JPH1091096A - カラー表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタの表面が平坦で、光の散乱作
用によるコントラストの低下を防止することが可能なカ
ラー液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 第１の透明基板１１と、第２の透明基板
１５と、アレイ状に形成された複数のスイッチング素子
１２と、アレイ状に形成された複数の画素電極１３と、
対向電極１６と、液晶層１７と、第２の透明基板１５の
上面側に形成されたカラーフィルタ２０ｂとを有し、カ
ラーフィルタ２０ｂは積層された複数のフィルタ層２２
を有し、各フィルタ層は互いに異なった波長域の光に感
光する感光剤とこの感光剤の感光に基づいて発色又は消
色する互いに異なった色の色素とを有し、この色素の発
色又は消色に応じて所定の色を発現させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラー表示装置及び
その製造方法、特にアクティブマトリクスタイプのカラ
ー液晶表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置では、一方の透明基
板に薄膜トランジスタや画素電極を形成し、他方の透明
基板に赤、緑、青のカラーフィルタを形成し、両基板間
に液晶層を形成するのが一般的である。

【０００３】また、薄膜トランジスタ及び画素電極並び
にカラーフィルタは写真食刻法で形成するが、薄膜トラ
ンジスタ及び画素電極の作成とカラーフィルタの作成と
は全く別々の工程で行うのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のカラー液晶表示装置では、以下に示すような問題点
があった。第１に、カラーフィルタを複数回の写真食刻
工程によって形成するため、カラーフィルタの表面に凹
凸が生じ、光の散乱作用によってコントラストが低下す
るという問題である。

【０００５】第２に、カラーフィルタを複数回の写真食
刻工程によって形成するため、製造工程が複雑になり、
コスト的にも高くなるという問題である。第３に、一方
の透明基板に薄膜トランジスタや画素電極を形成する工
程と他方の透明基板にカラーフィルタを形成する工程と
を全く別々の工程で行うため、熱工程における基板の膨
脹及び収縮によって両基板間で大きな寸法差が生じ、両
基板間の整合性が悪くなるという問題である。特に、大
型表示装置の軽量化のために検討されているプラスチッ
ク基板の採用に際しては、これは非常に大きな問題とな
る。

【０００６】本発明の第１の目的は、カラーフィルタの
表面が平坦で、光の散乱作用によるコントラストの低下
を防止することが可能なカラー液晶表示装置を提供する
ことにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、カラーフィルタの
製造工程を簡単化して低コスト化を可能にするととも
に、両基板間における良好な整合性を得ることが可能な
カラー液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明におけるカラー表
示装置は、第１の透明基板と、前記第１の透明基板と対
向する第２の透明基板と、前記第１の透明基板の前記第
２の透明基板と対向する面側にアレイ状に形成された複
数のスイッチング素子と、前記第１の透明基板の前記第
２の透明基板と対向する面側にアレイ状に形成され前記
複数のスイッチング素子に接続される複数の画素電極
と、前記第２の透明基板の前記第１の透明基板と対向す
る面側に形成された対向電極と、前記第１の透明基板と
前記第２の透明基板との間に設けられた液晶層と、前記
第２の透明基板の前記第１の透明基板と対向しない面側
に形成されたカラーフィルタとを有し、前記カラーフィ
ルタは積層された複数のフィルタ層を有し、各フィルタ
層は互いに異なった波長域の光に感光する感光剤とこの
感光剤の感光に基づいて発色又は消色する互いに異なっ
た色の色素とを有し、この色素の発色又は消色に応じて
所定の色を発現させたことを特徴とする。

【０００９】上記カラー表示装置におけるカラーフィル
タは、積層構成された複数のフィルタ層内の色素を選択
的に発色又は消色することにより、例えば赤、緑、青の
アレイパターンを構成したものである。したがって、カ
ラーフィルタを従来のように写真食刻法によって構成し
ていないため、カラーフィルタの表面が平坦であり、光
の散乱作用によるコントラストの低下を防止することが
できる。

【００１０】本発明におけるカラー表示装置の製造方法
は、アレイ状の複数のスイッチング素子及びこの複数の
スイッチング素子に接続されるアレイ状の複数の画素電
極を設けた第１の透明基板と、この第１の透明基板に対
向する面側に対向電極を設けた第２の透明基板との間に
液晶層を形成し、前記第２の透明基板の前記第１の透明
基板と対向しない面側にカラーフィルムを形成し、この
カラーフィルムは積層された複数のフィルタ層を有し、
各フィルタ層は互いに異なった波長域の光に感光する感
光剤とこの感光剤の感光に基づいて発色又は消色する互
いに異なった色の色素とを有し、互いに異なった画素電
極に対応した領域の前記液晶層を順次透過状態にすると
ともに、透過領域の液晶層を通して前記各フィルタ層の
感光剤を感光する互いに異なった波長域の光を順次照射
することにより前記各フィルタ層を順次感光し、感光さ
れた感光剤を有するフィルタ層の色素を発色又は消色し
てカラーフィルタを形成することを特徴とする。

【００１１】上記カラー表示装置の製造方法によれば、
カラーフィルタを従来のように写真食刻法によって形成
せず、積層構成された複数のフィルタ層内の色素を選択
的に発色又は消色することによって形成するので、製造
工程が簡単化され、低コスト化をはかることが可能とな
る。また、対向基板間に液晶層を形成した後、画素電極
に対応した領域の液晶層の透過状態を利用してカラーフ
ィルタを形成するので、画素電極に対して自己整合的に
カラーフィルタのアレイパターンを形成することがで
き、両基板間の位置合わせが不要となって製造工程の簡
単化をはかることができるとともに、両基板間における
良好な整合性を得ることが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図１〜図３は、薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型の
液晶カラー表示装置の製造工程を順を追って示したもの
である。

【００１３】まず、ガラス基板１１（第１の透明基板）
上にＴＦＴ１２（スイッチング素子）及びＴＦＴ１２に
接続された透明導電膜からなる画素電極１３をアレイ状
に形成する。これらの構成及び作成方法は、従来の一般
的な構成及び作成方法と基本的に同様である（工程
ａ）。

【００１４】つぎに、ガラス基板１１の裏面側にネガ型
レジストを１０μｍの厚さに塗布し、ガラス基板１１の
表面側（ＴＦＴアレイ等が形成された側）から平行光線
を照射してネガ型レジストを露光する。このときＴＦＴ
が形成されている領域及び配線が形成されている領域で
は、これらを構成する金属膜等が遮光膜として機能する
ため、上記領域以外の領域が自己整合的に露光される。
したがって、現像を行うことにより、上記領域以外の領
域に自己整合的にネガ型レジストパターン１４ａが形成
される（工程ｂ）。

【００１５】つぎに、１５０℃で２時間ベーキングを行
うことによりレジストパターン１４ａを丸め、マイクロ
レンズ構造のレジストパターン１４ｂとする（工程
ｃ）。つぎに、上記のように各要素が形成されたガラス
基板１１と透明導電膜からなる対向電極１６が形成され
たガラス基板１５（第２の透明基板）との間に液晶材料
を挟み込み、液晶層１７を形成する。続いて、このよう
にして形成されたパネルの両面に偏光板１８及び１９を
貼り付ける（工程ｄ）。

【００１６】ここまでの工程については、マイクロレン
ズ構造のレジストパターン１４ｂを形成する以外は、通
常のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の製造工程
とほぼ同様である。

【００１７】つぎに、ガラス基板１５上の偏光板１９上
に、ポジ型のカラーフィルム２０ａを貼り付ける。この
カラーフィルム２０ａは、ベースフィルム２１上に積層
構成されたフィルタ層２２が形成されたものである。こ
のカラーフィルム２０ａの構成の詳細を図４（Ａ）に示
す。なお、参考のため、一般に市販されている通常のカ
ラーフィルムの構成を図４（Ｂ）に示した。

【００１８】ベースフィルム２１は厚さ０．２２ｍｍの
ポリアセテートによって形成され、このベースフィルム
２１上に３層のフィルタ層２２Ｃ、２２Ｍ及び２２Ｙ並
びに黄色フィルタ層２２Ｘが形成されており、これらの
上に保護コート２３が形成されている。フィルタ層２２
Ｃには赤感乳剤及びシアン発色色素カプラーが含まれて
おり、赤色に対応する波長域の光を照射することにより
赤感乳剤が感光し、シアン発色色素カプラーに基づくシ
アン色が消色する。フィルタ層２２Ｍには緑感乳剤及び
マゼンタ発色色素カプラーが含まれており、緑色に対応
する波長域の光を照射することにより緑感乳剤が感光
し、マゼンタ発色色素カプラーに基づくマゼンタ色が消
色する。フィルタ層２２Ｙには青感乳剤及びイエロー発
色色素カプラーが含まれており、青色に対応する波長域
の光を照射することにより青感乳剤が感光し、イエロー
発色色素カプラーに基づくイエロー色が消色する。な
お、本実施形態では黄色フィルタ層２２Ｘを設けている
が、この黄色フィルタ層２２Ｘを設ける代わりに黄色フ
ィルタ効果を青感乳剤を含むフィルタ層２２Ｙに設ける
ことも可能である。

【００１９】なお、図４（Ｂ）に示した通常のカラーフ
ィルムでは、ベースフィルム３１の表面側にハレーショ
ン防止層３３を介して３層のフィルタ層３２Ｃ（赤感乳
剤＋シアン発色色素カプラー）、３２Ｍ（緑感乳剤＋マ
ゼンタ発色色素カプラー）及び３２Ｙ（青感乳剤＋イエ
ロー発色色素カプラー）並びに黄色フィルタ層３２Ｘが
形成されており、ベースフィルム３１の裏面側には静電
防止パッキング３４が形成されている（工程ｅ）。

【００２０】つぎに、画素電極１３Ｂに対応した領域の
カラーフィルム２０ａの色を選択的に青色に、画素電極
１３Ｇに対応した領域のカラーフィルム２０ａの色を選
択的に緑色に、画素電極１３Ｒに対応した領域のカラー
フィルム２０ａの色を選択的に赤色にするため、カラー
フィルム２０ａの上記各領域に対してそれぞれ露光を行
う。図では、画素電極１３Ｂに対応した領域のカラーフ
ィルム２０ａの色を青色にするための露光の様子を示し
ている。

【００２１】まず、画素電極１３Ｂに対応した領域のカ
ラーフィルム２０ａの色を選択的に青色にするため、以
下の工程を行う。画素電極と対向電極間に電圧を印加し
て画素電極１３Ｂに対応した領域の液晶層１７を選択的
に透過状態にするとともに、その他の領域の液晶層１７
を非透過状態にする。そして、パネルの裏面側から青フ
ィルタ２４（青色に対応する波長域の光を選択的に透過
するフィルタ、例えば富士写真フィルムのＳＰ−９を用
いる。）を通してタングステンランプ等の光Ａをパネル
に照射する。ガラス基板１１の裏面側にはマイクロレン
ズ構造のレジストパターン１４ｂが形成されているた
め、光Ａはこのレジストパターン１４ｂによって集光さ
れガラス基板１１を通過するが、画素電極１３Ｂに対応
した領域の液晶層１７のみ光が透過してカラーフィルム
２０ａに達し、画素電極１３Ｂに対応した領域のフィル
タ層２２のみが選択的に露光される。フィルタ層２２に
達した光は青フィルタ２４を通した光なので、フィルタ
層２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙのうち青感乳剤を含んだフィ
ルタ層２２Ｙのみが選択的に感光される。

【００２２】つぎに、画素電極１３Ｇに対応した領域の
カラーフィルム２０ａの色を選択的に緑色にするため、
画素電極１３Ｇに対応した領域の液晶層１７のみを選択
的に透過状態にし、パネルの裏面側から緑フィルタ（緑
色に対応する波長域の光を選択的に透過するフィルタ、
例えば富士写真フィルムのＳＰ−１０を用いる。）を通
してタングステンランプ等の光をパネルに照射する。上
記と同様の原理により、画素電極１３Ｇに対応した領域
のフィルタ層２２のみが選択的に露光され、緑感乳剤を
含んだフィルタ層２２Ｍのみが選択的に感光される。

【００２３】つぎに、画素電極１３Ｒに対応した領域の
カラーフィルム２０ａの色を選択的に赤色にするため、
画素電極１３Ｒに対応した領域の液晶層１７のみを選択
的に透過状態にし、パネルの裏面側から赤フィルタ（赤
色に対応する波長域の光を選択的に透過するフィルタ、
例えば富士写真フィルム社のＳＰ−１１を用いる。）を
通してタングステンランプ等の光をパネルに照射する。
上記と同様の原理により、画素電極１３Ｒに対応した領
域のフィルタ層２２のみが選択的に露光され、赤感乳剤
を含んだフィルタ層２２Ｃのみが選択的に感光される
（工程ｆ）。

【００２４】つぎに、カラーフィルムの表面側のみに現
像液が浸るようにして現像を行う。例えば、一般的なコ
ダック社のＥ−６処理による反転現像を行えばよい。以
上の露光及び現像工程により、画素電極１３Ｂに対応し
た領域においては、フィルタ層２２Ｙ中のイエロー発色
色素カプラーに基づくイエロー色が消色し、フィルタ層
２２Ｃ中のシアン発色色素カプラーに基づくシアン色及
びフィルタ層２２Ｍ中のマゼンタ発色色素カプラーに基
づくマゼンタ色の混色により、カラーフィルタ２０ｂの
青色部２２Ｂが得られる。画素電極１３Ｇに対応した領
域においては、フィルタ層２２Ｍ中のマゼンタ発色色素
カプラーに基づくマゼンタ色が消色し、フィルタ層２２
Ｙ中のイエロー発色色素カプラーに基づくイエロー色及
びフィルタ層２２Ｃ中のシアン発色色素カプラーに基づ
くシアン色の混色により、カラーフィルタ２０ｂの緑色
部２２Ｇが得られる。画素電極１３Ｒに対応した領域に
おいては、フィルタ層２２Ｃ中のシアン発色色素カプラ
ーに基づくシアン色が消色し、フィルタ層２２Ｍ中のマ
ゼンタ発色色素カプラーに基づくマゼンタ色及びフィル
タ層２２Ｙ中のイエロー発色色素カプラーに基づくイエ
ロー色の混色により、カラーフィルタ２０ｂの赤色部２
２Ｒが得られる。なお、カラーフィルタのその他の領域
は黒色部２２Ｓとなる（工程ｇ）。

【００２５】なお、上記実施形態では、マイクロレンズ
構造のレジストパターン１４ｂを形成し、このレジスト
パターン１４ｂを通してカラーフィルム２０ａの露光を
行ったが、レジストパターン１４ｂを形成せずに、平行
に近い光線を有するバックライトを用いて露光するよう
にしてもよい。

【００２６】また、上記実施形態では、カラーフィルム
として乳剤中に発色カプラーを有するタイプのものを用
いたが、発色カプラーを持たない、いわゆる外式タイプ
のものを用いることも可能である。現像工程が複雑とな
るが、色素の耐久性の点では外式フィルムが好ましい。

【００２７】また、上記実施形態では、一般に市販され
ているカラーフィルムと同様に、例えば赤色に対応する
波長域の光に対しては現像後に赤色のカラーフィルタ部
が得られるもの、すなわち感光する光の色と現像後のカ
ラーフィルタの透過色とが一致するようなタイプのカラ
ーフィルムを用いたが、必ずしもこのように両者が一致
するものでなくてもよい。例えば、６５０ｎｍの光を用
いて感光したときに青色のカラーフィルタ部が得られ、
７００ｎｍの光を用いて感光したときに緑色のカラーフ
ィルタ部が得られ、７５０ｎｍの光を用いて感光したと
きに赤色のカラーフィルタ部が得られるような構成のカ
ラーフィルムを用いることも可能である。この場合に
は、特定の波長域の光をカットした明室での作業が可能
となる。また、補色の関係において発色するいわゆるネ
ガカラーフィルムを用いることも可能である。

【００２８】さらに、上記実施形態において、カラーフ
ィルムを現像してカラーフィルタを形成した後、カラー
フィルタの前面に散乱板を設けて、視野角を向上させる
ようにしてもよい。その他、本発明は、その趣旨を逸脱
しない範囲内において種々変形して実施可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明におけるカラー表示装置は、積層
構成された複数のフィルタ層内の色素の発色又は消色よ
ってカラーフィルタを構成したものであり、従来のよう
に写真食刻法によってカラーフィルタを構成していない
ため、カラーフィルタの表面が平坦であり、光の散乱作
用によるコントラストの低下を防止することが可能とな
る。

【００３０】また、本発明におけるカラー表示装置の製
造方法では、カラーフィルタを従来のように写真食刻法
によって形成せず、積層構成された複数のフィルタ層内
の色素を選択的に発色又は消色することによって形成す
るので、製造工程が簡単化され、低コスト化をはかるこ
とが可能となる。また、画素電極に対して自己整合的に
カラーフィルタのパターンを形成することができ、両基
板間の位置合わせが不要となって製造工程の簡単化をは
かることができるとともに、両基板間における良好な整
合性を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る製造工程の一部を示し
た図。

【図２】本発明の実施形態に係る製造工程の一部を示し
た図。

【図３】本発明の実施形態に係る製造工程の一部を示し
た図。

【図４】本発明の実施形態において用いるカラーフィル
ムの構成及び従来の一般的なカラーフィルムの構成を示
した図。

【符号の説明】

１１……ガラス基板（第１の透明基板） １２……ＴＦＴ（スイッチング素子） １３……画素電極 １５……ガラス基板（第２の透明基板） １６……対向電極 １７……液晶層 ２０ａ…カラーフィルム ２０ｂ…カラーフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦田 純生 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の透明基板と、 前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板と、 前記第１の透明基板の前記第２の透明基板と対向する面
   側にアレイ状に形成された複数のスイッチング素子と、 前記第１の透明基板の前記第２の透明基板と対向する面
   側にアレイ状に形成され前記複数のスイッチング素子に
   接続される複数の画素電極と、 前記第２の透明基板の前記第１の透明基板と対向する面
   側に形成された対向電極と、 前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に設け
   られた液晶層と、 前記第２の透明基板の前記第１の透明基板と対向しない
   面側に形成されたカラーフィルタとを有し、 前記カラーフィルタは積層された複数のフィルタ層を有
   し、各フィルタ層は互いに異なった波長域の光に感光す
   る感光剤とこの感光剤の感光に基づいて発色又は消色す
   る互いに異なった色の色素とを有し、この色素の発色又
   は消色に応じて所定の色を発現させたことを特徴とする
   カラー表示装置。
2. 【請求項２】 アレイ状の複数のスイッチング素子及び
   この複数のスイッチング素子に接続されるアレイ状の複
   数の画素電極を設けた第１の透明基板と、この第１の透
   明基板に対向する面側に対向電極を設けた第２の透明基
   板との間に液晶層を形成し、 前記第２の透明基板の前記第１の透明基板と対向しない
   面側にカラーフィルムを形成し、このカラーフィルムは
   積層された複数のフィルタ層を有し、各フィルタ層は互
   いに異なった波長域の光に感光する感光剤とこの感光剤
   の感光に基づいて発色又は消色する互いに異なった色の
   色素とを有し、 互いに異なった画素電極に対応した領域の前記液晶層を
   順次透過状態にするとともに、透過領域の液晶層を通し
   て前記各フィルタ層の感光剤を感光する互いに異なった
   波長域の光を順次照射することにより前記各フィルタ層
   を順次感光し、感光された感光剤を有するフィルタ層の
   色素を発色又は消色してカラーフィルタを形成すること
   を特徴とするカラー表示装置の製造方法。