JP4645629B2 - 半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板 - Google Patents

Description

本発明は、半透過型カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタを作製するための半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板に関する。

カラー液晶表示装置としては、大きく分けてカラー液晶パネルの主として後方からの照明光によってカラー表示を行う透過型カラー液晶表示装置とカラー液晶パネルの主として前面からの照明光でカラー表示を行う反射型カラー液晶表示装置とがある。

透過型カラー液晶表示装置は薄型、軽量で、明るく、解像性に優れたカラー表示が可能であり、ノートパソコン等の情報端末のカラー表示装置としてかなり普及している。透過型カラー液晶表示装置はカラー液晶パネルの照明用として後方に光源を備えているため、この光源の電力消費により電池で駆動する携帯情報端末では使用時間が限られていた。

反射型カラー液晶表示装置は光源を備えていないため、電池の寿命を延ばすことができることから携帯情報端末のカラー表示として期待されているが、屋外等の非常に明るい環境下ではよく見えるが、室内等では明るさ、コントラスト等でカラー表示品質がもう一つという感がある。

上記、透過型と反射型を兼ね備えたカラー液晶表示装置として半透過型カラー液晶表示装置が開発されており、屋外及び屋内でも一定以上のカラー表示品質を発揮できるため、モバイル機器等のカラー表示装置として期待されている商品である。

図３は、半透過型カラー液晶表示装置の一例を示す模式構成部分断面図である。
半透過型カラー液晶表示装置３００は、図３に示すように、セルカラーフィルタ６０とＴＦＴ基板７０との間に液晶８１を封入してカラー液晶パネルを構成したもので、セルカラーフィルタ６０はガラス基板１１上にブラックマトリクス２１、透明パターン層３１、着色画素４１及び透明電極５１を、ＴＦＴ基板７０はＴＦＴ基板上に透明電極７１及び反射電極７２をそれぞれ形成したものである。

半透過型カラー液晶表示装置３００は、着色画素及びＴＦＴ基板の１画素内に透過領域と反射領域を設けて透過型と反射型を兼ね備えた半透過型カラー液晶表示装置を具現化したもので、着色画素４１は、透明パターン層３１を設けたことで生じる着色画素の膜の大小により着色画素の色濃度を制御し、膜厚が厚いことで高い濃度を有する透過領域の着色画素４１ｔと膜厚が薄いことで低い濃度を有する反射領域の着色画素４１ｒより構成され
ている。
一方、ＴＦＴ基板７０側では、透過領域の着色画素４１ｔに対応する位置に透明電極７１を、反射領域の着色画素４１ｒに対応する位置には反射電極７２を設けている。これによりセルカラーフィルタ６０側から入射した光は反射電極７２で反射されて反射領域の着色画素４１ｒを経由して観察者に認識される。すなはち、着色画素４１ｒ領域では反射型カラー液晶表示装置を構成する。一方、ＴＦＴ基板７０側から入射した光は透明電極７１、透過領域の着色画素４１ｔを経由して観察者に認識されるため、着色画素４１ｔ領域では透過型カラー液晶表示装置を構成している。
ここで、カラーフィルタの製造にあっては、生産効率を向上させるため、１枚のワーク基板にカラーフィルタを多面付けして作製した後個々のカラーフィルタ、もしくは、表示装置に断裁する方法が主流となっている。

以下、ガラス基板にセルカラーフィルタを多面付けしたワーク基板を用いて作製する従来の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法について説明する。なお、セルカラーフィルタとは、１台の表示装置に組み込まれる１枚のカラーフィルタをいう。図４（ａ）は、ガラス基板１１に従来の半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタ６０が多面付けされたワーク基板２００の模式平面図を、図４（ｂ）は、図４（ａ）の模式平面図をＢ−Ｂ’線で切断したセルカラーフィルタ６０の模式構成部分断面図を、図５（ａ）〜（ｆ）は、従来の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を示すセルカラーフィルタの模式構成部分断面図をそれぞれ示す。

まず、ガラス基板１１上にスパッタリング等にてクロム薄膜を形成し、クロム薄膜をパターニング処理してブラックマトリクス２１及び画素領域の外枠を囲むブラック枠２２を形成する（図５（ａ）参照）。
このブラックマトリクス２１は、カラー液晶表示を行う際表示品位のコントラスト向上、不要な部位への光入射を防止するため、各色の着色画素間に設けられる。

次に、ブラックマトリクス２１が形成されたガラス基板１１上に感光性透明樹脂溶液をスピンナーにて塗布し、感光性透明樹脂層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、ブラックマトリクス２１間の所定位置に透明パターン層３１を形成する（図５（ｂ）参照）。
この透明パターン層３１は、ブラックマトリクス２１間に透過領域及び反射領域の着色画素の膜厚を制御し、濃度の異なる着色画素領域を簡易に形成するために設けられているものであって、透明パターン層３１上に形成される着色画素膜厚と透明パターン層３１両側に形成される着色画素膜厚を変えて、１画素の着色画素濃度を変えるために形成される。透明パターン層３１の膜厚はカラーフィルタの種類等により異なるが、２〜３．５μｍ厚程度が一般的である。

次に、ブラックマトリクス２１及び透明パターン層３１が形成されたガラス基板１１上に赤色顔料を感光性樹脂に分散した赤色感光性レジストをスピンナー等により塗布し、赤色感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、ガラス基板１１上のブラックマトリクス２１間の所定位置に赤色着色画素４１Ｒを形成する（図５（ｃ）参照）。
ここで、赤色着色画素４１Ｒは、透明パターン層３１の両側に形成された濃度の高い透過領域の着色画素４１ｔと、透明パターン層３１上部に形成された濃度の低い反射領域の着色画素４１ｒとで構成されている。

次に、ブラックマトリクス２１、透明パターン層３１及び赤色着色画素４１Ｒが形成されたガラス基板１１上に緑色顔料を感光性樹脂に分散した緑色感光性レジストをスピンナー等により塗布し、緑色感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、ガラス基板１１上のブラックマトリクス２１間の所定位置に緑色着色画素４１Ｇを形成する（図５（ｄ）参照）。

次に、ブラックマトリクス２１、透明パターン層３１、赤色着色画素４１Ｒ及び緑色着色画素４１Ｇが形成されたガラス基板１１上に青色顔料を感光性樹脂に分散した青色感光性レジストをスピンナー等により塗布し、青色感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、ガラス基板１１上の所定位置のブラックマトリクス２１間に青色着色画素４１Ｂを形成する（図５（ｅ）参照）。

最後に、ガラス基板１１上の赤色着色画素４１Ｒ、緑色着色画素４１Ｇ及び青色着色画素４１Ｂ上に、スパッタリング等により酸化インジウム薄膜からなる透明電極５１を形成して、ガラス基板１１に半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタ６０が多面付
けされたワーク基板２００を得る。

図６に、ガラス基板１１上に半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタ６０が多面付けされたワーク基板２００の表面状態を模式的に示す模式平面図を示す。図６に示すように、上記、多面付け法で作製したセルカラーフィルタ６０の表面には放射状のスジ状ムラ９１が発生する。
このスジ状ムラ９１は、上記カラーフィルタ製造工程で赤色、緑色、青色の各着色感光性レジストを塗布する際に発生するもので、今回のような透明パターン層３１を形成した後に各着色感光性レジストを塗布する際にセルカラーフィルタのコーナーからスジ状の塗布ムラが発生し易い。
これは、透明パターン層３１の膜厚が２〜３．５μｍと着色レジスト層の膜厚１〜１．５μｍに対して厚いため、スピンコートのような回転塗布で中央に滴下した各着色感光性レジストを基板周辺部に塗り広げる場合透明パターン層３１が障壁になり均一なコーティングができず、塗布ムラが発生すると想定される。
また、着色画素が形成された領域を囲むブラック枠２２が形成されていると、このブラック枠の厚みが障壁となり、塗り広げられたレジストがブラック枠を乗り越える際に不均一に広がりムラが発生することも想定される。
この塗布ムラは、カラー液晶表示パネルの表示品位の低下をもたらし、カラーフィルタの生産収率を押し下げる要因となり、問題である。

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたものであり、セルカラーフィルタが多面付けされたワーク基板を処理して半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを作製する際各セルカラーフィルタ上に発生する放射状のスジ状ムラを低減できる半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、反射電極が形成されたＴＦＴ基板に対向して用いられる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板であって、少なくともブラック枠、ブラックマトリクス、前記ブラックマトリクス間の領域の一部に透明樹脂による透明パターン層を形成し、前記ブラックマトリクス間の領域に、赤色、緑色、青色の何れかの顔料を分散した着色感光性レジストの層を前記透明パターン層の厚さより薄く形成した着色画素からなるセルカラーフィルタが多面付けされ、前記セルカラーフィルタの外枠を構成しているブラック枠間の前記セルカラーフィルタ同士が隣接する領域を埋め尽くすように前記透明樹脂により前記透明パターン層と同じ厚さの透明層を設けたことを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板としたものである。

また、請求項２においては、反射電極が形成されたＴＦＴ基板に対向して用いられる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板であって、少なくともブラック枠、ブラックマトリクス、前記ブラックマトリクス間の領域の一部に透明樹脂による透明パターン層を形成し、前記ブラックマトリクス間の領域に、赤色、緑色、青色の何れかの顔料を分散した着色感光性レジストの層を前記透明パターン層の厚さより薄く形成した着色画素からなるセルカラーフィルタが多面付けされ、前記セルカラーフィルタの外枠を構成しているブラック枠間の前記セルカラーフィルタ同士が隣接する領域に、前記透明樹脂により前記透明パターン層と同じ厚さのパターン状の透明層を設けたことを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板としたものである。

本発明に係わる半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板を用いてカラーフィルタを作製することにより、カラーフィルタ表面に発生する放射状のスジ状ムラを大幅に低減でき、表示品位に優れたカラー液晶表示パネルを得ることができる。

また、半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタの製造収率を向上させることができ、優れた実用上の効果を発揮する。

以下本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明に係わる半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板１００の模式平面図を、図１（ｂ）は、図１（ａ）の模式平面図をＡ−Ａ’線で切断した半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板１００の模式構成部分断面図である。
本発明に係わる半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板を用いた半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法は、図１（ａ）に示すように、ガラス基板１１上に多面付けされたセルカラーフィルタ５０内の所定位置に透明パターン層３１を形成する際にセルカラーフィルタ５０の隣接するブラック枠２２間に透明層３２を同時に形成している。その後各色の着色画素を形成していくものである。これにより、セルカラーフィルタ５０間では透明層３２の形成により、障壁段差が少なくなり、スピンコートのような回転塗布で中央に滴下した各着色感光性レジストをガラス基板周辺部に塗り広げる際着色感光性レジストがブラック枠を乗り越えるのが容易となり、レジストが均一に広がるようにしたものである。
透明層３２はパターン状の透明層３２を隣接するブラック枠２２間に配置しても良いし、隣接するブラック枠２２間を埋め尽くすようなベタ状のパターンであっても良い。

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。

図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係わる半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板を用いた半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一実施例を示す模式構成部分断面図である。
まず、基板サイズ３６０×４６５ｍｍ、板厚０．７ｍｍのガラス基板１１上にスパッタリング等により０．１７μｍ厚のクロム薄膜を形成し、クロム薄膜を公知のパターニングプロセスにてパターン化し、ガラス基板１１の所定位置に６μｍ幅のブラックマトリクス２１及び２ｍｍ幅のブラック枠２２を形成した（図２（ａ）参照）。
ここで、ブラックマトリクス２１は、カラー液晶表示を行った際の表示品位のコントラスト向上、不要な部位への光入射を防止するため、各色の着色画素間に設けるのが一般的である。ブラック枠２２はセルカラーフィルタ５０の外周辺部に設けられており、セルカラーフィルタ５０の外周有効部を構成している。

次に、ブラックマトリクス２１及びブラック枠２２が形成されたワーク基板１１上に感光性透明樹脂溶液をスピンコーターにより塗布し、予備乾燥して感光性透明樹脂層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、ブラックマトリクス２１間に３．５μｍ厚の透明パターン層３１を、セルカラーフィルタ５０の隣接するブラック枠２２間に３．５μｍ厚の透明層３２を形成した。

次に、ブラックマトリクス２１、ブラック枠２２、透明パターン層３１及び透明層３２が形成されたガラス基板１１上に赤色顔料を感光性樹脂に分散した赤色感光性レジストをスピンナーにより塗布し、赤色感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、ガラス基板１１上のブラックマトリクス２１間の所定位置に赤色着色画素４１Ｒを形成した（図２（ｃ）参照）。
ここで、赤色着色画素４１Ｒは、透明パターン層３１の両側に形成された濃度の高い透過領域の膜厚１．０μｍの赤色画素４１ｔ、透明パターン層３１上部に形成された画素濃度の低い反射領域の膜厚０．５μｍの赤色画素４１ｒより構成されている。
さらに、透明層３２上にも赤色感光層は形成されるが、パターン露光されないため、透明層３２上の赤色感光層は現像処理で除去され、透明層３２上には赤色感光層は残らない。

次に、ブラックマトリクス２１、ブラック枠２２、透明パターン層３１、透明層３２及び赤色着色画素４１Ｒが形成されたガラス基板１１上に緑色顔料を感光性樹脂に分散した緑色感光性レジストをスピンナー等により塗布し、緑色感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、ガラス基板１１上のブラックマトリクス２１間の所定位置に、透明パターン層３１の両側に形成された濃度の高い透過領域の膜厚１μｍの緑色画素４１ｔ、透明パターン層３１上部に形成された濃度の低い反射領域の膜厚０．５μｍの緑色画素４１ｒよりなる緑色着色画素４１Ｇを形成した（図２（ｄ）参照）。

次に、ブラックマトリクス２１、ブラック枠２２、透明パターン層３１、透明層３２、赤色着色画素４１Ｒ及び緑色着色画素４１Ｇが形成されたガラス基板１１上に青色顔料を感光性樹脂に分散した青色感光性レジストをスピンナー等により塗布し、青色感光層を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、ガラス基板１１上のブラックマトリクス２１間の所定位置に、透明パターン層３１の両側に形成された濃度の高い透過領域の膜厚１．０μｍの青色画素４１ｔ、透明パターン層３１上部に形成された濃度の低い反射領域の膜厚０．５μｍの青色画素４１ｒよりなる青色着色画素４１Ｂを形成した（図２（ｅ）参照）。

最後に、ガラス基板１１上の赤色着色画素４１Ｒ、緑色着色画素４１Ｇ及び青色着色画素４１Ｂ上に、スパッタリング等により酸化インジウム薄膜からなる透明電極５１を形成して、ガラス基板１１に半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタ５０が多面付けされた半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタワーク基板１００を得た（図２（ｆ）及び図１（ａ）参照）。

上記製造方法にて得られた半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタが多面付けされた半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタワーク基板１００の表面観察を行った結果放射状のスジ状ムラは大幅に低減されており、ブラック枠間に透明層を設けて着色感光性レジスト塗布することにより、各セルカラーフィルタ５０に発生する放射状のスジ状ムラを低減できることが確認された。
以上、本発明の実施例につき説明したが、これに限定されるものでなく、本発明の主旨に基づき種々の変形を行っても構わない。例えば、ブラック枠、ブラックマトリクスは黒色樹脂で形成することであっても構わない。

（ａ）は、本発明に係わる半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板の一例を示す模式平面図である。

（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板の模式構成部分断面図である。
（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係わる半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板を用いた半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一実施例を示す模式構成部分断面図である。 従来の半透過型カラー液晶表示装置の一例を示す模式構成部分断面図である。 （ａ）は、従来の半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタが多面付けされたワーク基板の一例を示す模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）をＢ−Ｂ’線で切断したワーク基板の模式構成部分断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、従来の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を示す模式構成部分断面図である。 従来の半透過型カラー液晶表示装置用セルカラーフィルタが多面付けされたワーク基板の表面状態を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１１……ガラス基板
２１……ブラックマトリクス
２２……ブラック枠
３１……透明パターン層
３２……透明層
４１Ｒ……赤色着色画素
４１Ｇ……緑色着色画素
４１Ｂ……青色着色画素
４１ｔ……透過領域の着色画素
４１ｒ……反射領域の着色画素
５０、６０……セルカラーフィルタ
５１……透明電極
７０……ＴＦＴ基板
７１……透明電極
７２……反射電極
８１……液晶
９１……スジ状ムラ
１００……半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板
２００……ワーク基板
３００……半透過型カラー液晶表示装置

Claims (2)

1. 反射電極が形成されたＴＦＴ基板に対向して用いられる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板であって、少なくともブラック枠、ブラックマトリクス、前記ブラックマトリクス間の領域の一部に透明樹脂による透明パターン層を形成し、前記ブラックマトリクス間の領域に、赤色、緑色、青色の何れかの顔料を分散した着色感光性レジストの層を前記透明パターン層の厚さより薄く形成した着色画素からなるセルカラーフィルタが多面付けされ、
   前記セルカラーフィルタの外枠を構成しているブラック枠間の前記セルカラーフィルタ同士が隣接する領域を埋め尽くすように前記透明樹脂により前記透明パターン層と同じ厚さの透明層を設けたことを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板。
2. 反射電極が形成されたＴＦＴ基板に対向して用いられる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板であって、少なくともブラック枠、ブラックマトリクス、前記ブラックマトリクス間の領域の一部に透明樹脂による透明パターン層を形成し、前記ブラックマトリクス間の領域に、赤色、緑色、青色の何れかの顔料を分散した着色感光性レジストの層を前記透明パターン層の厚さより薄く形成した着色画素からなるセルカラーフィルタが多面付けされ、
   前記セルカラーフィルタの外枠を構成しているブラック枠間の前記セルカラーフィルタ同士が隣接する領域に、前記透明樹脂により前記透明パターン層と同じ厚さのパターン状の透明層を設けたことを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタワーク基板。

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