JPH10239512A - カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び液晶表示装置

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JPH10239512A
JPH10239512A JP9041094A JP4109497A JPH10239512A JP H10239512 A JPH10239512 A JP H10239512A JP 9041094 A JP9041094 A JP 9041094A JP 4109497 A JP4109497 A JP 4109497A JP H10239512 A JPH10239512 A JP H10239512A
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JP
Japan
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resist
color filter
shielding film
color
light
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Application number
JP9041094A
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English (en)
Inventor
Yasuo Marukawa
康生 丸川
Junichi Shibata
淳一 柴田
Masahiro Hamano
正宏 浜野
Toshihiko Urabayashi
敏彦 浦林
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Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Tottori Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は各色要素の形状安定化を図ること、
製造工程数の削減を図ること、液晶表示装置の光学特性
を良好にすることなどを課題とする。 【解決手段】 表面に金属製遮光膜4を有する基板2に
対して遮光膜4のパタ−ニング用のレジスト4を配置す
る工程と、レジスト5を露光現像して所定の形状にパタ
−ニングする工程と、パタ−ニングされたレジスト5を
マスクとして遮光膜4の露出部分を除去する工程と、遮
光膜4の上のレジスト5を残した状態で所定の色要素
R,G,Bを形成する工程を複数回繰り返して複数の色
要素からなるカラーフィルタ層7を形成する工程とを備
えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置等に用
いるカラ−フィルタ、その製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置等に用いる従来のカラ−フ
ィルタ(顔料分散法)の製造方法について図5を参照し
て説明する。表面にCr等の金属製ブラックマトリック
スBMが形成されたガラス基板の表面Sに着色レジスト
rを塗布し(同図a)、これをフォトマスクを用いて露
光し、これを現像処理して色要素Rのパタ−ニングを行
う(同図b)。同様に、その上に着色レジストgを塗布
し(同図c)、これをフォトマスクを用いて露光し、こ
れを現像処理して色要素Gのパタ−ニングを行う(同図
d)。同様に、その上に着色レジストbを塗布し(同図
e)、これをフォトマスクを用いて露光し、これを現像
処理して色要素Bのパタ−ニングを行う(同図f)。こ
れらを覆うように必要に応じて保護膜Hを形成する(同
図g)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようにして形成さ
れたカラーフィルタは、その色要素の表面やその上の保
護膜の表面に凸凹が不均一に発生しやすい。すなわち、
最初に形成された色要素Rの表面はほぼ平坦に形成され
るのに対して、次に形成される色要素Gの表面は色要素
Rの影響を受けてその片側が突出し、最後に形成される
色要素Bの表面は色要素Rと色要素Gの影響を受けて両
側が突出した形状となる結果、色要素毎の形状が不均一
かつ不安定になる。色要素毎の形状が不均一かつ不安定
になる結果、これを液晶表示装置に組み込んだ場合に、
液晶層の厚みが色要素毎に変化して光学特性に悪影響を
与える要因になる。また、色要素の隣接部分に比較的大
きな凹みが色要素毎に不均一に生じやすく、液晶のギャ
ップを規定するためのスペーサがこの凹み部分に捕捉さ
れやすい形状となる結果、液晶のギャップ制御が困難に
なり、光学特性を悪化させる要因にもなっていた。
【0004】そこで本発明は、各色要素の形状安定化を
図ることを課題の1つとする。また、製造工程数の削減
を図ることを課題の1つとする。また、液晶表示装置の
光学特性を良好にすることを課題の1つとする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、表面に金属製遮光膜を有する基板に対し
て前記遮光膜のパタ−ニング用のレジストを配置する工
程と、前記レジストを露光現像して所定の形状にパタ−
ニングする工程と、パタ−ニングされた前記レジストを
マスクとして前記遮光膜の露出部分を除去する工程と、
遮光膜の上の前記レジストを残した状態で所定の色要素
を形成する工程を複数回繰り返して複数の色要素からな
るカラーフィルタ層を形成する工程を備えることを特徴
とする。
【0006】本発明のカラーフィルタは、表面にパタ−
ニングされた金属製遮光膜及びそのパタ−ニング用のレ
ジストを積層配置した基板に複数の色要素からなるカラ
ーフィルタ層を形成したことを特徴とする。
【0007】前記パタ−ニング用のレジストは、光また
は熱により硬化するエポキシ系樹脂またはアクリル系樹
脂またはポリイミド系樹脂を含むものを用いることがで
き、また、染料または顔料等の着色剤を含むものを用い
ることができる。
【0008】本発明の液晶表示装置は、2つの基板間に
液晶を挟持した液晶表示装置において、一方に基板に前
記カラーフィルタを備えて構成される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について図面
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係わ
るカラーフィルタ1の要部断面図を示し、図2,図3
は、図1に示すカラーフィルタ1を製造するための製造
方法の一実施例を示している。以下、顔料分散法を例に
とり、図2,図3を参照してカラーフィルタ1の製造方
法について説明する。
【0010】基板2としてガラス等の透光性基板3の表
面に遮光性の高い金属クロムなどの金属製遮光膜4を有
した基板を用意する。そして、基板2の全面に遮光膜4
のパタ−ニング用のレジスト5を塗布する工程を行う
(図2(a))。レジスト5としては、エポキシ系樹
脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂などから選択さ
れた熱硬化性のベース樹脂に光硬化性モノマ−と光重合
開始剤等を添加したものを用いることができるが、これ
らに所定色の顔料や染料等の着色剤を添加したものを用
いることもできる。
【0011】次に、所定のフォトマスクMBMを用いて紫
外線などによる露光を行い(同図(b))、光が当らな
かった部分のレジスト5を取り除く現像を行う(同図
(c))ことによってレジスト5の所定パタ−ニングを
形成する露光・現像処理工程を行う。
【0012】次に、パタ−ニングされた前記レジスト5
をマスクとして前記遮光膜4の露出部分をエッチング処
理によって除去する工程(同図(d))を行う。遮光膜
4の上に積層されたレジスト5は、通常除去するが、本
発明ではこのレジスト5の除去工程を省略して作業工程
の削減を図り、また、このレジスト5によって光学特性
の向上を図るために、レジスト5をそのまま残した状態
とする。
【0013】次に、色要素を形成する工程を複数回繰り
返して複数の色要素からなるカラーフィルタ層を形成す
る工程を行う。これについては、図3を参照して説明す
る。まず、遮光膜4の上にレジスト5を積層した状態
で、基板2の全面に着色(R)レジスト6rを前記レジ
スト5と同じ程度の厚みで塗布する(同図(a))。着
色レジスト6としては、アクリルやエポキシ系樹脂など
の熱硬化性ベース樹脂に顔料を分散し、それに光硬化性
モノマ−と光重合開始剤等を添加したものを用いている
が、他の構造のレジストを用いることもできる。
【0014】次に、所定のフォトマスクMRGBを用いて
紫外線などによる露光を行い(同図(b))、光が当ら
なかった部分の着色レジスト6rを取り除く現像を行う
(同図(c))ことによって着色レジスト6rの所定パ
タ−ニングを形成する露光・現像処理工程を行う。この
処理によって形成された第1番目の色要素Rは、レジス
ト5の存在によって、レジスト5との境界付近に従来の
第3番目の色要素Bの場合と同様の形状の突出部分が残
る。
【0015】同様に、基板2の全面に着色(G)レジス
ト6gを前記レジスト5と同じ程度の厚みで塗布する
(同図(d))。次に、上記フォトマスクMRGBを移動
させて紫外線などによる露光を同図(b)と同様に行
い、光が当らなかった部分の着色レジスト6gを取り除
く現像を行う(同図(e))ことによって着色レジスト
6gのパタ−ニングを形成する露光・現像処理工程を行
う。この処理によって形成された第2番目の色要素G
は、第1番目の色要素Rと同様に、レジスト5の存在に
よって、レジスト5との境界付近に従来の第3番目の色
要素Bの場合と同様の形状の突出部分が残る。
【0016】同様にして、基板2の全面に着色(B)レ
ジスト6bを前記レジスト5と同じ程度の厚みで塗布す
る(同図(f))。次に、フォトマスクMRGBを移動さ
せて紫外線などによる露光を同図(b)と同様に行い、
光が当らなかった部分の着色レジスト6bを取り除く現
像を行う(同図(g))ことによって着色レジスト6b
のパタ−ニングを形成する露光・現像処理工程を行う。
この処理によって形成された第3番目の色要素Bは、第
1番目の色要素Rと同様に、レジスト5の存在によっ
て、レジスト4との境界付近に従来と同様の形状の突出
部分が残る。
【0017】このような処理によって3色の色要素を備
えるカラーフィルタ層7を形成することができるが、各
色要素の形成の際に他の色要素への影響をなくすための
ポストベ−ク処理を適宜行うのが好ましい。また、カラ
ーフィルタ層7を覆うように、耐薬品性、平滑性などを
高めるためのアクリル系、エポキシ系等の透明樹脂製の
保護膜8を形成するのが好ましい。
【0018】上記のように製造されたカラーフィルタ1
は、各色要素の表面にレジスト5との境界付近において
凸凹が発生するが、レジスト5の存在によって各色要素
表面の凸凹形状、並びに各色要素の全体的な形状が均一
な形状になるので、保護膜8形成後の表面形状を色要素
に係わらず均一な形状にすることができるとともに、各
色要素の厚みもほぼ均一に揃えることができる。
【0019】また、各色要素の境界部分には、金属製の
遮光膜4が位置するので、色要素の境界部分からの光漏
れを確実に防いで表示コントラストを高めることができ
る。また、金属製遮光膜4の上に電気絶縁性の高いレジ
スト5を残しているので、カラーフィルタ1の上に電極
を形成する場合の電極との絶縁距離をレジスト5を有効
に利用して長く設定することができ、電極から金属製遮
光膜4へのリーク電流の発生を未然に防止することもで
きる。
【0020】次に上記製法によって作成したカラーフィ
ルタ1を一方の基板に備える液晶表示装置の実施例につ
いて、単純マトリックス方式のカラー液晶表示装置を例
にとって図4を参照して説明する。この液晶表示装置1
0は、第1の基板11と第2の基板12の間に液晶層1
3を挟持し、必要に応じて第1の基板11と第2の基板
12の外側に偏向板や位相差板(図示せず)を配置して
構成される。
【0021】第1の基板11は、前記カラーフィルタ1
の上にストライプ状の透明共通電極14を形成し、その
上に配向膜15を形成して構成される。尚、カラーフィ
ルタ1は、前記色要素R,G,Bがストライプ状に配列
してカラーフィルタ層7が形成され、前記ストライプ状
共通電極14は、カラーフィルタ層7のストライプ方向
と直交する方向に配列されているものとする。
【0022】第2の基板12は、ガラス等の透明基板1
6に前記ストライプ状の色要素と対向するストライプ状
の透明信号電極17を形成し、その上に配向膜18を形
成して構成される。
【0023】第1,第2の基板11,12間には、液晶
層13の厚み、すなわちセルギャップを一定に維持する
ためのスペ−サ19が複数分散して配置されている。ス
ペ−サ19は、セルギャップを一定に維持するために、
本来、共通電極14と信号電極17が平面的に交差する
部分に形成される画素部分に配置される必要があるにも
係わらず、従来は、色要素間に形成された凹みに捕捉さ
れやすく、また、この部分は第2基板12の信号電極1
7の間に位置してセルギャップが長い場所であるので、
この凹みに捕捉されるスペ−サ19の数が増大して、こ
れらのスペ−サ19によってセルギャップが規定される
と、本来のセルギャップよりも短いセルギャップに規定
される画素部分が増大する結果、表示にムラが生じやす
かったが、上記カラーフィルタ1を用いることによっ
て、これらの問題を改善することができる。
【0024】すなわち、カラーフィルタ層7の各色要素
の形状を均一化することによって、色要素の境界部分に
生じる突起20をほぼ対称形状にでき、これらの上に保
護膜8、透明電極14を積層することによって、色要素
間部分における凹みを従来に比べて大幅に小さくするこ
とができる。また、色要素の境界部分に跨って山状の突
起20が形成されるので、この山状の突起20によっ
て、スペ−サ19が山状突起20の頂上部方向に移動す
るのを阻止することができる。また、この山状の突起2
0に捕捉されたスペ−サ19がセルギャップの維持機能
を果たすことができるように、山状の突起20の高さを
前記信号電極17間の凹みの深さと同じ程度の高さに設
定するか、もしくは、スペ−サ19自身ないし周辺部分
の変形を考慮して若干高い高さに設定しておくのが好ま
しい。
【0025】このように液晶表示装置10を構成するこ
とによって、セルギャップ制御を確実に行って表示ムラ
を減少させ、金属遮光膜4によって表示コントラストを
高めることによって光学特性の良好な液晶表示装置を提
供することができる。
【0026】尚、上記実施例は顔料分散法を用いてカラ
ーフィルタを形成する場合を例に取ったが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば染色法を用いる場
合等にも適用することができる。また、レジスト5や着
色レジスト6は、ネガタイプとポジタイプを適宜選択し
て使用することもできる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、遮光膜の
パターンニング用レジストを残したまま複数の色要素か
らなるカラーフィルタ層を形成するので、遮光膜のパタ
ーンニング用レジストの除去工程を削減して工程の簡素
化を図ることができるとともに、前記レジストを有効に
利用して各色要素の形状安定化を図ることができる。そ
してまた、カラーフィルタは、各色要素の形状が安定化
されるので、その光学特性を良好に維持することができ
る。そしてまた、このような各色要素の形状が安定化さ
れたカラーフィルタを備える液晶表示装置は、セルギャ
ップの制御が容易になり、しかも金属製の遮光膜によっ
てコントラストを高めることができるので、光学特性を
良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルタの一実施例を示す要部
断面図である。
【図2】本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施例
を説明するための工程の一部を示す説明図である。
【図3】本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施例
を説明するための工程の一部を示す説明図である。
【図4】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す要部断
面図である。
【図5】従来のカラーフィルタの製造方法を示す説明図
である。
【符号の説明】
1 カラーフィルタ 4 遮光膜 5 遮光膜パターニング用レジスト 6 着色レジスト 7 カラーフィルタ層 8 保護膜 10 液晶表示装置 11 第1基板 12 第2基板 13 液晶層 14 透明共通電極 17 透明信号電極 19 スペーサ 20 突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜野 正宏 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 浦林 敏彦 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に金属製遮光膜を有する基板に対し
    て前記遮光膜のパタ−ニング用のレジストを配置する工
    程と、前記レジストを露光現像して所定の形状にパタ−
    ニングする工程と、パタ−ニングされた前記レジストを
    マスクとして前記遮光膜の露出部分を除去する工程と、
    遮光膜の上の前記レジストを残した状態で所定の色要素
    を形成する工程を複数回繰り返して複数の色要素からな
    るカラーフィルタ層を形成する工程とを備えることを特
    徴とするカラーフィルタの製造方法。
  2. 【請求項2】 表面にパタ−ニングされた金属製遮光膜
    及びそのパタ−ニング用のレジストを積層配置した基板
    に複数の色要素からなるカラーフィルタ層を形成したこ
    とを特徴とするカラーフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記パタ−ニング用のレジストが光また
    は熱により硬化するエポキシ系樹脂またはアクリル系樹
    脂またはポリイミド系樹脂を含むことを特徴とする請求
    項1記載のカラーフィルタの製造方法もしくは請求項2
    記載のカラーフィルタ。
  4. 【請求項4】 前記パタ−ニング用のレジストが染料ま
    たは顔料等の着色剤を含むことを特徴とする請求項1記
    載のカラーフィルタの製造方法もしくは請求項2記載の
    カラーフィルタ。
  5. 【請求項5】 2つの基板間に液晶を挟持した液晶表示
    装置において、一方に基板に請求項2記載のカラーフィ
    ルタを備えることを特徴とする液晶表示装置。
JP9041094A 1997-02-25 1997-02-25 カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び液晶表示装置 Pending JPH10239512A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021009417A (ja) * 2006-06-02 2021-01-28 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021009417A (ja) * 2006-06-02 2021-01-28 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置
US11600236B2 (en) 2006-06-02 2023-03-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and driving method thereof
US11657770B2 (en) 2006-06-02 2023-05-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and driving method thereof

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