JPH11119207A

JPH11119207A - カラーフィルタ基板及び該基板を用いた液晶素子

Info

Publication number: JPH11119207A
Application number: JP28026597A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Suzuki; 正明鈴木; Yuichi Masaki; 裕一正木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】カラー表示の液晶素子を構成するカラーフィ
ルタ基板において、平坦化層表面の段差を低減する。【解決手段】透明基板上に、表示領域６にドット状の
開口部２３を有し且つ周辺領域７は全面を覆う遮光膜２
１を形成し、表示領域６のカラーフィルタ２２の基板に
対する被覆面積率〔ａ×ｂ×１００／（ｃ×ｄ）〕に対
して、周辺領域７のカラーフィルタ２４の基板に対する
被覆面積率〔ｅ×ｆ×１００／（ｇ×ｈ）〕が７０〜９
５％となるようにそれぞれのカラーフィルタを形成す
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、表示装置等に用い
られるカラー表示の液晶素子とその構成部材であるカラ
ーフィルタ基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等の発達
に伴って、表示装置として用いる液晶素子に対する需要
が増加しているが、特に、カラー表示の高画質化が要望
されている。

【０００３】図１に一般的な液晶素子の平面模式図を示
す。図中、１及び３はガラス等からなる透明基板で、そ
れぞれ内側に透明電極（図示しない）が設けられてい
る。２及び４はそれぞれ、透明基板１，３にそれぞれ形
成された透明電極の駆動回路を接続する実装端子部であ
り、透明基板１，３はシール材５により貼り合わされて
液晶を挟持している。透明基板１，３にそれぞれ形成さ
れた透明電極が対向する領域６が液晶を駆動する領域で
あり、表示領域という。また、該表示領域を取り囲む領
域７は周辺領域である。

【０００４】従来の液晶素子の一例の断面図を図８に模
式的に示す。図中、２１は金属遮光膜、２２は表示領域
に形成されたドット状のカラーフィルタ、２４は周辺領
域に形成されたドット状のカラーフィルタ、３１は平坦
化層、８１及び８３は透明電極、８２及び８４は配向制
御膜、８６はスペーサー、８７は液晶である。尚、図８
は単純マトリクス構造の素子の例であり、透明電極８１
と８３は互いに直交するストライプ状に形成されてい
る。また、透明基板３が観察者側に配置される。

【０００５】金属遮光膜２１は、モリブデン等の金属
で、透過率が０％近くなるように、厚さが少なくとも
０．０８μｍ以上、通常は０．１〜０．２μｍの範囲で
形成されている。図９はカラーフィルタ群の平面模式図
であり、図９に示すように、該金属遮光膜２１は、表示
領域６においては、隣接するカラーフィルタ間を遮光す
るようにドット状の開口部２３を設けて形成され、一方
表示領域７には全面にベタ状に形成されている。

【０００６】また、カラーフィルタ群は、表示領域６に
おいては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を１画素分と
して、それぞれドット状に上記金属遮光膜２１の開口部
２３上に、分光透過率を考慮して厚さ０．８以上、通常
１．０〜１．８μｍの範囲で形成され、また、周辺領域
７にも、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれか１色あるいは表示領域６
と同様に３色でドット状に形成されている。尚、例えば
周辺領域７のカラーフィルタ２４各ドットは、表示領域
６のカラーフィルタの各ドットよりも大きく形成されて
いる。また、周辺領域７のカラーフィルタ２４は、金属
遮光膜２１上にベタ状に形成される場合もある。

【０００７】周辺領域７にカラーフィルタ２４を形成し
ている理由は、表示領域６と周辺領域７との境界部で急
激な段差を生じさせないためである。また、形成される
カラーフィルタのサイズを変えているのは、密着性を考
慮したためであり、表示領域６のカラーフィルタ２２は
透明基板１（多くはガラス基板）上に形成される場合に
は強い密着性が得られるが、金属遮光膜２１の上に形成
されるカラーフィルタ２４の場合には、若干密着性が弱
くなり、製造工程中に剥離する場合があるからである。

【０００８】また、周辺領域７のカラーフィルタ２４
は、多くは青（Ｂ）１色で形成されることがあるが、こ
れも他色に比べて密着性が良いことと、金属遮光膜２１
にピンホール等が有った場合に他色よりも光漏れを低減
させる効果が高いためである。

【０００９】そして通常は、カラーフィルタ群の上に
は、カラーフィルタの保護と、カラーフィルタ間の平坦
化、及び上層に形成される電極群と金属遮光膜２１との
電気的な絶縁を目的として、透明樹脂からなる平坦化層
３１が形成されている。

【００１０】液晶素子としては、図８に示すように、カ
ラーフィルタを形成した透明基板１を透明基板３と対向
配置させる。それぞれの基板の対向する面には、透明基
板１には平坦化層３１上の少なくとも表示領域６に透明
電極８１を、透明基板３上にも透明電極８４を形成し、
両基板とも、透明電極上に液晶分子を配向させるための
ポリイミドなどの薄膜からなる配向制御膜８２、８３が
それぞれ同じ厚さ０．０２〜０．０５μｍで積層されて
いる。両基板は、スペーサー８６を介し、シール材５に
よって対向して加圧して貼り合わされ、その間隙に液晶
８７が封入されている。封入されている液晶８７は、上
下基板を貼り合わせた後にセル内部を減圧し、液晶注入
口（図１の８）よりセル内外の圧力差を利用する真空注
入法により注入され、封口材（図１の９）により封止さ
れている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶素子においては、上記平坦化層３１で充分に平坦化
できないという問題を生じていた。図１０、図１１に従
来の液晶素子に用いていたカラーフィルタ基板（透明基
板１上に平坦化層３１まで形成した構造）の断面を模式
的に示す。これらの図に示されるように、表示領域６と
周辺領域７では、カラーフィルタの被覆面積が異なるた
め、平坦化層３１を形成する際に該カラーフィルタ上に
塗布される平坦化層形成素材がカラーフィルタドット間
を流動する量が変わる。それに伴って、カラーフィルタ
２２、２４上の平坦化層３１の膜厚は異なってくる。そ
のため、表示領域６と周辺領域７では段差が生じ、その
形状は境界部で連続的なスロープ状となる。仮に、周辺
領域に形成されるカラーフィルタ２４を、表示領域６と
同じ大きさ、形状としても、少なくとも金属遮光膜２１
の膜厚分は段差が生じてしまう。この問題は、１画素が
小さく、高精細表示を行なう液晶素子に用いるカラーフ
ィルタ基板において顕著である。

【００１２】上記カラーフィルタ基板における問題は、
該カラーフィルタ基板を用いて形成した液晶素子にも影
響し、セルギャップが周辺領域７近傍において局所的に
変化してしまう。特に、セルギャップが１〜２μｍと薄
い強誘電性液晶素子においては、その影響が強くなり、
セルギャップの差が局所的に０．０５μｍを超えると色
むらの発生や駆動マージンの低下を招き、結果として表
示むらとなって表示品位を低下させる原因となってい
た。

【００１３】本発明の目的は、上記問題を解決し、局所
的な段差を防止したカラーフィルタ基板を実現し、表示
むらがなく表示品位の高い液晶素子を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、表示領域とそ
れを取り囲む周辺領域を有する液晶素子に用いるカラー
フィルタ基板であって、透明基板上に少なくとも、表示
領域にドット状の開口部を有し且つ周辺領域全面を覆う
遮光膜と、表示領域の遮光膜の開口部上及び周辺領域の
遮光膜上に設けられた着色樹脂からなるドット状のカラ
ーフィルタ群と、該カラーフィルタ群の上に全面に被覆
された平坦化層を有し、上記カラーフィルタ群におい
て、周辺領域に設けられたカラーフィルタの基板に対す
る被覆面積率が表示領域に設けられたカラーフィルタの
基板に対する被覆面積率の７０〜９５％であることを特
徴とするカラーフィルタ基板を提供するものである。

【００１５】さらに、本発明は、一対の電極基板間に液
晶を挟持してなる液晶素子であって、一方の基板を上記
カラーフィルタ基板を用いて構成したことを特徴とする
液晶素子を提供するものである。

【００１６】本発明においては、周辺領域に設けるカラ
ーフィルタを、表示領域に設けるカラーフィルタに対し
て基板に対する被覆面積率が７０〜９５％となるように
形成することにより、平坦化層を形成する際に平坦化層
形成素材がカラーフィルタ間に流れ込む流動体積を制御
し、表示領域のカラーフィルタ上の平坦化層膜厚と周辺
領域のカラーフィルタ上の平坦化層膜厚を変化させ、結
果的に表示領域と周辺領域で平坦化層表面の段差を実質
的に影響の出ない程度まで抑えることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図２に本発明のカラーフィルタ基
板の一実施形態の平面模式図を、図３にその断面模式図
を示す。図中、ａ，ｂは表示領域６のカラーフィルタ２
２の１ドットのサイズであり、ｃ，ｄは表示領域６のカ
ラーフィルタ２２のピッチである。また、同様にｅ、ｆ
は周辺領域７のカラーフィルタ２４の１ドットのサイズ
であり、ｇ，ｈはピッチである。尚、表示領域６のカラ
ーフィルタ２２の１ドットは、黒色の金属材料等からな
る遮光膜２１により規定される開口部２３の部分で光を
透過するべく機能する。

【００１８】本発明において、カラーフィルタの１ドッ
トの被覆面積は、それぞれ、ａ×ｂ及びｅ×ｆで示さ
れ、また、カラーフィルタの基板に対する被覆面積率
（％）は、それぞれ、ａ×ｂ×１００／（ｃ×ｄ）及び
ｅ×ｆ×１００／（ｇ×ｈ）で示される。

【００１９】本発明においては、周辺領域７に設けられ
たカラーフィルタ２４の基板に対する被覆面積率が表示
領域６に設けられたカラーフィルタ２２の基板に対する
被覆面積率の７０〜９５％に設定される。また、周辺領
域７に設けられたカラーフィルタ２４の１ドットの被覆
面積は、表示領域６に設けられたカラーフィルタ２２の
１ドットの被覆面積の４００％以下になるように形成す
ることが好ましい。

【００２０】尚、図２に示した実施形態においては、カ
ラーフィルタ２２、２４はいずれも正方形に形成されて
いるが、図５に示されるような長方形であっても良い。
また、本発明にかかる表示領域と周辺領域とのカラーフ
ィルタの被覆面積率の関係を満足しておれば、矩形以外
の他の形状であっても構わない。

【００２１】本発明の液晶素子は、上記カラーフィルタ
基板を用いる以外は、従来の液晶素子と同じ部材、製法
により構成することができる。即ち、図８に示した様
に、本発明のカラーフィルタ基板の平坦化層上には、透
明電極、配向制御膜を設け、同様に透明電極と配向制御
膜を設けた対向基板とシール材を介して貼り合わせ、液
晶を注入して形成される。

【００２２】

【実施例】

［実施例１］本発明第１の実施例として、図２、図３に
示す構造のカラーフィルタ基板を作製した。先ず、厚さ
１．１ｍｍのガラス基板１上に、モリブデンからなる金
属遮光膜２１を厚さ０．１μｍで形成した。形成方法と
しては、スパッタリングにより全面成膜後、所望の形状
にフォトリソ・エッチングによりパターニングした。
尚、表示領域６に対応する領域での金属遮光膜２１の開
口部２３の寸法は４４μｍ×４４μｍとし、各開口部間
の間隔を１６μｍとした。

【００２３】上記金属遮光膜２１の上に、ドット状に
Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色樹脂（宇部興産社製「ＰＡ−１０１
２」シリーズ）からなるカラーフィルタ２２（ａ＝ｂ＝
５０μｍ、ｃ＝ｄ＝６０μｍ、被覆面積率＝６９％）
を、厚さが１．５μｍとなるように順次形成した。形成
方法としては、スピンナーにより１色の着色樹脂を全面
塗布後、ホットプレートにより仮乾燥、露光、現像、ポ
ストベークし、この工程をＲ、Ｇ、Ｂで繰り返して順次
パターニングした。また、周辺領域７には、金属遮光膜
２１上にＢのみのドット状のカラーフィルタ２４（ｅ＝
ｆ＝９５μｍ、ｇ＝ｈ＝１２０μｍ、被覆面積率＝６３
％、カラーフィルタ２２の被覆面積率に対して９０％、
カラーフィルタ２２の面積に対して３６１％）を、後工
程で剥れないようにカラーフィルタ２２のＢの工程と同
時に形成した。

【００２４】さらに、上記カラーフィルタ２２、２４の
上に、透明樹脂（東レ社製「ＰＳＢ−Ｋ３１」）からな
る平坦化層３１を、スピンナー塗布・ベーキングにより
厚さ１．０〜２．０μｍになるように全面積層した。そ
の結果、透明樹脂素材のカラーフィルタ２２、２４の間
隙への流動レベリングにより、周辺領域７と表示領域６
では、平坦化層３１の膜厚が異なり、結果的に図３に示
す周辺領域７と表示領域６との最大段差Ａは０．０５μ
ｍ以内に収まった。

【００２５】［比較例１］図２に示したカラーフィルタ
２４を、ｅ＝ｆ＝１０８μｍ（被覆面積率＝８０％、カ
ラーフィルタ２２の被覆面積率に対して１１６％、カラ
ーフィルタ２２の面積に対して４６７％）で形成する以
外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタ基板を作製
した。

【００２６】その結果、図４に示すように、周辺領域７
と表示領域６との最大段差Ａは０．４μｍで、その形状
は表示領域６と周辺領域７との境界部付近で連続的なス
ロープ状になっていた。

【００２７】［実施例２］本発明第２の実施例として、
図５、図６に示す構造のカラーフィルタ基板を作製し
た。先ず、実施例１と同じガラス基板１上に、液晶素子
を構成した際の表面反射率を低減するために酸化クロム
とクロムを積層して厚さ０．２μｍの金属遮光膜２１を
形成した。形成方法は実施例１と同じである。尚、表示
領域６に対応する領域での金属遮光膜２１の開口部２３
の寸法は８０μｍ×２８０μｍとし、各開口部の間隔は
縦横とも２０μｍとした。

【００２８】上記金属遮光膜２１の上に、実施例１と同
様にして、カラーフィルタ２２（ａ＝９０μｍ、ｂ＝２
９０μｍ、ｃ＝１００μｍ、ｄ＝３００μｍ、被覆面積
率＝８７％）、及びカラーフィルタ２４（ｅ＝７８μ
ｍ、ｆ＝２７０μｍ、ｇ＝１００μｍ、ｈ＝３００μ
ｍ、被覆面積率＝７０％、カラーフィルタ２２の被覆面
積率に対して８０％、カラーフィルタ２２の面積に対し
て８１％）を形成し、平坦化層３１を積層した。

【００２９】本実施例のカラーフィルタ基板において
も、図６示す周辺領域７と表示領域６との最大段差Ａは
０．０５μｍ以内に収まった。

【００３０】［比較例２］周辺領域７にも、表示領域６
と全く同じ大きさとピッチでカラーフィルタ（被覆面積
率８７％、カラーフィルタ２２の被覆面積率に対して１
００％、カラーフィルタ２２の面積に対して１００％）
を形成した以外は、実施例２と同様にしてカラーフィル
タ基板を作製した。

【００３１】図７に示すように、周辺領域７と表示領域
６の最大段差Ａは０．２μｍで、境界部では連続的にス
ロープ状になっていた。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周辺領域と表示領域との段差を０．０５μｍ以下に低減
することができ、実質的に段差の表示への影響を防止す
ることができる。これにより、製造コストを落とすこと
なく、表示品質の良い液晶素子を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶素子の一例の構成を示す平面模式図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例のカラーフィルタ基板の
カラーフィルタの形状を示す平面模式図である。

【図３】図２に示したカラーフィルタ基板の断面を示す
模式図である。

【図４】本発明の第１の比較例のカラーフィルタ基板の
断面を示す模式図である。

【図５】本発明の第２の実施例のカラーフィルタ基板の
カラーフィルタの形状を示す平面模式図である。

【図６】図５に示したカラーフィルタ基板の断面を示す
模式図である。

【図７】本発明の第２の比較例のカラーフィルタ基板の
断面を示す模式図である。

【図８】従来の液晶素子の断面を示す模式図である。

【図９】従来のカラーフィルタ基板のカラーフィルタの
形状を示す平面模式図である。

【図１０】従来のカラーフィルタ基板の断面を示す模式
図である。

【図１１】従来のカラーフィルタ基板の断面を示す模式
図である。

【符号の説明】

１，３透明基板２，４実装端子部５シール材６表示領域７周辺領域８液晶注入口９封口材２１金属遮光膜２２カラーフィルタ（表示領域）２３金属遮光膜の開口部２４カラーフィルタ（周辺領域）３１平坦化層８１，８３透明電極８２，８４配向制御膜８６スペーサー８７液晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示領域とそれを取り囲む周辺領域を有
する液晶素子に用いるカラーフィルタ基板であって、透
明基板上に少なくとも、表示領域にドット状の開口部を
有し且つ周辺領域全面を覆う遮光膜と、表示領域の遮光
膜の開口部上及び周辺領域の遮光膜上に設けられた着色
樹脂からなるドット状のカラーフィルタ群と、該カラー
フィルタ群の上に全面に被覆された平坦化層を有し、上
記カラーフィルタ群において、周辺領域に設けられたカ
ラーフィルタの基板に対する被覆面積率が表示領域に設
けられたカラーフィルタの基板に対する被覆面積率の７
０〜９５％であることを特徴とするカラーフィルタ基
板。
【請求項２】上記周辺領域に設けられたカラーフィル
タの１ドットの被覆面積が、表示領域に設けられたカラ
ーフィルタの１ドットの被覆面積の４００％以下である
請求項１記載のカラーフィルタ基板。
【請求項３】前記遮光膜が金属材料からなる請求項１
記載のカラーフィルタ基板。
【請求項４】一対の電極基板間に液晶を挟持してなる
液晶素子であって、一方の基板が、請求項１〜３のいず
れかに記載のカラーフィルタ基板を用いて構成されてい
ることを特徴とする液晶素子。
【請求項５】上記カラーフィルタ基板とは反対側の基
板を観察者側に配置する請求項４記載の液晶素子。