JP5343185B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color filter including a colored layer having colored parts of a plurality of colors repetitively aligned in order, which can provide a viewing angle extending function and reduce optical leak detectable by an observer in its combined use with a liquid crystal display device. <P>SOLUTION: The color filter includes a colored layer having colored parts of a plurality of colors aligned in order with at least one direction as a repeating direction, and a birefringent function layer having polymerizable liquid crystal molecules fixed thereto while being oriented in a desired direction, which are laminated directly or indirectly on a translucent substrate in this order. The colored layer includes a colored part of a color in which an outline shape of a vertical section cut in the repeating direction is substantially bilaterally symmetric and a colored part of a color in which the outline shape is substantially bilaterally asymmetric, and the color of the bilaterally asymmetric colored part is a color which has the lowest luminance when the color filter is bright-displayed for each of the plurality of colors. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、透過する可視光を赤(R)・緑(G)・青(B)や、シアン(C)・マゼンタ(M)・イエロー(Y)などに着色するカラーフィルタを用い、これを表示側基板として備える液晶表示装置に関する。 The present invention uses a color filter that colors visible light that passes through red (R), green (G), blue (B), cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and the like. The present invention relates to a liquid crystal display device provided as a display-side substrate .

現在、カラー表示が可能な液晶表示装置(カラー液晶表示装置)が広く利用されている。一般的なカラー液晶表示装置の観察者側には、画素(ドット)に対応する着色部が微細にパターニングされたカラーフィルタが表示側基板として設けられ、液晶駆動用電極を備える液晶駆動基板との間に駆動液晶分子を挟みこんで液晶セルを構成し、これを画素ごとにスイッチング駆動して明表示(白表示)と暗表示(黒表示)とを切り換えている。典型的なカラーフィルタにおいては、赤(R)・緑(G)・青(B)の光の三原色に対応する三色の着色部が、各画素幅でストライプ状に横並びに繰り返し配列されて光透過性の着色層が構成されている。R、G、Bの3つの画素(ドット)が1つの絵素(ピクセル)を構成し、その加色混法によって各絵素ではカラー表示を行うことが可能である。   At present, liquid crystal display devices capable of color display (color liquid crystal display devices) are widely used. On the viewer side of a general color liquid crystal display device, a color filter in which colored portions corresponding to pixels (dots) are finely patterned is provided as a display side substrate, and a liquid crystal drive substrate including a liquid crystal drive electrode is provided. A liquid crystal cell is formed by sandwiching driving liquid crystal molecules between them, and this is switched for each pixel to switch between bright display (white display) and dark display (black display). In a typical color filter, colored portions of three colors corresponding to the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) are repeatedly arranged side by side in stripes at each pixel width. A transparent colored layer is formed. Three pixels (dots) of R, G, and B constitute one picture element (pixel), and each picture element can perform color display by the additive color mixing method.

また、RGBの加色混法のほか、シアン(C)・マゼンタ(M)・イエロー(Y)の三色の着色部を配列することで、減色混法によるカラー表示が可能になる。
なお着色層は、上記のようにストライプ状の着色部を繰り返し横並びに配列するほか、縦横直交二方向のマトリクス状にパターニングしたり、斜交する二方向にパターニングしたりする場合もある。
さらに近年では、より複雑な色味を表現するために、赤・緑・青に加えてイエローやシアンなどの補色を加えた4色の着色部を備えるカラーフィルタも提案されている。
Further, in addition to the RGB additive color mixing method, by arranging three colored portions of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), color display by the subtractive color mixing method becomes possible.
In addition to the repeated arrangement of the colored portions in the stripe form in the horizontal direction as described above, the colored layer may be patterned in a matrix in two vertical and horizontal directions or in two oblique directions.
Furthermore, in recent years, in order to express more complex colors, a color filter including four colored portions in which complementary colors such as yellow and cyan are added in addition to red, green, and blue has been proposed.

上記複数色の着色部は、光透過性の基材上に直接に、または遮光性のブラックマトリクスや他の下地層を介して間接に、フォトリソグラフィー法を用いて高い解像度にて各色の着色材料をストライプ状やマトリクス状などに並べて塗工形成することが一般的である。3色の着色部を繰り返し方向に分散して塗工形成する場合は、着色材料の色を換えつつ3回のフォトリソグラフィーを繰り返し、4色の着色部を並べ形成する場合は4回のフォトリソグラフィーを繰り返すこととなる。   The colored portions of the plurality of colors are colored materials of each color at a high resolution using a photolithographic method directly on a light-transmitting substrate or indirectly through a light-shielding black matrix or other underlayer. In general, the coatings are arranged in a stripe shape or a matrix shape. When coating and forming three colored portions in a repeating direction, repeating three times of photolithography while changing the color of the coloring material, repeating four times of photolithography when forming four colored portions side by side Will be repeated.

また近年、液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタとして、視野角度を拡大するために基板間に複屈折機能層を備えるものが開発されている(例えば下記特許文献1)。かかるカラーフィルタは、着色層の上に直接にまたは配向膜などの他層を介して間接に液晶性インキを塗布し、これに含まれる重合性液晶分子を所望の方向に配向させた状態で固定化してなる複屈折機能層(インセル位相差層)を備えるものである。例えば重合性液晶分子をカラーフィルタに対して垂直配向させたインセル位相差層は、液晶表示装置の最前面側と最背面側にクロスニコル状態で配置された偏光板の視野角を補償する正のCプレートとして機能するとともに、着色層を物理的に保護する保護層の役割を兼ねることができる。インセル位相差層としてはこのほか、重合性液晶分子を水平配向状態で互いに固定化してなる正のAプレートや負のCプレート、ハイブリッド配向プレートなども提案されている。またインセル位相差層は、駆動液晶分子とともに表示側基板と液晶駆動基板との間(インセル側)に挟まれるため物理的に保護され、また吸湿変形を生じにくいという利点がある。   In recent years, a color filter used in a liquid crystal display device or the like has been developed that includes a birefringence functional layer between substrates in order to expand a viewing angle (for example, Patent Document 1 below). Such color filters are fixed in a state in which liquid crystal ink is applied directly on the colored layer or indirectly through another layer such as an alignment film, and the polymerizable liquid crystal molecules contained therein are aligned in a desired direction. A birefringence functional layer (in-cell phase difference layer) formed. For example, an in-cell retardation layer in which polymerizable liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to a color filter is a positive electrode that compensates for the viewing angle of a polarizing plate arranged in a crossed Nicols state on the forefront side and the back side of the liquid crystal display device. While functioning as a C plate, it can also serve as a protective layer that physically protects the colored layer. In addition, as the in-cell retardation layer, a positive A plate, a negative C plate, a hybrid alignment plate, and the like in which polymerizable liquid crystal molecules are fixed to each other in a horizontal alignment state have been proposed. Further, since the in-cell retardation layer is sandwiched between the display side substrate and the liquid crystal driving substrate (in-cell side) together with the driving liquid crystal molecules, there is an advantage that the in-cell retardation layer is physically protected and hardly absorbs moisture.

特開2004−240102号公報JP 2004-240102 A

ところが近年、液晶表示のさらなる高輝度高品質化が求められるようになり、フォトリソグラフィー法で着色部が高解像度に塗工形成されたインセル位相差型カラーフィルタにおいても、可視光を遮断すべき暗表示の際に透過光が僅かに生じて観察者に知得されてしまう光漏れの問題が、改善すべき課題として認識されるようになってきた。特に液晶表示装置の薄型化を実現するためにカラーフィルタと駆動液晶分子との間に従来一般的に設けられていた保護層を省略してインセル位相差層にてこれを兼用した場合には、上記光漏れの問題が顕著に発生していた。   However, in recent years, there has been a demand for higher brightness and higher quality of liquid crystal displays, and in-cell phase difference type color filters in which colored portions are formed with a high resolution by a photolithography method are also required to block visible light. The problem of light leakage, which is known to the observer due to a slight amount of transmitted light during display, has been recognized as a problem to be improved. Especially when the protective layer that has been generally provided between the color filter and the driving liquid crystal molecules is omitted in order to realize a thin liquid crystal display device, and this is also used in the in-cell retardation layer, The above light leakage problem occurred remarkably.

そこで本発明者は、カラーフィルタの上記光漏れの原因を詳細に検討した。その結果、カラーフィルタの着色層を構成する複数色の着色部のうち、特定色のものについてのみ光漏れが生じる場合があることを見出した。この特定の着色部における光漏れが、カラーフィルタ全体にて発生すると従来考えられていた光漏れの原因となっていた。   Therefore, the present inventor has studied in detail the cause of the light leakage of the color filter. As a result, it has been found that light leakage may occur only for a specific color among a plurality of colored portions constituting the colored layer of the color filter. This light leakage at the specific colored portion is a cause of light leakage that has been conventionally considered to occur in the entire color filter.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち複数色の着色部が順番に繰り返し配列された着色層を備えるカラーフィルタにおいて、これを液晶表示装置に組み合わせて用いた際には、視野角拡大機能が得られるとともに、観察者に知得される光漏れを低減することのできるカラーフィルタを備える液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, that is, when a color filter including a colored layer in which colored portions of a plurality of colors are repeatedly arranged in order is used in combination with a liquid crystal display device. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a color filter capable of obtaining a viewing angle expansion function and reducing light leakage obtained by an observer.

本発明を為すにあたり、本発明者が上記課題の原因を鋭意検討した結果、三回のフォトリソグラフィー工程を繰り返して塗工形成される三色の着色層についていえば、二回目に塗工された着色部(第二色の着色部)において、さらに詳しくは第二色の着色部のうち一回目に塗工形成された着色部(第一色の着色部)に隣接する側において、液晶表示装置からの光漏れが生じることが判明した。また四回のフォトリソグラフィー工程を繰り返して製版された四色の着色層についていえば、二回目に塗工された着色部(第二色)と、三回目に塗工された着色部(第三色)において、それぞれ直前の工程にて隣接して塗工形成された着色部(それぞれ第一色または第二色の着色部)に隣接する側において光漏れが生じることが判明した。そこで各色の着色部をその繰り返し方向(以下、幅方向という場合がある。)に切った垂直断面の外郭形状を三次元測定器により精細に測定したところ、上記光漏れの生じる着色部については、これが一方方向に偏って傾斜した左右非対称形状となっていたことが見出された。   In making the present invention, the present inventor diligently investigated the cause of the above problems, and as a result, the three-color colored layer formed by repeating the three photolithography steps was applied the second time. In the colored part (second colored part), more specifically, on the side adjacent to the colored part (first colored part) applied and formed for the first time among the colored parts of the second color, the liquid crystal display device It was found that light leaks from. In addition, regarding the four-color colored layer that is made by repeating the photolithography process four times, the colored portion applied the second time (second color) and the colored portion applied the third time (third color) In the color), it has been found that light leakage occurs on the side adjacent to the colored portion (the colored portion of the first color or the second color, respectively) formed by coating in the immediately preceding process. Then, when the outer shape of the vertical cross section obtained by cutting the colored portion of each color in its repeating direction (hereinafter sometimes referred to as the width direction) is measured with a three-dimensional measuring instrument, the colored portion where the light leakage occurs is as follows. It was found that this was a left-right asymmetric shape inclined in one direction.

図7は、従来のカラーフィルタに形成された着色層11の垂直断面に関する模式図であり、三次元測定器による測定結果に対応している。なお同図は、現実の着色層に対して厚さ(図中縦)方向の寸法を拡大したものである。図の左右方向が着色部の繰り返し方向である。また同図には、着色層11の上に塗布された液晶分子50を垂直配向させた状態をあわせて図示している。第一色の着色部12(R)は赤色、第二色の着色部(G)は緑色、第三色の着色部12(B)は青色であって、これらはフォトリソグラフィー法によってR(赤)G(緑)B(青)の順に横並びに塗工形成されたものである。
すなわち従来のカラーフィルタにおいては、一回目のフォトリソグラフィー工程によって赤色の着色部12(R)が、二回目のフォトリソグラフィー工程によって赤色の隣に緑色の着色部12(G)が、そして三回目のフォトリソグラフィー工程によって緑色と赤色の間に青色の着色部12(B)が、それぞれ基材16上に二列おきに繰り返し塗工されてゆくことが一般的であった。
なお同図では、各着色部は紙面前後方向に伸びるストライプ状を為し、ブラックマトリクス(BM)14によって互いの境界が区画された状態を表している。隣り合うBM14の間に開口した光透過性領域の幅が液晶表示装置の画素幅に対応している。
FIG. 7 is a schematic diagram regarding a vertical cross section of the colored layer 11 formed in the conventional color filter, and corresponds to the measurement result by the three-dimensional measuring device. In the drawing, the dimension in the thickness (vertical direction in the figure) direction is enlarged with respect to an actual colored layer. The horizontal direction in the figure is the repeating direction of the colored portion. In addition, the figure also shows a state in which the liquid crystal molecules 50 applied on the colored layer 11 are vertically aligned. The colored portion 12 (R) of the first color is red, the colored portion (G) of the second color is green, and the colored portion 12 (B) of the third color is blue. These are R (red) by photolithography. ) G (green) B (blue) in the order of coating side by side.
That is, in the conventional color filter, the red colored portion 12 (R) is formed by the first photolithography process, the green colored portion 12 (G) is adjacent to red by the second photolithography process, and the third time. In general, a blue colored portion 12 (B) is repeatedly applied every two rows on the base material 16 between green and red by a photolithography process.
In the figure, each colored portion has a stripe shape extending in the front-rear direction of the paper surface, and represents a state in which the boundary between each colored portion is partitioned by a black matrix (BM) 14. The width of the light transmissive region opened between the adjacent BMs 14 corresponds to the pixel width of the liquid crystal display device.

かかる着色層11においては、その上面に直接に、または図示しない配向膜を介して間接に、重合性の液晶分子50が塗布されてインセル位相差層が固定形成される場合、第一色および第三色の着色部12(R),12(B)については、着色層界面側に存在する液晶分子50の配向は左右対称(Sy)となり、その上方に位置する液晶分子50も連続弾性体理論に基づき垂直に揃って配向する。
着色部12(R),12(B)の外郭は、BM14や隣り合う着色部への乗り上げによってその幅方向の両端に同等の高さの凸部22,23がいずれも形成され、中央が平坦な左右対称形状をなしている。このため、凸部22,23の近傍では液晶分子50の垂直配向が画素の内側に倒れるものの、画素単位で平均した場合には着色層界面側の液晶分子50の配向は左右にバランスするため、当該界面よりも上方の液晶分子50に配向不良は生じない。
In the colored layer 11, when the in-cell retardation layer is fixedly formed by applying the polymerizable liquid crystal molecules 50 directly on the upper surface or indirectly through an alignment film (not shown), For the three colored portions 12 (R) and 12 (B), the alignment of the liquid crystal molecules 50 existing on the colored layer interface side is bilaterally symmetric (Sy), and the liquid crystal molecules 50 located above the liquid crystal molecules 50 are also continuous elastic body theory. Based on the vertical alignment.
The outer portions of the colored portions 12 (R) and 12 (B) are formed with convex portions 22 and 23 having the same height at both ends in the width direction by riding on the BM 14 and the adjacent colored portion, and the center is flat. It has a symmetrical shape. For this reason, although the vertical alignment of the liquid crystal molecules 50 is tilted to the inside of the pixel in the vicinity of the convex portions 22 and 23, the alignment of the liquid crystal molecules 50 on the color layer interface side balances left and right when averaged in units of pixels. An alignment defect does not occur in the liquid crystal molecules 50 above the interface.

これに対し第二色の着色部12(G)については幅方向両端の高さが相違し、第三色の着色部12(B)に隣接する側である図中右側においては液晶分子50の配向が左右にバランス(Sy)する領域もあるものの、第一色の着色部12(R)に隣接する図中左側においては液晶分子50が一方方向(同図の場合、右方)に倒れ、その上方に存在する液晶分子50もまた非対称(Asy)となって配向不良が生じてしまう。このため、形成されたインセル位相差層にて透過光には所望の位相差が得られず、暗表示時には光漏れが生じることとなる。
またかかる配向不良に起因する透過光の散乱(スキャッター)によっても、暗表示時の光漏れが生じて問題となる。
On the other hand, the second color portion 12 (G) has different heights at both ends in the width direction, and the right side of the drawing, which is the side adjacent to the third color portion 12 (B), has liquid crystal molecules 50. Although there is a region where the orientation is balanced to the left and right (Sy), the liquid crystal molecules 50 are tilted in one direction (in the case of FIG. The liquid crystal molecules 50 existing thereabove are also asymmetric (Asy), resulting in poor alignment. For this reason, a desired phase difference cannot be obtained in the transmitted light in the formed in-cell retardation layer, and light leakage occurs during dark display.
Further, scattering of transmitted light (scatter) caused by such poor alignment causes a problem of light leakage during dark display.

本発明者はさらに検討を進め、かかる配向不良が三色カラーフィルタにおいては第二色の着色部にのみ、そして四色カラーフィルタにおいては第二色および第三色の着色部にのみ生じるメカニズムを突き止めた。従来の三色カラーフィルタの代表的な作製方法および上記メカニズムについて、図8各図の模式図を用いて説明する。
同図(a)は一回目のフォトリソグラフィー工程を示す模式図である。画素幅を隔てて任意でBM14がストライプ状またはマトリクス状などに形成された基材16(同図(b)以下ではその上面のみを図示)の全面に、または有効表示領域を覆うように、光硬化性の着色レジスト材料である第一色の着色材料18(R)が塗布されている。また同図に示すように第一色の着色部12(R)の予定形成位置に対応してマスク開口21が形成されたフォトマスク20を基材16に対向して設置し、フォトマスク20を介して紫外線などの活性放射線を着色材料18(R)に露光している。着色材料18(R)は、BM14に乗り上げた部分のみが膨出している。なお一般に着色部12はBM14よりも厚く形成される。なお、基材16の上面にBM14を形成しない場合は、当該膨出は発生しない。
同図(b)は、かかる露光後の着色材料18(R)にエッチング処理を施して未露光部を除去し、第一色の着色部12(R)を残存形成した状態を示している。着色部12(R)は、BM14に乗り上げた幅方向両端に凸部22が形成され、中央には平坦部24が形成されている。上記のようにBM14を設けないカラーフィルタの場合は、凸部22は生じず着色部12(R)はフラットに形成される。
The present inventor has further studied, a mechanism in which such orientation failure occurs only in the second color coloring portion in the three-color filter and only in the second and third color coloring portions in the four-color filter. I found it. A typical manufacturing method of the conventional three-color filter and the above mechanism will be described with reference to schematic diagrams in FIGS.
FIG. 2A is a schematic diagram showing the first photolithography process. The light is applied to the entire surface of the base material 16 (only the upper surface is shown in the figure (b) and below) on which the BM 14 is optionally formed in a stripe shape or a matrix shape with a pixel width therebetween or to cover the effective display area. A first color coloring material 18 (R), which is a curable coloring resist material, is applied. In addition, as shown in the figure, a photomask 20 having a mask opening 21 formed corresponding to the planned formation position of the colored portion 12 (R) of the first color is placed facing the substrate 16, and the photomask 20 is Actinic radiation such as ultraviolet rays is exposed to the coloring material 18 (R) through. Only the portion of the coloring material 18 (R) that has ridden on the BM 14 bulges. In general, the colored portion 12 is formed thicker than the BM 14. In addition, the bulging does not occur when the BM 14 is not formed on the upper surface of the base material 16.
FIG. 6B shows a state in which the unexposed portion is removed by etching the colored material 18 (R) after the exposure to leave the colored portion 12 (R) of the first color. In the colored portion 12 (R), convex portions 22 are formed at both ends in the width direction riding on the BM 14, and a flat portion 24 is formed at the center. In the case of a color filter not provided with the BM 14 as described above, the convex portion 22 does not occur and the colored portion 12 (R) is formed flat.

同図(c)は、二回目のフォトリソグラフィー工程を示す模式図である。すなわち上記で得られた第一色の着色部12(R)を含む基材16を下地層として、着色レジスト材料である第二色の着色材料18(G)をその全面に塗布し、第二色の着色部12(G)の予定形成位置、すなわち第一色の着色部12(R)に隣接する位置に対向してマスク開口21が形成されたフォトマスク20を介して紫外線露光をおこなう状態を示している。着色材料18(G)は、BM14と着色部12(R)に乗り上げた部分で膨出している。
同図(d)は、着色材料18(G)をエッチング処理して第二色の着色部12(G)を残存形成した状態を示している。着色部12(G)は第一色の着色部12(R)に対していずれか一方側(同図では右方側)に隣接して形成され、着色部12(R)に隣接する側(図中左側)により高い凸部23が、反対側により低い凸部22が形成されている。また着色部12(G)の断面の外郭形状は、幅中央には図中左から右に下る傾斜部25が形成されている。これは、第二色の着色材料18(G)が塗布される下地層には、画素の幅方向のうち一方側(同図では左方側)にのみ着色部12(R)が既に厚肉に塗工形成され、他方側(同図では右方側)には薄肉のBM14が設けられるにとどまり、塗布された着色材料18(G)の乗り上げ高さが、着色部12(R)に隣接する方の側においてより高くなるためである。
FIG. 4C is a schematic diagram showing the second photolithography process. That is, using the base material 16 including the colored portion 12 (R) of the first color obtained above as an underlayer, the colored material 18 (G) of the second color, which is a colored resist material, is applied to the entire surface, and the second A state in which ultraviolet exposure is performed through a photomask 20 in which a mask opening 21 is formed facing a predetermined formation position of the colored portion 12 (G), that is, a position adjacent to the first colored portion 12 (R). Is shown. The coloring material 18 (G) bulges out at the portion that rides on the BM 14 and the coloring portion 12 (R).
FIG. 4D shows a state in which the coloring material 18 (G) is etched and the second colored portion 12 (G) remains. The colored portion 12 (G) is formed adjacent to one side (right side in the figure) with respect to the colored portion 12 (R) of the first color, and the side adjacent to the colored portion 12 (R) ( The higher convex part 23 is formed on the left side in the figure, and the lower convex part 22 is formed on the opposite side. In addition, the outer shape of the cross section of the colored portion 12 (G) is formed with an inclined portion 25 that descends from the left to the right in the drawing in the center of the width. This is because the colored layer 12 (R) is already thick only on one side (left side in the figure) of the width direction of the pixel in the base layer to which the coloring material 18 (G) of the second color is applied. The other side (the right side in the figure) is only provided with a thin BM 14, and the applied height of the applied coloring material 18 (G) is adjacent to the colored portion 12 (R). This is because it becomes higher on the side to be performed.

同図(e)は、三回目のフォトリソグラフィー工程を示す模式図である。すなわち第一色および第二色の着色部12(R),12(G)を含む基材16の全面に、同様に着色レジスト材料である第三色の着色材料18(B)を塗布し、着色部12(R),12(G)の未形成領域にマスク開口21を対向させて紫外線露光をおこなう状態を示している。着色部12(B)の予定形成位置の左右に隣接して既に固定形成されている着色部12(G),12(R)の端部には、いずれもBM14に乗り上げたことに起因する凸部22が同等の高さに形成されている。
同図(f)は、着色材料18(B)をエッチング処理して第三色の着色部12(B)を残存形成した状態を示している。着色部12(B)の両端にはそれぞれ、隣接する着色部に乗り上げたことに起因する高い凸部23が、着色部12(G)の左側と同等の高さに形成される。以上により、第一から第三色の着色部12(R),12(G),12(B)からなる着色層11が形成される。
FIG. 4E is a schematic diagram showing the third photolithography process. That is, the third color coloring material 18 (B), which is a colored resist material, is applied to the entire surface of the base material 16 including the colored portions 12 (R) and 12 (G) of the first color and the second color, A state is shown in which the mask opening 21 is opposed to an unformed region of the colored portions 12 (R) and 12 (G) and ultraviolet exposure is performed. Convex resulting from riding on the BM 14 at both ends of the colored portions 12 (G) and 12 (R) that are already fixedly formed adjacent to the left and right of the planned formation position of the colored portion 12 (B). The part 22 is formed at the same height.
FIG. 5F shows a state in which the coloring material 18 (B) is etched to leave the third color portion 12 (B) remaining. At both ends of the colored portion 12 (B), a high convex portion 23 resulting from riding on the adjacent colored portion is formed at the same height as the left side of the colored portion 12 (G). Thus, the colored layer 11 including the first to third colored portions 12 (R), 12 (G), and 12 (B) is formed.

このように、第一色の着色部12(R)と第三色の着色部12(B)については、紫外線硬化される領域の下地層の状態が、当該画素の幅方向両側で同等の高さとなっているため、両端に凸部22,23が形成される場合であっても、外郭形状の高さは左右で等しくなり、幅中央には平坦部24が形成されて左右対称形状となる。これに対し第二色の着色部12(G)については、その予定形成領域の幅方向の一方側には既に着色部12(R)が硬化形成され、他方側にはこれが存在しないことから、外郭形状が当該一方から他方に向かって下り傾斜して左右非対称形状となるのである。   As described above, for the first color coloring portion 12 (R) and the third color coloring portion 12 (B), the state of the base layer in the UV-cured region is the same on both sides in the width direction of the pixel. Therefore, even when the convex portions 22 and 23 are formed at both ends, the height of the outer shape is the same on the left and right sides, and the flat portion 24 is formed at the center of the width, resulting in a left-right symmetrical shape. . On the other hand, for the colored portion 12 (G) of the second color, the colored portion 12 (R) is already cured and formed on one side in the width direction of the planned formation region, and this does not exist on the other side. The outer shape is inclined downward from the one side toward the other side to become a left-right asymmetric shape.

なお、四色の着色部を幅方向に順に隣接して並べた四色カラーフィルタにおいて第二色および第三色の着色部に光漏れが生じる原理も上記と同様である。すなわち第二色の着色材料が塗布される下地層には幅方向の一方側にのみ他の色の着色部(第一色)が予め形成され、また、第三色の着色材料が塗布される下地層にも幅方向の一方側にのみ他の色の着色部(第二色)が予め形成されているためにこれらの色の着色部は外郭形状が左右非対称となる。一方、第一色および第四色については、これらが塗布される下地層には他の色の着色部が予め一切形成されていない(第一色)か、または幅方向の両側に既に他の色の着色部が形成されている(第四色)ことから、外郭形状が左右対称となる。このため、第二色および第三色の着色部においては、幅方向の一方側のみに予め形成されている他の着色部に隣接する側において、インセル位相差層を作製するために塗布された液晶分子50の配向不良が生じ、これが透過光に位相差異常やスキャッターを与えて光漏れをもたらす要因となる。   The principle that light leakage occurs in the second and third color portions in the four-color filter in which the four color portions are arranged adjacently in the width direction is the same as described above. That is, the colored layer of the other color (first color) is formed in advance only on one side in the width direction on the base layer to which the coloring material of the second color is applied, and the coloring material of the third color is applied. Since the colored layer (second color) of other colors is also formed in advance only on one side in the width direction in the base layer, the colored portions of these colors are asymmetric in the outer shape. On the other hand, for the first color and the fourth color, the colored layer of the other color is not formed in advance in the undercoat layer to which these are applied (first color), or other colors are already present on both sides in the width direction. Since the colored portion is formed (fourth color), the outer shape is symmetrical. For this reason, in the colored portion of the second color and the third color, it was applied to produce an in-cell retardation layer on the side adjacent to the other colored portion previously formed only on one side in the width direction. An alignment defect of the liquid crystal molecules 50 occurs, which causes a light leakage due to an abnormal phase difference or scatter in the transmitted light.

上記メカニズムによって生じていた光漏れを低減する本発明は、具体的には、複数色のうちいずれかの色の着色部が上記理由によってその外郭形状が左右非対称となった場合も、観察者に知得される光漏れがもっとも低減される色を選択して当該左右非対称の画素に充てるという技術思想に基づいてなされたものである。
ここで液晶表示装置の表示品質の重要な指標のひとつであるコントラスト比は、明表示時の輝度(明視野輝度)を暗表示時の輝度(暗視野輝度)で除したものであり、したがって明表示時の輝度を向上するか、暗表示時の輝度を低減することによりコントラスト比を高めることができる。本発明のカラーフィルタは全色を暗表示とした場合(黒色表示時)の光漏れを防止して暗視野輝度を低減することにより高いコントラスト比を得ることを企図したものである。そして暗表示時に発生する光漏れがもっとも低減される色を選択して左右非対称画素に充てるに際しては、透過光量が多く精度よい輝度測定が可能な明視野輝度に基づいて判断し、すなわち表示装置を色ごとに個別に点灯(明表示)させた場合に観察される明視野輝度のもっとも低い色を、左右非対称の外郭形状を有する着色部に充てることとしている。
Specifically, the present invention for reducing the light leakage caused by the mechanism described above allows the observer even when the colored portion of any one of a plurality of colors has an asymmetrical outer shape due to the above reasons. This is based on the technical idea that a known color with the least light leakage is selected and applied to the left-right asymmetric pixel.
Here, the contrast ratio, which is one of the important indicators of the display quality of the liquid crystal display device, is obtained by dividing the brightness during bright display (bright field brightness) by the brightness during dark display (dark field brightness). The contrast ratio can be increased by improving the luminance during display or reducing the luminance during dark display. The color filter of the present invention is intended to obtain a high contrast ratio by preventing light leakage when all colors are darkly displayed (during black display) and reducing dark field luminance. When selecting a color with the least amount of light leakage occurring during dark display and applying it to the left and right asymmetric pixels, a determination is made based on the bright field luminance that allows a large amount of transmitted light and accurate luminance measurement. The color with the lowest bright field luminance observed when each color is individually turned on (bright display) is assigned to a colored portion having a laterally asymmetric outer shape.

即ち本発明にかかるカラーフィルタを備える液晶表示装置は、
(1)観察者側から順に、カラーフィルタと、駆動液晶分子を含む駆動液晶層と、液晶駆動用電極を備える液晶駆動基板と、バックライト装置と、を配置してなる液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタが、光透過性の基材上に直接または間接に、四色以上である複数色の着色部が少なくとも一の方向を繰り返し方向として順に配列された着色層と、重合性液晶分子が所望の方向に配向した状態で固定化されてなる複屈折機能層とをこの順に積層してなるカラーフィルタであり、
前記着色層が、前記繰り返し方向に切った垂直断面の外郭形状が実質的に左右対称である色の着色部と、前記外郭形状が実質的に左右非対称である色の着色部とからなるとともに、
前記左右非対称の着色部の色が、二色以上であり、
前記二色以上は、前記バックライト装置におけるバックライト光の主波長の放射強度に応じて、前記カラーフィルタを前記複数の色ごとにそれぞれ明表示に供した場合に最も輝度が高くなる色とはいずれも一致していない色を選択されており、
且つ、前記二色以上には、前記バックライト装置におけるバックライト光の主波長の放射強度に応じて、前記カラーフィルタを前記複数の色ごとにそれぞれ明表示に供した場合に最も輝度が低くなる色が含まれる、ことを特徴とする液晶表示装置
(2)前記バックライト装置におけるバックライト光が、白色の可視光であり、且つ、前記複数色が、赤色、青色、および緑色を含み、前記二色以上には、青色が含まれる上記(1)に記載の液晶表示装置
)前記重合性液晶分子がホメオトロピック配向している上記(1)または(2)に記載の液晶表示装置
を要旨とする。
That is, a liquid crystal display device comprising the color filter according to the present invention is
(1) A liquid crystal display device in which a color filter, a driving liquid crystal layer including driving liquid crystal molecules, a liquid crystal driving substrate including a liquid crystal driving electrode, and a backlight device are arranged in this order from the viewer side. ,
The color filter is directly or indirectly on a light-transmitting substrate, and a colored layer in which a plurality of colored portions of four or more colors are sequentially arranged with at least one direction as a repeating direction, and polymerizable liquid crystal molecules A color filter formed by laminating a birefringence functional layer fixed in a state oriented in a desired direction in this order ,
The colored layer is composed of a colored portion whose color is substantially symmetrical in the outer shape of a vertical section cut in the repeating direction, and a colored portion whose color is substantially asymmetric in the outer shape,
The color of the left-right asymmetric coloring part is two or more colors,
The two or more colors are colors having the highest luminance when the color filter is subjected to bright display for each of the plurality of colors according to the radiation intensity of the main wavelength of the backlight light in the backlight device. A color that does n’t match is selected,
In addition, for the two or more colors, the luminance is lowest when the color filter is subjected to bright display for each of the plurality of colors in accordance with the emission intensity of the main wavelength of the backlight light in the backlight device. A liquid crystal display device comprising a color ;
(2 ) The backlight light in the backlight device is white visible light, and the plurality of colors include red, blue, and green, and the two or more colors include blue (1) ) Liquid crystal display device according to
( 3 ) The liquid crystal display device according to (1) or (2), wherein the polymerizable liquid crystal molecules are homeotropically aligned ;
Is the gist.

また本発明において、着色部の幅方向断面の外郭形状が「実質的に左右対称」であるとは、具体的には着色部の上方に直接に、または配向膜などの他層を介して間接に重合性液晶分子を配置した際に、有効表示領域内でかつブラックマトリクスなどの遮光領域から露出した位置において上記液晶分子に配向不良を生じせしめる程度の一方方向に偏った傾斜を示していない状態を意味する。かかる状態の望ましい例としては、着色部の外郭形状の全体が平坦である場合のほか、外郭形状に凸部や傾斜を有する場合であっても、当該外郭の幅中央またはその近傍に平坦部が形成されている場合を含む。
具体的には上記外郭のうち幅中央から片側35%(両側70%)の範囲内を所定間隔ごとにサンプリングして得られる近似曲線の勾配に異符号が含まれ、かつ、(a)着色部の幅(画素幅)が150μm以下の場合は幅方向両端の高さの差が2500Å以下、(b)画素幅が150μm以上の場合は幅方向両端の高さの差が1700Å以下、である場合に、当該着色部の幅方向断面の外郭形状が「実質的に左右対称」であるという。
そして上記「実質的に左右対称」ではない場合、当該着色部の外郭形状が「実質的に左右非対称」であるという。
なおサンプリング間隔としては、上記両側70%の範囲内を幅方向に20乃至40等分程度とすることができる。
また上記「近似曲線の勾配に異符号が含まれる」とは、傾きゼロを除いて当該範囲内の勾配が正または負のみの場合を除外するものである。すなわち該勾配がゼロもしくは正のみの場合、またはゼロもしくは負のみの場合、ならびに、両端の高さの差が上記所定値以上である場合、当該着色部の外郭形状は「実質的に左右非対称」である。
着色部の外郭形状の測定には、例えば微細形状測定機ET4000L(小坂研究所社製)など、市販の三次元測定器を用いることができる。
なお、画素幅内における液晶分子の配向不良は画素幅が大きくなるほど顕著となることから、本発明においては上記(b)の場合における両端の高低差の許容値を、上記(a)の場合のそれよりも厳しいものとしている。
In the present invention, the outline shape of the cross section in the width direction of the colored portion is “substantially bilaterally symmetric”, specifically, directly above the colored portion or indirectly via another layer such as an alignment film. When the polymerizable liquid crystal molecules are arranged in a state where the tilt is not biased in one direction to the extent that alignment defects are caused in the liquid crystal molecules in the effective display area and the position exposed from the light shielding area such as the black matrix. Means. As a preferable example of such a state, in addition to the case where the entire outer shape of the colored portion is flat, even when the outer shape has a convex portion or an inclination, a flat portion is present at or near the width center of the outer shape. Including the case where it is formed.
More specifically, the gradient of the approximate curve obtained by sampling within a range of 35% from the width center to one side (70% on both sides) at predetermined intervals from the center of the width is included, and (a) the colored portion When the width (pixel width) of the pixel is 150 μm or less, the difference in height between both ends in the width direction is 2500 mm or less. (B) When the pixel width is 150 μm or more, the difference in height between both ends in the width direction is 1700 mm or less. In addition, the outer shape of the cross section in the width direction of the colored portion is said to be “substantially bilaterally symmetric”.
If it is not “substantially left-right symmetric”, the outer shape of the colored portion is “substantially left-right asymmetric”.
The sampling interval can be about 20 to 40 equally in the width direction within the range of 70% on both sides.
Further, the above-mentioned “the gradient of the approximate curve includes an opposite sign” excludes the case where the gradient in the range is only positive or negative except for the gradient of zero. That is, when the gradient is zero or only positive, or only zero or negative, and when the height difference between both ends is not less than the predetermined value, the outer shape of the colored portion is “substantially left-right asymmetric” It is.
A commercially available three-dimensional measuring instrument such as a fine shape measuring instrument ET4000L (manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.) can be used for measuring the outer shape of the colored portion.
In addition, since the alignment defect of the liquid crystal molecules within the pixel width becomes more prominent as the pixel width becomes larger, in the present invention, the allowable value of the height difference at both ends in the case of (b) is set as in the case of (a). It is more severe than that.

本発明に用いられるカラーフィルタ(以下、単に「本発明のカラーフィルタ」という場合がある)を構成する構成層において、「上」、「上方」、「上面」、あるいは「下」、「下方」、「下面」などの上下方向は、基材や着色層などカラーフィルタを構成する積層の相対的な位置関係を意味し、重力方向に対する上下を意味するものではない。 In the constituent layers constituting the color filter used in the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “color filter of the present invention”) , “upper”, “upper”, “upper surface”, or “lower”, “lower” The vertical direction such as “lower surface” means the relative positional relationship of the layers constituting the color filter such as the base material and the colored layer, and does not mean the vertical direction with respect to the direction of gravity.

本発明において「有効表示領域」とは、透過光が出/入射して所定の表示や観測が行われる領域を意味し、例えば本発明が液晶表示装置に用いられる場合には、該装置における画像表示領域に相当する領域を意味する。   In the present invention, the “effective display area” means an area where transmitted light is emitted / incident and a predetermined display or observation is performed. For example, when the present invention is used in a liquid crystal display device, an image in the device is displayed. It means the area corresponding to the display area.

本発明のカラーフィルタは、これを構成する複数色の着色部のうち、外郭形状が実質的に左右非対称である色を、明表示時に最も輝度が低くなる色と一致させることにより、複屈折機能層を構成する液晶分子が、その下地層である着色部の外郭形状が左右非対称であることに起因して配向不良を生じた場合にも、当該カラーフィルタにて暗表示をおこなった時に観察者に知覚される光漏れを良好に抑えることができる。   The color filter of the present invention has a birefringence function by matching a color whose outer shape is substantially asymmetrical among the colored portions of the plurality of colors constituting the same with a color having the lowest luminance during bright display. Even if the liquid crystal molecules that make up the layer cause alignment failure due to the lateral shape of the colored portion that is the underlying layer being asymmetrical, the observer will be able to perform dark display with the color filter. It is possible to satisfactorily suppress light leakage perceived by the camera.

ここで、可視光の比視感度(明室視感度)は緑色(主波長=550nm)>赤色(主波長=630nm)>青色(主波長=450nm)の順に高く、また輝度は漏れ光の放射強度に比視感度を乗じたものであるところ、着色層に入射する可視光が主波長ごとに同等の放射強度である白色光の場合、外郭形状が左右非対称となる着色部に充てる色を青色とすることにより、観察者に知覚される光漏れの輝度をもっとも低減することができる。
これは、例えば本発明のカラーフィルタを液晶セルとともにクロスニコル状態の偏光板で挟みこんだ液晶表示装置において、着色層の上面に固定形成された複屈折機能層のうち青色画素に対応する領域において配向不良が生じた場合には、透過光に所望の位相差が与えられず、また光散乱(スキャッター)が生じて透過光の進行方向が変えられることにより、暗表示時にも青色の漏れ光が偏光板を通過して観察者に至ることとなるが、当該漏れ光が比視感度のもっとも低い青色であることによって観察者には低い輝度の光漏れとして知覚されるため、液晶表示装置において高いコントラスト比を得ることができる。
このように、本発明のカラーフィルタはインセルタイプの複屈折機能層を備えることで視野角拡大機能が得られ、また、従来は着色層の上面を平坦化するために着色層と駆動液晶分子との間に塗工形成されていた保護層を複屈折機能層で置き換えて省略することができ、かつ上記のように観察者に知覚される漏れ光を低減して高品質の表示を提供することができる。
Here, the specific luminous sensitivity (luminous luminous sensitivity) of visible light is higher in the order of green (main wavelength = 550 nm)> red (main wavelength = 630 nm)> blue (main wavelength = 450 nm), and the luminance is emission of leaking light. When the visible light incident on the colored layer is white light with the same radiant intensity for each dominant wavelength, the color to be applied to the colored part where the outer shape is asymmetrical is blue. By doing so, the luminance of light leakage perceived by the observer can be reduced most.
For example, in a liquid crystal display device in which the color filter of the present invention is sandwiched between polarizing plates in a crossed Nicol state together with a liquid crystal cell, in a region corresponding to a blue pixel in a birefringence functional layer fixedly formed on the upper surface of a colored layer. When alignment failure occurs, the desired phase difference is not given to the transmitted light, and light scattering (scatter) occurs, and the traveling direction of the transmitted light is changed. It passes through the polarizing plate and reaches the viewer. However, since the leaked light is blue having the lowest specific visibility, it is perceived by the viewer as a light leak with low luminance. A contrast ratio can be obtained.
Thus, the color filter of the present invention has an in-cell type birefringence functional layer to provide a viewing angle widening function. Conventionally, in order to flatten the upper surface of the colored layer, the colored layer and the driving liquid crystal molecules The protective layer formed during coating can be replaced with a birefringent functional layer and can be omitted, and the leakage light perceived by the observer as described above can be reduced to provide a high-quality display. Can do.

[第一実施形態]
図1は、上記本発明の第一実施形態にかかるカラーフィルタ10における基材16および着色層11を、着色部12の繰り返し方向に切った垂直断面模式図である。着色層11の上面には垂直配向した液晶分子50が塗布されている。
本実施形態の着色部12はR(赤)G(緑)B(青)の三色からなり、またフォトリソグラフィー法によって赤→青→緑の順に横並びに固定形成されていることを特徴とする。
具体的には、光透過性の基材16上に画素幅に対応するピッチでBM14がストライプ状または格子状などに配置され、隣接するBM14同士の間に、着色部12(R),12(B),12(G)が順に固定形成されて各色に色付けされている。そして隣接する三つの着色部12があわさって一つの絵素が構成される。カラーフィルタ10がカラー表示装置の一例である液晶テレビに用いられる場合、各絵素の幅は数十〜数百μmのオーダーとなる。またカラーフィルタ10が、より精細なカラー表示を要する携帯電話などの携帯機器画面に用いられる場合は、一般にこれよりも細幅の画素および絵素とする。
[First embodiment]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional schematic view in which the base material 16 and the colored layer 11 in the color filter 10 according to the first embodiment of the present invention are cut in the repeating direction of the colored portion 12. Vertically aligned liquid crystal molecules 50 are applied to the upper surface of the colored layer 11.
The colored portion 12 of the present embodiment is composed of three colors of R (red), G (green), and B (blue), and is fixed side by side in the order of red → blue → green by a photolithography method. .
Specifically, the BMs 14 are arranged in a stripe shape or a lattice shape at a pitch corresponding to the pixel width on the light transmissive base material 16, and the colored portions 12 (R), 12 ( B) and 12 (G) are fixedly formed in order and colored in each color. Then, three adjacent colored portions 12 are combined to form one picture element. When the color filter 10 is used in a liquid crystal television which is an example of a color display device, the width of each picture element is on the order of several tens to several hundreds of μm. In addition, when the color filter 10 is used for a mobile device screen such as a mobile phone that requires finer color display, the pixel and pixel are generally narrower than this.

本実施形態のカラーフィルタ10は、一色目および三色目に塗工される着色材料として赤色および緑色が選択され、二色目に塗工される着色材料として青色が選択されている。なお一色目と三色目のうちいずれを赤色とするか、または緑色とするかは任意である。
第一色目の着色部12(R)には幅方向の両端に比較的低い凸部22がそれぞれ等しく形成され、また第三色の着色部12(G)には幅方向の両端に比較的高い凸部23がそれぞれ等しく形成されて外郭形状が実質的に左右対称である。一方、第二色の着色部12(B)には幅方向の一端に凸部23が、他端に凸部22が形成されて外郭形状が実質的に左右非対称となっている。
In the color filter 10 of the present embodiment, red and green are selected as the coloring materials applied to the first and third colors, and blue is selected as the coloring material applied to the second color. Note that it is arbitrary which one of the first and third colors is red or green.
The first colored portion 12 (R) is formed with relatively low convex portions 22 at both ends in the width direction, and the third color portion 12 (G) is relatively high at both ends in the width direction. The convex portions 23 are formed equally and the outer shape is substantially symmetrical. On the other hand, the colored portion 12 (B) of the second color has a convex portion 23 at one end in the width direction and a convex portion 22 at the other end, so that the outer shape is substantially asymmetric.

第一乃至第三色を上記のように選択をすることにより、三回のフォトリソグラフィー法によって固定形成される着色層11において、一色目および三色目の着色部(着色部12(R),12(G))ではその上に塗布される液晶分子50の配向が画素内で幅方向に対称となるのに対し、二色目の着色部(着色部12(B))では液晶分子50に配向不良が生じる虞があるものの、かかる配向不良に起因して暗表示時の光漏れが生じる画素が青色に限定されることとなる。そして青色はRGBのうち最も比視感度が低い色であることから、暗表示時に観察者が感じる心理物理量のひとつである輝度(暗視野輝度)は抑制され、カラーフィルタ10を用いたカラー表示装置にて高いコントラスト比が実現される。   By selecting the first to third colors as described above, in the colored layer 11 fixedly formed three times by the photolithography method, the colored portions of the first and third colors (colored portions 12 (R), 12 In (G)), the orientation of the liquid crystal molecules 50 applied thereon is symmetrical in the width direction within the pixel, whereas in the second colored portion (colored portion 12 (B)), the liquid crystal molecules 50 are poorly aligned. Although there is a risk of the occurrence of light, pixels that cause light leakage during dark display due to such poor alignment are limited to blue. And since blue is the color with the lowest relative visibility among RGB, the luminance (dark field luminance) which is one of the psychophysical quantities felt by the observer during dark display is suppressed, and a color display device using the color filter 10 is used. A high contrast ratio is achieved.

本発明において、着色層11に入射する可視光が白色光以外の場合は、青色以外の着色材料を二色目として選択してもよい。すなわち、例えばカラーフィルタ10が用いられる液晶表示装置の光源として青味の強いバックライトが組み合わされる場合については、青色の着色部12(B)を透過する可視光の強度が強くなるため、二色目に塗布される着色材料として赤色または緑色を選択することにより暗視野輝度が最も抑制される場合がある。
すなわちカラーフィルタ10を通過する外光またはバックライト光の主波長の放射強度に応じて、いずれの色の着色材料を二色目に塗布すべきかを選択すればよい。かかる選択に際しては上述のように、色ごとに個別に明表示時させた場合に観察される放射強度と比視感度との積より明視野輝度を測定し、これがもっとも低い色を二色目の塗布色とすればよい。
In the present invention, when visible light incident on the colored layer 11 is other than white light, a coloring material other than blue may be selected as the second color. That is, for example, in the case where a backlight having a strong blue tint is combined as a light source of a liquid crystal display device in which the color filter 10 is used, the intensity of visible light that passes through the blue coloring portion 12 (B) is increased. In some cases, the dark field luminance is most suppressed by selecting red or green as the coloring material applied to.
That is, it suffices to select which color of the coloring material should be applied to the second color according to the radiation intensity of the main wavelength of the external light or the backlight light passing through the color filter 10. When making such a selection, as described above, the bright field luminance is measured from the product of the radiant intensity and the relative luminous sensitivity observed when each color is brightly displayed, and the lowest color is applied to the second color. Color can be used.

図2(a)〜(f)は、本実施形態のカラーフィルタ10における着色層11の製版工程を説明する模式図である。同図は、従来の製版工程である図8(a)〜(f)と対応している。本実施形態のカラーフィルタ10では、外光またはバックライト光として白色光を用いることを想定し、第二色の着色材料としてはRGBのうち最も比視感度が低く明視野輝度が最も低くなる青色が選択されている。また便宜上、本実施形態において基材16に塗布される着色材料の順番は、第一色目を赤色、第三色目を緑色としている。   2A to 2F are schematic views for explaining a plate making process of the colored layer 11 in the color filter 10 of the present embodiment. This figure corresponds to FIGS. 8A to 8F which are conventional plate making processes. In the color filter 10 of the present embodiment, it is assumed that white light is used as external light or backlight light, and the blue color having the lowest specific visual sensitivity among RGB and the lowest bright field luminance is assumed as the coloring material of the second color. Is selected. For convenience, the order of the coloring materials applied to the base material 16 in the present embodiment is red for the first color and green for the third color.

第一工程として、光透過性の基材16上に直接に、または他の光透過性の下地層を介して間接に、第一色の着色材料である赤色着色材料18(R)を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして(同図(a))、第一色の着色部12(R)を幅方向に分散して形成する(同図(b))。赤色着色材料18(R)は少なくとも有効表示領域を覆う領域に塗布され、着色部12(R)は2画素幅間隔で飛び飛びに形成される。   As a first step, a red coloring material 18 (R), which is a coloring material of the first color, is applied directly on the light-transmitting substrate 16 or indirectly through another light-transmitting underlayer. Then, this is patterned by a photolithography method (FIG. (A)), and the colored portions 12 (R) of the first color are dispersed in the width direction (FIG. (B)). The red coloring material 18 (R) is applied to at least an area covering the effective display area, and the colored portion 12 (R) is formed in a two-pixel width interval.

第二工程として、第二色の着色材料である青色着色材料18(B)を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして(同図(c))、第一色の着色部12(R)に対し幅方向に隣接する位置に青色の着色部12(B)を分散して形成している(同図(d))。   As a second step, a blue coloring material 18 (B) which is a coloring material of the second color is applied, and this is patterned by a photolithography method ((c) in the same figure), and the colored portion 12 (R of the first color) ), The blue colored portions 12 (B) are dispersed and formed at positions adjacent to each other in the width direction ((d) in the figure).

第三工程として、第三色の着色材料である緑色着色材料18(G)を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして(同図(e))、幅方向の両側に既に形成された着色部12(B),12(R)に対してともに隣接する位置に緑色の着色部12(G)を形成して、着色層11が製版される(同図(f))。   As a third step, a green coloring material 18 (G) which is a coloring material of the third color is applied, and this is patterned by a photolithography method (FIG. (E)), and has already been formed on both sides in the width direction. The green colored portion 12 (G) is formed at a position adjacent to both the colored portions 12 (B) and 12 (R), and the colored layer 11 is made (FIG. (F)).

上記工程により製版された着色層11においては、第一色目の赤色着色部12(R)と第三色目の緑色着色部12(G)については幅方向の中央に平坦部24が形成され、第二色目の青色着色部12(B)については幅方向の中央に傾斜部25が形成されることとなる。
本発明における着色部は、本実施形態のように三色とするほか、四色または五色以上としてもよい。かかる場合、上記第一〜第三工程に加えて、第四色目や第五色目の着色部を形成する工程を行う。四色以上(N色)の着色部を備えるカラーフィルタの場合は、明視野輝度が最も高くなる色を一番目または最後の色に充て、第二乃至N−1色目の着色部に対しては、明視野輝度がより低くなる色を充てるとよい。
なお、四色の着色部を備えるカラーフィルタ10については後記の第二実施形態にて説明する。
In the colored layer 11 made by the above process, the flat portion 24 is formed at the center in the width direction for the red colored portion 12 (R) of the first color and the green colored portion 12 (G) of the third color. As for the blue colored portion 12 (B) of the second color, the inclined portion 25 is formed at the center in the width direction.
The colored portions in the present invention may be three colors as in the present embodiment, or may be four colors or five colors or more. In this case, in addition to the first to third steps, a step of forming a colored portion of the fourth color or the fifth color is performed. In the case of a color filter having four or more colored portions (N colors), the color having the highest bright field luminance is assigned to the first or last color, and the second to N-1 colored portions are colored. It is better to apply a color that lowers the bright field luminance.
The color filter 10 having four colored portions will be described in a second embodiment described later.

図3は、上記工程により製版された着色層11を含むカラーフィルタ10の積層構成を示す断面模式図である。着色層11の上面には、重合性液晶分子50が配向状態で互いに重合固定されてなる複屈折機能層30が形成されている。
したがって本実施形態のカラーフィルタ10を得るにあたっては、上記第一乃至第三工程に加え、さらに第四工程として、着色層11の上に直接または配向膜などの他層を介して間接に、重合性液晶分子50を含む液晶性インキを塗布し、重合性液晶分子50を所望の方向に配向させる。
そして第五工程として、配向した重合性液晶分子50を互いに重合させて複屈折機能層30となす。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a laminated structure of the color filter 10 including the colored layer 11 made by the above process. On the upper surface of the colored layer 11, there is formed a birefringence functional layer 30 in which polymerizable liquid crystal molecules 50 are polymerized and fixed to each other in an aligned state.
Therefore, in obtaining the color filter 10 of the present embodiment, in addition to the first to third steps, as a fourth step, polymerization is performed directly on the colored layer 11 or indirectly through another layer such as an alignment film. The liquid crystal ink containing the polymerizable liquid crystal molecules 50 is applied to align the polymerizable liquid crystal molecules 50 in a desired direction.
Then, as the fifth step, the aligned polymerizable liquid crystal molecules 50 are polymerized to form the birefringence functional layer 30.

以上の工程により、インセルタイプの複屈折機能層30を備える本実施形態のRGB三色カラーフィルタ10が得られる。
また本実施形態のカラーフィルタ10はこのほか複屈折機能層30の上面に、液晶セルを構成する駆動液晶分子を配向させるための水平配向膜34が積層されている。
Through the above steps, the RGB three-color filter 10 of the present embodiment including the in-cell type birefringence functional layer 30 is obtained.
In addition, in the color filter 10 of the present embodiment, a horizontal alignment film 34 for aligning driving liquid crystal molecules constituting the liquid crystal cell is laminated on the upper surface of the birefringence functional layer 30.

以下、カラーフィルタ10を構成する各層につき、好ましい材料や製版工程などについてより具体的に説明する。   Hereinafter, a preferable material, a plate making process, etc. are demonstrated more concretely about each layer which comprises the color filter 10. FIG.

(基材について)
基材16は、光学的に等方性を有するように構成されていることが好ましく、ガラス基板、フィルム等光透過性を有するものを任意に用いることが可能である。特に本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いる場合には、基材は無アルカリガラスであることが好ましい。基材の厚みは用途に応じて、例えば5μm〜3mm程度のものが使用される。
(About the base material)
The substrate 16 is preferably configured to have optical isotropy, and a glass substrate, a film, or the like having optical transparency can be arbitrarily used. In particular, when the color filter of the present invention is used in a liquid crystal display device, the base material is preferably alkali-free glass. The thickness of the substrate is, for example, about 5 μm to 3 mm depending on the application.

(ブラックマトリクスについて)
本発明のカラーフィルタにおいて、BM14を形成する際には、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性または光吸収性を有する金属薄膜を、基板上に、所定形状の矩形格子状、ストライプ状、または三角格子状などにパターニングすることにより形成することができる。また、転写方式等により、黒色樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することによりを形成することも可能である。
(About black matrix)
In the color filter of the present invention, when the BM 14 is formed, for example, a metal thin film having a light shielding property or light absorbing property such as a metal chromium thin film or a tungsten thin film is formed on the substrate in a rectangular lattice shape or stripe shape having a predetermined shape. Alternatively, it can be formed by patterning in a triangular lattice pattern or the like. Moreover, it is also possible to form by printing an organic material such as a black resin in a predetermined shape by a transfer method or the like.

本発明においてBM14の形成は任意であるが、BM14が存在することにより、各着色部間の臨界領域において配向不良が生じたとしても、平面視上、配向不良の領域が上記BM領域以内であれば、配向不良領域を透過しようとする透過光が遮光されて光漏れが低減される点で好ましい。   In the present invention, the formation of BM14 is optional. However, even if alignment failure occurs in the critical region between the colored portions due to the presence of BM14, the alignment failure region should be within the BM region in plan view. For example, it is preferable in that light transmitted through the poor alignment region is blocked and light leakage is reduced.

より詳しくBM14の製造方法例について述べると、調製したブラックマトリックス材料を、定法にしたがって上記ガラス基板を洗浄した後、スピンコート法で3.0μmの厚さに塗布、90℃、3分間の条件でプリベーク、所定のパターンを露光(100mJ/cm)、0.05%KOH水溶液を用いたスプレー現像を60秒行った後、200℃、30分間ポストベークすることで、ブラックマトリックス基板を作製することができる。また、予め透明基材上に金属クロム等が蒸着される基板をエッチングすることによりブラックマトリックス形成工程が行なわれてもよい。 The manufacturing method example of BM14 will be described in more detail. After the prepared black matrix material is washed on the glass substrate according to a conventional method, it is applied to a thickness of 3.0 μm by spin coating, at 90 ° C. for 3 minutes. Pre-baking, exposure to a predetermined pattern (100 mJ / cm 2 ), spray development using 0.05% KOH aqueous solution for 60 seconds, and post-baking at 200 ° C. for 30 minutes to produce a black matrix substrate Can do. Further, the black matrix forming step may be performed by etching a substrate on which metal chromium or the like is vapor-deposited on a transparent base material in advance.

(着色部および着色材料について)
本実施形態のカラーフィルタ10のように三色の着色部を設ける場合、上記のように加色系の赤色(R)、緑色(G)、青色(B)を選択するほか、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)などの補色系の色を適宜選択して用いることができる。以下に赤色、青色、緑色の着色部をそれぞれ形成するための着色材料に関してそれぞれ説明する。
(About coloring parts and coloring materials)
When three colored portions are provided as in the color filter 10 of the present embodiment, the additive colors red (R), green (G), and blue (B) are selected as described above, and yellow (Y) is selected. , Cyan (C), magenta (M), and other complementary colors can be appropriately selected and used. Hereinafter, the coloring materials for forming the red, blue, and green colored portions will be described.

(赤色着色部)
赤色着色部12(R)を形成する赤色着色材料18(R)のウェット状態での塗膜厚みは、要求される色再現性と、着色材料の組成により異なるものではあるが、一般的には1μm〜4μmの範囲内であることが好ましく、特に1μm〜3μmの範囲とすることが好ましい。上記範囲より膜厚が厚い場合は、例えばフォトリソグラフィー法による硬化、パターニングがうまくいかず、着色部表面に微細な凹凸が生じてしまったり、形状が逆テーパー形状となってしまったりして好ましくなく、上記範囲より薄い場合は、必要とされる高色純度を得ることが困難となるため好ましくない。
(Red colored part)
The coating thickness in the wet state of the red coloring material 18 (R) forming the red coloring portion 12 (R) varies depending on the required color reproducibility and the composition of the coloring material, but in general, It is preferably in the range of 1 μm to 4 μm, and particularly preferably in the range of 1 μm to 3 μm. When the film thickness is thicker than the above range, for example, curing and patterning by photolithography method is not successful, and fine unevenness is generated on the colored portion surface, or the shape becomes reverse tapered, which is not preferable. If it is thinner than the above range, it is difficult to obtain the required high color purity, which is not preferable.

本発明において形成される赤色着色部は、一般的には赤色顔料と黄色顔料とバインダーと分散剤とその他の添加剤等で構成されるものである。バインダーの種類は赤色着色部の製造方法により変化するものであるが、本発明において赤色着色部は、顔料分散法等のフォトリソグラフィー法により形成されることが、高い解像度で着色部を固定形成するために好ましい。ネガ型のフォトリソグラフィー法により着色材料を固定化して着色部を得る場合には、UV硬化型の樹脂がバインダー樹脂として用いられる。   The red colored portion formed in the present invention is generally composed of a red pigment, a yellow pigment, a binder, a dispersant, and other additives. The type of the binder varies depending on the method for producing the red colored portion. In the present invention, the red colored portion is formed by a photolithography method such as a pigment dispersion method, and the colored portion is fixedly formed with high resolution. Therefore, it is preferable. When a colored material is fixed by a negative photolithography method to obtain a colored portion, a UV curable resin is used as a binder resin.

尚、上記顔料は必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理、顔料誘導体処理などの表面処理が施されているものを使用してよい。また、上記顔料を分散するために必要な分散剤としては、スチレン/ブチルスチレン共重合物、長鎖ポリアミノアマイド燐酸塩、ポリアマイド、高分子量ポリカルボン酸塩、酢酸オレイルアミン、テトラアルキルアンモニウム塩、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸アミノオレエート、リン酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等を挙げることができる。このような分散剤は、顔料100重量部に対して30〜100重量部の範囲で含有させることができる。   In addition, the said pigment may use what was surface-treated, such as a rosin process, an acidic group process, a basic process, and a pigment derivative process, as needed. In addition, as a dispersant necessary for dispersing the pigment, styrene / butylstyrene copolymer, long-chain polyaminoamide phosphate, polyamide, high molecular weight polycarboxylate, oleylamine acetate, tetraalkylammonium salt, oleic acid Sodium, oleic acid amino oleate, phosphate ester salt, alkylbenzene sulfonate, etc. can be mentioned. Such a dispersant can be contained in the range of 30 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the pigment.

UV硬化性樹脂としては、バインダー樹脂成分の例としては、(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸、スチレンスルホン酸などの酸性基を有するモノマーと、スチレン、α−メチルスチレン、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリルアミド等のモノマーとを共重合させた共重合体などが挙げられる。   As the UV curable resin, examples of the binder resin component include monomers having an acidic group such as (meth) acrylic acid, maleic anhydride, styrenesulfonic acid, styrene, α-methylstyrene, ethyl (meth) acrylate. And a copolymer obtained by copolymerizing a monomer such as (meth) acrylamide.

また他の添加剤として、光重合開始剤を添加してもよく、具体的にはハロメチル化トリアジン誘導体、ハロメチル化オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ベンゾフェノン誘導体等が挙げられる。これらの光重合開始剤は、紫外線により光重合性モノマーの重合性基を重合させるラジカルを発生させることができる化合物であり、単独または複数組み合わせて使用される。
さらに、光重合性モノマーとして、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ステアリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート等が挙げられる。
Moreover, you may add a photoinitiator as another additive, Specifically, a halomethylated triazine derivative, a halomethylated oxadiazole derivative, an imidazole derivative, a benzophenone derivative etc. are mentioned. These photopolymerization initiators are compounds capable of generating radicals that polymerize a polymerizable group of a photopolymerizable monomer with ultraviolet rays, and are used alone or in combination.
Furthermore, examples of the photopolymerizable monomer include isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, stearyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, and 3-methoxybutyl acrylate.

また、赤色着色材料に用いられる溶媒としては、具体的には、ジイソプロピルエーテル、n−ペンタン、ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−エトキシプロピオン酸メチル、ジグライム、ブチルカルビトール等の有機溶剤が挙げられる。   Specific examples of the solvent used for the red coloring material include diisopropyl ether, n-pentane, diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl 3-ethoxypropionate, diglyme, and butyl carbitol. And organic solvents such as

その他、本実施態様の赤色着色部には、必要に応じて種々の添加剤を添加することが可能であり、例えば増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を含有してもよい。尚、上記顔料に加えられる各種添加剤の添加については、後述する他の顔料についても同様である。   In addition, various additives can be added to the red colored portion of the present embodiment as necessary, for example, a sensitizer, a coatability improver, a development improver, a crosslinking agent, a polymerization inhibitor, You may contain a plasticizer, a flame retardant, etc. In addition, about the addition of the various additives added to the said pigment, it is the same also about the other pigment mentioned later.

(緑色着色部)
緑色着色部12(G)を形成する緑色着色材料18(G)のウェット状態での塗膜厚みもまた上記赤色着色部と同様の理由により1μm〜4μmの範囲内、好ましくは1μm〜3μmの範囲内とされる。
緑色着色材料は、主として、緑色顔料、黄色顔料、UV硬化性樹脂等のバインダー樹脂および溶媒から構成されるものである。
(Green colored part)
The coating thickness in the wet state of the green coloring material 18 (G) forming the green coloring portion 12 (G) is also in the range of 1 μm to 4 μm, preferably in the range of 1 μm to 3 μm, for the same reason as the red coloring portion. It is assumed to be inside.
The green coloring material is mainly composed of a binder resin such as a green pigment, a yellow pigment, and a UV curable resin, and a solvent.

(青色着色部)
青色着色部12(B)を形成する青色着色材料18(B)のウェット状態での塗膜厚みもまた上記赤色着色部と同様の理由により1μm〜4μmの範囲内、好ましくは1μm〜3μmの範囲内とされる。青色着色材料には、色調を調整するために紫色顔料を添加してもよい。
(Blue colored part)
The coating thickness in the wet state of the blue coloring material 18 (B) forming the blue coloring portion 12 (B) is also in the range of 1 μm to 4 μm, preferably in the range of 1 μm to 3 μm, for the same reason as the red coloring portion. It is assumed to be inside. A purple pigment may be added to the blue coloring material in order to adjust the color tone.

なお本発明のカラーフィルタ10においては、各色の着色部の塗膜厚みが同等であることが好ましいが、これらを厳密に一致させる必要はない。すなわち三色カラーフィルタについていえば第三色の着色部は、その幅方向の両側に既に固定形成された他の色の着色部に対して等しく乗り上げることによって外郭形状を実質的に左右対称としていることから、第一色の着色部と第二色の着色部の塗工厚みは同等であることが好ましい。しかし、着色材料の塗布厚のコントロール精度上の制約などから各色の塗膜厚みが例えば0.5μm程度以下の差異内で相違したとしても、第三色の着色部には幅方向の両側に比較的高い凸部が形成されて中央に平坦部が形成され、第二色の着色部の中央は一方方向に偏った傾斜を示すという外郭形状の傾向は不変であり、第二色の着色部において顕著な光漏れが生じるという上記課題は共通して発生する。   In the color filter 10 of the present invention, it is preferable that the coating thicknesses of the colored portions of the respective colors are the same, but it is not necessary to strictly match them. That is, in the case of the three-color filter, the colored portion of the third color is substantially symmetrical with respect to the outer shape by running equally over the colored portions of other colors that are already fixedly formed on both sides in the width direction. Therefore, it is preferable that the coating thicknesses of the colored portion of the first color and the colored portion of the second color are equal. However, even if the coating thickness of each color differs within a difference of, for example, about 0.5 μm or less due to restrictions on the control accuracy of the coating thickness of the coloring material, the colored portion of the third color is compared with both sides in the width direction. The tendency of the outer shape that the high convex part is formed, the flat part is formed at the center, and the center of the colored part of the second color shows the inclination biased in one direction is unchanged, and the colored part of the second color The above-mentioned problem that remarkable light leakage occurs commonly occurs.

(複屈折機能層について)
複屈折機能層30を構成する重合性液晶材料の配向方向を所望の方向に設計して形成することのできる複屈折機能層の種類としては、液晶分子を垂直配向(ホメオトロピック配向)させて固定化することにより、液晶分子の光軸が複屈折機能層の法線方向を向くとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を複屈折機能層の法線方向に有する、いわゆる正のCプレートが挙げられる。また別の態様では、複屈折機能層30は、液晶分子の光軸が複屈折機能層と並行するとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を複屈折機能層の面内方向に有する、いわゆる正のAプレートであってもよい。またさらには、液晶分子の光軸を複屈折機能層と並行として、法線方向に螺旋構造をとったコレステリック配向とすることにより、複屈折機能層全体として常光線屈折率よりも小さな異常光線屈折率を複屈折機能層の法線方向とした、いわゆる負のCプレートであってもよい。さらには、負の複屈折異方性を有するディスコティック液晶を、その光軸を複屈折機能層の面内方向に有する、負のAプレートとすることも可能である。またさらに複屈折機能層30は、該層に対して斜めであってもよく、またはその角度が層に垂直な方向で変化しているハイブリッド配向プレートであってもよい。
(About birefringence functional layer)
The type of the birefringent functional layer that can be formed by designing the orientation direction of the polymerizable liquid crystal material constituting the birefringent functional layer 30 to a desired direction is fixed by aligning liquid crystal molecules vertically (homeotropic alignment). So that the optical axis of the liquid crystal molecules is in the normal direction of the birefringent functional layer and has an extraordinary ray refractive index larger than the ordinary ray refractive index in the normal direction of the birefringent functional layer. Is mentioned. In another aspect, the birefringence functional layer 30 has an extraordinary ray refractive index greater than the ordinary ray refractive index in the in-plane direction of the birefringence functional layer while the optical axis of the liquid crystal molecules is parallel to the birefringence functional layer. A so-called positive A plate may be used. Furthermore, by making the optical axis of the liquid crystal molecules parallel to the birefringence functional layer and adopting a cholesteric orientation having a spiral structure in the normal direction, the birefringence functional layer as a whole has an extraordinary ray refraction smaller than the ordinary refractive index. It may be a so-called negative C plate in which the rate is the normal direction of the birefringence functional layer. Furthermore, the discotic liquid crystal having negative birefringence anisotropy may be a negative A plate having its optical axis in the in-plane direction of the birefringence functional layer. Furthermore, the birefringent functional layer 30 may be oblique to the layer, or may be a hybrid alignment plate whose angle changes in a direction perpendicular to the layer.

複屈折機能層30は、上述した正もしくは負のCプレートやAプレート、またはハイブリッド配向プレートのいずれか一つのプレートからなる層であってもよいが、これらを組み合わせて積層してなる層であってもよい。例えば、着色層11の上面に、正のAプレートおよび正のCプレートを順に積層して複屈折機能層30を構成してもよい。あるいは、基材16の上面に、まず正のAプレートを形成し、次いで上記した着色層11を形成し、さらに着色層11の上面に正のCプレートを形成してもよい。複屈折機能層30として可能な正もしくは負のCプレートやAプレート、またはハイブリッド配向プレートは、従来公知の方法により適宜、着色層11上に形成することができる。   The birefringence functional layer 30 may be a layer formed of any one of the above-described positive or negative C plate, A plate, or hybrid alignment plate, but is a layer formed by combining these layers. May be. For example, the birefringence functional layer 30 may be configured by sequentially laminating a positive A plate and a positive C plate on the upper surface of the colored layer 11. Alternatively, a positive A plate may be first formed on the upper surface of the substrate 16, then the colored layer 11 described above may be formed, and a positive C plate may be further formed on the upper surface of the colored layer 11. A positive or negative C plate or A plate or a hybrid alignment plate that can be used as the birefringence functional layer 30 can be appropriately formed on the colored layer 11 by a conventionally known method.

具体的には、複屈折機能層30を形成するために、まず、下地層としての基材16や着色層11、または配向膜の上に、重合性液晶材料の含有する液晶組成物を塗布して液晶塗布膜を形成させる。上記液晶組成物の塗布には、例えばグラビア印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、静電印刷法、無版印刷法といった各種印刷方法や、グラビアコート法、ロールコート法、ナイフコート法、エアナイフコート法、バーコート法、ディップコート法、キスコート法、スプレーコート法、ダイコート法、コンマコート法、インクジェット法、スピンコート法、スリットコート法などの方法といった塗工方法やこれらを組合せた方法を適宜用いることができる。   Specifically, in order to form the birefringence functional layer 30, first, a liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal material is applied onto the base material 16, the colored layer 11, or the alignment film as an underlayer. To form a liquid crystal coating film. For the application of the liquid crystal composition, for example, gravure printing method, offset printing method, relief printing method, screen printing method, transfer printing method, electrostatic printing method, plateless printing method, gravure coating method, roll Coating methods such as coating methods, knife coating methods, air knife coating methods, bar coating methods, dip coating methods, kiss coating methods, spray coating methods, die coating methods, comma coating methods, ink jet methods, spin coating methods, slit coating methods, etc. Or a combination of these methods can be used as appropriate.

次いで、減圧乾燥して溶剤成分を除去し、上記液晶塗布膜に含有される重合性液晶材料を所望の方向に配向せしめた後、紫外線や電子線などを照射し、あるいは熱照射して上記所望の方向に配向している重合性液晶材料を三次元重合させて複屈折機能層とすることができる。ただし、本発明における複屈折機能層の形成方法はこれに限定されるものではなく、従来公知の方法であって、基材面に、重合性液晶が所望の方向に配向した状態で重合させ固定させることが出来る方法であれば、いずれの方法を採用しても良い。   Next, the solvent component is removed by drying under reduced pressure, and the polymerizable liquid crystal material contained in the liquid crystal coating film is oriented in a desired direction, and then irradiated with ultraviolet rays, electron beams, etc. A polymerizable liquid crystal material oriented in the direction of (3) can be three-dimensionally polymerized to form a birefringent functional layer. However, the method for forming the birefringent functional layer in the present invention is not limited to this, and is a conventionally known method, in which a polymerizable liquid crystal is polymerized and fixed in a desired direction on a substrate surface. Any method may be adopted as long as it can be performed.

例えば、液晶塗布膜を正のCプレートとしての機能を有する複屈折機能層30となす場合には、液晶塗布膜中の重合性液晶材料をホメオトロピック配向させて重合性液晶材料同士を重合させる。重合性液晶材料にホメオトロピック配向を付与することは、赤外線で加熱する手段などを用いて液晶塗布膜を加熱して、その液晶塗布膜の温度を、その中に含まれる重合性液晶(液晶分子)が液晶相となる温度(液晶相温度)以上、重合性液晶が等方相(液体相)となる温度未満にすることで実施できる。   For example, when the liquid crystal coating film is to be the birefringent functional layer 30 having a function as a positive C plate, the polymerizable liquid crystal material in the liquid crystal coating film is homeotropically aligned to polymerize the polymerizable liquid crystal materials. Giving homeotropic alignment to a polymerizable liquid crystal material means that the liquid crystal coating film is heated using means such as heating with infrared rays, and the temperature of the liquid crystal coating film is changed to the polymerizable liquid crystal (liquid crystal molecule contained therein). ) Is a temperature at which the liquid crystal phase becomes a liquid crystal phase (liquid crystal phase temperature) or higher and a temperature at which the polymerizable liquid crystal becomes an isotropic phase (liquid phase).

また、液晶塗布膜中で配向を付与された重合性液晶材料同士の重合(架橋重合)は、液晶組成物に含まれる光重合開始剤の感光波長の光を液晶塗布膜の表面に照射することで進行させることができる。このとき、液晶塗布膜に照射される光の波長は、液晶組成物の吸収波長に応じて適宜選択されるが、一般的には200〜500nm程度である。なお、液晶塗布膜に照射される光は、単色光に限らず、光重合開始剤の感光波長を含む一定の波長域を持った光であってもよい。尚、液晶塗布膜を複屈折機能層30となすにあたり、液晶塗布膜に光を照射して重合性液晶材料の架橋重合反応を進行させたうえ、さらに、オーブンなどを用いて液晶塗布膜の焼成が行われてもよい。このような焼成を行うことで、複屈折機能層30に含まれる重合性液晶材料の重合反応を促進させることができる。
このように、液晶塗布膜に含まれる重合性液晶材料が重合されることによって、該重合性液晶材料が所望の方向に配向した状態で固定された複屈折機能層30が形成される。
In addition, polymerization (crosslinking polymerization) between polymerizable liquid crystal materials to which alignment is imparted in the liquid crystal coating film is performed by irradiating the surface of the liquid crystal coating film with light having a photosensitive wavelength of a photopolymerization initiator contained in the liquid crystal composition. You can proceed with. At this time, the wavelength of light applied to the liquid crystal coating film is appropriately selected according to the absorption wavelength of the liquid crystal composition, but is generally about 200 to 500 nm. The light applied to the liquid crystal coating film is not limited to monochromatic light, and may be light having a certain wavelength range including the photosensitive wavelength of the photopolymerization initiator. In addition, in making the liquid crystal coating film into the birefringent functional layer 30, the liquid crystal coating film is irradiated with light to advance the crosslinking polymerization reaction of the polymerizable liquid crystal material, and further, the liquid crystal coating film is baked using an oven or the like. May be performed. By performing such baking, the polymerization reaction of the polymerizable liquid crystal material contained in the birefringence functional layer 30 can be promoted.
As described above, the polymerizable liquid crystal material contained in the liquid crystal coating film is polymerized to form the birefringence functional layer 30 fixed in a state where the polymerizable liquid crystal material is oriented in a desired direction.

<重合性液晶材料について>
複屈折機能層30を構成するための液晶材料として、正の複屈折異方性を有する液晶材料としては、棒状構造を有するネマチック液晶が、また、負の複屈折異方性を有する液晶材料としては、円盤状構造を有するディスコティック液晶を用いることができる。これらの液晶材料としては、液晶モノマー、液晶オリゴマー、もしくは液晶ポリマーがある。尚、本発明では、便宜的にこられの液晶材料を総称して液晶分子という場合がある。
<About polymerizable liquid crystal materials>
As a liquid crystal material for constituting the birefringence functional layer 30, a nematic liquid crystal having a rod-like structure is used as a liquid crystal material having a positive birefringence anisotropy, and a liquid crystal material having a negative birefringence anisotropy is used. Can use a discotic liquid crystal having a disk-like structure. These liquid crystal materials include liquid crystal monomers, liquid crystal oligomers, or liquid crystal polymers. In the present invention, these liquid crystal materials may be collectively referred to as liquid crystal molecules for convenience.

上記液晶分子の配向状態を保持したまま硬化させることが可能である点で、紫外線や電子線等の電離放射線の照射により重合して硬化する、重合性の液晶分子、特に架橋性液晶モノマーであるものを用いることが好ましい。液晶分子の複屈折Δnと複屈折機能層の厚みにより、リタデーション量および配向特性が決定されるため、Δnは0.03〜0.15程度であることが好ましい。   It is a polymerizable liquid crystal molecule, particularly a cross-linkable liquid crystal monomer, which is polymerized and cured by irradiation with ionizing radiation such as ultraviolet rays and electron beams in that it can be cured while maintaining the alignment state of the liquid crystal molecules. It is preferable to use one. Since retardation amount and alignment characteristics are determined by the birefringence Δn of the liquid crystal molecules and the thickness of the birefringence functional layer, Δn is preferably about 0.03 to 0.15.

上記複屈折機能層を形成する際に用いられる液晶組成物に含有される液晶材料としては、より具体的には、その分子構造中に不飽和二重結合を有し、液晶状態で三次元架橋することにより、その液晶構造を固定化できる重合性液晶材料が考えられる。ここで、重合性液晶材料としては、下記(化1)〜(化11)に包含される化合物を一種または二種以上を混合して使用することができる。なお、一般式(化11)で示される液晶性モノマーの場合、Xは4〜6(整数)であることが好ましい。ここで液晶分子の複屈折Δnと膜厚によりリタデーション量および配向特性が決定されるため、Δnは0.03〜0.20程度が好ましく、さらに好ましくは0.05〜0.15程度が好ましい。
液晶材料は各種有機溶媒に溶解させて塗布することができる。有機溶媒としては、液晶材料を溶解させれば特に制限はないが、基材上に均一に塗布できることが好ましい。また基材に撥水・撥油性が付与されている場合や、添加した界面活性剤の撥水・撥油性が強い場合には、垂直配向能が妨げられない範囲でUV洗浄やプラズマ処理を行ない、塗れ性を改善させることも可能である。
More specifically, the liquid crystal material contained in the liquid crystal composition used for forming the birefringence functional layer has an unsaturated double bond in its molecular structure and is three-dimensionally crosslinked in the liquid crystal state. Thus, a polymerizable liquid crystal material that can fix the liquid crystal structure is conceivable. Here, as the polymerizable liquid crystal material, compounds included in the following (Chemical Formula 1) to (Chemical Formula 11) can be used alone or in combination of two or more. In the case of the liquid crystalline monomer represented by the general formula (Formula 11), X is preferably 4 to 6 (integer). Here, since the retardation amount and the alignment characteristics are determined by the birefringence Δn and the film thickness of the liquid crystal molecules, Δn is preferably about 0.03 to 0.20, more preferably about 0.05 to 0.15.
The liquid crystal material can be applied by being dissolved in various organic solvents. The organic solvent is not particularly limited as long as the liquid crystal material is dissolved, but it is preferable that the organic solvent can be uniformly coated on the substrate. In addition, when the substrate is given water / oil repellency, or when the added surfactant has strong water / oil repellency, UV cleaning and plasma treatment should be performed as long as the vertical alignment ability is not hindered. It is also possible to improve paintability.

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また、上記液晶組成物中には、液晶分子の配向を損なわない範囲で光重合開始剤を配合することが好ましく、紫外線のエネルギーによりフリーラジカルを発生するラジカル重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の配合量としては、0.01%〜15%程度(液晶組成物に対する質量基準)であり、より好ましくは、0.5%〜10%(同)程度である。   Moreover, it is preferable to mix | blend a photoinitiator in the said liquid crystal composition in the range which does not impair the alignment of a liquid crystal molecule, and the radical polymerization initiator which generate | occur | produces a free radical by the energy of an ultraviolet-ray is preferable. As a compounding quantity of a photoinitiator, it is about 0.01%-15% (mass reference | standard with respect to a liquid-crystal composition), More preferably, it is about 0.5%-10% (same).

上記光重合開始剤の具体例としては、ベンジル(ビベンゾイルともいう)、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、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−ベンゾイル−4'−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、3,3'−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、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、1−(4−ドデシルフェニル)−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−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、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、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン等を挙げることができる。   Specific examples of the photopolymerization initiator include benzyl (also called bibenzoyl), benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether, benzophenone, benzoylbenzoic acid, methyl benzoylbenzoate, 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, benzylmethyl Ketal, dimethylaminomethylbenzoate, 2-n-butoxyethyl-4-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, 3,3′-dimethyl-4-methoxybenzophenone, methylobenzoyl formate, 2-methyl- 1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, 1- (4 -Dodecylpheny ) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2- Hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone 2,4-diisopropylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, etc. be able to.

(液晶表示装置について)
本発明のカラーフィルタ10を用いた液晶表示装置51について図4を用いて説明する。
図4は本実施形態のカラーフィルタ10を備える液晶表示装置51の断面模式図である。液晶表示装置51としてはいわゆるIPS駆動方式を例示するが、このほかMVA駆動方式やOCB駆動方式などの他の駆動方式であってもよい。
(About liquid crystal display devices)
A liquid crystal display device 51 using the color filter 10 of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device 51 including the color filter 10 of the present embodiment. As the liquid crystal display device 51, a so-called IPS driving method is exemplified, but other driving methods such as an MVA driving method and an OCB driving method may be used.

液晶表示装置51には、観察者に対面する観察者側(同図上方)に、カラーフィルタ10が表示側基板として組み込まれている。そして観察者側から順にバックライト90側(同図下方)にむかって、駆動液晶分子41を含む駆動液晶層40、および液晶駆動用電極72を備える液晶駆動基板71が、カラーフィルタ10に積層して設けられている。本実施形態のカラーフィルタ10と組み合わせて用いるバックライトは白色光であり、その成分である赤色・青色・緑色の主波長の放射強度が同等である。
液晶駆動基板71はガラス基板76と、そのインセル側、すなわち駆動液晶層40側の表面に設けられた液晶駆動回路73およびこれにより印加電圧が制御される液晶駆動用電極72を備えている。液晶駆動用電極72は、BM14の区画する画素ごとに櫛歯状などにパターン形成されている。
また液晶駆動用電極72のさらにインセル側表面には、駆動液晶分子41を水平配向させるための水平配向膜(図示せず)が塗工されている。
In the liquid crystal display device 51, the color filter 10 is incorporated as a display-side substrate on the viewer side (upper side in the figure) facing the viewer. A liquid crystal driving substrate 71 including a driving liquid crystal layer 40 including driving liquid crystal molecules 41 and a liquid crystal driving electrode 72 is laminated on the color filter 10 from the viewer side toward the backlight 90 side (downward in the figure). Is provided. The backlight used in combination with the color filter 10 of this embodiment is white light, and the radiant intensities of the main wavelengths of red, blue, and green, which are components thereof, are equivalent.
The liquid crystal driving substrate 71 includes a glass substrate 76, a liquid crystal driving circuit 73 provided on the surface of the in-cell side, that is, the driving liquid crystal layer 40, and a liquid crystal driving electrode 72 whose applied voltage is controlled thereby. The liquid crystal driving electrode 72 is formed in a comb-like pattern for each pixel defined by the BM 14.
Further, a horizontal alignment film (not shown) for horizontally aligning the driving liquid crystal molecules 41 is coated on the in-cell side surface of the liquid crystal driving electrode 72.

駆動液晶分子41を含む駆動液晶層40は、複屈折機能層30と液晶駆動基板71とシール48とで囲まれた密閉空間に封入され、液晶駆動用電極72からパネル面内方向に負荷される印加電圧によって駆動液晶分子41はスイッチング駆動される。尚、駆動液晶層40の厚さを所望に確保するため、カラーフィルタ10と液晶駆動基板71との間には、一般的には複数の柱状体が形成されるが、図4ではこれを図示省略している。   The driving liquid crystal layer 40 including the driving liquid crystal molecules 41 is enclosed in a sealed space surrounded by the birefringence functional layer 30, the liquid crystal driving substrate 71, and the seal 48, and is loaded from the liquid crystal driving electrode 72 in the in-panel direction. The driving liquid crystal molecules 41 are switching driven by the applied voltage. In order to secure a desired thickness of the driving liquid crystal layer 40, a plurality of columnar bodies are generally formed between the color filter 10 and the liquid crystal driving substrate 71, but this is illustrated in FIG. Omitted.

液晶表示装置51は、観察者側から順に、直線偏光板81、正のAプレートとしての光学補償機能を有する位相差フィルム82、複屈折機能層30、駆動液晶層40、直線偏光板83およびバックライトが配置され、バックライト光の透過または遮断を絵素ごとに制御することで明表示と暗表示が行われる。尚、直線偏光板81と直線偏光板83とは透過軸方向が直交して配置される。   The liquid crystal display device 51 includes a linear polarizing plate 81, a retardation film 82 having an optical compensation function as a positive A plate, a birefringence functional layer 30, a driving liquid crystal layer 40, a linear polarizing plate 83, and a back in order from the viewer side. Light is arranged, and bright display and dark display are performed by controlling transmission or blocking of backlight light for each picture element. In addition, the linearly polarizing plate 81 and the linearly polarizing plate 83 are disposed so that the transmission axis directions are orthogonal to each other.

[第二実施形態]
図5は本発明の第二実施形態にかかるカラーフィルタ10における基材16および着色層11を、着色部12の繰り返し方向に切った垂直断面模式図である。着色層11の上面には垂直配向した液晶分子50が塗布されている。
本実施形態の着色部12はY(黄)R(赤)G(緑)B(青)の四色からなり、またフォトリソグラフィー法によって黄→赤→青→緑の順に横並びに固定形成されていることを特徴とする。なお、かかる四色の比視感度は緑色>黄色>赤色>青色である。
そして本実施形態において、四回のフォトリソグラフィー法を繰り返して製版される着色層11は、第一色目として黄色、第二色目として赤色、第三色目として青色、第四色目として緑色が選択されている。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a schematic vertical sectional view in which the base material 16 and the colored layer 11 in the color filter 10 according to the second embodiment of the present invention are cut in the repeating direction of the colored portion 12. Vertically aligned liquid crystal molecules 50 are applied to the upper surface of the colored layer 11.
The colored portion 12 of the present embodiment is composed of four colors Y (yellow) R (red) G (green) B (blue), and is formed side by side in the order of yellow → red → blue → green by a photolithography method. It is characterized by being. Note that the relative luminous sensitivities of the four colors are green>yellow>red> blue.
In the present embodiment, the colored layer 11 that is made by repeating the photolithography process four times is selected as yellow as the first color, red as the second color, blue as the third color, and green as the fourth color. Yes.

図6(a)〜(f)は、第二実施形態のカラーフィルタ10における着色層11の製版工程を説明する模式図である。
第一工程として、光透過性の基材16上に直接に、または他の光透過性の下地層を介して間接に、第一色の着色材料である黄色着色材料18(Y)を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして(同図(a))、第一色の着色部12(Y)を幅方向に分散して形成する(同図(b))。黄色着色材料18(Y)は少なくとも有効表示領域を覆う領域に塗布され、着色部12(Y)は3画素幅間隔で飛び飛びに形成される。
FIGS. 6A to 6F are schematic views illustrating a plate making process of the colored layer 11 in the color filter 10 of the second embodiment.
As a first step, a yellow coloring material 18 (Y) which is a coloring material of the first color is applied directly on the light-transmitting base material 16 or indirectly through another light-transmitting underlayer. Then, this is patterned by a photolithography method (FIG. (A)), and the colored portions 12 (Y) of the first color are dispersed in the width direction (FIG. (B)). The yellow coloring material 18 (Y) is applied to at least an area covering the effective display area, and the colored portion 12 (Y) is formed in a three pixel width interval.

第二工程として、第二色の着色材料である赤色着色材料18(R)を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして(同図(c))、第一色の着色部12(Y)に対し幅方向の一方側(同図では右側)に隣接する位置に赤色の着色部12(R)を分散して形成している(同図(d))。   As a second step, a red coloring material 18 (R), which is a coloring material of the second color, is applied, and this is patterned by a photolithography method ((c) in the same figure), and the colored portion 12 (Y ) In a position adjacent to one side in the width direction (the right side in the figure), the red colored portions 12 (R) are dispersedly formed (the figure (d)).

第三工程として、第三色の着色材料である青色着色材料18(B)を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、第二色の着色部12(R)に対し幅方向の一方側(同図では右側)に隣接する位置に青色の着色部12(B)を分散して形成している(同図(e))。   As a third step, a blue coloring material 18 (B), which is a third color coloring material, is applied, and this is patterned by a photolithography method, so that one side in the width direction with respect to the second color coloring portion 12 (R). The blue colored portions 12 (B) are dispersed and formed at positions adjacent to the side (right side in the figure) (FIG. (E)).

第四工程として、第四色の着色材料である緑色着色材料18(G)を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、幅方向の両側に既に形成された着色部12(B),12(Y)に対してともに隣接する位置に緑色の着色部12(G)を形成して、着色層11が製版される(同図(f))。   As a fourth step, a green coloring material 18 (G) which is a coloring material of the fourth color is applied, and this is patterned by a photolithography method, so that the colored portions 12 (B), A green colored portion 12 (G) is formed at a position adjacent to 12 (Y), and the colored layer 11 is made (FIG. (F)).

上記工程により製版された着色層11においては、第一色目の黄色着色部12(Y)と第四色目の緑色着色部12(G)については幅方向の中央に平坦部24が形成され、第二色目の赤色着色部12(R)と第三色目の青色着色部12(B)については幅方向の中央に傾斜部25が形成されることとなる。   In the colored layer 11 made by the above process, the flat portion 24 is formed at the center in the width direction for the yellow colored portion 12 (Y) of the first color and the green colored portion 12 (G) of the fourth color. For the second color red colored portion 12 (R) and the third color blue colored portion 12 (B), an inclined portion 25 is formed at the center in the width direction.

本実施形態のように四色の着色材料が順番に塗布されて、四色の着色部が順に隣り合わせに固定形成されるカラーフィルタ10においては、図示のように第二色目の着色部12(R)および第三色目の着色部12(B)については外郭形状が実質的に左右非対称となり、その上面に塗布される液晶分子50に配向不良が生じる虞がある。一番目の着色部は幅方向の両側に他の色の着色部が形成されておらず、また四番目の着色部は幅方向の両側にともに他の色の着色部が形成されているために外郭形状がともに実質的に左右対称となり、二番目と三番目の着色部は幅方向の一方側にのみ他の色の着色部が既に形成された状態で着色材料が塗布されるために外郭形状が実質的に左右非対称となるためである。   In the color filter 10 in which the coloring materials of four colors are sequentially applied and the colored portions of the four colors are fixedly formed adjacent to each other as in the present embodiment, the colored portion 12 (R of the second color as shown in the figure). ) And the colored portion 12 (B) of the third color are substantially asymmetrical in the outer shape, and there is a risk that alignment defects may occur in the liquid crystal molecules 50 applied on the upper surface thereof. The first colored part has no other colored parts on both sides in the width direction, and the fourth colored part has other colored parts on both sides in the width direction. The outer shape is substantially symmetrical, and the second and third colored portions are coated with the coloring material in a state where the colored portions of the other colors are already formed only on one side in the width direction. Is substantially left-right asymmetric.

そして本実施形態のカラーフィルタ10については、これを明表示に供した場合に最も輝度(明視野輝度)が高くなる色を、外郭形状が左右非対称となる着色部(すなわち第二色目または第三色目)とは一致させず、外郭形状が左右対称となる着色部(すなわち第一色目または第四色目)と一致させることで、暗表示時の光漏れを抑制して高いコントラスト比を実現している。
またより詳しくは、明視野輝度が最も低くなる二色を選択して、外郭形状が左右非対称となる着色部(すなわち第二色目および第三色目)にこれらを充てている。
具体的には、着色層11に入射する外光やバックライト光が白色光である場合については、上記四色のうち比視感度の最も低い青色、および二番目に低い赤色を選択して、これらを第二色目と第三色目としている。
バックライト光が白色光ではなく、各色の着色部が透過させる主波長の放射強度が色ごとに大きく相違する場合は、色ごとに個別に点灯させた場合に測定される放射強度と比視感度との積の大小に応じて、明視野輝度の低い色を選択して左右非対称の画素に充てるとよい。
なお、第二色目と第三色目を青色と赤色のいずれとするかは任意である。また第一色目と第四色目を緑色と黄色のいずれとするかもまた任意である。
For the color filter 10 of the present embodiment, the color with the highest luminance (bright field luminance) when this is subjected to bright display is the colored portion (ie, second color or third color) whose outer shape is asymmetrical. By matching the colored part (ie, the first color or the fourth color) whose outer shape is symmetrical, the light leakage during dark display is suppressed and a high contrast ratio is realized. Yes.
More specifically, two colors with the lowest bright field luminance are selected, and these are assigned to the colored portions (that is, the second color and the third color) whose outer shape is asymmetrical.
Specifically, for the case where the external light or the backlight light incident on the colored layer 11 is white light, the blue color with the lowest relative visibility and the second lowest red color among the four colors are selected, These are the second and third colors.
If the radiant intensity of the dominant wavelength transmitted by the colored part of each color is not white light and the backlight is not white light, the radiant intensity and relative luminous sensitivity measured when each color is lit individually Depending on the product size, a color with low bright-field luminance may be selected and applied to the left-right asymmetric pixel.
Note that whether the second color and the third color are blue or red is arbitrary. It is also arbitrary whether the first color and the fourth color are green or yellow.

本実施形態のカラーフィルタ10において製版される着色層11は、上記第一実施形態で固定形成される赤色着色部12(R)、青色着色部12(B)、緑色着色部(G)に加え、黄色着色部12(Y)を備えている。黄色着色部12(Y)を形成する黄色着色材料18(Y)のウェット状態での塗膜厚みは、上記赤色、緑色、青色着色部と同様の理由により1μm〜4μmの範囲内、好ましくは1μm〜3μmの範囲内とされる。黄色着色材料は、主として黄色顔料、UV硬化性樹脂等のバインダー樹脂および溶媒から構成されるものである。
ただし、上記赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、黄色(Y)以外の有色透明な着色部を構成する着色レジストとしては、シアン(C)、マゼンタ(M)または白色(W)などを選択してもよく、他の公知の着色レジストを適宜本発明における着色部12を構成するために用いてもよい。
The colored layer 11 made in the color filter 10 of the present embodiment is added to the red colored portion 12 (R), the blue colored portion 12 (B), and the green colored portion (G) that are fixedly formed in the first embodiment. The yellow coloring part 12 (Y) is provided. The coating thickness in the wet state of the yellow coloring material 18 (Y) forming the yellow coloring portion 12 (Y) is in the range of 1 μm to 4 μm, preferably 1 μm, for the same reason as the red, green and blue coloring portions. It is set within a range of ˜3 μm. The yellow coloring material is mainly composed of a yellow pigment, a binder resin such as a UV curable resin, and a solvent.
However, as the coloring resist constituting the colored transparent coloring portion other than the red (R), green (G), blue (B), and yellow (Y), cyan (C), magenta (M) or white (W Or other known colored resists may be appropriately used to form the colored portion 12 in the present invention.

また本実施形態の更なる変形態様として、五色以上の着色部を順に横並びに塗工形成して着色層11を製版してもよい。
五色以上の着色部の場合、第一色目および第五色目の着色部は外郭形状が実質的に左右対称であるのに対し、第二色目乃至第四色目の着色部は外郭形状が実質的に左右非対称となる。上記と同様に第一色目および最終色(第五色目)の着色部に関しては、当該色の着色材料が塗布される下地層の凹凸形状が幅方向の両側について同等であり、他の色(第二色目乃至第四色目)の着色部に関しては幅方向の一方にのみ他の色の着色部が既に形成されていることにより、当該色の着色材料が塗布される下地層が左右非対称となるためである。
As a further modification of the present embodiment, the colored layer 11 may be made by coating and forming colored portions of five or more colors side by side in order.
In the case of colored portions of five or more colors, the colored portions of the first color and the fifth color are substantially symmetrical with respect to the outer shape, whereas the colored portions of the second to fourth colors are substantially contoured. Becomes asymmetrical. In the same manner as described above, with respect to the colored portions of the first color and the final color (fifth color), the uneven shape of the base layer to which the coloring material of the color is applied is the same on both sides in the width direction, and other colors ( Regarding the colored portion of the second color to the fourth color), since the colored portion of the other color is already formed only in one of the width directions, the base layer on which the colored material of the color is applied becomes asymmetrical. Because.

したがってかかる五色カラーフィルタの場合、各色を個別に点灯させた場合の明視野輝度がより低い三色を選択して、これを上記左右非対称の画素に充てるとよい。換言すると、カラーフィルタ10に入射する外光やバックライト光が白色光である場合については、五色のうち比視感度の低い3色を選択して第二色目乃至第四色目に充て、比視感度のより高い2色を第一色目または第五色目に充てるとよい。   Therefore, in the case of such a five-color filter, it is preferable to select three colors having lower bright field luminance when each color is individually lit, and apply this to the left-right asymmetric pixel. In other words, in the case where the external light or backlight light incident on the color filter 10 is white light, three colors with low relative visibility are selected from among the five colors and assigned to the second color to the fourth color, and the specific vision Two colors with higher sensitivity may be assigned to the first color or the fifth color.

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
(1.基板の調整)
洗浄処理を施した基材としてのガラス基板(コーニング社製、1737ガラス)および、BMと赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の着色部用のフォトレジスト(着色材料)を用意した。そしてガラス基板上面に、以下に示すように色ごとにフォトレジストを塗布し、基材に着色層を積層形成した。尚、各フォトレジストの組成は後述する。
Examples of the present invention will be described in detail below.
(1. Adjustment of substrate)
Glass substrate (1737 glass manufactured by Corning, Inc.) as a base material subjected to cleaning treatment, and photoresist (coloring material) for BM, red (R), green (G), and blue (B) colored portions ) Was prepared. And the photoresist was apply | coated for each color as shown below on the glass substrate upper surface, and the colored layer was laminated | stacked and formed on the base material. The composition of each photoresist will be described later.

(2.着色材料の調整)
BMおよび各領域の着色材料には顔料分散型フォトレジストを用いた。顔料分散型フォトレジストは、着色用の材料に顔料を用い、分散液組成物(顔料、分散剤、および溶剤を含有)にビーズを加え、分散機で3時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物(ポリマー、モノマー、添加剤、開示剤および溶剤)とを混合したものである。その組成については下記に示す。尚、分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。
(2. Adjustment of coloring material)
A pigment-dispersed photoresist was used as a coloring material for BM and each region. In the pigment dispersion type photoresist, a pigment is used as a coloring material, a bead is added to a dispersion composition (containing a pigment, a dispersant, and a solvent), the dispersion is dispersed for 3 hours by a disperser, and then the bead is removed. A liquid and a clear resist composition (polymer, monomer, additive, disclosure agent and solvent) are mixed. Its composition is shown below. A paint shaker was used as the disperser.

(3.BMの作成)
まず、ガラス基板に、下記のとおり調製したBM用フォトレジストをスピンコート法で塗布し、90℃、3分間の条件でプリベーク(予備焼成)し、所定のパターンに形成されたマスクを用いて露光(100mJ/cm)し、続いて0.05%KOH水溶液を用いたスプレー現像を60秒行った後、200℃、30分間ポストベーク(焼成)し、幅が20μm、厚さが1.2μmのBMを形成した基材(BM形成基材)を作製した。
(3. Creation of BM)
First, a BM photoresist prepared as follows is applied to a glass substrate by a spin coating method, pre-baked (pre-baked) at 90 ° C. for 3 minutes, and exposed using a mask formed in a predetermined pattern. (100 mJ / cm 2 ), followed by spray development using 0.05% KOH aqueous solution for 60 seconds, followed by post-baking (baking) at 200 ° C. for 30 minutes, width 20 μm, thickness 1.2 μm The base material (BM forming base material) on which BM was formed was produced.

(4.着色層の作成)
上記BM形成基材上において、幅200μm、長さ4cmのラインが300行×1列となるようパターン設計し、端から順に、赤色、青色、緑色の順で繰り返しに着色部が形成されるよう、以下のとおり各着色部を作成した。尚、BMとの関係では、上記ラインの両端部がBMにのりあげる位置に存在するよう設計した。
(4. Creation of colored layer)
On the BM forming substrate, a pattern design is made so that a line having a width of 200 μm and a length of 4 cm is 300 rows × 1 column, so that colored portions are repeatedly formed in the order of red, blue, green from the end. Each colored portion was created as follows. It should be noted that, in relation to the BM, the design was made so that both ends of the above-mentioned line exist at positions where the BM is lifted.

まず、BM形成基材面上に、赤色(R)の顔料分散型フォトレジストをスピンコート法で塗布し、130Paまで減圧乾燥した後、80℃、5分間の条件でプリベークし、次いで、絵素領域の一番端を1番目として3n+1(nは正の整数)番目のラインに赤色着色部が形成されるように対応してマスク開口がパターニングされたストライプパターン用フォトマスクを用いて、紫外線露光(300mJ/cm)した。さらに、0.1%KOH水溶液を用いたスプレー現像を60秒行った後、200℃、60分間ポストベーク(焼成)し、BMパターンに対して所定の位置に膜厚2.0μmの赤色(R)着色部のパターンを形成した。なお、当該膜厚は、BM非形成位置における赤色(R)着色部の厚さであり、BMに乗り上げた両端部における基材面からの高さはともに2.7μmであり、赤色(R)着色部の外郭形状は実質的に左右対称形状であった。 First, a red (R) pigment-dispersed photoresist is applied onto the surface of the BM forming substrate by spin coating, dried under reduced pressure to 130 Pa, pre-baked at 80 ° C. for 5 minutes, UV exposure using a photomask for stripe pattern in which a mask opening is patterned so that a red colored portion is formed in the 3n + 1 (n is a positive integer) line with the end of the region as the first. (300 mJ / cm 2 ). Further, spray development using a 0.1% KOH aqueous solution was performed for 60 seconds, followed by post-baking (baking) at 200 ° C. for 60 minutes, and a red (R) film having a thickness of 2.0 μm at a predetermined position with respect to the BM pattern. ) A colored portion pattern was formed. In addition, the said film thickness is the thickness of the red (R) coloring part in BM non-formation position, and the height from the base-material surface in both ends which got on BM is 2.7 micrometers, and red (R) The outer shape of the colored portion was substantially symmetrical.

続いて、青色(B)の顔料分散型フォトレジストをスピンコート法で塗布した後、3n+2番目のラインに着色部が形成されるようマスク開口がパターニングされたフォトマスクを用いる以外は、上記赤色(R)着色部のパターンの形成方法と同様の方法を用いて、青色(B)着色部を作成した。
青色(B)着色部のうち、赤色(R)着色部と隣接する側の端部における基材面からの高さは3.5μmであり、反対側端部における高さは2.8μmであって、青色(B)着色部の外郭形状は実質的に左右非対称形状であった。
Subsequently, after applying a blue (B) pigment-dispersed photoresist by spin coating, the above red (except for the photomask having a mask opening patterned so that a colored portion is formed in the 3n + 2nd line is used. A blue (B) colored portion was created using a method similar to the method of forming the pattern of the colored portion R).
Among the blue (B) colored portions, the height from the substrate surface at the end on the side adjacent to the red (R) colored portion is 3.5 μm, and the height at the opposite end is 2.8 μm. The outer shape of the blue (B) colored portion was substantially asymmetrical.

続いて、緑色(G)の顔料分散型フォトレジストをスピンコート法で塗布した後、3n+3番目のラインに着色部が形成されるようマスク開口がパターニングされたフォトマスクを用いる以外は、上記赤色(R)および青色(B)着色部のパターンの形成方法と同様の方法を用いて、緑色(G)着色部を作成した。
緑色(G)着色部のうち、青色(B)着色部および赤色(R)着色部と隣接する両端部における基材面からの高さは青色(B)着色部隣接側で3.6μm、赤色(R)着色部隣接側で3.5μmであり、緑色(G)着色部の外郭形状は実質的に左右対称形状であった。
Subsequently, after applying a green (G) pigment-dispersed photoresist by a spin coating method, the above red (except the photomask in which the mask opening is patterned so that a colored portion is formed in the 3n + 3rd line is used. A green (G) colored portion was created using a method similar to the method for forming the pattern of the R (blue) and blue (B) colored portions.
Of the green (G) colored portion, the height from the base material surface at both ends adjacent to the blue (B) colored portion and the red (R) colored portion is 3.6 μm on the side adjacent to the blue (B) colored portion, red (R) It was 3.5 μm on the colored portion adjacent side, and the outline shape of the green (G) colored portion was substantially symmetrical.

こうして、ガラス基板上にBMおよび、赤色着色部、青色着色部、および緑色着色部がこの順で繰り返し整列して構成される着色層が形成されたカラーフィルタを作成した。また上記のように第二番目に選択された青色の着色部についてのみ、幅方向の両端の高さが相違し、外郭形状が実質的に左右非対称形状であることが確認された。   In this way, a color filter was formed in which a colored layer composed of BM, a red colored portion, a blue colored portion, and a green colored portion repeatedly arranged in this order was formed on the glass substrate. Further, it was confirmed that only the second colored portion selected as described above had different heights at both ends in the width direction, and the outer shape was substantially asymmetrical.

<ブラックマトリクス用フォトレジスト>
・黒顔料・・・・・14.0重量部(大日精化工業(株)製 TMブラック♯9550)
・分散剤・・・・・・1.2重量部(ビックケミー(株)製 Disperbyk111)
・ポリマー・・・・・2.8重量部(昭和高分子(株)製 VR60)
・モノマー・・・・・3.5重量部(サートマー(株)製 SR399)
・添加剤・・・・・・0.7重量部(綜研化学(株)製 L−20)
・光重合開始剤・・・1.6重量部(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)−ブタノン−1)
・光重合開始剤・・・0.3重量部(4,4'−ジエチルアミノベンゾフェノン)
・光重合開始剤・・・0.1重量部(2,4−ジエチルチオキサントン)
・溶剤・・・・・・75.8重量部(エチレングリコールモノブチルエーテル)
<Photoresist for black matrix>
Black pigment: 14.0 parts by weight (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd. TM Black # 95550)
・ Dispersant: 1.2 parts by weight (Disperbyk 111 manufactured by Big Chemie)
・ Polymer 2.8 parts by weight (VR60 manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.)
・ Monomer: 3.5 parts by weight (SR399, manufactured by Sartomer Co., Ltd.)
・ Additives: 0.7 parts by weight (L-20, manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.)
Photopolymerization initiator: 1.6 parts by weight (2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1)
-Photopolymerization initiator: 0.3 parts by weight (4,4'-diethylaminobenzophenone)
-Photopolymerization initiator: 0.1 part by weight (2,4-diethylthioxanthone)
・ Solvent: 75.8 parts by weight (ethylene glycol monobutyl ether)

<赤色(R)着色部用フォトレジスト>
・赤顔料・・・・・・4.8重量部(C.I.PR254(チバスペシャリティケミカルズ社製 クロモフタールDPP Red BP))
・黄顔料・・・・・・1.2重量部(C.I.PY139(BASF社製 パリオトールイエローD1819))
・分散剤・・・・・・3.0重量部(ゼネカ(株)製 ソルスパース24000)
・モノマー・・・・・4.0重量部(サートマー(株)製 SR399)
・ポリマー1・・・・5.0重量部(下記)
・光重合開始剤・・・1.4重量部(チバガイギー社製 イルガキュア907)
・光重合開始剤・・・0.6重量部(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール)
・溶剤・・・・・・80.0重量部(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
<Red (R) colored portion photoresist>
Red pigment: 4.8 parts by weight (CIPR254 (Chromophthal DPP Red BP manufactured by Ciba Specialty Chemicals))
・ Yellow pigment: 1.2 parts by weight (CI PY139 (manufactured by BASF, Paliotor Yellow D1819))
・ Dispersant ... 3.0 parts by weight (manufactured by Zeneca Corp. Solsperse 24000)
・ Monomer: 4.0 parts by weight (SR399, manufactured by Sartomer Co., Ltd.)
Polymer 1 ... 5.0 parts by weight (below)
Photopolymerization initiator: 1.4 parts by weight (Irgacure 907 manufactured by Ciba Geigy)
・ Photopolymerization initiator: 0.6 parts by weight (2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ′, 5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole)
・ Solvent: 80.0 parts by weight (propylene glycol monomethyl ether acetate)

<青色(B)着色部用フォトレジスト>
・青顔料・・・・・・4.6重量部(C.I.PB15:6(BASF社製 ヘリオゲンブルーL6700F))
・紫顔料・・・・・・1.4重量部(C.I.PV23(クラリアント社製 フォスタパームRL−NF))
・顔料誘導体・・・・0.6重量部(ゼネカ(株)製 ソルスパース12000)
・分散剤・・・・・・2.4重量部(ゼネカ(株)製 ソルスパース24000)
・モノマー・・・・・4.0重量部(サートマー(株)製 SR399)
・ポリマー1・・・・5.0重量部(下記)
・光重合開始剤・・・1.4重量部(チバガイギー社製 イルガキュア907)
・光重合開始剤・・・0.6重量部(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール)
・溶剤・・・・・・80.0重量部(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
<Blue (B) Colored photoresist>
Blue pigment: 4.6 parts by weight (CI PB15: 6 (BASF Heliogen Blue L6700F))
・ Purple pigment: 1.4 parts by weight (CI PV23 (Clariant Foster Palm RL-NF))
・ Pigment derivative ... 0.6 parts by weight (Solsperse 12000 manufactured by Zeneca)
・ Dispersant: 2.4 parts by weight (Solsperse 24000, manufactured by Zeneca Corporation)
・ Monomer: 4.0 parts by weight (SR399, manufactured by Sartomer Co., Ltd.)
Polymer 1 ... 5.0 parts by weight (below)
Photopolymerization initiator: 1.4 parts by weight (Irgacure 907 manufactured by Ciba Geigy)
・ Photopolymerization initiator: 0.6 parts by weight (2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ′, 5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole)
・ Solvent: 80.0 parts by weight (propylene glycol monomethyl ether acetate)

<緑色(G)着色部用フォトレジスト>
・緑顔料・・・・・・3.7重量部(C.I.PG7(大日精化製 セイカファストグリーン5316P))
・黄顔料・・・・・・2.3重量部(C.I.PY139(BASF社製 パリオトールイエローD1819))
・分散剤・・・・・・3.0重量部(ゼネカ(株)製 ソルスパース24000)
・モノマー・・・・・4.0重量部(サートマー(株)製 SR399)
・ポリマー1・・・・5.0重量部(下記)
・光重合開始剤・・・1.4重量部(チバガイギー社製 イルガキュア907)
・光重合開始剤・・・0.6重量部(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール)
・溶剤・・・・・・80.0重量部(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
<Green (G) Colored photoresist>
Green pigment: 3.7 parts by weight (CIPG7 (Seika Fast Green 5316P manufactured by Dainichi Seika))
・ Yellow pigment ・ ・ ・ 2.3 parts by weight (CI PY139 (BASF Pariotor Yellow D1819))
・ Dispersant ... 3.0 parts by weight (manufactured by Zeneca Corp. Solsperse 24000)
・ Monomer: 4.0 parts by weight (SR399, manufactured by Sartomer Co., Ltd.)
Polymer 1 ... 5.0 parts by weight (below)
Photopolymerization initiator: 1.4 parts by weight (Irgacure 907 manufactured by Ciba Geigy)
・ Photopolymerization initiator: 0.6 parts by weight (2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ′, 5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole)
・ Solvent: 80.0 parts by weight (propylene glycol monomethyl ether acetate)

尚、本明細書において上記記載のポリマー1は、ベンジルメタクリレート:スチレン:アクリル酸:2−ヒドロキシエチルメタクリレート=15.6:37.0:30.5:16.9(モル比)の共重合体100モル%に対して、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを16.9モル%付加したものであり、重量平均分子量は42500である。   In the present specification, the polymer 1 described above is a copolymer of benzyl methacrylate: styrene: acrylic acid: 2-hydroxyethyl methacrylate = 15.6: 37.0: 30.5: 16.9 (molar ratio). 16.9 mol% of 2-methacryloyloxyethyl isocyanate is added to 100 mol%, and the weight average molecular weight is 42500.

(複屈折機能層の形成)
上記透明着色層の上面に、以下に述べる方法で複屈折機能層を形成した。
(Formation of birefringence functional layer)
A birefringence functional layer was formed on the upper surface of the transparent colored layer by the method described below.

<垂直配向膜の形成>
まず、上記透明着色部上に複屈折機能層として所謂正のCプレートを形成するために、まず垂直配向膜を形成した。
具体的には、配向膜材料としてJALS2021(JSR(株)社製)を用い、上記のカラーフィルタ上にフレキソ印刷によりパターニングし、引き続き200℃で一時間焼成することにより厚さが600Åの垂直配向膜を設けた下地基板を得た。この場合、着色層と配向膜との間に、透明樹脂から成る保護層を設けても良い。カラーフィルタの段差を緩和し、より確実な液晶配向が可能なためである。
<Formation of vertical alignment film>
First, in order to form a so-called positive C plate as a birefringence functional layer on the transparent colored portion, a vertical alignment film was first formed.
Specifically, using JALS2021 (manufactured by JSR Co., Ltd.) as an alignment film material, patterning is performed on the above color filter by flexographic printing, and then baking is performed at 200 ° C. for 1 hour, thereby achieving a vertical alignment of 600 mm in thickness. A base substrate provided with a film was obtained. In this case, a protective layer made of a transparent resin may be provided between the colored layer and the alignment film. This is because the step of the color filter is relaxed and more reliable liquid crystal alignment is possible.

<重合性液晶材料を含有する液晶組成物の調製>
複屈折機能層を構成する重合性液晶材料を含有する液晶組成物を以下のとおり調製した。
ネマチック液晶層を示す重合可能な液晶性モノマー分子として、上記(化11)に示される化合物(ただしXの値は6である)20重量部と、光重合開始剤(チバガイギー社製、「イルガキュア907」)0.8重量部と、溶媒としてクロロベンゼン59.2重量部と、上記垂直配向膜形成用溶液JALS−2021−R2をジエチレングリコールジメチルエーテルで12.5%に希釈した溶液20重量部とを混合し、液晶組成物を調製した。
<Preparation of liquid crystal composition containing polymerizable liquid crystal material>
A liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal material constituting the birefringent functional layer was prepared as follows.
As a polymerizable liquid crystalline monomer molecule showing a nematic liquid crystal layer, 20 parts by weight of the compound represented by the above (Chemical Formula 11) (wherein X is 6) and a photopolymerization initiator (“Irgacure 907” manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.) ] 0.8 parts by weight, 59.2 parts by weight of chlorobenzene as a solvent, and 20 parts by weight of a solution obtained by diluting the above-mentioned vertical alignment film forming solution JALS-2021-R2 to 12.5% with diethylene glycol dimethyl ether. A liquid crystal composition was prepared.

<複屈折機能層の製膜>
上記調整した液晶組成物を、次いで、上記垂直配向膜の形成された基板をスピンコーター(MIKASA社製、「商品名1H-360S」)に設置して、予め調製した上記液晶組成物を、乾燥後の膜厚が1.5μm程度となるように上記配向膜上面にスピンコーティングした。なお本実施例ではスピンコーティング法を適用したが、基材上に均一に塗布が可能であればこれに限られる訳ではなく、ダイコーティング、スリットコーティング、およびこれらを組み合わせた手法であってもよく、特に限定されない。
続いて当該基材を130Paまで減圧乾燥した後、ホットプレート上で100℃、3分間加熱し、残存溶剤を除去するとともに液晶溶液に含有される液晶性モノマーを垂直方向に配向処理し、液晶溶液により形成された膜が白色から透明となる液晶転移点を目視にて確認することによって液晶分子の配向を確認した。続いて窒素雰囲気下において、上記液晶塗布膜全面に対し超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置(ハリソン東芝ライティング社製、「TOSCURE 751」)を用いて紫外線照射を行い(20mW/cm、365nm、10秒間)、液晶層を構成する重合性液晶分子を3次元架橋させて、硬化させた。230℃のホットプレート上で60分間加熱、焼成して完全に硬化反応を終了させ、正のCプレートの複屈折機能層を1.45μm厚で得た。
<Formation of birefringence functional layer>
Next, the prepared liquid crystal composition was placed on a spin coater (manufactured by MIKASA, “trade name 1H-360S”), and the liquid crystal composition prepared in advance was dried. The upper surface of the alignment film was spin-coated so that the subsequent film thickness was about 1.5 μm. In this embodiment, the spin coating method is applied. However, the present invention is not limited to this as long as it can be uniformly applied on the substrate, and may be die coating, slit coating, or a combination thereof. There is no particular limitation.
Subsequently, the substrate is dried under reduced pressure to 130 Pa, and then heated on a hot plate at 100 ° C. for 3 minutes to remove the residual solvent and to align the liquid crystalline monomer contained in the liquid crystal solution in the vertical direction. The alignment of the liquid crystal molecules was confirmed by visually confirming the liquid crystal transition point at which the film formed by the above became transparent from white. Subsequently, under a nitrogen atmosphere, the entire surface of the liquid crystal coating film is irradiated with ultraviolet rays (20 mW / cm 2 , 365 nm, 10 nm) using an ultraviolet irradiation device (“TOSCURE 751” manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.) having an ultrahigh pressure mercury lamp. Second), the polymerizable liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer were three-dimensionally crosslinked and cured. It was heated and baked on a 230 ° C. hot plate for 60 minutes to complete the curing reaction, and a birefringence functional layer of a positive C plate having a thickness of 1.45 μm was obtained.

(比較例1)
赤色、緑色、青色の順で繰り返しに着色部が形成されて着色層が構成されるよう、すなわち第二色目に選択される着色材料が緑色となるよう、赤色着色部を3n+1番目のラインに形成した後に、3n+2番目のラインに着色部が形成されるようマスク開口がパターニングされたフォトマスクを用いて緑色着色部を形成し、次いで、3n+3番目のラインに着色部が形成されるようマスク開口がパターニングされたフォトマスクを用いて青色着色部を形成したこと以外は、実施例1と同様にカラーフィルタを作成し、比較例1とした。
(Comparative Example 1)
The red colored part is formed in the 3n + 1th line so that the colored part is formed in order of red, green, and blue to form the colored layer, that is, the colored material selected for the second color is green. After that, a green colored portion is formed using a photomask in which a mask opening is patterned so that a colored portion is formed in the 3n + 2 line, and then a mask opening is formed so that a colored portion is formed in the 3n + 3 line. A color filter was prepared in the same manner as in Example 1 except that a blue colored portion was formed using a patterned photomask, and Comparative Example 1 was obtained.

(評価1)光漏れ評価
カラーフィルタに光を透過した際に、光漏れが防止されているか否かの性能を評価するために、以下の方法により実施例1の光漏れを評価した。
(Evaluation 1) Light Leakage Evaluation In order to evaluate the performance of whether or not light leakage is prevented when light is transmitted through the color filter, light leakage of Example 1 was evaluated by the following method.

上述のとおり作成した実施例1のサンプルをオリンパス(株)製の偏光顕微鏡CPX31−Pをクロスニコル状態に設定し、当該顕微鏡の備える偏光板に実施例1のカラーフィルタを挟んで光を当てた状態で基板を回転させ、光漏れの有無を肉眼で観察した。その結果、第二番目に塗工形成された青色着色部に対応する画素(青色画素)のうち、第一番目に塗工形成された赤色画素に隣接する側の端部において光漏れが観察された。   The polarizing microscope CPX31-P manufactured by Olympus Corporation was set in a crossed Nicol state for the sample of Example 1 created as described above, and light was applied with the color filter of Example 1 sandwiched between the polarizing plate provided in the microscope. The substrate was rotated in the state, and the presence or absence of light leakage was observed with the naked eye. As a result, light leakage is observed at the end portion adjacent to the red pixel that is first coated and formed among the pixels (blue pixels) corresponding to the blue colored portion that is coated and formed second. It was.

比較例1についても実施例1と同様にサンプルを形成した後、光漏れ評価を行った。この結果、第二番目に塗工形成された緑色着色部に対応する画素(緑色画素)のうち、第一番目に塗工形成された赤色画素に隣接する側の端部において光漏れが観察された。   For Comparative Example 1, a sample was formed in the same manner as in Example 1, and then light leakage was evaluated. As a result, light leakage is observed at the end adjacent to the first pixel formed red color among the pixels (green pixels) corresponding to the second color formed green part (green pixel). It was.

(評価2)正面輝度の測定
正面輝度の測定は、輝度計測機、複屈折機能層付きカラーフィルタ、偏光板、および光を照射する光照射部とで構築された輝度計測系を用い、RGBの全色を暗表示とした場合の暗視野輝度を測定して行った。
(Evaluation 2) Measurement of front luminance Front luminance is measured using a luminance measurement system constructed with a luminance measuring device, a color filter with a birefringence functional layer, a polarizing plate, and a light irradiation unit that emits light. The measurement was performed by measuring the dark field luminance when all colors were darkly displayed.

輝度計測系において、輝度計測器は、光照射部から発せられた白色光のうち偏光板クロスニコル状態で挟み込まれた複屈折機能層付きカラーフィルタを通過した光を検知する光センサと、光センサによって検知された信号に基づき輝度を計測する計測部とを備えるものである。具体的には、輝度を測定する輝度計測機として、トプコン社製「BM−9」を使用した。   In the luminance measurement system, the luminance measuring device includes an optical sensor that detects light passing through a color filter with a birefringence functional layer sandwiched between polarizing plates in a crossed Nicol state among white light emitted from a light irradiation unit, and an optical sensor. And a measuring unit that measures the luminance based on the signal detected by. Specifically, “BM-9” manufactured by Topcon Corporation was used as a luminance measuring instrument for measuring luminance.

上記輝度計測系を用い、正面輝度は次のように測定した。まず、複屈折機能層付きカラーフィルタを2枚の偏光板をクロスニコル状態で挟んで配置し、光照射部を、第一の偏光板の外側に配置し、複屈折機能層付きカラーフィルタを挟んで液晶層の厚さ方向に対面する位置であって第二の偏光板外側位置に光センサを配置させた。   Using the above luminance measurement system, the front luminance was measured as follows. First, a color filter with a birefringence functional layer is arranged with two polarizing plates sandwiched in a crossed Nicol state, a light irradiation part is arranged outside the first polarizing plate, and a color filter with a birefringence functional layer is sandwiched between them. The optical sensor was arranged at the position facing the thickness direction of the liquid crystal layer and outside the second polarizing plate.

次いで光照射部から光を液晶表示装置に向かって照射し、第二の偏光板外側位置よりセル内を通過して第1の偏光板を通過した光を光センサに検知させ、検知された光の量(輝度)を計測部にて計測することで、正面輝度を測定した。上記測定の結果、この実施例1の正面輝度は0.41[cd/m]であった。 Next, light is emitted from the light irradiating unit toward the liquid crystal display device, and the light that has passed through the cell from the position outside the second polarizing plate and has passed through the first polarizing plate is detected by the optical sensor. The amount of brightness (luminance) was measured by the measurement unit, and the front luminance was measured. As a result of the above measurement, the front luminance of Example 1 was 0.41 [cd / m 2 ].

比較例1についても実施例1と同様に、上記評価2により正面輝度の測定を行った。その結果、比較例1の正面輝度は4.00[cd/m]であった。 Also in Comparative Example 1, as in Example 1, front luminance was measured according to the above evaluation 2. As a result, the front luminance of Comparative Example 1 was 4.00 [cd / m 2 ].

上記評価1および評価2の結果から、本発明のカラーフィルタによれば可視光を透過した際に生じる光漏れが低減され、例えば液晶ディスプレイの一方側の基板として用いたときに、高品質の画像を提供することが可能である。
具体的には、まず評価1の結果より、暗表示時の光漏れが、第二色目に塗工形成された着色部に相当する画素より支配的に生じることが観察された。続けて評価2の結果より、第二色目として比視感度の低い青色を選択した実施例1においては、比視感度の高い緑色を選択した比較例1よりも大幅に正面輝度(暗視野輝度)が減少し、観察者に知得される光漏れが低減され、高いコントラスト比が実現されることが分かった。
From the results of the above evaluations 1 and 2, according to the color filter of the present invention, light leakage that occurs when visible light is transmitted is reduced. For example, when used as a substrate on one side of a liquid crystal display, a high-quality image is obtained. Can be provided.
Specifically, from the result of evaluation 1, it was observed that light leakage during dark display occurred predominantly from the pixels corresponding to the colored portions coated and formed on the second color. Subsequently, in Example 1 in which blue having a low specific visibility is selected as the second color from the result of evaluation 2, the front luminance (dark field luminance) is significantly higher than that in Comparative Example 1 in which green having a high specific visibility is selected. It was found that the light leakage that is known to the observer is reduced and a high contrast ratio is realized.

第一実施形態にかかるカラーフィルタ10を着色部の繰り返し方向に切った垂直断面模式図である。It is the vertical cross-section schematic diagram which cut | disconnected the color filter 10 concerning 1st embodiment in the repeating direction of the coloring part. (a)〜(f)は第一実施形態にかかるカラーフィルタ10の作製工程を示す。(A)-(f) shows the preparation process of the color filter 10 concerning 1st embodiment. カラーフィルタ10の断面模式図である。2 is a schematic cross-sectional view of the color filter 10. FIG. カラーフィルタ10を備える液晶表示装置51の断面模式図である。3 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device 51 including a color filter 10. FIG. 第二実施形態にかかるカラーフィルタ10を着色部の繰り返し方向に切った垂直断面模式図である。It is the vertical cross-section schematic diagram which cut | disconnected the color filter 10 concerning 2nd embodiment in the repeating direction of the coloring part. (a)〜(f)は第二実施形態にかかるカラーフィルタ10の作製工程を示す。(A)-(f) shows the preparation process of the color filter 10 concerning 2nd embodiment. 従来のカラーフィルタに形成された着色層の垂直断面に関する模式図である。It is a schematic diagram regarding the vertical cross section of the colored layer formed in the conventional color filter. (a)〜(f)は従来のカラーフィルタの作製工程を示す。(A)-(f) shows the preparation process of the conventional color filter.

符号の説明Explanation of symbols

10 カラーフィルタ
11 着色層
12 着色部
14 ブラックマトリクス(BM)
16 基材
18 着色材料
20 フォトマスク
22,23 凸部
24 平坦部
25 傾斜部
30 複屈折機能層
40 駆動液晶層
50 液晶分子
51 液晶表示装置
71 液晶駆動基板
90 バックライト
10 Color Filter 11 Colored Layer 12 Colored Part 14 Black Matrix (BM)
16 Base material 18 Coloring material 20 Photomask 22, 23 Convex part 24 Flat part 25 Inclined part 30 Birefringence functional layer 40 Drive liquid crystal layer 50 Liquid crystal molecule 51 Liquid crystal display device 71 Liquid crystal drive substrate 90 Backlight

Claims (3)

観察者側から順に、カラーフィルタと、駆動液晶分子を含む駆動液晶層と、液晶駆動用電極を備える液晶駆動基板と、バックライト装置と、を配置してなる液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタが、光透過性の基材上に直接または間接に、四色以上である複数色の着色部が少なくとも一の方向を繰り返し方向として順に配列された着色層と、重合性液晶分子が所望の方向に配向した状態で固定化されてなる複屈折機能層とをこの順に積層してなるカラーフィルタであり、
前記着色層が、前記繰り返し方向に切った垂直断面の外郭形状が実質的に左右対称である色の着色部と、前記外郭形状が実質的に左右非対称である色の着色部とからなるとともに、
前記左右非対称の着色部の色が、二色以上であり、
前記二色以上は、前記バックライト装置におけるバックライト光の主波長の放射強度に応じて、前記カラーフィルタを前記複数の色ごとにそれぞれ明表示に供した場合に最も輝度が高くなる色とはいずれも一致していない色を選択されており、
且つ、前記二色以上には、前記バックライト装置におけるバックライト光の主波長の放射強度に応じて、前記カラーフィルタを前記複数の色ごとにそれぞれ明表示に供した場合に最も輝度が低くなる色が含まれる、ことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device in which a color filter, a driving liquid crystal layer including driving liquid crystal molecules, a liquid crystal driving substrate including a liquid crystal driving electrode, and a backlight device are arranged in this order from the viewer side,
The color filter is directly or indirectly on a light-transmitting substrate, and a colored layer in which a plurality of colored portions of four or more colors are sequentially arranged with at least one direction as a repeating direction, and polymerizable liquid crystal molecules A color filter formed by laminating a birefringence functional layer fixed in a state oriented in a desired direction in this order ,
The colored layer is composed of a colored portion whose color is substantially symmetrical in the outer shape of a vertical section cut in the repeating direction, and a colored portion whose color is substantially asymmetric in the outer shape,
The color of the left-right asymmetric coloring part is two or more colors,
The two or more colors are colors having the highest luminance when the color filter is subjected to bright display for each of the plurality of colors according to the radiation intensity of the main wavelength of the backlight light in the backlight device. A color that does n’t match is selected,
In addition, for the two or more colors, the luminance is lowest when the color filter is subjected to bright display for each of the plurality of colors in accordance with the emission intensity of the main wavelength of the backlight light in the backlight device. A liquid crystal display device comprising a color .
前記バックライト装置におけるバックライト光が、白色の可視光であり、且つ、前記複数色が、赤色、青色、および緑色を含み、前記二色以上には、青色が含まれる請求項1に記載の液晶表示装置。 2. The backlight according to claim 1, wherein backlight light in the backlight device is white visible light, the plurality of colors include red, blue, and green, and the two or more colors include blue . Liquid crystal display device. 前記重合性液晶分子がホメオトロピック配向している請求項1または2に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polymerizable liquid crystal molecules are homeotropically aligned .
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