JP2012233960A - 白色発光ダイオード光源用のカラーフィルタおよびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白色ＬＥＤ光源を使用し色再現性や輝度に優れた液晶表示装置と、これに用いるカラーフィルタを提供する。
【解決手段】カラーフィルタ１を、透明基板２と、この透明基板２上に位置する着色層４を備えたものとし、着色層４は赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇ、青色パターン４Ｂを少なくとも有し、白色発光ダイオード光源の発光波長分布の青色発光ピーク波長と青色パターン４Ｂの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下であるように構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明はカラーフィルタ、特に光源として白色発光ダイオードを使用する場合に最適なカラーフィルタと、このようなカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置として、一般に駆動素子が形成された対向基板とカラーフィルタとを対向配置して周囲を封止し、その間隙に液晶層を充填し、対向基板の背面に光源（バックライト）を備えた構造のものがあり、カラーフィルタは、透明基板上に配列された赤色パターン、緑色パターン、青色パターンからなる着色層を備えたものであった。このような構造の液晶表示装置において、近年、光源として冷陰極蛍光管に代えて白色発光ダイオード（以下、発光ダイオードをＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とも記す）の使用が急速に拡大している。
白色ＬＥＤは、例えば、青色ＬＥＤに黄色発光蛍光体を設けた構造、あるいは、青色ＬＥＤに赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を設けた構造であり、長寿命で、消費電力が低く、また、水銀フリーで環境性の点でも優れるという利点がある。しかし、白色ＬＥＤの発光波長分布は、冷陰極蛍光管のそれと比べて異なり、光源として白色ＬＥＤを使用する場合に適したカラーフィルタの開発が行われている（特許文献１）。

特開２００６−４７９７５号公報

しかし、従来の白色ＬＥＤ光源用のカラーフィルタを使用した液晶表示装置は、赤および緑の再現性は良好であるが、輝度が不十分であるという問題があった。
本発明は上述のような実情に鑑みてなされたものであり、白色発光ダイオード光源を使用し色再現性や輝度に優れた液晶表示装置と、これに用いるカラーフィルタを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明は、白色発光ダイオードを光源とする液晶表示装置に使用するカラーフィルタであって、透明基板と、該透明基板上に位置する着色層と、を備え、該着色層は赤色パターン、緑色パターン、青色パターンを少なくとも有し、白色発光ダイオード光源の発光波長分布の青色発光ピーク波長と前記青色パターンの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下であるような構成とした。

本発明の他の態様として、前記青色パターンは、色材としてトリアリールメタン化合物を含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記青色パターンは、色材として前記トリアリールメタン化合物とともにピグメントブルー１５：６を含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記トリアリールメタン化合物は、レーキ顔料、あるいは、Ｃ．Ｉ． Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ ８３であるような構成とした。
本発明の他の態様として、白色発光ダイオード光源の発光波長分布の緑色発光ピーク波長と前記緑色パターンの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記緑色パターンは、色材としてピグメントグリーン５８とピグメントイエロー１３８を含有するような構成とした。

また、本発明は、カラーフィルタが液晶層を介して対向基板と対向して配設され、カラーフィルタを構成する複数色の各色パターンが画素をなすような液晶表示装置であって、カラーフィルタは上述のいずれかのカラーフィルタであり、対向基板の前記カラーフィルタと対向する面と反対側に白色発光ダイオード光源を備えるような構成とした。

本発明のカラーフィルタは、白色発光ダイオード光源の発光波長分布の青色発光ピーク波長と、着色層を構成する青色パターンの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下であるので、白色発光ダイオード光源から発せられた光のカラーフィルタにおける透過量が増大し、輝度が向上する。そして、このような本発明のカラーフィルタを使用した本発明の液晶表示装置は、色再現性と輝度が共に優れたものである。

本発明のカラーフィルタの一実施形態を示す部分断面図である。 白色ＬＥＤ光源の発光波長分布と本発明のカラーフィルタの青色パターンおよび緑色パターンの光透過率分布の例を示す図である。 白色ＬＥＤ光源の発光波長分布と従来のカラーフィルタの青色パターンおよび緑色パターンの光透過率分布の例を示す図である。 本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［カラーフィルタ］
本発明のカラーフィルタは、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする液晶表示装置に使用するカラーフィルタである。図１は、本発明のカラーフィルタの一実施形態を示す部分断面図である。図１において、本発明のカラーフィルタ１は、透明基板２と、この透明基板２の一方の面２ａに配設された遮光層３と着色層４と、を備えている。
着色層４は、透明基板２の一方の面２ａの所定部位を被覆するように位置する赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇおよび青色パターン４Ｂで構成されている。そして、本発明のカラーフィルタ１では、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布の青色発光ピーク波長と青色パターン４Ｂの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下である。また、本発明のカラーフィルタ１では、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布の緑色発光ピーク波長と緑色パターン４Ｇの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下であることが好ましい。尚、本発明では、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布の測定は、輝度計（（株）トプコン製 ＳＲ−３ＡＲ）を用いて行い、各色パターンの光透過率の測定は、顕微分光装置（オリンパス（株）製 ＯＳＰ−ＳＰ２０００）を用いて行うものとする。

図２は、上述のように、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布（実線で示している）の青色発光ピーク波長Ｐ_Bと青色パターン４Ｂの光透過率分布（鎖線で示している）のピーク波長Ｐ′_Bとの差が５ｎｍ以下であり、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布（実線で示している）の緑色発光ピーク波長Ｐ_Gと緑色パターン４Ｇの光透過率分布（一点鎖線で示している）のピーク波長Ｐ′_Gとの差が５ｎｍ以下である状態を示す図である。これに対して、図３は、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布（実線で示している）の青色発光ピーク波長Ｐ_Bと青色パターン４Ｂの光透過率分布（鎖線で示している）のピーク波長Ｐ′_Bとの差が５ｎｍを超え、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布（実線で示している）の緑色発光ピーク波長Ｐ_Gと緑色パターン４Ｇの光透過率分布（一点鎖線で示している）のピーク波長Ｐ′_Gとの差が５ｎｍを超える状態を示す図である。
図２に示されるように、青色発光ピーク波長Ｐ_Bと青色パターン４Ｂの光透過率ピーク波長Ｐ′_Bとの差が５ｎｍ以下であることにより、白色ＬＥＤ光源から発せられた光のカラーフィルタ１の青色パターン４Ｂにおける透過量が増大し、輝度が向上する。上記の青色発光ピーク波長Ｐ_Bと青色パターン４Ｂの光透過率ピーク波長Ｐ′_Bとの差が５ｎｍを超えると、本発明の効果が十分に奏されないことがあり好ましくない。
また、緑色発光ピーク波長Ｐ_Gと緑色パターン４Ｇの光透過率分布（一点鎖線で示している）のピーク波長Ｐ′_Gとの差が５ｎｍ以下であることにより、輝度の更なる向上が可能となる。

上記のカラーフィルタ１を構成する透明基板２は、無アルカリガラス、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。このような透明基材２の厚みは、例えば、２００〜１５００μｍの範囲で適宜設定することができる。
また、遮光層３は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングしたもの、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングしたもの、あるいは、カーボン微粒子等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングしたもの等であってよい。遮光層のパターン形状は、平行に配設された複数のストライプからなる形状、格子形状等、いずれであってもよい。
着色層４を構成する赤色パターン４Ｒ、緑色パターン４Ｇ、および、青色パターン４Ｂは、所望の色材を含有した感光性樹脂を使用しフォトリソグラフィー法でパターニングして形成することができ、さらに、印刷法、電着法、転写法、インクジェット法等の公知の方法により形成することができる。このような着色層４の厚みは、例えば、１〜１０μｍの範囲で適宜設定することがでる。

着色層４を構成する青色パターン４Ｂは、色材としてトリアリールメタン化合物を含有することが好ましく、また、トリアリールメタン化合物とともに、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：１、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：２、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：４、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １６、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ２２、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ６０、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ６４、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ８０等のカラーインデックス番号である青色顔料および亜鉛フタロシアニン系青色顔料の１種または２種以上を含有するものであってもよい。また、青色パターン４Ｂの色材として、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等のカラーインデックス番号である紫色顔料を併用することができる。上記の色材の中では、特に、トリアリールメタン化合物とＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６との組み合わせが好適である。トリアリールメタン化合物としては、例えば、Ｃ．Ｉ． Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ １、３、５、７、９ 、１１、１３ 、１５ 、１７、２２、２４、２６、３４、４８、７５、８３、８４、８６、８８、９０、９０：１、９１、９３、９９、１００、１０３、１０４、１０８、１０９、１１０、１１９、１２３、１４７、２０６、２１３、２６９等を挙げることができる。青色パターン４Ｂが含有する色材に占めるトリアリールメタン化合物の量は、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布の青色発光ピーク波長と青色パターン４Ｂの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下となるように適宜設定することができ、例えば、５０〜１００質量％の範囲で設定することができる。

着色層４を構成する緑色パターン４Ｇが含有する色材としては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７、５８等、および、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、1２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等を挙げることができ、これらの１種、あるいは、２種以上を組み合わせて使用することができる。この中で、特に、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８とＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８との組み合わせが好適であり、両顔料の含有割合は、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布の緑色発光ピーク波長と緑色パターン４Ｇの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下となるように適宜設定することが好ましく、例えば、色材中にＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８を２０〜５０質量％の範囲で含有するように設定することができる。

また、着色層４を構成する赤色パターン４Ｒが含有する色材としては、特に制限はなく、従来のカラーフィルタに使用されている有機顔料、染料を使用することができる。
このようなカラーフィルタ１では、白色ＬＥＤ光源から発せられた光の透過量が増大し、これにより輝度が向上して、色再現性と輝度が共に優れた液晶表示装置を可能とする。
上述の実施形態は例示であり、本発明のカラーフィルタはこれに限定されるものではなく、例えば、遮光層３を備えていないものであってもよい。また、着色層４を被覆するように透明保護層を備えるものであってもよく、共通透明電極を備えたものであってもよい。
また、本発明のカラーフィルタでは、着色層４を形成するための各色の着色樹脂組成物に、上記の色材以外に、必要に応じて、溶剤、分散剤、モノマー、ポリマー、および重合開始剤等を含有させてもよい。

上記の溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−もしくはβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、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エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、および３−メトキシブチルアセテート等の酢酸エステル類等が挙げられる。本発明においては、市販の溶剤を用いることもでき、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ダイセル化学工業株式会社製）、プロピレングリコールモノエチルエーテル（ダイセル化学工業株式会社製）、および３−メトキシブチルアセテート（ダイセル化学工業株式会社製）が好ましい。好ましい態様では、溶剤の含有量は、着色樹脂組成物の合計質量に対して１０〜９０質量％である。溶剤の含有量が上記範囲程度であれば、着色樹脂組成物の粘度を所望の範囲に調整し、顔料分散性や顔料分散経時安定性を向上させることができる。また、顔料濃度を一定範囲内にすることができるため、着色樹脂組成物を調製後、目標とする色度座標を達成することができる。

上記の分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤を使用できるが、これらの中でも高分子界面活性剤（高分子分散剤）を用いることが好ましい。高分子界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、および３級アミン変性ポリウレタン類などが挙げられる。本発明においては、市販の分散剤を用いることもでき、例えば、ソルスパース３０００、５０００、９０００、１２０００、１３２４０、１３９４０、１７０００、２００００、２４０００、２６０００、および２８０００等の各種ソルスパース分散剤（ゼネカ株式会社製）、ならびにＤｉｓｐｅｒｂｙｋ１１１（ビックケミー・ジャパン株式会社製）が好ましい。好ましい態様では、分散剤の含有量は、色材の合計質量に対して１０〜８０質量％である。

上記のモノマーとしては、例えば、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，３−プロパンジオールアクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、２，２−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、１，２，４−ブタントリオールトリアクリレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジアクリレート、ジアリルフマレート、１，１０−デカンジオールジメチルアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、および、上記のアクリレート基をメタクリレート基に置換したもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、１−ビニル−２−ピロリドン、２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート、テトラヒドロフルフリールアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、３−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、フェノール−エチレンオキサイド変性アクリレート、フェノール−プロピレンオキサイド変性アクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、ビスフェノールＡ−エチレンオキサイド変性ジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサド変性トリアクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等のアクリレートモノマー、および、これらのアクリレート基をメタクリレート基に置換したもの、ポリウレタン構造を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたウレタンアクリレートオリゴマー、ポリエステル構造を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたポリエステルアクリレートオリゴマー、エポキシ基を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたエポキシアクリレートオリゴマー、ポリウレタン構造を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたウレタンメタクリレートオリゴマー、ポリエステル構造を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたポリエステルメタクリレートオリゴマー、エポキシ基を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたエポキシメタクリレートオリゴマー、アクリレート基を有するポリウレタンアクリレート、アクリレート基を有するポリエステルアクリレート、アクリレート基を有するエポキシアクリレート樹脂、メタクリレート基を有するポリウレタンメタクリレート、メタクリレート基を有するポリエステルメタクリレート、ならびにメタクリレート基を有するエポキシメタクリレート樹脂等が挙げられる。本発明においては、市販のモノマーを用いることもでき、例えば、ＳＲ３９９（サートマー社製）、アロニックスＭ−４００（東亞合成株式会社製）、およびアロニックスＭ−４５０（東亞合成株式会社製）が好ましい。好ましい態様では、モノマーの含有量は、色材の合計質量に対して５〜８０質量％である。

上記のポリマーとしては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレンビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレンメタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等、および、重合可能なモノマーであるメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、sec-ブチルアクリレート、sec-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタクリレート、ｎ−ペンチルアクリレート、ｎ−ペンチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−デシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、グリシジル（メタ）アクリレートの１種以上と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の２量体、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、ならびにこれらの酸無水物等が挙げられる。本発明においては、市販のポリマーを用いることもでき、例えば、アロニックスＭ−５６００（東亞合成株式会社製）、アロニックスＭ−６２００（東亞合成株式会社製）、アロニックスＭ−７１００（東亞合成株式会社製）、およびアロニックスＭ−９０５０（東亞合成株式会社製）が好ましい。好ましい態様では、ポリマーの含有量は、色材の合計質量に対して５〜８０質量％である。

上記の重合開始剤としては、熱重合開始剤および光重合開始剤等を用いることができ、例えば、ベンジル（ビベンゾイルとも言う）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、および１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン等が挙げられる。本発明においては、市販の重合開始剤を用いることもでき、例えば、イルガキュア１８４、イルガキュア３６９、イルガキュア６５１、イルガキュア９０７（いずれも、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製）、ダロキュアー（メルク社製）、アデカ１７１７（旭電化工業株式会社製）等のケトン系化合物、および２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’−テトラフェニル−１，２’ビイミダゾール（黒金化成株式会社製）等のビイミダゾール系化合物が好ましい。好ましい態様では、重合開始剤の含有量は、色材の合計質量に対して１〜４０質量％である。

［液晶表示装置］
図４は、本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す部分断面図であり、上述の本発明のカラーフィルタ１を使用した例である。図４において、液晶表示装置１１は、カラーフィルタ１と対向基板２１を所望の設定間隔で対向させ、周辺部をシール部材（図示せず）により封止し、間隙部分に液晶層３１が位置するものである。また、カラーフィルタ１の液晶層３１と反対側、および、対向基板２１の液晶層３１と反対側には、それぞれ偏光膜１２，１３が配設されており、対向基板２１の背面側には白色ＬＥＤ光源４１が配設されている。そして、使用するカラーフィルタ１は、白色ＬＥＤ光源４１の発光波長分布の青色発光ピーク波長と青色パターン４Ｂの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下とされている。
カラーフィルタ１は、遮光層３および着色層４を被覆するように透明保護層５を備え、この透明保護層５上に共通透明電極６を備えている。また、対向基板２１の液晶層３１側には対向電極２２が配設され、この対向電極２２は、対向基板２１に設けられた駆動素子（図示せず）に接続されている。

偏光膜１２，１３としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムに２色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたもの等、公知の偏光材料を使用することができる。
共通透明電極６、対向電極２２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、および、その合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成されたものである。
対向基板２１は、上述のカラーフィルタ用の透明基板２として挙げたものを使用することができる。
液晶層３１の駆動方式は、ＴＮ方式、ＳＴＮ方式、ＩＰＳ方式、ＯＣＢ方式、ＭＶＡ方式等の駆動方式を用いることができ、駆動方式によっては、上記の共通透明電極６が不要であり、さらに、対向基板２１の対向電極２２が駆動方式に適合するような形態をとることができる。また、液晶層３１に用いる液晶化合物は、駆動方式に応じて特定の結晶配列が可能な液晶化合物を適宜選択して使用することができる。
液晶層３１の配向に使用する配向膜（図示せず）は、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリウレタン系およびポリ尿素系等の有機化合物により形成することができ、厚みは０．０１〜１μｍ程度とすることができる。

白色ＬＥＤ光源４１は、例えば、青色ＬＥＤと、この青色ＬＥＤから発光された光によって励起され、上記青色ＬＥＤから発光された光と混色することにより白色光とすることができる蛍光を発する蛍光体とを備えるものを使用することができる。青色ＬＥＤは、公知の青色ＬＥＤを使用することができ、発光波長が４４０〜４５０ｎｍ、好ましくは４４２〜４４８ｎｍの範囲であるものを適宜使用することができる。また、蛍光体は、上記の発光波長の光により励起され、より長波長の蛍光を発するものであり、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体（以下、「ＹＡＧ系蛍光体」）、赤色・緑色蛍光体（以下、「ＲＧ蛍光体」）等の公知の蛍光体を使用することができる。
このような液晶表示装置１１は、白色ＬＥＤ光源４１の発光波長分布の青色発光ピーク波長と、着色層４を構成する青色パターン４Ｂの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下であるので、カラーフィルタ１を透過する白色ＬＥＤ光源４１からの光の光量低下が抑制され、色再現性と輝度が共に優れたものである。
上述の実施形態は例示であり、本発明の液晶表示装置は、これらに限定されるものではない。

次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
（遮光層の形成）
まず、下記分量の成分を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調整した。
（黒色顔料分散液の組成）
・黒色顔料 … ２３質量部
・高分子分散剤 … ２質量部
（ビックケミー・ジャパン（株） Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ１１１）
・溶剤（ジエチレングリコールジメチルエーテル） … ７５質量部

次に、下記分量の成分を十分混合して、遮光層用組成物を得た。
（遮光層用組成物の組成）
・上記黒色顔料分散液 … ６１質量部
・硬化性樹脂組成物 … ２０質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル … ３０質量部

そして、透明基板として厚み１．１ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）製 ＡＮ材）を定法にしたがって洗浄した後、遮光層用組成物をスピンコート法により塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、膜厚約１μｍの遮光層形成用の塗布層を形成した。この遮光層形成用の塗布層を、超高圧水銀ランプで所望の遮光層形状パターンに露光した後、０．０５質量％水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、透明基板を１８０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより加熱処理を施して遮光層を形成した。

（各色パターンの形成）
上記のように遮光層を形成した透明基板上に、下記組成の赤色パターン用感光性塗料Ｒをスピンコート法により塗布し、その後、７０℃のオーブン中で３分間乾燥して赤色パターン形成用層を形成した。次いで、この赤色パターン形成用層から１００μｍの距離にスリットマスク（凹凸形成用遮光部幅１０μｍ）を配置してプロキシミティアライナにより２．０ｋＷの超高圧水銀ランプを用いて赤色パターンの形成領域に相当する領域のみに紫外線を１０秒間照射した。次いで、０．０５質量％水酸化カリウム水溶液（液温２３℃）中に１分間浸漬してアルカリ現像し、赤色パターン形成用層の未硬化部分のみを除去した。その後、透明基板を１８０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより加熱処理を施して赤色パターンを形成した。
次に、下記組成の緑色パターン用感光性塗料Ｇ１を用いて、赤色パターンと同様の工程で、緑色パターンを形成した。
さらに、下記組成の青色パターン用感光性塗料Ｂ１を用いて、赤色パターンと同様の工程で、青色パターンを形成した。
これにより赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンからなる着色層（厚み２μｍ）を有するカラーフィルタを得た。

このカラーフィルタの緑色パターンおよび青色パターンにおける光透過率を顕微分光装置（オリンパス（株）製 ＯＳＰ−ＳＰ２０００）を用いて測定し、光透過率のピーク波長を下記の表１に示した。
（赤色パターン用感光性塗料Ｒ）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ … ５．９質量部
（大日精化工業（株）製 Chromofine Red 6605）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ … ３．３質量部
（ＣＳＣ（株）製 ＢＴ−ＣＦ）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ … ２．８質量部
（Ｌａｎｘｅｓｓ（株）製 Ｙ−５６８８）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

（緑色パターン用感光性塗料Ｇ１）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８ … ５質量部
（ＤＩＣ（株）製）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８ … ５質量部
（ＢＡＳＦ（株）製 Ｋ０９６１ ＨＤ）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

（青色パターン用感光性塗料Ｂ１）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３ … １０質量部
（ＤＩＣ（株）製 Ｖｉｏｌｅｔ ＲＥ）
・トリアリールメタン化合物 … ９０質量部
（日本化薬（株）製 Ａｃｉｄ Ｂｉｕｅ ８３）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

尚、上記の硬化性樹脂組成物Ｉは、以下のように調製した。
まず、重合槽中にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を６３質量部、アクリル酸（ＡＡ）を１２質量部、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）を６質量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）を８８質量部仕込み、撹拌し溶解させた後、２，２′−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）を７質量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、８５℃で２時間撹拌し、更に１００℃で１時間反応させた。得られた溶液に、更にメタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）を７質量部、トリエチルアミンを０．４質量部、およびハイドロキノンを０．２質量部添加し、１００℃で５時間撹拌し、共重合樹脂溶液（固形分５０％）を得た。

次に、上記の共重合樹脂溶液を用いて、下記の各材料を室温で撹拌、混合して硬化性樹脂組成物Ｉを調製した。
（硬化性樹脂組成物Ｉの組成）
・上記の共重合樹脂溶液（固形分５０％） … １６質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート … ２４質量部
（サートマー社製 ＳＲ３９９）
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂 … ４質量部
（油化シェルエポキシ社製 エピコート１８０Ｓ７０）
・２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モノフォリノプロパン−
１−オン … ４質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル … ５２質量部

［実施例２］
青色パターン用感光性塗料として、下記組成の青色パターン用感光性塗料Ｂ２を用いた他は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
このカラーフィルタの緑色パターンおよび青色パターンにおける光透過率のピーク波長を実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。
（青色パターン用感光性塗料Ｂ２）
・トリアリールメタン化合物（レーキ化合物） … １０質量部
（ＢＡＳＦ（株）製 ＦＡＮＡＬ Ｂｉｕｅ Ｄ６３４０）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

［実施例３］
緑色パターン用感光性塗料として、下記組成の緑色パターン用感光性塗料Ｇ２を用いた他は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
このカラーフィルタの緑色パターンおよび青色パターンにおける光透過率のピーク波長を実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。
（緑色パターン用感光性塗料Ｇ２）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８ … ６．５質量部
（ＤＩＣ（株）製）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ … ３．５質量部
（Ｌａｎｘｅｓｓ（株）製 Ｙ−５６８８）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

［実施例４］
緑色パターン用感光性塗料として、下記組成の緑色パターン用感光性塗料Ｇ３を用いた他は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
このカラーフィルタの緑色パターンおよび青色パターンにおける光透過率のピーク波長を実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。
（緑色パターン用感光性塗料Ｇ３）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８ … ５．５質量部
（ＤＩＣ（株）製）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８ … ４．５質量部
（ＤＩＣ（株）製）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

［比較例１］
緑色パターン用感光性塗料として、下記組成の緑色パターン用感光性塗料Ｇ４を用い、青色パターン用感光性塗料として、下記組成の青色パターン用感光性塗料Ｂ３を用いた他は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
このカラーフィルタの緑色パターンおよび青色パターンにおける光透過率のピーク波長を実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。
（緑色パターン用感光性塗料Ｇ４）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ … ５．４質量部
（ＤＩＣ（株）製）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ … ４．６質量部
（Ｌａｎｘｅｓｓ（株）製 Ｙ−５６８８）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

（青色パターン用感光性塗料Ｂ３）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６ … ９質量部
（ＤＩＣ（株）製 Ｆａｓｔｏｇｅｎ Ｂｌｕｅ ＥＰ−７）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３ … １質量部
（ＤＩＣ（株）製 Ｖｉｏｌｅｔ ＲＥ）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

［比較例２］
緑色パターン用感光性塗料として、上記の組成の緑色パターン用感光性塗料Ｇ２を用いた他は、比較例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
このカラーフィルタの緑色パターンおよび青色パターンにおける光透過率のピーク波長を実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。

［比較例３］
青色パターン用感光性塗料として、下記組成の青色パターン用感光性塗料Ｂ４を用いた他は、実施例１と同様にして、カラーフィルタを得た。
このカラーフィルタの緑色パターンおよび青色パターンにおける光透過率のピーク波長を実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。
（青色パターン用感光性塗料Ｂ４）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６ … ７質量部
（ＤＩＣ（株）製 Ｆａｓｔｏｇｅｎ Ｂｌｕｅ ＥＰ−７）
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３ … ３質量部
（ＤＩＣ（株）製 Ｖｉｏｌｅｔ ＲＥ）
・ポリスルホン酸型高分子分散剤 … ３質量部
・硬化性樹脂組成物Ｉ … ５質量部
・酢酸−３−メトキシブチル … ８２質量部

［液晶表示装置の作製］
上記の各カラーフィルタ（実施例１〜４、比較例１〜３）上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる共通透明電極（厚み０．１５μｍ）を形成した。
また、対向基板を定法にしたがって洗浄した後、対向基板上の所定の複数の個所に駆動素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、各ＴＦＴのドレイン電極に接続するように対向電極（厚み０．１５μｍ）を酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）により形成した。
次に、上記のカラーフィルタの共通透明電極を覆うように、また、対向基板上の対向電極を覆うようにポリイミド樹脂塗料（ＪＳＲ（株）製 ＪＡＬＳ−２０４）を塗布、乾燥して配向層（厚み０．５μｍ）を設け、配向処理を施した。

次いで、これらのカラーフィルタと対向基板を対向させ、間隙に液晶（メルク社製 ＭＬＣ−２０３８）を封入してセルを構成し、このセルのカラーフィルタと対向基板の外側にそれぞれ偏光膜を貼設し、さらに、対向基板の外側に白色ＬＥＤ光源（色温度１８０００Ｋ）を配設して、液晶表示装置を得た。使用した白色ＬＥＤ光源の発光波長分布を、輝度計（（株）トプコン製 ＳＲ−３ＡＲ）で測定した結果、青色発光ピーク波長は４４５ｎｍであり、緑色発光ピーク波長は５４０ｎｍであった。

［評 価］
作製した７種の液晶表示装置（試料１〜４、比較試料１〜３）について、輝度計（（株）トプコン製 ＳＲ−３ＡＲ）を用いて、カラーフィルタ側で観測される緑、青の各色光のｘｙ色度とＹ値（明度）を測定し、結果を下記の表１に示した。

表１に示されるように、試料１〜４は、比較例１〜３に比べて青色パターンのＹ値および白表示のＹ値が高く、高輝度であることが確認された。また、試料１〜４と比較試料１の対比から、白色ＬＥＤ光源の発光波長分布の緑色発光ピーク波長と緑色パターンの光透過率ピーク波長との差を５ｎｍ以下とすることにより、輝度が更に向上することが確認された。

白色発光ダイオード光源を使用する液晶表示装置に用いるカラーフィルタの製造と、液晶表示装置の製造において有用である。

１…カラーフィルタ
２…透明基板
３…遮光層
４…着色層
４Ｒ…赤色パターン
４Ｇ…緑色パターン
４Ｂ…青色パターン
１１…液晶表示装置
２１…対向基板
３１…液晶層
４１…白色発光ダイオード光源

Claims (8)

1. 白色発光ダイオードを光源とする液晶表示装置に使用するカラーフィルタにおいて、
   透明基板と、該透明基板上に位置する着色層と、を備え、該着色層は赤色パターン、緑色パターン、青色パターンを少なくとも有し、
   白色発光ダイオード光源の発光波長分布の青色発光ピーク波長と前記青色パターンの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下であることを特徴とする白色発光ダイオード光源用のカラーフィルタ。
2. 前記青色パターンは、色材としてトリアリールメタン化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の白色発光ダイオード光源用のカラーフィルタ。
3. 前記青色パターンは、色材として前記トリアリールメタン化合物とともにピグメントブルー１５：６を含有することを特徴とする請求項２に記載の白色発光ダイオード光源用のカラーフィルタ。
4. 前記トリアリールメタン化合物は、レーキ顔料であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の白色発光ダイオード光源用のカラーフィルタ。
5. 前記トリアリールメタン化合物は、Ｃ．Ｉ． Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ ８３であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の白色発光ダイオード光源用のカラーフィルタ。
6. 白色発光ダイオード光源の発光波長分布の緑色発光ピーク波長と前記緑色パターンの光透過率ピーク波長との差が５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の白色発光ダイオード光源用のカラーフィルタ。
7. 前記緑色パターンは、色材としてピグメントグリーン５８とピグメントイエロー１３８を含有することを特徴とする請求項６に記載の白色発光ダイオード光源用のカラーフィルタ。
8. カラーフィルタが液晶層を介して対向基板と対向して配設され、カラーフィルタを構成する複数色の各色パターンが画素をなすような液晶表示装置において、
   カラーフィルタは請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のカラーフィルタであり、
   対向基板の前記カラーフィルタと対向する面と反対側に白色発光ダイオード光源を備えることを特徴とする液晶表示装置。

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