(57)【要約】【課題】膜厚の制御性及び密着性を損なうことなく、明度の高い反射部を有する透過型液晶表示装置用カラーフィルタを提供すること。【解決手段】透明基板上に着色画素を形成してなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、前記着色画素は、透過部と、この透過部に隣接する反射部とを有し、前記透過部は、前記透明基板上に形成された第１の着色樹脂層からなり、前記反射部は、前記第１の着色樹脂層より薄い膜厚を有する第２の着色樹脂層からなり、前記第２の着色樹脂層には孔が形成されており、前記第１の着色樹脂層、第２の着色樹脂層、及び孔は、それぞれに対応する透明部、半遮光部、及び遮光部を有するフォトマスクパターンを用いて形成されたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に着色画素を形成してなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、前記着色画素は、透過部と、この透過部に隣接する反射部とを有し、前記透過部は、前記透明基板上に形成された第１の着色樹脂層からなり、前記反射部は、前記第１の着色樹脂層より薄い膜厚を有する第２の着色樹脂層からなり、前記第２の着色樹脂層には孔が形成されており、前記第１の着色樹脂層、第２の着色樹脂層、及び孔は、それぞれに対応する透明部、半遮光部、及び遮光部を有するフォトマスクパターンを用いて形成されたことを特徴とする透過型液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項２】
前記第２の着色樹脂層上に、透明樹脂層が孔を充填するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項３】
透明基板上に着色画素を形成してなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、前記着色画素は、透過部と、この透過部に隣接する反射部とを有し、前記透過部は、前記透明基板上に形成された第１の着色樹脂層からなり、前記反射部は、前記第１の着色樹脂層より薄い膜厚を有する第２の着色樹脂層と、前記第１の着色樹脂層に隣接し、第１の着色樹脂層と同一の膜厚を有する第３の着色樹脂層とからなり、前記第３の着色樹脂層には孔が形成されており、前記第１及び第３の着色樹脂層、第２の着色樹脂層、及び孔は、それぞれに対応する透明部、半遮光部、及び遮光部を有するフォトマスクパターンを用いて形成されたことを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項４】
前記第２の着色樹脂層の膜厚は、前記第１の着色樹脂層の膜厚の２５〜５０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項５】
前記第１及び第３の着色樹脂層の膜厚は、１．５〜３．０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ及びこのカラーフィルタを備える半透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やデジタルカメラ等に使用される液晶パネルとしては、室内でも屋外でも鮮明な画像を表示できる半透過型液晶パネルが一般的である。半透過型液晶パネルには、バックライトで表示する透過部と外光を用いて表示する反射部があり、反射部では外光が液晶パネルを２回透過するため、その部分のカラーフィルタには、透過部におけるカラーフィルタよりも薄くて明るい色が要求されている。
【０００３】
半透過型液晶パネル用のカラーフィルタとしては、透過部と反射部のＲ(赤)Ｇ(緑)Ｂ(青)をそれぞれ２回づつ作製する６色カラーフィルタや、反射部にスルーホールをあける構造が一般的であるが、前者は製造工程が増えて生産コストが上昇するという問題があり、後者は前者に比べ反射部の色が劣化するという問題がある。
【０００４】
そこで、ＲＧＢをそれぞれ１工程で（計３色）形成し、６色カラーフィルタと同等の性能を有するカラーフィルタを開発することが望まれている。そのための技術として、ハーフトーンマスクを用いて反射部を形成する方式（例えば、特許文献１，２参照）や、透明膜を形成し、その透明膜の上にＲＧＢ膜を乗り上げて薄いＲＧＢ膜を形成する方式（例えば、特許文献３参照）が、近年研究されている。
【０００５】
しかし、ハートーンマスクを用いて反射部を形成する方式では、高透過率を狙って反射部のＲＧＢ膜を薄くすると、薄い反射部ＲＧＢ膜と基板との密着性が低下し、薄い反射部ＲＧＢ膜が剥離してしまうという問題がある。また、透明膜の上にＲＧＢ膜を乗り上げて薄いＲＧＢ膜を形成する方式では、透明膜上に薄いＲＧＢ膜を制御性よく形成することが困難であり、また薄いＲＧＢ膜を形成した場合には、ＲＧＢ膜と透明膜との密着性が低下し、薄いＲＧＢ膜が剥離するという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−２５８１６１号公報
【特許文献２】特開２００６−２０１４３３号公報
【特許文献３】特許第３４６５６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情の下になされ、膜厚の制御性及び密着性を損なうことなく、明度の高い反射部を有する透過型液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、透明基板上に着色画素を形成してなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、前記着色画素は、透過部と、この透過部に隣接する反射部とを有し、前記透過部は、前記透明基板上に形成された第１の着色樹脂層からなり、前記反射部は、前記第１の着色樹脂層より薄い膜厚を有する第２の着色樹脂層からなり、前記第２の着色樹脂層には孔が形成されており、前記第１の着色樹脂層、第２の着色樹脂層、及び孔は、それぞれに対応する透明部、半遮光部、及び遮光部を有するフォトマスクパターンを用いて形成されたことを特徴とする透過型液晶表示装置用カラーフィルタを提供する。
【０００８】
かかるカラーフィルタにおいて、第２の着色樹脂層上に、孔を充填するように透明樹脂層を形成することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、透明基板上に着色画素を形成してなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、前記着色画素は、透過部と、この透過部に隣接する反射部とを有し、前記透過部は、前記透明基板上に形成された第１の着色樹脂層からなり、前記反射部は、前記第１の着色樹脂層より薄い膜厚を有する第２の着色樹脂層と、前記第１の着色樹脂層に隣接し、第１の着色樹脂層と同一の膜厚を有する第３の着色樹脂層とからなり、前記第３の着色樹脂層には孔が形成されており、前記第１及び第３の着色樹脂層、第２の着色樹脂層、及び孔は、それぞれに対応する透明部、半遮光部、及び遮光部を有するフォトマスクパターンを用いて形成されたことを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを提供する。
【００１０】
第１及び第２の態様に係るカラーフィルタにおいて、第２の着色樹脂層の膜厚は、第１の着色樹脂層の膜厚の２５〜５０％とすることが望ましい。特に、第１の着色樹脂層の膜厚は、１．５〜３．０μｍであることが望ましい。
【００１１】
本発明の第３の態様は、上述したカラーフィルタを具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、半遮光膜を含むフォトマスクパターンを用いて、反射部の着色樹脂層の膜厚が透過部の着色樹脂層の膜厚よりも薄く形成されているとともに、反射部の着色樹脂層には孔が形成されているため、反射部の膜厚の制御性を損なうことなく、反射部の明度の向上が可能な透過型液晶表示装置用カラーフィルタが提供される。
【００１３】
また、このようなカラーフィルタを備えた半透過型液晶表示装置は、反射部の明度が向上し、室内でも屋外でも鮮明な画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一画素を示す断面図である。図１において、透明基板１上の透過部形成予定領域には第１の着色樹脂層２が形成されて透過部Ａが構成され、この第１の着色樹脂層２に隣接して、第１の着色樹脂層２より薄い膜厚の第２の着色樹脂層３が形成されて反射部Ｂが構成されている。なお、反射部の第２の着色樹脂層３には孔４が形成されている。
【００１６】
図１に示すカラーフィルタにおいて、反射部Ｂの第２の着色樹脂層３の膜厚は、透過部Ａの第１の着色樹脂層２の膜厚よりも薄く、好ましくは透過部Ａの第１の着色樹脂層２の膜厚の２５〜５０％である。反射部Ｂの第２の着色樹脂層３の膜厚が、この範囲より厚い場合には、反射部Ｂにおける反射光を表示光として画面表示する場合に、反射部Ｂの明度が低くなり易く、この範囲より薄い場合には、反射部Ｂの第２の着色樹脂層３の膜厚の制御が困難となる。
【００１７】
透過部Ａの第１の着色樹脂層２の膜厚は、１．５〜３．０μｍであることが好ましく、従って、反射部Ｂの第２の着色樹脂層３の膜厚は、その２５〜５０％、即ち、０．３７５〜１．５μｍであることが好ましい。
【００１８】
また、反射部Ｂの第２の着色樹脂層３に形成されている孔４の径は、ＲＧＢ画素の幅に依存するが、従来の単なるスルーホールのみの着色樹脂層に設けられるスルーホールよりは小さな径とすることができる。その径は、５〜３０μｍであるのが好ましい。孔４の径が上記範囲より大きい場合には、色が薄くなり、鮮明な表示が困難となり易く、この範囲より小さい場合には、反射部Ｂの明度が低下する傾向となる。
【００１９】
また、孔４の形状としては、上から見て、丸形、正方形、ある幅を有する線などがある。
【００２０】
この場合、径の意味するところは、丸型では直径、正方形では一辺の長さ、ある幅を有する線ではその幅、ということになる。
【００２１】
以上のような膜厚の厚い第１の着色樹脂層２、膜厚の薄い第２の着色樹脂層３、第２の着色樹脂層３に形成された孔４からなる着色樹脂層パターンは、それぞれに対応する透明部、半遮光部、及び遮光部を有するフォトマスクパターンを用いて形成される。なお、このフォトマスクパターンの遮光部は金属クロム、半遮光部はＩＴＯからなるものとすることができる。
【００２２】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る透過型液晶表示装置用カラーフィルタでは、反射部Ｂの第２の着色樹脂層３の膜厚が透過部Ａの第１の着色樹脂層２の膜厚よりも薄く形成されているとともに、反射部Ｂの第２の着色樹脂層３には孔４が形成されているため、反射部の着色樹脂層が単に薄く形成されているだけの従来のカラーフィルタの場合よりも、膜厚は厚くても良く、また反射部の着色樹脂層に単に孔が形成されているだけの従来のカラーフィルタの場合よりも、孔の径は小さくてもよく、従って、反射部Ｂの第２の着色樹脂層３の膜厚の制御性を損なうことなく、反射部Ｂの明度の向上した透過型液晶表示装置用カラーフィルタを得ることができる。
【００２３】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一画素を示す断面図である。このカラーフィルタでは、反射部Ｂが、透過部Ａの第１の着色樹脂層２と同一の膜厚の第３の着色樹脂層５を第１の着色樹脂層２の延長部として含み、この第３の着色樹脂層５に孔６が形成されている。即ち、反射部Ｂは、第１の着色樹脂層２より薄い膜厚の第２の着色樹脂層３と、第１の着色樹脂層２と同一の膜厚を有し、孔６が形成されている第３の着色樹脂層５とから構成される。
【００２４】
以上のような膜厚の厚い第１及び第３の着色樹脂層２，５、膜厚の薄い第２の着色樹脂層３、及び第３の着色樹脂層５に形成された孔６からなる着色樹脂層パターンは、それぞれに対応する透明部、半遮光部、及び遮光部を有するフォトマスクパターンを用いて形成することができる。
【００２５】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一画素を示す断面図である。このカラーフィルタは、第２の着色樹脂層３上に、透明樹脂層７が孔４を充填するように形成されていることを除いて、図１に示すカラーフィルタと同様の構成である。このカラーフィルタは、孔４が透明樹脂層７により充填されているため、表面が平坦となり、液晶の配向に悪影響を与えることが防止される。
【００２６】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る半透過型液晶表示装置の一例を模式的に示す構成図である。図３において、カラーフィルタ基板１０と、透明基板２１の所定位置に電極２２が形成されたアレイ基板３０とを貼り合わせてセル化し、液晶４０を封入し、更にセルの両面に偏光膜５０ａ，５０ｂを配置することにより、本発明の第３の実施形態に係る半透過型液晶表示装置が構成される。
【００２７】
なお、カラーフィルタ基板１０は、透明基板１上のブラックマトリクス８により区分された領域に、赤色画素１１Ｒ、緑色画素１１Ｇ、及び青色画素１１Ｂが形成され、更に透明電極１２及びオーバーコート層１３を形成してなる。なお、それぞれの着色画素１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、図１〜図３に示すような構成の透過部Ａと反射部Ｂとから構成されている。
【００２８】
図３に示すように構成された半透過型液晶表示装置は、反射部の明度が向上し、室内でも屋外でも鮮明な画像を表示することができる。
【００２９】
以下、本発明の実施例と従来例を示し、本発明の効果を具体的に説明する。
【００３０】
＜アクリル樹脂溶液の作製＞
反応容器にシクロヘキサノン８００．０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら加熱して、上記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行った。
【００３１】
スチレン              ６０．０部
メタクリル酸          ６０．０部
メチルメタクリレート  ６５．０部
ブチルメタクリレート  ６５．０部
熱重合開始削          １０．０部
滴下が完了した後、十分に加熱し、熱重合開始剤２．０部をシクロヘキサノン５０．０部に溶解した溶液を添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。
【００３２】
この樹脂溶液に不揮発分が２０．０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加して、感光性着色樹脂組成物用のアクリル樹脂溶液を調製した。このアクリル樹脂の重量平均分子量は、約３００００であった。
【００３３】
以上のように作製したアクリル樹脂溶液を用いて、以下の組成の３色の感光性着色樹脂組成物を作製し、それぞれ室温で３時間攪拌した。
【００３４】
（感光性赤色樹脂組成物）
アクリル樹脂溶液４０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート１０．０ｇ、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−オン２．０ｇ、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフオリノプロパン−１−オン１．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７を７．０ｇ、顔料分散剤２．０ｇ、及び２−メトキシエタノール３８．０ｇ
（感光性緑色樹脂組成物）
アクリル樹脂溶液４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート１０．０ｇ、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシー２−メナル−１−プロパン−オン２．０ｇ、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１．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ３６を８．０ｇ、顔料分散剤２．０ｇ、及び２−メトキシエタノール３７．０ｇ
（感光性青色樹脂組成物）
アクリル樹脂溶液４０．０ｇ、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート１０．０ｇ、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メテル−１−プロパン−オン２．０ｇ、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１．０ｇ、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６を６．０ｇ、顔料分散剤２．０ｇ、及び２−メトキシエタノール３９．０ｇ
実施例
透明基板上に黒色の顔料分散感光性樹脂膜を形成し、これをフォトリングラフィープロセスにより加工し、厚さ１．４μｍのブラックマトリックスを形成した。その後、感光性赤色樹脂組成物をスピンコートで塗布し、８０℃で２０分間乾燥した。そして、透明部、半遮光部、及び遮光部を有するフォトマスクパターンを介して露光し、現像して、ブラックマトリックスで区画された所定の領域上に、赤色画素を形成した。
【００３５】
この赤色画素は、図１に示すように、フォトマスクパターンの透明部に対応して形成された透過部Ａを構成する第１の(赤色)着色樹脂層２、半遮光部に対応して形成された反射部Ｂを構成する第２の(赤色)着色樹脂層３からなり、第２の(赤色)着色樹脂層３にはフォトマスクパターンの遮光部に対応して孔４が形成されている。
【００３６】
なお、第１の(赤色)着色樹脂層２の膜厚は２．０μｍ、第２の(赤色)着色樹脂層３の膜厚は、第１の(赤色)着色樹脂層２の膜厚の３０％、即ち０．６μｍであった。また、孔４の径は９μｍであった。
【００３７】
その後、感光性着色樹脂組成物を替えて、塗布、露光、現像を繰り返すことで、ブラックマトリックスで区画された透明基板上に緑色画素及び青色画素を形成し、半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタを得た。なお、反射部の第２の(青色)着色樹脂層には、第２の(赤色)着色樹脂層と同様に９μｍの径の孔を設けたが、反射部の第２の(緑色)着色樹脂層には、１１μｍの孔を設けた。
【００３８】
従来例１
反射部の第２の着色樹脂層に孔を設けず、反射部の第２の着色樹脂層の膜厚を、透過部の第１の着色樹脂層の膜厚の２０％、即ち０．４μｍとしたことを除いて、実施例と同様の手順で、半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタを得た。
【００３９】
従来例２
透明基板上の反射部予定領域に透明樹脂層を形成せず、透過部、反射部ともに着色樹脂層の膜厚を２．０μｍとし、反射部の孔の径を赤色樹脂層と青色樹脂層については１３μｍ、緑色樹脂層については１５μｍとしたことを除いて、実施例と同様の手順で、半透過型液晶表示装置用のカラーフィルタを得た。
【００４０】
以上のカラーフィルタについて、各画素のｘｙ色度、Ｙ値、ホワイトバランスを求めた。実施例の結果を下記表１に、従来例１の結果を下記表２に、従来例２の結果を下記表３にそれぞれ示す。
【００４１】
なお、色度はダブルパス色度、光源はＤ６５を用いた。また、計算に用いた反射部の面積は、赤色画素が７６９平方μｍ、緑色画素が５０９平方μｍ、青色画素が６５８平方μｍとした。
【表１】
2008096733.tif 000003
【００４２】
【表２】
2008096733.tif 000004
【００４３】
【表３】
2008096733.tif 000005
【００４４】
上記表１〜３に示す結果から、以下のことが明らかである。即ち、半遮光膜を含むフォトマスクパターンを用いて反射部の第２の着色樹脂層を薄くし、かつ反射部の第２の着色樹脂層に孔を設けた実施例に係るカラーフィルタでは、上記表１に示すように、ホワイトバランスのＹ値は３７．３、ＮＴＳＣ比は３２．５と高かった。これらの値は、半遮光膜を含むフォトマスクパターンを用いて反射部の第２の着色樹脂層を透過部の着色樹脂層の膜厚の２０％と薄くした従来例１のカラーフィルタ（表２）とほぼ同等の値であった。なお、半遮光膜を含むフォトマスクパターンを用いて反射部の第２の着色樹脂層を透過部の第１の着色樹脂層の膜厚の２０％と薄くすることは、現像時に第２の着色樹脂層が剥離されてしまう恐れがあり、膜厚の制御性に難点がある。
【００４５】
一方、反射部の第２の着色樹脂層の膜厚を透過部の第１の着色樹脂層の膜厚と同一とし、反射部の第２の着色樹脂層に孔を設けた従来例２に係るカラーフィルタでは、上記表３に示すように、孔の径が１５μｍと大きくても緑のＹ値が４８．６と小さく、ホワイトバランスのＹ値は３２．６と低くなり、またＮＴＳＣ比は１６．７と大幅に低くなった。そのため、暗く、色の薄い表示となってしまう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカラーフィルタ基板の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るカラーフィルタ基板の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るカラーフィルタ基板の構成を示す断面図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１，２１…透明基板、２…第１の着色樹脂層、３…第２の着色樹脂層、４，６…孔、７…透明樹脂層、８…ブラックマトリックス、１０…カラーフィルタ基板、１１Ｒ…赤色画素、１１Ｇ…緑色画素、１１Ｂ…青色画素、１２…透明電極、１３…オーバーコート層、２２…電極、３０…アレイ基板、４０…液晶、５０ａ，５０ｂ…偏光膜。
【図１】
2008096733.tif 000006
【図２】
2008096733.tif 000007
【図３】
2008096733.tif 000008
【図４】
2008096733.tif 000009