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液晶顯示裝置及濾色器基板.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380070612.1

申請日:

2013.03.15

公開號:

CN104956294A

公開日:

2015.09.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 3/041申請日:20130315|||公開
IPC分類號: G06F3/041 主分類號: G06F3/041
申請人: 凸版印刷株式會社
發明人: 木村幸弘; 福吉健蔵
地址: 日本東京都
優先權: 2013-017599 2013.01.31 JP
專利代理機構: 永新專利商標代理有限公司72002 代理人: 白麗; 陳建全
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380070612.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.04.06|||2016.02.24|||2015.09.30

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

實施方式的液晶顯示裝置中陣列基板(2)與濾色器基板(4)隔著液晶層(3)相面對,且具備觸摸傳感檢測功能。濾色器基板(4)含有透明基板(11)、第1及第2透明電極層(12a、12b)、濾色器(CF)和透明樹脂層(14)。第1透明電極層(12a、12b)為了觸摸傳感檢測而分別形成在透明基板(11)的第1及第2平面上。濾色器(CF)形成在第1透明電極層(12a)上且包含紅色濾波器(RF)、綠色濾波器(GF)和藍色濾波器(BF)。透明樹脂層(14)形成在濾色器(CF)上。在液晶顯示裝置中,第2透明電極層(12b)側配置在顯示面側、透明樹脂層(14)側配置在液晶層(3)側。濾色器(CF)和透明樹脂層(14)的總膜厚約為2.5μm~9μm的范圍內。液晶層(3)含有初期取向與基板平面平行、施加液晶驅動電壓時與基板平面平行地旋轉、具有負的介電常數各向異性的液晶分子(L)。

權利要求書

權利要求書
1.  一種液晶顯示裝置,其是陣列基板與濾色器基板隔著液晶層相面對且具備觸摸傳感檢測功能的液晶顯示裝置,其特征在于,
所述濾色器基板具備:透明基板;為了觸摸傳感檢測而形成于所述透明基板的第1平面上的第1透明電極層;為了所述觸摸傳感檢測而形成在所述透明基板的第2平面上的第2透明電極層;形成在所述第1透明電極層上且含有紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器的濾色器;以及形成在所述濾色器上的透明樹脂層,
所述第2透明電極層側配置在顯示面側,所述透明樹脂層側配置在所述液晶層側,所述濾色器和所述透明樹脂層的總膜厚約為2.5μm~9μm的范圍內,
所述液晶層含有初期取向與基板平面平行、在施加液晶驅動電壓時與所述基板平面平行地旋轉、具有負的介電常數各向異性的液晶分子。

2.  根據權利要求1所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述濾色器和所述透明樹脂層的總膜厚約為2.5μm~4.5μm的范圍內。

3.  根據權利要求1所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第1透明電極層的圖案與所述第2透明電極層的圖案在俯視下垂直。

4.  根據權利要求1所述的液晶顯示裝置,其中,所述第1透明電極層的圖案與所述第2透明電極層的圖案在俯視下沒有空隙地、相互不同地配置。

5.  一種濾色器基板,其是隔著液晶層與陣列基板相面對的濾色器基板,其特征在于,
其具備透明基板;為了觸摸傳感檢測而形成于所述透明基板的第1平面上的第1透明電極層;為了所述觸摸傳感檢測而形成在所述透明基板的第2平面上的第2透明電極層;形成在所述第1透明電極層上且含有紅色 濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器的濾色器;以及形成在所述濾色器上的透明樹脂層,
所述第2透明電極層側配置在顯示面側,所述透明樹脂層側配置在所述液晶層側,
所述濾色器和所述透明樹脂層的總膜厚約為2.5μm~9μm的范圍內,
關于所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器,各自的在驅動液晶的頻率下測定的相對介電常數約為2.9以上且4.4以下,
關于所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器的各自的所述相對介電常數在所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器的平均介電常數的±0.3的范圍內。

6.  根據權利要求5所述的濾色器基板,其中,在有效顯示區域上的所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器的各自的一部分上具備作為可見區域遮光性色料的主材含有有機顏料的遮光層。

7.  根據權利要求5所述的濾色器基板,其特征在于,
所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器是與不同顏色沒有空隙地相鄰的線狀圖案,
所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器中的第1濾色器按照將所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器中的第2濾色器及第3濾色器劃分開來的方式配置,
所述第1濾色器的線寬是所述第2及所述第3濾色器的線寬的大致1/2。

8.  根據權利要求5所述的濾色器基板,其特征在于,
在有效顯示區域中具備所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器,
在包圍所述有效顯示區域的外框區域上具備遮光層,
所述有效顯示區域中的所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器的各自和所述透明樹脂層的總膜厚與所述有效顯示區域中的所述遮光層和所述透明樹脂層的總膜厚大致相同。

9.  根據權利要求5所述的濾色器基板,其特征在于,
在有效顯示區域中具備所述紅色濾波器、所述綠色濾波器和所述藍色濾波器,
在包圍所述有效顯示區域的外框區域中具備作為可見區域遮光性色料的主材含有碳的第1遮光層和作為可見區域遮光性色料的主材含有有機顏料的第2遮光層。

10.  根據權利要求5所述的濾色器基板,其特征在于,
在所述第1透明電極層上且有效顯示區域內形成作為可見區域遮光性色料的主材含有碳的格子狀或條紋狀的遮光層,
在形成有所述遮光層的所述第1透明電極層上形成所述濾色器,
所述遮光層、所述濾色器與所述透明樹脂層的總膜厚約為2.5μm~9μm的范圍內。

說明書

說明書液晶顯示裝置及濾色器基板
技術領域
本發明涉及具有觸摸傳感檢測功能的液晶顯示裝置及其中所使用的濾色器。
背景技術
例如在對手指等在顯示器上的指針的位置或動作進行檢測的觸摸傳感檢測中,在液晶顯示裝置中多采用On-Cell型的觸摸面板。On-Cell型的觸摸面板是將觸摸面板搭載在液晶單元上。觸摸面板的種類有靜電電容方式、電阻膜方式、光學方式、電磁感應方式等。近年來,從處理容易性的方面出發,多采用靜電電容方式。靜電電容方式例如公開于專利文獻1(日本特開平5-324203號公報)中。
當在便攜設備等中具備On-Cell型觸摸面板時,該便攜設備的厚度和重量有所增加。因此,有時會避免在便攜設備中裝備On-Cell型觸摸面板。
在透明的玻璃基板的表面上形成透明導電膜、在該基板背面形成屏蔽電極的技術例如公開于專利文獻1(日本特開平5-324203號公報)中。作為類似技術,在專利文獻2(日本特開2008-185785號公報)中公開了在具備濾色器的第2基板的表面(外表面)上形成檢測電極、使用形成于該檢測電極上的偏振片等電介質來檢測靜電電容的技術。專利文獻2中,在與液晶層相接觸的一側進一步具備屏蔽導體。但是,這2個專利文獻1、2中并未公開例如在玻璃基板等透明基板的表面和背面形成X方向的透明電極圖案和Y方向的透明電極圖案、從而使利用指針的觸摸傳感檢測高精度化的位置檢測技術。另外,專利文獻1、2公開了為了檢測容量成分而具備屏蔽電極的構成。
專利文獻3(國際公開WO2007/102238)公開了具備屏蔽電極、在液晶單元內配設與觸摸傳感檢測有關的電極的構成。但是,專利文獻3并未公開提高靜電電容方式的觸摸傳感檢測的檢測精度的技術。
專利文獻4(日本特開2010-160745號公報)公開了使用導電性的遮光部、能夠配設在液晶單元內、可應用于靜電電容方式的傳感檢測的濾色器。但是,專利文獻4并未公開提高靜電電容方式的觸摸傳感檢測的檢測精度的技術。
專利文獻5(日本特開2012-93649號公報)公開了邊緣場開關方式液晶顯示裝置用的濾色器基板。在專利文獻5的濾色器中,用黑色矩陣劃分紅色像素、綠色像素、藍色像素。專利文獻5的實施例中,黑色矩陣使用膜厚為2μm的黑色著色組合物形成。并未設想將在膜厚較厚的黑色矩陣上形成著色像素的構成用于例如面向400ppi(pixels per inch,每英寸像素數)等那樣的便攜顯示裝置的高精細像素。當在膜厚為2μm的黑色矩陣上涂布著色層時所形成的著色層的突起及著色像素膜厚的變動較大時,會擾亂液晶取向、難以進行均勻的液晶顯示。而且,專利文獻5并未公開觸摸傳感檢測技術,并未探討因檢測觸摸時的靜電電容的電極所產生的高靜電對液晶分子的影響及對液晶取向的影響。
專利文獻6(日本特開2009-199093號公報)的[0105]段落及圖34中,作為構思B,公開了在上玻璃的兩面上形成與觸摸有關的2個ITO(Indium-Tin-Oxide,氧化銦錫)層及濾色器和該濾色器上的Vcom(ITO3)的構成。
發明內容
發明要解決的技術問題
本發明鑒于上述事實而作出,其目的在于提供具備高精度的觸摸傳感檢測功能的液晶顯示裝置及其中使用的濾色器。
用于解決技術課題的方法
第1方式中,液晶顯示裝置中陣列基板與濾色器基板隔著液晶層相面對,且具備觸摸傳感檢測功能。濾色器基板具備透明基板、第1透明電極層、第2透明電極層、濾色器、透明樹脂層。第1透明電極層為了觸摸傳感檢測而形成在透明基板的第1平面上。第2透明電極層為了觸摸傳感檢測而形成在透明基板的第2平面上。濾色器形成在第1透明電極層上且包含紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器。透明樹脂層形成在濾色器上。 液晶顯示裝置中第2透明電極層側配置在顯示面側、透明樹脂層側配置在液晶層側。濾色器與透明樹脂層的總膜厚約為2.5μm~9μm的范圍內。液晶層含有初期取向與基板平面平行、在施加液晶驅動時與基板平面平行地旋轉、具有負的介電常數各向異性的液晶分子。
此外,濾色器與透明樹脂層的總膜厚也可以約為2.5μm~4.5μm的范圍內。
第1透明電極層的圖案與第2透明電極層的圖案在俯視下可以垂直。
第1透明電極層的圖案與第2透明電極層的圖案在俯視下可以沒有空隙地、相互不同地配置。
第2方式中,濾色器基板隔著液晶層與陣列基板相面對。濾色器基板具備透明基板、第1透明電極層、第2透明電極層、濾色器、透明樹脂層。第1透明電極層為了觸摸傳感檢測而形成在透明基板的第1平面上。第2透明電極層為了觸摸傳感檢測而形成在透明基板的第2平面上。濾色器形成在第1透明電極層上且包含紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器。透明樹脂層形成在濾色器上。濾色器基板中第2透明電極層側配置在顯示面側、透明樹脂層側配置在液晶層側。濾色器與透明樹脂層的總膜厚約為2.5μm~9μm的范圍內。關于紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器,各自的在驅動液晶的頻率下測定的相對介電常數約為2.9以上且4.4以下。關于紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器的各自的相對介電常數在紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器的平均介電常數的±0.3的范圍內。
此外,濾色器基板可以在有效顯示區域中的紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器的各自的一部分上具備作為可見區域遮光性色料的主材含有有機顏料的遮光層。
紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器還可以是與不同顏色沒有空隙地相鄰的線狀的圖案。紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器中的第1濾色器可以按照將紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器中的第2濾色器及第3濾色器劃分開來的方式配置。第1濾色器的線寬可以是第2及第3濾色器的線寬的大致1/2。
濾色器基板可以在有效顯示區域中具備紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器,在包圍有效顯示區域的外框區域上可具備遮光層。有效顯示區 域中的紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器的各自和透明樹脂層的總膜厚可以與有效顯示區域中的遮光層和透明樹脂層的總膜厚大致相同。
濾色器基板可以在有效顯示區域中具備紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器,在包圍有效顯示區域的外框區域中可具備作為可見區域遮光性色料的主材含有碳的第1遮光層和作為可見區域遮光性色料的主材含有有機顏料的第2遮光層。
濾色器基板可以在第1透明電極層上且有效顯示區域內形成作為可見區域遮光性色料的主材含有碳的格子狀或條紋狀的遮光層、在形成有遮光層的第1透明電極層上形成濾色器。遮光層、濾色器和透明樹脂層的總膜厚可以約為2.5μm~9μm的范圍內。
發明效果
本發明的方式可以提供具備高精度的觸摸傳感檢測功能的液晶顯示裝置及其中使用的濾色器。
附圖說明
圖1是表示第1實施方式的液晶顯示裝置具備的液晶面板之一例的截面圖。
圖2是表示第1實施方式的液晶面板的液晶驅動電壓施加時之一例的截面圖。
圖3是表示液晶分子的旋轉狀態之一例的俯視圖。
圖4是表示發生了基板垂直方向的電場時的具有負的介電常數各向異性的液晶分子狀態之一例的截面圖。
圖5是表示發生了基板垂直方向的電場時的具有正的介電常數各向異性的液晶分子狀態之一例的截面圖。
圖6是表示第1實施方式的透明電極層的第1例的俯視圖。
圖7是表示第1實施方式的透明電極層的第2例的俯視圖。
圖8是表示第1實施方式的透明電極層的第3例的俯視圖。
圖9是表示現有濾色器基板之一例的截面部。
圖10是表示第1實施方式的濾色器基板之一例的俯視圖。
圖11是表示第1實施方式的濾色器基板之一例的截面圖。
圖12是表示等位線在液晶層的厚度方向上成為扁平形狀的一例的截面圖。
圖13是表示第1實施方式的等位線的狀態之一例的截面圖。
圖14是表示像素電極的橫寬及間距與電力線的關系之一例的截面圖。
圖15是表示第2實施方式的濾色器基板之一例的截面圖。
圖16是表示2種遮光層透過率特性之一例的曲線。
圖17是表示第2實施方式的濾色器透過率特性之一例的曲線。
圖18是表示綠色濾波器透過率特性及光學上重疊了綠色濾波器和遮光層的透過率特性之一例的曲線。
圖19是表示紅色濾波器透過率特性及光學上重疊了紅色濾波器和遮光層的透過率特性之一例的曲線。
圖20是表示藍色濾波器透過率特性及光學上重疊了藍色濾波器和遮光層的透過率特性之一例的曲線。
圖21是表示多個光傳感器和處理部之一例的截面圖。
圖22是表示第3實施方式的濾色器基板之一例的截面圖。
圖23A是表示涉及第3實施方式的濾色器基板的制造方法的工序的各個中間制品之一例的截面圖。
圖23B是表示涉及第3實施方式的濾色器基板的制造方法的工序的各個中間制品之一例的截面圖。
圖24是表示第4實施方式的濾色器基板之一例的截面圖。
具體實施方式
以下一邊參照附圖一邊說明本發明的實施方式。此外,以下的說明中,對相同或實質上相同的功能及構成要素賦予相同符號,省略說明或僅在需要時進行說明。
在各實施方式中,僅對特征性部分進行說明,對于與通常的液晶顯示裝置的構成要素沒有差異的部分則省略說明。
在各實施方式中,將液晶顯示裝置的顯示單元以1個像素(或像元)進行說明。但是,顯示單元也可以是1個亞像素等其他單元。像素是具有至少2個平行邊的多邊形。
在俯視下,像素的橫向與觀察者的右眼和左眼的排列的方向平行。
在俯視下,與像素的橫向垂直的方向是像素的縱向。
各實施方式中,像素的縱寬與像素開口部的縱寬大致相同。像素的橫寬與像素開口部的橫寬大致相同。
各實施方式中還可使用各種液晶驅動方式。例如,使用IPS方式(使用了水平取向的液晶分子的橫電場方式)、VA(Vertically Alignment:使用了垂直取向的液晶分子的縱電場方式)、HAN(Hybrid-aligned Nematic,混合取向向列)、TN(Twisted Nematic,扭曲向列)、OCB(Optically Compensated Bend,光學補償彎曲)、CPA(Continuous Pinwheel Alignment,連續焰火狀定位)等液晶取向方式或液晶驅動方式。此外,各實施方式中優選使用IPS方式的液晶驅動方式。液晶層可以含有具有正的介電常數各向異性的液晶分子、或含有具有負的介電常數各向異性的液晶分子。
液晶驅動電壓施加時的液晶分子的旋轉方向(動作方向)可以是與基板的表面成平行的方向。液晶驅動電壓施加時的液晶分子的旋轉方向也可以是液晶分子的長軸從平行于基板平面的方向變成垂直的方向、還可以是從垂直于基板平面的方向變成水平的方向。施加于液晶分子的液晶驅動電壓的方向可以是水平方向、也可以是2維或3維地斜向方向、還可以是垂直方向。
(第1實施方式)
圖1及圖2是表示本實施方式的液晶顯示裝置所具備的液晶面板1之一例的截面圖。圖1例示了紅色像素RP、綠色像素GP、藍色像素BP的橫向截面。圖2例示了綠色像素GP的橫向截面。
圖1及圖2中,液晶面板1的上側(以下也有時稱作表側或顯示面側)為觀察者側、液晶面板1的下側(背側)為液晶顯示裝置的內部側。液晶顯示裝置在液晶面板1的下側具備未圖示的光控制元件、未圖示的背光單元。
液晶面板1具備陣列基板2、液晶層3和濾色器基板4。陣列基板2與濾色器基板4隔著液晶層3相面對。
在陣列基板2與液晶層3的界面上形成未圖示的取向膜。在濾色器基板4與液晶層3的界面上形成未圖示的取向膜。
在液晶面板1的上側及下側具備光學膜5a、5b。光學膜5a、5b包含偏振片及相位差板或者偏振片。2個光學膜5a、5b的光軸(偏振片的吸收軸)為正交偏振。由此,液晶顯示裝置成為正常黑。
陣列基板2具備透明基板6、絕緣層7a~7c、通用電極8、像素電極9、以及液晶驅動元件(有源元件)10。作為液晶驅動元件10,例如可以使用薄膜晶體管。
作為透明基板6,例如使用玻璃板。
在透明基板6的第1平面上形成絕緣層7a、7b。在絕緣層7b上形成通用電極8。在形成有通用電極8的絕緣層7b上形成絕緣層7c。在絕緣層7c上形成像素電極9。作為絕緣層7a~7c,例如使用SiN、SiO2、或它們的混合物。像素電極9和通用電極8還可含有導電性的金屬氧化物。作為導電性的金屬氧化物,例如使用ITO等透明導電膜。
陣列基板2的像素電極9側是液晶層3側。陣列基板2的透明基板6的第2平面側是液晶顯示裝置的內部側。
例如通用電極8、像素電極9、液晶驅動元件10裝備于每個像素中。通用電極8及像素電極9例如可以是梳齒狀、帶狀、線狀、板狀、條紋狀的圖案。該圖1及圖2中,通用電極8為板狀圖案、像素電極9為梳齒狀圖案。該圖1中,像素電極9的截面是垂直于梳齒長度方向的截面。
在液晶驅動時,對通用電極8與像素電極9之間施加液晶驅動電壓,不驅動液晶時,不對通用電極8與像素電極9之間施加液晶驅動電壓。液晶驅動元件10對通用電極8與像素電極9之間的液晶驅動電壓的施加或不施加進行切換。
各像素中,像素電極9的橫寬為Wl、間隔寬(間隙)為Ws。
濾色器基板4具備透明基板11、透明電極層12a、12b、濾色器層13以及透明樹脂層14。作為透明基板11,例如使用玻璃。在透明基板11的第1平面上形成透明電極層12a、在透明基板11的第2平面上形成透明電極層12b。
在透明電極層12a上形成濾色器層13。
本實施方式中,濾色器層13含有濾色器CF,也可進一步含有例如黑色矩陣等那樣的遮光層。濾色器CF包含紅色濾波器RF、藍色濾波器BF、 綠色濾波器GF。
在濾色器層13上形成透明樹脂層14。
濾色器基板4的透明樹脂層14側是液晶層3側。濾色器基板4的透明電極層12b側是觀察者側。顯示面是從觀察者側觀察到的面、是與透明樹脂層14側相反的面。本實施方式中,為了觸摸傳感檢測而在透明基板11的觀察者側的平面上形成透明電極層12b,為了觸摸傳感檢測而在透明基板11的液晶層3側的平面上形成透明電極層12a。
本實施方式中,液晶層3例如含有IPS方式的液晶分子L。液晶分子L的介電常數各向異性為負,但也可以是正的。
液晶分子L的長軸如圖1所示,在未施加液晶驅動電壓的狀態下,在俯視下大致為橫向,如圖2所示在施加了液晶驅動電壓的狀態下,在俯視下大致為縱向。但是,液晶分子L的長軸也可以是在未施加液晶驅動電壓的狀態下,在俯視下大致為縱向,在施加了液晶驅動電壓的狀態下,在俯視下大致為橫向。
當指針接近液晶顯示裝置的觀察者側的面時,最靠近指針位置的透明電極層12b與透明電極層12a之間的靜電電容發生變化。處理部23對透明電極層12a、12b之間的靜電電容變化進行檢測,檢測指針的位置或指針的動作。
圖2中,從像素電極9朝向通用電極8產生電力線。
這里,橫向相當于像素電極9的多個梳齒的排列方向、或者垂直于像素電極9的梳齒的長軸方向的方向。
本實施方式中,液晶分子L與陣列基板2及濾色器基板4的基板平面平行地旋轉。
圖3是表示液晶分子L的旋轉狀態之一例的俯視圖。圖3表示在俯視下在像素電極9下配置有通用電極8的狀態。圖3(a)表示在像素電極9與通用電極8之間未施加液晶驅動電壓的狀態。圖3(b)表示在像素電極9與通用電極8之間施加了液晶驅動電壓的狀態。
液晶分子L例如是相對于橫向具有約5°~20°的摩擦角度(取向處理方向)α的水平取向。該圖3中,液晶分子L具有負的介電常數各向異性。當在像素電極9與通用電極8之間施加液晶驅動電壓時,例如在像素電極9 與通用電極8之間產生電場EF1。液晶分子L按照該液晶分子L的長軸與電場EF1的方向垂直的方式進行旋轉。通過液晶分子L進行旋轉,成為來自背光單元的光透過的白顯示。
例如,在為初期水平取向且為IPS的液晶分子L中,就液晶層3而言,從基板垂直方向(厚度方向)觀察時的電容的變化變得極小。液晶分子L水平地進行旋轉時,厚度方向的液晶層3的介電常數變化減小,不會對靜電電容方式的觸摸傳感檢測的精度造成不良影響。另一方面,在稱作VA或ECB等的縱電場驅動中,有時由于液晶分子L的動作而使液晶層3的厚度方向的介電常數發生變化(液晶層3的電容發生變化)。因此,為了提高觸摸傳感檢測的檢測精度,更優選使用為初期水平取向且為IPS的液晶分子L。
圖4是表示發生了基板垂直方向的電場EF2時的具有負的介電常數各向異性的液晶分子L的狀態之一例的截面圖。該圖4表示橫向的截面圖。
當由于來自手指等指針的靜電而被施加高的電壓時,例如由于大的靜電電容的影響,在透明電極層12a與液晶層3之間也會形成電場EF2。但是,當液晶分子L的介電常數各向異性為負時,液晶分子L的動作對電場EF2幾乎沒有影響,不會對液晶顯示的品質造成大的影響。
圖5是表示發生了基板垂直方向的電場EF2時的具有正的介電常數各向異性的液晶分子L的狀態之一例的截面圖。該圖5表示橫向的截面圖。
該圖5中,液晶分子L在具有正的介電常數各向異性的同時、初期取向與基板平面水平。在由于來自指針的靜電而被施加高的電壓時,形成電場EF2,液晶分子L在沿著電場EF2的方向上豎起。通過該動作,在液晶顯示中有發生漏光或意外的著色的情況。
因此,本實施方式中,液晶分子L的介電常數各向異性更優選為負。
圖6是表示本實施方式的透明電極層12a、12b的第1例的俯視圖。該圖6表示在俯視下、在透明電極層12b下配置有透明電極層12a的狀態。即,該圖6及圖7表示從觀察者側觀察到的透明電極層12b及透明電極層12a的狀態。
該圖6中,透明電極層12b是多個菱形在橫向上連接而成的圖案。透明電極層12a是多個六邊形在縱向上連接而成的圖案。
圖7是表示本實施方式的透明電極層12a、12b的第2例的俯視圖。
該圖7中,透明電極層12b是多個四邊形在橫向上連接而成的圖案。透明電極層12a是多個四邊形在縱向上連接而成的圖案。
透明電極層12a和透明電極層12b在俯視下相互垂直。連接的方向可以自由地變更。
圖6及圖7中,透明電極層12a、12b在俯視下以實質上沒有空隙的狀態相互不同地配置。當指針接近液晶顯示裝置的觀察者側的面時,檢測出最接近指針的位置的透明電極層12b與透明電極層12a之間的靜電電容變化。由此可以確定指針的位置或指針的動作。還可在透明電極層12b的表面及透明電極層12a的表面上層疊折射率為1.6以下的防反射膜。
圖8是表示本實施方式的透明電極層12a、12b的第3例的俯視圖。該圖8中,透明電極層12b是在橫向上延伸的條紋狀圖案。透明電極層12a是在縱向上延伸的條紋狀圖案。
透明電極層12a、12b在俯視下以沒有空隙的狀態重疊。
圖6~圖8中,關于透明電極層12b和透明電極層12a的形狀或面積,可以適當地調整。透明電極層12b和透明電極層12a的圖案尺寸可根據所需的分辨率、或者濾色器CF的紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF的大小及間距進行各種調整。透明電極層12b和透明電極層12a通過將ITO等透明的金屬氧化物的膜成膜在透明基板4的兩面上、利用光刻法進行布圖來生成。
本實施方式的液晶顯示裝置中,將作為觸摸傳感檢測的檢測電極的透明電極層12a和透明電極層12b配設在離指針更近的位置上。因此,能夠以高靈敏度檢測因指針導致的靜電電容變化。
本實施方式中,通過在橫向上連接的透明電極層12b與在縱向上連接的透明電極層12a,可以高精度地檢測指針的位置。
本實施方式中,可以將觸摸傳感檢測功能與濾色器基板4一體化,具體地說可以在透明基板11的兩面具備該功能。因此,可以防止如On-Cell型觸摸面板那樣過多的厚度和重量的增加。
本實施方式中,透明電極層12b和透明電極層12a盡量地以俯視下沒有空隙的圖案進行配設。由此,可以防止液晶顯示裝置受到來自顯示面的 外部電場的影響。
本實施方式中使用具有負的介電常數各向異性的液晶分子L。此時,例如即便是液晶顯示裝置受到來自指針的高電壓的靜電時,液晶分子L也難以在其厚度方向上動作,可以防止液晶顯示的品質下降。
本實施方式的液晶顯示裝置中,在濾色器基板4側也可以不具備屏蔽專用的屏蔽電極。
本實施方式的液晶顯示裝置中,由于透明電極層12b裝備于接近指針的位置,因此由透明電極層12b獲得的靈敏度(靜電電容的大小)相比較使用將靜電電容元件配設在液晶單元內的In-Cell技術時更好。因此,本實施方式中可以高精度地檢測指針的位置或動作。
另外,在俯視下重疊且透明電極層12b與透明電極層12a的實質上沒有空隙的狀態是指各自的電極圖案之間的空隙在俯視下約為10μm或5μm以下即可。至少是比像素尺寸小的空隙時,可以減小來自液晶顯示的畫面外的電噪音的影響、能夠以高畫質進行液晶顯示。
這里,對本實施方式的濾色器基板4和現有的濾色器基板15的不同點進行說明。圖9是表示現有濾色器基板15之一例的截面圖。圖9的現有濾色器基板15裝備于IPS或FFS(邊緣場開關)的液晶顯示裝置中。濾色器基板15中,作為用于提高液晶顯示裝置的對比度的遮光層,例如具備約2μm膜厚的黑色矩陣BM,在黑色矩陣BM上具備紅色濾波器RF1、綠色濾波器GF1、藍色濾波器BF1。該構成中,有時會在黑色矩陣BM上形成因與濾色器的重疊所導致的突起。突起的高度H例如有時為約1μm以上。突起的高度H在越是高精細的像素時影響越大,在濾色器基板15的表面上,難以維持均勻的液晶取向。
與其相對,本實施方式的濾色器基板4在有效顯示區域中濾色器CF與黑色矩陣BM在厚度方向上不重疊,不會形成突起,因此可以使濾色器基板4的表面變得平坦。
圖10是表示本實施方式的濾色器基板4之一例的俯視圖。
本實施方式中,顯示畫面包含有效顯示區域16和外框區域17。外框區域17將有效顯示區域16的各邊包圍。 
圖11是表示本實施方式的濾色器基板4之一例的截面圖。該圖11表 示圖10的A-A’截面。濾色器基板4具有在透明基板11的兩平面上分別形成透明電極層12a、12b、在透明電極層12a上層疊有濾色器層13、透明樹脂層14的構成,但該圖11與上述圖1相同,以透明電極層12b為上、透明樹脂層14為下的狀態進行表示。濾色器層13包含紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF和遮光層18。濾色器層13的有效顯示區域16上形成有濾色器CF、外框區域17上形成有遮光層18。
遮光層18例如是作為可見區域遮光性色料的主材(主體、主劑或主成分)含有碳的涂膜圖案。這里,遮光性色料的主材是指以質量比率計具有相對于遮光性色料的總顏料質量超過50%的質量的顏料。
本實施方式的濾色器基板4在有效顯示區域16內未形成有黑色矩陣BM。因此,能夠提供高精細且平坦的濾色器CF。
例如,遮光層18與紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF各自的膜厚可以約為2.5μm,透明樹脂層14的膜厚可以約為2μm。本實施方式中,濾色器CF與透明樹脂層14的總膜厚優選約為2.5μm~9μm或約為2.5μm~4.5μm的范圍內。當為初期水平取向且IPS的液晶分子L時,從厚度方向觀察液晶層3時的電容的變化變得極小。但是,為了在整個厚度方向上均勻地驅動液晶層3,來自被施加了驅動電壓的像素電極9的等位線優選具有在液晶層3的厚度方向上從像素電極9盡量均勻的擴展。當等位線的擴展存在變形時或者各色的濾色器中等位線的密度不同時,會發生漏光或者像素的意外著色。在液晶分子L在對像素電極9施加液晶驅動電壓的作用下平行于基板平面地進行旋轉的IPS或FFS等的液晶顯示裝置中,例如如專利文獻6所公開的技術那樣,在濾色器上具備VcomITO等透明電極,有液晶顯示裝置透過率降低的情況。
例如,如圖12所示,作為導電膜,當在接近液晶層3的位置上具備透明電極層(或屏蔽層)12a時,等位線在液晶層3的厚度方向上變成扁平形狀。此時,在液晶層3內動作的液晶分子L相對于厚度方向變為很少的一部分,有液晶顯示裝置透過率降低、變成暗顯示的情況。
與其相對,圖13中裝備于透明電極層12a下的濾色器CF與透明樹脂層14的總膜厚最好較厚,例如優選為與液晶層3的厚度為同等或以上。通過使濾色器CF和透明樹脂層14的總膜厚與液晶層3的厚度為同等~2倍左 右或2倍以上,可以使等位線的擴展在液晶層3內變得均勻。
如上述圖12所示,為了避免等位線在液晶層3的厚度方向上變為扁平形狀,透明樹脂層14和濾色器CF的總膜厚例如可以為約2.5μm~9μm的范圍。如此,通過使透明樹脂層14和濾色器CF的總膜厚為約液晶層5的厚度~液晶層5厚度的2倍范圍,如上述圖13所示,可以使來自像素電極9的等位線的擴展向濾色器CF的方向擴展。即,通過增厚濾色器CF和透明樹脂層14,等位線向厚度方向擴展,在液晶層3內動作(旋轉)的液晶分子L相對于厚度方向增多,從而液晶顯示裝置透過率提高,可以使顯示變得明亮。
本實施方式中,紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF在驅動液晶的頻率下進行測定時,具有約為2.9以上且4.4以下的相對介電常數,且相對于紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF的平均相對介電常數,紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF各自的相對介電常數可以為約±0.3的范圍內。相對于紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF的平均相對介電常數,紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF各自的相對介電常數可以為約±0.3的范圍內(差為0.3以下)。通過使相對介電常數之差為該范圍內,可以防止發生顏色不均。此外,作為濾色器CF的顏料使用相對介電常數高的有機顏料時,通過提高成為該有機顏料的分散母體(基質)的透明樹脂的比率,由此可以降低濾色器CF的相對介電常數。對于濾色器CF,在上述適當的膜厚的范圍內,能夠將紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF各自的相對介電常數抑制在小的范圍內,可以使紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF各自的顯示品質一致。
例如,濾色器CF的相對介電常數使用阻抗分析儀、在電壓5V的條件下、在約120、240、480Hz的頻率下進行測定。測定試樣如下生成:在布圖有由鋁薄膜構成的導電膜的玻璃基板上涂布濾色器CF并制成硬膜(膜厚與后述的實施方式相同),進而在濾色器CF上形成由鋁薄膜構成的導電膜圖案,從而生成。
通過通常的向列液晶材料的Δn大的液晶材料(或具有大的介電常數各向異性的液晶材料)能夠重現高透過率。可確保單元形成工序中的收率的 下限的液晶層3的厚度(單元厚度)約為2.5μm。為Δn小的液晶材料、且易于液晶驅動的液晶層3的厚度上限例如約為4.5μm。使用IPS或FFS等橫電場方式的液晶分子時,液晶層3的更優選的厚度例如約為2.5μm~4.5μm。此時,濾色器CF和透明樹脂層14的總膜厚優選是液晶層3的實用水平的薄的膜厚2.5μm左右~作為液晶層3的實用水平的厚的膜厚4.5μm左右的2倍的9μm左右的范圍。
圖14是表示像素電極的橫寬Wl及間距Ws與電力線的關系之一例的截面圖。該圖14是橫向的截面圖。
在IPS或FFS的液晶顯示裝置中,在陣列基板2側形成有用于液晶驅動的像素電極9和通用電極8。像素電極9的橫寬Wl和間距Ws越微細,則越可提高液晶層3的透過率。當在像素電極9與通用電極8之間施加了液晶驅動電壓時,通過將從像素電極9向濾色器CF延伸的等位線均勻化,可以使各像素的顯示均質化。如上所述,紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF各自的相對介電常數(電特性)越一致,則越可實現一致的3色的顯示。對于遮光層18的相對介電常數而言,優選接近紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF各自的相對介電常數。
例如,如圖14中用實線所示的等位線那樣,對透明樹脂層14及濾色器CF施加微小不同的電位。并且,等位線向透明樹脂層14及濾色器CF的進入方法也有微小的不均。因此,對液晶層3施加液晶驅動電壓時,在作為絕緣體的透明樹脂層14的表面上發生蓄積電荷的不均。蓄積電荷的不均在透明樹脂層14的表面上產生補償電壓,發生微小的液晶顯示不均或顯示的余像。但是,當將用于檢測觸摸傳感檢測的靜電電容所使用的交流電壓施加于透明電極層12a時,上述蓄積電荷被釋放,結果可消除微小的液晶顯示不均及顯示的余像。本實施方式的透明電極層12a附帶地還發揮這樣的效果。
另外,本實施方式中,當液晶分子具有負的介電常數各向異性時,即便將交流電壓施加于透明電極層12a,液晶層3的液晶分子也不會豎起,不會因漏光等導致畫質降低。
本實施方式中,遮光層18是作為可見區域遮光性色料的主材含有碳的涂膜圖案。含有碳的遮光層18的相對介電常數高。但是,本實施方式中, 通過增厚紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF的各自膜厚且增厚透明樹脂層14的膜厚,可以提高畫質。即,可以防止等位線的變形、漏光及產生暗部。
作為本實施方式中使用的液晶,例如使用波長550nm下的折射率各向異性Δn約為0.1、平行于液晶的取向矢量的方向的介電常數約為4.1、介電常數各向異性Δε約為-6.1的負的液晶。液晶層3的厚度可以約為3.5μm。
(第2實施方式)
本實施方式中,對上述第1實施方式的變形例進行說明。
圖15是表示本實施方式的濾色器基板19之一例的截面圖。濾色器基板19具有在透明基板11的兩個平面上分別形成透明電極層12a、12b、在透明電極層12a上層疊有濾色器層13、透明樹脂層14、遮光層20、透明樹脂層21的構成。圖15按照與上述圖11膜面(濾色器CF的面)相反的方式、即透明電極層12b為下、透明樹脂層21為上的狀態進行表示。
上述第1實施方式的濾色器基板4與本實施方式的濾色器基板19的主要不同是在有效顯示區域16上形成了遮光層20。
遮光層20形成在各自的紅色濾波器RF的一部分、綠色濾波器GF的一部分和藍色濾波器BF的一部分上。 
本實施方式中,遮光層20可以裝備于紅色濾波器RF與綠色濾波器GF與藍色濾波器BF的各個的邊界部,將紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF劃分開來。遮光層20還可作為黑色矩陣具備。
遮光層20是作為可見區域遮光性色料的主材含有有機顏料的涂膜圖案。遮光層20的相對介電常數比作為可見區域遮光性色料的主材含有碳的遮光層18的相對介電常數小。可以使遮光層20的相對介電常數與紅色濾波器RF、綠色濾波器GF和藍色濾波器BF各自的相對介電常數相等。
因此,作為可見區域遮光性色料的主材含有有機顏料的遮光層20裝備于接近液晶層3的位置時,來自像素電極9的等位線不會發生變形,可以防止遮光層20附近的漏光。在使用含有在陣列基板2的基板平面上具有水平的初期取向且對多個的像素電極9施加了液晶驅動電壓時、與基板平面平行地旋轉的液晶分子L的液晶層3的液晶顯示裝置中,可以將遮光層20配設在距離液晶層3更接近厚度方向的位置上。如本實施方式所示,通過 將作為可見區域遮光性色料的主材含有有機顏料的涂膜層20配置在接近液晶層3的位置上,可以抑制在IPS或FFS的液晶驅動中所特有的相鄰像素間的漏光及不適當的著色。
圖16是表示遮光層18的透過率特性18L和遮光層20的透過率特性20L之一例的曲線。遮光層20的透過率特性20L例示了混合分散有多個有機顏料的透過率特性。
作為主要的遮光性色料含有有機顏料的遮光層20例如具有透過比光的波長680nm或780nm更長波長的光的透過率特性20L。因此,遮光層20具有紅外透過濾波器的特性。
作為主要的遮光性的色料含有碳的遮光層18具有在可見區域的波長下遮光、在比包含紅外區域的可見區域更長的波長側也遮光的特性18L。
遮光層20的透過率特性20L升高、變成半值(透過率50%)時的波長可通過有機顏料種類的選擇或混合而設定在約670nm~750nm的范圍。
圖17是表示本實施方式的濾色器CF的透過率特性之一例的曲線。
濾色器CF包含紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF。特性RL是紅色濾波器RF的透過率特性。特性GL是綠色濾波器GL的透過率特性。特性BL是藍色濾波器BF的透過率特性。
紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF的透過率在比約光波長700nm更長的波長處有很大差異。
因此,將具備光傳感器的液晶顯示裝置作為彩色復印機或拍攝裝置進行使用時,例如在約光波長700nm~1100nm的近紅外區域的波長處,若不將受光成分除去,則高精度的紅、綠、藍的色分離是困難的。
薄膜晶體管所含的例如無定形硅或多晶硅等半導體被用于光電二極管中時,該光電二極管可以檢測到約光波長400nm~1100nm的波長區域的光。
圖18是表示綠色濾波器GF的透過率特性GL及光學上重疊了綠色濾波器GF和遮光層20的透過率特性GLBLK之一例的曲線。
為了檢測光而重疊了濾色器CF所含的紅色濾波器RF、藍色濾波器BF、綠色濾波器GF的各個單色層與遮光層20的部分也可被稱作光學上的重疊部。
可見光區域的高精度的綠色的檢測數據是通過從所檢測到的經由綠色濾波器GF的光的檢測數據中減去光學上重疊綠色濾波器GF和遮光層20所檢測到的光的檢測數據而獲得的。
如此,通過從檢測到的經由綠色濾波器GF的光的檢測數據中減去光學上重疊綠色濾波器GF和遮光層20所檢測到的光的檢測數據,可以僅提取出可見光區域的綠色的檢測數據。
圖19是表示紅色濾波器RF的透過率特性RL及光學上重疊了紅色濾波器RF和遮光層20的透過率特性RLBLK之一例的曲線。
可見光區域的高精度的紅色的檢測數據是通過從所檢測到的經由紅色濾波器RF的光的檢測數據中減去光學上重疊紅色濾波器RF和遮光層20所檢測到的光的檢測數據而獲得的。
如此,通過從所檢測到的經由紅色濾波器RF的光的檢測數據中減去光學上重疊紅色濾波器RF和遮光層20所檢測到的光的檢測數據,可以僅提取出可見光區域的紅色的檢測數據。
圖20是表示藍色濾波器BF的透過率特性BL及光學上重疊了藍色濾波器BF和遮光層20的透過率特性BLBLK之一例的曲線。
可見光區域的高精度的藍色的檢測數據是通過從所檢測到的經由藍色濾波器BF的光的檢測數據中減去光學上重疊藍色濾波器BF和遮光層20所檢測到的光的檢測數據而獲得的。
如此,通過從所檢測到的經由藍色濾波器BF的光的檢測數據中減去光學上重疊藍色濾波器BF和遮光層20所檢測到的光的檢測數據,可以僅提取出可見光區域的藍色的檢測數據。
圖21是表示多個光傳感器22a、22b和處理部23之一例的截面圖。
光傳感器22a生成經由綠色濾波器GF的光24a的檢測數據。光傳感器22b生成經由綠色濾波器GF和遮光層20的光24b的檢測數據。 
光傳感器22a的檢測數據包含綠色的感光成分和近紅外區域的感光成分。但是,處理部23通過進行從光傳感器22a的檢測數據中減去光傳感器22b的檢測數據的減法運算,可以將可見光區域部分的僅綠色成分的檢測數據提取出來。另外,通過將綠色濾波器GF替換成紅色濾波器RF或藍色濾波器BF,可以分別將可見光區域的紅色成分或藍色成分的檢測數據提取出 來。
另外,本實施方式中,遮光層20的位置是在濾色器基板19的構成要素中除去透明樹脂層21及未圖示的取向膜,且配置在接近液晶層3的位置上。該遮光層20的位置在與基板平面平行且橫向的液晶動作傳播距離長的IPS的液晶顯示裝置中,可以獲得抑制來自相鄰像素的混色的效果。換而言之,遮光層20具有抑制因相鄰像素驅動時的串擾所導致的漏光的效果。
(第3實施方式)
本實施方式中,對上述第1及第2實施方式的變形例進行說明。本實施方式中對濾色器4的變形例進行說明,但對于濾色器19,也可同樣地應用。而且,本實施方式中對濾色器基板的制造方法也進行說明。
本實施方式中,多個像素還可含有與其他像素相比、橫向的寬度(以下稱作橫寬)為1/2的像素。橫寬1/2的像素具有縱向長的形狀。但是,多個像素還可代替縱向長的形狀而含有與其他像素相比、縱向的寬度(以下稱作縱寬)為1/2的像素。此時,縱寬1/2的像素具有橫向長的形狀。
圖22是表示本實施方式的濾色器基板25之一例的截面圖。
濾色器基板25在有效顯示區域16和外框區域17中的兩者上均具備濾色器CF。因此,可以省去在外框區域17上形成遮光膜18的工序、使制造方法變得高效。
濾色器基板25中,使紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF中最初形成的紅色濾波器RF的橫寬是其他的綠色濾波器GF及藍色濾波器BF的橫寬的大致1/2。
本實施方式中,也可用假性圖案形成濾色器基板25的外框區域17。
濾色器基板25中,紅色濾波器RF在俯視下裝備于綠色濾波器GF與藍色濾波器BF之間,將綠色濾波器GF和藍色濾波器BF劃分開來。 
圖23A及圖23B表示涉及本實施方式的濾色器基板25的制造方法的工序的各個中間制品的截面圖之一例。
濾色器基板25的制造裝置例如包括涂布裝置、干燥機、曝光裝置、顯影裝置、硬膜裝置、濺射裝置等。作為代表性的干燥機及硬膜裝置,使用無塵烘箱及加熱板等。
本實施方式利用干式刻蝕法形成第1色的濾波器,但第1色的濾波器 也可以利用周知的光刻法形成。
如圖23A的(1)所示,在透明基板11的兩面上形成透明電極層12a、12b,進而在透明電極層12a上形成紅色抗蝕劑(紅色感光性著色組合物)RR。例如,將紅色抗蝕劑RR按照干燥后的涂膜厚度達到約2.5μm的方式涂布在透明基板11的整個面上,進行干燥、制成硬膜。
接著,如圖23A的(2)所示,在紅色抗蝕劑RR上形成正型的感光性抗蝕層26。
接著,如圖23A的(3)所示,例如以基板端面為基準進行對位,將正型的感光性抗蝕層26成形為線狀圖案。該線狀圖案與紅色濾波器RF的線狀圖案相同。線狀圖案或定位標記的成形例如通過周知的光刻法進行。此時,對基板的端部例如使用紅色抗蝕劑RR形成十字狀的定位標記。
接著,如圖23A的(4)所示,與正型的感光性抗蝕層26的線狀圖案一起對紅色抗蝕劑RR進行干式刻蝕。由此,形成線狀圖案的紅色濾波器RF。
在刻蝕時將正型的感光性抗蝕層26的線狀圖案除去。但是,也可殘留感光性抗蝕層26的線狀圖案的一部分、或者可以利用剝膜液將感光性抗蝕層26的線狀圖案除去。
刻蝕的終點可通過檢測透明電極層12a來決定。為了使紅色濾波器RF的截面形狀接近垂直,在刻蝕時優選使用在垂直方向進行刻蝕的各向異性刻蝕。紅色濾波器RF的截面形狀可通過導入至刻蝕裝置的氣體的組成、刻蝕速度或磁場條件來控制。
接著,如圖23A的(5)所示,在加工對象的基板上形成綠色抗蝕劑GR。例如,綠色抗蝕劑GR按照干燥后的膜厚達到約2.5μm的方式進行涂布。接著,將基板使用定位標記進行對位,利用曝光裝置進行曝光、利用顯影裝置進行顯影,如圖23B的(6)所示,在2個紅色濾波器RF之間形成綠色濾波器GF。
對綠色抗蝕劑GR賦予熱流動性(利用熱處理的流動化),通過熱處理硬膜由綠色抗蝕劑GR形成綠色濾波器GF,由此如圖23A的(5)及圖23B的(6)所示,可以吸收作為定位誤差的位置偏離ρ,可以形成平坦的綠色濾波器GF。用于形成綠色濾波器GF的顯影或硬膜的工序與紅色濾波 器RF的形成是相同的。
接著,如圖23B的(7)所示,在加工對象的基板上形成藍色抗蝕劑BR。例如,藍色抗蝕劑BR按照干燥后的膜厚達到約2.5μm的方式進行涂布。接著,將基板通過干燥機進行干燥、使用定位標記進行對位、利用曝光裝置進行曝光、利用顯影裝置進行顯影,如圖23B的(8)所示,在2個紅色濾波器RF之間形成藍色濾波器BF。
對藍色抗蝕劑BR賦予熱流動性,通過熱處理硬膜由藍色抗蝕劑BR形成藍色濾波器BF,由此如圖23B的(7)及(8)所示,可以吸收作為定位誤差的位置偏離ρ,可以形成平坦的藍色濾波器BF。用于形成藍色濾波器BF的顯影或硬膜的工序與紅色濾波器RF的形成是相同的。
另外,紅色抗蝕劑RR及紅色濾波器RF所含的紅色顏料與以鹵化酞菁系顏料為代表的綠色顏料及藍色顏料不同,顏料構造所含的鹵素及金屬(顏料構造的中心化金屬)少,適于干式刻蝕。換而言之,對于紅色顏料,易于抑制干式刻蝕時的鹵素或金屬造成的污染。一般來說,藍色濾波器BF的形成中使用的藍色抗蝕劑BR(藍色著色組合物)由于在熱固化時易于流動,因此如上所述,藍色濾波器BF的形成在多色濾波器的形成順序中優選是第2個之后。通常,紅色濾波器RF及綠色濾波器GF由于透過率高于藍色濾波器BF,因此可以使紅色濾波器RF與綠色濾波器GF中的至少一者的線寬為藍色濾波器BF的線寬的1/2,對該1/2線寬的濾波器進行分開配置。藍色由于是視見度低的顏色,因此優選避免將線寬分割成1/2寬度。
(第4實施方式)
本實施方式中,對上述第1~第3實施方式的濾色器基板4、19、25的變形例進行說明。
圖24是表示本實施方式的濾色器基板27之一例的截面圖。
有效顯示區域16中,在透明電極層12a上作為黑色矩陣形成約膜厚1μm的遮光層18。在形成有遮光層18的透明電極層12a上形成膜厚分別約為3μm的紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF。
在外框區域17中,在透明電極層12a上形成約膜厚1μm的遮光層18。在形成有遮光層18的透明電極層12a上形成約膜厚2μm的遮光層20。
本實施方式中,有效顯示區域16的遮光層18與外框區域17的遮光層 18用同一工藝、由同一材料形成。
有效顯示區域16的紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF與外框區域17的遮光層18、20的厚度大致相同,可維持平坦性。
進而,在有效顯示區域16的紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF與外框區域17的遮光層18、20上以約2μm形成透明樹脂層14。
濾色器CF包含紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF和有效顯示區域16的遮光層18。
本實施方式中,有效顯示區域16的遮光層18的膜厚為了維持濾色器CF的平坦性,例如薄于約1.5μm地形成。
此外,還可將作為主要遮光性色料含有有機顏料的遮光層20形成在有效顯示區域16的紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF的任意位置上。
(第5實施方式)
本實施方式中,對上述第1~第4實施方式的濾色器基板4、19、25、27中使用的透明樹脂及有機顏料等材料以及濾色器基板4、19、25、27的制造方法進行說明。
此外,本實施方式中以濾色器基板4的制造方法為代表進行說明,但對于其他的濾色器基板19、25、27也可應用同樣的制造方法。
<透明樹脂> 
在遮光層18、20、紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF等濾色器CF的形成中使用的感光性著色組合物除了顏料分散體(以下為糊劑)之外還含有多官能單體、感光性樹脂或非感光性樹脂、聚合引發劑、溶劑等。例如,將本實施方式中使用的感光性樹脂及非感光性樹脂等透明性高的有機樹脂統稱為透明樹脂。
作為透明樹脂,可以使用熱塑性樹脂、熱固化性樹脂或感光性樹脂。作為熱塑性樹脂,例如可使用丁縮醛樹脂、苯乙烯-馬來酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺樹脂等。作為熱固化性樹脂,例如可以使用環氧樹脂、 苯并胍胺樹脂、松香改性馬來酸樹脂、松香改性富馬酸樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂等。熱固化性樹脂還可以使三聚氰胺樹脂與含異氰酸酯基的化合物發生反應來生成。
<堿可溶性樹脂>
在本實施方式的遮光層18、20等遮光膜、透明樹脂層9、9a、9b、濾色器CF的形成中,優選使用可利用光刻法進行布圖的感光性樹脂組合物。這些透明樹脂優選是被賦予了堿可溶性的樹脂。作為堿可溶性樹脂,可使用含有羧基或羥基的樹脂,也可使用其他的樹脂。作為堿可溶性樹脂,例如可使用環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛清漆系樹脂、聚乙烯基苯酚系樹脂、丙烯酸系樹脂、含羧基的環氧樹脂、含羧基的聚氨酯樹脂等。這些樹脂中,作為堿可溶性樹脂優選使用環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛清漆系樹脂、丙烯酸系樹脂,特別優選環氧丙烯酸酯系樹脂或酚醛清漆系樹脂。
<有機顏料> 
作為紅色顏料,例如可以使用C.I.顏料紅7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、272、279等。
作為黃色顏料,例如可以使用C.I.顏料黃1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等。
作為藍色顏料,例如可以使用C.I.顏料藍15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80等,這些顏料中優選C.I.顏料藍15:6。
作為紫色顏料,例如可以使用C.I.顏料紫1、19、23、27、29、30、32、 37、40、42、50等,這些顏料中優選C.I.顏料紫23。
作為綠色顏料,例如可以使用C.I.顏料綠1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等,這些顏料中優選作為鹵化鋅酞菁綠色顏料的C.I.顏料綠58。作為綠色顏料,還可使用鹵化鋁酞菁顏料。
<遮光性色料>
遮光層18、20所含的遮光性色料是至少在可見光波長區域具有吸收性、具備遮光功能的色料。本實施方式中,遮光性的色料例如可以使用有機顏料、無機顏料、染料等。作為無機顏料,例如可以使用炭黑、氧化鈦等。作為染料,例如可以使用偶氮系染料、蒽醌系染料、酞菁系染料、醌亞胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料等。對于有機顏料,例如還可應用上述的有機顏料。此外,遮光性成分可使用1種,也可以以適當的比率組合2種以上。
<應用于遮光層18的黑色抗蝕劑1的例子>
對作為遮光性色料的主材含有碳的遮光層18中所用的黑色糊劑(分散體)的調制例進行說明。
均勻地攪拌混合下述組成的混合物,利用珠磨分散機進行攪拌,制作黑色糊劑。各個組成用質量份表示。

使用上述黑色糊劑,攪拌并混合下述組成的混合物以達到均勻,用5μm的過濾器進行過濾,調制應用于遮光層18的黑色抗蝕劑1。本實施方式中,抗蝕劑是指含有碳或有機顏料的感光性著色組合物。


本實施方式中,黑色抗蝕劑1或彩色抗蝕劑中的主體的色料(顏料)是指相對于該抗蝕劑所含色料(顏料)的總質量比(%)超過50%的色料。例如,黑色抗蝕劑1中碳占色料的100%,碳成為主要的色料。另外,在以碳為主要的色料的黑色抗蝕劑中,為了調整其色調或反射色,可以以總質量比計為10%以下的標準添加紅色、黃色、藍色等有機顏料。
<遮光層20中使用的黑色抗蝕劑2的例子>
以下示出作為遮光性色料的主材含有有機顏料的遮光層20所用的有機顏料的混合例。
C.I.顏料紅254(以下簡記為R254)
C.I.顏料黃139(以下簡記為Y139)
C.I.顏料紫23(以下簡記為V23)
這3種顏料中還可以除去R254的顏料。進而,除了這3種顏料之外,為了顏色(透過波長)調整用,還可以以20%以下的少量添加微量的其他種類的顏料、例如上述有機顏料。
例如,鹵化鋅酞菁或鹵化鋁酞菁的綠色顏料為了調整遮光層20在光波長700nm附近的透過率特性的升高(分光曲線形狀的調整),也可少量地使用。通過調整這種透過率特性的升高,可以使遮光層20具有最佳的紅外區域透過性。
遮光層20優選可見區域下的透過率為5%以下。可見區域通常約為光波長400nm~700nm。為了將遮光層20的半值波長設定在光波長670nm~750nm的范圍內,需要從大致光波長660nm附近開始、紅外線透過率特性升高、在長波長側透過率特性提高。遮光層20的低透過率的波長范圍還可以是大致光波長400nm~650nm的范圍。此外,在大致光波長400nm~650nm的范圍下使遮光層20的透過率為5%以下的低值可以通過增加遮光層20所含顏料的量、或增厚遮光層20的膜厚來極為容易地實現。半值波長的波長位置也同樣地可基于顏料的量、后述的紫色顏料、綠色顏料、黃色顏料、紅色顏料的組成比、遮光層BLK2的膜厚等容易地進行調整。作 為應用于遮光層20的綠色顏料,可以應用后述的各種綠色顏料。為了將遮光層20的半值波長設定在光波長670nm~750nm的范圍內,作為綠色顏料,優選光或近紅外線透過率的升高(例如半值波長)位于波長700nm~800nm的范圍的綠色顏料。用于將半值波長設定為光波長670nm~750nm的范圍的調整主要是基于紫色顏料和綠色顏料得以實現。為了調節遮光層20的透過率特性,還可以添加藍色顏料。
R254的質量比率(%)例如可屬于0~20%的范圍。
Y139的質量比率(%)例如可屬于20~50%的范圍。
V23的質量比率(%)例如可屬于40~75%的范圍。
在基于這些顏料生成彩色抗蝕劑(著色組合物)之前,將顏料分散在樹脂或溶液中生成顏料糊劑(分散液)。例如,為了將顏料Y139單體分散在樹脂或溶液中,在顏料R139的7份(質量份)中混合以下的材料
丙烯酸樹脂溶液(固體成分為20%)    40份
分散劑                            0.5份
環己酮                            23.0份
此外,對于V23、R254等其他的顏料,也可同樣地分散在樹脂或溶液中,生成黑色的顏料分散糊劑。
以下,例示用于基于上述的顏料分散糊劑生成黑色抗蝕劑的組成比。

通過上述的組成比,形成遮光層20中使用的黑色抗蝕劑2。
遮光層20的形成中所使用的作為遮光性色料的主材含有有機顏料的黑色抗蝕劑2為了調整遮光性,還可以以總質量的40%以下為標準添加碳。
<濾色器基板4、19、25、27中使用的紅色抗蝕劑RR1之一例>
<紅色糊劑1的調制>
以下對紅色糊劑1(分散液)的調制例進行說明。
均勻地攪拌混合下述組成的混合物,使用約直徑1mm的玻璃珠利用砂磨機分散5小時,用約5μm的過濾器進行過濾,制作紅色糊劑1。

<紅色抗蝕劑RR1的調制>
在紅色糊劑1的調制后,攪拌混合下述組成的混合物以達到均勻,用約5μm的過濾器進行過濾,調制紅色抗蝕劑RR1。

<濾色器基板4、19、25、27中使用的紅色抗蝕劑RR2之一例>
<紅色糊劑2的調制>
以下對紅色糊劑2(分散液)的調制例進行說明。
使用下述組成的混合物,利用與紅色糊劑1相同的方法制作紅色糊劑2。

<紅色抗蝕劑RR2的調制制>
代替紅色糊劑1而使用紅色糊劑2,利用與紅色抗蝕劑RR1相同的方法調制紅色抗蝕劑RR2。
<濾色器基板4、19、25、27中使用的綠色抗蝕劑GR1之一例>
<綠色糊劑1的調制>
均勻地攪拌混合下述組成的混合物,使用約直徑1mm的玻璃珠利用砂磨機分散5小時,用約5μm的過濾器進行過濾,制作綠色糊劑(分散液)。

<綠色抗蝕劑GR1的調制>
在綠色糊劑1的調制后,攪拌混合下述組成的混合物以達到均勻,用約5μm的過濾器進行過濾,調制綠色抗蝕劑GR1。

例如,綠色抗蝕劑GR還可添加0.08份的氟系表面活性劑進行使用。
<濾色器基板4、19、25、27中使用的綠色抗蝕劑GR2之一例>
<綠色糊劑2的調制>
以下對綠色糊劑2(分散液)的調制例進行說明。
使用下述組成的混合物,利用與綠色糊劑1相同的方法制作綠色糊劑2。

<綠色抗蝕劑GR2的調制>
代替綠色糊劑1而使用綠色糊劑2,利用與綠色抗蝕劑GR1相同的方法調制綠色抗蝕劑GR2。
<濾色器基板4、19、25、27中使用的藍色抗蝕劑BR1之一例>
<藍色糊劑1的分散體的調制>
均勻地攪拌混合下述組成的混合物,使用約直徑1mm的玻璃珠利用砂磨機分散5小時,用約5μm的過濾器進行過濾,制作藍色糊劑1(藍色顏料的分散體)。
藍色顏料C.I.顏料藍15:6                         52份
分散劑                                          6份
丙烯酸清漆(固體成分為20質量%)                  200份
<藍色抗蝕劑BR1的調制>
調制藍色糊劑1之后,攪拌混合下述組成的混合物以達到均勻,使用約5μm的過濾器進行過濾,調制藍色抗蝕劑BR1。

<濾色器基板4、19、25、27中使用的藍色抗蝕劑BR2之一例>
<藍色糊劑2的調制>
利用研磨機分散下述組成的混合物5小時,使用約5μm的過濾器進行過濾,制作中間藍色糊劑(分散液)。
藍色顏料C.I.顏料藍15:6                         49.4份
分散劑                                          6份
丙烯酸清漆(固體成分為20質量%)                  200份
在該中間藍色糊劑中添加下述的紫色染料粉體,充分攪拌,調制藍色糊劑2。
紫色染料                            2.6份
<藍色抗蝕劑BR2的調制>
代替藍色糊劑1而使用藍色糊劑2,利用與藍色抗蝕劑BR1相同的方法調制藍色抗蝕劑BR2。
<各種抗蝕劑的相對介電常數與測定頻率的關系>
表1中表示紅色抗蝕劑RR1、RR2、綠色抗蝕劑GR1、GR2、藍色抗蝕劑BR1、BR2的相對介電常數與測定頻率的關系之一例。
表1

(120Hz、240Hz、480Hz的數值是測定頻率)
<濾色器基板4的制作>
首先,在透明基板11的兩面上,在濾色器CF的上色工序之前先形成透明電極層12a、12b。
透明電極層12a、12b使用ITO等透明且具有導電性的復合金屬氧化物。透明電極層12a、12b是利用濺射裝置在透明基板11的兩面上成膜或用各個單面的2次工序進行成膜。透明電極層12a、12b利用光刻法進行布圖。
在透明電極層12a、12b的形成中,可以先形成透明電極層12b,之后形成透明電極層12a。具體地說,透明電極層12a、12b的形成例如可如下進行:在透明基板11的第1平面上執行透明電極層12b的ITO成膜,接著執行透明電極層12b的光刻(包含刻蝕及抗蝕劑剝膜工序),在該透明電極層12b形成工序之后,接著對透明基板11的第2平面執行透明電極層12a的ITO成膜,執行透明電極層12a的光刻(包含刻蝕及抗蝕劑剝膜工序)。在透明電極層12a、12b中的至少一個的圖案中含有下一工序使用的定位標記。
以下,對如上述第1及第2實施方式的濾色器基板4、19那樣在外框 區域17上具備遮光層18的濾色器CF的制造工序進行說明。在外框區域17沒有遮光層18的第3實施方式的濾色器基板25中,第1色(例如紅色)的定位標記對應透明電極層12a、12b中的至少一個的定位標記來生成。
對在之后的工序中以形成有透明電極層12a的面為上面、進行光刻工序的情況進行說明。
形成透明電極層12a、12b之后,按照將透明電極層12a覆蓋的方式,在形成有透明電極層12a的面上涂布作為遮光性色料的主材含有碳的黑色抗蝕劑1,并進行干燥。使用含有外框區域17的圖案和定位標記的圖案的光掩模,對黑色抗蝕劑1執行曝光、顯影、加熱、制成硬膜,生成外框區域17的遮光層18和定位標記。另外,外框區域17的圖案的定位是利用照相機拍攝涂布有黑色抗蝕劑1的背面(形成有透明電極層12b的面的方向)、根據該影像來執行。
更為具體地說明該遮光層18和定位標記的生成。黑色抗蝕劑1在透明電極層12a的整個面上按照干燥后的膜厚約為2.5μm的方式進行涂布。接著,將加工對象的基板在無塵烘箱中例如70℃下預烘焙20分鐘,在室溫下冷卻。接著,作為對紫外線進行曝光的前處理,執行定位。在定位中,作為光源使用鹵素燈。將來自鹵素燈的光從形成有透明電極層12b的面側僅照射至透明電極層12a的定位標記的周圍部,利用照相機進行拍攝。定位基于該照相機的拍攝結果執行。僅對定位標記周圍部的照射使用通過截止濾波器截止了曝光波長的光。
接著,根據定位結果,使用超高壓汞燈對黑色抗蝕劑1的涂膜面曝光紫外線。該曝光中使用的光掩模含有外框區域17的圖案和多個十字狀的定位標記的圖案。使用該光掩模,外框區域17的圖案和定位標記的圖案被紫外線曝光。將外框區域17的圖案和多個十字狀的定位標記的圖案顯影之后,將加工對象的基板使用23℃的碳酸鈉水溶液進行噴霧,用離子交換水進行洗滌,并進行干燥。干燥后,將加工對象的基板在230℃下用20分鐘制成硬膜。由此,形成外框區域17的遮光層18和定位標記。
接著,依次使用上述3色的抗蝕劑,利用光刻手法形成紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF。
紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF的形成中,首先按照 例如達到膜厚2.5μm的方式將紅色抗蝕劑RR涂布在加工對象的基板上,進行干燥,利用曝光機進行曝光、顯影,形成條紋狀的紅色濾波器RF。顯影及硬膜的工序與上述外框區域17中的遮光層18的形成是相同的。
接著,按照例如達到膜厚2.5μm的方式將綠色抗蝕劑GR涂布在加工對象的基板上,進行干燥,利用曝光機進行曝光、顯影,形成條紋狀的綠色濾波器GF。
接著,按照例如達到膜厚2.5μm的方式將藍色抗蝕劑BR涂布在加工對象的基板上,進行干燥,利用曝光機進行曝光、顯影,形成條紋狀的藍色抗蝕劑BR。
然后,在紅色濾波器RF、綠色濾波器GF、藍色濾波器BF的形成后,以約膜厚2μm形成透明樹脂層14,從而制造濾色器基板4。
上述各實施方式可以在不改變發明主旨的范圍內進行各種變更進行應用。上述各實施方式還可自由地組合使用。

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