JPH0721563B2 - カラ−フイルタ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、コントラストに優れる液晶表示装置に用いる
カラーフィルターの構造に関わり、特にカラーフィルタ
ーの分光透過特性に応じて液晶層の厚みを変化させるた
めカラーフィルターの厚みを各色につき所定の厚さに設
定した液晶表示装置用カラーフィルターに関する。

＜従来の技術とその問題点＞ ツイストネマチック型（TN型）液晶を用いる表示装置
は、カラーフィルターをマトリクス状、ドット状に表示
面に設けて、カラー表示を行なうことが行なわれてい
る。しかるに、TN型液晶表示装置は、コントラスト比
（明暗比）を考えた時、透過光の波長と液晶層の厚さに
依存して変化するという現象があり、もっとも良好なコ
ントラスト比を得るために、カラーフィルター層の厚さ
を色毎に変化させ、これにより液晶層を高いコントラス
ト比を示す厚さに設定することが、特開昭60−159823号
公報に提案されている。

このような液晶表示装置にあっては、カラーフィルター
層の上に液晶駆動用の透明電極を設けること、および明
暗比を上げ、かつ対向電極側にスイッチング素子として
もうけられた薄膜トランジスタを隠蔽するために各色の
フィルター層の間に黒色の光吸収層をもうけることが好
ましい。

黒色の光吸収をフィルター層の間に介在させる方式とし
ては第２図に示すように、透明基板（11）上に設けた金
属クロムや酸化クロム等の蒸着膜をフォトエッチング法
やリフトオフ法にてパターン化した黒色層（13）を光吸
収層とし、次いで各色のフィルター層（12）を形成する
方式がある。

しかし、光吸収層（13）が、フィルター層（12）に比べ
て薄すぎるので、段差が大きく、この面上に形成すべき
画素電極（透明電極）が断線するという欠点があった。

また、光吸収層をカラーフィルター層と同様に染色した
有機樹脂層とした場合は、欠点として、光吸収率（色濃
度）の不足およびフィルター層との位置合わせで高い精
度が達成しにくいということがある。このような染色樹
脂型の光吸収層は、第３図に示すように、フィルター層
（22）との位置合わせが狂うと、突出部（24）やギャッ
プ（25）が生じ、この上面に形成される画素電極（透明
電極）が断線したり、対向電極と短絡する原因となる。

＜発明の目的＞ 本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みて、ひ
とつには、カラーフィルター表面の色種間の凹凸は維持
したままできるかぎり平坦化して急峻な段差を生じない
カラーフィルターとすること、次には、光吸収として遮
光性（色濃度）の高いものを実現すること、さらには光
吸収層とカラーフィルター層との位置合わせも容易に行
なえて段切れや重なりによる突出部も生じないものを提
供するにある。

＜問題点を解決するための手段＞ すなわち、本発明は、透明基板上に、金属もしくは金属
化合物のうち少なくとも一方からなる所望形状の遮光層
を設け、染料により染色した有機樹脂フィルター層を、
必要色種につき所定の厚さで所望パターン状に設けてな
り、かつ該フィルター層の端部が、前記遮光層とオーバ
ーラップしており、上記フィルター層の所定厚さにより
生じる表面凹凸を維持しつつ、然も隣接するフィルター
層間の間隙を埋めるようなオーバーコート層を設けるこ
とを特徴とするカラーフィルターである。

＜作用＞ 本発明にあっては、各フィルター層間に介在する遮光層
は金属もしくは金属化合物の薄い蒸着膜をフォトエッチ
ング法やリフトオフ法でパターン化したものであり、そ
の厚さは0.06〜0.2μｍ程度であり、これに対してフィ
ルター層の厚さは１〜10μｍ程度であるから、両者の膜
厚の相異から、その境界部には相当のギャップが生じそ
うである。しかし、フィルター層の端部を遮光層とオー
バーラップさせることにより、隣接するフィルター層同
士の間隙が狭くなり、その上に透明オーバーコート層を
設けることにより、ギャップは相当程度減少し、遮光層
の表面を平坦化できる。

また、フィルター層の端部を遮光層とオーバーラップさ
せることにより、フィルター層の位置が正しい位置から
多少ずれたりしても、段切れや突出部が起こらない形態
となっている。

もちろん、オーバーコート層を設けても、各色フィルタ
ーの厚さの違いによる表面の段差は維持される。

＜発明の実施例＞ 本発明の一実施態様を示す第１図に基いて、さらに詳細
に説明する。

第１図において、透明基板（１）上に遮光層（２）を所
望パターン状に設ける。この遮光層（２）は、液晶表示
装置とした場合、表示画像のコントラスト向上に役立つ
ことと、対向する薄膜トランジスタ（７）に外部光が入
射するのを防いで不要な光電効果を抑えるので是非設け
たい。

遮光層（２）の材質としては、金属クロムのほか、酸化
クロム、窒化クロムなどの金属化合物も採用でき、単層
膜ばかりでなく、二種以上の材質を用いた複層膜も使用
できる。遮光膜（２）の厚さは、透過濃度（log₁₀（Io/
I）:Io:入射光量,I:透過光量）の値を２〜３以上とする
必要から、0.06μ〜0.2μ程度となる。このような遮光
層（２）のパターン化の方法としては、従来より知られ
ているフォトエッチング法やリフトオフ法が用いられ
る。第１図において、赤フィルター層（3R）、緑フィル
ター層（3G）、青フィルター層（3B）を、それぞれ各個
に独立するよに設けられるが、その端部は、遮光層
（２）とオーバーラップするようにする。この点につ
き、第４図に基いて説明すると、隣接するフィルター層
（3R）とフィルター層（3B）とは、その端部を遮光層
（２）とオーバーラップさせ、しかも両方のフィルター
層（3R）（3B）は端部において殆ど接するばかりであ
る。このようにすると、フィルター層（3R）（3B）の隙
間は小さくなり、オーバーコート層（４）を全面塗布す
れば、隙間はオーバーコート層（４）によって充填され
る。その結果、オーバーコート層（４）の表面は、フィ
ルター層（3R）（3B）の厚さの違いによる段差を維持し
つつ、最もギャップが生じやすい筈の遮光層（２）のと
ころでなだらかな平坦面を形成する。

このようなオーバーコート層（４）とするには、フィル
ター層（２）が１〜10μｍの厚さである時、オーバーコ
ート層（４）の厚さは、0.1〜３μｍ程度である。

なお、フィルター層が光の三原色である赤、緑、青であ
るとすると、人間の目に最も視感度が強くあらわれるの
は緑であり、故に色むらとして感取されやすい緑フィル
ター層（2G）を第一色目に形成するのが良い。

各フィルター量（３）は、セラチン、低分子量ゼラチ
ン、グリュー、カゼイン、アクリレート樹脂等の染色生
に優れる天然樹脂や合成樹脂に、光架橋剤を加えて感光
性樹脂としたものを写真製版技術を用いて所望のレリー
フ像とし、これを染料液にて染色することで作成され
る。

フィルター層（３）および遮光層（２）の上面にオーバ
ーコート層（４）を薄くコートし、画素電極（５）とし
てインジウム〜錫の酸化物（ITO）のような透明導電膜
を形成する。液晶層（６）を挟んで薄膜トランジスタ
（７）をスイッチング素子とする対向電極（８）が対向
基板（９）に備えつけられる。画素電極（５）および対
向電極（８）の上には省略させているが、液晶を配向さ
せるための配向層がある。赤、緑、青の各フィルター層
（３）に対応して、液晶層（６）の最もふさわしい距離
dR、dG、dBが設定されている。

次に各フィルター層（３）の材料、および染色条件の一
例を述べる。

各フィルター層（３）の材料としては、カゼイン、グリ
ュー、セラチンあるいは低分子量ゼラチンの水溶液に重
クロム酸カリウムや重クロム酸アンモニウムを加えたも
のや、アクリレート系樹脂に光架橋剤を添加したものな
どの染色性に優れる感光性樹脂を用いる。この感光性樹
脂を回転塗布法により透明基板上に所定の厚さに塗布
し、マスク露光法を用いて現像し所望のパターンのレリ
ーフ像として、これを酢酸により酸性とした染料水溶液
により染色する。

染色に用いる染料としては、赤の場合は、ラナシンレッ
ドＳ−2GL（サントス社製）、イルガノールレッドBL
（チバガイギー社製）、カヤノールミーリングレッドR
S、カヤカランスカーレットGL（日本化薬（株）製）、
スミノールレベルビノール3GP（住友化学（株）製）等
があり、緑の場合は、ダイヤミラブリリアントグリーン
6B（三菱化成（株）製）とイリガノールイエロー4GLS
（チバガイギー製）の混合二成分系、スミフィックスタ
ーキスブルーBS100％（住友化学（株）製）とカヤカラ
ンイエローGL143（日本化薬（株）製）の混合二成分
系、ブリリアントインドブルー（ヘキスト社製）とスミ
ノールイエローMR（住友化学（株）製）の混合二成分系
等があげられる。

青の場合は、ソロフェルターキスブルーBRL（チバガイ
ギー社製）カヤノールミーリングシアニンＧ（日本化薬
（株）製）、ミツイアシッドミーリングスカイブルーFS
E（三井東圧（株）製）などがあげられる。これらの染
料は、濃度0.5〜２重量％の水溶液でかつ酢酸を１〜３
重量％添加することで酸性とした染料液の形態にしてフ
ィルター層の染色に用いられる。染色条件としては、50
〜70℃の温浴で、浸漬時間５〜20分である。

＜発明の効果＞ 本発明のカラーフィルターは以上のようなものであり、
本発明によれば、遮光層にフィルター層をオーバーラッ
プさせたので、オーバーコート層を施した後は、表面は
なだらかであり、然も各フィルター層の厚みの違いによ
る段差は維持されている。段切れや突出部等のギャップ
も生じない。加えてオーバーラップ部の存在により、少
々の位置ズレがフィルター層と遮光層の間に存在したと
しても、位置合わせ精度に余裕があるので不良品の発生
が少なく、製造歩留りも向上する。そのほか、金属もし
くは金属化合物を遮光層とするので薄い膜で濃度が高
く、隠蔽性が良く、画面コントラスト（明暗比）を向上
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のカラーフィルターを液晶表示装置中
に用いた様子を示す拡大断面図であり、第２図は、従来
のカラーフィルターの一例を示す断面図であり、第３図
は、従来のカラーフィルターの他の例を示す断面図であ
り、第４図は、本発明のカラーフィルターの要部を示す
拡大断面図である。 （１）……透明基板、（２）……遮光層 （３）……フィルター層、（４）……オーバーコート層 （５）……画素電極、（６）……液晶層 （７）……薄膜トランジスタ、（８）……対向電極 （９）……対向基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板と、 この透明基板の遮光部位にパターン状に設けられ厚さ0.
   06〜0.2μｍの金属又は金属化合物から成る遮光層と、 この遮光層と遮光層との間の光透過部位から上記遮光層
   端部にオーバーラップして且つ上記遮光層に接触して設
   けられ、染料で染色された厚さ１〜10μｍの有機樹脂か
   ら成り、透過光を各色に着色すると共に、その色彩毎に
   高さの異なる複数のフィルター層と、 上記遮光層及びフィルター層を被覆して設けられ、上記
   フィルター層とフィルター層との間の間隙を埋めると共
   に、上記フィルター層表面の凹凸を反映してこの凹凸と
   略同一の表面凹凸を有するオーバーコート層、 とを具備することを特徴とするカラーフィルター。