JPH05196809A - カラーフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画素間部位における光透過と光反射を防止し
て表示画像のコントラスト向上が図れる高品質のカラー
フィルターを提供すること。 【構成】 このカラーフィルターは、基板であるスライ
ドガラス１と、一様に製膜されて反射防止膜を形成する
ＴｉＯ膜から成る透明無機薄膜２と、画素間部位に選択
的に設けられたＣｒ薄膜から成る金属遮光膜３と、画素
部位に各々選択的に設けられた色フィルター層４Ｒ、４
Ｇ、４Ｂと、金属遮光膜３と色フィルター層４Ｒ、４
Ｇ、４Ｂを含む全面に設けられた平滑層５と、この平滑
層５上に一様に設けられたＩＴＯ膜６とでその主要部が
構成されている。そして、画素間部位を透過する光につ
いては金属遮光膜３が遮蔽し、かつ、ガラス１基板側か
らみた時の屈折率を上記透明無機薄膜２が低減させるた
め、表示画像を構成しない外乱光を減少させることが可
能になり表示画像のコントラスト向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置等の表示装
置に適用されるカラーフィルターに係り、特に、画素間
部位における光透過と光反射を防止して表示画像のコン
トラスト向上が図れるカラーフィルターの改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置等の表示装置に適用される
この種のカラーフィルターは、ガラス等の透明基板と、
この基板上の画素部位に設けられその透過光を画素毎に
着色する色フィルター層とでその主要部が構成されてお
り、上記色フィルター層を透過した着色光を表示光にし
てカラー画像を表示するものである。

【０００３】ところで、上記画素部位以外の部位（画素
間部位）からの透過光は画素部位を透過した表示光に対
し外乱光として作用し、表示画像のコントラスト低下を
招くため、例えば、特開昭６２−１４３０２３号公報に
記載されているように上記画素間部位にその透過光を遮
蔽する遮光膜を設け、上記外乱光の発生を防止して表示
画像のコントラスト向上を図ったカラーフィルターが開
発されている。

【０００４】そして、この遮光膜を構成する材料として
は、金属や、顔料を含む感光性ポリマー等が知られてい
るが、光の透過率が低いこと、及び、画素間部位にのみ
選択的に遮光膜を形成する際の微細加工が容易であるこ
と等の理由から金属薄膜、特にクロム薄膜が主流になっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に金属は
反射率が高いことから上記基板側から表示装置を観察し
た際に、金属薄膜から成る遮光膜が周囲の光を反射して
表示画像のコントラストを低下させるという問題点があ
った。

【０００６】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、上記遮光膜によ
る反射をその遮光性を損なうことなく減らすことにより
画素間部位の光透過と光反射を減少させ、コントラスト
の高い画像を表示できるカラーフィルターを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、透明基板と、この透明基板上の画素部位に設
けられ画素毎にその透過光を着色する色フィルター層
と、上記透明基板上の画素間部位に設けられた金属遮光
膜とを備えるカラーフィルターを前提とし、上記金属遮
光膜と透明基板との間に透明無機薄膜から成る反射防止
膜を設けたことを特徴とするものであり、他方、請求項
２に係る発明は請求項１に係る発明を前提とし、上記透
明無機薄膜を構成する材料が、透明基板の屈折率と金属
遮光膜の屈折率との間の屈折率を有していることを特徴
ものである。

【０００８】このような技術的手段において透明無機薄
膜から成る反射防止膜とは、上記透明基板と金属遮光膜
との間に設けられ透明基板側からみたときの反射率を減
少させる薄膜をいい、この透明無機薄膜を構成する材料
が透明基板の屈折率と金属遮光膜の屈折率との間の屈折
率を有している場合に上記反射率を著しく減少させるこ
とが可能となる。

【０００９】尚、透明無機薄膜から成る反射防止膜は、
原則として透明基板上の上記金属遮光膜に対応する部
位、すなわち上記画素間部位に設けられる。ここで、こ
の画素間部位とは、表示画像を構成する画素と画素の間
に位置し一般には格子状にパターン化されている画素部
以外の領域をいう。但し、上記透明無機薄膜は本来透明
で光学的損失を生じないため、画素部位を含む透明基板
上全面に一様に設けても表示光の色純度や表示画像のコ
ントラストに悪影響を及ぼすことはない。

【００１０】このような透明無機薄膜としては、例え
ば、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｔａ₂
Ｏ₅ 、ＳｉＯ等の酸化物、ＬａＦ₃ 等のフッ化物、Ｓｉ
Ｎ等の窒化物、あるいはこれらの混合物から成る厚さ３
０〜６０ｎｍの薄膜が利用できる。

【００１１】一方、上記金属遮光膜としては、光透過率
が低くかつエッチング等の微細加工が容易な金属ならば
特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｉ等が挙げら
れ、特にＣｒが上述した点から好ましい。尚、この膜厚
については２００ｎｍ〜１μｍに設定される。

【００１２】次に、上記透明無機薄膜と金属遮光膜の製
膜手段としては、均一な厚みと組成が得られるものであ
れば任意な手段が適用でき、例えば、真空蒸着やスパッ
タリング法等が適用できる。そして、これ等手段により
上記透明基板上に透明無機薄膜と金属遮光膜を製膜し、
この金属遮光膜をエッチングして画素部位の金属遮光膜
を除去することにより画素間部位にのみ金属遮光膜を選
択的に形成することができる。この際、金属遮光膜と同
時に無機透明薄膜をもエッチング除去すれことにより画
素間部位に同一パターンの透明無機薄膜と金属遮光膜を
形成することが可能となる。

【００１３】また、この技術的手段において上記透明基
板としては、ガラス、樹脂等が使用でき、特にガラスが
好ましい。また、上記色フィルター層については、感光
性樹脂を塗布しこれを露光現像した後に染料で染色して
形成する方法（染色法）、透明着色剤が含まれた感光性
樹脂を塗布した後に露光現像して形成する方法（顔料分
散法）、透明着色剤を含む印刷インキを印刷して形成す
る方法（印刷法）等のいずれの方法によって形成してよ
い。

【００１４】また、本発明に係るカラーフィルターにお
いては、上記色フィルター層上に設けられ画素毎に液晶
の配向を変えて画素部位の光透過を制御する透明電極層
を具備していてもよい。この透明電極層としては光透過
率が８０％以上、電気抵抗値が１００Ω／□以下のもの
が使用でき、具体的には真空蒸着法やスパッタリング法
で製膜されたＩＴＯ（インジウム・スズ・オキサイド）
薄膜が多く用いられる。更に、上記色フィルター層と透
明電極層の間に透明樹脂から構成される平滑層又は保護
層を備えてもよい。

【００１５】

【作用】請求項１〜２に係る発明によれば、画素間部位
に設けられた金属遮光膜と透明基板との間に透明無機薄
膜から成る反射防止膜を備えており、上記画素間部位を
透過する光については金属遮光膜が遮蔽し、かつ、基板
側からみたときの屈折率を上記透明無機薄膜から成る反
射防止層が低減させるため、表示画像を構成しない外乱
光を減少させることが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１７】図１に示すように実施例に係るカラーフィ
ルターは、スライドガラス（コーニング社製 ＃７０５
９）１と、このガラス１全面に一様に製膜された厚さ４
０ｎｍのＴｉＯ膜から成る透明無機薄膜２と、この透明
無機薄膜２上の画素間部位に選択的に設けられた厚さ２
００ｎｍのＣｒ薄膜から成る金属遮光膜３と、上記透明
無機薄膜２上の画素部位に各々選択的に設けられた厚さ
約１μｍの色フィルター層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂと、金属遮
光膜３と色フィルター層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを含む全面に
設けられ透明樹脂より成る厚さ５μｍの平滑層５と、こ
の平滑層５上に一様に設けられたＩＴＯ膜６とでその主
要部が構成されているものである。

【００１８】そして、このカラーフィルターは以下の方
法により製造されている。

【００１９】まず、上記スライドガラス１上全面にＲＦ
スパッタリング法により厚さ４０ｎｍのＴｉＯ₂ 膜を製
膜して透明無機薄膜２形成し、かつ、同じくＲＦスパッ
タリング法により２００ｎｍのＣｒ膜を製膜した後、画
素部位のＣｒ膜をエッチングにより除去してＣｒ薄膜か
ら成る金属遮光膜３を形成した。このエッチングの際に
上記ＴｉＯ₂ 膜はまったくエッチングされず、上記画素
部位を含むスライドガラス１全面に亘り残存していた。

【００２０】次に、上記金属遮光膜３の形成面全面に赤
色有機顔料が分散された感光性樹脂を塗布し、露光現像
して所定の画素部位に選択的に残存させて色フィルター
層４Ｒを求めた。同様に、緑色有機顔料又は青色有機顔
料が分散された感光性樹脂についても同じ工程を繰り返
し、それぞれの画素部位に対応した色の色フィルター層
４Ｇ、４Ｂを形成した。

【００２１】次いで、これ等色フィルター層４Ｒ、４
Ｇ、４Ｂの形成面に透明樹脂を約５μｍの厚さでスピン
コートした後これを熱硬化させて平滑層５を形成し、最
後にこの平滑層５上にスパッタリング法によりＩＴＯ膜
６を１００ｎｍの厚さで製膜してカラーフィルターを求
めた。

【００２２】また、他の実施例として上記ＴｉＯ₂ 膜に
変え、夫々、ＭｇＯ膜とＺｒＯ₂ 膜を適用して透明無機
薄膜２を形成し、同様のカラーフィルターを求めた。

【００２３】更に、比較例として上記スライドガラス１
上に透明無機薄膜２を介すことなく直接Ｃｒ薄膜から成
る金属遮光膜３を製膜した外は実施例と同様のカラーフ
ィルターを求めた。

【００２４】そして、得られた４種類のカラーフィルタ
ーについてその構成材料であるスライドガラス、ＭｇＯ
膜、ＺｒＯ₂ 膜、ＴｉＯ₂ 膜、及び、Ｃｒ膜の屈折率を
エリプソメータにより測定し、その値を吸収係数と合わ
せ表１に示す。

【００２５】尚、上記ＭｇＯ膜、ＺｒＯ₂ 膜、ＴｉＯ₂
膜、及び、Ｃｒ膜の屈折率の値は、上記スライドガラス
上にＲＦスパッタリング法にて膜厚２００ｎｍの各膜を
製膜しエリプソメータによりこれ等の屈折率を測定して
求めたものである。

【００２６】

【表１】 この表１から、ＭｇＯ膜、ＺｒＯ₂ 膜、ＴｉＯ₂ 膜の屈
折率はいずれもスライドガラスの屈折率とＣｒ膜の屈折
率の間にあることが確認できた。

【００２７】また、Ｃｒ膜の吸収係数が大きいことから
このＣｒ膜内部に入射した光は急激に減衰して透過光が
生じないことが、他方、ＭｇＯ膜、ＺｒＯ₂ 膜、ＴｉＯ
₂ 膜は光を吸収せず光学的損失を引き起こさないことも
確認できた。

【００２８】次に、上記４種類のカラーフィルターにつ
いて、その画素間部位にスライドガラス１側から光を入
射した場合の分光反射率を測定し、実施例に係るカラー
フィルターと、上記透明無機薄膜２を具備しない比較例
に係るカラーフィルターの反射率を比較した。この結果
を図２に示す。

【００２９】尚、これ等の分光反射率の値は、実施例に
ついては上記スライドガラス上にＲＦスパッタリング法
にて膜厚４０ｎｍのＭｇＯ膜、ＺｒＯ₂ 膜、ＴｉＯ₂ 膜
を各々製膜し、かつ、各膜上に膜厚２００ｎｍのＣｒ膜
を製膜した後、また、比較例についてはスライドガラス
上に膜厚２００ｎｍのＣＲ膜を直接製膜した後、基板側
からの反射率を分光光度計により夫々測定して求めたも
のである。

【００３０】そして、図２から明らかなようにスライド
ガラス１の屈折率と金属遮光膜３の屈折率との間にその
屈折率を有する透明無機薄膜２をこれらの間に介在させ
た各実施例に係るカラーフィルターについては、これを
介在させない比較例に係るカラーフィルターと比較して
その反射率が著しく小さく、従って、透明無機薄膜２は
反射防止作用に優れることが確認できた。

【００３１】更に、これ等４種のカラーフィルターにつ
いてスライドガラス１側から肉眼観察したところ、Ｔｉ
Ｏ₂ 膜、ＭｇＯ膜、及び、ＺｒＯ₂ 膜を形成した実施例
に係るカラーフィルターは比較例に係るカラーフィルタ
ーと比較して画素間部位の反射光が明らかに少なく、従
って、表示画像のコントラストに優れているものである
ことが確認できた。

【００３２】

【発明の効果】請求項１〜２に係る発明によれば、画素
間部位に設けられた金属遮光膜と透明基板との間に透明
無機薄膜から成る反射防止膜を備えており、上記画素間
部位を透過する光については金属遮光膜が遮蔽し、か
つ、基板側からみたときの屈折率を上記透明無機薄膜か
ら成る反射防止層が低減させるため、表示画像を構成し
ない外乱光を減少させることが可能となる。

【００３３】従って、コントラストの高い鮮明な画像を
表示できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るカラーフィルターの断面図。

【図２】透明基板と金属遮光膜との間に透明無機薄膜を
介在させた場合と介在させない場合との分光反射率を示
すグラフ図。

【符号の説明】

１ ガラス ２ 透明無機薄膜 ３ 金属遮光膜 ４Ｒ 色フィルター層 ４Ｇ 色フィルター層 ４Ｂ 色フィルター層 ５ 平滑層 ６ ＩＴＯ膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板と、この透明基板上の画素部位に
   設けられ画素毎にその透過光を着色する色フィルター層
   と、上記透明基板上の画素間部位に設けられた金属遮光
   膜とを備えるカラーフィルターにおいて、 上記金属遮光膜と透明基板との間に透明無機薄膜から成
   る反射防止膜を設けたことを特徴とするカラーフィルタ
   ー。
2. 【請求項２】上記透明無機薄膜を構成する材料が、透明
   基板の屈折率と金属遮光膜の屈折率との間の屈折率を有
   していることを特徴とする請求項１記載のカラーフィル
   ター。