JP3565291B2 - 液晶表示器用カラーフィルタ基板およびそれを用いた液晶表示器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示器用カラーフィルタ基板およびその製造方法ならびに液晶を用いた液晶表示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラーフィルタ基板は、透明基板上にブラックマトリックスを所定箇所に配置・形成した後、透明基板上に赤色（Ｒ）、緑（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタ層を染色法、電着法、印刷法、顔料分散法等によりパターン状に形成している。さらに、通常、このカラーフィルタ層の上にカラーフィルタ層を保護するとともに、平面平坦度を向上させるためにトップコート層が形成される。このものはＯＰ層とも呼ばれる。そして、このトップコート層の上に透明導電膜層が形成されてカラーフィルタ基板が構成される。
【０００３】
さらに、このカラーフィルタ基板と、この基板に対向するように対向基板を設け、これらの接合によって構成される隙間に液晶を封入することにより液晶表示器が構成される。このような液晶表示器においては、前記液晶封入のための隙間をほぼ一定に保つためにスペーサと呼ばれる粒子を基板間に散布している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の液晶表示器の技術において、スペーサ形成のためだけの工程を設けることは、生産性を考慮した場合、非常にマイナス面が大きく、スペーサを散布するという工程そのものの見直しがなされている。また、従来のものは粒子のスペーサそのものが光りを分散する性質を有するために、スペーサに光りが当たって光りが散乱し、光学特性に悪影響を及ぼすという問題もある。
【０００５】
このような技術に関連して、特開平６−１７４９１５号公報には、スペーサ機能を有する間隙ブラック部を形成する旨が開示されているが、結局のところ、従来のスペーサ散布工程を間隙ブラック部を形成する工程に変えただけにすぎず、基本的に工程を減らすことはできない。また、スペーサ機能を有する間隙ブラック部のすべての高さを均一にすることも困難といえる。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、従来のスペーサ形成だけの工程を省いて、カラーフィルタ層を形成するときに同時にスペーサ機能を有する凸部を形成し、工程の簡略化を図ることにある。また、透明電極形成の際に、対向する透明電極の短絡を防止できる凸部構造を提供することにある。また、光学的特性の乱れが生じないスペーサ機能を有する凸部を形成することにある。また、スペーサ機能を有する凸部の高さの均一化を図ることにある。加えて、載置安定性のある凸部を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するめに、本発明の液晶表示器用カラーフィルタ基板は、透明基板と、この透明基板の上に形成されて画素を構成するカラーフィルタ層と、このカラーフィルタ層の上に形成された透明導電膜とを有する液晶表示器用カラーフィルタ基板において、前記カラーフィルタ層は、各着色材料からなる画素と、部分的に少なくともＲ，Ｇ，Ｂの３色の着色材料を積層することによって積層形成された略均一高さの凸部を複数備え、前記略均一高さの凸部は、画素を構成する１つの色のカラーフィルタ層と、その上に積層された他の２色の着色材料片（凸部片）を有し、２色の着色材料片（凸部片）のうち少なくとも上方に位置する一つは逆台形状の着色材料片として構成される。
【０００８】
また、本発明において、前記凸部を構成する各々の着色材料の厚さは、ほぼ等しく設定されてなるように構成される。
また、本発明において、前記略均一高さの凸部は、あらかじめ基材上に着色材料を形成した転写フィルムを透明基板の上に重ね合わせ、しかる後、基材を剥離して着色材料を透明基板の上に転写する転写操作を繰り返し、すくなくとも３色の着色材料の積み重ねにより形成されており、凸部の上方の着色材料の面積の方が下方の着色材料の面積よりも小さいか等しくなるように設定されてなるように構成される。
また、本発明において、３色の着色材料の積み重ねにより凸部を形成するに際し、第２色目または第３色目を形成する際に現像時間をオーバー気味にして、第２色目または第３色目の着色材料片の断面が逆台形状に形成されてなるように構成される。
また、本発明において、前記カラーフィルタ層は、各着色ラインから構成されるストライプ型の画素を有し構成される。
また、本発明において、前記１つの色のカラーフィルタ層の上に積層された他の２色の着色材料片（凸部片）は、ともに逆台形状をしてなるように構成される。
また、本発明において、前記略均一高さの凸部は、画素の上に形成されてなるように構成される。
【０００９】
また、本発明の液晶表示器は、前記液晶表示器用カラーフィルタ基板と、複数の電極を有する基板とを、液晶表示器用カラーフィルタ基板に形成された略均一高さの凸部を介して接合し、凸部により形成された隙間に液晶材料を封入することによって構成される。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１に示されるように、本発明の液晶表示器用カラーフィルタ基板１（以下、単に、「カラーフィルタ基板１」と称す）は、透明基板１１と、この透明基板１１の上に形成されて画素を構成するカラーフィルタ層（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））と、このカラーフィルタ層の上に形成された透明導電膜層４１とを有している。そして、前記のカラーフィルタ層は、各着色材料からなる画素と、部分的に少なくとも３色の着色材料を積層することにより形成された略均一高さの凸部７を備えている。
【００１２】
図１の例において、凸部７は、青色（Ｂ）の着色材料と、この上に順次形成された緑色（Ｇ）の凸部片（着色材料（片））Ｇ’と、赤色（Ｒ）の凸部片（着色材料（片））Ｒ’とからなっている。
【００１３】
そして、当該凸部７を形成する着色材料の一つは、その断面が逆台形状の着色材料片である。本実施例の場合、緑色（Ｇ）の凸部片（着色材料（片））Ｇ’と、赤色（Ｒ）の凸部片（着色材料（片））Ｒ’が、それぞれ、断面逆台形状の着色材料片となっている。このような形状とすることにより、カラーフィルタ基板側に透明導電膜層４１をスパッタリングにより形成する際に、逆台形の顎の部分が影となって成膜されにくい部分ができる。これによって、透明導電膜層４１と凸部７上の透明導電膜層４１ａとが接続される心配がなくなり、後述する液晶表示器形成のための対向基板の透明導電膜とのショートが確実に防止できる。もちろん、この場合には凸部７のマスキング処理は必要とされず、透明導電膜層４１と凸部７上の透明導電膜層４１ａが同時に形成される。
【００１４】
また、凸部７を構成する各々の着色材料の厚さは、ほぼ等しい厚さとされるために、凸部７の厚さ自体の均一性も保証される。凸部７の具体的形成方法については後述する。
【００１５】
なお、通常、各画素を構成するカラーフィルタ層の間には、図１に示されるようにブラックマトリックス２１が所定のパターンで形成され、さらに、カラーフィルタ層の上には、カラーフィルタ層を保護するとともに、平面平坦度を向上させるためにトップコート層３１（ＯＰ層とも呼ばれる）が通常形成される。
【００１６】
本発明において、カラーフィルタ層（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および凸部７は、いわゆる転写法等によって形成され、通常、フォトリソグラフィ技術を用いてパターン形成している。すなわち、あらかじめ基材上に感光性を付与した着色材料を形成した転写フィルムを準備し、このものを透明基板１１の上に重ね合わせ（必要の応じて熱および圧をかける）、露光・現像し、しかる後、基材を剥離して着色材料を透明基板１１の上に転写する転写操作が繰り返して行われる。特に、凸部７形成のためにはすくなくともＲ，Ｇ，Ｂの３色の着色材料の積み重ねが行われる。もっとも、すでにカラーフィルタパターンを形成してある型押し部材で転写フィルムを押圧して着色材料を透明基板に転写する型押し転写法を用いた場合には、単に着色材料を転写させるだけであるからフォトリソグラフィ技術は不要である。また、このように３色の着色材料の積み重ねにより形成されてる凸部７の構成部材（着色材料）は、凸部７の上方の着色材料の面積の方が下方の着色材料の面積よりも小さいか、あるいは等しいようにすることが好ましい。すなわち、凸部７を形成する第１色目の上に第１色目より面積が小さいか等しい第２色目を形成し、さらに第２色目の上に第２色目より面積が小さいか等しい第３色目を形成する。このような構成とすることにより、凸部７のぐらつきがなくなり設置安定性が向上する。また、図７に示されるような、凸部７の形成の際に発生し得る『空気のとりこみ』という問題もなくなる。
【００１７】
いずれにしても、本発明において、転写フィルムを用いた場合には、着色材料の厚みは転写フィルムに着色材料を形成した時に決定されるので、例えば、スピンコーターで着色材料を塗布するよりは正確に着色材料の厚みを決めることができる。つまり、凸部７の高さを正確に決めることができる。また、さらに、高価な着色感光剤をスピンコーター（回転塗布法）で基板に塗布する方法と比べて、転写法は、着色感光剤を回転により飛散させて捨ててしまうという問題がなく、コスト面で有利なこと、基板の側面や裏面に感剤が塗布されることがなく、後工程での異物不良発生の心配がない等の優れた利点がある。
【００１８】
図６には、カラーフィルタの代表的な基本配置図が示される。モザイク型、ストライプ型、トライアングル型、４画素配置型である。この基本配置図に基づいて上記凸部７を形成する実施例を以下に説明する。
【００１９】
図２に示されるように、まず、透明基板上に着色材料として青色（Ｂ）のストライプを形成する。
【００２０】
次いで、図３に示されるように、透明基板上に着色材料として緑色（Ｇ）のストライプを形成する。ここでは、凸部７を最終的に、青色（Ｂ）の領域に形成させるために、本来の緑色（Ｇ）のストライプに加えて、緑色（Ｇ）の凸部片（着色材料片）Ｇ’を緑色（Ｇ）の青色（Ｂ）ストライプの上の所定箇所に形成しておく（図示の例では４つ）。
【００２１】
次いで、図４に示されるように、透明基板上に着色材料として赤色（Ｒ）のストライプを形成する。ここでは、本来の赤色（Ｒ）のストライプに加えて、赤色（Ｒ）の凸部片（着色材料片）Ｒ’を、緑色（Ｇ）の凸部片（着色材料片）Ｇ’の上に形成する。これによって凸部片（着色材料片）Ｇ’は、凸部片（着色材料片）Ｒ’によって覆われる。なお、図面（特に、図４）の見方として、点線の引き出し線によって引き出されている凸部片は最上部に位置するのではなく、覆われた状態にあり、また、実線の引き出し線によって引き出されている凸部片は最上部に位置することを意味する。
【００２２】
このような一連の操作により、凸部７が、カラーフィルタ層を構成する着色材料（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の形成に伴って青色（Ｂ）の領域に形成される。この状態の全体断面図が図５に示される。この凸部７は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色積層となるので、黒点となる。しかしながら、実際は微小な点となるので実用上は全く問題とならない（図面では凸部７をわかりやすくするために、拡大して書いている）。また、各着色材料（片）の厚さは、前述したように一定厚のものを用いる。そのため、転写法における凸部７の高さもすべて極めて均一性の良いものとなる。
【００２３】
そして、通常、前述したようにこのカラーフィルタ層の上にカラーフィルタ層を保護するとともに、表面平坦度を向上させるためにトップコート層３１を形成する。さらにこの上に、透明導電膜層４１（ＩＴＯ）が形成されてカラーフィルタ基板が構成される。なお、図１に示されるように凸部７の上にも、トップコート層３１ａ、透明導電膜層４１ａが形成される。かかるトップコート層３１，３１ａ、や透明導電膜層４１，４１ａは、一般に、スパッタ法等によって形成されるのであるが、前述したように、凸部７を形成する着色材料片（凸部片）の断面形状が逆台形状となっているために透明導電膜層４１と凸部７上の透明導電膜層４１ａとが接続される心配がなくなる。特に、逆台形状の凸部を２段重ねにしていることで、確実に透明導電膜層４１と透明導電膜層４１ａとを分離することができる。
【００２４】
本実施例においては、緑色（Ｇ）の凸部片Ｇ’および赤色（Ｒ）の凸部片Ｒ’を転写法によって形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて露光・現像してパターン形成する際に、現像を、オーバー現像気味にすると凸部片Ｇ’およびＲ’の断面形状が逆台形状に形成できる。
【００２５】
このように形成された液晶表示器用カラーフィルタ基板１を用い、特に、図示はしないが、この基板上に形成された略均一高さの凸部７を介して、新たに複数の電極を有す基板とを、接合し、凸部７により形成された隙間に液晶材料を封入することにより液晶表示器が形成される。封入される液晶材料としては、公知の種々の材料が用いられる。なお、着色層の平滑さが問題とならない範囲にできればトップコート層３１，３１ａは省いてもよい。
【００２６】
【発明の作用および効果】
以上、詳述したように、本発明におけるスペーサ機能を有する凸部７は、カラーフィルタ層を構成する着色材料（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））の形成に伴って形成され、しかも、該凸部を形成する着色材料の一つは、逆台形状の着色材料片であるように構成される。また、いわゆる転写法によって形成される。
【００２７】
従って、従来のスペーサ形成だけの工程を省くことができる。また、透明電極形成の際に、対向する透明電極の短絡を防止できる。また、従来、発生していた光学的特性の乱れも防止できる。また、スペーサ機能を有する凸部の高さの均一化も極めて簡単に実現できる。加えて、載置安定性のある凸部を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示器用カラーフィルタ基板の概略断面図である。
【図２】液晶表示器用カラーフィルタ基板の製造過程の一工程を示す平面図である。
【図３】液晶表示器用カラーフィルタ基板の製造過程の一工程を示す平面図である。
【図４】液晶表示器用カラーフィルタ基板の製造過程の一工程を示す平面図である。
【図５】カラーフィルタ層形成時の基板断面図である。
【図６】カラーフィルタの代表的な基本配置図である。
【図７】比較説明のための液晶表示器用カラーフィルタ基板の概略断面図である。
【符号の説明】
１…液晶表示器用カラーフィルタ基板
７…凸部
１１…透明基板
２１…ブラックマトリックス
４１，４１ａ…透明導電膜層
Ｒ，Ｇ，Ｂ…カラーフィルタ層（着色材料）
Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’…凸部片（着色材料（片））

Claims (8)

1. 透明基板と、この透明基板の上に形成されて画素を構成するカラーフィルタ層と、このカラーフィルタ層の上に形成された透明導電膜とを有する液晶表示器用カラーフィルタ基板において、
   前記カラーフィルタ層は、各着色材料からなる画素と、部分的に少なくともＲ，Ｇ，Ｂの３色の着色材料を積層することによって積層形成された略均一高さの凸部を複数備え、
   前記略均一高さの凸部は、画素を構成する１つの色のカラーフィルタ層と、その上に積層された他の２色の着色材料片（凸部片）を有し、２色の着色材料片（凸部片）のうち少なくとも上方に位置する一つは逆台形状の着色材料片であることを特徴とする液晶表示器用カラーフィルタ基板。
2. 前記凸部を構成する各々の着色材料の厚さは、ほぼ等しく設定されてなる請求項１に記載の液晶表示器用カラーフィルタ基板。
3. 前記略均一高さの凸部は、あらかじめ基材上に着色材料を形成した転写フィルムを透明基板の上に重ね合わせ、しかる後、基材を剥離して着色材料を透明基板の上に転写する転写操作を繰り返し、すくなくとも３色の着色材料の積み重ねにより形成されており、凸部の上方の着色材料の面積の方が下方の着色材料の面積よりも小さいか等しくなるように設定されてなる請求項１または請求項２に記載の液晶表示器用カラーフィルタ基板。
4. ３色の着色材料の積み重ねにより凸部を形成するに際し、第２色目または第３色目を形成する際に現像時間をオーバー気味にして、第２色目または第３色目の着色材料片の断面が逆台形状に形成されてなる請求項３記載の液晶表示器用カラーフィルタ基板。
5. 前記カラーフィルタ層は、各着色ラインから構成されるストライプ型の画素を有し構成されてなる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶表示器用カラーフィルタ基板。
6. 前記１つの色のカラーフィルタ層の上に積層された他の２色の着色材料片（凸部片）は、ともに逆台形状をしてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の液晶表示器用カラーフィルタ基板。
7. 前記略均一高さの凸部は、画素の上に形成されてなる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液晶表示器用カラーフィルタ基板。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の液晶表示器用カラーフィルタ基板と、複数の電極を有する基板とを、液晶表示器用カラーフィルタ基板に形成された略均一高さの凸部を介して接合し、凸部により形成された隙間に液晶材料を封入することを特徴とする液晶表示器。

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