(57)【要約】      （修正有）【課題】使用される光マスクの数を効果的に減少するだけではなく、製造プロセスの複雑度および生産コストを大幅に低減することが可能なカラーフィルター構造を提供する。【解決手段】カラーフィルター構造は、基板と、基板表面の周辺区域に設けられた遮光層と、共通電極が形成されるように周辺区域以外の基板表面に設けられた複数の導電フィルターとを備えている。フィルターは、導電性材料で形成されているので、液晶表示器の共通電極として用いることができる。したがって、フィルター基板上に透明導電層を形成して共通電極を作成し図案パターンを定義する必要がない。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板の周辺区域に設けられた遮光層と、薄膜トランジスタ基板の画素区域に対応して共通電極を形成するように、前記周辺区域以外の基板表面に設けられた複数の導電フィルターとを備えたことを特徴とするカラーフィルター構造。
【請求項２】
前記導電フィルターは、少なくとも一つの赤色フィルターと、少なくとも一つの緑色フィルターと、少なくとも一つの青色フィルターとを含むことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター構造。
【請求項３】
前記導電フィルターは、導電性高分子材料を含むことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター構造。
【請求項４】
前記導電フィルターは、導電性微粒子を含むことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター構造。
【請求項５】
前記導電フィルター間に複数の遮光層が含まれており、これらの遮光層が前記基板の周辺区域以外の基板表面に位置されて、隣接する両導電フィルター間の光線干渉が回避されるようになっており、これら遮光層は、導電性材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター構造。
【請求項６】
前記導電フィルター間に複数の遮光層が含まれており、これらの遮光層が前記基板の周辺区域以外の基板表面に位置されて、隣接する両導電フィルター間の光線干渉が回避されるようになっており、前記導電フィルターは、互いに電気的に連結されていることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター構造。
【請求項７】
前記遮光層は、絶縁性材料で構成されており、前記導電フィルターは突出構造を含み、この突出構造は、前記周辺区域まで延びていて遮光層の上方を覆っており、且つ内部連接用の裏あて材として用いられることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルター（ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ）構造に関し、特に液晶表示器（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）のカラーフィルター構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示器のカラーフィルターは、画素駆動回路としての薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＦＴ）部品と共に、相互平行に対向配置されている両ガラス基板に形成されている。また、薄膜トランジスタ部品は、複数の微型エッチング工程によって下側ガラス基板（薄膜トランジスタ基板とも称す）の表面に形成されている。一方、カラーフィルターは、微型プロセス或いは印刷技術によって上側ガラス基板（フィルター基板とも称す）に形成されることで、液晶表示器の各画素が高輝度を有する構成となっている。そして、液晶表示器の製造プロセスでは、通常はフィルター基板に黒色マトリックスを形成し遮光層として用いることによって、隣接する両フィルター間の光線干渉を回避し、ＬＣＤのコントラストを向上させ、ＴＦＴ部品の光漏電流を防止すると共に、液晶表示器の表示の際に生じる斜光漏不良等の問題をも改善する。
【０００３】
次に、図１および図２を参照する。図１は、従来のフィルター基板の平面図であり、図２は、図１のフィルター基板のＡＡ‘線に沿って切断した断面図である。図１および図２に示すように、フィルター基板表面１０は予定区域１２と、該予定区域１２の周囲を囲む周辺区域１４とを有する。予定区域１２は、フィルター基板１０の中央に設けられ、薄膜トランジスタ基板の画素区域に対応している。また、予定区域１２内は、黒色マトリックスによって形成された遮光層１６ａおよび複数のカラーフィルター１８を含んでいる。これらカラーフィルターは、例えば赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、および青色フィルターＢなどであり、黒色マトリックス間に設けられている。これにより、光線が各色のフィルターを通過するとき、赤色、緑色、青色等の三原色の光が発生するので、カラーの映像が形成される。
【０００４】
周辺区域１４は、主として接着剤を塗布するために設けられている。このような接着剤塗布によって、液晶表示器のフィルター基板と薄膜トランジスタ基板が互いに接着されている。一般に言えば、周辺区域１４は、予定区域１２の外側を囲む遮光層１６ｂを含んでおり、これにより、光線が基板の周辺縁部を透過して映像を干渉することが回避される。また、フィルター基板１０は、フィルター１８の表面を覆う透明導電層２０を含んでおり、これは共通電極（ｃｏｍｍｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として用いられ、固定電圧（Ｖｃｏｍ）を提供している。この固定電圧は、薄膜トランジスタ基板の画素電極に印加される電圧との間に適切な電圧差を形成させており、各画素のグレイレベルを制御する。
【特許文献１】特開２０００−０８９２４０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８１７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
なお、従来方法でフィルター基板１０を製作するとき、少なくとも四つの光マスクを必要としており、それぞれ遮光層１６ａ，１６ｂ、赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、青色フィルターＢなどを定義している。また、透明導電層２０のパターンを定義するために、第五の光マスクを必要とする。或いは、遮光マスク（ｓｈａｄｏｗ  ｍａｓｋ）を利用して、透明導電層２０の製作および図案パターンの定義を同時に完成する。一方、使用される光マスクの数を減少するために、当業者間ではたいてい単一の光マスクの使用率を向上させるとともに図案パターンをも定義できる他の方法を探っている。或いは、フィルター基板の全面に透明導電層を形成する方向（透明導電層の図案パターンを定義する必要がない）で研究開発を進め、製造プロセスの複雑度および生産コストを低減しようとしている。例えば、一つの光マスクを共用することで、赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、および青色フィルターＢ等の図案パターンを定義する。これによって、単一の光マスクの使用率を向上すると共に、生産コストを下げることが可能となる。確かに、この方法を使用することによって、使用される光マスクの数を減少することができるが、依然として三回にわたる黄光製造プロセスを利用して、赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、および青色フィルターＢ等の図案パターンを定義することが必要である。結局、製造プロセスの複雑度を低減する効果が著しくない。
【０００６】
また、金属材料の代わりに感光性樹脂材料を利用して遮光層１６ａ，１６ｂを形成することも提案されている。感光性樹脂材料は、露光処理および現像処理によって遮光層１６ａ，１６ｂの図案パターンとなるので、金属材料の図案パターンを定義するためのエッチング処理を省略することができる。そして、感光性樹脂材料を利用してカラーフィルターを製作し、露光強度を制御することによって、赤色フィルターＲと緑色フィルターＧと青色フィルターＢとを互いに重畳した特殊図案パターンを形成する。そうすると、互いに隣接する両フィルターの重畳区域を遮光層として用いることができるので、製造プロセスを簡略化することが可能となった。しかし、感光性樹脂を用いて遮光層を形成するにしてもカラーフィルターを形成するにしても、いずれも対応の光マスクを利用して露光位置を精密に定義することが必要であるので、使用される光マスクの数を減少することが簡単には実現できない。
【０００７】
そこで、使用される光マスクの数をどう効果的に減らすのか、製造プロセスの複雑度および生産コストをどう低減するのか、確かに液晶表示器の生産業界で早急に解決すべき課題となっている。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、上述した問題を解決するように液晶表示器のカラーフィルター構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好ましい実施例に係るカラーフィルター構造は、基板と、基板表面の周辺区域に設けられた遮光層と、共通電極が形成されるように周辺区域以外の基板表面に設けられた複数の導電フィルターとを備えている。
【００１０】
本発明のフィルターは、導電性材料で形成されているので、液晶表示器の共通電極として用いることができる。したがって、本発明では、フィルター基板上に透明導電層を形成して共通電極を作成し図案パターンを定義する必要がない。これにより、使用される光マスクの数を効果的に減少するだけではなく、製造プロセスの複雑度および生産コストを大幅に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図３および図４を参照する。図３は、本発明のフィルター基板の平面図であり、図４は、図３のフィルター基板のＢＢ‘線に沿って切断した断面図である。図３および図４に示すように、フィルター基板表面３０は予定区域３２と、該予定区域３２の周囲を囲む周辺区域３４とを有する。予定区域３２は、フィルター基板３０の中央に設けられ、薄膜トランジスタ基板の画素区域に対応している。また、予定区域３２内は、導電性材料によって形成された複数のカラーフィルター３６を含んでいる。これらカラーフィルターは、例えば赤色フィルターＲ、緑色フィルターＧ、および青色フィルターＢなどである。このように、光線がこれらのフィルターを透過し、赤色、緑色および青色等の三原色を発生するので、カラー映像が形成される。また、予定区域３２内のフィルター３６は、相互隣接し或いは相互重畳しているので、導電性材料層を連接形成することが可能となり、従来の透明導電材料例えば酸化インジウム錫（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ，ＩＴＯ）の代わりに、液晶表示器の共通電極として使用することができる。
【実施例１】
【００１２】
本発明の好ましい実施例として、各フィルター３６に同じ種類の導電性材料を添加することによって、隣接する各フィルター３６に同じ電位を持たせることが可能である。例えば、フィルター３６に導電性高分子材料を混入し、導電性を持たせる。例えば、米国特許６，０８３，６３５によって開示されたｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ／ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ  ｓｕｌｆｏｎａｔｅ（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ，ＢＡＹＴＲＯＮ  Ｐ，ＢＡＹＥＲ  ＡＧ）のような、可視光線区域で透過性の高い導電性材料を添加物として添加することが可能である。これを添加したフィルターの表面インピーダンスは３００Ω／□未満であり、５０μ未満の膜厚に対する可視光線の透過率が８５％を超えている。従って、酸化インジウム錫などの透明導電性材料の代わりにこのような材料を液晶表示器の共通電極として用いるのが適切である。また、フィルター３６に、フィルター３６の光学特性に影響が小さい他の導電性添加物、例えば金属微粒子などを添加することで、導電性を持たせる。
【００１３】
周辺区域３４は、主として接着剤を塗布するために設けられている。このような接着剤塗布によって、液晶表示器のフィルター基板と薄膜トランジスタ基板が互いに接着されている。また、周辺区域３４は、予定区域３２の外側を囲む遮光層３８を含んでおり、これにより、光線が基板の周辺縁部を透過して映像を干渉することが回避される。本発明の好ましい実施例では、遮光層３８を導電性材料例えばクロム金属または他の合金金属で構成することが可能であるが、感光性樹脂材料等の絶縁材料で形成することも可能である。そして、本発明では、フィルター３６の図案パターンを更に制御することができ、これによりフィルター３６は突出部を含むようになり、これが周辺区域３４まで延びていて遮光層３８の上方を覆う構成となり、内部連接裏あて４０として用いられる。このように、接触プラグ（ｃｏｎｔａｃｔ  ｐｌｕｇ）は、内部連接裏あて４０の上方に製作することができ、共通電極３６を他の導電性材料層に電気的に接続することが可能となる。
【実施例２】
【００１４】
次に、図５を参照する。図５は、本発明の第二実施例に係るフィルター基板の断面を示す図である。本実施例では、周辺区域３４は遮光層３８ｂを含み、予定区域３２の内部に、黒色マトリックスによって形成された遮光層３８ａが含まれており、隣接する両フィルター３６の間に設けられている。これにより、隣接する両フィルター３６間の光線干渉が効果的に回避される。遮光層３８ａは、導電性材料で形成される必要があり、各遮光層３８ａの両側におけるフィルター３６は、部分的に遮光層３８ａの上方を覆っている。これにより、フィルター基板３０における各フィルター３６は、遮光層３８ａと連結して導体性材料層を形成し、共通電極として用いられる。なお、周辺区域３４内に設けられた遮光層３８ｂは、導電性材料或いは絶縁材料で形成することができる。
【実施例３】
【００１５】
次に、図６を参照する。図６は、本発明の第三実施例に係るフィルター基板の断面を示す図である。本実施例では、周辺区域３４は遮光層３８ｂを含み、予定区域３２の内部に、黒色マトリックスによって形成された遮光層３８ａが含まれており、隣接する両フィルター３６間に設けられている。これにより、隣接する両フィルター３６間の光線干渉が効果的に回避される。遮光層３８ａは、絶縁性材料で形成されており、各遮光層３８ａの両側におけるフィルター３６は互いに隣接すると共に、部分的に遮光層３８ａの上方を覆っている。これにより、フィルター基板３０における各フィルター３６は、互いに連結して導体性材料層を形成し、共通電極として用いられる。なお、周辺区域３４内に設けられた遮光層３８ｂは、導電性材料或いは絶縁材料で形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
従来のカラーフィルター構造に比較して、本発明のフィルターは、導電性材料で形成されているので、液晶表示器の共通電極として用いることができる。したがって、本発明では、フィルター基板上に透明導電層を形成して共通電極を作成し図案パターンを定義する必要がない。これにより、使用される光マスクの数を効果的に減少するだけではなく、製造プロセスの複雑度および生産コストを大幅に低減することができる。
【００１７】
以上に説明したのは、本発明に係る好ましい実施例だけであって、本発明の特許請求の範囲に基づいて行われる均等変化および修飾は、本発明の特許が及ぶ範囲内に属している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術に係るフィルター基板の平面図である。
【図２】従来技術に係るフィルター基板の断面図である。
【図３】本発明のフィルター基板の平面図である。
【図４】本発明の第一実施例に係るフィルター基板を示す断面図である。
【図５】本発明の第二実施例に係るフィルター基板を示す断面図である。
【図６】本発明の第三実施例に係るフィルター基板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０    フィルター基板
１２    予定区域
１４    周辺区域
１６ａ  遮光膜
１６ｂ  遮光膜
１８    フィルター
２０    透明導電層
３０    フィルター基板
３２    予定区域
３４    周辺区域
３６    フィルター
３８    遮光膜
３８ａ  遮光膜
３８ｂ  遮光層
４０    内部連接裏あて
【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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