JP2013015680A - カラーフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板と、上記透明基板上に形成され開口部を有する遮光部と、上記遮光部の上記開口部に形成され、少なくとも赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層を含む複数色の着色層から構成される複数色の副画素と、各色の上記副画素から構成される複数の画素部とを有し、上記光源から遠い距離に配置される上記画素部の上記開口率が、上記光源から近い距離に配置される上記画素部の上記開口率よりも大きいことを特徴とするカラーフィルタを提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図2
Description
そのため、液晶表示装置に用いられるエッジライト型の面光源装置においては、上述した液晶表示装置の輝度ムラの発生を抑制するために、導光板における出射光量の面内分布の均一性をより向上させることが求められている。
また、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いることにより、液晶表示装置全体の輝度の調整を行うことが可能となることから、上記面光源装置における導光板に特殊な加工等を行う必要がなくなるため、液晶表示装置の製造工程を簡便なものとすることが可能となり、また製造コストについても削減することが可能となる。
また、上記カラーフィルタを用いて、液晶表示装置全体の輝度の調整を行うことが可能となることから、上記面光源装置における導光板に特殊な加工等を行う必要がなくなるため、液晶表示装置の製造工程を簡便なものとすることが可能となり、また製造コストについても削減することが可能となる。よって、生産性が高く、かつコスト的にも有利な液晶表示装置とすることができる。
また、本発明によれば、カラーフィルタを用いて液晶表示装置の輝度を調整することが可能であることから、面光源装置に用いられる導光板については、上述した輝度調整のための処理を施さなくてもよくなるため、液晶表示装置の製造工程を簡便なものとすることができ、かつ製造コストを削減することが可能となるといった効果を奏する。
まず、本発明のカラーフィルタについて説明する。
本発明のカラーフィルタは、導光板および上記導光板の側方に配置された光源を有する面光源装置と、液晶パネルとを有する液晶表示装置に用いられるものであって、透明基板と、上記透明基板上に形成され開口部を有する遮光部と、上記遮光部の上記開口部に形成され、少なくとも赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層を含む複数色の着色層から構成される複数色の副画素と、各色の上記副画素から構成される複数の画素部とを有し、上記光源から遠い距離に配置される上記画素部の上記開口率が、上記光源から近い距離に配置される上記画素部の上記開口率よりも大きいことを特徴とするものである。
図1は、本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置の一例を示す模式図である。また、図2(a)は、本発明のカラーフィルタの一例を示す概略平面図であり、図2(b)は図2(a)のA−A線断面図、図2(c)は図2(a)のB−B線断面図、図2(d)は図2(a)のC部分の拡大図である。
また、図1および図2(a)、(b)に示すように、本発明のカラーフィルタ10は、透明基板11と、透明基板11上に形成され開口部を有する遮光部12と、遮光部12の開口部に形成され、少なくとも赤色着色層13’R、緑色着色層13’G、および青色着色層13’Bから構成される副画素13(図1、および図2(a)、(b)においては、赤色副画素13R、緑色副画素13G、青色副画素13B)と、各色の副画素13R、13G、13Bから構成される複数の画素部14とを有するものである。
また、図2(a)、(c)に示すように、本発明のカラーフィルタ100は、光源から遠い距離に位置する画素部14の開口率が、光源から近い距離に位置する開口部14の開口率よりも大きいものである。なお、図2(a)、(c)においては、液晶表示装置における面光源装置の光源が辺Xに沿って配置される場合において、光源側の辺Xから遠い距離に位置する画素部14の開口率が、光源側の辺Xから近い距離に位置する開口部14の開口率よりも連続的に大きい例について示している。
上記画素部の輝度の差は、上記カラーフィルタに導光板および上記導光板の側方に配置された光源を有する面光源装置を配置し、各画素部ごとの輝度を測定し、測定値から算出するものとする。
また、輝度の測定は、例えば分光放射計 SR-3(TOPCON社製)を用いることによって測定することができる。
本発明における画素部は、各色の副画素から構成されるものである。
また、本発明は、上記光源から遠い距離に配置される上記画素部の上記開口率が、上記光源から近い距離に配置される上記画素部の上記開口率よりも大きいことを特徴とするものである。
また、本発明において、複数の画素部の開口率については上述した範囲内で変化させることが好ましい。
本発明における開口率の調整方法としては、光源から遠い距離に配置される画素部の開口率が、光源から近い距離に配置される画素部の開口率よりも大きくなるように、各々の画素部の開口率を調整することができ、かつ、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた場合に輝度ムラの発生を防止することが可能であれば特に限定されない。
ここで、面光源装置における光源は、通常、導光板の入光面全体に配置されるものである。よって、カラーフィルタにおいては、通常、導光板の入光面に対応する少なくとも1辺に全体的に光源が配置される。
よって、本発明においては、図2(a)に示すように、光源側の辺Xから遠い距離に位置する画素部14の開口率が、辺Xから近い距離に位置する画素部14の開口率よりも大きくなるように、各々の画素部14の開口率を調整することが好ましい。また、辺Xから同等の距離に位置する画素部14の開口率については同等であることが好ましい。
なお、本発明において「複数の画素部の開口率が段階的に大きくなる」とは、光源側の辺からの距離が遠くなるにしたがって、複数個毎に画素部が大きくなることを指し、図3においては、3個おきに画素部14が大きくなる例について示している。
ここで、上記面光源装置は、導光板の側面のうち、少なくとも1つの側面の側方に光源を有するものであれば特に限定されないが、液晶表示装置においては、導光板の対向する2つの側面の側方に光源が配置された面光源装置、または導光板のすべての側面の側方に光源が配置された面光源装置が好適に用いられる。
また、本発明のカラーフィルタが上述した導光板のすべての側面の側方に光源が配置された面光源装置と併用される場合は、図4(b)に示すように、光源が配置される導光板の側面に対応する4辺X3〜X6のそれぞれの辺からの距離を考慮して、4辺X3〜X6から遠い距離に位置する画素部14の開口率が、4辺X3〜X6から近い距離に位置する画素部14の開口率よりも大きくなるように、各々の画素部14の開口率を調整することが好ましい。
なお、図4(a)、(b)は、本発明のカラーフィルタの他の例を示す概略平面図であり、説明していない符号については図1(a)等と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明における画素部は、各色の副画素から構成されるものである。なお、後述するように、本発明における副画素は、少なくとも赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層を有するものであることから、本発明における1つの画素部は、少なくとも赤色副画素、緑色副画素、および青色副画素から構成されるものである。
また、1つの画素部における各色の副画素の形状についても、本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示装置において良好な画像表示を行うことが可能であれば特に限定されず、同じ形状であってもよく、異なる形状であってもよい。
なお、上記画素部の数の上限値は、24000000個程度である。
本発明における副画素は、上記遮光部の上記開口部に形成され、少なくとも赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層を含む複数色の着色層から構成されるものである。
また、本発明のカラーフィルタにおいては、少なくとも赤色副画素、緑色副画素、および青色副画素が用いられる。
本発明における遮光部は、透明基板上に形成され、開口部を有するものである。
なお、樹脂製遮光部に用いられる黒色着色剤、およびバインタ樹脂については、一般的なカラーフィルタの遮光部に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
例えば、上記遮光部が樹脂製遮光部である場合は、フォトリソグラフィー法、印刷法等を挙げることができる。
また例えば、上記遮光部が金属薄膜である場合は、金属マスクを用いた蒸着法、スパッタ法や、透明基板上に金属薄膜を形成した後、エッチング処理を施す方法等を挙げることができる。
遮光部の構成を上述の構成とすることにより、金属薄膜等を用いて形成される遮光部のパターン形状を簡素なものとすることができることから、遮光部の線幅を変更して、複数の画素部の開口率が調整しやすくなる。また、異なる色の副画素間に配置される遮光部については、副画素を構成する着色層の形成時に同時形成することができる。
本発明における透明基板は、上述した遮光部、副画素を構成する着色層等を支持するものである。
本発明のカラーフィルタは、上述した画素部、遮光部、および透明基板を有するものであれば特に限定されるものではなく、他にも必要な部材を適宜選択して用いることが可能である。
このような部材としては、例えば、柱状スペーサ、オーバーコート層、液晶配向制御突起等を挙げることができる。
なお、上述した部材については、いずれも一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明のカラーフィルタの製造方法としては、複数の画素部の開口率を上述したように調整して形成することが可能な方法であれば特に限定されず、一般的なカラーフィルタの製造方法と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明のカラーフィルタは、導光板および上記導光板の側面に配置された光源を有する面光源装置と、液晶パネルとを有する液晶表示装置に用いられるものである。
本発明のカラーフィルタが用いられる液晶表示装置については、後述する「B.液晶表示装置」の項で説明するので、ここでの説明は省略する。
次に、本発明の液晶表示装置について説明する。
本発明の液晶表示装置は、上述した「A.カラーフィルタ」の項に記載のカラーフィルタと、導光板および上記導光板の側方に配置された光源を有する面光源装置と、液晶パネルとを有することを特徴とするものである。
図1は、本発明の液晶表示装置の一例を示す模式図である。図1に示すように、本発明の液晶表示装置100は、カラーフィルタ10と、導光板21および導光板21の側方に配置された光源22を有する面光源装置20と、液晶パネル30とを有するものである。なお、カラーフィルタ10については、上述した「A.カラーフィルタ」の項で説明したので、ここでの説明は省略する。
また、上記カラーフィルタを用いて、液晶表示装置全体の輝度の調整を行うことから可能となることから、面光源装置における導光板の加工等を行わなくてもよくなるため、液晶表示装置の製造工程を簡便なものとすることが可能となり、また製造コストについても削減することが可能となる。よって、生産性が高く、かつコスト的にも有利な液晶表示装置とすることができる。
本発明におけるカラーフィルタについては、上述した「A.カラーフィルタ」の項で説明したものと同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
本発明における面光源装置は、導光板と、上記導光板の側面に配置された光源とを有するものである。
本発明における導光板は、通常、出光面と、出光面に対向する背面と、出光面および背面の間に位置する側面とを有し、光源が配置されている側の導光板の側面を入光面として用いるものである。また、上記導光板においては、光源からの光を入光面から入光させ、拡散させた後、出光面から均一な光を出射する。
本発明に用いられる光源は、導光板の側方に配置されるものである。なお、上記光源は、通常、導光板の入光面に配置されるものである。
光源が白色発光するLEDである場合、光源の数が少なくとも均一な白色とすることができる。また、光源がそれぞれ、光の三原色に近い色の発光を行う3種類のLEDである場合、これら3種類のLEDがそれぞれ独立して配置されることにより白色の照明光が放出されるので、色バランス調整を容易に行うことができ、表示部の品位を高め、画像をより美しく見せることができる。
光源が複数のLEDが配列されたものである場合、LEDのピッチは、入光面の幅、上述したカラーフィルタの遮光部のピッチ等に応じて適宜調整される。
本発明における面光源装置は、上述した導光板、および光源を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要な構成を適宜選択して追加することができる。
以下、このような構成としては、導光板の背面側に配置され、導光板の背面から出射した光を反射させて、再び導光板内に入射させる反射シート、導光板の出光面側に配置され、透過光を拡散させる機能を有する拡散シート、導光板の出光面側に配置され、特定の偏光成分のみを透過し、それ以外の偏光成分を反射する偏光分離機能を有する偏光反射シート等を挙げることができる。
本発明に用いられる液晶パネルとしては、一般的な液晶パネルを用いることができる。
なお、液晶パネルの詳細については、種々の公知文献(例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典(内田龍男、内池平樹監修)」2001年工業調査会発行)に記載されているため、ここでの説明は省略する。
本発明の液晶表示装置は、上述したカラーフィルタ、面光源装置、および液晶パネルを有するものであれば特に限定されるものではなく、他にも必要な構成を適宜選択して用いることができる。
本発明の液晶表示装置の用途としては、例えば、テレビ、パソコン、モニター、デジタルサイネージ等を挙げることができる。
本発明の液晶表示装置の製造方法については、一般的な方法と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
(共重合樹脂溶液の調製)
重合槽中にメタクリル酸メチル(MMA)を63質量部、アクリル酸(AA)を12質量部、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEMA)を6質量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)を88質量部仕込み、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質量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、85℃で2時間攪拌し、更に100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、更にメタクリル酸グリシジル(GMA)を7質量部、トリエチルアミンを0.4質量部、及びハイドロキノンを0.2質量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液(固形分50%)を得た。
次に下記材料を室温で攪拌、混合して硬化性樹脂組成物を得た。
<硬化性樹脂組成物の組成>
・上記共重合樹脂溶液(固形分50%) 16質量部
・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質量部
・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質量部
・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質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル 52質量部
まず、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整した。
<黒色顔料分散液の組成>
・黒色顔料 23質量部
・高分子分散剤(ビックケミー・ジャパン(株) Disperbyk111) 2質量部
・溶剤(ジエチレングリコールジメチルエーテル) 75質量部
<遮光部用組成物の組成>
・上記黒色顔料分散液 61質量部
・上記硬化性樹脂組成物 20質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル 30質量部
なお、遮光部のパターンは、図7に示すように、面内を36分割し、分割された各領域に図8に示すように複数の副画素を有する複数の画素部を備えたパターンとした。なお、カラーフィルタ1においては、複数の画素部の開口率が同等である。
上記のようにして遮光部を形成した透明基板上に、下記組成の赤色着色層形成用塗工液をスピンコーティング法により塗布(塗布厚み1.5μm)し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥して赤色着色層形成用層を得た。次いで、赤色着色層形成用層から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、赤色着色層形成用層の未硬化部分のみを除去した。その後、上記透明基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより赤色着色層(赤色副画素)を形成した。
次に、下記組成の緑色着色層形成用塗工液を用いて、赤色着色層と同様の工程で、緑色着色層(緑色副画素)を形成した。
さらに、下記組成の青色着色層形成用塗工液を用いて、赤色着色層と同様の工程で青色着色層(青色副画素)を形成した。
これにより、赤色副画素、緑色副画素、および青色副画素を備えた複数の画素部を有するカラーフィルタを得た。
・C.I.ピグメントレッド177(Chromofine Red 6605、大日精化工業社製) 10質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 3質量部
・上記硬化性樹脂組成物 5質量部
・酢酸−3−メトキシブチル 82質量部
・C.I.ピグメントグリーン36(Heliogen Green D9360、BASF社製) 10質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 3質量部
・上記硬化性樹脂組成物 5質量部
・酢酸−3−メトキシブチル 82質量部
・C.I.ピグメントブルー15:6(Fastogen Blue EP-7、DIC社製) 10質量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 3質量部
・上記硬化性樹脂組成物 5質量部
・酢酸−3−メトキシブチル 82質量部
遮光部のパターンを以下のようなパターンとしたこと以外は、カラーフィルタ1と同様にしてカラーフィルタを作製した。
カラーフィルタ2においては、図9に示すように、面内を36分割し、分割された各領域に図8に示すように複数の副画素を有する複数の画素部を有するパターンとした。また、図9に示す横方向の6列(A1〜A6)においては、横方向の画素部の開口率が、カラーフィルタ1の画素部の横方向の開口率を1とした場合に、A1およびA6では0.95となり、A2およびA5では0.97となり、A3およびA4では0.99となるように、それぞれの副画素の横方向の幅(図8でxで示す幅)を調整し、分割された各領域における画素部の開口率を変化させた。
また、図9に示す縦方向の6列(B1〜B6)においては、縦方向の画素部の開口率が、カラーフィルタ1の縦方向の開口率を1とした場合に、B1およびB6では0.95となり、B2およびB5では0.97となり、B3およびB4では0.99となるように、それぞれの副画素の縦方向の幅(図8でyで示す幅)を調整し、分割された各領域における画素部の開口率を変化させた。
カラーフィルタ2を実施例とし、カラーフィルタ1を比較例として以下の評価を行った。
実施例のカラーフィルタに、導光板および上記導光板の各側面(4つの側面)にエッジライト(光源)が配置されているバックライト(面光源装置)を取り付け、図9に示すI〜XVIの16ポイントの画素部の輝度を測定することにより、開口率の異なる画素部ごとの輝度を分光放射計SR-3(TOPCON社製)を用いて測定した。
また、比較例のカラーフィルタも同様に、上述のバックライトを取り付け、実施例において測定された画素部に対応する(図7に示すI〜XVIの16ポイント)画素部の輝度を測定した。
結果を表1に示す。
上述のように開口率が変更された実施例における遮光部を用いる事で、開口率が一様の比較例における遮光部を用いる場合に比べて、輝度の振れ幅が抑えられていること、すなわち輝度ムラを防止することが可能となることが確認された。
11 … 透明基板
12 … 遮光部
13 … 副画素
13’R… 赤色着色層
13’G… 緑色着色層
13’B… 青色着色層
14 … 画素部
20 … 面光源装置
21 … 導光板
22 … 光源
30 … 液晶パネル
Claims (3)
- 導光板および前記導光板の側方に配置された光源を有する面光源装置と、液晶パネルとを有する液晶表示装置に用いられるカラーフィルタであって、
透明基板と、前記透明基板上に形成され開口部を有する遮光部と、前記遮光部の前記開口部に形成され、少なくとも赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層を含む複数色の着色層から構成される複数色の副画素と、
各色の前記副画素から構成される複数の画素部とを有し、
前記光源から遠い距離に配置される前記画素部の前記開口率が、前記光源から近い距離に配置される前記画素部の前記開口率よりも大きいことを特徴とするカラーフィルタ。 - 前記光源から最も遠い距離に配置される前記画素部の前記開口率に対する、前記光源から最も近い距離に配置される前記画素部の前記開口率の比が、0.7〜0.98の範囲内である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1または請求項2に記載のカラーフィルタと、
導光板および前記導光板の側方に配置された光源を有する面光源装置と、
液晶パネルと
を有することを特徴とする液晶表示装置。
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