JPWO2014115367A1 - カラーフィルタ基板、及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明のカラーフィルタ基板は、有効表示領域と、前記有効表示領域を囲む額縁領域とを有する透明基板と、前記透明基板の上に、それぞれ色が異なるように、かつ、隙間なく互いに隣接するように線状のパターンで形成された、第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、及び第３のカラーフィルタと、を備え、前記第１のカラーフィルタは、前記第２のカラーフィルタと前記第３のカラーフィルタとを区分けするように配置され、前記第１のカラーフィルタの線幅は、前記第２のカラーフィルタ及び前記第３のカラーフィルタの線幅のほぼ１／２であり、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタは、異なる色を有する少なくとも２つのカラーフィルタの重なりに起因する厚さ方向の突起形成がない。

Description

本発明は、カラーフィルタ基板、液晶表示装置、及びカラーフィルタ基板の製造方法に関する。
本願は、２０１３年１月２５日に出願された特願２０１３−０１２００６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

一般的な液晶表示装置に備えられる液晶パネルは、２つの基板によって液晶層が挟まれる構成を持つ。２つの基板のそれぞれは、例えばガラスなどのような透明基板を含む。液晶パネルの表側及び裏側には、偏光板、又は、偏光板及び位相差板が備えられる。

有機エレクトロルミネセンス表示装置（以下、有機ＥＬ表示装置という）は、液晶に代えて白色発光の有機ＥＬを備える。有機ＥＬ表示装置は、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタを含むカラーフィルタを備えることにより、カラー表示可能である。有機ＥＬ表示装置は、高精細ディスプレイとして用いられる。

特許文献１（特開２００６−１３９０５８号公報）及び特許文献２（国際公開ＷＯ２００７／１４８５１９号）は、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタを含み、緑フィルタが赤フィルタ及び青フィルタより小さいカラーフィルタを開示している。しかしながら、特許文献１，２は、１／２画素幅の緑フィルタが、それぞれ赤フィルタ、青フィルタを区分するように２倍の線数（１／２画素を絵素とすれば２倍の絵素数）で構成する技術を開示していない。特許文献２では、青フィルタと黄フィルタで緑フィルタの表示を補うことができ、ホワイトバランスの観点から相対的に赤フィルタの面積を大きくする必要がある。特許文献１，２は、立体画像表示、タッチセンシング、光センサを用いた色分離について開示していない。

３次元表示（立体表示）可能又は視野角の制御が可能な液晶表示装置は、バックライトユニット又は外部光源を用いて画像表示を行う。３次元表示可能又は視野角の制御が可能な液晶表示装置は、液晶パネルの表面から観察者側（外部側）へ出射される光の角度を、表示目的に応じて制御する。

３次元表示可能な液晶表示装置又はディスプレイ装置では、様々な表示方式が用いられる。３次元表示方式は、例えば、眼鏡を使用する方式、眼鏡を使用しない方式を含む。眼鏡を使用する方式は、例えば、色の違いを利用するアナグリフ方式又は偏光を利用する偏光眼鏡方式などを含む。眼鏡を使用する方式では、３次元表示時に観察者が専用の眼鏡をかける必要があり、煩わしい。ゆえに、近年の３次元表示においては、眼鏡を使用しない方式の要望が強くなっている。

液晶パネルから単数の観察者（以下、「２眼式」と表記する場合がある）又は複数の観察者（以下、「多眼式」と表記する場合がある）に対する出射光の角度を調整するために、液晶パネルの表面又は裏面に光制御素子を設置する技術が検討されている。眼鏡を使用しない方式の液晶表示装置において光制御素子が用いられる場合がある。

光制御素子の一例として、光学レンズを２次元配列し、規則的な屈折を実現するレンチキュラレンズが用いられる。レンチキュラレンズは、透明樹脂などをシート状に加工して形成され、液晶表示装置の表面又は裏面に貼付することにより用いられる場合がある。

特許文献３（日本国特許第４０１０５６４号公報）、特許文献４（日本国特許第４２１３２２６号公報）は、レンチキュラレンズ又はレンチキュラスクリーンを用いた３次元表示技術を開示する。

特許文献５（特開２０１０−２１０９８２号公報）は、裸眼での３次元表示のための視差バリアを開示している。特許文献５の［００１６］［００６０］段落には、視差バリアとカラーフィルタとの間に透光膜を備え、３次元表示に必要な視差バリアとカラーフィルタとの間隔を確保することが開示されている。しかしながら、特許文献５に開示されている視差バリアは、主に導電性であり、カラーフィルタに通常形成されているブラックマトリクスとこの視差バリアとの関係で開口率の増加を図ることは開示されていない。例えば、特許文献５の図９では、視差バリアがカラーフィルタ（青フィルタ、緑フィルタ、赤フィルタ）の一部と重なる位置に配置されており、透過率が低下する場合がある。特許文献５の図１０は、画素断面構造と推測される。この特許文献５の図１０には、ブラックマトリクスが図示されている。しかしながら、特許文献５の図１０では、視差バリアがカラーフィルタを横切るように形成されている。この場合、透過率が低下すると考えられる。また、特許文献５のように、視差バリアが導電性の場合、この視差バリアの導電性の影響により、インセル方式の静電容量方式のタッチセンシングを適用することが困難である。

液晶表示画面に対する直接入力方式は、センシング機能を有するタッチパネルを液晶パネルの前面に設置し、このタッチパネルによって入力を受け付けるオンセル方式と、センシング機能をマトリクス状配置のセンサとして液晶表示装置のアレイ基板又はカラーフィルタ基板に形成し、液晶セルに内設するインセル方式と、を含む。

特許文献６（特開平１０−１７１５９９号公報）には、オンセル方式に用いられる技術として、抵抗膜方式、電磁誘導方式、静電容量方式、光学式タッチパネルが開示されている。液晶パネルの表面にタッチパネルを配設するオンセル方式においては、タッチパネルの厚みと重みが液晶表示装置の厚みと重みに加算され、装置全体の厚み及び重量が増加する。さらに、オンセル方式では、タッチパネルの表面及びタッチパネルの内面の光反射により、液晶表示品位が低下する場合がある。

これに対して、液晶セルにセンサを内設するインセル方式は、液晶表示装置の厚みの増加と、表示品位の低下とを抑制することができ、好ましい。センシング機能を持つセンサとして光センサの開発が進んでいる。

情報機器に用いられる液晶表示装置では、３次元表示の利用が増加している。例えば、３次元表示では、３次元表示されたボタンに対するクリック感の実現、指入力での誤動作防止など、技術的要求が増えている。指入力の検出のために、例えば、上述したような液晶表示装置の表面にタッチパネルを外付けするオンセル方式が用いられる。あるいは、指入力の検出のために、上述したような光センサを液晶パネルに内蔵させたインセル方式が用いられる場合がある。光センサを内蔵する液晶表示装置は、温度の影響及びバックライト光源の影響を受け、指入力について誤動作が発生することを防止するために、光センサの補償を必要とする場合がある。

光センサとして、ポリシリコン又はアモルファスシリコンによって形成されたチャネル層を備えるシリコンフォトダイオードが用いられた場合には、環境温度などの変化により暗電流が発生し、観測データに観測光ではないノイズが加わる場合がある。

特許文献７（特開２００２−３３５４５４号公報）、特許文献８（特開２００７−１８４５８号公報）は、暗電流の補正を行うフォトダイオードを用いて演算補正することを開示している。これらの特許文献７，８は、撮像素子による暗電流補正技術を開示している。

特許文献９（特開２００９−１５１０３９号公報）は、第１の受光素子と第２の受光素子との検出信号に基づく演算により、検出信号のＳ／Ｎ比を向上させることを開示している。しかしながら、特許文献９は、可視光を精度良く色分離する技術を開示していない。加えて、特許文献９の請求項１に示すように、第１の受光素子の上には、可視光域の光を吸収する光学フィルタ部が備えられ、さらに、入射光を吸収して遮断する遮光部が備えられることから、青色光・緑色光・赤色光の色分離については考慮されていない。加えて、特許文献９には、カラーフィルタ基板の製造で用いられるアライメント方法は開示されていない。特許文献９に開示されている技術は、この特許文献９の［００１３］段落に記載されているように、ノイズ成分をキャンセルするタッチセンシングに係わる技術である。

特許文献１０（特開２０１０−１８６９９７号公報）は、酸化物半導体を用いた光センサ（受光素子）技術を開示している。特許文献１０は、主に有機物を発光層として用いるディスプレイに適用される光センサ技術を開示している。

特許文献１１（日本国特許第４８５７５６９号公報）には、イメージセンサに適用されるが、１色目の入色にドライエッチングを適用することが開示されている。特許文献１１は、画素配列をベイヤー配列とし、かつ、異なる画線幅で線状パターンを形成することを開示していない。ベイヤー配列では、緑画素のコーナー部分の再現性が低下し、例えば、液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置では、各色の面積比率が変化し、色バランスが低下し、表示の際の色むらが生じる場合がある。ベイヤー配列では、緑画素の面積比率が赤画素、青画素の２倍になるため、ホワイトバランスを重視する液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置に適用することが困難である。また、ベイヤー配列の液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置では、テキスト（文字）表示の再現性又は立体表示の整合性を確保することが困難な場合がある。引用文献１１は、カラーフィルタ層をドライエッチングする場合の有機顔料に含まれるハロゲン及び金属を用いたコンタミネーションも開示していない。引用文献１１は、２色目以降の入色に、熱硬化時の流動性を活用することを開示していない。

特許文献１２（特開２００４−３５４６６２号公報）では、あるフィルタと他のフィルタとが重なる部分を持つ。この２つのフィルタの重なる部分は、他の部分より突出し、カラーフィルタ基板の平坦性が低下する。一般に、カラーフィルタの膜厚は、およそ１．５μｍから３μｍの範囲にある。このため、２つのフィルタの重なる部分は、少なくとも１μｍ以上の突起を形成し、液晶の配向の乱れ又は液晶画質低下が発生する場合がある。

特開２００６−１３９０５８号公報 国際公開第２００７／１４８５１９号 日本国特許第４０１０５６４号公報 日本国特許第４２１３２２６号公報 日本国特開２０１０−２１０９８２号公報 特開平１０−１７１５９９号公報 特開２００２−３３５４５４号公報 特開２００７−１８４５８号公報 特開２００９−１５１０３９号公報 特開２０１０−１８６９９７号公報 日本国特許第４８５７５６９号公報 特開２００４−３５４６６２号公報

本発明は、高い表示精度と平坦性とを実現するカラーフィルタ基板、液晶表示装置、及び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。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板は、有効表示領域と、前記有効表示領域を囲む額縁領域とを有する透明基板と、前記透明基板の上に、それぞれ色が異なるように、かつ、隙間なく互いに隣接するように線状のパターンで形成された、第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、及び第３のカラーフィルタと、を備え、前記第１のカラーフィルタは、前記第２のカラーフィルタと前記第３のカラーフィルタとを区分けするように配置され、前記第１のカラーフィルタの線幅は、前記第２のカラーフィルタ及び前記第３のカラーフィルタの線幅のほぼ１／２であり、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタは、異なる色を有する少なくとも２つのカラーフィルタの重なりに起因する厚さ方向の突起形成がない。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板においては、前記第１のカラーフィルタは、赤フィルタ又は緑フィルタであることが好ましい。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板においては、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタの上に形成される遮光層をさらに具備し、前記遮光層は、遮光性色材の主材として有機顔料を含み、可視域遮光性及び赤外域透過性を持つことが好ましい。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板においては、前記遮光層に含まれる前記有機顔料の質量比率は、前記有機顔料の全体の質量に対して、紫色顔料が５０〜７５％、黄色顔料が２５〜５０％、又は、赤色顔料が３０％以下であることが好ましい。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板においては、前記遮光層に含まれる前記有機顔料の質量比率は、前記有機顔料の全体の質量に対して、紫色顔料が３０〜７５％、黄色顔料が２５〜５０％、又は、赤色顔料が３０％以下であり、緑色顔料あるいは青色顔料が１０％以下の質量で、前記遮光層に添加されていることが好ましい。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板においては、前記額縁領域に、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層が形成されていることが好ましい。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板においては、前記額縁領域に、遮光性色材の主材としてカーボンを含む第１の遮光層と、遮光性色材の主材として有機顔料を含む第２の遮光層とを備えることが好ましい。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板においては、前記有効表示領域に形成されるカラーフィルタの厚さは、前記額縁領域に形成される前記遮光層の厚さとほぼ同じであることが好ましい。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板においては、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタの線状パターンは、複数のＶ字形状を平面視で縦方向に連結したパターンであることが好ましい。

本発明の第２態様の液晶表示装置は、上記第１態様のカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と、液晶層を介して対向するアレイ基板と、前記アレイ基板の前記液晶層が配置されている位置とは逆側の位置に設けられたバックライトユニットとを具備し、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタの線状パターンは、前記有効表示領域と前記額縁領域とに形成されており、前記液晶層に含まれる液晶分子は、液晶駆動電圧の印加されていない状態で基板平面に垂直の長軸を持つ。

本発明の第３態様の液晶表示装置は、上記第１態様のカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と、液晶層を介して対向するアレイ基板と、前記アレイ基板の前記液晶層が配置されている位置とは逆側の位置に設けられたバックライトユニットとを具備し、前記第１のカラーフィルタに対応する第１の画素に、１つの液晶駆動素子を備え、前記第２のカラーフィルタに対応する第２の画素に、２つの液晶駆動素子を備え、前記第３のカラーフィルタに対応する第３の画素に、２つの液晶駆動素子を備える。

本発明の第３態様の液晶表示装置においては、前記バックライトユニットの発光タイミングと液晶駆動電圧印加タイミングとを制御又は同期し、３次元表示を行う処理部をさらに具備することが好ましい。

本発明の第３態様の液晶表示装置においては、前記バックライトユニットから出射される光の角度を制御する角度制御部と、液晶画面から出射される出射光の出射角を調整する光制御素子とをさらに具備することが好ましい。

本発明の第３態様の液晶表示装置においては、前記液晶駆動素子は、薄膜トランジスタであり、前記薄膜トランジスタは、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ハフニウム、イットリウム、ゲルマニウムのうちの２種以上の金属酸化物を含むチャネル層を備えることが好ましい。

本発明の第４態様の液晶表示装置は、上記第１態様のカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と、液晶層を介して対向するアレイ基板と、前記アレイ基板の前記液晶層が配置されている位置とは逆側の位置に設けられたバックライトユニットとを具備し、前記アレイ基板は、第１の光センサと第２の光センサとを具備し、前記第１の光センサは、基板平面と垂直な方向で、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタのうちのいずれかのカラーフィルタを経由し前記遮光層を経由しない光を検出し、前記第２の光センサは、前記基板平面と垂直な方向で、前記カラーフィルタと前記遮光層とを経由する光を検出し、前記第１の光センサの検出データから、前記第２の光センサの検出データを引き算する処理部をさらに具備する。

本発明の第４態様の液晶表示装置においては、前記バックライトユニットは、可視光を発光する第１の固体発光素子と、タッチセンシング用の赤外光を発光する第２の固体発光素子と、を具備し、前記処理部は、前記第２の固体発光素子の発光タイミングと、前記第２の光センサの受光タイミングとを同期制御することが好ましい。

本発明の第４態様の液晶表示装置においては、前記赤外光の波長は、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲に含まれることが好ましい。

本発明の第５態様のカラーフィルタ基板の製造方法は、透明基板上に、第１レジスト層を形成し、前記第１レジスト層をパターニングすることによって、第１のカラーフィルタと、前記第１のカラーフィルタで囲まれた第１フィルタ開口部及び第２フィルタ開口部とを形成し、前記第１のカラーフィルタ，前記第１フィルタ開口部，及び前記第２フィルタ開口部を覆うように前記透明基板上に、第２レジスト層を形成し、前記第２レジスト層をパターニングすることによって、前記第１フィルタ開口部に前記第２レジスト層を形成し、かつ、前記第２フィルタ開口部を露出させ、熱処理を行うことによって、前記第１フィルタ開口部内で前記第２レジスト層を流動させ、前記第２レジスト層を硬化することによって、フィルタの重なりに起因する突起を形成しないように、かつ、前記第１のカラーフィルタと隙間なく隣接するように第２のカラーフィルタを形成し、前記第１のカラーフィルタ，前記第２のカラーフィルタ，及び前記第２フィルタ開口部を覆うように前記透明基板上に、第３レジスト層を形成し、前記第３レジスト層をパターニングすることによって、前記第２フィルタ開口部に前記第３レジスト層を形成し、熱処理を行うことによって、前記第２フィルタ開口部内で前記第３レジスト層を流動させ、前記第３レジスト層を硬化することによって、フィルタの重なりに起因する突起を形成しないように、かつ、前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタと隙間なく隣接するように第３のカラーフィルタを形成する。

本発明の第５態様のカラーフィルタ基板の製造方法においては、遮光性色材の主材としてカーボンを含む材料を用いて、前記透明基板の額縁領域にアライメントマークを形成し、前記額縁領域に、第２の遮光層を形成し、前記第２の遮光層を形成した後に、前記アライメントマークに赤外光を照射し、前記アライメントマークの位置を検出することにより、前記パターニングに用いられるフォトマスクと前記透明基板との位置あわせを行うことが好ましい。

本発明の態様においては、高い表示精度と平坦性とを実現するカラーフィルタ基板、液晶表示装置、及びカラーフィルタ基板の製造方法を提供することができる。

第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の一例を示す平面図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の一例を示す平面図であって、符号Ａで示された部分を示す拡大図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の一例を示す平面図であって、符号Ｂで示された部分を示す拡大図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の一例を示す断面図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板を備える液晶パネルの一例を示す断面図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す状態遷移図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す状態遷移図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す状態遷移図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す状態遷移図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す状態遷移図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す状態遷移図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示す状態遷移図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板における画素形状の変形例を示す平面図である。 従来のカラーフィルタ基板の一例を示す断面図である。 ベイヤー配列のカラーフィルタ基板の一例を示す平面図である。 赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦの白抜け部Ｃ２の一例を示す平面図である。 緑フィルタＧＦのつながり部Ｃ３の一例を示す平面図である。 第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の変形例を示す断面図である。 第２の実施形態に係る緑フィルタＧＦの形成方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第２の実施形態に係る緑フィルタＧＦの形成方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第２の実施形態に係る緑フィルタＧＦの形成方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第２の実施形態に係る緑フィルタＧＦの形成方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法に関わる工程で形成される中間製品の一例を示す断面図である。 第４の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す断面図である。 第４の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す断面図である。 第４の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す平面図である。 第４の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す平面図であって、図１５Ａの符号Ｃで示された部分を示す拡大図である。 第４の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す断面図である。 第４の実施形態に係るカラーフィルタの透過率特性の一例を示すグラフである。 第４の実施形態に係る遮光層ＢＬＫ１の遮光特性Ｂ１Ｌ及び遮光層ＢＬＫ２の遮光特性Ｂ２Ｌの例を示すグラフである。 緑フィルタの透過特性と、緑フィルタと遮光層とを光学的に重ねた透過特性との一例を示すグラフである。 赤フィルタの透過特性と、赤フィルタと遮光層とを光学的に重ねた透過特性との一例を示すグラフである。 青フィルタの透過特性と、青フィルタと遮光層とを光学的に重ねた透過特性との一例を示すグラフである。 第４の実施形態に係る液晶表示装置の３次元表示状態の一例を示す断面図である。 ダイレクトコピーに用いられる液晶表示装置の一例を示す断面図である。 第５の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す断面図である。 緑画素ＧＰａと緑画素ＧＰｂとの一例を示す断面図である。 緑画素ＧＰａに液晶駆動電圧が印加された状態の一例を示す断面図である。 緑画素ＧＰｂに液晶駆動電圧が印加された状態の一例を示す断面図である。 緑画素ＧＰａ，ＧＰｂに液晶駆動電圧が印加された状態の一例を示す断面図である。 青画素ＢＰの一例を示す断面図である。 第６の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す断面図である。 第６の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す断面図であって、図３０Ａで示された角度制御部の構造を説明するための拡大図である。 第６の実施形態に係る光制御素子の構成の一例を示す平面図である。 紫色の顔料Ｖ２３を含む塗膜の透過率特性Ｖ２３Ｌ、代表的な緑色の顔料Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含む塗膜の透過率特性Ｇ３６Ｌ、代表的な緑色の顔料Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８を含む塗膜の透過率特性Ｇ５８Ｌの一例を示すグラフである。 半値波長が調整された遮光層の透過率特性の例を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、説明を省略するか又は必要な場合のみ説明を行う。

各実施形態においては、特徴的な部分についてのみ説明し、通常の液晶表示装置の構成要素と差異のない部分については説明を省略する。

各実施形態においては、液晶表示装置の表示単位が１画素（又は絵素）である場合を説明する。しかしながら、表示単位は、１サブピクセルでもよいし、他にも、複数のピクセル数（画素数）が表示単位を構成してもよいし、任意に定義されたピクセルや画素が表示単位を構成してもよい。画素は、少なくとも２つの平行な辺を持つ多角形であるとする。

平面視で、画素の横方向は、観察者の右目と左目との並び方向と平行とする。

平面視で、画素の横方向と垂直な方向は、画素の縦方向とする。

複数の画素は、他の画素と比較して横方向の幅（以下、横幅という）が１／２の画素を含むとしてもよい。横幅１／２の画素は、縦方向に長い形状を持つ。しかしながら、複数の画素は、縦方向に長い形状に代えて、他の画素と比較して縦方向の幅（以下、縦幅という）が１／２の画素を含むとしてもよい。この場合、縦幅１／２の画素は、横方向に長い形状を持つ。

各実施形態において、画素の縦幅は、画素の開口部の縦幅とほぼ同じである。画素の横幅は、画素の開口部の横幅とほぼ同じである。

各実施形態においては、様々な液晶駆動方式が用いられてもよい。例えば、ＩＰＳ方式（水平配向の液晶分子を用いた横電界方式）、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：垂直配向の液晶分子を用いた縦電界方式）、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ−ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐｉｎｗｈｅｅｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）のような液晶配向方式又は液晶駆動方式が用いられる。液晶層は、正の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むとしてもよく、又は、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むとしてもよい。

液晶駆動電圧印加時の液晶分子の回転方向（動作方向）は、基板の表面に平行になる方向でもよく、基板の平面に垂直に立ち上がる方向でもよい。液晶分子に印加される液晶駆動電圧の方向は、水平方向でもよく、２次元又は３次元的に斜め方向でもよく、垂直方向でもよい。

（第１の実施形態）
本実施形態においては、カラーフィルタ基板とその製造方法について説明する。本実施形態においては、平面視で、各カラーフィルタの縦方向の両辺に、遮光層（ブラックマトリクス）の形成されていないカラーフィルタ基板について説明する。このように、液晶表示領域において、各カラーフィルタの縦方向の両辺に遮光層（ここでは、ブラックマトリクスと同義とし、以下ではブラックマトリクスと表記する場合もある）を形成しないことにより、遮光層の線幅の分、画素の開口部の横幅を広くすることができる。ブラックマトリクスがない広い画素の開口幅は、液晶表示装置の後工程であるセル化、すなわち、後述されるアレイ基板との位置あわせ（セル化工程でのアライメント）を極めて容易にすることができる。ブラックマトリクスが存在する場合、ブラックマトリクスのパターン線幅のそれぞれ２つの線幅端部に対して、アレイ基板上の薄膜トランジスタと電気的に接続される金属配線の端部の位置を、正確に合わせる必要がある。ブラックマトリクスが存在しない場合、隣接するカラーフィルタの境界に対して、アレイ基板上の金属配線の位置を合わせればよいため、アライメントのマージンが広がる。

カラーフィルタ基板は、第１のカラーフィルタによって形成される第１の線状パターンと、第１のカラーフィルタによって形成される第２の線状パターンと、第１及び第２の線状パターンを区分けする第３のカラーフィルタによって形成される第３の線状パターンとを備える。本実施形態において、互いに隙間なく隣接する第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、及び第３のカラーフィルタは、カラーフィルタ基板の厚さ方向で、異なる色を有する少なくとも２つのカラーフィルタの重なりに起因する膜厚方向の突起形成がない。換言すると、異なる色を有する少なくとも２つのカラーフィルタの重なりに起因する膜厚方向の突起が形成されないように、第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、及び第３のカラーフィルタは形成されている。また、換言すると、第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、及び第３のカラーフィルタにおいて、２つのカラーフィルタが、側面のみにおいて、互いに接触している。
このように互いに隣接するカラーフィルタは、製造工程における熱処理工程（リフロー工程）の際に、一方のカラーフィルタ材料が溶融して、先に基板上に形成された他方のカラーフィルタの側面に接触することによって形成される。溶融したカラーフィルタ材料が、先に固定形成されたカラーフィルタの上面に向けて流動しないように、熱処理工程が行われる。
また、互いに隣接するカラーフィルタが厚さ方向において重ならない構造を実現するには、先に基板上に形成されるカラーフィルタの断面形状は、矩形であることが好ましい。断面において矩形形状を有するカラーフィルタの側面は、基板に対して垂直であるため、後に形成されるカラーフィルタは、垂直側面に接触するように配置される。このため、互いに隣接するカラーフィルタは、垂直側面を挟むように配置され、本発明の突起が形成されない構造が実現される。
なお、ここで突起とは、液晶表示に影響を与えやすい光の波長（例えば、５５０ｎｍ）以上の高さを持つ突起である。本実施形態において、第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、及び第３のカラーフィルタを隙間なく配設する場合に、ごくわずかなアライメント誤差及び色のにじみが生じてもよい。例えば、液晶表示に影響を与えやすい光の波長の１／２以下のごくわずかなアライメント誤差があっても、本実施形態における「突起形成がない」に該当するとしてもよい。例えば、色のにじみなどによってカラーフィルタにごく微細な盛り上がりが生じても、本実施形態における「突起形成がない」に該当するとしてもよい。また、熱処理工程において、先に形成されたカラーフィルタの上面と側面との間に形成される角部を僅かに覆うように、溶融したカラーフィルタが形成されたとしても、本実施形態における「突起形成がない」に該当するとしてもよい。

本実施形態においては、カラーフィルタ基板が液晶表示装置に備えられる場合について説明するが、有機ＥＬ表示装置に備えられてもよい。

図１Ａ〜図１Ｃは、本実施形態に係るカラーフィルタ基板１の一例を示す平面図である。

カラーフィルタ基板１は、平面視で、有効表示領域２と、額縁領域３とを持つ。額縁領域３は、有効表示領域２を囲む。有効表示領域２は、複数の領域４を含む。図１Ａ〜図１Ｃでは、有効領事領域２は、縦方向に４つ、横方向に４つで、計１６個の領域４を含む。有効表示領域２に含まれる領域４の数は、液晶表示装置の画面サイズに応じて変更可能である。

カラーフィルタ基板１は、平面視で、額縁領域３に２つ以上のアライメントマーク５を備える。このアライメントマーク５は、カラーフィルタ基板１の製造工程で使用される。例えば、アライメントマーク５は、複数の色のフィルタのうち、最初に形成されるフィルタの色材により、最初に形成されるフィルタとともに形成されてもよい。

カラーフィルタ基板１は、カラーフィルタＣＦとして、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦを備える。

赤フィルタＲＦは、縦方向に長い線状パターンである。

青フィルタＢＦも、縦方向に長い線状パターンである。

緑フィルタＧＦは、縦方向に長い線状パターンであり、赤フィルタＲＦと青フィルタＢＦとの間に備えられ、赤フィルタＲＦと青フィルタＢＦとを区分けする。

本実施形態において、赤フィルタＲＦの横幅と、青フィルタＢＦの横幅は、Ｗ１である。緑フィルタＧＦの横幅は、Ｗ２である。横幅Ｗ２は、横幅Ｗ１のほぼ１／２とする。
ここで、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、及び青フィルタＢＦの色バランスや色度が所望に得られるように、横幅Ｗ１に対する横幅Ｗ２の比率であるほぼ１／２という数値が規定されている。所望の色バランスや色度を得るために、横幅Ｗ１に対する横幅Ｗ２の比率が、１／２から僅かに値であってもよい。

赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦは、ストライプ状に配列される。

図２は、カラーフィルタ基板１の一例を示す断面図である。この図２は、図１ＣのＡ−Ａ’断面に相当する。

さらに、図３は、カラーフィルタ基板１を備える液晶パネル６の一例を示す断面図である。この図３は、図１ＡのＢ−Ｂ’断面に相当する。

カラーフィルタ基板１は、透明基板７と、カラーフィルタ層８と、透明樹脂層９と、対向電極１０とを備える。なお、対向電極１０は、省略されてもよい。

透明基板７としては、例えばガラスが用いられる。透明基板７の第１の平面の上に、カラーフィルタ層８が形成される。

本実施形態において、カラーフィルタ層８は、カラーフィルタＣＦを含むが、遮光層をさらに含むとしてもよい。カラーフィルタＣＦは、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦを含む。

本実施形態において、カラーフィルタＣＦは有効表示領域２と額縁領域３とに形成されている。カラーフィルタ層８において、有効表示領域２のカラーフィルタＣＦの厚さと、額縁領域３のカラーフィルタＣＦの厚さとは、ほぼ同じである。

カラーフィルタ層８の上に、透明樹脂層９層が形成される。

透明樹脂の上に、対向電極１０が形成される。

対向電極１０は、縦方向に長い線状パターンであり、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦのそれぞれにそって形成される。

対向電極１０は、例えば、櫛歯状、帯状、線状、ストライプ状のパターンで形成することができる。

対向電極１０は、導電性の金属酸化物を含むとしてもよい。導電性の金属酸化物としては、例えば、Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）などのような透明導電膜が用いられる。

本実施形態において、各対向電極１０は、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦに、厚さ方向で重なる。

本実施形態において、互いに隙間なく隣接する赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦは、互いの隣接部で、光の波長の１／２以下の凹凸を含む場合があっても、厚さ方向に実質的には重ならない。

液晶パネル６は、アレイ基板１１と、カラーフィルタ基板１と、液晶層１２とを備える。液晶パネル６の表面側（観察者側、カラーフィルタ基板１の表面）には、偏光板１３１が備えられる。液晶パネル６の裏面側（液晶表示装置の内部側、アレイ基板１１の表面）には、偏光板１３２が備えられる。液晶表示装置は、図３の液晶パネル６の下に、光制御素子、バックライトユニットなどを備える。この液晶パネル６を備える液晶表示装置は、液晶駆動電圧が無印加の場合に黒表示である。ＩＰＳ（水平配向の液晶分子を用いた横電界方式）又はＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）と呼称される初期水平配向の液晶配向方式と異なり、液晶分子の配向方向と偏光板１３１，１３２の光軸とのずれが発生しないため、漆黒の黒表示（深い黒表示）が得られる。

アレイ基板１１とカラーフィルタ基板１とは、向かい合っている。アレイ基板１１とカラーフィルタ基板１との間には、液晶層１２が挟まれている。

カラーフィルタ基板１の対向電極１０に面するように、液晶層１２が配置されている。カラーフィルタ基板１の透明基板７の第２の平面は、液晶パネル６の表示面であり、観察者が観察する面である。

アレイ基板１１は、透明基板１４と、絶縁層１５ａ〜１５ｃと、共通電極と、画素電極と、液晶駆動素子（アクティブ素子）を備えるが、図３において、共通電極と画素電極とは省略されている。液晶駆動素子としては、例えば、薄膜トランジスタを用いることができる。

透明基板１４としては、例えば、ガラス板が用いられる。

透明基板１４の第１の平面の上には、絶縁層１５ａ，１５ｂが形成される。絶縁層１５ｂの上には、共通電極が形成される。共通電極の形成された絶縁層１５ｂの上には、絶縁層１５ｃが形成される。絶縁層１５ｃの上には、画素電極が形成される。絶縁層１５ａ〜１５ｃとしては、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、又は、ＳｉＮ及びＳｉＯ_２を有する混合物が用いられる。図示されていない画素電極と共通電極とは、導電性の金属酸化物を含むとしてもよい。導電性の金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯなどのような透明導電膜が用いられる。

アレイ基板１１の画素電極に面するように、液晶層１２が配置されている。アレイ基板１１の透明基板１４の第２の平面は、液晶表示装置の内部に位置する面である。

透明基板７の第２の平面（液晶パネル６の表示面）には、偏光板１３１が備えられる。透明基板１４の第２の平面（液晶パネル６の装置内部）には、偏光板１３２が備えられる。

本実施形態において、アライメントマーク５は、例えば、カラーフィルタＣＦの１色目により形成されてもよい。アライメントマーク５は、透明基板７上に少なくとも２箇所形成される。アライメントマーク５は、例えば、カラーフィルタＣＦの材料であるフォトレジストによって塗布膜が形成された後の露光工程において、位置あわせのために用いられる。

以下で、本実施形態に係るカラーフィルタ基板１の製造方法を説明する。

図４Ａ〜図４Ｇは、カラーフィルタ基板１の製造方法の一例を示す状態遷移図である。

カラーフィルタ基板１の製造装置としては、例えば、塗布装置、乾燥機、露光装置、現像装置、硬膜装置などが用いられる。代表的な乾燥機及び硬膜装置として、クリーンオーブン及びホットプレートなどが用いられる。

図４Ａに示すように、透明基板７の上に、緑色レジストＧＲ（着色組成物、第１レジスト層）が形成される。例えば、緑色レジストＧＲは、透明基板７の全面に、乾燥後の塗膜厚が２．５μｍとなるように塗布される。次に、加工対象の基板は、クリーンオーブン中で、７０℃で２０分間プリベークされ、その後、基板は室温に冷却される。そして、基板に対して、超高圧水銀ランプを用いてフォトマスクを介して紫外線が露光される。このとき、例えば基板の端面を基準として、緑色レジストＧＲを用いて十字状のアライメントマーク５が形成される。その後、当該基板に対して、２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像を行い（パターニング）、イオン交換水で洗浄し、風乾する。その後、基板に対して、２２０℃で熱処理、硬膜化（キュア）がなされ、図４Ｂに示すように、透明基板７の上に、緑フィルタＧＦ（第１のカラーフィルタ）と、緑フィルタＧＦで囲まれた第１フィルタ開口部６１と第２フィルタ開口部６２とが形成される。ここで、第１フィルタ開口部６１は、後の工程で形成される赤フィルタＲＦが配置される開口部である。また、第２フィルタ開口部６２は、後の工程で形成される青フィルタＢＦが配置される開口部である。

なお、緑フィルタＧＦは、上記のようなフォトリソグラフィ法でなく、公知のドライエッチング法を用いて高精細に形成されてもよい。

次に、図４Ｃに示すように、緑フィルタＧＦ、第１フィルタ開口部６１、及び第２フィルタ開口部６２を覆うように、加工対象の基板の上に、赤色レジストＲＲ（第２レジスト層）が形成される。例えば、赤色レジストＲＲは、乾燥後の膜厚が２．５μｍとなるように塗布される。次に、基板は、アライメントマーク５を用いて位置あわせを行い、露光装置によって露光され、現像装置によって現像され（パターニング）、図４Ｄに示すように、２つの緑フィルタＧＦの間に位置する第１フィルタ開口部６１に赤色レジストＲＲ（赤フィルタＲＦ）が形成される。また、緑フィルタＧＦ及び第２フィルタ開口部６２上に形成された赤色レジストＲＲは除去される。

次に、熱処理工程を行うことによって、赤色レジストＲＲに熱フロー性（熱処理による流動化）を付与し、第１フィルタ開口部６１内において赤色レジストＲＲを流動させ、熱処理による硬膜により赤色レジストＲＲから赤フィルタＲＦ（第２のカラーフィルタ）を形成することにより、図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、アライメント誤差である位置ずれρを吸収することができ、平坦な赤フィルタＲＦを形成することができる。これによって、緑フィルタＧＦと隙間なく隣接するように赤フィルタＲＦが形成される。このとき、緑フィルタＧＦと赤フィルタＲＦとが重なることに起因する突起は形成されない。
赤フィルタＲＦを形成するための現像や硬膜の工程は、緑フィルタＧＦの形成と同様である。

次に、図４Ｅに示すように、緑フィルタＧＦ、赤フィルタＲＦ、及び第２フィルタ開口部６２を覆うように、加工対象の基板の上に、青色レジストＢＲ（第３レジスト層）が形成される。例えば、青色レジストＢＲは、乾燥後の膜厚が２．５μｍとなるように塗布される。次に、基板は、乾燥機によって乾燥され、アライメントマーク５を用いて位置あわせを行い、露光装置によって露光され、現像装置（パターニング）によって現像され、図４Ｆに示すように、２つの緑フィルタＧＦの間に位置する第２フィルタ開口部６２に青色レジストＢＲ（青フィルタＢＦ）が形成される。また、緑フィルタＧＦ及び赤フィルタＲＦ上に形成された青色レジストＢＲは除去される。

次に、熱処理工程を行うことによって、青色レジストＢＲに熱フロー性を付与し、第２フィルタ開口部６２内において青色レジストＢＲを流動させ、熱処理による硬膜により青色レジストＢＲから青フィルタＢＦ（第３のカラーフィルタ）を形成することにより、図４Ｅ及び図４Ｆに示すように、アライメント誤差である位置ずれρを吸収することができ、平坦な青フィルタＢＦを形成することができる。これによって、緑フィルタＧＦ及び赤フィルタＲＦと隙間なく隣接するように青フィルタＢＦが形成される。このとき、緑フィルタＧＦと青フィルタＢＦとが重なることに起因する突起、又は、赤フィルタＲＦと青フィルタＢＦとが重なることに起因する突起は形成されない。青フィルタＢＦを形成するための現像や硬膜の工程は、緑フィルタＧＦの形成と同様である。
上記の製造工程においては、透明基板７上に、最初に、緑色レジストＧＲを用いて十字状のアライメントマーク５を形成した。本発明は、このようなアライメントマーク５に限定されない。
例えば、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層（第１の遮光層）を額縁領域に形成する場合に、この遮光層と同じ材料によってアライメントマークを形成してもよい。更に、有機顔料を含む遮光層（第２の遮光層）を形成した後に、上記のようにカーボンを含む材料で形成されたアライメントマークに赤外光を照射し、アライメントマークの位置を検出（認識）することにより、パターニングに用いられるフォトマスクと透明基板との位置あわせを行ってもよい。

次に、図４Ｇに示すように、緑フィルタＧＦ、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦの上に、透明樹脂層９が形成される。透明樹脂層９は、緑フィルタＧＦ、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦに含まれる有機顔料による汚染を防ぎ、また、カラーフィルタ基板１の平坦性をさらに向上させることができる。

本実施形態においては、例えば、透明樹脂層９の上に対向電極１０が形成されてもよい。対向電極１０は、例えば導電性の金属酸化物の薄膜、より具体的には例えばＩＴＯにより形成されてもよい。これにより、上記の図２のカラーフィルタ基板１が形成される。

本実施形態に係るカラーフィルタ基板１が液晶表示装置に適用される場合には、透明樹脂層９又は対向電極１０の上に配向膜が形成されてもよい。

本実施形態において、画素形状は長方形状であるが、例えば、図５に示すように、画素形状をＶ字形状（ｄｏｇｌｅｇｇｅｄ ｓｈａｐｅ）としてもよい。この場合、緑フィルタＧＦ、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦは、Ｖ字形状が縦方向に連結された線状パターンを持つ。このようなＶ字形状のパターンを用いることにより、液晶表示装置の視野角を広げることができる。

以上説明した本実施形態においては、平面視で、赤フィルタＲＦの線状パターンと青フィルタＢＦの線状パターンとが、緑フィルタＧＦの線状パターンによって隙間なく挟まれる。

本実施形態においては、緑フィルタＧＦ、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦのうち、緑フィルタＧＦが最初に形成される。

緑フィルタＧＦを形成するために用いられる緑色レジストＧＲは、顔料比率が高い。このため、上記のようにフォトリソグラフィ法で緑フィルタＧＦが形成された場合であっても、緑フィルタＧＦの断面形状は良好である。加えて、緑フィルタＧＦは視感度が高く、形状の良い緑フィルタＧＦを形成することにより、ムラのない均質な表示を実現することができる。

本実施形態においては、互いに隣接する赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦは、厚さ方向に互いに重ならない。さらに、本実施形態においては、緑フィルタＧＦ、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦのうち、大きな熱フロー性を持つ青フィルタＢＦが最後に形成される。さらに、本実施形態においては、カラーフィルタ層８において、カラーフィルタＣＦの厚さと、遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２の組み合わせの厚さとは、ほぼ同じである。これにより、カラーフィルタ基板１の精度及び平坦性を向上させることができる。

本実施形態によって得られる効果を図６〜図９を用いて説明する。

図６は、透明基板７の上に、遮光層であるブラックマトリクスＢＭを形成し、その上に、さらに赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦを形成した従来のカラーフィルタ基板の一例を示す断面図である。

通常のフォトリソグラフィ法で赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦを形成すると、ブラックマトリクスＢＭの上に、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦのうち２つのフィルタが重なり、凸部１６が形成される。このような凸部１６は、カラーフィルタ基板の平坦性を低下する。しかしながら、本実施形態に係るカラーフィルタ基板１では、互いに隣接する赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦは厚さ方向に互いに重ならない。
図６に示す従来のカラーフィルタ基板においては、ブラックマトリクスＢＭと赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦとが重なることにより凸部１６（突起）が生じ、この凸部１６により光漏れが生じコントラストが低下する場合がある。しかしながら、本実施形態に係るカラーフィルタ基板１は、有効表示領域２に、ブラックマトリクスＢＭが存在せず、平坦性を極めて高くすることができ、コントラスト低下を抑制することができる。

図７は、撮像素子として周知のベイヤー配列の緑フィルタＧＦを形成するためのフォトマスクの一例を示す平面である。このようなフォトマスクは、例えば、特許文献１１で用いられる。この図７の白の開口領域（カラーフィルタが形成されない領域）は、通常、緑フィルタＧＦの形成時に形成される。緑フィルタＧＦの形成領域のコーナー部Ｃ１における露光のパターン制御は難しい。

図８は、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦの白抜け部Ｃ２の一例を示す平面図である。露光に用いるフォトマスクにある、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦのそれぞれパターンにおいてフォトマスク開口部が同じ大きさの場合、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦのそれぞれは、同じ大きさで形成され、結果として、フィルタの形成のない白抜け部Ｃ２が生じる場合がある。

図９は、過度の露光で生じる緑フィルタＧＦのつながり部Ｃ３の一例を示す平面図である。例えば、特許文献１１にように、固体撮像素子に備えられるフォトダイオードは、それぞれ画素開口部より小さい。このため、上記のような白抜け部Ｃ２及びつながり部Ｃ３の影響は小さい。

しかしながら、裏面にバックライトユニットを備える液晶表示装置では、白抜け部Ｃ２は光漏れの原因となる。さらに、過度な露光で生じるつながり部Ｃ３は、緑フィルタＧＦの面積比率を増やし、赤・緑・青の色バランスを崩すことになる。本実施形態に係る液晶表示装置においては、上記のような色バランスの崩れ及び白抜けを避けることができる。

本実施形態においては、本実施形態に係るカラーフィルタ基板１は、同一色の並びとなる帯状、ストライプ状、Ｖ字状を含む線状パターンを持つため、ベイヤー配列での白抜け部Ｃ２及びつながり部Ｃ３が生じることを防止することができ、隙間のない高精度にカラーフィルタ基板１を形成することができる。

本実施形態に係るカラーフィルタ基板１及びこのカラーフィルタ基板１を備える表示装置は、例えば２５０ｐｐｉ又は画素幅が２５μｍ以下の高精細表示に適している。

本実施形態においては、カラーフィルタ基板１の額縁領域３までカラーフィルタＣＦが延伸され、有効表示領域２と額縁領域３とにカラーフィルタＣＦが形成される。有効表示領域２におけるカラーフィルタＣＦの厚さと、額縁領域３におけるカラーフィルタＣＦの厚さとは、ほぼ同じである。このようなカラーフィルタ基板１の構成により、カラーフィルタ基板１にコントラスト低下の原因となる凸部が形成されることを防止することができる。さらに、カラーフィルタ基板１においては、額縁領域３に遮光層が形成されないため、遮光層を形成するための工程を省略することができる。

しかしながら、例えば、図１０に示すように、カラーフィルタ基板１７は、有効表示領域２にカラーフィルタＣＦを備え、額縁領域３に遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２を備えてもよい。

本実施形態において、カラーフィルタ基板１７のカラーフィルタ層８は、有効表示領域２にカラーフィルタＣＦを含み、額縁領域３に遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２を含む。遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２は、カラーフィルタ基板１７の厚さ方向（液晶表示面に垂直な方向）において、重なっている。カラーフィルタ基板１７において、有効表示領域２のカラーフィルタＣＦの厚さと、額縁領域３の遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２の組み合わせの厚さとは、ほぼ同じである。このようなカラーフィルタ基板１７の構成により、カラーフィルタ基板１７にコントラスト低下の原因となる凸部（突起）が形成されることを防止することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、上記の第１の実施形態の変形例である。本実施形態では、緑フィルタＧＦの形成方法の変形例について説明する。

図１１Ａ〜図１１Ｄは、本実施形態に係る緑フィルタＧＦの形成方法に関わる工程のそれぞれの中間製品の一例を示す断面図である。

図１１Ａに示すように、透明基板７の上に、緑色レジストＧＲが形成される。例えば、緑色レジストＧＲは、透明基板７の全面に、乾燥後の塗膜厚が２．５μｍとなるように塗布され、乾燥、硬膜化される。

次に、図１１Ｂに示すように、緑色レジストＧＲの上に、ポジ型の感光性レジスト層１８が形成される。

次に、図１１Ｃに示すように、ポジ型の感光性レジスト層１８が線状パターンに成形される。この線状パターンは、緑フィルタＧＦの線状パターンと同じである。線状パターンの成形は、例えば、周知のフォトリソグラフィ法によって行われる。

次に、図１１Ｄに示すように、ポジ型の感光性レジスト層１８の線状パターンとともに、緑色レジストＧＲがドライエッチングされる。これにより、線状パターンの緑フィルタＧＦが形成される。

ポジ型の感光性レジスト層１８の線状パターンは、エッチング時に除去される。しかしながら、感光性レジスト層１８の線状パターンの一部は残されてもよく、又は、感光性レジスト層１８の線状パターンは剥膜液で除去されてもよい。

エッチングの終点は、ガラスである透明基板７の成分の例えばＳｉ（シリコン）を検出することで決定することができる。緑フィルタＧＦの断面形状を垂直に近づけるため、エッチングには、垂直方向にエッチングを行う異方性エッチングを用いることが好ましい。緑フィルタＧＦの断面形状は、エッチング装置に導入するガスの組成、エッチングレート、又は、磁場条件によって制御可能である。

赤フィルタＲＦ及び青フィルタＢＦの形成は、上記の第１の実施形態で説明したように、フォトリソグラフィ法などを用いて行われる。

なお、ドライエッチングは、例えばリアクティブイオンエッチング装置などのようなエッチング装置を用いて、あるいは、フロンガス、酸素、又はハロゲン化合物ガスなどを用いて行われる。例えば、ＣＦ_４ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、又は、ハロゲン化合物ガスなどの混合ガスを用いてエッチングが行われ、その後エッチング装置内のガスを酸素に置換してスライトリーエッチングが行われてもよい。これにより、緑フィルタＧＦが形成された後の基板表面の濡れ性を向上させることができ、次に形成される赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦの熱硬化時の流動性を向上させることができ、各フィルタ間のアライメント誤差を吸収することが容易になる。一般に、青フィルタＢＦの形成に用いられる青色レジストＢＲは、熱硬化時に流動しやすいため、青フィルタＢＦの形成は、カラーフィルタ形成において２番目以降であることが好ましい。

（第３の実施形態）
本実施形態は、上記第１及び第２の実施形態に係るカラーフィルタ基板とその製造方法の変形例について説明する。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、本実施形態に係るカラーフィルタ基板１７の製造方法に関わる工程のそれぞれの中間製品の一例を示す断面図である。

本実施形態に係るカラーフィルタ基板１７において、赤フィルタＲＦは、平面視で、緑フィルタＧＦと青フィルタＢＦとの間に備えられ、緑フィルタＧＦと青フィルタＢＦとを区分けする。

本実施形態において、緑フィルタＧＦと青フィルタＢＦとの横幅は、Ｗ１である。赤フィルタＲＦの横幅は、Ｗ２である。Ｗ２は、Ｗ１のほぼ１／２とする。

図１２Ａに示すように、透明基板７の上に、赤色レジストＲＲ（赤色感光性着色組成物、第１レジスト層）が形成される。例えば、赤色レジストＲＲは、透明基板７の全面に、乾燥後の塗膜厚が２．５μｍとなるように塗布され、乾燥、硬膜化される。

次に、図１２Ｂに示すように、赤色レジストＲＲの上に、ポジ型の感光性レジスト層１８が形成される。

次に、図１２Ｃに示すように、例えば、基板端面を基準にして位置あわせを行い、ポジ型の感光性レジスト層１８が線状パターンに成形される。この線状パターンは、赤フィルタＲＦの線状パターンと同じである。線状パターン及びアライメントマークの成形は、例えば、周知のフォトリソグラフィ法によって行われる。このとき、基板の端部に対して、例えば赤色レジストＲＲを用いて十字状のアライメントマーク５が形成される。

次に、図１２Ｄに示すように、ポジ型の感光性レジスト層１８の線状パターンとともに、赤色レジストＲＲがドライエッチングされる。これにより、線状パターンの赤フィルタＲＦ（第１のカラーフィルタ）が形成される。

ポジ型の感光性レジスト層１８の線状パターンは、エッチング時に除去される。しかしながら、感光性レジスト層１８の線状パターンの一部は残されてもよく、又は、感光性レジスト層１８の線状パターンは剥膜液で除去されてもよい。

エッチングの終点は、ガラスである透明基板７の成分の例えばＳｉ（シリコン）を検出することで決定することができる。赤フィルタＲＦの断面形状を垂直に近づけるため、エッチングには、垂直方向にエッチングを行う異方性エッチングを用いることが好ましい。赤フィルタＲＦの断面形状は、エッチング装置に導入するガスの組成、エッチングレート、又は、磁場条件によって制御可能である。

図１２Ｅから図１２Ｉは、上記図４Ｃ〜図４Ｇと同様である。しかしながら、上記図４ＡＣ〜図４Ｇは赤フィルタＧＦ（第２のカラーフィルタ）及び青フィルタＢＦ（第３のカラーフィルタ）を形成するのに対して、図１２Ｅ〜図１２Ｉは緑フィルタＧＦ（第２のカラーフィルタ）及び青フィルタＢＦ（第３のカラーフィルタ）を形成する点で異なる。また、本実施形態では、緑色レジストＧＲは第２レジスト層に相当する。

図１２Ｅ〜図１２Ｉでは、緑フィルタＧＦ及び青フィルタＢＦがフォトリソグラフィ法によって形成され、赤フィルタＧＦ、緑フィルタＧＦ、及び青フィルタＢＦの上に、透明樹脂層９が積層される。

なお、赤色レジストＲＲ及び赤フィルタＲＦに含まれる赤色顔料は、ハロゲン化フタロシアニン系顔料に代表される緑顔料及び青顔料と異なり、顔料構造に含まれるハロゲン及び金属（顔料構造の中心化金属）が少なく、ドライエッチングに適している。換言すれば、赤色顔料においては、ドライエッチング時のハロゲン又は金属によるコンタミネーションを抑制しやすい。一般に、青フィルタＢＦの形成に用いられる青色レジストＢＲ（青色着色組成物）は、熱硬化時に流動しやすいため、上述したように、青フィルタＢＦの形成は、複数の色のフィルタの形成順序において、２番目以降であることが好ましい。通常、赤フィルタＲＦ及び緑フィルタＧＦは、青フィルタＢＦより高い透過率であるため、赤フィルタＲＦと緑フィルタＧＦとの少なくとも一方の線幅を、青フィルタＢＦの線幅の１／２とし、この線幅が１／２のフィルタを分割して配置してもよい。青色は、視感度の低い色であるため、線幅を１／２幅に分割することは避けることが望ましい。

（第４の実施形態）
本実施形態は、上記第１〜第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の変形例、液晶表示装置、及び本実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。

図１３は、本実施形態に係る液晶パネル２０の一例を示す断面図である。この図１３に示す液晶パネル２０では、配向膜、偏光板、偏光フィルムなどのような光学フィルム、位相差板などが省略されている。

液晶パネル２０は、カラーフィルタ基板２１と、対向基板１１と、液晶層１２とを備える。カラーフィルタ基板２１と対向基板１１とは、液晶層１２を介して、向き合っている。

カラーフィルタ基板２１においては、緑フィルタＧＦと赤フィルタＲＦとの境界の上、緑フィルタＧＦと青フィルタＢＦとの境界の上、赤フィルタＲＦにおける平面視で縦方向の画素中央線の上、青フィルタＢＦにおける平面視で縦方向の画素中央線の上に、遮光層ＢＬＫ２が形成される。そして、緑フィルタＧＦと赤フィルタＲＦと青フィルタＢＦと遮光層ＢＬＫ２との上に、透明樹脂層９が形成される。

アレイ基板１１では、絶縁層１５ｂの上に、各画素に対応する板状の共通電極２２が形成される。共通電極２２の形成された絶縁層１５ｂの上に、絶縁層１５ｃが形成される。そして、絶縁層１５ｃの上に、画素電極２３が形成される。各画素に、複数の画素電極２３が形成される。各画素に備えられる複数の画素電極２３は、平面視で縦方向の画素中央線に対して対称に配置される。例えば、共通電極２２及び画素電極２３は、櫛歯状、帯状、線状、ストライプ状のパターンで形成することができる。共通電極２２及び画素電極２３は、導電性の金属酸化物を含むとしてもよい。導電性の金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯなどのような透明導電膜が用いられる。
各画素に形成された複数の画素電極２３は、液晶駆動素子３３に接続されている。上述したように青フィルタＢＦ又は赤フィルタＲＦの横幅Ｗ１に対する緑フィルタＧＦの横幅Ｗ２はほぼ１／２であり、このフィルタの横幅に応じて、各画素における液晶駆動素子３３の個数が異なる。具体的に、横幅Ｗ１に対して１／２である横幅Ｗ２を有する緑フィルタＧＦ（第１のカラーフィルタ）に対応する画素において、１つの液晶駆動素子が画素電極２３に接続されている。
また、横幅Ｗ２に対して２倍の横幅Ｗ１を有する赤フィルタＲＦ（第２のカラーフィルタ）に対応する画素において、２つの液晶駆動素子が画素電極２３に接続されている。
同様に、横幅Ｗ２に対して２倍の横幅Ｗ１を有する青フィルタＢＦ（第３のカラーフィルタ）に対応する画素において、２つの液晶駆動素子が画素電極２３に接続されている。
言い換えると、アレイ基板においては等ピッチで複数の液晶駆動素子３３が配列しており、このアレイ基板に対向するようにカラーフィルタ基板を配置すると、線幅Ｗ２の２倍の線幅Ｗ１を有する赤フィルタＲＦ及び青フィルタＢＦには２つの液晶駆動素子が対応し、線幅Ｗ２を有する緑フィルタＧＦには一つの液晶駆動素子が対応する。

液晶層１２は、負の誘電率異方性の液晶分子を備える。液晶分子の長軸（長手方向）は、基板平面に対して平行である。しかしながら、液晶分子は、正の誘電率異方性を持つとしてもよい。

液晶パネル２０において、画素電極２３と共通電極２２とは絶縁層１５ｃを介して形成されている。

処理部３１は、液晶駆動素子３３を制御し、画素電極２３と共通電極２２との間の液晶駆動電圧の印加状態を切り替える。画素電極２３と共通電極２２との間に液晶駆動電圧が印加されることにより、液晶層１２の液晶分子が駆動される。液晶駆動電圧印加時、液晶層１２の液晶分子は、水平方向に回転する。

本実施形態に係るカラーフィルタ基板２１においては、透明基板７の上に、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦが、例えば、平面視で矩形状又は多角形状のパターンで形成される。

カラーフィルタ基板２１の有効表示領域２には、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦが形成されており、額縁領域３には、遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２が形成されている。

遮光層ＢＬＫ２は、可視域遮光性色材の主材（主体、主剤、又は、主成分）として有機顔料を含む塗膜パターンである。ここで、遮光性色材の主材とは、質量比率において、遮光性色材の全顔料の質量に対して、５０％を越える質量を持つ顔料である。有効表示領域２において、透明樹脂層９は、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦを、遮光層ＢＬＫ２を介して、覆うように形成されている。

例えば、本実施形態において、有効表示領域の遮光層ＢＬＫ２と額縁領域ＢＬＫ２とは、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦの形成後に、形成される。

額縁領域３は、有効表示領域２（画素マトリクス部）の外周部分である。額縁領域３の遮光層ＢＬＫ１は、可視域遮光性色材の主材（主体、主剤、又は、主成分）としてカーボンを含む。額縁領域３では、遮光層ＢＬＫ１と遮光層ＢＬＫ２とが重ねられており、これにより額縁領域３の遮光性が向上する。

本実施形態において、アライメントマーク５は、遮光層ＢＬＫ１の形成時に、遮光層ＢＬＫ１と同じ色材で形成されるとする。なお、カラーフィルタ基板２１において遮光層ＢＬＫ１を形成しない場合には、１色目に入色される緑フィルタＧＦを形成する緑レジストＧＲでアライメントマーク５を形成することができる。

本実施形態の変形例として、例えば、図１６に示すように透明樹脂層９ａをカラーフィルタＣＦ（図１６では緑フィルタＧＦ）の上に形成し、その後、透明樹脂層９ａの上に遮光層ＢＬＫ２をブラックマトリクスとして、さらに、アライメントマーク５上にさらに遮光層ＢＬＫ２のアライメントマークを形成してもよい。この場合、透明樹脂層９ａを厚く形成し、透明樹脂層９ｂを薄く形成してもよい。この場合、遮光層ＢＬＫ２によって形成されたアライメントマークは、その厚さ方向で、アレイ基板１１により近づけることができ、液晶セルとしてのアライメント精度を向上させることができる。遮光層ＢＬＫ１によって形成されたアライメントマーク５は、アレイ基板１１とその厚さ方向で、カラーフィルタＣＦの厚みの分、アレイ基板１１と離れる。遮光層ＢＬＫ２によって形成されたブラックマトリクスは、液晶層１２に近い位置であるため、横電界方式又はＩＰＳ方式特有の隣接画素への混色を抑制できる。

この液晶表示装置２４は、横電界方式又はＩＰＳ方式としてもよい。画素電極２３は、例えば、図１３の紙面に対して垂直に伸びる櫛歯状パターンとしてもよい。画素電極２３は、絶縁層１５ｃの上に形成され、共通電極２２は、絶縁層１５ｃの下に形成される。液晶表示装置２４がＩＰＳ方式の場合には、カラーフィルタ基板２１は、通常、透明電極である対向電極は備えられない。

図１４は、本実施形態に係る液晶表示装置２４の一例を示す断面図である。この図１４は、液晶表示装置２４の横方向の断面図である。

液晶表示装置２４は、液晶パネル２０と、偏光板１３１，１３２と、角度制御部５０ａ，５１ａと、光制御素子２５と、バックライトユニット２６とを備える。本実施形態においては、液晶パネル２０が、例えば、光制御素子２５及びバックライトユニット２６を備えた液晶表示装置２４を説明するが、液晶パネル２０自体を液晶表示装置と呼ぶ場合もある。

液晶パネル２０の表面（透明基板７の第２の平面側）には、偏光板１３１が備えられる。液晶パネル２０の裏面（透明基板１４の第２の平面側）には、偏光板１３２が備えられる。

偏光板１３１，１３２は、複数の位相差板を貼り合わせて形成されてもよい。本実施形態において、一対の偏光板１３１，１３２は、クロスニコル構成としてもよい。例えば、一対の偏光板１３１，１３２の吸収軸は平行とする。液晶表示装置２４は、偏光板１３１，１３２のうちのいずれかである第１の偏光板と液晶パネル２０との間に、第１の偏光板の第１の直線偏光を、当該第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光に変換する旋状素子を備えてもよい。

光制御素子２５は、半円柱状レンズ２５ａのアレイを含む。光制御素子２５は、偏光板１３２とバックライトユニット２６との間に備えられる。

バックライトユニット２６は、液晶パネル２０の裏面側に、偏光板１３２、光制御素子２５を介して、備えられる。バックライトユニット２６は、例えば、拡散板、導光板、偏光分離フィルム、再帰反射偏光素子などを備えてもよいが、この図１４では省略されている。

バックライトユニット２６は、角度制御部５０ａ，５１ａ、光制御素子２７、固体発光素子２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ、反射板３０を備える。角度制御部５０ａ，５１ａは、図３０Ｂに示すように、固体発光素子２８ａ，２９ａに設けられている。以下に具体的に述べるように、角度制御部５０ａ，５１ａは、固体発光素子２８ａ，２９ａが出射する光の角度と調整する機能を有する。

光制御素子２７は、三角柱状プリズム２７ａのアレイを含む。

複数の固体発光素子２８ａ，２８ｂは、可視光を発光する。

複数の固体発光素子２９ａ，２９ｂは、赤外線又は紫外線を発光する。

固体発光素子２８ａ，２８ｂは、例えば、発光波長域に赤、緑、青の３波長を含む白色光を発する白色ＬＥＤとしてもよい。固体発光素子２８ａ，２８ｂは、例えば、ＧａＮ系青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光物質とを組み合わせた疑似白色ＬＥＤでもよい。固体発光素子２８ａ，２８ｂは、演色性を高めるために、赤色ＬＥＤなど１色以上の主要ピークを有するＬＥＤが疑似白色ＬＥＤとともに用いられてもよい。固体発光素子２８ａ，２８ｂとして、例えば、青色ＬＥＤに赤色及び緑色の蛍光体を積層した光源を用いてもよい。

複数の固体発光素子２８ａ，２８ｂは、赤色、緑色、青色のいずれかを個別に発光するＬＥＤを含むとしてもよい。例えば、処理部３１は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを時分割（フィールドシーケンシャル）発光させ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと液晶表示装置２４の画素とに対する同期制御を行う。これにより、フルカラーの表示を行うことができる。

複数の固体発光素子２９ａ，２９ｂによって発光される非可視光である赤外光又は紫外光は、液晶表示画面の上の例えば指などのポインタに対する照明光として用いられる。液晶表示装置２４は、例えばアレイ基板１１上にマトリクス状に複数の光センサ（受光素子）を備え、ポインタなどから反射された照明光の反射光を検出することにより、タッチセンシングを可能とし、ポインタの位置及び動きを検出可能である。光センサの他の例として、液晶表示装置の筐体に実装されたＣＭＯＳ又はＣＣＤなどの撮像素子（カメラ）が用いられてもよい。このような光センサは、タッチセンシング及び撮像に加えて、生体認証、個人認証に用いられてもよい。

固体発光素子２９ａ，２９ｂは、青色ＬＥＤ又は紫色ＬＥＤに、赤外光変換のための蛍光体を塗布して形成されてもよい。固体発光素子２９ａ，２９ｂは、赤外線を発光する半導体レーザとしてもよい。固体発光素子２９ａ，２９ｂは、例えば、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰなどの赤外線発光ＬＥＤとしてもよい。固体発光素子２９ａ，２９ｂは、例えば、平面視で、バックライトユニット２６の端部、側部、又はコーナー部に備えられてもよい。固体発光素子２９ａ，２９ｂは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなどのような固体発光素子２８ａ，２８ｂと同列に、又は、交互に並べられてもよい。バックライトユニット２６では、固体発光素子２８ａ，２８ｂと固体発光素子２９ａ，２９ｂとは、それぞれがライン状に配列されてもよい。

液晶表示装置２４のタッチセンシングでは、例えば、光波長７００ｎｍ〜１１００ｎｍ又は光波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線を発光する固体発光素子２９ａ，２９ｂから、近赤外光が発光される。この近赤外光は、バックライトユニット２６から液晶パネル２０の表面を経由して出射され、ポインタを照明する。ポインタからの再反射光は、光センサによって受光され、この受光によってタッチセンシング可能となる。タッチセンシングのタイミングと近赤外光の発光タイミングとは、処理部３１によって同期させることが望ましい。しかしながら、例えば、光波長８００ｎｍより長波長であり人間の目で視認しにくい近赤外光が用いられる場合には、常時発光でもよい。加えて、青、緑、赤の色分離においては、色分離に影響しにくい光波長８００ｎｍより長波長の近赤外発光を用いることが好ましい。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、本実施形態に係る液晶表示装置２４の一例を示す平面図である。この図１５Ａ及び図１５Ｂは、液晶表示装置２４を、カラーフィルタ基板２１の透明基板７の第２の平面側、すなわち、観察者側から見た状態を表している。

図１６は、液晶表示装置２４に備えられる液晶パネル２０の一例を示す断面図である。この図１６は、図１５ＢのＡ−Ａ’断面である。この図１６では、緑フィルタＧＦの上に透明樹脂層９ａが形成され、透明樹脂層９ａの上に遮光層ＢＬＫ２が部分的に形成され、透明樹脂層９ａ及び遮光層ＢＬＫ２の上に透明樹脂層９ｂが形成される。

上述のように、遮光層ＢＬＫ２は、可視域遮光性色材の主材として有機顔料を含む。

光センサ３４ａ（第１の光センサ）は、平面視で、すなわち、厚さ方向で、緑フィルタＧＦと重なる。したがって、光センサ３４ａは、緑フィルタＧＦを透過した光の測定データを生成する。

光センサ３４ｂ（第２の光センサ）は、平面視で、すなわち、厚さ方向で、緑フィルタＧＦ及び遮光層ＢＬＫ２と重なる。したがって、光センサ３４ｂは、緑フィルタＧＦ及び遮光層ＢＬＫ２を透過した光の測定データを生成する。

光センサ３４ｂは、タッチセンシング用の光センサとして用いられてもよい。この場合、処理部３１は、固体発光素子２９ａ，２９ｂの発光タイミングと、光センサ３４ｂの受光タイミングとを同期制御する。

緑画素に対応する遮光層ＢＬＫ２の下には、画素電極２３と電気的に接続されている液晶駆動素子が備えられている。

図１７は、本実施形態に係るカラーフィルタＣＦの透過率特性の一例を示すグラフである。

液晶表示装置２４に適用されているカラーフィルタＣＦは、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦを含む。特性ＲＬは、赤フィルタＲＦの分光特性である。特性ＧＬは、緑フィルタＧＬの分光特性である。特性ＢＬは、青フィルタＢＦの分光特性である。

赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦの透過率は、およそ光波長７００ｎｍより長波長で大きく相違している。

したがって、光センサ３４ａを備える液晶表示装置２４をカラーコピー機器又は撮像装置として用いる場合、例えばおよそ光波長７００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外域の波長において、受光成分を除去しなければ、高精度の赤、緑、青の色分離は困難である。

例えば薄膜トランジスタに含まれる例えばアモルファスシリコン又はポリシリコンなどの半導体は、およそ光波長４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域で感光する。

図１８は、本実施形態に係る遮光層ＢＬＫ２の遮光特性を示し、代表的に、遮光特性Ｂ１Ｌ及び遮光層ＢＬＫ２の遮光特性Ｂ２Ｌの例を示す。

遮光層ＢＬＫ１は、主な遮光性の色材としてカーボンを含む。遮光層ＢＬＫ１は、図３３のＢＬＫＣに示すように、光波長４００ｎｍを含む１０００ｎｍを含む長波長域で、光の透過抑制特性を持っている。

遮光層ＢＬＫ２の透過率は、およそ光波長７００ｎｍ近傍で立ち上がり、およそ光波長７５０ｎｍ近傍より長波長域で高くなる。遮光層ＢＬＫ２は、およそ光波長６６０ｎｍより短い波長域で、光を透過抑制可能である。

６６０ｎｍより長波長域において、遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２の透過率が５０％となる光波長（以下、半値波長と呼称する）は、有機顔料種の選定又は混合によって６７０ｎｍから８００ｎｍの範囲で調整可能である。

図１９は、緑フィルタＧＦの透過特性ＧＬと、緑フィルタＧＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねた透過特性ＧＬＢＬＫとの一例を示すグラフである。

カラーフィルタＣＦに含まれる赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、及び緑フィルタＧＦのそれぞれの単色層と、遮光層ＢＬＫ２とを、光を検出するために重ねた部分は、光学的重畳部と称してもよい。

可視光域の高精度の緑の検出データは、緑フィルタＧＦ経由で検出された光の検出データから、緑フィルタＧＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算して得られる。

このように、緑フィルタＧＦ経由で検出された光の検出データから、緑フィルタＧＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算することにより、可視光域の緑の検出データのみを抽出することができる。

図２０は、赤フィルタＲＦの透過特性ＲＬと、赤フィルタＲＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねた透過特性ＲＬＢＬＫとの一例を示すグラフである。

可視光域の高精度の赤の検出データは、赤フィルタＲＦ経由で検出された光の検出データから、赤フィルタＲＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算して得られる。

このように、赤フィルタＲＦ経由で検出された光の検出データから、赤フィルタＲＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算することにより、可視光域の赤の検出データのみを抽出することができる。

図２１は、青フィルタＢＦの透過特性ＢＬと、青フィルタＢＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねた透過特性ＢＬＢＬＫとの一例を示すグラフである。

可視光域の高精度の青の検出データは、青フィルタＢＦ経由で検出された光の検出データから、青フィルタＢＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算して得られる。

このように、青フィルタＢＦ経由で検出された光の検出データから、青フィルタＢＦと遮光層ＢＬＫ２とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算することにより、可視光域の青の検出データのみを抽出することができる。

上記の減算処理は、例えば、処理部３１によって行われる。光センサ３４ａは、緑フィルタＧＦ経由で光の検出データを生成する。光センサ３４ｂは、緑フィルタＧＦと遮光層ＢＬＫ２とを経由して光の検出データを生成する。

光センサ３４ａの検出データは、緑色の感光成分と近赤外域の感光成分とを含む。しかしながら、処理部３１は、光センサ３４ａの検出データから、光センサ３４ｂの検出データを引き算することにより、可視光域の部分の緑色成分のみの検出データを抽出することができる。なお、緑フィルタＧＦを、赤フィルタＲＦ又は青フィルタＢＦに置き換えることにより、それぞれ可視光域の赤色成分の検出データ、可視光域の青色成分の検出データを抽出することができる。

光センサに感光性の半導体を用いる場合、そのバンドギャップを調整して、目的とする波長域に光センサの感度域を付与させることが望ましい。ＳｉＧｅ半導体では、Ｇｅの添加比率でバンドギャップを連続的に変えられ、ＳｉＧｅ半導体で構成される受光素子の受光波長を調整でき、赤外域での感度を付与できる。Ｇｅの濃度勾配を持たせたＳｉＧｅ半導体を実現することもできる。たとえば、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ等の化合物半導体を用いることによって、赤外光の検出に適した光センサを形成することができる。ＩＧＺＯやＩＴＺＯなど金属酸化物のチャネル層を有するトランジスタを光センサ（フォトトランジスタ）として用いる場合は、そのチャネル層にドーピングを行うことで、可視域や赤外域に感度を付与することが望ましい。

広域での光の分離に用いられる光センサ３４ａ，３４ｂとして、例えば、シリコンフォトダイオードが選択される。このシリコンフォトダイオードの構造としては、ｐｉｎ又はｐｎ構造を採用することができる。シリコン系フォトダイオードにおいて、光の入射方向は、効率の観点から、ｐ型の半導体面に光が入射することが好ましい。しかしながら、光の入射方向は、必要に応じてｎ型の半導体面に光が入射してもよい。ｐ型半導体膜は、例えばボロン（Ｂ）を含む半導体材料ガスを用いてプラズマＣＶＤによって形成されてもよい。ｎ型半導体膜は、例えばリン（Ｐ）を含む半導体材料ガスを用いてプラズマＣＶＤによって形成されてもよい。ｉ型半導体膜は、これらの不純物を含まない半導体材料ガスを用いてプラズマＣＶＤによって形成されてもよい。このような半導体膜は、アモルファスシリコンでも、ポリシリコンでも、セミアモルファスでもよい。

これらシリコン半導体で構成される光センサ３４ａ，３４ｂは、チャネル層が金属酸化物によって形成された薄膜トランジスタによってスイッチング可能である。あるいは、シリコン半導体で構成される光センサ３４ａ，３４ｂは、アモルファスシリコン又はポリシリコンの薄膜トランジスタによってスイッチング可能である。アモルファスシリコンからポリシリコンまでの膜質は、連続的に変化するシリコンでもよい。例えば、薄膜トランジスタが、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ハフニウム、イットリウムのうちの２種以上の金属酸化物を含むチャネル層を備える場合、この薄膜トランジスタは移動度が高くリーク電流が小さい。このため、この薄膜トランジスタは、高速かつ低消費電力でスイッチング可能である。金属酸化物を含むチャネル層を備える薄膜トランジスタによって光センサ３４ａ，３４ｂをスイッチングする場合、光センサ３４ａ，３４ｂによって検出される光の強度分布を、再現よく、かつ、少ないバラツキで電気信号に変換することができる。なお、ここでの光センサ３４ａ，３４ｂのスイッチングとは、薄膜トランジスタによる光センサ３４ａ，３４ｂの選択、又は、薄膜トランジスタによる光センサ３４ａ，３４ｂのリセットを意味する。本実施形態において、光センサ３４ａ，３４ｂの出力配線を薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極と接続し、当該薄膜トランジスタが増幅回路の素子として用いられてもよい。薄膜トランジスタの切り替えは、例えば処理部３１によって制御される。

薄膜トランジスタ又は光センサは、トップゲート又はボトムゲート構造のトランジスタとしてもよい。ガリウム、インジウム、亜鉛などの複合酸化物で形成される酸化物半導体トランジスタが用いられる場合、ソース電極又はドレイン電極と、表面結晶化させた複合酸化物によるチャネル層とを電気的に接触させるボトムゲート構造が好ましい。表面結晶化された複合酸化物によるチャネル層は、電気的に安定であるとともに、高い電子移動度を持つ。ボトムゲート構造では、ソース電極又はドレイン電極と結晶化されたチャネル層とを電気的に接続可能である。これらトランジスタは、チャネル層の領域が１つ形成されるシングルゲート構造でも、２つ形成されるダブルゲート構造でも、３つ形成されるトリプルゲート構造でもよい。これらのトランジスタは、チャネル層の領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極を備えたデュアルゲート構造でもよい。マルチゲート構造のトランジスタでは、それぞれのゲート電極に異なる電圧が印加されてもよい。例えば、アレイ基板１１上に、デュアルゲート構造のトランジスタを複数用いて、液晶駆動のドライバなどの電気回路を透明基板１４上に形成してもよい。

立体画像表示、又は、例えば４０００画素×２０００画素の多画素表示では、応答速度が４．０ｍｓｅｃ以下、好ましくは２．０ｍｓｅｃ〜０．５ｍｓｅｃの液晶の高速応答が必要である。特に、立体画像表示では、右目、左目の映像信号、飛び出る画像の信号、奥に表示される背景画像信号、赤、緑、青の色信号などの多くの信号を、最小単位の液晶駆動時間（１フレーム）内で処理する必要がある。１フレーム内で、タッチセンシング又は撮像を行う場合は、処理すべき信号はさらに多くなる。これらの場合に、酸化物半導体である金属酸化物をチャネルとして用いる薄膜トランジスタは、好適である。まず、酸化物半導体によるトランジスタは、電子の移動度が高く、例えば２．０ｍｓｅｃ〜０．５ｍｓｅｃの高速スイッチング可能であり、立体画像表示及び多画素表示に適切である。加えて、酸化物半導体によるトランジスタは、電気的な耐圧が非常に高く、液晶駆動の数ボルトから数十ボルト、又は、これ以上の電圧に対する耐圧特性を持ち、かつ、リーク電流が少なく、低消費電力でスイッチング可能である。例えば、市販されているシリコン半導体での液晶駆動素子は、耐圧が７ボルト前後で液晶を高速駆動できる高い電圧を印加できない。従来のＩＰＳと呼ばれる水平配向の液晶の応答は、およそ４ｍｓｅｃ前後であり、立体画像表示の下限に対して十分な速さではない。従来のＶＡと呼ばれる垂直配向の液晶の応答は、およそ３ｍｓｅｃ前後で、立体画像表示の下限に近い。しかしながら、酸化物半導体によるトランジスタは、８ボルト以上の高い電圧で駆動可能であり、およそ２．０ｍｓｅｃ〜０．５ｍｓｅｃの高速応答により低消費電力で駆動可能である。したがって、本実施形態に係る液晶表示装置による立体画像表示又は多画素表示においては、酸化物半導体の薄膜トランジスタが適用されることが好ましい。

酸化物半導体のようなトランジスタを具備するアレイ基板の金属配線として、銅あるいは銅合金を表層として備えた少なくとも２層の金属配線を採用することができる。金属配線は、例えば、銅に対して、マグネシウム、チタン、ニッケル、モリブデン、インジウム、錫、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、ベリリウムなどから１以上選択される元素を添加した銅合金を採用することができる。銅に添加する元素はこれらに限定されず、銅に対する添加量は、銅の原子パーセントに対して３原子パーセント以下であることが好ましい。

なお、ここでいう金属配線の表層とは、アレイ基板を厚み方向に沿った断面として見た時に、液晶層側（光センサ側）に位置する金属層（第１金属層）を指す。表層の銅あるいは銅合金に対して、下部に位置する金属層（第２金属層）はアレイ基板側に位置する。

第２金属層には、チタン、モリブデン、タンタル、タングステンなどの高融点金属あるいはこれらの合金が好ましく採用できる。第１金属層の銅あるいは銅合金と、エッチングレートが近いチタン合金を第２金属層として選択できる。銅あるいは銅合金の膜厚及び第２金属層の膜厚は、例えば、それぞれ５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲となるように形成することが好ましい。

酸化物半導体層、銅あるいは銅合金を表層とする第１金属層、第２金属層の成膜方法は限定されず、スパッタリングによる真空成膜が生産効率の面で好ましい。スパッタリング成膜装置により、高いスループットで、大面積の透明基板に対して効率よく第１金属層、第２金属層からなる金属配線を成膜することができる。銅あるいは銅合金と、酸化物半導体層ともにそれぞれ選択的にウエットエッチングの手法でそれらのパターン形成が可能である。ドライエッチング装置など、高価な装置を使う必要がない。銅あるいは銅合金と酸化物半導体との製造工程での整合性は極めて高く、低コスト化観点で好ましい。銅あるいは銅合金は、導電性が良好であるため、配線抵抗を下げ、液晶駆動の低消費電力化が可能である。

酸化物半導体のチャネル層を具備するトランジスタは、例えば、ボトムゲート構造、トップゲート構造、ダブルゲート構造、デユアルゲート構造などのトランジスタを採用することができる。

図２２は、本実施形態に係る液晶表示装置２４の３次元表示状態の一例を示す断面図である。この図２２は、液晶表示装置２４の横方向の断面図である。

液晶表示装置２４では、バックライトユニット２６の両サイドに配置されている固体発光素子２８ａ，２８ｂによる可視光発光が、右目３５ａ用と左目３５ｂ用とに分けられる。処理部３１は、固体発光素子２８ａ，２８ｂの発光タイミングと液晶駆動タイミングとを制御又は同期し、３次元表示を行う。

本実施形態においては、可視光又は非可視光の照明光が観察者の両眼網膜で反射する。光センサは、この反射光を検出する。処理部３１は、光センサの検出データに基づいて、観察者の位置情報を生成する。処理部３１は、観察者の位置情報に基づいて、固体発光素子２８ａ，２８ｂから出射される出射光の角度βを調整し、出射光３６ａ，３６ｂの表示面から出射される出射光の角度αを、観察者の両眼位置にあわせて調整する。固体発光素子２８ａには、角度制御部５０ａが設けられており、角度制御部５０ａが駆動することによって、固体発光素子２８ａから出射される出射光の角度βが調整され、結果的に角度αが調整される。角度制御部５０ａは、図３０Ｂを参照して以下に具体的に述べる。
出射光３６ａ，３６ｂの角度αは、三角柱プリズム２７ａの１／２頂角εによって調整されてもよい。しかしながら、１／２頂角は可変に調整できないため、用途に応じて予め設定するする必要がある。なお、成人である観察者の両眼が、表示面から３０ｃｍ程度の距離に位置する場合、表示面から出射される出射光角度αは、およそ６度〜８度の範囲内とすることで３次元画像の視認性を向上させることができる。複数の観察者に対して液晶表示装置２４が使用される場合、上記の出射光角度αは拡大されてもよい。処理部３１は、観察者又はポインタの位置情報及び動き情報を、ＣＭＯＳ又はＣＣＤなどのような撮像素子（例えばカメラ）によって検出された赤外線又は紫外線に基づいて生成する。このような観察者又はポインタの位置情報及び動き情報の生成には、ＣＭＯＳ又はＣＣＤに代えて、アレイ基板１１のマトリクス状に配設された複数の光センサを用いることもできる。

液晶表示装置２４は、アレイ基板１１に光センサを備える。光センサ３２は、外部から入射光を受光し、又は、バックライトユニット２６から出射された光に基づく被写体反射光を受光する。処理部３１は、光センサ３２の検出データに基づいて、色分離又はタッチセンシングを行う。例えば、光センサは、紫外域又は赤外域発光ＬＥＤなどのような固体発光素子２９ａ，２９ｂから出射された特定波長光を検出する。液晶表示装置２４は、例えば、液晶表示面に載置した印刷物にバックライトユニット２６からの光を照射し、反射光を受光し、コピー装置として利用されてもよい。

図２３は、ダイレクトコピーに用いられる液晶表示装置３７の一例を示す断面図である。

ダイレクトコピーでは、印刷物３８又は写真などと、カラーフィルタ基板３９とが向き合う。図２３では、カラーフィルタ基板３９が下側であり、バックライトユニット４０が上側に配置されている。液晶表示装置３７は、白表示を行い、印刷物３８に向けて光を照射し、直接的にコピーを行う。

以下で、本実施形態に係るカラーフィルタ基板２１の製造方法を説明する。

まず、透明基板７上に、黒色レジスト１が形成される。例えば、黒色レジスト１は、透明基板７の全面に、乾燥後の塗膜厚が１．５μｍとなるように塗布される。次に、加工対象の基板は、クリーンオーブン中で、７０℃で２０分間プリベークされ、その後、基板は室温に冷却される。そして、基板に対して、超高圧水銀ランプを用いてフォトマスクを介して紫外線が露光される。このとき、基板の最外周の一部に対して、例えば黒色レジスト１を用いて十字状のアライメントマーク５が形成される。その後、当該基板に対して、２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像を行い、イオン交換水で洗浄し、風乾する。その後、基板に対して、２２０℃で熱処理、硬膜化がなされ、透明基板７上に、遮光層ＢＬＫ１が形成される。

遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層ＢＬＫ１の塗膜パターンは、例えば、有効表示領域２の四辺を囲むパターンとする。遮光層ＢＬＫ１とともに、アライメントマーク５が透明基板７の端部に形成される。

次に、加工対象の基板の上に、赤色レジストＲＲが形成される。例えば、赤色レジストＲＲは、乾燥後の膜厚が２．５μｍとなるように塗布される。次に、基板は、アライメントマーク５を用いて位置あわせを行い、露光装置によって露光され、現像装置によって現像され、ストライプ状の赤フィルタＲＦが形成される。現像及び硬膜の工程は、遮光層ＢＬＫ１と同様である。

次に、緑色レジストＧＲが形成される。例えば、緑レジストＧＲは、乾燥後の膜厚が２．５μｍとなるように塗布される。次に、基板は、アライメントマーク５を用いて位置あわせを行い、露光装置によって露光され、現像装置によって現像され、ストライプ状の緑フィルタＲＦが形成される。現像及び硬膜の工程は、遮光層ＢＬＫ１と同様である。

次に、青色レジストＢＲが形成される。例えば、青レジストＢＲは、乾燥後の膜厚が２．５μｍとなるように塗布される。次に、基板は、アライメントマーク５を用いて位置あわせを行い、露光装置によって露光され、現像装置によって現像され、ストライプ状の青フィルタＢＦが形成される。現像及び硬膜の工程は、遮光層ＢＬＫ１と同様である。

上記のような工程により、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦが形成された後、加工対象の基板の上に、黒色レジスト２が形成される。例えば、黒色レジスト２は、加工対象の基板の全面に、乾燥後の塗膜厚が１．０μｍとなるように塗布される。次に、加工対象の基板は、クリーンオーブン中で、７０℃で２０分間プリベークされ、その後、基板は室温に冷却される。

そして、基板が露光装置にセットされる。このセットにおいて、遮光層ＢＬＫ１（黒色レジスト１）は透過しないが遮光層ＢＬＫ２（黒色レジスト２）は透過する赤外光（例えば、８５０ｎｍの赤外光）が基板の裏面（透明基板７側）に照射され、基板の表面（黒色レジスト２側）で光センサを用いて赤外光を検出し、遮光層ＢＬＫ１とともに形成されたアライメントマーク５が検出される。図３３に示すように、遮光層ＢＬＫ１の遮光特性ＢＬＫＣと、遮光層ＢＬＫ２とでは透過特性が異なる。遮光層ＢＬＫ１（黒色レジスト１、図３３での遮光特性ＢＬＫＣ）は透過しないが遮光層ＢＬＫ２（黒色レジスト２）は透過する赤外光を検出することにより、アライメントマーク５を検出でき、位置あわせを正確に行うことができる。

なお、このアライメントマーク５の検出に用いられる赤外光の波長は、８００ｎｍより長波長であることが好ましい。例えば、およそ８００ｎｍ以上の赤外光を発光するＬＥＤ素子を照明用の光源として用いることができる。例えば、光センサとしておよそ８００ｎｍ以上の赤外域に感度を有するＣＣＤ又はＣＭＯＳなどの撮像素子（カメラ）を適用することができる。

本実施形態では、カラーフィルタＣＦの膜厚は２．５μｍとし、額縁領域２の膜厚は遮光層ＢＬＫ１の１．５μｍ膜厚と遮光層ＢＬＫ２の１．０μｍ膜厚を重ねた計２．５μｍとし、両方を同じ膜厚としている。ここで、同じ膜厚とは、膜厚の差が、通常のフォトリソグラフィ工程で制御可能な膜厚範囲である±０．２μｍ以内となることを指す。有効表示領域２の膜厚と額縁領域３の膜厚とをほぼ同じとすることにより、額縁領域３からの光漏れをなくし、表示品位を向上させることができる。

アライメントマーク５を用いた位置あわせの後、超高圧水銀ランプを用いてフォトマスクを介して紫外線が露光される。

その後、当該基板に対して、２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像を行い、イオン交換水で洗浄し、風乾する。その後、加工対象の基板は、クリーンオーブン中で、２３０℃で３０分間ポストベークされ、硬膜がなされ、遮光層ＢＬＫ２が形成される。遮光層ＢＬＫ２の上には、透明樹脂層９が塗布、硬膜され、カラーフィルタ基板２１が製造される。

なお、本実施形態において、カラーフィルタ基板２１は、対向電極１０を備えていない構成を説明している。しかしながら、縦電界方式で液晶駆動が行われる液晶表示装置（例えば、ＶＡ方式又はＥＣＢ方式）の場合には、透明導電膜である対向電極１０を透明樹脂層９の上に形成する。

（第５の実施形態）
本実施形態においては、上記の第１〜第４の実施形態に係る液晶表示装置に備えられる液晶パネルの変形例について説明する。

図２４は、液晶パネル４１の一例を示す断面図である。この図２４は、液晶パネル４１の横方向の断面図である。

液晶パネル４１は、カラーフィルタ基板４２と、アレイ基板４３と、液晶層４４とを備える。

カラーフィルタ基板４２とアレイ基板４３とは、液晶層４４を介して、向かい合う。

液晶層４４に備えられる液晶分子は、負の誘電率異方性を持ち、初期垂直配向である。液晶層４４に備えられる液晶分子は、カラーフィルタ基板４２とアレイ基板４３との間に発生する斜め電界に応じて駆動する。

カラーフィルタ基板４２は、透明基板７の上に、カラーフィルタ層８、透明樹脂層９、対向電極１０ａ，１０ｂ、図示しない配向膜を備える。カラーフィルタ層８は、有効表示領域２のカラーフィルタＣＦと額縁領域３の遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２とを備える。カラーフィルタＣＦは、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦを含む。図２４において、額縁領域３の遮光層ＢＬＫ１，ＢＬＫ２は図示されていない。

アレイ基板４３は、透明基板１４の上に、絶縁層１５ａ、絶縁層１５ｂ、共通電極２２ａ，２２ｂ、絶縁層１５ｃ、画素電極２３ａ，２３ｂ、図示しない配向膜を備える。

赤画素ＲＰと青画素ＢＰとの間には、緑画素ＧＰａ，ＧＰｂがそれぞれ横方向に交互に配置される。図２４では、赤画素ＲＰと青画素ＢＰとの間に緑画素ＧＰａが配置されており、緑画素ＧＰａと緑画素ＧＰｂとの間に青画素ＢＰが配置されている。

赤画素ＲＰは、画素中央線ＣＬにより、左側の赤画素ＲＰａと右側の赤画素ＲＰｂに分けられる。青画素ＢＰは、画素中央線ＣＬにより、左側の青画素ＢＰａと右側の青画素ＢＰｂに分けられる。

緑画素ＧＰａと緑画素ＧＰｂとの組み合わせは、赤画素ＲＰ及び青画素ＢＰと同じ動作を行う。換言すれば、緑画素ＧＰａは、左側の赤画素ＲＰａ及び左側の青画素ＢＰａに相当する。緑画素ＧＰｂは、右側の赤画素ＲＰｂ及び右側の青画素ＢＰｂに相当する。本実施形態においては、緑画素ＧＰａと緑画素ＧＰｂとの中央線も、画素中央線ＣＬとする。

本実施形態においては、緑画素ＧＰａ、左側の赤画素ＲＰａ、左側の青画素ＢＰａに対して、画素電極２３ａ、共通電極２２ａ、対向電極１０ａが割り当てられている。緑画素ＧＰｂ、右側の赤画素ＲＰｂ、右側の青画素ＢＰｂに対して、画素電極２３ｂ、共通電極２２ｂ、対向電極１０ｂが割り当てられている。

図示されていない配向膜は、液晶分子の軸を９０°とする垂直配向を提供してもよく、画素中央線ＣＬに対して対称になるプレチルト角θを持つとしてもよい。プレチルト角θは、例えば、液晶パネル４１の基板面の法線に対する液晶分子の傾き角とする。液晶層４４に対向しているカラーフィルタ基板４２の面とアレイ基板４３の面のそれぞれには、感光性の配向膜が備えられる。液晶パネル４１は、カラーフィルタ基板４２とアレイ基板４３とが液晶層７を介して貼り合わせた構成を持つ。プレチルト角の設定は、例えば、画素電極２３ａ，２３ｂと、共通電極２２ａ，２２ｂ及び対向電極１０ａ，１０ｂとの間に電圧を印加し、紫外線などの放射線を露光することにより、行われる。ラビングなどの物理的手法でプレチルト角が設定されてもよい。

対向電極１０ａ，１０ｂ、画素電極２３ａ，２３ｂ、共通電極２２ａ，２２ｂは、例えばＩＴＯなどのような導電性の金属酸化物によって形成される。対向電極１０ａ，１０ｂ、共通電極２２ａ，２２ｂの電位は、たとえばコモン電位（グランド）としてもよい。

画素の形状は、平面視で、縦方向に長い長方形状、Ｖ字状などのような多角形としてもよい。

緑画素ＧＰａ，ＧＰｂは、それぞれ赤画素ＲＰ及び青画素ＢＰの１／２の開口幅とし、それぞれ赤画素ＲＰと青画素ＢＰとを区分する位置に配設される。換言すれば、緑画素ＧＰａ，ＧＰｂは、それぞれ１／２画素幅の緑画素ＧＰａ，ＧＰｂの一組で実質的に１画素に相当する。赤画素ＲＰは、１／２画素幅の赤画素ＲＰａ，ＲＰｂを含む。青画素ＢＰは、１／２画素幅の青画素ＢＰａ，ＢＰｂを含む。

本実施形態において、対向電極１０ａ、１０ｂは、図２４の断面の横方向の位置関係では、画素電極２３ａ，２３ｂから画素中央線ＣＬに向く方向に、かつ、画素中央線ＣＬに対して線対称でずれている。このように、横方向にずれた位置関係とすることで、画素電極２３ａ，２３ｂと対向電極１０ａ，１０ｂとの間に斜め電界が発生する。斜め電界により、垂直配向の液晶分子は、画素中央線ＣＬに対して線対称であり、画素中央線ＣＬとは逆の画素の両端側に向けて液晶分子を倒すことができる。プレチルト角θを設定することで、液晶が倒れ始める電圧Ｖｔｈを低下させることができる。しかしながら、液晶分子の長軸が基板平面と９０°となる垂直配向であっても、斜め電界を用いることにより、液晶分子を画素中央線ＣＬから線対称で画素の両端側へ向けて倒すことができる。

カラーフィルタ基板４２に形成される対向電極１０ａ，１０ｂは、透明樹脂層９の全面に形成され、かつ、パターン加工されていない、全面形成膜でもよい。図２４に示す対向電極１０ａ，１０ｂの間の画素中央部のスリットＳ１（導電性の金属酸化物を除去した部分）は形成されなくてもよい。

スリットＳ１を形成しない場合には、画素中央部で生じるわずかな表示ムラを見えにくくするために、画素中央部に、線状の遮光層ＢＬＫ３が、例えば遮光層ＢＬＫ２と同じ材質で形成されてもよい。遮光層ＢＬＫ３は、赤フィルタＲＦ及び青フィルタＢＦのそれぞれと透明樹脂層９との間に形成される。２００ｐｐｉを超える高精細画素では、画素中央部の遮光層ＢＬＫ３を省略することで、明るい表示を行うことができる。
ここで、遮光層ＢＬＫ３に含まれる有機顔料の質量比率は、有機顔料の全体の質量に対して、紫色顔料が５０〜７５％、黄色顔料が２５〜５０％、又は、赤色顔料が３０％以下であることが好ましい。
また、遮光層ＢＬＫ３に含まれる有機顔料の質量比率は、前記有機顔料の全体の質量に対して、紫色顔料が３０〜７５％、黄色顔料が２５〜５０％、又は、赤色顔料が３０％以下であることが好ましい。さらに、緑色顔料あるいは青色顔料が１０％以下の質量で遮光層ＢＬＫ３に添加されていることが好ましい。

有効表示領域２内に、ブラックマトリクスとして用いられる遮光層ＢＬＫ４が形成されてもよい。遮光層ＢＬＫ４は、例えば、各画素の境界部に、例えば遮光層ＢＬＫ２と同じ材質で形成されてもよい。遮光層ＢＬＫ４は、緑フィルタＧＦと赤フィルタＲＦとの境界と透明樹脂層９との間、及び、緑フィルタＧＦと青フィルタＢＦとの境界と透明樹脂層９との間に、形成される。２５０ｐｐｉを超える高詳細画素では、遮光層ＢＬＫ４を省略することで、明るい表示を行うことができる。

なお、遮光層ＢＬＫ３，ＢＬＫ４は、遮光層ＢＬＫ１と同じ材料で形成されてもよい。しかしながら、２５０ｐｐｉを超える高精細画素で、上記図６の凸部１６が形成され、液晶配向が乱れることを防止するために、遮光層ＢＬＫ３，ＢＬＫ４は、遮光層ＢＬＫ２と同じ材料で形成されることが好ましい。遮光性色材として有機顔料を用いて形成された遮光層は、カーボンよりも比誘電率が低く、液晶層に近い位置に形成されても、液晶表示に悪影響を与えにくい。遮光性色材としてカーボンを含む材料を用いて形成された遮光層は、有機顔料よりも比誘電率が高いため、液晶表示に対する悪影響を避けるために、液晶層から離れた、例えば、カラーフィルタ基板である透明基板に形成することが望ましい。

２５０ｐｐｉを超える高精細画素では、液晶表示のコントラスト向上のために、黒表示に優れた垂直配向液晶が適用される。また、液晶表示のコントラスト向上のために、アレイ基板４３に配設される金属配線が利用される場合がある。

本実施形態に係るアレイ基板４３において、共通電極２２ａ、２２ｂは、図２４の断面の横方向の位置関係において、画素中央線ＣＬから画素端部へ向かう方向に、かつ、画素中央線ＣＬに対して線対称で、画素電極２３ａ，２３ｂとずれているはみ出し部を持つ。この共通電極２２ａ、２２ｂのはみ出し部と画素電極２３ａ，２３ｂとの間には、液晶駆動電圧印加時に、実効的に強い電場が生じ、このはみ出し部近傍の液晶分子は高速に傾斜する。

緑画素ＧＰａと緑画素ＧＰｂは、組み合わせることで、他の赤画素ＲＰ及び青画素ＢＰと同様に機能する。

図２５は、緑画素ＧＰａと緑画素ＧＰｂとの一例を示す断面図である。この図２５の緑画素ＧＰａと緑画素ＧＰｂとは、例えば図２４の青画素ＢＰの両端に隣接している緑画素ＧＰａと緑画素ＧＰｂとに相当する。

液晶駆動素子３３ａは、緑画素ＧＰａに対応する。液晶駆動素子３３ａは、画素電極２３ａと電気的に接続されている。

液晶駆動素子３３ｂは、緑画素ＧＰｂに対応する。液晶駆動素子３３ｂは、画素電極２３ｂと電気的に接続されている。

液晶駆動素子３３ａ，３３ｂは、例えば、酸化物半導体によって形成されたチャネル層を含む薄膜トランジスタである。酸化物半導体によって形成されたチャネル層には、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ハフニウム、イットリウム、ゲルマニウムのうちの２種以上の金属酸化物を適用することができる。

処理部３１は、液晶駆動素子３３ａ，３３ｂの切り替えを制御する。

横方向において、画素電極２３ａの端部と対向電極１０ａの端部との間にズレＳ２が形成されるように、かつ、対向電極１０ａから突出するように、画素電極２３ａの位置が決定されている。横方向の画素端部において、画素電極２３ｂは、対向電極１０ｂに対するズレを持つ。

横方向において、共通電極２２ａの端部と画素電極２３ａの端部とがずれるように、画素電極２３ａの端部から共通電極２２ａの端部に向けてはみ出すはみ出し部Ｓ３が形成さるように、共通電極２２ａの位置が決定されている。横方向において、共通電極２２ｂは、画素電極２３ｂの端部からはみ出す。

緑画素ＧＰａの対向電極１０ａ、画素電極２３ａ、共通電極２２ａと、緑画素ＧＰｂの対向電極１０ｂ、画素電極２３ｂ、共通電極２２ｂとは、画素中央線ＣＬに対して、線対称に配置される。

共通電極２２ａ，２２ｂ、対向電極１０ａ，１０ｂの電位は、コモン電位又はグラウンドとしてもよい。

図２６は、緑画素ＧＰａに液晶駆動電圧が印加された状態の一例を示す断面図である。

緑画素ＧＰａに液晶駆動電圧が印加されることにより、液晶分子Ｌ１〜Ｌ５が倒れ、バックライトユニット２６から光が出射され、例えば、出射光３６ａが観察者の右目３５ａに入射される。出射光３６ａの角度は、バックライトユニット２６に備えられるプリズムシート又はレンチキュラレンズなどの光制御素子２７によって設定される。液晶分子Ｌ１は、はみ出し部Ｓ３により、画素電極２３ａのエッジから共通電極２２ａに向かう強い電場によって速く大きく倒れる。これにより、液晶の応答性を高速化することができる。対向電極１０ａと画素電極２３ａとは、ズレＳ２を持ち、斜め電界が発生する。対向電極１０ａ近傍の液晶分子Ｌ２〜Ｌ５は、対向電極１０ａと画素電極２３ａとの間の斜め電界によって、一定の方向（例えば、画素中央線ＣＬから画素端部に向かう方向）に迅速に倒れる。

図２７は、緑画素ＧＰｂに液晶駆動電圧が印加された状態の一例を示す断面図である。

緑画素ＧＰｂに液晶駆動電圧が印加されることにより、液晶分子Ｌ６〜Ｌ１０が倒れ、バックライトユニット２６から光が出射され、例えば、出射光３６ｂが観察者の左目３５ｂに入射される。

液晶分子Ｌ６〜Ｌ１０の駆動動作は、上記の図２６の場合と同様であるが、液晶分子Ｌ６〜Ｌ１０は画素中央軸ＣＬに対して線対称の方向に倒れる。

このように、液晶分子Ｌ１〜Ｌ５と液晶分子Ｌ６〜Ｌ１０とが画素中央線ＣＬに対して対称方向に倒れることにより、視野角を広げることができる。

上記図２６及び図２７に示すように、液晶駆動とバックライトユニット２６からの出射光の出射タイミングとを制御又は同期させることで、右目３５ａと左目３５ｂに異なる映像を投射することができる。

さらに、本実施形態においては、赤画素ＲＰ、緑画素ＧＰａ，ＧＰｂ、青画素ＢＰに対して、それぞれ背景画及び飛び出る画像などに基づく赤信号、緑信号、青信号を提供し、時分割駆動を行うことによって、カラーの３次元表示を行うことができる。

図２８は、緑画素ＧＰａ，ＧＰｂに液晶駆動電圧が印加された状態の一例を示す断面図である。

緑画素ＧＰａ，ＧＰｂに同じ映像信号を送ることによって、明るい２次元表示を行うことができる。

このように、本実施形態に係る液晶表示装置は、３次元表示と２次元表示とを簡単に切り替えることができる。

なお、上記図２６〜図２８の緑画素ＧＰａ，ＧＰｂを組合せて画像表示を制御する方法は、赤画素ＲＰの制御、青画素ＢＰの制御にも適用可能である。具体的には、緑画素ＧＰａの制御は、左側赤画素ＲＰａの制御、左側青画素ＢＰａの制御に適用可能である。緑画素ＧＰｂの制御は、右側赤画素ＲＰｂの制御、右側青画素ＢＰｂの制御に適用可能である。

図２９は、青画素ＢＰの一例を示す断面図である。この図２９は、左側青画素ＢＰａに液晶駆動電圧が印加されている。

左側青画素ＢＰａの画素電極２３ａに液晶駆動電圧が印加された場合、青画素ＢＰの対向電極１０ａ，１０ｂの電位は、コモンの同じ電位である。このため、左側青画素ＢＰａの画素電極３３ａから生じる電場によって、右側青画素ＢＰｂの液晶分子Ｌ６〜Ｌ９が若干倒れ、青画素ＢＰから出射される出射光３６が補強される場合がある。青画素ＢＰは、視感度が低い。さらに、青画素ＢＰには、赤画素ＲＰ及び緑画素ＧＰと比較して透過率のやや低い顔料が用いられる。このため、青画素ＢＰの出射光３６は補強されることが好ましい。

なお、赤画素と緑画素とは、青画素ＢＰより高い透過率であるため、赤画素と緑画素とのうちの少なくとも一方を、緑画素の１／２幅に分割することができる。

本実施形態においては、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０は、負の誘電率異方性を持つ場合を説明したが、この液晶分子が正の誘電率異方性を持つとしてもよい。液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０が正の誘電率異方性を持つ場合、液晶分子液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０は、初期水平配向を持つ。液晶駆動電圧が印加されると、初期水平配向の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０の長軸方向は、基板平面と平行な方向から垂直な方向に立ち上がる。

上記の各実施形態において、液晶材料としては、例えば、分子構造内にフッ素原子を備える液晶材料（以下、フッ素系液晶という）を採用することが好ましい。フッ素系液晶は、粘度と比誘電率とが低く、イオン性不純物の取り込みが少ない。液晶材料としてフッ素系液晶を用いた場合、不純物による電圧保持率の低下などの性能の劣化を小さくすることができ、表示ムラ及び表示の焼き付きを抑制することができる。負の誘電率異方性を持つ液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０としては、例えば、室温付近で複屈折率が０．１程度のネマチック液晶を用いることができる。正の誘電率異方性を持つ液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０液晶としては、様々な液晶材料を適用することができる。消費電力抑制より、高い応答性が要求される液晶表示装置には、大きな誘電率異方性を持つ液晶分子が用いられてもよい。液晶層１２，４４の厚みは、特に限定されない。本実施形態で実効的に適用可能な液晶層１２，４４のΔｎｄは、例えば、およそ３００ｎｍから５００ｎｍの範囲である。配向膜にプレチルト角を付与する形成工程が、例えば、紫外線などの露光を併用して行われる場合、配向膜に水平配向を付与する際には大きな露光量を必要とし、反対に、配向膜に垂直配向を付与する際には小さな露光量でよい。このため、この配向処理を効率化するためには、垂直配向の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０を用いることが好ましい。

本実施形態においては、基板平面から８９°などのようなプレチルト角が形成されなくても、斜め電界で液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０を駆動可能である。しかしながら、感光性材料の配向膜を形成し、液晶封入後に、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０に電圧を印加しながら紫外線を露光する手法で、配向膜にプレチルト角を形成することは好ましい。画素中央線ＣＬに対して線対称のプレチルト角が付与されることにより、液晶駆動をより高速化することができる。初期垂直配向の液晶分子は、初期水平配向の液晶分子と比較して、配向膜からの規制力が弱いため、より高速な液晶駆動ができる。

（第６の実施形態）
本実施形態においては、上記の第１〜第５の実施形態に係る液晶表示装置に備えられるバックライトユニット及び光制御素子の変形例について説明する。

図３０Ａは、本実施形態に係る液晶表示装置４５の一例を示す断面図である。この図３０Ａは、液晶表示装置４５の横方向の断面図である。図３０Ｂは、角度制御部５０ａ，５１ａの構造を説明するための拡大断面図である。
バックライトユニット４６から出射される光の角度βは、例えば、観察者の両眼と表示面との距離に対応して調整される。光の角度βは、例えば、ピエゾ素子（圧電素子）等の制御性の良い駆動装置で構成された角度制御部５０ａ，５１ａによって制御される。角度制御部５０ａ，５１ａは、バックライトユニット４６の平面方向に対する、固体発光素子２８ａ，２９ａの傾きを制御する微調整機構を備える。また、図２２を参照して説明したように、角度制御部５０ａ，５１ａは、処理部３１に接続されており、処理部３１によって角度制御部５０ａ，５１ａの動作が制御される。角度制御部５０ａ，５１ａが駆動することにより、光の角度βは僅かに調整され、表示面から出射される出射光の角度α（表示面と出射光との間の角度）が調整され、観察者の両眼位置に最適な立体表示効果に寄与することができる。
また、図３０Ａに示すように、固体発光素子２８ａ，２９ａが設けられているバックライトユニット４６の端部とは反対側の端部にも、固体発光素子２８ｂ，２９ｂが設けられている。固体発光素子２８ｂ，２９ｂの構造は、固体発光素子２８ａ，２９ａと同様である。固体発光素子２８ｂ，２９ｂは、固体発光素子２８ａ，２９ａとは反対側から出射される光の角度βを調整する。
また、図３０Ｂは、固体発光素子２８ａ，２９ａの両方に角度制御部が設けられた構造を示しているが、固体発光素子２９ａに角度制御部を設けずに、可視光を発光する固体発光素子２８ａに角度制御部が設けられていればよい。

液晶表示装置４５は、液晶パネル４２と、バックライトユニット４６とを備える。なお、液晶表示装置４５は、液晶パネル４２に代えて、例えば、液晶パネル６，２０，４１などのような他の液晶パネルを備えてもよい。液晶パネル４２の表面側には、偏光板１３１が備えられており、液晶パネル４２の裏面側には、偏光板１３２が備えられている。

バックライトユニット４６は、液晶パネル４２の裏面側に備えられる。バックライトユニット４６は、光制御素子４７、固体発光素子２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ、反射板３０を備える。バックライトユニット４６は、例えば、拡散板、導光板、偏光分離フィルム、再帰反射偏光素子などを備えてもよいが、この図３０Ａでは省略されている。

光制御素子４７は、アクリル樹脂などにより形成され、半円柱状レンズ２５ａのアレイと、半円柱状レンズ２５ａのアレイとは反対の位置に配置された三角柱状プリズム２７ａのアレイとによって構成された一体成型品である。

この光制御素子４７では、複数の三角柱状プリズム２７ａの軸は、平面視で、複数の半円柱状レンズ２６ａの軸に対して角度ψで傾斜している。

図３１は、光制御素子４７の構成の一例を示す平面図である。図３１の一部分は断面図で示されている。

複数の半円柱状レンズ２５ａの長手方向の軸は、平行である。複数の半円柱状レンズ２５ａの軸は、平面視で、横方向と垂直であり、縦方向と平行である。

複数の三角柱状プリズム２７ａの長手方向の軸は、平行である。複数の三角柱状プリズム２７ａの軸は、平面視で、複数の半円柱状レンズ２５ａの軸に対して角度ψで傾斜している。角度ψは、例えば３°〜４２°の範囲に属してもよい。角度ψはこの範囲より大きくてもよい。角度ψは、偏光板１３１，１３２又は液晶配向の光学軸と干渉しない角度とする。

光制御素子４７の一方の面に半円柱状レンズ２５ａのアレイが形成され、他方の面に三角柱状プリズム２７ａのアレイが形成されており、両アレイは光制御素子４７に一体形成されている。

複数の三角柱状プリズム２７ａのピッチは、複数の半円柱状レンズ２５ａのピッチと１：１の関係でもよく、複数の三角柱状プリズム２７ｂのピッチは複数の半円柱状レンズ２５ａのピッチよりも細かくてもよい。

本実施形態において、半円柱状レンズ２５ａの横幅は、２組の緑画素ＧＰａ，ＧＰｂ、赤画素ＲＰ、青画素ＢＰの横幅（４つの１／２幅の緑画素、１つの赤画素、１つの青画素）の合計の横幅に対して整数倍の幅にすることができる。これにより、多眼式（観察者が複数）の液晶表示を可能にする。半円柱状レンズ２５ａのピッチと三角柱状プリズム２７ａのピッチとが同じ場合には、２眼式（観察者が１人）の３次元表示を可能にする。

なお、平面視で、画素は、縦方向に長くてもよく、横方向に長くてもよい。

半円柱状レンズ２５ａの長手方向の軸は、平面視で、縦方向と垂直であり、横方向と平行としてもよい。

（第７の実施形態）
本実施形態においては、上記第１〜第６の実施形態に係るカラーフィルタ基板１，１７，２１、３９，４２に用いられる透明樹脂及び有機顔料などの材料について例示する。

＜透明樹脂＞
遮光層ＢＬＫ１〜ＢＬＫ４、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦなどのカラーフィルタＣＦの形成に用いられる感光性着色組成物は、顔料分散体（以下ペースト）に加え、多官能モノマー、感光性樹脂又は非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤などを含有する。例えば、本実施形態で用いられる感光性樹脂及び非感光性樹脂などのような透明性の高い有機樹脂は、総称して透明樹脂と呼ばれる。

透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は感光性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂は、メラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて生成されてもよい。

＜アルカリ可溶性樹脂＞
本実施形態に係る遮光層ＢＬＫ１〜ＢＬＫ４などの遮光膜、透明樹脂層９，９ａ，９ｂ、カラーフィルタＣＦの形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成が可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂として、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂を用いてもよく、他の樹脂を用いてもよい。アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂などを用いることができる。これらのうち、アルカリ可溶性樹脂としては、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂を用いることが好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂又はノボラック系樹脂が好ましい。

＜アクリル樹脂＞
本実施形態に係る透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示される。

アクリル系樹脂としては、単量体として、例えば（メタ）アクリル酸；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートペンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどの水酸基含有（メタ）アクリレート；エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどのエーテル基含有（メタ）アクリレート；及びシクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートなどを用いて得る重合体を用いることができる。

なお、例示されたこれらの単量体は、単独で使用、又は、２種以上を併用することができる。

さらに、アクリル樹脂は、これら単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、又はフェニルマレイミドなどの化合物を含む共重合体を用いて生成されてもよい。また、例えば（メタ）アクリル酸などのエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合して得られた共重合体と、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることによって、感光性を有する樹脂を生成し、アクリル樹脂としてもよい。例えば、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有（メタ）アクリレートの重合体、又は、この重合体とその他の（メタ）アクリレートとの共重合体に、（メタ）アクリル酸などのカルボン酸含有化合物を付加させることによって、感光性を有する樹脂を生成し、アクリル樹脂としてもよい。

例えば、熱フロー性を提供するために、感光性樹脂組成物から形成される塗膜の柔軟性を増す方法が用いられる。例えば、熱フロー性を提供するために、感光性樹脂組成物にオレフィンを共重合した樹脂を添加する方法、又は、可塑剤を感光性樹脂組成物に添加する方法が用いられる。感光性樹脂組成物に添加されるモノマー及び硬化剤の分子量を小さくすることにより、熱フロー性を向上させてもよい。感光性樹脂組成物に添加されるモノマー及び硬化剤の分子量は、例えば、１０００〜８０００程度とすることで、熱フロー性を向上させることができる。エチレン性不飽和モノマーをラジカル重合させた共重合体を変性することによって生成される感光性樹脂を、感光性樹脂組成物に含有させることにより、熱フロー性を改善させることができる。感光性樹脂組成物に界面活性剤が添加されることにより、熱フロー性を向上させることができる。

＜有機顔料＞
赤色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４２、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９などを用いることができる。

黄色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４などを用いることができる。

青色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０などを用いることができ、これら顔料の中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６が好ましい。

紫色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０などを用いることができ、これら顔料の中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３が好ましい。

緑色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ １、２、４、７、８、１０、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２６、３６、４５、４８、５０、５１、５４、５５、５８などを用いることができ、これら顔料の中では、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料であるＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８が好ましい。緑色顔料としては、ハロゲンア化アルミニウムフタロシアニン顔料を用いてもよい。

＜遮光性色材＞
遮光層ＢＬＫ１及び遮光層ＢＬＫ２に含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に光吸収性を持ち、遮光機能を備えた色材である。本実施形態において遮光性の色材には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料などを用いることができる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタンなどを用いることができる。染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料などを用いることができる。有機顔料については、例えば上記の有機顔料を適用してもよい。なお、遮光性成分は、１種を用いてもよく、適当な比率で２種以上を組み合わせてもよい。

例えば、可視光波長域は、およそ光波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲である。

上記の各実施形態においては、カーボンを主な色材とする遮光性の塗膜と、有機顔料を主な色材とし可視域に遮光性を持ち赤外域に透過性を持つ塗膜との２種類が用いられる。上記各実施形態において、これら２つの遮光性塗膜の透過特性は、透過率が上昇する波長に差がある。これら２つの遮光性塗膜の赤外域の透過率差が活用される。具体的に活用される波長領域は、赤の長波長側の領域の上限に近いおよそ６７０ｎｍから青顔料の透過率が立ち上がるおよそ８００ｎｍまでの領域である。例えば、遮光層ＢＬＫ１及び遮光層ＢＬＫ２の透過率が立ち上がる波長は、赤フィルタＲＦの透過率が高く維持されるおよそ光波長６７０ｎｍから、青フィルタＢＦの透過率が高くなる立ち上がり部分であるおよそ光波長８００ｎｍの領域に属するとする。

＜遮光層ＢＬＫ１に適用される黒色レジスト１の例＞
遮光層ＢＬＫ１に用いられる黒色ペースト（分散体）の調製例について説明する。

下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、ビーズミル分散機にて攪拌され、黒色ペーストが作製される。それぞれの組成は、質量部で表す。

カーボン顔料 ２０部
分散剤 ８．３部
銅フタロシアニン誘導体 １．０部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ７１部
上記黒色ペーストを用いて、下記の組成の混合物が均一になるように攪拌混合され、５μｍのフィルタで濾過され、遮光層ＢＬＫ１に適用される黒色レジスト１が調製される。本実施形態において、レジストとは、カーボン又は有機顔料を含む感光性着色組成物を指す。

黒色ペースト ２５．２部
アクリル樹脂溶液 １８部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート ５．２部
光重合開始剤 １．２部
増感剤 ０．３部
レベリング剤 ０．１部
シクロヘキサノン ２５部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ２５部
本実施形態及び上記各実施形態において、黒色レジスト１又はカラーレジストにおける主体の色材（顔料）は、そのレジストに含まれる色材（顔料）の全質量比（％）に対して５０％以上を占める色材を意味する。例えば、黒色レジスト１は、カーボンが色材の１００％を占め、カーボンが主な色材となる。また、カーボンを主な色材とする黒色レジスト１では、その色調又は反射色を調整するため、全質量比にて１０％以下を目安に、赤色、黄色、青色などの有機顔料を黒色レジストに添加してもよい。

＜遮光層ＢＬＫ２に用いられる黒色レジスト２の例＞
遮光層ＢＬＫ２に用いられる有機顔料の混合例を以下に示す。

Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４（以下、Ｒ２５４と略記する）
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９（以下、Ｙ１３９と略記する）
Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３（以下、Ｖ２３と略記する）
これら３種類の顔料のうち、Ｒ２５４の顔料は除かれてもよい。さらに、この３種類の顔料の他に、色（透過波長）調整用に微量の他の種類の顔料、例えば上記の有機顔料が２０％以下の少量で添加されてもよい。

図３２は、紫色の顔料Ｖ２３を含む塗膜の透過率特性Ｖ２３Ｌ、代表的な緑色の顔料Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含む塗膜の透過率特性Ｇ３６Ｌ、代表的な緑色の顔料Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８を含む塗膜の透過率特性Ｇ５８Ｌの一例を示すグラフである。

例えば、ハロゲン化銅フタロシアニン、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン、又はハロゲン化アルミニウムフタロシアニンなどの緑色顔料を、遮光層ＢＬＫ２における光波長７００ｎｍ付近の分光特性の立ち上がりの調整（分光カーブ形状の調整）のために、少量、用いられてもよい。このような分光特性の立ち上がりの調整により、遮光層ＢＬＫ２に、最適な赤外域透過性を持たせることができる。あるいは、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３のような、赤外域に７６０ｎｍの半値波長を持つ顔料をたとえば、１０％以下の量で、遮光層ＢＬＫ２に用いる有機顔料に添加することにより図１８に示す、Ｂ２Ｌの半値波長を７００ｎｍより長波長側にシフトさせることができる。Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３のようなブルー顔料を遮光層ＢＬＫ２に用いる有機顔料に添加する場合、紫色の顔料Ｖ２３をその相当量分、減らすことができる。たとえば、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３の質量比率を３０％にまで減らすことができる。

遮光層ＢＬＫ２は、可視域での透過率が５％以下であることが望ましい。可視域は、通常、およそ光波長４００ｎｍ〜７００ｎｍである。遮光層ＢＬＫ２の半値波長を光波長６７０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲に設定するためには、およそ光波長６６０ｎｍ付近から赤外線透過率特性が立ち上がり、長波長側で透過率特性が高くなる必要がある。遮光層ＢＬＫ２の低透過率の波長範囲は、およそ光波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲としてもよい。なお、遮光層ＢＬＫ２の透過率をおよそ光波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲で５％以下の低い値とすることは、遮光層ＢＬＫ２に含まれる顔料の量を増やす、又は、遮光層ＢＬＫ２の膜厚を厚くすることで極めて容易に実現可能である。半値波長の波長位置も、同様に、顔料の量、後述する紫色顔料、緑色顔料、黄色顔料、赤色顔料の組成比、遮光層ＢＬＫ２の膜厚などに基づいて、容易に調整されることができる。遮光層ＢＬＫ２に適用される緑色顔料としては、後述する種々の緑色顔料を適用することができる。遮光層ＢＬＫ２の半値波長を光波長６７０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲に設定するために、緑色顔料としては、赤外線透過率の立ち上がり（例えば半値波長）が、光波長７００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲にある緑色顔料が好ましい。半値波長を光波長６７０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲に設定するための調整は、主に紫色顔料と緑色顔料とに基づいて実現される。遮光層ＢＬＫ２の分光特性を調節するために、青色顔料が添加されてもよい。

Ｒ２５４の質量比率（％）は、例えば、０〜１５％の範囲に属してもよい。

Ｙ１３９の質量比率（％）は、例えば、２５〜５０％の範囲に属してもよい。

Ｖ２３の質量比率（％）は、例えば、５０〜７５％の範囲に属としてもよい。

遮光層ＢＬＫ２の標準的膜厚、例えば２μｍ前後の膜厚では、Ｖ２３の紫色顔料を５０〜７５％の範囲のいずれかの値で添加する。これにより、遮光層ＢＬＫ２は、光波長６７０ｎｍ〜７５０ｎｍで半値波長を持つ。黄色の有機顔料を２５〜５０％のいずれかの値とし、さらに、赤色の有機顔料を０〜１５％添加し、混合することにより、遮光層ＢＬＫ２の光波長４００ｎｍ〜６６０ｎｍの透過率を十分に下げることができる。光波長４００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲において遮光層ＢＬＫ２の透過率に浮き（０％のベースラインからの分光の浮き）を削除することにより、光センサ３４ａの検出データから光センサ３４ｂの検出データの引き算により、正確な色分離を行うことができる。

通常、これら顔料に基づいてカラーレジスト（着色組成物）が生成される前に、顔料は、樹脂又は溶液に分散され、顔料ペースト（分散液）が生成される。例えば、顔料Ｙ１３９単体を樹脂又は溶液に分散させるためには、顔料Ｒ１３９の７部（質量部）に対して以下の材料が混合される。

アクリル樹脂溶液（固形分２０％） ４０部
分散剤 ０．５部
シクロヘキサノン ２３．０部
なお、Ｖ２３、Ｒ２５４などのような他の顔料についても、同じ樹脂又は溶液に分散され、黒色の顔料分散ペーストが生成されてもよい。

以下に、上記の顔料分散ペーストに基づいて黒色レジストを生成するための組成比を例示する。

Ｙ１３９ペースト １４．７０部
Ｖ２３ペースト ２０．６０部
アクリル樹脂溶液 １４．００部
アクリルモノマー ４．１５部
開始剤 ０．７部
増感剤 ０．４部
シクロヘキサノン ２７．００部
ＰＧＭＡＣ １０．８９部
上記の組成比により遮光層ＢＬＫ２に用いられる黒色レジスト２が形成される。

遮光層ＢＬＫ２の形成に用いられる顔料の主色材である黒色レジスト２は、全質量比に対し約５８％を占める紫色顔料Ｖ２３である。有機顔料の多くは、およそ光波長８００ｎｍより長波長領域で高い透過率を持つ。黄色顔料Ｙ１３９も、光波長８００ｎｍよりも長波長領域で高い透過率を持つ有機顔料である。

例えば、遮光層ＢＬＫ２に含まれる黒色レジストの主色材は、１００％の有機顔料としてもよい。例えば、有機顔料を主色材とする黒色レジスト２は、遮光性を調整するため、全質量の４０％以下を目安にカーボンを添加してもよい。

図３３は、半値波長が調整された遮光層ＢＬＫ２の透過率特性Ｂ２Ｌａ、Ｂ２Ｌｂ、Ｂ２Ｌｃの一例を示すグラフである。

例えば、遮光層ＢＬＫ２の透過率特性Ｂ２ｌｃは、青色顔料を含むことで得られる。

＜カラーフィルタ基板１，１７，２１、３９，４２に用いられる赤色レジストＲＲの一例＞
赤色ペースト（分散液）の調製例について以下に説明する。

下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、赤色ペーストが作製される。

赤色顔料 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ２５４ ８部
赤色顔料 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１７７ １０部
黄色顔料 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１５０ ２部
分散剤 ２部
アクリルワニス（固形分２０質量％） １０８部
＜赤色レジストＲＲの調製＞
赤色ペーストの調製後、下記の組成の混合物が、均一になるように攪拌混合され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、赤色レジストＲＲが調製される。

赤色ペースト ４２部
アクリル樹脂溶液 １８部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート ４．５部
光重合開始剤 １．２部
増感剤 ２．０部
シクロヘキサノン ３２．３部
＜カラーフィルタ基板１，１７，２１、３９，４２に用いられる緑色レジストＧＲの一例＞
＜緑色ペーストの調製＞
下記組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、緑色ペースト（分散液）が作製される。

緑色顔料 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ５８ １０．４部
黄色顔料 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１５０ ９．６部
分散剤 ２部
アクリルワニス（固形分２０質量％） ６６部
＜緑色レジストＧＲの調製＞
緑色ペーストの調製後、下記の組成の混合物が、均一になるように攪拌混合され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、緑色レジストＧＲが調製される。

緑色ペースト ４６部
アクリル樹脂溶液 ８部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート ４部
光重合開始剤 １．２部
光重合開始剤 ３．５部
増感剤 １．５部
シクロヘキサノン ５．８部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ３０部
例えば、緑色レジストＧＲは、フッ素系界面活性剤を０．０８部添加して用いられてもよい。

＜カラーフィルタ基板１，１７，２１、３９，４２に用いられる青色レジストＢＲの一例＞
＜青色ペースト１の分散体の調製＞
下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、青色ペースト１（青色顔料の分散体）が作製される。

青色顔料 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５：６ ５２部
分散剤 ６部
アクリルワニス（固形分２０質量％） ２００部
＜青色ペースト２の調製＞
下記の組成の混合物がミルで５時間分散され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、中間青色ペースト（分散液）が作製される。

青色顔料 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５：６ ４９．４部
分散剤 ６部
アクリルワニス（固形分２０質量％） ２００部
この中間青色ペーストに、下記の紫色染料粉体が添加され、よく攪拌され、青色ペースト２が調製される。

紫色染料 ２．６部
＜青色レジストＢＲの調製＞
青色ペーストの調製後、下記の組成の混合物が均一になるように攪拌混合され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、青色レジストＢＲが調製される。

青色ペースト １６．５部
アクリル樹脂溶液 ２５．３部
ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサーアクリレート １．８部
光重合開始剤 １．２部
増感剤 ０．２部
シクロヘキサノン ２５部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ３０部
＜カラーフィルタ基板１，１７，２１、３９，４２の作製＞
上記の３色の赤色レジストＲＲ、緑色レジストＧＲ、青色レジストＢＲを組み合わせて、例えば、カラーフィルタ基板１，１７，２１、３９，４２が作製される。

上記の各実施形態は、発明の趣旨が変わらない範囲で様々に変更して適用することができる。上記の各実施形態は、自由に組み合わせて用いることができる。

１，１７，２１，３９，４２…カラーフィルタ基板、２…有効表示領域、３…額縁領域、５…アライメントマーク、ＧＦ…緑フィルタ、ＲＦ…赤フィルタ、ＢＦ…青フィルタ、６，２０，４１…液晶パネル、７，１４…透明基板、８…カラーフィルタ層、ＣＦ…カラーフィルタ、９，９ａ，９ｂ…透明樹脂層、１０，１０ａ，１０ｂ…対向電極、１１，４３…アレイ基板、１２，４４…液晶層、１３１，１３２…偏光板、１５ａ〜１５ｃ…絶縁層、ＧＲ…緑色レジスト、ＲＲ…赤色レジスト、ＢＲ…青色レジスト、ＢＭ…ブラックマトリクス、ＢＬＫ１，ＢＬＫ２…遮光層、２２，２２ａ，２２ｂ…共通電極、２３，２３ａ，２３ｂ…画素電極、２４，３７，４５…液晶表示装置、２５，２７，４７…光制御素子、２６，４０，４６…バックライトユニット、２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ…固体発光素子、３１…処理部、３４ａ，３４ｂ…光センサ、３３…液晶駆動素子。

本発明は、カラーフィルタ基板、及び液晶表示装置に関する。
本願は、２０１３年１月２５日に出願された特願２０１３−０１２００６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

本発明は、高い表示精度と平坦性とを実現するカラーフィルタ基板、及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様のカラーフィルタ基板は、有効表示領域と、前記有効表示領域を囲む額縁領域とを有する透明基板と、前記透明基板の上に、それぞれ色が異なるように、かつ、隙間なく互いに隣接するように線状のパターンで形成された、第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、及び第３のカラーフィルタと、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタの上に形成され、遮光性色材の主材として有機顔料を含み、可視域遮光性及び赤外域透過性を持つ遮光層と、を備え、前記第１のカラーフィルタは、前記第２のカラーフィルタと前記第３のカラーフィルタとを区分けするように配置され、前記第１のカラーフィルタの線幅は、前記第２のカラーフィルタ及び前記第３のカラーフィルタの線幅のほぼ１／２であり、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタは、異なる色を有する少なくとも２つのカラーフィルタの重なりに起因する厚さ方向の突起形成がない。

本発明の態様においては、高い表示精度と平坦性とを実現するカラーフィルタ基板、及び液晶表示装置を提供することができる。

カラーフィルタ基板１は、平面視で、有効表示領域２と、額縁領域３とを持つ。額縁領域３は、有効表示領域２を囲む。有効表示領域２は、複数の領域４を含む。図１Ａ〜図１Ｃでは、有効表示領域２は、縦方向に４つ、横方向に４つで、計１６個の領域４を含む。
有効表示領域２に含まれる領域４の数は、液晶表示装置の画面サイズに応じて変更可能である。

図１２Ｅから図１２Ｉは、上記図４Ｃ〜図４Ｇと同様である。しかしながら、上記図４ＡＣ〜図４Ｇは赤フィルタＲＦ（第２のカラーフィルタ）及び青フィルタＢＦ（第３のカラーフィルタ）を形成するのに対して、図１２Ｅ〜図１２Ｉは緑フィルタＧＦ（第２のカラーフィルタ）及び青フィルタＢＦ（第３のカラーフィルタ）を形成する点で異なる。

図１２Ｅ〜図１２Ｉでは、緑フィルタＧＦ及び青フィルタＢＦがフォトリソグラフィ法によって形成され、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、及び青フィルタＢＦの上に、透明樹脂層９が積層される。

液晶パネル２０は、カラーフィルタ基板２１と、アレイ基板１１と、液晶層１２とを備える。カラーフィルタ基板２１とアレイ基板１１とは、液晶層１２を介して、向き合っている。

例えば、本実施形態において、有効表示領域の遮光層ＢＬＫ１と遮光層ＢＬＫ２とは、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦの形成後に、形成される。

本実施形態において、アライメントマーク５は、遮光層ＢＬＫ１の形成時に、遮光層ＢＬＫ１と同じ色材で形成されるとする。なお、カラーフィルタ基板２１において遮光層ＢＬＫ１を形成しない場合には、１色目に入色される緑フィルタＧＦを形成する緑色レジストＧＲでアライメントマーク５を形成することができる。

液晶表示装置２４に適用されているカラーフィルタＣＦは、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦを含む。特性ＲＬは、赤フィルタＲＦの分光特性である。特性ＧＬは、緑フィルタＧＦの分光特性である。特性ＢＬは、青フィルタＢＦの分光特性である。

本実施形態においては、可視光又は非可視光の照明光が観察者の両眼網膜で反射する。光センサは、この反射光を検出する。処理部３１は、光センサの検出データに基づいて、観察者の位置情報を生成する。処理部３１は、観察者の位置情報に基づいて、固体発光素子２８ａ，２８ｂから出射される出射光の角度βを調整し、出射光３６ａ，３６ｂの表示面から出射される出射光の角度αを、観察者の両眼位置にあわせて調整する。固体発光素子２８ａには、角度制御部５０ａが設けられており、角度制御部５０ａが駆動することによって、固体発光素子２８ａから出射される出射光の角度βが調整され、結果的に角度αが調整される。角度制御部５０ａは、図３０Ｂを参照して以下に具体的に述べる。
出射光３６ａ，３６ｂの角度αは、三角柱状プリズム２７ａの１／２頂角εによって調整されてもよい。しかしながら、１／２頂角は可変に調整できないため、用途に応じて予め設定するする必要がある。なお、成人である観察者の両眼が、表示面から３０ｃｍ程度の距離に位置する場合、表示面から出射される出射光角度αは、およそ６度〜８度の範囲内とすることで３次元画像の視認性を向上させることができる。複数の観察者に対して液晶表示装置２４が使用される場合、上記の出射光角度αは拡大されてもよい。処理部３１は、観察者又はポインタの位置情報及び動き情報を、ＣＭＯＳ又はＣＣＤなどのような撮像素子（例えばカメラ）によって検出された赤外線又は紫外線に基づいて生成する。このような観察者又はポインタの位置情報及び動き情報の生成には、ＣＭＯＳ又はＣＣＤに代えて、アレイ基板１１のマトリクス状に配設された複数の光センサを用いることもできる。

次に、緑色レジストＧＲが形成される。例えば、緑色レジストＧＲは、乾燥後の膜厚が２．５μｍとなるように塗布される。次に、基板は、アライメントマーク５を用いて位置あわせを行い、露光装置によって露光され、現像装置によって現像され、ストライプ状の緑フィルタＲＦが形成される。現像及び硬膜の工程は、遮光層ＢＬＫ１と同様である。

次に、青色レジストＢＲが形成される。例えば、青色レジストＢＲは、乾燥後の膜厚が２．５μｍとなるように塗布される。次に、基板は、アライメントマーク５を用いて位置あわせを行い、露光装置によって露光され、現像装置によって現像され、ストライプ状の青フィルタＢＦが形成される。現像及び硬膜の工程は、遮光層ＢＬＫ１と同様である。

図示されていない配向膜は、液晶分子の軸を９０°とする垂直配向を提供してもよく、画素中央線ＣＬに対して対称になるプレチルト角θを持つとしてもよい。プレチルト角θは、例えば、液晶パネル４１の基板面の法線に対する液晶分子の傾き角とする。液晶層４４に対向しているカラーフィルタ基板４２の面とアレイ基板４３の面のそれぞれには、感光性の配向膜が備えられる。液晶パネル４１は、カラーフィルタ基板４２とアレイ基板４３とが液晶層４４を介して貼り合わせた構成を持つ。プレチルト角の設定は、例えば、画素電極２３ａ，２３ｂと、共通電極２２ａ，２２ｂ及び対向電極１０ａ，１０ｂとの間に電圧を印加し、紫外線などの放射線を露光することにより、行われる。ラビングなどの物理的手法でプレチルト角が設定されてもよい。

液晶分子Ｌ６〜Ｌ１０の駆動動作は、上記の図２６の場合と同様であるが、液晶分子Ｌ６〜Ｌ１０は画素中央線ＣＬに対して線対称の方向に倒れる。

左側青画素ＢＰａの画素電極２３ａに液晶駆動電圧が印加された場合、青画素ＢＰの対向電極１０ａ，１０ｂの電位は、コモンの同じ電位である。このため、左側青画素ＢＰａの画素電極２３ａから生じる電場によって、右側青画素ＢＰｂの液晶分子Ｌ６〜Ｌ９が若干倒れ、青画素ＢＰから出射される出射光３６が補強される場合がある。青画素ＢＰは、視感度が低い。さらに、青画素ＢＰには、赤画素ＲＰ及び緑画素ＧＰと比較して透過率のやや低い顔料が用いられる。このため、青画素ＢＰの出射光３６は補強されることが好ましい。

本実施形態においては、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０は、負の誘電率異方性を持つ場合を説明したが、この液晶分子が正の誘電率異方性を持つとしてもよい。液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０が正の誘電率異方性を持つ場合、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０は、初期水平配向を持つ。
液晶駆動電圧が印加されると、初期水平配向の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１０の長軸方向は、基板平面と平行な方向から垂直な方向に立ち上がる。

複数の三角柱状プリズム２７ａのピッチは、複数の半円柱状レンズ２５ａのピッチと１：１の関係でもよく、複数の三角柱状プリズム２７ａのピッチは複数の半円柱状レンズ２５ａのピッチよりも細かくてもよい。

Claims (19)

1. 有効表示領域と、前記有効表示領域を囲む額縁領域とを有する透明基板と、
   前記透明基板の上に、それぞれ色が異なるように、かつ、隙間なく互いに隣接するように線状のパターンで形成された、第１のカラーフィルタ、第２のカラーフィルタ、及び第３のカラーフィルタと、を備え、
   前記第１のカラーフィルタは、前記第２のカラーフィルタと前記第３のカラーフィルタとを区分けするように配置され、
   前記第１のカラーフィルタの線幅は、前記第２のカラーフィルタ及び前記第３のカラーフィルタの線幅のほぼ１／２であり、
   前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタは、異なる色を有する少なくとも２つのカラーフィルタの重なりに起因する厚さ方向の突起形成がないカラーフィルタ基板。
2. 前記第１のカラーフィルタは、赤フィルタ又は緑フィルタである請求項１のカラーフィルタ基板。
3. 前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタの上に形成される遮光層をさらに具備し、
   前記遮光層は、遮光性色材の主材として有機顔料を含み、可視域遮光性及び赤外域透過性を持つ請求項１又は請求項２に記載のカラーフィルタ基板。
4. 前記遮光層に含まれる前記有機顔料の質量比率は、前記有機顔料の全体の質量に対して、紫色顔料が５０〜７５％、黄色顔料が２５〜５０％、又は、赤色顔料が３０％以下である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
5. 前記遮光層に含まれる前記有機顔料の質量比率は、前記有機顔料の全体の質量に対して、紫色顔料が３０〜７５％、黄色顔料が２５〜５０％、又は、赤色顔料が３０％以下であり、緑色顔料あるいは青色顔料が１０％以下の質量で、前記遮光層に添加されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
6. 前記額縁領域に、遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層が形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
7. 前記額縁領域に、遮光性色材の主材としてカーボンを含む第１の遮光層と、遮光性色材の主材として有機顔料を含む第２の遮光層とを備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
8. 前記有効表示領域に形成されるカラーフィルタの厚さは、前記額縁領域に形成される前記遮光層の厚さとほぼ同じである請求項６又は請求項７に記載のカラーフィルタ基板。
9. 前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタの線状パターンは、複数のＶ字形状を平面視で縦方向に連結したパターンである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
10. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板と、
    前記カラーフィルタ基板と、液晶層を介して対向するアレイ基板と、
    前記アレイ基板の前記液晶層が配置されている位置とは逆側の位置に設けられたバックライトユニットとを具備し、
    前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタの線状パターンは、前記有効表示領域と前記額縁領域とに形成されており、
    前記液晶層に含まれる液晶分子は、液晶駆動電圧の印加されていない状態で基板平面に垂直の長軸を持つ液晶表示装置。
11. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板と、
    前記カラーフィルタ基板と、液晶層を介して対向するアレイ基板と、
    前記アレイ基板の前記液晶層が配置されている位置とは逆側の位置に設けられたバックライトユニットとを具備し、
    前記第１のカラーフィルタに対応する第１の画素に、１つの液晶駆動素子を備え、
    前記第２のカラーフィルタに対応する第２の画素に、２つの液晶駆動素子を備え、
    前記第３のカラーフィルタに対応する第３の画素に、２つの液晶駆動素子を備える液晶表示装置。
12. 前記バックライトユニットの発光タイミングと液晶駆動電圧印加タイミングとを制御又は同期し、３次元表示を行う処理部をさらに具備する請求項１１の液晶表示装置。
13. 前記バックライトユニットから出射される光の角度を制御する角度制御部と、液晶画面から出射される出射光の出射角を調整する光制御素子とをさらに具備する請求項１１又は請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 前記液晶駆動素子は、薄膜トランジスタであり、
    前記薄膜トランジスタは、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ハフニウム、イットリウム、ゲルマニウムのうちの２種以上の金属酸化物を含むチャネル層を備える請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
15. 請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板と、
    前記カラーフィルタ基板と、液晶層を介して対向するアレイ基板と、
    前記アレイ基板の前記液晶層が配置されている位置とは逆側の位置に設けられたバックライトユニットとを具備し、
    前記アレイ基板は、第１の光センサと第２の光センサとを具備し、
    前記第１の光センサは、基板平面と垂直な方向で、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、及び前記第３のカラーフィルタのうちのいずれかのカラーフィルタを経由し前記遮光層を経由しない光を検出し、
    前記第２の光センサは、前記基板平面と垂直な方向で、前記カラーフィルタと前記遮光層とを経由する光を検出し、
    前記第１の光センサの検出データから、前記第２の光センサの検出データを引き算する処理部をさらに具備する液晶表示装置。
16. 前記バックライトユニットは、
    可視光を発光する第１の固体発光素子と、
    タッチセンシング用の赤外光を発光する第２の固体発光素子と、を具備し、
    前記処理部は、前記第２の固体発光素子の発光タイミングと、前記第２の光センサの受光タイミングとを同期制御する請求項１５の液晶表示装置。
17. 前記赤外光の波長は、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲に含まれる請求項１５の液晶表示装置。
18. カラーフィルタ基板の製造方法であって、
    透明基板上に、第１レジスト層を形成し、
    前記第１レジスト層をパターニングすることによって、第１のカラーフィルタと、前記第１のカラーフィルタで囲まれた第１フィルタ開口部及び第２フィルタ開口部とを形成し、
    前記第１のカラーフィルタ，前記第１フィルタ開口部，及び前記第２フィルタ開口部を覆うように前記透明基板上に、第２レジスト層を形成し、
    前記第２レジスト層をパターニングすることによって、前記第１フィルタ開口部に前記第２レジスト層を形成し、かつ、前記第２フィルタ開口部を露出させ、
    熱処理を行うことによって、前記第１フィルタ開口部内で前記第２レジスト層を流動させ、前記第２レジスト層を硬化することによって、フィルタの重なりに起因する突起を形成しないように、かつ、前記第１のカラーフィルタと隙間なく隣接するように第２のカラーフィルタを形成し、
    前記第１のカラーフィルタ，前記第２のカラーフィルタ，及び前記第２フィルタ開口部を覆うように前記透明基板上に、第３レジスト層を形成し、
    前記第３レジスト層をパターニングすることによって、前記第２フィルタ開口部に前記第３レジスト層を形成し、
    熱処理を行うことによって、前記第２フィルタ開口部内で前記第３レジスト層を流動させ、前記第３レジスト層を硬化することによって、フィルタの重なりに起因する突起を形成しないように、かつ、前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタと隙間なく隣接するように第３のカラーフィルタを形成するカラーフィルタ基板の製造方法。
19. 請求項１８に記載のカラーフィルタ基板の製造方法において、
    遮光性色材の主材としてカーボンを含む材料を用いて、前記透明基板の額縁領域にアライメントマークを形成し、
    前記額縁領域に、第２の遮光層を形成し、
    前記第２の遮光層を形成した後に、前記アライメントマークに赤外光を照射し、前記アライメントマークの位置を検出することにより、前記パターニングに用いられるフォトマスクと前記透明基板との位置あわせを行うカラーフィルタ基板の製造方法。
    

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