JP5459420B1 - 液晶表示装置及びカラーフィルタ基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶表示装置は、アレイ基板2とカラーフィルタ基板4とが液晶層3を介して向かい合い、タッチセンシング機能を備える。カラーフィルタ基板は、透明基板11と、第1及び第2の透明電極層12a,12bと、カラーフィルタCFと、透明樹脂層14とを含む。第1及び第2の透明電極層は、タッチセンシングのために透明基板の第1及び第2の平面にそれぞれ形成される。カラーフィルタは、第1の透明電極層の上に形成され、赤フィルタRFと緑フィルタGFと青フィルタBFとを含む。透明樹脂層は、カラーフィルタの上に形成される。カラーフィルタと透明樹脂層との合計膜厚は、およそ2.5μm〜9μmの範囲内である。液晶層は、初期配向が基板平面に平行であり、液晶駆動電圧印加時に基板平面に平行に回転し、負の誘電率異方性を持つ液晶分子Lを含む。
【選択図】図1
Description
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、必要に応じて説明を行う。以下の実施形態においては、特徴的な部分についてのみ説明し、通常の液晶表示装置の構成要素と差異のない部分については説明を省略する。
本実施形態においては、上記第1の実施形態の変形例について説明する。
本実施形態においては、上記第1及び第2の実施形態の変形例について説明する。本実施形態においては、カラーフィルタ4の変形例について説明するが、カラーフィルタ19に対して同様に適用可能である。さらに、本実施形態においては、カラーフィルタ基板の製造方法についても説明する。
本実施形態においては、上記第1乃至第3の実施形態に係るカラーフィルタ基板4,19,25の変形例について説明する。
本実施形態においては、上記第1乃至第4の実施形態に係るカラーフィルタ基板4,19,25,27に用いられる透明樹脂及び有機顔料などの材料と、カラーフィルタ基板4,19,25,27の製造方法について説明する。
遮光層18,20、赤フィルタRF、緑フィルタGF、青フィルタBFなどのカラーフィルタCFの形成に用いられる感光性着色組成物は、顔料分散体(以下ペースト)に加え、多官能モノマー、感光性樹脂又は非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤などを含有する。例えば、本実施形態で用いられる感光性樹脂及び非感光性樹脂などのような透明性の高い有機樹脂は、総称して透明樹脂と呼ばれる。
本実施形態に係る遮光層18,20などの遮光膜、透明樹脂層9,9a,9b、カラーフィルタCFの形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成が可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂として、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂を用いるとしてもよく、他の樹脂を用いるとしてもよい。アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂などを用いることができる。これらのうち、アルカリ可溶性樹脂としては、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂を用いることが好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂又はノボラック系樹脂が好ましい。
赤色顔料としては、例えば、C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、272、279などを用いることができる。
遮光層18,20に含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に吸収性を持ち、遮光機能を備えた色材である。本実施形態において遮光性の色材には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料などを用いることができる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタンなどを用いることができる。染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料などを用いることができる。有機顔料については、例えば上記の有機顔料を適用してもよい。なお、遮光性成分は、1種を用いてもよく、適当な比率で2種以上を組み合わせてもよい。
遮光性色材の主材としてカーボンを含む遮光層18に用いられる黒色ペースト(分散体)の調製例について説明する。
分散剤 8.3部
銅フタロシアニン誘導体 1.0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 71部
上記黒色ペーストを用いて、下記の組成の混合物が均一になるように攪拌混合され、5μmのフィルタで濾過され、遮光層18に適用される黒色レジスト1が調製される。本実施形態において、レジストとは、カーボン又は有機顔料を含む感光性着色組成物を指す。
アクリル樹脂溶液 18部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート 5.2部
光重合開始剤 1.2部
増感剤 0.3部
レベリング剤 0.1部
シクロヘキサノン 25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 25部
本実施形態において、黒色レジスト1又はカラーレジストにおける主体の色材(顔料)は、そのレジストに含まれる色材(顔料)の全質量比(%)に対して50%を越える色材を意味する。例えば、黒色レジスト1は、カーボンが色材の100%を占め、カーボンが主な色材となる。また、カーボンを主な色材とする黒色レジスト1では、その色調又は反射色を調整するため、全質量比にて10%以下を目安に、赤色、黄色、青色などの有機顔料を添加してもよい。
遮光性色材の主材として有機顔料を含む遮光層20に用いられる有機顔料の混合例を以下に示す。
C.I.ピグメントイエロー139(以下、Y139と略記する)
C.I.ピグメントバイオレット23(以下、V23と略記する)
これら3種類の顔料のうち、R254の顔料は除かれてもよい。さらに、この3種類の顔料の他に、色(透過波長)調整用に微量の他の種類の顔料、例えば上記の有機顔料が20%以下の少量で添加されてもよい。
分散剤 0.5部
シクロヘキサノン 23.0部
なお、V23、R254などのような他の顔料についても、同じ樹脂又は溶液に分散され、黒色の顔料分散ペーストが生成されてもよい。
V23ペースト 20.60部
アクリル樹脂溶液 14.00部
アクリルモノマー 4.15部
開始剤 0.7部
増感剤 0.4部
シクロヘキサノン 27.00部
PGMAC 10.89部
上記の組成比により遮光層20に用いられる黒色レジスト2が形成される。
<赤色ペースト1の調製>
赤色ペースト1(分散液)の調製例について以下に説明する。
赤色顔料 C.I.Pigment Red177 10部
黄色顔料 C.I.Pigment Yellow150 2部
分散剤 2部
アクリルワニス(固形分20質量%) 108部
<赤色レジストRR1の調製>
赤色ペースト1の調製後、下記の組成の混合物が、均一になるように攪拌混合され、およそ5μmのフィルタで濾過され、赤色レジストRR1が調製される。
アクリル樹脂溶液 18部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート 4.5部
光重合開始剤 1.2部
増感剤 2.0部
シクロヘキサノン 32.3部
<カラーフィルタ基板4,19,25,27に用いられる赤色レジストRR2の一例>
<赤色ペースト2の調製>
赤色ペースト2(分散液)の調製例について以下に説明する。
赤色顔料 C.I.Pigment Red177 9部
分散剤 2部
アクリルワニス(固形分20質量%) 108部
<赤色レジストRR2の調製>
赤色ペースト1に代えて赤色ペースト2を用いて、赤色レジストRR1と同様の方法により、赤色レジストRR2が調製される。
<緑色ペースト1の調製>
下記組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散され、およそ5μmのフィルタで濾過され、緑色ペースト(分散液)が作製される。
黄色顔料 C.I.Pigment Yellow150 9.6部
分散剤 2部
アクリルワニス(固形分20質量%) 66部
<緑色レジストGR1の調製>
緑色ペーストの調製後、下記の組成の混合物が、均一になるように攪拌混合され、およそ5μmのフィルタで濾過され、緑色レジストGR1が調製される。
アクリル樹脂溶液 8部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート 4部
光重合開始剤 1.2部
光重合開始剤 3.5部
増感剤 1.5部
シクロヘキサノン 5.8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 30部
例えば、緑色レジストGRは、フッ素系界面活性剤を0.08部添加して用いられてもよい。
<緑色ペースト2の調製>
緑色ペースト2(分散液)の調製例について以下に説明する。
黄色顔料 C.I.Pigment Yellow150 3.2部
黄色顔料 C.I.Pigment Yellow138 7.4部
分散剤 2部
アクリルワニス(固形分20質量%) 66部
<緑色レジストGR2の調製>
緑色ペースト1に代えて緑色ペースト2を用いて、緑色レジストGR1と同様の方法により、緑色レジストGR2が調製される。
<青色ペースト1の分散体の調製>
下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散され、およそ5μmのフィルタで濾過され、青色ペースト1(青色顔料の分散体)が作製される。
分散剤 6部
アクリルワニス(固形分20質量%) 200部
<青色レジストBR1の調製>
青色ペースト1の調製後、下記の組成の混合物が均一になるように攪拌混合され、およそ5μmのフィルタで濾過され、青色レジストBR1が調製される。
アクリル樹脂溶液 25.3部
ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサーアクリレート 1.8部
光重合開始剤 1.2部
増感剤 0.2部
シクロヘキサノン 25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 30部
<カラーフィルタ基板4,19,25,27に用いられる青色レジストBR2の一例>
<青色ペースト2の調製>
下記の組成の混合物がミルで5時間分散され、およそ5μmのフィルタで濾過され、中間青色ペースト(分散液)が作製される。
分散剤 6部
アクリルワニス(固形分20質量%) 200部
この中間青色ペーストに、下記の紫色染料粉体が添加され、よく攪拌され、青色ペースト2が調製される。
<青色レジストBR2の調製>
青色ペースト1に代えて青色ペースト2を用いて、青色レジストBR1と同様の方法により、青色レジストBR2が調製される。
まず、透明基板11の両面には、カラーフィルタCFの色づけ工程に先立って、透明電極層12a,12bが形成される。
Claims (10)
- アレイ基板とカラーフィルタ基板とが液晶層を介して向かい合い、タッチセンシング機能を具備する液晶表示装置において、
前記カラーフィルタ基板は、
透明基板と、
タッチセンシングのために前記透明基板の第1の平面に形成された第1の透明電極層と、
前記タッチセンシングのために前記透明基板の第2の平面に形成された第2の透明電極層と、
前記第1の透明電極層の上に形成され、赤フィルタと緑フィルタと青フィルタとを含むカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上に形成された透明樹脂層と
を具備し、前記第2の透明電極層側が表示面側に配置され、前記透明樹脂層側が前記液晶層側に配置され、前記カラーフィルタと前記透明樹脂層との合計膜厚がおよそ2.5μm〜9μmの範囲内であり、
前記液晶層は、
初期配向が基板平面に平行であり、液晶駆動電圧印加時に前記基板平面に平行に回転し、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を含む、
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記カラーフィルタと前記透明樹脂層との合計膜厚がおよそ2.5μm〜4.5μmの範囲内であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記第1の透明電極層のパターンと前記第2の透明電極層のパターンとは、平面視で、直交することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の液晶表示装置。
- 前記第1の透明電極層のパターンと前記第2の透明電極層のパターンとは、平面視で、隙間なく互い違いに配置されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- アレイ基板と液晶層を介して向かい合うカラーフィルタ基板において、
透明基板と、
タッチセンシングのために前記透明基板の第1の平面に形成された第1の透明電極層と、
前記タッチセンシングのために前記透明基板の第2の平面に形成された第2の透明電極層と、
前記第1の透明電極層の上に形成され、赤フィルタと緑フィルタと青フィルタとを含むカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上に形成された透明樹脂層と
を具備し、
前記第2の透明電極層側が表示面側に配置され、前記透明樹脂層側が前記液晶層側に配置され、
前記カラーフィルタと前記透明樹脂層との合計膜厚がおよそ2.5μm〜9μmの範囲内であり、
前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタのそれぞれについて、液晶を駆動する周波数で測定された比誘電率は、およそ2.9以上4.4以下であり、
前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタのそれぞれについての前記比誘電率は、前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタの平均誘電率の±0.3の範囲内である、
ことを特徴とするカラーフィルタ基板。 - 可視域遮光性色材の主材として有機顔料を含む遮光層を、有効表示領域における前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタのそれぞれの一部の上に具備することを特徴とする請求項5記載のカラーフィルタ基板。
- 前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタとは、異なる色と隙間なく隣接する線状のパターンであり、
前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタとのうちの第1のカラーフィルタは、前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタとのうちの第2のカラーフィルタと第3のカラーフィルタとを区分けするように配置され、
前記第1のカラーフィルタの線幅は、前記第2及び前記第3のカラーフィルタの線幅のほぼ1/2である、
ことを特徴とする請求項5又は請求項6記載のカラーフィルタ基板。 - 有効表示領域に、前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタとを備え、
前記有効表示領域を囲む額縁領域に、遮光層を備え、
前記有効表示領域における前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタとのそれぞれと前記透明樹脂層との合計膜厚は、前記有効表示領域における前記遮光層と前記透明樹脂層との合計膜厚とほぼ同じである、
ことを特徴とする請求項5記載のカラーフィルタ基板。 - 有効表示領域に、前記赤フィルタと前記緑フィルタと前記青フィルタとを備え、
前記有効表示領域を囲む額縁領域に、可視域遮光性色材の主材としてカーボンを含む第1の遮光層と、可視域遮光性色材の主材として有機顔料を含む第2の遮光層とを具備する、
ことを特徴とする請求項5記載のカラーフィルタ基板。 - 第1の透明電極層の上であり、有効表示領域内に、可視域遮光性色材の主材としてカーボンを含み格子状又はストライプ状の遮光層を形成し、
前記遮光層の形成された前記第1の透明電極層の上に、前記カラーフィルタを形成し、
前記遮光層と前記カラーフィルタと前記透明樹脂層との合計膜厚は、およそ2.5μm〜9μmの範囲内である、
ことを特徴とする請求項5記載のカラーフィルタ基板。
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