(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に形成され、バインダー樹脂および前記バインダー樹脂よりも屈折率が高い高屈折率微粒子を含有する屈折率調整層と、
前記屈折率調整層上にパターン状に形成された遮光層と、
前記遮光層の開口部に形成された着色層と
を有するカラーフィルタであり、
前記カラーフィルタは表示装置に用いられるものであり、前記遮光層は、画像表示に用いられる表示領域に形成され、画素を区分する画素区分用遮光部と、表示領域の外周に配置された非表示領域に形成された額縁遮光部とを有し、
前記屈折率調整層は、前記透明基板と前記額縁遮光部との間にのみ形成されていることを特徴とする、カラーフィルタ。
【請求項２】
前記屈折率調整層の屈折率が、前記透明基板の屈折率よりも高く、前記遮光層の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記屈折率調整層が、前記透明基板側から順に第１屈折率調整層と第２屈折率調整層とが積層されたものであり、前記第１屈折率調整層および前記第２屈折率調整層の少なくともいずれかが前記バインダー樹脂および前記高屈折率微粒子を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載のカラーフィルタを有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の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。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置の発達に伴って、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等のフラットパネルディスプレイの需要が増加している。最近では、テレビやパーソナルコンピューターの他にも、スマートフォン、タブレット端末等の多機能端末の普及が盛んになっており、益々フラットパネルディスプレイの市場は拡大する状況にある。
このような状況において、フラットディスプレイを構成する部材については、高品質なものが望まれている。特に、フラットパネルディスプレイにおいて、カラーフィルタの品質は表示品位そのものに影響することから、高い品質や意匠性が求められている。
【０００３】
一般的なカラーフィルタは、透明基板と、透明基板上にパターン状に形成された遮光層と、遮光層の開口部に形成された着色層とを有するものである。カラーフィルタをフラットパネルディスプレイに組み込む場合には、例えばカラーフィルタの透明基板が観察者側になるように配置される。フラットパネルディスプレイは、外光の影響を受けやすく、外光反射により視認性が低下するという課題を有している。
そこで、低反射の遮光層として、カーボンブラックやチタンブラック等の黒色色材がバインダー樹脂に分散された遮光性樹脂層を用いることが提案されている。しかしながら、遮光性樹脂層の反射率には限界があり、外光反射低減の効果は十分とはいえない。
【０００４】
また、最近では高精細化が要望され、画素の微細化が必要となっている。高精細化が進むと、表示領域における遮光層の占有面積の割合が多くなり、これに伴って遮光層での外光反射の影響が大きくなる。
【０００５】
そこで、本発明者らの一部は、遮光層での外光反射低減を目的として、特許文献１、２に記載するように、透明基板と遮光性樹脂層との間に反射制御層を設けることを提案している。特許文献１においては、反射制御層としてカラーフィルタを構成する着色層を用いることを提案しており、特許文献２においては、反射制御層として青色色材または黒色色材を含有する着色層を用いることを提案している。
【０００６】
また、本発明者らの一部は、特許文献３に記載するように、屋内外、室内光下および太陽光下での、非表示領域における額縁遮光部の黒色の締りを良くし、高級感を付与することを目的として、額縁遮光部として樹脂成分にピグメントが分散された遮光性樹脂層を用いること、および、額縁遮光部において透明基板とクロム系遮光層との間にクロム系反射防止膜を形成することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００８６７９号パンフレット
【特許文献２】特開２０１４−２５９８６号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３０６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、遮光性樹脂層にはカーボンブラックやチタンブラック等の黒色色材が含有されているため、拡散反射が大きく、反射光輝度が高くなってしまう。この場合、画面が白浮きして見えるという問題がある。また、着色層（反射制御層）にも赤色色材、緑色色材、青色色材、黒色色材等が含有されているため、同様の問題が起こる。さらに、遮光性樹脂層および着色層（反射制御層）では反射率の低減に限界がある。このように遮光層での外光反射低減については改善の余地が残されている。
また、高精細化に伴い、遮光層の線幅を細くすることが求められるが、着色層（反射制御層）の種類によっては線幅の微細化が困難である場合がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、遮光層での外光反射をさらに抑制することが可能なカラーフィルタおよびそれを用いた表示装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。従来のカラーフィルタにおいて、遮光層での外光反射の原因の一つは、遮光層の屈折率が透明基板の屈折率よりも高く、その屈折率差が大きいことである。本発明者らは、透明基板と遮光層との間に所定の屈折率調整層を形成し、光の干渉効果を利用して外光反射を低減することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、透明基板と、上記透明基板上に形成され、バインダー樹脂および上記バインダー樹脂よりも屈折率が高い高屈折率微粒子を含有する屈折率調整層と、上記屈折率調整層上にパターン状に形成された遮光層と、上記遮光層の開口部に形成された着色層とを有することを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【００１２】
本発明においては、屈折率調整層が形成されていることにより、光の干渉効果によって遮光層での外光反射を低減することが可能である。また本発明においては、屈折率調整層はバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有するものであり、従来の色材を含有する遮光性樹脂層と比較して拡散反射が小さいため、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合には、白浮きの発生を抑制し、表示品位を高めることが可能である。
【００１３】
上記発明においては、上記屈折率調整層の屈折率が、上記透明基板の屈折率よりも高く、上記遮光層の屈折率よりも低いことが好ましい。屈折率調整層が上記のような屈折率を有することにより、遮光層での外光反射を低減することができる。
【００１４】
また本発明においては、上記屈折率調整層が上記透明基板および上記遮光層の間にのみ形成されていてもよい。画素の部分に屈折率調整層が形成されていないことで、屈折率調整層による透過率の低下を防ぐことができるからである。
【００１５】
また本発明は、上述のカラーフィルタを有することを特徴とする表示装置を提供する。本発明においては、上述のカラーフィルタを用いることにより、外光反射を低減することができ、表示品位を高めることが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、遮光層での外光反射を低減することが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの一例を示す概略平面図である。
【図４】本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のカラーフィルタおよび表示装置について詳細に説明する。
【００１９】
Ａ．カラーフィルタ
本発明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、バインダー樹脂および上記バインダー樹脂よりも屈折率が高い高屈折率微粒子を含有する屈折率調整層と、上記屈折率調整層上にパターン状に形成された遮光層と、上記遮光層の開口部に形成された着色層とを有することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のカラーフィルタについて図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、カラーフィルタ１は、透明基板２と、透明基板２上に形成された屈折率調整層３と、屈折率調整層３上にパターン状に形成された遮光層４と、遮光層４の開口部に形成され、赤色着色層５Ｒ、緑色着色層５Ｇおよび青色着色層５Ｂが配列された着色層５とを有している。また、屈折率調整層３は、バインダー樹脂と、バインダー樹脂よりも屈折率が高い高屈折率微粒子とを含有している。
このようなカラーフィルタ１を表示装置に用いる場合には、カラーフィルタ１の透明基板２が観察者側になるように配置され、透明基板２側から外光が入射することになる。
【００２１】
ここで、上述したように、従来のカラーフィルタにおいて、遮光層での外光反射の原因の一つは、遮光層の屈折率が透明基板の屈折率よりも高く、その屈折率差が大きいことである。
本発明においては、屈折率調整層がバインダー樹脂よりも屈折率が高い高屈折率微粒子を含有することにより、屈折率調整層の屈折率を透明基板の屈折率よりも高くすることができる。また、屈折率調整層では例えば高屈折率微粒子の種類や含有量によって屈折率を調整することができ、透明基板および遮光層の屈折率に応じて屈折率調整層の屈折率を調整することができる。そのため、透明基板および屈折率調整層の界面からの反射光と屈折率調整層および遮光層の界面からの反射光とを干渉させ、光の干渉効果によって遮光層での外光反射を低減することが可能である。
【００２２】
また本発明においては、屈折率調整層はバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有するものであり、従来の色材を含有する遮光性樹脂層と比較して、拡散反射が小さい。そのため、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合には、白浮きの発生を抑制し、表示品位を高めることが可能である。
【００２３】
さらに、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合には、遮光層での外光反射を低減し、白浮きの発生を抑制することができるので、黒色が引き締まった画像を得ることができる。
【００２４】
図２は本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。図２に示すカラーフィルタ１においては、透明基板２上に屈折率調整層３が形成され、屈折率調整層３上に遮光層４がパターン状に形成され、遮光層４の開口部に赤色着色層５Ｒ、緑色着色層５Ｇおよび青色着色層５Ｂを有する着色層５が形成されている。また、遮光層４は、表示領域１１に形成され、画素Ｐを区分する画素区分用遮光部６と、非表示領域１２に形成された額縁遮光部７とを有している。
【００２５】
ここで、「表示領域」とは、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合に、画像表示に用いられる領域をいう。また、「非表示領域」とは、表示領域の外周に配置された領域をいう。例えば図３に示すように、カラーフィルタは、表示領域１１と、表示領域１１の外周に配置された非表示領域１２とを有する。
【００２６】
本発明においては、上述したように、屈折率調整層によって外光反射を低減することができるため、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合に、画像非表示時に表示領域と非表示領域とで反射光輝度を低くすることができ、これにより画像非表示時に表示領域と非表示領域とでの反射光輝度の差を小さくすることができ、見栄えを良くすることができる。
ここで、従来のカラーフィルタを有する表示装置においては、画像非表示時に表示領域と非表示領域とで明るさが異なり、具体的には画像非表示時に非表示領域が表示領域よりも明るく見えることで、非表示領域と表示領域との差異がはっきりして、見栄えが悪くなるという不具合があった。これは、非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度が、表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度よりも高いためである。
本発明においては、上述したように、屈折率調整層によって外光反射を低減することができる。そのため、画像非表示時に、非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度、ならびに、表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度をいずれも低くすることができる。これにより、屈折率調整層を形成しない場合と比較して、画像非表示時に、非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度と表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度との差を小さくすることができる。よって、画像非表示時の見栄えを良くすることができるのである。
【００２７】
なお、反射光輝度は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度Ｌ＊で評価する。具体的には、分光測色計を用いて分光反射特性を測定し、分光反射特性からＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度Ｌ＊を求め、反射光輝度を明度Ｌ＊にて表すことができる。
分光反射特性の測定に際しては、ＳＣＥ方式およびＳＣＩ方式のいずれを採用してもよい。
ＳＣＥ（Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｅｘｃｌｕｄｅ）方式は、正反射光を取り除き、拡散反射光のみを測定する方法であり、拡散反射測定方式とも呼ばれる。ＳＣＥ方式では、同じ色でも、試料の表面状態によって測定値が異なり、目視評価の状況に近い測定結果を得ることができる。
ＳＣＩ（Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｉｎｃｌｕｄｅ）方式は、正反射光および拡散反射光の合計を検出する、つまり正反射光も含めて測定する方法である。ＳＣＩ方式は、物体色を測定する場合に広く用いられている。
分光測色計としては、コニカミノルタ（株）製のＣＭ−２５００ｄを用いることができる。
【００２８】
したがって、本発明のカラーフィルタを用いることにより、表示品位および意匠性の高い表示装置を得ることができる。
【００２９】
以下、本発明のカラーフィルタにおける各構成について説明する。
【００３０】
１．屈折率調整層
本発明における屈折率調整層は、透明基板上に形成され、バインダー樹脂とバインダー樹脂よりも屈折率が高い高屈折率微粒子とを含有するものである。
【００３１】
屈折率調整層の屈折率は、透明基板の屈折率よりも高いことが好ましく、特に透明基板の屈折率よりも高く、遮光層の屈折率よりも低いことが好ましい。なお、後述するように遮光層が屈折率調整層側から順に反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合、上記の屈折率調整層および遮光層の屈折率の関係については、屈折率調整層の屈折率が、反射制御層の屈折率よりも低ければよい。
また、屈折率調整層の屈折率は、光の干渉効果によって外光反射が低減するように調整されていることが好ましい。例えば、屈折率調整層が単層である場合、屈折率調整層の光学膜厚が１／４波長になるように調整されていることが好ましい。具体的には、屈折率調整層が単層である場合であって、遮光層が単層である場合、屈折率調整層の屈折率は１．５５〜１．８５の範囲内であることが好ましい。また、屈折率調整層が単層である場合であって、遮光層が屈折率調整層側から順に反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合、屈折率調整層の屈折率は１．５３〜１．５７の範囲内であることが好ましい。屈折率調整層が上記のような屈折率を有することにより、遮光層での外光反射を低減することができる。
【００３２】
ここで、各部材の「屈折率」とは、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率をいう。屈折率の測定方法は特に限定されないが、例えば、分光反射スペクトルから算出する方法、エリプソメーターを用いて測定する方法、アッベ法を挙げることができる。エリプソメーターとしてはジョバンーイーボン社製ＵＶＳＥＬが挙げられる。具体的には、テクノ・シナジー社製ＤＦ１０３０Ｒにて屈折率を測定することができる。
【００３３】
屈折率調整層に用いられるバインダー樹脂としては、光透過性を有し、上記の屈折率を満たす屈折率調整層を得ることが可能なものであれば特に限定されるものではなく、成膜性や膜強度等の観点から適宜選択される。中でも、バインダー樹脂は、熱または紫外線や電子線等の電離放射線の照射により硬化した硬化樹脂であることが好ましい。硬化樹脂としては、例えば熱硬化樹脂、電離放射線硬化樹脂が挙げられる。中でも、電離放射線硬化樹脂が好ましい。屈折率調整層の表面硬度を高めることができるからである。
【００３４】
ここで、「電離放射線硬化樹脂」とは、電離放射線の照射により硬化した樹脂をいう。「電離放射線」とは、電磁波または荷電粒子線のうち、分子を重合あるいは架橋し得るエネルギー量子を有するものをいい、例えば、紫外線や電子線の他、Ｘ線、γ線等の電磁波、α線、イオン線等の荷電粒子線が挙げられる。
【００３５】
電離放射線硬化樹脂としては、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂を挙げることができる。中でも、紫外線硬化樹脂が好ましい。
【００３６】
具体的に、バインダー樹脂としては、特開２０１３−１４２８１７号公報、特開２０１２−１５０２２６号公報、特開２０１１−１７０２０８号公報等に記載されている高屈折率層に用いられるものを挙げることができる。
【００３７】
屈折率調整層に用いられる高屈折率微粒子としては、上記バインダー樹脂よりも屈折率が高く、上記の屈折率を満たす屈折率調整層を得ることができるものであれば特に限定されるものではない。中でも、高屈折率微粒子の屈折率は１．５〜２．８の範囲内であることが好ましい。
このような高屈折率微粒子としては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２、屈折率：２．０〜２．１０）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５、屈折率：１．７９〜２．０４）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ、屈折率：１．７５〜２．０５）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、屈折率：１．９５〜２．００）、燐錫化合物（ＰＴＯ、屈折率：１．７５〜１．８５）、β−Ａｌ２Ｏ５（屈折率：１．６３〜１．７６）、γ−Ａｌ２Ｏ５（屈折率：１．６３〜１．７６）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３、屈折率：２．４）、酸化チタン（ＴｉＯ２、屈折率：２．３〜２．７）、酸化セリウム（ＣｅＯ２、屈折率：１．９５〜２．２０）、酸化錫（ＳｎＯ２、屈折率：２．００、）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ、屈折率：１．９０〜２．００）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ、屈折率：１．９０〜２．００）、アンチモン酸亜鉛（ＺｎＳｂ２Ｏ６、屈折率：１．９〜２．０）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、屈折率：１．９０）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３、屈折率：１．８７）等が挙げられる。これらの高屈折率微粒子は１種単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
【００３８】
また、高屈折率微粒子は、表面処理されたものであってもよい。高屈折率微粒子に表面処理を施すことにより、バインダー樹脂や溶媒との親和性が向上し、高屈折率微粒子の分散が均一となり、高屈折率微粒子同士の凝集が生じにくくなるので、屈折率調整層の光透過性の低下や、屈折率調整層用硬化性樹脂組成物の塗布性、屈折率調整層用硬化性樹脂組成物の塗膜強度の低下を抑制することができる。
表面処理された高屈折率微粒子としては、例えば特開２０１３−１４２８１７号公報に記載されているものを挙げることができる。
【００３９】
また、高屈折率微粒子は、その表面に光硬化性基を有する反応性微粒子であってもよい。
【００４０】
高屈折率微粒子の平均粒径としては、均一な厚みを有する屈折率調整層を形成可能な程度であればよく、例えば５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内、特に１０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲内であることが好ましい。高屈折率微粒子の平均粒径が上記範囲内にあれば、屈折率調整層の光透過性を損なうことがなく、良好な高屈折率微粒子の分散状態が得られる。なお、高屈折率微粒子の平均粒径が上記範囲内にあれば、平均粒径は１次粒径および２次粒径のいずれであってもよく、また高屈折率微粒子が鎖状に連なっていてもよい。
ここで、高屈折率微粒子の平均粒径は、屈折率調整層の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真により観察される粒子２０個の平均値をいう。
【００４１】
高屈折率微粒子の形状は特に限定されるものではなく、例えば、球状、鎖状、針状等を挙げることができる。
【００４２】
屈折率調整層におけるバインダー樹脂および高屈折率微粒子の含有量としては、屈折率調整層全体としての屈折率が上記の屈折率を満たすように適宜設定される。例えば、高屈折率微粒子の含有量を調整することにより、屈折率調整層全体の屈折率を調整することができる。
【００４３】
バインダー樹脂として紫外線硬化樹脂を用いる場合、屈折率調整層は光重合開始剤を含有していてもよい。光重合開始剤としては、一般的なものから適宜選択することができる。
また、屈折率調整層は、所望の物性に応じて各種添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えば分散助剤、耐候性改善剤、耐摩耗性向上剤、重合禁止剤、架橋剤、赤外線吸収剤、接着性向上剤、酸化防止剤、レベリング剤、チクソ性付与剤、カップリング剤、可塑剤、消泡剤、充填剤等が挙げられる。
【００４４】
また、屈折率調整層３は、図１に例示するようにバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有する単一の層であってもよく、図４に例示するように透明基板２側から順に第１屈折率調整層３ａと第２屈折率調整層３ｂとが積層されたものであり、第１屈折率調整層３ａおよび第２屈折率調整層３ｂの少なくともいずれかがバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有するものであってもよい。
【００４５】
中でも、屈折率調整層が単一の層であり、屈折率調整層の屈折率が、透明基板の屈折率よりも高く、遮光層の屈折率よりも低いことが好ましい。この場合、屈折率調整層の屈折率は上述した範囲内であることが好ましい。
【００４６】
また、屈折率調整層が透明基板側から順に第１屈折率調整層と第２屈折率調整層とが積層されたものであり、第１屈折率調整層および第２屈折率調整層の屈折率が、透明基板の屈折率よりも高く、遮光層の屈折率よりも低く、第２屈折率調整層の屈折率が第１屈折率調整層の屈折率よりも高いことも好ましい。なお、後述するように遮光層が屈折率調整層側から順に反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合、上記の第１屈折率調整層、第２屈折率調整層および遮光層の屈折率の関係については、第１屈折率調整層および第２屈折率調整層の屈折率が、反射制御層の屈折率よりも低ければよい。
具体的には、遮光層が単層の場合、第１屈折率調整層の屈折率は１．５２〜１．７６の範囲内であることが好ましく、第２屈折率調整層の屈折率は１．６２〜１．８８の範囲内であることが好ましい。また、遮光層が屈折率調整層側から順に反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合、第１屈折率調整層の屈折率は１．５２〜１．５８の範囲内であることが好ましく、第２屈折率調整層の屈折率は１．５４〜１．５９の範囲内であることが好ましい。
【００４７】
また、屈折率調整層が透明基板側から順に第１屈折率調整層と第２屈折率調整層とが積層されたものであり、第１屈折率調整層および第２屈折率調整層の屈折率が、透明基板の屈折率よりも高く、遮光層の屈折率よりも低く、第１屈折率調整層の屈折率が第２屈折率調整層の屈折率よりも高いことも好ましい。なお、後述するように遮光層が屈折率調整層側から順に反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合、上記の第１屈折率調整層、第２屈折率調整層および遮光層の屈折率の関係については、第１屈折率調整層および第２屈折率調整層の屈折率が、反射制御層の屈折率よりも低ければよい。
【００４８】
また、屈折率調整層が透明基板側から順に第１屈折率調整層と第２屈折率調整層とが積層されたものである場合、第１屈折率調整層の屈折率が、透明基板の屈折率よりも高く、遮光層の屈折率よりも低く、第２屈折率調整層の屈折率が、透明基板の屈折率よりも高く、遮光層の屈折率よりも高く、第１屈折率調整層の屈折率よりも高くてもよい。なお、後述するように遮光層が屈折率調整層側から順に反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合、上記の第１屈折率調整層、第２屈折率調整層および遮光層の屈折率の関係については、第１屈折率調整層の屈折率が反射制御層の屈折率よりも低く、第２屈折率調整層の屈折率が反射制御層の屈折率よりも高ければよい。
【００４９】
また、屈折率調整層が透明基板側から順に第１屈折率調整層と第２屈折率調整層とが積層されたものである場合、第１屈折率調整層の屈折率が透明基板の屈折率よりも低く、第２屈折率調整層の屈折率が透明基板の屈折率よりも高く、遮光層（または反射制御層）の屈折率よりも低くてもよい。
【００５０】
第１屈折率調整層および第２屈折率調整層は、少なくともいずれか一方がバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有するものであればよい。
バインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有しない層としては、光透過性を有し、所定の屈折率を満たすものであればよく、例えば所定の屈折率を有する樹脂を含有する層や、所定の屈折率を有する無機物を含有する層を挙げることができる。
【００５１】
樹脂としては、所定の屈折率を有するものであり、光透過性を有する層を得ることができるものであればよい。中でも、樹脂は、熱または紫外線や電子線等の電離放射線の照射により硬化した硬化樹脂であることが好ましい。硬化樹脂としては、例えば熱硬化樹脂、電離放射線硬化樹脂が挙げられる。また、電離放射線硬化樹脂としては、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂を挙げることができる。
【００５２】
無機物としては、所定の屈折率を有するものであり、成膜可能であり、光透過性を有する層を得ることができるものであればよく、例えば金属酸化物、金属窒化物、金属酸化窒化物等の金属化合物や、金属が挙げられる。中でも、光透過性の観点から、金属酸化物が好ましい。金属酸化物としては、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化ニオブ、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化アルミニウム合金、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化錫、酸化アンチモン、酸化セリウム、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、燐錫化合物（ＰＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、アンチモン酸亜鉛、チタン酸バリウム等が挙げられる。また、金属窒化物、金属酸化窒化物としては、例えば窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素等が挙げられる。中でも、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が好ましい。ＩＴＯは汎用材料であることから、既存の設備を利用することができ、製造コストを低減することができるからである。
【００５３】
第１屈折率調整層および第２屈折率調整層は、両方がバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有する層であってもよく、一方がバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有する層であり、他方が所定の屈折率を有する樹脂または無機物を含有する層であってもよい。また、第１屈折率調整層および第２屈折率調整層のうち、一方がバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有する層であり、他方が所定の屈折率を有する樹脂または無機物を含有する層である場合、第１屈折率調整層および第２屈折率調整層のいずれがバインダー樹脂および高屈折率微粒子を含有する層であってもよい。
【００５４】
また、屈折率調整層３は、図１に例示するように透明基板２上に一面に形成されていてもよく、図５に例示するように透明基板２上に部分的に形成されており、透明基板２と遮光層４との間にのみ形成されていてもよい。屈折率調整層が透明基板上に一面に形成されている場合には、屈折率調整層の形成が容易である。一方、図５に例示するように、屈折率調整層３が透明基板２と遮光層４との間にのみ形成されている場合には、遮光層４によって画定される画素Ｐの部分に屈折率調整層３が形成されないため、屈折率調整層３による透過率の低下を防ぐことができる。
【００５５】
屈折率調整層が透明基板と遮光層との間にのみ形成されている場合、屈折率調整層の形成位置としては、例えば図示しないが屈折率調整層が透明基板と画素区分用遮光部および額縁遮光部との間に形成されていてもよく、図６に例示するように屈折率調整層３が透明基板２と額縁遮光部７との間にのみ形成されていてもよい。屈折率調整層が透明基板と額縁遮光部との間にのみ形成されている場合には、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合に、画像非表示時に非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度と表示領域における着色層および画素区分用遮光部の平均の反射光輝度との差を小さくすることができ、見栄えを良くすることができる。
【００５６】
ここで、上述したように、従来のカラーフィルタを有する表示装置においては、画像非表示時に非表示領域が表示領域よりも明るく見えることで、見栄えが悪くなるという不具合があった。これは、非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度が、表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度よりも高いためである。
屈折率調整層が透明基板と額縁遮光部との間にのみ形成されている場合には、非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度を選択的に低くすることができる。そのため、画像非表示時に非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度と表示領域における着色層および画素区分用遮光部の平均の反射光輝度との差を小さくすることができる。よって、画像非表示時の見栄えを良くすることができるのである。
【００５７】
屈折率調整層の厚みは、屈折率や屈折率調整層の層構成に応じて異なるものであり、所望の低反射特性に応じて適宜調整される。例えば、屈折率調整層が単層である場合、屈折率調整層の厚みは、可視光領域における反射を低減する観点から、２０ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。屈折率調整層の厚みが薄すぎると、成膜が困難である。また、屈折率調整層の厚みが厚すぎると、透過率が低下する場合がある。
【００５８】
ここで、各部材の「厚み」とは、一般的な測定方法によって得られる厚みをいう。厚みの測定方法としては、例えば、触針で表面をなぞり凹凸を検出することによって厚みを算出する触針式の方法や、分光反射スペクトルに基づいて厚みを算出する光学式の方法等を挙げることができる。具体的には、ケーエルエー・テンコール株式会社製の触針式膜厚計Ｐ−１５を用いて厚みを測定することができる。なお、厚みとして、対象となる部材の複数箇所における厚み測定結果の平均値が用いられてもよい。
【００５９】
屈折率調整層の形成方法としては、透明基板上に屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させる方法が挙げられる。
屈折率調整層用硬化性樹脂組成物は、例えば樹脂成分と高屈折率微粒子と各種添加剤と溶媒とを含有するものである。溶媒としては、各成分を溶解もしくは分散させることが可能であれば特に限定されるものではなく、例えば特開２０１３−１４２８１７号公報、特開２０１２−１５０２２６号公報、特開２０１１−１７０２０８号公報等に記載されている高屈折率層の形成に用いられるものを挙げることができる。
【００６０】
塗布方法としては、例えば、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法等の透明基板の全域に屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を塗布する方法や、インクジェット法等の透明基板上に屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を吐出する方法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、シルクスクリーン印刷法等の印刷法等が挙げられる。
屈折率調整層用硬化性樹脂組成物の塗布後は、溶媒の除去のために乾燥させてもよい。
【００６１】
硬化方法としては、樹脂成分の種類に応じて異なるが、例えば熱あるいは紫外線や電子線等の電離放射線の照射が挙げられる。塗膜を硬化させる際には、酸素による硬化阻害を抑制するために、不活性ガス雰囲気、例えば窒素ガス雰囲気とすることが好ましい。また、硬化条件としては、例えば特開２０１３−１４２８１７号公報、特開２０１２−１５０２２６号公報等に記載されている条件を適用することができる。
【００６２】
また、屈折率調整層が第１屈折率調整層および第２屈折率調整層が積層されたものである場合であって、第１屈折率調整層または第２屈折率調整層が所定の屈折率を有する樹脂を含有する層である場合、所定の屈折率を有する樹脂を含有する層は上記と同様の方法により形成することができる。
一方、第１屈折率調整層または第２屈折率調整層が所定の屈折率を有する無機物を含有する層である場合、所定の屈折率を有する無機物を含有する層の形成方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等のＰＶＤ法、ＣＶＤ法等が挙げられる。
【００６３】
２．遮光層
本発明における遮光層は、屈折率調整層上にパターン状に形成されるものである。
【００６４】
遮光層としては、例えばバインダー樹脂中に黒色色材を分散させたものが用いられる。
バインダー樹脂は、遮光層の形成方法に応じて適宜選択される。フォトリソグラフィ法の場合、バインダー樹脂としては、例えばアクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。また、印刷法やインクジェット法の場合、バインダー樹脂としては、例えばポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
【００６５】
黒色色材としては、カラーフィルタの遮光層に一般に使用されるものを挙げることができ、顔料および染料のいずれも用いることができる。例えば、カーボンブラック、チタンブラック等が挙げられる。
遮光層中の黒色色材の含有量としては、所望の遮光性が得られればよく、カラーフィルタにおける一般的な遮光層と同様とすることができる。
【００６６】
また、遮光層４は、図１に例示するように単一の層であってもよく、図７に例示するように屈折率調整層３側から順に反射制御層４ａと遮光性樹脂層４ｂとが積層されたものであってもよい。
反射制御層は遮光層での外光反射低減のために設けられるものである。遮光層が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合には、遮光層での外光反射をさらに低減することができる。また、屈折率調整層だけでなく反射制御層によって外光反射を低減することができるため、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合、画像非表示時に非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度ならびに表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度をいずれもさらに低くすることができる。これにより、屈折率調整層および反射制御層を形成しない場合と比較して、画像非表示時に、非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度と表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度との差を小さくすることができる。よって、画像非表示時の見栄えを良くすることができる。
【００６７】
反射制御層としては、例えば赤色色材、緑色色材、青色色材、黄色色材、黒色色材等の色材を含有する着色樹脂層を挙げることができ、具体的には本発明のカラーフィルタを構成する着色層や、黒色色材を含有する着色樹脂層を用いることができる。反射制御層に含有される色材は１種であってもよく２種以上であってもよい。
【００６８】
反射制御層がカラーフィルタを構成する着色層である場合、その構成としては着色層と同様である。
反射制御層が黒色色材を含有する着色樹脂層である場合、黒色色材は単層の遮光層に用いられる黒色色材と同様であり、着色樹脂層に用いられるバインダー樹脂は、単層の遮光層に用いられるバインダー樹脂と同様とすることができる。
遮光性樹脂層は、単層の遮光層と同様とすることができる。
【００６９】
反射制御層は、遮光性樹脂層よりも拡散反射が少ないものであることが好ましい。具体的には、反射制御層の単位厚さ１μｍでの光学濃度が、遮光性樹脂層の単位厚さ１μｍでの光学濃度よりも低いことが好ましい。これは、反射制御層に含有される色材の含有濃度が、遮光性樹脂層に含有される色材の含有濃度より低いということである。
ここで、拡散反射と色材である顔料の濃度との関係について説明する。透明基板上に色材として顔料を含有する樹脂層を形成した場合、顔料の濃度が低いほど、透明基板側から見た樹脂層からの拡散反射は小さくなる。
したがって、反射制御層および遮光性樹脂層の光学濃度を上記の関係とすることにより、単層の遮光層の場合と比較して、反射制御層と遮光性樹脂層とが積層された場合の反射制御層での外光反射を低減することができる。
【００７０】
反射制御層は、単位厚さ１μｍでの光学濃度が２．０以下であることが好ましい。
遮光性樹脂層は、画素区分用遮光部および額縁遮光部の遮光性を確保できるように、光学濃度が４．０以上であることが好ましい。単層の遮光層は、通常、単位厚さ１μｍでの光学濃度が４．０以上である。
なお、光学濃度の測定方法としては、例えば分光測色計を用いて分光反射率を測定し、分光反射率からＹ値を算出し、Ｙ値に基づいて光学濃度を算出する方法を用いることができる。分光測色計としては、例えばオリンパス（株）製のＣＭ−２５００ｄ等を用いることができる。
【００７１】
遮光層は、表示領域に形成され、画素を区分する画素区分用遮光部と、非表示領域に形成された額縁遮光部とを有する。
遮光層が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合、例えば額縁遮光部および画素区分用遮光部の両方が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものであってもよく、額縁遮光部が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものであり、画素区分用遮光部が単層であってもよい。
また、画素区分用遮光部の全部が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものであってもよく、画素区分用遮光部の一部が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものであってもよい。例えば、画素区分用遮光部が格子状に形成されている場合、すべての画素区分用遮光部が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものであってもよく、一つの方向に沿った画素区分用遮光部が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものであり、他の方向に沿った画素区分用遮光部が単層であってもよい。
【００７２】
額縁遮光部が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものであり、画素区分用遮光部が単層である場合には、本発明のカラーフィルタを表示装置に用いた場合に、画像非表示時の非表示領域での反射光の色合いを調整することができ、これにより画像非表示時に表示領域と非表示領域とでの反射光の色合いの差を小さくすることができ、見栄えを良くすることができる。
ここで、従来のカラーフィルタを有する表示装置においては、画像非表示時に表示領域と非表示領域とで明るさが異なることに加えて、表示領域と非表示領域とで色合いが異なり、非表示領域と表示領域との差異がはっきりして、見栄えが悪くなるという不具合があった。表示領域と非表示領域とで色合いが異なるのは、非表示領域における額縁遮光部での反射光の色合いと、表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光の色合いとが異なるためである。
額縁遮光部および画素区分用遮光部のうち、額縁遮光部のみを反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものとする場合には、反射制御層に用いる着色樹脂層を適宜選択することによって画像非表示時の非表示領域における額縁遮光部での反射光の色合いを調整することができる。そのため、画像非表示時に、非表示領域における額縁遮光部での反射光の色合いと表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光の色合いとの差を小さくすることができる。よって、画像非表示時の見栄えを良くすることができるのである。
【００７３】
なお、反射光の色合いは、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における色度ａ＊、ｂ＊で評価する。例えば、分光測色計を用いて分光反射特性を測定し、分光反射特性からＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色度ａ＊、ｂ＊を求め、反射光の色合いを色度ａ＊、ｂ＊にて表すことができる。
分光測色計としては、コニカミノルタ（株）製のＣＭ−２５００ｄを用いることができる。
【００７４】
反射制御層がカラーフィルタを構成する着色層である場合、反射制御層は複数色の着色層のうちいずれか１色以上の着色層であればよく、額縁遮光部および画素区分用遮光部に応じて適宜選択される。例えば、額縁遮光部を構成する反射制御層は、１色の着色層で構成されていてもよく、複数色の着色層が並列されたものであってもよく、複数色の着色層が積層されたものであってもよい。また、画素区分用遮光部を構成する反射制御層は、１色の着色層で構成されていることが好ましい。また、額縁遮光部および画素区分用遮光部の両方が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合には、額縁遮光部および画素区分用遮光部を構成する反射制御層は、１色の着色層で構成されていることが好ましい。
【００７５】
額縁遮光部および画素区分用遮光部のうち、額縁遮光部のみを反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものとする場合であって、額縁遮光部を構成する反射制御層が１色の着色層で構成されている場合には、反射制御層は青色着色層であることが好ましい。
ここで、従来のカラーフィルタを用いた表示装置において、遮光層が単層である場合、画像非表示時に非表示領域が表示領域に比べて黄色味を帯びやすい傾向がある。そのため、反射制御層として青色着色層を用いることにより、画像非表示時に非表示領域が黄色味を帯びるのを抑制することができる。したがって、画像非表示時に非表示領域における額縁遮光部での反射光の色合いと表示領域における着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光の色合いとの差を小さくすることができる。
【００７６】
また、額縁遮光部および画素区分用遮光部のうち、額縁遮光部のみを反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものとする場合であって、額縁遮光部を構成する反射制御層が複数色の着色層が並列されたものである場合には、反射制御層を構成する各着色層の線幅およびピッチは適宜選択することができる。また、反射制御層を構成する各着色層の配列は、カラーフィルタを構成する各着色層の配列と同じであってもよく異なっていてもよい。また、反射制御層を構成する各着色層は、隣接する着色層同士が重なるまたは接するように配置されていてもよく、所定の間隔をあけて配置されていてもよい。
中でも、反射制御層を構成する各着色層の線幅およびピッチは、カラーフィルタを構成する各着色層の線幅およびピッチと同じであることが好ましい。また、この場合、反射制御層を構成する各着色層は所定の間隔をあけて配置されており、各着色層間を埋めるように遮光性樹脂層が形成されていることがより好ましい。このような構成とすることにより、反射制御層を構成する各着色層の線幅、ピッチおよび配列を、カラーフィルタを構成する各着色層の線幅、ピッチおよび配列に似せることができる。そのため、画像非表示時に非表示領域における額縁遮光部での反射光の色合いと表示領域における複数色の着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光の色合いとの差を小さくすることができる。
【００７７】
また、額縁遮光部を構成する反射制御層が複数色の着色層が並列されたものである場合、反射制御層を構成する各着色層の線幅や面積を調整することにより、画像非表示時に非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度と表示領域における複数色の着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度との差を小さくすることもできる。
ここで、青色着色層は、赤色着色層および緑色着色層に比べて反射光輝度が高い傾向にある。そのため、反射制御層を構成する青色着色層の線幅や面積を、反射制御層を構成する赤色着色層および緑色着色層の線幅や面積よりも小さくすることで、額縁遮光部での反射光輝度を下げることができる。これにより、画像非表示時に非表示領域における額縁遮光部での反射光輝度と表示領域における複数色の着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度との差を小さくすることができる。
【００７８】
また、額縁遮光部および画素区分用遮光部の両方が反射制御層と遮光性樹脂層とが積層されたものである場合であって、額縁遮光部および画素区分用遮光部を構成する反射制御層がカラーフィルタを構成する着色層である場合、反射制御層は青色着色層であることが好ましい。
【００７９】
また、反射制御層は、透明樹脂層であってもよい。この場合、透明基板側から入射する外光の大部分が遮光性樹脂層まで達するが、透明樹脂層を設けない場合に比べて遮光性樹脂層と透明基板との距離を大きくすることができる。これにより、透明樹脂層を設けない場合に比べて遮光性樹脂層での外光反射を少なくすることができる。
透明樹脂層の透過率は９０％以上であることが好ましい。
【００８０】
画素区分用遮光部においては、図７に例示するように反射制御層４ａおよび遮光性樹脂層４ｂの線幅は同じであってもよく、図８に例示するように反射制御層４ａおよび遮光性樹脂層４ｂの線幅は異なっていてもよい。中でも、図８に例示するように、遮光性樹脂層４ｂの線幅が反射制御層４ａの線幅よりも大きく、遮光性樹脂層４ｂが反射制御層４ａを覆うように形成されていることが好ましい。フォトリソグラフィ法による画素区分用遮光部の形成が容易になるからである。
【００８１】
また、遮光層には、必要に応じて、光重合開始剤、増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等が含有されていてもよい。
【００８２】
遮光層の膜厚は、カラーフィルタにおける一般的な遮光層の膜厚と同様とすることができ、例えば０．５μｍ〜２．０μｍの範囲内で設定することができる。
【００８３】
遮光層の開口部の形状は特に限定されるものではなく、例えばストライプ形状、くの字形状、デルタ配列等のように着色層の配列を変えたものも挙げられる。
【００８４】
遮光層の形成方法としては、屈折率調整層上に遮光層をパターン状に形成できる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法を挙げることができる。
【００８５】
３．着色層
本発明における着色層は、上記遮光層の開口部に形成されるものである。
【００８６】
着色層の色としては、例えば赤、緑、青、黄、シアン、およびマゼンダからなる群から選択される１種または２種以上の組み合わせを挙げることができる。また、着色層として、上記の着色層に加えて、白色（無色）の層を用いてもよい。具体的には、着色層の色は、赤、緑、青の３色、赤、緑、青、黄の４色、赤、緑、青、黄、シアンの５色、赤、緑、青、白の４色等とすることができる。
【００８７】
着色層は、例えば色材をバインダー樹脂中に分散させたものである。
色材としては、各色の顔料や染料等を挙げることができる。赤色着色層に用いられる赤色色材としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。緑色着色層に用いられる緑色色材としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。青色着色層に用いられる青色色材としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの顔料や染料は単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
バインダー樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂が用いられる。
着色層には、光重合開始剤や、必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を含有させてもよい。
【００８８】
着色層の配列は特に限定されるものではなく、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る。
隣接する着色層の間には隙間があってもよく無くてもよい。
【００８９】
着色層の膜厚は、カラーフィルタにおける一般的な着色層の膜厚と同様とすることができ、例えば１μｍ〜５μｍの範囲内で設定することができる。
着色層の形成方法としては、複数色の着色層を同一平面上に配列可能な方法であればよく、例えばフォトリソグラフィ法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。
【００９０】
また、着色層が形成されている同一平面上には、上記色材を含有せず、上記バインダー樹脂を含有し、表示装置の光源からの光を透過する白色層が形成されていてもよい。
白色層の膜厚および形成方法は、着色層と同様である。
【００９１】
４．透明基板
本発明における透明基板は、上記の屈折率調整層、遮光層および着色層等を支持するものである。
透明基板としては、一般的にカラーフィルタに用いられているものを用いることができ、例えば、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無機基板、および、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する樹脂基板等を挙げることができる。中でも無機基板を用いることが好ましく、無機基板の中でもガラス基板を用いることが好ましい。さらには、ガラス基板の中でも無アルカリタイプのガラス基板を用いることが好ましい。無アルカリタイプのガラス基板は寸度安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、かつ、ガラス中にアルカリ成分を含まないことから、アクティブマトリックス方式による液晶表示装置用のカラーフィルタに好適に用いることができるからである。
【００９２】
５．その他の構成
本発明のカラーフィルタは、上記の透明基板、屈折率調整層、遮光層および着色層以外に、必要に応じて他の構成を有していてもよい。
【００９３】
本発明においては、着色層上にオーバーコート層が形成されていてもよい。オーバーコート層により、カラーフィルタ表面を平坦化することができる。
オーバーコート層の材料としては、着色層が形成された面を平坦化することができるものであれば特に限定されるものではなく、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層と同様とすることができ、有機材料および無機材料のいずれも用いることができる。オーバーコート層が無機材料から構成される場合には、バリア性を付与することができる。
オーバーコート層の膜厚および形成方法としては、一般にカラーフィルタに用いられるオーバーコート層と同様とすることができる。
【００９４】
また例えば、オーバーコート層上に透明電極層や配向膜が形成されていてもよく、画素間遮光部上にスペーサが形成されていてもよい。透明電極層、配向膜およびスペーサについては、一般に液晶表示装置に用いられるものと同様とすることができる。
【００９５】
６．用途
本発明のカラーフィルタは、外光反射を低減することができるものであり、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置に好適に用いることができる。
有機ＥＬ表示装置の場合、屈折率調整層によって外光反射を低減することができるため、外光反射低減のために円偏光板を使用しなくてもよい。そのため、円偏光板による光の利用効率の低下を抑制し、高輝度化を達成することができる。
【００９６】
Ｂ．表示装置
本発明の表示装置は、上述のカラーフィルタを有することを特徴とするものである。
本発明においては、上述のカラーフィルタを用いることにより、外光反射を低減することができ、表示品位を高めることが可能である。
本発明の表示装置としては、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等が挙げられる。
【００９７】
本発明の表示装置が液晶表示装置である場合、液晶表示装置は、例えば上述のカラーフィルタと、対向基板と、カラーフィルタおよび対向基板の間に配置された液晶層とを有するものである。カラーフィルタおよび対向基板のそれぞれの対向面には透明電極層および配向膜を形成することができる。また、対向基板にはＴＦＴ素子等を形成することができる。対向基板は、液晶表示装置の駆動方式等に応じて適宜選択される。また、液晶層に用いられる液晶としては、例えばネマチック液晶、スメクチック液晶等を挙げることができ、液晶表示装置の駆動方式等に応じて適宜選択される。
液晶表示装置を構成する各部材については、一般的な液晶表示装置と同様とすることができる。
【００９８】
本発明の表示装置が有機ＥＬ表示装置である場合、有機ＥＬ表示装置は、例えば上述のカラーフィルタと、支持基板上に有機ＥＬ素子が形成された有機ＥＬ素子基板とを有するものである。有機ＥＬ素子は、例えば支持基板上に形成された背面電極層と、背面電極層上に形成され、少なくとも発光層を含む有機ＥＬ層と、有機ＥＬ層上に形成された透明電極層とを有する。有機ＥＬ層は、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等を有することができる。また、カラーフィルタと有機ＥＬ素子基板との間は、例えば樹脂で充填することができる。
有機ＥＬ表示装置を構成する各部材については、一般的な有機ＥＬ表示装置と同様とすることができる。
【００９９】
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。
【実施例】
【０１００】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１０１】
［実施例１］
１．カラーフィルタの作製
（硬化性樹脂組成物Ａの調製）
重合槽中にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を６３重量部、アクリル酸（ＡＡ）を１２重量部、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）を６重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）を８８重量部仕込み、攪拌し溶解させた後、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を７重量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、８５℃で２時間攪拌し、さらに１００℃で１時間反応させた。得られた溶液に、さらにメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）を７重量部、トリエチルアミンを０．４重量部、およびハイドロキノンを０．２重量部添加し、１００℃で５時間攪拌し、共重合樹脂溶液（固形分５０％）を得た。
【０１０２】
次に下記の材料を室温で攪拌、混合して硬化性樹脂組成物Ａとした。
＜硬化性樹脂組成物Ａの組成＞
・上記共重合樹脂溶液（固形分５０％）：１６重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（サートマー社 ＳＲ３９９）：２４重量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社 エピコート１８０Ｓ７０）：４重量部
・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：４重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：５２重量部
【０１０３】
（屈折率調整層の形成）
上記硬化性樹脂組成物Ａと、酸化チタン微粒子分散液と、ジルコニア微粒子分散液とを屈折率が１．７になるように混合して、屈折率１．７の屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を調製した。次いで、屈折率が約１．５のガラス基板上に、屈折率調整層用硬化性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、超高圧水銀ランプで露光して、膜厚８１μｍの屈折率調整層を形成した。
【０１０４】
（遮光層の形成）
下記分量の成分を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調製した。
＜黒色顔料分散液の組成＞
・黒色顔料(三菱化学社製＃２６００）：２０重量部
・高分子分散材（ビックケミー・ジャパン株式会社 Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ１１１）：１６重量部
・溶剤（ジエチレングリコールジメチルエーテル）：６４重量部
【０１０５】
次に、下記分量の成分を十分混合して、遮光層用組成物を得た。
＜遮光層用組成物の組成＞
・上記黒色顔料分散液：５０重量部
・硬化性樹脂組成物Ａ：２０重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル：３０重量部
【０１０６】
屈折率調整層を形成した基板上に、上記遮光層用組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥した。遮光層用組成物の塗膜を、超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を２３０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより加熱処理を施して、光学濃度４．０、膜厚３μｍの画素区分用遮光部および額縁遮光部を有する遮光層を形成した。遮光層の屈折率は１．９であった。
【０１０７】
（赤色着色層の形成）
遮光層が形成された基板上に、下記組成の赤色硬化性樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布し、その後、７０℃のオーブン中で３分間乾燥した。次いで、赤色硬化性樹脂組成物の塗布膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋｗの超高圧水銀ランプを用いて赤色着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、赤色硬化性樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を２３０℃の雰囲気下に１５分間放置することにより、加熱処理を施して、赤色着色層をパターン状に形成した。形成膜厚は２．０μｍとなった。
＜赤色硬化性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７：３重量部
・Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４：４重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：３重量部
・硬化性樹脂組成物Ａ：２３重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：６７重量部
【０１０８】
（緑色着色層の形成）
次に、下記組成の緑色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色層の形成と同様の工程で、塗布膜厚を変えて、形成膜厚が２．０μｍとなるようにして、緑色着色層をパターン状に形成した
＜緑色硬化性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン５８：７重量部
・Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８：１重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：３重量部
・硬化性樹脂組成物Ａ：２２重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：６７重量部
【０１０９】
（青色着色層の形成）
さらに、下記組成の青色硬化性樹脂組成物を用いて、赤色着色層の形成と同様の工程で、塗布膜厚を変えて、形成膜厚が２．０μｍとなるようにして、青色着色層をパターン状に形成した。
＜青色硬化性樹脂組成物の組成＞
・Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６：５重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤：３重量部
・硬化性樹脂組成物Ａ：２５重量部
・酢酸−３−メトキシブチル：６７重量部
【０１１０】
（オーバーコート層の形成）
各色の着色層を形成した基板上に、上記の硬化性樹脂組成物Ａをスピンコーティング法により塗布、乾燥し、乾燥塗膜２μｍの塗布膜を形成した。塗布膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いてオーバーコート層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、硬化性樹脂組成物Ａの塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を２３０℃の雰囲気中に１５分間放置することにより加熱処理を施して、オーバーコート層を形成した。
これにより、カラーフィルタを得た。
【０１１１】
２．液晶表示装置の作製
上記のカラーフィルタのオーバーコート層上に、上記硬化性樹脂組成物Ａをスピンコーティング法により塗布、乾燥し塗布膜を形成した。塗布膜から１００μｍの距離にフォトマスクを配置して、プロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いてスペーサの形成領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、硬化性樹脂組成物Ａの塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を２３０℃の雰囲気中３０分間放置することにより加熱処理を施して、所定の個数密度でスペーサを形成した。
【０１１２】
次いで、上記オーバーコート層上に、配向膜（日産化学社製、ＳＥ−６２１０）を形成した。
次に、ＴＦＴを形成したガラス基板（ＴＦＴ基板）上にＩＰＳ液晶を必要量滴下し、上記カラーフィルタを重ね合わせ、ＵＶ硬化性樹脂（スリーボンド社製、Ｔｈｒｅｅ Ｂｏｎｄ ３０２５）をシール材として用い、常温で０．３ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけながら４００ｍＪ／ｃｍ２の照射量で露光することにより接合してセル組みし、偏光板、バックライトユニット、カバーを設置し、液晶表示装置を得た。
【０１１３】
［実施例２］
下記のように屈折率調整層を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。
（屈折率調整層の形成）
屈折率調整層として、第１屈折率調整層および第２屈折率調整層を形成した。
まず、上記硬化性樹脂組成物Ａと、酸化チタン微粒子分散液と、ジルコニア微粒子分散液とを屈折率が１．６になるように混合して、屈折率１．６の第１屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を調製した。次いで、屈折率が約１．５のガラス基板上に、第１屈折率調整層用硬化性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、超高圧水銀ランプで露光して、膜厚８６μｍの第１屈折率調整層を形成した。
次に、上記硬化性樹脂組成物Ａと、酸化チタン微粒子分散液と、ジルコニア微粒子分散液とを屈折率が１．７４になるように混合して、屈折率１．７４の第２屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を調製した。次いで、上記第１屈折率調整層上に、第２屈折率調整層用硬化性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、超高圧水銀ランプで露光して、膜厚７９μｍの第２屈折率調整層を形成した。
【０１１４】
［実施例３］
下記のように屈折率調整層および遮光層を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。
【０１１５】
（屈折率調整層の形成）
上記硬化性樹脂組成物Ａと、酸化チタン微粒子分散液と、ジルコニア微粒子分散液とを屈折率が１．５５になるように混合して、屈折率１．５５の屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を調製し、屈折率調整層の膜厚を８８μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして屈折率調整層を形成した。
【０１１６】
（遮光層の形成）
遮光層として、反射制御層および遮光性樹脂層を形成した。
まず、アクリル系樹脂を含むカラーフィルタ着色層用レジストと、赤色顔料としてジケトピロロピロール系のピグメントレッド２５４と、黄色顔料としてイソインドリン系のピグメントイエロー１３９と、青色顔料として銅フタロシアニン系のピグメントブルー１５：６とを混合して、反射制御層用組成物を調製した。この際、赤色顔料：黄色顔料：青色顔料＝３５：３５：３０（質量比）とした。次いで、屈折率調整層を形成した基板上に、上記反射制御層用組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥した。反射制御層用組成物の塗膜を、超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を２３０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより加熱処理を施して、反射制御層をパターン状に形成した。反射制御層の屈折率は１．６０であった。
【０１１７】
次に、反射制御層を形成した基板上に、実施例１で用いた遮光層用組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、遮光性樹脂層を形成した。遮光性樹脂層を、超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、０．０５ｗｔ％水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を２３０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより加熱処理を施して、遮光性樹脂層をパターン状に形成した。
これにより、反射制御層および遮光性樹脂層が積層された画素区分用遮光部および額縁遮光部を得た。
【０１１８】
［実施例４］
下記のように屈折率調整層を形成したこと以外は、実施例３と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。
（屈折率調整層の形成）
屈折率調整層として、第１屈折率調整層および第２屈折率調整層を形成した。
まず、上記硬化性樹脂組成物Ａと、酸化チタン微粒子分散液と、ジルコニア微粒子分散液とを屈折率が１．５３になるように混合して、屈折率１．５３の第１屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を調製した。次いで、屈折率が約１．５のガラス基板上に、第１屈折率調整層用硬化性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、超高圧水銀ランプで露光して、膜厚９０μｍの第１屈折率調整層を形成した。
次に、上記硬化性樹脂組成物Ａと、酸化チタン微粒子分散液と、ジルコニア微粒子分散液とを屈折率が１．５７になるように混合して、屈折率１．５７の第２屈折率調整層用硬化性樹脂組成物を調製した。次いで、上記第１屈折率調整層上に、第２屈折率調整層用硬化性樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、超高圧水銀ランプで露光して、膜厚８８μｍの第２屈折率調整層を形成した。
【０１１９】
［比較例１］
屈折率調整層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。
【０１２０】
［比較例２］
屈折率調整層を形成しなかったこと以外は、実施例３と同様にしてカラーフィルタおよび液晶表示装置を作製した。
【０１２１】
［評価］
（外光反射低減効果）
実施例および比較例のカラーフィルタについて、表示領域における複数色の着色層および画素区分用遮光部での平均の反射光輝度を測定した。反射光輝度の測定は、コニカミノルタ（株）製の分光測色計ＣＭ−２５００ｄを用いて、３２０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長範囲で、透明基板面側から、ＳＣＩ方式で行い、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度Ｌ＊を求めた。
＜測定条件：分光測色計＞
・測定器 ： コニカミノルタ(株)製、分光測色計ＣＭ−２５００ｄ
・照明の受光条件：ｄ／８°(ＪＩＳ Ｚ８７２２条件ｃ)
・第１照射領域：測定径＝直径１１ｍｍの円形
・第２照射領域：第１照射領域と同じ測定径＝直径１１ｍｍの円形
・測定領域：照射領域中の８ｍｍの円形（重心位置は照射領域、直径１１ｍｍの円形と同じ）
【０１２２】
【表１】
0006641688.tif 000002
【０１２３】
（画像非表示時の見栄え）
実施例および比較例の液晶表示装置について、画像非表示時の見栄えを目視で評価した。
【０１２４】
実施例１〜４ではいずれも、比較例１〜２と比較して、外光反射が低減され、白浮きの発生が抑制され、また見栄えが良好であった。
【符号の説明】
【０１２５】
１  …  カラーフィルタ
２  …  透明基板
３  …  屈折率調整層
３ａ  …  第１屈折率調整層
３ｂ  …  第２屈折率調整層
４  …  遮光層
４ａ  …  反射制御層
４ｂ  …  遮光性樹脂層
５  …  着色層
５Ｒ  …  赤色着色層
５Ｇ  …  緑色着色層
５Ｂ  …  青色着色層
６  …  画素区分用遮光部
７  …  額縁遮光部
１１  …  表示領域
１２  …  非表示領域
【図１】
0006641688.tif 000003
【図２】
0006641688.tif 000004
【図３】
0006641688.tif 000005
【図４】
0006641688.tif 000006
【図５】
0006641688.tif 000007
【図６】
0006641688.tif 000008
【図７】
0006641688.tif 000009
【図８】
0006641688.tif 000010