JPH10288706A

JPH10288706A - カラーフィルタ

Info

Publication number: JPH10288706A
Application number: JP9607597A
Authority: JP
Inventors: Akio Haneda; 昭夫羽田; Takeshi Yamamoto; 猛山本
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】製造プロセス的には、従来の製法条件をほとん
ど変える必要がなく、しかも高精細の画像表示に適する
反射型液晶表示装置用のカラーフィルタを提供するもの
である。【解決手段】可視光を選択的に透過する複数組のフィル
タ着色部を、微細な多数の画素に規則的に配列してなる
カラーフィルタにおいて、各々の画素に着色部と白色透
明部とを、所望の面積比率で共存させたことを特徴とす
る反射型液晶表示装置用のカラーフィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー液晶表示装
置用のカラーフィルタに係わり、特に、消費電力の少な
い反射型のカラー液晶表示装置のためのカラーフィルタ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶表示装置のカラー化には
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三原色等の組を、
ガラス等の透明基板上にストライプ状やマトリックス状
の画素に微細配列したカラーフィルタが用いられてき
た。その初期のものは、染料に可染性の樹脂膜をパター
ン状に透明基板に設け、これを所定の分光特性を有する
染料で染色してカラーフィルタとするものであった。

【０００３】これに対して、近年になって、フイルタ層
となる樹脂自体に顔料等の着色料を混入分散し、その樹
脂自体も感光性樹脂化して、カラーフィルタの作成工程
を簡略化することに成功した。この方法では、着色料を
混合分散した感光性樹脂をガラス等の透明基板に均一厚
に塗布し、露光装置にてパターン露光し、光が照射され
た部分と非照射部分とで溶媒に対する溶解性に差異をも
たせる。次いで、現像と称する選択的溶解にて、所望パ
ターン状のカラーフィルタを形成するものである。

【０００４】一方、液晶表示装置の側からみると、従来
は表示装置の背面にバックライトと称する背景光源を設
け、この光源からの光を、多数の画素にて透過・遮断し
て画面を表示する透過光型の液晶表示装置が、カラー表
示型では主流であった。これは、カラーフィルタや偏光
板の光透過率が低いため、外部光の反射光だけでは、カ
ラー表示の画面表示が不十分と考えられたからである。
しかし、背景光源を用いた液晶表示装置は、光源に起因
する消費電力が多く費やされ、液晶表示装置が本来持っ
ているはずの低消費電力が活かせないものであった。

【０００５】そこで、背景光源を用いないで外部光の反
射光を利用する反射型のカラー液晶表示装置が検討さ
れ、そのためのカラーフィルタが提案されている。その
一つは、色濃度を低くして、カラーフィルタの光透過率
を高めることである。具体的には、カラーフィルタ中の
着色材の含有量を下げたり、カラーフィルタの膜厚を薄
くする。

【０００６】しかし、これらの方法では、ホワイトバラ
ンス、例えばホワイト色の黄緑化を防ぐために、着色材
（顔料や染料）の新規化合物の導入が必要になり、その
うえ専用フォトレジストの検討が必要となった。そのた
めの工程安定性など、製造プロセス的には始めから出直
しと言っても過言でない問題を生じた。また、カラーフ
ィルタの膜厚を変えることは、製造工程全般の条件変更
を余儀なくさせるということで、できれば避けたい問題
であった。

【０００７】他のひとつの手段として、例えば特開平７
−１５９７７７号公報にあるように、液晶表示装置画面
中の多数の画素のなかから、カラーフィルタを付与しな
い透明画素を選択して設け、画面全体としては、光透過
率を高める手段が提案されている。しかし、この手段で
は、透明画素の存在が、画面上の白欠陥として視認され
たり、微細な画像の表現を阻害し、高精細の画像表示に
は適さないものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の反射型液晶表示装置用のカラーフィルタの欠
点を解決し、製造プロセス的には、従来の製法条件をほ
とんど変える必要がなく、しかも高精細の画像表示に適
する反射型液晶表示装置用のカラーフィルタを提供しよ
うとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の請求
項１の発明は、可視光を選択的に透過する複数組のフィ
ルタ着色部を、微細な画素に規則的に配列してなるカラ
ーフィルタにおいて、各々の画素に着色部と白色透明部
とを、所望の面積比率で共存させたことを特徴とする反
射型液晶表示装置用のカラーフィルタである。請求項２
の発明は、上記した一画素中に共存する透明部と白色透
明部の面積比率が、３０〜７０：７０〜３０である請求
項１記載の反射型液晶表示装置用のカラーフィルタであ
る。

【００１０】請求項３の発明は、各画素を仕切る遮光部
が、各画素の間に介在する請求項１または２記載の反射
型液晶表示装置用のカラーフィルタである。そして、請
求項４の発明は、各画素の中に存在する白色透明部が、
画素の端部から一定の距離を隔てた状態で画定されてい
る請求項１，２または３記載の反射型液晶表示装置用の
カラーフィルタである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下さらに本発明について、図面
に基づいて詳述する。図１は、本発明のカラーフィルタ
の一実施例を示す断面図である。図において、透明基板
１は、ガラス好ましくはアルカリ金属元素を少量しか含
まないか全く含まない熱膨張係数の低いガラスを用い
る。その厚さは例えば０．６〜１．１ｍｍである。ある
いは、図示されていないが、透明基板１の表面に二酸化
ケイ素のような化学的に安定な無機バリアー層を形成し
ていても良い。

【００１２】遮光部２は、画面の表示コントラトを高め
る効果があり、表面の光反射率の低い材料で構成するこ
とで、黒色表示を鮮明にすることができる。そういう意
味では、遮光部２はあったほうが良い。遮光部２の形状
は、図２の平面図に示すように、一般的には格子状にな
っており、この格子形状に囲まれる矩形の開口部３が、
ひとつひとつの画素となるものである。

【００１３】ひとつひとつの画素に相当する開口部３に
は、可視光を選択的に透過するフィルタ着色部４が、部
分的に形成される。部分的に、という意味は、フィルタ
着色部４が設けられないところは、白色透明部５となる
からである。図１の断面図に示すように、矩形の開口部
３では、フィルタ着色部４の幅ａと白色透明部５の幅ｂ
の比率が、そのまま一画素中に共存する着色部４と白色
透明部５の面積比率となる。

【００１４】遮光部２の材料は、クロム、ニッケル、タ
ングステンなどの金属の単体もしくは合金、あるいは表
面の光反射率を低くするために、金属の酸化物や窒化物
のような低反射膜を単体使用するか、金属膜と積層して
用いる。フィルタ着色部４の材料は、（従来の技術）の
項で述べたように、可染性樹脂を染料で染色したもの、
あるいは樹脂自体に顔料等の着色料を混入分散し、その
樹脂自体も感光性樹脂化したものがあげられるが、これ
らに限定されない。

【００１５】なお、図１において、フィルタ着色部４
は、遮光部２と端同士で重なり合っている。重ね合わせ
る理由は、フィルタ着色部４を形成するとき、多少の位
置ズレを生じるが、その際も、フィルタ着色部４と遮光
部２の間に不必要な隙間が発生しないようにするためで
ある。

【００１６】図２の平面図によれば、格子状の遮光部２
によって定められた矩形の開口部３に対して、フィルタ
着色部４をわざとずらすようにしてストライプ状に設け
る。こうして、白色透明部５が開口部３のなかに生じ
る。図中、フィルタ着色部４と遮光部２が重なっている
区域が相当あるが、重なり部分は、遮光部２が存在する
以上、光は基本的に透過しないから、遮光部とみなして
良い。画素の着色部は、開口部３中に存在するフィルタ
着色部４の部分である。図２の実施例では、矩形の開口
部３のひとつが、ひとつの画素である。

【００１７】画素中の白色透明部５は、さまざまな形を
とりうる。図３Ａ〜Ｃにその例を示す。いずれの例も、
共通点は、白色透明部５が、画素の端部から一定の距離
を隔てた状態で画定されていることである。このように
すれば、フィルタ着色部４を形成するとき、遮光部２に
対して微少な位置ズレを生じても、白色透明部５を、画
素である開口部３のなかに必ず納めることができ、画素
中の着色部と白色透明部５とを、所望の面積比率で共存
させることができる。

【００１８】ひとつの画素の大きさは、それ自体がきわ
めて小さいから、透明余白部５の形状が、人の目に視認
されることはない。人が感じるのは、表示画面全体の明
るさの増加である。

【００１９】バックライトを用いる従来の透過光型の液
晶表示装置用カラーフィルタに使用していた着色顔料分
散感光性樹脂を用いて、画素中の着色部と白色透明部の
面積比率を、例えば、５０：５０に設定し、着色部のフ
ィルタ膜厚を０．７μｍとしたものは、カラー表示の反
射型液晶表示装置に適する。本発明のカラーフィルタに
おいて、着色部と白色透明部の面積比率は、用いる着色
顔料分散感光性樹脂にも依るが、従来のバックライトを
用いる液晶表示装置用カラーフィルタに使用していた着
色顔料分散感光性樹脂を使用したとすると、２０〜８
０：８０〜２０の範囲で、反射型液晶表示装置に適する
カラーフィルタが得られる。

【００２０】ただし、この面積比率は、全ての画素にお
いて一定である必要はない。人間の目の特性等から、画
面の中央部から周辺部へと着色部の面積や白色透明部の
面積を、わずかな量であるが、徐々に変化させ、見た目
の良さを追求することはありうる。もっとも、その変化
量はわずかであるから、上記の範囲には収まる。また、
その着色部の膜厚は、０．５〜２．０μｍ程度が適正値
となる。

【００２１】本発明のカラーフィルタのホワイトバラン
ス調整は、簡便にできる。まず、膜厚や着色材の含有量
を変えることはない。各色（例えば赤、緑、青）の着色
部と白色透明部の面積比率を色ごとに変えることで実現
できる。図４に示すように、緑の着色部を小さくすれ
ば、ＣＩＥ色度図のホワイト点は下方にシフトし、赤の
着色部を小さくすれば、左方にシフトし、青の着色部を
小さくすれば、右上方にシフトする。ホワイトバランス
調整のために、各色（例えば赤、緑、青）の着色部の面
積比率は、必ずしも一致せず、色ごとに微妙に異なるこ
とがわかる。もっとも、その変化量もわずかであるか
ら、上記の範囲には収まる。

【００２２】本発明のカラーフィルタの製造は、従来の
バックライトを用いる液晶表示装置用カラーフィルタの
製造条件をほとんど変更しなくてよい。率直に言って、
フィルタ着色部を形成するためのパターン露光に用いる
マスク版の遮光パターンの形状を変えるだけでよい。そ
の他の工程は基本的に変える必要がない。以下に本発明
の実施例を述べる。

【００２３】

【実施例】米国コーニング社製の７０５９ガラス（厚さ
1.1 ｍｍ）上に、酸化クロム／金属クロムの２層からな
る格子状の遮光部を形成し、次いで、赤色アクリル系顔
料分散感光製樹脂をスピンコート法で０．９μｍ厚さに
なるように塗布し、乾燥後活性光でパターン露光した。
この時、パターン露光用マスク版の遮光パターンの形状
を従来の物とは改変し、各画素中の着色部と白色透明部
の面積比率を、５０：５０になるようにした。アルカリ
性現像液で現像し水洗後 150℃５分間乾燥したところ、
赤フィルタ画素中の白色透明部の形状は、略楕円形であ
り、画素の端部から一定の距離を隔てた状態で画定し
た。以下同様にして緑色、青色を所定の位置にパターン
露光、現像し、反射型のカラー液晶表示装置のためのカ
ラーフィルタを得た。

【００２４】アクリル系顔料分散感光性樹脂の組成は以
下の処方による。Ａ；顔料１０重量部顔料はカラーインデックス（C.I.）ナンバーで示す。内訳赤色：C.I.赤色顔料177 及びＣＩ黄色顔料139 緑色：C.I.緑色顔料36及びＣＩ黄色顔料139 青色：C.I.青色顔料15

【００２５】Ｂ；以下の組成からなるアニオン性アクリ
ル共重合体１０重量部メタクリル酸１重量部メチルメタクリレート２重量部ヒドロキシメタクリレート２重量部ブチルメタクリレート２重量部シクロヘキシルアクリレート３重量部

【００２６】Ｃ；多感能アクリルモノマー、アロニック
スＭ−３００（東亞合成化学工業（株）製商品名）
１０重量部Ｄ；光重合開始剤「イルガキュアー９０７」 0.5重量部Ｅ；有機溶剤シクロヘキサノン１２０重量部以上Ａ〜Ｅを十分混合練肉してなるネガ型顔料分散感光
性樹脂である。

【００２７】図面の図５に、画素中に白色透明部のない
従来のカラーフィルタの分光透過率と、本発明のカラー
フィルタの分光透過率の比較を示す。本発明のカラーフ
ィルタは、画素中の白色透明部の存在により、分光透過
率が上昇し、反射型のカラーフィルタに適することが理
解される。

【００２８】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタは、以上のよう
なものであり、本発明によれば、従来の反射型液晶表示
装置用のカラーフィルタの欠点を解決し、製造プロセス
的には、従来の製法条件をほとんど変える必要がない。
しかもカラーフィルタのホワイトバランス調整が容易で
大幅なシフト調整が可能である。その上、カラーフィル
タの光透過率を高めるための白色透明部は、ひとつひと
つの画素のなかに、画素より小さい形で存在するため、
微細な画像の表現を阻害することなく、高精細の画像表
示に適する。

【００２９】さらに言えば、白色透明部の存在状態を工
夫すれば、多少の位置ズレにも支障なくカラーフィルタ
作成ができる。以上のように、本発明は、優れた反射型
液晶表示装置用のカラーフィルタを、効率良く提供で
き、実用上きわめて優れている。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの一実施例を示す拡大
断面図である。

【図２】本発明ののカラーフィルタの一実施例を示す拡
大平面図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明のカラーフィルタの
白色透明部の種々の例を示す拡大平面図である。

【図４】本発明のカラーフィルタのホワイトバランス調
整の様子を示す説明図である。

【図５】画素中に白色透明部のない従来のカラーフィル
タの分光透過率と、本発明のカラーフィルタの分光透過
率の比較を示す分光透過スペクトル図である。

【符号の説明】

１透明基板２遮光部３開口部４フィルタ着色部５白色透明部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視光を選択的に透過する複数組のフィル
タ着色部を、微細な多数の画素に規則的に配列してなる
カラーフィルタにおいて、各々の画素に着色部と白色透
明部とを、所望の面積比率で共存させたことを特徴とす
る反射型液晶表示装置用のカラーフィルタ。
【請求項２】一画素中に共存する着色部と白色透明部の
面積比率が、２０〜８０：８０〜２０である請求項１記
載の反射型液晶表示装置用のカラーフィルタ。
【請求項３】各画素を仕切る遮光部が、各画素の間に介
在する請求項１または２記載の反射型液晶表示装置用の
カラーフィルタ。
【請求項４】各画素の中に存在する白色透明部が、画素
の端部から一定の距離を隔てた状態で画定されている請
求項１，２または３記載の反射型液晶表示装置用のカラ
ーフィルタ。