(57)【要約】【課題】  カラーフィルタ部分の欠陥修正を容易に実現できるとともに、製造過程で複数回の検査工程を必要とせず、欠陥修正後に液晶表示装置に用いても表示が不良とならないカラーフィルタ基板の実現を課題とする。【解決手段】  格子状または縞状のブラックマトリクスパターン３が形成されたガラス基板１と、このガラス基板１上に形成された下層ＩＴＯ膜２と、この下層ＩＴＯ膜２の上のブラックマトリクスパターン３の開口部に設けられた複数色の色層４、５、６と、これらの色層４、５、６の上に設けられた上層ＩＴＯ膜７とを有し、下層ＩＴＯ膜２と上層ＩＴＯ膜７とが電気的に接続されて共通電極を構成していることを特徴とする【選択図】  図３
2008026752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部内に格子状または縞状のブラックマトリクスパターンが形成された透明基板と、
この透明基板上に形成された下層透明電極と、
前記下層透明電極の上の前記ブラックマトリクスパターンの開口部に設けられた複数色の色層と、
前記色層の上に設けられた上層透明電極とを備え、
前記下層透明電極と前記上層透明電極とを電気的に接続したことを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項２】
請求項１に記載のカラーフィルタ基板において、
前記下層透明電極と前記上層透明電極との電気的接続が前記ブラックマトリクスパターンの上で行われることを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項３】
請求項１に記載のカラーフィルタ基板において、
前記下層透明電極と前記上層透明電極との電気的接続が前記表示部の周辺部で行われることを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項４】
カラーフィルタ基板と、このカラーフィルタ基板に対向して配された薄膜トランジスタアレイ基板と、この両基板の間に密封された液晶層とを有するカラー液晶表示装置において、
前記カラーフィルタ基板として請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカラーフィルタ基板を用いることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項５】
格子状または縞状のブラックマトリクスパターンが形成された透明基板上に、下層透明電極と、複数色の色層と、上層透明電極とがこの順に形成され、前記下層透明電極と前記上層透明電極とが電気的に接続されたカラーフィルタ基板の前記色層に生じる欠陥部分を修正するカラーフィルタ基板の修正方法であって、
前記カラーフィルタ基板の前記色層部分を検査する欠陥検査工程と、
この欠陥検査工程で検出された前記色層の欠陥部分の前記上層透明電極と前記色層とを前記下層透明電極を残して除去する除去工程と
を備えることを特徴とするカラーフィルタ基板の修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタ基板、カラーフィルタ基板の修正方法およびカラー液晶表示装置に関し、ことに表示部に異物が含まれることに起因するに欠陥を容易に修復することができるカラーフィルタ基板、そのようなカラーフィルタ基板の修正方法及びそのようなカラーフィルタ基板を用いたカラー液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に従来の液晶表示装置用のカラーフィルタ基板６０の断面図を示す。
従来、液晶表示装置用のカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の顔料を含有する感光性着色樹脂をブラックマトリクス（以下ＢＭであらわす）６３が形成された透明基板６１上に塗布して色層６４〜６６を形成し、その上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ）膜６７からなる透明電極を設け、フォトリソグラフィー技術で微細なカラーフィルタを格子状に形成する方法により製造されている。
しかしながら、このような方法で透明基板６１上にカラーフィルタを形成する場合、一部の画素の色層に、異物が混入するという問題があった。このような異物はクリーンルーム内に浮遊しているパーティクルや、高分子材料、金属等の製造装置から発塵するものが主な要因になっている。そして、これらの異物は液晶表示装置を形成する際のギャップムラの原因になったり、対向基板との電気的な短絡の原因になったり、異物周辺の画素の表示を妨げる要因となったりし、その結果、液晶表示装置の表示品位の低下を招くことになる。
【０００３】
このような、カラーフィルタ製造工程中に混入する異物などによって生じる突起状の欠陥を修正する方法として、例えば、突起部を機械的に研磨し平坦化する方法（特許文献１参照）と、欠陥部にレーザーを照射し異物および色層を除去した後、ディスペンサーや熱転写フィルムを使用し、修正箇所に色加工を施す方法（特許文献２又は特許文献３参照）などがある。
また、ＩＴＯ膜を２層配置するような構造のカラーフィルタは、電着法を用いたカラーフィルタ構造として、電着用電極と駆動用電極とを設けた例が特許文献４に示されている。そのカラーフィルタ基板７０の断面図を図１０に示す。この例では、ガラス基板７１上に電着用電極としてのＩＴＯ膜７２と、ＢＭ７３、色層７４〜７６の上に液晶駆動用の透明電極としてのＩＴＯ膜７７が設けられたものである。
ただ、この例での下層のＩＴＯ膜（電着用電極）７２は、ＢＭ７３や色層７４〜７６を電着法により形成するために用いるものであり、上層のＩＴＯ膜（液晶駆動用電極層）７７とは電気的な接続が取れているものではない。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３３２０５公報
【特許文献２】特開２００４−５３９７１公報
【特許文献３】特開平１０−２０１１５公報
【特許文献４】特開平８−２０１６２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１乃至３に示すカラーフィルタの修正方法は、いずれも最表面のＩＴＯ膜（液晶駆動用電極層）を加工する前に実施する必要がある。このため、後述するように、検査工程は、この修正を行うための検査と、ＩＴＯ膜を加工した後のカラーフィルタ完成品に対する検査と、２回行う必要があり、これが、コスト高の原因となってしまう。また、完全に欠陥を修正できない場合や、修正が複雑となり長時間を要する場合があり、更には前記最表面ＩＴＯ膜の加工工程で発生する異物不良等に対しては修正が不可能であるという欠点を有している。
【０００６】
また、上記いずれの修正方法の場合でも、最表面のＩＴＯ膜を形成後に欠陥修正を実施するものとすると、この修正でＩＴＯ膜まで除去されてしまい、液晶表示装置を形成したとき、その修正部に共通電圧が印加されなくなってしまうため、たとえ修正を施したとしても、表示状態は不良となってしまうという問題がある。
従って、図１１の従来のカラーフィルタ基板の製造フローチャートに示すように、最表面のＩＴＯ膜を加工する前に検査、および修正を実施する必要がある。そうして、修正後にＩＴＯ膜の加工を行うことになるが、その工程でも欠陥は発生する可能性があるため、再度、最終的なカラーフィルタ完成品での検査が必要となる。
【０００７】
図９と図１１に沿って、従来のカラーフィルタの製造工程を簡単に説明する。
まず、ステップＳ２０１でガラス基板５１上にＢＭ５３を形成した後、ステップＳ２０２でそれぞれの色層５４〜５６を形成するＲＧＢ加工を行う。
その後、ステップＳ２０３でここまでの加工結果を検査する途中検査を行う。ここで欠陥が発見されれば、ステップＳ２０４でその部分の修正を行い、修正後、あるいは欠陥がなかった場合は、ステップＳ２０５でＩＴＯ膜５７を形成するＩＴＯ加工を行う。
ＩＴＯ加工の後、ステップＳ２０６で最終検査を行って、ステップＳ２０７で良品を完成品としている。
従って、この製造工程によると、ステップＳ２０３での途中検査と、ステップＳ２０６での最終検査と２回の検査が必要となる。
【０００８】
また、突起部を研磨する修正方法では、異物が色層の中程に存在する場合、突起部分の修正は可能であるが、（色層の端部にある場合など）除去が不可能な異物は、結局不良となってしまう。このような場合でも、欠陥部をレーザーで除去後、修正箇所に色加工をする修正方法があるが、異物がＲ、Ｇ、Ｂの３画素におよぶ場合など、３色の色加工を行う必要があり、修正作業の負担が大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は、これらの問題を解決して、カラーフィルタ部分の欠陥修正を容易に実現するとともに、歩留まりの向上を図ったカラーフィルタ基板と、カラーフィルタ基板の修正方法及びそのカラーフィルタ基板を用いたカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明のカラーフィルタ基板は、表示部内に格子状または縞状のブラックマトリクスパターンが形成された透明基板と、この透明基板上に形成された下層透明電極と、前記下層透明電極の上の前記ブラックマトリクスパターンの開口部に設けられた複数色の色層と、前記色層の上に設けられた上層透明電極とを備え、前記下層透明電極と前記上層透明電極とを電気的に接続したことを特徴とする（請求項１乃至３）。
これにより、欠陥修正が容易で、その製造過程で複数の検査工程を必要とせず、欠陥修正のために上層透明電極を加工したとしても、その修正部に共通電圧が印加することができるため、カラー液晶表示装置に用いるのに適したカラーフィルタ基板を提供することができる。
【００１１】
ここで、前記下層透明電極と前記上層透明電極との電気的接続が前記ブラックマトリクスパターンの上で行われることを特徴とする（請求項２）。
また、前記下層透明電極と前記上層透明電極との電気的接続が前記表示部の周辺部で行われることを特徴とする（請求項３）。
これらにより、カラー液晶表示装置用のカラーフィルタとしての光の透過機能、選択機能を保持したままで、欠陥修正が可能なカラーフィルタ基板を提供することができる。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明のカラー液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と、このカラーフィルタ基板に対向して配された薄膜トランジスタアレイ基板と、この両基板の間に密封された液晶層とを有するカラー液晶表示装置において、前記カラーフィルタ基板として本発明のカラーフィルタ基板を用いることを特徴とする（請求項４）。
このように、欠陥修正が容易で、その製造過程で複数の検査工程を必要としないカラーフィルタ基板をカラー液晶表示装置に用いることで、カラー液晶表示装置を廉価に提供することができる。
【００１３】
また、本発明の製造工程は、格子状または縞状のブラックマトリクスパターンが形成された透明基板上に、下層透明電極と、複数色の色層と、上層透明電極とがこの順に形成され、前記下層透明電極と前記上層透明電極とが電気的に接続されたカラーフィルタ基板の前記色層に生じる欠陥部分を修正するカラーフィルタ基板の修正方法であって、前記カラーフィルタ基板の前記色層部分を検査する欠陥検査工程と、この欠陥検査工程で検出された前記色層の欠陥部分の前記上層透明電極と前記色層とを前記下層透明電極を残して除去する除去工程とを備えることを特徴とする（請求項５）。
これにより、その製造過程で複数の検査工程を必要とせず、容易に欠陥修正を実現することが可能なカラーフィルタ基板の修正方法を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は以上のように構成したので、異物の混入などに起因する欠陥の修正が容易であり、かつ、修正後の再加工を不要としたので、製造過程で複数回の検査は不要となり、全体的に修正工程の簡素化が可能になり、同時に、修正したものをカラー液晶表示装置に用いても表示不良とならないカラーフィルタ基板、そのようなカラーフィルタ基板の修正方法及びそのようなカラーフィルタ基板を用いたカラー液晶表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２に、本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施の形態の平面図、図３に図１及び図２のＡ−Ａ´での断面図を示す。また、図５に、この第１の実施の形態の製造工程のフローチャートを示す。
図１乃至図３と図５を用いて、本第１の実施の形態の製造工程と構成とを説明する。
本第１の実施の形態のカラーフィルタ基板１０では、図５のステップＳ１０１のＢＭ（ブラックマトリクス）加工で、透明基板としてのガラス基板１上にブラックマトリクス（ＢＭ）パターン３を加工した後、ステップＳ１０２のＩＴＯ加工で下層透明電極となる下層ＩＴＯ膜２を形成する。
その後、ステップＳ１０３のＲＧＢ加工で、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色層４、５、６を、図１のように縞状、または、図２のように各画素毎に格子状にパターニングする。そうして、その後、ステップＳ１０４のＩＴＯ加工で上層透明電極となる上層ＩＴＯ膜７を形成する。このＩＴＯ加工工程で、下層ＩＴＯ膜２と上層ＩＴＯ膜７との電気的な接続がＢＭパターン３上で行われる。
本第１の実施形態では、下層ＩＴＯ膜２と上層ＩＴＯ膜７とは色層４、５、６の無いＢＭパターン３上で電気的に接続されていて、これらのＩＴＯ膜２、７がカラー液晶表示装置を形成する場合の共通電極を構成している。
【００１７】
ここで、カラー液晶表示装置とカラーフィルタ基板の関係について簡単に説明する。
図６は、一般的なカラー液晶表示装置の構成を示す説明図である。
図示したように、カラー液晶表示装置２０は、上部基板であるカラーフィルタ基板１０と、下部基板である薄膜トランジスタ基板１２と、基板間に充填された液晶１４とで構成されている。
薄膜トランジスタ基板１２には、スイッチング素子である薄膜トランジスタ１５がマトリックス状に配置されており、このような多数の薄膜トランジスタ１５に交差して薄膜トランジスタ１５を選択してスイッチングする縦横の配線が形成されている。
【００１８】
薄膜トランジスタ１５がオンされると、対応する表示部画素領域１６上の透明な画素電極１７と、カラーフィルタ基板１０の共通電極との間に電圧が印加され、カラーフィルタ基板１０の各色層Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの画素に対応する部分の液晶１４の光透過率が制御されて、これによって、カラー画像が得られるように構成されている。
従って、カラーフィルタ基板１０はカラー液晶表示装置２０にとって必須のものであり、カラー液晶表示装置２０の表示品位そのものを左右する重要な部材である。
【００１９】
ところで、先にも述べたように、カラーフィルタの一部の画素の色層に、異物が混入することがある。このように異物が混入すると、カラー液晶パネルを形成する際に、ギャップムラの原因になったり、対向基板との電気的な短絡の原因になったり、その画素の発光動作を妨害する原因になり、その結果、カラー液晶表示装置の表示品位の低下をもたらすことになる。
【００２０】
図１、図２および図３では、緑（Ｇ）色層５を形成中に異物１００が混入し、数μｍの高さの突起不良となっている状態を示している。
このような欠陥は、バックライトを当てたカラーフィルタ基板１０を顕微鏡で目視するなどのステップＳ１０５で表した表示検査（欠陥検査工程）で検出することができる。
欠陥がなかった場合はこれで完成する（ステップＳ１０７）が、欠陥があった場合は、ステップＳ１０６で修正する。
【００２１】
図４には、ステップＳ１０６で、上記した異物１００を部分的な研磨などにより除去して修正した後のカラーフィルタ基板１０の断面図を示す。修正部分では、異物１００とともに上層ＩＴＯ膜７と、色層５とを除去し、下層ＩＴＯ膜２が最表面となるように加工を施す（除去工程）。これにより、カラーフィルタ基板１０を修正して完成させる。
その後、このようにして出来たカラーフィルタ基板１０を用いて、薄膜トランジスタ基板と貼り合せ、液晶を注入、封止し、バックライトや信号基板等を組み合わせカラー液晶表示装置を完成する。
【００２２】
本第１の実施の形態では、図５の製造フローチャートに示すように、検査工程はカラーフィルタ基板１０が完成した後に１回のみでよく、必要に応じて検出された欠陥部に上述したような方法で修正を施すことでほぼ完全な修復が可能になる。
修正は欠陥部の異物１００と上層ＩＴＯ膜７、色層５を除去するのみであり、複数画素におよぶ欠陥がある場合でも容易に修正が可能である。また色層の加工時に発生する異物等の欠陥のほかに、上層ＩＴＯ加工時の欠陥をも、同様に修正することが可能であり、カラーフィルタ基板の歩留を向上することができる。
これにより、欠陥修理が容易で、廉価で良質なカラーフィルタ基板を製造することができる。
【００２３】
電圧がオフ状態のときに分子配向を９０度ねじらせてあるようなＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ
Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置の場合、カラーフィルタ基板１０側のＩＴＯ膜には共通電圧が印加される。
図４のように修正したカラーフィルタ基板１０を使用した場合、正常部では上層ＩＴＯ膜７により、修正部では上層ＩＴＯ膜７と電気的に接触している下層ＩＴＯ膜２により共通電圧を液晶に印加することができる。
これによって、カラー液晶表示装置で黒を表示した状態では、液晶の動きにより光が遮断されるため、修正部と正常部とで、表示上の差は発生しない。また、白を表示した状態では、修正部では色層がないため、バックライトの白色光が直接透過されることになるが、一般的に修正部が微細なため、正常部との差を視認されることは無いと言ってよい。
【００２４】
また、赤、緑、青画面などの単色画面においては、表示される画面に修正部がある場合、例えば、赤画面のとき、赤画素に修正部がある場合は、その部分ではバックライトの白色光が透過されるが、正常部と混色されてしまうため、視認性は極めて低く、不良とはならない。単色で表示される以外の色画素に修正部がある場合、例えば、赤画面のとき緑画素に修正部がある場合でも、修正部は黒表示のときと同様に正常部との差は発生しない。すなわち、２画素以上の異なる色画素にわたる欠陥がある場合でも、同様の方法により修正が可能で、その結果、表示品質が著しく損なわれることはない。
従って、上述した修正方法によって、製造過程で複数の検査工程を必要とせずにカラーフィルタ基板の欠陥修正を容易に実現することができ、欠陥修正後のカラーフィルタ基板を液晶表示装置に用いても表示が不良となることはない。
【００２５】
本発明のカラーフィルタ基板の第２の実施形態の平面略図を図７（Ａ）に、図７（Ａ）のＢ−Ｂ´出の断面図を図７（Ｂ）に示す。
図２に示す第１の実施形態では、上層ＩＴＯ膜と下層ＩＴＯ膜との接続を表示部のＢＭ上で行っているが、本第２の実施形態では、図７（Ｂ）に示すように、画素領域である表示部３１で上層ＩＴＯ膜２７と下層ＩＴＯ膜２２と接続するのではなく、その周辺部３２の接合部２８で接続する構造にしている。
この方法によると、ＢＭ２３を細く、狭くして、色層２４〜２６同士を極力近づけたい場合や、確実な接続を得たい場合などに有効である。
【００２６】
本発明のカラーフィルタ基板の第３の実施形態の断面図を図８に示す。
平坦化を目的としてオーバーコート層４８を色層４４〜４６の上に形成する場合がある。本第３の実施形態は、このような場合に、上層ＩＴＯ膜４７と下層ＩＴＯ膜４２との接続を周辺部５２で行うための例である。
オーバーコート層４８の材料として、光硬化タイプ樹脂か熱硬化タイプ樹脂を用いるのが一般的であるが、光効果タイプを使用することで、特定の位置に接続用のスルーホールを形成することが容易になる。
図８は、周辺部５２のオーバーコート層４８にスルーホール部４９を形成し、このスルーホール部４９によって上層ＩＴＯ膜４７と下層ＩＴＯ膜４２とを接続した例を示す。図８のような構造とすることで、オーバーコート層４８のあるカラーフィルタ基板においても、上層ＩＴＯ膜４７と下層ＩＴＯ膜４２との電気的な接続が容易に取れ、上述した他の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、図８では周辺部５２にスルーホール部４９を形成したが、表示部５１内のＢＭ４３部分などにスルーホールを設けた場合でも同様な効果を得ることができる。
【００２７】
以上、本発明のカラーフィルタ基板及びカラーフィルタ基板の修正方法について説明したが、このようなカラーフィルタ基板を用いたカラー液晶表示装置も本発明の対象にするものである。
カラー液晶表示装置は、低価格化、大画面化、無欠陥化が進んでいる。本発明のカラーフィルタ基板は、以上に述べたように修正が容易であり、検査工程が少なく、製造コストを廉価にできるので、本発明のカラーフィルタ基板を用いることで、これらの要求に対応したカラー液晶表示装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、以上のように構成したので、カラー液晶表示装置が用いられる産業の広範な分野で広く用いられる可能性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施の形態の一部平面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施の形態の一部平面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタ基板の第１の実施の形態の断面図である。
【図４】図１〜図３に示す第１の実施の形態の修正後の断面図である。
【図５】図１〜図３に示す第１の実施の形態の製造工程のフローチャートである。
【図６】一般的なカラー液晶表示装置の構成を示す説明図である。
【図７】本発明のカラーフィルタ基板の第２の実施形態の断面図である。
【図８】本発明のカラーフィルタ基板の第３の実施形態の断面図である。
【図９】従来のカラーフィルタ基板の断面図である。
【図１０】電着用電極を有する従来のカラーフィルタ基板の断面図である。
【図１１】図９に示す従来のカラーフィルタ基板の製造工程のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１、２１、４１、６１、７１  ガラス基板（透明基板）
２、２２、４２、７２  下層ＩＴＯ膜（下層透明電極）
３、２３、４３、６３、７３  ブラックマトリクスパターン（ＢＭ）
４、２４、４４、６４、７４  色層（Ｒ：赤）
５、２５、４５、６５、７５  色層（Ｇ：緑）
６、２６、４６、６６、７６  色層（Ｂ：青）
７、２７、４７、７７  上層ＩＴＯ膜（上層透明電極）
１０、３０、５０、６０、７０  カラーフィルタ基板
１２  薄膜トランジスタ基板
１４  液晶
１５  薄膜トランジスタ
１６  表示部画素領域
１７  透明画素電極
２０  カラー液晶表示装置
２８  接合部
３１、５１  表示部
３２、５２  周辺部
４８  オーバーコート層
４９  スルーホール部
６７  ＩＴＯ膜（透明電極）
１００  異物
【図１】
2008026752.tif 000003
【図２】
2008026752.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008026752.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008026752.tif 000011
【図１０】
2008026752.tif 000012
【図１１】
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