JPH1123830A

JPH1123830A - カラーフィルター

Info

Publication number: JPH1123830A
Application number: JP17377297A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Hayakawa; 誠一郎早川; Mikio Suzuki; 幹夫鈴木; Hideyori Fujiwara; 英資藤原; Jiro Kamimura; 次郎上村
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】光の透過率の低下を伴わず、カラーフィルタ
ーの広視野角化を容易に実現する。【解決手段】画素をレンズ状に形成する、或いは画素
上または画素内に樹脂からなるレンズ部を設けることを
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】本発明は液晶表示パネルや液
晶プロジェクター等に使用されるカラーフィルターに関
する。更に詳しくは、高視野角化が達成されたカラーフ
ィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネルは、低電圧駆動、高精細
等種々の特徴を有しており、種々の表示パネルのなかで
も注目されている。中でも、カラーフィルターと組み合
わせたカラー液晶表示パネルは、カラー表示パネルのな
かで最も生産量が増加している。しかし、液晶表示パネ
ルの欠点として、液晶分子の配向を利用して、光の透過
のＯＮ−ＯＦＦを行うため、視野角が小さい点が指摘さ
れており、従来より液晶表示パネルの広視野角化（広角
化）に関しては、数多くの提案がなされている。例え
ば、画素分割法やマルチドメイン法のように、液晶およ
び配向膜を改良したもの（特開平８−２２０３）あるい
は、液晶パネルの前面（観察者に近い側）に位相差フィ
ルムやプリズムシートを張り付ける手法（特開平７−７
２８０８）、透明基板を凹状、曲面状にしたもの（特開
平５−１９１１７、特開平７−３１８９１４）などがあ
る。しかしながらこれらの技術は、製造上かなりの困難
を伴うものであり、製品の均一性、歩留まり、コスト、
透過率の低下など実用上の問題点が多く、液晶表示パネ
ルとして、十分な性能を持つものができていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液晶
表示パネルや液晶プロジェクターに適用した場合、透過
率などの性能を維持したまま、容易に広視野角化を達成
できるカラーフィルターを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するために鋭意検討をおこなった結果、カラーフ
ィルター内部にレンズ機能を持たせることにより、透過
率等の性能低下を伴うことなく、広視野角化を達成でき
ることを見いだし、本発明に到達した。即ち本発明の第
１は、基板上に画素がレンズ状に形成されていることを
特徴とするカラーフィルターに存する。本発明の第２
は、画素上に樹脂から成るレンズ部を形成することを特
徴とするカラーフィルターに存する。また本発明の第３
は、基板上に樹脂から成るレンズ部、および該レンズ部
とは屈折率の異なるバインダー樹脂による画素が、この
順で形成されており、該レンズ部と該画素が、レンズ面
を介して接する構造であることを特徴とするカラーフィ
ルターに存する。

【０００５】尚、本発明の第１および第２に於いては、
レンズ部またはレンズ状に形成された画素とは屈折率が
異なり、かつレンズ面を介してこれらのレンズ部または
レンズ状に形成された画素と接する層を有する場合、更
に高い広視野角効果が得られる。レンズ面を介して、レ
ンズ部またはレンズ状画素と接する層とは、液晶表示素
子の構造により様々であるが、例えばオーバーコート
層、配向膜、電極膜などが挙げられる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
従来の液晶表示パネルは、例えば図１に示されるような
構成である。バックライトから出射した光は第一の偏光
フィルム、液晶、カラーフィルター、第二の偏光フィル
ムを透過して、指向性を持った光として出射する。ここ
で、カラーフィルターは図２に示されるように、透明基
板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素が所望のパ
ターンでブラックマトリックスに仕切られて配置されて
いるが、各画素の上面は平面となるように形成されてお
り、通常は更にその上部に、画素の保護及び平滑性の目
的でオーバーコート層が設けられている。

【０００７】このように従来の液晶表示パネルでは、バ
ックライトからの光が、最終的には指向性を持った光と
して出射されるため、パネル正面には輝度の高い光が出
射し、パネル正面にいる観察者には、画像が良く認識で
きるが、パネルに対し斜めあるいは上下方向には輝度の
低い光しか出射せず、この方向から見ると画面が暗く、
画像を認識できない。

【０００８】それに対し本発明は、カラーフィルターを
図３〜図８に示されるようにレンズ機能を有する構造と
することにより、出射光を広角化するものである。図３
及び図４に示されるように画素そのものをレンズ形状化
する場合には、画素を形成する樹脂と、レンズ面を介し
て画素と接する層、この場合はオーバーコート層、に使
用される樹脂の屈折率差を少なくとも０．０１以上とる
ことにより、より有効なレンズ効果を得ることができ
る。この場合どちらの樹脂の屈折率が高くてもよい。例
えば図３のように画素が凸レンズ状に形成される場合、
画素を形成する樹脂の屈折率がオーバーコート層を形成
する樹脂の屈折率より低い時には出射光は拡散される
し、高い時には入射光が一旦集光されたのち、観察者に
むけて広がって出射される。図４のように画素が凹レン
ズ状に形成される場合はこの拡散、集光が逆になるだけ
であり、いずれにしても出射光を広角化することができ
る。

【０００９】図５および図６は通常の画素上に球面状あ
るいは回折格子状のレンズ部を形成したものであるが、
この場合はレンズ部の屈折率とオーバーコート層に使用
される樹脂の屈折率差が少なくとも０．０１以上あれば
同様により有効なレンズ効果、すなわち広視野角化が達
成される。なお図１０のように微小な球面状レンズを、
多数個、１つの画素上に形成してもよいし、図６におい
てピッチや向きの異なる複数の回折格子を１つの画素上
に形成しても良い。

【００１０】図７および図８は画素内部に球面状あるい
は回折格子状のレンズを形成したものであるが、この場
合にはレンズ部の屈折率と画素を形成する樹脂の屈折率
差が上記同様０．０１以上であれば広視野角化が達成さ
れる。なお図１１のように微小な球面状レンズを多数個
１つの画素内に形成してもよいし、図８においてはピッ
チや向きの異なる複数の回折格子を１つの画素内に形成
しても良い。

【００１１】図６および図８は回折格子による回折光、
特に高次回折光を利用して広視野角を達成しようとする
ものである。球面状レンズにより光の集光、拡散を行う
場合、すなわち画素を球面状にレンズ化したり（図３、
図４）、画素上に球面状レンズを作製したり（図５）、
画素内に球面状レンズを作製した（図７）場合の光の集
光、拡散は、入射光を平行光と仮定すると次式１により
近似的に表される。

【００１２】

【数１】ｆ＝ｒ／（ｎ２−ｎ１）式１

【００１３】ここでｆはレンズの焦点距離であり、ｒは
レンズの曲率半径である。ｎ２、ｎ１は球面を形成する
２媒質の屈折率である。図３、図４に示されるように画
素自体をレンズ化する場合は、ｎ２がオーバーコートの
屈折率、ｎ１が画素の屈折率であり、図５に示されるよ
うに画素上にレンズが形成される場合は、ｎ２がオーバ
ーコートの屈折率、ｎ１がレンズ部の屈折率であり、図
７に示されるように画素内部にレンズが形成される場合
は、ｎ２が画素の屈折率、ｎ１がレンズ部の屈折率であ
る。

【００１４】図３、図５の場合においては、ｎ２がｎ１
より大きい時入射光は拡散し、ｎ２がｎ１より小さい場
合は一旦集光した後拡散される。図４の場合には逆であ
る。適切なレンズ部の曲率半径ｒおよび屈折率ｎ１、ｎ
２を選ぶことにより式１に従いレンズの焦点距離を求
め、出射光の広がりを設定することができる。レンズ部
の曲率半径ｒが小さいほど、かつ屈折率ｎ１、ｎ２の差
が大きいほど広視角化に有効である。回折格子により光
の拡散を行う場合、すなわち画素上に回折格子を作製し
たり（図６）、画素内に回折格子を作製した（図８）場
合には、入射光がカラーフィルターに垂直に入射すると
仮定すると次式２に従い入射光が回折される。

【００１５】

【数２】ｓｉｎ（θ_N）＝±Ｎλ／Ｐ式２

【００１６】ここでθ_Nは出射光の０次回折光とＮ次回
折光のなす角度である。またλは入射光の波長であり、
Ｐは回折格子のピッチである。更にＮ次光の回折光強度
は、例えば図９に示されるように回折格子が矩形の場
合、隣接する回折格子間の距離をＷとすると、回折格子
の１ピッチ中のデューティー比ε（＝Ｗ／Ｐ）と、次式
３に従って発生する位相差とにより求めることができ
る。

【００１７】

【数３】位相差δ＝２（ｎ２−ｎ１）πｄ／λ 式３

【００１８】ここでｎ２はオーバーコート層を、ｎ１は
回折格子を形成する２媒質の屈折率であり、ｄは回折格
子の高さ、λは入射光の波長である。例えばデューティ
ー比εで位相差δを発生する回折格子を作製した場合、
０次光と１次光の強度比Ｉ１／Ｉ０および１次光と２次
光の強度比Ｉ２／Ｉ１は次式４、５により求めることが
できる。

【００１９】

【数４】 I1/I0=2[｛sin(πε) ｝²(1-cos δ)]/[π²｛1-2 ε(1−ε)(1-cos δ) ｝] 式４ I2/I1=cos²（πε）式５

【００２０】われわれは式２および式３における回折格
子のピッチＰ、デューティー比ε、回折格子の高さｄ、
屈折率ｎ２、ｎ１、を調節することにより、式４、５、
あるいは更に高次光に関する強度式に従い、出射光の広
がりや強度を設定することができる。回折格子のピッチ
Ｐおよびデューティー比εは要求される出射光分布によ
るが、屈折率ｎ２、ｎ１はその差は大きいほど回折格子
の高さｄが小さくてすむので、回折格子の形成が容易に
なり生産性は向上する。また式２に示されるように回折
角は波長に依存するが、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素ごとに回折格
子のピッチを変えれば、どの画素でも同じ回折角すなわ
ち視野角が得られる。

【００２１】本発明におけるカラーフィルターの、基板
材料、画素またはレンズ部の材料（画素のバインダー樹
脂またはレンズ部の樹脂）、オーバーコート層材料には
特に限定なく、公知のものを使用することができる。基
板としては、上面部にブラックマトリックスが形成され
たガラス製、樹脂製のものが通常使用される。しかし、
場合によってはブラックマトリックスを省略した基板も
使用することができる。画素またはレンズ部の材料とし
ては、光重合性樹脂組成物が挙げられる。光重合性樹脂
としては、エチレン性二重結合を分子内に有する光重合
化合物が挙げられる。更に光重合性樹脂組成物の代わり
に、ジアゾ化合物等の光架橋性化合物、キノンジアジド
化合物等のポジ型感光性組成物を使用することもでき
る。

【００２２】ただし、樹脂によるレンズ部が画素内に形
成される場合は（図７、８）、画素を形成する画素材料
とレンズ部を形成する樹脂の屈折率の差が少なくとも
０．０１以上なければならない。この場合は例えば、高
屈折率樹脂として、スチレンなどのベンゼン環を多く含
んだアクリル系の光重合性化合物（ｎが１．６０前後）
または、フェノールノボラック樹脂よりなるポジ型光分
解性化合物（ｎが１．６０前後）が挙げられる。また、
低屈折率用樹脂としてベンゼン環を含まないアクリル系
の光重合性化合物（ｎが１．５０前後）または、ベンゼ
ン環を含まないポリビニルアルコールなどよりなるポジ
型光分解性化合物（ｎが１．５０前後）などが挙げられ
る。

【００２３】オーバーコート層材料としては、公知のも
のが使用されるが、生産工程上からは、紫外線硬化でき
る光硬化性樹脂が好ましい。オーバーコート層がレンズ
部に接する媒質である場合には（図３、４、５、６）、
このオーバーコート樹脂の屈折率と画素またはレンズ部
の屈折率の差が０．０１以上なければならないが、オー
バーコート層樹脂として、通常のフォトレジストの屈折
率１．５０〜１．５５よりも高屈折率であるｐ−ビス
〔β−（メタ）アクリロイルオキシエチルチオ〕キシリ
レン（屈折率１．６０）、４，４′−ビス〔β−（メ
タ）アクリロイルオキシエチルチオ〕ジフェニルスルフ
ォン（屈折率１．６４）などの（メタ）アクリル系モノ
マーを光硬化して得られる樹脂が好適である。

【００２４】基板上にブラックマトリックスを形成する
には、基板にクロム等のブラックマトリックス層が全面
に形成された基板材料を用い、フォトレジストを塗布・
乾燥後、露光を行い、その後不要部分のブラックマトリ
ックス材料をエッチングで除去する通常のフォトリソ技
術が使用される。フォトリソ法による樹脂ブラックマト
リックス形成の場合には、黒色の色素含有の光重合性組
成物を基板上にスピンコート法等で塗布・乾燥後、遮光
マスクを用いた選択的光露光を行い、ブラックマトリッ
クス部分のみを光重合させ、遮光部に対応する未露光部
（未重合部）をアルカリ水、有機溶剤等の現像液で現像
することにより、ブラックマトリックスを形成する。

【００２５】Ｒ、Ｇ、Ｂの画素の形成方法についても特
に限定されることなく、従来から公知の方法、例えば、
印刷法、電着法、フォトリソ法等を採用することができ
る。通常は上記フォトリソ法による樹脂ブラックマトリ
ックス形成方法と同様の方法が採用される。ブラックマ
トリックスならびにＲ、Ｇ、Ｂの画素を連続的に形成す
るには、両方とも通常のフォトリソ技術により行うこと
が製造工程上有利である。Ｒ、Ｇ、Ｂの画素を形成する
際、ブラックマトリックスの厚みが薄い場合は、図２に
示されるように画素部は矩形状となるが、厚い場合は下
層のブラックマトリックスの影響を受けて、各画素は図
４に示されるように周辺部が盛り上がった下凸のレンズ
形状となる。

【００２６】図３に示されるような上凸のレンズ状画素
を作製する方法は、特に限定されないが、例えば、まず
フォトリソ法により矩形状の画素を形成し、次いで画素
のバインダー樹脂のガラス転移温度以上に全体を加熱す
ることにより、画素のバインダー樹脂の熱だれを起こ
し、図１２に示されるように各画素の形状を球面化す
る。また、粘度を調整した印刷インクを使用した印刷法
により各画素をレンズ形状に形成する方法も採用可能で
ある。

【００２７】図７および図８に示されるように画素内部
にレンズ部を作製する場合には、上記同様のフォトリソ
技術を用いてまずレンズ部を作製した後、ブラックマト
リックスならびにＲ、Ｇ、Ｂの各画素を作製する。図７
に示されるようにレンズ部を上凸の球面レンズ状に形成
する手法も、前述したレンズ部樹脂の熱だれを利用する
ことができる。

【００２８】図５および図６に示されるように画素上に
レンズ部を作製する場合には、ブラックマトリックス、
各画素を形成した後、上記同様のフォトリソ技術を用い
てレンズ部を作製する。図５に示されるようにレンズ部
を上凸の球面レンズ状に形成する手法も、前述したレン
ズ部樹脂の熱だれを利用するとよい。画素自身をレンズ
状に形成する場合、その形状設計は前述の出射光の広が
りの計算式から決定されるが、球面状レンズの場合は各
画素の形、大きさに対応して、径が数十ミクロンから数
百ミクロン、レンズの中心高が数ミクロンから数十ミク
ロンのレンズになっていることが好ましい。画素が長方
形状の場合レンズ部は図１２に示されるように長方形で
あることが好ましいし、画素が正方形状の場合は正方形
状であることが好ましい。レンズの中心高が小さい場合
には広視野角化に対する効果が少ないし、大きい場合は
カラーフィルターの厚さが増えるため表示パネル自体が
分厚くなってしまう。

【００２９】画素内部または画素上部にレンズ部を形成
する場合も、その形状設計は前述の出射光の広がりの計
算式から決定されるが、球面状レンズの場合は各画素の
形、大きさに対応して、径が数十ミクロンから数百ミク
ロン、レンズの中心高が数ミクロンから数十ミクロンの
レンズが少なくとも１個以上形成されていることが好ま
しい。回折格子状レンズの場合はピッチが数ミクロンか
ら数十ミクロン、格子高がサブミクロンから数ミクロン
であることが好ましい。ピッチが小さすぎる場合は出射
回折光の間隔が広すぎるし、ピッチが大きすぎると広視
野角化に対する効果が少ない。また格子高が小さすぎる
と必要な位相差を得ることができず、高次回折光強度が
弱くなり、広視野角化の効果が少ない。格子高が大きす
ぎるとカラーフィルターの厚さが増えるため表示パネル
自体が分厚くなってしまう。

【００３０】

【実施例】以下実施例により本発明を説明するが、本発
明はこれら実施例に限定されるものではない。実施例中
で用いたエリプソメーターと表面粗さ計は下記のものを
使用した。エリプソメーター：ミワオプト株式会社製Ｌ１１５Ｃ表面粗さ計：東京精密製サーフコム７１０有効視野角測定は、図１３の光学系によりレーザーを用
いて下記の輝度計により測定した。入射レーザー光の強
度（１０ｍｗ）がカラーフィルターを通過して出射する
際、出射光の強度が１／１０（１ｍｗ）になる角度θを
有効視野角とした。輝度計：ミノルタ製分光放射輝度計ＣＳ−１０００

【００３１】［実施例１］図３に対応バインダー樹脂としてスチレン−アクリル酸共重合体の
グリシジルアクリレート変性物を２９重量部、モノマー
としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを２
９重量部、光重合開始剤としてビイミダゾール１重量部
とミヒラーケトン１重量部を含む光重合性組成物を調合
し、さらに溶媒としてメトキシ−２−アセトキシプロパ
ン４９重量部とカーボンブラック７重量部を配合して、
ブラックマトリックス形成用液とした。ガラス基板とし
て０．７ｍｍ厚の無アルカリガラスを用いて、このブラ
ックマトリックス形成用液をスピンコートにより基板上
に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線を
遮光マスクを介して照射した。その後アルカリ現像を行
い、膜厚２μｍのブラックマトリックスを形成した。

【００３２】次いで、ベンゼン環を含まないポジ型レジ
ストであるキノンジアジド縮合ポリビニルアルコール１
００重量部と、溶剤として１−メトキシ−２−アセトキ
シプロパンを４６重量部を調合し、Ｒ（日本チバガイギ
ー（株）製ＣＲφＭφ−ＰＨＴＡＬ−ＲＥＤ−Ａ２
Ｂ）、Ｇ（東洋インキ（株）製ＬＩφＮφＬ−Ｇｒｅｅ
ｎ−６Ｙ−５０１）、Ｂ（東洋インキ（株）製ＬＩφＮ
φＬ−Ｂｌｕｅ−ＥＳ）の各顔料をそれぞれ２２重量部
分散させて、Ｒ画素形成用液、Ｇ画素形成用液、Ｂ画素
形成用液とした。まずブラックマトリックスが形成され
た基板上に、Ｒ画素形成用液をスピンコートにより基板
上に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線
を遮光マスクを通して照射しその後アルカリ現像を行
い、表面が平らな矩形状のＲ画素を作製した。次いでＧ
画素形成用液、Ｂ画素形成用液を用いて順次同様の手法
で表面が平らな矩形状のＧ画素およびＢ画素を作製し
た。画素の膜厚と屈折率をエリプソメーターにより測定
したところ膜厚５μｍ、屈折率１．５０であった。

【００３３】この基板全体をオーブン中で２００℃で３
０分加熱し、画素樹脂に熱だれを起こすことにより凸レ
ンズ化した。できた各画素は、底面が１００μｍ×３０
０μｍの長方形で、高さが５μｍの球面レンズ状であっ
た。この表面にオーバーコート用モノマーとして４，
４′−ビス［β−（メタ）アクリロイルオキシエチルチ
オ］ジフェニルスルフォンを３０重量部と、光重合開始
剤としてベンゾフェノンを０．１重量部、溶剤として１
−メトキシ−２−アセトキシプロパン７０重量部よりな
るオーバーコート液をスピンコートした後、基板全体を
１００℃で１０分加熱し、溶剤である１−メトキシ−２
−アセトキシプロパンをオーバーコート層から乾燥除去
した。この基板全体に６ｋｗのメタルハライドランプを
用いて、高さ５０ｃｍの距離から１０Ｊの紫外線を照射
し、オーバーコート層を硬化させた。表面粗さ計でオー
バーコート層の表面を測定したところ、Ｒａ（表面粗
さ）は０．０１μｍであり平滑であった。別途、ガラス
基板上に上記と同様の手法でオーバーコートモノマーの
みを硬化させ、エリプソメーターでオーバーコート層の
屈折率を測定したところ、屈折率１．６４であった。こ
のカラーフィルターの有効視野角は表１に示す通りであ
った。

【００３４】［実施例２］図４に対応バインダー樹脂としてスチレン−アクリル酸共重合体の
グリシジルアクリレート変性物を２９重量部、モノマー
としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを２
９重量部、光重合開始剤としてビイミダゾール１重量部
とミヒラーケトン１重量部を含む光重合性組成物を調合
し、さらに溶媒としてメトキシ−２−アセトキシプロパ
ン４９重量部とカーボンブラック７重量部を配合して、
ブラックマトリックス形成用液とした。ガラス基板とし
て０．７ｍｍ厚の無アルカリガラスを用いて、このブラ
ックマトリックス形成用液をスピンコートにより基板上
に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線を
遮光マスクを通して照射した。その後アルカリ現像を行
い、膜厚１０μｍのブラックマトリックスを形成した。

【００３５】次いで、ベンゼン環を含まないポジ型レジ
ストであるキノンジアジド縮合ポリビニルアルコール１
００重量部と、溶剤として１−メトキシ−２−アセトキ
シプロパンを４６重量部を調合し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各顔料
をそれぞれ２２重量部分散させて、Ｒ画素形成用液、Ｇ
画素形成用液、Ｂ画素形成用液とした。まずブラックマ
トリックスが形成された基板上に、Ｒ画素形成用液をス
ピンコートにより基板上に塗布し、乾燥した後、超高圧
水銀灯を用いて紫外線を遮光マスクを通して照射し、そ
の後アルカリ現像を行いＲ画素を作製した。次いでＧ画
素形成用液、Ｂ画素形成用液を用いて順次同様の手法で
Ｇ画素およびＢ画素を作製した。

【００３６】画素の表面形状を表面粗さ計で測定したと
ころ、画素中央部の厚さは５μｍすなわちガラス基板か
ら５μｍの高さであるのに対し、ブラックマトリックス
上の画素周辺部は基板より１０μｍの高さにあり、各画
素は底面が１００μｍ×３００μｍの長方形で、深さが
５μｍの凹状の球面レンズ状であった。画素の屈折率を
エリプソメーターにより測定したところ、屈折率１．５
０であった。この表面にオーバーコート用モノマーとし
て４，４′−ビス［β−（メタ）アクリロイルオキシエ
チルチオ］ジフェニルスルフォンを３０重量部と、光重
合開始剤としてベンゾフェノンを０．１重量部、溶剤と
して１−メトキシ−２−アセトキシプロパン７０重量部
よりなるオーバーコート液をスピンコートした後、基板
全体を１００℃で１０分加熱し、溶剤である１−メトキ
シ−２−アセトキシプロパンをコーティング層から乾燥
除去した。この基板全体に６ｋｗのメタルハライドラン
プを用いて、高さ５０ｃｍの距離から１０Ｊの紫外線を
照射し、オーバーコートモノマーを硬化させた。表面粗
さ計でオーバーコート層の表面を測定したところ、Ｒａ
は０．０１μｍであり平滑であった。別途、ガラス基板
上に上記と同様の手法でオーバーコート層のみを硬化さ
せ、エリプソメーターでオーバーコート層の屈折率を測
定したところ、屈折率１．６４であった。このカラーフ
ィルターの有効視野角は表１に示す通りであった。

【００３７】［実施例３］図５に対応バインダー樹脂としてスチレン−アクリル酸共重合体の
グリシジルアクリレート変性物を２９重量部、モノマー
としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを２
９重量部、光重合開始剤としてビイミダゾール１重量部
とミヒラーケトン１重量部を含む光重合性組成物を調合
し、さらに溶媒としてメトキシ−２−アセトキシプロパ
ン４９重量部とカーボンブラック７重量部を配合して、
ブラックマトリックス形成用液とした。ガラス基板とし
て０．７ｍｍ厚の無アルカリガラスを用いて、このブラ
ックマトリックス形成用液をスピンコートにより基板上
に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線を
遮光マスクを通して照射した。その後アルカリ現像を行
い、膜厚２μｍのブラックマトリックスを形成した。

【００３８】次いで、ベンゼン環を含まないポジ型レジ
ストであるキノンジアジド縮合ポリビニルアルコール１
００重量部と、溶剤として１−メトキシ−２−アセトキ
シプロパンを４６重量部を調合し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各顔料
をそれぞれ２２重量部分散させて、Ｒ画素形成用液、Ｇ
画素形成用液、Ｂ画素形成用液とした。まずブラックマ
トリックスが形成された基板上に、Ｒ画素形成用液をス
ピンコートにより基板上に塗布し、乾燥した後、超高圧
水銀灯を用いて紫外線を遮光マスクを通して照射しその
後アルカリ現像を行い、表面が平らな矩形状のＲ画素を
作製した。次いでＧ画素形成用液、Ｂ画素形成用液を用
いて順次同様の手法で表面が平らな矩形状のＧ画素およ
びＢ画素を作製した。

【００３９】さらに、ベンゼン環を含まないポジ型レジ
ストであるキノンジアジド縮合ポリビニルアルコール１
００重量部と、溶剤として１−メトキシ−２−アセトキ
シプロパンを４６重量部を調合し、レンズ部形成用液と
した。レンズ部形成用液をスピンコートにより、ブラッ
クマトリックスとＲ、Ｇ、Ｂ画素が形成された基板上に
塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線を遮
光マスクを通して照射し、その後アルカリ現像を行うこ
とにより、各画素上に表面が平らな矩形状のレンズ部前
駆体を作製した。基板全体をオーブン中で２００℃で３
０分加熱し、レンズ部前駆体樹脂に熱だれを起こすこと
により凸レンズ化した。できたレンズ部は、底面が１０
０μｍ×３００μｍの長方形で、高さが５μｍの球面レ
ンズ状であった。

【００４０】別途、ガラス基板上に上記と同様の手法で
レンズ部前駆体のみを形成し、エリプソメーターでこの
樹脂の屈折率を測定したところ、屈折率１．５０であっ
た。この表面にオーバーコート用モノマーとして４，
４′−ビス［β−（メタ）アクリロイルオキシエチルチ
オ］ジフェニルスルフォンを３０重量部と、光重合開始
剤としてベンゾフェノンを０．１重量部、溶剤として１
−メトキシ−２−アセトキシプロパン７０重量部よりな
るオーバーコート液をスピンコートした後、基板全体を
１００℃で１０分加熱し、溶剤である１−メトキシ−２
−アセトキシプロパンをコーティング層から乾燥除去し
た。この基板全体に６ｋｗのメタルハライドランプを用
いて、高さ５０ｃｍの距離から１０Ｊの紫外線を照射
し、オーバーコート層を硬化させた。表面粗さ計でオー
バーコート層の表面を測定したところ、Ｒａは０．０１
μｍであり平滑であった。別途、ガラス基板上に上記と
同様の手法でオーバーコート層のみを硬化させ、エリプ
ソメーターでオーバーコート層の屈折率を測定したとこ
ろ、屈折率１．６４であった。このカラーフィルターの
有効視野角は表１に示す通りであった。

【００４１】［実施例４］図６に対応バインダー樹脂としてスチレン−アクリル酸共重合体の
グリシジルアクリレート変性物を２９重量部、モノマー
としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを２
９重量部、光重合開始剤としてビイミダゾール１重量部
とミヒラーケトン１重量部を含む光重合性組成物を調合
し、さらに溶媒としてメトキシ−２−アセトキシプロパ
ン４９重量部とカーボンブラック７重量部を配合して、
ブラックマトリックス形成用液とした。ガラス基板とし
て０．７ｍｍ厚の無アルカリガラスを用いて、このブラ
ックマトリックス形成用液をスピンコートにより基板上
に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線を
遮光マスクを通して照射した。その後アルカリ現像を行
い、膜厚２μｍのブラックマトリックスを形成した。

【００４２】次いで、ベンゼン環を含まないポジ型レジ
ストであるキノンジアジド縮合ポリビニルアルコール１
００重量部と、溶剤として１−メトキシ−２−アセトキ
シプロパンを４６重量部を調合し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各顔料
をそれぞれ２２重量部分散させて、Ｒ画素形成用液、Ｇ
画素形成用液、Ｂ画素形成用液とした。まずブラックマ
トリックスが形成された基板上に、Ｒ画素形成用液をス
ピンコートにより基板上に塗布し、乾燥した後、超高圧
水銀灯を用いて紫外線を遮光マスクを通して照射しその
後アルカリ現像を行い、表面が平らな矩形状のＲ画素を
作製した。次いでＧ画素形成用液、Ｂ画素形成用液を用
いて順次同様の手法で表面が平らな矩形状のＧ画素およ
びＢ画素を作製した。

【００４３】さらに、ベンゼン環を含まないポジ型レジ
ストであるキノンジアジド縮合ポリビニルアルコール１
００重量部と、溶剤として１−メトキシ−２−アセトキ
シプロパンを４６重量部を調合し、レンズ部形成用液と
した。レンズ部形成用液をスピンコートにより、ブラッ
クマトリックスとＲ、Ｇ、Ｂ画素が形成された基板上に
塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線を遮
光マスクを通して照射し、その後アルカリ現像を行うこ
とにより、各画素上にピッチ２０μｍ、デューティー比
０．５、凹凸差３μｍの回折格子を作製した。別途、ガ
ラス基板上に上記と同様の手法でレンズ部前駆体のみを
形成し、エリプソメーターでこの樹脂の屈折率を測定し
たところ、屈折率１．５０であった。

【００４４】この表面にオーバーコート用モノマーとし
て４，４′−ビス［β−（メタ）アクリロイルオキシエ
チルチオ］ジフェニルスルフォンを３０重量部と、光重
合開始剤としてベンゾフェノンを０．１重量部、溶剤と
して１−メトキシ−２−アセトキシプロパン７０重量部
よりなるオーバーコート液をスピンコートした後、基板
全体を１００℃で１０分加熱し、溶剤である１−メトキ
シ−２−アセトキシプロパンをコーティング層から乾燥
除去した。この基板全体に６ｋｗのメタルハライドラン
プを用いて、高さ５０ｃｍの距離から１０Ｊの紫外線を
照射し、オーバーコート層を硬化させた。表面粗さ計で
オーバーコート層の表面を測定したところ、Ｒａは０．
０１μｍであり平滑であった。別途、ガラス基板上に上
記と同様の手法でオーバーコートモノマーのみを硬化さ
せ、エリプソメーターでオーバーコート層の屈折率を測
定したところ、屈折率１．６４であった。このカラーフ
ィルターの有効視野角は表１に示す通りであった。

【００４５】［実施例５］図８に対応バインダー樹脂としてスチレン−アクリル酸共重合体の
グリシジルアクリレート変性物を２９重量部、モノマー
としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを２
９重量部、光重合開始剤としてビイミダゾール１重量部
とミヒラーケトン１重量部を含む光重合性組成物を調合
し、さらに溶媒としてメトキシ−２−アセトキシプロパ
ン４９重量部とカーボンブラック７重量部を配合して、
ブラックマトリックス形成用液とした。ガラス基板とし
て０．７ｍｍ厚の無アルカリガラスを用いて、このブラ
ックマトリックス形成用液をスピンコートにより基板上
に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線を
遮光マスクを通して照射した。その後アルカリ現像を行
い、膜厚２μｍのブラックマトリックスを形成した。

【００４６】次にバインダー樹脂としてスチレン−アク
リル酸共重合体のグリシジルアクリレート変性物を２９
重量部、モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサ
アクリレートを２９重量部、光重合開始剤としてビイミ
ダゾール１重量部とミヒラーケトン１重量部を含む光重
合性組成物を調合し、さらに溶媒としてメトキシ−２−
アセトキシプロパン４９重量部を配合して、レンズ形成
用液とした。レンズ形成用液をスピンコートにより基板
上に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線
を遮光マスクを通して照射した。その後アルカリ現像を
行い、ブラックマトリックス間にピッチ２０μｍ、デュ
ーティー比０．５、凹凸差３μｍの回折格子を作製し
た。

【００４７】別途、ガラス基板上に上記と同様の手法で
レンズ部のみを形成し、エリプソメーターでこの樹脂の
屈折率を測定したところ、屈折率１．５０であった。次
いで、ベンゼン環を含まないポジ型レジストであるキノ
ンジアジド縮合ポリビニルアルコール１００重量部と、
溶剤として１−メトキシ−２−アセトキシプロパンを４
６重量部を調合し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各顔料をそれぞれ２２
重量部分散させて、Ｒ画素形成用液、Ｇ画素形成用液、
Ｂ画素形成用液とした。まずブラックマトリックスとレ
ンズ部が形成された基板上に、Ｒ画素形成用液をスピン
コートにより基板上に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀
灯を用いて紫外線を遮光マスクを通して照射しその後ア
ルカリ現像を行い、表面が平らな矩形状のＲ画素を作製
した。次いでＧ画素形成用液、Ｂ画素形成用液を用いて
順次同様の手法で表面が平らな矩形状のＧ画素およびＢ
画素を作製した。

【００４８】この表面にオーバーコート用モノマーとし
て４，４′−ビス［β−（メタ）アクリロイルオキシエ
チルチオ］ジフェニルスルフォンを３０重量部と、光重
合開始剤としてベンゾフェノンを０．１重量部、溶剤と
して１−メトキシ−２−アセトキシプロパン７０重量部
よりなるオーバーコート液をスピンコートした後、基板
全体を１００℃で１０分加熱し、溶剤である１−メトキ
シ−２−アセトキシプロパンをコーティング層から乾燥
除去した。この基板全体に６ｋｗのメタルハライドラン
プを用いて、高さ５０ｃｍの距離から１０Ｊの紫外線を
照射し、オーバーコート層を硬化させた。表面粗さ計で
オーバーコート層の表面を測定したところ、Ｒａは０．
０１μｍであり平滑であった。別途、ガラス基板上に上
記と同様の手法でオーバーコートモノマーのみを硬化さ
せ、エリプソメーターでオーバーコート層の屈折率を測
定したところ、屈折率１．６４であった。このカラーフ
ィルターの有効視野角は表１に示す通りであった。

【００４９】［比較例１］図２に対応バインダー樹脂としてスチレン−アクリル酸共重合体の
グリシジルアクリレート変性物を２９重量部、モノマー
としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを２
９重量部、光重合開始剤としてビイミダゾール１重量部
とミヒラーケトン１重量部を含む光重合性組成物を調合
し、さらに溶媒としてメトキシ−２−アセトキシプロパ
ン４９重量部とカーボンブラック７重量部を配合して、
ブラックマトリックス形成用液とした。ガラス基板とし
て０．７ｍｍ厚の無アルカリガラスを用いて、このブラ
ックマトリックス形成用液をスピンコートにより基板上
に塗布し、乾燥した後、超高圧水銀灯を用いて紫外線を
遮光マスクを通して照射した。その後アルカリ現像を行
い、膜厚２μｍのブラックマトリックスを形成した。

【００５０】次いで、ベンゼン環を含まないポジ型レジ
ストであるキノンジアジド縮合ポリビニルアルコール１
００重量部と、溶剤として１−メトキシ−２−アセトキ
シプロパンを４６重量部を調合し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各顔料
をそれぞれ２２重量部分散させて、Ｒ画素形成用液、Ｇ
画素形成用液、Ｂ画素形成用液とした。まずブラックマ
トリックスが形成された基板上に、Ｒ画素形成用液をス
ピンコートにより基板上に塗布し、乾燥した後、超高圧
水銀灯を用いて紫外線を遮光マスクを通して照射しその
後アルカリ現像を行い、表面が平らな矩形状のＲ画素を
作製した。次いでＧ画素形成用液、Ｂ画素形成用液を用
いて順次同様の手法で表面が平らな矩形状のＧ画素およ
びＢ画素を作製した。画素の膜厚と屈折率をエリプソメ
ーターにより測定したところ膜厚５μｍ、屈折率１．５
０であった。

【００５１】この表面にオーバーコート用モノマーとし
て４，４′−ビス［β−（メタ）アクリロイルオキシエ
チルチオ］ジフェニルスルフォンを３０重量部と、光重
合開始剤としてベンゾフェノンを０．１重量部、溶剤と
して１−メトキシ−２−アセトキシプロパン７０重量部
よりなるオーバーコート液をスピンコートした後、基板
全体を１００℃で１０分加熱し、溶剤である１−メトキ
シ−２−アセトキシプロパンをコーティング層から乾燥
除去した。この基板全体に６ｋｗのメタルハライドラン
プを用いて、高さ５０ｃｍの距離から１０Ｊの紫外線を
照射し、オーバーコート層を硬化させた。表面粗さ計で
オーバーコート層の表面を測定したところ、Ｒａは０．
０１μｍであり平滑であった。別途、ガラス基板上に上
記と同様の手法でオーバーコート層のみを硬化させ、エ
リプソメーターでオーバーコート層の屈折率を測定した
ところ、屈折率１．６４であった。このカラーフィルタ
ーの有効視野角は表１に示す通りであった。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【発明の効果】本発明は別途フィルムやシートを重ねな
いことから、透過率等の性能を低下させることなく広視
角化が達成されたカラーフィルターを製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のカラーフィルターを使用した液晶表示
パネルの例（断面図）

【図２】従来のカラーフィルターの例（断面図）

【図３】本発明のカラーフィルター（画素がレンズ状
に成形されたもの）の例（断面図）

【図４】本発明のカラーフィルター（画素がレンズ状
に成形されたもの）の例（断面図）

【図５】本発明のカラーフィルター（画素上にレンズ
部を形成したもの）の例（断面図）

【図６】本発明のカラーフィルター（画素上にレンズ
部を形成したもの）の例（断面図）

【図７】本発明のカラーフィルター（画素中にレンズ
部を形成したもの）の例（断面図）

【図８】本発明のカラーフィルター（画素中にレンズ
部を形成したもの）の例（断面図）

【図９】本発明のカラーフィルターに於いて、レンズ
部が回折格子状で矩形である場合の例（断面図）

【図１０】本発明のカラーフィルター（画素上にレン
ズ部を形成したもの）の例（断面図）

【図１１】本発明のカラーフィルター（画素中にレン
ズ部を形成したもの）の例（断面図）

【図１２】本発明のカラーフィルターに於ける、球面
レンズ化した画素の例。

【図１３】本願実施例に於いて、有効視野角を測定す
る光学系。

【符号の説明】

１偏光フィルム２画素電極３配向膜４液晶５透明電極６カラーフィルター７バックライト８入射光８ａレーザー（６３３ｎｍ）による入射光８ｂレーザー（５４３ｎｍ）による入射光８ｃレーザー（４８７ｎｍ）による入射光９出射光９ａ明るい出射光９ｂ暗い出射光９ｃ入射光の１／１０強度（１ｍｗ）の出射光１０ブラックマトリックス１１オーバーコート１２画素１３基板１４レンズ部１５ φ１００μｍスリット１６輝度計Ｐ回折格子のピッチＷ隣接する回折格子間の距離ｄ回折格子の高さｎ１回折格子を形成する媒質の屈折率ｎ２オーバーコート層を形成する媒質の屈折率

フロントページの続き (72)発明者上村次郎神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社横浜総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、画素がレンズ状に形成されて
いることを特徴とするカラーフィルター。
【請求項２】画素上に、樹脂から成るレンズ部が形成
されていることを特徴とするカラーフィルター。
【請求項３】基板上に、樹脂から成るレンズ部、およ
び該レンズ部とは屈折率の異なるバインダー樹脂による
画素がこの順に形成されており、該レンズ部と該画素が
レンズ面を介して接する構造であることを特徴とするカ
ラーフィルター。
【請求項４】レンズ部またはレンズ状に形成された画
素と、レンズ面を介して、レンズ部またはレンズ状に形
成された画素と接する層を有する、請求項１または２記
載のカラーフィルター。
【請求項５】レンズ部またはレンズ状に形成された画
素と、レンズ面を介してこれらと接する層との屈折率の
差が０．０１以上である、請求項３または４記載のカラ
ーフィルター。
【請求項６】レンズ部またはレンズ状に形成された画
素とレンズ面を介して接する層の、屈折率が１．５５以
上である、請求項３または４記載のカラーフィルター。
【請求項７】レンズ部が回折格子状である、請求項２
または３記載のカラーフィルター。