JP2002286921A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法

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JP2002286921A
JP2002286921A JP2001084202A JP2001084202A JP2002286921A JP 2002286921 A JP2002286921 A JP 2002286921A JP 2001084202 A JP2001084202 A JP 2001084202A JP 2001084202 A JP2001084202 A JP 2001084202A JP 2002286921 A JP2002286921 A JP 2002286921A
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liquid crystal
crystal display
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black matrix
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Yoshihiro Kaneda
吉弘 金田
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のように、樹脂ブラックマトリクスの端
部上にカラーフィルタパターンの縁部が形成されてしま
うと、その段差が急峻となり、液晶層の厚みが変化し、
さらに配向処理を施したときに配向不良をおこし、表示
品質が著しく損なわれる。特に反射型液晶表示装置で
は、カラーフィルタパターンの厚さが一様ではないた
め、カラーの表示品質が劣化する。 【解決手段】 各カラーフィルタパターン5a、5b、
5cの縁部上に樹脂ブラックマトリクス4の縁部が重な
っていることを特徴とする液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像を表示
する液晶表示装置の構造に関し、特にカラーフィルタパ
ターンおよび樹脂ブラックマトリクスを有する液晶表示
装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来技術における液晶表示装置を
構成するカラーフィルタ基板の断面図である。基板上に
樹脂ブラックマトリクス4を形成した後、レッドのカラ
ーフィルタパターン5aおよびグリーン、ブルーのカラ
ーフィルタパターン5b、5cを各々形成する。カラー
フィルタパターンを形成する際、樹脂ブラックマトリク
ス4との境界部分に隙間ができないように、カラーフィ
ルタパターンの一部を樹脂ブラックマトリクスに重ねて
形成する。その後透明電極パターン2を配置し、配向膜
3の液晶配向処理を行った基板1bと対向基板1aとの
間に液晶物質6を封入している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術による液晶
表示装置の製造方法では、表示領域の光漏れを無くすた
めの樹脂ブラックマトリクスと、3色のカラーフィルタ
パターンとを形成する際、樹脂ブラックマトリクスを基
準にして製造しているため位置ズレが起こりにくく、か
つ各カラーフィルタパターンが同一の形状であればフォ
トマスク一版で済む利点がある。しかしながら、樹脂ブ
ラックマトリクス上に重ねられたカラーフィルタパター
ン、特にグリーンのカラーフィルタパターンは樹脂ブラ
ックマトリクスに比べ、光硬化性樹脂の感度領域である
i線を透過しやすいので、感光・硬化しやすく、樹脂ブ
ラックマトリクスと重なり合ったパターン縁部が急峻な
段差を生じてしまう。また、グリーンのカラーフィルタ
パターンのみならず、レッド、ブルーのカラーフィルタ
パターンはいずれも樹脂ブラックマトリクスより、感光
・硬化しやすく、それぞれの縁部で段差構造が形成され
てしまう。
【0004】パターン縁部が急峻になるため、対向基板
との間の液晶層の厚み変化が急激に生じる。その段差部
分を起点に、液晶の旋回角度が狙い値よりも180度減
じたことにより生じる、表示異常の低次ドメインが発生
しやすくなってしまう。またパターン縁部の急峻な側面
へは、配向処理として行われるラビング工程などの物理
的接触が不十分になるため、液晶層を制御する配向力が
低下し表示異常を発生しやすくなる。
【0005】また図2に示すように、液晶表示装置が反
射層7を有する反射型液晶表示装置の場合には、観察者
側から入射する光Lは、反射層7で反射し、カラーフィ
ルタパターンの急峻な段差部を通って出射されると、観
察者側ではカラーフィルタパターンの段差がより際だっ
てしまうという、表示品質上の問題点を有していた。
【0006】よって、本発明は以上のカラーフィルタ構
造による凹凸を減らし、液晶層の厚みの均一性を増すこ
とにより低次ドメインの発生を防止し、かつ良好なカラ
ー表示を行う液晶表示装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置は下記記載のカラーフィルタ
構造を採用する。各カラーフィルタパターンの縁部上に
樹脂ブラックマトリクスの縁部が重なっていることを特
徴とする。また、樹脂ブラックマトリクスの厚さが、カ
ラーフィルタパターンの厚さより薄いことが好ましい。
【0008】さらにカラーフィルタパターンを備える基
板側に反射層を設けた反射型液晶表示装置であることを
特徴とする。
【0009】また、その製造方法は基板上に複数色のカ
ラーフィルタパターンを形成した後に、カラーフィルタ
パターンが形成されていない箇所の樹脂ブラックマトリ
クス厚さが、カラーフィルタパターンより薄くなるよう
に、カラーフィルタパターン上と基板上に樹脂ブラック
マトリクス材料を設置し、樹脂ブラックマトリクス材料
を露光して、カラーフィルタパターンの縁部上に樹脂ブ
ラックマトリクスの縁部が重なるように、カラーフィル
タパターンと樹脂ブラックマトリクスとを形成すること
を特徴としている。
【0010】[作用]図1は本発明による液晶表示装置
の断面図である。カラーフィルタ側基板1bにブルーの
カラーフィルタパターン5aおよびレッド、グリーンの
カラーフィルタパターン5b、5cを形成し、その後各
カラーフィルタパターンの縁部に重ねるように樹脂ブラ
ックマトリクス4を形成する。その後透明電極2と配向
膜3を形成し対向基板1bとの間に液晶層6を封入した
構成としている。
【0011】樹脂ブラックマトリクスは感光性樹脂を用
いるので、光を照射することによって硬化するが、カラ
ーフィルタパターンよりも露光されにくい。よって、露
光・硬化の工程を経ても、その縁部であるエッジはカラ
ーフィルタパターンのエッジに比べ、なだらかな形状と
なる。よって、先に記述したように、樹脂ブラックマト
リクスを形成した後に重ねてカラーフィルタパターンを
形成すると、カラーフィルタパターンは露光・硬化しや
すいため、そのエッジは切り立ち、縁部が急峻な形状と
なるが、逆にカラーフィルタパターンを形成してから
後、樹脂ブラックマトリクス重ねて形成すれば、エッジ
はなだらかとなるので、重なる箇所には急峻な段差を生
じない。特に、樹脂ブラックマトリクスの厚みをカラー
フィルタパターンより薄くすることによって、より重な
る縁部の段差を小さくすることができる。
【0012】カラーフィルタパターンの縁部分を樹脂ブ
ラックマトリクスで被う構造にするため、カラーフィル
タパターンの急峻な段差を減じ液晶層の厚みの急激な変
化を防止することができ、さらに凹形状部分を平坦化す
ることでラビング不足による配向不安定性を防止する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施するための最良
の形態における液晶表示装置を説明する。図3に示すよ
うにカラーフィルタを形成しようとするガラス基板1b
に、1色目のブルーのカラーフィルタ5aとなるカラー
フィルタレジスト材を滴下し、スピンコーターで一定膜
厚になるよう回転塗布する。カラーフィルタレジスト材
はアクリル系の樹脂にブルーの顔料と感光剤を分散させ
溶剤にて粘度6.5mPa・s、固形分濃度19.5%
に調整されたネガ型レジスト材で450rpm15秒の
スピンコートで膜厚1.5μmとして形成した。さらに
90℃2分の焼成にて溶剤成分を蒸発させた後ブルーの
パターンに対応するフォトマスク8aを介して紫外線露
光を行い、該当するパターンを光反応硬化させる。
【0014】その後炭酸ナトリウム0.2%水溶液で、
1分浸漬し、現像を行い、余分のカラーフィルタレジス
トを除去しブルーのカラーフィルタパターン5aが図4
の様に得られる。
【0015】続けて図5に示すように、2色目のカラー
フィルタパターン5bのカラーフィルタレジスト材を滴
下し、スピンコーターにて回転塗布する。カラーフィル
タレジスト材はアクリル系樹脂にレッドの顔料と感光剤
を分散させ溶剤にて粘度6.0mPa・s、固形分濃度
20.8%に調整されたもので400rpm15秒にて
膜厚1.5μmが形成される。その際カラーフィルタレ
ジスト材がガラス基板1b全面に塗布されるため、1色
目に形成されているカラーフィルタパターン5aに乗り
上げて、2色目のカラーフィルタレジスト材が0.5μ
mから0.7μmの厚みで段差を生じる。2色目のパタ
ーン位置が1色目のカラーフィルタ5aと接して形成す
る場合は、この段差の影響を受けるがフォトマスク8b
が間隔をおいて紫外線露光を行うため段差の影響を受け
ずに済む。
【0016】1色目同様炭酸ナトリウム0.2%水溶
液、1分浸漬で、現像を行い余分のカラーフィルタレジ
ストを除去しレッドのカラーフィルタパターン5bが図
6に示すように得られる。
【0017】さらに図7に示すように3色目のカラーフ
ィルタ5cのカラーフィルタレジスト材を滴下しスピン
コーターにて回転塗布する。カラーフィルタレジスト材
はアクリル系樹脂にグリーンの顔料と感光剤を分散させ
溶剤にて粘度6.5mPa・s、固形分濃度19.0%
に調整されたもので450rpm15秒にて膜厚1.5
μmが形成される。2色目の工程と同様に1色目と2色
目のパターン5a、5bの上に3色目のカラーフィルタ
レジスト材が0.5μmから0.7μmの厚みで段差を
生じるが、フォトマスク8cが1、2色目のパターンと
間隔をおいて紫外線露光するため、段差の影響を受けず
に形成される。
【0018】図8に示すように、炭酸ナトリウム0.2
%水溶液1分の浸漬で現像を行い、余分のカラーフィル
タレジストを除去し3色のカラーフィルタパターンが得
られる。
【0019】次に図9に示すように樹脂ブラックマトリ
クス4のレジスト材を滴下しスピンコーターにて回転塗
布する。樹脂ブラックのレジスト材はアクリル系樹脂に
ブラックの顔料およびカーボン粒子と感光剤を分散させ
溶剤にて粘度5.6mPa・s、固形分濃度24.5%
に調整されたもので1000rpm15秒にて膜厚1.
0μmが形成される。その、際樹脂ブラックは3色のカ
ラーフィルタパターン5a、5b、5cの上に段差を発
生するが、スピンコーターの回転数がカラーフィルタパ
ターンを形成する際の回転数より高いため、乗り上げる
膜厚は0.2μm以下の段差に収まる。90℃2分の焼
成にて溶剤成分を蒸発させた後カラーフィルタパターン
5a、5b、5cとの隙間が発生しないようにフォトマ
スク8dにて紫外線露光する。
【0020】炭酸ナトリウム0.2%水溶液、1分浸漬
で現像を行い、余分の樹脂ブラックのレジスト材を除去
した後200℃90分で焼成することで図10に示す樹
脂ブラックパターン4が得られる。
【0021】その後図11に示す透明電極パターン2を
形成し、配向膜3を形成することでカラーフィルタ側基
板が完成する。さらに図12に示すように、それぞれの
カラーフィルタパターンと基板1bとの間に反射層7を
設け、反射型液晶表示装置としてもよい。
【0022】
【発明の効果】上記発明により形成したカラーフィルタ
および樹脂ブラックマトリクスでは、表面の凹部分が浅
くなるため、液晶配向処理として行うラビング工程での
接触が均一に行われ、配向不良の発生が無くなり、さら
にカラーフィルタパターンの縁部の急峻な傾きが減ずる
ため、液晶層の厚みの急激な変化が少なくなり、低次ド
メインの発生が防止される。また液晶層の厚みの均一性
が増すことで液晶のシャッター性能が向上し、より質の
高い液晶表示装置を提供することができる。
【0023】また、反射型液晶表示装置であっても、い
ずれの箇所において、カラーフィルタパターンの厚さが
変わらないので、良好なカラー品質の反射型液晶表示装
置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置における断面図。
【図2】従来例の液晶表示装置における断面図。
【図3】本発明の液晶表示装置における製造工程を示す
断面図。
【図4】本発明の液晶表示装置における製造工程を示す
断面図。
【図5】本発明の液晶表示装置における製造工程を示す
断面図。
【図6】本発明の液晶表示装置における製造工程を示す
断面図。
【図7】本発明の液晶表示装置における製造工程を示す
断面図。
【図8】本発明の液晶表示装置における製造工程を示す
断面図。
【図9】本発明の液晶表示装置における製造工程を示す
断面図。
【図10】本発明の液晶表示装置における製造工程を示
す断面図。
【図11】本発明の液晶表示装置における製造工程を示
す断面図。
【図12】本発明の液晶表示装置における製造工程を示
す断面図。
【符号の説明】
1a 対向側基板 1b カラーフィルタ側基板 2 透明電極 3 配向膜 4 樹脂ブラックマトリクス 5a ブルーカラーフィルタパターン 5b レッドカラーフィルタパターン 5c グリーンカラーフィルタパターン 6 液晶層 7 反射膜 8a ブルーカラーフィルタパターン用フォトマスク 8b レッドカラーフィルタパターン用フォトマスク 8c グリーンカラーフィルタパターン用フォトマスク 8d 樹脂ブラックマトリクスパターン用フォトマスク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラー画像を表示するための複数色のカ
    ラーフィルタパターンと各カラーフィルタパターン間に
    樹脂ブラックマトリクスとを同一基板上に有する液晶表
    示装置であって、前記各カラーフィルタパターンの縁部
    上に前記樹脂ブラックマトリクスの縁部が重なっている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記樹脂ブラックマトリクスの厚さが、
    前記カラーフィルタパターンの厚さより薄いことを特徴
    とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記カラーフィルタパターンを備える基
    板側に反射層を設けていることを特徴とする請求項1に
    記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 基板上に複数色のカラーフィルタパター
    ンを形成した後に、前記カラーフィルタパターンが形成
    されていない箇所の樹脂ブラックマトリクス厚さが、前
    記カラーフィルタパターンより薄くなるように、前記カ
    ラーフィルタパターン上と基板上とに、樹脂ブラックマ
    トリクス材料を設置し、前記樹脂ブラックマトリクス材
    料を露光して、前記カラーフィルタパターンの縁部上に
    樹脂ブラックマトリクスの縁部が重なるように、前記カ
    ラーフィルタパターンと前記樹脂ブラックマトリクスと
    を形成することを特徴とした液晶表示装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012103695A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Samsung Electronics Co Ltd ディスプレイ装置
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CN114063340A (zh) * 2021-11-19 2022-02-18 合肥京东方显示技术有限公司 彩膜基板、显示面板、显示装置及彩膜基板的制作方法

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