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技術 カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法

出願人 凸版印刷株式会社
発明者 辻澤拓也秋山直之
出願日 2014年11月6日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-225913
公開日 2016年5月23日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-090833
状態 特許登録済
技術分野 光学フィルタ 液晶4(光学部材との組合せ)
主要キーワード 情報電子機器 横パターン 表示画 遮光体 モザイク状 タブレット端末 設計値 着色材料
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

ブラックマトリクス1の画素コーナーの丸まりがなく、画素開口率が本来の設計よりも低減してしまうことのないカラーフィルタ6を提供すること。

解決手段

複数の矩形状RGB着色画素3とブラックマトリックス1を設けたカラーフィルタ6であって、前記矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスが、縦棒パターン1a・横棒パターン1bの交差部5を除いて形成してあり、ブラックマトリックス1を設けていない前記縦棒パターン1a・横棒パターン1bの交差部5が、RGB着色層積層体である。

概要

背景

液晶表示装置は、テレビ受像機ノートパソコンモニター携帯電話機タブレット端末といった情報電子機器の表示部として必要不可欠な部品である。

液晶表示装置はTFT(薄膜トランジスタ)等のアクティブ素子を有する基板着色画素及びそれらを区画するブラックマトリクスを有するカラーフィルタ基板を対向して貼り合わせ、空隙部に液晶注入した後に偏光板バックライトユニットと組み合わせて製造される。液晶層印加される電圧を制御することで各着色画素透過率を調整しフルカラー表示が可能となる。

液晶表示装置の視認性改善のため、従前より高輝度化高コントラスト化および高精細化の検討が進められてきており、画素の開口の大きさは重要なファクターとなっている。

しかし、近年の高解像度化に伴い画素が小さくなったことにより、新たな問題として、表示画面を斜めから見た際に、隣接画素の色が混じる混色という問題が生じている。

混色は色相視角変化左右非対称となる現象であり、特に原色を表示した際に観察され易い。混色は、光が画素電極に対応した着色画素を通過する光が、隣接する別の色の着色画素を通過する時に発生する。

この様な、黒色表示時の光漏れと、隣り合う着色画素の混色を防ぐため、ブラックマトリクス、着色画素(着色層)の順に形成し、ブラックマトリクスを着色画素よりも厚くすることで、混色を低減する提案がなされている(特許文献1)。

しかしながら、ブラックマトリクスの膜厚を厚くすると、線幅が太くなってしまったり、ブラックマトリクス形成後のブラックマトリクスの交差部のコーナー部が直角とならず、その後形成する着色画素の開口が小さくなってしまう。

図4は、従来のカラーフィルタの構成を示した平面概念図であり、ブラックマトリックス1により、矩形状に区画された画素部に、RGBの着色材料を塗布し着色画素3を形成している。

矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスの縦方向と横方向の交差部には、液晶セルギャップを一定にするためのフォトスペーサー2が設けられている。

図5は、フォトリソグラフィ法を用いて形成したカラーフィルタを構成するブラックマトリックスの形状を示したもので、ブラックマトリックスの縦方向と横方向の交差部は、露光光回折の影響等により画素のコーナー部分が丸まりを帯びているため、画素開口が本来の設計値よりも小さくなっていることを示している。

この様なブラックマトリックスを、X方向とY方向をそれぞれ別けて形成し、着色画素のX方向とY方向のブラックマトリクスが重なりあった位置の膜厚を厚くすることで混色の低減を行う提案がある(特許文献2)。

しかし、X方向とY方向とに分けてブラックマトリクスを形成しても、画素のコーナーの丸まりを、低減することはできない。

また、ブラックマトリックスの上に、RGB三色の着色層を重ねて設け、対向電極との間隙を保つためのスペーサーを形成することで、フォトスペーサーを設ける工程を省く提案がある(特許文献3)。

概要

ブラックマトリクス1の画素コーナーの丸まりがなく、画素開口率が本来の設計よりも低減してしまうことのないカラーフィルタ6を提供すること。複数の矩形状RGB着色画素3とブラックマトリックス1を設けたカラーフィルタ6であって、前記矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスが、縦棒パターン1a・横棒パターン1bの交差部5を除いて形成してあり、ブラックマトリックス1を設けていない前記縦棒パターン1a・横棒パターン1bの交差部5が、RGB着色層の積層体である。

目的

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、ブラックマトリクスの画素コーナーの丸まりがなく、画素開口が本来の設計値どおりのカラーフィルタを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の矩形状RGB着色画素ブラックマトリックスを設けたカラーフィルタであって、前記矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスが、縦・横パターンの交差部を除いて形成してあり、ブラックマトリックスを設けていない前記縦・横パターンの交差部が、RGB着色層積層体であることを特徴とするカラーフィルタ。

請求項2

複数の矩形状RGB着色画素とブラックマトリックスを設けるカラーフィルタの製造方法であって、前記矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスを、縦・横パターンの交差部を除いて形成し、次に、前記ブラックマトリックスを設けていない縦・横パターンの交差部に、RGB着色層を積層する手順で形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、画素開口率に優れ、製造工程簡略化と、高品質な表示を提供できるカラーフィルタおよびその製造方法に関する。

背景技術

0002

液晶表示装置は、テレビ受像機ノートパソコンモニター携帯電話機タブレット端末といった情報電子機器の表示部として必要不可欠な部品である。

0003

液晶表示装置はTFT(薄膜トランジスタ)等のアクティブ素子を有する基板着色画素及びそれらを区画するブラックマトリクスを有するカラーフィルタ基板を対向して貼り合わせ、空隙部に液晶注入した後に偏光板バックライトユニットと組み合わせて製造される。液晶層印加される電圧を制御することで各着色画素透過率を調整しフルカラー表示が可能となる。

0004

液晶表示装置の視認性改善のため、従前より高輝度化高コントラスト化および高精細化の検討が進められてきており、画素の開口の大きさは重要なファクターとなっている。

0005

しかし、近年の高解像度化に伴い画素が小さくなったことにより、新たな問題として、表示画面を斜めから見た際に、隣接画素の色が混じる混色という問題が生じている。

0006

混色は色相視角変化左右非対称となる現象であり、特に原色を表示した際に観察され易い。混色は、光が画素電極に対応した着色画素を通過する光が、隣接する別の色の着色画素を通過する時に発生する。

0007

この様な、黒色表示時の光漏れと、隣り合う着色画素の混色を防ぐため、ブラックマトリクス、着色画素(着色層)の順に形成し、ブラックマトリクスを着色画素よりも厚くすることで、混色を低減する提案がなされている(特許文献1)。

0008

しかしながら、ブラックマトリクスの膜厚を厚くすると、線幅が太くなってしまったり、ブラックマトリクス形成後のブラックマトリクスの交差部のコーナー部が直角とならず、その後形成する着色画素の開口が小さくなってしまう。

0009

図4は、従来のカラーフィルタの構成を示した平面概念図であり、ブラックマトリックス1により、矩形状に区画された画素部に、RGBの着色材料を塗布し着色画素3を形成している。

0010

矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスの縦方向と横方向の交差部には、液晶セルギャップを一定にするためのフォトスペーサー2が設けられている。

0011

図5は、フォトリソグラフィ法を用いて形成したカラーフィルタを構成するブラックマトリックスの形状を示したもので、ブラックマトリックスの縦方向と横方向の交差部は、露光光回折の影響等により画素のコーナー部分が丸まりを帯びているため、画素開口が本来の設計値よりも小さくなっていることを示している。

0012

この様なブラックマトリックスを、X方向とY方向をそれぞれ別けて形成し、着色画素のX方向とY方向のブラックマトリクスが重なりあった位置の膜厚を厚くすることで混色の低減を行う提案がある(特許文献2)。

0013

しかし、X方向とY方向とに分けてブラックマトリクスを形成しても、画素のコーナーの丸まりを、低減することはできない。

0014

また、ブラックマトリックスの上に、RGB三色の着色層を重ねて設け、対向電極との間隙を保つためのスペーサーを形成することで、フォトスペーサーを設ける工程を省く提案がある(特許文献3)。

先行技術

0015

特許第5326460号公報
国際公開第2013/108783号
特開2007−212826号公報

発明が解決しようとする課題

0016

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、ブラックマトリクスの画素コーナーの丸まりがなく、画素開口が本来の設計値どおりのカラーフィルタを提供することにある。

課題を解決するための手段

0017

上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、複数の矩形状RGB着色画素とブラックマトリックスを設けたカラーフィルタであって、
前記矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスが、縦・横パターンの交差部を除いて形成してあり、
ブラックマトリックスを設けていない前記縦・横パターンの交差部が、RGB着色層の積層体であることを特徴とするカラーフィルタである。

0018

また、請求項2に記載の発明は、複数の矩形状RGB着色画素とブラックマトリックスを設けるカラーフィルタの製造方法であって、
前記矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスを、縦・横パターンの交差部を除いて形成し、
次に、前記ブラックマトリックスを設けていない縦・横パターンの交差部に、RGB着色層を積層する手順で形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

発明の効果

0019

着色画素を囲むブラックマトリックスを縦・横パターンの交差部を除いて形成することにより、ブラックマトリックス形成時の露光が原因で画素コーナーが丸まり形状になってしまうことが改善され、ブラックマトリクスの画素コーナーの直角が出しやすくなり、設計通りの画素開口率が得られ、縦・横パターンの交差部にRGB着色層を積層することにより、フォトスペーサーを新たに形成する工程を省くことができ、工程を簡略化することができる。

図面の簡単な説明

0020

本発明のカラーフィルタの構成を示した平面概念図である。
本発明のカラーフィルタの構成を示した断面概念図である。
本発明のカラーフィルタの構成するブラックマトリックスのパターンを示した平面概念図である。
従来のカラーフィルタの構成を示した平面概念図である。
従来のカラーフィルタの構成するブラックマトリックスのパターンを示した平面概念図である。

実施例

0021

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明のカラーフィルタ表面を上面から見た構成を示しており、複数の矩形状RGB着色画素それぞれを、縦棒パターン1a、横棒パターン1bからなるブラックマトリックスにより、区分けされている。

0022

矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスの、縦・横パターンの交差部には、スペーサー2が設けられている。

0023

図2は、本発明のカラーフィルタの構成の断面を示した概念図であり、ブラックマトリックスの縦・横パターンの交差部5には、ブラックマトリックスが設けられておらず、RGB着色が積層され、フォトスペーサー2が形成されている。

0024

図3は、本発明のカラーフィルタの構成するブラックマトリックスを形成した状態を示しており、ブラックマトリックスの縦・横パターンの交差部5には、ブラックマトリックスが設けられていないことを示している。

0025

ブラックマトリックス1およびR画素3a、G画素3b、B画素3cを形成する着色層について、代表的な膜厚の数値を述べると、ブラックマトリックス1は、0.8〜1.5μm程度、着色層は、各層が微妙に厚さが異なることが多いが、1.0〜2.0μm程度である。

0026

GB積層構造によるスペーサーの厚さは、ブラックマトリックス1表面から最上層の表面までで、1.0〜5.0μm程度である。

0027

基板4は、ガラスもしくは透明プラスチックフィルムが適用できる。ブラックマトリックス1は、樹脂中に黒色顔料を分散させたものが好ましく、黒色顔料としては、カーボンブラック黒鉛アニリンブラックおよびシアニンブラックなどの有機顔料酸化チタン窒化チタン酸化鉄などの無機顔料が挙げられるが、遮光性に優れたカーボンブラックが特に好ましい。

0028

そのカーボンブラックを、光重合性モノマー光重合開始剤バインダ樹脂等を分散した樹脂を感光性樹脂化したものを用い、公知のフォトリソグラフィ法により、所望のマトリックス状、格子状等に形成すれば良い。

0029

カラーフィルタ6のR画素3a、G画素3b、B画素3cは、光の三原色である赤、緑、青の各顔料染料を透明樹脂中に分散させ、ストライプ状、モザイク状、その他の所望のパターンにて、ブラックマトリックス6の開口部およびブラックマトリックスの上の一部に重なるように設けられ、その形成法は、ブラックマトリックス1の形成法と同様、三原色を呈する顔料や染料のそれぞれを分散した樹脂を感光性樹脂化したものを用い、公知のフォトリソグラフィ法により、パターン化すれば良い。

0030

その他の形成法として、印刷法インクジェット法の適用が考えられるが、着色層と同時に積層スペーサー2を形成することが困難である。フォトリソグラフィ法にてカラーフィルタのR画素3a、G画素3b、B画素3cを形成する方法が、好適である。

0031

矩形状RGB着色画素を囲むブラックマトリックスを、縦・横パターンに分け、ブラックマトリックスの縦・横パターンの交差部を除いて形成することにより、従来の、縦・横
パターンの交差部のあるブラックマトリックスを形成した場合に生じる画素のコーナーが丸まり、色画素部の開口が小さくなる不具合を低減できる。

0032

ブラックマトリックスの縦・横パターンの交差部に関しては、カラーフィルタ6のR画素3a、G画素3b、B画素3c形成時に、RGBの着色層を積層して設けることにより、遮光性が得られるので、積層することにより遮光性を備えたスペーサーとして機能する。

0033

本発明により、交差部の直角が出しやすくなり、画素開口率を本来の設計通りに形成でき、スペーサーが遮光体として機能するため、高品質で工程の簡略化が可能となる。

0034

1・・・ブラックマトリックス
1a・・・縦棒パターン
1b・・・横棒パターン
2・・・フォトスペーサー
3・・・画素
3a・・・R画素
3b・・・G画素
3c・・・B画素
4・・・基板
5・・・交差部
6・・・カラーフィルタ

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