(57)【要約】【課題】基板５上に、開口部４で着色画素２を区画するブラックマトリックス層１と、着色画素２１、２２、２３とを設けた液晶表示用のカラーフィルタにおいて、ブラックマトリックス１の不具合を発生することなく、液晶表示装置の画素の精細化による解像度の向上化のできるカラーフィルタを提供する。【解決手段】開口部４が、円形状であって、着色画素２１、２２、２３が、平面視で、円形状で、開口部４で凸状の断面形状を有し、着色画素２とブラックマトリックス層１とは、透明導電膜３で覆われていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、開口部で着色画素を区画するブラックマトリックス層と、着色画素とを設けた液晶表示用のカラーフィルタにおいて、
開口部が、円形状であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
着色画素が、平面視で円形状であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
着色画素が、開口部で凸状の断面形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、民生用、産業用の表示装置として、近年大画面化、高解像度化がますます求められている。
【０００３】
図４は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した説明図で、図４（ａ）は平面で見た説明図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すカラーフィルタをＸ−Ｘ´線における断面で見た説明図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、ガラス基板１５上に開口部１４で着色画素１２を区画するブラックマトリックス１０、着色画素１２、及び透明導電膜１３が順次に形成されたものである。
図４（ａ）、（ｂ）はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素１２は１２個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角１７型（対角、約４３ｃｍ）の画面に百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。また、着色画素の形状は図では矩形状としているが、ストライプ状の形状も採用され、必要に応じて形状を変化させている。
【０００４】
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成し、次に、このブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス１０は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素１２は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有し、相互に隣接して設けられたものであり、透明導電膜１３は、透明な電極として設けられたものである。この上に、最終製品(液晶表示装置)の視認性を向上させるために、ＭＶＡ（液晶配向用突起）を設けるなどの工夫をしている。
【０００５】
ブラックマトリックス１０は、着色画素１２間のマトリックス部１０ａと、着色画素１２が形成された領域（表示部）の周辺部を囲む額縁部１０ｂとで構成されている。ブラックマトリックスは、開口部１４でカラーフィルタの着色画素を区画し、その位置を定め、大きさを均一なものとする。またブラックマトリックス１０は、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【０００６】
ガラス基板上へのブラックマトリックスの形成は、例えば、ガラス基板１５上に金属薄膜を形成し、この金属薄膜をフォトエッチングすることによって形成するといった方法がとられている。或いは、ガラス基板１５上に、ブラックマトリックス形成用の黒色フォトレジストを用いてフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックス１０を形成するといった方法がとられている。
【０００７】
また、着色画素１２の形成は、このブラックマトリックスが形成されたガラス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の着色フォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって各色毎に順次に着色画素を形成するといった方法がとられている。また、透明導電膜１３の形成は、ブラックマトリックス、着色画素が形成されたガラス基板上に、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【０００８】
上記ブラックマトリックス、着色画素、及び付随する各層をフォトリソグラフィ法によりパターンとして形成する際には、例えば、先ずガラス基板に対して必要に応じた洗浄処理を施し、続いて塗布装置によるフォトレジストの塗布、減圧乾燥装置による予備乾燥処理、プリベーク装置によるプリベーク処理、露光装置によるパターン露光、現像処理ユニットによる現像処理、加熱ユニットによるポストベーク処理が順次に施され、ガラス基板に所定のパターンを形成する。
【０００９】
図４（ａ）、（ｂ）に示すカラーフィルタは、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。近年、液晶表示装置の画素の精細化に伴い、形成されるブラックマトリックスの幅は、次第に狭いものとなっている。
【００１０】
液晶表示装置の解像度をより向上させるためには、着色画素の寸法を小さくする必要がある。着色画素の寸法が小さくなるに伴い、着色層を開口部で区画する役割のあるブラックマトリックスの幅も、細くする必要がある。着色層の寸法を小さくしても、ブラックマトリックスの幅が大きいままであると、ブラックマトリックス部分に対する着色層の面積率(開口率)が確保できなくなってしまうためである。
【００１１】
この問題を解決するため、ブラックマトリックスの寸法をより細くする必要があるが、細くするにあたり、ブラックマトリックスの細線部と太線部分（額縁部）の境目でブラックマトリックスの線形状（マトリックス部）がくびれてしまう、などの問題点がある。
【００１２】
解像限界に近づくにつれ、着色画素１２間のマトリックス部１０ａは、括れが発生するようになる。図５は、ブラックマトリックスの着色画素間のマトリックス部１００ａと、額縁部１００ｂとの交点付近の解像をシミュレーションした結果の図である。図では、マトリックス部の幅を、３．０μｍから１μｍステップで８μｍまで変えて、パターン１０２を形成している。シミュレーション結果のパターン１０３は、４．０μｍ以下では、解像されず、６．０μｍ以上で解像がされてはいるが、５．０μｍでは額縁部近辺とマトリックス部との間で、解像パターンが括れ、分離されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平８−２０１７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものあり、ブラックマトリックスの不具合を発生することなく、液晶表示装置の画素の精細化による解像度の向上化のできるカラーフィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、本発明の請求項１の発明は、
基板上に、開口部で着色画素を区画するブラックマトリックス層と、着色画素とを設けた液晶表示用のカラーフィルタにおいて、
開口部が、円形状であることを特徴とするカラーフィルタとしたものである。
【００１６】
本発明の請求項２の発明は、
着色画素が、平面視で円形状であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ
としたものである。
【００１７】
本発明の請求項３の発明は、
着色画素が、開口部で凸状の断面形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタとしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のカラーフィルタは以上のような構成であるので、ブラックマトリックスの不具合を発生することなく、液晶表示装置の画素の精細化による解像度の向上化のできるカラーフィルタとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のカラーフィルタの実施の形態例で、図（ａ）は平面で見た部分説明図、図（ｂ）は、一つの画素を断面で見た説明図である。
【図２】本発明の実施形態例のブラックマトリックス層の一部分を平面で見た説明図である。
【図３】本発明の実施例のカラーフィルタの部分説明図であり、図（ａ）は、平面で見た説明図、図（ｂ）は、１つの画素を断面で見た説明図である。
【図４】従来の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した説明図
【図５】ブラックマトリックスの着色画素間のマトリックス部と、額縁部との交点付近の解像をシミュレーションした結果の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明のカラーフィルタの実施の形態例で、図（ａ）は平面で見た部分説明図、図（ｂ）は、一つの画素を断面で見た説明図である。
本実施形態例の液晶表示用カラーフィルタは、基板５上に、開口部４で画素を区画するブラックマトリックス層１と、着色画素２とを設けており、開口部４が、円形状としている。着色画素２とブラックマトリックス層１とは、透明導電膜３で覆われている。
【００２１】
図２は、本形態例のブラックマトリックス層の一部分を平面で見た説明図である。開口部４を円形状としたので、ブラックマトリックス層１の細線部（着色画素間のマトリックス部）と太線部（額縁部）との境界が直角状でなくなり、ブラックマトリックス形状の括れが発生しない。また、開口部で区画する画素を円形状とすることによって、矩形状の場合と比較すると、同じ面積の場合、円形状の方が、開口率が高くなる。矩形状の場合、四隅での光の放射が回折等の影響を受け、放射の効率が悪くなる。
【００２２】
さらに本実施形態では、着色画素２を、平面視で円形状としている。また、着色画素２が、開口部４で凸状の断面形状を有する。このように着色画素２を構成することによって、画素の配置を高密度にでき、さらに開口率を高くできる。また、着色層を、配向制御の役割を果たす液晶配向用突起とすることができる。したがって、新たに工程を追加することなく、視認性を向上させたカラーフィルタを提供することが可能となる。
【００２３】
なお、開口部を凸状とするには、濃淡マスクを用い、露光・現像してレジストの断面形状を凸状とする従来のリソグラフィ技術を利用することによって形成できる。
【実施例】
【００２４】
以下のようなカラーフィルタを作製した。
【００２５】
図３は、本実施例のカラーフィルタの部分説明図であり、図３（ａ）は、平面で見た説
明図、図３（ｂ）は、１つの画素を断面で見た説明図である。本実施例の画素形状（ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥ）２１、２２、２３については、図３に示すとおりである。
【００２６】
・着色層：ＲＥＤ２１、ＧＲＥＥＮ２２、ＢＬＵＥ２３の３色
・着色層の形状：円形、凸形状（直径  ４０μｍ、ＢＭ層１との最大膜厚差  ２．５μｍ）
・ＢＭ線幅の最小寸法  ：  ３．０μｍ
・カラーフィルタの構成  ：ＢＭ層１（膜厚１．０μｍ）  ＋着色層（Ｒ２１、Ｇ２２、Ｂ２３層）  ＋ＩＴＯ層３（導電膜層  （膜厚１０００Å）。
（１）ＢＭ層
材料：黒色の顔料を分散させたネガ型感光性樹脂
作製方法：
・フォトリソグラフィー法にて、素ガラス上に、ＢＭ層を作製した。
【００２７】
・今回は、樹脂ＢＭ材料を使用したが、ＣｒＢＭ等金属材料でも良い。
【００２８】
フォトリソグラフィー法の他に、インクジェット法によって作製しても良い。
【００２９】
・ＢＭ層の膜厚は、１．０μｍとした。ＢＭ層の膜厚は、０．５μｍ〜２．５μｍの間が好ましい。
（２）着色層（ＲＧＢ層）
材料：赤色、緑色、青色の顔料をそれぞれ分散させたネガ型感光性樹脂
作製方法：
・フォトリソグラフィー法にて、ＢＭ層１を積層した基板５上に、ＲＧＢ層２を積層させた。
【００３０】
フォトリソグラフィー法の他に、インクジェット法によって作製しても良い。
【００３１】
・ＢＭ層１との膜厚差は、最大２．５μｍとした。膜厚差は、１．０〜３．５μｍ程度が好ましい。
（３）透明導電膜層（ＩＴＯ層）
材料：ＩＴＯターゲット
作製方法：
・スパッタリング装置を使用して、ＩＴＯ３をカラーフィルタに蒸着させた。
【００３２】
・今回は、ＩＴＯ３膜厚、１０００［Å］とした。ＩＴＯ３膜厚は、５００［Å］〜２０００［Å］の間が好ましい。
【００３３】
以上の工程を経ることで、着色層の画素形状が円形であるカラーフィルタを作製することが出来た。本実施例によるカラーフィルタは、解像度が従来に比べ３〜５％向上する。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・ブラックマトリックス
２・・・着色画素
２１・・・ＲＥＤの着色画素
２２・・・ＧＲＥＥＮの着色画素
２３・・・ＢＬＵＥの着色画素
３・・・透明導電膜
４・・・開口部
５・・・基板
１０・・・ブラックマトリックス
１０ａ・・・マトリックス部
１０ｂ・・・額縁部
１２・・・着色画素
１３・・・透明導電膜
１４・・・開口部
１５・・・ガラス基板
１００ａ・・・マトリックス部
１００ｂ・・・額縁部
１０２・・・マトリックス部のパターン
１０３・・・シミュレーション結果のパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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