JPH0943425A

JPH0943425A - カラーフィルタおよびそれを用いたカラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0943425A
Application number: JP19767995A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamada; 申一山田; Tetsuya Goto; 哲哉後藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】表示品位に優れ、信頼性に優れる液晶表示装置
を、従来に比べて簡易な製法により作成する。【解決手段】樹脂ブラックマトリクス上に３原色からな
る着色層の積層により形成されたスペーサーを設けたカ
ラーフィルタおよびそれを用いたカラー液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペーサー機能を
有するカラーフィルタおよびそれを用いたカラー液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、使用されているカラー液晶表示装
置は、液晶層の厚み（セルギャップ）を保持するため
に、一般に、図２に示すように、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）や複数の走査電極などを具備した電極基板とカラ
ーフィルタ側の基板との間にプラスチックビーズまたは
ガラス繊維をスペーサーとして有する。ここでプラスッ
チクビーズなどのスペーサーは散布されるため、電極基
板とカラーフィルタ側の基板間のどの位置（面内位置）
に配置されるかは定まっていない。

【０００３】特開昭５６−１４０３２４、特開昭６３−
８２４０５、特開平４−９３９２４、特開平５−１９６
９４６には、カラーフィルタを形成する着色層を重ね合
わせた構造をスペーサーとして用いた液晶表示装置が提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プラスチックビーズな
どをスペーサーとして用いるカラー液晶表示装置におい
ては、プラスチックビーズなどのスペーサーの位置が定
まっておらず、画素上に位置するスペーサーによる光の
散乱や透過により液晶表示装置の表示品位が低下すると
いう問題があった。

【０００５】プラスチックビーズなどのスペーサーを散
布して使用する液晶表示装置には、この他にも下記の問
題がある。すなわち、スペーサーが球状あるいは棒状の
形であり、セル圧着時に点または線で接触するために、
配向膜や透明電極が破損し、表示欠陥が発生しやすいと
いう欠点があった。さらに配向膜や透明電極の破損によ
り、液晶が汚染され、電圧が低下しやすいという欠点も
あった。

【０００６】また、スペーサーを均一に散布する工程が
必要であったり、あるいはスペーサーの粒度分布を高精
度に管理することが必要であることから、簡便な方法で
安定した表示品位の液晶表示装置を得ることが難しかっ
た。

【０００７】特開昭５６−１４０３２４、特開昭６３−
８２４０５、特開平４−９３９２４、特開平５−１９６
９４６では、２色あるいは３色の着色層を重ね合わせた
構造をスペーサーとして用いていることから、実際に得
られる液晶層の厚み（セルギャップ）は、着色層の１層
あるいは２層分の厚みとなり、十分なセルギャップを持
った液晶表示装置を得ることが難しく、また、着色層の
１層あるいは２層分の厚みでセルギャップを保持できた
としても着色層の厚膜化に伴う、例えば、カラーフィル
タ上に形成されるＩＴＯ膜の耐久性の低下など、満足な
信頼性を有する液晶表示装置が得られにくかった。

【０００８】本発明は、前記の問題点に鑑み、樹脂およ
び遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクス上にスペーサ
ーを位置を固定すると共に、セルギャップを一定に保持
することにより、前記した従来の欠点を克服するカラー
フィルタおよびそれを用いた液晶表示装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に関わるカラーフィルタおよびそれを用いた
カラー液晶表示装置は、以下の構成を有するものであ
る。

【００１０】すなわち、本発明は透明基板上にブラック
マトリクスを設け、さらにその上に３原色からなる着色
層を複数配列したカラーフィルタにおいて、（Ａ）前記
ブラックマトリクスが樹脂中に遮光剤を分散させてなる
樹脂ブラックマトリクスである、（Ｂ）前記ブラックマ
トリクス上に３原色からなる着色層の積層により形成さ
れたスペーサーを有するカラーフィルタであり、透明電
極基板と透明電極を有するカラーフィルタにより液晶層
を挟持したカラー液晶表示装置において、カラーフィル
タが、透明基板上にブラックマトリクスと３原色からな
る着色層を設けたカラーフィルタであり、（Ａ）該ブラ
ックマトリクスが樹脂中に遮光剤を分散させてなる樹脂
ブラックマトリクスである、（Ｂ）該ブラックマトリク
ス上の一部に３原色からなる着色層の積層により形成さ
れたスペーサーを有するカラー液晶表示装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を以下に詳細に説明する。

【００１２】本発明のカラーフィルタは、透明基板上に
樹脂および遮光剤からなる樹脂ブラックマトリクを設
け、さらにその上に３原色からなる着色層を複数配列し
たものである。カラーフィルタは３原色からなる各着色
層により被覆された画素を一絵素とし、多数の絵素によ
り構成されている。ここで言うブラックマトリクスは、
各画素間に配列された遮光領域を示し、液晶表示装置の
表示コントラストを向上させるために設けられている。

【００１３】本発明のカラーフィルタに用いられる透明
基板としては、特に限定されるものでなく、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などの無機ガラ
ス類、有機プラスチックのフィルムまたはシートなどが
好ましく用いられる。

【００１４】この透明基板上に樹脂および遮光剤からな
る樹脂ブラックマトリクスを設けるが、ブラックマトリ
クス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、ゼラチンなどの感光性また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。

【００１５】ポリイミド系樹脂としては、特に限定され
ないが、通常一般式（１）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、加熱もしく
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。

【００１６】

【化１】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
などのイミド結合以外の結合が含まれていても差支えな
い。

【００１７】上記一般式（１）中、Ｒ₁ は少なくとも２
個以上の炭素原子を有する３価または４価の有機基であ
る。耐熱性の面から、Ｒ₁ は環状炭化水素、芳香族環又
は芳香族複素環を含有し、かつ、炭素数６〜３０の３価
または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
ペンチル基などが挙げられるが、これらに限定されな
い。

【００１８】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複素環を含有し、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、ジシクロヘキシルメタン基などが挙げられる
が、これらに限定されない。構造単位（１）を主成分と
するポリマは、Ｒ₁ 、Ｒ₂ がこれらのうち各々１種から
構成されていても良いし、各々２種以上から構成される
共重合体であつてもよい。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。

【００１９】構造単位（１）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
などからなる群から選ばれた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
ジフェニルエーテル、４、４´−ジアミノジフェニルエ
ーテル、３、４´ジアミノジフェニルエーテル、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´−ジアミノジフェニメタンなどの
群から選ばれた１種以上のジアミンから合成されたポリ
イミド前駆体が挙げられるが、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、溶媒中で反応させることにより合成される。

【００２０】ブラックマトリクス用の遮光剤としては、
カーボンブラック、酸化チタン、四酸化鉄などの金属酸
化物粉、金属硫化物粉、金属粉の他に、赤、青、緑色の
顔料の混合物など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。分散のよ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。

【００２１】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などのアミド系極性溶
媒、γ−ブチロラクトンなどのラクトン系極性溶媒など
が好適に使用される。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】このようにして得られた黒色ペースト被膜
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または酸素遮断膜を除去し、
また、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。

【００２５】本発明で用いられる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０．８μｍ〜１．２μｍである。後述するように
樹脂ブラックマトリクスの膜厚は液晶表示装置のセルギ
ャップを確保する上で重要であり、膜厚が０．５μｍよ
りも薄い場合は、十分なセルギャップの確保が難しくな
り、また、遮光性が不十分になることからも好ましくな
い。また、膜厚が１．５μｍよりも厚い場合は、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、段差が生じ易い。表面段差が生じた場合、カ
ラーフィルタ上部に透明導電膜や液晶配向膜を形成させ
ても段差は殆ど軽減されず、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、セルギャップにバラツ
キが生じたりして、液晶表示装置の表示品位が低下す
る。表面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が、カラーフィルタの構
造が複雑になり、製造コストが高くなる点では不利であ
る。

【００２６】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２．５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。

【００２７】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装置の表示品位を向上さ
せるために、４００〜７００ｎｍの可視領域での視感度
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。樹脂ブラックマトリクス間
には、通常（２０〜２００）μｍ×（２０〜３００）μ
ｍ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原色からなる着色層が複数配列される。

【００２８】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、減色法によりカラー表示を行う場合
は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の
３原色が選ばれる。一般には、これらの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。

【００２９】着色層に用いられる着色剤としては、有機
顔料、無機顔料、染料など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、レベリング剤などの
種々の添加剤を添加しても良い。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。

【００３０】着色層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、ゼラチンなどの感光性また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などの
タイプがあり、特に、エチレン不飽和結合を有するモノ
マ、オリゴマまた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
ク酸組成物などが好適に用いられる。非感光性の樹脂と
しては、上記の各種ポリマなど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
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。

【００３１】着色層を形成する方法としては、着色ペー
ストを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。着色剤を分散ま
た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。

【００３２】着色ペーストを塗布する方法としては、黒
色ペーストの場合と同様、ディップ法、ロールコータ
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
量によりことなるが通常６０〜２００℃で１〜６０分加
熱することが好ましい。このよう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または酸素遮断膜を
除去し、また、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、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。

【００３３】上記のように樹脂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ったて形成
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、樹脂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着色層の積層によりスペーサーを
形成する部分に着色層を残す。第２色目、第３色目も同
様な操作を繰り返し、樹脂ブラックマトリクスの開口部
上には１層の着色層が、また、スペーサーには３層の着
色層が残るように着色層を形成する。開口部上の着色層
とスペーサーを形成する着色層とは連続していても、ま
た、分離されていても差支えない。ただし、カラーフィ
ルタ上に形成するＩＴＯ膜を開口部上の着色層とスペー
サー間で断線させ、カラーフィルタ側と対向基板との導
通を防止する場合は、開口部上の着色層とスペーサーを
形成する着色層とは分離・分画されている方が好まし
い。

【００３４】３原色の着色層の膜厚は、特に限定されな
いが、１層当たり１〜３μｍであることが好ましく、こ
の場合の３原色の着色層の各膜厚の合計は、３〜９μｍ
となる。合計膜厚が３μｍよりも小さい場合には、十分
なセルギャップが得られず、また、９μｍを越える場合
には、着色層の均一塗布が難しくなり、さらにカラーフ
ィルタ上に形成される透明導電膜の信頼性が低下し、好
ましくない。

【００３５】本発明のカラーフィルタを用いてセルギャ
ップを保持した場合は、例えば、３原色としてＲ、Ｇ、
Ｂを選んだ場合、Ｒに対してはＧ＋Ｂ＋Ｂｋ（樹脂ブラ
ックマトリクス）の膜厚が、Ｇに対してはＢ＋Ｒ＋Ｂｋ
の膜厚が、また、Ｂに対してはＲ＋Ｇ＋Ｂｋの膜厚が液
晶表示装置におけるセルギャップに相当することにな
る。着色層を形成するペーストにおいて着色剤の分散
性を上げたり、均一塗布などを目的としてレベリング性
を向上させた場合には、３原色からなる着色層の積層に
より形成されたスペーサー高さは、画素部における３原
色の着色層の各膜厚の合計よりも小さくなる。すなわ
ち、セルギャップはＲに対してはＧ＋Ｂ＋Ｂｋの膜厚よ
りも小さくなり、同様にＧに対してはＢ＋Ｒ＋Ｂｋ、ま
た、Ｂに対してはＲ＋Ｇ＋Ｂｋの膜厚よりも小さくな
る。

【００３６】本発明における３原色からなる着色層の積
層により形成されたスペーサーが樹脂ブラックマトリク
ス上に形成されるが、スペーサーの面積や配置場所は液
晶表示装置を作成する場合にカラーフィルタと対向する
透明電極基板の構造に大きく影響を受ける。そのため対
向する透明電極基板側の制約がない場合は、スペーサー
の面積や配置場所は、特に限定されないが、画素のサイ
ズを考えた場合、スペーサーひとつ当たりの面積は、１
０μｍ² 〜１０００μｍ² であることが好ましい。１０
μｍ² よりも小さい場合は、精密なパターンの形成や積
層が難しく、また、１０００μｍ² よりも大きい場合
は、スペーサー部の形状にもよるがブラックマトリクス
上に完全に配置することが難しくなる。

【００３７】次に本発明のカラーフィルタを用いて作成
したカラー液晶表示装置について説明する。本発明のカ
ラー液晶表示装置を図１に示すが、上記カラーフィルタ
と透明電極基板とを対向させて作成する。カラーフィル
タには、必要に応じて着色層上に透明保護膜を設けても
差支えないが、構成が複雑になり、製造コストを考えた
場合に不利である。また、カラーフィルタ上にはＩＴＯ
膜などの透明電極を形成する。カラーフィルタと対向す
る透明電極基板としては、ＩＴＯ膜などの透明電極が透
明基板上にパターン化されて設けられる。透明電極基板
上には、透明電極以外に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、および走査線、
信号線などを設け、ＴＦＴ液晶表示装置やＴＦＤ液晶表
示装置を作成することができる。透明電極を有するカラ
ーフィルタおよび透明電極基板上には液晶配向膜が設け
られ、ラビングなどによる配向処理が施される。配向処
理後にシール剤を用いてカラーフィルタおよび透明電極
基板を貼り合わせ、シール部に設けられた注入口から液
晶を注入した後に、注入口を封止する。偏光板を基板の
外側に貼り合わせ後にＩＣドライバー等を実装すること
によりモジュールが完成する。

【００３８】本発明のカラーフィルタおよびそれを用い
たカラー液晶表示装置は、パソコン、ワードプロセッサ
ー、エンジニアリング・ワークステーション、ナビゲー
ションシステム、液晶テレビ、ビデオなどの表示画面に
用いられ、また、液晶プロジェクションなどにも好適に
用いられる。

【００３９】以下、好ましい実施態様を用いて本発明を
更に詳しく説明するが、用いた実施態様によって本発明
の効力はなんら制限されるものでない。

【００４０】

【実施例】

（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、および、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。

【００４１】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ーを用いて、7000rpm で30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製
した。

【００４２】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−メチルピロリドン６１．４部ガラスビーズ９０．０部３００×３５０ｍｍのサイズの無アルカリガラス（日本
電気ガラス（株）製、ＯＡ−２）基板上にスピナーを用
いて、ブラックペーストを塗布し、オーブン中１３５℃
で２０分間セミキュアした。続いて、ポジ型レジスト
（Shipley “Microposit”RC100 30cp）をスピナーで塗
布し、９０℃で１０分間乾燥した。レジスト膜厚は１．
５μｍとした。キャノン（株）製露光機ＰＬＡ−５０１
Ｆを用い、フォトマスクを介して、露光を行った。

【００４３】次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドを２重量％含んだ２３℃の水溶液を現像液に用い、
基板を現像液にディップさせ、同時に１０ｃｍ幅を５秒
で１往復するように基板を揺動させて、ポジ型レジスト
の現像とポリイミド前駆体のエッチングを同時に行っ
た。現像時間は、６０秒であった。その後、メチルセル
ソルブアセテートでポジ型レジストを剥離し、さらに、
３００℃で３０分間キュアし、樹脂ブラックマトリクス
基板を得た。樹脂ブラックマトリクスの膜厚は、０．９
０μｍであり、ＯＤ値は３．０であった。また、樹脂ブ
ラックマトリクスとガラス基板との界面における反射率
（Ｙ値）は１．２％であった。

【００４４】（着色層の作成）次に、赤、緑、青の顔料
として各々Color index No.65300 Pigment Red 177で示
されるジアントラキノン系顔料、Color Index No.74265
Pigment Green 36 で示されるフタロシアニングリーン
系顔料、Color Index No.74160 Pigment Blue15-4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。まず、樹脂ブラ
ックマトリックス基板上に青ペーストを塗布し、８０℃
で１０分熱風乾燥し、１２０℃２０分間セミキュアし
た。この後、ポジ型レジスト（Shipley "Microposit" R
C100 30cp ）をスピナーで塗布後、８０℃で２０分乾燥
した。マスクを用いて露光し、アルカリ現像液（Shiple
y "Microposit" 351）に基板をディップし、同時に基板
を揺動させながら、ポジ型レジストの現像およびポリイ
ミド前駆体のエッチングを同時に行なった。その後、ポ
ジ型レジストをメチルセルソルブアセテートで剥離し、
さらに、３００℃で３０分間キュアした。着色画素部の
膜厚は２．０μｍであった。このパターニングにより青
色画素の形成とともに樹脂ブラックマトリクス上にスペ
ーサーの１段目を形成した。

【００４５】水洗後に、同様にして、赤色画素の形成と
ともに樹脂ブラックマトリクス上にスペーサーの２段目
を形成した。赤色画素部の膜厚は、１．８μｍであっ
た。

【００４６】さらに水洗後に、同様にして、緑色画素の
形成とともに樹脂ブラックマトリクス上にスペーサーの
３段目を形成し、カラーフィルタを作成した。緑色画素
部の膜厚は、１．９μｍであった。

【００４７】着色層の積層により樹脂ブラックマトリク
ス上に設けられたスペーサー部の面積は、一個当たり約
５００μｍ² であった。スペーサーの高さ（樹脂ブラッ
クマトリクス上の着色層３層分の厚さ）は、５．０μｍ
であり、これは着色層の各膜厚の合計（５．７μｍ）よ
りも低い。なおスペーサーは、３画素に１個の割合で画
面内に設けた。また画面周辺に樹脂ブラックマトリクス
で形成した額縁上の一部にも画面内と同様な密度で色重
ねによるスペーサーを設けた。

【００４８】（カラー液晶表示装置の作成）上記カラー
フィルタ上にスパッタリング法によりＩＴＯ膜をマスク
成膜した。ＩＴＯ膜の膜厚は、１５００オングストロー
ムであり、表面抵抗は２０Ω／□であった。このＩＴＯ
膜上にポリイミド系の配向膜を設け、ラビング処理を施
した。また、薄膜トランジスタ素子を備えた透明電極
基板を作成し、同様にポリイミド系の配向膜を設け、ラ
ビング処理を施した。配向膜を設けたカラーフィルタと
薄膜トランジスタ素子を備えた透明電極基板とをシール
剤を用いて貼り合わせた後に、シール部に設けられた注
入口から液晶を注入した。液晶の注入は、空セルを減圧
下に放置後、注入口を液晶槽に浸漬し、常圧に戻すこと
により行った。液晶を注入後、注入口を封止し、さらに
偏光板を基板の外側に貼り合わせセルを作成した。得ら
れた液晶表示装置は、良好な表示品位のものであった。

【００４９】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタは、着色層の積
層により形成されたスペーサーを樹脂ブラックマトリク
ス上に設けたものであり、これを用いて液晶表示装置を
作成した場合に以下の効果が得られる。

【００５０】(1) スペーサーが画素部上に存在せず、ス
ペーサーによる光の散乱や透過による表示品位の低下が
なく、特に表示のコントラストが向上する。

【００５１】(2) スペーサーが面で対向する透明電極基
板と接触するために、配向膜や透明電極の破損が少な
く、欠陥の少ない表示が得られる。

【００５２】(3) スペーサーを散布する工程が不要にな
り、液晶表示装置の製造工程が簡略化される。

【００５３】(4) スペーサーの粒度分布を高精度に管理
する必要がなく、液晶表示装置の製造が容易になる。

【００５４】(5) 樹脂ブラックマトリクスと着色層２層
分の膜厚によりセルギャップが保持されることから十分
なセルギャップを持った液晶表示装置が得られる。

【００５５】(6) カラーフィルタ上のＩＴＯ膜の耐久性
が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により得られたカラーフィルタを使用し
たカラー液晶表示装置の断面図である。

【図２】従来のカラー液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１、１３…透明基板（ガラス基板）２…樹脂ブラックマトリクス３…着色層（Ｂ）４…着色層（Ｒ）５…着色層（Ｇ）６…透明電極７、９…配向膜８…液晶１０…画素電極１１…絶縁膜１２…液晶駆動回路付属電極１４…クロムブラックマトリクス１５…保護膜１６…プラスチックビーズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上にブラックマトリクスを設け、
さらにその上に３原色からなる着色層を複数配列したカ
ラーフィルタにおいて、（Ａ）前記ブラックマトリクスが樹脂中に遮光剤を分散
させてなる樹脂ブラックマトリクスである、（Ｂ）前記ブラックマトリクス上に３原色からなる着色
層の積層により形成されたスペーサーを有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】樹脂ブラックマトリクスを形成する樹脂が
ポリイミドであることを特徴とする請求項１記載のカラ
ーフィルタ。
【請求項３】樹脂ブラックマトリクスの膜厚が、０．５
〜１．５μｍである請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項４】樹脂ブラックマトリクスのＯＤ値が２．５
以上であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィ
ルタ。
【請求項５】樹脂ブラックマトリクスの反射率が、２％
以下であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィ
ルタ。
【請求項６】３原色からなる着色層がポリイミドからな
ることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項７】３原色の着色層の各膜厚の合計が、３〜９
μｍである請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項８】３原色からなる着色層の積層により形成さ
れたスペーサーの高さが、３原色の着色層の各膜厚の合
計よりも低いことを特徴とする請求項１記載のカラーフ
ィルタ。
【請求項９】３原色からなる着色層の積層により形成さ
れたスペーサーの面積が１個当り１０μｍ² 〜１０００
μｍ² である請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項１０】透明電極基板と透明電極を有するカラー
フィルタにより液晶層を挟持したカラー液晶表示装置に
おいて、カラーフィルタが、透明基板上にブラックマト
リクスと３原色からなる着色層を設けたカラーフィルタ
であり、（Ａ）該ブラックマトリクスが樹脂中に遮光剤を分散さ
せてなる樹脂ブラックマトリクスである、（Ｂ）該ブラックマトリクス上の一部に３原色からなる
着色層の積層により形成されたスペーサーを有することを特徴とするカラー液晶表示装置。