JP3115819B2 - カラーフィルター基板及びその製造方法並びにそれを用いた液晶表示装置 - 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、液晶表示装置に用
いられるカラーフィルター基板に関する。特に、広視野
角特性を有する液晶表示装置に用いられるカラーフィル
ター基板及びその製造方法、並びにそのカラーフィルタ
ー基板を有する液晶表示装置及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気光学効果を利用した表示装置
としてネマティック液晶を用いたＴＮモードや、ＳＴＮ
モードの液晶表示装置が実用化されている。これら表示
モードの液晶表示装置は、偏光板やを必要とし、また液
晶分子の配向方向を規定するためのラビング処理等の配
向処理を必要とする。

【０００３】従来のＴＮ型液晶表示装置の視角特性を図
１を参照しながら説明する。ＴＮ型液晶表示装置の液晶
分子９は、初期配向状態において一定の方向にプレチル
トしており、基板１と２との間に電圧を印加することに
よって、全ての液晶分子９は予め決められているプレチ
ルト方向に立ち上がる（図１(b)）。このとき、図１(b)
中段のように、矢印Ａ及びＢで示す異なる視角から液晶
セルを観察すると、見かけ上の透過率が異なる。また、
中間調状態（中段の図）で、矢印Ａの方向において視角
を変化していくとコントラストの反転現象が見られるな
ど、表示品位を著しく低下させる現象が発生する。

【０００４】偏光板を用いない表示モードとして、散乱
を利用した動的散乱（ＤＳ）モードおよび相転移（Ｐ
Ｃ）モードの液晶表示装置が知られている。また、最
近、偏光板を必要とせず、しかも配向処理も必要としな
い表示モードとして、いわゆる、高分子分散液晶（ＰＤ
ＬＣ）モードが提案された。この表示モードは、液晶の
複屈折率を利用し、透明または白濁状態を電気的にコン
トロールすることによって表示を行う。基本的には液晶
分子の常光屈折率と支持媒体の屈折率とを一致させ、電
圧印加によって液晶分子の配向が揃うときに得られる透
明状態と、電圧無印加時における液晶分子の配向の乱れ
による光散乱状態とを利用して表示を行う。上記の表示
モードの液晶表示装置を製造する方法として、特表昭５
８−５０１６３１号公報に液晶をポリマーカプセルに包
含する方法、及び特表昭６１−５０２１２８号公報に液
晶と光又は熱硬化性樹脂とを混合し樹脂を硬化すること
により液晶を折出させ樹脂中に液晶滴を形成させる方法
が開示されている。

【０００５】特開平４−３３８９２３号公報および特開
平４−２１２９２８号公報は、高分子中に液晶領域が分
散した液晶層を有する高分子分散型液晶素子を直交偏光
板中に挟持した液晶表示装置が開示されている。この表
示装置は、視野角特性を改善する効果は大きいが、原理
的に散乱による偏光解消を利用しているために、明るさ
がＴＮモードに比べて１／２と低いという問題がある。

【０００６】特開平５−２７２４２号公報は、液晶分子
の配向状態を高分子の壁や突起物により乱し、ランダム
ドメインを形成することによって、視角特性を改善する
方法を開示している。しかしながら、この方法では、ド
メインがランダムで且つ絵素部分にも高分子領域が形成
され、かつ、液晶ドメイン間のディスクリネーションラ
インがランダムに発生し、電圧印加時においてもディス
クリネーションラインは消滅しない。従って、この液晶
表示装置は、電圧無印加時（白表示時）の輝度が低く、
また、電圧印加時（黒表示時）の光の漏れが多くなるの
で、コントラストが低いという問題がある。

【０００７】本願発明者らは、特開平６−３０１０１５
号公報及び特開平７−１２０１７２８号公報に、図２に
示すように、一対の基板１及び２間に狭持された液晶層
に絵素ごとに高分子壁７で包囲された液晶領域８を形成
し、液晶分子９を対称軸６を中心に軸対称状に配列させ
ることによって、視角特性を著しく改善した液晶表示装
置（軸対称モード：Axially Symmetric aligned Microc
ell Mode（ＡＳＭモード））を開示している。図２の液
晶表示装置では、液晶分子の見かけの屈折率は矢印Ａ及
びＢの両方向からの見た場合の平均の屈折率となるの
で、それぞれの視角方向に対して透過率が平均化されて
等しくなり、その結果、視角特性が図１のＴＮモードに
比べて改善される。図２は軸対称配向を有する液晶領域
の対称軸を含む断面を示しているので、中間調状態では
２つの配向方向のみが図示されているが、実際には軸対
称配向した液晶分子の見かけの屈折率が全て平均された
結果が観察される。従って、従来のＴＮモードの液晶表
示装置の視角特性を改善するためには、液晶分子の配向
方向は２以上であればよいが、軸対称配向の方がさらに
好ましい。

【０００８】さらに、上記の表示モードの作製方法とし
て、一方の基板上にレジスト壁を形成し、該基板を使用
したセルを用い、セル中に液晶と光硬化性樹脂との混合
物を注入し、温度操作、電圧操作により、液晶相（ネマ
ティック相）と等方相とに相転移を行わせ、かつ軸対称
化することにより、各絵素ごとに液晶と光硬化性樹脂の
部分的な分離が行なわれ、さらに、光硬化性樹脂を紫外
線により硬化させることにより配向状態を固定する方法
を特願平６−２３３７４４号に出願している。

【０００９】一方、インクジェット法を用いたカラーフ
ィルターの作製方法が、特開昭５９−７５２０５号公報
及び特開平４−１２３００５号公報に開示されている。
上記公報によると、ホトリソグラフィー技術を用いて絵
素毎に囲いを形成し、インクジェット法を利用して、囲
い内の領域を着色することによって、インクのにじみを
防止して混色の少ないカラーフィルターが提供される。
さらに、後者は、インクのにじみを防止するために、囲
いの高分子材料の上にシリコンゴムを配している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の軸対称配
向モードの液晶表示装置においては、図３に示すよう
に、液晶領域８の軸対称配向の対称軸６が、絵素領域の
中心部からずれるという現象が生じることがある。図３
は、従来の軸対称配向モードの液晶表示装置の絵素の顕
微鏡観察結果を示す模式図である。図３（ａ）はパラレ
ルニコル下で観察した結果で、図３（ｂ）は、図中の矢
印で示した方向に傾けた状態（紙面の下側が観察者に近
い状態）の液晶表示装置を直交ニコル下で観察した結果
を示す模式図である。

【００１１】図３に示した対称軸６のずれは、液晶領域
８毎に異なり、また、対称軸６の軸方向は、基板の表面
に対して垂直でない（傾いている）ことがある。従っ
て、傾いた対称軸６を有する絵素を視角を変化させて観
察すると、視角方向によって、絵素内で黒く見える領域
の面積が他の絵素と異なる。例えば、図３（ｂ）に示し
た場合では、対称軸６が傾いている液晶領域８では、黒
く見える領域が他の液晶領域８よりも少ない。上述した
ように、軸対称配向モードの液晶表示装置において、軸
対称配向の対称軸６が絵素の中心からずれたり、対称軸
６が基板表面に対して傾くと、絵素の平均的な透過率に
差が生じ、全体的に見てざらつきとして観察され、表示
品質が低下するという問題がある。

【００１２】また、対称軸の位置及び軸方向を制御する
ために、新たな高分子壁や高分子パターンなどを形成す
ると、製造工程が複雑になり、コストアップやタクト時
間が長くなるという問題点がある。軸対称モードの大型
のカラー液晶表示装置用の基板をホトリソグラフィーを
使用して製造する方法は、ホトマスクが高価であるとい
う問題がある。特に、Ｒ、Ｇ、Ｂの絵素に対してそれぞ
れ異なるマスクを使用した場合、３枚のホトマスク（ブ
ラックマスクを使用した場合は４枚）が必要となり、コ
ストが非常に高くなる。

【００１３】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、軸対称配向
の対称軸の位置を制御することが可能なカラーフィルタ
ー基板およびその製造方法、並びにそれ用いた液晶表示
装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
ー基板は、透明基板と、該透明基板上に形成された凸部
と、該凸部で囲まれた領域に形成された着色層と、を有
するカラーフィルター基板であって、該凸部は、該着色
層の材料との親和性の高い材料からなる下部層と、該着
色層の材料との親和性の低い材料からなる上部層とを有
し、該着色層の表面が凹面であり、そのことによって上
記目的が達成される。

【００１５】前記凸部及び前記着色層を覆うオーバーコ
ート層を更に有し、該オーバーコート層は、該着色層の
凹面に対応する位置に凹部を有するようにしてもよい。

【００１６】前記下部層及び前記上部層の少なくとも一
方は、遮光性の材料からなることが好ましい。

【００１７】前記下部層を形成する材料の臨界表面張力
γＡと、前記上部層を形成する材料の臨界表面張力γＣ
と、前記着色層を形成する着色材料の表面張力γＢとの
関係が、γＣ＜γＢ≦γＡの関係を満たすことが好まし
い。

【００１８】ある実施例では、前記下部層は金属からな
る。また、ある実施例では、前記上部層はレジスト材料
からなる。

【００１９】本発明のカラーフィルター基板の製造方法
は、透明基板と、該透明基板上に形成された凸部と、該
凸部で囲まれた領域に形成された着色層と、を有するカ
ラーフィルター基板の製造方法であって、該透明基板上
に、該着色層の材料との親和性の高い材料からなる下部
層と、該着色層の材料との親和性の低い材料からなる上
部層とを有する該凸部を形成する工程と、該凸部で囲ま
れた領域に着色材料を配置し、該着色材料が該凸部に接
触し、メニスカスによって凹面を有する着色層を形成す
る工程と、を包含し、そのことによって上記目的が達成
される。

【００２０】前記凸部及び前記着色層をオーバーコート
材料で覆い、該着色層の凹面に対応する位置に凹部を有
するオーバーコート層を形成する工程を、更に包含して
もよい。

【００２１】前記下部層及び前記上部層の少なくとも一
方を、遮光性の材料を用いて形成することが好ましい。

【００２２】前記下部層を形成する材料の臨界表面張力
γＡと、前記上部層を形成する材料の臨界表面張力γＣ
と、前記着色層を形成する着色材料の表面張力γＢとの
関係が、γＣ＜γＢ≦γＡの関係を満たす材料を用いる
ことが、好ましい。

【００２３】ある実施例では、前記下部層を金属を用い
て形成する。また、ある実施例では、前記上部層をレジ
スト材料を用いて形成する。

【００２４】本発明の液晶表示装置は、上記のカラーフ
ィルター基板と、他の基板と、該カラーフィルター基板
と該他の基板との間に狭持された液晶層とを有する液晶
表示装置であって、該液晶層は高分子領域と該高分子領
域に実質的に包囲された液晶領域とを有し、該液晶領域
内の液晶分子は軸対称配向をしており、該軸対称配向の
対称軸は前記着色層の凹部の中央に位置し、そのことに
よって上記目的が達成される。

【００２５】以下、作用について説明する。

【００２６】本発明のカラーフィルター基板の凸部は、
着色層の材料との親和性の高い材料からなる下部層と、
該着色層の材料との親和性の低い材料からなる上部層と
を有する。凸部の間の絵素領域に対応する部分に、バブ
ルジェット法やインクジェット法によって、インクを付
着させ着色層を形成すると、下部層の材料Ａはインクと
の親和性が高いので、下部層の側面にインクが濡れる
（接触角が９０°未満）。従って、メニスカスよって、
インクの表面が凹面となる。インクとの親和性の低い材
料からなる上部層は、インクをはじくので、インクが凸
部を乗り越えて、色が混ざることを抑制することができ
る。

【００２７】バブルジェット法やインクジェット法を用
いると、一枚のマスクを用いて、絵素領域に毎に異なる
色（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の着色層を一度に形成するこ
とができる。

【００２８】また、上記のカラーフィルター基板を用い
て、軸対称配向モードの液晶表示装置を製造すると、カ
ラーフィルター基板の着色層の凹部の中央部に対応する
位置に、軸対称配向の対称軸が形成されるので、表示品
質の高い広視野角液晶表示装置が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００３０】図４に、本発明による液晶表示装置１００
の部分断面図を示す。液晶表示装置１００は、カラーフ
ィルター基板３０とアクティブマトリクス基板３１と、
これら一対の基板３０と３１に狭持された液晶層３２と
を有する。液晶層３２は、絵素領域毎に高分子領域３７
によって実質的に包囲された液晶領域３８を有する。

【００３１】液晶領域３８内の液晶分子は、対称軸３６
を中心に軸対称配向してる。対称軸３６は、各絵素領域
の中心に位置し、かつ、基板２１及び２２の面に対して
垂直である。対称軸３６は、カラーフィルター基板３０
の液晶層３２側の表面に形成されているすり鉢状の凹部
３３の中心に位置している。

【００３２】アクティブマトリクス基板３１は、ガラス
基板２１上に、絵素電極２８と絵素電極２８毎に設けら
れたスイッティング素子（不図示）を有している。ま
た、カラーフィルター基板３０は、ガラス基板２２上
に、すり鉢状の凹部３３を形成するための凸部３４と、
凸部３４の間に形成された着色層２５と、これらを覆う
オーバーコート層２６と、オーバーコート層２６上に形
成された透明な対向電極２７とを有する。凸部３４は、
着色層２５を形成する材料との親和性が高い下部層２３
と着色層２５を形成する材料との親和性が低い上部層２
４とを有する。着色層２５は、典型的には、光の三原色
であるＲ、Ｇ、Ｂにそれぞれ対応する着色層２５ａ、２
５ｂ及び２５ｃを有する。なお、フルカラー表示が必要
ない用途においては、他の色を組み合わせることができ
る。

【００３３】なお、本願明細書において、絵素領域と
は、表示を行う最小の単位をいい、絵素電極２８と対向
電極２７とこれらの電極間にある液晶層３２とを含む領
域を指す。絵素領域の大きさは絵素電極の大きさによっ
て規定される。なお、ブラックマトリクス等が設けられ
る場合には、ブラックマトリクスの開口部によって、絵
素領域が規定される。また、異なる色を表示する絵素の
組（例えばＲ，Ｇ，Ｂの祖絵素）が画素を形成する。

【００３４】液晶表示装置１００の絵素領域の顕微鏡観
察結果を模式的に図５に示す。図５（ａ）はパラレルニ
コル下で観察した結果で、図５（ｂ）は、図中の矢印で
示した方向に傾けた状態（紙面の下側が観察者に近い状
態）の液晶表示装置を直交ニコル下で観察した結果を示
す模式図である。図５に示したように、本発明の液晶表
示装置１００においては、対称軸３６が液晶領域３８
（絵素領域）の中央に位置し、且つ、基板２１及び２２
の表面に対して垂直なので、液晶表示装置を傾けても
（視角を変えても）、絵素間で透過率が異なることが無
いので、ざらつきの無い均一な表示を行うことができ
る。

【００３５】以下に、図４のカラフィルター基板３０の
製造方法を説明する。

【００３６】まず、ガラス基板２２上に、後に形成する
着色層２５の材料であるインクとの親和性の高い材料Ａ
を用いて凸部３４の下部層２３を形成する。次に、下部
層２３上に、インクとの親和性が低い材料Ｃを用いて、
凸部３４の上部層２４を形成する。これらの工程は、公
知の薄膜技術及びホトリソグラフィ技術を用いて形成す
ることができる。

【００３７】次に、凸部３４の間の絵素領域に対応する
部分に、バブルジェット法やインクジェット法によっ
て、インクを付着させ着色層２５を形成する。これらの
方法を用いると、一枚のマスクを用いて、絵素領域に毎
に異なる色（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の着色層２５ａ、２
５ｂ及び２５ｃを一度に形成することができる。この
時、下部層２５の材料Ａはインクとの親和性が高いの
で、下部層２５の側面（基板２２の表面に対して垂直な
面）にインクが濡れる（接触角が９０°未満）。従っ
て、メニスカスよって、インクの表面が凹面となる。イ
ンクとの親和性の低い材料からなる上部層２４は、イン
クをはじくので、インクが凸部３４を乗り越えて、色が
混ざることを抑制することができる。

【００３８】上述の効果を得るためには、インクと親和
性の高い材料Ａの臨界表面張力γＡとインクと親和性の
低い材料Ｃの臨界表面張力γＣと着色材料（インク）の
表面張力γＢとの関係が、γＣ＜γＢ≦γＡであること
が好ましい。γＣ≧γＢの場合は、材料Ｃによるインク
のはじきが十分でなく、混色が発生しやすい。また、γ
Ｂ＞γＡの場合には、材料Ａにインクが濡れないので、
インクの表面がメニスカスにより凸面となり、液晶領域
の対称軸の位置を制御することが困難となる。

【００３９】インクを乾燥させた後、凹面を有する着色
層２５上に、オーバーコート層２６、さらに透明導電材
料からなる対向電極２７を形成することにより、すり鉢
状の凹部３３を有するカラーフィルター基板３０が得ら
れる。

【００４０】オーバーコート層２６の材料としては、市
販のオーバーコート材料を使用できるが、液晶表示装置
の耐熱性を損なわないように、耐熱性の高いポリイミド
やエポキシアクリレートなどが好ましい。なお、オーバ
ーコート層２６を省略することもできる。インク材料と
しては、従来のインクジェット法やバブルジェット法で
用いられているインクを広く用いることができる。

【００４１】また、対向電極２７上に、絶縁層や配向膜
等を必要に応じて形成してもよい。なお、これらの層を
形成したカラーフィルター基板３０の液晶層３２側の表
面に凹部３３が形成されるように、それぞれの膜厚を制
御する必要がある。凹部の深さは、約０．０５〜０．５
μｍの範囲にあることが好ましい。約０．０５μｍより
浅いと液晶相が形成される位置を中央部に制御する効果
が弱く、約０．５μｍを越えると、凹部の周辺（絵素
外）のセルギャップが小さくなり、液晶が入り難くな
る。

【００４２】次に、軸対称配向を有する液晶領域３８の
形成方法を説明する。

【００４３】アクティブマトリクス基板３１と上記のカ
ラーフィルター基板３０とを一定の間隔を保って張り合
わせることによって、セルを作製する。セル中に液晶材
料と硬化性樹脂とを含む前駆体混合物を注入し、基板間
の前駆体混合物が一旦均一状態になるまで（相溶化温度
以上まで）加熱する。その後、冷却することによって前
駆体混合物を相分離し、液晶領域（液晶相）が形成され
る。この時、液晶領域は、表面エネルギーが最小になる
ように基板の間隔の広いところに集まる傾向があるの
で、カラーフィルター基板３０のすり鉢状の凹部３３の
中央に集まる。また、液晶領域は凹部３３の中央に対称
軸３６を有する状態が安定となる。さらに、相分離過程
において電圧を印加することにより、液晶領域の液晶分
子の配向が均一となり、対称軸を基板表面に対して垂直
にすることができる。

【００４４】さらにセルを冷却し、液晶領域が十分に成
長した（絵素領域とほぼ同じ大きさに成長した）時点
で、前駆体混合物に紫外線を照射し、光硬化性樹脂を硬
化させることによって、高分子領域３７を形成する。そ
の結果、相分離が完了し、図４に示した液晶層３２の構
造が固定される。このようにして、絵素領域の中央部に
位置し、基板２２及び２１の面に垂直な方向に立った対
称軸３６を中心にした軸対称配向を有する液晶領域３８
が形成される。軸対称配向を形成する方法は、上記の方
法に限られない。

【００４５】なお、絵素領域内の液晶領域３８の数は、
出来るだけ少ないことが好ましい。液晶領域３８を実質
的に包囲する高分子領域３７は表示に寄与しないので、
絵素領域内に高分子領域３７を形成すると開口率が低下
する。しかしながら、図６に示す長絵素６０（縦横比が
異なる絵素）の場合には、１つの長絵素６０に対して、
高分子領域６７で実質的に包囲される軸対称配向を有す
る液晶領域６８を２つ形成してもよい。この場合には、
それぞれの液晶領域６８に対して、対称軸が液晶領域６
８の中央部に形成されるように、カラーフィルター基板
を形成することが好ましい。着色層の色の組み合わせ
は、特に限定されない。１つの長絵素６０内の２つ液晶
領域６８に異なる色の着色層を形成してもよいし、同じ
色の着色層を形成してもよい。全体として所望のカラー
表示が行えるように構成すればよい。

【００４６】また、１つの絵素領域に対して、高分子領
域で包囲された液晶領域を１つ形成し、その液晶領域が
複数の軸対称配向ドメインを有する構成とすることもで
きる。

【００４７】しかしながら、液晶領域内に多数のドメイ
ンが存在すると、ドメイン間にディスクリネーションラ
インが形成されるので、黒レベルが低下する。従って、
液晶領域は単一の軸対称ドメインで形成される方が、好
ましい。この場合、電圧印加時にディスクリネーション
ラインがドメインの外周上に形成されるために絵素部分
にディスクリネーションラインが入り込むことがほとん
ど起こらない。また、図７に示す長絵素６０の場合は、
１つの長絵素６０に対して、２つの軸対称ドメインを有
する１つの液晶領域を形成する場合は、絵素内の軸対称
ドメインの境界領域にＢＭ（ブラックマトリックス）を
形成することが好ましい。

【００４８】

【実施例】以下本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

【００４９】（実施例１、比較例１） 実施例１のカラーフィルター基板 図７に、本実施例のカラーフィルター基板７０の部分断
面図を示す。カラーフィルター基板７０は、ガラス基板
７２上に、すり鉢状の凹部８３を形成するための凸部８
４と、凸部８４の間に形成された着色層７５と、これら
を覆うオーバーコート層７６と、オーバーコート層７６
上に形成されたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる
透明電極７７とを有する。透明電極７７上に二酸化ケイ
素等からなる絶縁層を形成してもよい。凸部８４は、着
色層２５を形成する材料との親和性が高い金属からなる
下部層７３と着色層７５を形成する材料との親和性が低
いレジストからなる上部層７４とを有する。着色層７５
は、Ｒ、Ｇ、Ｂにそれぞれ対応する着色層７５ａ、７５
ｂ及び７５ｃからなる。下部層７３は遮光性を有する金
属で形成されているので、ブラックマスクとしても機能
する。

【００５０】次に、図８を参照しながらカラーフィルタ
ー基板７０の製造方法を説明する。まず、ガラス基板７
２（１．１ｍｍ厚）上にＭｏを用いて下部層７３（厚
さ：０．３μｍ）を形成し（ａ）、その上にレジスト材
料（０ＭＲ８３：東京応化社製）を用いて上部層７４
（厚さ：約１μｍ）を形成する（ｂ）。上部層７４を露
光及び現像し、絵素領域を包囲するように（絵素領域間
に）上部層７４をパターニングする（ｃ）。パターニン
グされた上部層７４をマスクとして、下部層７３をエッ
チングする。その結果、凸部８４が形成される（ｄ）。
得られた基板の凸部８４で包囲された領域内に、各絵素
に対応してＲ、Ｇ、Ｂのインクをインクジェッ卜方法で
配置し、乾燥されて着色層７５を形成する。インクの表
面張力は４２Ｎ／ｍであり、Ｍｏの臨界表面張力（８０
Ｎ／ｍ以上）とレジスト材料の臨界表面張力（２８Ｎ／
ｍ）の中間的値である。従って、着色層７５の表面はメ
ニスカスにより、すり鉢状の凹面となる（ｅ）。なお、
表面張力は、表面張力測定装置（協和界面科学（株）社
製）を用い、接触角から求めた。

【００５１】凸部８４を覆うように、オーバーコート材
料（Ｖ２５９：新日鉄化学（株）社製）を用いて、オー
バーコート層７６を形成する。オーバーコート層７６の
厚さは、凹凸部によって（位置によって）異なるが、約
０．５〜１μｍである。オーバーコート層７６の表面
は、凸部８４と着色層７５の凹面との影響によって、す
り鉢状の凹面となる（ｆ）。その後、オーバーコート層
７６の表面に、ＩＴ０を５０ｎｍ形成して透明電極７７
を形成し、カラーフィルター基板７０が得られる
（ｇ）。

【００５２】比較例１のカラーフィルター基板 図９に、本比較例のカラーフィルター基板９０の部分断
面図を示す。本比較例は、凸部１０４を形成する下部層
９３と上部層９４とを形成する材料が、実施例１と逆の
場合である。

【００５３】カラーフィルター基板９０は、ガラス基板
９２上に、凹部１０３を形成するための凸部９４と、凸
部９４の間に形成された着色層９５と、これらを覆うオ
ーバーコート層９６と、オーバーコート層９６上に形成
されたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明電極
９７と有する。凸部１０４は、着色層９５を形成する材
料との親和性が低いレジストからなる下部層９３と着色
層９５を形成する材料との親和性が高い金属からなる上
部層９４とを有する。着色層９５は、Ｒ、Ｇ、Ｂにそれ
ぞれ対応する着色層９５ａ、９５ｂ及び９５ｃからな
る。

【００５４】レジスト材料（０ＭＲ８３：東京応化社
製）を用いて下部層９３を形成し、Ｍｏを用いて下部層
９３を形成した以外は、実施例１と同じ材料を用いて、
類似のプロセスでカラーフィルター基板９０を製造でき
る。本比較例の凸部１０４は、下部層９３と上部層９４
とをそれぞれ形成する材料の臨界表面張力と着色層９５
を形成する材料の表面張力との関係が、実施例１と逆に
なっている。従って、インクジェット法を用いてインク
を凸部１０４で包囲される領域に配置すると、レジスト
材料からなる下部層９３がインクをはじくので、メニス
カスによって、着色層９５の表面は凸面となる。

【００５５】液晶表示装置の製造 上記実施例１及び比較例１で得られたカラーフィルター
基板７０及び９０と、以下のようにして製造されるアク
ティブマトリクス基板とを用いて、液晶表示装置を形成
する。

【００５６】公知の方法を用いて製造されたアクティブ
マトリクス基板上に、レジスト材料（０ＭＲ８３：東京
応化社製）で絵素領域の周辺にレジスト壁を形成した。
レジスト壁は絵素電極とスイッチング素子とを除く領域
に形成した。このレジスト壁内には、セル厚を一定に保
つためのビーズ状のスペーサーが配置されており、レジ
スト壁の表面からビーズ状スペーサーが露出されないよ
うに、形成されている。

【００５７】これは、液晶層を形成するための前駆体混
合物と接するレジスト壁に表面の状態（表面張力）を均
一にし、レジスト壁を覆うように高分子領域を形成する
ためである。

【００５８】上述の構造のレジスト壁は、例えば、以下
のようにして形成することができる。ビーズ状のスペー
サ混入した第１のレジスト層をパターニングした後、そ
れを覆う第２のレジスト層を形成しパターニングする。
この時、第１のレジスト層の幅と第２のレジスト層との
幅の差をビーズ状スペーサの直径よりも大きく設定する
ことによって、スペーサがレジスト壁から露出されない
ようにできる。

【００５９】得られたアクティブマトリクス基板とカラ
ーフィルター基板７０及び９０とをシール剤を用して貼
り合わせ、実施例１及び比較例１の液晶セルを作製し
た。

【００６０】それぞれのセル中に、Ｒ−６８４（日本化
薬社製）０．２ｇとｐ−フェニルスチレン０．２ｇと下
記（化１）で表される化合物Ａ ０．１ｇさらに液晶材
料ＺＬＩ−４７９２（メルク社製：Ｓ−８１１ ０．４
重量％含有）４．５ｇと光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５
１（チバガイギー社製）０．０２５ｇを混合した前駆体
混合物を調製し、注入した。

【００６１】

【化１】

【００６２】その後、前駆体混合物の相溶化温度以上の
温度（１００℃）に加熱して、一旦セル内を均一状態に
してから、絵素領域全体に液晶領域が広がるまで冷却し
た。その後、液晶領域が絵素の１／４の大きさになるま
で再び加熱した。この状態で、電極間に実効電圧５Ｖ、
周波数６０Ｈｚの電圧を印加し、その後電圧を降下させ
た。この状態で、液晶領域は、軸対称配向状態となっ
た。このとき、液晶領域は、セル厚の厚い部分に集まる
傾向があるので、実施例１では絵素領域の中央部に対称
軸を有する液晶領域が形成されたのに対し、比較例１で
は絵素領域内に液晶領域が形成されたものの対称軸の位
置は一定でなくランダムとなった。その後、アクティブ
マトリクス基板側から高圧水銀ランプ下２ｍＷ／ｃｍ²
のところで３０分間紫外線を照射して、光硬化性樹脂を
硬化させた。

【００６３】作製したセルを偏光顕微鏡で観察した結
果、実施例１の液晶表示装置では、図５に示したよう
に、ほとんど全ての絵素領域において軸対称配向の対称
軸は絵素領域の中央に位置していた。一方、比較例１の
液晶表示装置では、ほとんどの絵素領域において、対称
軸が絵素領域の中央から大きくずれていた。また、実施
例１の液晶表示装置は、視角を傾けても、ざらつきの無
い均一な表示が得られた。比較例１の液晶表示装置は、
中間調状態で、かつ、視角を倒したときにざらつきが観
測された。

【００６４】（比較例２）比較例２のカラーフィルター
基板（不図示）は、実施例のカラーフィルター基板７０
における凸部８４の上部層７４を省略した場合である。
このカラーフィルター基板の製造は、実施例１と同様に
して行うことができる。

【００６５】得られたカラーフィルター基板は、凸部に
インクをはじくレジストからなる上部層が存在せず、ま
た、Ｍｏからなる下部層がインクとのなじみが良いの
で、絵素毎に配置したインクがＭｏからなる凸部を乗り
越えて混色が起り、光り抜けや、色純度の低下を起こし
た。

【００６６】

【発明の効果】本発明のによると、軸対称モードの液晶
表示装置の液晶領域の対称軸の位置を絵素領域の中央部
に制御することができるカラーフィルター基板が提供さ
れる。

【００６７】このカラーフィルター基板は、着色層の周
辺に設けられる凸部を構成する材料とインクとの濡れ性
を制御することによって、簡便に製造される。また、イ
ンクジェット法またはバブルジェット法を用いて着色層
を形成するので、通常のカラーフィルターの製造工程
（３〜４回のホトリソグラフィー工程）を工程短縮で
き、安価に、また大型基板までに対応したカラーフィル
ターである。

【００６８】本発明のカラーフィルター付き液晶表示装
置は、各絵素内の軸対称状配向の軸の位置を明確に決定
することができ、視角を変化させたときに見られるざら
つきを低減することができ、均一でコントラストの高い
広視角液晶モードを提供することができる。本発明によ
る液晶表示装置は、多人数で見る携帯情報端末、パソコ
ン、ワープロ、アミュ−ズメント機器、テレビ、及びシ
ャッタ効果を利用した表示板、窓、扉、壁等に利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＴＮモード液晶表示装置の視角特性を示
す模式図である。

【図２】軸対称モードの液晶表示装置の広視角モードの
視角特性を示す模式図である。

【図３】従来の軸対称配向モードの液晶表示装置の絵素
の顕微鏡観察結果を示す模式図である。（ａ）はパラレ
ルニコル下で観察した場合、（ｂ）は図中の矢印で示し
た方向に傾けた状態の液晶表示装置を直交ニコル下で観
察した場合をそれぞれ示す。

【図４】本発明の液晶表示装置の部分断面図である。

【図５】本発明の液晶表示装置の絵素の顕微鏡観察結果
を示す模式図である。（ａ）はパラレルニコル下で観察
した場合、（ｂ）は図中の矢印で示した方向に傾けた状
態の液晶表示装置を直交ニコル下で観察した場合をそれ
ぞれ示す。

【図６】２つの液晶領域を含む長絵素を示す平面図であ
る。

【図７】本発明の実施例１のカラーフィルター基板の部
分断面図である。

【図８】実施例１のカラーフィルター基板の製造方法を
示す工程ずである。

【図９】比較例１のカラーフィルター基板の部分断面図
である。

【符号の説明】

１、２、２１、２２、７２、９２ 基板 ６、３６ 対称軸 ７、３７、６７ 高分子領域 ８、３８、６８ 液晶領域 ９ 液晶分子 ２３、７３、９３ 下部層 ２４、７４、９４ 上部層 ２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、７５、７５ａ、７５
ｂ、７５ｃ、９５、９５ａ、９５ｂ、９５ｃ 着色層 ２６、７６、９６ オーバーコート層 ２７、７７、９７ 対向電極（透明電極） ２８ 絵素電極 ３０、７０、９０ カラーフィルター基板 ３１ アクティブマトリクス基板 ３２ 液晶層 ３３、８３ すり鉢状の凹部 ３４、８４、１０４ 凸部 ６０ 長絵素 １０３ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── 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 505 G02F 1/1339 500 G02F 1/1337

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板と、該透明基板上に形成された
   凸部と、該凸部で囲まれた領域に形成された着色層と、
   を有するカラーフィルター基板であって、 該凸部は、該着色層の材料との親和性の高い材料からな
   る下部層と、該着色層の材料との親和性の低い材料から
   なる上部層とを有し、 該着色層の表面が凹面である、カラーフィルター基板。
2. 【請求項２】 前記凸部及び前記着色層を覆うオーバー
   コート層を更に有し、該オーバーコート層は、該着色層
   の凹面に対応する位置に凹部を有する、請求項１に記載
   のカラーフィルター基板。
3. 【請求項３】 前記下部層及び前記上部層の少なくとも
   一方は、遮光性の材料からなる、請求項１または２に記
   載のカラーフィルター基板。
4. 【請求項４】 前記下部層を形成する材料の臨界表面張
   力γＡと、前記上部層を形成する材料の臨界表面張力γ
   Ｃと、前記着色層を形成する着色材料の表面張力γＢと
   の関係が、γＣ＜γＢ≦γＡの関係を満たす、請求項１
   から３のいずれかに記載のカラーフィルター基板。
5. 【請求項５】 前記下部層は金属からなる請求項１から
   ４のいずれかに記載のカラーフィルター基板。
6. 【請求項６】 前記上部層はレジスト材料からなる請求
   項１から５のいずれかに記載のカラーフィルター基板。
7. 【請求項７】 透明基板と、該透明基板上に形成された
   凸部と、該凸部で囲まれた領域に形成された着色層と、
   を有するカラーフィルター基板の製造方法であって、 該透明基板上に、該着色層の材料との親和性の高い材料
   からなる下部層と、該着色層の材料との親和性の低い材
   料からなる上部層とを有する該凸部を形成する工程と、 該凸部で囲まれた領域に着色材料を配置し、該着色材料
   が該凸部に接触し、メニスカスによって凹面を有する着
   色層を形成する工程と、を包含するカラーフィルター基
   板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記凸部及び前記着色層をオーバーコー
   ト材料で覆い、該着色層の凹面に対応する位置に凹部を
   有するオーバーコート層を形成する工程を、更に包含す
   る請求項７に記載のカラーフィルター基板の製造方法。
9. 【請求項９】 前記下部層及び前記上部層の少なくとも
   一方を、遮光性の材料を用いて形成する、請求項７また
   は８に記載のカラーフィルター基板の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記下部層を形成する材料の臨界表面
    張力γＡと、前記上部層を形成する材料の臨界表面張力
    γＣと、前記着色層を形成する着色材料の表面張力γＢ
    との関係が、γＣ＜γＢ≦γＡの関係を満たす材料を用
    いる、請求項７から９のいずれかに記載のカラーフィル
    ター基板の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記下部層を金属を用いて形成する請
    求項７から１０のいずれかに記載のカラーフィルター基
    板の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記上部層をレジスト材料を用いて形
    成する請求項７から１１のいずれかに記載のカラーフィ
    ルター基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１から７のいずれかに記載のカ
    ラーフィルター基板と、他の基板と、該カラーフィルタ
    ー基板と該他の基板との間に狭持された液晶層とを有す
    る液晶表示装置であって、 該液晶層は高分子領域と該高分子領域に実質的に包囲さ
    れた液晶領域とを有し、該液晶領域内の液晶分子は軸対
    称配向をしており、該軸対称配向の対称軸は前記着色層
    の凹部の中央に位置する、液晶表示装置。