JP3723198B2 - Ｌｃｄ装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタを持つＬＣＤ（Liquid Crystal Display；液晶表示）装置に関する。

一般に、ＬＣＤ装置は薄膜トランジスタパネルとカラーフィルタパネル間に液晶を注入した後、電圧を印加して液晶の光学的変化を利用して画像を表示する装置であり、両パネルは外周端部間にスペーサを介在させて一定の間隔に保持されている。また、薄膜トランジスタパネルは、第１パネルと、この第１パネル上に形成された複数の薄膜トランジスタで構成されている。他方、カラーフィルタパネルは、第２パネルと、この第２パネル上に形成されたカラーフィルタ層で構成されている。

このようなＬＣＤ装置は、鮮明な画像を得るためには、開口率（開口率というのはバックライトから入射される光を最終的に出す面積をいう）が高くなければならないが、この開口率の向上が大きな問題点となっている。

図５はカラーフィルタが形成されている従来のＬＣＤ装置の一部分、すなわちカラーフィルタパネル５を示す断面図である。この図５を参照すれば、カラーフィルタパネル５は、ガラス基板１上に、不透明層２と、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂからなるカラーフィルタ層と、保護膜４が形成された構造を持つ。カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは不透明層２および基板１上に顔料を蒸着して形成する。不透明層２はブラックマトリックスとして機能し、一定間隔に並設された複数の光遮蔽部を持つ。各カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは二つの隣接した光遮蔽部の間に、前記二つの隣接する光遮蔽部の両端部上に両側部が重なって形成されている。

このようなカラーフィルタパネル５は次のようにして製造される。まず、ガラス基板１上にクロム膜やクロム酸化膜あるいは有機物のような不透明な膜を蒸着した後、その膜をパターニングしてブラックマトリックスである不透明層２を形成する。次に、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の顔料を順番に蒸着してカラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを形成する。最後に、カラーフィルタ層を保護して基板の平滑度を高めるために前記カラーフィルタ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと不透明層２上に保護膜４を形成する。

上述した構造を持つ従来のＬＣＤ装置は、図示しない薄膜トランジスタパネル上にあるバックライトから出る入射光が最終的に入射される面積によって開口率が左右されるしかない。従って、ＬＣＤ装置がより鮮明な画像を実現しようとすれば、より高い開口率を確保するように製造しなければならない。

しかし、図５のように、バックライトから出る光ビーム６は不透明層２のためカラーフィルタ層のＡ部分だけで通過し、残りのＡ′部分では通過できないようになるので、従来のＬＣＤ装置は開口率が減少し、鮮明度が低下する問題点があった。

ここで、開口率を高めようとすれば、不透明層２の各光遮蔽部の幅を一層幅狭に形成しなければならないが、前記幅を狭めると、カラーフィルタ層を形成する際に正確なアライメントが必要になる問題点がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は不透明層の各光遮蔽部の幅の減少なしに開口率を増加させることができるＬＣＤ装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために、透明なガラス基板と、一定間隔に並設された複数の光遮蔽部からなり、前記ガラス基板の前面上に形成された不透明層と、各二つの隣接する前記光遮蔽部間に、二つの隣接する光遮蔽部の両端部上に両側部が重なってカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ層と、前記ガラス基板の背面上において、前記前面側の各光遮蔽部に対応して形成され、前記カラーフィルタ層を通して入射された光を分散させる感光膜からなる凸レンズの光分散手段とを具備することを特徴とするＬＣＤ装置とする。

以上のような本発明によるＬＣＤ装置によれば、カラーフィルタパネルのガラス基板の背面に光分散手段（光分散層パターン）を形成したので、カラーフィルタを形成する際に正確なアライメントを要求されることなく、開口率を高めて鮮明な画像を実現でき、かつ広い視野角を確保することもできる。さらに、カラーフィルタを形成する際の露光工程を利用して光分散手段を容易に形成できる。

次に添付図面を参照して本発明によるＬＣＤ装置の実施の形態を詳細に説明する。本発明の実施の形態のＬＣＤ装置は、図示しない薄膜トランジスタパネルと図１に示すカラーフィルタパネル１０とを具備している。カラーフィルタパネル１０は、透明ガラス基板１１の前面に不透明層１２が形成されている。この不透明層１２は、ガラス基板１１の前面に複数の光遮蔽部１２ａを一定間隔に設けて構成される。この光遮蔽部１２ａはクロム膜やクロム酸化膜あるいは有機質層からなり、ブラックマトリックスとして機能する。この各二つの隣接する光遮蔽部１２ａ間には、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが順に設けられる。このカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの各々は両側部が、隣接する二つの光遮蔽部１２ａの両側端部上に重なっている。また、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂはカラーフィルタ層を構成する。そして、このカラーフィルタ層と不透明層１２の露出部上は保護膜１４で覆われている。この保護膜１４は、ガラス基板１１の前面側の面を平坦な面に維持する役目もある。

一方、透明ガラス基板１１の背面には、光分散手段として光分散層パターン１５ａが各光遮蔽部１２ａに対応して形成されている。この光分散層パターン１５ａは感光膜からなり、凸レンズ形状に形成され、凸レンズとして機能する。
従って、このカラーフィルタパネル１０においては、薄膜トランジスタパネル上のバックライトから出てカラーフィルタ層を通して入射された光が、ガラス基板１１の背面の各光分散層パターン１５ａで分散されるので、各光遮蔽部１２ａの幅を狭くすることなく、従ってカラーフィルタ層を形成する際に正確なアライメントを要求されることなく、従来のＬＣＤ装置の開口率Ａより高い開口率Ｂを得ることができ、鮮明な画像を得ることができ、視野角も広くなる。

このようなカラーフィルタパネル１０は、図２ないし図４に示すようにして製造される。まず図２（ａ）に示すように、透明ガラス基板１１の背面上に光分散層パターンを形成するための感光膜１５を蒸着する。この感光膜１５は熱的フロー特性を持っている。次に、感光膜１５上にクロム膜やタングステンシリサイド膜からなる無機質層１６を形成する。この無機質層１６は、カラーフィルタ形成時の露光の際、基板１１の表面の不均一による反射の影響を減少させる役割をする。そればかりではなく、無機質層１６自体の均一な高い反射率により、カラーフィルタ形成時の露光の際、同時に感光膜１５を効果的に露光できるようにする。

次に、図２（ｂ）に示すように、透明ガラス基板１１の前面上に不透明層（複数の光遮蔽部）を形成するためのクロム膜２１を約１０００ないし３０００Åの厚さに蒸着する。さらに、その上に感光膜１７を形成し、この感光膜１７をマスク１８を用いて露光した後、現像することにより感光膜パターンを形成し、この感光膜パターンをマスクにして湿式あるいは乾式食刻法でクロム膜２１を選択的に除去することにより、図２（ｃ）に示すようにガラス基板１１の前面上に一定間隔に複数の光遮蔽部１２ａ（不透明層１２）を形成する。この光遮蔽部１２ａは、クロム膜２１以外にも黒い顔料やクロム酸化膜あるいは有機質膜などで形成することができる。

次に、前記の残存感光膜パターンを除去した後、図３（ａ）に示すように、複数の光遮蔽部１２ａを覆って基板１１上の全面に赤色顔料膜１９を形成する。そして、この赤色顔料膜１９の赤色カラーフィルタとなる部分をマスク２０を使用して露光した後、赤色顔料膜１９を現像することにより、図３（ｂ）に示すように所定の隣接する二つの光遮蔽部１２ａ間に、両側部が光遮蔽部１２ａの両端部上に重なって赤色カラーフィルタ１３Ｒを形成する。この赤色カラーフィルタ１３Ｒを形成する際の前記露光時、同時に図３（ａ）に示すように、赤色カラーフィルタを形成する部分の隣接する一対の光遮蔽部１２ａ間の感光膜１５の部分１５ｂが露光される。以後、同一の方法で、図３（ｂ）に示すように、所定の隣接する二つの光遮蔽部１２ａの間に緑色カラーフィルタ１３Ｇ、青色カラーフィルタ１３Ｂを順次形成し、同時に隣接する二つの光遮蔽部１２ａ間の感光膜１５の部分１５ｂを露光する。以上でカラーフィルタ層が完成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂおよび光遮蔽部１２ａ上を覆って保護膜１４を形成する。続いて、基板１１の背面に形成された無機質層１６をエッチング液で除去する。その後、感光膜１５の現像工程を実施し、感光膜１５の露光部分１５ｂを除去することにより、図４（ａ）に示すようにガラス基板１１の背面に各光遮蔽部１２ａに対応して複数の光分散層パターン１５ａを断面長方形形状に形成する。その後、熱処理を行って光分散層パターン１５ａのリフローを行うことにより、この光分散層パターン１５ａを図４（ｂ）に示すように凸レンズ形状とし、凸レンズの機能をもたせるようにする。このとき、凸レンズ形状の光分散層パターン１５ａの幅は光遮蔽部１２ａの幅より約５ないし２０パーセント大きくなる。このように光分散層パターン１５ａの幅が大きくなることにより、図５に図示された従来のカラーフィルタパネルより視野角を５ないし４０°程度増大させることができる。以上で図１のカラーフィルタパネル１０が完成する。

本発明によるＬＣＤ装置の実施の形態を示す断面図。 本発明によるＬＣＤ装置の製造方法を示す断面図。 同本発明の装置の製造方法を示す断面図。 同本発明の装置の製造方法を示す断面図。 従来のＬＣＤ装置の一部分を示す断面図。

符号の説明

１１ ガラス基板
１２ 不透明層
１２ａ 光遮蔽部
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ カラーフィルタ
１５ 感光膜
１５ａ 光分散層パターン
１６ 無機質層
１９ 赤色顔料膜

Claims (2)

1. 透明なガラス基板と、
   一定間隔に並設された複数の光遮蔽部からなり、前記ガラス基板の前面上に形成された不透明層と、
   各二つの隣接する前記光遮蔽部間に、二つの隣接する光遮蔽部の両端部上に両側部が重なってカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ層と、
   前記ガラス基板の背面上において、前記前面側の各光遮蔽部に対向して形成され、かつ光遮蔽部より大きく形成され、前記カラーフィルタ層を通して入射された光を分散させる感光膜からなる凸レンズの光分散手段とを具備することを特徴とするＬＣＤ装置。
2. 前記不透明層はクロム膜、クロム酸化膜および有機質膜のうち一つからなることを特徴とする請求項１記載のＬＣＤ装置。

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