TWI422812B - 彩色濾光片之評價方法、彩色濾光片及液晶顯示裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種使用於液晶顯示裝置或固體攝像元件之彩色濾光片的評價方法,藉由該方法評價之彩色濾光片,及具備該彩色濾光片之液晶顯示裝置。
近年來,為了薄型的目的而對液晶顯示裝置進行評價省空間或輕量性、省電力性等,且最近使用於電視的用途正急速地普及。電視用途時對亮度、對比或全方位的視認性等要求更高的性能,此種顯示器之相位差控制層多半是與直線偏光板組合而應用。
特別是近年來,能夠高對比顯示之垂直配向模式液晶顯示器係並用光軸對基板垂直且具有負的雙折射異方向性之相位差薄膜(負的C板)及光軸對基板水平且具有正的雙折射異方向性之相位差薄膜(正的A板)(例如,參照日本特開平10-153802號公報)。
該等相位差控制薄膜通常能夠使用延伸聚碳酸酯薄膜而成者,或是使用將具有雙折射異方向性的液晶材料塗布在三乙醯纖維素薄膜等而成的相位差控制薄膜。
但是,因為上述的相位差薄膜在其遲滯量係在面內係保持均勻,實際上並未將每個像素設定在最佳的遲滯量,所以未必可稱為能夠進行最佳的相位差補償。
其理由之一係液晶的相位差、折射率本身對透射光線的波長具有依存性,可舉出按照構成彩色濾光片之各色的
顯示像素顏色(實際上係透射光線的波長),對相位差薄膜要求的遲滯量亦不同。對此,有提案(例如日本特開2005-148118號公報)揭示按照透射光的波長控制遲滯值,來進行更佳的相位差補償之嘗試。
其他的理由係因為構成彩色濾光片之各著色顯示像素本身具有厚度方向相位差值時,透射光會產生相位差,致使液晶顯示裝置的視野角依存性變大、顯示特性降低。對此,有提案(例如日本特開2000-136253號公報)揭示使著色高分子薄膜含有在側鏈具有平面結構基之高分子,或是藉由使著色高分子薄膜含有具有與高分子正負相反的雙折射率之雙折射降低粒子,來降低彩色濾光片的遲滯量之提案。
但是,實際上儘管如此的嘗試,從斜向觀察已施行視野角補償後的黑顯示時,會有因紅色及藍色的漏光而觀察到著色成為紅紫色之問題。
針對此問題,本發明者等發現係因為構成彩色濾光片之紅色、綠色及藍色的各色顯示像素的厚度方向相位差值係各自不同,例如在使用顏料分散型的著色組成物所製造的彩色濾光片,相對於紅色及藍色的遲滯量,綠色像素顯示較大的負遲滯量之緣故。
因為與液晶顯示器所使用的其他構件比較,彩色濾光片的遲滯值係比較小,以往此問題未被重視,因為通常光學設計係以綠色為中心來進行,若紅色及藍色的著色顯示像素與綠色的著色顯示像素的遲滯值差異變大時,會產生漏光之視野角視認性之問題。
又,構成彩色濾光片之紅色、綠色及藍色的各著色顯示像素的厚度方向相位差值係使用偏振光橢圓計或相位差測定裝置來測定,但是因為在基板上所形成的著色顯示像素的厚度通常多半為1~3微米,又,著色顯示像素的折射率通常多半為1.55至1.8的範圍,因為著色顯示像素與空氣層或基板的折射率差異所引起的干擾之影響,被包含在測定值之相位差△,所以先前的技術係難以精確地得到在特定波長的厚度方向的方向相位差之值。
又,特別是關於從斜向的可見,因為亦容易受到彩色濾光片的紅色、綠色及藍色的各著色顯示像素的透射率平衡或背光板的分光強度比之影響,只控制彩色濾光片的厚度方向相位差值必定是難以說明的。
本發明的第1目的係提供一種彩色濾光片的評價方法,能夠簡便且精確度良好地判斷具備彩色濾光片之液晶顯示裝置的斜向視認性。
本發明的第2目的係提供一種彩色濾光片,藉由組合相位差薄膜及其他的構成組件,能夠得到黑顯示時從斜向具有良好的視認性之液晶顯示裝置。
本發明的第3目的係提供一種液晶顯示裝置,具備上述的彩色濾光片,其在黑顯示時從斜向具有良好的視認性。
依照本發明的第1態樣時,係提供一種彩色濾光片之評價方法,係在基板上具備至少3色以上的著色顯示像素之彩色濾光片的評價方法,其特徵係對各自前述著色顯示像素,從任意的角度照射含有在380奈米~780奈米的範
圍內之透射光尖峰區域波長λ的連續光線,並將使用分光偏振光橢圓計測定所得到的相位差值作為△(λ),將在前述著色顯示像素的380奈米~780奈米的範圍內之前述波長λ的分光透射率作為T(λ)時,依據對各著色顯示像素依照下述式(1)所求得的值ξ1
,來判斷具備前述彩色濾光片之液晶顯示裝置的斜向視認性,
(式中,a、b係表示前述連續的照射光之波長範圍,係滿足380≦a、b≦780且a<b之數值)。
依照本發明的第2態樣時,係提供一種彩色濾光片之評價方法,係在基板上具備至少3色以上的著色顯示像素之彩色濾光片的評價方法,其特徵係對各自前述著色顯示像素,從任意的角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內之透射光尖峰區域波長λ的連續光線,並將使用分光偏振光橢圓計測定所得到的相位差值作為△(λ),將在前述著色顯示像素的380奈米~780奈米的範圍內之前述波長λ的分光透射率作為T(λ),將使用於液晶顯示裝置的光源在前述波長λ的分光放射亮度作為S(λ)時,依據對各著色顯示像素依照下述式(2)所求得的值ξ2
,來判斷具備前述彩色濾光片之液晶顯示裝置的斜向視認性,
(式中,a、b係表示前述連續的照射光之波長範圍,係滿足380≦a、b≦780且a<b之數值)。
依照本發明的第3態樣時,係提供一種彩色濾光片,係在基板上具備至少紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素之彩色濾光片,其特徵係對各自前述紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素,從任意的角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內之透射光尖峰區域波長λ的連續光線,並將使用分光偏振光橢圓計測定所得到的紅色顯示像素的相位差值△(λ)R
、綠色顯示像素的相位差值△(λ)G
及藍色顯示像素的相位差值△(λ)B
,和在前述著色顯示像素的380奈米~780奈米的範圍內的前述波長λ之紅色顯示像素分光透射率作為T(λ)R
、綠色顯示像素分光透射率作為T(λ)G
及藍色顯示像素分光透射率作為T(λ)B
,係滿足下述式(3)及(4),
(式中,a、b係表示前述連續的照射光之波長範圍,係滿足380≦a、b≦780且a<b之數值)。
依照本發明的第4態樣時,係提供一種彩色濾光片,係在基板上具備至少紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素之彩色濾光片,其特徵係對各自前述紅色顯示像
素、綠色顯示像素及藍色顯示像素,從任意的角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內之透射光尖峰區域波長λ的連續光線,且使用分光偏振光橢圓計測定所得到的紅色顯示像素的相位差值△(λ)R
、綠色顯示像素的相位差值△(λ)G
及藍色顯示像素的相位差值△(λ)B
,及在前述著色顯示像素的380奈米~780奈米的範圍內的前述波長λ之紅色顯示像素分光透射率T(λ)R
、綠色顯示像素分光透射率T(λ)G
及藍色顯示像素分光透射率T(λ)B
,以及使用於液晶顯示裝置的光源在前述波長λ的分光放射亮度S(λ),係滿足下述式(5)及(6),
(式中,a、b係表示前述連續的照射光之波長範圍,係滿足380≦a、b≦780且a<b之數值)。
依照本發明的第5態樣時,係提供一種液晶顯示裝置,其具備上述的彩色濾光片。
以下,說明本發明的實施形態。
第1圖係顯示本發明的第1實施形態之彩色濾光片。
在第1圖,彩色濾光片係在玻璃基板1上具備遮光層之黑色矩陣2、及著色顯示像素3。著色顯示像素3係由紅色顯示像素3R、綠色顯示像素3G及藍色顯示像素3B所構成的。
關於各著色顯示像素的厚度方向相位差,下述式(1)及(2)示之ξ1
或ξ2
係滿足下述式(3)及式(4)或式(5)及式(6),
(式中,△(λ)係從任意角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內的透射光尖峰區域的波長λ之連續光,並藉由分光偏振光橢圓計測定所得到的相位差值,T(λ)係表示著色顯示像素於380奈米~780奈米的範圍內在波長λ的分光透射率),
(式中,△(λ)係從任意角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內的透射光尖峰區域的波長λ之連續光,並藉由分光偏振光橢圓計測定所得到的相位差值,T(λ)係表示著色顯示像素於380奈米~780奈米的範圍內在波長λ的分光透射率,S(λ)係表示在液晶顯示裝置所使用的波長λ之分光放射亮度),
(在式(3)及(4),△(λ)R
、△(λ)G
、△(λ)B
係各自表示從任意角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內的透射光尖峰區域的波長λ之連續光,並藉由分光偏振光橢圓計測定所得到紅色顯示像素的相位差值、綠色顯示像素的相位差值、藍色顯示像素的相位差值,T(λ)R
、T(λ)G
、T(λ)B
、係各自表示著色顯示像素於380奈米~780奈米的範圍內在波長λ的紅色顯示像素分光透射率、綠色顯示像素分光透射率、藍色顯示像素分光透射率),
(在式(5)及(6),△(λ)R
、△(λ)G
、△(λ)B
係各自表示從任意角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內的透射光尖峰區域的波長λ之連續光,並藉由分光偏振光橢圓計測定所得到紅色顯示像素的相位差值、綠色顯示像素的相位差值、藍色顯示像素的相位差值,T(λ)R
、T(λ)G
、T(λ)B
、係各自表示著色顯示像素於380奈米~780奈米的
範圍內在波長λ的紅色顯示像素分光透射率、綠色顯示像素分光透射率、藍色顯示像素分光透射率,S(λ)係表示在液晶顯示裝置所使用的波長λ之分光放射亮度),又,在上述的式,a、b係表示前述連續的照射光的波長範圍,並滿足380≦a、b≦780且a<b之值。
以上的式(3)~式(6),不管符號的正負如何係意指綠色顯示像素的相位差之ξ1
值或ξ2
係紅色顯示像素的相位差之ξ1
值或ξ2
值以上時,藍色顯示像素的相位差之ξ1
值或ξ2
值係綠色顯示像素的相位差之ξ1
值或ξ2
值以上,綠色顯示像素的相位差之ξ1
值或ξ2
係紅色顯示像素的相位差之ξ1
值或ξ2
值以下時,藍色顯示像素的相位差之ξ1
值或ξ2
值係綠色顯示像素的相位差之ξ1
值或ξ2
值以下。
關於各著色顯示像素的厚度方向相位差之值ξ1
能夠藉由對具有至少紅色顯示像素3R、綠色顯示像素3G及藍色顯示像素3B之3色的著色顯示像素3之彩色濾光片,從任意角度或目標角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內的透射光尖峰區域的波長之連續光,並使用分光偏振光橢圓計測定得到△(λ),且將該△(λ)與在前述著色顯示像素的前述波長λ的分光透射率T(λ)的積加以積分來求得。
又,關於各著色顯示像素的厚度方向相位差之值ξ2
能夠藉由對具有至少紅色顯示像素3R、綠色顯示像素3G及藍色顯示像素3B之3色的著色顯示像素3之彩色濾光片,從任意角度或目標角度照射含有在380奈米~780奈
米的範圍內的透射光尖峰區域的波長之連續光,並使用分光偏振光橢圓計測定得到△(λ),且將該△(λ)、在前述著色顯示像素的前述波長λ的分光透射率T(λ)與在液晶顯示裝置所使用的光源的前述波長λ的分光放射亮度S(λ)的積加以積分來求得。
此時,藉由分光偏振光橢圓計測定的基板係彩色濾光片時,能夠透過圖案化的光罩,只透射R、G、B中任一者的單一著色顯示像素而測定,來求得單一著色顯示像素的相位差值△(λ)。測定基板係R、G、B中任一者的單一著色顯示像素時,能夠未透過光罩而測定相位差。又,分光透射率T(λ)係表示在0≦T(λ)≦1的範圍之數值,且光源的分光放射亮度能夠使用任意單位的數值。
△(λ)、T(λ)及S(λ)係以例如對應每隔1奈米或每隔2奈米等的波長的方式來提供不連續的數值時,上述式(1)至式(6)的積分能夠視為在各波長的△與T的積之總和,或是△、T與S的積之總和。又,測定所使用的波長能夠使用含有在380奈米~780奈米中的透射光尖峰區域的波長之任意的連續光,較佳是400奈米~700奈米每隔5奈米之全部的波長,更佳是380奈米~780奈米每隔1奈米之全部的波長,這是因為在測定形成於基板上的著色顯示像素的相位差時,所包含在基板與著色顯示像素的界面引起的干擾之影響,係在波長10奈米至100奈米中的任一者的值以振幅的方式顯現,所以盡可能使用在廣闊範圍波長的相位差值△(λ)來求取ξ1
或ξ2
之方法,能夠更提高
精確度。
彩色濾光片的雙折射率的絕對值必須在0.01以下,亦即各著色顯示像素的厚度方向相位差值ξ1
或ξ2
係以盡可能接近ξ1
(紅色顯示像素)=ξ1
(綠色顯示像素)=ξ1
(藍色顯示像素)=0,或是接近ξ2
(紅色顯示像素)=ξ2
(綠色顯示像素)=ξ2
(藍色顯示像素)=0為佳,但是與彩色濾光片以外的構成組件、例如液晶、偏光板、配向膜等的相位差的波長分散性組合時,最佳的彩色濾光片的厚度方向相位差值亦存在於ξ1
(紅色顯示像素)=ξ1
(綠色顯示像素)=ξ1
(藍色顯示像素)=0、或是ξ2
(紅色顯示像素)=ξ2
(綠色顯示像素)=ξ2
(藍色顯示像素)=0的情況以外。
在彩色濾光片,各色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
以採用何值最佳,係因與其他的組件的組合而變化,重要的是儘管綠色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
係紅色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
以上,但是藍色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
係綠色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
以下的情況,或是儘管綠色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
係紅色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
以下,但是藍色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
係綠色顯示像素的相位差值ξ1
或ξ2
以上的情況,液晶顯示裝置無法得到良好的斜向視認性。
這是因為液晶顯示裝置所使用的其他組件,其雙折射性的波長分散性係相對於透射光的波長而連續地變化之緣故。
未滿足式(3)及式(4)時,亦即下述式(3)’、式(4)’成立
時,係表示各著色顯示像素的厚度方向相位差的差變為太大,或是表示各著色顯示像素的厚度方向相位差係未相對於透射光的波長而連續變化之狀態,因此,由於未與液晶顯示裝置所使用的其他組件的波長分駐性一致,無法得到具有良好的斜向視認性之液晶顯示裝置。
同樣地,未滿足式(5)及式(6),亦即(5)’、式(6)’成立時,各著色顯示像素的厚度方向相位差的差異太大,或是表示各著色顯示像素的厚度方向相位差係未相對於透射光
的波長而連續變化之狀態,因此,由於未與液晶顯示裝置所使用的其他組件的波長分駐性一致,無法得到具有良好的斜向視認性之液晶顯示裝置。
如上述,依照本發明的一實施形態時,使用分光偏振光橢圓計或相位差測定裝置測定構成彩色濾光片之3色以上的著色顯示像素之厚度方向相位差,並藉由將在各波長的相位差與分光透射率的積加以積分,在相位差含有著色顯示像素與空氣層或基板的折射率差異所引起的干擾之影
響的狀態求取厚度方向相位差值,從該值與液晶顯示裝置在黑顯示時的斜向視認性之關係,能夠精確度良好地進行評價彩色濾光片。
又,依照本發明的另外實施形態時,在製造使用上述彩色濾光片之液晶顯示裝置時,因為通過各著色顯示像素的顯示區域之光線的偏光狀態不會產生不均,能夠得到在黑顯示時具有良好的斜向視認性之液晶顯示裝置。
以下,說明以上已說明的各著色顯示像素。
紅色顯示像素能夠使用例如C.I.顏料紅7、14、41、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、81:4、146、168、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272、279等的紅色顏料。
又,亦可並用上述黃色顏料與橙色。黃色顏料可舉出例如C.I.顏料黃1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、147、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、187、188、193、194、199、198、213、214等。橙色顏料可舉出C.I.顏料橙36、43、51、55、59、61、71、73等。
紅色顯示像素係在該等顏料中含有吡咯并吡咯二酮系紅色顏料與蒽醌系紅色顏料中之1種類以上,因為容易得到任意的ξ 1
或ξ 2
,乃是較佳。因為吡咯并吡咯二酮系紅色顏料藉由設法對其微細化處理,能夠使ξ 1
或ξ 2
成為正負的任一方,且其絕對值亦某種程度能夠控制,又,蒽醌系紅色顏料不管是否微細化處理,都容易得到接近0的ξ 1
或ξ 2
之緣故。
從像素的色相、亮度、膜厚度而言,以顏料的合計量為基準,以含有10~90重量%的吡咯并吡咯二酮系紅色顏料及5~70重量%的蒽醌系紅色顏料為佳,特別是著眼於對比時,以含有25~75重量%的吡咯并吡咯二酮系及25~60重量%的蒽醌系紅色顏料為更佳。
又,從調整色相的目的,紅色顯示像素能夠含有黃色顏料或橙色顏料,從高對比化而言,以使用偶氮金屬錯合物系黃色顏料為佳。以顏料的合計量為基準,其使用量以含有5~25重量%為佳,小於5重量%時,充分的亮度提升等色相調整變為困難,大於30重量%時,因為色相過度地移動至黃色,色再現性有變差的傾向。
從優良的耐光性、耐熱性及透明性、著色力等而言,以C.I.顏料紅254作為吡咯并吡咯二酮系紅色顏料、以C.I.顏料紅177作為蒽醌系紅色顏料、以C.I.顏料黃150作為偶氮金屬錯合物系黃色顏料為佳。
綠色顯示像素例如能夠使用C.I.顏料綠7、10、36、37、58等的綠色顏料,又,亦能夠並用黃色顏料。黃色顏
料亦能夠使用與在上述紅色顯示像素所使用的黃色顏料同樣者。
綠色顯示像素係在該等顏料中含有鹵化金屬酞菁系綠色顏料時,或是與綠色顏料同時含有偶氮系黃色顏料、及喹啉黃系黃色顏料中至少1種時,因為容易得到任意的ξ1
或ξ2
,乃是較佳。因為鹵化金屬酞菁系綠色顏料藉由選擇中心金屬,能夠某種程度能夠控制ξ1
或ξ2
,偶氮系黃色顏料不管是否微細化處理,都能夠得到正的ξ1
或ξ2
,喹啉黃系黃色顏料不管是否微細化處理,都能夠得到負的ξ1
或ξ2
之緣故。
從像素的色相、亮度及膜厚度等而言,以顏料的合計重量為基準時,綠色顯示像素以含有30~90重量%的鹵化金屬酞菁系綠色顏料、10~70重量%的偶氮系黃色顏料及/或喹啉黃系黃色顏料為佳,而且,以含有50~85重量%的鹵化金屬酞菁系綠色顏料、5~45重量%的偶氮系黃色顏料及5~45重量%喹啉黃系黃色顏料為更佳。
從優良的耐光性、耐熱性及透明性、著色力等而言,以C.I.顏料綠7、36作為鹵化金屬酞菁系綠色顏料、以C.I.顏料黃150作為偶氮系黃色顏料、以C.I.顏料黃138作為喹啉黃系黃色顏料為佳。
又,從具有優良的耐光性、耐熱性及透明性、著色力等而言,在鹵化金屬酞菁系綠色顏料之中,不管是否有微細化處理都能成為正的ξ1
或ξ2
,以使用中心金屬為鋅之顏料為佳。
藍色顯示像素例如能夠使用C.I.顏料藍15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等的藍色顏料,又,亦可並用紫色顏料。紫色顏料可舉出例如C.I.顏料紫1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等。
藍色顯示像素係在該等顏料中含有金屬酞菁系藍色顏料及二系紫色顏料中之1種類以上時,能夠得到接近0的ξ1
或ξ2
。
從像素的色相、亮度及膜厚度而言,以顏料的合計重量為基準時,藍色顯示像素以含有40~100重量%的金屬酞菁系藍色顏料、0~50重量%的二系紫色顏料為佳,而且,以含有50~98重量%的金屬酞菁系藍色顏料、2~25重量%的二系紫色顏料為更佳。
從優良的耐光性、耐熱性及透明性、著色力等而言,以C.I.顏料藍15:6作為金屬酞菁系藍色顏料、以C.I.顏料紫23作為二系紫色顏料為佳。
各著色顯示像素能夠含有無機顏料。無機顏料可舉出例如黃色鉛、鋅黃、氧化鐵紅(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、紺青、氧化鉻綠、鈷綠等的金屬氧化物粉、金屬硫化物及金屬粉等。為了在取得彩度與亮度的平衡之同時,可確保良好的塗布性、敏感度及顯像性等,無機顏料能夠組合有機顏料而使用。
為了調色,在不會使耐熱性下降的範圍,各著色顯示像素亦能夠含有染料。
又,為了實現彩色濾光片的高亮度化、高對比化,在
各著色顯示像素所含有的顏料以經微細化處理為佳,且一次粒徑以較小為佳。顏料的一次粒徑係藉由使用電子顯微鏡拍攝顏料,並從該照片的影像解析直接測定。
顏料的平均一次粒徑以40奈米以下為佳,以30奈米以下為較佳,以20奈米以下為更佳。又,以5奈米以上為佳。顏料的一次粒徑大於40奈米以上時,液晶顯示裝置的黑顯示時的正面視認性降低。又,小於5奈米時,顏料變為難以分散,保持作為用以形成著色顯示像素的著色組成物之安定性及確保流動性變為困難。結果塗布產生不均致使彩色濾光片的亮度及色特性變差。
又,將形成於基板的各著色顯示像素夾在2片偏光板之間,並使一側的偏光板側接觸背光板,並使用亮度計測定透射另一側的偏光板之光線,從偏光板係平行狀態時之光線的亮度(Lp)與垂直狀態時之光線的亮度(Lc)的比算出的對比C,能夠藉由C=Lp/Lc算出,CS係只有基板而無彩色濾光片,CR係表示紅色彩色濾光片、CG係綠色彩色濾光片、CB係藍色彩色濾光片的對比時,滿足下述式時,液晶顯示裝置係在黑顯示時的正面視認性優良者。亦即能夠再現光線泄漏少之緊密的黑顯示。
CR/CS>0.5
CG/CS>0.5
CB/CS>0.4
未滿足上述式時,亦即,CR/CS≦0.5、或CG/CS≦0.5、或CB/CS≦0.4時,在黑顯示時的光線泄漏多,難以得到具
有優良的正面視認性之液晶顯示裝置。
控制顏料的一次粒徑及厚度方向相位差之手段,有將顏料機械性粉碎來控制一次粒徑及粒子形狀之方法(稱為磨碎法);將在良溶劑中溶解顏料而成的溶液投入弱溶劑中,來使需要的一次粒徑及粒子形狀的顏料析出之方法(稱為析出法);及在合成時製造需要的一次粒徑及粒子形狀的顏料之方法(稱為合成析出法)等。能夠依照使用顏料的合成法或化學性質等,對各自顏料選擇適當的方法。
以下,說明各自的方法,在構成本發明的彩色濾光片之著色顯示像素所含有顏料之一次粒徑及粒子形狀的控制方法,亦可使用上述方法的任一種。
磨碎法有藉由將顏料使用球磨機、砂磨機或捏合機等,並與食鹽等的水溶性無機鹽等的磨碎劑及不會將其溶解的水溶性有機溶劑同時機械性地混煉(以下,將該處理稱為鹽磨法)後,水洗除去無機鹽及有機溶劑,並藉由乾燥來得到需要的一次粒徑及粒子形狀的顏料之方法。但是,因為藉由鹽磨處理時會有顏料結晶成長的情況,處理時在上述有機溶劑添加至少一部分溶解之固態樹脂或顏料分散劑,來防止結晶成長係有效的。
顏料與無機鹽的比率係無機鹽的比率增多時顏料的微細化效果變佳,但是顏料的處理量變少,會使生產力下降。因此,通常對1重量份顏料使用1~30重量份無機鹽,以2~20重量份為佳。又,因為上述水溶性有機溶劑係以與顏料及無機鹽成為均勻塊狀物的方式而添加,雖然亦取決
於顏料與無機鹽的調配,通常係相對於1重量份,可使用0.5~30重量份的量。
在上述磨碎法,更具體地,係在顏料與水溶性的無機鹽的混合物添加少量的水溶性有機溶劑當作濕潤劑並使用捏合機等強力混煉後,將該混合物投入水中,且使用高速攪拌器等攪拌而成為漿體狀。接著藉由過濾該漿體、水洗及乾燥,能夠得到需要的一次粒徑及粒子形狀之顏料。
析出法係藉由將顏料溶解在適當的良溶劑後,與弱溶劑混合來使需要的一次粒徑及粒子形狀的顏料析出之方法,依照溶劑的種類或量、析出溫度及析出速度等,能夠控制一次粒徑的大小及粒子形狀。通常,因為顏料係難以溶解於溶劑,所以能夠使用的溶劑受到限制,已知有例如濃硫酸、多磷酸及氯磺酸等的強酸性溶劑或液體氨、甲醇鈉的二甲基甲醯胺溶液等的鹼性溶劑等。
本法的代表例有將在酸性溶劑溶解顏料而成的溶液注入其他的溶劑中,使其再析出而得到微細粒子之酸性漿化法。從成本的觀點,通常工業上有將硫酸溶液注入水中的方法。硫酸濃度沒有特別限定,以95~100重量%為佳。對顏料之硫酸的使用量沒有特別限定,因為太少時溶液黏度變高,處理性變差,相反地,太多時顏料的處理效率降低,對顏料以使用3~10重量份的硫酸為佳。又,顏料沒有必要完全溶解。溶解時的溫度以0~50℃為佳,小於0℃時硫酸有凍結的可能性,且溶解度亦降低。太高溫時容易產生副反應。注入水的溫度以1~60℃為佳,大於60℃
時,在注入時因硫酸的溶解熱而沸騰,作業上有危險。小於1℃的溫度時會凍結掉。注入所使用的時間,係相對於1份顏料以0.1~30分鐘為佳。時間越長時一次粒徑有變大的傾向。
顏料的一次粒徑及粒子形狀的控制,能夠藉由選擇組合酸性漿化法等的析出法及鹽磨法等的磨碎法之手法,同時考慮顏料的造粒程度而進行,而且此時以能夠確保分散體的流動性為更佳。
鹽磨法或酸性漿化法時,為了防止隨著控制一次粒徑及粒子形狀而產生顏料凝聚,亦能夠並用下述所示之色料衍生物或樹脂顏料分散劑及界面活性劑等的分散助劑。又,藉由控制一次粒徑及粒子形狀並使其以2種類以上的顏料共存的形式來進行,即便單獨係分散困難的顏料,亦能夠加工成為安定的分散體。
特殊的析出法有無色法。黃蔥酮系、紫環酮系、苝系、陰丹士林(標準還原藍)系等的還原染料系顏料係藉由鹼性亞硫氫鹽還原時,醌基成為氫醌的鈉鹽(無色化合物)而成為水溶性。藉由在該水溶液適當地添加氧化劑進行氧化,能夠使不溶於水之一次粒徑較小的顏料析出。
合成析出法係在合成顏料的同時,使需要的一次粒徑及粒子形狀的顏料析出之方法。但是將生成的微細顏料從溶劑中取出時,若顏料粒子凝聚而成為大的二次粒子時,因為藉由通常的分離法之過濾變為困難,通常係應用於藉由容易產生二次凝聚的水系所合成的偶氮系等的顏料。
而且,藉由控制一次粒徑及粒子形狀之手段,使用高速的砂磨機等長時間分散(乾式粉碎顏料之所謂的乾式研磨法),在使顏料的一次粒徑變小時之同時,亦能夠分散。
以下,說明為了形成本發明的彩色濾光片的各著色顯示像素所使用的著色組成物。
著色組成物包含顏料及顏料載體。為了形各著色顯示像素所使用的著色組成物中所含有的顏料載體係能夠分散顏料者,係由透明樹脂及其先質或其等的混合物所構成。
透明樹脂在可見光區域的400~700奈米的全波長區之透射率以80%以上為佳,以95%以上的樹脂為較佳。透明樹脂係包含熱塑性樹脂、熱固性樹脂及感光性樹脂,其先質係含有藉由照射放射線能夠硬化而生成透明樹脂之單體或低聚物,此等可單獨使用,亦可混合使用2種以上。
相對於著色組成物中的顏料100重量份,顏料載體可使用30~700重量份,以60~450重量份的量為佳。又,使用透明樹脂及其先質之混合物作為顏料載體時,相對於著色組成物中的顏料100重量份,透明樹脂能夠使用20~400重量份,以50~250重量份的量為佳。又,相對於著色組成物中的顏料100重量份,透明樹脂的先質能夠使用10~300重量份,以10~200重量份的量為佳。
熱塑性樹脂可舉出例如丁縮醛樹脂、苯乙烯一順T烯二酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚胺基甲酸酯系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚
醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠樹脂、賽路蘇類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯及聚醯亞胺樹脂等。
又,熱固性樹脂可舉出例如環氧樹脂、苯并胍胺樹脂、松香改性順丁烯二酸樹脂、松香改性順丁烯二酸樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂及苯酚樹脂等。
感光性樹脂可使用使具有羥基、羧基、胺基等的反應性取代基之線狀高分子,與具有異氰酸酯基、醛基及環氧基等的反應性取代基之(甲基)丙烯酸化合物或桂皮酸反應,在該線狀高分子導入(甲基)丙烯醯基、苯乙烯基等的光交聯性基而成的樹脂。又,亦可藉由具有(甲基)丙烯酸羥烷基酯等具有羥基之(甲基)丙烯酸化合物將含有苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物或α-烯烴-順丁烯二酸酐共聚物等的酸酐之線形高分子加以半酯化而成者。
透明樹脂的先質之單體及低聚物可舉出例如(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯等各種丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺及丙烯腈等。此等可單獨使用,亦可混合使用2種類以上。
著色組成物係藉由照射紫外線來使該組成物硬化時,可添加光聚合引發劑。光聚合引發劑可使用4-苯氧基環乙
醯苯、4-第三丁基-二環乙醯苯、二乙氧基乙醯苯、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-啉丙烷-1-酮及2-苄基-2-二甲胺基-1-[4-(甲硫基)苯基]-丁烷-1-酮等的乙醯苯系光聚合引發劑;苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻丙基醚及苯偶姻二甲基縮酮等的苯偶姻系光聚合引發劑;二苯基酮、苯甲醯基苯甲酸、苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯基酮、羥基二苯基酮、丙烯酸化二苯基酮、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚等二苯基酮系光聚合引發劑;噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等的噻噸酮系光聚合引發劑;2,4,6-三氯-S-三、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-S-三、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-S-三、2-(對甲苯基)-4-6-雙(三氯甲基)-S-三、2-胡椒基-4,6-雙(三氯甲基)-S-三、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-S-三、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-S-三、2-(萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-S-三、2-(4-甲氧基-萘并-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-S-三、2,4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三等的三系光聚合引發劑;硼系光聚合引發劑;咔唑系光聚合引發劑;及咪唑系光聚合引發劑等。
相對於著色組成物中的顏料100重量份,光聚合引發劑為5~200重量份,以使用10~150重量份的量為佳。
上述光聚合引發劑可單獨使用,亦可混合使用2種以上。亦能夠並用α-醯氧基醚、醯基氧化膦、甲基苯基乙醛
酸、苯偶醯、9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌、4,4’-二乙基間苯二甲醯基苯、3,3’,4,4’-肆(第三丁氧過氧羰基)二苯基酮、4,4’-二乙基胺基二苯基酮等的化合物作為敏化劑。相對於光聚合引發劑100重量份,敏化劑能夠含有0.1~60重量份的量。
而且,著色組成物能夠含有作為鏈轉移劑作用之多官能硫醇。多官能硫醇若具有2個以上硫醇基之化合物即可,可舉出例如己烷二硫醇、癸烷二硫醇、1,4-丁二醇雙硫代丙酸酯、1,4-丁二醇雙硫代乙醇酸酯、乙二醇雙硫代乙醇酸酯、乙二醇雙硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷參硫代乙醇酸酯、三羥甲基丙烷參硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷參(3-氫硫基丁酸酯)、新戊四醇肆硫代乙醇酸酯、新戊四醇肆硫代丙酸酯、三氫硫基丙參(2-羥乙基)三聚異氰酸酯、1,4-二甲基氫硫基苯、2,4,6-三氫硫基-S-三及2-(N,N-二丁胺基)-4,6-二氫硫基-s-三等。此等的多能硫醇可使用1種,亦可混合使用2種以上。相對於著色組成物中的顏料100重量份,多官硫醇為0.2~150重量份,以使用0.2~100重量份的量為佳。
又,為了使顏料充分地分散在顏料載體中,且容易地以乾燥膜厚度成為0.2~5微米的方式塗布在玻璃基板等的透明基板上來形成濾光片部分,可以使其含有溶劑。溶劑可舉出例如環己烷、乙基賽路蘇乙酸酯、丁基賽路蘇乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二甘醇二甲基醚、乙苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基賽路蘇、甲基-正戊基酮、丙
二醇一甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、異丁基酮及石油系溶劑等,此等可單獨使用,亦可混合使用。
相對於著色組成物中的顏料100重量份,溶劑為800~4000重量份,以使用1000~2500重量份的量為佳。
著色組成物係能夠藉由將1種或2種以上的顏料按照必要與上述光聚合引發劑,同時微細地分散在顏料載體及有機溶劑中來製造。分散手段能夠使用三輥磨機、二輥磨機、砂磨機、捏合機、立式球磨機等。又,含有2種以上的顏料之著色組成物亦能夠混合將各顏料各自微細地分散在顏料載體及有機溶劑中而成者來製造。
將顏料分散在顏料載體及有機溶劑中,能夠適當地含有樹脂顏料分散劑、界面活性劑及顏料衍生物等分散助劑。因為分散助劑對顏料的分散性能優良,且防止分散後顏料的再凝聚效果大,所以使用的著色組成物其係使用分散助劑使顏料分散於顏料載體及有機溶劑而構成時,能夠得到具有優良的透明性之著色顯示像素。相對於著色組成物中的顏料100重量份,分散助劑為0.1~40重量份,以使用0.1~30重量份為佳。
樹脂型顏料分散劑具有吸附顏料的性質之顏料親和性部位,及與顏料載體具有相溶性的部位,具有吸附顏料並使顏料分散於顏料載體安定化之作用。樹脂型顏料分散劑具體上,可使用聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯等的聚羧酸酯、不飽和聚醯胺、聚羧酸、聚羧酸(部分)胺鹽、聚羧酸銨鹽、
聚羧酸烷基胺鹽、聚矽氧烷、長鏈聚胺基醯胺磷酸鹽、含羥基聚羧酸酯、或其等的改性物、藉由具有聚(低級伸烷亞胺)與游離的羧基之聚酯反應所形成的醯胺或其鹽等的油性分散劑、(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮等的水溶性樹脂或水溶性高分子化合物、聚酯系、改性聚丙烯酸酯系、環氧乙烷/環氧丙烷加成化合物、磷酸酯系等,此等可使用單獨,亦可混合使用2種以上。
界面活性劑可舉出聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、+二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物鹼鹽、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯基醚二磺酸鈉、月桂基硫酸一乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬脂酸一乙醇胺、硬脂酸鈉、月桂基硫酸鈉、苯乙烯-硬脂酸共聚物的-乙醇胺、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等的陰離子性界面活性劑;聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐一硬脂酸酯、聚乙二醇-月桂酸酯等的陰離子性界面活性劑;烷基4級銨鹽或此等的環氧乙烷加成物等的陽離子性界面活性劑;烷基二甲基胺基乙酸甜菜鹼等的烷基甜菜鹼、烷基咪唑啉等的雙性界面活性劑,此等可單獨,亦可混合使用2種以上。
色料衍生物係在有機色料導入取代基之化合物,以接近所使用顏料的色相為佳,添加量較少時亦可使用色相不同者。有機色料亦可含有通常未被稱為色料的萘系、蒽系
等的淡黃色的芳香族多環化合物。色料衍生物能夠使用特開昭63-305173號公報、特公昭57-15620號公報、特公昭59-40172號公報、特公昭63-17102號公報、特公平5-9469號公報所記載者。因為對顏料的分散效果大,以具有鹼性基之色料衍生物為特佳。此等可單獨,亦可混合使用2種以上。
為了使組成物的經時黏度安定化,著色組成物亦可含有儲存安定劑。儲存安定劑可舉出例如苄基三甲基氯、二乙基羥基胺等的氯化4級銨、乳酸、草酸的有機酸及其甲基醚、第三丁基五倍子酚、四乙基膦、四苯基膦等的有機膦、亞磷酸鹽等。相對於著色組成物中的顏料100重量份,儲存安定劑可含有0.1~10重量份的量。
又,為了提高與基板的黏附性,亦可含有矽烷偶合劑等的黏附提升劑。矽烷偶合劑可舉出乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等的乙烯基矽烷類;γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等的(甲基)丙烯醯氧基矽烷類;β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基己基)甲基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基己基)甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷及γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等的環氧基矽烷類、Nβ(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺基丙基甲基三乙氧基矽烷、γ-胺
基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷等的胺基矽烷類、γ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷、γ-氫硫基丙基三乙氧基矽烷等的硫代矽烷類等。相對於著色組成物中的顏料100重量份,矽烷偶合劑可含有0.01~100重量份的量。
著色組成物能夠以凹版膠版用印刷油墨、無水膠版印刷油墨、絲網印刷用油墨及溶劑顯像型或鹼顯像型著色光阻劑的形態來調製。著色光阻係在含有熱塑性樹脂、熱固性樹脂或感光性樹脂、單體、光聚合引發劑及有機溶劑之組成物中使色料分散而成者。
以著色組成物的全固形成量為基準(100重量%),顏料含有5~70重量%的比例。較佳是含有20~50重量%的比率,其殘餘部分實質上係藉由顏料載體提供的樹脂質黏合著。
著色組成物以藉由離心分離、燒結過濾器、膜濾器等的手段,來進行除去5微米以上的粗大粒子,較佳是1微米以上的粗大粒子、更佳是0.5微米以上的粗大粒子及混入的塵埃。
本發明的一實施形態之彩色濾光片中的紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素係藉由印刷法或光蝕刻法在透明基板上使用上述的各色著色組成物而形成的。
透明基板能夠使用鈉鈣石灰玻璃、低鹼硼矽酸玻璃、無鹼鋁硼矽酸玻璃等的玻璃基板或聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯及聚對酞酸乙二酯等的樹脂板。又,在玻璃板或樹
脂板的表面亦可形成由氧化銦、氧化錫所構成的透明電極,用以驅動液晶面板化的液晶。
因為藉由印刷法形成各色濾光片部分,只需要重複地印刷作為上述各種的印刷油墨並乾燥即可以圖案化,所以彩色濾光片的製法係低成本且量產性優良。而且由於印刷技術的發展而能夠進行更高尺寸精確度及平滑度之微細圖案的印刷。為了進行印刷,其組成以在印刷的版上或橡皮布(blanket)上不會產生印墨乾燥、固化為佳。又,控制印刷機上的油墨的流動性亦是重要的,亦能夠藉由分散劑或體質顏料來調整印墨黏度。
藉由光微影法形成各色濾光片部分時,係將調製作為上述溶劑顯像型或鹼顯像型著色光阻之著色組成物,藉由噴霧塗布或旋轉塗布、狹縫塗布及輥塗布等的塗布方式,以乾燥膜厚度為0.2~10微米的方式塗布。在使塗布膜乾燥時,亦能夠使用減壓乾燥機、輸送機烘箱、IR烘箱及熱板等。按照必要乾燥後的膜係通過與該膜接觸或非接觸狀態設置之具有規定圖案的光罩進行紫外線曝光。隨後,浸漬於溶劑或鹼顯像液或藉由噴霧器等噴灑顯像液除去未硬化部來形成需要的圖案後,對其他顏色重複地進行同樣的操作能夠製造彩色濾光片。而且,為了促進著色光阻的聚合,亦可按照必要施行加熱。藉由光微影法時,能夠藉由上述印刷法來製造高精確度的彩色濾光片。
在顯像時,可使用碳酸鈉、氫氧化鈉等的水溶液作為鹼顯像液,亦可使用二甲基苄胺、三乙醇胺等有機鹼。又,
在顯像液亦可添加消泡劑或界面活性劑。顯像處理方法可應用噴淋顯像法、噴霧顯像法、浸漬顯像法及浸置式顯像法等。
又,為了提升紫外線曝光感度,塗布上述著色光阻並乾燥後,亦能夠藉由塗布例如聚乙烯醇或水溶性丙烯樹脂等並乾燥,來形成膜用以防止聚合阻礙後,進行紫外線曝光。
本發明的彩色濾光片除了上述方法以外,能夠藉由電極沈積法、轉印法等來製造。又,電極沈積法係利用在透明基板上所形成的透明導電膜,並藉由膠體粒子的電泳動而在透明導電膜的上面形成電極沈積形成各色濾光片的部分來製造彩色濾光片之方法。又,轉印法係在剝離性的轉印基片的表面,預先形成彩色濾光層,再將該彩色濾光層轉印至需要的透明基板之方法。
接著,說明具備有本發明的第一實施形態之彩色濾光片之液晶顯示裝置。
第2圖係具備本發明的一實施形態之彩色濾光片之液晶顯示裝置的概略剖面圖。在第2圖所示之液晶顯示裝置4係筆記型的個人電腦用TFT驅動型液晶顯示裝置的典型例,係具備有隔離相向地配置之一對透明基板5及6,並在其等之間封入LC(液晶)。本發明能夠應用於TN(扭曲向列;Twisted Nematic)、STN(超扭曲向列;Super Twisted Nematic)、IPS(面內切換;In-Plane switching)、VA(垂直配向;Vertical Alignment)、OCB(光學補償彎曲;Optically
Compensated Birefringence)等的偏光板、相位差板之液晶顯示裝置。
在第1透明基板5的內面係形成有TFT(薄膜電晶體)陣列7,並在其上面形成有例如由ITO所構成的透明電極層8。在透明電極層8上面設計有配向層9。且,在透明基板5的外面係形成有偏光板10。
另一方面,在第2透明基板6的內面係形成有上述本發明的第1實施形態之彩色濾光片11。構成彩色濾光片11之紅色、綠色及藍色濾光片部分係藉由黑色矩陣(未圖示)來分解。可按照必要形成透明保護膜(未圖示)來覆蓋彩色濾光片11,而且在其上面係形成有例如由ITO所構成的透明電極層12,且覆蓋透明電極層12而設置有配向層13。又,在透明基板6的外面形成有偏光板14。又,在偏光板10的下方,係設置有具備三波長燈15之背光單元16。
依照具備如此的本實施形態之彩色濾光片之液晶顯示裝置時,藉由使用偏振光橢圓計或相位差測定裝置測定構成彩色濾光片之紅色、綠色及藍色的著色顯示像素的厚度方向相位差之值,即便在基板上所形成的著色顯示像素的厚度為1~3微米,藉由在相位差△含有著色顯示像素與空氣層或基板的折射率差異所引起的干擾之影響的狀態求取厚度方向相位差值,從該值與液晶顯示裝置在斜向視認性之關係,能夠精確度良好地進行評價彩色濾光片。
又,依照本發明時,紅色、綠色及藍色的各著色顯示像素係以配合背光板或LCD的液晶特性之方式組合數種顏
色的顏料,並使用調色後的著色顯示像素來形成。此時,藉由使各著色顯示像素的厚度方向的相位差值ξ1
或ξ2
滿足式(3)及式(4)、或式(5)及式(6),因為通過各著色顯示像素的顯示區域的光不會產生偏光狀態不均,所以能夠得到從斜向的視野角顯示優良的液晶顯示裝置。又,因為來自斜向黑顯示係己施加視野角補償過,所以從斜向觀察時,能夠呈現降低色偏移且能夠再現中性黑色之非常優良的特性。
以下,舉出本發明的實施形態之具體的實施例,但是本發明未限定於該實施例。又,因為本實施例所使用的材料對光線極為敏感,必須防止自然光等不需要的光線所引起的感光,當然全部的作業必須在黃色或紅色燈下進行。在實施例及比較例例中,「份」係意指「重量份」。又,顏色記號係以色指數表示,例如「PR254」係表示「C.I.顏料紅254」、「PY150」係表示「C.I.顏料黃150」。
在以下的實施例所使用的色料衍生物係如下述表1所示。
藉由以下方法製造實施例及比較例所使用的微細化顏料。使用透射型電子顯微鏡(日本電子公司製「JEM-1200EX」)觀察,藉由所拍攝的影像解析,來算出顏料的一次粒徑。在此所稱一次粒徑係表示在個數粒子分布的積分曲線,積分量係相當於全體的50%之粒徑(圓相當直徑)。
將100份吡咯并吡咯二酮系紅色顏料PR254(CIBA SPECIALTY CHEMICALS公司製「IRGAPHOR RED B-CF」;R-1)、18份色料衍生物(D-1)、1000份粉碎的食鹽及120份二甘醇加入不鏽鋼製1加侖揑合器(井上製作所製),並在60℃混煉10小時。
接著,將該混合物投入約2000份的溫水中,邊加熱至約80℃,邊使用高速攪拌機攪拌約1小時而成為漿體狀,重複過濾、水洗來除去氯化鈉及溶劑後,並在80℃乾燥24小時,得到115份的鹽磨法處理顏料(R-2)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
將100份蒽醌係紅色顏料PR177(CIBA SPECIALTY CHEMICALS公司製「CROMOPHTAL RED A2B」;R-3、8份色料衍生物(D-2)、700份粉碎的食鹽及180份二甘醇加入不鏽鋼製1加侖揑合器(井上製作所製),並在70℃混煉4小時。
接著,將該混合物投入約4000份的溫水中,邊加熱至
約80℃,邊使用高速攪拌機攪拌約1小時而成為漿體狀,重複過濾、水洗來除去食鹽及溶劑後,並在80℃乾燥24小時,得到102份的鹽磨法處理顏料(R-4)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
在磺化燒瓶中於氮氣環境下添加170份第三戊醇。對此添加11.04份鈉,並將該混合物加熱至92~102℃。邊激烈地攪拌熔融的鈉,邊在100~107℃保持一夜。
在所得到的溶液,於80~98℃以2小時導入於80℃將44.2份4-氯苯甲腈及37.2份琥珀酸二異丙酯溶解於50份第三戊醇中而成的溶液,使其反應。於80℃進而攪拌該反應混合物3小時,同時滴下添加4.88份琥珀酸二異丙酯。
將該反應混合物冷卻至室溫,並添加270份甲醇、200份水及48.1份濃硫酸之20℃的混合物,在20℃攪拌6小時而得到紅色混合物。過濾該紅色混合物,並使用甲醇及水洗淨殘留物後,在80℃乾燥而得到46.7份紅色顏料(R-5)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
將120份鹵化銅酞菁系綠色顏料PG36(東洋油墨製造公司製「RIONOLGREEN 6YK」)、1600份粉碎的食鹽及270份二甘醇加入不鏽鋼製1加侖捏合器(井上製作所製),並在70℃混煉12小時。
接著,將該混合物投入約5000份的溫水中,邊加熱至約70℃,邊使用高速攪拌機攪拌約1小時而成為漿體狀,
重複過濾、水洗來除去食鹽及溶劑後,並在80℃乾燥24小時,得到117份的鹽磨法處理顏料(G-1)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
在356份氯化鋁及6份氯化鈉之200℃的熔融鹽,溶解46份鋅酞菁,冷卻至130℃,並攪拌1小時。將反應溫度升溫至180℃,並以每1小時10份滴加溴10小時。隨後,以每1小時0.8份導入氯5小時。將該反應液慢慢地注入3200份水中後,過濾、水洗而得到107.8份的粗製鹵化鋅酞菁顏料。在粗製鹵化鋅酞菁顏料的1分子內所含有的平均溴數為14.1個,平均氯數為1.9個。將120份所得到的粗製鹵化鋅酞菁顏料、1600份粉碎的食鹽及270份二甘醇加入不鏽鋼製1加侖捏合器(井上製作所製),並在70℃混煉12小時。將該混合物投入約5000份的溫水中,邊加熱至約70℃,邊使用高速攪拌機攪拌約1小時而成為漿體狀,重複過濾、水洗來除去氯化鈉及溶劑後,並在80℃乾燥24小時,得到117份的鹽磨法處理顏料(G-2)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
在可拆卸式燒瓶加入150份水,並邊攪拌邊加入63份35%鹽酸,來製造鹽酸溶液。邊注意發泡邊加入38.7份苯磺醯肼,並追加冰使液溫為0℃以下。冷卻後,以30分鐘加入19份亞硝酸鈉,並在0~15℃之間攪拌30分鐘,加入胺基磺酸直至使用碘化鉀澱粉紙確認未著色為止。
接著添加25.6份巴比妥酸後,升溫至55℃並在此狀態下攪拌2小時。再投入25.6份巴比妥酸,並升溫至80℃後,投入氫氧化鈉直至pH為5為止。接著在80℃攪拌3小時後,並將溫降低至70℃,過濾並進行溫水洗淨。
將所得到的壓餅加入至1200份的溫水中而成為漿體後,在80℃攪拌2小時。隨後,在此狀態下進行過濾,並以2000份80℃的水進行溫水洗淨,確認苯磺醯胺係移動至濾液側。
將所得到的濾餅於80℃乾燥,得到61.0份偶氮巴比妥酸二鈉鹽。接著,在可拆卸式燒瓶加入200份水,並邊攪拌邊投入8.1份所得到的偶氮巴比妥酸二鈉鹽的粉未而分散。均勻分散後,將溶液升溫至95℃,並添加5.7份三聚氰胺、1.0份二烯丙基胺基三聚氰胺,而且,以30分鐘滴加在30份水溶解6.3份六水合氯化鈷(II)而成的綠色溶液。
滴加結束後,在90℃進行錯合物化1.5小時。隨後調整使pH為5.5,並且添加20.4份預先攪拌4份二甲苯、0.4酸油酸鈉及16份水而成為乳液狀態的溶液,進而加溫攪拌4小時。冷卻至70℃,迅速地過濾,並重複70℃的溫水洗淨直至無機鹽能夠洗淨為止。隨後,經過乾燥、粉碎的製程而得到14份的偶氮系黃色顏料(Y-9)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
將100份喹啉黃系黃色顏料PY138(BASF公司製「PARIOTOL YELLOW-K0961HD」)、5份色料衍生物
(D-3)、750份粉碎的食鹽及180份二甘醇加入不鏽鋼製1加侖捏合器(井上製作所製),並在60℃混煉6小時。
接著,將該混合物投入約3000份的溫水中,邊加熱至約80℃,邊使用高速攪拌機攪拌約1小時而成為漿體狀,重複過濾、水洗來除去氯化鈉及溶劑後,並在80℃乾燥24小時,得到100份的鹽磨法處理顏料(Y-3)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
將100份銅酞菁系藍色顏料PB15:6(東洋油墨製造公司製「RIONOLBLUE ES」)、800份粉碎的食鹽及100份二甘醇加入不鏽鋼製1加侖捏合器(井上製作所公司製),並在70℃混煉12小時。將該混合物投入約3000份的溫水中,邊加熱至約70℃,邊使用高速攪拌機攪拌約1小時而成為漿體狀,重複過濾、水洗來除去氯化鈉及溶劑後,並在80℃乾燥24小時,得到98份的鹽磨法處理顏料(B-1)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
將300份二系紫色顏料PV23(東洋油墨製造公司製「RIONGEN VIOLET RL」)投入3000份96%硫酸,並攪拌1小時後,注入5℃的水。攪拌1小時後,過濾並以溫水洗淨直至洗淨液成為中性,並在70℃乾燥。將120份所得到的酸性漿化處理顏料、1600份的食鹽及100份二甘醇加入不鏽鋼製1加侖捏合器(并上製作所製),並在90℃混煉18小時。
接著,將該混合物投入約5000份的溫水中,邊加熱至約70℃,邊使用高速攪拌機攪拌約1小時而成為漿體狀,重複過濾、水洗來除去食鹽及溶劑後,並在80℃乾燥24小時,得到118份的鹽磨法處理顏料(V-1)。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
將8份碳黑(CABOT公司製「BLACKPARLS800」)與24份丙烯酸樹脂溶液及40份環己酮均勻地混合,並使用直徑1毫米的玻璃珠藉由砂磨機分散5小時來調製碳黑分散體。所得到顏料的一次粒徑係如下述表2所示。
b)丙烯酸樹脂溶液的調製
在反應容器加入800份環己酮,邊在容器注入氮氣邊加熱至100℃,且在同溫度下以1小時滴加下述的單體及熱聚合引發劑的混合物來進行聚合反應。
滴加結束後,進而在100℃反應3小時後,添加在50份環己酮溶解2.0份偶氮雙異丁腈而成的溶液,進而繼續在100℃反應1小時來合成樹脂溶液。冷卻至室溫後,取樣約2克樹脂溶液並在180℃加熱乾燥20分鐘來測定不揮發物,且在將前面合成的樹脂溶液以不揮發物成為20%的方式添加環己酮來調製丙烯酸樹脂溶液。
c)顏料分散體的調製
將下述表3所示組成(重量比)的混合物均勻地攪拌混合後,使用直徑1毫米的氧化鋯珠,藉由砂磨機分散5小時後,藉由5微米的過濾器過濾而得到各色顏料分散體。
d)著色組成物(以下稱為光阻)的調製
接著,將下述表4所示組成(重量比)的混合物均勻地攪拌混合後,使用1微米的過濾器過濾而得到各色光阻。
e)各色塗膜的製造
藉由旋轉塗布法將上述表4所示各色光阻塗布在玻璃基板後,在潔淨烘箱中於70℃預烘烤20分鐘。接著,將該基板冷卻至室溫後,使用超高壓水銀燈進行紫外線曝光。接著,使用23℃的碳酸鈉水溶液對該基板進行噴霧顯像後,以離子交換水洗淨並風乾。隨後,在潔淨烘箱中於230℃進行後烘烤30分鐘,來製造各色塗膜。乾燥塗膜的厚度係任一者都是2.0微米。
f)測定各色塗膜的色度、分光透射率、厚度方向相位差之值及對比
[色度、分光透射率]
XYZ表色系色度圖之色度及分光透射率T(λ)係使用分光光度計(OLYMPUS公司製「OSP-200」)從400奈米至700奈米的範圍以每隔5奈米測定波長。藉由上述表4所示各色光阻所製造的各色塗膜的色度係如下述表5所示。
[厚度方向相位差之值]
在厚度方向相位差之值係使用透射型分光偏振光橢圓計(日本分光公司製「M-220」),從自表面形成有塗膜之基
板的法線方向傾斜45°的方位,自400奈米至700奈米的範圍以每隔5奈米測定波長,來得到偏振光橢圓參數δ。
藉由式△=δ/360×λ算出相位差值△(λ),並使用該值藉由△(λ)×T(λ)的總和算出在波長400奈米至700奈米的範圍的厚度方向相位差之值ξ1
,並藉由△(λ)×T(λ)×S(λ)的總和算出厚度方向相位差之值ξ2
,由上述表4所示各色光阻所製造的各色塗膜的ξ1
及ξ2
係如下述表5所示。
[對比]
將偏光板重疊於形成有塗膜的基板之兩側,算出偏光板平行時的亮度(Lp)與正交時的亮度(Lc))之比,並將Lp/Lc作為對比(C:CR、CG、CB)。然後,測定只有基板而無著色塗膜時之對比(CS),藉由C/CS來進行規格化。又,亮度係使用色彩亮度計(TOPCON公司製「BM-5A」)以2°視野的條件測定,偏光板係使用日東電工公司製「NPF-SEG1224DU」。使用上述表4所示各色光阻所製造的各色塗膜的對比係如下述表5所示。
h)彩色濾光片的製造
組合上述表4所示各色光阻,並藉由下述所示方法來製造彩色濾光片。
首先,藉由旋轉塗布法將紅色光阻(RR-1)塗布在預先形成有黑色矩陣之玻璃基板後,在潔淨烘箱中於70℃預烘烤20分鐘。接著,將該基板於室溫冷後,使用超高壓水銀燈,並透過光罩而進行紫外線曝光。
隨後,對該基板使用23℃的碳酸鈉水溶液進行噴霧顯像後,使用離子交換水洗淨並風乾。而且,在潔淨烘箱中於230℃進行後烘烤30分鐘,並在基板上形成條紋狀的紅色濾光片部分。
接著,使用綠色光阻(GR-1)並同樣地形成條綠色顯示像素,而且使用藍色光阻(BR-1)形成條藍色顯示像素,來得到彩色濾光片。各著色像素的形成膜厚度係任一者都是2.0微米。
除了將綠色光阻從(GR-1)變更為(GR-3)以外,與實施例1同樣地進行而得到彩色濾光片。
除了將紅色光阻從(RR-1)變更為(RR-2),並將綠色光阻從(GR-3)變更為(GR-4)以外,與實施例1同樣地進行而得到彩色濾光片。
除了將紅色光阻從(RR-2)變更為(RR-3)以外,與實施例1同樣地進行而得到彩色濾光片。
除了將紅色光阻從(RR-1)變更為(RR-4),並將綠色光阻從(GR-1)變更為(GR-3)以外,與實施例1同樣地進行而得到彩色濾光片。
除了將綠色光阻從(GR-1)變更為(GR-5)以外,與實施例1同樣地進行而得到彩色濾光片。
除了將綠色光阻從(GR-1)變更為(GR-2)以外,與實施例1同樣地進行而得到彩色濾光片。
除了將紅色光阻從(RR-1)變更為(RR-2)以外,與比較例1同樣地進行而得到彩色濾光片。
除了將紅色光阻從(RR-1)變更為(RR-3),並將綠色光阻從(GR-1)變更為(GR-3)以外,與實施例1同樣地進行而得到彩色濾光片。
i)液晶顯示裝置的製造
在如上述進行所得到的彩色濾光片上形成透明ITO電極層,並在其上面形成聚醯亞胺配向層。在該玻璃基板的另-側表面形成具相位補償性能偏光板。另外,在另外(第2)玻璃基板的一側表面形成TET陣列及像素電極,並在另
一側的表面形成偏光板。
使如此進行所準備的2片玻璃基板以電極層相對的方式相向,並使用間隔珠邊將兩基板的間隔保持一定邊對準位置,以保留液晶組成物注入用開口部的方式使用密封劑周圍密封。從開口部注入液晶組成物,並密封開口部。將如此進行所製造的液晶顯示裝置藉由與背光單元組合而得到垂直配向之液晶面板。
j)液晶顯示裝置的黑顯示時之視認性
使所製造的液晶顯示裝置黑顯示,並目視觀察從液晶面板的法線方向(正面)及自法線方向45°傾向方位(斜向)泄漏而來的光線(正交透射光;漏光)的量。評價等級係如以下。其結果如下述表6所示。
○:未觀察到漏光,中性黑色且視認性良好。
△:觀察到少許漏光且黑色帶有少許著色,但是實用上沒有問題的程度。
×:觀察到許多漏光且黑色帶有大量著色,視認性不良。
從上述表6可清楚明白,使用實施例1至6所得到的彩色濾光片之液晶顯示裝置,因為任一者都滿足式(3)及(4)的雙方、式(5)及(6)的雙方,所以任一者之斜向視認性都良好。又,使用實施例3至5所得到的彩色濾光片之液晶顯示裝置,因為滿足CR/CS>0.5、CG/CS>0.5、CB/CS>0.4的全部,所以在正面方向亦具有良好的視認性。
相對地,使用只滿足式(3)及(4)、式(5)及(6)的任一方之比較例1或3所得到的彩色濾光片之液晶顯示裝置,因為紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素的厚度方向的相位差之對比不良,所以在斜向產生色偏移、而使視認性變為不良。
又,實施例6所得到的彩色濾光片與比較例1所得到的彩色濾光片之差異,係實施例6所得到的彩色濾光片係使用GR-5光阻作為綠色顯示像素,相對地比較例1所得到的彩色濾光片係使用GR-2光阻作為綠色顯示像素。GR-5係在GR-2添加碳黑分散體來蓄意地降低亮度而成者,因此,能夠未改變由綠色顏料構成之厚度方向的相位差值,而藉由大幅度地變化透射率來進行比較。
亦即,只有藉由通常所求取的厚度方向相位差,係無法表示斜向視認性的傾向,但是藉由使用考慮透射率之ξ1
及ξ2
指標,能夠最適當地表示與斜向視認性的關係,藉此,能夠簡單且正確地評價彩色濾光片。
1‧‧‧玻璃基板
2‧‧‧黑色矩陣
3‧‧‧著色顯示像素
3R‧‧‧紅色顯示像素
3G‧‧‧綠色顯示像素
3B‧‧‧藍色顯示像素
4‧‧‧液晶顯示裝置
5‧‧‧透明基板
6‧‧‧透明基板
7‧‧‧TFT陣列
8‧‧‧透明電極層
9‧‧‧配向層
10‧‧‧偏光板
11‧‧‧彩色濾光片
12‧‧‧透明電極層
13‧‧‧配向層
14‧‧‧偏光板
15‧‧‧三波長燈
16‧‧‧背光單元
第1圖係本發明的第1實施形態之彩色濾光片之概略剖面圖。
第2圖係具備本發明的彩色濾光片之液晶顯示裝置的一個例子之概略剖面圖。
1‧‧‧玻璃基板
2‧‧‧黑色矩陣
3‧‧‧著色顯示像素
3R‧‧‧紅色顯示像素
3G‧‧‧綠色顯示像素
3B‧‧‧藍色顯示像素
Claims (10)
- 一種彩色濾光片之評價方法,係在基板上具備至少3色以上的著色顯示像素之彩色濾光片的評價方法,其特徵係對各自該著色顯示像素,從任意的角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內之透射光尖峰區域波長λ 的連續光線,並將使用分光偏振光橢圓計測定所得到的相位差值作為△(λ ),將在該著色顯示像素的380奈米~780奈米的範圍內之該波長λ 的分光透射率作為T(λ )時,依據對各著色顯示像素依照下述式(1)所求得的值ξ 1 ,來判斷具備該彩色濾光片之液晶顯示裝置的斜向視認性,
- 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片之評價方法,係藉由是否滿足下述式(3)及(4),來判斷具備該彩色濾光片之液晶顯示裝置的斜向視認性,
- 一種彩色濾光片之評價方法,係在基板上具備至少3色以上的著色顯示像素之彩色濾光片的評價方法,其特徵係對各自該著色顯示像素,從任意的角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內之透射光尖峰區域波長λ 的連續光線,並將使用分光偏振光橢圓計測定所得到的相位差值作為△(λ ),將在該著色顯示像素的380奈米~780奈米的範圍內之該波長λ 的分光透射率作為T(λ ),將使 用於液晶顯示裝置的光源在該波長λ 的分光放射亮度作為S(λ )時,依據對各著色顯示像素依照下述式(2)所求得的值ξ 2 ,來判斷具備該彩色濾光片之液晶顯示裝置的斜向視認性,
- 如申請專利範圍第3項之彩色濾光片之評價方法,其中藉由是否滿足下述式(5)及(6),來判斷具備該彩色濾光片之液晶顯示裝置的斜向視認性,
- 一種彩色濾光片,係在基板上具備至少紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素之彩色濾光片,其特徵係對各自該紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素,從任意的角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內之透射光尖峰區域波長λ 的連續光線,並將使用分光偏振光橢圓計測定所得到的紅色顯示像素的相位差值△(λ )R 、綠色顯示像素的相位差值△(λ )G 及藍色顯示像素的相位差值△(λ )B ,和在該著色顯示像素的380奈米~780奈米的範圍內的該波長λ 之紅色顯示像素分光透射率作為T(λ )R 、綠色顯示像素分光透射率作為T(λ )G 及藍色顯示像素分光透射率作為T(λ )B ,係滿足下述式(3)及(4),
- 一種彩色濾光片,係在基板上具備至少紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素之彩色濾光片,其特徵係對各自該紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素,從任意的角度照射含有在380奈米~780奈米的範圍內之透射光尖峰區域波長λ 的連續光線,且使用分光偏振光橢圓計測定所得到的紅色顯示像素的相位差值△(λ )R 、綠色顯示像素的相位差值△(λ )G 及藍色顯示像素的相位差值△(λ )B ,及在該著色顯示像素的380奈米~780奈米的範圍內的該波長λ 之紅色顯示像素分光透射率T(λ )R 、綠色顯示像素分光透射率T(λ )G 及藍色顯示像素分光透射率T(λ )B ,以及使用於液晶顯示裝置的光源在該波長λ 的分光放射亮度S(λ ),係滿足下述式(5)及(6),
- 如申請專利範圍第5或6項之彩色濾光片,其中該紅色 顯示像素係含有選自由吡咯并吡咯二酮系紅色顏料及蒽醌系紅色顏料所組成群組之至少1種,該綠色顯示像素係含有鹵化金屬酞菁系綠色顏料,或是含有綠色顏料與選自由偶氮系黃色顏料及喹啉黃系黃色顏料所組成群組之至少1種,該藍色顯示像素係含有選自由金屬酞菁系藍色顏料及二系紫色顏料所組成群組之至少1種。
- 如申請專利範圍第5或6項之彩色濾光片,其中在該紅色顯示像素、綠色顯示像素及藍色顯示像素所含有的顏料之平均一次粒徑為5~40奈米。
- 如申請專利範圍第5或6項之彩色濾光片,其中將形成於基板上之各著色像素夾於2片偏光板之間,使一側的偏光板側接觸背光板,並使用亮度計測定透射另一側偏光板之光線,並藉由偏光板係在平行狀態之光線的亮度(Lp)與在正交狀態之光線的亮度(Lc)的比所算出的對比Lp/Lc,係滿足下述式,CR/CS>0.5 CG/CS>0.5 CB/CS>0.4(式中,CS係只有基板而無彩色濾光片時的對比,CR係紅色彩色濾光片的對比,CG係綠色彩色濾光片的對比,CB係藍色彩色濾光片的對比)。
- 一種液晶顯示裝置,係具備如申請專利範圍第5或6項之彩色濾光片。
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