JPH09145913A - カラーフィルターの製造方法および液晶表示器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルターの平坦性が求められ、特に表示装
置では注目を浴びることとなり不都合である。本発明は
平坦性と色の均一性を得易いカラーフィルターの製造方
法と表示品位のよい液晶表示器を提供するものである。 【解決手段】 基板の表面に顔料を含む樹脂成分を塗布
してカラーフィルターを製造するに当って、樹脂成分に
は沸点の高い溶剤を用いる。広い面積の基板の表面に沸
点の高い溶剤と顔料を含む樹脂材料を塗布して形成され
た複数の異なる色からなるカラーフィルター層を設け、
その上方に電極層と配向層を積層して第１の表示基板を
形成し、第１の表示基板と電極層と配向層を有する第２
の表示基板を周辺に設けたシール剤で貼付し、表示基板
間に液晶を充填してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は顔料を用いた光透過
性のカラーフィルターの製造方法およびカラーフィルタ
ーを用いた液晶表示器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より液晶表示器などにおいては、カ
ラーフィルターを用いて色表示を行っており、これは工
業調査会出版電子材料９月号別冊「液晶ディスプレイ技
術」誌第７５頁（平成６年９月２０日発行）に記載され
ているように、基板に顔料レジストとフォトリソグラフ
ィを用いてカラーフィルターを形成している。このよう
なカラーフィルターは、多くの場合、顔料レジストをそ
の色毎に塗布し、パターニングを行うことで形成してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのようなカ
ラーフィルター層は、塗布した被膜が乾燥前に流れ出し
て顔料がむき出しになることを防ぎ、また所定の色濃度
を得るために、即乾性のある溶剤、例えばエチルセルソ
ルブアセテートやジエチレングリコールモノプロピルエ
ーテル等の溶剤を用いて樹脂成分を塗布しているが、こ
のような樹脂成分は、例えばＳｉウエハのような円形基
板では余り問題はなかったが、液晶表示器用ガラス基板
のように角型で、しかも大型の基板では平坦性が良くな
かった。

【０００４】特に液晶表示器に用いるものにおいては、
そのカラーフィルターが直接観察、即ち観察者に注目さ
れる上、透過光を利用するのでフィルターの被膜の厚み
が変化することによる色ズレのみでなく、それによって
液晶の厚みが変化して淡い色を呈するなど、一つの画面
内でのわずかの色の変化が極めて目立ちやすく、これに
より表示品位が低下したとされるので不都合であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の点を考慮
して、広い面積にわたって効率よく均一なカラーフィル
ターの製造方法を提供し、もって液晶表示器等の表示品
位を高く維持するものである。

【０００６】本発明は具体的には、基板の表面に顔料を
含む樹脂成分を塗布してカラーフィルターを製造するに
当って、前記樹脂成分は沸点の高い溶剤を用いるもの
で、特に溶剤の沸点を１７０度Ｃ以上のものを利用する
ものである。

【０００７】又本発明は、広い面積の基板の表面に沸点
の高い溶剤と顔料を含む樹脂材料を塗布して形成された
複数の異なる色からなるカラーフィルター層を設け、そ
の上方に電極層と配向層を積層して第１の表示基板を形
成し、該第１の表示基板と電極層と配向層を有する第２
の表示基板を周辺に設けたシール剤で貼付し、第１、第
２の表示基板の間に液晶を充填した液晶表示器である。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明実施例に係る液晶表
示器の模式図で、１は、広い面積の基板１０の表面に沸
点の高い溶剤と顔料を含む樹脂材料を塗布して形成され
た複数の異なる色からなるカラーフィルター層２を設
け、その上方に電極層３と配向層４を積層して形成した
第１の表示基板である。５は電極層５３と配向層５４を
有する第２の表示基板である。６はシール剤で、第１の
表示基板１と第２の表示基板２を周辺で貼付し、いわゆ
る液晶セルを構成するものである。７は第１、第２の表
示基板１、２の間に充填された液晶である。液晶表示器
は、さらに必要に応じて、基板の外側に偏光板や位相板
と行った光学要素を配置・貼付などしてよい。以下に本
発明をより詳細に説明する。

【０００９】基板１は例えば板ガラスからなり、必要に
応じてその表面に平坦化膜や下地膜（いずれも図示せ
ず）を有していてもよい。カラーフィルター２は、３原
色に対応する赤、緑、青のカラーフィルター層２Ｒ、２
Ｇ、２Ｂのほかに、黒色のいわゆるブラックマトリクス
と呼ばれる遮光膜ＢＭがあり、少なく共、カラーフィル
ター層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは基板１の表面に顔料レジスト
（顔料とポリマーとモノマーと増感剤を含む樹脂成分）
を塗布して製造される。遮光膜ＢＭは同様に基板の表面
に顔料レジストを塗布して製造するものとして説明する
が、これに限られるものではなく、例えばクロムからな
る金属薄膜を用いてもよい。カラーフィルター２の表面
には、表面の凹凸を少なくする平坦化膜、カラーフィル
ター２の成分などが液晶に作用しないように染出しを押
さえる被覆膜などを設けてもよく、その両者の作用をす
るのに好適で、光透過によってカラーフィルター２の色
相ズレを極めて少なくできる透明被膜８としては、エポ
キシアクリレート系の高分子膜が挙げられる。

【００１０】そしてカラーフィルター２は、基板１０の
表面に顔料を含み沸点の高い溶剤で溶解されて、基板上
に塗布され、パターニングされて形成される。塗布は、
スピンナー塗布、ロールコート、スリットコート等、若
しくはこれらの組み合わせによって行い、パターニング
は、どのような樹脂成分を用いるかによるが、感光性の
樹脂を用いて、塗布後プリベイクし、露光した後現像を
行い、ポストベイクを行うことで形成できる。なおここ
で溶剤の沸点が高いとは、塗布開始より塗布終了までに
飛散してしまわない程度を言い、具体的には沸点が１６
０度Ｃ以上、より好ましくは１７０度Ｃ以上をいう。

【００１１】電極膜３は、例えばストライプ状に設けら
れたＩＴＯ膜などからなり、対向する基板の電極５３と
で交点に画素を形成するもので、単純マトリクス型の場
合は電極膜３はストライプ状を成すが、画素毎に能動素
子等を持たせてもよい。配向膜４、５４はいずれの基板
にあっても、ポリイミド樹脂とかポリアミド樹脂などの
直鎖高分子膜などが好ましいが、無機物の斜方蒸着膜な
ども利用できる。

【００１２】シール剤６は、接着剤などの中で液晶に影
響を及ぼさない材質のもの、例えばエポキシ樹脂系接着
剤とかシリコン系接着剤が選択され、液晶５はツイスト
ネマティック、スーパーツイストネマティック、強誘電
液晶などが利用できる。

【００１３】

【実施例】Ａ４版の大きさの硝子の表面を清潔に保ち、
スピンナー装置にセットした。トリメチルヘキサメチレ
ンジイソシアナートを中心とする反応物を５５重量部と
メタクリル酸メチルを中心とする共重合物を４５重量部
とベンゾフェノンにわずかのジエチレンアミノベンゾフ
ェノンを混合した物を６重量部とメチルエチルケトン、
プロピレングリコールモノメチルエーテルとを均一に溶
解し、所定の顔料（例えば山陽色素社製Ｃｏｌｏｒｒｅ
ｘ）を２０６：３５で用い、添加剤などを加えて、基本
樹脂材料とした。希釈溶媒はエチレングリコールイソプ
ロピルエーテルアセテート（沸点１６０度Ｃ）２０％に
エトキシエチルプロピオネイト（沸点１７０度Ｃ）＋エ
チレングリコールモノブチルエーテルアセテート（沸点
１９２度Ｃ）８０％の混合液を用いた。これをスピンナ
ーで塗布し露光しシャワー法で現像後、これらを繰り返
して４色のカラーフィルターを作成した。このような基
板１００枚を１ロットとした。ロット中、各色毎の膜の
厚みのムラは０．１μｍ以内であった。

【００１４】比較例として、同じ基本樹脂材料にジエチ
レングリコールモノプロピルエーテル（沸点１４９度
Ｃ）を溶剤として用いた場合、スピンナー中に基板端縁
で効果が始まり、その部分を除いても、ロット中、各色
毎の厚みのムラは１μｍに達するものすらあった。厚み
ムラが０．３μｍ以内の表示基板を集めて新たなロット
を構成した。

【００１５】次いで、液晶層の厚みを５μｍとした図１
に示すような液晶表示器を形成し、カラー表示の色度と
被選択駆動時の表示面の色ムラを検査した。色ムラは表
示面垂直方向から２０度傾斜した４方向から観察し、基
板の隅などで淡い色を呈するものはその色の程度により
ランク分けした。最終的に本発明に従った上記ロットで
は７２％の液晶表示装置が表示品位が高いと判定され、
比較例の表示品位の低下したものは６８％に上った。

【００１６】別のものとして、グリシジルメタアクリレ
ート、変性スチレンマイン酸、強重合体樹脂、アクリル
ポリマーからなるレジストポリマーを基本として、顔料
と増感剤とを混練して希釈溶剤で薄め、スピンナーとロ
ールコータを利用して塗布、露光・現像することを繰り
返して、赤、青、緑、黒のカラーフィルターを製造し
た。希釈溶剤は３−メトキシブチルアセテート（沸点１
７３度Ｃ）に３−エトキシプロピオン酸エチル（沸点１
７０度Ｃ）を加えたものを用い、比較例としてはジエチ
レングリコールジメチルエーテル（沸点１５９度Ｃ）と
ジエチレングリコールモノプロピルエーテル（沸点１４
９度Ｃ）を等量混合した液を準備した。Ａ４版の有効表
示面積を持つ複屈折利用（２６０度スーパーツイストネ
マティック）液晶表示器１００枚のロットに対し、前者
は９２％が表示品位を高く保ったものの、後者は、反射
型ですら表示品位の目立つものが４５％存在し、透過光
では９９％で色ムラなどが観察された。

【００１７】

【発明の効果】以上の如く、カラーフィルターが直接観
察、即ち注目される上、透過光を利用し、カラーフィル
ターの上に透明な複数の層を積層する液晶表示器におい
ても、色の純度が高く、濃度が濃く、そして液晶表示器
においても表示品位を良好に保つことが出来、生産性も
高くなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の液晶表示器の模式図である。

【符号の説明】

１ 表示基板 １０ 基板 ２ カラーフィルター ３ 電極膜 ４ 配向膜 ５ 表示基板 ６ シール剤 ７ 液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 淑雄 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 鷲見 武志 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に顔料を含む樹脂成分を塗布
   してカラーフィルターを製造するに当って、前記樹脂成
   分は沸点の高い溶剤が用いられていることを特徴とする
   カラーフィルターの製造方法。
2. 【請求項２】 広い面積の基板の表面に沸点の高い溶剤
   と顔料を含む樹脂材料を塗布して形成された複数の異な
   る色からなるカラーフィルター層を設け、その上方に電
   極層と配向層を積層して第１の表示基板を形成し、該第
   １の表示基板と電極層と配向層を有する第２の表示基板
   を周辺に設けたシール剤で貼付し、第１、第２の表示基
   板の間に液晶を充填したことを特徴とする液晶表示器。