JP2004037706A - カラーフィルタ - Google Patents
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Abstract
【課題】散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤでの、散乱反射電極の加工のコスト高、内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤでの、光散乱膜の形成工程の追加、光散乱膜を構成する透明樹脂と透明微粒子の波長分散による着色、を解消した光散乱機能を有するカラーフィルタを提供すること。
【解決手段】透明基板上に、反射用カラーフィルタ１０２と透過用カラーフィルタ１３２を併存させ、反射用カラーフィルタに粒径０．５マイクロメートルから５．０マイクロメートルの球形透明微粒子１１０を分散させたこと。青色、緑色、赤色の濁度（ヘイズ値）が等しいこと。
【選択図】図１
【解決手段】透明基板上に、反射用カラーフィルタ１０２と透過用カラーフィルタ１３２を併存させ、反射用カラーフィルタに粒径０．５マイクロメートルから５．０マイクロメートルの球形透明微粒子１１０を分散させたこと。青色、緑色、赤色の濁度（ヘイズ値）が等しいこと。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型及び透過型カラー液晶表示機能を兼備した半透過型カラー液晶表示装置（以下、液晶表示装置をＬＣＤと表記する）に用いると好適なカラーフィルタに係わり、更に詳しくは、反射型カラー液晶表示機能を発現させる目的でカラーフィルタ内部に無色または着色した透明な球形微粒子を分散する際に、該カラーフィルタ層の屈折率、及び粒子の屈折率ならびに形状を最適化して効果的な前方散乱光を確保し、且つ、三色の光散乱特性を合致させたことを特徴とするカラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーＬＣＤは、一般的に、それぞれに偏光膜及び液晶駆動用の透明電極が設けられ且つ対向して配置された一対の電極基板と、これら電極基板間に封入された液晶物質とで主に構成されている。また、カラー画像を表示するカラーＬＣＤでは、上記一対の電極基板のいずれか一方にカラーフィルタ層が設けられている。
【０００３】
このような偏光膜を用いたカラーＬＣＤでは、光源からの光を透過と不透過との間で切り替えることにより表示が行われる。対向する透明電極間に電圧を印加することにより液晶物質の配向状態を変化させて、液晶物質からなる液晶層を透過する光の偏光面を制御する。上述のように、これら電極基板にはそれぞれ偏光膜が配設されているので、上記偏光面の制御により、光源からの光を透過と不透過との間で切り替えることができる。
【０００４】
ＬＣＤは、低消費電力であり且つ軽量化が可能であるという特徴を有しており、携帯機器等の表示装置として期待されている。
しかしながら、現在、広く普及している携帯機器用のカラーＬＣＤは、背面側の電極基板（以下、上記一対の基板のうち、観察者側の電極基板を観察者側電極基板と記し、液晶物質からなる液晶層を挟んで観察者側の反対に位置する電極基板を背面側電極基板と記す）の裏面若しくは側面に光源（ランプ）が配置され、光源から照射された光を利用して表示を行うバックライト型若しくはライトガイド型のランプ内蔵式透過型カラーＬＣＤである。ランプ内蔵式透過型カラーＬＣＤでは、大容量の電池を搭載しなければならず、その結果、表示装置並びに携帯機器等の重量及びサイズが増加する。
【０００５】
反射型カラーＬＣＤは、背面側電極基板に、光反射機能を有する反射板、若しくは液晶駆動用電極の機能と光反射板の機能とを兼ね備えた反射電極を配設した構造である。この反射型カラーＬＣＤによると、観察者側電極基板側から室内光や自然光等の外光を液晶層内に入射させ、この入射光を上記光反射板若しくは反射電極で反射させ、この反射光を観察者側電極基板から出射させることにより表示が行われる。
このように、反射型カラーＬＣＤは光源を内蔵していないので、低消費電力を実現することができる。また、反射型カラーＬＣＤによると、光源のための電源を搭載する必要がないのに加え、光源を搭載することによる重量及びサイズの増加がないため、装置の小型化及び薄型化が可能となる。すなわち、反射型カラーＬＣＤは、携帯機器等の表示装置として適している。
【０００６】
この反射型カラーＬＣＤでは、ランプ内蔵式透過型カラーＬＣＤとは異なり、上述のように、室内光や自然光等の外光を利用して表示が行われるため、室内光や自然光等の外光が、全ての方向から反射型カラーＬＣＤに入射する場合、及び特定の方向のみから反射型カラーＬＣＤに入射する場合の双方を想定しなければならない。
それゆえ、明るく鮮明で適度な視野角を有する表示を実現するためには、装置に入射した光を効率よく液晶層へと入射させること、及び背面側電極基板で反射した光を効率よく観察者の位置に導くことが必要となる。したがって、そのような目的を達成するために、反射型ＬＣＤでは入射光を散乱させる機能が必要になる。
【０００７】
透過型カラーＬＣＤは屋外等の強い外光のもとでは表示効果が著しく低下するのに対し、反射型カラーＬＣＤでは逆に表示効果が良好になる。また、外光の乏しい場所では反射型カラーＬＣＤが全く機能しないのに対し、透過型液カラーＬＣＤは周辺が暗い分、更に視認性が増す。
即ち、透過型カラーＬＣＤと反射型カラーＬＣＤは相補完の関係にあり、従って、透過型カラーＬＣＤと反射型カラーＬＣＤの機能を合わせもつ半透過型カラーＬＣＤは外光が著しく異なる場所で使用せざるを得ない携帯端末等に対し極めて有用である。また、半透過型カラーＬＣＤに対しては、反射型カラーＬＣＤと同様に、入射光を散乱させる機能を付与させる必要があることは言うまでもない。
【０００８】
従来の半透過型カラーＬＣＤでは、反射型カラーＬＣＤを担う部分では入射光を散乱させる必要があり、この光散乱方式は基本的には二つに大別できる。
即ち、図２に示すように、液晶セル内部の反射ミラーを凹凸にして入射光を散乱させる散乱反射板方式と、図３に示すように、光の屈折と回折を利用した光散乱膜（３０９）を介して入射光を散乱させる内部散乱膜方式とがある。
【０００９】
図２に示す散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤ（２００）は、外部よりの入射光を液晶セル内部の反射ミラーで散乱させる方式であり、外部からの入射光（２２１）は散乱反射電極（２０５）の吸収以外にロスがないので光の利用率では極めて優れている。しかし、散乱反射電極（２０５）の凹凸加工にフォトグラフィー工程を利用するなどコスト的に不利である。
【００１０】
図３に示す内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤ（３００）は、前述の図２の散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤ（２００）と異なり反射電極（３０５）は平面でよいので、反射ミラー表面の凹凸加工を必要とせず製造コスト上で有利である。しかし、カラーフィルタ上に新たに散乱膜を形成しなければならないために一工程増えるという欠点を有していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半透過型カラーＬＣＤでは、反射型カラーＬＣＤ部分の光散乱機能に関連し以下の問題を有していた。即ち、
１）図２に示す散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤ（２００）では、散乱反射電極の加工が必要でありコスト高になる。
２）図３に示す内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤ（３００）では、新たにカラーフィルタ上に光散乱膜を形成する工程が追加される。
３）また、光散乱膜を構成する透明樹脂（３１１）及び透明微粒子（３１０）の波長分散による着色が生じ易い。
本発明は、上記問題１）、２）、３）を解消した、光散乱機能を有するカラーフィルタを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反射型及び透過型カラー液晶表示機能を兼備した半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、透明基板上に、反射型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の反射用カラーフィルタと、透過型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の透過用カラーフィルタを併存させ、該反射用カラーフィルタに粒径０．５マイクロメートルから５．０マイクロメートルの球形透明微粒子を分散させたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記反射用カラーフィルタの青色、緑色、赤色の濁度（ヘイズ値）が等しいことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１４】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記球形透明微粒子が、反射用カラーフィルタ１００容積％に対し４０容積％以下であることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１５】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記反射用カラーフィルタ中に５０ｎｍ以下の透明微粉末を分散させたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明による反射用カラーフィルタ（１０２）及び透過用カラーフィルタ（１３２）を具備したカラーフィルタを用いた半透過型カラーＬＣＤの一例の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、反射用カラーフィルタ（１０２）には、球形透明微粒子（１１０）が添加され、光散乱機能が付与されている。球形透明微粒子（１１０）の屈折率は、カラーフィルタの屈折率より十分大きいかまたは十分小さくすることで、反射用カラーフィルタ（１０２）中の球形透明微粒子（１１０）がレンズの役割をはたす。
即ち、球形透明微粒子（１１０）の屈折率が大のときは凸レンズのごとく、また、球形透明微粒子（１１０）の屈折率が小のときは凹レンズのごとく挙動する。
【００１８】
反射用カラーフィルタ（１０２）の屈折率は、反射用カラーフィルタ（１０２）を構成する樹脂、色素、添加剤の固有の屈折率とその構成比率、及びプロセス条件（露光量、加熱量）で著しく異なる。
これらの材料の中でも青色、緑色、赤色の各カラーフィルタの屈折率を左右する要素は着色剤、例えば、顔料の種類と含有量である。従って、反射用カラーフィルタ（１０２）の青色、緑色、赤色の各色の屈折率は通常、異なる値を示している。
【００１９】
以上からして、反射用カラーフィルタ（１０２）に球形透明微粒子を添加して、カラーフィルタ機能と光散乱機能を兼備させるためには以下の項目が要求される。即ち、
１）光散乱特性は添加する球形透明微粒子の粒径、屈折率、分散状態（密度、並び方等）、及びカラーフィルタの屈折率等に依存しているので、構成材料の組成を厳密にコントロールすること。
２）カラーフィルタの最も重要な特性は各色の分光特性であから、カラーフィルタの色素の量を変更しないこと。
【００２０】
以上のように、反射用カラーフィルタ（１０２）の材料特性、及び球形透明微粒子（１１０）の材料特性を十分に検討、採用する事により、反射用カラーフィルタ（１０２）自身に光散乱機能を持たせる事ができ、図２で示した散乱反射電極（２０５）、及び図３で示した光散乱膜（３０９）を具備しなくとも、反射用カラーフィルタ（１０２）は、膜厚３μｍでヘイズ８０％のヘイズ値を得る事が出来る。
【００２１】
球形透明微粒子（１１０）の粒径は０．５マイクロメートルから５マイクロメートルが使用できるが、カラーフィルタの厚みの限界から３マイクロメートル以下が好ましく、さらに１．２マイクロメートルから２．５マイクロメートルがもっとも良好である。粒径が１．２マイクロメートル以下では必要なヘイズを得るのが困難になる。
同じく、粒径が２．５マイクロメートル以上では塗液の安定性、特に経時による粒子の分離が顕著になり、またカラーフィルタの塗膜適性、特に平坦性が損なわれる。
【００２２】
球形透明微粒子（１１０）としては各種樹脂ビーズが適用できる。高屈折率樹脂ビーズではメラミン樹脂ビーズ、ベンゾグアナミン樹脂ビーズ、スチレン樹脂ビーズ等がある。また、低屈折率樹脂ビーズではアクリル樹脂ビーズ、シリコン樹脂ビーズ、アクリル変性フッソ樹脂ビーズ、また無機材料ではシリカビーズが広く知られている。
【００２３】
また、球形透明微粒子（１１０）は、適宜にカラーフィルタと同色に着色することにより反射用カラーフィルタ（１０２）の色純度を向上させることができる。着色の方法としては分散染料、カチオン染料、及び酸性染料による染色が可能である。また球形透明微粒子（１１０）を構成する原料モノマー中に染料及び顔料を導入することもできる。
【００２４】
反射用カラーフィルタ（１０２）を光散乱機能からみたとき、最も重要な特性は変角反射特性と濁度（以下ヘイズ値と表記する）である。ヘイズ値は光散乱の程度を数値化したものである。
即ち、散乱膜面を透過した光の立体角４度の外側へ散乱した光の割合を示しており、散乱光の分布の状態は分からない。他方、変角反射特性は散乱状態は分かるが数値化が困難であるため、光散乱の程度は専らヘイズ値で表現している。
【００２５】
反射用カラーフィルタ（１０２）の青色、緑色、赤色の三色の光散乱特性が一致する事、換言すれば最低限ヘイズ値を等しくする事が必要である。
ここで変角反射特性とヘイズ値を支配しているのは、主に、カラーフィルタの屈折率と球形透明微粒子の屈折率との比、透明微粒子のサイズ、膜中での透明微粒子の密度である。
同一の球形透明微粒子（１１０）を用いて青色、緑色、赤色のヘイズ値を合致させるためには、青色、緑色、赤色の各色の反射用カラーフィルタ（１０２）の屈折率と、球形透明微粒子（１１０）の屈折率の比の値を、適宜選択することによって各色のヘイズ値を合致させる事ができた。
【００２６】
球形透明微粒子（１１０）の含有量は、反射用カラーフィルタ１００容積％に対し４０容積％以下が好ましい。粒子の量が４０容積％以上では塗布特性が著しく劣化し、また膜表面の平坦性が著しく低下する。
従って、粒子の量は３０容積％以下、好ましくは２０容積％以下、更に好ましくは１０容積％以下である。
【００２７】
カラーフィルタは幾つかの方式で作ることができるが、現在実用に供されているカラーフィルタの大部分が顔料分散フォトレジストタイプである。
このタイプのカラーフィルタの基本的な考えは、▲１▼まず、アルカリ可溶なアニオン樹脂を適宜溶媒に溶解し、▲２▼ここに、複数の有機顔料を分散する。▲３▼次に、顔料を分散したアニオン樹脂にアクリルモノマーと、▲４▼光重合開始剤を添加して感光性をもたせている。
その他、塗膜性能を改善する目的で各種界面活性剤等を添加する。
【００２８】
反射用カラーフィルタ（１０２）の色特性をコントロールしている着色剤として、染料及び顔料が適用できるが、一般的には顔料が使用されている。
本発明の反射用カラーフィルタ（１０２）に使用可能な顔料として、透明性が高くしかも耐熱性、耐光性及び耐薬品性の優れた材料を下記に挙げる。材料はいずれもカラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーで示す。
【００２９】
・Ｃ．Ｉ．黄色顔料 ２０、２４、８６、９３、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、
・Ｃ．Ｉ．オレンジ顔料 ３６、４３、５１、５５、６１、
・Ｃ．Ｉ．赤色顔料 ９、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５、２１６または２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、
・Ｃ．Ｉ．バイオレット顔料 １９、２３、２９、３０、３７、４０、５０、
・Ｃ．Ｉ．青色顔料 １５、１５：６、２２、６０、６４、
・Ｃ．Ｉ．緑色顔料 ７、３６、
【００３０】
前記顔料は球形透明微粒子（１１０）を除くカラーフィルタの膜中に５重量％ないし４０重量％含有する。通常反射型ＬＣＤに使用されるカラーフィルタでは５重量％から１５重量％である。
【００３１】
アルカリ可溶なアニオン樹脂としては末端にカルボン酸を有する各種ポリマーが適用できる。
該アニオン樹脂の屈折率は、アクリル樹脂で１．５０から１．５５、スチレン樹脂では１．５５から１．６０程度まで、さらに、フローレン骨格を有するカルド樹脂では１．５８から１．６２程度まで、さらに、ポリイミド樹脂で１．７０までの高屈折率がある。
【００３２】
感光性を付与する目的で、該アニオン樹脂に対し多官能アクリルモノマーを重量％で４０％ないし１５０％添加する。アクリルモノマーの添加量は感度、現像性等で定め、５０％以下では感度が低下し、また添加量が１５０％以上では塗布時の乾燥性が低下しアルカリ現像時に現像残りが生じ易くなる。
【００３３】
重合開始剤は活性光を照射した際、モノマーの架橋を促進し光照射によるパタニングが可能になる。
【００３４】
透明微粉末（１１３）は反射用カラーフィルタ（１０２）の屈折率を調整する為に有効に作用する。球形透明微粒子（１１０）より高屈折率の無機物として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなどが適用できる。また球形透明微粒子（１１０）より低屈折率無機物として酸化珪素、特に気相形成シリカ等が適用できる。更にまた、カラーフィルタを構成するアニオン樹脂と同程度の屈折率を有する無機物として硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が適宜使用できる。
【００３５】
透明微粉末（１１３）の粒径はできる限り小さいことが好ましく５０ｎｍ以下、更に好ましくは３０ｎｍ以下である。また、形状は球形が好ましく光学的にはより透明であることが要求される。特に、青色カラーフィルタに添加する場合波長４００ｎｍ近傍の光透過率を低下させないことが重要である。
透明微粉末（１１３）の添加量は、球形透明微粒子（１１０）の５重量％〜５０重量％の範囲が好ましい。添加量が少ないと反射用カラーフィルタ（１０２）の屈折率をコントロールする効果が期待できない。また、多過ぎると塗液の塗布適性が損なわれ、更に反射用カラーフィルタ（１０２）の透過率を下げることがある。
【００３６】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
＜実施例１＞
反射用カラーフィルタの形成に好適な赤色（以下Ｒと記す）、緑色（以下Ｇと記す）、青色（以下Ｂと記す）カラーレジストを製造した。
【００３７】
前記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーレジスト組成の材料を準備し、顔料と分散剤及び有機溶剤をビーズミルで分散後、アニオン樹脂、モノマー、光重合開始剤、界面活性剤を順次添加して各カラーレジストを製造した。
【００３８】
次に、上記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーレジストに、それぞれ以下の組成で透明微粒子及び透明微粉末を添加してＲ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを製造した。
【００３９】
【００４０】
上記Ｒ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを以下の条件でガラス基板に塗布して光散乱機能を有するカラーフィルタを製造した。
ガラス基板上に光散乱レジストを塗布し乾燥後に露光する。未露光部分をアルカリ現像液で現像し、乾燥後更にポストベークする。以上を３色、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの順で繰り返してカラーフィルタを製造した。
【００４１】
まず、観察者側透明基板（１０１）にＲ光散乱レジストを用いてＲカラーフィルタを以下の条件で形成した。
１）塗布 ：スピンナ、６００ｒｐｍ、５秒
２）ソフトベーク ：９０℃５分間
３）露光 ：２００ｍＪ
４）現像 ：ＰＨ１０．２アルカリ現像液で９０秒間
５）ハードベーク ：２３０℃６０分間
次に、以下同様にＧ光散乱レジストを用いてＧカラーフィルタを形成した。
更に、以下同様にＢ光散乱レジストを用いてＢカラーフィルタを形成して、ＲＧＢからなる反射用カラーフィルタ（１０２）を形成した。
【００４２】
得られたカラーフィルタＲＧＢの膜厚及びヘイズ値は以下のものであった。
Ｒ：膜厚１．９８μｍ、ヘイズ５２．７％
Ｇ：膜厚１．９３μｍ、ヘイズ５１．０％
Ｂ：膜厚２．４２μｍ、ヘイズ５３．１％
以上、ほぼ等しいヘイズ値を得ることができ、図１に示す反射型ＬＣＤに用いると好適な反射用カラーフィルタ（１０２）となった。
【００４３】
次に、図１に示す透過部分の透過用カラーフィルタ（１３２）を作成するに好適な下記カラーレジスト組成液を作成した。透明基板（１０１）上の反射部分に反射用カラーフィルタ（１０２）が既に形成された平面に該カラーレジスト組成液を用いて透過用カラーフィルタ（１３２）を併存させた。
先ず、赤色顔料を分散したＲカラーレジスト組成液、緑色顔料を分散したＧカラーレジスト組成液、青色顔料を分散したＢカラーレジスト組成液を順次以下の工程条件で塗布、塗膜平坦化のためのプレベーク、露光、現像、ポストベーク工程を繰り返し、３色から成る透過用カラーフィルタ（１３２）を形成した。
その後に透明電極（１０３）を製膜し、配向膜（図１中では省略）処理を施した。このときの透過用カラーフィルタ（１３２）の膜厚は観察者側透明基板上で２．５μｍであった。
【００４４】
【００４５】
＜工程条件＞
Ｒ；
塗布：６５０ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分
露光：１２０ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
Ｇ；
塗布：６００ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分
露光：１５０ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
Ｂ；
塗布：７００ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分
露光：１００ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
【００４６】
＜実施例２＞
実施例１で示した透過型ＬＣＤに好適な赤色（以下Ｒと記す）、緑色（以下Ｇと記す）、青色（以下Ｂと記す）カラーレジストを準備した。
次に、上記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーレジストにそれぞれ以下の組成で透明微粒子及び透明微粉末を添加してＲ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを製造した。
【００４７】
【００４８】
上記Ｒ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを以下の条件でガラス基板に塗布して光散乱機能を有する反射用カラーフィルタを製造した。
ガラス基板上に光散乱レジストを塗布し乾燥後に露光した。未露光部分をアルカリ現像液で現像し、乾燥後更にポストベークした。以上を３色Ｒ、Ｇ、Ｂの順で繰り返してカラーフィルタを製造した。
【００４９】
まず、観察者側透明基板（１０１）にＲ光散乱レジスト用いてＲカラーフィルタを以下の条件で形成した。
１）塗布 ：スピンナ、６００ｒｐｍ、５秒
２）ソフトベーク ：９０℃５分間
３）露光 ：３００ｍＪ
４）現像 ：ＰＨ１０．２アルカリ現像液で９０秒間
５）ハードベーク ：２３０℃６０分間
次に、以下同様にＧ光散乱レジストを用いてＧカラーフィルタを形成した。更に、以下同様にＢ光散乱レジストを用いてＢカラーフィルタを形成して、ＲＧＢからなる反射用カラーフィルタ（１０２）を形成した。
【００５０】
反射用カラーフィルタ１０２の膜厚及びヘイズ値は以下のものであった。
Ｒ：膜厚２．６４μｍ、ヘイズ６３．７％
Ｇ：膜厚２．２８μｍ、ヘイズ６０．９％
Ｂ：膜厚２．３２μｍ、ヘイズ６１．１％
以上、ほぼ等しいヘイズ値を得ることができた。
【００５１】
次いで、実施例１と同様に透過用カラーフィルタ（１３２）を作成して、図１に示す半透過型カラーＬＣＤに装着すると好適なカラーフィルタを製造した。
【００５２】
＜実施例３＞
実施例１と同じＲ、Ｇ、Ｂカラーレジストに、以下の組成で透明微粒子を添加して、Ｒ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを製造した。
【００５３】
【００５４】
上記Ｒ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを以下の条件でガラス基板に塗布して光散乱機能を有する反射用カラーフィルタ（１０２）を製造した。
【００５５】
反射用カラーフィルタ（１０２）の膜厚及びヘイズ値は以下のものであった。
Ｒ：膜厚３．３４μｍ、ヘイズ７５．７％
Ｇ：膜厚３．２９μｍ、ヘイズ７７．４％
Ｂ：膜厚３．０９μｍ、ヘイズ７７．９％
以上、ほぼ等しいヘイズ値を得ることができた。
【００５６】
ガラス基板上に光散乱レジストを塗布し乾燥後に露光する。未露光部分をアルカリ現像液で現像し、乾燥後更にポストベークする。以上をＲ、Ｇ、Ｂの順で繰り返して反射用カラーフィルタを製造した。
【００５７】
まず、観察者側透明基板（１０１）にＲ光散乱レジスト用いてＲカラーフィルタを以下の条件で形成した。
１）塗布 ：スピンナ、６００ｒｐｍ、５秒
２）ソフトベーク ：９０℃５分間
３）露光 ：３００ｍＪ／ｃｍ２
４）現像 ：ＰＨ１０．２アルカリ現像液で９０秒間
５）ハードベーク ：２３０℃６０分間
次に、以下同様にＧ光散乱レジストを用いてＧカラーフィルタを形成した。更に、以下同様にＢ光散乱レジストを用いてＢカラーフィルタを形成して、ＲＧＢからなる反射用カラーフィルタ（１０２）を形成した。
【００５８】
次いで、実施例１と同様に透過用カラーフィルタ（１３２）を作成して、図１に示す半透過型カラーＬＣＤに装着すると好適なカラーフィルタを製造した。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、透明基板上に、反射型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の反射用カラーフィルタと、透過型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の透過用カラーフィルタを併存させ、反射用カラーフィルタに粒径０．５マイクロメートルから５．０マイクロメートルの球形透明微粒子を分散させたカラーフィルタであるので、半透過型カラー液晶表示装置に用いた際には、散乱反射電極の加工が不必要でありコスト高にならない、新たにカラーフィルタ上に光散乱膜を形成する工程が追加されない、光散乱膜を構成する透明樹脂及び球形透明微粒子の波長分散による着色が生じ難い半透過型カラー液晶表示装置を提供することとなる。
【００６０】
また、半透過型カラー液晶表示装置に用いた際には、光散乱機能が液晶と接した部位で機能するので解像性が向上したものとなる。また、従来の散乱膜がカラーフィルタの内部に取り込まれたものとなるので、膜厚が薄くなり繰り返し反射によるバック散乱が減少し、また、光散乱機能は各フィルタ毎に最適の条件て設計でき、波長分散を考慮して色間の散乱特性を合わせることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカラーフィルタを用いた半透過型カラーＬＣＤの断面図である。
【図２】散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤの一例の断面図である。
【図３】内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤの一例の断面図である。
【符号の説明】
１００・・・半透過型カラーＬＣＤ
１０１、２０１、３０１・・・観察者側透明基板
１０２、２０２、３０２・・・反射用カラーフィルタ
１０３、２０３、３０３・・・観察者側透明電極
１０４、２０４、３０４・・・液晶
１０５、３０５・・・反射電極
１０６、２０６、３０６・・・背面側透明基板
１０７、２０７、３０７・・・観察者側電極基板
１０８、２０８、３０８・・・背面側電極基板
１１０、３１０・・・球形透明微粒子
１１２、２１２、３１２・・・シール材
１１３・・・透明微粉末
１１５、２１５、３１５・・・背面側透明電極
１１８、２１８、３１８・・・偏光板及び位相差板
１１９、２１９、３１９・・・偏光板
１２１、２２１、３２１・・・入射光
１２２、２２２、３２２・・・散乱光
１２３、２２３、３２３・・・透過入射光
１３２、２３２、３３２・・・透過用カラーフィルタ
２００・・・散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤ
２０５・・・散乱反射電極
３００・・・内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤ
３０９・・・光散乱膜
３１１・・・透明樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型及び透過型カラー液晶表示機能を兼備した半透過型カラー液晶表示装置（以下、液晶表示装置をＬＣＤと表記する）に用いると好適なカラーフィルタに係わり、更に詳しくは、反射型カラー液晶表示機能を発現させる目的でカラーフィルタ内部に無色または着色した透明な球形微粒子を分散する際に、該カラーフィルタ層の屈折率、及び粒子の屈折率ならびに形状を最適化して効果的な前方散乱光を確保し、且つ、三色の光散乱特性を合致させたことを特徴とするカラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーＬＣＤは、一般的に、それぞれに偏光膜及び液晶駆動用の透明電極が設けられ且つ対向して配置された一対の電極基板と、これら電極基板間に封入された液晶物質とで主に構成されている。また、カラー画像を表示するカラーＬＣＤでは、上記一対の電極基板のいずれか一方にカラーフィルタ層が設けられている。
【０００３】
このような偏光膜を用いたカラーＬＣＤでは、光源からの光を透過と不透過との間で切り替えることにより表示が行われる。対向する透明電極間に電圧を印加することにより液晶物質の配向状態を変化させて、液晶物質からなる液晶層を透過する光の偏光面を制御する。上述のように、これら電極基板にはそれぞれ偏光膜が配設されているので、上記偏光面の制御により、光源からの光を透過と不透過との間で切り替えることができる。
【０００４】
ＬＣＤは、低消費電力であり且つ軽量化が可能であるという特徴を有しており、携帯機器等の表示装置として期待されている。
しかしながら、現在、広く普及している携帯機器用のカラーＬＣＤは、背面側の電極基板（以下、上記一対の基板のうち、観察者側の電極基板を観察者側電極基板と記し、液晶物質からなる液晶層を挟んで観察者側の反対に位置する電極基板を背面側電極基板と記す）の裏面若しくは側面に光源（ランプ）が配置され、光源から照射された光を利用して表示を行うバックライト型若しくはライトガイド型のランプ内蔵式透過型カラーＬＣＤである。ランプ内蔵式透過型カラーＬＣＤでは、大容量の電池を搭載しなければならず、その結果、表示装置並びに携帯機器等の重量及びサイズが増加する。
【０００５】
反射型カラーＬＣＤは、背面側電極基板に、光反射機能を有する反射板、若しくは液晶駆動用電極の機能と光反射板の機能とを兼ね備えた反射電極を配設した構造である。この反射型カラーＬＣＤによると、観察者側電極基板側から室内光や自然光等の外光を液晶層内に入射させ、この入射光を上記光反射板若しくは反射電極で反射させ、この反射光を観察者側電極基板から出射させることにより表示が行われる。
このように、反射型カラーＬＣＤは光源を内蔵していないので、低消費電力を実現することができる。また、反射型カラーＬＣＤによると、光源のための電源を搭載する必要がないのに加え、光源を搭載することによる重量及びサイズの増加がないため、装置の小型化及び薄型化が可能となる。すなわち、反射型カラーＬＣＤは、携帯機器等の表示装置として適している。
【０００６】
この反射型カラーＬＣＤでは、ランプ内蔵式透過型カラーＬＣＤとは異なり、上述のように、室内光や自然光等の外光を利用して表示が行われるため、室内光や自然光等の外光が、全ての方向から反射型カラーＬＣＤに入射する場合、及び特定の方向のみから反射型カラーＬＣＤに入射する場合の双方を想定しなければならない。
それゆえ、明るく鮮明で適度な視野角を有する表示を実現するためには、装置に入射した光を効率よく液晶層へと入射させること、及び背面側電極基板で反射した光を効率よく観察者の位置に導くことが必要となる。したがって、そのような目的を達成するために、反射型ＬＣＤでは入射光を散乱させる機能が必要になる。
【０００７】
透過型カラーＬＣＤは屋外等の強い外光のもとでは表示効果が著しく低下するのに対し、反射型カラーＬＣＤでは逆に表示効果が良好になる。また、外光の乏しい場所では反射型カラーＬＣＤが全く機能しないのに対し、透過型液カラーＬＣＤは周辺が暗い分、更に視認性が増す。
即ち、透過型カラーＬＣＤと反射型カラーＬＣＤは相補完の関係にあり、従って、透過型カラーＬＣＤと反射型カラーＬＣＤの機能を合わせもつ半透過型カラーＬＣＤは外光が著しく異なる場所で使用せざるを得ない携帯端末等に対し極めて有用である。また、半透過型カラーＬＣＤに対しては、反射型カラーＬＣＤと同様に、入射光を散乱させる機能を付与させる必要があることは言うまでもない。
【０００８】
従来の半透過型カラーＬＣＤでは、反射型カラーＬＣＤを担う部分では入射光を散乱させる必要があり、この光散乱方式は基本的には二つに大別できる。
即ち、図２に示すように、液晶セル内部の反射ミラーを凹凸にして入射光を散乱させる散乱反射板方式と、図３に示すように、光の屈折と回折を利用した光散乱膜（３０９）を介して入射光を散乱させる内部散乱膜方式とがある。
【０００９】
図２に示す散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤ（２００）は、外部よりの入射光を液晶セル内部の反射ミラーで散乱させる方式であり、外部からの入射光（２２１）は散乱反射電極（２０５）の吸収以外にロスがないので光の利用率では極めて優れている。しかし、散乱反射電極（２０５）の凹凸加工にフォトグラフィー工程を利用するなどコスト的に不利である。
【００１０】
図３に示す内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤ（３００）は、前述の図２の散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤ（２００）と異なり反射電極（３０５）は平面でよいので、反射ミラー表面の凹凸加工を必要とせず製造コスト上で有利である。しかし、カラーフィルタ上に新たに散乱膜を形成しなければならないために一工程増えるという欠点を有していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半透過型カラーＬＣＤでは、反射型カラーＬＣＤ部分の光散乱機能に関連し以下の問題を有していた。即ち、
１）図２に示す散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤ（２００）では、散乱反射電極の加工が必要でありコスト高になる。
２）図３に示す内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤ（３００）では、新たにカラーフィルタ上に光散乱膜を形成する工程が追加される。
３）また、光散乱膜を構成する透明樹脂（３１１）及び透明微粒子（３１０）の波長分散による着色が生じ易い。
本発明は、上記問題１）、２）、３）を解消した、光散乱機能を有するカラーフィルタを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反射型及び透過型カラー液晶表示機能を兼備した半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、透明基板上に、反射型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の反射用カラーフィルタと、透過型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の透過用カラーフィルタを併存させ、該反射用カラーフィルタに粒径０．５マイクロメートルから５．０マイクロメートルの球形透明微粒子を分散させたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記反射用カラーフィルタの青色、緑色、赤色の濁度（ヘイズ値）が等しいことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１４】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記球形透明微粒子が、反射用カラーフィルタ１００容積％に対し４０容積％以下であることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１５】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記反射用カラーフィルタ中に５０ｎｍ以下の透明微粉末を分散させたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明による反射用カラーフィルタ（１０２）及び透過用カラーフィルタ（１３２）を具備したカラーフィルタを用いた半透過型カラーＬＣＤの一例の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、反射用カラーフィルタ（１０２）には、球形透明微粒子（１１０）が添加され、光散乱機能が付与されている。球形透明微粒子（１１０）の屈折率は、カラーフィルタの屈折率より十分大きいかまたは十分小さくすることで、反射用カラーフィルタ（１０２）中の球形透明微粒子（１１０）がレンズの役割をはたす。
即ち、球形透明微粒子（１１０）の屈折率が大のときは凸レンズのごとく、また、球形透明微粒子（１１０）の屈折率が小のときは凹レンズのごとく挙動する。
【００１８】
反射用カラーフィルタ（１０２）の屈折率は、反射用カラーフィルタ（１０２）を構成する樹脂、色素、添加剤の固有の屈折率とその構成比率、及びプロセス条件（露光量、加熱量）で著しく異なる。
これらの材料の中でも青色、緑色、赤色の各カラーフィルタの屈折率を左右する要素は着色剤、例えば、顔料の種類と含有量である。従って、反射用カラーフィルタ（１０２）の青色、緑色、赤色の各色の屈折率は通常、異なる値を示している。
【００１９】
以上からして、反射用カラーフィルタ（１０２）に球形透明微粒子を添加して、カラーフィルタ機能と光散乱機能を兼備させるためには以下の項目が要求される。即ち、
１）光散乱特性は添加する球形透明微粒子の粒径、屈折率、分散状態（密度、並び方等）、及びカラーフィルタの屈折率等に依存しているので、構成材料の組成を厳密にコントロールすること。
２）カラーフィルタの最も重要な特性は各色の分光特性であから、カラーフィルタの色素の量を変更しないこと。
【００２０】
以上のように、反射用カラーフィルタ（１０２）の材料特性、及び球形透明微粒子（１１０）の材料特性を十分に検討、採用する事により、反射用カラーフィルタ（１０２）自身に光散乱機能を持たせる事ができ、図２で示した散乱反射電極（２０５）、及び図３で示した光散乱膜（３０９）を具備しなくとも、反射用カラーフィルタ（１０２）は、膜厚３μｍでヘイズ８０％のヘイズ値を得る事が出来る。
【００２１】
球形透明微粒子（１１０）の粒径は０．５マイクロメートルから５マイクロメートルが使用できるが、カラーフィルタの厚みの限界から３マイクロメートル以下が好ましく、さらに１．２マイクロメートルから２．５マイクロメートルがもっとも良好である。粒径が１．２マイクロメートル以下では必要なヘイズを得るのが困難になる。
同じく、粒径が２．５マイクロメートル以上では塗液の安定性、特に経時による粒子の分離が顕著になり、またカラーフィルタの塗膜適性、特に平坦性が損なわれる。
【００２２】
球形透明微粒子（１１０）としては各種樹脂ビーズが適用できる。高屈折率樹脂ビーズではメラミン樹脂ビーズ、ベンゾグアナミン樹脂ビーズ、スチレン樹脂ビーズ等がある。また、低屈折率樹脂ビーズではアクリル樹脂ビーズ、シリコン樹脂ビーズ、アクリル変性フッソ樹脂ビーズ、また無機材料ではシリカビーズが広く知られている。
【００２３】
また、球形透明微粒子（１１０）は、適宜にカラーフィルタと同色に着色することにより反射用カラーフィルタ（１０２）の色純度を向上させることができる。着色の方法としては分散染料、カチオン染料、及び酸性染料による染色が可能である。また球形透明微粒子（１１０）を構成する原料モノマー中に染料及び顔料を導入することもできる。
【００２４】
反射用カラーフィルタ（１０２）を光散乱機能からみたとき、最も重要な特性は変角反射特性と濁度（以下ヘイズ値と表記する）である。ヘイズ値は光散乱の程度を数値化したものである。
即ち、散乱膜面を透過した光の立体角４度の外側へ散乱した光の割合を示しており、散乱光の分布の状態は分からない。他方、変角反射特性は散乱状態は分かるが数値化が困難であるため、光散乱の程度は専らヘイズ値で表現している。
【００２５】
反射用カラーフィルタ（１０２）の青色、緑色、赤色の三色の光散乱特性が一致する事、換言すれば最低限ヘイズ値を等しくする事が必要である。
ここで変角反射特性とヘイズ値を支配しているのは、主に、カラーフィルタの屈折率と球形透明微粒子の屈折率との比、透明微粒子のサイズ、膜中での透明微粒子の密度である。
同一の球形透明微粒子（１１０）を用いて青色、緑色、赤色のヘイズ値を合致させるためには、青色、緑色、赤色の各色の反射用カラーフィルタ（１０２）の屈折率と、球形透明微粒子（１１０）の屈折率の比の値を、適宜選択することによって各色のヘイズ値を合致させる事ができた。
【００２６】
球形透明微粒子（１１０）の含有量は、反射用カラーフィルタ１００容積％に対し４０容積％以下が好ましい。粒子の量が４０容積％以上では塗布特性が著しく劣化し、また膜表面の平坦性が著しく低下する。
従って、粒子の量は３０容積％以下、好ましくは２０容積％以下、更に好ましくは１０容積％以下である。
【００２７】
カラーフィルタは幾つかの方式で作ることができるが、現在実用に供されているカラーフィルタの大部分が顔料分散フォトレジストタイプである。
このタイプのカラーフィルタの基本的な考えは、▲１▼まず、アルカリ可溶なアニオン樹脂を適宜溶媒に溶解し、▲２▼ここに、複数の有機顔料を分散する。▲３▼次に、顔料を分散したアニオン樹脂にアクリルモノマーと、▲４▼光重合開始剤を添加して感光性をもたせている。
その他、塗膜性能を改善する目的で各種界面活性剤等を添加する。
【００２８】
反射用カラーフィルタ（１０２）の色特性をコントロールしている着色剤として、染料及び顔料が適用できるが、一般的には顔料が使用されている。
本発明の反射用カラーフィルタ（１０２）に使用可能な顔料として、透明性が高くしかも耐熱性、耐光性及び耐薬品性の優れた材料を下記に挙げる。材料はいずれもカラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーで示す。
【００２９】
・Ｃ．Ｉ．黄色顔料 ２０、２４、８６、９３、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、
・Ｃ．Ｉ．オレンジ顔料 ３６、４３、５１、５５、６１、
・Ｃ．Ｉ．赤色顔料 ９、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５、２１６または２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、
・Ｃ．Ｉ．バイオレット顔料 １９、２３、２９、３０、３７、４０、５０、
・Ｃ．Ｉ．青色顔料 １５、１５：６、２２、６０、６４、
・Ｃ．Ｉ．緑色顔料 ７、３６、
【００３０】
前記顔料は球形透明微粒子（１１０）を除くカラーフィルタの膜中に５重量％ないし４０重量％含有する。通常反射型ＬＣＤに使用されるカラーフィルタでは５重量％から１５重量％である。
【００３１】
アルカリ可溶なアニオン樹脂としては末端にカルボン酸を有する各種ポリマーが適用できる。
該アニオン樹脂の屈折率は、アクリル樹脂で１．５０から１．５５、スチレン樹脂では１．５５から１．６０程度まで、さらに、フローレン骨格を有するカルド樹脂では１．５８から１．６２程度まで、さらに、ポリイミド樹脂で１．７０までの高屈折率がある。
【００３２】
感光性を付与する目的で、該アニオン樹脂に対し多官能アクリルモノマーを重量％で４０％ないし１５０％添加する。アクリルモノマーの添加量は感度、現像性等で定め、５０％以下では感度が低下し、また添加量が１５０％以上では塗布時の乾燥性が低下しアルカリ現像時に現像残りが生じ易くなる。
【００３３】
重合開始剤は活性光を照射した際、モノマーの架橋を促進し光照射によるパタニングが可能になる。
【００３４】
透明微粉末（１１３）は反射用カラーフィルタ（１０２）の屈折率を調整する為に有効に作用する。球形透明微粒子（１１０）より高屈折率の無機物として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなどが適用できる。また球形透明微粒子（１１０）より低屈折率無機物として酸化珪素、特に気相形成シリカ等が適用できる。更にまた、カラーフィルタを構成するアニオン樹脂と同程度の屈折率を有する無機物として硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が適宜使用できる。
【００３５】
透明微粉末（１１３）の粒径はできる限り小さいことが好ましく５０ｎｍ以下、更に好ましくは３０ｎｍ以下である。また、形状は球形が好ましく光学的にはより透明であることが要求される。特に、青色カラーフィルタに添加する場合波長４００ｎｍ近傍の光透過率を低下させないことが重要である。
透明微粉末（１１３）の添加量は、球形透明微粒子（１１０）の５重量％〜５０重量％の範囲が好ましい。添加量が少ないと反射用カラーフィルタ（１０２）の屈折率をコントロールする効果が期待できない。また、多過ぎると塗液の塗布適性が損なわれ、更に反射用カラーフィルタ（１０２）の透過率を下げることがある。
【００３６】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
＜実施例１＞
反射用カラーフィルタの形成に好適な赤色（以下Ｒと記す）、緑色（以下Ｇと記す）、青色（以下Ｂと記す）カラーレジストを製造した。
前記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーレジスト組成の材料を準備し、顔料と分散剤及び有機溶剤をビーズミルで分散後、アニオン樹脂、モノマー、光重合開始剤、界面活性剤を順次添加して各カラーレジストを製造した。
【００３８】
次に、上記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーレジストに、それぞれ以下の組成で透明微粒子及び透明微粉末を添加してＲ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを製造した。
【００３９】
上記Ｒ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを以下の条件でガラス基板に塗布して光散乱機能を有するカラーフィルタを製造した。
ガラス基板上に光散乱レジストを塗布し乾燥後に露光する。未露光部分をアルカリ現像液で現像し、乾燥後更にポストベークする。以上を３色、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの順で繰り返してカラーフィルタを製造した。
【００４１】
まず、観察者側透明基板（１０１）にＲ光散乱レジストを用いてＲカラーフィルタを以下の条件で形成した。
１）塗布 ：スピンナ、６００ｒｐｍ、５秒
２）ソフトベーク ：９０℃５分間
３）露光 ：２００ｍＪ
４）現像 ：ＰＨ１０．２アルカリ現像液で９０秒間
５）ハードベーク ：２３０℃６０分間
次に、以下同様にＧ光散乱レジストを用いてＧカラーフィルタを形成した。
更に、以下同様にＢ光散乱レジストを用いてＢカラーフィルタを形成して、ＲＧＢからなる反射用カラーフィルタ（１０２）を形成した。
【００４２】
得られたカラーフィルタＲＧＢの膜厚及びヘイズ値は以下のものであった。
Ｒ：膜厚１．９８μｍ、ヘイズ５２．７％
Ｇ：膜厚１．９３μｍ、ヘイズ５１．０％
Ｂ：膜厚２．４２μｍ、ヘイズ５３．１％
以上、ほぼ等しいヘイズ値を得ることができ、図１に示す反射型ＬＣＤに用いると好適な反射用カラーフィルタ（１０２）となった。
【００４３】
次に、図１に示す透過部分の透過用カラーフィルタ（１３２）を作成するに好適な下記カラーレジスト組成液を作成した。透明基板（１０１）上の反射部分に反射用カラーフィルタ（１０２）が既に形成された平面に該カラーレジスト組成液を用いて透過用カラーフィルタ（１３２）を併存させた。
先ず、赤色顔料を分散したＲカラーレジスト組成液、緑色顔料を分散したＧカラーレジスト組成液、青色顔料を分散したＢカラーレジスト組成液を順次以下の工程条件で塗布、塗膜平坦化のためのプレベーク、露光、現像、ポストベーク工程を繰り返し、３色から成る透過用カラーフィルタ（１３２）を形成した。
その後に透明電極（１０３）を製膜し、配向膜（図１中では省略）処理を施した。このときの透過用カラーフィルタ（１３２）の膜厚は観察者側透明基板上で２．５μｍであった。
【００４４】
＜工程条件＞
Ｒ；
塗布：６５０ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分
露光：１２０ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
Ｇ；
塗布：６００ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分
露光：１５０ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
Ｂ；
塗布：７００ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分
露光：１００ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
【００４６】
＜実施例２＞
実施例１で示した透過型ＬＣＤに好適な赤色（以下Ｒと記す）、緑色（以下Ｇと記す）、青色（以下Ｂと記す）カラーレジストを準備した。
次に、上記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーレジストにそれぞれ以下の組成で透明微粒子及び透明微粉末を添加してＲ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを製造した。
【００４７】
上記Ｒ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを以下の条件でガラス基板に塗布して光散乱機能を有する反射用カラーフィルタを製造した。
ガラス基板上に光散乱レジストを塗布し乾燥後に露光した。未露光部分をアルカリ現像液で現像し、乾燥後更にポストベークした。以上を３色Ｒ、Ｇ、Ｂの順で繰り返してカラーフィルタを製造した。
【００４９】
まず、観察者側透明基板（１０１）にＲ光散乱レジスト用いてＲカラーフィルタを以下の条件で形成した。
１）塗布 ：スピンナ、６００ｒｐｍ、５秒
２）ソフトベーク ：９０℃５分間
３）露光 ：３００ｍＪ
４）現像 ：ＰＨ１０．２アルカリ現像液で９０秒間
５）ハードベーク ：２３０℃６０分間
次に、以下同様にＧ光散乱レジストを用いてＧカラーフィルタを形成した。更に、以下同様にＢ光散乱レジストを用いてＢカラーフィルタを形成して、ＲＧＢからなる反射用カラーフィルタ（１０２）を形成した。
【００５０】
反射用カラーフィルタ１０２の膜厚及びヘイズ値は以下のものであった。
Ｒ：膜厚２．６４μｍ、ヘイズ６３．７％
Ｇ：膜厚２．２８μｍ、ヘイズ６０．９％
Ｂ：膜厚２．３２μｍ、ヘイズ６１．１％
以上、ほぼ等しいヘイズ値を得ることができた。
【００５１】
次いで、実施例１と同様に透過用カラーフィルタ（１３２）を作成して、図１に示す半透過型カラーＬＣＤに装着すると好適なカラーフィルタを製造した。
【００５２】
＜実施例３＞
実施例１と同じＲ、Ｇ、Ｂカラーレジストに、以下の組成で透明微粒子を添加して、Ｒ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを製造した。
【００５３】
上記Ｒ、Ｇ、Ｂ光散乱レジストを以下の条件でガラス基板に塗布して光散乱機能を有する反射用カラーフィルタ（１０２）を製造した。
【００５５】
反射用カラーフィルタ（１０２）の膜厚及びヘイズ値は以下のものであった。
Ｒ：膜厚３．３４μｍ、ヘイズ７５．７％
Ｇ：膜厚３．２９μｍ、ヘイズ７７．４％
Ｂ：膜厚３．０９μｍ、ヘイズ７７．９％
以上、ほぼ等しいヘイズ値を得ることができた。
【００５６】
ガラス基板上に光散乱レジストを塗布し乾燥後に露光する。未露光部分をアルカリ現像液で現像し、乾燥後更にポストベークする。以上をＲ、Ｇ、Ｂの順で繰り返して反射用カラーフィルタを製造した。
【００５７】
まず、観察者側透明基板（１０１）にＲ光散乱レジスト用いてＲカラーフィルタを以下の条件で形成した。
１）塗布 ：スピンナ、６００ｒｐｍ、５秒
２）ソフトベーク ：９０℃５分間
３）露光 ：３００ｍＪ／ｃｍ２
４）現像 ：ＰＨ１０．２アルカリ現像液で９０秒間
５）ハードベーク ：２３０℃６０分間
次に、以下同様にＧ光散乱レジストを用いてＧカラーフィルタを形成した。更に、以下同様にＢ光散乱レジストを用いてＢカラーフィルタを形成して、ＲＧＢからなる反射用カラーフィルタ（１０２）を形成した。
【００５８】
次いで、実施例１と同様に透過用カラーフィルタ（１３２）を作成して、図１に示す半透過型カラーＬＣＤに装着すると好適なカラーフィルタを製造した。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、透明基板上に、反射型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の反射用カラーフィルタと、透過型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の透過用カラーフィルタを併存させ、反射用カラーフィルタに粒径０．５マイクロメートルから５．０マイクロメートルの球形透明微粒子を分散させたカラーフィルタであるので、半透過型カラー液晶表示装置に用いた際には、散乱反射電極の加工が不必要でありコスト高にならない、新たにカラーフィルタ上に光散乱膜を形成する工程が追加されない、光散乱膜を構成する透明樹脂及び球形透明微粒子の波長分散による着色が生じ難い半透過型カラー液晶表示装置を提供することとなる。
【００６０】
また、半透過型カラー液晶表示装置に用いた際には、光散乱機能が液晶と接した部位で機能するので解像性が向上したものとなる。また、従来の散乱膜がカラーフィルタの内部に取り込まれたものとなるので、膜厚が薄くなり繰り返し反射によるバック散乱が減少し、また、光散乱機能は各フィルタ毎に最適の条件て設計でき、波長分散を考慮して色間の散乱特性を合わせることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカラーフィルタを用いた半透過型カラーＬＣＤの断面図である。
【図２】散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤの一例の断面図である。
【図３】内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤの一例の断面図である。
【符号の説明】
１００・・・半透過型カラーＬＣＤ
１０１、２０１、３０１・・・観察者側透明基板
１０２、２０２、３０２・・・反射用カラーフィルタ
１０３、２０３、３０３・・・観察者側透明電極
１０４、２０４、３０４・・・液晶
１０５、３０５・・・反射電極
１０６、２０６、３０６・・・背面側透明基板
１０７、２０７、３０７・・・観察者側電極基板
１０８、２０８、３０８・・・背面側電極基板
１１０、３１０・・・球形透明微粒子
１１２、２１２、３１２・・・シール材
１１３・・・透明微粉末
１１５、２１５、３１５・・・背面側透明電極
１１８、２１８、３１８・・・偏光板及び位相差板
１１９、２１９、３１９・・・偏光板
１２１、２２１、３２１・・・入射光
１２２、２２２、３２２・・・散乱光
１２３、２２３、３２３・・・透過入射光
１３２、２３２、３３２・・・透過用カラーフィルタ
２００・・・散乱反射板方式半透過型カラーＬＣＤ
２０５・・・散乱反射電極
３００・・・内部散乱膜方式半透過型カラーＬＣＤ
３０９・・・光散乱膜
３１１・・・透明樹脂
Claims (4)
- 反射型及び透過型カラー液晶表示機能を兼備した半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、透明基板上に、反射型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の反射用カラーフィルタと、透過型カラー液晶表示機能を具現させる青色、緑色、赤色の三原色の透過用カラーフィルタを併存させ、該反射用カラーフィルタに粒径０．５マイクロメートルから５．０マイクロメートルの球形透明微粒子を分散させたことを特徴とするカラーフィルタ。
- 前記反射用カラーフィルタの青色、緑色、赤色の濁度（ヘイズ値）が等しいことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
- 前記球形透明微粒子が、反射用カラーフィルタ１００容積％に対し４０容積％以下であることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載のカラーフィルタ。
- 前記反射用カラーフィルタ中に５０ｎｍ以下の透明微粉末を分散させたことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載のカラーフィルタ。
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|---|---|---|---|
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