JP4260429B2

JP4260429B2 - Color filter and liquid crystal display device

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Publication number: JP4260429B2
Application number: JP2002178622A
Authority: JP
Inventors: 口貴司北
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: JP2004021097A

Description

【０００１】
【発明の背景】
発明の分野
本発明はカラーフィルタ、特に反射型や半透過型の液晶表示装置用のカラーフィルタ、に関するものである。
【０００２】
背景技術
液晶ディスプレイは、大きく透過型と反射型に分けられる。現在、市場を拡大しているモバイル分野では、携帯電話やＰＤＡ等のカラー化が求められている。こうしたモバイル機器を構成する液晶ディスプレイは、薄型、小型、低消費電力が必要とされるため、バックライトを使用せず外光を利用する反射型液晶ディスプレイが適している。反射型のカラー液晶表示装置は、格子状のＢＭ（ブラックマトリックス）が形成されたガラス基板上に複数色（通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）からなるカラー画素（場合によってはその上にオーバーコート層を設ける）に透明電極を蒸着させたカラーフィルターと、アルミなどの金属鏡面反射電極を備えたＴＦＴアレイ基板に適当なギャップを持たせ、その中に液晶を封入してセルを形成する。さらにこのセルの観測者側には位相差板、偏向板、前方光散乱板が設けられる。上記の前方光散乱板は反射型液晶ディスプレイには重要な光学部材であり、出射光の適度な散乱により視認性を上げる目的で設けられている。
【０００３】
ところで、従来の反射型液晶ディスプレイにおける光散乱板は、液晶ディスプレイセルの外側に設けられる（外貼り）ため、ガラスの厚さによる視差が画像のボケを引き起こすことが知られている。また、この問題を解決する方法の一つとして、液晶ディスプレイセル中のカラーフィルター上に光拡散機能を持つオーバーコートを設けることが提案されているが、このオーバーコート本来の機能を損なわず、なおかつ外貼り光拡散板と同等の光拡散能力を持つためには３μｍ以上の厚さが必要になっている。なお、光拡散機能はベース樹脂中に０．１〜５μｍの微粒子を分散させること、もしくは相分離系樹脂によって実現することができる。
しかしながら、このように光拡散機能を有したオーバーコートの膜厚が大きい場合、保護層自体の着色、また、機能付加の為の添加物による着色が光拡散による光路長の増加により顕著になり、表示が黄色くなってしまい、色特性の低下を来すという問題があった。
【０００４】
発明の概要
本発明者らは、今般、カラーフィルターの着色層の黄色度（ＹＩ値）を−１２以下、好ましくは−１２〜−２５、より好ましくは−１５〜−２０にすることにより、上述のような光拡散機能を有したオーバーコートの着色を抑えることができる、すなわち、優れた光拡散層機能を有しつつ、本来の着色層の色特性を失わないカラーフィルターが得られることを知見した。そして、このようなカラーフィルタによれば、高輝度で色特性に優れた反射型や半透過型のカラー液晶ディスプレイ表示装置を得ることができる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、高輝度で色特性の良好な光拡散層内蔵型カラーフィルターを提供することにある。
【０００６】
すなわち、本発明のカラーフィルタは、
基板と、
複数色の着色パターンからなる着色層と、
光散乱性微粒子を含んでなり、膜厚が１〜１５μｍである光散乱層とを有してなる、カラーフィルタであって、
前記着色層の下記式に基づいて測定された黄色度（ＹＩ値）：
ＹＩ＝［１００（１．２８Ｘ−１．０６Ｚ）］／Ｙ
（ここで、ＹＩは黄色度、Ｘ、ＹおよびＺはＣ光源を用いて測定された三刺激値である）
が−１２以下としたものである。
【０００７】
本発明の第１の態様によるカラーフィルタは、前記基板が透明であり、前記光散乱層が前記透明基板と前記着色層との間に位置してなり、前記着色層の外側に積層される透明電極層をさらに有してなる。
【０００８】
本発明の第２の態様によるカラーフィルタは、前記基板が透明であり、前記光散乱層が前記着色層の外側に光散乱平坦化層として積層されてなり、該光散乱平坦化層の外側に積層される透明電極層をさらに有してなる。
【０００９】
本発明の第３の態様によるカラーフィルタは、前記基板と前記着色層との間において、前記基板上に積層される駆動素子層と、該駆動素子層上に積層される反射電極層とをさらに有してなり、前記光散乱層が前記反射電極層と前記着色層との間に位置してなる。
【００１０】
本発明の第４の態様によるカラーフィルタは、前記基板と前記着色層との間において、前記基板上に積層される駆動素子層と、該駆動素子層上に積層される反射電極層とをさらに有してなり、前記光散乱層が前記着色層の外側に光散乱平坦化層として積層されてなる。
【００１１】
また、本発明の別の好ましい態様によれば、上記第１または第２のカラーフィルタと、透明な基板上に、駆動素子層、反射電極層、および透明電極層がこの順に積層され、光散乱性微粒子が前記反射電極層と前記透明電極層の間に光散乱層と含有されてなる電極基板とにより、液晶層が挟持されてなる、液晶表示装置が提供される。
【００１２】
また、本発明のさらに別の好ましい態様によれば、上記第３または第４のカラーフィルタと、透明な基板上に透明電極層が積層され、光散乱性微粒子が前記透明基板と透明電極層の間に光散乱層として含有されてなる表示側基板とにより液晶層が挟持されてなる、液晶表示装置が提供される。
【００１３】
【発明の具体的説明】
以下、本発明のカラーフィルタおよび液晶表示装置について具体的に説明する。
【００１４】
カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、反射型や半透過型の液晶表示装置用のカラーフィルタであって、基板と、複数色の着色パターンからなる着色層と、光散乱性微粒子を含んでなる光散乱層とを有してなる。そして、光散乱層の膜厚が１〜１５μｍ、好ましくは３〜１２μｍ、より好ましくは５〜１０μｍであると同時に、着色層の、下記式に基づいて測定された黄色度（ＹＩ値）：
ＹＩ＝［１００（１．２８Ｘ−１．０６Ｚ）］／Ｙ
（ここで、ＹＩは黄色度、Ｘ、ＹおよびＺはＣ光源を用いて測定された三刺激値である）
を−１２．０以下、好ましくは−１２〜−２５、さらに好ましくは−１５〜−２０とする。
【００１５】
このように本発明においては、カラーフィルタ内に光散乱微粒子を含有させることで、カラーフィルタ自体に光散乱機能を付与することができる。このため、カラーフィルタ上（観測者側）に前方散乱板を配設することを不要にすることができる。
しかしながら、上述したように、上記の液晶表示装置に用いられるカラーフィルターはＩＴＯ等の透明導電膜の積層による干渉による着色、及び光拡散機能有したオーバーコートの光拡散による光路長の増加による着色（黄変）によりカラーフィルターの白色の色相が黄色味を帯びることが知られている。そこで、本発明では、ＩＴＯ等の透明電極と光拡散層を有したオーバーコートの着色を考慮し、液晶表示装置トータルで良好な白色表示を可能とするように予め着色層を青味に設計した。すなわち、各色の透過率を制御し、Ｗｈｉｔｅの黄色度（ＹＩ値）を上記範囲内に制御することにより、光散乱微粒子の添加に伴う色特性の低下を確実に補うことができるので、優れた色特性を実現することができる。したがって、従来の前方散乱板を付加することに伴う視差（像ボケ）、ならびに輝度および色特性の低下が解消された、高画質の液晶表示装置を実現することが可能となる。
【００１６】
また、本発明によれば、散乱層自身の厚膜に伴う着色性に拘束されることなく、製造に適した材料を幅広く選択することができる。さらに、本発明のカラーフィルタにおいては、黄色度（ＹＩ値）の制御を着色層で行うため、色特性の制御を着色層一層で行えば足り、着色層と別個に散乱層自身に色特性の制御を行う必要が無くなる。したがって、カラーフィルタの生産性を向上できる。
なお、本発明のカラーフィルタは前方散乱板と併用するように構成されてもよい。この場合においても、前方散乱板の付加に伴う輝度および色特性の低下をカラーフィルタ自体の色特性補正で確実に補うことができるので、カラーフィルタ製造とは別の工程で製造された反射型カラー液晶表示装置においても、表示画像は輝度が高く色特性に優れたものとなる。
【００１７】
ここで、本発明において、「黄色度（ＹＩ値）」とは、ＪＩＳ−Ｋ７１０３（１９７７年）に準拠した「プラスチックの黄色度及び黄変度試験方法」により測定された値である。なお、このＪＩＳ基準は、日本工業規格（日本国東京都港区赤坂４−１−２４）から、その英訳とともに容易に入手可能である。ここで、「黄色度」とは、無色または白色から色相が黄方向に離れる度合で、プラスの量として表示される。したがって、黄色度がマイナスの値で表示されるときは、色相が青方向へ移行することを示す。そして、この「黄色度（ＹＩ値）」は、具体的には、以下のようにして測定された値である。
【００１８】
まず、試験装置として、光学条件４５度方向から照明し、垂直方向に受光する幾何学的条件をもつ測色色差計を用意する。次に、この試験装置を用いて試験片の三刺激値を測定する。ここで、三刺激値の測定は、図１に示されるように、試験片２を試料台４上に、測定面６に所定の測定面積（直径φ１２ｍｍ）を確保するように配置して、透過法により行う。得られた三刺激値を用いて、下記式に基づいて黄色度（ＹＩ値）を算出する。
ＹＩ＝［１００（１．２８Ｘ−１．０６Ｚ）］／Ｙ
（ここで、ＹＩは黄色度、Ｘ、ＹおよびＺはＣ光源を用いて測定された三刺激値である）
【００１９】
（ａ）基板
本発明における基板としては、特に限定されないが、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側に配設されるタイプのカラーフィルタの場合にあっては、透明であることが必要である。なお、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側と反対側に配設されるタイプのカラーフィルタの場合にあっては、基板は必ずしも透明である必要はない。
【００２０】
（ｂ）着色層
本発明における着色層は、複数色の着色パターンからなるものである。複数色の着色パターンとしては、赤色着色パターン、緑色着色パターン、および青色着色パターンとから構成するのが一般的である。このような着色パターンは公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成することができ、また、各着色パターンも、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等を採用することができ、特に限定されない。
【００２１】
なお、本発明のカラーフィルタは、着色層もしくは光散乱性着色層を構成する各着色パターンの間に位置するようにブラックマトリックスを備えるものであってもよい。この場合、ブラックマトリックスは遮光性樹脂、クロム等の金属により形成することができる。
【００２２】
ここで、本発明の着色層は、下記式に基づいて測定された黄色度（ＹＩ値）：
ＹＩ＝［１００（１．２８Ｘ−１．０６Ｚ）］／Ｙ
（ここで、ＹＩは黄色度、Ｘ、ＹおよびＺはＣ光源を用いて測定された三刺激値である）
が−１２．０以下、好ましくは−１２〜−２５、さらに好ましくは−１５〜−２０となるように制御されている。このような黄色度の制御は、好ましくは、透過率計算によって上記ＹＩ値となるように、ｉ）赤色着色パターン、緑色着色パターン、および青色着色パターンの各着色パターンにおける顔料比率を調整しながら、ii）着色層の膜厚を調整することにより行うことができる。
【００２３】
（ｃ）光散乱層
本発明における光散乱層は、光散乱性微粒子を含んでなる層である。また、この光散乱層を着色層の外側に形成させる場合にあっては、着色層表面に形成される凹凸を無くすための平坦化層としての機能を付与して、光散乱平坦化層とするのが好ましい。光散乱性微粒子は、光散乱作用を有する微粒子であり、好ましい例としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム等の無機物、アクリル系樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、スチレン系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の有機物、あるいは、これらの２種以上の混合系等の微粒子を挙げることができる。これらの中でも、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、およびその混合系樹脂や共重合体が透明性、耐久性の点で好ましい。これらの微粒子は、平均粒径が０．１〜５．０μｍ、好ましくは０．１〜４．０μｍ、より好ましくは０．１〜２．０μｍの範囲であり、平均粒径が０．１μｍ未満では、散乱効果が殆ど得られない。なお、光散乱性微粒子は、散乱効果を上げるため、球状であることが好ましい。
【００２４】
本発明における光散乱層の膜厚は、１〜１５μｍ、好ましくは３〜１２μｍ、より好ましくは５〜１０μｍである。このように膜厚を厚くすることにより、外貼り光拡散板と同等の優れた光拡散能力を確保することができる。また、光散乱平坦化層として機能させる場合には、このオーバーコート本来の機能を損なわないという利点もある。
【００２５】
本発明のカラーフィルタの好ましい態様としては、以下の第１〜第４の態様が挙げられる。ここで、第１および第２の態様によるカラーフィルタは、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側に配設されるタイプのカラーフィルタである。また、第３および第４の態様によるカラーフィルタは、反射型カラー液晶表示装置内で液晶層に対して観測者側と反対側に配設されるタイプのカラーフィルタである。
【００２６】
第１の態様によるカラーフィルタ
図２に本発明の第１の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図２に示されるカラーフィルタ１１は、透明基板１２と、この透明基板１２上に設けた光散乱層１３と、光散乱層１３上に積層された着色層１４、透明電極層１５とを備えており、着色層１４は赤色着色パターン１４Ｒ、緑色着色パターン１４Ｇおよび青色着色パターン１４Ｂから構成されている。
【００２７】
上記のカラーフィルタ１１を構成する透明基板１２としては、石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。
【００２８】
カラーフィルタ１１を構成する光散乱層１３は、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものであり、光透過性樹脂中に光散乱性微粒子を分散させたものである。
上記の光透過性樹脂としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ビニルエーテル系樹脂等を挙げることができ、屈折率、透明基板１２や着色層１４との密着性等を考慮して、１種の単独で、または、２種以上の混合物として使用することができる。
また、光散乱性微粒子としては、前述の（ｃ）において挙げたものを用いることができる。光散乱層１３における微粒子の含有量は０．５〜７０重量％、好ましくは１．０〜５０重量％の範囲である。
【００２９】
ここで、光散乱層１３による散乱光の強度を十分なもとするためには、ヘイズ値［ヘイズ値＝（拡散光線透過率）／（全光線透過率）×１００］を高くするのが好ましい。高いヘイズ値（高にごり度）を可能とするには、微粒子濃度や光散乱層の厚みを大きくする必要があるが、このとき全光線透過率および拡散光線透過率が低下するのは好ましくない。例えば、一般的な微粒子として公知の酸化チタンや炭酸カルシウムを用いた場合、微粒子濃度や光散乱層の厚みを大きくすると、粒子及び樹脂のもつ遮光性が発現されて、全光線透過率が著しく低下してしまう。本発明のカラーフィルタ１１では、光散乱層１３に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を１０〜９０、好ましくは２５〜８０、より好ましくは３０〜７０の範囲、全光線透過率を３０％以上、拡散光線透過率を１０％以上とすることが可能である。尚、本発明において、ヘイズ値は東洋精機製作所（株）製の直読ヘイズメーターを用いて測定することができる。外付の前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、ガラス基板による視差（像ボケ）が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【００３０】
着色層１４は、公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成することができ、また、各着色パターン（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）も、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等、特に制限はない。
【００３１】
さらに、カラーフィルタ１１を構成する透明電極層１５は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、および、その合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができる。このような透明電極層５の厚みは０．０１〜０．５μｍ、好ましくは０．１〜０．２μｍ程度である。
【００３２】
このようなカラーフィルタ１１は、光散乱層１３の色付きを、着色層の色特性補正で確実に防止することができるので、カラーフィルタ１１を使用して別工程で製造した反射型カラー液晶表示装置においても、光散乱に伴う色特性の低下が生じることはほとんどない。また、カラーフィルタ１１内に光散乱層１３を備えるので、カラーフィルタ上（観測者側）に従来の反射型カラー液晶表示装置で使用されていた前方散乱板を配設することが不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。さらに、光散乱層１３によって透明基板１２と着色層１４との密着性をより高いものとすることができる。
【００３３】
第２の態様によるカラーフィルタ
図３に本発明の第２の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図３に示されるカラーフィルタ２１は、透明基板２２と、この透明基板２２上に積層された着色層２４、光散乱平坦化層２６、透明電極層２５とを備えており、着色層２４は赤色着色パターン２４Ｒ、緑色着色パターン２４Ｇおよび青色着色パターン２４Ｂから構成されている。
【００３４】
上記のカラーフィルタ２１を構成する透明基板２２、着色層２４、透明電極層２５は、上述のカラーフィルタ１１における透明基板１２、着色層１４、透明電極層１５と同様であり、説明を省略する。
【００３５】
カラーフィルタ２１を構成する光散乱平坦化層２６は、着色層２４の表面の微小な凹凸をなくして透明電極層形成用に平坦な面を形成するとともに、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものである。
【００３６】
この光散乱平坦化層２６は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、プロピニル系樹脂等の樹脂中に光散乱性微粒子を分散させたものである。光散乱性微粒子としては、前述の（ｃ）において挙げた微粒子を使用することができる。光散乱平坦化層２６における微粒子の含有量は０．５〜７０重量％、好ましくは１．０〜５０重量％の範囲である。
【００３７】
このカラーフィルタ２１においても、光散乱平坦化層２６に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を１０〜９０、好ましくは２５〜８０、より好ましくは３０〜７０の範囲、全光線透過率を３０％以上、拡散光線透過率を１０％以上とすることが可能である。外付の前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、ガラス基板による視差（像ボケ）が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【００３８】
このようなカラーフィルタ２１は、光散乱平坦化層２６の色付きを、着色層の色特性補正で確実に防止することができる。このため、カラーフィルタ２１を使用して別工程で製造された反射型カラー液晶表示装置においても、光散乱に伴う色特性の低下がほとんど生じることがない。また、カラーフィルタ２１内に光散乱平坦化層２６を備えるので、カラーフィルタ上（観測者側）に従来の反射型カラー液晶表示装置で使用されていた前方散乱板を配設することが不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。さらに、光散乱平坦化層２６を設けたことによる強度向上により、スペーサーによるギャップ（液晶層の厚み）制御がより容易となる。
【００３９】
第３の態様によるカラーフィルタ
図４に本発明の第３の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図４に示されるカラーフィルタ３１は、基板３２上に設けた駆動素子層３３と、この駆動素子層３３上に順次積層された反射電極層３４、光散乱層３５、着色層３６、透明電極層３８とを備えており、着色層３６は赤色着色パターン３６Ｒ、緑色着色パターン３６Ｇおよび青色着色パターン３６Ｂから構成され、反射電極層３４と透明電極層３８は各着色パターンごとに導通している。
【００４０】
カラーフィルタ３１を構成する基板３２は、各種のガラス基板、金属基板、樹脂基板、これらの２種以上の材料からなる複合基板等を使用することができ、その厚みは、カラーフィルタ３１の用途等を考慮して適宜設定することができ、例えぱ、０．３〜１０ｍｍ程度とすることができる。
【００４１】
カラーフィルタ３１を構成する駆動素子層３３は、所定のパターンで形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびドレイン、ソース、ゲートの各電極からなっている。また、反射電極層３４はドレイン電極に接続された画素電極であり、絶縁層を介して駆動素子層３３上に形成され、鏡面仕上げが施されている。また、後述するような半透過型カラー液晶表示装置に用いる場合、反射電極層３４をハーフミラー型電極層や穴あき型電極層とすることができる。この反射電極層３４は、アルミニウム、クロム、金、銀、銅等の金属薄膜で形成され、厚みは５００〜１００００Å、好ましくは１０００〜３０００Åの範囲で設定することができる。このような反射電極層３４は、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等の公知の薄膜形成方法により形成することができる。
【００４２】
カラーフィルタ３１を構成する光散乱層３５は、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものであり、光透過性樹脂中に光散乱性微粒子を分散させたものである。
【００４３】
上記の光透過性樹脂としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ビニルエーテル系樹脂等を挙げることができ、屈折率、反射電極層３４や着色層３６との密着性等を考慮して、１種の単独で、または、２種以上の混合物として使用することができる。
また、光散乱性微粒子としては、前述の（ｃ）において挙げたものを用いることができる。光散乱層３５における微粒子の含有量は０．５〜７０重量％、好ましくは１．０〜５０重量％の範囲である。
このカラーフィルタ３１においても、光散乱層３５に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を１０〜９０、好ましくは２５〜８０、より好ましくは３０〜７０の範囲、全光線透過率を３０％以上、拡散光線透過率を１０％以上とすることが可能である。外付の前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、ガラス基板による視差（像ボケ）が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【００４４】
着色層３６は、公知の顔料分散法、染色法、電着法等により形成することができ、また、各着色パターン（３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ）も、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等、特に制限はない。
【００４５】
このようなカラーフィルタ３１は、光散乱層３５の色付きを、着色層の色特性補正で確実に防止することができるので、カラーフィルタ３１を使用して別工程で製造した反射型カラー液晶表示装置においても、色特性の低下がほとんど生じることはない。また、カラーフィルタ３１内に光散乱層３５を備えるので、従来の反射型カラー液晶表示装置で観測者側に配設されていた前方散乱板が不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。さらに、光散乱層３５を介在させることによって反射電極層３４と着色層３６との密着性をより高いものとすることができる。
【００４６】
第４の態様によるカラーフィルタ
図５に本発明の第４の態様によるカラーフィルタの概略縦断面図を示す。図５に示されるカラーフィルタ４１は、基板４２上に設けた駆動素子層４３と、この駆動素子層４３上に順次積層された反射電極層４４、着色層４６、光散乱平坦化層４７および透明電極層４８とを備えており、着色層４６は赤色着色パターン４６Ｒ、緑色着色パターン４６Ｇおよび青色着色パターン４６Ｂから構成されている。
【００４７】
上記のカラーフィルタ４１を構成する基板４２、駆動素子層４３、反射電極層４４、着色層４６および透明電極層４８は、上述のカラーフィルタ３１における基板３２、駆動素子層３３、反射電極層３４、着色層３６および透明電極層３８と同様であり、説明を省略する。
【００４８】
カラーフィルタ４１を構成する光散乱平坦化層４７は、着色層４６の表面の微小な凹凸をなくして液晶層の厚みを均一にするとともに、反射型液晶表示装置に入射した光に適度の散乱を生じさせて十分な視認性を確保するためのものである。
【００４９】
この光散乱平坦化層４７は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、プロピニル系樹脂等の樹脂中に光散乱性微粒子を分散させたものである。光散乱性微粒子としては、前述の（ｃ）において挙げた微粒子を使用することができる。光散乱平坦化層４７における微粒子の含有量は０．５〜７０重量％、好ましくは１．０〜５０重量％の範囲である。
【００５０】
このカラーフィルタ４１においても、光散乱平坦化層４７に用いる微粒子を上述のような材料とすることにより、ヘイズ値を１０〜９０、好ましくは２５〜８０、より好ましくは３０〜７０の範囲、全光線透過率を３０％以上、拡散光線透過率を１０％以上とすることが可能である。外付の前方散乱板を用いる方式では、ヘイズ値が大きくなるにつれて、ガラス基板による視差（像ボケ）が強調されるが、本発明ではカラーフィルタに光散乱層を含有することで高ヘイズであっても視差を生じることはない。
【００５１】
このようなカラーフィルタ４１は、光散乱平坦化層４７の色付きを、カラーフィルタ４１の製造段階において着色層の色特性補正で確実に防止することができ、カラーフィルタ４１を使用した反射型カラー液晶表示装置において光散乱に伴う色特性の低下を生じることがない。また、カラーフィルタ４１内に光散乱平坦化層４７を備えるので、従来の反射型カラー液晶表示装置で観測者側に配設されていた前方散乱板が不要となり、高輝度の反射型カラー液晶表示装置が可能となる。さらに、光散乱平坦化層５７を設けたことによる強度向上により、スペーサーによるギャップ（液晶層の厚み）制御がより容易となる。
【００５２】
なお、本発明のカラーフィルタは、上記４つの態様に限定されるものではなく、例えばカラーフィルタ内の二つ以上の層に光散乱性微粒子を含有してなる態様であってもよい。このように光散乱性微粒子を二層以上に分けて含有させることにより、１層当たりの光散乱性微粒子の量を減らすことができ、各層のヘイズ値を下げても、カラーフィルタ全体のヘイズ値を保持することができる。したがって、各層を薄膜化でき、光散乱性微粒子を１層に含有させる場合よりも、膜厚の制御がしやすくなる。
【００５３】
反射型カラー液晶表示装置
次に、本発明のカラーフィルタを用いた反射型カラー液晶表示装置の例を挙げる。
【００５４】
図６は、図２に示される本発明のカラーフィルタ１１を用いた反射型カラー液晶表示装置を示す概略縦断面図である。図６において、反射型カラー液晶表示装置６１は、観察者側に本発明のカラーフィルタ１１を配設し、このカラーフィルタ１１の透明基板１２上に位相差板６２と偏光板６３を備え、基板６５上に駆動素子層６６、反射電極層６７が形成された対向電極基板と上記カラーフィルタ１１との間に液晶層６８を形成したものである。
【００５５】
また、図７は、図５に示される本発明のカラーフィルタ４１を用いた反射型カラー液晶表示装置を示す概略縦断面図である。図７において、反射型カラー液晶表示装置７１は、透明基板７２の一方の面に透明電極層７３を備え他の面に位相差板７４と偏光板７５を備えた対向基板と、本発明のカラーフィルタ４１とを所定のギャップを介して向かい合わせ、間隙部に液晶層７８を形成したものである。この反射型カラー液晶表示装置７１では、本発明のカラーフィルタ４１が液晶層７８を介して観察者側と反対側に位置する。
【００５６】
本発明のカラーフィルタは、上述のような反射型カラー液晶表示装置の他に半透過型カラー液晶表示装置にも用いることができる。
半透過型カラー液晶表示装置は、透過型と反射型の各カラー液晶表示装置の長所を兼ね備えたものとして開発されており、１つの画素の中に、透過表示部分と反射表示部分を形成し、従来、表示原理の異なる液晶表示モードであった透過／反射の液晶表示モードを両立した表示モードを備えるものである。
【００５７】
図６に示すような構造で半透過型カラー液晶表示装置を作製する場合、上述の反射電極層６７をハーフミラー型の電極層や穴あき型の電極層とし、本発明のカラーフィルタ１１，２１はそのまま使用することができる。
【００５８】
また、図７に示すような構造で半透過型カラー液晶表示装置を作製する場合、上述の本発明のカラーフィルタ３１，４１の各反射電極層３４，４４をハーフミラー型の電極層や穴あき型の電極層とする。ハーフミラー型電極層は、一部の光を透過させ残りを反射する半透過特性を導電性薄膜自体にもたせたものであり、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等の公知の成膜プロセスを制御することにより形成できる。また、穴あき型電極層は、１つの画素を面積的に透過部（穴あき部）と反射部に割り振ったものであり、上記のような成膜方法により金属薄膜を成膜した後、これをパターニングして所定の微細開口を設けることにより形成できる。
【００５９】
【実施例】
実施例１：カラーフィルタの作製
基板として、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（ＮＨテクノガラス製、ＮＡ３５）を準備した。この基板上にブラックマトリックス層を形成し、あらかじめ透過率計算により目的の色特性（すなわち、ＹＩ値−１２以下）になるように顔料比を調整した下記組成の着色感光樹脂をスピンコート法にて塗布した。なお、このときの膜厚も透過率計算によって上記色特性になるように調整した。その後、乾燥、露光、現像、ポストベークを行い、各色（赤、緑、青）について３回繰り返した。こうして、あらかじめ光拡散層の着色を考慮し、色補正されたカラー画素を形成した。
最後に下記組成の光拡散機能付オーバーコート塗工液を目的の拡散光量になるようにスピンコート法にて膜厚を調整し（約８．０μｍ）塗工した。その後は、カラー画素と同様の工程にて光拡散機能付きオーバーコート膜（光散乱平坦化層）を形成して、本発明のカラーフィルタを得た。
【００６０】
着色感光材料
赤：ＩＴ−ＧＨＲ２０Ｘ（インクテック製）
緑：ＩＴ−ＧＨＧ２０Ｘ（インクテック製）
青：ＩＴ−ＧＨＢ２０Ｘ（インクテック製）
【００６１】
光拡散機能付オーバーコート材
この光拡散機能付オーバーコート塗工液は、従来のオーバーコート材（アクリル系樹脂）、メジウム（３官能モノマー）、トナー（メラミン樹脂ビーズ＋３官能モノマー）を重量比で４：３：１に配合したもの使用した。また、拡散光量はヘイズ値で４０〜７０になるように調整した。
【００６２】
実施例２：黄色度（ＹＩ値）の測定
実施例１で作製したものと同様の、着色層、光散乱層、およびそれらの組合せについて、黄色度（ＹＩ値）を測定した。ＹＩ値の測定は、ＪＩＳ−Ｋ７１０３（１９７７年）に準拠して行い次のようにして行った。まず、試験装置として、光学条件４５度方向から照明し、垂直方向に受光する幾何学的条件をもつ測色色差計を用意した。次に、この試験装置を用いて試験片の三刺激値を測定した。ここで、三刺激値の測定は、図１に示されるように、試験片２を試料台４上に、測定面６の面積（直径φ１２ｍｍ）となるように配置して、透過法により行った。得られた三刺激値を用いて、下記式に基づいて黄色度（ＹＩ値）を算出した。
ＹＩ＝［１００（１．２８Ｘ−１．０６Ｚ）］／Ｙ
（ここで、ＹＩは黄色度、Ｘ、ＹおよびＺはＣ光源を用いて測定された三刺激値である）
【００６３】
表１に、測定結果を示す。なお、下記表１において、「着色層」は着色層単独を、「光散乱平坦化層付き着色層」は光散乱平坦化層付き着色層を、「光散乱平坦化層」は光散乱平坦化層単独の結果である。また、表中で「光路２倍」と記載されているものは、反射型液晶表示装置にＣＦが使われ光路が２倍になることを想定して、透過率を２乗して１００で割った二乗色度値を用いたことを意味している。
【００６４】
【表１】

【００６５】
表１から分かるように、光散乱層単独におけるＹＩ値は３．８で、黄色味を帯びていることがわかる。これに対して、着色層単独におけるＹＩ値は−１５以下であり、青色味を帯びている。したがって、着色層と光散乱層を組み合わせることで、ＹＩ値を−１２以下とすることができる。
そして、このカラーフィルタを使用すれば、特に反射型および半反射型液晶ディスプレイにした場合に優れた色特性を確保することができる。反射型液晶表示装置に使用するカラーフィルタの場合は、取り入れた外光を表示装置内の反射板で反射して表示光として使用するため、カラーフィルタが黄色味を帯びているとそれがさらに強調される結果となる。本発明のカラーフィルタを使えば、着色層と光散乱層の組み合わせの二乗色度のＹＩ値が−１０以下となり、黄色味を帯びず良好な画像再現が可能となる。
本発明によれば、光散乱層の膜厚を大きくして優れた光散乱特性を確保しつつも、色特性がまったく劣化しない。従って、外光を表示光として使用するため、表示光を外光の正反射の角度以外にも分布を持たせるため、一定の厚さの光散乱層が必要で、かつ光路が２倍となり光散乱層の黄色味が強調されがちな反射型液晶表示装置において優れた効果が得られる。
【００６６】
このように、本発明は、カラーフィルター内に光拡散機能を持たせることにより、従来の外貼り型の光拡散板に起きるガラス厚みによる視差をなくすことができ、なおかつ液晶ディスプレイパネル製造工程数と部材数の減少によるコストダウンが可能となる。また、光拡散内蔵カラーフィルターにおいては、あらかじめ色特性を補正した着色層を設けることにより、光拡散層に伴う黄変を抑え、色特性のバランスを保つことができる。これらのことから、反射型、半透過型ＬＣＤの高輝度化及び高視野角による画質の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透過法による三刺激値の測定方法を示す概念図である。
【図２】本発明の第１の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の第２の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明の第３の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図５】本発明の第４の態様によるカラーフィルタの一例を示す概略縦断面図である。
【図６】本発明のカラーフィルタを用いた反射型カラー液晶表示装置の一例を示す概略縦断面図である。
【図７】本発明のカラーフィルタを用いた反射型カラー液晶表示装置の他の例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１１，２１カラーフィルタ
１２，２２透明基板
１３光散乱層
１４，２４着色層
１４光散乱性着色層
１５，２５透明電極層
２６光散乱平坦化層
３１，４１カラーフィルタ
３２，４２基板
３３，４３駆動素子層
３４，４４反射電極層
３５光散乱層
３６，４６着色層
３８，４８透明電極層
４７光散乱平坦化層
６１，７１反射型カラー液晶表示装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Field of Invention
The present invention relates to a color filter, particularly a color filter for a reflective or transflective liquid crystal display device.
[0002]
Background art
Liquid crystal displays are broadly divided into transmission types and reflection types. In the mobile field where the market is currently expanding, colorization of mobile phones, PDAs and the like is required. Since the liquid crystal display that constitutes such a mobile device is required to be thin, small, and low in power consumption, a reflective liquid crystal display that uses external light without using a backlight is suitable. A reflective color liquid crystal display device is a color composed of a plurality of colors (usually three primary colors of red (R), green (G), and blue (B)) on a glass substrate on which a lattice-like BM (black matrix) is formed. Provide a suitable gap in the TFT array substrate with a color filter in which a transparent electrode is vapor-deposited on a pixel (in some cases an overcoat layer is provided) and a metal mirror reflective electrode such as aluminum. To form a cell. Further, a phase difference plate, a deflection plate, and a forward light scattering plate are provided on the observer side of this cell. The front light scattering plate is an important optical member for a reflective liquid crystal display, and is provided for the purpose of improving visibility by appropriately scattering outgoing light.
[0003]
By the way, since the light-scattering plate in the conventional reflective liquid crystal display is provided outside the liquid crystal display cell (external bonding), it is known that parallax due to the thickness of the glass causes blurring of the image. Further, as one method for solving this problem, it has been proposed to provide an overcoat having a light diffusing function on a color filter in a liquid crystal display cell. In order to have a light diffusion capability equivalent to that of the externally attached light diffusion plate, a thickness of 3 μm or more is required. The light diffusion function can be realized by dispersing fine particles of 0.1 to 5 μm in the base resin or using a phase separation resin.
However, when the film thickness of the overcoat having a light diffusing function is large, coloring of the protective layer itself, and coloring by an additive for adding a function becomes remarkable due to an increase in the optical path length by light diffusion, There is a problem in that the display turns yellow and the color characteristics deteriorate.
[0004]
Summary of the Invention
As described above, the present inventors have recently set the yellowness (YI value) of the colored layer of the color filter to −12 or less, preferably −12 to −25, more preferably −15 to −20. It has been found that it is possible to obtain a color filter that can suppress coloring of an overcoat having a light diffusion function, that is, has an excellent light diffusion layer function and does not lose the color characteristics of the original color layer. According to such a color filter, a reflective or transflective color liquid crystal display device having high luminance and excellent color characteristics can be obtained.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a color filter with a built-in light diffusion layer having high luminance and good color characteristics.
[0006]
That is, the color filter of the present invention is
A substrate,
A colored layer comprising a plurality of colored patterns;
A color filter comprising light-scattering fine particles and having a light-scattering layer having a thickness of 1 to 15 μm,
Yellowness (YI value) measured based on the following formula of the colored layer:
YI = [100 (1.28X−1.06Z)] / Y
(Where YI is yellowness and X, Y and Z are tristimulus values measured using a C light source)
Is -12 or less.
[0007]
In the color filter according to the first aspect of the present invention, the substrate is transparent, the light scattering layer is located between the transparent substrate and the colored layer, and is laminated on the outside of the colored layer. It further has an electrode layer.
[0008]
In the color filter according to the second aspect of the present invention, the substrate is transparent, the light scattering layer is laminated as a light scattering flattening layer outside the colored layer, and the light scattering flattening layer is formed outside the light scattering flattening layer. It further has a transparent electrode layer to be laminated.
[0009]
The color filter according to a third aspect of the present invention further includes a driving element layer stacked on the substrate and a reflective electrode layer stacked on the driving element layer between the substrate and the colored layer. And the light scattering layer is located between the reflective electrode layer and the colored layer.
[0010]
The color filter according to a fourth aspect of the present invention further includes a driving element layer stacked on the substrate and a reflective electrode layer stacked on the driving element layer between the substrate and the colored layer. And the light scattering layer is laminated outside the colored layer as a light scattering flattening layer.
[0011]
According to another preferred aspect of the present invention, the driving element layer, the reflective electrode layer, and the transparent electrode layer are laminated in this order on the first or second color filter and a transparent substrate, and light scattering is performed. Provided is a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between an electrode substrate in which a conductive fine particle is contained between the reflective electrode layer and the transparent electrode layer and a light scattering layer.
[0012]
According to still another preferred aspect of the present invention, a transparent electrode layer is laminated on the third or fourth color filter and a transparent substrate, and light scattering fine particles are formed between the transparent substrate and the transparent electrode layer. A liquid crystal display device is provided in which a liquid crystal layer is sandwiched between a display side substrate contained as a light scattering layer therebetween.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the color filter and the liquid crystal display device of the present invention will be specifically described.
[0014]
Color filter
The color filter of the present invention is a color filter for a reflective or transflective liquid crystal display device, and includes a substrate, a colored layer comprising a plurality of colored patterns, and a light scattering layer comprising light scattering fine particles. It has. And the film thickness of a light-scattering layer is 1-15 micrometers, Preferably it is 3-12 micrometers, More preferably, it is 5-10 micrometers, At the same time, the yellowness (YI value) measured based on the following formula of the colored layer:
YI = [100 (1.28X−1.06Z)] / Y
(Where YI is yellowness and X, Y and Z are tristimulus values measured using a C light source)
Is −12.0 or less, preferably −12 to −25, and more preferably −15 to −20.
[0015]
Thus, in the present invention, the light scattering function can be imparted to the color filter itself by including the light scattering fine particles in the color filter. For this reason, it is possible to eliminate the need to dispose the front scattering plate on the color filter (observer side).
However, as described above, the color filter used in the above liquid crystal display device is colored by interference due to lamination of a transparent conductive film such as ITO, and colored by an increase in optical path length by light diffusion of an overcoat having a light diffusion function ( It is known that the white hue of the color filter is yellowish due to yellowing. Therefore, in the present invention, in consideration of coloring of the overcoat having a transparent electrode such as ITO and a light diffusion layer, the colored layer is designed to be blue in advance so as to enable a good white display in the liquid crystal display device as a whole. . That is, by controlling the transmittance of each color and controlling the yellowness (YI value) of White within the above range, it is possible to reliably compensate for the deterioration of the color characteristics due to the addition of light scattering fine particles. Color characteristics can be realized. Therefore, it is possible to realize a high-quality liquid crystal display device in which the parallax (image blur) associated with the addition of the conventional forward scattering plate and the reduction in luminance and color characteristics are eliminated.
[0016]
Further, according to the present invention, it is possible to select a wide range of materials suitable for manufacturing without being restricted by the colorability associated with the thick film of the scattering layer itself. Furthermore, in the color filter of the present invention, since the yellowness (YI value) is controlled by the colored layer, it is only necessary to control the color characteristics by one colored layer, and the scattering layer itself has color characteristics separately from the colored layer. There is no need to perform control. Therefore, the productivity of the color filter can be improved.
The color filter of the present invention may be configured to be used in combination with the front scattering plate. Even in this case, the reduction in luminance and color characteristics due to the addition of the front scattering plate can be surely compensated by correcting the color characteristics of the color filter itself, so that the reflective color manufactured in a process separate from the color filter manufacturing Also in the liquid crystal display device, the display image has high luminance and excellent color characteristics.
[0017]
Here, in the present invention, the “yellowness (YI value)” is a value measured by the “Testing Method for Yellowness and Yellowing of Plastics” based on JIS-K7103 (1977). This JIS standard can be easily obtained from the Japanese Industrial Standard (4-1-24 Akasaka, Minato-ku, Tokyo, Japan) along with its English translation. Here, “yellowness” is the degree to which the hue moves away from colorless or white in the yellow direction, and is displayed as a positive amount. Therefore, when the yellowness is displayed as a negative value, it indicates that the hue shifts in the blue direction. The “yellowness (YI value)” is specifically a value measured as follows.
[0018]
First, as a test apparatus, a colorimetric color difference meter having a geometric condition for illuminating from a 45 degree optical condition and receiving light in a vertical direction is prepared. Next, the tristimulus value of the test piece is measured using this test apparatus. Here, the measurement of the tristimulus value is carried out by arranging the test piece 2 on the sample stage 4 on the measurement surface 6 so as to ensure a predetermined measurement area (diameter φ12 mm) as shown in FIG. Perform by law. The yellowness (YI value) is calculated based on the following formula using the obtained tristimulus values.
YI = [100 (1.28X−1.06Z)] / Y
(Where YI is yellowness and X, Y and Z are tristimulus values measured using a C light source)
[0019]
(A)substrate
The substrate in the present invention is not particularly limited, but in the case of a color filter of the type disposed on the observer side with respect to the liquid crystal layer in the reflective color liquid crystal display device, it needs to be transparent. It is. In the case of a color filter of the type disposed in the reflective color liquid crystal display device on the side opposite to the observer side with respect to the liquid crystal layer, the substrate does not necessarily have to be transparent.
[0020]
(B)Colored layer
The colored layer in the present invention is composed of a plurality of colored patterns. The multi-color coloring pattern is generally composed of a red coloring pattern, a green coloring pattern, and a blue coloring pattern. Such a colored pattern can be formed by a known pigment dispersion method, dyeing method, electrodeposition method or the like, and each colored pattern adopts a stripe type, a mosaic type, a triangle type, a four-pixel arrangement type, or the like. There is no particular limitation.
[0021]
In addition, the color filter of this invention may be equipped with a black matrix so that it may be located between each coloring pattern which comprises a colored layer or a light-scattering colored layer. In this case, the black matrix can be formed of a light shielding resin, a metal such as chromium.
[0022]
Here, the colored layer of the present invention has a yellowness (YI value) measured based on the following formula:
YI = [100 (1.28X−1.06Z)] / Y
(Where YI is yellowness and X, Y and Z are tristimulus values measured using a C light source)
Is −12.0 or less, preferably −12 to −25, more preferably −15 to −20. Such yellowness control is preferably performed while adjusting the pigment ratio in each coloring pattern of i) red coloring pattern, green coloring pattern, and blue coloring pattern so that the YI value is obtained by transmittance calculation. ii) It can be performed by adjusting the thickness of the colored layer.
[0023]
(C)Light scattering layer
The light scattering layer in the present invention is a layer comprising light scattering fine particles. In addition, when the light scattering layer is formed outside the colored layer, a function as a flattening layer for eliminating irregularities formed on the surface of the colored layer is added to form a light scattering flattened layer. Is preferred. The light scattering fine particles are fine particles having a light scattering action, and preferable examples include inorganic substances such as silicon oxide, aluminum oxide, and barium sulfate, acrylic resins, divinylbenzene resins, benzoguanamine resins, styrene resins, melamines. Examples thereof include fine particles such as organic resins, acrylic-styrene resins, polycarbonate resins, polyethylene resins, polyvinyl chloride resins and the like, or a mixture of two or more thereof. Among these, melamine resins, benzoguanamine resins, and mixed resins and copolymers thereof are preferable in terms of transparency and durability. These fine particles have an average particle size in the range of 0.1 to 5.0 μm, preferably 0.1 to 4.0 μm, more preferably 0.1 to 2.0 μm, and the average particle size is less than 0.1 μm. Then, almost no scattering effect is obtained. The light scattering fine particles are preferably spherical in order to increase the scattering effect.
[0024]
The film thickness of the light scattering layer in the present invention is 1 to 15 μm, preferably 3 to 12 μm, more preferably 5 to 10 μm. By increasing the film thickness in this way, it is possible to ensure an excellent light diffusion capability equivalent to that of the externally attached light diffusion plate. Moreover, when functioning as a light scattering flattening layer, there is also an advantage that the original function of the overcoat is not impaired.
[0025]
Preferred embodiments of the color filter of the present invention include the following first to fourth embodiments. Here, the color filter according to the first and second aspects is a type of color filter disposed on the observer side with respect to the liquid crystal layer in the reflective color liquid crystal display device. The color filter according to the third and fourth aspects is a type of color filter disposed on the side opposite to the observer side with respect to the liquid crystal layer in the reflective color liquid crystal display device.
[0026]
Color filter according to the first aspect
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the color filter according to the first embodiment of the present invention. The color filter 11 shown in FIG. 2 includes a transparent substrate 12, a light scattering layer 13 provided on the transparent substrate 12, a colored layer 14 and a transparent electrode layer 15 laminated on the light scattering layer 13. The colored layer 14 includes a red colored pattern 14R, a green colored pattern 14G, and a blue colored pattern 14B.
[0027]
The transparent substrate 12 constituting the color filter 11 may be a flexible rigid material such as quartz glass, pyrex glass or synthetic quartz plate, or a flexible resin material such as a transparent resin film or an optical resin plate. A transparent flexible material can be used.
[0028]
The light scattering layer 13 constituting the color filter 11 is for causing appropriate scattering in the light incident on the reflective liquid crystal display device to ensure sufficient visibility. Light scattering is performed in the light-transmitting resin. In which fine particles are dispersed.
Examples of the light transmissive resin include acrylic resins, epoxy resins, polyvinyl alcohol resins, polyimide resins, vinyl ether resins, and the like. Refractive index, adhesion to the transparent substrate 12 and the colored layer 14 In consideration of the above, it can be used singly or as a mixture of two or more.
Further, as the light scattering fine particles, those mentioned in the above (c) can be used. The content of fine particles in the light scattering layer 13 is in the range of 0.5 to 70% by weight, preferably 1.0 to 50% by weight.
[0029]
Here, in order to make the intensity of the scattered light by the light scattering layer 13 sufficient, it is preferable to increase the haze value [haze value = (diffuse light transmittance) / (total light transmittance) × 100]. . In order to enable a high haze value (high degree of coarseness), it is necessary to increase the fine particle concentration and the thickness of the light scattering layer. However, it is not preferable that the total light transmittance and the diffuse light transmittance are reduced at this time. For example, when known titanium oxide or calcium carbonate is used as a general fine particle, if the fine particle concentration or the thickness of the light scattering layer is increased, the light shielding property of the particle and the resin is expressed, and the total light transmittance is significantly reduced. Resulting in. In the color filter 11 of the present invention, the fine particles used for the light scattering layer 13 are made of the above-described materials, so that the haze value is 10 to 90, preferably 25 to 80, more preferably 30 to 70, and all light rays. It is possible to set the transmittance to 30% or more and the diffused light transmittance to 10% or more. In the present invention, the haze value can be measured using a direct reading haze meter manufactured by Toyo Seiki Seisakusho. In the method using an external front scattering plate, the parallax (image blur) due to the glass substrate is emphasized as the haze value increases. However, in the present invention, the color filter has a high haze by including a light scattering layer. However, no parallax occurs.
[0030]
The colored layer 14 can be formed by a known pigment dispersion method, dyeing method, electrodeposition method or the like, and each colored pattern (4R, 4G, 4B) is also a stripe type, mosaic type, triangle type, four pixels. There are no particular restrictions on the arrangement type.
[0031]
Furthermore, the transparent electrode layer 15 constituting the color filter 11 is made of indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO), etc., and alloys thereof, using a sputtering method, a vacuum evaporation method, It can be formed by a general film forming method such as a CVD method. The thickness of the transparent electrode layer 5 is about 0.01 to 0.5 μm, preferably about 0.1 to 0.2 μm.
[0032]
Since such a color filter 11 can reliably prevent the light scattering layer 13 from being colored by correcting the color characteristics of the colored layer, the reflective color liquid crystal display device manufactured in a separate process using the color filter 11. However, the color characteristics are hardly deteriorated due to light scattering. Further, since the light scattering layer 13 is provided in the color filter 11, it is not necessary to dispose a forward scattering plate used in the conventional reflective color liquid crystal display device on the color filter (observer side). A reflective color liquid crystal display device with luminance is possible. Furthermore, the light scattering layer 13 can further enhance the adhesion between the transparent substrate 12 and the colored layer 14.
[0033]
Color filter according to the second aspect
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a color filter according to the second embodiment of the present invention. The color filter 21 shown in FIG. 3 includes a transparent substrate 22, a colored layer 24 laminated on the transparent substrate 22, a light scattering flattening layer 26, and a transparent electrode layer 25. The colored layer 24 is red. It is composed of a coloring pattern 24R, a green coloring pattern 24G, and a blue coloring pattern 24B.
[0034]
The transparent substrate 22, the colored layer 24, and the transparent electrode layer 25 that constitute the color filter 21 are the same as the transparent substrate 12, the colored layer 14, and the transparent electrode layer 15 in the color filter 11, and a description thereof is omitted.
[0035]
The light scattering flattening layer 26 constituting the color filter 21 eliminates minute irregularities on the surface of the colored layer 24 to form a flat surface for forming the transparent electrode layer, and to the light incident on the reflective liquid crystal display device. This is to ensure adequate visibility by causing moderate scattering.
[0036]
The light scattering flattening layer 26 is obtained by dispersing light scattering fine particles in a resin such as an acrylic resin, an epoxy resin, a vinyl ether resin, a polyimide resin, or a propynyl resin. As the light-scattering fine particles, the fine particles listed in the above (c) can be used. The content of fine particles in the light scattering flattening layer 26 is in the range of 0.5 to 70% by weight, preferably 1.0 to 50% by weight.
[0037]
Also in this color filter 21, by using the fine particles used for the light scattering flattening layer 26 as described above, the haze value is 10 to 90, preferably 25 to 80, more preferably 30 to 70, The light transmittance can be 30% or more and the diffuse light transmittance can be 10% or more. In the method using an external front scattering plate, the parallax (image blur) due to the glass substrate is emphasized as the haze value increases. However, in the present invention, the color filter has a high haze by including a light scattering layer. However, no parallax occurs.
[0038]
Such a color filter 21 can surely prevent the light scattering flattening layer 26 from being colored by correcting the color characteristics of the colored layer. For this reason, even in a reflective color liquid crystal display device manufactured in a separate process using the color filter 21, there is almost no deterioration in color characteristics due to light scattering. Further, since the light scattering flattening layer 26 is provided in the color filter 21, it is not necessary to dispose a forward scattering plate used in the conventional reflective color liquid crystal display device on the color filter (observer side). Thus, a reflective color liquid crystal display device with high luminance can be realized. Furthermore, the strength improvement by providing the light scattering flattening layer 26 makes it easier to control the gap (the thickness of the liquid crystal layer) using the spacer.
[0039]
Color filter according to the third aspect
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a color filter according to the third aspect of the present invention. The color filter 31 shown in FIG. 4 includes a drive element layer 33 provided on a substrate 32, a reflective electrode layer 34, a light scattering layer 35, a colored layer 36, and a transparent electrode layer sequentially stacked on the drive element layer 33. 38, and the colored layer 36 includes a red colored pattern 36R, a green colored pattern 36G, and a blue colored pattern 36B. The reflective electrode layer 34 and the transparent electrode layer 38 are electrically connected to each colored pattern.
[0040]
As the substrate 32 constituting the color filter 31, various glass substrates, metal substrates, resin substrates, composite substrates made of these two or more materials, and the like can be used. Can be set as appropriate, for example, about 0.3 to 10 mm.
[0041]
The drive element layer 33 constituting the color filter 31 includes a thin film transistor (TFT) formed in a predetermined pattern and drain, source, and gate electrodes. The reflective electrode layer 34 is a pixel electrode connected to the drain electrode, is formed on the drive element layer 33 via an insulating layer, and has a mirror finish. Further, when used in a transflective color liquid crystal display device as will be described later, the reflective electrode layer 34 can be a half-mirror electrode layer or a perforated electrode layer. The reflective electrode layer 34 is formed of a metal thin film such as aluminum, chromium, gold, silver, or copper, and the thickness can be set in the range of 500 to 10,000 mm, preferably 1000 to 3000 mm. Such a reflective electrode layer 34 can be formed by a known thin film forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, or an ion plating method.
[0042]
The light scattering layer 35 constituting the color filter 31 is for generating appropriate scattering for the light incident on the reflective liquid crystal display device to ensure sufficient visibility. Light scattering is performed in the light-transmitting resin. In which fine particles are dispersed.
[0043]
Examples of the light-transmitting resin include acrylic resins, epoxy resins, polyvinyl alcohol resins, polyimide resins, vinyl ether resins, and the like. Refractive index, adhesion to the reflective electrode layer 34 and the colored layer 36 In consideration of the properties and the like, they can be used alone or as a mixture of two or more.
Further, as the light scattering fine particles, those mentioned in the above (c) can be used. The content of fine particles in the light scattering layer 35 is in the range of 0.5 to 70% by weight, preferably 1.0 to 50% by weight.
Also in this color filter 31, by using the fine particles used for the light scattering layer 35 as described above, the haze value is 10 to 90, preferably 25 to 80, more preferably 30 to 70, and the total light transmission. The rate can be 30% or more, and the diffused light transmittance can be 10% or more. In the method using an external front scattering plate, the parallax (image blur) due to the glass substrate is emphasized as the haze value increases. However, in the present invention, the color filter has a high haze by including a light scattering layer. However, no parallax occurs.
[0044]
The colored layer 36 can be formed by a known pigment dispersion method, dyeing method, electrodeposition method or the like, and each colored pattern (36R, 36G, 36B) is also a stripe type, mosaic type, triangle type, four pixels. There are no particular restrictions on the arrangement type.
[0045]
Since such a color filter 31 can reliably prevent the light scattering layer 35 from being colored by correcting the color characteristics of the colored layer, the reflective color liquid crystal display device manufactured in a separate process using the color filter 31. However, the color characteristics hardly deteriorate. Further, since the light scattering layer 35 is provided in the color filter 31, the front scattering plate disposed on the observer side in the conventional reflective color liquid crystal display device is not required, and a high brightness reflective color liquid crystal display device is provided. It becomes possible. Further, by interposing the light scattering layer 35, the adhesion between the reflective electrode layer 34 and the colored layer 36 can be made higher.
[0046]
Color filter according to the fourth aspect
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a color filter according to the fourth aspect of the present invention. The color filter 41 shown in FIG. 5 includes a drive element layer 43 provided on a substrate 42, a reflective electrode layer 44, a colored layer 46, a light scattering flattening layer 47, and a transparent layer sequentially stacked on the drive element layer 43. The colored layer 46 is composed of a red colored pattern 46R, a green colored pattern 46G, and a blue colored pattern 46B.
[0047]
The substrate 42, the drive element layer 43, the reflective electrode layer 44, the colored layer 46, and the transparent electrode layer 48 constituting the color filter 41 are the substrate 32, the drive element layer 33, the reflective electrode layer 34, and the color filter 31 described above. This is the same as the colored layer 36 and the transparent electrode layer 38, and a description thereof will be omitted.
[0048]
The light scattering flattening layer 47 constituting the color filter 41 eliminates minute unevenness on the surface of the colored layer 46 to make the thickness of the liquid crystal layer uniform, and moderately scatters the light incident on the reflective liquid crystal display device. This is to ensure sufficient visibility.
[0049]
The light scattering flattening layer 47 is formed by dispersing light scattering fine particles in a resin such as an acrylic resin, an epoxy resin, a vinyl ether resin, a polyimide resin, or a propynyl resin. As the light-scattering fine particles, the fine particles listed in the above (c) can be used. The content of fine particles in the light scattering flattening layer 47 is in the range of 0.5 to 70% by weight, preferably 1.0 to 50% by weight.
[0050]
Also in this color filter 41, by using the fine particles used for the light scattering flattening layer 47 as described above, the haze value is in the range of 10 to 90, preferably 25 to 80, more preferably 30 to 70. The light transmittance can be 30% or more and the diffuse light transmittance can be 10% or more. In the method using an external front scattering plate, the parallax (image blur) due to the glass substrate is emphasized as the haze value increases. However, in the present invention, the color filter has a high haze by including a light scattering layer. However, no parallax occurs.
[0051]
Such a color filter 41 can surely prevent the light scattering flattening layer 47 from being colored by correcting the color characteristics of the colored layer in the manufacturing stage of the color filter 41, and the reflective color liquid crystal using the color filter 41. In the display device, color characteristics are not deteriorated due to light scattering. Further, since the light scattering flattening layer 47 is provided in the color filter 41, a front scattering plate disposed on the observer side in the conventional reflective color liquid crystal display device is not required, and a high-brightness reflective color liquid crystal display is provided. The device becomes possible. Furthermore, the strength improvement by providing the light scattering flattening layer 57 makes it easier to control the gap (the thickness of the liquid crystal layer) using the spacer.
[0052]
In addition, the color filter of this invention is not limited to the said four aspects, For example, the aspect formed by containing light-scattering microparticles | fine-particles in two or more layers in a color filter may be sufficient. Thus, by containing the light scattering fine particles in two or more layers, the amount of light scattering fine particles per layer can be reduced, and even if the haze value of each layer is lowered, the haze value of the entire color filter Can be held. Therefore, each layer can be thinned, and the film thickness can be controlled more easily than when the light scattering fine particles are contained in one layer.
[0053]
Reflective color LCD
Next, an example of a reflective color liquid crystal display device using the color filter of the present invention will be given.
[0054]
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing a reflective color liquid crystal display device using the color filter 11 of the present invention shown in FIG. In FIG. 6, the reflective color liquid crystal display device 61 includes the color filter 11 of the present invention on the observer side, and includes a retardation plate 62 and a polarizing plate 63 on the transparent substrate 12 of the color filter 11. A liquid crystal layer 68 is formed between the color filter 11 and the counter electrode substrate on which the drive element layer 66 and the reflective electrode layer 67 are formed on 65.
[0055]
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view showing a reflective color liquid crystal display device using the color filter 41 of the present invention shown in FIG. In FIG. 7, a reflective color liquid crystal display device 71 includes a counter substrate having a transparent electrode layer 73 on one surface of a transparent substrate 72 and a retardation plate 74 and a polarizing plate 75 on the other surface, and the color of the present invention. The filter 41 is opposed to the filter 41 with a predetermined gap, and a liquid crystal layer 78 is formed in the gap. In the reflective color liquid crystal display device 71, the color filter 41 of the present invention is located on the opposite side to the viewer side through the liquid crystal layer 78.
[0056]
The color filter of the present invention can be used for a transflective color liquid crystal display device in addition to the reflective color liquid crystal display device as described above.
The transflective color liquid crystal display device has been developed as a combination of the transmissive and reflective color liquid crystal display devices, and forms a transmissive display portion and a reflective display portion in one pixel. Conventionally, the liquid crystal display mode having a different display principle is provided with a display mode that is compatible with a transmission / reflection liquid crystal display mode.
[0057]
When a transflective color liquid crystal display device having a structure as shown in FIG. 6 is manufactured, the reflective electrode layer 67 described above is a half mirror type electrode layer or a perforated type electrode layer, and the

color filters

11 and 21 of the present invention are used. Can be used as is.
[0058]
When a transflective color liquid crystal display device having a structure as shown in FIG. 7 is manufactured, the reflective electrode layers 34 and 44 of the

color filters

31 and 41 of the present invention described above are formed as half mirror type electrode layers or holes. The electrode layer of the mold. The half mirror type electrode layer has a semi-transmissive characteristic that transmits part of light and reflects the rest to the conductive thin film itself, and is a known method such as a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, or an ion plating method. It can be formed by controlling the film formation process. The perforated electrode layer is an area in which one pixel is allocated to a transmission part (perforated part) and a reflection part. After a metal thin film is formed by the film formation method as described above, Can be formed by patterning and providing predetermined fine openings.
[0059]
【Example】
Example 1: Color filter production
As the substrate, a 0.7 mm thick glass substrate (NH Techno Glass, NA35) was prepared. A black matrix layer is formed on this substrate, and a colored photosensitive resin having the following composition, adjusted in advance so as to have the desired color characteristics (ie, YI value -12 or less) by transmittance calculation, is spin coated. Applied. The film thickness at this time was also adjusted so as to have the above color characteristics by transmittance calculation. Thereafter, drying, exposure, development, and post-baking were performed, and each color (red, green, blue) was repeated three times. In this way, a color pixel whose color was corrected in advance in consideration of coloring of the light diffusion layer was formed.
Finally, the overcoat coating solution with a light diffusion function having the following composition was applied by adjusting the film thickness (about 8.0 μm) by a spin coating method so as to obtain a desired amount of diffused light. Thereafter, an overcoat film with a light diffusing function (light scattering flattening layer) was formed in the same process as for the color pixel, and the color filter of the present invention was obtained.
[0060]
Colored photosensitive material
Red: IT-G HR20X (made by Inktec)
Green: IT-G HG20X (made by Inktec)
Blue: IT-G HB20X (made by Inktec)
[0061]
Overcoat material with light diffusion function
This overcoat coating solution with a light diffusion function contains a conventional overcoat material (acrylic resin), medium (trifunctional monomer), and toner (melamine resin beads + trifunctional monomer) in a weight ratio of 4: 3: 1. We used what we did. Moreover, the amount of diffused light was adjusted so that it might become 40-70 in haze value.
[0062]
Example 2: Measurement of yellowness (YI value)
Yellowness (YI value) was measured for the colored layer, the light scattering layer, and combinations thereof similar to those prepared in Example 1. The YI value was measured according to JIS-K7103 (1977) and was performed as follows. First, as a test apparatus, a colorimetric color difference meter having a geometric condition of illuminating from a 45 degree optical condition and receiving light in a vertical direction was prepared. Next, the tristimulus value of the test piece was measured using this test apparatus. Here, the measurement of the tristimulus value was performed by the transmission method by placing the test piece 2 on the sample stage 4 so as to have the area of the measurement surface 6 (diameter φ12 mm) as shown in FIG. . The yellowness (YI value) was calculated based on the following formula using the obtained tristimulus values.
YI = [100 (1.28X−1.06Z)] / Y
(Where YI is yellowness and X, Y and Z are tristimulus values measured using a C light source)
[0063]
Table 1 shows the measurement results. In Table 1 below, “colored layer” is a colored layer alone, “colored layer with light scattering flattened layer” is a colored layer with light scattering flattened layer, and “light scattering flattened layer” is light scattering flattened. The result of the layer alone. In addition, what is described as “double optical path” in the table assumes that the reflection type liquid crystal display device uses CF and the optical path is doubled, and the transmittance is squared and divided by 100. This means that the square chromaticity value is used.
[0064]
[Table 1]

[0065]
As can be seen from Table 1, the YI value of the light scattering layer alone is 3.8, and it can be seen that it is yellowish. On the other hand, the YI value in the colored layer alone is −15 or less and has a blue tinge. Therefore, the YI value can be set to -12 or less by combining the colored layer and the light scattering layer.
If this color filter is used, excellent color characteristics can be ensured particularly when the reflective and semi-reflective liquid crystal displays are used. In the case of a color filter used in a reflective liquid crystal display device, the external light taken in is reflected by a reflector in the display device and used as display light. Therefore, if the color filter is yellowish, it is further emphasized. Result. When the color filter of the present invention is used, the YI value of the square chromaticity of the combination of the colored layer and the light scattering layer becomes -10 or less, and a good image reproduction is possible without being yellowish.
According to the present invention, the color characteristics are not deteriorated at all while increasing the film thickness of the light scattering layer to ensure excellent light scattering characteristics. Therefore, since the external light is used as the display light, the display light has a distribution other than the regular reflection angle of the external light, so that a light scattering layer with a certain thickness is required and the optical path is doubled. An excellent effect can be obtained in a reflective liquid crystal display device in which the yellowness of the scattering layer tends to be emphasized.
[0066]
As described above, the present invention can eliminate the parallax due to the glass thickness that occurs in the conventional externally attached light diffusing plate by providing the light diffusing function in the color filter, and the number of manufacturing steps of the liquid crystal display panel. The cost can be reduced by reducing the number of members. Moreover, in the color filter with a built-in light diffusion, by providing a colored layer whose color characteristics are corrected in advance, yellowing due to the light diffusion layer can be suppressed and the balance of the color characteristics can be maintained. For these reasons, it is expected that the reflection type and transflective LCDs have higher luminance and improved image quality due to a high viewing angle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a method for measuring tristimulus values by a transmission method.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a color filter according to the first aspect of the present invention.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a color filter according to a second aspect of the present invention.
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a color filter according to a third aspect of the present invention.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a color filter according to a fourth aspect of the present invention.
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a reflective color liquid crystal display device using the color filter of the present invention.
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view showing another example of a reflective color liquid crystal display device using the color filter of the present invention.
[Explanation of symbols]
11, 21 Color filter
12, 22 Transparent substrate
13 Light scattering layer
14, 24 Colored layer
14 Light scattering colored layer
15, 25 Transparent electrode layer
26 Light scattering planarization layer
31, 41 Color filter
32, 42 substrate
33, 43 Drive element layer
34, 44 Reflective electrode layer
35 Light scattering layer
36,46 Colored layer
38, 48 Transparent electrode layer
47 Light scattering planarization layer
61, 71 Reflective color liquid crystal display device

Claims

A substrate,
A colored layer comprising a plurality of colored patterns;
A color filter comprising light-scattering fine particles and having a light-scattering layer having a thickness of 1 to 15 μm,
Yellowness (YI value) measured based on the following formula of the colored layer:
YI = [100 (1.28X−1.06Z)] / Y
(Where YI is yellowness and X, Y and Z are tristimulus values measured using a C light source)
Is a color filter, which is -15 to -20 .

The substrate is transparent;
The light scattering layer is located between the transparent substrate and the colored layer;
The color filter according to claim 1, further comprising a transparent electrode layer laminated on the outer side of the colored layer.

The substrate is transparent;
The light scattering layer is laminated as a light scattering flattening layer outside the colored layer,
The color filter according to claim 1, further comprising a transparent electrode layer laminated on the outside of the light scattering flattening layer.

Between the substrate and the colored layer, further comprising a drive element layer laminated on the substrate, and a reflective electrode layer laminated on the drive element layer,
The color filter according to claim 1, wherein the light scattering layer is located between the reflective electrode layer and the colored layer.

Between the substrate and the colored layer, further comprising a drive element layer laminated on the substrate, and a reflective electrode layer laminated on the drive element layer,
The color filter according to claim 1, wherein the light scattering layer is laminated on the outside of the colored layer as a light scattering flattening layer.

The color filter according to claim 2 or 3 ,
A liquid crystal display device, wherein a liquid crystal layer is sandwiched between an electrode substrate in which a drive element layer, a reflective electrode layer, and a transparent electrode layer are laminated in this order on a transparent substrate.

The color filter according to claim 4 or 5 ,
A liquid crystal display device, wherein a liquid crystal layer is sandwiched between a display side substrate in which a transparent electrode layer is laminated on a transparent substrate.