JP3924992B2 - カラーフィルタ及びそのカラーフィルタを備えた電気光学装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタを備えた電気光学装置に関し、さらに詳しくは、無機材料でなるカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置をはじめとする電気光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置などのカラーフィルタとしては、ガラス基板にポリイミドなどの樹脂に、色材としての顔料を分散させてなる着色樹脂が所定の配列で配置されたものがある。
【０００３】
また、このようなカラーフィルタを形成する方法としては、以下に説明するようなものがある。例えば赤用の顔料を分散した着色ポリイミド系前駆体液をガラス基板に塗布し、乾燥、予備加熱する。そして、塗布膜の上にフォトレジストをフォトリソグラフィー技術によりパターニングする。続いて、例えばアルカリ水溶液でフォトレジストの現像と着色樹脂膜のエッチングを行なう。有機溶剤によりフォトレジストを剥離すると、ガラス基板の表示領域全体に亙り赤用の着色樹脂膜のパターンが形成されている。その後、緑用及び青用の着色樹脂についても同様の工程を行なってカラーフィルタが形成できる。
【０００４】
また、他のカラーフィルタの形成方法としては、アクリル・エポキシ系の紫外線硬化樹脂などに顔料を分散したものを溶媒に溶かしてなる着色レジストを用いて、露光工程において紫外光が照射された部分を残し遮光された部分を除去する作業を各色毎に行なうものがある。この他に、カラーフィルタの形成方法としては、上記した方法と同様に有機系材料を用いて行なう、染色法、電着法、印刷法などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したカラーフィルタは、いずれも有機系材料でなるため、耐熱性や機械的強度が低くいという問題がある。特に、液晶表示装置に適用されるカラーフィルタでは、表示用電極を形成する際に２００℃以上の温度となるため、このような温度に耐えられずに劣化を起こし、曇りや変形などが生じるという不都合があった。また、カラーフィルタを構成する有機系材料膜は、塗布や印刷などによって成膜されるため、その膜厚はガラス基板の面内で不均一となり易いという問題があった。また、カラーフィルタの膜厚を研磨により制御しようとすると、カラーフィルタ表面に傷が生じ易く膜厚の制御性が悪いという問題があった。さらに、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のように異なるフィルタ領域どうしでは膜の設定厚さが異なるものであり、このカラーフィルタの膜厚の不均一は、２枚の基板間のギャップの不均一を招く可能性がある。このため、基板間に介在される液晶層の誘電率が面内でばらつくという不都合を招く虞れがあった。
【０００６】
また、液晶表示パネルを製造する際に、２枚の基板間にセルギャップを規定するためのスペーサを散布させて基板貼り合わせを行なうが、この貼り合わせの際にスペーサで押圧されることにより、スペーサより柔軟な有機系材料でなるカラーフィルタが変形してセルギャップを規定値に設定できないという問題があった。さらに、有機系材料でなるカラーフィルタは、成膜法に起因して膜厚寸法が大きくなり光の透過率が低くいものであった。このため、表示光の利用効率が小さくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような事情を考慮して、薄い膜厚でかつ膜厚制御性が良好な、光透過率の高いカラーフィルタを得ることを主たる目的としている。また、本発明は、製造が容易で、光学特性が良好な電気光学装置を得ることを他の目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に、遷移金属をドープしてなるカラーフィルタであって、前記透明材料膜には、クロム（Ｃｒ）がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）がドープされた緑用フィルタ部と、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のこのような構成によれば、成膜の制御性の良好な無機酸化物を用いて、薄膜状のカラーフィルタを実現することができる。また、本発明では、無機系材料でなるカラーフィルタとすることにより、カラーフィルタの耐熱性及び機械的強度を向上するという効果がある。また赤、緑、青などのそれぞれの分光特性を示すフィルタ部を同一材料膜に配置・形成することができ、任意の色配列で各フィルタ部を容易に形成できるという効果がある。
【００１０】
また、本発明は、カラーフィルタを構成する透明材料膜が、ガラス基板の表面に成膜されていることが好ましい。このような構成の本発明では、ガラス基板上にカラーフィルタを形成することにより、例えば液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示パネルなどのカラーフィルタとして用いることができる。
【００１６】
本発明に係る参考例は、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜を成膜する工程と、前記透明材料膜に遷移金属をドープする工程と、を備えたカラーフィルタの製造方法であって、前記透明材料膜には、クロム（Ｃｒ）がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）がドープされた緑用フィルタ部と、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
また、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜を成膜する工程と、前記透明材料膜に遷移金属をドープする工程と、を備えたカラーフィルタの製造方法であって、前記透明材料膜には、コバルト（Ｃｏ）とマンガン（Ｍｎ）がドープされたシアン用フィルタ部と、コバルト（Ｃｏ）とマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたマゼンタ用フィルタ部と、ニッケル（Ｎｉ）がドープされたイエロー用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る参考例のこのような構成によれば、透明材料膜に遷移金属をドープするという簡単な操作でカラーフィルタを製造できるという効果がある。無機系材料でなる透明材料膜の膜厚制御性は、例えばスパッタ法やＣＶＤ法などを用いることにより良好となるため、面内均一性の高い薄膜でカラーフィルタを形成することができる。また、遷移金属のドーピングは、拡散法やイオン注入法などの方法を用いて、高精度で行なえるため、フィルタとしての特性の調整を制御性良く行なうことができる。また赤、緑、青や、シアン、マゼンタ、イエローなどのそれぞれの色用のフィルタ部分を酸化アルミニウムを用いて形成することができる。この酸化アルミニウムは、スパッタ法、ＣＶＤ法、陽極酸化法などを用いて容易に形成できるため、カラーフィルタを容易に製造できるという効果がある。
【００２０】
本発明は、透明な前ガラス基板の表示領域の後面側に透明な前電極を備え、且つ後基板の前面に後電極を備えるとともに、相対向する前記前ガラス基板と前記後基板との間に電気光学材料層を介在させた電気光学装置であって、前記前ガラス基板の表面に、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に遷移金属をドープしてなるカラーフィルタを配置させるものであって、前記透明材料膜には、クロム（Ｃｒ）がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）がドープされた緑用フィルタ部と、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明のこのような構成によれば、前ガラス基板の表面に形成されたカラーフィルタが無機系材料でなるため、後工程で前電極を形成する際に、例えばスパッタリングやＣＶＤ成膜に伴う高熱によりカラーフィルタが劣化するのを防止できる。このため、劣化のないカラーフィルタを備えた電気光学装置を実現することができる。また、カラーフィルタの耐熱性が高いため、前電極を適正な処理温度で形成でき、電極の特性を高めることができる。さらに、無機系材料膜で形成することにより、膜厚制御性が良く面内均一性の高い薄膜状のカラーフィルタを形成できるという効果がある。また、カラーフィルタの膜厚を薄くできるため、前ガラス基板と後基板との間隙を狭く設定することが可能となり、光学特性や応答特性を向上することができる。また赤、緑、青などのそれぞれの色用のフィルタ部分を薄い酸化アルミニウムを用いて形成することができる。この酸化アルミニウムは、スパッタ法、ＣＶＤ法、陽極酸化法などを用いて膜厚制御性が良好に形成できるため、面内均一性の高いカラーフィルタを備えた電気光学装置を実現できるという効果がある。
【００２２】
また、本発明は、カラーフィルタが、前ガラス基板の後面又は前面に配置されている構成である。カラーフィルタを前ガラス基板の前面に配置した場合には、カラーフィルタが無機系材料でなるため、損傷を受けにくく、基板間の間隙をより狭く設定できるという利点がある。また、カラーフィルタを前ガラス基板の後面に配置した場合でも、カラーフィルタが無機系材料膜でなるため膜厚が薄いため基板間の距離の小さい薄型の表示パネルを製造することができる。また、基板間に所定のギャップを確保するためのスペーサを介在させた場合に、前ガラス基板の後面にカラーフィルタが形成されていても、カラーフィルタ自体が機械的強度の高い無機系材料でなるため、変形することがなく、所定ギャップを確保することができる。
【００２６】
本発明は、透明な前ガラス基板の表示領域の後面側に透明な前電極を備え、且つ後基板の前面に後電極を備えるとともに、相対向する前記前ガラス基板と前記後基板との間に電気光学材料層を介在させた電気光学装置であって、前電極は、無機酸化物を主成分とする導電性を有する透明材料膜中に遷移金属がドープされて分光特性を有し、カラーフィルタを兼ねることを特徴とする。
【００２７】
本発明のこのような構成によれば、前電極に遷移金属をドープすることにより、前電極自体にカラーフィルタとしての光学特性を付与することができる。このため、別途カラーフィルタを備える必要がなく、前ガラス基板の製造工程を簡略化できると共に薄型化を実現できるという効果がある。
【００２８】
また、本発明は、透明材料膜が、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に酸化スズ（ＳｎＯ２）がドープされてなることが好ましい。このような構成の本発明では、透明材料膜に遷移金属をドープすることで、電気抵抗をより低くすることができ、電極としての特性を高めることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法及び電気光学装置の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３０】
（実施形態１）
図１は本発明に係るカラーフィルタを備えた電気光学装置としての液晶表示パネルの実施形態１を示す要部断面図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態１のカラーフィルタの製造工程を示す工程断面図である。なお、本実施形態１では、パッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルを適用している。
【００３１】
まず、図１を用いて本実施形態１に係る液晶表示パネル１の構成を説明する。液晶表示パネル１は、相対向する、前ガラス基板２と後ガラス基板３との間に液晶４が封止されて大略構成されている。なお、本実施形態の液晶表示パネル１は透過型であるため、後方にバックライト（図示省略する）が配置されている。
【００３２】
前ガラス基板２の後面（後ガラス基板３と対向する面）には、所定方向に沿って互いに平行をなすように、赤用カラーフィルタ５Ｒ、緑用カラーフィルタ５Ｇ、青用カラーフィルタ５Ｂが形成されている。なお、本実施形態では、これらのカラーフィルタが、赤用カラーフィルタ５Ｒ、緑用カラーフィルタ５Ｇ、青用カラーフィルタ５Ｂの順で群をなし、これが複数群形成されている。また、それぞれのカラーフィルタどうしの間には電気絶縁性を有する酸化アルミニウム膜５が介在されている。これら赤、緑、青用カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ及び酸化アルミニウム膜５の形成方法は後述する。
【００３３】
赤、緑、青用カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、酸化アルミニウム膜に遷移金属が所定のドーズ量でドープされてなる。本実施形態においては、例えば、赤用カラーフィルタ５Ｒは、酸化アルミニウム膜にクロム（Ｃｒ）がドープされている。また、緑用カラーフィルタ５Ｇでは、酸化アルミニウムにベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）とがドープされている。さらに、青用カラーフィルタ５Ｂでは、酸化アルミニウムにチタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）とがドープされている。なお、これら赤、緑、青用カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂどうしの間に介在された絶縁膜５は、酸化アルミニウムで形成されている。
【００３４】
赤、緑、青用カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ及び絶縁膜５を含む前ガラス基板２の後面には、それぞれのカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに重なるように、透明な前電極６が形成されている。この前電極６は、ＩＴＯ（indium tin oxide）で形成されている。また、これら前電極６どうしの間、すなわち絶縁膜５の後面にはブラックマスク材７が配置・形成されている。さらに、これらの構造を含む前ガラス基板２の後面の表示領域全体に亙って、前配向膜８が形成されている。
【００３５】
一方、後ガラス基板３の前面（前ガラス基板と対向する面）には、ストライプ状に複数の後電極９が前電極６と直交する方向に沿って形成されている。この後電極９は、前電極６と同様にＩＴＯで形成されている。後ガラス基板３の後電極９を含む前面には、後配向膜１０が形成されている。
【００３６】
そして、前配向膜８と後配向膜１０との間には、所定の直径を有するスペーサ１１が適宜配置されている。また、前配向膜８と後配向膜１０との間には、表示領域を取り囲むように、図示しないシール材が介在されている。そして、前配向膜８と後配向膜１０とシール材とで形成される空隙に、上記した液晶４が封止されている。このようにして、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを備える液晶表示パネル１が構成されている。
【００３７】
本実施形態１の液晶表示パネル１では、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが無機酸化物である酸化アルミニウムを主成分とする透明材料中に、遷移金属をドープして分光特性を得ている。このため、本実施形態１の液晶表示パネル１では、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの耐熱性及び機械的強度が極めて高い。このため、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成した後に、ＩＴＯでなる前電極６をスパッタ法にて形成する場合や前配向膜８を高温で乾燥させる場合に、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに劣化や変形が発生するのを防止することができる。
【００３８】
また、前ガラス基板２と後ガラス基板３とをシール材を用いて貼り合わせて加圧する工程において、ギャップを確保するためのスペーサ１１によって、前配向膜８及び前電極６が圧迫され、さらにはカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂも圧迫されるが、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ自体が機械的強度が高いため、変形を起こすことはない。
【００３９】
さらに、本実施形態１のカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、酸化アルミニウムを主成分とする無機材料膜でなるため、スパッタ法やＣＶＤ法などの膜厚制御性の高い成膜方法を適用することができる。このため、研磨工程などの余分な工程を必要としないため、液晶表示パネル１の製造が容易になる。
【００４０】
また、本実施形態１で用いたカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、光透過性の高い酸化アルミニウムに遷移金属（Ｃｒ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｆｅなど）をドープしてなるため、光の透過率が高く、光の利用効率の高いという利点がある。このため、液晶表示パネル１の表示品位を向上することができる。
【００４１】
以上、本実施形態１の液晶表示パネル１について説明したが、次に、本実施形態１におけるカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの製造方法について図２を用いて説明する。
【００４２】
まず、図２（Ａ）に示すように、前ガラス基板２の表面（後ガラス基板３と対向させる面）の略全体に酸化アルミニウム膜５を、スパッタ法にてサブミクロンオーダの膜厚寸法に成膜する。
【００４３】
次に、酸化アルミニウム膜５の上にフォトレジストを塗布して、露光・現像を行ない、図２（Ｂ）に示すような第１レジストパターン２１を形成する。この第１レジストパターン２１では、赤用カラーフィルタを形成予定する領域に対応する部分が除去されて溝部２１Ａが形成されている。そして、この第１レジストパターン２１をマスクとして、酸化アルミニウム膜５へクロム（Ｃｒ）をイオン注入する。所定ドーズ量のイオン注入が終了した後、第１レジストパターン２１を剥離して除去する。このように、酸化アルミニウム膜５へクロムをドープした領域は、同図（Ｂ）に示すように、赤色光のみを透過させる分光特性をもつ赤用カラーフィルタ５Ｒとなる。
【００４４】
その後、フォトレジストを塗布して、露光・現像を行なって、図２（Ｃ）に示すような第２レジストパターン２２を形成する。この第２レジストパターン２２には、酸化アルミニウム膜５における緑用カラーフィルタを形成予定する領域を露呈させる溝部２２Ａが露光・現像によって形成される。この第２レジストパターン２２をマスクとして用いて、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）をイオン注入した後、第２レジストパターン２２を剥離する。このように、酸化アルミニウム膜５へベリリウムとケイ素とを所定のドーズ量になるようにイオン注入すると、その領域は緑色光のみを透過させる分光特性をもつ緑用カラーフィルタ５Ｇとなる。
【００４５】
次に、赤用カラーフィルタ５Ｒや緑用カラーフィルタ５Ｇの形成方法と同様に、フォトレジストを塗布して、露光・現像を行なって、図２（Ｄ）に示すような第３レジストパターン２３を形成する。この第３レジストパターン２３には、酸化アルミニウム膜５における青用カラーフィルタを形成予定する領域を露呈させる溝部２３Ａが形成される。この第３レジストパターン２３をマスクとして用いて、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）とを所定のドーズ量になるようにイオン注入する。この結果、溝部２３Ａ内の底部に露呈する領域の酸化アルミニウム膜５は、緑色光のみを透過させる分光特性を有する緑用カラーフィルタ５Ｇとなる。その後、第３レジストパターン２３を剥離する。
【００４６】
このようにして製造されたカラーフィルタは、表示領域全体に亙って形成された酸化アルミニウム膜５が膜厚制御性が良いため、面内均一性を有する。また、酸化アルミニウム膜５と各カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂとの間に段差が生じないため、後工程で形成される前電極どうしの高さにばらつきが発生するのを防止することができる。なお、本実施形態１では、カラーフィルタの色の順序をＲ、Ｇ、Ｂを繰り返すようにしたが、色の順序はこれに限定されるものではない。
【００４７】
（実施形態２）
図３は、本発明に係る電気光学装置を、パッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルに適用した実施形態２を示す要部断面図である。本実施形態２において、上記した実施形態１の液晶表示パネル１と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
本実施形態２においては、上記した実施形態１の各カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂどうしの間の酸化アルミニウム膜５を黒く着色してブラックマスク５ＢＬとした構成であり、上記した実施形態１におけるブラックマスク材７は設けられていない。本実施形態２における他の構成は、上記した実施形態２と同様である。なお、酸化アルミニウム膜５をブラックマスク５ＢＬに変えるには、酸化アルミニウム膜５に複数種の遷移金属や典型元素をドープする方法や、顔料をドープする方法などを行なえばよい。
【００４９】
本実施形態２においては、別途ブラックマスク材を設ける必要がないため、カラーフィルタ及び液晶表示パネルの製造が容易となる。また、ブラックマスク５ＢＬの形成では、各カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの形成工程でパターニングしたレジストパターンをやや変えることによりセルフアラインで形成することも可能となる。
【００５０】
なお、上記した実施形態１及び実施形態２では、カラーフィルタを前ガラス基板２の後面に形成したが、前ガラス基板２の前面に形成・配置する構成としてもよい。この場合、カラーフィルタが酸化アルミニウム膜を基にしてなり機械的強度が高いため、損傷を受けにくいという利点がある。また、カラーフィルタを前ガラス基板２の前面に設けるため、前ガラス基板２の後面側の平坦性を向上することが可能となる。
【００５１】
また、上記した実施形態１及び実施形態２では、無機系酸化物として酸化物アルミニウムを適用したが、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの他の透明性を有する無機系酸化物を適用することも勿論可能である。
【００５２】
さらに、上記した実施形態１及び実施形態２では、カラーフィルタをＲ、Ｇ、Ｂでなる三原色系で構成したが、シアン、マゼンタ、イエローでなる補色系のカラーフィルタ構成としてもよい。例えば、無機系酸化物が酸化アルミニウムである場合には、シアンはコバルト（Ｃｏ）とマンガン（Ｍｎ）とをドープし、マゼンタはコバルト（Ｃｏ）とマグネシウム（Ｍｇ）とをドープし、イエローはニッケル（Ｎｉ）をドープすることでカラーフィルタを作成することが可能である。
【００５３】
（実施形態３）
図４は、本発明に係る電気光学装置を液晶表示パネルに適用した実施形態３を示す要部断面図である。本実施形態３の液晶表示パネル１００も上記した実施形態１、２と同様にパッシブマトリクス方式の透過型である。
【００５４】
図４を用いて本実施形態３に係る液晶表示パネル１００の構成を説明する。液晶表示パネル１００は、相対向する、前ガラス基板１０１と後ガラス基板１０２との間に液晶１０３が封止されて大略構成されている。
【００５５】
前ガラス基板１０１の後面には、所定方向に沿って互いに平行をなすように、ストライプ状に、赤用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、緑用カラーフィルタ電極１０４Ｇ、青用カラーフィルタ電極１０４Ｂが形成されている。なお、本実施形態では、これらのカラーフィルタ電極が、赤用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、緑用カラーフィルタ電極１０４Ｇ、青用カラーフィルタ１０４Ｂの順で群をなし、これが複数群形成されている。
【００５６】
赤、緑、青用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂは、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に例えば酸化スズ（ＳｎＯ２）がドープされてなる透明材料膜に、さらに遷移金属を所定のドーズ量でドープすることにより形成できる。各色用のカラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂ毎にドープする遷移金属の種類や組み合わせを変えるとともに、ドープ量を制御することによりＲ、Ｇ、Ｂに対応するカラーフィルタ電極を形成することができる。そして、これらのカラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂを含む前ガラス基板１０１の後面の表示領域全体に亙って、前配向膜１０５が形成されている。
【００５７】
一方、後ガラス基板１０２の前面には、ストライプ状に複数の後電極１０６が赤、緑、青用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４と直交する方向に沿って形成されている。この後電極１０６は、ＩＴＯで形成されている。後ガラス基板１０２の後電極１０６を含む前面には、後配向膜１０７が形成されている。
【００５８】
そして、前配向膜１０５と後配向膜１０７との間には、所定の直径を有するスペーサ１０８が散布されて適宜配置されている。また、前配向膜１０５と後配向膜１０７との間には、表示領域を取り囲むように、図示しないシール材が介在されている。そして、前配向膜１０５と後配向膜１０７とシール材とで形成される空隙に、上記した液晶１０３が封止されている。このようにして、赤、緑、青用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂを備える液晶表示パネル１００が構成されている。
【００５９】
このような本実施形態３では、赤、緑、青用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂが前電極とカラーフィルタとを兼ねるため、別途カラーフィルタを前ガラス基板１０１に設ける必要がなく、液晶表示パネル１００の製造工程を簡略化することができる。また、無機系の透明導電膜は、従来の有機系のカラーフィルタと比較して十分に耐熱性が高く、プロセスに対する熱的制約を解消することができる。また、従来のような電極の上下にカラーフィルタを配置する構成と異なり、カラーフィルタにより印加電圧に非対称が生じるという問題を解消することができる。さらに、カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの光透過率が高いため、表示品位の高い液晶表示パネル１００を実現することができる。また、本実施形態３では、遷移金属をドープすることで、透明導電膜をより低抵抗にすることができるという利点がある。
【００６０】
以上、実施形態１〜実施形態３について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、無機酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化インジウムの他、各種の透明性を有する無機酸化物を適用することが可能である。
【００６１】
また、上記した各実施形態では、ドープする遷移金属をイオン注入によるドーピング方法としたが、熱拡散法などの他の方法を用いてドープすることも勿論可能である。
【００６２】
さらに、上記した実施形態１では、遷移金属として、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）を挙げたが、これらに限定されるものではなく、他の遷移金属を選択することや、典型元素をドープすることも可能である。
【００６３】
また、上記した実施形態１〜実施形態３は、本発明をパッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルに適用した例であるが、パッシブマトリクス方式の反射型の液晶表示パネルや、アクティブマトリクス方式の透過型や反射型の液晶表示パネルに本発明を適用できることはいうまでもない。
【００６４】
さらに、本発明は、液晶表示パネルの他に、無機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料や有機ＥＬ材料を発光層やキャリア輸送層に含むＥＬ表示装置にも適用することができる。
【００６５】
また、カラーフィルタとしては、上記したような電気光学装置に用いられる他に、各種光学要素、光学機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気光学装置の実施形態１の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、実施形態１のカラーフィルタの製造工程を示す工程断面図である。
【図３】本発明に係る電気光学装置の実施形態２の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【図４】本発明に係る電気光学装置の実施形態３の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【符号の説明】
１、１００ 液晶表示パネル
２、１０１ 前ガラス基板
３、１０２ 後ガラス基板
４、１０３ 液晶
５ 酸化アルミニウム膜
５Ｒ 赤用カラーフィルタ
５Ｇ 緑用カラーフィルタ
５Ｂ 青用カラーフィルタ
５ＢＬ ブラックマスク
６ 前電極
９ 後電極
１０４Ｒ 赤用カラーフィルタ電極
１０４Ｇ 緑用カラーフィルタ電極
１０４Ｂ 青用カラーフィルタ電極
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタを備えた電気光学装置に関し、さらに詳しくは、無機材料でなるカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置をはじめとする電気光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置などのカラーフィルタとしては、ガラス基板にポリイミドなどの樹脂に、色材としての顔料を分散させてなる着色樹脂が所定の配列で配置されたものがある。
【０００３】
また、このようなカラーフィルタを形成する方法としては、以下に説明するようなものがある。例えば赤用の顔料を分散した着色ポリイミド系前駆体液をガラス基板に塗布し、乾燥、予備加熱する。そして、塗布膜の上にフォトレジストをフォトリソグラフィー技術によりパターニングする。続いて、例えばアルカリ水溶液でフォトレジストの現像と着色樹脂膜のエッチングを行なう。有機溶剤によりフォトレジストを剥離すると、ガラス基板の表示領域全体に亙り赤用の着色樹脂膜のパターンが形成されている。その後、緑用及び青用の着色樹脂についても同様の工程を行なってカラーフィルタが形成できる。
【０００４】
また、他のカラーフィルタの形成方法としては、アクリル・エポキシ系の紫外線硬化樹脂などに顔料を分散したものを溶媒に溶かしてなる着色レジストを用いて、露光工程において紫外光が照射された部分を残し遮光された部分を除去する作業を各色毎に行なうものがある。この他に、カラーフィルタの形成方法としては、上記した方法と同様に有機系材料を用いて行なう、染色法、電着法、印刷法などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したカラーフィルタは、いずれも有機系材料でなるため、耐熱性や機械的強度が低くいという問題がある。特に、液晶表示装置に適用されるカラーフィルタでは、表示用電極を形成する際に２００℃以上の温度となるため、このような温度に耐えられずに劣化を起こし、曇りや変形などが生じるという不都合があった。また、カラーフィルタを構成する有機系材料膜は、塗布や印刷などによって成膜されるため、その膜厚はガラス基板の面内で不均一となり易いという問題があった。また、カラーフィルタの膜厚を研磨により制御しようとすると、カラーフィルタ表面に傷が生じ易く膜厚の制御性が悪いという問題があった。さらに、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のように異なるフィルタ領域どうしでは膜の設定厚さが異なるものであり、このカラーフィルタの膜厚の不均一は、２枚の基板間のギャップの不均一を招く可能性がある。このため、基板間に介在される液晶層の誘電率が面内でばらつくという不都合を招く虞れがあった。
【０００６】
また、液晶表示パネルを製造する際に、２枚の基板間にセルギャップを規定するためのスペーサを散布させて基板貼り合わせを行なうが、この貼り合わせの際にスペーサで押圧されることにより、スペーサより柔軟な有機系材料でなるカラーフィルタが変形してセルギャップを規定値に設定できないという問題があった。さらに、有機系材料でなるカラーフィルタは、成膜法に起因して膜厚寸法が大きくなり光の透過率が低くいものであった。このため、表示光の利用効率が小さくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような事情を考慮して、薄い膜厚でかつ膜厚制御性が良好な、光透過率の高いカラーフィルタを得ることを主たる目的としている。また、本発明は、製造が容易で、光学特性が良好な電気光学装置を得ることを他の目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に、遷移金属をドープしてなるカラーフィルタであって、前記透明材料膜には、クロム（Ｃｒ）がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）がドープされた緑用フィルタ部と、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のこのような構成によれば、成膜の制御性の良好な無機酸化物を用いて、薄膜状のカラーフィルタを実現することができる。また、本発明では、無機系材料でなるカラーフィルタとすることにより、カラーフィルタの耐熱性及び機械的強度を向上するという効果がある。また赤、緑、青などのそれぞれの分光特性を示すフィルタ部を同一材料膜に配置・形成することができ、任意の色配列で各フィルタ部を容易に形成できるという効果がある。
【００１０】
また、本発明は、カラーフィルタを構成する透明材料膜が、ガラス基板の表面に成膜されていることが好ましい。このような構成の本発明では、ガラス基板上にカラーフィルタを形成することにより、例えば液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示パネルなどのカラーフィルタとして用いることができる。
【００１６】
本発明に係る参考例は、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜を成膜する工程と、前記透明材料膜に遷移金属をドープする工程と、を備えたカラーフィルタの製造方法であって、前記透明材料膜には、クロム（Ｃｒ）がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）がドープされた緑用フィルタ部と、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
また、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜を成膜する工程と、前記透明材料膜に遷移金属をドープする工程と、を備えたカラーフィルタの製造方法であって、前記透明材料膜には、コバルト（Ｃｏ）とマンガン（Ｍｎ）がドープされたシアン用フィルタ部と、コバルト（Ｃｏ）とマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたマゼンタ用フィルタ部と、ニッケル（Ｎｉ）がドープされたイエロー用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る参考例のこのような構成によれば、透明材料膜に遷移金属をドープするという簡単な操作でカラーフィルタを製造できるという効果がある。無機系材料でなる透明材料膜の膜厚制御性は、例えばスパッタ法やＣＶＤ法などを用いることにより良好となるため、面内均一性の高い薄膜でカラーフィルタを形成することができる。また、遷移金属のドーピングは、拡散法やイオン注入法などの方法を用いて、高精度で行なえるため、フィルタとしての特性の調整を制御性良く行なうことができる。また赤、緑、青や、シアン、マゼンタ、イエローなどのそれぞれの色用のフィルタ部分を酸化アルミニウムを用いて形成することができる。この酸化アルミニウムは、スパッタ法、ＣＶＤ法、陽極酸化法などを用いて容易に形成できるため、カラーフィルタを容易に製造できるという効果がある。
【００２０】
本発明は、透明な前ガラス基板の表示領域の後面側に透明な前電極を備え、且つ後基板の前面に後電極を備えるとともに、相対向する前記前ガラス基板と前記後基板との間に電気光学材料層を介在させた電気光学装置であって、前記前ガラス基板の表面に、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に遷移金属をドープしてなるカラーフィルタを配置させるものであって、前記透明材料膜には、クロム（Ｃｒ）がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）がドープされた緑用フィルタ部と、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明のこのような構成によれば、前ガラス基板の表面に形成されたカラーフィルタが無機系材料でなるため、後工程で前電極を形成する際に、例えばスパッタリングやＣＶＤ成膜に伴う高熱によりカラーフィルタが劣化するのを防止できる。このため、劣化のないカラーフィルタを備えた電気光学装置を実現することができる。また、カラーフィルタの耐熱性が高いため、前電極を適正な処理温度で形成でき、電極の特性を高めることができる。さらに、無機系材料膜で形成することにより、膜厚制御性が良く面内均一性の高い薄膜状のカラーフィルタを形成できるという効果がある。また、カラーフィルタの膜厚を薄くできるため、前ガラス基板と後基板との間隙を狭く設定することが可能となり、光学特性や応答特性を向上することができる。また赤、緑、青などのそれぞれの色用のフィルタ部分を薄い酸化アルミニウムを用いて形成することができる。この酸化アルミニウムは、スパッタ法、ＣＶＤ法、陽極酸化法などを用いて膜厚制御性が良好に形成できるため、面内均一性の高いカラーフィルタを備えた電気光学装置を実現できるという効果がある。
【００２２】
また、本発明は、カラーフィルタが、前ガラス基板の後面又は前面に配置されている構成である。カラーフィルタを前ガラス基板の前面に配置した場合には、カラーフィルタが無機系材料でなるため、損傷を受けにくく、基板間の間隙をより狭く設定できるという利点がある。また、カラーフィルタを前ガラス基板の後面に配置した場合でも、カラーフィルタが無機系材料膜でなるため膜厚が薄いため基板間の距離の小さい薄型の表示パネルを製造することができる。また、基板間に所定のギャップを確保するためのスペーサを介在させた場合に、前ガラス基板の後面にカラーフィルタが形成されていても、カラーフィルタ自体が機械的強度の高い無機系材料でなるため、変形することがなく、所定ギャップを確保することができる。
【００２６】
本発明は、透明な前ガラス基板の表示領域の後面側に透明な前電極を備え、且つ後基板の前面に後電極を備えるとともに、相対向する前記前ガラス基板と前記後基板との間に電気光学材料層を介在させた電気光学装置であって、前電極は、無機酸化物を主成分とする導電性を有する透明材料膜中に遷移金属がドープされて分光特性を有し、カラーフィルタを兼ねることを特徴とする。
【００２７】
本発明のこのような構成によれば、前電極に遷移金属をドープすることにより、前電極自体にカラーフィルタとしての光学特性を付与することができる。このため、別途カラーフィルタを備える必要がなく、前ガラス基板の製造工程を簡略化できると共に薄型化を実現できるという効果がある。
【００２８】
また、本発明は、透明材料膜が、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に酸化スズ（ＳｎＯ２）がドープされてなることが好ましい。このような構成の本発明では、透明材料膜に遷移金属をドープすることで、電気抵抗をより低くすることができ、電極としての特性を高めることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法及び電気光学装置の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３０】
（実施形態１）
図１は本発明に係るカラーフィルタを備えた電気光学装置としての液晶表示パネルの実施形態１を示す要部断面図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態１のカラーフィルタの製造工程を示す工程断面図である。なお、本実施形態１では、パッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルを適用している。
【００３１】
まず、図１を用いて本実施形態１に係る液晶表示パネル１の構成を説明する。液晶表示パネル１は、相対向する、前ガラス基板２と後ガラス基板３との間に液晶４が封止されて大略構成されている。なお、本実施形態の液晶表示パネル１は透過型であるため、後方にバックライト（図示省略する）が配置されている。
【００３２】
前ガラス基板２の後面（後ガラス基板３と対向する面）には、所定方向に沿って互いに平行をなすように、赤用カラーフィルタ５Ｒ、緑用カラーフィルタ５Ｇ、青用カラーフィルタ５Ｂが形成されている。なお、本実施形態では、これらのカラーフィルタが、赤用カラーフィルタ５Ｒ、緑用カラーフィルタ５Ｇ、青用カラーフィルタ５Ｂの順で群をなし、これが複数群形成されている。また、それぞれのカラーフィルタどうしの間には電気絶縁性を有する酸化アルミニウム膜５が介在されている。これら赤、緑、青用カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ及び酸化アルミニウム膜５の形成方法は後述する。
【００３３】
赤、緑、青用カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、酸化アルミニウム膜に遷移金属が所定のドーズ量でドープされてなる。本実施形態においては、例えば、赤用カラーフィルタ５Ｒは、酸化アルミニウム膜にクロム（Ｃｒ）がドープされている。また、緑用カラーフィルタ５Ｇでは、酸化アルミニウムにベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）とがドープされている。さらに、青用カラーフィルタ５Ｂでは、酸化アルミニウムにチタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）とがドープされている。なお、これら赤、緑、青用カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂどうしの間に介在された絶縁膜５は、酸化アルミニウムで形成されている。
【００３４】
赤、緑、青用カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ及び絶縁膜５を含む前ガラス基板２の後面には、それぞれのカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに重なるように、透明な前電極６が形成されている。この前電極６は、ＩＴＯ（indium tin oxide）で形成されている。また、これら前電極６どうしの間、すなわち絶縁膜５の後面にはブラックマスク材７が配置・形成されている。さらに、これらの構造を含む前ガラス基板２の後面の表示領域全体に亙って、前配向膜８が形成されている。
【００３５】
一方、後ガラス基板３の前面（前ガラス基板と対向する面）には、ストライプ状に複数の後電極９が前電極６と直交する方向に沿って形成されている。この後電極９は、前電極６と同様にＩＴＯで形成されている。後ガラス基板３の後電極９を含む前面には、後配向膜１０が形成されている。
【００３６】
そして、前配向膜８と後配向膜１０との間には、所定の直径を有するスペーサ１１が適宜配置されている。また、前配向膜８と後配向膜１０との間には、表示領域を取り囲むように、図示しないシール材が介在されている。そして、前配向膜８と後配向膜１０とシール材とで形成される空隙に、上記した液晶４が封止されている。このようにして、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを備える液晶表示パネル１が構成されている。
【００３７】
本実施形態１の液晶表示パネル１では、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが無機酸化物である酸化アルミニウムを主成分とする透明材料中に、遷移金属をドープして分光特性を得ている。このため、本実施形態１の液晶表示パネル１では、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの耐熱性及び機械的強度が極めて高い。このため、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを形成した後に、ＩＴＯでなる前電極６をスパッタ法にて形成する場合や前配向膜８を高温で乾燥させる場合に、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂに劣化や変形が発生するのを防止することができる。
【００３８】
また、前ガラス基板２と後ガラス基板３とをシール材を用いて貼り合わせて加圧する工程において、ギャップを確保するためのスペーサ１１によって、前配向膜８及び前電極６が圧迫され、さらにはカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂも圧迫されるが、カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ自体が機械的強度が高いため、変形を起こすことはない。
【００３９】
さらに、本実施形態１のカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、酸化アルミニウムを主成分とする無機材料膜でなるため、スパッタ法やＣＶＤ法などの膜厚制御性の高い成膜方法を適用することができる。このため、研磨工程などの余分な工程を必要としないため、液晶表示パネル１の製造が容易になる。
【００４０】
また、本実施形態１で用いたカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂは、光透過性の高い酸化アルミニウムに遷移金属（Ｃｒ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｆｅなど）をドープしてなるため、光の透過率が高く、光の利用効率の高いという利点がある。このため、液晶表示パネル１の表示品位を向上することができる。
【００４１】
以上、本実施形態１の液晶表示パネル１について説明したが、次に、本実施形態１におけるカラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの製造方法について図２を用いて説明する。
【００４２】
まず、図２（Ａ）に示すように、前ガラス基板２の表面（後ガラス基板３と対向させる面）の略全体に酸化アルミニウム膜５を、スパッタ法にてサブミクロンオーダの膜厚寸法に成膜する。
【００４３】
次に、酸化アルミニウム膜５の上にフォトレジストを塗布して、露光・現像を行ない、図２（Ｂ）に示すような第１レジストパターン２１を形成する。この第１レジストパターン２１では、赤用カラーフィルタを形成予定する領域に対応する部分が除去されて溝部２１Ａが形成されている。そして、この第１レジストパターン２１をマスクとして、酸化アルミニウム膜５へクロム（Ｃｒ）をイオン注入する。所定ドーズ量のイオン注入が終了した後、第１レジストパターン２１を剥離して除去する。このように、酸化アルミニウム膜５へクロムをドープした領域は、同図（Ｂ）に示すように、赤色光のみを透過させる分光特性をもつ赤用カラーフィルタ５Ｒとなる。
【００４４】
その後、フォトレジストを塗布して、露光・現像を行なって、図２（Ｃ）に示すような第２レジストパターン２２を形成する。この第２レジストパターン２２には、酸化アルミニウム膜５における緑用カラーフィルタを形成予定する領域を露呈させる溝部２２Ａが露光・現像によって形成される。この第２レジストパターン２２をマスクとして用いて、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）をイオン注入した後、第２レジストパターン２２を剥離する。このように、酸化アルミニウム膜５へベリリウムとケイ素とを所定のドーズ量になるようにイオン注入すると、その領域は緑色光のみを透過させる分光特性をもつ緑用カラーフィルタ５Ｇとなる。
【００４５】
次に、赤用カラーフィルタ５Ｒや緑用カラーフィルタ５Ｇの形成方法と同様に、フォトレジストを塗布して、露光・現像を行なって、図２（Ｄ）に示すような第３レジストパターン２３を形成する。この第３レジストパターン２３には、酸化アルミニウム膜５における青用カラーフィルタを形成予定する領域を露呈させる溝部２３Ａが形成される。この第３レジストパターン２３をマスクとして用いて、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）とを所定のドーズ量になるようにイオン注入する。この結果、溝部２３Ａ内の底部に露呈する領域の酸化アルミニウム膜５は、緑色光のみを透過させる分光特性を有する緑用カラーフィルタ５Ｇとなる。その後、第３レジストパターン２３を剥離する。
【００４６】
このようにして製造されたカラーフィルタは、表示領域全体に亙って形成された酸化アルミニウム膜５が膜厚制御性が良いため、面内均一性を有する。また、酸化アルミニウム膜５と各カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂとの間に段差が生じないため、後工程で形成される前電極どうしの高さにばらつきが発生するのを防止することができる。なお、本実施形態１では、カラーフィルタの色の順序をＲ、Ｇ、Ｂを繰り返すようにしたが、色の順序はこれに限定されるものではない。
【００４７】
（実施形態２）
図３は、本発明に係る電気光学装置を、パッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルに適用した実施形態２を示す要部断面図である。本実施形態２において、上記した実施形態１の液晶表示パネル１と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
本実施形態２においては、上記した実施形態１の各カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂどうしの間の酸化アルミニウム膜５を黒く着色してブラックマスク５ＢＬとした構成であり、上記した実施形態１におけるブラックマスク材７は設けられていない。本実施形態２における他の構成は、上記した実施形態２と同様である。なお、酸化アルミニウム膜５をブラックマスク５ＢＬに変えるには、酸化アルミニウム膜５に複数種の遷移金属や典型元素をドープする方法や、顔料をドープする方法などを行なえばよい。
【００４９】
本実施形態２においては、別途ブラックマスク材を設ける必要がないため、カラーフィルタ及び液晶表示パネルの製造が容易となる。また、ブラックマスク５ＢＬの形成では、各カラーフィルタ５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの形成工程でパターニングしたレジストパターンをやや変えることによりセルフアラインで形成することも可能となる。
【００５０】
なお、上記した実施形態１及び実施形態２では、カラーフィルタを前ガラス基板２の後面に形成したが、前ガラス基板２の前面に形成・配置する構成としてもよい。この場合、カラーフィルタが酸化アルミニウム膜を基にしてなり機械的強度が高いため、損傷を受けにくいという利点がある。また、カラーフィルタを前ガラス基板２の前面に設けるため、前ガラス基板２の後面側の平坦性を向上することが可能となる。
【００５１】
また、上記した実施形態１及び実施形態２では、無機系酸化物として酸化物アルミニウムを適用したが、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの他の透明性を有する無機系酸化物を適用することも勿論可能である。
【００５２】
さらに、上記した実施形態１及び実施形態２では、カラーフィルタをＲ、Ｇ、Ｂでなる三原色系で構成したが、シアン、マゼンタ、イエローでなる補色系のカラーフィルタ構成としてもよい。例えば、無機系酸化物が酸化アルミニウムである場合には、シアンはコバルト（Ｃｏ）とマンガン（Ｍｎ）とをドープし、マゼンタはコバルト（Ｃｏ）とマグネシウム（Ｍｇ）とをドープし、イエローはニッケル（Ｎｉ）をドープすることでカラーフィルタを作成することが可能である。
【００５３】
（実施形態３）
図４は、本発明に係る電気光学装置を液晶表示パネルに適用した実施形態３を示す要部断面図である。本実施形態３の液晶表示パネル１００も上記した実施形態１、２と同様にパッシブマトリクス方式の透過型である。
【００５４】
図４を用いて本実施形態３に係る液晶表示パネル１００の構成を説明する。液晶表示パネル１００は、相対向する、前ガラス基板１０１と後ガラス基板１０２との間に液晶１０３が封止されて大略構成されている。
【００５５】
前ガラス基板１０１の後面には、所定方向に沿って互いに平行をなすように、ストライプ状に、赤用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、緑用カラーフィルタ電極１０４Ｇ、青用カラーフィルタ電極１０４Ｂが形成されている。なお、本実施形態では、これらのカラーフィルタ電極が、赤用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、緑用カラーフィルタ電極１０４Ｇ、青用カラーフィルタ１０４Ｂの順で群をなし、これが複数群形成されている。
【００５６】
赤、緑、青用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂは、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に例えば酸化スズ（ＳｎＯ２）がドープされてなる透明材料膜に、さらに遷移金属を所定のドーズ量でドープすることにより形成できる。各色用のカラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂ毎にドープする遷移金属の種類や組み合わせを変えるとともに、ドープ量を制御することによりＲ、Ｇ、Ｂに対応するカラーフィルタ電極を形成することができる。そして、これらのカラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂを含む前ガラス基板１０１の後面の表示領域全体に亙って、前配向膜１０５が形成されている。
【００５７】
一方、後ガラス基板１０２の前面には、ストライプ状に複数の後電極１０６が赤、緑、青用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４と直交する方向に沿って形成されている。この後電極１０６は、ＩＴＯで形成されている。後ガラス基板１０２の後電極１０６を含む前面には、後配向膜１０７が形成されている。
【００５８】
そして、前配向膜１０５と後配向膜１０７との間には、所定の直径を有するスペーサ１０８が散布されて適宜配置されている。また、前配向膜１０５と後配向膜１０７との間には、表示領域を取り囲むように、図示しないシール材が介在されている。そして、前配向膜１０５と後配向膜１０７とシール材とで形成される空隙に、上記した液晶１０３が封止されている。このようにして、赤、緑、青用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂを備える液晶表示パネル１００が構成されている。
【００５９】
このような本実施形態３では、赤、緑、青用カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂが前電極とカラーフィルタとを兼ねるため、別途カラーフィルタを前ガラス基板１０１に設ける必要がなく、液晶表示パネル１００の製造工程を簡略化することができる。また、無機系の透明導電膜は、従来の有機系のカラーフィルタと比較して十分に耐熱性が高く、プロセスに対する熱的制約を解消することができる。また、従来のような電極の上下にカラーフィルタを配置する構成と異なり、カラーフィルタにより印加電圧に非対称が生じるという問題を解消することができる。さらに、カラーフィルタ電極１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの光透過率が高いため、表示品位の高い液晶表示パネル１００を実現することができる。また、本実施形態３では、遷移金属をドープすることで、透明導電膜をより低抵抗にすることができるという利点がある。
【００６０】
以上、実施形態１〜実施形態３について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、無機酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化インジウムの他、各種の透明性を有する無機酸化物を適用することが可能である。
【００６１】
また、上記した各実施形態では、ドープする遷移金属をイオン注入によるドーピング方法としたが、熱拡散法などの他の方法を用いてドープすることも勿論可能である。
【００６２】
さらに、上記した実施形態１では、遷移金属として、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）を挙げたが、これらに限定されるものではなく、他の遷移金属を選択することや、典型元素をドープすることも可能である。
【００６３】
また、上記した実施形態１〜実施形態３は、本発明をパッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルに適用した例であるが、パッシブマトリクス方式の反射型の液晶表示パネルや、アクティブマトリクス方式の透過型や反射型の液晶表示パネルに本発明を適用できることはいうまでもない。
【００６４】
さらに、本発明は、液晶表示パネルの他に、無機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料や有機ＥＬ材料を発光層やキャリア輸送層に含むＥＬ表示装置にも適用することができる。
【００６５】
また、カラーフィルタとしては、上記したような電気光学装置に用いられる他に、各種光学要素、光学機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気光学装置の実施形態１の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、実施形態１のカラーフィルタの製造工程を示す工程断面図である。
【図３】本発明に係る電気光学装置の実施形態２の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【図４】本発明に係る電気光学装置の実施形態３の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【符号の説明】
１、１００ 液晶表示パネル
２、１０１ 前ガラス基板
３、１０２ 後ガラス基板
４、１０３ 液晶
５ 酸化アルミニウム膜
５Ｒ 赤用カラーフィルタ
５Ｇ 緑用カラーフィルタ
５Ｂ 青用カラーフィルタ
５ＢＬ ブラックマスク
６ 前電極
９ 後電極
１０４Ｒ 赤用カラーフィルタ電極
１０４Ｇ 緑用カラーフィルタ電極
１０４Ｂ 青用カラーフィルタ電極
Claims (7)
- 酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に、遷移金属をドープしてなるカラーフィルタであって、
前記透明材料膜には、クロム（Ｃｒ）がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）がドープされた緑用フィルタ部と、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。 - 前記透明材料膜は、ガラス基板の表面に成膜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。
- 透明な前ガラス基板の表示領域の後面側に透明な前電極を備え、且つ後基板の前面に後電極を備えるとともに、相対向する前記前ガラス基板と前記後基板との間に電気光学材料層を介在させた電気光学装置であって、
前記前ガラス基板の表面に、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に遷移金属をドープしてなるカラーフィルタを配置させるものであって、
前記透明材料膜には、クロム（Ｃｒ）がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム（Ｂｅ）とケイ素（Ｓｉ）がドープされた緑用フィルタ部と、チタン（Ｔｉ）と鉄（Ｆｅ）がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする電気光学装置。 - 前記カラーフィルタは、前記前ガラス基板の後面又は前面に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
- 透明な前ガラス基板の表示領域の後面側に透明な前電極を備え、且つ後基板の前面に後電極を備えるとともに、相対向する前記前ガラス基板と前記後基板との間に電気光学材料層を介在させた電気光学装置であって、
前記前電極は、無機酸化物を主成分とする導電性を有する透明材料膜中に遷移金属がドープされて分光特性を有し、カラーフィルタを兼ねることを特徴とする電気光学装置。 - 前記透明材料膜は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に酸化スズ（ＳｎＯ２）がドープされてなることを特徴とする請求項５記載の電気光学装置。
- 前記電気光学材料層は、液晶でなることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の電気光学装置。
Priority Applications (1)
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