(57)【要約】【課題】本発明は、液晶表示装置の技術分野に関し、具体的には偏光機能を有するカラーフィルター及びその製造方法を開示している。【解決手段】当該カラーフィルターの製造方法は、基板に導電物を含む中間層を形成するステップ１と、前記中間層にフォトレジストを形成するステップ２と、前記フォトレジストをナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンに形成するステップ３と、このナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンを使用して下方の中間層に対してエッチングを行い、当該中間層をブラックマトリックス及びグレーティングパターンを有する偏光構造に形成するステップ４と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルターの製造方法であって、
基板に導電物を含む中間層を形成するステップ１と、
前記中間層にフォトレジストを形成するステップ２と、
前記フォトレジストをナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンに形成するステップ３と、
当該ナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンを使用して下方の中間層に対してエッチングを行い、当該中間層をブラックマトリックス及びグレーティングパターンを有する偏光構造に形成するステップ４と、を備えることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
【請求項２】
前記偏光構造のグレーティングパターンは平行に配列されたスロットであり、前記グレーティングパターンのグレーティング周期は６０ｎｍ−３００ｎｍであり、グレーティングデュティは０．３−０．７であり、グレーティングの深さは１００ｎｍ−２００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項３】
前記偏光構造のグレーティングパターンのグレーティングデュティは０．５であることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項４】
前記ステップ３は、ナノスケールのグレーティングパターンを有するモールドを採用して、前記フォトレジストに対してナノインプリントを行い、前記フォトレジストのブラックマトリックス以外の領域に対応して前記グレーティングパターンをプリントすることにより、フォトレジストパターンを得ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項５】
前記中間層は金属層又は導電物を含む樹脂層を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項６】
前記導電物は、ナノスケールの金属線又は金属粉を有することを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項７】
前記ステップ４の前又は後にカラーフィルター層を形成するステップ４’をさらに有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のカラーフィルターの製造方法。
【請求項８】
基板と、
前記基板に形成されているブラックマトリックスとを備える偏光機能を有するカラーフィルターであって、
前記基板に、さらにブラックマトリックスと同層の偏光構造が形成され、前記偏光構造は互いに離隔される複数の領域を有し、且つナノスケールの平行に配列されるグレーティングパターンを有していることを特徴とする偏光機能を有するカラーフィルター。
【請求項９】
前記偏光構造のグレーティングパターンは平行に配列されるスロットであり、前記グレーティングパターンのグレーティング周期は６０ｎｍ−３００ｎｍであり、グレーティングデュティは０．３−０．７であり、グレーティングの深さは１００ｎｍ−２００ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の偏光機能を有するカラーフィルター。
【請求項１０】
前記偏光構造のグレーティングパターンのグレーティングデュティは０．５であることを特徴とする請求項９に記載の偏光機能を有するカラーフィルター。
【請求項１１】
前記ブラックマトリックスと偏光構造を形成するための材料は、金属層又は導電物を含む樹脂層を有することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の偏光機能を有するカラーフィルター。
【請求項１２】
前記導電物は、ナノスケールの金属線又は金属粉を有することを特徴とする請求項１１に記載の偏光機能を有するカラーフィルター。
【請求項１３】
前記ブラックマトリックスと偏光構造の上方又は下方に位置するカラーフィルター層をさらに有することを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか一項に記載の偏光機能を有するカラーフィルター。
【請求項１４】
前記カラーフィルター層の上に位置する保護層をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の偏光機能を有するカラーフィルター。
【請求項１５】
前記保護層の上に位置する透明共通電極層をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の偏光機能を有するカラーフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特にカラーフィルター及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ液晶表示装置（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ、ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、現在の平板ディスプレイの主流であり、効率が低い、コストが比較的に低い、及び輻射が殆どない等の利点を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤが表示を行う原理は、電界が印加される場合、液晶分子の誘電異方性と導電異方性を利用して、液晶分子の配列状況を変えることで、その透過率が変わるようにすることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＴＦＴ−ＬＣＤパネルは、カラーフィルター（ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とアレイ基板が互いに対向して組み合わされて構成される。図１に示されたのは、従来技術におけるカラーフィルターの断面図である。ＴＦＴ−ＬＣＤの生産工程において、通常下記の方法を用いて前記カラーフィルターを製造している。まず、ガラス基板１にブラックマトリックス（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒｉｘ，ＢＭ）２を形成するための金属層を形成し、金属層の上面に一層のフォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔ，ＰＲ）を塗布した後、フォトレジストに対して露光を行ってフォトレジストパターン層を形成し、そして、フォトレジストパターン層をマスクとしてエッチングを行ってブラックマトリックス２を形成する。次に、前記構成に、カラーフィルター層４、保護層５、透明共通電極６及びスペーサ７を順に形成する。前記工程によって形成されたカラーフィルターは偏光機能を備えず、ガラス基板の外側にさらに偏光機能を有する偏光片を貼り付ける必要がある。このようなカラーフィルターの製造工程は、比較的複雑であり、手間がかかるなどの問題が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明が解決しようとする技術課題は、カラーフィルターの製造工程を簡単化し、製造コストを低下させることである。
【０００５】
前記技術課題を解決するために、本発明の一実施例は、基板に導電物を含む中間層を形成するステップ１と、前記中間層にフォトレジストを形成するステップ２と、前記フォトレジストをナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンに形成するステップ３と、前記ナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンを使用して、下方の中間層に対してエッチングを行って、当該中間層をブラックマトリックス及びグレーティングパターンを有する偏光構造に形成するステップ４と、を備えるカラーフィルターの製造方法を提供する。
【０００６】
本発明の他の実施例は、基板と、前記基板に形成されたブラックマトリックスとを有し、前記基板にさらにブラックマトリックスと同層の偏光構造が形成され、前記偏光構造は互いに隔てられている複数の領域（セル）を含み、且つナノスケールの平行に配列されたグレーティングパターンを備える偏光機能を有するカラーフィルターを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来のカラーフィルターの構造を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る偏光機能を有するカラーフィルターの断面概略図である。
【図３】本発明の実施例に係るブラックマトリックス及び偏光構造の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面と実施例を結合しながら、本発明の具体的な実施形態に対してさらに詳細に説明する。以下の実施例は本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【０００９】
本発明の実施例に係るカラーフィルターの製造方法は、下記のステップを有する。
【００１０】
ステップ１：基板に、ブラックマトリックスを形成するための一層の中間層を形成する。
【００１１】
当該基板は、ガラス基板、石英基板又はブラスチック基板であってもよい。当該中間層は、本実施例において金属層であり、例えばアルミニウム層、クロム層、金層又は銀層である。当該中間層は、導電物を含む樹脂層であってもよい。当該導電物はナノスケールの金属線、例えば銀線又はアルミニウム線等であり、或いは後で形成される偏光構造が一定の電磁特性を有するような金属粉状の添加剤であってもよい。当該中間層は、後続の工程でブラックマトリックス（ＢＭ）を形成するために用いられる。
【００１２】
ステップ２：中間層に、一層のフォトレジストを形成する。
【００１３】
ステップ３：前記フォトレジストを用いてナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンを形成する。
【００１４】
例えば、ナノインプリントプロセスを採用することができる。即ち、予め製作されたナノスケールのグレーティングパターンを有するモールドを採用して、フォトレジストに対してナノインプリントを行う。当該モールドは、予め偏光に必要とされる平行に配列されたスロットからなるグレーティングパターンによって製造される。フォトレジストに対してナノインプリントを行った後、フォトレジストのブラックマトリックス以外の領域に対応して、当該グレーティングパターンがプリントされる。当該モールドは、石英、ガラス又はプラスチックを用いて製造されてもよい。
【００１５】
ステップ４：ナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンをマスクとして、中間層に対してエッチングを行い、中間層をブラックマトリックス及びグレーティングパターンを有する偏光構造に形成する。
【００１６】
当該ステップにおけるエッチングとして、ドライエッチングが好ましい。ウェットエッチング又は他のエッチングを用いてもよい。
【００１７】
得られたブラックマトリックスと偏光構造はガラス基板に形成される。偏光構造は複数のセルを備え、それぞれブラックマトリックスにより確定される画素領域に位置され、これらの画素領域はアレイを構成するとともに、互いに隔てられる。グレーティング偏光子の場合、即ち本実施例における偏光構造の場合、その主な構造パラメータは、グレーティング周期、グレーティングデューティ及びグレーティングの深さである。その中で、グレーティング性能を決める（ＴＭ透過率及び消光比）キーパラメータは、グレーティング周期と入射光波長の関係である。グレーティング周期が入射光波長より大きい場合、グレーティングはマルチオーダーの回折波を生じ、この場合、グレーティングを回折格子として使用することができるが、偏光子としては使用できない。グレーティング周期が入射光波長より小さい場合、グレーティングはゼロオーダーの回折波のみ生じ、偏光性が強く、ＴＭ偏光は透過され、ＴＥ偏光は反射され、性能がよい偏光子として使用することができる。本実施例において、偏光構造のグレーティングパターンのグレーティング周期は、６０ｎｍ  −３００ｎｍであり、グレーティングデュティは０．３−０．７であり、好ましくは０．５であり、グレーティングの深さは１００ｎｍ−２００ｎｍであり、これによって、可視光に対して偏光作用を生じる。従って、当該偏光構造は偏光機能を有し、当該カラーフィルタにより最終的に形成された表示装置が正常に表示できることを確保する。
【００１８】
当該方法において、ステップ４の前又は後に、さらにカラーフィルター層を形成するステップ４’を有する。
【００１９】
当該ステップ４’がステップ４の前に行われるとき、カラーフィルター層、例えばＲＧＢサブ画素（ｓｕｂ  ｐｉｘｅｌｓ）層は基板に位置され、ブラックマトリックス及び偏光構造はカラーフィルターに位置される。当該ステップ４’がステップ４の後に行われるとき、ブラックマトリックス及び偏光構造は基板に位置され、カラーフィルター層はブラックマトリックス及び偏光構造に位置される。前記ＲＧＢサブ画素はブラックマトリックスにより定義されるサブ画素に対応する。形成されたカラーフィルター層はＲＧＢのような組み合わせに限らず、例えばＣＭＹＫの組み合わせであってもよい。
【００２０】
当該ステップ４’がステップ４の後に行われる場合、さらに、カラーフィルター層に保護層（ｏｖｅｒｃｏａｔ）を形成してもよい。保護層の材質は樹脂材料であり、段差があるカラーフィルター層に対して保護するために用いられ、且つ他の構造層を形成させるように平坦な上面を形成するにも用いられる。
【００２１】
さらに、保護層に透明共通電極層（例えば、ＩＴＯ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を形成することもできる。実際において、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ：Ｆｒｉｎｇｅ−ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈ）又は横電界スイッチング（ＩＰＳ：Ｉｎ−ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈ）方式の液晶表示装置場合、透明共通電極層がアレイ基板に形成されれば、それに応じてカラーフィルターに透明共通電極層を形成する必要がない。
【００２２】
透明共通電極層又は保護層（透明共通電極がない場合）にポスト状のスペーサ（Ｐｏｓｔ  Ｓｐａｃｅｒ）がさらに形成されてもよい。これにより、カラーフィルターとアレイ基板が互いに対向して組み合わせられる場合、スペーサを使用して液晶を注入するための隙間を離隔し、セルギャップを維持する。
【００２３】
実際には、スペーサーは保護層に位置され、透明共通電極層から貫通されてもよい。或いはカラーフィルター層に位置され、保護層と透明共通電極層から貫通されてもよい。さらに、ガラス基板に位置され、ブラックマトリックスまたは偏光構造、カラーフィルター層、保護層及び透明共通電極層から貫通されてもよい。
【００２４】
図２に示されたのは、本発明の実施例に係る偏光機能を有するカラーフィルターの構造概略図であり、図３は、本発明の実施例に係るブラックマトリックスと偏光構造の平面図である。図に示すように、本実施例のカラーフィルターは、基板１と、基板１に形成されたブラックマトリックス２１と、ブラックマトリックス２１と同層であるとともに好ましくは一体的に形成された偏光構造８とを備え、偏光構造８はブラックマトリックス２中に位置され、且つ複数の互いに離隔されるサブ画素を有し、さらにナノスケールの平行に配列されるグレーティングパターンを有する。ブラックマトリックス２１と偏光構造８の上方または下方にカラーフィルター層４が形成される。カラーフィルター層４の各々のサブ画素は、ブラックマトリックスにより区画されるサブ画素に対応する。当該カラーフィルター層４がブラックマトリックス２１の上方に位置する場合、カラーフィルター層４の上方にさらに保護層５が形成されることができ、保護層５の上方に透明共通電極層６が形成される。基板１、カラーフィルター層４、保護層５又は透明共通電極層６に、さらにスペーサ７が形成されてもよい。
【００２５】
以上の実施例に示すように、本発明の実施例はナノスケールのグレーティングパターンを有するフォトレジストパターンを形成することにより、当該フォトレジストパターンをマスクとして下方の中間層（例えば、金属層又は樹脂層）に対してエッチングを行った後、ブラックマトリックスを形成するとともに、ブラックマトリックスを形成する中間層にさらに偏光機能を有する偏光構造を形成する。従って、表示装置の表示効果を確保するとともに、偏光片を貼り付ける工程を省略し、工程の時間を節約し、コストを低減することができる。
【００２６】
以上の記載は本発明の最適な実施形態に過ぎず、当業者は、本発明の技術的原理を逸脱しないことを前提として、若干の改良及び変形を行うことができ、これらの改良及び変形は本発明の保護範囲に属すと見なされるべくということを述べておきたい。
【符号の説明】
【００２７】
１  基板
２１  ブラックマトリックス
４  カラーフィルター層
５  保護層
６  透明共通電極層
７  スペーサ
８  偏光構造
【図１】
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【図２】
2012242831.tif 000004
【図３】
2012242831.tif 000005