JP2009053371A - カラーフィルタおよびこれを備える液晶表示装置、カラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可視光が透過する光透過領域を備える基材16の上面に直接または間接に、第一乃至第三色の着色部12(R),(B),(G)が少なくとも一の方向を繰り返し方向としてこの順に配列された着色層11が設けられ、前記光透過領域を透過する可視光を三色に着色するカラーフィルタ10において、前記第一乃至第三色の着色部12をそれぞれ前記繰り返し方向に切った垂直断面の外郭形状が、いずれも実質的に一方方向に偏って傾斜していないことを特徴とするカラーフィルタ。
【選択図】図1
Description
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。
フォトリソグラフィー法の場合は、有効表示領域を覆うように着色材料を全面塗布し、マスク露光および不要箇所のエッチング除去をおこない、各色の着色部をそれぞれ一回の工程で形成する。
インクジェット法の場合は、各色の着色材料を吐出する微細なノズルを繰り返し方向に横並びに設け、ストライプの伸びる方向にかかるノズルを送ることで、三色の着色材料を基材上に同時に塗布することができる。
特に近年では、液晶表示装置の有効表示領域における開口率を向上するため着色部同士を区画するブラックマトリクスを従来よりも細幅に形成することが求められており、着色部の塗工解像度が低い場合は光透過領域で混色が生じるという問題がある。このため着色部を形成にあたっては塗工解像度の高いフォトリソグラフィー法が好適に用いられている。
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。
なお着色部12(R),12(G)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について配向不良が生じることがない。
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、さらにフォトマスク20を介して着色材料18(R)に紫外線などの活性放射線を露光している。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)をエッチング処理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。
同図(d)は、着色材料18(B)をエッチング処理して第二色の着色部12(B)を残存形成した状態を示している。着色部12(B)は第一色の着色部12(R)のいずれか一方側(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(B)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(B)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。
同図(f)は、着色材料18(G)をエッチング処理して第三色の着色部12(G)を残存形成した状態を示している。着色部12(G)の両端にはそれぞれ、着色部12(B)の左側と同等の高い凸部23が形成される。以上により、第一から第三色の着色部12(R),12(B),12(G)からなる着色層11が形成される。
またこれを実現する本発明のより具体的な第一の特徴は、図13(b)に示すように幅方向に隣接する片側のみに既に着色部が形成されている場合であっても、次に塗布された着色材料が同図(c)のようにこれに乗り上げてしまうことを防止するという技術思想に基づいてなされたものである。また第二の特徴は、同様に幅方向の片側のみに既に着色部が形成されている場合に、次に塗布された着色材料が当該着色部に乗り上げる高さを見越して、幅方向の反対側に突起部を予め形成しておくという技術思想に基づいてなされたものである。その他の技術的特徴については以下の説明より明らかとなる。
(1)可視光が透過する光透過領域を備える基材の上面に直接または間接に、第一乃至第三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この順に配列された着色層が設けられ、前記光透過領域を透過する可視光を三色に着色するカラーフィルタにおいて、
前記第一乃至第三色の着色部をそれぞれ前記繰り返し方向に切った垂直断面の外郭形状が、いずれも実質的に一方方向に偏って傾斜していないことを特徴とするカラーフィルタ;
(2)前記第一乃至第三色の着色部の外郭形状が、いずれも実質的に左右対称であることを特徴とする上記(1)に記載のカラーフィルタ;
を要旨とする。
(3)前記三色のうちの少なくとも二色の着色部は、その上面が疎水性である上記(1)または(2)に記載のカラーフィルタ;
(4)前記少なくとも二色の着色部には、疎水性材料が含まれている上記(3)に記載のカラーフィルタ;
(5)前記少なくとも二色の着色部の上面には、疎水性を有する疎水層が形成されている上記(3)に記載のカラーフィルタ;
(6)着色層と基材との間には、前記第二色の着色部と前記第三色の着色部との境界領域に、前記第一色の着色部の上面と面一の上端高さに形成された突起部が設けられていることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のカラーフィルタ;
(7)第一乃至第三色の着色部を互いに区画する遮光性のブラックマトリクスを前記着色層と前記基材との間に備え、
前記突起部が、前記ブラックマトリクスと前記着色層との間に設けられている上記(6)に記載のカラーフィルタ;
(8)第一乃至第三色の着色部を互いに区画する遮光性のブラックマトリクスを前記着色層と前記基材との間に備え、
前記突起部が、無色透明材料または前記第二色と同色系の透明材料からなるとともに前記ブラックマトリクスに対して前記第二色の着色部の側に隣接して設けられている上記(6)に記載のカラーフィルタ;
(9)前記第一色の着色部が、前記基材に形成された有効表示領域における前記繰り返し方向のもっとも端に形成されている上記(1)から(8)のいずれかに記載のカラーフィルタ;
(10)着色層の上面に直接または配向膜を介して間接に、重合性液晶化合物が配向状態で固定化されてなる位相差層が積層されている上記(1)から(9)のいずれかに記載のカラーフィルタ;
としても上記本発明の目的を達成することができる。
(11)上記(1)〜(10)のいずれかに記載のカラーフィルタと、液晶駆動用電極を備える液晶駆動基板とを、前記着色層および液晶駆動用電極を内側にして対向させ、その間に駆動液晶分子を封入してなる液晶表示装置;
を要旨とする。
(12)上記(1)または(2)に記載のカラーフィルタの製造方法であって、
前記基材に予定形成された有効表示領域内に前記第一色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして前記第一色の着色部を形成する工程と、
前記有効表示領域内であって前記第一の着色部に対して前記繰り返し方向に隣接する位置に、前記第二色の着色材料をインクジェット法で塗布し、これを固定化して前記第二色の着色部を形成する工程と、
前記有効表示領域内に前記第三色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記第一の着色部および前記第二の着色部にともに隣接する位置に前記第三色の着色部を形成する工程と、
をこの順で含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法;
(13)上記(1)または(2)に記載のカラーフィルタの製造方法であって、
前記基材に予定形成された有効表示領域内に親水性を有する前記第一色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして前記第一色の着色部を形成する工程と、
前記第一色の着色部の上面に直接または間接に、疎水性を有する疎水層を形成する工程と、
前記疎水層の形成領域を含む前記有効表示領域内に、親水性を有する前記第二色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記第一の着色部に対して前記繰り返し方向に隣接する位置に前記第二色の着色部を形成する工程と、
前記疎水層を前記第一色の着色部から除去する工程と、
前記有効表示領域内に前記第三色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記第一の着色部および前記第二の着色部にともに隣接する位置に前記第三色の着色部を形成する工程と、
をこの順で含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法;
(14)前記第一乃至第三色の着色部を各色二回ずつのフォトリソグラフィー工程によって形成する上記(1)または(2)に記載のカラーフィルタの製造方法であって、以下の(i)〜(vi)の工程のうち、
工程(i)および(ii)をこの順で行った後、
工程(iii)を単独で、または工程(iii)と(iv)とを同時に、または工程(iv)の後に工程(iii)を、行い、
さらに残余の工程を任意の順に行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
(i)前記基材に予定形成された有効表示領域内に前記第一色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+1(nは0以上の整数)番目の位置に前記第一色の着色部を形成する工程;
(ii)有効表示領域内に前記第二色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+3番目の位置に前記第二色の着色部を形成する工程;
(iii)有効表示領域内に前記第三色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+5番目の位置に前記第三色の着色部を形成する工程;
(iv)有効表示領域内に前記第三色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+2番目の位置に前記第三色の着色部を形成する工程;
(v)有効表示領域内に前記第一色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+4番目の位置に前記第一色の着色部を形成する工程;
(vi)有効表示領域内に前記第二色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+6番目の位置に前記第二色の着色部を形成する工程;
を要旨とする。
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。
またかかる場合も、着色層の上面を平坦化するための保護層を省略または有意に薄型化することが可能であり、液晶セルの薄膜化に貢献することができる。
基材16上には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に配置され、隣接するBM14同士の間に着色部12(R)〜(G)を固定形成することで当該画素を赤(R)、青(B)、緑(G)に色付けする。隣接する三つの着色部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が液晶表示装置の一例として液晶テレビに用いられる場合、各絵素は数十〜数百μmのオーダーとなり、携帯電話表示画面に用いられる場合は一般にこれよりも小さなものとなる。
特に図示の場合のように着色部12の幅方向両側にBM14が塗工形成されている場合や、幅方向に隣接する位置に他の着色部が予め塗工形成されている場合、着色部12はこれに乗り上げて両側に凸部22a,22bが形成されることがある。かかる場合についても幅中央(CL)から片側35%幅にあたる平坦部24の幅内について外郭の傾きが正から負、または負から正に反転する場合には、着色部12の上面に直接または間接に塗布される液晶分子50の配向が画素内でバランスして液晶表示装置の光漏れの問題が低減される。
凸部22a,22bの高さの差(H)としては、画素幅(W)が150μm未満と比較的小さい場合は2500Å以下、画素幅(W)が150μm以上と比較的大きい場合は1700Å以下を好適値とする。画素幅が大きい場合は、凸部22a,22bの近傍における液晶分子50の配向の乱れを画素幅内の液晶分子50全体でバランスしようとする打ち消しあいの効果が弱まるため、両端の高低差(H)にはより厳しい許容値(1700Å)を要する。
なお本発明の上記目的を達成するにあたり、着色部12の幅方向両端に形成される凸部自体の高さは問題ではなく、両端の高低差(H)が小さいことが好ましい。したがって着色部12が幅方向の両側に予め設けられた他の色の着色部に乗り上げるなどしてその両側に高い凸部23a,23bが形成された場合も、その高低差(H)が上記好適値を満足している限り、当該画素全体では配向不良に起因する光漏れの問題は生じない。凸部23a,23b近傍に存在する液晶分子50の配向が局所的に不良となったとしても、図12における着色部12(G)と同様、当該着色部の外郭形状は左右対称であって画素単位では光漏れの問題を生じないためである。
本発明の製造方法としては、大別して
(1)幅方向の一方側のみに隣接して既に設けられている着色部に対して次に塗布された着色材料が乗り上げることを防止する、乗り上げ防止方法;
(2)塗布された着色材料が、同じく一方側に隣接して設けられている着色部に対して乗り上げる高さを見込んで、他方側に予め突起部を形成しておく、突起部形成方法;
(3)着色材料が塗布される下地層が、幅方向の片側にのみ既に着色部が形成されているという状態をそもそも回避すべく、三色の着色材料を擬似的に偶数色(六色)の着色材料とみなし、これを飛び飛びにパターニングしていく、六色パターニング方法;
(4)塗布された着色材料、またはこれを硬化してなる着色部を、後処理により所望の形状とする、後処理方法;
の4通りを挙げることができる。
以下、各方法について順に説明する。
図13を用いて既に説明した通り、第一色の着色部12(R)のみが塗工形成された基材16上に第二色の着色材料18(B)を塗布した場合、着色部12(R)への乗り上げによって第二色の着色部12(B)の断面外郭が一方方向に偏って傾斜することが問題となる。本発明においてはこれを防止するため、(i)第一色の着色部12(R)の上面と、これに乗り上げて塗布される第二色の着色材料18(B)の少なくとも一方を疎水性とする、(ii)第一色の着色部12(R)および第三色の着色部12(G)の固定形成には解像度の高いフォトリソグラフィー法を用い、第二色の着色材料18(B)の塗布にはインクジェット法を用いる、という二つの手段のいずれかを用いる。
(あ)着色部の親水性の上面に対して親水性の着色材料を塗布した場合の両者の親和性、
(い)着色部の親水性の上面に対して疎水性の着色材料を塗布した場合の両者の親和性、
(う)着色部の疎水性の上面に対して親水性の着色材料を塗布した場合の両者の親和性、
(え)着色部の疎水性の上面に対して疎水性の着色材料を塗布した場合の両者の親和性、
の大小関係を比較すると下式(1)の関係となる。
(あ)>(え)>(い)>(う) (1)
(i−1)第一色の着色材料18(R)に疎水性材料を混合して、着色部12(R)の上面と内部とをともに疎水化する方法(第一実施形態)、または
(i−2)親水性の着色材料18(R)をパターニングして固定化した着色部12(R)に、疎水性を有する疎水層を着色部12(R)の上面に被着形成する方法(第二実施形態)、
を採ることができる。
第二色の着色部12(B)および第三色の着色部12(G)については、これらを疎水性とするか親水性とするかで複数の選択が可能である。
第一実施形態においては更に、
(i−1a)第一色の着色部12(R)を疎水性とし、第二色の着色材料18(B)を親水性とする;
(i−1b)第一色の着色部12(R)を親水性とし、第二色の着色材料18(B)を疎水性とする;
(i−1c)第一色の着色部12(R)と第二色の着色材料18(B)とをともに疎水性とする;
という三通りを選択することができる。
また上記(i−1c)とすることにより、上記(あ)の関係に立つ従来のカラーフィルタと比較して、同じく第二色の着色部12(B)における端部側高さが低減され、他方側の端部高さと平準化されることで、第二色の着色部12(B)における光漏れの問題を軽減することができる。
したがって(i−1a)の場合、第三色の着色材料18(G)を疎水性として、上記(え)の関係により第二色の着色部12(B)との親和性を低下させることが好ましい。
ただし第三色の着色材料18(G)を親水性とすることで、上記(う)および上式(1)の関係に基づき着色部12(G)の両端高さがより低減され、光透過領域内に形成される平坦部24(図13を参照)の幅が拡大し、液晶分子50の配向性がより良好となるため好ましい。
第二実施形態にかかるカラーフィルタは、親水性の着色材料18を固定化してなる着色部12の上面に疎水層を被着することにより、次に塗布される他の色の着色材料18との親和性を上式(1)に基づいて低減するものである。具体的には上記(i−1a)や(i−1c)における第一色の着色材料18(R)を親水性としておき、これをパターン固定してなる着色部12(R)の上面に疎水層を形成するとよい。
本実施形態にかかるカラーフィルタ10の作製工程を図2に示す。
また疎水層26は、着色部12(R)の上面のうち、図示のように全体に形成しても、第二色の着色部12(B)の予定形成領域に隣接する側にのみ形成してもよい。
ふたつには、第二色の着色部12(B)の固定化後に、その上にもまた疎水層を積層形成する方法である。すなわち第一色と第二色の着色部12(R),(B)の上面をともに疎水性にすることで、第三色の着色材料18(G)が幅方向の両側に対して乗り上げる高さが等しく抑えられる。
着色材料18を塗布する下地が幅方向の片側にのみ大きく突出していることに起因して当該着色材料18を固定化してなる着色部12が左右非対称となる本発明の課題を解決する方法として、本実施形態においては、第一色および第三色の着色部12(R),(G)の塗工形成にはフォトリソグラフィー法を用い、第二色の着色材料18(B)の塗布にはインクジェット法を用いる。これにより、フォトリソグラフィー法による着色部12の高解像度化と、インクジェット法による着色材料18の塗布形状の左右対称化を両立させることができる。
同図(a)は、第一乃至第三色の予定形成位置13(R),(B),(G)がBM14によって区画形成された基材16の上面のうち全面または少なくとも有効表示領域を覆うように第一色の着色材料18(R)を塗布し、フォトマスク20のマスク開口21を通じて第一色の予定形成位置13(R)に紫外線をパターン照射している状態を示す。
基材16上の任意位置にオンデマンドで着色材料18を塗布可能なインクジェット法により、第二色の予定形成位置13(B)の両側に配置されたBM14a,14bの間に第二色の着色材料18(B)を塗布することで、既に固定形成されている第一色の着色部12(R)の影響を受けず、第二色の着色部12(B)の外郭形状を左右対称化することができる。
ただし、第二色の着色材料18(B)が第一色の着色部12(R)に乗り上げることを防止して本発明の目的を達成するため、塗布される第二色の着色材料18(B)は第一色の着色部12(R)と接触しないことが好ましく、BM14a,14bで挟まれる光透過領域内に、BM14a,14bの立面のうち内側にのみ接触するように塗布してもよい。
[第四〜第六実施形態について]
基材上に順に塗工される三色の着色部のうち二番目に塗工される着色部において外郭形状が実質的に一方方向に偏って傾斜することに起因する光漏れの問題を解決する第二の方法として、第二色の着色部12(B)の予定形成領域のうち、第三色の着色部12(G)の予定形成領域と隣接する側に、第一色の着色部12(R)の上面と面一の高さの突起部15を予め形成しておく、突起部形成方法を挙げる。
すなわち、第二色の着色材料18(B)が第一色の側に乗り上げることを予め見込んで、これと同等の乗り上げが生じるよう、第三色の側に突起部15を立設するのである。これにより、第二色の着色部12(B)はその幅方向両側について、一方は第一色の着色部12(R)に、他方は突起部15に、それぞれ等しく乗り上げることで、当該着色部の外郭形状が実質的に左右対称となり、すなわち実質的に一方方向に偏ることがない。
また第三色の着色材料18(G)についても、突起部15に対する乗り上げと、第一色の着色部12(R)への乗り上げとが幅方向の両側でほぼ等しく生じるため、第三色の着色部12(G)もまた実質的に左右対称となる。
各色の着色部12の平面視形状が短冊状で着色層11がストライプ状である場合、突起部15も短冊状となる。また各色の着色部12の平面視形状が矩形状や三角形状で着色層11がマトリクス状である場合、突起部15もマトリクス状に配置される。
すなわち着色部12同士を区画するBM14を有しないカラーフィルタ10については、突起部15によって有効表示領域内に遮光部が形成されてしまうことを避けるため、突起部15は光透過性の樹脂材料などで作製することが好ましい。
一方、着色部12同士の間、特に第二色の着色部12(B)と第三色の着色部(G)との間にBM14を備えるカラーフィルタ10の場合であって、BM14による遮光域内に突起部15を立設する場合は、突起部15が光透過性であるか遮光性であるかを問わない。またBM14を備えるカラーフィルタ10の場合であって、突起部15が光透過領域に露出して立設される場合については、突起部15はアクリレート系樹脂やエポキシ系樹脂などの無色透明材料か、または当該露出領域に対応する着色部と同色系の透明材料により作製するとよい。
ここで突起部15が着色部12と同色系であるとは、カラーフィルタ10を用いた液晶表示装置による明表示に際し、突起部15を画素内に含む絵素におけるカラー表示に色シフトが生じたことが観察者に視認できない程度に近接した色相であることをいう。
またカラーフィルタ10を通過する可視光が突起部15と着色部12とで二度の着色を受けることとなるため、突起部15を着色部12と同色系の有色透明材料で作製する場合はその着色濃度を着色部12のそれよりも低くして、突起部15およびその上に形成される凸部22a,22bをともに通過する可視光が、平坦部24を通過する可視光と同等に着色されるよう調整することが好ましい。
(iii−1)BM14を有しないカラーフィルタ10において本発明を実現するための着色層11の作製方法について、図4を用いて説明する。
つぎに、第五実施形態として、
(iii−2)BM14を備える本発明のカラーフィルタ10にであって、BM14による遮光域内に突起部15を立設した着色層11の作製方法(ii−2)について、図5を用いて説明する。
さらに、第六実施形態として、
(iii−3)BM14を備える本発明のカラーフィルタ10であって、BM14より露出した光透過領域に突起部15を立設した着色層11の作製方法(ii−3)について、図6を用いて説明する。
図4(a)は、光透過性の基材16の上面に、無色透明材料からなる突起部15を立設した状態を示す断面図である。後述のように突起部15は第二色の着色部12(B)と第三色の着色部12(G)との境界に位置するため、これを通過する可視光の透過性を損なわず、また可視光に所望以外の色を与えることのないよう、無色透明とすることが好ましい。
なお同図に示すように、突起部15の上端高さは第一色の着色部12(R)の上面と面一である。換言すると、予め決定された着色部12(R)の塗工厚さと同等高さとなるように、同図(a)に示す初期状態にて突起部15を基材16上に立設しておく。
図5(a)は、光透過性の基材16の上面に、遮光性のBM14をストライプ状やマトリクス状などに塗工形成し、第一色乃至第三色の着色部12(R),(B),(G)の予定形成位置13(R),(B),(G)が区画された状態を示す。また第二色の予定形成位置13(B)と第三色の予定形成位置13(G)との間にあたるBM14の上には、突起部15が立設されている。
すなわち突起部15は、BM14による遮光域内に配置されている。したがって突起部15は光透過性材料であっても遮光性材料であってもよく、その色も任意である。
なお同図に示すように、BM14の上に立設された突起部15の上端高さは、第一色の着色部12(R)のうち、BM14に乗り上がった凸部22における上面と面一である。換言すると、予め塗工形成された着色部12(R)のうち第二色隣接側の上面高さから、BM14の塗工厚さを減じた高さが、突起部15自体の高さと同等となるように、同図(a)に示す初期状態にて突起部15をBM14上に立設しておく。
具体的には、第二色の予定形成位置13(B)と第三色の予定形成位置13(G)とを区画するBM14についてのみ、その外郭形状を階段状やL字状、テーパー状、厚肉の矩形状とするなどして、他のBM14よりも上端高さを高くすることで、突起部15の機能を当該BM14に併せもたせることができる。
したがってかかる場合、BM14はフォトリソグラフィー法やフレキソ印刷法などの印刷法によって黒色樹脂材料を基材16上に塗工形成するとよい。BM14を厚肉に形成することが可能であって、かつ所望の外郭形状に調整が可能なためである。
図6(a)は、光透過性の基材16の上面に、遮光性のBM14をストライプ状やマトリクス状などに塗工形成し、第一色乃至第三色の着色部12(R),(B),(G)の予定形成位置13(R),(B),(G)が区画された状態を示す。また第二色の予定形成位置13(B)と第三色の予定形成位置13(G)との間にあたるBM14に対して、第二色の予定形成位置13(B)側に隣接して突起部15が立設されている。
すなわち突起部15は、BM14から露出した光透過領域内に配置されている。したがって突起部15は光透過性材料である必要があり、その色は無色または第二色と同色系である。
なお同図に示すように、BM14に隣接して立設された突起部15の上端高さは、第一色の着色部12(R)のうち、BM14に乗り上がった凸部22における上面と面一である。換言すると、予め塗工形成された着色部12(R)のうち第二色隣接側の上面高さと突起部15の高さとが同等となるように、同図(a)に示す初期状態にて突起部15をBM14に隣接して立設しておく。
また第二色の着色部12(B)の第三色隣接側(図中右方)は、突起部15を超えてBM14に至っている。これにより、後述する第三色の着色材料18(G)の下地となる着色部12(B)が、BM14上に塗工形成されることとなる。
上記各実施形態においては、同図(a)に示すように基材16の上面にBM14が分散配置されて有効表示領域28および各色の予定形成位置13(R),(B),(G)が区画されている。同図の場合、有効表示領域28の左端から順に青色、緑色、赤色の順に着色部12が繰り返し配置される。したがって有効表示領域28の右端には赤色の着色部12が位置することとなる。
したがって二色目としては、同図(c)に示すように、有効表示領域28の幅方向の他方の端(同図では左端)に配置すべき色の着色部12を選択するとよい。左端の画素については、その両側のいずれにも他の色の着色部12が固定形成されていないため、着色部12(B)はBM14のみに等しく乗り上げて外郭形状が実質的に左右対称となる。
また有効表示領域28の左端以外の位置に形成される着色部12(B)についても、上記第一〜第六実施形態の各方法の作用によって実質的に左右対称の外郭形状となる。
[第七および第八実施形態について]
基材上に順に塗工される三色の着色部のうち二番目に塗工される着色部において外郭形状が実質的に一方方向に偏って傾斜することに起因する光漏れの問題を解決する第三の方法として、三色の着色材料を擬似的に偶数色(六色)の着色材料とみなし、これを飛び飛びにパターニングしていく、六色パターニング方法を挙げる。
すなわち本実施形態は、幅方向の隣接する片側にのみ着色部が既に形成されている位置には新たな着色部を固定形成せず、幅方向の両側にいずれも着色部が形成されているか、またはいずれもこれが形成されていない位置にのみ新たな着色部を固定形成していく方法である。かかる方法は、三回(奇数回)のフォトリソグラフィー法によるパターニングでは不可能であるが、三色の着色材料を仮想的に六色とみなし、各色二回ずつのフォトリソグラフィー工程をおこなうことでこれが可能となる。
続けて、既に塗工された着色部の間にあたる6n+2番目(青1)もしくは6n+4番目(緑2)を塗工するか、または、両側にまだ着色部が塗工されていない6n+5番目(青2)もしくは6n+3番目(緑1)を塗工するのである。
以降も同様に、両側に既に着色部が形成されている位置か、または両側にいずれも着色部が形成されていない位置を選択して、フォトリソグラフィー法により新たな着色部をパターニングしてゆけばよい。
(iv−1)6n+1番目(赤1)→6n+3番目(緑1)→6n+5番目(青2)の順に塗工し、以降は任意順で残余の着色部(青1,赤2,緑2)を塗工する。
(iv−2)6n+1番目(赤1)→6n+3番目(緑1)の順に塗工し、続けて6n+2番目(青1)と6n+5番目(青2)とを同時に塗工し、以降は任意順で残余の着色部(赤2,緑2)を塗工する。
(iv−3)6n+1番目(赤1)→6n+3番目(緑1)→6n+2番目(青1)→6n+5番目(青2)の順に塗工し、以降は任意順で残余の着色部(赤2,緑2)を塗工する。
すなわち着色材料の三色の色の選択やその並び順が任意である本発明においては、第一番目に6n+1番位置の着色部を塗工し第二番目に6n+3番位置の着色部を塗工すると表現することと、第一番目に6n+1番位置の着色部を塗工し第二番目に6n+5番位置の着色部を塗工すると表現することとが同じ意味であることは当業者にとって明らかである。
上記(iv−1)および(iv−2)の工程について、図8を用いて説明する。
同図(a)は、6n+1番目の位置に赤1にあたる着色部12(R1)をフォトリソグラフィー法によって塗工形成した状態を示す。なお、同図の左端を6n+1番位置とし、右に向かって6n+2番位置、6n+3番位置、・・・、6n+6番位置と設定する。
なお、基材16上にはBM14が配置されて、各色の着色部の予定形成位置を区画している。したがって着色部12(R1)は、幅方向の両側がBM14に乗り上げて比較的低い凸部22が等しく形成され、その外郭形状が左右対称に形成されている。
同図(c)は、同図(b)に続けて、6n+5番目の位置に、青2にあたる着色部12(B2)をフォトリソグラフィー法にて塗工形成した状態を示す。
これにより、まず奇数番目の位置に着色部12がすべて飛び飛びに塗工されたこととなる。また着色部12(G1),(B2)は、いずれも両端がBM14に等しく乗り上げて比較的低い凸部22が形成されて外郭形状は実質的に左右対称となる。
上記(iv−3)の工程について、図9を用いて説明する。
同図(a)および(b)は上記第七実施形態と共通である。同図(c)は、同図(b)に続けて、6n+2番目の位置に、青1にあたる着色部12(B1)をフォトリソグラフィー法にて塗工形成した状態を示す。
同図(d)は、同図(c)に続けて、6n+5番目の位置に、青2にあたる着色部12(B2)をフォトリソグラフィー法にて塗工形成した状態を示すものである。
同図(e−1)は、同図(d)に続けて、6n+4番目の位置に、赤2にあたる着色部12(R2)をフォトリソグラフィー法にて塗工形成した状態を示すものである。
同図(e−2)は、同図(d)に続けて、6n+6番目の位置に、緑2にあたる着色部12(G2)をフォトリソグラフィー法にて塗工形成した状態を示すものである。
同図(f)は、すべての着色部12がフォトリソグラフィー法にて塗工されて着色層11が作製された状態を示す。
[第九実施形態について]
基材上に順に塗工される三色の着色部のうち二番目に塗工される着色部において外郭形状が実質的に一方方向に偏って傾斜することに起因する光漏れの問題を解決する第四の方法として、塗布された着色材料、またはこれを硬化してなる着色部に後処理を施すことにより当該偏りを解消する処理方法を挙げる。
かかる方法として具体的には、(v−1)基材16上に形成された他の色の着色部12に乗り上げることによって生じる着色材料18を平滑化する方法や、(v−2)固定形成された着色部12からの凸部22,23の突出を削除する方法を挙げることができる。
上記(v−1)として具体的には、未硬化の着色材料18をドクターブレードによりレベリングするか、または着色材料18の粘度を所望に調整するなどの方法を採りうる。
上記(v−2)として具体的には、塗工形成された着色層11を押圧して凸部22,23を潰す方法や、着色層11の表面にラビング処理を施して凸部22,23を切除する方法を挙げることができる。
以下、本発明のカラーフィルタの構成について、さらに詳しく説明する。
図10は、上記本実施形態にかかる着色層11を備えるカラーフィルタ10の断面模式図である。カラーフィルタ10の積層構成、および各構成に好ましい材料について以下説明する。
また着色層11の上面には、重合性液晶分子を所定方向に配向させた状態で互いに架橋重合して固定化してなる位相差層30が積層されている。図示のように本実施形態のカラーフィルタ10では、位相差層30を構成する液晶分子50(重合性液晶分子32)は垂直配向しており、その分子軸は基材16の法線方向を向いている。
また位相差層30の上面には、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。
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。
本発明のカラーフィルタにおいて、BM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。
本発明における三色の着色部は、上記に例示のように赤色、青色、緑色とするほか、イエロー、シアン、マゼンタなどを適宜選択して用いることができる。以下に赤色、青色、緑色の着色部および各色の着色材料に関してそれぞれ説明する。
赤色着色部12(R)を形成する赤色着色材料18(R)の塗膜厚みは、要求される色再現性と、積層される赤色着色部の組成により異なるものではあるが、一般的には、赤色着色部の膜厚は、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。
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。
緑色着色部12(G)を形成する緑色着色材料18(G)の塗膜厚みは、要求される色再現性と、積層される緑色着色部の組成により異なるものではあるが、一般的には、緑色着色部の膜厚は、通常1μm〜4μmの範囲内、好ましくは1μm〜3μmの範囲内とされる。このような範囲とした理由は上記赤色着色部と同様の理由であることから、ここでの説明は省略する。
黄色顔料、バインダー樹脂および塗料用溶媒、さらには他に添加させる添加剤等に関しては、上記層における説明と同様であるので、ここでの説明は省略する。
青色着色部12(B)を形成する青色着色材料18(B)の塗膜厚みは、要求される色再現性と、積層される緑色着色部の組成により異なるものではあるが、一般的には、青色着色部の膜厚は、通常1μm〜4μmの範囲内、好ましくは1μm〜3μmの範囲内とされる。このような範囲とした理由は上記赤色着色部と同様の理由であることから、ここでの説明は省略する。青色着色部には、色調を調整するために紫色顔料を添加してもよい。
また、バインダー樹脂および塗料用溶媒、さらには他に添加させる添加剤等に関しては、上記層における説明と同様であるので、ここでの説明は省略する。
位相差層30を構成する架橋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位相差層の種類としては、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、液晶分子の光軸が位相差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位相差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、位相差層30は、液晶分子の光軸が位相差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位相差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、液晶分子の光軸を位相差層と並行として、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、位相差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位相差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、その光軸を位相差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。またさらに位相差層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。
このように、液晶塗布膜に含まれる架橋性液晶材料が重合されることによって、該架橋性液晶材料が所望の方向に配向した状態で固定された位相差層30が形成される。
位相差層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。
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。
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11を用いて説明する。
図11は、本発明のカラーフィルタ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。
一方、観察者から遠いバックライト(図示せず)側にあたる同図下方には、駆動液晶層40および液晶駆動基板71がカラーフィルタ10に積層して設けられている。
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、液晶分子50(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。
(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、7059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着色部用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。
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、着色材料として顔料を用い、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。
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/cm2)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。
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。
続いて、6n+2番目および6n+5番目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。
続いて、6n+4番目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、赤色(R)着色部を作成した。
最後に、6n+6番目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、緑色(G)着色部を作成した。
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透明着色層が形成されたカラーフィルタを作成し、これを実施例1とした。
・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)
・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
・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)
・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
・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)
・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
・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)
上記透明着色層の上面に、以下に述べる方法で位相差層を形成した。
まず、上記透明着色部上に位相差層として所謂正の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。
位相差層を構成する架橋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。
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/cm2、365nm、10秒間)、液晶層を構成する架橋性液晶性分子を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プレートの位相差層を1.45μm厚で得た。
赤色、青色、緑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、赤色着色部を3n+1形成した後に、3n+2番目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青色着色部を形成し、次いで、3n+3番目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。
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。
正面輝度の測定は、輝度計測機、位相差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て実施した。
上記第二実施形態にかかるカラーフィルタ10による本発明の効果を検証するため、上記実施例1と同様に赤色、青色、緑色の三色の着色部用フォトレジストおよびブラックマトリクス用フォトレジストを調整し、同様の塗工厚にてフォトリソグラフィー法によってBMおよび着色部を固定形成することにより、三色の着色層をガラス基板上にストライプ状に作製した。
また上記第二実施形態にて説明したように、一番目に塗工された赤色着色部の上面をフッ素ガス雰囲気下において常圧プラズマ処理することによって疎水層に変えた状態で、二番目に塗工する青色の着色フォトレジスト材料を塗布した。
また青色着色部を固定形成した後に、酸素ガス雰囲気下でプラズマエッチングを行うことにより赤色着色部および青色着色部の上面を0.2μmの厚さで切除して、上記疎水層を削除した。
かかる状態から、緑色の着色フォトレジスト材料を塗布し、所定位置にて緑色着色部を固定形成して着色層を得た。
また評価2の正面輝度の測定結果については、0.19[cd/m2]であった。
以上より、本実施例にかかるカラーフィルタにおいて、光漏れの問題を解消するという本発明の効果が確認された。
上記第五実施形態にかかるカラーフィルタ10による本発明の効果を検証するため、上記実施例2と赤色、青色、緑色の三色の着色部用フォトレジストおよびブラックマトリクス用フォトレジストを調整し、同様の位置および塗工厚にてフォトリソグラフィー法によってBMおよび着色部を固定形成することにより、三色の着色層をガラス基板上にストライプ状に作製した。
また3n+2番目と3n+3番目とを区画するBMの上面のうち幅方向の中央に、幅5.0μm、厚さ2.3μmの突起部をストライプ状に形成した。これにより、ガラス基板の上面から突起部の上端までの高さは3.5μmとなり、固定形成される赤色(R)着色部のうちBMに乗り上げることとなる端部高さと面一となる。
また評価2の正面輝度の測定結果については、0.22[cd/m2]であった。
以上より、本実施例にかかるカラーフィルタにおいて、光漏れの問題を解消するという本発明の効果が確認された。
11 着色層
12 着色部
13 予定形成位置
14 ブラックマトリクス(BM)
15 突起部
16 基材
18 着色材料
20 フォトマスク
21 マスク開口
22,23 凸部
24 平坦部
25 傾斜部
26 疎水層
28 有効表示領域
30 位相差層
40 駆動液晶層
41 駆動液晶分子
50 液晶分子
51 液晶表示装置
71 液晶駆動基板
72 液晶駆動用電極
Claims (14)
- 可視光が透過する光透過領域を備える基材の上面に直接または間接に、第一乃至第三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この順に配列された着色層が設けられ、前記光透過領域を透過する可視光を三色に着色するカラーフィルタにおいて、
前記第一乃至第三色の着色部をそれぞれ前記繰り返し方向に切った垂直断面の外郭形状が、いずれも実質的に一方方向に偏って傾斜していないことを特徴とするカラーフィルタ。 - 前記第一乃至第三色の着色部の外郭形状が、いずれも実質的に左右対称であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ。
- 前記三色のうちの少なくとも二色の着色部は、その上面が疎水性である請求項1または2に記載のカラーフィルタ。
- 前記少なくとも二色の着色部には、疎水性材料が含まれている請求項3に記載のカラーフィルタ。
- 前記少なくとも二色の着色部の上面には、疎水性を有する疎水層が形成されている請求項3に記載のカラーフィルタ。
- 着色層と基材との間には、前記第二色の着色部と前記第三色の着色部との境界領域に、前記第一色の着色部の上面と面一の上端高さに形成された突起部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のカラーフィルタ。
- 第一乃至第三色の着色部を互いに区画する遮光性のブラックマトリクスを前記着色層と前記基材との間に備え、
前記突起部が、前記ブラックマトリクスと前記着色層との間に設けられている請求項6に記載のカラーフィルタ。 - 第一乃至第三色の着色部を互いに区画する遮光性のブラックマトリクスを前記着色層と前記基材との間に備え、
前記突起部が、無色透明材料または前記第二色と同色系の透明材料からなるとともに前記ブラックマトリクスに対して前記第二色の着色部の側に隣接して設けられている請求項6に記載のカラーフィルタ。 - 前記第一色の着色部が、前記基材に形成された有効表示領域における前記繰り返し方向のもっとも端に形成されている請求項1から8のいずれかに記載のカラーフィルタ。
- 着色層の上面に直接または配向膜を介して間接に、重合性液晶化合物が配向状態で固定化されてなる位相差層が積層されている請求項1から9のいずれかに記載のカラーフィルタ。
- 請求項1〜10のいずれかに記載のカラーフィルタと、液晶駆動用電極を備える液晶駆動基板とを、前記着色層および液晶駆動用電極を内側にして対向させ、その間に駆動液晶分子を封入してなる液晶表示装置。
- 請求項1または2に記載のカラーフィルタの製造方法であって、
前記基材に予定形成された有効表示領域内に前記第一色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして前記第一色の着色部を形成する工程と、
前記有効表示領域内であって前記第一の着色部に対して前記繰り返し方向に隣接する位置に、前記第二色の着色材料をインクジェット法で塗布し、これを固定化して前記第二色の着色部を形成する工程と、
前記有効表示領域内に前記第三色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記第一の着色部および前記第二の着色部にともに隣接する位置に前記第三色の着色部を形成する工程と、
をこの順で含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 請求項1または2に記載のカラーフィルタの製造方法であって、
前記基材に予定形成された有効表示領域内に親水性を有する前記第一色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして前記第一色の着色部を形成する工程と、
前記第一色の着色部の上面に直接または間接に、疎水性を有する疎水層を形成する工程と、
前記疎水層の形成領域を含む前記有効表示領域内に、親水性を有する前記第二色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記第一の着色部に対して前記繰り返し方向に隣接する位置に前記第二色の着色部を形成する工程と、
前記疎水層を前記第一色の着色部から除去する工程と、
前記有効表示領域内に前記第三色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記第一の着色部および前記第二の着色部にともに隣接する位置に前記第三色の着色部を形成する工程と、
をこの順で含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - 前記第一乃至第三色の着色部を各色二回ずつのフォトリソグラフィー工程によって形成する請求項1または2に記載のカラーフィルタの製造方法であって、以下の(i)〜(vi)の工程のうち、
工程(i)および(ii)をこの順で行った後、
工程(iii)を単独で、または工程(iii)と(iv)とを同時に、または工程(iv)の後に工程(iii)を、行い、
さらに残余の工程を任意の順に行うことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
(i)前記基材に予定形成された有効表示領域内に前記第一色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+1(nは0以上の整数)番目の位置に前記第一色の着色部を形成する工程;
(ii)有効表示領域内に前記第二色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+3番目の位置に前記第二色の着色部を形成する工程;
(iii)有効表示領域内に前記第三色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+5番目の位置に前記第三色の着色部を形成する工程;
(iv)有効表示領域内に前記第三色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+2番目の位置に前記第三色の着色部を形成する工程;
(v)有効表示領域内に前記第一色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+4番目の位置に前記第一色の着色部を形成する工程;
(vi)有効表示領域内に前記第二色の着色材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして、前記繰り返し方向の6n+6番目の位置に前記第二色の着色部を形成する工程;
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