JPH1123832A - 液晶プロジェクター用カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容易に平坦性の優れた平坦化層を得ることので
きる液晶プロジェクター用カラーフィルターの製造方法
を提供し、表示性能の良い液晶プロジェクター用カラー
フィルターを得る。 【解決手段】光透過性着色画素層と、平坦化層と、マイ
クロレンズと、遮光層とを、透明基板上に積層形成する
液晶プロジェクター用カラーフィルターの製造方法であ
って、平坦化層を形成する際、透明基板上に透明樹脂を
滴下する第一工程と、押さえ基板を上記透明樹脂上に載
せ、押さえ基板と透明基板とで透明樹脂を挟持する第二
工程と、押さえ基板と透明基板とを同調して回転させる
第三工程と、押さえ基板を透明基板より剥がす第四工程
とを少なくとも具備することを特徴とする液晶プロジェ
クター用カラーフィルターの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも、光透
過性着色画素層と、平坦化層と、前記光透過性着色画素
層を透過した着色光を集光するマイクロレンズ層と、所
定の開口パターンを有する遮光層とを、透明基板上に積
層形成した液晶プロジェクター用カラーフィルターの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクターに用いられるカラー
フィルター６として、図４の例に示す構造のものが知ら
れている。すなわち、まず、ガラス板等の透明基板１上
に、所定のパターンを有する光透過性着色画素層（以
下、これをカラーフィルター層２と記す）を形成する。
なお、カラーフィルター層２は、所定色の着色顔料を透
明樹脂中に分散させた着色樹脂、または、高屈折材料よ
りなる薄膜と低屈折材料よりなる薄膜とを交互に所定の
層数積層し、光の干渉を利用した光干渉フィルター等に
て形成されているものである。透明基板１に照射された
光がカラーフィルター層２を透過した際、透過光は所定
の色（例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色）
に着色されるものである。

【０００３】次いで、カラーフィルター層２上に、透明
樹脂からなる平坦化層3aを設けた後、カラーフィルター
層２を透過した透過光を集光し、液晶プロジェクターと
しての表示輝度を向上させる等の目的を有するマイクロ
レンズ４を、カラーフィルター層２の各画素と相対する
よう平坦化層3a上に形成するものである。

【０００４】次いで、マイクロレンズ４を形成した後、
再度平坦化層3bを設け、金属クロムの蒸着膜または、黒
色顔料を含有したフォトレジスト膜等よりなる、所定の
開口パターンを有する遮光層（以下、これをブラックマ
トリックス層５と記す）を形成する。ブラックマトリッ
クス層５は、格子状または、ストライプ状等に形成さ
れ、光の輪郭をはっきりと区切る、すなわち、光の輪郭
を遮光することで表示コントラストを向上させる等の役
目を有するものである。

【０００５】なお、図４の例では、ブラックマトリック
ス層５はマイクロレンズ４の上方に形成している。しか
し、カラーフィルター６の種類によっては、透明基板１
上にブラックマトリックス層５を形成し、しかる後、カ
ラーフィルター層、平坦化層およびマイクロレンズを積
層形成する場合、または、透明基板１上にカラーフィル
ター層２を形成し、しかる後、ブラックマトリックス層
５、平坦化層３およびマイクロレンズ４を積層形成する
場合もある。

【０００６】上述したように、少なくとも、光透過性着
色画素層と、平坦化層と、前記光透過性着色画素層を透
過した着色光を集光するマイクロレンズ層と、所定の開
口パターンを有する遮光層とを、透明基板上に積層した
構成とする液晶プロジェクター用カラーフィルターを製
造する際、マイクロレンズ４を形成するにあたり、平坦
化層３を介してマイクロレンズ４を形成していたもので
ある。また、マイクロレンズ４の上方にブラックマトリ
ックス層５を形成する場合であっても、平坦化層３を介
してブラックマトリックス層５を形成していたものであ
る。

【０００７】なぜならば、カラーフィルター層２の層厚
は一定ではなく、着色する透過光の色に応じて膜厚が異
なり、カラーフィルター層２は各色部位により段差を有
し表面凹凸となっている。また、凸状である略半球形の
マイクロレンズ４によっても表面凹凸となった面が形成
されるものである。このため、平坦化層３を設け表面平
坦としたうえで、マイクロレンズ４および、必要により
ブラックマトリックス層５の形成を行わないと、所望す
る形状のマイクロレンズ４およびブラックマトリックス
層５が得られないという理由によるものである。

【０００８】従来、カラーフィルター層２もしくはマイ
クロレンズ４に起因する凹凸を平坦化するために、スピ
ンコート法または印刷法等により有機材料（例えば、透
明樹脂）を塗布する、または、スパッタリングや蒸着法
等により無機材料（例えば、ＳｉＯ₂ ）をカラーフィル
ター層２もしくはマイクロレンズ４の上に成膜し、平坦
化層を形成していたものである。

【０００９】しかるに、カラーフィルター層２の表面凹
凸の段差は、例えば２μｍ程度と大きく、また、マイク
ロレンズ４の高さも、目的により例えば５μｍ程度と高
いものであり、大きな凹凸を有する下地層上に平坦化層
を設けても、必ずしも表面平坦な平坦化層が得られるも
のではなかった。

【００１０】平坦化層３が表面平坦となっていない場
合、その上に形成するマイクロレンズ４および、必要に
よりマイクロレンズ４上に形成されるブラックマトリッ
クス層５は所望する形状に形成できないといえる。図４
は、表面平坦となっていない平坦化層３上に、マイクロ
レンズ４およびブラックマトリックス層５を形成した例
を示している。すなわち、図４においては、カラーフィ
ルター層２は表面凹凸となっており、例えばグリーン
（Ｇ）域のカラーフィルター層２部位の層厚が最も厚く
なり、レッド（Ｒ）域、ブルー域（Ｂ）は略同一の厚さ
となっている。このカラーフィルター層２上に上述した
方法により形成した平坦化層３は、表面平坦とはなら
ず、カラーフィルター層２の表面凹凸に応じた凹凸を有
している。このため、カラーフィルター層２のグリーン
（Ｇ）域上に形成したマイクロレンズ4aは、他の領域に
形成され所望する形状となったマイクロレンズ4bの形状
とは、異なる形状となるものである。

【００１１】当然のことながら、所望する形状と異なっ
た形状となったマイクロレンズ4aの焦点距離は、所望す
る形状となったマイクロレンズ4bのそれと異なり、図４
に示すように、透過光の集光位置および集光領域は所望
される位置からズレ、さらには、集光量も所望する量が
得られなくなるものである。また、マイクロレンズ4aが
所望する形状となったとしても、マイクロレンズ4aの位
置は他のマイクロレンズ4bの位置に比べ基板の厚み方向
にズレているため、集光位置、集光領域が所望される位
置からズレ、また集光量も変化するものである。さらに
また、マイクロレンズが所望する形状とならず、形状が
歪んだ場合、隣接する色領域に透過光を集光させてしま
うこともあり得る。

【００１２】次いで、平坦化層３（図４の例において
は、平坦化層3b）上にブラックマトリックス層５を形成
する場合、マイクロレンズ４上に形成する平坦化層３が
凹凸となると、その上に形成するブラックマトリックス
層５が所望するパターン形状とならず、これがため、ブ
ラックマトリックス層５の目的である遮光性が不十分と
なるものである。

【００１３】また、液晶プロジェクターを得る際、液晶
プロジェクター用カラーフィルター６と、別途作成した
例えば電極基板とを対向させたうえで、両基板間に液晶
封入を行うが、図４に示すように平坦化層３が凹凸とな
り、液晶プロジェクター用カラーフィルター６表面が凹
凸であった場合、対向させた両基板間のギャップが部位
によりバラつき所定のギャップとならない、いわゆるギ
ャップ不良となるものである。両基板間にギャップ不良
を生じた場合、液晶表示の品位を大幅に劣化させるもの
といえる。

【００１４】すなわち、従来の液晶プロジェクター用カ
ラーフィルターの製造方法では表面平坦な平坦化層が得
られず、従来の製造方法で得られたカラーフィルターは
上述した理由により、色ニジミ、色ムラ、表示コントラ
ストの低下等を生じ表示品質が著しく低下し、また、液
晶プロジェクターに組み込んだ際にも、液晶表示の品位
を大幅に劣化させていたものである。

【００１５】なお、有機樹脂を塗布し平坦化層３を形成
する場合、上述した問題を防止するため、有機樹脂を複
数回に分けて塗布形成する方法も行われてはいる。すな
わち、図３（ａ）に示すように、カラーフィルター層２
を含む透明基板１上に第一の平坦化層3Xを塗布形成す
る。次いで、図３（ｂ）に示すように第二の平坦化層3Y
を形成し、しかる後、図３（ｃ）に示すように第三の平
坦化層3zというように、所望する表面平坦が得られるま
で、順次塗布を行い、最終的に平坦化層３とするもので
ある。しかし、有機樹脂を複数回に分けて塗布形成した
場合、有機樹脂を複数回塗布する処理に手間が掛かり、
さらに、平坦化層が厚くなるため、透過光が平坦化層に
吸収され減衰する等カラーフィルターの生産効率上また
は性能上好ましい方法とはいえなかった。

【００１６】次いで、無機材料を用いて平坦化層を形成
する場合でも、真空機能を必要とするスパッタリング装
置や蒸着装置といった高価な装置を必要とし、かつ、成
膜にも手間が掛かり、カラーフィルターの生産効率上ま
たは製造コスト上においても好ましい方法とはいえない
ものである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点に鑑みなされたもので、その課題とするところ
は、容易に平坦性の優れた平坦化層を得ることで、所望
の形状としたマイクロレンズを平坦化層上に形成でき、
また、必要により平坦化層上に所望の形状としたブラッ
クマトリックス層を形成することのできる液晶プロジェ
クター用カラーフィルターの製造方法を提供し、表示性
能の良い液晶プロジェクター用カラーフィルターを得、
さらには、液晶プロジェクターに組み込んだ際、ギャッ
プ不良のない液晶表示品位の良い液晶プロジェクターを
得ようとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、上記
課題を達成するため、請求項１においては、少なくと
も、光透過性着色画素層と、平坦化層と、前記光透過性
着色画素層を透過した着色光を集光するマイクロレンズ
と、所定の開口パターンを有する遮光層とを、透明基板
上に積層形成する液晶プロジェクター用カラーフィルタ
ーの製造方法であって、所定の層を形成した透明基板上
に平坦化層を形成する際、（１）所定の層を形成した透
明基板上に透明樹脂を滴下する第一工程と、（２）表面
平滑かつ、表面平坦な押さえ基板を上記透明樹脂上に載
せ、押さえ基板と透明基板とで透明樹脂を挟持する第二
工程と、（３）押さえ基板と透明基板とを同調して回転
させ、押さえ基板と透明基板との距離が所望する距離と
なるまで両基板間の余分な透明樹脂を遠心力にて吹き飛
ばし除去する第三工程と、（４）両基板間に残った透明
樹脂を硬化した後、押さえ基板を透明基板より剥がす第
四工程とを少なくとも具備し、透明基板に残された透明
樹脂を平坦化層とすることを特徴とする液晶プロジェク
ター用カラーフィルターの製造方法としたものである。

【００１９】上述したように本発明の液晶プロジェクタ
ー用カラーフィルターの製造方法では、透明基板上に滴
下した透明樹脂を押さえ基板にて挟持する工程と、押さ
え基板を透明基板より剥がす工程とを少なくとも具備す
るものである。このため、透明基板上に滴下する透明樹
脂のレベリング性が良くないと、たとえ押さえ基板にて
透明樹脂を挟持しても、透明基板上に滴下した際に透明
樹脂表面に生じた凹凸が押さえ基板との境界でそのまま
残ってしまい、結果として平坦化層に凹凸が生じてしま
うものである。このため、押さえ基板にて透明樹脂を挟
持した際に、押さえ基板と透明樹脂との境界の平坦性を
良くするため、透明樹脂のレベリング性が良いことが望
ましい。また、透明樹脂の屈折率が高い場合、カラーフ
ィルター層を透過した光が透明樹脂にて屈折し、他の色
領域に到達する等で、色ニジミ、色ムラの原因となるも
のである。このため、透明樹脂は低屈折率であることが
望ましい。

【００２０】さらに、平坦化層とする透明樹脂と押さえ
基板との密着性が良い場合、押さえ基板を剥がす際に透
明樹脂が押さえ基板と共に剥がれ、平坦化層に凹凸が生
じてしまうものである。また、平坦化層の下地、すなわ
ちカラーフィルター層またはマイクロレンズとの密着性
が悪いと、押さえ基板を剥がす際に掛かる外圧により平
坦化層と下地とが剥離し隙間ができ、所望する平坦性が
得られない。このため、請求項２においては、透明樹脂
に、レベリング性が良く、低屈折率であり、また、平坦
化層の下地となる層との密着性が良く、逆に、押さえ基
板との密着性が悪い透明樹脂を用いることを特徴とする
請求項１に記載の液晶プロジェクター用カラーフィルタ
ーの製造方法としたものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の一例を示す以
下の図面に基づき、さらに説明を行う。

【００２２】まず、本発明の液晶プロジェクター用カラ
ーフィルターの製造方法においては、透明基板１として
例えば厚さ0.95mm、直径５インチの丸形状ガラス基板
（コーニング社製、商品名「７０５９材」）を用い、前
述した（従来の技術）の項で記したように、従来公知の
手段により、無機材料を素材とする多層干渉フィルター
からなる、所定のパターンとしたカラーフィルター層２
を透明基板１上に形成し、図１（ａ）を得た。なお、本
実施例において、カラーフィルター層２の凸部の最も高
い部位（図１の例では、緑（Ｇ）の領域）は、透明基板
１表面から約２μｍの高さとなっていたものである。

【００２３】次いで、本発明の液晶プロジェクター用カ
ラーフィルターの製造方法の特徴として、図１（ｂ）に
示すように、カラーフィルター層２を形成した後の透明
基板１表面に、透明樹脂７（例えば、日本化薬（株）
製、商品名「ＫＯＣ３０３」）を滴下する。

【００２４】次いで、表面に凹凸が無く、かつ、反りの
ない表面平坦な押さえ基板８を透明樹脂７上に載せる。
このとき、透明基板１と水平となるように、透明樹脂７
上に押さえ基板８を載せ、押さえ基板８と透明基板１と
で透明樹脂を挟むものである。なお、本実施例では、押
さえ基板８は透明基板１と同じもの（直径５インチの丸
形状ガラス基板（コーニング社製、商品名「７０５９
材」））を用い、押さえ基板８表面を研磨することで基
板表面の凹凸を無くしたものである。

【００２５】次いで、図２に示すように、押さえ基板８
と透明基板１との側面を固定する固定ピン９を有する回
転板（図示せず）上に、上記状態とした透明基板１を載
せる。次いで、図２に示すように、両基板を同調して回
転させる。なお、回転の中心は、基板中心と一致させる
ことが望ましい。押さえ基板８と透明基板１との側面を
固定ピン９で押さえると、透明樹脂７との接着力によ
り、回転を行っても押さえ基板８は透明基板１から飛び
去ることなく、透明基板１と水平を保ちつつ基板の厚み
方向に可動となるものである。

【００２６】ここで、押さえ基板８と透明基板１とで挟
まれた透明樹脂７は、回転により生じる遠心力により両
基板の間から飛び散り、押さえ基板８と透明基板１との
間に挟まれた透明樹脂７の減少にともない、両基板の距
離は逐次狭くなっていくものである。両基板の距離が所
望する距離となるまで両基板の回転を行い、図１（ｃ）
を得る。ちなみに本実施例では、回転数2000rpm にて60
秒間回転を行ったものである。

【００２７】次いで、回転を止めた後、透明基板１を温
度 220℃にて、30分間加熱を行い、押さえ基板８と透明
基板１との間に残った透明樹脂７の硬化を行う。透明樹
脂７への熱硬化処理後、図１（ｄ）に示すように、押さ
え基板を剥がして除去し、透明基板１上に残った透明樹
脂７をもって平坦化層3aとするものである。上述した方
法で得られた平坦化層３表面に生じた凹凸の段差は最大
で約0.08μｍであり、実用上十分な平坦性を得ていた。

【００２８】次いで、平坦化層3a上に公知の方法にてマ
イクロレンズ４を設けた後、上述したと同様の方法、す
なわち、透明樹脂の滴下、押さえ基板による透明樹脂の
挟持、固定ピンを有する回転板による両基板の回転、透
明樹脂の硬化、および、押さえ基板の剥がし除去を行い
平坦化層3bを形成し、しかる後、平坦化層3b上に公知の
方法でブラックマトリックス層５を形成し、図１（ｅ）
に示す液晶プロジェクター用カラーフィルター６を得
た。

【００２９】以上、本発明の液晶プロジェクター用カラ
ーフィルターの製造方法の実施例につき説明したが、本
発明の実施形態は、上述した説明および図面に限定され
るものではなく、本発明の主旨に基づき種々の変形を行
っても構わないことはいうまでもない。

【００３０】例えば、上述した本発明の特徴とする平坦
化層の形成手段を用いるのであれば、透明基板上にブラ
ックマトリックス層を形成し、しかる後、カラーフィル
ター層、平坦化層、マイクロレンズの順に積層してもよ
く、または、透明基板上にカラーフィルター層を形成
し、しかる後、ブラックマトリックス層、平坦化層、マ
イクロレンズの順に積層してもよい。

【００３１】さらに、カラーフィルター層は、着色顔料
を分散させた樹脂を用いる顔料分散法にて形成しても構
わず、また、透明樹脂の材質は、カラーフィルター層の
材質、押さえ基板の材質等に応じ、押さえ基板から剥離
しやすく、かつ、下地となる層との密着性が良いものを
適宜選択して構わず、透明樹脂が光硬化型であれば、光
照射による硬化を行っても構わない。さらにまた、押さ
え基板と透明基板との距離、回転数、回転時間等の製造
条件は、カラーフィルター層の厚み、透明樹脂の粘度等
に応じ適宜設定して構わない。

【００３２】

【発明の効果】上述したように、本発明の液晶プロジェ
クター用カラーフィルターの製造方法によれば、表面平
坦とした平坦化層を容易に得られる。すなわち、表面平
坦とした平坦化層上にマイクロレンズおよび、必要によ
りブラックマトリックス層を形成することができ、マイ
クロレンズおよびブラックマトリックス層の形状を所望
のものとすることがでる。これにより、マイクロレンズ
の集光位置、集光領域、および集光量は所望のものが得
られ、また、平坦化層上にブラックマトリックス層を形
成する場合であっても、ブラックマトリックス層の遮光
性が良くなるものである。すなわち、本発明の液晶プロ
ジェクター用カラーフィルターの製造方法を用いること
で、色ニジミ、色ムラ、表示コントラストの低下等の無
い表示品位の良い液晶プロジェクター用カラーフィルタ
ーを得ることができる。また、本発明の液晶プロジェク
ター用カラーフィルターの製造方法を用いることで、表
面平坦な平坦化層を有する液晶プロジェクター用カラー
フィルターを得ることができるため、液晶プロジェクタ
ーとすべく液晶プロジェクター用カラーフィルターを組
み込んでも、ギャップ不良のない液晶表示品位の良い液
晶プロジェクターを得ることが可能となる。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の液晶プロジェクタ
ー用カラーフィルターの製造方法の一実施例の要部を工
程順に示す説明図。

【図２】本発明の液晶プロジェクター用カラーフィルタ
ーの製造方法の一実施例の要部を示す斜視図。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、従来の液晶プロジェクター
用カラーフィルターの製造方法の一例の要部を工程順に
示す説明図。

【図４】従来の液晶プロジェクター用カラーフィルター
の製造方法で得られた液晶プロジェクター用カラーフィ
ルターの一例を示す説明図。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ カラーフィルター層 ３ 平坦化層 ４ マイクロレンズ ５ ブラックマトリックス層 ６ カラーフィルター ７ 透明樹脂 ８ 押さえ基板 ９ 固定ピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、光透過性着色画素層と、平坦
   化層と、前記光透過性着色画素層を透過した着色光を集
   光するマイクロレンズと、所定の開口パターンを有する
   遮光層とを、透明基板上に積層形成する液晶プロジェク
   ター用カラーフィルターの製造方法であって、所定の層
   を形成した透明基板上に平坦化層を形成する際、（１）
   所定の層を形成した透明基板上に透明樹脂を滴下する第
   一工程と、（２）表面平滑かつ、表面平坦な押さえ基板
   を上記透明樹脂上に載せ、押さえ基板と透明基板とで透
   明樹脂を挟持する第二工程と、（３）押さえ基板と透明
   基板とを同調して回転させ、押さえ基板と透明基板との
   距離が所望する距離となるまで両基板間の余分な透明樹
   脂を遠心力にて吹き飛ばし除去する第三工程と、（４）
   両基板間に残った透明樹脂を硬化した後、押さえ基板を
   透明基板より剥がす第四工程とを少なくとも具備し、透
   明基板に残された透明樹脂を平坦化層とすることを特徴
   とする液晶プロジェクター用カラーフィルターの製造方
   法。
2. 【請求項２】前記透明樹脂に、レベリング性が良く、低
   屈折率であり、また、平坦化層の下地となる層との密着
   性が良く、逆に、押さえ基板との密着性が悪い透明樹脂
   を用いることを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジ
   ェクター用カラーフィルターの製造方法。