JP3048458B2 - カラーフィルターとその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に適用さ
れるカラーフィルターとその製造方法に係り、特に、液
晶表示装置における表示画質の向上が図れるカラーフィ
ルターとその製造方法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の液晶表示装置としては、背面基
板とこの背面基板上に液晶物質層を介し積層され上記液
晶物質層を透過した表示光を画素毎に着色させてカラー
画像を表示するカラーフィルターとでその主要部が構成
される装置が知られている。

【０００３】例えば、図２に示された液晶表示装置にお
いて、上記カラーフィルターａは、透明基板ａ１と、こ
の透明基板ａ１上の画素部位に各色別にパターン状に配
置された透明着色層ａ２と、上記各画素間の隙間部位に
配置され外乱光を防止して表示画像のコントラストを向
上させる黒色遮光層ａ３と、これら透明着色層ａ２と黒
色遮光層ａ３形成面に接着され背面基板と透明基板ａ１
間の間隙を一定に維持するスペーサ用微小粒子ａ４とを
具備し、更に、これ等の他に図示しない透明電極や偏光
板及び液晶物質を配向させる配向層等から構成されてい
る。

【０００４】一方、上記背面基板ｂは、基板ｂ１と、こ
の基板ｂ１上に設けられた液晶物質層ｃ駆動用の電極ｂ
２、及び、図示しない偏光板とを備え、図に示されたア
クティブマトリックス表示方式の液晶表示装置において
は、上記電極ｂ２として画素部位に配置された薄膜トラ
ンジスタが適用されている。

【０００５】そして、上記カラーフィルターａと背面基
板ｂとは液晶物質層ｃを介して積層され、電極ｂ２とカ
ラーフィルターａの透明電極（図示せず）間で画素単位
毎に選択的に電圧を印加し液晶物質層ｃを制御して画像
を表示している。

【０００６】ところで、上記基板ｂ１側に設けられた電
極ｂ２とカラーフィルターａ側に設けられた透明電極間
へ電圧を印加して液晶物質層ｃを制御していることか
ら、この液晶物質層ｃの制御を高精度で行うためにはカ
ラーフィルターａと背面基板ｂ間の間隙を数μｍの距離
に精度良く維持する必要があった。

【０００７】このため、従来においては上述したスペー
サ用微小粒子ａ４として粒径数μｍの均一な微小粒子が
適用され、上記透明着色層ａ２と黒色遮光層ａ３の形成
面に上記微小粒子を一様に散布して接着し、この微小粒
子によりその間隙が一定に維持されたカラーフィルター
ａと背面基板ｂ１間に液晶物質を封入する方法（特開昭
５８−１５６９２０号公報参照）が採られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この液
晶表示装置においては画素部位と画素間部位とを含む液
晶物質層ｃの内部に上記スペーサ用微小粒子ａ４が一様
に散在する構造になっており、このスペーサ用微小粒子
ａ４における屈折率等の光学的性質が液晶物質と相違す
ることから、画素部位において液晶物質と微小粒子の界
面で光が散乱されて表示画質の劣化が生じるという問題
点があった。

【０００９】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、スペーサ用微小
粒子によりカラーフィルターと背面基板間の間隙を均一
な距離に維持すると共にこの微小粒子による影響を受け
ない液晶表示装置を構成できるカラーフィルターとその
製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、背面基板に液晶物質層を介して積層され、こ
の液晶物質層を透過した表示光を画素毎に着色させてカ
ラー画像を表示するカラーフィルターを前提とし、上記
カラーフィルターが、透明基板と、この透明基板上の画
素部位に各色別にパターン状に設けられた透明着色層
と、上記各画素間の隙間部位に配置された遮光層と、こ
の遮光層上にのみ選択的に配置された上記背面基板と透
明基板間の間隙を一定に維持するスペーサ用微小粒子と
を備えることを特徴とするものである。

【００１１】この請求項１に係る発明において、カラー
フィルターと背面基板間の間隙を一定に維持するスペー
サ用微小粒子は表示画像を構成しない遮光層上にのみ設
けられており、液晶物質とスペーサ用微小粒子の界面で
生じる散乱光が遮光層に遮られて透過しないため、表示
画像はこの散乱光による影響を受けることなく高い品位
に維持される。

【００１２】ここで上記スペーサ用微小粒子とは、カラ
ーフィルターと背面基板間の間隙を均一に保ち、かつ、
遮光層上にのみ設けられて画素を透過する表示光に影響
を及ぼさないものをいい、目的とする液晶物質層の厚み
に応じて数μｍの均一な粒径を有するガラス、プラスチ
ック等の粒子が使用できる。また、上記遮光層としては
クロムの薄膜、黒色顔料を含む樹脂レジスト等が適用で
きる。

【００１３】次に、請求項２に係る発明は請求項１に係
るカラーフィルターの製造方法を前提とし、上記透明基
板上における各画素間の隙間部位に遮光層を形成し、上
記画素部位に透明着色層を各色毎形成すると共に、この
透明着色層形成面に光硬化型接着剤層を形成した後、こ
の接着剤層面上にスペーサ用微小粒子を一様に散布して
上記接着剤層に接着し、次いでマスクを介し光照射して
遮光層上の接着剤層を選択的に露光し、かつ、現像して
画素部位の接着剤層とこれに接着されたスペーサ用微小
粒子とを除去することを特徴とするものである。

【００１４】この請求項２に係る発明において上記光硬
化型接着剤とは、露光を受けた部位が硬化して現像剤や
圧縮空気等の吹付けに対し耐性を有する一方、未露光部
位はこれ等の耐性を有さず除去される性質を備えた接着
剤をいい、例えば、周知の紫外線硬化型接着剤が使用で
きる。また、遮光層上の接着剤層のみを選択的に露光さ
せるマスクとしては、紫外線等を選択的に透過する公知
のフォトマスクがそのまま適用できる。

【００１５】尚、請求項１〜２に係る発明においてカラ
ーフィルターの一部を構成する透明基板としては、ガラ
ス、プラスチック等が適用できる。また、この透明基板
上の画素部位に透明着色層を形成する方法としては、上
記基板上に感光性樹脂を塗布しかつ選択的に露光・現像
した後、残留する樹脂部位を染色する『染色法』や、透
明着色剤が混入された感光性樹脂を塗布し選択的に露光
・現像して形成する『顔料分散法』、及び、透明着色剤
が混入された印刷インキにて直接形成する『印刷法』等
が適用できる。また、この透明着色層については画素部
位のみに選択的に精度良く設ける必要はなく、その端部
が上記画素間部位に設けられた遮光層の端部に重なって
いてもよい。尚、透明着色層が遮光層に重なった部位の
光は遮光層に遮られるため表示画像に影響を及ぼすこと
はない。

【００１６】

【作用】請求項１に係る発明によれば、カラーフィルタ
ーが、透明基板と、この透明基板上の画素部位に各色別
にパターン状に設けられた透明着色層と、上記各画素間
の隙間部位に配置された遮光層と、この遮光層上にのみ
選択的に配置された上記背面基板と透明基板間の間隙を
一定に維持するスペーサ用微小粒子とを備えていること
から、画素間部位に設けられたスペーサ用微小粒子によ
って生じた散乱光は上記遮光層に遮られて表示画像に影
響を及ぼすことがなく、かつ、表示画像を構成する画素
部位にはスペーサ用微小粒子が存在しないため上記表示
画像が液晶物質と微小粒子の界面で生じる散乱光による
影響を受けることがない。

【００１７】また、スペーサ用微小粒子の作用により従
来と同様に上記背面基板と透明基板間の間隙を一定に維
持することが可能となる。

【００１８】他方、請求項２に係る発明によれば、透明
基板上におけ各画素間の隙間部位に遮光層を形成し、上
記画素部位に透明着色層を各色毎形成すると共に、この
透明着色層形成面に光硬化型接着剤層を形成した後、こ
の接着剤層面上にスペーサ用微小粒子を一様に散布して
上記接着剤層に接着し、次いでマスクを介し光照射して
遮光層上の接着剤層を選択的に露光し、かつ、現像して
画素部位の接着剤層とこれに接着されたスペーサ用微小
粒子とを除去しているため、各画素間の隙間部位に形成
された遮光層上にのみ選択的にスペーサ用微小粒子を配
置することができ、請求項１に係るカラーフィルターを
確実にかつ精度よく製造することが可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例に係るカラーフィルターを図面
を用いて詳細に説明すると、このカラーフィルターは図
１（Ｆ）に示すように、透明ガラス基板１と、このガラ
ス基板１上の画素部位に各色別にパターン状に設けられ
た透明着色層２と、各画素間の隙間部位に配置されたク
ロム薄膜から成る遮光層３と、この遮光層３上にのみ紫
外線硬化型接着剤層４を介し選択的に設けられたスペー
サ用微小粒子５とでその主要部が構成されるものであ
る。

【００２０】そして、このカラーフィルターは以下の工
程に従って製造されている。

【００２１】まず、上記透明ガラス基板１全面にクロム
薄膜を一様に成膜し、周知のフォトリソグラフィー法に
よりこのクロム薄膜全面に感光性レジストを塗布した
後、格子パターン状の透過部を有するフォトマスクを介
し紫外線を照射して上記感光性レジストを選択的に硬化
させ、かつ、現像して未硬化の感光性レジストを除去し
た。次いで、残留する感光性レジストをエッチングマス
クにしこのマスクから露出するクロム薄膜を選択的にエ
ッチングし、かつ、残留する感光性レジストも除去して
各画素間の隙間部位に設けられた格子パターン状の遮光
層３を形成した（図１Ａ）。

【００２２】次に、上記遮光層３が形成された面上に透
明着色顔料が分散された感光性樹脂を塗布し、上記遮光
層３の端部にその端部が重なるよう長方形パターン状に
露光・現像した。透明着色顔料としては、赤、緑、青の
三色の顔料を使用し、各色毎に塗布、露光、現像を行
い、上記ガラス基板１上に三色の着色層が画素パターン
状に配列された透明着色層２を求めた（図１Ｂ）。

【００２３】次いで、この三色の透明着色層３が形成さ
れた面上に紫外線硬化型接着剤を塗布して紫外線硬化型
接着剤層４を形成した（図１Ｃ）後、空気、溶剤、微小
粒子を混合し、この混合体を散布装置の細管から吹出さ
せて上記紫外線硬化型接着剤層４上に微小粒子５を一様
に散布し接着した（図１Ｄ）。

【００２４】次に、上記遮光層３のフオトリソグラフィ
加工に使用したフォトマスクと同一のフォトマスク６を
使用し、このフォトマスク６側から紫外線を照射し露光
した（図１Ｅ）。この場合、画素部位の接着剤層４は紫
外線がフォトマスク６に遮られて受光しないため硬化せ
ず、画素間部位のみが選択的に硬化して上記微小粒子５
が画素間部位のみに固着された。

【００２５】そして、現像剤又は圧縮空気の吹付けによ
って画素部位の微小粒子５と接着剤４を除去し、画素間
部位の接着剤層４と微小粒子５が選択的に残存されたカ
ラーフィルターを求めた（図１Ｆ）。

【００２６】このようにして製造されたカラーフィルタ
ーを適用して液晶表示装置を求めたところ、画素間部位
からの光の透過がなく、従って、画素部位の色調が明瞭
でしかも高コントラストの表示画像が可能であることが
確認できた。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、画素間部
位に設けられたスペーサ用微小粒子によって生じた散乱
光は遮光層に遮られて表示画像に影響を及ぼすことがな
く、かつ、表示画像を構成する画素部位にはスペーサ用
微小粒子が存在しないため上記表示画像が液晶物質と微
小粒子の界面で生じる散乱光による影響を受けることが
なく、しかも、スペーサ用微小粒子の作用により従来と
同様に背面基板と透明基板間の間隙を一定に維持するこ
とが可能となる。

【００２８】従って、液晶表示装置に適用されることに
よりその表示画質を向上できる効果を有している。

【００２９】また、請求項２に係る発明によれば、各画
素間の隙間部位に形成された遮光層上にのみ選択的にス
ペーサ用微小粒子を配置することが可能なため、請求項
１に係るカラーフィルターを確実にかつ精度よく製造で
きる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るカラーフィルターの製造工程を示
す説明図。

【図２】従来のカラーフィルターが適用された液晶表示
装置の断面図。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 透明着色層 ３ 遮光層 ４ 紫外線硬化型接着剤層 ５ スペーサ用微小粒子 ６ フォトマスク

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】背面基板に液晶物質層を介して積層され、
   この液晶物質層を透過した表示光を画素毎に着色させて
   カラー画像を表示するカラーフィルターにおいて、 上記カラーフィルターが、 透明基板と、この透明基板上の画素部位に各色別にパタ
   ーン状に設けられた透明着色層と、上記各画素間の隙間
   部位に配置された遮光層と、この遮光層上にのみ選択的
   に配置された上記背面基板と透明基板間の間隙を一定に
   維持するスペーサ用微小粒子とを備えることを特徴とす
   るカラーフィルター。
2. 【請求項２】請求項１記載のカラーフィルターを製造す
   る方法において、 上記透明基板上における各画素間の隙間部位に遮光層を
   形成し、上記画素部位に透明着色層を各色毎形成すると
   共に、この透明着色層形成面に光硬化型接着剤層を形成
   した後、この接着剤層面上にスペーサ用微小粒子を一様
   に散布して上記接着剤層に接着し、次いでマスクを介し
   光照射して遮光層上の接着剤層を選択的に露光し、か
   つ、現像して画素部位の接着剤層とこれに接着されたス
   ペーサ用微小粒子とを除去することを特徴とするカラー
   フィルターの製造方法。