JP2002296580A - カラーペースト、カラーフィルターおよび液晶表示装置 - Google Patents

カラーペースト、カラーフィルターおよび液晶表示装置

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JP2002296580A
JP2002296580A JP2001095158A JP2001095158A JP2002296580A JP 2002296580 A JP2002296580 A JP 2002296580A JP 2001095158 A JP2001095158 A JP 2001095158A JP 2001095158 A JP2001095158 A JP 2001095158A JP 2002296580 A JP2002296580 A JP 2002296580A
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Tetsuo Yamashita
哲夫 山下
Jun Tsukamoto
遵 塚本
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過率が高い反射型液晶表示装置用緑色画素
を得る。 【解決手段】 透過率の閾波長が460nm以上475
nm以下である着色剤を含む緑色画素からなることを特
徴とするカラーフィルター。

Description

【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
ー、およびそれを用いた液晶表示装置、とくに反射型液
晶表示装置、半透過半反射型液晶表示装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶表示装置は軽量、薄型、低消
費電力等の特性を生かし、ノートPC、携帯情報端末、
デスクトップモニタ、デジタルカメラなど様々な用途で
使用されている。バックライトを使用した液晶表示装置
においては、低消費電力化を進めるためにバックライト
光の利用効率を高めることが求められ、カラーフィルタ
ーの高透過率化が要求されている。一方、カラーフィル
ターの透過率は年々向上しているが、透過率向上による
消費電力の大幅な低下は望めなくなってきている。最近
では電力消費量の大きなバックライト光源を必要としな
い反射型液晶表示装置の開発が進められており、透過型
液晶表示装置にくらべ約1/7と大幅な消費電力の低減
が可能であることが発表されている(日経マイクロデバ
イス別冊フラットパネル・ディスプレイ1998、P.
126)。
【0003】反射型液晶表示装置用のカラーフィルター
は、透過型液晶表示装置用のカラーフィルターの画素膜
厚を薄くするだけでは、明るく色鮮やかな色を再現する
ことはできない。また、従来使用されてきた反射型液晶
表示装置用のカラーフィルターでは、要求される明るさ
を満足するには不十分であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の欠点に鑑み創案されたもので、反射型もしくは半
透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルターの緑色画
素の色特性を向上させることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来技術
の課題を解決するために鋭意検討した結果、基本的に
は、以下の緑色カラーペーストによって高輝度と高色再
現範囲の両立が可能であることを見いだした。すなわ
ち、透過率の閾波長が460nm以上475nm以下で
ある黄色着色剤を含むことを特徴とする緑色カラーペー
スト。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において、閾波長とは、4
00nmから450nmでの平均透過率が20%となる
ようにカラーペースト濃度、膜厚を調整したときに、4
00nmから550nmの範囲で透過率が60%である
波長のことである。平均透過率とは、5nm刻みで透過
率を測定したときの該当範囲中での透過率の平均値であ
る。本発明のカラーペーストの閾波長は、このカラーペ
ーストを用いてカラーフィルターを作成し、ITOなど
薄膜の干渉効果によるスペクトル形状の変化を除くため
に、ITO等の薄膜がカラーフィルター上に製膜されて
いる場合は該薄膜を製膜したガラスをリファレンスとし
て測定し、ITOなしのカラーフィルターの場合はガラ
スをリファレンスにして測定した場合の色度である。な
お、薄膜付ガラスをリファレンスにする場合のガラス上
に製膜されている薄膜は、カラーフィルター上に製膜さ
れているものと同一製膜条件により作製される薄膜とす
る。
【0007】本発明の黄色着色剤の閾波長は、着色剤と
して該黄色着色剤のみを用いたカラーペーストよりガラ
ス上に塗膜を作成し、ガラスをリファレンスとして測定
した時に得られるスペクトルより求めたものである。
【0008】本発明のカラーペーストにおいては、緑画
素に含まれる黄色着色剤の閾波長が460nm以上47
5nm以下である着色剤を使用することが必要である。
ここで黄色とは、国際照明委員会(CIE)が決定した
表色法であるXYZ表色系度図において、主波長が56
5nm以上580nm以下となるものを指す。また、主
波長とはXYZ表色系度図における光源色の色度点を
W、試料刺激色色度点をC、WCの延長とスペクトル軌
跡との交点をSとしたときの点Sに対応する波長のこと
である。黄色着色剤の閾波長が該波長領域にある場合、
このカラーペーストにより作成された緑画素の透過領域
が拡大され、高い透過率が要求される反射型液晶表示装
置用のカラーフィルターとして用いた場合に、特に透過
率の向上効果が高くなる。用いる黄色着色剤はこの特性
を満たすものであれば特に限定されない。黄色着色剤の
閾波長は460nm以上475nm以下であることが好
ましく、460nm以上470nm以下であることがさ
らに好ましい。
【0009】上記特性を満たす黄色着色剤の例として
は、ソルベントイエロー(SY) 33、44、116
等がある。特に SY33は、耐熱性が良好であり好ま
しい。SY33の400nmから450nmでの平均透
過率が20%であるときの閾波長を図1に示す。
【0010】本発明で使用することのできる緑着色剤の
例としては、ピグメントグリーン(PG)7、10、3
6、47、ソルベントグリーン(SG)3、28等があ
り、特にPG7、36が色特性、耐熱性などの点から好
ましい。
【0011】本発明において、ピグメントグリーンPG
36とソルベントイエローSY33を組み合わせる場
合、PG36とSY33の重量比率がPG36/SY3
3=50/50〜99/1であることが好ましく、PG
36/SY33=70/30〜95/5であることがさ
らに好ましい。他の黄色着色剤と緑色顔料についてもほ
ぼ同様である。又、複数の黄色着色剤乃至は緑色顔料を
組み合わせて用いても良い。なお、黄色着色剤と緑色顔
料の総計は、カラーペーストの、好ましくは3〜25重
量%(より好ましくは、5〜22重量%、更に好ましく
は7〜18重量%)である。
【0012】本発明のカラーペーストは、樹脂成分を有
していることが有用である。これは、カラーフィルター
の基板に着色剤を付与、成形、固定、保持する媒体とし
て機能する。かかる樹脂について、カラーフィルターを
作成したり、好適なる画素が形成されるのに差し支えな
ければ、特に限定されず、感光性、非感光性問わずに、
アクリル樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、ポリビニ
ルアルコール、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリアミ
ドイミド、ポリイミドなど種々の樹脂を用いることがで
きる。特にアルカリ水溶液に溶解する樹脂は、本発明の
カラーペーストを用いてカラーフィルターを作成する過
程において、現像あるいはエッチング工程で設備が簡略
化出来るので望ましい。アルカリ水溶液に溶解する樹脂
のなかでは、カルボキシル基を有する樹脂が好ましく使
用され、具体的にはアクリル樹脂、ポリイミドが耐溶剤
性の点で好ましい。ポリイミドの場合、ポリイミドの前
駆体類が顔料の分散剤として機能するので特に好まし
い。また、カラーフィルターの耐熱性の面からも、ポリ
イミドの使用が好ましい。
【0013】又、本発明のカラーペーストは、粘度の調
整等のため、溶媒を有していることも好ましい。
【0014】カラーフィルターの形成は、ガラス、高分
子フィルム等の透明基板側に限定されず、駆動素子側基
板にも行うことができる。カラーフィルターのパターン
形状については、ストライプ状、アイランド状などがあ
げられるが特に限定されるものではない。また、必要に
応じてカラーフィルター上に柱状の固定式スペーサーが
配置されていてもよい。
【0015】画素の形成方法については、フォトリソ
法、印刷法、電着法等があげられるが特に限定されな
い。パターン形成性などを考慮するとフォトリソ法で行
うことがより好ましい。
【0016】又、本発明に使用される着色材料は、有機
顔料、無機顔料、染料問わず着色剤全般を使用すること
ができる。
【0017】本発明のカラーフィルターは、少なくとも
赤、緑、青の3色の色画素から構成され、好適には、反
射型液晶表示装置もしくは半透過半反射型液晶表示装置
と組み合わせて使用される。ここで、反射型液晶表示装
置とは、アルミニウム膜や銀膜等から成る反射膜を備え
た液晶表示装置であり、半透過半反射型液晶表示装置と
は、アルミニウム膜や銀膜等から成る反射膜を備え、ス
リットを有するか、光を完全には遮断しない薄い膜であ
ることを特徴とする液晶表示装置である。本発明のカラ
ーフィルターは、液晶表示装置の駆動方法、表示方式に
も限定されず、アクティブマトリクス方式、パッシブマ
トリクス方式、TNモード、STNモード、ECBモー
ド、OCBモードなど種々の液晶表示装置に適用され
る。また、液晶表示装置の構成、例えば偏光板の数、散
乱体の位置等にも限定されずに反射型液晶表示装置もし
くは半透過半反射型液晶表示装置に使用することができ
る。
【0018】本発明のカラーフィルター作製方法の一例
を述べる。
【0019】少なくともポリイミド前駆体、着色剤、溶
剤からなるカラーペーストを透明基板上に塗布した後、
風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、ポリイミド前駆
体着色被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホ
ットプレートなどを使用し、50〜180℃の範囲で1
分〜3時間行うのが好ましい。次に、このようにして得
られたポリイミド前駆体着色被膜に、通常の湿式エッチ
ングによりパターンを形成する。まず、ポリイミド前駆
体着色被膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、フォト
レジスト被膜を形成する。続いて該フォトレジスト被膜
上にマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射す
る。露光後、ポジ型フォトレジスト用アルカリ現像液に
より、フォトレジスト被膜とポリイミド前駆体着色被膜
のエッチングを同時に行う。エッチング後、不要となっ
たフォトレジスト被膜を剥離する。
【0020】ポリイミド前駆体着色被膜は、その後、加
熱処理することによって、ポリイミド着色被膜に変換さ
れる。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるい
は、真空中などで、150〜350℃、好ましくは18
0〜250℃の温度のもとで、0.5〜5時間、連続的
または段階的に行われる。
【0021】以上の工程を赤、緑、青などの3色のカラ
ーぺーストおよび必要に応じてブラックのカラーぺース
トについて行うと、液晶表示装置用カラーフィルターが
作製できる。
【0022】次に、このカラーフィルターを用いて作成
した液晶表示装置の一例について述べる。上記カラーフ
ィルター上に、必要に応じて透明保護膜を形成し、さら
にその上にITO膜などの透明電極を製膜する。次に、
このカラーフィルター基板と、金属蒸着膜などの反射電
極が形成された反射電極基板とを、さらにそれらの基板
上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した
液晶配向膜、およびセルギャップ保持のためのスペーサ
ーを介して、対向させて貼りあわせる。なお、反射電極
基板上には、反射電極以外に、光拡散用の突起物、薄膜
トランジスタ(TFT)素子や薄膜ダイオード(TF
D)素子、および走査線、信号線などを設け、TFT液
晶表示装置や、TFD液晶表示装置を作成することがで
きる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注
入した後に、注入口を封止する。つぎに、ICドライバ
ー等を実装することによりモジュールが完成する。
【0023】
【実施例】<測定法> 透過率、色座標:大塚電子(株)製、MCPD−200
0顕微分光光度計を用い、ITO付きガラスをリファレ
ンスとして測定した。
【0024】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0025】実施例1 A.ポリアミック酸溶液の作成 4,4′−ジアミノジフェニルエーテル 95.1gお
よびビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサ
ン 6.2gをγ−ブチロラクトン 525g、N−メチ
ル−2−ピロリドン 220gと共に仕込み、3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
144.1gを添加し、70℃で3時間反応させた
後、無水フタル酸 3.0gを添加し、さらに70℃で
2時間反応させ、25重量%のポリアミック酸溶液(P
AA−1)を得た。
【0026】B.ポリマー分散剤の合成 4,4′−ジアミノベンズアニリド 161.3g、
3,3′−ジアミノジフェニルスルホン 176.7
g、およびビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシ
ロキサン 18.6gをγ−ブチロラクトン 2667
g、N−メチル−2−ピロリドン 527gと共に仕込
み、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物 439.1gを添加し、70℃で3時間反応
させた後、無水フタル酸 2.2gを添加し、さらに7
0℃で2時間反応させ、20重量%のポリアミック酸溶
液であるポリマー分散剤(PD−1)を得た。
【0027】C.分散液の作成 塩素化臭素化胴フタロシアニンPG36 3.82g
(85wt%)、ソルベントイエロー SY33 “kaya
set yellow 2G”(日本化薬(株))0.68g(15
wt%)とポリマー分散剤(PD−1) 22.5gお
よびγ−ブチロラクトン 42.8g、3−メトキシ−
3−メチル−1−ブタノール 20.2gをガラスビー
ズ 90gとともに仕込み、ホモジナイザーを用い、7
000rpmで5時間分散後、ガラスビーズを濾過し、
除去した。このようにしてPG36とSY33からなる
分散液5%溶液(GD−1)を得た。
【0028】D.カラーペーストの作成 分散液(GD−1) 50.0gにポリアミック酸溶液
(PAA−1) 8.0gをγ−ブチロラクトン 42.
0gで希釈した溶液を添加混合し、カラーペースト(G
P−1)を得た。
【0029】E.着色塗膜の作成と評価 ブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上
にC光源を通したときの色度(x、y)が(0.38
0、0.290)となるように赤ペーストをスピンナー
でガラス基板上に塗布した。該塗膜を、120℃で20
分乾燥し、この上にポジ型フォトレジスト(東京応化株
式会社製OFPR−800)を塗布し、90℃で10分
乾燥した。キャノン株式会社製紫外線露光機PLA−5
01Fを用い、クロム製のフォトマスクを介して60m
J/cm2(365nmの紫外線強度)露光した。露光
後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの
2.25%の水溶液からなる現像液に浸漬し、フォトレ
ジストの現像、ポリイミド前駆体の着色塗膜のエッジン
グを同時に行った。エッチング後不要となったフォトレ
ジスト層をアセトンで剥離した。さらにポリイミド前駆
体の着色塗膜を240℃で30分熱処理し、ポリイミド
に転換した。次に、C光源を通したときの仕上がりの色
度(x、y)が(0.207,0.255)になるよう
に、青ペーストを塗布し、赤画素と同様にフォトリソ加
工した。最後にC光源を通したときの仕上がりの色度
(x、y)が(0.311、0.381)になるように
スピンナーでカラーペースト(GP−1)を塗布し、赤
画素と同様にフォトリソ加工した。このようにして得ら
れた画素膜上にITO膜を膜厚0.1μmとなるように
スパッタリングした。
【0030】この様にして得られたカラーフィルターの
緑色画素のC光源での色度を表1に示す。
【0031】比較例1、2 塩素化臭素化胴フタロシアニンPG36 3.60g
(80wt%)とピグメントイエローPY17、0.9
0g(20wt%)およびγ−ブチロラクトン63.5
g、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール 2
1.1gをガラスビーズ 90gとともに仕込み、ホモ
ジナイザーを用い、7000rpmで5時間分散後、ガ
ラスビーズを濾過し、除去した。このようにして顔料P
G36とPY17からなる分散液6%溶液(GHD−
1)を得た。
【0032】上記分散液 60.0gにポリアミック酸
溶液(PAA−1) 25.0gをγ−ブチロラクトン
22.5gで希釈した溶液を添加混合し、カラーペース
ト(GHP−1)を得た。
【0033】また、顔料を塩素化臭素化胴フタロシアニ
ンPG36 3.87g(86wt%)とピグメントイ
エローPY83、0.63g(14wt%)に変えたこ
と以外は比較例1と同様にして顔料PG36とPY83
からなる分散液6%溶液(GHD−2)を得た。GHD
−1をGHD−2に変えたこと以外比較例1と同様にし
てカラーペースト(GHP−2)を得た。
【0034】緑色ペーストをGHP−1、2に変えたこ
と以外は実施例と同様の方法でカラーフィルターを作製
した。この様にして得られたカラーフィルターの緑色画
素のC光源での色度(透過色度)を表1に示す(比較例
1、2)。
【0035】透過率の閾波長が460nm以上475n
m以下である黄色着色剤を使用した実施例のカラーフィ
ルターを用いた液晶表示装置は、比較例1、2のカラー
フィルターを用いた液晶表示装置にくらべ、明るい色鮮
やかな表示特性を示した。
【0036】すなわち、本発明の緑色画素は反射型液晶
表示装置において明るい表示を可能とする。
【0037】
【表1】
【0038】以上の実施例と比較例の透過率スペクトル
は図2に纏めた。
【0039】
【発明の効果】本発明は上述のごとく構成したので、明
るく視認性に優れたカラーフィルター用緑色ペーストを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の400nmから450nmでの平均透
過率を20%としたときの黄色着色剤の閾波長。
【図2】従来の黄色着色剤と本発明の黄色着色剤の透過
率スペクトル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 5/22 G02B 5/22 Fターム(参考) 2H048 BA45 BA47 BA48 BB42 CA04 CA13 CA14 2H091 FA02Y GA13 LA15 4J002 AA001 BE021 BG051 CC031 CC181 CF011 CL001 CM041

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透過率の閾波長が460nm以上475n
    m以下である黄色着色剤を含むことを特徴とする緑色カ
    ラーペースト。
  2. 【請求項2】樹脂成分を有するものである請求項1に記
    載のカラーペースト。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の緑色カラーペー
    ストより形成された緑色画素を有するものであるカラー
    フィルター。
  4. 【請求項4】該緑色画素に含まれる該樹脂成分がポリイ
    ミド樹脂である請求項3に記載のカラーフィルター。
  5. 【請求項5】請求項3または4に記載のカラーフィルタ
    ーを用いたものである液晶表示装置。
  6. 【請求項6】反射型もしくは半透過半反射型である請求
    項5に記載の液晶表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010066271A (ja) * 2009-11-06 2010-03-25 Fujitsu Ltd 被検体定量デバイスおよび被検体定量方法

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