JP2003107450A - 液晶表示装置用カラーフィルターおよびカラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射モードと透過モードでの色度差が少なく、
色特性のよい半透過型液晶表示装置用カラーフィルター
を得る。 【解決手段】少なくとも一色の画素内に、同一材料によ
り形成された反射用領域と透過用領域を有し、反射用領
域の着色層の一部には透明領域を含み、オーバーコート
層を塗布したカラーフィルターにおいて、Ｃ光源でのＸ
ＹＺ表色系色度図における赤画素の透過用領域の色度座
標ｘが０．４＜ｘ＜０．６であり、画素の膜厚が０．６
〜２．５μmであることを特徴とする液晶表示装置用カ
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、液晶表示装置用カ
ラーフィルター、およびそれを用いたカラー液晶表示装
置、とくに透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置、
両方の特性を兼ね備えた半透過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は、透過型液晶表示装
置に比べ低消費電力であり、屋外での視認性に優れると
いう利点はあるものの、十分な環境光強度が確保されな
い場所では表示が暗くなってしまい、視認性が極端に悪
くなるという問題点がある。暗い環境化でも表示が視認
されるようにするために、（１）バックライトを設け、
反射膜の一部に切り欠きを入れ、一部が透過型表示方
式、一部を反射型表示方式とした液晶表示装置（いわゆ
る半透過半反射型表示方式、文献としては例えばファイ
ンプロセステクノロジージャパン’９９、専門技術セミ
ナーテキストＡ５）、（２）フロントライトを設けた液
晶表示装置などが考案されている。

【０００４】半透過型液晶表示装置では、バックライト
光を利用して表示を行う透過モードと環境光を利用して
表示を行う反射モードがある。このタイプのカラー液晶
表示装置には、透過用領域と反射用領域が存在し、透過
表示を行うときには透過用領域の、反射表示を行うとき
には反射用領域の色が表示されることになる。透過表示
を行うときにはバックライト光がカラーフィルターの透
過用領域を１回透過するのに対して、反射表示では、環
境光が入射時と反射時の２回カラーフィルターの反射用
領域を透過する。透過表示と反射表示とでカラーフィル
ターを透過する回数が異なるために透過用領域と反射用
領域の色材料を同一にした場合 、表示される色の濃
さ、すなわち色純度が大きく異なる。また、透過表示で
は光源がバックライト光である一方、反射表示では光源
が自然光であるために、色純度だけでなく色調も変化し
てしまう。

【０００５】透過用領域と反射用領域の表示色を同一に
する方法としては、透過用領域および／または反射用領
域を複数の色材料の積層で構成するか、透過用領域と反
射用領域を別の色材料で構成するなどが考えられる。し
かし、現在主流のフォトリソ法では、いずれの場合で
も、６回以上色材料を塗布形成することになり、コスト
が増大してしまう。透過用領域と反射用領域の表示色を
同一にするその他の方法としては、透過用領域と反射用
領域で色材料の膜厚を変えることが考えられる。しか
し、色材料の膜厚を変えただけでは、透過表示での光源
がバックライト光、反射表示での光源が環境光であるこ
とによる色調の変化を補正することはできないため、複
数の色材料を積層するか別の色材料を用いる方法の方が
表示上はより好ましい。したがって、単純に膜厚を変え
る場合を含め、膜厚を変える方法においても一色で二度
以上色材料を塗布形成することになる。これに対し、反
射用領域に微小な透明領域を形成し、透過用領域と反射
用領域の色純度をあわせた場合には、透明領域の形状や
サイズを最適化することにより、透過表示と反射表示の
差を小さくすることができる。また、透明領域は着色層
のパターニングの際に一括して形成できるので、塗布形
成の工程が増えることもなく安価なカラーフィルターを
得ることができる。しかし、透明領域を形成した場合、
反射用領域内の着色領域と透明領域の段差はオーバーコ
ートを塗布することによりある程度までは平坦化するこ
とができるが、赤画素において現在使用されている顔料
系を用いた場合、カラーフィルターの色純度と色特性を
向上させようとすると、画素の膜厚が厚くなるため、段
差が大きくなり、オーバーコートを塗布してもこの段差
を埋めることが難しくなる。段差が大きくなるとカラー
フィルターの平坦性が悪くなり、液晶パネルにしたとき
に液晶の配向ムラなどによる表示不良が発生するおそれ
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の問題
に鑑み、半透過型液晶表示装置用の反射モードと透過モ
ードでの色度差を少なくし、かつ、赤画素においてその
膜厚を厚くせず、色特性に優れたカラーフィルターを安
価に提供することを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に、本発明の液晶表示装置用カラーフィルターおよびカ
ラー液晶表示装置は、以下の構成を有するものである。

【０００８】すなわち、 （１）少なくとも一色の画素内に、同一材料により形成
された反射用領域と透過用領域を有し、反射用領域の着
色層の一部には透明領域を含み、オーバーコート層を塗
布したカラーフィルターにおいて、Ｃ光源でのＸＹＺ表
色系色度図における赤画素の透過用領域の色度座標ｘが
０．４＜ｘ＜０．６であり、画素の膜厚が０．６〜２．
５μmであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフ
ィルター。 （２）赤画素が着色剤として、少なくともＣ.Ｉ.ピグメ
ントレッド２５４、またはＣ.Ｉ.ピグメントレッド１７
７の何れかを含有することを特徴とする（１）に記載の
液晶表示装置用カラーフィルター。 （３）赤画素が副顔料としてキナクリドン骨格を持つ顔
料を含有することを特徴とする（１）、（２）のいずれ
かに記載の液晶表示装置用カラーフィルター。 （４）キナクリドン骨格を有する顔料がＣ.Ｉ.ピグメン
トレッド２０９であることを特徴とする（３）に記載の
液晶表示装置用カラーフィルター。 （５）反射用領域内の着色領域と透明領域の段差が０．
５μm以下であることを特徴とする（１）〜（４）に記
載の液晶表示装置用カラーフィルター。 （６）（１）〜（５）のいずれかに記載のカラーフィル
ターを用いたことを特徴とするカラー液晶表示装置。で
ある。本発明を以下に詳細に説明する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１０】本発明の液晶表示装置においては、反射膜
が形成される基板は、カラーフィルター側基板、カラー
フィルターに対向する基板のいずれでもよい。カラーフ
ィルター側に反射膜が形成されている場合は、色材料が
形成されている画素領域の内、反射膜が形成されている
領域が反射用領域となり、画素領域の中で反射膜が形成
されていない領域が透過用領域となる。反射膜がカラー
フィルターに対向する基板上に形成されている場合は、
該基板の反射膜形成領域に対応するカラーフィルター画
素領域が反射用領域となり、該基板の反射膜が形成され
ていない領域に対応するカラーフィルター画素領域が透
過用領域となる本発明のカラーフィルターでは、画素の
反射用領域が着色領域と透明領域からなる。ここでいう
透明領域とは具体的には可視領域での平均透過率が８０
％以上である領域である。画素の反射用領域に透明領域
を含むことで、同一膜厚の同一色材料でありながら、透
過用領域とは膜厚を変えた場合と同様の効果が得られ
る。透明領域が存在する色が少なくとも一色あれば、工
程数を増やさず、より透過表示と反射表示の差が小さく
なるため、本発明の効果が発揮される。他の色では、従
来のように透過用領域と反射用領域で全く同じ色材料で
あっても良いが、透過用領域と反射用領域で色材料の膜
厚を変えてもよく、色材料自体を変えたり、複数の色材
料を積層して色を変えたりしてもよい。

【００１１】赤画素では、反射用領域に透明領域を含む
ことが好ましく、緑画素、青画素については特に限定は
なく、いずれかでも、またはどちらともでもよいが、用
いるバックライト光源と環境光の特性差を加味し、反射
モードと透過モードでの色度差を小さくするように決め
ることが好ましい。Ｃ光源におけるＸＹＺ表色系色度図
における赤画素の透過用領域の色度ｘは、０．４＜ｘ＜
０．６であることが好ましい。特に、０．４２＜ｘ＜
０．５５であることがより好ましい。ここでいう透過用
領域色度とは、上述のカラーフィルター透過領域を顕微
分光光度計などで測定したときに得られる分光スペクト
ルから求められるものである。反射用領域色度とは該領
域中の着色領域の分光スペクトル、透明領域の分光スペ
クトルをそれぞれ各波長で自乗し、着色領域と透明領域
との面積についての加重平均を取ることにより求められ
るものである。

【００１２】本発明の液晶表示装置には、透過用領域で
はバックライト光源である２波長型光源、３波長型光源
が好ましく用いられる。ここでいう２波長型のＬＥＤ光
源の例としては、青色ＬＥＤと黄色蛍光体または黄緑色
蛍光体とを組み合わせて白色光を発するＬＥＤ光源があ
げられる。また、３波長型光源の例としては、３波長蛍
光管、紫外ＬＥＤと赤、青、緑蛍光体とを組み合わせた
白色ＬＥＤ光源、赤、青、緑各色のＬＥＤを組み合わせ
た白色ＬＥＤ光源、有機エレクトロルミネッセンス光源
などがあげられる。また、反射用領域では環境光が用い
られる。従って、色度の計算には、光源の違いを考慮に
入れるため、透過用領域はＣ光源、２波長型光源、３波
長型光源の内のいずれかにより、反射用領域はＤ６５光
源で行うことが好ましい。

【００１３】本発明のカラーフィルターにおいて、透明
領域を含む画素については、透明領域の面積の反射用領
域全体の面積に対する割合（以下「透明領域率」と呼
ぶ）が重要である。透明領域を含む色画素が複数ある場
合は、透明領域率が緑＞赤の順に大きいことが好まし
い。青は赤とほぼ同等である。具体的には、緑画素につ
いていえば、透明領域率が１５％以上３５％以下、赤画
素についていえば、５％以上２０％以下、青画素につい
ていえば、２％以上２０％以下であることが好ましい。
さらには緑画素についていえば、透明領域率が２０％以
上３０％以下、赤画素についていえば、８％以上１６％
以下、青画素についていえば、５％以上１６％以下であ
ることがより好ましい。２波長型のＬＥＤ光源を用いる
場合は、透明領域率が赤＞青の順に大きいことが好まし
く、３波長型のＬＥＤ光源を用いる場合は、透明領域率
が青＞赤の順に大きいことが好ましい。上記範囲から透
明領域率が狭い方向にはずれると、反射表示の時に明る
い表示が得られず、また、透明領域率が広い方向にはず
れると反射表示の時に色鮮やかな表示を得ることができ
ない。

【００１４】透明領域をどれだけ細かく分割するかには
任意性がある。加工には精度の限界があるので、あまり
小さく分割すると透明領域がうまく形成されない場合が
ある。一方、あまり大きいと、表面の平坦性を損ないや
すく好ましくない。ひとつの透明領域の面積として好ま
しくは２０〜２０００μｍ² の範囲内であるのがよい。
隣接する透明領域間の距離が近すぎると、加工の際に副
領域同士がつながってしまい、好ましい透明領域の面積
を超えてしまうおそれがある。加工の精度の点から透明
領域の端部から隣接する他の副領域の端部までが１０μ
ｍ以上離れていれば互いに干渉することなく副領域を形
成できることが分かった。透明領域をどのような形状に
するかには任意性があり、基本的にはどんな形状でも良
い。ただし、あまり細い部分を含む形状だと、その部分
がうまく形成されない場合があるので、円形、正方形、
長方形などの、細い部分を含まない形状が好ましい。透
明領域を、反射用領域内にどのように配置するかにも任
意性がある。基本的にはどのように配置しても良いが、
集中させずに全体にまんべんなく配置するのが表示の均
一性の点で好ましい。上述したように透明領域の面積お
よび厚み、透明領域間の距離には制限があるので、それ
らの制限を満たす範囲内で配置すればよい。

【００１５】反射用領域内に透明領域を形成することに
よって、表面の平坦性が損なわれるおそれがあるので、
色材料の上に平坦化層としてオーバーコート層が形成さ
れる。オーバーコート層には、エポキシ膜、アクリルエ
ポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリ
イミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜、ポリイミドシロキ
サン膜等いずれを用いてもよい。表示パネルにしたとき
に液晶の配向ムラなどによる表示不良が生じない程度の
平坦性は表示モードにより異なるが、着色領域と透明領
域の段差は、０．５μm以下であることが好ましい。薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動のねじれネマチック（Ｔ
Ｎ）モードでは、０．４μｍ程度の平坦性が要求される
ので、より好ましくは、この段差は０．４μm以下であ
るとよい。しかし、画素の膜厚が厚くなると、オーバー
コート層を用いても着色領域と透明領域の段差を埋める
のが難しくなるので、画素の膜厚は０．６〜２．５μm
の範囲であることが好ましい。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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、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。代表的な顔料の例として、ピ
グメントレッド（ＰＲ−）、２、３、２２、３８、１４
９，１６６、１６８、１７７，２０６、２０７、２０
９、２２４、２４２，２５４、ピグメントオレンジ（Ｐ
Ｏ−）５、１３、１７、３１、３６、３８、４０、４
２、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５、７
１、ピグメントイエロー（ＰＹ−）１２、１３、１４、
１７、２０、２４、８３、８６、９３、９４、１０９、
１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１
４７、１４８、１５０，１５３、１５４、１６６、１７
３、１８５、ピグメントブルー（ＰＢ−）１５（１５：
１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６）、２
１、２２、６０、６４、ピグメントバイオレット（ＰＶ
−）１９、２３、２９、３２、３３、３６、３７、３
８、４０、５０などが挙げられる。本発明ではこれらに
限定されずに種々の顔料を使用することができる。

【００１９】上記顔料は必要に応じて、ロジン処理、酸
性基処理、塩基性処理、顔料誘導体処理などの表面処理
が施されているものを使用しても良い。なお、ＰＲ（ピ
グメントレッド）、ＰＹ（ピグメントイエロー）、ＰＶ
（ピグメントバイオレット）、ＰＯ（ピグメントオレン
ジ）等は、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．；The Societ
y of Dyers and Colourists社発行）の記号であり、正
式には頭にＣ．Ｉ．を付するもの（例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐ
Ｒ２５４など）である。これは染料や染色の標準を規定
したものであり、それぞれの記号は特定の標準となる染
料とその色を指定するものもである。なお、以下の本発
明の説明においては、原則として、前記Ｃ．Ｉ．の表記
は省略（例えば、Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４ならば、ＰＲ２５
４）する。

【００２０】本発明のカラーフィルターの赤画素におい
て、膜厚が０．６〜２．５μmの範囲で色度を０．４＜
ｘ＜０．６とするためには、赤画素の着色剤として少な
くともＰＲ２５４、ＰＲ１７７のいずれかを含有するこ
とが好ましい。また、副顔料としてキナクリドン骨格を
有する顔料を組み合わせることも、前記目標を達成する
ために好ましく用いられる。ここで、副顔料とは画素の
色度や明るさを目標に到達させるために主となる顔料に
組み合わされる顔料のことを言う。

【００２１】また、ＰＲ２５４とは、以下の構造式
（１）で示される化合物である。

【００２２】

【化１】

【００２３】また、本発明におけるＰＲ１７７とは、以
下の構造式（２）で示される化合物である。

【００２４】

【化２】

【００２５】本発明におけるキナクリドン骨格とは、以
下の構造式（３）にて示される化合物である。

【００２６】

【化３】

【００２７】〔構造式（３）において、Ｒ₁〜Ｒ₈はそれ
ぞれ独立に水素原子、メチル基等のアルキル基、または
塩素原子等のハロゲン原子を示す。〕 キナクリドン骨格を有する顔料の中でも、特にＰＲ２０
９（構造式（３）中、Ｒ₃、Ｒ₆が塩素原子で、Ｒ₁、
Ｒ₂、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₇、Ｒ₈が水素原子、構造式（４）参
照）が好ましく用いられる。

【００２８】

【化４】

【００２９】本発明において、赤画素には、ＰＲ２５４
が３０〜１００重量％含まれていることが好ましい。よ
り好ましくは、４０〜９０重量％含まれていることであ
る。また、ＰＲ１７７は、全顔料中の０〜６０重量％で
あることが好ましい。キナクリドン骨格を有する顔料Ｐ
Ｒ２０９は、全顔料中の０〜６０重量％であることが好
ましい。赤画素の顔料の組み合わせとしては、ＰＲ２５
４のみ、ＰＲ２５４とＰＲ２０９、ＰＲ２５４とＰＲ１
７７などがより好ましく用いられる。顔料の量が上記範
囲をはずれると、目標色度を達成することができないた
め、色鮮やかな表示が得られなかったり、画素の膜厚が
厚くなるため、着色領域と透明領域の段差が大きくなっ
てしまう。

【００３０】本発明のカラーフィルターは、半透過型液
晶表示装置と組み合わせて使用される。ここで、半透過
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
ずに使用することができる。

【００３１】本発明のカラーフィルター作製方法の一例
を述べる。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。

【００３２】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。

【００３３】以上の工程を赤、緑、青のカラーぺース
ト、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。

【００３４】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、透明保護膜を形成し、さらにその上にＩ
ＴＯ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（ＴＦＤ）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。

【００３５】

【実施例】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。

【００３６】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）を得た。 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７０
℃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）を得た。 Ｃ．分散液の作成 ピグメントレッドＰＲ２５４、２．７ｇ（６０ｗｔ
％）、ピグメントレッドＰＲ２０９、１．８ｇ（４０ｗ
ｔ％）とポリマー分散剤（ＰＤ） 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 ９０
ｇとともに仕込み、ホモジナイザーを用い、７０００ｒ
ｐｍ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ＰＲ２５４とＰＲ２０９からなる分
散液５％溶液（ＲＤ−１）を得た。 Ｄ．カラーペーストの作成 分散液（ＲＤ−１） ３８．５ｇにポリアミック酸溶液
（ＰＡＡ） ６．６ｇをγ−ブチロラクトン ５４．９ｇ
で希釈した溶液を添加混合し、赤色カラーペースト（Ｒ
−１）を得た。同様にして、表１に示す割合で赤色カラ
ーペースト（Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４，Ｒ−５，Ｒ−
６）と緑色ペースト（Ｇ−１）と青色ペースト（Ｂ−
１）を得た。

【００３７】

【表１】

【００３８】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
に赤色カラーペースト（Ｒ−１）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）製
ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、９０℃で１０分乾燥し
た。キャノン（株）製紫外線露光機ＰＬＡ−５０１Ｆを
用い、クロム製のフォトマスクを介して６０ｍＪ／ｃｍ
² （３６５ｎｍの紫外線強度）露光した。このとき用い
たフォトマスクは、反射用領域内での透明領域の割合
（透明領域率）が８％のものである。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チングを同時に行っ
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。赤
画素の透過領域のＣ光源での色度（ｘ、ｙ）を測定した
ところ、（０．５００，０．２８６）であった。次に、
スピンナーで青色カラーペーストを塗布し、赤画素と同
様にフォトリソ加工した。このとき用いたフォトマスク
は、透明領域率が１１％のものである。青画素の透過領
域のＣ光源での色度（ｘ、ｙ）を測定したところ、
（０．１６０，０．２０２）であった。最後にスピンナ
ーで緑色カラーペーストを塗布し、赤画素と同様にフォ
トリソ加工した。緑画素の透過領域のＣ光源での色度
（ｘ、ｙ）を測定したところ、（０．２９３，０．４５
６）であった。このとき用いたフォトマスクは、透明領
域率が２３％のものである。東京精密（株）製表面粗さ
形状測定機“サーフコム１５００Ａ”を用いて、各画素
の膜厚を測定した。次に、このようにして得られた画素
膜上にオーバーコート層を１．５μｍの厚みで製膜し
た。ここで、各画素の反射領域内の着色領域と透明領域
の段差を測定した。最後に、ＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍ
となるようにスパッタリングした。この様にして得られ
たカラーフィルターの赤画素、緑画素、青画素のＤ６５
光源での反射領域色度と２波長型ＬＥＤ光源での透過領
域色度と画素の膜厚、着色領域と透明領域の段差を表２
に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】なお、透過率、色度座標は、大塚電子
（株）製、“ＭＣＰＤ−２０００”顕微分光光度計を用
い、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ＩＴＯを製膜したガラスをリフ
ァレンスとして測定した。ここでいう透過領域色度と
は、上述のカラーフィルター透過領域を顕微分光光度計
などで測定したときに得られる分光スペクトルから求め
られるものである。反射領域色度とは該領域中の着色領
域の分光スペクトル、透明領域の分光スペクトルをそれ
ぞれ各波長で自乗し、着色領域と透明領域との面積につ
いての加重平均を取ることにより求められるものであ
る。

【００４１】実施例２ 赤色カラーペーストとして（Ｒ−２）を用いたことと、
赤画素用のフォトマスクの透明領域率を９％にしたこと
を除き実施例１と同様にして、カラーフィルターを作成
した。赤画素の透過領域のＣ光源での色度（ｘ、ｙ）を
測定したところ、（０．５００，０．２８５）であっ
た。この様にして得られたカラーフィルターの赤画素、
緑画素、青画素のＤ６５光源での反射領域色度と２波長
型ＬＥＤ光源での透過領域色度と画素の膜厚、着色領域
と透明領域の段差を表３に示す。

【００４２】

【表３】

【００４３】実施例３ 赤色カラーペーストとして（Ｒ−５）を用いたことと、
赤画素用のフォトマスクの透明領域率を９％にしたこと
を除き実施例１と同様にして、カラーフィルターを作成
した。赤画素の透過領域のＣ光源での色度（ｘ、ｙ）を
測定したところ、（０．５０３，０．２９１）であっ
た。この様にして得られたカラーフィルターの赤画素、
緑画素、青画素のＤ６５光源での反射領域色度と２波長
型ＬＥＤ光源での透過領域色度と画素の膜厚、着色領域
と透明領域の段差を表４に示す。

【００４４】

【表４】

【００４５】実施例４ 赤色カラーペーストとして（Ｒ−６）を用いたことと、
赤画素用のフォトマスクの透明領域率を９％にしたこと
を除き実施例１と同様にして、カラーフィルターを作成
した。赤画素の透過領域のＣ光源での色度（ｘ、ｙ）を
測定したところ、（０．５００，０．２９５）であっ
た。この様にして得られたカラーフィルターの赤画素、
緑画素、青画素のＤ６５光源での反射領域色度と２波長
型ＬＥＤ光源での透過領域色度と画素の膜厚、着色領域
と透明領域の段差を表５に示す。

【００４６】

【表５】

【００４７】実施例５ 赤色カラーペーストとして（Ｒ−７）、緑色カラーペー
ストとして（Ｇ−２）、青色カラーペーストとして（Ｂ
−２）を用いたことと、赤画素用のフォトマスクの透明
領域率を２％、緑画素用のフォトマスクの透明領域率を
５％、青画素用のフォトマスクの透明領域率を２％にし
たことを除き実施例１と同様にして、カラーフィルター
を作成した。赤画素、緑画素、青画素の透過領域のＣ光
源での色度（ｘ、ｙ）を測定したところ、それぞれ
（０．６４４，０．３２１）、（０．２５３，０．５９
５）、（０．１４０，０．０６７）であった。この様に
して得られたカラーフィルターの赤画素、緑画素、青画
素のＤ６５光源での反射領域色度と２波長型ＬＥＤ光源
での透過領域色度と画素の膜厚、着色領域と透明領域の
段差を表６に示す。

【００４８】

【表６】

【００４９】実施例６ 赤色カラーペーストとして（Ｒ−８）、緑色カラーペー
ストとして（Ｇ−３）、青色カラーペーストとして（Ｂ
−３）を用いたことと、赤画素用のフォトマスクの透明
領域率を１７％、緑画素用のフォトマスクの透明領域率
を３４％、青画素用のフォトマスクの透明領域率を２０
％にしたことを除き実施例１と同様にして、カラーフィ
ルターを作成した。赤画素、緑画素、青画素の透過領域
のＣ光源での色度（ｘ、ｙ）を測定したところ、それぞ
れ（０．４１７，０．２８８）、（０．２８９，０．４
０９）、（０．２０７，０．２５４）であった。この様
にして得られたカラーフィルターの赤画素、緑画素、青
画素のＤ６５光源での反射領域色度と２波長型ＬＥＤ光
源での透過領域色度と画素の膜厚、着色領域と透明領域
の段差を表７に示す。

【００５０】

【表７】

【００５１】参考例１ 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
に赤色カラーペースト（Ｒ−３）をスピンナーでガラス
基板上に塗布した。１２０℃で２０分乾燥し、次に、フ
ォトリソ加工を行ったが、赤色カラーペーストの顔料比
が高すぎたため、クラックが多発した。赤画素の透過領
域のＣ光源での色度（ｘ、ｙ）は、（０．５００，０．
２８９）であった。膜厚は、１．３μmであった。

【００５２】比較例１ 赤色カラーペーストとして（Ｒ−４）を用いたことと、
赤画素用のフォトマスクの透明領域率を９％にしたこと
を除き実施例１と同様にして、カラーフィルターを作成
した。赤画素の透過領域のＣ光源での色度（ｘ、ｙ）を
測定したところ、（０．５００，０．２８９）であっ
た。この様にして得られたカラーフィルターの赤画素、
緑画素、青画素のＤ６５光源での反射領域色度と２波長
型ＬＥＤ光源での透過領域色度と画素の膜厚、着色領域
と透明領域の段差を表８に示す。

【００５３】

【表８】

【００５４】比較例２ 赤画素の膜厚が１．２μmとなるようにスピンナーで塗
布したことと、赤画素用のフォトマスクの透明領域率を
１８％にしたことを除き実施例１と同様にして、カラー
フィルターを作成した。赤画素の透過領域のＣ光源での
色度（ｘ、ｙ）を測定したところ、（０．３９８，０．
２７２）であった。この様にして得られたカラーフィル
ターの赤画素、緑画素、青画素のＤ６５光源での反射領
域色度と２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度と画素の
膜厚、着色領域と透明領域の段差を表９に示す。

【００５５】

【表９】

【００５６】実施例１、２、３、４、５、６で作製した
カラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置と比較
例３のカラーフィルターを用いた液晶表示装置との表示
特性の違いを屋外の環境光下で比較した。なお、透過モ
ードに使用する光源は２波長型のＬＥＤ光源を用いた。
実施例１、２、３、４の液晶表示装置は反射モードと透
過モードで色合いの違いは視認されず、表示特性は極め
て良好であった。比較例３の液晶表示装置は反射モード
と透過モードでの色合いの違いは視認されなかったが、
実施例１、２、３、４、５、６の液晶表示装置と比較す
ると色の鮮やかさがなく、色特性が悪かった。

【００５７】参考例１のカラーフィルターは、反射型カ
ラーフィルターに主に使用されているキナクリドン骨格
を持つＰＲ２０９のみが顔料成分として含まれ、顔料と
樹脂成分の重量比が８０／２０となっているペーストで
あった。色鮮やかな液晶表示装置を得るため、顔料比が
高くした結果、フォトリソ加工の工程において、画素内
に微小なクラックが多数発生しており、ＩＴＯ膜にも同
様に微少なクラックが生じていた。このため、液晶表示
装置に組み立てることができなかった。従って、ＰＲ２
０９のみでは本発明の目的であるＣ光源でのＸＹＺ表色
系色度図における赤画素の透過用領域の色度座標ｘが
０．４＜ｘ＜０．６であり、画素の膜厚が０．６〜２．
５μmを達成することは困難でることが分かった。

【００５８】比較例２のカラーフィルターを用いた液晶
表示装置は、着色領域と透明領域の段差が大きかったた
め、画面内に表示ムラが観察された。

【００５９】

【発明の効果】本発明のカラーフィルターを用いること
により、反射モードと透過モードでの色度差が少なく、
色特性と加工性のよい半透過型液晶表示装置用カラーフ
ィルターを得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 哲夫 滋賀県大津市園山１丁目１番１号 東レ株 式会社滋賀事業場内 Ｆターム(参考） 2H048 BA47 BB02 BB07 BB08 BB37 BB42 2H091 FA02X FA02Y FA15X FA15Y FD02 FD04 FD24 GA03 GA06 GA07 GA16 JA03 LA15 LA16 MA10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一色の画素内に、同一材料に
   より形成された反射用領域と透過用領域を有し、反射用
   領域の着色層の一部には透明領域を含み、オーバーコー
   ト層を塗布したカラーフィルターにおいて、Ｃ光源での
   ＸＹＺ表色系色度図における赤画素の透過用領域の色度
   座標ｘが０．４＜ｘ＜０．６であり、画素の膜厚が０．
   ６〜２．５μmであることを特徴とする液晶表示装置用
   カラーフィルター。
2. 【請求項２】 赤画素が着色剤として、少なくともＣ.
   Ｉ.ピグメントレッド２５４、またはＣ.Ｉ.ピグメント
   レッド１７７の何れかを含有することを特徴とする請求
   項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
3. 【請求項３】 赤画素が副顔料としてキナクリドン骨格
   を有する顔料を含有することを特徴とする請求項１、２
   のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
4. 【請求項４】 キナクリドン骨格を有する顔料がＣ.Ｉ.
   ピグメントレッド２０９であることを特徴とする請求項
   ３に記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
5. 【請求項５】 反射用領域内の着色領域と透明領域の段
   差が０．５μm以下であることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルタ
   ー。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のカラー
   フィルターを用いたことを特徴とするカラー液晶表示装
   置。