JP2009047936A - 液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平均粒径50nm以下の有機顔料ナノ粒子を少なくとも1種類含むカラーフィルタと、緑色の輝線のピークが520nm〜540nmの間にある三波長型バックライトとを有してなる液晶表示素子。
【選択図】なし
Description
また、パネルコントラストを高めるため、カラーフィルタに用いられる顔料についてもより微細化が求められている。
従来、顔料は、鮮明な色調と高い着色力、耐候性を有し、多くの分野で広く使用されてきている。これらの顔料の中でも実用上重要なものは、一般に、微細な粒子のものが多く、該顔料の凝集を防ぎ微細化することによって鮮明な色調と高い着色力とが得られる。しかし、例えばソルトミリングのような物理的な方法で顔料をより微細化していくと、該顔料の分散液は高粘度を示すことが多い。このため、この顔料分散液を工業的規模で調製した場合は、該顔料分散液の分散機からの取り出しが困難となったり、パイプラインによる輸送ができなくなったり、更には貯蔵中にゲル化して使用不能となる等の問題があった。
また、このような着色感光性組成物による層は、一般に極めて薄く、かつ、薄厚で高い着色濃度を示すことが要求されることから、例えば有機溶媒中に、有機顔料を高度に、また均一に微細化した状態で分散させることが必要となる。
(1) 平均粒径50nm以下の有機顔料ナノ粒子を少なくとも1種類含むカラーフィルタと、緑色の輝線のピークが520nm〜540nmの間にある三波長型バックライトとを有してなることを特徴とする液晶表示素子。
(2) 平均粒径30nm以下の有機顔料ナノ粒子を少なくとも1種類含むカラーフィルタを有してなることを特徴とする(1)に記載の液晶表示素子。
(3) 前記平均粒径50nm以下の有機顔料ナノ粒子が、有機顔料を良溶媒に溶解させた後、前記有機顔料に対しては貧溶媒となる溶媒中に注入することにより製造してなることを特徴とする(1)または(2)に記載の液晶表示素子。
(4) 前記三波長型バックライトは、赤色、緑色、および青色の発光ダイオード(LED)からなることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
(5) 前記有機顔料ナノ粒子が、C.I.ピグメントバイオレット23である、(1)〜(4)のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
(6) 前記カラーフィルタが、仮支持体上に、熱可塑性樹脂層と中間層と着色感光性樹脂層とを設けた感光性樹脂転写材料を用い、前記着色感光性樹脂層と基板とを加熱しながら密着させて前記基板へ転写した後に、前記仮支持体または前記仮支持体と熱可塑性樹脂層とを剥離し、前記基板上に転写された前記着色感光性樹脂層をパターン露光し、その後現像して前記基板上に画像を形成する方法によって形成されたことを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
本発明の液晶表示素子は、平均粒径50nm以下の有機顔料ナノ粒子を少なくとも1種類含むカラーフィルタと、緑色の輝線のピークが520nm〜540nmの間にある三波長型バックライトとを有してなる。
本発明の液晶表示素子は、後述するカラーフィルタおよび、後述する三波長型バックライトを組み合わせた液晶表示素子であり、上記カラーフィルタに対向するアレイ基板と、上記カラーフィルタと上記アレイ基板との間に封入された液晶層等から構成されていてよい。
本発明の液晶表示素子は、バックライト、カラーフィルタ以外に電極基板、偏光フィルム、位相差フィルム、スペーサ、視野角保障フィルムなどさまざまな部材から構成されてよい。これらの部材については例えば「’94液晶ディスプレイ周辺材料・ケミカルズの市場(島 健太郎 (株)シーエムシー 1994年発行)」、「2003液晶関連市場の現状と将来展望(下巻)(表 良吉 (株)富士キメラ総研 2003年発行)」に記載されている。
図1は、本発明の液晶表示素子の1つの実施態様の構成の概略を示す断面図である。
本発明の液晶表示素子の1つの実施態様は、透明基板1上にカラーフィルタ2、透明電極3が順次設けられ、前記カラーフィルタ2に対向するアレイ基板4上にITO電極5が設けられ、前記透明電極3と上記ITO電極5との間に封入された液晶層6を設け、かつ前記アレイ基板4側の透明基板7側から照射する三波長型バックライト8を設けてなる液晶表示素子である。
なお、カラーフィルタ2中にブラックマトリックス9を適宜有し、液晶層6は液晶10を有する。
本発明に用いるカラーフィルタは、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)LEDを用いた前記三波長型バックライトに対応して用いられるものであって、赤色(R)LEDのピーク波長が620nm以上であり、緑色(G)LEDのピーク波長が520〜540nmであり、青色(B)LEDのピーク波長が470nm以下であるLEDバックライトのそれぞれの波長に対応する赤色(R)画素部、緑色(G)画素部、および青色(B)画素部を有するカラーフィルタであることが好ましい。
すなわち、本発明に用いるカラーフィルタは、カラーフィルタの赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各画素部の透過波長領域を赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)LEDのピーク波長と対応させたものであることが好ましい。
本発明に用いるカラーフィルタに含まれる有機顔料ナノ粒子の少なくとも1種類は、平均粒径が50nm以下であるが、該有機顔料ナノ粒子の少なくとも1種類は、平均粒径が30nm以下であることがより好ましい。
1.緑色(G)画素部
緑色(G)画素部のピーク波長の透過率が、75%以上であることが好ましく、80〜90%であることがより好ましい。ピーク波長が上記範囲内であることにより、明度の高いカラーフィルタとすることが可能である。
青色(B)画素部のピーク波長の透過率が、72%以上であることが好ましく、75〜85%であることがより好ましい。ピーク波長が上記範囲内であることにより、明度の高いカラーフィルタとすることが可能である。
上記赤色画素部のピーク波長の透過率が、85%以上であることが好ましく、90〜100%であることがより好ましい。ピーク波長が上記範囲内であることにより、明度の高いカラーフィルタとすることが可能である。
また、画素部の配置についても、特に限定されるものではなく、ストライプ状もしくは千鳥状等に配置されて構成されるものであってもよい。
次に、前記カラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明に用いるカラーフィルタは、基板上に着色感光性樹脂層を形成し、露光して現像することを色の数だけ繰り返す方法などの方法によって製造することができる。尚、必要に応じて、その境界をブラックマトリックスで区分した構造とすることもできる。
上記の製造方法において、基板上に着色感光性樹脂層を形成する方法としては、(a)後述の感光性樹脂転写材料を用い、ラミネーターによって貼り付ける方法、及び
(b)後述する各着色感光性樹脂組成物を通常の塗布装置等によって塗布する方法などが挙げられる。
前記カラーフィルタの製造方法として、上記(a)の方法が、カラーフィルタの平坦性やコストの観点で好ましい。
前記(a)、(b)の方法としては、特開2006−276818号公報の段落番号[0042]〜[0056]に記載の方法を本発明においても好適に用いることができる。 上記(a)の方法として具体的には、仮支持体上に、熱可塑性樹脂層と中間層と着色感光性樹脂層とを設けた感光性樹脂転写材料を用い、前記着色感光性樹脂層と基板とを加熱しながら密着させて転写した後に、前記仮支持体または前記仮支持体と熱可塑性樹脂層とを剥離し、前記基板上に転写された前記着色感光性樹脂層をパターン露光し、その後現像して前記基板上に画像を形成する方法によって形成されることが好ましい。
尚、着色感光性樹脂層を後述する感光性樹脂転写材料により形成する場合の膜厚は、1.0〜5.0μmが好ましく、1.0〜4.0μmがより好ましく、1.0〜3.0μmが特に好ましい。
本発明において、カラーフィルタが形成される基板としては、例えば、透明基板が用いられ、表面に酸化ケイ素皮膜を有するソーダガラス板、低膨張ガラス、ノンアルカリガラス、石英ガラス板等の公知のガラス板、或いは、プラスチックフィルム等を挙げることができる。
また、上記基板は、予めカップリング処理を施しておくことにより、着色感光性樹脂組成物、又は感光性樹脂転写材料との密着を良好にすることができる。該カップリング処理としては、特開2000−39033号公報記載の方法が好適に用いられる。尚、特に限定されるわけではないが、基板の膜厚としては、700〜1200μmが一般的に好ましい。
本発明に用いるカラーフィルタは、感光性樹脂層を、着色感光性樹脂組成物の塗布によって形成する場合において、該感光性樹脂層上に更に酸素遮断膜を設けることができ、これにより、露光感度をアップすることができる。該酸素遮断膜としては、低い酸素透過性を示し、水又はアルカリ水溶液に分散又は溶解するものが好ましく、公知のものの中から適宜選択することができる。これらの内、特に好ましいのは、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとの組み合わせである。尚、特に限定されるわけではないが、酸素遮断膜の膜厚としては、0.5〜3.0μmが一般的に好ましい。
上記基板上に形成された感光性樹脂層の上方に所定のマスクを配置し、その後該マスク、熱可塑性樹脂層、及び中間層を介してマスク上方から露光し、次いで現像液による現像を行う、という工程を色の数だけ繰り返すことにより、本発明に用いるカラーフィルタを得ることができる。また、必要に応じてポスト露光やポストベークを行ってもよい。パターン露光及び現像等のパターニング方法としては、特開2006−276818号公報の段落番号[0059]〜[0062]に記載の方法や特開2006−23696号公報の段落番号[0040]〜[0051]に記載の方法が、本発明においても好適に用いることができる。
カラーフィルタのコントラストが高いということは液晶と組み合わせたときの明暗のディスクリが大きく出来るということを意味しており、液晶ディスプレイがCRTに置き換わるためには非常に重要な性能である。
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R 0.656 0.336 21.4
G 0.293 0.634 52.1
B 0.146 0.088 6.90
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前記着色感光性樹脂組成物は、少なくとも(1)酸性基を有するアルカリ可溶性バインダー(A)の存在下において良溶媒に溶解した有機顔料の溶液と、該溶媒と相溶する貧溶媒とを混合し、該有機顔料を平均粒径50nm以下の粒子として形成した有機顔料ナノ粒子と、(2)酸性基を有するアルカリ可溶性バインダー(B)と、(3)モノマー又はオリゴマーと、(4)光重合開始剤又は光重合開始剤系とを含有する。ただし(A)と(B)は同じであっても異なっていてもよい。
前記着色感光性樹脂組成物は、有機顔料ナノ粒子を含有し、該有機顔料ナノ粒子はナノメートルサイズという微小な粒径にもかかわらず、目的とした粒子サイズで有機顔料ナノ粒子が濃縮再分散化されている。このため、カラーフィルタに用いたときには、光学濃度が高く、フィルター表面の均一性に優れ、コントラストが高く、かつ画像のノイズを少なくすることができる。
また、前記着色感光性樹脂組成物は、鮮明な色調と高い着色力とを示す有機顔料を含有させることで、カラーフィルタを作製するための画像形成材料として有用である。
さらに、着色画像形成時の露光・現像に用いられるアルカリ性の現像液に対しても、前記着色感光性樹脂組成物は、結合剤(バインダー)としてアルカリ性水溶液に可溶なものを用いており、環境上の要求にも応えることができる。
また、前記着色感光性樹脂組成物に用いられる溶媒(有機顔料の分散媒)として、適度な乾燥性を有する有機溶媒を用いることができ、塗布後の乾燥の点でもその要求を満足することができる。
(1)有機顔料ナノ粒子
有機顔料ナノ粒子を作製する方法については詳細に後述する。有機顔料ナノ粒子の含有量は、着色感光性樹脂組成物中の全固形分(本明細書において、全固形分とは、有機溶媒を除く組成物合計をいう。)に対し、3〜60質量%が好ましく、5〜40質量%がさらに好ましい。この量が多すぎると分散液の粘度が上昇し製造適性上問題になることがある。少なすぎると着色力が十分でない。
再分散化に用いられる再分散化アルカリ可溶性バインダーとしては、酸性基を有するものであれば特に制限はないが、(アルカリ可溶性バインダー)の項で詳細に後述するものを好ましく用いることができ、有機顔料ナノ粒子形成時に添加したナノ粒子形成アルカリ可溶性バインダーと類似の構造をもつ化合物が好ましく、両者が同一であることが最も好ましい。再分散化アルカリ可溶性バインダーの含有量は(有機顔料ナノ粒子形成アルカリ可溶性バインダーが残留している場合はそれとの合計含有量としてもよい)、着色感光性樹脂組成物の全固形分に対して15〜50質量%が一般的であり、20〜45質量%が好ましい。この量が多すぎると組成物の粘度が高くなりすぎ製造適性上問題となる。少なすぎると塗布膜の形成上問題がある。
前記着色感光性樹脂組成物に含有させるモノマー又はオリゴマーとしては、エチレン性不飽和二重結合を2個以上有し、光の照射によって付加重合するモノマー又はオリゴマーであることが好ましい。そのようなモノマー及びオリゴマーとしては、特開2006−276818号公報の段落番号[0027]に記載のモノマー又はオリゴマーを本発明においても好適に用いることができる。
これらの中で、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジぺンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートが好ましい。
これらのモノマー又はオリゴマーは(モノマー又はオリゴマーとしては、分子量200〜1000のものが好ましい。)、単独でも、二種類以上を混合して用いてもよく、着色感光性樹脂組成物の全固形分に対する含有量は5〜50質量%が一般的であり、10〜40質量%が好ましい。この量が多すぎると組成物の粘度が高くなりすぎ製造適性上問題となる。少なすぎると露光時の硬化力が不足する。
前記着色感光性樹脂組成物に含有させる光重合開始剤又は光重合開始剤系(光重合開始剤系とは複数の化合物の組み合わせで光重合開始の機能を発現する混合物をいう。)としては、特開2006−276818号公報の段落番号[0028]に記載の光重合開始剤又は光重合開始剤系を本発明においても好適に用いることができる。特に、トリハロメチル−s−トリアジン、トリハロメチルオキサジアゾール及びトリアリールイミダゾール二量体が好ましい。
これらの光重合開始剤又は光重合開始剤系は、単独でも、2種類以上を混合して用いてもよいが、特に2種類以上を用いることが好ましい。少なくとも2種の光重合開始剤を用いると、表示特性、特に表示のムラが少なくできる。
着色感光性樹脂組成物の全固形分に対する光重合開始剤又は光重合開始剤系の含有量は、0.5〜20質量%が一般的であり、1〜15質量%が好ましい。この量が多すぎると感度が高くなりすぎ制御が困難になる。少なすぎると露光感度が低くなりすぎる。
前記着色感光性樹脂組成物においては、上記成分の他に、更に有機溶媒、界面活性剤、熱重合防止剤、補助的に使用する染料、顔料、紫外線吸収剤などをその他の添加剤として用いてもよい。
前記その他の添加剤としては、特開2006−276818号公報の段落番号[0035]から[0040]に記載のその他の添加剤が本発明においても好適に用いることができる。
前記着色感光性樹脂組成物の塗布膜は、少なくとも、(1)酸性基を有するアルカリ可溶性バインダー(A)の存在下において良溶媒に溶解した有機顔料の溶液と、該溶媒と相溶する貧溶媒とを混合し、該有機顔料を平均粒径50nm以下の粒子として形成した有機顔料ナノ粒子と、(2)酸性基を有するアルカリ可溶性バインダー(B)と、(3)モノマー又はオリゴマーと、(4)光重合開始剤又は光重合開始剤系とを含有する。
前記着色感光性樹脂組成物の塗布膜における、上記(1)〜(4)の必須成分やその他の成分については、着色感光性樹脂組成物について前述したものと同様である。また、前記着色感光性樹脂組成物の塗布膜の厚さは、その用途により適宜定めることができるが、0.5〜5.0μmであることが好ましく、1.0〜3.0μmであることがより好ましい。
前記感光性樹脂転写材料は、特開平5−72724号公報に記載されている感光性樹脂転写材料、すなわち一体型となったフイルムを用いて形成することが好ましい。該一体型フイルムの構成の例としては、仮支持体/熱可塑性樹脂層/中間層/感光性樹脂層/保護フイルムを、この順に積層した構成が挙げられ、本発明に用いる感光性樹脂転写材料としては、前述の着色感光性樹脂組成物を用いることによって着色感光性樹脂層を設けてなるものである。
本発明に用いる感光性樹脂転写材料において、仮支持体としては、可撓性を有し、加圧、若しくは加圧及び加熱下においても著しい変形、収縮若しくは伸びを生じないものであることが必要である。そのような仮支持体の例としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、トリ酢酸セルロースフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム等を挙げることができ、中でも2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが特に好ましい。
熱可塑性樹脂層に用いる成分としては、特開平5−72724号公報に記載されている有機高分子物質が好ましく、ヴイカーVicat法(具体的にはアメリカ材料試験法エーエステーエムデーASTMD1235によるポリマー軟化点測定法)による軟化点が約80℃以下の有機高分子物質より選ばれることが特に好ましい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレンと酢酸ビニル或いはそのケン化物の様なエチレン共重合体、エチレンとアクリル酸エステル或いはそのケン化物、ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニル及びそのケン化物の様な塩化ビニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン共重合体、ポリスチレン、スチレンと(メタ)アクリル酸エステル或いはそのケン化物の様なスチレン共重合体、ポリビニルトルエン、ビニルトルエンと(メタ)アクリル酸エステル或いはそのケン化物の様なビニルトルエン共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸ブチルと酢酸ビニル等の(メタ)アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル共重合体ナイロン、共重合ナイロン、N−アルコキシメチル化ナイロン、N−ジメチルアミノ化ナイロンの様なポリアミド樹脂等の有機高分子が挙げられる。
本発明に用いる感光性樹脂転写材料においては、複数の塗布層の塗布時、及び塗布後の保存時における成分の混合を防止する目的から、中間層を設けることが好ましい。該中間層としては、特開平5−72724号公報に「分離層」として記載されている、酸素遮断機能のある酸素遮断膜を用いることが好ましく、この場合、露光時感度がアップし、露光機の時間負荷が減り、生産性が向上する。
前記着色感光性樹脂層の上には、貯蔵の際の汚染や損傷から保護するために薄い保護フイルムを設けることが好ましい。保護フイルムは仮支持体と同じか又は類似の材料からなってもよいが、感光性樹脂層から容易に分離されねばならない。保護フイルム材料としては例えばシリコーン紙、ポリオレフィン若しくはポリテトラフルオロエチレンシートが適当である。
本発明に用いる感光性樹脂転写材料は、仮支持体上に熱可塑性樹脂層の添加剤を溶解した塗布液(熱可塑性樹脂層用塗布液)を塗布し、乾燥することにより熱可塑性樹脂層を設け、その後熱可塑性樹脂層上に熱可塑性樹脂層を溶解しない溶剤からなる中間層材料の溶液を塗布、乾燥し、その後感光性樹脂層を、中間層を溶解しない溶剤で塗布、乾燥して設けることにより作製することができる。
また、前記の仮支持体上に熱可塑性樹脂層及び中間層を設けたシート、及び保護フイルム上に前記着色感光性樹脂層を設けたシートを用意し、中間層と前記着色感光性樹脂層が接するように相互に貼り合わせることによっても、更には、前記の仮支持体上に熱可塑性樹脂層を設けたシート、及び保護フイルム上に前記着色感光性樹脂層及び中間層を設けたシートを用意し、熱可塑性樹脂層と中間層が接するように相互に貼り合わせることによっても、作製することができる。
その他の各層の好ましい膜厚としては、特に限定されるわけではないが、仮支持体は15〜100μm、熱可塑性樹脂層は2〜30μm、中間層は0.5〜3.0μm、保護フイルムは4〜40μmが、一般的に好ましい。
本発明に用いられる有機顔料ナノ粒子は、少なくとも1種前記カラーフィルタに含有される。
本発明に用いられる有機顔料ナノ粒子は、良溶媒に溶解した有機顔料を、好ましくは攪拌条件や温度を制御した貧溶媒に注入する再沈法により得られることが好ましい。
次に、本発明に有機顔料ナノ粒子として用いられる有機顔料について説明する。
本発明に用いられる有機顔料ナノ粒子の有機顔料は、色相的に限定されるものではない。詳しくは、ペリレン、ペリノン、キナクリドン、キナクリドンキノン、アントラキノン、アントアントロン、ベンズイミダゾロン、ジスアゾ縮合、ジスアゾ、アゾ、インダントロン、フタロシアニン、トリアリールカルボニウム、ジオキサジン、アミノアントラキノン、ジケトピロロピロール、チオインジゴ、イソインドリン、イソインドリノン、ピラントロンもしくはイソビオラントロン系顔料、またはそれらの混合物などである。
有機顔料ナノ粒子として用いられる緑色顔料ないしは黄色顔料としては、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー139又はC.I.ピグメントイエロー138が好ましく、C.I.ピグメントグリーン36と、C.I.ピグメントイエロー150又はC.I.ピグメントイエロー138又はC.I.ピグメントイエロー139の組み合わせがより好ましい。
有機顔料ナノ粒子として用いられる赤色顔料ないしはオレンジ色顔料としては、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド177又はC.I.ピグメントオレンジ66が好ましく、C.I.ピグメントレッド254がより好ましい。
2種類以上の有機顔料または有機顔料の固溶体を組み合わせて用いることもできる。
有機色素としては、例えば、アゾ色素、シアニン色素、メロシアニン色素、クマリン系色素などが挙げられる。高分子化合物としては、例えば、ポリジアセチレン、ポリイミドなどが挙げられる。
次に、本発明に用いる有機顔料ナノ粒子の作製時の好ましい良溶媒について説明する。
良溶媒は用いる有機顔料を溶解することが可能で、有機顔料粒子作製時に用いる貧溶媒と相溶するもしくは均一に混ざるものであれば特に制限はない。有機顔料の良溶媒への溶解性は有機顔料の溶解度が0.2質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。この溶解度は酸性またはアルカリ性で溶解された場合の溶解度であってもよい。また、良溶媒と貧溶媒との相溶性もしくは均一混合性は、良溶媒の貧溶媒に対する溶解度が30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。
良溶媒としては、例えば、水系溶媒(例えば、水、または塩酸、水酸化ナトリウム水溶液)、アルコール系溶媒、アミド系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、二硫化炭素、脂肪族系溶媒、ニトリル系溶媒、スルホキシド系溶媒、ハロゲン系溶媒、エステル系溶媒、イオン性液体、これらの混合溶媒などが挙げられ、水系溶媒、アルコール系溶媒、エステル系溶媒、スルホキシド系溶媒またはアミド系溶媒が好ましく、水系溶媒、スルホキシド系溶媒またはアミド系溶媒がより好ましく、スルホキシド系溶媒またはアミド系溶媒が特に好ましい。
アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、1−メトキシ−2−プロパノールなどが挙げられる。アミド系溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−ピロリジノン、ε−カプロラクタム、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロパンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどが挙げられる。ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンが挙げられる。エーテル系溶媒としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどが挙げられる。芳香族系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。脂肪族系溶媒としては、例えば、ヘキサンなどが挙げられる。ニトリル系溶媒としては、例えば、アセトニトリルなどが挙げられる。スルホキシド系溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキド、ヘキサメチレンスルホキシド、スルホランなどが挙げられる。ハロゲン系溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、トリクロロエチレンなどが挙げられる。エステル系溶媒としては、例えば、酢酸エチル、乳酸エチル、2−(1−メトキシ)プロピルアセテートなどが挙げられる。イオン性液体としては、例えば、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムとPF6 −との塩などが挙げられる。
また、良溶媒に有機顔料を溶解した有機顔料溶液の濃度としては、溶解時の条件における有機顔料の良溶媒に対する飽和濃度乃至これの1/100程度の範囲が望ましい。
有機顔料溶液の調製条件は、有機顔料溶液の調製条件に特に制約はなく、常圧から亜臨界、超臨界条件の範囲を選択できる。常圧での温度は−10〜150℃が好ましく、−5〜130℃がより好ましく、0〜100℃が特に好ましい。
使用される酸の量は、有機顔料を均一に溶解可能な量であり、特に限定されないが、塩基に比べて過剰量用いられる場合が多い。無機酸および有機酸の場合を問わず、好ましくは有機顔料に対して3〜500モル当量であり、より好ましくは10〜500モル当量であり、さらに好ましくは30〜200モル当量である。
貧溶媒は用いる有機顔料を溶解せず、有機顔料粒子作製時に用いる良溶媒と相溶する、あるいは均一に混ざるものであれば特に制約はない。有機顔料の貧溶媒に対する溶解度は0.02質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがより好ましい。貧溶媒と良溶媒との相溶性もしくは均一混合性の好ましい範囲は前述のとおりである。
貧溶媒としては、例えば、水系溶媒(例えば、水、または塩酸、水酸化ナトリウム水溶液)、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、二硫化炭素、脂肪族系溶媒、ニトリル系溶媒、ハロゲン系溶媒、エステル系溶媒、イオン性液体、これらの混合溶媒などが挙げられ、水系溶媒、アルコール系溶媒またはエステル系溶媒が好ましい。
アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、1−メトキシ−2−プロパノールなどが挙げられる。ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンが挙げられる。エーテル系溶媒としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどが挙げられる。芳香族系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。脂肪族系溶媒としては、例えば、ヘキサンなどが挙げられる。ニトリル系溶媒としては、例えば、アセトニトリルなどが挙げられる。ハロゲン系溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、トリクロロエチレンなどが挙げられる。エステル系溶媒としては、例えば、酢酸エチル、乳酸エチル、2−(1−メトキシ)プロピルアセテートなどが挙げられる。イオン性液体としては、例えば、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムとPF6 ―との塩などが挙げられる。
酸性基を有するアルカリ可溶性バインダーを有機顔料ナノ粒子形成時に添加することが好ましい。有機顔料溶液および有機顔料溶液を添加して有機顔料ナノ粒子を生成させるための貧溶媒の両方もしくは一方に酸性基を有するアルカリ可溶性バインダーを添加することができる。または酸性基を有するアルカリ可溶性バインダー溶液を別系統で有機顔料ナノ粒子形成時に添加することも好ましい。酸性基を有するアルカリ可溶性バインダー(以下、単に「バインダー」ということがある。)としては、側鎖にカルボン酸基やカルボン酸塩基などの極性基を有するポリマーが好ましい。その例としては、特開昭59−44615号公報、特公昭54−34327号公報、特公昭58−12577号公報、特公昭54−25957号公報、特開昭59−53836号公報及び特開昭59−71048号公報に記載されているようなメタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等を挙げることができる。また側鎖にカルボン酸基を有するセルロース誘導体も挙げることができ、またこの他にも、水酸基を有するポリマーに環状酸無水物を付加したものも好ましく使用することができる。また、特に好ましい例として、米国特許第4,139,391号明細書に記載のベンジル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸との共重合体や、ベンジル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸と他のモノマーとの多元共重合体を挙げることができる。これらの極性基を有するバインダーポリマーは、単独で用いてもよく、或いは通常の膜形成性のポリマーと併用する組成物の状態で使用してもよく、有機顔料100質量部に対する添加量は10〜200質量部が一般的であり、25〜100質量部が好ましい。
有機顔料溶液および有機顔料溶液を添加して有機顔料ナノ粒子を生成させるための貧溶媒の両方もしくは一方に分散剤を添加することができる。または分散剤溶液を別系統で有機顔料ナノ粒子形成時に添加することも好ましい。分散剤は(1)析出した顔料表面に素早く吸着して、微細な有機顔料粒子を形成し、かつ(2)これらの粒子が再び凝集することを防ぐ作用を有するものである。
分散剤として、例えば、アニオン性、カチオン性、両イオン性、ノニオン性もしくは顔料性の、低分子または高分子分散剤を使用することができる。なお、高分子分散剤の分子量は溶液に均一に溶解できるものであれば制限なく用いることができるが、好ましくは分子量1,000〜2,000,000であり、5,000〜1,000,000がより好ましく、10,000〜500,000がさらに好ましく、10,000〜100,000が特に好ましい。(本発明においては、特に断りのない限り、分子量とは重量平均分子量を意味する。高分子化合物は多分散系であり、必ずしも同一の分子量または粒子量を持たない。したがって、分子量を測定すると得られた値はなんらかの形で平均された平均分子量になる。その主なものは次の3種類である。すなわち、1)数平均分子量Mn、2)重量平均分子量Mw、3)Z平均分子量Mzであり、Mn<Mw<Mzの関係が成立する。)高分子分散剤としては、具体的には、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリルアミド、ビニルアルコール−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール−部分ホルマール化物、ポリビニルアルコール−部分ブチラール化物、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンオキシド/プロピレンオキシドブロック共重合体、ポリアクリル酸塩、ポリビニル硫酸塩、ポリ(4−ビニルピリジン)塩、ポリアミド、ポリアリルアミン塩、縮合ナフタレンスルホン酸塩、セルロース誘導体、澱粉誘導体などが挙げられる。その他、アルギン酸塩、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、アラビアゴム、トンガントゴム、リグニンスルホン酸塩などの天然高分子類も使用できる。なかでも、ポリビニルピロリドンが好ましい。これら高分子は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの分散剤は、単独あるいは併用して使用することができる。有機顔料の分散に用いる分散剤に関しては、「顔料分散安定化と表面処理技術・評価」(化学情報協会、2001年12月発行)の29〜46頁に詳しく記載されている。
ノニオン性分散剤(ノニオン性界面活性剤)としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステルなどを挙げることができる。なかでも、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルが好ましい。これらノニオン性分散剤は、単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
分散剤の含有量は、顔料の均一分散性および保存安定性をより一層向上させるために、有機顔料100質量部に対して0.1〜1000質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜500質量部の範囲であり、さらに好ましくは10〜250質量部の範囲である。0.1質量部未満であると有機顔料微粒子の分散安定性の向上が見られない場合がある。
有機顔料を有機顔料ナノ粒子として生成させる際の条件に特に制限はなく、常圧から亜臨界、超臨界条件の範囲を選択できる。常圧での温度は−30〜100℃が好ましく、−10〜60℃がより好ましく、0〜30℃が特に好ましい。
有機顔料溶液と貧溶媒との混合方法に特に制約はないが、一方を撹拌しておき、そこに他方を添加することが好ましく、有機顔料溶液を撹拌された貧溶媒に添加することが特に好ましい。添加にはポンプ等を用いることもできるし、用いなくてもよい。また、液中添加でも液外添加でもよいが、液中添加がより好ましい。液中添加の際の添加口は1つでもよいし、複数用いてもよい。添加口径は20mm以下であることが好ましく、10mm以下であることがより好ましい。
一方を撹拌する際の撹拌速度は100〜10000rpmが好ましく150〜8000rpmがより好ましく、200〜6000rpmが特に好ましい。
有機顔料溶液と貧溶媒の比(良溶媒/貧溶媒)は体積比で1/50〜2/3が好ましく、1/40〜1/2がより好ましく、1/20〜3/8が特に好ましい。
有機顔料ナノ粒子として調製したのちの分散液の濃度は有機顔料ナノ粒子を分散させることができれば特に制限されないが、分散溶媒1000mlに対して有機顔料ナノ粒子が10〜40000mgの範囲であることが好ましく、より好ましくは20〜30000mgの範囲であり、特に好ましくは50〜25000mgの範囲である。
有機顔料ナノ粒子の平均粒径に関しては、計測法により数値化して集団の平均の大きさを表現する方法があるが、よく使用されるものとして、分布の最大値を示すモード径、積分分布曲線の中央値に相当するメジアン径、各種の平均径(数平均、長さ平均、面積平均、重量平均、体積平均等)などがあり、本発明においては、特に断りのない限り、平均粒径とは数平均径をいう。有機顔料ナノ粒子(一次粒子)の平均粒径は、50nm以下であり(例えば、その大きさの結晶または会合体であり)、45〜10nmであることがより好ましく、40〜15nmであることが特に好ましい。
また、粒子の単分散性を表す指標として、本発明においては、特に断りのない限り、体積平均粒径(Mv)と数平均粒径(Mn)の比(Mv/Mn)を用いる。本発明に用いる有機顔料分散組成物を製造する際に調製する有機顔料ナノ粒子分散液に含まれる粒子(一次粒子)の単分散性、つまりMv/Mnは、1.0〜2.0であることが好ましく、1.0〜1.8であることがより好ましく、1.0〜1.5であることが特に好ましい。
有機顔料ナノ粒子分散液を、脱塩濃縮することによって、カラーフィルタ塗布液に適した有機顔料ナノ粒子分散液を工業的な規模で生産することが可能である。
以下に、分散液を濃縮する方法について説明する。
濃縮方法に関しては、有機顔料ナノ粒子分散液を濃縮できれば特に制約されないが、例えば、有機顔料ナノ粒子分散液に、抽出溶媒を添加混合し、有機顔料ナノ粒子を該抽出溶媒相に濃縮抽出して、その濃縮抽出液をフィルターなどによりろ過して濃縮ナノ粒子液とする方法、遠心分離によって有機顔料ナノ粒子を沈降させて濃縮する方法、限外ろ過により脱塩濃縮を行う方法、真空凍結乾燥により溶媒を昇華させて濃縮する方法、加熱ないし減圧による溶媒を乾燥させて濃縮する方法等が好ましい。またはこれらの組合せなどが非常に好ましく用いられる。
濃縮後の有機顔料ナノ粒子濃度に関しては、1〜100質量%が好ましく、5〜100質量%がより好ましく、10〜100質量%が特に好ましい。
エステル系溶媒としては、例えば、2−(1−メトキシ)プロピルアセテート、酢酸エチル、乳酸エチルなどが挙げられる。アルコール系溶媒としては、例えば、n−ブタノール、イソブタノールなどが挙げられる。芳香族系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。脂肪族系溶媒としては、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサンなどが挙げられる。また、抽出溶媒は上記の好ましい溶媒による純溶媒であっても、複数の溶媒による混合溶媒であってもよい。
抽出溶媒を添加した後、分散液と十分に接触するように攪拌混合することが好ましい。攪拌混合は通常の方法を用いることができる。抽出溶媒を添加し混合するときの温度に特に制約はないが、1〜100℃であることが好ましく、5〜60℃であることがより好ましい。抽出溶媒の添加、混合はそれぞれの工程を好ましく実施できるものであればどのような装置を用いてもよいが、例えば、分液ロート型の装置を用いて実施できる。
遠心分離条件は、遠心力(重力加速度の何倍の遠心加速度がかかるかを表す値)で50〜10000が好ましく、100〜8000がより好ましく、150〜6000が特に好ましい。遠心分離時の温度は、分散液の溶剤種によるが、−10〜80℃が好ましく、−5〜70℃がより好ましく、0〜60℃が特に好ましい。
加熱減圧乾燥温度は30〜230℃が好ましく、35〜200℃がより好ましく、40〜180℃が特に好ましい。減圧時の圧力は、100〜100000Paが好ましく、300〜90000Paがより好ましく、500〜80000Paが特に好ましい。
本発明において、濃縮した有機顔料ナノ粒子を、酸性基を有するアルカリ可溶性バインダーを含む有機溶媒中に再び微細分散化(以下、再分散化ともいう。)する(本発明において、微細分散化とは、分散液中の粒子の凝集を解き分散度を高めることをいう)。
カラーフィルタ用途においてはビヒクルに添加して分散させることができる。前記ビヒクルとは、塗料が液体状態にあるときに有機顔料を分散させている媒質の部分をいい、液状であって前記有機顔料と結合して塗膜を固める部分(バインダー)と、これを溶解希釈する成分(有機溶媒)とを含む。なお本発明においては、ナノ粒子形成時に用いるバインダーと再分散化に用いるバインダーとが同じであっても異なっていてもよく、それぞれ、ナノ粒子形成バインダーおよび再分散化バインダーとして区別していうこともある。
再分散化後の有機顔料濃度は目的に応じて適宜定められるが、好ましくは分散組成物全量に対して有機顔料が2〜30質量%であることが好ましく、4〜20質量%であることがより好ましく、5〜15質量%であることが特に好ましい。上記のようなビヒクルにより分散される場合に、バインダーおよび溶解希釈成分の量は有機顔料の種類などにより適宜定められるが、有機顔料分散組成物全量に対して、バインダーは1〜30質量%であることが好ましく、3〜20質量%であることがより好ましく、5〜15質量%であることが特に好ましい。溶解希釈成分は5〜80質量%であることが好ましく、10〜70質量%であることがより好ましい。
このような凝集ナノ粒子(凝集ナノ粒子とは、凝集体などナノ粒子が二次的な力で集まっているものをいう。)を分散する方法として、例えば超音波による分散方法や物理的なエネルギーを加える方法を用いることができる。
用いられる超音波照射装置は10kHz以上の超音波を印加できる機能を有することが好ましく、例えば、超音波ホモジナイザー、超音波洗浄機などが挙げられる。超音波照射中に液温が上昇すると、ナノ粒子の熱凝集が起こるため、液温を1〜100℃とすることが好ましく、5〜60℃がより好ましい。温度の制御方法は、分散液温度の制御、分散液を温度制御する温度調整層の温度制御、などによって行うことができる。
物理的なエネルギーを加えて濃縮した有機顔料ナノ粒子を分散させる際に使用する分散機としては、特に制限はなく、例えば、ニーダー、ロールミル、アトライダー、スーパーミル、ディゾルバ、ホモミキサー、サンドミル等の分散機が挙げられる。
再分散時に有機顔料ナノ粒子形成時に用いる分散剤として(有機顔料ナノ粒子形成時の分散剤)の項で示した化合物を再度用いることも好ましい。
本発明に用いる三波長型バックライトは、緑色(G)LED、赤色(R)LED、および青色(B)LEDからなることが好ましい。上記緑色(G)LEDのピーク波長が520〜540nmの範囲内であり、上記赤色(R)LEDのピーク波長が620nm以上であり、上記青色(B)LEDのピーク波長が470nm以下であることがより好ましい。
以下、各色LEDについて説明する。
本発明における緑色(G)LEDは、ピーク波長が520〜540nmの緑色(G)LEDであれば、その種類等は特に限定されるものではない。NTSC規格(破線)の緑色(G)は、530nm近傍である。
本発明の液晶表示素子において、三波長型LEDバックライトの、緑色(G)のLEDのピーク波長を520〜540nmとすることにより、緑色の再現領域が広くなり、NTSC比を高くすることが可能となる。
本発明における赤色(R)LEDは、ピーク波長が620nm以上のLEDであれば、特に限定されるものではない。NTSC規格の赤色(R)は、610nm近傍である。
本発明に用いられる青色(B)LEDは、ピーク波長が470nm以下のLEDであれば、特に限定されるものではない。NTSC規格の青色(B)は、470nm近傍であり、本発明の液晶表示素子において、液晶表示素子用LEDバックライトとして、青色(B)のLEDのピーク波長を470nm以下とすることにより、青色のNTSC規格の色度点を再現することができ、NTSC比を高くすることが可能となる。
ここで、本発明における分光スペクトルの測定値は、大塚電子製分光測光装置MCPD−2000を用いたものである。
(実施例)
<顔料分散組成物A>
メタンスルホン酸(第1溶媒)(和光純薬社製)500mlを80℃に加熱しながら、顔料C.I.ピグメントバイオレット23(クラリアント社製、Hostaperm Violet RL−NF)30.0g及びポリビニルピロリドン(K−30、商品名、和光純薬社製)30.0gを添加して、顔料溶液A(密度:1.0kg/m2)を調製した。
この顔料溶液Aを、ビスコメイトVM−10A−L(商品名、CBCマテリアルズ社製)を用いて粘度を測定した結果、顔料溶液Aの液温が25.0℃のときの粘度が18.1mPa・sであった。これとは別に貧溶媒(第2溶媒)として、1mol/l水酸化ナトリウム溶液(和光純薬社製)15mlを含有した水1500mlを用意した。
前記ペースト状の濃縮顔料液A 21.0g
MFGAC 43.3g
下記のようにして顔料分散組成物Bを調製した。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
顔料(ピグメントバイオレット23) 9.60g
塩化ナトリウム 100.0g
顔料分散剤A 0.90g
ソルスパース39000(ビックケミー社製) 9.60g
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
1,3ブチレングリコールジアセテート液中に塩化ナトリウム、顔料(ピグメントバイオレット23、(クラリアント社製、Hostaperm Violet RL−NF)の紛体、ソルスパース39000を双腕型ニーダーに仕込み、80℃で6時間混練した。混練後80℃の1%塩酸水溶液700質量部に取り出し、1時間攪拌後、ろ過、湯洗、乾燥、粉砕した後、粉砕物1gに対し1,3ブチレングリコールジアセテート2.4gを添加混合した。上記顔料組成物をモーターミルM−50(アイガー・ジャパン社製)で、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで1時間分散し,顔料分散物Bを得た。得られた顔料分散組成物の顔料粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径は85nmであった。
<B顔料分散物1>
・上記の顔料分散組成物Bの調製に用いたPV−23をPB15:6(東洋インキ製造(株)製のRionol Blue ES)に代えた以外は顔料分散組成物Bと同様にB顔料分散物1を調製した。得られたB顔料分散物1の顔料粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径は55nmであった。
次いで、下記表1に記載の組成となるよう他の成分と混合して、カラーフィルタ用着色感光性樹脂組成物B1及びB2を調製した。
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレート
=36/22/42モル比のランダム共重合物、分子量3万) 27質量部
・MFGAC 73質量部
<DPHA液>
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(重合禁止剤MEHQ 500ppm
含有、日本化薬(株)製、商品名:KAYARAD DPHA) 76質量部
・MFGAC 24質量部
<界面活性剤1>
・下記構造物1 30質量部
・メチルエチルケトン 70質量部
・カーボンブラック 13.1質量部
・分散剤(下記化合物1) 0.65質量部
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比
のランダム共重合物、分子量3.7万) 6.72質量部
・MFGAC 79.53質量部
<バインダー2>
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=78/22モル比
のランダム共重合物、分子量3.8万) 27質量部
・MFGAC 73質量部
・C.I.P.R.254 8質量部
・分散剤(前記化合物1) 0.8質量部
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比
のランダム共重合物、分子量3万) 8質量部
・MFGAC 83質量部
<R顔料分散物2>
・C.I.P.R.177 18質量部
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比
のランダム共重合物、分子量3万) 12質量部
・MFGAC 70質量部
<バインダー3>
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレート
=38/25/37モル比のランダム共重合物、分子量4万) 27質量部
・MFGAC 73質量部
<G顔料分散物1>
・C.I.P.G.36 18質量部
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比
のランダム共重合物、分子量3.8万) 12質量部
・シクロヘキサノン 35質量部
・MFGAC 35質量部
<Y顔料分散物1>
・御国色素(株)製の「商品名:CFエローEX3393」を用いた。
−感光性樹脂転写材料の作製−
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて、下記処方H1からなる熱可塑性樹脂層用塗布液を塗布、乾燥させた。次に、下記処方P1から成る中間層用塗布液を塗布、乾燥させた。更に、前記着色感光性樹脂組成物K1を塗布、乾燥させ、該仮支持体の上に乾燥膜厚が14.6μmの熱可塑性樹脂層と、乾燥膜厚が1.6μmの中間層と、乾燥膜厚が2.4μmの感光性樹脂層を設け、保護フイルム(厚さ12μmポリプロピレンフィルム)を圧着した。
こうして仮支持体と熱可塑性樹脂層と中間層(酸素遮断膜)とブラック(K)の感光性樹脂層とが一体となった感光性樹脂転写材料を作製し、サンプル名を感光性樹脂転写材料K1とした。
・メタノール 11.1質量部
・MFGAC 6.36質量部
・メチルエチルケトン 52.4質量部
・メチルメタクリレート/2−エチルヘキシルアクリレート/ベンジル
メタクリレート/メタクリル酸共重合体(共重合組成比(モル比)
=55/11.7/4.5/28.8、分子量=9万、Tg≒70℃) 5.83質量部
・スチレン/アクリル酸共重合体(共重合組成比(モル比)
=63/37、分子量=1万、Tg≒100℃) 13.6質量部
・ビスフェノールAにペンタエチレングリコールモノメタクリートを2当量脱水縮合した化合物(新中村化学工業(株)製、商品名:2,2−ビス[4−(メタクリロキシポリエトキシ)フェニル]プロパン) 9.1質量部
・前記界面活性剤1 0.54質量部
・PVA205(ポリビニルアルコール、(株)クラレ製、
鹸化度=88%、重合度550) 32.2質量部
・ポリビニルピロリドン(アイエスピー・ジャパン(株)製、K−30) 14.9質量部
・蒸留水 524質量部
・メタノール 429質量部
次に、前記調製した感光性樹脂転写材料K1、B1、R103、G103を用いて、特開2006−276818号公報の実施例11と同様の方法でラミネ−ト法によりブラックマトリクス、R画素、G画素、B画素を備えたカラーフィルタを作製した。
次いで、前記より得たカラーフィルタ基板のR画素、G画素、及びB画素並びにブラックマトリクスの上に更に、ITO(Indium Tin Oxide)の透明電極をスパッタリングにより形成した。次いで、特開2006−64921号公報の実施例1に従い、前記で形成したITO膜上のブラックマトリックス上部に相当する部分にスペーサを形成した。
別途、対向基板としてガラス基板を用意し、カラーフィルタ基板の透明電極上及び対向基板上にそれぞれPVAモード用にパターニングを施し、その上に更にポリイミドよりなる配向膜を設けた。
その後、カラーフィルタの画素群を取り囲むように周囲に設けられたブラックマトリクス外枠に相当する位置に紫外線硬化樹脂のシール剤をディスペンサ方式により塗布し、PVAモード用液晶を滴下し、対向基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板をUV照射した後、熱処理してシール剤を硬化させた。このようにして得た液晶セルの両面に、(株)サンリッツ製の偏光板HLC2−2518を貼り付けた。
次いで、赤色(R)LEDとしてFR1112H(スタンレー電気(株)製のチップ型LED)、緑色(G)LEDとしてDG1112H(スタンレー電気(株)製のチップ型LED)、青色(B)LEDとしてDB1112H(スタンレー電気(株)製のチップ型LED)を用いてサイドライト方式の三波長型バックライトを構成し、前記偏光板が設けられた液晶セルの背面となる側に配置し、LEDバックライトを備えた液晶表示素子1を作製した。
図3は、前述のように実施例で用いた三波長型バックライトの発光スペクトルを示す図である。図3から明らかなように、緑色の輝線のピークは535nmであり、赤色の輝線のピークは630nmであり、青色の輝線のピークは460nmである。
実施例1で作製した液晶表示素子1において、用いたLEDのバックライトの代わりに冷陰極管のバックライトを構成し、前記偏光板が設けられた液晶セルの背面となる側に配置し、冷陰極管のバックライトを備えた液晶表示素子2を作製した。
(比較例2)
実施例1において、用いた着色感光性樹脂組成物B1の代わりに着色感光性樹脂組成物B2を用いてカラーフィルタを作製し、同様の方法で液晶表示素子3を作製した。
(比較例3)
実施例1で作製した液晶表示素子1において、着色感光性樹脂組成物B1の代わりに着色感光性樹脂組成物B2を用いたカラーフィルタを、LEDのバックライトの代わりに冷陰極管のバックライトを、それぞれ使用し、前記偏光板が設けられた液晶セルの背面となる側に配置し、冷陰極管のバックライトを備えた液晶表示素子4を作製した。
1)色再現領域(NTSC比)
顕微分光光度計(オリンパス光学社製;OSP100又は200)により液晶表示装置の色度を測定し、NTSC規格の色再現領域に対する、各実測した色再現領域の割合で示した。
2)コントラスト
作製した液晶表示素子において、白を表示させた時と黒を表示させた時の透過光量を測定し、その比をコントラストとした(「1990年第7回色彩光学コンファレンス、512色表示10.4”サイズTFT−LCD用カラーフィルタ、植木、小関、福永、山中」等参照。)。色度の測定には色彩輝度計((株)トプコン社製BM−5)を用いた。色彩輝度計の設置位置は、液晶表示素子のバックライトと反対側の偏光板から、600mmの位置に設置した色彩輝度計で測定した。色彩輝度計の測定角は1°に設定した。バックライトの光量は、サンプルを設置しない状態で、2枚の偏光板をパラレルニコルに設置したときの輝度が1280cd/m2になるように設定した。
3)長時間表示特性
作製した液晶表示素子を1280cd/m2の輝度で連続1000時間表示し、青光の照度(青表示した際の光の照度)を暗室にて液晶表示装置の画面の400mmの位置に照度計UV−M10−S〔(株)オーク製作所製〕を測定角は2°に設定して設置して測定し、各実施例、比較例のテスト前後の相対値(テスト後の照度/テスト前の照度)を、前記色再現域、コントラストのデータと共に表5に示した。
一方、本発明の実施例1の液晶表示素子は色再現領域、コントラストともいずれも優れていた。
また、比較例1、3の結果から明らかなようにバックライトとして冷陰極管を用いた場合、本発明に規定の有機顔料ナノ粒子を含有していても、長時間表示特性は大きく影響しないが、実施例1、比較例2の結果から明らかなようにLEDを用いた場合では顕著に改善が見られる。
この効果の詳細は定かではないが、本発明に規定の有機顔料ナノ粒子と従来の粒子では特定波長の光に対する耐光性が異なっており、光源の波長特性が変わったために本発明に規定の有機顔料ナノ粒子の耐光性に悪影響する波長の光の強度が小さくなったためと考えられる。
結果的にLEDのバックライトを使用しながら、本発明に規定の有機顔料ナノ粒子を用いると色再現、コントラスト、長時間表示特性の3つの性能を同時に満足することができる。
2 カラーフィルタ
3 透明電極
4 アレイ基板
5 ITO電極
6 液晶層
7 アレイ基板側透明基板
8 三波長型バックライト
21 分散物を収納する容器
22 循環用ポンプ
23 限外ろ過モジュール
24 補充純粋計測用流量計
25 透過水計測用流量計
26 逆方向洗浄用ポンプ
Claims (6)
- 平均粒径50nm以下の有機顔料ナノ粒子を少なくとも1種類含むカラーフィルタと、緑色の輝線のピークが520nm〜540nmの間にある三波長型バックライトとを有してなることを特徴とする液晶表示素子。
- 平均粒径30nm以下の有機顔料ナノ粒子を少なくとも1種類含むカラーフィルタを有してなることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。
- 前記平均粒径50nm以下の有機顔料ナノ粒子が、有機顔料を良溶媒に溶解させた後、前記有機顔料に対しては貧溶媒となる溶媒中に注入することにより製造してなることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示素子。
- 前記三波長型バックライトは、赤色、緑色、および青色の発光ダイオードからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
- 前記有機顔料ナノ粒子が、C.I.ピグメントバイオレット23である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
- 前記カラーフィルタが、仮支持体上に、熱可塑性樹脂層と中間層と着色感光性樹脂層とを設けた感光性樹脂転写材料を用い、前記着色感光性樹脂層と基板とを加熱しながら密着させて前記基板へ転写した後に、前記仮支持体または前記仮支持体と熱可塑性樹脂層とを剥離し、前記基板上に転写された前記着色感光性樹脂層をパターン露光し、その後現像して前記基板上に画像を形成する方法によって形成されたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示素子。
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