JP3255107B2

JP3255107B2 - カラーフィルター及びこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP3255107B2
Application number: JP4687598A
Authority: JP
Inventors: 晴支野中; 孝義赤松
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JPH11248921A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】従来使用されている液晶表示装置は、液
晶層の厚み（セルギャップ）を保持するために、一般
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れるため、電極基板とカラーフィ
ルター基板のどの位置に配置されるか定まらない。

【０００３】セルギャップを保持するために、特開昭５
６−１４０３２４、特開昭６３−８２４０５４、特開平
４−９３９２４、特開平５−１９６９４６、特開平７−
３１８９５０には、カラーフィルターを形成する着色層
を重ね合わせた構造をスペーサーとして用いた液晶表示
装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プラスチックビーズ等
をスペーサーとして用いる液晶表示装置においては、プ
ラスチックビーズ等のスペーサーの位置が定まらず、液
晶表示装置用基板上の表示領域（遮光部を除く画面内の
光透過部）にもスペーサーが存在する。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がある。

【０００５】プラスチックビーズ等のスペーサーを散布
して使用する液晶表示装置には、この他にも下記の問題
がある。すなわち、気流や静電気の影響でスペーサーが
均一に散布されず、スペーサーが凝集することがある。
スペーサーが凝集すると凝集部分の表示品質が悪化し、
またセルギャップの正確な保持の面でも問題がある。

【０００６】この問題点に対して、特開昭５６−１４０
３２４、特開昭６３−８２４０５４、特開平４−９３９
２４、特開平５−１９６９４６では、２色あるいは３色
の着色層を重ね合わせた構造をスペーサーとして用いる
ことが提案されている。

【０００７】一方、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。視野
角拡大のために液晶の配向方向を１ピクセル内で分割す
る分割配向技術が採用されているが、その１つとしてセ
ルギャップ内に形成したテーパー付き突起で液晶の配向
方向を変える技術が提案されている。

【０００８】本発明の目的は、十分なセルギャップを実
現するとともに、セルギャップ内に形成された突起によ
る配向分割を実現するカラーフィルターの簡素化された
構成を提供し、表示品位を向上し、液晶表示装置の生産
性を上げることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は以下の構
成により達成される。１）導電層上に固定された複数個のドット状スペーサー
を有し、かつ導電層上に分割配向のための突起を有する
ことを特徴とするカラーフィルター。２）導電層上に固定されたドット状スペーサーが非表示
領域にあることを特徴とする（１）記載のカラーフィル
ター。３）カラーフィルターが少なくとも３原色からなる着色
層および３原色の少なくとも１色を積層して形成された
複数個のドット状スペーサーから構成されることを特徴
とする（１）に記載のカラーフィルター。４）導電層上に固定されたドット状スペーサーと前記突
起が同一の組成であることを特徴とする（１）に記載の
カラーフィルター。５）導電層上に固定されたドット状スペーサーと前記突
起が着色されていることを特徴とする（１）に記載のカ
ラーフィルター。６）導電層上に固定されたドット状スペーサーの体積抵
抗値が１０⁷Ωｃｍ以上であることを特徴とする（１）
に記載のカラーフィルター。７）導電層上に固定されたドット状スペーサーおよび突
起がポリイミド系樹脂またはアクリル系樹脂であること
を特徴とする（１）に記載のカラーフィルター。８）（１）〜（７）に記載のカラーフィルターを使用し
たことを特徴とする液晶表示装置。

【００１０】

【発明の実施の形態】通常、液晶表示装置はスペーサー
を介して貼り合わされた２枚の基板の間に液晶を挟んだ
構造をとる。本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタ
ーおよびカラーフィルターと対向する電極基板とが貼り
合わせられる。本発明の電極基板は、例えばＴＦＴ基板
のようなトランジスターで駆動される電極を複数個有す
る基板や透明導電膜による配線が施された基板である。
本発明のドット状スペーサーは導電層上に形成される
が、これと対向する位置の電極基板上にもドット状スペ
ーサーを形成してもよい。

【００１１】液晶表示装置において、表示品位を向上さ
せるために、基板上の非表示領域に固定されたスペーサ
ーを有することが好ましい。非表示領域とは、液晶表示
装置に組みあがった状態での画面内の遮光部と画面外に
相当する領域を指す。遮光部は基板上に形成された金属
配線やＴＦＴなどの能動素子を外部から見えないように
黒色樹脂や黒色金属酸化物を配置した部分である。ま
た、遮光部は、画素間や画素と配線間の隙間から抜けて
くる光を遮光する役割もある。また、本発明においては
液晶に電圧が印加されず実質的に常時黒表示状態である
部分も非表示領域とする。一方、表示領域は、前記の非
表示領域以外の領域を指す。

【００１２】本発明のドット状スペーサーは非表示領域
にあることが開口率を高め光を有効利用できる点や傾斜
による液晶配向の乱れが表示不良につながりにくい点で
好ましい。

【００１３】本発明のドット状スペーサーを構成する材
料としては、ポリイミド系樹脂、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
リオレフィン系樹脂等の感光性又は非感光性の材料が好
ましく用いられる。着色層でスペーサーを形成する場合
には、これらの樹脂中に着色剤を分散又は溶解させたも
のを用いる。

【００１４】感光性の樹脂としては、光分解型樹脂、光
架橋型樹脂、光重合型樹脂などのタイプがあり、特に、
エチレン不飽和結合を有するモノマ、オリゴマ又はポリ
マと紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを含む感
光性組成物、感光性ポリアミック酸組成物等が好適に用
いられる。

【００１５】非感光性の樹脂としては、上記の各種ポリ
マなどで現像処理が可能なものが好ましく用いられる
が、透明導電層の製膜工程や液晶表示装置の製造工程で
かかる熱に耐えられるような耐熱性を有する樹脂が好ま
しく、また、液晶表示装置の製造工程で使用される有機
溶剤への耐性を持つ樹脂が好ましく、中でもポリイミド
系樹脂が特に好ましい。

【００１６】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。

【００１７】

【化１】ここで上記一般式のｎは０あるいは１〜４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。

【００１８】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。

【００１９】またアクリル系樹脂を含むスペーサーも好
ましく使用される。このとき用いられるアクリル系樹脂
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。なお、スペーサーがアクリル樹脂を
含むものである場合、スペーサーを構成する成分中のア
クリル樹脂の含有量は、５０重量％以上が好ましく、６
０重量％以上がさらに好ましい。アクリル系樹脂スペー
サーを構成する材料が感光性か非感光性は制限されない
が、スペーサーの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。

【００２０】上記スペーサーを構成する樹脂には、必要
に応じて、着色剤を添加しても良い。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。スペーサーに遮光性
が要求される際には、カーボンブラック、酸化チタン、
四酸化鉄等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉とい
った遮光剤の他に、赤、青、緑色等の顔料の混合物等を
用いることができる。この中でも、特にカーボンブラッ
クは遮光性が優れており、特に好ましい。スペーサーに
遮光性と絶縁性が要求される際には、酸化アルミニウ
ム、酸化チタン、酸化鉄等の絶縁性無機化合物微粒子や
表面に樹脂を被覆したカーボンブラックを用いても良
い。

【００２１】ドット状スペーサーを構成する樹脂に着色
剤や遮光剤を添加する量に特に制限はないが、樹脂成分
と着色剤と遮光剤成分との重量比が１０：０〜１：９で
あることが、ドット状スペーサー形成の点から好まし
い。

【００２２】スペーサーを形成する工程としては、未硬
化の樹脂を基板上に塗布、乾燥した後に、パターニング
を行う方法が、精度良くスペーサーを形成できる点から
好ましく用いられる。未硬化の樹脂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、ワイヤバーコーティング法などが好
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、樹脂塗布量により異なるが、
通常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好まし
い。このようにして得られた樹脂被膜は、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、
そのままかあるいは酸素遮断膜を形成した後に、露光、
現像を行う。必要に応じて、フォトレジスト膜又は酸素
遮断膜を除去し、また、加熱乾燥（本キュア）する。本
キュア条件は、樹脂の種類や塗布量により若干異なる
が、ポリイミド系樹脂の場合には、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、透明基板上にスペーサーが形成される。１
回のパターニングで十分な高さを得られることが困難で
ある場合には、複数の樹脂層を積層することも可能であ
る。

【００２３】転写法によってスペーサーを形成してもよ
い。すなわち、あらかじめ基材上に感光性を付与した樹
脂層を形成した転写基板を準備し、これを必要に応じ熱
や圧力を加えつつ基板の上に重ね合わせ、露光・現像
し、しかる後に基材を剥離してスペーサーを基板上に形
成する方法、もしくはあらかじめフォトリソグラフィー
等にて転写基板上にスペーサーを形成しておいてから基
板上に熱や圧力を加えてスペーサーを転写する方法であ
る。

【００２４】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字又はＬ字形が好ましい。また、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。

【００２５】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
口部着色層とドット状スペーサーの最上表面との間の距
離を意味する。基板上の表示部平坦部の高さにムラがあ
る場合には、ドット状スペーサーの最上表面と各表示部
平坦部との間の距離の内、最大のものを指す。

【００２６】スペーサーの形成方法としては、着色層形
成時に画素の着色部分とスペーサーとが同時に形成され
ることが生産性を高める点と十分な高さのスペーサーを
形成できる点で好ましい。ただし本発明においてはスペ
ーサーの最上層すなわちドット状スペーサは配向分割用
突起と同時に形成される。また、スペーサーの高さが分
割配向用突起と同じ高さであっても良い場合、すなわ
ち、ドット状スペーサー下に着色層よりも厚いブラック
マトリックスが配置されて、ドット状スペーサーと分割
配向用突起とを同時に形成してもスペーサーの高さが大
きくなることで分割配向用突起が対向電極基板に接しな
い場合などでは、着色層をスペーサー位置に置かなくと
も良い。つまりこのときスペーサーは分割配向用突起と
同じく１層からなる。

【００２７】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、
画面内および画面外の非表示領域にスペーサーを形成す
ることが好ましいが、場合によっては画面内または画面
外のどちらか一方の非表示領域に形成しても良い。

【００２８】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
たドット状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、１０μｍ²〜１０００μ
ｍ²であることが好ましい。さらに好ましくは、１０μ
ｍ²〜２５０μｍ²である。ここでいうスペーサー面積と
は導電層上に形成されたドット状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
部分の面積もしくは対向基板上に作製されたスペーサー
に接触する部分の面積を指す。１個あたりのスペーサー
の面積が１０μｍ²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、スペーサーの周辺においてラビングによる
十分な配向処理が困難になる。また、画面内のスペーサ
ーは、スペーサー部の形状にもよるが画面内の非表示領
域に完全に配置することが難しくなる。一方、画面外の
スペーサーは、表示領域に現れることが無い。したがっ
て、面内および画面外にスペーサーを有する液晶表示装
置用基板の場合、画面外の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
スペーサーのひとつ当たりの面積と等しいかもしくは大
きいことが好ましい。

【００２９】また、本発明のカラーフィルターは透明導
電層形成前に透明保護層を形成しても良い。このような
透明保護層の形成は、カラーフィルターの構造を複雑に
し製造コストが高くす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シミ
出し防止、表面平坦化に有利である。

【００３０】３色の着色層を形成後、もしくは透明保護
層形成後に透明導電層が形成される。透明導電層として
はＩＴＯなどの酸化物薄膜を採用することができる。

【００３１】液晶分子の傾きが一方向だけであると液晶
分子が傾いた方向において視野角の非対称性が大きく、
かつ視野角が小さくなる。分割配向とは液晶表示装置の
１画素内を複数の領域に分け、各領域で液晶分子の傾き
を変える技術である。分割配向技術としてはフォトリソ
グラフィーを利用して液晶配向膜のラビングの向きが異
なる領域を１画素内に作る技術が知られているが、工程
が多いフォトリソグラフィーを採用することによる生産
性の低下やフォトリソグラフィーで使用する現像液や剥
離液で先に形成した液晶配向膜がダメージを受ける問題
があった。

【００３２】一方、液晶表示方式として電圧無印加のと
きに液晶分子長軸が基板表面に対して垂直に配向してお
り、電圧印加で液晶長軸が基板面と平行方向に倒れる垂
直配向方式が提案されている。また、垂直配向方式の分
割配向技術として基板上に形成した傾斜を利用するもの
が提案されている。すなわち、基板上の一部に突起を作
り、この側面の傾斜で基板面に垂直方向に長軸を配向し
ようとする液晶分子を傾け、将棋倒し状に表示領域の液
晶分子の配向をわずかに垂直方向から倒す方法である。
液晶分子は電圧印加すると突起の作用で傾いている方向
にさらに深く倒れていく。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つの斜面において液晶分
子は二方向に分かれて倒されて二方向の分割配向ができ
る。また、突起が角錐であればその斜面の数によって配
向分割数が決まり、突起が円錐であれば放射状の液晶配
向が得られる。該側面の傾斜は順テーパーである。ま
た、突起の頂部は表示に寄与しないのでなるべく狭いこ
とが望ましい。

【００３３】該突起はカラーフィルター側と対向する電
極基板側とで一対になっている必要があるので断面が台
形または三角形のストライプ状でカラーフィルター側と
対向する電極基板側とで交互に配置されていることが特
に好ましい。

【００３４】本発明のドット状スペーサーの体積抵抗値
は１０⁷Ωｃｍ以上であることが好ましい。ドット状ス
ペーサーの体積抵抗値が１０⁷Ωｃｍ未満であると、貼
り合わせずれによりカラーフィルター上の透明電極層と
対向する電極基板とが導通し、表示不良を引き起こす。
該体積抵抗値は１０⁹Ωｃｍ以上であることがさらに好
ましい。

【００３５】本発明は導電層上に固定された複数個のド
ット状スペーサーと分割配向用の突起を備えたことによ
って表示性能に優れた液晶表示装置を提供すると共にド
ット状スペーサーと分割配向用突起とを同時に形成する
生産性に優れた液晶表示装置を提供する。また、ドット
状スペーサーを透明導電層上に配置した場合は、基板貼
り合わせ時の位置ずれによって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。

【００３６】本発明の分割配向用突起は、この上に液晶
配向膜が形成されることから、高い耐熱性、耐溶媒性が
要求される。また、０．１μｍ以下の薄い液晶配向膜を
介して液晶と分割配向用突起とが隣接することから、不
純物の溶出が少ないことも要求される。本発明の分割配
向用突起は上記の条件を備えたポリイミド系樹脂、アク
リル系樹脂、エポキシ系樹脂の採用が好ましい。

【００３７】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００３８】本発明のカラーフィルターは、透明基板上
に必要に応じてブラックマトリックスを設け、さらにそ
の上に３原色から成る着色層を複数配列したものが好ま
しい。カラーフィルターは３原色から成る各着色層によ
り被覆された画素を１絵素とし、多数の絵素により構成
されている。ここで言う、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。

【００３９】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。

【００４０】この透明基板上に必要に応じてブラックマ
トリックスが設けられる。ブラックマトリックスは、ク
ロムやニッケル等の金属又はそれらの酸化物等や着色膜
の重ね塗りで形成してもよいが、樹脂及び遮光剤から成
る樹脂ブラックマトリックスを形成することが製造コス
トや廃棄物処理コストの面から好ましい。また、スペー
サーを高くする面からも樹脂ブラックマトリックスの採
用が好ましい。この場合、ブラックマトリックスに用い
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好ましく用いられる。ブ
ラックマトリックス用樹脂は、画素や保護膜に用いられ
る樹脂よりも高い耐熱性を有する樹脂が好ましく、ま
た、ブラックマトリックス形成後の工程で使用される有
機溶剤に耐性を持つ樹脂が好ましいことからポリイミド
系樹脂が特に好ましく用いられる。なお、好ましいポリ
イミド系樹脂としては、前述のスペーサーを形成するの
に適した樹脂を挙げることができる。

【００４１】ブラックマトリックス用の遮光剤として
は、カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄等の金属
酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色
等の顔料の混合物等を用いることができる。この中で
も、特にカーボンブラックは遮光性が優れており、特に
好ましい。分散の良い粒径の小さいカーボンブラックは
主として茶系統の色調を呈するので、カーボンブラック
に対する補色の顔料を混合させて無彩色にするのが好ま
しい。

【００４２】ブラックマトリックス用の樹脂がポリイミ
ドの場合、黒色ペースト溶媒としては、通常、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系極性溶媒、
γ−ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒等が好適
に使用される。

【００４３】カーボンブラックや、カーボンブラックに
対して補色の顔料等の遮光剤を分散させる方法として
は、例えば、ポリイミド前駆体溶液中に遮光剤や分散剤
等を混合させた後、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。また、カーボンブラ
ックの分散性向上、あるいは塗布性やレベリング性向上
のために種々の添加剤が加えられていてもよい。

【００４４】樹脂ブラックマトリックスの製法として
は、黒色ペーストを透明基板上に塗布、乾燥した後に、
パターニングを行う。黒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、ワイヤバーコーティング法などが好
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６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好
ましい。

【００４５】このようにして得られた黒色ペースト被膜
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、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成
した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、ポジ形フ
ォトレジスト膜まは酸素遮断膜を除去し、また、加熱乾
燥（本キュア）する。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、基板上にブラック
マトリックスが形成される。

【００４６】また、転写法によって樹脂ブラックマトリ
ックスを形成してもよい。後述する着色層を重ねてブラ
ックマトリックスを形成しても良い。

【００４７】樹脂ブラックマトリックスの膜厚は、好ま
しくは０．５〜２．０μｍ、より好しくは０．８〜１．
５μｍである。この膜厚が０．５μｍよりも薄い場合に
は、樹脂ブラックマトリックス上に樹脂層を積層してス
ペーサーを作製する場合、十分な高さのスペーサーを形
成することが難しくなり、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２．０μｍより
も厚い場合には、遮光性は確保できるものの、カラーフ
ィルターの平坦性が犠牲になり易く、段差が生じやす
い。

【００４８】樹脂ブラックマトリックスの遮光性は、Ｏ
Ｄ値（透過率の逆数の常用対数）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
１．６以上であり、より好ましくは２．０以上である。
また、樹脂ブラックマトリックスの膜厚の好適な範囲を
前述したが、ＯＤ値の上限は、これとの関係で定められ
るべきである。

【００４９】樹脂ブラックマトリックス間には通常（２
０〜２００）μｍ×（２０〜３００）μｍの開口部が設
けられるが、この開口部を少なくとも被覆するように３
原色のそれぞれの着色層が複数配列される。すなわち、
１つの開口部は、３原色のいずれか１つの着色層により
被覆され、各色の着色層が複数配列される。

【００５０】カラーフィルターの場合、着色層は、少な
くとも３原色、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）または、
シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３層
を包含するものであり、各画素にはこれらの３色のいず
れかの１つの着色層が設けられる。

【００５１】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。

【００５２】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。本発明のドット状スペーサーは微細な加
工が可能でかつ加圧に耐えるような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
ミド系樹脂の採用が好ましく、ポリイミド系樹脂がより
好ましく用いられる。

【００５３】着色層を形成する方法としては、ブラック
マトリックスを形成した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。

【００５４】着色ペーストを塗布する方法としては、黒
色ペーストの場合と同様、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６０〜２００℃で１〜６０分
加熱することが好ましい。

【００５５】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、そのままかあるいは酸素遮断膜を形成
した後に、露光、現像を行う。必要に応じて、フォトレ
ジスト膜まは酸素遮断膜を除去し、加熱乾燥（本キュ
ア）する。

【００５６】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、ブラックマトリックスを形
成した基板上にパターニングされた着色層が形成され
る。また、いわゆる転写法で着色層を形成してもよい。

【００５７】ブラックマトリックスを形成した基板上
に、上記のように、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
する。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。

【００５８】カラーフィルターにスペーサーを形成する
際に、スペーサーを形成する工程が別途必要とならない
ように、または十分な高さのスペーサーを実現するため
に着色層の加工と同時にカラーフィルターの着色層で構
成されたスペーサーを形成するのが好ましい。ただし本
発明においては前記スペーサーを構成する最上層すなわ
ち導電層上に形成されたドット状スペーサーと分割配向
用の突起とが同一の組成で同時に加工されることが好ま
しい。ドット状スペーサーと分割配向用突起は着色され
ていても透明であっても良いが、ドット状スペーサーと
分割配向用突起とが着色されている場合はブラックマト
リックス、画面の非表示部を遮光する額縁やアクティブ
素子の遮光部も同時に加工することが可能であり製造工
程を短縮できる点で本発明の効果を大きくし好ましい。

【００５９】ドット状スペーサーと分割配向用の突起と
が同一組成で同時に加工されることが好ましいことか
ら、カラーフィルターを構成する３原色の着色層とは別
にこれらを作製することが好ましい。着色層を透明導電
層の上に配置すると着色層による電圧降下で液晶駆動電
圧が大きくなる問題がある。

【００６０】分割配向用突起の高さは０．５μｍ〜６μ
ｍであることが好ましい。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、一方、突起高さが
６μｍ超であると１回の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る。分割配
向用突起の高さは０．６μｍ〜３μｍの範囲がさらに好
ましい。

【００６１】スペーサーは着色層の１層、２層又は３層
で構成することができる。例えば、上記のようにブラッ
クマトリックスを形成した基板上に第１色目の着色層で
所望の第１色目の着色層のパターンを形成する際に、ブ
ラックマトリックスの開口部を被覆する部分と、着色層
の積層によりスペーサーを形成する部分に着色層を残
す。第２色目、第３色目も同様な操作を繰り返し、ブラ
ックマトリックスの開口部上には１層の着色層が形成さ
れる。また、スペーサーとして十分なセルギャップを確
保するためには、好ましくは２層から３層の着色層がス
ペーサー形成位置に積層されることが好ましい。

【００６２】非表示領域であるブラックマトリックス上
に着色層を１層、２層又は３層積層しスペーサーを構成
することが、表示部の面積を減じることなく、また十分
なセルギャップを確保する点から好ましい。しかしなが
ら、スペーサーの高さが分割配向用突起と同じ高さであ
っても良い場合、すなわち、ドット状スペーサー下に着
色層よりも厚いブラックマトリックスが配置されて、ド
ット状スペーサーと分割配向用突起とを同時に形成して
もスペーサーの高さが大きくなることで分割配向用突起
が対向電極基板に接しない場合などでは、着色層をスペ
ーサー位置に置かなくとも良い。つまりこのときスペー
サーは分割配向用突起と同じく１層からなる。

【００６３】また、スペーサーの形成とともに、スペー
サーとして機能しない高さの積層物を形成しても良い。
例えば、スペーサーが４層で形成される場合、３層、２
層もしくは１層からなる積層物で形成され、スペーサー
が３層で形成される場合、２層もしくは１層からなる積
層物で形成される。これらは、通常時は対向する電極基
板と接することは無いが、液晶表示装置に圧力が加わっ
た際に対向する電極基板と接することでセルギャップを
確保して、液晶表示装置の表示品位の信頼性を高めるこ
とができる。

【００６４】着色層の積層によりスペーサーを形成する
場合は、スペーサーを構成する着色層の樹脂成分と着色
剤成分との重量比が３：７〜９：１であることが、所望
のスペーサーの高さをもたせる点とカラーフィルターに
所望のカラー表示性能をもたせる点などから、好まし
い。

【００６５】開口部上の着色層とスペーサーを形成する
着色層とは連続していても、また、分離されていてもよ
い。

【００６６】本発明のスペーサーは、パターンを積層す
る際には、対向基板への接触部の面積がスペーサーの底
部の面積より小さくなるように設計することが望まし
い。

【００６７】本発明のカラーフィルターおよびこれを用
いた液晶表示装置の製造方法を図１および図２を用いて
以下に説明するがこれに限定されるものではない。

【００６８】無アルカリガラス１の上に黒ペーストを用
いてブラックマトリックス２を形成する。ブラックマト
リックスの開口部を埋めるように青着色層３を形成し同
時にブラックマトリックス上にスペーサー形成位置に青
着色層４を配置した。同様にして、赤着色層をブラック
マトリックスの開口部７とスペーサー形成位置６を形成
し、次いで緑着色層をブラックマトリックスの開口部５
とスペーサー形成位置８を形成する。次に透明保護層９
を形成し、さらに透明導電層１０を積層する。透明導電
層の上に分割配向用突起１１およびドット状スペーサー
１２を同時に形成する。

【００６９】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。

【００７０】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素子を備えた
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。

【００７１】カラーフィルター上に垂直配向膜を設け
る。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る。対向する電極基板
にカラーフィルター上に設けた配向分割用突起と対応す
るように配向分割用突起を設ける。この２枚の基板をエ
ポキシ接着材をシール剤として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。

【００７２】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１３の開口部１４
とブラックマトリックス上のスペーサー形成位置１５に
着色膜を形成する。ブラックマトリックス開口部の長辺
方向を二分するように断面が台形のストライプ状突起１
６を画素一つおきに形成する。対向する電極基板上には
カラーフィルター上のストライプ状突起と交互に配置さ
れるように画素一つおきにストライプ状突起を形成す
る。

【００７３】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。

【００７４】

【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。（測定法）体積抵抗値の測定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１μｍ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。

【００７５】調製例１メチルトリメトキシシラン４．０８ｇ、フェニルトリメ
トキシシラン９．９ｇ、γ−アミノプロピルメチルジエ
トキシシラン２８．８ｇをγ−ブチロラクトン１５６．
３ｇ、３−メチル−３−メトキシブタノール１５０ｇに
溶解し、３０℃で撹拌しながら９．１２ｇの蒸留水を加
えた後、５０℃で２時間加熱撹拌し、加水分解・縮合を
おこなった。ついで１３０℃に昇温してさらに縮合を進
めながら生成したアルコールと水を留去させた。この溶
液を５０℃に冷却した後、撹拌しつつ３，３’，４，
４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸２無水物２４．
１７ｇを添加してアミック酸系ポリオルガノシロキサン
溶液を得た。

【００７６】調製例２メチルトリメトキシシラン２７２ｇ、フェニルトリメト
キシシラン３９６ｇを３−メチル−３−メトキシブタノ
ール７８５．６ｇに溶解した後に、撹拌しつつ燐酸３．
３４ｇと蒸留水２１６ｇの混合物を加えた。得られた溶
液を１０５℃で１時間加熱し、主としてメタノールから
なる成分３０２ｇを留去させた。ついで１３０℃で２時
間加熱し、主としてアルコールと水からなる成分１４７
ｇを留去させた。これを室温まで冷却してから３−メチ
ル−３−メトキシブタノール８６ｇを加えてポリオルガ
ノシロキサン系溶液を得た。

【００７７】調製例３アセト酢酸エチルエステル６５０ｇと３−メチル−３−
メトキシブタノール１５６７ｇの混合液にテトラブトキ
シジルコニウム３８３ｇを添加して３０℃で１時間撹拌
した後、２４時間放置してジルコニアキレート溶液を得
た。

【００７８】実施例１（樹脂ブラックマトリクスの作成）３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物１４４．１ｇ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。

【００７９】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３
０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。

【００８０】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３００×３５０ｍｍのサイズの無アルカリガラス（日本
電気ガラス（株）製、ＯＡ−２）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、ポシ型フォトレジ
スト（シプレー社製“Microposit”SRC100 30cp）をス
ピナーで塗布し、８０℃２０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−５０１Ｆを用い、フォトマスクを介して露光し
た。

【００８１】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、メチルセル
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、樹脂ブラックマト
リクス基板を得た。樹脂ブラックマトリクスの膜厚は、
０．９０μｍであり、ＯＤ値は３．０であった。（着色層の作成）赤、緑、青の顔料として各々Color index No.65300 Pig
ment Red 177で示されるジアントラキノン系顔料、Colo
r 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 Index No.74160 Pigme
nt 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℃２
０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" SRC100 30cp ）をスピナ
ーで塗布後、８０℃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
グを同時に行なった。その後、ポジ型フォトレジストを
メチルセル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。青着色層の膜厚は２μｍであ
った。青画素の形成と同時に樹脂ブラックマトリクス上
にスペーサーの１段目を形成した。なおスペーサーのサ
イズは２０μｍ角とした。

【００８２】基板水洗後に、青着色層と同様にして、緑
画素の形成とともに樹脂ブラックマトリクス上にスペー
サーの２段目を形成した。緑着色層の膜厚は、２μｍ、
スペーサーのサイズは２０μｍ角とした。

【００８３】さらに基板水洗後に、青着色層と同様にし
て、赤画素の形成とともに樹脂ブラックマトリクス上に
スペーサーの３段目を形成し、カラーフィルターを作製
した。赤色画素部の膜厚は２μｍ、スペーサーのサイズ
は１５μｍ角とした。

【００８４】調製例１で得たアミック酸系ポリオルガノ
シロキサン溶液７．５ｇと調製例２で得たポリオルガノ
シロキサン溶液１０ｇおよび調製例３で得たキレート溶
液１．５ｇを混合し、透明樹脂用組成物を得た。ブラッ
クマトリックスと３原色の着色層が形成された基板の上
に前期透明樹脂を塗布し、８０℃ で１０分間乾燥し、
次いで２８０℃ で６０分間キュアして、厚さが１μｍ
の透明保護層を形成した。

【００８５】透明保護層が形成された基板上に、スパッ
タリング法にて膜厚が１５０ｎｍで表面抵抗が２０Ω／
□のＩＴＯ膜を形成した。

【００８６】前記ＩＴＯ膜上に、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を塗布し１３５℃ 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。フ
ォトレジストをメチルセルソルブで剥離し、次いで３０
０℃ で３０分間キュアして厚さ１μｍのドット状スペ
ーサーと分割配向用のストライプ状突起とを形成した。

【００８７】ドット状スペーサーの大きさは１２μｍ×
１２μｍとし、ストライプ状の突起は断面の下辺が１５
μｍ、上辺が１４μｍの台形とした。ストライプ状突起
は図２に示したように１画素の長辺を二分する位置に１
画素おきに配置し、カラーフィルターの表示部全体を貫
いている。

【００８８】かくして本発明のカラーフィルターを得
た。突起を形成した透明ポリイミド層の体積抵抗は１０
¹³Ωｃｍであった。

【００８９】ペースト特性により、積層した各色層の厚
みと樹脂ＢＭ膜厚との合計から対象の色層の表示部膜厚
を引いた厚みと、着色層１層の上に設けられた光透過部
分の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異なる。スペーサー高さは５．５
μｍであった。

【００９０】着色層の積層によって樹脂ブラックマトリ
ックス上に設けられたスぺーサー底部、すなわち青色部
の面積は４００μｍ² 、対向基板に接触するドット状ス
ペーサー頂部の面積は１４４μｍ²であった。また画面
周辺に樹脂ブラックマトリクスで形成した額縁上にも色
重ねによるスペーサーを設けた、その際、ドット上スペ
ーサーの面積は画面内のドット状スペーサーの２倍とな
るようにし、単位面積当たりのスペーサーの個数を１／
２とし単位面積あたりの対向基板へのスペーサーの接触
面積が画面内と同じになるようにした。さらに額縁外の
基板上にも、画面内と同様に樹脂ブラックマトリックス
の作製に用いた樹脂層によるパターンと着色膜の作製に
用いた樹脂層のパターンの積層により、カラーフィルタ
ー並びに画面内のスペーサーを作製するのと同時にスペ
ーサーを形成した。その際単位面積当たりのスペーサー
と対向基板との接触面積が画面内と同一になるように形
成した。（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７００ｎｍ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ＴＦ
Ｔ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。（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１画素の長辺を二分する位置に１画素おきにカラ
ーフィルター上のストライプ状突起と同様のストライプ
状突起を配置した。ただし、カラーフィルターと貼り合
わせたときにストライプ状突起がカラーフィルター上の
ストライプ突起と１画素毎に交互に配置されるようにし
た。この２枚の基板をエポキシ接着材をシール剤として
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した。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。

【００９１】かくして２０個の液晶表示装置を作製した
ところ、カラーフィルター上の透明導電層と対向する電
極基板とが短絡した液晶表示装置はなく良好であった。
液晶の配向は良好であり、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。

【００９２】実施例２透明保護層を設けなかったこと以外は実施例１と同様に
して液晶表示装置を２０個作製したところ、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短絡した
液晶表示装置はなく良好であった。液晶配向は良好であ
り、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。

【００９３】実施例３赤、緑、青の顔料として各々Color index No.65300 Pig
ment Red 177で示されるジアントラキノン系顔料、Colo
r 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 Index No.74160 Pigme
nt 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。

【００９４】スチレン：メタクリル酸メチル：メタクリ
ル酸＝３０：３０：４０であるアクリル共重合体樹脂粉
末６ｇ、多官能モノマーとしてトリメチロールプロパン
トリアクリレート６ｇ、光重合開始剤（チバスペシャリ
ティケミカルズ社製”イルガキュア”３６９）３ｇを含
むシクロペンタノン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。

【００９５】実施例１と同様にして作製した樹脂ブラッ
クマトリックス基板上に青ペーストを塗布し、８０℃で
１０分間熱風乾燥した。フォトマスクを用いて露光し、
アルカリ現像液に基板をディップし同時に基板を揺動さ
せながら現像した。次いで、２２０℃で３０分間キュア
した。青着色層の膜厚は２μｍであった。青画素の形成
と同時に樹脂ブラックマトリクス上にスペーサーの１段
目を形成した。なおスペーサーのサイズは３０μｍ角と
した。

【００９６】基板水洗後に、青着色層と同様にして、緑
画素の形成とともに樹脂ブラックマトリクス上にスペー
サーの２段目を形成した。緑着色層の膜厚は、２μｍ、
スペーサーのサイズは３０μｍ角とした。

【００９７】さらに基板水洗後に、青着色層と同様にし
て、赤画素の形成とともに樹脂ブラックマトリクス上に
スペーサーの３段目を形成し、カラーフィルターを作製
した。赤色画素部の膜厚は２μｍ、スペーサーのサイズ
は２０μｍ角とした。

【００９８】ブラックマトリックスと赤、青、緑着色層
が形成された基板上に、スパッタリング法にて膜厚が１
５０ｎｍで表面抵抗が２０Ω／□のＩＴＯ膜を形成し
た。

【００９９】スチレン：メタクリル酸メチル：メタクリ
ル酸＝３０：３０：４０であるアクリル共重合体樹脂粉
末６ｇ、多官能モノマーとしてトリメチロールプロパン
トリアクリレート６ｇ、光重合開始剤（チバスペシャリ
ティケミカルズ社製”イルガキュア”３６９）３ｇを含
むシクロペンタノン溶液を前記ＩＴＯ膜上に塗布し８０
℃ で１０分間熱風乾燥した。フォトマスクを用いて露
光し、アルカリ現像液に基板を浸漬し同時に基板を揺動
させながら現像した。次いで、２２０℃で３０分間キュ
アして厚さ１μｍのドット状スペーサーと分割配向用の
ストライプ状突起とを形成した。ドット状スペーサーの
大きさは１２μｍ×１２μｍとし、ストライプ状の突起
は断面の下辺が１５μｍ、上辺が１４μｍの台形とし
た。ストライプ状突起は図３に示したように１画素の長
辺を二分する位置に１画素おきに配置し、カラーフィル
ターの表示部全体を貫いている。

【０１００】かくして本発明のカラーフィルターを得
た。突起を形成した透明アクリル樹脂層の体積抵抗は１
０¹²Ωｃｍであった。

【０１０１】ペーストの塗布特性から積層した各色層の
厚みと樹脂ＢＭ膜厚との合計から対象の色層の表示部膜
厚を引いた厚みと、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異なる。スペーサ
ー高さは５．３μｍであった。

【０１０２】着色層の積層によって樹脂ブラックマトリ
ックス上に設けられたスぺーサー底部、すなわち青色部
の面積は４００μｍ² 、対向基板に接触するドット状ス
ペーサー頂部の面積は１４４μｍ²であった。また実施
例１と同様にして画面周辺に樹脂ブラックマトリクスで
形成した額縁上にも色重ねによるスペーサーを設けた。

【０１０３】実施例１と同様にしてカラーフィルターと
電極基板とを貼り合わせ、液晶注入、注入口封止、偏光
板貼り付けを実施して液晶表示装置を作製した。

【０１０４】かくして２０個の液晶表示装置を作製した
ところ、カラーフィルター上の透明導電層と対向する電
極基板とが短絡した液晶表示装置はなく良好であった。
液晶の配向は良好であり、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。

【０１０５】実施例４ブラックマトリックスを形成する代わりに着色層の重ね
塗りで透過率を低減した部分を形成した。すなわち、ブ
ラックマトリックスがない無アルカリガラス基板の上に
赤、青、緑の着色層を実施例１と同様に形成し、このと
きブラックマトリックスが埋めていた隣り合う２つの画
素間を２つの画素を着色している着色材料の重ね塗りで
埋めた。

【０１０６】画素間の２つの着色層の重ね塗り部分の上
に３色目が形成されてスペーサーの一部を構成する。さ
らに実施例２と同様にして、透明保護層を設けずにＩＴ
Ｏ層を形成した後、ポリイミド前駆体溶液を用いてドッ
ト状スペーサーと配向分割用突起とを同時に形成した。

【０１０７】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、４．８μｍであった。

【０１０８】また画面周辺に着色層の重ね塗りで形成し
た額縁上にも色重ねによるスペーサーを設けた、その
際、ドット状スペーサーの面積は画面内のドット状スペ
ーサーの２倍となるようにし、単位面積当たりのスペー
サーの個数を１／２とし単位面積あたりの対向基板への
スペーサーの接触面積が画面内と同じになるようにし
た。さらに額縁外の基板上にも、カラーフィルター並び
に画面内のスペーサーを作製するのと同時にスペーサー
を形成した。その際単位面積当たりのスペーサーと対向
基板との接触面積が画面内と同一になるように形成し
た。

【０１０９】実施例１と同様にしてカラーフィルターと
電極基板とを貼り合わせ、液晶注入、注入口封止、偏光
板貼り付けを実施して液晶表示装置を作製した。

【０１１０】かくして２０個の液晶表示装置を作製した
ところ、カラーフィルター上の透明導電層と対向する電
極基板とが短絡した液晶表示装置はなく良好であった。
液晶の配向は良好であり、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。

【０１１１】実施例５実施例１と同様にしてブラックマトリックス、着色層、
透明保護膜、ＩＴＯ層を形成した。このＩＴＯ層上に赤
ペーストを塗布し、１２０℃ で２０分間セミキュアし
た。続いてポジ型フォトレジストを塗布し８０℃ で２
０分間乾燥した。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
ングを同時に実施した。メチルセルソルブアセテートで
フォトレジストを剥離して、さらに３００℃ で３０分
間キュアして実施例１と同じパターンの厚さ１μｍのド
ット状スペーサーと分割配向用突起とを作製した。さら
に同時に額縁部にも赤着色層を重ねて遮光性を向上させ
た。

【０１１２】分割配向用突起を形成した赤着色層の体積
抵抗値は１０¹²Ωｃｍであった。ＩＴＯ表面からスペー
サ頂部までの高さであるスペーサー高さは５．５μｍで
あった。

【０１１３】実施例１と同様にしてカラーフィルターと
電極基板とを貼り合わせ、液晶注入、注入口封止、偏光
板貼り付けを実施して液晶表示装置を作製した。

【０１１４】かくして２０個の液晶表示装置を作製した
ところ、カラーフィルター上の透明導電層と対向する電
極基板とが短絡した液晶表示装置はなく良好であった。
液晶の配向は良好であり、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。

【０１１５】実施例６実施例１と同様にしてブラックマトリックス、着色層、
透明保護膜、ＩＴＯ層を形成した。このＩＴＯ層上に実
施例１のブラックペーストを塗布し、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を塗布
し８０℃ で２０分間乾燥した。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を同時に実施した。メチルセルソル
ブアセテートでフォトレジストを剥離して、さらに３０
０℃ で３０分間キュアして実施例１と同じパターンの
厚さ１μｍのスペーサー最上層と分割配向用突起とを作
製した。

【０１１６】分割配向用突起を形成した黒着色層の体積
抵抗値は１０⁶Ωｃｍであった。

【０１１７】ＩＴＯ表面からスペーサ頂部までの高さで
あるスペーサー高さは５．５μｍであった。

【０１１８】実施例１と同様にしてカラーフィルターと
電極基板とを貼り合わせ、液晶注入、注入口封止、偏光
板貼り付けを実施して液晶表示装置を作製した。

【０１１９】かくして２０個の液晶表示装置を作製した
ところ、カラーフィルター上の透明導電層と対向する電
極基板とが短絡した液晶表示装置はなく良好であった。
しかしながら、分割配向用突起の体積抵抗値が不足して
突起近傍の液晶の配向が乱れていた。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はなかった。

【０１２０】比較例１着色層を積層したスペーサーを形成せずＩＴＯ膜上に配
向分割用突起のみを形成したこと、またこの代わりにカ
ラーフィルターと電極基板貼り合わせ前に、直径５．５
μｍ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１と同様にして液晶表示装
置を作製した。

【０１２１】かくして２０個の液晶表示装置を作製した
ところ、カラーフィルター上の透明導電層と対向する電
極基板とが短絡した液晶表示装置はなく良好であった。
しかしながら、光透過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
の上にあった部分で該突起が押しつぶされて、この近傍
で液晶の配向乱れが見られた。

【０１２２】比較例２ＩＴＯ膜上にポリイミド前駆体溶液を用いて配向分割用
突起のみ形成し、ドット状スペーサーを作らなかったこ
とと、青着色層によるスペーサー３段目の大きさを１０
μｍ角としたこと以外は実施例１と同様にして液晶表示
装置を作製した。したがってスペーサー頂部はＩＴＯ層
に覆われている。対向基板に接触するスペーサー頂部の
面積は１００μｍ²であった。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、４．
７μｍであった。

【０１２３】実施例１と同様にしてカラーフィルターと
電極基板とを貼り合わせ、液晶注入、注入口封止、偏光
板貼り付けを実施して液晶表示装置を作製した。

【０１２４】かくして２０個の液晶表示装置を作製した
ところ、カラーフィルター上の透明導電層と対向する電
極基板とが短絡して動作しない画素が発生した液晶表示
装置が３個あった。液晶の配向は良好であり、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。

【０１２５】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、導電層上に固
定されたドット状スペーサーと液晶の分割配向用突起と
を有しているので表示品位に優れるとともに高視野角を
達成できる。さらにドット状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によって生産性に優
れ、かつ基板の貼り合わせズレによるカラーフィルター
上の透明導電層と対向する電極基板間の短絡が発生しな
い液晶表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電層上に固定されたドット状スペー
サーと配向分割用突起とを有するカラーフィルター基板
の断面図の一例である。

【図２】本発明のドット状スペーサーと配向分割用突起
とを有するカラーフィルター基板の平面図の一例であ
る。

【符号の説明】

１：ガラス基板２、１３：ブラックマトリックス３、４、５、６、７、８：着色層９：透明保護層１０：透明導電層１１、１６：配向分割用突起１２、１５：ドット状スペーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/20 101 G02F 1/1335 505 G02F 1/1339 500

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電層上に固定された複数個のドット状
スペーサーを有し、かつ導電層上に分割配向のための突
起を有することを特徴とするカラーフィルター。
【請求項２】前記導電層上に固定されたドット状スペ
ーサーが非表示領域にあることを特徴とする請求項１記
載のカラーフィルター。
【請求項３】カラーフィルターが少なくとも３原色か
らなる着色層および３原色の少なくとも１色を積層して
形成された複数個のドット状スペーサーから構成される
ことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター。
【請求項４】前記導電層上に固定されたドット状スペ
ーサーと前記突起が同一の組成であることを特徴とする
請求項１記載のカラーフィルター。
【請求項５】前記導電層上に固定されたドット状スペ
ーサーと前記突起が着色されていることを特徴とする請
求項１記載のカラーフィルター。
【請求項６】前記導電層上に固定されたドット状スペ
ーサーの体積抵抗値が１０⁷Ωｃｍ以上であることを特
徴とする請求項１記載のカラーフィルター。
【請求項７】前記導電層上に固定されたドット状スペ
ーサーおよび前記突起がポリイミド系樹脂またはアクリ
ル系樹脂であることを特徴とする請求項１記載のカラー
フィルター。
【請求項８】請求項１〜７に記載のカラーフィルター
を使用したことを特徴とする液晶表示装置。