JP2005049791A - Lcd用カラーフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板上に形成された複数色の画素からなるLCD用カラーフィルタにおいて、該複数色の画素が赤(R)、緑(G)、青(B)及びシアン(C)の画素からなり、該画素のCIE色度図におけるCIE標識値が下記の範囲であることを特徴とするLCD用カラーフィルタ。
赤(R):x=0.50〜0.70、y=0.28〜0.36
緑(G):x=0.20〜0.33、y=0.50〜0.73
青(B):x=0.13〜0.17、y=0.04〜0.11
シアン(C):x=0.08〜0.20、y=0.25〜0.70
【選択図】 なし
Description
本発明は、上記に鑑みて成されたもので、特に、自然な色の再現が可能な色再現領域が広いLCD用カラーフィルタを提供することを課題とする。
赤(R):x=0.60〜0.69、y=0.30〜0.35
緑(G):x=0.20〜0.32、y=0.50〜0.73
青(B):x=0.13〜0.17、y=0.04〜0.11
シアン(C):x=0.08〜0.20、y=0.30〜0.65
<2> 前記シアン(C)の画素は、少なくとも下記の着色剤のいずれか1種以上を含有することを特徴とする上記<1>に記載のLCD用カラーフィルタ。
着色剤(i)ピグメント・グリーン7(PG7)、
着色剤(ii)ピグメント・グリーン7(PG7)とピグメント・イエロー150(PY150)の混合物、
着色剤(iii)ピグメント・ブルー15:3(PB15:3)とピグメント・イエロー150(PY150)の混合物、
着色剤(iv)アルミニウムフタロシアニンとC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)の混合物、
着色剤(v)C.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・ブルー15:6(PB15:6)との混合物、
着色剤(vi)C.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・ブルー15:6(PB15:6)とC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)との混合物
<3> 前記着色剤(ii)におけるPG7とPY150の混合比率が、100/5〜100/100(質量比)であることを特徴とする上記<1>又は<2>に記載のLCD用カラーフィルタ。
<4> 前記着色剤(iii)におけるPB15:3とPY150の混合比率が、100/5〜100/400(質量比)であることを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれか1項に記載のLCD用カラーフィルタ。
<5> 前記着色剤(iv)におけるアルミニウムフタロシアニンとC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)の混合比率が、100/5〜100/100(質量比)であることを特徴とする上記<1>〜<4>のいずれか1項に記載のLCD用カラーフィルタ。
<6> 前記着色剤(v)におけるC.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・ブルー15:6(PB15:6)との混合比率が、100/10〜100/50(質量比)であることを特徴とする上記<1>〜<5>のいずれか1項に記載のLCD用カラーフィルタ。
<7> 前記着色剤(vi)におけるC.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・ブルー15:6(PB15:6)とC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)との混合比率が、100/5/5〜100/50/50(質量比)であることを特徴とする上記<1>〜<6>のいずれか1項に記載のLCD用カラーフィルタ。
本発明のLCD用カラーフィルタは、基板上に形成された複数色の画素が赤(R)、緑(G)、青(B)及びシアン(C)の画素からなり、該画素のCIE1931XYZ表色系色度図(以下、「CIE色度図」という。)におけるCIE標識値が下記の範囲であることを特徴とする。
赤(R):x=0.50〜0.70、y=0.28〜0.36
緑(G):x=0.20〜0.33、y=0.50〜0.73
青(B):x=0.13〜0.17、y=0.04〜0.11
シアン(C):x=0.08〜0.20、y=0.25〜0.70
また、本発明における赤(R)、緑(G)、青(B)及びシアン(C)の画素のCIE標識値は、前記範囲とすることが必要であり、好ましいシアン(C)のx及びy値は、x=0.08〜0.20、y=0.25〜0.70あり、更に好ましくは、x=0.09〜0.18、y=0.30〜0.65であり、特に好ましくは、x=0.10〜0.17、y=0.32〜0.63である。RGB及びシアン(C)のCIE標識値を前記範囲とすることにより、従来と比較すると各段に向上し、色再現領域を30%アップさせることができる。
本発明のカラーフィルタにおけるLCD用光硬化性着色組成物としては、アルカリ可溶性樹脂、顔料成分等の着色剤、感光性重合成分、および光重合開始剤を構成成分として、更に、熱重合禁止剤、膜の硬化度を向上させるための架橋剤や、他の成分を含有して構成することができる。一般には溶剤(以下、有機溶剤ともいう)を含んでなる。該LCD用光硬化性着色組成物は、上記の感光性重合成分および光重合開始剤を含有することでネガ型に構成することができる。
また、本発明のカラーフィルタは、公知のカラーフィルタと同様の構成を持ち、公知の製法を利用して製造することができる。
LCD用光硬化性着色組成物のシアン(C)色を実現する着色剤としては、前記CIE標識値(以下、「CIE色度」ともいう。)を満たすものであれば、いずれの公知の顔料及び染料を用いることができる。
シアン色顔料としては、具体的には、C.I.ピグメントブルー15:1(PB15:1)、C.I.ピグメントブルー15:2(PB15:2)、C.I.ピグメントブルー15:3(PB15:3)、C.I.ピグメントブルー15:4(PB15:4)、C.I.ピグメントブルー15:6(PB15:6)、C.I.ピグメントグリーン7(PG7)、C.I.ピグメントグリーン36(PG36)、アルミニウムフタロシアニン顔料が好適に用いられる。
これらの顔料を用いることにより、薄膜とした場合でも高い色度、色濃度が得られ色純度が高く良好な色再現性を得ることができる.
中でも、色度、耐光性の観点から、フタロシアニン系染料、例えば、中心金属がCu、Ni,Co,Zn、Alであるものが好ましく、特に、銅フタロシアニン染料、アルミニウムフタロシアニン染料が好ましい。例えば、上記構造式(II)の最外核の4個の芳香環に−SO3M、−COOM(Mは、アルカリ金属)置換基が結合したものが挙げられる。
フタロシアニン系染料としては、さらに、特開昭60−249102号公報、特開昭63−280083号公報、特開平2−19803号公報、特開平2−108004号公報、特開平7−49412号公報等に開示されているものが挙げられる。
前記黄色顔料としては、従来公知の無機または有機の黄色系顔料から適宜選択することができ、例えば、ジスアゾ系黄色顔料、キノフタロン系黄色顔料、アゾメチン系黄色顔料、イソインドリン系黄色顔料等が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー(PY)11,24,31,53,83,93,99,108,109,110,138,139,147,150,151,154,155,167,180,185,199などが好適に挙げられ、C.I.ピグメントイエロー83,93,109,110,138、139,150,154,180,又は185が好ましく、さらにピグメントイエロー138,150,180または185が好ましく、中でも、PY150、PY180が最も好ましい。これら黄色顔料は、一種のみならず二種以上を併用してもよい。
前記AL−PCとC.I.ピグメントイエロー150(PY150)との混合物(以下、「AL−PC/PY150」ともいう。)における混合比率(質量比)としては、色度の点で、100/5〜100/100であることが好ましく、さらに100/8〜100/90が好ましく、特に100/10〜100/85が好ましい。
100/5/5〜100/50/50であることが好ましく、さらに100/10/10〜100/40/40が好ましく、特に100/20/20〜100/35/35が好ましい。
具体的には、C.I.ピグメント・ブルー15、C.I.ピグメント・ブルー15:6、C.I.ピグメント・ブルー22、C.I.ピグメント・ブルー60、C.I.ピグメント・ブルー64、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:2、C.I.ピグメント・ブルー15:3、C.I.ピグメント・ブルー15:4、C.I.ピグメント・ブルー15:6等が挙げられる。
本発明におけるLCD用光硬化性赤色組成物中における赤(R)の着色剤の総量としては、該組成物の全固形分(質量)に対して、中でも5〜60質量%が好ましく、カラーフィルタの色度と膜厚のバランスの観点から10〜50質量%が更に好ましく、15〜45質量%が特に好ましい。
本発明におけるLCD用光硬化性緑色組成物中における緑(G)の着色剤の総量としては、該組成物の全固形分(質量)に対して、中でも5〜60質量%が好ましく、カラーフィルタの色度と膜厚のバランスの観点から10〜50質量%が更に好ましく、15〜45質量%が特に好ましい。
本発明におけるLCD用光硬化性青色組成物中における青(B)の着色剤の総量としては、該組成物の全固形分(質量)に対して、中でも5〜60質量%が好ましく、カラーフィルタの色度と膜厚のバランスの観点から10〜50質量%が更に好ましく、15〜45質量%が特に好ましい。
ここで新たなシアン(C)を加えることにより、従来のCIE標識値(x,y)3点の他に、新たなCIE標識値(x,y)1点が加わることとなる。つまり、従来の三角形の範囲外に新たな色再現可能な領域ができ、その結果、自然な色再現を求めるLCD(液晶表示装置)に好適なカラーフィルタを得ることができる。
尚、カラーフィルタのC光源によるCIE色度図上でのCIE標識値(色度点)の測定方法としては、(1)透明基板上に各色の塗膜に対して色度計(大塚電子(株)製)等を用いてCIE標識値(x値,y値)を測定する方法、(2)透明基板上に形成された各画素を顕微分光光度計を用いて測定する方法、或いは(3)3cm角程度の大きさの画素を作製し、通常の紫外可視分光光度計で測定する方法等が用いられ、本発明においては(1)の方法を用いて測定した。
本発明においては、顔料をあらかじめ種々の樹脂で処理しておくことが好ましい。すなわち、顔料は一般に合成後、種々の方法で乾燥が行なわれ、通常は水媒体から乾燥させて粉末体として供給されるが、水が乾燥するには大きな蒸発潜熱を必要とし、乾燥粉末とするには大きな熱エネルギーを与える。そのため、顔料は一次粒子が集合した凝集体(二次粒子)を形成しているのが普通であり、かかる凝集体を形成している顔料を微粒子に分散するのは容易ではないため、あらかじめ樹脂で処理しておくことが分散が容易となり望ましい。ここでの樹脂としては、後述のアルカリ可溶性樹脂を挙げることができる。
前記フラッシング処理は、通常顔料の水分散液と水と混和しない溶媒に溶解した樹脂溶液を混合し、水媒体中から有機媒体中に顔料を抽出し、顔料を樹脂で処理する方法である。この方法によれば、顔料の乾燥を経ることがないので、顔料の凝集を防ぐことができ、分散が容易となる。また、上記の2本または3本ロールミルによる混練では、顔料と樹脂または樹脂の溶液とを混合した後、高いシェア(せん断力)をかけながら、顔料と樹脂を混練することによって顔料表面に樹脂をコーティングすることにより顔料を処理する方法である。この過程で凝集していた顔料粒子はより低次の凝集体から一次粒子にまで分散される。
本発明における前記LCD用光硬化性着色組成物は、アルカリ可溶性樹脂の少なくとも一種を含有することが好ましい。アルカリ可溶性樹脂としては、特に限定されるものではなく、線状有機高分子重合体で、有機溶剤に可溶で弱アルカリ水溶液で現像できるものが好ましい。
本発明におけるLCD用光硬化性着色組成物は、感光性重合成分の少なくとも一種を含有することが好ましい。感光性重合成分としては、少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物が好ましく、中でも4官能以上のアクリレート化合物がより好ましい。
なお、上記した感光性重合成分は、一種単独のみならず二種以上を組合わせて使用することができる。
本発明におけるLCD用光硬化性着色組成物は、光重合開始剤の少なくとも一種を含有することが好ましい。光重合開始剤としては、ハロメチルオキサジアゾールやハロメチル−s−トリアジン等の活性ハロゲン化合物、3−アリール置換クマリン化合物、少なくとも一種のロフィン二量体等を挙げることができる。特にはハロメチル−s−トリアジン系化合物が好ましい。以下、これらの化合物について詳述する。
本発明におけるLCD用光硬化性着色組成物の調製の際には一般に溶剤(本明細書において「有機溶剤」ともいう)を含有する。溶剤は、各成分の溶解性やLCD用光硬化性着色組成物の塗布性を満足すれば基本的に特に限定されないが、特に着色剤、樹脂成分の溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
本発明におけるLCD用光硬化性着色組成物には、必要に応じて、各種添加物、例えば充填剤、上記以外の高分子化合物、界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。
具体的には、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、シトラコン酸等の脂肪族ジカルボン酸;トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、クミン酸、ヘメリト酸、メシチレン酸等の芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリト酸等の芳香族ポリカルボン酸;フェニル酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、マンデル酸、フェニルコハク酸、アトロパ酸、ケイ皮酸、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸ベンジル、シンナミリデン酢酸、クマル酸、ウンベル酸等のその他のカルボン酸が挙げられる。
混練分散に用いる機器は、二本ロール、三本ロール、ボールミル、ディスパー、ニーダー、ホモジナイザー、ブレンダー等であり、強い剪断力を与えながら分散する。次いで、得られた混練分散物に感光性重合成分及び光重合開始剤、並びに必要に応じ更に溶剤、分散剤、アルカリ可溶性樹脂、及びその他成分を添加して、主としてサンドグラインダー、ピンミル、スリットミル、超音波分散機等を使用して0.1〜10mmの粒径のガラス、ジルコニア等でできたビーズを分散メディアとして微分散する。なお、この混練分散処理を省くことも可能である。その場合には、着色剤と分散剤若しくは表面処理剤、アルカリ可溶性樹脂、および溶剤で微分散処理する。
本発明のカラーフィルタは、上記した本発明における光硬化性シアン組成物、光硬化性赤色組成物、光硬化性緑色組成物、および硬化性青色組成物とを含むそれぞれ少なくとも四種の着色組成物を用い、前記少なくとも四種の着色組成物から選択されるいずれか一つを基板上に塗布後、マスクを通して露光し、現像して第一色目の画素を形成し、該第一色目の画素形成後、前記着色組成物から選択される前記第一色目の画素と色相の異なる他の一つを前記基板上に塗布後、マスクを通して露光し、現像して第二色目の画素を形成し、さらに該第二色目の画素形成後、前記着色組成物から選択される前記第一色および第二色と色相の異なる他の一つを前記基板上に塗布後、マスクを通して露光し、現像して第三色目の画素を形成し、最後に該第三色目の画素形成後、残りの前記着色組成物を前記基板上に塗布後、マスクを通して露光し、現像して第四色目の画素を形成することにより得られるものである。即ち、従来のRGBの三色に、更に第四の色(シアン)を加えて4種の画素を形成したものである。
上記露光は放射線の照射により行なうことができ、該放射線としては、特にg線、h線、i線等の紫外線が好ましく用いられる。
前記シアン(C)のCIE色度座標のx値及びy値は、既述した通りである。
また、前記赤(R)のCIE色度座標のx値及びy値は、前記範囲とすることが必要であるが、好ましいx及びy値は、x=0.55〜0.70、y=0.29〜0.36であり、特に好ましくは、、x=0.60〜0.69、y=0.30〜0.35である。
また、前記緑(G)のCIE色度座標のx値及びy値は、前記範囲とすることが必要であるが、好ましいx及びy値は、x=0.23〜0.33、y=0.53〜0.70であり、特に好ましくは、x=0.25〜0.32、y=0.55〜0.65である。
また、前記緑(B)のCIE色度座標のx値及びy値は、前記範囲とすることが必要であるが、好ましいx及びy値は、x=0.13〜0.15、y=0.05〜0.10であり、特に好ましくは、x=0.25〜0.32、y=0.55〜0.65である。赤(R)、緑(G)、青(B)及びシアン(C)のCIE標識値を前記の範囲内とすることにより、十分な色再現領域の拡大を達成することができる。
このように前記特性を有する4種の色相の画素を形成した本発明のLCD用カラーフィルタにより、色再現領域を約30%拡大することが出来る。
アルカリ可溶性樹脂
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 … 80部
(重量平均分子量30000、酸価120)
シアン着色剤
・C.I.ピグメントブルー15:3(PB15:3) … 50部
・C.I.ピグメントイエロー150(PY150) … 50部
溶剤
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート …500部
を、サンドミルで一昼夜分散した。
感光性重合性成分
・ジペンタエリスリト−ルヘキサアクリレ−ト(DPHA) … 80部
光重合開始剤
・4−[o−ブロモ−p−N,N−ジ(エトキシカルボニル)アミノフェニル]−2,6−ジ(トリクロロメチル)−S−トリアジン … 5部
・7−[{4−クロロ−6−(ジエチルアミノ)−S−トリアジン−2−イル}アミノ]−3−フェニルクマリン … 2部
熱重合禁止剤
・ハイドロキノンモノメチルエーテル … 0.01部
溶剤
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート …500部
この操作を、上記のシアン着色剤100部に代えて、各々、赤色着色剤として、C.I.ピグメントレッド254(PR254)/C.I.ピグメントレッド177(PR177)(=100/50)を100部、緑色着色剤として、C.I.ピグメントグリーン36(PG36)/C.I.ピグメントイエロー150(PY150)(=100/50)を100部、青色着色剤として、C.I.ピグメントブルー15:6(PB15:6)/C.I.ピグメントバイオレット23(PV23)(=100/20)を75部にした以外は、上記の光硬化性シアン組成物との場合と同一の処方及び条件で、光硬化性組成物赤色組成物、光硬化性組成物緑色組成物、光硬化性組成物青色組成物を調整し、同一の操作で同一のガラス基板上に、順次赤色のパターン像(赤色画素)、緑色のパターン像(緑色画素)および青色のパターン像(青色画素)を形成し、本発明のカラーフィルタを得た。
実施例1のシアン着色剤に代えて、下記表1のシアン着色剤にした以外は、実施例1と同一の条件でカラーフィルタを作成した。評価結果は下記表1に示す。
(a)色度の評価
上記のようにガラス基板上に形成した各色の塗膜に対して、色度の評価未露光状態の上記塗膜に対して色度計(大塚電子(株)製)を用いてCIE色度(x値,y値)を測定した。測定結果は下記表1に示す。
(b)色再現率の評価
比較例のカラーフィルターのR、G、B各色のCIE1931標準表示系色度図上でCIE標識値(x、y)の3点で囲まれる三角形の面積と実施例のC(シアン)色を含めた4色の標識値(x、y)の4点で囲まれた四角形の面積を求めた。基準値としてNTSC方式で定められたRGB三色の三角形の面積を100として、基準値の面積に対する実施例及び比較例の面積を相対比率として色再現率とした。評価結果は下記表1に示す。
Claims (7)
- 基板上に形成された複数色の画素からなるLCD用カラーフィルタにおいて、該複数色の画素が赤(R)、緑(G)、青(B)及びシアン(C)の画素からなり、該画素のCIE色度図におけるCIE標識値が下記の範囲であることを特徴とするLCD用カラーフィルタ。
赤(R):x=0.50〜0.70、y=0.28〜0.36
緑(G):x=0.20〜0.33、y=0.50〜0.73
青(B):x=0.13〜0.17、y=0.04〜0.11
シアン(C):x=0.08〜0.20、y=0.25〜0.70 - 前記シアン(C)の画素は、少なくとも下記の着色剤のいずれか1種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のLCD用カラーフィルタ。
着色剤(i)C.I.ピグメント・グリーン7(PG7)、
着色剤(ii)C.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)の混合物、
着色剤(iii)C.I.ピグメント・ブルー15:3(PB15:3)とC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)の混合物、
着色剤(iv)アルミニウムフタロシアニンとC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)の混合物、
着色剤(v)C.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・ブルー15:6(PB15:6)との混合物、
着色剤(vi)C.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・ブルー15:6(PB15:6)とC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)との混合物、 - 前記着色剤(ii)におけるPG7とPY150の混合比率が、100/5〜100/100(質量比)であることを特徴とする請求項1又は2に記載のLCD用カラーフィルタ。
- 前記着色剤(iii)におけるPB15:3とPY150の混合比率が、100/5〜100/400(質量比)であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のLCD用カラーフィルタ。
- 前記着色剤(iv)におけるアルミニウムフタロシアニンとC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)の混合比率が、100/5〜100/100(質量比)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のLCD用カラーフィルタ。
- 前記着色剤(v)におけるC.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・ブルー15:6(PB15:6)との混合比率が、100/10〜100/50(質量比)であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のLCD用カラーフィルタ。
- 前記着色剤(vi)におけるC.I.ピグメント・グリーン7(PG7)とC.I.ピグメント・ブルー15:6(PB15:6)とC.I.ピグメント・イエロー150(PY150)との混合比率が、100/5/5〜100/50/50(質量比)であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のLCD用カラーフィルタ。
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