JP3003414B2 - カラーフィルタ - Google Patents
カラーフィルタInfo
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- JP3003414B2 JP3003414B2 JP25101992A JP25101992A JP3003414B2 JP 3003414 B2 JP3003414 B2 JP 3003414B2 JP 25101992 A JP25101992 A JP 25101992A JP 25101992 A JP25101992 A JP 25101992A JP 3003414 B2 JP3003414 B2 JP 3003414B2
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- particle size
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に用いる
カラーフィルタに関する。
カラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在実用化されている液晶表示装置はＴ
Ｎ、ＳＴＮモードを用いたものがほとんどである。これ
らは薄型で低電力駆動といった利点を有する反面、視野
角が狭いという問題がある。
Ｎ、ＳＴＮモードを用いたものがほとんどである。これ
らは薄型で低電力駆動といった利点を有する反面、視野
角が狭いという問題がある。
【０００３】液晶パネルの視角を広くする一つの方法と
して、液晶パネルを透過した光を全方位に散乱させて視
角方向の光を平均化し、急激な輝度変化をなくす方法が
ある。
して、液晶パネルを透過した光を全方位に散乱させて視
角方向の光を平均化し、急激な輝度変化をなくす方法が
ある。
【０００４】従来、このようにパネル透過光を散乱させ
る方法として散乱板が用いられていた。しかし、散乱板
を用いるとパネルの構造が複雑になりバックライトの発
熱を放射冷却するための機構設計が困難になること、及
び散乱板を用いることでパネルの価格コストが上昇する
等の問題が生じていた。そのため散乱板等を用いないで
カラーフィルタ層に散乱性能を持たせる方法が望まれて
いた。
る方法として散乱板が用いられていた。しかし、散乱板
を用いるとパネルの構造が複雑になりバックライトの発
熱を放射冷却するための機構設計が困難になること、及
び散乱板を用いることでパネルの価格コストが上昇する
等の問題が生じていた。そのため散乱板等を用いないで
カラーフィルタ層に散乱性能を持たせる方法が望まれて
いた。
【０００５】（図２）に従来のカラーフィルタの構成図
を示す。ガラス基板２１上に遮光層として金属クロムに
よるブラックマトリクス２２（以後ＢＭと呼ぶ。）がパ
ターニングされており、ＢＭ２２の間に顔料粒子２４が
分散含有されたカラーモザイク２３が形成されている。
複数個のカラーモザイク２３上には、アクリル系樹脂か
らなるオーバーコート層２５とＩＴＯ電極２６が積層さ
れている。
を示す。ガラス基板２１上に遮光層として金属クロムに
よるブラックマトリクス２２（以後ＢＭと呼ぶ。）がパ
ターニングされており、ＢＭ２２の間に顔料粒子２４が
分散含有されたカラーモザイク２３が形成されている。
複数個のカラーモザイク２３上には、アクリル系樹脂か
らなるオーバーコート層２５とＩＴＯ電極２６が積層さ
れている。
【０００６】ここにおいてカラーフィルタではフィルタ
に含有される顔料粒子はフィルタ透過光に対する散乱体
の役目を果たしている。
に含有される顔料粒子はフィルタ透過光に対する散乱体
の役目を果たしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】（図３）は従来のカラ
ーフィルタに含有される顔料粒子２４の平均粒径であ
る。（図３は発行者河内健、液晶パネル用カラーフィル
タ作製技術、トリケップス社１９９１年刊行より抜粋し
た。）この図からわかるように従来のカラーフィルタに
含有される顔料粒子の平均粒径は約４０ｎｍ程度であっ
た。この平均粒径４０ｎｍは、フィルタ透過光に対応す
る可視光領域の波長の大きさ、４００ｎｍから８００ｎ
ｍに比べて１０分の１から２０分の１の大きさであり、
顔料粒子２４によるフィルタ透過光の散乱強度は非常に
小さい。このため、従来のカラーフィルタでは、フィル
タ透過光は直進成分が大部分であった。そのため、従来
のカラーフィルタでは、フィルタ透過光を全方位に強く
散乱するものが得られなかった。
ーフィルタに含有される顔料粒子２４の平均粒径であ
る。（図３は発行者河内健、液晶パネル用カラーフィル
タ作製技術、トリケップス社１９９１年刊行より抜粋し
た。）この図からわかるように従来のカラーフィルタに
含有される顔料粒子の平均粒径は約４０ｎｍ程度であっ
た。この平均粒径４０ｎｍは、フィルタ透過光に対応す
る可視光領域の波長の大きさ、４００ｎｍから８００ｎ
ｍに比べて１０分の１から２０分の１の大きさであり、
顔料粒子２４によるフィルタ透過光の散乱強度は非常に
小さい。このため、従来のカラーフィルタでは、フィル
タ透過光は直進成分が大部分であった。そのため、従来
のカラーフィルタでは、フィルタ透過光を全方位に強く
散乱するものが得られなかった。
【０００８】本発明は上記の従来の課題を解決するもの
で、フィルタ透過光を全方位に強く散乱することができ
るカラーフィルタを実現することを目的とする。
で、フィルタ透過光を全方位に強く散乱することができ
るカラーフィルタを実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、カラーモザイクを備え、そのカラーモザイ
クが可視光をほぼ全方位に散乱する散乱体であるカラー
フィルタを用いる。また、顔料粒子を含むカラーフィル
タで、顔料粒子の平均粒径が３００ｎｍよりも大きく５
００ｎｍよりも小さい顔料粒子を用いる。
に本発明は、カラーモザイクを備え、そのカラーモザイ
クが可視光をほぼ全方位に散乱する散乱体であるカラー
フィルタを用いる。また、顔料粒子を含むカラーフィル
タで、顔料粒子の平均粒径が３００ｎｍよりも大きく５
００ｎｍよりも小さい顔料粒子を用いる。
【００１０】
【作用】フィルタ透過光を全方位に強く散乱するために
は、フィルタ透過光を顔料粒子で強く散乱する必要があ
る。このときの散乱強度は、一般に透過光の波長と顔料
粒子の大きさで決まる。
は、フィルタ透過光を顔料粒子で強く散乱する必要があ
る。このときの散乱強度は、一般に透過光の波長と顔料
粒子の大きさで決まる。
【００１１】光の散乱には、散乱体の大きさが波長に比
べて十分に小さい場合のレイリー散乱と、波長と同程度
の場合のキルヒホッフの回折による散乱がある。
べて十分に小さい場合のレイリー散乱と、波長と同程度
の場合のキルヒホッフの回折による散乱がある。
【００１２】このときの散乱強度はキルヒホッフの回折
による散乱のほうが、レイリー散乱よりもかなり大き
い。したがって、顔料粒子によるフィルタ透過光の散乱
を考えた場合、顔料粒子の大きさがフィルタ透過光の波
長と同程度以上であるほうが強い散乱が得られることが
わかる。一方、顔料粒子の粒径が大きくなると散乱強度
が強くなりすぎてパネルを直進する光の透過光強度が小
さくなりカラーフィルタとしての役目を果たさない。そ
のためパネル透過光を全方位に散乱させ、かつカラーフ
ィルタとしての役目を果たすという条件を満たす顔料粒
子の平均粒径には上限と下限が存在する。
による散乱のほうが、レイリー散乱よりもかなり大き
い。したがって、顔料粒子によるフィルタ透過光の散乱
を考えた場合、顔料粒子の大きさがフィルタ透過光の波
長と同程度以上であるほうが強い散乱が得られることが
わかる。一方、顔料粒子の粒径が大きくなると散乱強度
が強くなりすぎてパネルを直進する光の透過光強度が小
さくなりカラーフィルタとしての役目を果たさない。そ
のためパネル透過光を全方位に散乱させ、かつカラーフ
ィルタとしての役目を果たすという条件を満たす顔料粒
子の平均粒径には上限と下限が存在する。
【００１３】（図４）は緑色光に対する顔料粒子の平均
粒径とフィルタピーク透過率を示している。（図４は発
行者河内健、液晶パネル用カラーフィルタ作製技術、ト
リケップス社１９９１年刊行より抜粋した。）この図よ
り顔料粒子の平均粒径が０．４７μｍでピーク透過率が
６０％になることがわかる。このことは平均粒径が０．
４７μｍでは４０％の光が散乱されていることを示して
いる。
粒径とフィルタピーク透過率を示している。（図４は発
行者河内健、液晶パネル用カラーフィルタ作製技術、ト
リケップス社１９９１年刊行より抜粋した。）この図よ
り顔料粒子の平均粒径が０．４７μｍでピーク透過率が
６０％になることがわかる。このことは平均粒径が０．
４７μｍでは４０％の光が散乱されていることを示して
いる。
【００１４】同様に顔料粒子の平均粒径が０．３７μｍ
で８０％の透過率が得られている。パネルの正面コント
ラストをある程度保つためには、フィルタ透過率は６０
％程度は必要であると考えられる。また、視角を考えた
場合、散乱光の割合は２０％程度は必要と考えられる。
で８０％の透過率が得られている。パネルの正面コント
ラストをある程度保つためには、フィルタ透過率は６０
％程度は必要であると考えられる。また、視角を考えた
場合、散乱光の割合は２０％程度は必要と考えられる。
【００１５】以上のことから緑色光に対する散乱を考え
た場合の顔料粒子の平均粒径の範囲は、０．３７μｍか
ら０．４７μｍが最適であると考えられる。
た場合の顔料粒子の平均粒径の範囲は、０．３７μｍか
ら０．４７μｍが最適であると考えられる。
【００１６】一般にカラーフィルタには赤色、緑色、青
色の三色のカラーモザイクが存在し、透過波長によって
透過光を散乱するのに最適の顔料粒子の粒径が異なる。
ＲＧＢの波長範囲が４００ｎｍから７５０ｎｍであるこ
とより、カラーフィルタでの散乱を考えた場合に必要な
顔料粒子の平均粒径の範囲は、上記の緑色光の場合より
も若干広いほうが良く顔料の平均粒径は０．３μｍ程度
以上０．５μｍ程度以下が望ましいと考えられる。
色の三色のカラーモザイクが存在し、透過波長によって
透過光を散乱するのに最適の顔料粒子の粒径が異なる。
ＲＧＢの波長範囲が４００ｎｍから７５０ｎｍであるこ
とより、カラーフィルタでの散乱を考えた場合に必要な
顔料粒子の平均粒径の範囲は、上記の緑色光の場合より
も若干広いほうが良く顔料の平均粒径は０．３μｍ程度
以上０．５μｍ程度以下が望ましいと考えられる。
【００１７】
【実施例】以下本発明の実施例におけるカラーフィルタ
について、図面を参照しながら説明する。
について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】（図１）は本発明のカラーフィルタの実施
例である。ガラス基板１１上に、蒸着とエッチングの手
法を用いて金属クロムのＢＭ層１２を幅１０μｍ、高さ
０．５μｍで形成した。さらに約０．４μｍの大きさに
形成した顔料粒子１６をＰＶＡ／スチルバゾルレジスト
に１立方ミリメートル当たり１００億個の割合で分散含
有した後、レジストを基板に塗布しプリベーク後に露光
と現像、及びポストベーク処理を施してカラーモザイク
を厚さ３μｍ、幅１００μｍで形成した。カラーモザイ
クはカラーモザイクＲ１３、カラーモザイクＧ１４、カ
ラーモザイクＢ１５の３種類を作成した。
例である。ガラス基板１１上に、蒸着とエッチングの手
法を用いて金属クロムのＢＭ層１２を幅１０μｍ、高さ
０．５μｍで形成した。さらに約０．４μｍの大きさに
形成した顔料粒子１６をＰＶＡ／スチルバゾルレジスト
に１立方ミリメートル当たり１００億個の割合で分散含
有した後、レジストを基板に塗布しプリベーク後に露光
と現像、及びポストベーク処理を施してカラーモザイク
を厚さ３μｍ、幅１００μｍで形成した。カラーモザイ
クはカラーモザイクＲ１３、カラーモザイクＧ１４、カ
ラーモザイクＢ１５の３種類を作成した。
【００１９】ＲＧＢのカラーモザイクを作成する際には
レジスト内に分散含有する顔料粒子の種類をＲＧＢで順
次変えて、レジスト塗布以降の処理を３回繰り返した。
尚、Ｒの顔料粒子としてジアンスラキノン、Ｇの顔料粒
子としてハロゲン化銅フタロシアニン、Ｂの顔料粒子と
して銅フタロシアニンを用いた。また、ＲＧＢの顔料粒
子の平均粒径はフィルタ作成後にレーザー顕微鏡を用い
て観察した結果、Ｒで０．４５μｍ、Ｇで０．４０μ
ｍ、Ｂで０．３５μｍであった。
レジスト内に分散含有する顔料粒子の種類をＲＧＢで順
次変えて、レジスト塗布以降の処理を３回繰り返した。
尚、Ｒの顔料粒子としてジアンスラキノン、Ｇの顔料粒
子としてハロゲン化銅フタロシアニン、Ｂの顔料粒子と
して銅フタロシアニンを用いた。また、ＲＧＢの顔料粒
子の平均粒径はフィルタ作成後にレーザー顕微鏡を用い
て観察した結果、Ｒで０．４５μｍ、Ｇで０．４０μ
ｍ、Ｂで０．３５μｍであった。
【００２０】（図６）にＢの顔料粒子、銅フタロシアニ
ンの粒子径分布の測定結果を示した。尚、平均粒径は顔
料粒子の粒径を、その粒径の顔料粒子の個数で重みをつ
けて平均して求めた。
ンの粒子径分布の測定結果を示した。尚、平均粒径は顔
料粒子の粒径を、その粒径の顔料粒子の個数で重みをつ
けて平均して求めた。
【００２１】ＲＧＢのカラーモザイクを作成した後、ア
クリル系樹脂であるポリメチルメタアクリレートを用い
てオーバーコート層１７を作成した。さらにオーバーコ
ート層１７の上に透明電極膜であるＩＴＯ電極１８を積
層してカラーフィルタを作成した。
クリル系樹脂であるポリメチルメタアクリレートを用い
てオーバーコート層１７を作成した。さらにオーバーコ
ート層１７の上に透明電極膜であるＩＴＯ電極１８を積
層してカラーフィルタを作成した。
【００２２】ハロゲンランプを光源として、従来のカラ
ーフィルタと本発明のカラーフィルタの透過率を光電子
増倍管を用いて測定し、視角特性を求めた。（図５）に
従来のカラーフィルタの視角特性を点線で、本発明のカ
ラーフィルタの視角特性を実線で示した。（図５）から
本発明のカラーフィルタは、従来のカラーフィルタに比
べて直進光輝度がやや低く、その分散乱光が大きくなっ
ていることがわかる。この結果、従来のカラーフィルタ
に比べて、パネル透過光をより視角全方位に散乱するこ
とができるカラーフィルタを実現することができた。
ーフィルタと本発明のカラーフィルタの透過率を光電子
増倍管を用いて測定し、視角特性を求めた。（図５）に
従来のカラーフィルタの視角特性を点線で、本発明のカ
ラーフィルタの視角特性を実線で示した。（図５）から
本発明のカラーフィルタは、従来のカラーフィルタに比
べて直進光輝度がやや低く、その分散乱光が大きくなっ
ていることがわかる。この結果、従来のカラーフィルタ
に比べて、パネル透過光をより視角全方位に散乱するこ
とができるカラーフィルタを実現することができた。
【００２３】尚、顔料粒子の平均粒径は上記例に限らず
３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば同等の効果が
得られる。この平均粒径は、あくまでも顔料粒子の粒径
を個数で重みを付けて平均したものであり、顔料中に従
来使用されている４０ｎｍ程度の粒子径の顔料粒子を含
んでいても良いことは言うまでもない。
３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば同等の効果が
得られる。この平均粒径は、あくまでも顔料粒子の粒径
を個数で重みを付けて平均したものであり、顔料中に従
来使用されている４０ｎｍ程度の粒子径の顔料粒子を含
んでいても良いことは言うまでもない。
【００２４】また、顔料粒子の分散個数も上記例以外の
任意の値で良い。カラーモザイク、ＢＭ層の幅と厚さも
上記例以外の任意の値で良い。
任意の値で良い。カラーモザイク、ＢＭ層の幅と厚さも
上記例以外の任意の値で良い。
【００２５】また、オーバーコート層には上記のアクリ
ル系樹脂以外にもエポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポ
リイミド系樹脂を用いても良い。
ル系樹脂以外にもエポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポ
リイミド系樹脂を用いても良い。
【００２６】さらに、顔料粒子は上記例に限らず無機顔
料なら任意の顔料粒子で良い。また、ＢＭ層は金属クロ
ムに限らず黒色染料を用いても良い。
料なら任意の顔料粒子で良い。また、ＢＭ層は金属クロ
ムに限らず黒色染料を用いても良い。
【００２７】上記例ではＢＭ層を作成したが、ＲＧＢの
カラーモザイクを三色重ね合わせてＢＭ層の代わりとし
ても良い。
カラーモザイクを三色重ね合わせてＢＭ層の代わりとし
ても良い。
【００２８】カラーフィルタの作成方法は、上記のフォ
ソリトグラフを用いる方法以外にも電着転写法、もしく
は印刷法を用いても良い。
ソリトグラフを用いる方法以外にも電着転写法、もしく
は印刷法を用いても良い。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明は、カラーフィルタ
に含まれるカラーモザイクが可視光をほぼ全方位に散乱
する散乱体であることを特徴とするもので、従来のカラ
ーフィルタに比べ、液晶パネルに用いたときに広視野角
の液晶パネルを実現することができる。
に含まれるカラーモザイクが可視光をほぼ全方位に散乱
する散乱体であることを特徴とするもので、従来のカラ
ーフィルタに比べ、液晶パネルに用いたときに広視野角
の液晶パネルを実現することができる。
【図１】本発明のカラーフィルタの一実施例を示す断面
図
図
【図２】従来のカラーフィルタの構成図
【図３】比較例としての従来のカラーフィルタ内の顔料
粒子の平均粒径と粒径分布の一例を示すグラフ
粒子の平均粒径と粒径分布の一例を示すグラフ
【図４】顔料粒子の平均粒径とフィルタピーク透過率の
グラフ
グラフ
【図５】フィルタ透過率の視角特性図
【図６】本発明のカラーフィルタ内の顔料粒子の平均粒
径と粒径分布を示すグラフ
径と粒径分布を示すグラフ
１１ ガラス基板 １２ ＢＭ層 １３ カラーモザイクＲ １４ カラーモザイクＧ １５ カラーモザイクＢ １６ 顔料粒子 １７ オーバーコート層 １８ ＩＴＯ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−127201（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/20 101 G02F 1/1335 505
Claims (4)
- 【請求項１】カラーモザイクを備え、そのカラーモザイ
クが可視光をほぼ全方位に散乱する散乱体であることを
特徴とするカラーフィルタ。 - 【請求項２】顔料粒子を含み、その顔料粒子が透過光を
散乱することで透過光がほぼ全方位に出射することを特
徴とするカラーフィルタ。 - 【請求項３】 顔料粒子が可視光を散乱することを特徴と
する請求項２記載のカラーフィルタ。 - 【請求項４】 顔料粒子の平均粒径が３００ｎｍよりも大
きく５００ｎｍよりも小さい請求項３記載のカラーフィ
ルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25101992A JP3003414B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | カラーフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25101992A JP3003414B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | カラーフィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102411A JPH06102411A (ja) | 1994-04-15 |
| JP3003414B2 true JP3003414B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=17216423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25101992A Expired - Fee Related JP3003414B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | カラーフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003414B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101817540B1 (ko) * | 2016-05-03 | 2018-01-11 | 연세대학교 산학협력단 | 자동 불판교체 테이블 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09304763A (ja) * | 1996-05-20 | 1997-11-28 | Nec Corp | カラー液晶表示装置 |
| JP4058875B2 (ja) * | 2000-02-14 | 2008-03-12 | セイコーエプソン株式会社 | カラーフィルタ基板、カラーフィルタ基板の製造方法、液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器 |
| KR20030045454A (ko) * | 2001-12-04 | 2003-06-11 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 산란형 칼라필터를 구비한 액정표시장치 |
| JP5385511B2 (ja) * | 2007-01-25 | 2014-01-08 | 富士フイルム株式会社 | カラーフィルタ、それを備えた液晶表示装置 |
| JP2014056019A (ja) * | 2012-09-11 | 2014-03-27 | Japan Display Inc | 反射型カラー液晶表示装置 |
-
1992
- 1992-09-21 JP JP25101992A patent/JP3003414B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101817540B1 (ko) * | 2016-05-03 | 2018-01-11 | 연세대학교 산학협력단 | 자동 불판교체 테이블 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06102411A (ja) | 1994-04-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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