JPH08278499A - カラー液晶表示装置およびカラーフィルタ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温高湿下のような厳しい条件のもとでも、
優れた表示品質を示す信頼性の高いカラー液晶表示装置
と、このカラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基
板の製造方法を提供する。 【解決手段】 透明基板上の領域Ａにブラックマトリッ
クスおよび複数色からなる着色層を所定のパターンで形
成し、かつ、透明基板の領域Ａの外側に位置する領域Ｂ
に樹脂層を形成してカラーフィルタ基板とし、領域Ｂに
形成した樹脂層によって領域Ａのブラックマトリックス
と領域Ｂとの間の段差発生を防止し、領域Ａの周辺部に
位置するブラックマトリックスと樹脂層とに当接するよ
うにシール部材を配設して、このシール部材を介してカ
ラーフィルタ基板と対向電極基板とを相対向させ、両基
板間に液晶層を密封してカラー液晶表示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラー液晶表示装置
とカラーフィルタ基板の製造方法に係り、特に表示品質
に優れ、信頼性の高いカラー液晶表示装置と、これに用
いるカラーフィルタ基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットパネルディスプレイとし
て、カラーの液晶表示装置が注目されている。一般に、
カラー液晶表示装置は、ブラックマトリックスと複数の
色（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）か
らなる着色層を備えたカラーフィルタ基板と対向電極基
板との間に液晶層を挟持した構造である。そして、各色
の着色層Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの画素に対応する部分の
液晶層の光透過率を制御することによりカラー画像を得
るように構成されている。したがって、上記のカラーフ
ィルタ基板は、カラー液晶表示装置にとり必須であり、
カラー液晶表示装置の表示品位そのものを左右する重要
な部材である。

【０００３】従来、カラーフィルタ基板のブラックマト
リックスは、スパッタリングや蒸着等で成膜されたクロ
ムや酸化クロムをフォトリソグラフィーによりパターニ
ングしたものが用いられていた。また、カラーフィルタ
基板の着色層は、染色基材を塗布し、フォトマスクを介
して露光・現像して形成したパターンを染色する染色
法、感光性レジスト内に予め着色顔料を分散させてお
き、フォトマスクを介して露光・現像する顔料分散法、
および、印刷インキで各色を印刷する印刷法等により形
成されていた。

【０００４】しかしながら、このようなブラックマトリ
ックスや着色層からなるカラーフィルタ基板は、製造プ
ロセスが複雑で、製造コストが高かったり、要求される
性能を十分満足することができない等の問題を有してお
り、低コストで、かつ、高性能なカラーフィルタ基板が
要望されていた。

【０００５】このような要望に応えるものとして、材料
的には、色素、顔料、カーボンブラック、金属微粒子等
が樹脂中に分散したブラックマトリックスが注目されて
いる。このようなブラックマトリックスは、色素、顔
料、カーボンブラック、金属微粒子等を感光性樹脂に分
散し、フォトリソグラフィーによりパターニングするブ
ラックレジスト法、金属微粒子を樹脂中に析出させる無
電解メッキ法、色素、顔料、カーボンブラック、金属微
粒子等を電着塗料化し、電着によって形成する電着法等
により作製される。

【０００６】また、製造プロセス的には、塗料の使用効
率が高く、ブラックマトリックスや着色層の形成時間が
短時間（数十秒）であって生産能力に優れた電着法が注
目されている。

【０００７】上述の電着法では、透明基板上に透明導電
膜を形成し、その透明導電膜上にポジレジスト層を形成
して所定のパターンを有するマスクを介して露光を行
い、次いで、露光部分を溶解除去して透明導電膜の所定
箇所を露出させ、その後、透明基板を所定色の電着液中
に浸漬した状態で、透明基板の周辺の透明導電膜から通
電して電着を行い、このような電着操作を繰り返すこと
によって順次ブラックマトリックス、着色層が形成され
る。このようにしてブラックマトリックスと着色層が形
成された後、基板の全面に紫外線を照射してポジレジス
ト層を除去し、その後、ブラックマトリックスと着色層
の上に液晶層を駆動するための透明導電層を形成し、さ
らに、配向層としてポリイミドを塗布、焼成してから配
向処理（ラビング）を行ってカラーフィルタ基板とされ
る。

【０００８】ここで、カラー液晶表示装置に用いるカラ
ーフィルタ基板および対向電極基板は、生産効率を向上
させるために、通常、大型のＯＡ用途では２面以上、小
型の４〜６インチクラスのハンディテレビ用途では６面
乃至１２面程度の多面付けで製造されている。そして、
このような多面付けのカラーフィルタ基板と対向電極基
板とを貼り合わせて多数のセル状態とした後、ガラス切
断機（スクライバー）によって単位セルに分割し、液晶
注入、注入口の封止、偏光板の貼付、駆動ＩＣおよび周
辺回路の形成、バックライトの配設、ケーシング等の製
造工程を経てカラー液晶表示装置が完成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような樹脂系ブラックマトリックスを用いた着色層を備
えたカラーフィルタ基板を使用したカラー液晶表示装置
では、ブラックマトリックスの遮光性を考慮するとブラ
ックマトリックスの厚みを１．５μｍ以下に設定するこ
とは困難であり、このためブラックマトリックスの形成
領域と非形成領域との境界部分における段差に基づく種
々の問題を生じている。

【００１０】図６は電着法によって作製されたカラーフ
ィルタ基板を用いた従来のカラー液晶表示装置の端部近
傍を示す部分断面図である。図６において、従来のカラ
ー液晶表示装置１０１は、カラーフィルタ基板１０２と
対向電極基板１０３とを所定の間隔で対向させ、周辺部
をシール部材１０４により封止し、両基板間に液晶層１
０５が形成され、カラーフィルタ基板１０２と対向電極
基板１０３の外側には、それぞれ偏光板１０６が配設さ
れている。上記のカラーフィルタ基板１０２は、透明基
板１１１上に透明導電膜１１２を介してブラックマトリ
ックス１１６と着色層１１７が所定のパターンで形成さ
れており、さらに、この上に液晶駆動用の透明電極１１
８、配向層１１９が形成されている。また、対向電極基
板１０３は、透明基板１２１上に液晶駆動用の透明電極
１２２および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２３を備
え、透明電極１２２を覆うように配向層１２４が形成さ
れている。この対向電極基板１０３には、薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）１２３を開閉するゲート線群（図示せ
ず）、映像信号を供給する信号線群（図示せず）、およ
び、カラーフィルタ基板側のコーナーの取り出し部から
受け渡し（トランスファー部（設計により１〜３か所の
取り出し部に設ける））されたカラーフィルタ電極への
電圧供給線が配設されており、これらのリード線１２５
は、通常、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２３の製造工
程で一括して形成されたＡｌ等の金属からなるものであ
り、透明電極１２２に接続されているとともに、外部の
駆動ＩＣ１３１からの電気的な接続線１３２に接続され
ている。

【００１１】このような従来のカラー液晶表示装置１０
１では、カラーフィルタ基板１０２と対向電極基板１０
３とを貼り合わせてセルを形成するためのシール部材１
０４は、ブラックマトリックス１１６の周辺部と透明導
電膜１１２の双方に当接するように形成されている。し
かし、ブラックマトリックス１１６の形成領域とブラッ
クマトリックス１１６の非形成領域（透明導電膜１１２
が露出している領域）との間には、上述のように少なく
とも１．５μｍ以上の段差が生じている。そして、この
段差が原因となってシール部材を精度よく塗布すること
ができず、塗布量のばらつきが生じてセルの密閉性が不
十分となり、高温高湿下での液晶の動作不良が発生する
という問題があった。また、カラーフィルタ基板１０２
と対向電極基板１０３とを圧着して貼り合わせるが、こ
の際、上述の段差に対応するために、シール部材にギャ
ップを制御するためのスペーサーを混入させてはいる
が、シール部材の流出が不均一でシール不良を起こした
り、ギャップが精度よく形成できないという問題もあっ
た。

【００１２】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、高温高湿下のような厳しい条件のもと
でも、優れた表示品質を示す信頼性の高いカラー液晶表
示装置と、このカラー液晶表示装置に用いるカラーフィ
ルタ基板の製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のカラー液晶表示装置は、シール部材
を介して相対向するカラーフィルタ基板および対向電極
基板と、前記両基板間に密封された液晶層とを有するカ
ラー液晶表示装置において、前記カラーフィルタ基板
は、透明基板と、該透明基板上の領域Ａに所定のパター
ンで形成されたブラックマトリックスおよび複数色から
なる着色層と、前記透明基板の前記領域Ａの外側に位置
する領域Ｂに形成され前記ブラックマトリックスと厚み
がほぼ同等である樹脂層とを少なくとも備え、前記シー
ル部材は前記領域Ａの周辺部に位置するブラックマトリ
ックスと前記樹脂層とに当接するように配設されている
ような構成とした。

【００１４】そして、本発明のカラー液晶表示装置は、
前記ブラックマトリックスを樹脂中に色素、顔料、カー
ボンブラックおよび金属微粒子の少なくとも１種を含有
したものとした構成、前記樹脂層を感光性塗膜あるいは
着色電着膜としたような構成、前記ブラックマトリック
スの厚みを１．０〜３．０μｍの範囲としたような構
成、前記樹脂層と前記ブラックマトリックスとの厚みの
差が１．５μｍ以下であるような構成とした。

【００１５】また、カラーフィルタ基板の製造方法の第
１の発明は、透明基板の少なくとも所定の領域に透明導
電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に感
光性塗膜を形成する工程１と、前記感光性塗膜の所定領
域Ａに所定パターンで露光量が少なくとも３段階に異な
る階調露光を行う工程２と、露光量の大きい順に感光性
塗膜を現像して前記透明導電膜を露出させ、露出させた
順に電着によって所定のパターンのブラックマトリック
スおよび／または複数色からなる所定のパターンの着色
層を形成するとともに、前記領域Ａの外側に位置する領
域Ｂに感光性塗膜からなる樹脂層を残す工程３と、を有
するような構成とした。

【００１６】カラーフィルタ基板の製造方法の第２の発
明は、透明基板の少なくとも所定の領域に透明導電膜を
形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に感光性塗
膜を形成する工程１と、前記感光性塗膜の所定領域Ａに
所定パターンで露光量が少なくとも３段階に異なる階調
露光を行う工程２と、露光量の大きい順に感光性塗膜を
現像して前記透明導電膜を露出させ、露出させた順に電
着によって所定のパターンのブラックマトリックスおよ
び／または複数色からなる所定のパターンの着色層を形
成する工程３と、前記感光性塗膜の全面を露光して前記
領域Ａの外側に位置する領域Ｂの透明導電膜を露出さ
せ、次いで電着によってブラックマトリックスおよび着
色層のいずれかを形成して樹脂層とする工程４と、を有
するような構成とした。

【００１７】また、カラーフィルタ基板の製造方法の第
３の発明は、透明基板の少なくとも所定の領域に透明導
電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に感
光性塗膜を形成する工程１と、前記感光性塗膜の所定領
域Ａおよび該領域Ａの外側に位置する領域Ｂに所定パタ
ーンで露光量が少なくとも３段階に異なる階調露光を行
う工程２と、露光量の大きい順に感光性塗膜を現像して
前記透明導電膜を露出させ、露出させた順に電着によっ
て所定のパターンのブラックマトリックスおよび／また
は複数色からなる所定のパターンの着色層を前記領域Ａ
に形成すると同時に、前記領域Ｂに電着によってブラッ
クマトリックスおよび着色層のいずれかの色を有する樹
脂層を形成する工程３と、を有するような構成とした。

【００１８】カラーフィルタ基板の製造方法の第４の発
明は、透明基板の少なくとも所定の領域に透明導電膜を
形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に感光性塗
膜を形成する工程１と、前記感光性塗膜の所定領域Ａに
所定のパターンで露光を行い、その後、現像して前記透
明導電膜を露出させて電着を行うことを繰り返して、ブ
ラックマトリックスおよび／または複数色からなる所定
のパターンの着色層を形成するとともに、前記領域Ａの
外側に位置する領域Ｂに感光性塗膜からなる樹脂層を残
す工程２と、を有するような構成とした。

【００１９】また、カラーフィルタ基板の製造方法の第
５の発明は、透明基板の少なくとも所定の領域に透明導
電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に感
光性塗膜を形成する工程１と、前記感光性塗膜の所定領
域Ａに所定のパターンで露光を行い、その後、現像して
前記透明導電膜を露出させて電着を行うことを繰り返し
て、ブラックマトリックスおよび／または複数色からな
る所定のパターンの着色層とを形成する工程２と、前記
感光性塗膜の全面を露光して前記領域Ａの外側に位置す
る領域Ｂの透明導電膜を露出させ、次いで電着によって
ブラックマトリックスおよび着色層のいずれかを形成し
て樹脂層とする工程３と、を有するような構成とした。

【００２０】さらに、カラーフィルタ基板の製造方法の
第６の発明は、透明基板の少なくとも所定の領域に透明
導電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に
感光性塗膜を形成する工程１と、前記感光性塗膜の所定
領域Ａに所定のパターンで露光を行い、その後、現像し
て前記透明導電膜を露出させて電着を行うことを繰り返
して、ブラックマトリックスおよび／または複数色から
なる所定のパターンの着色層とを形成すると同時に、前
記領域Ａの外側に位置する領域Ｂに所定のパターンで露
光を行い、その後、現像して前記透明導電膜を露出させ
電着によってブラックマトリックスおよび着色層のいず
れかの色を有する樹脂層を形成する工程２と、を有する
ような構成とした。

【００２１】そして、本発明のカラーフィルタ基板の製
造方法は、前記樹脂層を前記ブラックマトリックスとほ
ぼ同じ厚みに形成するような構成、さらに、前記ブラッ
クマトリックスと前記樹脂層との厚みの差を１．５μｍ
以下とするような構成とした。

【００２２】上述のような本発明では、カラー液晶表示
装置を構成するカラーフィルタ基板が、透明基板上の領
域Ａにブラックマトリックスおよび複数色からなる着色
層が所定のパターンで形成され、かつ、透明基板の領域
Ａの外側に位置する領域Ｂに樹脂層が形成されたもので
あり、領域Ｂに形成された樹脂層によって、領域Ａのブ
ラックマトリックスと領域Ｂとの間に段差が生じること
が有効に防止され、領域Ａの周辺部に位置するブラック
マトリックスと樹脂層とに当接するように配設されるシ
ール部材の厚みが均一となり、これにより、カラーフィ
ルタ基板と対向電極基板とを上記シール部材を介して相
対向させた際の両基板のギャップ精度が高くなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２４】図１は本発明のカラー液晶表示装置の一実
施形態を示す部分断面図である。図１において、本発明
のカラー液晶表示装置１は、カラーフィルタ基板２と対
向電極基板３とを所定の間隔で対向させ、周辺部をシー
ル部材４により封止し、両基板間に厚さ５〜１０μｍ程
度の液晶層５が形成されたものである。また、カラーフ
ィルタ基板２と対向電極基板３の外側には、それぞれ偏
光板６が配設されている。

【００２５】本発明のカラー液晶表示装置１を構成する
カラーフィルタ基板２は、透明基板１１上に透明導電膜
１２を介してブラックマトリックス１６と着色層１７が
所定のパターンで形成されており、さらに、この上に液
晶駆動用の透明電極１８、配向層１９が形成されてい
る。上記の透明導電膜１２は、ブラックマトリックス１
６と着色層１７が形成されている領域Ａと、この領域Ａ
の周囲に位置する領域Ｂとに分けられ、領域Ｂには樹脂
層１３が形成されている。本発明のカラー液晶表示装置
では、この樹脂層１３の厚みがブラックマトリックス１
６の厚みとほぼ等しいことを特徴とする。そして、ブラ
ックマトリックス１６のうち、領域Ａの周辺部に位置す
るブラックマトリックス１６ａと樹脂層１３の双方に当
接するようにシール部材４が配設され、このシール部材
４によってカラーフィルタ基板２と対向電極基板３の周
辺部が封止されている。このように、領域Ｂに形成され
た樹脂層１３によって、領域Ａのブラックマトリックス
１６と領域Ｂとの間に段差が生じることが有効に防止さ
れる。したがって、領域Ａの周辺部に位置するブラック
マトリックス１６ａと樹脂層１３とに当接するように配
設されるシール部材４の厚みが均一となり、カラーフィ
ルタ基板２と対向電極基板３とのシール不良がなく、ギ
ャップ精度の高い液晶セルが形成され、優れた表示品質
と高い信頼性のカラー液晶表示装置が可能が得られる。
上述のような本発明のカラ液晶表示装置では、色素、顔
料、カーボンブラックおよび金属粒子の少なくとも１種
を含有した樹脂によりブラックマトリックスを形成する
ことができ、このような樹脂系のブラックマトリックス
の厚みは、通常、１．０〜３．０μｍ程度とすることが
できる。

【００２６】上記の樹脂層１３は、材料的に限定される
ものではないが、領域Ｂ（ブラックマトリックス１６の
外側周辺部）のみに樹脂層１３を形成する必要があるた
め、ポジ型あるいはネガ型の感光性樹脂が好ましく用い
られる。感光性樹脂を用いた樹脂層１３の形成方法とし
ては、既にブラックマトリックス１６と着色層１７が形
成された透明基板１１上に感光性樹脂をスピンコーター
やロールコーター等の公知の方法で塗布した後、所定の
マスクを介して露光し現像する方法が好ましく用いられ
る。この樹脂層１３の厚みは、ブラックマトリックス１
６の厚みに対応して設定する必要があるが、ブラックマ
トリックス１６との差は１．５μｍ以下、好ましくは
０．８μｍ以下が望ましい。ブラックマトリックス１６
との厚みの差が１．５μｍを超えると、シール部材を塗
布する際の均一性が不十分となり、シール不良やギャッ
プ精度の低下を来すおそれがある。そして、ブラックマ
トリックス１６と樹脂層１３の厚みの差が小さい程好ま
しいことは勿論である。尚、ブラックマトリックス１６
と樹脂層１３との厚みの差が１．５μｍ以下であれば、
いずれが厚くても問題はない。

【００２７】また、樹脂層１３の他の形成方法として、
電着法による着色層とブラックマトリックスの形成と同
時に形成する方法がある。この場合、透明基板１１の透
明導電膜１２上に感光性レジストを塗布して感光性塗膜
を形成した後、領域Ａにおいて露光、現像電着を繰り返
して、所定の色数の着色層１７とブラックマトリックス
１６を形成するが、この着色層１７とブラックマトリッ
クス１６の形成完了と同時に領域Ｂには感光性塗膜から
なる樹脂層１３が形成されることになり、工程も簡略化
されたものとなる。あるいは、最終の色の着色層を形成
する前に感光性塗膜を全面露光し、現像後、電着を行う
ことによって領域Ｂに着色層からなる樹脂層１３を形成
することができる。この場合も、最終露光領域が異なる
だけで、工程も簡略化されたものとなる。さらに、樹脂
層１３を着色された層として形成する場合において、領
域Ａにブラックマトリックス１６と着色層１７を形成す
る際に、同時に領域Ｂに樹脂層１３を形成することもで
きる。したがって、樹脂層１３は、ブラックマトリック
スおよび着色層のいずれかの色で形成されることにな
る。

【００２８】尚、電着法による樹脂層１３の形成方法で
は、上述のように着色層とブラックマトリックスの両方
を電着法により形成することに限定されるものではな
い。例えば、予め透明導電膜１２を着色層が形成される
部分のみにパターニングしておき、着色層を電着法によ
って形成し、ブラックマトリックスは従来公知のブラッ
クレジスト法や無電解メッキ法により形成してもよい。

【００２９】上記の着色層１７は赤色パターン１７Ｒ、
緑色パターン１７Ｇおよび青色パターン１７Ｂがモザイ
ク型、ストライプ型、トライアングル型、４画素配置型
等の所望の形態で配列されてなり、ブラックマトリック
ス１６は各着色パターンの間および着色層１７形成領域
の外側に設けられている。

【００３０】一方、本発明のカラー液晶表示装置１を構
成する対向電極基板３は、透明基板２１上に液晶駆動用
の透明電極２２および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２３
を備え、透明電極２２を覆うように配向層２４が形成さ
れている。この対向電極基板３には、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）２３を開閉するゲート線群（図示せず）、映
像信号を供給する信号線群（図示せず）、および、カラ
ーフィルタ基板側のコーナーの取り出し部から受け渡し
（トランスファー部（設計により１〜３か所の取り出し
部に設ける））されたカラーフィルタ電極への電圧供給
線が配設されている。これらのリード線２５は、通常、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２３の製造工程で一括して
形成されたＡｌ等の金属からなるものであり、透明電極
２２に接続されているとともに、外部の駆動ＩＣ３１か
らの電気的な接続線３２に接続されている。

【００３１】上述のカラー液晶表示装置１のカラーフィ
ルタ基板２と対向電極基板３を構成する透明基板１１、
２１としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成
石英板等の可撓性のないリジット材、あるいは透明樹脂
フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブ
ル材を用いることができる。この中で特にコーニング社
製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法
安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、ま
た、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラ
スであるため、アクティブマトリックス方式によるＬＣ
Ｄ用のカラー液晶表示装置に適している。また、ＢａＯ
含有量が少なく、耐薬品性に優れた旭硝子（株）製「Ａ
Ｎ６３５」や日本電気硝子（株）製「ＯＡ２」も好まし
く用いられる。

【００３２】また、カラー液晶表示装置１を構成する透
明導電膜１２、透明電極１８、２２は、酸化インジウム
スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（Ｓｎ
Ｏ）等、およびその合金等を用いて、スパッタリング
法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により
形成されたものである。このような透明導電膜１２、透
明電極１８、２２の厚みは０．０１〜１μｍ、好ましく
は０．０３〜０．５μｍ程度である。

【００３３】尚、図１に示されるカラー液晶表示装置で
は、透明導電膜１２は領域Ａと領域Ｂに亘って形成され
ており、カラー液晶表示装置１の外周部に透明導電膜１
２の端部１２ａが露出している。このような本発明のカ
ラー液晶表示装置では、透明導電膜の端部１２ａと上記
領域Ａに位置する透明導電膜１２とが電気的に絶縁され
たものとしてもよい。これにより、カラー液晶表示装置
１が高温多湿雰囲気あるいは結露を生じるような雰囲気
下にあって、透明導電膜の端部１２ａと後述する接続線
３２との間に電気的な迂回路が形成されても、透明導電
膜の端部１２ａとブラックマトリックス１６や着色層１
７が形成された透明導電膜の領域Ａとが電気的に絶縁分
離されているので、後述する対向電極基板３のリード線
２５や接続線３２が電気分解されて断線する電蝕が防止
され、信頼性がきわめて高いものとなる。上記のような
絶縁化を行う方法としては、着色層やブラックマトリッ
クスの形成前に、領域Ｂに存在する透明導電膜１２の所
定箇所をエッチングまたはレーザー加工により取り除い
て切欠き部を形成する方法、あるいは、着色層やブラッ
クマトリックスを形成した後に、領域Ｂに存在する透明
導電膜１２の所定箇所に対してレーザー加工を施すこと
によって切欠き部を形成する方法等がある。

【００３４】さらに、カラー液晶表示装置１を構成する
配向層１９，２４は、ポリイミド系、ポリアミド系、ポ
リウレタン系およびポリ尿素系の有機化合物のなかの少
なくとも１種を含むような層であり、厚みは０．０１〜
１μｍ、好ましくは０．０３〜０．５μｍ程度とするこ
とができる。このような配向層１９，２４は、種々の印
刷法等、公知の塗布方法により塗布した後、焼成してか
ら配向処理（ラビング）が行われる。

【００３５】上述の実施形態では、駆動方式としてＴＦ
Ｔアクティブマトリックス方式を用いているが、本発明
のカラー液晶表示装置はこれに限定されるものではな
く、例えば、単純マトリックスやセグメント等の方式、
ＭＩＭ（金属／絶縁物／金属）等の２端子素子を用いた
アクティブマトリックス方式等を用いたものでもよいこ
とは勿論である。

【００３６】次に、カラーフィルタ基板の製造方法の第
１の発明の実施形態について、図２を参照しながら説明
する。

【００３７】まず、工程１として、多面付けの透明基板
１１の全面に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導
電性物質により透明導電膜１２を形成し、この透明導電
膜１２上に感光性レジストを塗布して厚み２．０μｍの
感光性塗膜１４を形成する（図２（Ａ））。

【００３８】次に、工程２として、所望のパターン、例
えば、ブラックマトリックスパターンに対応したフォト
マスク１５を介して感光性塗膜１４を露光し（図２
（Ｂ））、さらに、赤色パターン１７Ｒ、緑色パターン
１７Ｇ、青色パターン１７Ｂに対応したフォトマスク１
５´を介して感光性塗膜１４を露光する（図２
（Ｃ））。この露光においては、例えば、ブラックマト
リックス、赤色パターン、緑色パターン、青色パターン
の順に露光量を段階的に減少させる階調露光を行う。

【００３９】次に、工程３として、露光量の最も多いパ
ターン、上記の例ではブラックマトリックスパターンか
ら感光性塗膜１４の現像を行い、ブラックマトリックス
パターンに対応した形状に透明導電膜１２を露出し、黒
色顔料を分散させた電着浴中に上記の透明基板１１を浸
漬し、透明導電膜１２に電圧を印加して黒色電着材を析
出させ、十分に水洗した後に乾燥してピンホールのない
厚み２．０μｍのブラックマトリックスパターン１６を
形成する（図２（Ｄ））。

【００４０】同様にして、露光量の多い順に現像、電着
を行って赤色パターン１７Ｒ、緑色パターン１７Ｇ、青
色パターン１７Ｂをそれぞれ厚み２．０μｍとなるよう
に形成する（図２（Ｅ））。続いて、１８０〜２５０℃
で３０〜１８０分べークすることによって、厚み１．６
μｍの感光性塗膜１４と厚み１．８μｍのブラックマト
リックス１６および着色層１７を有するカラーフィルタ
基板が形成される。

【００４１】以上の各工程により透明基板１１の領域Ａ
にはブラックマトリックス１６および着色層１７が形成
され、一方、透明基板１１の領域Ｂには感光性塗膜１４
が残され、この感光性塗膜１４からなる樹脂層１３が形
成される。すなわち、着色層１７とブラックマトリック
ス１６の形成完了と同時に、領域Ｂには樹脂層１３の形
成が完了することになる。この場合、ベーク時の収縮率
の相違により、ブラックマトリックス１６と樹脂層１３
との厚みの差は０．２μｍとなり、樹脂層１３の方が薄
くなる。

【００４２】また、カラーフィルタ基板の製造方法の第
２の発明の実施形態について、図３を参照しながら説明
する まず、工程１として、多面付けの透明基板１１の全面に
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電性物質によ
り透明導電膜１２を形成し、この透明導電膜１２上に感
光性レジストを塗布して厚み２．０μｍの感光性塗膜１
４を形成する（図３（Ａ））。この工程１は上述の第１
の発明における工程１と同じである。

【００４３】次に、工程２として、所望のパターン、例
えば、ブラックマトリックスパターンに対応したフォト
マスク１５を介してレジスト層１４を露光し（図３
（Ｂ））、さらに、赤色パターン１７Ｒ、緑色パターン
１７Ｇに対応したフォトマスク１５´を介して感光性塗
膜１４を露光する（図３（Ｃ））。この露光において
は、例えば、ブラックマトリックス、赤色パターン、緑
色パターンの順に露光量を段階的に減少させる階調露光
を行う。

【００４４】次に、工程３として、露光量の最も多いパ
ターン、上記の例ではブラックマトリックスパターンか
ら感光性塗膜１４の現像を行い、ブラックマトリックス
パターンに対応した形状に透明導電膜１２を露出し、黒
色顔料を分散させた電着浴中に上記の透明基板１１を浸
漬し、透明導電膜１２に電圧を印加して黒色電着材を析
出させ、十分に水洗した後に乾燥してピンホールのない
厚み２．０μｍのブラックマトリックスパターン１６を
形成する（図３（Ｄ））。

【００４５】同様にして、露光量の多い順に現像、電着
を行って赤色パターン１７Ｒ、緑色パターン１７Ｇをそ
れぞれ厚み２．０μｍとなるように形成する。

【００４６】次に、工程４として、青色パターン１７Ｂ
を形成する前に、透明基板１１上の感光性塗膜１４を全
面露光して現像する。これにより青色パターン形成領域
と、領域Ａの周辺部の領域Ｂとに対応する透明導電膜１
２が露出する（図３（Ｅ））。この現像後に青色電着塗
料を用いて電着を行うことによって、厚み２．０μｍの
青色パターン１７Ｂが形成され、同時に、領域Ｂには青
色電着膜からなる厚み２．０μｍの樹脂層１３Ｂが形成
される（図３（Ｆ））。続いて、１８０〜２５０℃で３
０〜１８０分べークすることによって、厚み１．８μｍ
のブラックマトリックス１６および着色層１７を有する
カラーフィルタ基板が形成される。

【００４７】以上の各工程により透明基板１１の領域Ａ
にはブラックマトリックス１６および着色層１７が形成
され、一方、透明基板１１の領域Ｂには青色電着膜から
なる樹脂層１３Ｂが形成される。すなわち、着色層１７
とブラックマトリックス１６の形成完了と同時に、領域
Ｂへの樹脂層１３Ｂの形成が完了することになる。この
場合、ブラックマトリックス１６と樹脂層１３Ｂの厚み
の差はほぼ０μｍとなる。

【００４８】尚、上述の第２の発明の実施形態では青色
電着膜からなる樹脂層１３Ｂが形成されたが、樹脂層１
３の色は他の着色層の色（赤色または緑色）、あるい
は、ブラックマトリックスの色であってもよいことは勿
論である。

【００４９】また、上述の第２の発明の実施形態では、
最終の色の着色層を形成する前に感光性塗膜１４を全面
露光し、現像後、電着を行うことによって領域Ｂに着色
層からなる樹脂層１３を形成しているが、第３の発明の
実施形態として、領域Ａにブラックマトリックス１６と
着色層１７を形成する際に、同時に領域Ｂも露光、現像
を行い、電着によりブラックマトリックスおよび着色層
のいずれかの色からなる樹脂層１３を形成するものであ
ってもよい。

【００５０】上述の第１の発明乃至第３の発明における
カラーフィルタ基板の製造方法では、工程２において階
調露光を行い、工程３において、露光量の多い順に現
像、電着を行うものであったが、本発明のカラーフィル
タ基板の製造方法はこれに限定されるものではない。す
なわち、階調露光を行わず、ブラックマトリックスおよ
び各色の着色パターンごとに、露光と現像・電着とを繰
り返し行うようにしてもよい。

【００５１】図４は、このようなカラーフィルタ基板の
製造方法の第４の発明の実施形態を説明するための図で
ある。図４において、まず、工程１として、多面付けの
透明基板１１の全面に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等
の透明導電性物質により透明導電膜１２を形成し、この
透明導電膜１２上に感光性レジストを塗布して厚み２．
５μｍの感光性塗膜１４を形成する（図４（Ａ））。こ
の工程１は上述の第１の発明における工程１と同じであ
る。

【００５２】次に、工程２として、所望のパターン、例
えば、ブラックマトリックスパターンに対応したフォト
マスク１５を介して感光性塗膜１４を露光する（図４
（Ｂ））。その後、現像・乾燥してブラックマトリック
スパターンに対応した形状に透明導電膜１２を露出し、
黒色顔料を分散させた電着浴中に上記の透明基板１１を
浸漬し、透明導電膜１２に電圧を印加して黒色電着材を
析出させ、十分に水洗した後に乾燥してピンホールのな
い厚み２．０μｍのブラックマトリックスパターン１６
を形成する（図４（Ｃ））。

【００５３】同様にして、赤色パターン１７Ｒ、緑色パ
ターン１７Ｇ、青色パターン１７Ｂをそれぞれ厚み２．
０μｍとなるように形成する（図４（Ｄ））。続いて、
１８０〜２５０℃で３０〜１８０分べークすることによ
って、厚み２．１μｍの感光性塗膜１４と厚み１．８μ
ｍのブラックマトリックス１６および着色層１７を有す
るカラーフィルタ基板が形成される。

【００５４】以上の各工程により透明基板１１の領域Ａ
にはブラックマトリックス１６および着色層１７が形成
され、一方、透明基板１１の領域Ｂには感光性塗膜１４
が残り、この感光性塗膜１４からなる樹脂層１３が形成
される。すなわち、着色層１７とブラックマトリックス
１６の形成完了と同時に、領域Ｂへの樹脂層１３の形成
が完了することになる。この場合、ブラックマトリック
ス１６と樹脂層１３の厚みの差は０．３μｍとなる。

【００５５】また、カラーフィルタ基板の製造方法の第
５の発明の実施形態について、図５を参照しながら説明
する まず、工程１として、多面付けの透明基板１１の全面に
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電性物質によ
り透明導電膜１２を形成し、この透明導電膜１２上に感
光性レジストを塗布して厚み２．０μｍの感光性塗膜１
４を形成する（図５（Ａ））。この工程１は上述の第１
の発明における工程１と同じである。

【００５６】次に、工程２として、所望のパターン、例
えば、ブラックマトリックスパターンに対応したフォト
マスク１５を介して感光性塗膜１４を露光する（図５
（Ｂ））。その後、現像・乾燥してブラックマトリック
スパターンに対応した形状に透明導電膜１２を露出し、
黒色顔料を分散させた電着浴中に上記の透明基板１１を
浸漬し、透明導電膜１２に電圧を印加して黒色電着材を
析出させ、十分に水洗した後に乾燥してピンホールのな
い厚み２．０μｍのブラックマトリックスパターン１６
を形成する（図５（Ｃ））。

【００５７】同様にして、赤色パターン１７Ｒ、緑色パ
ターン１７Ｇをそれぞれ厚み２．０μｍとなるように形
成する。

【００５８】次に、工程３として、青色パターン１７Ｂ
を形成する前に、透明基板１１上の感光性塗膜１４を全
面露光して現像する。これにより青色パターン形成領域
と、領域Ａの周辺部の領域Ｂとに対応する透明導電膜１
２が露出する（図５（Ｄ））。この現像後に青色電着塗
料を用いて電着を行うことによって、厚み２．０μｍの
青色パターン１７Ｂが形成され、同時に、領域Ｂには青
色電着膜からなる厚み２．０μｍの樹脂層１３Ｂが形成
される（図５（Ｅ））。続いて、１８０〜２５０℃で３
０〜１８０分べークすることによって、厚み１．８μｍ
のブラックマトリックス１６および着色層１７を有する
カラーフィルタ基板が形成される。

【００５９】以上の各工程により透明基板１１の領域Ａ
にはブラックマトリックス１６および着色層１７が形成
され、一方、透明基板１１の領域Ｂには青色電着膜から
なる樹脂層１３Ｂが形成される。すなわち、着色層１７
とブラックマトリックス１６の形成完了と同時に、領域
Ｂへの樹脂層１３Ｂの形成が完了することになる。この
場合、ブラックマトリックス１６と樹脂層１３Ｂの厚み
の差はほぼ０μｍとなる。

【００６０】尚、上述の第５の発明の実施形態では青色
電着膜からなる樹脂層１３Ｂが形成されたが、樹脂層１
３の色は他の着色層の色（赤色または緑色）、あるい
は、ブラックマトリックスの色であってもよいことは勿
論である。

【００６１】また、上述の第５の発明の実施形態では、
最終の色の着色層を形成する前に感光性塗膜１４を全面
露光し、現像後、電着を行うことによって領域Ｂに着色
層からなる樹脂層１３を形成しているが、第６の発明の
実施形態として、領域Ａにブラックマトリックス１６と
着色層１７を形成する際に、同時に領域Ｂも露光、現像
を行い、電着によりブラックマトリックスおよび着色層
のいずれかの色からなる樹脂層１３を形成するものとし
てもよい。

【００６２】上記の第１の発明乃至第３の発明の工程
３、第４の発明乃至第６の発明の工程２において用いら
れる電着材料は、一般に有機材料（高分子材料）からな
り、その原形は電着塗装法としてよく知られている。電
着塗装では、電気化学的な主電極との反応によりカチオ
ン電着とアニオン電着とがある。これは、電着材料がカ
チオンとして存在するか、アニオンとして挙動するかで
分類される。電着に用いられる有機高分子物質として
は、天然油脂系、合成油脂系、アルキッド樹脂系、ポリ
エステル樹脂系、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系等の
種々の有機高分子物質が挙げられる。

【００６３】アニオン型では、古くからマレイン化油や
ポリブタジエン系樹脂が知られており、電着物質の硬化
は酸化重合反応による。カチオン型はエポキシ系樹脂が
多く、単独あるいは変性されて使用できる。その他に、
メラミン系樹脂、アクリル系樹脂等のいわゆるポリアミ
ノ系樹脂が多く用いられ、熱硬化や光硬化等により強固
な着色層が形成できる。

【００６４】カラーフィルタ基板製造における電着で
は、アニオン型またはカチオン型電着浴中に微粉砕され
た顔料や染料を分散させ、イオン性高分子材料とともに
導電性部に共析させる。

【００６５】このようにブラックマトリックス１６と着
色層１７が形成された状態では、透明基板１１上の透明
導電膜１２は、ブラックマトリックス１６と着色層１７
が形成されている領域Ａと、この領域Ａの周囲に位置
し、樹脂層１３が形成された領域Ｂとに分けられる。

【００６６】その後、着色層１７を覆うように透明電極
１８を形成するのが一般的である（図２（Ｆ）、図３
（Ｇ）、図４（Ｅ）、図５（Ｆ））。この透明導電膜１
８は、上述ように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、およびその合
金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ
法等の一般的な成膜方法によりマスクを使用せずに全面
に形成することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればカ
ラー液晶表示装置を構成するカラーフィルタ基板の透明
基板上の領域Ａにブラックマトリックスおよび複数色か
らなる着色層が所定のパターンで形成され、かつ、透明
基板の領域Ａの外側に位置する領域Ｂに樹脂層が形成さ
れ、領域Ｂに形成された樹脂層によって、領域Ａのブラ
ックマトリックスと領域Ｂとの間に段差が生じることが
有効に防止され、領域Ａの周辺部に位置するブラックマ
トリックスと樹脂層とに当接するように配設されるシー
ル部材の厚みが均一となり、これにより、上記のシール
部材を介してカラーフィルタ基板と対向電極基板とを貼
り合わせてセルを形成する際の両基板のシール不良が防
止され、また、ギャップ精度が高くなり、信頼性の高い
カラー液晶表示装置が可能になるるとともに、カラーフ
ィルタ基板を電着法により作製することで工程が簡略化
され、製造コストを低減することができ、画質に優れ信
頼性が高く、かつ、低コストのカラー液晶表示装置を可
能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー液晶表示装置の一実施形態を示
す端部近傍の部分断面図である。

【図２】カラーフィルタ基板の製造方法の第１の発明の
実施形態を説明するための図である。

【図３】カラーフィルタ基板の製造方法の第２の発明の
実施形態を説明するための図である。

【図４】カラーフィルタ基板の製造方法の第４の発明の
実施形態を説明するための図である。

【図５】カラーフィルタ基板の製造方法の第５の発明の
実施形態を説明するための図である。

【図６】電着法によって作製されたカラーフィルタ基板
を用いた従来のカラー液晶表示装置の端部近傍を示す部
分断面図である。

【符号の説明】

１…カラー液晶表示装置 ２…カラーフィルタ基板 ３…対向電極基板 ４…シール部材 ５…液晶層 ６…偏光板 １１，２１…透明基板 １２…透明導電膜 １３，１３Ｂ…樹脂層 １６…ブラックマトリックス １７（１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ）…着色層 １８，２２…透明電極 ２５…リード線 ３１…駆動用ＩＣ ３２…接続線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大月 裕 神奈川県横浜市港南区野庭町332−４ 上 永谷フラワーマンション403 (72)発明者 大美賀 広芳 神奈川県横浜市港北区篠原東三丁目20番17 号

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シール部材を介して相対向するカラーフ
   ィルタ基板および対向電極基板と、前記両基板間に密封
   された液晶層とを有するカラー液晶表示装置において、 前記カラーフィルタ基板は、透明基板と、該透明基板上
   の領域Ａに所定のパターンで形成されたブラックマトリ
   ックスおよび複数色からなる着色層と、前記透明基板の
   前記領域Ａの外側に位置する領域Ｂに形成され前記ブラ
   ックマトリックスと厚みがほぼ同等である樹脂層とを少
   なくとも備え、前記シール部材は前記領域Ａの周辺部に
   位置するブラックマトリックスと前記樹脂層とに当接す
   るように配設されていることを特徴とするカラー液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】 前記ブラックマトリックスは、樹脂中に
   色素、顔料、カーボンブラックおよび金属微粒子の少な
   くとも１種を含有したものであることを特徴とする請求
   項１に記載のカラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記樹脂層は、感光性塗膜であることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラー液晶
   表示装置。
4. 【請求項４】 前記樹脂層は、着色電着膜であることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラー液晶
   表示装置。
5. 【請求項５】 前記ブラックマトリックスは、厚みが
   １．０〜３．０μｍの範囲であることを特徴とする請求
   項１乃至請求項４のいずれかに記載のカラー液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 前記樹脂層と前記ブラックマトリックス
   との厚みの差は、１．５μｍ以下であることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のカラー液晶
   表示装置。
7. 【請求項７】 透明基板の少なくとも所定の領域に透明
   導電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に
   感光性塗膜を形成する工程１と、 前記感光性塗膜の所定領域Ａに所定パターンで露光量が
   少なくとも３段階に異なる階調露光を行う工程２と、 露光量の大きい順に感光性塗膜を現像して前記透明導電
   膜を露出させ、露出させた順に電着によって所定のパタ
   ーンのブラックマトリックスおよび／または複数色から
   なる所定のパターンの着色層を形成するとともに、前記
   領域Ａの外側に位置する領域Ｂに感光性塗膜からなる樹
   脂層を残す工程３と、を有することを特徴とするカラー
   フィルタ基板の製造方法。
8. 【請求項８】 透明基板の少なくとも所定の領域に透明
   導電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に
   感光性塗膜を形成する工程１と、 前記感光性塗膜の所定領域Ａに所定パターンで露光量が
   少なくとも３段階に異なる階調露光を行う工程２と、 露光量の大きい順に感光性塗膜を現像して前記透明導電
   膜を露出させ、露出させた順に電着によって所定のパタ
   ーンのブラックマトリックスおよび／または複数色から
   なる所定のパターンの着色層を形成する工程３と、 前記感光性塗膜の全面を露光して前記領域Ａの外側に位
   置する領域Ｂの透明導電膜を露出させ、次いで電着によ
   ってブラックマトリックスおよび着色層のいずれかを形
   成して樹脂層とする工程４と、を有することを特徴とす
   るカラーフィルタ基板の製造方法。
9. 【請求項９】 透明基板の少なくとも所定の領域に透明
   導電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側に
   感光性塗膜を形成する工程１と、 前記感光性塗膜の所定領域Ａおよび該領域Ａの外側に位
   置する領域Ｂに所定パターンで露光量が少なくとも３段
   階に異なる階調露光を行う工程２と、 露光量の大きい順に感光性塗膜を現像して前記透明導電
   膜を露出させ、露出させた順に電着によって所定のパタ
   ーンのブラックマトリックスおよび／または複数色から
   なる所定のパターンの着色層を前記領域Ａに形成すると
   同時に、前記領域Ｂに電着によってブラックマトリック
   スおよび着色層のいずれかの色を有する樹脂層を形成す
   る工程３と、を有することを特徴とするカラーフィルタ
   基板の製造方法。
10. 【請求項１０】 透明基板の少なくとも所定の領域に透
    明導電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側
    に感光性塗膜を形成する工程１と、 前記感光性塗膜の所定領域Ａに所定のパターンで露光を
    行い、その後、現像して前記透明導電膜を露出させて電
    着を行うことを繰り返して、ブラックマトリックスおよ
    び／または複数色からなる所定のパターンの着色層を形
    成するとともに、前記領域Ａの外側に位置する領域Ｂに
    感光性塗膜からなる樹脂層を残す工程２と、を有するこ
    とを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
11. 【請求項１１】 透明基板の少なくとも所定の領域に透
    明導電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側
    に感光性塗膜を形成する工程１と、 前記感光性塗膜の所定領域Ａに所定のパターンで露光を
    行い、その後、現像して前記透明導電膜を露出させて電
    着を行うことを繰り返して、ブラックマトリックスおよ
    び／または複数色からなる所定のパターンの着色層とを
    形成する工程２と、 前記感光性塗膜の全面を露光して前記領域Ａの外側に位
    置する領域Ｂの透明導電膜を露出させ、次いで電着によ
    ってブラックマトリックスおよび着色層のいずれかを形
    成して樹脂層とする工程３と、を有することを特徴とす
    るカラーフィルタ基板の製造方法。
12. 【請求項１２】 透明基板の少なくとも所定の領域に透
    明導電膜を形成し、前記透明基板の透明導電膜形成面側
    に感光性塗膜を形成する工程１と、 前記感光性塗膜の所定領域Ａに所定のパターンで露光を
    行い、その後、現像して前記透明導電膜を露出させて電
    着を行うことを繰り返して、ブラックマトリックスおよ
    び／または複数色からなる所定のパターンの着色層とを
    形成すると同時に、前記領域Ａの外側に位置する領域Ｂ
    に所定のパターンで露光を行い、その後、現像して前記
    透明導電膜を露出させ電着によってブラックマトリック
    スおよび着色層のいずれかの色を有する樹脂層を形成す
    る工程２と、を有することを特徴とするカラーフィルタ
    基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記樹脂層を前記ブラックマトリック
    スとほぼ同じ厚みに形成することを特徴とする請求項７
    乃至請求項１２のいずれかに記載のカラーフィルタ基板
    の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記ブラックマトリックスと前記樹脂
    層との厚みの差を１．５μｍ以下とすることを特徴とす
    る請求項１３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。