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

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 Download PDF

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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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