JPH0224604A - カラーフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はフルカラー液晶装置に用いると好適なカラーフ
ィルターに係わり、更に詳細には透明基体上に多数の微
細な色分解用カラーフィルター素子及び遮光層を設けた
カラーフィルターに関する。

〈従来技術〉 フルカラー液晶表示装置は、幾つかの方式が実用化され
ているが、第２図は薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）素子を
用いたアクティブマトリックス方式の一例であり、以下
第２図を参照しながら説明する。ここでパネル（＾）は
透明基体（１）の一方の面上に色分解用の微細なカラー
フィルター素子（４）。

（４°）、（４“）及び遮光層（３）、透明電極（５）
、配向膜（８）を形成し、裏面に検光子０ωを設ける。

パネル（Ｂ）は透明基体（２）の上にＴＰＴ素子（６）
、透明電極（７）及び配向膜（８）を形成し、反対面に
偏光子（９）を設け、パネル（Ａ）　とパネル（Ｂ）の
間に液晶０１）を封入する。

カラーフィルター素子（４）と透明電極（７）及びＴＰ
Ｔ素子（６）は対をなして、フルカラー液晶画素を構成
する。各カラーフィルター素子の境界部分に不透明な遮
光層（３）を設けることにより、画像の境界がより鮮明
になり、視覚的効果が期待できる。またＴＰＴを用いた
第２図のような構造の液晶デイスプレーでは、外光によ
るＴＰＴ素子特性の劣化を防ぐことができる。

遮光層（３）は大別して無機系と有機系に分類できる。

無機系ではガラス基板上に金属クロム、酸化クロム等の
単体又は二つ以上の組合せ方式がある。

有機系では水溶性コロイド中に重クロム酸塩等を添加し
て感光化をなし、常法に従ってパターン化した後、染料
で染色する方式や、ハロゲン化銀を分散させた後、還元
して銀を析出させて黒化する方式がある。また感光性樹
脂にカーボン等を分散させた後、露光、現像してパター
ニングする方式、黒色インキで印刷する方式がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 第２図に示すフルカラー液晶デイスプレーでは光源（１
２１から出た光（ｉ、）は透明電橿（７）、液晶（１１
）、カラーフィルター素子（４）を通過して（＋＋°）
とじて観察者に至る。この間に光源（＋２＋から出た光
（ｉ、）は信号に応じて変化する。同様なことがカラー
フィルター素子（４”）、（４°“）についてもいえる
。

一方観察者に至る光として、外部光（１２）が遮光層（
３）で反射する場合がある。特に、（ｉ、’）が弱い場
合（暗部の映像）、相対的に（ｉ、’）に比較して（ｉ
、’）が明るくなる。前述のごとく、遮光層の役割の一
つは、カラーフィルター素子間の境界を明確にするので
あるから、外光の反射光（ｉ、’）は少ないことが望ま
しい。

遮光層（３）の材質として耐久性のすぐれた金属系を用
いると、Ｈｚ”）値は更に高くなり、液晶デイスプレー
の品質をそこなう、したがって遮光層（３）の反射率を
下げると同時に、全反射を少なくすることによって視覚
しうる画質を改善することができる。

く課題を解決するための手段〉 本発明は上述のように、遮光層の反射率を下げると同時
に全反射の少ない視覚画像の良好なカラーフィルターを
提供するものであり、第１図に従って本発明を説明する
。

部ち、ガラス板等の透明基体（１）の片面に微細な凹凸
を設け、その上に遮光層（３）を設ける。このような構
造の場合外光（１つ）の反射光（ｉｚ’）は拡散される
ので、第２図に示す場合より観察者に視覚しうる外光の
反射光は少なくなり、反射率が同じ材質による遮光Ｎ（
３）でも、第１図の場合と第２図の場合では、視覚的効
果に大きい差が生じる。

〈発明の詳述〉 第１図に示すカラーフィルターの透明基体（１）の凹凸
の深さは１０μｍ以下、望ましくは、３μｍ以下である
。ガラス板等の透明基体（１）の表面を凹凸に加工する
技術として、化学エツチング方式、及び物理的、機械的
加工方式がある。また平坦なガラス板上に粒状性透明顔
料を塗布して形成することができる。

遮光Ｎ（３）の形成にあたっては、金属あるいは金属酸
化物をスパッタ等の方法で形成し、化学エツチングによ
ってパターン化する技術は極めて一般的に行われている
。

また、感光性樹脂をパターン化して、黒色染料で染色す
ることや、感光性樹脂中にカーボンブラック、有機黒色
顔料、または不透明顔料を分散し、マスク露光すること
により、黒色パターンを製造することも可能である。

微細な色分解用カラーフィルター素子（４）は通常赤、
青、緑色であり、各種方式によって形成できる。透明基
板の凹凸は外光を散乱させるためにはを効であるが、液
晶セルとしてみた場合、セル間隔が部分的に異なるため
に色の純度を劣化させる。

したがってカラーフィルター素子（４）の表面は十分平
坦であることが望ましい。そのためには凹凸の深さを３
μｍ以下にし、第３図のように遮光層（３）を形成後、
アンダーコート層側をコートして後、カラーフィルター
素子を形成するか又は第４図のように遮光層（３）およ
びカラーフィルター素子（４）の上にトップコート層θ
力を設けるのが望ましい。

〈実施例１〉 透明基体（１）として薄板ガラスの表面をフロスト加工
により微細な凹凸を形成した。１２００メッシェの研摩
材による加工の場合、凹凸は１０μｍ以下であった。次
に該透明基体（］）の凹凸面を十分洗浄後、スパッタリ
ングによって酸化クロム膜を１３５０人の膜厚で製膜し
た。

このときの透過濃度は２．８、反射率は３１％であった
。次にフォトリソグラフィーの常法に従って該酸化クロ
ム膜をエツチング加工して遮光層（３）を形成した。更
に該遮光層（３）上に、分子１ｉ１万のゼラチン１０重
量部および重クロム酸アンモ７２重量部を純水５００重
量部に混合溶解してえられた水溶性感光剤を塗布乾燥し
、常法によりパターン化し、その後酸性染料により赤色
に着色し、タンニン酸溶液に浸漬して防染処理を行ない
、カラーフィルター素子（４）を形成した。以下同様に
して緑色のカラーフィルター素子（４゛）及び青色のカ
ラーフィルター素子（４°°）を形成して第１図で示す
カラーフィルターを製造した。遮光層（３）の反射率は
３１％であったが、全反射が少ないため、視覚的にはよ
り黒色に近い感を与えた。

〈実施例２〉 実施例１で使用した透明基体（１）の表面に同様に酸化
クロム膜を形成し遮光層（３）を形成した。次に東し■
製セミコファイン５Ｐ−９１０１重量部に対しＮ−メチ
ル２ピロリジノン（以下、ＮＭＰと記す）０．５重量部
添加してスピンナーコートにより膜厚３μｍで形成し、
１００℃より５０°Ｃきざみで３００’Ｃまで各３０分
間保持して、第３図に示すアンダーコート層側を形成し
た。

次に同じくセミコファイン５Ｐ−９１０９０，１ｇに対
し顔料及び分散剤をそれぞれ９．０　ｇ　、０．９　ｇ
添加して三本ロールで十分混合して、赤、緑、青色ワニ
スを作った。顔料の一例を下記に示す。

赤色フィルター用；リオトゲンレッドＧＤ（東洋インキ
製造■製） 緑色フィルター用；リオノールグリーン２ＹＳ（東洋イ
ンキ製造■製） 青色フィルター用；リオノールＥＳ （東洋インキ製造■製） 次に赤色ワニス１０ｇに対しＮＭＰを５ｇ添加して、十
分攪拌し、前記アンダーコート層０ωを形成したガラス
板上にスピンナーにより１２５０ｒｐｍで６０秒間回転
塗布し、６０°Ｃ１５分間及び引き続いて１３０°Ｃ３
０分間加熱し赤色フィルター層上に日本合成ゴム■製”
　ＪＳＩ？−ＣＢｌ？−Ｍ９０１″ネガレジストを２０
００ｒｐｍでスピンコードし８０°Ｃ３０分間のプレベ
ータ後パターン露光して専用現像剤で現像した。

次に１２５°Ｃ３０分間ボストベーク後マイクロポジッ
ト現像剤ＭＰ−３１２（シブレイ・ファーイースト■）
を純水で１；１に稀釈したアルカリ溶液で該赤色被膜の
開口部をエツチング除去した。次に窒素気流中で２５０
°Ｃ６０分間過熱してカラーフィルター素子（４）を形
成した。

以下、前掲の緑色ワニス及び青色ワニスをもちいて順次
同様の工程でカラーフィルター素子（４′）及びカラー
フィルター素子（４”）を形成し、第３図で示すカラー
フィルターを製造した。

〈実施例３〉 ガラス板上にフン酸をもちいてフロスト加工した青板ガ
ラスに、チンソー製Ｃ３Ｇ−Ｌ−０８００をスピンナー
コートして後４５０°Ｃ６０分加熱焼成した。このガラ
スに金属クロムをスパッタリングにより１０００人の膜
厚のクロム薄膜を形成した。

次にフォトアプリケーションの常法に従って、遮光層（
３）を形成した。この膜の透過率は０．２％以下、反射
率は約５０％であった。次に実施例１と同様にして第４
図で示すカラーフィルター素子（４）（４’）　（４”
）をそれぞれ形成した。次に住人バイエルウレタン■製
スミジュールＮ−７５；７５　　ｇに対し住友バイエル
ウレタン■製ディスモヘン１２００．１００ｇを混合し
、セロソルブアセテート及び酢酸ブチルをそれぞれ３〇
−及び１０ｍ添加して、ただちにスピンナー１０００ｒ
ｐｎ１で回転塗布し、１５０°Ｃ９０分加熱硬化しオー
バーコート層（＋７１を形成し、第４図に示すようなカ
ラーフィルターを作製した。

〈実施例４〉 実施例１で使用したフロストカ■ニガラスに以下の組成
からなる黒色ワニスを塗布しパターン化した。

（１）セミコファイン５Ｐ−７１０東し■製膜６．１部 （２）カーボンブラック　　　　　　４，５部（３）チ
タン白　　　　　　　　　　１．３部（４）リオノール
ＥＳ （東洋インキ製造■製）　　３．５部 （５）リオトゲンレッドＣＤ （東洋インキ製造■製）　３．２部 （６）分散助剤　　　　　　　　　　１．４部以上（１
）〜（６）の組成を３本ロールで十分混合分散し、黒色
ワニスを得た。

次に該黒色ワニス１部に対しＮＭＰＩ部、ジメチルホル
ムアミド１部を混合して、上記ガラス基板上に適当量滴
下し、スピンナーで１００Ｏｒ　ｐ　ｍｉ。

秒間回転塗布し、１５０’Ｃで乾燥した。

次にマイクロポジット１４００−２５　（シュプレー・
ファーイースト■製）を１５０Ｏｒ　ｐ　ｍで１５秒ス
ピンコードした。９０°Ｃ３０分ソフトベーク後パター
ン露光し、ＭＦ３１２を純水でＩ：１に稀釈した現像液
で現像し、同時に黒色パターンを形成した。

次に酢酸ノルマルブチル溶液でマイクロポジット１４０
０−２５を剥離し、２８０°Ｃで６０分加熱した。以上
の工程で黒色パターンを形成した。以下、実施例２と同
様にしてＲ，Ｇ、Ｂからなるカラーフィルターを製造し
た。

〈発明の効果〉 本発明によるカラーフィルターは、耐久性が優れ、かつ
透過濃度の高い金属並びに金属酸化膜を使用した場合で
も、外光の反射が平均化され遮光層はより黒色に近くな
った。そのために液晶表示装置に使用した場合には、画
像の鮮明度が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーフィルターの一実施例の断面説
明図。 第２図は従来のカラーフィルターを用いた液晶デイスプ
レーの説明図。 第、３図、第４図は本発明のカラーフィルターの他実施
例を示す断面説明図である。 １．２・・・透明基体　　　　３・・・遮光層４．４．
４”　・・・カラーフィルター素子６・・・ＴＰＴ素子 ５．７・・・透明電極 ９・・・偏光子 １１・・・液晶 １３・・・アンダーコート層 ８・・・配向膜 １０・・・検光子 １２・・・光源 １４・・・オーバーコート層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一方の面に微細な凹凸を有する透明基体上に、多数
   の色分解用カラーフィルター素子及び遮光層を設けたこ
   とを特徴とするカラーフィルター。 ２）遮光層が金属又は金属酸化物の薄膜であることを特
   徴とする請求項１記載のカラーフィルター。 ３）遮光層が樹脂中に染料又は顔料が分散された膜であ
   ることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター。 ４）透明基体と色分解用カラーフィルター素子の中間に
   透明な樹脂層を設けて、凹凸面を平坦にしたことを特徴
   とする請求項１記載のカラーフィルター。 ５）色分解用カラーフィルター素子及び遮光層の表面に
   透明な樹脂層を設けて平坦化したことを特徴とする請求
   項１記載のカラーフィルター。