JP4467934B2 - カラーフィルター - Google Patents

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルターに関するものであり、特に残留電荷が低減されるカラーフィルターに関する。

液晶表示装置は、カラーフィルター等の表示側基板と液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶化合物を封入して薄い液晶層を形成し、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶配列を電気的に制御して表示側基板の透過光又は反射光の量を選択的に変化させることによって表示を行う。

液晶表示装置には、スタティック駆動方式、単純マトリックス方式、アクティブマトリックス方式など種々の駆動方式があるが、近年、視野角の狭さを改善する一つの方式として、特開平７−１５９７８６号公報に示されるように、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルター間に狭持された液晶を、アレイ基板上に設けられた画素電極と共通電極間の平行電界で液晶を駆動する、いわゆるイン・プレイン・スイッチング（ＩＰＳ）モードが提案されている。ＩＰＳ方式のカラー液晶表示装置では、液晶が水平配向するため、表示特性に液晶の複屈折性が関与せず、広視野角を達成することができる。

縦電界を用いたＴＮ方式と平行電界を用いたＩＰＳ方式の液晶駆動の違いを概念的に図１に示す。従来のＴＮ方式５０を用いたＴＦＴ液晶表示装置では、縦電界５１によって液晶５２を駆動させるため、画素電極５３の対向基板であるカラーフィルター５４上に共通電極５５としてＩＴＯの蒸着膜等の透明電極が形成されている。これに対し、ＩＰＳ方式５６では横電界５７によって液晶５２を駆動させるため、画素電極５３と同じ基板５８上に共通電極５５が形成されており、この場合、縦方向に電界が生じると液晶の配向を乱すことから、カラーフィルター５９は絶縁体でなければならない。すなわち、ＩＰＳ方式用カラーフィルター５９は透明電極を備えない。また、遮光するためのブラックマトリックス層は、高電気抵抗とするため金属膜でなく、樹脂中に遮光剤を分散したいわゆる樹脂ブラックマトリックスが用いられている。更に、ＩＰＳ方式では、画素の保護と特にカラーフィルターの厳しい表面平滑性、及びカラーフィルター層に含まれる不純物が液晶中へ溶出することを防止するためのバリアー性が要求されることから、通常、着色層上にオーバーコート層６０が設けられる。オーバーコート層は、透明性、表面平滑性、上下隣接層との密着性、耐光性、耐熱性、耐薬品性等の幅広い特性が要求され、これを形成するオーバーコート材としては、従来高電気抵抗の光又は熱硬化アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリグリシジルメタクリレート系樹脂、エポキシ樹脂等が用いられている。

しかしながら、上記ブラックマトリックス層も従来の上記オーバーコート層も電気抵抗が高いため、駆動時にカラーフィルター上に電荷が発生及び蓄積され、長期の画面表示により発生する残留電荷の影響等により、画面が焼きつく（残像が発生する）という不具合が生じていた。

特許文献１では、残像防止を目的として、保護膜自身に分極が誘起されない、ＳｉＯ₂等の無機物を使用する方式が提案されている。しかし、無機物の保護膜では、ブラックマトリックス層や着色層との密着性が低く、また、カラーフィルターの表面平滑性に劣るという問題を有していた。

特許文献２では、内部残留電圧に起因する表示画像の焼付け残像が発生し難い液晶表示装置が開示されている。しかし、ＩＰＳ方式用カラーフィルターの焼付け残像に関しては開示も示唆もしていない。

特開平１０−３１９３８２号公報 特開２０００−１９５６５号公報

表面平滑性に優れ、残留電荷を低減でき、長時間画面表示をしても画面が焼きつかない高信頼性液晶表示装置を得るためのカラーフィルターを提供することにある。

本発明において提供されるカラーフィルターは、透明基板と当該透明基板上に設けられた着色層を備え、且つ電極を備えないカラーフィルターであって、前記着色層を導電性オーバーコート層で被覆しており、当該導電性オーバーコート層が、酸化アンチモン、カーボンナノチューブ、Ｐがドープされた酸化錫、Ｆがドープされた酸化インジウム、およびＴｉＯ _２ ‐ＳｎＯ _２ の複合酸化物微粒子よりなる群から選択される１種以上の導電性微粒子を、固形分全量に対して３０〜６０質量％含むことを特徴とする。

ＩＰＳ方式液晶表示装置の画面焼き付き防止且つクロストーク防止の点から、前記導電性オーバーコート層の体積抵抗率が１．０×１０⁸〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍであることが好ましい。

また、導電性の制御のし易さ及び耐熱性の点から、前記導電性オーバーコート層は、導電性微粒子を含有する。

本発明のカラーフィルターは、オーバーコート層が導電性を有するため、駆動時にカラーフィルター上に発生及び蓄積される残留電荷を滞留することなく、効果的に除去することが可能である。従って、長時間画面表示をしても画面が焼きつかない高信頼性液晶表示装置を得るためのカラーフィルターとして用いることができる。

本発明において提供されるカラーフィルターは、透明基板と当該透明基板上に設けられた着色層を備え、且つ電極を備えないカラーフィルターであって、前記着色層を導電性オーバーコート層で被覆したことを特徴とする、カラーフィルターである。

本発明のカラーフィルターは、オーバーコート層が導電性を有するため、駆動時にカラーフィルター上に発生及び蓄積される残留電荷を滞留することなく、効果的に除去することが可能である。従って、長時間画面表示をしても画面が焼きつかない高信頼性液晶表示装置を得るためのカラーフィルターとして用いることができる。

以下、本発明のカラーフィルターの実施態様を説明する。
図２は、ＩＰＳ方式の液晶パネルの一構成例である。液晶パネル１０１は、表示側基板であるカラーフィルター１とＴＦＴ基板２とを対向させて１〜１０μｍ程度の間隙部３を設け、当該間隙部３内に液晶Ｌを充填し、その周囲をシール材４で密封した構造をとっている。カラーフィルター１は、透明基板５上に、画素間の境界部を遮光するために所定のパターンに形成されたブラックマトリックス層６と、複数の色（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）を所定順序に配列した画素７又は最近ではホログラムを利用した画素と、オーバーコート層８が、透明基板に近い側からこの順に積層された構造をとっている。カラーフィルター１には、表示特性を向上させる点から透明基板５とオーバーコート層８の間に位相差層（光学補償層）（図示せず）を設けてもよい。位相差層は、具体的には例えば、透明基板５とブラックマトリックス層６及び画素７の間、又は、ブラックマトリックス層６及び画素７とオーバーコート層８の間に設けることができる。

一方、ＴＦＴ基板２は、透明基板上に共通電極９と画素電極１０を設けた構造をとっている。また、カラーフィルター１及びこれと対向するＴＦＴ基板２の内面側には配向膜１１が設けられる。さらに間隙部３には、カラーフィルター１とＴＦＴ基板２の間のセルギャップを一定且つ均一に維持するために、スペーサーとしてガラス、アルミナ又はプラスチック等からなる一定サイズの球状又は棒状粒子（図示せず）が分散されている。ここで、このスペーサーは上述した粒子に限定されるものではなく、例えばいずれかの基板側に形成された柱状凸部からなるスペーサーであっても良い。又、カラーフィルター１とＴＦＴ基板２の外側にはそれぞれ偏向板（図示せず）が配設されている。

ＩＰＳ方式では、ＴＦＴ基板２に形成した共通電極９と画素電極との間に電圧を印加することにより、カラーフィルター１又はＴＦＴ基板２の界面とほぼ平行に電界を形成し、間隙部３内の液晶分子がカラーフィルター１及びＴＦＴ基板２と平行な面内で偏向されて回転し、光源からの光の偏向軸を回転させ、この画素が点灯状態となる。このように、各色に着色された画素それぞれ又はカラーフィルターの背後にある液晶層の光透過率を制御することによってカラー画像が得られる。

図３は、前記図２のカラーフィルター１として用いられ得る本発明に係るカラーフィルターの一例（カラーフィルター１０２）を示す平面図であり、図４は、同じカラーフィルター１０２のＡ−Ａ線における縦断面図である。

このカラーフィルター１０２は、透明基板５に所定のパターンで形成されたブラックマトリックス６と、当該ブラックマトリックス上に所定のパターンで形成した画素７（７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ）と、当該画素を覆うように形成されたオーバーコート層８を備えている。カラーフィルター１０２の最内面、この場合にはオーバーコート層上には、配向膜１１が形成される。

柱状スペーサー１２は凸状スペーサーの一形状であり、ブラックマトリックス層６が形成された領域（非表示領域）に合わせて、オーバーコート層８上の所定の複数箇所（図３では５箇所）に形成されている。柱状スペーサー１２は、オーバーコート層８上に形成される。また、カラーフィルターがブラックマトリックス層を備えていない場合には、画素を形成していない領域に柱状スペーサーを形成することができる。

カラーフィルター１０２の透明基板５としては、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、或いは、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。この中で特にコーニング社製１７３７ガラスは、熱膨張率の小さい素材であり寸法安定性及び高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルターに適している。

ブラックマトリックス層６は、表示画像のコントラストを向上させるために、画素７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの間及び画素形成領域の外側を取り囲むように設けられる。ＩＰＳ方式の場合、ブラックマトリックス層６は、抵抗値の問題から金属クロム等を用いることができず、高抵抗の樹脂組成物を用いて形成する。

例えば、先ず透明基板５上に、着色剤として酸化チタン等の遮光性粒子を含有させた硬化性樹脂組成物を塗布し、必要に応じて乾燥させて感光性塗膜を形成し、当該塗膜をブラックマトリックス用のフォトマスクを介して露光、現像し、必要に応じて加熱処理を施すことによって、ブラックマトリックス層６を形成することができる。ブラックマトリックス層の厚さは、０．５〜２．５μｍ程度とする。

画素７は、赤色パターン、緑色パターン及び青色パターンがモザイク型、ストライプ型、トライアングル型、４画素配置型等の所望の形態で配列されてなり、表示領域を形成する。画素は、顔料分散法、染色法、印刷法、電着法等の公知の方法により形成することができるが、その中でも、顔料等の着色剤を含有した硬化性樹脂組成物を用いる顔料分散法により形成するのが好ましい。

顔料分散法による場合には、先ず、硬化性樹脂組成物に顔料等の着色剤を分散させて、赤色用、緑色用、及び、青色用の光硬化性着色樹脂組成物を夫々調製する。次に、透明基板５上に、ブラックマトリックス層６を覆うように、ある色、例えば光硬化性赤色樹脂組成物をスピンコート等の公知の方法で塗布して光硬化性赤色樹脂層を形成し、赤色パターン用フォトマスクを介して露光を行い、アルカリ現像後、クリーンオーブン等で加熱硬化することにより赤色画素７Ｒを形成する。その後、緑色用、及び、青色用の光硬化性着色樹脂組成物を順次用いて同様にして各色をパターニングして、緑色画素７Ｇ及び青色画素７Ｂを形成する。着色剤としては、公知の着色剤を適切に選んで使用することができる。

画素の厚さは、通常０．５〜２．５μｍ程度とする。また、赤色画素７Ｒが最も薄く、緑色画素７Ｇ、青色画素７Ｂの順に厚くなるというように各色の画素の厚さを変えて、各色ごとに最適な液晶層厚みに設定してもよい。

ＩＰＳ方式では、特にカラーフィルターの表面平滑性が要求され、オーバーコート層８は、カラーフィルターの表面を平坦化すると共に、画素７に含有される成分が液晶層に溶出するのを防止するために、画素上に設けられる。画素上とは図４のように画素の上に直接形成されても良いが、画素の上に予め別の層を形成してからその上に設けられていても良い。オーバーコート層８には、画素による色表示に影響を与えない程度の透明性が要求される。

オーバーコート層８の体積抵抗値は、好ましくは１．０×１０⁸〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍ、更に好ましくは、１．０×１０⁹〜１．０×１０¹⁰Ω・ｃｍである。オーバーコート層の体積抵抗値が１．０×１０¹¹Ω・ｃｍを越えると、液晶表示装置において液晶配向膜に発生および蓄積した電荷を除去することが困難になる。一方、保護膜の体積抵抗値が１．０×１０⁸Ω・ｃｍよりも小さくなると、電気絶縁性が不十分になり、例えば、カラーフィルターと対向基板間での導通、縦方向に電界が生じて液晶の配向が乱れるなどにより表示欠陥が生じやすくなる。オーバーコート層の体積抵抗値を上述のような範囲にすることにより、カラーフィルター基板とＴＦＴ基板間で導通しない程度の絶縁性を有し、かつ製造時や駆動時に層間などに発生および蓄積した電荷を滞留することなく効果的に除去することが可能である。その結果、導電性を有するオーバーコート層は、液晶表示装置の表示残像を改善する。

オーバーコート層８は、少なくともバインダー成分及び導電性材料を含み、画素に影響を与えない程度の透明性を有するオーバーコート材から形成される。

オーバーコート材としては、１μｍ膜厚で４００ｎｍの光線透過率が９０%以上であり、且つ２５０℃１時間の耐熱試験前後での色差（Ｃ光源、ΔＥａｂ）が２以下であることが好ましい。

バインダー成分としては、公知のネガ型の光硬化性透明樹脂組成物および／又は熱硬化性透明樹脂組成物を用いることができ、具体的に、ネガ型の光硬化性透明樹脂組成物としては、少なくとも１個以上の不飽和結合基を有し、光重合開始剤に硬化エネルギー線を照射することにより発生するイオンまたはラジカルによりイオン重合、ラジカル重合を行い分子量の増加や架橋構造の形成を行うモノマーやオリゴマーの単体或いは混合物とポリマー及び光重合開始剤との組合せなどが用いられる。

このようなモノマー、オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、シリコンアクリレートなどのアクリル型、および不飽和ポリエステル／スチレン系、ポリエン／スチレン系などの非アクリル系が挙げられるが、中でも、硬化速度、物性選択の幅の広さからアクリル系のモノマー、オリゴマーが好ましい。このようなアクリル系のモノマー、オリゴマー代表例を以下に示す。なお、（メタ）アクリルとはアクリル基又はメタクリル基のいずれかであることを意味し、（メタ）アクリレートとはアクリレート基又はメタクリレート基のいずれかであることを意味する。

まず、単官能基のものとしては、メチル(メタ)クリレート、エチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、２−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、２−エチルヘキシルエチレンオキシド（以下、ＥＯ）付加物(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、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、２−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのカプロラクトン付加物、２−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物(メタ)アクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物にカプロラクトン付加した(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フルフリル(メタ)アルコールのカプロラクトン付加物(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、４，４−ジメチル−１，３−ジオキソランのカプロラクトン付加物の(メタ)アクリレート、３−メチル−５，５−ジメチル−１，３−ジオキソランのカプロラクトン付加物の(メタ)アクリレート等を挙げることができる。

また、多官能基のものとしては、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジ(メタ)アクリレート、１，６−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンのアセタール化合物のジ(メタ)アクリレート、２，２−ビス［４−（(メタ)アクリロイロキシジエトキシ）フェニル]プロパン、２，２−ビス［４−（(メタ)アクリロイロキシジエトキシ）フェニル]メタン、水添ビスフェノールエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(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、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プロビレンオキサイド付加物トリ(メタ)アクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド付加物トリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートペンタ(メタ)アクリレート混合物、ジペンタエリスリトールのカプロラクトン付加物(メタ)アクリレート、トリス（(メタ)アクリロイロキシエチル）イソシアヌレート、２−(メタ)アクリロイロキシエチルオスフェート等を挙げることができる。

また、ポリマーとしては上記単官能モノマーの重合体或いは共重合体を用いることができ、更に側鎖にカルボキシル基を導入し、アルカリ現像性を付与したタイプのポリマーや側鎖に不飽和二重結合基を導入しラジカル反応性を付与したタイプのポリマーも用いることが出来る。

光重合開始剤としてはラジカル重合性開始剤を使用することができる。ラジカル重合性開始剤は、例えば紫外線のエネルギーによりフリーラジカルを発生する化合物であって、ベンゾイン、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体又はそれらのエステルなどの誘導体；キサントン並びにチオキサントン誘導体；クロロスルフォニル、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物、クロロメチルベンゾフェノン類などの含ハロゲン化合物；トリアジン類；フルオレノン類；ハロアルカン類；光還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類；有機硫黄化合物；過酸化物などがある。好ましくは、イルガキュアー１８４、イルガキュアー３６９、イルガキュアー６５１、イルガキュアー９０７（いずれもチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製）、ダロキュアー（メルク社製）、アデカ１７１７（旭電化工業株式会社製）、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール（黒金化成株式会社製）などのケトン系及びビイミダゾール系化合物等を挙げることができる。

また、熱硬化性透明樹脂組成物としては、熱エネルギーによる付加反応又は縮合反応により硬化する反応性基を有する低分子化合物の単体或いはポリマーとの混合物が用いられる。代表例としては、脂環式エポキシ樹脂としてセロキサイド２０２１、２０２１Ａ、２０２１Ｆ、２０８１、２０００、３０００（ダイセル化学工業製）、エポリードＧＴ３０１、４０１（ダイセル化学工業製）、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としてエピコート１００１、１００２、１００３、１００４、１００７、１００９、１０１０（ジャパン・エポキシレジン製）など、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂としてエピコート８０７（ジャパン・エポキシレジン製）など、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としてＥＰＰＮ２０１、２０２（日本化薬製）、エピコート１５４（ジャパン・エポキシレジン製）など、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としてＥＯＣＮ１０２、１０３Ｓ、１０４Ｓ、１０２０、１０２５、１０２７（日本化薬製）、エピコート１８０Ｓ（ジャパン・エポキシレジン製）などを例示できる。さらに、脂肪族ポリグリシジルエーテルを例示することもできる。

導電性材料としては、導電性フィラー、導電性高分子等が挙げられる。導電性フィラーの中でも、導電性微粒子が好ましく、導電性微粒子としては、導電性を示す微粒子であれば限定されないが、具体的には、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、カーボンナノチューブ、ならびにＳｂ、Ｆ、Ｐなどがドープされた酸化錫、およびＳｎ、Ｆなどがドープされた酸化インジウムが挙げられる。さらに導電性微粒子は、ＴｉＯ₂-ＳｎＯ₂などのような複合酸化物微粒子であってもよい。これらは、単独で、あるいは複数を組み合わせて使用され得る。導電性微粒子の粒径は、塗膜の透明性及びオーバーコート材の分散安定性の点から、好ましくは０．０１〜０．１μｍである。一方、導電性高分子としては、導電性を示す高分子化合物であれば限定されないが、具体的には、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレンが挙げられる。

導電性材料としては、中でも、導電性の調整のし易さの点から、導電性微粒子が好ましく、中でも、透明性の点から、Ｓｎがドープされた酸化インジウム、所謂ＩＴＯが特に好ましい。

導電性材料は、オーバーコート材中に固形分全量に対して３０〜６０質量％含まれることが好ましい。なお、固形分とは、溶剤を除いた全成分をいい、溶剤以外の液状成分も含まれる。

導電性材料として導電性微粒子が用いられる場合には、導電性微粒子の分散性を向上させるために、分散剤を配合しても良い。

分散剤としては、次に示すような高分子分散剤、すなわち（メタ）アクリル酸系（共）重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95（共栄社油脂化学工業製）、メガファックF171、F172、F173（大日本インキ化学工業製）、フロラードFc430、Fc431（住友スリーエム製）、ソルスパース13240、20000、24000、26000、28000等の各種ソルスパース分散剤（アビシア製）、ディスパービック111、161、162、163、164、182、2000、2001（ビックケミー製）、アジスパーPB711、PB411、PB111、PB821、PB822（味の素ファインテクノ製）等を用いることができる。

オーバーコート層８は、オーバーコート材の塗工液を、スピンコーター、ロールコーター、スプレイ、印刷等の方法により、ブラックマトリックス層６及び画素７を覆うように塗布し、常温から９０℃程度で乾燥後、紫外線等の光及び／又は１５０〜２５０℃程度の熱によって硬化させることによって形成できる。

オーバーコート層の厚さは、組成物の光透過率、カラーフィルターの表面状態等を考慮して設定し、例えば、０．１〜２．０μｍ程度とする。スピンコーターを使用する場合、回転数は通常５００〜１５００回転／分の範囲内で設定する。

凸状スペーサーは、カラーフィルター１０２をＴＦＴアレイ基板等の対向基板（液晶駆動側基板）と貼り合わせた時にセルギャップを維持するために、基板上の非表示領域に複数設けられる。凸状スペーサーの形状及び寸法は、基板上の非表示領域に選択的に設けることができ、所定のセルギャップを基板全体に渡って維持することが可能であれば特に限定されない。凸状スペーサーとして図示したような柱状スペーサー１２を形成する場合には、２〜１０μｍ程度の範囲で一定の高さを持つものであり、突出高さ（パターンの厚み）は液晶層に要求される厚み等から適宜設定することができる。また、柱状スペーサー１２の太さは５〜２０μｍ程度の範囲で適宜設定することができる。また、柱状スペーサー１２の数（密集度）は、液晶層の厚みムラ、開口率、柱状スペーサーの形状、材質等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、赤色、緑色及び青色の各画素の１組に１個の割合で必要充分なスペーサー機能を発現する。このような柱状スペーサーの形状は柱状であればよく、例えば、円柱状、角柱状、截頭錐体形状等であっても良い。

凸状スペーサーを形成するには、まず、硬化性樹脂組成物の塗工液をスピンコーター、ロールコーター、スプレイ、印刷等の方法により透明基板上に直接、又は、オーバーコート等の他の層を介して塗布し、乾燥して、光硬化性樹脂層を形成する。スピンコーターの回転数は、オーバーコート層を形成する場合と同様に５００〜１５００回転／分の範囲内で設定すればよい。次に、この樹脂層を凸状スペーサー用フォトマスクを介して露光し、アルカリ液のような現像液により現像して所定の凸状パターンを形成し、この凸状パターンを必要に応じてクリーンオーブン等で加熱処理（ポストベーク）することによって凸状スペーサーが形成される。

配向膜１１は、カラーフィルターの内面側に、画素７を備える表示部及びブラックマトリックス層６や柱状スペーサー１２を備える非表示部を覆うように設けられる。配向膜は、ポリイミド樹脂等の樹脂を含有する塗工液をスピンコート等の公知の方法で塗布し、乾燥し、必要に応じて熱や光により硬化させた後、ラビングすることによって形成できる。

このようにして得られる本発明に係るカラーフィルターは、残留電荷を低減でき、長時間画面表示をしても画面が焼きつかない高信頼性液晶表示装置を得ることができるカラーフィルターである。

得られたカラーフィルター１０２（表示側基板）と、ＴＦＴアレイ等の対向基板基板（液晶駆動側基板）を対向させ、両基板の内面側周縁部をシール剤により接合すると、両基板は所定距離のセルギャップを保持した状態で貼り合わされる。そして、基板間の間隙部に液晶を満たして密封することにより、液晶表示装置の１例であるアクティブマトリックス方式のカラー液晶表示装置が得られる。このようにして得られる液晶表示装置は、長時間画面表示をしても画面が焼きつかず、表示品質に優れる。

（実施例１：カラーフィルターの作製）
（１）オーバーコート材の調製
・重合体１の合成
重合槽中にベンジルメタクリレートを１５．６重量部、スチレンを３７．０重量部、アクリル酸を３０．５重量部、２−ヒドロキシエチルメタクリレートを１６．９重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）を２００重量部、仕込み、攪拌し溶解させた後、２，２'−アゾビス（イソブチロニトリル）を０．８重量部、添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下で、８５℃で２時間攪拌し、さらに１００℃で１時間反応させた。さらに得られた溶液に２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９重量部、トリエチルアミンを０．５重量部、及び、ハイドロキノンを０．１重量部、添加し、１００℃で５時間攪拌し、目的とする重合体１（固形分３７．２％）を得た。

第１表に示す組成にて、混合・撹拌してオーバーコート材を調製した。

（２）ブラックマトリックスの形成
厚み１．１ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）製ＡＬ材）上に第２表のブラックマトリックス用樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、膜厚約１μｍの遮光層を形成した。当該遮光層を、超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、０．０５％水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を１８０℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域にブラックマトリックスを形成した。

（３）着色層の形成
前記のようにしてブラックマトリックスを形成した基板上に、第３表の赤色パターン用樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布（塗布厚み１．５μｍ）し、その後、７０℃のオーブン中で３０分間乾燥した。

次いで、赤色パターン用樹脂組成物の塗膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、赤色パターン用樹脂組成物の塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を１８０℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施して赤色画素を形成すべき領域に赤色のレリーフパターンを形成した。

次に、第４表の緑色パターン用樹脂組成物を用いて、赤色のレリーフパターン形成と同様の工程で、緑色画素を形成すべき領域に緑色のレリーフパターンを形成した。

さらに、第５表の青色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色のレリーフパターン形成と同様の工程で、青色画素を形成すべき領域に青色のレリーフパターンを形成し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色からなる着色層を形成した。

（４）オーバーコート層の形成
着色層を形成したガラス基板上に、（１）で合成したオーバーコート材をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥膜厚１．０μｍの塗膜を形成した。

オーバーコート材の塗膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、オーバーコート材の塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を２００℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施してオーバーコート層を形成した。

（５）スペーサーの形成
着色層を形成したガラス基板上に、第６表に示す柱状スペーサー用樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥膜厚５μｍの塗膜を形成した。

柱状スペーサー用樹脂組成物の塗膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて、ブラックマトリックス上のスペーサーの形成領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、柱状スペーサー用樹脂組成物の塗膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を２００℃の雰囲気中に３０分間放置することにより加熱処理を施して固定スペーサーを形成した。更に、固定スペーサーを含む表面に、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリウレタン系およびポリ尿素系の有機化合物のなかの少なくとも１種を含む材料からなる配向膜を形成し、本発明のカラーフィルターを得た。

（実施例２、比較例１：カラーフィルター）
オーバーコート材として、第１表に示す組成のオーバーコート材を用いた他は、同様にして、カラーフィルターを製造した。
＜評価＞
（１）液晶パネルの作製
実施例１で得られたカラーフィルターと、ＴＦＴを形成したガラス基板とを、エポキシ樹脂をシール材として用い、１５０℃で０．３ｋｇ／ｃｍ²の圧力をかけて接合してセル組みし、液晶（ＺＬＩ４７９２，メルク社製）を封入して、液晶表示装置を作製した。

（２）透過率の評価
ガラス基板上に1μｍ厚に作製した導電性オーバーコートの光（波長：４００ｎｍ）の透過率を、ガラス基板をリファレンスに用いて、分光器（ＵＶ-３１００ＰＣ：島津製作所製）により測定した。

（３）耐熱性(色差)の評価
ガラス基板上に1μｍ厚に作成した導電性オーバーコートの２５０℃１時間の耐熱試験前後の分光透過曲線を、顕微分光測光装置（オリンパス製 ＯＳＰ−ＳＰ１００）により測定し、その透過率の変化の最大と最小を求め、これより耐熱試験前後の色差（Ｃ光源、ΔＥａｂ）を求めた。

（４）体積抵抗率の評価
１ｍｍ、１０ｃｍ×１０ｃｍのクロム基板上に作製した３μｍ厚の導電性オーバーコートの体積抵抗率を、ＪＩＳＫ６９１１に準拠している三菱化学（株）製高抵抗率計、ハイレスターＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を用い、２３℃相対湿度６５％の環境下で測定した。

（５）残留電荷の評価
ＲＤＣ−１(東陽テクニカ社製)を用い、キャパシター誘電吸収法により、ＤＣ１０Ｖを２５℃で３０分印加後に１秒間ショートさせ、１０分経過後の電圧値を測定した(測定温度;２５℃）。

（６）焼き付け残像の評価
６０℃で表示エリア上に固定パターンを４８時間印加した後、パターン印加を止めて、表示残像(焼き付け残像)を観察し評価した。ただし、評価基準は以下の通りである。
○：１秒以内で焼き付け残像が消失する軽微な残像レベル
×：３０秒以上でも焼き付け残像が消失しないような残像レベル。

＜評価結果＞
製造例１，２及び比較製造例１のオーバーコート材を用いた実施例１，２及び比較例１のカラーフィルターを用いた液晶表示装置の評価結果を表７に示す。本発明に係るカラーフィルターを用いた液晶表示装置は、残留電荷が非常に低減されて、長時間画面を表示しても画面が焼き付かなかった。

ＴＮ方式とＩＰＳ方式の液晶駆動の違いを概念的に示す図である。 ＩＰＳ方式の液晶パネルの一構成例についての模式的断面図である。 本発明に係るカラーフィルターの一例を示す平面図である。 図３の本発明に係るカラーフィルターのＡ−Ａ線における縦断面図である。

符号の説明

１…カラーフィルター
１０１…液晶パネル
１０２…カラーフィルター
２…電極基板
３…間隙部
４…シール材
５…透明基板
６…ブラックマトリックス層
７（７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ）…画素
８…オーバーコート層
９…共通電極
１０…画素電極
１１…配向膜
１２…柱状スペーサー
５０…ＴＮ方式
５１…縦電界
５２…液晶
５３…画素電極
５４…カラーフィルター
５５…共通電極
５６…ＩＰＳ方式
５７…横電界
５８…基板
５９…カラーフィルター
６０…オーバーコート層

Claims (3)

1. 透明基板と当該透明基板上に設けられた着色層を備え、且つ電極を備えないカラーフィルターであって、前記着色層を導電性オーバーコート層で被覆しており、当該導電性オーバーコート層が、酸化アンチモン、カーボンナノチューブ、Ｐがドープされた酸化錫、Ｆがドープされた酸化インジウム、およびＴｉＯ _２ ‐ＳｎＯ _２ の複合酸化物微粒子よりなる群から選択される１種以上の導電性微粒子を、固形分全量に対して３０〜６０質量％含むことを特徴とする、カラーフィルター。
2. 前記導電性オーバーコート層の体積抵抗率が、１．０×１０⁸〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍである、請求項１に記載のカラーフィルター。
3. ＩＰＳ方式用カラーフィルターである、請求項１又は２に記載のカラーフィルター。

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