專利名稱：濾色片及液晶顯示器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及常常在透射顯示、反射顯示兩種顯示中使用的液晶顯示器件的濾色片。
背景技術：
目前，液晶顯示器件有效地利用其重量輕、厚度薄、耗電低等特性，被廣泛地用于筆記本電腦，便攜式信息終端，臺式計算機顯示器以及數(shù)字式相機等各種用途。在廣泛使用背景光的液晶顯示器件中，為了進一步降低耗電量，要求提高背景光的利用效率。因此，要求濾色片有高的透射率。另一方面，雖然濾色片的透射率逐年提高，但卻未能像所希望的那樣因濾色片的透射率的提高使液晶顯示器件的耗電量大幅度地下降。
因此，近來，對不需要耗電量大的背景光源的反射式液晶顯示器件進行了開發(fā)，報導了一種與透射式液晶顯示器件相比其耗電量約為1/7的可大幅度降低耗電量的液晶顯示器件(日經(jīng)Microdevice的增刊Flat Panel·Display 1998，126頁)。
但是，盡管反射式液晶顯示器件與透射式液晶顯示器件相比具有耗電量低，在室外可視性優(yōu)異等優(yōu)點，但在不能確保足夠的周圍環(huán)境的光強度的場所，存在著其顯示變暗、可視性變得極為惡劣的問題。因此，為了即使在暗的環(huán)境下也能很好地看清楚顯示內容，提出了以下各種方案(1)設置背景光，在反射膜的一部分上形成切口，制成一部分為透射式，一部分為反射式的液晶顯示器件(所謂半透射半反射式，作為文獻參閱例如Fine Process Technology，Japan(精密加工技術，日本)，99，專門技術講座教科書A5)，(2)設置前照光的液晶顯示器件等。
通常的半透射式液晶顯示器件的示意圖示于圖3。圖3中表示出利用背景光3進行顯示的透射模式以及利用環(huán)境光進行顯示的反射模式。在這種彩色液晶顯示器件中，存在著透射用區(qū)域8和反射用區(qū)域7，在進行透射顯示時，顯示透射用區(qū)域的顏色，在進行反射顯示時，顯示反射用區(qū)域的顏色。進行透射顯示時，背景光透過濾色片的透射用區(qū)域一次(6)，與此相反，在反射顯示時，環(huán)境光入射時4與反射時5兩次透過濾色片的反射用區(qū)域。即，由于在透射顯示和反射顯示時透過濾色片的次數(shù)不同，所以，透射用區(qū)域和反射用區(qū)域的色材料相同時，所顯示的色濃度即色純度及亮度，在透射顯示時和反射顯示時有很大的差異。此外，在透射顯示時，光源為背景光，另一方面，在反射顯示時，光源為自然光，因此在透射顯示和反射顯示時，不僅色純度，而且色調也有很大變化。
作為使透射用區(qū)域與反射用區(qū)域的顯示色相同的方法，如圖5所示，提出了用不同的色材料構成透射用區(qū)域和反射用區(qū)域的方案。但是，在利用成為目前主流的光刻法時，對于三種顏色需要涂布成形六次色材料，增加成本。
作為使透射顯示和反射顯示的色濃度(顏色的再現(xiàn)性)相同的方法，特開2001-33778號公報描述了在反射用區(qū)域形成隔板部，改變透射用區(qū)域與反射用區(qū)域的著色層的膜厚的方法。圖6示意地表示現(xiàn)有技術中已知結構的半透射式液晶顯示器件用濾色片的剖面圖。在反射用區(qū)域7形成透明樹脂層14，反射用區(qū)域7的著色層1的膜厚比透射用區(qū)域8的著色層1的膜厚薄。但是，僅改變色材料的膜厚，不能修正因透射顯示時的光源為背景光、反射顯示時的光源為環(huán)境光造成的色調變化。因此，僅僅通過使反射用區(qū)域7的著色層的膜厚變薄，雖然可以使色純度、亮度等不會有太大的差別，但是，紅、綠、蘭各種單色的反射顯示的色調與透射顯示的色調不同，存在著反射顯示及透射顯示中的可見度不協(xié)調的問題。
為了解決上述問題，已提出一種提供透射顯示及反射顯示的亮度及顏色差異小且廉價的濾色片，例如，如特開2000-111902號公報所述的那樣，在反射用區(qū)域設置透明區(qū)域的光孔型濾色片。該發(fā)明通過設置透明區(qū)域，具有與減薄著色層的膜厚的同等的效果。利用這種方法，由于對于每一種顏色的著色只進行一次加工即可，因此可以和通常的濾色片以相同的工序數(shù)進行加工，不會造成提高制造成本的問題。


圖1表示光孔型濾色片的結構(剖面圖)。在這種濾色片中，每一種顏色的象素中，存在著透射用區(qū)域8及反射用區(qū)域7?？梢栽谝粋€象素中有兩個區(qū)域，也可以在一個象素內只有其中的某一個區(qū)域，在多個象素中存在兩個區(qū)域。形成反射膜2的基板可以是濾色片側的基板，也可以是與濾色片對向的基板。在反射膜形成于濾色片側時，在象素區(qū)域9內，形成反射膜2的區(qū)域為反射用區(qū)域7，在象素區(qū)域9中不形成反射膜2的區(qū)域成為透射用區(qū)域8。在反射膜形成于與濾色片對向的基板上時，與該基板的反射膜形成區(qū)域對應的象素區(qū)域成為反射用區(qū)域7，與該基板不形成反射膜2的區(qū)域對應的象素區(qū)域成為透射用區(qū)域8。在反射用區(qū)域7中包含有透明區(qū)域10與著色區(qū)域11。具體地說，透明區(qū)域10是不存在著色層1的區(qū)域。通過使反射用區(qū)域7包含透明區(qū)域10，雖然濾色片具有相同膜厚的相同著色層，但與使其膜厚與透射用區(qū)域8不同的情況相比，具有相同的效果。
但是，光孔型濾色片所存在的問題是，由于設置沒有著色層的透明區(qū)域，在濾色片的表面上產(chǎn)生臺階。由于盒間隙是一種對液晶顯示器件的顯示性能有重要影響的基本特性，而濾色片表面的臺階會直接造成盒間隙的變化，所以，優(yōu)選地應盡可能地使臺階小。此外當臺階加大時，濾色片的平坦性變差，在進行取向處理時會造成不便，在制成液晶面板時，有可能造成顯示不佳。
反射用區(qū)域內的著色區(qū)域與透明區(qū)域之間的臺階可以通過涂布外敷層使之在一定程度上變得平坦。但是，如特開2000-249824號公報所述，在以以顏料紅209為代表的具有喹吖酮骨架的顏料作為主顏料的情況下，由于要想提高濾色片的色純度及色特性，需要加大象素的膜厚，所以臺階加大，即使涂布外敷層也很難掩蓋這種臺階。
此外，在光孔型濾色片中，對透明區(qū)域的面積控制對于顯示特性非常重要。從而，當其加工性能差時，會導致成品率下降，乃至造成濾色片的制造成本的上升。
本發(fā)明的目的是，為了解決上述問題，提供一種透射顯示及反射顯示時的亮度及色差小、表面的臺階小且廉價的濾色片。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的可通過以下方式來達到。
一種濾色片，具有紅、綠、蘭三色的象素中的至少一種顏色的象素用同一種材料形成的透射用區(qū)域和反射用區(qū)域，其特征為，在反射用區(qū)域的一部分上存在著沒有著色層的透明區(qū)域，在透明區(qū)域中存在著一個以上的副區(qū)域，并且全部副區(qū)域的面積在20μm2～2000μm2。
作為優(yōu)選的例子，例如，可以列舉出如權利要求1所述的濾色片等，其特征為，其副區(qū)域的形狀是圓形，或者是邊長為5μm以上的正方形或者是短邊為5μm以上的長方形中的任何一種形狀。
附圖的簡單說明圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的一個例子的結構圖(簡略剖面圖)。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的一個例子的結構圖(簡略平面圖)。
圖3是表示現(xiàn)有技術的液晶顯示器件的一個例子的結構圖(簡略剖面圖)。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的長方形透明區(qū)域的面積計算方法的一個例子的簡圖。
圖5是表示現(xiàn)有技術的液晶顯示器件的一個例子的結構圖(簡略剖面圖)。
圖6是表示現(xiàn)有技術的液晶顯示器件的一個例子的結構圖(簡略剖面圖)。
符號說明1色材料 8透射用區(qū)域2反射膜 9象素區(qū)域3背景光源10透明區(qū)域4自然光 11著色區(qū)域5反射顯示光 12副區(qū)域6透射顯示光 13副區(qū)域間距7反射用區(qū)域 14透明樹脂層下面對本發(fā)明進一步進行詳細說明。
在本發(fā)明中的濾色片通過重復數(shù)十微米至數(shù)百微米間距的多種顏色的象素構成。在濾色片中存在至少兩種顏色以上的象素，通常，濾色片由紅(R)，綠(G)，蘭(B)三種象素構成。
根據(jù)本發(fā)明的濾色片的象素的反射用區(qū)域，由著色區(qū)域和透明區(qū)域構成。這里，所謂透明區(qū)域，具體地說，是指在可見光波段的平均透射率為80％以上的區(qū)域。通過令象素的反射用區(qū)域中包含有透明區(qū)域，雖然本發(fā)明的濾色片是同一種膜厚的同一種色材料構成的，但與通過改變膜厚使反射用區(qū)域的膜厚與透射區(qū)域的膜厚不同的濾色片卻具有相同的效果。如果至少有一種顏色存在透明區(qū)域的話，由于不必增加工藝步驟就可進一步縮小透射顯示與反射顯示的差別，所以體現(xiàn)出本發(fā)明的效果。在其它顏色處，可以像現(xiàn)有技術那樣，在透射用區(qū)域和反射用區(qū)域全部用相同的色材料，也可以通過在透射用區(qū)域形成透明樹脂層，從而改變透射用區(qū)域與反射用區(qū)域的色材料的膜厚。當在基板上的反射用區(qū)域形成透明樹脂層時，反射用區(qū)域凸出透明樹脂層部分的膜厚度，透射用區(qū)域則成為比反射用區(qū)域低的部分，基板變成具有凸出部的基板。當在這種具有凸出部的基板上涂布非感光性彩色涂膏以及/或者感光性的彩色抗蝕劑以形成著色層時，通過利用非感光性的彩色涂膏、感光性的彩色抗蝕劑使透射用區(qū)域的著色層的膜厚變得平坦(調平)，使得透射用區(qū)域的著色層的膜厚大于形成凸出部的反射用區(qū)域的膜厚。這樣，利用使之平坦化的辦法，可以改變反射用區(qū)域的著色及透射用區(qū)域的著色。對于在哪種顏色處形成透明樹脂層，沒有特定的限制，可以是紅象素，綠象素或蘭象素中的任何一種。但是，在希望提高反射區(qū)域的色特性時，如果在綠色象素上形成透明樹脂層的話，由于它可以提高反射顯示的亮度，所以更為理想。此外，在希望提高反射區(qū)域的色特性的情況下，如果在蘭色象素上形成透明樹脂層的話，由于可以提高反射顯示的白色平衡，所以更為理想。
在本發(fā)明中的透明樹脂層具體地是指在可見光區(qū)域的平均透射率為80％以上的樹脂層。形成在反射用區(qū)域的透明樹脂層的膜厚，在考慮了光源的不同之后，再加以選擇，使之縮小反射用區(qū)域和透射用區(qū)域的色純度、亮度以及色調的差別。透明樹脂的膜厚越厚，通過使其平坦化形成于反射用區(qū)域與透射用區(qū)域的著色層的膜厚的差別越大，縮小透射用區(qū)域與反射用區(qū)域的色純度、亮度及色調差異的效果越明顯。當透明樹脂層的膜厚過大時，濾色片表面的臺階變大，對液晶的取向造成不良影響，使顯示質量變差，所以優(yōu)選地，透明樹脂層的膜厚在5μm以下。
在本發(fā)明中，對于至少一種顏色的象素，通過用不同的著色層來構成透射用區(qū)域和反射用區(qū)域，可以使反射顯示時的色純度、色調接近于透射顯示時的色純度、色調，同時可以獲得所需的色純度及亮度。
本發(fā)明的透明樹脂層可以使用感光性抗蝕劑形成。作為感光性樹脂材料，可以使用聚酰亞胺系樹脂，環(huán)氧樹脂，丙烯酸系樹脂，氨基甲酸酯系樹脂，聚酯樹脂，聚烯烴系樹脂等材料，優(yōu)選地使用丙烯酸系樹脂。作為感光性丙烯酸系樹脂，為了使其具有感光特性，一般為含有至少丙烯酸系聚合物，丙烯酸系多官能單體或者低聚物、光聚合引發(fā)劑的組成，也可以是加入環(huán)氧單體的所謂丙烯酸環(huán)氧樹脂。在利用感光性抗蝕劑形成透明樹脂層時，在光刻加工的曝光工藝中，可以通過改變曝光掩模及形成透明樹脂層的基板的距離來控制透明樹脂層的表面圓度及平坦性。
本發(fā)明的透明樹脂層也可以使用非感光性的涂膏形成。作為非感光性樹脂材料，可以使用聚酰亞胺系樹脂，環(huán)氧樹脂，丙烯酸系樹脂，氨基甲酸酯系樹脂，聚酯系樹脂，聚烯烴系樹脂等材料，優(yōu)選地為聚酰亞胺系樹脂。利用非感光性涂膏形成透明樹脂層時，透明樹脂層的上部表面可以成為平坦的結構，形成更小面積的透明樹脂層。
在形成于反射用區(qū)域上的透明樹脂層中可以含有光散射用的粒子。通過在透明樹脂層中含有光散射粒子，可以抑制由于單向反射成分造成的顯示的耀眼作用，獲得良好的顯示特性，并且，由于在透射用區(qū)域不存在透明樹脂層，所以沒有光散射，可以高效率地使用背景光。作為用于光散射的粒子，可以使用二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦等無機氧化物顆粒、金屬顆粒，以及丙烯酸，苯乙烯，硅酮，含氟聚合物等的樹脂顆粒等材料，優(yōu)選使用二氧化硅顆粒。作為光散射粒子的粒徑，可以在0.1～10μm的范圍內。在光散射粒子的粒徑低于透明樹脂層厚度的情況下，由于可使透明樹脂層平整，所以更為優(yōu)選。
在本發(fā)明的濾色片中，可以含有透射用區(qū)域和反射用區(qū)域由不同著色層構成的象素。這里所謂相同的著色層是指顏料的組成、顏料與樹脂的重量比相同的著色層。此外，所謂不同的著色層是指顏料組成、顏料與樹脂的重量比中的一個不同的著色層。對于透射用區(qū)域和反射用區(qū)域由不同的著色層構成的象素，沒有特定的限制，可以是紅色象素、綠色象素、蘭色象素中的任何一種。在希望提高反射區(qū)域的色特性的情況下，如果在透射用區(qū)域和反射用區(qū)域使綠色象素著色層不同的話，由于可以提高反射顯示的亮度，所以更優(yōu)選。此外，在希望提高反射區(qū)域的色特性的情況下，如果在透射用區(qū)域和反射用區(qū)域的蘭色象素著色層不同的話，由于可提高反射顯示的白色平衡，所以更為優(yōu)選。
圖2是本發(fā)明的液晶顯示器件的平面圖。如該圖所示，也可以把透明區(qū)域10分割成多個。分割的透明區(qū)域的每一個被稱作副區(qū)域12。在這種情況下，把一個象素內的各個副區(qū)域的總面積作為透明區(qū)域的面積。至于分割成多細是任意的，但由于在加工時其精度存在一定的限制，所以當分割得過分小時，有時不能很好地形成副區(qū)域。在這種情況下，成品率降低，成為價格昂貴的濾色片。另一方面，當這種分割過大時，由于著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階變大，所以不是很理想。這里，所謂臺階是指透明區(qū)域的總膜厚與著色層區(qū)域的總膜厚之差。所謂總膜厚是指從基板到濾色片最外層表面的膜厚，在有外敷層或透明導電層等時，也包括這些層的厚度在內。由于上述原因，作為副區(qū)域的面積，有必要在20～2000μm2的范圍內。此外，更優(yōu)選地，為70～1500μm2的范圍。
透明區(qū)域的形狀也是任意的，基本上什么形狀都可以。但是，當其形狀含有過分細的部分時，由于這些部分有時不能被很好地成型，所以優(yōu)選其形狀是圓形，正方形或長方形等不包含細的部分的形狀。即使是正方形或長方形，由于短邊長度不足5μm時，會產(chǎn)生加工性的問題，所以優(yōu)選地，短邊方向的長度在5μm以上。此外，如圖4所示，雖說是長方形，實際上其拐角部也不完全是直角，是帶有圓角的跑道狀，但這并不會成為問題。作為透明區(qū)域，其面積的設計是十分重要的必要條件，對于透明區(qū)域，可以使其面積等于預期的長方形的面積。例如，在圖4所示的其形狀為跑道狀的場合，可以利用下面的公式進行面積的計算。
S＝y(tǒng)×(x-y)+π×(y/2)2以什么樣的方式把透明區(qū)域的副區(qū)域配置在反射用區(qū)域內也是任意的。基本上以任何方式配置都可以，但不將副區(qū)域集中而使之遍及各處的配置，對于顯示的均勻性而言更為有利。此外，從加工性能來看，為了避免副區(qū)域之間的相互干擾，從某一個副區(qū)域的端部到相鄰的副區(qū)域的端部的距離13(下面簡稱為副區(qū)域間距)優(yōu)選地為距離10μm以上。進而，更優(yōu)選地，相距20μm以上。這是因為，當在20μm以下時，副區(qū)域之間的著色層部分比起通常的著色層部分，其總膜厚薄，有可能產(chǎn)生臺階。
為減少著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階，優(yōu)選地，在著色層上形成作為平坦化層的外敷層。作為外敷層的材料，可以列舉出環(huán)氧膜，丙烯酸環(huán)氧膜，丙烯酸膜，硅氧烷聚合物膜，聚酰亞胺膜，含硅的聚酰亞胺膜，聚酰亞胺硅氧烷膜等。利用外敷層在一定程度上外敷填充透明區(qū)域，減少濾色片臺階?？紤]到臺階的話，外敷層的膜厚較厚為宜。但是，當膜厚過厚時，在制成面板時過于柔軟，容易出現(xiàn)盒間隙，存在著容易產(chǎn)生氣泡等問題。實質上，優(yōu)選的膜厚為1.0～4.0μm左右。
在反射用區(qū)域內，著色區(qū)域與透明區(qū)域之間的臺階優(yōu)選地在0.5μm以下。在薄膜晶體管(TFT)驅動的扭轉向列(TN)模式下，由于要求0.4μm左右的平坦度，所以更優(yōu)選地，該臺階在0.4μm以下。當著色層的膜厚變厚時，即使用外敷層也很難掩蓋著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階，所以，著色層的膜厚優(yōu)選地在0.6～1.5μm的范圍內。當反射用區(qū)域的著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階變大時，引起液晶取向不佳，反射顯示時的白色亮度極低?；蛘?，在反射顯示中進行黑色顯示時，會引起漏光，導致液晶顯示器件的對比度降低。
對于紅色象素，優(yōu)選地在反射用區(qū)域含有透明區(qū)域，對于綠色象素、蘭色象素沒有特定的限制，可以令其中的任何一個含有透明區(qū)域，或者都含有透明區(qū)域。在考慮到所用的背景光源與環(huán)境光的特性差的因素的情況下，優(yōu)選為了縮小反射顯示與透射顯示的色度差，確定反射區(qū)域和透射區(qū)域。在C光源的XYZ表色系統(tǒng)的色度圖中，紅色象素的透射區(qū)域的色度x，優(yōu)選地為0.4＜x＜0.6。特別是，更優(yōu)選0.45＜x＜0.58，更為優(yōu)選0.50＜x＜0.58。
關于透射用區(qū)域的C光源的XYZ表色系統(tǒng)的色度(x0，y0)與反射用區(qū)域的C光源中的XYZ表色系統(tǒng)色度(x，y)的色度差δ，優(yōu)選對于至少兩種顏色，滿足以下的公式。
δ＝(x-x0)2+(y-y0)2≤3×10-3進而，更優(yōu)選地，滿足以下公式。
δ＝(x-x0)2+(y-y0)2≤1×10-3這里，所謂透射用區(qū)域的色度，是從利用顯微分光光度計等測定上述濾色片的透射區(qū)域時所獲得的分光光譜求出的。所謂反射用區(qū)域色度，是將該區(qū)域中的著色區(qū)域的分光光譜、透明區(qū)域的分光光譜分別用各自的波長自乘，對著色區(qū)域和透明區(qū)域的面積取加權平均求出的。
在進行色度計算時，為了將光源的因素考慮進去，優(yōu)選地，透射用區(qū)域利用C光源、雙波長型光源、三波長型光源中的任何一種，反射用區(qū)域用D65光源。作為所述雙波長型LED光源的例子，可以列舉出將蘭色LED與黃色熒光體或黃綠色熒光體組合起來發(fā)出白色光的LED光源。此外，作為三波長型的光源的例子，可以列舉出三波長熒光管、紫外LED與紅、蘭、綠熒光體組合的白色LED光源，紅、蘭、綠各色的LED組合的白色LED光源以及有機場致發(fā)光光源等。
在本發(fā)明的濾色片中，對于包含透明區(qū)域的象素，透明區(qū)域的面積相對于反射用區(qū)域的總面積的比例(下面稱之為“透明區(qū)域率”)是很重要的。當包含透明區(qū)域的彩色象素是多種顏色時，透明區(qū)域率的優(yōu)選順序為綠色＞紅色≈蘭色。具體地說，優(yōu)選地，對于綠色象素而言，透明區(qū)域率在15％以上、35％以下，對紅色象素而言，為5％以上、20％以下，對于蘭色象素而言為20％以下。更優(yōu)選地，對于綠色象素，透明區(qū)域率在20％以上、30％以下，對于紅色象素，在8％以上、16％以下，對于蘭色象素，在5％以上、16％以下。在利用雙波長型LED光源的情況下，優(yōu)選透明區(qū)域率為紅色＞蘭色，在使用三波長型的LED光源時，優(yōu)選透明區(qū)域率為蘭色＞紅色。當透明區(qū)域率從上述范圍向窄的方向移動時，在反射顯示時不能獲得高亮度的顯示，而當透明區(qū)域率向寬的方向移動時，則反射顯示時不能獲得顏色鮮艷的顯示。
本發(fā)明的基板，實質上只要是透明并具有剛性，具體是什么材料沒有關系。例如，可以采用無堿玻璃，鈉玻璃，塑料基板等。此外，也可以在驅動元件側基板上形成著色層。
本發(fā)明所述著色層，只要是具有透射任意顏色的光的性能，什么材料都可以。作為著色層的具體材料，有其中分散有顏料及染料的高分子膜，經(jīng)過染色處理的PVA(聚乙烯醇)，通過對膜厚進行控制可以使之僅能透射任意一種光的SiO2膜等，但優(yōu)選地為分散有顏料的高分子膜，更優(yōu)選地，高分子膜為聚酰亞胺樹脂膜或丙烯酸樹脂膜。這些樹脂與用其它材料的著色層的情況相比，除了可用相同或更簡便的工藝形成著色層之外，其耐熱性能，耐光性能以及耐化學品性能更加優(yōu)異。其中，聚酰亞胺樹脂膜，其圖形加工性能好，有利于透明區(qū)域的形成。在將分散有顏料或染料的高分子膜用作著色層時，均勻地涂布糊狀的著色層，然后進行包括曝光、顯影等步驟的光刻加工形成圖形。
構成象素，是用規(guī)定的圖形形成著色層。對于圖形的形狀，可以列舉出帶狀或島狀等，沒有特定的限制。對于著色層的形成方法，可以列舉出光刻法，印刷法，電鍍法等，但沒有特定的限制。在考慮到圖形形成特性等因素時，更優(yōu)選采用光刻法來進行。在目前作為主流的以分散有顏料的高分子膜作為著色層的情況下，由于著色層利用光刻加工形成圖形，所以透明區(qū)域的形成采用形成透明區(qū)域的光掩模。
本發(fā)明中所述的顏料沒有特定的限制，但優(yōu)選使用顏料中耐光性能、耐熱性能、耐化學品性能優(yōu)異的材料。具有代表性的顏料的具體例子以色指數(shù)(CI)表示如下。
作為黃色顏料的例子，可以列舉出顏料黃13，17，20，24，83，86，93，94，109，110，117，125，137，138，139，147，148，150，153，154，166，173，180等。作為橙色顏料的例子，可以列舉出顏料橙13，31，36，38，40，42，43，51，55，59，61，64，65，71等。作為紅色顏料的例子，可以列舉出顏料紅9，97，122，123，144，149，166，168，177，180，192，206，207，209，215，216，224，242，254等。作為紫色顏料的例子，可以列舉出顏料紫19，23，29，32，33，36，37，38等。作為蘭色顏料的例子，可以列舉出顏料蘭15(153，154，156等)，21，22，60，64等。作為綠色顏料的例子，可以列舉出顏料綠7，10，36，47等。
根據(jù)需要，也可以使用經(jīng)過松香處理，酸性基處理，堿性基處理等表面處理的顏料。此外，PR(顏料紅)，PY(顏料黃)，PV(顏料紫)，PO(顏料橙)等，是色指數(shù)(C.I.；The Society of Dyers andColourists社發(fā)行)的記號，正式符號需要在前面加上C.I.字樣(例如，C.I.PR254等)。這是對染料及染色設立的標準，各個記號指定特定標準的染料及其顏色。此外，在下面對本發(fā)明的說明中，作為原則，省略前面所述的C.I.標記(例如，C.I.PR254寫成PR254)。
在本發(fā)明的濾色片的紅色象素中，為了使膜厚在0.6～1.5μm的范圍內時，色度0.4＜x＜0.6，優(yōu)選含有PR254。此外，更為優(yōu)選地是含有具有喹吖酮骨架的顏料。所謂PR254是下面的結構式(1)表示的化合物。 此外，本發(fā)明中的所謂喹吖酮骨架是用下面的結構式(2)表示的化合物。
在具有喹吖酮骨架的顏料中，特別優(yōu)選的是PR209(在結構式(2)中，R3、R6為氯原子，R1，R2，R4，R5，R7，R8是氫原子，參照結構式(3))。在含有PR209的情況下，與僅由PR254構成的彩色涂膏相比，在確保亮度的同時，可以更加顯出紅色色調，因此是優(yōu)選的。 在本發(fā)明中，在紅色象素中，優(yōu)選地含有30～100重量％的PR254。更優(yōu)選地，含有40～90重量％的PR254。具有喹吖酮骨架的顏料PR209，優(yōu)選地在整個顏料中占1～60重量％。當顏料量不在上述范圍內時，由于不能達到所需色度，不能獲得顏色鮮艷的顯示，或者因為需要加大象素的膜厚，會增大著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階。
本發(fā)明的濾色片與半透射式液晶顯示器件組合使用。這里，所謂半透射式液晶顯示器件是指具有反射膜及背景光源兩者，可進行反射顯示與透射顯示兩種顯示的液晶顯示器件。反射膜只要能把入射光的一部分反射，可以是任何一種反射膜。通常，可以采用鋁薄膜，銀·鈀·銅合金膜等。本發(fā)明的濾色片對液晶顯示器件的驅動方式、顯示方式?jīng)]有限制，可以適用于有源矩陣式，無源矩陣式，TN模式，STN模式，ECB模式，OCB模式等各種液晶顯示器件。此外，本發(fā)明的濾色片，對于液晶顯示器件的結構，例如偏振片的數(shù)目，散射體的位置等均可毫無限制地加以使用。
下面描述本發(fā)明的濾色片的制造方法的一個例子。
首先，預先形成包含透明區(qū)域的著色象素。在透明基板上涂布至少由聚酰亞胺前體、著色劑、溶劑組成的彩色涂膏之后，利用風干，加熱干燥，真空干燥等形成聚酰亞胺前體著色膜。在加熱干燥時，優(yōu)選使用烘箱、加熱板等，在50～180℃范圍內干燥1分鐘～3小時。其次，在這樣獲得的聚酰亞胺前體著色膜上，利用通常的濕式蝕刻法形成圖形。首先，在聚酰亞胺前體著色膜上涂布正型光致抗蝕劑，形成光致抗蝕劑膜。接著在該光致抗蝕劑膜上放置包含用于形成透明區(qū)域的圖形的掩模，利用曝光裝置照射紫外線。曝光后，利用正型光致抗蝕劑用堿性顯影液，同時進行光致抗蝕劑膜與聚酰亞胺前體著色膜的蝕刻。蝕刻之后，剝離不需要的光致抗蝕劑膜。
然后通過加熱處理將聚酰亞胺前體著色膜變換成聚酰亞胺著色膜。通常，加熱處理在空氣中、氮氣氣氛中或在真空中，于150～350℃，優(yōu)選地在180～250℃的溫度下，連續(xù)地或分階段地進行0.5～5小時。
按照需要，在反射用區(qū)域形成透明樹脂層，對于反射用區(qū)域與透射用區(qū)域的著色層膜厚不同的象素形成著色層。這時，在形成含有透明區(qū)域的著色象素之前，在反射用區(qū)域制造透明樹脂層的膜。在制成透明樹脂層的透明基板上全面地涂布由聚酰胺酸及溶劑構成的非感光性涂膏，使用加熱板在60～200℃的溫度范圍內加熱干燥1～60分鐘。然后，在這樣獲得的聚酰胺酸膜上涂布正型光致抗蝕劑，使用加熱板在60～150℃的溫度范圍內加熱干燥1～30分鐘。利用曝光裝置，照射紫外線，刻制所要求的圖形，用堿性顯影液在所要求的位置獲得所需圖形的透明樹脂層。透明樹脂層在200～300℃加熱固化。
或者，在制造透明樹脂層的膜的透明基板上涂布至少由丙烯酸系的聚合物，丙烯酸系多官能單體，光聚合引發(fā)劑構成的感光性丙烯酸系樹脂、著色劑、溶劑形成的感光性彩色抗蝕劑后，借助風干，加熱干燥，真空干燥等形成感光性丙烯酸著色膜。在加熱干燥時，優(yōu)選使用烘箱、加熱板等在60～200℃的范圍內干燥1分鐘～3小時。接著在感光性丙烯酸著色膜上用光掩模和曝光器件照射圖形形狀的紫外線。曝光后，利用堿性顯影液，進行感光性丙烯酸著色膜的蝕刻。
此外，根據(jù)需要，對于一種顏色的象素，透射用區(qū)域和反射用區(qū)域形成不同的著色層。在涂布至少由聚酰亞胺前體，著色劑，溶劑構成的彩色涂膏或至少由丙烯酸系聚合物，丙烯酸系多官能單體，光聚合引發(fā)劑，著色劑，溶劑構成的感光性彩色抗蝕劑之后，利用風干，加熱干燥，真空干燥等形成著色膜。在加熱干燥的情況下，優(yōu)選使用烘箱，加熱板等在50～200℃的范圍內加熱干燥1分鐘～3小時。
在著色膜是聚酰亞胺前體的情況下，涂布正型光致抗蝕劑，形成光致抗蝕劑膜。接著放置包含形成透射區(qū)域用的圖形的掩模，用曝光器件照射紫外線。曝光后，利用正型光致抗蝕劑用堿性顯影液，同時進行光致抗蝕劑膜與聚酰亞胺前體著色膜的蝕刻。蝕刻后，將不需要的光致抗蝕劑膜剝離。然后通過加熱處理將聚酰亞胺前體著色膜變換成聚酰亞胺著色膜。
在著色膜是感光性丙烯酸樹脂的場合，利用光掩模和曝光器件以圖形的形狀向感光性丙烯酸著色膜上照射紫外線。曝光后，利用堿性顯影液進行感光性丙烯酸著色膜的蝕刻。然后將感光性丙烯酸著色膜進行加熱固化。加熱固化通常在空氣中，氮氣氣氛中或者在真空中等于150～350℃，優(yōu)選180～250℃的溫度下連續(xù)地或分階段地進行0.5～5小時。然后，與形成透射區(qū)域一樣，在反射用區(qū)域形成著色涂層。
對紅，綠、蘭彩色涂膏(根據(jù)需要還有黑色彩色涂膏)進行上述工藝，可以制造出液晶顯示器件用濾色片。
也可以在各象素之間形成黑色矩陣。它是以提高液晶顯示器件的對比度為目的的遮光區(qū)域。作為黑色矩陣，通常采用Cr，Al，Ni等金屬薄膜(厚度約為0.1～0.2μm)或在樹脂中分散遮光材料構成的樹脂黑色矩陣，但在用于本發(fā)明的情況下，一般采用對反射區(qū)域成為遮光膜的無反射的樹脂黑色矩陣。作為樹脂，從耐熱性，耐化學品性等角度出發(fā)，聚酰亞胺及丙烯酸比較理想。作為遮光材料的黑色顏料的例子，可以列舉出顏料黑7(碳黑)、鈦黑等，但并不局限于此，可以使用各種顏料。此外，根據(jù)需要，也可以使用經(jīng)過松香處理，酸性基處理，堿性基處理等表面處理的顏料。
在濾色片的最上部，通常形成透明導電膜。作為透明導電膜，可以采用浸涂法，化學氣相生長法，真空氣相淀積法，濺射法，離子鍍法等方法進行制作。作為具有代表性的透明導電膜的具體例子，可以采用氧化銦錫(ITO)，氧化鋅，氧化錫等及其合金。這種透明導電膜的厚度，以無損于彩色顯示為宜，優(yōu)選在0.5μm以下。
此外，根據(jù)需要，也可以在濾色片上配置突起狀的柱。突起狀的柱有層壓型和后安裝型。對于突起狀的柱的形狀沒有特定的限制，但在其平面視圖中，優(yōu)選為圓形，正方形，長方形等形狀。作為其截面形狀，通常采用梯形那樣的上部比下部小的形狀。關于柱的配置，有時是幾個象素有一個柱那樣的以一定的間隔配置，有時也可以是完全隨機地配置。
下面，對利用這種濾色片制成的液晶顯示器件的一個例子進行描述。在上述濾色片上，形成透明保護膜，進而在其上制成ITO膜等透明電極膜。然后，將該濾色片基板與形成金屬氣相淀積膜等的反射電極的反射電極基板并經(jīng)由設在這些基板上的液晶取向用的進行過摩擦處理的液晶取向膜以及保持盒間隙用的隔板對向地粘貼在一起。此外，在反射電極基板上，除反射電極之外，可以設置光擴散用突起物，薄膜晶體管(TFT)元件或薄膜二極管(TFD)元件，以及掃描線，信號線等，制成TFT液晶顯示器件或TFD液晶顯示器件。然后，從設在封口部的注入口注入液晶后，將注入口密封。然后，通過安裝IC驅動器等制成模塊。
實施例下面，利用優(yōu)選實施形式進一步詳細地說明本發(fā)明，但所用的實施形式對本發(fā)明的法律效力沒有任何限制。
實施例1(濾色片的設計)在紅色象素、綠色象素、蘭色象素的反射用區(qū)域(＝15100μm2)內，形成透明區(qū)域，透明區(qū)域率分別為8％(1208μm2)，15％(2290μm2)，6％(906μm2)。透明區(qū)域的副區(qū)域為紅色20μmφ(＝3 14μm2)與13μmφ(＝133μm2)的組合，綠色38μmφ(＝1134μm2)，蘭色20μmφ(＝314μm2)與5μmφ(＝20μm2)的組合的圓形。副區(qū)域在反射用區(qū)域中無規(guī)則地形成。副區(qū)域間距為10μm。
(樹脂黑色矩陣用黑色涂膏的制作)令3，3′，4，4′-聯(lián)苯四羧酸二酐、4，4′-二氨基二苯醚以及雙(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷以N-甲基-2-吡咯烷酮為溶劑進行反應，獲得聚酰亞胺前體(聚酰胺酸)溶液。將碳黑與聚酰亞胺前體溶液混合制成的碳黑磨料利用均化器以7000rpm分散30分鐘，濾掉玻璃珠，獲得黑色磨料，將其用聚酰亞胺前體溶液稀釋，制成黑色涂膏。
(形成著色層用的著色涂膏的制作)A.聚酰胺酸溶液的制作將4，4′-二氨基二苯醚95.1g以及雙(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷6.2g加入到γ-丁內酯525g、N-甲基-2-吡咯烷酮220g內，添加3，3′，4，4′-聯(lián)苯四羧酸二酐144.1g，在70℃反應3小時后，添加鄰苯二甲酸酐3.0g，進一步在70℃反應2小時，獲得25重量％聚酰胺酸溶液(PAA)。
B.聚合物分散劑的合成將4，4′-二氨基N-苯甲?；桨?61.3g、3，3′-二氨基二苯砜176.7g以及雙(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷18.6g加入到γ-丁內酯2667g、N-甲基-2-吡咯烷酮527g內，添加3，3′，4，4′-聯(lián)苯四羧酸二酐439.1g，在70℃反應3小時后，添加鄰苯二甲酸酐2.2g，使之進一步在70℃反應2小時，獲得20重量％的作為聚酰胺酸溶液的聚合物分散劑(PD)。
C.非感光性彩色涂膏的制作將4.5g顏料紅PR254和聚合物分散劑(PD)22.5g以及γ-丁內酯42.8g、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇20.2g加入到玻璃珠90g內，利用均化器以7000rpm分散5小時后，濾除玻璃珠。這樣獲得由PR254構成的分散液5％的溶液(RD)。
在分散液(RD)51g中添加用γ-丁內酯120.0g將24g聚酰胺酸溶液(PAA)稀釋得到的溶液并進行混合，獲得紅色彩色涂膏(RPI-1)。同樣地，以表1所示的比例獲得紅色涂膏(RPI-2，RPI-3，RPI-4，RPI-5)，綠色涂膏(GPI-1，GPI-2)，蘭色涂膏(BPI-1，BPI-2)。
D.感光性彩色抗蝕劑的制作將35.2g顏料蘭PB156加入到3-甲基-3-甲氧基丁醇50g中，用均化器以7000rpm分散5小時后，濾掉玻璃珠，獲得分散液。在丙烯酸共聚體溶液(Daicel化學工業(yè)株式會社制“サイクロマ-P、ACA-250”43重量％溶液)35.00g，作為多官能單體的季戊四醇四甲基丙烯酸酯15.00g，作為光聚合引發(fā)劑的Ciba·Speciality Chemicals株式會社制“イルガキユア369”7.50g中加入環(huán)戊酮130.00g，獲得濃度20重量％的感光性丙烯酸樹脂溶液(AC-1)。加入蘭色分散液10g與感光性丙烯酸樹脂溶液(AC-1)22.4g，獲得蘭色抗蝕劑(GAC-1)。
表1


(用于透明樹脂層的非感光性涂膏的制作)用γ-丁內酯34.0g稀釋聚酰胺酸溶液(PAA)16.0g，獲得非感光性透明涂膏(TPI-1)。
(濾色片的制作)在無堿玻璃基板(日本コ-ニング株式會社制“1737”)上形成鋁反射膜圖形，在該基板上用簾式流動涂布機涂布黑色涂膏，用加熱板于130℃將其干燥10分鐘，形成黑色樹脂涂層。利用雙面涂膠輥式涂布機涂布正型光致抗蝕劑(シプレイ·フア-·イ-スト株式會社制“SRC-100”)，用加熱板于100℃預焙燒5分鐘，用大日本スクリ-ン制作株式會社制曝光機“ XG-5000”，中間通過光掩模照射100mj/cm2的紫外線進行曝光。然后，用2.25％的氫氧化四甲銨水溶液，同時進行光致抗蝕劑的顯影和樹脂涂層的蝕刻，形成圖形，用甲基溶纖劑乙酸酯將抗蝕劑剝離，用加熱板于290℃加熱10分鐘，使之酰亞胺化，形成黑色矩陣。測定黑色矩陣的膜厚為1.10μm，OD值為3.0。
然后，在樹脂黑色矩陣基板上用簾式流動涂布機涂布紅色涂膏(RPI-1)，通過用加熱板于130℃干燥10分鐘，形成上述紅色樹脂涂層。然后，和黑色涂膏時一樣，用雙面涂膠輥式涂布機涂布正型光致抗蝕劑，用加熱板在100℃預焙燒5分鐘。然后，與黑色涂膏時的情況一樣，用曝光機在形成紅色涂膏和抗蝕劑的樹脂黑色矩陣基板上經(jīng)由在反射用區(qū)域中形成透明區(qū)域的光掩模照射100mj/cm2的紫外線進行曝光。然后，用2.25％氫氧化四甲銨水溶液，同時進行光致抗蝕劑的顯影和樹脂涂層的蝕刻，形成圖形后，用甲基溶纖劑乙酸酯剝離抗蝕劑，用加熱板于280℃加熱10分鐘，使之酰亞胺化，形成紅色象素。測定的紅色象素的膜厚為1.1μm。測定透射區(qū)域的C光源的色度(x，y)，為(0.511，0.286)。
水洗后，在樹脂黑色矩陣上已形成紅色象素的基板上涂布上述綠色涂膏，與紅色象素時一樣，進行圖形加工，形成綠色象素。測定透射區(qū)域的C光源的色度(x，y)，為(0.304，0.508)。進而，水洗后，在樹脂黑色矩陣層上已形成紅色、綠色象素的基板上涂布上述蘭色涂膏，同樣地，進行圖形加工，形成蘭色象素。測定透射區(qū)域的C光源的色度(x，y)，為(0.146，0.178)。最后，將使γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的水解物與3，3′，4，4′-二苯甲酮四羧酸二酐反應所獲得的固化性組合物的溶液旋涂在基板上，于260℃熱處理10分鐘，在象素外區(qū)域形成膜厚1.5μm的外敷層。
最后，濺射膜厚為0.1μm的ITO膜。這樣獲得的濾色片副區(qū)域的尺寸、象素膜厚、反射用區(qū)域內的著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階、反射區(qū)域與透射區(qū)域的色度差δ列于表2。此外，使用D65光源的反射區(qū)域色度與雙波長型LED光源時的透射區(qū)域色度列于表3。
表2



表3(實施例1、2)

此外，利用大塚電子株式會社制顯微分光光度計“MCPD-2000”，以和在濾色片上制作膜時相同的制膜條件制作有ITO膜的玻璃作為參照物測定透射率、色座標。
這里所述的透射區(qū)域色度，是利用顯微分光光度計等測定上述濾色片透射區(qū)域時所獲得的分光光譜求出的。所謂反射區(qū)域色度是將該區(qū)域中的著色區(qū)域的分光光譜、透明區(qū)域的分光光譜分別用各自的波長自乘，對著色區(qū)域與透明區(qū)域的面積取加權平均求出的。
此外，臺階的評價利用東京精密株式會社制的膜厚測定儀“サ-フコム1500A”在針壓10mg/cm2、掃描速度10μm/sec下進行。
(突起狀柱的形成)以N-甲基-2-吡咯烷酮作為溶劑，使3，3′，4，4′-聯(lián)苯四羧酸二酐，4，4′-二氨基二苯醚以及雙(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷進行反應，獲得作為柱材料的聚酰亞胺前體(聚酰胺酸)溶液。涂布這種聚酰亞胺前體溶液，在90℃熱風干燥15分鐘，在125℃半固化20分鐘。然后，利用旋涂器涂布正型抗蝕劑(シプレイ·フア-·イ-スト株式會社制“SRC-100”)后，在80℃干燥20分鐘。利用掩模曝光，將基板浸漬到堿性顯影液(シプレイ·フア-·イ-スト株式會社制“Microposit”351)中，同時，一面搖動基板一面同時進行正型抗蝕劑的顯影及聚酰亞胺前體的蝕刻。然后，利用甲基溶纖劑乙酸酯將正型抗蝕劑剝離，進而，在300℃固化30分鐘。樹脂層膜厚為5.2μm。在畫面內及畫框上，畫面外的黑色矩陣的基座上形成利用這種圖形形成的柱。
畫面內的樹脂柱的上部面積約為110μm2，樹脂層的下部面積約為120μm2。畫框上形成的柱的上部面積約110μm2，下部面積約為120μm2。畫面外的樹脂柱的上部面積約為10000μm2(100×100μm)，樹脂層下部面積約為12000μm2(110×110μm)。柱高6μm。此外，畫面內的柱的設置比例為，每三個象素一個柱。
(液晶顯示器件的制作)在濾色片上設置聚酰亞胺系的取向膜，進行摩擦處理。此外，制成具有薄膜晶體管器件的透明電極以及具有反射膜的對向基板，同樣地，設置聚酰亞胺系取向膜，進行摩擦處理。將設置取向膜的濾色片與具有薄膜晶體管器件的透明電極基板用密封劑粘貼后，從設在密封部的注入口注入液晶。通過將空液晶盒置于減壓狀態(tài)之后，將注入口浸漬到液晶槽內，恢復到常壓進行液晶的注入。注入液晶后，將注入口密封，進而，將偏振片粘貼在基板的外側，制成液晶盒。
實施例2使透明區(qū)域的副區(qū)域為紅色50μm×12μm(＝600μm2)，綠色76μm×15μm(＝1140μm2)，蘭色60μm×5μm(＝300μm2)的長方形。其余和實施例1相同。所加工的圖形為長方形，其拐角部分帶有圓形，由于作為透明區(qū)域的最重要的是它的面積，所以，只要和所設計的面積一樣就不會有問題。具體地說，用圖4所示的方法評價面積，使其與長方形的面積相同。
比較例1用38μmφ(＝1134μm2)與4μmφ(＝12.6μm2)的圓形組合成紅色象素的副區(qū)域，用37μmφ(＝1075μm2)與4μmφ(＝12.6μm2)的圓形組合成綠色象素的副區(qū)域，用30μmφ(＝707μm2)與4μmφ(＝12.6μm2)的圓形組合成蘭色象素的副區(qū)域，其它與實施例1相同。
比較例2將紅色象素，綠色象素，蘭色象素的副區(qū)域制成54μmφ(＝2290μm2)的圓形，其它與實施例1相同。
比較例3將71μm×4μm(＝284μm2)的長方形與6μm×3μm(＝18μm2)的長方形組合成紅色象素的副區(qū)域，將67μm×4μm(＝268μm2)的長方形與6μm×3μm(＝18μm2)的長方形組合成綠色象素的副區(qū)域，將52μm×4μm(＝208μm2)的長方形與6μm×3μm(＝18μm2)的長方形組合成蘭色象素的副區(qū)域，其它與實施例2相同。
比較例4使形成于各色象素上的副區(qū)域之間的距離為8μm，其它與比較例1相同。
對實施例1、2與比較例1～4所進行的比較列于表2。
在實施例1、2中，獲得透射與反射的亮度及色度差小的濾色片。而且工序數(shù)目并不比現(xiàn)有技術的濾色片的工序數(shù)增加。即，可以說是顯示特性及加工性能極為優(yōu)異的濾色片。
在比較例1中，各色象素的副區(qū)域過小，圖形加工性方面存在問題。
在比較例2中，副區(qū)域過大，反射用區(qū)域內的表面的臺階達到0.5μm以上。對顯示特性造成問題。
在比較例3中，各種顏色象素的副區(qū)域的形狀過細，所以加工性能存在問題。
在比較例4中，副區(qū)域之間的距離在10μm以下，不能將透明區(qū)域加工成正確的形狀和大小。此外，各種顏色象素的副區(qū)域過小，圖形的加工性能存在問題。
實施例3除作為紅色涂膏使用RPI-2之外，與實施例1一樣，制作濾色片。紅色涂膏RPI-2是一種含有PR254以及具有喹吖酮骨架的PR209且重量比PR254/PR209＝60/40的涂膏。測定所獲得的紅色象素的膜厚為1.1μm。測定的透射區(qū)域的C光源的色度(x，y)為(0.511，0.290)。所得到的濾色片的副區(qū)域的尺寸，象素膜厚，反射用區(qū)域內的著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階，反射區(qū)域與透射區(qū)域的色度差δ示于表2。此外，D65光源的反射區(qū)域色度與雙波長型LED光源的透射區(qū)域色度示于表4。
表4(實施例3)

比較例5除使用RPI-3作為紅色涂膏之外，與比較例1相同，制作濾色片。紅色涂膏RPI-3是一種僅含有在反射型濾色片中主要使用的具有喹吖酮骨架的PR209作為顏料成分、顏料與樹脂成分的重量比為90/10的涂膏。測定所獲得的紅色象素的膜厚，與實施例1相同，為1.1μm。測定透射區(qū)域的C光源的色度(x，y)為(0.511，0.290)，與實施例1的色純度基本相同。不過，在光刻加工工藝中，在象素內發(fā)生許多微小的龜裂，ITO膜同樣會產(chǎn)生微小的龜裂。此外，各種顏色的象素的副區(qū)域過小，圖形的加工性能存在問題。
比較例6除使用RPI-4作為紅色涂膏之外，與比較例1相同，制造濾色片。紅色涂膏RPI-4是一種作為顏料成分僅含有主要用在反射型濾色片中的具有喹吖酮骨架的PR209、使顏料與樹脂成分為可進行光刻加工的重量比40/60的涂膏。為了使其色純度與實施例1大致相同，涂布彩色涂膏，象素膜厚為2.9μm。測定透射區(qū)域C光源的色度(x，y)為(0.511，0.290)。此外，涂布外敷層后，反射區(qū)域內的象素的臺階為0.9μm。此外，各種顏色的象素的副區(qū)域過小，圖形加工性能存在問題。
實施例3的濾色片與實施例1、2一樣，所得到的是透射與反射亮度及色度差別小的濾色片。此外，透射顯示的紅色色調可以進行更加鮮艷的紅色顯示。而且，制造步驟不比現(xiàn)有技術的濾色片增多。即，可以說它是一種顯示特性及加工性能極為優(yōu)異的濾色片。
在比較例5中，由于紅色象素的龜裂，不能用于液晶顯示器件。
在比較例6中，反射用區(qū)域內的表面臺階在0.5μm以上。從而，其顯示特性存在問題。
實施例4除在透射用區(qū)域用綠色涂膏GPI-1形成著色層進行制膜，在反射用區(qū)域用綠色涂膏GPI-2形成著色層進行制膜之外，其余與實施例1相同，制作濾色片。所得到的綠色象素的膜厚，在透射區(qū)域、反射區(qū)域均為1.1μm。測定反射區(qū)域的C光源的色度(x，y)為(0.328，0.421)。所獲得的濾色片的副區(qū)域的尺寸，象素膜厚，反射用區(qū)域內的著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階，反射區(qū)域與透射區(qū)域的色度差δ示于表2。此外，D65光源的反射區(qū)域色度與雙波長型LED光源的透射區(qū)域色度示于表5。
表5(實施例4)

實施例5除在透射用區(qū)域用蘭色涂膏BPI-1形成的著色層制膜，在反射用區(qū)域用蘭色涂膏BPI-2形成的著色層制膜之外，其余和實施例1相同，制作濾色片。所獲得的蘭色象素的膜厚，在透射區(qū)域、反射區(qū)域均為1.1μm。在反射區(qū)域用C光源測定的色度(x，y)為(0.185，0.223)。所獲得的濾色片的副區(qū)域的尺寸，象素膜厚，反射用區(qū)域內的著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階，反射區(qū)域與透射區(qū)域的色度差δ示于表2。此外，用D65光源的反射區(qū)域色度及雙波長型LED光源的透射區(qū)域色度示于表6。
表6(實施例5)

實施例6用旋涂器在和實施例1同樣地制作的帶有黑色矩陣的玻璃基板上涂布非感光性涂膏(TPI-1)。
將該涂層在120℃的烘箱內干燥20分鐘，在其上涂布正型光致抗蝕劑(東京應化工業(yè)株式會社制“OFPR-800”)，于烘箱內在90℃干燥10分鐘。用佳能株式會社制曝光機“PLA-501F”經(jīng)由光掩膜圖形以60mJ/cm2(365nm的紫外線強度)曝光，從而在紅、綠、蘭各象素的反射用區(qū)域內保留透明樹脂層。曝光后，浸漬在用氫氧化四甲銨的1.6％的水溶液構成的顯影液中，同時進行光致抗蝕劑的顯影、聚酰胺酸涂層的蝕刻。在蝕刻后，用丙酮將不需要的光致抗蝕劑層剝離，在240℃熱處理30分鐘，在各象素的反射用區(qū)域得到透明樹脂層。這時的透明樹脂層的膜厚為1.5μm。
然后，與實施例1一樣，形成紅色象素和綠色象素。測定紅色象素的著色層的膜厚，反射用區(qū)域與透射用區(qū)域均為1.1μm。此外，測定綠色象素的著色層膜厚，反射用區(qū)域與透射用區(qū)域均為1.1μm。在形成有透明樹脂層、紅色象素、綠色象素的玻璃基板上，用旋涂器涂布蘭色抗蝕劑(BAC-1)，將該涂層在80℃的烘箱內熱處理10分鐘。用紫外線曝光機，蘭色象素的透射用區(qū)域與反射用區(qū)域經(jīng)由透射光的鉻制光掩模，用100mJ/cm2(365nm的紫外線的強度)曝光。曝光后，浸漬在由氫氧化四甲銨的1.6％的水溶液制成的顯影液中，對著色層顯影。顯影后在240℃的烘箱中熱處理30分鐘，得到蘭色象素。在透射用區(qū)域的象素的中央的膜厚為1.1μm，通過C光源時的色度(x，y)為(0.146，0.178)。此外，反射區(qū)域與透射區(qū)域的色度差δ示于表2。此外，D65光源的反射區(qū)域色度及雙波長型的LED光源的透射區(qū)域色度示于表7。
表7(實施例6)

比較例7除在紅色象素，綠色象素，蘭色象素的反射區(qū)域不形成透明區(qū)域之外，其余和實施例1相同，制作濾色片。得到的濾色片的反射區(qū)域與透射區(qū)域的色度差δ示于表2。此外，D65光源的反射區(qū)域色度及雙波長型的LED光源的透射區(qū)域的色度示于表8。
表8(比較例7)

比較例8以和實施例1相同的工藝，將紅色涂膏RPI-1形成的著色層在透射用區(qū)域制膜，將紅色涂膏RPI-5形成的著色層在反射用區(qū)域制膜。此外，將綠色涂膏GPI-1形成的著色層在透射用區(qū)域制膜，將用綠色涂膏GPI-2形成的著色層在反射用區(qū)域制膜，將用蘭色涂膏BPI-1形成的著色層在透射用區(qū)域制膜，將用蘭色涂膏BPI-2形成的著色層在反射用區(qū)域制膜。所得到的各種顏色的象素的膜厚在透射區(qū)域、反射區(qū)域均為1.1μm。測定紅色象素，綠色象素，蘭色象素的C光源的反射區(qū)域的色度(x，y)，分別為(0.441，0.293)，(0.328，0.421)，(0.185，0.223)。所獲得的濾色片的反射區(qū)域與透射區(qū)域的色度差δ示于表2。此外，D65光源的反射區(qū)域色度及雙波長型的LED光源的透射區(qū)域色度示于表9。
表9(比較例8)

實施例4的濾色片與實施例1、2一樣，是透射與反射的亮度及色度差別小的濾色片。此外，用實施例4的濾色片制作的液晶顯示器件，在反射時的白色顯示比實施例1～3的亮度高，可視性良好。而且其制作工序的數(shù)目只比現(xiàn)有技術的濾色片增加一個工序。即，可以說是極為優(yōu)異的濾色片。
實施例5、6的濾色片與實施例1、2一樣，是透射與反射的亮度及色度差別小的濾色片。用實施例5、6的濾色片制作的液晶顯示器件，反射時的白色顯示是比實施例1～3的亮度更高、色調更加自然的白色，可視性良好。而且工序數(shù)目比現(xiàn)有技術的濾色片只增加一個工序。即，可以說是極為優(yōu)異的濾色片。
另一方面，比較例7的濾色片透射與反射的亮度及色度差明顯不同。用比較例7的濾色片制作的液晶顯示器件，反射顯示的亮度非常暗，可視性非常差。
比較例8的濾色片與實施例1、2同樣，是一種透射與反射的亮度及色度差很小的濾色片。但是，著色層的光刻工序必須進行六次，成本高。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過在反射用區(qū)域中形成透明區(qū)域，可以縮小透射用區(qū)域與反射用區(qū)域的亮度及色度的差別，并縮小表面臺階，且抑制工序數(shù)目的增加，提供一種價格低廉的濾色片。
權利要求
1.濾色片，具有紅、綠、蘭三種顏色的象素中的至少一種顏色的象素用同一種材料形成的透射用區(qū)域及反射用區(qū)域，其特征為，反射用區(qū)域的一部分上存在著沒有著色層的透明區(qū)域，在透明區(qū)域內存在著一個以上的副區(qū)域，并且，全部副區(qū)域的面積在20μm2～2000μm2。
2.如權利要求1所述的濾色片，其特征為，副區(qū)域的形狀是圓形、一邊長為5μm以上的正方形或者短邊在5μm以上的長方形中的任一種。
3.如權利要求1或2中任何一個所述的濾色片，其特征為，從一個副區(qū)域的端部至相鄰的副區(qū)域的端部的距離在10μm以上。
4.如權利要求1～3中任何一個所述的濾色片，其特征為，在著色層上形成外敷層。
5.如權利要求1～4中任何一個所述的濾色片，其特征為，C光源的XYZ表色系統(tǒng)的色度圖中的紅色象素的透射用區(qū)域的色度座標x為0.4＜x＜0.6，著色層的膜厚為0.6～1.5μm，并且涂布外敷層。
6.如權利要求1～5中任何一個所述的濾色片，其特征為，作為著色劑，紅色象素含有C.I.顏料紅254。
7.如權利要求1～6中任何一個所述的濾色片，其特征為，作為著色劑，紅色象素含有具有喹吖酮骨架的顏料。
8.如權利要求1～7中任何一個所述的濾色片，其特征為，具有喹吖酮骨架的顏料為C.I.顏料紅209。
9.如權利要求1～8中任何一個所述的濾色片，其特征為，反射用區(qū)域內的著色區(qū)域與透明區(qū)域的臺階在0.5μm以下。
10.如權利要求1～9中任何一個所述的濾色片，其特征為，在反射用區(qū)域內的基板與著色層之間有透明樹脂層，含有反射用區(qū)域與透射用區(qū)域的著色層膜厚不同的至少一種顏色的象素。
11.如權利要求1～10中任何一個所述的濾色片，其特征為，含有至少一種顏色的象素，所述象素由透射用區(qū)域與反射用區(qū)域不同的著色層構成。
12.如權利要求1～11中任何一個所述的濾色片，其特征為，在最上部形成突起狀的柱。
13.如權利要求1～12中任何一個所述的濾色片，其特征為，對于至少兩種顏色，透射用區(qū)域的色度(x0，y0)與反射用區(qū)域的色度(x，y)的色度差δ滿足下式δ＝(x-x0)2+(y-y0)2≤3×10-3。
14.液晶顯示器件，其特征為，它采用權利要求1～13中任何一個所述的濾色片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種濾色片以及使用其的液晶顯示器件,所述濾色片具有紅、綠、蘭三種顏色的象素中的至少一種顏色的象素由同一材料形成的透射用區(qū)域和反射用區(qū)域,在反射用區(qū)域的一部分上存在沒有著色層的透明區(qū)域,在透明區(qū)域存在一個以上的副區(qū)域,并且副區(qū)域的總面積為20～2000μm
文檔編號G02B5/20GK1389745SQ0212240
公開日2003年1月8日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權日2001年6月4日
發(fā)明者小嶼英幸, 山下哲夫, 笠井重孝, 羽田育美, 吉岡正裕, 野中晴支, 佐佐木浩行 申請人:東麗株式會社