JPH0721563B2 - Color filter - Google Patents

Color filter

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JPH0721563B2
JPH0721563B2 JP18510687A JP18510687A JPH0721563B2 JP H0721563 B2 JPH0721563 B2 JP H0721563B2 JP 18510687 A JP18510687 A JP 18510687A JP 18510687 A JP18510687 A JP 18510687A JP H0721563 B2 JPH0721563 B2 JP H0721563B2
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layer
light
filter
color
shielding layer
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昭夫 羽田
光久 畑島
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Toppan Printing Co Ltd
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、コントラストに優れる液晶表示装置に用いる
カラーフィルターの構造に関わり、特にカラーフィルタ
ーの分光透過特性に応じて液晶層の厚みを変化させるた
めカラーフィルターの厚みを各色につき所定の厚さに設
定した液晶表示装置用カラーフィルターに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Field of Industrial Application> The present invention relates to the structure of a color filter used in a liquid crystal display device having excellent contrast, and particularly, the thickness of the liquid crystal layer is changed according to the spectral transmission characteristics of the color filter. Therefore, the present invention relates to a color filter for a liquid crystal display device in which the thickness of the color filter is set to a predetermined value for each color.

<従来の技術とその問題点> ツイストネマチック型(TN型)液晶を用いる表示装置
は、カラーフィルターをマトリクス状、ドット状に表示
面に設けて、カラー表示を行なうことが行なわれてい
る。しかるに、TN型液晶表示装置は、コントラスト比
(明暗比)を考えた時、透過光の波長と液晶層の厚さに
依存して変化するという現象があり、もっとも良好なコ
ントラスト比を得るために、カラーフィルター層の厚さ
を色毎に変化させ、これにより液晶層を高いコントラス
ト比を示す厚さに設定することが、特開昭60−159823号
公報に提案されている。
<Prior Art and Its Problems> In a display device using a twisted nematic type (TN type) liquid crystal, color display is performed by providing color filters in a matrix shape or a dot shape on a display surface. However, when considering the contrast ratio (brightness ratio), the TN type liquid crystal display device has a phenomenon that it changes depending on the wavelength of the transmitted light and the thickness of the liquid crystal layer. In order to obtain the best contrast ratio, JP-A-60-159823 proposes that the thickness of the color filter layer is changed for each color so that the liquid crystal layer is set to have a high contrast ratio.

このような液晶表示装置にあっては、カラーフィルター
層の上に液晶駆動用の透明電極を設けること、および明
暗比を上げ、かつ対向電極側にスイッチング素子として
もうけられた薄膜トランジスタを隠蔽するために各色の
フィルター層の間に黒色の光吸収層をもうけることが好
ましい。
In such a liquid crystal display device, in order to provide a transparent electrode for driving the liquid crystal on the color filter layer, to increase the contrast ratio, and to hide the thin film transistor provided as a switching element on the counter electrode side. It is preferable to provide a black light absorbing layer between the filter layers of each color.

黒色の光吸収をフィルター層の間に介在させる方式とし
ては第2図に示すように、透明基板(11)上に設けた金
属クロムや酸化クロム等の蒸着膜をフォトエッチング法
やリフトオフ法にてパターン化した黒色層(13)を光吸
収層とし、次いで各色のフィルター層(12)を形成する
方式がある。
As a method of interposing black light absorption between the filter layers, as shown in FIG. 2, a vapor deposition film of metal chromium, chromium oxide or the like provided on the transparent substrate (11) is formed by a photo-etching method or a lift-off method. There is a method in which a patterned black layer (13) is used as a light absorbing layer and then a filter layer (12) of each color is formed.

しかし、光吸収層(13)が、フィルター層(12)に比べ
て薄すぎるので、段差が大きく、この面上に形成すべき
画素電極(透明電極)が断線するという欠点があった。
However, since the light absorption layer (13) is too thin as compared with the filter layer (12), there is a drawback that the step is large and the pixel electrode (transparent electrode) to be formed on this surface is broken.

また、光吸収層をカラーフィルター層と同様に染色した
有機樹脂層とした場合は、欠点として、光吸収率(色濃
度)の不足およびフィルター層との位置合わせで高い精
度が達成しにくいということがある。このような染色樹
脂型の光吸収層は、第3図に示すように、フィルター層
(22)との位置合わせが狂うと、突出部(24)やギャッ
プ(25)が生じ、この上面に形成される画素電極(透明
電極)が断線したり、対向電極と短絡する原因となる。
Further, when the light absorption layer is an organic resin layer dyed similarly to the color filter layer, there are drawbacks such as insufficient light absorption rate (color density) and difficulty in achieving high accuracy in alignment with the filter layer. There is. As shown in FIG. 3, such a dyed resin type light absorption layer is formed on the upper surface when the alignment with the filter layer (22) is misaligned, resulting in a protrusion (24) and a gap (25). The pixel electrode (transparent electrode) is broken or short-circuited with the counter electrode.

<発明の目的> 本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みて、ひ
とつには、カラーフィルター表面の色種間の凹凸は維持
したままできるかぎり平坦化して急峻な段差を生じない
カラーフィルターとすること、次には、光吸収として遮
光性(色濃度)の高いものを実現すること、さらには光
吸収層とカラーフィルター層との位置合わせも容易に行
なえて段切れや重なりによる突出部も生じないものを提
供するにある。
<Object of the Invention> In view of the problems of the prior art as described above, one of the objects of the present invention is to flatten the surface of the color filter as much as possible while maintaining the unevenness between the color species so that a steep step is not generated. Use of a color filter, next, to achieve a light-shielding property (color density) with high light absorption, and also to easily align the light absorption layer and the color filter layer, which may cause step breaks or overlaps. It is to provide the thing which does not produce a protrusion.

<問題点を解決するための手段> すなわち、本発明は、透明基板上に、金属もしくは金属
化合物のうち少なくとも一方からなる所望形状の遮光層
を設け、染料により染色した有機樹脂フィルター層を、
必要色種につき所定の厚さで所望パターン状に設けてな
り、かつ該フィルター層の端部が、前記遮光層とオーバ
ーラップしており、上記フィルター層の所定厚さにより
生じる表面凹凸を維持しつつ、然も隣接するフィルター
層間の間隙を埋めるようなオーバーコート層を設けるこ
とを特徴とするカラーフィルターである。
<Means for Solving Problems> That is, the present invention provides a light-shielding layer having a desired shape made of at least one of a metal and a metal compound on a transparent substrate, and an organic resin filter layer dyed with a dye,
The filter layer is provided in a desired pattern with a predetermined thickness for the required color type, and the end portion of the filter layer overlaps with the light-shielding layer to maintain surface irregularities caused by the predetermined thickness of the filter layer. At the same time, the color filter is characterized in that an overcoat layer is provided so as to fill the gap between the adjacent filter layers.

<作用> 本発明にあっては、各フィルター層間に介在する遮光層
は金属もしくは金属化合物の薄い蒸着膜をフォトエッチ
ング法やリフトオフ法でパターン化したものであり、そ
の厚さは0.06〜0.2μm程度であり、これに対してフィ
ルター層の厚さは1〜10μm程度であるから、両者の膜
厚の相異から、その境界部には相当のギャップが生じそ
うである。しかし、フィルター層の端部を遮光層とオー
バーラップさせることにより、隣接するフィルター層同
士の間隙が狭くなり、その上に透明オーバーコート層を
設けることにより、ギャップは相当程度減少し、遮光層
の表面を平坦化できる。
<Operation> In the present invention, the light-shielding layer interposed between the filter layers is a thin metal or metal compound vapor-deposited film patterned by a photoetching method or a lift-off method, and has a thickness of 0.06 to 0.2 μm. Since the thickness of the filter layer is about 1 to 10 μm, a considerable gap is likely to occur at the boundary portion due to the difference in film thickness between the two. However, by overlapping the edge of the filter layer with the light-shielding layer, the gap between the adjacent filter layers becomes narrower, and by providing the transparent overcoat layer on the filter layer, the gap is considerably reduced. The surface can be flattened.

また、フィルター層の端部を遮光層とオーバーラップさ
せることにより、フィルター層の位置が正しい位置から
多少ずれたりしても、段切れや突出部が起こらない形態
となっている。
Further, by overlapping the end portion of the filter layer with the light-shielding layer, even if the position of the filter layer is slightly deviated from the correct position, the step breakage or the protrusion does not occur.

もちろん、オーバーコート層を設けても、各色フィルタ
ーの厚さの違いによる表面の段差は維持される。
Of course, even if the overcoat layer is provided, the step difference on the surface due to the difference in the thickness of each color filter is maintained.

<発明の実施例> 本発明の一実施態様を示す第1図に基いて、さらに詳細
に説明する。
<Examples of the Invention> Further details will be described based on FIG. 1 showing one embodiment of the present invention.

第1図において、透明基板(1)上に遮光層(2)を所
望パターン状に設ける。この遮光層(2)は、液晶表示
装置とした場合、表示画像のコントラスト向上に役立つ
ことと、対向する薄膜トランジスタ(7)に外部光が入
射するのを防いで不要な光電効果を抑えるので是非設け
たい。
In FIG. 1, a light shielding layer (2) is provided in a desired pattern on a transparent substrate (1). In the case of a liquid crystal display device, this light-shielding layer (2) is useful because it helps improve the contrast of a display image and prevents external light from entering the thin film transistor (7) facing it, thereby suppressing unnecessary photoelectric effect. I want to.

遮光層(2)の材質としては、金属クロムのほか、酸化
クロム、窒化クロムなどの金属化合物も採用でき、単層
膜ばかりでなく、二種以上の材質を用いた複層膜も使用
できる。遮光膜(2)の厚さは、透過濃度(log10(Io/
I):Io:入射光量,I:透過光量)の値を2〜3以上とする
必要から、0.06μ〜0.2μ程度となる。このような遮光
層(2)のパターン化の方法としては、従来より知られ
ているフォトエッチング法やリフトオフ法が用いられ
る。第1図において、赤フィルター層(3R)、緑フィル
ター層(3G)、青フィルター層(3B)を、それぞれ各個
に独立するよに設けられるが、その端部は、遮光層
(2)とオーバーラップするようにする。この点につ
き、第4図に基いて説明すると、隣接するフィルター層
(3R)とフィルター層(3B)とは、その端部を遮光層
(2)とオーバーラップさせ、しかも両方のフィルター
層(3R)(3B)は端部において殆ど接するばかりであ
る。このようにすると、フィルター層(3R)(3B)の隙
間は小さくなり、オーバーコート層(4)を全面塗布す
れば、隙間はオーバーコート層(4)によって充填され
る。その結果、オーバーコート層(4)の表面は、フィ
ルター層(3R)(3B)の厚さの違いによる段差を維持し
つつ、最もギャップが生じやすい筈の遮光層(2)のと
ころでなだらかな平坦面を形成する。
As the material of the light-shielding layer (2), in addition to metallic chromium, a metal compound such as chromium oxide or chromium nitride can be adopted, and not only a single layer film but also a multilayer film using two or more kinds of materials can be used. The thickness of the light-shielding film (2) is the transmission density (log 10 (Io /
Since it is necessary to set the values of (I): Io: incident light amount, I: transmitted light amount) to 2 or more, it is about 0.06 μ to 0.2 μ. As a method of patterning such a light shielding layer (2), a conventionally known photoetching method or lift-off method is used. In FIG. 1, the red filter layer (3R), the green filter layer (3G), and the blue filter layer (3B) are provided so that they are independent of each other, but the end portions of the red filter layer (3R), the green filter layer (3B), and the blue filter layer (3B) are overlaid with the light shielding layer (2). Try to wrap. This point will be described with reference to FIG. 4. The adjacent filter layer (3R) and filter layer (3B) have their ends overlapping with the light-shielding layer (2), and both filter layers (3R). ) (3B) barely touches at the end. By doing so, the gap between the filter layers (3R) and (3B) becomes small, and if the overcoat layer (4) is applied over the entire surface, the gap is filled with the overcoat layer (4). As a result, the surface of the overcoat layer (4) maintains a level difference due to the difference in the thickness of the filter layers (3R) and (3B), and is gently flat at the light-shielding layer (2) where a gap is most likely to occur. Form a surface.

このようなオーバーコート層(4)とするには、フィル
ター層(2)が1〜10μmの厚さである時、オーバーコ
ート層(4)の厚さは、0.1〜3μm程度である。
To form such an overcoat layer (4), when the filter layer (2) has a thickness of 1 to 10 μm, the thickness of the overcoat layer (4) is about 0.1 to 3 μm.

なお、フィルター層が光の三原色である赤、緑、青であ
るとすると、人間の目に最も視感度が強くあらわれるの
は緑であり、故に色むらとして感取されやすい緑フィル
ター層(2G)を第一色目に形成するのが良い。
If the filter layers are the three primary colors of light, red, green, and blue, it is green that the human eye has the most visible sensitivity, which is why the green filter layer (2G) is apt to be perceived as color unevenness. Is preferably formed in the first color.

各フィルター量(3)は、セラチン、低分子量ゼラチ
ン、グリュー、カゼイン、アクリレート樹脂等の染色生
に優れる天然樹脂や合成樹脂に、光架橋剤を加えて感光
性樹脂としたものを写真製版技術を用いて所望のレリー
フ像とし、これを染料液にて染色することで作成され
る。
For each filter amount (3), a photolithographic technique was used in which a photo-crosslinking agent was added as a photosensitive resin to natural resin or synthetic resin having excellent dyeing properties such as seratin, low-molecular weight gelatin, glue, casein, and acrylate resin. A desired relief image is formed by using the image and is dyed with a dye solution.

フィルター層(3)および遮光層(2)の上面にオーバ
ーコート層(4)を薄くコートし、画素電極(5)とし
てインジウム〜錫の酸化物(ITO)のような透明導電膜
を形成する。液晶層(6)を挟んで薄膜トランジスタ
(7)をスイッチング素子とする対向電極(8)が対向
基板(9)に備えつけられる。画素電極(5)および対
向電極(8)の上には省略させているが、液晶を配向さ
せるための配向層がある。赤、緑、青の各フィルター層
(3)に対応して、液晶層(6)の最もふさわしい距離
dR、dG、dBが設定されている。
An overcoat layer (4) is thinly coated on the upper surfaces of the filter layer (3) and the light shielding layer (2) to form a transparent conductive film such as indium-tin oxide (ITO) as the pixel electrode (5). A counter electrode (8) having a thin film transistor (7) as a switching element is provided on a counter substrate (9) with a liquid crystal layer (6) interposed therebetween. Although omitted, there is an alignment layer for aligning the liquid crystal on the pixel electrode (5) and the counter electrode (8). Corresponding to each red, green and blue filter layer (3), the most suitable distance of the liquid crystal layer (6)
dR, dG, and dB are set.

次に各フィルター層(3)の材料、および染色条件の一
例を述べる。
Next, an example of the material of each filter layer (3) and dyeing conditions will be described.

各フィルター層(3)の材料としては、カゼイン、グリ
ュー、セラチンあるいは低分子量ゼラチンの水溶液に重
クロム酸カリウムや重クロム酸アンモニウムを加えたも
のや、アクリレート系樹脂に光架橋剤を添加したものな
どの染色性に優れる感光性樹脂を用いる。この感光性樹
脂を回転塗布法により透明基板上に所定の厚さに塗布
し、マスク露光法を用いて現像し所望のパターンのレリ
ーフ像として、これを酢酸により酸性とした染料水溶液
により染色する。
Examples of materials for each filter layer (3) include potassium dichromate and ammonium dichromate added to an aqueous solution of casein, glue, seratin or low molecular weight gelatin, and an acrylate resin to which a photocrosslinking agent is added. A photosensitive resin excellent in dyeability is used. This photosensitive resin is applied on a transparent substrate to a predetermined thickness by a spin coating method and developed using a mask exposure method to form a relief image of a desired pattern, which is dyed with an aqueous dye solution acidified with acetic acid.

染色に用いる染料としては、赤の場合は、ラナシンレッ
ドS−2GL(サントス社製)、イルガノールレッドBL
(チバガイギー社製)、カヤノールミーリングレッドR
S、カヤカランスカーレットGL(日本化薬(株)製)、
スミノールレベルビノール3GP(住友化学(株)製)等
があり、緑の場合は、ダイヤミラブリリアントグリーン
6B(三菱化成(株)製)とイリガノールイエロー4GLS
(チバガイギー製)の混合二成分系、スミフィックスタ
ーキスブルーBS100%(住友化学(株)製)とカヤカラ
ンイエローGL143(日本化薬(株)製)の混合二成分
系、ブリリアントインドブルー(ヘキスト社製)とスミ
ノールイエローMR(住友化学(株)製)の混合二成分系
等があげられる。
As for the dye used for dyeing, in the case of red, Lanacin Red S-2GL (manufactured by Santos), Irganol Red BL
(Manufactured by Ciba Geigy), Kayanor Milling Red R
S, Kaya Karans Scarlet GL (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.),
Suminol Level Binol 3GP (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), etc., and in the case of green, Diamond Mirabrilliant Green
6B (manufactured by Mitsubishi Kasei) and Iriganol Yellow 4GLS
Brilliant India Blue (Hoechst), a mixed two-component system of Ciba Geigy, a two-component system of Sumifix Turkis Blue BS 100% (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and Kayakaran Yellow GL143 (Nippon Kayaku Co., Ltd.) A mixed two-component system of Suminol Yellow MR (produced by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and the like.

青の場合は、ソロフェルターキスブルーBRL(チバガイ
ギー社製)カヤノールミーリングシアニンG(日本化薬
(株)製)、ミツイアシッドミーリングスカイブルーFS
E(三井東圧(株)製)などがあげられる。これらの染
料は、濃度0.5〜2重量%の水溶液でかつ酢酸を1〜3
重量%添加することで酸性とした染料液の形態にしてフ
ィルター層の染色に用いられる。染色条件としては、50
〜70℃の温浴で、浸漬時間5〜20分である。
In the case of blue, Soloferterkis Blue BRL (manufactured by Ciba Geigy) Kayanor Milling Cyanine G (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Mitsui Acid Milling Sky Blue FS
Examples include E (manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd.). These dyes are aqueous solutions having a concentration of 0.5 to 2% by weight and 1 to 3% acetic acid.
It is used for dyeing the filter layer in the form of a dye liquid which has been made acidic by adding it in a weight percentage. The staining conditions are 50
Immersion time is 5 to 20 minutes in a warm bath of ~ 70 ° C.

<発明の効果> 本発明のカラーフィルターは以上のようなものであり、
本発明によれば、遮光層にフィルター層をオーバーラッ
プさせたので、オーバーコート層を施した後は、表面は
なだらかであり、然も各フィルター層の厚みの違いによ
る段差は維持されている。段切れや突出部等のギャップ
も生じない。加えてオーバーラップ部の存在により、少
々の位置ズレがフィルター層と遮光層の間に存在したと
しても、位置合わせ精度に余裕があるので不良品の発生
が少なく、製造歩留りも向上する。そのほか、金属もし
くは金属化合物を遮光層とするので薄い膜で濃度が高
く、隠蔽性が良く、画面コントラスト(明暗比)を向上
するものである。
<Effects of the Invention> The color filter of the present invention is as described above,
According to the present invention, since the filter layer is overlapped with the light-shielding layer, the surface is gentle after the overcoat layer is applied, and the step difference due to the difference in the thickness of each filter layer is maintained. There are no gaps such as step breaks and protrusions. In addition, due to the existence of the overlapping portion, even if a slight positional deviation exists between the filter layer and the light shielding layer, there is a margin in the alignment accuracy, so that the number of defective products is small and the manufacturing yield is improved. In addition, since a metal or a metal compound is used as a light-shielding layer, it is a thin film having a high concentration, good concealing property, and improving screen contrast (brightness ratio).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明のカラーフィルターを液晶表示装置中
に用いた様子を示す拡大断面図であり、第2図は、従来
のカラーフィルターの一例を示す断面図であり、第3図
は、従来のカラーフィルターの他の例を示す断面図であ
り、第4図は、本発明のカラーフィルターの要部を示す
拡大断面図である。 (1)……透明基板、(2)……遮光層 (3)……フィルター層、(4)……オーバーコート層 (5)……画素電極、(6)……液晶層 (7)……薄膜トランジスタ、(8)……対向電極 (9)……対向基板
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a state in which the color filter of the present invention is used in a liquid crystal display device, FIG. 2 is a sectional view showing an example of a conventional color filter, and FIG. It is sectional drawing which shows the other example of the conventional color filter, and FIG. 4 is an expanded sectional view which shows the principal part of the color filter of this invention. (1) …… Transparent substrate, (2) …… Light-shielding layer (3) …… Filter layer, (4) …… Overcoat layer (5) …… Pixel electrode, (6) …… Liquid crystal layer (7)… ... thin film transistor, (8) ... counter electrode (9) ... counter substrate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明基板と、 この透明基板の遮光部位にパターン状に設けられ厚さ0.
06〜0.2μmの金属又は金属化合物から成る遮光層と、 この遮光層と遮光層との間の光透過部位から上記遮光層
端部にオーバーラップして且つ上記遮光層に接触して設
けられ、染料で染色された厚さ1〜10μmの有機樹脂か
ら成り、透過光を各色に着色すると共に、その色彩毎に
高さの異なる複数のフィルター層と、 上記遮光層及びフィルター層を被覆して設けられ、上記
フィルター層とフィルター層との間の間隙を埋めると共
に、上記フィルター層表面の凹凸を反映してこの凹凸と
略同一の表面凹凸を有するオーバーコート層、 とを具備することを特徴とするカラーフィルター。
1. A transparent substrate, and a pattern having a thickness of 0.
A light-shielding layer made of a metal or a metal compound having a thickness of 06 to 0.2 μm, a light-transmitting portion between the light-shielding layer and the light-shielding layer, overlapping the edge of the light-shielding layer and being in contact with the light-shielding layer, It is made of an organic resin with a thickness of 1 to 10 μm that is dyed with a dye and colors transmitted light in each color, and a plurality of filter layers having different heights for each color and the light shielding layer and the filter layer are provided so as to be covered. And an overcoat layer that fills a gap between the filter layers and has substantially the same surface irregularities as the irregularities on the surface of the filter layers reflecting the irregularities on the surface of the filter layers. Color filter.
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