JP4192501B2

JP4192501B2 - Color filter for liquid crystal display device and transflective liquid crystal display device

Info

Publication number: JP4192501B2
Application number: JP2002158800A
Authority: JP
Inventors: 正裕吉岡; 哲夫山下
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP2003057433A

Description

【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ー、およびそれを用いた液晶表示装置、とくに透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置、両方の特性を兼ね備えた半透過型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の特性を生かし、ノートＰＣ、携帯情報端末、デスクトップモニタ、デジタルカメラなど様々な用途で使用されている。バックライトを使用した液晶表示装置においては、低消費電力化を進めるためにバックライト光の利用効率を高めることが求められ、カラーフィルターの高透過率化が要求されている。一方、カラーフィルターの透過率は年々向上しているが、透過率向上による消費電力の大幅な低下は望めなくなってきている。最近では電力消費量の大きなバックライト光源を必要としない反射型液晶表示装置の開発が進められており、透過型液晶表示装置にくらべ約１／７と大幅な消費電力の低減が可能であることが発表されている（日経マイクロデバイス別冊フラットパネル・ディスプレイ１９９８、Ｐ．１２６）。
【０００３】
反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置に比べ低消費電力であり、屋外での視認性に優れるという利点はあるものの、十分な環境光強度が確保されない場所では表示が暗くなってしまい、視認性が極端に悪くなるという問題点がある。暗い環境化でも表示が視認されるようにするために、（１）バックライトを設け、反射膜の一部に切り欠きを入れ、一部が透過型表示方式、一部を反射型表示方式とした液晶表示装置（いわゆる半透過半反射型表示方式、文献としては例えばファインプロセステクノロジージャパン’９９、専門技術セミナーテキストＡ５）、（２）フロントライトを設けた液晶表示装置などが考案されている。
【０００４】
半透過型液晶表示装置では、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと環境光を利用して表示を行う反射モードがある。透過表示を行うときにはバックライト光がカラーフィルターを１回透過するのに対して、反射表示では、環境光が入射時と反射時の２回カラーフィルターを透過する。透過表示と反射表示とでカラーフィルターを透過する回数が異なるために透過用領域と反射用領域の色材料を同一にした場合には、表示される色の濃さ、すなわち色純度が大きく異なる。また、透過表示では光源がバックライト光である一方、反射表示では光源が自然光であるために、色純度だけでなく色調も変化してしまう。
【０００５】
透過用領域と反射用領域の表示色を同一にする方法としては、透過用領域および／または反射用領域を複数の色材料の積層で構成するか、透過用領域と反射用領域を別の色材料で構成するなどが考えられる。しかし、現在主流のフォトリソ法では、いずれの場合でも、一色につき、２種類以上の色材料を必要とするなど、コスト面での問題が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み創案されたもので、半透過型液晶表示装置用の反射モードと透過モードでの色度差を少なくし、かつ色特性に優れたカラーフィルターを安価に提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下のカラーフィルターによって半透過型液晶表示装置用の反射モードと透過モードでの色度差を少なくすることが可能であり、かつ低コストで製造可能であることを見いだした。
【０００８】
すなわち、
（１）透過用領域と反射用領域を含むカラーフィルターであって、少なくとも一色の画素において、反射用領域が着色層と透明層の積層構造となっており、該透明層の膜厚が中心から外側に向かって徐々に減少しており、反射用領域の着色層膜厚が透過用領域の着色層膜厚よりも薄く、透過用領域の着色層と反射用領域の着色層が同一色材料からなることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルター。
（２）色ごとに反射用領域の透明層の膜厚が異なることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
（３）色ごとに透過用領域と反射用領域の面積比が異なることを特徴とする（１）あるいは（２）に記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
（４）一画素内において、反射用領域の透明層の膜厚が変化していることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
（５）反射用領域の透明層が、反射用領域および透過用領域のそれぞれの領域で使用する光源の色特性、明るさの違いを補償する光源補償機能を有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
（６）反射用領域の透明層が、反射用領域の光源が該透明層を２回通過した後の色度（ｘ、ｙ）と透過用領域の光源の色度（ｘ_０、ｙ_０）との間で、下記式を満たす光源補償機能を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
（ｘ−ｘ_０）^２＋（ｙ−ｙ_０）^２＜１×１０^−３
（７）着色層の上にオーバーコート層を形成したことを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
【０００９】
（ｘ−ｘ０）²＋（ｙ−ｙ０）²＜１×１０^-3
（８）着色層の上にオーバーコート層を形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルター。
（９）（１）〜（８）のいずれかに記載の液晶表示装置用カラーフィルターを用いたものである半透過型液晶表示装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置においては、反射膜が形成される基板は、カラーフィルター側基板、カラーフィルターに対向する基板のいずれでもよい。カラーフィルター側に反射膜が形成されている場合は、色材料が形成されている画素領域の内、反射膜が形成されている領域が反射用領域となり、画素領域の中で反射膜が形成されていない領域が透過用領域となる。反射膜がカラーフィルターに対向する基板上に形成されている場合は、該基板の反射膜形成領域に対応するカラーフィルター画素領域が反射用領域となり、該基板の反射膜が形成されていない領域に対応するカラーフィルター画素領域が透過用領域となる。
【００１１】
本発明のカラーフィルターは、少なくとも一色の画素において、反射用領域が着色層と透明層の積層構造となっており、反射色領域の着色層膜厚が透過用領域の着色層膜厚よりも薄く、透過用領域の着色層と反射用領域のの着色層が同一色材料からなることものである。少なくとも１色の画素において、反射色領域が着色層と透明層の積層構造となり、反射色領域の着色層の膜厚が、透過色領域の膜厚より薄くなれば、反射色領域の表示色と反射色領域の表示色の差を小さくすることができる。また、反射色領域の着色層と、透過色領域の着色層が同一の色材料であれば、カラーフィルター製造工程の増加も最小限に抑えることが可能となる。なお、反射色領域はすべてが透明層と着色層の積層構造となっていても良いが、反射色と透過色の表示色を合わせることに適していれば、反射色領域の一部のみが透明層と着色層の積層構造となっていても良い。
【００１２】
また、本発明において、反射用領域に設けられる透明層の膜厚は、各色ごとに同じであっても、異なっていても良い。しかしながら、反射色と透過色の表示色の合わせ込みが行い易いという点から、透明層の膜厚が各色ごとに異なっていることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明において、反射用領域と透過用領域の面積比についてはとくに限定はなく、各色ごとに同じであっても、異なっていても良い。しかしながら、反射色と透過色の表示色の合わせ込みが行い易いという点から、透過用領域と反射用領域の面積比が各色ごとに異なっていることが好ましい。
【００１４】
本発明の反射用領域に用いられる透明層とは、具体的には可視領域ので平均透過率が８０％以上である領域である。透明層は、反射色領域の着色層の膜厚を透過色領域の着色層の膜厚より薄くするために存在するものである。したがって、該透明層の形状についてはとくに制限はなく、表面が平坦であっても、凸凹であっても構わない。しかしながら、積層される反射色領域の着色層の膜厚を透過色領域の着色層の膜厚より薄くしやすいという点から、該透明層の膜厚が変化していることが好ましく、また、該透明層が一画素内において、膜厚が中心から外側に向かって徐々に減少する形状であることがより好ましい。該透明層の膜厚が中心から外側に向かって徐々に減少していく形状であれば、積層される着色層の流れ込みが起こりやすくなり、着色層の膜厚を薄くすることが容易となる。なお、ここでいう膜厚が中心から外側に向かって徐々に減少していく形状とは、不連続に減少する形状、あるいは、連続的に減少する形状のどちらでも良い。具体的な例として、凸型に湾曲した形状や、階段状、円錐型などが上げられる。
【００１５】
一方、反射色領域の着色層の膜厚は、透過色領域の着色層の膜厚より薄いことが必要であり、反射色領域内での着色層の膜厚については一定であっても、変化していても、どちらでも良い。しかしながら、着色層の膜厚は、透明層の膜厚の影響を受けるため、透明層の膜厚が変化している場合には、それに対応して着色層の膜厚も変化することになる。また、透明層の膜厚が中心から外側に向かって徐々に減少する場合には、着色層の膜厚は中心から外側に向かって徐々に増加することになる。
【００１６】
半透過型液晶表示装置においては、反射色の光源は環境色であるのに対して、透過色の光源はバックライトとなる。そのため、反射色領域の着色層膜厚を透過色領域の着色層膜厚より薄くしただけでは、反射色と透過色の表示色を完全には一致させることができない。そのため、反射色領域の透明層が、反射用領域および透過用領域のそれぞれの領域で使用する光源の色特性、明るさの違いを補償する光源補償機能を有することが好ましい。該透明層が光源補償機能を有することにより、反射色と透過色の色の差をさらに低減することが可能となる。該透明層の光源補償機能は、反射用領域の光源が該透明層を２回通過した後の色度（ｘ、ｙ）と透過用領域の光源の色度（ｘ０、ｙ０）を一致させるものであり、（ｘ、ｙ）と（ｘ０、ｙ０）の間に、下記式の関係が成立していれば、光源の色度の一致度が高く、反射色と透過色の表示色が同等になりやすいため、好ましい。
【００１７】
（ｘ−ｘ０）²＋（ｙ−ｙ０）²＜１×１０^-3
なお、光源の具体例としては、反射用領域についてはＤ６５光源、透過色用領域についてはＣ光源、２波長型光源、３波長型光源などが挙げられる。ここでいう２波長型のＬＥＤ光源の例としては、青色ＬＥＤと黄色蛍光体または黄緑色蛍光体とを組み合わせて白色光を発するＬＥＤ光源があげられる。また、３波長型光源の例としては、３波長蛍光管、紫外ＬＥＤと赤、青、緑蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ光源、赤、青、緑各色のＬＥＤを組み合わせた白色ＬＥＤ光源、有機エレクトロルミネッセンス光源などが挙げられる。
【００１８】
次に、本発明の液晶表示装置用カラーフィルターを構成する材料、形成方法について述べる。
【００１９】
カラーフィルターの形成は、ガラス、高分子フィルム等の透明基板側に限定されず、駆動素子側基板にも行うことができる。カラーフィルターのパターン形状については、ストライプ状、アイランド状などがあげられるが特に限定されるものではない。また、必要に応じてカラーフィルター上に柱状の固定式スペーサーが配置されていてもよい。
【００２０】
着色層、透明層の形成方法については、フォトリソ法、印刷法、電着法等があげられるが特に限定されない。パターン形成性などを考慮するとフォトリソ法で行うことがより好ましい。
【００２１】
本発明のカラーフィルターの着色層は、少なくとも赤、緑、青の３色の色画素から構成され、使用される着色材料は、有機顔料、無機顔料、染料問わず着色剤全般を使用することができる。代表的な顔料の例として、ピグメントレッド（ＰＲ−）、２、３、２２、３８、１４９，１６６、１６８、１７７，２０６、２０７、２０９、２２４、２４２，２５４、ピグメントオレンジ（ＰＯ−）５、１３、１７、３１、３６、３８、４０、４２、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５、７１、ピグメントイエロー（ＰＹ−）１２、１３、１４、１７、２０、２４、８３、８６、９３、９４、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０，１５３、１５４、１６６、１７３、１８５、ピグメントブルー（ＰＢ−）１５（１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６）、２１、２２、６０、６４、ピグメントバイオレット（ＰＶ−）１９、２３、２９、３２、３３、３６、３７、３８、４０、５０などが挙げられる。本発明ではこれらに限定されずに種々の顔料を使用することができる。
【００２２】
上記顔料は必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理、顔料誘導体処理などの表面処理が施されているものを使用しても良い。
【００２３】
なお、ＰＲ（ピグメントレッド）、ＰＹ（ピグメントイエロー）、ＰＶ（ピグメントバイオレット）、ＰＯ（ピグメントオレンジ）等は、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．；The Society of Dyers and Colourists社発行）の記号であり、正式には頭にＣ．Ｉ．を付するもの（例えば、Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４など）である。これは染料や染色の標準を規定したものであり、それぞれの記号は特定の標準となる染料とその色を指定するものもである。なお、以下の本発明の説明においては、原則として、前記Ｃ．Ｉ．の表記は省略（例えば、Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４ならば、ＰＲ２５４）する。
【００２４】
しかしながら、本発明のカラーフィルターの赤画素用着色剤においては、ＰＲ２４２、ＰＲ２５４、キナクリドン骨格を持つ顔料、ＰＯ３８、ＰＹ１７、ＰＹ１３８、ＰＹ１５０を使用することがより好ましい。本発明におけるキナクリドン骨格とは、以下の構造式（１）にて示される化合物である。
【００２５】
【化１】

【００２６】
〔構造式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子、メチル基等のアルキル基、または塩素原子等のハロゲン原子を示す。〕
中でも、ＰＲ１２２（構造式（１）中、Ｒ３、Ｒ６がメチル基、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ７、Ｒ８が水素原子、構造式（２）参照）、ＰＶ１９（構造式（１）中、Ｒ１〜Ｒ８はすべて水素原子、構造式（３）参照）又は、ＰＲ２０９（構造式（１）中、Ｒ３、Ｒ６が塩素原子で、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ７、Ｒ８が水素原子、構造式（４）参照）が特に好ましい。
【００２７】
【化２】

【００２８】
【化３】

【００２９】
【化４】

【００３０】
本発明のカラーフィルターの緑画素用着色剤においては、ＰＧ７、ＰＧ３６、ＰＹ１７、ＰＹ１３８、ＰＹ１５０を使用することがより好ましい。また、青画素用着色剤としてはＰＢ１５（１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６）、６０、ＰＶ１９、２３を使用することがより好ましい。
【００３１】
なお、着色層は、少なくとも着色材料とポリマーから構成されるものを使用するが、ポリマーとしては、ポリイミド、アクリル樹脂などが使用できる。また、着色層は、界面活性剤、顔料分散剤、無機微粒子などの添加剤を含んでいても良い。
【００３２】
一方、本発明のカラーフィルターの透明層を構成する材料については、透明なものであればとくに限定されず、有機材料、無機材料のいずれでも使用することができる。しかしながら、着色層と同様に、フォトリソ法でパターンを形成する場合には、有機材料を使用することが好ましい。とくに、ポリイミドやアクリル樹脂など、着色層と同様の材料を使用することがより好ましい。
【００３３】
透明層の膜厚を各色ごとに変える方法としては、フォトリソ法を工夫する方法が挙げられる。すなわち、透明層をフォトリソ法でパターン化する際に、網点やグレイ領域を設けたフォトマスクで光透過率を変えることにより、各色ごとに露光量を制御すれば、現像後の透明層の膜厚を各色ごとに変化させることが可能となる。
【００３４】
また、透明層の形状コントロール方法としては、フォトリソ法の工夫や、加熱による軟化を利用する方法などが挙げられる。フォトリソ法の工夫については、網点やグレイ領域を設けたフォトマスクによる露光量の制御により、不連続的、あるいは、連続的に変化する形状を作製するものである。また、加熱による軟化を利用する方法については、透明層のパターン形成後、透明層の材料の軟化点以上まで加熱を行い、軟化した樹脂の流れ込みにより、透明層のパターン形状をコントロールするものである。
【００３５】
さらに、透明層に光源補償機能を付与する場合には、透明層が着色材料を含んでいる必要がある。ここで使用される着色材料は、前述した着色層に使用されるものと同等であり、有機顔料、無機顔料、染料問わず着色剤全般を使用することができる。なお、透明層は着色層より透明であるため、透明層に含まれる着色材料の量は、着色層に含まれる着色材料の量に比べれば、少ない。
【００３６】
本発明のカラーフィルターにおいては、透明層の形成によって、画素表面の平坦性が損なわれる可能性があるので、色材料の上に平坦化層としてオーバーコート層を形成することが好ましい。オーバーコート材料としては、エポキシ膜、アクリルエポキシ膜、アクリル膜、シロキサンポリマ系の膜、ポリイミド膜、ケイ素含有ポリイミド膜、ポリイミドシロキサン膜などが使用できる。
【００３７】
本発明のカラーフィルターは、半透過型液晶表示装置と組み合わせて使用される。ここで、半透過型液晶表示装置とは、アルミニウム膜や銀膜等から成る反射膜を備え、スリットを有することを特徴とする液晶表示装置である。本発明のカラーフィルターは、液晶表示装置の駆動方法、表示方式にも限定されず、アクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、ＯＣＢモードなど種々の液晶表示装置に適用される。また、液晶表示装置の構成、例えば偏光板の数、散乱体の位置等にも限定されずに使用することができる。
【００３８】
本発明のカラーフィルター作製方法の一例を述べる。
【００３９】
感光性アクリル樹脂と溶剤からなる透明層用感光性ペーストを透明基板上に塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、感光性アクリル樹脂透明被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、５０〜１８０℃の範囲で１分〜３時間行うのが好ましい。次に、このようにして得られた感光性アクリル樹脂透明被膜に、湿式現像によりパターンを形成する。まず、該感光性アクリル樹脂透明被膜上にマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。露光後、アルカリ現像液により、感光性アクリル樹脂透明被膜の現像を行う。パターン化した感光性アクリル樹脂透明被膜は、その後、加熱処理することによって、硬化が進められる。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．５〜５時間、連続的または段階的に行われる。
【００４０】
このようにして形成した透明層をもつ透明基板上に、少なくともポリイミド前駆体、着色剤、溶剤からなるカラーペーストを塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、ポリイミド前駆体透明被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、５０〜１８０℃の範囲で１分〜３時間行うのが好ましい。次に、このようにして得られた感光性ポリイミド前駆体着色被膜に、湿式エッチングによりパターンを形成する。まず、ポリイミド前駆体着色被膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジスト被膜を形成する。続いて該フォトレジスト被膜上にマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。露光後、ポジ型フォトレジスト用アルカリ現像液により、フォトレジスト被膜とポリイミド前駆体着色被膜のエッチングを同時に行う。エッチング後、不要となったフォトレジスト被膜を剥離する。ポリイミド前駆体着色被膜は、その後、加熱処理することによって、ポリイミド着色被膜に変換される。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜２５０℃の温度のもとで、０．５〜５時間、連続的または段階的に行われる。
【００４１】
以上の工程を赤、緑、青のカラーぺースト、必要に応じてブラックのカラーぺーストについて行うと、透明層と着色層の積層構造を有する液晶表示装置用カラーフィルターが作製できる。
【００４２】
次に、このカラーフィルターを用いて作成した液晶表示装置の一例について述べる。上記カラーフィルター上に、透明保護膜を形成し、さらにその上にＩＴＯ膜などの透明電極を製膜する。次に、このカラーフィルター基板と、金属蒸着膜などの反射電極が形成された反射電極基板とを、さらにそれらの基板上に設けられた液晶配向のためのラビング処理を施した液晶配向膜、およびセルギャップ保持のためのスペーサーを介して、対向させて貼りあわせる。なお、反射電極基板上には、反射電極以外に、光拡散用の突起物、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）素子、および走査線、信号線などを設け、ＴＦＴ液晶表示装置や、ＴＦＤ液晶表示装置を作成することができる。次に、シール部に設けられた注入口から液晶を注入した後に、注入口を封止する。つぎに、ＩＣドライバー等を実装することによりモジュールが完成する。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００４４】
実施例１
赤、緑、青のそれぞれの一画素の大きさが２４０×８０μｍのカラーフィルターにおいて、赤については反射用領域１２０×８０μｍ、透過用領域１２０×８０μｍとし、緑については反射用領域１２５×８０μｍ、透過用領域１１５×８０μｍとし、青については反射用領域１１５×８０μｍ、透過用領域１２５×８０μｍとした。
【００４５】
メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、光増感剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートからなる感光性アクリル樹脂溶液をブラックマトリクスがパターン加工されたガラス基板上に塗布した後、９０℃で１０分間加熱した。得られた感光性アクリル樹脂透明被膜上にフォトマスクを置き、露光装置（大日本スクリーン（株）製ＸＧ−５０００）を用いて１００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を照射した。このとき、フォトマスクにはパターンの中心部から外側に向かって露光量が徐々に減少するようなグレーゾーン（中心部と端部で光透過率の比が１：０．８となるようにした）を有し、また、赤、緑、青のそれぞれに対応した部分について、グレーゾーンの濃さを変化させたフォトマスク（緑に対応した部分の平均透過率を１としたとき、赤に対応した部分が０．９５、青に対応した部分が０．９となるようにした）を使用した。露光後、０．２％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、感光性アクリル樹脂透明被膜の現像を行った。現像により、凸型に湾曲した形状をもつ感光性アクリル樹脂透明被膜パターンが得られた。このようにして得られた感光性アクリル樹脂透明被膜パターンを２４０℃で１時間加熱し硬化を終了させた。得られた感光性アクリル樹脂透明被膜パターンの膜厚は、赤に対応した部分の中心部が０．４５μｍ、端部が０．３３μｍ、緑に対応した部分の中心部が０．４８μｍ、端部が０．３５μｍ、青に対応した部分の中心部が０．４３μｍ、端部が０．２９μｍとなった。
【００４６】
透明層をもつガラス基板上に、ポリアミック酸溶液（３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、４、４’−ジアミノジフェニルエーテル、及び、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンをＮ−メチル−２−ピロリドンを溶媒として反応させて得たもの）、赤顔料ＰＲ２０９、赤顔料ＰＲ２０９スルホン化物、γブチロラクトンからなるカラーペーストを塗布した後、１２０℃で２０分間加熱した。次に、得られたポリアミック酸赤色被膜上にポジ型フォトレジスト（シプレー社製ＳＲＣ−１００）を塗布し、フォトレジスト被膜を形成した。続いて該フォトレジスト被膜上にフォトマスクを置き、露光装置（大日本スクリーン（株）製ＸＧ−５０００）を用いて１００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を照射した。露光後、２．０％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、フォトレジスト被膜とポリイミド前駆体赤色被膜のエッチングを同時に行った。エッチング後、不要となったフォトレジスト被膜をアセトンにより剥離した。ポリイミド前駆体赤色被膜は、２６０℃で１時間加熱することによりポリイミド赤色被膜に変換された。
【００４７】
得られたポリイミド赤色被膜の膜厚は、透明層のない部分が１．０５μｍ、透明層上の中心部が０．６５μｍ、透明層上の端部で０．７５μｍとなっており、透明層の中心部から端部に向かって徐々に厚くなっていた。
【００４８】
同様の作業をポリアミック酸溶液と緑顔料ＰＧ３６と黄顔料ＰＹ１３８からなる緑ペースト、ポリアミック酸溶液と青顔料ＰＢ１５：６からなる青ペーストについて行った。
【００４９】
ポリイミド緑色被膜の膜厚は、透明層のない部分が１．０２μｍ、透明層上の中心部が０．６０μｍ、透明層上の端部で０．７１μｍとなっており、透明層の中心部から端部に向かって徐々に厚くなっていた。また、ポリイミド青色被膜の膜厚は、透明層のない部分が１．０７μｍ、透明層上の中心部が０．７０μｍ、透明層上の端部で０．８１μｍとなっており、透明層の中心部から端部に向かって徐々に厚くなっていた。
【００５０】
その後、エポキシ樹脂溶液（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、無水トリメリット酸、ジエチレングリコールジメチルエーテルの混合物）を塗布して２６０℃で１時間加熱することにより、膜厚１μｍのオーバーコート層を形成した。
さらに、その上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。この様にして得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表１に示す。なお、測定には大塚電子顕微分光光度計ＭＣＰＤ−２０００を使用した。
【００５１】
作製した液晶表示装置用カラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置の表示特性を屋外の環境光下で観察した。なお、透過モードに使用する光源は２波長型のＬＥＤ光源を用いた。その結果、反射モードと透過モードでの色合いの差がほとんどなく、両者とも良好な表示特性を示した。
【００５２】
実施例２
実施例１と同様にして得られた透明層をもつガラス基板上に、アクリル共重合体溶液（ダイセル化学工業株式会社製サイクロマーＰ、ＡＣＡ−２５０）、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ソルスパース２４０００（アビシア製）、光開始剤イルガキュア３６９（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）、、赤顔料ＰＲ２０９、３−メチルー３−メトキシブチルアセテートからなる感光性カラーペーストを塗布した後、８０℃で１０分間加熱した。次に、該塗膜上にフォトマスクを置き、露光装置（大日本スクリーン（株）製ＸＧ−５０００）を用いて２００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を照射した。露光後、０．２％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、該塗膜の現像を行った。現像後、２２０℃で１時間加熱することによりアクリル樹脂赤色被膜に変換された。
【００５３】
得られたアクリル樹脂赤色被膜の膜厚は、透明層のない部分が１．１０μｍ、透明層上の中心部が０．６３μｍ、透明層上の端部で０．７２μｍとなっており、透明層の中心部から端部に向かって徐々に厚くなっていた。
【００５４】
同様の作業を、赤顔料ＰＲ２０９を緑顔料ＰＧ３６と黄顔料ＰＹ１３８に変えた緑ペースト、青顔料ＰＢ１５：６に変えた青ペーストについて行った。
【００５５】
アクリル樹脂緑色被膜の膜厚は、透明層のない部分が１．０５μｍ、透明層上の中心部が０．５９μｍ、透明層上の端部で０．７０μｍとなっており、透明層の中心部から端部に向かって徐々に厚くなっていた。また、アクリル樹脂青色被膜の膜厚は、透明層のない部分が１．１０μｍ、透明層上の中心部が０．６９μｍ、透明層上の端部で０．７９μｍとなっており、透明層の中心部から端部に向かって徐々に厚くなっていた。
【００５６】
その後、エポキシ樹脂溶液（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、無水トリメリット酸、ジエチレングリコールジメチルエーテルの混合物）を塗布して２６０℃で１時間加熱することにより、膜厚１μｍのオーバーコート層を形成した。
【００５７】
さらに、その上にＩＴＯ膜を膜厚０．１μｍとなるようにスパッタリングした。
【００５８】
この様にして得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表１に示す。なお、測定には大塚電子顕微分光光度計ＭＣＰＤ−２０００を使用した。
【００５９】
作製した液晶表示装置用カラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置の表示特性を屋外の環境光下で観察した。なお、透過モードに使用する光源は２波長型のＬＥＤ光源を用いた。その結果、反射モードと透過モードでの色合いの差がほとんどなく、両者とも良好な表示特性を示した。
【００６０】
比較例１
感光性アクリル樹脂透明被膜パターンを設けないこと以外は、実施例１と同様にすることにより、透明層と着色構造の積層構造をもたない液晶表示装置用カラーフィルターを作製した。
【００６１】
得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表１に示す。
【００６２】
作製した液晶表示装置用カラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置の表示特性を屋外の環境光下で観察した。なお、透過モードに使用する光源は２波長型のＬＥＤ光源を用いた。その結果、実施例１の場合とは異なり、反射モードと透過モードの視認性に大きな違いが認められた。とくに、反射モードの色が濃く、表示色が非常に暗いものとなった。
【００６３】
実施例３
透明層に光源補償機能を付与したこと以外は、実施例１と同様にして液晶表示装置用カラーフィルターを作製した。光源補償機能付きの透明層は、感光性アクリル樹脂溶液に黄色顔料ＰＹ１３８を混合したものを使用することにより作製した。この機能により、反射用領域の光源（Ｄ６５）が該透明層を２回通過した後の色度（ｘ、ｙ）と透過用領域の光源（２波長型のＬＥＤ光源）の色度（ｘ０、ｙ０）との差（（ｘ−ｘ０）²＋（ｙ−ｙ０）²）は０．０００８５となった。
【００６４】
得られたカラーフィルターのＤ６５光源での反射領域色度、２波長型ＬＥＤ光源での透過領域色度を表１に示す。
【００６５】
【表１】

【００６６】
作製した液晶表示装置用カラーフィルターを用いた半透過型液晶表示装置の表示特性を屋外の環境光下で観察した。なお、透過モードに使用する光源は２波長型のＬＥＤ光源を用いた。その結果、反射モードと透過モードでの色合いの差がまったくなく、両者とも同じ良好な表示特性を示した。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は上述のごとく構成したので、反射モードと透過モードでの色度差が少なく、明るい半透過型液晶表示装置用カラーフィルターを得ることができる。
【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ーの断面図の一例である。
【符号の説明】
１：ガラス基板
２：透明層
３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ：着色層
４：オーバーコート層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for a liquid crystal display device and a liquid crystal display device using the same, and more particularly to a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device, and a transflective liquid crystal display device having both characteristics.
[0002]
[Prior art]
Currently, liquid crystal display devices are used in various applications such as notebook PCs, portable information terminals, desktop monitors, and digital cameras, taking advantage of characteristics such as light weight, thinness, and low power consumption. In a liquid crystal display device using a backlight, it is required to increase the utilization efficiency of backlight light in order to reduce power consumption, and a high transmittance of a color filter is required. On the other hand, the transmittance of the color filter has been improved year by year, but it has become impossible to expect a significant reduction in power consumption due to the improved transmittance. Recently, the development of a reflective liquid crystal display device that does not require a backlight light source, which consumes a large amount of power, has been promoted, and the power consumption can be significantly reduced by about 1/7 compared to a transmissive liquid crystal display device. (Nikkei Microdevices separate volume flat panel display 1998, p. 126).
[0003]
The reflective liquid crystal display device has lower power consumption than the transmissive liquid crystal display device and has the advantage of excellent visibility in the outdoors, but the display becomes dark in a place where sufficient ambient light intensity is not secured, There is a problem that visibility becomes extremely bad. In order to make the display visible even in a dark environment, (1) a backlight is provided, a notch is formed in a part of the reflective film, a part is a transmissive display system, and a part is a reflective display system. Liquid crystal display devices (so-called transflective display systems, literature includes, for example, Fine Process Technology Japan '99, technical seminar text A5), (2) liquid crystal display devices with front lights, etc. have been devised.
[0004]
The transflective liquid crystal display device includes a transmission mode in which display is performed using backlight light and a reflection mode in which display is performed using ambient light. In transmissive display, backlight light passes through the color filter once, whereas in reflective display, ambient light passes through the color filter twice when incident and when reflected. Since the number of times of transmission through the color filter is different between the transmissive display and the reflective display, when the color materials of the transmissive area and the reflective area are the same, the darkness of the displayed color, that is, the color purity is greatly different. In addition, in the transmissive display, the light source is backlight light, whereas in the reflective display, the light source is natural light, so that not only the color purity but also the color tone changes.
[0005]
As a method of making the display colors of the transmissive region and the reflective region the same, the transmissive region and / or the reflective region may be configured by stacking a plurality of color materials, or the transmissive region and the reflective region may be different colors. It may be composed of materials. However, the current mainstream photolithography method has many problems in terms of cost, such as requiring two or more color materials for each color in any case.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was devised in view of the disadvantages of the prior art, and reduces the chromaticity difference between the reflection mode and the transmission mode for a transflective liquid crystal display device and provides a color filter with excellent color characteristics at a low cost. It is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the problems of the prior art, the present inventors can reduce the chromaticity difference between the reflection mode and the transmission mode for the transflective liquid crystal display device by the following color filter. It was found that it can be manufactured at low cost.
[0008]
That is,
(1) A color filter including a transmission region and a reflection region, wherein the reflection region has a laminated structure of a colored layer and a transparent layer in at least one pixel.The film thickness of the transparent layer gradually decreases from the center toward the outside,A color for a liquid crystal display device, characterized in that the colored layer thickness in the reflective region is thinner than the colored layer thickness in the transmissive region, and the colored layer in the transmissive region and the colored layer in the reflective region are made of the same color material filter.
(2) The color filter for a liquid crystal display device according to (1), wherein the film thickness of the transparent layer in the reflective region is different for each color.
(3) The color filter for a liquid crystal display device according to (1) or (2), wherein the area ratio of the transmission region and the reflection region is different for each color.
(4) The color filter for a liquid crystal display device according to any one of (1) to (3), wherein the film thickness of the transparent layer in the reflective region is changed within one pixel.
(5(1) The transparent layer in the reflective region has a light source compensation function that compensates for differences in color characteristics and brightness of the light source used in each of the reflective region and the transmissive region.4) The color filter for a liquid crystal display device according to any one of the above.
(6) The transparent layer in the reflective region has chromaticity (x, y) after the light source in the reflective region has passed through the transparent layer twice and the chromaticity (x in the light source in the transmissive region)₀, Y₀(1) to (1) having a light source compensation function satisfying the following formula:5) The color filter for a liquid crystal display device according to any one of the above.
(Xx₀)²+ (Y−y₀)²<1 × 10^-3
(7(1) to (1), wherein an overcoat layer is formed on the colored layer.6) The color filter for a liquid crystal display device according to any one of the above.
[0009]
(X-x0)²+ (Y−y0)²<1 × 10^-3
(8) The color filter for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 7, wherein an overcoat layer is formed on the colored layer.
(9) A transflective liquid crystal display device using the color filter for a liquid crystal display device according to any one of (1) to (8).
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the liquid crystal display device of the present invention, the substrate on which the reflective film is formed may be either a color filter side substrate or a substrate facing the color filter. When a reflective film is formed on the color filter side, the area where the reflective film is formed is the reflective area among the pixel areas where the color material is formed, and the reflective film is formed within the pixel area. The non-transmitting area is a transmission area. When the reflective film is formed on the substrate facing the color filter, the color filter pixel area corresponding to the reflective film forming area of the substrate becomes a reflective area, and the reflective film is not formed on the area of the substrate. The corresponding color filter pixel area becomes the transmission area.
[0011]
In the color filter of the present invention, in at least one color pixel, the reflective region has a laminated structure of a colored layer and a transparent layer, and the colored layer thickness of the reflective color region is thinner than the colored layer thickness of the transmissive region. The colored layer in the transmissive region and the colored layer in the reflective region are made of the same color material. In at least one color pixel, if the reflective color region has a laminated structure of a colored layer and a transparent layer, and the thickness of the colored layer in the reflective color region is smaller than the thickness of the transmitted color region, the display color of the reflective color region The difference in display color in the reflection color area can be reduced. Further, if the colored layer in the reflective color region and the colored layer in the transmissive color region are the same color material, an increase in the color filter manufacturing process can be minimized. The reflection color area may be a laminated structure of a transparent layer and a colored layer, but if it is suitable for matching the display colors of the reflection color and the transmission color, only a part of the reflection color area is transparent. A laminated structure of a layer and a colored layer may be used.
[0012]
In the present invention, the film thickness of the transparent layer provided in the reflective region may be the same or different for each color. However, it is preferable that the film thickness of the transparent layer is different for each color because it is easy to match the display colors of the reflected color and the transmitted color.
[0013]
Furthermore, in the present invention, the area ratio between the reflective region and the transmissive region is not particularly limited, and may be the same or different for each color. However, it is preferable that the area ratio of the transmission region and the reflection region is different for each color because it is easy to match the display colors of the reflection color and the transmission color.
[0014]
The transparent layer used in the reflective region of the present invention is specifically a region having an average transmittance of 80% or more in the visible region. The transparent layer is present in order to make the thickness of the colored layer in the reflective color region thinner than the thickness of the colored layer in the transmissive color region. Therefore, the shape of the transparent layer is not particularly limited, and the surface may be flat or uneven. However, it is preferable that the thickness of the transparent layer is changed from the viewpoint that the thickness of the colored layer in the reflective color region to be laminated is easily thinner than the thickness of the colored layer in the transmission color region. More preferably, the transparent layer has a shape in which the film thickness gradually decreases from the center toward the outside in one pixel. If the transparent layer has a shape in which the thickness of the transparent layer gradually decreases from the center to the outside, the colored layer to be laminated tends to flow in, and the thickness of the colored layer can be easily reduced. Here, the shape in which the film thickness gradually decreases from the center toward the outside may be either a discontinuously decreasing shape or a continuously decreasing shape. Specific examples include a convexly curved shape, a staircase shape, and a conical shape.
[0015]
On the other hand, the thickness of the colored layer in the reflective color region needs to be smaller than the thickness of the colored layer in the transmissive color region, and even if the thickness of the colored layer in the reflective color region is constant, it changes. You can do either. However, since the film thickness of the colored layer is affected by the film thickness of the transparent layer, when the film thickness of the transparent layer is changed, the film thickness of the colored layer is correspondingly changed. Further, when the film thickness of the transparent layer gradually decreases from the center toward the outside, the film thickness of the colored layer gradually increases from the center toward the outside.
[0016]
In the transflective liquid crystal display device, the reflected color light source is an environmental color, whereas the transmitted color light source is a backlight. For this reason, the display colors of the reflected color and the transmitted color cannot be completely matched only by making the colored layer thickness of the reflective color region thinner than the colored layer thickness of the transmitted color region. Therefore, it is preferable that the transparent layer of the reflective color region has a light source compensation function that compensates for differences in color characteristics and brightness of the light source used in each of the reflective region and the transmissive region. When the transparent layer has a light source compensation function, it is possible to further reduce the difference between the reflected color and the transmitted color. The light source compensation function of the transparent layer is to match the chromaticity (x, y) after the light source in the reflective region passes through the transparent layer twice and the chromaticity (x0, y0) of the light source in the transmissive region. If the relationship of the following equation is established between (x, y) and (x0, y0), the degree of coincidence of the chromaticity of the light source is high, and the display colors of the reflected color and the transmitted color are equal. Since it becomes easy to become, it is preferable.
[0017]
(X-x0)²+ (Y−y0)²<1 × 10^-3
Specific examples of the light source include a D65 light source for the reflective region, a C light source, a two-wavelength light source, and a three-wavelength light source for the transmitted color region. An example of the two-wavelength LED light source here is an LED light source that emits white light by combining a blue LED and a yellow phosphor or a yellow-green phosphor. Examples of the three-wavelength light source include a three-wavelength fluorescent tube, a white LED light source combining ultraviolet LEDs and red, blue, and green phosphors, a white LED light source combining red, blue, and green LEDs, and organic An electroluminescence light source etc. are mentioned.
[0018]
Next, the material constituting the color filter for the liquid crystal display device of the present invention and the forming method will be described.
[0019]
The formation of the color filter is not limited to the transparent substrate side such as glass or polymer film, but can also be performed on the driving element side substrate. The pattern shape of the color filter includes a stripe shape and an island shape, but is not particularly limited. A columnar fixed spacer may be disposed on the color filter as necessary.
[0020]
Examples of the method for forming the colored layer and the transparent layer include, but are not particularly limited to, a photolithography method, a printing method, and an electrodeposition method. In view of pattern forming properties, it is more preferable to carry out by photolithography.
[0021]
The colored layer of the color filter of the present invention is composed of at least three color pixels of red, green, and blue, and the coloring material used may be any colorant regardless of organic pigments, inorganic pigments, and dyes. it can. Examples of typical pigments include Pigment Red (PR-), 2, 3, 22, 38, 149, 166, 168, 177, 206, 207, 209, 224, 242, 254, Pigment Orange (PO-) 5 13, 17, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71, Pigment Yellow (PY-) 12, 13, 14, 17, 20, 24, 83 86, 93, 94, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 173, 185, Pigment Blue (PB-) 15 (15: 1, 15 : 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6), 21, 22, 60, 64, Pigment Violet (PV-) 19, 23, 29, 32, 33, 36, 37, 3 , And the like 40, 50. In the present invention, various pigments can be used without being limited thereto.
[0022]
If necessary, the pigment may be subjected to surface treatment such as rosin treatment, acidic group treatment, basic treatment, pigment derivative treatment and the like.
[0023]
In addition, PR (Pigment Red), PY (Pigment Yellow), PV (Pigment Violet), PO (Pigment Orange), etc. are symbols of the color index (CI; issued by The Society of Dyers and Colorists) Formally C.I. I. (For example, CI PR254 etc.). This prescribes standards for dyes and dyeings, and each symbol designates a specific standard dye and its color. In the following description of the present invention, in principle, the C.I. I. Is omitted (for example, PR254 for CI PR254).
[0024]
However, it is more preferable to use PR242, PR254, pigment having a quinacridone skeleton, PO38, PY17, PY138, and PY150 in the color filter for the red pixel of the color filter of the present invention. The quinacridone skeleton in the present invention is a compound represented by the following structural formula (1).
[0025]
[Chemical 1]

[0026]
[In Structural Formula (1), R1 to R8 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group such as a methyl group, or a halogen atom such as a chlorine atom. ]
Among them, PR122 (in the structural formula (1), R3 and R6 are methyl groups, R1, R2, R4, R5, R7, and R8 are hydrogen atoms, see the structural formula (2)), PV19 (in the structural formula (1), R1 to R8 are all hydrogen atoms, structural formula (3)) or PR209 (in structural formula (1), R3 and R6 are chlorine atoms, R1, R2, R4, R5, R7 and R8 are hydrogen atoms, structures Formula (4)) is particularly preferred.
[0027]
[Chemical 2]

[0028]
[Chemical 3]

[0029]
[Formula 4]

[0030]
In the colorant for green pixels of the color filter of the present invention, it is more preferable to use PG7, PG36, PY17, PY138, PY150. Further, it is more preferable to use PB15 (15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6), 60, PV19, 23 as the blue pixel colorant.
[0031]
In addition, although the colored layer uses what consists of a coloring material and a polymer at least, a polyimide, an acrylic resin, etc. can be used as a polymer. The colored layer may contain additives such as a surfactant, a pigment dispersant, and inorganic fine particles.
[0032]
On the other hand, the material constituting the transparent layer of the color filter of the present invention is not particularly limited as long as it is transparent, and either an organic material or an inorganic material can be used. However, like the colored layer, it is preferable to use an organic material when forming a pattern by a photolithography method. In particular, it is more preferable to use the same material as the colored layer, such as polyimide and acrylic resin.
[0033]
As a method of changing the film thickness of the transparent layer for each color, a method of devising a photolithography method can be mentioned. That is, when the transparent layer is patterned by the photolithographic method, if the exposure amount is controlled for each color by changing the light transmittance with a photomask provided with halftone dots and gray areas, the film of the transparent layer after development The thickness can be changed for each color.
[0034]
Moreover, as a shape control method of a transparent layer, the method of using the device of the photolitho method, softening by heating, etc. are mentioned. As a contrivance of the photolithographic method, a shape that changes discontinuously or continuously is produced by controlling the exposure amount with a photomask provided with halftone dots and gray areas. As for the method of utilizing softening by heating, after the pattern formation of the transparent layer, heating is performed up to the softening point of the material of the transparent layer, and the pattern shape of the transparent layer is controlled by the flow of the softened resin. .
[0035]
Furthermore, when providing a light source compensation function to a transparent layer, the transparent layer needs to contain the coloring material. The coloring material used here is the same as that used in the above-described colored layer, and any colorant can be used regardless of organic pigments, inorganic pigments, and dyes. Since the transparent layer is more transparent than the colored layer, the amount of the coloring material contained in the transparent layer is small compared to the amount of the coloring material contained in the colored layer.
[0036]
In the color filter of the present invention, since the flatness of the pixel surface may be impaired by the formation of the transparent layer, it is preferable to form an overcoat layer on the color material as a flattening layer. As the overcoat material, an epoxy film, an acrylic epoxy film, an acrylic film, a siloxane polymer film, a polyimide film, a silicon-containing polyimide film, a polyimidesiloxane film, or the like can be used.
[0037]
The color filter of the present invention is used in combination with a transflective liquid crystal display device. Here, the transflective liquid crystal display device is a liquid crystal display device including a reflective film made of an aluminum film, a silver film, or the like and having a slit. The color filter of the present invention is not limited to the driving method and display method of the liquid crystal display device, and is applied to various liquid crystal display devices such as an active matrix method, a passive matrix method, a TN mode, an STN mode, an ECB mode, and an OCB mode. The Moreover, it can be used without being limited to the structure of the liquid crystal display device, for example, the number of polarizing plates, the position of the scatterers, and the like.
[0038]
An example of the color filter manufacturing method of the present invention will be described.
[0039]
A transparent layer photosensitive paste made of a photosensitive acrylic resin and a solvent is applied onto a transparent substrate, and then a photosensitive acrylic resin transparent film is formed by air drying, heat drying, vacuum drying, or the like. In the case of heat-drying, it is preferable to use an oven, a hot plate, etc., and carry out at 50-180 degreeC for 1 minute-3 hours. Next, a pattern is formed by wet development on the photosensitive acrylic resin transparent film thus obtained. First, a mask is placed on the photosensitive acrylic resin transparent film, and ultraviolet rays are irradiated using an exposure apparatus. After the exposure, the photosensitive acrylic resin transparent film is developed with an alkali developer. The patterned photosensitive acrylic resin transparent coating is then cured by heat treatment. The heat treatment is usually carried out in air, in a nitrogen atmosphere, or in a vacuum at a temperature of 150 to 350 ° C., preferably 180 to 250 ° C., for 0.5 to 5 hours, continuously or stepwise. Done.
[0040]
After applying a color paste consisting of at least a polyimide precursor, a colorant and a solvent on a transparent substrate having a transparent layer thus formed, a polyimide precursor transparent film is formed by air drying, heat drying, vacuum drying or the like. To do. In the case of heat-drying, it is preferable to use an oven, a hot plate, etc., and carry out at 50-180 degreeC for 1 minute-3 hours. Next, a pattern is formed on the photosensitive polyimide precursor colored film thus obtained by wet etching. First, a positive photoresist is applied on the polyimide precursor colored coating to form a photoresist coating. Subsequently, a mask is placed on the photoresist film, and ultraviolet rays are irradiated using an exposure apparatus. After the exposure, the photoresist coating and the polyimide precursor colored coating are simultaneously etched with an alkaline developer for positive photoresist. After the etching, the photoresist film that has become unnecessary is peeled off. The polyimide precursor colored film is then converted into a polyimide colored film by heat treatment. The heat treatment is usually carried out in air, in a nitrogen atmosphere, or in a vacuum at a temperature of 150 to 350 ° C., preferably 180 to 250 ° C., for 0.5 to 5 hours, continuously or stepwise. Done.
[0041]
When the above steps are performed for red, green, and blue color pastes, and if necessary, a black color paste, a color filter for a liquid crystal display device having a laminated structure of a transparent layer and a colored layer can be produced.
[0042]
Next, an example of a liquid crystal display device created using this color filter will be described. A transparent protective film is formed on the color filter, and a transparent electrode such as an ITO film is formed thereon. Next, this color filter substrate and a reflective electrode substrate on which a reflective electrode such as a metal vapor deposition film is formed, and a liquid crystal alignment film that is further rubbed for liquid crystal alignment provided on those substrates, and It is bonded to face each other through a spacer for maintaining the cell gap. In addition to the reflective electrode, a projection for light diffusion, a thin film transistor (TFT) element or a thin film diode (TFD) element, a scanning line, a signal line, etc. are provided on the reflective electrode substrate, and a TFT liquid crystal display device, A TFD liquid crystal display device can be produced. Next, after injecting liquid crystal from the injection port provided in the seal portion, the injection port is sealed. Next, a module is completed by mounting an IC driver or the like.
[0043]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these.
[0044]
Example 1
In a color filter in which the size of each pixel of red, green, and blue is 240 × 80 μm, the reflection region is 120 × 80 μm and the transmission region is 120 × 80 μm for red, and the reflection region is 125 × 80 μm for green, The transmission region was 115 × 80 μm, and for blue, the reflection region was 115 × 80 μm, and the transmission region was 125 × 80 μm.
[0045]
After applying a photosensitive acrylic resin solution consisting of a methacrylic acid-methyl methacrylate copolymer, pentaerythritol tetraacrylate, a photosensitizer, and propylene glycol monomethyl ether acetate onto a glass substrate on which a black matrix is patterned, 90 ° C. For 10 minutes. A photomask is placed on the resulting photosensitive acrylic resin transparent coating, and 100 mJ / cm using an exposure apparatus (XG-5000 manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.).²The ultraviolet rays were irradiated. At this time, the photomask has a gray zone in which the amount of exposure gradually decreases from the center of the pattern toward the outside (the ratio of light transmittance between the center and the end is 1: 0.8). ) And a photomask with the gray zone density changed for portions corresponding to red, green, and blue (corresponding to red when the average transmittance of the portion corresponding to green is 1) The portion corresponding to blue is 0.95, and the portion corresponding to blue is 0.9). After the exposure, the photosensitive acrylic resin transparent film was developed with a 0.2% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. By development, a photosensitive acrylic resin transparent film pattern having a convexly curved shape was obtained. The photosensitive acrylic resin transparent film pattern thus obtained was heated at 240 ° C. for 1 hour to complete the curing. The resulting photosensitive acrylic resin transparent film pattern has a film thickness of 0.45 μm at the center corresponding to red, 0.33 μm at the end, and 0.48 μm at the center corresponding to the green. 0.35 μm, the center portion corresponding to blue was 0.43 μm, and the end portion was 0.29 μm.
[0046]
On a glass substrate having a transparent layer, a polyamic acid solution (3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4′-diaminodiphenyl ether, and bis (3-aminopropyl) tetramethyl (A product obtained by reacting disiloxane with N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent), a red pigment PR209, a red pigment PR209 sulfonated product, and a color paste made of γ-butyrolactone, and then heated at 120 ° C. for 20 minutes. Next, a positive photoresist (SRC-100, manufactured by Shipley Co., Ltd.) was applied on the obtained polyamic acid red film to form a photoresist film. Subsequently, a photomask is placed on the photoresist film, and 100 mJ / cm using an exposure apparatus (XG-5000 manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.).²The ultraviolet rays were irradiated. After the exposure, the photoresist film and the polyimide precursor red film were simultaneously etched with a 2.0% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. After the etching, the unnecessary photoresist film was peeled off with acetone. The polyimide precursor red coating was converted to a polyimide red coating by heating at 260 ° C. for 1 hour.
[0047]
The film thickness of the obtained polyimide red film is 1.05 μm at the portion without the transparent layer, 0.65 μm at the center on the transparent layer, and 0.75 μm at the end on the transparent layer. The thickness gradually increased from the center to the edge.
[0048]
The same operation was performed for a green paste composed of a polyamic acid solution, a green pigment PG36 and a yellow pigment PY138, and a blue paste composed of a polyamic acid solution and a blue pigment PB15: 6.
[0049]
The film thickness of the polyimide green film is 1.02 μm at the portion without the transparent layer, 0.60 μm at the center on the transparent layer, and 0.71 μm at the end on the transparent layer. It gradually became thicker toward the edge. The film thickness of the polyimide blue film is 1.07 μm at the portion without the transparent layer, 0.70 μm at the center on the transparent layer, and 0.81 μm at the end on the transparent layer. The thickness gradually increased from part to end.
[0050]
Thereafter, an epoxy resin solution (a mixture of bisphenol A type epoxy resin, trimellitic anhydride and diethylene glycol dimethyl ether) was applied and heated at 260 ° C. for 1 hour to form an overcoat layer having a thickness of 1 μm.
Further, an ITO film was sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm. Table 1 shows the reflection region chromaticity of the D65 light source of the color filter thus obtained and the transmission region chromaticity of the two-wavelength LED light source. In addition, the Otsuka electron microspectrophotometer MCPD-2000 was used for the measurement.
[0051]
The display characteristics of the transflective liquid crystal display device using the produced color filter for liquid crystal display device were observed under outdoor ambient light. The light source used in the transmission mode was a two-wavelength LED light source. As a result, there was almost no difference in color between the reflection mode and the transmission mode, and both showed good display characteristics.
[0052]
Example 2
On a glass substrate having a transparent layer obtained in the same manner as in Example 1, an acrylic copolymer solution (Daicel Chemical Industries, Ltd., Cyclomer P, ACA-250), pentaerythritol tetramethacrylate, Solsperse 24000 (Avisia) ), Photoinitiator Irgacure 369 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals), red pigment PR209, and a photosensitive color paste composed of 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, and then heated at 80 ° C. for 10 minutes. Next, a photomask is placed on the coating film, and 200 mJ / cm using an exposure apparatus (XG-5000 manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.).²The ultraviolet rays were irradiated. After the exposure, the coating film was developed with a 0.2% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. After development, it was converted to an acrylic resin red film by heating at 220 ° C. for 1 hour.
[0053]
The resulting acrylic resin red film has a thickness of 1.10 μm at the portion without the transparent layer, 0.63 μm at the center on the transparent layer, and 0.72 μm at the end on the transparent layer. It gradually became thicker from the center to the end.
[0054]
The same operation was performed for the green paste in which the red pigment PR209 was changed to the green pigment PG36 and the yellow pigment PY138, and the blue paste in which the blue pigment PB15: 6 was changed.
[0055]
The thickness of the acrylic resin green coating is 1.05 μm at the part without the transparent layer, 0.59 μm at the center on the transparent layer, and 0.70 μm at the end on the transparent layer. It gradually became thicker toward the edge. The thickness of the acrylic resin blue coating is 1.10 μm at the portion without the transparent layer, 0.69 μm at the center on the transparent layer, and 0.79 μm at the end on the transparent layer. The thickness gradually increased from the center to the edge.
[0056]
Thereafter, an epoxy resin solution (a mixture of bisphenol A type epoxy resin, trimellitic anhydride and diethylene glycol dimethyl ether) was applied and heated at 260 ° C. for 1 hour to form an overcoat layer having a thickness of 1 μm.
[0057]
Further, an ITO film was sputtered thereon to a thickness of 0.1 μm.
[0058]
Table 1 shows the reflection region chromaticity of the D65 light source of the color filter thus obtained and the transmission region chromaticity of the two-wavelength LED light source. In addition, the Otsuka electron microspectrophotometer MCPD-2000 was used for the measurement.
[0059]
The display characteristics of the transflective liquid crystal display device using the produced color filter for the liquid crystal display device were observed under outdoor ambient light. The light source used in the transmission mode was a two-wavelength LED light source. As a result, there was almost no difference in color between the reflection mode and the transmission mode, and both showed good display characteristics.
[0060]
Comparative Example 1
A color filter for a liquid crystal display device having no laminated structure of a transparent layer and a colored structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the photosensitive acrylic resin transparent film pattern was not provided.
[0061]
Table 1 shows the reflection region chromaticity in the D65 light source of the obtained color filter and the transmission region chromaticity in the two-wavelength LED light source.
[0062]
The display characteristics of the transflective liquid crystal display device using the produced color filter for liquid crystal display device were observed under outdoor ambient light. The light source used in the transmission mode was a two-wavelength LED light source. As a result, unlike the case of Example 1, a large difference was recognized in the visibility between the reflection mode and the transmission mode. In particular, the reflection mode color is dark and the display color is very dark.
[0063]
Example 3
A color filter for a liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that the light source compensation function was added to the transparent layer. The transparent layer with a light source compensation function was prepared by using a mixture of a photosensitive acrylic resin solution and a yellow pigment PY138. With this function, the chromaticity (x, y) after the light source (D65) in the reflective region has passed through the transparent layer twice and the chromaticity (x0, difference from y0) ((x−x0)²+ (Y−y0)²) Was 0.00085.
[0064]
Table 1 shows the reflection region chromaticity in the D65 light source of the obtained color filter and the transmission region chromaticity in the two-wavelength LED light source.
[0065]
[Table 1]

[0066]
The display characteristics of the transflective liquid crystal display device using the produced color filter for liquid crystal display device were observed under outdoor ambient light. The light source used in the transmission mode was a two-wavelength LED light source. As a result, there was no difference in hue between the reflection mode and the transmission mode, and both showed the same good display characteristics.
[0067]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, a bright color filter for a transflective liquid crystal display device can be obtained with little difference in chromaticity between the reflection mode and the transmission mode.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a cross-sectional view of a color filter for a liquid crystal display device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Glass substrate
2: Transparent layer
3R, 3G, 3B: colored layer
4: Overcoat layer

Claims

A color filter including a transmissive region and a reflective region, wherein the reflective region has a laminated structure of a colored layer and a transparent layer in at least one pixel, and the film thickness of the transparent layer extends from the center toward the outside. The thickness of the colored layer in the reflective region is thinner than the thickness of the colored layer in the transmissive region, and the colored layer in the transmissive region and the colored layer in the reflective region are made of the same color material. Characteristic color filter for liquid crystal display devices.

The color filter for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the film thickness of the transparent layer in the reflective region is different for each color.

The color filter for a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the area ratio of the transmission region and the reflection region is different for each color.

The color filter for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the transparent layer in the reflective region is changed within one pixel.

Transparent layer of the reflection area, the color characteristics of the light source used in the respective areas of the reflective area and the transmissive area, according to claim 1-4, characterized in that it comprises a light source compensation function for compensating the difference in brightness The color filter for liquid crystal display devices in any one.

The transparent layer in the reflective region is between the chromaticity (x, y) after the light source in the reflective region has passed through the transparent layer twice and the chromaticity (x ₀ , y ₀ ) of the light source in the transmissive region. in a color filter for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it has a light source compensation function satisfying the following equation.
(X−x ₀ ) ² + (y−y ₀ ) ² <1 × 10 ⁻³

The color filter for a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6 , wherein an overcoat layer is formed on the colored layer.

Transflective liquid crystal display device is obtained using a color filter for a liquid crystal display device according to any one of claims 1-7.