JPH02275903A - カラーフィルタ及びその製造方法及びそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明はカラーフィルタおよびその製造方法およびそれ
を用いた液晶表示装置に関する。

（従来の技術） 近年、液晶表示装置はその低消費電力、低重量等の利点
から、テレビ、ＯＡ機器のデイスプレィとして幅広い分
野で利用されている。

このような中で液晶表示装置に要求されることは、表示
画面の大型化あるいは高品質なカラー表示化等である。

これに伴なって液晶表示装置用カラーフィルタの開発も
重要視されるようになってきた。この液晶表示装置用カ
ラーフィルタに要求されることは、低価格で量産を可能
にすることである。

従来、フォトリソグラフィ技術を用いた染色法で液晶表
示装置用カラーフィルタを製造していた。

しかしこの方法で液晶表示装置用カラーフィルタを製造
することは非常に高いコストがかかり、ひいては装置全
体の価格を高いものとしていた。そこで染色法に比べて
低価格で量産か可能である印刷法が考えられた。しかし
印刷法で形成されたカラーフィルタは、ゴミ等の異物の
侵入による他に、製造方法の影響により表面に凹凸が発
生していた。

カラーフィルタの表面に凹凸があると、カラーフィルタ
上に設置する透明電極あるいは配向膜も影響を受けて表
示品位を損なう。このため印刷カラーフィルタは低コス
トではあるが実用に供されなかった。

このような問題点を解決するため、例えば特開昭６１−
３１２２号公報、特開昭６１−３１２３号公報で、印刷
法で形成した色部表面を研磨し平坦化することにより、
透明導電膜等に悪影響を与えることのないカラーフィル
タを製造することが提案されている。即ち、基板表面に
不透明部を所定の間隔で印刷形成する工程と、この不透
明部間に色部を印刷形成する工程と、この色部を研磨し
平坦化する工程から成る液晶カラー表示累子の製造方法
が提案されている。

これによれば、色部形成後に色部表面が凹凸状であって
も研磨によって表面を平滑にでき、液晶表示装置に適し
たカラーフィルタが得られる。

（発明が解決しようとする課題） 一般にカラーフィルタの色部は、有機樹脂に染料が混合
されたものが使用され所定の温度でベキングされて成っ
ている。このような色部は軟らかく、厚さ数ミクロンと
いった薄膜の色部を微細に直接研磨することは、大型基
板になるほど困難となる。また色部を直接研磨すると、
研磨時に基板から色部が剥離することがある。このため
カラーフィルタを低価格で量産を可能にするには至らな
かった。

そこで本発明は上述の課題に鑑みなされたもので、表面
が平滑で且つ低価格で量産が可能なカラフィルタを提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のカラーフィルタは、光透過性基板と、この光透
過性基板」−に設置された光透過性を有する色部と、こ
の色部上に表面が研磨されて設置された色部よりも耐研
磨性が高い第１の層とを具備したことを特徴としたもの
である。

また本発明のカラーフィルタの製造方法は、光透過性基
板」−に選択的に光透過性を有する色部を形成する工程
と、色部］二に色部よりも耐研磨性か高い第１の層を形
成する工程と、第１の層を研磨する工程とを具備したこ
とを特徴としたものである。

また本発明の液晶表示装置は、透光性基板上にカラーフ
ィルタと第１の電極を形成した第１の基板と、前記第１
の基板と対向し、第２の電極基板を形成した第２の基板
と、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持された液晶
組成物と、前記第１の電極と前記第２の電極に所望の電
圧を印加する駆動手段とを備えた液晶表示装置において
、前記カラーフィルタは光透過性を有する色部と、この
色部−］二に表面か研磨されて設置された前記色部より
も耐研磨性が高い第１の層とを具備したことを特徴とす
るものである。

（作　用） 前述したように大型基板で数ミクロンの厚さの色部を直
接研磨することは色部の性質」二、非常に制御が困難で
ある。そこで本発明は、研磨しにくい（以下、耐研磨性
と称す）祠料を色部上に第１の層として設置し、この第
１の層を研磨するものである。種々の実験の結果、研磨
作業としてはポリッシングが好ましく、また第１の層と
しては少なくとも色部よりも耐研磨性が高い必要かある
。

研磨作業としてラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ＞を行なう
と、色部表面は鏡面状に平滑とすることができるが、大
表示画面化の進んでいる液晶表示装置用カラーフィルタ
では端部でラッピングの偏りのためカラーフィルタの膜
厚が異なってしまう。これに比べてブラシの毛先、繊維
などで、必要に応じて研磨剤を用いて表面をこするポリ
ッシングは表面か鏡面状態になるほど研磨はできないも
のの、配向膜に最も悪影響を及はず凸部から平均的に研
磨を行なうため、本発明の研磨に適している。

本明細書中で耐研磨性か高いとは、ブリネル硬度、ロッ
クウェル硬度等の単純な硬度ではなく、引っ張り強度、
弾性率等の要因も含まれており、同一条件の下で同程度
に研磨するのに要する時間の大小によって比較されるも
のである。従って耐研磨性か低い利料とは容易に研磨さ
れる利料であり、このような耐研磨性か低い祠料で平滑
層を形成すると、色部を直接研磨するのと同様に研磨を
制御することか困難となる。また逆に耐研磨性が高い祠
料で平滑層を形成すると研磨に多くの時間を必要とし製
造効率か悪くなってしまう。

このため平滑層は少なくとも色部よりも耐研磨性を高く
する必要かあり、好ましくは青板ガラスと同等もしくは
青板ガラスよりも耐研磨性の高ものとすることか良い。

このように色部に比べて耐研磨性が高く、かつ液晶表示
装置用カラーフィルタとして使用されうるちのとして、
例えばエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド
系樹脂、シリコーン系樹脂、或いはこれら樹脂の混合物
かある。これらの樹脂は塗布後、仮硬化させた後に研磨
を行ない、その後本硬化させることにより研磨作業を容
易に実現できる。

なお、色部上に直接平滑層を設置し研磨する場合、色部
と平滑層との接着性か充分でない場合には平滑層が色部
から剥離したり、あるいは浮出すことかある。この場合
、色部と平滑層との間に接着層を形成することにより、
これを改善することかできる。接着層に要求されること
は色部との接着性、平滑層との接着性を兼ね備えている
ことである。一般に濡れ性が良好であれば接着性は良好
であり浮出し等がないことから、種々の利料から濡れ性
を次のような方法で判断した。色部を形成する樹脂及び
」−記した平滑層用樹脂で透明基板上に平滑な膜を形成
し、この膜上に接着層を形成する溶液を滴下した時の膜
との接触角の測定、あるいは滴下後の広かり速度のａＩ
＋＋定を行なって判断した。

この結果、接着層としてはアクリル系樹脂、アルキッド
樹脂、ポリアミド系樹脂等が適している。接着層の膜厚
は空気の混入を抑えるために薄膜としたほうが良い。

更に、カラーフィルタの色部は、精度の高いクリーンル
ーム等で製造していない限り大小様々な異物が混入して
いる。このゴミ等の異物の中にはカラーフィルタの画素
に影響、或いは液晶セルのギャップに影響を与えるよう
な大きさのものもあり、不良率低減の為にもこのような
異物は製造途中で除去されることが好ましい。

耐研磨性を有した第１の層（平滑層）をポリッシングに
よって研磨すると、まずゴミ等の異物あるいは製造工程
の影響による凸部が重点的に研磨される。更に研磨作業
を続けると、凸部の第１の層がら色部が露出する。色部
は第１の層に比べて耐研磨性は低いため、四部の第１の
層に比べて早い速度で研磨される。このため、色部が露
出するまで研磨すると、第１の層を凸状にする程度の大
きさのゴミ等の異物があった場合、この異物はこの研磨
によって挾り取られ除去される。この後、ゴミ等の異物
の除去によって発生した凹部を第２の層によって埋める
ことにより、表面のより平滑なカラーフィルタとするこ
とができる。

このようにすることにより、多少のゴミがあっても精度
の高いカラーフィルタが得られ、格別にクリーン度の高
いクリーンルーム等の必要がなく、容易に低コストで量
産か可能になる。

（実施例） 以下、本発明を実施例を示す図面を参照して説明する。

（第１の実施例） 第１図は本実施例の液晶表示装置用カラーフィルタを光
透過型ＴＰＴ−液晶表示装置に用いたもので、外部に偏
光板（１３ａ）　、　（１３ｂ）を有した一対の光透性
基板（ｌｌａ）　、　（ｌｌｂ）に液晶層（５１）が挟
持されて成っている。一方の光透性基板（ｌｌｂ）の液
晶層（５１）挟持面には薄膜トランジスタ（図示せず）
を介して画素電極（３５）が形成されて成る電極基板が
設置されており、更にこの表面に配向膜（４１ｂ）が形
成されている。また他方の光透性基板（ｌｌａ）の液晶
層（５１）挟持面にはカラーフィルタ（２５）が設置さ
れ、このカラーフィルタ（２５）上に透明電極（３１）
、配向膜（４１ａ）が順次設置されている。

このような液晶表示装置（１）のカラーフィルタ（２５
）について詳述する。光透性基板（ｌｌａ）の液晶層（
５１）挟持面には表示のコントラストの向上あるいは薄
膜トランジスタの保護等の目的で間隔的に黒色の遮光膜
（１７）が形成されている。そしてこの黒色の遮光膜（
１７）間に赤、青、緑の色部（１９ａ）。

（１９ｂ）　、　（１９ｃ）が夫々設置されている。更
に、これら色部（１９ａ）　、　（１９ｂ）　、（１９
ｃ）表面にはメチルセロツブアセテート含有のエポキシ
樹脂が第１の層（２１）として設置されている。この第
１の層（２１）は表面がポリッシングされて、色部（１
９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１９ｃ）が一部表面に
露出してカラーフィルタ（２５）は構成されている。

次にこのカラーフィルタ（２５）の製造方法について第
２図を参照して説明する。

第２図中（ａ）に示すように、光透性基板（ｌｌａ）上
に感光性染色基材（１３）を厚さ１．０ミクロンの膜厚
で塗布する。この感光性染色基材（１３）の膜厚は０．
８〜１．２　ミクロン程度であれば十分な遮光効果が得
られる。この感光性染色基材（１３）上にマスクを設置
し、紫外線を照射し架橋反応によって所定の間隔を有し
た潜像（１５）を得る。

この潜像（１５）を残して感光性染色基材（１３）を除
去した後に潜像（１５）をベーキングし、黒色染料とし
て例えばブラック１８１（日本化薬製）により潜像（１
５）を染色し、更にタンニン酸と吐酒石含有の溶液によ
って固着処理を行ない、第２図中（ｂ）に示すような遮
光膜（１７）を得る。

次に、第２図（ｃ）に示すように順次印刷法にて赤、青
、緑の顔料含有の樹脂を遮光膜（１７）間に被着させ、
ベーキングすることによって色部（１９ａ）　、　（Ｌ
９ｂ）　、　（１９ｃ）を形成する。ここでは一般的に
使用されるアルキッド樹脂に所望の分光特性が得られる
ように複数の顔料を１０〜２０％程度混合したものを使
用した。この状態で色部は２．０〜５．０ミクロン程度
の不規則な凹凸を有している。

この色部（１９ａ）、（１，９ｂ）、（１９ｃ）あるい
は遮光膜（１７）上に第２図中（ｄ）に示すように固形
分４０％のメチルセロツブアセテート含有のエポキシ樹
脂をスピンコ−１・によって１．０　ミクロンの膜厚て
塗布し、１００°Ｃで１０分間仮硬化させる。ここで、
完全に硬化させることなく仮硬化させることによって、
後工程での研磨を容易なものとすることができる。

次に研磨剤としてセリア（Ｃｅ　Ｏ）粉末（０，８〜１
．５ミクロンの三井金属製）を使用し、３０ｇ／ｃｍ２
の圧力下で１５分間研磨する。ここで使用する研磨技術
としては前述したように、大面積であっても研磨むらの
少ないポリッシングを利用した。このように研磨するこ
とにより、耐研磨性の高い第１の層（２１）の凸部か重
点的に研磨される。

このため第１の層（２１）の凸部は研磨によって除去さ
れる。そして色部（１９ａ）、（１９ｂ）、（１９ｅ）
の露出した部分は凹部に残存の第１の層（２１）に比べ
て耐研磨性が低いため、第１の層（２１）よりも早い速
度で研磨される。このため凸部が益々速い速度で研磨さ
れ平滑な表面を得ることかできる。このように表面を研
磨によって平滑にした後に、第１の層（２１）を完全に
硬化させることにより、第２図中（ｅ）に示すようにカ
ラーフィルタ（２５）を得る。

このように１５分間程度の研磨によってカラーフィルタ
（２５）表面は色部（１９ａ）、（１９ｂ）、（１９ｃ
）の一部分が露出して平滑化され、ここでは研磨条件を
圧力３０ｇ／ｃｍ２、研磨時間１５分としたが、」１記
した第１の層（２１）を設けた場合、圧力１０〜５０ｇ
／Ｃｍ２、研磨時間１５−２０分て良好な表面となる。

ここでは１．０　ミクロンの膜厚でエポキシ樹脂を塗布
し第１の層（２１）を形成したが、１．０〜３．０ミク
ロンの膜厚であれば非常に短い研磨時間で平滑な表面が
得られる。また第１の層（２１）がこのような薄膜であ
ると、斜めから見た時のカラーフィルタが無効部の影に
入ることなく、あるいは混色が起ることなく広い視野角
で高いコントラストを得ることができる。

この研磨工程後、カラーフィルタ（２５）表面に■。

Ｔ、　　Ｏ，（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）を
２０００オンゲスｌ−。

ムの膜厚となるようにスパッタリングにより被着させて
透明電極（２７）を形成し、更に配向膜（４１，ａ）を
第２図中（ｆ）に示すように設置する。

このように本実施例のカラーフィルタ（２５）では、印
刷法によって形成されるような表面性の良好ではない色
部（１９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１９ｃ）であっ
ても、上記した方法によって表面の平滑なカラーフィル
タ（２５）を形成することができる。このため印刷法等
の方法が利用できるため従来に比べてカラーフィルタの
コストを十分に低減することかできる。更にカラーフィ
ルタ（２５）上に透明電極（３１）そして配向膜（４１
ａ）を設置しても、従来量」−に表面性の良い透明電極
（３１）、配向膜（４１ａ）を得ることができる。この
ため液晶層（５１）をむらなく動作させることか可能で
あり、高品質な画像表示の可能な液晶表示装置とするこ
とかできる。

ここでは光透過型ＴＦＴ−液晶表示装置に利用したもの
を示したか種々の液晶表示装置に利用でき、また遮光膜
（１７）は電極基板（５０）側に設けるものであっても
良いことはいうまでもない。

（第２の実施例） 第１の実施例と同一箇所については説明を省略する。

第１の実施例と同様に光透性基板（ｌｌａ）上に遮光膜
（１７）を形成し、更に印刷法によって色部（１９ａ）
　、　（１９ｂ）　、　（１９ｃ）を形成した後、この
色部（１９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１，９ｃ）あ
るいは遮光膜（１７）ｌに固形分４０％のメチルセロツ
ブアセテート含有のエポキシ樹脂をスピンコードによっ
て５．０　ミクロンの膜厚で塗布し、１００℃で１０分
間仮硬化させる。

次に研磨剤としてセリア（Ｃｅ　Ｏ）粉末（０，８〜１
．５ミクロンの三井金属製）を使用し、５０ｇ／ｃｍ２
の圧力下で６０分間研磨する。ここで使用する研磨技術
としては第１の実施例と同様にポリッシングを利用した
。このように研磨することにより、耐研磨性の高い第１
の層（２１）の凸部か重点的に研磨され平滑な表面を得
ることかできる。

このように表面を研磨によって平滑にした後に、第１の
層（２１）を完全に硬化させることにより、カラーフィ
ルタ（２５）を得る。このように６０分間程度の研磨に
よって、充分厚い第１の層（２１）により色部（１，９
ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１９ｃ）が第１の層（２
１）表面から露出することなくカラーフィルタ（２５）
表面は平滑化される。ここでは研磨条件を圧力５０ｇ／
Ｃｍ２、研磨時間６０分としたが、上記した第１の層（
２１）を設けた場合、圧力１０〜５０ｇ／Ｃｍ２、研磨
時間６０〜９０分で良好な表面となる。

本実施例の如く、３．０〜１０．０ミクロン、例えば５
．０　ミクロンのように膜厚にエポキシ樹脂を塗布して
第１の層（２１）を形成すれば、第１の層（２１）を研
磨しても色部（１９ａ）、（１９ｂ）、（１９ｃ）が露
出することがない。このため研磨後に色部（１９ａ）、
（１９ｂ）。

（１９ｃ）を保護する必要がなく、また色部（１９ａ）
。

（１９ｂ）　、（１９ｃ）中に微細なゴミ等の異物があ
っても除去されることなくカラーフィルタ（２５）表面
は研磨によって非常に平滑な面とすることができる。

このようにして得られたカラーフィルタ（２５）に、第
１の実施例と同様に透明電極（３１）及び配向膜（４１
ａ）を設置し、液晶表示装置（１）を形成する。

本実施例のカラーフィルタ（２５）も第１の実施例のカ
ラーフィルタ（２５）と同様に、印刷法によって形成さ
れるような表面性の良好ではない色部（１９ａ）　、　
（１９ｂ）　、　（１９ｃ）であッテも、」１記した方
法によって表面の平滑なカラーフィルタ（２５）を形成
することができる。このため印刷法等の方法が利用でき
るため従来に比べてカラーフィルタのコストを十分に低
減することができる。更にカラーフィルタ（２５）上に
透明電極（３１）そして配向膜（４１ａ）を設置しても
、従来以上に表面性の良い透明電極（３１）、配向膜（
４１ａ）を得ることができる。このため液晶層（５１）
をむらなく動作させることが可能であり、高品質な画像
表示の可能な液晶表示装置とすることができる。

（第３の実施例） 第３図は本発明の一実施例に係る液晶表示装置用カラー
フィルタを使用した光透過型ＴＰＴ液晶表示装置の概略
断面図である。この液晶表示装置（１）は一対の光透過
性基板（ｌｌａ）　、　（Ｌｌｂ）に液晶層（５１）が
挟持されて成っている。この一対の光透過性基板（ｌｌ
ａ）　、　（ｌｌｂ）の液晶層（５１）挟持面と反対の
面には夫々偏光板（１３ａ）　、　（１３ｂ）が設置さ
れている。また光透過性基板（ｌｌｂ）の液晶層（５１
）挟持面には薄膜トランジスタ（図示せず）を介して画
素電極が形成される電極基板（３５）が形成され、この
電極基板（３５）上に配向膜（４１ｂ）が設置されてい
る。

そして光透過性基板（ｌｌａ）の液晶層（５１）挟持面
にはカラーフィルタ（２５）が、その上層に透明電極（
２７）、配向膜（４１ａ）が設置されている。

このような構成の液晶表示装置（１）のカラーフィルタ
（２５）について詳述する。光透過性基板（ｌｌａ）の
液晶層（５１）挟持面には、表示のコントラスト向上等
のために遮光膜（１７）が間隔的に設けられ、この遮光
膜（１７）の間隔に赤、緑、青の色部（１９’ａ）　、
　（１９ｂ）　、　（１９ｃ）が夫々設けられている。

この遮光膜（１７）及び色部（１９ａ）　、　（１９ｂ
）　、　（１９ｃ）上にメチルセロツブアセテートを含
むアクリル樹脂によって形成された接着層として第１の
層（２１）が、そしてメチルセロソルブアセテートを含
むエポキシ樹脂によって表面平滑用に形成された第２の
層（２３）が設置されており、この第２の層（２３）の
凸部が色部（１９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１９ｃ
）が露出する程度に研磨されることによって平滑な面が
形成されている。このような構成のカラーフィルタ（２
５）では色部（１９ａ）。

（１９ｂ）　、（１９ｃ）の凹凸が多くてもカラーフィ
ルタ（２５）の表面は平坦となり、カラーフィルタ（２
５）Ｊ二に透明電極（３１）あるいは配向膜（４１ａ）
の形成か容易である。このため印刷法によって色部（１
９ａ）。

（１９ｂ）　、　（１９ｃ）の形成が可能となり、カラ
ーフィルタ（２５）の製造は簡略化され、低コストで液
晶表示装置用のカラーフィルタ（２５）の提供が可能と
なる。

ここではカラーフィルタ（２５）に遮光膜（１７）をを
した例を示したが、この遮光膜（１７）は色部（１９ａ
）。

（１９ｂ）　、　（１９ｃ）上に設けるものであっても
良く、また電極基板（３５）側に設けるものであっても
良い。

次にこのカラーフィルタ（２５）の製造方法について第
４図を参照して説明する。光透過性基板（ｌｌａ）の液
晶層（５１〉挟持面上に感光性染色基材（１３）を１．
０　ミクロンの膜厚で塗布する。この感光性染色基材（
１３）の膜厚は０．８〜１．２ミクロン程度であれば十
分である。この感光性染色基材（１３）にマスク上から
紫外線を照射し架橋反応によって第４図中（ａ）に示す
ように間隔的に潜像（１５）を形成する。そして潜像（
１５）を残して感光性染色基材（１３）を除去し、この
潜像（］５）をベーキングした後に染料として例えばフ
ラッフ１８１　（日本化薬製）によって染色処理を行い
、更にタンニン酸と吐酒石を含む溶液によって固着処理
を行い第４図中（ｂ）に示すように遮光膜（１７）を得
る。

次に第４図中（Ｃ）に示すように順次印刷法によって赤
、青、緑の色部（１９ａ）　、（１９ｂ）　、　（＋−
９ｃ）を形成し、ベーキングすることによって色部（１
，９ａ）。

（１９１））　、　（１９ｃ）を固着させる。この状態
で色部（１９ａ）　、　（］　９ｂ）　、　（１９ｅ）
は異物の侵入あるいは印刷法の技術的問題によって２．
０〜５０ミクロン程度の不規則な凹凸を有している。

色部（１９ａ）、（１９ｂ）、（１９ｃ）はアルキッド
樹脂に所望の分光特性か得られるように複数の顔料を１
０〜２０％混合して作製したものを使用した。

次に色部（１９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１９ｃ）
及び遮光膜（１７）上に第４図中（ＣＩ）に示すように
０．２　ミクロンの膜厚でメチルセロツブアセテートを
含むアクリル樹脂をスピンコ−１・によって塗布し、１
００°Ｃて１０分間加熱して第１の層（２１）を固化す
る。このメチルセロツブアセテ−１・を含むアクリル樹
脂は各種色部（］　９ａ）　、　（１９＋））　、　（
１９ｃ）に対して良好な濡れ性を示すもので、本実施例
では接着層として作用する第１の層（２１）を設けるこ
とにより色部（１，９ａ）（１９ｂ）、（１９ｃ）　」
−に次の層を形成することか容易であり、良好に密着す
る層となる。ここではメチルセロツブアセテート含有の
アクリル樹脂を使用したか、この他にアルキッド樹脂、
ポリアミド樹脂等でも良く、膜厚は非変調光を防ぐため
にも１，０ミクロン以下の薄膜とすると良い。

この第１の層（２１）上に固型分４０％のメチルセロソ
ルブアセテ−１・を含むエポキシ樹脂から成る第２の層
（２３）を第２図中（ｅ）に示すように１．０ミクロン
の膜厚となるようにスピンコードにより塗布し、１００
°Ｃて１０分間加熱し仮硬化さぜる。

この第２の層（２３）の膜厚は０．５〜２０ミクロン程
度の膜厚であれば研磨後にカラーフィルタ（２５）の表
面を十分に平坦にすることができる。通常固型分４０％
のメチルセロソルブアセテ−１・を含むエポキシ樹脂で
あれは、１６０℃で３０分間加熱すると十分に硬化する
か、仮硬化させた程度のエポキシ樹脂層（２３）か最も
研磨作業に適した耐研磨性を有しているため上記の条件
で硬化させた。なお、第１の層（２１）の溶剤と第２の
層（２３）の溶剤を同一とする、例えば両者とも溶剤と
してメチルセロソルブアセテ−Ｉ・を用いることにより
、両層の濡れ性（塗り易さ）か良好になるとともに、接
合強度か充分確保される。

ここで研磨剤としてセリア（Ｃｅ　Ｏ）粉末（粒径０．
８〜１．５ミクロンの三井金属製）を使用し、３０ｇ／
ｃｍ２の圧力で１５分研磨する。研磨技術には大別して
ラッピングとポリッシングがあるが、本実施例における
研磨は大面積でも研磨むらの少ないポリッシングを採用
することが好ましい。

上記した程度の研磨によって第４図中（ｆ）に示すよう
に色部（１９ａ）　、（１９ｂ）　、　（１９ｃ）の凸
部が一部第２の層（２３）から露出する状態となり、表
面は非常に平坦なものにすることかできるか、圧力は１
０〜５０ｇＺＣｍ２、研磨時間は１５〜２０分程度で良
好となる。

この研磨工程後、第２の層（２３）を完全硬化させてカ
ラーフィルタ（２５）を得る。このような状態でカラー
フィルタ（２５）表面にスパッタリングによって１．　
Ｔ、　　Ｏ，を２０００オングストロ一ム程度彼盾して
透明電極（３１）を形成し、順次配向膜（４１ａ）等を
設置する。

以」二、詳述したように本実施例の液晶表示装置用カラ
ーフィルタではカラーフィルタ（２５）表面を非常に平
坦にすることができるため、染色法に限らす印刷法等に
よってカラーフィルタ（２５）形成できるため、カラー
フィルタ（２５）の製造か容易になると共にカラーフィ
ルタ（２５）のコストを低減することかできる。また表
面が平坦なカラーフィルタ（２５）であるためスパッタ
リングによる透明電極（３１）の形成あるいは配向膜（
４１，ａ）の形成が容易であると共に、透明電極（３１
）あるいは配向膜（４，Ｉａ）の平坦性の向上から高品
質の画像表示の可能な液晶表示装置とすることかできる
。

平滑層の膜厚が極端に厚いと、カラー液晶表示装置とし
た場合に、斜めから見た場合カラーフィルタ無効部の影
に入ってしまう、またあるいは混色が起ってしまう。こ
のため色部の凹凸を解消しうる最低限の膜厚１．０ミク
ロンから３．０ミクロンと比較的薄い膜厚で形成するこ
とによって変調光のない良質な画像が得られる液晶表示
装置用カラフィルタとすることができる。

ここでは第２の層（２３）を形成する際に１．０ミクロ
ンと比較的薄膜状に塗布したが、３．０〜１０．０ミク
ロンと比較的厚めに塗布すると、色部（１９ａ）。

（１９ｂ）　、　（１９ｃ）まで研磨することがない。

このため色部（１９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１９
ｃ）中に侵入した異物を研磨作業によって挾り出すこと
がなく、研磨後の第２の層（２３）の表面はそれ自体が
十分に平滑なものとなる。このため第２の層（２３）上
に直接透明電極（３１）を設置しても良好な透明電極（
３１）を得ることができる。即ち、平滑層の膜厚を３．
０〜１Ｏ１０と比較的厚めにすることによってミ平滑層
の研磨時にカラーフィルタ中に含まれる異物が挾り取ら
れることなく１回の研磨で容易に平滑にすることか可能
である。

（第４の実施例） 第５図は光透過ツイストネマチ・ツク型ＴＦＴ液晶表示
装置の液晶セル部分の概略断面図であり、外部に偏光板
（１３ａ）　、　（１３ｂ）を有した一対の光透性基板
（１１ａ）　、　（１ｌｂ）に液晶組成物か注入・封止
されて液晶層（５１）を挟持した液晶セル（３）が構成
されている。一方の光透性基板（ｌｌａ）の液晶層（５
１）挟持面には薄膜トランジスタ（図示せず）を介して
画素電極が形成されて成る電極基板（３５）が設置され
ており、更にこの表面に配向膜（４１ｂ）が形成されて
いる。また他方の光透性基板（ｌｌｂ）の液晶層（５１
〉挟持面にはカラーフィルタ（２５）が設置され、この
カラーフィルタ（２５）上に透明電極（３１）、配向膜
（４１ａ）が順次設置されている。

そしてこの液晶セル（３）の電極基板（３５）及び透明
電極（３１）は液晶セル（３）の外部に引き出されてお
り、これらの電極はフィルム状回路基板上に駆動用１．
　　Ｃが設置されて成る（ＴＡＢ）駆動手段（図示せず
）に異方性電導膜により接続され液晶表示装置は構成さ
れている。

このような液晶表示装置のカラーフィルタ（２５）につ
いて詳述する。光透性基板（ｌｌｂ）の液晶層（５１）
挟持面には表示のコントラストの向上あるいは薄膜トラ
ンジスタの保護等の目的で間隔的に黒色の遮光膜（１７
）が形成されている。そしてこの黒色の遮光膜（１７）
間に赤、青、緑の色部（１９ａ）。

（１９ｂ）　、　（１９ｃ）が夫々設置されている。更
に、これら色部（１９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１
９ｃ）表面にはメチルセロツブアセテート含有のエポキ
シ樹脂が第１の層（２１）として設置されている。この
第１の層（２１）は表面がポリッシングされて、色部（
１’９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１９ｃ）が一部表
面に露出してカラーフィルタ（２５）は構成されている
。

次にこのカラーフィルタ（２５）の製造方法について第
６図を参照して説明する。

光透性基板（ｆｌｂ）　ｌに感光性染色基材（１３）を
厚さ１．０ミクロンの膜厚て塗布する。この感光性染色
基＋ａ’（１３）の膜厚は０．８〜１．２ミクロン程度
であれば十分な遮光効果が得られる。この感光性染色基
材（１３）上にマスクを設置し、紫外線を照射し架橋反
応によって第６図中（ａ）に示すように所定の間隔を有
した潜像（１５）を得る。

この潜像（１５）を残して感光性染色基材（１３）を除
去した後に潜像（１５）をベーキングし、黒色染料とし
て例えばブラック１８１（日本化薬製）により潜像（１
５〉を染色し、更にタンニン酸と吐酒石含有の溶液によ
って固着処理を行ない、第６図中（ｂ）に示すような遮
光膜（１７）を得る。

次に、第６図（ｃ）に示すように順次印刷法にて赤、青
、緑の染料含有の樹脂を遮光膜（１７）間に被着させ、
ベーキングすることによって色部（１９ａ）　、　（Ｌ
９ｂ）　、　（１９ｃ）を形成する。ここでは一般的に
使用されるアルキッド樹脂に所望の分光特性が得られる
ように複数の顔料を１０〜２０％程度混合したものを使
用した。この状態で色部は２．０〜５．０ミクロン程度
の不規則な凹凸を有している。

この色部（１９ａ）、（１９ｂ）、（１９ｅ）あるいは
遮光膜（１７）上に第２図中（ｄ）に示すように固形分
４０％のメチルセロツブアセテート含有のエポキシ樹脂
をスピンコ−１・によって１．０　ミクロンの膜厚で塗
布し、１００℃で１０分間仮硬化させる。こで仮硬化さ
ぜることによって、後工程で塗布される第１の層（２１
）との密着性が良好なものとなる。

次に研磨剤としてセリア（Ｃｅ　Ｏ）粉末（０８〜１．
５ミクロンの三井金属製）を使用し、３０ｇ／Ｃｍ２の
圧力下で１５分間研磨する。ここで使用する研磨技術と
しては前述したように、大面積であっても研磨むらの少
ないポリッシングを利用した。このように研磨すること
により、耐研磨性の高い第１の層（２１）の凸部か重点
的に研磨される。

このため第１の層（２１）の凸部は研磨によって除去さ
れる。そして色部（１９ａ）、（１，９ｂ）、（１，９
ｃ）の露出した部分は第１の層（２１）に比べて耐研磨
性が低いため、第１の層（２１）よりも早い速度で研磨
される。

このため１５分間程度の研磨によってカラーフィルタ（
２５）表面は色部（］　９ａ）　、　（１９ｂ）　、（
］、９ｃ）の一部分が露出して平滑化される。ここでは
研磨条件を圧力３０ｇ／ｃｍ２、研磨時間１５分とした
が、上記した第１の層（２１）を設けた場合、圧力１０
〜５０ｇ／ｃｍ２、研磨時間１５〜２０分て良好な表面
となる。ところがカラーフィルタ中に混入したゴミ等の
異物か研磨時に除去され、このため第１の層（２１）表
面の一部分には第６図中（ｅ）に示すような凹部（２２
）が形成される。そこで第１の層（２１）を完全に硬化
させた後に、この第１の層（２１）上に第６図中（ｆ）
に示すように３．０　ミクロンの膜厚て第２の層（２３
）と良好な濡れ性を示すエポキシ樹脂をスピンコードに
よって塗布し、更に硬化させてカラーフィルタ（２５）
を得る。

このようなカラーフィルタ〈２５〉表面に１．Ｔ。

Ｏｌを２０００オングストロームの膜厚となるようにス
パッタリングにより被着させて透明電極（２７）を形成
し、更に配向膜（４１ａ）を設置する。

このように本実施例のカラーフィルタ（２５）では、色
部（１９ａ）　、　（１９ｂ）　、　（１９ｃ）中にカ
ラーフィルタ（２５）に影響を与える程度のゴミ等の異
物か除去でき、またゴミあるいは異物を除去した後も十
分に平滑となるように処理することにより、表面性に優
れ３ま たカラーフィルタ（２５）とすることができる。このた
め印刷法か利用できるため従来に比べてカラフィルタの
コストを十分に低減することができる。

更にカラーフィルタ（２５）ｌに透明電極（３１）及び
配向膜（４１，ａ）を設置しても、従来以上に表面性の
良い透明電極（３１）、配向膜（４１ａ）を得ることが
できる。このため液晶層（５１）をむらなく動作させる
ことか可能であり、高品質な画像表示の可能な液晶表示
装置とすることができる。

また、第２の層（２３）により、透明電極（３１）がス
トライプ状である液晶表示装置においても、液晶層とカ
ラーフィルタの色部との接触が避けられ、両者の劣化を
防止でき、信頼性の高い液晶表示装置が実現できる。更
に第２の層（２３）は電極（３１）との密着性の良い材
料、第１の層（２１）は研磨に適した材料で形成するな
どそれぞれの層に機能分担させることかでき、製造−に
の容易さ、信頼性を向」ニさせることか可能となる。

また第１の層（２Ｉ）の膜厚を、ここでは１，０ミクロ
ンとしたか、この膜厚は１０〜３０ミクロン程度であれ
ば、色部中のゴミ等の異物を容易に短時間で除去でき、
また広い視野角で混色の恐れのないカラーフィルタ（２
５）とすることかできる。

なお、この実施例では、第１の層（２１）を直接色部上
に形成したか、先に述べた第３の実施例のように、第１
の層（２１）と色部との間に接着層を介在させても良い
。

また、ここでは光透過型ＴＦＴ−液晶表示装置に利用し
たものを示したが種々の液晶表示装置に利用できること
はいうまでもない。また本実施例では遮光膜をカラーフ
ィルタ（２５）に設けたが、電極基板（５０）に設置す
るものであっても良い。また第２の層（２３）を設置し
た後に、この第２の層（２３）を更に研磨することによ
り、より一層平滑性に優れたカラーフィルタ（２５）と
することができる。

上記各実施例では液晶表示装置を例にとり説明したか、
本発明のカラーフィルタは撮像菅なとの撮像装置のカラ
ーフィルタにも用いることかできる。

［発明の効果］ 本発明によれば、安価でしかも表面の平滑なカラーフィ
ルタが得られる。このため液晶表示装置に利用した場合
、カラーフィルタの表面に凹凸が少なく、高品質な画像
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る液晶表示装置の断面概
略図、第２図は本発明の一実施例に係るカラーフィルタ
の概略プロセス図、第３図は本発明の他の実施例に係る
カラーフィルタを用いた液晶表示装置の概略断面図、第
４図は本発明の他の実施例に係るカラーフィルタの概略
プロセス図、第５図は本発明の更に他の一実施例に係る
液晶表示装置の断面概略図、第６図は本発明の更に他の
一実施例に係るカラーフィルタの概略プロセス図である
。 （１７）・・・遮光膜 （１９）・・・色部 （２１）・・・第１の層 （２５）・・・カラーフィルタ （３１）・・・透明電極 （４１）・・・配向膜

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）光透過性基板と、 この光透過性基板上に設置された光透過性を有する色部
   と、 この色部上に表面が研磨されて設置された前記色部より
   も耐研磨性が高い第１の層 とを具備したことを特徴としたカラーフィルタ。
2. （２）請求項１記載のカラーフィルタにおいて、前記耐
   研磨性が高い第１の層が前記色部を連続的に覆う層であ
   ることを特徴とするをカラーフィルタ。
3. （３）請求項１記載のカラーフィルタにおいて、前記耐
   研磨性が高い第１の層が前記色部を非連続的に覆う層で
   あることを特徴とするをカラーフィルタ。
4. （４）請求項１記載のカラーフィルタにおいて、前記色
   部と前記耐研磨性が高い第１の層との間に接着層を備え
   たカラーフィルタ。
5. （５）請求項１記載のカラーフィルタにおいて、前記耐
   研磨性が高い第１の層の上に第２の層を備えたカラーフ
   ィルタ。
6. （６）光透過性基板と、 この光透過性基板上に設置された光透過性を有する色部
   と、 この色部上に表面が研磨されて前記色部が一部露出する
   ように設置された前記色部よりも耐研磨性が高い第１の
   層と、 前記第１の層及び前記色部上に設置された第２の層 とを具備したことを特徴としたカラーフィルタ。
7. （７）透光性基板上にカラーフィルタと第１の電極を形
   成した第１の基板と、 前記第１の基板と対向し、第２の電極基板を形成した第
   ２の基板と、 前記第１の基板と前記第２の基板に挟持された液晶組成
   物と、 前記第１の電極と前記第２の電極に所望の電圧を印加す
   る駆動手段とを備えた液晶表示装置において、 前記カラーフィルタは光透過性を有する色部と、この色
   部上に表面が研磨されて設置された前記色部よりも耐研
   磨性が高い第１の層とを具備したことを特徴とする液晶
   表示装置。
8. （８）光透過性基板上に選択的に光透過性を有する色部
   を形成する工程と、 前記色部上に前記色部よりも耐研磨性が高い第１の層を
   形成する工程と、 前記第１の層を研磨する工程 とを具備したことを特徴としたカラーフィルタの製造方
   法。
9. （９）請求項８記載の研磨する工程がポリッシングであ
   るカラーフィルタの製造方法。
10. （１０）請求項８記載のカラーフィルタの製造方法にお
    いて、前記耐研磨性が高い第１の層を形成する工程は、
    樹脂を塗布する工程と、この樹脂を仮硬化させる工程と
    を含み、更に前記第１の層を研磨する工程の後に樹脂を
    本硬化させる工程を付加したカラーフィルタの製造方法
    。