JPH07152022A - カラー液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】基板間隔にムラが生じない高品質かつ高信頼性
のカラー液晶表示装置が提供できた。 【構成】カラー液晶表示装置の製造方法において、一方
部材を下記工程により作製した。（１）遮光性の有機膜
を透明基板の遮光領域一面に塗布形成すると同時に、透
明基板の表示領域に各画素に対応して開口を有するよう
に塗布形成する。（２）表示領域に第１画素用カラーフ
ィルターを塗布する。（３）第１画素用カラーフィルタ
ーを、その一部が第１画素用開口に残存するようにエッ
チングする。（４）画素領域以外において第１画素用カ
ラーフィルターの塗布条件に比べて薄い膜厚になるよう
な条件でもって第２画素用カラーフィルターを表示領域
と遮光領域にわたって塗布する。（５）第２画素用カラ
ーフィルターを、その一部が遮光領域の遮光膜上と第２
画素用開口に残存するようにエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表示領域の外周にわたっ
て遮光性の有機膜を設けたカラー液晶表示装置の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルターを採用したカラー液晶
表示装置が提案されているが、このカラー液晶表示装置
は、赤、緑、青等の顔料を含有する感光性着色樹脂を透
明基板上に塗布し、フォトリソグラフィー技術で微細な
カラーフィルターを格子状もしくは列状に形成するとい
う技術により製造され、この技術は通常「顔料分散法」
と呼ばれる。（特開昭５８−１０２９７６号参照）。こ
のカラー液晶表示装置に係るカラーフィルターの製法を
図４〜図８により説明する。

【０００３】図４において、１はガラス等の透明基板で
あり、この透明基板１の上に遮光膜２を形成する。この
遮光膜２を格子状に形成した場合には、その各格子が個
々の画素に相当する。

【０００４】次いで図５に示すように例えば赤の顔料を
分散させた感光性樹脂３を印刷やスピンコートで全面に
塗布し、マスク４を介して露光後、現像すると、図６の
ように赤の画素５（Ｒ）が形成される。

【０００５】更に、この工程を緑、青という他の画素に
ついても、それぞれ繰り返し行うと図７に示すように緑
の画素６（Ｇ）と青の画素７（Ｂ）ができる。

【０００６】また、図８に示すように各画素５、６、７
による凹凸を平坦化するために、アクリル系樹脂層８等
を塗布し、その樹脂層８の上に透明電極９を形成し、一
方の液晶表示用基板となる。

【０００７】かくして、一方の液晶表示用基板と、透明
基板上に同様に透明電極を形成してなる他方の液晶表示
用基板とを、液晶を介して張り合わせ、表示領域を構成
する。

【０００８】ところで、上記のカラー液晶表示装置にお
いて、表示領域にて用いられたカラーフィルターと遮光
膜とを、この表示領域の外周を囲むように形成した構成
が提案されている（特開平１−２９９９１７号、特開平
２−２８７４２９号参照）。このような遮光膜の形成方
法には、クロム等の金属の薄膜を蒸着やスパッタリング
等により成膜し、その後にフォトリソグラフィによりパ
ターニングする方法と、感光性樹脂にカーボン等の黒色
顔料を含む材料を調製し、パターニングする方法とがあ
り、近年、材料コスト等に鑑みて、後者の有機性遮光膜
が注目されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、この
有機性遮光膜の厚みは約１〜２μｍであり、従来の無機
性金属薄膜の遮光膜に比べて、約１０倍〜２０倍大きな
厚みを有しており、それによって、この有機性遮光膜の
上にカラーフィルターを形成して表示領域の外周領域を
構成すると、図９に示すような問題点があった。

【００１０】同図は液晶表示の部分断面図であり、１０
はガラス基板であり、この基板１０にうち、１１は表示
領域、１２はこの表示領域１１の外周領域である。表示
領域１１においては、有機膜から成る表示用遮光膜１３
を所要の形状にパターニングし、その同じ有機膜でもっ
て外周用遮光膜１４を一面に形成しており、更に図４〜
図８により説明した通り、表示領域１１に赤、緑、青の
各顔料を分散させた感光性樹脂を、それぞれ塗布形成
し、赤の画素Ｒ、緑の画素Ｇ、青の画素Ｂと成す。そし
て、これらの各画素Ｒ、Ｇ、Ｂを形成すると同時に、外
周用遮光膜１４の上にもダミーとなる各画素Ｒ、Ｇ、Ｂ
を形成する。

【００１１】その後に、表示領域１１と外周領域１２に
わたって平滑化膜１５を被覆し、更にその平滑化膜１５
上に透明電極（図示せず）を形成する。

【００１２】しかしながら、上記構成のカラー液晶表示
装置においては、従来の無機性金属薄膜の遮光膜に比べ
て、きわめて厚みの大きい有機膜の遮光膜１３、１４を
形成しており、これにより、その厚みによる影響が無視
できないという問題点があった。

【００１３】即ち、外周領域１２においては、外周用遮
光膜１４の上にダミー用各画素Ｒ、Ｇ、Ｂを形成してい
るので、その遮光膜１４に相当する分（間隔ｄ）だけ高
くなり、これにより、ガラス基板１０と別途のガラス基
板とを張り合わせした場合に、その両基板の間隔が板面
にわたって均一にならなかったり、あるいは透明電極が
断線するという問題点があった。

【００１４】従って、上記構成のカラー液晶表示装置の
場合、特にＳＴＮ方式の表示装置であれば、基板間隔を
厳しく設定する必要があるが、その間隔にムラがある
と、表示画面上のムラとなり、表示不良が発生してい
た。

【００１５】

【問題点を解決するための手段】本発明のカラー液晶表
示装置の製造方法は、下記（１）乃至（７）の工程によ
り作製した一方部材と、透明基板上にストライプ状の透
明電極を配列してなる他方部材とを液晶層を介して張り
合わせる工程を経て、液晶層に表示領域と表示領域の外
周にわたる遮光領域とを具備させたことを特徴とする。

【００１６】（１）遮光性の有機膜を透明基板の遮光領
域一面に塗布形成すると同時に、透明基板の表示領域に
各画素に対応して開口を有するように塗布形成する。 （２）少なくとも表示領域に第１画素用カラーフィルタ
ーを塗布する。 （３）第１画素用カラーフィルターを、その一部が第１
画素用開口に残存するようにエッチングする。 （４）画素領域以外において第１画素用カラーフィルタ
ーの塗布条件に比べて薄い膜厚になるような条件で第２
画素用カラーフィルターを表示領域と遮光領域にわたっ
て塗布する。 （５）第２画素用カラーフィルターを、その一部が遮光
領域の遮光膜上と第２画素用開口に残存するようにエッ
チングする。 （６）表示領域と遮光領域にわたって絶縁膜を形成す
る。 （７）表示領域の絶縁膜上にストライプ状の透明電極を
配列形成する。

【００１７】

【作用】上記構成のカラー液晶表示装置の製造方法にお
いては、表示領域に第２画素用カラーフィルターを塗布
形成する際の、その厚みは、既に表示領域に第１画素用
カラーフィルターとして塗布形成した際の厚みに比べ
て、小さくなる傾向になることに着目しており、この厚
みの小さい第２画素用カラーフィルターを遮光領域に塗
布形成し、これにより、この遮光領域の厚みが表示領域
の厚みに比べて大きくなることを補完でき、張り合わせ
両基板の間隔が板面にわたって均一にできる。その結
果、特にＳＴＮ方式の表示装置であれば、それに起因す
る表示画面上のムラがなくなり、良質な画像となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例をカラーフィルターが
３種類である場合を例にとって図１〜図３並びに図１０
及び図１１により詳述する。

【００１９】（例１）本実施例のカラー液晶表示装置１
６を図１〜図３により説明する。図１はこのカラー液晶
表示装置１６の要部断面図、図２はこの表示装置１６の
要部拡大図、また、図３はこの表示装置１６全体の平面
図である。

【００２０】このカラー液晶表示装置１６を作製するに
当たって、そのカラーフィルターの製法は図４〜図８に
より説明する通りである。但し、遮光用の膜としてカー
ボンブラックを含む感光性樹脂（富士写真フィルム製Ｃ
Ｋ−２０００）を本実施例に共通して採用した。

【００２１】このカラーフィルターの製法の要部を更に
付け加えると、シリカによりコートしたガラス基板１７
を予め洗浄した後に上記カーボンブラックを含む感光性
樹脂を塗布し、その後に露光し、現像し、これにより、
表示領域１８には厚み０．８μｍの表示用遮光膜１９を
所要の形状にパターニングし、外周領域２０には同厚み
の外周用遮光膜２１をほぼ一面に形成した。この表示領
域１８の寸法は、１９２×１４４ｍｍであり、これに対
して外周領域２０の幅は約５ｍｍにした。

【００２２】次いで、赤の顔料を含む感光性樹脂をスピ
ンコート（そのスピンの回転速度は３５０ｒ．ｐ．ｍ．
である）で全面に塗布し、マスクを介して露光すると、
約１. ８μｍの膜厚で赤の画素（Ｒ）が形成された。

【００２３】次に、緑の顔料を含む感光性樹脂をスピン
コート（その樹脂の濃度や粘度は、上記赤の顔料を含む
感光性樹脂と同じであるが、そのスピンの回転速度は４
００ｒ．ｐ．ｍ．である）で全面に塗布し、マスクを介
して露光すると、約１．８μｍの膜厚で緑の画素（Ｇ）
が形成された。この場合、スピンの回転速度が大きくな
ると薄くなく傾向にあるが、先の赤の画素（Ｒ）の間隙
に充填するように形成するので、その回転速度が大きく
なっても、同様な厚みになる。

【００２４】その後に、青の顔料を含む感光性樹脂をス
ピンコート（その樹脂の濃度や粘度は、上記赤の顔料を
含む感光性樹脂と同じであるが、そのスピンの回転速度
は４５０ｒ．ｐ．ｍ．である）で全面に塗布し、マスク
を介して露光し、約１．８μｍの膜厚で青の画素（Ｂ）
を形成すると同時に、この青のカラーフィルタを外周領
域２０にもパターニング状に形成した。この青の画素
（Ｂ）においても、同様にその回転速度が大きくなって
も、同様な厚みになったが、その半面、外周領域２０に
形成したダミー用画素２２においては、青の画素（Ｂ）
を形成したような充填作用がないので、その回転速度が
大きくなるのに伴って薄くなり、その厚みは約１μｍで
あった。

【００２５】尚、本例においては、これら各カラーフィ
ルタ用樹脂にはそれぞれ顔料を含む富士写真フィルム製
ＣＲ−２０００、ＣＧ−２０００、ＣＢ−２０００の感
光性樹脂を用いた。

【００２６】しかる後に、アクリル系樹脂の保護膜層２
３を約２μｍの厚さに積層した。次に、この基板の上に
透明導電膜（図示せず）をスッパタリング法により２０
００Ａの厚みでもって成膜した。このようにして得られ
たカラーフィルタ上の透明導電膜をフォトリソ工程によ
りストライプ状にパターニングし、透明電極を形成し
た。尚、このカラーフィルタの画素ピッチは０．３ｍ
ｍ、透明電極の線幅は２７５μｍとした。

【００２７】対向側の基板としては、透明基板上に透明
導電膜を２０００Ａの厚みでもって成膜した後、同様に
フォトリソ工程によりストライプパターンを形成した。
これらの２枚の基板を対向させ、周囲部をシールし、液
晶注入してカラー液晶表示装置とした。

【００２８】かくして得られたカラー液晶表示装置１６
によれば、張り合わせ両基板の間隔を板面にわたって均
一にでき、その結果、特にＳＴＮ方式の表示装置であれ
ば、それに起因する表示画面上のムラがなくなり、ま
た、透明電極の断線もなく、良質な画像が得られた。

【００２９】（例２）本例のカラー液晶表示装置２４を
図１０と図１１により説明する。図１０はこのカラー液
晶表示装置２４の一部断面図、図１１はこの表示装置２
４の要部拡大図である。

【００３０】このカラー液晶表示装置２４を作製するに
当たって、（例１）のカラー液晶表示装置１６と同じ工
程により作製したが、このカラー液晶表示装置２４にお
いては、パターニング状にダミー用画素２２に代えて、
その外周領域２０の一面にわたってダミー用カラーフィ
ルター２５を塗布形成した。尚、カラー液晶表示装置１
６と同一箇所には同一符号を付す。

【００３１】かくして、上記構成のカラー液晶表示装置
２４においても、張り合わせ両基板の間隔を板面にわた
って均一にでき、その結果、特にＳＴＮ方式の表示装置
であれば、それに起因する表示画面上のムラがなくな
り、また、透明電極の断線もなく、良質な画像が得られ
た。

【００３２】（例３）（例１）のカラー液晶表示装置１
６においては、表示用遮光膜１９と外周用遮光膜２１の
両厚みが０．８μｍであったのに対して、本例のカラー
液晶表示装置については、その両厚みを１．０μｍに
し、それ以外をすべて同条件により作製した。

【００３３】かくして、このカラー液晶表示装置によれ
ば、アクリル系樹脂の保護膜層２３を積層する前におい
ては、表示領域１８に比べて外周領域２０の厚みが、約
０．２μｍ大きかったが、更にこの保護膜層２３を約２
μｍの厚さに積層したことにより、その表示領域１８と
外周領域２０との間での厚み差が０．１μｍ以下にな
り、実用上問題がなった。そして、張り合わせ両基板の
間隔が板面にわたって均一にでき、その結果、特にＳＴ
Ｎ方式の表示装置であれば、それに起因する表示画面上
のムラがなくなり、良質な画像となった。

【００３４】本発明者等は、各種画素（Ｇ）、（Ｒ）、
（Ｂ）の厚みについて、繰り返し実験を行ったところ、
その厚みの範囲を１．０〜２．５μｍ、好適には１．４
〜２．２μｍにすると、透過率、色純度また平坦性の各
特性の改善という点でよい。また、アクリル系樹脂の保
護膜層２３については、その厚みの範囲を１．０〜３．
５μｍ、好適には１．５〜２．５μｍにすると、平坦性
の改善とという点でよい。

【００３５】尚、本発明は上記実施例に限られず、本発
明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、改良等は何
ら差し支えない。例えば、実施例においてはカラーフィ
ルターが３種類である場合が、それ以外に２種類または
４種類もしくはそれ以上であってもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明のカラー液晶表示
装置の製造方法によれば、表示領域に第２画素用カラー
フィルターを塗布形成する際の、その厚みを、既に表示
領域に第１画素用カラーフィルターとして塗布形成した
際の厚みに比べて、小さくなる傾向になることでもっ
て、この厚みの小さい第２画素用カラーフィルターを遮
光領域に塗布形成し、これにより、この遮光領域の厚み
が表示領域の厚みに比べて大きくなることを補完でき、
張り合わせ両基板の間隔が板面にわたって均一にでき
た。その結果、特にＳＴＮ方式の表示装置であれば、そ
れに起因する表示画面上のムラがなくなり、また、透明
電極の断線もなく、良質な画像が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のカラー液晶表示装置の要部断面図であ
る。

【図２】実施例のカラー液晶表示装置の要部拡大図であ
る。

【図３】実施例のカラー液晶表示装置の平面図である。

【図４】カラー液晶表示装置の製造工程図である。

【図５】カラー液晶表示装置の製造工程図である。

【図６】カラー液晶表示装置の製造工程図である。

【図７】カラー液晶表示装置の製造工程図である。

【図８】カラー液晶表示装置の製造工程図である。

【図９】従来のカラー液晶表示装置の要部断面図であ
る。

【図１０】他の実施例のカラー液晶表示装置の要部断面
図である。

【図１１】他の実施例のカラー液晶表示装置の要部拡大
図である。

【符号の説明】

Ｒ 赤の画素 Ｇ 緑の画素 Ｂ 青の画素 １７ ガラス基板 １８ 表示領域 １９ 表示用遮光膜 ２０ 外周領域 ２１ 外周用遮光膜 ２２ ダミー用画素 ２５ ダミー用カラーフィルター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記（１）乃至（７）の工程により作製
   した一方部材と、透明基板上にストライプ状の透明電極
   を配列してなる他方部材とを液晶層を介して張り合わせ
   る工程を経て、液晶層に表示領域と該表示領域の外周に
   わたる遮光領域とを具備して成るカラー液晶表示装置の
   製造方法。 （１）遮光性の有機膜を透明基板の遮光領域一面に塗布
   形成すると同時に、透明基板の表示領域に各画素に対応
   して開口を有するように塗布形成する。 （２）少なくとも表示領域に第１画素用カラーフィルタ
   ーを塗布する。 （３）第１画素用カラーフィルターを、その一部が第１
   画素用開口に残存するようにエッチングする。 （４）画素領域以外において第１画素用カラーフィルタ
   ーの塗布条件に比べて薄い膜厚になるような条件で第２
   画素用カラーフィルターを表示領域と遮光領域にわたっ
   て塗布する。 （５）第２画素用カラーフィルターを、その一部が遮光
   領域の遮光膜上と第２画素用開口に残存するようにエッ
   チングする。 （６）表示領域と遮光領域にわたって絶縁膜を形成す
   る。 （７）表示領域の絶縁膜上にストライプ状の透明電極を
   配列形成する。