JP2010191146A - カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

カラーフィルタ及び液晶表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2010191146A
JP2010191146A JP2009034949A JP2009034949A JP2010191146A JP 2010191146 A JP2010191146 A JP 2010191146A JP 2009034949 A JP2009034949 A JP 2009034949A JP 2009034949 A JP2009034949 A JP 2009034949A JP 2010191146 A JP2010191146 A JP 2010191146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pigment
red
color filter
photosensitive resin
contrast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009034949A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomohiro Kodama
知啓 児玉
Daisuke Kashiwagi
大助 柏木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2009034949A priority Critical patent/JP2010191146A/ja
Publication of JP2010191146A publication Critical patent/JP2010191146A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

【課題】各画素のコントラストが高く、RGB各画素のコントラストのバランスがとれ、黒表示性に優れたカラーフィルタを提供し、該カラーフィルタを有することにより鮮明な画像を表示する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】顔料を含み、400nmから450nmの範囲の最大直交透過率が0.02%以上0.05%以下となる偏向板を用いた場合におけるコントラストが3000以上である着色画素として、赤色画素と、緑色画素と、青色画素とを備え、前記青色画素のコントラストに対する前記赤色画素のコントラストの比が0.9以上1.4以下であって、前記青色画素のコントラストに対する前記緑色画素のコントラストの比が1.3以上1.8以下であるカラーフィルタ。
【選択図】図1

Description

本発明は、携帯電話端末、パーソナルナビゲーションデバイスなどの小画面機器、ノートパソコン、テレビモニターなどの大画面機器のいずれにも好適に用いられるカラーフィルタ及び該カラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。
カラーフィルタは、液晶ディスプレイ(以下、「液晶表示装置」ともいう。)に不可欠な構成部品である。液晶表示装置は非常にコンパクトであり、表示性能はこれまでのCRTディスプレイと同等以上であり、CRTディスプレイから置き換わりつつある。液晶表示装置のカラー画像の形成は、カラーフィルタを通過した光がそのままカラーフィルタを構成する各画素の色に着色されて、それらの色の光によってカラー画像として視認する。そして、現在はRGBの3色の画素でカラー画像を形成している。カラーフィルタを構成する材料としては、耐熱性、耐光性の要求から、アクリル系などの樹脂に有機顔料を分散させた材料が主に使用されている。しかしながら、有機顔料の使用により、このようなカラーフィルタには、顔料粒子の光散乱に起因して偏光解消いわゆる消偏性が生じ、コントラストの低下を招いている。
近年、液晶表示装置は、TV、モニター用に使用されるとともに、携帯電話、携帯ゲーム機、情報表示端末など様々な用途での利用が増え、表示品位の要求が厳しくなっている。特に、色再現性範囲の向上、及び液晶表示装置のコントラストの向上は必須条件である。従来のカラーフィルタにおいては、上記偏光解消によりコントラストは800〜1500程度であり(特許文献1)、十分なコントラスト特性が達成されているとは言い難かった。
更に、カラーフィルタ全体のコントラストが高くても、RGB各画素のコントラストのバランスが異なると、RGB各画素から漏れる光量が異なる為、例えばB画素から漏れてくる光量が多いと、黒表示した時の液晶表示装置の色度が無彩色点から青味方向にずれてしまう問題も発生する。また、カラーフィルタのコントラストが高くても、偏光板のコントラストが低いと液晶表示装置としてのコントラストは低いままとなり、更に、偏光板のコントラストが高くても、偏光板の直交透過率が400nm付近で高いと、黒表示した時の液晶表示装置の色度が無彩色点から青味方向にずれてしまう問題も発生する。これを改良するためにカラーフィルタ中の画素のコントラスト差を小さくし、400nmでの直交透過率が低い偏光板を使用することが知られている(特許文献2)。
しかしながら、偏光板の400nm付近での直交透過率を低くすると、平行透過率も下がるために、表示装置の明るさが不十分になり、明るさ確保のために電力消費が大きくなってしまうという問題があった。バックライトとして、消費電力が低い青色LEDの表面に蛍光体を塗布することによって形成される擬似白色LEDを用いることが提案され、顔料種の選択により、白色の明度を上げられることが知られているが(特許文献3参照)、この手段によっても黒色の色味ずれは改善できなかった。
特開2001−194658号公報 特表2008−516262号公報 特開2008−96471号公報
本発明は、各画素のコントラストが高く、RGB各画素のコントラストのバランスがとれ、黒表示性に優れたカラーフィルタを提供することを課題とし、該カラーフィルタを有することにより鮮明な画像を表示する液晶表示装置を提供することを課題とする。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、カラーフィルタの各色画素間のコントラストバランスを一定範囲内に設計することにより、前記課題を解決しうることを見出し、本発明のカラーフィルタ、およびそれを用いた液晶表示装置を完成するに至った。即ち本発明の前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
本発明の第1の態様は、顔料を含み、400nmから450nmの範囲の最大直交透過率が0.02%以上0.05%以下となる偏向板を用いた場合におけるコントラストが3000以上である着色画素として、赤色画素と、緑色画素と、青色画素とを備え、前記青色画素のコントラストに対する前記赤色画素のコントラストの比が0.9以上1.4以下であって、前記青色画素のコントラストに対する前記緑色画素のコントラストの比が1.3以上1.8以下であるカラーフィルタであることを特徴とする。
本発明の第2の態様は、430nmから470nm、520nmから570nm、および610nmから670nmのそれぞれの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する白色LEDを光源に用いた場合に、前記赤色画素、前記緑色画素、および前記青色画素のCIE色度図上のそれぞれの色度点で囲まれる三角形の面積が、NTSC色度座標で囲まれる三角形の面積の72%以上である請求項1に記載のカラーフィルタであることを特徴とする。
本発明の第3の態様は、前記赤色画素が、C.I.ピグメント・レッド177とC.I.ピグメント・レッド254とを含み、前記赤色画素に含まれる全顔料に対して、該C.I.ピグメント・レッド177の含有量が50質量%以上80質量%以下である請求項1または請求項2に記載のカラーフィルタであることを特徴とする。
本発明の第4の態様は、第1〜第3の態様のいずれかの態様のカラーフィルタと、430nmから470nm、520nmから570nm、および610nmから670nmのそれぞれの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する白色LEDと、を備える液晶表示装置であることを特徴とする。
本発明によれば、各画素のコントラストが高く、RGB各画素のコントラストのバランスがとれ、黒表示性に優れたカラーフィルタを提供することができ、該カラーフィルタを有することにより鮮明な画像を表示する液晶表示装置を提供することができる。
白色LED光源の発光スペクトル
まず、本発明に係るカラーフィルタ層(以下、単に「カラーフィルタ」と呼ぶ場合がある。)について説明し、次いで液晶表示装置について述べる。
<カラーフィルタ層>
本発明のカラーフィルタ層は、少なくとも赤色画素、緑色画素、青色画素の3色以上の着色画素を有するカラーフィルタである。前記着色画素のそれぞれが少なくとも顔料粒子を含み、400nmから450nmの最大直交透過率が0.02%以上0.05%以下となる偏光板を用いた場合に、赤色画素のコントラスト(以下、「CR」と略称する)、緑色画素のコントラスト(以下、「CG」と略称する)、および青色画素のコントラスト(以下、「CB」と略称する)がいずれも3000以上で、且つ0.9≦CR/CB≦1.4、1.3≦CG/CB≦1.8であることを特徴とする。
ここで最大直交透過率とは、2枚の偏光板の偏光方向が直交となる状態に偏向板を配置して測定した透過スペクトルの、指定の波長域における透過率の最大値のことであり、オリンパス株式会社製顕微分光測定装置(オリンパスOSP−100を用いて測定した値である。
<コントラスト>
本発明のカラーフィルタを構成する各着色画素のコントラストはいずれも3000以上であり、好ましくは3500以上、より好ましくは4000以上であり、さらに好ましくは4500以上である。カラーフィルタを構成する各着色画素のコントラストが3000未満であると、液晶表示装置の画像は全体的に白っぽく観察され、見難く好ましくない。
また赤色画素のコントラスト(以下、CRと称することがある)と青色画素のコントラスト(以下、CBと称することがある)の比である(CR/CB)は、0.9から1.4の範囲であり、0.95から1.35の範囲が好ましく、1.0から1.3の範囲がより好ましい。0.9未満、または1.4を超えると、黒表示時における各着色画素部からの光漏れ量が大きく相違するため、液晶表示装置が白表示時の色特性に基づいて色調節を実施しても、黒表示すると色バランスが崩れるという現象が生じ、色再現性が劣化し、好ましくない。
緑色画素のコントラスト(以下、CGと称することがある)と青色画素のコントラストCBの比である(CG/CB)は、1.3から1.8の範囲であり、1.35から1.75の範囲が好ましく、1.4から1.7の範囲がより好ましい。(CG/CB)が、1.3未満、または1.8を超えると、(CR/CB)の場合と同様に、黒表示したときに色バランスが崩れ、好ましくない。
前記コントラストとは、カラーフィルタを構成するR(赤)、G(緑)、B(青)の各着色層について、各色毎に個別に評価されるコントラストを意味する。
コントラストの測定方法は次の通りである。各着色層を有する被測定物を2枚の偏光板で挟み、偏光板の偏光方向が互いに平行にした状態で、一方の偏光板の側からバックライトを照射して、他方の偏光板を通過した光の輝度Y1を測定する。次に偏光板の偏光方向が直交させた状態に偏向板を回転させて、一方の偏光板の側からバックライトを照射して、他方の偏光板を通過した光の輝度Y2を測定する。得られた測定値Y1およびY2を用いて、(Y1/Y2)を計算してコントラストの値が得られる。
本発明では、偏光板としては日東電工(株)社製G1220DUN、バックライトとして図1に示す発光スペクトルを有する白色LED光源、測定機として色彩輝度計BM−5(トプコン(株)社製)を用いて測定したコントラストを用いる。
本発明で「NTSC色度座標」とは、三原色のCIE色度図座標における赤、緑、および青の点を言い、赤(x=0.670、y=0.330)、緑(x=0.210、y=0.710)、青(x=0.140、y=0.080)である。
なお、本発明のカラーフィルタの赤色画素、緑色画素、および青色画素のCIE色度図座標における色度点を、バックライトとして図1の分光を有する白色LEDを用いて測定した。
本発明の赤色画素、緑色画素、および青色画素のCIE色度図上のそれぞれの色度点で囲まれる三角形の面積が、NTSC色度座標で囲まれる三角形の面積の72%以上120%以下であることが好ましく、75%以上110%以下がさらに好ましい。この範囲にあれば色再現性が向上する。
<着色画素>
本発明のカラーフィルタを構成する着色画素は、着色感光性樹脂組成物を用いて形成される。本発明のカラーフィルタを形成している着色画素の少なくとも1色は、着色剤としてC.I.ピグメント・レッド177及びC.I.ピグメント・レッド254、C.I.ピグメント・グリーン36、又はC.I.ピグメント・ブルー15:6をそれぞれ含有することが好ましい。これらの着色剤を含有する着色感光性樹脂組成物を用いることによって、色再現域が広く、高コントラストのカラーフィルタを作製することができる。
以下に着色感光性樹脂組成物について説明する。
カラーフィルタを形成する着色感光性樹脂組成物は、着色剤、アルカリ可溶性樹脂、重合性化合物、および光重合開始剤、を含むことが好ましく、これによってフォトリソ法で着色画素を形成することができ、微細な画素形成が容易にできる。以下に各構成材料を説明する。
(着色剤)
本発明において、着色剤としては、(i)R(レッド)の着色感光性樹脂組成物においてはC.I.ピグメント・レッド177、及びC.I.ピグメント・レッド254が、(ii)G(グリーン)の着色感光性樹脂組成物においてはC.I.ピグメント・グリーン36、及びC.I.ピグメント・イエロー150が、(iii)B(ブルー)の着色感光性樹脂組成物においてはC.I.ピグメント・ブルー15:6及びC.I.ピグメント・バイオレット23が好適なものとして挙げられる。
上記(i)におけるC.I.ピグメント・レッド177とC.I.ピグメント・レッド254との合計の含有量は、着色感光性樹脂組成物を1.0μm〜3.0μm(乾燥後膜厚)の膜厚に塗布した乾膜において、0.70g/m〜1.60g/mであることが好ましく、0.80g/m〜1.50g/mであることがより好ましく、0.90g/m〜1.30g/mであることが特に好ましい。また、Rの着色感光性樹脂組成物中の顔料の総質量に対するC.I.ピグメント・レッド177の含有量は質量換算で、50%以上であることが好ましく、52%以上であることが特に好ましい。
上記(ii)における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との合計の含有量は、着色感光性樹脂組成物を1.0μm〜3.0μm(乾燥後膜厚)の膜厚で塗布した乾膜において、1.20g/m〜2.40g/mであることが好ましく、1.30g/m〜2.30g/mであることがより好ましく、1.40g/m〜2.20g/mであることが特に好ましい。また、Gの着色感光性樹脂組成物中の顔料の総重量に対するC.I.ピグメント・グリーン36の含有量は質量換算で、55%以上であることが好ましく、60%以上であることが特に好ましい。
上記(iii)におけるC.I.ピグメント・ブルー15:6とC.I.ピグメント・バイオレット23との合計の含有量は、着色感光性樹脂組成物を1.0μm〜3.0μm(乾燥後膜厚)の膜厚で塗布した乾膜において、0.50g/m〜1.10g/mであることが好ましく、0.55g/m〜1.00g/mであることがより好ましく、0.60g/m〜0.90g/mであることが特に好ましい。また、Bの着色感光性樹脂組成物中の顔料の総重量に対するC.I.ピグメント・ブルー15:6の含有量は質量換算で、70%以上であることが好ましく、80%以上であることが特に好ましい。
−補助的に使用する染料、顔料−
更に上記顔料の他に、上記顔料以外の顔料を組み合わせて用いてもよい。具体的には、下記に示す補助的に使用する染料、顔料に記載のカラーインデックス(C.I.)番号が付されているものを挙げることができる。
補助的に使用する染料、顔料としては、ビクトリア・ピュアーブルーBO(C.I.42595)、オーラミン(C.I.41000)、ファット・ブラックHB(C.I.26150)、C.I.ピグメント・イエロー1、C.I.ピグメント・イエロー3、C.I.ピグメント・イエロー11、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー13、C.I.ピグメント・イエロー14、C.I.ピグメント・イエロー15、C.I.ピグメント・イエロー16、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー20、C.I.ピグメント・イエロー24、C.I.ピグメント・イエロー31、C.I.ピグメント・イエロー53、C.I.ピグメント・イエロー55、C.I.ピグメント・イエロー60、C.I.ピグメント・イエロー61、C.I.ピグメント・イエロー65、C.I.ピグメント・イエロー71、C.I.ピグメント・イエロー73、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・イエロー81、C.I.ピグメント・イエロー83、C.I.ピグメント・イエロー86、C.I.ピグメント・イエロー93、C.I.ピグメント・イエロー95、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー98、C.I.ピグメント・イエロー99、C.I.ピグメント・イエロー100、C.I.ピグメント・イエロー101、C.I.ピグメント・イエロー104、C.I.ピグメント・イエロー106、C.I.ピグメント・イエロー108、C.I.ピグメント・イエロー109、C.I.ピグメント・イエロー110、C.I.ピグメント・イエロー113、C.I.ピグメント・イエロー114、C.I.ピグメント・イエロー116、C.I.ピグメント・イエロー117、C.I.ピグメント・イエロー119、C.I.ピグメント・イエロー120、C.I.ピグメント・イエロー125、C.I.ピグメント・イエロー126、C.I.ピグメント・イエロー127、C.I.ピグメント・イエロー128、C.I.ピグメント・イエロー129、C.I.ピグメント・イエロー137、C.I.ピグメント・イエロー138、C.I.ピグメント・イエロー139、C.I.ピグメント・イエロー147、C.I.ピグメント・イエロー148、C.I.ピグメント・イエロー150、C.I.ピグメント・イエロー151、C.I.ピグメント・イエロー152、C.I.ピグメント・イエロー153、C.I.ピグメント・イエロー154、C.I.ピグメント・イエロー155、C.I.ピグメント・イエロー156、C.I.ピグメント・イエロー166、C.I.ピグメント・イエロー167、C.I.ピグメント・イエロー168、C.I.ピグメント・イエロー175、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー185、C.I.ピグメント・イエロー199;
C.I.ピグメント・オレンジ1、C.I.ピグメント・オレンジ5、C.I.ピグメント・オレンジ13、C.I.ピグメント・オレンジ14、C.I.ピグメント・オレンジ16、C.I.ピグメント・オレンジ17、C.I.ピグメント・オレンジ24、C.I.ピグメント・オレンジ34、C.I.ピグメント・オレンジ36、C.I.ピグメント・オレンジ38、C.I.ピグメント・オレンジ40、C.I.ピグメント・オレンジ43、C.I.ピグメント・オレンジ46、C.I.ピグメント・オレンジ49、C.I.ピグメント・オレンジ51、C.I.ピグメント・オレンジ55、C.I.ピグメント・オレンジ59、C.I.ピグメント・オレンジ61、C.I.ピグメント・オレンジ63、C.I.ピグメント・オレンジ64、C.I.ピグメント・オレンジ71、C.I.ピグメント・オレンジ73;
C.I.ピグメント・バイオレット1、C.I.ピグメント・バイオレット19、C.I.ピグメント・バイオレット23、C.I.ピグメント・バイオレット29、C.I.ピグメント・バイオレット30、C.I.ピグメント・バイオレット32、C.I.ピグメント・バイオレット36、C.I.ピグメント・バイオレット37、C.I.ピグメント・バイオレット38、C.I.ピグメント・バイオレット39、C.I.ピグメント・バイオレット40、C.I.ピグメント・バイオレット50;
C.I.ピグメント・レッド1、C.I.ピグメント・レッド2、C.I.ピグメント・レッド3、C.I.ピグメント・レッド4、C.I.ピグメント・レッド5、C.I.ピグメント・レッド6、C.I.ピグメント・レッド7、C.I.ピグメント・レッド8、C.I.ピグメント・レッド9、C.I.ピグメント・レッド10、C.I.ピグメント・レッド11、C.I.ピグメント・レッド12、C.I.ピグメント・レッド14、C.I.ピグメント・レッド15、C.I.ピグメント・レッド16、C.I.ピグメント・レッド17、C.I.ピグメント・レッド18、C.I.ピグメント・レッド19、C.I.ピグメント・レッド21、C.I.ピグメント・レッド22、C.I.ピグメント・レッド23、C.I.ピグメント・レッド30、C.I.ピグメント・レッド31、C.I.ピグメント・レッド32、C.I.ピグメント・レッド37、C.I.ピグメント・レッド38、C.I.ピグメント・レッド40、C.I.ピグメント・レッド41、C.I.ピグメント・レッド42、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド48:2、C.I.ピグメント・レッド48:3、C.I.ピグメント・レッド48:4、C.I.ピグメント・レッド49:1、C.I.ピグメント・レッド49:2、C.I.ピグメント・レッド50:1、C.I.ピグメント・レッド52:1、C.I.ピグメント・レッド53:1、C.I.ピグメント・レッド57、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド57:2、C.I.ピグメント・レッド58:2、C.I.ピグメント・レッド58:4、C.I.ピグメント・レッド60:1、C.I.ピグメント・レッド63:1、C.I.ピグメント・レッド63:2、C.I.ピグメント・レッド64:1、C.I.ピグメント・レッド81:1、C.I.ピグメント・レッド83、C.I.ピグメント・レッド88、C.I.ピグメント・レッド90:1、C.I.ピグメント・レッド97、C.I.ピグメント・レッド101、C.I.ピグメント・レッド102、C.I.ピグメント・レッド104、C.I.ピグメント・レッド105、C.I.ピグメント・レッド106、C.I.ピグメント・レッド108、C.I.ピグメント・レッド112、C.I.ピグメント・レッド113、C.I.ピグメント・レッド114、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド123、C.I.ピグメント・レッド144、C.I.ピグメント・レッド146、C.I.ピグメント・レッド149、C.I.ピグメント・レッド150、C.I.ピグメント・レッド151、C.I.ピグメント・レッド155、C.I.ピグメント・レッド166、C.I.ピグメント・レッド168、C.I.ピグメント・レッド170、C.I.ピグメント・レッド171、C.I.ピグメント・レッド172、C.I.ピグメント・レッド174、C.I.ピグメント・レッド175、C.I.ピグメント・レッド176、C.I.ピグメント・レッド177、C.I.ピグメント・レッド178、C.I.ピグメント・レッド179、C.I.ピグメント・レッド180、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド187、C.I.ピグメント・レッド188、C.I.ピグメント・レッド190、C.I.ピグメント・レッド192、C.I.ピグメント・レッド193、C.I.ピグメント・レッド194、C.I.ピグメント・レッド202、C.I.ピグメント・レッド206、C.I.ピグメント・レッド207、C.I.ピグメント・レッド208、C.I.ピグメント・レッド209、C.I.ピグメント・レッド213、C.I.ピグメント・レッド215、C.I.ピグメント・レッド216、C.I.ピグメント・レッド217、C.I.ピグメント・レッド220、C.I.ピグメント・レッド223、C.I.ピグメント・レッド224、C.I.ピグメント・レッド226、C.I.ピグメント・レッド227、C.I.ピグメント・レッド228、C.I.ピグメント・レッド240、C.I.ピグメント・レッド242、C.I.ピグメント・レッド243、C.I.ピグメント・レッド245、C.I.ピグメント・レッド254、C.I.ピグメント・レッド255、C.I.ピグメント・レッド264、C.I.ピグメント・レッド265、C.I.ピグメント・レッド270、C.I.ピグメント・レッド272、C.I.ピグメント・レッド276;
C.I.ピグメント・ブルー1、C.I.ピグメント・ブルー2、C.I.ピグメント・ブルー15、C.I.ピグメント・ブルー15:1、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、C.I.ピグメント・ブルー16、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66;
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・グリーン37、C.I.ピグメント・グリーン58;
C.I.ピグメント・ブラウン23、C.I.ピグメント・ブラウン25、C.I.ピグメント・ブラウン26、C.I.ピグメント・ブラウン28;
C.I.ピグメント・ブラック1、C.I.ピグメント・ブラック7等が挙げられる。
本発明に用いる染料としては、具体的には、特開2005−17716号公報[0047]〜[0054]に記載の染料を好適に用いることができる。
本発明において、併用するのが好ましい上記記載の顔料の組み合わせは、C.I.ピグメント・レッド177/C.I.ピグメント・レッド254では、C.I.ピグメント・レッド179、C.I.ピグメント・レッド224、C.I.ピグメント・イエロー138、C.I.ピグメント・イエロー139、C.I.ピグメント・イエロー150、又は、C.I.ピグメント・バイオレット23との組み合わせが挙げられ、C.I.ピグメント・グリーン36/C.I.ピグメント・イエロー150では、C.I.ピグメント・グリーン7、C.I.ピグメント・グリーン58、C.I.ピグメント・イエロー138、C.I.ピグメント・イエロー139、C.I.ピグメント・イエロー180、又は、C.I.ピグメント・イエロー185との組み合わせが挙げられ、C.I.ピグメント・ブルー15:6/C.I.ピグメント・バイオレット23では、C.I.ピグメント・ブルー60との組み合わせが挙げられる。
上記顔料は分散液として使用することが望ましい。この分散液は、前記の顔料と顔料分散剤とを予め混合して得られる組成物を、後述する有機溶媒(又はビヒクル)に添加して分散させることによって調製することができる。前記ビヒクルとは、塗料が液体状態にある時に顔料を分散させている媒質をいい、液状であって前記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。前記顔料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、朝倉邦造著、「顔料の事典」、第一版、朝倉書店、2000年、438頁に記載されているニーダー、ロールミル、アトライター、スーパーミル、ディゾルバ、ホモミキサー、サンドミル等の公知の分散機が挙げられる。更に該文献310頁記載の機械的摩砕により、摩擦力を利用し微粉砕してもよい。
本発明で用いる着色剤(顔料粒子)は着色感光性樹脂組成物中に均一に分散されていることが望ましく、数平均粒径0.001〜0.1μmのものが好ましく、更に0.01〜0.06μmのものが好ましい。顔料の数平均粒径が0.001〜0.1μmであると、分散状態を安定に保つことができるとともに、顔料による偏光の解消に起因するコントラストの低下を招くことがなく好ましい。尚、ここで言う「粒径」とは粒子の電子顕微鏡写真画像を同面積の円とした時の直径を言い、また「数平均粒径」とは多数の粒子について上記の粒径を求め、この100個平均値を言う。
本発明に規定されている着色画素のコントラストは、分散されている顔料の粒径を小さくすることで達成することができる。粒径を小さくするには、ニーダーなどによる顔料の混錬処理(ソルトミリング)や、良溶媒へ溶解した後の貧溶媒への添加による顔料の再沈処理、及びそれらに続く顔料のメディア分散などにより達成できる。分散には、上記記載の公知の分散機を用いることができる。
着色画素のコントラストを所定の範囲にするために、分散条件を調整して顔料粒径を調節することができるし、またコントラストが異なる2種以上の分散液を混合して各色のコントラストを調整することもできる。具体的には、コントラストが高い分散液とコントラストが低い分散液を混合して作製した、コントラストが中程度の分散液を使用することができる。
顔料を微細化する方法として上記したソルトミリング法は、顔料と水溶性有機溶剤と水溶性無機塩類と共に高粘度な液状組成物として、摩砕することによって微細顔料を得る方法である。
前記水溶性有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-プロパノール、イソブタノール、n-ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレンゴリコールモノメチルエーテルアセテート等を挙げることができる。しかし少量用いることで顔料に吸着して、廃水中に流失しないならばベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ニトロベンゼン、アニリン、ピリジン、キノリン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘササン、ハロゲン化炭化水素、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、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン等を用いても良く、また必要に応じて2種類以上の溶剤を混合して使用してもよい。
また水溶性無機塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化バリウム、硫酸ナトリウム等が挙げられる。
水溶性無機塩の使用量は顔料の1〜50倍質量であり、多い方が摩砕効果はあるが、より好ましい量は生産性の点で1〜10倍質量で、さらに水分が1%以下であることが好ましい。
水溶性有機溶剤の使用量は、顔料に対して50質量%から300質量%の範囲であり、好ましくは100質量%から200質量%の範囲である。
ニーダー等の湿式粉砕装置の運転条件については特に制限はないが、粉砕メディアである水溶性無機塩による磨砕を効果的に進行させるため、装置がニーダーの場合の運転条件は、装置内のブレードの回転数は、10〜200rpmが好ましく、また2軸の回転比が相対的に大きいほうが摩砕効果が大きく好ましい。運転時間は乾式粉砕時間と併せて1時間〜8時間が好ましく、装置の内温は50〜150℃が好ましい。また粉砕メディアである水溶性無機塩は粉砕粒度が5〜50μmで粒子径の分布がシャープで、且つ球形が好ましい。
(アルカリ可溶性樹脂)
アルカリ可溶性樹脂(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4139391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。さらに、カラーフィルタ作成時のプロセスマージンの拡大や、カラーフィルタ作成後の膜強度を高める目的で、側鎖に二重結合性基や重合可能な官能基を有する共重合体を用いることができる。
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、着色感光性樹脂組成物の全固形分に対する含有量は15〜50質量%が一般的であり、20〜40質量%が好ましい。
なお、本明細書ではアクリル酸とメタクリル酸の双方あるいはいずれかを指す場合、(メタ)アクリル酸と称することがあり、同様に(メタ)アクリレートはアクリレートとメタクリレートの双方あるいはいずれかを指すものである。
(重合性化合物)
重合性化合物としては、エチレン性不飽和二重結合を分子内に1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、分子中に少なくとも1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で100℃以上の化合物を挙げることができる。その例としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート及びフェノキシエチル(メタ)アクリレートなどの単官能アクリレートや単官能メタクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、ペンタエリスリトールトリ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ((メタ)アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ((メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリ((メタ)アクリロイルオキシエチル)シアヌレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンやグリセリン等の多官能アルコールにエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを付加した後(メタ)アクリレート化したもの等の多官能(メタ)アクリレートを挙げることができる。
更に特公昭48−41708号公報、特公昭50−6034号公報及び特開昭51−37193号公報に記載されているウレタンアクリレート類;特開昭48−64183号公報、特公昭49−43191号公報及び特公昭52−30490号公報に記載されているポリエステルアクリレート類;エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸の反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能アクリレー卜やメタクリレートを挙げることができる。
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、ジペ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。
また、この他、特開平11−133600号公報に記載の「重合性化合物B」も好適なものとして挙げることができる。
これらの重合性化合物は、単独でも、2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10〜50質量%が一般的であり、15〜40質量%が好ましい。
(光重合開始剤)
光重合開始剤としては、米国特許第2367660号明細書に開示されているビシナルポリケタルドニル化合物、米国特許第2448828号明細書に記載されているアシロインエーテル化合物、米国特許第2722512号明細書に記載のα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3046127号明細書及び同第2951758号明細書に記載の多核キノン化合物、米国特許第3549367号明細書に記載のトリアリールイミダゾール二量体とp−アミノケトンの組み合わせ、特公昭51−48516号公報に記載のベンゾチアゾール化合物とトリハロメチル−s−トリアジン化合物、米国特許第4239850号明細書に記載されているトリハロメチル−トリアジン化合物、米国特許第4212976号明細書に記載されているトリハロメチルオキサジアゾール化合物、特開2001−233842公報に記載のオキシムエステル化合物等を挙げることができる。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、オキシムエステルが好ましい。
また、他の光重合開始剤としては、特開2004−317898号公報(段落番号0026)、特開2003−131378号公報(段落番号0064〜0087)に記載されているものも使用できる。
また、この他、特開平11−133600号公報に記載の「重合開始剤C」も好適なものとしてあげることができる。
これらの光重合開始剤は、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の含有量は、0.5〜15質量%が一般的であり、1〜8質量%が好ましい。
(その他の成分)
本発明のカラーフィルタを形成する着色感光性樹脂組成物には、上記成分の他に以下に述べる溶媒、界面活性剤、熱重合防止剤、紫外線吸収剤、接着助剤等のその他の成分を必要に合わせて用いることができる。
−溶媒−
着色感光性樹脂組成物には有機溶媒を含むことが、着色感光性樹脂組成物を均一に塗布するため、および着色剤を分散あるいはアルカリ可溶性樹脂を溶解するためなどに好ましい。有機溶媒の例としては、メチルエチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、シクロヘキサノール、メチルイソブチルケトン、乳酸エチル、乳酸メチル、カプロラクタム等を挙げることができる。
−界面活性剤−
着色感光性樹脂組成物には、均一な膜厚に制御でき、塗布ムラ(膜厚変動による色ムラ)を効果的に防止するという観点から、適切な界面活性剤を含有させることが好ましい。
界面活性剤としては、特開2003−337424号公報、特開平11−133600号公報に開示されている界面活性剤が、好適なものとして挙げられる。
−熱重合防止剤−
着色感光性樹脂組成物には、熱重合防止剤を含むことが好ましい。該熱重合防止剤の例としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−メルカプトベンズイミダゾール、フェノチアジン等が挙げられる。また、該熱重合防止剤の例としては、特開2004−317898号公報段落番号0029に記載されている。
−紫外線吸収剤−
着色感光性樹脂組成物には、必要に応じて紫外線吸収剤を含有させることができる。紫外線吸収剤としては、特開平5−72724号公報記載の化合物のほか、サリシレート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、ニッケルキレート系、ヒンダードアミン系などが挙げられる。
具体的には、フェニルサリシレート、4−t−ブチルフェニルサリシレート、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3',5'−ジ−t−4'−ヒドロキシベンゾエート、4−t−ブチルフェニルサリシレート、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3'−t−ブチル−5'−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、2,2'−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、ニッケルジブチルジチオカーバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピリジン)−セバケート、4−t−ブチルフェニルサリシレート、サルチル酸フェニル、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン縮合物、コハク酸−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリデニル)−エステル、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、7−{[4−クロロ−6−(ジエチルアミノ)−5−トリアジン−2−イル]アミノ}−3−フェニルクマリン等が挙げられる。
また、詳細は、特開2003−5382号公報段落番号0080〜0081に記載されている。
また、本発明のカラーフィルタを形成する着色感光性樹脂組成物には、上記添加剤の他に、特開平11−133600号公報に記載の「接着助剤」や、その他の添加剤等を含有させることができる。
以下にカラーフィルタの製造方法を転写方式を用いて説明する。転写法ではない方法としては、透明基板(下記の「基板」の項で示すものと同じ)上に、着色感光性樹脂組成物を直接に、または下地層を介して間接に塗布し、乾燥後にマスク露光し現像処理を施した後、リンス、乾燥、ベーク処理して1色目の画素パターンを有する基板を得る。続いて同様にして2色目、3色目の着色感光性樹脂組成物を用いてカラーフィルタを得ることができる。
<樹脂転写材料>
本発明のカラーフィルタは、樹脂転写材料(感光性樹脂転写材料)を転写して作製することもできる。樹脂転写材料としては、特開平5−72724号公報に記載されている樹脂転写材料、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/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る。尚、本発明においては、前述の着色感光性樹脂組成物を用いることによって樹脂転写材料の着色感光性樹脂組成物層を設けることができる。
(仮支持体)
上記樹脂転写材料の仮支持体としては、可撓性を有し、加圧又は、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ことが好ましい。そのような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。
仮支持体の厚さに特に制限はないが、5〜200μmの範囲が一般的で、特に10〜150μmの範囲のものが取扱い易さ、汎用性などの点から有利であり好ましい。また、仮支持体は、透明でもよいし、アルミナゾル、クロム塩、ジルコニウム塩などを含有していてもよく、以下の熱可塑性樹脂層などを形成する面の反対面に、アンチモンなどを用いた帯電防止層を形成していてもよい。
(熱可塑性樹脂層)
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。その他、特開2004−205732号公報(段落番号0038〜0044)の記載を参照することができる。
(中間層)
前記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。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。中間層に用いることができる樹脂としては、特開2005−17521号公報(段落番号0095〜0101)に記載を参照することができ、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。
(保護フイルム)
着色感光性樹脂組成物層の上には、貯蔵の際の汚染や損傷から保護する為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でもよいが、着色感光性樹脂組成物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。
(樹脂転写材料の作製方法)
前記樹脂転写材料は、仮支持体上に熱可塑性樹脂層の成分を溶解した塗布液(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、その後着色感光性樹脂組成物層を、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着色感光性樹脂組成物層を設けたシートを用意し、中間層と着色感光性樹脂組成物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着色感光性樹脂組成物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。尚、前記樹脂転写材料において、着色感光性樹脂組成物層の膜厚としては、乾燥後の膜厚で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。
また、特に限定されるわけではないが、その他の各層の好ましい膜厚としては、乾燥後の膜厚で熱可塑性樹脂層は2〜30μm、中間層は0.5〜3.0μm、保護フイルムは4〜40μmがそれぞれ好ましい。
尚、上記作製方法における塗布は、公知の塗布装置等によって行うことができるが、本発明においては、スリット状ノズルを用いた塗布装置(スリットコータ)によって行うことが好ましい。
(スリット状ノズル)
上記樹脂転写材料は、着色感光性樹脂組成物を、公知の塗布方法により塗布し乾燥することによって形成することができるが、本発明においては、液が吐出する部分にスリット状の穴を有するスリット状ノズルによって塗布することが好ましい。具体的には、特開2004−89851号公報、特開2004−17043号公報、特開2003−170098号公報、特開2003−164787号公報、特開2003−10767号公報、特開2002−79163号公報、特開2001−310147号公報等に記載のスリット状ノズル、及びスリットコータが好適に用いられる。
<カラーフィルタの製造方法>
(着色感光性樹脂組成物層)
本発明のカラーフィルタは、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)の各着色感光性樹脂組成物層が、それぞれ着色剤として、少なくともC.I.ピグメント・レッド177及びC.I.ピグメント・レッド254を用いた着色感光性樹脂組成物、少なくともC.I.ピグメント・グリーン36を用いた着色感光性樹脂組成物、少なくともC.I.ピグメント・ブルー15:6を用いた着色感光性樹脂組成物、によって形成されたものであることが好ましい。
上記の着色剤を用いることによって、高コントラストを有し、特に大画面の液晶表示装置等に用いた場合であっても、高い色純度、広い色再現性を実現することに有効である。
本発明のカラーフィルタは、基板上に着色感光性樹脂組成物層を形成し、露光して現像することを色の数だけ繰り返す方法など、公知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、基板上に上記着色感光性樹脂組成物層を形成する方法としては、(a)上記の各着色感光性樹脂組成物を公知の塗布装置等によって塗布する方法、及び(b)前述の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、あるいは(c)あらかじめ基板上に形成したブラックマトリックスを隔壁として、インクジェット法により着色画素を形成する方法、などが挙げられる。
(a)塗布装置による塗布
本発明のカラーフィルタの製造方法における着色感光性樹脂組成物の塗布には、公知の塗布方法、例えば、スピンコート法、カーテンコート法、スリットコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、或いは、米国特許第2681294号明細書に記載のホッパーを使用するエクストルージョンコート法等により塗布することができる。中でも特に、上述の「樹脂転写材料」の項において説明したスリットコータが好適に用いることができる。尚、スリットコータの好ましい具体例等は、前記と同様である。着色感光性樹脂組成物層を塗布により形成する場合、その膜厚としては、乾燥後の膜厚で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。
(b)ラミネーターによる貼り付け
前記樹脂転写材料を用い、フイルム状に形成した着色感光性樹脂組成物層を、後述する基板上に加熱及び/又は加圧したローラー又は平板で圧着又は加熱圧着することによって、貼り付けることができる。具体的には、特開平7−110575号公報、特開平11−77942号公報、特開2000−334836号公報、特開2002−148794号公報に記載のラミネーター及びラミネート方法が挙げられるが、異物を少なくする観点から、特開平7−110575号公報に記載の方法を用いるのが好ましい。尚、着色感光性樹脂組成物層を前記樹脂転写材料により形成する場合の好ましい膜厚は、「樹脂転写材料」の項に記載した好ましい膜厚と同様である。
(基板)
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、透明基板が用いられ、例えば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、予めカップリング剤等で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。該カップリング剤による処理としては、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。
(酸素遮断膜)
本発明のカラーフィルタを製造するに当たり、着色感光性樹脂組成物の塗布によって着色感光性樹脂組成物層を形成する場合においては、該着色感光性樹脂組成物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、上述の「樹脂転写材料の中間層」の項で説明したものと同様のものが挙げられる。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が好ましい。
(露光及び現像)
上記基板上に形成された着色感光性樹脂組成物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、カラーフィルタを得ることができる。ここで、前記露光の光源としては、着色感光性樹脂組成物層を硬化しうる波長域の光(例えば、365nm、405nmなど)を照射できるものであれば適宜選定して用いることができる。具体的には、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等が挙げられる。露光量としては、通常5〜300mJ/cm程度であり、好ましくは10〜200mJ/cm程度である。
また、前記現像液としては特に制約はなく、特開平5−72724号公報に記載のものなど公知の現像液を使用することができる。尚、現像液は着色感光性樹脂組成物層が溶解型の現像挙動をするものが好ましく、例えば、pKa=7〜13の化合物を0.05〜5mol/Lの濃度で含むものが好ましいが、更に水と混和性を有する有機溶剤を少量添加してもよい。水と混和性を有する有機溶剤としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、乳酸エチル、乳酸メチル、ε−カプロラクタム、N−メチルピロリドン等を挙げることができる。該有機溶剤の濃度は0.1質量%〜30質量%が好ましい。また、上記現像液には、更に公知の界面活性剤を添加することができる。界面活性剤の濃度は0.01質量%〜10質量%が好ましい。
現像の方式としては、パドル現像、シャワー現像、シャワー&スピン現像、ディップ現像等の公知の方法を用いることができる。
ここで、シャワー現像について説明すると、露光後の着色感光性樹脂組成物層に現像液をシャワーにより吹き付けることにより、未硬化部分を除去することができる。尚、現像の前に着色感光性樹脂組成物層の溶解性が低いアルカリ性の液をシャワーなどにより吹き付け、熱可塑性樹脂層、中間層などを除去しておくことが好ましい。また、現像の後に、洗浄液などをシャワーにより吹き付け、ブラシなどで擦りながら、現像残渣を除去することが好ましい。
洗浄液としては公知のものを使用できるが、商品名T−SD3(富士フイルム製;界面活性剤・水含有)が好ましい。現像液の液温度は20℃〜40℃が好ましく、また、現像液のpHは7.1〜13が好ましい。
カラーフィルタの製造においては、カラーフィルタを形成する着色感光性樹脂組成物層上、あるいはカラーフィルタ上に形成した透明導電膜上に、スペーサー用の感光性樹脂組成物層を形成し、着色感光性樹脂組成物層の形成と同様に露光・現像することによりスペーサーを形成することができる。特開平11−248921号公報、特許3255107号公報に記載のように、カラーフィルタを形成する着色感光性樹脂組成物を積層することで土台を形成し、その上に透明電極を形成し、更に分割配向用の突起を重ねることでスペーサーを形成することもできる。着色感光性樹脂組成物を順次塗布して積層する場合は、塗布液のレベリングの為積層する毎に膜厚が薄くなってしまう。このため、K(ブラック)・R・G・Bの4色を重ね、更に分割配向用突起を重ねることが好ましい。一方、熱可塑性樹脂層を有する転写材料を用いる場合は、厚みが一定に保たれる為、積層する色は3又は2色とすることが好ましい。また上記土台のサイズは、転写材料を積層してラミネートする際の樹脂層の変形を防止し一定の厚みを保持する観点から、25μm×25μm以上が好ましく、30μm×30μm以上が特に好ましい。
<液晶表示装置>
本発明の液晶表示装置は、各着色画素のコントラストが何れも3000以上であり、かつ赤色画素のコントラストCR、緑色画素のコントラストCG、青色画素のコントラストCBの比が、0.9≦CR/CB≦1.4、1.3≦CG/CB≦1.8であるカラーフィルタを備えるものであれば、特に限定するものではなく、ECB(Electrically Controlled Birefringence )、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Super Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、HAN(Hybrid Aligned Nematic)、GH(Guest Host)のような様々な表示モードが採用できる。
前述したようなカラーフィルタを用いることを特徴とし、これにより高い色純度を実現すると共に、高い表示品位を実現することができ、ノートパソコン用ディスプレイやテレビモニター等の大画面の液晶表示装置等にも好適に用いることができる。ある実施形態において、本発明の液晶表示装置は、白色LED光源を有するバックライトと、偏光板と、少なくとも2枚の基板と、該基板に挟持された液晶層と、該基板の少なくとも1部に設けられた電極と、該基板の少なくとも1部に設けられたカラーフィルタ層とを含む液晶表示装置が好ましく、前記カラーフィルタ層は本発明のカラーフィルタであり、前記偏光板は、400〜450nmの最大直交透過率が0.02%以上0.05%以下である。
コントラストバランスの優れたカラーフィルタと透過率バランスの優れた偏光板との組み合わせにより、色再現域が広く、コントラストが高く鮮やかな画像を表示し、黒表示特性に優れた液晶表示装置を提供することができる。
<偏光板>
本発明のある実施形態において偏光板は、偏光度が99.0以上であることが好ましく、偏光度が99.5以上であることがより好ましく、偏光度が99.95以上最も好ましい。偏光度が99.0未満である場合、カラーフィルタ層のコントラストを3000以上に高めたとしても、偏光板による光漏れが生じ、黒の表示濃度が下がり好ましくない。
偏光度は以下のように定義される:
偏光度=((Tp−Tc)/(Tp+Tc))0.5×100
Tp:偏光板を平行に組み合わせた場合の透過率
Tc:偏光板を直角に組み合わせた場合の透過率
本発明のある実施形態において偏光板は、黒表示の色度ずれという観点からは400nmから450nmの直交透過率が低いほうが好ましいが、直交透過率を下げると平行透過率も低下し、液晶表示装置の明るさという観点からは好ましくない。本発明では、偏光板の透過率が高くても、黒表示の色度ずれはカラーフィルタのコントラストバランスを調整することにより最小限に抑え、視覚的に問題ない範囲にすることができる。具体的には、偏光板の400から450nmの最大直交透過率が0.02%以上0.05以下である。
本発明に係る偏光板は、例えば、ポリビニルアルコールにヨウ素や染料を染色・吸着させ、延伸・配向させて作製される。これによりある振動方向の偏光のみを通過させる偏光板としての機能が発現する。具体例としては、ヨウ素系として、例えば株式会社サンリツのHLC2−5618(偏光度99.98、410nmにおける直交透過率0.03%)、日東電工株式会社のG1220DUN(偏光度99.97、410nmにおける直交透過率0.04%)、染料系として、例えば株式会社サンリツのHC2−6118(偏光度99.83、410nmにおける直交透過率0.03%)などが好ましい例として挙げられる。これらの中で、長期にわたってコントラストを維持する観点でヨウ素系が好ましく、色バランスの点で、偏光板の色がグレー系の物がより好ましい(例えば株式会社サンリツのHLC2−5618(グレー)、日東電工株式会社のG1220DUN(グレー))。
(液晶層)
本発明に係る液晶層は、ECB(Electrically Controlled Birefringence )、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、MVA(Multidomain Vertical Aligment)、PVA(Patterned Vertical Alignment)、HAN(Hybrid Aligned Nematic)、GH(Guest Host)のような様々な液晶モードが使用できる。これらの中で、好ましくはTN、MVA、IPS、PVA、OCBなどの液晶モードに用いられる液晶の層である。より好ましくは動画表示性が高く、視野角依存性が小さな、MVA、IPS(スーパーIPS)、PVA、OCBのモードが良く、黒のコントラストの高いPVAモード、配向制御突起付近の光漏れの対策を施したMVA、コントラストを高めたIPS(スーパーIPS)が最も好ましい。
(電極)
本発明に係る電極は、液晶層の液晶分子に電界をかける電極を言う。TN、MVA、PVA、OCBなどの液晶モードの場合、液晶層を挟持する2枚の基板の液晶側に形成される。またIPSモードの場合、液晶を挟持する2枚の基板のうち少なくとも1方側に設けられる。材質としては酸化インジウム(ITO)などが用いられる。
(画面サイズ)
本発明は、画面サイズが大きいほど効果が顕著に表れる。従って、本発明の液晶表示装置は、画面サイズが好ましくは10インチ以上、より好ましくは15インチ以上、最も好ましくは20インチ以上である。
(バックライト)
本発明において、バックライトとしては、白色LED、冷陰極管(CCFL)、外部電極冷陰極管(EEFL)、平板蛍光ランプ(FFL)等を使用することができるが、白色LEDが好ましい。
本発明におけるコントラスト、色度の測定に用いた白色LED光源の発光スペクトルを〔図1〕に示したが、本発明の実施形態におけるバックライトはこれに限定されるものではなく、430nmから470nm、520nmから570nm、および610nmから670nmのそれぞれの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する白色LEDを光源とすることが好ましい。
白色LED光源には、RGBの三原色のLED光を混色することによって白色を得る白色LED光源と、青色LEDと黄色蛍光体の補色によって白色を得る擬似白色LED光源と、青色LEDからの光と赤色・緑色蛍光体の光を混色して白色を得る擬似白色LED光源などがあり、本発明に使用可能である。
RGBの三原色のLED光を混色した例としては、特開2004−78102号公報に詳細に記述されている。
また青色LEDと赤色・緑色蛍光体の光を混色した擬似白色LED光源としては、430から470nmに最大発光強度のピーク波長を有し、さらに520から570nmの間と610から670nmの間に発光ピーク波長を有するLED光源が知られている。具体的には、450nm付近に発光ピークを有し、さらに530nm付近と640nm付近にピークを有するLED光源などが知られている。(電気学会電子デバイス研究会資料,EDD−08 No.1−35,45(2008)参照)
これらの中で、青色LEDと赤色・緑色蛍光体の光を混色した擬似白色LED光源が、発光効率・輝度のコントロールが容易であり、バックライトに必要な個数を削減可能でコストメリットがあるなどの点で好ましい。
冷陰極管(CCFL)もバックライトとして使用可能であり、一般に赤、緑、青の波長領域に発光波長を持つ冷陰極管を光源とし、この冷陰極管からの発光を導光板により白色面光源化したものが用いられている。冷陰極管の発光体のうち、赤色発光体としてはY:Eu系蛍光体、緑色発光体としてはLaPO:Ce,Tb系蛍光体、青色発光体としてはBaMgAl1017:Eu系蛍光体、Sr10(POCl:Eu系蛍光体が一般的に用いられている。これらの蛍光体をホワイトバランスを考慮して適当な配合比で混合した蛍光体膜を設けた封体内に電極を装着し、希ガスを封入した蛍光ランプがバックライト用光源として用いられている。
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、以下において「部」及び「%」は「質量部」及び「質量%」を表す。
<実施例1>[カラーフィルタの作製]
−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、下記表1に記載の処方K1の組成よりなる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2.0μm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。
熱可塑性樹脂層用塗布液:処方H1
・メタノール: 11.1部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート: 6.36部
・メチルエチルケトン: 52.4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、重量平均分子量=10万、Tg≒70℃): 5.83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、重量平均分子量=1万、Tg≒100℃): 13.6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(商品名:NKエステルBPE−500、新中村化学(株)製): 9.07部
・界面活性剤1(大日本インキ化学工業製、商品名:メガファック F780F;30%メチルエチルケトン溶液): 0.54部
中間層用塗布液:処方P1
・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部
・蒸留水: 524部
・メタノール: 429部
次に、前記感光性樹脂転写材料K1の作製において用いた前記着色感光性樹脂組成物K1を、下記表1に記載の組成よりなる下記着色感光性樹脂組成物R1、G1及びB1に変更し、それ以外は上記と同様の方法により、感光性樹脂転写材料R1、G1及びB1を作製した。なお、着色感光性樹脂組成物R1、G1、B1の乾燥膜厚は3.0μmとなるように作製した。表1〜表4内の数字は「部」を示す。
Figure 2010191146
ここで、表1に記載の着色感光性樹脂組成物K1、R1、G1、B1の調製について説明する。
着色感光性樹脂組成物K1は、まず表1に記載の量のK顔料分散物1、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpmで10分間攪拌し、次いで、メチルエチルケトン、バインダー2、DPHA液、開始剤2、ハイドロキノンモノメチルエーテル、をはかり取り、温度24℃(±2℃)でこの順に添加して150rpmで30分間攪拌し、更に、界面活性剤1をはかり取り、温度24℃(±2℃)で添加して30rpmで5分間攪拌し、ナイロンメッシュ♯200で濾過することによって得られる。
尚、処方K1に記載の組成物の内、K顔料分散物1の組成は、
・カーボンブラック(商品名:Nipex 35、デグサ ジャパン(株)製): 13.1部
・分散剤1: 0.65部
・バインダー1(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、重量平均分子量3.8万): 6.72部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート: 79.5部
バインダー2の組成は、
・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、重量平均分子量4.0万): 27部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート: 73部
DPHA液の組成は、
・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MEHQ500ppm含有、日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD DPHA): 76部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート: 24部
である。
界面活性剤1(大日本インキ化学工業製、商品名:メガファックF780F)の組成は、
・C13CHCHOCOCH=CH;40部と
H(OCH(CH)CHOCOCH=CH;55部と
H(OCHCHOCOCH=CH;5部との共重合体(重量平均分子量3万): 30部
・メチルエチルケトン: 70部
である。
また、分散剤1、開始剤2は下記構造で表される化合物である。
Figure 2010191146

分散剤1
Figure 2010191146

開始剤2
着色感光性樹脂組成物R1は、まず表1に記載の量のR顔料分散物1、R顔料分散物2、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpmで10分間攪拌し、次いで、表1に記載の量のメチルエチルケトン、バインダー2、DPHA液、開始剤1、開始剤2、ハイドロキノンモノメチルエーテル、をはかり取り、温度24℃(±2℃)でこの順に添加して150rpmで30分間攪拌し、更に、表1に記載の量の界面活性剤1をはかり取り、温度24℃(±2℃)で添加して30rpmで5分間攪拌し、ナイロンメッシュ♯200で濾過することによって得られる。
尚、表1〜4に記載の組成物の内、
R顔料分散物1は、C.I.ピグメント・レッド177分散液(CFレッド FOR−1043;御国色素株式会社製。顔料濃度:13.1%、固形分濃度:18.4%、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。数平均粒径:0.034μm)である。
R顔料分散物2は、C.I.ピグメント・レッド254分散液(SFレッド GG1478;山陽色素株式会社製。顔料濃度:12.0%、固形分濃度:19.8%、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。数平均粒径:0.039μm)である。
また、開始剤1は下記で表される化合物である。
Figure 2010191146

開始剤1
着色感光性樹脂組成物G1は、まず表1に記載の量のG顔料分散物1、G顔料分散物2をはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpmで10分間攪拌し、次いで、表1に記載の量のメチルエチルケトン、バインダー2、DPHA液、開始剤1、開始剤2、フェノチアジンをはかり取り、温度24℃(±2℃)でこの順に添加して150rpmで30分間攪拌し、更に、表1に記載の量の界面活性剤1をはかり取り、温度24℃(±2℃)で添加して30rpmで5分間攪拌し、ナイロンメッシュ♯200で濾過することによって得られる。
表1〜表4に記載の組成物の内、
G顔料分散物1は、C.I.ピグメント・グリーン36、C.I.ピグメント・イエロー150分散液(SFグリーン GG1171;山陽色素株式会社製。顔料濃度:15.0%、C.I.ピグメント・グリーン36/C.I.ピグメント・イエロー150=80/20(質量比)、固形分濃度:24.1%、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。数平均粒径:0.039μm)である。
G顔料分散物2は、C.I.ピグメント・グリーン36、C.I.ピグメント・イエロー150分散液(SFグリーン GG1172;山陽色素株式会社製。顔料濃度:15.0%、C.I.ピグメント・グリーン36/C.I.ピグメント・イエロー150=55/45(質量比)、固形分濃度:24.0%、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。数平均粒径:0.035μm)である。
着色感光性樹脂組成物B1は、まず表1に記載の量のB顔料分散物1、B顔料分散物2、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを秤り取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpmで10分間攪拌し、次いで、メチルエチルケトン、バインダー2、DPHA液、開始剤1、フェノチアジンをはかり取り、温度24℃(±2℃)でこの順に添加して、温度40℃(±2℃)で150rpmで30分間攪拌し、更に、表1に記載の量の界面活性剤1をはかり取り、温度24℃(±2℃)で添加して30rpmで5分間攪拌し、ナイロンメッシュ♯200で濾過することによって得られる。
尚、表1〜表4に記載の組成物の内、
B顔料分散物1は、C.I.ピグメント・ブルー15:6分散液(SFブルー GF1941;山陽色素株式会社製。顔料濃度:11.9%、固形分濃度:17.9%、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。数平均粒径:0.041μm)である。
B顔料分散物2は、C.I.ピグメント・ブルー15:6/C.I.ピグメント・バイオレット23分散液(BMブルー378;東洋インキ株式会社製。顔料濃度:10.9%、C.I.ピグメント・ブルー15:6/C.I.ピグメント・バイオレット23=70/30(質量比)、固形分濃度:20.0%、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/シクロヘキサノン=60/20(質量比)。数平均粒径:0.027μm)である。
−ブラック(K)画像の形成−
無アルカリガラス基板に、25℃に調整した洗浄液(界面活性剤・水含有、商品名:T−SD3 富士フイルム(株)製を純水で10倍に希釈したもの)をシャワーにより20秒間吹き付けながらナイロン毛を有する回転ブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液(N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン0.3質量%水溶液、商品名:KBM603、信越化学工業(株)製)をシャワーにより20秒間吹き付け、純水シャワー洗浄した。この基板を基板予備加熱装置で100℃2分加熱して次のラミネーターに送った。
前記感光性樹脂転写材料K1の保護フイルムを剥離後、ラミネーター((株)日立インダストリイズ製(LamicII))を用い、前記100℃に加熱した基板に、ゴムローラー温度120℃、線圧100N/cm、搬送速度2.2m/分でラミネートした。
仮支持体を熱可塑性樹脂層との界面で剥離後、超高圧水銀灯を有するプロキシミティー型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング(株)製)で、基板とマスク(画像パターンを有する石英露光マスク)を垂直に立てた状態で、露光マスク面と該感光性樹脂層の間の距離を200μmに設定し、露光量100mJ/cmでパターン露光した。
次に、トリエタノールアミン系現像液(トリエタノールアミン30質量%、ポリプロピレングリコール、グリセロールモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ステアリルエーテルを合計で0.1質量%、残部純水、商品名:T−PD2、富士フイルム(株)製を、純水で12倍(該原液を1質量部と純水を11質量部の割合で混合)に希釈した液)を30℃58秒、フラットノズル圧力0.1MPaでシャワー現像し熱可塑性樹脂層と中間層を除去した。引き続き、この基板上面にエアを吹きかけて液切りした後、純水をシャワーにより10秒間吹き付け、純水シャワー洗浄し、エアを吹きかけて基板上の液だまりを減らした。
引き続き炭酸ナトリウム系現像液(0.38モル/リットルの炭酸水素ナトリウム、0.47モル/リットルの炭酸ナトリウム、5質量%のジブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アニオン界面活性剤、消泡剤、安定剤含有、商品名:T−CD1、富士フイルム(株)製を純水で5倍に希釈した液)を用い、30℃45秒、コーン型ノズル圧力0.1MPaでシャワー現像し感光性樹脂層を現像しパターニング画像を得た。
引き続き洗浄剤(界面活性剤・水含有、商品名:T−SD3、富士フイルム(株)製)を純水で10倍に希釈して用い、33℃18秒、コーン型ノズル圧力0.1MPaでシャワーにより吹きかけ、更にナイロン毛を有する回転ブラシにより形成された画像を擦って残渣除去を行い、ブラック(K)の画像を得た。
その後、該基板に対して両面から超高圧水銀灯で1000mJ/cmの露光量でポスト露光後、220℃、15分熱処理した。
このKの画像を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置に送った。
−レッド(R)画素の形成−
前記感光性樹脂転写材料R1を用い、ブラック(K)の画素を形成した基板上に、前記感光性樹脂転写材料K1と同様の工程で、レッド(R)の画素を得た。但し露光量は40mJ/cm、炭酸Na系現像液による現像は30℃55秒とした。また、前記レッド(R)画素の形成方法と同様の方法で、無アルカリガラス基板上にレッド(R)の着色層を形成し、コントラスト測定試験評価用単色基板R1とした。
該R画素の顔料C.I.ピグメント・レッド177及びC.I.ピグメント・レッド254の塗布量は、それぞれ0.72g/m、0.67g/mであった。
このRの画素を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置により100℃2分加熱した。
−グリーン(G)画素の形成−
前記感光性樹脂転写材料G1を用い、前記レッド(R)画素を形成した基板上に、前記感光性樹脂転写材料R1と同様の工程で、グリーン(G)の画素を得た。但し露光量は100mJ/cm、炭酸ナトリウム系現像液による現像は25℃30秒とした。また、前記グリーン(G)画素の形成方法と同様の方法で、無アルカリガラス基板上にグリーン(G)の着色層を形成し、コントラスト測定試験評価用単色基板G1とした。
該G画素の顔料C.I.ピグメント・グリーン36及びC.I.ピグメント・イエロー150の塗布量は、それぞれ1.37g/m、0.82g/mであった。
レッド(R)とグリーン(G)の画像を形成した基板を再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置により100℃2分加熱した。
−ブルー(B)画素の形成−
前記感光性樹脂転写材料B1を用い、前記レッド(R)画素とグリーン(G)画素を形成した基板上に、前記感光性樹脂転写材料R1と同様の工程で、ブルー(B)の画素を得た。但し露光量は50mJ/cm、炭酸ナトリウム系現像液による現像は34℃50秒とした。また、前記ブルー(B)画素の形成方法と同様の方法で、無アルカリガラス基板上にブルー(B)の着色層を形成し、コントラスト測定試験評価用単色基板B1とした。
該B画素の顔料C.I.ピグメント・ブルー15:6及びC.I.ピグメント・バイオレット23の塗布量は、それぞれ0.80g/m、0.05g/mであった。
このR、G及びBの画素を形成した基板再び、前記のようにブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液は使用せずに、基板予備加熱装置により100℃2分加熱した。
このK画像及びR、G、B画素を形成した基板を240℃で50分ベークして、目的のカラーフィルタ1を得た。
該カラーフィルタ1のR、G、Bの膜厚は、いずれも2.6μmであった。
<実施例2>
実施例1の着色感光性樹脂組成物R1、G1、及びB1を用いて、乾燥膜厚が2.3μmの感光性樹脂転写材料R2、G2及びB2を作製し、実施例1と同様にして、カラーフィルタ2、及びコントラスト測定試験評価用単色基板R2、G2、B2を得た。該カラーフィルタ2のR、G、Bの膜厚は、いずれも2.0μmであった。
<実施例3>
実施例1の着色感光性樹脂組成物R1、G1、及びB1を用いて、乾燥膜厚が1.85μmの感光性樹脂転写材料R3、G3及びB3を作製し、実施例1と同様にして、カラーフィルタ3、及びコントラスト測定試験評価用単色基板R3、G3、B3を得た。該カラーフィルタ3のR、G、Bの膜厚は、いずれも1.6μmであった。
<実施例4>
実施例2の着色感光性樹脂組成物R1、G1、及びB1の代わりに、表2に記載の着色感光性樹脂組成物R4、G4、B4を用いて乾燥膜厚が2.3μmの感光性樹脂転写材料R4、G4及びB4を作製し、実施例2と同様にして、カラーフィルタ4、及びコントラスト測定試験評価用単色基板R4、G4、B4を得た。該カラーフィルタ4のR、G、Bの膜厚は、いずれも2.0μmであった。
Figure 2010191146
<実施例5〜7>
実施例2の着色感光性樹脂組成物R1の代わりに、表3に記載の着色感光性樹脂組成物R5、R6、R7を用いて乾燥膜厚が2.3μmの感光性樹脂転写材料R5、R6及びR7を作製し、実施例2と同様にして、カラーフィルタ5、6、7、及びコントラスト測定試験評価用単色基板R5、R6、R7を得た。該カラーフィルタ5、6、7のRの膜厚は、いずれも2.0μmであった。
Figure 2010191146
表3、および表4のY顔料分散物1は、C.I.ピグメント・イエロー150分散液(CDP−Y27;富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製。顔料濃度:18.1%、固形分濃度:23.6%、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。数平均粒径:0.044μm)である。
<比較例1>
実施例2の着色感光性樹脂組成物R1の代わりに、表4に記載の着色感光性樹脂組成物R11を用いて乾燥膜厚が2.3μmの感光性樹脂転写材料R11を作製し、実施例2と同様にして、カラーフィルタ11、及びコントラスト測定試験評価用単色基板R11を得た。該カラーフィルタ11のRの膜厚は、2.0μmであった。
なお、R顔料分散物3は、C.I.ピグメント・レッド254分散液(CFレッド EX−3500;御国色素株式会社製。顔料濃度:13.0%、固形分濃度:19.2%、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。数平均粒径:0.053μm)である。
<比較例2>
実施例2の着色感光性樹脂組成物R1の代わりに、表4に記載の着色感光性樹脂組成物R12を用いて乾燥膜厚が2.3μmの感光性樹脂転写材料R12を作製し、実施例2と同様にして、カラーフィルタ12、及びコントラスト測定試験評価用単色基板R12を得た。該カラーフィルタ12のRの膜厚は、2.0μmであった。
<比較例3>
実施例2の着色感光性樹脂組成物G1の代わりに、表4に記載の着色感光性樹脂組成物G13を用いて乾燥膜厚が2.3μmの感光性樹脂転写材料G13を作製し、実施例2と同様にして、カラーフィルタ13、及びコントラスト測定試験評価用単色基板G13を得た。該カラーフィルタ13のGの膜厚は、2.0μmであった。
なお、G顔料分散物3は、C.I.ピグメント・グリーン36分散液(FF−G4;富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製。顔料濃度:18.0%、固形分濃度:30.0%、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/シクロヘキサノン=46/54(質量比)。数平均粒径:0.051μm)である。
<比較例4>
実施例2の着色感光性樹脂組成物B1の代わりに、表4に記載の着色感光性樹脂組成物B14を用いて乾燥膜厚が2.3μmの感光性樹脂転写材料B14を作製し、実施例2と同様にして、カラーフィルタ14、及びコントラスト測定試験評価用単色基板B14を得た。該カラーフィルタ14のBの膜厚は、2.0μmであった。
<比較例5>
比較例1の着色感光性樹脂組成物B1の代わりに、表4に記載の着色感光性樹脂組成物B15を用いて乾燥膜厚が2.3μmの感光性樹脂転写材料B15を作製し、比較例1と同様にして、カラーフィルタ15、及びコントラスト測定試験評価用単色基板B15を得た。該カラーフィルタ15のBの膜厚は、2.0μmであった。
なお、B顔料分散物3は、C.I.ピグメント・ブルー15:6/C.I.ピグメント・バイオレット23分散液(CFブルーEX−3383;御国色素株式会社製。顔料濃度:12.3%、固形分濃度:18.0%、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。数平均粒径:0.057μm)である。
Figure 2010191146
<実施例8>
(カラーフィルタの作製−スリット状ノズルを用いた塗布による作製−)
−ブラック(K)画像の形成−
無アルカリガラス基板を、UV洗浄装置で洗浄後、洗浄剤を用いてブラシ洗浄し、更に超純水で超音波洗浄した。該基板を120℃3分熱処理して表面状態を安定化させた。
該基板を冷却し23℃に温調後、スリット状ノズルを有するガラス基板用コーター(平田機工(株)製)にて、前記表1に記載の組成よりなる上記着色感光性樹脂組成物K1を塗布した。引き続きVCD(真空乾燥装置:東京応化工業(株)製)で30秒間、溶媒の一部を乾燥して塗布層の流動性をなくした後、120℃3分間プリベークして膜厚2.0μmの感光性樹脂層K1を得た。
超高圧水銀灯を有するプロキシミティー型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング(株)製)で、基板とマスク(画像パターンを有する石英露光マスク)を垂直に立てた状態で、露光マスク面と該感光性樹脂層の間の距離を200μmに設定し、露光量300mJ/cmでパターン露光した。
次に純水をシャワーノズルにて噴霧して、該感光性樹脂層K1の表面を均一に湿らせた後、KOH系現像液(KOH、ノニオン界面活性剤含有、商品名:CDK−1、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)にて23℃80秒、フラットノズル圧力0.04MPaでシャワー現像し、パターニング画像を得た。引き続き、超純水を、超高圧洗浄ノズルにて9.8MPaの圧力で噴射して残渣除去を行い、更に超純水をシャワーノズルで両面から吹き付けて、付着している現像液や前記感光性樹脂層溶解物を除去し、エアーナイフにて液切りを行い、ブラック(K)の画像を得た。引き続き、220℃で30分間熱処理した。
−レッド(R)画素の形成−
前記Kの画像を形成した基板に、前記表1に記載の組成よりなる上記着色感光性樹脂組成物R1を用い、前記ブラック(K)画像の形成と同様の工程で、熱処理済みR画素を形成した。
該R画素の顔料C.I.ピグメント・レッド177及びC.I.ピグメント・レッド254の塗布量はそれぞれ、0.72、0.67g/mであった。 また、前記レッド(R)画素の形成方法と同様の方法で、無アルカリガラス基板上にレッド(R)の着色層を形成し、コントラスト測定試験評価用単色基板とした。
−グリーン(G)画素の形成−
前記Kの画像とRの画素を形成した基板に、前記表1に記載の組成よりなる上記着色感光性樹脂組成物G1を用い、前記ブラック(K)画像の形成と同様の工程で、熱処理済みG画素を形成した。
該G画素の顔料C.I.ピグメント・グリーン36及びC.I.ピグメント・イエロー150の塗布量は、それぞれ1.37g/m、0.85g/mであった。また、前記グリーン(G)画素の形成方法と同様の方法で、無アルカリガラス基板上にグリーン(G)の着色層を形成し、コントラスト測定試験評価用単色基板とした。
−ブルー(B)画素の形成−
前記Kの画像、R及びGの画素を形成した基板に、前記表1に記載の組成よりなる上記着色感光性樹脂組成物B1を用い、前記ブラック(K)画像の形成と同様の工程で、熱処理済みB画素を形成した。
該B画素の顔料C.Iピグメント・ブルー15:6及びC.I.ピグメント・バイオレット23の塗布量は、それぞれ0.80g/m、0.05g/mであった。
また、前記ブルー(B)画素の形成方法と同様の方法で、無アルカリガラス基板上にブルー(B)の着色層を形成し、コントラスト測定試験評価用単色基板とした。
このK画像及びR、G、B画素を形成した基板を240℃で50分ベークして、目的のカラーフィルタ21を得た。該カラーフィルタ21のR、G、Bの膜厚は、いずれも2.6μmであった。
<評価>
−コントラストの測定−
上記より得られたカラーフィルタを構成している各着色画素のコントラストを下記の測定方法により測定し、該各着色画素のコントラストの差を算出した。結果を表5に示す。
(コントラストの測定方法)
バックライトとして図1に示す分光スペクトルを持つ白色LED光源に拡散板を設置したものを用い、2枚の偏光板(日東電工(株)製G1220DUN;偏光度99.97、400から450nmにおける最大直交透過率:0.04%(410nm))の間にカラーフィルタ、または単色基板を設置し、偏光板をパラレルニコルに設置したときに通過する光の色度のY値を、クロスニコルに設置したときに通過する光の色度のY値で除することでコントラストを求めた。色度(Y値)の測定には色彩輝度計((株)トプコン製BM−5)を用いた。
2枚の偏光板、カラーフィルタ、色彩輝度計の設置位置は、バックライトから13mmの位置に偏光板を、40mmから60mmの位置に直径11mm長さ20mmの円筒を設置し、この中を透過した光を、65mmの位置に設置した測定サンプルに照射し、透過した光を、100mmの位置に設置した偏光板を通して、400mm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2°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/mになるように設定した。
[液晶表示装置の作製及び評価]
実施例1〜8、および比較例1〜4で作製したカラーフィルタの画素上に、ITO(Indium Tin Oxide)の透明電極層を形成し、更にその上にポリイミドの配向膜を設けた。カラーフィルタの画素群の周囲に設けられたブラックマトリックスの外枠に相当する位置に、スペーサー粒子を含有するエポキシ樹脂のシール剤を印刷し、カラーフィルタ基板を対向基板と1MPaの圧力で貼り合わせた。次いで、貼り合わされたガラス基板を150℃、90分で熱処理し、シール剤を硬化させ、2枚のガラス基板の積層体を得た。このガラス基板積層体を真空下で脱気し、その後大気圧に戻して2枚のガラス基板の間隙に液晶を注入し、液晶セルを得た。
−黒表示の測定−
実施例1〜8、および比較例1〜4で作製したカラーフィルタを用いた液晶表示パネルを黒表示させ、この時のCIE色度を下記の方法で測定し、無彩色点のCIE色度(x,y,Y=0.333、0.333、0.08)との色差(ΔEab)を算出した。結果を表5に示す。
黒表示時の色度は以下の方法で測定した。バックライトとして、図1に示す分光スペクトルを持つ白色LED光源に拡散板を設置したものを用い、偏光板(日東電工社製G1220DUN)を2枚クロスニコルになるように設置し、その偏光板の間にカラーフィルタを設置し、漏れてくる光の色度を色彩輝度計((株)トプコン製BM−5)を用いて測定した。
無彩色点との色差(ΔEab)は5以下が好ましい。5を超えると黒表示が着色してしまうため好ましくない。
−鮮やかさの評価方法−
実施例1〜8、および比較例1〜4で作製したカラーフィルタを用いた液晶表示パネルを黒表示させたバックに赤、緑、青色のベタ色を表示したときの鮮やかさを被験者50人による官能評価を実施した。鮮やかさの高い順に5段階で評価し、その平均値を評価値とした。評価の結果を表5に示す。表5において、Aは4以上5以下、Bは3以上4未満、Cは3未満を示す。
Figure 2010191146
表5でNTSC比は、各カラーフィルタの赤色画素、緑色画素、および青色画素のCIE色度図上のそれぞれの色度点で囲まれる三角形の面積を、NTSC色度座標で囲まれる三角形の面積で除し、%表示したものである。
表5から、本発明を用いた実施例1〜8(いずれも赤色画素のコントラストCR、緑色画素のコントラストCG、および青色画素のコントラストCBがいずれも3000以上で、且つ、0.9≦CR/CB≦1.4、および1.3≦CG/CB≦1.8の関係にある。)のカラーフィルタを用いた液晶表示装置は、無彩色点との色差が小さく、黒表示性に優れ、鮮やかな画像を表示したことがわかる。これに対し、CR/CBが下限値未満である比較例1、CR/CBが上限値を超える比較例2、CG/CBが下限値未満である比較例3と比較例4、およびCG/CBが上限値を超える比較例5はいずれも無彩色点との色差が5以上と大きく、黒表示性に劣っていた。さらに比較例1、3、および4は画像の鮮明さに欠けるものであった。
また、実施例1〜8のカラーフィルタは、RGB各画素のコントラストのバランスがとれているものであった。

Claims (4)

  1. 顔料を含み、400nmから450nmの範囲の最大直交透過率が0.02%以上0.05%以下となる偏向板を用いた場合におけるコントラストが3000以上である着色画素として、赤色画素と、緑色画素と、青色画素とを備え、前記青色画素のコントラストに対する前記赤色画素のコントラストの比が0.9以上1.4以下であって、前記青色画素のコントラストに対する前記緑色画素のコントラストの比が1.3以上1.8以下であるカラーフィルタ。
  2. 430nmから470nm、520nmから570nm、および610nmから670nmのそれぞれの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する白色LEDを光源に用いた場合に、前記赤色画素、前記緑色画素、および前記青色画素のCIE色度図上のそれぞれの色度点で囲まれる三角形の面積が、NTSC色度座標で囲まれる三角形の面積の72%以上である請求項1に記載のカラーフィルタ。
  3. 前記赤色画素が、C.I.ピグメント・レッド177とC.I.ピグメント・レッド254とを含み、前記赤色画素に含まれる全顔料に対して、該C.I.ピグメント・レッド177の含有量が50質量%以上80質量%以下である請求項1または請求項2に記載のカラーフィルタ。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のカラーフィルタと、
    430nmから470nm、520nmから570nm、および610nmから670nmのそれぞれの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する白色LEDと、を備える液晶表示装置。
JP2009034949A 2009-02-18 2009-02-18 カラーフィルタ及び液晶表示装置 Pending JP2010191146A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009034949A JP2010191146A (ja) 2009-02-18 2009-02-18 カラーフィルタ及び液晶表示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009034949A JP2010191146A (ja) 2009-02-18 2009-02-18 カラーフィルタ及び液晶表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010191146A true JP2010191146A (ja) 2010-09-02

Family

ID=42817254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009034949A Pending JP2010191146A (ja) 2009-02-18 2009-02-18 カラーフィルタ及び液晶表示装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010191146A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8040027B2 (en) * 2007-09-13 2011-10-18 Au Optronics Corp. Multi-primary color display and color filter
JP2012141368A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Dainippon Printing Co Ltd 白色発光ダイオード光源用カラーフィルタ及び表示装置
JP2012189818A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Fujifilm Corp 液晶表示装置
WO2012147954A1 (ja) * 2011-04-28 2012-11-01 富士フイルム株式会社 カラーフィルタ用着色硬化性組成物、着色硬化膜、カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び表示装置
JPWO2020194831A1 (ja) * 2019-03-28 2021-12-02 富士フイルム株式会社 インクジェット記録用インクセット及び画像記録方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8040027B2 (en) * 2007-09-13 2011-10-18 Au Optronics Corp. Multi-primary color display and color filter
JP2012141368A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Dainippon Printing Co Ltd 白色発光ダイオード光源用カラーフィルタ及び表示装置
JP2012189818A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Fujifilm Corp 液晶表示装置
US8675159B2 (en) 2011-03-10 2014-03-18 Fujifilm Corporation Liquid crystal display device
WO2012147954A1 (ja) * 2011-04-28 2012-11-01 富士フイルム株式会社 カラーフィルタ用着色硬化性組成物、着色硬化膜、カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び表示装置
JPWO2020194831A1 (ja) * 2019-03-28 2021-12-02 富士フイルム株式会社 インクジェット記録用インクセット及び画像記録方法
JP7282873B2 (ja) 2019-03-28 2023-05-29 富士フイルム株式会社 インクジェット記録用インクセット及び画像記録方法
US11976206B2 (en) 2019-03-28 2024-05-07 Fujifilm Corporation Ink set for inkjet recording and image recording method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5516767B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物、カラーフィルタ、及び液晶表示装置
TWI307784B (en) Color filter, process for manufacturing color filter, and liquid crystal display device
TWI428640B (zh) 彩色濾光片及液晶顯示裝置
JP5238490B2 (ja) カラーフィルタおよび液晶表示装置
JP4963951B2 (ja) 緑色感光性樹脂組成物、感光性樹脂転写材料、カラーフィルタ及び表示装置
JP5853673B2 (ja) カラーフィルター基板および液晶表示装置
JP2008122478A (ja) 緑色感光性樹脂組成物、感光性転写材料、カラーフィルタ基板及び表示装置
WO2012105067A1 (ja) 液晶表示用基板及び液晶表示装置
US8623574B2 (en) Colored photosensitive resin composition, coating film of colored photosensitive resin composition, photosensitive resin transfer material, method of foaming photosensitive resin layer, color filter, method for producing color filter, and liquid crystal display device
WO2010150843A1 (ja) カラーフィルタ用着色組成物、これを用いたカラーフィルタ、及び液晶表示装置
JP6024149B2 (ja) カラーフィルター用着色樹脂組成物、カラーフィルター、及び液晶表示装置
JP2006268039A (ja) 液晶表示装置
JP2010191146A (ja) カラーフィルタ及び液晶表示装置
TWI571674B (zh) 彩色濾光片及顯示裝置
WO2005037931A1 (ja) 顔料分散液、顔料分散液の製造方法、着色樹脂組成物、カラーフィルタ、及び液晶表示装置
JP4579041B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物、カラーフィルタ及びその製造方法、液晶表示装置用基板、並びに液晶表示装置
US7710517B2 (en) Liquid crystal display
JP2009210871A (ja) 着色塗布液組成物、カラーフィルタ、および液晶表示装置
JP2006208796A (ja) 着色感光性樹脂組成物、着色感光性樹脂膜、感光性樹脂転写材料、遮光膜及びその形成方法、感光性樹脂層の形成方法、カラーフィルター、並びに画像表示装置
JP2006251095A (ja) 液晶表示装置
CN100510799C (zh) 滤色器,用于制造滤色器的方法和液晶显示装置
JP2008069244A (ja) 顔料組成物、感光性樹脂転写材料、カラーフィルタ及び表示装置
JP5121627B2 (ja) カラーフィルタ、ならびにこれを備えた液晶セル及び液晶表示装置
JPH116911A (ja) カラーフィルタ基板とその製造方法、及び該基板を用いた液晶素子
JP4741295B2 (ja) 着色感光性樹脂組成物、着色感光性樹脂組成物の塗布膜、感光性樹脂転写材料、感光性樹脂層の形成方法、カラーフィルター、カラーフィルターの製造方法、及び液晶表示装置。