JPH112717A - カラーフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＰＳ液晶モード、ＳＴＮ液晶モード、強誘
電性液晶モード、反強誘電性液晶モードのカラー液晶表
示装置のようなセル・ギャップの高精度制御が要求され
るカラー液晶表示装置に使用して優れた表示品質を可能
とするカラーフィルタを提供する。 【解決手段】 カラーフィルタを、基板と、基板上に所
定のパターンで形成された複数色からなる着色層と、基
板上の非表示画素部に形成された複数の柱状凸部とを備
えるものとし、かつ、着色層が形成されている表示画素
部に対する柱状凸部の突出量を１〜４μｍの範囲内の所
定量に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラーフィルタに係
り、特にＩＰＳ液晶モード、ＳＴＮ液晶モード、強誘電
性液晶モード、反強誘電性液晶モードのカラー液晶表示
装置のようなセル・ギャップの高精度制御が要求される
カラー液晶表示装置に使用するためのカラーフィルタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットディスプレイとして、カ
ラーの液晶表示装置が注目されている。カラー液晶表示
装置の一例として、ブラックマトリックスおよび複数の
色（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）か
らなる着色層を備えたカラーフィルタと、薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ素子）等の半導体駆動素子を備えた半導体
駆動素子アレイ基板とを所定の間隙をもたせて向かい合
わせ、この間隙部にＴＮ（捩れネマティック）液晶を注
入して液晶層としたＴＦＴ方式のカラー液晶表示装置が
ある。このようなカラー液晶表示装置では、両基板の間
隙は液晶層の厚み（セル・ギャップ）そのものであり、
セル・ギャップにムラがあると、カラー液晶表示装置内
で輝度ムラ、色ムラが生じ、表示品位を著しく損なうこ
とになるので、液晶層の厚みはできる限り均一であるこ
とが望ましい。

【０００３】特に、近年着目されているＩＰＳ (In-Pla
ne Switching) 液晶モードのカラー液晶表示装置や、ス
ーパーＴＮ（ＳＴＮ）液晶モードのカラー液晶表示装
置、強誘電性液晶（ＦＬＣ）モードのカラー液晶表示装
置、反強誘電性液晶モードのカラー液晶表示装置では、
従来のＴＮ液晶モードで許容されるセル・ギャップのバ
ラツキ範囲であっても、セル・ギャップムラがが大きく
なると色ムラや輝度ムラが発生して良好な表示品質が得
られず、ＴＮ液晶モードより精密なセル・ギャップの制
御が必要とされている。

【０００４】従来、カラー液晶表示装置における液晶層
の厚みを決定する方法として、カラーフィルタと半導体
駆動素子アレイ基板とを貼り合わせる時に、ガラスビー
ズやプラスチックビーズをスペーサーとして使用する方
法がある。すなわち、カラーフィルタと半導体駆動素子
アレイ基板とを貼り合わせる前に、所定の直径で粒径の
揃ったガラスビーズやプラスチックビーズをスペーサー
としてカラーフィルタおよび半導体駆動素子アレイ基板
のいずれか一方に散在させ、その後、両基板の貼り合わ
せを行い、ガラスビーズやプラスチックビーズの直径を
もって両基板の間隙の大きさ、つまり、液晶層の厚み
（セル・ギャップ）が決定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなカラーフィルタと半導体駆動素子アレイ基板との
間隙を制御する方法では、次のような問題点が生じる。

【０００６】まず、ガラスビーズやプラスチックビーズ
をスペーサーとして用いる場合、基板面上に散在させる
密度が適正で、かつ、基板面上に均一に分散されていな
ければ、カラー液晶表示装置の全面に亘って大きさが均
一な間隙部は形成されない。一般に、スペーサーの散在
量（密度）を増した場合、間隙部の大きさのばらつき偏
差は少なくなるが、散在量（密度）が多くなると表示画
素部上に存在するスペーサーの数も増し、これによっ
て、表示領域の面積の低下が生じる。すなわち、スペー
サーが存在する部分において、液晶とスペーサーの界面
で異常配向が起こり、その結果スペーサー近傍は表示領
域として無効となり、開口率が低下するという不都合が
生じる。

【０００７】また、ガラスビーズやプラスチックビーズ
をスペーサーとして用いる場合、液晶層の所望の厚みよ
りも直径の大きいスペーサーを使用し、間隙（セル・ギ
ャップ）が所定の大きさとなるまでカラーフィルタと半
導体駆動素子アレイ基板とに圧力をかけてスペーサーを
変形させる必要がある。しかし、上述のように間隙（セ
ル・ギャップ）の大きさのばらつき偏差を少なくするた
めにスペーサー散在量（密度）はある程度多くする必要
があり、したがって、上記のスペーサー変形に要する圧
力は大きなものとなり、間隙（セル・ギャップ）の微細
な制御を高い精度で行えないという問題がある。

【０００８】さらに、ガラスビーズやプラスチックビー
ズは凝集しやすく、散在させた時の分散度が悪いために
偏在を生じ、画素領域に位置する偏在箇所では液晶分子
の配向に支障を来すという問題もある。また、画素領域
に存在するガラスビーズやプラスチックビーズは、黒表
示を行った際に光を透過するので、これらのスペーサー
が輝点となってコントラスト比を著しく低下させるとい
う問題もある。

【０００９】上記の問題を解消するために、カラーフィ
ルタに予め間隙（液晶層の厚み）を決定する柱状凸部を
形成することが提案されている（特開平５−１９６９４
６号）。これは、着色層の形成と同時に、ブラックマト
リックス上の所定の複数箇所に着色層を形成することに
よって、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層が積層された柱状凸
部を形成しておき、この柱状凸部をスペーサーとして２
枚の基板を貼り合わせるものである。しかしながら、必
ずしも着色層の膜厚は均一なものではなく、Ｒ、Ｇ、Ｂ
の３色の着色層を積層することで柱状凸部が均一に形成
されるものではない。

【００１０】このように、上述のＩＰＳ液晶モード、Ｓ
ＴＮ液晶モード、強誘電性液晶モード、反強誘電性液晶
モードのカラー液晶表示装置に要求されるようなセル・
ギャップの高精度制御を可能とするような柱状凸部を備
えたカラーフィルタは、未だ実現されていない。つま
り、応答速度を速くしたり、駆動電圧を低くするために
は、間隙（セル・ギャップ）を狭くすることが効果的で
あるが、上述のように間隙（セル・ギャップ）に均一性
を向上させるためには複数のビーズを散布する必要があ
った。

【００１１】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、ＩＰＳ液晶モード、ＳＴＮ液晶モー
ド、強誘電性液晶モード、反強誘電性液晶モードのカラ
ー液晶表示装置のようにセル・ギャップの高精度な制御
が要求されるカラー液晶表示装置に使用して優れた表示
品質を可能とするカラーフィルタを提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明はＩＰＳ液晶モードのカラー液晶表示
装置、ＳＴＮ液晶モードのカラー液晶表示装置、強誘電
性液晶モードのカラー液晶表示装置および反強誘電性液
晶モードのカラー液晶表示装置に使用するためのカラー
フィルタであって、基板と、該基板上に所定のパターン
で形成された複数色からなる着色層と、前記基板上の非
表示画素部に形成された複数の柱状凸部とを備え、前記
着色層が形成されている表示画素部に対する前記柱状凸
部の突出量が１〜４μｍの範囲内の所定量で設定されて
いるような構成とした。

【００１３】このような本発明では、カラーフィルタを
半導体駆動素子アレイ基板と貼り合わせた時に、複数の
柱状凸部は表示画素部から突出する突出量に対応してカ
ラーフィルタと半導体駆動素子アレイ基板との間に間隙
を形成し、上記突出量が１〜４μｍの範囲内の所定量で
設定されているので、セル・ギャップが高い精度で制御
される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の最良の実施形態に
ついて図面を参照して説明する。本発明のカラーフィルタの第１実施形態 本発明のカラーフィルタは、ＩＰＳ (In-Plane Switchi
ng) 液晶モードのカラー液晶表示装置、スーパーＴＮ
（ＳＴＮ）液晶モードのカラー液晶表示装置、強誘電性
液晶（ＦＬＣ）モードのカラー液晶表示装置、反強誘電
性液晶モードのカラー液晶表示装置に使用するためのカ
ラーフィルタである。図１は本発明のカラーフィルタの
実施形態の一例（ＩＰＳ液晶モード）を示す部分平面図
であり、図２はＡ−Ａ線における縦断面図である。図１
および図２において、本発明のカラーフィルタ１は、基
板２と、この基板２上に形成されたブラックマトリック
ス３および着色層５（赤色パターン５Ｒ、緑色パターン
５Ｇおよび青色パターン５Ｂが所定のパターンで配列さ
れている）を備え、ブラックマトリックス３および着色
層５を覆うように透明保護層６が形成されており、さら
に、ブラックマトリックス３の所定の複数の箇所（図１
では５箇所）には透明な柱状凸部７が上記の透明保護層
６と一体的に形成されている。

【００１５】本発明のカラーフィルタ１では、柱状凸部
７はカラーフィルタ１を半導体駆動素子アレイ基板と貼
り合わせたときにスペーサーとして作用するものであ
り、着色層５が形成されている表示画素部（図１に斜鎖
線でしめされている部分）から柱状凸部７が突出する突
出量Ｈ（図２参照）は１〜４μｍの範囲内でカラー液晶
表示装置の液晶層に要求される厚み等を考慮した所定量
に設定されている。これにより、ＩＰＳ液晶モード、Ｓ
ＴＮ液晶モード、強誘電性液晶モード、反強誘電性液晶
モードの各カラー液晶表示装置に要求されるようなセル
・ギャップの高精度制御が可能となる。突出量Ｈの設定
が１μｍ未満であると、液晶注入時にセル・ギャップの
狭さのために十分に液晶の注入が行えず、また、注入が
行えたとしても、真空度を非常に高く設定する必要があ
るため、長時間吸引することになり、製造プロセス上好
ましくない。一方、突出量Ｈの設定が４μｍを超える
と、応答速度が遅くなり、駆動電圧を上げる必要が生じ
て好ましくない。図示例では、表示画素部が均一な高さ
であり、突出量Ｈは透明保護層６からの突出量となる
が、後述するように着色層５の各色ごとに層厚を別個に
設定している場合のように、表示画素部の高さが均一で
ないときは、表示画素部の最も高い箇所に対する突出量
Ｈを１〜４μｍの範囲内の所定量で設定する。また、柱
状凸部７の形成密度は、液晶層の厚みムラ、開口率、柱
状凸部７の形状、材質等を考慮して適宜設定することが
できるが、例えば、着色層５を構成する赤色パターン５
Ｒ、緑色パターン５Ｇおよび青色パターン５Ｂの１組に
対して１〜３個の柱状凸部７が存在することにより十分
なスペーサー機能が発現される。このような柱状凸部７
の形状は、図示例では円柱形状となっているが、これに
限定されるものではなく、角柱形状、截頭錐体形状等で
あってもよい。

【００１６】上記のカラーフィルタ１を構成する基板２
としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英
板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹
脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフ
レキシブル材を用いることができる。この中で特にコー
ニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材で
あり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優
れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカ
リガラスであるため、ＩＰＳ液晶モード、ＳＴＮ液晶モ
ード、強誘電性液晶モードのカラー液晶表示装置用の本
発明のカラーフィルタに適している。

【００１７】また、カラーフィルタ１を構成するブラッ
クマトリックス３は、着色層５からなる表示画素部の間
および着色層５の形成領域の外側に設けられている。こ
のようなブラックマトリックス３は、スパッタリング
法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度
のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニン
グして形成したもの、カーボン微粒子や金属酸化物等の
遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹
脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパ
ターニングして形成したもの、カーボン微粒子や金属酸
化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成
し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの
等、いずれであってもよい。

【００１８】また、着色層５は、赤色パターン５Ｒ、緑
色パターン５Ｇおよび青色パターン５Ｂが所望のパター
ン形状で配列されており、所望の着色材を含有した感光
性樹脂を使用した顔料分散法により形成することがで
き、さらに、印刷法、電着法、転写法、染色法等の公知
の方法により形成することができる。また、着色層５
を、例えば、赤色パターン５Ｒが最も薄く、緑色パター
ン５Ｇ、青色パターン５Ｂの順に厚くすることにより、
着色層５の各色ごとに最適な液晶層厚み（セル・ギャッ
プ）を設定するようにしてもよい。

【００１９】透明保護層６はカラーフィルタ１の表面を
平坦化するとともに、着色層５に含有される成分の液晶
層への溶出を防止するために設けられたものである。こ
の透明保護層６の厚みは、使用される材料の光透過率、
カラーフィルタ１の表面状態等考慮して設定することが
でき、例えば、０．２〜１．５μｍの範囲で設定するこ
とができる。このような透明保護層６は、カラーフィル
タ１を半導体駆動素子アレイ基板と貼り合わせたときに
液晶層と接するような着色層５を少なくとも覆うように
形成される。

【００２０】上記の透明保護層６および透明の柱状凸部
７は、例えば、透明感光性樹脂を用いて一体的に形成す
ることができる。透明感光性樹脂としては、公知のネガ
型およびポジ型の透明感光性樹脂のなかから、透明保護
層６として要求される光透過率、柱状凸部７として要求
される機械的強度等を考慮して選定することができる。

【００２１】尚、本発明のカラーフィルタ１は、透明保
護層６と柱状凸部７が一体的に形成されたものではな
く、別個に形成されたものであってもよい。さらに、カ
ラーフィルタ１は透明保護層６を備えていないものであ
ってもよく、この場合は、上記の柱状凸部７の突出量Ｈ
は着色層５表面からの突出量となる。

【００２２】また、本発明のカラーフィルタ１は、ブラ
ックマトリックス３を備えず、例えば、基板２の非画素
領域の所定箇所に上述の柱状凸部７を直接形成したも
の、非画素領域に位置する着色層上に上述の柱状凸部７
を形成したもの等であってもよい。

【００２３】図３は上述のような本発明のカラーフィル
タ１を用いたＩＰＳ (In-Plane Switching) 液晶モード
のカラー液晶表示装置の一例を示す部分断面図である。
本発明のカラーフィルタ１を半導体駆動素子アレイ基板
２１と貼り合わせた場合、柱状凸部７がスペーサーとし
て作用してカラーフィルタ１と半導体駆動素子アレイ基
板２１との間に間隙（セル・ギャップ）を形成する。そ
して、柱状凸部７はＩＰＳ液晶モードのカラー液晶表示
装置１１に要求されるセル・ギャップ等を考慮して１〜
４μｍの範囲内の所定量に設定されており、カラーフィ
ルタ１と半導体駆動素子アレイ基板２１の両基板間に小
さい圧力を加えることにより所望のセル・ギャップを得
ることができ、セル・ギャップ制御を高い精度で行うこ
とができる。

【００２４】上述のようにカラーフィルタ１と半導体駆
動素子アレイ基板２１とを対向させ、カラーフィルタ１
の柱状凸部７により両基板の間隙（セル・ギャップ）を
所望の大きさとし、この間隙に液晶材料を注入して液晶
層４０とすることによって、ＩＰＳ液晶モードのカラー
液晶表示装置１１が形成されている。尚、カラーフィル
タ１の外側および半導体駆動素子アレイ基板２１の外側
には偏光板（図示せず）が配設されている。

【００２５】ＩＰＳ液晶モードのカラー液晶表示装置１
１を構成するカラーフィルタ１は、図１および図２に示
されるカラーフィルタ１であり、透明保護層６と柱状凸
部７を覆うように配向層１０を設けて配向処理（ラビン
グ）したものである。そして、柱状凸部７は、半導体駆
動素子アレイ基板２１の半導体駆動素子２３に対向する
位置にあり、柱状凸部７が半導体駆動素子２３に当接す
ることにより両基板間に所望の大きさの間隙（セル・ギ
ャップ）が形成されている。

【００２６】ＩＰＳ液晶モードのカラー液晶表示装置１
１を構成する半導体駆動素子アレイ基板２１は、透明基
板２２上にマトリックス状に半導体駆動素子２３と対向
電極３１とを備え、半導体駆動素子２３と対向電極３１
との間の領域は、表示画素部であってカラーフィルタ１
の着色層５の各パターン（５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ）に対応し
た位置にある。また、カラーフィルタ１のブラックマト
リックス３の形成位置に対応するように透明基板２２上
には走査線（ゲート電極母線）およびデータ線（図示せ
ず）が配設されている。

【００２７】半導体駆動素子アレイ基板２１の半導体駆
動素子２３は、ゲート電極２４、透明絶縁膜２５、アモ
ルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の半導体層２６、ソー
ス電極２７およびドレイン電極（画素電極）２８とから
構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。そし
て、半導体駆動素子２３と透明絶縁膜２５および対向電
極３１とを覆うように配向膜３５が形成されている。

【００２８】このようなＩＰＳ液晶モードのカラー液晶
表示装置１１では、各着色パターン５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが
画素を構成し、半導体駆動素子アレイ基板２１に配設し
た偏光板側から照明光を照射した状態で、各画素に対応
するドレイン電極（画素電極）２８と対向電極３１との
間の横電界をオン、オフさせ液晶分子を水平面内で回転
させることで液晶層４０がシャッタとして作動し、着色
パターン５Ｒ、５Ｇ、５Ｂのそれぞれの画素を光が透過
してカラー表示が行われる。そして、柱状凸部７により
形成された間隙（セル・ギャップ）が安定して維持され
るので、液晶層４０の厚みを高い精度で制御することが
可能となり、ＩＰＳ液晶モードのカラー液晶表示装置１
１は表示品質に優れたものである。

【００２９】半導体駆動素子アレイ基板２１を構成する
透明基板２２としては、カラーフィルタ１を構成する基
板２として挙げたような材料等を用いることができる。
特にコーニング社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さ
い素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作
業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない
無アルカリガラスであるため、ＩＰＳ液晶モードのカラ
ー液晶表示装置に適している。

【００３０】ゲート電極２４、透明絶縁膜２５、半導体
層２６、ソース電極２７およびドレイン電極２８とから
構成された半導体駆動素子（ＴＦＴ素子）２３は、従来
公知の手段により形成することができる。

【００３１】上述の例は、本発明のカラーフィルタ１を
ＩＰＳ液晶モードのカラー液晶表示装置に使用した例で
あるが、例えば、図４に示されるように、透明保護層６
を覆うように共通透明導電層８を形成したカラーフィル
タ１は、スーパーＴＮ（ＳＴＮ）液晶モードのカラー液
晶表示装置、強誘電性液晶（ＦＬＣ）モードのカラー液
晶表示装置、反強誘電性液晶モードのカラー液晶表示装
置に使用することができる。この場合、上記の柱状凸部
７の突出量Ｈは、共通透明導電層８表面からの突出量と
なる。

【００３２】ここで、上述の本発明のカラーフィルタ１
の製造方法の一例を説明する。

【００３３】まず、基板２上にブラックマトリックス３
を形成する（図５（Ａ））。ブラックマトリックス３の
形成では、スパッタリング法、真空蒸着法等により形成
したクロム等の金属薄膜、カーボン微粒子や金属酸化物
等の遮光性粒子を含有した樹脂層等からなる遮光層を基
板２上に形成し、この遮光層上に公知のポジ型あるいは
ネガ型の感光性レジストを用いて感光性レジスト層を形
成する。次いで、感光性レジスト層をブラックマトリッ
クス用のフォトマスクを介して露光、現像し、露出した
遮光層をエッチングした後、残存する感光性レジスト層
を除去することによって、ブラックマトリックス３を形
成する。

【００３４】次いで、基板２上の赤色パターン形成領域
に赤色パターン５Ｒ、緑色パターン形成領域に緑色パタ
ーン５Ｇ、さらに、青色パターン形成領域に青色パター
ン５Ｂを形成して着色層５とする（図５（Ｂ））。着色
層５の形成では、ブラックマトリックス３を覆うように
基板２上に赤色着色材を含有した赤色感光性樹脂層を形
成し、所定のフォトマスクを介して上記の赤色感光性樹
脂層を露光して現像を行うことにより、基板２上の赤色
パターン形成領域に赤色パターン５Ｒを形成する。以
下、同様に、基板２上の緑色パターン形成領域に緑色パ
ターン５Ｇを形成し、さらに、基板２上の青色パターン
形成領域に青色パターン５Ｂを形成する。次に、ブラッ
クマトリックス３および着色層５を覆うようにネガ型の
透明感光性樹脂層９を形成する（図５（Ｃ））。この透
明感光性樹脂層９の形成は、公知のネガ型の透明感光性
樹脂組成物をスピンコータ、ロールコータ等によりブラ
ックマトリックス３および着色層５を覆うように塗布、
乾燥して形成することができる。透明感光性樹脂層９の
厚みは、透明感光性樹脂の粘度および塗布回転数等を制
御することで柱状凸部７に要求される高さに応じて適宜
設定することができる。

【００３５】次に、ネガ型の透明感光性樹脂層９を柱状
凸部形成用のフォトマスクＭを介して露光する（図６
（Ａ））。そして、この露光の前後いずれかにおいて、
後述する現像工程で、未露光領域（柱状凸部形成部位以
外の領域）の透明感光性樹脂層９が透明保護層６を形成
する所望の厚みで残るように、透明感光性樹脂層９に硬
化処理を行う。このような硬化処理としては、透明感光
性樹脂層９に硬化反応を進めさせるような温度、例え
ば、通常のフォトリソグラフィでのプレベーク温度より
も高い温度で透明感光性樹脂層９を加熱する処理、ある
いは、透明感光性樹脂層９を完全に硬化させる露光量よ
りも少ない所定の露光量で透明感光性樹脂層９全面を露
光する処理等を挙げることができる。これにより、透明
感光性樹脂層９の柱状凸部形成部位（フォトマスクＭを
介しての露光部）では硬化反応が十分に進行し、柱状凸
部形成部位以外の領域（フォトマスクＭを介しての未露
光部）では透明保護層６の形成を可能とする程度の硬化
反応が進んだ状態となる。

【００３６】次に、現像液により透明感光性樹脂層９の
現像を行う。上述のように透明保護層６の形成領域と柱
状凸部７の形成部位とで、それぞれ最適な硬化反応が行
われているため、この現像によって、柱状凸部形成部位
の透明感光性樹脂層９は溶解されずに透明な柱状凸部７
として残り、柱状凸部形成部位以外の領域の透明感光性
樹脂層９は大部分が溶解除去されるものの透明保護層６
としての薄膜が残り、本発明のカラーフィルタ１が得ら
れる（図６（Ｂ））。形成された透明保護層６は、微細
な凹凸が存在するカラーフィルタ１の表面を平坦なもの
とし、液晶の配向に悪影響を与える表面粗さを低減する
とともに、着色層に微量含まれるイオン性不純物等が液
晶層へ溶出して表示品質が低下することを防止する。

【００３７】尚、上述の製造方法では、着色層５は顔料
分散法により形成されるが、これに限定されるものでは
なく、例えば、印刷法、転写法、染色法等を用いること
ができ、また、基板２上に予め透明導電膜を形成して電
着法、電解ミセル法を用いることもできる。本発明のカラーフィルタの第２実施形態 図７は本発明のカラーフィルタの実施形態の他の例を示
す部分縦断面図である。図７において、本発明のカラー
フィルタ５１は、基板５２と、この基板５２上に形成さ
れたブラックマトリックス５３および着色層５５を備
え、ブラックマトリックス５３の所定の複数の箇所には
柱状凸部５７が形成されている。

【００３８】着色層５５は、赤色パターン５５Ｒ、緑色
パターン５５Ｇおよび青色パターン５５Ｂが所望のパタ
ーン形状で配列されてなり、これらが表示画素部を形成
している。ブラックマトリックス５３は各着色パターン
からなる表示画素部の間および着色層５５の形成領域の
外側に設けられている。

【００３９】そして、上記の柱状凸部５７は着色層５８
Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂが積層されたものであり、この柱状
凸部５７はカラーフィルタ５１を半導体駆動素子アレイ
基板と貼り合わせたときにスペーサーとして作用する。
着色層５５が形成されている表示画素部から柱状凸部５
７が突出する突出量Ｈは、１〜４μｍの範囲内でカラー
液晶表示装置の液晶層に要求される厚み等を考慮した所
定量に設定されている。これにより、ＩＰＳ液晶モー
ド、ＳＴＮ液晶モード、強誘電性液晶モードの各カラー
液晶表示装置に要求されるようなセル・ギャップの高精
度制御が可能となる。図示例では、表示画素部の各着色
パターンが均一な高さであり、突出量Ｈは着色層５５か
らの突出量となるが、後述するように着色層５５の各色
ごとに層厚を別個に設定している場合のように、表示画
素部の高さが均一でないときは、表示画素部の最も高い
箇所に対する突出量Ｈを１〜４μｍの範囲内の所定量で
設定する。また、ブラックマトリックス５３および着色
層５５を覆うように保護層が形成されている場合、ある
いは、共通透明導電層が形成されている場合は、それぞ
れ突出量Ｈは保護層表面からの突出量、共通透明導電層
表面からの突出量となる。柱状凸部５７の形成密度は、
液晶層の厚みムラ、開口率、柱状凸部７の形状、材質等
を考慮して適宜設定することができるが、例えば、着色
層５５を構成する赤色パターン５５Ｒ、緑色パターン５
５Ｇおよび青色パターン５５Ｂの１組に対して１〜３個
の柱状凸部５７が存在することより十分なスペーサー機
能が発現される。このような柱状凸部５７の形状は、図
示例では円柱形状となっているが、これに限定されるも
のではなく、角柱形状、截頭錐体形状等であってもよ
い。

【００４０】上記のカラーフィルタ５１を構成する基板
５２としては、上述のカラーフィルタ１を構成する基板
２と同様の材料を用いることができる。

【００４１】また、カラーフィルタ５１を構成するブラ
ックマトリックス５３は、上述のカラーフィルタ１を構
成するブラックマトリックス３と同様にして形成するこ
とができる。

【００４２】着色層５５、および、柱状凸部５７を構成
する着色層５８Ｒ、５８Ｇ、５８Ｂは、所望の着色材を
含有した感光性樹脂を使用した顔料分散法により形成す
ることができ、さらに、印刷法、電着法、無電解メッキ
法等の公知の方法によっても形成することができる。例
えば、顔料分散法の場合、アクリレート系コポリマーと
アクリレート系モノマーと多官能アクリレートモノマー
と光ラジカル発生剤との混合物からなる感光性樹脂等を
使用することにより、ダレのないシャープな形状の柱状
凸部５７を形成することができる。また、着色層５５
を、例えば、赤色パターン５５Ｒが最も薄く、緑色パタ
ーン５５Ｇ、青色パターン５５Ｂの順に厚くすることに
より、着色層５５の各色ごとに最適な液晶層厚みを設定
するようにしてもよい。

【００４３】尚、本発明のカラーフィルタは、ブラック
マトリックス５３を備えず、例えば、基板５２の非画素
領域の所定箇所に上述の柱状凸部５７を直接形成したも
の、非画素領域に位置する着色層上に上述の柱状凸部５
７を形成したもの等であってもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればカ
ラーフィルタは、基板と、この基板上に所定のパターン
で形成された複数色からなる着色層と、基板上の非表示
画素部に形成された複数の柱状凸部とを備え、かつ、着
色層が形成されている表示画素部に対する柱状凸部の突
出量が１〜４μｍの範囲内で設定されるので、カラーフ
ィルタを半導体駆動素子アレイ基板と貼り合わせて両基
板間に小さい圧力を加えるだけで、設定された突出量に
対応して複数の柱状凸部によって均一な大きさの間隙が
形成され、これにより、セル・ギャップ制御が高い精度
で可能となり、表示品質に優れたＩＰＳ液晶モード、Ｓ
ＴＮ液晶モード、強誘電性液晶モード、反強誘電性液晶
モードのカラー液晶表示装置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの一実施形態を示す部
分平面図である。

【図２】図１に示された本発明のカラーフィルタのＡ−
Ａ線における縦断面図である。

【図３】本発明のカラーフィルタを用いたカラー液晶表
示装置の一例を示す部分断面図である。

【図４】本発明のカラーフィルタの他の実施形態を示す
部分断面図である。

【図５】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を説
明するための工程図である。

【図６】本発明のカラーフィルタの製造方法の一例を説
明するための工程図である。

【図７】本発明のカラーフィルタの他の実施形態を示す
部分断面図である。

【符号の説明】

１，５１…カラーフィルタ ２，５２…基板 ３，５３…ブラックマトリックス ５，５５…着色層 ７，５７…柱状凸部 ５８Ｒ，５８Ｇ，５８Ｂ…柱状凸部を構成する着色層 １１…カラー液晶表示装置 ２１…半導体駆動素子アレイ基板 ２３…半導体駆動素子 ４０…液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/141 Ｇ０２Ｆ 1/137 ５１０ (72)発明者 守谷 徳久 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＰＳ液晶モードのカラー液晶表示装
   置、ＳＴＮ液晶モードのカラー液晶表示装置、強誘電性
   液晶モードのカラー液晶表示装置および反強誘電性液晶
   モードのカラー液晶表示装置に使用するためのカラーフ
   ィルタにおいて、 基板と、該基板上に所定のパターンで形成された複数色
   からなる着色層と、前記基板上の非表示画素部に形成さ
   れた複数の柱状凸部とを備え、前記着色層が形成されて
   いる表示画素部に対する前記柱状凸部の突出量が１〜４
   μｍの範囲内の所定量で設定されていることを特徴とす
   るカラーフィルタ。