JP2943451B2 - カラーフィルタ及びその製造方法並びに液晶表示パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示パネル等
に用いるカラーフィルタの製造方法、特に、多数の画素
および多数の画素を覆うトップコート層を平坦化させる
ことにより、カラー液晶表示パネルに使用したとき、表
示品質を向上せしめると同時に、平坦性の良いものを低
コストで効率良く製造可能にするカラーフィルタの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄型，軽量，低消費電力等の特徴を有す
ることによって、ＯＡ機器，パソコン，携帯用テレビ等
に需要が拡大しつつあるカラー液晶表示パネルとして、
単純マトリックス方式とアクティブマトリックス方式と
が、代表的なものとして知られている。

【０００３】アクティブマトリックス方式は、表示品質
に優れるも製造技術が難しく、高価格になるという難点
がある。単純マトリックス方式は、表示品質においてア
クティブマトリックス方式より劣るが、低価格で製造で
きるという利点がある。

【０００４】何れの場合も、透明基板に赤（Ｒ),緑
（Ｇ),青（Ｂ）３色の画素からなるカラーフィルタを形
成し、それら３色の画素を選択的に駆動して混色し、任
意のカラー表示を行わせるようになる。

【０００５】図４は従来のカラー液晶表示パネルの主要
構成を示す断面図であり、表示パネル１はガラス基板２
の表面に、ブラックマトリックスパターン３を形成し、
ブラックマトリックスパターン３の多数の画素用透孔を
埋めるように赤色画素４R,緑色画素４G,青色画素４B を
形成し、画素４R,４G,４B の凹凸を平坦化するトップコ
ート層５を形成したのち、図紙の厚さ方法に整列する多
数本の透明電極６を形成し、透明電極６を覆う配向膜７
を形成してなる。

【０００６】図５は従来のカラー液晶表示パネルの主要
製造工程の説明図であり、図５(イ)において、ガラス基
板２の表面には画素を形成するため多数の透孔８があけ
られたブラックマトリックスパターン３を形成する。金
属クロムにてなるブラックマトリックスパターン３は、
厚さ1000Å程度のクロム蒸着膜を通常のホトリソグラフ
ィ技術によって形成し、黒色光硬化性レジストにてなる
ブラックマトリックスパターン３は、厚さ数千Å程度に
黒色光硬化性レジストを塗付し、露光, 現像して該レジ
スト塗付層の不要部を除去して形成する。

【０００７】図５(ロ) において、ブラックマトリックス
パターン３を覆う第１の画素用樹脂膜９を、例えば厚さ
２μm 程度にスピンコートによって塗付したのち、図５
(ハ)に示す如く画素用樹脂膜９より第１の画素（例えば
赤色画素）４R を形成する。

【０００８】次いで図５(ニ) に示す如く、第２の画素
（例えば緑色画素）４G,第３の画素（例えば青色画素）
４B を、第１の画素４R と同様に形成し、図５(ホ) に示
す如く各画素４R,４G,４B を覆うトップコート層５を形
成したのち、図４に示す如くトップコート層５の上に透
明電極６, 配向膜７を形成する。

【０００９】厚さ２μm 程度のポリイミド樹脂やアクリ
ル樹脂等にてなるトップコート層５は、画素４R,４G,４
B の凹凸を埋め、透明電極６を形成するための平坦面を
提供する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のカラーフィルタにおいて画素用樹脂膜９は、ブラ
ックマトリックスパターン３の上に被着する部分が、ガ
ラス基板１に被着する部分より盛り上がる。そのため、
各画素４R,４G,４B の上面は、ブラックマトリックスパ
ターン３に重なる周辺部が高くなって平坦性が損なわ
れ、そのことがトップコート層５の平坦性を損なう一要
因となり、かかるトップコート層５に厚さ千数百Å程度
の透明電極６を形成したとき、透明電極６の信頼性が損
なわれるという問題点があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明のカラー
フィルタ及びその製造方法についての基本構成を説明す
る図であり、図中において、２はガラス基板（透明基
板）、３は画素を形成するため多数の透孔８があけられ
たブラックマトリックスパターン、11は透孔８内に形成
した透明層、12R は赤色画素、12G は緑色画素、12B は
青色画素、13はトップコート層を示す。

【００１２】図１(イ) において、ガラス基板 (透明基
板) ２の上面にブラックマトリックスパターン３を形成
したのち、図１(ロ) に示す如く、多数の画素12R,12G,12
B のためあけられた透孔８内に、ブラックマトリックス
パターン３とほぼ同じ厚さの透明層11を形成する。

【００１３】次いで、図１(ハ) に示す如く多数の画素12
R,12G,12B を、従来の画素４R,４G,４B と同様に形成
し、本発明による第１のカラーフィルタが完成する。か
かる第１のカラーフィルタは、画素12R,12G,12B の形成
に先立って透明層11を形成するため、各画素12R,12G,12
B の上面は、透孔８と透明層11との間隙に対応する僅か
な凹部が生じる程度に、従って従来の画素４R,４G,４B
よりも平坦化される。

【００１４】図１(ニ）は本発明による第２のカラーフィ
ルタであり、前記第１のカラーフィルタを形成したの
ち、多数の画素12R,12G,12B を覆うようにトップコート
層13を形成してなる。かかる第２のカラーフィルタは、
画素12R,12G,12B の上面に生じた前記僅かな凹部および
画素12R,12G,12B 間の凹部にトップコート層13の一部が
充填され、トップコート層13の上面は、従来のトップコ
ート層５に比べ平坦化される。

【００１５】

【作用】上記手段によれば透明層11を形成し、ブラック
マトリックスパターン３に透孔８を形成することによっ
て発生する段差を透明層11が埋めるようにするため、画
素12R,12G,12B の上面は従来の画素４R,４G,４B よりも
平坦化され、さらに、画素12R,12G,12B を覆うトップコ
ート層13を形成すれば、画素12R,12G,12B の上面が従来
の画素４R,４G,４B の上面よりも平坦であることによっ
て、トップコート層13の上面は、従来のトップコート層
５に比べ平坦化されるようになる。

【００１６】

【実施例】図２は本発明による第１のカラーフィルタの
実施例を説明する主要工程図、図３は本発明方法の第２
のカラーフィルタの実施例の説明図である。

【００１７】図２(イ) において、ガラス基板２の上面に
従来と同じブラックマトリックスパターン３を形成した
のち、図２(ロ) に示す如く透明膜21を被着させる。透明
膜21の厚さはブラックマトリックスパターン３の厚さと
同程度とする。ブラックマトリックスパターン３を覆う
透明膜21には、酸化シリコン (ＳｉＯ₂,ＳｉＯ) やポリ
イミド樹脂，アクリル樹脂等を使用することができ、例
えばＳｉＯ₂ にてなる透明膜21はスパッタリングにて被
着し、ポリイミド樹脂にてなる透明膜21はスピンナーに
て塗付し乾燥，硬化させる。

【００１８】次いで、ブラックマトリックスパターン３
に重なる部分の透明膜21を除去すると、図２(ハ) に示す
如く、ブラックマトリックスパターン３の透孔８内の透
明層11が形成される。なお、透明層11の他の形成方法と
しては、透明膜21を被着させることなく透孔８内に例え
はポリイミド等の樹脂を転写印刷してもよい。

【００１９】次いで、図２(ニ) に示す如く、ブラックマ
トリックスパターン３および透明層11を覆う第１の画素
用樹脂膜９を、例えば厚さ２μm 程度にスピンコートに
よって塗付したのち、図２(ホ) に示す如く画素用樹脂膜
９より第１の画素（例えば赤色画素）12R を形成する。

【００２０】次いで図２(ヘ) に示す如く、第２の画素
（例えば緑色画素）12G,第３の画素（例えば青色画素）
12B を、第１の画素12R と同様に形成し、本発明による
第１のカラーフィルタが完成する。かかるカラーフィル
タにおいて各画素12R,12G,12Bの上面は、ブラックマト
リックスパターン３とほぼ同じ厚さの透明層11を形成し
たことによって、従来のカラーフィルタの画素４R,４G,
４B の上面と異なり、ブラックマトリックスパターン３
と透明層11との隙間に対応し僅かな凹部が生じるも著し
く平坦化される。

【００２１】図３は本願発明方法による第２のカラーフ
ィルタの断面図(イ)と、その第２のカラーフィルタを利
用したカラー液晶表示パネルの断面図(ロ) である。図３
(イ) において、第１のカラーフィルタと同様に、ガラス
基板２の上面にブラックマトリックスパターン３，透明
層11, 第１の画素12R,第２の画素12G,第３の画素12B を
形成したのち、各画素12R,12G,12B を覆うトップコート
層13を、従来のトップコート層５と同様に形成する。か
かるカラーフィルタにおいてトップコート層13の上面
は、画素12R,12G,12B の上面が従来のカラーフィルタの
画素４R,４G,４B の上面より平坦であるため、従来のト
ップコート層５より平坦化される。

【００２２】従って、厚さ千数百Å程度である透明電極
６を図３(ロ) に示す如く、トップコート層13の上面に形
成したのち、配向膜７を形成したカラー液晶パネルは、
透明電極６対する信頼性が確保されるようになる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法により
製造したカラーフィルタは、画素上面が従来の画素より
平坦となり、そのことによってトップコート層の上面も
従来のものより平坦化される。従って、本発明方法をカ
ラー液晶表示パネルに適用したとき、透明電極の信頼性
を向上せしめた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法の基本構成の説明図である。

【図２】 本発明による第１のカラーフィルタの実施例
を説明する主要工程図である。

【図３】 本発明による第２のカラーフィルタの実施例
の説明図である。

【図４】 従来のカラー液晶表示パネルの主要構成の断
面図である。

【図５】 従来のカラー液晶表示パネルの主要製造工程
の説明図である。

【符号の説明】

２はガラス基板（透明基板） ３はブラックマトリックスパターン ８はブラックマトリックスパターンの画素用透孔 12R は第１の画素（赤色画素） 12G は第２の画素（緑色画素） 12B は第３の画素（青色画素） 13はトップコート層 21は透明膜

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板(2) にブラックマトリックスパター
   ン(3) を形成し、該ブラックマトリックスパターン(3)
   の間の多数の各孔(8) 内に該ブラックマトリックスパタ
   ーン(3) とほぼ同じ厚さの透明層(11)を形成したのち、
   該透明層(11)を覆った周辺部が該ブラックマトリックス
   パターン(3) に重なる多数の画素(12R,12G,12B) を形成
   させることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記ブラックマトリックスパターン(3)
   を形成した透明基板の上面に酸化シリコンの透明膜(21)
   を被着し、前記透明層(11)の形成が該透明膜(21)の選択
   エッチングによることを特徴とする請求項１記載のカラ
   ーフィルタの製造方法。
3. 【請求項３】 前記多数の画素(12R,12G,12B) の上を、
   さらにトップコート層(13)で覆うことを特徴とする請求
   項１記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 基板(2) と、該基板(2) 上に形成された
   ブラックマトリックスパターン(3) と、該基板(2) 上の
   該ブラックマトリックスパターン(3) の間に形成された
   透明層(11)と、該透明層(11)を覆い周辺部が該ブラック
   マトリックスパターン(3) と重なるように形成された多
   数の画素(12R,12G,12B) とを少なくとも有することを特
   徴とするカラーフィルタ。
5. 【請求項５】 第１の基板と、 該第１の基板上に形成されたブラックマトリックスパタ
   ーンと、該第１の基板上の該ブラックマトリックスパタ
   ーンの間に形成された透明層と、該透明層を覆い周辺部
   が該ブラックマトリックスパターンと重なるように形成
   された多数の画素とを少なくとも有するカラーフィルタ
   と、 該第１の基板と対向する第２の基板と、 該第１及び第２の基板に挟持される液晶層と、 該第１及び第２の基板の対向する側の少なくとも一方に
   設けられる電極を備えることを特徴とする液晶表示パネ
   ル。