JP2003139942A

JP2003139942A - カラーフィルタ

Info

Publication number: JP2003139942A
Application number: JP2001342822A
Authority: JP
Inventors: Goji Ishizaki; 剛司石崎; Tomohisa Honda; 知久本田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】コレステリック層に段差が合っても、液晶層
に表示欠陥を出さず、ＩＴＯを断線させることがないカ
ラーフィルタを提供する。【解決手段】コレステリック層により形成され、各画
素を構成するコレステリック層の層厚差に起因する段差
を有するコレステリックカラーフィルタ部に対し、コレ
ステリックカラーフィルタ部の各画素にかかる三つの層
のうち最も層厚大である層以外の二層の、それぞれの上
面に段差を埋めるように積層して設けられた透明平坦化
層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コレステリック層
により形成されたカラーフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】コレステリック状態というのは、図１に
示されるように、平板状の分子（コレステリック液晶分
子）が層状に並び、しかも、各層内での分子の方向も揃
い、さらに、その方向がある層から次の層に移るたびに
少しずつずれてゆくような状態である。コレステロール
自体は液晶状態にはならないが、その誘導体例えば安息
香酸エステルがこのような液晶状態になるので、この状
態をコレステリックと呼んでいる。コレステリック液晶
層により構成された反射層は、その一主面に到達する入
射光のうち左円偏光成分又は右円偏光成分を選択反射
し、残りの成分を透過する機能を有している。図１にお
いて、各コレステリック液晶分子が少しずつずれて、ち
ょうど１回転（３６０°回転）するまでの長さ（図１に
おいてＰで表されている長さ）を、コレステリック構造
のピッチ（Ｐ）という。コレステリック構造のピッチＰ
が決せられれば、そのコレステリック層により選択反射
される反射光の選択反射波長帯域は一意に決せられる。

【０００３】近年コレステリック液晶またはカイラルネ
マチック液晶を薄膜形成し、それをポリマー化したフィ
ルム（本願において「コレステリック層」という。）が
入手可能となった。このようなコレステリック層は、２
００〜２４０℃前後の高温にさらされた後でも物理的、
光学的、化学的に安定した性能を示すことが知られてい
る。したがってこのようなコレステリック層の上記した
選択反射に関する性質を利用して、液晶表示装置のカラ
ーフィルタとして使用することが提案されている（例え
ば特開２００１−４８２４号公報、特開２００１−４８
２２号公報、特開２０００−２５８６２３号公報、特開
平１１−３３７７１６号公報、特開平１０−２８２３２
４号公報、特開平９−３０４６１３号公報、特開平８−
３２０４８０号公報等）。

【０００４】一方、コレステリック層による最大反射率
（通常９５〜９９％）を確保するためには、１ピッチを
構成するコレステリック構造（以下において「１ピッチ
層」という。）の積層枚数が所定数以上であることが必
要である。すなわち最大反射率を確保するため、１ピッ
チ層の最小積層枚数ｍが存在する。

【０００５】また、１ピッチ層あたりの厚さＰは、その
コレステリック構造の各方向の平均屈折率をｎ、選択反
射波長帯の中心波長をλとしたとき λ＝ｎＰで表される。したがって、そのコレステリック層が最大
反射率を確保するための最小層厚ｔminは、ｔmin＝ｍＰ＝ｍλ／ｎで表される。ここにｍｎは可視光域においては概略一定
であるので、最小層厚ｔminは中心波長λの変化に伴い
変化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最大反射率を
確保するために最小層厚で各Ｒ（赤色。以下単に「Ｒ」
と表すこともある。）、Ｇ（緑赤色。以下単に「Ｇ」と
表すこともある。）、Ｂ（青赤色。以下単に「Ｂ」と表
すこともある。）の画素を有するカラーフィルタをコレ
ステリック層にて形成した場合、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれ
に対応する中心波長が異なるので、それぞれの層厚が異
なり、結果として各画素の間に段差が生じてしまう。ま
た、配向基板上に成膜した液晶層に照射する放射線量を
コントロールすることによりコレステリック層の選択反
射波長帯域／中心波長を変えようとする場合、各Ｒ、
Ｇ、Ｂ層のピッチ数は等しくなるのでそれぞれの層厚は
異なるものとなってしまう。このような段差は、厳密な
厚さのコントロールを必要とする液晶層に影響を与え、
表示欠陥が出てしまう可能性があるという問題があっ
た。また、このような段差により透明電極たるＩＴＯの
断線が起きてしまうという問題もあった。

【０００７】そこで、本発明は、コレステリック層に段
差が合っても、液晶層に表示欠陥を出さず、ＩＴＯを断
線させることがないカラーフィルタを提供することを課
題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様は、
コレステリック層により形成され、各画素を構成するコ
レステリック層の層厚差に起因する段差を有するコレス
テリックカラーフィルタ部と、コレステリックカラーフ
ィルタ部の各画素にかかる三つの層のうち最も層厚大で
ある層以外の二層の、それぞれの上面に段差を埋めるよ
うに積層して設けられた透明平坦化層と、を備えたこと
を特徴とするカラーフィルタを提供して前記課題を解決
する。

【０００９】この第一態様のカラーフィルタによれば、
コレステリックカラーフィルタ部の各画素間に生じた段
差を平坦化層により埋めることができるので、液晶の表
示欠陥や、ＩＴＯ断線の原因を解消することができる。
また平坦化層は透明層であるので、それを設けることに
より光学的な悪影響を表示装置に与えることがない。こ
のような透明平坦化層として、通常液晶表示装置の保護
層として使用されているエポキシ系の樹脂を使用するこ
とができる。このような樹脂は、層厚をコントロールし
て形成することが容易であるので、各画素のコレステリ
ック層間に生じた段差を容易に解消することができる。
なおこのような態様のカラーフィルタは反射型／透過型
いずれの表示装置にも適用することが可能である。

【００１０】上記態様において、最も層厚大である層は
赤色層により形成されていることとしてもよい。

【００１１】このように構成した場合には、画素を構成
する３色のうち最も大きな波長を有する赤色層が最も層
厚大となる可能性が高いので、このようなコレステリッ
ク層の構成に対しても本発明を適用することができる。

【００１２】また上記態様において、最も層厚大である
層、及び透明平坦化層のさらに上面に透明保護層を積層
してもよい。

【００１３】このようにすれば、表示装置に組み込まれ
たときに、カラーフィルタと液晶層の配向膜とが透明保
護層により遮断されるので、配向膜形成時に発生する溶
剤により、コレステリックカラーフィルタ部が侵され
て、光学特性が失われることが防止される。また配向膜
焼成時の高温によりコレステリックカラーフィルタ部か
ら発生する不純物から、液晶層及びその配向膜を保護す
ることができる。

【００１４】本発明の第二の態様は、コレステリック層
により形成され各画素を構成するコレステリック層の層
厚差に起因する段差を有するコレステリックカラーフィ
ルタ部と、コレステリックカラーフィルタ部の各画素上
面のそれぞれに段差を埋めるように積層して設けられ、
各画素を形成するコレステリック層の反射色とは異なる
色の顔料分散剤を備えた顔料分散型カラーフィルタ部と
を備えたことを特徴とする透過型カラーフィルタであ
る。この場合、顔料分散型カラーフィルタ部の顔料色
は、コレステリック層が例えば一層で形成されている場
合、そのコレステリック層の反射色と異なる色であれば
よい。例えば、コレステリック層の反射色がＲである場
合、顔料分散型カラーフィルタ部の顔料色はＧ、又はＢ
であればよい。また、コレステリック層が例えば二層で
形成されている場合、その二層を形成するコレステリッ
ク層の二つの反射色と異なる色であればよい。例えば、
二層を構成するコレステリック層の反射色がそれぞれＲ
とＧである場合、顔料分散型カラーフィルタ部の顔料色
はＢであればよい。

【００１５】この第二の態様の透過型カラーフィルタに
よれば、コレステリックカラーフィルタ部の各画素間に
生じた段差を顔料分散型カラーフィルタ部により埋める
ことができるので、液晶に表示欠陥や、ＩＴＯの断線の
原因を解消することができる。このような顔料分散型カ
ラーフィルタ部は、通常の液晶表示装置に使用されてい
るカラーフィルタと同じ材料、すなわちエポキシ系樹脂
に所定色の顔料を分散させて使用することができる。こ
のような顔料分散型カラーフィルタは、層厚をコントロ
ールして形成することが容易であるので、各画素のコレ
ステリック層間に生じた段差を容易に解消することがで
きる。また、各画素を形成するコレステリック層の反射
色とは異なる色の顔料分散剤を備えた顔料分散型カラー
フィルタ部がコレステリック層と組み合わされて使用さ
れているので、コレステリック層による反射光のリサイ
クル効果とあいまって、表示色の鮮明な、明るい画像を
表示することが可能な透過型カラーフィルタを提供する
ことができる。

【００１６】上記態様において、顔料分散剤の色は、コ
レステリック層の反射色とは補色の関係にあることとし
てもよい。

【００１７】このようにすれば、外光の反射を防止し
て、透過光のみ観察者から見ることが可能な表示装置の
透過型カラーフィルタを構成することができる。

【００１８】本発明の第三の態様は、コレステリック層
により形成され各画素を構成するコレステリック層の層
厚差に起因する段差を有するコレステリックカラーフィ
ルタ部と、コレステリックカラーフィルタ部の各画素に
かかる三つの層のうち最も層厚大である層以外の二層
の、それぞれの上面に段差を埋めるように積層して設け
られた透明平坦化層と、透明平坦化層の上面に平坦に積
層された配向膜と、配向膜の上面の、コレステリックカ
ラーフィルタ部の各画素に対応する位置に設けられ各画
素を形成するコレステリック層の反射色とは異なる色の
顔料分散剤を備えるとともに各画素の層厚が等しく形成
された顔料分散型カラーフィルタ部と、を備えたことを
特徴とする透過型カラーフィルタにより前記課題を解決
する。

【００１９】この第三の態様の透過型カラーフィルタに
よれば、コレステリックカラーフィルタ部の各画素間に
生じた段差を透明平坦化層により埋めることができるの
で、液晶に表示欠陥や、ＩＴＯの断線の原因を解消する
ことができる。またコレステリック層の各画素に対応し
た位置に、各画素を形成するコレステリック層の反射色
とは異なる色の顔料分散剤を備えた顔料分散型カラーフ
ィルタ部が設けられているので、コレステリック層によ
る反射光のリサイクル効果とあいまって、表示色の鮮明
な、明るい画像を表示することが可能な透過型カラーフ
ィルタを提供することができる。

【００２０】本発明の第四の態様は、コレステリック層
により形成され各画素を構成するコレステリック層の層
厚差に起因する段差を有するコレステリックカラーフィ
ルタ部と、コレステリックカラーフィルタ部の上面に段
差を埋めるように積層して設けられた配向膜と、配向膜
上面のコレステリックカラーフィルタ部の各画素に対応
する位置に設けられ各画素を形成するコレステリック層
の反射色とは異なる色の顔料分散剤を備えるとともに各
画素の層厚が等しく形成された顔料分散型カラーフィル
タ部と、を備えたことを特徴とする透過型カラーフィル
タにより前記課題を解決する。

【００２１】この第四の態様の透過型カラーフィルタに
よれば、コレステリックカラーフィルタ部の各画素間に
生じた段差を配向膜により埋めることができるので、液
晶に表示欠陥や、ＩＴＯの断線の原因を解消することが
できる。配向膜として、例えば、ポリイミド薄膜を利用
することができる。ポリイミド薄膜はその膜厚コントロ
ールが容易であるので、コレステリックカラーフィルタ
部の各画素間に生じた段差を容易に解消することができ
る。また、配向膜上面のコレステリックカラーフィルタ
部の各画素に対応する位置に、各画素を形成するコレス
テリック層の反射色とは異なる色の顔料分散剤を備え、
かつ、各画素の層厚が等しく形成された顔料分散型カラ
ーフィルタ部を備えているので、コレステリック層によ
る反射光のリサイクル効果とあいまって、表示色の鮮明
な、明るい画像を表示することが可能な透過型カラーフ
ィルタを提供することができる。

【００２２】上記第二〜第四態様の透過型カラーフィル
タにおいて、顔料分散型カラーフィルタ部の上面にさら
に透明保護層を積層してもよい。

【００２３】このように構成すれば、表示装置に組み込
まれたときに、カラーフィルタと液晶層の配向膜とが透
明保護層により遮断されるので、配向膜形成時に発生す
る溶剤によりコレステリックカラーフィルタ部が侵され
て、光学特性が失われることが防止される。また配向膜
焼成時の高温によりコレステリックカラーフィルタ部か
ら発生する不純物から、液晶層及びその配向膜を保護す
ることができる。

【００２４】またこれらの態様において、コレステリッ
クカラーフィルタ部の各画素は赤色、青色、又は緑色の
うちいずれか一色の反射色を有する一層のコレステリッ
ク層により形成されていることとしてもよい。

【００２５】このようにコレステリックカラーフィルタ
部を一色のみを反射する単層にて構成しても、コレステ
リック層による光のリサイクル効果を得ることができ
る。このような単層の構成は製造が容易である。また、
コレステリックカラーフィルタ部の各画素に対応する位
置に、各画素を形成するコレステリック層の反射色とは
異なる色の顔料分散剤を備えた顔料分散型カラーフィル
タ部が設けられているので、透過型カラーフィルタとし
ての機能を全うすることができる。例えばコレステリッ
クカラーフィルタ層の一画素の反射色がＲである場合、
この部分を透過する色はＧ、及びＢであるが、顔料分散
型カラーフィルタ部が、Ｇ又はＢが透過するように構成
されているので、コレステリックカラーフィルタ部と顔
料分散型カラーフィルタ部とが組み合わされて使用され
ることにより、全体として、この画素は、Ｇ、又はＢを
透過するカラーフィルタ部として機能することができ
る。

【００２６】また、コレステリックカラーフィルタ部の
各画素は、赤色、青色、又は緑色のうちから選ばれた二
色をそれぞれの層の反射色とする二層のコレステリック
層により形成されていることとしてもよい。

【００２７】このように構成した場合には、例えばコレ
ステリックカラーフィルタ部がＲ、及びＧを反射する二
層にて構成されている場合、これら二層を透過する色は
Ｂである。一方、コレステリックカラーフィルタ部の各
画素に対応する位置に、各画素を形成するコレステリッ
ク層の反射色とは異なる色、すなわちＢの顔料分散剤を
備えた顔料分散型カラーフィルタ部が設けられている。
したがって、二層のコレステリック層による十分な光の
リサイクル効果とあいまって、鮮明な発色の明るい画像
表示を実現する透過型カラーフィルタを提供することが
できる。

【００２８】また、顔料分散型カラーフィルタ部の各画
素に関する繰り返し方向の幅は、対応するコレステリッ
クカラーフィルタ部の各画素の幅より大であることとし
てもよい。

【００２９】このように構成すれば、混色のない純粋な
各Ｒ、Ｇ、Ｂの発色を実現することができる。

【００３０】さらに、第一の態様において、透明平坦化
層はフォトリソ法により形成されていることとしてもよ
い。またさらに第二〜第四の態様の透過型カラーフィル
タにおいて、顔料分散型カラーフィルタ部はフォトリソ
法により形成されていることとしてもよい。

【００３１】このようにすることによって、生産性の高
い方法にて製造されたカラーフィルタを提供することが
できる。

【００３２】本発明のこのような作用及び利得は、次に
説明する実施の形態から明らかにされる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施形態
に基づき説明する。

【００３４】図２（ａ）は反射型、（ｂ）及び（ｃ）は
透過型カラーフィルタの動作原理を示す略示断面図であ
る。図２（ａ）は、反射型カラーフィルタの動作原理を
示している。図の上方から下方に向けて出射された外光
は不図示の円偏光板により、右回り又は左回りの円偏光
に変換されて、コレステリック層にて形成されたカラー
フィルタに至る。図で「Ｒ」で示された画素の部分は、
赤の波長を持つ右回り又は左回りの円偏光のみ反射して
それ以外の波長の光（円偏光）は透過する性質を有して
いる。したがって図に示されるように「Ｒ」の波長を持
つ円偏光のみ反射され、「Ｇ」、及び「Ｂ」の波長を持
つ光は図の下方に向かってコレステリック層を透過す
る。このように各「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の波長のみ反
射する画素がコレステリック層によりそれぞれ形成され
ていて、反射型カラーフィルタとして機能している。

【００３５】図２（ｂ）は、透過型カラーフィルタの一
形態を示す図である。この形態のカラーフィルタにおい
ては、映像光源は、図の下方のバックライト（不図示）
から上方に向けて出射され、円偏光板（不図示）によ
り、右回り又は左回りの円偏光に変換される。変換され
た円偏光は、ガラス基板を透過してコレステリック層に
より形成された透過型カラーフィルタに達する。透過型
カラーフィルタの「Ｇ」で示されている部分の画素は
「Ｇ」の波長を持つ右回り又は左回りの円偏光のみ下方
側に反射し、「Ｒ」、及び「Ｂ」の波長を持つ円偏光
は、フィルタ部を透過して、図上方に位置する観察者側
に至る。このようにして、バックライトの光のうち、
「Ｒ」、及び「Ｂ」の光のみを透過する。「Ｇ」の光は
下方に反射され、不図示の拡散反射板により反射される
ことでリサイクルに供される。通常、このようなタイプ
のカラーフィルタは、例えば「Ｇ」のコレステリック層
の上面にさらに「Ｒ」、又は「Ｂ」を透過する顔料分散
型カラーフィルタ部を設け、コレステリック層を透過し
てきた「Ｒ」、又は「Ｂ」の一方のみを上方の観察者側
に透過することにより、全体としてカラーフィルタとし
て動作が可能となる。このように構成された透過型カラ
ーフィルタはリサイクル効果により光が有効に利用され
るので、明るい表示画面を実現することができる。また
コレステリック層を透過した２色をさらに顔料分散型フ
ィルタ部により１色にするので、鮮明な発色を実現する
こともできる。

【００３６】図２（ｃ）は、透過型カラーフィルタの他
の一形態を示す図である。この形態のカラーフィルタに
おいても、図の下方のバックライト（不図示）から上方
に向けて出射され、円偏光板（不図示）により、右回り
又は左回りの円偏光に変換された光は、ガラス基板を透
過してコレステリック層により形成された透過型カラー
フィルタに達する。この透過型カラーフィルタは二層の
コレステリック層により形成されている。上下の層は異
なる色の反射色を呈するコレステリック層で形成されて
いる。例えば図中央部の「Ｒ」、及び「Ｇ」で形成され
た二層のコレステリック層に下方から円偏光が入射され
ると、「Ｒ」、及び「Ｇ」の光は反射され、「Ｂ」の光
のみ上方の観察者側に透過される。「Ｒ」、及び「Ｇ」
の光は下方に反射され、不図示の拡散反射板により反射
されることでリサイクルに供される。このように構成さ
れた透過型カラーフィルタは、２色が反射されることに
よりさらに有効に光がリサイクルされて、明るい表示画
面を実現することができる。また二層のコレステリック
層により「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」のうち一つのみ透過し
て鮮明な発色を実現することもできる。

【００３７】図３は、第一実施形態にかかるカラーフィ
ルタの製造工程の各段階を示す断面図である。この第一
実施形態のカラーフィルタは図２（ａ）の反射型カラー
フィルタに対応するものである。そして透過型、反射型
いずれにも使用することができる。まず、（ａ）におい
て、ガラス基板上にポリイミドの配向膜が形成される。
次いで、この配向膜上にフォトリソ法により「Ｒ」波長
の円偏光を選択反射するコレステリック層が形成される
（ｂ）。引き続き「Ｇ」層、及び「Ｂ」層を形成してコ
レステリックカラーフィルタ部が完成される（ｃ〜
ｄ）。

【００３８】この段階においては、前記した理由によ
り、コレステリックカラーフィルタ部の各画素を形成す
る層に段差ができている。通常層厚は、「Ｒ」、「Ｇ」
「Ｂ」の順に次第に薄くなる。次の工程において、
「Ｇ」層上面に「Ｒ」層と高さが等しくなるように透明
平坦化層が形成される（ｅ）。同様にして、「Ｂ」層上
面にも、「Ｒ」層と高さが等しくなるように透明平坦化
層が形成される（ｆ）。透明平坦化層は、所定の透明度
を持ち、化学的、熱的に安定であればどのようなものを
用いてもよいが、形成時の層厚コントロールの容易なフ
ォトリソ法を使用することができるという観点から、例
えばエポキシ系樹脂を使用することが推奨される。この
ようにすることにより、コレステリック層各画素間の段
差を平坦なものとすることができる。また、液晶表示部
に表示欠陥が出ることを防止することができる。さら
に、段差によるＩＴＯの断線を未然に防止することがで
きる。

【００３９】このようにして、上面が平坦に形成された
「Ｒ」層、及び二つの画素「Ｇ」、及び「Ｂ」上の透明
平坦化層のさらに上面に、透明保護層を形成してもよい
（図３（ｇ））。このようにすることで、カラーフィル
タと液晶層の配向膜とが透明保護層により遮断され、配
向膜形成時に発生する溶剤によりコレステリックカラー
フィルタ部が侵されて、光学特性が失われることが防止
される。また配向膜焼成時の高温によりコレステリック
カラーフィルタ部から発生する不純物から、液晶層及び
その配向膜を保護することができる。

【００４０】図４は、第二実施形態にかかるカラーフィ
ルタ製造工程の各段階を示す断面図である。この第二実
施形態のカラーフィルタは、図２（ｂ）に対応するもの
であり、透過型表示装置のカラーフィルタとして使用す
ることができる。その工程は、第一実施形態の工程と
（ｄ）まで同じであり、これまでにコレステリックカラ
ーフィルタ部が完成されている。次いで最も層厚のある
「Ｒ」層上面にＲ以外の透過色を有する顔料（例えば
Ｂ）が分散された顔料分散型カラーフィルタ部ｂ（以後
顔料分散型カラーフィルタ部の画素を表すとき、コレス
テリックカラーフィルタ部の大文字「Ｒ」、「Ｇ」、
「Ｂ」に対して、小文字「ｒ」、「ｇ」、「ｂ」で表
す。）を所定厚さに形成する（ｅ）。次いで「Ｇ」上に
「ｒ」を「ｂ」と同じ高さに形成する（ｆ）。また、
「Ｂ」上に「ｇ」を、「ｂ」、「ｒ」と同じ高さに形成
する（ｇ）。このようにしてコレステリックカラーフィ
ルタ部の各画素間に生じた段差を、それぞれの上面に顔
料分散型カラーフィルタ部を層厚をコントロールして形
成することにより解消することができる。コレステリッ
クカラーフィルタ部の画素に対応する顔料分散型カラー
フィルタ部の色は、コレステリックカラーフィルタ部の
選択反射色と異なる色であればよい。このようにして、
上面が平坦に形成された「ｂ」、「ｒ」、「ｇ」各層の
上面に、さらに透明保護層を形成してもよい（ｈ）。

【００４１】図５は、第二実施形態のカラーフィルタの
変形例を示す図である。（ａ）は、比較のために図４の
第二実施形態の透過型カラーフィルタをそのまま示す。
（ｂ）〜（ｄ）はその変形例であり、図２（ｃ）に対応
するものである。すなわちコレステリックカラーフィル
タ部として、異なる選択反射波長を有する二層がガラス
基板上に積層され、それら二層を積み上げた高さに段差
が生じている。

【００４２】（ｂ）の変形例では、この段差を二層の上
面に積層する顔料分散型カラーフィルタ部の層厚をコン
トロールすることにより解消している。この場合、コレ
ステリックカラーフィルタ部を構成する二層の選択反射
色が「Ｂ」、及び「Ｒ」である場合、顔料分散型カラー
フィルタ部の透過色は「ｇ」である。同様にして、コレ
ステリックカラーフィルタ部を構成する二層の選択反射
色が「Ｒ」、及び「Ｇ」である場合、顔料分散型カラー
フィルタ部の透過色は「ｂ」であり、コレステリックカ
ラーフィルタ部を構成する二層の選択反射色が「Ｇ」、
及び「Ｂ」である場合、顔料分散型カラーフィルタ部の
透過色は「ｒ」である。

【００４３】（ｃ）の変形例では、二層の段差は、
「Ｂ」、「Ｒ」層の上面、及び「Ｇ」、「Ｂ」層の上面
に透明平坦化層を「Ｒ」、「Ｇ」層の高さと同一に形成
することにより解消されている。さらにそれらの上に配
向膜が積層され、配向膜の上に各「ｇ」、「ｂ」、
「ｒ」の顔料分散型カラーフィルタ部が等しい層厚にて
形成されている。

【００４４】（ｄ）の変形例では、二層の段差は、二層
上に積層された配向膜の層厚を各画素ごとに変化させる
ことにより解消している。配向膜のさらに上面には、各
「ｇ」、「ｂ」、「ｒ」の顔料分散型カラーフィルタ部
が等しい層厚にて形成されている。

【００４５】図６は、フォトマスクによるパターニング
の方法を示す図である。図３及び図４のカラーフィルタ
製造工程において、コレステリックカラーフィルタ部、
及び顔料分散型カラーフィルタ部の各画素を所定位置に
形成するためには、フォトマスクによるパターニングに
よる方法が現実的である。図上方の３条の帯はフォトマ
スクとその移動方法を示す断面図である。すなわち、１
で示されている断面図において、フォトマスクは幅
「ｘ」の透過部分と、幅「２ｘ」の不透過部分を備えて
いる。まず、１で示される位置にて放射線等の照射を行
って、「Ａ」にて示される部分のパターニングを行う。
次いで、マスクを図の右方向にｘだけずらせて、２で示
される位置にて放射線等の照射を行い、「Ｂ」にて示さ
れる部分のパターニングを行う。さらにマスクを図の右
方向にｘだけずらせて、３で示される位置にて放射線等
の照射を行い、「Ｃ」にて示される部分のパターニング
を行う。

【００４６】このような操作を繰り返すことによって、
所定の位置に「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」のパターンを繰り
返し描いてゆくことができる。

【００４７】

【実施例】重合可能なネマティック液晶（９７重量部）
とカイラル剤（３重量部）と、光開始剤（１重量部）と
からなる光硬化型のカイラル・ネマティック液晶をトル
エンに溶解させた２５ｗｔ％のトルエン溶液を準備し
た。

【００４８】なお、ネマティック液晶としては、下記の
化学式（化１）で表される化合物と、下記の化学式(化
２)で表される化合物とを、重量比５０：５０で含む液
晶を用いた。

【００４９】

【化１】

【００５０】

【化２】

【００５１】また、カイラル剤としては、下記の化学式
(化３)で表される化合物を用いた。

【００５２】

【化３】

【００５３】一方、ガラス基板上にポリイミド(PI)をス
ピンコート法により製膜し、膜厚１０００ÅのPI膜を得
た。そして製膜されたPI膜に、一定方向にラビング処理
(配向処理)を施すことにより配向基板を作製した。

【００５４】そして、このようなラビング処理が施され
たポリイミド（PI）付きのガラス基板をスピンコーター
にセットし、前記トルエン溶液を４．５μm程度の膜厚
でスピンコーティングした。

【００５５】次に、８０℃で５分間加熱し、乾燥及び配
向処理を行った後、配向膜上に形成された液晶層が選択
反射中心波長６８０ｎｍの赤色のコレステリック層を呈
することを目視で確認した。

【００５６】そして、このような液晶層にフォトマスク
を介して超高圧水銀灯を用いた紫外線照射装置により所
定の位置に応じて所定の照射量で紫外線を照射し、液晶
層を３次元架橋してポリマー化し、配向基板上に半硬化
状態のコレステリック層を形成した。

【００５７】その後、配向基板上に形成された半硬化状
態のコレステリック層を、アセトンに５分間浸漬させ
た。

【００５８】そして６０℃×１５分間加熱し、乾燥処理
を行った後、超高圧水銀灯を用いた紫外線照射装置で４
０００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射し、コレステリック
層を再硬化させ、光学特性を安定させた。

【００５９】これにより、配向基板上にコレステリック
層が形成されたカラーフィルタが製造された。

【００６０】ここで、フォトマスクは１００μｍの高透
過率部分(透過率９０％以上)、２００μの低透過率部分
（透過率０．０１％以下）が順に並んだマスクを用い、
そのマスクを１００μｍづつずらし３回露光し、ＲＧＢ
のパターンを作製した。

【００６１】ここで、半硬化状態のコレステリック層を
形成するための紫外線の照射量として、１ｍＪ／ｃ
ｍ^２、８ｍＪ／ｃｍ^２、３００ｍＪ／ｃｍ^２の３種類を
とり、得られたカラーフィルタの反射率スペクトルを分
光光度計により測定した。また、得られたカラーフィル
タのそれぞれの膜厚について触針式段差計により測定し
た。層厚データを下表に示す。

【００６２】また反射率スペクトルを図７に示す。

【００６３】このようにして作製された段差を有するコ
レステリック液晶カラーフィルタの上に膜厚１．２μｍ
で顔料分散型カラーフィルタの青色をスピンコートし、
８０℃で５分乾燥させた後、コレステリック液晶カラー
フィルタの赤色の上の部分のみを硬化させ、現像処理を
行い、その後熱硬化処理を行うことにより、コレステリ
ック液晶カラーフィルタの赤色４．１μｍ(ライン幅１
００μｍ)の上に、顔料分散型カラーフィルタの青色
１．２μｍ(ライン幅１００μｍ)を積層し、５．２μｍ
の膜厚を得た。

【００６４】次に膜厚２．３μｍで顔料分散型カラーフ
ィルタの赤色をスピンコートし、８０℃で５分乾燥させ
たあと、コレステリック液晶カラーフィルタの緑色の上
の部分のみを硬化させ、現像処理を行い、その後熱硬化
処理を行うことにより、コレステリック液晶カラーフィ
ルタの赤色２．９μｍ(ライン幅１００μｍ)の上に、顔
料分散型カラーフィルタの青色２．３μｍ(ライン幅１
００μｍ)を積層し５．２μｍの膜厚を得た。

【００６５】次に膜厚２．９μｍで顔料分散型カラーフ
ィルタの緑色をスピンコートし、８０℃で５分乾燥させ
たあと、コレステリック液晶カラーフィルタの青色の上
の部分のみを硬化させ、現像処理を行い、その後熱硬化
処理を行うことにより、コレステリック液晶カラーフィ
ルタの青色２．３μｍ(ライン幅１００μｍ)の上に、顔
料分散型カラーフィルタの青色２．９μｍ(ライン幅１
００μｍ)を積層し、５．２μｍの膜厚を得た。

【００６６】これにより、配向基板上に各画素すべてで
５．２μｍの膜厚でカラーフィルタを作製することがで
きた。このカラーフィルタを透過型液晶表示装置に組み
込みカラーフィルタとして使用したところ、鮮明な色調
で明るい表示画面をもつ表示装置を得ることができた。

【００６７】以上、現時点において、最も、実践的であ
り、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発
明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された
実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明
細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しな
い範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うカ
ラーフィルタもまた本発明の技術的範囲に包含されるも
のとして理解されなければならない。

【００６８】

【発明の効果】以上に説明したように、コレステリック
層により形成され、各画素を構成するコレステリック層
の層厚差に起因する段差を有するコレステリックカラー
フィルタ部と、コレステリックカラーフィルタ部の各画
素にかかる三つの層のうち最も層厚大である層以外の二
層の、それぞれの上面に段差を埋めるように積層して設
けられた透明平坦化層と、を備えたことを特徴とするカ
ラーフィルタによれば、コレステリックカラーフィルタ
部の各画素間に生じた段差を平坦化層により埋めること
ができるので、液晶に表示欠陥や、ＩＴＯの断線の原因
を解消することができる。また平坦化層は透明層である
ので、それを設けることにより光学的な悪影響を表示装
置に与えることがない。このような透明平坦化層は、通
常保護層として使用されているエポキシ系の樹脂を使用
することができる。このような樹脂は、層厚をコントロ
ールして形成することが容易であるので、各画素のコレ
ステリック層間に生じた段差を容易に解消することがで
きる。

【００６９】また上記態様において、最も層厚大である
層、及び透明平坦化層のさらに上面に透明保護層を積層
すれば、表示装置に組み込まれたときに、カラーフィル
タと液晶層の配向膜とが透明保護層により遮断されるの
で、配向膜形成時に発生する溶剤によりコレステリック
カラーフィルタ部が侵されて、光学特性が失われること
が防止される。また配向膜焼成時の高温によりコレステ
リックカラーフィルタ部から発生する不純物から、液晶
層及びその配向膜を保護することができる。

【００７０】また、コレステリック層により形成され各
画素を構成するコレステリック層の層厚差に起因する段
差を有するコレステリックカラーフィルタ部と、コレス
テリックカラーフィルタ部の各画素上面のそれぞれに段
差を埋めるように積層して設けられ、各画素を形成する
コレステリック層の反射色とは異なる色の顔料分散剤を
備えた顔料分散型カラーフィルタ部とを備えたことを特
徴とする透過型カラーフィルタによれば、コレステリッ
クカラーフィルタ部の各画素間に生じた段差を顔料分散
型カラーフィルタ部により埋めることができるので、液
晶に表示欠陥や、ＩＴＯの断線の原因を解消することが
できる。このような顔料分散型カラーフィルタ部は、通
常の液晶表示装置に使用されているカラーフィルタと同
じ材料、すなわちエポキシ樹脂に所定色の顔料を分散さ
せて使用することができる。このような顔料分散型カラ
ーフィルタは、層厚をコントロールして形成することが
容易であるので、各画素のコレステリック層間に生じた
段差を容易に解消することができる。また、各画素を形
成するコレステリック層の反射色とは異なる色の顔料分
散剤を備えた顔料分散型カラーフィルタ部がコレステリ
ック層と組み合わされて使用されているので、コレステ
リック層による反射光のリサイクル効果とあいまって、
表示色の鮮明な、明るい画像を表示することが可能な透
過型カラーフィルタを提供することができる。

【００７１】また、コレステリック層により形成され各
画素を構成するコレステリック層の層厚差に起因する段
差を有するコレステリックカラーフィルタ部と、コレス
テリックカラーフィルタ部の各画素にかかる三つの層の
うち最も層厚大である層以外の二層の、それぞれの上面
に段差を埋めるように積層して設けられた透明平坦化層
と、透明平坦化層の上面に平坦に積層された配向膜と、
配向膜上面のコレステリックカラーフィルタ部の各画素
に対応する位置に設けられ各画素を形成するコレステリ
ック層の反射色とは異なる色の顔料分散剤を備えるとと
もに各画素の層厚が等しく形成された顔料分散型カラー
フィルタ部と、を備えたことを特徴とする透過型カラー
フィルタによれば、コレステリックカラーフィルタ部の
各画素間に生じた段差を透明平坦化層により埋めること
ができるので、液晶に表示欠陥や、ＩＴＯの断線の原因
を解消することができる。またコレステリック層の各画
素に対応した位置に、各画素を形成するコレステリック
層の反射色とは異なる色の顔料分散剤を備え、かつ、各
画素の層厚が等しく形成された顔料分散型カラーフィル
タ部が設けられているので、コレステリック層による反
射光のリサイクル効果とあいまって、表示色の鮮明な、
明るい画像を表示することが可能な透過型カラーフィル
タを提供することができる。

【００７２】さらに、コレステリック層により形成され
各画素を構成するコレステリック層の層厚差に起因する
段差を有するコレステリックカラーフィルタ部と、コレ
ステリックカラーフィルタ部の上面に段差を埋めるよう
に積層して設けられた配向膜と、配向膜上面のコレステ
リックカラーフィルタ部の各画素に対応する位置に設け
られ各画素を形成するコレステリック層の反射色とは異
なる色の顔料分散剤を備えるとともに各画素の層厚が等
しく形成された顔料分散型カラーフィルタ部と、を備え
たことを特徴とする透過型カラーフィルタによれば、コ
レステリックカラーフィルタ部の各画素間に生じた段差
を配向膜により埋めることができるので、液晶に表示欠
陥や、ＩＴＯの断線の原因を解消することができる。配
向膜として、例えば、ポリイミド薄膜を利用することが
できる。ポリイミド薄膜はその膜厚コントロールが容易
であるので、コレステリックカラーフィルタ部の各画素
間に生じた段差を容易に解消することができる。また、
配向膜上面のコレステリックカラーフィルタ部の各画素
に対応する位置に、各画素を形成するコレステリック層
の反射色とは異なる色の顔料分散剤を備え、かつ、各画
素の層厚が等しく形成された顔料分散型カラーフィルタ
部を備えているので、コレステリック層による反射光の
リサイクル効果とあいまって、表示色の鮮明な、明るい
画像を表示することが可能な透過型カラーフィルタを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コレステリック構造を示す概念図である。

【図２】（ａ）は反射型、（ｂ）及び（ｃ）は透過型カ
ラーフィルタの動作原理を示す略示断面図である。

【図３】第一実施形態にかかるカラーフィルタの製造工
程の各段階を示す断面図である。

【図４】第二実施形態にかかるカラーフィルタの製造工
程の各段階を示す断面図である。

【図５】第二実施形態のカラーフィルタの変形例を示す
図である。

【図６】フォトマスクによるパターニングの方法を示す
図である。

【図７】反射率スペクトルを示す図である。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コレステリック層により形成され、各画
素を構成する前記コレステリック層の層厚差に起因する
段差を有するコレステリックカラーフィルタ部と、前記コレステリックカラーフィルタ部の各画素にかかる
三つの層のうち、最も層厚大である層以外の二層の、そ
れぞれの上面に、前記段差を埋めるように積層して設け
られた透明平坦化層と、を備えたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】前記最も層厚大である層は、赤色層によ
り形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカ
ラーフィルタ。
【請求項３】前記最も層厚大である層、及び前記透明
平坦化層のさらに上面に透明保護層が積層されているこ
とを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載さ
れたカラーフィルタ。
【請求項４】コレステリック層により形成され、各画
素を構成する前記コレステリック層の層厚差に起因する
段差を有するコレステリックカラーフィルタ部と、前記コレステリックカラーフィルタ部の各画素上面のそ
れぞれに、前記段差を埋めるように積層して設けられ、
前記各画素を形成するコレステリック層の反射色とは異
なる色の顔料分散剤を備えた顔料分散型カラーフィルタ
部と、を備えたことを特徴とする透過型カラーフィルタ。
【請求項５】前記顔料分散剤の色は、前記コレステリ
ック層の反射色とは、補色の関係にあることを特徴とす
る請求項４に記載の透過型フィルタ。
【請求項６】コレステリック層により形成され、各画
素を構成する前記コレステリック層の層厚差に起因する
段差を有するコレステリックカラーフィルタ部と、前記コレステリックカラーフィルタ部の前記各画素にか
かる三つの層のうち、最も層厚大である層以外の二層
の、それぞれの上面に、前記段差を埋めるように積層し
て設けられた透明平坦化層と、前記透明平坦化層の上面に平坦に積層された配向膜と、前記配向膜上面の、前記コレステリックカラーフィルタ
部の前記各画素に対応する位置に設けられ、前記各画素
を形成するコレステリック層の反射色とは異なる色の顔
料分散剤を備えるとともに、各画素の層厚が等しく形成
された顔料分散型カラーフィルタ部と、を備えたことを特徴とする透過型カラーフィルタ。
【請求項７】コレステリック層により形成され、各画
素を構成する前記コレステリック層の層厚差に起因する
段差を有するコレステリックカラーフィルタ部と、前記コレステリックカラーフィルタ部の上面に、前記段
差を埋めるように積層して設けられた配向膜と、前記配向膜上面の、前記コレステリックカラーフィルタ
部の前記各画素に対応する位置に設けられ、前記各画素
を形成するコレステリック層の反射色とは異なる色の顔
料分散剤を備えるとともに、各画素の層厚が等しく形成
された顔料分散型カラーフィルタ部と、を備えたことを特徴とする透過型カラーフィルタ。
【請求項８】前記顔料分散型カラーフィルタ部の上面
にはさらに透明保護層が積層されていることを特徴とす
る請求項４〜７のいずれか１項に記載された透過型カラ
ーフィルタ。
【請求項９】前記コレステリックカラーフィルタ部の
各画素は、赤色、青色、又は緑色のうちいずれか一色の
反射色を有する一層のコレステリック層により形成され
ていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に
記載された透過型カラーフィルタ。
【請求項１０】前記コレステリックカラーフィルタ部
の各画素は、赤色、青色、又は緑色のうちから選ばれた
二色をそれぞれの層の反射色とする二層のコレステリッ
ク層により形成されていることを特徴とする請求項４〜
８のいずれか１項に記載された透過型カラーフィルタ。
【請求項１１】前記顔料分散型カラーフィルタ部の前
記各画素に関する繰り返し方向の幅は、対応する前記コ
レステリックカラーフィルタ部の各画素の幅より大であ
ることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記
載された透過型カラーフィルタ。
【請求項１２】前記透明平坦化層は、フォトリソ法に
より形成されていることを特徴とする１〜３のいずれか
１項に記載されたカラーフィルタ。
【請求項１３】前記顔料分散型カラーフィルタ部は、
フォトリソ法により形成されていることを特徴とする請
求項４〜１２のいずれか１項に記載された透過型カラー
フィルタ。