JP3016725B2 - カラーフィルター基板および対向基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に使
用される液晶表示パネルのカラーフィルター基板および
対向基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置に使用される液晶表
示パネルは、薄型、軽量、低消費電力を特徴として、携
帯用のテレビやコンピュータ通信機器端末などに使用さ
れ、さらに一画素毎に薄膜トランジスタを内蔵したアク
ティブマトリクスタイプ（以下、ＴＦＴ液晶表示パネル
と称す）の開発により画質が向上し、ブラウン管の置き
換え用途にも使用されつつある。また、さらなる液晶表
示パネルの画質向上のために、現在、広視野角化技術や
視認性改善技術などが盛んに研究開発され、一部商品化
されている。一方、用途拡大の中でコスト削減も重要な
課題となっている。

【０００３】この中で、カラー液晶表示パネルの視認性
改善とコスト低減のために、液晶表示パネル上の画素間
の光抜けの防止を目的として液晶表示パネルの対向基板
となるカラーフィルター基板上に設けられる遮光膜の材
料を、従来の金属クロムに代えて黒色樹脂材料とするこ
とが一般化しつつある。

【０００４】黒色樹脂材料を用いた遮光膜としての利点
は、光の反射率が可視波長の広い範囲にわたって低いた
め、明るい場所でも画像が認識し易いこと、従来の金属
クロムに比べ製膜コストが安価であること、金属クロム
のような公害問題が少ないことなどがある。

【０００５】この黒色樹脂材料を遮光膜とした一般的な
カラーＴＦＴ液晶表示パネル用のカラーフィルター基板
の表示領域部分の断面図を図８に示す。このカラーフィ
ルター基板は、図８に示すように、ガラス基板１と、黒
色顔料をアクリル樹脂に混入した黒色樹脂材料を用いて
ガラス基板１上に形成した遮光膜２と、ぞれぞれ赤、
緑、青の顔料をアクリル樹脂に混入した３色の着色膜３
と、ＴＦＴ液晶表示パネルの対向電極となる透明導電膜
４と、さらに、液晶を配向させるためのポリイミド樹脂
からなる配向膜５とから構成される。

【０００６】なお、本従来例では、遮光膜２および着色
膜３と透明導電膜４との間にはオーバーコート膜はコス
ト低減と欠陥原因削減のために設けていない。ここで、
遮光膜２と着色膜３はフォトリソ法により、また、透明
導電膜４は製膜時の金属マスキングにより、さらに、配
向膜５は凸版フレキソ印刷法によりパターンニングされ
ている。

【０００７】つぎに、本従来例のカラーフィルター基板
の非表示領域部分の断面図を図９に示す。図９に示すよ
うに、透明導電膜４は、液晶表示パネルのシール接着剤
との密着力安定化のために、ガラス基板１の周辺部では
電極取り出し部以外は配置されない。また、配向膜５も
同様な理由により液晶配向の必要のない周辺部には配置
されない。

【０００８】さらに、本従来例のカラーフィルター基板
の全体の平面略図を図１０に示す。ここでは、遮光膜２
と、透明導電膜４と、配向膜５のパターンを簡略化して
示している。

【０００９】１枚のカラーフィルター基板上に１０．４
型のチップ（以降、単にチップと称す）が２面付けとな
っており、基板周辺部やチップ間には、品番マーク８ａ
やチップマーク８ｂ、アライメントマーク８ｃなどの各
種のマーク８が、遮光膜２と同じ材料である黒色樹脂材
料により形成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来のカラーフィルター基板では、基板周辺部やチ
ップ間に形成したマーク８上には他の膜が全くコートさ
れておらず、図９で示すように、この部分では遮光膜２
と同じ材料である黒色樹脂材料で形成されたマーク８が
むき出し状態になっている。

【００１１】ここで、遮光膜２と同じ材料である黒色樹
脂材料で形成されたマーク８のパターン端面８ｔの拡大
図を図１１に示す。このマーク８は、遮光膜２と同様
に、それ自体がレジスト材を兼ねている場合、すなわち
現像によってパターンニングする場合と、レジスト材は
別に塗布しエッチングによってパターンニングする場合
とがあるが、ともに膜厚は１μｍ程度であり、いずれの
場合も、図１１に示すように、マーク８のパターン端面
８ｔは凹凸が激しく、特に前者の場合に顕著である。

【００１２】一方、ＴＦＴ液晶表示パネルの生産工程に
おいては、液晶を配向させるために、例えば図１０に示
すポリイミド樹脂からなる配向膜５の表面をレーヨン等
の布にて一方向に擦るラビング法が、ほとんど例外なく
実施されている。

【００１３】このラビング時には、配向膜５の表面だけ
でなく、カラーフィルター基板の全面がラビング布によ
って擦られるために、黒色樹脂材料による形成面のうち
のむき出し部分となっているマーク８におけるパターン
端面８ｔの凹凸部が欠落し、この欠落した黒色樹脂材料
がダストとなり、このダストが液晶表示パネルの生産時
に大きな悪影響を及ぼす。

【００１４】一般的に、ラビング布は、パイル長０．５
ｍｍ程度であり、直径１５０ｍｍ程度のローラーに巻き
付け、毎分２００回転程度で回転させるとともに、カラ
ーフィルター基板を分速２００ｍｍで所定ラビング方向
に移動させ、さらに、カラーフィルター基板表面へのラ
ビング布の押し込みを０．２ｍｍ程度としてラビングし
ている。

【００１５】このように、ラビング布は、何度も基板に
接触するために、一度ダストで汚染されると連続的に基
板表面を再汚染することとなる。特に、生産時に多数の
基板をラビング処理すると、基板周辺部における黒色樹
脂材料のむき出し部であるマーク８のパターン端面８ｔ
凹凸部の欠落により、ラビング布の汚染は蓄積され、表
示領域の配向膜表面を再汚染し、液晶表示パネルの電圧
保持率の部分的な低下や微細キズによる表示ムラ欠陥お
よび信頼性の低下などの問題を発生させる。

【００１６】これに対し、液晶表示パネルの生産におい
て、上記表示ムラ欠陥を防止するために、ラビング布の
交換頻度を、ラビング処理するカラーフィルター基板の
枚数として１００枚毎程度に早めたり、遮光膜２および
マーク８または着色膜３と透明導電膜４との間に、透明
なアクリル樹脂からなるオーバーコート膜を基板表面全
面に形成することで対処している。

【００１７】しかしながら、前者の対策は、生産性を著
しく損なうばかりではなく、ラビング布費用の増加によ
る生産コストの悪化を招き、また、後者の対策は、オー
バーコート膜製膜工数の増加と、オーバーコート膜製膜
時の異物混入などによる歩留り低下が大きな問題とな
り、これも生産効率と生産コストの悪化を招くという問
題点を有していた。

【００１８】なお、基板周辺のマーク８を、上記のよう
に遮光膜２と同様の黒色樹脂材料でなく、着色膜３と同
様の赤、緑、青のいずれかのアクリル樹脂材料でも形成
することができるが、着色膜３の形成材料であるアクリ
ル樹脂材料のパターン端面の状態は、遮光膜２およびマ
ーク８と形成方法が同様であることから、遮光膜２およ
びマーク８と同様の凹凸が生じており、ラビング時の汚
染の問題も同様に発生し、上記と同様の問題点を有して
いた。

【００１９】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、低コストで視認性に優れた液晶表示パネルを生産す
るために遮光膜に使用した黒色樹脂材料を基板周辺部の
マーク等に用いても、ラビング処理の際の基板表面にお
ける黒色樹脂材料などによるダストの発生を防止して、
液晶表示パネルの生産効率を向上することができるとと
もに、生産コストを低下することができるカラーフィル
ター基板、および、このカラーフィルター基板を用いて
構成された対向基板を提供する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に記載のカラーフィルター基板
は、カラー液晶表示パネルを構成するカラーフィルター
基板であって、ガラス基板上に、遮光性を有する樹脂材
料からなる遮光膜と、所定色の光を透過する樹脂材料か
らなる着色膜と、電極に用いられる透明導電膜と、良好
な電気絶縁性および光透過性を有する樹脂材料からなる
配向膜とを、それぞれ前記ガラス基板上のパターンとし
て形成し、前記配向膜を、前記ガラス基板上の表示部に
対応する領域以外のパターンとして形成された前記遮光
膜または着色膜を覆うように設けた構成とする。

【００２１】請求項２に記載の対向基板は、モノクロ液
晶表示パネルを構成する対向基板であって、ガラス基板
上に、遮光性を有する樹脂材料からなる遮光膜と、電極
に用いられる透明導電膜と、良好な電気絶縁性および光
透過性を有する樹脂材料からなる配向膜とを、それぞれ
前記ガラス基板上のパターンとして形成し、前記配向膜
を、前記ガラス基板上の表示部に対応する領域以外のパ
ターンとして形成された前記遮光膜を覆うように設けた
構成とする。

【００２２】上記の構成によると、基板周辺部に形成さ
れた樹脂材料からなるマークなどのパターン端面を配向
膜により覆い、この配向膜をパターン端面の保護膜とし
て利用し、ラビング処理の際の基板周辺部からの発塵を
防止する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
カラーフィルター基板および対向基板について、図面を
参照しながら説明する。

【００２４】本発明の第１の実施の形態について説明す
る。図１は本実施の形態のＴＦＴ液晶表示パネル用のカ
ラーフィルター基板の部分断面図である。このカラーフ
ィルター基板は、図１に示すように、無アルカリのガラ
ス基板１と、黒色顔料をアクリル樹脂に混入した黒色樹
脂材料を用いてガラス基板１上に形成した遮光膜２と、
ぞれぞれ赤、緑、青の顔料をアクリル樹脂に混入した３
色の着色膜３と、ＴＦＴ液晶表示パネルの対向電極とな
る透明導電膜であるＩＴＯ膜４と、さらに、液晶を配向
させるためのポリイミド樹脂からなる配向膜５とから構
成される。なお、本実施の形態では、遮光膜２および着
色膜３とＩＴＯ膜４との間にはオーバーコート膜はコス
ト低減と欠陥原因削減のために設けていない。

【００２５】以上の構成は、図８および図９に示す従来
例と同じであるが、基板周辺部に設けられた遮光膜２と
同一の材料である黒色樹脂材料によって形成したマーク
８部分を覆うようにして、ＩＴＯ膜４と同一材料で形成
した透明導電膜であるＩＴＯ膜４ａを設けている点で異
なる。

【００２６】次に、ＩＴＯ膜４ａのパターンの形成方法
について図１および図２を用いて説明する。なお、ＩＴ
Ｏ膜４およびＩＴＯ膜４ａは、以下の方法により同時に
形成される。

【００２７】図２は、本実施の形態のカラーフィルター
基板の生産も際に、ＩＴＯ膜４，４ａ製膜時にマスキン
グの目的で使用されるメタルマスクの斜視図である。こ
のメタルマスク６は、材料は厚さ０．１ｍｍのステンレ
ス板であり、カラーフィルター基板上へのＩＴＯ膜４，
４ａの製膜部分のみ穴が開いている。つまり、このメタ
ルマスク６には、カラーフィルター基板の電極引きだし
部に対応する電極用領域Ｄｒを４隅に設けた表示領域Ｈ
ｒと、基板周辺部のマーク８部に対応するマーク用領域
Ｍｒとに、それぞれ開口部が設けられている。本メタル
マスク６を、遮光膜２、マーク８部および着色膜３の製
膜およびパターンニングの完了した基板上に載置し、Ｉ
ＴＯ膜４，４ａをスパッタリングによって製膜する。

【００２８】この後、ポリイミド樹脂材料からなる配向
膜５用の溶剤を、フレキソ印刷法により表示領域Ｈｒに
印刷し、２００度で１０分間トンネル炉で硬化させるこ
とにより、本実施の形態のカラーフィルター基板を得る
ことができる。

【００２９】このようにして得られた本実施の形態のカ
ラーフィルター基板の全体の平面略図を図３に示す。図
３においては、従来のカラーフィルター基板の全体の平
面略図を示す図１０のものとは、各マーク８がＩＴＯ膜
４ａにより覆われているところが異なっている。その他
は同一の構成となっている。

【００３０】本実施の形態のカラーフィルター基板をＴ
ＦＴ液晶表示パネルに使用したところ、その生産工程に
おいて、遮光膜２と同一の材料である黒色樹脂材料によ
って形成したマーク８部分のパターン端面８ｔの欠落に
よる発塵が防止できているため、ラビング布の汚染は非
常に少なく、ラビング布の交換頻度をカラーフィルター
基板に対するラビング処理枚数の５００枚毎に低下させ
てたとしても、ＴＦＴ液晶表示パネルの表示ムラ欠陥の
発生は非常に少なくなり、また、信頼性を低下させる問
題も全く発生しなかった。なお、この場合のラビング処
理はそのラビング条件を従来例で示したものと同一の条
件として実施した。

【００３１】この結果として、従来のカラーフィルター
基板と比較したグラフを図４（ａ），図４（ｂ）に示
す。ここで、図４（ａ）は、ラビング布使用回数と表示
ムラ発生率との関係を示すグラフであり、図４（ｂ）
は、ラビング布使用回数と信頼性に大きな影響を及ぼす
液晶表示パネルの電圧保持率との関係を示すグラフであ
る。

【００３２】図４からも分かるように、いずれの特性
も、従来のカラーフィルター基板に比較して、本実施の
形態のカラーフィルター基板のほうが大幅に改善されて
おり、液晶表示パネルの生産性や品質を改善することが
できた。また、本手法は前記メタルマスク６の形状を変
更するだけであるので、コストアップもなく、樹脂遮光
膜（マーク部分を含む）を用いた低コストなカラーフィ
ルター基板およびこれらのカラーフィルター基板により
構成された液晶表示パネルを得るには、非常に有効な方
法である。

【００３３】以上のような樹脂遮光膜（マーク部分を含
む）はカラーフィルター基板だけでなく、モノクロ液晶
表示パネル用の対向基板の遮光膜（マーク部分を含む）
としても同様に有用であり、第１の実施の形態と同様な
ＩＴＯ膜によるパターンとすることにより、同様な効果
を得ることができる。

【００３４】本発明の第２の実施の形態について説明す
る。図５は本実施の形態のＴＦＴ液晶表示パネル用のカ
ラーフィルター基板の部分断面図である。このカラーフ
ィルター基板の構成のほとんどは、図５に示すように、
第１の実施の形態のカラーフィルター基板と同じである
が、基板周辺部に設けられた遮光膜２と同一の材料であ
る黒色樹脂材料によって形成したマーク８部分を覆うよ
うにして、配向膜５と同一の材料であるポリイミド樹脂
により形成したポリイミド樹脂膜５ａを設けている点で
異なる。

【００３５】次に、ポリイミド樹脂膜５ａのパターンの
形成方法について図５および図６を用いて説明する。な
お、配向膜５およびポリイミド樹脂膜５ａは、以下の方
法により同時に形成される。

【００３６】図６は、本実施の形態のカラーフィルター
基板の生産も際に、基板表面に配向膜５およびポリイミ
ド樹脂膜５ａをフレキソ印刷するために使用される樹脂
凸版の斜視図である。この樹脂凸版７は、カラーフィル
ター基板上への配向膜５およびポリイミド樹脂膜５ａの
フレキソ印刷部分のみ凸形状となっている。つまり、こ
の樹脂凸版７には、表示領域Ｈａと基板周辺部のマーク
８部に対応するマーク用領域Ｍａとに、それぞれ凸形状
が設けられている。本樹脂凸版７を、フレキソ印刷装置
の版胴に設置するとともに、ポリイミドを原料とする配
向膜溶剤を供給し、遮光膜２、マーク８および着色膜
３、ＩＴＯ膜４が従来例と同じパターンで形成されてい
る基板上にポリイミド樹脂により印刷する。この後、２
００度で１０分間トンネル炉で硬化させることにより、
本実施の形態のカラーフィルター基板を得ることができ
る。

【００３７】このようにして得られた本実施の形態のカ
ラーフィルター基板の全体の平面略図を図７に示す。図
７においては、第１の実施の形態のカラーフィルター基
板の全体の平面略図を示す図３のものとは、各マーク８
がポリイミド樹脂膜５ａにより覆われているところが異
なっている。その他は同一の構成となっている。

【００３８】本実施の形態のカラーフィルター基板をＴ
ＦＴ液晶表示パネルに使用したところ、その生産工程に
おいて、遮光膜２と同一の材料である黒色樹脂材料によ
って形成したマーク８部分のパターン端面８ｔの欠落に
よる発塵が防止できているため、第１の実施の形態と同
様に、ラビング布の汚染は非常に少なく、第１の実施の
形態と同様の効果を得ることができた。また、本手法は
前記樹脂凸版７の形状を変更するだけであるので、コス
トアップもなく、樹脂遮光膜（マーク部分を含む）を用
いた低コストなカラーフィルター基板およびこれらのカ
ラーフィルター基板により構成された液晶表示パネルを
得るには、非常に有効な方法である。

【００３９】以上のような樹脂遮光膜（マーク部分を含
む）はカラーフィルター基板だけでなく、モノクロ液晶
表示パネル用の対向基板の遮光膜（マーク部分を含む）
としても同様に有用であり、第１の実施の形態と同様な
ＩＴＯ膜によるパターンとすることにより、同様な効果
を得ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板周辺
部に形成された樹脂材料からなるマークなどのパターン
端面を配向膜により覆い、この配向膜をパターン端面の
保護膜として利用し、ラビング処理の際の基板周辺部か
らの発塵を防止することができる。

【００４１】そのため、低コストで視認性に優れた液晶
表示パネルを生産するために遮光膜に使用した黒色樹脂
材料を基板周辺部のマーク等に用いても、ラビング処理
の際の基板表面における黒色樹脂材料などによるダスト
の発生を防止して、液晶表示パネルの生産効率を向上す
ることができるとともに、生産コストを低下することが
できる。

【００４２】この結果、オーバーコート膜レスでありな
がら樹脂遮光膜を用いたカラーフィルター基板を用い
て、低コストで品質が安定し表示視認性に優れたＴＦＴ
液晶表示パネルを生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のカラーフィルター
基板の構成を示す断面図

【図２】同実施の形態のカラーフィルター基板の生産時
用のメタルマスクの斜視図

【図３】同実施の形態のカラーフィルター基板の全体の
平面略図

【図４】同実施の形態におけるラビング処理時の液晶表
示パネルの表示特性の説明図

【図５】本発明の第２の実施の形態のカラーフィルター
基板の構成を示す断面図

【図６】同実施の形態のカラーフィルター基板表面の樹
脂凸版の斜視図

【図７】同実施の形態のカラーフィルター基板の全体の
平面略図

【図８】従来のカラーフィルター基板の表示領域部分の
断面図

【図９】同従来例の非表示領域部分の断面図

【図１０】同従来例のカラーフィルター基板の全体の平
面略図

【図１１】一般的な樹脂パターン端面の拡大図

【符号の説明】

６ メタルマスク ７ 樹脂凸版 ４ａ ＩＴＯ膜 ５ａ ポリイミド樹脂膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/1337

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラー液晶表示パネルを構成するカラー
   フィルター基板であって、ガラス基板上に、遮光性を有
   する樹脂材料からなる遮光膜と、所定色の光を透過する
   樹脂材料からなる着色膜と、電極に用いられる透明導電
   膜と、良好な電気絶縁性および光透過性を有する樹脂材
   料からなる配向膜とを、それぞれ前記ガラス基板上のパ
   ターンとして形成し、前記配向膜を、前記ガラス基板上
   の表示部に対応する領域以外のパターンとして形成され
   た前記遮光膜または着色膜を覆うように設けたカラーフ
   ィルター基板。
2. 【請求項２】 モノクロ液晶表示パネルを構成する対向
   基板であって、ガラス基板上に、遮光性を有する樹脂材
   料からなる遮光膜と、電極に用いられる透明導電膜と、
   良好な電気絶縁性および光透過性を有する樹脂材料から
   なる配向膜とを、それぞれ前記ガラス基板上のパターン
   として形成し、前記配向膜を、前記ガラス基板上の表示
   部に対応する領域以外のパターンとして形成された前記
   遮光膜を覆うように設けた対向基板。