JP3232866B2 - カラー液晶表示装置の製造方法 - 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装置に係
り、特に熱転写方式の原理を応用したカラーフィルタを
備えたカラー液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は本発明に係るカラー液晶表示装
置の一例として、従来のアクティブ・マトリクス方式カ
ラー液晶表示装置の断面図の一例を示す。図に示すよう
に、液晶層ＬＣを基準にして下部透明ガラス基板ＳＵＢ
１と上部透明ガラス基板ＳＵＢ２を設ける。さらに下部
透明ガラス基板ＳＵＢ１側にはゲート電極ＧＴ、ゲート
絶縁膜ＡＯＦ及びＧＩ、半導体層ＡＳ、並びにソース・
ドレイン電極ＳＤ１及びＳＤ２からなるゲート薄膜トラ
ンジスタＴＦＴ１および透明画素電極ＩＴＯ１を形成
し、さらに保護膜ＰＳＶ１及び下部配向膜ＯＲＩ１を順
次積層している。上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の内側
（液晶ＬＣ側）の表面には、ブラックマトリクスとなる
遮光膜ＢＭ、カラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ
（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）、保護膜ＰＳＶ２、共通透明画素
電極ＩＴＯ２（ＣＯＭ）および上部配向膜ＯＲＩ２が順
次積層して設けられている。透明ガラス基板ＳＵＢ１、
ＳＵＢ２の両面にはディップ処理等によって形成された
酸化シリコン膜ＳＩＯが設けられている。透明ガラス基
板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間にはその縁に沿って、液晶封
入口を除き、液晶ＬＣを封止するようにシールパターン
ＳＬが形成される。シール材は例えばエポキシ樹脂から
なる。上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側の共通透明画素電
極ＩＴＯ２（ＣＯＭ）は、少なくとも一箇所において、
本実施例ではパネルの４角で銀ペースト材ＡＧＰによっ
て下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側に形成されたその引出
配線ＩＮＴに接続されている。この引出配線ＩＮＴは、
図１０には示されていないゲート端子、ドレイン端子Ｄ
ＴＭと同一製造工程で形成される。

【０００３】配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２、透明画素電極
ＩＴＯ１、共通透明画素電極ＩＴＯ２、それぞれの層
は、シールパターンＳＬの内側に形成される。偏光板Ｐ
ＯＬ１、ＰＯＬ２はそれぞれ下部透明ガラス基板ＳＵＢ
１、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の外側の表面に形成さ
れている。液晶ＬＣは液晶分子の向きを設定する下部配
向膜ＯＲＩ１と上部配向膜ＯＲＩ２との間でシールパタ
ーンＳＬで仕切られた領域に封入されている。下部配向
膜ＯＲＩ１は下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側の保護膜Ｐ
ＳＶ１の上部に形成される。

【０００４】この液晶表示装置は、下部透明ガラス基板
ＳＵＢ１側、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側で別個に種
々の層を積み重ね、シールパターンＳＬを基板ＳＵＢ２
側に形成し、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１と上部透明ガ
ラス基板ＳＵＢ２とを重ね合わせ、シール材ＳＬの開口
部から液晶ＬＣを注入し、注入口をエポキシ樹脂などで
封止し、上下基板を切断することによって組み立てられ
る。

【０００５】従って、薄膜トランジスタＴＦＴ１のｉ型
半導体層ＡＳは上下にある遮光膜ＢＭおよび大き目のゲ
ート電極ＧＴによってサンドイッチにされ、外部の自然
光やバックライト光が当たらなくなる。遮光膜ＢＭは各
画素の周囲に格子状に形成され（いわゆるブラックマト
リクス）、この格子で１画素の有効表示領域が仕切られ
ている。従って、各画素の輪郭が遮光膜ＢＭによっては
っきりとし、コントラストが向上する。つまり、遮光膜
ＢＭはｉ型半導体層ＡＳに対する遮光とブラックマトリ
クスとの２つの機能をもつ。

【０００６】遮光膜ＢＭは図１０に示すように周辺部に
も額縁状に形成され、そのパターンはドット状に複数の
開口を設けたマトリクス部のパターンと連続して形成さ
れている。周辺部の遮光膜ＢＭは、シール部ＳＬの外側
に延長され、パソコン等の実装機に起因する反射光等の
漏れ光がマトリクス部に入り込むのを防いでいる。他
方、この遮光膜ＢＭは基板ＳＵＢ２の縁よりも約０．３
〜１．０ｍｍ程内側に留められ、基板ＳＵＢ２の切断領
域を避けて形成されている。

【０００７】なお、薄膜トランジスタを使用したアクテ
ィブ・マトリクス方式の液晶表示装置は、例えば特開昭
６３−３０９９２１号公報や、「冗長構成を採用した１
２．５型アクティブ・マトリクス方式カラー液晶ディス
プレイ」、日経エレクトロニクス、頁１９３〜２１０、
１９８６年１２月１５日、日経マグロウヒル社発行、で
知られている。本例では、アクティブ・マトリクス方式
にて説明したが、廉価版のスーパーツィステッド・ネマ
チック（ＳＴＮ）液晶やツィステッド・ネマチック（Ｔ
Ｎ）液晶を使用したカラー液晶表示装置では、薄膜トラ
ンジスタが存在しないため、必ずしもこの遮光用ブラッ
クマトリクスパターンＢＭは必要ない。本発明は一般の
カラー液晶表示装置に係るものであり、この場合もブラ
ックマトリクス工程以外は適用可能である。

【０００８】従来、液晶表示装置用カラーフィルタの形
成方法は、主にホトリソグラフィープロセスを使用する
染色法、顔料分散法、並びに電着法、印刷法が知られて
いる。このうち、図１１に最も一般的なホトリソグラフ
ィープロセスを使用する顔料分散法の製造方法を示す。
ＢＭ形成工程としては、ブラックマトリックスに金属ク
ロム等を成膜後ホトエッチング法によってパターン形成
するもの、感光性の樹脂の中に黒色化にするための着色
剤を添加し塗布後ホトリソグラフィープロセスを用いて
形成するものなどがある。着色画素形成工程としては、
顔料粒子を内部に添加した感光性材料塗布後、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色ごとに露光、現像を
繰返しパターン形成する。

【０００９】図１１に示す製造方法にて形成された一般
的なカラーフィルタの断面構造を図１２に示す。図中Ｉ
ＴＯ２はカラーフィルタ表面に形成された透明電極を、
ＰＳＶ２は着色層の上に形成された透明な保護膜を、Ｆ
ＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）は各着色され
た画素を、ＳＵＢ２はガラス基板を、ＢＭはブラックマ
トリックスを表している。酸化シリコン膜ＳＩＯは、用
途や透明基板ＳＵＢ２材質によっては形成されないこと
もある。

【００１０】通常は図１２に示したように、カラーフィ
ルタの構造は各画素あるいは各色ごとにモザイク状や縦
ストライプ状にパターン領域が分離された着色層ＦＩＬ
（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）の上に保護膜層Ｐ
ＳＶ２が形成され、更にその上に透明電極ＩＴＯ２が形
成された構造となっている。このようにカラーフィルタ
構造を形成することで、透明電極ＩＴＯ２形成時の蒸着
やスパッタリングによる２００℃近い温度やその後のモ
ジュール工程での熱処理に対する耐熱性を実用上問題な
いレベルまで確保でき、色再現性の良好なるカラーフィ
ルタが形成される。

【００１１】一方、製造コストの低減及び生産能力向上
を目的に三原色の着色を一括して行う方法が実用化検討
されており、熱転写方式はそのひとつである。以下に、
カラーコピー、ビデオプリンタ等に用いられるカラー印
刷に適用されている熱転写方式について説明する。製造
工程を図１３（ａ）に、製造装置の代表例を図１３
（ｂ）に示す。レジスト塗布工程は受像紙を形成する工
程であり、本例ではベース紙に染着樹脂層を塗布し、さ
らにその上に、異常転写防止層を積層している。異常転
写防止層は、熱転写時にインクが余分な領域まで熱拡散
しないようにするものである。ただし本発明では、カラ
ーフィルタの構造から染料が余分な領域まで熱拡散しな
いよう防止する防染色領域を形成するため、異常転写防
止層は使用していない。次に熱転写工程により前記受像
紙を着色する。熱転写フィルム２はポリエチレンテレフ
タレート等のベースフィルムの一方に耐スティック層を
他方に着色剤を塗布したものである。着色剤の色彩につ
いては黄色（Ｙ）、シアン色（Ｃ）、マゼンダ色（Ｍ）
の三原色を用いて混色法により達成する。熱転写方式に
は、現在着色材の種類により二種の方法が一般に使用さ
れている。第一の方法は顔料などの着色剤を例えばワッ
クスに混合して着色材とするもので、加熱することによ
ってワックスごと被着色物に転写する。この着色剤を使
用する場合の利点は被着色物に普通の紙を使うことがで
きることである。第二の方法は図１３（ｂ）に示すよう
に、昇華性染料とバインダー樹脂との混合物をインク層
３としてベースフィルム上に塗布したものを用いる。加
熱されたときに転写される部分は染料であり、加熱によ
る染料の昇華現象を利用している。被染色層としては透
明な高分子の染色樹脂膜層が必要となる。

【００１２】本発明はベース紙のかわりにガラス基板等
の透明基板を使用すること、及びワックスを用いた方法
は耐熱特性に問題があることから、より良い方法として
第二の方法を採用している。発熱体４としてサーマルヘ
ッドを使用しているがレーザを用いることもできる。

【００１３】この熱転写方式の第二の方法をカラー液晶
表示装置のカラーフィルタに応用した例は、テ゛ィ-シ゛ェ-ハリ
ソン アント゛ エムシ-オリト゛フィ-ルト゛, "サ゛ ユ-ス オフ゛ サ-マル タ゛イ トランスフ
ァ- テクノロシ゛- フォ- サ゛ ファフ゛リケ-ション オフ゛ カラ- フィルタ- アレイス゛",
フ゜ロシ-テ゛ィンク゛ス オフ゛ サ゛ ナインスインタ-ナショナル コンク゛レス オン アト゛ウ゛
ァンシ-ス゛ イン ノン インハ゜クト フ゜リンティンク゛ テクノロシ゛-ス゛、382〜384
頁、1993年(D.J.Harison and M.C.Olidfield, "The Use
of Thermal Dye Transfer Technology for the Fabrica
tion of Color Filter Arrays", Proceedings of the 9
th International Congress on Advances in Non-Impac
t Printing Technologies, page 382〜384(1993))及び
米国特許第５，１６６，１２６号明細書に記載されてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来のカラーフィルタ
の着色層は図１１に示したようにホトリソプロセスを主
体とした方法で作られているが、製造工程が長くコスト
アップの最大原因になっている。またホトリソプロセス
は必ず光による露光プロセスを伴っており、パターンが
微細化する事に伴い精度の高いマスクを必要とする方法
である。さらに感光された高分子層をパターン化するた
めには液体の薬品を用いた現像工程が必須条件となる。
次に、着色層として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三
色を形成しようとすれば前記した露光、現像の工程は少
なくとも３回必要となるという問題があった。また液晶
素子に実際に用いられた際、着色層を別々に形成するた
め各色の膜厚が不均等であり、保護膜上の液晶駆動用の
透明電極がうまく形成できなかったり、あるいは、保護
膜、透明電極、配向膜を介して対向電極基板と一定のギ
ャップを保持して組み立てる場合、各画素間の液晶ＬＣ
の膜厚バラツキが大きくなるという問題があった。特に
ＳＴＮタイプの液晶素子にとっては、応答速度や視角特
性の改善のため、液晶ＬＣの膜厚バラツキをＴＮタイプ
の液晶素子に比べ更に小さくする必要がある。このた
め、面内の液晶ＬＣの膜厚バラツキがあるとその部分で
色ムラ不良が生じ、光学特性の安定化に対し非常に不利
となる。

【００１５】一方、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示し
たように従来の昇華性染料を用いる熱転写方式を製造工
程として採用することによって着色工程を簡略化するこ
とは可能である。しかし、染料の熱による昇華現象を利
用して染色するために、染色後高温にさらされると、染
料が着色パタ−ンから熱拡散し、退色や色調変動の原因
となるという問題があった。

【００１６】本発明は、熱転写方式を製造工程として採
用し、優れたカラーフィルタの構造を採用することで、
耐熱性を向上させて染料の混色を防止し、各画素にある
液晶駆動の透明電極であるＩＴＯ１とＩＴＯ２間のギャ
ップバラツキを最小限に抑えることを目的とし、生産性
が高く、光学特性に優れ、顧客の要求使用環境条件を充
分に満足する信頼性の高いカラー液晶表示装置を提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一実施例によれば、熱転写方法で三原色の
着色画素を形成した。着色には、露光工程が無いことか
らマスクを必要とせず、例えばコンピュータで描画した
データを直接転写することが可能であることが特徴であ
る。その他のブラックマトリックス及び透明画素電極の
形成工程には、通常のホトリソグラフィー技術を採用し
ている。一方、ブラックマトリックス、被染色層、保護
膜及び透明画素電極の材料は市販の材料あるいは後述す
る公開公報に記述されている材料を使用している。さら
にブラックマトリクス、保護膜及び透明画素電極の成膜
には通常の蒸着、スパッタリングあるいは塗布法等を採
用して実現している。

【００１８】

【作用】上記の手段で構成された各色パターンの間隙を
充填する防染色領域材料は、要求される耐熱性により異
なるが、熱により水平方向に染料が熱拡散して退色や混
色をおこすことを防止する作用がある。更に前記着色層
の上に形成された透明な保護膜層で着色層を被覆するこ
とで、染料が垂直方向に熱拡散することを防止し熱に耐
する弱点を同時に補う作用がある。さらに、この透明な
保護膜は、熱転写方式で形成されたほぼ同等の膜厚の着
色層を更に被覆して表面をより一層平坦化する作用があ
る。

【００１９】

【実施例】以下本発明によって製作されたカラー液晶表
示装置とその代表的製造方法について説明する。なお、
全図面において、同一機能を有するものについては同一
符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００２０】（実施例１）図１に本発明によるカラーフ
ィルタ側基板の断面図を示す。図１２に示した部分と同
一の機能を有するものについては同一記号を付けた。図
中ＦＩＬは着色層を表すが図１２の場合とは異なり、Ｆ
ＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）層は透明な被
染着層１の中に着色して形成し、ＦＩＬ（Ｔ）の着色さ
れていない部分で領域分割され、各色の重なりがないよ
うな構造となっている。図６に本発明によるカラーフィ
ルタ側基板の製造方法の流れを示す。ブラックマトリッ
クスＢＭをガラス基板ＳＵＢ２上あるいはガラス基板Ｓ
ＵＢ２上の被覆層ＳＩＯ上に形成する。遮光効果を考慮
し、本実施例では、８００〜１２００Å程度の膜厚の金
属クロムの膜を用いた。その他、金属アルミニウム、ニ
ッケルあるいは酸化クロムとクロムの多層膜を使用する
こともできる。また、黒色にするための着色剤を添加し
た感光性の有機膜を用いて形成する場合も有り、その際
には必要となる透過率の値から膜厚が決定される。市販
の材料としては、富士ハント社製ＣＫ−５００１や日本
化成社製ＢＫＲシリーズがあり、いずれもカーボンと黒
色顔料あるいはカーボンと三原色顔料などとの混合系で
ある。ブラックマトリックスパターンの形成方法は全体
の寸法精度向上の為に、また他の着色画素形成などの基
準となるために、ホトリソグラフィープロセスを用い
た。以上のように予めブラックマトリックスを形成した
基板の上に透明な被染着層１をスピンコート等にて約３
μｍ塗布し、その後に加熱乾燥する。被染着層１を構成
する材料として種々のものが考えられる。本実施例で
は、被染着層１として、ネガ型の感光性を有した芳香族
含有材料でアクリロイル基を付加した樹脂組成物を主に
使用した。また、芳香族含有材料としてはノボラック樹
脂を用いることもでき、これらの感光性樹脂組成物は、
特開平４−１７５７５３号公報及び特開平４−１７５７
５４号公報にも例が示されている。その他、米国特許第
４，９２３，８６０号、米国特許第４，９６２，０８１
号及び米国特許第５，０７３，５３４号等の明細書に記
載されている材料で、ポリカーボネイト、塩化ビニー
ル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリア
クリルニトリル、ポリカプロラクトン等も使用可能であ
る。本実施例では、着色層のパターン形成が不要なの
で、非感光性の材料も使用でき、ポリエステル樹脂の東
洋紡績製バイロン＃２００やセルロースアセテート樹
脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレ
フタレート、アクリル樹脂等が使用可能である。

【００２１】透明な被染着層１を前記ブラックマトリッ
クスＢＭ上に形成した後、予め昇華性染料３を塗布した
例えば４μｍ程度のポリエチレンテレフタレートのベー
スフィルムからなる熱転写フィルム２を介して部分的に
加熱し、染料の昇華特性を利用して被染着層１を着色す
る。昇華性染料３は熱転写される被染着層１の種類によ
って選択されなければならない。本実施例では、日本化
薬社製の市販されている分散染料、カチオン染料等を使
用した。例えば、三原色として、赤色にはカヤセットレ
ッドＢあるいはカヤセットスカーレット９２６、緑色に
はカヤセットイエローＡ−Ｇとカヤセットブルー７１４
の混合物、青色にはカヤセットブルー７１４を使用する
一組、または、黄色にはカヤセットイエローＡ−Ｇ、シ
アン色にはカヤセットブルー７１４、マゼンダ色にはカ
ヤセットレッドＢを使用する一組を採用した。

【００２２】部分的な加熱の方式としては発熱体４とし
て、サーマルヘッドを用いたがレーザも考えられる。一
般に精細度の高いパターンを形成する場合にはレーザの
方が良く用いられる。本実施例では着色層ＦＩＬ
（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）は、防染色領域に
透明な無着色の領域ＦＩＬ（Ｔ）を設けて分割されてお
り、透明電極ＩＴＯ２形成時のスパッタリングやその後
の各種アニール工程で染料が水平方向に拡散しても混色
を防止し、ブラックマトリックス領域内で覆われるよう
にしている。

【００２３】本実施例では、着色層ＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩ
Ｌ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）の端部は前記ブラックマトリッ
クスと重なって形成されているが、昇華性染料３と染着
層１の組合せによっては、拡散性が大きい場合があり、
さらに透明な無着色の領域ＦＩＬ（Ｔ）を拡げることも
必要である。更にカラーフィルタとしての耐熱性を向上
させるために保護膜ＰＳＶ２を着色層ＦＩＬの上に形成
する。被染着材によっても異なるが、昇華性染料を用い
ているために染料の昇華温度近辺では着色層ＦＩＬ
（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）の境界から脱色が
起こり、カラーフィルタの劣化として観察される。そこ
で染料の垂直方向の拡散および昇華を防止するために着
色層の上に保護膜層ＰＳＶ２を形成する。保護膜の材料
としては種々のものが考えられるが、最終的に液晶素子
の電極下地膜となる為には、透明電極ＩＴＯ２を形成す
るため、例えば０．２μｍ以下の平坦な表面の形成が可
能であること、上下の電極基板を接着しているシールＳ
Ｌの材料に対する接着性が良いこと、封入される液晶材
料ＬＣに対する影響の無いことなど色々な化学的、物理
的特性が必要となる。本実施例では、特開平４−９６９
２０号公報に記載のあるアミノシラン変形エポキシ樹
脂、ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物、ノボラ
ック樹脂及び有機溶剤を所定量混合したものを使用し、
約２〜３μｍ塗布した。その他、硝子に対する密着性の
良いエポキシ系の熱硬化型樹脂も使用可能である。この
熱硬化型樹脂は、熱変形温度を高く設定できるため、カ
ラーフィルタ自体の耐熱性向上にもつながり、更に透明
電極ＩＴＯ２の下地としても充分な平坦性を満足でき
る。

【００２４】本実施例では、保護膜ＰＳＶ２の上に透明
電極ＩＴＯ２をスパッタリングにて形成し、ホトリソプ
ロセスを用いてパターン形成する。アクティブマトリッ
クスの場合には予め透明電極ＩＴＯ２の形成されない部
分を中央に開口穴のあいた枠を用いて隠し、その後スパ
ッタリング等で成膜を行い、フォトリソグラフィ−によ
るパターン形成をしない場合もある。

【００２５】（実施例２）更に、耐熱性を向上させる例
として、図２にカラーフィルターの構造の要部断面図を
示す。製造工程例としては、図７に示すように、まず透
明な被染着材１である感光性樹脂をブラックマトリック
ス上に塗布形成し、その後ホトリソプロセスにより各画
素あるいは各色に対応した着色層パターンＦＩＬ
（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）を形成しておく。
本実施例では、被染着材１として（実施例１）に記載の
感光性樹脂を使用した。すなわち、ネガ型の感光性を有
した芳香族含有材料でアクリロイル基を付加した樹脂組
成物を主に使用し、スピンコート等にて約１〜１．５μ
ｍの膜厚範囲で塗布する。本実施例では、被染着層１と
して、従来のように各原色ごとにホトリソプロセスを繰
り返すのではなく、一回のホトリソ工程で全色のパター
ンを一度に形成する。カラーフィルタの色配列に対応し
てモザイク形状や縦ストライプ形状等が形成される。三
原色のパターンの断面形状は、図２に示すように、各画
素あるいは各色ごとのパターンの間が互いに溝にて間隙
を設け、領域分割するように形成する。その後の着色方
法は（実施例１）と同様である。（実施例１）に比べ被
染着層１の膜厚を薄くできる理由は、各色パタ−ンの間
隙が分離されているため、より濃い着色が可能になるた
めである。更にカラーフィルタとしての耐熱性を向上さ
せるために保護膜を着色層パターンの上及びの間隙に充
填形成する。この構造によれば、各色の着色層が分離し
ており、その間の防染色領域を保護膜ＰＳＶ２で充填す
るため、染色後の液晶組立工程での各種の加熱で引き起
こされる昇華性染料の水平方向の拡散で生じる混色や着
色パターン自体の退色を効果的に防止できる。保護膜Ｐ
ＳＶ２の上に透明電極ＩＴＯ２をスパッタリングにて形
成する工程は（実施例１）と同様である。

【００２６】（実施例３）（実施例２）において各画素
あるいは各色に対応した着色層ＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ
（Ｇ）、ＦＩＬ（Ｂ）パターンを形成したが、図３に示
すように、混色に対する防染色効果をより高めるために
前記着色層の表面に透明な無機膜あるいは全く染着機能
を持っていない有機膜として第２の保護膜ＰＳＶ３を形
成する。本実施例では、無機質の膜としては、ＳｉＯ₂
を約１００Åスパッタしているが、透明で有れば良く、
透明電極膜ＩＴＯ２の材料も使用可能である。膜厚は５
０Åから１００Å程度有れば良いが特に規定されるもの
ではなく染料の拡散を止められれば良い。形成する方法
としてはスパッタ、蒸着等が有るが低温で成膜可能な方
法を選択する必要が有る。一方、保護膜ＰＳＶ３の材料
として、有機系の材料が考えられるが、透明度が高く比
較的架橋密度の高い材料が良い。特にプラスチックレン
ズ等の表面硬化膜として用いられるアクリル系の樹脂が
優れている。また、保護膜との密着性を考慮しエポキシ
系の材料も使用できる。

【００２７】この染料の拡散防止層ＰＳＶ３を設けた
後、各画素間の平坦性を向上させるために保護膜層ＰＳ
Ｖ２を設ける。保護膜層ＰＳＶ２には（実施例２）記載
の材料を使用した。更に保護膜層の上に電極層ＩＴＯ２
を設ける。拡散防止層の上に直接電極層を設ける方法、
構造も考えられるが画素間の平坦化を考慮すると保護膜
層ＰＳＶ２を形成した構造の方が優れている。

【００２８】（実施例４）耐熱性に優れ、透過率の低い
材料を含んだブラックマトリックス材料を用いて、着色
パターンの間の防染色領域を充填することで着色層の染
料の横方向の拡散を防止できる。図４に本実施例による
カラーフィルターの構造の要部断面図を示す。製造工程
例としては、図８に示す。本実施例ではブラックマトリ
ックス材料に市販の富士ハント社製ＣＫ−５００１ある
いは日本化成社製ＢＫＲシリーズを使用した。いずれも
カーボンと黒色顔料あるいはカーボンと三原色顔料との
混合系であり、光を照射することによって架橋する性質
を持った感光性材料である。ブラックマトリックスのパ
ターン形成方法は全体の寸法精度向上の為に、また他の
画素形成などの基準となる為に、ホトリソプロセスを用
いてパターンを形成する。また、形成されたブラックマ
トリックスは、その後の熱処理を施すことにより変形や
退色しないようオ-ブン等で加熱処理し安定化すること
もできる。ブラックマトリックスの膜厚はその光学特性
である遮光性によって決定されるが、本実施例では、約
１．０〜１．５μｍとした。以上のように予めブラック
マトリックスを形成した基板の上に透明な被染着層１を
塗布する。被染着層１には、ネガ型の感光性を有した芳
香族含有材料でアクリロイル基を付加した樹脂組成物を
主に使用し、スピンコート等にて塗布する。被染着層１
を塗布後、紫外線源５からの背面露光により前記ブラッ
クマトリックスＢＭのパターンをマスクのかわりに使用
し、一回の露光、現像工程で三原色のパターンを一度に
形成する。この際、前記ブラックマトリックスＢＭの最
外周パターンの外側に被着している被染着材１は、基板
の切断時に異物として有効画素部に侵入する可能性があ
るため、取り除くことが望ましい。本実施例では、この
周辺の被染着層１を覆うように、ロの字型の黒枠の遮光
板を紫外線源５との間に設け、露光時には中央の開口部
のみ紫外線が通過し、画素形成部付近に紫外線が当たる
ようにしている。この方法により、現像時に各色のパタ
ーンを形成するのと同時に周辺の被染着材１を取り除い
た。紫外線照射強度及び現像時間は、現像後におけるブ
ラックマトリックスと被染着層１との膜厚差が０．５μ
ｍ以下となるように設定した。その後の各色のパターン
の着色方法は（実施例１）と同様である。更にカラーフ
ィルタとしての耐熱性を向上させるために保護膜を着色
層の上に形成する。この構造によれば各色の着色層が、
図４に示すように、予め作られたブラックマトリックス
で分割されており、同一平面上での染料の拡散による混
色が防止出来る形状となっている。更にカラーフィルタ
としての耐熱性を向上させるために保護膜ＰＳＶ２を着
色層、ブラックマトリックス層の上形成し、その後に保
護膜ＰＳＶ２の上に透明電極ＩＴＯ２をスパッタリング
等にて形成する。

【００２９】（実施例５）（実施例４）において着色層
はブラックマトリックスを形成した後に形成する工程と
したが、逆の工程を取ることも可能である。図５に本実
施例によるカラーフィルターの構造の要部断面図を示
す。製造工程例としては、図９に示すように、まず透明
基板上にスピンコート等にて約１．０〜１．５μｍの膜
厚範囲で被染着層１を塗布する。その後、通常のホトリ
ソグラフィ−を用いた露光、現像により、三原色に対応
する各パターンを形成する。この際各パターンの間は間
隙を有して領域分割して形成する。その後の各色のパタ
ーンの着色方法は（実施例１）と同様である。次の工程
では、感光性を有した黒色の高分子材料をスピンコート
等にて塗布する。ブラックマトリックス材料としては
（実施例４）に示したものが使用できる。次に各色パタ
−ンの形成されたガラス基板ＳＵＢ２側から紫外線を照
射し、三原色パターンの間隙の感光性黒色高分子材料を
硬化させる。その後に余分な黒色高分子樹脂を現像液を
用いて取り除く。黒色高分子材料の透明基板からの膜厚
としては、三原色パターンとの膜厚差を０．５μｍ以下
となるように、紫外線露光量及び現像時間を調整した。
更にカラーフィルタとしての耐熱性を向上させるために
保護膜ＰＳＶ２を着色層及びブラックマトリックス層の
上に形成する。その後、保護膜ＰＳＶ２の上に透明電極
ＩＴＯ２をスパッタリング等にて形成する工程は（実施
例１）と同様である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるカラー
液晶表示装置及びその製造方法によれば、昇華性染料を
用いて被染色層を乾式で染色することができ、大幅に製
造工程を簡略化、短縮することができる。その結果大幅
な原価低減を図ることができる。光学特性としては、染
料を用いているため顔料を用いた系に比べ優れており、
更に三原色の各パタ−ン部の膜厚が、いずれも同等であ
り、さらに保護膜の被覆により平坦性をいっそう向上で
き、液晶素子を製作する場合に素子の光学特性を最も左
右する因子である上下基板間のギャップバラツキを最小
限に抑えることができる。その結果液晶素子内のコント
ラスト等光学特性のバラツキを抑えることができる。ま
た、着色層の各色パタ−ンの間に防染色領域を形成し、
さらに耐熱性の良好な材料で各色パタ−ンを被覆するこ
とによって、昇華性染料の欠点である耐熱性の低い点を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラーフィルタ構造の実施例の要
部断面図である。

【図２】本発明に係るカラーフィルタ構造の実施例の要
部断面図である。

【図３】本発明に係るカラーフィルタ構造の実施例の要
部断面図である。

【図４】本発明に係るカラーフィルタ構造の実施例の要
部断面図である。

【図５】本発明に係るカラーフィルタ構造の実施例の要
部断面図である。

【図６】本発明に係るカラーフィルタの製造工程を説明
する要部断面図である。

【図７】本発明に係るカラーフィルタの製造工程を説明
する要部断面図である。

【図８】本発明に係るカラーフィルタの製造工程を説明
する要部断面図である。

【図９】本発明に係るカラーフィルタの製造工程を説明
する要部断面図である。

【図１０】アクティブ・アドレシング液晶表示素子の要
部断面図である。

【図１１】従来のカラーフィルタの製造方法例を示す工
程図である。

【図１２】従来の製造方法で製作されたカラーフィルタ
の要部断面図である。

【図１３】従来の熱転写方式の製造工程の一例を示す工
程図と製造装置の一例を示す図である。

【符号の説明】 ＩＴＯ２・・・カラーフィルタ表面に形成された透明電
極 ＰＳＶ２・・・着色層の上に形成された透明な保護膜 ＦＩＬ・・・着色層 ＳＵＢ２・・・ガラス基板 ＢＭ・・・遮光用のブラックマスク ＰＳＶ３・・・染料拡散防止層。

───────────────────────────────────────────────────── 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 G02B 5/20 101

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に予め透過率の低い材料を含ん
   だ高分子材料を用いて開口部を有するブラックマトリク
   スのパターンを形成する工程と、 前記ブラックマトリクスのパターン上にネガ型の感光性
   樹脂からなる透明な被染着層を塗布する工程と、 前記被染着層を前記ブラックマトリクスのパターンを用
   いて前記透明基板側から背面露光し且つ前記背面露光さ
   れた被染着層を現像して該ブラックマトリクスの開口部
   に対応した被染着層のパターンを形成する工程と、 前記ブラックマトリックスの開口部に対応する前記被染
   着層のパターンの各々に三原色の着色剤のいずれかを熱
   転写して該被染着層のパターンで三原色の着色層を形成
   する工程と、 前記着色層及び前記ブラックマトリクスの上に透明な保
   護膜と透明な電極とを形成するカラー液晶表示装置の製
   造方法。
2. 【請求項２】前記被染着層のパターンを前記ブラックマ
   トリクスの開口部で分割する請求項１に記載のカラー液
   晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記背面露光は紫外線源を用いて行なう請
   求項１に記載のカラー液晶表示装置の製造方法。
4. 【請求項４】前記被染着層には、アクリロイル基を付加
   した樹脂組成物を用いる請求項１に記載のカラー液晶表
   示装置の製造方法。