滤色器和显示装置制造方法

滤色器和显示装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种滤色器，其透射率高且白平衡优异，开口率高且无白斑导致的色偏。本发明提供滤色器，其在透明基板上形成黑矩阵，在上述黑矩阵的开口部上或上述黑矩阵的开口部和上述黑矩阵上形成包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和第四色子像素的像素，上述第四色子像素与其他子像素之间的黑矩阵宽度L1为0～4.5μm，上述子像素各自含有着色剂和树脂，上述第四色子像素的CIE1931表色系三刺激值(Y)为70≤Y≤99。
【专利说明】滤色器和显示装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及滤色器和显示装置。

【背景技术】
[0002] 液晶显示装置利用其轻、薄或者低消耗电力等特性，在电视机、笔记本电脑、掌上 电脑（PDA)、智能手机或者数码相机等各种用途中使用。
[0003] 滤色器是为了使液晶显示装置显示颜色所必须的构件，通常有包含红色子像素、 绿色子像素和蓝色子像素的3种颜色的子像素的像素被精细制图而得的3色滤色器（专利 文献1)。3色滤色器中，白色是通过红绿蓝的3种颜色的子像素的加法混色而得到的。
[0004] 其中，近年来，作为提高液晶显示装置的透射率的方法，提出了除红绿蓝的3种颜 色的子像素之外，还将具有白色子像素的像素精细制图而得的4色滤色器（专利文献2)。 在这种4色滤色器中，白色子像素中不含有着色剂，是透明的，直接利用光源的白色光，由 此使透射率提高。透明的白色子像素是使用含有聚合性聚合物、阳离子聚合性化合物和热 敏性产酸剂的树脂组合物而形成的。
[0005] 另一方面，作为使滤色器开口率提高的方法，提出了使黑矩阵的宽度缩窄至1? 2μπι的方法（专利文献3)。
[0006] 专利文献 专利文献1 :日本特开2004-309537号公报 专利文献2 :日本特开2012-83794号公报 专利文献3 :日本特开平9-265006号公报。


【发明内容】

[0007] 但是，在现有的使透射率提高的4色滤色器中，为了得到更加明亮的白色，不仅仅 是与光源色度相同的白色子像素的色度，还必须利用通过红绿蓝3色的子像素的加法混 色而得的白色的色度，但是将两种色度统一、即进行匹配是非常困难的，伴随此还发现有白 平衡失调的问题。
[0008] 另外，为了使滤色器的开口率提高而缩小黑矩阵的宽度，则会存在容易产生白斑 (白抜K )、由白斑导致容易产生色偏（色>)的问题。因此，本发明的目的在于提供滤 色器，其透射率高且白平衡优异，开口率高且没有白斑导致的色偏。
[0009] 因此，本发明人经过深入地研究，结果发现，对于4色滤色器的白平衡，不是一味 地使红绿蓝3色的子像素的加法混色的色度与白色子像素的色度相匹配，而同时使白色子 像素的色度与红绿蓝3色的子像素的加法混色的色度相匹配，S卩，使白色子像素为具有特 定量的着色剂、且具有特定色度的第四色子像素。
[0010] 另外，本发明人进一步经过深入地研究，结果发现，对于滤色器的形状，在红绿蓝 的子像素部中，由于红绿蓝3色各自的颜色和白斑的透射率之差大，因此白斑导致的色偏 大，与此相对，在第四色子像素部中，由于第四色和白斑的透射率之差小，因此白斑导致的 色偏的影响小，发现可以缩窄与第四色子像素相邻的黑矩阵的宽度。
[0011] 即，本发明提供以下（1)?（9)所述的滤色器和显示装置。
[0012] (1)滤色器，其在透明基板上形成黑矩阵，并在上述黑矩阵的开口部上、或者上述 黑矩阵的开口部和上述黑矩阵上，形成包含红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和第四色 子像素的像素，上述像素中，上述第四色子像素和其他子像素之间的黑矩阵的宽度Ll为 0?4. 5 μ m，上述子像素各自含有着色剂和树脂，上述第四色子像素的CIE1931表色系三刺 激值⑴为70彡Y彡99。
[0013] (2) (1)所述的滤色器，其中，上述第四色子像素和上述蓝色子像素之间的黑矩阵 的宽度LlB为0?3. 5 μ m。
[0014] (3) (1)或⑵所述的滤色器，其中，上述LI和上述像素中的黑矩阵的最大宽度 L2之间的关系满足0彡L1/L2彡0. 8。
[0015] (4) (1)?（3)任一项所述的滤色器，其中，上述像素中的第四色子像素在黑矩阵 上的宽度L3为0?2. 0 μ m。
[0016] (5) (1)?（4)任一项所述的滤色器，其中，红、绿、蓝和第四色的各子像素的面积 为 240 ?3120 μ m2。
[0017] (6) (1)?（5)任一项所述的滤色器，其特征在于，上述第四色子像素中的上述着 色剂的浓度为〇. 3?3质量％。
[0018] (7) (1)?（6)任一项所述的滤色器，其中，上述第四色子像素的膜厚为0.8? 2· 0 μ m〇
[0019] (8) (1)?（7)任一项所述的滤色器，其中，上述第四色子像素的CIE1931表色系 三刺激值（Y)为75 < Y < 90。
[0020] (9)显示装置，其具备（1)?（8)任一项所述的滤色器而成。
[0021] 发明效果 通过本发明的滤色器，可以得到透射率高、且良好的白平衡，可以防止白斑导致的色 偏，且可以提商开口率。
[0022] 另外，具备本发明的滤色器而成的显示装置的透射率和开口率均高，因此可以提 高光的利用效率。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 图1是显示相对于透明基板上形成的黑矩阵的开口部的长度方向垂直的截面的 简图。
[0024] 图2是本发明的第一实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。
[0025] 图3是本发明之外的实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。
[0026] 图4是本发明的第二实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。
[0027] 图5是本发明的第三实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。
[0028] 图6是本发明的第四实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。
[0029] 图7是本发明的第五实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。
[0030] 符号说明 1 :透明基板 2 ：BM 2-1 :绿色子像素与红色子像素之间的BM(BMl) 2-2 :红色子像素与第四色子像素之间的BM(BM2) 2-3 :第四色子像素与蓝色子像素之间的BM(BM3) 2- 4 :蓝色子像素与绿色子像素之间的BM(BM4) 3 :子像素 3- 1 :红色子像素 3-2 :蓝色子像素 3-3 :绿色子像素 3-4:第四色子像素 2W :BM 宽 3W :子像素宽 4W :开口宽 5W :BM上宽。

【具体实施方式】
[0031] 本发明的滤色器（以下，称为"CF"）是在透明基板上形成黑矩阵，并在上述黑矩 阵的开口部上、或者上述黑矩阵的开口部和上述黑矩阵上，形成包含红色子像素、绿色子像 素、蓝色子像素和第四色子像素的像素，其特征在于，上述第四色子像素和其他子像素之间 的黑矩阵的宽度Ll为0?4. 5 μ m，上述子像素各自含有着色剂和树脂，上述第四色子像素 的CIE1931表色系三刺激值⑴为70彡Y彡99。
[0032] 通过使第四色子像素的CIE1931表色系三刺激值（Y)(以下，称为"（Y) "）在上述 范围，可以提高透射率，且可以提高白平衡。并且，通过使上述第四色子像素和其他子像素 之间的黑矩阵的宽度Ll各自为上述范围，可以防止红绿蓝的子像素部中的白斑导致的色 偏，且可以提高各子像素的开口率。
[0033] 首先，对于本发明的CF的透射率和白平衡进行说明。
[0034] 红、绿、蓝和第四色的子像素必须各自含有着色剂和树脂，进而第四色子像素中的 着色剂的浓度优选为〇. 3?3质量％，进一步优选为0. 5?2质量％，更优选为0. 6?1. 9 质量％。若着色剂的浓度低于0. 3质量％，则存在CF的白平衡不良的情况，若着色剂的浓度 超过3质量％，则存在CF的透射率降低的情况。
[0035] 其中，各子像素中的着色剂的浓度是指，着色剂在各子像素的全部固体成分中所 占的比例。对于各子像素中的着色剂的浓度，可以通过控制制作着色剂组合物时的着色剂 和树脂的混合比率来实现上述范围。另外，各子像素中的着色剂的浓度可以通过以下的方 法进行测定。首先，对于测定对象的子像素，用显微操作器匕。-夕 一）提取着色剂和树脂。更具体而言，将乙醇、氯仿、己烷、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜作 为溶剂，各自分别量取99gm，在各溶剂中添加作为提取对象的着色剂和树脂lmg，在40°C下 放置12小时，将树脂提取到溶剂中，然后将该溶液过滤，分离成树脂溶液和着色剂。接着， 在过滤后的树脂溶液中计量无着色并透明的溶液50mg，然后在150°C下放置5小时，由此使 溶剂挥发，将树脂干燥。应予说明，是否透明是目视比较各种溶剂和过滤后的各树脂溶液的 颜色，无差异的话可以判断为透明。
[0036] 接着，对于使用各种溶剂的情况，计量干燥后的树脂质量，将树脂浓度最大的值记 作树脂质量A (A = 0?0. 50mg)。通过以下式1和2,可以分别算出树脂的浓度和着色剂的 浓度。应予说明，如上所述，通过使用多种溶剂进行测定可以提高测定精度。 树脂的浓度（质量％) = (AX2)/1 · --式1 着色剂的浓度（质量％) = (1-AX2)/1 · --式2。
[0037] 红色子像素中的着色剂的浓度优选为20?50质量％，绿色像素中的着色剂的浓度 优选为30?50质量％，蓝色像素中的着色剂的浓度优选为15?40质量％。
[0038] 第四色子像素的CIE1931表色系三刺激值⑴必须为70彡Y彡99,优选为 71彡Y彡98,更优选为75彡Y彡90。若Y小于70,则CF的透射率降低，若Y大于99,则CF 的白平衡变得不良。第四色子像素的（Y)可以通过第四色子像素中使用的着色剂的种类、 混合比率和浓度进行控制。
[0039] 第四色子像素中使用的着色剂的例子可以列举颜料或染料。蓝色颜料的例子可 以列举，C. I.颜料蓝（PB) 15、PB15 :1、PB15 :2、PB15 :3、PB15 :4、PB15 :5、PB15 :6、PB16 或 PB6,紫色颜料的例子可以列举，C. I.颜料紫（PV) 19、PV23或PV37,红色颜料的例子可以列 举，C.I.颜料红（PR)149、PR166、PR177、PR179、PR209 *PR254。
[0040] 另一方面，蓝色染料的例子可以列举，C. I.碱性蓝（BB)5、BB7、BB9或BB26,紫色 染料的例子可以列举，C. I.碱性紫（BV)U BV3或BV10,红色染料的例子可以列举，C. I.酸 性红（AR) 51、AR87 或 AR289。
[0041] 第四色子像素的色相可以选自蓝色、红色、紫色、黄色、绿色或者蓝绿色，但优选为 浅蓝色、浅紫色或浅红色。更具体而言，使用C光源测定的第四色子像素的CIE1931表色系 色度（x、y)(以下，称为色度（x、y))优选为0.250彡X彡0.305、且0.285彡y彡0.315,更 优选0. 275 < X < 0. 305、且0. 295 < y < 0. 305。通过使色度为上述范围，可以容易地兼 顾CF的白平衡和高透射率。
[0042] 第四色子像素中使用的树脂的例子可以列举，丙烯酸系树脂、环氧系树脂或聚酰 亚胺系树脂，但为了使CF的制造成本低廉，优选感光性丙烯酸系树脂。感光性丙烯酸系树 脂通常可以含有碱溶性树脂、光聚合性单体和光聚合引发剂。
[0043] 碱溶性树脂的例子可以列举，不饱和羧酸和烯键式不饱和化合物的共聚物。不饱 和羧酸的例子可以列举，丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、乙酸乙烯酯 或酸酐。
[0044] 光聚合性单体的例子可以列举，三羟甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇三 (甲基）丙烯酸酯、三丙烯酰六氢化三嗪、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、二季戊四醇六（甲 基）丙烯酸酯或二季戊四醇五（甲基）丙烯酸酯。
[0045] 光聚合引发剂的例子可以列举，二苯甲酮、Ν，Ν'-四乙基-4, 4'-二氨基二苯甲酮、 4-甲氧基_4'_二甲基氨基二苯甲酮、2, 2-二乙氧基苯乙酮、α-羟基异丁酰苯（α -匕卜'' 口今；4 V ^ 7工7 > )、噻吨酮或2-氯噻吨酮。
[0046] 用于溶解感光性丙烯酸系树脂的溶剂的例子可以列举，丙二醇单甲基醚乙酸酯、 丙二醇单乙基醚乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、甲 氧基丁基乙酸酯或3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯。
[0047] 应予说明，将感光性丙烯酸系树脂用作树脂的情况下，将包含碱溶性树脂、光聚合 性单体和高分子分散剂的树脂成分以及着色剂作为全部固体成分来处理。
[0048] 如上所述，第四色子像素中着色剂的浓度与红绿蓝的子像素中的着色剂的浓度相 t匕，非常低。耐碱性优异的着色剂的浓度低而导致子像素的图案加工困难，为了消除这种困 难性，优选在第四色子像素中将碱溶性树脂与光聚合性单体的质量混合比调节为50 :50? 10 :90。若碱溶性树脂比50质量％多，则存在第四色子像素中发生缺损的情况，若碱溶性树 脂少于10质量％，则存在第四色子像素的未曝光部发生残留的情况。
[0049] 红绿蓝的子像素中使用的着色剂的例子可以列举，颜料或染料，优选红色子像素 含有PR254,绿色子像素含有PG7、PG36或PG58,蓝色子像素含有PB15 :6。红色像素中使 用的除PR254之外的颜料的例子可以列举，PR149、PR166、PR177、PR209、PY138、PY150或 PYP139，绿色子像素中使用的除PG7、PG36和PG58之外的颜料的例子可以列举，PG37、PB 16、 PY129、PY138、PY139、PY150或PY185,蓝色子像素中使用的除PB15 :6之外的颜料例子可以 列举，PV23。
[0050] 红绿蓝的子像素中使用的树脂的例子可以列举，丙烯酸系树脂、环氧系树脂或聚 酰亚胺系树脂，为了使CF的制造成本低廉，优选感光性丙烯酸系树脂。
[0051] 本发明的CF的黑矩阵（以下，称为"BM"）优选为含有遮光剂和树脂的树脂BM。遮 光剂的例子可以列举，碳黑、氧化钛、氮氧化钛、氮化钛或四氧化三铁（四酸化鉄）。
[0052] 作为树脂BM中使用的树脂，为了容易形成精细的图案，优选为非感光聚酰亚胺树 月旨。非感光聚酰亚胺树脂优选为将由酸酐和二胺合成的聚酰胺酸树脂进行图案加工后，进 行热固化而制成聚酰亚胺树脂。酸酐的例子可以列举苯均四酸二酐、3, 3'，4, 4'-氧双邻苯 二甲酸二酐、3,3'，4,4' -二苯甲酮四甲酸二酐或3,3'，4,4' -联苯三氟丙烷四甲酸二酐。 二胺的例子可以列举，对苯二胺、3, 3 ' -二氨基二苯基醚、4, 4' -二氨基二苯基醚或3, 4' -二 氨基二苯基醚。溶解聚酰胺酸树脂的溶剂的例子可以列举，N-甲基-2-吡咯烷酮或Y-丁 内酯。
[0053] 优选在形成了包含BM以及红、绿、蓝和第四色的子像素的像素的CF上形成透明保 护膜。用于透明保护膜的树脂的例子可以列举，环氧树脂、丙烯酸环氧树脂、丙烯酸树脂、硅 氧烷树脂或聚酰亚胺树脂。
[0054] 接着，对作为本发明CF的构成要素的BM和像素的形状进行说明。
[0055] 图1是显示相对于透明基板上形成的黑矩阵的开口部（其例子中为长方形）的长 度方向垂直的截面的简图。在截面图中，将最宽的BM的宽度记作BM宽2W，将最宽的子像素 的宽度记作子像素宽3W，将两个BM之间的最窄宽度记作开口宽4W，将最宽的、一个BM上的 子像素的宽度记作BM上宽5W。
[0056] 图2是本发明第一实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。如截面图所示， 在透明基板（1)上，形成BM(2-1)?BM(2-4)，在BM的开口部和BM上分别形成红色子像素 (3-1、第四色子像素3-4、蓝色子像素3-2和绿色子像素3-3。另外，如平面图所示，BM在红 色子像素和第四色子像素之间2-2、在第四色子像素和蓝色子像素之间2-3、在蓝色子像素 和绿色子像素之间2-4以及绿色子像素和红色子像素之间2-1形成。
[0057] 图1中的BM宽2W、子像素宽3W、开口宽4W、BM上宽5W存在由于各子像素之间、 各BM之间的制造偏差而发生变动的情况。因此，由CF的上面方向使用扫描式电子显微镜 (以下，称为"SEM"）观察随机选择的子像素和在其两侧形成的BM，通过以下方式分别确定 BM宽2W、子像素宽3W、开口宽4W和BM上宽5W。
[0058] 对于各子像素10个，重复10次测定2W?5W，将其平均值分别定义为BM宽的值 (2W'）、子像素宽的值（3W'）、开口宽的值（4W'）和BM上宽的值（5W'）。作为更具体的例 子，对于被测定对象的由CF随机选择的10个第四色子像素，连同在其两侧形成的BM-起 以扫描式电子显微镜来整体观察，将各自确定的BM宽2W的值平均，将所得的平均值记作对 于第四色子像素的BM宽的值（2W'）。
[0059] 其中，"第四色子像素和其他子像素之间的黑矩阵的宽度L1"的值相当于对于第四 色子像素的2W'。另外，"黑矩阵的最宽宽度L2"的值相当于对于红、绿、蓝和第四色的子像 素的各自的2W'中最大的值。进而，"第四色子像素的黑矩阵上的宽度L3"的值相当于对于 第四色子像素的5W'。
[0060] 图2的实施方式中，2W'均为4. 0ym，4W'均为36. Ομπι。
[0061] LI必须为0?4.5 μ m。若LI超过4.5 μ m，则第四色子像素的开口率降低。另一 方面，红绿蓝的各子像素的2W'优选为3. 5?5. 5 μ m。若红绿蓝的各子像素的2W'超过 5. 5 μ m，则像素的开口率容易变低，若低于3. 5 μ m，则红绿蓝的各子像素部中，容易发生白 斑。另外，L3优选为0?2.0 μ m。若L3大于2.0 μ m，则存在开口率降低的情况。
[0062] 图2的CF模组中，Ll在0?4. 5μπι范围，红绿蓝的各子像素的2W'在3. 5? 5. 5 μ m范围，因此红绿蓝的子像素部中无白斑、各像素的开口率高。
[0063] 图3是本发明之外的实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图，包括Ll的各子 像素的2W'均为6. 0 μ m，各子像素的开口宽度均为34. 0 μ m，因此开口率变低。
[0064] 图4是本发明的第二实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图，包括Ll的各子 像素的2W'均为3.0 μ m，因此开口率高。
[0065] 图5是本发明的第三实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。Ll为3.0 μ m， 红绿蓝的各子像素的2W'均为4. 0 μ m，因此红绿蓝的子像素部中无白斑，第四色子像素的 开口率高。
[0066] 图6是本发明的第四实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。Ll为2.0 μ m， 红绿蓝的各子像素的2W'均为4. 0 μ m，因此红绿蓝的子像素部中无白斑，第四色子像素的 开口率极高。
[0067] 图7是本发明的第五实施方式涉及的CF模组的截面图和平面图。Ll为0.0 μ m， 且第四子像素与蓝色子像素之间无 BM，红绿蓝的各子像素的2W'均为4. 0 μ m，因此开口率 极高。另外，第四色子像素和蓝色子像素彼此相邻，因此尽管它们之间无 BM，但仍不发生白 斑。
[0068] 图7的CF模组中，第四色子像素的色相优选为浅蓝色或浅紫色。这是因为，通过 使第四色子像素的色相与蓝色子像素的色相为同一体系，即使在第四色子像素和蓝色子像 素之间无 BM的情况下，也不会发生混色导致的色偏的问题。
[0069] 将第四色子像素和其他子像素之间的黑矩阵的宽度规定为L1，将第四色子像素和 红色子像素之间的黑矩阵的宽度规定为L1R，将第四色子像素与绿色子像素之间的黑矩阵 的宽度规定为L1G，将第四色子像素与蓝色子像素之间的黑矩阵的宽度规定为LIB。LlB优 选为0?3. 5 μ m，更优选0?2. 5 μ m，0 μ m、即不存在BM的情况下像素的开口率极高，因此 更加优选。
[0070] LI和L2的关系优选满足0 < L1/L2 < 0. 8。通过使L1/L2为上述范围，可以防止 红绿蓝的像素的白斑，同时可以使像素的开口率最大化。应予说明，图2的CF模组中，LI/ L2 = 1，图5的模组中，L1/L2 = 0. 75,图6的CF模组中，Ll/L2=0. 5,图7的CF模组中，LI/ L2=0。
[0071] 作为相邻的2个子像素的状态，认为有2个子像素完全不相接的状态，一个子像 素在其他子像素上压接的状态，或者一个子像素不压在其他子像素上而相接的状態的任一 种，但在一个子像素上压接其他子像素的状态的情况下，由于突起而导致CF的表面高低差 变大。但是，即使在这种状态下，只要突起高低差为1. 〇 μ m以下，通过事后形成平坦化膜， 可以使CF的平坦性降低至可接受范围的0. 5 μ m以下。
[0072] 本发明中，L3优选为0?2.0 μ m，更优选为0?1.0 μ m。若L3大于2.0 μ m，则开 口率降低。另一方面，红绿蓝的子像素的5W'优选为1. 5?2. 5 μ m。若红绿蓝的子像素的 5W'小于1. 5μπι，则容易产生白斑，若比2. 5μπι大，则开口率容易降低。
[0073] 包含红、绿、蓝和第四色的子像素的像素的形状的例子可以列举，条带型、马赛克 型或三角型。各子像素的宽度优选为10?100 μ m，更优选为20?50 μ m。若子像素的宽 度大于100 μ m，则CF的分辨率降低，液晶显示装置的显示性能恶化。另一方面，若像素宽度 小于10 μ m，则CF的开口率降低。
[0074] 本发明中，对于红、绿、蓝和第四色的子像素，优选各子像素的开口部的面积为 240?3120 μ m2。通过使CF的各子像素的开口部的面积为上述范围，可以兼顾CF和液晶 显示装置的高分辨率和高亮度。
[0075] 由BM和各子像素得到单元点（単位F' 7卜），BM的面积和各子像素的开口部的 面积的总和形成单元点的面积。单元点的形状优选为正方形或长方形。单元点的面积优 选为1500?17000 μ m2。单元点的面积比17000 μ m2大的情况下，CF的分辨率降低，因此 液晶显示装置的显示性能恶化，而比1500 μ m2小的情况下，CF的开口率可能会降低。图2 的CF模组中，单元点的形状为正方形，宽度为160 μ m,长度为160 μ m,因此单元点的面积为 25600 μ m2。
[0076] 接着，说明本发明的CF的制造方法的例子。
[0077] 透明基板的例子可以列举，钠玻璃、无碱玻璃或石英玻璃。
[0078] 优选在透明基板上使用遮光剂组合物，形成树脂BM，然后使用着色剂组合物，形成 红、绿、蓝和第四色的子像素。
[0079] 遮光剂组合物是在遮光剂中混合聚酰胺酸树脂和溶剂进行分散处理后，添加各种 添加剂来制作的。此时，全部固体成分是指作为树脂成分的聚酰胺酸树脂和遮光剂的总和。
[0080] 接着，将遮光剂组合物用旋转涂布法或口模式涂布法等的方法涂布后，真空干燥， 在90?130°C下进行半固化，形成遮光剂的涂膜。涂布正型光致抗蚀剂后，进行真空干燥， 形成光致抗蚀剂膜。之后，经由正型掩膜，使用超高压汞灯、化学灯或高压汞灯等，通过紫 外线等进行选择性地曝光后，利用氢氧化钾或四甲基氢氧化铵等的碱性显影液除去曝光部 分，由此得到图案。使用剥离液将正型光致抗蚀剂剥离后，在270?300°C下加热，由此使聚 酰胺酸树脂发生酰亚胺化，形成树脂BM。应予说明，通过改变正型掩膜的图案形状和半固化 温度，可以改变树脂BM的宽度。
[0081] 着色剂组合物使用着色剂和树脂而制作。使用颜料作为着色剂的情况下，在颜料 中混合高分子分散剂和溶剂进行分散处理后，添加碱溶性树脂、单体和光聚合引发剂等来 制作。另一方面，使用染料作为着色剂的情况下，在染料中添加溶剂、碱溶性树脂、单体和光 聚合性引发剂等来制作。此时，全部固体成分是作为树脂成分的高分子分散剂、碱溶性树脂 和单体与着色剂的总和。
[0082] 将所得的着色剂组合物用旋转涂布法或口模式涂布法等的方法涂布在形成了树 脂BM的透明基板上，然后真空干燥，形成着色剂的涂膜。接着，设置负型掩膜，使用超高压 汞灯、化学灯、高压汞灯等，通过紫外线等进行选择性地曝光。之后，使用碱性显影液进行显 影，将未曝光部分除去，由此得到图案。通过对所得涂膜图案进行加热处理，形成子像素被 制图的CF。使用制作子像素的每种颜色用的着色剂组合物，按照红色子像素、绿色子像素、 蓝色子像素和第四色子像素的顺序依次进行如上所述的制图步骤，可以制作本发明的CF 的像素。应予说明，子像素的制图顺序没有特别限定。
[0083] 作为本发明的CF的类型，可以是透过型、反射型或半透过型的任意构成，但为了 使制造成本低廉，对比度提高，优选透过型。
[0084] 接着，对本发明的CF的评价方法进行说明。
[0085] 红、绿、蓝和第四色的子像素的色度为，使用显微分光光度计（例如、MCPD-2000 ; 大塚電子（株）制）测定各子像素的透射率光谱后，基于CIE1931标准算出三刺激值（Y) 和色度（X、y)。
[0086] 对于CF的白平衡，可以由第四色子像素的色度（X、y)与红绿蓝的子像素的加法 混色的色度（x、y)之差（Δχ、Ay)的绝对值（I Δχ I、I Ay I )进行评价。I Δχ I 和I Ay I越小，则CF的白平衡越良好，因此优选。
[0087] 对于CF的像素的透射率，可以由如上所述求出的第四色子像素的（Y)和红绿蓝的 子像素的加法混色的（Y)来进行评价。
[0088] CF的颜色再现范围为，计算连接红绿蓝的子像素的各自的色度（x、y)而成的3角 形的面积和连接NTSC标准色度（x、y)而成的3角形的面积，可以由其面积比算出。应予说 明，阶^(：标准色度（1、7)为红（0.67、0.33)、绿（0.21、0.71)、蓝（0.14、0.08)。0?的颜色 再现范围优选为70?100%。本发明的CF中，红绿蓝的子像素的（Y)的颜色再现范围越宽， 则原理上来说会越降低，但第四色子像素的（Y)与颜色再现范围无关，是高值。因此，本发 明的CF中，即使颜色再现范围是普遍认为的足够宽的70?100%，CF的⑴也可以得到提 商。
[0089] BM和像素的长度可以通过光学显微镜观察等来测定。
[0090] 各子像素的开口率可以由全部单元点的面积和各子像素中的开口部的面积之比 算出。更具体而言，可以通过以下式3算出。 各子像素的开口率（%) =(各子像素的开口部面积）ABM的面积+全部子像素的开口部面积）X 100 式3 其中，各子像素的开口部面积是指，子像素的4W'和像素的长度的乘积，BM面积是指， BM的2W'与BM的长度的乘积。
[0091] CF的总透射率可以通过各子像素的透射率和各子像素的开口率的乘积算出。更具 体而言，可以通过以下的式4?6算出。 CF的总透射率（%) =(红绿蓝的子像素的总透射率）+(第四色子像素的总透射率）···式4 红绿蓝的子像素的总透射率（%) =(红绿蓝的子像素的加法混色的透射率）X (红绿蓝的子像素的开口率）/100 式5 第四色子像素的总透射率（%) =(第四色子像素的透射率）X (第四色子像素的开口率）/1〇〇 式 6。
[0092] 本发明的CF中，第四色子像素的（Y)高，为70彡Y彡99,因此通过提高第四色子 像素的开口率，可以使CF的总透射率大幅提高。第四色子像素的开口率优选为22?26%。 若第四色子像素的开口率比22%低，则CF的总透射率容易降低，若第四色子像素的开口率 比26%高，则CF色纯度可能会降低。
[0093] CF的白斑可以通过光学显微镜观察来进行评价，但优选在红绿蓝的子像素部和 BM的界面之间不发生白斑。
[0094] BM和子像素的膜厚可以通过表面高低差计（例如、寸一 7。A 1400D ;東京精密 (株）制）来测定。另外，对于CF，在BM和子像素上形成透明保护膜层、ITO层等的情况下， 可以通过SEM观察来测定BM和子像素的膜厚。
[0095] 红绿蓝的子像素的膜厚优选为1. 5?2. 5 μ m。若膜厚比1. 5 μ m薄，则红绿蓝的子 像素的色度可能变得不良，若膜厚比2. 5μπι厚，则CF的平坦性可能会降低。
[0096] 另一方面，第四色子像素的膜厚优选为0.8?2. Ομπι。若膜厚比2. Oym厚，则由 于第四色的像素中的树脂的黄变，透射率容易降低。另一方面，若膜厚比0.8 μ m薄，则第四 色的像素的图案加工性容易变得不良。
[0097] BM的膜厚优选为0. 5?1. 5 μ m。若膜厚比0. 5 μ m薄，则红绿蓝的子像素部中可 能发生白斑，若膜厚比1. 5 μ m厚，则CF的平坦性可能会降低。
[0098] 接着，对于具备本发明的CF而成的液晶显示装置的一个例子进行描述。将CF和 阵列基板经由进一步在这些基板上设置的用于液晶取向的实施了摩擦取向处理的液晶取 向膜和用于保持液晶层间隙\ 7)的间隙物来对向地贴合。应予说明，在阵列 基板上设置薄膜晶体管（以下，称为"TFT"）元件或薄膜二极管（以下，称为"TFD"）元件 或者扫描线或信号线等，可以制作TFT液晶显示装置或TFD液晶显示装置。接着，由密封 部设置的注入口注入液晶，密封注入口。最后，安装背光源，组装驱动IC等，由此完成液晶 显示装置。作为背光源的例子，可以列举双波长LED背光源、三波长LED背光源或CCFL，但 为了使液晶显示装置的制造成本低廉，优选使用包含蓝色LED和黄色YAG荧光体的双波长 LED。背光源的色度（X、y)优选为0. 250 < X < 0. 350、且0. 300 < y < 0. 400。具备上述 范围的色度（x、y)的背光源和本发明的CF而成的液晶显示装置的白色显示色度（x、y)良 好、且在液晶显示装置的图像内白色显示色度（x、y)的偏差减小，白平衡优异。
[0099][实施例] 以下，列举实施例和比较例，进一步详细地说明本发明。应予说明，CF的评价标准如下 所述。
[0100] (CF的白平衡） 判定为优：〇彡I Λχ I彡0. 005、且0彡I Ay I彡0.005的情况 判定为良：I Λχ |、I Ay I中较大的一者为〇. 005 <( I Λχ I或者I Ay I )彡0.010的情况 判定为可：I Λχ |、I Ay I中较大的一者为〇·〇1〇<( I Λχ I或者I Λ y I )彡0· 020的情况 判定为不合格：I Λ X I、I Λ y I中较大的一者为〇· 020 <( I Λ X I或者I Λ y I ) 的情况。
[0101] (红绿蓝的子像素的白斑） 制作5片具有BM、红、绿、蓝和第四色的子像素、形成有100个宽度160 μ mX长度 160 μ m的单元点的CF,用光学显微镜观察时， 白斑在红绿蓝的像素部中一处也不存在的情况：良 白斑在红绿蓝的像素部中即使有一处的情况：不合格。
[0102] (第四色子像素的图案加工性） 制作5片具有BM、红、绿、蓝和第四色的子像素、形成有100个宽度160 μ mX长度 160 μ m的单元点的CF,用光学显微镜观察时， 第四色的像素的图案部分中没有一处缺损的情况：良 第四色的像素的图案部分中有少于5处缺损的情况：可。
[0103] (调整例1 ;用于形成红色子像素的红色着色剂组合物的制作） 作为着色剂，将50g的PR177(夕口 ? 7 7 4 > (注册商标）b V F'6125EC;大日精化 制）和5〇g的PR254 ( 方7才7 (注册商标）卜V卜'' BK-CF ;子八 7?\4夂 S力 > 文' (株）制）混合。在该着色剂中，混合IOOg的高分子分散剂（BYK2000 ;树脂浓度 40质量％ ;匕' 7S - y' \八 > (株）制）、67g的碱溶性树脂（寸4夕口 ^一（注册商标） ACA250 ;树脂浓度45质量％ ;夕'4七 > 化学制）、83g的丙二醇单甲基醚和650g的丙二醇单 甲基醚乙酸酯，制作浆料。将加入了浆料的烧杯用管子与循环式珠磨分散机（夕'' 4 7 - S A KDL-A ;々4 y - 工 /S' V 2 - 7工V社制）相连接，作为介质使用直径0· 3mm的氧化 锆珠，进行3200rpm、4小时的分散处理，得到着色剂分散液。
[0104] 在该着色剂分散液45.7g中，加入7.8g的寸^々口 7- ACA250、3.3g的光聚合性 单体（力\ 7 7 F (注册商标）DPHA ;日本化薬制）、0· 2g的光聚合引发剂（〇力'々二7 (注册商标）907 ;^八· \ 4 ^ S力斤文制）、0· Ig的光聚合引发剂（力\今二 7 -（注册商标）DETX-S ;日本化薬制）、0· 03g的表面活性剂（BYK333 ;匕' 7^彡一 ^ \ (株）制）和42. 9g的丙二醇单甲醚乙酸酯，得到着色剂组合物。着色剂组合物中的 全部固体成分中的着色剂浓度为31质量％，各着色剂的质量混合比为PR177 :PR254 = 50 : 50 〇
[0105] (调整例2 ;用于形成绿色子像素的绿色着色剂组合物的制作） 作为着色剂，将65g的PG7 ( * 7夕八一 A (注册商标）夕'' y - > GNX ;夕7 y 7 >卜 \八 >社制）和35g的PY150 (E4GNGT ; 7 >夕七7 (株）制）混合。在该着色剂中混合 IOOg的BYK2000、67g的寸^々口 7- ACA250、83g的丙二醇单甲醚和650g的丙二醇单甲 醚乙酸酯，使用^ 一 $ > KDL-A，使用直径0. 3mm的氧化锆珠，进行3200rpm、6小时的分 散处理，得到着色剂分散液。
[0106] 在该着色剂分散液51. 7g中添加6. 3g的寸^々口 7 - ACA250、2. 9g的力\ V F' DPHA、0.2g 的 4 卟力今 Λ 了 907、0· Ig 的力 \ Λ 了 一 DETX-S、0.03g 的 BYK333 和 38.8g 的丙二醇单甲醚乙酸酯，得到着色剂组合物。着色剂组合物中的全部固体成分中的着色剂 的浓度为 35 质量 ％，PG7 :PY150 = 65 :35。
[0107] (调整例3 ;用于形成蓝色子像素的蓝色着色剂组合物的制作） 作为着色剂，使用IOOg的PB15:6( U才7-> (注册商标）7'>- 7602;東洋^ 社制），在该着色剂中混合IOOg的BYK2000、67g的寸^々口 7 - ACA250、83g的丙二醇单 甲醚和650g的丙二醇单甲醚乙酸酯，制作浆料。使用分散机夕M 7 - > KDL-A，使用直径 0. 3mm的氧化锆珠，对浆料进行3200rpm、3小时的分散处理，得到着色剂分散液。
[0108] 在该着色剂分散液41. 3g中添加8. 9g的寸^々口 7 - ACA250、3. 5g的力\ V F' DPHA、0. 2g 的 4 卟方今工 了 907、0. Ig 的力弋今工 了 一 DETX-S、0. 03g 的 BYK333 和 46g 的丙二醇单甲醚乙酸酯，得到着色剂组合物。着色剂组合物中的全部固体成分中的着色剂 的浓度为28质量％，PB15 :6单独存在。
[0109] (调整例4 ;用于形成第四色子像素的浅色着色剂组合物的制作） 在调整例3中得到的着色剂分散液I. OOg中添加8. 30g的寸4- ACA25〇 (碱溶 性树脂）、5· 65g 的力 \ 7 V F' DPHA(光聚合性单体 Α)、0· 20g 的 力' # Λ 7 907、0· IOg 的力\7 - DETX-S、0. 03g的ΒΥΚ333和84. 72g的丙二醇单甲醚乙酸酯，得到着色剂组 合物。着色剂组合物中的全部固体成分中的着色剂的浓度为1质量％，PB15 :6单独存在。
[0110] (调整例5 ;用于形成第四色子像素的组合物的制作） 将8. 30g的寸4夕口 7 - ACA250、5. 65g的力弋7 V F' DPHA、0. 2g的4卟方今工了 907、0· Ig的力\Λ 7- DETX-S、0.03g的BYK333和84.72g的丙二醇单甲醚乙酸酯混合， 得到组合物。该组合物不含有着色剂。
[0111] (调整例6 ;用于形成第四色子像素的浅色着色剂组合物的制作） 在调整例3中得到的颜料分散液0. 50g中添加8. 40g的寸^々口 ^ 一 ACA250、5. 69g 的力弋 7 v F' DPHA、0. 2g 的 4 > 方今 Λ 7 907、0· Ig 的力弋今 Λ 7 - DETX-S、0. 03g 的 BYK333和85. 08g的丙二醇单甲醚乙酸酯，得到着色剂组合物。着色剂组合物中的全部固体 成分中的着色剂的浓度为〇. 5质量％，PB15 :6单独存在。
[0112] (调整例7 ;用于形成第四色子像素的浅色着色剂组合物的制作） 在调整例3中得到的着色剂分散液1.98g中添加8. 12g的寸^々口^ 一 ACA250、5. 57g 的力弋 7 v F' DPHA、0. 2g 的 方今 Λ 7 907、0· Ig 的力弋今 Λ 7 - DETX-S、0. 03g 的 BYK333和84. OOg的丙二醇单甲醚乙酸酯，得到着色剂组合物。着色剂组合物中的全部固体 成分中的着色剂的浓度为2质量％，PB15 :6单独存在。
[0113] (调整例8 ;用于形成第四色子像素的浅色着色剂组合物的制作） 在调整例10中得到的着色剂分散液3. 96g中添加7. 74g的寸^々口 7 - ACA250、 5. 40g 的力弋 7 V F' DPHA、0. 2g 的 4 斤方今工 了 907、0· Ig 的力弋今工 了 一 DETX-S、0. 03g 的BYK333和82. 57g的丙二醇单甲醚乙酸酯，得到着色剂组合物。着色剂组合物中的全部 固体成分中的着色剂的浓度为4质量％，PB15 :6单独存在。
[0114] (调整例9 ;用于形成BM的黑色遮光剂组合物的制作） 4, 4' -二氨基苯基醚（0.30摩尔当量）、对苯二胺（0.65摩尔当量）和双（3-氨基丙 基）四甲基二硅氧烷（〇. 05摩尔当量）与850g的γ - 丁内酯和850g的N-甲基-2-吡咯 烷酮一起加入，添加3, 3'，4, 4' -氧基二邻苯二甲酸二酐（0. 9975摩尔当量），在80°C下反 应3小时。添加马来酸酐（0. 02摩尔当量），进一步在80°C下反应1小时，得到聚酰胺酸树 脂（树脂的浓度20质量％)溶液。
[0115] 在该聚酰胺酸树脂溶液250g中混合50g的炭黑（MA100;三菱化学（株）制） 和200g的N-甲基吡咯烷酮，使用夕M 7 - > KDL-A，使用直径0. 3mm的氧化锆珠，在 3200rpm下进行3小时分散处理，得到遮光剂分散液。
[0116] 在该遮光剂分散液50g中，添加49. 9g的N-甲基吡咯烷酮和0. Ig的表面活性剂 (LC951 ;楠本化学（株）制），得到非感光性的遮光剂组合物。遮光剂组合物中的全部固体 成分中的着色剂的浓度为50质量％，炭黑单独存在。
[0117] (调整例10 ;用于形成透明保护膜的树脂组合物的制作） 在65. 05g的偏苯三酸中添加280g的γ - 丁内酯和74. 95g的γ -氨基丙基三乙氧基 硅烷，在120°C下加热2小时。在得到的溶液20g中，添加7g的双苯氧基乙醇芴二缩水甘油 醚和15g的二甘醇二甲基醚，得到树脂组合物。
[0118] (调整例11 ;用于形成第四色子像素的浅色着色剂组合物的制作） 使用与调整例1相同的材料制作着色剂组合物。使全部固体成分中的着色剂的浓度为 1. 1质量％，PB15 :6单独存在。
[0119] (调整例12 ;用于形成第四色子像素的浅色着色剂组合物的制作） 使用与调整例1相同的材料制作着色剂组合物。使全部固体成分中的着色剂的浓度为 2. 5质量％，PB15 :6单独存在。
[0120] (调整例13 ;用于形成第四色子像素的浅色着色剂组合物的制作） 使用与调整例1相同的材料制作着色剂组合物。使全部固体成分中的着色剂的浓度为 2. 9质量％，PB15 :6单独存在。
[0121] (调整例14 ;用于形成第四色子像素的浅色着色剂组合物的制作） 使用与调整例1相同的材料制作着色剂组合物。使全部固体成分中的着色剂的浓度为 0. 9质量％，PB15 :6单独存在。
[0122] (实施例1 ;具有BM、红、绿、蓝和第四色的子像素的CF的制作） 在300 X 350mm的无碱玻璃基板上（0A-10 ;日本電気力' 7 7 (株）制）上通过旋转器 涂布调整例9中得到的遮光剂组合物，之后在热风烘箱中、在135°C下加热处理20分钟，由 此得到遮光膜。接着，用旋转器涂布正型光致抗蚀剂（MICR0P0SIT (注册商标）RC100 ;30cp ; Shipley制），在90°C下干燥10分钟。使正型光致抗蚀剂的膜厚为1.5μηι。使用曝光机 PLA-501F(々\ 7 > (株）制），经由正型掩膜进行曝光。正型掩膜的未曝光部的宽度（BM 部）为4. 0 μ m，曝光部（子像素部）的宽度为36. 0 μ m。光掩膜下面与玻璃基板上面之间 的空隙为100 μ m。接着，在显影液中使用含有四甲基氢氧化铵2质量％的23°C的水溶液， 使基板浸泡在显影液中，同时以IOcm的幅度5秒1来回的方式摇动基板，使正型光致抗蚀 剂的显影与聚酰亚胺前体的蚀刻同时进行。之后，用甲基溶纤剂乙酸酯将正型光致抗蚀剂 剥离。然后，在热风烘箱中在290°C下保持30分钟，由此使聚酰亚胺酸树脂固化，得到树脂 BM。应予说明，调节旋转器转数以使树脂BM的膜厚为0. 8 μ m。
[0123] 在形成了树脂BM的玻璃基板上，通过旋转机涂布调整例1中得到的红色着色剂 组合物，然后在热风烘箱中在90°C下加热处理10分钟，由此得到红色着色膜。接着，使用 曝光机PLA-501F，经由负型掩膜进行曝光。负型掩膜的曝光部（红色子像素部）的宽度为 36 μ m。然后，在0. 04质量％的氢氧化钾水溶液中添加相对于显影液总量为0. 1质量％的 非离子表面活性剂（^· 7 Υ > (注册商标）A-60 ;花王（株）制）制成碱性显影液，在得 到的碱性显影液中晃动90秒，同时进行浸渍，接着进行纯水洗涤，由此除去未曝光部，得到 制图基板。然后，在热风烘箱中在220°C下保持30分钟，由此使丙烯酸系树脂固化，得到红 色子像素。
[0124] 使用调整例2中得到的绿色着色剂组合物，与红色子像素同样地，形成绿色子像 素。使用调整例3中得到的蓝色着色剂组合物，与红色子像素同样地，形成蓝色子像素。使 用调整例4中得到的浅色着色剂组合物，制作第四色子像素。应予说明，调节各组合物的旋 转器转数，以使红、绿、蓝和第四色的子像素在固化后的各膜厚为2. 0 μ m。
[0125] 接着，通过旋转器涂布调整例10中得到的树脂组合物，然后在热风烘箱中在 130°C下预烘焙5分钟。接着，在热风烘箱中在210°C下加热处理30分钟，使树脂固化。应 予说明，调节各组合物的旋转器转数，以使透明保护膜在固化后的膜厚为1. 5μπι。
[0126] (实施例2和3以及比较例1和2) 除了变更用于制作第四色子像素（画副素）的浅色着色剂组合物之外，通过与实施例 1相同的方法，制作实施例2?3以及比较例1?2的CF。表1中示出在BM和各子像素的 形成中使用的组合物。
[0127] [表 1]

【权利要求】
1. 滤色器，其在透明基板上形成黑矩阵，并在上述黑矩阵的开口部上、或者上述黑矩 阵的开口部和上述黑矩阵上，形成包含红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和第四色子像 素的像素， 上述像素中，上述第四色子像素和其他子像素之间的黑矩阵的宽度L1为0?4. 5 y m， 上述子像素各自含有着色剂和树脂，上述第四色子像素的CIE1931表色系三刺激值（Y)为 70彡Y彡99。
2. 权利要求1所述的滤色器，其中，上述第四色子像素和上述蓝色子像素之间的黑矩 阵的宽度L1B为0?3. 5iim。
3. 权利要求1或2所述的滤色器，其中，上述L1和上述像素中的黑矩阵的最大宽度L2 之间的关系满足〇彡L1/L2彡0. 8。
4. 权利要求1-3任一项所述的滤色器，其中，上述像素中的第四色子像素在黑矩阵上 的宽度L3为0?2. 0 u m。
5. 权利要求1-4任一项所述的滤色器，其中，红、绿、蓝和第四色的各子像素的面积为 240 ?3120 u m2。
6. 权利要求1-5任一项所述的滤色器，其特征在于，上述第四色子像素中的上述着色 剂的浓度为0.3?3质量％。
7. 权利要求1-6任一项所述的滤色器，其中，上述第四色子像素的膜厚为0. 8? 2. 0 u m〇
8. 权利要求1-7任一项所述的滤色器，其中，上述第四色子像素的CIE1931表色系三 刺激值⑴为75彡Y彡90。
9. 显示装置，其具备权利要求1-8任一项所述的滤色器而成。
【文档编号】G02F1/1335GK104364680SQ201380032881
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】长濑亮, 山田智纪, 池上由洋, 野中晴支 申请人:东丽株式会社