JP5263472B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
なお着色層は、上記のようにストライプ状の着色部を繰り返し横並びに配列するほか、縦横直交二方向のマトリクス状にパターニングしたり、斜交する二方向にパターニングしたりする場合もある。
さらに近年では、より複雑な色味を表現するために、赤・緑・青に加えてイエローやシアンなどの補色を加えた4色の着色部を備えるカラーフィルタも提案されている。
すなわち従来のカラーフィルタにおいては、一回目のフォトリソグラフィー工程によって赤色の着色部12(R)が、二回目のフォトリソグラフィー工程によって赤色の隣に緑色の着色部12(G)が、そして三回目のフォトリソグラフィー工程によって緑色と赤色の間に青色の着色部12(B)が、それぞれ基材16上に二列おきに繰り返し塗工されてゆくことが一般的であった。
なお同図では、各着色部は紙面前後方向に伸びるストライプ状を為し、ブラックマトリクス(BM)14によって互いの境界が区画された状態を表している。隣り合うBM14の間に開口した光透過性領域の幅が液晶表示装置の画素幅に対応している。
着色部12(R),12(B)の外郭は、BM14や隣り合う着色部への乗り上げによってその幅方向の両端に同等の高さの凸部22,23がいずれも形成され、中央が平坦な左右対称形状をなしている。このため、凸部22,23の近傍では液晶分子50の垂直配向が画素の内側に倒れるものの、画素単位で平均した場合には着色層界面側の液晶分子50の配向は左右にバランスするため、当該界面よりも上方の液晶分子50に配向不良は生じない。
同図(a)は一回目のフォトリソグラフィー工程を示す模式図である。画素幅を隔てて任意でBM14がストライプ状またはマトリクス状などに形成された基材16(同図(b)以下ではその上面のみを図示)の全面に、または有効表示領域を覆うように、光硬化性の着色レジスト材料である第一色の着色材料18(R)が塗布されている。また同図に示すように第一色の着色部12(R)の予定形成位置に対応してマスク開口21が形成されたフォトマスク20を基材16に対向して設置し、フォトマスク20を介して紫外線などの活性放射線を着色材料18(R)に露光している。着色材料18(R)は、BM14に乗り上げた部分のみが膨出している。なお一般に着色部12はBM14よりも厚く形成される。なお、基材16の上面にBM14を形成しない場合は、当該膨出は発生しない。
同図(b)は、かかる露光後の着色材料18(R)にエッチング処理を施して未露光部を除去し、第一色の着色部12(R)を残存形成した状態を示している。着色部12(R)は、BM14に乗り上げた幅方向両端に凸部22が形成され、中央には平坦部24が形成されている。上記のようにBM14を設けないカラーフィルタの場合は、凸部22は生じず着色部12(R)はフラットに形成される。
同図(d)は、着色材料18(G)をエッチング処理して第二色の着色部12(G)を残存形成した状態を示している。着色部12(G)は第一色の着色部12(R)に対していずれか一方側(同図では右方側)に隣接して形成され、着色部12(R)に隣接する側(図中左側)により高い凸部23が、反対側により低い凸部22が形成されている。また着色部12(G)の断面の外郭形状は、幅中央には図中左から右に下る傾斜部25が形成されている。これは、第二色の着色材料18(G)が塗布される下地層には、画素の幅方向のうち一方側(同図では左方側)にのみ着色部12(R)が既に厚肉に塗工形成され、他方側(同図では右方側)には薄肉のBM14が設けられるにとどまり、塗布された着色材料18(G)の乗り上げ高さが、着色部12(R)に隣接する方の側においてより高くなるためである。
同図(f)は、着色材料18(B)をエッチング処理して第三色の着色部12(B)を残存形成した状態を示している。着色部12(B)の両端にはそれぞれ、隣接する着色部に乗り上げたことに起因する高い凸部23が、着色部12(G)の左側と同等の高さに形成される。以上により、第一から第三色の着色部12(R),12(G),12(B)からなる着色層11が形成される。
ここで、一般的な液晶分子を重合固定してなる複屈折機能層を可視光が透過する場合、Δn(=no−ne)は波長λが長くなるほど小さくなることが知られている。また上式(1)より波長λが長いほど右辺括弧内の分母は大きくなる。このため、例えば赤色(R)・緑色(G)・青色(B)の主波長を含む可視光についていえば、主波長の比較的短い青色や緑色に比べ、主波長の比較的長い赤色は、透過率Tが相乗的に小さくなる。
かかる傾向は、カラーフィルタがクロスニコル状態の直線偏光板に挟み込んで用いられるか、パラレルニコル状態の直線偏光板に挟み込んで用いられるか、または一枚の直線偏光板のみと組み合わされるかによって変わるものではない。直線偏光板自体による吸光率は透過光の波長の長短によって変動するものではないためである。
(1)観察者側から順に、直線偏光板と、カラーフィルタと、駆動液晶分子を含む駆動液晶層と、液晶駆動用電極を備える液晶駆動基板と、を配置してなる液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタが、光透過性の基材上に直接または間接に、赤色、青色、緑色、および黄色を含む複数色の着色部が少なくとも一の方向を繰り返し方向として順に配列された着色層と、重合性液晶分子が所望の方向に配向した状態で固定化されてなる複屈折機能層とをこの順に積層してなるカラーフィルタであり、
前記着色層が、前記繰り返し方向に切った垂直断面の外郭形状が実質的に左右対称である色の着色部と、前記外郭形状が実質的に左右非対称である色の着色部とからなるとともに、
前記カラーフィルタを透過する可視光が、最も主波長の長い色として赤色を含む白色光であり、
前記左右非対称の着色部の色が、前記複数色のうち、前記可視光に含まれる赤色光をもっとも効率的に透過させる赤色および黄色である、ことを特徴とする液晶表示装置;
(2)前記重合性液晶分子がホメオトロピック配向している上記(1)に記載の液晶表示装置;
を要旨とする。
具体的には上記外郭のうち幅中央から片側35%(両側70%)の範囲内を所定間隔ごとにサンプリングして得られる近似曲線の勾配に異符号が含まれ、かつ、(a)着色部の幅(画素幅)が150μm以下の場合は幅方向両端の高さの差が2500Å以下、(b)画素幅が150μm以上の場合は幅方向両端の高さの差が1700Å以下、である場合に、当該着色部の幅方向断面の外郭形状が「実質的に左右対称」であるという。
そして上記「実質的に左右対称」ではない場合、当該着色部の外郭形状が「実質的に左右非対称」であるという。
なおサンプリング間隔としては、上記両側70%の範囲内を幅方向に20乃至40等分程度とすることができる。
また上記「近似曲線の勾配に異符号が含まれる」とは、傾きゼロを除いて当該範囲内の勾配が正または負のみの場合を除外するものである。すなわち該勾配がゼロもしくは正のみの場合、またはゼロもしくは負のみの場合、ならびに、両端の高さの差が上記所定値以上である場合、当該着色部の外郭形状は「実質的に左右非対称」である。
着色部の外郭形状の測定には、例えば微細形状測定機ET4000L(小坂研究所社製)など、市販の三次元測定器を用いることができる。
なお、画素幅内における液晶分子の配向不良は画素幅が大きくなるほど顕著となることから、本発明においては上記(b)の場合における両端の高低差の許容値を、上記(a)の場合のそれよりも厳しいものとしている。
図1は、上記本発明の第一実施形態にかかるカラーフィルタ10における基材16および着色層11を、着色部12の繰り返し方向に切った垂直断面模式図である。着色層11の上面には垂直配向した液晶分子50が塗布されている。
本実施形態の着色部12はR(赤)G(緑)B(青)の三色からなり、またフォトリソグラフィー法によって緑→赤→青の順に横並びに固定形成されていることを特徴とする。
具体的には、光透過性の基材16上に画素幅に対応するピッチでBM14がストライプ状または格子状などに配置され、隣接するBM14同士の間に、着色部12(G),12(R),12(B)が順に固定形成されて各色に色付けされている。そして隣接する三つの着色部12があわさって一つの絵素が構成される。カラーフィルタ10がカラー表示装置の一例である液晶テレビに用いられる場合、各絵素の幅は数十〜数百μmのオーダーとなる。またカラーフィルタ10が、より精細なカラー表示を要する携帯電話などの携帯機器画面に用いられる場合は、一般にこれよりも細幅の画素および絵素とする。
第一色目の着色部12(G)には幅方向の両端に比較的低い凸部22がそれぞれ等しく形成され、また第三色の着色部12(B)には幅方向の両端に比較的高い凸部23がそれぞれ等しく形成されて外郭形状が実質的に左右対称である。一方、第二色の着色部12(R)には幅方向の一端に凸部23が、他端に凸部22が形成されて外郭形状が実質的に左右非対称となっている。
またシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y:黄色)の三色カラーフィルタについて言えば、最も長い主波長の光をもっとも効率的に透過させるマゼンタ(M)またはイエロー(Y)を、二色目に塗布される着色材料として選択することにより、暗表示時の漏れ光の強度を効率的に抑制することができる。
すなわちカラーフィルタ10を通過する光源光(外光またはバックライト光)の主波長の長さに応じて、いずれの色の着色材料を二色目に塗布すべきかを選択すればよい。
本発明における着色部は、本実施形態のように三色とするほか、四色または五色以上としてもよい。かかる場合、上記第一〜第三工程に加えて、第四色目や第五色目の着色部を形成する工程を行う。四色以上(N色)の着色部を備えるカラーフィルタの場合は、比較的短い主波長を効率的に透過させる色(すなわち比較的短い主波長の色)を一番目または最後の色に充て、第二乃至N−1色目の着色部に対しては、比較的長い主波長の色を充てるとよい。
なお、四色の着色部を備えるカラーフィルタ10については後記の第二実施形態にて説明する。
したがって本実施形態のカラーフィルタ10を得るにあたっては、上記第一乃至第三工程に加え、さらに第四工程として、着色層11の上に直接または配向膜などの他層を介して間接に、重合性液晶分子50を含む液晶性インキを塗布し、重合性液晶分子50を所望の方向に配向させる。
そして第五工程として、配向した重合性液晶分子50を互いに重合させて複屈折機能層30となす。
また本実施形態のカラーフィルタ10はこのほか複屈折機能層30の上面に、液晶セルを構成する駆動液晶分子を配向させるための水平配向膜34が積層されている。
基材16は、光学的に等方性を有するように構成されていることが好ましく、ガラス基板、フィルム等光透過性を有するものを任意に用いることが可能である。特に本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いる場合には、基材は無アルカリガラスであることが好ましい。基材の厚みは用途に応じて、例えば5μm〜3mm程度のものが使用される。
本発明のカラーフィルタにおいて、BM14を形成する際には、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性または光吸収性を有する金属薄膜を、基板上に、所定形状の矩形格子状、ストライプ状、または三角格子状などにパターニングすることにより形成することができる。また、転写方式等により、黒色樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することによりを形成することも可能である。
本実施形態のカラーフィルタ10のように三色の着色部を設ける場合、上記のように加色系の赤色(R)、緑色(G)、青色(B)を選択するほか、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)などの補色系の色を適宜選択して用いることができる。以下に緑色、赤色、青色の着色部をそれぞれ形成するための着色材料に関してそれぞれ説明する。
緑色着色部12(G)を形成する緑色着色材料18(G)のウェット状態での塗膜厚みは、要求される色再現性と、着色材料の組成により異なるものではあるが、一般的には1μm〜4μmの範囲内であることが好ましく、特に1μm〜3μmの範囲とすることが好ましい。上記範囲より膜厚が厚い場合は、例えばフォトリソグラフィー法による硬化、パターニングがうまくいかず、着色部表面に微細な凹凸が生じてしまったり、形状が逆テーパー形状となってしまったりして好ましくなく、上記範囲より薄い場合は、必要とされる高色純度を得ることが困難となるため好ましくない。
さらに、光重合性モノマーとして、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、ステアリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート等が挙げられる。
赤色着色部12(R)を形成する赤色着色材料18(R)のウェット状態での塗膜厚みもまた上記緑色着色部と同様の理由により1μm〜4μmの範囲内、好ましくは1μm〜3μmの範囲内とされる。
赤色着色材料は、主として、赤色顔料、黄色顔料、UV硬化性樹脂等のバインダー樹脂および溶媒から構成されるものである。
青色着色部12(B)を形成する青色着色材料18(B)のウェット状態での塗膜厚みもまた上記赤色着色部と同様の理由により1μm〜4μmの範囲内、好ましくは1μm〜3μmの範囲内とされる。青色着色材料には、色調を調整するために紫色顔料を添加してもよい。
複屈折機能層30を構成する重合性液晶材料の配向方向を所望の方向に設計して形成することのできる複屈折機能層の種類としては、液晶分子を垂直配向(ホメオトロピック配向)させて固定化することにより、液晶分子の光軸が複屈折機能層の法線方向を向くとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を複屈折機能層の法線方向に有する、いわゆる正のCプレートが挙げられる。また別の態様では、複屈折機能層30は、液晶分子の光軸が複屈折機能層と並行するとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を複屈折機能層の面内方向に有する、いわゆる正のAプレートであってもよい。またさらには、液晶分子の光軸を複屈折機能層と並行として、法線方向に螺旋構造をとったコレステリック配向とすることにより、複屈折機能層全体として常光線屈折率よりも小さな異常光線屈折率を複屈折機能層の法線方向とした、いわゆる負のCプレートであってもよい。さらには、負の複屈折異方性を有するディスコティック液晶を、その光軸を複屈折機能層の面内方向に有する、負のAプレートとすることも可能である。またさらに複屈折機能層30は、該層に対して斜めであってもよく、またはその角度が層に垂直な方向で変化しているハイブリッド配向プレートであってもよい。
このように、液晶塗布膜に含まれる重合性液晶材料が重合されることによって、該重合性液晶材料が所望の方向に配向した状態で固定された複屈折機能層30が形成される。
複屈折機能層30を構成するための液晶材料として、正の複屈折異方性を有する液晶材料としては、棒状構造を有するネマチック液晶が、また、負の複屈折異方性を有する液晶材料としては、円盤状構造を有するディスコティック液晶を用いることができる。これらの液晶材料としては、液晶モノマー、液晶オリゴマー、もしくは液晶ポリマーがある。尚、本発明では、便宜的にこられの液晶材料を総称して液晶分子という場合がある。
液晶材料は各種有機溶媒に溶解させて塗布することができる。有機溶媒としては、液晶材料を溶解させれば特に制限はないが、基材上に均一に塗布できることが好ましい。また基材に撥水・撥油性が付与されている場合や、添加した界面活性剤の撥水・撥油性が強い場合には、垂直配向能が妨げられない範囲でUV洗浄やプラズマ処理を行ない、塗れ性を改善させることも可能である。
本発明のカラーフィルタ10を用いた液晶表示装置51について図4を用いて説明する。
図4は本実施形態のカラーフィルタ10を備える透過表示型の液晶表示装置51の断面模式図である。液晶表示装置51としてはいわゆるIPS駆動方式を例示するが、このほかMVA駆動方式やOCB駆動方式などの他の駆動方式であってもよい。
液晶駆動基板71はガラス基板76と、そのインセル側、すなわち駆動液晶層40側の表面に設けられた液晶駆動回路73およびこれにより印加電圧が制御される液晶駆動用電極72を備えている。液晶駆動用電極72は、BM14の区画する画素ごとに櫛歯状などにパターン形成されている。
また液晶駆動用電極72のさらにインセル側表面には、駆動液晶分子41を水平配向させるための水平配向膜(図示せず)が塗工されている。
図5は本発明の第二実施形態にかかるカラーフィルタ10における基材16および着色層11を、着色部12の繰り返し方向に切った垂直断面模式図である。着色層11の上面には垂直配向した液晶分子50が塗布されている。
本実施形態の着色部12はR(赤)G(緑)B(青)Y(黄)の四色からなり、またフォトリソグラフィー法によって緑→赤→黄→青の順に横並びに固定形成されていることを特徴とする。なお、かかる四色のうち赤色および黄色は、残る青色および緑色に比べ、いずれも長波長の可視光(赤色光)に対する透過率が高い。
そして本実施形態において、四回のフォトリソグラフィー法を繰り返して製版される着色層11は、第一色目として緑色、第二色目として赤色、第三色目として黄色、第四色目として青色を選択している。なお、第一色目と第四色目にはそれぞれ緑色と青色のいずれを選択してもよく、また第二色目と第三色目にはそれぞれ赤色と黄色のいずれを選択してもよい。
第一工程として、光透過性の基材16上に直接に、または他の光透過性の下地層を介して間接に、第一色の着色材料である緑色着色材料18(G)を塗布し、これをフォトリソグラフィー法でパターニングして(同図(a))、第一色の着色部12(G)を幅方向に分散して形成する(同図(b))。緑色着色材料18(G)は少なくとも有効表示領域を覆う領域に塗布され、着色部12(G)は3画素幅間隔で飛び飛びに形成される。
またより詳しくは、もっとも長い主波長の可視光である赤色光に対する透過率が高い順に二色を選択して、外郭形状が左右非対称となる着色部(すなわち第二色目および第三色目)にこれらを充てている。
ただし、上記赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、黄色(Y)以外の有色透明な着色部を構成する着色レジストとしては、シアン(C)、マゼンタ(M)または白色(W)などを選択してもよく、他の公知の着色レジストを適宜本発明における着色部12を構成するために用いてもよい。
五色以上の着色部の場合、第一色目および第五色目の着色部は外郭形状が実質的に左右対称であるのに対し、第二色目乃至第四色目の着色部は外郭形状が実質的に左右非対称となる。上記と同様に第一色目および最終色(第五色目)の着色部に関しては、当該色の着色材料が塗布される下地層の凹凸形状が幅方向の両側について同等であり、他の色(第二色目乃至第四色目)の着色部に関しては幅方向の一方にのみ他の色の着色部が既に形成されていることにより、当該色の着色材料が塗布される下地層が左右非対称となるためである。
(1.基板の調整)
洗浄処理を施した基材としてのガラス基板(コーニング社製、1737ガラス)および、BMと赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の着色部用のフォトレジスト(着色材料)を用意した。そしてガラス基板上面に、以下に示すように色ごとにフォトレジストを塗布し、基材に着色層を積層形成した。尚、各フォトレジストの組成は後述する。
BMおよび各領域の着色材料には顔料分散型フォトレジストを用いた。顔料分散型フォトレジストは、着色用の材料に顔料を用い、分散液組成物(顔料、分散剤、および溶剤を含有)にビーズを加え、分散機で3時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液と、クリアレジスト組成物(ポリマー、モノマー、添加剤、開示剤および溶剤)とを混合したものである。その組成については下記に示す。尚、分散機としては、ペイントシェーカーを用いた。
まず、ガラス基板に、下記のとおり調製したBM用フォトレジストをスピンコート法で塗布し、90℃、3分間の条件でプリベーク(予備焼成)し、所定のパターンに形成されたマスクを用いて露光(100mJ/cm2)し、続いて0.05%KOH水溶液を用いたスプレー現像を60秒行った後、200℃、30分間ポストベーク(焼成)し、幅が20μm、厚さが1.2μmのBMを形成した基材(BM形成基材)を作製した。
上記BM形成基材上において、幅200μm、長さ4cmのラインが300行×1列となるようパターン設計し、端から順に、緑色、赤色、青色の順で繰り返しに着色部が形成されるよう、以下のとおり各着色部を作成した。尚、BMとの関係では、上記ラインの両端部がBMにのりあげる位置に存在するよう設計した。
赤色(R)着色部のうち、緑色(G)着色部と隣接する側の端部における基材面からの高さは3.5μmであり、反対側端部における高さは2.8μmであって、赤色(R)着色部の外郭形状は実質的に左右非対称形状であった。
青色(B)着色部のうち、赤色(R)着色部および緑色(G)着色部と隣接する両端部における基材面からの高さは赤色(R)着色部隣接側で3.6μm、緑色(G)着色部隣接側で3.5μmであり、青色(B)着色部の外郭形状は実質的に左右対称形状であった。
・黒顔料・・・・・14.0重量部(大日精化工業(株)製 TMブラック♯9550)
・分散剤・・・・・・1.2重量部(ビックケミー(株)製 Disperbyk111)
・ポリマー・・・・・2.8重量部(昭和高分子(株)製 VR60)
・モノマー・・・・・3.5重量部(サートマー(株)製 SR399)
・添加剤・・・・・・0.7重量部(綜研化学(株)製 L−20)
・光重合開始剤・・・1.6重量部(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)−ブタノン−1)
・光重合開始剤・・・0.3重量部(4,4'−ジエチルアミノベンゾフェノン)
・光重合開始剤・・・0.1重量部(2,4−ジエチルチオキサントン)
・溶剤・・・・・・75.8重量部(エチレングリコールモノブチルエーテル)
・緑顔料・・・・・・3.7重量部(C.I.PG7(大日精化製 セイカファストグリーン5316P))
・黄顔料・・・・・・2.3重量部(C.I.PY139(BASF社製 パリオトールイエローD1819))
・分散剤・・・・・・3.0重量部(ゼネカ(株)製 ソルスパース24000)
・モノマー・・・・・4.0重量部(サートマー(株)製 SR399)
・ポリマー1・・・・5.0重量部(下記)
・光重合開始剤・・・1.4重量部(チバガイギー社製 イルガキュア907)
・光重合開始剤・・・0.6重量部(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール)
・溶剤・・・・・・80.0重量部(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
・赤顔料・・・・・・4.8重量部(C.I.PR254(チバスペシャリティケミカルズ社製 クロモフタールDPP Red BP))
・黄顔料・・・・・・1.2重量部(C.I.PY139(BASF社製 パリオトールイエローD1819))
・分散剤・・・・・・3.0重量部(ゼネカ(株)製 ソルスパース24000)
・モノマー・・・・・4.0重量部(サートマー(株)製 SR399)
・ポリマー1・・・・5.0重量部(下記)
・光重合開始剤・・・1.4重量部(チバガイギー社製 イルガキュア907)
・光重合開始剤・・・0.6重量部(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール)
・溶剤・・・・・・80.0重量部(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
・青顔料・・・・・・4.6重量部(C.I.PB15:6(BASF社製 ヘリオゲンブルーL6700F))
・紫顔料・・・・・・1.4重量部(C.I.PV23(クラリアント社製 フォスタパームRL−NF))
・顔料誘導体・・・・0.6重量部(ゼネカ(株)製 ソルスパース12000)
・分散剤・・・・・・2.4重量部(ゼネカ(株)製 ソルスパース24000)
・モノマー・・・・・4.0重量部(サートマー(株)製 SR399)
・ポリマー1・・・・5.0重量部(下記)
・光重合開始剤・・・1.4重量部(チバガイギー社製 イルガキュア907)
・光重合開始剤・・・0.6重量部(2,2'−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール)
・溶剤・・・・・・80.0重量部(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
上記透明着色層の上面に、以下に述べる方法で複屈折機能層を形成した。
まず、上記透明着色部上に複屈折機能層として所謂正のCプレートを形成するために、まず垂直配向膜を形成した。
具体的には、配向膜材料としてJALS2021(JSR(株)社製)を用い、上記のカラーフィルタ上にフレキソ印刷によりパターニングし、引き続き200℃で一時間焼成することにより厚さが600Åの垂直配向膜を設けた下地基板を得た。この場合、着色層と配向膜との間に、透明樹脂から成る保護層を設けても良い。カラーフィルタの段差を緩和し、より確実な液晶配向が可能なためである。
複屈折機能層を構成する重合性液晶材料を含有する液晶組成物を以下のとおり調製した。
ネマチック液晶層を示す重合可能な液晶性モノマー分子として、上記(化11)に示される化合物(ただしXの値は6である)20重量部と、光重合開始剤(チバガイギー社製、「イルガキュア907」)0.8重量部と、溶媒としてクロロベンゼン59.2重量部と、上記垂直配向膜形成用溶液JALS−2021−R2をジエチレングリコールジメチルエーテルで12.5%に希釈した溶液20重量部とを混合し、液晶組成物を調製した。
上記調整した液晶組成物を、次いで、上記垂直配向膜の形成された基板をスピンコーター(MIKASA社製、「商品名1H-360S」)に設置して、予め調製した上記液晶組成物を、乾燥後の膜厚が1.5μm程度となるように上記配向膜上面にスピンコーティングした。なお本実施例ではスピンコーティング法を適用したが、基材上に均一に塗布が可能であればこれに限られる訳ではなく、ダイコーティング、スリットコーティング、およびこれらを組み合わせた手法であってもよく、特に限定されない。
続いて当該基材を130Paまで減圧乾燥した後、ホットプレート上で100℃、3分間加熱し、残存溶剤を除去するとともに液晶溶液に含有される液晶性モノマーを垂直方向に配向処理し、液晶溶液により形成された膜が白色から透明となる液晶転移点を目視にて確認することによって液晶分子の配向を確認した。続いて窒素雰囲気下において、上記液晶塗布膜全面に対し超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置(ハリソン東芝ライティング社製、「TOSCURE 751」)を用いて紫外線照射を行い(20mW/cm2、365nm、10秒間)、液晶層を構成する重合性液晶分子を3次元架橋させて、硬化させた。230℃のホットプレート上で60分間加熱、焼成して完全に硬化反応を終了させ、正のCプレートの複屈折機能層を1.45μm厚で得た。
赤色、緑色、青色の順で繰り返しに着色部が形成されて着色層が構成されるよう、すなわち第二色目に選択される着色材料が緑色となるよう、赤色着色部を3n+1番目のラインに形成した後に、3n+2番目のラインに着色部が形成されるようマスク開口がパターニングされたフォトマスクを用いて緑色着色部を形成し、次いで、3n+3番目のラインに着色部が形成されるようマスク開口がパターニングされたフォトマスクを用いて青色着色部を形成したこと以外は、実施例1と同様にカラーフィルタを作成し、比較例1とした。
カラーフィルタに光を透過した際に、光漏れが防止されているか否かの性能を評価するために、以下の方法により実施例1の光漏れを評価した。
正面輝度の測定は、輝度計測機、複屈折機能層付きカラーフィルタ、偏光板、および光を照射する光照射部とで構築された輝度計測系を用い、RGBの全色を暗表示とした場合の暗視野輝度を測定して行った。
具体的には、まず評価1の結果より、暗表示時の光漏れが、第二色目に塗工形成された着色部に相当する画素より支配的に生じることが観察された。続けて評価2の結果より、照射される白色光に含まれる可視光のうちもっとも長い主波長の光である赤色光をもっとも効率的に透過させる赤色を第二色目として選択した実施例1においては、より短い主波長の光をもっとも効率的に透過させる緑色を第二色目として選択した比較例1よりも大幅に正面輝度(暗視野輝度)が減少し、すなわち暗表示時の光漏れが効果的に低減されることが分かった。
11 着色層
12 着色部
14 ブラックマトリクス(BM)
16 基材
18 着色材料
20 フォトマスク
22,23 凸部
24 平坦部
25 傾斜部
30 複屈折機能層
40 駆動液晶層
50 液晶分子
51 液晶表示装置
71 液晶駆動基板
90 バックライト
Claims (2)
- 観察者側から順に、直線偏光板と、カラーフィルタと、駆動液晶分子を含む駆動液晶層と、液晶駆動用電極を備える液晶駆動基板と、を配置してなる液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタが、光透過性の基材上に直接または間接に、赤色、青色、緑色、および黄色を含む複数色の着色部が少なくとも一の方向を繰り返し方向として順に配列された着色層と、重合性液晶分子が所望の方向に配向した状態で固定化されてなる複屈折機能層とをこの順に積層してなるカラーフィルタであり、
前記着色層が、前記繰り返し方向に切った垂直断面の外郭形状が実質的に左右対称である色の着色部と、前記外郭形状が実質的に左右非対称である色の着色部とからなるとともに、
前記カラーフィルタを透過する可視光が、最も主波長の長い色として赤色を含む白色光であり、
前記左右非対称の着色部の色が、前記複数色のうち、前記可視光に含まれる赤色光をもっとも効率的に透過させる赤色および黄色である、ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記重合性液晶分子がホメオトロピック配向している請求項1に記載の液晶表示装置。
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