JP4997899B2 - カラーフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、垂直配向液晶表示装置に用いられ、液晶配向制御用突起を有するカラーフィルタに関するものである。

液晶表示装置は、カラーフィルタ側の透明基板と液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶化合物を封入して薄い液晶層を形成し、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶配列を電気的に制御してカラーフィルタの透過光または反射光の量を選択的に変化させることによって表示を行う。

近年、電圧が印加されていない状態で液晶分子が基板面に垂直に配列されており、電圧が印加されると液晶分子がいろいろな方向に倒れる垂直配向液晶表示装置が提案されている。この垂直配向液晶表示装置は、従来より使用されている捩れネマッチック方式の液晶表示装置と比較して、コントラスト比、応答速度等の面で優れている。また、液晶分子が倒れる方向を、多数の方向にする場合には、効果的に広視野角を実現することができる、という利点も有する。

このような液晶が倒れる方向を多数の方向とする垂直配向液晶表示装置としては、例えば図２に示すように、透明電極層３および対向する液晶駆動側基板１２に形成された第２電極層１１の表面に、液晶配向制御用突起１４を形成し、電圧を印加した際の液晶１３の配向方向を制御する方式（以下、ＭＶＡ方式ともいう。）が提案されている（例えば特許文献１等）。

上記垂直液晶配向制御装置では、液晶が垂直に配向した状態、すなわち電圧を印加しない状態で黒表示が行われることとなる。しかしながら上記ＭＶＡ方式では上記液晶配向制御用突起が形成されていることから、液晶配向制御用突起の周囲の液晶は電圧を印加していない状態で完全に垂直に配向しない。そのため黒表示時にバックライト光が漏れ、黒表示部と白表示部とのコントラストが小さいという問題があった。
特開２００３−７５８３９号公報

そこでＭＶＡ方式の液晶表示装置に用いられ、黒表示部と白表示部とのコントラストが高いカラーフィルタの提供が望まれている。

本発明は、透明基板と、上記透明基板上に形成された赤色、青色、および緑色の着色層と、上記着色層上に形成された透明電極層と、上記透明電極層上に形成された遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、上記遮光性液晶配向制御用突起は、波長４３５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長５４５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長６１０ｎｍの光の透過率が１％〜５０％の範囲内であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明によれば、上記波長の光における上記遮光性液晶配向制御用突起の透過率が上記範囲内とされていることから、上記カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際、遮光性液晶配向制御用突起がバックライト光を一定以上透過させないものとすることができる。したがって、黒表示時に漏れるバックライト光を少ないものとすることができ、白表示部と黒表示部とのコントラストを大きいものとすることができる。

また本発明は、透明基板と、上記透明基板上に形成された赤色、青色、および緑色の着色層と、上記着色層上に形成された透明電極層と、上記透明電極層上に形成された遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、上記遮光性液晶配向制御用突起は、ＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値が１〜４０の範囲内であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明によれば、上記Ｙ値が上記範囲内とされていることから、上記カラーフィルタを用いて液晶表示装置を製造した際、遮光性液晶配向制御用突起がバックライト光を一定以上透過させないものとすることができ、黒表示時の輝度を低いものとすることができる。したがって、液晶表示装置の白表示部と黒表示部とのコントラストを大きいものとすることができる。

上記発明において、上記遮光性液晶配向制御用突起は、波長４３５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長５４５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長６１０ｎｍの光の透過率が１％〜５０％の範囲内であることが好ましい。これにより、上記カラーフィルタを用いた液晶表示装置の白表示部と黒表示部とのコントラストをより大きいものとすることができるからである。

また上記発明においては、上記遮光性液晶配向制御用突起が、青色用顔料および赤色用顔料を含有していることが好ましい。これにより、上記遮光性液晶配向制御用突起の各波長における透過率や、ＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値を上記範囲内とすることができるからである。

また上記発明においては、上記青色用顔料および上記赤色用顔料の含有比率が異なる２種類以上の上記遮光性液晶配向制御用突起が形成されているものとしてもよい。これにより、黒表示時の色度を調整すること等ができ、より高品質な表示が可能なカラーフィルタとすることができるからである。

また上記発明においては、上記遮光性液晶配向制御用突起の５３０nｍ〜５８０ｎｍの範囲内の光の透過率が４０％以下であることが好ましい。人間の視覚の特性から、上記範囲内の波長の光の透過率を抑えることにより、黒表示部と白表示部とのコントラストを大きくすることができるからである。

本発明によれば、液晶表示装置に用いた際、白表示部と黒表示部とのコントラストが大きなカラーフィルタとすることができる。

本発明は、垂直配向液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに関するものである。本発明のカラーフィルタは、２つの実施態様がある。以下、それぞれの実施態様ごとに詳しく説明する。

Ａ．第１実施態様
まず本発明のカラーフィルタの第１実施態様について説明する。本実施態様のカラーフィルタは、透明基板と、上記透明基板上に形成された赤色、青色、および緑色の着色層と、上記着色層上に形成された透明電極層と、上記透明電極層上に形成された遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、上記遮光性液晶配向制御用突起は、波長４３５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長５４５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長６１０ｎｍの光の透過率が１％〜５０％の範囲内であることを特徴とするものである。

本実施態様のカラーフィルタは、例えば図１に示すように、透明基板１と、その透明基板１上に形成された赤色着色層２Ｒ、緑色着色層２Ｇ、および青色着色層２Ｂと、上記着色層２上に形成された透明電極層３と、上記透明電極層３上に形成された遮光性液晶配向制御用突起４とを有するものである。また本実施態様において上記遮光性液晶配向制御用突起は、波長４３５ｎｍ、波長５４５ｎｍ、波長６１０ｎｍの光の透過率が所定の範囲内とされる。

上述したように、垂直配向液晶表示装置では、液晶が垂直に配向した状態、すなわち電圧を印加しない状態で黒表示が行われることとなる。しかしながらＭＶＡ方式では、上記液晶配向制御用突起が形成されていることから、電圧を印加していない状態で液晶が完全に垂直に配向することができない。そのため、黒表示時にバックライト光が漏れてしまい、黒表示部と白表示部とのコントラストが小さいという問題があった。

一方、本実施態様においては、上記遮光性液晶配向制御用突起の上記各波長の光の透過率が所定の範囲内とされている。上記各波長は、一般的な液晶表示装置のバックライト光のピーク波長であり、上記各波長の光の透過率を上記範囲内とすることにより、遮光性液晶配向制御用突起がバックライト光を一定以上透過させないものとすることができる。したがって、黒表示の際に漏れるバックライト光を少ないものとすることができ、黒表示部と白表示部のコントラストを大きなものとすることができる。
以下、本実施態様のカラーフィルタの各構成ごとに詳しく説明する。

１．遮光性液晶配向制御用突起
まず、上記遮光性液晶配向制御用突起について説明する。本実施態様に用いられる遮光性液晶配向制御用突起は、後述する透明電極層上に形成され、液晶表示装置に用いられた際、液晶の配向方向を制御する機能を有するものである。

本実施態様において上記遮光性液晶配向制御用突起の波長４３５ｎｍの光の透過率は、１％〜３５％の範囲内とされ、中でも１％〜３０％の範囲内、特に１％〜２５％の範囲内とされることが好ましい。また波長５４５ｎｍの光の透過率は１％〜３５％の範囲内とされ、中でも１％〜３０％の範囲内、特に１％〜２５％の範囲内とされることが好ましい。またさらに波長６１０ｎｍの光の透過率は１％〜５０％の範囲内とされ、中でも１％〜４０％の範囲内、特に１％〜３５％の範囲内とされることが好ましい。上記各波長の光の透過率を上記範囲内とすることにより、上記遮光性液晶配向制御用突起がバックライト光を一定以上透過させないものとすることができ、黒表示時に漏れるバックライト光を少ないものとすることができるからである。なお上記範囲より低い透過率とすると、黒以外の色を表示する際の輝度が低下し、高品質な表示が困難となる恐れがあるので好ましくない。また上記範囲より低い透過率とする場合、遮光性液晶配向制御用突起中に、より多く顔料を含有させる必要等が生じ、製版性等の面からも好ましくない。ここで上記透過率は、オリンパス光学工業（株）製分光測色計ＯＳＰ−ＳＰ２００により測定することができる。

またさらに本実施態様においては、上記遮光性液晶配向制御用突起の５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の光の透過率が４０％以下、中でも１％〜３０％の範囲内、特に１％〜２０％の範囲内であることが好ましい。人間の視覚の特性上、黒表示時に上記範囲内の光を遮光することにより、黒表示部と白表示部のコントラストが高いと感じるからである。

またこのような遮光性液晶配向制御用突起の形状は、液晶表示装置の種類等に応じて適宜選択され、例えば半円状であってもよく、また角錐状であってもよい。また上記遮光性液晶配向制御用突起の幅は、通常８μｍ〜１４μｍ程度、中でも９μｍ〜１２μｍ程度となるように形成される。またさらに上記遮光性液晶配向制御用突起の高さは通常、０．８μｍ〜１．６μｍ程度、中でも１．０μｍ〜１．４μｍ程度とされる。このような形状とすることにより、本実施態様のカラーフィルタが液晶表示装置に用いられた際、上記遮光性液晶配向制御用突起が液晶の配向性を制御し、液晶表示装置が高い視野角を有するものとすることができるからである。なお、上記遮光性液晶配向制御用突起が形成される位置や個数等については、液晶表示装置の種類等により適宜選択され、一般的な液晶表示装置に形成される位置や個数等と同様とすることができる。

上記遮光性液晶配向制御用突起の上記波長の光の透過率を上記範囲内とする方法としては、一般的な配向制御用突起に用いられる樹脂組成物に顔料を含有させる方法が挙げられる。本実施態様においては、遮光性液晶配向制御用突起中に５重量％〜３０重量％程度、特に１０重量％〜２０重量％程度顔料を含有させることが好ましい。これにより、遮光性液晶配向制御用突起を形成する際の製版性等を良好なものとすることができ、また上述した透過率を実現可能なものとすることができるからである。

本実施態様においては上記顔料として特に、赤色用顔料および青色用顔料を混合して用いることが好ましい。これにより、上記各波長の光の透過率を上述した範囲内とすることができるからである。また上述したように５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の光の透過率を抑えることが好ましく、上記範囲内の光の透過率を効果的に抑えることが可能となるからである。

なお、本発明でいう赤色用顔料とは、一般的に赤色の着色層を形成する際等に用いられる顔料をいうこととする。また青色用顔料とは、一般的に青色の着色層を形成する際等に用いられる顔料をいうこととし、紫色の顔料等も含むこととする。

上記赤色用顔料と青色用顔料の比としては、赤色用顔料の含有量（重量）を１とした際に、青色用顔料の含有量（重量）が０．２〜５の範囲内、中でも０．５〜４の範囲内とすることが好ましい。これにより、上記透過率を実現することが可能となるからである。

上記赤色用顔料として具体的には、ＰＲ（ピグメントレッド）１０９、１２２、１２３、１６６、１７７、１９０、２０６、２０９、２１５、２４２、２５４等が挙げられ、上記の中でもＰＲ１７７またはＰＲ２５４が用いられることが好ましい。

また上記青色用顔料として具体的には、ＰＢ（ピグメントブルー）１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：５、１５：６やＰＶ（ピグメントバイオレット）１９、２３等が挙げられ、上記の中でもＰＢ１５：６またはＰＶ２３が用いられることが好ましい。

また上記遮光性液晶配向制御用突起の形成に上記顔料と共に用いられる樹脂組成物としては、ネガ型の硬化性樹脂組成物であってもよく、またポジ型の硬化性樹脂組成物であってもよい。ネガ型の硬化性樹脂組成物としては、例えば多官能アクリレートモノマー、ポリマー及び光重合開始剤を含有する組成物とすることができる。またポジ型の硬化性樹脂組成物としては、少なくともポジ型の硬化性樹脂を含有する組成物とすることができる。

上記ネガ型の硬化性樹脂組成物に用いられる多官能アクリレートモノマーとしては、アクリル基やメタクリル基等のエチレン性不飽和結合含有基を２つ以上有する化合物が用いられ、具体的には、エチレングリコール（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトール（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート等を例示することができる。

多官能アクリレートモノマーは、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、本実施態様において（メタ）アクリルとはアクリル又はメタクリルのいずれかであることを意味し、（メタ）アクリレートとはアクリレート基又はメタクリレートのいずれかであることを意味する。

またネガ型の硬化性樹脂組成物に用いられるポリマーとしては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−ビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレン−メタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等を例示することができる。

さらにポリマーとしては、重合可能なモノマーであるメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｓｅｃ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）アクリレートの中から選ばれる１種以上と、（メタ）アクリル酸、アクリル酸の二量体（例えば、東亞合成化学（株）製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの無水物の中から選ばれる１種以上からなるポリマー又はコポリマーも例示できる。また、上記のコポリマーにグリシジル基又は水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を付加させたポリマー等も例示できるが、これらに限定されるものではない。

またネガ型の硬化性樹脂組成物に用いられる光重合開始剤としては、紫外線、電離放射線、可視光、或いは、その他の各波長、特に３６５ｎｍ以下のエネルギー線で活性化し得る光ラジカル重合開始剤を使用することができる。そのような光重合開始剤して具体的には、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、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）−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ社製Ｎ１７１７、四臭化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性色素とアスコルビン酸やトリエタノールアミンのような還元剤との組み合わせ等を例示できる。本実施態様では、これらの光重合開始剤を１種のみ又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

またポジ型の硬化性感光性樹脂組成物としては、例えばエネルギーが照射されると、分解等により耐現像液溶解性が低くなるものが用いられ、例えばナフトキノンジアジド、ベンゾキノンジアジドなどのキノンジアジド類や、ジアゾメチルドラム酸、ジアゾジメドン、３−ジアゾ−２，４−ジオンなどのジアゾ化合物や、ｏ−ニトロベンジルエステル、オニウム塩、オニウム塩とポリフタルアルデヒド、コリン酸ｔ−ブチルの混合物の様な光分解剤（溶解抑制剤）と、ＯＨ基を持ちアルカリに可溶なハイドロキノン、フロログルシン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノンなどのモノマーや、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのノボラック樹脂、スチレンとマレイン酸、マレイミドの共重合物、フェノール系とメタクリル酸、スチレン、アクリロニトリルの共重合物などのポリマーの混合物や縮合物、あるいはポリメチルメタクリレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ヘキサフルオロブチル、ポリメタクリル酸ジメチルテトラフルオロプロピル、ポリメタクリル酸トリクロロエチル、メタクリル酸メチル−アクリルニトリル共重合体、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリα−シアノアクリレート、ポリトリフルオロエチル−α−クロロアクリレートなどが挙げられる。この中でも汎用性の面から、ノボラック樹脂を主成分とする混合・縮合物が好ましく用いられる。

また上記遮光性液晶配向制御用突起の形成方法としては、一般的な液晶配向制御用突起の形成方法と同様とすることができ、通常フォトリソグラフィー法により形成することができる。

ここで、本実施態様のカラーフィルタにおいては、赤色用顔料と青色用顔料との含有比が異なる二種類以上の遮光性液晶配向制御用突起が上記透明電極層上に形成されていてもよい。一般的な液晶表示装置に用いられる偏向板は、４００ｎｍ〜４５０ｎｍ近傍の光を透過させやすく、黒表示やグレー表示をした際等に、青みが強くなるという問題がある。そこで、例えば青色着色層上に形成される上記遮光性液晶配向制御用突起に含有される青色用顔料の比を多いものとすること等により、上記色ずれを解消することができるからである。

２．着色層
次に、本実施態様に用いられる着色層について説明する。本実施態様に用いられる着色層は、少なくとも赤色、緑色、および青色の３色が含まれているものであればよく、例えば４色以上含まれているものであってもよい。

また本実施態様に用いられる上記着色層の形状や配列は特に限定されるものではなく、例えばストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。

また、本実施態様に用いられる着色層の形成方法は、特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタの着色層の製造の際に用いられる顔料分散法等を用いることができる。また、本実施態様に用いられる着色層の材料としては、一般的なカラーフィルタに用いられる着色層と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

３．透明電極層
次に、本実施態様のカラーフィルタに用いられる透明電極層について説明する。本実施態様のカラーフィルタに用いられる透明電極層としては、一般的なカラーフィルタに用いられる透明電極層と同様とすることができ、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、および、その合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができる。このような透明電極層の厚みは、通常０．０１μｍ〜１μｍ程度とすることができる。

４．透明基板
次に、本実施態様に用いられる透明基板について説明する。本実施態様に用いられる透明基板は、上記着色層が形成可能なものであれば特に限定されるものではない。このような透明基板としては、例えば無アルカリガラス、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。

５．カラーフィルタ
次に、本実施態様のカラーフィルタについて説明する。本実施態様のカラーフィルタは、上記透明基板、着色層、透明電極層、および遮光性液晶配向制御用突起を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて遮光部や柱状スペーサ等が形成されているもの等であってもよい。

本実施態様においては、本実施態様のカラーフィルタを用いて作製した液晶セルの黒表示時の輝度が０．００１ｃｄ/ｍ^２〜０．１ｃｄ/ｍ^２の範囲内、中でも０．０１ｃｄ/ｍ^２〜０．１ｃｄ/ｍ^２の範囲内とされていることが好ましい。また黒表示時と白表示時のコントラストが１０００〜３０００の範囲内、中でも１２００〜３０００の範囲内とされていることが好ましい。これにより、黒表示部と白表示部とのコントラストが高く、良好な色表示が可能となるからである。なお、上記輝度、コントラストの測定は、トプコンエンジニアリング(株)製の分光放射輝度計SR-3を用いることにより行うことができる。

Ｂ．第２実施態様
次に、本発明のカラーフィルタの第２実施態様について説明する。本実施態様のカラーフィルタは、透明基板と、上記透明基板上に形成された赤色、青色、および緑色の着色層と、上記着色層上に形成された透明電極層と、上記透明電極層上に形成された遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、上記遮光性液晶配向制御用突起は、ＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値が１〜４０の範囲内であることを特徴とするものである。

本実施態様のカラーフィルタは、例えば図１に示すように、透明基板１と、その透明基板１上に形成された赤色着色層２Ｒ、緑色着色層２Ｇ、および青色着色層２Ｂと、上記着色層２上に形成された透明電極層３と、上記透明電極層３上に形成された遮光性液晶配向制御用突起４とを有するものである。また遮光性液晶配向制御用突起のＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値が所定の範囲内とされているものである。

上述したように、垂直配向液晶表示装置では、液晶が垂直に配向した状態、すなわち電圧を印加しない状態で黒表示が行われることとなる。しかしながらＭＶＡ方式では、上記液晶配向制御用突起が形成されていることから、電圧を印加していない状態で液晶が完全に垂直に配向せず、バックライト光が漏れて輝度が高くなり、黒表示部と白表示部とのコントラストが小さいという問題があった。

一方、本実施態様においては、上記遮光性液晶配向制御用突起のＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値が所定の範囲内とされていることから、遮光性液晶配向制御用突起がバックライト光を一定以上透過させないものとすることができ、黒表示の際、バックライト光の漏れを少ないものとすることができる。したがって、黒表示部と白表示部のコントラストを大きなものとすることができ、高品質な色表示が可能となる。以下、本実施態様のカラーフィルタに用いられる遮光性液晶配向制御用突起について説明する。なお、上記透明基板、着色層、および透明電極層については、上述した第１実施態様と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

１．遮光性液晶配向制御用突起
本実施態様に用いられる遮光性液晶配向制御用突起は、後述する透明電極層上に形成され、液晶表示装置に用いられた際、液晶の配向方向を制御するものである。また遮光性液晶配向制御用突起のＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値が１〜４０の範囲内とされるものであり、本実施態様においては上記の中でも１〜３５の範囲内、特に１〜３０の範囲内とされることが好ましい。これにより、上記遮光性液晶配向制御用突起がバックライト光を一定以上透過させないものとすることができ、黒表示時に漏れるバックライト光を少ないものとすることができるからである。また上記範囲より低い値とすると、黒以外の色を表示する際の輝度が低下し、高品質な色表示が困難となる恐れがあり好ましくない。また上記範囲よりＹ値を低い値とする場合、遮光性液晶配向制御用突起中により多く顔料を含有させる必要等が生じ、製版性等の面からも好ましくない。上記ＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値は、オリンパス光学工業（株）製分光測色計ＯＳＰ−ＳＰ２００により測定される値である。

また本実施態様においては、遮光性液晶配向制御用突起の波長４３５ｎｍの光の透過率は、１％〜３５％の範囲内、中でも１％〜３０％の範囲内、特に１％〜２５％の範囲内とすることが好ましい。また波長５４５ｎｍの光の透過率は１％〜３５％の範囲内、中でも１％〜３０％の範囲内、特に１％〜２５％の範囲内とすることが好ましい。またさらに波長６１０ｎｍの光の透過率は１％〜５０％の範囲内、中でも１％〜４０％の範囲内、特に１％〜３５％の範囲内とすることが好ましい。これにより、上記カラーフィルタを用いた液晶表示装置の白表示部と黒表示部とのコントラストをより大きいものとすることができるからである。なお上記透過率の測定方法は、上述した方法と同様とすることができる。

また本実施態様においては特に上記遮光性液晶配向制御用突起の、５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の光の透過率が４０％以下、中でも１％〜３０％の範囲内、特に１％〜２０％の範囲内であることが好ましい。人間の視覚の特性上、黒表示時に上記範囲内の光を遮光することにより、黒表示部と白表示部のコントラストが高いと感じるからである。

上記遮光性液晶配向制御用突起のＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値を上記範囲内とする方法としては、一般的な配向制御用突起に用いられる樹脂組成物に顔料を含有させる方法が挙げられ、上述した第１実施態様に用いられる遮光性液晶配向制御用突起と同様とすることができる。

またこのような遮光性液晶配向制御用突起の形状や幅、高さ等についても、上述した第１実施態様に用いられる遮光性液晶配向制御用突起と同様とすることができる。

なお本実施態様のカラーフィルタにおいても、液晶表示装置の色ずれ等を解消するため、上記透明電極層上に赤色用顔料と青色用顔料との含有比が異なる等、二種類以上の遮光性液晶配向制御用突起が形成されていてもよい。

２．カラーフィルタ
次に、本実施態様のカラーフィルタについて説明する。本実施態様のカラーフィルタは、上記透明基板、着色層、透明電極層、および遮光性液晶配向制御用突起を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて遮光部や柱状スペーサ等が形成されているもの等であってもよい。

本実施態様においても、本実施態様のカラーフィルタを用いて作製した液晶セルの黒表示時の輝度が０．００１ｃｄ/ｍ^２〜０．１ｃｄ/ｍ^２の範囲内、中でも０．０１ｃｄ/ｍ^２〜０．１ｃｄ/ｍ^２の範囲内とされていることが好ましい。また黒表示時と白表示時のコントラストが１０００〜３０００の範囲内、中でも１２００〜３０００の範囲内とされていることが好ましい。これにより、黒表示部と白表示部とのコントラストが高く、良好な色表示が可能となるからである。なお、上記輝度の測定や上記コントラストの測定は、上述した方法により行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。

［実施例１］
（カラーフィルタの作製）
透明基板として、大きさが３００ｍｍ×４００ｍｍ、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備した。この透明基板を定法にしたがって洗浄した後、透明基板の片側全面にスパッタリング法によりクロム薄膜（厚み１０００Å）を形成した。このクロム薄膜上にネガ型感光性レジスト（東京応化工業（株）製 CFPR DN-83）を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像、熱処理して線幅20μｍ、ピッチ100μｍのブラックマトリックスパターンを形成した。
次に、下記組成の赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色パターン用のネガ型
感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を調製した。
＜赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ）
４．８重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．２重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７）
１．４重量部
・開始剤（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） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
＜緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・緑顔料（アビシア社製 モナストラルグリーン９Ｙ−Ｃ） ４．２重量部
・黄顔料（ＢＡＳＦ社製 パリオトールイエローＤ１８１９） １．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ３．０重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７）
１．４重量部
・開始剤（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） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
＜青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ６．０重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．６重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ２．４重量部
・モノマー（サートマー社製 ＳＲ３９９） ４．０重量部
・ポリマーＩ ５．０重量部
・開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア９０７）
１．４重量部
・開始剤（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） ０．６重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） ８０．０重量部
なお、上記のポリマーＩ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。
次いで、上記透明基板上にブラックマトリックスを覆うように赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、赤色パターン用のフォトマスクを介して、露光、現像して、赤色パターンを形成した。この赤色パターンは、長方形状（１００μｍ×３００μｍ）とした。
その後、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を用いて、同様の操作により、緑色パターン、青色パターンを形成した。これにより、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンが配列された着色層を形成した。
次に、ブラックマトリックス、着色層を覆うように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる透明電極層（厚み１５００Å）をスパッタリング法により形成した。
次に下記組成の遮光性液晶配向制御用突起形成用組成物を調製した。
＜遮光性液晶配向制御用突起形成用組成物＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） １．５重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．３重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．４重量部
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ）
０．８重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．４重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） １１．６重量部
・ポジ型レジスト組成物（ロームアンドハース社製LC100VL） ８５．０重量部
次いで、上記透明電極層上に上記遮光性液晶配向制御用突起形成用組成物をスピンコート法により塗布し、フォトマスクを介して、露光、現像して、遮光性液晶配向制御用突起を形成した。このパターンは、ジグザグ形状（線幅１２μｍ、高さ１．２μｍ）とした。次いで、上記透明電極層上にセルギャップ保持用の柱状スペーサを形成するための柱状スペーサ形成用感光性樹脂組成物（ＪＳＲ（株）製オプトマーNN780）をスピンコート法により塗布し、フォトマスクを介して、露光、現像して、柱状スペーサを形成した。このパターンは、ドット形状（下底３０μｍφ、高さ３．５μｍ）とした。

（液晶セルの形成）
次いで上記のように形成したカラーフィルタ表面の透明電極層上にポリイミドからなる配向膜を形成した。その後、ＴＦＴを形成したガラス基板上に垂直配向用液晶を必要量滴下した後、上述したカラーフィルタを重ね合わせ、ＵＶ効果性樹脂をシール材として用い常温で０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力をかけながら４００ｍＪ／ｃｍ^２の照射量で露光することにより接合してセルを作製し、セルの上部と下部に偏光軸がクロスニコルとなるように偏光板を貼り付けて液晶セルとした。

［実施例２］
遮光性液晶配向制御用突起形成用組成物として下記組成物を使用した以外は実施例１と同様に液晶セルを作製した。
＜遮光性液晶配向制御用突起形成用組成物＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ０．７重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．３重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．４重量部
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ）
０．３重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．３重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） １３．０重量部
・ポジ型レジスト組成物（ロームアンドハース社製LC100VL） ８５．０重量部

［実施例３］
遮光性液晶配向制御用突起形成用組成物として下記組成物を使用した以外は実施例１と同様に液晶セルを作製した。
＜遮光性液晶配向制御用突起形成用組成物＞
・青顔料（ＢＡＳＦ社製 ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ） ０．４重量部
・バイオレット顔料(クラリアント社製 Pigment Violet23) ０．３重量部
・顔料誘導体（アビシア社製 ソルスパース５０００） ０．３重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．４重量部
・赤顔料（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドＡ２Ｂ）
０．３重量部
・分散剤（ビックケミー社製ディスパービック１６１） ０．３重量部
・溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） １３．０重量部
・ポジ型レジスト組成物（ロームアンドハース社製LC100VL） ８５．０重量部

［比較例］
遮光性液晶配向制御用突起形成用組成物としてポジ型感光性樹脂組成物（ロームアンドハース社製LC100VL）を使用した以外は実施例１と同様に液晶セルを作製した。

［評価］
上述したように作製した実施例１〜３、および比較例のカラーフィルタに形成された遮光性液晶配向制御用突起の寸法を光学顕微鏡にて測定した。また、分光透過率及び上記ＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値を、オリンパス光学工業（株）製分光測色計ＯＳＰ−ＳＰ２００にて測定した。また、液晶セルの黒表示輝度及び白表示輝度（60HzAC5V通電）をトプコンエンジニアリング(株)製分光放射輝度計SR-3を用いて測定しコントラストを算出した。これらの値を表１に示す。

本発明のカラーフィルタを説明するための概略断面図である。 ＭＶＡ方式の液晶表示装置を説明するための図である。

符号の説明

１ … 透明基板
２ … 着色層
３ … 透明電極層
４ … 遮光性液晶配向制御用突起

Claims (5)

1. 透明基板と、前記透明基板上に形成された赤色、青色、および緑色の着色層と、前記着色層上に形成された透明電極層と、前記透明電極層上に形成された遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、
   前記遮光性液晶配向制御用突起は、波長４３５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長５４５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長６１０ｎｍの光の透過率が１％〜５０％の範囲内であり、
   前記遮光性液晶配向制御用突起が、青色用顔料および赤色用顔料を含有し、前記青色着色層上に形成された前記遮光性液晶配向制御用突起に含まれた前記青色用顔料の比が、前記赤色用顔料の比よりも多いことを特徴とするカラーフィルタ。
2. 透明基板と、前記透明基板上に形成された赤色、青色、および緑色の着色層と、前記着色層上に形成された透明電極層と、前記透明電極層上に形成された遮光性液晶配向制御用突起とを有するカラーフィルタであって、
   前記遮光性液晶配向制御用突起は、ＸＹＺ表色系におけるＣ光源でのＹ値が１〜４０の範囲内であり、
   前記遮光性液晶配向制御用突起が、青色用顔料および赤色用顔料を含有し、前記青色着色層上に形成された前記遮光性液晶配向制御用突起に含まれた前記青色用顔料の比が、前記赤色用顔料の比よりも多いことを特徴とするカラーフィルタ。
3. 前記遮光性液晶配向制御用突起は、波長４３５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長５４５ｎｍの光の透過率が１％〜３５％の範囲内であり、波長６１０ｎｍの光の透過率が１％〜５０％の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ。
4. 前記青色用顔料および前記赤色用顔料の含有比率が異なる２種類以上の前記遮光性液晶配向制御用突起が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のカラーフィルタ。
5. 前記遮光性液晶配向制御用突起の５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の光の透過率が４０％以下であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のカラーフィルタ。

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