JP4305436B2 - 液晶表示パネル用カラーフィルタ及び液晶表示パネル - Google Patents
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Description
びシアンCの4色の液晶表示パネル用カラーフィルタにおいて、各フィルタ層の厚さを変
えずにホワイトバランスをフラットになし得る液晶表示パネル用カラーフィルタに関する
。
多く使用されている(下記特許文献1参照)が、演色性を高めるために、補色のシアンC
のフィルタを付加した4色のフィルタを使用したり、さらには同じく補色のマゼンダM及
び黄Yのフィルタを付加した5色ないしは6色のフィルタを使用することもある。すなわ
ち、図6に示すx−y色度図において、通常は図面上のR、G、B点に透過ピークがある
カラーフィルタが使用されているが、C、M、Y等の色はR−G、G−BないしB−Rを
それぞれ結んだ各直線の外側に位置しているため、R、G、Bの3色のカラーフィルタを
使用したのみでは透過光によるC、M、Yの色を発生し難いためである。このように、R
、G、B以外に補色のC、さらには同じく補色のM及びYのフィルタを付加することによ
り表現できる色の範囲を広げることができる。
ラーフィルタの場合について、図7を用いて説明する。なお、図7(a)〜図7(h)は
R、G、Bの3色のカラーフィルタ10Aの製造工程を断面図で示す図である。
を例えばストライプ状に設ける。次いで、図7(b)に示したように、例えばネガ型の光
硬化性樹脂中に赤色の着色材料を溶解した赤色樹脂材料13を例えばスピンコート法によ
り一定厚さ、例えば1〜2μm厚に設ける。その後、所定のパターンのマスクを用い、図
7(c)に示したように、赤Rの赤色樹脂材料13を感光させて硬化させ、現像すること
により透明基板11上にストライプ状の赤Rのカラーフィルタ層14を形成する。
樹脂材料15を同じくスピンコート法により一定厚さに設けると、赤Rのカラーフィルタ
層14上にも緑色樹脂材料15が付着した状態となる。その後、所定のパターンのマスク
を用い、図7(e)に示したように、緑色樹脂材料15を感光させて硬化させ、現像する
ことにより透明基板11上にストライプ状の緑Gのカラーフィルタ層16を形成すると、
この緑Gのカラーフィルタ層16は、赤Rのカラーフィルタ層14と隣接する側に約0.
1〜0.2μm程度高さが高い部分、いわゆる角17が生じた状態となる。
樹脂材料18を同じくスピンコート法により一定厚さに設けると、赤Rのカラーフィルタ
層14及び緑Gのカラーフィルタ層16上にも青色樹脂材料18が付着した状態となる。
その後、所定のパターンのマスクを用い、図7(g)に示したように、青色樹脂材料18
を感光させて硬化させ、現像することにより透明基板11上に所定のパターンの青Bのカ
ラーフィルタ層19を形成すると、青Bのカラーフィルタ層19は、一方の側が緑Gのカ
ラーフィルタ層16と隣接し、他方の側が赤Rのカラーフィルタ層14と隣接するため、
両側に角20が生じた状態となる。この両側に生じた角20の高さは片側にしか生じてい
ない緑Gのフィルタ層の角17の高さよりも僅かに低くなる。
ルタの保護を兼ねる平坦化膜22を設けることにより、カラーフィルタ10Aが作成され
る。この平坦化膜22により、R、G、Bの各カラーフィルタ層の表面に角、凹凸、段差
等があっても実質的に同じ厚さとなし得るため、液晶表示パネルのカラーフィルタ層と画
素電極間の距離、すなわちセルギャップを均一化することができる。
0〜2.0μmの範囲で選択され、平坦化膜22の厚さは2.0μm〜5.0μm程度で
採用されている。このようなカラーフィルタの製造方法は、R、G、Bの3色カラーフィ
ルタの場合だけでなく、シアンCのカラーフィルタ層を追加した4色のカラーフィルタや
マゼンダMないし黄Yのフィルタ層を追加した5色ないし6色のカラーフィルタの製造方
法においても同様に採用されている。
タのそれぞれの分光透過率曲線は、図8の曲線R、G及びBに示したとおりであり、また
、シアンCの分光透過率曲線は図8の曲線Cに示したとおりであり、また、バックライト
として使用されている一般的な冷陰極線管の正規化した分光発光強度は図8の曲線BLに
示したとおりである。
ク透過波長は可視光領域中の低波長領域(R)、中波長領域(G)及び高波長領域(B)
にあるため、液晶層をも含めた液晶表示パネルのホワイトバランスはほぼナチュラル(フ
ラット)な白色となる。
、シアンCのカラーフィルタのピーク透過波長は505nm付近に存在し、緑Gのカラー
フィルタのピーク透過波長は540nm付近に存在するから、人の視感度が高い500〜
550nm付近に2色のピークを持つことになる。加えて、このような4色のカラーフィ
ルタのホワイトバランス曲線は、図9の曲線Wに示したとおり、波長480〜530nm
付近にピークが生じており、また、冷陰極線管からなるバックライトをも含めた全体のホ
ワイトバランス曲線は図9の曲線WBLに示したとおり、波長480〜550nm付近に
ピークが生じており、その結果として緑がかった色調となってしまう。従って、4色のカ
ラーフィルタを使用した場合、液晶層及びバックライトをも含めた液晶表示パネルのホワ
イトバランスをフラットにするためには何等かの色調を調整する手段が必要とされている
。
されているように、それぞれの色のカラーフィルタ層の膜厚を調整することで行うことが
できるが、このような方法では特定の色の輝度低下などの光学特性因子の犠牲を伴うため
、直ちには採用し難い。
視光領域で実質的に不透明なクロム膜を形成し、各膜からの反射光を干渉させることによ
り低反射率化させた表示装置用遮光膜の発明が開示されている。そして、下記特許文献3
には、波長380nm〜780nmの可視光領域において、酸化クロム膜単独での反射率
は、膜厚及び波長によって変化すること、波長約550nm付近に極小値を有するように
できること、膜厚が60nmの場合には550nmでの分光反射率約6.5%を達成でき
ることがそれぞれ示され、また、この酸化クロム膜とクロム膜とを組み合わせた表示装置
用遮光膜は、分光透過率0〜0.3%を達成することができ、液晶表示パネルのカラーフ
ィルタ層のブラックマトリクスとして使用し得ること等がそれぞれ示されている。
有するホワイトバランスの不均一化の問題点を解決するには、図9におけるホワイトバラ
ンス曲線WないしWBLの少なくとも480〜550nm付近のピークを低下させればよ
いことから、このような光学特性を実現するための構成につき種々検討を重ねた結果、上
記特許文献3に示唆されている酸化クロム膜の反射特性を利用することにより解決し得る
ことを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
パネル用の赤R、緑G、青B及びシアンCの4色カラーフィルタを提供することにある。
青B及びシアンCの4色カラーフィルタを使用した液晶表示パネルを提供することにある
。
。すなわち、従来から使用されている赤R、緑G、青B及びシアンCの4色のカラーフィ
ルタを使用した液晶表示パネルの液晶層及びバックライトをも含めたホワイトバランス曲
線は、人の視感度が高い領域に緑G及びシアンCのフィルタ層に基づく2つのピークが存
在しているために、緑がかった色調となってしまうのに対し、請求項1の発明によれば、
ブラックマトリクスによりこのホワイトバランス曲線のピーク波長付近の光を反射せずに
吸収するため、実質的にホワイトバランスがフラットな白色となる赤R、緑G、青B及び
シアンCの4色のカラーフィルタ層を備える液晶表示パネル用カラーフィルタが得られる
。
表示パネル用カラーフィルタにおいては、実質的にホワイトバランスがフラットな白色と
なるようにするためには所定のフィルタ層の厚さを変える必要があるために製造工程が複
雑となるが、請求項1に係る発明によれば、ブラックマトリクス形成工程において、ブラ
ックマトリクスの反射スペクトルのボトム波長が赤R、緑G、青B及びシアンCの4色の
カラーフィルタ層、液晶層及びバックライトを合わせたホワイトバランス曲線のピークス
ペクトルの波長となるように製造条件を設定するだけですむため、簡単に製造できるよう
になる。
アンCの4色のカラーフィルタを使用した冷陰極線からなるバックライトをも含めた液晶
表示パネルのホワイトバランス曲線は波長480nm〜550nm付近にピークが生じて
いるから、ブラックマトリクスの反射スペクトルのボトム波長をこのホワイトバランス曲
線のピーク波長付近の480nm以上550nm以下とすることにより、実質的にホワイ
トバランスがフラットな白色となる赤R、緑G、青B及びシアンCの4色のカラーフィル
タ層を備える液晶表示パネル用カラーフィルタが得られる。この波長範囲を外れると却っ
てホワイトバランス曲線にピークないしボトムを生じるようになるので、好ましくない。
クロム層で反射される可視光領域の外光は少なく、しかも酸化クロム層を透過した外光は
遮光層により吸収されるため、コントラストが良好な液晶表示パネル用のカラーフィルタ
が得られる。
層の表面に金属クロム層を設けたブラックマトリクスは、酸化クロム層による反射光と金
属クロム層による反射光が干渉して反射率が非常に低くなり、また、金属クロム層は遮光
性であるため、非常に遮光性の良いブラックマトリクスとなる。そのため、コントラスト
の良好な液晶表示パネル用のカラーフィルタが得られる。なお、酸化クロム層の厚さが5
0nm未満の場合及び150nmを超える場合は、ともに光反射率が大きくなるために好
ましくない。
マトリクス部分の酸化クロム層を同時に形成することができるため、特に製造工数を増加
させることなく製造し得る液晶表示パネル用のカラーフィルタが得られる。
ィルタを備えた液晶表示パネルが得られる。
しながら詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化す
るための液晶表示パネル用カラーフィルタを例示するものであって、本発明をこの実施形
態に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を
逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。
70nmに変えた場合、波長550nmでの反射率は、膜厚60nmで6.5%の極小値
をとり、膜厚が60nm未満でも70nmを超えても反射率は大きくなることが示されて
おり、さらに、酸化クロムの膜厚が60nmの場合、分光反射率は550nm〜560n
m付近で極小値が得られることが示されている。そこで、この酸化クロムの膜厚及び製造
条件を変えることにより分光反射率のボトム波長を波長480nm〜550nmの範囲内
で変化させることができることを実験的に確認した。
形成し、得られた酸化クロム膜の分光反射曲線を測定した。すなわち、可視光領域で実質
的に透明なガラス基板に酸化クロム膜を酸素とアルゴンの混合ガスをスパッタリングガス
とし、クロムをターゲットとするスパッタリング法により、酸素とアルゴンの混合ガス比
、およびスパッタリング電力を一定として、成膜時間を変えることにより厚さ50nm〜
150nmの6種類の酸化クロム膜試料a〜fを得た。これら6種類の酸化クロム膜試料
の分光反射率を測定した結果を図1に示す。図1に示した結果から、酸化クロム膜の厚さ
及び形成条件を変えることにより、少なくとも480nm〜550nmの波長領域で分光
反射率のボトム波長を変えることができることが分かる。
状のカラーフィルタを製造した。この実施例のカラーフィルタの製造方法を図2〜図5を
用いて説明するが、従来例の図7に記載のカラーフィルタと同じ構成部分には同一の参照
符号を付与して説明する。なお、図2(a)〜図2(j)は実施例の4色のストライプ状
カラーフィルタ10の製造工程を断面図で示す図であり、図3(a)〜図3(d)は図2
の一部の工程の平面図であり、図4は図2(j)のX部分の拡大図であり、また、図5は
実施例のカラーフィルタ層のホワイトバランス曲線を示す図である。ただし、図3におい
てはブラックマトリクスは線で表してある。
パッタリングガスとし、クロム金属をターゲットとするスパッタリング法により実験的に
予め定めたスパッタリング電力を用い、予め定めた所定の厚さに設け、その表面に金属ク
ロム層122をアルゴンガスのみをスパッタリングガスとしてクロム金属をターゲットと
するスパッタリング法により設けた。その後、金属クロム層122の表面にフォトレジス
トを設けてパターンニングし、金属クロム層122のみをエッチングすることにより所定
のパターンのブラックマトリクス12を形成した。
る。この金属クロム層122に換えて樹脂ブラックマトリクス材料も使用できるが、厚さ
が厚くなる点、樹脂顔料の濃度や粘度等調整因子が多くなるので、金属クロムを用いる方
がよい。更に、酸化クロム層121の厚さを50〜150nmの範囲とすると、酸化クロ
ム層121の反射光と金属クロム層122の反射光とが干渉を起こして低反射率化される
ため、波長480nm〜550nmの範囲の可視光を良好に吸収することができるので、
好ましい。
た赤色樹脂材料13を例えばスピンコート法により一定の厚さ、例えば1〜2μmの厚さ
に設ける。その後、所定のパターンのマスクを用い、図2(c)に示したように、赤Rの
赤色樹脂材料13を感光させて硬化させ、現像することにより透明基板11上にストライ
プ状の赤Rのカラーフィルタ層14を形成する。そして、この状態のカラーフィルタの平
面図は図3(a)に示したとおりとなる。
樹脂材料18を同じくスピンコート法により所定の厚さに設けると、赤Rのカラーフィル
タ層14上にも青色樹脂材料18が付着した状態となり、その後、図2(e)に示したよ
うに、赤Rのカラーフィルタ層14と辺が隣接しないように一本分空けた位置に青Bのフ
ィルタ層が形成されるようなパターンのマスクを用い、青色樹脂材料17を感光させて硬
化させ、現像することにより透明基板11上に青Bのカラーフィルタ層19を形成する。
そうすると、この青Bのカラーフィルタ層19は赤Rのカラーフィルタ層14とは辺が隣
接していないために表面が平らになり、また、青Bのカラーフィルタ層19とは赤Rのカ
ラーフィルタ層14とは互いに一本おきにストライプ状に形成される。そして、この状態
のカラーフィルタの平面図は図3(b)に示したとおりとなる。
樹脂材料15を同じくスピンコート法により赤Rのカラーフィルタ層14と同じ一定厚さ
に設けると、赤Rのカラーフィルタ層14上及び青Bのカラーフィルタ層19上にも緑色
樹脂材料15が付着した状態となる。その後、図2(g)に示したように、所定のパター
ンのマスクを用い、緑色樹脂材料15を感光させて硬化させ、現像することにより透明基
板11上にストライプ状の緑Gのカラーフィルタ層16を形成すると、この緑Gのカラー
フィルタ層16は、赤Rのカラーフィルタ層14及び青Bのカラーフィルタ層19とは互
いに辺が隣接しているため、両側に角17が生じた状態となる。そして、この状態のカラ
ーフィルタの平面図は図3(c)に示したとおりとなる。
シアン色樹脂材料24を同じくスピンコート法により所定の厚さに設けると、赤Rのカラ
ーフィルタ層14、緑Gのカラーフィルタ層16及び青Bのカラーフィルタ層19上にも
シアン色樹脂材料24が付着した状態となり、その後、図2(i)に示したように、所定
のパターンのマスクを用い、シアン色樹脂材料24を感光させて硬化させ、現像すること
により透明基板11上にストライプ状のシアンCのカラーフィルタ層25を形成する。こ
の場合、得られたシアンCのカラーフィルタ層25は青Bのカラーフィルタ層19及び赤
Rのカラーフィルタ層14と互いに辺が隣接しているため、両側に角が生じた状態となる
。そして、この状態のカラーフィルタの平面図は図3(d)に示したとおりとなる。
ラーフィルタ層が2つできるが、この角の高さは図7に示したような片側にのみ生じた角
の高さよりも低くなるので好ましい。
材料を例えばスピンコート法により一定厚さとなるように塗布し、硬化させて平坦化膜2
7を形成することにより図2(j)に示したような実施例のカラーフィルタ10が得られ
る。なお、この図2(j)のX部分の拡大図は図4に示したとおりとなる。
のカラーフィルタにおけるホワイトバランス曲線のピーク波長付近の光、すなわち、波長
480〜550nmの光を反射せずに吸収するため、図5の曲線Wpに示したとおり、実
質的にホワイトバランスがフラットな白色である赤R、緑G、青B及びシアンCの4色の
カラーフィルタ層を備える液晶表示パネル用カラーフィルタとなる。 尚、実施例1の4
色のカラーフィルタ層の着色領域は以下に説明する着色領域でも良い。
青系の色相の着色領域、赤系の色相の着色領域と、青から黄までの色相の中で選択された
2種の色相の着色領域からなる。ここで系と用いているが、例えば青系であれば純粋の青
の色相に限定されるものでなく、青紫や青緑等を含むものである。赤系の色相であれば、
赤に限定されるものでなく橙を含む。また、これら着色領域は単一の着色層で構成されて
も良いし、複数の異なる色相の着色層を重ねて構成されても良い。また、これら着色領域
は色相で述べているが、当該色相は、彩度、明度を適宜変更し、色を設定し得るものであ
る。
は藍から青である。赤系の色相の着色領域は、橙から赤である。青から黄までの色相で選
択される一方の着色領域は、青から緑であり、より好ましくは青緑から緑である。青から
黄までの色相で選択される他方の着色領域は、緑から橙であり、より好ましくは緑から黄
である。もしくは緑から黄緑である。
選択される2つの着色領域で緑系の色相を用いる場合は、他方は一方の緑に対して青系も
しくは黄緑系の色相を用いる。
。
の着色領域は、該領域を透過した光の波長のピークが415−500nmにある着色領域
、好ましくは、435−485nmにある着色領域である。赤系の着色領域は、該領域を
透過した光の波長のピークが600nm以上にある着色領域で、好ましくは、605nm
以上にある着色領域である。青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、該領域
を透過した光の波長のピークが485−535nmにある着色領域で、好ましくは、49
5−520nmにある着色領域である。青から黄までの色相で選択される他方の着色領域
は、該領域を透過した光の波長のピークが500−590nmにある着色領域、好ましく
は510−585nmにある着色領域、もしくは530−565nmにある着色領域であ
る。
色領域であり、好ましくは、0.134≦x≦0.151、0.034≦y≦0.056にある着色領域である
。赤系の着色領域は、0.643≦x、y≦0.333にある着色領域であり、好ましくは、0.643
≦x≦0.690、0.299≦y≦0.333にある着色領域である。青から黄までの色相で選択され
る一方の着色領域は、x≦0.164、0.453≦yにある着色領域であり、好ましくは、0.098
≦x≦0.164、0.453≦y≦0.759にある着色領域である。青から黄までの色相で選択され
る他方の着色領域は、0.257≦x、0.606≦yにある着色領域であり、好ましくは、0.257
≦x≦0.357、0.606≦y≦0.670にある着色領域である。
反射領域も上述した範囲で適用することができるものである。
または白色光源を用いても良い。なお、白色光源は青の発光体とYAG蛍光体により生成さ
れる白色光源でもよい。
クが520nm−545nmにあるもの、Rは波長のピークが610nm−650nmに
あるもの、そして、RGB光源の波長によって、上記CFを適切に選定すればより広範囲の色
再現性を得ることができる。
持つ光源を用いても良い。
1)色相が、赤、青、緑、シアン(青緑)の着色領域 2)色相が、赤、青、緑、黄の着
色領域 3)色相が、赤、青、深緑、黄の着色領域 4)色相が、赤、青、エメラルド、
黄の着色領域 5)色相が、赤、青、深緑、黄緑の着色領域 6)色相が、赤、青緑、深
緑、黄緑の着色領域である。
を示したが、スピンレスで行うことも、あるいは印刷法を使用することも可能である。さ
らに、実施例では、光硬化性樹脂中に着色材料を溶解した光硬化性着色樹脂を使用した例
を示したが、着色樹脂の上にレジストを塗布してパターニングする方法を採用することも
可能である。
ックライトとを備えた液晶表示装置にも用いられる。
11 透明基板
12 ブラックマトリクス
121 酸化クロム層
122 金属クロム層
14 赤Rのカラーフィルタ層
16 緑Gのカラーフィルタ層
17、20、23 角
19 青Bのカラーフィルタ層
22、27 平坦化膜
25 シアンCのカラーフィルタ層
Claims (5)
- 透明基板上に所定のパターンに設けられたブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクス間にそれぞれ所定のパターンに設けられた赤R、緑G、青B及びシアンCの4色のカラーフィルタ層を備える液晶表示パネル用カラーフィルタにおいて、
前記ブラックマトリクスの反射スペクトルのボトム波長と液晶表示パネルのホワイトバランス曲線のピークスペクトルの波長を480nm〜550nmの範囲内に配置したことを特徴とする液晶表示パネル用カラーフィルタ。 - 前記ブラックマトリクスは前記透明基板上に順次積層された酸化クロム層及び遮光層からなることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル用カラーフィルタ。
- 前記遮光層は金属クロム層からなり、前記酸化クロム層の厚さは50nm以上150nm以下であることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示パネル用カラーフィルタ。
- 前記酸化クロム層は前記透明基板とカラーフィルタ層の間にも設けられていることを特徴とする請求項2又は3に記載の液晶表示パネル用カラーフィルタ。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示パネル用カラーフィルタと、液晶表示パネルと、冷陰極線管からなるバックライトとを備えた液晶表示パネル。
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