JP2008158158A - 液晶配向制御用突起物を有するカラーフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶配向制御用突起物5、6は、アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、及びこれらに固形分比で有機顔料を10重量%以上50重量%以下の範囲で含有する感光性樹脂組成物を用いたこと。有機顔料の一次粒径が100nm以下であること。感光性樹脂組成物は膜厚1.0μmのとき光学濃度が0.5以上であること。比誘電率が5未満であること。誘電正接が0.014以下であること。
【選択図】図1
Description
(1)高コントラスト、広視野角、応答速度
(2)高解像度
(3)半透過表示
これは、ワンセグ放送が開始され、携帯電話でテレビを視聴するようになり、パネル特性も、高コントラスト、広視野角、応答速度が要求されているためである。この要求を満たすためMVA方式などが提案されている。
ここで、突起物には、小さい画素面積上に形成可能であり、段差のある基板上であっても、一度に寸法精度良く形成することが求められる。
(1)ベーク時の熱フロー性が高く、小さい面積の突起物を形成することが出来ない。
(2)露光部が溶解するポジ型の感光材料に用いられるフォトマスクは、カラーフィルタに用いられる突起物のようなパターンを形成するためには、その面積のほとんどが開口部となる。このため、フォトマスクに微小な傷、異物がつくことにより、大量の同一不良パターンを形成することになり、形成時の歩留まりが落ちるなどの問題が生じやすい。
また、画素内に液晶配向制御用突起物を設けているため、この部分の液晶の配向が乱れて、制御されていない光が漏れる。従って、液晶表示装置のコントラストが低下するという問題点が生じていた。
まず、図1に、本発明に係る液晶配向制御用突起物を有するカラーフィルタについて断面の模式図を示す。
図1に示すように、先ず、透明基板1上に遮光膜(ブラックマトリックス)2を形成する
。その後、R(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色のカラーフィルタ画素を形成する。この時カラーフィルタの色度は、透過部、反射部で求められる色度が違うために、色度調整をする必要がある。
色度を調整する方法としては、それぞれ別々にパターンを形成したり、反射部の膜厚を薄くしたり、反射部の画素内に穴を開けて薄くするなどの方法がある。図1には、反射部に穴を設けたタイプを示すが、特にこの方法に限定されるものではない。
この樹脂層の膜厚は、バックライトの光を通過する透過部と外光が入射して反射する反射部のセル通過時の位相差を揃えるように調整される。
続いて最表面に、透明電極4を形成する。ここまでの工程で段差のある電極基板が作られる。その上に、本発明の液晶配向制御用突起物5、6を透過部および反射部上に一度に形成して本発明のカラーフィルタとするものである。
・Pigment Blue:
<C.I>1、1:2、1:x、9:x、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、16,24、24:x、56、60、61、62
・Pigment Green:
<C.I>1、1:x、2、2:x、4、7、10、36
・Pigment Orange:
<C.I>2、5、13、16、17:1、31、34、36、38、43、46、48、49、51、52、59、60、61、62、64
・Pigment Red:
<C.I>1、2、3、4、5、6、7、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、81:1、81:3、81:x、83、88、90、112、119、122、123、144、146、149、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、224、226
・Pigment Violet:
<C.I>1、1:x、3、3:3、3:x、5:1、19、23、27、32、42
・Pigment Yellow:
<C.I>1、3、12、13、14、16、17、24、55、60、65、73、74、81、83、93、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、126、127、128、129、138、139、150、151、152、153、154、156、175
感光性樹脂組成物には、基板上の塗布を容易にするため、溶剤を含有させることが好ましい。溶剤としては、例えば、シクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−nアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独で、もしくは混合して用いる。
これは液晶駆動の印加電圧に対する透過率の応答特性すなわちV−T特性が本来の特性からずれてしまったことによって引き起こされていると考えられる。このV−T特性のずれは信号を入力していた部分に電界が残留する、残留DCとよばれる現象によるものであると考えられている。そこで、突起物の比誘電率は、液晶の比誘電率と同程度以下の5未満に抑制する必要がある。
<実施例1>
〔着色層(カラーフィルタ画素)および透明導電性膜(透明電極)の形成〕
透明基板としてガラス基板を用い、ガラス基板上に遮光膜(ブラックマトリックス)を形成した。次いで、ガラス基板上に公知の顔料分散法にてR(赤)、G(緑)、B(青)からなる透過部の着色層および反射部の着色層を形成した。透過部着色層の膜厚はR、G、B何れも2.0μm±0.2μmであった。また反射部の着色層は透過部の着色層と色相は同じで、穴を開けることで、反射部の画素トータルの色相を薄くした。ついで、セルギャップ調整用に樹脂層を反射部着色層上に形成した。膜厚は2μmであった。次に、前面にITO膜(インジウムシンオキサイド)をスパッタにより成膜を行った。
・アルカリ可溶性樹脂組成物の調製
内容量が1リットルの5つ口反応容器に、ビスフェノールフルオレンジヒドロキシエチルエーテル263.1g、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物72.4g、無水フタル酸10.5g、テトラエチルアンモニウムプロミド0.6g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート346gを仕込み、115〜120℃で20時間反応させ、アルカリ可溶性樹脂組成物を得た。
前記で得られたアルカリ可溶性樹脂を下記に示した割合にて調整して、感光性樹脂組成物を得た。
A:アルカリ可溶性樹脂 10重量%
B:光重合性モノマー(東亞合成社製) 10重量%
C:光重合開始剤(BASF社製、商品名「TPO」) 1重量%
D:有機顔料
(C.I.赤色顔料177) 2重量%
(C.I.青色顔料15) 2重量%
E:有機溶媒
(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 75重量%
以上A〜Eを充分混合して感光性樹脂組成物を調製した。
前記で得られた感光性樹脂組成物を使用して、液晶配向制御用突起物の作製を行った。こうして得られたカラーフィルタのITO面に、上記感光性樹脂組成物を1000rpmでスピンコートし、透過部の膜厚2.4μm、反射部の膜厚1.5μmの膜厚を得た。その後、ホットプレートにて115℃、100秒のプリベークを行った。
・炭酸ナトリウム 1.5重量%
・炭酸水素ナトリウム 0.5重量%
・陰イオン系界面活性剤(花王・ベリレックスNBL) 8.0重量%
・水 90重量%
ついで、現像後60秒水洗、および乾燥を行った。最後に230℃、45分のベークを行い、カラーフィルタの透過部、および反射部に液晶分割配向制御用突起物を作製した。
実施例2については、着色層および透明導電性膜の形成までは、実施例1と同様に行った。
また、感光性樹脂組成物は、下記に示す組成にて調製を行った。なお、アルカリ可溶性樹脂は実施例1と同様の樹脂を使用して行った。
A:アルカリ可溶性樹脂 10重量%
B:光重合性モノマー(東亞合成社製) 10重量%
C:光重合開始剤(BASF社製、商品名「TPO」 1重量%
D:有機顔料
(C.I.赤色顔料177) 5重量%
(C.I.青色顔料15) 2重量%
E:有機溶媒
(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 72重量%
以上A〜Eを充分混合して感光性樹脂組成物を調製した。
その後実施例1と同様の作成方法にて、パターン形成を行った。
実施例3については、着色層および透明導電性膜の形成までは、実施例1と同様に行った。
また、感光性樹脂組成物は、下記に示す組成にて調製を行った。なお、アルカリ可溶性樹脂は実施例1と同様の樹脂を使用して行った。
A:アルカリ可溶性樹脂 10重量%
B:光重合性モノマー(東亞合成社製) 10重量%
C:光重合開始剤(BASF社製、商品名「TPO」 1重量%
D:有機顔料
(C.I.赤色顔料177) 5重量%
(C.I.青色顔料15) 5重量%
E:有機溶媒
(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 69重量%
以上A〜Eを充分混合して感光性樹脂組成物を調製した。
その後実施例1と同様の作成方法にて、パターン形成を行った。
比較例1については、着色層および透明導電性膜の形成までは、実施例1と同様に行った。
また、感光性樹脂組成物は、下記に示す組成にて調製を行った。なお、アルカリ可溶性樹脂は実施例1と同様の樹脂を使用して行った。
A:アルカリ可溶性樹脂 10重量%
B:光重合性モノマー(東亞合成社製) 10重量%
C:光重合開始剤(BASF社製、商品名「TPO」 1重量%
D:有機溶媒
(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 79重量%
以上A〜Eを充分混合して感光性樹脂組成物を調製した。
その後実施例1と同様の作成方法にて、パターン形成を行った。
比較例2については、着色層および透明導電性膜の形成までは、実施例1と同様に行った。
なお感光性樹脂組成物は、ポジ型レジストLC−100(ロームアンドハース社製)を用
いてパターニング形成を行った。
その後実施例1と同様の作成方法にて、パターン形成を行った。
比較例3については、着色層および透明導電性膜の形成までは、実施例1と同様に行った。
なお感光性樹脂組成物は、下記に示す組成にて調製を行った。なお、アルカリ可溶性樹脂は実施例1と同様の樹脂を使用して行った。
A:アルカリ可溶性樹脂 10重量%
B:光重合性モノマー(東亞合成社製) 10重量%
C:光重合開始剤(BASF社製、商品名「TPO」 1重量%
D:有機顔料
(C.I.赤色顔料177) 1重量%
(C.I.青色顔料15) 1重量%
E:有機溶媒
(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 77重量%
以上A〜Eを充分混合して感光性樹脂組成物を調製した。
その後実施例1と同様の作成方法にて、パターン形成を行った。
比較例4については、着色層および透明導電性膜の形成までは、実施例1と同様に行った。
なお感光性樹脂組成物は、下記に示す組成にて調製を行った。なお、アルカリ可溶性樹脂は実施例1と同様の樹脂を使用して行った。
A:アルカリ可溶性樹脂 10重量%
B:光重合性モノマー(東亞合成社製) 10重量%
C:光重合開始剤(BASF社製、商品名「TPO」 1重量%
D:有機顔料
(C.I.赤色顔料177) 15重量%
(C.I.青色顔料15) 10重量%
E:有機溶媒
(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 64重量%
以上A〜Eを充分混合して感光性樹脂組成物を調製した。
その後実施例1と同様の作成方法にて、パターン形成を行った。
実施例および比較例の評価は、実施例および比較例で作成した基板を用いて、液晶表示装置にした状態で焼き付きおよび画像表示の確認を行った。また、この時、コントラストの向上効果について確認を行ったところ、実施例1〜3における液晶配向制御用突起物は有
機顔料を適量含有するために、コントラストの向上がみられた。また、この時の突起物自体の特性として、比誘電率および誘電正接の測定を行った。これらの結果を表1に示す。
2・・・ブラックマトリックス
3・・・樹脂層
4・・・透明電極
5・・・カラーフィルタ透過部の液晶配向制御用の突起物
6・・・カラーフィルタ反射部の液晶配向制御用の突起物
7・・・カラーフィルタ透過部
8・・・カラーフィルタ反射部
9・・・カラーフィルタの1画素
Claims (5)
- アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、及びこれらに固形分比で有機顔料を10重量%以上50重量%以下の範囲で含有する感光性樹脂組成物を用いて形成した液晶配向制御用突起物を有するカラーフィルタ。
- 前記有機顔料の一次粒径が、100nm以下であることを特徴とする請求項1記載の液晶配向制御用突起物を有するカラーフィルタ。
- 前記感光性樹脂組成物が、複数種類の有機顔料を含有する感光性樹脂組成物であり、かつ、膜厚1.0μmのとき、光学濃度が0.5以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の液晶配向制御用突起物を有するカラーフィルタ。
- 前記液晶配向制御用突起物の10〜50Hzの周波数範囲における比誘電率が、5未満であることを特徴とする請求項1、2、又は3記載の液晶配向制御用突起物を有するカラーフィルタ。
- 前記液晶配向制御用突起物の10〜50Hzの周波数範囲における誘電正接が0.014以下であることを特徴とする請求項1、2、3、又は4記載の液晶配向制御用突起物を有するカラーフィルタ。
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