JP3203882B2 - 液晶表示装置用カラーフィルタ - Google Patents

液晶表示装置用カラーフィルタ

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JP3203882B2 JP12917493A JP12917493A JP3203882B2 JP 3203882 B2 JP3203882 B2 JP 3203882B2 JP 12917493 A JP12917493 A JP 12917493A JP 12917493 A JP12917493 A JP 12917493A JP 3203882 B2 JP3203882 B2 JP 3203882B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス基板上にブラッ
クマトリクスパターンと、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅ
ｄ各着色パターンから構成されるフィルタ色パターン
と、適宜透明導電膜等を備えた液晶表示装置用のカラー
フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶表示装置等のカラーフィルタ
は、図３の側断面図に示すように、カラーフィルタ用の
ガラス基板１１上に、規則的な平行線状、格子状等の適
宜形状パターンの遮光性（若しくは光吸収性）のブラッ
クマトリクスパターン１２を設け、該ブラックマトリク
スパターン１２の間に、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ
各着色パターンから構成されるフィルタ色パターン１３
を設け、該ブラックマトリクスパターン１２とフィルタ
色パターン１３の上側には、エポキシ系樹脂等の適宜透
明樹脂を用いて、透明保護層１４（透明オーバーコート
層）を設け、該透明保護層１４上には配線パターン状に
ＩＴＯ薄膜等の透明導電層１５が積層されている。
【０００３】上記カラーフィルタにおいては、ブラック
マトリクスパターン１２とフィルタ色パターン１３との
隣接部分に空隙が形成されないように、ブラックマトリ
クスパターン１２とフィルタ色パターン１３は互いに密
接するように配置する必要があり、そのためフィルタ色
パターン１３は、ブラックマトリクスパターン１２上に
オーバーラップするように設けられている。
【０００４】上記ブラックマトリクスパターン１２を、
ガラス基板１１上にパターン形成する場合は、金属蒸着
方式によりガラス基板１１上に形成したクロム蒸着薄膜
をパターンエッチング方式によりパターン形成するか、
黒色、暗色着色顔料をフォトレジストに分散した顔料分
散フォトレジストを用いてフォトファブリケーション
（フォトリソグラフ法）方式によりパターン形成する
か、あるいは印刷インキを用いて凹版オフセット印刷方
式によりパターン形成している。
【０００５】図３に示す従来の液晶表示装置用のカラー
フィルタは、前記ガラス基板１１上に形成された透明導
電層１５側に平行に離間対向するように対向電極用の透
明ガラス基板１８が配置され、該透明ガラス基板１８の
対向内面に配線パターン状にＩＴＯ薄膜等の透明導電層
１９が形成されている。
【０００６】上記透明ガラス基板１と対向電極用の透明
ガラス基板１８は、その離間対向間隙内に液晶１７が充
填され、スペーサーを兼ねたガラス粉体等をコンパウン
ドとして混入するエポキシ系樹脂接着剤等の接着シール
材６（接合シール材）によって、互いにその周端部を密
封シール状態に接合され、図３に示すように、ガラス基
板１１，１８における互いの液晶封入シール端部は、ガ
ラス基板１１に対して接着性の良好なエポキシ系樹脂等
の透明保護層１４と、該透明保護層１４に対して保着性
の良好なＩＴＯ薄膜による透明導電層１５と、該透明導
電層１５及びガラス基板１８に対して保着性の良好なエ
ポキシ系樹脂接着剤による接着シール材１６によって接
合シールされており、その接着強度は良好に保持されて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年、液晶表示装置用
カラーフィルタの製造工程を簡略化して、能率的に、且
つ比較的低価格で製造できるようにする技術が開発され
つつあり、例えば、従来の上記液晶表示装置用カラーフ
ィルタにおいては、フィルタ色パターン１３を保護する
ための透明保護層１４（透明オーバーコート層）を省略
することが行われている。
【０００８】しかしながら、同図３において透明保護層
１４を省略する場合は、フィルタ用ガラス基板１１と対
向電極用ガラス基板１８の互いの液晶封入シール端部の
接合部分に、ガラス基板１１と透明導電層１５（ＩＴＯ
薄膜）との直接接触による接合状態が形成されるため、
そのガラス基板１１の接合面に、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅ
ｎ，Ｒｅｄ各フィルタ色パターン１３の形成処理工程等
の接合以前の工程において時折発生する微細な処理残渣
が付着して、ガラス基板１１と透明導電層１５との接合
強度、ひいては、ガラス基板１１，１８の互いの接合シ
ール強度（フィルタパネル組立強度）及び液晶封入シー
ル強度を低下させるのである。
【０００９】本発明は、フィルタ色パターンを保護する
ための透明保護層（透明オーバーコート層）を省略する
ことによるカラーフィルタ用ガラス基板と対向電極用ガ
ラス基板との互いの接合強度及び液晶封入シール強度の
低下を解消して、透明保護層の省略を実現することにあ
り、それによって、液晶表示装置用カラーフィルタの製
造を能率的且つ比較的低価格で製造できるようにするこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明ガラス基
板１上に絶縁性若しくは通電遮断性のブラックマトリク
スパターン２と、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ各着色
パターンから構成されるフィルタ色パターン５とを備
え、該ブラックマトリクスパターン２及びフィルタ色パ
ターン５上に透明導電層を備えた液晶表示装置用カラー
フィルタにおいて、ブラックマトリクスパターン２及び
フィルタ色パターン５上に直接接するように透明導電層
４を備え、透明ガラス基板１の液晶封入シール部に沿っ
てクロム膜若しくは酸化クロム膜による接合用アンカー
層３を設けた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。
【００１１】
【実施例】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを、
図１、図２の一実施例に従って以下に詳細に説明する。
【００１２】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタ
は、図１の側断面図に示すように、カラーフィルタ用の
透明ガラス基板１上に、規則的な平行線状、格子状等の
適宜形状パターンの遮光性（若しくは光吸収性）のブラ
ックマトリクスパターン２を設け、該ブラックマトリク
スパターン２の形成領域より外側周辺には蒸着法、スパ
ッタリング法等により形成されたクロム若しくは酸化ク
ロム等の金属薄膜による適宜幅（後述する液晶封入シー
ル用の接合シール部の幅）の接合用アンカー層３を備え
る。
【００１３】前記各ブラックマトリクスパターン２の間
には、Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ各着色パターンか
ら構成されるフィルタ色パターン５を設け、該ブラック
マトリクスパターン２とフィルタ色パターン５の上側に
は、直接ブラックマトリクスパターン２とフィルタ色パ
ターン５に接触するように配線パターン状にＩＴＯ薄膜
等の透明導電層４が積層されている。
【００１４】上記カラーフィルタにおいては、ブラック
マトリクスパターン２とフィルタ色パターン５との隣接
部分に空隙が形成されないように、ブラックマトリクス
パターン２とフィルタ色パターン５は互いに密接するよ
うに配置する必要があり、そのためフィルタ色パターン
５は、ブラックマトリクスパターン２上にオーバーラッ
プするように設けられている。
【００１５】上記ブラックマトリクスパターン２を、ガ
ラス基板１上にパターン形成する場合は、ガラス基板１
上に金属蒸着方式やスパッタリング方式等により形成し
た遮光性（半透明乃至不透明）のクロム蒸着薄膜、若し
くは遮光性の酸化クロム蒸着薄膜、又はこれらクロム、
酸化クロム等の複合金属薄膜（積層膜）をパターンエッ
チング方式によりパターン形成するものであり、該ブラ
ックマトリクスパターン２そのものは通電可能な導電材
料である。
【００１６】本発明において、通電遮断性のブラックマ
トリクスパターン２とは、絶縁性のガラス基板１上にお
いて、他に対して通電状態が遮断された状態にあるパタ
ーンを意味するものである。
【００１７】また、本発明において、絶縁性のブラック
マトリクスパターン２とは、電気的に良導体の材料であ
るクロム等の金属単体材料以外に、金属酸化物等の電気
的に良導体でない材料を用いて形成されたブラックマト
リクスパターンのことを意味するものである。
【００１８】図１に示すように、本発明の液晶表示装置
用のカラーフィルタは、カラーフィルタ用の透明ガラス
基板１上に形成された前記ブラックマトリクスパターン
２及びフィルタ色パターン５上より、ＩＴＯ薄膜等によ
る透明導電層４（ＴＦＴアレイ液晶表示方式の場合はベ
タ状）が形成されている。
【００１９】また、図１に示すように、本発明の液晶表
示装置用のカラーフィルタは、透明ガラス基板１上に形
成された前記透明導電層４側に平行に離間対向するよう
に対向電極用の透明ガラス基板８が配置され、該透明ガ
ラス基板８の対向内面にＴＦＴアレイ状にＩＴＯ薄膜等
の対向電極用の透明導電層９が形成されている。
【００２０】なおカラーフィルタ用ガラス基板１側の透
明導電層４による導電配線パターンと、対向電極用のガ
ラス基板８側の透明導電層９による導電配線パターン
は、液晶表示装置の表示形式によって適宜設定（設計変
更）が可能であるが、例えばＸ−Ｙ駆動表示方式の場合
は互いに直交する方向に離間配置されたストライプ状の
配線パターンであり、その互いの直交点部分の真下に各
フィルタ色パターン５が配置され、また、ＴＦＴ表示方
式の場合は、カラーフィルタ用ガラス基板１側に形成さ
れる透明導電層４はベタ状であり、対向電極用ガラス基
板８側の透明導電層９はＴＦＴアレイ状のパターンであ
る。なお、本発明においては、シール部がクロム膜等の
導電膜である場合、Ｘ−Ｙ駆動表示方式では線間短絡を
生じて表示不能となる場合があり、ＴＦＴ表示方式を採
用することが適当である。
【００２１】図１に示すように、上記カラーフィルタ用
の透明ガラス基板１と、対向電極用の透明ガラス基板８
は、その離間対向間隙内に液晶７が充填され、エポキシ
系樹脂接着剤等の接着シール材６（接合シール材）によ
って、ブラックマトリクスパターン２とフィルタ色パタ
ーン５の形成された領域外を互いにそのガラス基板１，
８の接合シール部に沿って液晶を密封シールする状態に
接合されている。
【００２２】それぞれガラス基板１，８の互いの液晶封
入シール接合端部は、一方のカラーフィルタ用のガラス
基板１に対して真空蒸着法等により形成されたクロム若
しくは酸化クロム等の金属薄膜による接合アンカー層３
に対して接着性の良好なＩＴＯ薄膜による透明導電層４
と、該透明導電層４及び対向電極用のガラス基板８に対
して接着性の良好なエポキシ系樹脂接着剤等の接着シー
ル材６（接合シール材）によって接合シールされ、ガラ
ス基板１，８間の層間接着強度は良好に保持される。
【００２３】本発明によるカラーフィルタは、図１に示
すように、ブラックマトリクスパターン２の間に、Ｂｌ
ｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ各着色パターンから構成され
るフィルタ色パターン５が設けられ、該ブラックマトリ
クスパターン２とフィルタ色パターン５の上側に適宜透
明導電膜等（例えばインジュウムにスズをドーピングし
た配線パターン状又はベタ状のＩＴＯ膜等の透明導電膜
４が積層されている。
【００２４】上記本発明によるカラーフィルタにおいて
は、従来と同様に、ブラックマトリクスパターン２とフ
ィルタ色パターン５との隣接部分に空隙が形成されない
ように、ブラックマトリクスパターン２とフィルタ色パ
ターン５は互いに密接するように配置されており、ブラ
ックマトリクスパターン２とフィルタ色パターン５の端
縁部は互いに隣接しているか、若しくはフィルタ色パタ
ーン５はブラックマトリクスパターン２上にその端縁部
がオーバーラップするように設けられている。
【００２５】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタに
おいては、ブラックマトリクスパターン２の配置領域外
端部周囲に、上記接合用アンカー層３が矩形状、円形状
等の適宜接合形状に、適宜幅に亘って隣設配置されてい
るものであり、接合用アンカー層３の隣設配置は、例え
ば図１の側断面図及び図２の平面図に示すように、ブラ
ックマトリクスパターン２の配置領域外端部と、接着シ
ール材６によるシール接合部との間に間隔を設けずに連
続して隣設配置することができる。なお、ｍはブラック
マトリクスパターン２の各線幅（画線幅）を示し、ｓは
接着シール材６によるシール接合部の接合幅を示し、ｗ
1 は上下の横方向シール接合部の長さ、ｗ2 は左右両側
の縦方向シール接合部の長さを示し、ａはブラックマト
リクスパターン配置領域外端部にあるブラックマトリク
スパターン２と接合用アンカー層３を含む線幅を示す。
【００２６】また本発明の液晶表示装置用カラーフィル
タにおける接合アンカー層３の隣設配置は、配置される
ブラックマトリクスパターン２外端部と接合アンカー層
３端部とは、必ずしも互いにパターンとして連続してい
る必要はなく、ブラックマトリクスパターン２の外端部
と接合アンカー層３端部との間に、例えば、０．１ｍｍ
〜１ｍｍ程度の僅かな間隔を設けて離間して隣設配置す
ることも可能である。
【００２７】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの
製造は、まず、カラーフィルタ用のガラス基板１上に、
真空蒸着方式、スパッタリング方式等によって、例えば
膜厚；３００Å〜２０００Å以上（好ましくは６００Å
〜２０００Å）、光学濃度；１．５以上（好ましくは
２．０以上）の遮光性（半透明乃至不透明）のクロム層
若しくは酸化クロム層、又はこれらの複合積層による金
属薄膜を製膜する。
【００２８】続いて、上記金属薄膜上に、ポジ型の感光
性フォトレジスト（例えば、ノボラック型フェノール樹
脂、メチルメタアクリレート−無水マレイン酸共重合体
等のアルカリ可溶性ポリマーと、光照射によりアルカリ
可溶性を増大させるキノンジアジド等のアルカリ溶解禁
止剤とを含むポジ型フォトレジスト）を全面的に塗布し
て乾燥させ、エッチングレジストとなる感光性樹脂層を
設ける。
【００２９】具体的には、例えばノボラック型フェノー
ル樹脂とキノンジアジド等のアルカリ溶解禁止剤とを含
むポジ型フォトレジストを全面的に塗布して乾燥させ、
エッチングレジストとなる感光性樹脂層（例えば塗布膜
厚；０．５μｍ〜１μｍ）を設ける。
【００３０】次に、フォトファブリケーション（フォト
リソグラフ法）方式により前記感光性樹脂層を紫外線を
用いて、図２に示すような適宜形状のブラックマトリク
スパターン２、及び接合用アンカー層３のパターン形状
に、パターン露光（フォトマスク等の原版を用いて露
光、若しくは電子ビーム露光）して、感光性樹脂層の露
光部分をアルカリ可溶性にして（光分解して）、未露光
部分にブラックマトリクスパターン２と接合用アンカー
層３の形状のアルカリ不溶性領域を形成する。
【００３１】続いて、露光部分（光分解領域）の感光性
樹脂層をアルカリ溶液（水酸化ナトリウム、例えばｐＨ
値＝１０程度）にて現像処理して、ブラックマトリクス
パターン２相当形状と、接合アンカー層３相当形状のレ
ジストパターン（エッチング用レジストパターン）を形
成する。
【００３２】その後、該レジストパターンをエッチング
マスクとして、下層の金属薄膜（クロム膜、酸化クロム
膜）を適宜エッチング液（硝酸セリウム系エッチング液
等）にてエッチング処理する。
【００３３】その後、上記レジストパターンを前記現像
に使用したアルカリ性溶液よりも強アルカリ性の剥膜液
（例えばｐＨ＝１１以上のアルカリ溶液）、又は適宜有
機溶剤（アセトン系、メチルエチルケトン系等）により
剥膜することにより、図１のガラス基板１上に遮光性の
金属薄膜によるブラックマトリクスパターン２と接合用
アンカー層３が図２の平面図に示すようなパターン形状
に形成されるものである。
【００３４】本発明による液晶表示装置用カラーフィル
タは、図１に示すように、ブラックマトリクスパターン
２を形成した後のガラス基板１上における該ブラックマ
トリクスパターン２形成領域内のパターン空白部分に、
Ｂｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄの各着色パターンからな
るフィルタ色パターン５をパターン形成し、その上側か
ら直接透明導電膜４を施すものである。
【００３５】ガラス基板１上におけるブラックマトリク
スパターン２の形成領域以外の部分に、Ｂｌｕｅ，Ｇｒ
ｅｅｎ，Ｒｅｄの各着色パターンからなる上記フィルタ
色パターン５をパターン形成する場合は、例えばゼラチ
ン等の染色性の良い透明な感光液とＢｌｕｅ，Ｇｒｅｅ
ｎ，Ｒｅｄの各染料とを用いた従来より公知のカラーフ
ィルタのフィルタ色パターンを形成する方法と同様のレ
リーフ染色法がフィルタ色パターン形成処理工程におい
て発生する残渣成分のＩＴＯ薄膜との接着性の低下が少
ないために適当である。
【００３６】なお、その他にフィルタ色パターン５の形
成方法としては、上記染色法による方法以外に、Ｂｌｕ
ｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄの各着色顔料分散フォトレジス
トを用いた顔料分散フォトレジスト法や、Ｂｌｕｅ，Ｇ
ｒｅｅｎ，Ｒｅｄの各着色印刷インキを用いた凹版オフ
セット印刷法等の印刷法による有機フィルタ色パターン
形成法あるいは酸化チタン（ＴｉＯ2 、光屈折率；２．
４０）や酸化珪素（ＳｉＯ2 、光屈折率；１．４６）等
の誘電体膜を多層に蒸着積層させ、その層厚と組合せと
によりＢｌｕｅ，Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄの各干渉色フィル
タ（偏光フィルタ）を形成する誘電体多層膜法による無
機フィルタ色パターン形成法によって形成することは可
能であり、ブラックマトリクスパターン２とフィルタ色
パターン５を互いにその端縁部が密に隣接、若しくはフ
ィルタ色パターン５がブラックマトリクスパターン２上
にその端縁部がオーバーラップするようにフィルタ色パ
ターン５をパターン形成するものである。
【００３７】
【作用】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタは、透
明ガラス基板１上のブラックマトリクスパターン２及び
フィルタ色パターン５上に直接接するように透明導電層
４を備え、透明ガラス基板１の液晶封入シール部に沿っ
て金属薄膜による接合用アンカー層３を設けたので、そ
れぞれガラス基板１，８の互いの液晶封入シール接合端
部は、一方のカラーフィルタ用のガラス基板１に対して
真空蒸着法等により形成されたクロム若しくは酸化クロ
ム等の金属薄膜による接合用アンカー層３に対して接着
性の良好なＩＴＯ薄膜による透明導電層４と、該透明導
電層４及び対向電極用のガラス基板８に対して接着性の
良好なエポキシ系樹脂接着剤等による対向離間距離を保
持するために、エポキシ系樹脂接着剤等の接着シール材
６（接合シール材）によって接合シールされ、ガラス基
板１，８間の層間接着強度は良好に保持される作用があ
る。
【００３８】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタ
は、カラーフィルタ用ガラス基板１と対向電極用ガラス
基板の互いの液晶封入シール端部の接合部分に、カラー
フィルタ用ガラス基板と透明導電層との直接接合形態を
採らず、接合用アンカー層を介して良好な強度を保持し
て接合してあるので、カラーフィルタ色パターンを保護
するための透明保護層を省略した場合におけるガラス基
板の互いの接合シール強度及び液晶封入シール強度の低
下を防止でき、透明保護層の省略を実現して液晶表示装
置用カラーフィルタの製造を能率的且つ比較的低価格で
製造することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの一実
施例の側断面図である。
【図２】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタの一実
施例に使用されるカラーフィルタ用ガラス基板に形成さ
れるブラックマトリクスパターンと接合用アンカー層の
平面図である。
【図３】従来の液晶表示装置用カラーフィルタの側断面
図である。
【図４】従来の液晶表示装置用カラーフィルタに使用さ
れるカラーフィルタ用ガラス基板に形成されるブラック
マトリクスパターンの平面図である。
【符号の説明】
１…カラーフィルタ用ガラス基板 ２…ブラックマトリ
クスパターン ３…接合用アンカー層 ４…透明導電膜 ５…フィルタ
色パターン ６…接着シール材 ７…液晶 ８…対向電極用ガラス基
板 ９…対向電極用の透明導電層 ａ…接合用アンカー層とブラックマトリクスパターンと
を含むパターン線幅 ｓ…接合シール幅 ｍ…ブラックマトリクスパターン幅 １１…カラーフィルタ用ガラス基板 １２…ブラックマ
トリクスパターン １３…フィルタ色パターン １４…透明保護層 １５…
透明導電層 １６…接着シール材 １７…液晶 １８…対向電極用ガ
ラス基板 １９…対向電極用の透明導電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−273743（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−324423（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−310902（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−11107（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230365（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−307518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/20 101 G02F 1/1335 505 G02F 1/1343

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】透明ガラス基板１上に絶縁性若しくは通電
    遮断性のブラックマトリクスパターン２と、Ｂｌｕｅ，
    Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ各着色パターンから構成されるフィ
    ルタ色パターン５とを備え、該ブラックマトリクスパタ
    ーン２及びフィルタ色パターン５上に透明導電層を備え
    た液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、ブラックマ
    トリクスパターン２及びフィルタ色パターン５上に直接
    接するように透明導電層４を備え、透明ガラス基板１の
    液晶封入シール部に沿ってクロム膜若しくは酸化クロム
    膜による接合用アンカー層３を設けたことを特徴とする
    液晶表示装置用カラーフィルタ。
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