(57)【要約】      （修正有）【課題】カラー液晶表示装置に具備される、斜め視認性に優れたカラーフィルタを提供する。【解決手段】透明基材７の一方の面上に、ブラックマトリックス層５と複数の着色画素層６を形成し、さらにこれらの上部全面にオーバーコート層４を積層してなるカラーフィルタであって、ブラックマトリックス層の高さが着色画素層の高さより高く、且つブラックマトリックス層に積層されたオーバーコート層の厚みが０．１μｍ以下であるカラーフィルタ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材の一方の面上に、ブラックマトリックス層と複数の着色画素層を形成し、さらにこれらの上部全面にオーバーコート層を積層してなるカラーフィルタであって、
前記ブラックマトリックス層の高さが前記着色画素層の高さより高く、且つ前記ブラックマトリックス層に積層されたオーバーコート層の厚みが０．１μｍ以下であることを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー液晶表示装置のカラー表示ディスプレイパネル等に使用されるカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、カラー液晶表示装置のカラー表示ディスプレイパネルなどに用いられるカラーフィルタ１０は、図２（ａ）に示すように、ガラスまたはプラスチックフィルム等の透明基材７の一方の面に、ブラックマトリックス層５、着色画素層６及びオーバーコート層４から形成されている。
【０００３】
前記着色画素層６は、例えば、ストライプ状、四角型ドット状、多角型ドット状などのマトリックス状の画素パターンで、着色層としては赤色、緑色、青色着色層として形成され、それぞれ赤色、緑色、青色のフィルタ機能を有するものである。またそれぞれの着色画素層６の画素境界はブラックマトリックス層５で囲われている。
【０００４】
一方、前記ブラックマトリックス層５は遮光性を有するものであり、前記着色画素層６の位置を定め、大きさを均一なものとし、また、液晶表示装置に用いられた際に、好ましくない光を遮蔽し、液晶表示装置の画像をムラのない均一な、且つ、コントラストを向上させた画像にする機能を有している。
【０００５】
前記オーバーコート層４は、前記着色層６を構成する顔料や樹脂等の各種組成物の液晶層への移行を防止することで液晶表示装置の品質劣化を防ぐ機能を有している。また、カラーフィルタ１０の平坦性を確保し、液晶表示装置への安定した組み込みを可能にする機能も有している。
【０００６】
前記ブラックマトリックス層５の形成方法としては、一般的には、気相法によるドライ薄膜法と感光性樹脂組成物を用いたウエット薄膜法に大別される。
【０００７】
前記ドライ薄膜法によるブラックマトリックス層５の形成方法は、例えば、クロム、酸化クロムなどの金属もしくは金属化合物を、スパッタリング等のドライ薄膜形成装置を用いて成膜する。次に、この成膜した薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジストを塗布し、マスク露光した後に現像してエッチングレジストパターンを形成する。そしてその後、金属薄膜の露出部分をエッチングし、さらにエッチングレジストパターンを剥離することでブラックマトリックス層５を形成する。
【０００８】
一方、感光性樹脂組成物を用いた前記ウエット薄膜法によるブラックマトリックス層５の形成方法は、例えば、黒色感光性樹脂組成物を塗布し、その後、マスク露光、現像及び洗浄工程を経て、樹脂によるブラックマトリックス層５を形成する。
【０００９】
従来、樹脂によるブラックマトリックス層５（樹脂ブラックマトリックス層）は、高輝度なバックライトを用いた際の液晶表示装置での内部反射を制御する場合や、ＩＳＰ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式における液晶表示装置での電界の乱れを制御する必要がある場合に用いられていた。しかしながら、最近では大型テレビの普及により、量産性や低コスト化への対応や、さらには環境に配慮してクロムなどの金属を用いることを回避する傾向から、樹脂ブラックマトリックス層が主流となっている。
【００１０】
樹脂ブラックマトリックス層は金属薄膜層からなるブラックマトリックス層に比べて、
同等の膜厚では遮光性が劣るために厚くする必要がある。そのために、樹脂ブラックマトリックス層５の膜厚は前記着色画素層の膜厚より厚くなる。
【００１１】
前記着色画素層６は赤色、緑色、青色などの着色顔料と感光性樹脂を含む着色感光性樹脂組成物からなり、前記樹脂ブラックマトリックス層５の空隙領域に形成される。
この形成工程において、前記着色画素層６は一部ブラックマトリックス層５の上部に
も塗布され、着色層の突起領域６ａとして形成される。
【００１２】
この時、前記着色画素層６が露出した状態では、不純物が液晶層に侵入し品質の低下を招くので、それを防ぐための保護層として、また、上記の着色層の突起領域６ａを含めて平坦性を得るために、前記ブラックマトリックス層５と前記着色画素層６の全体にオーバーコート層４が形成されている（特許文献１）。
【００１３】
一般的には、ガラス基板上にブラックマトリックス層や着色画素層を形成すると、最表面には微細な凹凸形状が形成される。そのために、その状態でオーバーコート層を積層すると、下地である微細な凹凸形状の影響を受け、オーバーコート層の最表面も微細な凹凸形状となる。この微細な凹凸形状は、その上に積層される液晶分子の配向にネジレや不揃いを発生させ、液晶分子の配向欠陥を誘発させたり、あるいは光の偏光状態に悪影響を及ぼし、液晶表示装置の品質を低下させる要因となる。
【００１４】
上記のような問題を解決する方法として、オーバーコート層の平坦性を向上させる研磨方法が開発されている。例えば、特許文献２では、ポリウレタン発泡布の研磨パッドと、微細なアルミナ研磨剤を分散させた研磨液による方法が提案されている。
【００１５】
しかしながら、これらの方法ではオーバーコート層の平坦性は得られても、図２（ｂ）に示すように、着色画素層６の形成時に形成される着色層の突起領域６ａをカバーするために、オーバーコート層４の膜厚が厚くなる。その結果、各着色画素６を区分するブラックマトリックス層５の遮光性が不十分となり、バックライトの透過光２０が隣接する着色画素層にまで侵入して適正な色を表現することができなくなり、斜め視認性の低下が生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平７−２９４７２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、カラー液晶表示装置に具備されるカラーフィルタであって、斜め視認性に優れたカラーフィルタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は透明基材の一方の面上に、ブラックマトリックス層と複数の着色画素層を形成し、さらにこれらの上部全面にオーバーコート層を積層してなるカラーフィルタであって、前記ブラックマトリックス層の高さが前記着色画素層の高さより高く、且つ前記ブラックマトリックス層に積層されたオーバーコート層の厚みが０．１μｍであることを特徴とするカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ブラックマトリックス層の高さを前記着色画素層の高さより高くし、且つ前記ブラックマトリックス層に積層されたオーバーコート層の厚みを０．１μｍ以下にすることで、本発明のカラーフィルタを組み込んだ液晶表示パネルにおける液晶層と前記ブラックマトリックス層とのギャップをより小さくすることができる。これにより、高精細化に伴うブラックマトリックス層の線幅が狭くなっても、バックライトの透過光が隣接する着色画素層にまで侵入することを高精度に防ぐことができ、その結果、斜め視認性に優れたカラーフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のカラーフィルタを具備した液晶表示パネルの概要断面図を示す。
【図２】従来のカラーフィルタを具備した液晶表示パネルの概要断面図を示す。
【図３】本発明のカラーフィルタのＢＭ層及び着色層の概要断面図を示す。
【図４】本発明に係るＢＭ層及び着色層の一実施形態の概要断面図を示す。
【図５】本発明に係るオーバーコート層の一実施形態の概要断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図に基づき本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明のカラーフィルタ１０の一実施形態、及びそれを具備した液晶表示パネルの概要断面図示している。
【００２３】
本発明のカラーフィルタ１０は、透明基材７の一方の面上に、ブラックマトリックス層５と複数の着色画素層６を形成し、さらにこれらの上部全面にオーバーコート層４を積層してなるカラーフィルタ１０であって、前記ブラックマトリックス層５の高さが前記着色画素層６の高さより高く、且つ前記ブラックマトリックス層５に積層されたオーバーコート層４の厚みが０．１μｍであることを特徴とするカラーフィルタ１０である。
【００２４】
本発明のカラーフィルタ１０は、前記ブラックマトリックス層５の高さが前記着色画素層６の高さより高くし、さらにそれらの全面に形成したオーバーコート層４の前記ブラックマトリックス層５上面に相当する厚みを０．１μｍ以下とすることで、斜め視認性が向上することを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る透明基板７は、透明性、耐熱性、化学的安定性、物理的安定性などを有するものであれば特に限定するものではない。例えば、一般的なガラス板やプリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などに代表されるプラスチック基材を用いることが出来る。
【００２６】
また、ブラックマトリックス層５は、黒色感光性樹脂組成物からなる樹脂ブラックマトリックス層が好ましい。前記黒色感光性樹脂組成物は、一般的には黒色顔料、感光性樹脂、光重合開始剤、添加剤、溶剤等からなり、特に限定するものではない。
【００２７】
上記ブラックマトリックス層５の形成方法を以下に説明する。
【００２８】
本発明の特徴は前記ブラックマトリックス層５の形状にあり、具体的には、前記ブラックマトリックス層５の高さが前記着色画素層６の高さより高くし、さらにそれらの全面に形成したオーバーコート層４の前記ブラックマトリックス層５上面に相当する厚みを０．１μｍ以下とすることにある。これにより斜め視認性を向上することができる。
【００２９】
従来のブラックマトリックス層と着色画素層の膜厚関係では、ブラックマトリックス層を形成した後に着色画素層を形成する際に、ブラックマトリックス層上にも止む無く着色層の突起領域６ａが形成されてしまう。この着色層の突起領域６ａの悪さをカバーするた
めにもオーバーコート層４の膜厚を厚くする必要があった。本発明ではこれを防ぐために、図３に示すように、前記ブラックマトリックス層５の高さが前記着色画素層６の高さより高くすることにある。具体的には、例えば、図２に示す着色層の突起領域６ａが形成されない高さまで、ブラックマトリックス層５を一回の成形成形工程で膜厚を厚くして形成することが好ましい。
【００３０】
また、図４に示すように、従来のブラックマトリックス層上の着色層の突起領域６ａの上に、さらにブラックマトリックス層を形成することにより、着色層の突起領域６ａを覆うことでブラックマトリックス層５の高さを着色画素層６の高さより高くすることもできる。
【００３１】
本発明に係る着色画素層６は、着色感光性樹脂組成物を用いて形成される。前記着色感光性樹脂組成物は、一般的には赤色、緑色、青色等の着色顔料、感光性樹脂、光重合開始剤、添加剤、溶剤などからなり、特に限定するものではない。
【００３２】
また、本発明に係るオーバーコート層４は、液晶層と着色画素層が直接接触することを防ぐためと、カラーフィルタ１０の平坦性を付与するためのものであり、一般的には、透明な感光性樹脂、光重合開始剤、添加剤、溶剤等からなり、特に限定するものではない。
【００３３】
図５は本発明に係るオーバーコート層の一実施形態の概要断面図を示している。図５（ａ）は、上述した手順で透明基材７の一方の面に、ブラックマトリックス層５と着色画素層６が形成された形態を示している。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示すようにオーバーコート層４が、ブラックマトリックス層５と着色画素層６の全面を覆うように形成される。その後、図５（ｃ）に示すように、前記オーバーコート層４を研磨することで平坦性を付与する。この時、前記ブラックマトリックス層５上を覆うオーバーコート層４の膜厚は０．１μｍ以下であることが好ましい。前記膜厚が０．１μｍ以下であると、図１（ｂ）に示すように、液晶パネルにおいてブラックマトリックス層５と着色画素層６との高さの差が確保でき、バックライトの透過光２０の隣接する着色画素層６への侵入を防ぐことができ、優れた斜め視認性を得ることができる。一方、前記膜厚が０．１μｍを超えると、バックライトの透過光２０の隣接する着色画素層６への侵入を高精度に防ぐことが出来ず、斜め視認性に支障をきたす可能性がある。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例にて本発明を具体的に説明する。
【００３６】
＜実施例１＞
ガラス板の一方の面に、下記組成からなる黒色感光性樹脂組成物を用いて、線幅２０μｍ、乾燥、硬化後の膜厚が３．０μｍとなるようにブラックマトリックス層を形成した。
（黒色感光性樹脂組成物）
カーボンブラック分散液（御国色素製：ＥＸ−２８０６）      ２５重量部
樹脂（新日鐵化学社製：Ｖ２５９−ＭＥ）                      ７重量部
モノマー（日本化薬社製：ＤＰＨＡ）                          １重量部
光重合開始剤（イルガキュアー３７９）                        １重量部
溶剤（プロピレングリコールモノメチルアセテート）          ３０重量部
溶剤（エチル−３−エトキシプロピオネート）                ３６重量部
【００３７】
次に、上記ブラックマトリックス層を形成したガラス板上に、下記組成の赤色、緑色、青色感光性樹脂組成物を用いて、順次、それぞれの着色画素層を形成した。なお、この時、前記ブラックマトリックス層上にはいずれの着色層の突起も確認されなかった。
【００３８】
下記組成の赤色感光性樹脂組成物を用いて、膜厚１．５μｍの赤色画素層を形成した。
（赤色感光性樹脂組成物）
アクリル樹脂の２０重量％シクロヘキサノン溶液            ４０重量部
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート                １０重量部
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７                    ７重量部
光重合開始剤                                              ２重量部
顔料分散剤                                                ２重量部
２−メトキシエタノール                                  ３９重量部
【００３９】
下記組成の緑色感光性樹脂組成物を用いて、膜厚１．５μｍの緑色画素層を形成した。
（緑色感光性樹脂組成物）
アクリル樹脂の２０重量％シクロヘキサノン溶液            ４０重量部
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート                １０重量部
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６                  ８重量部
光重合開始剤                                              ２重量部
顔料分散剤                                                ２重量部
２−メトキシエタノール                                  ３８重量部
【００４０】
下記組成の青色感光性樹脂組成物を用いて、膜厚１．５μｍの緑色画素層を形成した。
（青色感光性樹脂組成物）
アクリル樹脂の２０重量％シクロヘキサノン溶液            ４０重量部
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート                １０重量部
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６                ６重量部
光重合開始剤                                              ２重量部
顔料分散剤                                                ２重量部
２−メトキシエタノール                                  ４０重量部
【００４１】
次に、上記で作製したブラックマトリックス層と赤色、緑色、青色画素層の全面に、下記組成のオーバーコート層形成用組成物を用いて、硬化後の平均膜厚が２．０μｍとなるようにオーバーコート層を形成した。
（オーバーコート層形成用組成物）
アクリル樹脂の２０重量％シクロヘキサノン溶液            ４０重量部
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート                １０重量部
光重合開始剤                                              ２重量部
２−メトキシエタノール                                  ４８重量部
【００４２】
次に、前記ブラックマトリックス層の上部のオーバーコート層の膜厚が０．８μｍとなるように研磨して、カラーフィルタを作製した。
【００４３】
＜比較例１＞
ブラックマトリックス層の膜厚を２．０μｍ、オーバーコート層の膜厚を３．０μｍ、その後の研磨による前記ブラックマトリックス層の上部のオーバーコート層の膜厚を２．０μｍとした以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。
【００４４】
＜評価及び方法＞
実施例１及び比較例１で得られたカラーフィルタを用いて液晶表示用パネルを作製し、バックライトからの透過光を目視で観察して、斜め視認性を評価した。実用上全く問題ないレベルを○、一部色ムラが確認されたレベルを△、実用レベルに到達しないレベルを×と評価した。評価結果を以下の表１に記す。
【００４５】
【表１】
2014126806.tif 000003
【００４６】
＜比較結果＞
実施例１で得られた本発明品は、バックライトからの透過光をブラックマトリックス層で高精度に遮光することができ、優れた斜め視認性を示した。一方、比較例１で得られた比較例品は、バックライトからの透過光を高精度に遮光することができず、一部色ムラが確認された。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・ＴＦＴ基板
２・・・液晶層
３・・・ＰＳ（フォトスペーサ）
４・・・オーバーコート層
５・・・ブラックストライプ層（ＢＳ層）
６・・・着色層
６ａ・・着色層の突起領域
７・・・ガラス基板
１０・・カラーフィルタ
２０・・バックライトの透過光
【図１】
2014126806.tif 000004
【図２】
2014126806.tif 000005
【図３】
2014126806.tif 000006
【図４】
2014126806.tif 000007
【図５】
2014126806.tif 000008