JPH0980223A - カラーフィルター、その製造方法および液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 混色が無くて色再現性が高く、表面平坦性が
高い高精度なカラーフィルター及びその製造方法を提供
する。 【構成】 同一透明基板上に複数の異なる色の微細な画
素部を有するカラーフィルターにおいて、画素部が設け
られる位置に多数の開口部３１ａ〜３１ｃを形成した遮
光膜２２と、画素部２２の複数の異なる色の数と同一数
の複数の着色層２３〜２５とを有し、該各々の着色層は
可視光透明材料で形成され、かつ遮光膜の開口部に相当
する部分に同一の色で着色された着色部２６〜２８を有
し、該各々の着色層２３〜２５はその着色層の異なる色
で着色された各々の着色部２６〜２７が互に重なること
がない様に積層され、該各々の着色部２６〜２８は遮光
膜の開口部３１ａ〜３１ｃを通して複数の異なる色が配
列した画素部３０を形成しているカラーフィルター及び
その製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラーフィルター、
その製造方法および液晶素子に関するもので、特にカラ
ー撮像素子やカラーセンサー及び液晶カラーディスプレ
イなどの微細色分解用として好適なカラーフィルター、
その製造方法およびそれを用いた液晶素子に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー撮像素子やカラー画像表示
装置などの入出力素子の高精彩化、軽量化、低コスト化
などの要求が強まる一方であり、これに伴いこれらの装
置に必要不可欠な様々な要素技術の開発が進んでいる。
特に、画像表示装置は根本的な方式の変更が進行しつつ
あり、従来の主流であったＣＴＲの替りに軽量で場所を
取らず携帯にも適した液晶ディスプレイが急速に普及し
てきた。

【０００３】液晶ディスプレイは非常に使いやすいもの
になって来てはいるが、大面積のディスプレイではまだ
価格が充分に低いとはいえず、様々な方法で低コスト化
の試みが続けられている。このような方法の例として
は、個々の画素にＴＦＴを持つアクティブ・マトリック
ス方式の液晶から、液晶自体がスイッチング特性を持つ
強誘電性液晶への改良や単純マトリックス方式であるＳ
ＴＮ液晶の改良などがある。

【０００４】液晶ディスプレイのコストの中で大きな割
合をしめるものの他の一つはカラー画像表示のために不
可欠なカラーフィルターである。このカラーフィルター
は一般的には、全画面を多数の微細な画素に分割し、そ
の１画素の中をさらに３分割し、そこにそれぞれ赤、
緑、青を透過する微細（１００μ程度又はそれ以下）な
光学フィルター素子を形成したものである。それぞれの
微細なフィルター素子の間を不透明な格子状のマスク
（ブラックマトリックス）で覆う事により、黒をより黒
く出したり、隣の色との混色を防止して色再現性を向上
させる方法が普及している。このようにカラーフィルタ
ーの構造はかなり複雑でかつ微細であるため高精度に低
コストで製造する事には大きな課題が伴ってきた。

【０００５】従来、カラーフィルターの製造方法として
は、基板上にゼラチン、カゼイン、グリューあるいはポ
リビニルアルコールなどの親水性高分子物質からなる媒
染層を設け、その媒染層を色素で染色して着色層を形成
する工程を、赤、緑、青の３色繰り返す、いわゆる染色
法が知られている。この方法では使用可能な染料が多
く、フィルターとして要求される分光特性への対応が比
較的容易であるが、媒染層の染色工程に、染料を溶解さ
せた染色浴中に媒染層を浸せきするというコントロール
の難しい湿式工程を採用しており、また各色ごとに防染
用の中間層を設ける事、媒染層や防染用のパターニング
に各色ごとにフォトリソ工程を用いるといった複雑な工
程を有するため、タクトタイムが長く歩留まりも悪いと
いった欠点を有している。また上記染色に用いる染料の
耐熱性、耐光性が低いためカラーフィルターの耐久性に
問題があった。

【０００６】一方、特開昭５５−１３４８０７号公報、
特開昭６０−１２９７０７号公報、特開昭６０−２３７
４４１号公報、特開昭６１−１０５５０５号公報などに
開示されているような感光性樹脂に顔料などの着色材を
混合した着色樹脂膜をカラーフィルター層に用いる、い
わゆる顔料分散法では、着色樹脂が初めから顔料などの
着色材を含むのでカラーフィルター層形成後の染色とい
う工程は不要であり、したがって防染用の中間層の形成
も不要なため、上記染色法により工程が単純になる。し
かしながら、着色層のパターニングにはやはりフォトリ
ソ工程を３色の各色ごとに使用する必要があり、工程が
煩雑である事、高価なフォトリソ用レジスト材の利用効
率が低くて材料を無駄に使うことなどの欠点があった。

【０００７】このような複雑な形成法ではなく、もっと
単純な方法でカラーフィルターを形成する方法が種々提
案されている。例えば、印刷法は微細な画素を平板オフ
セット印刷やスクリーン印刷などの高精度印刷技術によ
り形成しようとするものである。印刷法は、一見単純で
低コスト化の為の有望な方法であるが、実際には従来の
印刷法では高密度カラー・ディスプレイ用としては精度
が低く、高画素密度のカラーフィルターの形成は困難で
ある。

【０００８】また、電着塗装を応用した電着法では着色
材の電着のためだけに透明電極が必要で、電極を用いる
ためフィルター画素の形状にも制約があるなど低コスト
化、高精細化に取って問題が残る。

【０００９】従って、高精度かつ低コストなカラーフィ
ルターの製造方法はいまだ確立されたとはいえず、従来
とは別の方法が求められている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来使われてきた染色法、顔料分散法、印刷法、電着法
などのいずれもカラー・ディスプレイ用の高精度で表面
が充分平坦であり、かつ低コストなカラーフィルターの
製造方法としては問題があった。

【００１１】例えば、強誘電性液晶を用いる場合には、
液晶の材料自体の屈折率異方性がかなり大きい材料が多
く、このため概して液晶セルの厚さを薄めにする必要が
ある場合があり、このような場合にはカラーフィルター
表面の平坦化は相対的に重要な問題である。

【００１２】また、コスト面から見ると、染色法や顔料
分散法では大幅な低コスト化は困難であり、大幅な低コ
スト化が期待できるのは印刷法である。しかしながら、
従来の印刷法では塗布時にはまだ機械的強度が弱い、イ
ンク自体でフィルター層を形成しなければならないため
に形成パターンが崩れやすく、また表面平坦性も不充分
であった。印刷法によるカラーフィルターの表面平坦化
の方法として、研磨（特開昭６１−３１２３号公報参
照）やスプレッド・ロールの使用（特開平２−２９７５
０２号公報参照）などが提案されているが、平坦化の際
に画素パターンの精度が落ちてしまうなどの問題が残
る。

【００１３】また他の方法として、特開昭５９−７５２
０５号公報などに開示されているようなインクジェット
法を用いた方法が提案されている。しかし、単にインク
ジェット法を適用した場合、描画の解像度はカラーフィ
ルターの画素の描画に対して充分なほど高いとはいえな
いことがある。そのため隣り合う画素内に正確に異なる
色のインクを打ち込む事は容易ではない。また、インク
がインク受容層の中を拡散して隣の画素と混じり合うこ
とも起きる。このような各画素の間でのインクの混じり
合い（混色）を防止するために、例えば画素間の遮光性
部位にインクをはじく層を着色層表面に形成する方法が
特開平４−１２３００５号公報などに開示されている。
但し、この方法では着色層の中をインクが拡散して混色
するのを充分に阻止する事ができない場合、フォトリソ
工程が入るためインクで着色した着色層の耐エッチング
性が高い事が必要となる場合、現像や洗浄などの工程に
よりコストが高くなる場合があり、種々の解決手段が検
討、開発されている。

【００１４】したがって、本発明の目的は、工程が単純
で材料利用効率が高い低コスト・プロセスである印刷法
の長所を活かしながら、その問題点である画素パターニ
ングの精度の低さを向上させ、混色が無くて色再現性が
高く、表面平坦性が高いなどの高精度なカラーフィルタ
ーを低コストで提供することである。

【００１５】また、本発明の目的は、上記の高精度なカ
ラーフィルターを用いて、良好な画像が得られる液晶素
子を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、同一透
明基板上に複数の異なる色の微細な画素部を有するカラ
ーフィルターにおいて、画素部が設けられる位置に多数
の開口部を形成した遮光膜と、画素部の複数の異なる色
の数と同一数の複数の着色層とを有し、該各々の着色層
は可視光透明材料で形成され、かつ遮光膜の開口部に相
当する部分に同一の色で着色された着色部を有し、該各
々の着色層はその着色層の異なる色で着色された各々の
着色部が互に重なることがない様に積層され、該各々の
着色部は遮光膜の開口部を通して複数の異なる色が配列
した画素部を形成していることを特徴とするカラーフィ
ルターである。

【００１７】また、本発明は、同一透明基板上に複数の
異なる色の微細な画素部を有するカラーフィルターの製
造方法において、 １）該透明基板上に可視光透明材料からなる第１の着色
層を設ける工程と、 ２）該着色層の第１の色の画素となる領域以外の領域の
可視光透明材料を硬化して着色防止領域を形成する工程
と、 ３）前記第１の色の画素となる領域に印刷により第１の
色の着色材を供給して着色して着色部を形成する工程
と、 ４）該着色した第１の着色層を硬化させる工程と ５）該第１の着色層上に第１の着色層とは別の可視光透
明材料からなる着色層を積層する工程と ６）該第１の色とは別の色の着色を上記２）から５）の
工程を繰り返して行い、画素部の複数の異なる色の数と
同一数の着色層を積層し、各々の着色層の着色部が互に
重なることがなく形成することを特徴とするカラーフィ
ルターの製造方法である。

【００１８】さらに、本発明は、透明電極の形成された
一対の基板間に液晶を配置した液晶素子であって、少な
くとも一方の基板が上記のカラーフィルターを有する基
板であることを特徴とする液晶素子である。

【００１９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
カラーフィルターは、同一透明基板上にｎ色（ｎは２以
上の整数）の複数の異なる色の微細な画素部を有するカ
ラーフィルターにおいて、 １）画素部が設けられる位置に多数の開口部を形成した
遮光膜と、画素部の複数の異なる色の数と同一数の複数
の着色層とを有し、 ２）該着色層は可視光透明材料で形成され、かつ該可視
光透明材料の、遮光膜の第１の色の画素が形成される開
口部付近が第１の色で着色された着色部を有する第１の
着色層と、 ３）該遮光膜の第１の色の画素とは異なる第２の色の画
素が形成される開口部付近が第２の色で着色された着色
部を有する第２の着色層と、 ４）該遮光膜の第１の色の画素とも第２の色の画素とも
異なる第３の色の画素が形成される開口部付近が第３の
色で着色された着色部を有する第３の着色層と、 ５）上記の３）を同様に繰り返して第ｎ色の画素が形成
される開口部付近が第ｎの色で着色された着色部を有す
る第ｎの着色層と、を有し、該各々の着色層はその着色
層の異なる色で着色された各々の着色部が互に重なるこ
とがない様に積層され、該各々の着色部は遮光膜の開口
部を通して複数の異なる色が配列した画素部を形成して
いることを特徴とする。

【００２０】また上記のようなカラーフィルターの製造
方法は、同一透明基板上にｎ色の複数の異なる色の微細
な画素部を有するカラーフィルターの製造方法におい
て、 １）透明基板上に遮光膜を形成し、該遮光膜の画素部が
設けられる位置に多数の開口部を形成する工程、 ２）該透明基板の遮光膜上に可視光透明材料からなる第
１の着色層を設ける工程、 ３）該第１の着色層の第１の色の画素となる領域以外の
領域の可視光透明材料に光パターン露光、または光パタ
ーン露光と加熱による光硬化により着色防止領域を形成
する工程、 ４）上記第１の色の画素となる領域である混色防止領域
画素部に、印刷により第１の色の着色材を供給して着色
して着色部を形成する工程、 ５）着色した該第１の着色層を熱又は光により硬化させ
る工程、 ６）該第１の着色層上に第１の着色層とは別の可視光透
明材料からなる着色層を積層して設ける工程、 ７）該第１の色とは別の色の着色を上記３）から６）の
工程を繰り返して行い、画素部の複数の異なる色の数と
同一数の第ｎ色の着色層を積層し、各々の着色層の着色
部が互に重なることがなく形成することを特徴とする。

【００２１】また、本発明の液晶素子は、上記の第ｎ色
の複数の着色層を積層してなるカラーフィルターを用い
ることに特徴を有し、透明電極の形成された一対の基板
間に強誘電性液晶を配置し、少なくとも一方の透明電極
と基板間に上記のカラーフィルターを有する液晶素子で
ある。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明を具体
的に説明する。図１は本発明のカラーフィルターの一実
施形態を示す概略断面図である。同図１において、本発
明のカラーフィルターは、３色、例えば赤、青、緑の異
なる色の微細な画素部を有するカラーフィルターであ
る。透明基板２１上に遮光膜２２が形成され、該遮光膜
２２には画素部３０が設けられる位置に多数の開口部３
１が形成されブラックマトリックスを示し、また遮光膜
２２上には、画素部の異なる３色の数と同一数の３個の
着色層が積層されている。

【００２３】まず、遮光膜２２上には、第１の着色層２
３が設けられる。第１の着色層２３は可視光透明材料で
形成され、かつ第１の着色層２３には、遮光膜２２の第
１の色の画素が形成される開口部３１ａ付近が第１の色
で着色され、第１の色の着色部２６が形成されている。

【００２４】第１の着色層２３の上には、第２の着色層
２４が設けられる。第２の着色層２４は同様に可視光透
明材料で形成され、遮光膜２２の第１の色の画素とは異
なる第２の色の画素が形成される開口部３１ｂ付近が第
２の色で着色された着色部２７が形成されている。

【００２５】さらに、第２の着色層２４の上には、第３
の着色層２５が設けられる。第３の着色層２５は同様に
可視光透明材料で形成され、遮光膜２２の第１および第
２の色の画素とは異なる第３の色の画素が形成される開
口部３１ｃ付近が第３の色で着色された着色部２８が形
成されている。

【００２６】第３の着色層２５の上には保護層２９が設
けられ、第１〜第３の各々の着色層２３，２４，２５は
その着色層の異なる色で着色された各々の着色部２６，
２７，２８が互に重なることがない様に積層され、該各
々の着色部２６，２７，２８は遮光膜２２の開口部３１
ａ〜３１ｃを通して３つの色が配列した画素部３０を形
成し、カラーフィルターを構成している。

【００２７】次に、本発明のカラーフィルターの製造方
法を説明する。図２〜４は本発明のカラーフィルターの
製造方法の一例を示す工程図である。図２は本発明のカ
ラーフィルターの製造方法の前工程を示す工程図、図３
は本発明のカラーフィルターの製造方法の中工程を示す
工程図、図４は本発明のカラーフィルターの製造方法の
後工程を示す工程図である。

【００２８】まず、図２（１）において、透明基板１上
に遮光膜２を設ける。遮光膜２には画素部が設けられる
位置に多数の開口部３１を形成し、ブラックマトリック
スを形成する。なお、次の図２（２）において、着色層
を塗布するが、この場合、遮光膜２を付けてから着色層
を塗布しても良いし、着色層を形成した後に遮光膜２を
着色層の上に積層しても良い。必要なら異なる色の着色
層と着色層の間に遮光膜を形成しても良い。

【００２９】次に、図２（２）において、透明基板１上
に可視光に対し透明な可視光透明材料からなる第１の色
の着色層３を塗布する。着色層の塗布方法はスピンコー
ト法の他、後で述べる様々な方法が使用できる。着色層
は着色材が吸収される材料を用いる。

【００３０】次に、図２（３）において、画素部７以外
の部分を光パターン露光４により光硬化して架橋させ、
画素部以外は次の着色工程で着色材が吸収されないよう
にする。このとき露光のパターンは異なる色全ての画素
部を露光しないで未硬化のままにてしておいても良い
し、次の着色工程で着色を行なおうとする色の画素部以
外はすべて露光するパターンを用いて第１の色に着色す
る画素部以外を全て硬化させても良い。露光の後、硬化
を促進するためにオーブンやホットプレートなどにより
加熱しても良い。架橋硬化部分８では着色材が吸収され
なくなるという性質を利用する事が本発明を実現するた
めに重要な点である。この露光はフォトリソ用の露光装
置とフォトマスクを利用すれば高解像度で実現する事が
出来る。

【００３１】次に、図２（４）において、印刷法により
画素部７へ着色材を供給し第１の色の着色層３の未硬化
の可視光透明材料に吸収させる。図２（４）の５はオフ
セット印刷を用いた場合の第１の色の着色材を画素部に
印刷するためのブランケット胴を示している。第１の色
の画素を形成する為の印刷版（図中には示していない）
で着色材をブランケット胴５上に転写して未硬化の可視
光透明材料を着色した後、硬化させて第１の色の着色部
６の着色を完成する。

【００３２】次に、図３（５）において、図２（４）の
第１の色の着色層の着色が終わったあと、第１の色の着
色層の未硬化の画素部７ａを光又は熱９により硬化させ
る。硬化の後、着色層の表面を洗浄して着色層に吸収さ
れなかった着色材を除去しても良い。

【００３３】次に、図３（６）において、図３（５）の
着色の終わった第１の色の着色層３の上に、第１の色と
は異なる第２の色の画素の着色のための第２の色の着色
層１０を第１の色の着色層３の塗布と同様にして塗布す
る。

【００３４】次に、図３（７）において、第１の色の着
色の場合と全く同様に、画素部７以外の部分を光パター
ン露光４により光硬化して架橋させ、画素部７以外は次
の着色工程で着色材が吸収されないようにする。このと
き露光のパターンは異なる色全ての画素部を露光しない
で未硬化のままにてしておいても良いし、次の着色工程
で着色を行なおうとする色の画素部以外はすべて露光す
るパターンを用いて第２の色に着色する画素部以外を全
て硬化させても良い。第１の色の着色の場合と同様に露
光の後、硬化を促進するためにオーブンやホットプレー
トなどにより加熱しても良い。

【００３５】次に、図３（８）において、第１の色の印
刷と同様にして印刷法により第２の色の画素部７ｂへ着
色材を供給し第２の色の着色層１２の未硬化の可視光透
明材料に吸収させる。図３の１１はオフセット印刷を用
いた場合に第２の色の着色材を画素に印刷するためのブ
ランケット胴を示している。第２の色の画素の為の印刷
版（図中には示していない）で着色材をブランケット胴
１１上に転写して着色した後、硬化させて第２の色の着
色部１２の着色を完成する。

【００３６】次に、図４（９）において、図３（８）の
第２の色の着色層の着色が終わったら、第２の色の着色
層１０の未硬化の画素部７ｂを光又は熱９により硬化さ
せる。硬化の後、着色層の表面を洗浄して着色層に吸収
されなかった着色材を除去しても良い。

【００３７】次に、図４（１０）、（１１）、（１２）
において、上記と同様の手順を第３の色の着色について
も行ない、該第２の色の着色層１０の上に第３の色の着
色層１３を塗布し、画素の部分のみを残して光パターン
を露光４して硬化させ、第３の色の画素の為の印刷版
（図中には示していない）で着色材をブランケット胴１
４上に転写して着色し、硬化させて第３の色の着色部１
５の着色を完成する。

【００３８】次に、図４（１３）において、第３の色の
着色層１３の未硬化の画素部７ｃを光又は熱９により硬
化させる。硬化の後、着色層の表面を洗浄して着色層に
吸収されなかった着色材を除去しても良い。

【００３９】以上の様にして、第１の色の画素のみ着色
した第１の色の着色層１６と第２の色の画素のみ着色し
た第２の色の着色層１７と第３の色の画素のみ着色した
第３の色の着色層１８を積層したカラーフィルターが出
来る。上記のカラーフィルターは、赤（Ｒ）、青
（Ｂ）、緑（Ｇ）の３色の微細な画素部を有するカラー
フィルターである。

【００４０】必要に応じて、積層した着色層の上に透光
性の保護層を塗布して、着色層を保護したり表面平坦性
を改善したりしても良い。

【００４１】本発明に使用できる印刷装置としては、従
来カラーフィルターの形成の為に提案されてきた平板オ
フセット印刷機や凹版のグラビア印刷機、スクリーン印
刷機、凸版印刷機などが使用できる。このような方法に
より低コストで着色材の供給が出来る。

【００４２】本発明のカラーフィルターの製造方法が、
従来のカラーフィルターの製法である印刷法と異なる点
は、まず第一にインクなどの着色材がそれ自体でカラー
フィルター層を形成するのではなくて、着色材が着色層
のなかに吸収され、カラーフィルター層は着色材そのも
のではなく着色層が担うという事である。これにより、
印刷工程での圧力によるインク層の変形やインクの重な
りによる凹凸の形成等のパターニング精度を低下させる
問題が回避される。

【００４３】第二に着色層の画素部のみが着色材を吸収
し、それ以外の部分には着色材が吸収されないのでフィ
ルター画素の形成精度は上記の露光の精度で概ね決ま
る。従って、印刷によるインク供給に従来から付きまと
う精度低下がこれにより回避される。例えば、若干変形
するゴム性のブランケット胴を使って着色層上にオフセ
ット印刷を行なった場合、ブランケット胴の表面が圧力
で多少変形てし、着色材（インクに相当する）の供給位
置が基板上の画素部より少しずれても、画素部から外れ
た部分では液体の着色材は吸収されずに画素部に引き込
まれて吸収され、供給の位置ずれが自動的に補正され
る。スクリーン印刷などで問題になる位置ずれに対して
も同様の補正効果がある。印刷版と基板上の画素部との
正確なアライメントは必要であるが、その精度は着色材
の吸収領域があるために通常の印刷法で要求される精度
と同程度で良い。多少の位置ずれは印刷版の変形による
位置ずれと同様に自動的に補正される。

【００４４】オフセット印刷においては、普通、印刷版
の親油性表面に油性のインクを載せ、親水性表面には水
を供給してインクの付着を抑制する。しかし、本発明に
おいては、親水性の着色層を用いる場合には、逆に親水
性の着色材を印刷版の親水性表面に載せ、親油性表面の
撥水性を利用して着色材の付着を抑制する事が出来る。
油性インクを用いる場合に対して、本発明の印刷版はネ
ガ・ポジの関係になる。このようなそれぞれの印刷法に
適した印刷版の作成は、それぞれの印刷法に応じて工夫
する事が出来る。光硬化領域の形成により通常の印刷法
によるカラーフィルターの形成法に較べて高い精度が得
られるので従来よりも広い種類の印刷法が適用可能であ
る。また、印刷法の適用により、同一色を複数画素分同
時に描画することができる。

【００４５】以上の様に、本発明においては、色ごとに
別の着色層を設ける事により、印刷の際に着色すべきで
はない未硬化の画素部に着色すべきでない色の着色材を
吸収させる危険を避ける事が出来、特定の色の画素に別
の色が重なりあう事を確実に防止する事が出来る。ま
た、着色材の色や種類によって着色層への吸収特性が異
なる場合には、色ごとに別の吸収層材料を用いる事によ
り吸収特性を色ごとに最適化する事が出来るという利点
がある。

【００４６】本発明においては、画素部以外を正確に露
光して光硬化させる事が必要であるが、フォトリソとは
違って現像やエッチングなどの工程は必要ない。このた
め現像液や洗浄液などは不要であり、直材質を著しく節
約出来るだけでなく、この工程で生じる不良品の発生が
フォトリソに較べて遙に少ない。

【００４７】本発明に用いる透明基板としては、従来カ
ラーフィルターに用いられている透明基板であれば如何
なるものでも使用可能である。例えば、青板ガラス、無
アルカリガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリカーボ
ネート樹脂、アクリル樹脂その他のプラスチック基板や
サファイアの薄い結晶なども使用可能である。厚さは原
理的な制約は特にないが、実用上０．１〜３．０ｍｍ程
度である。透明基板上には、必要に応じ画素間の遮光
膜、いわゆるブラックマトリックスを形成しておいても
良い。

【００４８】着色層の塗布装置としてはスピンコーター
の他、様々な方式の装置が使用可能である。各種のロー
ルコーター、ブレードコーター、エアナイフコーター、
ロッドバーコーターなどが使用可能である。塗布後はオ
ーブン、ホットプレートなどによる加熱乾燥や自然乾燥
により固形の着色層とする。着色層の厚みは０．１〜５
０μｍ程度、より望ましくは０．５〜５μｍ程度であ
る。

【００４９】着色材としては親水性の溶媒に親水性染料
を溶かしたものが使用できる。溶媒の例としては、高純
度の水にエチレングリコールやプロピレングリコールな
どのグリコール誘導体、カルビトール誘導体、グリセリ
ンなどを混合して特性を調整したものが使用できる。ま
た、着色材の特性を制御するためにさらに様々な添加剤
を加えても良い。また、インクジェット用のインクは広
い範囲で使用可能である。ただし、インクジェットに必
要なほどの高純度化は必ずしも必要ではない。着色材と
しては親油性の溶媒に色素を分散したものも使用でき
る。顔料を分散した着色材も使用可能である。

【００５０】着色層の材料としては着色材を吸収する性
質をもつものでありまた化学的に安定で可視光に対し透
明性に優れている事が必要である。本発明に使用する着
色層の材料としては、光照射、加熱または光照射と加熱
の処理により硬化し得るものであれば使用可能である。
例えば、親水性のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリ
コン樹脂、あるいはメチルセルロース、エチルセルロー
スなどのセルロース誘導体などが用いられる。

【００５１】これらの樹脂を光、あるいは光と熱により
架橋硬化させるために光重合開始剤（架橋剤）を用いて
も良い。該光重合開始剤としては、重クロム酸塩、ビス
アジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始剤、
アニオン系開始剤などが使用可能である。またこれらの
光重合開始剤を混合して、あるいは他の増感剤と組み合
わせて使用する事も出来る。なお架橋反応をより進行さ
せるために光照射の後に熱処理を施しても良い。照射す
る光の波長は着色膜が出来る限り可視光に透明であるも
のを選択するために、必要なら紫外線を用いてもよい。
３６５ｎｍ付近に主ピークを持つｉ線やもっと短波長の
２５４ｎｍ付近の成分を多く含むｄｅｅｐ ＵＶ光も使
用できる。

【００５２】次に、本発明の液晶素子について説明す
る。本発明の液晶素子は、透明電極の形成された一対の
基板間に強誘電性液晶を配置し、少なくとも一方の透明
電極と基板間に、上記の複数の着色層が積層され、複数
の異なる色の微細な画素部を有するカラーフィルターを
有することを特徴とする。

【００５３】本発明の液晶素子の具体的な例を一つ挙げ
と、図５の様な構成のものである。図５に示すように２
枚のガラス基板３９ａ、３９ｂを備えており、これらの
ガラス基板の一方の３９ｂ上には画素開口部を持つ遮光
膜４０、その上に本発明の方法で形成したカラーフィル
ター４１ａ〜４１ｃを積層する。この上にカラーフィル
ターの保護層４２、配線４３、さらにその上に配線４３
と導通させたＩＴＯの画素電極４４を積層し、その表面
に配向制御膜４８ｂを形成する。もう一方のガラス基板
３９ａには配線５０、ＩＴＯ電極４９、配向制御膜４８
ａをこの順に積層する。

【００５４】こうして膜形成が終了したガラス基板をお
互いに図５のようにスペーサー４７を間に挟んで接着材
４５で固定する。貼り合わされた２枚のガラス基板のエ
ッジ部をシールしてからスペーサー４７により保たれた
セルギャップ４６中に液晶、例えば、スメクチック液
晶、ネマチック液晶等、好ましくは強誘電性カイラルス
メクチック液晶を注入する。こうして出来る液晶素子の
裏、表に偏光板５１ａ、５１ｂを貼りつけ、配線に駆動
回路を接続する。バックライトを組み込んだフレームに
上記素子を組み込んでディスプレイ装置となる。

【００５５】

【実施例】次に具体的な実施例により本発明をより詳し
く説明するが本発明は以下の実施例にのみ限定されるも
のではない。

【００５６】実施例１ 赤、青、緑３色の画素を規則的に並べた液晶ディスプレ
イ用のカラーフィルターを作成する方法を説明する。

【００５７】洗浄により充分に汚れを除去した無アルカ
リガラス基板上にスパッタリング法でＣｒを１００ｎｍ
の厚さに堆積させる。次に、フォトリソ法により、あら
かじめ定めたパターンにＣｒを除去して開口部を形成
し、ブラッグ・マトリックス（ＢＭ）とする。

【００５８】次に、図２〜４と同様の手順でカラーフィ
ルターを形成する。まず上記ＢＭ付きガラス基板上にビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂９６重量％、カチオン系
開始剤４重量％からなる光硬化性樹脂組成物を赤の着色
層としてスピンコート法により約２μｍの厚さに塗布
し、９０℃、２５分のプリベークを行なって着色層とす
る。

【００５９】次に、ＢＭとほぼ同一のパターンだがＢＭ
の開口部より若干狭い開口部を有するフォトマスクを介
してＢＭ開口部上の着色層を紫外線露光し、さらに１２
０℃、１０分のポストベークを行なってＢＭ上の露光領
域を硬化させ着色材が吸収されないようにする。赤、
青、緑の画素は相互に約２０μｍ間隔で並べた。

【００６０】この着色層の未硬化部に合せたパターンを
持ち赤の画素のみ形成された印刷版と表面がゴム性のブ
ランケット胴を用い平板オフセット印刷により、赤の着
色材を赤に着色する開口部の着色層に印刷して吸収させ
る。着色材の溶媒の主成分としては水を用い、これに親
水性の染料（Ｃ．Ｉ．アシッドレッド ３５）を溶解さ
せたものを用いる。赤の着色が終了したあと、ガラス基
板ごと２５０℃、３０分の加熱を行ない、未硬化であっ
た画素部も完全に硬化させ、赤の画素のみが着色して並
んだカラーフィルター部が出来る。

【００６１】着色が済んで硬化した赤の着色層の表面
に、赤の着色層と全く同様の手順で上記のビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂９６重量％、カチオン系開始剤４重
量％からなる光硬化性樹脂組成物を青の着色層としてス
ピンコート法により約２μｍの厚さに塗布し、９０℃、
２５分のプリベークを行なって着色層とする。

【００６２】次に、ＢＭとほぼ同一のパターンだがＢＭ
の開口部より若干狭い開口部を有するフォトマクスを介
して、ＢＭ開口部上の着色層を紫外線露光し、さら１２
０℃、１０分のポストベークを行なってＢＭ上の露光領
域を硬化させ着色材が吸収されないようにする。この着
色層の未硬化部に合わせたパターンを持ち青の画素のみ
形成された印刷版と表面がゴム性のブランケット胴を用
い、平板オフセット印刷により青の着色材を青に着色す
る開口部の着色層に印刷して吸収させる。

【００６３】着色材の溶媒の主成分としては水を用い、
これに親水性の染料（Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー ８
６）を溶解させたものを用いる。青の着色が終了したあ
と、ガラス基板ごと２５０℃、３０分の加熱を行ない、
未硬化であった画素部も完全に硬化させる。こうして赤
の画素のみ着色した赤の着色層の上に、青の画素のみが
着色した着色層が積層したカラーフィルター部が出来
る。

【００６４】赤の着色層上に青の着色層を積層した上記
の手順と同様にして、該青の着色層上に緑の画素部を緑
に着色した緑の着色層を形成する。

【００６５】緑の着色層には、ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂９６重量％、カチオン系開始剤４重量％からな
る光硬化性樹脂組成物を用いる。また、緑の着色材の溶
媒の主成分としては水を用い、これに親水性の染料
（Ｐ．Ｃ．グリーンＦＯＰ）を溶解させたものを用い
る。

【００６６】こうして赤、青、緑の画素を並べたカラー
フィルター部が出来る。この表面にスピンコート法によ
りアクリル系樹脂を約１μｍの厚さに塗布して保護膜と
した。

【００６７】このようにして形成したカラーフィルター
を光学顕微鏡で観察したところ混色は全く起きておら
ず、赤、青、緑の画素が規則的に配列した色再現性が良
く、表面が非常に平坦なカラーフィルターが得られた。

【００６８】実施例２ 洗浄により充分に汚れを除去した無アルカリガラス基板
上に、赤、青、緑、シアン、ヴァイオレット、イエロー
の６色の顔料を分散させた黒色の感光性樹脂を約１μｍ
の厚さに塗布し、フォトリソ法により開口部を設けてＢ
Ｍを形成する。

【００６９】これに実施例１と同様の手順でカラーフィ
ルターを形成する。まず上記ＢＭ付きガラス基板上にポ
リビニルピロリドン９７重量％、光開始剤としてビスア
ジド化合物３重量％を混合した水溶性ネガレジストを約
３μｍの厚さにメイヤーバーコーターで塗布し、９０
℃、２０分のプリベークを行なって光硬化性の着色層を
形成する。

【００７０】次に、ＢＭとほぼ同一のパターンだがＢＭ
の開口部より若干狭い開口部を有するフォトマスクを介
してＢＭ開口部上の着色層を紫外線露光し、さらに１１
０℃、１５分のポストベークをおこなってＢＭ上の露光
領域を硬化させ着色材が吸収されないようにする。赤、
青、緑の画素は相互に約２０μ間隔で並べた。

【００７１】この着色層の未硬化部に合せたパターンを
持ち赤の画素のみ形成された印刷版と表面がゴム性のブ
ランケット胴を用い平板オフセット印刷により、赤の着
色材を赤に着色する開口部の着色層に印刷して吸収させ
る。着色材の溶媒の主成分としては水を用い、これに親
水性の染料（レッド １３７Ｐ）を溶解させたものを用
いる。赤の着色が終了したあと、ガラス基板ごと２５０
℃、３０分の加熱を行ない、未硬化であった画素部も完
全に硬化させ、赤の画素のみが着色して並んだカラーフ
ィルター部が出来る。

【００７２】着色が済んで硬化した赤の着色層の表面
に、赤の着色層と全く同様の手順で上記のポリビニルピ
ロリドン９７重量％、光開始剤としてビスアジド化合物
３重量％を混合した水溶性ネガレジストを約３μｍの厚
さにメイヤーバーコーターで塗布し、９０℃、２０分の
プリベークを行なって光硬化性の着色層を形成する。

【００７３】次に、ＢＭとほぼ同一のパターンだがＢＭ
の開口部より若干狭い開口部を有するフォトマクスを介
して、ＢＭ開口部上の着色層を紫外線露光し、さら１１
０℃、１５分のポストベークを行なってＢＭ上の露光領
域を硬化させ着色材が吸収されないようにする。この着
色層の未硬化部に合わせたパターンを持ち青の画素のみ
形成された印刷版と表面がゴム性のブランケット胴を用
い、平板オフセット印刷により青の着色材を青に着色す
る開口部の着色層に印刷して吸収させる。

【００７４】着色材の溶媒の主成分としては水を用い、
これに親水性の染料（Ｐ．Ｃ．ブルー ５０Ｐ）を溶解
させたものを用いる。青の着色が終了したあと、ガラス
基板ごと２５０℃、３０分の加熱を行ない、未硬化であ
った画素部も完全に硬化させる。こうして赤の画素のみ
着色した赤の着色層の上に、青の画素のみが着色した着
色層が積層したカラーフィルター部が出来る。

【００７５】赤の着色層上に青の着色層を積層した上記
の手順と同様にして、該青の着色層上に緑の画素部を緑
に着色した緑の着色層を形成する。

【００７６】緑の着色層には、上記のポリビニルピロリ
ドン９７重量％、光開始剤としてビスアジド化合物３重
量％を混合した水溶性ネガレジストを用いる。また、緑
の着色材の溶媒の主成分としては水を用い、これに親水
性の染料（３２０ＡＢＧ）を溶解させたものを用いる。

【００７７】こうして赤、青、緑の画素を並べたカラー
フィルター部が出来る。この表面にスピンコート法によ
りアクリル系樹脂を約１μｍの厚さに塗布して保護膜と
した。

【００７８】このようにして形成したカラーフィルター
を光学顕微鏡で観察したところ混色は全く起きておら
ず、赤、青、緑の画素が規則的に配列した色再現性が良
く、表面が非常に平坦なカラーフィルターが得られた。

【００７９】実施例３ 赤、青、緑３色の画素を規則的に並べた液晶ディスプレ
イ用のカラーフィルターを作成する方法を説明する。

【００８０】洗浄により充分に汚れを除去した無アルカ
リガラス基板上にスパッタリング法でＣｒを１００ｎｍ
の厚さに堆積させる。次に、フォトリソ法により、あら
かじめ定めたパターンにＣｒを除去して開口部を形成
し、ブラッグ・マトリックス（ＢＭ）とする。

【００８１】次に、図２〜４と同様の手順でカラーフィ
ルターを形成する。まず上記ＢＭ付きガラス基板上にビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂９６重量％、カチオン系
開始剤４重量％からなる光硬化性樹脂組成物を赤の着色
層としてスピンコート法により約２μｍの厚さに塗布
し、９０℃、２５分のプリベークを行なって着色層とす
る。

【００８２】次に、ＢＭとほぼ同一のパターンだがＢＭ
の開口部より若干狭い開口部を有するフォトマスクを介
してＢＭ開口部上の着色層を紫外線露光し、さらに１２
０℃、１０分のポストベークを行なってＢＭ上の露光領
域を硬化させ着色材が吸収されないようにする。赤、
青、緑の画素は相互に約２５μｍ間隔で並べた。

【００８３】この着色層の未硬化部に合せたパターンを
持ち赤の画素のみ形成されたスクリーンを用いてスクリ
ーン印刷により、赤の着色材を赤に着色する開口部の着
色層に印刷して吸収させる。着色材の溶媒の主成分とし
ては水を用い、これに親水性の染料（Ｃ．Ｉ．アシッド
レッド ３５）を溶解させたものを用いる。赤の着色が
終了したあと、ガラス基板ごと２５０℃、３０分の加熱
を行ない、未硬化であった画素部も完全に硬化させ、赤
の画素のみが着色して並んだカラーフィルター部が出来
る。

【００８４】着色が済んで硬化した赤の着色層の表面
に、赤の着色層と全く同様の手順で上記のビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂９６重量％、カチオン系開始剤４重
量％からなる光硬化性樹脂組成物を青の着色層としてス
ピンコート法により約２μｍの厚さに塗布し、９０℃、
２５分のプリベークを行なって着色層とする。

【００８５】次に、ＢＭとほぼ同一のパターンだがＢＭ
の開口部より若干狭い開口部を有するフォトマクスを介
して、ＢＭ開口部上の着色層を紫外線露光し、さら１２
０℃、１０分のポストベークを行なってＢＭ上の露光領
域を硬化させ着色材が吸収されないようにする。この着
色層の未硬化部に合わせたパターンを持ち青の画素のみ
形成されたスクリーンを用いてスクリーン印刷により、
青の着色材を青に着色する開口部の着色層に印刷して吸
収させる。

【００８６】着色材の溶媒の主成分としては水を用い、
これに親水性の染料（Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー ８
６）を溶解させたものを用いる。青の着色が終了したあ
と、ガラス基板ごと２５０℃、３０分の加熱を行ない、
未硬化であった画素部も完全に硬化させる。こうして赤
の画素のみ着色した赤の着色層の上に、青の画素のみが
着色した着色層が積層したカラーフィルター部が出来
る。

【００８７】赤の着色層上に青の着色層を積層した上記
の手順と同様にして、該青の着色層上に緑の画素部を緑
に着色した緑の着色層を形成する。

【００８８】緑の着色層には、ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂９６重量％、カチオン系開始剤４重量％からな
る光硬化性樹脂組成物を用いる。また、緑の着色材の溶
媒の主成分としては水を用い、これに親水性の染料
（Ｐ．Ｃ．グリーンＦＯＰ）を溶解させたものを用い
る。

【００８９】こうして赤、青、緑の画素を並べたカラー
フィルター部が出来る。この表面にスピンコート法によ
りアクリル系樹脂を約１μｍの厚さに塗布して保護膜と
した。

【００９０】このようにして形成したカラーフィルター
を光学顕微鏡で観察したところ混色は全く起きておら
ず、赤、青、緑の画素が規則的に配列した色再現性が良
く、表面が非常に平坦なカラーフィルターが得られた。

【００９１】実施例４ 実施例１と同様の方法により無アルカリガラス上に着色
材を吸収する画素部とＢＭ上の着色材を吸収しない混色
防止領域を持つ着色層を形成する。赤の画素部に完全に
一致させたグラビアロールを用意し、この着色層の赤の
画素部にグラビア印刷により赤の着色材を印刷する。赤
の画素の印刷後、赤の画素の着色層全体を加熱硬化し表
面を洗浄する。

【００９２】同様にして赤の着色層の上に青の画素部に
青の着色材を印刷した青の着色層を形成し、さらにその
上に緑の画素部に緑の着色材を印刷した緑の着色層を順
次形成する。全ての色を印刷後、全体を加熱硬化し、さ
らにその上に同様の保護層を形成してカラーフィルター
とする。

【００９３】このようにして作成したカラーフィルター
は、画素間の混色が無くて良好な色再現性を持ち、また
表面平坦性に優れた良好な特性を示した。

【００９４】実施例５ 実施例１と全く同様の方法により無アルカリガラス上に
オフセット印刷を用いて表面に保護層をもつカラーフィ
ルターを形成する。

【００９５】このカラーフィルター上に各画素に合せて
配線と透明なセグメント電極をスパッタリング法とフォ
トリソ法により形成し、その上に配向膜を塗布しラビン
グにより配向性を持たせる。

【００９６】別に用意した同様の無アルカリガラス上に
やはり透明のコモン電極を形成し配向膜を形成する。直
径約２μｍ程度のＳｉＯ₂ の微粒子をスペーサーとして
上記の２枚のガラスをガラス面を外側にして合わせ、そ
の間の約２μｍのすき間に強誘電性液晶を注入し完全に
密閉する。上記の２枚のガラスの表面に偏光板を貼り合
わせて液晶ディスプレイパネルとした。この様にして得
られたパネルを駆動して画像を表示させたところ、良好
な画像が得られた。

【００９７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、工
程が簡略で設備投資額が押さえられるという利点を持つ
印刷法の欠点であったパタ−ン形成精度の低さを改善
し、混色が無くて色再現性が高く、表面平坦性が高いな
どの高精度なカラーフィルターを低コストで得ることが
できる。

【００９８】また、本発明によれば、上記の高精度なカ
ラーフィルターを用いて、良好な画像が得られる液晶素
子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルターの一実施形態を示す
概略断面図である。

【図２】本発明のカラーフィルターの製造方法の前工程
を示す工程図である。

【図３】本発明のカラーフィルターの製造方法の中工程
を示す工程図である。

【図４】本発明のカラーフィルターの製造方法の後工程
を示す工程図である。

【図５】本発明の液晶素子の一例を示す概略構成断面図
である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 遮光膜 ３ 第１の色の着色層 ４ 露光 ５ ブランケット胴 ６ 第１の色の着色部 ７ 画素部 ７ａ 第１の色の画素部 ７ｂ 第２の色の画素部 ７ｃ 第３の色の画素部 ８ 架橋硬化部分 ９ 光又は熱 １０ 第２の色の着色層 １１ ブランケット胴 １２ 第２の色の着色部 １３ 第３の色の着色層 １４ ブランケット胴 １５ 第３の色の着色部 １６ 第１の色の着色層 １７ 第２の色の着色層 １８ 第３の色の着色層 ２１ 透明基板 ２２ 遮光膜 ２３ 第１の着色層 ２４ 第２の着色層 ２５ 第３の着色層 ２６ 第１の色の着色部 ２８ 着色部 ２９ 保護層 ３０ 画素部 ３０ 画素部 ３１ 開口部 ３１ａ 第１の色の画素が形成される開口部 ３１ｂ 第２の色の画素が形成される開口部 ３１ｃ 第３の色の画素が形成される開口部 ３９ａ、３９ｂ ガラス基板 ４０ 遮光膜４０ ４１ａ〜４１ｃ カラーフィルター ４２ 保護層 ４３，５０ 配線 ４４ 画素電極 ４５ 接着材 ４６ セルギャップ ４７ スペーサー ４８ａ，４８ｂ 配向制御膜 ４９ ＩＴＯ電極 ５１ａ、５１ｂ 偏光板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一透明基板上に複数の異なる色の微細
   な画素部を有するカラーフィルターにおいて、画素部が
   設けられる位置に多数の開口部を形成した遮光膜と、画
   素部の複数の異なる色の数と同一数の複数の着色層とを
   有し、該各々の着色層は可視光透明材料で形成され、か
   つ遮光膜の開口部に相当する部分に同一の色で着色され
   た着色部を有し、該各々の着色層はその着色層の異なる
   色で着色された各々の着色部が互に重なることがない様
   に積層され、該各々の着色部は遮光膜の開口部を通して
   複数の異なる色が配列した画素部を形成していることを
   特徴とするカラーフィルター。
2. 【請求項２】 同一透明基板上に複数の異なる色の微細
   な画素部を有するカラーフィルターの製造方法におい
   て、 １）該透明基板上に可視光透明材料からなる第１の着色
   層を設ける工程と、 ２）該着色層の第１の色の画素となる領域以外の領域の
   可視光透明材料を硬化して着色防止領域を形成する工程
   と、 ３）前記第１の色の画素となる領域に印刷により第１の
   色の着色材を供給して着色して着色部を形成する工程
   と、 ４）該着色した第１の着色層を硬化させる工程と ５）該第１の着色層上に第１の着色層とは別の可視光透
   明材料からなる着色層を積層する工程と ６）該第１の色とは別の色の着色を上記２）から５）の
   工程を繰り返して行い、画素部の複数の異なる色の数と
   同一数の着色層を積層し、各々の着色層の着色部が互に
   重なることがなく形成することを特徴とするカラーフィ
   ルターの製造方法。
3. 【請求項３】 透明電極の形成された一対の基板間に液
   晶を配置した液晶素子であって、少なくとも一方の基板
   が請求項１記載のカラーフィルターを有する基板である
   ことを特徴とする液晶素子。