(57)【要約】【課題】顔料を多くして色再現性を向上させたカラーフィルタを、樹脂遮光膜が存在しないガラス基板上に形成したときのカラーフィルタの剥離を防止する。【解決手段】対向基板２００の内側に透明下地膜２２０が０．５μｍ〜３μｍの厚さで形成されている。透明下地膜２２０の上にカラーフィルタ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂが形成されている。カラーフィルタの下には遮光膜は存在していない。カラーフィルタ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂと透明下地膜２２０との接着は良好であり、カラーフィルタ中の顔料を多くしても、カラーフィルタのパターニング工程において、カラーフィルタが剥離する現象を防止することが出来る。【選択図】図７
2009271366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板には樹脂による透明下地膜が０．５μｍ〜３μｍの厚さに形成され、
前記透明下地膜の上には、カラーフィルタが第１の方向に延在し、第２の方向に配列しており、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの境界おいては、前記透明下地膜と前記カラーフィルタの間には、前記第１の方向に延在する遮光膜が存在していないことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記透明下地膜の厚さは１μｍ〜２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴ基板には、映像信号線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、走査線が第２の方向に延在して第１の方向に配列しており、前記走査線の付近には、各画素に対応してＴＦＴが形成され、
前記対向基板には樹脂による透明下地膜が０．５μｍ〜３μｍの厚さに形成され、
前記透明下地膜の上には、カラーフィルタが第１の方向に延在し、第２の方向に配列しており、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの境界おいて、前記透明下地膜と前記カラーフィルタの間には、前記第１の方向に延在する遮光膜は存在しておらず、
前記透明下地膜の上には、前記ＴＦＴを覆うように、遮光膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
前記ＴＦＴを覆う遮光膜は前記走査線を覆うように前記第２の方向に延在していることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記透明下地膜の厚さは１μｍ〜２μｍであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板には樹脂による透明下地膜が０．５μｍ〜３μｍの厚さに形成され、
前記透明下地膜の上には、カラーフィルタが第１の方向に延在し、第２の方向に配列しており、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの境界おいては、前記透明下地膜と前記カラーフィルタとの間には、第１の方向に延在する遮光膜が存在しておらず、
前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの境界おいては、前記カラーフィルタの上に前記第１の方向に延在する遮光膜が存在していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記遮光膜は樹脂で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記遮光膜は金属で形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記透明下地膜の厚さは１μｍ〜２μｍであることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板には、樹脂による透明下地膜が形成され、
前記透明下地膜の上には第１のカラーフィルタと第２のカラーフィルタと第３のカラーフィルタが形成され、
前記透明下地膜は、前記第１のカラーフィルタの下においては、第１の厚さを有し、前記第２のカラーフィルタの下においては、第２の厚さを有し、前記第３のカラーフィルタに下おいては第３の厚さを有し、
前記第１の厚さ、前記第２の厚さ、前記第３の厚さのいずれかは、他の２つの厚さとは異なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１の厚さ、前記第２の厚さ、前記第３の厚さは全て異なることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記対向基板には、樹脂による透明下地膜が形成され、
前記透明下地膜の上にはカラーフィルタが形成され、
前記透明下地膜の一部は厚く形成されて前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間隔を規定するスペーサとなっており、
前記スペーサの上には前記カラーフィルタが形成されていないことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
前記透明下地膜の前記厚く形成された部分以外の他の部分は、ハーフトーン露光によって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、色再現性が優れ、かつ信頼性の高い液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置はフラットで軽量であることから、ＴＶ等の大型表示装置から、携帯電話やＤＳＣ（Digital Still Camera）等、色々な分野で用途が広がっている。
【０００３】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００４】
カラー画像は画素毎に赤、緑、青等の異なるカラーフィルタを対応させ、各色に対応する画素を透過する光をコントロールすることによって形成する。カラーフィルタは、赤、緑、青の顔料と感光性樹脂によって構成されるレジストを対向基板に塗付し、これをフォトリソグラフィ工程によってパターニングすることによって形成する。
【０００５】
このレジストをパターニングする際、レジストとガラス基板との密着力が小さいと、レジストが剥離する場合がある。一方、レジストとガラス基板との密着力が強すぎると、レジスト残りが生じ、他の色のカラーフィルタとのコンタミネーションが生ずる。「特許文献１」には、レジストとガラス基板との接着力を適正にするために、カラーフィルタに使用される感光性樹脂と同一の樹脂を５０〜１００Å程度ガラス基板表面に形成し、その上にカラーフィルタ用のレジストを塗付することによって密着力を適正化することが記載されている。
【０００６】
対向基板において、カラーフィルタの下に、コントラスト向上のため、あるいは、ＴＦＴに外光が当って光電流が生ずることを防止するために、遮光膜が用いられる場合がある。遮光膜は、Ｃｒ等の金属で形成される場合と、黒鉛等を含む樹脂で形成される場合がある。「特許文献２」には、黒鉛を有する樹脂遮光膜の密着性を向上させるために、樹脂遮光膜とガラス基板との間に接着層を形成することが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−３２４２１２号公報
【特許文献２】特開平０８−２３４０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
液晶表示装置において、色再現性を高めることが要望されている。液晶表示装置の色再現性を高めるためには、カラーフィルタ中の顔料の量を増加させる必要がある。カラーフィルタ中の顔料の量を多くするためには、レジストの状態において、顔料の比率を多くし、その分、感光性樹脂の量を少なくする必要がある。
【０００９】
顔料を多くし、感光性樹脂の量を少なくすると、ガラス基板とカラーフィルタとの接着力が低下する。この接着力の低下は、レジストをフォトリソグラフィによってパターニングする際の、現像工程において問題となる。しかし、カラーフィルタとガラス基板との間に、樹脂による遮光膜が存在していると、現像工程におけるカラーフィルタの剥離は生じない。カラーフィルタも樹脂遮光膜もいずれも樹脂で構成されているので、樹脂間の密着力は強いからである。
【００１０】
遮光膜はコントラストを向上させるが、バックライトからの光透過率は減少させる。最近は、輝度重視の観点から、遮光膜を形成しない場合がある。あるいは、遮光膜を形成する場合でも、遮光膜の面積を出来るだけ少なくする傾向にある。そうすると、カラーフィルタの剥離の問題はより深刻となる。
【００１１】
本発明の課題は、高い色再現性を有するカラーフィルタを使用した場合でも、カラーフィルタの剥離を生じない、液晶表示装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【００１３】
（１）ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には樹脂による透明下地膜が０．５μｍ〜３μｍの厚さに形成され、前記透明下地膜の上には、カラーフィルタが第１の方向に延在し、第２の方向に配列しており、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの境界おいては、前記透明下地膜と前記カラーフィルタの間には、前記第１の方向に延在する遮光膜が存在していないことを特徴とする液晶表示装置。
【００１４】
（２）前記透明下地膜の厚さは１μｍ〜２μｍであることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
【００１５】
（３）ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板には、映像信号線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、走査線が第２の方向に延在して第１の方向に配列しており、前記走査線の付近には、各画素に対応してＴＦＴが形成され、前記対向基板には樹脂による透明下地膜が０．５μｍ〜３μｍの厚さに形成され、前記透明下地膜の上には、カラーフィルタが第１の方向に延在し、第２の方向に配列しており、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの境界おいて、前記透明下地膜と前記カラーフィルタの間には、前記第１の方向に延在する遮光膜は存在しておらず、前記透明下地膜の上には、前記ＴＦＴを覆うように、遮光膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００１６】
（４）前記ＴＦＴを覆う遮光膜は前記走査線を覆うように前記第２の方向に延在していることを特徴とする（３）に記載の液晶表示装置。
【００１７】
（５）前記透明下地膜の厚さは１μｍ〜２μｍであることを特徴とする（３）または（４）に記載の液晶表示装置。
【００１８】
（６）ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には樹脂による透明下地膜が０．５μｍ〜３μｍの厚さに形成され、前記透明下地膜の上には、カラーフィルタが第１の方向に延在し、第２の方向に配列しており、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの境界おいては、前記透明下地膜と前記カラーフィルタとの間には、第１の方向に延在する遮光膜が存在しておらず、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの境界おいては、前記カラーフィルタの上に前記第１の方向に延在する遮光膜が存在していることを特徴とする液晶表示装置。
【００１９】
（７）前記遮光膜は樹脂で形成されていることを特徴とする（６）に記載の液晶表示装置。
【００２０】
（８）前記遮光膜は金属で形成されていることを特徴とする（６）に記載の液晶表示装置。
【００２１】
（９）前記透明下地膜の厚さは１μｍ〜２μｍであることを特徴とする（６）ないし（８）のいずれかに記載の液晶表示装置。
【００２２】
（１０）ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には、樹脂による透明下地膜が形成され、前記透明下地膜の上には第１のカラーフィルタと第２のカラーフィルタと第３のカラーフィルタが形成され、前記透明下地膜は、前記第１のカラーフィルタの下においては、第１の厚さを有し、前記第２のカラーフィルタの下においては、第２の厚さを有し、前記第３のカラーフィルタに下おいては第３の厚さを有し、前記第１の厚さ、前記第２の厚さ、前記第３の厚さのいずれかは、他の２つの厚さとは異なることを特徴とする液晶表示装置。
【００２３】
（１１）前記第１の厚さ、前記第２の厚さ、前記第３の厚さは全て異なることを特徴とする（１１）に記載の液晶表示装置。
【００２４】
（１２）ＴＦＴ基板と、対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には、樹脂による透明下地膜が形成され、前記透明下地膜の上にはカラーフィルタが形成され、前記透明下地膜の一部は厚く形成されて前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間隔を規定するスペーサとなっており、前記スペーサの上には前記カラーフィルタが形成されていないことを特徴とする液晶表示装置。
【００２５】
（１３）前記透明下地膜の前記厚く形成された部分以外の他の部分は、ハーフトーン露光によって形成されていることを特徴とする（１２）に記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、対向基板に樹脂による透明下地膜を０．５μｍから３μｍの厚さ形成するので、カラーフィルタとガラス基板との間に樹脂によって形成された遮光膜が存在しなくとも、カラーフィルタの密着性を保持することが出来る。したがって、輝度の高い液晶表示装置を実現することが出来る。
【００２７】
また、本発明によれば、対向基板に樹脂による透明下地膜を０．５μｍから３μｍの厚さ形成するので、カラーフィルタにおける顔料の比率を増やしても、カラーフィルタの接着性を確保することが出来るので、色再現性の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、実施例にしたがって、本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は本発明が適用される液晶表示装置の断面図である。図１はＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置であるが、本発明はＩＰＳ方式に限らず、他の方式、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等の液晶表示装置についても適用することが出来る。
【００３０】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置の電極構造は種々のものが提案され、実用化されている。図１の構造は、現在広く使用されている構造であって、簡単に言えば、平面ベタで形成された対向電極１０８の上に絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極１１０が形成されている。そして、画素電極１１０と対向電極１０８の間の電圧によって液晶分子３０１を回転させることによって画素毎に液晶層３００の光の透過率を制御することにより画像を形成するものである。以下に図１の構造を詳しく説明する。なお、本発明は、図１の構成を例にとって説明するが、図１以外のＩＰＳタイプの液晶表示装置にも適用することが出来る。
【００３１】
図１において、ガラスで形成されるＴＦＴ基板１００の上に、ゲート電極１０１が形成されている。ゲート電極１０１は走査線５００と同層で形成されている。ゲート電極１０１はＡｌＮｄ合金の上にＭｏＣｒ合金が積層されている。
【００３２】
ゲート電極１０１を覆ってゲート絶縁膜１０２がＳｉＮによって形成されている。ゲート絶縁膜１０２の上に、ゲート電極１０１と対向する位置に半導体層１０３がａ−Ｓｉ膜によって形成されている。ａ−Ｓｉ膜はプラズマＣＶＤによって形成される。ａ−Ｓｉ膜はＴＦＴのチャネル部を形成するが、チャネル部を挟んでａ−Ｓｉ膜上にソース電極１０４とドレイン電極１０５が形成される。なお、ａ−Ｓｉ膜とソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５との間には図示しないｎ＋Ｓｉ層が形成される。半導体層とソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５とのオーミックコンタクトを取るためである。
【００３３】
ソース電極１０４は映像信号線４００が兼用し、ドレイン電極１０５は画素電極１１０と接続される。ソース電極１０４もドレイン電極１０５も同層で同時に形成される。本実施例では、ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５はＭｏＣｒ合金で形成される。ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５の電気抵抗を下げたい場合は、例えば、ＡｌＮｄ合金をＭｏＣｒ合金でサンドイッチした電極構造が用いられる。
【００３４】
ＴＦＴを覆って無機パッシベーション膜１０６がＳｉＮによって形成される。無機パッシベーション膜１０６はＴＦＴの、特にチャネル部を不純物４０１から保護する。無機パッシベーション膜１０６の上には有機パッシベーション膜１０７が形成される。有機パッシベーション膜１０７はＴＦＴの保護と同時に表面を平坦化する役割も有するので、厚く形成される。厚さは１μｍから４μｍである。
【００３５】
有機パッシベーション膜１０７には感光性のアクリル樹脂、シリコン樹脂、あるいはポリイミド樹脂等が使用される。有機パッシベーション膜１０７には、画素電極１１０とドレイン電極１０５が接続する部分にスルーホール１１１を形成する必要があるが、有機パッシベーション膜１０７は感光性なので、フォトレジストを用いずに、有機パッシベーション膜１０７自体を露光、現像して、スルーホール１１１を形成することが出来る。
【００３６】
有機パッシベーション膜１０７の上には対向電極１０８が形成される。対向電極１０８は透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を表示領域全体に面状に形成される。対向電極１０８を全面に形成した後、画素電極１１０とドレイン電極１０５を導通するためのスルーホール１１１部だけは対向電極１０８をエッチングによって除去する。
【００３７】
対向電極１０８を覆って上部絶縁膜１０９がＳｉＮによって形成される。上部電極が形成された後、エッチングによってスルーホールを形成する。この上部絶縁膜１０９をレジストにして無機パッシベーション膜１０６をエッチングしてスルーホール１１１を形成する。その後、上部絶縁膜１０９およびスルーホール１１１を覆って画素電極１１０となるＩＴＯを被着形成する。被着したＩＴＯをパターニングして画素電極１１０を形成する。画素電極１１０となるＩＴＯはスルーホール１１１にも被着される。スルーホール１１１において、ＴＦＴから延在してきたドレイン電極１０５と画素電極１１０が導通し、映像信号が画素電極１１０に供給されることになる。
【００３８】
図２に画素電極１１０の１例を示す。画素電極１１０は、両端が閉じた櫛歯状の電極である。櫛歯と櫛歯の間にスリット１１２が形成されている。画素電極１１０の下方には、図２には図示しない平面状の対向電極１０８が形成されている。画素電極１１０に映像信号が印加されると、スリット１１２を通して対向電極１０８との間に生ずる電気力線によって液晶分子３０１が回転する。これによって液晶層３００を通過する光を制御して画像を形成する。
【００３９】
図１はこの様子を断面図として説明したものである。櫛歯状の電極と櫛歯状の電極の間は図１に示すスリット１１２となっている。対向電極１０８には基準電圧が印加され、画素電極１１０には映像信号による電圧が印加される。画素電極１１０に電圧が印加されると図１に示すように、電気力線が発生して液晶分子３０１を電気力線の方向に回転させてバックライトからの光の透過を制御する。画素毎にバックライトからの透過が制御されるので、画像が形成されることになる。なお、画素電極１１０の上には液晶分子３０１を配向させるためのＴＦＴ基板側配向膜１１３が形成されている。
【００４０】
図１の例では、有機パッシベーション膜１０７の上に、面状に形成された対向電極１０８が配置され、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯電極１１０が配置されている。しかしこれとは逆に、有機パッシベーション膜１０７の上に面状に形成された画素電極１１０を配置し、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯状の対向電極１０８が配置される場合もある。
【００４１】
図１において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が設置されている。本発明では、後で説明するように、対向電極１０８の内側には透明下地膜２２０が形成されている。カラーフィルタ２０１の剥離を防止するためである。透明下地膜２２０は、アクリル樹脂、あるいは、エポキシ樹脂等で形成され、膜厚は、０．５μｍ〜３μｍ、好ましくは１μｍ〜２μｍである。
【００４２】
透明下地膜２２０の上には、カラーフィルタ２０１が形成されている。図１においては、例えば、赤カラーフィルタ２０１Ｒと緑カラーフィルタ２０１Ｇが記載されている。カラーフィルタ２０１は端部において、互いにオーバーラップしている。対向基板２００をカラーフィルタ２０１によって隙間無く埋めるためである。なお、図１に示す赤カラーフィルタ２０１Ｒと緑カラーフィルタ２０１Ｇのオーバーラップする部分は例を示すものであり、必ずしもＴＦＴが形成された部分にオーバーラップする部分が来るわけではない。
【００４３】
本実施例においては、カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間には遮光膜２０２は形成されていない。バックライトからの光の利用効率を上げて、画面輝度を大きくとるためである。カラーフィルタ２０１の端部の下に遮光膜２０２が形成されていなくとも、ガラス基板とカラーフィルタ２０１との間に透明下地膜２２０が形成されているので、カラーフィルタ２０１の端部が剥離することは無い。
【００４４】
カラーフィルタ２０１を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１は端部において、オーバーラップしているので、表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。
【００４５】
オーバーコート膜２０３の上にはＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔を規定するための柱状スペーサ２３０が形成されている。柱状スペーサ２３０は、例えば、アクリル系樹脂を含む感光性樹脂をオーバーコート膜２０３上に塗布し、これを露光現像することによって形成する。
【００４６】
オーバーコート膜２０３および柱状スペーサ２３０の上には、液晶の初期配向を決めるための対向基板側配向膜２１３が形成されている。図１はＩＰＳであるから、対向電極１０８はＴＦＴ基板１００側に形成されており、対向基板２００側には形成されていない。このように、ＩＰＳでは、対向基板２００の内側には導電膜が形成されていない。そうすると、対向基板２００の電位が不安定になる。また、外部からの電磁ノイズが液晶層３００に侵入し、画像に対して影響を与える。このような問題を除去するために、対向基板２００の外側に表面導電膜２１０が形成される。表面導電膜２１０は、透明導電膜であるＩＴＯをスパッタリングすることによって形成される。
【００４７】
図３は複数の画素が配置された状態での断面図である。図３は従来例における断面図を示している。図３において、ＴＦＴ基板１００側の詳細構造は省略されている。対向基板２００側において、対向基板２００に３色のカラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１の形成の順番は、例えば、赤、緑、青の順である。カラーフィルタ２０１の上にオーバーコート膜２０３が形成され、その上に配向膜２１３が形成されている。対向基板２００とＴＦＴ基板１００の間隔は柱状スペーサ２３０によって規定されている。図３において、カラーフィルタ２０１とガラス基板との間には遮光膜２０２は形成されていない。
【００４８】
図４は図３におけるカラーフィルタ２０１を形成するプロセスを示す。図４に示す例では、カラーフィルタ２０１は、まず赤カラーフィルタ２０１Ｒ、次に緑カラーフィルタ２０１Ｇ、最後に青カラーフィルタ２０１Ｂが形成される。カラーフィルタ２０１を形成するレジストは色を表示する顔料と感光性樹脂とから構成されている。感光性樹脂は、ポリマー、モノマー、光重合開始剤、界面活性剤の固形分と溶媒とから構成される。
【００４９】
顔料と感光性樹脂の固形分の比、（顔料）／（顔料＋感光性樹脂の固形分）は通常は３０％程度である。しかし、色の再現性を高めるためには、上記で定義した顔料の比を４０％以上、好ましくは５０％以上、できれば、６０％以上にまで、高める必要がある。そうすると、図５に示すように、ガラス基板とカラーフィルタ２０１の接着力が小さくなり、カラーフィルタ２０１の一部が現像時に剥離するという現象を生ずる。
【００５０】
図５はカラーフィルタ２０１がガラス基板に直接形成されている場合である。樹脂で形成されたカラーフィルタ２０１とガラス基板との接着力はもともと強くはないが、感光性樹脂の量を減らすことによって、接着力がさらに低下する。図５にＰＥで示すように、カラーフィルタ２０１の剥離は全体的に生ずるのではなく、端部において生ずる。カラーフィルタ２０１とガラス基板との接着力が十分でないと、カラーフィルタ２０１を現像するときに現像液が端部から浸み込むからである。
【００５１】
図６は、カラーフィルタ２０１とガラス基板の間に遮光膜２０２が形成されている場合である。この場合は、ガラス基板とカラーフィルタ２０１との剥離は生じていない。遮光膜２０２が樹脂遮光膜２０２で形成されていれば、樹脂で形成されたカラーフィルタ２０１との接着力は強い。一方、遮光膜２０２は、色再現性とは関係ないので、ガラスとの接着力を十分とれるように、成分調整をすることが出来る。
【００５２】
図４にもどり、図４の例は、カラーフィルタ２０１とガラス基板との間に遮光膜２０２が存在していない例である。図４（ａ）において、まず、赤カラーフィルタ２０１Ｒが形成される。ガラス基板上に、カラーフィルタ２０１を形成するためのレジストを塗布し、このレジストを露光し、現像することによって赤カラーフィルタ２０１Ｒが形成される。図４（ａ）において、カラーフィルタ中の顔料の割合が大きくなって、カラーフィルタ２０１とガラス基板の接着が十分でなくなると、カラーフィルタ２０１の端部、例えば図４（ａ）のＡ１、に現像液が浸み込み、図５に示すような剥離を生ずる。
【００５３】
赤カラーフィルタ２０１Ｒを形成した後、図４（ｂ）に示すように、緑カラーフィルタ２０１Ｇを形成する。緑カラーフィルタ２０１Ｇも赤カラーフィルタ２０１Ｒと同様、全面にレジストを塗布し、その後、露光、現像して形成する。カラーフィルタ２０１によって画面を隙間なく埋めるために、赤カラーフィルタ２０１Ｒと緑カラーフィルタ２０１Ｇは一部オーバーラップして形成される。このオーバーラップ部においては、赤カラーフィルタ２０１Ｒも緑カラーフィルタ２０１Ｇも樹脂で形成されているので、緑カラーフィルタ２０１Ｇが剥離する危険は小さい。しかし、緑カラーフィルタ２０１Ｇの端部がガラスと直接接している部分の端部、例えば図４（ｂ）のＡ２は、赤カラーフィルタ２０１Ｒの場合と同様、接着力が十分でないので、現像液が浸み込み、図５に示すように、端部が剥離する危険が生ずる。
【００５４】
図４（ｃ）は、青カラーフィルタ２０１Ｂを形成した状態を示す。青カラーフィルタ２０１Ｂも他のカラーフィルタと同様に、全面にレジストを塗布し、その後、露光現像して形成する。青カラーフィルタ２０１Ｂの端部は、赤カラーフィルタ２０１Ｒおよび緑カラーフィルタ２０１Ｇとオーバーラップして形成される。画面全面をカラーフィルタによって埋めるためである。青カラーフィルタ２０１Ｂの端部は、樹脂で形成されている他のカラーフィルタとオーバーラップしているので、剥離することは無い。
【００５５】
図４、図５に示すように、特に、カラーフィルタ中の顔料の成分が多くなると、ガラス基板との接着力が小さくなってカラーフィルタ２０１の剥離が生ずる。この問題は、カラーフィルタ２０１の端部が樹脂で形成された遮光膜２０２とオーバーラップしていない場合に深刻な問題となる。
【００５６】
これを対策するために、本発明においては、ガラス基板とカラーフィルタ２０１との間に、カラーフィルタ２０１との接着力の強い、透明下地膜２２０を形成する。透明下地膜２２０の材料は、カラーフィルタ２０１用の材料として用いられる、アクリル系、あるいはエポキシ系の感光性樹脂を使用することが出来る。透明下地膜２２０の厚さは、ピンホールが生じないで、かつ平坦性が保たれる膜厚とする必要がある。したがって、透明下地膜２２０の膜厚は、０．５μｍ〜３μｍであり、好ましくは、１μｍから２μｍである。
【００５７】
図７は、本発明による対向基板２００の断面図である。図７において、対向基板２００には、透明下地膜２２０が全面にコーティングされている。その後、赤カラーフィルタ２０１Ｒ、緑カラーフィルタ２０１Ｇ、青カラーフィルタ２０１Ｂを図４で説明したようにして形成する。図７において、赤カラーフィルタ２０１Ｒを形成する際に、端部に現像液が浸み込む危険は小さい。カラーフィルタ２０１の感光性樹脂と、透明下地膜２２０を形成する感光性樹脂が同じ樹脂で形成され、互いに強く接着するからである。同様に。緑カラーフィルタ２０１Ｇを形成する際の、端部での現像液の浸み込みの危険も小さい。
【００５８】
このようにして形成されたカラーフィルタ２０１の上に従来と同様にオーバーコート膜２０３を形成し、さらに配向膜２１３を形成する。また、対向基板２００の外側に表面導電膜２１０を形成することも従来と同様である。
【００５９】
このように、本実施例によれば、液晶表示装置の透過率を向上させて画面輝度を向上させるため、遮光膜２０２を形成しない場合も、カラーフィルタ２０１の剥離を防止することが出来る。また、本実施例によれば、カラーフィルタ２０１の接着力を向上させることが出来るため、カラーフィルタ２０１における顔料成分の割合を大きくすることが出来るので、色再現性の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。
【実施例２】
【００６０】
実施例１は、本発明を表示画面全面において遮光膜２０２を除去した液晶表示装置について適用した場合について説明した。実施例１のような構成では、ＴＦＴに対して外光が当たった場合、ＴＦＴに光電流が流れ、ＴＦＴのＯＦＦ電流を増加させてしまう。これを防止する構成として、図８に示すように、ＴＦＴが形成されている走査線５００の上には遮光膜２０２を形成し、映像信号線４００の上には遮光膜２０２を形成しない構成がある。このような構成の場合においても、カラーフィルタ２０１は広い部分において、その端部がガラスに直接接するので、本発明を適用すれば、大きな効果をあげることが出来る。
【００６１】
図８は本実施例における液晶表示装置を対向基板２００から見た、透視平面図である。図８において、ＴＦＴ基板１００上に走査線５００が横方向に延在し、縦方向に配列している。走査線５００の上には、ＴＦＴが形成されている。この場合、ＴＦＴのゲート電極は走査線５００が兼ねている。走査線５００と直交して映像信号線４００が縦方向に延在し、横方向に配列している。対向基板２００に形成された赤カラーフィルタ２０１Ｒ、緑カラーフィルタ２０１Ｇ、青カラーフィルタ２０１Ｂの境界は映像信号線４００上にある。
【００６２】
図８において、走査線５００を覆って、対向基板２００上には遮光膜２０２が形成されている。この遮光膜２０２によってＴＦＴは外光から遮光され、光電流を防止して、ＴＦＴのＯＦＦ電流の増加を阻止することが出来る。
【００６３】
図９は、図８に対応する対向基板２００の平面図である。図９において、まず、遮光膜２０２が横方向に延在し、縦方向に配列している。遮光膜２０２のピッチは図８における走査線５００のピッチと同じである。図９において、各色のカラーフィルタは縦方向に延在し、横方向に配列している。
【００６４】
図９のＡ−Ａ断面図は図７と同様である。図９において、カラーフィルタ２０１の形成プロセスは、まず、赤カラーフィルタ２０１Ｒが形成され、その後、緑カラーフィルタ２０１Ｇ、青カラーフィルタ２０１Ｂが形成される。本実施例においては、対向基板２００の上に透明下地膜２２０が形成されているので、図４で説明したような、カラーフィルタ２０１の端部に現像液が浸み込んでカラーフィルタ２０１が剥離する現象は生じない。
【００６５】
このように、本実施例においても、実施例１で説明したと同様な効果を得ることが出来る。
【実施例３】
【００６６】
図１０は本発明の第３の実施例を示す平面図である。図１０は実施例３における液晶表示装置を対向基板２００から見た、透視平面図である。ＴＦＴ基板１００上の構成は、図８と同様であるので、説明は省略する。図１０が図８と異なるところは、図８においては、遮光膜２０２が走査線５００全体を覆っているのに対し、図１０においては、遮光膜２０２はＴＦＴ部分のみを覆っている点である。したがって、図１０の構成は、図８の構成よりも液晶表示パネルを透過するバックライトからの光量は増加する。つまり、実施例３のほうが実施例２よりも液晶表示装置の輝度を上げることが出来る。
【００６７】
図１１は、図１０に対応する対向基板２００の平面図である。図１０において、遮光膜２０２は、カラーフィルタの境界部分において、横方向に断続的に形成されている。遮光膜２０２の横方向のピッチは、ＴＦＴ基板１００に形成された映像信号線４００と同様である。また、遮光膜２０２は縦方向にはＴＦＴ基板１００に形成された走査線５００と同じピッチで形成されている。遮光膜２０２の面積は、ＴＦＴ基板１００に形成されたＴＦＴを外光から遮光するだけの面積を有している。
【００６８】
本実施例においても、遮光膜２０２が形成された部分は、液晶表示装置の表示領域の一部であり、表示領域の大部分ではカラーフィルタ２０１の下には遮光膜２０２は存在していない。そうすると、実施例において説明したような、カラーフィルタ２０１が端部において剥離する問題が生ずる。
【００６９】
本実施例におけるＢ−Ｂ断面図は図７と同様である。カラーフィルタ２０１の形成プロセスは、まず、赤カラーフィルタ２０１Ｒが形成され、その後、緑カラーフィルタ２０１Ｇ、青カラーフィルタ２０１Ｂが形成される。本実施例においては、対向基板２００の上に透明下地膜２２０が形成されているので、図４で説明したような、カラーフィルタ２０１の端部に現像液が浸み込んでカラーフィルタ２０１が剥離する現象は生じない。
【００７０】
したがって、本実施例においても、実施例１あるいは実施例２と同様な効果を得ることが出来る。
【実施例４】
【００７１】
図１２は本発明の第４の実施例における対向基板２００の平面図である。ＴＦＴ基板１００は実施例１において説明したのと同様である。図１２において、対向基板２００には、カラーフィルタ２０１がストライプ状に形成されている。本実施例においては、各カラーフィルタの間には隙間が存在している。本実施例においては、カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間には遮光膜２０２が形成されるので、カラーフィルタ２０１をオーバーラップさせる必要は無い。カラーフィルタ２０１の上には、遮光膜２０２が全面に形成され、画素毎に遮光膜２０２の窓が形成されている。この窓を通してバックライトからの光が通過し、画像が形成される。
【００７２】
図１３は従来例における図１２のＣ−Ｃ断面図である。図１３において、カラーフィルタ２０１は対向基板２００上に互いに間隔を持って形成されている。カラーフィルタ２０１はどの色から形成されていてもよい。カラーフィルタ２０１において、特に色再現性を上げるために顔料を多くするとカラーフィルタ２０１とガラス基板との密着性が低下する。そうすると、カラーフィルタ２０１を現像したときに、図１３のＤ１、Ｄ２、Ｄ３で示すように、現像液がカラーフィルタ２０１の端部から浸み込み、カラーフィルタ２０１の端部が剥離する現象を生ずる。
【００７３】
図１４は図１３で説明した問題点を対策したものであり、本発明における図１２のＣ−Ｃ断面図である。図１４において、ＴＦＴ基板１００の上には透明下地膜２２０が形成され、この透明下地膜２２０の上にカラーフィルタ２０１が形成される。透明下地膜２２０は実施例１〜実施例３と同様、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で形成され、膜厚は０．５μｍ〜３μｍ、好ましくは１μｍから２μｍである。
【００７４】
透明下地膜２２０、カラーフィルタ２０１のいずれも樹脂で形成されているので、互いの接着力は強い。したがって、各カラーフィルタを現像した時も、カラーフィルタ２０１の端部から現像液が進入してカラーフィルタ２０１を剥離するという問題は回避することが出来る。
【００７５】
図１４において、各カラーフィルタの間、および、カラーフィルタ２０１の端部の上には遮光膜２０２が形成されている。遮光膜２０２が存在しているので、各カラーフィルタの間に間隔が存在していても光が透過することにはならない。図１４では、遮光膜２０２としては、樹脂遮光膜２０２を用いている。本構成に適用される遮光膜２０２はこれに限らず、Ｃｒ等の金属遮光膜２０２を使用することも出来る。但し、金属遮光膜２０２の場合は、レベリング効果は期待出来ないので、カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間の間隔は小さくしたほうが良い。
【００７６】
図１４において、カラーフィルタ２０１および遮光膜２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成され、オーバーコート膜２０３を覆って配向膜２１３が形成されることは実施例１〜実施例３と同様である。また、対向基板２００の外側には表面導電膜２１０が形成されることも同様である。
【実施例５】
【００７７】
カラー液晶表示装置では、赤、緑、青の各色の直線偏光光が液晶層３００の複屈折により変調を受ける。この変調の程度は、液晶の屈折率異方性をΔｎとし、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔、すなわち、液晶の層厚をｄとし、光の波長をλとして場合、Δｎ・ｄ／λによって規定される。しがたって、Δｎ・ｄを特定の波長に対して最適値に設定すると、他の色におけるコントラストが劣化することになる。
【００７８】
これを対策するには、各色毎に、液晶の層厚、すなわち、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００のギャップを変える必要がある。このように、液晶の層厚、すなわち、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００のギャップを色毎に変える構成をマルチギャップと称する。各色毎に液晶の層厚を変える方法は種々あるが、本発明を用いると合理的にこの層厚を変えることが出来る。
【００７９】
図１５は本実施例における第１の構成を示す。図１５において、各色毎に透明下地膜２２０の厚さを変えている。例えば、赤カラーフィルタ２０１Ｒに対応する透明下地膜２２０の厚さはｈ１、緑カラーフィルタ２０１Ｇに対応する透明下地膜２２０の厚さはｈ２、青カラーフィルタ２０１Ｂに対応する透明下地膜２２０の厚さはｈ３である。この高さは例であり、各色毎の透明下地膜２２０の厚さが常にこの順番になるわけではない。
【００８０】
透明下地膜２２０は、感光性樹脂で形成するが、ネガ型の感光性樹脂を使用すると、露光量が多いほど、ポリマーが架橋して、厚くなる。この性質を利用して各色毎に下地膜を塗付、現像して色毎に下地膜を形成している。この場合、下地膜を形成する感光性の樹脂に対して、下地膜の高さを高くする部分ほど露光量を多くすることになる。
【００８１】
図１６はマルチギャップを形成するための、本発明による他の構成である。図１６では、色毎に露光、現像を繰り返すのではなく、ハーフ露光の技術を用いて色毎に透明下地膜２２０の高さを変えている。すなわち、透明下地膜２２０を形成するための感光性樹脂をネガ型で構成した場合、露光量が多いほど、架橋が進み、下地膜の厚さが厚くなる。
【００８２】
透明下地膜２２０の高さを低くしたい部分は、露光する時のマスクの透過率を下げることによって、露光量を下げることが出来る。マスクの透過率を３段階の設定することによって、現像後の下地膜の膜厚を３段階に設定することが出来る。実際には、マスクの透過率を下げない部分と、下げた部分と、より下げた部分とで構成する。
【００８３】
以上の説明では、透明下地膜２２０の厚さを赤カラーフィルタ２０１Ｒ、緑カラーフィルタ２０１Ｇ、青カラーフィルタ２０１Ｂとで全て変化させているが、場合によって、いずれか一色のカラーフィルタにおいて、透明下地膜２２０の厚さを他の二色カラーフィルタと異ならせ、他の二色カラーフィルタにおける透明下地膜２２０の厚さは同じとしても効果を得ることが出来る。
【００８４】
このように、図１６に示す構成によれば、一回の露光、現像によって、マルチギャップを実現することが出来る。同時に、カラーフィルタ２０１は樹脂で形成された透明下地膜２２０と接触するので、カラーフィルタ２０１の接着力の問題も解決することが出来る。
【実施例６】
【００８５】
実施例１〜実施例５で説明したように、本発明では、カラーフィルタ２０１の端部がガラス基板と直接接触することを避けて、カラーフィルタ２０１の端部において、現像時、カラーフィルタ２０１が剥離する現象を防止している。しかし、実施例１〜実施例５においては、通常の液晶表示装置に比較して透明下地膜２２０を形成するプロセスが増加する。
【００８６】
図１７は対向基板２００を形成するための合計のプロセス数を増加させることなく、透明下地膜２２０を形成することが可能な構成を示す。図１７において、柱状スペーサ２３０は下地膜と同じ材料で、同じフォトリソグラフィ工程によって形成される。プロセスは次の通りである。図１８において、対向基板２００に下地膜を形成するための、感光性樹脂を厚く塗布しておく。この場合、感光性樹脂の厚さは、下地膜と柱状スペーサ２３０の高さの合計膜厚としておく。感光性樹脂は例えば、ネガ型の樹脂を用いる。
【００８７】
ネガ型は露光量が多い部分ほど架橋が進み、高さが高くなる。感光性樹脂に対する露光を柱状スペーサ２３０部分で多くすることによって、柱状スペーサ２３０の高さを他の部分よりも高くすることが出来る。この場合のマスクは柱状スペーサ２３０部分では、透過率の調整を行わず、柱状スペーサ２３０以外の部分に細かいピッチでストライプパターンを形成する等して透過率を低下させておく。
【００８８】
このようにして露光した感光性樹脂を現像すると、透明下地膜２２０と柱状スペーサ２３０が同時に形成される。その後は、カラーフィルタ２０１、オーバーコート膜２０３、配向膜２１３等を通常と同じようにして形成する。ただし、カラーフィルタ２０１およびオーバーコート膜２０３は、柱状スペーサ２３０の上には形成しない。
【００８９】
このように、本実施例によれば、工程数の実質的な増加を伴うことなく、カラーフィルタ２０１と対向基板２００との間に透明下地膜２２０を形成することが出来る。したがって、カラーフィルタ２０１の顔料成分を増加させても、カラーフィルタ２０１の現像時に、現像液が浸み込んでカラーフィルタ２０１が剥離する現象を防止することが出来る。
【００９０】
以上の説明では、液晶表示装置としては、ＩＰＳ方式を例にとって説明したが、ＴＮ方式あるいは、ＶＡ方式の液晶表示装置であっても本発明を適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】ＩＰＳ方式の液晶表示装置の断面図である。
【図２】図１の画素電極の平面図である。
【図３】対向基板に遮光膜が形成されていない場合の断面図である。
【図４】図３におけるカラーフィルタを形成するプロセスである。
【図５】カラーフィルタの端部が剥離する例である。
【図６】カラーフィルタとガラス基板の間に遮光膜が存在する例である。
【図７】本発明の実施例１を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例２を示す透視図である。
【図９】本発明の実施例２を示す対向基板の平面図である。
【図１０】本発明の実施例３を示す透視図である。
【図１１】本発明の実施例３を示す対向基板の平面図である。
【図１２】本発明の実施例４を示す対向基板の平面図である。
【図１３】従来例の問題点を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例４を示す対向基板の断面図である。
【図１５】実施例５の構成を示す断面図である。
【図１６】実施例５の他の構成を示す断面図である。
【図１７】実施例６の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００…ＴＦＴ基板、  １０１…ゲート電極、  １０２…ゲート絶縁膜、  １０３…半導体層、  １０４…ソース電極、  １０５…ドレイン電極、  １０６…無機パッシベーション膜、  １０７…有機パッシベーション膜、  １０８…対向電極、  １０９…上部絶縁膜、  １１０…画素電極、  １１１…スルーホール、  １１２…スリット、  １１３…ＴＦＴ基板側配向膜、  １５０…下偏光板、  ２００…対向基板、  ２０１…カラーフィルタ、  ２０１Ｒ…赤カラーフィルタ、  ２０１Ｇ…緑カラーフィルタ、  ２０１Ｂ…青カラーフィルタ、  ２０２…遮光膜、  ２０３…オーバーコート膜、  ２１０…表面導電膜、  ２１３…対向基板側配向膜、  ２２０…透明下地膜、  ２３０…柱状スペーサ、  ３００…液晶層、  ３０１…液晶分子、  ４００…映像信号線、  ５００…走査線。
【図１】
2009271366.tif 000003
【図２】
2009271366.tif 000004
【図３】
2009271366.tif 000005
【図４】
2009271366.tif 000006
【図５】
2009271366.tif 000007
【図６】
2009271366.tif 000008
【図７】
2009271366.tif 000009
【図８】
2009271366.tif 000010
【図９】
2009271366.tif 000011
【図１０】
2009271366.tif 000012
【図１１】
2009271366.tif 000013
【図１２】
2009271366.tif 000014
【図１３】
2009271366.tif 000015
【図１４】
2009271366.tif 000016
【図１５】
2009271366.tif 000017
【図１６】
2009271366.tif 000018
【図１７】
2009271366.tif 000019