TWI432795B - 光學濾光片及使用它之液晶顯示裝置 - Google Patents

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Description

光學濾光片及使用它之液晶顯示裝置
本發明係關於彩色濾光片等的光學濾光片、及使用它的液晶顯示裝置。
光學濾光片係具有僅吸收特定的波長的光，將其以外的波長之光透射的機能之構件，可用於顯示元件等的各種光學元件。例如，於全彩色用的液晶顯示裝置中，使用彩色濾光片，藉由紅、藍、綠的三原色光之組合來顯示彩色影像。彩色濾光片等許多的光學濾光片，係具有透射指定波長的光之透射區域、及遮蔽光的遮光區域以指定圖案配置的構造。於此構造的光學濾光片中，有在遮光區域與透射區域之邊界部發生光的繞射或散射，而降低薄膜性能的問題。為了解決此問題，例如有提案使矩形狀的畫素區域之角落成為傾斜交叉的形狀(專利文獻1)。
[專利文獻1]特開2005－234524號公報
本發明之課題為提供遮光區域與透射區域之邊界部所發生的光之繞射現象經抑制的光學濾光片。
又，本發明之課題為提供液晶顯示裝置，其減輕由於彩色濾光片之繞射光所致的顯示性能降低。
解決前述問題的手段係如下。
[1]一種光學濾光片，其特徵為具有透射指定波長的光之透射區域、及與透射區域相接配置的遮蔽該光之遮光區域，在前述遮光區域自與前述透射區域的接點起沿著面內的任意方向，對於法線方向的光而言設有光學密度的梯度 ，該光學密度在與前述透射區域的接點係最小。
[2]如[1]的光學濾光片，其中前述對於法線方向的光而言光學密度的梯度，係自與前述透射區域的接點起，在前述面內的任意方向中，連續地或非連續地增加。
[3]如[1]的光學濾光片，其中前述對於法線方向的光而言光學密度的梯度，係藉由前述遮光區域的厚度之梯度來形成。
[4]如[3]的光學濾光片，其中前述遮光區域的厚度，係自與前述透射區域的接點起，在前述面內的任意方向中，連續地或非連續地增加。
[5]如[1]~[4]中任一項的光學濾光片，其中前述遮光區域之與前述透射區域的接面的至少一部分，具有比使用時入射光的波長還短的周期之波形狀。
[6]如[1]~[5]中任一項的光學濾光片，其中前述遮光區域係黑色矩陣或電極。
[7]如[1]~[6]中任一項的光學濾光片，其係彩色濾光片 。
[8]一種液晶顯示裝置，其至少具有液晶胞、偏光板、及[1]~[7]中任一項之光學濾光片。
依照本發明，可提供遮光區域與透射區域之邊界部所發生的光之繞射現象經抑制的光學濾光片。而且，依照本發明，可提供液晶顯示裝置，其減輕由於彩色濾光片之繞射光所致的顯示性能降低。
 實施發明的最佳形態
以下邊參照圖式邊詳細說明本發明。再者，於本說明書中，「~」表示包含其左和右的數值之範圍。
第1圖係自法線方向來觀看本發明的光學濾光片之一例的平面圖(a)。又，第1圖(b)係第1圖(a)中的虛線所圍繞的部分之放大圖，第1圖(c)係自圖中的箭號方向來觀看第1圖(a)中的2條虛線所切斷的部分之側視圖。再者，第1圖(a)~(c)係對於自法線方向(第1圖(c)中的箭號z方向)所入射的光而言，示意地顯示遮光區域14及透射區域12的光學密度之濃淡，未必正確地反映實際的色及形狀。
第1圖的光學濾光片10具有透射區域12、及接於透射區域12的周圍的遮光區域14。如第1圖(a)~(c)的濃淡所示，在遮光區域14中，對於來自法線方向(箭號z)的光而言，光學密度係有梯度。遮光區域14的光學密度係在與透射區域12的接面為最小，係沿著面內的任意方向而增加，例如沿著第1圖(b)中的箭號x、y之方向而增加。光學密度的增加可為連續的，而且也可為具有間斷的不連續增加。
若將以往的彩色濾光片等之光學濾光片配置在正交尼 科耳排列的一對偏光板之間而觀察時，在透射區域與遮光區域的邊界部常常見看到漏光。茲認為此係因為若將偏光入射到光學濾光片時，則在透射區域與遮光區域的邊界部發生繞射，該繞射光與偏光軸偏離，而成為漏光被看到。於本發明中，藉由在遮光區域形成對於法線方向的光而言光學密度的梯度，而抑制繞射現象，減輕前述漏光。
第2圖係關於在遮光區域沒有光學密度的梯度之習知的光學濾光片(i)，與在遮光區域設有光學密度的梯度之本發明的光學濾光片(ii)之各自使用的情況中，求得繞射光強度的計算結果。此處，繞射光強度的計算，例如可使用應用物理工學選書應用光學I(鶴田匡夫著,培風館)的第165頁所記載的Fresnel－Kirchhoff繞射積分來進行。
依此，若對遮光區域沒有光學密度的梯度之光學濾光片(i)，自法線方向入射偏光時，如第2圖中的(i)曲線所示地，由於在超過透射區域的寬度之部分的上述繞射現象，而觀測到某一程度的光強度。另一方面，對有光學密度的梯度之本發明的光學濾光片(ii)進行同樣的觀察時，如第2圖中(ii)曲線所示地，若超過透射區域的寬度，則光強度幾乎成為0，可抑制繞射現象所致的漏光。
遮光區域的光學密度係可由光密度計來測定，光學密度是否有梯度係可藉由光密度值的變化來判斷。
在遮光區域形成光學密度的梯度之方法係沒有特別的限定。主要可藉由遮光區域的形狀，及藉由遮光區域的材料，來形成光學密度的梯度，但不受此等所限定。
作為前者的方法，有使前述遮光區域的厚度具有梯度，藉此而使在光學密度具有梯度的方法。第3圖中顯示藉由遮光區域的厚度之梯度，在光學密度形成有梯度的光學濾光片之例。第3圖(a)及(b)係以與第1圖(c)同樣的2條虛線所切斷的部分之側視圖。第3圖(a)中，遮光區域14’的厚度係在與透射區域12的接點為最小，沿著面內的箭號y之方向而連續地增加。又，第3圖(b)中，遮光區域14”的厚度係在與透射區域12的接點為最小，沿著面內的箭號y之方向而有間斷地不連續增加。結果，對於來自法線方向(箭號z)的入射光而言光學密度，係如第1圖(c)所示地，在與透射區域12的接點成為最小，沿著箭號y之方向而增加。
第4圖中，顯示藉由遮光區域的形狀，而在光學密度形成有梯度的光學濾光片之其它例。第4圖(a)係與第1圖(b)同樣之虛線所圍繞的部分的放大圖。第4圖(a)所示的光學濾光片，係在遮光區域14’’’與透射區域12的接面成為波形狀。其波形為比使用光學濾光片時入射光的波長還短波長周期的波形。由於遮光區域14’’’的接面係成為比波長還短節距的波形，遮光區域14’’’之被來自法線方向的光所照射的平均面積係在與透射區域12的接點成為最小，沿著面內的箭號x、y方向而增加。結果遮光區域14’’’之對於法線方向(箭號z)的光而言之光學密度，係沿著同方向(箭號x、y)而增加。於本態樣中，遮光區域14’’’的厚度方向之形狀係沒有特別的限制，如第4圖(b)所示地，亦可 為一樣的厚度，如第4圖(c)及(d)所示地，厚度亦可為梯度。又，接面的形狀不僅為波形狀，而且可為在透射區域12方向中減少面積的形狀，例如也可為三角形狀的重複等之形狀。
作為藉由遮光區域的材料來使光學密度成為梯度的方法，可舉出形成光吸收性化合物的濃度為梯度的區域之方法。更具體地，於遮光區域的形成時，例如使用黑色著色劑，使該黑色著色劑的濃度在與透射區域的接點成為最低濃度，較佳為沿著第1圖(c)中的箭號x、y方向，使其濃度增加者。為了形成光吸收性化合物的濃度有梯度的區域，例如於使用噴墨時，可利用調節所射出的塗布量或改變塗布次數等的方法。可能使用的黑色著色劑之例係如後述 。
於上述中，為了容易作說明，在圖式中僅顯示一個透射區域，但一般而言，光學濾光片係複數個透射區域配置成矩陣狀的構造，各透射區域之間配置有遮光區域。本發明的光學濾光片之一態樣係彩色濾光片。於彩色濾光片的一態樣中，作為透射區域，著色成RGB的僅R光、G光及B光係各自被透射，RGB透射區域配置成矩陣狀，在其周圍形成當作遮光區域的黑色矩陣之構造。於彩色濾光片的態樣中，各RGB透射區域一般係成為矩形狀，其長邊為100~500μm左右，且短邊為30~200μm左右。RGB透射區域一般係以30~50μm左右的間隔作規則地配置，在此間隔中形成遮光區域的黑色矩陣。黑色矩陣的厚度一般為 0.5~2μm左右。於彩色濾光片的態樣中，上述光學密度的梯度較佳係以1~10μm左右的長度連續，更佳係以3~6μm左右的長度連續。如第3圖(a)及(b)所示地，藉由黑色矩陣的厚度之梯度來形成光學密度的梯度時，較佳為縮小與透射區域的接點之可能範圍的厚度，最終增加到上述範圍的厚度為止。又，如第4圖所示地，於使黑色矩陣的面成為波形狀時，其周期較佳為比可見光範圍的光之波長還短。
於製作第3圖及第4圖所示樣子的微細構造，可利用使用圖案化用光罩的微影術等之技術。
以下，詳細說明本發明的光學濾光片之製作時所用的各種材料、方法等。
本發明的光學濾光片中之遮光區域，係可由黑色感光性樹脂組成物所形成。作為前述黑色感光性樹脂組成物，例如可舉出至少含有(A)黑色著色劑的至少1種、(B)可溶於顯像液中的樹脂、及(C)光聚合系材料的感光性樹脂組成物。
(A)黑色著色劑
．顏料 於本發明中，作為黑色著色劑，較佳為使用顏料的至少1種。顏料一般大致區分為有機顏料及無機顏料，作為本發明中所可合適使用的顏料之例，可舉出特開2005－17716號公報[0038]~[0040]中記載的色材，或特開2005－361447號公報[0068]~[0072]中記載的顏料，或特開2005－ 17521號公報[0080]~[0088]中記載的著色劑。
於前述顏料之中，可舉出碳黑、鈦黑、或石墨當作合適者。尤其在本發明之中，從遮光性及成本的觀點來看，較佳為著色劑的至少1種係碳黑。
作為碳黑之例，較佳為Pigment Black(顏料黑)7(碳黑C.I.No.77266)。作為市售品，可舉出三菱碳黑MA100(三菱化學(股)製)、三菱碳黑#5(三菱化學(股)製)。
作為鈦黑之例，較佳為TiO2 、TiO、TiN或此等的混合物。作為市售品，可舉出三菱材料(股)製的(商品名)12S或13M。鈦黑的平均粒徑較佳為40~100nm。
作為石墨之例，較佳為粒徑之斯托克斯(stokes)徑係3μm以下者。藉由使用3μm以下的石墨，遮光圖案的輪廓形狀變均一，銳度變良好。又，較佳為具有0.1μ以下的粒徑之粒子的存在比率為70%以上。
於前述顏料併用下述的金屬系微粒子時，較佳為使用與色相呈互補色關係者。又，顏料可為1種或組合2種以上來使用。作為較佳的顏料之組合，可舉出紅色系與藍色系的互補色關係之顏料混合物及黃色系與紫色系的互補色關係之顏料混合物的組合，或於前述混合物中更添加黑色顏料的組合，或藍色系與紫色系和黑色系的顏料之組合。
顏料的球相當直徑較佳為5nm以上、5μm以下，特佳為10nm以上1μm以下，再者作為彩色濾光片用，較佳為20nm以上、0.5μm以下。
．金屬粒子或具有金屬的粒子 作為前述黑色著色劑的至少1種，較佳為使用金屬粒子或具有金屬的粒子(以下亦稱為「金屬系微粒子」)。藉此，以薄膜可以形成得到高的光學密度之顯示裝置用遮光膜。
作為金屬粒子、具有金屬的粒子中之金屬，並沒有特別的限定，可以使用任何者。金屬粒子可為2種以上的金屬之組合者，也可由合金所成者。又，具有金屬的粒子，只要為具有至少1種的金屬之金屬化合物粒子即可，可為金屬與金屬化合物的複合粒子。
作為金屬粒子，特佳為含有由長週期表(IUPAC 1991)的第4週期、第5週期、及第6週期所組成族群所選出的金屬當作主成分(60質量%以上)。又，較佳為含有由第2~14族所組成族群所選出的金屬，更佳為含有由第2族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族 、及第14族所組成族群所選出的金屬當作主成分。於此等金屬之中，作為金屬粒子，係第4週期、第5週期、或第6週期的金屬，更佳為第2族、第10族、第11族、第12族、或第14族的金屬之粒子。
作為構成前述金屬粒子的較佳金屬之例，可舉出由銅、銀、金、鉑、鈀、鎳、錫、鈷、銠、銥、鐵、鈣、釕、鋨、錳、鉬、鎢、鈮、鉭、鈦、鉍、銻、鉛、及此等的合金所選出的至少1種。更佳的金屬為由銅、銀、金、鉑、鈀、鎳、錫、鈷、銠、鈣、銥、及此等的合金，尤佳的金屬為由銅、銀、金、鉑、鈀、錫、鈣、及此等的合金所選 出的至少1種，特佳的金屬為由銅、銀、金、鉑、錫、及此等的合金所選出的至少1種。特佳為銀或其合金(銀較佳為膠體銀)，最佳為具有銀錫合金部的粒子。具有銀錫合金部的粒子係如後述。
．金屬化合物粒子 「金屬化合物」係指前述金屬與金屬以外的其它元素之化合物。作為金屬與其它元素的化合物，可舉出金屬的氧化物、硫化物、硫酸鹽、碳酸鹽等，作為金屬化合物粒子，此等的粒子係合適。其中，從色調或微粒子形成之容易性來看，更佳為硫化物的粒子。
作為金屬化合物之例，有氧化銅(II)、硫化鐵、硫化銀、硫化銅(II)、鈦黑等，從色調、微粒子形成的容易性或安定性之觀點看，特佳為硫化銀。
．複合粒子 複合粒子係指金屬與金屬化合物結合而成為1個粒子者。例如，可舉出粒子的內部與表面的組成不同者，2種粒子合而為一者等。又，金屬化合物與金屬亦可為各自1種或2種以上。
作為金屬化合物與金屬的複合微粒子之具體例，可合適地舉出銀與硫化銀的複合微粒子，銀與氧化銅(II)的複合微粒子等。
本發明中的金屬微粒子，亦可為芯－殼型的複合粒子(芯殼粒子)。芯－殼型的複合粒子(芯殼粒子)係以殼材料來被覆芯材料的表面者，作為其具體例，可舉出特開2006－ 18210號公報的段落編號[0024]~[0027]中記載的芯－殼微粒子。
．具有銀錫合金部的粒子 前述金屬系微粒子的至少1種，較佳為具有銀錫合金部的粒子。作為具有銀錫合金部的粒子，包括由銀錫合金所成者，銀錫合金部分與其它金屬部分所成者，及銀錫合金部分與其它合金部分所成者。
於具有銀錫合金部的粒子中，至少一部分由銀錫合金所構成者，例如係可使用(股)日立製作所製的HD－2300與諾南(Noran)公司製的EDS(能量分散型X線分析裝置)，以200kV的加速電壓，由各個粒子的中心15nm□區域的光譜測定來確認。
具有銀錫合金部的粒子，係黑濃度高，以少量或薄膜能展現優異的遮光性能，同時具有高的熱安定性，故以不會損害黑濃度的高溫(例如200度以上)進行熱處理係可能，可安定地確保高度的遮光性。例如，適合於要求高度的遮光性，施予一般烘烤處理的彩色濾光片用之遮光膜(所謂的黑色矩陣)等。
具有銀錫合金部的粒子，較佳係以對於錫(Sn)而言銀(Ag)比例成為30~80莫耳%，將Ag與錫(Sn)複合化(例如合金化)而得者。藉由使Ag的比例特別在前述範圍內，可得到高溫範圍的熱安定性高、光的反射率經抑制的高黑濃度。特別地，較佳為Ag的比例為75莫耳%的粒子，即AgSn合金粒子，係製作容易，所得到的粒子亦安定，而係 較宜。
具有銀錫合金部的粒子，係可藉由在坩堝等之中加熱、熔融混合來形成等的一般方法來合金化等而形成，但Ag的熔點在900℃附近，Sn的熔點在200℃附近，兩者的熔點差異大，加上複合化(例如合金化)後需要多餘的微粒子化步驟，故較佳為粒子還原法者。即，混合Ag化合物與Sn化合物，將其還原者，使金屬Ag與金屬Sn同時在接近的位置析出，同時達成複合化(例如合金化)與微粒子化的方法。由於Ag容易還原，有比Sn先析出的傾向，故藉由使Ag及/或Sn成為錯鹽來控制析出時間點係合適。
作為前述Ag化合物，可合適地舉出硝酸銀(AgNO3 )、醋酸銀(Ag(CH3 COO))、過氯酸銀(AgClO4 ．H2 O)等。其中特佳為醋酸銀。作為前述Sn化合物，可合適地舉出氯化亞錫(SnCl2 )、氯化錫(SnCl4 )、醋酸亞錫(Sn(CH3 COO)2 )等。其中特佳為醋酸亞錫。
還原係可舉出使用還原劑的方法、藉由電解的還原方法等當作還原方法。其中，使用還原劑的前者方法，從得到微細粒子之點來看係較宜。作為前述還原劑，可舉出CTAB、抗壞血酸、氫醌、兒茶酚、對胺基酚、對伸苯二胺、羥基丙酮等。其中從容易揮發、不易對顯示裝置造成不利影響之點來看，特佳為羥基丙酮。
前述金屬系微粒子除了使用市售者，亦可藉由金屬離子的化學還原法、無電解鍍敷法、金屬的蒸發法等來調製 。
例如，棒狀的銀微粒子係以球形銀微粒子當作種子粒子，然後，再添加銀鹽，於CTAB(溴化十六烷基三甲基銨)等的界面活性劑之存在下，使用抗壞血酸等之還原力比較弱的還原劑，而得到銀棒或線。此在Advanced Materials 2002,14,80－82中有記載。又，同樣的記載在Materials Chemistry and Physics 2004,84,197－204、Advanced Functional Materials 2004,14,183－189中。
又，作為使用電分解的方法，藉由Materials Letters 2001,49,91－95或照射微波以生成銀棒的方法係在Journal of Materials Research 2004,19,469－473中有記載。相反地，作為併用微胞及超音波之例，可舉出Journal of Physical Chemistry B 2003,107,3679－3683。
關於金亦同樣地，在Journal of Physical Chemistry B 1999,103、3073－3077及Langmuir 1999,15,701－709、Journal of American Chemical Society 2002,124,14316－14317中有記載。
棒狀粒子的形成方法，亦可改良前述記載的方法(添加量調整、pH控制)來調製。
前述金屬系微粒子，為了更接近無色，可藉由組合各種類的粒子來獲得。例如，藉由組合粒子形狀從球形或立方體變化成平板狀(六角形、三角形)、棒狀者，可得到更高的透射濃度。藉由使用如此的金屬系微粒子，於形成遮光層時，可謀求薄膜化。
作為前述金屬系微粒子的粒度分布，較佳為使粒子的 分布成為正規分布近似，其數平均粒徑的粒度分布寬度D90 /D10 為1.2以上且低於50。此處，粒徑係以長軸長度L當作粒子直徑，D90 係以接近平均粒徑的粒子之90%被發現的粒子直徑、D10 係以接近平均粒徑的粒子之10%被發現的粒子直徑。粒度分布寬度，從色調的觀點來看，較佳為2以上、30以下，更佳為4以上、25以下。分布寬度若低於1.2，則色調會變成接近單色，而若為50以上，則粗大粒子所致的散射會發生混濁。
再者，前述粒度分布寬度D90 /D10 的測定，具體地係對膜中的金屬粒子，以後述測定三軸直徑的方法來測定任意100個，以長軸長度L當作粒子直徑，使粒徑分布成為正規分布近似，以接近平均粒徑的粒子之數目成為90%的範圍之粒子直徑當作D90 ，以平均粒徑之數目成為10%的範圍之粒子直徑當作D10 ，可算出D90 /D10 。
作為前述金屬系微粒子，較佳為金屬粒子、含合金的粒子或金屬化合物粒子，更佳為銀粒子、含銀合金的粒子或銀化合物粒子，最佳為具有銀錫合金部的粒子。
前述金屬系微粒子的數平均粒徑較佳為0.1μm以下，更佳為0.08μm以下，特佳為0.05μm以下。粒子的數平均粒徑若為0.1μm以下，則有表面平滑性良好，且粗大粒子所致的凹凸小點毛病亦少的優點。
前述金屬系微粒子，較佳為在組成物中以安定的分散狀態存在著，例如更佳膠體狀態。於膠體狀態時，例如金屬微粒子較佳為實質地以微粒子狀態分散。此處，實質地 分散係指一次粒子不凝聚或軟凝聚，而各個獨立分散的狀態。
作為進行分散時的分散劑或可摻入本發明的組成物中的添加劑，可舉出特開2005－17322號公報的段落編號[0027]~[0031]中記載的分散劑或添加劑當作本發明中亦合適者。
於前述感光性組成物中，黑色著色劑的含量，若考慮附加後烘烤等的步驟之可能性，及考慮防止金屬系微粒子的熔黏，則對於所形成的遮光層之質量而言，較佳為調節成10~90質量%左右，更佳為10~80質量%。又，黑色著色劑的含量，較佳為考慮金屬系微粒子或顏料的平均粒徑所致的光學密度之變動來決定。
(B)可溶於顯像液中的樹脂
感光性組成物有鹼水溶液所可顯像者及有機溶劑所可顯像者。從安全性及顯像液的成本之點來看，較佳為鹼水溶液所可顯像者。從此點來看，前述可溶於顯像液中的樹脂較佳為選自於鹼可溶性樹脂。
作為前述鹼可溶性樹脂之例，可舉出具有至少1種從pKa3.0以下的酸而來的基之樹脂。此處，酸的pKa係意味在25℃、無限稀釋水溶液中的酸解離指數。酸的pKa，例如可參照日本化學會編、「化學便覽基礎編」改訂3版、丸善(股)、昭和59年6月、II－338中記載的值。
作為從pKa3.0以下的酸而來的基，可舉出磺酸基、硫酸基、磷酸基、膦酸基及磷酸醯胺基等。其中，從缺陷改 良、樹脂在溶劑中的溶解性之觀點來看，較佳為選自於磷酸基、膦酸基及磷酸醯胺基的至少1種。
鹼可溶性樹脂較佳為具有至少1種的由下述通式(I)~(III)中任一式所表示的單體所得到的重複單位。鹼可溶性樹脂更佳為藉由共聚合下述通式(I)~(III)中任一式所表示的單體之至少1種、與具有磷酸、膦酸及磷酸醯胺以外的酸性基之單體的至少1種而製造的聚合物。
<通式(I)~(III)中任一式所表示的單體>
式中，R1 、R2 及R3 各自獨立地表示氫原子、鹵素原子(例如氟、氯、溴等)或碳原子數1至6的烷基(例如甲基、乙基、丙基等)。R1 、R2 及R3 更佳為氫原子或碳原子數1至3的烷基，最佳為氫原子或甲基。再者，R2 及R3 特佳為氫原子。
X表示氧原子(－O－)或亞胺基(－NH－)，較佳為氧原子。
L係單鍵或2價連結基。作為2價連結基，可舉出2價脂肪族基(例如伸烷基、取代伸烷基、伸烯基、取代伸烯基、伸炔基、取代伸炔基)、2價芳香族基(例如伸芳基、取代伸芳基)、2價雜環基及此等與氧原子(－O－)、硫原子(－S－)、亞胺基(－NH－)、取代亞胺基(－NR－，R為脂肪族基、芳香族基或雜環基)或羰基(－CO－)的組合等。
前述2價脂肪族基亦可具有環狀構造或分枝構造。前 述脂肪族基的碳原子數較佳為1~20，尤佳為1~15，更佳為1~10。就脂肪族基而，飽和脂肪族基係優於不飽和脂肪族基。又，脂肪族基亦可具有取代基。作為取代基之例，可舉出鹵素原子、羥基、芳香族基及雜環基。
前述2價芳香族基的碳原子數較佳為6~20，更佳為6~15，最佳為6~10。又，前述芳香族基亦可具有取代基。作為取代基之例，可舉出鹵素原子、羥基、脂肪族基、芳香族基及雜環基。
前述2價雜環基較佳為具有當作雜環的5員環或6員環。雜環與可與其它雜環、脂肪族環或芳香族環進行縮合。又，雜環基亦可具有取代基。作為取代基之例，可舉出鹵素原子、羥基、氧代基(＝O)、硫代基(＝S)、亞胺基(＝NH)、取代亞胺基(＝N－R，R為脂肪族基、芳香族基或雜環基)、脂肪族基、芳香族基及雜環基。
於本發明中，L較佳為單鍵、伸烷基或含氧化烯構造的2價連結基。氧化烯構造更佳為氧化乙烯構造或氧化丙烯構造。又，L亦包含重複含有2個以上的氧化烯構造之聚氧化烯構造。作為聚氧化烯構造，較佳為聚氧化乙烯構造或聚氧化丙烯構造。聚氧化乙烯構造係以－(OCH2 CH2 )n －表示，n較佳為2以上的整數，更佳為2~10的整數。
Z表示磷酸或具有膦酸構造的官能基，更佳為磷酸基、膦酸基或磷酸醯胺基。又，Y表示次甲基或氮原子。
R4 、R5 及R6 各自獨立地表示氫原子、鹵素原子(例如氟、氯、溴等)或碳原子數1至6的烷基(例如甲基、乙基 、丙基等)、Z或－L－Z。此處，L及Z係與上述者同義。作為R4 、R5 及R6 ，較佳為氫原子或碳數1至3的烷基，更佳為氫原子。
於本發明中，作為上述通式(I)所示的單體，較佳為R1 、R2 及R3 係氫原子或甲基，L係伸烷基或含氧化烯構造的2價連結基，X係氧原子或亞胺基，Z係磷酸、膦酸或磷酸醯胺的化合物。又，作為上述通式(II)所示的單體，較佳為R1 、R2 及R3 係氫原子或甲基，L係伸烷基，Z係磷酸、膦酸或磷酸醯胺，Y係次甲基的化合物。另外，作為上述通式(III)所示的單體，較佳為R4 、R5 及R6 係氫原子或甲基，L係單鍵或伸烷基，Z係磷酸、膦酸或磷酸醯胺的化合物。
以下顯示式(I)~(III)所示的代表性化合物之例。
於鹼可溶性樹脂中，由通式(I)~(III)中任一者所示的單體所得之重複單位的含量，從感光性組成物對基板的密接性及缺陷發生的抑制之觀點來看，較佳為0.05~30質量%，尤佳為0.1~20質量%，更佳為0.2~15質量%。
前述鹼可溶性樹脂較佳為含有由具有磷酸、膦酸及磷酸醯胺以外的酸性基之單體(以下為「具有酸性基的單體」)所得之重複單位。
作為酸性基，可舉出羧酸基(羧基)、磺酸基及其它具有活性氫的基等，惟從溶解性或鹼顯像性的觀點來看，較佳為羧基。
單體係在分子內具有加成聚合性雙鍵的化合物。作為 在分子內具有加成聚合性雙鍵及酸性基的化合物，可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸二聚物、丙烯酸寡聚物、分子內具有加成聚合性雙鍵和羥基的化合物(例如甲基丙烯酸2－羥乙酯)與琥珀酸酐的反應物、馬來酸、伊康酸、富馬酸、4－乙烯基苯甲酸等。其中，從與其它成分的共聚合性之觀點來看，較佳為從丙烯酸、甲基丙烯酸及4－乙烯基苯甲酸中所選出的至少1種。
於前述鹼可溶性樹脂中，由具有酸性基的單體所得之重複單位的含量，從可調整適度的鹼顯像時間之點來看，較佳為2~40質量%，更佳為5~30質量%，最佳為8~20質量%。
前述鹼可溶性樹脂亦可含有至少1種的通式(I)~(III)中任一者所示的單體及具有酸性基的單體以外之可加成聚合的其它單體。
其它單體係可從與通式(I)~(III)中任一者所示的單體及具有酸性基單體可共聚合的單體中任意地選出。具體地，可舉出丙烯腈(例如(甲基)丙烯腈及α－氯丙烯腈等)、羧酸乙烯酯(例如醋酸乙烯酯及甲酸乙烯酯等)、脂肪族共軛二烯(例如1,3－丁二烯及異戊二烯等)、(甲基)丙烯酸的烷酯、芳烷酯或芳酯(例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯及(甲基)丙烯酸苄酯等)、(甲基)丙烯酸取代烷酯酯(例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基) 丙烯酸2－羥乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙酯及(甲基)丙烯酸二甲基胺基丙酯等)、烷基(甲基)丙烯醯胺(例如(甲基)丙烯醯胺、二甲基(甲基)丙烯醯胺、N－異丙基(甲基)丙烯醯胺、正丁基(甲基)丙烯醯胺、第三丁基(甲基)丙烯醯胺及第三辛基(甲基)丙烯醯胺等)、取代烷基(甲基)丙烯醯胺(例如二甲基胺基乙基(甲基)丙烯醯胺及二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺等)、聚合性寡聚物(例如一末端甲基丙烯醯化聚甲基丙烯酸甲酯等)等。
前述其它單體可單獨1種使用，亦可組合2種以上來使用。
於本發明所用的鹼可溶性樹脂中，由其它單體所得之重複單位的含量，較佳為0~90質量%，尤佳為10~90質量%，更佳為60~90質量%。
前述鹼可溶性樹脂的質量平均分子量較佳為在5000至200000的範圍內。若在此範圍內，則鹼顯像性、所得到的圖案之耐溶劑性良好。再者，尤佳為在7000至100000的範圍內，更佳為在10000至70000的範圍內。
以下顯示前述鹼可溶性樹脂的較佳具體例(例示化合物JS－1~JS－22)。
於上述例示化合物JS－1~JS－22中，a~e表示鹼可溶性樹脂中以質量%表示的各單體單位之含量。a表示在鹼可溶性樹脂中通式(I)~(III)中任一者所表示的單體所得之重複單位的含量。從基板密接性改良與殘渣減低的平衡及缺陷的抑制之觀點來看，a較佳為在0.05~30質量%的範圍內，更佳為在0.1~20質量%的範圍內，最佳為在0.2~15質量%的範圍內。
從酸價及I/O值的觀點來看，可任意地調節b~e。前述樹脂較佳為選擇具有酸價在30~400mgKOH/g的範圍內者。
再者，表1中顯示前述JS－1~JS－22中，本發明的較佳共聚合比之具體化合物。
對於前述感光性組成物的全部固體成分而言，前述樹脂的含量較佳為5~95質量%，更佳為10~90質量%。藉由使樹脂的含量在前述範圍內，感光性組成物層的黏著性不會太高，所形成的層之強度及光感度亦不會變差。
(C)光聚合系材料
(C)光聚合系材料係藉由光照射而聚合且硬化，成為不溶解於顯像液中的材料。通常含有光聚合引發劑及聚合性單體。
．光聚合引發劑 作為前述光聚合引發劑，可以使用特開2006－23696號公報的段落編號[0012]、[0013]中記載的眾所周知之引發劑，其中較佳為從胺基苯乙酮系、醯基膦氧化物系及肟酯系所組成族群所選出的至少1種光聚合引發劑。又，視需要亦可含有光聚合引發助劑。
作為胺基苯乙酮系的引發劑之具體例，可舉出IRGACURE(Irg)369、IRGACURE(Irg)379、及IRGACURE(Irg)907等(皆為汽巴特殊化學品股份有限公司製)。
作為醯基膦氧化物系的引發劑之具體例，可舉出DAROCUR TPO、Irgacure(Irg)819等(皆為汽巴特殊化學品股份有限公司製)。
作為肟酯系的引發劑之具體例，可舉出IRGACURE(Irg)OXE01、CGI242等(皆為汽巴特殊化學品股份有限公司製)。以下顯示上述引發劑的構造。
<胺基苯乙酮系>
<醯基膦氧化物>
<肟酯系>
上述光聚合引發劑可單獨1種使用，亦可組合2種類以上來使用。又，對於感光性組成物的全部固體成分而言，光聚合引發劑的含量一般為0.5~20質量%，較佳為1~15質量%。該含量若在前述範圍內，則可防止光感度或畫像強度的降低，可充分提高性能。
前述(C)光聚合系材料視需要亦可含有光聚合引發助劑。光聚合引發助劑係與前述光聚合引發劑組合使用，為用於促進藉由光聚合引發劑所開始聚合的光聚合性化合物之聚合的化合物。作為光聚合引發助劑，較佳為含有至少1種的胺系化合物。
作為前述胺系化合物，例如可舉出三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三異丙醇胺、4－二甲胺基苯甲酸甲酯、4－二甲胺基苯甲酸乙酯、4－二甲胺基苯甲酸異戊酯、苯甲酸2－二甲 胺基乙酯、4－二甲胺基苯甲酸2－乙基己酯、N,N－二甲基對甲苯胺、4,4’－雙(二甲胺基)二苯甲酮(通稱米蚩酮)、4,4’－雙(二乙胺基)二苯甲酮、4,4’－雙(乙基甲基胺基)二苯甲酮等，其中較佳為4,4’－雙(二乙胺基)二苯甲酮。又，亦可組合複數的胺系或其它光聚合引發助劑來使用。作為其它光聚合引發助劑，例如可舉出烷氧基蒽系化合物、噻噸酮系化合物、香豆素系化合物等。
作為前述烷氧基蒽系化合物，例如9,10－二甲氧基蒽、2－乙基－9,10－二甲氧基蒽、9,10－二乙氧基蒽、2－乙基－9,10－二乙氧基蒽等。
作為前述噻噸酮系化合物，例如可舉出2－異丙基噻噸酮、4－異丙基噻噸酮、2,4－二乙基噻噸酮、2,4－二氯噻噸酮、1－氯－4－丙氧基噻噸酮等。
作為前述香豆素系化合物，例如可舉出7－[2－[4－(3－羥甲基哌啶基)－6－二乙胺基]三基胺基]－3－苯基香豆素等。
又，作為光聚合引發助劑，可以使用市售者；作為市售的光聚合引發助劑，例如可舉出商品名「EAB－F」(保土谷化學工業(股)製)等。
於前述感光性組成物中，光聚合引發助劑的使用量，較佳為每1質量份光聚合引發劑使用0.6質量份以上、10質量份以下，更佳為1質量份以上、8質量份以下，特佳為1.5質量份以上、5質量份以下。
．具有乙烯性雙鍵的加成聚合性單體 前述「具有乙烯性雙鍵的加成聚合性單體(以下亦僅稱 為「單體」)」係意味藉由加成聚合可得到成為不溶於顯像液中的樹脂之單體。
作為前述單體，可舉出沸點在常壓為100℃以上的化合物。例如，可舉出聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯等的單官能(甲基)丙烯酸酯；聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異氰尿酸酯、三(丙烯醯氧基乙基)氰尿酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、使三羥甲基丙烷或甘油等的多官能醇與環氧乙烷或環氧丙烷進行加成反應後經(甲基)丙烯酸酯化者等的多官能(甲基)丙烯酸酯。
再者，可舉出特公昭48－41708號、同50－6034號、特開昭51－37193號的各公報中記載的胺甲酸酯丙烯酸酯類、特開昭48－64183號、特公昭49－43191號、同52－30490號的各公報中記載的聚酯丙烯酸酯類、環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應生成物即環氧丙烯酸酯類等的多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。於此等之中，較佳為三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。
前述單體可使用單獨1種，也可組合2種以上來使用 。
前述單體對於感光性組成物的全部固體成分而言的含量，一般為1~50質量%，較佳為5~40質量%。該含量若在前述範圍內，則光感度或畫像的強度不會降低，感光性組成物層的黏著性亦不會變成過度。
於前述感光性組成物中，除了前述(A)~(C)，視需要更可添加眾所周知的添加劑，例如可塑劑、界面活性劑、熱聚合防止劑、密接促進劑、分散劑、防淌劑、均平劑、消泡劑、難燃化劑、光澤劑、溶劑等。作為其它成分，可以使用特開2006－23696號公報的段落編號[0016]~[0021]中記載的其它添加劑。
前述遮光區域係可藉由調製前述黑色感光性樹脂組成物當作塗布液，將該塗布液塗布在基板表面及使乾燥，通過光罩等進行曝光，然後藉由顯像來去除非曝光部(取決感光性組成物的種類，可能為曝光部)而製作。塗布的方法係沒有特別的限制，可以使用旋塗布、流動機、輥塗機、簾幕塗布機、刮塗機、線桿塗布機、擠壓機等各種塗布機來進行塗布。另外，前述遮光區域亦可利用轉印法或噴墨法等來製作。於轉印法中，例如可利用將由上述黑色感光性樹脂組成物所成的黑色層形成在臨時支持體上，而製作的轉印材料。又，於噴墨法中，使用將上述黑色著色劑與(C)光聚合系材料、及所欲的黏結劑、界面活性劑等一起溶解及/或分散在溶劑中而調製的印墨液。
於製作本發明的光學濾光片當作彩色濾光片時，前述遮光區域係成為隔開RGB著色區域的黑色矩陣。又，前述遮光區域亦具有當作電極的機能。作為電極之機能的遮光區域，亦可為利用蒸鍍法等所形成的金屬膜。
於製作本發明的光學濾光片當作彩色濾光片時，透射區域係著色成R色、G色及B色。RGB透射區域的製作係與上述遮光區域同樣地，例如可使用R色、G色、及B色的各感光性樹脂組成物來製作。前述各色的感光性樹脂組成物，係可藉由將上述黑色感光性樹脂組成物的(A)黑色著色劑分別置換成R色、G色及B色著色劑而調製。於各色的著色劑之例中，可含有由有機顏料、有機色素、富勒烯、聚二乙炔、聚醯亞胺等的高分子有機材料、芳香族烴或脂肪族烴(例如具有配向性的芳香族烴或脂肪族烴，或具有昇華性的芳香族烴或脂肪族烴)等所成的粒子。其中，各色的著色劑較佳為有機奈米粒子。經著色成各色的有機奈米粒子，例如可藉由將各色的著色劑之有機材料溶解在強溶劑而成的有機材料溶液、及與前述強溶劑有相溶性且對於前述有機材料而言為弱溶劑的溶劑進行混合及使析出而製造。
又，前述各色的透射區域之製作，亦可利用與前述遮光區域同樣的轉印法或噴墨法來製作；關於所使用的材料，亦與遮光區域的形成時所用的材料同樣，可將前述黑色著色劑置換成各色的著色劑而調製。
本發明的彩色濾光片係可適用於天體觀測用透鏡等各 種用途。特別地，由於抑制偏光入射時的繞射現象，故適合於與偏光板一起使用的用途，例如適合於液晶顯示裝置所用的彩色濾光片之用途。
[液晶顯示裝置]
本發明亦關於至少具有液晶胞、偏光板、及本發明的光學濾光片的液晶顯示裝置。以下說明本發明的液晶顯示裝置。本發明亦可利用於以往各式各樣模式的任一種液晶顯示裝置。關於各式各樣模式的液晶顯示裝置，例如可舉出內田龍雄監修「反射型彩色LCD綜合技術」((股)CMC,1999年刊)、「平面顯示器的新展開」((股)東麗研究中心調査部門,1996年刊)、「液晶關連市場的現狀與將來展望(上卷)、(下卷)」(富士Chimera總研(股),2003年刊)等中所記載者。
本發明的液晶顯示裝置之一態樣為VA模式液晶顯示裝置。以下說明本態樣。
(VA模式液晶顯示裝置) 第5圖中所示的液晶顯示裝置，具有偏光板PL1和PL2、及在其間的液晶胞LC(105~107)。上偏光板PL1具有偏光片102及在其表面上的保護膜101和103；而且，下偏光板PL2具有偏光片110及在其表面上的保護膜109和111。再者，在上偏光板PL1與液晶胞LC之間，及在下偏光板PL2與液晶胞LC之間，分別配置有光學異方向性層104和108。光學異方向性層104和108係為雙折射性的聚合物薄膜，也可為將液晶組成物的配向狀態固定而 形成的膜。於雙折射性的聚合物薄膜時，省略保護膜103及109。
液晶胞LC具有上下電極基板105和107、及在其間的液晶層106。液晶層106包含介電異方向性為負，△n＝0.0813、△ε＝－4.6左右的液晶(例如MERCK公司製的MLC－6608)材料，無施加電壓時，液晶分子對於基板面而言係呈大直垂直(例如約89∘)配向。液晶層106的厚度d與折射率異方向性△n之乘積△nd的大小較佳為0.2~0.5μm左右，更佳為0.25~0.35μm左右。△nd係可藉由液晶層106的厚度(間隙)來調整，例如利用聚合物珠、玻璃珠、玻璃纖維、樹脂製的柱狀間隔物等可使間隙在所欲的範圍。液晶胞LC係在上下電極基板105和107中任一方的內面，具有本發明的光學濾光片即RGB彩色濾光片(圖中未顯示)。
上偏光片102的吸收軸與下偏光片110的吸收軸係成概略正交。於對電極基板105及107不施加驅動電壓的非驅動狀態下，液晶層106中的液晶分子對於基板面而言係呈大致垂直配向，結果通過液晶胞的光乃偏光狀態係幾乎沒有變化。即，第5圖的液晶顯示裝置係實現非驅動狀態的理想黑顯示。與其相對地，於驅動狀態下，液晶分子係與電極基板面大略平行地傾斜，可過液晶面板的光係被該傾斜的液晶分子改變偏光狀態。換言之，於液晶顯示裝置中，得到驅動狀態的白顯示。
VA模式的特徴為高速響應及高對比。然而，雖然對比 在正面(對顯示面而言的法線方向)為高，但斜方向有低的問題。如上述地，黑顯示時液晶分子係大致垂直於基板面而配向。若從正面來觀察，則由於液晶分子的雙折射係幾乎沒有，故黑顯示的透射率低，得到高對比。然後，從斜方向觀察時，液晶分子發生雙折射。再者，上下偏光片的吸收軸之交叉在正面雖然為90∘的正交，但從斜方向觀察時係與90∘偏離。由於此2個主要因素，在斜方向中，黑顯示時發生漏光，對比降低。光學異方向性層104和108係具有減輕該黑顯示時的斜方向之漏光。
再者，由於彩色濾光片的透射區域與遮蔽區域的繞射現象，在黑顯示時亦發生漏光。第5圖的液晶顯示裝置，由於具備本發明的光學濾光片當作彩色濾光片，故亦減輕該彩色濾光片所造成的漏光。結果，與利用一般彩色濾光片的VA模式液晶顯示裝置比較下，黑顯示時的漏光被減輕，可實現高對比。
再者，白顯示時雖然液晶分子係傾斜，但在傾斜方向與其相反方向中，從斜方向觀察時，液晶分子的雙折射之大小係不同，亮度或色調會發生差異。為了解決此，可使成為將液晶顯示裝置的一畫素分割成複數區域的稱為多域之構造。
於第5圖中雖然顯示使用介電常數異方向性為負的液晶材料之例，但於使用正的介電常數異方向性之VA模式液晶顯示裝置中，本發明亦同樣有效果。於其態樣中，電極僅形成在一方的基板上，電場係在與基板面平行的橫方 向中施加。又，於VA模式的液晶顯示裝置中，TN模式的液晶顯示裝置所一般使用的對掌材之添加，由於會使動態響應特性變差而少用，但為了減低配向不良亦可添加。
(TN模式液晶顯示裝置) 本發明的液晶顯示裝置之一態樣為TN模式液晶顯示裝置。
TN模式的液晶胞最多利用作為彩色TFT液晶顯示裝置，可舉出多數文獻的記載。TN模式的黑顯示之液晶胞中的配向狀態，係在晶胞中央部棒狀液晶性分子為豎立，在晶胞的基板附近棒狀液晶性分子為平躺之配向狀態。本態樣的液晶顯示裝置係具有TN模式液晶胞、及在該液晶胞的基板之任一方內面具有本發明的光學濾光片即彩色濾光片 。
(IPS模式液晶顯示裝置) 本發明的液晶顯示裝置之一態樣為IPS模式液晶顯示裝置。
於IPS模式的液晶胞中，液晶分子對於基板而言係經常在水平面內旋轉的模式，無施加電場時，對於電極的長度方向係保持若干角度排列。有施加電場時，液晶分子在電場方向中改變方向。藉由將夾持液晶胞的偏光板配置在指定角度，可改變透光率。作為液晶分子，使用介電常數異方向性△ε為正或負的向列液晶。IPS模式液晶胞的△n．d較佳為0.25μm~0.32μm左右。又，於液晶胞中，利用向列液晶。本態樣的液晶顯示裝置係具有IPS模式液晶胞， 及在該液晶胞的基板之任一方內面具有本發明的光學濾光片即彩色濾光片。又，作為IPS模式的一態樣，亦有利用2層電極間所產生的橫電場，使液晶分子在水平面內旋轉的FFS(Fringe Field Switching)模式。
(其它液晶模式) 本發明於其它模式的液晶顯示裝置中，亦可同樣地得到效果。其它液晶模式之例中，包含STN模式及ECB模式。
【實施例】
以下以實施例為基礎來更詳細說明本發明。以下的實施例中所顯示的材料、使用量、比例、處理內容、處理程序等，只要不脫離本發明的宗旨，係可適宜地變更。因此，本發明的範圍係不限定於以下所示的具體例。
<液晶顯示裝置的製作及評價>
．彩色濾光片(CF)的製作 －黑色矩陣用半色調光罩之製作－ 製作第6圖所示的半色調光罩。此半色調光罩之相當於著色層的圖案之部分係成為遮光部，相當於黑色矩陣的中央部分係成為透明的開口部，且相當於黑色矩陣之邊端的部分係成為半色調。開口部的寬之長度係30μm，遮光部的寬之長度係50μm，且半色調部的寬之長度係3μm。使用此半色調光罩，如第6圖所示，在玻璃基板上製作黑色矩陣。具體地藉由以下方法來形成。
－黑色(K)畫像的形成－ 以UV洗淨裝置來洗淨無鹼玻璃基板後，使用洗淨劑刷洗乾淨，再以超純水進行超音波洗淨。對該基板進行120℃的3分鐘熱處理，以使表面狀態安定化。
將該基板冷卻以調溫到23℃後，以具有縫狀噴嘴的玻璃基板用塗布機(平田機工(股)製)，塗布黑色感光性樹脂組成物K1。接著在VCD(真空乾燥裝置：東京應化工業(股)製)中30秒，以將溶劑的一部乾燥，使塗布層喪失流動性後，在120℃預烘烤3分鐘，得到膜厚2.4μm的感光性樹脂層K1。
藉由具有超高壓水銀燈的近接型曝光機(日立高科技電子工程(股)製)，在基板與前述製作的半色調光罩成垂直豎立的狀態下，將曝光的光罩面與該感光性樹脂層之間的距離設定為200μm，以曝光量300mJ/cm2 進行圖案曝光。
接著，藉由噴淋器噴嘴將純水噴霧，以使該感光性樹脂層K1的表面被均勻潤濕後，藉由KOH系顯像液(含有KOH、非離子界面活性劑,商品名：CDK－1,富士軟片電子材料(股)製)，在扁平噴嘴壓力0.04MPa下，於23℃噴淋顯像80秒，以得到圖案化畫像。接著，藉由超高壓洗淨噴嘴，在9.8MPa的壓力下噴射超純水以去除殘渣，再藉由噴淋器噴嘴從兩面噴灑超純水，以去除所附著的顯像液或前述感光性樹脂層溶解物，以空氣刀來進行除液，得到黑色(K)的畫像(黑色矩陣)。然後，在220℃處理30分鐘 。
遮光性能係可成為光學密度(OD)的指標。以麥克比斯 (Macbeth)光密度計(Kollmorgen製的TD－904)來測定黑色矩陣的OD值，結果中央部的OD值為3.8，邊端的OD值為2.7，確認形成有光學密度的梯度。
又，具有第3圖(a)及(b)所示梯度的黑色矩陣，係與上述同樣地製作。但是，使用一利用改變半色調部的濃度之遞色(dither)法的半色調光罩，代替上述半色調光罩。
另外，第4圖(a)所示的端部係波形狀的黑色矩陣，亦與上述同樣地製作。但是，使用具有波形狀的狹縫之光罩，代替上述半色調光罩。
－紅色(R)畫素的形成－ 以UV洗淨裝置來洗淨前述形成有K的畫像之基板後，使用洗淨劑來刷洗乾淨，再以超純水進行超音波洗淨。對該基板進行120℃的3分鐘熱處理，以使表面狀態安定化。
將該基板冷卻以調溫到23℃後，以具有縫狀噴嘴的玻璃基板用塗布機(平田機工(股)製)，塗布紅色感光性樹脂組成物R1。接著在VCD(真空乾燥裝置：東京應化工業(股)製)中30秒，以將溶劑的一部乾燥，使塗布層喪失流動性後，在120℃預烘烤3分鐘，得到膜厚1.6μm的感光性樹脂層R1。
藉由具有超高壓水銀燈的近接型曝光機(日立高科技電子工程(股)製)，在基板與光罩(具有畫像圖案的石英曝光光罩)成垂直豎立的狀態下，將曝光的光罩面與該感光性樹脂層之間的距離設定為200μm，以曝光量300mJ/cm2 進行 圖案曝光。
接著，藉由噴淋器噴嘴將純水噴霧，以使該感光性樹脂層R1的表面被均勻弄濕後，藉由KOH系顯像液(含有KOH、非離子界面活性劑,商品名：CDK－1,富士軟片電子材料(股)製)，在扁平噴嘴壓力0.04MPa下，於23℃噴淋顯像80秒，以得到圖案化畫像。接著，藉由超高壓洗淨噴嘴，在9.8MPa的壓力下噴射超純水以去除殘渣，再藉由噴淋器噴嘴從兩面噴灑超純水，以去除所附著的顯像液或前述感光性樹脂層溶解物，以空氣刀來進行除液，得到紅色(R)的畫像。然後，在220℃處理30分鐘。
該感光性樹脂層R1的膜厚為1.6μm，顏料之C.I.顏料紅254及C.I.顏料紅177的塗布量分別為0.88、0.22g/m2 。
－綠色(G)畫素的形成－ 於前述形成有K的畫像與R畫素的基板上，使用綠色感光性樹脂組成物G3，藉由與前述R畫素之形成同樣的步驟，在基板狀上形成G畫素。該感光性樹脂層G3的膜厚為1.6μm，顏料之C.I.顏料綠36及C.I.顏料黃150的塗布量分別為1.12及0.48g/m2 。
－藍色(B)畫素的形成－ 於前述形成有K畫像、R畫素及G畫素的基板上，使用藍色感光性樹脂組成物B3，藉由與前述R畫素之形成同樣的步驟，形成B畫素。
該感光性樹脂層B3的膜厚為1.6μm，顏料之C.I顏料 藍15：6及C.I.顏料紫23的塗布量分別為0.63及0.07g/m2 。
．液晶顯示裝置的製作 於上述所得之彩色濾光片基板的R畫素、G畫素、及B畫素以及黑色矩陣之上，更藉由濺鍍來形成ITO(銦錫氧化物)的透明電極。接著，依照特開2006－64921號公報的實施例1，形成相當於前述所形成的ITO膜上之隔壁(黑色矩陣)上部的部分之間隔物。間隔物的高度為3.5um。
另途，準備玻璃基板當作相對基板，藉由濺鍍來形成ITO透明電極。然後，對彩色濾光片基板的透明電極上及對向基板上的透明電極，藉由濕蝕刻來分別形成PVA模式用的鋸齒狀之縫形圖案。鋸齒的角度為90度，鋸齒間距為100μm，電極寬度為20μm，縫寬為3μm。再者，於ITO膜上更塗布由聚醯亞胺所成的垂直配向膜(JSR公司製：AL－1H659)，進行熱培燒。
然後，以包圍彩色濾光片的畫素群之方式，在相當於周圍所設置的黑色矩陣外框之位置，以分配器方式來塗布紫外線硬化樹脂的密封劑，滴下MERCK公司的PVA模式用液晶MLC6886，與相對基板貼合後，對所貼合的基板照射UV後，進行紫外線處理，以使密封劑硬化。於如此所得之液晶胞的兩面，黏貼Sanritz(股)製的偏光板HLC2－2518。接著，使用FR1112H(STANLEY電氣(股)製的晶片型LED)當作紅色(R)LED，DG1112H(STANLEY電氣(股)製的晶片型LED)當作綠色(G)LED，DB1112H(STANLEY電氣 (股)製的晶片型LED)當作藍色(B)LED，構成側光方式的背光，成為前述設有偏光板的液晶胞之背面側作配置，而成為液晶顯示裝置。
[比較例]
除了於實施例1之彩色濾光片基板的製作中，在黑色矩陣的形成時，使用沒有半色調部的光罩以外，同樣地製作彩色濾光片基板；除了使用該彩色濾光片基板以外，與實施例1同樣地製作液晶顯示裝置。以麥克比斯光密度計(Kollmorgen製的TD－904)來測定遮光性能，結果黑色矩陣的中央部與邊端之OD值為沒有差異之3.7。
[評價]
－黑顯示的光強度之測定－ 使用色彩亮度計(TOPCON(股)製BM－5)來測定實施例1及比較例1所製作的各液晶顯示裝置之黑顯示(即無電壓狀態)、白狀態(彩色濾光片基板與相對基板的透明電極間之施加電壓＝5V的狀態)、正面的亮度。下表顯示其結果。
實施例1的液晶顯示裝置，與比較例的液晶顯示裝置比較下，由於減輕黑狀態的亮度，對比係從1614提高到1754。結果可理解，由第2圖的(i)與(ii)之比較，明確地因為彩色濾光片的遮光區域與透射區域的邊界部所發生的 繞射，在實施例1中被減輕。
又，對具有第3圖(a)、(b)及第4圖(a)之黑色矩陣形狀的液晶顯示裝置之評價結果，同樣地確認對比的提高。
12‧‧‧透射區域
14、14’、14”、14’’’‧‧‧遮光區域
z‧‧‧法線方向
x、y‧‧‧光學濾光片面內的任意方向
101、103、109、111‧‧‧保護膜
102、110‧‧‧偏光片
104、108‧‧‧光學異方向性層
105、107‧‧‧液晶胞基板
106‧‧‧液晶層
LC‧‧‧液晶胞
PL1、Pl2‧‧‧偏光板
第1圖係本發明的光學濾光片之一例的上視圖(a)、其一部分的放大圖(b)及其一部分的側視圖(c)。
第2圖係關於在遮光區域沒有光學密度的梯度之習知的光學濾光片(i)，與在遮光區域設有光學密度的梯度之本發明的光學濾光片(ii)之各自使用的情況中，顯示求得繞射光強度的計算結果之曲線圖。
第3圖係本發明的光學濾光片之例的一部分之側視圖(a)、(b)。
第4圖係本發明的光學濾光片之例的一部分之放大圖(a)及側視圖(b)~(d)。
第5圖係顯示VA模式液晶顯示裝置的一例之構成的示意圖。
第6圖係實施例所進行的彩色濾光片基板之製程的一部分之示意圖。
12‧‧‧透射區域
14‧‧‧遮光區域
z‧‧‧法線方向
x、y‧‧‧光學濾光片面內的任意方向

Claims (8)

  1. 一種光學濾光片，其特徵為具有透射指定波長的光之透射區域、及與透射區域相接配置的遮蔽該光之遮光區域，該遮光區域係使用黑色著色劑而形成，在該遮光區域自與該透射區域的接點起沿著面內的任意方向，設有黑色著色劑之濃度的梯度，該濃度在與該透射區域的接點係最低。
  2. 一種光學濾光片，其特徵為具有透射指定波長的光之透射區域、及與透射區域相接配置的遮蔽該光之遮光區域，在該遮光區域自與該透射區域的接點起沿著面內的任意方向，對於法線方向的光設有光學密度的梯度，該光學密度在與該透射區域的接點係最小；該遮光區域之與該透射區域的接面的至少一部分，係具有比使用時入射光的波長還短的週期之波形。
  3. 如申請專利範圍第2項之光學濾光片，其中該對於法線方向的光之光學密度的梯度，係自與該透射區域的接點起，在該面內的任意方向中，連續地或非連續地增加。
  4. 如申請專利範圍第2項之光學濾光片，其中該對於法線方向的光之光學密度的梯度，係藉由該遮光區域的厚度之梯度來形成。
  5. 如申請專利範圍第4項之光學濾光片，其中該遮光區域的厚度，係自與該透射區域的接點起，在該面內的任意方向中，連續地或非連續地增加。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之光學濾光片，其中該遮光區域係黑矩陣或電極。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之光學濾光片，其中該光學濾光片係彩色濾光片。
  8. 一種液晶顯示裝置，其至少具有液晶胞、偏光板、及如申請專利範圍第1至5項中任一項之光學濾光片。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI516450B (zh) * 2009-10-19 2016-01-11 富士軟片股份有限公司 鈦黑分散物、感光性樹脂組成物、晶圓級透鏡、遮光膜及其製造方法、以及固態攝像元件
CN102436142B (zh) 2010-09-29 2013-11-06 第一毛织株式会社 黑色光敏树脂组合物以及使用其的光阻层
JP5212447B2 (ja) * 2010-10-28 2013-06-19 凸版印刷株式会社 カラーフィルタ基板およびこれを用いたフリンジフィールド・スイッチング方式液晶表示装置
TW201237472A (en) * 2011-03-01 2012-09-16 Au Optronics Corp Color filter array and manufacturing method thereof
US8734033B2 (en) * 2012-03-27 2014-05-27 Ppg Industries Ohio, Inc. Optical mechanism with indexing stage with at least one fixed diameter apodized aperture and method of making same
WO2014021245A1 (ja) * 2012-08-03 2014-02-06 旭硝子株式会社 光学フィルタ
CN106103094B (zh) * 2014-03-07 2018-11-09 富士胶片株式会社 带有装饰材料的基板及其制造方法、触控面板、以及信息显示装置
JP6401510B2 (ja) * 2014-06-12 2018-10-10 キヤノン株式会社 露光装置及び物品の製造方法
CN104865738A (zh) * 2015-06-16 2015-08-26 深圳市华星光电技术有限公司 具有黑色矩阵的玻璃基板及其制备方法、液晶面板
TWI574075B (zh) * 2015-07-30 2017-03-11 友達光電股份有限公司 液晶顯示面板及其製造方法
CN105717737B (zh) * 2016-04-26 2019-08-02 深圳市华星光电技术有限公司 一种掩膜版及彩色滤光片基板的制备方法
CN105824189B (zh) * 2016-06-08 2020-01-07 京东方科技集团股份有限公司 掩模板和基板间隔柱及其制备方法、显示面板
CN105892142A (zh) * 2016-06-29 2016-08-24 武汉华星光电技术有限公司 黑色矩阵光罩、制备黑色矩阵的方法及其应用
JP7003773B2 (ja) * 2018-03-23 2022-01-21 凸版印刷株式会社 カラーフィルタ及びその製造方法
KR102059484B1 (ko) 2018-08-09 2019-12-26 주식회사 아이에이 차량용 커버 플레이트 조립체
CN111208648B (zh) * 2020-01-14 2021-05-07 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射抑制光学部件、衍射抑制显示屏和屏下摄像装置
CN111221140A (zh) * 2020-01-14 2020-06-02 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射抑制光学部件、衍射抑制显示屏及衍射抑制摄像装置
CN111402712B (zh) * 2020-02-27 2021-05-11 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射抑制光学部件设计方法、显示屏和屏下摄像装置
CN113703175B (zh) * 2021-09-10 2023-01-13 江西欧迈斯微电子有限公司 衍射光学元件、投射模组及电子设备
WO2023162900A1 (ja) * 2022-02-25 2023-08-31 Ａｇｃ株式会社 ガラス積層体、およびガラス積層体の製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262893A (en) * 1991-11-04 1993-11-16 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for creating multiple phase level optical elements
JP3983841B2 (ja) * 1997-01-20 2007-09-26 大日本印刷株式会社 カラーフィルタの製造方法
JP4609962B2 (ja) * 2000-02-02 2011-01-12 日東電工株式会社 光学フィルム
US6404970B1 (en) * 2000-05-22 2002-06-11 Jds Uniphase Inc. Variable optical attenuator
US6780575B2 (en) * 2000-06-13 2004-08-24 Eastman Kodak Company Record-shifted scanning of silver-halide-containing color photographic and photothermographic elements
JP4361206B2 (ja) * 2000-12-21 2009-11-11 日東電工株式会社 光学フィルム及び液晶表示装置
JP2002303861A (ja) * 2002-02-08 2002-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示素子およびその製造方法
JP3841095B2 (ja) 2004-01-23 2006-11-01 セイコーエプソン株式会社 液晶装置および投射型表示装置
US7948697B2 (en) * 2004-03-12 2011-05-24 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Method for producing a color filter
KR20060024939A (ko) * 2004-09-15 2006-03-20 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치용 컬러필터기판 및 그의 제조방법
JP4844016B2 (ja) * 2005-06-03 2011-12-21 大日本印刷株式会社 カラーフィルタおよびその製造方法
JP2007225716A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Toppan Printing Co Ltd 膜厚を平坦化する隔壁

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Publication number Publication date
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