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発明の名称 液晶ディスプレー
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−125090(P2001−125090A)
公開日 平成13年5月11日(2001.5.11)
出願番号 特願平11−305682
出願日 平成11年10月27日(1999.10.27)
代理人
発明者 萩原 英聡 / 永田 絵理子 / 伊藤 浩光 / 細野 禎 / 杉浦 猛雄
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】同一基板上に二つ以上の異なる分光特性を持つ着色層が隣接して配列されてなるカラーフィルタと対向基板とからなる液晶セルと、三波長域発光型蛍光ランプを用いたバックライト装置を備える液晶ディスプレーにおいて、液晶セルとバックライト装置の間に選択波長反射する光学特性を有するホログラム膜を具備する液晶ディスプレー。
【請求項2】ホログラムの選択波長反射の半値幅が30nm以下である請求項1記載の液晶ディスプレー。
【請求項3】ホログラム膜の選択波長反射が正反射である請求項1または2記載の液晶ディスプレー。
【請求項4】ホログラムの選択波長反射の反射光の最大反射波長が470nmから520nmである請求項1ないし3何れか一項に記載の液晶ディスプレー。
【請求項5】ホログラムの選択波長反射の反射光の最大反射波長が570nmから600nmである請求項1ないし3何れか一項に記載の液晶ディスプレー。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶セルとバックライトの間に30nm以下の半値幅で選択波長反射する光学特性を持つホログラム膜を具備した液晶表示素子に関し、高明度かつ高色純度の液晶表示を実現するための液晶ディスプレーを提供する。
【0002】
【従来の技術】カラー液晶ディスプレーは、2枚の偏光板に挟まれた液晶層が、層内に設けられた電極への印加電圧を画素毎に調整することにより、1枚目の偏光板を通過したバックライトからの光の偏光度合いを制御して、2枚日の偏光板を通過する光量をコントロールすることにより表示が行われる。この2枚の偏光板の間にカラーフィルタを設けることによりカラー表示を可能にしている。従って、バックライトの発光スペクトルとカラーフィルタの分光特性が、カラー液晶ディスプレーの色特性を決定する重要な因子となっている。
【0003】カラーフィルタは液晶ディスプレーのカラー表示化には必要不可欠で、カラー液晶ディスプレーの性能を決める重要な部品であり、高精細な画像を表示するために様々な形に細かくパターニングされたものが用いられている。従来のカラーフィルタの製造方法としては、例えば染色法やインクジェット法、印刷法、フォトレジスト法、エッチング法などが知られている。その中でも、フォトレジスト法は、着色剤と高分子結合体とを含む着色液を用い、それを基板上に塗布製膜した後、着色層をパータン露光、現像することで一色の着色パターンを形成する方法で、染色法と同様に、各色毎にこの工程を繰り返し行うが、染色工程及び防染処理を必要としないため、工程数が染色法のそれに比べて簡単になるばかりでなく、分光特性のコントロール、再現性が容易に得られる。さらに、解像度が高く、印刷法やインクジェット法では困難なより高精彩なカラーフィルタを作製することが可能であり、近年、液晶ディスプレー用のカラーフィルタの製造において、主流になっている方法である。
【0004】一方、バックライトとしては、演色性にすぐれた三波長域発光型蛍光ランプ(以後「三波長管」と呼ぶ)を光源とするバックライトが広く用いられている。
【0005】これらの高精細カラーフィルタおよび高演色性三波長管の出現により、カラー液晶ディスプレーは、液晶カラーテレビやカーナビゲーション用および液晶ディスプレー一体型のノートパソコンとして大きな市場を形成するに至っている。更に、近年、省エネ、省スペースという特徴を活かしたデスクトップパソコン用のモニターとしても普及し始めており、従来のCRTモニターに代わるディスプレーとして注目されている。しかし、現状では液晶ディスプレーの色再現特性はCRTのそれよりも劣る。従って、液晶ディスプレーに対し、より明るく、より色純度の高いディスプレーへの要望がある。また、その実現がテレビジョンの分野あるいはマルチメディア用ディスプレーの分野おいて、液晶ディスプレーが大きく普及する一つの鍵となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記目的を達成するにあたっては、理想的には図1に示すような赤、緑、青色の不連続的に発光するバックライトまたは図2に示すような赤、緑、青色の発光を矩形的に透過するカラーフィルタの実現が望まれる。しかしながら、実用化されているバックライトの発光強度スペクトルは図3に示すような連続的な分布をしている。また、カラーフィルタの分光スペクトルにおいても図4の如く非矩形の透過特性を有する。従って、バックライトからの発光をカラーフィルタによって分光した光で高色純度の色を再現するには限界がある。また、一般的に要望されている全色点灯時の白色光の明度及び色温度向上においても限界がある。上記例のように、実用化されているバックライトの発光強度スペクトルは、一般に470nmから520nm付近、570nmから600nm付近に、強い発光強度を有していることが多い。このような理想的なバックライトの発光強度には存在しない部分の発光を、抑制することが優れた表示品質を有する液晶表示装置には必要である。
【0007】そこで、本発明の目的は、現行の材料、部材では実現困難な色再現をバックライト装置に特定の波長領域だけの光を選択的に反射する膜を具備することによって、擬似的にバックライトの光を赤、緑、青色のを不連続発光にすることによって色純度、明度の向上を実現する液晶ディスプレイを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、同一基板上に二つ以上の異なる分光特性を持つ着色層が隣接して配列されてなるカラーフィルタと対向基板とからなる液晶セルと、三波長域発光型蛍光ランプを用いたバックライト装置の間に選択波長反射する光学特性を持つホログラム膜設けることにより、色純度、明度に優れた液晶ディスプレイが得られることを見い出し本発明に至った。
【0009】すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、同一基板上に二つ以上の異なる分光特性を持つ着色層が隣接して配列されてなるカラーフィルタと対向基板とからなる液晶セルと、三波長域発光型蛍光ランプを用いたバックライト装置を備える液晶ディスプレーにおいて、液晶セルとバックライト装置の間に選択波長反射する光学特性を有するホログラム膜を具備する液晶ディスプレーである。
【0010】請求項2に係る発明は、請求項1記載の液晶ディスプレーにおいて、ホログラムの選択波長反射の半値幅が30nm以下であることを特徴としている。そのため、連続的な分布を示すバックライトユニットの発光スペクトルのうち、所望の波長だけを選択的に反射させることが可能となる。
【0011】また、請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2記載の液晶ディスプレーにおいて、ホログラム膜の選択波長反射が正反射であることを特徴としている。バックライト装置の所望の波長だけを選択的に反射させる際に、正反射方向以外に反射すると、反射光が他の部材で再反射して、隣接する画素に入射する等して、画面の明るさ等に影響を与える可能性がある。選択波長反射が正反射であれば、そのような恐れがない。
【0012】また、請求項4に係る発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の液晶ディスプレーにおいて、ホログラムの選択波長反射の反射光の最大反射波長が470nmから520nmであることを特徴としている。そのため、実用化されているバックライト装置が一般に有している、470nmから520nm付近の強い発光強度の光をカットすることが可能となる。
【0013】請求項5においては、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の液晶ディスプレーにおいて、ホログラムの選択波長反射の反射光の最大反射波長が570nmから600nmであることを特徴としている。そのため、実用化されているバックライト装置が一般に有している、570nmから600nm付近の強い発光強度の光をカットすることが可能となる。
【0014】本発明に用いるホログラム膜について詳しく説明する。本発明には体積位相型ホログラム膜を用いた。体積位相型ホログラムは、記録媒体中に光学的吸収ではなく屈折率のことなる空間的な干渉縞を形成することによって、記録媒体中に形成された像を通過する光ビームを吸収することなく位相を変調することができる。そのため、従来から、その優れた意匠性が好まれて書籍、雑誌等の表紙、POPディスプレイ、ギフト等に利用され、また、ホログラムはサブミクロンオーダーの情報を記録していることと等価である為、有価証券、クレジットカード等の偽造防止にも利用されているが、近年においては、自動車搭載用のヘッドアップディスプレイ(HUD)に代表されるホログラム光学素子(HOE)への応用が期待されている。本発明においては、このホログラムの光学素子としての特性を生かし、選択波長反射を実現する膜としてホログラム膜を用いることとした。
【0015】ホログラム作製に関する一般的原理は、いくつかの文献や専門書、たとえば「ホログラフィックディスプレイ」(辻内順平編;産業図書)2章に記載されている。これらによれば、二光束のコヒーレントな一般には、レーザ光の一方を記録対象物に照射し、それからの全反射光を受け取れる位置に感光性の記録媒体、例えば写真用乾板が置かれる。記録媒体には、対象物からの反射光の他に、もう一方のコヒーレントな光が、対象物に当たらずに直接照射される。対象物からの反射光を対象光、また直接媒体に照射される光を参照光といい、参照光と対象光との干渉縞が画像情報として記録される。次に、処理された記録媒体が光に曝され、適切な目の位置で観測されると、照明光源からの光は、記録の際に対象物から記録媒体に最初に到達した反射光の波面を再現するようにホログラムによって回折され、その結果、対象物の実像と似た物体像が三次元的に観測される。参照光と対象光を同じ方向から記録媒体に入射させて形成されるホログラムは透過型ホログラムとして知られている。一方、互いに記録媒体の反対側から入射させて形成したホログラムは、一般に反射型ホログラムとして知られている。透過型ホログラムは、例えば米国特許第3,506,327,米国特許第3,894,787などで開示されているような公知の方法によって得ることができる。また、反射型ホログラムは、例えば米国特許第3,532,406に開示された公知の方法で作製できる。
【0016】このうち、反射型ホログラムは、露光に用いた光だけを選択的に反射する特性を持ち、レーザ輝光などで作製した場合には、狭い半値幅で光を選択に反射する。このことが、極狭い波長領域の光だけを除去する手段になることを見出し、本発明を実現するに至った。
【0017】ホログラム記録材料は、可視発振波長を持つレーザ光に高感度で感光し、しかも高い解像性を示すことが要求される。また、実際に使用するに当たっては、ホログラムの回折効率、再生光の波長再現性やバンド幅(再生光ピークの半値幅)等の特性が目的に合うことが要求される。本発明で使用する反射型ホログラム記録材料としては、米国特許4,942,112および米国特許5,098,803、また特開平2−3081、特開平2−3082、特開平7−261640、特開平8−44277が開示されている。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶ディスプレー及びその製造方法について説明する。本発明の液晶ディスプレーは、通常の、同一基板上に二つ以上の異なる分光特性を持つ着色層が隣接して配列されてなるカラーフィルタと対向基板とからなる液晶セルと通常のバックライト装置の間に、選択波長反射する光学特性を有するホログラム膜を具備するものであり、バックライトから発せられた光が選択波長反射により特定の波長のみカットされて液晶セルに到達することにより、高明度かつ高色純度の液晶ディスプレーを実現するものであり、バックライト装置と液晶セルの間に位置していればホログラム膜はどのような形態であってもよい。すなわち、ホログラム膜を形成した透明フィルムを、バックライト装置に貼り付けてもよいし、液晶セルを形成するカラーフィルタの対向基板に貼り付けてもよい。また、ホログラム膜を形成した透明基体をバックライト装置と液晶セルの間に単に組み込むだけでも構わない。
【0019】カラーフィルタの作製方法は、公知の染色法やインクジェット法、印刷法、フォトレジスト法、エッチング法など何れの方法で作製しても構わない。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、顔料または染料を透明な樹脂中に、光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤に分散或いは溶解させた着色組成物を透明基板上に塗布製膜した後、着色層をパータン露光、現像することで一色の着色パターンを形成する工程を各色毎に繰り返し行ってカラーフィルタを作製するフォトレジスト法がより好ましい。
【0020】一方、選択波長反射する光学特性を有するホログラム膜は、基本的に(A)溶媒可溶性で常温、常圧で固体である樹脂と、(B)常温、常圧で液体であり且つ常圧で沸点が100℃以上であるラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくとも1個以上有し、且つ成分(A)と屈折率の異なる重合性モノマーと、(C)化学作用放射線により該重合性モノマーの重合を促進する活性種を生成する光開始剤と、(D)成分(C)の光開始剤を可視光に増感する増感色素を溶剤に溶かし成膜した後、この記録媒体中にコヒーレントな化学作用放射線の参照光と、同じ放射線の対象光とを入射して干渉パターンを生じさせることにより作製することができる。
【0021】成分(A)溶媒可溶性で常温、常圧で固体である樹脂としては、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステルおよびそれらの部分加水分解物、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビニルフォルマール、ポリビニルアセタール、ポリクロロプレン、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、メチルセルロース、エチルセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ-N-ビニルカルバゾール、ポリ-N-ビニルピロリドン、ポリ酢酸/アクリル酸ビニル、ポリ酢酸/メタクリル酸ビニル、エチレン/酢酸ビニル共重合体およびスチレン、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリルアミド、メタクリルアミド等の共重合可能なモノマーから成る共重合体などに代表されるような熱可塑性樹脂や、ビスフェノールA、ビスフェノールAD、ビスフェノールB、ビスフェノールAF、ビスフェノールS、ノポラック、o−クレゾールノボラック、p−アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物とエピクロロヒドリンとの縮合反応により製造されるエポキシ樹脂に代表されるような熱硬化性樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの溶媒可溶性で常温、常圧で固体である熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂は必要に応じて、2種類以上混合して用いても構わない。
【0022】成分(B)常温、常圧で液体であり且つ常圧で沸点が100℃以上であるラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくとも1個以上有し、且つ成分(A)と屈折率の異なる重合性モノマーとしては、1官能であるビニルモノマーの他に多官能ビニルモノマーを含むものであり、またこれらの混合物であってもよい。実際には、Kogelnikの理論により、成分(A)と(B)との屈折率差が0.03以上であることが望ましい。具体的には、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の高沸点ビニルモノマー、さらには、脂肪族ポリヒドロキシ化合物、例えば、エチレングルコール、ジエチレングルコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトールなどのジあるいはポリ(メタ)アクリル酸エステル類等やジメチロールトリシクロデカンモノアクリレートやジメチロールトリシクロデカンジアクリレート等の脂環式モノマーや芳香族ポリヒドロキシ化合物、例えばヒドロキノン、レゾルシン、カテコール、ピロガロール、ビスフェノールA等のジあるいはポリ(メタ)アクリル酸エステル、イソシアヌル酸のエチレンオキシド変性(メタ)アクリル酸エステル等の他に2-フェノキシエチルアクリレート、2-フェノキシエチルメタクリレート、フェノールエトキシレートモノアクリレート、p-クロロフェニルアクリレート、KAYARAD-R551(日本化薬株式会社製)などが挙げられる。
【0023】また、成分(C)の光開始剤としては、光酸発生剤、光塩基発生剤、光ラジカル発生剤などがある。
【0024】光酸発生剤の具体例としては、ジアリ−ルヨ−ドニウム塩、トリアリ−ルスルホニウム塩、トリアリ−ルホスホニウム塩、鉄アレーン錯体などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【0025】具体的には、ジアリ−ルヨ−ドニウム塩の例としては、ジフェニルヨ−ドニウムクロライド、ジフェニルヨ−ドニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨ−ドニウムメシレート、ジフェニルヨ−ドニウムメシレート、ジフェニルヨ−ドニウムトシレート、ジフェニルヨ−ドニウムブロミド、ジフェニルヨ−ドニウムテトラフルオロボレ−ト、ジフェニルヨ−ドニウムヘキサフルオロホスフェ−ト、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(p-タ−シャリ−ブチルフェニル)ヨ−ドニウムヘキサフルオロホスフェ−ト、ビス(p-タ−シャリ−ブチルフェニル)ヨ−ドニウムメシレート、ビス(p-タ−シャリ−ブチルフェニル)ヨ−ドニウムトシレート、ビス(p-タ−シャリ−ブチルフェニル)ヨ−ドニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p-タ−シャリ−ブチルフェニル)ヨ−ドニウムテトラフルオロボレ−ト、ビス(p-タ−シャリ−ブチルフェニル)ヨ−ドニウムクロリド、ビス(p-クロロフェニル)ヨ−ドニウムクロライド、ビス(p-クロロフェニル)ヨ−ドニウムテトラフルオロボレ−トなどが挙げられる。
【0026】トリアリ−ルスルホニウム塩の例としては、トリフェニルスルホニウム クロリド、トリフェニルスルホニウム ブロミド、トリ(4-メトキシフェニル)スルホニウム テトラフルオロボレ−ト、トリ(p-メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスホネ−ト、トリ(4-エトキシフェニル)スルホニウム テトラフルオロボレ−トなどが挙げられる。
【0027】また、トリアリ−ルホスホニウム塩の例としては、トリフェニルホスホニウムクロリド、トリフェニルホスホニウム ブロミド、トリ(4-メトキシフェニル)ホスホニウム テトラフルオロボレ−ト、トリ(p-メトキシフェニル)ホスホニウム ヘキサフルオロホスホネ−ト、トリ(4-エトキシフェニル)ホスホニウム テトラフルオロボレ−トなどが挙げられる。
【0028】光塩基発生剤の具体例としては、ビス[[(2−ニトロベンジル)オキシ]カルボニルヘキサン−1,6−ジアミン、ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、ジ(メトキシベンジル)ヘキサメチレンジカルバメート、および以下のような化学構造式の化合物があげられる。
【0029】
【化1】

【0030】
【化2】

【0031】
【化3】

【0032】
【化4】

【0033】光ラジカル発生剤の具体例としては、tert-ブチルペルオキシ-iso-ブタレ−ト、2,5-ジメチル-2,5-ビス(ベンゾイルジオキシ)ヘキサン、1,4-ビス[α-(tert-ブチルジオキシ)-iso-プロポキシ]ベンゼン、ジ-tert-ブチルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(tert-ブチルジオキシ)ヘキセンヒドロペルオキシド、α-(iso-プロピルフェニル)-iso-プロピルヒドロペルオキシド、2,5-ビス(ヒドロペルオキシ)-2,5-ジメチルヘキサン、tert-ブチルヒドロペルオキシド、1,1-ビス(tert-ブチルジオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、ブチル-4,4-ビス(t-ブチルジオキシ)バレレ−ト、シクロヘキサノンペルオキシド、2,2',5,5'-テトラ(tert-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラ(tert-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラ(tert-アミルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラ(tert-ヘキシルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3'-ビス(tert-ブチルペルオキシカルボニル)-4,4'-ジカルボキシベンゾフェノン、tert-ブチルペルオキシベンゾエ−ト、ジ-tert-ブチルジペルオキシイソフタレ−トなどの有機過酸化物や、9,10-アンスラキノン、1-クロロアンスラキノン、2-クロロアンスラキノン、オクタメチルアンスラキノン、1,2-ベンズアンスラキノンなどのキノン類や、ベンゾインメチル、ベンゾインエチルエーテル、α-メチルベンゾイン、α-フェニルベンゾインなどのベンゾイン誘導体などを挙げることができる。
【0034】成分(D)の増感色素の具体例としては、シアニンまたはメロシアニン系染料、クマリン系染料、カルコン系染料、キサンテン系色素、チオキサンテン系色素、アズレニウム系色素、スクアリリウム系色素、ポルフィリン系染料などが挙げられ、その他さらに具体的には大河原信ら編、「色素ハンドブック」(1986年、講談社)、大河原信ら編「機能性色素の化学」(1981年、シーエムシー)、池森忠三朗ら編、「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の色素および増感剤が挙げられるが、これに限定されるものではなく、その他の可視域の光に対して吸収を示す色素や増感剤が挙げられる。これらは必要に応じて任意の比率で二種以上で用いてもかまわない。
【0035】また、ホログラム膜を形成するための基体としては、透明である程度の強度を備え、かつホログラム膜を形成するための塗液に侵されないものであれば何れのものでも使用することができ、具体的には、ガラス板やポリカーボネート板、ポリメチルメタクリレート板、ポリエステルフィルムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、着色液を基板に塗布する際には、スピンコーター、ロールコータ、バーコーターなどを用いて行うことができる。
【0036】尚、ホログラム膜を形成する塗液を塗布する際は、必要に応じて適当な溶剤で希釈してもよいが、その場合には基板上に塗布した後に、乾燥を要する。着色液を調製する際に用いることのできる溶剤は、塗布する基材が溶解、膨潤、白濁および侵食等の影響を受けないようなものであればよく、一般に使用されている有機溶剤のほとんどを使用することができる。具体的には、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、2−メチルプロピルアルコール、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン、エチルメチルケトン、酢酸エチル、アセトニトリル、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、n−ペンタン、n−ヘプタン、n−ヘキサン、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−エトキシエチルアセテート、2−ブトキシエチルアセテート、2−メトキシエチルアセテート、2−エトキシエチルエーテル、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、2−(2−ブトキシエトキシ)エタノール、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアセテート、2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアセテート、2−フェノキシエタノール、ジエチレングリコール ジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用いることができる。また、必要に応じて2種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。
【0037】明るいホログラムを得る為には、(A)溶媒可溶性で常温、常圧で固体である樹脂と、(B)常温、常圧で液体であり且つ常圧で沸点が100℃以上であるラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくとも1個以上有し、且つ成分(A)と屈折率の異なる重合性モノマーとの組み合わせが問題になるが、その一部については、既に米国特許第4942112公報、米国特許第5098803、特開平2−3081公報、特開平2−3082公報、特開平5−107999公報、特開平5−94014公報、特開平7−261640、特開平8−44277などに記載されている。
【0038】また、ホログラム記録材料に適した光源としては、コヒーレントな光であれば用いることができ、一般にはヘリウム−カドミウムレーザ、アルゴレーザ、YAGレーザ、ヘリウム−ネオンレーザ、クリプトンレーザが利用できる【0039】本発明の液晶ディスプレーは、ホログラム膜を除けば従来既知の構造を有するものである。図5は、本発明の液晶ディスプレーの一例を示す。図5に示す液晶ディスプレーは、一対のガラス基板等の透明基板11、21の間に液晶を封入した液晶セル、バックライト装置、ホログラム膜を有するものである。液晶としては、通常ねじれネマチック液晶(TN)や超ねじれネマチック液晶(STN)が使用され、それぞれの駆動モードに応じて90〜270度の範囲で液晶分子がねじれて配向される。透明基板21上には、画素電極22が形成され、その上にラビング等の配向処理が施された配向膜23が設けられている。透明基板21の画素電極を形成した面の裏面には、偏光板24が設けられている。他方の透明基板11上には、ブラックマトリックス13(遮光パターン)を介して、赤色パターン121、緑色パターン122及び青色パターン123を含む本発明のカラーフィルタ12が設けられている。このカラーフィルタ12上には、対向電極14が設けられ、その上に配向膜23と同様に配向処理が施された配向膜15が設けられ、透明基板11のカラーフィルタを形成した面の裏面には偏光板16が設けられている。これらにより構成される液晶セルの透明基板21側に、バックライト装置31、そして、液晶セルとバックライト装置の間に透明基板41上に形成されたホログラム膜42が設けられている。バックライト装置は、例えば、バックライトとバックライトからの光を導く導光板、光を拡散させ面発光の状態にする拡散板とからなっている。
【0040】以下、実施例をもってより詳細に本発明を示すが、この内容に限定されるものではない。
【0041】
【実施例】(ホログラム膜基板1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂エピコート1009(油化シェルエポキシ(株)製)100重量部、トリプロピレングリコールジアクリレート50重量部およびジフェニルヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート5重量部、3,3’-カルボニルビス(7-ジエチルアミノクマリン)0.25重量部を2-ブタノン160重量部に混合溶解したものを感光液とした。該感光液をガラス板上に、乾燥後の膜厚が約15μmになるように塗布後、80℃のオーブンで10分間乾燥してホログラム記録用媒体を作製した。
【0042】該ホログラム記録用媒体をアルミ蒸着した光学ミラーにn−オクタンを媒介して張り合わせ、光学ミラーの垂直方向からアルゴンレーザ(488nm)を照射してホログラムを作製した後、80℃で5分加熱処理を行った。作製した反射ホログラムの反射特性を図6に示す。また、最大反射波長は488nmであり、選択波長の反射は正反射であった。また、選択波長反射の半値幅は約13nmであった。
【0043】(ホログラム膜基板2)ホログラム膜基板1と同様にしてホログラム記録用媒体を作製した。該ホログラム記録用媒体をアルミ蒸着した光学ミラーにn−オクタンを媒介して張り合わせ、光学ミラーと垂直方向から40度の角度でYAGレーザ(532nm)を照射してホログラムを作製した後、80℃で5分加熱処理を行った。作製した反射ホログラムの反射特性を図7に示す。また、最大反射波長は585nmであり、選択波長の反射は正反射であった。また、選択波長反射の半値幅は約13nmであった。
【0044】(ホログラム膜基板3)ホログラム膜基板1に記載の感光液を100μm厚のPETフィルム上に塗布し、ホログラム膜基板1と同様にホログラムを形成し、ホログラムフィルム1を得た。ホログラム膜基板1に記載の感光液を100μm厚のPETフィルム上に塗布し、ホログラム膜基板2と同様にホログラムを形成し、ホログラムフィルム2を得た。ガラス基板にホログラムフィルム1を光学用接着剤(日東電工(株)製:HJ−9150W)を用いて張り合わせ、PETフィルムを除去した。さらに、その上にホログラムフィルム2をホログラムフィルム1と同様に張り合わせてホログラム膜基板3を得た。作製したホログラム膜基板3の反射特性を図8に示す。
【0045】(カラーフィルタ)カラーフィルタは従来からのフォトリソグラフィ法を用いて作製したもので、その分光透過率は図9に示すようなものである。
【0046】カラーフィルタ作製のための青色、緑色及び赤色着色組成物を以下のようにして調合した。尚、アクリルワニスはモノマー組成がスチレン/メタクリル酸/メタクリル酸メチル/メタクリル酸ブチル=20/20/30/30(重量比)で、分子量が約40000のアクリル樹脂の20重量%シクロヘキサノン溶液を用いた。
【0047】(青色着色組成物)下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビースを用いて、サンドミルで5時間分散した後、5μmのフィルタで濾過して銅フタロシアニンの分散体を作製した。
ε型銅フタロシアニン 60部 (東洋インキ製造社製「リオノールブルー ES」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」) 6部 アクリルワニス 200部 トリメチロールプロパントリアクリレート 19部 シクロヘキサノン 134部その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルターで濾過して青色着色組成物を得た。
上記分散体 150部 (新中村化学社製「NKエステルATMPT」)
光開始剤(チバガイギー社製「イルガキュアー907」) 4部 増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) 2部 シクロヘキサノン 214部【0048】(緑色着色組成物)緑色着色組成物は、組成がそれぞれ下記組成となるように,青色着色組成物と同様の方法で作製した。
緑色顔料:C.I. Pigment Green 36 11部 (東洋インキ製造社製「リオノールグリーン 6YK」)
黄色顔料:C.I. Pigment Yellow 150 8部 (バイエル社製「ファンチョンファーストエロー Y−5688」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」) 2部 アクリルワニス 102部 トリメチロールプロパントリアクリレート 14部 (新中村化学社製「NKエステルATMPT」)
光開始剤(チバガイギー社製「イルガキュアー907」) 4部 増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) 2部 シクロヘキサノン 257部 【0049】(赤色着色組成物)緑色着色組成物は、組成がそれぞれ下記組成となるように,青色着色組成物と同様の方法で作製した。
赤色顔料:C.I. Pigment Red 254 18部 (チバガイギー社製「イルガフオーレッド B−CF」)
赤色顔料:C.I. Pigment Red 177 2部 (チバガイギー社製「クロモフタールレッド A2B」)
分散剤(ゼネカ社製「ソルスバーズ20000」) 2部 アクリルワニス 108部 トリメチロールプロパントリアクリレート 13部 (新中村化学社製「NKエステルATMPT」)
光開始剤(チバガイギー社製「イルガキュアー907」) 3部 増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) 1部 シクロヘキサノン 253部【0050】(カラーフィルタ1)ガラス基板に、赤色着色組成物をスピンコートにより膜厚1.2μmとなるように塗布した。乾燥の後、露光機にてストライプ状のパターン露光をし、アルカリ現像液にて90秒間現像して、ストライプ形状の赤色の着色層を得た。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。
炭酸ナトリウム 1.5重量% 炭酸水素ナトリウム 0.5重量% 陰イオン系界面活性剤(花王・ペリレックスNBL) 8.0重量% 水 90重量%【0051】次に、緑色着色組成物も同様にスピンコートにて膜厚が1.2μmとなるように塗布。乾燥後、露光機にてストライプ状の着色層を前述の赤色着色層とはずらした場所に露光し現像することで、前述赤色着色層と隣接した緑色着色層を得た。
【0052】さらに、赤色、緑色と全く同様にして、青色着色組成物についても膜厚1.2μmで赤色、緑色の着色層と隣接した青色着色層を得た。これで、透明基板上に赤、緑、青の3色のストライプ状の着色層を持つカラーフィルタが得られた。
【0053】それぞれの色の着色層の形状は良好であり、解像度も良好であった。最後に、得られたカラーフィルタをオーブン中で230℃にて30分加熱して残存する重合可能な官能基を完全に反応させた。
【0054】上記のように作製したホログラム膜基板1、ホログラム膜基板2、ホログラム膜基板3、カラーフィルタを用いて図5に示すように液晶表示装置を構成した。そして、三波長管を用いたバックライトユニットを用いて、色特性を評価した結果をまとめて表1に示す。バックライトユニットは、図3に示すような発光特性を持つ。評価はカラーフィルタの膜厚を適宜制御することで、明度をそろえて色再現性の向上率を比較することで行った。なお、表1中の「色再現性向上率」は、100[(ホログラム膜基板を使用したときの色再現性)−(ホログラム膜基板を使用しないときの色再現性)]/(ホログラム膜基板を使用しないときの色再現性)その結果、ホログラム膜基板1、ホログラム基板2、ホログラム基板3のいずれを用いた場合も色再現域が広がっていた。特にホログラム基板3を用いた場合は、用いない場合に比較して5.8%の色再現性の向上が認められた。
【0055】
【表1】

【0056】なお、NTSC面積比は、NTSC比とも呼ばれ、下記式で算出した。
【0057】
【式1】

【0058】Rx、Ry、Gx、Gy、Bx、Byは、xy座標に於いてRGBの各座標である。
【0059】
【発明の効果】本発明によるカラーフィルタは、従来のものに比べ、高色純度で色再現性もよく、より明るい液晶ディスプレーを提供する。




 

 


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