(57)【要約】【課題】本発明の目的は、工程を短縮させて原価節減の効果がある液晶表示装置用カラーフィルター基板及びその製造方法を提供することである。【解決手段】本発明は、カラーフィルター基板の形成時、樹脂ブラックマトリックスをラウンディングすることを特徴とする。このようにすると、ブラックマトリックスと画素領域の上部に形成されたカラーフィルターの表面の段差を縮めて、平坦化層の工程が省略できる。【選択図】  図３
2006085146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素領域が定義された基板と、
樹脂で構成され、ラウンド状の上面を有して、前記基板上に形成されているブラックマトリックスと、
前記ブラックマトリックスの上部に形成されているカラーフィルターと、
を含む液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項２】
前記ブラックマトリックスは、前記画素領域に対応する開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項３】
前記カラーフィルターは、前記ブラックマトリックスの上部のカラーフィルターの第１上面と、前記ブラックマトリックスの開口部にある基板の上部のカラーフィルターの第２上面との間に段差を有して、前記段差は、約０.８μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項４】
前記樹脂は、感光性有機物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項５】
前記感光性有機物質は、フォトリソグラフィー工程によって、露光部分が除去されるポジティブタイプであることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項６】
前記カラーフィルターの上部に形成されている共通電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項７】
前記液晶表示装置は、ＩＰＳモードであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項８】
画素領域が定義された基板上に、ブラック有機膜を形成する段階と、
前記ブラック有機膜を露光及び現像して、断面が実質的に長方形状の平面ブラックマトリックスを形成する段階と、
前記平面ブラックマトリックスを処理して、上面が曲線であるラウンド状の曲面ブラックマトリックスを形成する段階と、
前記曲面ブラックマトリックスの上部に、カラーフィルターを形成する段階と、
を含む液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項９】
前記平面ブラックマトリックスは、前記画素領域に対応する開口部を有することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１０】
前記カラーフィルターは、前記ブラックマトリックスの上部のカラーフィルターの第１上面と、前記ブラックマトリックスの開口部にある基板の上部のカラーフィルターの第２上面との間に段差を有して、前記段差は、約０.８μｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１１】
前記平面ブラックマトリックスの処理は、熱を利用することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１２】
前記平面ブラックマトリックスの処理は、約２２０℃で、約３０分から１時間程度行われることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１３】
前記ブラック有機膜は、感光性有機物質を含むことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１４】
前記感光性有機物質は、露光部分が除去されるポジティブタイプであることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１５】
前記カラーフィルターの上部に共通電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１６】
前記液晶表示装置は、ＩＰＳモードであることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１７】
画素領域が定義された基板と、
樹脂で構成され、ラウンド状の上面を有して、前記基板の上部の前記画素領域の周辺部に形成されているブラックマトリックスと、
前記ラウンド状のブラックマトリックスの上部と重なって形成されているカラーフィルターと、
を含む液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項１８】
前記ブラックマトリックスは、前記画素領域に対応する開口部を有して、前記カラーフィルターは、前記ブラックマトリックスの上部のカラーフィルターの第１上面と、前記ブラックマトリックスの開口部にある基板の上部のカラーフィルターの第２上面との間に段差を有して、前記段差は、約０.８μｍ以下であることを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項１９】
前記カラーフィルターの上部に形成されている共通電極をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【請求項２０】
前記液晶表示装置は、ＩＰＳモードであることを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルター基板及びその製造方法に係り、特に、カラーフィルターのブラックマトリックスの製造工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、液晶表示装置は、ブラックマトリックスと、赤色、緑色、及び青色を含むカラーフィルターと、カラーフィルター上に透明な共通電極とが形成された第１基板と、画素領域が形成され画素電極とスイッチング素子とを含む第２基板とで構成されて、第１基板と第２基板との間には、液晶が充填されている。
【０００３】
前述した構成において、ブラックマトリックスの材質としては、ＯＤ＝Ｌｏｇ(Ｔ)(Ｔは、透過率)で定義される光学密度が、３.５以上のクロムＣｒ等の金属薄膜やカーボン系の有機材料が主に使用されて、Ｃｒ/ＣｒＯｘ等の二重膜構造のブラックマトリックスは、低反射化を目的に使用する場合もある。
【０００４】
最近では、形成工程がクロムＣｒ等の金属より簡単であるため、原価節減が可能な感光性ブラック樹脂を塗布した後、これを露光してパターニングする過程によりブラックマトリックスを形成して使用する工程が増えていくことが趨勢である。特に、横電界方式の液晶表示装置は、樹脂ブラックマトリックスが一般的に使用される。
【０００５】
図１は、従来技術の液晶表示装置用カラーフィルター基板を概略的に示した断面図であって、図２Ａ〜図２Ｅは、その製造工程を説明した断面図である。
【０００６】
図１に示したように、透明な絶縁基板３上に、樹脂ブラックマトリックス５が形成され、その上部にカラーフィルター７が積層されて、樹脂ブラックマトリックス５とカラーフィルター７による段差を縮めるために、平坦化層９を形成する。また、共通電極１１をその上部に形成すると、カラーフィルター基板が完成される。
【０００７】
より詳しく説明すると、図２Ａに示したように、透明な絶縁基板３上に、感光性有機物質を塗布してブラック有機膜１３を形成する。
【０００８】
感光性ブラック有機膜１３の上部に、透過部Ａと遮断部Ｂとで構成されるマスク１５を位置させる。マスク１５の透過部に対応するブラック有機膜１３に光を照射した後に現像して、図２Ｂに示したように、複数の樹脂ブラックマトリックス５を形成して、樹脂ブラックマトリックス５の離隔された空間は、画素領域１０になる。
【０００９】
ここで、感光性有機物質は、光を受け入れない部分が現像後に除去されるネガティブタイプを使用する。
【００１０】
一般的に、樹脂ブラックマトリックス５は、ブラックマトリックス以後に形成されるカラーフィルター７の赤色、緑色、及び青色のパターン間に位置する。
【００１１】
図２Ｃは、赤色、緑色、及び青色のカラー樹脂を利用したカラーフィルターの形成工程を示した図である。
【００１２】
このカラーフィルターの赤色、緑色、及び青色のカラー樹脂のうち、赤色の樹脂を、樹脂ブラックマトリックス５が形成された基板３全面に塗布した後、選択的に露光して望む領域に赤色のカラーフィルター７ａを形成する。
【００１３】
その次に、順に緑色、青色のカラーフィルター７ｂ、７ｃを赤色のカラーフィルター７ａの形成方法と同様な方法により形成する。
【００１４】
赤色、緑色、及び青色のカラーフィルター７ａ、７ｂ、７ｃは、画素領域１０に形成されて、両端が樹脂ブラックマトリックス５を覆う。
【００１５】
この時、樹脂ブラックマトリックス５により、樹脂ブラックマトリックス５の上部と画素領域１０内に積層されたカラーフィルターの表面の段差２０が０.８μｍ以上発生する。
【００１６】
従って、図２Ｄに示したように、段差２０をなくすために、カラーフィルター７が形成された基板３の表面を平坦化する工程が追加される。カラーフィルター７が形成された基板３を平坦化するために、基板３の上部に、絶縁の特性のある透明な樹脂を塗布して平坦化層９を形成する。
【００１７】
図２Ｅは、上記カラーフィルター基板３の上部に電極を形成する工程である。
【００１８】
一般的に、カラーフィルター基板３を液晶パネルの上部基板として使用する場合、カラーフィルター基板３の上層は、透明電極１１を形成する。
【００１９】
ところが、前述した構成でのように、樹脂ブラックマトリックスを使用する場合、０.８μｍ程度の表面の段差が発生するが、段差が大きいほど、液晶の構成が不安定になる。これによって、液晶表示装置の表示画面に雨が降るような染み等が発生する。このような理由で、表面の段差を縮めるために、カラーフィルター基板に平坦化層を形成するが、この平坦化工程の追加により製作工程が複雑になり、費用も増加される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、前述した問題を解決するための提案であって、本発明は、樹脂ブラックマトリックスの上部と画素領域内とに形成されるカラーフィルターの表面の段差を縮めて、平坦化層の工程を省略して工程の短縮及び原価節減の効果により液晶表示装置の画質を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前述したような目的を達成するために提案されており、本発明は、画素領域が定義された基板と、樹脂で構成され、ラウンド状の上面を有して、基板上に形成されているブラックマトリックスと、ブラックマトリックスの上部に形成されているカラーフィルターとを含む液晶表示装置用カラーフィルター基板を提供する。
【００２２】
上記ブラックマトリックスは、画素領域に対応する開口部を有して、上記カラーフィルターは、このブラックマトリックスの上部のカラーフィルターの第１上面と、ブラックマトリックスの開口部にある基板の上部のカラーフィルターの第２上面との間に段差を有して、その段差は、約０.８μｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
上記樹脂は、感光性有機物質を含み、この感光性有機物質は、フォトリソグラフィー工程によって、露光部分が除去されるポジティブタイプである。
【００２４】
上記液晶表示装置用カラーフィルター基板は、カラーフィルターの上部に形成されている共通電極をさらに含み、これを適用した液晶表示装置は、ＩＰＳ(In−Plane Switching)モードである。
【００２５】
一方、本発明は、画素領域が定義された基板上に、ブラック有機膜を形成する段階と、ブラック有機膜を露光及び現像して、断面が、実質的に長方形状の平面ブラックマトリックスを形成する段階と、平面ブラックマトリックスを処理して、上面が曲線であるラウンド状の曲面ブラックマトリックスを形成する段階と、曲面ブラックマトリックスの上部に、カラーフィルターを形成する段階とを含む液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法を提供する。
【００２６】
上記平面ブラックマトリックスは、画素領域に対応する開口部を有して、上記カラーフィルターは、このブラックマトリックスの上部のカラーフィルターの第１上面と、ブラックマトリックスの開口部にある基板の上部のカラーフィルターの第２上面との間に段差を有して、その段差は、約０.８μｍ以下であることを特徴とする。
【００２７】
上記平面ブラックマトリックスの処理は、熱を利用して、この時、平面ブラックマトリックスは、約２２０℃で、約３０分から１時間程度で処理できる。
【００２８】
上記ブラック有機膜は、感光性有機物質を含み、この感光性有機物質は、露光部分が除去されるポジティブタイプである。
【００２９】
上記液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法は、カラーフィルターの上部に共通電極を形成する段階をさらに含み、これを適用した液晶表示装置は、ＩＰＳモードである。
【００３０】
また、本発明は、画素領域が定義された基板と、樹脂で構成され、ラウンド状の上面を有して、上記基板の上部の前記画素領域の周辺部に形成されているブラックマトリックスと、ラウンド状のブラックマトリックスの上部と重なって形成されているカラーフィルターとを含む液晶表示装置用カラーフィルター基板を提供する。
【００３１】
上記ブラックマトリックスは、画素領域に対応する開口部を有して、上記カラーフィルターは、このブラックマトリックスの上部のカラーフィルターの第１上面と、ブラックマトリックスの開口部にある基板の上部のカラーフィルターの第２上面との間に段差を有して、その段差は、約０.８μｍ以下であることを特徴とする。
【００３２】
上記液晶表示装置用カラーフィルター基板は、カラーフィルターの上部に形成されている共通電極をさらに含み、これを適用した液晶表示装置は、ＩＰＳモードである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明による液晶表示装置のカラーフィルター基板の形成時、樹脂ブラックマトリックスをラウンディングすると、樹脂ブラックマトリックスの上部に積層されたカラーフィルターと画素領域内に積層されたカラーフィルターの表面の段差が縮まる。
従って、平坦化工程を削除することによって、工程時間の短縮及び原価節減の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明による実施例を詳しく説明する。
【００３５】
図３は、本発明による実施例の液晶表示装置用カラーフィルターを概略的に示した断面図である。
図３に示したように、樹脂で構成されたブラックマトリックス１２０が、絶縁基板１１３の上部の画素領域の端側部に形成されているが、この時、ブラックマトリックス１２０の上面は、後続工程で形成されるカラーフィルター１１９の段差を緩和するために、緩やかな曲線の形のラウンド状を有する。また、カラーフィルター１１９がラウンド状のブラックマトリックス１２０の上部に形成されており、共通電極１３０は、カラーフィルター１１９の上部に形成されている。ブラックマトリックス１２０がラウンド状であることによってカラーフィルター１１９の段差を緩和させるので、共通電極１３０は、追加的なオーバーコート層なしにカラーフィルター１１９の上部に直接形成される。
【００３６】
図４Ａ〜図４Ｅは、液晶表示装置用カラーフィルターを形成する工程を示した断面図である。
【００３７】
図４Ａに示したように、本発明は、透明な絶縁基板１１３に感光性ブラック有機物質で構成された樹脂を塗布してブラック有機膜１１５を形成する。
【００３８】
感光性ブラック有機膜１１５の上部に、透過部Ａと遮断部Ｂとで構成されたマスク１１７を位置させる。
【００３９】
感光性ブラック有機物質は、光を受けた部分が現像されるポジティブタイプと、光を受けなかった部分が現像された後に除去されるネガティブタイプとに区分される。本発明の実施例で、上記感光性ブラック有機物質は、光を受けた部分が現像された後、除去されるポジティブタイプを使用することを特徴とする。
【００４０】
マスク１７を通じてブラック有機膜１１５に光を照射した後、現像する。遮断部Ｂに対応するブラック有機膜１１５が残り、図４Ｂに示したように、平面ブラックマトリックス１１８が形成される。この平面ブラックマトリックス１１８は、平坦な上面と、急な側面を有するので、断面を見た時、長方形状を有する。また、平面ブラックマトリックス１１８は、後続工程の赤色、緑色、及び青色のカラーフィルターが収容される開口部を有するが、このような開口部は、映像表示に使用される画素領域に対応する。さらに、平面ブラックマトリックス１１８は、対応基板の薄膜トランジスタを覆うように形成されるが、これは、薄膜トランジスタへと入射する光を遮断することによって、薄膜トランジスタで発生する光漏洩電流を防ぐためである。
【００４１】
図４Ｃは、平面ブラックマトリックス(図４Ｂの１１８)を加熱して、緩やかな曲線状のラウンド形状の上面を有する曲面ブラックマトリックス１２０を形成するものである。図示したように、一般的に、ポジティブタイプの場合には、約２２０℃程度で、約３０分から約１時間程度で加熱すると、平面ブラックマトリックス(図４Ｂの１１８)の平坦な上面がラウンド状になる。
【００４２】
この加熱により平面ブラックマトリックス（図４Ｂの１１８）を構成する樹脂の粘度が低くなるため、この樹脂の周辺部が崩れることによって、上面がラウンド状の曲面ブラックマトリックス１２０を得ることができる。このような曲面ブラックマトリックス１２０の上面は、平坦ではなく緩やかな曲線状のラウンド形状を有するために、後続工程で形成されるカラーフィルターの段差を減少させる。ラウンド形状の曲面ブラックマトリックス１２０も画素領域に対応する開口部を有する。
【００４３】
図４Ｄは、カラーフィルターの形成を示している。
図示したように、赤色、緑色、及び青色を含むカラー樹脂のうち、赤色のカラー樹脂を絶縁基板１１３全面に塗布した後、選択的に露光して、望む領域に赤色のカラーフィルター１１９ａを形成する。この赤色のカラーフィルター１１９ａが形成された絶縁基板１１３全面に、緑色のカラー樹脂を塗布した後、選択的に露光して、緑色のカラーフィルター１１９ｂを形成する。
【００４４】
そして、赤色、緑色のカラーフィルター１１９ａ、１１９ｂが形成された絶縁基板１１３全面に、青色のカラー樹脂を塗布した後、選択的に露光して、青色のカラーフィルター１１９ｃを形成して、カラーフィルター１１９を完成する。このとき、曲面ブラックマトリックス１２０の開口部を通じた絶縁基板１１３の直上部のカラーフィルター１１９の第２上面間には、段差１２７があるが、この段差１２７は、曲面ブラックマトリックス１２０のラウンド状の上面によって緩やかになり、縮小される。例えば、カラーフィルター１１９の段差１２７は、０.８μｍ以下である。
【００４５】
図４Ｅは、カラーフィルター１１９が形成された絶縁基板１１３上に、平坦化層の工程を省略して直ちに形成される共通電極１３０を示している。
【００４６】
ラウンド状の上面を有する曲面ブラックマトリックス１２０によってカラーフィルター１１９の段差が緩やかになったため、共通電極１３０は、平坦化のための追加的な層の介在なしにカラーフィルター１１９の直上部に形成される。
【００４７】
共通電極１３０は、絶縁基板１１３全面に、透過率の優れた酸化インジウム−酸化錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）で構成された透明導電性金属グループのうちから選択された１つを蒸着して形成する。
【００４８】
共通電極１３０には、共通電圧が流れて、画素電極と共に液晶を駆動する役割をする。
【００４９】
但し、ＩＰＳモードのように、画素電極と共通電極がアレイ基板に形成される場合には、カラーフィルターの上部に、共通電極を形成する必要がない。
【００５０】
このように、樹脂ブラックマトリックスを加熱すると、ラウンド状になるので、樹脂ブラックマトリックスの上部に積層されたカラーフィルターと画素領域内に積層されたカラーフィルターの表面との段差を０.８μｍ以下に縮めることができる。従って、平坦化層を省略して、直ちに、共通電極を形成することができる。
【００５１】
本発明は、上記実施例等に限らず、本発明の趣旨に反しない限度内で、多様に変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来技術の液晶表示装置用カラーフィルター基板の概略的な断面図である。
【図２Ａ】従来技術の液晶表示装置用カラーフィルター基板が形成される工程を示した断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く製造工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに続く製造工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｄに続く製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例における液晶表示装置用カラーフィルター基板の概略的な断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施例における液晶表示装置用カラーフィルター基板が形成される工程を示した断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く製造工程を示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｃに続く製造工程を示す断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｄに続く製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１３  絶縁基板
１１９ａ  赤色のカラーフィルター
１１９ｂ  緑色のカラーフィルター
１１９ｃ  青色のカラーフィルター
１２０  樹脂ブラックマトリックス
１２５  画素電極
１３０  共通電極
【図１】
2006085146.tif 000003
【図２Ａ】
2006085146.tif 000004
【図２Ｂ】
2006085146.tif 000005
【図２Ｃ】
2006085146.tif 000006
【図２Ｄ】
2006085146.tif 000007
【図２Ｅ】
2006085146.tif 000008
【図３】
2006085146.tif 000009
【図４Ａ】
2006085146.tif 000010
【図４Ｂ】
2006085146.tif 000011
【図４Ｃ】
2006085146.tif 000012
【図４Ｄ】
2006085146.tif 000013
【図４Ｅ】
2006085146.tif 000014