JP2000321418A

JP2000321418A - カラーフィルタ及び液晶表示装置

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Publication number: JP2000321418A
Application number: JP11130197A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Hatano; 智彦幡野; Masayuki Ogawa; 正幸小川; Shinichi Yamada; 申一山田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示素子用カラーフィルタであって、液晶
表示素子を生産する際に主としてラビング工程で発生す
る静電気に起因する歩留まりと表示品位の低下を引き起
こすことを少なくするカラーフィルタ及びこれを用いた
液晶表示装置を提供すること。【解決手段】透明基板上に、少なくともブラックマトリ
クス層、ブラックマトリクスの開口部及びブラックマト
リクス上の一部に３原色のそれぞれの着色層を設けたカ
ラーフィルタにおいて、該カラーフィルタの最上層の非
表示領域に導電性を有する膜を具備することを特徴とす
るカラーフィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に使
用されるカラーフィルタ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にカラーフィルタは、透明基板上に
形成された赤、緑、青の３原色の着色層を一絵素として
多数の絵素から構成されている。そして、各着色層間に
は、表示コントラストを高めるために遮光領域（画面上
では、一般に黒色に見えることから、ブラックマトリク
スと称されている）が設けられている。

【０００３】カラーフィルタ上に着色層を形成する方法
としては、フォトリソグラフィ法を用いて形成した可染
媒体を染色する方法、感光性の顔料分散組成物を用いる
方法、非感光性の顔料分散組成物をエッチングする方
法、パターニングした電極を利用した電着法等の他に、
低コストの製造方法として印刷法やインクジェット法で
着色部分を形成する方法もある。

【０００４】また、従来のカラーフィルタのブラックマ
トリクスは、微細にパターニングされた金属薄膜、ある
いは遮光剤により着色された樹脂をパターニングするこ
とにより形成されることが多い。

【０００５】従来の液晶表示素子はこのようなカラーフ
ィルタ基板と他の透明基板を貼り合わせ、これら２枚の
基板の間隙に液晶を９０度（ＴＮ方式）、あるいはそれ
以上（ＳＴＮ方式）捻って配向させる構成であった。他
の透明基板としては薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成
する場合、薄膜ダイオードを形成する場合、透明電極を
ストライプ状に形成し、カラーフィルタ側に形成された
ストライプ状の透明電極とマトリックスを形成する場合
などあった。

【０００６】ＴＮ方式、ＳＴＮ方式いずれの場合もカラ
ーフィルタ基板の着色層の上の表示領域に電極として透
明導電膜が形成される。これらの方式の液晶表示装置で
は、カラーフィルタ基板の表面凹凸に起因して、配向不
良が発生し、光漏れ、残像などの表示不良を引き起こす
場合がある。また、液晶の駆動電圧の低下に伴い、カラ
ーフィルタ表面に残存する顔料不純物の影響を受けて表
示不良を引き起こす場合もある。これら表示不良への対
策として近年では、表面平坦性向上及び微少な不純物か
ら液晶分子を守る保護層の形成を目的として着色層上に
透明なオーバーコート層を設けた後に透明電極を形成す
る場合が多くなってきた。

【０００７】また、ＴＮ方式、ＳＴＮ方式の従来の液晶
表示素子は正面から見た場合には良好な表示特性を示す
ものの、斜めから見たときに著しくコントラストが低下
するという欠点があった。この欠点を解決するために近
年、インプレイン・スイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶
表示素子が開発された。この方式の液晶表示素子は２枚
の透明基板間で液晶が平行に配向しており、従来とは異
なり、透明基板に平行方向に印加される電場によりスイ
ッチングする。このため、カラーフィルタの液晶と接す
る側の表面には透明電極は形成されていない。また、横
方向に印加される電場の方向を乱さないために、遮光層
の材料としてはＣｒなどの金属薄膜ではなく、黒色顔料
などの遮光剤を分散させた樹脂を用いることが多い。

【０００８】これらの液晶表示素子を形成する際にはど
の方式でも液晶分子を配向させることが必要である。通
常は液晶表示装置を形成する２枚の基板の表面にポリイ
ミド樹脂からなる薄膜を形成し、その上をレーヨンやコ
ットンなどの立毛布で一方向にこするというラビング処
理を施すことで液晶を一方向に配向させる。このラビン
グ工程では静電気を発生させ、これにより配向膜を傷つ
けたり、パーティクルを引きつけるなどして配向不良や
点欠陥などの表示不良を発生させ液晶表示装置製造工程
における歩留まり低下の要因となったり、表示品位を下
げることなどが問題となった。

【０００９】この問題を解決するためにラビング装置に
除電装置を付けるなどの工程の改善を行ってきたが、静
電気を発生させた後に除電させるため、その影響を完全
に排除することは出来なかった。

【００１０】静電気はラビング処理を施す立毛布とガラ
ス基板やオーバーコート層などの誘電体と擦れる時に発
生する。特に、表面がオーバーコート層の時には静電気
の発生は大きいため、表示品位向上の為にカラーフィル
タ基板にオーバーコート膜を設けている場合にはこの静
電気の影響を受けやすくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、液晶表示素子用カラーフィルタであって、液晶表示
素子を生産する際に主としてラビング工程で発生する静
電気に起因する歩留まりの低下と表示品位の低下を少な
くするカラーフィルタ及びこれを用いた液晶表示装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下の構成からなる。

【００１３】（１）透明基板上に、少なくともブラック
マトリクス層、ブラックマトリクスの開口部及びブラッ
クマトリクス上の一部に３原色のそれぞれの着色層を設
けたカラーフィルタにおいて、該カラーフィルタの最上
層の非表示領域に導電性を有する膜を具備することを特
徴とするカラーフィルタ。

【００１４】（２）着色層上に透明保護膜が形成されて
いることを特徴とする前記（１項記載のカラーフィル
タ。

【００１５】（３）ブラックマトリクス層が、少なくと
も遮光剤を樹脂中に分散させてなるものであることを特
徴とする前記（１）または（２）に記載のカラーフィル
タ。

【００１６】（４）導電性を有する膜が、カラーフィル
タの表示領域、および非表示領域の両方に被覆されてい
ることを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれか
１項に記載のカラーフィルタ。

【００１７】（５）非表示領域に設けられた導電性を有
する膜と表示領域に形成された導電性を有する膜とが連
続して形成されていることを特徴とする前記（４）に記
載のカラーフィルタ。

【００１８】（６）非表示領域に設けられた導電性を有
する膜と表示領域に形成された導電性を有する膜との間
隙ｄが３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする
前記（４）または（５）に記載のカラーフィルタ。

【００１９】（７）導電性を有する膜が非表示領域にの
み形成されていることを特徴とする前記（１）ないし
（３）のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。

【００２０】（８）導電性を有する膜がＩＴＯ膜である
ことを特徴とする前記（１）ないし（７）のいずれか１
項に記載のカラーフィルタ。

【００２１】（９）前記（１）ないし（８）のいずれか
１項に記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする
液晶表示装置。

【００２２】

【発明の実施の形態】液晶表示装置を作成する際のラビ
ング工程でカラーフィルタ基板をラビング処理をする際
に、ラビングクロスとカラーフィルタ基板とが擦れるこ
とによって静電気を発生させ、クロス及びカラーフィル
タ基板が帯電し、後の工程でこれらが放電することで、
配向膜の傷つけなどの素子の損傷や、異物の付着などを
引き起こし、液晶表示素子の不良の原因になっていた
が、本発明者らは、鋭意研究の結果、これらの不良を引
き起こす静電気の発生は特にラビングクロスがカラーフ
ィルタの非表示領域の基板表面を擦る際に強く発生する
ことを見出し、この非表示領域に導電性を有する膜を設
けることで静電気の発生を低減でき、ラビング工程で発
生する静電気に起因する液晶表示素子の歩留まり低下及
び表示品位の低下を防ぐことができることを見出し本発
明を完成した。

【００２３】本発明の液晶表示素子用カラーフィルタ
は、透明基板上に、遮光剤を樹脂中に分散させてなるブ
ラックマトリクス層を設け、さらにその上に３原色から
なる着色層を塗布、パターン加工して開口部及びブラッ
クマトリクス上の一部に積層させてなるものである。

【００２４】本発明に用いられる透明基板としては、特
に限定されるものではなく、石英ガラス、ホウケイ酸ガ
ラス、アルミノケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートし
たソーダライムガラス等の無機ガラス類、有機プラスチ
ックのフィルム又はシート等が好ましく用いられる。

【００２５】ブラックマトリクス層としてはＣｒ、Ｃｒ
Ｏｘなどの金属薄膜、遮光剤を樹脂中に分散させてなる
薄膜のいずれを用いても良いが、近年、Ｃｒ、ＣｒＯｘ
などの金属薄膜からなるブラックマトリクス層の加工工
程で極めて有害な６価クロムを生成することが問題とさ
れているため、遮光剤を樹脂中に分散させてなる樹脂薄
膜が広く使用されるようになってきた。また、広視野角
特性の点から注目されているＩＰＳ方式のＬＣＤ用とし
ては、その表示特性を良好にするために、ブラックマト
リクス層として遮光剤を分散させた樹脂薄膜の方が好ま
しく用いられている。

【００２６】ブラックマトリクス層に用いられる樹脂と
しては、特に限定されないが、エポキシ系樹脂、アクリ
ル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ
イミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの感光性又は
非感光性の材料が好ましく用いられる。ブラックマトリ
クス層用樹脂は、画素や保護膜に用いられる樹脂よりも
高い耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、ブラックマ
トリクス形成後の工程で使用される有機溶剤に耐性を持
つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂が特に好
ましく用いられる。

【００２７】ここで、ポリイミド樹脂としては、特に限
定されるものではないが、通常下記一般式（Ｉ）で表さ
れる構造単位を主成分とするポリイミド前駆体（ｎ＝１
〜２）を加熱または適当な触媒によってイミド化したも
のが好適に用いられる。

【００２８】

【化１】

【００２９】また、ポリイミド系樹脂には、イミド結合
の他に、アミド結合、スルホン結合、エーテル結合、カ
ルボニル結合等のイミド結合以外の結合が含まれていて
も差し支えない。

【００３０】上記一般式（Ｉ）中、Ｒ１は少なくとも２
個以上の炭素原子を有する３価又は４価の有機基であ
る。耐熱性の面から、Ｒ１は環状炭化水素、芳香族又は
芳香族複素環を含有し、かつ、炭素数６〜３０の３価又
は４価の基が好ましい。Ｒ１の例として、フェニル基、
ビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、ペリレ
ン基、ジフェニルエーテル基、ジフェニルスルホン基、
ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノン基、ビフェニル
トリフルオロプロパン基、シクロブチル基、シクロペン
チル基等が挙げられるがこれらに限定されない。

【００３１】Ｒ２は少なくとも２個以上の炭素原子を有
する２価の有機基であるが、耐熱性の面から、Ｒ２は環
状炭化水素、芳香族環又は芳香族樹脂環を含有し、かつ
炭素数６〜３０の２価の基が好ましい。Ｒ２の例とし
て、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフ
タレン基、ペリレン基、ジフェニルエーテル基、ジフェ
ニルスルホン基、ジフェニルプロパン基、ベンゾフェノ
ン基、ビフェニルトリフルオロプロパン基、ジフェニル
メタン基、シクロヘキシルメタン基等が挙げられるがこ
れらに限定されない。

【００３２】構造単位（Ｉ）を主成分とするポリマーは
Ｒ１、Ｒ２がこれらのうち各々１種から構成されていて
もよいし、各々２種以上から構成される共重合体であっ
てもよい。さらに、基板との接着性を向上させるため
に、耐熱性を低下させない範囲でジアミン成分として、
シロキサン構造を有するビス（３−アミノプロピル）テ
トラメチルジシロキサンなどを共重合するのが好まし
い。

【００３３】構造単位（Ｉ）を主成分とするポリマーの
具体的な例として、ピロメリット酸二無水物、３，
３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、３，３′，４，４′−ビフェニルトリフルオロプ
ロパンテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′
−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、２，
３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物等
から成る群から選ばれた１種以上のカルボン酸二無水物
とパラフェニレンジアミン、３，３′−ジアミノフェニ
ルエーテル、４，４′−ジアミノフェニルエーテル、
３，４′−ジアミノフェニルエーテル、３，３′−ジア
ミノジフェニルスルホン、４，４′−ジアミノジフェニ
ルスルホン、４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタ
ン、４，４′−ジアミノジフェニルメタンなどが挙げら
れるが、これらに限定されない。これらのポリイミド前
駆体は公知の方法、すなわち、テトラカルボン酸二無水
物とジアミンを選択的に組み合わせて、溶媒中で反応さ
せることにより合成される。

【００３４】ブラックマトリクス用遮光剤としては、カ
ーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄等の金属酸化物
粉、金属硫化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色の顔料
の混合物等を用いることができる。この中でも、特にカ
ーボンブラックは遮光性が優れており、特に好ましい。
分散の良い粒径の小さいカーボンブラックは主として茶
系統の色調を呈するので、カーボンブラックに対する補
色の顔料を混合させて無彩色にするのが好ましい。

【００３５】ブラックマトリクス用の樹脂は特に制限は
なく、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアル
コール樹脂、ポリエステル樹脂などが可能である。ブラ
ックマトリクス用の樹脂がポリイミドの場合、黒色ペー
スト溶媒としては、通常、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル
ホルムアミド等のアミド系極性溶媒、γ−ブチロラクト
ンなどのラクトン系極性溶媒等が好適に使用される。

【００３６】カーボンブラックや、カーボンブラックに
対して補色の顔料等の遮光剤を分散させる方法として
は、例えば、ポリイミド前駆体溶液中に遮光剤や分散剤
等を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、
ボールミル等の分散機中で分散させる方法などがある
が、この方法に特に限定されない。また、カーボンブラ
ックの分散性向上、あるいは塗布性やレベリング性向上
のために種々の添加剤が加えられていてもよい。

【００３７】樹脂ブラックマトリクスの製法としては、
黒色ペーストを透明基板上に塗布、乾燥した後に、パタ
ーニングを行う。黒色ペーストを塗布する方法として
は、ディップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイ
コーティング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に
用いられ、この後、オーブンやホットプレートを用いて
加熱乾燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使
用する樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通
常６０〜２００℃で１〜６０分加熱することが好まし
い。

【００３８】黒色ペースト被膜は感光性または非感光性
の樹脂を用いたペーストを使用し、上記手法により形成
される。樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上に
ポジ型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹
脂が感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸
素遮断膜を形成した後に、露光、現像を行う。必要に応
じて、ポジ型フォトレジスト又は酸素遮断膜を除去し、
加熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、前駆体か
らポリイミド系樹脂を得る場合には、塗布量により若干
異なるが、通常２００〜３００℃で１〜６０分加熱する
のが一般的である。以上のプロセスにより、透明基板上
にブラックマトリクスが形成される。

【００３９】樹脂ブラックマトリクスの膜厚は、好まし
くは０．５〜１．５μｍ、より好ましくは０．８〜１．
３μｍである。この膜厚が０．５μｍよりも薄い場合に
は遮光性が不十分になることからも好ましくない。一
方、膜厚が１．５μｍよりも厚い場合には、遮光性は確
保できるものの、カラーフィルタの平坦性が犠牲になり
易く、段差が生じやすい。画素内段差が生じた場合、カ
ラーフィルタ上部に透明電極や液晶配向膜を形成されて
も段差はほとんど軽減されず、液晶配向膜のラビングに
よる配向処理が不均一になったり、セルギャップにばら
つきが生じたりして、液晶表示素子の表示品位が低下す
る。このような場合には画素内段差を小さくするために
は、着色層上に透明保護膜を設けることが有効である。

【００４０】また、樹脂ブラックマトリクスの遮光性は
ＯＤ値（透過率の逆数の常用対数）で表されるが、液晶
表示装置の表示品位を向上させるためには、好ましくは
２．０以上であり、より好ましくは３．０以上である。
また、樹脂ブラックマトリクスの膜厚の好適な範囲を前
述したが、ＯＤ値の上限は、これとの関係で定められる
べきである。

【００４１】樹脂ブラックマトリクスの反射率は、反射
光による影響を低減し、液晶表示素子の表示品位を向上
させるために、４００〜７００ｎｍの可視領域で視感度
補正された反射率（Ｙ値）で２％以下が好ましく、より
好ましくは１％以下である。

【００４２】樹脂ブラックマトリクス間には通常（２０
〜２００）μｍ×（２０〜３００）μｍの開口部が設け
られるが、この開口部を少なくとも被覆するように３原
色のそれぞれの着色層が複数配列される。すなわち、１
つの開口部は、３原色のいずれか１つの着色層により被
覆され、各色の着色層が複数配列される。

【００４３】カラーフィルタを構成する着色層は、少な
くとも３原色の色彩を含む。すなわち、加色法によりカ
ラー表示を行う場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の３原色が選ばれ、原色法によりカラー表示を行う場合
は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の
３原色が選ばれる。一般には、これら３原色を含んだ要
素を１単位としてカラー表示の絵素とすることができ
る。着色層には、着色剤により着色された樹脂が用いら
れる。

【００４４】着色層に用いられる着色剤としては、有機
顔料、無機顔料、染料等を好適に用いることができ、さ
らには、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等の種々
の添加剤を添加してもよい。有機顔料としては、フタロ
シアニン系、アジレーキ系、縮合アゾ系、キナクリドン
系、アントラキノン系、ペリレン系、ペリノン系が好適
に用いられる。

【００４５】着色剤に用いられる樹脂としては、エポキ
シ樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等
の感光性又は非感光性の材料が好ましく用いられ、着色
剤をこれらの樹脂中に分散あるいは溶解させて着色する
ことが好ましい。感光性の樹脂としては、光分解型樹
脂、光架橋型樹脂、光重合型樹脂等のタイプがあり、特
にエチレン不飽和結合を有するモノマ、オリゴマ又はポ
リマと紫外線によりラジカルを発生する開始剤とを含む
感光性組成物、感光性ポリアミック酸組成物等が好適に
用いられる。非感光性の樹脂としては、上記の各種ポリ
マ等で現像処理が可能なものが好ましく用いられるが、
透明導電膜の成膜工程や液晶表示装置の製造工程でかか
る熱に耐えられる様な耐熱性を有する樹脂が好ましく、
また、液晶表示装置の製造工程で使用される有機溶剤へ
の耐性を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹
脂が特に好ましく用いられる。ここで、好ましいポリイ
ミド樹脂としては、上記した樹脂ブラックマトリクスの
材料として好ましく用いられるポリイミド樹脂を挙げる
ことができる。

【００４６】着色層を形成する方法としては、樹脂ブラ
ックマトリクスを形成した基板上に塗布、乾燥した後
に、パターニングを行う。着色剤を分散又は溶解させ着
色ペーストを得る方法としては、溶媒中に樹脂と着色剤
を混合させた後、三本ロール、サンドグラインダー、ボ
ールミル等の分散機中で分散させる方法などがあるが、
この方法に特に限定されない。

【００４７】着色ペーストを塗布する方法としては、デ
ィップ法、ロールコーター法、スピナー法、ダイコーテ
ィング法、ワイヤーバーによる方法などが好適に用いら
れ、この後、オーブンやホットプレートを用いて加熱乾
燥（セミキュア）を行う。セミキュア条件は、使用する
樹脂、溶媒、ペースト塗布量により異なるが、通常６０
〜２００℃で１〜６０分加熱することが好ましい。

【００４８】この様にして得られた着色ペースト被膜
は、樹脂が非感光性の樹脂である場合は、その上にポジ
型フォトレジストの被膜を形成した後に、また、樹脂が
感光性の樹脂である場合は、そのままかあるいは酸素遮
断膜を形成した後に、露光、現像を行う。必要に応じ
て、ポジ型フォトレジスト又は酸素遮断膜を除去し、加
熱乾燥（本キュア）する。本キュア条件は、樹脂により
異なるが、前駆体からポリイミド系樹脂を得る場合に
は、塗布量により若干異なるが、通常２００〜３００℃
で１〜６０分加熱するのが一般的である。以上のプロセ
スにより、ブラックマトリクスを形成した基板上にパタ
ーニングされた着色層が形成される。

【００４９】上記のようにブラックマトリクスを形成し
た基板上に第１色目の着色層を全面にわたって形成した
後に、不必要な部分をフォトリソグラフィ法により除去
し、所望の第１色目の着色層のパターンを形成する。こ
の場合、ブラックマトリクスの開口部を少なくとも被覆
する部分と、ブラックマトリクス上の一部に着色層を残
す部分とが形成される。第２色目及び第３色目も同様な
操作を繰り返して着色層を形成する。

【００５０】３原色の膜厚は特に限定されないが、好ま
しくは１層当たり０．９〜３μｍ、より好ましくは１．
６〜２．４μｍである。着色層の厚さが０．９μｍ未満
の場合、ブラックマトリクスのパターンエッジ上でのカ
ラーフィルタ表面の傾斜角が大きくなり、配向不良を引
き起こし易い。一方、膜厚が３μｍを越えると着色層の
均一塗布が難しくなる。

【００５１】着色層の上には必要に応じて透明保護膜を
形成できる。透明保護膜に用いられる樹脂としては、エ
ポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系
樹脂、ゼラチン等が好ましく用いられるが、透明性導電
膜の成膜工程や液晶表示装置の製造工程でかかる熱に耐
えられるような耐熱性を有する樹脂が好ましく、また、
液晶表示装置の製造装置で使用される有機溶剤への耐性
を持つ樹脂が好ましいことから、ポリイミド系樹脂やア
クリル系樹脂が好ましく用いられる。

【００５２】透明保護膜を塗布する方法としては、黒色
ペースト、着色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロ
ールコーター法、スピナー法、ダイコーティング法、ワ
イヤーバーによる方法などが好適に用いられ、この後、
オーブンやホットプレートを用いて加熱乾燥を行う。こ
のとき、レベリング性向上を目的として、必要に応じて
真空乾燥、予備加熱乾燥（セミキュア）を行ってもよ
い。セミキュア条件は、使用する樹脂、溶媒、ペースト
塗布量により異なるが、通常６０〜２００℃で１〜６０
分加熱することが好ましい。また、加熱乾燥時のキュア
条件は、樹脂により異なるが、前駆体からポリイミド系
樹脂を得る場合には、塗布量により若干異なるが、通常
２００〜３００℃で１〜６０分加熱するのが一般的であ
る。

【００５３】本発明の透明保護膜の膜厚は０．０５〜
３．０μｍが望ましい。画素内段差を小さくする点から
は厚い方が効果的であるが、均一塗布が難しくなる。ま
た、ブラックマトリクス層、着色層の膜厚の組み合わせ
より好適に選べる。

【００５４】最後にカラーフィルタの最上層に透明導電
膜が形成される。導電膜の材料としては特に制限は無い
が、透明性に優れた材料が好ましく用いられ、特に好ま
しくはＩＴＯが用いられる。

【００５５】成膜方法にも特に制限はなく、真空蒸着
法、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＥＢ法、導電性微粒子をポ
リイミドなどの樹脂に分散させた材料を黒色ペースト、
着色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコータ
ー法、スピナー法、ダイコーティング法、ワイヤーバー
により塗布、加熱処理する方法などが好適に用いられ
る。

【００５６】通常、透明電極はＬＣＤの表示領域のみに
形成されるが、本発明においては導電膜が非表示領域に
も形成される。また、近年広く採用されはじめた広視野
角特性を特徴とするＩＰＳ方式のＬＣＤにおいては表示
領域に透明電極は設けられていないため、本発明におい
ては非表示領域にのみ導電膜が設けられることになる。
本発明における非表示領域の導電膜は表示領域の導電
膜と同時に実施しても、別々に実施しても良い。

【００５７】導電膜をパターン化する方法にも特に制限
は無い。全面に導電膜を形成した後にフォトレジストを
塗布後、露光、現像、エッチングし、不要箇所の導電膜
を除去するフォトリソ法、あらかじめ導電膜の不要部分
にのみ樹脂を塗布した後に全面成膜し、これを除去する
リフトオフ法、メタルマスクを用いて不要部分をマスキ
ングしてスパッタ成膜するマスクスパッタ法などが用い
られる。この中では生産のコストが有利であることから
マスクスパッタ法が広く用いられている。

【００５８】本発明の目的にはカラーフィルタ基板全面
にＩＴＯを成膜しても構わないが、ＬＣＤの構成によっ
ては表示領域の周辺部に導電膜が存在することによりＴ
ＦＴ基板とカラーフィルタ基板間の電気的な短絡やシー
ル部分に不良を引き起こすことがあるため、表示領域と
非表示領域との間に間隔を設けることがより望ましい構
成である。この場合、表示領域の導電膜と非表示領域の
導電膜との間隔が狭すぎるとマスク成膜が困難となり、
パターンエッジがぼけたり、基板表面を傷つける等の不
具合を発生させる。また、パターンの位置ずれにより、
シール材、配向膜、導電膜の層構成が好ましくない状態
を作ることもある。このため、その間隔は３ｍｍ以上が
好ましく、より好ましくは５ｍｍ以上である。

【００５９】また、この間隔が広すぎると一度除電され
たラビングクロスが再度静電気を帯び効果を失う。この
ため、２０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは１０ｍ
ｍ以下である。

【００６０】次に、上記カラーフィルタについて図を用
いて説明する。

【００６１】図１は本発明のカラーフィルタの構成の一
例を示したものであり、カラーフィルタ基板表面からの
模式図である。図２は本発明のカラーフィルタの構成の
一例を示した断面図が模式的に示されている。

【００６２】本発明における表示領域は図中１で示され
る、ブラックマトリクスの開口部領域であり、また非表
示領域とは１以外の部分である。また、２はブラックマ
トリクスの額縁部の最外周端、３は同内周端である。図
１で導電性膜は１７ａ、１７ｂであり、１７ａが表示領
域の導電性膜、１７ｂが非表示領域の導電性膜である。
図２中、１１は透明基板、１２はブラックマトリクス、
１３は着色層例えば（Ｂ）、１４は着色層例えば
（Ｇ）、１５は着色層例えば（Ｒ）、１６は透明保護
膜、１７ａ、１７ｂは透明導電性膜、１８は配向膜であ
る。

【００６３】カラーフィルタ及びＴＦＴ基板の表面には
液晶配向膜が設けられ、ラビング等による配向処理が施
される。配向処理後にカラーフィルタ及びＴＦＴ基板を
貼り合わせシールする。シール部に設けられた注入孔か
ら液晶を注入した後に、注入孔を封止する。偏光板を基
板の外側に貼り合わせた後にＩＣドライバーなどを実装
することにより液晶表示装置が完成する。

【００６４】

【実施例】以下、好ましい実施例に基づいて本発明をさ
らに詳しく説明するが、下記実施例によって本発明の効
力は何ら制限されるものではない。［実施例１］（樹脂ブラックマトリクスの作成）３，３′，４，４′
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、４、４′−ジ
アミノジフェニルエーテル、及び、ビス（３−アミノプ
ロピル）テトラメチルジシロキサンをＮ−メチル−２−
ピロリドンを溶媒として反応させ、ポリイミド前駆体
（ポリアミック酸）溶液を得た。

【００６５】下記の組成を有するカーボンブラックミル
ベースをホモジナイザ−を用いて、７０００ｒｐｍで３
０分分散し、ガラスビーズを濾過して、ブラックペース
トを調整した。

【００６６】カーボンブラックミルベースカーボンブラック（ＭＡ１００、三菱化成（株）製）４．６部ポリイミド前駆体溶液２４．０部Ｎ−メチル−２−ピロリドン６１．４部ガラスビーズ９０．０部ガラス基板（コーニング製、１７３７材）に上記ブラッ
クペーストをカーテンフローコーターで塗布し、ホット
プレートで１３０℃、１０分間乾燥し、黒色の樹脂塗膜
を形成した。ポジ型フォトレジスト（シプレー社製、Ｓ
ＲＣ−１００）をリバースロールコーターで塗布、ホッ
トプレートで１００℃、５分間プリベイクし、超高圧水
銀灯を用いて１００ｍｊ／ｃｍ²紫外線照射してマスク
露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と樹
脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成、メ
チルセロソルブアセテートでレジスト剥離し、ホットプ
レートで３００℃、１０分間加熱することでイミド化さ
せ、ブラックマトリクス層を形成した。

【００６７】ブラックマトリクス層の膜厚を測定したと
ころ、１．１５μｍであり、ＯＤ値は３．５であった。（着色層の作成）次に、赤、緑、青の顔料として各々Ｃ
ｏｌｏｒｉｎｄｅｘＮｏ．６５３００Ｐｉｇｍｅ
ｎｔＲｅｄ１７７で示されるジアントラキノン系顔
料、ＣｏｌｏｒｉｎｄｅｘＮｏ．７４２６５Ｐｉ
ｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ３６で示されるフタロシアニ
ングリーン系顔料、ＣｏｌｏｒｉｎｄｅｘＮｏ．７
４１６０ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５−４で示さ
れるフタロシアニンブルー系顔料を用意した。ポリイミ
ド前駆体溶液に上記顔料を各々混合分散させて、赤、
緑、青の３種類の着色ペーストを得た。

【００６８】つぎに、樹脂ブラックマトリクス基板上に
赤ペーストをカーテンフローコータで塗布し、ホットプ
レートで１３０℃、１０分乾燥、赤色の樹脂塗膜を形成
した。この後、ポジ型フォトレジスト（シプレー社製、
ＳＲＣー１００）をリバースロールコータで塗布、ホッ
トプレートで１００℃、５分間プリベイクし、超高圧水
銀灯を用いて１００ｍｊ／ｃｍ²紫外線照射してマスク
露光した後、２．２５％のテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液を用いて、フォトレジストの現像と樹
脂塗膜のエッチングを同時に行い、パターンを形成、メ
チルセロソルブアセテートでレジスト剥離し、ホットプ
レートで３００℃、１０分加熱することでイミド化さ
せ、赤色着色層を形成した。マスクのパターンはアイラ
ンドパターンであり形成された赤色着色層パターンもア
イランドパターンであった。赤色着色層のブラックマト
リクス開口部における膜厚を測定したところ１．６μｍ
であった。

【００６９】水洗後同様にして、樹脂ブラックマトリク
ス上に赤色着色層を形成した基板に緑ペーストを塗布、
パターン加工し、緑色着色層を形成した。緑色着色層の
ブラックマトリクス開口部での膜厚を測定したところ
１．６５μｍであった。

【００７０】さらに水洗後同様にして樹脂ブラックマト
リクス層上に赤、緑の着色層を形成した基板上に青ペー
ストを塗布、パターン加工し、青色着色層を形成した。
青色着色層のブラックマトリクス開口部における膜厚を
測定したところ１．６μｍであった。（透明保護膜の作成）この後、ポリアミック酸のＮ−メ
チル−２ピロリドン／ブチルセロソルブ溶液をスピンコ
ーターで、仕上がり膜厚が１．０μｍになるように塗布
し、ホットプレートで２８０℃、１０分加熱してオーバ
ーコート層を形成した。（導電膜の作成）更に、オーバーコート層の上に金属マ
スクを付け、スパッタリング法によりＩＴＯを製膜し
た。ＩＴＯ膜は図３に示すように、表示領域及び外周部
に設けた。このとき、膜厚は１５ｎｍで、表面抵抗が１
５Ω／□であった。また、表示領域に形成されたＩＴＯ
パターンと非表示領域に設けられたＩＴＯパターンとの
間隔は３ｍｍであった。（カラー液晶表示素子の作成）カラーフィルタ基板を中
性洗剤で洗浄した後、ポリイミド樹脂からなる配向膜を
印刷法により塗布し、ホットプレートで２００℃、１０
分間焼成した。膜厚は７０ｎｍであった。この後、カラ
ーフィルタ基板をラビング処理し、シール剤をディスペ
ンス法により塗布、ホットプレートで９０℃、１０分間
焼成した。

【００７１】一方、コーニング製ガラス基板１７３７材
にＴＦＴアレイを形成した基板も同様に洗浄した後、配
向膜を塗布、焼成する。その後、スペーサーを散布し、
前記カラーフィルター基板と重ね合わせ、オーブン中で
加圧しながら１６０℃で９０分間焼成、樹脂を硬化させ
る。このセルを１５０℃、１０^-3ｔｏｒｒで真空アニー
ルした後、一度窒素雰囲気下で常圧に戻し、再度真空雰
囲気において液晶注入した。液晶注入はセルをチャンバ
ーに入れて室温で１０^-3torrまで減圧した後、液晶注入
孔を液晶槽に漬け、窒素を用いて常圧に戻して行った。
液晶注入後、ＵＶ硬化樹脂を用いて液晶注入孔を封孔し
た。このパネルをＮＩ転移点以上の温度に加熱して液晶
を再配向させた。

【００７２】次に、偏光板をセルの２枚のガラス基板に
貼り付け、オートクレーブ中で温度５０℃、圧力５ｋｇ
ｆ／ｃｍ²の条件で処理して、セルを完成させた。

【００７３】このパネルをパネル点灯装置により点灯し
観察した結果表示ムラは見られず、良好な表示特性を示
した。

【００７４】また、このカラーフィルタを用いてラビン
グ時のラビングクロスに帯電量を試験的に測定した。ラ
ビング装置の除電気をＯＦＦにした状態で測定した結
果、帯電量は最大約−０．１ｋｖであった。［比較例１］オーバーコート膜を塗布した後、図４に示
すように、表示領域にのみＩＴＯ膜を設けた以外は全て
実施例１と同じ様にしてカラーフィルタを作成した。こ
のカラーフィルタを用いて、実施例１と同じ様にして液
晶表示素子を作成しパネル点灯装置で点灯し、観察した
結果、表示領域の端から約７ｍｍの領域で表示の不均一
が認められた。このパネルを解体して表示不良の確認さ
れた領域を顕微鏡で観察した結果、カラーフィルタ表面
に傷がついていた。

【００７５】また、このカラーフィルタを用いてラビン
グ時のラビングクロスに帯電量を試験的に測定した。ラ
ビング装置の除電気をＯＦＦにした状態で測定した結
果、帯電量は最大約−２．５ｋｖで、実施例１より大き
かった。［実施例２］実施例１において赤、緑、青の３色の着色
層を形成した後、透明保護膜を形成しないでＩＴＯ電極
を形成した他は全て同様にして液晶表示装置を作成し
た。

【００７６】このパネルをパネル点灯装置により点灯し
観察した結果表示ムラは見られず、良好な表示特性を示
した。［実施例３］実施例１において、透明保護膜を形成した
後、図５に示すように、非表示領域にのみＩＴＯ電極を
形成した。この後、液晶表示装置の厚さに対して横方向
に電圧が印加されるＴＦＴアレイ基板と実施例１と同様
の方法で貼り合わせ、ＩＰＳ方式の液晶表示装置を作成
した。

【００７７】このパネルをパネル点灯装置により点灯し
観察した結果表示ムラは見られず、良好な表示特性を示
した。［比較例２］実施例３において透明保護膜を形成した
後、ＩＴＯ電極を形成しない他は同様にしてＩＰＳ方式
の液晶表示装置を作成した。このパネルをパネル点灯装
置により点灯し、観察した結果ラビング方向と平行な筋
状の表示ムラが僅かに認められた。

【００７８】このパネルを解体し、液晶を洗い流した
後、強力ライトでカラーフィルタ基板表面を観察したと
ころ配向膜の表面にムラと同方向の筋状のムラが観察さ
れた。［実施例４］実施例１で透明保護膜を形成した後、基板
全面にＩＴＯ電極を形成した。この後、実施例１と同様
にして液晶表示装置を作成し、パネル点灯装置により点
灯し観察した。その結果比較例１で確認できた様なカラ
ーフィルタ上の配向膜表面傷に起因する表示不良は確認
出来なかった。［実施例５］実施例１においてＩＴＯパターンの表示領
域と非表示領域との間隔を１１ｍｍに広げた以外は全く
同様にしてカラーフィルタを作成し、さらに液晶表示装
置を作成した。

【００７９】このパネルをパネル点灯装置により点灯し
観察した結果、実施例１と同様に表示ムラは見られず、
良好な表示特性を示した。

【００８０】比較例１の様にパネルを解体してカラーフ
ィルタ表面を観察した結果、傷等の以上は認められなか
った。［実施例６］実施例１においてＩＴＯパターンの表示領
域と非表示領域との間隔を２０ｍｍに広げた以外は全く
同様にしてカラーフィルタを作成し、さらに液晶表示装
置を作成した。

【００８１】このパネルをパネル点灯装置により点灯し
観察した結果、実施例１と同様に表示ムラは見られず、
良好な表示特性を示した。

【００８２】比較例１の様にパネルを解体してカラーフ
ィルタ表面を観察した結果、非常に軽微な傷が確認され
た。［実施例７］実施例１においてＩＴＯパターンの表示領
域と非表示領域との間隔を２５ｍｍに広げた以外は全く
同様にしてカラーフィルタを作成し、さらに液晶表示装
置を作成した。

【００８３】このパネルをパネル点灯装置により点灯し
観察した結果、比較例１と同様に表示領域の端から約７
ｍｍの領域で表示の不均一が認められたが、その程度は
軽微であった。

【００８４】比較例１の様にパネルを解体してカラーフ
ィルタ表面を観察した結果、軽微な傷が確認された。

【００８５】

【発明の効果】カラーフィルタの非表示領域に導電性膜
を設けて液晶表示装置を作成した場合、従来、液晶表示
装置製造工程におけるラビング工程で非表示領域とラビ
ングクロスが接触する際に発生する静電気を抑制するこ
とが出来る。これにより、ラビング時の静電気により引
き起こしていた不良、例えばパーティクルを引きつける
ことによる異物欠点やカラーフィルタ表面を傷つけるこ
とによる表示ムラ、の発生を低減することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラーフィルタの構成の一例を示
す模式表面図である。

【図２】本発明に係るカラーフィルタの構成の一例を示
す模式断面図である。

【図３】本発明の実施例において作成したカラーフィル
タの模式表面図である。

【図４】本発明の比較例において作成したカラーフィル
タの模式表面図である。

【図５】本発明の実施例において作成したカラーフィル
タの模式表面図である。

【符号の説明】

１：液晶表示装置の表示領域２：ブラックマトリクス額縁の外周端３：ブラックマトリクス額縁の内周端１１：透明基板（ガラス基板）１２：ブラックマトリクス１３：着色層（Ｂ）１４：着色層（Ｇ）１５：着色層（Ｒ）１６：透明保護膜１７：透明導電膜１７ａ：表示領域の透明導電膜１７ｂ：非表示領域の透明導電膜１８：配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H048 BA11 BA45 BA47 BB01 BB02 BB08 BB28 BB37 BB44 2H090 HA04 HC05 HC15 HD03 HD05 JB02 JB03 LA15 MB01 2H091 FA02Y FA35Y FB04 FB08 FC12 FC22 FD04 GA01 GA16 LA15 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、少なくともブラックマトリ
クス層、ブラックマトリクスの開口部及びブラックマト
リクス上の一部に３原色のそれぞれの着色層を設けたカ
ラーフィルタにおいて、該カラーフィルタの最上層の非
表示領域に導電性を有する膜を具備することを特徴とす
るカラーフィルタ。
【請求項２】着色層上に透明保護膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項１項記載のカラーフィルタ。
【請求項３】ブラックマトリクス層が、少なくとも遮光
剤を樹脂中に分散させてなるものであることを特徴とす
る請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】導電性を有する膜が、カラーフィルタの表
示領域、および非表示領域の両方に被覆されていること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
カラーフィルタ。
【請求項５】非表示領域に設けられた導電性を有する膜
と表示領域に形成された導電性を有する膜とが連続して
形成されていることを特徴とする請求項４に記載のカラ
ーフィルタ。
【請求項６】非表示領域に設けられた導電性を有する膜
と表示領域に形成された導電性を有する膜との間隙ｄが
３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項
４または５に記載のカラーフィルタ。
【請求項７】導電性を有する膜が非表示領域にのみ形成
されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１項に記載のカラーフィルタ。
【請求項８】導電性を有する膜がＩＴＯ膜であることを
特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のカ
ラーフィルタ。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれか１項に記載の
カラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装
置。