JPS61230101A - カラ−フイルタ - 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、透明な有機膜を染料で着色°してなるカラー
フィルタの構造に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、有ａＩＩＩを着色したカラーフィルタにシー
て、透明又は半透明な部分を設けることＫより、耐光性
を劣化させることなく、フィルタ全体を明るくしたもの
である。

〔従来の技術〕

透明な有機膜を染料によって着色したカラーフィルタは
、比較的安価で優れ几光学特性を持つところから、多方
面にわたって利用されている。例えば１着色されたゼラ
チンフィルタは１色部度補正や赤外線、紫外線、又は可
視光カット等の目的で、カメラ、ビデオ等の写真・映像
分野で広く用い゛られている。

マ几、ガラス等の透明基板上にゼラチン、カゼイン、グ
リニー等の有機ｇｔ線ストライプ状、あるいＩＩ′ｉ四
角形等（以下これをパターンと称す）に形成し、かつ染
料によって赤、緑、青の光の三原色に規則正しく染め分
けた、いわゆる染色法カラーフィルタは、カラー撮像装
置の分色フィルタとして、干渉フィルタと共に多く利用
されている。

更に、ｉ！＃近では、この染色法カラーフィルタは液晶
ディスプレーの進歩とあいまって、これと紹入合せ次液
晶プルカラーディスプレーとしての応用６９．実用化さ
れ、普及しつつある。

この染色法カラーフィルタは、パターンの形成をフォト
リングラフィ忙よって行なうため、液晶プルカラーディ
スプレー用として提唱されている他の方式のカラーフィ
ルタ（例えば、印刷法）より高いパターン形成精度を有
し、また、彩度の高い有機染料で直接染める九め、やは
り他の方式のカラーフィルタ（例えば、印刷法、写真フ
ィルム法、電着法）に比べ、優れた光学特性を持つ。

染色法カラーフィルタによる液晶フルカラーディスプレ
ーの代表的な構造をｔＪ１２図ｋＬ）と第２図Ｃｂ）に
示す。第２図れ）は平面図、第２図（６）はこの平面図
をへ一／面で切断した断面図である。この構造は、薄膜
トランジスタＣ以下ＴＩＰＴと略す）液晶ディスプレー
での例である。

両図Ｋｂ−で、１〜３はカラーフィルタのパターンで、
各々赤、緑、青に染め分けられている。

パターンの大きさけ、縦横共１画素のピッチに等しく、
パターン間にすき間はない。赤色パターン１、緑色パタ
ーン２及び青色パターン５の境界はＴＰＴ基板側のソー
スライン４と、ゲートライン５（第２図（ｂ）Ｋは示し
ていない）の中心を通るように組まれ、透明画素電極６
及びＩの真上に各色゛パターン１〜３が配置される。

この液晶ディスプレーは通常のライスティド・ネマチッ
クモードで表示を行なう。例えば赤ｔ＊示する場合、第
２図（６）ＫかＶｌて、緑色パターン２と青色パターン
５に対向する透明画素電極６に信号を送ることにより、
カラーフィルタ上の透明共通電極７に挾まれた液晶材料
８に電圧ｈＺ印加され′白色光９がカリトされて黒を表
示する。一方、赤色パターン１に対向する透明画素電極
６′には信号を送らない几め、その部分の液晶材料８け
白色光９を透過し、赤色パターン１を通過して赤く見え
る。ここで、１０，１１ｉｊ各々偏光子と検光子、１２
と１３Ｆｉガラス基板である。

このように、液晶プルカラーディスプレーは。

偏光板を用いていること、白色光をカラーフィルタで分
光していること、液晶をシャダタとして透過光を制御し
ていることの３つの理由から、背後の白色光の明るさが
充分利用されておらず１画面が暗い。

そこで、液晶プルカラーディスプレー用の染色法カラー
フィルタは、明るく染める、即ち薄く染めるのｈＺ通例
であった。明るく染める方法としては、透明有慎嘆の１
厚を薄くする、染色時間を短くする。染色槽温度を下げ
る。染色槽の染料濃度を下げる等種々前えられる。

〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕ところが、
喰述のような明るく染めた染色法カラーフィルタは、光
による劣化、即ち耐光性が良くないという欠点ｈＺあっ
九。

第３図に、従来の薄染め染色法カラーフィルタの緑色パ
ターンの分光特性を示す。初期値１４のピークの透過率
ｔＡ高いので、明るい・カラーフィルタとなっている。

ところが、日光畢露試験後（約１０日）の値１５け、左
右のベースラインｈｔ大きく上昇しているので、肉眼で
見ると色ｈＺ薄くなりくすんだように見える。

そこで１本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的は耐光性を劣化させることなくＥＬＬ＄フルカ
ラーディスプレーに適し交切るい染色法カラーフィルタ
を提供すること忙ある。

ｒ問題点を解決する几めの手段〕 本発明のカラーフィルタは。

α）　透明な有機物質の膜を染料によって着色したカラ
ーフィルタにおいて、 ｂ）該着色部分を線ストライプ状、四角形等の微細な規
則正しい形状に配列し。

Ｃ）各着色部分の間又は内部に微細な規則正しい透明部
又は半透明部を設け。

ｄ）　該透明部又は半透明部の面積を１着色部の１０〜
５０優にし几こと？峙徴とする。

なお１本発明の透明部の面積は着色部の１０〜ｓｏｂで
あるが、好ましくけ１５〜４Ｑ％、最も好ましくは２０
〜３０チである。

〔作用〕

実施例を述べる前Ｋ、本発明の詳細な説明する。

第４図は、普通に染め比（即ち液晶プルカラーディスプ
レー用の薄染めカラーフィルタよりは濃く染めた）染色
法カラーフィルタの分光特性であるが、＠３図の分光特
性を有するカラーフィルタより濃−めに染めである次め
に、初期値１６′のベースラインｈｚ　ｏ　＋１まで充
分下り一っている。そのために、日光暴露によってベー
スラインｈζ上昇し、０憾以上にもち上りするまでに時
間がかかり１日光暴露試験後の値１７′に示すように、
はとんど分光特性ｈｔ変化しない。勿論、このカラーフ
ィルタは暗いので、液晶フルカラーディスプレーにはほ
ぼ使用で食なＶｌ。

そこで、第５図に示すように１本発明の染色法カラーフ
ィルタにおいては、各パターンの間、又は内部に設けた
透明部又は半透明部から光が抜けてぐる几めに、初期値
１ｂｂｓ全波長域にわたって１ｇ４図の１６′より数チ
持ち上っている。透明部の面積を適切に選ぶことにより
、持ち上ｈＺリｌを制御す・ることができ、第３図の従
来の薄染め染色法カラーフィルタと等価の明るさＫする
ことｈＺできる。

具体的にけ、透明部の面積を着色部（パターン）の１０
〜５０４にすること忙より、薄染めカラーフィルタと同
等の明るさが得られることを確認り。

比。即ち、１０チ以下の面積ならば本発明の効果ｂＺ充
分得られず、又５０俤以上の場合は、明るくなりすぎて
著しく彩度が低下するのである。

ま几、各パターン及び透明部は、線ストライプ状、四角
形、三角形１円形等の微細な規則正しい形状になってい
るので、ひとつひとつの形ｈＺ見えることはない。ここ
で微細とは数百μｍ以下のことを言う。

そして、＠５図の本発明のカラーフィルタが。

第４図のカラーフィルタと同じ濃さに染めであるならば
、その耐光性は１日光暴露試験（１０日）後の値１７に
示すように、第４図の１７／と全く同じ挙動を示し１分
光特性はほとんど変化しない。

〔実施例〕

実施例−１ 第１の実施例として、従来の技術の項で引用し７ｔ’ｒ
ＦＴ液晶デイスプレーに、本発明を応用し比例を説明す
る。

＋Ｗ１図は）はカラーフィルタのパターンの平面図で、
ゼラチンを染料で着色して成る各色のパターン１〜３け
、透明画素電極の形状とほぼ一致させである。この形状
は、四角形や三角形といった単純なものではないｈｔ、
微細な上に規則正しく並んでいるので、人の目に個別に
見えることはない。

本実施例のパターンの大角さけ、およそ１５０μｍであ
る。パターン間け、透明部１８になっており、本実施例
の場合、その面積は着色部（各色パターン１〜３の面積
の合計）の約２５チである。これは最も好ましい面積比
率に属する。

１に５図の分光特性は、正に本実施例のものであり、カ
ラーフィルタは充分明るくなってか轢（初期値１６）１
日光暴露試験後１７もほとんど劣化していない。

Ｉ！１図（６）は１本実施例のカラーフィルタをＴＰＴ
液晶ディスプレーに組込んだ平面図である。各色パター
ン１〜３け、透明画素電極６の形状にびっ几り一致させ
て組入込む。こうすると、液晶がシャダタとして働く部
分だけ着色されていて、効率がよＶｓ　ａ カラーフィルタの透明部１８は、ソースライン４とトラ
ンジスタ部１９上に配置され、この部分を透過してくる
白色光（図示していない）ｈｔ、前述の第５図Ｋｍける
分光特性のベースラインの持ち上ｈ”　ｂ　ｇ分となっ
て、カラーフィルタ全体を明るくする役目をはたしてい
る。透明部１８の面積比率が２５俤と最適条件なので、
このＴＦＴ液菖フルカラーディスプレーは、充分な明る
さと彩度が得られている。特Ｋ、白色光として太陽光な
どの外部光を形光して用いる場合に有効である。

８１図（Ｃ）Ｆｉ、第１図（ｂ）ノ平面図ｆ　Ａ−Ａ’
テ力Ｗトシ友断面図である。透明部１８の上下に位置す
る部材（偏光子１０．ガラス基板１２及び１３゜ソース
ライン４．液晶材料８、透明共通電１ｉ７゜検光子１１
）は、透明あるいけ無色の半透明になつていて、白色光
９　ｈＺ効率良く透過してくる。

本実施例のＴＰＴ液晶ディスプレーの画面表示の方法は
、従来例のそれと同じである。

実施例−２ ｆ＄２の実施例ｆ第６図に示す。この例の透明部１８の
面積は着色部の約１１ｃ６であり、本発明の下限の面積
に属する。これは実施例−１よりも暗いｈｔ、その分彩
変が高い。白色光として警光灯等の人工照明を用いるな
らば、ある穆度明るい白色光ｈｔ自由に得られるので、
カラーフィルタが少々暗くても特に問題ない。

実施例−３ ｔ４３の実施例として、上限の面積比率に属する例をａ
ｔ７図に示す。この例で透明部１８は、着色部の約４８
俤である。実施例−１よりもかなり明るく、白色光とし
て室内光などの比較的暗い外部光を用いる場合に適して
いる。

実施例−４ 第４の実施例として、透明部１８ｆ各色パターン１〜３
の内部に設けた例をａｔ８図に示す。この例では、透明
部１８は着色部の約１６チであり、その効果は、各色パ
ターン間に透明部を設けたものと同じである。

実施例−その他 本発明のカラーフィルタは、前述４例のような３色のカ
ラーフィルタである必要はなく、単色、２色、あるいけ
４色以上ｈｔ配置されたカラーフィルタにも適用でき、
その効果は３色のときと何ら変りない。

また１本発明のカラーフィルタは、ＴＦＴ液晶ディスプ
レーだけでな（、Ｍ工Ｍ（メタル・インシェレート・メ
タル）等のダイオード特性を応用した液晶ディスプレー
、マルチプレクシング液晶ディスプレー、固体撮像素子
、撮像管等との組み合せｈＺ可能である。

さらに、このようなデバイスとの組み合せでなく、単に
色フィルタとして使用する場合でも有効である。

〔効果〕

以上説明し几ように、本発明によれば染色の濃さｆ変え
ることなく、微細な規則正しい形状の着色部の配列（パ
ターン）と、その間又は内部に同じ（微細な規則正しい
透明部又は半透明部を設けることにより、耐光性を劣化
させることなく、かつ透明部を通過する光のために、カ
ラーフィルタ全体を明るくすることａｔできるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ロ））は１本発明の第１の実施例の染色法カラ
ーフィルタのパターンの平面図。第１図（６）は。 同カラーフィルタを用いたＴＰＴ液晶プルカラーディス
プレーの平面図。第１図（Ｃ）は同断面図である。 第２図＆′Ｌ）は、従来の染色法カラーフィルタを用い
たＴＰＴ液晶プルカラーディスプレーの平面ｍ。 第２図（６）は同断面図である。 第３図は、従来の薄染め染色法カラーフィルタの分光特
性のグラフ。 第４図は、普通に染めた染色法カラーフィルタの分光特
性のグラフ。 １［５図は、本発明の染色法カラーフィルタの分光特性
グラフである。 第６図は１本発明のａｔ２の実施例の染色法カラーフィ
ルタのパターンの平面図。 ｆ＄７図は、同じ〈第３の実施例のカラーフィルタのパ
ターンの平面図。 １１８図は、同じく第４の実施例のカラーフィルタのパ
ターンの平面図である。 １・・・・・・赤色パターン ２・・・・・・緑色パターン ３・・・・・・青色パターン １６・・・・・・（分光特性の）初期値１７・・・・・
・（分光特性の１日光暴露試験後の値１８・・・・・・
透明部 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）透明な有機物質の膜を染料によって着色したカラー
   フィルタにおいて、 ｂ）該着色部分を線ストライプ状、四角形等の微細な規
   則正しい形状に配列し、 ｃ）各着色部分の間又は内部に微細な規則正しい透明部
   又は半透明部を設け、 ｄ）該透明部又は半透明部の面積を、着色部の１０〜５
   ０％にしたことを特徴とするカラーフィルタ。