(57)【要約】【課題】ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックス及び着色画素が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタで、カラーフィルタの開口部領域の表面平滑性に優れた液晶表示装置用カラーフィルタ及び製造方法を提供すること。【解決手段】ガラス基板１０上に、樹脂ブラックマトリックス１１の端部に周縁部が重なる状態で着色画素１２が形成され、端部上に着色画素との重なりにより生じる、高さの高い突起１３を有する液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、樹脂ブラックマトリックスの開口部１６上方の着色画素上に透明樹脂層１４が選択的に形成されていること。【選択図】図１
2005031563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に、樹脂ブラックマトリックス、樹脂ブラックマトリックスの端部に周縁部が重なる状態で着色画素が順次形成され、該端部上に着色画素との重なりにより生じる、高さの高い突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該樹脂ブラックマトリックスの開口部上方の着色画素上に透明樹脂層が選択的に形成されていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項２】
前記透明樹脂層の表面平滑性が、０±０．２μｍであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項３】
ガラス基板上に、樹脂ブラックマトリックス、着色画素が順次形成された液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックスを形成し、
２）該樹脂ブラックマトリックスの端部に、その周縁部が重なる状態で着色画素を形成し、
３）該樹脂ブラックマトリックスの開口部上方の着色画素上に、透明な感光性樹脂を用いて透明樹脂層を選択的に形成し、
透明樹脂層の表面平滑性に優れたカラーフィルタを製造することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【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に関するものであり、特に、樹脂ブラックマトリックス、着色画素が形成された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、開口部領域の表面平滑性に優れた液晶表示装置用カラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３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平面図である。また、図４は、図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【０００３】
図３、及び図４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（３０）上にブラックマトリックス（３１）、着色画素（３２）が形成されたものである。
【０００４】
図３、及び図４はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素（３２）は９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１４インチの画面に数百μｍ程度の着色画素が多数個配列されている。
【０００５】
ブラックマトリックス（３１）は、遮光性を有し、開口部をマトリックス状に配置したものであり、着色画素（３２）は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものである。
【０００６】
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、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。
【０００７】
このブラックマトリックス（３１）は、ガラス基板（３０）上にブラックマトリックスの材料としてのクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯX ）などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチングレジストパターンの剥膜を行い、Ｃｒ、ＣｒＯX などの金属薄膜からなるブラックマトリックス（３１）に形成されたものである。
【０００８】
また、着色画素（３２）の形成は、このブラックマトリックス（３１）が形成されたガラス基板（３０）上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型の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、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
【０００９】
また、図５は、図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図であるが、ブラックマトリックスの材料として樹脂を用いた例を示すものである。
【００１０】
このカラーフィルタは、図４に示すカラーフィルタと同様に、ガラス基板（３０）上にブラックマトリックス（５１）、着色画素（５２）が形成されたものである。
【００１１】
このブラックマトリックス（５１）は、ガラス基板（３０）上に、例えば、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成されたものであり、樹脂を用いて形成されたブラックマトリックスを樹脂ブラックマトリックス（５１）と称している。
【００１２】
樹脂ブラックマトリックスは、例えば、テレビなどのように、高輝度なバックライトを用いた際に、クロムなどの金属をブラックマトリックスとして用いたときに起こる液晶表示装置での内部反射を抑制するために、低反射の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合、或いは、例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）方式に用いたときに起こる液晶表示装置での電界の乱れを抑制するために、高絶縁性の樹脂ブラックマトリックスが要望される場合などに採用されていた。しかし、ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスから、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
【００１３】
カラーフィルタを大量に製造する際には、一基の液晶表示装置に対応したカラーフィルタを大サイズのガラス基板に面付けした状態で製造する。例えば、対角１４インチのカラーフィルタを５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けし、或いは、対角１７インチのカラーフィルタを６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度の大サイズのガラス基板に４面付けして製造する。
【００１４】
カラーフィルタを面付けして大量に製造する際の、大サイズのガラス基板が、例えば、４５０ｍｍ×５５０ｍｍ程度から５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度、６５０ｍｍ×８５０ｍｍ程度へと大サイズ化するに伴い、ブラックマトリックスの材料としてクロムなどの金属を用い真空装置で薄膜を成膜するブラックマトリックスよりも、黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によって形成する樹脂ブラックマトリックスの方が価格的に有利なものとなり、次第に樹脂ブラックマトリックスへと移行が進んでいる。
【００１５】
この移行は、大サイズのガラス基板が今後、９００ｍｍ×１１００ｍｍ程度へと更に大サイズ化するに伴い著しくなるものと思われる。
【００１６】
また、環境に配慮してクロムなどの金属を用いることを回避する傾向もある。
【００１７】
樹脂ブラックマトリックスは、クロムなどの金属を用いたブラックマトリックスのように、膜厚１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の薄膜では高濃度を得ることはできず、例えば、１．２μｍ〜１．５μｍ程度の厚さにして必要な高濃度を得るようにしている。
【００１８】
樹脂ブラックマトリックスの膜厚が、例えば、１．０μｍ程度と厚くなると、図５に示すように、樹脂ブラックマトリックス（５１）上にその周縁部を重ねて形成された着色画素（５２）は、周縁部が樹脂ブラックマトリックス（５１）上にて突起（５３）となる。
【００１９】
この突起（５３）は、カラーフィルタの表面を凹凸のあるものとし、平坦性を悪化させる。このような突起（５３）のある、表面の平坦性が悪化したカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、突起の影響によって液晶分子の配向が乱され、表示ムラなど表示品質を低下させることになる。
【００２０】
例えば、図５において、厚さ１．３μｍ程度の樹脂ブラックマトリックス（５１）上に、厚さ１．２μｍ〜１．５μｍ程度の着色画素（５２）を形成した際には、突起（５３）の高さ（Ａ）は０．５μｍ〜１．０μｍ程度のものとなる。
【００２１】
図６は、このようなカラーフィルタ上にオーバーコート層（５４）を形成したものである。オーバーコート層（５４）は、着色画素（５２）表面の平坦性を向上させ、また、耐湿性、耐薬品性などを補い、更には着色画素（５２）からの溶出物の防止などをするために設けられるものである。
【００２２】
例えば、図５において、厚さ１．２μｍ程度の樹脂ブラックマトリックス（５１）上に、厚さ１．０μｍ程度の着色画素（５２）を形成した際には、突起（５３）の高さ（凹凸の高さの差、段差（Ａ））は０．８μｍ程度のものとなるが、このような段差（Ａ）を有するカラーフィルタ上に、熱流動性のある樹脂を用いて厚さ１．０μｍ程度のオーバーコート層を設けると、塗布後のベーキングによって流動し表面の平坦性は向上したものとなる。
【００２３】
しかし、オーバーコート層の表面の平坦性を完全に平坦にすることはできず、オーバーコート層の表面には０．２μｍ〜０．３μｍ程度の、図６に示す段差（Ｂ）が残る。    
【００２４】
この０．２μｍ〜０．３μｍ程度の平坦性は、高い表示品質が要求される液晶表示装置用としては不十分なものである。
【特許文献１】特開平０７−２８７１１２号公報
【特許文献２】特開平０６−２９４７２３号公報
【特許文献３】特開２００２−２２８８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックス、及び着色画素が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタであって、カラーフィルタの開口部領域の表面平滑性に優れた液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とするものである。
【００２６】
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法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】
【００２７】
本発明は、ガラス基板上に、樹脂ブラックマトリックス、樹脂ブラックマトリックスの端部に周縁部が重なる状態で着色画素が順次形成され、該端部上に着色画素との重なりにより生じる、高さの高い突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、該樹脂ブラックマトリックスの開口部上方の着色画素上に透明樹脂層が選択的に形成されていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００２８】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記透明樹脂層の表面平滑性が、０±０．２μｍであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００２９】
また、本発明は、ガラス基板上に、樹脂ブラックマトリックス、着色画素が順次形成された液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックスを形成し、
２）該樹脂ブラックマトリックスの端部に、その周縁部が重なる状態で着色画素を形成し、
３）該樹脂ブラックマトリックスの開口部上方の着色画素上に、透明な感光性樹脂を用いて透明樹脂層を選択的に形成し、
透明樹脂層の表面平滑性に優れたカラーフィルタを製造することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、樹脂ブラックマトリックスの端部に周縁部が重なる状態で着色画素が形成さ
れ、着色画素との重なりによる高い突起を有する液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、樹脂ブラックマトリックスの開口部上方の着色画素上に透明樹脂層が選択的に形成されているので、カラーフィルタの開口部領域においては表面平滑性に優れた液晶表示装置用カラーフィルタとなる。
【００３１】
また、本発明は、樹脂ブラックマトリックス、着色画素が順次形成された液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、１）ガラス基板上に樹脂ブラックマトリックスを形成し、２）その端部に、周縁部が重なる状態で着色画素を形成し、３）開口部上方の着色画素上に、透明な感光性樹脂を用いて透明樹脂層を選択的に形成し、カラーフィルタを製造するので、開口部領域においては表面平滑性に優れた液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例を示す断面図である。
【００３４】
図１に示すように、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例は、ガラス基板（１０）上に樹脂ブラックマトリックス（１１）、着色画素（１２）、透明樹脂層（１４）、透明導電膜（１５）が順次に形成されたものである。
【００３５】
透明樹脂層（１４）は、樹脂ブラックマトリックス（１１）の開口部（１６）上方の着色画素（１２）上に形成されている。着色画素（１２）は、その端部を樹脂ブラックマトリックス（１１）に重ねて形成されているので、段差が高い突起（１３）を有している。しかし、着色画素（１２）上には、透明樹脂層（１４）が形成されており、その表面平滑性は優れたものとなっている。
【００３６】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を断面で説明する工程図である。
【００３７】
先ず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板（１０）上に黒色感光性樹脂を用いフォトリソグラフィ法で樹脂ブラックマトリックス（１１）を形成する。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂ブラックマトリックス（１１）が形成されたガラス基板（１０）上に、感光性着色樹脂を用いフォトリソグラフィ法で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３色の着色画素（１２）を形成する。３色の着色画素（１２）は、樹脂ブラックマトリックスの端部にその周縁部が重なる状態で形成するので、端部上に着色画素との重なりにより高い突起（１３）が生じる。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、樹脂ブラックマトリックスの開口部（１６）上方の着色画素（１２）上に、透明な感光性樹脂を用いフォトリソグラフィ法で透明樹脂層（１４）を選択的に形成する。
【００４０】
続いて、図２（ｄ）に示すように、透明導電膜（１５）を形成する。
【００４１】
本発明は、上記のようにして、開口部（１６）上方の着色画素（１２）上に、透明樹脂層（１４）を選択的に形成するので、高い突起（１３）を有するカラーフィルタであっても、開口部領域において表面平滑性の優れた液晶表示装置用カラーフィルタを製造することができる。
【実施例１】
【００４２】
先ず、ガラス基板上に、膜厚約１．２μｍの樹脂ブラックマトリックス、及び膜厚約１．２μｍの赤色、緑色、青色の着色画素を形成した。この着色画素の突起は、約０．８μｍであった。
【００４３】
次に、この樹脂ブラックマトリックス、及び着色画素を形成したガラス基板上に、ポジ型感光性樹脂としてクラリアント・ジャパン製：ＡＺ−４６２０（商品名）を用い、スピンコータにて塗布膜を設けた。
【００４４】
次に、フォトマスクを介し、９０ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線露光を行った。続いて、塗布膜の全面を現像液を用いスプレー現像を行い、１５０℃・３０分のベーキングをオーブンにて行い、表面平滑性の優れた透明樹脂層を着色画素上に設けた。
【００４５】
得られた透明樹脂層の表面平滑性は、約０．０５μｍ以下の優れたものであった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を断面で説明する工程図である。
【図３】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平面図である。
【図４】図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図５】図３に示すカラーフィルタのＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図６】オーバーコート層を形成したカラーフィルタの説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、３０・・・ガラス基板
３１・・・ブラックマトリックス
１１、５１・・・樹脂ブラックマトリックス
１２、３２、５２・・・着色画素
１３、５３・・・突起
１４・・・透明樹脂層
１５・・・透明導電膜
１６・・・開口部
５４・・・オーバーコート層
Ａ・・・突起の高さ（段差）
Ｂ・・・オーバーコート層の表面の突起の高さ（段差）
【図１】
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【図２】
2005031563.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005031563.tif 000007
【図６】
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