JP3171174B2 - カラーフィルターおよび液晶表示装置 - 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、分割配向用の突起
パターンとスペーサー機能を有するカラーフィルター及
びこれを用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラー液晶表示装置のセルの構造
は基本的にはカラーフィルターを有する基板とＴＦＴア
レイ基板のような透明基板上に導電膜を形成した対向基
板からなっているものである。ここでカラーフィルター
の通常の製造方法としては、例えば特公平２−１３１１
号公報に示されるごとく、まず透明基板上にブラックマ
トリックス、次いで赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画
素を形成せしめ、この上に必要に応じてオーバーコート
膜を形成させるものである。

【０００３】ブラックマトリックスは、各画素間に配列
された遮光領域を示し、液晶表示装置の表示コントラス
トを向上させ、またＴＦＴなどの能動素子に光が入射し
て誤動作することを防ぐために設けられる。通常ブラッ
クマトリックスは、透明基板上にクロムやニッケル等の
金属又はそれらの酸化物等を積層したものをパターニン
グすることにより形成せしめる。

【０００４】この上に、液晶を電界で駆動させるために
必要な透明電極が形成される。セルの組み立てに際して
は、液晶を配向させるため、この透明電極の上に配向膜
を形成させた後、ラビング処理を行う。この後セル組み
立て工程へ送られ、対向基板と貼り合わされ、液晶注入
が行われるものである。

【０００５】また近年、液晶表示装置の大画面化やモニ
タ用途への展開に伴い視野角の拡大が求められている。
従来のＴＮ方式に使用されるポジ型液晶に対して、ネガ
型液晶を使用したＶＡ（垂直配向）液晶表示装置の開発
が進み、さらにこの改良型としてＭＶＡ（配向分割垂直
配向）液晶表示装置が開発された（例えば、ELECTRONIC
JOURNAL 1997年10月号,33頁、又はSOCIETY FOR INFORM
ATION DISPLAY INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TE
CHNICAL PAPERS VOLUME XXIX,1077〜1080頁）。このＭ
ＶＡ液晶表示装置は広視野角に特徴を有し、カラーフィ
ルターの画素上での配向を分割するために、ＴＦＴ基板
とカラーフィルター基板の表面に突起を設けることによ
り、液晶配列方向の制御を自動的に行っているものであ
る。本方式ではこの分割配向用突起パターンの形成と構
成が技術的に重要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、液晶表示装置
は、液晶層の厚み（セルギャップ）を保持するために、
２枚の液晶表示装置用基板間にプラスチックビーズ、ガ
ラスビーズ又はガラス繊維を挟んでスペーサーとして使
用している。プラスチックビーズ等のスペーサーは、気
流に乗せて散布させているが、プラスチックビーズ等の
スペーサー散布時の気流や静電気の影響で、均一にかつ
凝集しないで分散せしめることが難しい。スペーサーが
凝集すると、凝集部分はセルギャップムラが発生し、表
示品質が悪化しやすいという欠点があった。

【０００７】また、液晶表示装置用基板上の表示領域
（ブラックマトリックス部を除く画面内の光透過部）に
もスペーサーが存在するため、このスペーサーによる光
の散乱や透過により、液晶表示装置の表示品位が低下す
るという問題もあった。

【０００８】さらに、カラーフィルタ上に分割配向用の
突起パターンを形成するため、カラーフィルター表面が
凹凸になり、従来のプラスチックビーズ等のスペーサー
においては十分に均一なセルギャップを得ることが困難
であるという問題があった。

【０００９】また、工程を簡略化し、コストを低減する
ために、上記のブラックマトリックスを省略し、代わり
に隣り合う着色層の一部を重ね合わせることによりブラ
ックマトリックスを形成する場合、同様にブラックマト
リックス部が凸になり、均一なセルギャップを得ること
が困難であるという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、優れた表示特性と広視野
角に特徴を有するＭＶＡ液晶表示装置を与えるところの
カラーフィルターを提供することにあり、特に均一なセ
ルギャップを実現し、表示品位を向上するとともに、生
産性の良好なカラーフィルターを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
構成によって達成される。

【００１２】（１）透明基板上に少なくとも複数色の着
色層、透明電極、分割配向用突起パターンをこの順に積
層したカラーフィルタにおいて、該着色層の一部を２色
以上重ね合わせることによりブラックマトリックスを形
成せしめ、かつ該ブラックマトリックスの上の透明電極
上に前記分割配向用突起パターンの一部、及び／又は分
割配向用突起パターンと同一の材料からなるスペーサー
を設けたことを特徴とするカラーフィルター。

【００１３】（２）着色層の一部を２色重ね合わせて形
成せしめたブラックマトリックスを有しており、かつ該
ブラックマトリックスの上の透明電極上に分割配向用突
起パターンの一部、及び／又は分割配向用突起パターン
と同一の材料からなるスペーサーを設けたことを特徴と
する(１)記載のカラーフィルター。

【００１４】（３）着色層の一部を２色重ね合わせて形
成せしめたブラックマトリックスを有しており、かつ該
ブラックマトリックスの上に３色目の着色層パターンを
設け、さらにその上に透明電極透明電極ならびに分割配
向用突起パターンの一部、及び／又は分割配向用突起パ
ターンと同一の材料からなるスペーサーを形成したこと
を特徴とする(１)記載のカラーフィルター。

【００１５】（４）着色層の一部を２色重ね合わせて形
成せしめたブラックマトリックスを有しており、該ブラ
ックマトリックスの上の透明電極上上に分割配向用突起
パターンを形成し、かつ該ブラックマトリックスの上
に、３色目の着色層パターン、透明電極および分割配向
用突起パターンと同一の材料を積層してスペーサーを形
成したことを特徴とする(１)記載のカラーフィルター。

【００１６】（５）着色層の一部を３色重ね合わせて形
成せしめたブラックマトリックスを有しており、かつ該
ブラックマトリックスの上の透明電極上に分割配向用突
起パターンの一部、及び又は分割配向用突起パターンと
同一の材料からなるスペーサーを形成したことを特徴と
する(１)記載のカラーフィルター。

【００１７】（６）着色層の一部を２色及び３色重ね合
わせて形成せしめたブラックマトリックスを有してお
り、該２色重ね合わせて形成せしめたブラックマトリッ
クスの上の透明電極上に分割配向用突起パターンを形成
し、かつ該３色重ね合わせて形成せしめたブラックマト
リックスの上の透明電極上に分割配向用突起パターンと
同一の材料からなるスペーサーを形成したことを特徴と
する(１)記載のカラーフィルター。

【００１８】（７）全ブラックマトリックスに占める２
色重ねブラックマトリックスの面積比が、５０％以上で
あることを特徴とする（１）〜（６）記載のカラーフィ
ルター。 （８）分割配向用突起パターンの断面形状が半円形状ま
たは台形状で、連続の線状パターンであることを特徴と
する（１）〜（７）記載のカラーフィルター。 （９） 分割配向用突起パターンを形成する材料が電気的
に絶縁性であることを特徴とする(１)〜(８)記載のカラ
ーフィルタ。

【００１９】（１０）分割配向用突起パターンが、樹脂
中に顔料を分散せしめた材料からなることを特徴とする
(１)〜(９)記載のカラーフィルタ。

【００２０】（１１）顔料が絶縁性の白色顔料であるこ
とを特徴とする(１０)記載のカラーフィルター。

【００２１】（１２）顔料が酸化チタン、酸化珪素、酸
化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、
酸化鉛、酸化クロム、酸化鉄、ジルコニア、硫酸バリウ
ムの中から選ばれたものからなることを特徴とする(１
１)記載のカラーフィルター。

【００２２】（１３）(１)〜(１２)のいずれかに記載の
カラーフィルターを用いたことを特徴とする液晶表示装
置。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明のカラーフィルターに用いられる透明基板
としては、特に限定されるものではなく、石英ガラス、
ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシ
リカコートしたソーダライムガラスなどの無機ガラス
類、有機プラスチックのフィルム又はシート等が好まし
く用いられる。

【００２４】まず、透明基板上に着色層を積層する。カ
ラーフィルターは、通常３原色から成る各着色層により
形成された画素を１絵素とし、多数の絵素により構成さ
れている。３原色としては、通常、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）または、シアン（Ｃ）、マゼンダ
（Ｍ）、イエロー（Ｙ）が用いられ、各画素にはこれら
の３色の着色層により形成される。

【００２５】着色層に用いられる着色剤としては、有機
顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さ
らには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等の種々
の添加剤を添加してもよい。顔料としては、赤（Ｒ）と
してColor Index No.９、９７、１２２、１２３、１４
９、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５など、緑
（Ｇ）としてColor Index No.７、３６など、青（Ｂ）
としてはColor Index No.１５、２２、６０、６４など
が一般的に用いられる。分散剤としては界面活性剤、顔
料の中間体、染料の中間体、高分子分散剤などの広範囲
のものが使用される。

【００２６】着色層に用いられる樹脂としては、特に限
定されないが、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレ
タン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、
ポリオレフィン系樹脂などの感光性又は非感光性の材料
が採用できる。本発明の着色層は、微細な加工が可能
で、熱的に安定でかつ力学的に強靱な樹脂で形成されて
いることが好ましいので、アクリル系樹脂、ポリイミド
系樹脂、エポキシ樹脂系の採用が特に好ましい。

【００２７】ここで、ポリイミド系樹脂としては、特に
限定されるものではないが、通常下記一般式で表される
構造単位を主成分とするポリイミド前駆体を、加熱又は
適当な触媒によってイミド化したものが好適に用いられ
る。

【００２８】

【化１】 ここで上記一般式のｎは、１〜２の数である。Ｒ１は、
酸成分残基であり、Ｒ１は少なくとも２個の炭素原子を
有する３価または４価の有機基を示す。耐熱性の面か
ら、Ｒ１は環状炭化水素、芳香族環または芳香族複素環
を含有し、かつ炭素数６から３０の３価または４価の基
が好ましい。Ｒ１の例として、フェニル基、ビフェニル
基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレン基、ジフ
ェニルエーテル基、ジフェニルスルフォン基、ジフェニ
ルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニルトリフル
オロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンチル基な
どから誘導された基が挙げられるがこれらに限定される
ものではない。

【００２９】Ｒ２は、少なくなくとも２個の炭素原子を
有する２価の有機基を示す。耐熱性の面から、Ｒ２は環
状炭化水素、芳香族環または芳香族複素環を含有し、か
つ炭素数６から３０の２価の基が好ましい。Ｒ２の例と
して、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナ
フタレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフ
ェニルスルフォン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフ
ェノン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、ジフェ
ニルメタン基、シクロヘキシルメタン基などから誘導さ
れた基が挙げられるがこれらに限定されるものではな
い。一般式（１）で表される構造単位を主成分とするポ
リマーは、Ｒ１、Ｒ２がこれらの内各々１個から構成さ
れていても良いし、各々２種以上から構成される共重合
体であっても良い。

【００３０】またアクリル系樹脂としては、アクリル
酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタク
リレートなどのアルキルアクリレートまたはアルキルメ
タクリレート、環状のアクリレートまたはメタクリレー
ト、ヒドロキシエチルアクリレートまたは、メタクリレ
ートなどの内から３〜５種類程度のモノマを用いて、分
子量５０００〜２０００００程度に重合した樹脂を用い
るのが特に好ましい。なお、アクリル系樹脂材料が感光
性か非感光性は制限されないが、微細加工のしやすさの
点から感光性の材料が好ましく用いられる。感光性樹脂
の場合には、アクリル系樹脂と光重合性モノマ、光重合
開始剤を配合した組成物が好ましく用いられる。光重合
性モノマとしては、２官能、３官能、多官能モノマがあ
り、２官能モノマとして、１，６−ヘキサンジオールジ
アクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ネ
オペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレング
リコールアクリレートなどがあり、３官能モノマとし
て、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタ
エリスリトールトリアクリレート、トリス（２−ヒドロ
キシエチル）イソシアネートなどがあり、多官能モノマ
としてジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサアクリレー
トなどがある。また、光重合開始剤としては、ベンゾフ
ェノン、チオキサントン、イミダゾール、トリアジン系
などが単独もしくは混合で用いられる。

【００３１】着色層を形成する方法としては、基板上に
着色剤を含むペーストを塗布、乾燥した後に、パターニ
ングを行う。着色剤を分散又は溶解させ着色ペーストを
得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤を混合させた
後、三本ロール、サンドグラインダー、ボールミルなど
の分散機中で分散させる方法などがあるが、この方法に
特に限定されない。

【００３２】着色ペーストを塗布する方法としては、デ
ィップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーテ
ィング法、ワイヤーバーコーティング法等が好適に用い
られ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱
乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用す
る樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常６
０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。こ
のほかに、転写法で着色層を形成してもよい。

【００３３】このようにして得られた着色ペースト被膜
は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にフォ
トレジスト膜を形成した後に、また、樹脂が感光性の樹
脂である場合は、必要に応じて酸素遮断膜を形成した後
に、それぞれ露光、現像を行う。フォトレジスト膜や酸
素遮断膜を除去した後、加熱乾燥（本キュア）する。

【００３４】本キュア条件は、前駆体からポリイミド系
樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、通常
２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的であ
る。アクリル系樹脂の場合には、本キュア条件は、通常
１５０〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的であ
る。以上のプロセスにより、基板上にパターニングされ
た着色層が形成される。

【００３５】本発明のカラーフィルタは、着色層の一部
を複数色重ね合わせることにより、ブラックマトリック
スを形成せしめることを特徴とする（以下、色重ねブラ
ックマトリックスと呼ぶ）。上記のように、透明基板上
に第１色目の着色層を全面にわたって形成した後に、不
必要な部分をフォトリソグラフィ法により除去し、所望
の第１色目の着色層のパターンを形成した後、同様の操
作を繰り返し、第２色目の着色パターン、第３色目の着
色パターンを形成する。この時、着色層の一部を互いに
重ね合わせることによりブラックマトリックスを形成さ
せる。すなわち、この色重ね部分がブラックマトリック
スとなる。

【００３６】色重ねブラックマトリックスは、着色層を
２色又は３色重ね合わせて形成する。すなわち、すべて
のブラックマトリックスが２色重ね合わせたものでも良
く、また、すべてのブラックマトリックスが３色重ね合
わせたものでも良く、更にはブラックマトリックスの一
部が２色重ね合わせたもので他の部分が３色重ね合わせ
たものでも良いが、液晶注入性の上からは、全ブラック
マトリックスに占める２色重ねブラックマトリックスの
面積比は好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７５
％以上である。

【００３７】ブラックマトリックスのパターンとして
は、画素のパターン間を埋めるように形成され、ストラ
イプ状、格子状、千鳥格子状等があり、特に限定される
ものではないが、画素間の遮光性を高める上で格子状パ
ターンが最も好ましい。

【００３８】従来、ブラックマトリックスは、透明基板
上にクロムやニッケル等の金属又はそれらの酸化物等を
積層したものをパターニングして形成していたが、本発
明の色重ねによるブラックマトリックスは、製造コスト
や廃棄物処理コスト削減、環境汚染低減等の面から特に
好ましい。

【００３９】着色層の厚みとしては、０．５〜３．０μ
ｍが好ましく、より好ましくは１．０〜２．５μｍ、さ
らに好ましくは１．５〜２．０μｍである。

【００４０】色重ね幅としては、２〜６０μｍが好まし
く、より好ましくは５〜４５μｍ、さらに好ましくは１
０〜３０μｍである。色重ね幅が色重ねブラックマトリ
ックス幅となる。色重ね幅がこの範囲より狭いと色重ね
精度が不足し、完全なブラックマトリックスが形成され
にくくなる。また、色重ね幅がこの範囲より広いと開口
率が小さくなり、液晶パネルでの透過率が小さくなり、
パネル輝度が不足するという問題が発生しやすい。

【００４１】色重ねブラックマトリックスの全膜厚は、
好ましくは１．０〜９．０μｍ、より好しくは２．０〜
７．５μｍ、さらに好ましくは３．０〜６．０μｍであ
る。この膜厚が１．０μｍよりも薄い場合には、十分な
高さのスペーサーを形成することが難しくなること、ま
た、遮光性が不十分になることからも好ましくない。一
方、膜厚が９．０μｍよりも厚い場合には、十分な高さ
のスペーサーを形成できるものの、カラーフィルターの
平坦性が犠牲になり易く、段差が生じたり、表示ムラが
発生しやすくなるため、好ましくない。

【００４２】色重ねブラックマトリックスの遮光性は、
ＯＤ値で表されるが、液晶表示装置の表示品位を向上さ
せるためには、好ましくは１．０以上であり、より好ま
しくは２．０以上である。色重ねブラックマトリックス
のＯＤ値を大きくするためには、３色重ね合わせるのが
より好ましいが、２色重ね合わせる場合は青と赤又はシ
アンとマゼンダを重ね合わせるのが好ましい。

【００４３】色重ねブラックマトリックス間には、通常
（２０〜４００）μｍ×（２０〜４００）μｍの着色層
１層からなる開口部が設けられるが、この開口部が各色
の画素として機能する。画素の配列としては、トライア
ングル配列、モザイク配列、ストライプ配列などがある
が、特に限定されない。

【００４４】画面周辺についても、同様にして着色層の
積層による額縁状ブラックマトリックスを形成するのが
好ましい。

【００４５】この後、必要に応じて、透明な保護膜を形
成しても良い。保護層の形成は、カラーフィルターの製
造工程が増加し、製造コストが高くなる点で不利である
が、一方、スペーサー高さの制御、カラーフィルターか
らの不純物の溶出防止、表面平坦化に有利であり、好ま
しい。保護膜の膜厚は特に限定されないが、０．０５〜
２．０μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍがより好ま
しい。

【００４６】次に、透明電極を設ける。透明電極は、Ｉ
ＴＯ、酸化錫、酸化亜鉛等を、真空蒸着、スパッタリン
グ、ＣＶＤ等の手法を用いて積層する事ができる。

【００４７】最後に、分割配向用突起パターンを形成す
るが、同時に色重ねブラックマトリックス上に分割配向
用突起パターンの一部又は分割配向用突起パターンと同
一の材料からなるスペーサーを設ける。すなわち、着色
層を２色ないし３色重ね合わせたブラックマトリックス
の上の透明電極上に、分割配向用突起パターンの一部を
設けてスペーサーの機能を持たせても良いし、又は分割
配向用突起パターンを形成する際に、該分割配向用突起
パターンとは別個にスペーサー用のパターンを同一の材
料で同時に形成しても良い。もちろん、両者を同時に形
成しても良い。また、２色重ねブラックマトリックス上
に３色目の着色層によるスペーサー用のパターンを設け
た後、さらにその上に透明電極ならびに分割配向用突起
パターンの一部又は分割配向用突起パターンと同一の材
料からなるスペーサーを形成しても良い。

【００４８】従来のカラーフィルターのように、樹脂や
金属等のブラックマトリックス上にスペーサー用ドット
パターンをアライメントしながら３色積層する従来方法
に比べると、本発明のカラーフィルターは、すでに複数
色重ね合わせたブラックマトリックス上にスペーサーパ
ターンを形成するため、スペーサー形成のための積層回
数を少なくできる。このため、スペーサーのアライメン
ト作業が容易で、生産性に優れている。

【００４９】また、従来のカラーフィルターは、色抜け
防止のためブラックマトリックス上に着色層を一部重な
り合うよう加工するが、このため、スペーサー用ドット
パターン形成可能な領域が制限され、パターン設計の自
由度が小さい。このため、やむを得ず小さなパターンを
形成し、パターン欠けが発生したり、位置ずれによりス
ペーサーが設計通り積層できない場合が発生した。

【００５０】一方、本発明のカラーフィルタは、このよ
うなスペーサー形成領域の制限がないため、設計の自由
度が大きく、例えば、最大限ブラックマトリックスと同
じ面積までスペーサー面積を大きくすることが可能であ
り、またブラックマトリックス上であれば基本的にはど
こでも自由にスペーサーパターンを配置できる。このた
め、パターン欠けや位置ずれも改善でき、加工精度も良
好で、生産性に特に優れている。

【００５１】また分割配向用突起は、本来画素上のみ形
成すればよいが、本発明のカラーフィルターの１例とし
て、分割配向用突起の一部を色重ねブラックマトリック
ス上にも形成することにより、スペーサーとしての役割
を付与せしめるのである。また、特に色重ねブラックマ
トリックスを用いると、ブラックマトリックス上および
付近で液晶の配向乱れが発生し易いが、ブラックマトリ
ックス上にも分割配向用突起パターンを形成することに
より、配向乱れを防ぐことができ、かつ分割配向が有効
に作用することから、表示特性が特に良好になり、より
好ましい。

【００５２】まず、分割配向用突起パターンについて説
明する。分割配向用突起パターンの断面形状の一例とし
ては、三角形状、半円形状ないし台形状で連続の線状パ
ターン、三角錐ないし、三角断面円錐、台形断面円錐の
ドット状パターンなどが好適に用いられる。パターンと
しては、画素上の液晶分子の配向方向を２分割以上に分
割できるものであれば、特に限定されるものではない。
例えば、分割配向用突起が三角形または台形の断面を持
つストライプであれば、２つの斜面により２方向に分割
配向でき、三角波状（くの字型の折れ線）であれば４分
割配向できる。また、分割配向用突起が角錘であればそ
の斜面の数によって分割配向数が決まり、例えば四角錘
であれば４分割配向が得られる。一方、円錐であれば無
限の分割配向が得られる。

【００５３】分割配向用突起パターンに用いる材料は、
特に限定されないが、着色層に用いられる樹脂と同様の
材料を用いることができる。また、パターン加工性、力
学的強度の点から、樹脂中に顔料を分散せしめた材料が
より好ましい。顔料としては、絶縁性の白色顔料がより
好ましく、例えば、酸化チタン、酸化珪素、酸化アルミ
ニウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉛、
酸化クロム、酸化鉄、ジルコニア、硫酸バリウムの中か
ら選ばれたものからなることが特に好ましい。突起のパ
ターン形成方法としては、着色層のパターン形成法と同
様の手法を用いることができる。

【００５４】分割配向用突起の高さは０．５μｍ〜６μ
ｍであることが好ましく、０．６μｍ〜３μｍの範囲が
さらに好ましい。突起高さが０．５μｍ未満であると分
割配向の効果が十分でなく、好ましくない。一方、突起
高さが６μｍを越えると塗布斑が発生したり、フォトリ
ソグラフィーによる突起形成が難しくなる他、液晶注入
の妨げになり、好ましくない。また、分割配向用突起の
高さは、着色層の厚みよりも高くすることが、液晶注入
性の面で好ましい。両者の比（分割配向用突起の高さ／
着色層の厚み）は、１．０以上が好ましく、より好まし
くは１．２以上である。

【００５５】次に、色重ねブラックマトリックス上に設
けられた分割配向用突起パターンの一部をスペーサーと
して用いる場合、および、分割配向用突起パターンと同
一の材料によりスペーサーを形成する場合について説明
する。スペーサーの形状、すなわち、スペーサーを基板
と平行な面で切断した場合の横断面の形状は、特に限定
されないが、円、楕円、角が丸い多角形、十字、Ｔ字、
Ｌ字またはくの字形が好ましい。また、下層の着色層と
の積層によりスペーサーを形成する場合においても、そ
れぞれの層のスペーサーの形状は、特に制限されない
が、円、楕円、角が丸い多角形、十字、Ｔ字又はＬ字形
が好ましく、これらを任意に積層しスペーサーを形成し
てよい。

【００５６】スペーサーの高さは、１〜９μｍが好まし
く、さらには２〜８μｍが好ましい。スペーサーの高さ
が１μｍよりも低いと、十分なセルギャップを確保する
ことが困難である。一方、９μｍを超えると、液晶表示
装置のセルギャップが大きくなりすぎて駆動に要する電
圧が高くなり好ましくない。なお、スペーサーの高さと
は、１個のスペーサーに着目し、カラーフィルターの開
口部画素と隣接するスペーサーの最上表面との間の高さ
の差（段差）を意味する。画素内で高さにムラがある場
合には、その画素内で段差が最大となる場合の値を指
す。

【００５７】スペーサーの１個あたりの面積や配置場所
は液晶表示装置の構造に大きく影響を受ける。固定され
たスペーサーを有するカラーフィルターにおいて１画素
中の非表示領域の面積の制約から、画面内の１個あたり
のスペーサー面積は、１０μｍ²〜１０００μｍ²である
ことが好ましい。さらに好ましくは、２０μｍ²〜２５
０μｍ²である。１個あたりのスペーサーの面積が１０
μｍ²よりも小さい場合は、精密なパターンの形成や積
層が難しくなる他、液晶表示装置装置製造時の圧力印加
でスペーサーが破壊されることがある。１個あたりのス
ペーサーの面積が１０００μｍ²よりも大きい場合は、
スペーサーにより配向が困難になる。この他、スペーサ
ー部の形状にもよるが、画面内のスペーサーをブラック
マトリックス上（非表示領域）のみに配置することが難
しくなり、好ましくない。

【００５８】ここでいうスペーサー面積とは、カラーフ
ィルター上に形成されたスペーサー最頂部であって、液
晶表示装置を作製した際に対向基板に接触する部分の面
を指すが、スペーサーの最頂部の面積は、光学顕微鏡で
カラーフィルタ表面を落写（反射）で写真撮影し、スペ
ーサーパターンのテーパー部の黒部を除く光反射した部
分の面積を計算することにより求める事ができる。もち
ろん対向基板上にもスペーサーを作製した場合、そのス
ペーサーに接触する部分の面積も指す。

【００５９】スペーサーの個数は、１画素あたり０．１
〜１０個形成するのが好ましく、さらに好ましくは０．
２〜３個である。１画素あたりのスペーサー面積は、好
ましくは１０〜１０００μｍ²、より好ましくは２０〜
２５０μｍ²、さらに好ましくは３０〜１５０μｍ²であ
る。

【００６０】また、スペーサーによって保たれる２枚の
液晶表示装置用基板間の間隔の画面内均一性を高める点
から、画面周辺の額縁状ブラックマトリックスや画面外
の非表示領域にもスペーサーを形成することが好まし
い。画面外及び額縁上のスペーサーは、表示領域に現れ
ることが無いため、スペーサーのひとつ当たりの面積
は、スペーサーの形成を容易にするために画面内のスペ
ーサーの面積と等しいかもしくは大きくすることが好ま
しい。

【００６１】本発明のカラーフィルターは、スペーサー
の最上層を透明導電層の上に配置しているため、該スペ
ーサーの材料として電気的に絶縁性のものを選択するこ
とにより、ＴＦＴ基板との貼り合わせ時の位置ずれが発
生したときでもカラーフィルター上の透明導電層と対向
するＴＦＴ電極基板とが短絡する欠陥を避けることがで
きる。短絡の防止は、電極や配線が密に配置されている
高開口率の液晶表示装置において効果が大きい。スペー
サーの体積抵抗値としては、１０⁷Ω・ｃｍ以上である
ことが好ましく、さらに好ましくは１０⁹Ω・ｃｍ以上
である。

【００６２】本発明のカラーフィルターとして好適な例
を下記する。 (Ａ)着色層の一部を２色重ね合わせて形成せしめたブラ
ックマトリックスを有しており、かつ該ブラックマトリ
ックスの上の透明電極上に分割配向用突起パターンの一
部、及び／又は分割配向用突起パターンと同一の材料か
らなるスペーサーを形成したカラーフィルター。

【００６３】(Ｂ)着色層の一部を２色重ね合わせて形成
せしめたブラックマトリックスを有しており、かつ該ブ
ラックマトリックス上に３色目の着色層による（スペー
サー土台となる）パターンを設け、さらにその上に透明
電極ならびに分割配向用突起パターンの一部、及び／又
は分割配向用突起パターンと同一の材料からなるスペー
サーを形成したカラーフィルター。

【００６４】(Ｃ)着色層の一部を２色重ね合わせて形成
せしめたブラックマトリックスを有しており、該ブラッ
クマトリックスの透明電極上に分割配向用突起パターン
を形成し、かつ該ブラックマトリックス上に、３色目の
着色層による（スペーサー土台となる）パターン、透明
電極、分割配向用突起パターンと同一の材料を積層して
スペーサーを形成したカラーフィルター。

【００６５】(Ｄ)着色層の一部を３色重ね合わせて形成
せしめたブラックマトリックスを有しており、かつ該ブ
ラックマトリックスの透明電極上に分割配向用突起パタ
ーンの一部、及び／又は分割配向用突起パターンと同一
の材料からなるスペーサーを形成したカラーフィルタ
ー。

【００６６】(Ｅ)着色層の一部を２色及び３色重ね合わ
せて形成せしめたブラックマトリックスを有しており、
該２色重ね合わせて形成せしめたブラックマトリックス
の上の透明電極上に分割配向用突起パターンを形成し、
かつ該３色重ね合わせて形成せしめたブラックマトリッ
クスの上の透明電極上に分割配向用突起パターンと同一
の材料からなるスペーサーを形成したカラーフィルタ
ー。

【００６７】これらの中でも色重ねブラックマトリック
スの上の透明電極上に分割配向用突起パターンを加工精
度良く、欠けなく設けるためには、２色重ねブラックマ
トリックスの透明電極上に分割配向用突起パターンを設
けることが好ましく、従って上記(Ａ)、(Ｃ)、(Ｅ)の構
成が特に好ましい。

【００６８】また、３色目の着色層による（スペーサー
土台となる）パターンとは、色重ねブラックマトリック
ス幅よりも小さいパターンで、その上に形成する分割配
向用突起パターンの一部、及び／又は分割配向用突起パ
ターンと同一の材料からなるスペーサーを形成するため
の土台となるものである。

【００６９】次に、ＴＦＴ素子を備えた電極基板の製造
方法の一例を以下に示す。無アルカリガラス基板上にス
パッタリングによりクロム薄膜を形成し、フォトリソグ
ラフィーにてゲート電極をパターニングする。次に、プ
ラズマＣＶＤにより、絶縁膜として窒化珪素膜、アモル
ファスシリコン膜およびエッチングストッパとして窒化
珪素膜を連続形成する。次に、フォトリソグラフィーに
てエッチングストッパの窒化珪素膜をパターニングす
る。ＴＦＴ端子が金属電極とオーミックコンタクトをと
るためのｎ＋アモルファスシリコン膜の成膜とパターニ
ングをし、さらに、表示電極となるＩＴＯ膜を成膜しパ
ターニングする。さらに配線材料としてアルミニウムを
スパッタリングにより膜付けし、フォトリソグラフィー
にて信号配線およびＴＦＴの金属電極を作製する。ドレ
イン電極とソース電極をマスクとしてチャンネル部のｎ
＋アモルファスシリコン膜をエッチング除去し、ＴＦＴ
素子備えた電極基板を得る。反射型の液晶表示素子の場
合は、表示電極をアルミニウムや銀などの反射率の高い
材料とするのが好ましい。また、カラーフィルター上に
設けた配向分割用突起と対応するように、対向する電極
基板にも配向分割用突起を設けるのが好ましい。さら
に、電極基板上にもセルギャップを均一にするため、ス
ペーサーを形成してもよい。

【００７０】パネル組みについて説明する。まず、カラ
ーフィルター上に配向膜を設け、同様にして対向する薄
膜トランジスタを備えた電極基板についても配向膜を設
ける。この２枚の基板をエポキシ接着材等のシール剤を
用いて貼り合わせた後に、シール部に設けられた注入口
から垂直配向する液晶を注入する。液晶を注入後、注入
口を封止し、さらに偏光板を基板の外側に貼り合わせ液
晶表示装置を作製する。

【００７１】図２に本発明のカラーフィルターの平面図
の一例を示す。ブラックマトリックス１４と画素（１
Ｒ、１Ｇ、１Ｂ）の上にＩＴＯ透明電極を形成した後、
画素を分割するように断面が台形の折れ線状突起１１を
形成する。対向する電極基板上にもカラーフィルター上
の突起と交互に配置されるように突起を形成する。

【００７２】本発明のカラーフィルターおよびこれを用
いた液晶表示装置は、パソコン、ワードプロセッサー、
エンジニアリング・ワークステーション、ナビゲーショ
ンシステム、液晶テレビなどの表示画面に用いられ、ま
た、液晶プロジェクション等にも好適に用いられる。ま
た、光通信や光情報処理の分野において、液晶を用いた
空間変調素子としても好適に用いられる。空間変調素子
は、素子への入力信号に応じて、素子に入射する光の強
度や位相、偏光方向等を変調させるもので、実時間ホロ
グラフィーや空間フィルター、インコヒーレント／コヒ
ーレント変換等に用いられるものである。

【００７３】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されない。

【００７４】（ポリイミド前駆体の調製）３，３´，
４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１４
４．１ｇをγ−ブチロラクトン１０９５ｇ、Ｎ−メチル
−２−ピロリドン２０９ｇに混合し、４，４´−ジアミ
ノジフェニルエーテル９５．１ｇ、ビス（３−アミノプ
ロピル）テトラメチルジシロキサン６．２ｇを添加して
７０℃で３時間反応させた後、無水フタル酸２．９６ｇ
を添加してさらに７０℃で１時間反応させてポリイミド
前駆体（ポリアミック酸）溶液を得た。

【００７５】（体積抵抗値の測定法）アルミニウム薄膜
を蒸着したガラス基板上に対象となる材料を２μｍの厚
さにコーティングする。コーティング膜上にさらに直径
１５ｍｍのアルミニウム電極を蒸着する。コーティング
膜を挟んだ２つの電極間に直流１Ｖを印加して、電圧印
加後５分での電流値とコーティング膜の厚みから体積抵
抗値を求めた。

【００７６】実施例１ （着色層の作製）赤、緑、青の顔料として各々Color in
dex No.65300 Pigment Red 177で示されるジアントラキ
ノン系顔料、Color Index No.74265 Pigment Green 36
で示されるフタロシアニングリーン系顔料、Color Inde
x No.74160 Pigment Blue 15-4で示されるフタロシアニ
ンブルー系顔料を用意した。ポリイミド前駆体溶液に上
記顔料を各々混合分散させて、赤、緑、青の３種類の着
色ペーストを得た。

【００７７】次にこの着色ペーストを用いて、赤、緑、
青着色層を形成した。まず、透明な無アルカリガラス基
板上に赤ペーストを塗布し、１２０℃２０分間セミキュ
アした。この後、ポジ型フォトレジスト（シプレー社
製"Microposit" RC100 30cp ）をスピナーで塗布後、８
０℃で２０分乾燥した。フォトマスクを用いて露光し、
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド２重量％水溶液
に基板を浸漬し揺動させながら、ポジ型フォトレジスト
の現像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行
った。その後、ポジ型フォトレジストをメチルセロソル
ブアセテートで剥離し、さらに、３００℃で３０分間キ
ュアした。

【００７８】赤着色層の膜厚は、１．５μｍとした。赤
着色層のパターンは、図１の赤画素部の位置（１Ｒ）、
および、色重ねブラックマトリクス形成用パターン
（２、３、５、６、７、８、９）に形成した。

【００７９】基板水洗後に、同様にして、緑着色層を、
図１の緑画素部の位置（１Ｇ）、および、色重ねブラッ
クマトリクス形成用パターンの位置（３、４、５、７、
８、９、１０）に形成した。緑着色層の膜厚は、画素部
で１．５μｍとした。

【００８０】さらに基板水洗後に、同様にして、青着色
層を、図１の青画素部の位置（１Ｂ）、色重ねブラック
マトリクス形成用パターンの位置（２、４、５、６、
７、９、１０）に形成した。青着色層の膜厚は、画素部
で１．５μｍとした。

【００８１】以上の工程により、赤画素（１Ｒ）、緑画
素（１Ｇ）、青画素（１Ｂ）と、赤と青の色重ねブラッ
クマトリックス（２、６）、赤と緑の色重ねブラックマ
トリックス（３、８）、緑と青の２色の色重ねブラック
マトリックス（４、１０）、格子コーナー部（５、７、
９）に赤青緑３色重ねブラックマトリックスが形成され
た。ブラックマトリックスの線幅は、長辺が２０μｍ、
短辺が３０μｍであった。図１の５、７、９のサイズ
は、２０μｍ（長辺幅方向）×３０μｍ（短辺幅方向）
角とし、スペーサーの土台となる。

【００８２】この上に、スパッタリング法にて膜厚が１
５０ｎｍで表面抵抗が２０Ω／□のＩＴＯ膜透明電極を
形成した。

【００８３】さらにポリイミド前駆体溶液を塗布し、１
３５℃で２０分間セミキュアした。この後、ポジ型フォ
トレジストを塗布して８０℃で２０分間乾燥した。フォ
トマスクを介して露光し、テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド２重量％水溶液に浸漬してフォトレジストの
現像とポリイミド前駆体のエッチングとを同時に実施し
た後、フォトレジストをメチルセロソルブで剥離し、次
いで２５０℃で３０分間キュアして、図２に示す三角波
状分割配向用突起パターン（１１）を形成した。

【００８４】画素上の分割配向用突起の断面形状は、下
辺が１２μｍ、上辺が８μｍの台形で、厚さ２．０μｍ
とした。図２において、３色重ねブラックマトリックス
（図１の５、７、９の位置）上の突起パターンは、スペ
ーサーとして作用する。すなわち、１画素あたり１個の
スペーサーが形成された。対向基板に接触するスペーサ
ー頂部の面積は１画素あたり約１２０μｍ²であった。
また、青画素上に設けられたＩＴＯ層の表面からスペー
サー頂部までの高さであるスペーサーの高さは、目標の
３．９μｍ±０．１μｍ以内であった。かくして本発明
のカラーフィルターを得た。

【００８５】（電極基板の作製）無アルカリガラス基板
上にスパッタリングによりクロム薄膜を形成し、フォト
リソグラフィーにてゲート電極にパターニングした。次
に、プラズマＣＶＤにより、絶縁層として厚さ７００ｎ
ｍの窒化珪素膜、チャンネル層として厚さ１００ｎｍの
アモルファスシリコン膜、エッチングストッパ層として
厚さ５００ｎｍの窒化珪素膜を連続形成した。次に、フ
ォトリソグラフィーにてエッチングストッパ層の窒化珪
素膜をパターニングした。ＴＦＴ端子と金属電極がオー
ミックコンタクトをとるためのｎ＋アモルファスシリコ
ン膜を形成した。この上に表示電極となるＩＴＯ膜を成
膜し、パターニングした。さらに配線材料としてのアル
ミニウムをスパッタリングにより膜付けし、フォトリソ
グラフィーにて信号配線およびＴＦＴの金属電極を作製
した。ドレイン電極とソース電極をマスクとしてチャン
ネル部のｎ＋アモルファスシリコン膜をエッチング除去
しＴＦＴ素子を備えた電極基板を得た。

【００８６】（カラー液晶表示装置の作製と評価）本発
明のカラーフィルター上に垂直配向膜を設けた。同様に
して対向する薄膜トランジスタを備えた電極基板につい
ても、垂直配向膜を設けた。対向する電極基板について
もカラーフィルター上の折れ線状突起と同様の突起を配
置した。ただし、カラーフィルターと貼り合わせたとき
に、突起がカラーフィルター上の隣り合う突起の間に配
置されるように、１／２画素ピッチ分ずらして配置し
た。エポキシ接着材をシール剤として用いてこの２枚の
基板を貼り合わせた後に、シール部に設けられた注入口
から垂直配向する液晶を注入した。液晶注入速度は速
く、液晶注入性は非常に良好であった。液晶を注入後、
注入口を封止し、さらに偏光板を基板の外側に貼り合わ
せ液晶表示装置を作製した。

【００８７】液晶表示装置は、液晶の配向は良好であ
り、かつセルギャップムラが無く、画質は良好であっ
た。また、光透過部にスペーサーがないためにスペーサ
ーによる光漏れがなかった。さらに、カラーフィルター
上の透明導電層と対向する電極基板とがスペーサーによ
り短絡した部分も無く、良好であった。スペーサーとし
て用いた分割配向用突起材の体積固有抵抗は１０¹³Ω・
ｃｍであり絶縁性であった。

【００８８】実施例２ 実施例１と同様にして、赤、緑、青着色層を形成した。
ただし、赤着色層は、図３の赤画素部の位置（１Ｒ）、
および、色重ねブラックマトリクス形成用パターンの位
置（２、３、５、６、６’、７、８、８’、９、１０、
１０’）に形成した。また、緑着色層は、図３の緑画素
部の位置（１Ｇ）、および、色重ねブラックマトリクス
形成用パターンの位置（３、４、５、６、７、８、９、
１０）に形成した。また、青着色層は、図３の青画素部
の位置（１Ｂ）、および、色重ねブラックマトリクス形
成用パターンの位置（２、４、５、６、６’、７、８、
８’、９、１０、１０’）に形成した。

【００８９】以上の工程により、赤画素（１Ｒ）、緑画
素（１Ｇ）、青画素（１Ｂ）と、赤と青の色重ねブラッ
クマトリックス（２、６’、８’、１０’）、赤と緑の
色重ねブラックマトリックス（３）、緑と青の２色の色
重ねブラックマトリックス（４）、赤青緑３色重ねブラ
ックマトリックス（５、６、７、８、９、１０）が形成
された。ブラックマトリックスの線幅は、実施例１と同
じく、長辺が２０μｍ、短辺が３０μｍであった。

【００９０】実施例１と同様にして、この上に、ＩＴＯ
膜透明電極、図４に示す三角波状分割配向用突起パター
ン（１１）を形成した。

【００９１】画素上の分割配向用突起は、断面の下辺が
１２μｍ、上辺が８μｍの台形で、厚さ２．０μｍとし
た。図４において、３色重ねブラックマトリックス（図
１の５、７、９の位置）上の突起パターンは、スペーサ
ーとして作用する。すなわち、１画素あたり１個スペー
サーが形成された。対向基板に接触するスペーサー頂部
の面積は、１画素あたり約１２０μｍ²であった。ま
た、青画上に設けられたＩＴＯ層の表面からスペーサー
頂部までの高さであるスペーサーの高さは、目標の３．
９±０．１μｍ以内であった。かくして本発明のカラー
フィルターを得た。

【００９２】実施例１と同様にして、液晶表示装置を作
製した。液晶注入性は良好であった。液晶表示装置は、
液晶の配向は良好であり、かつセルギャップムラが無
く、画質は良好であった。また、光透過部にスペーサー
がないためにスペーサーによる光漏れがなかった。さら
に、カラーフィルター上の透明導電層と対向する電極基
板とがスペーサーにより短絡した部分が無く、良好であ
った。

【００９３】実施例３ 実施例１と同様にして、赤、緑、青着色層を形成した。
ブラックマトリックスの線幅は、長辺が２０μｍ、短辺
が３０μｍであった。次に実施例１と同様にして、この
上に、ＩＴＯ膜透明電極形成後、図６に示す三角波状分
割配向用突起パターン（１２）を形成した。また、同一
の材料で、３色重ねブラックマトリックス（図１の５、
７、９の位置）上中央部にドット状パターン（１３）を
形成した。

【００９４】分割配向用突起パターンの断面は、画素上
で下辺が１２μｍ、上辺が８μｍの台形で、厚さ２．０
μｍとした。ドット状パターンは、下辺が１２μｍ（長
辺幅方向）×１８μｍ（短辺幅方向）、上辺が８μｍ
（長辺幅方向）×１４μｍ（短辺幅方向）の形状であっ
た。ドット状パターンは、ペーサーとして作用する。す
なわち、１画素あたり１個ずつスペーサーが形成され
た。対向基板に接触するスペーサー頂部の面積は約１１
０μｍ²であった。また、青画上に設けられたＩＴＯ層
の表面からスペーサー頂部までの高さであるスペーサー
の高さは、目標の３．９±０．１μｍ以内であった。か
くして本発明のカラーフィルターを得た。

【００９５】実施例１と同様にして、液晶表示装置を作
製した。液晶注入性に優れ、短時間で液晶がセル内に注
入できた。液晶表示装置は、液晶の配向は良好であり、
かつセルギャップムラが無く、画質は良好であった。ま
た、光透過部にスペーサーがないためにスペーサーによ
る光漏れが無く、カラーフィルター上の透明導電層と対
向する電極基板とがスペーサーにより短絡した部分も無
く、良好であった。

【００９６】実施例４ 実施例１と同様にして、赤、緑、青着色層を形成した。
ただし、赤着色層は、図１の赤画素部の位置（１Ｒ）、
および、色重ねブラックマトリクス形成用パターンの位
置（２、３、４、５、６、７、８、９、１０）に形成し
た。また、緑着色層は、図１の緑画素部の位置（１
Ｇ）、および、色重ねブラックマトリクス形成用パター
ンの位置（２、３、４、５、６、７、８、９、１０）に
形成した。また、青着色層は、図１の青画素部の位置
（１Ｂ）、および、色重ねブラックマトリクス形成用パ
ターンの位置（２、３、４、５、６、７、８、９、１
０）に形成した。

【００９７】以上の工程により、赤画素（１Ｒ）、緑画
素（１Ｇ）、青画素（１Ｂ）と、赤青緑３色重ねブラッ
クマトリックス（２、３、４、５、６、７、８、９、１
０）が形成された。ブラックマトリックスの線幅は、長
辺が２０μｍ、短辺が３０μｍであった。

【００９８】実施例１と同様にして、この上に、ＩＴＯ
膜透明電極を形成後、図５に示す三角波状分割配向用突
起パターン（１１）を形成した。

【００９９】画素上の分割配向用突起は、断面の下辺が
１２μｍ、上辺が８μｍの台形で、厚さ２．０μｍとし
た。３色重ねブラックマトリックス（図１の５、７、９
の位置）上の突起パターンは、スペーサーとして作用す
る。すなわち、１画素あたり１個スペーサーが形成さ
れ、対向基板に接触するスペーサー頂部の面積は、約１
２０μｍ²であった。さらに、３色重ねブラックマトリ
ックス（図１の２、３、４の位置）上の突起パターン
も、スペーサーとして作用する。すなわち、１画素あた
り２個スペーサーが形成され、対向基板に接触するスペ
ーサー頂部の面積は、１個あたり約８０μｍ²であっ
た。このように、１画素あたりのスペーサは合計３個あ
り、対向基板に接触するスペーサー頂部の合計面積は、
１画素あたり合計約２８０μｍ²であった。また、青画
素上に設けられたＩＴＯ層の表面からスペーサー頂部ま
での高さであるスペーサーの高さは、目標の３．９±
０．１μｍ以内であった。かくして本発明のカラーフィ
ルターを得た。

【０１００】実施例１と同様にして、液晶表示装置を作
製した。液晶表示装置は、液晶の配向は良好であり、か
つセルギャップムラが無く、画質は良好であった。ま
た、光透過部にスペーサーがないためにスペーサーによ
る光漏れがなかった。さらに、カラーフィルター上の透
明導電層と対向する電極基板とがスペーサーにより短絡
した部分が無く、良好であった。

【０１０１】比較例１ 実施例３と同様にしてカラーフィルターを作製した。た
だし、３色重ねブラックマトリックス（図１の５、７、
９の位置）上には、ドット状スペーサー（図６の１３）
を設けなかった。また、カラーフィルターと電極基板貼
り合わせ前に、直径４．０μｍのポリスチレン球スペー
サーをカラーフィルター上に散布したこと以外は実施例
４と同様にして液晶表示装置を作製した。

【０１０２】液晶注入性や、カラーフィルター上の透明
導電層と対向する電極基板との短絡はなく良好であった
が、画素部にスペーサーがあるためにスペーサーによる
光漏れがあった他、カラーフィルターと電極基板貼り合
わせ時にポリスチレン球が分割配向用突起や色重ねブラ
ックマトリックスを押しつぶし、この近傍で液晶の配向
乱れ、セルギャップムラが発生し、画質は不良であっ
た。

【０１０３】比較例２ （樹脂ブラックマトリクスの作成）下記の組成を有する
カーボンブラックミルベースをホモジナイザーを用い
て、７０００ｒｐｍで３０分間分散し、ガラスビーズを
濾過して、ブラックペーストを調製した。

【０１０４】 カーボンブラックミルベース カーボンブラック （ＭＡ１００、三菱化学（株）製） ４．６部 ポリイミド前駆体溶液 ２４．０部 Ｎ−メチル−２−ピロリドン ６１．４部 ガラスビーズ ９０．０部 無アルカリガラス基板上にスピナーを用いて、ブラック
ペーストを塗布し、オーブン中１３５℃で２０分間セミ
キュアした。続いて、ポジ型フォトレジスト（シプレー
社製“Microposit”SRC100 30cp） をスピナーで塗布
し、９０℃１０分間乾燥した。フォトレジスト膜厚は
１．５μｍとした。キャノン（株）製露光機ＰＬＡ−５
０１Ｆを用い、フォトマスクを介して露光した。

【０１０５】次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドを２重量％含んだ２３℃の水溶液を現像液に用い、
基板を現像液にディップさせ、同時に１０ｃｍ幅を５秒
で１往復するように基板を揺動させて、ポジ型フォトレ
ジストの現像とポリイミド前駆体のエッチングを同時に
行った。現像時間は６０秒とした。その後、メチルセロ
ソルブアセテートでポジ型フォトレジストを剥離し、さ
らに、３００℃で３０分間キュアした。このようにし
て、膜厚が、０．９μｍ、図１の色重ねブラックマトリ
クス形成用パターン（２、３、４、５、６、７、８、
９、１０）に対応する長辺の線幅が２０μｍ、短辺の線
幅が３０μｍの格子状樹脂ブラックマトリックスを設け
た。樹脂ブラックマトリックスのＯＤ値は３．３であっ
た。

【０１０６】（着着色層の形成）赤、緑、青の顔料とし
て各々Color index No.65300 Pigment Red 177で示され
るジアントラキノン系顔料、Color Index No.74265 Pig
ment Green 36 で示されるフタロシアニングリーン系顔
料、Color Index No.74160 Pigment Blue 15-4で示され
るフタロシアニンブルー系顔料を用意した。ブラックマ
トリックスに使用したポリイミド前駆体溶液１に上記顔
料を各々混合分散させて、赤、緑、青の３種類の着色ペ
ーストを得た。まず、樹脂ブラックマトリックス基板上
に青ペーストを塗布し、１２０℃２０分間セミキュアし
た。この後、ポジ型フォトレジスト（シプレー社製 "Mi
croposit" SRC100 30cp ）をスピナーで塗布後、９０℃
で１０分乾燥した。フォトマスクを用いて露光し、テト
ラメチルアンモニウムヒドロキシド２重量％水溶液に基
板を浸漬し揺動させながら、ポジ型フォトレジストの現
像およびポリイミド前駆体のエッチングを同時に行っ
た。その後、ポジ型フォトレジストをメチルセロソルブ
アセテートで剥離し、長辺方向にストライプ状の青着色
層パターンを形成した。この後、３００℃で３０分間キ
ュアした。赤着色層の膜厚は２．０μｍであった。この
ようにして、図７の１Ｒ部に赤画素を形成した。

【０１０７】基板水洗後、赤着色層と同様にして、スト
ライプ状の緑、青色の各着色層パターンを、３色の間隔
が１４μｍとなるよう、図７の１Ｇ、１Ｂ部に緑画素、
青画素を形成した。膜厚は共に２．０μｍであった。

【０１０８】各着色層パターン形成時に、樹脂ブラック
マトリックス（図１の５、７、９の位置）中央部上に、
各着色層からなるドット状パターンの積層によるスペー
サーを同時に形成したが、ストライプ状の画素パターン
に重ならないようにするため、設計は非常に困難であっ
た。まず最初に赤着色層からなる下辺が１２μｍ（長辺
幅方向）×２８μｍ（短辺幅方向）、上辺が９μｍ（長
辺幅方向）×２５μｍ（短辺幅方向）μｍのドット状パ
ターンを形成した。次に、その上に緑着色層からなる下
辺が９μｍ（長辺幅方向）×２５μｍ（短辺幅方向）、
上辺が６μｍ（長辺幅方向）×２２μｍ（短辺幅方向）
のドット状パターンを形成・積層した。最後に、これら
の上に青着色層からなる下辺が６μｍ（長辺幅方向）×
２２μｍ（短辺幅方向）、上辺が３μｍ（長辺幅方向）
×１９μｍ（短辺幅方向）のドット状パターンを形成・
積層した。正常部においては、対向基板に接触するスペ
ーサー頂部の面積は約６０μｍ²であったが、表示領域
の周辺部では、最上層の青着色層からなるパターンの位
置ずれやパターン欠けが発生した。

【０１０９】次に、スパッタリング法にて膜厚が１５０
ｎｍで表面抵抗が２０Ω／□のＩＴＯ膜を形成した。

【０１１０】さらに実施例１と同様にして、図７に示す
三角波状分割配向用突起パターン、ドット状パターンの
積層によるスペーサーを形成した。

【０１１１】画素上での分割配向用突起パターンの断面
は、下辺が１２μｍ、上辺が８μｍの台形で、厚さ２．
０μｍとした。かくしてカラーフィルターを得た。表示
領域の周辺部では、最上層の青着色層からなるパターン
の位置ずれやパターン欠けが発生したため、青画上に設
けられたＩＴＯ層の表面からスペーサー頂部までの高さ
であるスペーサーの高さは、２．４〜４．０μｍで、目
標の３．９±０．１μｍを満足できなかった。

【０１１２】実施例１と同様にして、液晶表示装置を作
製した。表示周辺部でスペーサーが不良であったため、
セルギャップが小さくなり、液晶注入時間が実施例１の
２倍かかり、液晶注入性は不良であった。また、周辺セ
ルギャップムラが発生し、画質は不良であった。また、
スペーサーの再表面に透明電極が形成されているため、
対向基板の透明電極と電気的に導通し、本起因による表
示不良が一部発生した。

【０１１３】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、液晶の分割配
向用突起を有しているので、広視野角を達成できるとも
に、従来の分割配向液晶表示装置と比較すると、スペー
サーを散布する工程が不要で、スペーサーと液晶の分割
配向用突起とを同時に形成すること、および、従来のブ
ラックマトリックスが不必要であることによって生産性
に優れ、コストも低減できる。また、ブラックマトリッ
クス上に固定的に配置されたスペーサーを有しているの
で、スペーサーによる光の散乱や透過による表示品位の
低下が無く、表示品位にも優れている。さらに、パター
ン加工が容易でかつ加工精度が高く、パターン設計の自
由度も高く、かつスペーサー形成のためのアライメント
工程数が少ないため、生産性安定性にも優れている。

【０１１４】さらに、色重ねブラックマトリックス上に
も分割配向用突起パターンの一部を設けることにより、
色重ねブラックマトリックス上及び付近の配向の乱れを
防ぐことができる。

【０１１５】また、分割配向用突起パターンを形成する
材料が電気的に絶縁性である場合は、基板の貼り合わせ
ズレが発生した時でもカラーフィルター上の透明電極と
対向する電極基板との電気的な短絡の危険を回避でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における着色層の塗布パターンの一例を
示す概略平面図である。

【図２】本発明の配向分割用突起及びスペーサーを有す
るカラーフィルター基板の一例の概略平面図である。

【図３】本発明における着色層の塗布パターンの一例を
示す概略平面図である。

【図４】本発明の配向分割用突起及びスペーサーを有す
るカラーフィルター基板の一例の概略平面図である。

【図５】本発明の配向分割用突起及びスペーサーを有す
るカラーフィルター基板の一例の概略平面図である。

【図６】本発明の配向分割用突起及びスペーサーを有す
るカラーフィルター基板の一例の概略平面図である。

【図７】比較例２で作製した配向分割用突起及びスペー
サーを有するカラーフィルター基板の概略平面図であ
る。

【符号の説明】

１：画素部（赤（１Ｒ）、緑（１Ｇ）、青（１Ｂ）） ２〜１０（１０’）：色重ねブラックマトリックス部 １１、１２：配向分割用突起 １３：配向分割用突起と同一の材料からなるスペーサー １４、１４’：２色重ねブラックマトリックス １５：３色重ねブラックマトリックス １６：樹脂ブラックマトリックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−48636（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−253967（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−320409（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−242225（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−2717（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337 505 G02B 5/20 101 G02F 1/1335 505 G02F 1/1339 500

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に少なくとも複数色の着色層、
   透明電極、分割配向用突起パターンをこの順に積層した
   カラーフィルタにおいて、該着色層の一部を２色以上重
   ね合わせることによりブラックマトリックスを形成せし
   め、かつ該ブラックマトリックスの上の透明電極上に前
   記分割配向用突起パターンの一部、及び／又は分割配向
   用突起パターンと同一の材料からなるスペーサーを設け
   たことを特徴とするカラーフィルター。
2. 【請求項２】着色層の一部を２色重ね合わせて形成せし
   めたブラックマトリックスを有しており、かつ該ブラッ
   クマトリックスの上の透明電極上に分割配向用突起パタ
   ーンの一部、及び／又は分割配向用突起パターンと同一
   の材料からなるスペーサーを設けたことを特徴とする請
   求項１記載のカラーフィルター。
3. 【請求項３】着色層の一部を２色重ね合わせて形成せし
   めたブラックマトリックスを有しており、かつ該ブラッ
   クマトリックスの上に３色目の着色層パターンを設け、
   さらにその上に透明電極ならびに分割配向用突起パター
   ンの一部、及び／又は分割配向用突起パターンと同一の
   材料からなるスペーサーを形成したことを特徴とする請
   求項１記載のカラーフィルター。
4. 【請求項４】着色層の一部を２色重ね合わせて形成せし
   めたブラックマトリックスを有しており、該ブラックマ
   トリックスの上の透明電極上に分割配向用突起パターン
   を形成し、かつ該ブラックマトリックスの上に、３色目
   の着色層パターン、透明電極および分割配向用突起パタ
   ーンと同一の材料を積層してスペーサーを形成したこと
   を特徴とする請求項１記載のカラーフィルター。
5. 【請求項５】着色層の一部を３色重ね合わせて形成せし
   めたブラックマトリックスを有しており、かつ該ブラッ
   クマトリックスの上の透明電極上に分割配向用突起パタ
   ーンの一部、及び／又は分割配向用突起パターンと同一
   の材料からなるスペーサーを形成したことを特徴とする
   請求項１記載のカラーフィルター。
6. 【請求項６】着色層の一部を２色及び３色重ね合わせて
   形成せしめたブラックマトリックスを有しており、該２
   色重ね合わせて形成せしめたブラックマトリックスの上
   の透明電極上に分割配向用突起パターンを形成し、かつ
   該３色重ね合わせて形成せしめたブラックマトリックス
   の上の透明電極上に分割配向用突起パターンと同一の材
   料からなるスペーサーを形成したことを特徴とする請求
   項１記載のカラーフィルター。
7. 【請求項７】全ブラックマトリックスに占める２色重ね
   ブラックマトリックスの面積比が、５０％以上であるこ
   とを特徴とする請求項１〜６記載のカラーフィルター。
8. 【請求項８】分割配向用突起パターンの断面形状が半円
   形状または台形状で、連続の線状パターンであることを
   特徴とする請求項１〜７記載のカラーフィルター。
9. 【請求項９】分割配向用突起パターンを形成する材料が
   電気的に絶縁性であることを特徴とする請求項１〜８記
   載のカラーフィルタ。
10. 【請求項１０】分割配向用突起パターンが、樹脂中に顔
    料を分散せしめた材料からなることを特徴とする請求項
    １〜９記載のカラーフィルタ。
11. 【請求項１１】顔料が絶縁性の白色顔料であることを特
    徴とする請求項１０記載のカラーフィルター。
12. 【請求項１２】顔料が酸化チタン、酸化珪素、酸化アル
    ミニウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化
    鉛、酸化クロム、酸化鉄、ジルコニア、硫酸バリウムの
    中から選ばれたものからなることを特徴とする請求項１
    １記載のカラーフィルター。
13. 【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載のカラ
    ーフィルターを用いたことを特徴とする液晶表示装置。