JPH11311706A - カラーフィルターの製造方法及び液晶装置 - Google Patents

カラーフィルターの製造方法及び液晶装置

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JPH11311706A
JPH11311706A JP12134098A JP12134098A JPH11311706A JP H11311706 A JPH11311706 A JP H11311706A JP 12134098 A JP12134098 A JP 12134098A JP 12134098 A JP12134098 A JP 12134098A JP H11311706 A JPH11311706 A JP H11311706A
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JP
Japan
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color filter
liquid crystal
substrate
film
crystal device
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JP12134098A
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English (en)
Inventor
Kenichi Honda
賢一 本田
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カラーフィルターの平坦化方法、平坦化装置お
よび液晶素子を提供する。 【解決手段】基板1上にカラーフィルターの厚さを制御
するための制御部2が形成されている。前記制御部2が
形成された基板1上に、前記制御部より高くなるように
カラーフィルター3を形成する。カラーフィルター3
は、制御手段4によって厚さの制御が行われ、安定化し
た後解放することで平坦化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルター
の製造方法及び液晶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、さまざまな分野において表示装
置、とくに液晶装置が採用されている。液晶装置は薄く
軽量であるため他の表示装置と比較して設置の自由度が
高く、表示も視忍性に優れていることが広く知られてい
る。
【0003】液晶装置は年々性能が高められており、登
場したばかりの頃は白黒表示しかできなかったが、現在
ではカラーフィルターを用いたカラー表示が可能となっ
ている。そのためカラーフィルターの性能についても注
目を集め、特に平坦性の向上が強く望まれている。
【0004】すなわち、凹凸の多いカラーフィルターを
用いて作成された液晶素子ではセル厚が一定にならない
ため、表示むらが多く表示品位の劣る液晶素子となり、
商品としての価値が著しく低くなることが知られてい
る。また逆に、凹凸の少ない均一なカラーフィルターを
用いて作成された液晶素子ではセル厚の均一性も高く、
表示むらの少ない優れた液晶素子となり、特にSTNモ
ードにおいて商品価値が高くなることが知られている。
【0005】また、カラーフィルターを用いた液晶素子
の場合、一般に赤緑青の三色フィルターが多く用いられ
ているが、カラーフィルターは製造上の問題により赤緑
青の三色の高さが異なることが多い。しかし、赤緑青の
高さが異なる場合各色によって点灯電圧が異なるといっ
た問題が生じるため、三色の高さをそろえることが必要
であることが認識されている。現在では、こういった問
題を解決するためにスパッタやCVDによる絶縁物質の
コーティングや、スピンナーや印刷により膜材料溶液を
塗布した後、焼成などをおこなって平坦化膜を形成する
ことが広く行われている。さらには前記方法によって形
成した平坦化膜を研磨や圧縮することで平坦度を高める
工夫も行われている。
【0006】従来の技術によるカラーフィルターの例を
図1に示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法ではカラーフィルターの凹凸を均一にし、平坦化す
るにはいたっていない。本願発明ではカラーフィルター
の平坦化の方法について様々な角度から解析を行い、以
下に示すような事実を見いだした。
【0008】すなわち、従来の方法ではカラーフィルタ
ーの凹凸を均一にし、カラーフィルターを平坦化するに
いたらないことの主たる原因として、膜材料物質の粘性
が低いために膜厚を厚くできないことがあげられる。す
なわちスパッタ法やCVD法による絶縁膜のコーティン
グでは、全面に均一に膜が形成される一方で膜自体の流
動性がないため、基板上の凹凸がそのまま残ることにな
り、平坦化膜としてほとんど役に立っていないことが確
認された。また、膜材料の溶液をスピンナーや印刷によ
って基板上に塗布した後焼成するなどして平坦化膜を形
成する方法の場合、溶液の粘性が低くなければ塗布でき
ないという制約がある一方で、溶液の粘性が低いため膜
厚を厚くできないという矛盾があることが指摘される。
したがって、一般には塗布性を重視し、粘性の低い溶液
を使用するため平坦化膜厚が十分ではなく、その結果完
全に平坦化されていないという状況となっている。この
対策として、重ね塗りをおこなうことで平坦度の改善を
図る試みも行われているが、溶液の粘性が低いため平坦
度が飛躍的に改善されることがない一方で、何度もプロ
セスを通すことによる弊害も起こることが確認されてい
る。
【0009】また平坦化膜を研磨や圧縮する試みも行わ
れているが、平坦性の基準とすべきものがないために均
一に研磨または圧縮することが困難であることに加え
て、新たな凹凸をつける危険性も指摘されている。
【0010】そこで、本発明はカラーフィルターの凹凸
を平坦化する方法および平坦化装置を提供することを目
的とする。また、セル厚均一性に優れた表示むらの少な
い液晶素子を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のカラーフィルターの製造方法は、カラーフィ
ルターの製造方法であって、基板上に制御部を形成する
工程と、前記制御部間にカラーフィルターを形成する工
程と、前記制御部の膜厚と前記カラーフィルタの膜厚が
ほぼ同じ膜厚となるように調整する工程と、を少なくと
も有することを特徴とする。このような構成としたこと
により、カラーフィルターの製法および形状等にかかわ
らず、均一性が高く、かつ、安定性再現性の高いカラー
フィルターの平坦化が可能となった。
【0012】また、前記制御部が、遮光特性を有するこ
とを特徴する事により、カラーフィルター間に遮光膜
(いわゆるブラックマスク)を形成する事ができ、カラ
ーフィルター間の膜厚を制御すると共に、液晶装置など
の表示装置に適用した際、画素間、またはTFTなどの
スイッチング素子に対応する部分、の遮光膜として活用
することができる。
【0013】さらに前記制御部が、有機化合物により形
成し、顔料分散もしくは染色により遮光膜とする事が可
能であり、またはクロムなどの無機材料、さらには無機
化合物により形成する事も可能である。なお、前記制御
部は前記カラーフィルター硬度より高い特性を有する。
【0014】また、一対の基板間に液晶が挟持されてな
る液晶装置であって、一対の基板のうち一方の基板にカ
ラーフィルターが形成されてなり、前記カラーフィルタ
ーは遮光部となる制御部間に配置されてなることを特徴
とする。このように前述に記載したようなカラーフィル
ターを液晶装置にも適用することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】[実施例1]図2は、平坦化の手
順図である。まず(a)に示すとおり、基板1上にカラ
ーフィルターの厚さを制御するための高さ2.0μm±
0.01μmに制御された光硬化樹脂による制御部2
が、カラーフィルターの遮光部として形成される。
【0016】基板1はカラーフィルターを形成するため
JIS記載の最大粗さ0.02μmかつJIS記載の平
均粗さ0.01μmに保たれている研磨ガラスである。
本実施例では最大粗さ0.02μm平均粗さ0.01μ
mに設定した研磨ガラスを用いたが、基板は研磨ガラス
に限定されるものではなく使用の形態によって金属等の
無機化合物や有機化合物など任意の基板を選択すること
が可能であり、その平坦性もカラーフィルターの平坦度
要求レベルに応じた任意の平坦度とすることができる。
【0017】本実施例では、高さ2.0μm±0.01
μmに制御された光硬化樹脂による制御部2をカラーフ
ィルターの遮光部として配設したが、制御部は実施の形
態や材料等に応じて任意の高さを選択することができ
る。また、本実施例では形状をカラーフィルターの遮光
部としたが、形状は遮光部に限るものではなく、柱状や
球状等任意の形状をとることが可能であり、その配設す
る部位も適当に設定されるものである。また、材質につ
いても光硬化樹脂に限るものではなく、軟質ガラス等の
無機化合物やエポキシ樹脂等の有機化合物など、遮光性
の有無に関係なく任意の材質を選択することができる。
【0018】つづいて(b)に示すとおり制御部2が形
成された基板1上に、電着法により前記制御部より高く
なるように赤緑青の透過特性を有するカラーフィルター
3を形成した。本実施例では電着法によりカラーフィル
ターの形成を行ったが、形成方法は電着法に限るもので
はなく、顔料分散法など任意の方法が選択できる。ま
た、本実施例では赤緑青の透過特性を有するカラーフィ
ルターを形成したが、この配色に限定されるものではな
く、シアン・マゼンタ・イエローの補色系等任意の配色
とする事ができる。また、形状もストライプや格子状な
ど任意の形態に適用することができる。
【0019】カラーフィルター3は、(c)にしめすと
おり±0.01μmに制御された平坦な加圧面を有する
剛体プレス装置からなる制御手段4によって加圧され、
制御部より高く形成されたカラーフィルターを圧縮する
ことで制御部と略一致させる。本実施例では±0.01
μmに制御された平坦な金属面を有する剛体プレス装置
を用いたが、ローラー加圧機やマイクロスライサー等任
意の制御手段を用いることができる。また本実施例では
装置の制御レベルとして±0.01μmとしたが、カラ
ーフィルターの要求平坦度に応じて任意に設定されるも
のである。また、制御部の剛性はカラーフィルターより
高いことが好ましい。またカラーフィルターの主成分が
有機化合物の場合は軟化点温度(Tg)まで加熱するこ
とでより作業性が高まるとともに、カラーフィルターの
平坦性も高くなる。なお、このとき制御部のTgはカラ
ーフィルターのTgより高いことが好ましく、さらに軟
質ガラス等の無機化合物の規定手段を用いることがより
好ましい。
【0020】(d)に示すように、カラーフィルターが
安定化した後解放することで平坦化されたカラーフィル
ターを得ることができる。
【0021】本実施例では保護膜の形成は行わなかった
が、平坦化処理を行った後のカラーフィルターに保護膜
または絶縁膜を形成することでより耐久性に優れたカラ
ーフィルターとする事ができる。
【0022】図3に本実施例によるカラーフィルターの
形状を示す。従来の技術によるカラーフィルターでは
0.4μmあった凹凸が、本実施例による平坦化を行う
ことで凹凸が0.02μmとなり、著しく均一性に優れ
たカラーフィルターを容易かつ再現性高く製造できるこ
とが確認された。
【0023】[実施例2]本発明による平坦化方法およ
び装置を使ったカラーフィルターの平坦化の手順を図4
に示す。
【0024】(a)に示すカラーフィルターを形成する
ための基板5は最大粗さ0.02μm平均粗さ0.01
μmに保たれている研磨ガラスを使用した。本実施例で
は最大粗さ0.02μm平均粗さ0.01μmに設定し
た研磨ガラスを用いたが、基板は研磨ガラスに限定され
るものではなく使用の形態によって金属等の無機化合物
や有機化合物など任意の基板を選択することが可能であ
り、その平坦性もカラーフィルターの平坦度要求レベル
に応じた任意の平坦度とすることができる。
【0025】基板上にはクロムによる遮光パターン6が
0.5μm±0.01μmを保つように形成されてい
る。本実施例では遮光パターンとしてクロムを使用した
が、材質はクロムに限定されるものではなく、遮光性を
有する任意の材質を選択することができる。また遮光パ
ターンの平坦性についても、カラーフィルターの要求平
坦度に応じて任意に設定されるものである。
【0026】基板上には遮光部分を保護するためのメタ
ルマスクが重合されサンドブラスト法によりガラス基板
に1.0μmの凹部分が形成された後、メタルマスクを
剥離して、(b)に示す凹部を有する基板を形成する。
本実施例では遮光部分の保護にメタルマスクを使用した
が、遮光部分の保護には有機レジスト等任意の材質を選
択することが可能である。本実施例では基板上に凹部を
形成する方法としてサンドブラスト法を選択したが、フ
ッ素酸によるドライエッチング等任意の方法を選択する
ことができる。
【0027】また、凹部の深さも1.0μmとしたが、
カラーフィルターに用いる材質や求められる光学特性に
よって適当な値に設定されるものである。
【0028】基板上にもうけられた凹部にインクジェッ
ト法によりカラーフィルター材料を充填し、表面張力に
より遮光部より高くなるようにしたあと焼成を行い
(c)に示す形状をもったカラーフィルター7の形成を
行う。本実施例ではインクジェット法によりカラーフィ
ルター材料の充填を行ったが、凹部に精度良く充填する
ことができる方法であれば、いずれの方法も適用でき
る。
【0029】カラーフィルターの遮光部より高くなった
凸部は、(d)に示すようにマイクロスライサーからな
る制御手段8により遮光部と同じ高さに切削され、最大
粗さ0.02μm平均粗さ0.01μmに均一化され
る。本実施例ではマイクロスライサーを用いて切削を行
ったが、凸部を切削し高さを揃えることのできる手段で
あれば任意の手段を適用することができ、実施例1に示
すような加圧手段を用いることも可能である。
【0030】また平坦度も最大粗さ0.02μm平均粗
さ0.01μmとしたが、カラーフィルターに求められ
る平坦度のレベルに応じて適当に設定されるものであ
る。またカラーフィルターの主成分が有機化合物の場合
はTgまで加熱することでより作業性が高まるととも
に、カラーフィルターの平坦性も高くなる。また切削等
加工を行う場合にはチリ等が発生するため、吸引式清掃
装置等でチリ等を除去しながら作業を行うことが好まし
い。
【0031】本実施例では保護膜の形成は行わなかった
が、平坦化処理を行った後のカラーフィルターに保護膜
または絶縁膜を形成することでより耐久性に優れたカラ
ーフィルターとする事ができる。
【0032】従来の技術によるカラーフィルターでは
0.4μmあった凹凸が、本実施例による平坦化行うこ
とで0.02μmと著しく均一性に優れたカラーフィル
ターを容易かつ再現性高く製造できることが確認され
た。
【0033】[実施例3]2枚の基板9、10のうち一
方の基板上にスペーサー粒子を散布し、そしてその一方
の基板と他方の基板とを相対向するよう配置する液晶装
置において、本発明による平坦化処理を行ったカラーフ
ィルター11をガラス基板9に配設してなる液晶素子の
製造を行った。図5に液晶素子の断面図の一例を示す。
【0034】カラーフィルター11は実施例1によって
作成された、高さ2μで最大粗さが0.02μmに平坦
化された均一性の高いカラーフィルターである。9、1
0は厚さ550μm程度のガラス基板である。本実施例
では550μmのガラス基板を用いたが、基板の厚さは
任意の厚さを選択することができる。また、ガラス基板
のほかポリカーボネートなどの有機化合物の基板を用い
ることができる。カラーフィルター11上および対向基
板10にはインジウム錫酸化物(ITO)等の透明電極
12、13が形成されている。
【0035】透明電極13上にはSi02などによる絶
縁膜14が形成されている。本実施例では絶縁膜の形成
を行ったが必ずしも必要なものではなく、形成する場合
でも絶縁性を有する任意の材料を選択することができる
ものである。
【0036】透明電極12上および絶縁膜14上には可
溶性ポリイミド等からなる配向膜15が形成され、その
表面は液晶を整列させるための配向処理が施されてい
る。これら上下基板は間隙保持部材16を介してエポキ
シ系接着剤等からなるシール剤17で重合接着され、ネ
マチック液晶18を封入して液晶セル19が構成されて
いる。液晶セルは粘着層を介して接着されている偏光素
子20で挟持された構造となっている。液晶素子には2
0のいずれかの外側に反射体あるいは半透過反射体が粘
着層を介して接着された反射・半透過型とすることもで
きる。また、液晶素子には19と20の間の少なくとも
一方に光学補償体を粘着層を介して接着する構成として
も良い。
【0037】本発明による平坦化装置を用いた結果、セ
ル厚均一性が高く表示むらの少ないカラー液晶素子を得
ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の技術による凹凸を持つカラーフィルター
の形状を示す図。
【図2】本発明の平坦化の手順を示す図。
【図3】実施例1の平坦化を行ったカラーフィルターの
形状を示す図。
【図4】実施例2の平坦化の手順を示す図。
【図5】実施例3の液晶素子の断面を示す図。
【符号の説明】
1.基板 2.制御部 3.カラーフィルター 4.制御手段 5.基板 6.遮光パターン 7.カラーフィルター 8.制御手段 9.基板 10.基板 11.カラーフィルター 12.透明電極 13.透明電極 14.絶縁膜 15.配向膜 16.間隙保持部剤 17.シール剤 18.液晶 19.液晶セル 20.偏光素子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カラーフィルターの製造方法であって、基
    板上に制御部を形成する工程と、前記制御部間にカラー
    フィルターを形成する工程と、前記制御部の膜厚と前記
    カラーフィルタの膜厚がほぼ同じ膜厚となるように調整
    する工程と、を少なくとも有することを特徴とするカラ
    ーフィルターの製造方法。
  2. 【請求項2】前記制御部が、遮光特性を有することを特
    徴とする請求項1記載のカラーフィルターの製造方法。
  3. 【請求項3】前記制御部が、有機化合物または無機化合
    物からなることを特徴とする請求項1記載のカラーフィ
    ルターの製造方法。
  4. 【請求項4】前記制御部は前記カラーフィルター硬度よ
    り高い特性を有することを特徴とする請求項1記載のカ
    ラーフィルターの製造方法。
  5. 【請求項5】一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶
    装置であって、一対の基板のうち一方の基板にカラーフ
    ィルターが形成されてなり、前記カラーフィルターは遮
    光部となる制御部間に配置されてなることを特徴とする
    液晶装置。
JP12134098A 1998-04-30 1998-04-30 カラーフィルターの製造方法及び液晶装置 Pending JPH11311706A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002268054A (ja) * 2001-03-07 2002-09-18 Toshiba Corp 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法
JP2007279378A (ja) * 2006-04-06 2007-10-25 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルターの製造方法

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