(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられたＴｉＯ２膜と、
前記ＴｉＯ２膜上に設けられた樹脂遮光膜と、
前記樹脂遮光膜の非被着面における前記ＴｉＯ２膜上に設けられた着色膜と、を備え、
前記ＴｉＯ２膜は、その厚みが、２０〜８０Åであり、
前記樹脂遮光膜の前記ＴｉＯ２膜に対する密着強度が３０．２〜４１．３ｋｇｆ／ｃｍ２であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記基板と前記ＴｉＯ２膜との間に設けられたＳｉＯ２膜をさらに備える、請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカラーフィルタの上に一方電極と配向膜とを形成し、他方電極と配向膜とを形成した他の基板と対向させ、双方を、液晶層を介して配設してなる、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、さまざまな表示装置に使用するカラーフィルタに関し、さらにその製造方法に関するものである。また、本発明はかかるカラーフィルタを用いたカラー液晶表示用の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶パネルなどに使用するカラーフィルタは、透明なガラス基板上に微少で複数の着色膜を所定のピッチで規則正しく配列したものである。そして、この透明ガラス基板の材質としては、通常、ソーダライムガラス等のアルカリガラスあるいはホウケイ酸ガラス等の無アルカリガラスが使用される。
【０００３】
アルカリガラスからなる透明基板を使用する場合には、そのガラス基板に含有されるアルカリイオンの拡散を障壁するために、通常、ガラス基板の表面にＳｉＯ2膜を被覆している。
【０００４】
このＳｉＯ2膜に代えてＴiＯ2等の金属酸化膜を、ＳiＯ2膜に比べて極めて薄く形成する技術が提案されているが(特開平８-１９００８８号参照)、この技術によれば、このＴiＯ2膜の上に直にＩＴＯなどの導電性酸化金属被膜を形成している。
【０００５】
ところで、近年、カラーフィルタが各種表示装置に用いられている。
このカラーフィルタによれば、ガラス基板上に着色膜を形成するが、今日、赤（Red）、緑（Green）、青（Blue）の３原色、あるいはイエロー（Yellow）、マゼンタ（Magenta）、シアン（Cyan）等の補色が用いられる。さらに各着色膜間に遮光膜を形成することで、色純度およびコントラストの低下を防止している。
【０００６】
これらの着色膜および遮光膜を所定の形状にパターニングする方法として、顔料分散法がよく知られている。
【０００７】
すなわち、顔料やカーボン等の着色剤又は遮光剤を分散させた光硬化性樹脂の薄膜を塗布し、次いで露光、現像、熱硬化させることによりパターン形成する技術であり、カラーフィルタの製造方法としては、もっとも一般的な方法である。
【０００８】
この顔料分散法を図３と図４により説明する。
図３は顔料分散法により形成したカラーフィルタの断面構造である。図４は遮光膜のパターニング方法である。
【０００９】
図３によれば、１０は透明ガラス基板であり、この透明ガラス基板１０の上に遮光膜パターン４ならびにRed着色膜５、Green着色膜６およびBlue着色膜７のパターンを形成している。
【００１０】
図４に示すパターニング方法によれば、遮光膜パターン４を樹脂により形成した場合であり、順次Ａ、Ｂ、Ｃの各工程を示す。
【００１１】
最初のＡ工程によれば、透明ガラス基板１０の上に光硬化性樹脂遮光膜１１を塗布形成する。
【００１２】
次のＢ工程においては、フォトマスク１３を用いて、露光照射光１２を所定のパターン形状でもって通過させることで、光硬化性樹脂遮光膜１１を部分的に露光する。
【００１３】
そして、Ｃ工程にて、現像し、熱硬化させることで、樹脂遮光膜パターン４を形成する。
【００１４】
このような各工程を経て、続いて顔料分散法により着色膜を形成し、カラーフィルタが得られる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような遮光膜パターンによれば、カラーフィルタの色純度とコントラストの低下との双方を防止するとともに、その開口率を決定し、そのことでもってカラー液晶パネルの表示特性に大きな影響を及ぼす。
【００１６】
すなわち、フォトマスクの設計幅に近い遮光膜パターンにすることで、解像性に優れたカラーフィルタが得られるが、そのような遮光膜パターンは開口率が高く、表示面の点灯光の損失が低減され、これにより、より高輝度のカラー液晶パネルが得られる。また、同じ輝度であっても、より低消費電力のカラー液晶パネルが得られる。
【００１７】
しかしながら、遮光膜パターンを樹脂で形成する場合には、フォトマスクの設計幅に近い遮光膜パターンを得ることがむずかしかった。
【００１８】
この課題を図７により説明する。
同図Ａは露光工程であり、同図Ｂは、その後の現像および熱硬化を経た後の断面構造である。
【００１９】
前述したような光硬化性樹脂遮光膜１１を用いると、その遮光膜としての特性上、着色膜パターンを形成する光硬化性樹脂着色膜に比べて感光されにくく、したがって、図７Ａに示す如く、より多くの露光照射光１２が必要となり、そのために、フォトマスク１３の非露光部への露光照射光の回折２２の影響を受け易くなる。
【００２０】
その結果、図７Ｂに示す如く、樹脂遮光膜のパターン幅２６がフォトマスク１３の設計幅２５より大きくなっていた。
【００２１】
この露光照射光の回折を防止するためには、フォトマスク１３とガラス基板１０との間のギャップを狭くして露光する方法がもっとも容易である。
【００２２】
しかしながら、ガラス基板１０との接触によるフォトマスク１３の破損の防止を考慮すると、狭ギャップにも限界がある。
【００２３】
一方、もっとも一般的な方法として、樹脂遮光膜パターンの太り幅をあらかじめ考慮して、フォトマスクの設計幅を設定幅より細くする方法が採用されている。
【００２４】
すなわち、フォトマスクの設計幅に対し、実際の仕上がりの樹脂遮光膜パターンは、何μｍ程度太くなることから、遮光膜材料、露光および現像条件が同じであれば、この太り幅は毎回大体同じになるので、その太り分をあらかじめ考慮して、フォトマスクの設計幅を補正する方法が採用されている。
【００２５】
ところが、露光照射光の回折により感光された過剰露光部は充分に感光されておらず、現像性が安定しないため、樹脂遮光膜のパターン幅にバラツキが生じ易いという課題がある。
【００２６】
また、使用する露光機および光硬化性樹脂遮光膜の種類によって、樹脂遮光膜パターンの太り幅が変化するので、これらの条件が変わった場合、フォトマスクの設計幅と樹脂遮光膜パターンの太り幅との間にズレが生じ、フォトマスクを再度作製し直す必要がある。
【００２７】
かかる露光照射光の回折による樹脂遮光膜のパターン太りは、現像時間を長くすることにより、そのパターン幅をある程度フォトマスクの設計幅に近づけることができる。
【００２８】
すなわち、図７に示す如く、光硬化性樹脂遮光膜１１の中で、非露光部への露光照射光の回折２２により感光された過剰露光部２４は充分に感光されておらず、通常露光部２３に比べて現像液に溶解し易いため、その溶解性の差により過剰露光部２４の余分な樹脂遮光膜を選択的に除去して、樹脂遮光膜パターン幅２６をフォトマスク設計幅２５に近づけることができる。
【００２９】
しかしながら、前述したように光硬化性樹脂遮光膜は感光されにくく、特に露光照射光の到達されにくい樹脂遮光膜とガラス基板との界面付近では、その傾向が顕著となる。
【００３０】
加えて、ガラス基板のような無機物と樹脂遮光膜のような有機物とでは、元来相互間の密着性が低いので、通常露光部であっても現像により樹脂遮光膜パターンがその界面より剥離し易かった。
【００３１】
したがって、通常露光部と過剰露光部の現像液に対する溶解性のコントラストはつきにくく、樹脂遮光膜パターン幅を完全にフォトマスク設計幅と同じにするのは極めて困難である。
【００３２】
仮に、樹脂遮光膜パターン幅をフォトマスク設計幅と同じにできたとしても、その現像ラチチュードは極めて小さいので、樹脂遮光膜パターンを現像する際にパターン剥離が生じ易く、製造歩留まりを低下させることになる。
【００３３】
この点をさらに述べると、現像液への浸漬時間には適正時間があり、現像液への浸漬時間が短か過ぎると現像残りが発生し、取れるべきところが残り、一方、長すぎると逆にパターン剥離が発生し、残るべきところが取れることになるが、現像ラチチュードとは、この適正時間の幅がどれくらいあるか、を示す指標であり、言い換えれば、露光部と非露光部の現像液への溶解性のコントラストが大きくなると、現像ラチチュードが広いと言える。
【００３４】
よって、適正時間の幅が広くなると、より現像しやすく、その結果として製造歩留まりが向上するが、上述の例では、非露光部のみならず、過剰露光部までのパターンを除去しようとしているので、その現像ラチチュードは極めて狭くなる。
【００３５】
かかる点は、特に表示装置の高輝度化を図るために、樹脂遮光膜パターンを形成するフォトマスクの設計幅が細線化される傾向にある近年においては、その傾向が顕著である。
【００３６】
さらにまた、樹脂遮光膜パターンを形成したカラーフィルタをカラー液晶表示装置に用いると、次のような課題がある。
【００３７】
この課題を図８に示すカラー液晶表示装置の断面概略図でもって説明する。
【００３８】
１６は走査側基板であり、１９は信号側基板であり、走査側基板１６によれば、それを構成するガラス基板上に樹脂遮光膜パターン４が形成され、この間に着色膜が形成される。これらの上に平滑膜８を被覆し、平滑膜８の上に透明電極２８とポリイミド樹脂からなる配向膜２９とを順次積層している。
【００３９】
信号側基板１９のガラス基板上にも透明電極２８とポリイミド樹脂からなる配向膜２９とを順次積層している。
【００４０】
そして、走査側基板１６と信号側基板１９とをシール剤１８を介して貼り合わせるとともに、内部に液晶層１７を封入する。
【００４１】
上記構成のカラー液晶表示装置によれば、表示面額縁領域からの光漏れを防止する目的で、通常、樹脂遮光膜パターン４を形成すると同時に、それを延在して外周ダミー部２７を形成する。
【００４２】
しかしながら、シール剤１８の直下まで外周ダミー部２７を設けて、さらにガラス基板と樹脂遮光膜との界面の密着性が低いことに起因し、対向基板間の付着強度が低くなるという問題があった。
【００４３】
すなわち、カラー液晶パネルの組立あるいは使用等で負荷が生じた場合、この界面からの剥離が生じ、これにより、製造歩留まりが低下し、また、カラー液晶パネルの耐久性が低下していた。
【００４４】
このような課題を解消するために、カラーフィルタの樹脂遮光膜パターンを無機結合剤あるいは有機結合剤で被覆し、樹脂遮光膜のパターン剥離を防止する技術が提案されている(特開平８-２６２２１９号参照）。
【００４５】
しかしながら、この提案によれば、上記樹脂遮光膜パターンの製造歩留まりや解像性向上等、樹脂遮光膜パターン形成時に関わる課題を解決することはできない。
【００４６】
したがって本発明の目的は叙上に鑑みて完成されたものであり、その目的は基板上に樹脂遮光膜パターンを形成したカラーフィルタにおいて、基板と樹脂遮光膜との密着性を高めた高信頼性かつ高輝度のカラーフィルタならびにその製造方法を提供することにある。
【００４７】
また、本発明の他の目的は、かかるカラーフィルタを用いて、高品質かつ長期信頼性を達成した液晶表示装置を提供することにある。
【００４８】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーフィルタは、基板と、前記基板上に設けられたＴｉＯ２膜と、前記ＴｉＯ２膜上に設けられた樹脂遮光膜と、前記樹脂遮光膜の非被着面における前記ＴｉＯ２膜上に設けられた着色膜と、を備え、前記ＴｉＯ２膜は、その厚みが、２０〜８０Åであり、前記樹脂遮光膜の前記ＴｉＯ２膜に対する密着強度が３０．２〜４１．３ｋｇｆ／ｃｍ２であることを特徴とする。
【００５１】
本発明の液晶表示装置は、本発明のカラーフィルタの上に一方電極と配向膜とを形成し、他方電極と配向膜とを形成した他の基板と対向させ、双方を、液晶層を介して配設してなる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
本発明者が鋭意研究を重ねて行った結果、ガラス基板上にＴｉＯ2膜を被覆すると、この膜の上に樹脂遮光膜を形成した場合、ＴｉＯ2膜と樹脂遮光膜との界面での密着性が向上することを、本発明者が行った実験により確かめている。
【００５３】
このような効果については、いまだ十分に解明しておらず、推論の域を脱し得ないが、下記のような理由によると考える。
【００５４】
すなわち、チタン等の金属酸化物はケイ素やホウ素等の非金属酸化物に比べ分子レベルにて表面粗度が大きく、アンカー効果の働きにより、密着性が大きくなる。
【００５５】
本発明者はこの理由について、それを証する実験を行った。
ソーダライム基板上にＴｉＯ2膜またはＳｉＯ2膜をスパッタリングにより、その成膜の厚みを４００Å、１０００Åにして形成し、これらの膜の表面粗度（算術平均粗さＲａ）を測定したところ、表１に示すような結果が得られた。
【００５６】
表面粗度はＡＦＭ分析装置（デジタルインスツルメンツ社製ＡＦＭ−ＤＩ−Ｄ３０００）を用いて、周期的に表面試料と探針を接触させる方式であるタッピングモードにより測定した。この測定には、探針Ｓｉプローブ、視野２×２μｍにて測定した。
【００５７】
【表１】
0004883849.tif 000002
【００５８】
同表から明らかなとおり、ＴｉＯ2膜の表面粗度はＳｉＯ2膜に比べて２倍以上であり、これにより、アンカー効果の働きにより、密着性が大きくなっていると考える。
【００５９】
さらに望ましくは、このようなＴiＯ2膜に対し紫外線照射するとよく、このような工程を経ることでも、樹脂遮光膜との界面での密着性が向上する。
【００６０】
その理由は下記のとおりである。
ＴiＯ2のような半導体物質は、ＵＶ光等の照射により光励起され、その際に生じる活性の電子と正孔の働きにより、その表面に吸着されている有機性の不純物を分解除去する光触媒作用がある。したがって、有機性の不純物がガラス基板の表面に付着した状態で樹脂遮光膜を形成した場合、そのガラス基板に対する密着性が著しく阻害されるが、本発明のように、ガラス基板上にＴiＯ2膜を形成し、光硬化性樹脂遮光膜を塗布する直前に、あらかじめガラス基板をＵＶ処理することで、これらの有機性不純物は除去され、ガラス基板と樹脂遮光膜の界面の密着性の低下を防止することができる。たとえば、１８６ｎｍと２５４ｎｍにピークを持つＵＶ光を約２分照射する。
【００６１】
上記のようなＴiＯ2膜は多結晶であり、それが主成分であり、その他、アモルファス成分を含んでもよい。
【００６２】
次に本発明を図示して詳述する。
【００６３】
（例１）
図１はカラーフィルタの概略断面構造を示し、ソーダライムガラス基板１の上にアルカリイオンの拡散障壁としてのＳiＯ2膜２をディップコートしている。このような基板を、以下、ディップ基板と称する。
【００６４】
このディップ基板上にＴiＯ2膜３をスパッタリング法でもって成膜形成した。このＴiＯ2膜３の膜厚は１０Å、２０Å、５０Å、７０Å、８０Å、９０Åの６とおりである。
【００６５】
次に、これらＴiＯ2が最表層となった基板上に、それぞれ光硬化性樹脂遮光膜を形成し、露光、次いで現像を行った。そして、現像液に浸漬する時間を５０秒〜１２０秒に変えることで、さまざまなテスト用の試料を作製し、これらに対し光硬化性樹脂遮光膜の密着性（剥離状態）を調べたところ、表２に示すような結果が得られた。
【００６６】
なお、比較例としてディップ基板上（表２にてＳｉＯ2と表記している）に同じ樹脂遮光膜を形成し同様に測定した。
【００６７】
この実験においては、下記のような条件でもって作製し、そして、評価した。
【００６８】
光硬化性樹脂遮光膜；ポリエステル系の樹脂であり、東京応化工業製ＣＦＰＲブラックレジストを用いた。遮光剤としてはカーボンを使用している。
【００６９】
露光条件
露光機；日立電子エンジニアリング製投影式露光機
フォトマスク；設計幅１０μｍ
露光量；５００mj/cm2（照度３５mW/cm2)
露光ギャップ；１００μｍ
現像条件
現像方式；ディップ式現像
現像液；東京応化工業製無機アルカリ現像液
リンス；超純水水洗（水洗圧１.０kgf/cm2)
評価方法
測長器付き金属顕微鏡を用いた目視観察にて樹脂遮光膜の剥れ状況を確認する。
【００７０】
【表２】
0004883849.tif 000003
【００７１】
同表中、現像残とは現像のされ方が不足している状態で、現像によって除去されるべき箇所が除去しきれずに残ってしまう現象であり、剥離とは現像のされ方が過剰になった状態であり、パターンとして残るべきところが剥離して無くなってしまうことである。また、現像残と剥離という表記以外の数値は樹脂遮光膜パターン幅の測定値である。
【００７２】
この表から明らかなように、ディップ基板上にＴiＯ2膜を形成し最表層とすることにより、樹脂遮光膜現像時のパターン剥離が生じにくくなる。また、フォトマスクの設計幅(１０μｍ)に近い膜形成ができ、より解像性の優れた樹脂遮光膜パターンの形成ができる。
【００７３】
たとえば、樹脂遮光膜パターン幅の適合規格を１０.０±１.０μｍとすると、ディップ基板では、現像液の浸漬時間７０秒でしか規格をクリアできていないのに対し、本発明の如く、ＴiＯ2被覆基板では概ね３０秒間（浸漬時間８０〜１１０秒）の規格に対する現像ラチチュードを有している。
【００７４】
ただし、本例では、ＴiＯ2膜厚が１０Åというように非常に薄くなると、これら現像性の改善効果は認められなかった。
【００７５】
（例２）
次に（例１）にて作製した各試料において、ディップ基板上（表２にてＳｉＯ2と表記している）およびＴiＯ2膜厚１０Å基板の試料については、現像液浸漬時間を７０秒に設定した。また、ＴiＯ2膜厚２０Å〜９０Å基板の各試料については、現像液浸漬時間を９０秒に設定し、これら各試料を２４０℃のホットプレート上で加熱し、樹脂遮光膜パターンを熱硬化させた。
【００７６】
次に、これら熱硬化させた樹脂遮光膜パターンの密着強度を測定したところ、表３に示す結果が得られた。
【００７７】
【表３】
0004883849.tif 000004
【００７８】
この表から明らかなように、ディップ基板上にＴiＯ2膜を形成し、最表層とすることにより、熱硬化された樹脂遮光膜パターンの密着強度が向上したことがわかる。
【００７９】
しかしながら、ＴiＯ2の膜厚が小さくなるほどに、密着強度が小さくなり、ＴiＯ2膜厚１０Åの試料については、ディップ基板上に直接樹脂遮光膜パターンを形成した場合と同程度の密着強度となった。
【００８０】
この密着強度は、下記のように測定する。
樹脂遮光膜を上述した如く塗布〜焼成した基板と治具にピンを取り付け、測定器にセットして測定する。測定器は島津製作所製の小型卓上試験機(型式;TZ-TEST SERIES MODEL TEST/CE)である。
【００８１】
（例３）
本例では、上記の各試料でもってカラーフィルタを作製し、その評価を行った。
【００８２】
本例にて、その製造方法を述べるが、順次下記Ａ〜Ｅの各工程を経て、ガラス基板上にＴiＯ2膜と樹脂遮光膜パターンとを順次形成する。
【００８３】
Ａ工程：
（例１）にて図１に示す如く、ガラス基板（ディップ基板）上にスパッタリングもしくは真空蒸着にてＴiＯ2膜３で被覆する。
【００８４】
Ｂ工程：
（例１）にて記述したとおり、ＴiＯ2膜３上に遮光性の着色剤を添加した光硬化性樹脂膜を塗布する。この工程は図４Ａに相当する。
【００８５】
Ｃ工程：
さらに（例１）にて記述したとおり、フォトマスクを用いて光硬化性樹脂膜の所定領域を露光する。この工程は図４Ｂに相当する。
【００８６】
Ｄ工程：
続いて、光硬化性樹脂膜に対し現像し、一部を除去する。
【００８７】
Ｅ工程：
残存する光硬化性樹脂膜を熱硬化する。
【００８８】
これらＤ，Ｅの各工程は、図４Ｃに相当する。
【００８９】
次いで、樹脂遮光膜パターンの隙間に着色膜を形成することで、図１に示すような本発明のカラーフィルタが得られる。
【００９０】
着色膜は、従来周知の技術でもって形成でき、たとえば顔料分散法や染色法がある。
【００９１】
本例では、前述した７種類の各試料に対し、あらかじめ顔料により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィにより、それぞれRed着色画素５、次いでGreen着色画素６、その後のBlue着色画素７を形成し、カラーフィルタとした。
【００９２】
なお、これら着色膜の上に、その表面を平坦にするためにアクリル系樹脂からなる平滑化膜８を形成するが、それを形成しなくてもよい。
【００９３】
そして、各カラーフィルタに対し、分光測定機を使用して、可視光領域(４００ｎｍ〜７００ｎｍ)の平均透過率を測定したところ、表４に示すような結果が得られた。
【００９４】
分光測定機にはＴＯＰＣＯＮ  ＳＲ−１を用いて、Ｃ光源にて視野角を２.０度にした。
【００９５】
【表４】
0004883849.tif 000005
【００９６】
この表から明らかなように、樹脂遮光膜パターンの解像性に優れた２０Å以上のＴiＯ2最表層基板を使用することにより、カラーフィルタの透過率が向上する。
【００９７】
叙上の（例１）〜（例３）に示す評価結果から、本発明においては、ガラス基板上に被着するＴiＯ2膜の厚みを１０Åを越えるようにするとよい。
【００９８】
しかしながら、ＴiＯ2膜の膜厚が大きくなると、多重反射の影響を受け、その効果は低減する。ＴiＯ2膜厚９０Åにおいては、樹脂遮光膜パターンの解像性向上の効果と多重反射による点灯光の損失が相殺され、ディップ基板とほぼ同等の透過率となった。
【００９９】
上記の多重反射について、さらに述べると、ＴiＯ2の薄膜をソーダライムガラス基板上に形成させた場合、光の屈折率の異なることで、スネルの法則に従い、入射光の一部がその界面で反射され、これにより、透過率が低下する。
【０１００】
多重反射における反射率は、構成する各層の屈折率と膜厚に依存することが知られている。ここでは、ＴiＯ2の屈折率(２.５０)およびソーダライムガラスの主成分であるＳiＯ2の屈折率(１.５２)は定数であり、また、ソーダライムガラス基板の板厚はＴiＯ2膜に比べて充分に厚いので、ＴiＯ2の膜厚が反射率を決定する唯一の因子となる。
【０１０１】
図９にソーダライムガラス基板上に形成されたＴiＯ2の膜厚と、その表面に於ける可視光線（４００nｍ〜７００nｍ）の平均反射率の関係を示す。なお、同図は理論値であり、ガラス基板裏面からの反射光は含まれていない。
【０１０２】
図９から明らかなように、ソーダライムガラス基板上にＴiＯ2膜を形成する場合、ＴiＯ2の膜厚を小さく形成するに伴い、多重反射の影響がより低減されることがわかる。
【０１０３】
次に、この多重反射と液晶表示装置との関係を説明する。
【０１０４】
（透過型カラー液晶表示装置について）
この多重反射の現象は、光源からの照射光を液晶パネルに透過させて、その表示面を点灯する構造を有する透過型カラー液晶パネルにおいては、表示面の点灯光の損失になる。したがって、多重反射による点灯光の損失を表示特性上、無視できるレベルまで、少なくすることが重要となる。
【０１０５】
しかしながら、ＴiＯ2膜の薄膜化にも限界がある上、樹脂遮光膜との密着性向上という当初の目的も考慮する必要があるので、多重反射による点灯光の損失を嫌う透過型カラー液晶パネルにおいては、ＴiＯ2の膜厚を充分考慮すべきである。
【０１０６】
本発明者が繰り返し行った実験によれば、多重反射の影響も考慮し、最適膜厚としては４０〜６０Åにするとよい。
【０１０７】
（反射型カラー液晶表示装置について）
一方、反射型カラー液晶パネルにおいては、その使用構造上、かかる多重反射に対し留意する必要はなく、ＴiＯ2の形成膜厚の自由度は比較的高いが、ＴiＯ2膜自体の吸光による点灯光の損失を考慮すると、自ずからその形成できる膜厚も制約される。
【０１０８】
本発明者が繰り返し行った実験によれば、１００〜１０００Åにするとよい。
【０１０９】
次に本発明の液晶表示装置の構成を述べる。
【０１１０】
（例４）
図５に示す透過型のカラー液晶表示装置の断面概略図でもって説明する。
１６は走査側基板であり、１９は信号側基板であり、走査側基板１６によれば、（例３）に示すカラーフィルタを用いて、さらに平滑膜の上に前記一方電極である透明電極とポリイミド樹脂からなる配向膜とを順次積層し、他方の信号側基板１９ではガラス基板上にも前記他方電極である透明電極とポリイミド樹脂からなる配向膜とを順次積層している。
【０１１１】
そして、走査側基板１６と信号側基板１９とをシール剤１８（三井東圧化学製熱硬化性エポキシ樹脂）を介して貼り合わせるとともに、内部に液晶層１７（ツイスト角２５０±２０°のネマチック型液晶分子）を封入する。セルギャップは６.３μｍである。
【０１１２】
また、走査側基板１６と信号側基板１９の双方の外側にはヨウ素系偏光板１５を設ける。そして、蛍光管バックライト(導光板付き)である光源１４を液晶パネルの裏面側に配し、その照射光を液晶パネルに透過させてパネル表示面２０を点灯するＳＴＮ型単純マトリクス方式（電圧平均化法）の透過型カラー液晶パネルとなる。２１は光源１４の照射光および液晶パネルからの出射光である。
【０１１３】
上記構成の透過型カラー液晶表示装置において、カラーフィルタの内、最表層ＴiＯ2の膜厚が２０Å、５０Å、７０Å、８０Åのガラス基板にて作製したもの、およびリファレンスとしてのディップ基板にて作製したものを使用して、５種類の透過型カラー液晶パネルを作製した。
【０１１４】
そして、各透過型カラー液晶パネルの対向基板間の付着強度の測定、次いでパネル点灯時のパネル表示面の輝度の測定を行ったところ、表５に示すような結果が得られた。
【０１１５】
付着強度は、パネルの一方を固定し、もう一方をプッシュプルゲージで押さえて（信号側基板のみ押さえる。走査側に比べて信号側基板は少し大きいので、はみ出た部分を押さえる）、対向基板間が剥離したときの圧力を測定する。
【０１１６】
パネル輝度はミノルタ社製のＣＳ１００で表示面の垂直方向の輝度を測定する。
【０１１７】
【表５】
0004883849.tif 000006
【０１１８】
この表から明らかなように、ガラス基板と樹脂遮光膜パターン界面の密着性に優れ、また、樹脂遮光膜パターンの解像性に優れたＴiＯ2最表層基板を使用することにより、対向基板間の付着強度およびパネル表示面の輝度が向上する。
【０１１９】
（例５）
図２で示すような、ソーダライムガラス基板１とアルカリイオンの拡散障壁としてのＳiＯ2膜２の間に、反射性膜９としてＡｌ膜(膜厚１０００Å)を形成した構造を有するガラス基板（以下、反射膜付きディップ基板）の表面に、最表層膜としてＴiＯ2膜３をスパッタ法を用いて形成した。なお、ＴiＯ2の膜厚は５００Å、１０００Å、１５００Å、２０００Åの４とおりである。
【０１２０】
次に、リファレンスとしての反射膜付きディップ基板およびこれらのＴiＯ2最表層基板を使用して、（例１）と同様の方法で樹脂遮光膜パターンの形成を行い、現像時のパターン幅の測定および熱硬化時の密着強度の測定を行った。
【０１２１】
そして、（例２）と同様の方法でカラーフィルタの作製を行い、その可視光領域(４００nｍ〜７００nｍ)の平均反射率比（対ＭＧＯ標準白色板 点光源−２５°受光０°)の測定を行った。測定機にはＹＯＫＯＧＡＷＡ色彩計を、光源にはリング型ハロゲンランプ（Ｃ光源）を用いた。
これらの測定結果を表６および表７に示す。
【０１２２】
【表６】
0004883849.tif 000007
【０１２３】
【表７】
0004883849.tif 000008
【０１２４】
表６および表７から明らかなように、ＴiＯ2最表層基板を使用することにより、実施例１と同様、樹脂遮光膜パターンの現像性および密着性、およびカラーフィルタの反射率に優れた効果が得られる。ただし、ＴiＯ2膜厚２０００Åについては、反射膜付きディップ基板と同程度の反射率となった。これは、樹脂遮光膜パターンの解像性向上の効果とＴiＯ2膜の吸光による照射光の損失が相殺されたものと考えられる。
【０１２５】
（例６）
図６に示す反射型のカラー液晶表示装置の断面概略図である。
【０１２６】
１６は走査側基板であり、１９は信号側基板であり、走査側基板１６によれば、（例５）に示すカラーフィルタを用いて、さらに平滑膜の上に前記一方電極である透明電極とポリイミド樹脂からなる配向膜とを順次積層し、他方の信号側基板１９ではガラス基板上にも前記他方電極である透明電極とポリイミド樹脂からなる配向膜とを順次積層している。
【０１２７】
そして、走査側基板１６と信号側基板１９とをシール剤１８（三井東圧化学製熱硬化性エポキシ樹脂）を介して貼り合わせるとともに、内部に液晶層１７（ツイスト角２５０±２０°のネマチック型液晶分子）を封入する。セルギャップは６.２μｍである。また、信号側基板１９の外側にはヨウ素系偏光板１５を設ける。  このようにしてパネル表示面２０を点灯するＳＴＮ型単純マトリクス方式（電圧平均化法）の反射型カラー液晶パネルとなる。２１は光源１４の入射光および液晶パネルからの出射光である。
【０１２８】
（例５）で作製したカラーフィルタの内、最表層ＴiＯ2の膜厚が５００Å、１０００Å、１５００Åのガラス基板にて作製したもの、およびリファレンスとしての反射膜付きディップ基板にて作製したものを使用して、反射型カラー液晶パネルの作製を行った。
【０１２９】
次に、完成した反射型カラー液晶パネルの対向基板間の付着強度の測定、次いでパネル点灯時の可視光領域(４００nｍ〜７００nｍ)の平均反射率比（対ＭＧＯ標準白色板 点光源−２５°受光０°）の測定を行った。その測定結果を表８に示す。
【０１３０】
【表８】
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【０１３１】
この表から明らかなように、ガラス基板と樹脂遮光膜パターン界面の密着性に優れ、また樹脂遮光膜パターンの解像性に優れたＴiＯ2最表層基板を使用することにより、対向基板間の付着強度および、パネル表示面の輝度が向上する。
【０１３２】
（例７）
ソーダライムガラス基板上に、ＴiＯ2膜とＳiＯ2膜を交互に多重積層させて誘電体多層膜を形成した（以後、誘電体多層膜基板）。
【０１３３】
そして、その誘電体多層膜の最表層がＴiＯ2のものとＳiＯ2のものの２種類作製し、それぞれの基板の透過率と反射率の比が共に５０：５０となるように各層の膜厚の設定を行った。ただし、最表層膜の膜厚はＴiＯ2、ＳiＯ2共に１００Åとし、双方とも、各層の総数は６層にした。
【０１３４】
次に、これら２種類の誘電体多層膜基板を使用して、（例１）と同様の方法で樹脂遮光膜パターンの形成を行い、現像時のパターン幅の測定および熱硬化時の密着強度の測定を行った。
【０１３５】
次いで、（例１）と同様の方法でカラーフィルタの作製を行い、その可視光領域(４００nｍ〜７００nｍ) の平均透過率および平均反射率比(対ＭＧＯ標準白色板 点光源−２５°受光０°)の測定を行った。これらの測定結果を表９および表１０に示す。
【０１３６】
【表９】
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【０１３７】
【表１０】
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【０１３８】
表９および表１０から明らかなように、ＴiＯ2最表層基板を使用することにより、（例１）と同様に、樹脂遮光膜パターンの現像性および密着強度、およびカラーフィルタの透過率および反射率に優れた効果が得られる。
【０１３９】
（例８）
（例７）で作製した２種類のカラーフィルタを使用して、半透過型カラー液晶パネルの作製を行った。その構成は図５に示すとおりである。
【０１４０】
そして、半透過型カラー液晶パネルの対向基板間の付着強度の測定、次いでパネル点灯時の可視光領域(４００nｍ〜７００nｍ)の平均透過率および平均反射率比(対ＭＧＯ標準白色板 点光源−２５°受光０°)の測定を行った。その測定結果を表１１に示す。
【０１４１】
【表１１】
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【０１４２】
この表から明らかなように、ガラス基板と樹脂遮光膜パターンの界面の密着性に優れ、また樹脂遮光膜パターンの解像性に優れたＴiＯ2最表層基板を使用することにより、対向基板間の付着強度および、パネル表示面の輝度が向上する。
【０１４３】
以上のとおり、多重反射による表示面の点灯光の損失を嫌う透過型カラー液晶パネルにおいては、ガラス基板表面のＴiＯ2の膜厚を２０〜８０Å、好適には４０〜６０Å程度にするとよく、反射型カラー液晶パネルでは、ＴiＯ2の膜厚を２０〜１５００Å、好適には１００〜１０００Åの範囲に設定するとよい。
【０１４４】
なお、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。
【０１４５】
たとえば、透明ガラス基板としてＳiＯ2ディップコート付きソーダライムガラス基板を使用したが、これに代えて、ホウケイ酸ガラス等の無アルカリガラスの基板であっても、その表面にＴiＯ2膜を被覆し、最表層とすることにより、同様の効果が得られる。このホウケイ酸ガラスの屈折率は１.５４であり、ＳiＯ2とほぼ同等であるので、上記多重反射防止の好適範囲である２０〜８０Åはそのまま適用できる。
【０１４６】
また、最表層がＴiＯ2膜であればよく、その下層の構成材は合成樹脂など他の材料でもよい。
【０１４７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、基板と、基板上に設けられたＴｉＯ２膜と、ＴｉＯ２膜上に設けられた樹脂遮光膜と、樹脂遮光膜の非被着面におけるＴｉＯ２膜上に設けられた着色膜と、を備え、ＴｉＯ２膜は、その厚みが、２０〜８０Åであり、樹脂遮光膜のＴｉＯ２膜に対する密着強度が３０．２〜４１．３ｋｇｆ／ｃｍ２であるので、樹脂遮光膜の界面の密着性が向上し、これにより、光硬化性樹脂遮光膜を露光、現像してパターンを形成する場合、樹脂遮光膜の剥離が生じにくくなるので、非露光部と通常露光部との現像液の溶解性に対するコントラストがつき易くなり、現像ラチチュードが拡大され、その結果、たとえば現像液の濃度や温度等、現像状態を左右する因子によるバラツキの影響が緩和されるので、量産時の現像性が安定し、その製造歩留まりが向上する。
【０１４８】
また、露光して現像する際、樹脂遮光膜パターンが剥離されにくく、より長時間現像液に浸漬させることができるので、非露光部への露光照射光の回折現象により感光された過剰露光部と通常露光部との現像液の溶解性に対するコントラストもつき易くなり、選択的に過剰露光部の樹脂遮光膜を除去し易くなるので、フォトマスクの設計幅に近い、より解像性の優れた樹脂遮光膜パターンの形成ができる。この場合、カラーフィルタの開口率が向上し、表示面の点灯光の損失が低減されるので、より高輝度の、あるいは同じ輝度であってもより低消費電力のカラー液晶パネルの作製ができる。
【０１４９】
さらに、これらガラス基板と樹脂遮光膜の界面の密着性に優れたカラーフィルタを使用して、カラー液晶パネルを作製した場合、対向基板間の付着強度が向上するので、カラー液晶パネルの組立あるいは使用等で生じる負荷に対する耐久性が向上され、より高信頼性のカラー液晶パネルの作製ができ、また、その製造歩留まりも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタの概略断面図である。
【図２】本発明の他のカラーフィルタの概略断面図である。
【図３】顔料分散法により形成したカラーフィルタの断面図である。
【図４】Ａ、Ｂ、Ｃは遮光膜のパターニング方法を示す工程図である。
【図５】透過型のカラー液晶表示装置の断面概略図である。
【図６】反射型のカラー液晶表示装置の断面概略図である。
【図７】Ａ、Ｂは光硬化性樹脂遮光膜のパターンを作成する工程図である。
【図８】カラー液晶表示装置の断面概略図である。
【図９】ＴiＯ2の膜厚と平均反射率との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１・・・ソーダライムガラス基板
２・・・ＳiＯ2膜
３・・・ＴiＯ2膜
４・・・樹脂遮光膜パターン
８・・・平滑化膜
１０・・・透明ガラス基板
１１・・・光硬化性樹脂遮光膜
１３・・・フォトマスク
１２・・・露光照射光
２２・・・露光照射光の回折
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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