JPH07253509A - カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

カラーフィルタ及び液晶表示装置

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JPH07253509A
JPH07253509A JP4546394A JP4546394A JPH07253509A JP H07253509 A JPH07253509 A JP H07253509A JP 4546394 A JP4546394 A JP 4546394A JP 4546394 A JP4546394 A JP 4546394A JP H07253509 A JPH07253509 A JP H07253509A
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JP
Japan
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color filter
interference layer
spherical
interference
interference layers
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Withdrawn
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JP4546394A
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English (en)
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Yasutoshi Tasaka
泰俊 田坂
Takuya Yoshimi
琢也 吉見
Yoji Suzuki
洋二 鈴木
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514Colour filters
    • G02F1/133521Interference filters

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタ
の改善に関する。 【構成】屈折率の異なる薄膜が複数層積層された干渉層
12が透明基板11上に形成され、各々の色領域ごとの
前記干渉層12の表面が球面状であること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタに関
し、より詳しくは、液晶表示装置のカラー表示に用いら
れ、薄膜の干渉効果を用いて発色する干渉法カラーフィ
ルタの改善に関する。
【0002】
【従来の技術】以下で従来例に係るカラーフィルタにつ
いて説明する。従来例に係る干渉法カラーフィルタは、
図7(a)に示すように、例えばTiO2とSiO2などのよう
に屈折率が大幅に違う2種類の薄膜を平坦な透明基板1
上に交互に積層させて干渉層2を形成し、これに入射し
た光を干渉層2内で多重反射させて干渉させることによ
り、特定波長の光のみを反射/透過させることで色を作
るものである。
【0003】上記の干渉層2を利用したカラーフィルタ
は、従来の顔料分散法などによるカラーフィルタと比較
して、ピーク波長における吸収がほとんどなく、他の波
長の光は反射してしまうため、色純度が高く、輝度も高
いという利点があり、現在、投射型ディスプレイを中心
に広く用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の干渉法カラーフィルタでは、反射或いは透過する特
定の光の波長は、干渉層2の膜厚に依存する。そこで、
図7(b)に示すように干渉層2に対し入射する光の角
度や視角が変わると、干渉層2を透過する光の距離すな
わち光学的距離ΔL1,ΔL2が変わり、現れる色もそ
れに応じて変わってしまうので、表現される色の視角に
対する依存性が非常に高く、現時点では直視式のディス
プレイに用いることは難しいという問題が生じていた。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、視角特性が改善され、直視型の液晶表示
装置にも適用可能な干渉法カラーフィルタを提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1に
例示するような屈折率の異なる薄膜が複数層積層された
干渉層12が透明基板11上に形成され、各々の色領域
ごとの前記干渉層12の表面が球面状であって、各々の
色領域ごとに該球面の法線方向について前記干渉層12
の膜厚が均一であることを特徴とするカラーフィルタに
よって解決し、また本発明に係るカラーフィルタを用い
た液晶表示装置によって解決する。
【0007】
【作 用】本発明によれば、図1に例示するように屈折
率の異なる薄膜が複数層積層された干渉層12が透明基
板11上に形成され、各々の色領域ごとの干渉層12の
表面が球面状であって、各々の色領域ごとに該球面の法
線方向について干渉層12の膜厚がいたるところ均一で
あるので、視角又は入射光の方向が変化しても、球面の
法線方向に入射する光についてはその光が光学的に通過
する干渉層2の膜厚が変わらず、その光学的距離が不変
である。
【0008】これにより、球面状の干渉層12の法線方
向については視角方向の変化による色変化が生じないの
で、球面状の干渉層12の表面部分についての角度だけ
の視角を確保でき、従来の干渉法フィルタに比して大幅
な視角改善が期待できる。従って、色純度の良さと高輝
度を保ちながら、視角特性が改善されたカラーフィルタ
を得ることが可能になる。
【0009】尚、本発明において、干渉層12の背面
に、球面状の該干渉層12の法線方向に光を入射させる
レンズ層13,14が形成されているので、干渉層12
の背面のいかなる方向から光が入射しても、レンズ層1
3,14によって全ての光は法線方向から干渉層12に
入射されるので、視角方向の変化による色変化の発生を
より一層確実に抑止することが可能になる。
【0010】
【実施例】以下で、本発明の実施例に係るカラーフィル
タについて説明する。 (1)第1の実施例 最初に、本発明の第1の実施例に係るカラーフィルタの
構造について説明する。
【0011】本実施例に係るカラーフィルタは、図1
(a)に示すように、ガラスなどからなる透明基板11
上に、TiO2膜とSiO2膜の薄膜が交互に積層されてなり、
それぞれR(赤),G(緑),B(青)の3色に対応す
る領域ごとにその表面が球面状になっている2つの干渉
層の間に、必要な透過光の半分の波長の倍数とする膜厚
をもつスペーサ層が挟まれている構造で、その上に、屈
折率がガラス基板とほぼ同じ樹脂からなる第一のレンズ
層13,ガラスからなる透明基板11よりも屈折率が高
い樹脂からなる凸レンズ状の第二のレンズ層14が形成
されてなり、液晶表示装置のカラー表示に用いられる干
渉法カラーフィルタである。
【0012】上記のカラーフィルタによれば、図1
(a)に示すように、各々の色領域ごとの干渉層12の
表面が球面状であって、該球面の法線方向についての干
渉層12の膜厚はいたるところ均一である。このため、
球面状の干渉層12の法線方向については光が光学的に
通過する干渉層12の膜厚は球面上ではどこでも同じ
で、変わらないので、視角方向の変化による色変化が生
じない。
【0013】これにより、球面状の干渉層12の表面部
分についての角度だけの視角を確保でき、従来の干渉法
フィルタに比して大幅な視角改善が期待できる。なお、
本発明において、干渉層12の背面に、球面状の該干渉
層12の法線方向に光を入射させる第一,第二のレンズ
層13,14が形成されているので、干渉層12の背面
のいかなる方向から光が入射しても、第一,第二のレン
ズ層13,14によって全ての光は干渉層12の法線方
向から干渉層12に入射されるので、視角方向の変化に
よる色変化の発生をより一層確実に抑止することが可能
になる。
【0014】以下で、上述のカラーフィルタの製造方法
について図2〜図5を参照しながら説明する。まず、図
2(a)に示すようにガラスからなる透明基板11上
に、クロムなどからなる膜厚1500Åの遮光膜15を
110μmの間隔で選択形成し、同図(b)に示すよう
に、CH4 を主成分とするガスで該遮光膜15をマスク
にしてドライエッチングを行い、遮光膜15間に深さ約
20μmの球面状の凹部16を形成する。なおこの工程
では、凹部16がのちに当該カラーフィルタを組み込む
液晶表示装置の画素領域に対応するように形成する。
【0015】次に、図3(a)に示すように、それぞれ
R,G,Bの3色が透過するような干渉膜になるよう
に、凹部16に選択的にレジストなどでマスクをしなが
ら、透過すべき波長の半分の光学的膜厚をもつスペーサ
層を挟み、TiO2膜とSiO2膜とを凹部16に交互にスパッ
タリングすることで、その表面が球面状になる干渉層1
2を凹部16上に形成する。この結果、干渉層12の膜
厚は、以下に示すようになる。
【0016】すなわち、Rに対応する領域が、第1の干
渉層でTiO2膜が534Å,SiO2膜が933Å,第2の干
渉層でTiO2膜が372Å,SiO2膜が650Åの膜厚と
し、その間のスペーサ層は2384Åの膜厚とする。ま
た、Gに対応する領域では、第1の干渉層でTiO2膜が6
07Å,SiO2膜が1061Å,第2の干渉層でTiO2膜が
372Å,SiO2膜が650Åの膜厚とし、その間のスペ
ーサ層は2096Åの膜厚とする。
【0017】なお、スペーサ層は、ここでは屈折率n=
1.3の樹脂を各色の領域において同じ膜厚になるよう
にレプリカ(型)を押しつけて形成する。さらに、Bに
対応する領域では、第1の干渉層でTiO2膜が607Å,
SiO2膜が1061Å,第2の干渉層でTiO2膜が534
Å,SiO2膜が933Åの膜厚とし、その間のスペーサ層
は1461Åの膜厚となる。
【0018】なお、この干渉層12の形成は、特開昭63
-148201 号に示されるように、膜厚の異なる薄膜を、一
工程で同時に形成する方法を用いてもよく、凹部16の
曲面上はスパッタリングの異方性に依存しないため、特
開昭62-60859号に示されるような方法で、曲面上に均一
な膜厚の酸化金属薄膜を形成してもよい。次いで、図3
(b)に示すように、屈折率がガラス基板とほぼ同じ
(n=1.3前後)の樹脂をスピナーにより塗布し、硬
化して第一のレンズ層13を形成する。
【0019】その後、図4(a)に示すように、第一の
レンズ層13を形成する樹脂よりも屈折率の高い(n=
1.5以上)樹脂14Aをスピナー・ロールコータ或い
はスクリーン印刷法により塗布したのち、予めレンズの
形になっている不図示のレプリカ(型)を押しつけるこ
とにより、樹脂14Aの表面に凸部を形成し、同図
(b)に示すような集光を行う第二のレンズ層14を形
成する。
【0020】更に、第二のレンズ層14よりも屈折率の
低い(n=1.0〜1.3)樹脂からなるトップコート
17を塗布し、硬化させる。上記工程まででカラーフィ
ルタは形成されるが、当該カラーフィルタを液晶表示装
置に組み込む際には、さらに以下の工程で、液晶表示装
置の対向電極が形成された透明基板を形成するとよい。
【0021】すなわち、その後、図5(b)に示すよう
に、トップコート17上にITO膜をスパッタリングし
て対向電極18を形成する。こうして対向電極18が形
成された図5(b)に示すような透明基板を、TFTア
クティブマトリクスなどの能動素子が形成された不図示
の透明基板に対向させて、液晶を封入することで、本発
明の実施例に係る液晶表示装置が形成される。
【0022】このとき、不図示の指向性バックライトを
用いるなどして、上記のカラーフィルタに平行光が入射
するように液晶表示装置を構成すると、視角方向の変化
による色変化の発生をより一層確実に抑止することが可
能になる。 (2)第2の実施例 以下で本発明の第2の実施例に係るカラーフィルタにつ
いて説明する。尚、第1の実施例と共通する事項につい
ては重複するため説明を省略する。
【0023】本実施例に係るカラーフィルタは、図6
(a)に示すように、ガラスなどからなる透明基板11
上に、第1の実施例と同じ干渉層12が形成され、その
上に、屈折率がガラスからなる透明基板11とほぼ同じ
樹脂からなるトップコート層20が形成されてなり、液
晶表示装置のカラー表示に用いられる干渉法カラーフィ
ルタである。
【0024】本実施例に係るカラーフィルタでは、第1
の実施例で説明したカラーフィルタと異なり、入射する
光を集光して干渉層12の法線方向から干渉層12に入
射させるための第一,第二のレンズ層13,14が形成
されずに、干渉層12の上に直接トップコート層20が
形成されている。このため、第1の実施例と同様に、当
該カラーフィルタの視角特性の改善が可能となり、ま
た、第1の実施例で説明したカラーフィルタのように、
当該カラーフィルタに入射した光が干渉層12に入射す
る際に、全ての光が干渉層12の法線方向から入射しな
いので、視角などによって多少の色変化が生じる余地は
あるが、従来の平坦な干渉法カラーフィルタに比べれ
ば、十分に視角を確保することができる。
【0025】さらに、第1の実施例と異なり、第一,第
二のレンズ層13,14を形成していないのでその形成
に係る工程を省略でき、製造が容易になる。以下で本実
施例に係るカラーフィルタの製造方法について説明す
る。なお、図3(a)に示すような干渉層12の形成工
程までは第1の実施例と同じ工程なので説明を省略す
る。
【0026】その後、透明基板11と同程度の屈折率の
樹脂からなるトップコート17を塗布し、硬化させるこ
とにより、図6(a)に示すような本実施例に係るカラ
ーフィルタが形成される。当該カラーフィルタを液晶表
示装置に組み込む際には、さらに以下の工程で、液晶表
示装置の対向電極が形成された透明基板を形成するとよ
い。
【0027】すなわち、図6(a)に示すようなトップ
コート層20上にITO膜をスパッタリングして不図示
の対向電極を形成し、この透明基板を、TFTアクティ
ブマトリクスなどの能動素子が形成された不図示の透明
基板に対向させて、液晶を封入すると、第1の実施例同
様に視角特性の向上された、本実施例に係る液晶表示装
置を形成することが出来る。
【0028】なお、このとき、第1の実施例のように指
向性バックライトを用いる必要がないので、その点でも
本実施例は有効である。
【0029】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、屈折
率の異なる二種類の薄膜が交互に積層された干渉層が透
明基板上に形成され、各々の色領域ごとの干渉層の表面
が球面状であって、該球面の法線方向について干渉層の
膜厚がいたるところ均一なので、視角又は入射光の方向
が変化しても、視角方向の変化による色変化が生じない
ので、球面状の干渉層の表面部分についての角度だけは
視角を確保でき、従来の干渉法フィルタに比して大幅な
視角改善が期待できる。
【0030】従って、色純度の良さと高輝度を保ちなが
ら、視角特性が改善されたカラーフィルタを得ることが
でき、カラー液晶ディスプレイの表示品質の向上に大き
く寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るカラーフィルタを
説明する断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係るカラーフィルタの
製造方法を説明する断面図(その1)である。
【図3】本発明の第1の実施例に係るカラーフィルタの
製造方法を説明する断面図(その2)である。
【図4】本発明の第1の実施例に係るカラーフィルタの
製造方法を説明する断面図(その3)である。
【図5】本発明の第1の実施例に係るカラーフィルタの
製造方法を説明する断面図(その4)である。
【図6】本発明の第2の実施例に係るカラーフィルタを
説明する断面図である。
【図7】従来例に係るカラーフィルタを説明する図であ
る。
【符号の説明】
11 透明基板 12 干渉層 13 第一のレンズ層 14 第二のレンズ層 15 遮光膜 16 凹部 17 トップコート 18 対向電極 20 トップコート層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屈折率の異なる薄膜が複数層積層された
    干渉層(12)が透明基板(11)上に形成され、 各々の色領域ごとの前記干渉層(12)の表面が球面状
    であることを特徴とするカラーフィルタ。
  2. 【請求項2】 前記干渉層(12)の表面が球面状であ
    って、各々の色領域ごとに該球面の法線方向について前
    記干渉層(12)の膜厚が均一であることを特徴とする
    請求項1記載のカラーフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記干渉層(12)の背面に、球面状の
    該干渉層(12)の法線方向に光を入射させるレンズ層
    (13,14)が形成されたことを特徴とする請求項1
    記載のカラーフィルタ。
  4. 【請求項4】 前記干渉層(12)は、TiO2とSiO2の薄
    膜が交互に積層されてなることを特徴とする請求項1又
    は請求項2記載のカラーフィルタ。
  5. 【請求項5】 請求項1,請求項2,請求項3又は請求
    項4記載のカラーフィルタが設けられていることを特徴
    とする液晶表示装置。
JP4546394A 1994-03-16 1994-03-16 カラーフィルタ及び液晶表示装置 Withdrawn JPH07253509A (ja)

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Effective date: 20010605