JP4910296B2 - カラーフィルタ基板および液晶表示パネル - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタ基板および液晶表示パネルに関するものである。

従来から液晶ディスプレイには、位相差を制御するために位相差フィルムが用いられている。たとえば、反射型の液晶ディスプレイでは、通常、円偏光を得るために、直線偏光板と１／４λ位相差板とを併用している。あるいは、近年、液晶ＴＶ用途に広く用いられている垂直配向モードの液晶ディスプレイでは、その視野角依存性を低減するために、光軸が基板に垂直で、負の複屈折異方性を有する位相差フィルム（負のＣプレート）と、光軸が基板に水平で、正の複屈折異方性を有する位相差フィルム（正のＡプレート）とを併用している。その他、ディスコティック液晶を用いた視野角補償フィルム等、多くの位相差フィルムが上市されている。

上記の従来の位相差フィルムは、いずれも液晶セルの外に貼り付けられるものである。このとき、異なる位相差フィルムどうし、もしくは位相差フィルムと偏光板とを、ある特定の角度を持たせて貼り合わせ、しかも貼り合わせに用いられる粘着剤の屈折率が位相差板や偏光板のものと異なるため、貼り合わせ界面において外光の反射が生じ、表示のコントラストの低下を招く欠点が避けられないものである。

最近、液晶セル内に液晶材料を利用して位相差層を設ける試みがなされている（特許文献１）。例えばガラス転移点を有し、ガラス転移温度以下でその液晶構造を凍結することのできる液晶性高分子、もしくは、分子構造中に有する不飽和結合などの反応性基を利用して、液晶層状態で３次元架橋させ、液晶構造を凍結することが可能な液晶性モノマーを用いることができ、これらの液晶性材料は、配向機能を有する基材上に塗布することにより適用できる。このようにして液晶セル内に設けられた位相差層は、従来の液晶セルの外に貼り付ける位相差フィルムの欠点を解消することができる。
特開１０−４８６２７号公報。

ところで、液晶セル内の位相差層は、液晶セルを構成する２枚の基板のいずれかに設けられ、典型的にはカラーフィルタを形成したカラーフィルタ基板側の内側に形成される。また、カラーフィルタ基板は対向基板と組み合わせて、間に液晶を充填して液晶セルを構成するので、両基板は一定の間隔をあけて向き合い、縁に沿った部分でシール材を用いてシールされる。シール材が両ガラス基板に直接に接して積層される場合、シール材と両ガラス基板との密着性には問題が無いので、従来のように、位相差フィルムを液晶セルの外側に貼り付ける際には、シール材と両ガラス基板との密着性には何ら問題が無かった。しかし、液晶セル内に位相差層を設ける試みがなされるようになって、位相差層やブラックマトリックスとシール材とについて、相互の位置関係や相互の接着性を考慮する必要が生じる。

ところで、ブラックマトリックス、カラーフィルタ層、および位相差層は、いずれも、本来的には、基板上に基板の周囲を若干残した表示部分にのみ設ければ足りる。しかし、これらのうちの位相差層は、一様に設ければよいものなので、基板の全面もしくは、ほぼ全面に設けることが好ましい。また、カラーフィルタ層はブラックマトリックスで囲まれた多数の微細な区域に、色毎に所定の配列を実現する必要上、その形成の際には感光性樹脂組成物を用い、紫外線をパターン状に照射して現像する方法によるため、通常は、表示部分内に設けられる。ブラックマトリックスについては、遮光性の確保、即ち、表示部分外への光の洩れ（横洩れ）を抑制する目的で、表示部分の周囲に比較的広い幅の、開孔部の無い額縁部分を有するよう形成することが好ましい。

しかしながら、表示部部分の外側は、液晶セルを形成する際にシール材が適用されるシール部となる箇所でもあるので、額縁部の幅によっては、シール部が額縁部の有無に基づく段差上に位置することもあり得る。このように段差上にシール部がある場合、シール材形成用組成物が適用されて加熱される際に、額縁部を下層に伴なう箇所と伴なわない箇所とでは、シール材形成用組成物の厚み方向の熱収縮の差が生じ、シール材内に歪むが生じる原因となる。

本発明においては、液晶セル内に位相差層を有し、かつブラックマトリックスが樹脂ブラックマトリックスである場合に、基板に積層された位相差層上の段差が無く、シール材の形成時の熱収縮の差に起因するシール材の歪みを抑制することが困難であった点が解消されたカラーフィルタ基板を提供することを課題とするものである。

発明者の検討によれば、基板上の表示部分の外側に、ブラックマトリックスの額縁部を設け、シール部が額縁部上にあるよう構成することにより、位相差層が介在するか否かにかかわらず、課題を解決することができ、以降に示す本発明に到達することができた。

第１の発明は、基板上に、少なくともブラックマトリックス層、カラーフィルタ層、および位相差層の各層が積層されたカラーフィルタ基板であって、前記ブラックマトリックス層は黒色着色剤を含有する樹脂組成物で構成され、画像を表示するための表示部分および前記表示部分の周囲に一定幅のベタ層の部分を連続して設けてなる額縁部を有し、前記カラーフィルタ層は、前記ブラックマトリックス層の前記表示部分にのみ重ねられており、前記表示部分を含まない前記額縁部を少なくとも含む区域が、液晶表示パネルを形成する際にシール材を設けるためのシール部分とされており、前記位相差層は、重合性液晶組成物が硬化されたものであり、前記位相差層が積層された区域が前記シール部分に含まれることを特徴とするカラーフィルタ基板に関するものである。

第２の発明は、第１の発明において、基板上に、前記ブラックマトリックス層、前記カラーフィルタ層、および前記位相差層の順に積層されていることを特徴とするカラーフィルタ基板に関するものである。

第３の発明は、第１の発明において、基板上に、前記ブラックマトリックス層、前記位相差層、および前記カラーフィルタ層の順に積層されていることを特徴とするカラーフィルタ基板に関するものである。

第４の発明は、第１〜第３いずれかの発明において、前記シール部分は、前記額縁部が積層された区域を含むことを特徴とするカラーフィルタ基板に関するものである。

第５の発明は、第１〜第３いずれかの発明において、前記シール部分は、前記額縁部が積層された区域であることを特徴とするカラーフィルタ基板に関するものである。

第６の発明は、第１〜第５いずれかの発明のカラーフィルタ基板と対向基板の両基板が、前記カラーフィルタ基板の前記シール部分上に位置するシール材を介して積層され、内部に液晶が密封充填されていることを特徴とする液晶表示パネルに関するものである。

第１の発明によれば、カラーフィルタ基板が有するブラックマトリックス層、カラーフィルタ層、および位相差層の各層のうち、ブラックマトリックス層は黒色着色層を含有する樹脂組成物で構成されると共に、画像を表示するための表示部分および前記表示部分の周囲に一定幅のベタ層の部分を連続して設けてなる額縁部を有し、前記カラーフィルタ層は、前記ブラックマトリックス層の前記表示部分にのみ重ねられており、前記表示部分を含まない前記額縁部を少なくとも含む区域が、液晶表示パネルを形成する際にシール材を設けるためのシール部分とされており、前記位相差層は、重合性液晶組成物が硬化されたものであり、前記位相差層が積層された区域が前記シール部分に含まれるので、額縁部と位相差層を欠く場合にくらべて、シール材の歪みを抑制することが困難であった点および接着性の不十分さを解消されたカラーフィルタ基板を提供することができる。

第２の発明によれば、基板上に各層が、ブラックマトリックス層、カラーフィルタ層、および位相差層の順に積層された積層構造を有する場合でも、第１の発明におけるのと同様な効果を発揮可能なカラーフィルタ基板を提供することができる。

第３の発明によれば、基板上に各層が、ブラックマトリックス層、位相差層、およびカラーフィルタ層の順に積層された積層構造を有する場合でも、第１の発明におけるのと同様な効果を発揮可能なカラーフィルタ基板を提供することができる。

第４の発明によれば、額縁部を含む区域をシール部分とするので、シール材の歪みを抑制しやすいカラーフィルタ基板を提供することができる。

第５の発明によれば、額縁部をシール部分とするので、シール材の歪みを一層抑制しやすいカラーフィルタ基板を提供することができる。

第６の発明によれば、第１〜第５いずれかの発明の効果を発揮するカラーフィルタ基板と対向基板とがシール材を介して積層され、内部に液晶が密封充填された液晶表示パネルを提供することができる。

図１は、本発明の好ましい実施例のカラーフィルタ基板および液晶表示パネルの断面構造を模式的に示す図である。

図１に示す例では、液晶表示パネル５０は、カラーフィルタ基板１０と対向基板２０とが両基板の周縁部においてシール材３０を介して積層された内部に液晶４０が充填密封されたものであり、カラーフィルタ基板１０は、基板１１上にブラックマトリックス層１２、カラーフィルタ層１３、および位相差層１４の各層が順に積層されたものである。ブラックマトリックス層１２は、黒色着色剤を含有する樹脂組成物で構成された黒色等の光の反射性の低いもので、液晶表示パネル５０が画像を表示する表示部分には開孔部が配列しており、表示部分の周囲には表示部分と同じ材質で構成された、開孔部の無い額縁部を有しているものである。なお、液晶表示パネル５０を構成するには、通常、カラーフィルタ基板１０側に透明電極層、および配向膜等が積層され、対向基板側の基板には例えば、ＴＦＴ、および配向膜が積層され、いずれも外部からの電源を供給するための端子等が必要である。

図２は、本発明の別の実施例のカラーフィルタ基板および液晶表示パネルの断面構造を模式的に示す図である。図１を引用して説明したものとの相違点はカラーフィルタ層１３の積層位置であって、ブラックマトリックス層１２上にまず位相差層１４が積層され、位相差層１４上にカラーフィルタ層１３が積層されている。その他については、図１を引用して説明したものと同様である。なお、カラーフィルタ層１３と位相差層１４の積層順序を変更しても、液晶表示パネル５０全体として見たときの両層が果たす機能の相違はなく、
いずれの積層順でもよい。

図１および図２においては、シール材３０は、ブラックマトリックスの額縁部１２Ａ上にのみ位置しており、額縁部１２Ａからはみ出していないものとして描いてあり、しかも位相差層１４は額縁部１２Ａすべてを覆っているので、位相差層１４の上面の平坦性が確保されている。シール材３０、額縁部１２Ａ、および位相差層１４はこのような関係にあることが最も好ましい。なお、シール材３０を設ける位置の位相差層１４の上面が平坦であれば、額縁部１２Ａおよび位相差層１４は、必ずしも基板１１の端部まで達している必要はない。

シール材３０は額縁部１２Ａ上からはみ出さないことが好ましいが、額縁部１２Ａ上の位相差層１４の平坦性がある程度確保されれば、額縁部１２Ａ上から多少はみ出すことも許容される。許容される平坦性に関して図３を引用して説明する。

図３は、図１および図２に示したのと同様な液晶表示パネルを構成するためのカラーフィルタ基板１０を示すもので、シール材３０の上部は省略し、対向基板２０も省略してあるが、シール材３０の上部および対向基板２０の省略してある部分は、図１および図２に示したのものと同様である。

図３（ａ）に示す例においては、ブラックマトリックス１２の額縁部１２Ａは、図１および図２に示したものにくらべて狭くなっており、シール材３０の左半分は額縁部１２Ａの上方に位置しているが、右半分は額縁部１２Ａの無い箇所の上方に位置している。従って、シール材３０は額縁部１２Ａのある箇所と無い箇所にまたがって位置しており、額縁部１２Ａの有無による段差が生じている真上に位置していることになるが、段差上を覆っている位相差層１４の上面では段差が緩和され、額縁部１２Ａ上を僅かに外れた箇所では、位相差層１４の平坦性は直ちには損なわれないが、位相差層１４が基板１１の端に近づくに連れ、平坦性が失われて、断面が丸みを帯びるようになる。結果として、シール材３０の左半分は位相差層１４の上面が平坦な箇所に位置しており、右半分は平坦性が失われた箇所に位置する。

図３（ｂ）に示す例においては、シール材３０全体が額縁部１２Ａの無い箇所の上方に位置し、額縁部１２Ａの右端とシール材３０の左端は一致している。位相差層１４の上面は、額縁部１２Ａの上方を僅かに外れた箇所では平坦性がそれほど失なわれていないものの、その後は、断面が急激に丸みを帯びるようになるので、シール材３０は、平坦性が失われた箇所に位置していることになる。

従って、シール材３０の位置と、ブラックマトリックスの額縁部１２Ａの位置とは１００％重なっていることが最も好ましいが、２０％以上重なっていれば好ましく、５０％以上であればより好ましい。

液晶表示パネル５０、カラーフィルタ基板１０、および対向基板２０は、二色以上、通常は三色もしくは四色で色を表示するためのもので、カラーフィルタ層１３は、所定の色の微細な区域が、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の各々の色の微細な区域が、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、……のように、縦横に規則的に配列した集合体である。また、ブラックマトリックス層１３は、カラーフィルタ層１３を構成する、各々の色の微細な区域を区分すると共に、各区域の境界に生じる隙間部分における外光の不要な反射等を防止するためのものであって、一方向もしくは二方向の格子状、網の目状、もしくは蜂の巣状等の外観を有し、通常、黒色のものであり、表示部分の外形は、用途によって必ずしも一定ではないが、一例として、縦：横＝３：４もしくは９：１６等の比の外形を有している。

ブラックマトリックス層１２およびカラーフィルタ層１３は、実際に表示に関与する部分（＝表示部分）のサイズ（＝表示サイズ）よりも若干大きい基板上に積層されている。ブラックマトリックス層１２は黒色着色剤を含有する樹脂組成物で構成されており、表示部分以外の周囲には、ブラックマトリックス層１２が延長された、開孔部の無い額縁部１２Ａを有している。額縁部１２Ａは基板１１の端部まで有ってもよいし、周囲に基板１１が額縁部１２Ａで被覆されていない余白部を残していてもよい。

位相差層１４は本来の機能を果たす目的では、ブラックマトリックス層１２およびカラーフィルタ層１３と同様、表示部分にのみ設ければ足りる。しかし、位相差層１４はシール材３０との密着性がよいから、その観点によれば、位相差層１４はシール部分を覆っている方がよい。また、位相差層１４を特定に区域にのみ積層し、基板の周囲に余白を残して積層するには、何らかのパターン化の手段を要し、通常は基板１１の全面に設けた後、パターン露光および現像によって、不要部分を除去する必要があるから、位相差層１４を形成する観点では、基板１１の全面に積層されていることが好ましい。図１および図２では、位相差層１４はカラーフィルタ層１３よりも外側まで積層してあり、かつブラックマトリックス層の額縁部１２Aのある部分よりも若干広めに積層してある。シール材３０は、ブラックマトリックス層の額縁部１２Aがあり、カラーフィルタ層１３が無く、かつ、位相差層１４によって被覆されている区域に積層されているが、以降に述べるように、これ以外の態様もあり得る。

図４〜図７はいずれも、液晶表示パネルにおけるカラーフィルタ基板１０およびカラーフィルタ基板１０を構成する各層、特にブラックマトリックス層の額縁部１２Ａ、位相差層１４、およびシール材３０が、基板１１に対してどのような位置関係を有して設けられているかの例を示す図である。便宜上、図４〜図７のいずれの図も、図１や図２に示すような液晶表示パネル５０から対向基板２０を取り外し、また、額縁部１２Ａの形状を示す目的で、シール材３０の一部を除去した状態のものを、上側から眺めた様子を模式的に示しており、四角形状の基板１１の右上の隅の部分を描いた図である。

図４に示す例においては、個々の微細区域を表す白抜き部の集合で示すカラーフィルタ層１３、およびカラーフィルタ層１３の個々の微細区域を区画するブラックマトリックス層（太いハッチで示す。）１２とが基板１１上に積層されており、ブラックマトリックス層１２は周囲に延長され、開孔部の無い額縁部１２Ａを有しており、額縁部１２Ａは基板１１の周囲に余白を残して積層されている。カラーフィルタ層は、ここでは表示部分にのみ積層されているものとする。位相差層１４はブラックマトリックス層１２およびカラーフィルタ１３を覆い、さらにブラックマトリックス層の額縁部１２Ａよりも若干広く、かつ基板１１の周囲に幅の狭い余白を残して積層されている。なお、額縁部１２Ａまたは／および位相差層１４は基板の端部まで積層されていてもよく、特に位相差層１４が基板の端部まで積層されている場合には、ブラックマトリックス層１２のようにパターン化の必要が無いから、適用範囲を規制できない適用方法、例えば、スピンコーティングにより形成するのに向く。

図４に示す例において、シール材３０はブラックマトリックス層の額縁部１２Ａおよび位相差層１４がある区域に積層されている。図３中、両端に矢印を付した線における断面は、図１に示される液晶表示パネル５０のカラーフィルタ基板１０およびシール材３０の部分に相当する。従って、図４に示す例においては、シール材３０は、必ず、基板１１、額縁部１２Ａ、位相差層１４、およびシール材１３の順に積層されている。

図５以降に示す例においては、図４を引用して説明したものにくらべて、額縁部１２Ａまたは／および位相差層１４が占める面積が図４を引用して説明したものにくらべて小さいものである。

図５に示す例においては、位相差層１４は図４を引用して説明したものと同様の位置を占めるが、ブラックマトリックス層の額縁部１２Ａは狭くなっており、その外形線がシール材の幅のほぼ中央になる。この結果、シール材３０はブラックマトリックス層の額縁部１２Ａがある区域と無い区域とにまたがって位置している。

図６に示す例においては、額縁部１２Ａは図５を引用して説明したものと同様の位置を占めるが、位相差層１４は図５を引用して説明したものよりも狭くなっていて、図６中では、額縁部１２Ａよりもわずかに広い部分を占める。額縁部１２Ａの外形と位相差層１４の外形は図中では若干相違するが、両者の外形が一致していてもよいし、大小関係が逆転していてもよい。図６に示す例では、額縁部１２Ａの有無による段差を位相差層１４が解消する効果は減少するが、額縁部１２Ａの有る部分の平坦性および無い部分の平坦性が確保できればよい。

図７に示す例においては、額縁部１２Ａは図６を引用して説明したものと同様の位置を占めるが、位相差層１４はさらに狭くなっていて、図７中ではブラックマトリックス層１２を覆い、額縁部１２Ａを実質的に覆わない程度の部分を占める。図７に示す例では、シール剤の下層には位相差層１４が全く無いので、額縁部１２Ａの有無による段差を位相差層１４が解消する効果は無いが、額縁部１２Ａの有る部分の平坦性および無い部分の平坦性が確保できればよい。

基板１１は、ガラス、シリコン、もしくは石英等の無機基材で構成することが好ましいが、次に列挙するような有機基材から構成することもできる。有機基材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、もしくはシンジオタクティック・ポリスチレン等、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、もしくはポリエーテルニトリル等、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、もしくはポリノルボルネン系樹脂等、または、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、もしくは熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。基板の厚みには、特に限定は無いが、用途に応じ、例えば、５μｍ〜数ｍｍ程度のものが使用される。

ブラックマトリックス１２およびその額縁部１２Ａは、黒色着色剤を含有する樹脂組成物を対象面の一面に適用して、一旦固化させた後、フォトレジストを適用して所定のパターンとするか、もしくは、黒色着色剤を含有する塗料タイプの感光性樹脂組成物を用いて、塗布、パターン状露光および現像を行なうことにより形成することができる。ブラックマトリックスの厚みは、０．５μｍ〜２μｍ程度である。

カラーフィルタ層１３を構成する各色の微細区域は、ブラックマトリックス層１２の開孔部毎に設けたものであってもよいが、便宜的には、帯状に設けたものであってよい。カラーフィルタ層１３は、着色剤が溶解もしくは分散された、好ましくは微細顔料が分散された樹脂組成物から構成され、その形成は、所定の色に着色したインキ組成物を調製して、各色パターン毎に印刷することによって行なってもよいが、所定の色の着色剤を含有した塗料タイプの感光性樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィー法によって行なうのがより好ましい。カラーフィルタ層の厚みは、１μｍ〜５μｍ程度である。

位相差層１４は、配向状態を保持したまま固化した液晶材料からなるもので、必要に応じて一層もしくは二層以上であり得る。位相差層１４を構成するための液晶材料としては、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が、配向状態を保持したまま硬化させることが可能である点で、紫外線や電子線等の電離放射線の照射により重合して硬化する、重合性の液晶、特に重合性液晶モノマーであるものを用いることが好ましい。液晶分子の複屈折Δｎと位相差層１４の厚みにより、リターデーション量および配向特性が決定されるため、Δｎは０．０３〜０．１５程度であることが好ましい。また、ネマチック液晶に配合するカイラル剤としては、液晶材料の液晶性を損なうことなく、所望の螺旋ピッチを誘起できるものであれば特に限定はされない。カイラル剤は、分子中にキラリティーを有しているもので、一つもしくは二つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミン、キラルなスルフォキシ−５−ド等のようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、あるいはクムレン、ブナフトール等の軸不斉を持つ光学活性な部位を有する化合物であり、分子量１５００以下の低分子化合物である。

上記の液晶材料、および必要に応じてカイラル剤は、例えば、重合性液晶モノマーであれば、カイラル剤、重合開始剤等を配合した電離放射線重合性液晶組成物、例えば光重合性液晶組成物を対象面に塗布し、塗布後に配向処理を施し、さらに電離放射線露光、例えば紫外線露光を行なうことにより、配向状態を保持したまま硬化させることができる。

重合性液晶モノマーとしては、例えば特表平１０−５０８８８２号に開示されているようなものを、また、重合性カイラル剤として、例えば特開平７−２５８６３８号に開示されているようなものを使用することができ、より具体的には、重合性液晶モノマーとしては、下記式（１）〜式（１１）に示すようなものを、また、重合性カイラル剤としては、下記式（１２）〜式（１４）に示すようなものを好ましく例示することができる。

上記各式の表記において、「式１１」〜「式１４」中のいずれもメチレン基の数（アルキレン基の鎖長）を示すａ〜ｅはいずれも整数であって、まず、ａ、ｂが、各々個別に２〜１２であり、より好ましくは４〜１０、特に好ましくは６〜９であり、ｃ、ｄはいずれも２〜１２であり、より好ましくは４〜１０であり、特に好ましくは６〜９であり、さらにｅは２〜５である。

位相差層１４を形成するには、上記のような電離放射線重合性液晶組成物、例えば光重合性液晶組成物を用い、必要に応じて溶剤で溶解もしくは希釈し、スピンコーティング法、ダイコーティング、スリットコーティング、もしくはその他の適宜な方法により塗布を行ない、塗布後、液晶相が発現する温度に昇温させて配向させてから、電離放射線、例えば紫外線を照射して重合させることにより行なう。

上記のような位相差層１４を形成するための組成物中には、シランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤としては、アミンのような親水性の官能基を有するものが好ましく、また、位相差層１４を形成するための組成物を調製する上で、有機溶剤に可溶であることが好ましく、以降に挙げるようなものの中から１種もしくは２種以上用いることができ、その配合量としては、液晶の配向を阻害しない程度の、液晶材料に対して０．００１％〜１０％程度（質量基準）程度、より好ましくは０．０１％〜５％程度である。

具体的なシランカップリング剤としては、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学工業（株）製、信越シリコーン「ＫＢＭ−６０２」）、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製、信越シリコーン「ＫＢＭ−６０３」）、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製、信越シリコーン「ＫＢＭ−９０３」）、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、「ＴＳＬ−８３３１」）、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、「ＴＳＬ−８３４０」）、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、「ＴＳＬ−８３４５」）、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン（ダウ・コーニング社製、「ＳＨ−６０２０」）、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン（ダウ・コーニング社製、「ＳＨ−６０２３」）を挙げることができる。

また、上記のような組成物中には、液晶の配向を損なわない範囲で光重合開始剤を配合することが好ましく、紫外線のエネルギーによりフリーラジカルを発生するラジカル重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の配合量としては、液晶材料に対して０．０１％〜１５％程度（質量基準）であり、より好ましくは、０．５％〜１０％程度である。

具体的な光重合開始剤としては、ベンジル（ビベンゾイルともいう）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、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−ベンゾイルー４´―メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３´−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、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、１−（４−ドデシルフェニル）−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−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、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、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン等を挙げることができる。

シール材３０としては、液晶表示パネルに用いられているものであればどのようなものでもよく、例えば樹脂を素材とする樹脂シール材が用いられる。樹脂シール材としては、例えば、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、もしくはトリフェノールメタン型エポキシ樹脂、等の１種または２種以上が用いられ、具体的には例えば、三井化学製のシール材ＸＮ−５Ａ等が用いられる。このシール材は、必要に応じて他の成分を含有してもよい。他の成分としては、カーボンブラック、樹脂被覆型カーボンブラック、酸化鉄、酸化チタン、アニリンブラック、シアニンブラック等の微粒子、タルク、マイカ等の無機質充填剤、アミノシラン、エポキシシラン等のシランカップリング剤、セロソルブ、カルビトール類等の溶剤、イミダゾール類、トリフェニルホスフィンビシクロウンデセン、トリスジメチルアミノメチルフェノール等の硬化促進剤等を挙げることができる。

上記の樹脂に必要な成分を配合した組成物を印刷等の手段により、基板１１上、位相差層１４上、もしくは基板１１上と位相差層１４上とにまたがって適用し、必要に応じ、取り扱いに支障の無い程度に乾燥させ、対向基板と重ね合わせて加圧し、加熱もしくは紫外線照射等の組成物の硬化手段を講じて、シール材３０を介して積層された液晶表示パネルを得ることができる。もちろん、シール材３０を形成するための組成物を対向基板側２０側に適用してから、カラーフィルタ基板１０を重ねることによってもよいし、組成物をカラーフィルタ基板１０側と対向基板２０側の両方に適用してもよい。

基板として、厚みが０．７ｍｍの溶融成形ホウケイ酸薄板ガラス（米国コーニング社製、品番；７０５９）を準備し、洗浄を行なった後、基板上にブラックマトリックス形成用フォトレジストをスピンコート法により塗布し、塗布後、温度；９０℃、および加熱時間；３分間の条件でプリベークを行ない、プリベーク後、所定のパターンを介し、照射線量が１００ｍＪ／ｃｍ²になるよう紫外線露光を行ない、露光後、０．０５％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒間行なった後、温度；２００℃、および加熱時間；３０分間の条件でポストベークを行ない、画素に相当する開孔部を有する厚みが１．５μｍのブラックマトリックスを形成した。なお、基板としては、額縁部の段差の影響を見る目的で、通常よりも大きな基板、即ち、表示サイズに加えて、縦横とも６０ｍｍずつ大きいものを用い、ブラックマトリックスとしては、表示サイズの部分が基板の中央に来るよう配置し、表示サイズに加えて、その外側に２０ｍｍ幅のベタ層（厚みが一定な塗りつぶし部分の意味である。）の部分を連続して設け、ガラス基板の周囲に１０ｍｍ幅の余白を残した。

次に、基板上にブラックマトリックスが形成された上に、赤色パターン形成用フォトレジストをスピンコート法により塗布し、温度；８０℃、および加熱時間；５分間の条件でプリベークを行なった後、所定のパターンを介し、紫外線光源による照射線量が３００ｍＪ／ｃｍ²になるようアライメント露光を行ない、露光後、０．１％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒間行なった後、温度；２００℃、および加熱時間；６０分間の条件でポストベークを行ない、ブラックマトリックスの所定の開孔部に相当する位置に、厚みが２．６μｍの赤色パターンを形成した。なお、赤色パターン以外も含めて、各色パターンの形成は、表示サイズの範囲内とした。

続いて、上記の赤色パターンの形成工程と同様にして、緑色パターン形成用フォトレジストを用いて厚みが２．６μｍの緑色パターンを、また、その後、青色パターン形成用フォトレジストを用いて厚みが２．６μｍの青色パターンを、赤色、緑色、および青色の各色パターンがブラックマトリックスの異なる開孔部に相当する位置に配列するよう形成し、赤色、緑色、および青色の三色のパターンが配列したカラーフィルタ層を形成した。

なお、カラーフィルタ層上に透明保護層を設けることもあるが、この実施例においては設けるのを省略している。

上記のブラックマトリックスおよびカラーフィルタ層を形成する際のブラックマトリックス形成用フォトレジスト、赤色パターン形成用フォトレジスト、緑色パターン形成用フォトレジスト、および青色パターン形成用フォトレジストの各フォトレジストは、顔料、分散剤、および溶媒からなる分散液組成物にビーズを加え、ペイントシェーカーを分散機として用い、３時間分散させた後、ビーズを取り除いて得られた分散液組成物と、ポリマー、モノマー、添加剤、開始剤および溶剤からなるクリアレジスト組成物とを混合することにより調製した。各フォトレジストの組成は下記に示す通りで、部数はいずれも質量基準である。
（ブラックマトリックス形成用フォトレジスト）
・黒顔料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１４．０部
（大日精化工業（株）製、ＴＭブラック＃９５５０）
・分散剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．２部
（ビックケミー（株）製、ディスパービック１１１）
・ポリマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．８部
（昭和高分子（株）製、（メタ）アクリル系樹脂、品番；ＶＲ６０）
・モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５部
（サートマー（株）製、多官能アクリレート、品番；ＳＲ３９９）
・添加剤（分散性改良剤）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．７部
（綜研化学（株）製、ケミトリーＬ−２０）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．６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）
・開始剤（４，４′−ジエチルアミノベンゾフェノン）・・・・・・０．３部
・開始剤（２，４−ジエチルチオキサントン）・・・・・・・・・・０．１部
・溶剤（エチレングリコールモノブチルエーテル）・・・・・・・７５．８部
（赤色パターン形成用フォトレジスト）
・赤色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４）・・・・・・・・・・・・・・・３．５部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）、クロモフタールＤＰＰ Ｒｅｄ ＢＰ）
・黄色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９）・・・・・・・・・・・・・・・０．６部
（ＢＡＳＦ社製、パリオトールイエローＤ１８１９））
・分散剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．０部
（ゼネカ（株）製、ソルスパース２４０００）
・ポリマー１（下記）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５．０部
・モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．０部
（サートマー（株）製、多官能アクリレート、品番；ＳＲ３９９）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．４部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製、イルガキュア９０７）
・開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６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）
なお、ポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００であり、以降においても同じである。
（緑色パターン形成用フォトレジスト）
上記の赤色パターン形成用フォトレジストにおける赤色顔料および黄色顔料に替えて、顔料として下記のものを下記の配合量で用いた。
・緑色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＧ７）・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７部
（大日精化製セイカファストグリーン５３１６Ｐ））
・黄色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９）・・・・・・・・・・・・・・・２．３部
（ＢＡＳＦ社製、パリオトールイエローＤ１８１９）
（青色パターン形成用フォトレジスト）
上記の赤色パターン形成用フォトレジストにおける赤色顔料、黄色顔料、および分散剤に替えて、下記のものを下記の配合量で用いた。
・青色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＢ１５：６）・・・・・・・・・・・・・・４．６部
（ＢＡＳＦ社製、ヘリオゲンブルーＬ６７００Ｆ））
・紫色顔料（Ｃ．Ｉ．ＰＶ２３）・・・・・・・・・・・・・・・・１．４部
（クラリアント社製、フォスタパームＲＬ−ＮＦ）
・顔料誘導体・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６部
（ゼネカ（株）製、ソルスパース１２０００）
・分散剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．４部
（ゼネカ（株）製、ソルスパース２４０００）
基板上にブラックマトリックスおよびカラーフィルタ層を形成した後、これらの層の形成された上に、下記の組成物のＣプレート形成用感光性樹脂組成物をスピンコート法により塗布し、塗布後、基板ごとホットプレート上に載せ、温度；８０℃、および加熱時間；３分間の条件で加熱して溶剤を除去し、塗膜に液晶構造を発現させた。その後、波長；３６５ｎｍの紫外線を用い、照射線量が５０Ｊ／ｃｍ²になるよう全面に照射を行ない、照射後、温度；２３０℃のホットプレート上に基板ごと載せて３０分間加熱して塗膜を完全に硬化させ、厚みが４．０μｍのＣプレートの位相差層を形成した。この位相差層は基板の端まで設けた。
（Ｃプレート形成用感光性樹脂組成物）
・重合性液晶モノマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２２部
（「化１１」で示すネマチック液晶相を示すもの。）
・重合性カイラル剤（「化１４」で示すもの。）・・・・・・・・・１．８部
・光重合開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．３部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製、イルガキュア９０７）
・アミン系シランカップリング剤・・・・・・・・・・・・・・・０．０５部
（ＧＥ東芝シリコーン（株）製、ＴＳＬ−８３３１）
・溶剤（クロロベンゼン）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７５部
以上のようにして、ブラックマトリックス、カラーフィルタ層、および位相差層が形成された基板のブラックマトリックスの無い箇所からブラックマトリックスのある箇所にかけて、位相差層の表面の高低差を触針式表面粗さ計（Ｖｅｅｃｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．，Ｓｌｏａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ製、「ＤＥＫＴＡＫ」）を使用して測定し、また、位相差層を設ける前の状態のものも同様に測定した結果を図８に示す。図８から明らかなように、樹脂ブラックマトリックス上では位相差層の表面の平坦性が維持されているが、樹脂ブラックマトリックス上から外れると、高さ方向の変化が大きくなることが分かる。図８に示すケースでは、樹脂ブラックマトリックス層の端から０．５ｍｍの位置から向かって左側では、高さがゆるやかに減少し始め、樹脂ブラックマトリックスから外れると、高さの変化が大きくなることが分かる。

液晶表示パネルおよびカラーフィルタ基板の例を示す図である。 液晶表示パネルおよびカラーフィルタ基板の別の例を示す図である。 ブラックマトリックスの額縁部の幅とシール位置との関係を示す図である。 シール材が額縁部および位相差層上に積層されている状態を示す図である。 シール材が額縁部と額縁部の無い部分および位相差層上に積層されている状態を示す図である。 シール材が額縁部および位相差層のある部分と無い部分に積層されている状態を示す図である。 シール材が額縁部と額縁部の無い部分の上であって、位相差層のない部分に積層されている状態を示す図である。 額縁部および位相差層の段差を示すグラフである。

符号の説明

１０…………カラーフィルタ基板
１１…………基板
１２…………ブラックマトリックス層
１２Ａ………ブラックマトリックス層の額縁部
１３…………カラーフィルタ層
１４…………位相差層
２０…………対向基板
３０…………シール材
４０…………液晶
５０…………液晶表示パネル

Claims (6)

1. 基板上に、少なくともブラックマトリックス層、カラーフィルタ層、および位相差層の各層が積層されたカラーフィルタ基板であって、前記ブラックマトリックス層は黒色着色剤を含有する樹脂組成物で構成され、画像を表示するための表示部分および前記表示部分の周囲に一定幅のベタ層の部分を連続して設けてなる額縁部を有し、前記カラーフィルタ層は、前記ブラックマトリックス層の前記表示部分にのみ重ねられており、前記表示部分を含まない前記額縁部を少なくとも含む区域が、液晶表示パネルを形成する際にシール材を設けるためのシール部分とされており、前記位相差層は、重合性液晶組成物が硬化されたものであり、前記位相差層が積層された区域が前記シール部分に含まれることを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 基板上に、前記ブラックマトリックス層、前記カラーフィルタ層、および前記位相差層の順に積層されていることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ基板。
3. 基板上に、前記ブラックマトリックス層、前記位相差層、および前記カラーフィルタ層の順に積層されていることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ基板。
4. 前記シール部分は、前記額縁部が積層された区域を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか記載のカラーフィルタ基板
5. 前記シール部分は、前記額縁部が積層された区域であることを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか記載のカラーフィルタ基板
6. 請求項１〜請求項５いずれか記載のカラーフィルタ基板と対向基板の両基板が、前記カラーフィルタ基板の前記シール部分上に位置するシール材を介して積層され、内部に液晶が密封充填されていることを特徴とする液晶表示パネル。
   

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