滤色器基板、液晶显示装置及滤色器基板的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及滤色器基板、液晶显示装置及滤色器基板的制造方法。
[0002] 本申请基于2013年1月25日提出申请的日本特愿2013-012006号主张优先权， 在此引用其内容。
【背景技术】
[0003] -般的液晶显示装置所具备的液晶面板具有液晶层被2个基板夹持的构成。2个 基板分别含有例如玻璃等透明基板。在液晶面板的表面侧及背面侧具备偏振片或偏振片及 相位差板。
[0004]有机电致发光显示装置（以下称作有机EL显示装置）中代替液晶而具备白色发 光的有机EL。有机EL显示装置通过具备含有红色滤波器、绿色滤波器、蓝色滤波器的滤色 器，可进行彩色显示。有机EL显示装置作为高精细显示器进行使用。
[0005] 专利文献1 (日本特开2006-139058号公报）及专利文献2 (国际公开 W02007/148519号）公开了含有红色滤波器、绿色滤波器、蓝色滤波器且绿色滤波器比红色 滤波器及蓝色滤波器小的滤色器。但是，专利文献1、2并未公开1/2像素宽的绿色滤波器 按照分别划分红色滤波器、蓝色滤波器的方式由2倍的线数（如果以1/2像素为像元则为 2倍的像元数）构成的技术。专利文献2中可以利用蓝色滤波器和黄色滤波器来补偿绿色 滤波器的显示，从白色平衡的观点出发，需要相对地增大红色滤波器的面积。专利文献1、2 对于立体图像显示、触摸传感检测、使用了光传感器的色分离并没有公开。
[0006] 能够3维显示（立体显示）或可进行视野角控制的液晶显示装置使用背光单元或 外部光源进行图像显示。能够3维显示（立体显示）或可进行视野角控制的液晶显示装置 根据显示目的来控制从液晶面板的表面出射至观察者侧（外部侧）的光的角度。
[0007] 能够3维显示的液晶显示装置或显示器装置中，使用各种显示方式。3维显示方 式例如包含使用眼镜的方式、不使用眼镜的方式。使用眼镜的方式例如包含利用颜色差异 的立体影片方式或利用偏振光的偏光眼镜方式等。使用眼镜的方式中，在3维显示时，观察 者需要带上专用的眼镜，很麻烦。因此，在近年的3维显示中对不使用眼镜的方式的需求增 强。
[0008] 为了调整从液晶面板对单数的观察者（以下有时表述为"2眼式"）或多数的观察 者（以下有时表述为"多眼式"）出射的光的角度，探讨了在液晶面板的表面或背面设置光 控制元件的技术。就不使用眼镜的方式的液晶显示装置而言，有时使用光控制元件。
[0009] 作为光控制元件之一例，可使用2维定位光学透镜、实现规则的折射的双凸透镜。 双凸透镜有时是通过将透明树脂等加工成片材状而形成、粘贴在液晶显示装置的表面或背 面来进行使用。
[0010] 专利文献3(日本专利第4010564号公报）、专利文献4(日本专利第4213226号公 报）公开了使用双凸透镜或双凸透镜状光屏的3维显示技术。
[0011] 专利文献5(日本特开2010-210982号公报）公开了用于裸眼下的3维显示的视 差屏障。专利文献5的[0016]、[0060]段落中公开了在视差屏障与滤色器之间具备透光膜 以确保3维显示所需的视差屏障与滤色器的间隔。但是，专利文献5公开的视差屏障主要 是导电性的，并未公开通过通常形成在滤色器上的黑色矩阵与该视差屏障的关系来谋求增 加开口率。例如，专利文献5的图9中，将视差屏障配置在与滤色器（蓝色滤波器、绿色滤 波器、红色滤波器）的一部分重叠的位置上，有透过率降低的情况。专利文献5的图10推 测是像素截面构造。该专利文献5的图10中图示了黑色矩阵。但是，在专利文献5的图10 中是按照横切滤色器的方式形成视差屏障。这种情况下认为透过率会降低。另外，如专利 文献5那样视差屏障为导电性时，由于该视差屏障的导电性的影响，难以应用In-Cell方式 的静电电容方式的触摸传感检测。
[0012] 对液晶显示画面的直接输入方式包含将具有传感功能的触摸面板设置在液晶面 板的前面、通过该触摸面板接受输入的On-Cell方式；和作为矩阵状配置的传感器在液晶 显示装置的阵列基板或滤色器基板上形成传感功能、内设在液晶单元中的In-Cell方式。
[0013] 专利文献6(日本特开平10-171599号公报）中，作为On-Cell方式中所用的技术， 公开了电阻膜方式、电磁感应方式、静电电容方式、光学式触摸面板。在液晶面板的表面配 设触摸面板的On-Cell方式中，触摸面板的厚度和重量被加在液晶显示装置的厚度和重量 上，从而装置整体的厚度及重量增加。进而，在On-cell方式中，由于触摸面板的表面及触 摸面板的内表面的光反射，有液晶显示品质降低的情况。
[0014] 与其相对，在液晶单元中内设传感器的In-Cell方式中，可以抑制液晶显示装置 的厚度增加和显示品质的降低，从而优选。作为具备传感功能的传感器，光传感器的开发正 在进行。
[0015] 信息设备中使用的液晶显示装置中，3维显示的利用正在增加。例如，在3维显示 中，实现对经3维显示的按键的点击感、防止手指输入的误操作等技术上的要求有所增加。 为了检测出手指输入，例如采用在上述液晶显示装置的表面上外加触摸面板的On-Cell方 式。或者，为了检测出手指输入，有时使用将上述光传感器内置在液晶面板中的In-Cell方 式。内置光传感器的液晶显示装置为了防止因温度的影响及背光光源的影响而在手指输入 中发生误操作，有时需要进行光传感器的补偿。
[0016]作为光传感器，在使用具备由多晶硅或无定形硅形成的信道层的硅光电二极管 时，根据环境温度等的变化而发生暗电流，有时会在观测数据中加入并非观测光的噪音。
[0017] 专利文献7 (日本特开2002-335454号公报）、专利文献8 (日本特开2007-18458 号公报）公开了使用进行暗电流校正的光电二极管进行运算补偿。这些专利文献7、8公开 了利用拍摄元件进行的暗电流校正技术。
[0018] 专利文献9 (日本特开2009-151039号公报）公开了通过基于第1受光元件和第2 受光元件的检测信号的运算来提高检测信号的S/N比的技术。但是，专利文献9并未公开 精度良好地对可见光进行色分离的技术。而且，如专利文献9的权利要求1所述，在第1受 光元件上具备对可见光区域的光进行吸收的光学滤波器部，进而，由于具备吸收并阻断入 射光的遮光部，因此并未考虑蓝色光、绿色光、红色光的色分离。进而，专利文献9并未公开 在滤色器基板的制造中使用的定位方法。专利文献9公开的技术如该专利文献9的[0013] 段落所述，是涉及消除噪音成分的触摸传感检测的技术。
[0019] 专利文献10 (日本特开2010-186997号公报）公开了使用氧化物半导体的光传感 器（受光元件）技术。专利文献10公开了应用于作为发光层主要使用有机物的显示器中 的光传感器技术。
[0020] 专利文献11(日本专利第4857569号公报）中公开了应用于图像传感器、对第1 色的入色应用干式刻蚀。专利文献11并没有公开使像素排列为拜耳排列、且以不同的画线 宽度形成线状图案。拜耳排列中，绿色像素的角落部分的重现性降低，例如液晶显示装置或 有机EL显示装置中，有各色的面积比率发生变化、色平衡降低、发生显示时的颜色不均的 情况。拜耳排列中，由于绿色像素的面积比率是红色像素、蓝色像素的2倍，因此难以应用 于重视白色平衡的液晶显示装置及有机EL显示装置。另外，在拜耳排列的液晶显示装置及 有机EL显示装置中，有时难以确保文本（文字）显示的重现性或立体显示的一致性。引用 文献11也没有公开对滤色器层进行干式刻蚀时使用有机颜料所含的卤素及金属造成的污 染。引用文献11并未公开在第2色以后的入色中有效地利用热固化时的流动性。
[0021] 专利文献12(日本特开2004-354662号公报）中具有某个滤波器与其他滤波器重 叠的部分。该2个滤波器的重叠部分比其他部分突出，滤色器基板的平坦性降低。一般来 说，滤色器的膜厚约为1.5ym~3ym的范围。因此，2个滤波器的重叠部分形成至少1ym 以上的突起，有时会发生液晶取向的混乱或液晶画质降低。
[0022] 现有技术文献
[0023] 专利文献
[0024] 专利文献1 :日本特开2006-139058号公报
[0025] 专利文献2 :国际公开第2007/148519号
[0026] 专利文献3 :日本专利第4010564号公报
[0027] 专利文献4 :日本专利第4213226号公报
[0028] 专利文献5 :日本特开2010-210982号公报
[0029] 专利文献6 :日本特开平10-171599号公报
[0030] 专利文献7 :日本特开2002-335454号公报
[0031] 专利文献8 :日本特开2007-18458号公报
[0032] 专利文献9 :日本特开2009-151039号公报
[0033] 专利文献10 :日本特开2010-186997号公报
[0034] 专利文献11 :日本专利第4857569号公报
[0035] 专利文献12 :日本特开2004-354662号公报
【发明内容】
[0036] 发明要解决的技术问题
[0037] 本发明的目的在于提供实现高的显示精度和平坦性的滤色器基板、液晶显示装置 及滤色器基板的制造方法。
[0038]用于解决技术问题的方法
[0039]本发明的第1方式的滤色器基板具备：具有有效显示区域和包围所述有效显示区 域的外框区域的透明基板；以及在所述透明基板上按照各个颜色不同且没有间隙地相互邻 接的方式由线状的图案形成的第1滤色器、第2滤色器及第3滤色器，其中，所述第1滤色 器按照将所述第2滤色器和所述第3滤色器划分开来的方式配置，所述第1滤色器的线宽 是所述第2滤色器及所述第3滤色器的线宽的大致1/2,所述第1滤色器、所述第2滤色器 及所述第3滤色器没有形成因具有不同颜色的至少2个滤色器的重叠所导致的厚度方向的 关起。
[0040]本发明的第1方式的滤色器基板中，所述第1滤色器优选是红色滤波器或绿色滤 波器。
[0041]本发明的第1方式的滤色器基板中，优选：进一步具备形成在所述第1滤色器、所 述第2滤色器及所述第3滤色器上的遮光层，所述遮光层作为遮光性色料的主材含有有机 颜料且具有可见区域遮光性及红外区域透过性。
[0042]本发明的第1方式的滤色器基板中，所述遮光层中所含的所述有机颜料的质量 比率优选是相对于所述有机颜料的整体的质量、紫色颜料为50~75%、黄色颜料为25~ 50 %或红色颜料为30 %以下。
[0043]本发明的第1方式的滤色器基板中，优选：所述遮光层中所含的所述有机颜料的 质量比率是相对于所述有机颜料的整体的质量、紫色颜料为30~75%、黄色颜料为25~ 50%或红色颜料为30%以下，绿色颜料或蓝色颜料以10%以下的质量添加在所述遮光层 中。
[0044]本发明的第1方式的滤色器基板中，优选在所述外框区域上形成有作为遮光性色 料的主材含有碳的遮光层。
[0045]本发明的第1方式的滤色器基板中，优选在所述外框区域中具备作为遮光性色料 的主材含有碳的第1遮光层和作为遮光性色料的主材含有有机颜料的第2遮光层。
[0046]本发明的第1方式的滤色器基板中，形成于所述有效显示区域的滤色器的厚度优 选与形成于所述外框区域的所述遮光层的厚度大致相同。
[0047]本发明的第1方式的滤色器基板中，所述第1滤色器、所述第2滤色器及所述第3 滤色器的线状图案优选是俯视下将多个V字形状在纵向上连接而成的图案。
[0048]本发明的第2方式的液晶显示装置具备：上述第1方式的滤色器基板；隔着液晶 层与所述滤色器基板相向的阵列基板；以及设置在所述阵列基板的与配置有所述液晶层的 位置相反侧的位置上的背光单元，其中，所述第1滤色器、所述第2滤色器及所述第3滤色 器的线状图案形成在所述有效显示区域和所述外框区域上，所述液晶层中所含的液晶分子 在未施加液晶驱动电压的状态下具有垂直于基板平面的长轴。
[0049]本发明的第3方式的液晶显示装置具备：上述第1方式的滤色器基板；隔着液晶 层与所述滤色器基板相向的阵列基板；以及设置在所述阵列基板的与配置有所述液晶层的 位置相反侧的位置上的背光单元，其中，在对应于所述第1滤色器的第1像素中具备1个液 晶驱动元件，在对应于所述第2滤色器的第2像素中具备2个液晶驱动元件，在对应于所述 第3滤色器的第3像素中具备2个液晶驱动元件。
[0050]本发明的第3方式的液晶显示装置中，优选进一步具备对所述背光单元的发光时 机和液晶驱动电压施加时机进行控制或者使它们同步、从而进行3维显示的处理部。
[0051]本发明的第3方式的液晶显示装置中，优选进一步具备：对从所述背光单元出射 的光的角度进行控制的角度控制部；和对从液晶画面出射的出射光的出射角进行调整的光 控制元件。
[0052]本发明的第3方式的液晶显示装置中，优选：所述液晶驱动元件是薄膜晶体管，所 述薄膜晶体管具备含有镓、铟、锌、锡、铪、钇、锗中的2种以上的金属氧化物的信道层。
[0053] 本发明的第4方式的液晶显示装置具备：上述第1方式的滤色器基板；隔着液晶 层与所述滤色器基板相向的阵列基板；以及设置在所述阵列基板的与配置有所述液晶层的 位置相反侧的位置上的背光单元，其中，所述阵列基板具备第1光传感器和第2光传感器， 所述第1光传感器对在垂直于基板平面的方向上经由所述第1滤色器、所述第2滤色器及 所述第3滤色器中的任一个滤色器、但不经由所述遮光层的光进行检测，所述第2光传感器 对在垂直于所述基板平面的方向上经由所述滤色器和所述遮光层的光进行检测，并且所述 液晶显示装置进一步具备进行从所述第1光传感器的检测数据中减去所述第2光传感器的 检测数据的减法运算的处理部。
[0054] 本发明的第4方式的液晶显示装置中，优选：所述背光单元具备发出可见光的第1 固体发光元件和发出触摸传感检测用的红外光的第2固体发光元件，所述处理部对所述第 2固体发光元件的发光时机和所述第2光传感器的受光时机进行同步控制。
[0055] 本发明的第4方式的液晶显示装置中，所述红外光的波长优选包含在800nm~ lOOOnm的范围内。
[0056] 本发明的第5方式的滤色器基板的制造方法中，在透明基板上形成第1抗蚀层，通 过对所述第1抗蚀层进行布图，形成第1滤色器和被所述第1滤色器包围的第1滤波器开 口部及第2滤波器开口部，按照将所述第1滤色器、所述第1滤波器开口部及所述第2滤波 器开口部覆盖的方式在所述透明基板上形成第2抗蚀层，通过对所述第2抗蚀层进行布图， 在所述第1滤波器开口部上形成所述第2抗蚀层且使所述第2滤波器开口部露出，通过进 行热处理，使所述第2抗蚀层在所述第1滤波器开口部内流动，通过将所述第2抗蚀层固 化，按照不会形成因滤波器的重叠所导致的突起且与所述第1滤色器没有空隙地相邻的方 式形成第2滤色器，按照将所述第1滤色器、所述第2滤色器及所述第2滤波器开口部覆盖 的方式在所述透明基板上形成第3抗蚀层，通过对所述第3抗蚀层进行布图，在所述第2滤 波器开口部上形成所述第3抗蚀层，通过进行热处理，使所述第3抗蚀层在所述第2滤波器 开口部内流动，通过将所述第3抗蚀层固化，按照不会形成因滤波器的重叠所导致的突起 且与所述第1滤色器及所述第2滤色器没有空隙地相邻的方式形成第3滤色器。
[0057] 本发明的第5方式的滤色器基板的制造方法中，优选：使用作为遮光性色料的主 材含有碳的材料在所述透明基板的外框区域上形成定位标记，在所述外框区域上形成第2 遮光层，在形成所述第2遮光层之后对所述定位标记照射红外光，检测所述定位标记的位 置，由此进行所述布图中使用的光掩模与所述透明基板的对位。
[0058] 发明效果
[0059] 本发明的方式可以提供实现高的显示精度和平坦性的滤色器基板、液晶显示装置 及滤色器基板的制造方法。
【附图说明】
[0060] 图1A为表示第1实施方式的滤色器基板之一例的俯视图。
[0061]图1B为表示第1实施方式的滤色器基板之一例的俯视图中符号A所示部分的放 大图。
[0062]图1C为表示第1实施方式的滤色器基板之一例的俯视图中符号B所示部分的放 大图。
[0063] 图2为表示第1实施方式的滤色器基板之一例的截面图。
[0064] 图3为表示具备第1实施方式的滤色器基板的液晶面板之一例的截面图。
[0065] 图4A为表示第1实施方式的滤色器基板的制造方法之一例的变迀图。
[0066] 图4B为表示第1实施方式的滤色器基板的制造方法之一例的变迀图。
[0067] 图4C为表示第1实施方式的滤色器基板的制造方法之一例的变迀图。
[0068] 图4D为表示第1实施方式的滤色器基板的制造方法之一例的变迀图。
[0069] 图4E为表示第1实施方式的滤色器基板的制造方法之一例的变迀图。
[0070] 图4F为表示第1实施方式的滤色器基板的制造方法之一例的变迀图。
[0071] 图4G为表示第1实施方式的滤色器基板的制造方法之一例的变迀图。
[0072] 图5为表示第1实施方式的滤色器基板的像素形状的变形例的俯视图。
[0073] 图6为表示现有滤色器基板之一例的截面图。
[0074] 图7为表示拜耳排列的滤色器基板之一例的俯视图。
[0075] 图8为表示红色滤波器RF、蓝色滤波器BF及绿色滤波器GF的留白部C2之一例的 俯视图。
[0076] 图9为表示绿色滤波器GF的连接部C3之一例的俯视图。
[0077] 图10为表示第1实施方式的滤色器基板的变形例的截面图。
[0078] 图11A为表示通过涉及第2实施方式的绿色滤波器GF的形成方法的工序所形成 的中间制品之一例的截面图。
[0079] 图11B为表示通过涉及第2实施方式的绿色滤波器GF的形成方法的工序所形成 的中间制品之一例的截面图。
[0080] 图11C为表示通过涉及第2实施方式的绿色滤波器GF的形成方法的工序所形成 的中间制品之一例的截面图。
[0081] 图11D为表示通过涉及第2实施方式的绿色滤波器GF的形成方法的工序所形成 的中间制品之一例的截面图。
[0082] 图12A为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0083] 图12B为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0084] 图12C为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0085] 图12D为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0086] 图12E为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0087] 图12F为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0088] 图12G为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0089] 图12H为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0090] 图121为表示通过涉及第3实施方式的滤色器基板的制造方法的工序所形成的中 间制品之一例的截面图。
[0091] 图13为表示第4实施方式的液晶面板之一例的截面图。
[0092] 图14为表示第4实施方式的液晶显示装置之一例的截面图。
[0093] 图15A为表示第4实施方式的液晶显示装置之一例的俯视图。
[0094] 图15B为表不第4实施方式的液晶显不装置之一例的俯视图的图15A的符号C所 示部分的放大图。
[0095] 图16为表示第4实施方式的液晶面板之一例的截面图。
[0096] 图17为表示第4实施方式的滤色器的透过率特性之一例的曲线。
[0097] 图18为表示第4实施方式的遮光层BLK1的遮光特性B1L及遮光层BLK2的遮光 特性B2L的例子的曲线。
[0098] 图19为表示绿色滤波器的透过特性及光学上重叠了绿色滤波器和遮光层的透过 特性之一例的曲线。
[0099] 图20为表示红色滤波器的透过特性及光学上重叠了红色滤波器和遮光层的透过 特性之一例的曲线。
[0100] 图21为表示蓝色滤波器的透过特性及光学上重叠了蓝色滤波器和遮光层的透过 特性之一例的曲线。
[0101] 图22为表示第4实施方式的液晶显示装置的3维显示状态之一例的截面图。