JPH06186415A - カラーフィルタ - Google Patents

カラーフィルタ

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JPH06186415A
JPH06186415A JP34081892A JP34081892A JPH06186415A JP H06186415 A JPH06186415 A JP H06186415A JP 34081892 A JP34081892 A JP 34081892A JP 34081892 A JP34081892 A JP 34081892A JP H06186415 A JPH06186415 A JP H06186415A
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JP
Japan
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color filter
pixels
light
transparent substrate
scattering means
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JP34081892A
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English (en)
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Takafumi Miyamoto
啓文 宮本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーフィルタに関し、特に液晶表示パネル
に使用し視野角を広げることを目的とする。 【構成】 透明基板2の表面に、少なくとも多数の透孔
を有するブラックマスクパターン3と、ブラックマスク
パターン3の透孔を埋める透光性着色樹脂の画素R,
G,Bと、透明基板2と画素R,G,Bとを透過する透
過光13a,13b,13c の少なくとも一部13b,13c を散乱させ
る散乱手段12とを設ける。散乱手段12として粗面化処
理, 散乱用粒子を利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示パネルに
用いられるカラーフィルタ、特に透過光の視野角を広く
する構成に関する。
【0002】薄型,軽量,低消費電力等の特徴を有する
液晶表示パネルは、CRT(ブラウン管)に替わる表示
装置として、近年、急速に普及し様々な分野で使用され
るようになり、その市場動向は大画面,高精細,カラー
化の方向に向かっている。
【0003】しかし、ますます需要が拡大する中で液晶
表示パネルには、光透過率,輝度,視野角に問題があ
り、特に、CRTに比べて非常に狭い視野角に対する改
善が強く要望されている。
【0004】
【従来の技術】カラー液晶表示パネルのカラーフィルタ
は、一般にガラス基板に赤(R),緑(G),青(B)3色
の透光性着色画素を形成する構成であり、CRTやPD
P(プラズマディスプレイパネル)のように自ら発光す
ることなく、表示パネルに形成した透明電極に印加する
電圧のON,OFFによって、バックライト光を通過さ
せるか否かのシャッターの役割を果たすことになる。
【0005】図5は従来のカラーフィルタの主要構成例
の模式断面図であり、顔料を分散させた樹脂にて多数の
画素R,G,Bを形成したカラーフィルタ1は、ガラス
基板2に画素間遮光用ブラックマスクパターン3を形成
したのち、マスクパターン3の透孔を埋めるように透光
性の着色画素R,G,Bを形成し、着色画素R,G,B
による凹凸を埋める平坦化層4を被着する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
カラーフィルタ1の画素R,G,Bおよび液晶の透過光
を制御し、所望の画像等を表示する従来の液晶表示パネ
ルは、カラーフィルタ1の透過光が画素R,G,Bに対
しほぼ垂直であるため、カラー表示を識別できる視野角
はCRT,PDPに比べて狭く、例えば30度程度斜め
方向から見ると単色化し,鮮明度が低下するという問題
点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】図1は本発明方法の基本
構成の説明図である。図1(イ) において、本発明による
カラーフィルタ11は、ガラス基板2に画素間遮光用ブラ
ックマスクパターン3と、マスクパターン3の透孔部を
埋める画素R,G,Bと、画素R,G,Bによる凹凸を
埋める平坦化層4と、透過光を散乱させる散乱手段12と
を設けてなる。
【0008】散乱手段12は、ガラス基板2の表面または
画素R,G,Bの表面またはガラス基板2に形成した透
明樹脂層の表面を粗面化させた粗面、あるいは画素R,
G,B内またはガラス基板2に形成した透明樹脂層内に
散乱用粒子を分散させて構成する。
【0009】かかるカラーフィルタ11の透過光13a,13b,
13c は、図1(ロ) に示す如く、その一部13a がカラーフ
ィルタ11を垂直に透過し、他の透過光例えば透過光の他
の一部13b およびさらに他の一部13c は、散乱手段12に
よって或る角度で屈折し透過するようになる。
【0010】
【作用】上記手段により散乱手段12を具えたカラーフィ
ルタ11は、透過光の一部13a がカラーフィルタ11を垂直
に透過し、他の透過光13a,13b が屈折し透過する。
【0011】そのため、垂直透過光だけの従来のカラー
フィルタ1に比べて本発明のカラーフィルタ11は、透過
光13a,13b によって視野角が広く、例えばカラーフィル
タ1を使用した液晶表示パネルの視野角が30度程度であ
るのに対し、カラーフィルタ11を使用した液晶表示パネ
ルの視野角は 度程度に拡大する。
【0012】
【実施例】図2は本発明方法により粗面を利用した実施
例の説明図、図3は粗面を利用する散乱手段の説明図、
図4は本発明方法により散乱用粒子を利用した実施例の
説明図である。
【0013】図2(イ) において、カラーフィルタ16はガ
ラス基板(透明基板)2の粗面化表面12-1に、画素間遮
光用ブラックマスクパターン3と、マスクパターン3の
透孔部を埋める画素R,G,Bとを形成したのち、画素
R,G,Bの凹凸を埋める平坦化層4を被着してなる。
【0014】エッチング処理またはサンドブラスト加工
等にて粗面化させた表面12-1は、図1の散乱手段12に相
当し、ガラス基板2に対し垂直方向からの透過光は、一
部がガラス基板2を垂直に透過する反面、他の一部は表
面12-1にて屈折し斜め方向に出射する。
【0015】図2(ロ) において、カラーフィルタ17はガ
ラス基板2の平滑な表面に、画素間遮光用ブラックマス
クパターン3と、マスクパターン3の透孔部を埋める画
素R,G,Bとを形成し、画素R,G,Bの表面12-2
粗面化したのち、画素R,G,Bの凹凸を埋める平坦化
層4を被着してなる。
【0016】ラビング処理等により粗面化させた表面12
-2は、図1の散乱手段12に相当し、ガラス基板2に対し
垂直方向からの透過光は、一部がガラス基板2を垂直に
透過する反面、他の一部は表面12-2にて屈折し斜め方向
に出射する。
【0017】図2(ハ) において、カラーフィルタ18はガ
ラス基板2の平滑な表面に、画素間遮光用ブラックマス
クパターン3と、マスクパターン3の透孔部を埋める透
明樹脂膜例えば厚さ0.5μm 程度のポリイミド膜21を形
成し、ポリイミド膜21の表面12-3を例えば高圧ラビング
処理にて粗面化させたのち、ポリイミド膜21を覆うよう
に画素R,G,Bを形成したのち、画素R,G,Bの凹
凸を埋める平坦化層4を被着してなる。
【0018】ポリイミド膜21の粗面化表面12-3は、図1
の散乱手段12に相当し、ガラス基板2に対し垂直方向か
らの透過光は、一部がガラス基板2を垂直に透過する反
面、他の一部は表面12-3にて屈折し斜め方向に出射す
る。
【0019】図3(イ) において、透光物質Aの光屈折率
をn1とし, 透光物質Bの光屈折率をn2とし、物質AとB
が平面Cで接するとき、平面Cの垂直軸に対し角度θ1
で物質Aを透過し物質Bに入射した透過光22は、平面C
の垂直軸に対し角度θ2 で物質Bを透過する。
【0020】一般に知られるように、透過光22の透過角
度θ1 とθ2 との間には、 n1/n2= sinθ2 / sinθ1 の関係が成立する。
【0021】そこで、図3(ロ) に示す如く画素Rの粗面
化表面12-2の凹凸高さaを画素Rの平均厚さの約80%と
し、波形をした凹凸の斜面角度を45度と仮定し、平坦化
層4の屈折率が1.50, 画素Rの屈折率が2.00, ガラス基
板2の屈折率が1.50であるとき、カラーフィルタ17に対
し垂直方向から入射し波形凹凸の頂部および底部に入射
した透過光の一部13a は、カラーフィルタ17から垂直に
出射する。
【0022】しかしながら、図示する如く表面12-2の凹
凸の右斜面に入射した透過光の一部13b は左方向に約1
7.4度の傾斜方向に出射し、表面12-2の凹凸の左斜面に
入射した透過光の一部13c は右方向に約17.4度の傾斜方
向に出射する。
【0023】従って、カラーフィルタ17の視野角は、従
来のカラーフィルタ1より±17.4度だけ拡大することに
なる。そして、カラーフィルタ16の視野角は、ガラス基
板2, 画素Rの屈折率が前記カラーフィルタ17のそれら
と同じとき、カラーフィルタ17と同程度に拡大する。
【0024】次いで、図3(ハ) に示す如くガラス基板2
の平滑表面に、前記ポリイミド膜21に相当する透明樹脂
膜21を被着し、凹凸高さa′が樹脂膜21の厚さの約80%
となるように樹脂膜21の表面12-3を粗面化したのち、画
素R,平坦化層4をしたカラーフィルタ18において、ガ
ラス基板2,平坦化層4,樹脂膜21の屈折率が1.50,画
素Rの屈折率が2.00であるとき、カラーフィルタ18にに
対し垂直方向から入射し波形凹凸の頂部および底部に入
射した透過光の一部13a は、カラーフィルタ17から垂直
に出射する。
【0025】しかしながら、図示する如く表面12-3の凹
凸の右斜面に入射した透過光の一部13b は左方向に約1
9.5度の傾斜方向に出射し、表面12-3の凹凸の左斜面に
入射した透過光の一部13c は右方向に約19.5度の傾斜方
向に出射する。
【0026】従って、カラーフィルタ18の視野角は、従
来のカラーフィルタ1より±19.5度だけ拡大することに
なる。図4(イ) において、カラーフィルタ19はガラス基
板2の平滑な表面に、画素間遮光用ブラックマスクパタ
ーン3と、マスクパターン3の透孔部を埋める画素r,
g,bとを形成し、画素r,g,bの凹凸を埋める平坦
化層4を被着する。
【0027】ただし、画素r,g,bは、前出の画素
R,G,B内に光散乱用粒子例えばシリコン粒子23を分
散させたもの、即ち直径0.1〜0.3μm の着色顔料と共
に直径0.1〜0.3μm の粒子23を分散させた樹脂層より
パターン形成したものであり、粒子23の分散密度は、透
過光の一部13a を遮ることなく通し他の一部13b,13c を
散乱させる密度、例えば画素r,g,bの容積比で5〜
10%程度とする。
【0028】図4(ロ) において、カラーフィルタ20はガ
ラス基板2の平滑な表面に、画素間遮光用ブラックマス
クパターン3と、マスクパターン3の透孔部を埋める透
明樹脂膜21-1を形成したのち、樹脂膜21-1を覆う画素
R,G,Bと画素R,G,Bの凹凸を埋める平坦化層4
を被着する。
【0029】ただし、樹脂膜21-1には光散乱用粒子例え
ばシリコン粒子23を、透過光の一部13a を遮ることなく
通し他の一部13b,13c を散乱させる密度に分散させる、
即ちシリコン粒子23を予め分散させた透明樹脂にて樹脂
膜21-1を形成する。
【0030】カラーフィルタ19および20にて、シリコン
粒子23に投射した透過光の一部13b(または13c)は、粒子
23をモデル化して球形とした図4(ハ) に示す如く、粒子
23の中心と光13b の入射点,出射点とを結ぶ軸線に対
し、入射角θ3 と出射角θ5 とは同一の角度 (θ3 =θ
5)となる。
【0031】従って、粒子23の屈折率を3.0とし, 垂直
方向からの光13b が粒子23に対し45度の入射角θ3 で入
射したとき、粒子23からの出射光は、粒子23の中心を通
る垂線に対し約33.7度の方向になる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるカラー
フィルタは、垂直方向からの透過光の一部が屈折して出
射するようになり、そのことによって視野角を広くす
る、例えば液晶表示パネルの視野角を30度以上拡大可能
とし、液晶表示パネルの表示画像を見易くする,同時に
複数の人が観察できるようにした効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明方法の基本構成の説明図である。
【図2】 本発明方法により粗面を利用した実施例の説
明図である。
【図3】 粗面を利用する散乱手段の説明図である。
【図4】 本発明方法により散乱用粒子を利用した実施
例の説明図である。
【図5】 従来のカラーフィルタの主要構成例の模式断
面図である。
【符号の説明】
2はガラス基板(透明基板) 3はブラックマスクパターン 11,16,17,18,19,20 はカラーフィルタ 12は光の散乱手段 12-1, 12-2, 12-3は光散乱用として粗した表面 13a,13b,13c は透過光 21, 21-1は透明樹脂膜 23は光散乱用の粒子 R,G,B,r,g,b は着色画素

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板(2) の表面に、少なくとも多数
    の透孔を有するブラックマスクパターン(3) と,該ブラ
    ックマスクパターン(3) の透孔を埋める透光性着色樹脂
    の画素(R,G,B,r,g,b) と,該透明基板(2) と画素(R,G,
    B,r,g,b) とを透過する透過光(13a,13b,13c) の少なく
    とも一部を散乱させる散乱手段(12,12-1, 12-2, 12-3,2
    3)とが設けられたことを特徴とするカラーフィルタ。
  2. 【請求項2】 前記散乱手段が前記透明基板(2) の表面
    (12-1) を粗面化させたものであることを特徴とする請
    求項1記載のカラーフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記散乱手段が前記透明基板(2) に形成
    した前記画素(R,G,B) の表面 (12-2) を粗面化させたも
    のであることを特徴とする請求項1記載のカラーフィル
    タ。
  4. 【請求項4】 前記散乱手段が前記透明基板(2) の表面
    に被着した透明樹脂膜(21)の表面 (12-3) を粗面化させ
    たものであり、該樹脂膜(21)の上に前記画素(R,G,B) が
    形成されてなることを特徴とする請求項1記載のカラー
    フィルタ。
  5. 【請求項5】 前記散乱手段が前記画素(r,g,b) に混入
    させた粒子(23)であることを特徴とする請求項1記載の
    カラーフィルタ。
  6. 【請求項6】 前記散乱手段が前記透明基板(2) の表面
    に被着した透明樹樹脂膜 (21-1) に混入させた粒子(23)
    であり、該樹脂膜 (21-1) の上に前記画素(R,G,B) が形
    成されてなることを特徴とする請求項1記載のカラーフ
    ィルタ。
JP34081892A 1992-12-22 1992-12-22 カラーフィルタ Withdrawn JPH06186415A (ja)

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