JP3634925B2 - 液晶表示用カラーフィルタ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶表示装置のガラス基板に設けられるカラーフィルタ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置は、卓上型機器等の小型表示手段を中心として開発されてきたが、近年、表示のカラー化、大画面化及び高精細化の要請に伴い、そのガラス基板上に形成されるＩＴＯ膜による透明電極の抵抗値が高くなる傾向にあり、そのため特に、単純マトリックス液晶のＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式等においては、クロストーク等の発生で画質が劣化する問題があった。これに対して、低抵抗化するために透明電極の膜厚を厚く形成したり、あるいは透明電極に沿って補助電極を形成する構造等が検討されている。なお、カラー液晶表示装置に使用されるカラーフィルタには、画素電極以外の領域の不要な光を遮断する働きを有し、高コントラストを得るために格子状のブラックマトリックス層が形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低抵抗化するために従来のＩＴＯ膜による透明電極の膜厚を厚く形成することは、ガラス基板上の段差が大きくなり、後工程の膜形成等に支障が生じたり、透過率が低下したり、コスト高になる欠点があった。また、透明電極に沿って補助電極を形成する構造では、開口率が低下したり、コスト高になる欠点があった。
【０００４】
そこで本発明は、ガラス基板上に形成する透明電極を安価に低抵抗化でき、大画面化に適した液晶表示用カラーフィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示用カラーフィルタは、ガラス基板上に画素となる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色のカラーフィルタ層をパターン形成し、このカラフィルタ層の間にブラックマトリックス層を形成し、そのカラーフィルタ層の上に透明電極層を形成した液晶表示用カラーフィルタにおいて、前記ブラックマトリックス層は、導電性膜からなり、透明電極層と並行する同方向の格子状パターン間に隙間を設けて電気的に互いに絶縁されたパターンに形成され、この絶縁されたパターンにそれぞれ対応する前記透明電極層を電気的に接続し、前記隙間は前記格子状パターンの交点に対応する部分に細長い矩形状の切り欠き部を設けた形状に形成されていることを特徴とするものである。導電性膜からなり、電気的に互いに絶縁されたパターンのブラックマトリックス層を透明電極層に電気的に接続することで、安価に低抵抗化される。
【０００６】
また、本発明の液晶表示用カラーフィルタの製造方法は、ガラス基板上に導電性膜により格子状で同方向の格子状パターン間に、該格子状パターンの交点に対応する部分に細長い矩形状の切り欠き部を設けた形状に形成された隙間を設けて互いに絶縁されたパターンを形成するブラックマトリックス層を形成する工程と、前記ブラックマトリックス層の絶縁されたパターン間に画素となる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色のカラーフィルタ層をパターン形成する工程と、前記カラーフィルタ層の上に透明電極層を形成するとともに、前記絶縁されたパターンに電気的に接続する透明電極層を形成する工程とを備えることを特徴とするものである。透明電極層との接続をカラーフィルタ層の間の全てにおいて行うため電気的接続が確実になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図示の実施形態により具体的に説明する。図１は本発明実施形態の液晶表示用カラーフィルタを説明する断面図、図２は本発明実施形態の液晶表示用カラーフィルタを説明する平面図である。なお、図１は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、また、図２においてブラックマトリックス層をハッチングした実線、カラーフィルタ層を一点鎖線、透明電極層を点線で示している（以下、図４においても同様である）。
【０００８】
これらの図において、本実施形態の液晶表示用カラーフィルタ１０は、ガラス基板１１上にパターン形成された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）３色のカラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、カラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の間に格子状に形成されたブラックマトリックス層１３と、カラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の上にストライプ状に形成された透明電極層１４とを備えており、このブラックマトリックス層１３は、導電性を有する、例えば、ブラック膜であるクロム（Ｃｒ）膜１３ａの上に金（Ａｕ）等の導電性金属膜１３ｂが形成された構造からなり、かつ透明電極層１４と並行する同方向のパターン間に隙間１５を設け電気的に互いに絶縁されたパターンに形成され、これら絶縁されたパターンにそれぞれ対応する透明電極層１３が電気的に接続された構造のものである。
【０００９】
図３は本発明実施形態の液晶表示用カラーフィルタ製造工程を説明する図である。
【００１０】
まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１１上に、例えば、１０００Å程度の膜厚のクロム（Ｃｒ）膜１３ａを真空蒸着法やスパッタリング法により形成し、続いて図３（ｂ）に示すように、クロム膜１３ａ上に、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニュウム（Ａｌ）等の材料からなる導電性金属膜１３ｂを１０００Å程度の膜厚に形成する。この導電性金属膜１３ｂは、真空蒸着法やメッキ法でも形成されるが、焼成ペーストにより密着性よく低コストに形成される。例えば、本実施形態においては、金の焼成ペーストをクロム膜１３ａ上に所定の必要な膜厚に塗布し、３００〜５８０℃程度の高温処理することにより成形された。
【００１１】
次に、図３（ｃ）に示すように、クロム膜１３ａ及び導電性金属膜１３ｂをホトレジストをマスクに用いてエッチングし、ブラックマトリックス層１３としての格子状パターンを形成する。このパターンは、例えば、図２に示すように、後に形成される透明電極層１４に並行する同方向のパターン間に小さい隙間１５を設け電気的に互いに絶縁されたパターンに形成する。
【００１２】
次に、図３（ｄ）に示すように、格子状のブラックマトリックス層１３の格子パターンの間に、画素となる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）３色のカラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が、例えば、分散法、染色法、印刷法あるいは電着法等により通常必要とされる膜厚に形成される。ここで、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のパターン配置は、例えば、モザイク型、トライアングル型、ストライプ型等各種あるが、本実施形態ではストライプ型にパターン形成されている。
【００１３】
次に、図３（ｅ）に示すように、透明電極層１３及びカラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の上に、例えば、厚さが４０００Å程度の膜厚にＩＴＯ膜等からなる透明電極層１４が形成され、続いて、図３（ｆ）に示すように、ストライプ状にパターン形成される。これによりカラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の上に形成されたストライプ状の透明電極層１４は、それぞれ同方向に形成されたブラックマトリックス層１３の互いに絶縁されたパターンの導電性金属膜１３ｂに電気的に接続される。
【００１４】
上記構成の液晶表示用カラーフィルタ１０によれば、カラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の間に形成されたブラックマトリックス層１３が、クロム膜１３ａ及び金等の導電性金属膜１３ｂから形成され、かつストライプ状に形成された透明電極層１４と並行する同方向のパターン間に隙間１５を設けて電気的に互いに絶縁したパターンに形成し、この絶縁されたパターンにそれぞれ対応する透明電極層１４を電気的に接続したことで、透明電極層１４に抵抗値の低いブラックマトリックス層１３が並列に設けられるため低抵抗化になる。この実施形態では、従来の透明電極層単体での抵抗値が、例えば、４Ω／ｃｍ２程度であったものが、膜厚を従来と同程度でにしても１Ω／ｃｍ２程度まで低抵抗化を実現できるようになった。ここで、ブラックマトリックス層１３は、パターン間に隙間１５を設けているが、この隙間１５は電気的に絶縁するに十分に小さいものでよく、高コントラストを得る機能に支障はない。さらに、本実施形態の製造方法によれば、ブラックマトリックス層１３をクロム膜１３ａ及び金等の導電性金属膜１３ｂの２層に形成し、導電性金属膜１３ｂを金等の焼成ペーストにより形成しているため成形が簡単で安価になり、かつ透明電極層１４との接続をカラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の間の全てにおいて行うため電気的接続が確実になる。したがって、透明電極層１４を従来と同程度の膜厚に形成しても、導電性を有するブラックマトリックス層１３に接続することで、低抵抗化を安価に行うことができ、透過率を低下させたり、開口率を低下させることなく、大画面化に適した液晶表示用カラーフィルタを製造することができる。
【００１５】
図４は本発明の他の実施形態の液晶表示用カラーフィルタを説明する平面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。なお、前記実施形態に対応する部分は同一の符号を記す。
【００１６】
この実施形態の液晶表示用カラーフィルタ２０は、透明電極層１４に直交する方向にカラーフィルタ層１２（Ｒ，Ｇ，Ｂ）がストライプ型にパターン形成されており、前記実施形態と同様にクロム膜２１ａ及び金等の導電性金属膜２１ｂからなるブラックマトリックス層２１は、透明電極層１４と並行する同方向のパターン間に他の形状の隙間２２を設け電気的に互いに絶縁されたパターンに形成され、これら絶縁されたパターンにそれぞれ対応する透明電極層１３が電気的に接続された構造のものである。この隙間２２は、格子状の交点に対応する部分に細長い矩形状の切り欠き部を設けた形状に形成されている。
【００１７】
上記構成の液晶表示用カラーフィルタ２０によれば、上記実施形態と同様に透明電極層１４を導電性を有するブラックマトリックス層１３に接続することで、低抵抗化を安価に行うことができ、透過率を低下させたり、開口率を低下させることなく、大画面化に適した液晶表示用カラーフィルタを製造することができる。また、この実施形態では、隙間２２を格子状の交点に対応する部分に細長い矩形状の切り欠き部を設けた形状にすることで、絶縁を確実にできるとともに、高コントラストを得るための画素への影響を小さくすることができる。
【００１８】
なお、上記各実施形態において、ブラックマトリックス層１３，２１をクロム膜１３ａ，２１ａ及び金等の導電性金属膜１３ｂ，２１ｂで形成した例を説明したが、少なくともブラックマトリックスとしての機能を有し、かつ導電性膜から形成されていればよく、例えば、ブラック膜としての樹脂ブラック膜に導電性金属膜を形成してもよく、２層膜でなく導電性金属膜だけあるいは多層膜に形成してもよい。また、隙間１５，２２は、パターン間の絶縁が確実に行われ、かつ画素に影響を与えない形状であればよく実施形態に限定されない。
【００１９】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の改良及び変更をなし得ることはもちろんである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶表示用カラーフィルタは、導電性膜からなり、電気的に互いに絶縁されたパターンのブラックマトリックス層を透明電極層にそれぞれ電気的に接続することで、透明電極層を安価に低抵抗化でき、大画面化を実現できる。
【００２１】
また、本発明の液晶表示用カラーフィルタの製造方法は、ブラックマトリックス層を導電性金属膜により形成し、透明電極層との接続をカラーフィルタ層の間の全てにおいて行うことで、電気的接続が確実になる。さらに、ブラックマトリックス層を導電性金属のの焼成ペーストにより成形すれば安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の液晶表示用カラーフィルタを説明する断面図である。
【図２】本発明実施形態の液晶表示用カラーフィルタを説明する平面図である。
【図３】本発明実施形態の液晶表示用カラーフィルタ製造工程を説明する図である。
【図４】本発明の他の実施形態の液晶表示用カラーフィルタを説明する平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１０ 液晶表示用カラーフィルタ
１１ ガラス基板
１２ カラーフィルタ層
１３ ブラックマトリックス層
１３ａ クロム膜
１３ｂ 導電性金属膜
１４ 透明電極層
１５ 隙間
２０ 液晶表示用カラーフィルタ
２１ ブラックマトリックス層
２１ａ クロム膜
２１ｂ 導電性金属膜
２２ 隙間

Claims (2)

1. ガラス基板上に画素となる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色のカラーフィルタ層をパターン形成し、このカラーフィルタ層の間にブラックマトリックス層を形成し、そのカラーフィルタ層の上に透明電極層を形成した液晶表示用カラーフィルタにおいて、
   前記ブラックマトリックス層は、導電性膜からなり、透明電極層と並行する同方向の格子状パターン間に隙間を設けて電気的に互いに絶縁されたパターンに形成され、この絶縁されたパターンにそれぞれ対応する前記透明電極層を電気的に接続し、前記隙間は前記格子状パターンの交点に対応する部分に細長い矩形状の切り欠き部を設けた形状に形成されていることを特徴とする液晶表示用カラーフィルタ。
2. ガラス基板上に導電性膜により格子状で同方向の格子状パターン間に、該格子状パターンの交点に対応する部分に細長い矩形状の切り欠き部を設けた形状に形成された隙間を設けて互いに絶縁されたパターンを形成するブラックマトリックス層を形成する工程と、前記ブラックマトリックス層の絶縁されたパターン間に画素となる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色のカラーフィルタ層をパターン形成する工程と、前記カラーフィルタ層の上に透明電極層を形成するとともに、前記絶縁されたパターンに電気的に接続する透明電極層を形成する工程とを備えることを特徴とする液晶表示用カラーフィルタの製造方法。

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