(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、遮光部として形成されたブラックマトリックス層と画素として形成されたカラーフィルタ層を有し、この上に塗工したオーバーコート層を有する液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、少なくともアクリル酸またはメタクリル酸からなるモノマーと化学式（１）で表されるモノマーとの共重合体及びテトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ化合物を含有する塗工液を用いて塗工し、加熱硬化した比誘電率が４．０以下であるオーバーコート層を有することを特徴とするＩＰＳ用液晶表示装置用カラーフィルタ。
【化１】
0003773620.tif 000007
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタに関するもので、特にＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードに好適な比誘電率の低いオーバーコート層からなるカラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（２）の一例の画素部を断面で表した説明図である。
図２に示すように、ＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（２）は、偏光層（１７）及びカラーフィルタ（４）と、ＴＦＴ基板（６）及び偏光層（１８）とが対向して配置され、この間に液晶材料（１９）が封入されている。
カラーフィルタ（４）は、透明基板（１０）の一方の面上に遮光部として形成されたブラックマトリックス層（１２）と画素として形成されたカラーフィルタ層（１３）を有し、この上にオーバーコート層（１４）、透明な共通電極層（１５）がこの順に形成されている。
また、ＴＦＴ基板（６）は、透明基板（１１）の一方の面上にＴＦＴ（５０）と透明な画素電極（１６）が形成されている。
【０００３】
このような、ＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（２）においては、液晶材料（１９）は、カラーフィルタ（４）上の透明な共通電極層（１５）とＴＦＴ基板（６）上の透明な画素電極（１６）との間の垂直方向の電界（２０）に応答することになる。
すなわち、入射光（４０）は、ＴＦＴ基板（６）上の透明な画素電極（１６）と、カラーフィルタ（４）上の透明な共通電極層（１５）を透してオン／オフされることになる。
【０００４】
このような、ＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置用カラーフィルタ（４）のオーバーコート層（１４）は、カラーフィルタ層（１３）の外観面での平坦性、耐性面での耐湿性、耐薬品性性能などを補うため、また、カラーフィルタ層（１３）からの溶出物を阻止（バリア性）するために用いられている。
更に、これらの諸性能に加え、オーバーコート層（１４）は透明性（透過率）や、ブラックマトリックス層（１２）、カラーフィルタ層（１３）、シール剤（図示せず）、透明基板（１０）などとの密着性能などを備えていることが求められている。
【０００５】
オーバーコート層（１４）の材料としては、熱硬化型アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリグリシジルメタクリレート系樹脂、シリカ系無機材などが使用されてきた。
しかし、熱硬化型アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂は耐熱性及び密着性が劣り、ポリグリシジルメタクリレート系樹脂、シリカ系無機材は密着性が劣るなどの問題があり、上記の諸特性すべてを満足するバランスのよい材料はない。
【０００６】
また、ＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（２）の欠点として、その視野角の狭いことがあげられており、これまで、このＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（２）の視野角を改善するための多くの方式が提案されているが、その中にＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置がある。
【０００７】
ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置において、オーバーコート層の材料として、ＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（２）に使用されてきた上記従来のオーバーコート層の材料を用いると、上記のように諸特性すべてを満足することがない状態に加え、オーバーコート層が帯電状態になりやすく、オーバーコート層近傍の液晶材料の配列が乱れ、残像、コントラスト低下など表示品質に悪影響を及ぼすという問題を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものである。すなわち、平坦性、各種耐性、バリア性、透明性、密着性などの諸特性に加え、ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置において、上記のような表示品質の劣化が起こらないよう、オーバーコート層が帯電状態になることを軽減、回避させるために、比誘電率の低い電気特性を有するオーバーコート層からなる液晶表示装置用カラーフィルタを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の発明は、透明基板上に、遮光部として形成されたブラックマトリックス層と画素として形成されたカラーフィルタ層を有し、この上に塗工したオーバーコート層を有する液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、少なくとも主成分として酸基を有するモノマーと化学式（１）で表わされるモノマーとの共重合体及びエポキシ基を１以上有する化合物を含有する塗工液を用いて塗工し、加熱硬化した比誘電率が４．０以下であるオーバーコート層を有することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００１０】
【化２】
0003773620.tif 000002
【００１１】
また、本発明は、上記第一の発明の液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記酸基を有するモノマーがアクリル酸又はメタクリル酸であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を一実施形態に基づいて以下に説明する。
図１は、ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（１）の一例の画素部を断面で表した説明図である。
図１に示すように、ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（１）は、偏光層（１７）及びカラーフィルタ（３）と、ＴＦＴ基板（５）及び偏光層（１８）とが対向して配置され、この間に液晶材料（２９）が封入されている。
カラーフィルタ（３）は、透明基板（１０）の一方の面上に遮光部として形成されたブラックマトリックス層（１２）と画素として形成されたカラーフィルタ層（１３）を有し、この上にオーバーコート層（１４）が形成されて液晶材料（２９）と接している。
また、ＴＦＴ基板（５）は、透明基板（１１）の一方の面上にＴＦＴ（５０）と金属画素電極（２６）、金属共通電極（２５）が形成されている。
【００１４】
このような、ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（１）において、液晶材料（２９）はＴＦＴ基板（５）上の金属画素電極（２６）と金属共通電極（２５）との間の水平方向の電界（３０）に応答することになる。
すなわち、ＴＮモードにおける透明電極は必要とせず、入射光（４０）は水平方向の電界（３０）に液晶材料（２９）が応答して回転し、オン／オフされることになる。
【００１５】
このような、ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（１）において、オーバーコート層の材料として、ＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置（２）に使用されてきた上記従来のオーバーコート層の材料を用いると、液晶表示装置の外部からの影響により、例えば、人の手が液晶表示装置の表面に触れたりすると、偏光層（１７）、透明基板（１０）、カラーフィルタ層（１３）を経て、オーバーコート層（１４）が帯電状態になることがある。
オーバーコート層（１４）が帯電状態になると、オーバーコート層（１４）近傍の液晶材料（２９）の配列が乱れ、残像、コントラスト低下など表示品質に悪影響を及ぼすという問題がおこる。
【００１６】
本発明は、このような表示品質の劣化が起こらないよう、オーバーコート層（１４）が帯電状態になることを軽減、回避させるために、比誘電率の低いオーバーコート層（１４）となる材料を使用する。
【００１７】
本発明におけるオーバーコート層（１４）の材料としては、低い比誘電率を示す、少なくとも主成分として酸基を有するモノマーと化学式（１）で表わされるモノマーとの共重合体及びエポキシ基を１以上有する化合物を含有する熱硬化性樹脂が使用される。
【００１８】
【化３】
0003773620.tif 000003
【００１９】
酸基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、ビニル安息香酸または（メタ）アクリル酸のカプロラクトン付加物、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートに無水フタル酸などの酸無水物を付加させたものがあげられるが、耐熱性、密着性、透明性の点からメタクリル酸が特に好ましい。
【００２０】
酸基を有するモノマーと化学式（１）で表されるモノマーとの共重合体（以下Ａ成分とする）における配合比は、酸基を有するモノマーの配合量が共重合体の１０〜７０重量％であることが望ましい。多すぎる耐熱性が低下する傾向があり、また少なすぎると接着性が低下する傾向がある。
【００２１】
【化４】
0003773620.tif 000004
【００２２】
本発明におけるエポキシ基を１以上有する化合物（以下Ｂ成分とする）としては、脂環型エポキシ樹脂、ポリアルコール型エポキシ樹脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡまたはＦ型エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、ポリオレフィン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、メチレンシクロヘキサンオキシド、シクロヘプテンエポキシド、１、２ーエポキシシクロヘキサン等があげられるが、耐熱性、密着性、比誘電率の点からテトラヒドロキシフェニルエタン型が特に好ましい。
【００２３】
本発明におけるＡ成分とＢ成分の混合比としては、Ａ成分１００重量部に対し、Ｂ成分３０〜２００重量部を配合することが望ましい。Ａ成分が少なすぎると硬化が不十分となるため、接着性、バリア性、耐薬品性が不十分となる傾向があり、逆に多すぎると比誘電率が高くなる傾向がある。
【００２４】
塗工液には、上記Ａ、Ｂ成分の他に、必要に応じて接着性をさらに向上させるシランカップリング剤を添加してもよい。シランカップリング剤としては、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γーメタクロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γーグリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γーグリシドキシプロピルメチルジエオキシシラン、βー（３, ４ーエポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等があげられる。
【００２５】
塗工液は、上記諸成分を均一に混合することにより得られる。これらの成分を混合する方法としては、適切な溶剤に溶解し混合することが望ましい。
【００２６】
溶剤としては、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサン、プロピオングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、エチルベンゼン、酢酸イソペンチル、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ等があげられるが、溶解性、塗工性の点からシクロヘキサノン、ジエチレングリコールジメチルエーテルが望ましい。
【００２７】
塗工液の組成分を混合する順序は特に限定されない。
また、塗工液の溶液濃度についても特に限定するものではなく、使用目的や透明基板への塗布する方法に応じて適宜選択される。一般的には１０〜４０重量％程度で使用する。
【００２８】
塗工液を塗布する方法は特に制限されず、浸漬法、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法などのほか、スクリーン印刷、オフセット印刷などの印刷による塗布方法があげられる。また、塗膜の加熱硬化条件は組成物の各成分の種類、配合割合などにより適宜選択されるが、通常、１５０℃〜２５０℃で３０分〜２時間程度である。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタの形成について、具体的に実施例に従って説明する。
【００３０】
〈実施例１〉
（塗工液の調製）
冷却管、攪拌機、温度計を備えた容量１リットルの３径丸底フラスコにメタクリル酸５０ｇ、メチルメタクリレート２５ｇ、ブチルメタクリレート２５ｇ、シクロヘキサノン２５０ｇを仕込み、十分に窒素置換をした後、アゾビスイソブチロニトリル１. ５ｇを加え溶液の温度を８０℃に昇温し５時間攪拌を続け共重合体を得た。この共重合体の重量平均分子量はポリスチレン換算で５×１０4 であった。
得られた共重合体溶液１００ｇに化学式（２）のシクロヘキサノン溶液１２％を１００ｇ加えて攪拌し塗工液を得た。
【００３１】
【化５】
0003773620.tif 000005
【００３２】
（ブラックマトリックス層、カラーフィルタ層の作成）
透明基板として、コーニング（株）製、低膨張ガラス［品番７０５９、厚さ１．１ｍｍ］を用いた。ブラックマトリックス層の材料として、黒色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂［富士ハントエレクトロニクステクノロジー（株）製、製品名「ＣＫ−２０００」］をスピンコータにより塗布・乾燥させ、フォトマスクを介して紫外線を照射し、現像処理を行いブラックマトリックス層を形成した。
次に、赤色顔料を分散した紫外線硬化型感光性樹脂［富士ハントエレクトロニクステクノロジー（株）製、製品名「ＣＲ−２０００」］を用い同様な操作を行い、赤色画素としてのカラーフィルタ層を形成した。
続いて、同様な操作を行い、緑色及び青色の画素としてのカラーフィルタ層を各々形成した。
【００３３】
（オーバーコート層の作成）
続いて、このブラックマトリックス層、カラーフィルタ層の上に、上記塗工液を全面にスピンコート法により塗布した。回転数１０００ｒｐｍ、加熱硬化は２００°Ｃ、６０分で膜厚約１．０μのオーバーコート層を得た。
【００３４】
得られたカラーフィルタの平坦性は約０．２μで良好、透明性（透過率）は４００〜７００ｎｍの領域において９５％以上で良好、５％ＮａＯＨ、５％Ｈ2 ＳＯ4 ，Ｎ−メチル−２−ピロリジノンへの耐薬品性は良好、碁盤目試験（ＪＩＳ，−５４００）による密着性は良好、シ−ル剤との密着性は良好、比誘電率は３．７であり、ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置に使用して表示品質の劣化はみられなかった。これらの結果を表１に示す。
【００３５】
〈実施例２〉
アクリル酸６０ｇ、シクロへキシルメタクリレート２０ｇ、メチルメタクリレート２０ｇ、シクロヘキサノン２５０ｇアゾビスイソブチロニトリル１. ２ｇを実施例１と同様に仕込み共重合体を得た。この共重合体の重量平均分子量は１×１０5 であった。そして、実施例１と同様にして塗工液を得た後、オーバーコート層を形成した。実施例１同様の試験を行い表１のような結果を得た。
【００３６】
〈比較例１〉
フェニルマレイミド５０ｇ、グリシジルメタクリレート５０ｇ、シクロヘキサノン２５０ｇ、アゾイソブチロニトリル１. ２ｇを実施例１と同様に仕込み共重合体を得た。この共重合体の重量平均分子量は４×１０4 であった。
得られた共重合体溶液１００ｇにトリメリット酸のジグライム溶液１２％を２５ｇ加えて塗工液を得た後、オーバーコート層を形成した。そして、実施例１と同様の試験を行い表１のような結果を得た。
【００３７】
〈比較例２〉
実施例１と同様にグリシジルメタクリレート８５ｇ、フェニルマレイミド１５ｇ、シクロヘキサノン２５０ｇ、アゾイソブチロニトリル１ｇを仕込み共重合体を得た。この共重合体の重量平均分子量は６×１０4 であった。
そして、実施例１と同様にしてオーバーコート層を形成した。実施例１と同様の試験を行い表１のような結果を得た。
【００３８】
【表１】
0003773620.tif 000006
【発明の効果】
本発明は、オーバーコート層が帯電状態になることを軽減、回避させるために、比誘電率の低いオーバーコート層を用いたので、ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置に用いた際、オーバーコート層が帯電しにくくなり、帯電による液晶材料の配列の乱れを防止して、残像の発生や、コントラスト低下など表示品質に対する悪影響を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置の一例の画素部を断面で表した説明図である。
【図２】ＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置の一例の画素部を断面で表した説明図である。
【符号の説明】
１…ＩＰＳモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置
２…ＴＮモードのＴＦＴ駆動カラー液晶表示装置
３、４…カラーフィルタ
５、６…ＴＦＴ基板
１０、１１…透明基板
１２…ブラックマトリックス層
１３…カラーフィルタ層
１４…オーバーコート層
１５…透明な共通電極層
１６…透明な画素電極
１７、１８…偏光層
１９、２９…液晶材料
２０、３０…電界
２５…金属共通電極
２６…金属画素電極
４０…入射光
５０…ＴＦＴ
【図１】
0003773620.tif 000008
【図２】
0003773620.tif 000009