(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたカラーフィルタであって、
該基板上に複数層が積層されてなり、前記基板を介して入射する光を色別に選択的に反射及び透過し、複数色のうち予め設定された一の色とは異なる他の色に割り当てられた複数の画素部に夫々対応する位置に、該一の色の光を夫々選択的に反射するように設けられた干渉フィルタ層と、
該干渉フィルタ層上において前記干渉フィルタ層に重ねられており、光を色別に選択的に吸収及び透過する着色材料を含み、前記複数色に夫々割り当てられた前記複数の画素部に夫々対応する位置に、前記複数色の光を夫々選択的に透過するように設けられた着色フィルタ層と、
を備えたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記複数色のうち前記着色材料を破壊する能力が最も高い光の色が前記一の色として設定されていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
基板上に形成されたカラーフィルタであって、
該基板上に複数層が積層されてなり、前記基板を介して入射する光を色別に選択的に反射及び透過し、複数色に夫々割り当てられた複数の画素部に夫々対応する位置に、該複数色の光を選択的に夫々透過するように設けられた干渉フィルタ層と、
該干渉フィルタ層上において前記干渉フィルタ層に重ねられており、光を色別に選択的に吸収及び透過する着色材料を含み、前記複数色に夫々割り当てられた前記複数の画素部に夫々対応する位置に、前記複数色の光を選択的に夫々透過するように設けられた着色フィルタ層と、
を備えたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項４】
基板上に形成されたカラーフィルタであって、
該基板上に複数層が積層されてなり、前記基板を介して入射する光を色別に選択的に反射及び透過する干渉フィルタ層と、
該干渉フィルタ層上において前記干渉フィルタ層に重ねられており、光を色別に選択的に吸収及び透過する着色材料を含む着色フィルタ層と
を備え、
前記干渉フィルタ層は、前記基板の面に平行な所定方向に沿って画素部のピッチの２倍のピッチで色別に配列されており、
前記着色フィルタ層は、前記所定方向に沿って前記画素部のピッチの２倍のピッチで且つ前記干渉フィルタ層のピッチとは前記画素部のピッチだけシフトして色別に配列されており、
前記干渉フィルタ層及び前記着色フィルタ層は、相重なる部分を透過する光が前記複数の画素部に割り当てられた色に夫々対応するように色別に配列されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項５】
前記干渉フィルタ層及び前記着色フィルタ層は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）別に夫々配列されており、
前記干渉フィルタ層のＹの部分と前記着色フィルタ層のＭの部分とが重なった部分がＲ（赤色）の画素部に対応し、前記干渉フィルタ層のＭの部分と前記着色フィルタ層のＣの部分とが重なった部分がＢ（青色）の画素部に対応し、前記干渉フィルタ層のＣの部分と前記着色フィルタ層のＹの部分とが重なった部分がＧ（緑色）の画素部に対応することを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
相隣接する複数の画素部の境界に夫々対応する位置に形成された遮光層を更に備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のカラーフィルタ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のカラーフィルタを備えた前記基板と他方の基板とを液晶を挟持して対向させて構成されることを特徴とする液晶パネル。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶パネルを備えたことを特徴とする液晶装置。
【請求項９】
請求項８に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
前記液晶パネルを構成する一対の前記基板うち前記カラーフィルタが設けられた一方の基板の側から光を入射させる光源手段と、
前記干渉フィルタ層により反射されて前記一方の基板側から出射される光を再度反射して前記一方の基板の側から光の一部として再度入射させる反射手段と
を備えたことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【請求項１１】
液晶を一対の基板で挟持し、一方の基板側にカラーフィルタを設けた液晶パネルであって、
前記カラーフィルタは、前記液晶側より着色フィルタ層と干渉フィルタ層を重ねて形成され、前記干渉フィルタ層及び前記着色フィルタ層を透過した光が選択的にＲの光成分とＧの光成分とＢの光成分が透過するよう所定のパターンを有し、
前記干渉フィルタ層は、前記干渉フィルタ層及び前記着色フィルタ層を透過した光が選択的にＲの光成分とＧの光成分が透過される領域はＢの光成分を反射するパターンを有することを特徴とする液晶パネル。
【請求項１２】
前記着色フィルタ層は、選択的にＲの光成分とＧの光成分とＢの光成分を透過するパターンを有し、前記干渉フィルタ層は、前記着色フィルタ層の選択的にＲの光成分とＧの光成分を透過する領域にＢの光成分を反射するパターンを有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶パネル。
【請求項１３】
前記着色フィルタ層は、選択的にＲの光成分とＧの光成分とＢの光成分を透過するパターンを有し、前記干渉フィルタ層は、前記着色フィルタ層のパターンに冗長して選択的にＲの光成分とＧの光成分とＢの光成分を透過するパターンを有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶パネル。
【請求項１４】
前記着色フィルタ層は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）の光成分を透過するパターンを有し、前記干渉フィルタ層は、前記着色フィルタ層のパターンに対して所定ピッチずらしたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）の光成分を透過するパターンを有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタ、並びにそれを用いた液晶パネル、液晶装置及び電子機器の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネル用のカラーフィルタとしては、顔料分散法、染色法、印刷法、電着法等により製造されるものがある。これらのうち顔料分散法が分光特性、パターン精度、製造コスト、耐熱性、耐光性等の面で総合的に優れており、現在主流となっている。
【０００３】
この顔料分散法により製造されるカラーフィルタは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の色別に選択的に光を吸収したり透過したりする顔料が分散された材料からなる。そして、例えば、Ｒに係るカラーフィルタ部分は、Ｇ及びＢの光を顔料により吸収することにより、Ｒの光のみを透過するように構成されている。従って、このように構成されたカラーフィルタを介して光を液晶パネルに入射しつつ、各ＲＧＢに割り当てられた各画素部をＲＧＢ信号に応じて夫々液晶駆動すれば、視覚上はこれらのＲＧＢが混じるため、一枚の液晶パネルにより任意の色のカラー画像を表示できる。この顔料分散法により製造されるカラーフィルタによれば、顔料により確実な分光性能が得られると共に、その製造も比較的容易である。
【０００４】
他方、特にプロジェクタ用のライトバルブなどに用いられる強い光源光が透過する液晶パネル用のカラーフィルタにおいては、高い耐光性や耐熱性が要求される。このため、一つの色（例えば、Ｒ）に係るカラーフィルタ部分が、他の色（例えば、Ｇ及びＢ）の光を反射すると共に当該一つの色（例えば、Ｒ）の光のみを透過するように構成された干渉フィルタ型（ダイクロイックミラー型）のカラーフィルタも開発されている。
【０００５】
また、干渉フィルタ型のカラーフィルタは光の吸収が無く、透過しなかった光を反射するので、例えば平板型の蛍光灯を光源とすると、反射した光を光源に戻すことが出きる。戻った光は再発光に寄与するため、光源の輝度が高まり、同じ輝度であれば低消費電力にすることが出来る。この為、電子ビューファインダやヘッドマウントディスプレイ等の外光が入らない直視型の液晶パネルに使用すると、バックライトの消費電力を低減させることも可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の顔料分散法等により製造された着色型のカラーフィルタにおいては、各色を顔料や染料等の着色材料で吸収することにより分光するので、例えば、単板型のカラー液晶パネルをプロジェクタのライトバルブ用に用いる場合、カラーフィルタは、約１／３の光を透過すると共に約２／３の光を透過せずに吸収することになる。このため、特にプロジェクタ用などの強力な光源光（例えば、１００万ルクス程度の光）が入射され続けると、光吸収により顔料や染料等が褪色や変色してしまう。このように顔料や染料等の褪色や変色が進むと、カラーフィルタが持つ本来の分光特性に支障をきたして表示画像の画質劣化につながる。特に各色の顔料や染料等の間で褪色や変色の進行の度合いには一般に差があるので、例えば経時的にＢ（青色）の光を吸収する顔料等の破壊がＲ（赤色）やＧ（緑色）の光を吸収する顔料等の破壊よりも進行すると、画面全体が、青っぽくなってしまう。更に、光を吸収する分だけ、光の利用効率も低くなってしまう。より具体的には、着色フィルタを用いると、液晶パネルは、着色フィルタで透過される約１／３の光のみを利用し、吸収される約２／３の光を利用しない。このように、顔料分散法等により製造された着色型のカラーフィルタには、光源光等の光に対する耐光性や耐熱性に劣ると共に光源光の利用効率も低いという問題点がある。
【０００７】
他方、前述した干渉フィルタ型のカラーフィルタの場合には、反射により分光を行うので、光吸収に起因した温度上昇などによる悪影響を低減することは可能であり、更に、反射した光を光源等付近で反射して再利用することにより光の利用効率を高めることも出来る。しかしながら、この干渉フィルタ型のカラーフィルタの場合には、例えばリフトオフ方法を用いて、ＲＧＢ別の微細な領域毎に、性質の異なる積層体を夫々形成せねばならないので、特に画素の微細化が進む近時の液晶パネルに対しては、製造が困難であり、歩留まりも悪い。このように、干渉フィルタ型のカラーフィルタの場合、低コスト化という基本的要請を満たすのが困難である。更に、干渉フィルタ型のカラーフィルタには、例えば直視型の液晶パネルに利用した場合などに、光が通過する誘電体層中の距離が増す（光路に対する層厚が増す）ので、当該光の周波数に依存した反射や透過の特性がずれてしまう。即ち、干渉フィルタ型のカラーフィルタにも、視角特性が悪いという問題点がある。
【０００８】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、光吸収による顔料、染料等の着色材料の褪色や変色が低減されており、しかも比較的容易に製造し得るカラーフィルタ、該カラーフィルタを備えた液晶パネル、該液晶パネルを備えた液晶装置及び該液晶装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のカラーフィルタは上記課題を解決するために、基板上に形成されたカラーフィルタであって、該基板上に複数の干渉層が積層されてなり、前記基板を介して入射する光を色別に選択的に反射及び透過する干渉フィルタ層と、該干渉フィルタ層上において前記干渉フィルタ層に重ねられており、光を色別に選択的に吸収及び透過する着色材料を含む着色フィルタ層とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項1に記載のカラーフィルタによれば、当該カラーフィルタは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）や、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）などの複数色の色別に、ストライプ配列、モザイク配列、デルタ配列などの所定パターンで、基板に配置されている。
【００１１】
カラーフィルタが設けられた基板の側から光が入射すると、干渉フィルタ層により、光は色別に選択的に反射及び透過される。例えば、Ｒ又はＧに割り当てられた位置では、干渉フィルタ層のＹの部分によりＢの光は反射されると共に、Ｒ及びＧの光は透過される。このように干渉フィルタ層を透過する光は、干渉フィルタ層に重ねられている着色フィルタ層に入射される。この時、着色フィルタ層は、顔料や染料等の着色材料により光を色別に選択的に吸収及び透過する。例えば、Ｇに割り当てられた画素部分に対応する位置においては、干渉フィルタ層を透過したＲ及びＧの光が入射されると、Ｒの光を吸収すると共にＧの光を透過したり、Ｒに割り当てられた画素部分に対応する位置においては、干渉フィルタ層を透過したＲ及びＧの光が入射されると、Ｇの光を吸収すると共にＲの光を透過したりする。
【００１２】
ここで、前述のように一般には、顔料や染料等は光により或いは光に起因した熱により破壊される傾向があり、特にプロジェクタのライトバルブ用の液晶パネルなどの場合に強い光源光を用いると、この傾向は著しい。しかしながら、本発明によれば、着色フィルタ層に入射される前に、干渉フィルタ層により少なくとも一色の光は透過されない（即ち、例えば、ＲかＧに割り当てられた画素部に対応する位置では、Ｂの光がＹの干渉フィルタ層により反射されて、透過されない）ので、このような強力な光源光による顔料や染料等の着色材料の破壊が低減される。
【００１３】
この結果、入射光に対する耐光性及び耐熱性に優れたカラーフィルタを実現できる。
【００１４】
請求項２に記載のカラーフィルタは上記課題を解決するために請求項１に記載のカラーフィルタにおいて、前記干渉フィルタ層は、複数色のうち予め設定された一の色とは異なる他の色に割り当てられた複数の画素部に夫々対応する位置に、該一の色の光を夫々選択的に反射するように設けられており、前記着色フィルタ層は、前記複数色に夫々割り当てられた前記複数の画素部に夫々対応する位置に、前記複数色の光を夫々選択的に透過するように設けられたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載されたカラーフィルタによれば、予め設定された一の色（例えば、Ｂ）とは異なる他の色（例えば、Ｒ及びＧ）に割り当てられた複数の画素部に夫々対応する位置に、該一の色（例えば、Ｂ）の光を夫々選択的に反射するように設けられた干渉フィルタ層により、入射光は、選択的に反射及び透過される。例えば、Ｒ及びＧに割り当てられた画素部に対応する位置において、干渉フィルタ層のＹの部分によりＢの光は、反射され、Ｒ及びＧの光は、透過される。他方、Ｂに割り当てられた画素部に対応する位置においては、ＲＧＢの光は、夫々透過される。そして、干渉フィルタ層を透過する光は、着色フィルタ層に入射されると、顔料や染料等の着色材料により、色別に選択的に吸収及び透過される。
【００１６】
ここで、本願発明者の研究によれば、例えば、Ｂの光を吸収するＹの顔料や染料等の着色材料は、入射する光により或いは入射する光に起因した熱により破壊される傾向が、他のＲやＧの光を吸収する顔料等よりも強い。これは、Ｂの光の方がＲやＧよりも周波数が高くエネルギが高いことによると考察される。本発明によれば、着色フィルタ層に入射される前に、干渉フィルタ層により、このような予め設定された一つの色（例えば、Ｂ）の光は透過されないので、光による顔料等の破壊は、特定の一色について低減される。ここで特に、特定の一色についてのみ反射する干渉フィルタ層は、リフトオフ方法等を利用して３色別の干渉フィルタ層を製造する場合と比べて、遥かに容易に製造できる。従って、画素ピッチを微細化する程に、本発明は有利となる。
【００１７】
この結果、更に低コストで長寿命化が図られたカラーフィルタを実現できる。
【００１８】
請求項３に記載のカラーフィルタは上記課題を解決するために請求項２に記載のカラーフィルタにおいて、前記複数色のうち前記着色材料を破壊する能力が最も高い光の色が前記一の色として設定されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載されたカラーフィルタによれば、干渉フィルタ層により、着色フィルタの着色材料（即ち、顔料や染料等）を破壊する能力が最も高い光の色が選択的に反射される。例えば、Ｒ及びＧに割り当てられた画素部に対応する位置において、着色材料（例えば、Ｂを吸収するＹの顔料等）を破壊する能力が最も高いＢの光は反射され、Ｂに割り当てられた画素部に対応する位置において、ＲＧＢの光は夫々透過される。そして、Ｂに割り当てられた画素部に対応する位置においては、この着色材料を破壊する能力が最も高いＢの光は透過される（即ち、吸収されない）。このように、顔料や染料等を破壊する能力が最も高い光は、着色フィルタ層に入射されないか、或いは、着色フィルタ層で吸収されない。従って、異なる色の着色材料間の寿命が平均化され、着色材料全体の寿命は効率的に延ばされる。
【００２０】
この結果、更に極めて効率良く長寿命化が図られたカラーフィルタを実現できる。
【００２１】
請求項４に記載のカラーフィルタは上記課題を解決するために請求項１に記載のカラーフィルタにおいて、前記干渉フィルタ層は、複数色に夫々割り当てられた複数の画素部に夫々対応する位置に、該複数色の光を選択的に夫々透過するように設けられており、前記着色フィルタ層は、前記複数色に夫々割り当てられた前記複数の画素部に夫々対応する位置に、前記複数色の光を選択的に夫々透過するように設けられたことを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載されたカラーフィルタによれば、干渉フィルタ層により、入射光は、色別に選択的に反射及び透過される。例えば、Ｒに割り当てられた画素部に対応する位置においては、Ｒの光のみが透過され、Ｇに割り当てられた画素部に対応する位置においては、Ｇの光のみが透過され、Ｂに割り当てられた画素部に対応する位置においては、Ｂの光のみが透過される。更に、干渉フィルタ層を透過する光は、着色フィルタ層に入射されると、顔料や染料等により、色別に選択的に吸収及び透過される。例えば、Ｒに割り当てられた画素部に対応する位置においては、Ｒの光のみが透過され、Ｇに割り当てられた画素部に対応する位置においては、Ｇの光のみが透過され、Ｂに割り当てられた画素部に対応する位置においては、Ｂの光のみが透過される。
【００２３】
このように冗長的に両方のフィルタ層が備えられているので、干渉フィルタ層は粗く色を分離する程度のものであってもカラーフィルタとしての分光特性を得ることが出来、しかも、着色フィルタ層の耐光性や耐熱性は、当該干渉フィルタ層により補われる。また、干渉フィルタ層は、光が斜めに入射すると、光路に対する層厚が厚くなる結果、波長特性が変化して液晶パネルを通過した光の色は視覚上では色が薄くなる傾向がある。これに対して、着色フィルタ層は、光が斜めに入射すると、光路に対する層厚が厚くなる結果、より多くの顔料等に吸収されることになり、視覚上では色が濃くなる傾向がある。これらの結果、本発明の如き干渉フィルタ層と着色フィルタ層とを冗長的に重ねる構成を採ると、干渉フィルタ層の視角に対する光反射（透過）特性の狂いと着色フィルタ層の視角に対する光吸収（透過）特性の狂いとが少なくとも部分的に相殺される。
【００２４】
この結果、更に視角特性に優れたカラーフィルタを実現できる。
【００２５】
請求項５に記載のカラーフィルタは上記課題を解決するために請求項１に記載のカラーフィルタにおいて、前記干渉フィルタ層は、前記基板の面に平行な所定方向に沿って画素部のピッチの２倍のピッチで色別に配列されており、前記着色フィルタ層は、前記所定方向に沿って前記画素部のピッチの２倍のピッチで且つ前記干渉フィルタ層のピッチとは前記画素部のピッチだけシフトして色別に配列されており、前記干渉フィルタ層及び前記着色フィルタ層は、相重なる部分を透過する光が前記複数の画素部に割り当てられた色に夫々対応するように色別に配列されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載のカラーフィルタによれば、干渉フィルタ層及び着色フィルタ層は、画素部のピッチの２倍のピッチで色別に配列されているが、両者は、画素部のピッチだけシフトして配列されており、相重なる部分が複数の画素部に割り当てられた色に夫々対応するように配列されている。このため、これら二つのフィルタ層からなるカラーフィルタの色別のピッチは、干渉フィルタ層及び着色フィルタ層のピッチの１／２のピッチとされる。即ち、特に微細化が困難である干渉フィルタ層のピッチを狭めることなく、当該カラーフィルタのピッチを狭めることが可能となり、製造上大変有利である。
【００２７】
この結果、更に微細画素ピッチに適したカラーフィルタを実現できる。
【００２８】
請求項６に記載のカラーフィルタは上記課題を解決するために請求項５に記載のカラーフィルタにおいて、前記干渉フィルタ層及び前記着色フィルタ層は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）別に夫々配列されており、前記干渉フィルタ層のＹの部分と前記着色フィルタ層のＭの部分とが重なった部分がＲ（赤色）の画素部に対応し、前記干渉フィルタ層のＭの部分と前記着色フィルタ層のＣの部分とが重なった部分がＢ（青色）の画素部に対応し、前記干渉フィルタ層のＣの部分と前記着色フィルタ層のＹの部分とが重なった部分がＧ（緑色）の画素部に対応することを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載されたカラーフィルタによれば、干渉フィルタ層のＹＭＣの部分と、着色フィルタ層のＹＭＣの部分との重なり方の組み合わせにより、これら両方のフィルタ層における色別のピッチの１／２のピッチでＲＧＢの光用のカラーフィルタが形成される。
【００３０】
この結果、更に実用的なカラーフィルタを実現できる。
【００３１】
請求項７に記載のカラーフィルタは上記課題を解決するために請求項１から６のいずれか一項に記載のカラーフィルタにおいて、相隣接する複数の画素部の境界に夫々対応する位置に形成された遮光層を更に備えたことを特徴とする。
【００３２】
請求項７に記載された液晶パネルのカラーフィルタによれば、相隣接する複数の画素部の境界に夫々対応する位置には、例えば、基板と干渉フィルタ層との間、干渉フィルタ層と着色フィルタ層との間、着色フィルタ層と液晶層との間等に、遮光層が形成されている。従って、液晶パネルを用いた場合には、この遮光層により、液晶パネルにおける混色の防止、コントラストの向上等が図される。
【００３３】
この結果、更に高品位の画像表示を可能ならしめるカラーフィルタを実現できる。
【００３４】
請求項８に記載の液晶パネルは、上記課題を解決するために請求項１から７のいずれか一項に記載のカラーフィルタを備えた前記基板と他方の基板とを液晶を挟持して対向させて構成されることを特徴とする。
【００３５】
請求項８に記載された液晶パネルによれば、長寿命のカラーフィルタにより全体としても長寿命とされ、製造が容易なカラーフィルタにより全体としても製造が容易とされると共に低コスト化が図られ、更に、少なくとも一色については干渉フィルタ層と着色フィルタ層とで視角に対するフィルタ特性の狂いが相殺されているため、視角特性が向上される。
【００３６】
この結果、低コスト且つ長寿命であり、視角特性に優れた液晶パネルを実現できる。
【００３７】
請求項９に記載の液晶装置は、上記課題を解決するために請求項８に記載の液晶パネルを備えたことを特徴とする。
【００３８】
請求項９に記載された液晶装置によれば、上述した本発明の液晶パネルを備えているので、長寿命且つ低コストであり、視角特性に優れる。
【００３９】
請求項１０に記載の電子機器は、請求項９に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。
【００４０】
請求項１０に記載の電子機器によれば、上述した本願発明の液晶装置を備えているので、長寿命且つ低コストであり、視角特性に優れた画像表示が可能な電子機器を実現できる。
【００４１】
請求項１１に記載の電子機器は、上記課題を解決するために請求項１０に記載の電子機器において、前記液晶パネルを構成する一対の前記基板のうち前記カラーフィルタが設けられた一方の基板の側から該光を入射させる光源手段と、前記干渉フィルタ層により反射されて前記一方の基板から出射される光を再度反射して前記一方の基板の側から前記光の一部として再度入射させる反射手段とを更に備えたことを特徴とする。
【００４２】
請求項１１に記載の電子機器によれば、照明光は、液晶パネルの一対の基板のうちカラーフィルタが設けられた一方の基板の側から入射されると、干渉フィルタ層により選択的に反射及び透過される。ここで、干渉フィルタ層により反射されて、該一方の基板から光源に向けて出射される光は、例えば、光源の後ろに設けられた反射板やレフレクタ（凹状の反射ミラー）などの反射手段により、再度反射され、該一方の基板の側から照明光の一部として再度入射される。従って、着色フィルタ層の光に対する耐光性及び耐熱性は干渉フィルタ層により補われると同時に、干渉フィルタ層及び反射手段による反射により光の利用効率が向上される。
【００４３】
この結果、更に光源光の利用効率が高く、容易に表示画面を明るくできる投射型の液晶プロジェクタなどの電子機器を実現できる。
また、請求項１２記載の液晶パネルは、液晶を一対の基板で挟持し、一方の基板側にカラーフィルタを設けた液晶パネルであって、前記カラーフィルタは、前記液晶側より着色フィルタ層と干渉フィルタ層を重ねて形成され、前記干渉フィルタ層及び前記着色フィルタ層を透過した光が選択的にＲの光成分とＧの光成分とＢの光成分が透過するよう所定のパターンを有し、前記干渉フィルタ層は、前記干渉フィルタ層及び前記着色フィルタ層を透過した光が選択的にＲの光成分とＧの光成分が透過される領域はＢの光成分を反射するパターンを有することを特徴とする。
請求項１３記載の液晶パネルは、請求項１２に記載の液晶パネルにおいて、前記着色フィルタ層は、選択的にＲの光成分とＧの光成分とＢの光成分を透過するパターンを有し、前記干渉フィルタ層は、前記着色フィルタ層の選択的にＲの光成分とＧの光成分を透過する領域にＢの光成分を反射するパターンを有することを特徴とする。
請求項１４記載の液晶パネルは、請求項１２に記載の液晶パネルにおいて、前記着色フィルタ層は、選択的にＲの光成分とＧの光成分とＢの光成分を透過するパターンを有し、前記干渉フィルタ層は、前記着色フィルタ層のパターンに冗長して選択的にＲの光成分とＧの光成分とＢの光成分を透過するパターンを有することを特徴とする。
請求項１５記載の液晶パネルは、請求項１２に記載の液晶パネルにおいて、前記着色フィルタ層は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）の光成分を透過するパターンを有し、前記干渉フィルタ層は、前記着色フィルタ層のパターンに対して所定ピッチずらしたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）の光成分を透過するパターンを有することを特徴とする。
【００４４】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４６】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態におけるカラーフィルタを示す。本実施の形態の説明については、液晶パネル用のカラーフィルタを前提として行う。尚、図１は、液晶パネルを構成する一対の基板のうちカラーフィルタが形成される側の対向基板と共に該カラーフィルタを断面図で模式的に示したものである。尚、図１においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００４７】
図1において、カラーフィルタ１００は、対向基板２の上に積層された干渉フィルタ層１１０、着色フィルタ層１２０、遮光層（ブラックマスク）１３０及びオーバーコート（ＯＣ）膜１４０を備えている。
【００４８】
カラーフィルタ１００は、図示しない液晶パネルの複数の画素部に夫々対応する位置において、ＲＧＢの色別に所定パターンで対向基板２上に配置されている。図中矢印で示したように液晶パネルには、その動作時に対向基板２の下側から光源からの照明光が入射される。
【００４９】
干渉フィルタ層１１０は、複数の干渉層が積層された所謂ダイクロイックミラーとして構成されている。本実施の形態では、特に干渉フィルタ層１１０は、Ｒ及びＧに割り当てられた画素部分に対応する位置には、Ｙ（イエロー）の干渉フィルタ層部分１１０Ｙが配置されている。このＹの干渉フィルタ層部分１１０Ｙは、Ｂの光を反射すると共に、Ｒ及びＧの光を透過する。Ｂに割り当てられた画素部分に対応する位置には、何等の干渉フィルタ層部分も配置されておらず、この部分で光は、ＲＧＢ共に着色フィルタ層１２０へ素通りする。
【００５０】
このようなＹの干渉フィルタ層部分１１０Ｙは、Ｂを反射し、Ｒ及びＧを透過するように、予め定められた大小の所定屈折率及び層厚を有する２種類の干渉用の誘電体層（例えば、ＳｉＯ2層）を交互に多数積層（例えば、２６層を積層）することにより形成される。干渉フィルタ層１００の層厚は、この積層数及び反射すべき色に応じて広い範囲の値を取る。即ち、積層する誘電体層の各層の屈折率ｎを等しくし、互いに隣り合う２つの誘電体層の層厚ｔx、ｔx+1を、 ｔx・ｎ＋  ｔx+1・ｎ＝λ／２（但し、λは波長）とすると、波長λの光を反射できる。従って、層厚ｔを徐々に異ならせることにより、反射できる波長帯域の設定が出来る。このように、積層体における光の干渉による透過や反射が各ＲＧＢ光の波長に依存する性質を利用して、Ｒ及びＧに割り当てられた画素部に対応する位置において、Ｂの光を反射すると共に、当該Ｒ及びＧの光のみを透過する干渉フィルタ層１１０が得られる。
【００５１】
着色フィルタ層１２０は、干渉フィルタ層１１０よりも液晶に近い側において干渉フィルタ層１１０に重ねられており、層厚は夫々０．５〜５μｍ程度である。本実施の形態では、特に着色フィルタ層１２０は、Ｒに割り当てられた画素部分に対応する位置には、Ｒの着色フィルタ層部分１２０Ｒが配置されている。Ｒの着色フィルタ層部分１２０Ｒは、Ｇの光を吸収すると共に、Ｒの光を透過する。ここで、Ｂの光については、干渉フィルタ層１１０により反射されるので吸収する必要が殆ど又は全く無い。Ｇの着色フィルタ層部分１２０Ｇは、Ｒの光を吸収すると共に、Ｇの光を透過する。ここで、Ｂの光については、干渉フィルタ層１１０により反射されるので吸収する必要が殆ど又は全く無い。また、Ｂの着色フィルタ層部分１２０Ｂは、Ｒ及びＧの光を吸収すると共に、Ｂの光を透過する。即ち、Ｂの光については、吸収する必要が元より無い。また、Ｂの着色フィルタ層部分１２０Ｂの層厚は、Ｒ及びＧの着色フィルタ層部分１２０Ｒ及び１２０Ｇよりも、干渉フィルタ１１０の層厚だけ厚くし着色フィルタ層１２０の上面の平坦化をしてもよい。但し、着色フィルタ層１２０上には、オーバーコート層１４０が形成されるので、このように平坦化する必要性は低い。
【００５２】
オーバーコート膜１４０は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から、厚さ０．５〜２μｍ程度の保護膜及び平坦化膜として着色フィルタ層１２０の全面に形成される。
【００５３】
遮光層１３０は、相隣接する複数の画素部の境界に夫々対応する位置に、例えば、金属クロム、ニッケルやアルミニウム等から形成される。尚、カーボンやチタンをフォトレジストに分散した樹脂ブラックでも同様に遮光層を作成可能であるが、光の吸収が少ない、即ち、反射率の高い金属を用いて作成した方が、熱上昇防止等の観点から適している。
【００５４】
尚、図１の例では、遮光層１３０を対向基板２上に形成して、遮光層１３０の上に干渉フィルタ層１１０を形成するようにしたが、干渉フィルタ層１１０を形成した後に、例えば、平坦化膜を形成して、その上に遮光層を形成してもよいし、着色フィルタ層１２０上やオーバーコート膜１４０上に形成してもよい。以上のように構成された遮光層１３０により、ＲＧＢ間での混色の防止及びコントラストの向上が図られる。更に、当該液晶パネルをＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動型とする場合には、ＴＦＴのチャネル領域を覆う位置にも遮光層を設けることにより、ＴＦＴのチャネル領域に対する遮光の機能を持たせてもよい。
【００５５】
着色フィルタ層１２０は、例えば、感光性顔料分散法、非感光性顔料分散法等の顔料分散法、或いは染色法、印刷法、電着法、ミセル電解法、インクジェット法などにより形成される。
【００５６】
感光性顔料分散法の場合には、顔料を分散した感光性レジスト材料を対向基板２上に塗布した後、現像及び露光して所定パターンの着色フィルタ層１２０を形成する。非感光性顔料分散法の場合には、顔料を分散した非感光性ポリマー材料を対向基板２上に塗布した後、別途感光性レジスト層を用いて現像及び露光して所定パターンのカラーフィルタを形成する。前者は、製造工程数が少ない点で有利であり、後者は、パターン精度においてより優れている。
【００５７】
また、この顔料分散型の着色フィルタ層において用いられる顔料としては、例えばＲ用にはジアンスラキノン系の顔料、Ｇ用にはハロゲン化銅フタロシアニン系の顔料、Ｂ用には銅フタロシアニン系の顔料が夫々用いられる。そして、これらの顔料は、上述の感光性顔料分散法の場合には、例えばアクリル・エポキシ系の紫外線硬化樹脂などに分散され、上述の非感光性顔料分散法の場合には、例えばポリイミド系の着色樹脂に分散される。
【００５８】
ここで、着色フィルタに含まれるＢの光を吸収するＹの着色材料（即ち、顔料や染料等）は、入射する光により或いは入射する光に起因した熱により破壊される傾向が、他のＲやＧの光を吸収する着色材料よりも強い。図２に主にこのような着色材料の一例として、顔料の破壊に起因するカラーフィルタの褪色の様子を示す。
【００５９】
図２の色度図は、ＣＩＥ色度座標上で、ＲＧＢの各色のフィルタ部分における透過光の色が褪色によりどれだけ他の色に相対的に近付くかを示したものであり、ＲＧＢの各色について白丸は、カラーフィルタの製造初期の透過光の色を示しており、黒丸は、カラーフィルタを３０００時間に亘り３００万ルクス（温度約７０度）で使用した後の透過光の色を示している。図２から分かるように、Ｇのカラーフィルタ部分は、Ｒの光及びＢの光を吸収する顔料を含むが、光により特にＢの光を吸収するＹの顔料が破壊されることにより、透過する光の色はＢに近付いている。同様に、Ｒのカラーフィルタ部分は、Ｇの光及びＢの光を吸収する顔料を含むが、光により特にＢの光を吸収するＹの顔料が破壊されることにより透過する光の色はＢに近付いている。他方、Ｂのカラーフィルタ部分は、Ｒの光及びＧの光を吸収する顔料を含むが、Ｂの光を吸収するＹの顔料は含まれておらず、これらのＲの光及びＧの光を吸収する顔料は殆ど破壊されていないことが分かる。
【００６０】
これは、Ｂの光の方がＲやＧよりも周波数が高くエネルギが高いことによると考察される。即ち、Ｂの光がＲＧＢの中では、顔料を破壊する能力が最も高い。そこで、本実施の形態では、着色フィルタ層１２０に入射される前に、干渉フィルタ層１１０により、このような最も顔料を破壊する能力が高いＢの光が透過されないようにする。この結果、本実施の形態では、光による顔料の破壊は、Ｂについて低減される。従って、ＲＧＢの着色材料の間で寿命が平均化され、顔料全体の寿命は効率的に延ばされる。
【００６１】
ここで特に、特定の一色たるＢについてのみ反射する干渉フィルタ層１１０を形成する製造工程においては、例えば、単純に一種類のダイクロイックミラーとなる多数の干渉層を対向基板２の全面に堆積してから、Ｂに割り当てられた画素に対応する位置だけ除去するように、ドライエッチングによりパターンニングすればよい。このため、リフトオフ方法等によりＲＧＢ（３色）について色別の所定パターンで干渉フィルタ層を形成する場合と比べて、遥かに容易に製造できる。特に画素ピッチを微細化する程に、本実施の形態は有利となる。
【００６２】
尚、着色フィルタ層１２０を、公知の染色法、印刷法、電着法等により製造してもよい。この場合にも、顔料や染料等の様々な着色材料の褪色や変色を、干渉フィルタ層１１０により効果的に防ぐことが出来る。
【００６３】
以上のように、本実施の形態によれば、光により破壊されやすい着色材料を干渉フィルタにより保護しつつ、且つ光により破壊されにくい着色材料については干渉フィルタにより保護しない構成をとることにより、製造が困難な干渉フィルタの種類を一種類とすると共に形成する箇所も一部に止めることにより、着色フィルタ層１２０の保護と製造工程の容易さと適切にバランスさせており、現在のカラーフィルタ製造技術水準に鑑みれば実用上極めて有利である。
【００６４】
このように形成されるカラーフィルタ１００の対向基板２上の面的な配列パターンを図３に示す。尚、図３において、斜線領域は、遮光層１３０が形成された領域を示している。画素の境界に沿ってＲＧＢの各着色フィルタ層部分の形成領域は、図１に示したように相互に接してもよいし、或いは、僅かな隙間があってもよい。また、破線で、着色フィルタ層の下に形成される干渉フィルタ層の形成領域が示されている。
【００６５】
図３において、高い精細度が要求される情報機器用の場合には、ストライプ配列（図３（ａ）参照）が好適に用いられる。この場合、図１に示したＲ及びＧ用の着色フィルタ層部分１２０Ｒ及び１２０Ｇの一例としてのストライプ状のＲ及びＧ用の着色フィルタ層部分１２０Ｒａ及び１２０Ｇａの下には、Ｙの干渉フィルタ層部分１１０Ｙａが設けられる。他方、Ｂ用の着色フィルタ層部分１２０Ｂの一例としてのストライプ状のＢ用の着色フィルタ層部分１２０Ｂａの下には、Ｙの干渉フィルタ層部分１１０Ｙａが設けられていない。
【００６６】
また、図３において、精細度が余り要求されない動画像のカラー表示に本発明のカラーフィルタを用いる場合には、モザイク（ダイアゴナル）配列（図３（ｂ）参照）やデルタ（トライアングル）配列（図３（ｃ）参照）が好適に用いられる。
【００６７】
図３（ｂ）に示すモザイク配列の場合、図１に示したＲ及びＧ用の着色フィルタ層部分１２０Ｒ及び１２０Ｇの他の例としてのモザイク状のＲ及びＧ用の着色フィルタ層部分１２０Ｒｂ及び１２０Ｇｂの下には、Ｙの干渉フィルタ層部分１１０Ｙｂが設けられり、Ｂ用の着色フィルタ層部分１２０Ｂの一例としてのモザイク状のＢ用の着色フィルタ層部分１２０Ｂｂの下には、Ｙの干渉フィルタ層部分１１０Ｙｂが設けられていない。
【００６８】
図３（ｃ）に示すデルタ配列の場合、図１に示したＲ及びＧ用の着色フィルタ層部分１２０Ｒ及び１２０Ｇの他の例としてのデルタ状のＲ及びＧ用の着色フィルタ層部分１２０Ｒｃ及び１２０Ｇｃの下には、Ｙの干渉フィルタ層部分１１０Ｙｃが設けられており、Ｂ用の着色フィルタ層部分１２０Ｂの一例としてのデルタ状のＢ用の着色フィルタ層部分１２０Ｂｃの下には、Ｙの干渉フィルタ層部分１１０Ｙｃが設けられていない。
【００６９】
次に、以上のように構成されたカラーフィルタ１００を液晶パネルの対向基板（光入射側の基板）に用いた場合における作用について説明する。
【００７０】
カラーフィルタ１００が設けられた対向基板２の側から液晶パネルに光が入射すると、干渉フィルタ層１１０により、Ｒ又はＧに割り当てられた画素部に対応する位置では、干渉フィルタ層１１０のＹの部分によりＢの光は反射されると共に、Ｒ及びＧの光は透過される。そして、干渉フィルタ層１１０を透過する光は、着色フィルタ層１２０に入射される。この時、着色フィルタ層１２０は、Ｇに割り当てられた画素部分に対応する位置においては、干渉フィルタ層１１０を透過したＲ及びＧの光が入射されると、Ｒの光を吸収すると共にＧの光を透過し、Ｒに割り当てられた画素部分に対応する位置においては、干渉フィルタ層１１０を透過したＲ及びＧの光が入射されると、Ｇの光を吸収すると共にＲの光を透過する。他方、Ｂに割り当てられた画素部分に対応する位置においては、干渉フィルタ層１１０を透過したＲ、Ｇ及びＢの光が入射されると、Ｒ及びＧの光を吸収すると共にＢの光を透過する。
【００７１】
ここで、前述のように、特にプロジェクタのライトバルブ用の液晶パネルなどの場合に強い光源光を用いると、着色材料は光により或いは光に起因した熱により破壊される傾向が著しいが、着色フィルタ層１２０に入射される前に、干渉フィルタ層１１０によりＢの光は透過されないので、このような光による着色材料の破壊が低減されるのである。
【００７２】
（第２の実施の形態）
図４に、本発明の第２の実施の形態におけるカラーフィルタを示す。本実施の形態の説明については、液晶パネル用のカラーフィルタを前提として行う。尚、図４は、液晶パネルを構成する一対の基板のうちカラーフィルタが形成される側の対向基板と共に該カラーフィルタを断面図で模式的に示したものである。図４においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、図４において、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【００７３】
図４において、カラーフィルタ２００は、対向基板２の上に積層された干渉フィルタ層２１０と着色フィルタ層２２０とを備えている。
【００７４】
干渉フィルタ層２１０は、ＲＧＢに夫々割り当てられた複数の画素部に夫々対応する位置に、ＲＧＢの光を選択的に夫々透過するように設けられている。
【００７５】
着色フィルタ層２２０は、ＲＧＢに夫々割り当てられた複数の画素部に夫々対応する位置に、ＲＧＢの光を選択的に夫々透過するように設けられている。そして、遮光層２３０が、干渉フィルタ層２１０と着色フィルタ層２２０との間において、各画素の境界に設けられている。
【００７６】
即ち、本実施の形態では、冗長的に両方のフィルタ層２１０及び２２０が備えられている。このため、干渉フィルタ層２１０は、粗く色を分離する程度のものであっても、着色フィルタ層２２０によりカラーフィルタ２００として十分な分光特性を得ることが出来る。しかも、着色フィルタ層２２０の耐光性や耐熱性は、当該干渉フィルタ層２１０により補われる。従って、製造が比較的困難な干渉フィルタ層２１０を構成する干渉層の数を第1の実施の形態の場合と比較して少なくすることも可能である。
【００７７】
また、干渉フィルタ層２１０は、光が斜めに入射すると、光路に対する層厚が厚くなる結果、波長特性が変化して液晶パネルを通過した光の色は視覚上では色が薄くなる傾向がある。これに対して、着色フィルタ層２２０は、光が斜めに入射すると、光路に対する層厚が厚くなる結果、より多くの着色材料に吸収されることになり、視覚上では色が濃くなる傾向がある。これらの結果、本実施の形態の如く、干渉フィルタ層２１０と着色フィルタ層２２０とをＲＧＢの全てについて冗長的に重ねる構成を採ると、干渉フィルタ層２１０の視角に対する光反射（透過）特性の狂いと着色フィルタ層２２０の視角に対する光吸収（透過）特性の狂いとが少なくとも部分的に相殺される。この結果、本実施の形態のカラーフィルタ２００を使用すれば、視角特性が良くなる。即ち、直視型の液晶装置に当該液晶パネルを使用した場合に斜めから見たり、斜めの照明光を液晶パネルに入射させた場合にも、正面から見たり入射させたりした場合と比較して色の変化が少なくて済む。
【００７８】
尚、本実施の形態では、遮光層２３０は、干渉フィルタ層２１０上に形成されているが、第１の実施の形態のように、遮光層を対向基板２上に先ず形成してもよいし、着色フィルタ層２２０上やオーバーコート膜１４０上に形成してもよい。
【００７９】
また、カラーフィルタ２００の面的な配列パターンについては、第１の実施の形態の場合と同様に、図３に示したような各種のパターンを採ることができる。
【００８０】
（第３の実施の形態）
図５及び図６に、本発明の第3の実施の形態におけるカラーフィルタを示す。
本実施の形態の説明については、液晶パネル用のカラーフィルタを前提として行う。尚、図５は、液晶パネルを構成する一対の基板のうちカラーフィルタが形成される側の対向基板と共に該カラーフィルタを断面図で模式的に示したものであり、図６は、そのフィルタ層の面的な重なりを示した図式的な平面図であり、図５は、図６のＡ−Ａ’断面に対応している。図５においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、図５において、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【００８１】
図５において、カラーフィルタ３００は、対向基板２の上に積層された干渉フィルタ層３１０と着色フィルタ層３２０とを備えている。
【００８２】
図５の断面図及び図６の平面図に示すように、干渉フィルタ層３１０は、対向基板２の面に平行なＸ方向に沿って、（Ｇ）、（Ｂ）、（Ｒ）で示した画素部のピッチの２倍のピッチで、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）別に配列されている。他方、着色フィルタ層３２０は、Ｘ方向に沿って画素部のピッチの２倍のピッチで且つ干渉フィルタ層３１０のピッチとは画素部のピッチだけ（即ち、干渉フィルタ層３１０及び着色フィルタ層３２０のピッチの半分のピッチだけ）シフトして、Ｙ、Ｍ及びＣ別に配列されている。そして、干渉フィルタ層３１０及び着色フィルタ層３２０は、相重なる部分を透過する光が複数の画素部に割り当てられたＲＧＢに夫々対応するように色別に配列されている。より具体的には、Ｙの干渉フィルタ層部分３１０ＹとＭの着色フィルタ層部分３２０Ｍとが重なった部分がＲ（赤色）の画素部に対応し、Ｍの干渉フィルタ層部分３１０ＭとＣの着色フィルタ層部分３２０Ｃとが重なった部分がＢ（青色）の画素部に対応し、Ｃの干渉フィルタ層部分３１０ＣとＹの着色フィルタ層部分３２０Ｙとが重なった部分がＧ（緑色）の画素部に対応する。そして、遮光層３３０が、干渉フィルタ層３１０と着色フィルタ層３２０との間において、各画素の境界に設けられている。
【００８３】
以上のように、干渉フィルタ層３１０及び着色フィルタ層３２０は、相重なる部分が複数の画素部に割り当てられたＲＧＢに夫々対応するように配列されているので、カラーフィルタ３００のＸ方向の色別のピッチは、干渉フィルタ層３１０及び着色フィルタ層３２０のＸ方向のピッチの１／２のピッチとされる。即ち、特に微細化が困難である干渉フィルタ層３１０のピッチ（及び着色フィルタ層３２０のピッチ）を狭めることなく、当該カラーフィルタ３００のピッチを狭めることが可能となる。従って、上述した第1及び第２の実施の形態と比較して、本実施の形態は、画素ピッチの微細化を図るためには製造上、大変有利である。
【００８４】
尚、本実施の形態では、遮光層３３０は、干渉フィルタ層３１０上に形成されているが、第１の実施の形態のように、遮光層を対向基板２上に先ず形成してもよいし、着色フィルタ層３２０上やオーバーコート膜１４０上に形成してもよい。
【００８５】
また、カラーフィルタ３００の面的な配列パターンについては、図６では、Ｘ方向に相重なる部分を設けたが、Ｙ方向に展開してもよい。そうすることにより、第１の実施の形態の場合と同様に、図３に示したような各種のパターンを採ることができる。
【００８６】
（第４の実施の形態）
図７に、本発明の第４の実施の形態における液晶パネルを、画素部における断面図で示す。また、図８及び図９に、本実施の形態における液晶パネルの全体構成を平面図及び断面図で夫々示す。尚、図７においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００８７】
図7において、液晶パネル１０は、以上説明した第１から第３の実施の形態のカラーフィルタ１００、２００又は３００のいずれかに等しいカラーフィルタ４００を備えて構成されている。
【００８８】
液晶パネル１０は更に、ＴＦＴアレイ基板１と、カラーフィルタ４００が形成された対向基板２と、これらの基板間に挟持された液晶５０と、ＴＦＴアレイ基板１にＸ方向に配列された複数の信号線（ソース電極線）３５と、ＴＦＴアレイ基板１にＹ方向に配列された複数の走査線（ゲート電極線）３１とを備えている。
【００８９】
ＴＦＴアレイ基板１上には、液晶５０に対面する側にマトリクス状に設けられており、信号線３５及び走査線３１により夫々マトリクス駆動されると共に所定種類の複数色のうちいずれか一色に夫々割り当てられた複数の画素部を構成するＴＦＴ３０、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等からなる画素電極１１及び蓄積容量７０が設けられている。更に、ＴＦＴ３０及び蓄積容量７０の上には、２つの層間絶縁層４２及び４３が設けられており、ＴＦＴ３０、蓄積容量７０を構成する各層や信号線３５及び走査線３１を構成する各層の層間絶縁がなされている。
【００９０】
ＴＦＴ３０は、低抵抗のポリシリコン等からなる走査線（ゲート電極線）３１にゲート酸化膜３３を介して対向する位置にチャネルが形成されると共に、信号線３５とコンタクトホール３７を介して接続されたソース領域３４及び画素電極１１とコンタクトホール38を介して接続されたドレイン領域３６とを含むポリシリコン等の半導体層３２を備えている。このようなＴＦＴ３０としては、ＬＤＤ（Lightly Drain Doped）構造、セルフアライン構造、オフセット構造等の各種の構造を有するものでよい。
【００９１】
また、蓄積容量７０は、半導体層３２’と低抵抗のポリシリコン等からなる容量線３１’とが、絶縁膜３３’を介して対向配置される構成を有する。
【００９２】
他方、対向基板２上には、画素境界に形成された遮光層を含んで構成されるカラーフィルタ４００が形成されており、その液晶５０に面する側には、対向基板２の全面に渡ってＩＴＯ膜等から共通電極２１が形成されている。
【００９３】
また、画素電極１１上及び共通電極２１上には、液晶５０を所定の配向状態とするための、ラビング処理が施された配向膜１２及び２２が夫々形成されている。
【００９４】
以上のように構成された液晶パネル１０を含む液晶装置の全体構成を図８及び図９を参照して説明する。尚、図８は、ＴＦＴアレイ基板１をその上に形成された各構成要素と共に対向基板２の側から見た平面図であり、図９は、対向基板２を含めて示す図８のＨ−Ｈ’断面図である。
【００９５】
図８において、ＴＦＴアレイ基板１の上には、シール剤５２がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して対向基板２の周辺見切り５３が規定されている。シール剤５２の外側の領域には、信号線駆動回路１０１及び実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。更にＴＦＴアレイ基板１の残る一辺には、複数の配線１０５が設けられている。また、シール剤５２の四隅には、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間で電気的導通をとるための導通剤からなる銀点１０６が設けられている。そして、図９に示すように、図８に示したシール剤５２とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板２が当該シール剤５２によりＴＦＴアレイ基板１に固着されている。本実施の形態では特に、カラーフィルタ４００が対向基板２に形成されている。
【００９６】
信号線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４は、配線により図７に示した信号線（ソース電極線）３５及び走査線３１（ゲート電極線）に夫々電気的接続されている。信号線駆動回路１０１には、図示しない制御回路から即時表示可能な形式に変換された画像信号が入力され、走査線駆動回路１０４がパルス的に走査線３１に順番にゲート電圧を送るのに合わせて、画像信号に応じた信号電圧を信号線３５に送る。本実施の形態では特に、画素部におけるＴＦＴ３０の形成時に同一工程で、信号線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４を構成するＴＦＴを形成することも可能であり、製造上有利である。
【００９７】
尚、信号線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（テープオートメイテッドボンディング）基板上に実装された駆動用ＬＳＩに、ＴＦＴアレイ基板１の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。
【００９８】
以上のように構成されているため、本実施の形態によれば、着色フィルタ層の褪色が低減されており長寿命とされたカラーフィルタ４００により、液晶パネルや液晶装置として高品位のカラー画像を長期に亘り表示できる。更に、製造が容易なカラーフィルタ４００により装置全体としても製造が容易とされると共に低コスト化が図られる。
【００９９】
尚、本実施の形態では、液晶パネル１０は、ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス駆動型の液晶パネルとして構成されているが、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）素子等の他の素子を用いたアクティブマトリクス駆動型の液晶パネルとして構成してもよい。この場合、データ線及び走査線のうち一方の線を対向基板に配置して対向電極として機能させ、他方の基板に設けられた他方の線と画素電極との間にＭＩＭ素子等を夫々配置して液晶駆動する。このように構成しても、前述した第１から第３の実施の形態によるカラーフィルタを用いて構成すれば、同様の効果が得られる。更に、パッシブマトリクス駆動型の液晶パネルとして構成してもよい。この場合、データ線及び走査線のうち一方の線を対向基板に配置し、他方の基板に設けられた他方の線との間で液晶駆動する。このように構成しても、前述した第１から第３の実施の形態によるカラーフィルタを用いて構成すれば、同様の効果が得られる。
【０１００】
図７から図9には示されていないが、液晶パネル１０においては、対向基板２の光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１の光が出射する側には夫々、例えば、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、 ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード、Ｄ−ＳＴＮ（ダブル−ＳＴＮ）モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【０１０１】
以上の実施の形態において、対向基板２上に１画素1個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。このようにすれば、光源から画素への光の集光効率を向上することで、明るい液晶パネルが実現できる。
【０１０２】
また、以上の実施の形態において、特開平９−１２７４９７号公報、特公平３−５２６１１号公報、特開平３−１２５１２３号公報、特開平８−１７１１０１号公報等に開示されているように、ＴＦＴアレイ基板１上においてＴＦＴ３０に対向する位置（即ち、ＴＦＴ３０の下側）にも、例えば高融点金属からなる遮光層を設けてもよい。このようにＴＦＴ３０の下側にも遮光層を設ければ、ＴＦＴアレイ基板１の側からの戻り光等がＴＦＴ３０に入射するのを未然に防ぐことができる。従って、当該液晶パネルを液晶プロジェクタ用のライトバルブとして好適に用いることが出来る。
【０１０３】
（第５の実施の形態）
以下、本発明の第５の実施の形態として、第４の実施の形態の液晶装置を備えた電子機器について図１０から図１４を参照して説明する。
【０１０４】
先ず図１０に、本実施の形態における液晶装置を備えた電子機器の概略構成を示す。
【０１０５】
図１０において、電子機器は、表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、駆動回路１００４、液晶パネル１０、クロック発生回路１００８並びに電源回路１０１０を備えて構成されている。表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、光ディスク装置などのメモリ、テレビ信号を同調して出力する同調回路等を含み、クロック発生回路１００８からのクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの表示情報を表示情報処理回路１００２に出力する。表示情報処理回路１００２は、増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロック信号ＣLKと共に駆動回路１００４に出力する。駆動回路１００４は、液晶パネル１０を駆動する。電源回路１０１０は、上述の各回路に所定電源を供給する。尚、液晶パネル１０を構成するＴＦＴアレイ基板の上に、駆動回路１００４を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路１００２を搭載してもよい。
【０１０６】
次に図１１から図１４に、このように構成された電子機器の具体例を夫々示す。
【０１０７】
図１１において、電子機器の一例たる液晶プロジェクタ１１００は、上述した駆動回路１００４がＴＦＴアレイ基板上に搭載された液晶パネル１０を含む液晶モジュール１１１０を１個用いた所謂単板型のプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から光が発せられると、液晶ライトバルブ１１１０の液晶パネル１０に入射される。この際特に少なくともＢの光は、液晶パネル１０に備えられたカラーフィルタの干渉フィルタ層（図1、図４及び図５参照）により、反射される。この反射光は、反射手段の一例を構成するランプユニット１１０２のレフレクタ（凹状の反射ミラー）１１０２ａにより、再度反射され、照明光の一部として液晶パネル１０に再度入射される。従って、液晶パネル１０の干渉フィルタ層及びリフレクタ１１０２ａによる反射により、光の利用効率が向上される。
【０１０８】
例えば、第３の実施の形態におけるカラーフィルタ３００が液晶パネル１０に用いられている場合には、干渉フィルタ層２１０により反射された光は再利用されるので、ＹＭＣの各色の干渉フィルタ層部分２１０Ｙ、２１０Ｍ及び２１０Ｃに約１／３ずつ照明光が入射され、干渉フィルタ層１１０が夫々約１／３の光を反射すると仮定すれば、光の利用効率は、１／３＋｛１／３｝2＋｛１／３｝3＋…＋｛１／３｝n＋…であり（但し、第Ｎ項は、干渉フィルタ層２１０及びリフレクタ１１０２ａに夫々（ｎ−１）回反射された後に、干渉フィルタ層２１０を透過して着色フィルタ層３２０に入射される光による寄与分）、着色フィルタ層単独でカラーフィルタを構成した場合の光の利用効率である約１／３と比べて約３０％以上も利用効率が高められている。また、第２の実施の形態におけるカラーフィルタ２００が液晶パネル１０に用いられている場合には、各色の光は夫々干渉フィルタ層２１０を透過するまで、干渉フィルタ層２１０とリフレクタ１１０２ａとの間で反射が繰り返されるため、光の利用効率が非常に高いことは言うまでもない。更に、第１実施の形態におけるカラーフィルタ１００が液晶パネル１０に用いられている場合には、Ｙの干渉フィルタ層部分１１０Ｙにより反射されたＢの光は再利用されるので、光の利用効率は特にＢについて高められる。
【０１０９】
そして、カラーフィルタ及び液晶を介して、ライトバルブ１１１０から出射される光は、投射光学系の一例を構成する投射レンズ１１０４を介して、スクリーン１１２０等にカラー画像投射される。
【０１１０】
図１２において、電子機器の他の例たる、ラップトップ型のパーソナルコンピュータのディスプレイ、モニタ等に用いられる直視型の液晶表示装置１２００は、遮光性のカバーケース１２０２内に、上述した液晶パネル１０を含む液晶装置１１１０が、蛍光管１２０４、反射板１２０６及び光拡散フィルム１２０８と共に備えられている。蛍光管１２０４及び反射板１２０６からの光は、光拡散フィルム１２０８の光散乱作用により均一な光とされ、液晶パネル１０に入射されるように構成されている。この場合、図示されていないが、液晶パネル１０の両側の面には、一対の偏光板が配置され、液晶パネル１０の視認側には、視野角を広げるための光散乱フィルムが配置されている。従って、蛍光管１２０４から光拡散フィルム１２０８を介して液晶パネル１０に入射される照明光は、液晶パネル１０に備えられたカラーフィルタで一旦反射されても、反射板１２０６や光散乱フィルム等で再反射され再利用されるので、光源光の利用効率は高まる。
【０１１１】
尚、この例では、外光の反射を低減する観点及び光源光の有効利用の観点から、カラーフィルタを液晶パネル１０の光源側に設けること、即ち液晶パネル１０の対向基板が光源側に位置するように液晶パネル１０を取り付けることが好ましい。尚、この場合には、ＴＦＴアレイ基板上においてＴＦＴの下側に遮光層を設けることにより、ＴＦＴへの外光の入射を防ぐ構成を採用することが好ましく、この構成により、外光によるＴＦＴの光リークを防止できる。また、液晶表示装置１２００を、液晶パネル１０の背面に導光板を配置し且つ該導光板の側面に蛍光管を配置することにより、所謂サイドライト方式の液晶表示装置として構成してもよい。この場合にも、光散乱フィルム、導光板の背面に配置される反射フィルム、蛍光管の周囲に配置される反射フィルム等により、光が再反射されるので、光源光の利用効率が高まる。
【０１１２】
図１３において、電子機器の他の例たるビューファインダやヘッドマウントディスプレイの表示部１４００は、遮光性のフレーム１４０２内に、上述した液晶パネル１０を含む液晶装置１１１０が、平板型蛍光管１４０４と共に収容されており、対眼レンズ１４０６が液晶パネル１０の前面に開けられた開口部に取り付けられている。従って、平板型蛍光管１４０４から液晶パネル１０に入射される照明光は、液晶パネル１０に備えられたカラーフィルタを透過し、更に対眼レンズ１４０６を介してユーザの目１４０８に入射して結像する。そして、照明光は、液晶パネル１０に備えられたカラーフィルタで一旦反射されても、平板型蛍光管１４０４で再反射され再利用されるので、光源光の利用効率は高まる。この用途の場合、外光が液晶パネル１０に入らないので、外光の入射や反射を考慮する必要が無い。このため、ＴＦＴの下側に光リーク防止用の遮光層を設ける必要なく、カラーフィルタを液晶パネル１０の光源側に配置できるので有利である。
【０１１３】
また図１４に示すように、駆動回路１００４や表示情報処理回路１００２を搭載しない液晶パネル１０の場合には、駆動回路１００４や表示情報処理回路１００２を含むＩＣ１３２４がポリイミドテープ１３２２上に実装されたＴＣＰ（Tape  Carrier  Package）１３２０に、ＴＦＴアレイ基板１の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して物理的且つ電気的に接続して、液晶装置として、生産、販売、使用等することも可能である。
【０１１４】
以上図１１から図１４を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、エンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、携帯電話、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等などが図１０に示した電子機器の例として挙げられる。
【０１１５】
尚、以上説明した各実施の形態では液晶パネル用のカラーフィルタを前提としているが、本発明のカラーフィルタはこれに限られるものではなく、透過光や反射光により画素表示を行う表示装置であれば、本発明のカラーフィルタを適用可能である。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明のカラーフィルタによれば、耐光性や耐熱性に劣る着色フィルタ層への照明光等の入射光を、干渉フィルタ層により抑制するので、光等による着色フィルタ層の褪色や変色を低減して当該着色フィルタ層の寿命を延ばすことが出来、従って、カラーフィルタ全体としても高品質を保ちつつ、その寿命を延ばすことが出来る。同時に、製造がより困難な干渉フィルタ層の製造における負担を、当該干渉フィルタ層と着色フィルタ層とを種々の形態で重ねてカラーフィルタとすることにより効率良く軽減出来、従って比較的容易にカラーフィルタを製造できると共に製造コストを下げることも可能となる。また、干渉フィルタ層と着色フィルタ層を組み合わせることにより、光が斜めに入出射した際の色変化を抑制でき、視角特性が向上される。更に、干渉フィルタ層と着色フィルタ層の組み合わせ方に応じて、光の利用効率を高めることも可能となる。
【０１１７】
更にまた、本発明の液晶パネル及び電子機器は、本発明のカラーフィルタを備えているので、高品位のカラー画像を長期に亘って表示でき、低コスト化を図ることも可能であり、光の利用効率を高めることによりカラー画像を明るく表示出来ると共に省エネ化にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第1の実施の形態におけるカラーフィルタの部分断面図である。
【図２】  着色フィルタ層に含まれるＲＧＢ別の着色材料の破壊に起因するカラーフィルタの褪色の様子を示す色度図である。
【図３】  図１のカラーフィルタの対向基板の上における面的な配列パターンを示す部分平面図である。
【図４】  本発明の第２の実施の形態におけるカラーフィルタの部分断面図である。
【図５】  本発明の第３の実施の形態におけるカラーフィルタの部分断面図である。
【図６】  図５のカラーフィルタの対向基板の上における面的な配列パターンを示す部分平面図である。
【図７】  本発明の第４の実施の形態における液晶装置の備えた液晶パネルの部分断面図である。
【図８】  本発明の第４の実施の形態における液晶装置の全体構成を示す平面図である。
【図９】  本発明の第４の実施の形態における液晶装置の全体構成を示す断面図である。
【図１０】  本発明の第５の実施の形態における電子機器の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】  電子機器の一例としての液晶プロジェクタを示す断面図である。
【図１２】  電子機器の他の例としての直視型の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１３】  電子機器の一例としてのビューファインダやヘッドマウントディスプレイの表示部を示す断面図である。
【図１４】  電子機器の一例としてのＴＣＰを用いた液晶装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ＴＦＴアレイ基板
２…対向基板
１０…液晶パネル
１１…画素電極
１２…配向膜
２１…共通電極
２２…配向膜
３０…ＴＦＴ
７０…蓄積容量
１００、２００、３００…カラーフィルタ
１１０、２１０、３１０…干渉フィルタ層
１２０、２２０、３２０…着色フィルタ層
１３０、２３０、３３０…遮光層
１４０…オーバーコート膜
１０１…信号線駆動回路
１０２…外部入力端子（実装端子）
１０４…走査線駆動回路
１１００…液晶プロジェクタ
１２００…液晶表示装置
１２０４…蛍光管
１２０６…反射板
１２０８…光拡散フィルム
１４００…ビューファインダやヘッドマウントディスプレイの表示部
１４０２…遮光性のフレーム
１４０４…平板型蛍光管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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