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技術 カラーフィルタ、液晶表示装置及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置

出願人 凸版印刷株式会社
発明者 坂本太郎佐藤梓実
出願日 2014年3月25日 (6年7ヶ月経過) 出願番号 2014-061517
公開日 2015年10月22日 (5年0ヶ月経過) 公開番号 2015-184525
状態 特許登録済
技術分野 光学フィルタ 液晶4(光学部材との組合せ) エレクトロルミネッセンス光源
主要キーワード 情報電子機器 注入用開口 概念断面図 黒色着色組成物 ベタ表示 ETX 黒色感光性組成物 表示画
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年10月22日)のものです。
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図面 (6)

課題

輝度ムラが無く、表示品位を低下させることの無い、斜めからの見た際の表示画面の混色を低減させた表示装置を提供すること。

解決手段

透明基板1上に、画素ピッチが25μm以下の複数の着色画素3を設け、前記着色画素3のそれぞれの外周を、6μm以下の線幅ブラックマトリクス2により区分したカラーフィルタであって、前記ブラックマトリクス2の膜厚が前記着色画素の膜厚の1.05〜1.50倍であり、且つ、前記着色画素3上に前記着色画素3と前記ブラックマトリクス2との重畳部21を持つこと。

概要

背景

液晶表示装置、並びに有機エレクトロルミネッセンス表示装置テレビ受像機ノートパソコンモニター携帯電話機タブレット端末といった情報電子機器の表示部として必要不可欠な部品である。

液晶表示装置はTFT(薄膜トランジスタ)等のアクティブ素子を有する基板着色画素及びそれらを区画するブラックマトリクスを有するカラーフィルタ基板を対向して貼り合わせ、空隙部に液晶注入した後に偏光板バックライトユニットと組み合わせて製造される。液晶層印加される電圧を制御することで各着色画素透過率を調整しフルカラー表示が可能となる。

一方、有機エレクトロルミネッセンス表示装置はアクティブ素子を有する基板上に自発光性有機化合物を積層したものである。フルカラー表示には赤色、緑色、青色の有機化合物を塗り分ける方式と、白色発光の有機化合物とカラーフィルタを組み合わせる方式とがある。

液晶表示装置並びに有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下表示装置と略)の視認性改善のため、従前より高輝度化高コントラスト化および高精細化の検討が進められてきた。

しかし、近年の高解像度化に伴い画素ピッチが狭くなったことにより、新たな問題として、表示画面を斜めから見た際に、隣接画素の色が混じる混色という問題が生じている。

混色は色相視角変化左右非対称となる現象であり、特に原色を表示した際に観察され易い。混色は、光が画素電極に対応した着色画素を通過する際に、隣接されている画素電極に対応しない着色画素を通過するために発生する。

特許文献1は、ブラックマトリクス、着色画素(着色層)の順に形成し、ブラックマトリクスを着色画素よりも厚くすることで混色の低減する検討を行っている。

しかしながら、高精細化に伴い、先に形成されているブラックマトリクスの上に着色画素を形成した場合、ブラックマトリクス起因の画素うねりが懸念されており、ブラックマトリクスの厚くすると、着色画素にうねりによる輝度ムラが発生し、表示装置の表示品位を低下させることとなる。

特許文献2は、X方向とY方向とにそれぞれ別のブラックマトリクスを形成し、着色画素のX方向とY方向のブラックマトリクスが重なりあった位置の膜厚を厚くすることで混色の低減を行う提案である。

特許文献3は、ブラックマトリクスの下に樹脂層を設け、ブラックマトリクスの幅を広げることで混色を低減を行う提案である。

しかしながら、前記提案は、樹脂層や2つの異なるブラックマトリクスを形成するという工程が、増えることとなり、生産性を低下させることとなってしまう。

概要

輝度ムラが無く、表示品位を低下させることの無い、斜めからの見た際の表示画面の混色を低減させた表示装置を提供すること。透明基板1上に、画素ピッチが25μm以下の複数の着色画素3を設け、前記着色画素3のそれぞれの外周を、6μm以下の線幅のブラックマトリクス2により区分したカラーフィルタであって、前記ブラックマトリクス2の膜厚が前記着色画素の膜厚の1.05〜1.50倍であり、且つ、前記着色画素3上に前記着色画素3と前記ブラックマトリクス2との重畳部21を持つこと。

目的

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、輝度ムラが無く、表示品位を低下させることの無い、斜めからの見た際の表示画面の混色を、低減させた表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

透明基板上に、画素ピッチが25μm以下の複数の着色画素を設け、前記着色画素のそれぞれの外周を、6μm以下の線幅ブラックマトリクスにより区分したカラーフィルタであって、前記ブラックマトリクスの膜厚が前記着色画素の膜厚の1.05〜1.50倍であり、且つ、前記着色画素上に前記着色画素と前記ブラックマトリクスとの重畳部を持つことを特徴とするカラーフィルタ。

請求項2

請求項1に記載のカラーフィルタを具備したことを特徴とする液晶表示装置

請求項3

請求項1に記載のカラーフィルタを具備したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置

技術分野

0001

本発明は、斜めからの見た際に問題となる表示画面の混色が、低減された高品質な表示を、提供できるカラーフィルタに関する。

背景技術

0003

液晶表示装置はTFT(薄膜トランジスタ)等のアクティブ素子を有する基板着色画素及びそれらを区画するブラックマトリクスを有するカラーフィルタ基板を対向して貼り合わせ、空隙部に液晶注入した後に偏光板バックライトユニットと組み合わせて製造される。液晶層印加される電圧を制御することで各着色画素透過率を調整しフルカラー表示が可能となる。

0004

一方、有機エレクトロルミネッセンス表示装置はアクティブ素子を有する基板上に自発光性有機化合物を積層したものである。フルカラー表示には赤色、緑色、青色の有機化合物を塗り分ける方式と、白色発光の有機化合物とカラーフィルタを組み合わせる方式とがある。

0005

液晶表示装置並びに有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下表示装置と略)の視認性改善のため、従前より高輝度化高コントラスト化および高精細化の検討が進められてきた。

0006

しかし、近年の高解像度化に伴い画素ピッチが狭くなったことにより、新たな問題として、表示画面を斜めから見た際に、隣接画素の色が混じる混色という問題が生じている。

0007

混色は色相視角変化左右非対称となる現象であり、特に原色を表示した際に観察され易い。混色は、光が画素電極に対応した着色画素を通過する際に、隣接されている画素電極に対応しない着色画素を通過するために発生する。

0008

特許文献1は、ブラックマトリクス、着色画素(着色層)の順に形成し、ブラックマトリクスを着色画素よりも厚くすることで混色の低減する検討を行っている。

0009

しかしながら、高精細化に伴い、先に形成されているブラックマトリクスの上に着色画素を形成した場合、ブラックマトリクス起因の画素うねりが懸念されており、ブラックマトリクスの厚くすると、着色画素にうねりによる輝度ムラが発生し、表示装置の表示品位を低下させることとなる。

0010

特許文献2は、X方向とY方向とにそれぞれ別のブラックマトリクスを形成し、着色画素のX方向とY方向のブラックマトリクスが重なりあった位置の膜厚を厚くすることで混色の低減を行う提案である。

0011

特許文献3は、ブラックマトリクスの下に樹脂層を設け、ブラックマトリクスの幅を広げることで混色を低減を行う提案である。

0012

しかしながら、前記提案は、樹脂層や2つの異なるブラックマトリクスを形成するという工程が、増えることとなり、生産性を低下させることとなってしまう。

先行技術

0013

特許第5326460号公報
WO2013−108783号公報
特開2006−243171号公報

発明が解決しようとする課題

0014

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、輝度ムラが無く、表示品位を低下させることの無い、斜めからの見た際の表示画面の混色を、低減させた表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0015

上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、透明基板上に、画素ピッチが25μm以下の複数の着色画素を設け、前記着色画素のそれぞれの外周を、6μm以下の線幅のブラックマトリクスにより区分したカラーフィルタであって、
前記ブラックマトリクスの膜厚が前記着色画素の膜厚の1.05〜1.50倍であり、
かつ、前記着色画素上に前記着色画素と前記ブラックマトリクスとの重畳部を持つことを特徴とするカラーフィルタである。

0016

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のカラーフィルタを具備したことを特徴とする液晶表示装置である。

0017

また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のカラーフィルタを具備したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置である。

発明の効果

0018

本発明により、樹脂層を設けたり、2つの異なるブラックマトリクスを形成するといった工程を増やこと無く、輝度ムラの発生や、表示品位を低下させずに、斜めからの見た際の表示画面の混色を低減したカラーフィルタを提供でき、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に適用できる。

図面の簡単な説明

0019

本発明のカラーフィルタを搭載した液晶表示装置の断面概念図である。
本発明のカラーフィルタを搭載した有機エレクトロルミネッセンス表示装置の概念断面図である。
本発明に関わるカラーフィルタの出射光(正面方向、θ=0°)を説明した概念図である。
本発明に関わるカラーフィルタの右斜め方向(θ=45°〜60°)の出射光を説明した概念図である。
本発明に関わるカラーフィルタの左斜め方向(θ=45°〜60°)の出射光を説明した概念図である。

0020

本発明に関わる第一の実施形態は、画素ピッチが25μm以下であり、ブラックマトリクスの線幅が6μm以下であるカラーフィルタであり、透明基板上に複数の着色画素、ブラックマトリクスの順序に形成され、ブラックマトリクスの膜厚が着色画素の膜厚の1.
05〜1.50倍である。

0021

画素ピッチが25μm以上であり、ブラックマトリクスの最小線幅が6μm以上のカラーフィルタであれば、斜めから見た際の混色の影響は少なく、本特許による効果は、あまり得られない。

0022

以下に、本発明のカラーフィルタおよび表示装置について、例示詳述するが、本発明はこれらに限定されるものでは無い。

0023

<着色画素及びブラックマトリクス>
透明基板上に、着色画素、ブラックマトリクスを形成する方法としては顔料分散法が主流となっている。顔料分散法は、有機顔料などの色材を分散した着色感光性樹脂塗布層を公知のフォトリソグラフィー法によってパターニングすることによりカラーフィルタを、複数の着色画素(赤色、緑色、青色など)を形成する方法である。

0024

本実施形態においては、着色画素及びブラックマトリクスの形成に用いる着色組成物及び黒色着色組成物は、バインダ樹脂重合性モノマー光重合開始剤を主成分として、バインダ樹脂、重合性モノマーが光重合、又は熱重合、或いは光重合及び熱重合を経て、三次元架橋される。

0025

<色材>
赤色画素には、例えば、色材として、C.I.Pigment Red 7、14、41、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、81:4、146、168、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272、279等の赤色顔料を用いることができ、黄色顔料橙色顔料を併用することもできる。

0026

黄色顔料としては、C.I. Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、187、188、193、194、199、198、213、214等が挙げられる。

0027

緑色画素には、例えば、C.I.Pigment Green 7、10、36、37、58等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。黄色顔料としては、赤色画素に用いる顔料として挙げたものと同様のものが使用可能である。特に緑色顔料は、C.I.Pigment Green 58に代表される臭素化亜鉛フタロシアニン顔料を主要な顔料として用いることが好ましい。

0028

青色画素には、例えば、C.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。

0029

紫色顔料としては、C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等が挙げられる。

0030

ブラックマトリクスに用いる黒色顔料としては、カーボンブラック黒鉛アニリンブラックおよびシアニンブラックなどの有機顔料、酸化チタン窒化チタン酸化鉄などの無機顔料が挙げられるが、遮光性に優れたカーボンブラックが特に好ましい。

0031

<光重合開始剤>
光重合開始剤としては、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジ
クロロアセトフェノンジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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)−ブタン−1−オン等のアセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノンベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノンアクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系光重合開始剤チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントンイソプロピルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤、2,4,6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビストリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペロニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリル−s−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、2,4−トリクロロメチル(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等のトリアジン系光重合開始剤ボレート系光重合開始剤、カルバゾール系光重合開始剤イミダゾール系光重合開始剤等が用いられる。

0032

上記光重合開始剤は、単独あるいは2種以上混合して用いるが、増感剤として、α−アシロキシエステルアシルフォスフィンオキサイドメチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノンカンファーキノンエチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。

0033

光重合性モノマー
光重合性モノマーとしては、水酸基を有する(メタアクリレート多官能イソシアネートを反応させて得られる多官能ウレタンアクリレートを用いることができる。

0034

水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(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、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エチレンオキサイド変性ペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールプロピレンオキサイド変性ペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールカプロカラクト変性ペンタ(メタ)アクリレート、グリセロールアクリレートメタクリレートグリセロールジメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイルプロピルメタクリレート、エポキシ基含有化合物カルボキシ(メタ)アクリレートの反応物水酸基含有ポリオールポリアクリレート等が挙げられる。

0036

<バインダ樹脂>
バインダ樹脂としてはアルカリ可溶型の非感光性透明樹脂及び感光性透明樹脂を使用することができる。アルカリ可溶型の樹脂を使用することが望ましい。アルカリ可溶型の非感光性透明樹脂とは、アルカリ水溶液に溶解する性質を持つ、エチレン性不飽和二重結合を有しない透明樹脂であり、このようなアルカリ可溶型の非感光性樹脂として具体的には、酸性官能基を有するアクリル樹脂α−オレフィン−(無水マレイン酸重体スチレン−(無水)マレイン酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体イソブチレン−(無水)マレイン酸共重合体等が挙げられる。

0037

なかでも、酸性官能基を有するアクリル樹脂、α−オレフィン−(無水)マレイン酸共重合体、スチレン−(無水)マレイン酸共重合体およびスチレン−スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも1種の樹脂が好適に用いられる。

0038

感光性樹脂としては、反応性官能基を有する線状高分子に、この反応性官能基と反応可能な置換基を有する(メタ)アクリル化合物ケイヒ酸等を反応させて、エチレン不飽和二重結合を該線状高分子に導入した樹脂が挙げられる。

0039

また、反応性官能基を有する(メタ)アクリル化合物、ケイヒ酸等に、この反応性官能基と反応可能な置換基を有する線状高分子を反応させて、エチレン不飽和二重結合を該線状高分子に導入した樹脂が挙げられる。

0040

前記反応性官能基としては、水酸基、カルボキシル基アミノ基等が例示でき、この反応性官能基と反応可能な置換基としては、イソシアネート基アルデヒド基エポキシ基等が例示できる。

0041

また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子を、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル化合物によりハーフエステル化したものも、感光性樹脂として使用できる。

0042

<カラーフィルタの製造方法>
本発明のカラーフィルタのブラックマトリクス、赤色画素、緑色画素、および青色画素は、透明基板上にフォトリソグラフィー法により、各色着色組成物を用いて形成される。

0044

また、ガラス板や樹脂板の表面には、液晶パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム酸化錫酸化亜鉛酸化アンチモンなどの金属酸化物の組み合わせからなる透明電極が形成されていてもよい。

0045

各色画素を形成する場合は、アルカリ現像型着色組成物を、透明基板上に、スプレーコートスピンコートスリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.2〜10μmとなるように塗布する。

0046

塗布膜を乾燥させる際には、減圧乾燥機コンベクションオーブン、IRオーブンホットプレート等を使用してもよい。必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。

0047

その後、溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するか、若しくはスプレーなどにより現像液噴霧して未硬化部を除去して所望のパターンを形成したのち、同様の操作を他色について繰り返してカラーフィルタを製造することができる。更に、着色レジスト重合を促進するため、必要に応じて加熱を施すこともできる。

0048

現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミントリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤界面活性剤を添加することもできる。現像処理方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル液盛り)現像法等を適用することができる。

0049

<液晶表示装置>
図1は、本発明のカラーフィルタを搭載した液晶表示装置の構成を示した模式的な断面図である。図1に示す液晶表示装置1は、対向して配置された一対の透明基板1−Aと透明基板1−Bを備え、それらの間には、液晶層4を形成する液晶が封入されている。

0050

液晶化合物としては、TN(Twisted Nematic)、STN(Supper Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、VA(Vertically Aligned)、OCB(Optically Compensated Bend)等の各液晶配向モードに対応したものを適宜用いることが可能である。

0051

第1の透明基板1−Aの内面には、TFT素子8が配列されており、その上には例えばITOからなる透明電極6が形成されている。透明電極6の上には、配向膜7が設けられている。また、透明基板1−Aの外面には、偏光板9が形成されている。

0052

他方、第2の透明基板1−Bの内面には、ブラックマトリクス2と赤の着色画素3R、緑の着色画素3G、青の着色画素3Bとが形成され、その上に必要に応じて透明保護膜が形成され、更にその上に、透明保護膜を覆って配向膜7が設けられている。また、透明基板1−A、1−Bの外面には、偏光板9が形成されている。なお、透明基板1−Aの下方には、バックライトユニット11が設けられている。

0053

<有機エレクトロルミネッセンス表示装置>
図2は、本発明のカラーフィルタを搭載した有機エレクトロルミネッセンス表示装置の構成を示した模式的な断面図である。図2に示す有機エレクトロルミネッセンス表示装置は、透明基板1−C上に陽極12、正孔輸送層13、有機層14、電子輸送層15、陰極16を順に積層し、各画素間隔壁18からなる有機エレクトロルミネッセンス素子封止剤17ならびにカラーフィルタを形成した透明基板1−Bで封止されている。

0054

以下に、本発明の製造例および実施例、比較例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものでは無い。

0055

赤色感光性樹脂組成物の調整>
アクリル樹脂のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液固形分20.0%)9.33gに対し、ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート混合物東亞合成社製「M402」)3.82g、光重合開始剤1(BASFジャパン社製「IRGACURE 379」)0.88g、光重合開始剤2(日本化薬社製「KAYACURE DETX‐S」)0.15g、C.I.ピグメントレッド254のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分20.0%、固形分中の顔料濃度70.0質量%)16.81g、C.I.ピグメントレッド177のプロピレングリコールモノメチルアセテート分散液(固形分20.0%、固形分中の顔料濃度60.0質量%)19.60g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート49.41gを加えてよく攪拌し、赤色感光性樹脂組成物の100g(固形分14.0%、顔料濃度33.6質量%)を得た。

0056

緑色感光性樹脂組成物の調整>
アクリル樹脂のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分20.0%)13.57gに対し、ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート混合物(東亞合成社製「M402」)2.06g、光重合開始剤1(BASFジャパン社製「IRGACURE 379」)0.90g、光重合開始剤2(ADEKA社製「アデカオプトマーN‐1919」)0.10g、C.I.ピグメントグリーン58のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分20.0%、固形分中の顔料濃度75.0質量%)35.28g、C.I.ピグメントイエロー150のプロピレングリコールモノメチルアセテート分散液(固形分20.0%、固形分中の顔料濃度50.0質量%)5.85g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート42.24gを加えてよく攪拌し、緑色感光性樹脂組成物の100g(固形分14.0%、顔料濃度42.0質量%)を得た。

0057

青色感光性樹脂組成物の調整>
アクリル樹脂のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液(固形分20.0%)13.96gに対し、ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート混合物(東亞合成社製「M402」)3.99g、光重合開始剤1(BASFジャパン社製「IRGACURE 379」)1.40g、光重合開始剤2(日本化薬社製「KAYACURE DETX‐S」)0.35g、C.I.ピグメントブルー15:6のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分20.0%、固形分中の顔料濃度70.0質量%)23.00g、C.I.ピグメントバイオレット23のプロピレングリコールモノメチルアセテート分散液(固形分20.0%、固形分中の顔料濃度50.0質量%)4.35g及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート52.96gを加えてよく攪拌し、緑色感光性樹脂組成物の100g(固形分14.0%、顔料濃度26.1質量%)を得た。

0058

黒色樹脂組成物の調整>
ビスフェノールフルオレンエポキシ樹脂新日鐵化学社製「V259−ME」固形分56.5%)3.28gに対し、ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート混合物(日本化薬社製「KAYARADDPHA」)0.79g、光重合開始剤(ADEKA社製「NCI‐831」)0.74g、カーボンブラックのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート分散液(固形分26.0%、固形分中の顔料濃度75.0質量%)35.09g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート60.10g、を加えてよく攪拌し、黒色感光性組成物の100gを得た。

0059

<カラーフィルタの作製>
赤色着色組成物を膜厚が1.7μmとなるように塗布し乾燥させた。その後、所定のマスクを用い、光源として超高圧水銀ランプを用いて露光後、2.5質量%炭酸ナトリウム水溶液に25℃で30秒間浸漬して現像し、良く水洗した。水洗乾燥後、230℃で1時間ベークして赤の着色画素3Rを形成した。

0060

続いて、緑色着色組成物青色着色組成物を用いてそれぞれ緑の着色画素3G、青の着色画素3Bを、赤の着色画素3Rと同様の手法で形成した。

0061

最後に、基板上に黒色樹脂組成物をスピンコーターで塗布し乾燥させた。その後、100℃で3分間プリベークを行った後、所定のマスクを用い、光源として超高圧水銀ランプを用いて露光後、2.5質量%炭酸ナトリウム水溶液に25℃で30秒間浸漬して現像し、良く水洗した。水洗乾燥後、230℃で1時間ベークしてブラックマトリクス2(線幅6μm、膜厚2.55μm、画素間距離25μm)を形成した。着色画素とブラックマトリクスとの重畳部21の幅BWは、2μmとしたが、これに限定するものでない。

0062

<液晶表示装置の作製>
得られたカラーフィルタ上に、オーバーコート層を形成し、その上にポリイミドからなる配向膜7を形成した。そして、このガラス基板の他方の表面に偏光板9を形成した。他方、別の(第2の)ガラス基板の一方の表面にTFT素子8および画素電極を形成し、他方の表面に偏光板9を形成した。

0063

このようにして準備された2つのガラス基板を電極層同士が対面するよう対向させ、スペーサビーズを用いて両基板の間隔を一定に保ちながら位置合わせし、液晶化合物注入用開口部を残すように、周囲を封止剤で封止した。次いで、開口部からIPS用液晶化合物を注入し、開口部を封止した。更に、偏光板に広視野角表示が可能なように最適化された光学補償層を設けた。このようにして作製した液晶表示装置をバックライトユニットと組み合わせてIPS表示モードの液晶表示装置を得た。

0064

ブラックマトリクス2の膜厚が1.87μmで、着色画素の膜厚の1.10倍であることを除き、実施例1と同様の条件、重畳部21の幅BW2μmで作製を行い、液晶表示装置を得た。

0065

それぞれ着色画素の膜厚が2.00μm、ブラックマトリクス2の膜厚が3.00μmで、着色画素の膜厚の1.50倍あることを除き、実施例1と同様の条件、重畳部21の幅BW2μmで作製を行い液晶表示装置を得た。

0066

ブラックマトリクス2の膜厚が2.20μmで、着色画素の膜厚の1.10倍であることを除き、実施例3と同様の条件、重畳部21の幅BW2μmで作製を行い液晶表示装置を得た。

0067

<比較例1>
ブラックマトリクス2の膜厚が2.72μmで、着色画素の膜厚の1.59倍であることを除き、実施例1と同様の条件、重畳部21の幅BW2μmで作製を行い液晶表示装置を得た。

0068

<比較例2>
ブラックマトリクス2の膜厚が1.70μmで、着色画素の膜厚の1.00倍であること
を除き、実施例1と同様の条件、重畳部21の幅BW2μmで作製を行い液晶表示装置を得た。

0069

<比較例3>
カラーフィルタの作製方法が下記に示す方法であることを除き、実施例1と同様の条件、重畳部の幅BW2μmで作製を行い液晶表示装置を得た。

0070

<カラーフィルタの作製>
ガラス基板上に黒色樹脂組成物をスピンコーターで塗布し乾燥させた。その後、100℃で3分間プリベークを行った後、所定のマスクを用い、光源として超高圧水銀ランプを用いて露光後、2.5質量%炭酸ナトリウム水溶液に25℃で30秒間浸漬して現像し、良く水洗した。水洗乾燥後、230℃で1時間ベークしてブラックマトリクス(線幅6μm、厚み2.55μm、画素間距離25μm)を形成した。

0071

次に、赤色着色組成物を膜厚が1.70μmとなるように塗布し、ブラックマトリクスと同様の処理を行い、赤の着色画素3Rを形成した。続いて、緑色着色組成物を用いて緑の着色画素3Gを、青色着色組成物を用いて青の着色画素3Bを形成し、ブラックマトリクス2の膜厚が着色画素の膜厚の1.50倍と、実施例1と同じ倍率のカラーフィルタを作製した。

0072

<比較例4>
ブラックマトリクス2の膜厚が1.70μmで、着色画素の膜厚の1.00倍であることを除き、比較例3と同様の条件、重畳部21の幅BW2μmで作製を行い液晶表示装置を得た。

0073

<評価:輝度ムラ>
実施例1〜4、比較例1、2についてバックライトユニット11を点灯し、白(Gray255)と黒(Gray0)を全面にベタ表示し、正面方向(θ=0°)から輝度ムラの確認を実施した。輝度ムラが確認されたものを×、確認されなかったものを○と判定した。

0074

<評価:混色>
実施例1〜4、比較例1〜4について原色の1つである赤を表示し、カラーフィルタCFのストライプ分布に対して、図3に示す垂直方向に対して、俯角を変えて表示色を観察した。θがそれぞれ、図4に示すように左斜め方向、θが45°、60°の位置、また図5に示し様に右斜め方向、θが45°、60°の位置から観察し、混色が確認されたものを×、確認されなかったものを○と判定し、表1の結果を得た。

0075

表1より、本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置は表示品位を低下させること無く、斜めから見た際の混色を低減した表示装置の提供を可能とする。

実施例

0076

本発明のカラーフィルタを用いることで、高精細で、且つ輝度ムラが無く、斜めから見た際の混色の発生を低減した液晶表示装置及び有機エレクトロルミネッセンス装置の提供できる。

0077

1−A・・・透明基板
1−B・・・透明基板
1−C・・・透明基板
2・・・ブラックマトリクス
3R・・・赤の着色画素
3G・・・緑の着色画素
3B・・・青の着色画素
4・・・液晶層
5・・・TFT電極
6・・・透明電極
7・・・配向膜
8・・・TFT素子
9・・・偏光板
10・・・絶縁層
11・・・バックライトユニット
12・・・陽極
13・・・正孔輸送層
14・・・有機層
15・・・電子輸送層
16・・・陰極
17・・・封止剤
18・・・隔壁
19・・・アレイ基板
20・・・透過光
21・・・重畳部
BW・・・重畳部の幅

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