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発明の名称 液晶表示装置用カラーフィルタ及びその製造方法、並びに液晶表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−114457(P2007−114457A)
公開日 平成19年5月10日(2007.5.10)
出願番号 特願2005−305399(P2005−305399)
出願日 平成17年10月20日(2005.10.20)
代理人
発明者 新井 幾渡
要約 課題
配向制御凹みMvが設けられたカラーフィルタであって、その透過率が高く、また、幅の異なる配向制御凹みでも、工程を増やさず製造できる液晶表示装置用カラーフィルタ、製造方法、液晶表示装置を提供する。

解決手段
透明層46は、着色画素42上に設けた透明感光性樹脂層への濃度分布マスクPM1を介した露光、現像処理によって形成された配向制御凹みと平坦部45からなり、透明導電膜43は透明層の上面の全面に設けた透明導電膜へのフォトエッチングによって配向制御凹み上の部分は除去されている。透明層の透過率が、波長400nm〜700nmの全範囲において90%以上である。配向制御凹みの深さが、0.1μm〜3.0μmである。
特許請求の範囲
【請求項1】
透明基板上に、ブラックマトリックス、着色画素、透明層、透明導電膜が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、
1)前記透明層は、着色画素上に設けた透明感光性樹脂層への濃度分布マスクを介した露光、現像処理によって形成された配向制御凹みと平坦部からなり、
2)前記透明導電膜は、上記透明層の上面の全面に設けた透明導電膜へのフォトエッチングによって上記配向制御凹み上の部分は除去されていることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項2】
前記透明層の透過率が、波長400nm〜700nmの全範囲において90%以上であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項3】
前記配向制御凹みの深さが、0.1μm〜3.0μmであることを特徴とする請求項1又は2記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項4】
前記配向制御凹みの幅が、各色の着色画素上の配向制御凹み毎に異なることを特徴とする請求項1、2、又は3記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項5】
前記配向制御凹みの深さが、各色の着色画素上の配向制御凹み毎に異なることを特徴とする請求項1、2、3、又は4記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項6】
透明基板上に、ブラックマトリックス、着色画素、透明層、透明導電膜が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
1)前記ブラックマトリックス、着色画素が形成された透明基板上に、透明層形成用の透明感光性樹脂層を形成し、
2)該透明感光性樹脂層に前記透明層を構成する配向制御凹みと平坦部に対応したパターンが形成された濃度分布マスクを介した露光、現像処理を行って透明層を形成し、
3)該透明層の上面の全面に透明導電膜、及びエッチングレジスト形成用の感光性樹脂層を順次に形成し、
4)上記配向制御凹み上の感光性樹脂層を除去するパターンが形成されたフォトマスクを介した露光、現像処理を行って配向制御凹み上の感光性樹脂層を除去し、配向制御凹み上の透明導電膜が露出したエッチングレジストを形成し、
5)該露出した透明導電膜の部分をエッチングによって除去し、エッチングレジストを剥膜し製造することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置用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。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタに関するものであり、特に、配向制御凹みが形成されたカラーフィルタであって、その透過率が高い液晶表示装置用カラーフィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図4は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。また、図5は、図4に示すカラーフィルタのX−X’線における断面図である。
図4、及び図5に示すように、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ(4)は、ガラス基板(40)上にブラックマトリックス(41)、着色画素(42)、及び透明導電膜(43)が順次に形成されたものである。
図4、及び図5はカラーフィルタを模式的に示したもので、着色画素(42)は12個表されているが、実際のカラーフィルタにおいては、例えば、対角17インチの画面に数百μm程度の着色画素が多数個配列されている。
【0003】
液晶表示装置の多くに用いられている、上記構造のカラーフィルタの製造方法としては、先ず、ガラス基板上にブラックマトリックスを形成してブラックマトリックス基板とし、次に、このブラックマトリックス基板上のブラックマトリックスのパターンに位置合わせして着色画素を形成し、更に透明導電膜を位置合わせして形成するといった方法が広く用いられている。
ブラックマトリックス(41)は、遮光性を有するマトリックス状のものであり、着色画素(42)は、例えば、赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものであり、透明導電膜(43)は、透明な電極として設けられたものである。
【0004】
ブラックマトリックス(41)は、着色画素(42)間のマトリックス部(41A)と、着色画素(42)が形成された領域(表示部)の周辺部を囲む額縁部(41B)とで構成されている。
ブラックマトリックスは、カラーフィルタの着色画素の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、表示装置の画像をムラのない均一な、且つコントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【0005】
このブラックマトリックス基板の製造には、ガラス基板(40)上にブラックマトリックスの材料としてのクロム(Cr)、酸化クロム(CrOX )などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエッチングレジストパターンの剥膜を行い、Cr、CrOX などの金属薄膜からなるブラックマトリックス(41)を形成するといった方法がとられている。
或いは、ガラス基板(40)上に、ブラックマトリックス形成用の黒色感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によってブラックマトリックス(41)を形成するといった方法がとられている。
【0006】
また、着色画素(42)の形成は、このブラックマトリックス基板上に、例えば、顔料などの色素を分散させたネガ型のフォトレジストを用いて塗布膜を設け、この塗布膜への露光、現像によって着色画素を形成するといった方法がとられている。
また、透明導電膜(43)の形成は、着色画素が形成されたブラックマトリックス基板上に、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)を用いスパッタ法によって透明導電膜を形成するといった方法がとられている。
【0007】
図4、及び図5に示すカラーフィルタ(4)は、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタとして基本的な機能を備えたものである。液晶表示装置は、このようなカラーフィルタを内蔵することにより、フルカラー表示が実現し、その応用範囲が飛躍的に広がり、液晶カラーTV、ノート型PCなど液晶表示装置を用いた多くの商品が創出された。
多様な液晶表示装置の開発、実用に伴い、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタには、上記基本的な機能に付随して下記のような、種々な機能が付加されるようになった。
【0008】
例えば、配向分割機能。従来の液晶表示装置に於いては、液晶分子を一様に配向させるために、液晶を挟持する両基板に設けられた透明導電膜上に、予めポリイミドを塗布し、その表面に一様なラビング処理をしておく。
しかし、TN型液晶においては、原理的に広い視野角を得ることは困難であり、コントラストが低下し表示品質が悪化する。コントラストが良好な視野角は狭いといった問題を有していた。
【0009】
このような問題を解決する一技術として、一画素内での液晶分子の配向方向が一方向でなく、複数の方向になるように制御し視野角の広い、配向分割垂直配向型液晶表示装置(MVA(Multi−domain Vertical Alignment)−LCDが開発された。
【0010】
図7は、このようなMVA−LCDの断面を模式的に示した説明図である。図7に示すように、MVA−LCD(80)は、液晶分子(21)を介して配向制御突起(22a)、(22b)が設けられたTFT基板(20)と、配向制御突起(23)が設けられたカラーフィルタ(8)とを配置した構造であるが、配向制御突起(22a)、(22b)及び配向制御突起(23)は一画素内で互い違いの位置に設けられている。
【0011】
図7に白太矢印で示すように、電圧印加時の状態では、一画素内で配向制御突起(22a)〜配向制御突起(23)間の液晶分子は、図中左斜めに傾斜し、配向制御突起(23)〜配向制御突起(22b)間の液晶分子は、右斜めに傾斜する。すなわち、ラビング処理に代わり、突起を設けることにより液晶分子の配向を制御するものである。
【0012】
図8(a)、(b)は、MVA−LCDに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。この例では、配向制御用突起(83)は、一画素内で90°屈曲させてあり。一画素内で液晶分子の傾斜方向が4方向となる。
また、図9(a)、(b)は、別な例の一画素を拡大して示す平面図、及び断面図である。図9(a)、(b)に示すように、この別な例は、平面形状が円形の配向制御突起(93)が形成されたカラーフィルタ(9)である。
このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、一画素内で液晶分子の傾斜方向が多方向となる。
【0013】
また、液晶分子の配向の制御には必ずしも突起を用いる必要はなく、例えば、図10に示すように、透明導電膜(43)上に形成したスリット(凹み、以降凹みと称する)によっても突起と同様に配向制御が可能である。
図10は、TFT基板(20’)に配向制御スリット(凹み)(24a、24b)(以降配向制御凹みと称する)を設けた例であるが、TFT基板では、画素電極のパターニングが行われるので、透明導電膜(43)のパターニングと同時に配向制御凹み(24a、24b)の形成が行えるといった利点が伴う。
尚、カラーフィルタでは、画素電極のパターニングは行われないので、このような利点はなく、配向制御凹みを設ける工程が必要となる。
【0014】
また、前記基本的な機能に付随して付加される機能として、例えば、スペーサー機能。従来の液晶表示装置に於いては、基板間にギャップを形成するために、スペーサーと呼ばれるガラス又は合成樹脂の透明球状体粒子(ビーズ)を散布している。
このスペーサーは透明な粒子であることから、画素内に液晶と一諸にスペーサーが入っていると、黒色表示時にスペーサーを介して光がもれてしまい、また、液晶材料が封入されている基板間にスペーサーが存在することによって、スペーサー近傍の液晶分子の配列が乱され、この部分で光もれを生じ、コントラストが低下し表示品質に悪影響を及ぼす、などの問題を有していた。
【0015】
このような問題を解決する技術として、感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィ法により、例えば、画素間のブラックマトリックスの位置にスペーサー機能を有するフォトスペーサー(突起部)を形成する方法が開発された。
図6は、このような液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。図6に示すように、液晶表示装置用カラーフィルタ(7)は、ガラス基板(40)上にブラックマトリックス(41)、着色画素(42)、及び透明導電膜(43)が順次に形成され、ブラックマトリックス(41)上方の透明導電膜(43)上にスペーサー機能を有する突起部としてのフォトスペーサー(44)が形成されている。このような液晶表示装置用カラーフィルタ(7)を用いた液晶表示装置には、フォトスペーサー(44)が画素内を避けた位置に形成されているので、上記コントラストの改善がみられる。
【0016】
前記平面形状がストライプ状の配向制御突起(83)のA−A線での断面形状は、例えば、三角形、かまぼこ状であり、その幅(W2)は9〜12μm程度、高さ(H2)は0.8〜1.4μm程度である。また、平面形状が円形の配向制御突起(93)の幅(W3)、高さ(H3)は、ストライプ状の配向制御突起(83)の各々と同程度である。これらは、透明な感光性樹脂を用いて形成される。
また、前記フォトスペーサー(44)の高さは、基板間ギャップである2μm〜5μm程度、幅14μm以上、形状は水平断面が対角長(12×12μm)〜(40×40μm)程度の角丸の矩形、菱形のものが多く用いられている。
【0017】
前記図4に示すカラーフィルタ(4)に追加される機能としては、上記配向分割機能、スペーサー機能の他に、高信頼性機能、透過・反射併用機能、分光特性調整機能、光路差調整機能、光散乱機能などがあげられる。これら諸機能の内、そのカラーフィルタの用途、仕様にもとづき1機能或いは複数の機能が図4に示すカラーフィルタ(4)に追加される。
従って、例えば、図4に示すカラーフィルタ(4)に配向分割機能及びスペーサー機能が追加された仕様のカラーフィルタを製造する際には、図4に示すカラーフィルタ(4)を作製した後に、例えば、図9に示す配向制御突起(93)を形成し、続いて図6に示すフォトスペーサー(44)を形成する。
すなわち、配向制御突起を形成する工程と、フォトスペーサーを形成する工程の2工程が追加され所望する仕様のカラーフィルタを製造することになる。
【0018】
しかし、図8に示す配向制御突起(83)、或いは図9に示す配向制御突起(93)が設けられたカラーフィルタは、配向制御突起が画素内に設けられているので、設けられた配向制御突起の総面積に準じて光の透過率が低下する。すなわち、配向制御突起が設けられたカラーフィルタを用いた液晶表示装置には、その分の輝度(透過率)の低下がもたらされる。
【0019】
配向制御突起の形成には、例えば、ポジ型の感光性樹脂であるノボラック系感光性樹脂が広く用いられているが、ノボラック系感光性樹脂を用いて形成した配向制御突起には色付きが生じる。この色付きは、透過率に換算すると、光硬化した樹脂層の厚さ1μmにて
70%程度のものである。
従って、液晶表示装置の輝度(透過率)を更に向上させるために、配向制御突起の透過率に関しては、極力、透過率は高いことが要求されている。
【0020】
また、特開2000−267079号公報には、青色の着色画素上に設ける配向制御突起として、赤色及び緑色の着色画素上に設ける配向制御突起より高さの高い配向制御突起を設ける技法が開示されている。
これは、液晶材料の複屈折の波長分散に起因した、各色画素の透過率の差による白表示時の色付きを軽減するために、青色の着色画素上に設ける配向制御突起を他より高くして青色の着色画素における透過率の低下を補償しているものである。
このような、高さの異なる2種の配向制御突起をカラーフィルタに設ける際には、配向制御突起を形成する工程は2工程となってしまう。
【0021】
一方、上記公報には、TFT基板の画素電極へ配向制御凹みをパターニングする技法も開示されている。この技法は、画素内に設ける配向制御凹みとして、赤色、緑色、青色の画素内に設ける配向制御凹みの内、ある色の画素内に設ける配向制御凹みの幅を、他と異なる幅のものとする技法である。これにより、配向制御突起において、その高さ変更による透過率の低下の補償と同様な効果が得られる。
このような幅の異なる2種の配向制御凹みをカラーフィルタに設ける際には、カラーフィルタの画素内電極へ2種のパターニングを行い2種の配向制御凹みを形成することになるので、配向制御凹みを形成する工程は1工程でよい。
【特許文献1】特開2000−267079号公報
【特許文献2】特開2005−3854号公報
【特許文献3】特開平11−344700号公報
【特許文献4】特開2001−51266号公報
【特許文献5】特開2002−236371号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0022】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、透過率が低下する配向制御突起に代わり、配向制御凹みが設けられた液晶表示装置用カラーフィルタであって、その透過率が高く、また、着色画素内に幅の異なる配向制御凹みが設けられても、配向制御凹みを形成する工程を増やすことなく製造することのできる液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とするものである。
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法、並びに上記液晶表示装置用カラーフィルタを用い輝度(透過率)を向上させた液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0023】
本発明は、透明基板上に、ブラックマトリックス、着色画素、透明層、透明導電膜が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、
1)前記透明層は、着色画素上に設けた透明感光性樹脂層への濃度分布マスクを介した露光、現像処理によって形成された配向制御凹みと平坦部からなり、
2)前記透明導電膜は、上記透明層の上面の全面に設けた透明導電膜へのフォトエッチングによって上記配向制御凹み上の部分は除去されている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。
【0024】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記透明層の透過率が、波長400nm〜700nmの全範囲において90%以上である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。
【0025】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記配向制御凹みの深さが、0.1μm〜3.0μmである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。
【0026】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記配向制御凹みの幅が、各色の着色画素上の配向制御凹み毎に異なる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。
【0027】
また、本発明は、上記発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記配向制御凹みの深さが、各色の着色画素上の配向制御凹み毎に異なる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。
【0028】
また、本発明は、透明基板上に、ブラックマトリックス、着色画素、透明層、透明導電膜が順次に形成された液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
1)前記ブラックマトリックス、着色画素が形成された透明基板上に、透明層形成用の透明感光性樹脂層を形成し、
2)該透明感光性樹脂層に前記透明層を構成する配向制御凹みと平坦部に対応したパターンが形成された濃度分布マスクを介した露光、現像処理を行って透明層を形成し、
3)該透明層の上面の全面に透明導電膜、及びエッチングレジスト形成用の感光性樹脂層を順次に形成し、
4)上記配向制御凹み上の感光性樹脂層を除去するパターンが形成されたフォトマスクを介した露光、現像処理を行って配向制御凹み上の感光性樹脂層を除去し、配向制御凹み上の透明導電膜が露出したエッチングレジストを形成し、
5)該露出した透明導電膜の部分をエッチングによって除去し、エッチングレジストを剥膜し製造することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【0029】
また、本発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置用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である。
【発明の効果】
【0030】
本発明は、1)透明層は、着色画素上に設けた透明感光性樹脂層への濃度分布マスクを介した露光、現像処理によって形成された配向制御凹みと平坦部からなり、2)透明導電膜は、透明層の上面の全面に設けた透明導電膜へのフォトエッチングによって配向制御凹み上の部分は除去されている液晶表示装置用カラーフィルタであるので、配向制御凹みは色付きでなく、その透過率を向上させた、また、配向制御凹みを形成する工程を増やすことのない液晶表示装置用カラーフィルタとなる。
【0031】
また、本発明は、透明層の透過率が、波長400nm〜700nmの全範囲において90%以上であるので、透過率が向上したものとなる。また、本発明は、配向制御凹みの深さが、0.1μm〜3.0μmであるので、配向制御は良好であり、また安定して製造することができる。
【0032】
また、本発明は、濃度分布マスクの濃度分布部を各々の配向制御凹みの幅に対応させた濃度分布部とすることによって容易に複数の幅の異なる配向制御凹みを形成できるので、各色画素の透過率の差を補償するカラーフィルタとして好適なものとなる。
また、本発明は、配向制御凹みの深さが、各色の着色画素上の配向制御凹み毎に異なるので、例えば、他色の着色画素上に設ける配向制御突起を他より高くして他色の着色画素の透過率の低下を補償する対応に相当するものが容易に得られる。液晶材料の複屈折の波長分散に起因した、各色画素の透過率の差による白表示時の色付きを軽減するのに有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の断面図である。図1に示すように、このカラーフィルタは、液晶表示装置に用いるカラーフィルタとして基本的な機能を備えた前記図4に示すカラーフィルタに、付随する機能として配向分割機能が付加されたものである。
【0034】
ブラックマトリックス(41)、赤色の着色画素(42R)、緑色の着色画素(42G)、青色の着色画素(42B)が形成されたガラス基板(40)上に、透明層(46)及び透明導電膜(43)が形成されている。
透明層(46)は配向制御凹み(Mv)と平坦部(45)で構成され、また、透明導電膜(43)は配向制御凹み(Mv)の部分には形成されていない。配向制御凹み(Mv)は、前記図8に示すストライプ状或いは円形状であり、図1には、その断面を表している。尚、本発明においては、配向制御凹み(Mv)の深さは、平坦部の上面から配向制御凹みの底部までの深さ(D4)を指している。
【0035】
透明層(46)を構成する配向制御凹み(Mv)及び平坦部(45)は、着色画素上に設けた透明感光性樹脂層への濃度分布マスクを介した露光、現像処理によって形成されたものである。また、透明導電膜(43)は、透明層(46)の上面の全面に設けた透明導電膜へのフォトエッチングによって配向制御凹み上の部分は除去されている。透明層(46)には色付きはなく透明なものである。
【0036】
また、本発明においては、透明層の透過率が、波長400nm〜700nmの全範囲において90%以上であることを特徴としている。これにより、前記ノボラック系感光性樹脂を用いた配向制御突起に比較し透過率が向上したものとなる。
透明層の形成に用いる材料としては、例えば、アクリレート系樹脂、エポキシ−アクリレート系樹脂などが挙げられる。
上記材料を用いて形成した透明層の透過率は、厚さ3μmにて波長400nm〜700nmの全範囲において90%以上を有するものであり、色付きはなく透明層の形成に好適である。
【0037】
また、本発明における配向制御凹みの深さは、0.1μm〜3.0μmであることを特徴としている。0.1μmより小さい凹みでは配向制御しにくく、また安定して製造できない。3.0μmの凹みは想定しにくい。
【0038】
図11(a)〜(f)は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。図11は、1画素の近傍を拡大したものである。図11(a)は、ブラックマトリックス(41)、着色画素(42)が形成されたガラス基板(40)上に、透明層(46)形成用のポジ型の透明感光性樹脂層(60)が設けられた段階を表している。
【0039】
図11(b)に示すように、先ず、上記透明感光性樹脂層(60)に、透明層を構成する配向制御凹みと平坦部に対応したパターンが形成された濃度分布マスク(PM1)を介した露光(L1)を行って透明層(46)を形成する。図11(b)においては、既に現
像処理が終了し、配向制御凹み(Mv)と平坦部(45)が形成された状態のものを示してある。
濃度分布マスク(PM1)上の配向制御凹みに対応したパターンは、濃度分布部(NB)であり、平坦部に対応したパターンは、遮光部(SK)である。
【0040】
次に、図11(c)〜(d)に示すように、透明層(46)の上面の全面に透明導電膜(43)、及びエッチングレジスト形成用の感光性樹脂層(70)を順次に形成する。
次に、図11(e)に示すように、配向制御凹み上の感光性樹脂層を除去するパターンが形成されたフォトマスク(PM2)を介した露光(L2)を行って配向制御凹み(Mv)上の感光性樹脂層を除去し、配向制御凹み上の透明導電膜が露出したエッチングレジスト(70E)を形成する。図11(e)においては、既に現像処理が終了し、エッチングレジスト(70E)が形成された状態のものを示してある。
【0041】
次に、図11(f)に示すように、露出した透明導電膜の部分をエッチングによって除去し、エッチングレジスト(70E)を剥膜し液晶表示装置用カラーフィルタを得る。
【0042】
図12は、本発明における透明層(46)を形成するために用いる濃度分布マスクの一例の説明図である。図12(a)は、図11(b)に示す濃度分布マスク(PM1)の断面図である。符号(NB)は、濃度分布マスク(PM1)上の配向制御凹み(Mv)の形成に対応したパターンである濃度分布部であり、また、符号(SK)は、平坦部(45)の形成に対応したパターンである遮光部である。
【0043】
図12(b)は、濃度分布部(NB)を拡大して示す平面図である。図12(b)に示すように、濃度分布マスク(PM1)の濃度分布部(NB)には、市松模様状に配列され、サイズに大小のあるドットが形成されている。説明上、ドットのサイズの大小は3段階のものを示してある。このドットは、紫外線を遮光する薄膜、例えば、クロム膜からなる。
図12(c)は、図12(b)に示す濃度分布部の中央部を更に拡大して示す平面図である、また、図12(d)は、X−X線での断面図である。
図12(c)、(d)に示すように、この中央部は光を遮光するドットのライン(L)と光を透過するスペース(S)で構成されるドットのラインアンドスペースパターンである。
【0044】
本発明における濃度分布マスク(PM1)は、このフォトマスク上のドットのラインアンドスペースパターンが、用いるフォトリソグラフィ法の系の解像度以下となっているフォトマスクである。
フォトリソグラフィ法の系とは、パターンを形成する際の光学系、フォトマスク、フォトレジスト、現像処理などのプロセス全体を指し、得られるパターンの解像度は、この系の解像度によって定まる。
【0045】
図13は、図12(d)に示す中央部の断面を更に拡大して示すものであり、中央部のスペース(S)(透明部分(開口部))を透過した光の、フォトレジスト上での強度分布を模式的に表したものある。図13(a)に示すように、ドットのラインアンドスペースパターンのピッチ(Pw)、及びラインの巾(Lw)が十分に大きければ、開口部を透過した光はフォトマスク上の像を形成する。しかし、図13(b)に示すように、例えば、ラインの巾(Lw)が狭くなると、隣り合った開口部からの光による回折によって像が分離できなくなる。ついには、開口部を透過した光は一様な強度分布に平均化されてしまう。
【0046】
すなわち、本発明においては、ドットのラインアンドスペースパターンをフォトリソグ
ラフィ法の系の解像度以下とすることによって、フォトマスク上の中央部のラインアンドスペースパターンをラインアンドスペースの像を形成させるパターンとして機能させるのではなく、均一な光学濃度のハーフトーン部として機能させるものである。
【0047】
中央部の実効の光学濃度は、単位面積に占めるラインとスペースの割合で表される。また、ラインアンドスペースのライン(L)は光を遮光する濃度(例えば、OD>2.5以上)を有し、スペース(S)は光を透過し、濃度は略ゼロである。従って、ラインの割合を調節することによって任意に実効の光学濃度を有する半遮光部を精度よく得ることができる。
【0048】
また、図12(b)に示す濃度分布部(NB)は、説明上、ドットのサイズの大小は3段階のものを示してあるが、実際には、配向制御凹み(Mv)の縦断面形状に対応し、その大小は細かなステップを有する多段階の、或いはステップのない大小が連続したドットとなっている。
図12(b)に示す中央部が、均一な光学濃度のハーフトーン部として機能する条件下においては、この濃度分布部(NB)は、実際には、配向制御凹み(Mv)の縦断面形状に対応し、その大小は細かなステップを有する多段階のドットであるので、配向制御凹み(Mv)の縦断面形状の形成に対応した、連続した勾配の光学濃度を有する濃度分布部として機能する。
【0049】
尚、本発明における透明層(46)を形成するために用いる濃度分布マスクとしては、上記ドットのラインアンドスペースパターンに限定されるものではない。例えば、透明基板上に、所望する光学濃度に相当する厚みで形成された、紫外線を遮光するクロム膜を用いることができる。或いは、透明基板上に、所望する光学濃度に相当する厚みで形成された、紫外線を減衰させる金属酸化物膜を用いることができる。
しかし、濃度分布マスクの濃度分布部(NB)の形成に関しては、上記2方法に比較して、前記ドットのラインアンドスペースパターンを用いる方法は、所望する勾配の光学濃度を有する濃度分布部を形成するのが容易である。
【0050】
図2は、請求項4に関わる液晶表示装置用カラーフィルタの一例を説明する断面図である。図2に示すように、このカラーフィルタは、ブラックマトリックス(41)、着色画素(42R、G、B)が形成されたガラス基板(40)上に、透明層(46)及び透明導電膜(43)が形成されたものである。
配向制御凹み(Mv)は、赤色の着色画素(42R)、緑色の着色画素(42G)、青色の着色画素(42B)の各色の着色画素上に設けられている。赤色の着色画素(42R)上の配向制御凹み(Mv−R)、緑色の着色画素(42G)上の配向制御凹み(Mv−G)、青色の着色画素(42B)上の配向制御凹み(Mv−B)は、各々の幅が異なっている例である(W8≠W9≠W10)。
【0051】
このような同一カラーフィルタ上に異なった幅を有する3種の配向制御凹みを形成する際には、上記濃度分布マスクの濃度分布部(NB)を各々の配向制御凹みの幅に対応させた濃度分布部とすることによって容易に3種の配向制御凹みを1工程で得ることができる。
【0052】
従って、本発明によれば、配向制御突起に代わり配向制御凹みを形成しているので、例えば、前記特開2000−267079号公報における、高さの異なる2種の配向制御突起をカラーフィルタに設ける際のように、配向制御突起を形成する工程は2工程ではなく、配向制御凹みを形成する工程は1工程でよいものとなる。
すなわち、青色の着色画素上に設ける配向制御突起を他より高くして青色の着色画素の透過率の低下を補償する対応に相当するものが容易に得られるので、液晶材料の複屈折の波
長分散に起因した、各色画素の透過率の差による白表示時の色付きを軽減するのに有効である。
【0053】
図3は、請求項5に関わる液晶表示装置用カラーフィルタの一例を説明する断面図である。図3に示すように、このカラーフィルタは、ブラックマトリックス(41)、着色画素(42R、G、B)が形成されたガラス基板(40)上に、透明層(46)及び透明導電膜(43)が形成されたものである。
配向制御凹み(Mv)は、赤色の着色画素(42R)、緑色の着色画素(42G)、青色の着色画素(42B)の各色の着色画素上に設けられている。赤色の着色画素(42R)上の配向制御凹み(Mv−R)、緑色の着色画素(42G)上の配向制御凹み(Mv−G)、青色の着色画素(42B)上の配向制御凹み(Mv−B)は、各々の深さが異なっている例である(H5≠H6≠H7)。
【0054】
このような同一カラーフィルタ上に異なった深さを有する、例えば、3種の配向制御凹みを形成する際には、上記濃度分布マスクの濃度分布部(NB)を各々の配向制御凹みの深さに対応させた濃度分布部とすることによって容易に3種の配向制御凹みを1工程で得ることができる。
すなわち、他色の着色画素上に設ける配向制御突起を他より高くして他色の着色画素の透過率の低下を補償する対応に相当するものが容易に得られるので、液晶材料の複屈折の波長分散に起因した、各色画素の透過率の差による白表示時の色付きを軽減するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例の断面図である。
【図2】請求項4に関わる液晶表示装置用カラーフィルタの一例を説明する断面図である。
【図3】請求項5に関わる液晶表示装置用カラーフィルタの一例を説明する断面図である。
【図4】液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を模式的に示した平面図である。
【図5】図4に示すカラーフィルタのX−X’線における断面図である。
【図6】フォトスペーサーが形成された液晶表示装置用カラーフィルタの部分断面図である。
【図7】MVA−LCDの原理の説明図である。
【図8】(a)は、MVA−LCDに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す平面図である。(b)は、MVA−LCDに用いられるカラーフィルタの一例の一画素を拡大して示す断面図である。
【図9】(a)は、別な例の一画素を拡大して示す平面図である。(b)は、別な例の一画素を拡大して示す断面図である。
【図10】TFT基板に配向制御スリットを設けた一例の断面図である。
【図11】(a)〜(f)は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法の一例を示す断面図である。
【図12】(a)は、濃度分布マスクの一例の断面図である。(b)は、濃度分布部を拡大して示す平面図である。(c)は、(b)に示す濃度分布部の中央分を更に拡大して示す平面図である。(d)は、X−X線での断面図である。
【図13】図12(d)に示す中央分の断面を更に拡大して示すものであり、フォトレジスト上での光の強度分布を模式的に表したものある。
【符号の説明】
【0056】
4、7、8、9・・・カラーフィルタ
20、20’・・・TFT基板
21・・・液晶分子
22a、22b、23、83、93・・・配向制御突起
40、50・・・透明基板(ガラス基板)
41・・・ブラックマトリックス
42・・・着色画素
42R・・・赤色の着色画素
42G・・・緑色の着色画素
42B・・・青色の着色画素
43・・・透明導電膜
44・・・フォトスペーサー
45・・・平坦部
46・・・透明層
60・・・透明感光性樹脂層
70・・・感光性樹脂層
70E・・・エッチングレジスト
80・・・MVA−LCD
D4〜D7・・・配向制御凹みの深さ
H2・・・ストライプ状の配向制御突起の高さ
H3・・・円形の配向制御突起の高さ
L1、L2・・・露光光
NB・・・濃度分布部
Mv・・・配向制御凹み
PM1・・・濃度分布マスク
PM2・・・フォトマスク
SK・・・遮光部
W2・・・ストライプ状の配向制御突起の幅
W3・・・円形の配向制御突起の幅
W5〜W10・・・配向制御凹みの幅




 

 


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