JPH1144814A - カラーフィルタ及びその製造方法並びに液晶装置 - Google Patents

カラーフィルタ及びその製造方法並びに液晶装置

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JPH1144814A
JPH1144814A JP20056397A JP20056397A JPH1144814A JP H1144814 A JPH1144814 A JP H1144814A JP 20056397 A JP20056397 A JP 20056397A JP 20056397 A JP20056397 A JP 20056397A JP H1144814 A JPH1144814 A JP H1144814A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタにおいて、複数の各色要素そ
れ自身の膜厚は常に一定条件に決めたままで、簡単な付
加処理を行うだけで、各色要素間のマルチギャップ化、
色補正、カラーフィルタ表面の平坦化等の各種の要求に
応える。 【解決手段】 例えば3種類の色要素B,R,Gを透光
性基板3上に所定のパターンで配設して形成されるカラ
ーフィルタ2とする。3種類の色要素B,R,Gのうち
の少なくとも1つに対して透明補助膜15B,15R,
15Gを重ねて形成する。各透明補助膜の厚さを異なら
せればマルチギャップ化が達成でき、いずれかの透明補
助膜に色を添加すれば色補正ができ、そして、各透明補
助膜の厚さを調節すればカラーフィルタの表面を正確に
平坦化できる。各色要素自身の膜厚等を調節する場合に
比べて処理が簡単である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置等といっ
たカラー表示装置に用いられるカラーフィルタ及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、液晶装置では、一対の透光性基
板間に形成されるセルギャップ内に液晶を封入し、その
液晶の画素部分に所定の電圧を印加する場合と印加しな
い場合とで液晶の配向を制御することで光を変調し、も
って、文字、数字、その他の可視像を表示する。この液
晶装置によってカラー表示を行う場合には、上記一対の
透光性基板のいずれか一方にカラーフィルタを配設す
る。
【0003】このカラーフィルタは、一般に、3色の異
なった色光のうちの1つを選択的に透過する色要素をそ
れぞれ3種類、透光性基板上に所定のパターンで配置す
ることによって形成される。色光の異なる上記の色要素
としては、例えば、赤(R)の色光を選択的に透過する
色要素、緑(G)の色光を選択的に透過する色要素、そ
して青(B)の色光を選択的に透過する色要素等が考え
られる。
【0004】上記のようなカラーフィルタに関しては、
その色表示特性を向上させるため、従来より種々の方策
が採られている。例えば、特開昭64−50019号公
報によれば、カラーフィルタを液晶装置に用いた場合に
各色の色バランスを一定の品質に揃えるためにB,R,
Gの各色要素に対応する液晶層の厚さを各色要素ごとに
異ならせるという、いわゆるマルチギャップ化が行われ
る。また、カラーフィルタのユーザーの希望に応じて
B,R,Gのうちの特定の色を特に強調する色補正を行
うこともある。さらに、ラビング処理を行い易くするた
めにカラーフィルタ層の表面を平坦化することもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、上記のマルチギ
ャップ化を達成するためには、B,R,Gの各色要素自
身の膜厚を個々に調節することによって対処していた。
また、上記の色補正を行う場合には、やはり、B,R,
Gの各色のうち希望する色要素自身の膜厚を増減するこ
とによって対処していた。しかしながら、これらのよう
に、B,R,Gの各色要素自身の膜厚を各種の処理の際
にその都度調節するということは、各色要素の膜厚管理
が複雑になって好ましくない。
【0006】また、従来、カラーフィルタ層の表面を平
坦化する際には、既に形成されているB,R,Gの各色
要素の上にオーバーコート層を一様に形成することで対
処していた。しかしながら、この従来方法では、厳密な
意味でカラーフィルタの表面を平坦にすることはでき
ず、緩やかな凹凸が残っていた。特に、B,R,Gの各
色要素を重ねることによってブラックマスクを形成する
ようにしたカラーフィルタでは、その重ね合わせ部分の
膜厚が他の部分よりも突出することになり、その部分を
含めて全ての表面を平坦化することは非常に難しかっ
た。
【0007】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであって、B,R,Gの各色要素それ自身の膜厚は
常に一定状態に決めたままで、その上に簡単な付加処理
を行うだけで、上記のマルチギャップ化等といった各種
の要求に応えることができるようにすることを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係るカラーフィルタは、複数の異なった色光
のうちの1つを選択的に透過するそれぞれ複数の色要素
を透光性基板上に所定のパターンで配設して形成される
カラーフィルタにおいて、それらの複数の色要素のうち
の少なくとも1つに対して透明補助膜を重ねることを特
徴とする。この構成において、複数の色要素としては、
赤(R)、緑(G)及び青(B)の色光のそれぞれ1つ
を選択的に透過するそれぞれの色要素が考えられる。
【0009】上記の透明補助膜は、例えば、フォトレジ
ストをフォトリソグラフィ法を用いてパターニングする
ことによって形成できる。そして、その透明補助膜の形
成の仕方によって、マルチギャップ化、色補正、平坦化
等といった各種の処理を自由に選択して行うことができ
る。具体的には、まず、液晶装置におけるマルチギャッ
プ化を達成するためには、個々の色要素に対応する部分
に必要に応じて透明補助膜を重ねて形成することによ
り、カラーフィルタに関する透光性基板からの高さを各
色要素ごとに希望の高さに調節してマルチギャップを作
ることができる。
【0010】また、色補正を行うためには、色補正を行
いたい色要素と同じ色に透明補助膜を着色し、その着色
を施した透明補助膜をその色要素に重ねて形成し、これ
により、個々の色要素の色の強さを希望通りに最適化で
きる。
【0011】さらに、カラーフィルタの表面の全体を平
坦化する際には、各色要素ごとに必要量の透明補助膜を
重ねることにより、その平坦化を達成できる。なお、カ
ラーフィルタの種類によっては、B,R,Gの各色要素
の境界部分に各色要素を重ねることによってブラックマ
スクを形成することがある。このような色重ね方式のブ
ラックマスクを形成したときには、その重ね部分の高さ
が突出し、平坦化が難しくなることがある。これに対
し、本発明のカラーフィルタでは、色重ね部分を除いた
B,R,Gの各色要素ごとに透明補助膜を形成するの
で、カラーフィルタの表面を極めて正確に平坦化でき
る。
【0012】次に、本発明に係るカラーフィルタの製造
方法は、(1)複数の異なった色光のうちの1つを選択
的に透過する3種類の色要素を透光性基板の上に順次に
所定厚さで形成し、そして、(2)個々の色要素を形成
する前又は個々の色要素を形成した後に透明補助膜を所
定厚さで色要素ごとに重ねて形成することを特徴とす
る。
【0013】また、本発明に係る液晶装置は、液晶を挟
持する一対の基板のうち一方の基板に上記の構成を有す
るカラーフィルタを備えてなることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)図1は、本発明に係るカラーフィルタ
の一実施形態を液晶装置に適用した場合のその液晶装置
の一例を示している。この液晶装置は、アクティブ素子
としてのMIM素子を設けた素子基板1と、カラーフィ
ルタ2を設けた対向基板3とを有する。素子基板1及び
対向基板3は、いずれも、ガラスによって形成された透
光性の基板である。
【0015】素子基板1の表面には、MIM素子4及び
ドット状の画素電極6が画素ごとに配列され、さらに、
それらに駆動信号を供給するための配線ライン7がスト
ライプ状に設けられる。そして、それらの上に配向膜8
aが形成される。一方、対向基板3に関しては、カラー
フィルタ2の上に対向電極9が形成され、さらにその上
に配向膜8bが形成される。対向電極9は、カラーフィ
ルタ2の下側、すなわちカラーフィルタ2と対向基板3
との間に配置される場合もある。
【0016】各配向膜8a及び8bに配向処理、例えば
ラビング処理を施した後、素子基板1と対向基板3がシ
ール材11を挟んで互いに接合され、さらに、それらの
基板1及び3の間に形成されるセルギャップ内に液晶1
2が封入される。両基板1及び3の外側表面には偏光板
13,13が貼着され、さらに、それらの基板1及び3
のいずれかの外側位置にバックライト(図示せず)が配
設される。複数の画素電極6及び対向電極9のうちのい
ずれかに選択的に電圧を印加することによってMIM素
子4のON/OFFを制御して当該画素部分の液晶の配
向を制御し、もって、バックライトが配設された側と反
対側の面、すなわち、可視像表示面に文字、数字、その
他の可視像を表示する。
【0017】カラーフィルタ2は、図2に示すように、
青の色を選択的に透過する色要素Bと、赤の色を選択的
に透過する色要素Rと、そして緑の色を選択的に透過す
る色要素Gとを対向基板3の表面に順次に形成すること
によって構成されている。各色要素B,R,Gの厚さ
を、それぞれ、Tb,Tr,Tg とすれば、Tb=Tr=T
g となっている。また、各色要素B,R,Gの境界部分
は互いに重ね合わされており、これにより、遮光部とし
てのブラックマスクBMが形成されている。
【0018】さらに、各色要素B,R,Gの上には、透
明補助膜15B,15R,15Gが重ねて形成されてい
る。これらの透明補助膜は、例えば、無色透明のフォト
レジストを周知のパターニング処理、例えばフォトリソ
グラフィ法を用いてパターニングすることによって形成
できる。これらの透明補助膜15B,15R,15Gの
厚さは意図的に異ならせてあり、そのため、各色要素
B,R,Gに対応する部分のセルギャップd(B),d
(R),d(G)は互いに異なっている。
【0019】本実施形態において、これらのセルギャッ
プ値は、 Δn・d/λ=一定 … … … (1) 但し、 Δn:液晶の複屈折率 d :セルギャップ λ :透過光の波長 を満足するように設定される。なお、一般に、波長λに
関しては、赤(R)が650nm、緑(G)が550n
m、青(B)が450nmのそれぞれの波長によって特
定される。
【0020】今、液晶装置に関して印加電圧に対する分
光透過率の関係を考えると、図7に示すような分光透過
率曲線が考えられる。このグラフにおいて、曲線B,
G,Rは、それぞれ、青、緑、赤の電圧−透過率曲線を
示している。ここに示した特性は、各色要素B,R,G
に対応する部分のセルギャップを一定に設定した場合の
ものであり、図示の通り、各色要素B,R,G間で、O
N/OFFの境となるしきい値電圧にバラツキがある。
【0021】このような分光透過率特性に対し、各色要
素B,R,Gに対応するセルギャップd(B),d(R),d
(G) を上記の(1)式を満足する値に設定すれば、各色
要素間のしきい値電圧を一致させることができ、そうす
れば、液晶装置に供給する駆動用のビデオ信号に特別な
加工を加えなくても、色バランスの良好なカラー表示を
得ることができる。
【0022】また、従来であれば、各色要素間でのセル
ギャップの調節は、各色要素B,R,Gのそれら自身の
厚さを調節することによって行っていたが、その方法で
は、各色要素自身の膜厚管理が複雑になってコストが高
くなるおそれがあった。また、セルギャップの調節以外
の場合でも、例えば、B,R,Gのうちの特定色を強め
たいと希望するような場合にも、各色要素B,R,Gの
厚さを個別に調節しなければならないこともあり、その
ような場合をも考慮して各色要素の膜厚を個別に管理し
ようとすることは、非常に難しいことであった。
【0023】これに対して本実施形態のように、各色要
素B,R,Gに関しては個別に膜厚調節を行うことなく
一定の状態に保持しておいて、その代わりに、透明補助
膜15B,15R,15Gの膜厚調節によってセルギャ
ップの調節を行うようにすれば、各色要素に関する膜厚
管理が容易になって、コストを低減できる。
【0024】図2に示すカラーフィルタ2を製造するに
は、まず、色要素B、色要素R、そして色要素Gの順に
各色要素を対向基板3の表面上に所定パターンで形成す
る。なお、各色要素は、顔料分散レジストをスピンナ又
はロールコータによって塗布し、さらにフォトリソグラ
フィ法を用いてパターニングできる。あるいは、ゼラチ
ン薄膜を染色する方法や、印刷法や、電着法等を用いて
形成することもできる。また、各色要素B,R,Gの組
み合わせパターンは、ストライプ配列、モザイク配列、
トライアングル配列等のうちから液晶装置等の使用目的
に応じて適宜のものを選択できる。
【0025】以上のようにして各色要素を形成した後、
無色透明のフォトレジストを用意してそれにフォトリソ
グラフィ法を適用することにより、各透明補助膜15
B,15R,15Gを順次に所定膜厚で各色要素に重ね
て形成する。本実施形態では、各透明補助膜15B,1
5R,15Gの膜厚をそれぞれ異ならせるので、フォト
リソグラフィ工程を3回実行する必要があるかもしれな
い。各透明補助膜15B,15R,15Gを形成した
後、その上に対向電極9をパターニングする。このパタ
ーニングは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)を材
料としてフォトリソグラフィ法を用いて行う。なお、対
向電極9とカラーフィルタ2との間に保護膜としてオー
バーコート層を介在させることもできる。
【0026】(第2実施形態)図3は、本発明に係るカ
ラーフィルタの他の実施形態を示している。ここに示し
たカラーフィルタ22が図2に示した先のカラーフィル
タ2と異なる点は、(1)カラーフィルタ22の全体の
厚さTが均一になるように透明補助膜15B,15R,
15Gを形成したこと、及び(2)色要素R(赤)に対
応する透明補助膜15Rに赤色を添加したことである。
この構成により、本実施形態のカラーフィルタでは、カ
ラーフィルタ22の表面を平坦化でき、従って、配向膜
8bの形成及びそれに対するラビング処理を安定して確
実に行うことができる。また、透明補助膜15Rに赤色
を添加したことにより、B,R,Gによって構成される
色三角形の配合をR側へ色補正することができる。
【0027】顧客の要望に応じてR以外の他の色成分を
補正するするときには、その色要素に対応する透明補助
膜にその色要素と同じ色成分を添加する。なお、このよ
うな透明補助膜への色添加は、例えば、透明補助膜の材
料であるフォトレジストに希望の色の顔料を加えること
によって達成できる。
【0028】(第3実施形態)図4は、本発明に係るカ
ラーフィルタのさらに他の実施形態を示している。ここ
に示したカラーフィルタ32が図2に示した先の実施形
態と異なる点は、(1)B,R,Gの各色要素のうち色
要素Gの膜厚を他の色要素B,Rよりも厚く形成したこ
と、及び(2)カラーフィルタ32の全体の厚さTが均
一になるように透明補助膜15B,15R,15Gを形
成したことである。
【0029】この実施形態によれば、特定の色要素を厚
く形成してその色合いが強くなるように設定した場合に
も、透明補助膜15B,15R,15Gの膜厚調整によ
り、カラーフィルタ32の表面を平坦化できる。なお、
図3及び図4に示すように、B,R,Gの各色要素を重
ねることによってブラックマスクBMを形成する場合に
は、その部分が突出するので、従来であればカラーフィ
ルタ22又は32の表面を平坦化することが非常に難し
かった。しかしながら、各色要素B,R,Gに対して個
別に透明補助膜15B,15R,15Gを重ねるように
した本実施形態によれば、カラーフィルタの表面の平坦
化を正確に達成できる。
【0030】(第4実施形態)図5は、本発明に係るカ
ラーフィルタのさらに他の実施形態を示している。ここ
に示したカラーフィルタ42は、(1)透明補助膜15
R,15Gを形成することによってカラーフィルタの全
体の厚さTを均一にしてその表面を平坦化すること、及
び(2)各色要素B,R,Gの膜厚を互いに異ならせて
色合いの調節を行うことの2点において図4に示した実
施形態と同じである。しかしながら本実施形態では、各
色要素B,R,Gを重ねることによってブラックマスク
BMを形成するということは考えていない。
【0031】(第5実施形態)図6は、本発明に係るカ
ラーフィルタのさらに他の実施形態を示している。ここ
に示したカラーフィルタ52では、色要素B及びGの上
に透明補助膜15G及び15Bを設けるのではなくて、
それらの色要素の下に透明補助膜15G及び15Bを設
けてある。この層構成は、各色要素B,R,Gを形成す
る前に透明補助膜15G及び15Bを形成することによ
って実現できる。
【0032】(その他の実施形態)以上、好ましい実施
形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はそれらの実
施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載し
た発明の範囲内え種々に改変できる。
【0033】例えば、本発明のカラーフィルタは液晶装
置に適用できるだけのものではなく、透過光を変調する
ことによって可視像を表現する方式の表示装置でありさ
えすれば、任意の構造の表示装置においてカラー表示を
行う際に適用できる。また、透明補助膜の材質はフォト
レジストに限られない。
【0034】また、上記の実施形態では、複数の異なる
色光をそれぞれ選択的に透過する色要素として、B,
R,Gの3色を例として説明したが、これに限られるも
のではなく、シアン,マゼンダ,イエローといったこれ
とは異なる3色の組み合わせ、あるいは、2色以上の色
要素の組み合わせを備えるカラーフィルタに本発明は適
用できる。
【0035】
【発明の効果】請求項1記載のカラーフィルタによれ
ば、複数の各色要素それ自身の膜厚は常に一定の状態に
決めたままで、それらの各色要素の上に重ねて形成され
る透明補助膜の膜厚や膜質に変化を持たせることによ
り、マルチギャップ、色補正、カラーフィルタ表面の平
坦化、その他各種の要求に簡単に答えることができる。
【0036】請求項2記載のカラーフィルタは、B,
R,Gの3色を色要素とする一般的なカラーフィルタを
対象とする。
【0037】請求項3記載のカラーフィルタによれば、
透明補助膜の高さ調節により、例えば液晶装置のセルギ
ャップを各色要素ごとに調節するという、いわゆるマル
チギャップ化をきわめて容易に達成できる。そしてその
結果、液晶装置の各電極に供給する駆動用ビデオ信号に
加工を加えなくても、B,R,Gの3色の場合では、そ
れらに関する色バランスの良好なカラー表示を得ること
ができる。
【0038】請求項4記載のカラーフィルタによれば、
B,R,Gの3色の場合では少なくともそれらのうちの
1色の強さを変えることにより、カラーフィルタの全体
的なカラー表示に関して色補正を行うことができる。
【0039】請求項5記載のカラーフィルタによれば、
カラーフィルタの表面を正確に平坦化できる。
【0040】請求項6記載のカラーフィルタは、B,
R,Gの各色を重ねることによってブラックマスクを形
成する構造のカラーフィルタを対象とする。B,R,G
の各色を重ねると、その部分が他の部分よりも大きく突
出してカラーフィルタの表面に大きな凹凸ができる。こ
の場合、個々の色要素ごとに透明補助膜を重ねれば、ブ
ラックマスクの凸部の間を埋めることにより、カラーフ
ィルタの表面を正確に平坦化できる。
【0041】請求項7記載のカラーフィルタの製造方法
によれば、請求項1記載のカラーフィルタを安定して確
実に製造することができる。
【0042】請求項8記載の液晶装置によれば、上記の
カラーフィルタを設けることにより、マルチギャップ化
や色補正あるいはカラーフィルタの表面の平坦化を容易
にでき、表示画質の高い液晶装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカラーフィルタを使用するカラー
表示装置の一例である本発明の液晶装置の一例を示す側
断面図である。
【図2】本発明に係るカラーフィルタの一実施形態を模
式的に示す断面図である。
【図3】本発明に係るカラーフィルタの他の実施形態を
模式的に示す断面図である。
【図4】本発明に係るカラーフィルタのさらに他の実施
形態を模式的に示す断面図である。
【図5】本発明に係るカラーフィルタのさらに他の実施
形態を模式的に示す断面図である。
【図6】本発明に係るカラーフィルタのさらに他の実施
形態を模式的に示す断面図である。
【図7】液晶装置の印加電圧に対する分光透過率曲線を
示すグラフである。
【符号の説明】
1 素子基板 2 カラーフィルタ 3 対向基板 4 MIM素子 6 画素電極 7 配線ライン 8a,8b 配向膜 9 対向電極 11 シール材 12 液晶 13 偏光板 15R,15G,15B 透明補助膜 22 カラーフィルタ 32 カラーフィルタ 42 カラーフィルタ 52 カラーフィルタ B 色要素(青) G 色要素(緑) R 色要素(赤)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の異なった色光のうちの1つを選択
    的に透過するそれぞれ複数の色要素を透光性基板上に所
    定のパターンで配設して形成されるカラーフィルタにお
    いて、 上記複数の色要素のうちの少なくとも1つに重ねて形成
    される透明補助膜を有することを特徴とするカラーフィ
    ルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のカラーフィルタにおい
    て、上記複数の色要素は赤、緑及び青の色光のそれぞれ
    1つを選択的に透過する色要素であることを特徴とする
    カラーフィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載のカラーフィ
    ルタにおいて、上記透明補助膜は、個々の色要素に対応
    する部分の透光性基板からの高さを当該色要素に対応し
    た希望の高さに調節するために用いられることを特徴と
    するカラーフィルタ。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2記載のカラーフィ
    ルタにおいて、上記透明補助膜は、個々の色要素の色の
    強さを最適化するために、対応する色要素と同じ色に着
    色されることを特徴とするカラーフィルタ。
  5. 【請求項5】 請求項1又は請求項2記載のカラーフィ
    ルタにおいて、上記透明補助膜は、カラーフィルタの全
    体の厚さを均一にするために用いられることを特徴とす
    るカラーフィルタ。
  6. 【請求項6】 請求項5記載のカラーフィルタにおい
    て、各色要素の境界部分には各色要素を重ねることによ
    って形成されるブラックマスクが配置され、上記透明補
    助膜は、ブラックマスクを含めたカラーフィルタの全体
    の厚さを均一にするために用いられることを特徴とする
    カラーフィルタ。
  7. 【請求項7】 3色の異なった色光のうちの1つを選択
    的に透過するそれぞれ3種類の色要素を透光性基板上に
    所定のパターンで配設して形成されるカラーフィルタの
    製造方法において、 上記3種類の色要素を透光性基板の上に順次に所定厚さ
    で形成し、 個々の色要素を形成する前又は個々の色要素を形成した
    後に透明補助膜を所定厚さに形成することを特徴とする
    カラーフィルタの製造方法。
  8. 【請求項8】 液晶を挟持する一対の基板のうち一方の
    前記基板が、請求項1乃至請求項6のうちいずれか1項
    記載のカラーフィルタを備えてなることを特徴とする液
    晶装置。
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JP2003084124A (ja) * 2001-06-29 2003-03-19 Seiko Epson Corp カラーフィルタ基板、カラーフィルタ基板の製造方法、液晶表示装置、電気光学装置、電気光学装置の製造方法及び電子機器
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