JP3454712B2 - カラーフィルターおよびその製造方法ならびに液晶表示装置 - 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、部位ごとに異なる
色の光を透過させるカラーフィルター、その製造方法、
およびカラーフィルターを備えた液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像を表示するための液晶表示装
置では、異なる色の光を選択的に透過させる微小な区画
を多数備えたカラーフィルターが用いられている。カラ
ーフィルターは、通常、３原色すなわち赤色（Ｒ）、緑
色（Ｇ）、青色（Ｂ）またはそれらの補色の光を透過さ
せる。

【０００３】このようなカラーフィルターの区画の配置
パターンの代表的な例を図３に示す。図３において、
（ａ）ではＲ、Ｇ、Ｂの各区画がストライプ状に形成さ
れており、各区画は液晶表示装置の同一色の光を透過さ
せる複数の画素に対応する。（ｂ）ではＲ、Ｇ、Ｂの矩
形の区画がモザイク状に形成されており、各区画は液晶
表示装置の１つの画素に対応する。隣合う画素の間や外
縁、すなわち図３の実線や点線で示した部位には、光の
漏れによる色純度やコントラストの低下を防止するため
に、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜が設けられ
る。

【０００４】カラーフィルターの製造方法は、可染性樹
脂を染料により染色する染色法、透明性樹脂に顔料を分
散させる分散法、および着色インクを用いて印刷する印
刷法に大別される。染色法や分散法による製造はフォト
リソグラフィーによるパターニングと組み合わせて行わ
れ、したがって精度や表面の平滑性の点で印刷法よりも
優れており、現在のところカラーフィルター製造の主流
となっている。

【０００５】染色法を例にとり従来のカラーフィルター
の製造工程について図４を参照して説明する。まず、透
光性の基板５０の表面に金属クロムを用いて所定パター
ンの遮光膜５１を形成する（ａ）。遮光膜５１で囲まれ
た１つの領域が１つの画素に対応する。次いで、遮光膜
５１を形成した基板５０の表面全体に可染性の光硬化性
樹脂を略一様な厚さに塗着し、フォトリソグラフィーに
よって、第１の色（例えばＲ）の光を透過させる区画５
２Ｒとなる樹脂層５２Ｒ’を形成する（ｂ）。このと
き、光の漏れを確実に防止するために、樹脂層５２Ｒ’
を遮光膜５１の間だけでなく遮光膜５１の辺縁部の上に
も残すようにする。こうして形成した樹脂層５２Ｒ’を
第１の染料で染色することにより、第１の色の光を透過
させる区画５２Ｒを完成させる（ｃ）。

【０００６】次いで、区画５２Ｒを形成した基板５０の
表面全体に光硬化性樹脂を塗着し、フォトリソグラフィ
ーによって、第２の色（例えばＧ）の光を透過させる区
画５２Ｇとなる樹脂層５２Ｇ’を形成する（ｄ）。そし
て、これを染色して区画５２Ｇとする（ｅ）。同様にし
て、第３の色（例えばＢ）の光を透過させる区画５２Ｂ
を形成して、フィルター層５２を完成させる（ｆ）。最
後に、フィルター層５２および遮光膜５１の上に透明な
樹脂を塗着して保護層５４とし（ｇ）、カラーフィルタ
ー５を得る。

【０００７】分散法によるカラーフィルターの製造も略
同様であり、主な相違点は、光硬化性樹脂に所定の顔料
をあらかじめ含ませておき、フォトリソグラフィーを行
った後に染色を行わないことである。

【０００８】上記方法で製造したカラーフィルター５を
備える単純マトリクス方式の液晶表示装置６の断面の一
部を図５に示す。液晶表示装置６は、カラーフィルター
５とこれに対向して配置された透光性の別の基板６０と
で、液晶層７０を挟んで構成されている。カラーフィル
ター５の保護層５４の上には多数の透明電極５５が所定
の間隔で一方向（図の左右方向）に配設されており、液
晶層７０と接する面全体に配向層５６が設けられてい
る。

【０００９】基板６０のカラーフィルター５に対向する
面には、透明電極５５の配設方向に対して垂直な方向に
多数の透明電極６５が、遮光膜５１と同じピッチで配設
されている。また、液晶層７０と接する面全体に配向層
６６が設けられている。配向層５６と配向層６６の間に
は、液晶層７０と共に、略一定径の球状または柱状のガ
ラスまたは樹脂製のビーズ７１が多数配置されている。
ビーズ７１は配向層５６と配向層６６に当接して両層の
間隔すなわちセルギャップを一定に保つためのスペーサ
ーであり、これにより、液晶層７０は液晶表示装置６の
全体にわたって一定の厚さとされる。なお、図５は縦方
向に伸張して示されており、スペーサー７１の円形の断
面が楕円形に現れている。

【００１０】透明電極５５および６５はそれぞれコモン
電極およびセグメント電極を成し、不図示の駆動回路よ
り電圧を印加される。コモン電極５５とセグメント電極
６５が対向する部位が液晶表示装置６の１つの画素とな
り、両電極５５、６５間に印加される電圧に応じて液晶
層７０の液晶分子の向きが変化する。これによって光の
透過と遮断が画素ごとに個別に制御され、カラー画像が
表示される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】スペーサー７１は配向
層５６、６６に固定されたものではなく、液晶表示装置
６に加わる振動等の外力によって移動し得る。ところ
が、基板６０に設けられた電極６５の間には窪みがあ
り、このため配向層６６にも窪み６６ａが生じる。ま
た、カラーフィルター５の各区画の間すなわち遮光膜５
１の上には窪みがあり、２番目および３番目に形成され
る区画の遮光膜５１の近傍には製造工程で必然的に生じ
る突起が存在し、このため、配向層５６の遮光膜５１近
傍には起伏５６ａが生じる。しかも、電極６５をカラー
フィルター５の区画に対向して配置する必要があるた
め、配向層６６の窪み６６ａと配向層５６の起伏５６ａ
が対向することになる。

【００１２】スペーサー７１が振動等の外力によって配
向層５６の起伏５６ａの窪みと配向層６６の窪み６６ａ
の間の位置まで移動すると、そのスペーサーはもはや２
つの配向層５６、６６に同時に当接することはできなく
なり、セルギャップを一定に保つ機能は失われる。ま
た、フィルター層５２には非対称な形状の区画が生じ、
その区画上ではスペーサー７１の分布が偏るためにセル
ギャップが不均一になる。さらにまた、形成の順序に応
じて区画ごとに突起の数や形状が異なるため、スペーサ
ー７１の数が区画間でも相違し、セルギャップは区画間
でも差異が生じる。

【００１３】セルギャップが一定でなくなると、液晶層
７０の厚さも当然一定でなくなり、その結果、透過する
光の量も変動してしまい、表示する画像の色やコントラ
ストにむらが生じることになる。このような理由によ
り、従来のカラーフィルターの製造方法では、高画質の
画像を表示する液晶表示装置を安定して提供することは
困難となっており、生産性を損なっていた。

【００１４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、フィルター層の区画の表面形状が略一定で、しか
も周辺部で光が干渉し難いカラーフィルター、およびそ
の簡便な製造方法を提供することを目的とする。また、
色やコントラストにむらがなく高画質の画像を表示する
液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、透光性の基板と、基板の表面に設けら
れた所定パターンの遮光膜と、遮光膜を境界とする複数
の区画に分割して基板の表面に設けられ、区画ごとに所
定の色の光を透過させるフィルター層とを有するカラー
フィルターの製造方法であって、遮光膜を形成した基板
の表面の全体に光または熱によって硬化する樹脂層を形
成し、所定パターンのマスクを用いて遮光膜で囲まれた
部位およびその部位に隣接する遮光膜の辺縁部の上にあ
る樹脂層を硬化させ、樹脂層の未硬化部分を除去して残
存部分をフィルター層の区画とする工程を複数回行うこ
とで、フィルター層の異なる色の光を透過させる区画を
順次形成するものにおいて、複数回行う工程のそれぞれ
で、その工程で形成するフィルター層の区画に隣接しな
い遮光膜の上にある樹脂層も硬化させて、残存させる。

【００１６】１つの工程で遮光膜上に残存させる樹脂層
と、他の工程で形成される区画の遮光膜の辺縁部上の部
位は重なり合って、遮光膜の両辺縁部の上に突起が形成
される。これらの突起は遮光膜のどの部位にも形成され
るから、フィルター層の各区画の表面形状は略一定にな
る。また、区画と区画の間が各区画の中央部よりも低い
窪みとなることもない。しかも、フィルター層の外縁に
位置する遮光膜の上には、光を反射し難い着色層が形成
されることになる。

【００１７】遮光膜は金属クロムで形成するとよい。ク
ロムは遮光性が高いため、薄く形成することができて加
工が容易である。しかも、クロムの遮光膜が薄くてもそ
の上のフィルター層に深い窪みは生じない。

【００１８】フィルター層の区画はストライプ状とする
とよい。フィルター層の区画を形成する際に用いるマス
クがきわめて簡素なパターンになる。

【００１９】複数回行う工程ごとに、樹脂層の残存部位
を異なる染料で染色することにより、フィルター層の異
なる色の光を透過させる区画を形成してもよく、複数回
行う工程ごとに、樹脂層に異なる顔料を含ませておくこ
とにより、フィルター層の異なる色の光を透過させる区
画を形成してもよい。すなわち、フィルター層の形成
に、染色法と分散法のいずれを採用してもよい。

【００２０】前記目的を達成するために、本発明ではま
た、透光性の基板と、基板の表面に設けられた所定パタ
ーンの遮光膜と、遮光膜を境界とする複数の区画に分割
して基板の表面に設けられ、区画ごとに所定の色の光を
透過させるフィルター層とを有し、遮光膜の上にフィル
ター層の異なる区画の辺縁部が隣接して位置するカラー
フィルターにおいて、遮光膜の上に、隣接して位置する
区画とは別の区画と同一成分の第３の層が存在するもの
とする。そして、第３の層と隣接して位置する区画とが
重なり合うようにする。

【００２１】遮光膜の辺縁部の上にはフィルター層の区
画の端部が存在するが、辺縁部と辺縁部の間の部位の上
に第３の層を存在させることで、その部位にフィルター
層の各区画の中央部よりも低い窪みが生じるのを防止す
ることができる。また、第３の層と遮光膜の辺縁部上に
位置するフィルター層の区画とを重ね合わせることで、
その部位に突起を形成することができる。第３の層は、
遮光膜に隣接しない区画と同一成分であり、その区画の
形成と同時に形成することが可能である。すなわち、こ
のカラーフィルターは上記の製造方法で製造することが
できる。フィルター層の外縁の遮光膜上には着色層が存
在することになり、外光の反射も低減される。

【００２２】本発明ではさらに、電極を形成された２枚
の保持板で液晶層を挟むとともに、２枚の保持板の間に
略一定の大きさのスペーサーを多数配置した液晶表示装
置において、２枚の保持板の一方として上記のカラーフ
ィルターを備えるようにする。

【００２３】一方の保持板であるカラーフィルターの遮
光膜の上には突起が存在するから、この部位が他方の保
持板の電極と電極の間の部位に対向しても、両部位間の
距離は他の部位における両保持板の距離と同程度以上に
なる。したがって、略全てのスペーサーが両保持板に同
時に当接するとともに、振動等の外力が加わった場合で
もスペーサーの移動が抑えられて、スペーサーが液晶表
示装置の全体にわたって均一に分布する。これにより、
２枚の保持板の間隔が一定に保たれて、すなわち液晶層
の厚さが均一になって、色やコントラストにむらが生じ
ない。また、表示画像の周辺に外光の反射等に起因する
線が現れることもなく、高画質の画像を表示することが
可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のカラーフィルタ
ー、その製造方法、および液晶表示装置について図面を
参照して説明する。図１に、本発明の一実施形態である
カラーフィルター１の製造工程を、その断面図により示
す。このカラーフィルター１はＲ、Ｇ、Ｂの３色の光を
透過させるものであり、同図の（ｇ）に示したように、
基板１０、ブラックマトリクスである遮光膜１１、フィ
ルター層１２、および保護層１４を備えている。

【００２５】フィルター層１２はＲ、Ｇ、Ｂの光をそれ
ぞれ透過させる多数の微小な区画１２Ｒ、１２Ｇ、１２
Ｂから成り、区画１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、図３
（ａ）に示したようにストライプ状に形成されている。
区画１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、染色法により個別に形
成する。区画１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの形成順序は任意
であるが、ここでは、この順序で形成する場合を例にと
って説明する。

【００２６】まず、無色透明なガラス製の基板１０の表
面に薄い遮光膜１１を格子状に形成する（ａ）。格子状
の遮光膜１１で囲われた各領域が１つの画素に対応す
る。遮光膜１１の材料としては遮光性の高いものであれ
ば何を用いてもよいが、このカラーフィルター１では、
遮光性が高い上、加工が容易な金属クロムを使用してい
る。また、遮光膜１１はどのような方法で形成してもよ
いが、ここでは、簡便な上に加工精度の高いフォトリソ
グラフィーを採用している。

【００２７】すなわち、基板表面全体にスパッタ法によ
ってクロムを付着させ、その上に光硬化性樹脂を塗着
し、マスクを用いて残存させる部位のみを感光させて、
未感光部分を除去する。そして、露出したクロムをエッ
チングにより除去し、さらに遮光膜上の硬化した樹脂を
除去する。こうして形成した遮光膜１１の厚さは０．１
μｍ程度である。

【００２８】次いで、フィルター層１２の区画１２Ｒ
を、フォトリソグラフィーと染色法を用いて、以下のよ
うに形成する（ｂ、ｃ）。遮光膜１１を形成した基板１
０の表面全体に、感光剤を含有する親水性の樹脂をスピ
ンコート法で塗着し、可染性の光硬化性樹脂層を形成す
る。親水性樹脂としては、例えば、ゼラチン、カゼイ
ン、フィッシュグリュー等の天然タンパク質、あるいは
ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等の合成高
分子を、また感光剤としては、重クロム酸塩、クロム酸
塩、ジアゾ化合物等を用いることができる。塗着する樹
脂層の厚さは０．５〜２．０μｍ程度とする。なお、こ
の厚さは通常の液晶表示装置で用いる透明電極の厚さと
同程度かそれ以上である。

【００２９】この樹脂層をプリーベークして流動しない
程度に硬化させた後、所定パターンのマスクＭを用いて
紫外線ＵＶ等に感光させて硬化させる。このとき、硬化
する部位が遮光膜１１の間隔よりもやや広い幅のストラ
イプ状となるように、一列に並んだ複数の遮光膜不存在
領域の上、これらの領域の間に位置する遮光膜１１の
上、および隣の列との間に位置する遮光膜１１の辺縁部
の上に存在する樹脂を感光させる。また、遮光膜１１の
うち区画１２Ｒのどれにも隣接しない部位、すなわち後
に形成する区画１２Ｇ、１２Ｂの間に位置する部位の上
に存在する樹脂１３Ｒ'をも感光させて硬化させる。そ
して、未感光の樹脂を除去する。これにより、区画１２
Ｒとなるストライプ状の樹脂層１２Ｒ'が残存するとと
ともに、これらの層から離れた位置にある遮光膜の上に
も樹脂層１３Ｒ’が残存する（ｂ）。

【００３０】こうして残存させた樹脂層１２Ｒ’および
１３Ｒ’を赤色染料を用いて染色し、固着処理を施した
後、ポストベークして安定化させる。これで、基板１０
の露出している一連の領域の上、各領域の間に位置する
遮光膜１１の上、およびそれらに連なる遮光膜１１の辺
縁部の上にＲ光を透過させる区画１２Ｒが形成され、同
時に、区画１２Ｒと同一成分の樹脂層１３Ｒが区画１２
Ｒと離れた遮光膜１１の上に形成される（ｃ）。区画１
２Ｒおよび樹脂層１３Ｒの上面は平坦になる。

【００３１】次いで、基板表面の全体に区画１２Ｒと略
同じ厚さで光硬化性樹脂を塗着し、区画１２Ｒ’および
樹脂層１３Ｒ’の形成時と同様の処理を施して、樹脂層
１２Ｇ’および樹脂層１３Ｇ’を残存させる（ｄ）。樹
脂層１３Ｇ’は、遮光膜１１のうち区画１２Ｇに隣接し
ない部位、すなわち既に形成した区画１２Ｒと後に形成
する区画１２Ｂの間に位置する部位の上に残存させる。

【００３２】次いで、緑色染料を用いて染色し、樹脂層
１２Ｇ’および１３Ｇ’をそれぞれ、区画１２Ｇおよび
樹脂層１３Ｇとする（ｅ）。ここで形成される区画１２
Ｇの区画１２Ｒ側の端部は、区画１２Ｒには直接重なら
ないが、その近傍に位置するため突起となる。区画１２
Ｇの反対側の端部は、遮光膜１１上に既に樹脂層１３Ｒ
が形成されているため、樹脂層１３Ｒ上に重なって高く
なり、突起となる。また、樹脂層１３Ｇが形成される遮
光膜１１の辺縁部上には既に区画１２Ｒの端部が存在す
るため、樹脂層１３Ｇは傾斜して突起となる。

【００３３】区画１２Ｇおよび樹脂層１３Ｇを形成した
後、同様にして、区画１２Ｂおよび樹脂層１３Ｂを形成
する（ｆ）。樹脂層１３Ｂは、遮光膜１１のうち区画１
２Ｂに隣接しない部位、すなわち既に形成した区画１２
Ｒ、１２Ｇの間に位置する部位の上に形成する。ここで
形成される区画１２Ｂの区画１２Ｒ側の端部は、遮光膜
１１上に既に樹脂層１３Ｇが形成されているため、樹脂
層１３Ｇ上に重なって高くなり、突起となる。同様に、
区画１２Ｂの区画１２Ｇ側の端部は、遮光膜１１上に既
に樹脂層１３Ｒが形成されているため、その上に重なっ
て突起となる。また、樹脂層１３Ｂは、区画１２Ｒと区
画１２Ｇの間隙を埋めるとともに、それらの端部に重な
って両側がやや高い突起となる。

【００３４】こうしてフィルター層１２を形成した後、
フィルター層１２の表面全体を覆うように、アクリル樹
脂、エポキシ樹脂等の耐熱性、耐薬品性に優れた透明な
樹脂を均一な厚さに塗着して保護層１４を形成し
（ｇ）、カラーフィルター１を完成させる。保護層１４
には、遮光膜１１の配列ピッチに等しいピッチで突起１
４ａが存在することになり、どの突起１４ａも略同じ高
さで中央部が僅かに窪んだ同様の形状となる。染色法で
形成したフィルター層は、光透過性が高く色純度も高い
ことで知られており、カラーフィルター１は良好な光透
過特性を示す。図１には現れていないが、フィルター層
１２の外縁となる区画の外側にもフィルター層１２を囲
むように幅が広い遮光層１１が額縁状に存在する。この
額縁状の遮光層１１とフィルター層１２は、その境界部
分において１画素あるいは数画素程度の重なり領域を持
つように形成している。そして、この重なり領域におけ
る遮光層１１の上には、樹脂層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ
のいずれかが単層で、より好ましくは他の樹脂層ととも
に２層以上に積層されて形成される。この重なり領域に
おける樹脂層は、上記の製造工程より明らかなように着
色しているため、外光が当たっても反射される光は僅か
になる。したがって、反射光に起因する線が額縁状に観
察されることを防止することができる。

【００３５】本発明の液晶表示装置の実施形態につい
て、単純マトリクス方式の装置を例にとって説明する。
図２に、本実施形態の液晶表示装置２の断面の一部を示
す。液晶表示装置２は、上記の方法で製造したカラーフ
ィルター１と基板２０の間に液晶層３０を封止して構成
されている。液晶層３０としては種々の特性の液晶を用
いることができるが、ここではＳＴＮ液晶を用いてい
る。また図示しないが、カラーフィルター１および基板
２０を挟むように、２枚の直交偏光板が配置されてい
る。

【００３６】カラーフィルター１と基板２０の間には、
液晶層３０と共に、セルギャップを一定に維持するため
に、略一定径の球状または柱状のガラスまたは樹脂製の
スペーサー３１が多数配置されている。なお、図２は、
薄い各層が明瞭になるように縦方向を伸張して示したも
のであり、円形であるスペーサー３１の断面が楕円形に
現れている。

【００３７】カラーフィルター１の保護層１４上には、
インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）から成る多数のストラ
イプ状の透明電極１５が、フィルター層１１のストライ
プ状の区画１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに対して直交する方
向に配設されており、さらに、保護層１４と透明電極１
５の全体を覆うように、配向層１６が形成されている。

【００３８】基板２０は無色透明なガラス製であり、そ
の液晶層３０側の面には、ＩＴＯ製の多数のストライプ
状の透明電極２５が、区画１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂと平
行な方向に配設されている。透明電極２５は、遮光膜１
１間の間隔に略等しい幅を有し、フィルター層１２の区
画１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに対向している。基板２０お
よび透明電極２５の表面全体には配向層２６が形成され
ている。

【００３９】透明電極１５および２５はそれぞれコモン
電極およびセグメント電極を成し、不図示の駆動回路よ
り電圧を印加される。コモン電極１５とセグメント電極
２５が対向する部位が液晶表示装置２の１つの画素とな
り、両電極１５、２５間に印加される電圧に応じて液晶
層３０の液晶分子の向きが変化する。これによって光の
透過と遮断が画素ごとに個別に制御され、カラー画像が
表示される。

【００４０】遮光膜１１の上に位置する配向層１６の部
位は、保護層１４と同様に、中央部がやや窪んだ突起１
６ｂとなり、配向層１６の突起１６ｂは全て略同一の高
さおよび形状となっている。逆に、配向層２６のうち透
明電極２５の間に位置する部位は、略一定の深さおよび
形状の窪み２６ａとなっている。突起１６ｂと窪み２６
ａは対向する位置に存在する。

【００４１】フィルター層１２の厚さと透明電極２５の
前述の厚さの関係から、突起１６ｂと窪み２６ａの距離
は、他の部位すなわち透明電極２５が存在する部位にお
ける配向層１６と配向層２６の距離と同程度またはそれ
以上になり、スペーサー３１の移動は制限される。この
ため、フィルター層１２の各区画上でのスペーサー３１
の位置に偏りが生じ難く、また、全ての区画上にスペー
サー３１が均等に分布して、液晶表示装置２の全体にわ
たってセルギャップが略一定に保たれる。

【００４２】カラーフィルター１を備えた本発明の液晶
表示装置２と、従来の方法の如く遮光膜１１上に樹脂層
１３Ｒ、１３Ｇおよび１３Ｂを残存させることなく製造
したカラーフィルターを備えた液晶表示装置を、同一条
件の振動テストに付して、レタデーションΔｎｄの変化
と有効に機能するスペーサーの残存率を調べた結果を、
それぞれ表１および表２に掲げる。レターデーションΔ
ｎｄはセルギャップｄと屈折率異方性Δｎの積であり、
液晶の重要なパラメータである。ここでは、直接の測定
が困難なセルギャップの評価を、光学的に測定が可能な
レタデーションで行ったものである。これらの表におい
て、レタデーションは、テストに用いた装置それぞれに
ついて比較的大きな変化が生じた部位の測定値であり、
スペーサーの残存率は、それらの部位に含まれる１２の
区画上のスペーサーの総数より算出した値である。

【００４３】図５に示した従来の装置と同様の構成の比
較例の装置では、変化の大きい部位のレタデーションの
低下は平均で３．３ｎｍにも達し、これらの部位では色
にもコントラストにも明瞭なむらが生じた。スペーサー
の残存率は平均で３５％であり、大半のスペーサーがセ
ルギャップの維持に寄与しなくなった。

【００４４】これに対し本発明の液晶表示装置２では、
比較的大きな変化が生じた部位でも、レタデーションの
低下は０．９〜１．９ｎｍ、平均で１．４ｎｍであり、
比較例の半分以下に抑えられた。目視ではこれらの部位
に色むらあるいはコントラストむらはほとんど認められ
ず、良好な表示品位が保たれた。これらの部位における
スペーサーの残存率は平均で８５％程度であり、振動が
加わった後でも大部分のスペーサーがセルギャップの維
持に寄与している。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】数値としては示さないが、液晶表示装置２
では、フィルター層１２の周囲での外光の反射が僅かに
なるため、反射光に起因する線は観察されなかった。

【００４８】以上説明したように、本発明のカラーフィ
ルターを備えた液晶表示装置では、外力が加わった場合
でもスペーサーの移動を抑制し、また、セルギャップの
維持機能を失うスペーサーを低減させることができる。
このため、振動等が加わり易い悪条件での使用において
も、高画質の画像を表示することが可能である。また、
異なるロットで製造された液晶表示装置であってもセル
ギャップが略一定に保たれるため、装置製造の歩留まり
も向上する。

【００４９】しかも、本発明のカラーフィルターの製造
方法では、フィルター層の各区画の形成に用いるマスク
が僅かに複雑になるだけであって、従来の方法と全く同
じ手順、同じ工程数となるから、カラーフィルターの製
造効率が低下することもない。

【００５０】なお、ここでは染色法によってフィルター
層を形成したが、フィルター層は分散法によって形成す
ることもできる。その場合、各区画の形成に際して、そ
の区画で透過させようとする光の色に応じた顔料をあら
かじめ樹脂に含ませておく。当然、染色工程は省略す
る。染色法、分散法のどちらを採用する場合でも、フィ
ルター層を構成する樹脂としては、例示した光硬化性の
ものに限らず、熱硬化性樹脂を用いても構わない。

【００５１】また、フィルター層のＲ、Ｇ、Ｂの区画を
図３（ａ）の如くストライプ状に形成する場合を例にと
って説明したが、本発明のカラーフィルターの製造方法
は、図３（ｂ）のように、Ｒ、Ｇ、Ｂの矩形の区画を縦
方向と横方向にそれぞれ交互に形成してモザイク状とす
る場合や、そのような矩形の区画を１ラインごとに半区
画分ずつずらす場合にも適用することができる。要は、
各区画の形成に際して、その区画に直接隣接しない遮光
膜の上にもその区画と同一成分の層を形成することにあ
る。

【００５２】フィルター層の各区画に何色の光を透過さ
せるかの設定も任意であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の補色
であるシアン（Ｃ）、マジェンダ（Ｍ）、黄（Ｙ）、あ
るいは他の色を透過させるようにしてもよい。組み合わ
せる光源をはじめとする他の要素やカラーフィルターの
用途等を考慮して定めればよい。

【００５３】液晶表示装置も、単純マトリクス方式のも
のだけでなく、他の駆動方式を採用した装置としても構
わない。例えば、トランジスタ等の能動素子を画素ごと
に備えたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置とし
てもよい。

【００５４】

【発明の効果】請求項１のカラーフィルターの製造方法
によるときは、フィルター層の各区画の表面形状が略一
定であるカラーフィルターを得ることができる。しか
も、従来の製造方法と比べて、工程数が増加したり各工
程が複雑になったりすることがなく、高い製造効率を維
持できる。

【００５５】請求項２のカラーフィルターの製造方法で
は、遮光膜の形成が容易であり、この特長を生かしつつ
高性能のカラーフィルターを提供することができる。

【００５６】請求項３のカラーフィルターの製造方法で
は、簡素なパターンのマスクを用いてフィルター層の区
画を形成することができるため、製造効率が高い。基板
とマスクとの位置合わせも容易である。

【００５７】請求項４のカラーフィルターの製造方法で
は、光の透過性が高く色調が鮮やかであるという染色法
の特長が生かされる。

【００５８】請求項５のカラーフィルターの製造方法で
は、比較的工程数が少ないという分散法の特長が生かさ
れる。

【００５９】請求項６や請求項７のカラーフィルター
は、フィルター層の各区画の表面形状が略一定で高品質
のフィルターとなる。

【００６０】請求項８の液晶表示装置は、振動等の外力
を受けたときでも色やコントラストにむらが生じること
がなく、使用条件にかかわらず長期にわたって高画質の
画像を表示することができる。しかも、表示画像の周辺
に外光の反射に起因する線が額縁状に現れることもな
く、表示品位がきわめて高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態であるカラーフィルター
の構成およびその製造工程を模式的に示す断面図。

【図２】 本発明のカラーフィルターを備えた液晶表示
装置の構成を模式的に示す断面図の一部。

【図３】 フィルター層の各区画の配設パターンの代表
的な例を示す図。

【図４】 従来のカラーフィルターの構成およびその製
造工程を模式的に示す断面図。

【図５】 上記方法で製造した従来のカラーフィルター
を備えた液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図の一
部。

【符号の説明】

１ カラーフィルター ２ 液晶表示装置 １０ 基板 １１ 遮光膜（ブラックマトリクス） １２ フィルター層 １２Ｒ 赤色光透過区画 １２Ｇ 緑色光透過区画 １２Ｂ 青色光透過区画 １３Ｒ 赤色光透過層 １３Ｇ 緑色光透過層 １３Ｂ 青色光透過層 １４ 保護層 １５ 透明電極（コモン電極） １６ 配向層 １６ｂ 配向層突起 ２０ 基板 ２５ 透明電極（セグメント電極） ２６ 配向層 ２６ａ 配向層窪み ３０ 液晶層 ３１ スペーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 征史 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥 取三洋電機株式会社内 (72)発明者 浦林 敏彦 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥 取三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−134108（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−97202 （ＪＰ，Ａ) 特開 平９−203807（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−268292（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/20 101 G02F 1/1335 505

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性の基板と、前記基板の表面に設け
   られた所定パターンの遮光膜と、前記遮光膜を境界とす
   る複数の区画に分割して前記基板の表面に設けられ、区
   画ごとに所定の色の光を透過させるフィルター層とを有
   するカラーフィルターの製造方法であって、遮光膜を形
   成した基板の表面の全体に光または熱によって硬化する
   樹脂層を形成し、所定パターンのマスクを用いて遮光膜
   で囲まれた部位および該部位に隣接する遮光膜の辺縁部
   の上にある樹脂層を硬化させ、樹脂層の未硬化部分を除
   去して残存部分をフィルター層の区画とする工程を複数
   回行うことで、フィルター層の異なる色の光を透過させ
   る区画を順次形成するものにおいて、 前記複数回行う工程のそれぞれで、その工程で形成する
   フィルター層の区画に隣接しない遮光膜の上にある樹脂
   層も硬化させて、残存させることを特徴とするカラーフ
   ィルターの製造方法。
2. 【請求項２】 前記遮光膜を金属クロムで形成すること
   を特徴とする請求項１に記載のカラーフィルターの製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記フィルター層の区画をストライプ状
   とすることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィル
   ターの製造方法。
4. 【請求項４】 前記複数回行う工程ごとに、樹脂層の残
   存部位を異なる染料で染色することにより、フィルター
   層の異なる色の光を透過させる区画を形成することを特
   徴とする請求項１に記載のカラーフィルターの製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記複数回行う工程ごとに、樹脂層に異
   なる顔料を含ませておくことにより、フィルター層の異
   なる色の光を透過させる区画を形成することを特徴とす
   る請求項１に記載のカラーフィルターの製造方法。
6. 【請求項６】 透光性の基板と、前記基板の表面に設け
   られた所定パターンの遮光膜と、前記遮光膜を境界とす
   る複数の区画に分割して前記基板の表面に設けられ、区
   画ごとに所定の色の光を透過させるフィルター層とを有
   し、前記遮光膜の上に前記フィルター層の異なる区画の
   辺縁部が隣接して位置するカラーフィルターにおいて、 前記遮光膜の上に、前記隣接して位置する区画とは別の
   区画と同一成分の第３の層が存在することを特徴とする
   カラーフィルター。
7. 【請求項７】 前記第３の層は前記隣接して位置する区
   画と重なり合っていることを特徴とする請求項６に記載
   のカラーフィルター。
8. 【請求項８】 電極を形成された２枚の保持板で液晶層
   を挟むとともに、前記２枚の保持板の間に略一定の大き
   さのスペーサーを多数配置した液晶表示装置において、
   前記２枚の保持板の一方として請求項６または請求項７
   に記載のカラーフィルターを備えることを特徴とする液
   晶表示装置。