JP5736913B2 - カラーフィルタ基板及びそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル式液晶ディスプレイ等に用いられる、タッチパネル機能を有するカラーフィルタ基板に関し、タッチパネル電極とカラーフィルタを同一のガラス基板の表裏に形成したカラーフィルタ基板及びそれを備えた液晶表示装置に関する。

カラー液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタは、カラー液晶表示装置等に不可欠な部材で、液晶表示装置の画質を向上させたり、各画素にそれぞれの原色の色彩を与えたりする役割を有している。このカラーフィルタを構成するフィルタセグメントまたはブラックマトリックス（BM）は、ガラス基板などに感光性材料を塗布し、余剰の溶剤を乾燥除去したあと、画素形成のためのフォトマスクを介し、プロキシミティ露光（近接露光）などで超高圧水銀灯を使用して活性エネルギー線を照射し、硬化(ネガ型)またはアルカリ溶解度を高め(ポジ型)、アルカリ溶液などで溶解する部分を除去し、さらにポストベーキングすることにより形成されている。これを各色について繰り返すことにより、カラーフィルタが作製される。

アクティブマトリックス方式の液晶表示装置では、一般に、ガラス基板上に各画素ごとにアクティブ素子（薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）を形成したアレイ基板と、ガラス基板上にカラーフィルタと一様な透明電極を形成したカラーフィルタ基板とが、間に液晶を挟んで対向して配置されている。なお、アレイ基板の各ＴＦＴ素子のスイッチング作用によって各画素の液晶のシャッター作用を制御している。

近時、液晶表示装置の大型化、高精細化、広い視野角や高コントラスト化などの高画質化にあわせて、垂直配向と呼称されるＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶表示装置や、液晶の配向を制御する配向制御用突起を形成したＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶表示装置が広く利用されている。また、ＶＡ方式と共に、視野角を改善し高画質化を実現する技術として、画素の横方向に液晶駆動用の電界が印加されるＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置が多く採用されるようになってきている。

このＩＰＳ方式の液晶表示装置では、アレイ基板とカラーフィルタ基板の２枚の透明基板間で液晶が平行に配向しており、基板の平行方向に印加される電界によりスイッチングする。そのため、カラーフィルタ基板の液晶と接する側の表面には、前記した一様な透明電極は形成されていない。また、電界の乱れを抑制するために、高絶縁性の樹脂BMが採用されている。

このように、ＩＰＳ方式の液晶表示装置ではカラーフィルタ基板に導電性が付与されていないため、液晶表示装置のパネル化工程で静電気障害が発生して、製品の品質や製造の歩留まりに悪影響する問題があった。また、液晶表示装置使用時での、外部電界による表示特性低下の問題があった。そこで、図１に示すように、通常、ＩＰＳ方式の液晶表示装置向けのカラーフィルタ基板には、基板のカラーフィルタ層反対面に「裏面ＩＴＯ」と呼ばれる、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）層を形成し、パネル化工程での静電気障害を抑制し、液晶表示装置使用時での外部電界による表示特性低下を防止している。このＩＰＳ方式用のカラーフィルタ基板では、透明基板１の裏面には、樹脂ブラックマトリックス２で画定された赤（R）、緑（G）、青（B）等複数色の着色画素３、一様なオーバーコート層４が形成されている。樹脂ブラックマトリックス２上の所定の位置には、オーバーコート層４を介して、図示しないアレイ基板との中間に液晶層を挟持する間隙を規定するフォトスペーサー５が設けられている。そして、透明基板１の表面側には、静電気除去、および液晶配向の乱れを防ぐために、「裏面ＩＴＯ」６が形成されている。

しかし、反対面に形成された導電性薄膜の剥がれによる歩留まり低下などの問題があり、例えば、特許文献１（第２−３頁、第２図）では、このカラーフィルタ層反対面のＩＴＯ層をパターン形成して、液晶表示素子の製造工程で搬送用アーム、治具などと接触する部分から導電性膜を取り除く技術が開示されている。

近年、カラー液晶表示装置は、液晶カラーテレビや液晶表示装置一体型のノートパソコンとして大きな市場を形成するに至っている。また、携帯電話機や、携帯情報端末、カーナビゲーションシステムを始め、タッチパネルを液晶表示パネルと一体型で構成した、タッチパネル式液晶ディスプレイが市場に普及してきた。タッチパネルは、その構造及び検出方式の違いにより、抵抗膜型や静電容量型等の様々なタイプがある。このうち、静電容量型タッチパネルは、1枚の基板上に透光性導電膜（透光性電極）を有し、指またはペン等が接触（タッチ）することによって形成される静電容量を介して流れる微弱電流量の変化を検出する事によって被接触位置を特定するもので、指示される内容を入力信号として受け取り液晶表示装置を駆動する。静電容量型タッチパネルは、抵抗膜型タッチパネルと比べて、より高い透過率が得られる利点がある。

静電容量型のタッチパネル電極を形成する場合、ＸＹ電極の重なり部分に金属でのジャンパーを形成し、ＸＹを認識可能な電極形成を行なう。例えば、特許文献２及び特許文献３には、基板上に透明導電性薄膜からなる、Ｘ軸方向に等間隔に配置し相互に平行配列する複数のＸ軸トレース、及び、Ｙ軸方向に等間隔に配置し相互に平行配列する複数のＹ軸トレースを備え、並びに、Ｘ軸トレース及びＹ軸トレースは、同一平面上において行列式に交差配置されており、個別のＸ軸トレース上の各センサユニットは相互連結し、個別のＹ軸トレース上の各センサユニットは連結せず間隔を空けて配列し、導電性の材料よりなるジャンパーを介して電気的に接続している、コンデンサ式タッチパッド（静電容量型タッチパネル電極）が開示されている。

従来は、タッチパネル式液晶ディスプレイ作製時には、タッチパネル電極とカラーフィルタとを別々の基板で作成し、モジュールにする時に貼り合わせる技術が主流であった。しかしながら、タッチパネルのストライプとカラーフィルタのストライプの微妙なズレによる干渉縞の発生や、タッチパネル表面とカラーフィルタ表面との距離により斜め表示で視差が発生する等表示性能面での問題点があった。

そこで、タッチパネル電極とカラーフィルタの貼り合わせの工程削減目的と、貼りあわせた時に発生する空隙による光学特性低下防止の為に、例えば特許文献４に開示されているように、タッチパネル電極とカラーフィルタを同一のガラス基板の表裏に形成する技術が各社で検討されている。また、特許文献５には、タッチパネル電極とカラーフィルタを同一のガラス基板の同一の裏面に形成する技術が開示されているが、タッチパネルの信号解像度を考えると、タッチパネル電極が視認側表面となる、タッチパネル電極とカラーフィルタを同一のガラス基板の表裏に形成する前者の構成が主流である。

また、図２は、従来の、タッチパネル／ＩＰＳ方式用のカラーフィルタ基板の一例を断面で示した模式図である。透明基板１の表面側にタッチパネル電極１０を作製するために、その反対面（裏面）の膜面最下層にＩＴＯ７を形成・配置して前述した「裏面ＩＴＯ」の役目を持たせようとしている。そして、その上にカラーフィルタ層を形成することになる。

特開２０００−３９５０９号公報 登録実用新案第３１４４５６３号公報 登録実用新案第３１４４２４１号公報 特開２００８−９７５０号公報 特開２０１０−７２５８１号公報

図３は、上記した図２に示すカラーフィルタ基板で、樹脂ブラックマトリックス形成時の状態を説明する模式図である。静電容量型のタッチパネル電極を有するＩＰＳ方式のカラーフィルタ基板を作製する時、通常、先にガラス基板の片面（表面）にタッチパネル電極を作製した後、その反対面（裏面）の膜面最下層にＩＴＯを形成・配置し、その上にカラーフィルタ層を形成することになる。しかしながら、図３に模式的に示すように、カラーフィルタ第一層目にＩＴＯ７を設けると、その後のフォトリソグラフィー工程で、樹脂ブラックマトリックス２やＲＧＢ着色層３を形成する際に、静電作用によって、ＩＴＯ７上にレジストに含まれる樹脂成分が残渣８として開口部内に残こる問題が発生する場合がある。この残渣８については、液晶駆動としての問題にはならないが、パネル透過率を低下させる原因となり、製品の品位が低下してしまう問題がある。

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、静電容量型のタッチパネル電極とＩＰＳ方式のカラーフィルタを同一の透明基板の表裏にこの順で形成した場合においても、基板の裏面にブラックマトリックス、及び着色層を形成した際に、画素開口部にレジスト樹脂成分が残らない構成とすることで、静電気障害・外部電界影響によるパネル透過率低下等製品の品位低下の問題を軽減したＩＰＳ方式液晶パネル用のカラーフィルタ基板とそれを備えた液晶表示装置とを提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、同一の透明基板の、表面に静電容量型のタッチパネル電極と、裏面にカラーフィルタ層と、が形成されたカラーフィルタ基板において、
前記裏面の膜面の一層目に透明導電膜が形成されており、かつ、前記透明導電膜を覆う形で膜面の二層目に無機透明絶縁膜が形成されており、この無機透明絶縁膜上に前記カラーフィルタ層を構成する着色画素が配置されており、
前記無機透明絶縁膜が、酸化ケイ素を主成分とし、酸化インジウム又は酸化錫を混合した絶縁膜から成ることを特徴とするカラーフィルタ基板である。

透明基板の裏面に樹脂ブラックマトリックス、及び着色層を形成する際に、画素開口部にＩＴＯが露出せずに、表面にガラス基板の表面が露出している場合には、フォトリソ工程でレジスト樹脂成分が画素開口部に残らないことは、従来からのカラーフィルタ製造の中で技術的に確立されていた。そこで、本発明では、開口部となる部分のＩＴＯの表面をガラス基板表面と同様の無機透明絶縁膜で覆うことで、ブラックマトリックス形成時および着色層形成時に、残渣が開口部に残ることなく、パネル透過率の低下を防ぐことが出来る。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記無機透明絶縁膜上に、画素部に対応する開口領域を画定する樹脂ブラックマトリックスを備えていると共に、この開口領域に前記着色画素が配置されており、前記無機透明絶縁膜は、少なくとも樹脂ブラックマトリックスで画定される開口領域全体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載するカラーフィルタ基板である。

次に、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載するカラーフィルタ基板を備えることを特徴とする液晶表示装置である。

本発明のカラーフィルタ基板は、上記したように、静電容量型のタッチパネル電極とカラーフィルタとが同一の透明基板の表裏に形成され、そのカラーフィルタ層の透明基板側の膜面一層目に透明導電膜が形成されて、かつ、透明導電膜を覆う形で膜面二層目に無機透明絶縁膜が形成されている。そのため、基板の裏面に樹脂ブラックマトリックス、及び着色層を形成した際に、静電気障害により画素開口部にレジスト残渣が残ることなく、光線透過率に優れ、かつ、外部電界影響によるパネル品位低下の問題が軽減したＩＰＳ方式液晶表示装置用のカラーフィルタ基板とそれを備えた液晶表示装置とを得ることができる。

従来の、ＩＰＳ方式用のカラーフィルタ基板の一例を断面で示した模式図である。 従来の、タッチパネル／ＩＰＳ方式用のカラーフィルタ基板の一例を断面で示した模式図である。 図２に示すカラーフィルタ基板で、樹脂ブラックマトリックス形成時の状態を説明する模式図である。 本発明のカラーフィルタ基板の、一実施形態での一部の構成例を断面で示す模式図である。 本発明のカラーフィルタ基板の、一実施形態例を断面で示す模式図である。

本発明のカラーフィルタ基板を、一実施形態に基いて以下に詳細に説明する。なお、以下の説明において、従来例と本発明例で同様の機能の構成部位については同一の符号を用いる。また、タッチパネル側すなわち視認側を基板に対して表面側、液晶側を裏面側として説明を行い、「裏面ＩＴＯ」のみ特別に反対に呼称する。

一般に、タッチパネル式液晶表示装置は、表示パネル、パネル駆動部、タッチ位置検出部等から構成され、表示パネルはアレイ基板と対向基板および液晶層からなる。本発明のカラーフィルタ基板は、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成されたタッチパネル−カラーフィルタ一体型基板（以下の説明ではＴＰ−ＣＦ一体型基板と略称する）として、アレイ基板との中間に液晶層を挟持する形で用いられる。

基板の裏面に樹脂ブラックマトリックス、及び着色層を形成する際に、画素開口部にＩ
ＴＯが露出せずに、表面にガラス基板の表面が露出している場合には、フォトリソ工程でレジスト樹脂成分が画素開口部に残らないことは、従来からのカラーフィルタ製造の中で技術的に確立されていた。そこで、本発明では、開口部となる部分のＩＴＯの表面をガラス基板表面と同様の無機透明絶縁膜で覆うことで、ブラックマトリックス形成時および着色層形成時に、残渣が開口部に残ることなく、パネル透過率の低下を防ぐことが出来る。この無機透明絶縁膜としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含むガラス薄膜が好適である。

ガラス基板表面と同様の無機透明絶縁膜としては、酸化ケイ素を主成分とする無機酸化物の蒸着あるいはスパッタリング薄膜層を使用することができる。無機酸化物からなる薄膜層は、酸化珪素、或いは酸化珪素を主成分として、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化マグネシウム等との混合物などの無機酸化物の蒸着膜あるいはスパッタリング膜からなり、透明性を有したものである。なお、下地となるＩＴＯ等の透明導電膜との密着性を高めるために、酸化インジウム、酸化錫などを混合してもよい。

無機透明絶縁膜の厚さは、用いられる無機化合物の種類・構成により最適条件が異なるが、一般的には５〜２００ｎｍの範囲内が望ましく、その値は適宜選択される。ただし膜厚が５ｎｍ未満であると均一な膜が得られないことや、機能を十分に果たすことができない場合がある。また膜厚が２００ｎｍを越えても無機透明絶縁膜としての機能向上は見られず経済的でない。より好ましくは、１０〜１５０ｎｍの範囲内にあることである。

酸化珪素を主成分とする無機酸化物からなる薄膜層を形成する方法としては種々在り、通常の真空蒸着法により形成することができる。また、その他の薄膜形成方法であるスパッタリング法やイオンプレーティング法、プラズマ気相成長法（ＣＶＤ）などを用いることも可能である。

本発明のカラーフィルタ基板においては、カラーフィルタ層の膜面一層目に透明導電膜が形成されており、かつ、その透明導電膜は上記した無機透明絶縁膜を介して開口部となるため、導電性と共に透明性が重要である。ＩＴＯ等インジウム、スズ、ガリウム、亜鉛などの金属酸化物の複合酸化物の透光性導電材料を用いて、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の真空成膜手法を用いて、透明基板１の上全面に透明導電膜を形成する。製造工程全体を考慮すると、透明導電膜はスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる透明導電膜をスパッタリング成膜することが好ましい。

図４は、本発明のカラーフィルタ基板の、一実施形態での一部の構成例を断面で示す模式図である。透明基板１の表面に、予め静電容量型のタッチパネル電極１０が形成され、その裏面側のカラーフィルタ層の透明基板１側の膜面一層目に透明導電膜７が形成されて、かつ、透明導電膜７を覆う形で膜面二層目に無機透明絶縁膜９が形成されている。この上に公知の方法を用いて、カラーフィルタ層を形成することで、図５に示す、ＩＰＳ方式液晶パネル用のＴＰ−ＣＦ一体型基板としての本発明のカラーフィルタ基板の一実施形態例が得られる。

以下、本発明のＩＰＳ方式液晶パネル用のＴＰ−ＣＦ一体型基板としての本発明のカラーフィルタ基板の構成をその製造工程の順に沿いながら説明する。

透明基板１の表面には、予め静電容量型のタッチパネル電極１０が形成されている。本発明のカラーフィルタ基板は、図示しないが、透明基板１の表面の同一レイヤーに、X軸方向及びこれと直交するY軸方向に間欠的に配列される複数の第１の透光性電極とX軸方向及びY軸方向に配列されると共に各々が第１の透光性電極の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極とを備え、第１の透光性電極と第２の透光性電極とは透明絶縁膜に
よって互いに絶縁され、X軸方向に整列する第１の透光性電極の各々は第１の透光性電極上の透明絶縁膜のコンタクトホールを通じてX軸方向及びY軸方向に配列される導電性材料からなる複数のジャンパーによって相互に電気的に接続される。また、第１の透光性電極と第２の透光性電極とのそれぞれのパネル端部には電気信号を検出するための図示しない検出器に接続されている金属電極を備える。さらに、その上に感光性透明樹脂で形成される保護膜を備える。なお、本発明のカラーフィルタ基板は、表面側のタッチパネル電極の構成に制限されるものではない。

図5に示すように、透明基板１の裏面側のカラーフィルタ層の膜面一層目に透明導電膜７が形成されており、この透明導電膜７を覆う形で膜面二層目に無機透明絶縁膜９が形成されている。そして、この上に公知の方法を用いて、カラーフィルタ層を形成する。まず、樹脂ブラックマトリックス２を形成し、この樹脂ブラックマトリックス２で画定された画素開口部分に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等複数色の着色層３が形成され、樹脂ブラックマトリックス２と着色層３の上には、液晶へのイオン浸出等を防止するためのオーバーコート層４が一様に形成されている。更に、樹脂ブラックマトリックス２上の所定の位置には、オーバーコート層４を介して、図示しないアレイ基板との中間に液晶層を挟持する間隙を規定するフォトスペーサー５が設けられている。

透明基板１は、可視光に対して８０％以上の透過率を有するものを用いることができ、好ましくは９５％以上の透過率を有するものを用いることができる。一般に液晶表示装置に用いられているものでよく、ガラス等の無機透明基板、またはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、環状オレフィンコポリマー等の透明樹脂基板が使用可能である。本発明に係るタッチパネル機能は静電容量型であるため、従来のタッチスクリーン方式のように外力による歪みの必要は無く、適用する表示パネルの仕様によって材質及び厚みは適宜選択できるが、工程での耐熱性を考慮するとガラス基板が最適である。

ジャンパーは、導電性材料から形成され、透明基板１の表面にX軸方向及びY軸方向に行列状に配列されている。ジャンパーの各々は、X軸方向に整列する第１の透光性電極をX軸方向に接続するためのものであり、両端部がX軸方向に隣接する１対の第１の透光性電極の各々と重なり合うような位置及び寸法で、且つ、本発明のカラーフィルタ基板表示面を垂直方向から見たときに透明基板裏面のカラーフィルタ層のブラックマトリックス２と重なる所定の位置に形成されることが好ましい。ジャンパーは、例えば、メタル（ＭＡＭ、ＡＰＣその他）やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムすず）、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等の導電性高分子で形成することができる。ここで、ＭＡＭは、Ｍｏ（モリブデン）／Ａｌ（アルミニウム）／Ｍｏの略称で３層構造の導電材料である。また、ＡＰＣは銀／パラジウム／銅の合金である。

絶縁膜は、透光性の絶縁材料をジャンパー及び透明基板１の表面全体を覆うように積層することにより形成される。第１の透光性電極とジャンパーとが重なり合う部分の絶縁膜には、ジャンパーの表面にまで達するスルーホールが設けられる
次に、ＩＴＯ等インジウム、スズ、ガリウム、亜鉛などの金属酸化物の複合酸化物の透光性導電材料を用いて、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の真空成膜手法を用いた同一工程で、上記した絶縁膜とジャンパーを有する透明基板２の上全面に透明導電膜を形成する。その後、この透明導電膜を公知の手法でパターニングして、所定形状の第１の透光性電極と第２の透光性電極を形成する。

X軸方向に整列する第１の透光性電極の各々は、絶縁膜上においてはX軸方向及びY軸方向のいずれにも相互に接続されていないが、スルーホールを介して透明基板上のジャンパーに電気的に接続された状態となる。一方、第２の透光性電極の各々は、X軸方向及びY軸方向に配列されると共に各々が第１の透光性電極の行間及び列間に配置され、ジャンパー部の絶縁膜上において、第２の透光性電極と同時にパターニングされる接続部を介してY軸方向に相互に連結されている。

上記したタッチパネル電極の最表面には、感光性樹脂で形成される保護膜を備える。保護膜の形成に用いて好適な感光性樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上である透明樹脂である。この透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。透明樹脂には、必要に応じて、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。

タッチパネル電極の最表面に、上記した感光性樹脂で形成される保護膜を形成する方法としては、まず透明樹脂組成物を必要に応じて有機溶剤を含有するワニスとして塗布し、その後溶剤を乾燥する。塗布する手段はスピンコート、ダイコートなどが通常用いられるが、タッチパネル電極が形成された透明基板上に均一な膜厚で塗布可能な方法ならばこれらに限定されるものではない。感光性組成物を塗布し透明樹脂層を形成した基板に露光を行う。光源には通常の高圧水銀灯などを用いればよい。また、必要に応じて、ポストベークを行ってもよい。

次に、予めその表面にタッチパネル電極１０が形成された透明基板１の裏面に、透明導電膜７を形成する。前記した、タッチパネル電極製造工程との連動性を考慮して、ＩＴＯ等インジウム、スズ、ガリウム、亜鉛などの金属酸化物の複合酸化物の透光性導電材料を用いて、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の真空成膜手法を用いて、透明基板１の上全面に透明導電膜を形成する。さらに、透明導電膜７を覆う形で膜面二層目に無機透明絶縁膜９を形成する
次に、透明導電膜７及び無機透明絶縁膜９が形成された透明基板１の上に、画素部に対応する開口領域を画定する樹脂ブラックマトリックス２を形成する。この場合、前記したタッチパネル電極１０のジャンパーが、基板表示面を垂直方向から見たときに、この樹脂ブラックマトリックス２と重なる所定の位置となるようにブラックマトリックスのピッチ及び形状を設計する。本実施形態においては、このジャンパーと樹脂ブラックマトリックス２の位置の条件を満たす範囲であれば、第１の透光性電極と第２の透光性電極のそれぞれのピッチは、例えば、赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、青色画素（Ｂ）で構成される単位画素毎にも、あるいは、所定個数の単位画素毎にも形成することができ、その形状も矩形以外の各種形状を選択することが可能である。なお、本実施形態では、樹脂ブラックマトリックスの幅は３〜３０μｍの範囲が好ましい。

樹脂ブラックマトリックス２は、液晶表示装置のコントラストアップのために各画素間に形成する細い遮光パターンである。本発明のカラーフィルタ基板では、ＩＰＳ方式の液晶表示装置での電界の乱れを抑制するために、高絶縁性の樹脂ブラックマトリックスが採用され、黒色樹脂を用いて形成される。樹脂ブラックマトリックスを形成する方法としては、黒色感光性樹脂を用いフォトリソグラフィー法によってマトリックス状に形成する。黒色の色材としては、カーボンブラックや複数の有機顔料を用いることができる。透明導電膜７及び無機透明絶縁膜９が形成された透明基板１の上に、黒色顔料を分散した感光性樹脂組成物を塗布・乾燥して黒色感光性樹脂層を形成する。次に、所定のパターンを有するマスクを用いて、黒色感光性樹脂層を超高圧水銀光灯ランプ等を用いて露光する。次に、炭酸ナトリウム水溶液等の現像液で現像し、現像後よく水洗し、さらに乾燥後、加熱処理して樹脂ブラックマトリックスパターンを硬化させる。

次に、上記した遮光パターンの開口領域に赤色（Ｒ）、緑色(Ｇ)、青色（Ｂ）等複数色
の着色層３を形成する。そしてさらに、この上全面にオーバーコート層４を形成する。

着色層を形成する方法としては顔料分散法が主流となっている。顔料分散法は、有機顔料などの色材を分散した着色感光性樹脂の塗布層を公知のフォトリソグラフィー法によってパターニングすることにより、カラーフィルタを複数の着色層（赤色、緑色、青色など）の画素に形成する方法である。複数の着色層の入色順を限定するものではなく、アライメントの都合から樹脂ブラックマトリックスのパターン形成後に着色層の塗布、露光、現像等により着色画素（赤色画素、緑色画素、青色画素など）を順次形成する。樹脂ブラックマトリックス及び着色画素の形成に用いる黒色感光性樹脂及び着色感光性樹脂は、例えば、樹脂バインダに顔料を、分散剤を用いて分散させ、この分散液にモノマー、開始剤、増感剤、溶剤などを添加して調製される。

次に、この上全面にオーバーコート層４を形成する。このオーバーコート層４は、平坦化膜としてカラーフィルタの表面段差を低減するとともに、着色層の保護膜として耐薬品性、耐熱性などの諸耐性を向上させる機能を持つものである。このようなオーバーコート膜は感光性樹脂または熱硬化性樹脂を用い、これらいずれかの樹脂を含有する塗工液を塗布し、乾燥、ＵＶ照射または加熱することにより形成することができる。また、オーバーコート層を形成する場合の膜厚としては、１．０μｍ以上５．０μｍ以下の範囲の膜厚が最適に使用することができる。１．０μｍ以下では、ブラックマトリックスと着色層で出来ているカラーフィルタの段差を十分に低減させることが出来ない。また、膜厚が５．０μｍ以上では、均一性良く塗膜を塗布することが難しくなる。

次に、本実施形態例では、オーバーコート層４を介して、フォトスペーサー５を公知の方法で形成する。

以上説明したように、同一の透明基板１に、表面加工工程でタッチパネル電極１０を形成し、続いて裏面加工工程でカラ−フィルタを形成することで本発明のカラーフィルタ基板、ＴＰ−ＣＦ一体型基板が得られる。対向基板としての本発明のカラーフィルタ基板とアレイ基板とに、必要な配向処理をおこなって、中間に液晶層を挟持することでパネルとして組み立て、偏光板や、駆動電極、バックライト等と組み合わせることでタッチパネル機能を有する液晶表示装置が得られる。本発明のカラーフィルタ基板はＩＰＳ方式液晶パネル用として好適に用いることが出来る。

次に、本発明の表示装置に係るアレイ基板は、別の透明基板上に、モリブデンやタングステンもしくはその合金等の金属からなるゲート線およびゲート電極を配置し、これらを覆うように酸化ケイ素・窒化ケイ素等からなるゲート絶縁膜が配置されている。また、ゲート絶縁膜上にはアモルファス・シリコンなどの半導体層が配置され、更にモリブデンやアルミニウムからなるソース線、ソース電極、ドレイン電極が配置されスイッチング素子を形成している。スイッチング素子の上には、酸化ケイ素・窒化ケイ素等からなる保護層が配置される。スイッチング素子は、表示装置の表面側のタッチパネル電極の操作によっても駆動可能に配線される。

対向基板としての本発明のカラーフィルタ基板とアレイ基板とに、液晶を所定の方向ダイレクターに配向させる性質をもつ配向膜を塗布する。所定の液晶モードに合せて配向膜を選定する必要があり、配向膜の材料としては、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などの感光性または非感光性のものが好ましく用いられるが、これらに限られるものではない。ただし、配向膜の耐熱性・信頼性の点からポリイミド系樹脂が好ましい。

液晶表示装置に使用される液晶材料としては、表示モード、駆動方式に応じて適宜選択
することができる。例えば、ネマティック液晶やスメクチック液晶が良好な表示を得るために用いられる。スメクチック液晶には強誘電性液晶や反強誘電性液晶などが含まれる。ネマティック液晶としては、表示方式に応じて誘電異方性の正のもの、負のものを適宜用いることができる。前述したように、本発明のカラーフィルタ基板はＩＰＳ方式液晶パネル用として好適に用いることが出来る。

以上述べたように、本発明のカラーフィルタ基板は、光線透過率に優れ、また、製造時の歩留まりも高いものとなった。また、それを備えた本発明の液晶表示装置は電界の乱れが抑制され、優れた表示品位を有したものであった。

１・・・透明基板 ２・・・樹脂ブラックマトリックス ３・・・着色層
４・・・オーバーコート層 ５・・・フォトスペーサー ６・・・「裏面ＩＴＯ」
７・・・（膜面最下層）ＩＴＯ、透明導電膜 ８・・・残渣 ９・・・無機透明絶縁膜
１０・・・タッチパネル電極

Claims (3)

1. 同一の透明基板の、表面に静電容量型のタッチパネル電極と、裏面にカラーフィルタ層と、が形成されたカラーフィルタ基板において、
   前記裏面の膜面の一層目に透明導電膜が形成されており、かつ、前記透明導電膜を覆う形で膜面の二層目に無機透明絶縁膜が形成されており、この無機透明絶縁膜上に前記カラーフィルタ層を構成する着色画素が配置されており、
   前記無機透明絶縁膜が、酸化ケイ素を主成分とし、酸化インジウム又は酸化錫を混合した絶縁膜から成ることを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 前記無機透明絶縁膜上に、画素部に対応する開口領域を画定する樹脂ブラックマトリックスを備えていると共に、この開口領域に前記着色画素が配置されており、前記無機透明絶縁膜は、少なくとも樹脂ブラックマトリックスで画定される開口領域全体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載するカラーフィルタ基板。
3. 請求項１又は２に記載するカラーフィルタ基板を備えることを特徴とする液晶表示装置。