係るＣＦ基板１０における光の透過の様子を、従来のＣＦ基板９１０における光の透過の様子と比較して、図３及び図５を参照しつつ説明する。
図５は、従来のＣＦ基板９１０の光透過層５３を有しないカラーフィルタ９５０を模式的に示している。以下のＣＦ基板９１０の説明では、本実施形態１と同様の構成については同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。カラーフィルタ９５０は、着色層９５２と、本実施形態１と同様の遮光層５１（厚さ寸法ｄ１を有する）と、を備えて構成されている。着色層９５２は、本実施形態１の着色層５２と同じ厚さ寸法ｄ２を有するものとする。

図５に示すように、着色層９５２の端部は、ガラス基板１１の裏面上から遮光層５１の裏面（上面）に直接乗り上げて重畳される。各色の境界をクリアに表現するために、遮光層５１が縁部まで十分な厚さ寸法を有するように、すなわち、遮光層５１の外縁がガラス基板１１の板面に対して略垂直となるように形成すると、着色層９５２は、遮光層５１の外縁に沿った周辺部分において、ガラス基板１１裏面と遮光層５１裏面との段差に沿って略直角に屈曲される。この段差の大きさは、遮光層５１の厚さ寸法ｄ１と等しい。この周辺部分における、ガラス基板１１の板面の法線方向から視た着色層９５２の最大厚さ寸法ｄ９４０は、図５に示すように、ｄ２とｄ１の和に略等しくなり、他の部分における着色層９５２の厚さ寸法ｄ２よりもｄ１だけ大きくなる。本実施形態１で例示した具体的な数値を当てはめると、他の部分における着色層９５２の厚さ寸法ｄ２が１．２μｍ程度であるのに対し、周辺部分における着色層９５２の最大厚さ寸法ｄ９４０は２．６μｍ程度で、約２．１７倍となる。

ＣＦ基板９１０の裏側から照射光ＥＬが照射されると、遮光層５１の周辺部分における透過光ＴＬ９２は、他の部分において着色層９５２を透過した透過光ＴＬ１と比較して、呈色が強くなると共に、光が減衰して光透過量が小さくなる。このようなＣＦ基板９１０を備える液晶パネルでは、画像表示領域内において大きな濃度ムラが発生し、光透過率が低下して画面全体の輝度が低下してしまう。

これに対し、本実施形態１に係るＣＦ基板１０では、図３に示すように、光透過層５３を有するカラーフィルタ５０を備えている。このようなカラーフィルタ５０では、着色層５２の端部は、ガラス基板１１の裏面からまず光透過層５３の裏面（上面）に乗り上げ、そこからさらに遮光層５１の裏面（上面）に乗り上げて重畳される。ここで、ガラス基板１１裏面と光透過層５３裏面との第１の段差の大きさは、光透過層５３の厚さ寸法ｄ３に略等しく、光透過層５３裏面と遮光層５１裏面との第２の段差の大きさは、遮光層５１と光透過層５３の厚さ寸法の差（ｄ１−ｄ３）に略等しくなり、それぞれカラーフィルタ９５０における段差と比べて小さくなる。着色層５２は、光透過層５３の外縁において第１の段差に沿ってまず屈曲され、さらに遮光層５１の外縁において第２の段差に沿って屈曲される。図３に示す第１の段差部分（遮光層５１の周辺部分の一部に相当する）における着色層５２の最大厚さ寸法ｄ４１は、着色層５２と光透過層５３の厚さ寸法の和（ｄ２＋ｄ３）に略等しくなり、第２の段差部分（遮光層５１の周辺部分の一部に相当する）における着色層５２の最大厚さ寸法ｄ４２は、着色層５２の厚さ寸法と第２の段差の大きさとの和{ｄ２＋（ｄ１−ｄ３）}に略等しくなる。本実施形態１では、光透過層５３の厚さ寸法ｄ３を、遮光層５１の厚さ寸法ｄ１の約１／２としたため、ｄ４１とｄ４２とは略等しくなる。具体的な例示数値を当てはめると、他の部分における着色層５２の厚さ寸法ｄ２が１．２μｍ程度であるのに対し、周辺部分における最大厚さ寸法ｄ４１及びｄ４２は１．９μｍ程度で、その増加率は約１．５８倍に抑えられる。なお、本実施形態１のように、遮光層５１の周辺部分に形成される複数の段差が略等しい大きさを有するようにすれば、各段差部分を含めた遮光層５１の周辺部分の着色層５２の最大厚さ寸法を小さくでき、好ましい。

上記のように本実施形態１のＣＦ基板１０では、遮光層５１（及び光透過層５３）の周辺部分における着色層５２の厚肉化が抑制されること、光透過層５３が可視光領域の全波長において着色層５２よりも高い光透過率を有するように形成されていることから、この遮光層５１周辺部分における透過光ＴＬ２は、遮光層等非介在領域ＢＮＲにおける透過光ＴＬ１と比較して若干の濃色化及び光の減衰が認められるものの、その程度はＣＦ基板９１０の透過光ＴＬ９２に認められるものと比べると著しく抑制される。この結果、このようなＣＦ基板１０を備える液晶パネル１では、画像表示領域内における濃度ムラの発生や輝度低下が抑制され、画像を高品位で表示可能となる。

以上説明したように、本実施形態１に係るＣＦ基板（カラーフィルタ基板）１０は、可視光を透過させるガラス基板（光透過性基板）１１と、ガラス基板１１上に所定のパターンを有するように形成され、可視光の透過を遮断する遮光層５１と、ガラス基板１１上に遮光層５１の外縁に沿って形成され、可視光を透過させる光透過層５３と、ガラス基板１１上に形成され、可視光を透過させるとともに透過光が所定の色を呈するように着色された着色層５２と、を備え、着色層５２は、当該着色層５２が遮光層５１又は光透過層５３の何れも介さずにガラス基板１１の裏面（上面）に積層される遮光層等非介在領域ＢＮＲから、光透過層５３の裏面（上面）に乗り上げて遮光層５１の裏面（上面）に重畳されるように形成されており、光透過層５３は、可視光の全波長領域において着色層５２よりも高い光透過率を示すとともに、その遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が遮光層５１側の厚さ寸法よりも小さくなるように形成されている。

上記の本実施形態１に係るＣＦ基板１０では、着色層５２が遮光層５１又は光透過層５３の何れも介さずにガラス基板１１の裏面に積層される遮光層等非介在領域ＢＮＲが設けられていることで、この部分における光の透過率が高く維持される。そして、着色層５２が、遮光層等非介在領域ＢＮＲから遮光層５１の上面に至るように形成されていることで、遮光層５１の外縁に沿った周辺部分（格子内開口部の際部）にまで確実に着色層５２で覆われて、この周辺部分における光抜けが抑制される。

本実施形態１の構成によれば、このような構成のＣＦ基板１０において、その厚さ寸法が、遮光層等非介在領域ＢＮＲ側において遮光層５１よりも小さくなるように形成された光透過層５３が、遮光層５１の外縁に沿って設けられていることにより、ガラス基板１１と遮光層５１との間に形成される個々の段差が小さくなる。よって、ガラス基板１１の板面の法線方向から視て、遮光層５１の周辺部分において着色層５２が厚肉化することが抑制される。光透過層５３は、可視光の全波長領域において着色層よりも高い光透過率を示すものであるため、このような構成によれば、図５に示すような遮光層５１の周辺部分において着色層５２が厚肉化した従来の構成と比較して、遮光層５１の周辺部分における濃度ムラの発生や光透過率の低下が低減される。なお、本実施形態１に係る光透過層５３は、その全体が、遮光層５１の厚さ寸法ｄ１よりも小さい一定の厚さ寸法ｄ３を有するように形成されている。このような光透過層５３は、フォトリソグラフィ法等によって極めて容易に形成することができる。また、光透過層５３の厚さ寸法ｄ３を、遮光層５１の厚さ寸法ｄ１の約１／２となるように形成したことで、遮光層５１の周辺部分に形成される２つの段差（第１の段差及び第２の段差）が略等しい大きさとなり、この部分における着色層５２の最大厚さ寸法ｄ４１，ｄ４２が小さくなって、着色層５２の厚肉化が効果的に抑制されている。

ＣＦ基板１０において、遮光層５１は従来と同様の方法によって形成でき、パターン幅等についての特別な制約が新たに生じることもないため、ガラス基板１１上に遮光層５１を細かくパターニングして、高精細化に対応可能なＣＦ基板１０を得ることができる。また、遮光層５１はその縁部まで十分な厚さ寸法ｄ１を有するように形成されるため、各色の境界をクリアに表現することができる。
ＣＦ基板１０において、この基板板面の法線方向から視た着色層５２の膜厚が変動すると、設計時に想定した色味や光量を高精度で表現できなくなるため、液晶パネル１設計時の仕様を低く設定せざるを得なくなる。本実施形態１の構成によれば、着色層５２の膜厚の変動が抑制されて出射光の色味や光量を所定の値に維持し易くなることで、光学性能の高い液晶パネル１を得ることが可能となる。

本実施形態１に係るＣＦ基板１０は、液晶パネル１に用いられる。これにより、画面輝度を高く維持しながら高精細化に対応可能な液晶パネル１を得ることができる。

＜実施形態２＞
実施形態２を、図４によって説明する。
図４は、本実施形態２に係るＣＦ基板２１０は、光透過層５３とは異なる形状の光透過層２５３を有するカラーフィルタ２５０を備えている点において、実施形態１に係るＣＦ基板１０と異なっている。以下のＣＦ基板２１０の説明では、実施形態１と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
カラーフィルタ２５０は、着色層２５２と、光透過層２５３と、実施形態１と同様の遮光層５１（厚さ寸法ｄ１を有する）と、を備えて構成されている。着色層９５２は、実施形態１の着色層５２と同じ厚さ寸法ｄ２を有するものとする。

本実施形態２では、図４に示すように、光透過層２５３の断面が略三角形状をなすように形成されている。光透過層２５３は、その遮光層５１側の厚さ寸法が遮光層５１の厚さ寸法ｄ１と略等しく、遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が略ゼロとなるような直角三角形状とされる。これにより、ガラス基板１１の裏面と光透過層２５３の裏面、並びに、光透過層５３の裏面と遮光層５１の裏面とは、何れもほぼ段差なく連なる。

着色層２５２の端部は、ガラス基板１１の裏面からまず光透過層２５３の裏面（上面）に乗り上げ、そこからさらに遮光層５１の裏面（上面）に乗り上げて重畳される。ここで、本実施形態２では、ガラス基板１１の裏面と遮光層５１の裏面とが、傾斜した光透過層２５３の裏面を介してほぼ段差なく連なっているため、垂直な段差が形成された実施形態１の構成等と比較して、着色層２５２は緩やかな角度で屈曲され、ガラス基板１１の板面の法線方向から視た着色層２５２の厚肉化が抑制される。図４に示す遮光層５１及び光透過層２５３の周辺部分における最大厚さ寸法ｄ２４０は、光透過層２５３裏面の傾斜度に依存するものの、着色層２５２の厚さ寸法ｄ２からの増加量は、垂直な段差が形成された構成と比較すると大きく低減される。

本実施形態２に係るＣＦ基板２１０は、例えば以下のような製造方法によって製造することができる。
ガラス基板１１を用意し、このガラス基板１１上に、フォトリソグラフィ法によって、まず遮光層５１を所定のパターンに形成し、次に遮光層５１の外縁に沿って光透過層２５３を形成する。次いで、同じくフォトリソグラフィ法によって、所定の配設状態となるように着色層２５２を形成する。続いて、カラーフィルタ５０を覆う形で、オーバーコート層を設け、必要に応じてフォトスペーサを形成し、これら全ての内側（液晶層３０側）の表面を覆うように、スピンコート等によって配向膜を形成する。
ここで、本実施形態２の光透過層２５３は、遮光層５１側から遮光層等非介在領域ＢＮＲ側に向けて露光量を減少させるようなハーフトーンマスクを使用して感光性樹脂を硬化させることにより、光透過層５３の遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が遮光層５１側の厚さ寸法より小さくなるように形成することができる。
或いは、本実施形態２の光透過層２５３は、全体が遮光層５１と略等しい厚さ寸法ｄ１を有するように、遮光層５１に沿って熱可塑性樹脂を配置した後に、熱処理を行ってその角部を溶融軟化させ、遮光層等非介在領域ＢＮＲ側に向けて流下するように変形させることにより、形成してもよい。

以上のように、本実施形態２に係る光透過層２５３は、その遮光層５１側の厚さ寸法が遮光層５１の厚さ寸法以下で、かつその遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が遮光層５１側の厚さ寸法よりも小さくなるように形成されている。

本実施形態２の構成によれば、光透過層２５３の厚さ寸法を、遮光層等非介在領域ＢＮＲ側と遮光層５１側とで変えることにより、遮光層５１と光透過層２５３との間の段差、及び光透過層２５３とガラス基板１１（遮光層等非介在領域ＢＮＲ）との間の段差、をより小さくして、これらの段差部分における着色層２５２の厚肉化を抑制することができる。この結果、ガラス基板１１の板面の法線方向から視た着色層２５２の厚さ寸法の変動が一層抑制され、濃度ムラの発生や光透過率の低下をより低減することができる。

本実施形態２で例示したように、光透過層２５３は、その断面が略三角形状をなし、遮光層５１側の厚さ寸法が遮光層５１の厚さ寸法ｄ１と略等しく、遮光層等非介在領域ＢＮＲではガラス基板１１の上面に連続的に連なるように形成することができる。このような光透過層２５３では、その上面の傾斜を変えることで、ガラス基板１１の板面の法線方向における着色層の最大厚さ寸法ｄ２４０と、ＣＦ基板２１０内における遮光層等非介在領域ＢＮＲの面積を変え、ＣＦ基板２１０における濃度ムラの程度と全体の光透過率とのバランスを調整することができる。このようなＣＦ基板２１０を用いることで、濃度ムラと画面輝度が所望の範囲内となる液晶パネル１を得ることができる。

本実施形態２に係るＣＦ基板２１０は、可視光を透過させるガラス基板（光透過性基板）１１上に、所定のパターンを有するように可視光の透過を遮断する遮光層５１を形成する工程（遮光層形成工程）と、遮光層５１の外縁に沿ったガラス基板１１上に、可視光を透過させる光透過層２５３を形成する工程（光透過層形成工程）と、これを透過する光が所定の色を呈するように着色された着色層５２を、当該着色層５２が遮光層５１又は光透過層５３の何れも介さずにガラス基板１１の裏面（上面）に積層される遮光層等非介在領域ＢＮＲから、光透過層５３の裏面（上面）に乗り上げて遮光層５１の裏面（上面）に重畳されるように形成する工程（着色層形成工程）と、を含むカラーフィルタ基板の製造方法であって、光透過層形成工程は、遮光層５１側から遮光層等非介在領域ＢＮＲ側に向けて露光量を減少させるようなハーフトーンマスクを使用して感光性樹脂を硬化させることにより、光透過層２５３における遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が遮光層５１側の厚さ寸法より小さくなるように形成するカラーフィルタ基板の製造方法によって製造することができる。

このようにすれば、簡易な方法によって、その遮光層５１側の厚さ寸法が遮光層５１の厚さ寸法ｄ１以下で、かつその遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が遮光層５１側の厚さ寸法よりも小さくなるような、本実施形態２に係る光透過層２５３を形成できる。これにより、ガラス基板１１の板面の法線方向から視た着色層２５２の厚さ寸法の変動が一層抑制され、濃度ムラの発生や光透過率の低下が低減されたＣＦ基板２１０を得ることが可能となる。

或いは、本実施形態２に係るＣＦ基板２１０は、上記の製造方法における光透過層形成工程が、全体が所定の厚さ寸法を有するように、遮光層５１の外縁に沿って熱可塑性樹脂を配置した後に、熱処理を行って、その角部を溶融軟化させ遮光層等非介在領域ＢＮＲ側に向けて流下するように変形させることにより、光透過層２５３における遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が遮光層５１側の厚さ寸法以下となるように形成するカラーフィルタ基板の製造方法によって製造することもできる。

このようにすれば、簡易な方法によって、遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が遮光層５１側の厚さ寸法以下となるような、本実施形態２に係る光透過層２５３を形成することができる。

＜他の実施形態＞
本技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本技術の技術的範囲に含まれる。
（１）上記の各実施形態では、断面が略矩形状の光透過層５３及び断面が略直角三角形状の光透過層２５３について例示したが、これに限定されるものではない。光透過層は、遮光層等非介在領域ＢＮＲ側の厚さ寸法が、遮光層の厚さ寸法よりも小さいものであれば、その断面形状が略三角形や略台形、略扇形のものや、階段状のもの、上面に凹凸が形成されたもの等、種々の断面形状に形成できる。
（２）遮光層の配設パターンは特に限定されるものではなく、スリット状やトライアングル状等、種々のパターンで配設することができる。
（３）上記実施形態１では、着色層５２が、赤色の着色層５２Ｒと緑色の着色層５２Ｇと青色の着色層５２Ｂとの組み合わせによって構成される例を示したが、これに限定されない。例えば、これらの着色部に加えて黄色の着色部を組み合わせることにより表示画素が構成されてもよい。また、各色の着色層の配列は特に限定されるものではなく、例えば複数の同色の着色層が縦列に並んだ各色列が他の色列と隣接するように配されたストライプ状や、各色の着色層が左右上下にシフトされた階段状等とすることができる。
（４）上記各実施形態では、遮光層等非介在領域ＢＮＲにおいて、着色層がガラス基板上に直接形成されるものを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス基板の板面全域を覆うように薄い保護層が設けられており、遮光層等非介在領域ＢＮＲにおいて、この保護層の上に着色層が形成されているようなものも、本技術の技術的範囲に含まれる。
（５）上記の各実施形態では、遮光層形成工程、光透過層形成工程、着色層形成工程において、フォトリソグラフィ法によって各層が形成される例を示したが、これに限定されない。例えば、フィルム状に形成した樹脂を粘着剤等によって光透過性基板上に貼り付けたり、別の基材上に形成した樹脂パターンを光透過性基板上に転写したり、インクジェット法によって所望の箇所に塗布したり、することによって各層を形成してもよい。
（６）上記実施形態１では、液晶分子に基板面に平行な方向（横方向）に電界を印加する横方向電界方式のＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードの液晶パネル１に用いられるＣＦ基板１０等を例示した。そのため、アレイ基板２０に、一対の電極（画素電極及び共通電極）が形成されているが、本技術の適用は、このような構成のものに限定されない。他の動作モード、例えばＩＰＳ（In-Plane-Switching）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード等で作動する表示パネルに用いられる、アレイ基板２０に共通電極が形成されておらず、ＣＦ基板１０に対向電極が形成されたＣＦ基板にも、本技術は適用することができる。
（７）本技術は、液晶パネルのみならず、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル、無機ＥＬパネル等を構成するＣＦ基板に適用することができる。これにより、高精細で画像を表示可能な各種表示パネルを得ることができる。

１…液晶パネル（表示パネル）、１０，２１０…ＣＦ基板（カラーフィルタ基板）、１１…ガラス基板（光透過性基板）、３０…液晶層、５０，２５０…カラーフィルタ、５１…遮光層（ブラックマトリクス層、ＢＭ層）、５２，２５２…着色層、５３，２５３…光透過層、ＢＮＲ…遮光層等非介在領域、ＥＬ…照射光、ＴＬ１…遮光層等非介在領域等における透過光、ＴＬ２，ＴＬ９２…遮光層周辺部分における透過光、ｄ１…遮光層の厚さ寸法、ｄ２…着色層の厚さ寸法、ｄ３…光透過層の厚さ寸法、ｄ４１…第１の段差部分（遮光層周辺部分の一部）における着色層の最大厚さ寸法、ｄ４２…第２の段差部分（遮光層周辺部分の一部）における着色層の最大厚さ寸法、ｄ２４０，ｄ９４０…遮光層周辺部分における着色層の最大厚さ寸法

Claims (5)

1. 可視光を透過させる光透過性基板と、
   前記光透過性基板上に所定のパターンを有するように形成され、可視光の透過を遮断する遮光層と、
   前記光透過性基板上に前記遮光層の外縁に沿って形成され、可視光を透過させる光透過層と、
   前記光透過性基板上に形成され、可視光を透過させるとともに透過光が所定の色を呈するように着色された着色層と、を備え、
   前記着色層は、当該着色層が前記遮光層又は前記光透過層の何れも介さずに前記光透過性基板の上面に積層される遮光層等非介在領域から、前記光透過層の上面に乗り上げて前記遮光層の上面に重畳されるように形成されており、
   前記光透過層は、可視光の全波長領域において前記着色層よりも高い光透過率を示すとともに、その前記遮光層等非介在領域側の厚さ寸法が前記遮光層の厚さ寸法よりも小さくなるように形成されているカラーフィルタ基板。
2. 前記光透過層は、その前記遮光層側の厚さ寸法が前記遮光層の厚さ寸法以下で、かつ、その前記遮光層等非介在領域側の厚さ寸法が前記遮光層側の厚さ寸法よりも小さくなるように形成されている請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
3. 可視光を透過させる光透過性基板上に、所定のパターンを有するように可視光の透過を遮断する遮光層を形成する遮光層形成工程と、
   前記遮光層の外縁に沿った前記光透過性基板上に、可視光を透過させる光透過層を形成する光透過層形成工程と、
   これを透過する光が所定の色を呈するように着色された着色層を、当該着色層が前記遮光層又は前記光透過層の何れも介さずに前記光透過性基板の上面に積層される遮光層等非介在領域から、前記光透過層の上面に乗り上げて前記遮光層の上面に重畳されるように形成する着色層形成工程と、を含むカラーフィルタ基板の製造方法であって、
   前記光透過層形成工程は、前記遮光層側から前記遮光層等非介在領域側に向けて露光量を減少させるようなハーフトーンマスクを使用して感光性樹脂を硬化させることにより、前記光透過層における前記遮光層等非介在領域側の厚さ寸法が前記遮光層側の厚さ寸法より小さくなるように形成するものであるカラーフィルタ基板の製造方法。
4. 可視光を透過させる光透過性基板上に、所定のパターンを有するように可視光の透過を遮断する遮光層を形成する遮光層形成工程と、
   前記遮光層の外縁に沿った前記光透過性基板上に、可視光を透過させる光透過層を形成する光透過層形成工程と、
   これを透過する光が所定の色を呈するように着色された着色層を、当該着色層が前記遮光層又は前記光透過層の何れも介さずに前記光透過性基板の上面に積層される遮光層等非介在領域から、前記光透過層の上面に乗り上げて前記遮光層の上面に重畳されるように形成する着色層形成工程と、を含むカラーフィルタ基板の製造方法であって、
   前記光透過層形成工程は、全体が所定の厚さ寸法を有するように、前記遮光層の外縁に沿って熱可塑性樹脂を配置した後に、熱処理を行って、その角部を溶融軟化させ前記遮光層等非介在領域に向けて流下するように変形させることにより、前記光透過層における前記遮光層等非介在領域側の厚さ寸法が前記遮光層側の厚さ寸法以下となるように形成するものであるカラーフィルタ基板の製造方法。
5. 請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルタ基板を備える表示パネル。

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