JP4599885B2 - 液晶表示装置用カラーフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に用いるカラーフィルタに関するものであり、特に、スペーサー機能を有するフォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタに関する。

従来の液晶表示装置の技術に於いては、基板間にギャップを形成するために、スペーサーと呼ばれるガラス又は合成樹脂の透明球状体粒子（ビーズ）を散布している。このスペーサーは透明な粒子であることから、画素内に液晶と一諸にスペーサーが入っていると、黒色表示時にスペーサーを介して光が漏れてしまい、また、液晶材料が封入されている基板間にスペーサーが存在することによって、スペーサー近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光漏れを生じ、コントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼす、などの問題を有している。

このような問題を解決する技術として、例えば、感光性樹脂を用い、部分的なパターン露光〜現像というフォトファブリケーション法により画素間の遮光層の位置にスペーサー機能を有する突起部を形成する方法が提案されている。
図１は、このような例を示す液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。図１において、液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）は、透明基板（１１）上に、格子状の遮光層（１２）、カラーフィルタ機能を有する着色画素（１３）、透明導電膜（１４）が形成され、この格子状の遮光層（１２）上方の透明導電膜（１４）上にスペーサー機能を有する突起部としてのフォトスペーサー（１５）が形成されているものである。
このようなフォトスペーサー（１５）は、水平方向の断面積が同一面積で、また高さが同一高さのものが面内に多数個形成されている。尚、符号（１６）は、画素としての開口部を表している。

図２は、このような液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）を液晶表示装置に使用した例を示す液晶表示装置の部分断面図である。
図２において、液晶表示装置（５０）は、液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）と、例えば、透明基板（２１）上に透明導電膜（２４）が形成された対向基板（２０）が貼り合わされて構成されているものである。
このような液晶表示装置（５０）においては、フォトスペーサー（１５）は画素内を避けた位置に形成されているので、上記コントラストの改善がみられることに加え、液晶表示装置としての耐衝撃性が向上したものとなる。

液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）と対向基板（２０）を貼り合わせてパネルとするパネル組み立て工程では、周辺部にシール部（図示せず）を設け、液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）と対向基板（２０）のギャップができるだけ平行になるようにして、上下定盤間に荷重を加えシール部及びフォトスペーサーを圧着し貼り合わせる。

図３（ａ）は、フォトスペーサーが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタの一例の部分を示す平面図である。この一例は、着色画素としてストライプ状着色画素が、図３（ａ）中、上下方向に形成された液晶表示装置用カラーフィルタの例である。また、図３（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ’線断面を拡大して示す断面図である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、この液晶表示装置用カラーフィルタは、透明基板（１１）上に、格子状の遮光層（１２）、カラーフィルタ機能を有する着色画素（１３）、及び透明導電膜（１４）が順次に形成され、更に、格子状の遮光層（１２）上方の着色画素（１３）を介した透明導電膜（１４）上に、フォトスペーサー（１５S ）が形成されたも
のである。

このフォトスペーサー（１５S ）は、ストライプ状着色画素が形成された際のフォトスペーサーである。着色画素（１３）は、赤色のストライプ状着色画素（１３ＲS ）、緑色のストライプ状着色画素（１３ＧS ）、青色のストライプ状着色画素（１３ＢS ）で構成され、各色のストライプ状着色画素は、図３（ａ）中、上下方向をストライプ長手にし、左右方向に赤色、緑色、青色の順に配列されている。開口部（１６）上に位置する各色のストライプ状着色画素がカラーフィルタとして機能する。
図３（ｂ）中、透明導電膜（１４）表面からフォトスペーサー（１５S ）上端までの高さ（Ｈ１）が、パネルとして組み立てられた際の基板間ギャップとなる。

また、図４（ａ）は、フォトスペーサーが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタの他の例の部分を示す平面図である。この一例は、着色画素として矩形状着色画素が、図４（ａ）中、各開口部（１６）上を覆うように形成された液晶表示装置用カラーフィルタの例である。また、図４（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ’線断面を拡大して示す断面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、この液晶表示装置用カラーフィルタは、透明基板（１１）上に、格子状の遮光層（１２）、カラーフィルタ機能を有する着色画素（１３）、及び透明導電膜（１４）が順次に形成され、更に、格子状の遮光層（１２）上に透明導電膜（１４）を介しフォトスペーサー（１５K ）が形成されたものである。

このフォトスペーサー（１５K ）は、着色画素（１３）を介さずに透明導電膜（１４）上に設けられており、矩形状着色画素が形成された際のフォトスペーサーである。着色画素（１３）は、赤色の矩形状着色画素（１３ＲK ）、緑色の矩形状着色画素（１３ＧK ）、青色の矩形状着色画素（１３ＢK ）で構成され、各色の矩形状着色画素は、図４（ａ）中、上下方向に各開口部（１６）上を覆うように、左右方向に赤色、緑色、青色の順に配設されている。
図４（ｂ）中、透明導電膜（１４）表面からフォトスペーサー（１５K ）上端までの高さ（Ｈ２）が、パネルとして組み立てられた際の基板間ギャップとなる。

このフォトスペーサー（１５S 、１５K ）の大きさ及び形状は、水平断面が１３×１９μｍ程度の角丸の矩形、或いは、対角長（２０×２０μｍ）〜（１５×１５μｍ）程度の角丸の菱形のものが多く用いられていた。
近年、液晶表示装置の高精細化、高品位化に伴い、フォトスペーサーの大きさも精細なものが要望され、その大きさ及び形状は、１２×１２μｍ程度の水平断面が円形、８×８μｍ程度の円形へと推移している。

しかし、フォトスペーサーの大きさ及び形状が、略８×８μｍ程度の円形より小さくになると透明導電膜との密着力が低下し、フォトスペーサーを形成後の洗浄工程、検査工程、或いは液晶表示装置のパネル組み立て工程における洗浄処理にて、フォトスペーサーの一部が透明導電膜から剥がれてしまうことがある。

また、パネル組み立て工程においては、フォトスペーサーが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタに荷重をかけて圧着する際に、荷重が不均一となり、局部的に強い荷重がかかることがある。この局部的に強い荷重は、フォトスペーサーを着色画素に押し込み、フォトスペーサーが押し込まれた着色画素は塑性変形を経て破壊されてしまうことになる。

図５は、このような状況を説明する断面図である。図５に示すように、白太矢印で示す強い荷重がフォトスペーサー（１５S ）にかかると、赤色のストライプ状着色画素（１３ＲS ）は押しつぶされ、前記透明導電膜（１４）表面からフォトスペーサー（１５S ）上
端までの高さ（Ｈ１）は、押しつぶされた分だけ低い高さ（Ｈ３）のものとなってしまう。
この高さの変化が基板間ギャップを不均一なものとし、液晶表示装置に色ムラなどを発生させてしまうことになる。

また、液晶表示装置の使用時には、その表面に指などが接触し局部的に強い荷重がかかると、フォトスペーサーが押し込まれた着色画素は、同様に押しつぶされ、局部的な色ムラなどが発生することがある。
このような、使用時の局部的に強い荷重による色ムラなどの発生を回避するために、フォトスペーサーに絡む耐圧荷重を強くすることが望まれている。

尚、上記荷重による色ムラの現象は、図３に示す構成の液晶表示装置用カラーフィルタにおいて発生するもであり、図４に示す構成の液晶表示装置用カラーフィルタにおいては発生しない。
すなわち、図３に示すように、この際のフォトスペーサー（１５S ）は、透明基板（１１）上に、格子状の遮光層（１２）、着色画素（１３）、及び透明導電膜（１４）が順次に形成され、格子状の遮光層（１２）上方の着色画素（１３）を介した透明導電膜（１４）上に形成されているからである。

一方、図４に示す構成では、フォトスペーサー（１５K ）の下方に着色画素（１３）は存在せず、また格子状の遮光層（１２）は十分に硬く、上記強い荷重によってフォトスペーサー（１５K ）が押し込まれることはない。
特開２００３−３３００１１号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、フォトスペーサーを設けた液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、フォトスペーサーの大きさ及び形状が、略８×８μｍ程度の円形になってもフォトスペーサー形成後の洗浄工程にて、透明導電膜から剥がれてしまうことはなく、また、パネル組み立て工程において、着色画素が押しつぶされて基板間ギャップを不均一なものとし、液晶表示装置に色ムラなどを発生させることのない、且つ、液晶表示装置の使用時に、局部的に強い荷重がかかっても色ムラなどを発生させることのない液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とするものである。また、上記液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、透明基板上に、格子状の遮光層、該遮光層を覆ったストライプ状着色画素、透明導電膜、フォトスペーサーが順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該遮光層上のストライプ状着色画素は、その内面が透明導電膜で覆われた遮光層に達するフォトスペーサー用のスルーホールを有し、該スルーホールにフォトスペーサーが、透明導電膜を介して遮光層上に設けられ、かつ、スルーホールがフォトスペーサーにアンカーとして作用するようスルーホール内でフォトスペーサーとスルーホールとを同一径としていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。

また、本発明は、透明基板上に、格子状の遮光層、矩形状着色画素、透明導電膜、フォトスペーサーが順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該遮光層上で隣接する矩形状着色画素の相互の端部が共に延長されてなる、その内面が透明導電膜で覆われた遮光層に達するフォトスペーサー用のスルーホールを有し、該スルーホールにフォトスペーサーが、透明導電膜を介して遮光層上に設けられ、かつ、スルーホールがフォト
スペーサーにアンカーとして作用するようスルーホール内でフォトスペーサーとスルーホールとを同一径としていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。

また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタが、配向制御用突起を
有することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。

また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記配向制御用突起及びフォトスペーサーが同一材料を用いて、同時に形成されたことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。

また、本発明は、透明基板上に、格子状の遮光層、該遮光層を覆ったストライプ状着色画素、透明導電膜、フォトスペーサーが順次に形成され、該遮光層上のストライプ状着色画素は、その内面が透明導電膜で覆われた遮光層に達するフォトスペーサー用のスルーホールを有し、該スルーホールにフォトスペーサーが、透明導電膜を介して遮光層上に設けられ、かつ、スルーホール内でフォトスペーサーとスルーホールとを同一径とすることでスルーホールがフォトスペーサーにアンカーとして作用させている液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）格子状の遮光層が形成された透明基板上にストライプ状着色画素を形成する際に、遮光層上のフォトスペーサーが設けられる位置のストライプ状着色画素に、遮光層を露出するフォトスペーサー用のスルーホールを形成し、
２）該スルーホールが形成された透明基板上の全面に透明導電膜を形成し、
３）上記スルーホールに透明導電膜を介して、スルーホール内で同一径とすることでフォトスペーサーがアンカーとして作用するフォトスペーサーを設け、
カラーフィルタを製造することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

また、本発明は、透明基板上に、格子状の遮光層、矩形状着色画素、透明導電膜、フォトスペーサーが順次に形成され、該遮光層上で隣接する矩形状着色画素の相互の端部が共に延長されてなる、遮光層に達するフォトスペーサー用のスルーホールを有し、該スルーホールにフォトスペーサーが、透明導電膜を介して遮光層上に設けられ、かつ、スルーホール内でフォトスペーサーとスルーホールとを同一径とすることでスルーホールがフォトスペーサーにアンカーとして作用させている液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）格子状の遮光層が形成された透明基板上に矩形状着色画素を形成する際に、遮光層上のフォトスペーサーが設けられる位置に、遮光層上で隣接する矩形状着色画素の相互の端部が共に延長されてなる、遮光層に達するフォトスペーサー用のスルーホールを形成し、２）該スルーホールが形成された透明基板上の全面に透明導電膜を形成し、
３）上記スルーホールに透明導電膜を介して、スルーホール内で同一径とすることでフォトスペーサーがアンカーとして作用するフォトスペーサーを設け、
カラーフィルタを製造することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記３）上記スルーホールにフォトスペーサーを設ける前又は後に、配向制御用突起を設けることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記３）上記スルーホールにフォトスペーサーを設ける際に、配向制御用突起用の感光性樹脂組成物を用い、フォトスペーサーと配向制御用突起を同時に形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

本発明は、遮光層上のストライプ状着色画素は、その内面が透明導電膜で覆われた遮光層に達するフォトスペーサー用のスルーホールを有し、このスルーホールにフォトスペーサーが、透明導電膜を介して遮光層上に設けられ、かつ、スルーホールがフォトスペーサーにアンカーとして作用するようスルーホール内でフォトスペーサーとスルーホールとを同一径としている、或いは、遮光層上で隣接する矩形状着色画素の相互の端部が共に延長されてなる、その内面が透明導電膜で覆われた遮光層に達するフォトスペーサー用のスルーホールを有し、このスルーホールにフォトスペーサーが、透明導電膜を介して遮光層上に設けられ、かつ、スルーホールがフォトスペーサーにアンカーとして作用するようスルーホール内でフォトスペーサーとスルーホールとを同一径としている液晶表示装置用カラーフィルタであるので、フォトスペーサーの大きさ及び形状が、略８×８μｍ程度の円形になってもフォトスペーサー形成後の洗浄工程にて、透明導電膜から剥がれてしまうことはなく、また、パネル組み立て工程において、着色画素が押しつぶされて基板間ギャップを不均一なものとし、液晶表示装置に色ムラなどを発生させることのない、且つ、液晶表示装置の使用時に、局部的に強い荷重がかかっても色ムラなどを発生させることのない液晶表示装置用カラーフィルタとなる。

また、本発明は、上記液晶表示装置用カラーフィルタが、配向制御用突起を有し、或いは、配向制御用突起及びフォトスペーサーが同一材料を用いて、同時に形成された液晶表示装置用カラーフィルタであるので、均一な配向制御用突起が得られ、或いは、均一な配向制御用突起を形成するコストが大幅に削減され、フォトスペーサー及び配向制御用突起が設けられている廉価な液晶表示装置用カラーフィルタとなる。

以下に本発明による液晶表示装置用カラーフィルタを、その一実施例に基づいて詳細に説明する。
図６（ａ）は、フォトスペーサーを設けた、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの部分を模式的に示した断面図である。また、図６（ｂ）は、平面図である。この部分は、図３（ａ）に示す一例におけるＹ−Ｙ’線断面に相当する部分である。すなわち、着色画素としてストライプ状着色画素が、図３（ａ）中のように、上下方向に形成されたものである。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタは、透明基板（１１）上に、格子状の遮光層（１２）、ストライプ状着色画素（１３’ＲS ）、透明導電膜（１４）、及びフォトスペーサー（２５S ）が順次に形成されたものである。図６に示すストライプ状着色画素（１３’ＲS ）は、赤色のストライプ状着色画素であり、ストライプ状着色画素（１３’ＲS ）は、フォトスペーサー用のスルーホール（１７）を有し、このスルーホール（１７）に透明導電膜を介してフォトスペーサー（２５S ）が設けられている。
図６（ａ）中、透明導電膜（１４）表面からフォトスペーサー（２５S ）上端までの高さ（Ｈ４）が、パネルとして組み立てられた際の基板間ギャップとなる。

図６に示す液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法は、まず、格子状の遮光層（１２）が形成された透明基板上に赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲS ）を形成する際、例えば、赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲS ）の形成に用いる感光性樹脂組成物がネガ型の場合には、フォトマスクとしてスルーホール（１７）に対応した部位に遮光部を有するフォトマスクを用い、フォトマスクを介した露光、現像処理によって、遮光層上のストライプ状着色画素のフォトスペーサーが設けられる位置に、フォトスペーサー用のスルーホール（１７）を形成する。
次に、スルーホール（１７）が形成された透明基板上の全面に透明導電膜（１４）を形成し、続いて、スルーホール（１７）にフォトスペーサー（２５S ）を設け、液晶表示装置用カラーフィルタを製造するといった製造方法である。

図６に示すように、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタは、フォトスペーサー（２５S ）が、遮光層（１２）上の赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲS ）に形成されたスルーホール（１７）に設けられているので、スルーホール（１７）はアンカーとしての作用をする。 従って、フォトスペーサー形成後の洗浄工程にて、透明導電膜（１４）から剥がれてしまうことはない。

従来、フォトスペーサー形成後の洗浄工程には、例えば、周波数４０ｋＨｚ、６０Ｗの超音波装置が用いられており、図３に示すような、スルーホールが設けられていない赤色のストライプ状着色画素上に透明導電膜を介して設けられた、直径８μｍ、高さ５μｍ程度のフォトスペーサーは、水溶性洗剤にての１５分間、及び純水にての５分間程度の洗浄処理にてフォトスペーサーの剥がれが生じていた。
図６に示すフォトスペーサー（２５S ）においては、上記条件にて、フォトスペーサーの剥がれは皆無であることが実施例によって確かめられている。

また、図６に示す、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタは、フォトスペーサー（２５S ）が、硬い遮光層（１２）上に赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲS ）を介さずに設けられているので、パネル組み立て工程において、着色画素が押しつぶされて基板間ギャップを不均一なものとし、液晶表示装置に色ムラなどを発生させることはない。また、液晶表示装置の使用時に、局部的に強い荷重がかかっても色ムラなどを発生させることはない。

図７（ａ）は、請求項２に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの一例の部分を模式的に示した断面図である。また、図７（ｂ）は平面図である。この部分は、図４（ａ）に示す、他の例におけるＹ−Ｙ’線断面に相当する部分である。すなわち、着色画素として矩形状着色画素が、図４（ａ）中のように、各開口部上を覆うように上下方向に形成されたものである。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、この液晶表示装置用カラーフィルタは、透明基板（１１）上に、格子状の遮光層（１２）、矩形状着色画素（１３’ＲK ）、透明導電膜（１４）、及びフォトスペーサー（２５K ）が順次に形成されたものである。
図７に示す矩形状着色画素（１３’ＲK ）は、赤色の矩形状着色画素であり、赤色の矩形状着色画素（１３’ＲK ）は、フォトスペーサー用のスルーホール（１７）を有し、このスルーホール（１７）に透明導電膜（１４）を介してフォトスペーサー（２５K ）が設けられている。

このスルーホール（１７）は、図４に示す、遮光層（１２）上で隣接する赤色の矩形状着色画素（１３ＲK ）の相互の端部（Ａ）が、共に延長されて形成されたスルーホールである。延長されてスルーホール（１７）を形成した端部（Ａ）以外の部分の端部は、図７中、符号（１８）で示すように、相互にさらに延長されて矩形状着色画素の境界となっている。
図７（ｂ）中、透明導電膜（１４）表面からフォトスペーサー（２５K ）上端までの高さ（Ｈ５）が、パネルとして組み立てられた際の基板間ギャップとなる。

図７に示す液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法は、まず、格子状の遮光層（１２）が形成された透明基板上に赤色の矩形状着色画素（１３’ＲK ）を形成する際、例えば、赤色の矩形状着色画素（１３’ＲK ）の形成に用いる感光性樹脂組成物がネガ型の場合には、フォトマスクとしてスルーホル（１７）を形成するように端部（Ａ）に対応した部位を延長した遮光部を有するフォトマスクを用い、フォトマスクを介した露光、現像処理によって、遮光層上のフォトスペーサーが設けられる位置に、遮光層上で隣接する矩形状着色画素の相互の端部が共に延長されてなるフォトスペーサー用のスルーホール（１７）を形成する。
次に、スルーホール（１７）が形成された透明基板上の全面に透明導電膜（１４）を形成し、続いて、スルーホール（１７）にフォトスペーサー（２５K ）を設け、液晶表示装置用カラーフィルタを製造するといった製造方法である。

図７に示すように、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタは、フォトスペーサー（２５K ）が、遮光層（１２）上の赤色の矩形状着色画素（１３’ＲK ）に形成されたスルーホール（１７）に設けられているので、図６に示すスルーホール（１７）と同様に、スルーホール（１７）はアンカーとしての作用をする。従って、フォトスペーサー形成後の洗浄工程にて、透明導電膜（１４）から剥がれてしまうことはない。

また、図７に示液晶表示装置用カラーフィルタは、フォトスペーサー（２５K ）が、元々、硬い遮光層（１２）上に赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲK ）を介さずに設けられているので、パネル組み立て工程において、着色画素が押しつぶされて基板間ギャッ
プを不均一なものとし、液晶表示装置に色ムラなどを発生させることはない。また、液晶表示装置の使用時に、局部的に強い荷重がかかっても色ムラなどを発生させることはない。

図８は、スルーホールとして、下部の直径が、上部の直径より小さい、すなわち、スルーホールの側壁が斜面であるテーパー・スルーホール（１７’）の例を示す説明図である。
このテーパー・スルーホール（１７’）を赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲS ）に形成し、このテーパー・スルーホール（１７’）にフォトスペーサー（２５S ）を設けることにより、白太矢印で示す、フォトスペーサー（２５S ）上方からの荷重によって発生する横方向の歪みに伴う応力を赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲS ）に分散させることができ、フォトスペーサーに絡む耐圧荷重は強いものとなる。

また、本発明は、上記液晶表示装置用カラーフィルタが、配向制御用突起を有することを特徴としている。
従来の液晶表示装置に於いては、液晶分子を一様に配向させるために、液晶を挟持する両基板に設けられた透明導電膜上に、予めポリイミドを塗布し、その表面に一様なラビング処理をしておく。
しかし、多くの液晶表示装置に用いられているＴＮ型液晶においては、原理的に広い視野角を得ることは困難であり、中間調表示状態では斜め視角において光がもれ、コントラストが低下し表示品質が悪化する。すなわち、コントラストの良好な視野角は狭いといった問題を有していた。

このような問題を解決する一技術として、一画素内での液晶分子の配向方向が一方向でなく、複数の方向になるように制御し、複数の方向で均一な中間調表示をするようにした、すなわち視野角の広い、配向分割垂直配向型液晶表示装置（ＭＶＡ、Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ−ＬＣＤ）が開発された。

図９は、このＭＶＡ−ＬＣＤの原理を説明するものである。電圧印加時の状態では、白太矢印で示すように、一画素内で配向制御用突起（２２ａ）〜配向制御用突起（２３）間の液晶分子は、図中左斜めに傾斜し、配向制御用突起（２３）〜配向制御用突起（２２ｂ）間の液晶分子は、右斜めに傾斜する。すなわち、ラビング処理に代わり、突起を設けることにより液晶分子の配向を制御するものである。
図９に示す例では、一画素が２分割されたものとなり、一画素内で液晶分子の傾斜方向が２方向になり視野角特性の優れた液晶表示装置となる。

図１０（ａ）、（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。この例では、配向制御用突起（８３）は、一画素内で９０°屈曲させてある。
また、図１１（ａ）、（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、この別な例は、平面形状が円形の配向制御用突起（９３）が形成されたカラーフィルタである。
このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、電圧印加時に液晶分子は、いわば無限の方向に傾斜する、すなわち、一画素が無限に分割されたものとなり、図１１（ｃ）に示すように、視野角特性の優れた液晶表示装置となる。

上記平面形状がストライプ状の配向制御用突起（８３）のＡ−Ａ’線の断面形状は、例えば、三角形、かまぼこ状であり、その幅（Ｗ２）は６〜２０μｍ程度、高さ（Ｈ６）は１．２〜１．４μｍ程度である。また、平面形状が円形の配向制御用突起（９３）の幅（Ｗ３）、高さ（Ｈ７）は、ストライプ状の配向制御用突起（８３）の各々と同程度である
。

図１２は、配向制御用突起を有する、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一例を示す断面図である。この液晶表示装置用カラーフィルタは、請求項１に係わる、図６に示す液晶表示装置用カラーフィルタに配向制御用突起（３５）が設けられたものである。
配向制御用突起（３５）の下方には、スルーホールが設けられていないが、配向制御用突起（３５）の高さ（Ｈ８）は、前記のように、１．２〜１．４μｍ程度の高さであるので、配向制御用突起を形成した後の洗浄処理によって剥がれてしまうことはない。

この配向制御用突起（３５）の形成に用いる塗布液には、例えば、特開２００３−３３００１１号公報に開示されている配向制御用突起用の感光性樹脂組成物を使用することが好ましい。
従来、配向制御用突起の形成は、ポジ型レジストを用い断面形状が矩形のパターンを形成し、この矩形のパターンを熱溶融にてリフローさせてカマボコ形状を得ていたが、この方法によると均一な配向制御用突起を得ることは困難である。
上記感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤を主成分とする感光性樹脂組成物である。アルカリ可溶性樹脂としては、（メタ）アクリル系樹脂が、光重合性モノマーとしては、多官能アクリレートの一群が推奨され、特に光重合開始剤としては、チオキサンソン系光重合開始剤をα−アミノケトン系光重合開始剤と併用することが推奨されている。これにより、配向制御用突起のカマボコ状の断面形状を良好に形成することが可能である。

図１３（ａ）〜（ｄ）は、請求項７に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法、すなわち、図１２に示す配向制御用突起（３５）が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を説明する工程図である。
この製造方法は、図１３（ａ）に示すように、まず、格子状の遮光層（１２）、スルーホールが設けられた赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲS ）、及び透明導電膜（１４）が形成された透明基板（１１）上に、上記配向制御用突起用の感光性樹脂組成物の塗布膜（３０）を設ける。

次に、配向制御用突起に対応した部位を透過部とするフォトマスク（ＰＭ１）を介した露光、現像処理を行い配向制御用突起（３５）を設ける（図１３（ｂ）〜（ｃ））。
続いて、フォトスペーサー用の感光性樹脂組成物を用い塗布膜を設け、フォトマスク（図示せず）を介した露光、現像処理を行いフォトスペーサー（２５S ）を設ける（図１３（ｄ））といった製造方法である。

また、請求項８に係わる発明は、スルーホールにフォトスペーサーを設ける際に、配向制御用突起用の感光性樹脂組成物を用い、フォトスペーサーと配向制御用突起を同時に形成することを特徴とする。すなわち、図１２に示す、配向制御用突起（３５）が設けられた液晶表示装置用カラーフィルタのフォトスペーサー（２５S ）と配向制御用突起（３５）を同時に形成する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。

図１４は、請求項８に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において用いられるフォトマスクの一例を説明する断面図である。図１４に示すフォトマスク（ＰＭ２）は、ＵＶ光が透過するパターン部（ａ）と、半透過するパターン部（ｂ）と、ＵＶ光が遮光される遮光部（ｃ）とで構成されている。
透明基板（３１）上の透過するパターン部（ａ）には、薄膜は形成されておらず、半透過するパターン部（ｂ）には、例えば、波長３６５ｎｍのｉ線の透過率が１０％以下となるＩＴＯ膜（３２）が形成されており、また、遮光部（ｃ）には、上記ＩＴＯ膜（３２）及
びクロム膜（３３）が形成されているものである。

フォトスペーサー（２５S ）を形成する部位に対応して、透過するパターン部（ａ）が設けられ、配向制御用突起（３５）を形成する部位に対応して、半透過するパターン部（ｂ）が設けられている。
従って、白太矢印で示すように、透過するパターン部（ａ）は照射された強度のＵＶ光が透過し、半透過するパターン部（ｂ）は、白細矢印で示すように、減衰したＵＶ光が透過するようになっている。

図１５は、請求項８に係わる製造方法の一例を説明する工程図である。
まず、図１５（ａ）に示すように、格子状の遮光層（１２）、スルーホールが設けられた赤色のストライプ状着色画素（１３’ＲS ）、及び透明導電膜（１４）が形成された透明基板（１１）上に、上記配向制御用突起用の感光性樹脂組成物の塗布膜（３０）を設ける。
次に、フォトスペーサーに対応した部位を透過部とし、配向制御用突起に対応した部位を半透過部とするフォトマスク（ＰＭ２）を介した露光、現像処理を行いフォトスペーサー（２５S ）及びフォトスペーサーより高さの低い配向制御用突起（３５）を同時に設ける（図１５（ｂ）〜（ｃ））といった製造方法である。

上記のように、請求項８に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法によれば、配向制御用突起（３５）は、フォトスペーサー（２５S ）を形成する製造工程にて、フォトスペーサー（２５S ）の形成と同時に形成されるので、配向制御用突起（３５）を形成するコストが大幅に削減される。すなわち、フォトスペーサー及び配向制御用突起が設けられている液晶表示装置用カラーフィルタを廉価に製造することが可能となる。

フォトスペーサーを有する液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。 図１の液晶表示装置用カラーフィルタを用いた液晶表示装置の例の部分断面図である。 （ａ）は、フォトスペーサーが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタの一例の部分を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ’線断面を拡大して示す断面図である。 （ａ）は、フォトスペーサーが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタの他の例の部分を示す平面図である。 （ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ’線断面を拡大して示す断面図である。 フォトスペーサーが押し込まれた状況を説明する断面図である。 （ａ）は、フォトスペーサーを設けた、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの部分を模式的に示した断面図である。（ｂ）は、平面図である。 （ａ）は、請求項２に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの一例の部分を模式的に示した断面図である。（ｂ）は平面図である。 側壁が斜面であるテーパー・スルーホールの例を示す説明図である。 ＭＶＡ−ＬＣＤの原理を説明するものである。 （ａ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、ＭＶＡ−ＬＣＤに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す断面図である。 （ａ）は、別な例の一画素を拡大して示す平面図である。（ｂ）は、別な例の一画素を拡大して示す断面図である。（ｃ）は、視野角特性の説明図である。 配向制御用突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタの一例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、請求項７に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を説明する工程図である。 請求項８に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において用いられるフォトマスクの一例を説明する断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、請求項８に係わる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を説明する工程図である。

符号の説明

７、１０・・・フォトスペーサーを有する液晶表示装置用カラーフィルタ
１１、２１、３１、４０・・・透明基板
１２、４１・・・遮光層
１３、４２・・・着色画素
１３ＲS ・・・赤色のストライプ状着色画素
１３ＧS ・・・緑色のストライプ状着色画素
１３ＢS ・・・青色のストライプ状着色画素
１３ＲK ・・・赤色の矩形状着色画素
１３ＧK ・・・緑色の矩形状着色画素
１３ＢK ・・・青色の矩形状着色画素
１３’ＲS ・・・スルーホールを有する赤色のストライプ状着色画素
１３’ＲK ・・・スルーホールを有する赤色の矩形状着色画素
１４、２４、４３・・・透明導電膜
１５・・・フォトスペーサー
１５S ・・・ストライプ状着色画素が形成された際のフォトスペーサー
１５K ・・・矩形状状着色画素が形成された際のフォトスペーサー
１６・・・開口部
１７・・・スルーホール
１７’・・・テーパー・スルーホール
１８・・・隣接する赤色の矩形状着色画素が相互に延長された境界
２０・・・対向基板
２２ａ、２２ｂ、２３、３５、８３、９３・・・配向制御用突起
２５S ・・・本発明におけるストライプ状着色画素が形成された際のフォトスペーサー
２５K ・・・本発明における矩形状状着色画素が形成された際のフォトスペーサー
２７・・・液晶分子
３０・・・配向制御用突起用の感光性樹脂組成物の塗布膜
３２・・・ＩＴＯ膜
３３・・・クロム膜
５０、８０・・・液晶表示装置
Ａ・・・隣接する赤色の矩形状着色画素の相互の端部
Ｈ１・・・図３の液晶表示装置用カラーフィルタにおける基板間ギャップ
Ｈ２・・・図４の液晶表示装置用カラーフィルタにおける基板間ギャップ
Ｈ３・・・図５の液晶表示装置用カラーフィルタにおけるフォトスペーサーが押しつぶされた基板間ギャップ
Ｈ４・・・図６の液晶表示装置用カラーフィルタにおける基板間ギャップ
Ｈ５・・・図７の液晶表示装置用カラーフィルタにおける基板間ギャップ
Ｈ６・・・ストライプ状の配向制御用突起の高さ
Ｈ７・・・円形状の配向制御用突起の高さ
Ｈ８・・・本発明における配向制御用突起の高さ
ＰＭ１・・・請求項７に係わるフォトマスク
ＰＭ２・・・請求項８に係わるフォトマスク
Ｗ２・・・ストライプ状の配向制御用突起の幅
Ｗ３・・・円形状の配向制御用突起の幅
ａ・・・ＵＶ光が透過するパターン部
ｂ・・・ＵＶ光が半透過するパターン部
ｃ・・・ＵＶ光が遮光される遮光部

Claims (1)

1. 透明基板上に、格子状の遮光層、矩形状着色画素、透明導電膜、フォトスペーサーが順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、
   該遮光層上で隣接する矩形状着色画素の相互の端部が共に延長されてその側壁が斜面であるテーパー・スルーホールが構成されており、かつ、この内面が透明導電膜で覆われた遮光層に達しており、
   該テーパー・スルーホールにフォトスペーサーが、透明導電膜を介して遮光層上に設けられ、かつ、スルーホールがフォトスペーサーにアンカーとして作用するようスルーホール内でフォトスペーサーとスルーホールとを同一径としていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。

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