JPH10148713A

JPH10148713A - カラーフィルター

Info

Publication number: JPH10148713A
Application number: JP32215396A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Takao; 英昭高尾
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】特に、簡便な工程でカラーフィルターを形成
することのできるインクジェット記録方法を利用して得
られるカラーフィルターにおいて、少なくとも有効画素
内において混色状態を生ずることのない品質の優れたカ
ラーフィルターの提供、及び主に表示特性に優れたカラ
ーディスプレイを得ることのできる安価なカラーフィル
ターの提供。【解決手段】基板上に一層の着色剤受容層が設けら
れ、該着色剤受容層中に複数色の画素部からなる着色パ
ターンを有するカラーフィルターにおいて、少なくとも
有効画面内の色の異なる隣接する着色パターンにより形
成されている隣接画素間に混色領域が設けられているこ
とを特徴とするカラーフィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーディスプレ
イに用いられるカラーフィルターに関し、特に、表示品
位に優れたディスプレイを簡便に得ることを可能とする
カラーフィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフィルターとしては、透光
性基板上に、ゼラチン、カゼイン、グリュー或いはポリ
ビニルアルコール等の親水性高分子からなる媒染層を設
けた後、該媒染層を染料色素にて染色してカラーフィル
ターの着色画素を形成する染色法によるカラーフィルタ
ー（以下、単に染色法カラーフィルターと呼ぶ）や、顔
料等の着色剤が透明樹脂中に分散されている感光性着色
樹脂を用いて均一層を形成し、該着色樹脂層をフォトリ
ソグラフィーによりパターニングして着色画素を形成し
たカラーフィルター（以下、単に分散法カラーフィルタ
ー）等が知られている。しかし、上記染色法カラーフィ
ルターは、各色毎に媒染層の媒染処理を行なうといった
複雑な工程を必要とする為、生産性、歩留り等の点で問
題があり、特に生産コスト的に不利である。又、分散法
カラーフィルターを形成する場合には、高価な感光性着
色樹脂をスピンコート法により基板上に塗布し、着色樹
脂層を形成しているために着色樹脂の利用効率が非常に
悪く、これも生産コスト的に不利である。

【０００３】これに対し、従来、より簡便な工程で、且
つ着色樹脂の利用効率を高め、デバイスサイドからの低
コストのカラーフィルターの要求に応えるべく、インク
ジェット方式を用いて着色画素を形成したカラーフィル
ターが、特開昭５９−７５２０５号公報、特開昭６３−
２３５９０１号公報、或いは特開平１−２１７３２０号
公報等に示されている。又、従来のカラーフィルターが
内設されている液晶ディスプレイでは、通常、ガラス基
板上に接してメタル遮光層パターン（所謂、ブラックマ
トリックス）が配置され、該遮光層パターンに一部重な
りを持ちながら、その上にカラーフィルターが設けられ
るという構成がとられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法において、着色剤受容層の着色をインクジ
ェット方式によって行った場合には、高速描画に伴い、
インクの浸透、乾燥の間に、インクの表面張力から隣接
色と混色を起こし、ブラックマトリックス等で遮光され
ない有効画素内にまで影響を及ぼすという欠点があっ
た。この為、異なる色の画素間に着色剤が着色されない
非受容部を形成することによって、有効画素間の混色防
止を行うことが知られている。即ち、着色剤受容層中
に、画素部に隣接して着色されない透明な着色剤非受容
部を形成して、混色防止を図っている。これに対し、上
記の様な従来のインクジェット記録方法を用いて画素部
が形成されたカラーフィルターを、メタル遮光層が設け
られたカラーディスプレイに用いた場合には、ガラス基
板上にメタル遮光層を配置した場合はもとより、例えカ
ラーフィルターよりも上層にメタル遮光層が配置されて
いるとしても、カラーフィルターの画素間にある混色防
止のための透明領域を介したメタル遮光層の光の反射現
象で、ディスプレイの表示品位が低下するといった欠点
を有していた。

【０００５】従って、本発明の目的は、上述の従来技術
のもつ欠点を解消し、特に、簡便な工程でカラーフィル
ターを形成することのできるインクジェット記録方法を
利用し、少なくとも有効画素内において混色状態を生ず
ることのない品質の優れたカラーフィルターを提供する
ことにある。更に、本発明の目的は、主に表示特性に優
れたカラーディスプレイを得ることのできる安価なカラ
ーフィルターを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、基板上に一
層の着色剤受容層が設けられ、該着色剤受容層中に複数
色の画素部からなる着色パターンを有するカラーフィル
ターにおいて、少なくとも有効画面内の色の異なる隣接
する着色パターンにより形成されている隣接画素間に混
色領域が設けられていることを特徴とするカラーフィル
ターである。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、好ましい実施の形態を挙げ
て、本発明をより詳細に説明する。本発明のカラーフィ
ルターは、少なくとも有効画面内の互いに色の異なる隣
接画素間に、混色領域とするための着色剤受容部が形成
されている為、着色時に画素部からあふれたインクを混
色領域で受容できる。又、更に好ましくは、この混色領
域と共に、混色領域に隣接する部分に着色剤の非受容部
を形成することによって、混色領域と画素部との混色が
有効に防止される。これにより、有効画素内への混色の
発生が確実に防止された品質の優れたカラーフィルター
が得られる。又、隣接画素間に混色領域である着色剤受
容部を形成し、着色されない透明の着色剤非受容部の領
域を無くすか減少させることにより、特に、カラーフィ
ルターの着色パターンより上層にメタル遮光層を配置さ
せたカラーディスプレイを形成した場合にも、メタル遮
光層の下層に着色剤が受容されている混色領域を有する
為、反射防止効果が発現されて表示品位の低下を生じる
ことがなくなり、優れた表示品位を有するカラーディス
プレイが得られる。

【０００８】以上の様な本発明の効果を良好に得るに
は、カラーフィルターの隣接画素間巾に対して最適な巾
を有する混色領域を形成することを要するが、この為に
は、隣接する画素間において生じる混色に対する混色防
止効果と、着色剤非受容層である透明領域を介して生じ
るメタル遮光層の光の反射現象に対する反射防止効果と
の兼ね合いで、隣接画素間に設ける混色領域の巾を適宜
に設定することが好ましい。本発明においては、例え
ば、図１に示した様に、混色領域を、隣接画素間の巾２
ｂよりも狭くして、その両側の残りの部分に透明な着色
剤非受容部を形成することが好ましい。勿論、本発明は
これに限定されず、隣接画素間に混色領域が設けられて
いて、これによって有効画素部への混色を防止すること
が出来れば、隣接画素間に着色剤非受容部が設けられて
いなくてもよい。

【０００９】上記した本発明のカラーフィルターの好ま
しい態様においては、隣接画素間に適宜な巾の着色剤非
受容部と混色領域を設ける必要がある為、本発明で用い
る着色剤受容層の形成材料に、ＵＶ光やＤｅｅｐ−ＵＶ
光の照射による光化学反応で選択的に着色剤の受容部及
び非受容部を形成することができる材料を用いることが
好ましい。この様な材料としては、例えば、アクリル系
樹脂をベースにした共重合体が好ましく用いられるが、
この他、通常のアクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポ
リイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹
脂、シリコン系樹脂等の樹脂や、これらの樹脂に光開始
剤として機能する化合物を含有させて感光性を付与した
ものや、感光材を含むゼラチン、カゼイン、グリュー等
の天然物及びポリビニルアルコール等が挙げられる。

【００１０】又、本発明のカラーフィルターにおいて、
上記した様な着色剤受容層の形成用材料によって形成さ
れた着色剤受容層の一部に、着色剤非受容部と混色領域
を設ける場合には、以下のようにして形成する。先ず、
透明基板上に、スピンコート法、ロールコート法、印刷
法等により、感光性を有する着色剤受容層用材料を塗
布、乾燥させて着色剤受容層を形成する。その後、所望
のパターン形状を有するフォトマスクを用いて、露光工
程を経て、未露光領域の着色剤受容部と、露光領域の混
色防止のための着色剤非受容部とを選択的に形成する。
この際に、隣接画素間に混色領域を形成するためは、こ
の部分に光が露光されないように、フォトマスクのパタ
ーンに遮光部分を更に盛り込んでおくだけで、従来の工
程を何ら変更することなく形成することができる。本発
明のカラーフィルターの着色剤受容層の膜厚は、０．１
μｍ〜５μｍ程度、好ましくは０．５μｍ〜２μｍ程度
とすることが好ましい。

【００１１】又、着色剤受容層の一部に着色剤の非受容
部を形成しない場合には、感光性を有する材料を用いる
必要はない為、他の感光性を有さない着色剤受容層の形
成材料を用い、上記の場合と同様にして、単に着色剤受
容層用材料を塗布、乾燥させることによって形成するこ
とができる。即ち、この場合には、着色インクの印字の
みで画素部の形成と同時に、混色領域が形成されること
となる。

【００１２】本発明のカラーフィルターの着色パターン
は、上記した様にして形成される着色剤受容層の画素部
に着色剤が付与されて形成されるが、着色剤としては、
有機顔料、無機顔料、染料等のうち所望の分光特性を得
られるものを適宜に選択して、単独或いは混合して用い
ることが出来る。本発明においては、インクジェット記
録方法によって画素部に着色剤を付与して着色パターン
を形成することが好ましい為、特に、着色材料として
は、水溶性のインク等からなるインクジェット記録用イ
ンクが好ましく用いられる。即ち、本発明においては、
染料等の各種の着色剤を必要に応じて添加剤と共に、水
や有機溶剤等の液媒体に溶解或いは分散させたインクが
用いられる。

【００１３】本発明において、着色パターンを形成する
場合に好ましく用いられる、画素部の着色に使用するイ
ンクジェット記録方法の記録方式としては、例えば、エ
ネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジ
ェットタイプ、或いは、圧電素子を用いたピエゾジェッ
トタイプ等の使用が可能である。

【００１４】上記の様にして形成させる本発明のカラー
フィルターは、カラーフィルターがより優れた平坦性を
必要とする場合や、各種の過激な環境条件からカラーフ
ィルターを有効に保護する為に、着色パターン表面に保
護膜を設けることが好ましい。本発明において使用する
保護膜の形成材料としては、例えば、ポリアミド、ポリ
イミド、ポリウレタン、ポリカーボネート及びシリコン
系等の樹脂や、ＳｉＮ₄、ＳｉＯ₂、ＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、
Ｔａ₂Ｏ₅ 等の無機化合物が挙げられる。保護膜を設け
る方法としては、スピンコート、ロールコート、印刷等
の塗布法、或いは蒸着法等が挙げられる。又、保護膜の
厚みは、０．１μｍ〜２μｍ程度の膜厚とすることが好
ましい。

【００１５】又、本発明のカラーフィルターにおいて
は、黒をより強くしたり、隣接画素相互の混色を防止し
て色再現性を向上させる為に、隣接画素間を遮光するこ
とが好ましい。隣接画素間を遮光する方法としては、例
えば、メタル遮光層を形成することが挙げられるが、先
に述べたメタル遮光層の光の反射現象によるディスプレ
イの表示品位の低下を防止する為、例えば、着色パター
ンよりも上層部の少なくとも隣接画素間を覆う領域にメ
タル遮光層を設けることが好ましい。この際に用いるら
れるメタル遮光層の形成材料としては、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ｍｏ、Ｎｉ等の金属や、これらの金属からなる種々
の合金を挙げることができる。又、これらの金属等の材
料を用いてメタル遮光層を形成する方法としては、真空
成膜法やメッキ法等が挙げられる。又、本発明において
は、メタル遮光層を０．１μｍ〜２μｍ程度の膜厚で設
けることが好ましい。更に、メタル遮光層を所望のパタ
ーンに形成する場合のパターニングに関しては、通常の
フォトレジストを用いたフォトリソグラフィーによっ
て、パターニングやエッチング処理して形成する。又、
メタル遮光層のパターン巾は、図１に示した様に、画素
間遮光の観点から、少なくとも隣接画素間巾と同等以上
とすることが好ましい。

【００１６】上記の様にして着色パターンよりも上層部
の少なくとも隣接画素間を覆う領域に形成されたメタル
遮光層は、図１に示す様に、ＩＴＯ（透明電極）と接し
て配置される為、ＩＴＯの低抵抗化に対して効果をも
ち、ディスプレイの高速駆動化や表示品質の向上、そし
て大画面での均一性の拡大等に寄与することが出来る。
更に、以上の様な効果の程度は、用いるメタル遮光部の
形成材料や設定膜厚等により影響を受ける為、ディスプ
レイの設計仕様に対応させて、これらを任意に設定する
ことが好ましい。

【００１７】本発明のカラーフィルターは、適当な基板
上に所望の着色パターンが形成されて構成されるが、基
板としては、例えば、ガラス板、透明樹脂板、樹脂フィ
ルム、或いは、ブラウン管表示面、撮像管の受光面、Ｃ
ＣＤ、ＢＢＤ、ＣＩＤ、ＢＡＳＩＳ等の固体撮像素子が
形成されたウエハー、薄膜半導体を用いた密着型イメー
ジセンサー、液晶ディスプレー面、カラー電子写真用感
光体面等の種々のものが挙げられる。

【００１８】着色剤受容層と下地の基板間との接着性を
向上させる必要がある場合には、基板上に予めシランカ
ップリング剤等を薄く塗布した後に着色剤受容層パター
ンを形成するか、或いは、予め着色剤受容層中にシラン
カップリング剤等を少量添加したものを用いてカラーフ
ィルターを形成するとよい。この様にすれば、着色剤受
容層と下地の基板間との接着性を効果的に向上させるこ
とが出来る。

【００１９】以下、図面を参照しつつ、本発明のカラー
フィルターの代表的な一例についての作製方法を説明す
る。図１は、本発明のカラーフィルターの基本構成を説
明する図であり、図２は、図１のカラーフィルターの作
製方法を説明する工程図である。図１に示した構成の本
発明のカラーフィルターを形成する場合には、先ず、図
２（ａ）に示した様に、着色剤の受容能力を有する感光
性樹脂溶液を、透明基板２１上にスピンコート法にて所
定の均一膜厚になるように塗布した後、適当な温度条件
下で乾燥を行なって着色剤受容層膜２２を形成する。次
いで、図２（ｂ）に示す様に、着色剤受容層２２の形成
材料である感光性樹脂に対して感度を有する光（例え
ば、高圧水銀灯や低圧水銀灯等）で、隣接画素間に形成
する混色領域パターンＡを含む所定のパターン形状を有
するフォトマスク２３を介して着色剤受容層膜２２を露
光して光硬化を行なう。

【００２０】この結果、異なる色の隣接画素間の一部が
露光されて、この部分の樹脂が硬化されて、図１に示す
様に、異なる色の隣接画素間に、光硬化された着色剤非
受容部Ｂと着色剤の受容能力を有する混色領域Ａとが形
成される。この際、隣接画素間の混色領域Ａの巾が、図
１に示す様に、隣接画素間２ｂの巾よりも狭い範囲で、
且つ隣接有効画素に混色を及ぼさない範囲内で最大限の
巾となるように設定することが好ましい。更に、ホット
プレート上でＰＥＢ処理を行なうことによって、インク
受容パターン２４が選択的に形成されている着色剤受容
層２２を得る。

【００２１】次に、図２（ｃ）に示す如く、インク受容
パターン２４が形成されている着色剤受容層２２の各画
素部に対して、インクジェット記録ヘッド２５を用い
て、インクジェット記録方法によって各色の着色インク
を付与して、描画パターン２６を形成する。着色の際に
画素部から溢れたインクは、混色領域Ａで受容され、且
つ混色領域Ａの両側に設けられている着色剤非受容部Ｂ
には着色剤が付与されない為、有効画素部においての混
色は生じない。

【００２２】次に、着色剤受容層２２に付与されたイン
クの乾燥、更には着色剤受容層２２の最終的な熱硬化を
行なう。この結果、図２（ｄ）に示す如く、隣接画素間
に、着色剤非受容部Ｂと混色領域Ａとを有するカラーフ
ィルター層２７が形成される。更に、本発明では、図２
（ｅ）に示す如く、カラーフィルターの着色パターンの
上部に、先に挙げた様な材料によって保護膜２８を形成
していてもよい。

【００２３】更に、上記の様にして得られた保護膜２８
を有するカラーフィルター上に、メタル遮光層を次の様
にして形成する。即ち、先ず、保護膜２８上の全面に、
メタルを真空蒸着或いはスパッタ法等による真空成膜法
で膜形成する。次いで、通常のフォトレジストを用いた
フォトリソとメタルエッチング処理によって、隣接画素
間巾と同等以上の巾を有するメタル遮光部のパターン２
９を形成する。その後、パターン２９の形成の為に用い
たフォトレジストを剥離した後、メタル遮光部がＩＴＯ
（透明電極）と接して配置される様にする為、ＩＴＯを
スパッタ法により真空成膜する。この際に、図１に示し
た様に、フォトレジストを用いたフォトリソ及びエッチ
ング処理によって、ＩＴＯの巾が、有効画素部２ａと隣
接画素間２ｂとを合わせた巾となる様にパターン形成す
る。以上の一連の工程によって、図２（ｆ）及び図１に
示す如き構造を有する本発明のカラーフィルターの基本
構成が形成できる。

【００２４】

【実施例】次に、実施例によって本発明を更に具体的に
説明する。実施例１先ず、ガラス基板上に、主にＤｅｅｐ−ＵＶ光に対して
感度を有するアクリル樹脂系の感光性を有する着色剤受
容層の形成材料を、スピンコート法によって１．０μｍ
の膜厚で塗布した。次に、該受容層が形成されている基
板を加熱して、５０℃、１０分間のプリベーク処理を行
なった。その後、隣接画素間巾３０μｍ中に、２０μｍ
巾の混色領域と、その両側に５μｍ巾の混色防止のため
の着色剤非受容部を同時に形成することのできるストラ
イプ形状のパターン・マスクを用い、該マスクを介して
上記基板に対してＤｅｅｐ−ＵＶ光で５０ｍＪ／ｃｍ²
の露光を行なった。

【００２５】次いで、該基板を１２０℃のホットプレー
ト上で９０秒間放置し、ＰＥＢ（ポスト・エクスポージ
ャー・ベーク）処理を行なった後、染料をベースにした
Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの着色インクを用い、イ
ンクジェット方式の描画装置にて、混色領域を含む着色
剤受容領域に着色剤を付与した。次いで、９０℃にて１
０分間の乾燥をした後、２００℃にて１時間のポストベ
ーク処理を行って、一層の着色剤受容層内に、ＲＧＢの
各色を有する画素部と、隣接画素間に、各画素部の着色
の際に溢れたインクによって混色した状態で着色された
混色領域と、混色領域の両側に着色されない透明部分を
有するカラーフィルターを得た。

【００２６】この様にして得られたカラーフィルター
は、図１に示す有効画素内２ａの部分には混色が全く生
じていない品質の優れたものであった。更に、得られた
カラーフィルター上に、アクリル系熱硬化型樹脂を用い
て、２．０μｍの膜厚の保護膜を形成した後、メタル遮
光層として、Ａｌを０．１μｍの膜厚で成膜した後、フ
ォトレジストを用いた通常のフォトリソグラフィー及び
エッチング処理により、隣接画素間巾の３０μｍに等し
い巾を有するパターンを形成した。得られた基板を、ガ
ラス基板側から観察したところ、メタル遮光層は、Ａｌ
パターン下にある混色領域によって反射防止された層と
なっていた。

【００２７】実施例２実施例１において得られたカラーフィルターを用いて液
晶素子を形成した。即ち、図３に示す様に、着色パター
ン上に設けられた保護層の上に、メタル遮光層を形成し
た後、該メタル遮光部の上にＩＴＯを０．０７μｍの厚
さにスパッタリング法により成膜し、パターニングした
後、透明電極３５とした。更に、この上に、ポリイミド
膜の形成用溶液（日立化成工業「ＰＩＱ」）をスピンナ
ーで塗布し、２００℃で１時間加熱を行って０．１μｍ
のポリイミド被膜を形成して、配向制御膜３６とした。
しかる後、このポリイミド被膜表面をラビング処理し
た。

【００２８】このようにして形成したカラーフィルター
基板と、対向する基板を貼り合せてセル組し、セルに強
誘電性液晶を注入して封口し、図３に示す様な液晶素子
を得た。この液晶素子をクロスニコルの偏光顕微鏡で観
察したところ、内部の液晶分子は配向欠陥を生じておら
ず、更に反射防止処理の施されたメタル遮光層を有する
為、表面反射の無い表示品位の優れた液晶素子を得るこ
とができた。本実施例におけるメタル遮光層はＩＴＯ電
極と接している為、ＩＴＯの低抵抗化にも寄与し得、大
容量の画素数に対しても高速で均一な表示性能を示す優
れた特性の液晶素子が得られた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一層の着色剤受容層中にある複数色の着色パターンを有
するカラーフィルターにおいて、非有効画素部にある隣
接画素間に混色領域が設けられている為、インクジェッ
ト記録方法等によって各画素部を異なる色で着色した場
合に発生し易い隣接する有効画素内への混色現象が、こ
の混色領域で溢れた着色剤が吸収されるて防止されるの
で、インクジェット記録方法等の簡便なプロセスによっ
ても、品質の優れたカラーフィルターが提供される。
又、本発明のカラーフィルターを利用し、カラーフィル
ターの上層にメタル遮光層を配設させたカラーディスプ
レイを形成した場合にも、メタル遮光層は非有効画素部
の上に形成される為、メタル遮光層の下部には着色され
た混色領域があり、これによって反射防止効果が発現さ
れてギラつきのない表示品位の優れたカラーディスプレ
イが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルターの基本構成を説明す
る図である。

【図２】本発明のカラーフィルターの作製方法を説明す
る図である。

【図３】本発明のカラーフィルターを用いた強誘電性液
晶素子の基本構成を示す図である。

【符号の説明】

１、２１、３１：基板２、２７、３２：着色パターン層２ａ…有効画素部分２ｂ…隣接画素間３…混色領域４、２８、３３：保護膜５、２９、３４：メタル遮光層６、３０、３５：ＩＴＯ２２：着色剤受容層２３：フォトマスク２４：インク受容パターン２５：インクジェット記録ヘッド２６：描画パターン３６：配向膜３７：強誘電性液晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に一層の着色剤受容層が設けら
れ、該着色剤受容層中に複数色の画素部からなる着色パ
ターンを有するカラーフィルターにおいて、少なくとも
有効画面内の色の異なる隣接する着色パターンにより形
成されている隣接画素間に混色領域が設けられているこ
とを特徴とするカラーフィルター。
【請求項２】混色領域が、隣接画素間の巾よりも狭
く、その両側に着色剤の非受容部が形成されている請求
項１に記載のカラーフィルター。
【請求項３】着色パターンの着色が、インクジェット
記録方式によってされたものである請求項１に記載のカ
ラーフィルター。
【請求項４】着色パターン上に保護膜が設けられてい
る請求項１に記載のカラーフィルター。
【請求項５】着色パターンよりも上層部の、少なくと
も隣接画素間を覆う領域にメタル遮光層が設けられてい
る請求項１に記載のカラーフィルター。