(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板の間に液晶層を配置して構成された液晶パネルを有し、前記第１の基板上に異なる色調を呈する複数個の着色層を含むカラーフィルタを備えた液晶表示装置において、
前記第１の基板には、前記液晶パネルの表示領域及び該表示領域の外周部に前記カラーフィルタの前記複数個の着色層が配列されるとともに、前記複数個の着色層の間を遮光するために異なる色調の前記着色層を積層することによって構成されている遮光部を備え、前記第２の基板の前記表示領域の外周部には複数個の遮光層が、前記カラーフィルタの前記複数個の着色層に対向した位置に配列され、前記遮光層は前記着色層の透光性領域よりも大きく形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、前記カラーフィルタは、前記外周部において前記表示領域よりも前記着色層の透光面積を縮小し、前記遮光部の遮光面積を増大させるように構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
第１の基板と第２の基板の間に液晶層を配置して構成された液晶パネルを有し、前記第１の基板上に異なる色調を呈する複数個の着色層を含むカラーフィルタを備えた液晶表示装置の製造方法において、
前記第１の基板には、前記液晶パネルの表示領域及び該表示領域の外周部に前記カラーフィルタの前記複数個の着色層を配列するとともに、前記複数個の着色層の間を遮光するために異なる色調の前記着色層を積層することによって遮光部を形成し、前記第２の基板の前記表示領域の外周部には複数個の遮光層を、前記カラーフィルタの前記複数個の着色層に対向した位置に配列し、前記遮光層を前記着色層の透光性領域よりも大きく形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、前記遮光層を、前記第２の基板上に形成されるＭＩＭ素子の金属層の形成と同時に同一材料で形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【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及びその製造方法に係り、特に、カラーフィルタを有する液晶パネルの遮光構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の液晶を挟持した液晶パネルは、２枚の基板を貼り付けるシール材によって画成された液晶封入領域の内部に液晶を注入して形成される。この液晶パネルを平面的に眺めると、シール材によって画成された液晶封入領域があり、この液晶封入領域のほとんどが多数の画素を配列した表示領域となっている。この表示領域の外側には、上記シール材との間に周辺領域としての外周部が存在し、表示画素の形成されていない領域となっている。
【０００３】
上記外周部は、光漏れを防止するために通常何らかの方法で遮光される。図４に示すものはそのうちの一つの方法を採用した遮光構造を備えたものである。２枚の基板１，２のうちの基板１の内面上に、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）の３色の着色層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが所定の配列パターンにて形成され、その間にブラックマトリクス層３ＢＭが形成されてなるカラーフィルタ３が構成されている。
【０００４】
カラーフィルタ３は表示領域Ｄから外周部Ｅにまで伸びるように形成され、外周部Ｅは一体のブラックマトリクス層３ａによって遮光されている。なお、図４において、保護膜４は透明樹脂からなり、カラーフィルタ３を保護するためのものである。また、透明電極５及び６はＩＴＯから成る対向電極及び画素電極であり、液晶に電界を印加するためのものである。
【０００５】
同様に外周部Ｅを遮光した構造は図５にも示されている。この構造では、カラーフィルタ３’は３色の着色層３Ｒ’，３Ｇ’，３Ｂ’から構成されている。各着色層の間には、３色の着色層を重ねることによって上記のブラックマトリクス層３ＢＭと同様の遮光部３ＢＭ’が形成されている。この構造においては、外周部Ｅは３色の着色層を重ねて形成した遮光部３ａ’によって遮光されている。
【０００６】
図６にも外周部Ｅを遮光した別の構造を示す。この構造においては、着色層３Ｒ”，３Ｇ”，３Ｂ”を形成して成るカラーフィルタ３”を形成した基板１に対して、基板２の上に金属層から成る遮光層７を着色層の間の領域に対応させて形成し、その上に絶縁膜８を介して透明電極６を形成している。この構造において、外周部Ｅには、上記遮光層７と同時に形成された金属層からなる遮光層９が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図４に示す構造においては、カラーフィルタ３を３色の着色層とブラックマトリクス層との計４層のパターニングによって形成しているため、工数が多くなり、製造コストが高くなるとともに、製品の歩留りが低下するという問題点がある。
【０００８】
また、図５に示す構造においては、カラーフィルタ３’を３層のパターニングによって形成することができるため、図４に示す構造と較べて低コストで製造できる。その一方で、表示領域Ｄにおける３つの着色層を積層した遮光部３ＢＭ’の厚さよりも、外周部Ｅにおける遮光部３ａ’の厚さの方が厚くなる。つまり、遮光部３ＢＭ’の幅は高々５０μｍ程度であるが、遮光部３ａ’の幅は数百μｍ以上になるため、同様のパターニングにて形成しても、遮光部３ａ’の厚さは遮光部３ＢＭ’の厚さの３割以上大きくなるのである。このために、外周部Ｅのセルギャップが小さくなり、ここに図中点線で示すようにスペーサＳが入り込むと外周部Ｅのセル厚が表示領域Ｄよりも大きくなり、この外周部Ｅにおけるセル厚さの変化が表示領域Ｄの周縁部にも影響し、表示不良や表示ムラが発生するという問題点がある。
【０００９】
さらに、図６に示す構造においては、基板２の方に遮光層７，９を形成しているために上記の図４及び図５の構造のような欠点はないものの、薄い金属層では遮光性が十分でない場合が多いとともに、２枚の基板１と２の間の組ずれによって遮光不良が発生する恐れがある。
【００１０】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、表示領域の周縁にある外周部において充分な遮光性を確保するとともに、表示領域における表示不良や表示ムラを引き起こすことなく、しかも製造コストを低減できる新規の構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、第１の基板と第２の基板の間に液晶層を配置して構成された液晶パネルを有し、前記第１の基板上に異なる色調を呈する複数個の着色層を含むカラーフィルタを備えた液晶表示装置において、前記第１の基板には、前記液晶パネルの表示領域及び該表示領域の外周部に前記カラーフィルタの前記複数個の着色層が配列されるとともに、前記複数個の着色層の間を遮光するために異なる色調の前記着色層を積層することによって構成されている遮光部を備え、前記第２の基板の前記表示領域の外周部には複数個の遮光層が、前記カラーフィルタの前記複数個の着色層に対向した位置に配列され、前記遮光層は前記着色層の透光性領域よりも大きく形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この手段によれば、第１の基板にはカラーフィルタを外周部にまで形成するとともに、第２の基板にはカラーフィルタの透光性領域に対応した位置に遮光層を形成するため、カラーフィルタと遮光層とによって２重に遮光され、従来よりも完全に遮光を行うことができる。また、第１の基板の製造に関しては、カラーフィルタの形成領域を外周部にまで拡大するだけでよいために工数が増加することはなく、第２の基板の製造に関しては、配線層や電極層等の他の工程と同時に遮光層を形成することができるため、製造コストの上昇を抑制することが可能である。
【００１３】
ここで、前記カラーフィルタは、前記着色層の間を遮光するための遮光部を備えており、前記遮光層は、前記着色層の形成位置に対応して形成されていることが好ましい。
【００１４】
この手段によれば、カラーフィルタにおける着色層の間には遮光部が設けられているため、カラーフィルタの透光性領域は着色層となり、第２の基板に形成される遮光層は着色層の形成位置に対応して形成すれば充分な遮光を行うことができる。
【００１５】
なお、上記の場合、カラーフィルタの透光性領域よりも遮光層の大きさを大きく形成しておくことが、確実な遮光を行う点でより好ましい。着色層の間に遮光部が形成されている場合には、着色層の面積を遮光層が完全にカバーし、さらにそのカバー範囲の周囲に余裕を以て遮光層が形成されていることが好ましい。
【００１６】
この場合にはまた、前記カラーフィルタは、前記外周部において前記表示領域よりも前記着色層の透光面積を縮小し、前記遮光部の遮光面積を増大させるように構成されていることが望ましい。
【００１７】
この手段によれば、着色層の透光面積が小さくなるため、第２の基板に形成された遮光層は着色層を完全にカバーしてさらに周囲に余裕を以て形成されていることとなるため、確実に遮光することができ、基板間の組ズレ等に起因する光漏れを防止することができる。
【００１８】
さらに、前記遮光部は異なる色調の前記着色層を積層することによって構成されている。
【００１９】
この場合には、第１の基板にカラーフィルタを形成する際に、遮光部のみを形成する工程を不要とすることができるため、工数を削減することができる。
【００２０】
次に、第１の基板と第２の基板の間に液晶層を配置して構成された液晶パネルを有し、前記第１の基板上に異なる色調を呈する複数個の着色層を含むカラーフィルタを備えた液晶表示装置においては、前記第１の基板には、表示領域と同時に該表示領域の外周部にも前記カラーフィルタを形成するとともに、前記着色層の間を遮光するために異なる色調の前記着色層を積層することによって遮光部を形成し、前記第２の基板には、前記外周部における前記着色層に対応した位置に遮光層を形成するものである。
【００２１】
ここで、前記遮光層を、前記第２の基板上に形成される金属層の形成と同時に同一材料で形成することが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法の実施形態について説明する。本実施形態はＴＮ型液晶を用い、ＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）素子を画素毎に備えたアクティブマトリクス形式の透過型液晶表示装置について本発明を適用した例である。なお、本発明はこのようなタイプの装置に限らず、ＴＦＴ等の他のアクティブ素子を用いたもの、パッシブマトリクス型その他の駆動形式を有するもの、反射型液晶表示装置など、種々の液晶表示装置に対して、カラーフィルタを備えた液晶表示装置でありさえすれば広く適用できるものである。
【００２３】
図１は本実施形態における断面構造を示すものである。ガラス製の素子基板１０の表示領域Ｄ内における表面上には、Ｔａ等からなる複数の金属配線１１が並列して配置されるようにパターニングされる。この金属配線１１に対して、Ｔａの陽極酸化膜等から成る絶縁膜を介してＣｒ等からなる対向電極を形成することによって構成されたＭＩＭ素子１２が接続されている。ＭＩＭ素子１２にはＩＴＯから成る透明電極１３が接続される。この透明電極１３は、所定の画素領域に対応した平面矩形の電極である。
【００２４】
一方、対向基板２０の表示領域Ｄにおける内面上には、例えばレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）又はブルー（Ｂ）に対応した顔料を含む有機溶媒と感光性樹脂とからなる着色レジスト液をスピンコート法によって塗布し、露光、現像工程を経てパターニングされた厚さ０．８〜１．５μｍ程度の着色層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂが形成される。この着色層製造工程は、上記３色の着色層を順次フォトリソグラフィ法によってパターン形成していくことによって実施される。
【００２５】
上記着色層のパターニングによって、各画素領域においては上記３色の着色層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂのうちのいずれかが１層のみ形成されており、また、画素領域の境界部分では、３色の着色層が全て積層されて遮光部２１ＢＭを構成している。
【００２６】
これらの着色層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの表面上には、アクリル系光硬化型樹脂が塗布され、２００ｍＪの紫外線照射によって硬化させ、その後、約１８０℃で約１時間の焼成を行うことによって保護膜２２を形成する。この保護膜２２の上には、ストライプ状のＩＴＯから成る透明電極２３をスパッタリングとパターニングによって形成する。
【００２７】
なお、上記素子基板１０と対向基板２０とは、それぞれに上記構造を形成した後に、シール材３１によって液晶封入領域を形成した状態で相互に貼り合わされれ、セル厚が５μｍ程度になるように形成される。そして、その液晶封入領域に液晶が注入されることによって液晶層３０が形成される。また、必要に応じて素子基板１０及び対向基板２０には偏光板が貼着される。
【００２８】
上記カラーフィルタ２１、保護膜２２及び透明電極２３の形成は、表示領域Ｄのみでなく、外周部Ｅにおいても上述の工程と同時に行われ、着色層２１Ｒ’，２１Ｇ’，２１Ｂ’が形成される。ただし、これらの着色層２１Ｒ’，２１Ｇ’，２１Ｂ’の形成パターンは、図２にも示すように、着色層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの形成パターンとは異なっている。
【００２９】
すなわち、着色層２１Ｒ’，２１Ｇ’，２１Ｂ’の形成周期は表示領域Ｄに形成された着色層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと同様であるが、形成面積は着色層２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂよりも小さく形成される。その結果、外周部Ｅにおける３層に積層されてなる遮光部２１ＢＭ’は、着色層２１Ｒ’，２１Ｇ’，２１Ｂ’の形成面積の減少を補うように表示領域Ｄにおける遮光部２１ＢＭよりも広い面積となるように形成されている。例えば、本実施形態においては、表示領域Ｄでは着色層の幅は１００μｍで、遮光部の幅が５０μｍであるとすると、外周部Ｅでは着色層の幅は８０μｍで、遮光部の幅は７０μｍとなる。
【００３０】
外周部Ｅには、素子基板１０の表面上に金属膜で形成された遮光層１４が図３に示すような平面パターン、すなわち、表示領域Ｄにおける透明電極１３とほぼ同様の配列周期で、かつ、透明電極とほぼ同面積に形成されている。この遮光層１４は、例えばＭＩＭ素子１２を形成する際に必要なＴａからなる金属配線１１やＣｒからなる電極層と同時に同材質で形成されることが好ましい。これは、パターニング時のパターンを変えるだけでほとんど製造コストの上昇を招くことなく形成できるからである。
【００３１】
この実施形態によれば、図１に示すように、外周部Ｅにおける積層された遮光部２１ＢＭ’を挟んで形成された着色層２１Ｒ’，２１Ｇ’，２１Ｂ’に対向する素子基板上の位置に、遮光層１４が形成されているため、素子基板１０に形成された着色層２１Ｒ’，２１Ｇ’，２１Ｂ’及び積層された遮光部２１ＢＭ’と、対向基板２０に形成された遮光層１４とによって完全に遮光を行うことができる。
【００３２】
ここで、外周部Ｅの着色層２１Ｒ’，２１Ｇ’，２１Ｂ’は表示領域Ｄよりも小さく形成されているとともに、表示領域Ｄよりも広い遮光部２１ＢＭ’により取り囲まれており、一方、素子基板１０上には透明電極１３と同等の面積を有する遮光層１４が形成されているため、カラーフィルタ２１の透光性領域よりも遮光層１４が大きく余裕を以て形成されていることとなるから、光漏れを起こす恐れがなく、基板の組ズレによる不具合もない。
【００３３】
本実施形態では、着色層と遮光層とによって２重に遮光されているので、完全な遮光を行うことができるとともに、従来の工程に付加する製造工程も不要であり、低コストに形成できる。また、外周部の着色層を小さく形成することによって遮光構造の寸法に余裕が生じ、光漏れを起こす恐れもなく、確実に遮光を行うことができる。
【００３４】
なお、上記外周部に形成される遮光層は、カラーフィルタの透光性領域以外の部分をもカバーするように広く形成されていてもよく、例えば、外周部の複数（若しくはほぼ全ての）の着色層に亘って連続的に形成されていてもよい。但し、表示領域Ｄからの配線層の引き出し領域を確保するとともに、浮遊容量の発生や電気的短絡の発生を抑制するには、上記のように着色層の一つ一つに対応した遮光層が形成されている方が好ましい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば以下の効果を奏する。
【００３６】
第１の基板にはカラーフィルタを表示領域の外周部にまで形成するとともに、第２の基板の表示領域の外周部にはカラーフィルタの複数個の着色層に対向した位置に遮光層を形成するため、表示領域の外周部はカラーフィルタと遮光層とによって２重に遮光され、従来よりも完全に遮光を行うことができる。また、第１の基板の製造に関しては、カラーフィルタの形成領域を表示領域の外周部にまで拡大するだけでよいために工数が増加することはなく、第２の基板の製造に関しては、遮光層を配線層や電極層等の他の工程と同時に形成することができるため、製造コストの上昇を抑制することが可能である。
【００３７】
また、第２の基板にカラーフィルタを形成する際に遮光部のみを形成する工程を不要とすることができるため、工数を削減することができる。またカラーフィルタにおける着色層の間には遮光部が設けられているため、カラーフィルタの透光性領域は着色層となり、第２の基板に形成される遮光層は着色層の形成位置に対応して形成すれば充分な遮光を行うことができる。また第２の基板にカラーフィルタを形成する際に遮光部のみを形成する工程を不要とすることができるため、工数を削減することができる。
【００３８】
さらには、着色層の透光面積が小さくなるため、第２の基板に形成された遮光層は着色層を完全にカバーしてさらに周囲に余裕を以て形成されていることとなるため、確実に遮光することができ、基板間の組ズレ等に起因する光漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の実施形態の構造を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態における対向基板上の着色層の配置及び形状を示す概略平面図である。
【図３】同実施形態における素子基板上の透明電極及び遮光層の配置及び形状を示す概略平面図である。
【図４】従来の遮光構造を示す概略断面図である。
【図５】従来の別の遮光構造を示す概略断面図である。
【図６】従来のさらに別の遮光構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０  素子基板
１３  透明電極
１４  遮光層
２０  対向基板
２１  カラーフィルタ
２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ  着色層（表示領域Ｄの）
２１ＢＭ  遮光部（表示領域Ｄの）
２１Ｒ’，２１Ｇ’，２１Ｂ’  着色層（外周部Ｅの）
２１ＢＭ’  遮光部（外周部Ｅの）
２２  保護膜
２３  透明電極
【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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【図６】
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