JPH08234019A - カラーフィルター - Google Patents

カラーフィルター

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JPH08234019A
JPH08234019A JP8042897A JP4289796A JPH08234019A JP H08234019 A JPH08234019 A JP H08234019A JP 8042897 A JP8042897 A JP 8042897A JP 4289796 A JP4289796 A JP 4289796A JP H08234019 A JPH08234019 A JP H08234019A
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JP
Japan
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layer
light
filter
shielding layer
filter layer
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Pending
Application number
JP8042897A
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English (en)
Inventor
Akio Haneda
昭夫 羽田
Mitsuhisa Hatajima
光久 畑島
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】色彩毎に高さが異なり、遮光層とオーバーラッ
プしてなるフィルター層を有するにもかかわらず、上面
に形成される画素電極に断線や対向電極との短絡が生じ
ないカラーフィルターを提供することを目的とする。 【解決手段】遮光層をフィルター層の膜厚よりも薄く限
定することにより、遮光層にオーバーラップするフィル
ター層に形成される突出部を小さくし、かつ、遮光層と
フィルター層上には、フィルター層とフィルター層との
間の隙間を埋めると共に、フィルター層表面の凹凸を反
映してこの表面と略同一の表面凹凸を有するオーバーコ
ート層を設けることにより、フィルター層間のギャップ
を埋めるとともに、前記突出部上を平坦化した。

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。
【0002】
【従来の技術】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、カラー表示を行うことが行
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。
【0003】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。
【0004】黒色の光吸収層をフィルター層の間に介在
させる方式としては図2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1
3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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】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。
【0006】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、図3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2
4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。
【0007】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、
光吸収層として遮光性(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
合わせも容易に行えて、更に、画素電極を形成する面に
は、段切れや重なりによる突出部も生じておらず、従っ
て断線や対向電極の短絡のないカラーフィルターを提供
するにある。
【0008】
【課題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、透過光を各色に
着色する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。そ
の結果、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を解消する。
【0009】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、両者の膜厚の相違から、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隔が狭くなり、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。
【0010】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。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。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施態様を示す図1に
基づいて、さらに詳細に説明する。
【0012】図1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。
【0013】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(1og10
(IO /I) 但し、 IO は入射光量、I は透過光量)の値を
2〜3以上とする必要から、0.06〜0.2μm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。
【0014】図1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
に独立するように設けるが、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、図4に基
づいて説明すると、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。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1〜10
μm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。
【0015】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。
【0016】各フィルター層3は透過光を各色着色する
ためのものであって、例えば、ゼラチン、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
性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、これを染色液にて染色することで作成する
ものなどがある。
【0017】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、省略し
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。
【0018】次に、本実施例に係わる各フィルター層3
の材料、および染色条件の一例を述べる。各フィルター
層3の材料としては、カゼイン、グリュー、ゼラチンあ
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。
【0019】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RS、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。
【0020】青の場合は、ソロフェルターキスブルーB
RL(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FSE(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。
【0021】
【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。また、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。また、段切れや
重なりによる突出部も生じることがないので、画素電極
(透明電極が断線したり、対向電極と短絡したりする原
因を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルターを液晶表示装置中に
用いた例の説明図である。
【図2】従来のカラーフィルターの一例を示す断面図で
ある。
【図3】従来のカラーフィルターの他の例を示す断面図
である。
【図4】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。
【符号の説明】
1,11…透明基板、2…遮光層、3,12,22…フ
ィルター層、4…オーバーコート層、6…液晶層、7…
薄膜トランジスタ、8…対向電極、9…対向基板、13
…黒色層、24…突出部、25…ギャップ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 オーバーコート層上に設けられた、透明導電膜からなる
    画素電極、 とを具備することを特徴とするカラーフィルター。
JP8042897A 1996-02-29 1996-02-29 カラーフィルター Pending JPH08234019A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011100025A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
US8466862B2 (en) 2010-06-25 2013-06-18 Hitachi Displays, Ltd. Liquid crystal display device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011100025A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
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