JP5079995B2 - 透過型液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置およびその製造方法に関し、特に、カラー液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。

従来、表示装置には、カラー表示が可能な液晶表示パネルを備えるカラー液晶表示装置がある。前記カラー液晶表示装置は、高精細なカラー表示が可能な表示装置であり、近年、たとえば、液晶テレビやPC(Personal Computer)用の液晶ディスプレイ、PDAや携帯電話機のディスプレイなどに幅広く用いられている。

前記カラー液晶表示装置で用いられる液晶表示パネル（以下、カラー液晶パネルという）は、たとえば、TFT(Thin Film Transistor)素子および画素電極をアレイ状に配置した第１の基板（TFT基板）と、前記画素電極と対向する位置にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタを配置した第２の基板（CF基板）の間に液晶材料を封入した表示パネルである。このとき、前記カラー液晶パネルは、赤色のカラーフィルタを有するＲ画素、および緑色のカラーフィルタを有するＧ画素、ならびに青色のカラーフィルタを有するＢ画素を１組として１ドットの表示画素が構成されている。

前記CF基板を製造するときには、たとえば、まず、ガラス基板などの透明基板上に前記Ｒ画素，Ｇ画素，Ｂ画素を分離するブラックマトリックスを形成する。そして、前記透明基板上にＲ画素用の赤色のカラーフィルタ、Ｇ画素用の緑色のカラーフィルタ、Ｂ画素用のカラーフィルタを順次形成していく。

前記カラーフィルタを形成するときには、顔料を分散させたレジストを、フォトリソグラフィー法でパターニングする方式が最も一般的である。この方式では、たとえば、まず、顔料を分散させたネガ型レジストを透明基板上の全面に塗布し、加熱処理などで溶剤を飛ばして乾燥させる。次に、定められた画素領域以外を遮光したフォトマスクを通して前記ネガ型レジストを露光する。露光後、画素領域のレジストは光硬化して現像液に対して不溶化しているので、アルカリ溶液で現像すると、画素領域以外の領域のみが現像除去されてカラーフィルタの画素パターンが得られる。そして、上記手順を、前記赤色および緑色、ならびに青色のカラーフィルタに対して繰り返し行う。

また、上記のような塗布型のレジストの代わりに、ドライフィルムレジストを用いる方式もある（たとえば、特許文献1を参照）。この方式では、顔料を分散させてフィルム状にしたネガ型レジストを透明基板に熱圧着で貼り合わせた後、上記のような露光、現像を行ってカラーフィルタの画素パターンを形成する。この方式は、前記レジストを塗布する方式に比べ、透明基板上にレジストを形成する工程が簡素化できる。また、転写フィルムのレジストの上層にあらかじめ酸素遮断層を設けておくことで、硬化反応が促進され感度を高くできる。しかしその一方で、材料コストが高く、かつ塗布膜厚を変えて色調を微妙に制御するなどの融通が利かないというデメリットがある。

また、最近では、材料や製造コストの削減を目的に、高精度印刷（たとえば、特許文献２）、インクジェット印刷（たとえば、特許文献３）などで、画素部だけに顔料分散インクを供給しパターン形成する方法が提案されている。
特開平５−１７３３２０号公報 特開２００３−２９４９３０号公報 特開２０００−２２１３１９号公報

前記カラー液晶表示装置は、その用途に応じて、たとえば、Ｒ画素，Ｇ画素，Ｂ画素を通過した光の合成による白色の色温度や、各色の色再現性などへの要求が異なる。そのため、前記CF基板を製造するときには、たとえば、前記白色の色温度や、各色の色再現性を考慮して、各画素のカラーフィルタに用いるフィルタ材料の色調などを制御する必要がある。

前記白色の色温度や各色の色再現性を制御する方法の１つに、顔料分散レジストの膜厚を変えるという方法がある。しかしながら、膜厚を大きく変えると、塗布むらなどの問題が生じるため、微調整程度の色調変更しかできなかった。そのため、要求された白色の色温度や各色の色再現性に、膜厚の調整で対応できないときには、顔料の種類やその配合比を変えて色調を調整した新たな顔料分散レジストを用意しなければならないという問題があった。また、白色の色温度や各色の色再現性の異なるCF基板を製造するたびに、顔料分散レジストの切り替え作業が必要になるため、生産効率が低下するという問題があった。なお、これらの問題点は、前記高精度印刷やインクジェット印刷で用いる顔料分散インクにも共通する問題である。

また、前記白色の色温度や、各色の色再現性を制御する方法としては、たとえば、前記Ｒ画素，Ｇ画素，Ｂ画素の各画素の開口率を変えるという方法もある。しかしながら、この方法の場合、たとえば、前記各画素の開口率に応じて露光マスクのパターンを変えたり、前記TFT基板上の画素電極の寸法を変えたりする必要がある。そのため、要求される前記白色の色温度や、各色の色再現性に応じて前記CF基板やTFT基板を作り分けなければならないという問題があった。

本発明の目的は、たとえば、カラー液晶表示装置の白色の色温度や、各色の色調の制御を容易にすることが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、同一のフィルタ材料を用いて、任意の色調のカラーフィルタを容易に形成することが可能な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。

本願において開示される発明の概略を説明すれば、以下の通りである。

（１） 複数の異なる色のカラーフィルタが画素単位で配置された表示パネルを有する表示装置であって、少なくとも１つの色のカラーフィルタは、透明基板上に積層された複数のフィルタ層でなる表示装置である。

（２） 前記（１）において、前記積層された複数のフィルタ層は、前記透明基板に近い第１のフィルタ層の面積が、前記第１のフィルタ層よりも前記透明基板から遠い第２のフィルタ層の面積よりも大きい表示装置である。

（３） 前記（２）において、前記第２のフィルタ層は、前記第１のフィルタ層上の複数の領域に島状に配置されている表示装置である。

（４） 前記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記積層された複数のフィルタ層は、色調が同一である表示装置である。

（５） 前記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記積層された複数のフィルタ層のうち、少なくとも１つのフィルタ層は、他のフィルタ層と色調が異なる表示装置である。

（６） 前記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記積層された複数のフィルタ層のうち、前記透明基板から最も遠いフィルタ層は、他のフィルタ層よりも色が濃い表示装置である。

（７） 前記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記表示パネルは、液晶表示パネルである表示装置である。

（８） 透明基板上にカラーフィルタを形成する工程を有する表示装置の製造方法であって、前記透明基板上に、複数の感光性フィルタ層を積層する第１の工程と、前記積層した感光性フィルタ層を露光する第２の工程と、前記露光した感光性フィルタ層を現像する第３の工程を有し、前記第１の工程は、露光感度が異なる感光性フィルタ層を、前記透明基板から遠くなるにつれて露光感度が小さくなる順に積層し、前記第２の工程は、積層した感光性フィルタ層の第１の領域を露光した後、前記第１の領域の一部または全部を続けて露光する表示装置の製造方法である。

（９） 前記（８）において、前記各感光性フィルタ層はネガ型とし、前記第２の工程は、少なくとも前記透明基板に最も近い感光性フィルタ層の第１の領域が現像液に対して不溶化するまで露光した後、前記第１の領域の一部または全部を続けて露光する表示装置の製造方法である。

（１０） 前記（９）において、前記第２の工程は、前記第１の領域の一部または全部をあらかじめ定められた時間だけ露光した後、前記第１の領域を続けて露光する表示装置の製造方法である。

（１１） 前記（９）において、前記第２の工程は、前記第１の領域をあらかじめ定められた光量で露光した後、光量を上げて前記第１の領域の一部または全部を続けて露光する表示装置の製造方法である。

（１２） 前記（９）において、前記第２の工程は、前記第１の領域を、前記透明基板に近い第１の感光性フィルタ層が現像液に対して不溶化する露光量で、前記第１の領域の一部または全部を、第２の感光性フィルタ層が現像液に対して不溶化する露光量で、それぞれの領域の露光量を変えて一括露光する表示装置の製造方法である。

（１３） 前記（８）から（１２）のいずれかにおいて、前記第１の工程は、ベースフィルム上に露光感度が低い感光性フィルタ層から順に積層した転写フィルムを用い、前記ベースフィルムから最も遠い感光性フィルタ層を前記透明基板に貼り合わせ、前記積層された感光性フィルタ層を転写する表示装置の製造方法である。

本発明の表示装置は、前記手段（１）のように、１つの色のカラーフィルタが積層された複数のフィルタ層からなる。このような表示装置では、たとえば、前記手段（２）または手段（３）のように、前記透明基板に近い第１のフィルタ層上に、部分的に第２のフィルタ層を設けることができる。このようにすると、たとえば、フィルタ層が２層の場合、第１のフィルタ層のみの領域と、第１のフィルタ層と第２のフィルタ層が重なっている領域が存在することになる。このとき、第１のフィルタ層と第２のフィルタ層が重なっている領域は、第１のフィルタ層のみの領域よりも色が濃くなる。そのため、前記第２のフィルタ層の面積を変えるだけで、前記カラーフィルタの色調を容易に制御することができる。

またこのとき、前記積層されたフィルタ層は、前記手段（４）のように色調が同一のフィルタ層が積層されてもよいし、前記手段（５）のように色調が異なるフィルタ層が積層されていてもよい。また、色調（色の濃さ）がことなるフィルタ層を積層する場合、たとえば、前記手段（６）のようにすれば、制御（再現）できる色調の範囲がより広くなる。

また、前記手段（１）から手段（６）のような構成は、たとえば、前記手段（７）のように、液晶表示パネルに適用することが好ましい。

また、前記手段（１）から手段（６）のような構成を持つ表示装置を製造するときには、たとえば、前記手段（８）および手段（９）のような方法で前記カラーフィルタを形成することが好ましい。このようにすれば、１種類の感光性フィルタ層の組み合わせで、任意の色調のカラーフィルタを形成することができる。そのため、従来のカラーフィルタの形成方法に比べ、任意の色調のカラーフィルタを容易に形成することができる。

また、前記手段（８）のような方法で前記カラーフィルタを形成するときには、たとえば、前記手段（９）または手段（１０）のように露光時間を制御するか、あるいは前記手段（１１）または手段（１２）のように露光量を制御すればよい。

また、前記手段（８）から手段（１２）のような方法でカラーフィルタを形成するときには、たとえば、前記手段（１３）のような転写フィルムを用いて透明基板上に感光性フィルタ層を転写することで、前記感光性フィルタ層を容易に形成することができる。

以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

本発明の表示装置では、複数のフィルタ層を積層させて１つの色のカラーフィルタを構成し、第１のフィルタ層上に積層された第２のフィルタ層の面積を変えることで、前記カラーフィルタの色調を制御する。

図１乃至図４は、本発明による一実施例の表示装置の概略構成を説明するための模式図であり、図１は液晶表示パネルの概略構成を示す模式平面図、図２は図１のＡ−Ａ’線断面図、図３は液晶表示パネルの１ドットの構成を示す模式平面図、図４は図３のＢ−Ｂ’線断面図である。
図１および図２において、１は第１基板（TFT基板）、２は第２基板（CF基板）、３はシール材、４は液晶材料である。また、図３および図４において、２０１はガラス基板、２０２はブラックマトリックス、２０３ａおよび２０３ｂはそれぞれ赤色のカラーフィルタの第１フィルタ層および第２フィルタ層、２０４ａおよび２０４ｂはそれぞれ緑色のカラーフィルタの第１フィルタ層および第２フィルタ層、２０５ａおよび２０５ｂはそれぞれ青色のカラーフィルタの第１フィルタ層および第２フィルタ層、２０６はオーバーコート層、２０７は共通電極、２０８は配向膜、２０９は偏光板である。

本実施例では、本発明が適用される表示装置の一例として、カラー表示が可能な液晶表示パネルを備えたカラー液晶表示装置を挙げ、その構成および作用・効果を説明する。

前記カラー液晶表示装置は、たとえば、図１および図２に示すように、第１基板１と第２基板２が環状のシール材３で接着されており、第１基板１，第２基板２，シール材３で囲まれた空間内に液晶材料４が封入された液晶表示パネルを備えている。

前記液晶表示パネルにおいて、第１基板１は、たとえば、TFT素子および画素電極が画素単位でアレイ状に配置されたTFT基板である。本実施例の液晶表示パネルでは、前記TFT基板１の構成は、従来の液晶表示パネルの構成と同じでよいので、詳細な説明は省略する。また、第２基板２は、前記TFT基板１の画素電極と対向する位置にカラーフィルタが配置されたCF基板である。

また、前記液晶表示パネルの１ドットは、たとえば、RGB三原色によるカラー表示が可能な表示パネルであり、たとえば、Ｒ（赤色）のカラーフィルタが配置されたＲ画素，Ｇ（緑色）のカラーフィルタが配置されたＧ画素，Ｂ（青色）のカラーフィルタが配置されたＢ画素を１つの組とした表示画素で構成される。

本実施例の液晶表示パネルでは、CF基板２は、たとえば、図３および図４に示すように、ガラス基板２０１のTFT基板１と対向する面に、各表示画素を分離するとともに、表示画素内のＲ画素ＰＸＲ，Ｇ画素ＰＸＧ，Ｂ画素ＰＸＢを分離するブラックマトリックス２０２が設けられている。そして、ブラックマトリックス２０２で分離された領域に、赤色のカラーフィルタ２０３ａ，２０３ｂ、緑色のカラーフィルタ２０４ａ，２０４ｂ、青色のカラーフィルタ２０５ａ，２０５ｂが設けられている。このとき、赤色のカラーフィルタ２０３ａ，２０３ｂは、たとえば、図３および図４に示すように、ガラス基板２０１上に設けられた第１フィルタ層２０３ａ上に、部分的に第２フィルタ層２０３ｂが積層されている。また、緑色のカラーフィルタ２０４ａ，２０４ｂも、たとえば、図３および図４に示すように、ガラス基板２０１上に設けられた第１フィルタ層２０４ａ上に、部分的に第２フィルタ層２０４ｂが積層されている。また、青色のカラーフィルタ２０５ａ，２０５ｂも、たとえば、図３および図４に示すように、ガラス基板２０１上に設けられた第１フィルタ層２０５ａ上に、部分的に第２フィルタ層２０５ｂが積層されている。

また、前記各色のカラーフィルタ上には、オーバーコート層２０６が設けられており、オーバーコート層２０６の表面には共通電極２０７および配向膜２０８が設けられている。また、ガラス基板２０１のカラーフィルタが設けられた面の裏面には、たとえば、偏光板２０９が設けられている。なお、共通電極２０７は、たとえば、ガラス基板２０１と偏光板２０９の間に設けられていてもよい。また、共通電極２０７は、たとえば、TFT基板１側に設けられていてもよい。また、偏光板２０９は、図示は省略するがTFT基板１側に設けられる偏光板と対になっており、TFT基板１側に設けられた偏光板との関係がクロスニコル、または平行ニコルになるように貼り付けられている。

本実施例の液晶表示パネルで用いるCF基板２において、赤色のカラーフィルタが配置されたＲ画素ＰＸＲは、第１フィルタ層２０３ａ上に、２つの島状の第２フィルタ層２０３ｂが積層されている。このとき、第１フィルタ層２０３ａと第２フィルタ層２０３ｂがともに赤色のフィルタであれば、第１フィルタ層２０３ａのみの領域と、第２フィルタ層２０３ｂが積層された領域では色の濃さが変わる。そのため、全体が第１フィルタ層２０３ａのみの場合の色調と、全体に第２フィルタ層２０３ｂが積層されている場合の色調の間の色調を得ることができる。また、緑色のカラーフィルタが配置されたＧ画素ＰＸＧも、全体が第１フィルタ層２０４ａのみの場合の色調と、全体に第２フィルタ層２０４ｂが積層されている場合の色調の間の色調を得ることができる。また、青色のカラーフィルタが配置されたＢ画素ＰＸＢも、全体が第１フィルタ層２０５ａのみの場合の色調と、全体に第２フィルタ層２０５ｂが積層されている場合の色調の間の色調を得ることができる。

図５乃至図１１は、本実施例の液晶表示パネルのCF基板の製造方法を説明するための模式図であり、図５は赤色のカラーフィルタの形成に用いる転写フィルムの構成例を示す模式断面図、図６および図７は透明基板上に２層のフィルタ層を転写する工程を説明する模式断面図、図８は露光機の構成例を示す模式図、図９は図８に示した露光機の露光原理を説明する模式図、図１０は露光方法を説明する模式断面図、図１１は現像後の状態を示す模式断面図である。

本実施例の液晶表示パネルで用いるCF基板２を製造するときには、たとえば、まず、ガラス基板２０１などの透明基板の表面にブラックマトリックス２０２を形成する。ブラックマトリックス２０２は、たとえば、黒顔料を分散させたレジストを用い、フォトリソグラフィー法でパターニングして形成する。また、前記レジストを用いる代わりに、たとえば、ガラス基板２０１の表面にスパッタリング法で金属クロムを成膜した後、エッチングして形成してもよい。

次に、たとえば、ガラス基板２０１上のＲ画素ＰＸＲの領域に赤色のカラーフィルタを形成する。前記赤色のカラーフィルタは、たとえば、図５に示すように、ベースフィルム５０１の表面にクッション材５０２を介在させて、第２フィルタ層２０３ｂ，第１フィルタ層２０３ａ，カバーフィルム５０３の順に積層させた転写フィルムを用いる。このとき、第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂは、たとえば、ネガ型の感光性フィルムであるとする。またこのとき、第２フィルタ層２０３ｂの露光感度は、第１フィルタ層２０３ａの露光感度より低くしておく。

図５に示したような転写フィルムを用いて前記赤色のカラーフィルタを形成するときには、前記転写フィルムのカバーフィルム５０３を剥がし、図６に示すように、露出した第１フィルタ層２０３ａをガラス基板２０１に貼り合わせる。この貼り合わせは、たとえば、ロールラミネーション法で行い、たとえば、ロール温度125℃，ロール圧6kg/cm²，ラミネート速度500mm/分でガラス基板２０１に熱圧着させる。

次に、前記転写フィルムのベースフィルム５０１およびクッション材５０２を剥がすと、図７に示すように、ガラス基板２０１上の全面に第１フィルタ層２０３ａと第２フィルタ層２０３ｂが積層された状態になる。このようにすれば、１回の工程でガラス基板２０１上に複数層（２層）のフィルタ層を形成することができる。

次に、第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂを露光する。このとき、各フィルタ層の露光には、たとえば、直描露光機（たとえば、特開2004-6440号公報を参照。）を用いる。前記直描露光機は、たとえば、図８に示すように、支持板６０１上に複数個の微小ミラー６０２を配置したDMDミラーを備える露光機である。なお、図８では微小ミラー６０２を２つしか示していないが、実際には、多数個の微小ミラーがマトリックス状に配置されている。

このとき、各微小ミラー６０２は、方向制御部６０３によって支持板６０１上に支持された可動ミラーであり、たとえば、図９に示したような２つの方向に向きを変えられる。そして、たとえば、図９に示した第１のミラー６０２ａの向きにし、光源からの光７ａを第１のミラー６０２ａで反射させたときに、その反射光７ｂがガラス基板２０１上に照射されるようにしておく。このとき、たとえば、図９に示した第２のミラー６０２ｂの向きにすると、光源からの光７ａを第２のミラー６０２ｂで反射させたときに、その反射光７ｃが光吸収層で吸収されるようにしておく。このようなDMDミラーを用いれば、各微小ミラー６０２の向きを制御することで、ガラス基板２０１上の光照射領域（露光領域）を制御することができる。

前記直描露光機を用いて第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂを露光するときには、図１０に示すように、まず、ブラックマトリックス２０２で分離されたＲ画素ＰＸＲの全領域Ｌ_hをあらかじめ定められた時間、たとえば、ｔ＝Ｔ_h（秒）だけ一次露光をする。この露光時間ｔ＝Ｔ_h（秒）は、たとえば、露光感度が高い第１フィルタ層２０３ａの露光領域２０３ａ₁は現像液に対して不溶化するまで硬化反応が進み、露光感度が低い第２フィルタ層２０３ｂの露光領域２０３ｂ₁は現像液に溶解する段階で硬化反応が止まる時間とする。以下、前記一次露光したＲ画素ＰＸＲの全領域Ｌ_hを、ハーフトーン露光領域と呼ぶ。

そして、前記一次露光をＴ_h秒間行った後、続けて、前記ハーフトーン露光領域Ｌ_hのうちのあらかじめ定められた領域Ｌ_fのみ、たとえば、ｔ＝Ｔ_f（秒）まで二次露光をする。この露光時間ｔ＝Ｔ_f（秒）は、露光感度が低い第２フィルタ層２０３ｂの露光領域２０３ｂ₂が現像液に対して不溶化するまで硬化反応が進む時間とする。以下、前記二次露光したＲ画素ＰＸＲの領域Ｌ_fを、フルトーン露光領域と呼ぶ。なお、露光時間ｔ＝Ｔ_f（秒）まで露光を行った場合、露光感度が高い第１フィルタ層２０３ａの露光領域２０３ａ₂は現像液に対して不溶化するまで硬化反応が進んでいることは言うまでもない。

第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂに対して、図１０に示したような一次露光および二次露光を行うと、第１フィルタ層（第１CF層）２０３ａおよび第２フィルタ層（第２CF層）２０３ｂの未露光領域、およびハーフトーン露光領域Ｌ_h、ならびにフルトーン露光領域Ｌ_fの各領域の現像液に対する溶解特性は、下記表１のようになる。

つまり、図１０に示したような一次露光および二次露光を行った後、第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂを現像すると、図１１に示すように、フルトーン露光領域Ｌ_fは第１フィルタ層２０３ａ₂および第２フィルタ層２０３ｂ₂がともに残り、ハーフトーン露光領域Ｌ_hは第１フィルタ層２０３ａ₁のみが残る。そのため、前記ハーフトーン露光領域Ｌ_hと前記フルトーン露光領域Ｌ_fの面積比を変えることで、第１フィルタ層２０３ａ上の第２フィルタ層２０３ｂの残存面積を容易に制御することができる。その結果、全体が第１フィルタ層２０３ａのみの場合の色調と、全体に第２フィルタ層２０３ｂが残存している場合の色調の間の色調を持つ赤色のカラーフィルタを容易に形成することができる。

また、図１０に示した手順に限らず、たとえば、フルトーン露光領域Ｌ_fのみ、あらかじめ定められた時間ｔ＝Ｔ_f（秒）だけ一次露光した後、ハーフトーン露光領域Ｌ_hをｔ＝Ｔ_h（秒）だけ二次露光しても、図１１に示したようなフィルタ層を形成することができる。

また、前記直描露光機の場合、前記微小ミラー６０２が被写体（フィルタ層）に光を向けている時間が露光時間に相当する。そのため、微小ミラー６０２がフィルタ層に光を向けている時間を制御すれば、必ずしも一次露光と二次露光の２回に分けて露光する必要はなく、１回の露光作業で必要とするカラーフィルタ層を形成することができる。たとえば、フルトーン露光領域Ｌ_fを露光するミラーがフィルタ層に光を向けている時間をｔ＝Ｔ_h＋Ｔ_f（秒）にし、ハーフトーン露光領域Ｌ_hを露光するミラーがフィルタ層に光を向けている時間をｔ＝Ｔ_h（秒）に制御することでも、図１１に示したようなフィルタ層を形成することができる。

また、繰り返しの説明は省略するが、緑色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを形成するときも、同様の手順で形成することで、全体が第１フィルタ層のみの場合の色調と、全体に第２フィルタ層が残存している場合の色調の間の色調を持つカラーフィルタを容易に形成することができる。

図１２および図１３は、本実施例の応用例を説明するための模式図であり、図１２は液晶表示パネルの１ドットの構成を示す模式平面図、図１３は図１２のＣ−Ｃ’線断面図である。

本実施例のカラー液晶表示装置で用いる液晶表示パネルでは、各色のカラーフィルタを形成するときに、第１フィルタ層および第２フィルタ層の２層のフィルタ層を露光、現像し、第１フィルタ層上の第２フィルタ層の残存面積を変えることで、各カラーフィルタの色調を制御する。このとき、各カラーフィルタの第２フィルタ層の残存面積は、たとえば、図３に示したように同一である必要はない。つまり、たとえば、図１２および図１３に示すように、各カラーフィルタの第２フィルタ層の残存面積が異なるようにしてもよい。このように、各カラーフィルタの第２フィルタ層の残存面積を変えることで、前記Ｒ画素ＰＸＲ，Ｇ画素ＰＸＧ，Ｂ画素ＰＸＢから出る光を合成した白色の色温度を容易に制御することができる。

次に、本実施例の液晶表示パネルの各色のカラーフィルタを形成するときに用いる材料の一例と効果を簡単に説明する。

まず、Ｂ画素のカラーフィルタ（青色）を形成するときには、色調を決める顔料として、たとえば、C.I.ピグメントブルーとC.I.ピグメントバイオレットを9：1の割合で混合した顔料を用いる。また、バインダ樹脂には、たとえば、ベンジルメタクリレートまたはメチルメタクリレート、メタクリル酸の共重合物を用いる。また、架橋剤には、たとえば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いる。そして、第１フィルタ層２０５ａおよび第２フィルタ層２０５ｂともに、たとえば、顔料：バインダ樹脂：架橋剤の重量比が2：1：1となるように配合する。

また、感光剤には、たとえば、イルガキュア369（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ製）を用いる。また、増感剤には、たとえば、ジエチルアミノベンゾフェノンを用いる。そして、第１フィルタ層２０５ａには、たとえば、顔料，バインダ樹脂，架橋剤の固形分（1μm）に対して感光剤を15%、増感剤を8%の割合で配合する。また、第２フィルタ層２０５ｂには、たとえば、顔料，バインダ樹脂，架橋剤の固形分（1μm）に対して感光剤を5%、増感剤を0.5%の割合で配合する。

このような組成の第１フィルタ層２０５ａおよび第２フィルタ層２０５ｂを用いた場合、たとえば、ハーフトーン露光領域Ｌ_hは100mJ／cm²で露光し、フルトーン露光領域Ｌ_fは200mJ／cm²で露光する。そして現像、たとえば、0.2% TMAH（テトラメチルアンモニウムハイドライド）に60秒浸漬した後、水洗すると、フルトーン露光領域Ｌ_fのみに第２フィルタ層２０５ｂを残すことができる。

このとき、たとえば、ハーフトーン露光領域Ｌ_hとフルトーン露光領域Ｌ_fの面積比を変えて、たとえば、第２フィルタ層２０５ｂの残存面積が0%，50%，100%となる３種類の青色カラーフィルタを形成し、それぞれの色調（色度）を比較すると、下記表２のようになる。

このように、青色カラーフィルタの場合、たとえば、第２フィルタ層２０５ｂの残存面積が広くなると、色度のｙ値が小さくなる。そのため、ある１つの第１フィルタ層２０５ａおよび第２フィルタ層２０５ｂの組み合わせから、色調の異なる青色カラーフィルタを形成することができる。

また、Ｇ画素のカラーフィルタ（緑色）を形成するときには、色調を決める顔料として、たとえば、C.I.ピグメントグリーンとC.I.ピグメントイエローを3：1の割合で混合した顔料を用いる。また、バインダ樹脂，架橋剤には、たとえば、前記青色カラーフィルタと同じ材料を用い、第１フィルタ層２０４ａおよび第２フィルタ層２０４ｂともに、たとえば、顔料：バインダ樹脂：架橋剤の重量比が3：1：1となるように配合する。

また、感光剤および増感剤に用いる材料および配合の割合は、たとえば、前記青色カラーフィルタと同じ条件とする。

このような組成の第１フィルタ層２０４ａおよび第２フィルタ層２０４ｂを用いた場合、たとえば、ハーフトーン露光領域Ｌ_hは100mJ／cm²で露光し、フルトーン露光領域Ｌ_fは200mJ／cm²で露光し、現像すると、フルトーン露光領域Ｌ_fのみに第２フィルタ層２０４ｂを残すことができる。

このとき、たとえば、ハーフトーン露光領域Ｌ_hとフルトーン露光領域Ｌ_fの面積比を変えて、たとえば、第２フィルタ層２０４ｂの残存面積が0%，50%，100%となる３種類の緑色カラーフィルタを形成し、それぞれの色調（色度）を比較すると、下記表３のようになる。

このように、緑色カラーフィルタの場合、たとえば、第２フィルタ層２０４ｂの残存面積が広くなると、色度のｘ値が小さくなり、かつｙ値が大きくなる。そのため、ある１つの第１フィルタ層２０４ａおよび第２フィルタ層２０４ｂの組み合わせから、色調の異なる緑色のカラーフィルタを形成することができる。

また、Ｒ画素のカラーフィルタ（赤色）を形成するときには、色調を決める顔料として、たとえば、C.I.ピグメントレッドを用いる。また、バインダ樹脂，架橋剤には、たとえば、前記青色カラーフィルタと同じ材料を用い、第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂともに、たとえば、顔料：バインダ樹脂：架橋剤の重量比が2.5：1：1となるように配合する。

また、感光剤および増感剤に用いる材料および配合の割合は、たとえば、前記青色カラーフィルタと同じ条件とする。

このような組成の第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂを用いた場合、たとえば、ハーフトーン露光領域Ｌ_hは100mJ／cm²で露光し、フルトーン露光領域Ｌ_fは200mJ／cm²で露光し、現像すると、フルトーン露光領域Ｌ_fのみに第２フィルタ層２０３ｂを残すことができる。

このとき、たとえば、ハーフトーン露光領域Ｌ_hとフルトーン露光領域Ｌ_fの面積比を変えて、たとえば、第２フィルタ層２０３ｂの残存面積が0%，50%，100%となる３種類の赤色カラーフィルタを形成し、それぞれの色調（色度）を比較すると、下記表４のようになる。

このように、赤色カラーフィルタの場合、たとえば、第２フィルタ層２０３ｂの残存面積が広くなると、色度のｘ値が大きくなり、かつｙ値が小さくなる。そのため、ある１つの第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂの組み合わせから、色調の異なる赤色カラーフィルタを形成することができる。

以上説明したように、本実施例のカラー液晶表示装置によれば、液晶表示パネル（CF基板２）の各色のカラーフィルタを形成するときに、第１フィルタ層と第２フィルタ層を積層し、第２フィルタ層の残存面積を変えることで、各カラーフィルタの色調を容易に変えることができる。そのため、白色の色温度や各色の色再現性を容易に制御することができる。

また、各カラーフィルタを形成するときに、第１フィルタ層および第２フィルタ層を直接露光し、第２フィルタ層２０３ｂの残存面積を制御することで、各カラーフィルタを短時間で効率よく形成することができる。またこのとき、前記各フィルタ層の露光に前記直描露光機を用いれば、各カラーフィルタを形成するときの第２フィルタ層の残存面積の組み合わせを容易に変えられる。また、第２フィルタ層の残存面積を変えることで色調を変化させることができるので、ある１つの第１フィルタ層および第２フィルタ層の組み合わせから、任意の色調カラーフィルタを容易に形成することができる。そのため、白色の色温度や各色の色再現性の異なる液晶表示パネルを容易に製造することができる。

また、本実施例の表示装置では、各カラーフィルタの色調を、第２フィルタ層の残存面積によって微調整することができる。そのため、たとえば、カラーフィルタの色調以外の要因で発生する色むら不良を、前記第２フィルタ層の残存面積の調整で回避することができる。

また、第１フィルタ層および第２フィルタ層を露光するときに、前記直描露光機を用いることで、第２フィルタ層の残存面積の制御、すなわちハーフトーン露光領域Ｌ_hおよびフルトーン露光領域Ｌ_fを細かく制御することが容易であり、各カラーフィルタの色調の設定自由度が高くなる。

また、本実施例では、第１フィルタ層と第２フィルタ層は、色調が同一であるとして説明したが、これに限らず、色調が異なるフィルタ層を積層させてもよい。この場合、色調が濃いほうを第２フィルタ層とすれば、色調が同一である場合に比べて、より広い範囲の色調を得ることができる。

また、本実施例では、各色のカラーフィルタの色調を、第１フィルタ層および第２フィルタ層の２層で制御する場合を例に挙げたが、これに限らず、３層以上のフィルタ層を積層させて制御してもよい。

また、ガラス基板２０１上に第１フィルタ層および第２フィルタ層を形成するときに、たとえば、図５に示したような転写フィルムを用いて転写すれば、１回の工程で第１フィルタ層および第２フィルタ層を形成することができる。

また、第１フィルタ層および第２フィルタ層に用いる材料の構成および現像液の組み合わせは、前述のような例に限らず、種々の組み合わせを適宜選択できるのはもちろんである。

図１４は、前記実施例の応用例を説明するための模式図である。

前記実施例では、たとえば、図８および図９に示したような構成および動作原理のDMDミラーを備える直描露光機を用いてハーフトーン露光領域Ｌ_hおよびフルトーン露光領域Ｌ_fの制御をした。しかしながら、本発明のようなカラーフィルタを形成する場合、前記直描露光機に限らず、従来のようなマスクを用いた露光でも形成することは可能である。

従来のようなマスクを用いた露光で本発明のようなカラーフィルタを形成する場合、たとえば、図１４に示すように、フルトーン露光領域Ｌ_fには完全に開口した開口部８ａを有し、その外周のハーフトーン露光領域Ｌ_hには露光解像度より小寸法のスリットが設けられたスリット部８ｂを有する露光マスク８を用いればよい。

このとき、光源から照射された光のうち、露光マスク８のスリット部８ｂを通って第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂに照射される光は、露光マスク８の開口部８ａを通って第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂに照射される光よりも光量が低くなる。そのため、スリット部８Ｂのスリットの面積を制御することで、第１フィルタ層２０３ａの露光領域２０３ａ₁は現像液に対して不溶化するまで効果反応が進み、第２フィルタ層２０３ｂの露光領域２０３ｂ₁は現像液に溶解する段階で効果反応が止まるようにすることができる。

また、露光マスクを用いて露光する場合、図１４に示したようなマスクに限らず、たとえば、遮光領域が異なる２枚の露光マスクを用い、一次露光および二次露光を行ってもよい。

また、前記実施例では、たとえば、図５に示したように、第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂがあらかじめ積層された転写フィルムを用いて、ガラス基板２０１上に第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂを転写する方法を例に挙げた。しかしながら、第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂは、他の方法で形成してもよい。第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂの他の形成方法としては、たとえば、第１フィルタ層２０３ａを転写する転写フィルムと第２フィルタ層２０３ｂを転写する転写フィルムの２つの転写フィルムを用いて、第１フィルタ層２０３ａおよび第２フィルタ層２０３ｂを順次積層（ラミネート）する方法がある。また、その他にも、たとえば、第１フィルタ層２０３ａを塗布した後、第２フィルタ層２０３ｂを転写（ラミネート）してもよいし、第１フィルタ層２０３ａを転写（ラミネート）した後、第２フィルタ層２０３ｂを塗布してもよい。

以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。

たとえば、前記実施例では、表示装置の一例としてカラー液晶表示装置を挙げたが、これに限らず、前記実施例で説明したCF基板２と同様の構成のカラーフィルタを有する表示装置であれば、どのような表示装置にも適用できるのはもちろんである。前記カラー液晶表示装置以外で本発明が適用可能な表示装置としては、たとえば、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ，PDP(Plasma Display Panel)，FED(Field Emission Display)などがある。

本発明による一実施例の表示装置の概略構成を説明するための模式図であり、液晶表示パネルの概略構成を示す模式平面図である。 本発明による一実施例の表示装置の概略構成を説明するための模式図であり、図１のＡ−Ａ’線断面図である。 本発明による一実施例の表示装置の概略構成を説明するための模式図であり、液晶表示パネルの１ドットの構成を示す模式平面図である。 本発明による一実施例の表示装置の概略構成を説明するための模式図であり、図３のＢ−Ｂ’線断面図である。 本実施例の液晶表示パネルのCF基板の製造方法を説明するための模式図であり、赤色のカラーフィルタの形成に用いる転写フィルムの構成例を示す模式断面図である。 本実施例の液晶表示パネルのCF基板の製造方法を説明するための模式図であり、透明基板上に２層のフィルタ層を転写する工程を説明する模式断面図である。 本実施例の液晶表示パネルのCF基板の製造方法を説明するための模式図であり、透明基板上に２層のフィルタ層を転写する工程を説明する模式断面図である。 本実施例の液晶表示パネルのCF基板の製造方法を説明するための模式図であり、露光機の構成例を示す模式図である。 本実施例の液晶表示パネルのCF基板の製造方法を説明するための模式図であり、図８に示した露光機の露光原理を説明する模式図である。 本実施例の液晶表示パネルのCF基板の製造方法を説明するための模式図であり、露光方法を説明する模式断面図である。 本実施例の液晶表示パネルのCF基板の製造方法を説明するための模式図であり、現像後の状態を示す模式断面図である。 本実施例の応用例を説明するための模式図であり、液晶表示パネルの１ドットの構成を示す模式平面図である。 本実施例の応用例を説明するための模式図であり、図１２のＣ−Ｃ’線断面図である。 前記実施例の応用例を説明するための模式図である。

符号の説明

１…第１基板（TFT基板）
２…第２基板（CF基板）
３…シール材
４…液晶材料
２０１…ガラス基板
２０２…ブラックマトリックス
２０３ａ…赤色のカラーフィルタの第１フィルタ層
２０３ｂ…赤色のカラーフィルタの第２フィルタ層
２０４ａ…緑色のカラーフィルタの第１フィルタ層
２０４ｂ…緑色のカラーフィルタの第２フィルタ層
２０５ａ…青色のカラーフィルタの第１フィルタ層
２０５ｂ…青色のカラーフィルタの第２フィルタ層
２０６…オーバーコート層
２０７…共通電極
２０８…配向膜
２０９…偏光板
５０１…ベースフィルム
５０２…クッション材
５０３…カバーフィルム
６０１…支持板
６０２，６０２ａ，６０２ｂ…微小ミラー
６０３…方向制御部
７ａ…光源からの光
７ｂ，７ｃ…反射光
８…露光マスク
８ａ…開口部
８ｂ…スリット部

Claims (11)

1. 複数の異なる色のカラーフィルタが画素単位で配置された液晶表示パネルを有する透過型液晶表示装置であって、
   少なくとも１つの色のカラーフィルタは、透明基板上に積層された複数のフィルタ層でなり、
   前記積層された複数のフィルタ層は、前記透明基板に近い第１のフィルタ層の面積が、前記第１のフィルタ層よりも前記透明基板から遠い第２のフィルタ層の面積よりも大きく、
   前記第１のフィルタ層上に積層された前記第２のフィルタ層の面積を調整することにより前記少なくとも１つの色のカラーフィルタの色調が制御されていることを特徴とする透過型液晶表示装置。
2. 前記第２のフィルタ層は、前記第１のフィルタ層上の複数の領域に島状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
3. 前記積層された複数のフィルタ層は、色調が同一であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
4. 前記積層された複数のフィルタ層のうち、少なくとも１つのフィルタ層は、他のフィルタ層と色調が異なることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
5. 前記積層された複数のフィルタ層のうち、前記透明基板から最も遠いフィルタ層は、他のフィルタ層よりも色が濃いことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。
6. 複数の異なる色のカラーフィルタが画素単位で配置された液晶表示パネルを有する透過型液晶表示装置の製造方法であって、
   少なくとも１つの色のカラーフィルタは、透明基板上に積層された複数のフィルタ層でなり、
   前記積層された複数のフィルタ層は、前記透明基板に近い第１のフィルタ層の面積が、前記第１のフィルタ層よりも前記透明基板から遠い第２のフィルタ層の面積よりも大きく、
   前記第１のフィルタ層上に積層された前記第２のフィルタ層の面積を調整することにより前記少なくとも１つの色のカラーフィルタの色調が制御されており、
   前記透明基板上に、複数のネガ型感光性フィルタ層を積層する第１の工程と、前記積層したネガ型感光性フィルタ層を露光する第２の工程と、前記露光したネガ型感光性フィルタ層を現像する第３の工程を有し、
   前記第１の工程は、露光感度が異なるネガ型感光性フィルタ層を、前記透明基板から遠くなるにつれて露光感度が小さくなる順に積層し、
   前記第２の工程は、積層したネガ型感光性フィルタ層の画素全領域を露光した後、前記画素全領域のあらかじめ定められた領域を続けて露光することを特徴とする透過型液晶表示装置の製造方法。
7. 前記第２の工程は、少なくとも前記透明基板に最も近いネガ型感光性フィルタ層の画素全領域が現像液に対して不溶化する露光量まで露光した後、前記画素全領域のあらかじめ定められた領域を続けて露光することを特徴とする請求項６に記載の透過型液晶表示装置の製造方法。
8. 複数の異なる色のカラーフィルタが画素単位で配置された液晶表示パネルを有する透過型液晶表示装置の製造方法であって、
   少なくとも１つの色のカラーフィルタは、透明基板上に積層された複数のフィルタ層でなり、
   前記積層された複数のフィルタ層は、前記透明基板に近い第１のフィルタ層の面積が、前記第１のフィルタ層よりも前記透明基板から遠い第２のフィルタ層の面積よりも大きく、
   前記第１のフィルタ層上に積層された前記第２のフィルタ層の面積を調整することにより前記少なくとも１つの色のカラーフィルタの色調が制御されており、
   前記透明基板上に、複数のネガ型感光性フィルタ層を積層する第１の工程と、前記積層したネガ型感光性フィルタ層を露光する第２の工程と、前記露光したネガ型感光性フィルタ層を現像する第３の工程を有し、
   前記第１の工程は、露光感度が異なるネガ型感光性フィルタ層を、前記透明基板から遠くなるにつれて露光感度が小さくなる順に積層し、
   前記第２の工程は、積層したネガ型感光性フィルタ層の画素全領域のあらかじめ定められた領域をあらかじめ定められた時間だけ露光した後、前記画素全領域を続けて露光することを特徴とする透過型液晶表示装置の製造方法。
9. 前記第２の工程は、前記画素全領域をあらかじめ定められた光量で露光した後、光量を上げて前記画素全領域のあらかじめ定められた領域を続けて露光することを特徴とする請求項７に記載の透過型液晶表示装置の製造方法。
10. 前記第２の工程は、前記画素全領域を、第１のネガ型感光性フィルタ層が現像液に対して不溶化する露光量で、前記画素全領域のあらかじめ定められた領域を、第２のネガ型感光性フィルタ層が現像液に対して不溶化する露光量で、前記画素全領域と前記画素全領域のあらかじめ定められた領域とで露光量を変えて続けて露光することを特徴とする請求項７に記載の透過型液晶表示装置の製造方法。
11. 前記第１の工程は、ベースフィルム上に露光感度が低いネガ型感光性フィルタ層から順に積層した転写フィルムを用い、前記ベースフィルムから最も遠いネガ型感光性フィルタ層を前記透明基板に貼り合わせ、前記積層されたネガ型感光性フィルタ層を転写することを特徴とする請求項６至請求項１０のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置の製造方法。

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