JP2011154327A - 半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板、その製造方法、及び半透過型液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、緑色画素を含む複数色の着色画素、スペーサ、及び第1の位相差層を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、前記着色画素のそれぞれには凹部が形成され、前記第1の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換した入射光を該第1の位相差層の厚み方向に1回の往復にて90度偏光回転させる機能を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【選択図】図1
Description
赤色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、246、254、255、264、272、279等を用いることができる。
周知のように、誘電率の値は、屈折率の自乗とほぼ等しい。換言すれば、電子分極に起因する誘電率は屈折率の自乗に比例する。
下記表1より、ハロゲン化銅フタロシアニン(PG36)を主たる顔料とする緑色顔料分散体GP−5よりも、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン(PG58)を主たる顔料とする緑色顔料分散体GP−4の塗膜の方が、Δnの絶対値が小さく、分極が小さいことが理解できる。
有機顔料の分散体の製造方法としては種々の方法を採用することができるが、以下にその一例を示す。
着色画素は、特に厚み方向位相差の観点でその位相差を微調整できる。用いる顔料種、顔料の分散方法、分散剤、顔料の微細化、また、リタデーション調整剤として添加するメラミン樹脂、スチレン樹脂、ベンジル基を有する有機化合物など、種々の方法で位相差を大きくあるいは小さくすることができる。メラミン樹脂は位相差を増加させる方向で調整でき、スチレン樹脂は位相差を減少させるために用いることができる。緑色画素 において、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が、その厚み方向位相差をゼロに近づけやすく、好ましい。
顔料分散剤として高分子分散剤を用いると、経時の分散安定性に優れるので好ましい。高分子分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等を挙げることができる。中でも、特に窒素原子を含有するグラフト共重合体からなる分散剤が、顔料を多く含む本発明の遮光性感光性樹脂組成物としては、現像性の点で好ましい。
遮光層あるいは着色層として用いる感光性着色組成物は、上記顔料分散体に加え、さらに、多官能モノマー、感光性樹脂ないし非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤等を含有する。感光性樹脂及び非感光性樹脂など、本発明に用いることの可能な透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。
本発明に用いる遮光層、光散乱層、着色層、セルギャップ規制層には、フォトリソグラフィによるパターン形成可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂であれば特に限定はない。例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂等が挙げられる。中でもエポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂やノボラック系樹脂が好ましい。
本発明に採用可能な透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示できる。
光重合性モノマーの例として、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。
光重合開始剤としては、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物、2,4,6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリルs−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、2,4−トリクロロメチル(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等のトリアジン系化合物、1,2−オクタンジオン,1−〔4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)〕、O−(アセチル)-N−(1−フェニル−2−オキソ−2−(4’−メトキシ-ナフチル)エチリデン)ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、9,10−フェナンスレンキノン、
カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が挙げられる。 感度向上にオキシム誘導体類(オキシム系化合物)が有効である。これらは1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合開始剤と光増感剤とを併用することが好ましい。増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
上記の光重合開始剤は、エチレン性不飽和化合物と共に用いることが好ましい。エチレン性不飽和化合物としては、エチレン性不飽和結合を分子内に1個以上有する化合物を意味する。中でも、重合性、架橋性、及びそれに伴う露光部と非露光部との現像液溶解性の差異を拡大できる等の点から、エチレン性不飽和結合を分子内に2個以上有する化合物であることが好ましい。また、その不飽和結合は(メタ)アクリロイルオキシ基に由来する(メタ)アクリレート化合物が更に好ましい。
感光性着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を2個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6−トリメルカプト−s−トリアジン、2−(N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン等が挙げられる。
感光性着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、t−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、感光性着色組成物中の顔料100質量部に対して、0.1質量部から10質量部の量で含有させることができる。
感光性着色組成物には、基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。シランカップリング剤としては、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。シランカップリング剤は、感光性着色組成物中の顔料100質量部に対して、0.01質量部から100質量部で含有させることができる。
前記感光性着色組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、水や有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本発明の組成物がカラーフィルタの着色層である場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。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、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。溶剤は、着色組成物中の顔料100質量部に対して、800質量部から4000質量部、好ましくは1000質量部から2500質量部で含有させることができる。
本発明に係る技術は、上述したように、IPS(水平配向、横電界方式)やFFS(Fringe Field Switching)といった液晶駆動方式に好適である。特許文献10に記載されている技術などを適用することで、FFS方式でのVA液晶表示装置として本発明のカラーフィルタを用いることができる。カラーフィルタ上の透明電極と、対向する基板である液晶駆動素子(TFT)の形成されたアレイ基板の画素電極との間で液晶の駆動電圧を印加する方式では、通常、液晶厚み(セルギャップ)は薄い方が液晶の応答速度を高めることができる。
本発明に係るスペーサ用台座は、少なくとも、後述するスペーサの形成される部分とTFTなどアクティブ素子の遮光に必要な部分にのみ形成すればよい。また、本発明に係るスペーサ用台座は、額縁部である遮光層と同一材料で同時に形成することが望ましい。具体的には、グレートーン(階調マスク)の類の複数種の透過率の異なるパターンを形成したフォトマスク、あるいは、台座のパターンサイズより小さな開口部(開口部の大きさ調整で露光量を調節する)や開口形状を工夫した開口部を形成したフォトマスクを用いた露光及び露光後の現像以降のフォトリソグラフィの手法により、遮光層と台座を同時に形成することができる。
図7は、本発明の更に他の実施形態に係るカラーフィルタ基板における、遮光層2、台座4、ブラックマトリクス8、赤色画素3R、緑色画素3G、着色層の積層によるスペーサ5、高さの低いサブスペーサ6、セルギャップ調整層15の平面視配置を示す図である。即ち、図7には、赤色画素3R、緑色画素3G、及び青色画素3Bからなる3色の着色画素を区分するブラックマトリクス8が設けられている。なお、図7のC−C’断面を図2に示す。
本発明に係るセルギャップ調整層15を、着色画素上に部分的に配設される例として、図2に示した。この例では、セルギャップ調整層15は、平面視反射部25と同じ位置の、着色画素3Gの反射部及び位相差層11の上部に積層される。上述したように、セルギャップ調整層15は、透過部と反射部の光路差を調整する目的で配設する。そのため、少なくとも可視光の高い透過性と液晶パネル工程で必要な耐熱性のある樹脂材料をセルギャップ調整層に用いることができる。図3に示すように、額縁状の遮光層2上にもセルギャップ調整層15’が配設され、セルギャップ調整層15’と遮光層2の膜厚の合計は、緑色画素の膜厚と略等しくなっている。
例えば、無機物微粒子であればシリカやアルミナの酸化物等の球状の非晶質微粒子、有機ポリマー微粒子としては、アクリル微粒子やスチレンアクリル微粒子及びその架橋体、メラミン微粒子、メラミン−ホルマリン縮合物、(ポリテトラフルオロエチレン)やPFA(ペルフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PVDF(ポリフルオロビニリデン)、ETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)等の含フッ素ポリマー、シリコン樹脂微粒子等を例示できるが、そのなかでも、架橋アクリル樹脂微粒子は屈折率が1.5未満であり、更にシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子は屈折率が1.42〜1.45(ハロゲンランプD線589nm)と小さいため、特に好ましい。
1)Aの量がBの量より少ないこと、
2)A溶液の表面張力がB溶液の表面張力より大きいこと、
3)A溶液の蒸発速度がB溶液の蒸発速度より大きいこと、
4)Aの分子量がBの分子量より大きいこと
等があげられるが、特に量の大小は強度の制約条件である。
TFT用露光装置は、3σが1.5μmの高いアライメント精度の装置が市販されている。TFTの場合には、金属配線に付されたアライメントマークが用いられているが、カラーフィルタの場合には、それと異なり、有機物膜(例えばブラックマトリクスなどの感光性着色組成物膜)に付されたアライメントマークを用いる。また、積層していく着色層も同様に、アライメントマークは有機物膜に付され、有機物膜の膜厚も1μmから4μmとTFTの配線と比較して厚く、パターンエッヂにもテーパが形成されるため、そのアライメント精度は、3σで4.5μmのアライメント精度が少なくとも必要となる。
半透過型液晶表示装置の反射部は、透過部と比較して光路差のほかに液晶に起因する位相差の差が生じる。このような反射部と透過部の位相差の違いにより、反射部の反射光や黒表示に着色を生じたり、あるいはノーマリブラック表示であるはずの表示がノーマリホワイト表示となることがあり、位相差の問題は大きい。
(顔料分散体RD1)
着色剤としてC.I.ピグメントレッド254/C.I.ピグメントレッド177=80/20(重量比)混合物20部、分散剤としてBYK−2001を5部(固形分換算)、溶媒として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部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体(RD1)を調製した。
着色剤としてC.I.ピグメントイエロー150を20部、分散剤としてソルスパース24000を5部(固形分換算)、溶媒として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部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体(YD1)を調製した。
着色剤としてC.I.ピグメントブルー15:6を20部、分散剤としてアジスパーPB−821を5部(固形分換算)、溶媒として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部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体(BD1)を調製した。
着色剤としてC.I.ピグメントバイオレット23を20部、分散剤としてアジスパーPB−821を5部(固形分換算)、溶媒として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部を、ビーズミルにより処理して、顔料分散体(VD1)を調製した。
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行った。
メタクリル酸 60部
メチルメタクリレート 65部
ブチルメタクリレート 65部
熱重合開始剤 10部
連鎖移動剤 3部
滴下後十分に加熱した後、熱重合開始剤2.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。この樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂溶液(P1)とした。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約10,000であった。
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、5μmのフィルタで濾過して黒色組成物を得た。黒色組成物は、後の実施例で遮光層及び台座の形成に用いる。
上記顔料分散液(BD1) 17部
上記顔料分散液(YD1) 4部
樹脂溶液(P−1) 9部
トリメチロールプロパントリアクリレート 4.8部
光重合開始剤
(チバガイギー社製「イルガキュア−369」) 2.8部
光増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) 0.2部
シクロヘキサノン 36.2部
以上のようにして得た黒色組成物は、塗布形成後の硬化させた膜厚1μmで、およそ1.8の光学濃度(OD値)である。塗布条件により膜厚調整が可能である。樹脂の固形比(樹脂溶液)の成分比調整で塗膜の光学濃度の調整も可能である。なお、上記黒色組成物では、緑色有機顔料は遮光性が悪いため、添加をしていない。
光学濃度(OD値)は物質が光を吸収する程度を表わす値であり、光路長が一定のとき、OD値が大きいほど物質の濃度が高いことを示す。本発明における光学濃度(OD値)は下記数式(1)で表される。上記にて得られた黒色組成物塗布基板をオリンパス社製分光器OSP−200を用いてC光源での三刺激値Yを測定し、式1を用いて光学濃度(OD)を算出した。
光学濃度(OD)=−log(Y/100)・・・(1)
(但し、YはC光源での三刺激値Yである)
測定用試料として、有機溶剤で希釈し、濃度調整した黒色組成物Blkをガラス基板上に1μmの厚さに塗工し、自然乾燥させた。ホットプレートにて90℃で1分間加熱して、余剰の溶剤を除去乾燥させた。その後、230℃にて1時間オーブンで焼成を行って遮光層の光学濃度測定試料とした。光学濃度(OD)は、およそ1.8であった。
感光性の光散乱層用樹脂組成物を以下に示す組成で調製した。
:フルオレン骨格を有するエポキシアクリレート樹脂 4.5重量部
透明粒子B3:MX180(綜研化学社製) 2重量部
光重合開始剤C:イルガキュア819
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製) 0.45重量部
溶剤D:シクロヘキサノン 21重量部
光重合モノマーE:M400(東亞合成社製) 2重量部
A2とCとEを混合し、塗布し、乾燥し、露光(200mJ/cm2 )し、現像した後、230℃で60分間硬膜化した後の透明樹脂の屈折率は、1.58(D線589nm)であった。
[顔料製造例R2]
ジケトピロロピロール系赤色顔料PR254(チバスペシャリティケミカルズ社製「イルガフォアレッドB-CF」;R−1)100部、色素誘導体(D−1)18部、粉砕した食塩1000部、およびジエチレングリコール120部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、60℃で10時間混練した。
アントラキノン系赤色顔料PR177(チバスペシャリティケミカルズ社製「クロモフタルレッドA2B」)100部、色素誘導体(D−2)8部、粉砕した食塩700部、およびジエチレングリコール180部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で4時間混練した。この混合物を温水4000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、102部のソルトミリング処理顔料(R3)を得た。
スルホン化フラスコにtert−アミルアルコール170部を窒素雰囲気下において装填し、ナトリウム11.04部を添加し、この混合物を92〜102℃に加熱した。溶融したナトリウムを激しく撹拌しながら100〜107℃に一晩保持した。
塩化アルミニウム356部および塩化ナトリウム6部の200℃の溶融塩に、亜鉛フタ
ロシアニン46部を溶解し、130℃まで冷却し、1時間攪拌した。反応温度を180℃に昇温し、臭素を1時間あたり10部で10時間滴下した。その後、塩素を1時間あたり0.8部で5時間導入した。
セパラブルフラスコに水150部を仕込み、さらに攪拌しながら35%塩酸63部を仕込み、塩酸溶液を調製した。発泡に注意しながらベンゼンスルホニルヒドラジド38.7部を仕込み、液温が0℃以下になるまで氷を追加した。冷却後、30分かけて亜硝酸ナトリウム19部を仕込み、0〜15℃の間で30分撹拌した後、ヨウ化カリウムでんぷん紙で着色が認められなくなるまでスルファミン酸を仕込んだ。
銅フタロシアニン系青色顔料PB15:6(東洋インキ製造社製「リオノールブルーES」)100部、粉砕した食塩800部、およびジエチレングリコール100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で12時間混練した。
LIONOGEN VIOLET RL(東洋インキ製造製)300部を96%硫酸3000部に投入し、1時間撹拌した後、5℃の水に注入した。1時間撹拌後、濾過し、温水で洗浄液が中性になるまで洗浄し、70℃で乾燥した。
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら100℃に加熱して、同温度で下記のモノマーおよび熱重合開始剤の混合物を1時間かけて滴下し
て重合反応を行った。
メタクリル酸 10.0部
メタクリル酸メチル 65.0部
メタクリル酸ブチル 65.0部
アゾビスイソブチロニトリル 10.0部
滴下後、さらに100℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル2.0部をシクロヘキサノン50部に溶解したものを添加し、さらに100℃で1時間反応を続けて樹脂溶液を合成した。
下記表3に示す組成(重量部)の混合物を均一に撹拌混合した後、直径1mmのジルコニアビーズを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して赤色、緑色、青色の顔料分散体を得た。
(カラーフィルタ基板の作製)
図1、3及び5を参照して、実施例1に係るカラーフィルタ基板の作製について説明する。
(BASFジャパン株式会社製「Paliocolor LC 242」)
光重合開始剤 0.3部
(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製「イルガキュアー907」)
界面活性剤 6.0部
(ビックケミー社製「BYK111」2%シクロヘキサノン溶液)
シクロヘキサノン 154.0部
次に、この重合性液晶化合物を塗布した基板を、半導体レーザを光源とする露光機を用い、フォトマスクを介して反射部のそれぞれ着色画素領域毎に紫外線を露光した。紫外線の照射量は、レーザのショット回数を変えて、赤色画素領域では500mJ/cm2、緑色画素領域では200mJ/cm2、青色画素領域では5mJ/cm2としてそれぞれ露光し、さらに現像処理にて位相差層のパターンを形成した。
(カラーフィルタ基板の作製)
まず、カラーフィルタ基板の模式平面図である図7に基づき、またその部分断面図である図2及び図3を併用して実施例を説明する。本実施例は、ブラックマトリクスを形成し、また、セルギャップ調整層として光散乱層ではなく透明樹脂を用いた点が実施例1と異なる。
(カラーフィルタ基板の作製)
本発明のカラーフィルタ基板の模式平面図である図7に基づき、またその部分断面図である図2及び図3を併用して実施例を説明する。
(大日本インキ化学工業株式会社製「UCL-017」)
光重合開始剤 0.5部
(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製「イルガキュアーOXE01」)
界面活性剤 2.0部
(ビックケミー社製「BYK330」2%シクロヘキサノン溶液)
シクロヘキサノン 148.0部
図12に示す構成の液晶表示装置を作製した。
(液晶表示装置の作製)
実施例1で作製したカラーフィルタ基板31とTFT基板32を対向させて配置し、それらの間に基板面と平行に配向する垂直配向(VA)方式の液晶層33を挟持して、液晶表示装置とした。なお、偏光フィルム、位相差フィルム、配向膜の図示は省略した。
2・・・遮光層
3R・・・赤色画素
3G・・・緑色画素
3B・・・青色画素
4,4’・・・台座
5・・・スペーサ
5R,5G,5B・・・積層着色層
6・・・サブスペーサ
7・・・突起
8・・・ブラックマトリクス
10・・・凹部
11,11’・・・位相差層
12・・・光散乱層(セルギャップ調整層)
13・・・非晶質微粒子
14・・・マトリクス樹脂(透明樹脂)
15,15’・・・セルギャップ調整層
22・・・厚い着色画素
23・・・薄い着色画素
31・・・カラーフィルタ基板
32・・・TFT基板
33・・・液晶層
34・・・TFT素子
35,42・・・画素電極
41・・・絶縁層
43・・・共通電極
44・・・電気力線。
Claims (17)
- 透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、緑色画素を含む複数色の着色画素、スペーサ、及び第1の位相差層を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板において、
前記着色画素のそれぞれには凹部が形成され、前記第1の位相差層は、前記凹部内に設けられるとともに、直線偏光に変換した入射光を該第1の位相差層の厚み方向に1回の往復にて90度偏光回転させる機能を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。 - 前記凹部が形成されている着色画素の膜厚と、前記凹部が形成されていない着色画素の膜厚の比が、1/2から1/4の範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記緑色画素が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンを主たる色材として含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記第1の位相差層上に第1のセルギャップ調整層が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記第1のセルギャップ規制層の表面と前記凹部が形成されていない着色画素の表面との高さの差が、液晶表示装置の液晶層の厚みの略1/2であることを特徴とする請求項4に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記第1のセルギャップ調整層が、光散乱層であることを特徴とする請求項4又は5に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記透明基板上の有効表示領域に前記着色画素を区分するように配置された、前記遮光層と同一材料からなるブラックマトリクスを更に具備することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記遮光層の膜厚より前記ブラックマトリクスの膜厚が薄いことを特徴とする請求項7に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記遮光層は、複数の有機顔料の混合物を主たる色材とすることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記遮光層上に積層された第2の位相差層を更に具備し、前記遮光層と第2の位相差層の合計膜厚が、前記緑色画素の膜厚と略同一であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記遮光層上に積層された第2のセルギャップ調整層を更に具備し、前記遮光層と第2のセルギャップ調整層の合計膜厚が、前記緑色画素の膜厚と略同一であること特徴とする請求項項1〜9のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記複数色の着色画素が、少なくとも赤色画素と緑色画素と青色画素を含み、これら着色画素の位相差が、赤色画素≧緑色画素≧青色画素の関係にあることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記複数色の着色画素が、少なくとも赤色画素と緑色画素と青色画素を含み、これら着色画素の位相差と当該着色画素上に積層された第1の位相差層の位相差のそれぞれ色毎に合計した位相差が、赤色画素≧緑色画素≧青色画素の関係にあることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記スペーサが、複数の着色層の積層からなることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 前記スペーサは、液晶配向制御の役割を兼ねるとともに、前記着色画素の長手方向中央に配設されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
- 請求項1〜請求項14のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
- 透明基板上に、遮光層を有効表示領域の外周に配置するとともに、緑色画素を含む複数色の着色画素、スペーサ、及び位相差層を有効表示領域に形成した半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板を製造する方法において、
前記複数の着色画素のそれぞれに凹部を形成する工程、及び
前記凹部にインクジェット方式により位相差層を配向させる配向膜を形成する工程
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
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