【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタに関するものであり、特に、カラーフィルタの着色層の不純物が液晶のスイッチング性能や液晶表示装置に悪影響を与えることのないカラーフィルタを提供する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示装置は、コンピュータ端末表示装置、テレビ画像表示装置を中心に急速に普及が進んでいる。カラーフィルタは液晶表示装置のカラー表示化には必要不可欠な重要な部品である。近年、この液晶表示装置は高画質化の要求が高く、高視野角、高速応答性を備える様々な新しい方式の液晶表示装置が出現してきている。
【０００３】
その中でも、横電界方式（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、ＩＰＳ方式）は、視野角、コントラスト比などの表示品位に優れるため広く普及されることが期待されている方式である。
ところが、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に使用されている液晶は低電圧で駆動が可能であるなどの優れた特性を持っている反面、イオン性の不純物により性能が低下しやすいといった問題を持つ。実際、従来のカラーフィルタを使用した液晶表示装置ではイオン性不純物に起因する液晶の配向乱れ、スイッチングの閾値ずれによる、様々なムラ、斑点状のシミなどの表示不良が起こっていた。
【０００４】
このイオン性不純物は、カラーフィルタの着色層の着色材である顔料の合成の際にわずかに残留する合成原料、副生成物などによるもので、これを解決する方法としては、後記する特許文献１にあるように、合成後の顔料の精製を厳しくして残留する合成原料、副生成物などの不純物を取り除くことが考えられている。
しかし、顔料の精製を厳しくすることは着色材として大量に用いる顔料の大幅なコストアップにつながり、近年急速に普及が進み低価格化が著しいカラー液晶表示装置の部材であるカラーフィルタに精製した顔料を用いるのは難しいといった問題点がある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２１９０５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、カラーフィルタの着色層の不純物が液晶のスイッチング性能や液晶表示装置の表示性能に悪影響を与えない液晶表示装置用カラーフィルタを大幅なコストアップをすることなく提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明樹脂によるオーバーコート層を有する液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、オーバーコート層の水蒸気透過率が厚さ１μｍにて１２ｇ／ｍ２ ・ｄａｙ以下であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明者は、液晶表示装置用カラーフィルタの着色層に起因するイオン性不純物の低減について鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者は、液晶表示装置用カラーフィルタの着色層に起因するイオン性不純物を大幅にコストアップすることなく低減するために、透明樹脂によるオーバーコート層が有するイオン性物質の透過性を低くすることを考えついた。
【０００９】
樹脂のイオン性物質の透過性は、水に代表される極性分子の透過性と強い相関がある。そこで、この水の透過性、すなわち水蒸気透過性を様々な透明樹脂について検討した結果、水蒸気透過性は樹脂の疎水性、硬化する際の架橋密度などに影響を受けることが分かった。
【００１０】
本発明者は、この知見を基に種々検討を行なった結果、オーバーコート層を硬化する際の硬化剤の量を従来の２倍程度とすることが最も効果的かつ安価に水蒸気透過性を低くすることが可能であることを見出した。
透明樹脂によるオーバーコート層は、透明樹脂と熱により架橋する成分を持つ硬化剤とからなる。この硬化剤の量は透明樹脂の重量比で５０％程度が通常であるが、これを１００％程度まで増量することで水蒸気透過率を十分に低くすることができるようになった。
【００１１】
すなわち、本発明者は、実際にカラー液晶表示装置を長時間連続して駆動試験をした際に現れるカラーフィルタ起因の斑点状の表示不良の発生状況から、水蒸気透過率は、１２ｇ／ｍ２ ・ｄａｙ以下であれば十分であるとの結論に達した。
硬化剤の量を最適化することは効果的であるが、実際には、この手法に限られることなく、前述したように透明樹脂をより疎水性の強いものに替えるなどの手法も考えられる。
【００１２】
以下に、本発明の液晶表示装置用カラーフィルタを得る方法を記述する。
カラーフィルタの作製方法は、公知のインクジェット法、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、フォトレジスト法が好ましい。
この方法は、顔料を透明な樹脂中に、光開始剤、重合性モノマーと共に適切な溶剤に分散させた感光性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方法である。
【００１３】
本発明の方法に用いられる透明基板は、一般に液晶表示装置に用いられているものでよく、通常はガラス基板を用いるとよい。遮光パターンを用いる場合はあらかじめ該透明基板上に遮光性樹脂によるパターンを公知の方法で付けたものを用いればよい。
【００１４】
着色パターンの形成に用いる感光性着色組成物は、顔料を透明な樹脂中に光開始剤、重合性モノマーと共に適切な溶剤に分散させて調製する。分散させる方法はミルベース、３本ロール、ジェットミル等様々な方法があり特に限定されるものではない。
【００１５】
透明基板上に、上述の感光性着色組成物を塗布しプリベークを行う。塗布する手段はスピンコート、ディップコート、ダイコートなどが通常用いられるが、４０〜６０ｃｍ四方程度の基板上に均一な膜厚で塗布が可能な方法ならばこれらに限定されるものではない。
プリベークは５０〜１２０℃で１０〜２０分ほどすることが好ましい。塗布膜厚は任意であるが、分光透過率などを考慮すると通常はプリベーク後の膜厚で２μｍ程度である。感光性着色組成物を塗布した基板にフォトマスクを介して露光を行う。光源には通常の高圧水銀灯などを用いればよい。
【００１６】
続いて現像を行う。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。現像後、水洗、乾燥して着色パターンが得られる。
【００１７】
以上の一連の工程を、感光性着色組成物、及びフォトマスクを替え、必要な数だけ繰り返すことで必要な色数が組み合わされた着色パターンを得ることができる。さらに、透明樹脂によるオーバーコート層を形成して本発明のカラーフィルタを得る。
【００１８】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明する。
＜実施例１＞
［着色剤］
カラーフィルタの作製に用いる感光性着色組成物を着色するたの着色剤には以下のものを使用した。
【００１９】
赤色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）、及びＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）
【００２０】
緑色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６（東洋インキ製造（株）製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）、及びＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（バイエル社製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ−５６８８」）
【００２１】
青色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５（東洋インキ製造（株）製「リオノールブルーＥＳ」）、及びＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ２３（ＢＡＳＦ社製「パリオゲンバイオレット ５８９０」）
【００２２】
・感光性赤色着色組成物
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赤色顔料の分散体を作製した。
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、５μｍのフィルターで濾過して感光性赤色着色組成物を得た。
【００２３】
・感光性緑色着色組成物
組成がそれぞれ下記組成となるように，感光性赤色着色組成物と同様の方法で作製した。
【００２４】
・感光性青色着色組成物
組成がそれぞれ下記組成となるように，感光性赤色着色組成物と同様の方法で作製した。
【００２５】
［オーバーコート用透明組成物］
組成が下記組成となるように混合した。
【００２６】
［カラーフィルタ］
得られた感光性着色組成物を用いてカラーフィルタを作製した。
ガラス基板に、感光性赤色着色組成物をスピンコートにより膜厚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パターンを得た。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％
【００２７】
次に、感光性緑色着色組成物も同様にスピンコートにて膜厚が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パターンを前記赤色の着色パターンとはずらした場所に露光し現像することで、前記赤色の着色パターンと隣接した緑色の着色パターンを得た。
【００２８】
さらに、赤色、緑色と全く同様にして、感光性青色着色組成物についても膜厚２μｍで赤色、緑色の着色パターンと隣接した青色の着色パターンを得た。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パターンを持つカラーフィルタが得られた。
これにオーバーコート用透明組成物をスピンコートにて膜厚１μｍとなるように塗布、２００℃で硬化させ透明樹脂によるオーバーコート層を有するカラーフィルタを得た。
【００２９】
＜比較例１＞
［感光性着色組成物］
実施例１と同様のものを用いた。
【００３０】
［オーバーコート用透明組成物］
組成が下記組成となるように混合した。
【００３１】
［カラーフィルタ］
赤、緑、青の３色の着色パターンの形成は実施例１と同様に行なった。
これに上記オーバーコート用透明組成物をスピンコートにて膜厚１μｍとなるように塗布、２００℃で硬化させ透明樹脂によるオーバーコート層を有するカラーフィルタを得た。
【００３２】
実施例１、及び比較例１のオーバーコート用透明組成物による樹脂層を種々の厚さで作製し、水蒸気透過率を測定したものを図１に示す。実施例１のオーバーコート用透明組成物を用いれば厚さ１μｍ程度で水蒸気透過率が１２ｇ／ｍ２ ・ｄａｙとすることができたが、比較例１のオーバーコート用透明組成物を用いた場合は、１２ｇ／ｍ２ ・ｄａｙ以下とするには４〜５μｍ程度の厚さが必要であり、実際の液晶表示装置用カラーフィルタに用いるオーバーコート層の厚さとしては不適当である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶の駆動、液晶表示装置の表示性能に悪影響を及ぼすイオン性不純物の発生が少ない液晶表示装置用カラーフィルタを、大幅にコストアップすることなく安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１、及び比較例１に用いた透明樹脂によるオーバーコート層の各膜厚での水蒸気透過率を示すグラフである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for a liquid crystal display device, and more particularly to a technique for providing a color filter in which impurities in a coloring layer of the color filter do not adversely affect the switching performance of the liquid crystal and the liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Color liquid crystal display devices are rapidly spreading mainly in computer terminal display devices and television image display devices. A color filter is an important component that is indispensable for a color display of a liquid crystal display device. In recent years, there has been a strong demand for higher image quality of this liquid crystal display device, and various new types of liquid crystal display devices having a high viewing angle and a high-speed response have appeared.
[0003]
Among them, the in-plane switching method (In-Plane Switching, IPS method) is expected to be widely used because of its excellent display quality such as viewing angle and contrast ratio.
However, the liquid crystal used in the IPS type liquid crystal display device has excellent characteristics such as being able to be driven at a low voltage, but has a problem that the performance is easily deteriorated by ionic impurities. Actually, in a liquid crystal display device using a conventional color filter, display defects such as various irregularities and spot-like stains due to disorder of alignment of liquid crystal due to ionic impurities and shift of threshold of switching have occurred.
[0004]
The ionic impurities are due to synthetic raw materials, by-products, and the like, which are slightly left when synthesizing a pigment that is a coloring material of a coloring layer of a color filter. As described in (1), it is considered that the purification of the pigment after synthesis is strictly performed to remove impurities such as remaining synthesis raw materials and by-products.
However, stricter purification of pigments leads to a significant increase in the cost of pigments used in large quantities as a coloring material. Is difficult to use.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3219052
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal device in which impurities in a coloring layer of a color filter do not adversely affect switching performance of a liquid crystal or display performance of a liquid crystal display device. An object of the present invention is to provide a color filter for a display device without significantly increasing the cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a color filter for a liquid crystal display device having an overcoat layer made of a transparent resin, wherein the water vapor transmission rate of the overcoat layer is 12 g / m 2 · day or less at a thickness of 1 μm. It is a color filter for use.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The present inventors have conducted intensive studies on reducing ionic impurities caused by the colored layer of the color filter for a liquid crystal display device. As a result, in order to reduce the ionic impurities caused by the colored layer of the color filter for the liquid crystal display device without significantly increasing the cost, the present inventor has proposed that the overcoat layer made of a transparent resin has a high permeability to the ionic substance. I thought about lowering.
[0009]
The permeability of the ionic substance of the resin has a strong correlation with the permeability of polar molecules represented by water. Then, as a result of examining the water permeability, that is, the water vapor permeability of various transparent resins, it was found that the water vapor permeability was affected by the hydrophobicity of the resin, the crosslinking density at the time of curing, and the like.
[0010]
The present inventor has conducted various studies based on this finding. As a result, it is most effective and inexpensive to lower the water vapor permeability by making the amount of the curing agent at the time of curing the overcoat layer about twice the conventional value. Found that it is possible to
The overcoat layer made of a transparent resin includes a transparent resin and a curing agent having a component that is crosslinked by heat. The amount of the curing agent is usually about 50% by weight of the transparent resin, but by increasing the amount to about 100%, the water vapor transmission rate can be sufficiently reduced.
[0011]
That is, the present inventor found that the water vapor transmission rate was 12 g / m 2 ··· based on the occurrence of spot-like display defects caused by the color filters that appear when a color liquid crystal display device was actually driven continuously for a long time. It was concluded that a value of day or less was sufficient.
Although optimizing the amount of the curing agent is effective, in practice, the method is not limited to this method, and a method of replacing the transparent resin with a more hydrophobic one as described above is also conceivable.
[0012]
Hereinafter, a method for obtaining a color filter for a liquid crystal display device of the present invention will be described.
The color filter may be manufactured by any known method such as an inkjet method, a printing method, a photoresist method, and an etching method. However, the photoresist method is preferable in consideration of high definition, controllability of spectral characteristics and reproducibility, and the like.
In this method, a photosensitive coloring composition in which a pigment is dispersed in a suitable solvent together with a photoinitiator and a polymerizable monomer in a transparent resin is coated and formed on a transparent substrate, and then the colored layer is subjected to pattern exposure and development. This is a method of producing a color filter by repeatedly performing the process of forming a single color pattern for each color.
[0013]
The transparent substrate used in the method of the present invention may be one generally used for a liquid crystal display device, and usually a glass substrate may be used. In the case of using a light-shielding pattern, a light-shielding resin pattern previously formed on the transparent substrate by a known method may be used.
[0014]
A photosensitive coloring composition used for forming a coloring pattern is prepared by dispersing a pigment in a suitable resin together with a photoinitiator and a polymerizable monomer in a transparent resin. There are various methods for dispersing, such as a mill base, a three-roll mill, and a jet mill, and there is no particular limitation.
[0015]
The above-mentioned photosensitive coloring composition is applied on a transparent substrate and prebaked. The means for coating is usually spin coating, dip coating, die coating, or the like, but is not limited thereto as long as it can be applied with a uniform film thickness on a substrate of about 40 to 60 cm square.
The prebaking is preferably performed at 50 to 120 ° C. for about 10 to 20 minutes. The coating thickness is arbitrary, but is usually about 2 μm after prebaking in consideration of spectral transmittance and the like. The substrate on which the photosensitive coloring composition has been applied is exposed through a photomask. An ordinary high-pressure mercury lamp may be used as the light source.
[0016]
Subsequently, development is performed. An alkaline aqueous solution is used as a developer. Examples of the alkaline aqueous solution include an aqueous sodium carbonate solution, an aqueous sodium hydrogen carbonate solution, a mixed aqueous solution of both, or a solution obtained by adding an appropriate surfactant or the like thereto. After development, it is washed with water and dried to obtain a colored pattern.
[0017]
By repeating the above series of steps as many times as necessary by changing the photosensitive coloring composition and the photomask, a colored pattern in which the required number of colors are combined can be obtained. Further, an overcoat layer made of a transparent resin is formed to obtain the color filter of the present invention.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
<Example 1>
[Colorant]
The following coloring agents were used to color the photosensitive coloring composition used for producing the color filter.
[0019]
Red pigment: C.I. I. Pigment Red 254 (“Ilgar For Red B-CF” manufactured by Ciba Specialty Chemicals), and C.I. I. Pigment Red 177 (“Chromophthal Red A2B” manufactured by Ciba Specialty Chemicals)
[0020]
Green pigment: C.I. I. Pigment Green 36 ("Lionol Green 6YK" manufactured by Toyo Ink Mfg. Co., Ltd.), and C.I. I. Pigment Yellow 150 ("Fanchon First Yellow Y-5688" manufactured by Bayer AG)
[0021]
Blue pigment: C.I. I. Pigment Blue 15 ("Lionol Blue ES" manufactured by Toyo Ink Mfg. Co., Ltd.), and C.I. I. Pigment Violet 23 (“Palogen Violet 5890” manufactured by BASF)
[0022]
-Photosensitive red coloring composition After uniformly stirring and mixing a mixture of the following composition, using a glass bead having a diameter of 1 mm, dispersing the mixture in a sand mill for 5 hours, and then filtering through a 5 μm filter to prepare a dispersion of a red pigment. did.
Thereafter, the mixture having the following composition was stirred and mixed so as to be uniform, and then filtered through a 5 μm filter to obtain a photosensitive red coloring composition.
[0023]
-The photosensitive green coloring composition was prepared in the same manner as the photosensitive red coloring composition so that the composition was as follows.
[0024]
-The photosensitive blue coloring composition was prepared in the same manner as the photosensitive red coloring composition so that the composition was as follows.
[0025]
[Transparent composition for overcoat]
The components were mixed so that the composition was as shown below.
[0026]
[Color filter]
A color filter was produced using the obtained photosensitive coloring composition.
The photosensitive red coloring composition was applied to a glass substrate by spin coating to a thickness of 2 μm. After drying, a stripe pattern exposure was performed with an exposure machine, and development was performed for 90 seconds with an alkaline developer to obtain a stripe-shaped red colored pattern. The alkaline developer has the following composition.
1.5% by weight of sodium carbonate
Sodium bicarbonate 0.5% by weight
8.0% by weight of anionic surfactant (Kao / Perylenex NBL)
90% by weight of water
[0027]
Next, the photosensitive green coloring composition is similarly applied by spin coating so that the film thickness becomes 2 μm. After the drying, the striped colored pattern was exposed to a position shifted from the red colored pattern by an exposure machine and developed to obtain a green colored pattern adjacent to the red colored pattern.
[0028]
Furthermore, a blue colored pattern adjacent to the red and green colored patterns having a thickness of 2 μm was obtained for the photosensitive blue colored composition in exactly the same manner as for red and green. Thus, a color filter having a striped colored pattern of three colors of red, green and blue on the transparent substrate was obtained.
The transparent composition for overcoating was spin-coated to a thickness of 1 μm and cured at 200 ° C. to obtain a color filter having a transparent resin overcoat layer.
[0029]
<Comparative Example 1>
[Photosensitive coloring composition]
The same one as in Example 1 was used.
[0030]
[Transparent composition for overcoat]
The components were mixed so that the composition was as shown below.
[0031]
[Color filter]
The three colored patterns of red, green and blue were formed in the same manner as in Example 1.
The transparent composition for overcoating was applied thereon by spin coating to a thickness of 1 μm, and cured at 200 ° C. to obtain a color filter having an overcoat layer made of a transparent resin.
[0032]
FIG. 1 shows the resin layers made of the transparent compositions for overcoating of Example 1 and Comparative Example 1 having various thicknesses and measuring the water vapor transmission rate. When the transparent composition for an overcoat of Example 1 was used, the water vapor transmission rate was 12 g / m 2 · day at a thickness of about 1 μm, but when the transparent composition for an overcoat of Comparative Example 1 was used. Needs to have a thickness of about 4 to 5 μm in order to reduce the thickness to 12 g / m 2 · day or less, which is not appropriate as the thickness of the overcoat layer used in an actual color filter for a liquid crystal display device.
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a color filter for a liquid crystal display device with less generation of ionic impurities that adversely affect the driving of the liquid crystal and the display performance of the liquid crystal display device at a low cost without significantly increasing the cost. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the water vapor transmission rate at each film thickness of an overcoat layer made of a transparent resin used in Example 1 and Comparative Example 1.
