JP3752925B2 - カラー液晶ディスプレー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタと特定のバックライトユニットを組み合わせてなる液晶ディスプレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレーは、２枚の偏光板に挟まれた液晶層が、層内に設けられた電極への印加する電圧を画素毎に調整することにより、１枚目の偏光板を通過したバックライトユニットからの光の偏光度合いを制御して、２枚日の偏光板を通過する光量をコントロールすることにより表示が行われる。この２枚の偏光板の間にカラーフィルタを設けることによりカラー表示を可能にしている。従って、バックライトユニットの発光スペクトルとカラーフィルタの分光特性が、カラー液晶ディスプレーの色特性を決定する重要な因子となっている。
従来、カラーフィルタとしては、耐熱性、耐光性等の諸耐性にすぐれた顔料分散型カラーフィルタが用いられている。また、バックライトユニットとしては、演色性にすぐれた三波長域発光型蛍光ランプ（以後「三波長管」と呼ぶ）を光源とするバックライトユニットが広く用いられている。
【０００３】
これらの顔料分散型カラーフィルタおよび高演色性の三波長管の出現により、カラー液晶ディスプレーは、液晶カラーテレビやカーナビゲーション用および液晶ディスプレー一体型のノートパソコンとして大きな市場を形成するに至っている。更に、近年、省エネ、省スペースという特徴を活かした、デスクトップパソコン用のモニターとしても普及し始めており、従来のＣＲＴモニターに代わるディスプレーとして注目されている。
【０００４】
カラーテレビでは、（１）受像（カラーカメラ）、（２）伝送、（３）受像（受像機）のプロセスを通じて、被写体の形、動き、色相が受像画面上に再現されている。従って、色相も含めた画像信号の伝送方式が規格化されている。この方式の代表的なものはＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）で、アメリカ、カナダ、日本がこの方式で放送を行なっている主要な国である。一方、ヨーロッパでは ＥＢＵ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｕｎｉｏｎ：ヨーロッパ放送連合）が方式および規格を定めている。
【０００５】
カラーテレビの再現色域を決定するのは、受像機の三原色（受像三原色）の色度であり、カラーカメラが持つべき分光特性もこれによって定まる。ＮＴＳＣ方式の受像三原色は下記のように定められている。
赤 ： ｘ＝０．６７ ｙ＝０．３３
緑 ： ｘ＝０．２１ ｙ＝０．７１
青 ： ｘ＝０．１４ ｙ＝０．０８
一方、ＥＢＵ規格の受像三原色は下記のように定められている。
赤 ： ｘ＝０．６４ ｙ＝０．３３
緑 ： ｘ＝０．２９ ｙ＝０・６０
青 ： ｘ＝０．１５ ｙ＝０．０６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現状ではＣＲＴの表示性能は液晶ディスプレーより高く、特にＣＲＴの表示色の欧州規格であるＥＢＵ規格の色度を満足する液晶ディスプレーがまだ出現しておらず、この規格達成がテレビジョンの分野あるいはマルチメディア用ディスプレー分野で、液晶ディスプレーが大きく普及する一つの鍵となっている。
【０００７】
具体的には、赤と緑については、現行の顔料分散型の着色組成物およびバックライトユニットの組合せにより、比較的容易にＥＢＵ規格を達成可能である。
しかし、青については、現在一般に用いられている三波長管を光源とするバックライトユニットを具備するカラー液晶ディスプレー用に、現行の青色の着色組成物を用いてＥＢＵ規格を満たす青のカラーフィルタを形成しようとするとその膜厚を厚くする必要があり現実的ではない。これに対して、バックライトユニットとして、その光強度分布、すなわちバックライトユニットの光強度の波長に対する分布Ｉ（入）が以上の条件を満たすものを用いることにより、青のカラーフィルタの膜厚を２．５μｍ程度まで下げることができるが、実用膜厚の点でまだ不十分である。
そこで、本発明の目的は、現行の材料では実現困難な、カラーフィルターを構成する各色の画素の膜厚が１〜２μｍの範囲内でほぼ均一であり、ＥＢＵ規格の色特性を満足するカラー液晶ディスプレーを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、請求項に示した組成の着色重合物を用いたカラーフィルタと、三波長域発光型蛍光ランプを光源とする特定の光強度分布を有するバックライトユニットとを組み合わせることにより、ＥＢＵ規格の色特性を具備するカラー液晶ディスプレーが得られることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、基板上に、パターン化されて配列され、入射光を着色して出射する複数色の透明着色被膜を備えて成り、これら複数の透明着色被膜のうち少なくとも一つの透明着色被膜が、下記一般式〈化３〉で表される色素単量体を重合して得られる着色重合物を主成分とすることを特徴とするカラーフィルタと、三波長域発光型蛍光ランプを光源とし、バックライトユニットの光強度の波長に対する分布Ｉ（入）が以下の条件を満たすバックライトユニットとを具備するカラー液晶ディスプレーである。
０．３５≦α≦０．６
【００１０】
【数２】
【００１１】
【化３】
【００１２】
（式中、Ｒ１は各々独立に、下記〈化４〉で表される重合性基の中から選ばれる基、水素原子、炭素原子数１から８のアルキル基もしくはヒドロキシアルキル基を表し、少なくとも一つは下記〈化４〉で表される重合性基の中から選ばれる。Ｘ−はアニオンを表す。）
【００１３】
【化４】
（式中、Ｒ２は炭素原子数２から４のアルキル基を表す。）
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について説明する。
本発明において、カラーフィルタの着色性能は、〈化１〉で表される色素単量体を重合して得られる着色重合物が担保している。この着色重合物は、従来のカラーフィルターに用いられていた染料と異なり、優れた耐光性・耐熱性を有するため、液晶ディスプレイの製造工程中の加熱工程の有無にかかわらず、また液晶ディスプレイの長期的使用、強い光を受ける条件下での使用にかかわらず、所期の着色性能を維持することが出来る。
【００１５】
この着色重合物としては、分子量３０００〜１５００００のものが適当である。分子量３０００未満の場合には耐候性・耐熱性が不十分である。他方、分子量１５００００を越える場合には、パターニング性が低下する。
【００１６】
本発明で用いられる着色重合物は、＜化１＞で表される色素単量体のみを重合して得ることができる他、＜化１＞で表される色素単量体と従来周知の単量体との共重合物とすることができる。また、色相を調整するため＜化１＞で表される色素単量体を二種以上組み合わせた共重合物とすることもできる。
本発明の着色重合物の製造は、水中、有機溶剤中または無溶媒で、従来周知の重合触媒を用いて容易に行うことができる。
【００１７】
本発明で用いられる色素単量体を例示する。＜化１＞において、Ｒ１で表される炭素原子１〜８のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、アミル、第三アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、イソオクチル、第三オクチル、２−エチルヘキシルなどが挙げられ、炭素原子１〜８のヒドロキシルアルキル基としては、例えば、上記アルキル基の水素原子をヒドロキシル基で置換した構造の基が挙げられる。Ｒ２で表される炭素原子２〜４のアルキレン基としては、例えば、エチレン、トリメチレン、テトラメチレンなどが挙げられる。
【００１８】
また、Ｘ−で表されるアニオンとしては、例えば、塩素アニオン、臭素アニオン、ヨウ素アニオン、フッ素アニオンなどのハロゲンアニオン、過塩素酸アニオン、チオシアン酸アニオン、六フッ化リンアニオン、六フッ化アンチモンアニオン、四フッ化ホウ素アニオンなどの無機系アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、トルエンスルホン酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、などの有機スルホン酸アニオン、オクチルリン酸アニオン、ドデシルリン酸アニオン、オクタデシルリン酸アニオン、フェニルリン酸アニオン、ノニルフェニルリン酸アニオンなどの有機リン酸アニオンなどが挙げられる。
【００１９】
上記一般式〈化１〉で示される色素単量体の代表例として、青色の色相の下記の〈化５〉が挙げられる。ただし、本発明は下記の例示化合物により何ら限定されるものではない。なお、以下の例示では、アニオンを省いた色素単量体カチオンで示してある。
【００２０】
【化５】
【００２１】
本発明で用いられる着色重合物を得るために、前記のように色素単量体と従来周知の単量体との共重合物とする場合に、用いることができる周知の単量体としては、スチレン系化合物並びにα，β−不飽和モノ〜ポリカルボン酸およびそのエステル、アミド、イミド、または無水物であり、例えば、前者では、スチレン、α−メチルスチレン、ヒドロキシスチレンなどが挙げられ、後者では、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、１−ブチン−２，３，４−トリカルボン酸などが挙げられ、前記エステルとしては、前記α，β−不飽和カルボン酸のメチル、エチル、２−ヒドロキシエチル、プロピル、ブチル、オクチル、ドデシル、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル、１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル、２−〔３−（２−ベンゾトリアゾリル）−４−ヒドロキシフェニル〕エチルなどのエステルが挙げられ、前記アミドとしては、前記α，β−不飽和カルボン酸のメチルアミド、ジメチルアミド、エチルアミド、ジエチルアミド、プロピルアミド、ジプロピルアミド、ブチルアミド、ジブチルアミド、ヘキシルアミド、オクチルアミド、フェニルアミドなどが挙げられ、前記イミドとしては、マレイミド、イタコンイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−オクチルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミドなどが挙げられる。
【００２２】
本発明の色素単量体と周知の単量体との共重合とする場合、該周知の単量体の使用量は用途に応じて適宣選択されるが、通常、本発明の色素単量体１００ｇに対して、５〜１０００００ｇの範囲内である。
【００２３】
次に、この着色重合物はこれを基板に塗布して被膜とすることができるが、必要に応じてバインダーを混合して着色組成物を製造して、基板に塗布し、被膜とすることができる。このようなバインダーとしては、任意の樹脂が使用できるが、塗布工程により基板上に被膜を形成できること、こうして形成された被膜を精度良くパターン化できることが必要である。このようなバインダーとしては、感光性を有しない樹脂でも、感光性を有する樹脂でもどちらでも用いることができるが、感光性を有する樹脂を用いた場合、被膜を直接露光現像することが可能であり、製造工程上有利である。
また、前記着色重合物は、着色組成物中あるいは基板に形成された透明着色被膜中に一様に存在しており、従って粒子を構成せず、透明着色被膜中に部分的に屈折率の異なる部位を生じさせないため、透明着色被膜に入射した光を散乱させることもない。
まず第一に、感光性を有しないバインダーとしてポリイミド樹脂が好適に使用できる。すなわち、ポリイミド樹脂の前駆体を着色重合物の６０重量％以下程度、前記着色重合物と混合し、固形分が１０〜５０重量％になるように溶剤で希釈して着色組成物を製造し、スピンコート法等の方法により基板上に塗布し、乾燥させることにより、基板上に被膜を形成することが可能である。そしてこの被膜上に感光性樹脂を塗布し、更に所望の開口部又は透明部を有するマスクを重ね、このマスクを通して露光し、現像して、前記被膜を部分的に露出させ、この露出部位の被膜をエッチングして除去することにより、前記被膜を所望のパターンに精度良く加工することが出来る。なお、このパターン化の後加熱処理を施すことにより前記前駆体を重合させ、基板と透明着色被膜とを強固に接着させることが可能である。
【００２４】
前記ポリイミド前駆体は酸二無水物とジアミノ化合物とを反応させて製造することが可能である。ポリイミド前駆体を合成するための酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’４，４’−ジフェニルスルホン酸テトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、などがある。これらの酸無水物は二種類以上組み合わせて用いることもできる。
【００２５】
ポリイミド前駆体を合成するためのジアミノ化合物としては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス−（４−アミノフェニル）テトラメチルジシロキサンなどがある。これらのジアミノ化合物は二種類以上組み合わせて用いることもできる。
【００２６】
溶剤としてはメタノール、エタノール、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン、エチルベンゼン、酢酸イソアミル、酢酸ｎ−アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテル（アセテート）、プロピレングリコールモノエチルエーテル（アセテート）、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、トリエチレングリコール、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、液体ポリエチレングリコール、１−メトキシ−２−プロパノール、ジプロピレングリコール、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、乳酸エチル、エチルエトキシプロピオネート等が用いられるが、これらの溶剤は２種類以上組み合わせて用いることもできる。
【００２７】
第二に、バインダーとして感光性材料を利用する場合、前記着色重合物と感光性材料の混合物から成る感光性着色組成物を基板にスピンコート法等の方法で塗布し、被膜を形成した後、この被膜上に所望の開口部又は透明部を有するマスクを重ね、このマスクを通して露光する。あるいは露光に続き、加熱処理などの後処理を行う。この露光又は露光とその後処理により、露光部位の現像液溶解性能が変化し、その溶解性能の高い部位を選択的に現像液を用いて溶解除去することにより、所望のパターンに加工することが可能となる。
【００２８】
このような感光性材料としては、露光あるいは露光と後処理により現像液溶解性能が低下するものと、現像液溶解性能が増大するものが例示できる。
【００２９】
露光によりあるいは露光と後処理によりその現像液溶解性能が低下する感光性材料としては、例えば、光重合性モノマーと、光照射によりこれら光重合性モノマーを重合させる感光剤との組み合わせが例示できる。また必要に応じ、さらに増感剤、樹脂、溶剤を加えることができる。
【００３０】
光重合性モノマーとしては、２官能、３官能、多官能モノマーがあり、２官能モノマーとしては、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコ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、トリエチレングリコールジアクリレート等があり、３官能モノマーとして、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等があり、多官能モノマーとして、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等がある。光重合性モノマーの添加量は、特に限定されるものではないが、バインダー樹脂の２０〜１５０重量％が好ましい。
【００３１】
感光剤としてはトリアジン系化合物、アセトフェノン系化合物、チオキサンソン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ジアゾ系化合物、アジド系化合物がある。トリアジン系化合物としては、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシスチリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−クロロフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４’−メトキシ−１’−ナフチル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ−イソアミロキシカルボニルメチル−３’−カルバゾリル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ−（２”−メトキシ−１”−メチルエトキシカルボニルメチル）−３’−カルバゾリル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ−シクロヘキシロキシカルボニルメチル−３’−カルバゾリル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メチルチオフェニル）−ビス（４，６−トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−β−スチリル）−ビス（４，６−トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（３−クロロフェニル）−ビス（４，６−トリクロロメチル）−ｓ−トリアジンなどがある。
【００３２】
アセトフェノン系化合物としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、２ーヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル（４−ドデシル）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−メチル−２−モルホリノ（４−チオメチルフェニル）プロパン−１−オンなどがある。チオキサンソン系化合物としては、２−メチルチオキサンソン、２−イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジメチルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソンなどがある。ベンゾイン系化合物としては、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタールなどがある。ベンゾフェノン系化合物としては、４−ベンゾイル−４’−メチル−ジフェニルサルファイド、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノンなどがある。ジアゾ系化合物としては、ｐ−ジアゾジフェニルアミンのホルムアルデヒド縮合物とヘキサフルオロリン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、過塩素酸塩、パラトルエンスルホン酸、もしくは、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルホン酸との反応により生成されたジアゾニウム塩がある。アジド系化合物としては、４，４’−ジアジドスチルベン、４，４’−ジアジドベンゾフェノン、４，４’−ジアジドカルコン，４，４’−ジアジドジフェニルメタン，ｐ−フェニレンｂｉｓ−アジドがある。
【００３３】
また、増感剤としてはチオキサントン類、キサントン類などが挙げられる。
【００３４】
樹脂としては（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ｐーヒドロキシスチレンのようなフェノール性化合物またはその共重合体などが挙げられる。
この樹脂の分子量は、好ましくは３０００〜１５００００であり、さらに好ましくは１００００〜８００００である。分子量が３０００以下では、現像の際に樹脂が除去されやすくなるために、除去されるべきでない部分の樹脂が除去されてしまい、１５００００以上では逆に樹脂が除去されにくなり、除去されるべき部分の樹脂が除去されなくなり、いずれの場合もパターニング性が低下する。
【００３５】
また、溶剤としては、前記ポリイミド前駆体を溶解させる溶剤と同一のものを使用することが出来る。
【００３６】
そして、感光性着色組成物を製造するには、例えば前記着色重合物２５〜６０重量％、光重合性モノマー１０〜５０重量％、感光剤５〜２０重量％、樹脂２〜３０重量％の割合で混合した固形分１０〜５０重量％に溶剤５０〜９０重量％を加えればよい。
【００３７】
また、露光によりあるいは露光と後処理によりその現像液溶解性能が低下する感光性材料の他の例としては、樹脂、光照射により酸を発生する光酸発生剤、及び前記酸の存在下の加熱により前記樹脂を架橋させる架橋剤の組み合わせが例示できる。また、必要に応じ、さらに溶剤を加えることができる。
【００３８】
樹脂としては、アルコール系水酸基を有する単量体、フェノール系水酸基を有する単量体、カルボキシル基を有する単量体、アルコール系水酸基およびカルボキシル基を有する単量体の共重合体を用いる。
【００３９】
アルコール系水酸基を有する単量体としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートの −カプロラクトン付加物、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、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートの２塩基酸無水物およびエチレンオキサイド付加物、（メタ）アクリル酸のフェニルグリシジルエーテル付加物、グリシジル（メタ）アクリレートのモノカルボン酸付加物、アリルアルコール、アリロキシエタノール等が挙げられる。フェノール系水酸基を有する単量体としては、フェノールノボラック、ｐ−ヒドロキシスチレン、に代表されるフェノール類モノマーが挙げられる。この単量体は共重合において５〜５０重量％の範囲で用いることが望ましく、５重量％未満であると感度が低下し、５０重量％を越えると膨潤、現像性のバランスが取れなくなる。
【００４０】
カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸、メタアクリル酸、クロトン酸、ビニル安息香酸または（メタ）アクリル酸のカプロラクトン付加物、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートに無水フタル酸等の酸無水物を付加させたもの等が挙げられる。この単量体は共重合において５〜５０重量％の範囲で用いることが好ましく、５重量％未満であると感度が低下し、５０重量％を越えると現像性のバランスが取れなくなる。
【００４１】
アルコール系水酸基およびカルボキシル基を有する単量体、またはアルコール系水酸基またはカルボキシル基を有する単量体と共重合可能な他の単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の脂肪族（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等の芳香族含有（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート等の官能性（メタ）アクリレート、スチレンおよびスチレン誘導体、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のＮ置換マレイミド等が挙げられる。この単量体は１種類でも、それ以上でも構わない。
この樹脂の分子量は、好ましくは３０００〜１５００００であり、さらに好ましくは１００００〜８００００である。分子量が３０００以下では、現像の際に樹脂が除去されやすくなるために、除去されるべきでない部分の樹脂が除去されてしまい、１５００００以上では逆に樹脂が除去されにくなり、除去されるべき部分の樹脂が除去されなくなり、いずれの場合もパターニング性が低下する。
【００４２】
光酸発生剤としてはトリアジン系化合物、オニウム塩系化合物がある。トリアジン系化合物としては、前記記載のトリアジン系感光剤がある。
【００４３】
オニウム塩系化合物としては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−ｐ−トルエンスルホナート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネートなどが挙げられる。
【００４４】
架橋剤としては、Ｎ−メチロール構造を有するものが用いられ、たとえばメチロール化尿素、尿素樹脂、メチロール化メラミン、ブチロール化メラミン、メチロール化グアナミンあるいはこれらの化合物のアルキルエーテルを用いることができ、熱安定性が高いという点からアルキルエーテル化物がより好ましい。このアルキルエーテルのアルキル基としては炭素数１〜５のアルキル基が好ましい。特に、このアルキルエーテル化物としては、感度の点からヘキサメチロールメラミンのアルキルエーテル化物がより好ましい。
【００４５】
溶剤としては、前記ポリイミド前駆体を溶解させる溶剤と同一のものを利用することが出来る。
【００４６】
そして、感光性着色組成物を製造するには、例えば前記着色重合物２５〜６０重量％、光酸発生剤５〜２０重量％、架橋剤２〜３０重量％、樹脂２〜５０重量％の割合で混合した固形分１０〜５０重量％に溶剤５０〜９０重量％を加えればよい。
そして、この感光性着色組成物は、露光することにより酸発生剤から酸が発生し、この露光に引き続いて加熱することにより前記樹脂と架橋剤とが架橋して、その現像液溶解性が低下する。したがって現像することによって露光部の感光性着色組成物が残存し、パターン化することが可能である。
【００４７】
次に、露光によりあるいは露光と後処理によりその現像液溶解性能が増大する感光性材料としては、例えば、樹脂と、光照射によりこの樹脂を分解又は変性させて、その現像液溶解性を増大させる感光剤との組み合わせが例示できる。また必要に応じ、さらに溶剤を加えることができる。
このような樹脂としては、ノボラック樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルキルエーテル、スチレンとアクリル酸との共重合体、メタクリル酸とアルキルエステルとの共重合体、ヒドロキシスチレンの重合体、ポリビニルヒドロキシベンゾエート、ポリビニルヒドロキシベンザルなどがある。
【００４８】
感光剤としては１，２−ナフトキノン系化合物 がある。たとえば、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸のエステル、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノジアジド−５−スルホン酸のエステル、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸のエステル、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸のエステル、２，２’，３，４，４’−ペンタヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸のエステル、２，２’，３，４，４’−ペンタヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸のエステルなどがある。
溶剤としては、前記ポリイミド前駆体を溶解させる溶剤と同一のものを使用することが出来る。
【００４９】
そして、感光性着色組成物を製造するには、例えば前記着色重合物２５〜６０重量％、感光剤５〜２０重量％、樹脂２〜５０重量％の割合で混合した固形分１０〜５０重量％に溶剤５０〜９０重量％を加えればよい。
【００５０】
そして、この感光性着色組成物は、露光することにより、樹脂が分解又は変性され、その現像液溶解性が増大する。このため、前記被膜に所望の開口部又は透明部を有するマスクを重ね、このマスクを通して露光・加熱した後、現像液で現像することにより、非露光部の感光性着色組成物が残存し、パターン化することが可能である。
【００５１】
本発明に用いられる着色重合物は、上述のようなスピンコート法用の他、バーコーター用、ロールコーター用、あるいはグラビアオフセット用印刷インキ、水無しオフセット用印刷インキ、シルクスクリーン印刷用インキとして上述したような材料を混合して調製することができる。また感光性である場合には、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型になるよう調製することができる。
本発明に用いられる着色重合物はあるいはそれを上述したような材料を混合して調製したものは、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、５μｍ以上の粗大粒子、好ましくは１μｍ以上の粗大粒子、さらに好ましくは０．５μｍ以上の粒子および混入した塵の除去を行うことが好ましい。
【００５２】
本発明に用いられるカラーフィルタは、フォトリソグラフィー法、エッチング法または印刷法により、透明基板上に、赤色画素、緑色画素および青色画素を形成することにより製造される。
透明基板としては、ガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。
本発明に用いられ、ＥＢＵ規格を満足するディスプレーを得られる赤色の着色組成物は、例えばＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４とＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７の混合物を用いて得られる組成物である。また、緑色の着色組成物は、例えばＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６とＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３９またはＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３との混合物を用いて得られる組成物である。
【００５３】
フォトリソグラフイー法により各色画素を形成する場合は、前記溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物として調製した感光性着色組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が１〜２μｍとなるように塗布する。必要により乾燥された膜には、所定のパターンを有するマスクを接触あるいは非接触で通して紫外線露光を行う。その後、溶剤あるいはアルカリ現像液に浸漬もしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して溶解度の高い部分を除去してパターン形成をした後、同様の操作を他色について繰り返して、カラーフィルタを製造する。更に着色組成物の重合を促進するため、加熱を施すことも必要に応じ行える。
【００５４】
現像に際しては、例えばアルカリ現像液として炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、前記着色組成物を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
【００５５】
エッチング法により各色画素を形成する場合は、着色組成物を透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が１〜２μｍとなるように塗布し乾燥し、被膜を形成する。その上にレジストを塗布し、所定のパターンを有するマスクを接触あるいは非接触で通して紫外線露光を行う。現像してレジストをパターニングした後、エッチング液に浸漬もしくはスプレーなどによりエッチング液を噴霧してレジストから露出した部分の被膜を除去してパターン形成をした後、レジストに適応した剥離液を用いてレジスト部分を除去する。同様の操作を他色について繰り返して、カラーフィルタを製造する。更に着色組成物の重合を促進するため、加熱を施すことも必要に応じ行える。
【００５６】
印刷法による各色画素の形成は、前記各種の印刷インキとして調製した着色組成物の印刷と乾燥を繰り返すだけでパターン化ができるため、カラーフィルタの製造法としては、低コストで量産性に優れている。さらに、印刷技術の発展により高い寸法精度および平滑度を有する微細パターンの印刷を行うことができる。印刷を行うためには、印刷の版上にて、あるいはブランケット上にてインキが乾燥、固化しないような組成とすることが好ましい。また、ブランケットの膨潤、溶解等があると、それに伴うパターンの再現性の低下や透明性の低下を招くので印刷インキの溶剤の選択には、種々の注意を要する。さらに、印刷機上でのインキの流動性の制御も重要であり、分散剤や体質顔料によるインキ粘度の調整も行うことができる。
【００５７】
カラーフィルタとバックライトユニットとを具備するカラー液晶ディスプレーの色特性は、カラーフィルタの透過スペクトルおよびカラーフィルタを通過するバックライトユニットの光の特性により決まり、バックライトユニットのスペクトル強度分布とカラーフィルタの透過スペクトルの積の波長分布により決定される。また、色特性は、人の視覚特性から（Ｘ，Ｙ，Ｚ）や（Ｌ*，ａ*，ｂ*）などの座標で表すことができ、カラーテレビや液晶ディスプレーなどの分野では、色度を（ｘ，ｙ）で表すことが多く、標準色となるＮＴＳＣやＥＢＵにおける三原色も（ｘ，ｙ）で表現されている。
【００５８】
光源のエネルギーの波長分布Ｉ（入）、カラーフィルタの透過スペクトルＴ（入）、および人の視覚特性を表す等色関数（外１）（入）、（外２）（入）、（外３）（入）と、色度（ｘ，ｙ）との関係は次のように表される。
【００５９】
【外１】
【００６０】
【外２】
【００６１】
【外３】
【００６２】
【数３】
ここで入は波長である。
【００６３】
本発明のカラー液晶ディスプレーは前記カラーフィルタとバックライトユニットを具備し、バックライトユニットが以下の条件を備えていることが必要である。
０．３５≦α≦０．６
【００６４】
【数４】
【００６５】
ＥＢＵ規格の青は色純度が高い、即ち、ｘ、ｙの値が小さいことが重要であり、等色関数（外３）（λ）のカーブと青のカラーフィルタの透過スペクトルの重なりが大きいことが必要となる。ここでαは、バックライトユニットの光のエネルギー分布の形状を表すパラメーターであり、バックライトユニットの可視域でのエネルギーのうちの、（外３）（λ）との重なり部分の比率に相当するものであり、バックライトユニットのＥＢＵ規格に対する適正に合致するものである。
【００６６】
バックライトユニットの光源としては、現在ほとんど三波長管が用いられている。三波長管の発光スペクトルは、赤、緑、青に発光する蛍光体の種類、配合、コーテイング方法によって決定される。カラー液晶ディスプレーでは、三波長管をバックライトユニットに組み込んで用いられるが，この際、光源から出た光は、例えば導光板や拡散板等を通って、ディスプレーの画面全体に均一な輝度を有する面発光体となる。ただし、この導光板や拡散板等を光が通ることにより、散乱等によって、光源のスペクトルの短波長側の強度が一般に低下する。従って，本発明でバックライトユニットに要求される条件とは三波長管そのものの発光スペクトルではなく、バックライトユニットとしての発光スペクトルに要求される条件であり、バックライトユニットの発光スペクトルとは、三波長管と液晶層との間に配置されている偏光板への入射光の発光スペクトルのことである。
【００６７】
α値は、バックライトユニットの発光エネルギーのうちの青に効く成分に相当し、大きいほど青に有効な成分の比率が向上する。従って、α値が大きければ大きいほどディスプレーとして青が再現し易くなり、小さければ出にくくなる。α値が０．３５より小さいときは、実質的にＥＢＵ規格に合致する青の色は達成されない。つまり、カラー液晶ディスプレーは赤、緑、青全てがオンの時に、３色の合成（加色混合）で白である必要があり、α値が０．３５より小さい場合には青成分が小さくなるため、白が青の補色である黄色味を帯びてくる。これを補正するには、カラーフィルタの緑と赤の透過率を下げる必要があり、ディスプレーとしては、バックライトユニットの利用効率が低く、暗い画面になってしまう。従って、α値は０．３５以上、好ましくは０．４以上であることが必要である。一方、α値が０．６を越えると、逆に青のカラーフィルタの透過率を下げる必要が生じ、ディスプレーとしは、やはり暗い画面となってしまう。従って、α値は０．６以下、好ましくは、０．５５以下であることが必要である。
【００６８】
【実施例】
（バックライトユニット１）
赤色蛍光体にＹ2Ｏ3：Ｅｕを重量比で全体の３０％、緑色蛍光体にＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂを重量比で全体の５０％、青色蛍光体にＳｒ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕを重量比で全体の２０％を混合機を用いて混合した。混合された蛍光体をニトロセルロースに溶解した酢酸ブチル中に投入し、よく混合してサスペンジョンを作った。これを管系３２ｍｍのガラス管内壁に塗布し蛍光体を乾燥させた後、５００℃で焼き、４０ワットの直管型蛍光蛍光ランプを作製した。導光板、拡散板と共に組み立て、バックライトユニットを作製した。バックライトユニットの発光スペクトルはα値０．４３であった。
【００６９】
（バックライトユニット２）
市販品バックライトを用いたが、導光板、拡散板と共に組み立てたバックライトユニットの発光スペクトルはα値０．２９であった。
なお、バックライト１、バックライト２の発光スペクトルをそれぞれ、図１、図２に示した。
【００７０】
次に着色組成物の作成例を以下に示す。
なお、アクリルワニスはモノマー組成がスチレン／メタクリル酸／メタクリル酸メチル／メタクリル酸ブチル＝２０／２０／３０／３０（重量比）で、分子量が約４００００のアクリル樹脂の２０重量％シクロヘキサノン溶液を用いた。
【００７１】
（青色着色組成物１）
まず、〈化５〉で表される色素単量体のＣｌＯ4-塩３０ｇ、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸１３ｇ、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４６ｇ、メタクリル酸１１ｇ、および２８重量％アンモニア水４ｇ、更に重合触媒としてアゾビスイソブチロニトリル５ｇを加え、メチルセロソルブを溶媒として、９５℃で５時間反応させた。溶媒を留去し、得られた共重合体は数平均分子量１３３００、重量平均分子量１８２００であった。このようにして着色重合物を得た。
この着色重合物に下記組成のように調合して、青色着色組成物１を得た。
なお、本実施例において、「部」は質量基準である。
着色重合物 １６部
アクリルワニス ３６部
トリメチロールプロパントリアクリレート １２部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュアー９０７」） ３部
シクロヘキサノン １２０部
【００７２】
（青色着色組成物２）
まず、銅フタロシアニン分散体の製法を以下に記す。
（銅フタロシアニン分散体）
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して銅フタロシアニンの分散体を作製した。
ε型銅フタロシアニン ６０部
（東洋インキ製造社製「リオノールブルー ＥＳ」）
分散剤（ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」） ６部
アクリルワニス ２００部
シクロヘキサノン １３４部
次にこのようにして得られた銅フタロシアニン分散体を用い、下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、１μｍのフィルタで濾過して、青色着色組成物２を得た。
銅フタロシアニン分散体 １５０部
アクリルワニス １０部
トリメチロールプロパントリアクリレート １９部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュアー９０７」） ４部
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２部
シクロヘキサノン ２１５部
【００７３】
緑色着色組成物および赤色着色組成物は、組成がそれぞれ下記組成となるように，青色着色組成物２と同様の方法で作製した。
【００７４】
（緑色着色組成物）
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １１部
（東洋インキ製造社製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ ８部
（バイエル社製「ファンチョンファーストエロー Ｙ−５６８８」）
分散剤（ゼネカ社製「ソルスパーズ２００００」） ２部
アクリルワニス １０２部
トリメチロールプロパントリアクリレート １４部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュアー９０７」） ４部
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２部
シクロヘキサノン ２５７部
【００７５】
（赤色着色組成物）
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８部
（チバガイギー社製「イルガフオーレッド Ｂ−ＣＦ」）
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ ２部
（チバガイギー社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）
分散剤（ゼネカ社製「ソルスパーズ２００００」） ２部
アクリルワニス １０８部
トリメチロールプロパントリアクリレート １３部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュアー９０７」） ３部
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） １部
シクロヘキサノン ２５３部
【００７６】
前記着色組成物をガラス基板上にスピンコ一夕ーを用いて塗布し、７０℃、２０分熱風オーブンで乾燥した後、幅１００μｍのストライプ状の開口部を有するフォトマスクを介して紫外線露光し、５％炭酸ナトリウム水溶液で未露光部を洗い流し、２３０℃、３０分熱風オーブンでベークして、それぞれ１００μｍ幅のストライプ状のカラーフィルタを作製した。なお、この際、カラーフィルタの色度がＥＢＵ規格にできるだけ近くなるように膜厚を設定した。
【００７７】
このようにして作製したカラーフィルタとバックライトユニットを組み合わせて表１の結果を得た。比較例においては膜厚が２μｍを越えており、かつｘがＥＢＵ規格から大きくずれている。一方で、実施例では膜厚が１〜２μｍで、かつＥＢＵ規格を達成している。
【００７８】
【表１】
【００７９】
【発明の効果】
本発明により、ＥＢＵ規格の色特性を具備し、膜厚が１〜２μｍの青のカラーフィルタが形成できるようになり、その結果色度特性においてＥＢＵ規格を満足させるカラー液晶ディスプレーが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】バックライトユニット１の発光スペクトル
【図２】バックライトユニット２の発光スペクトル
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタと特定のバックライトユニットを組み合わせてなる液晶ディスプレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレーは、２枚の偏光板に挟まれた液晶層が、層内に設けられた電極への印加する電圧を画素毎に調整することにより、１枚目の偏光板を通過したバックライトユニットからの光の偏光度合いを制御して、２枚日の偏光板を通過する光量をコントロールすることにより表示が行われる。この２枚の偏光板の間にカラーフィルタを設けることによりカラー表示を可能にしている。従って、バックライトユニットの発光スペクトルとカラーフィルタの分光特性が、カラー液晶ディスプレーの色特性を決定する重要な因子となっている。
従来、カラーフィルタとしては、耐熱性、耐光性等の諸耐性にすぐれた顔料分散型カラーフィルタが用いられている。また、バックライトユニットとしては、演色性にすぐれた三波長域発光型蛍光ランプ（以後「三波長管」と呼ぶ）を光源とするバックライトユニットが広く用いられている。
【０００３】
これらの顔料分散型カラーフィルタおよび高演色性の三波長管の出現により、カラー液晶ディスプレーは、液晶カラーテレビやカーナビゲーション用および液晶ディスプレー一体型のノートパソコンとして大きな市場を形成するに至っている。更に、近年、省エネ、省スペースという特徴を活かした、デスクトップパソコン用のモニターとしても普及し始めており、従来のＣＲＴモニターに代わるディスプレーとして注目されている。
【０００４】
カラーテレビでは、（１）受像（カラーカメラ）、（２）伝送、（３）受像（受像機）のプロセスを通じて、被写体の形、動き、色相が受像画面上に再現されている。従って、色相も含めた画像信号の伝送方式が規格化されている。この方式の代表的なものはＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）で、アメリカ、カナダ、日本がこの方式で放送を行なっている主要な国である。一方、ヨーロッパでは ＥＢＵ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｕｎｉｏｎ：ヨーロッパ放送連合）が方式および規格を定めている。
【０００５】
カラーテレビの再現色域を決定するのは、受像機の三原色（受像三原色）の色度であり、カラーカメラが持つべき分光特性もこれによって定まる。ＮＴＳＣ方式の受像三原色は下記のように定められている。
赤 ： ｘ＝０．６７ ｙ＝０．３３
緑 ： ｘ＝０．２１ ｙ＝０．７１
青 ： ｘ＝０．１４ ｙ＝０．０８
一方、ＥＢＵ規格の受像三原色は下記のように定められている。
赤 ： ｘ＝０．６４ ｙ＝０．３３
緑 ： ｘ＝０．２９ ｙ＝０・６０
青 ： ｘ＝０．１５ ｙ＝０．０６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現状ではＣＲＴの表示性能は液晶ディスプレーより高く、特にＣＲＴの表示色の欧州規格であるＥＢＵ規格の色度を満足する液晶ディスプレーがまだ出現しておらず、この規格達成がテレビジョンの分野あるいはマルチメディア用ディスプレー分野で、液晶ディスプレーが大きく普及する一つの鍵となっている。
【０００７】
具体的には、赤と緑については、現行の顔料分散型の着色組成物およびバックライトユニットの組合せにより、比較的容易にＥＢＵ規格を達成可能である。
しかし、青については、現在一般に用いられている三波長管を光源とするバックライトユニットを具備するカラー液晶ディスプレー用に、現行の青色の着色組成物を用いてＥＢＵ規格を満たす青のカラーフィルタを形成しようとするとその膜厚を厚くする必要があり現実的ではない。これに対して、バックライトユニットとして、その光強度分布、すなわちバックライトユニットの光強度の波長に対する分布Ｉ（入）が以上の条件を満たすものを用いることにより、青のカラーフィルタの膜厚を２．５μｍ程度まで下げることができるが、実用膜厚の点でまだ不十分である。
そこで、本発明の目的は、現行の材料では実現困難な、カラーフィルターを構成する各色の画素の膜厚が１〜２μｍの範囲内でほぼ均一であり、ＥＢＵ規格の色特性を満足するカラー液晶ディスプレーを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、請求項に示した組成の着色重合物を用いたカラーフィルタと、三波長域発光型蛍光ランプを光源とする特定の光強度分布を有するバックライトユニットとを組み合わせることにより、ＥＢＵ規格の色特性を具備するカラー液晶ディスプレーが得られることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、基板上に、パターン化されて配列され、入射光を着色して出射する複数色の透明着色被膜を備えて成り、これら複数の透明着色被膜のうち少なくとも一つの透明着色被膜が、下記一般式〈化３〉で表される色素単量体を重合して得られる着色重合物を主成分とすることを特徴とするカラーフィルタと、三波長域発光型蛍光ランプを光源とし、バックライトユニットの光強度の波長に対する分布Ｉ（入）が以下の条件を満たすバックライトユニットとを具備するカラー液晶ディスプレーである。
０．３５≦α≦０．６
【００１０】
【数２】
【化３】
（式中、Ｒ１は各々独立に、下記〈化４〉で表される重合性基の中から選ばれる基、水素原子、炭素原子数１から８のアルキル基もしくはヒドロキシアルキル基を表し、少なくとも一つは下記〈化４〉で表される重合性基の中から選ばれる。Ｘ−はアニオンを表す。）
【００１３】
【化４】
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について説明する。
本発明において、カラーフィルタの着色性能は、〈化１〉で表される色素単量体を重合して得られる着色重合物が担保している。この着色重合物は、従来のカラーフィルターに用いられていた染料と異なり、優れた耐光性・耐熱性を有するため、液晶ディスプレイの製造工程中の加熱工程の有無にかかわらず、また液晶ディスプレイの長期的使用、強い光を受ける条件下での使用にかかわらず、所期の着色性能を維持することが出来る。
【００１５】
この着色重合物としては、分子量３０００〜１５００００のものが適当である。分子量３０００未満の場合には耐候性・耐熱性が不十分である。他方、分子量１５００００を越える場合には、パターニング性が低下する。
【００１６】
本発明で用いられる着色重合物は、＜化１＞で表される色素単量体のみを重合して得ることができる他、＜化１＞で表される色素単量体と従来周知の単量体との共重合物とすることができる。また、色相を調整するため＜化１＞で表される色素単量体を二種以上組み合わせた共重合物とすることもできる。
本発明の着色重合物の製造は、水中、有機溶剤中または無溶媒で、従来周知の重合触媒を用いて容易に行うことができる。
【００１７】
本発明で用いられる色素単量体を例示する。＜化１＞において、Ｒ１で表される炭素原子１〜８のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、アミル、第三アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、イソオクチル、第三オクチル、２−エチルヘキシルなどが挙げられ、炭素原子１〜８のヒドロキシルアルキル基としては、例えば、上記アルキル基の水素原子をヒドロキシル基で置換した構造の基が挙げられる。Ｒ２で表される炭素原子２〜４のアルキレン基としては、例えば、エチレン、トリメチレン、テトラメチレンなどが挙げられる。
【００１８】
また、Ｘ−で表されるアニオンとしては、例えば、塩素アニオン、臭素アニオン、ヨウ素アニオン、フッ素アニオンなどのハロゲンアニオン、過塩素酸アニオン、チオシアン酸アニオン、六フッ化リンアニオン、六フッ化アンチモンアニオン、四フッ化ホウ素アニオンなどの無機系アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、トルエンスルホン酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、などの有機スルホン酸アニオン、オクチルリン酸アニオン、ドデシルリン酸アニオン、オクタデシルリン酸アニオン、フェニルリン酸アニオン、ノニルフェニルリン酸アニオンなどの有機リン酸アニオンなどが挙げられる。
【００１９】
上記一般式〈化１〉で示される色素単量体の代表例として、青色の色相の下記の〈化５〉が挙げられる。ただし、本発明は下記の例示化合物により何ら限定されるものではない。なお、以下の例示では、アニオンを省いた色素単量体カチオンで示してある。
【００２０】
【化５】
本発明で用いられる着色重合物を得るために、前記のように色素単量体と従来周知の単量体との共重合物とする場合に、用いることができる周知の単量体としては、スチレン系化合物並びにα，β−不飽和モノ〜ポリカルボン酸およびそのエステル、アミド、イミド、または無水物であり、例えば、前者では、スチレン、α−メチルスチレン、ヒドロキシスチレンなどが挙げられ、後者では、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、１−ブチン−２，３，４−トリカルボン酸などが挙げられ、前記エステルとしては、前記α，β−不飽和カルボン酸のメチル、エチル、２−ヒドロキシエチル、プロピル、ブチル、オクチル、ドデシル、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル、１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル、２−〔３−（２−ベンゾトリアゾリル）−４−ヒドロキシフェニル〕エチルなどのエステルが挙げられ、前記アミドとしては、前記α，β−不飽和カルボン酸のメチルアミド、ジメチルアミド、エチルアミド、ジエチルアミド、プロピルアミド、ジプロピルアミド、ブチルアミド、ジブチルアミド、ヘキシルアミド、オクチルアミド、フェニルアミドなどが挙げられ、前記イミドとしては、マレイミド、イタコンイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−オクチルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミドなどが挙げられる。
【００２２】
本発明の色素単量体と周知の単量体との共重合とする場合、該周知の単量体の使用量は用途に応じて適宣選択されるが、通常、本発明の色素単量体１００ｇに対して、５〜１０００００ｇの範囲内である。
【００２３】
次に、この着色重合物はこれを基板に塗布して被膜とすることができるが、必要に応じてバインダーを混合して着色組成物を製造して、基板に塗布し、被膜とすることができる。このようなバインダーとしては、任意の樹脂が使用できるが、塗布工程により基板上に被膜を形成できること、こうして形成された被膜を精度良くパターン化できることが必要である。このようなバインダーとしては、感光性を有しない樹脂でも、感光性を有する樹脂でもどちらでも用いることができるが、感光性を有する樹脂を用いた場合、被膜を直接露光現像することが可能であり、製造工程上有利である。
また、前記着色重合物は、着色組成物中あるいは基板に形成された透明着色被膜中に一様に存在しており、従って粒子を構成せず、透明着色被膜中に部分的に屈折率の異なる部位を生じさせないため、透明着色被膜に入射した光を散乱させることもない。
まず第一に、感光性を有しないバインダーとしてポリイミド樹脂が好適に使用できる。すなわち、ポリイミド樹脂の前駆体を着色重合物の６０重量％以下程度、前記着色重合物と混合し、固形分が１０〜５０重量％になるように溶剤で希釈して着色組成物を製造し、スピンコート法等の方法により基板上に塗布し、乾燥させることにより、基板上に被膜を形成することが可能である。そしてこの被膜上に感光性樹脂を塗布し、更に所望の開口部又は透明部を有するマスクを重ね、このマスクを通して露光し、現像して、前記被膜を部分的に露出させ、この露出部位の被膜をエッチングして除去することにより、前記被膜を所望のパターンに精度良く加工することが出来る。なお、このパターン化の後加熱処理を施すことにより前記前駆体を重合させ、基板と透明着色被膜とを強固に接着させることが可能である。
【００２４】
前記ポリイミド前駆体は酸二無水物とジアミノ化合物とを反応させて製造することが可能である。ポリイミド前駆体を合成するための酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’４，４’−ジフェニルスルホン酸テトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、などがある。これらの酸無水物は二種類以上組み合わせて用いることもできる。
【００２５】
ポリイミド前駆体を合成するためのジアミノ化合物としては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス−（４−アミノフェニル）テトラメチルジシロキサンなどがある。これらのジアミノ化合物は二種類以上組み合わせて用いることもできる。
【００２６】
溶剤としてはメタノール、エタノール、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン、エチルベンゼン、酢酸イソアミル、酢酸ｎ−アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテル（アセテート）、プロピレングリコールモノエチルエーテル（アセテート）、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、トリエチレングリコール、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、液体ポリエチレングリコール、１−メトキシ−２−プロパノール、ジプロピレングリコール、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、乳酸エチル、エチルエトキシプロピオネート等が用いられるが、これらの溶剤は２種類以上組み合わせて用いることもできる。
【００２７】
第二に、バインダーとして感光性材料を利用する場合、前記着色重合物と感光性材料の混合物から成る感光性着色組成物を基板にスピンコート法等の方法で塗布し、被膜を形成した後、この被膜上に所望の開口部又は透明部を有するマスクを重ね、このマスクを通して露光する。あるいは露光に続き、加熱処理などの後処理を行う。この露光又は露光とその後処理により、露光部位の現像液溶解性能が変化し、その溶解性能の高い部位を選択的に現像液を用いて溶解除去することにより、所望のパターンに加工することが可能となる。
【００２８】
このような感光性材料としては、露光あるいは露光と後処理により現像液溶解性能が低下するものと、現像液溶解性能が増大するものが例示できる。
【００２９】
露光によりあるいは露光と後処理によりその現像液溶解性能が低下する感光性材料としては、例えば、光重合性モノマーと、光照射によりこれら光重合性モノマーを重合させる感光剤との組み合わせが例示できる。また必要に応じ、さらに増感剤、樹脂、溶剤を加えることができる。
【００３０】
光重合性モノマーとしては、２官能、３官能、多官能モノマーがあり、２官能モノマーとしては、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコ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、トリエチレングリコールジアクリレート等があり、３官能モノマーとして、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等があり、多官能モノマーとして、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等がある。光重合性モノマーの添加量は、特に限定されるものではないが、バインダー樹脂の２０〜１５０重量％が好ましい。
【００３１】
感光剤としてはトリアジン系化合物、アセトフェノン系化合物、チオキサンソン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ジアゾ系化合物、アジド系化合物がある。トリアジン系化合物としては、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシスチリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−クロロフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４’−メトキシ−１’−ナフチル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ−イソアミロキシカルボニルメチル−３’−カルバゾリル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ−（２”−メトキシ−１”−メチルエトキシカルボニルメチル）−３’−カルバゾリル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ−シクロヘキシロキシカルボニルメチル−３’−カルバゾリル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メチルチオフェニル）−ビス（４，６−トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−β−スチリル）−ビス（４，６−トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（３−クロロフェニル）−ビス（４，６−トリクロロメチル）−ｓ−トリアジンなどがある。
【００３２】
アセトフェノン系化合物としては、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、２ーヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル（４−ドデシル）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−メチル−２−モルホリノ（４−チオメチルフェニル）プロパン−１−オンなどがある。チオキサンソン系化合物としては、２−メチルチオキサンソン、２−イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジメチルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソンなどがある。ベンゾイン系化合物としては、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタールなどがある。ベンゾフェノン系化合物としては、４−ベンゾイル−４’−メチル−ジフェニルサルファイド、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノンなどがある。ジアゾ系化合物としては、ｐ−ジアゾジフェニルアミンのホルムアルデヒド縮合物とヘキサフルオロリン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、過塩素酸塩、パラトルエンスルホン酸、もしくは、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルホン酸との反応により生成されたジアゾニウム塩がある。アジド系化合物としては、４，４’−ジアジドスチルベン、４，４’−ジアジドベンゾフェノン、４，４’−ジアジドカルコン，４，４’−ジアジドジフェニルメタン，ｐ−フェニレンｂｉｓ−アジドがある。
【００３３】
また、増感剤としてはチオキサントン類、キサントン類などが挙げられる。
【００３４】
樹脂としては（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ｐーヒドロキシスチレンのようなフェノール性化合物またはその共重合体などが挙げられる。
この樹脂の分子量は、好ましくは３０００〜１５００００であり、さらに好ましくは１００００〜８００００である。分子量が３０００以下では、現像の際に樹脂が除去されやすくなるために、除去されるべきでない部分の樹脂が除去されてしまい、１５００００以上では逆に樹脂が除去されにくなり、除去されるべき部分の樹脂が除去されなくなり、いずれの場合もパターニング性が低下する。
【００３５】
また、溶剤としては、前記ポリイミド前駆体を溶解させる溶剤と同一のものを使用することが出来る。
【００３６】
そして、感光性着色組成物を製造するには、例えば前記着色重合物２５〜６０重量％、光重合性モノマー１０〜５０重量％、感光剤５〜２０重量％、樹脂２〜３０重量％の割合で混合した固形分１０〜５０重量％に溶剤５０〜９０重量％を加えればよい。
【００３７】
また、露光によりあるいは露光と後処理によりその現像液溶解性能が低下する感光性材料の他の例としては、樹脂、光照射により酸を発生する光酸発生剤、及び前記酸の存在下の加熱により前記樹脂を架橋させる架橋剤の組み合わせが例示できる。また、必要に応じ、さらに溶剤を加えることができる。
【００３８】
樹脂としては、アルコール系水酸基を有する単量体、フェノール系水酸基を有する単量体、カルボキシル基を有する単量体、アルコール系水酸基およびカルボキシル基を有する単量体の共重合体を用いる。
【００３９】
アルコール系水酸基を有する単量体としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートの −カプロラクトン付加物、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、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートの２塩基酸無水物およびエチレンオキサイド付加物、（メタ）アクリル酸のフェニルグリシジルエーテル付加物、グリシジル（メタ）アクリレートのモノカルボン酸付加物、アリルアルコール、アリロキシエタノール等が挙げられる。フェノール系水酸基を有する単量体としては、フェノールノボラック、ｐ−ヒドロキシスチレン、に代表されるフェノール類モノマーが挙げられる。この単量体は共重合において５〜５０重量％の範囲で用いることが望ましく、５重量％未満であると感度が低下し、５０重量％を越えると膨潤、現像性のバランスが取れなくなる。
【００４０】
カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸、メタアクリル酸、クロトン酸、ビニル安息香酸または（メタ）アクリル酸のカプロラクトン付加物、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートに無水フタル酸等の酸無水物を付加させたもの等が挙げられる。この単量体は共重合において５〜５０重量％の範囲で用いることが好ましく、５重量％未満であると感度が低下し、５０重量％を越えると現像性のバランスが取れなくなる。
【００４１】
アルコール系水酸基およびカルボキシル基を有する単量体、またはアルコール系水酸基またはカルボキシル基を有する単量体と共重合可能な他の単量体としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の脂肪族（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等の芳香族含有（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート等の官能性（メタ）アクリレート、スチレンおよびスチレン誘導体、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のＮ置換マレイミド等が挙げられる。この単量体は１種類でも、それ以上でも構わない。
この樹脂の分子量は、好ましくは３０００〜１５００００であり、さらに好ましくは１００００〜８００００である。分子量が３０００以下では、現像の際に樹脂が除去されやすくなるために、除去されるべきでない部分の樹脂が除去されてしまい、１５００００以上では逆に樹脂が除去されにくなり、除去されるべき部分の樹脂が除去されなくなり、いずれの場合もパターニング性が低下する。
【００４２】
光酸発生剤としてはトリアジン系化合物、オニウム塩系化合物がある。トリアジン系化合物としては、前記記載のトリアジン系感光剤がある。
【００４３】
オニウム塩系化合物としては、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウム−ｐ−トルエンスルホナート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネートなどが挙げられる。
【００４４】
架橋剤としては、Ｎ−メチロール構造を有するものが用いられ、たとえばメチロール化尿素、尿素樹脂、メチロール化メラミン、ブチロール化メラミン、メチロール化グアナミンあるいはこれらの化合物のアルキルエーテルを用いることができ、熱安定性が高いという点からアルキルエーテル化物がより好ましい。このアルキルエーテルのアルキル基としては炭素数１〜５のアルキル基が好ましい。特に、このアルキルエーテル化物としては、感度の点からヘキサメチロールメラミンのアルキルエーテル化物がより好ましい。
【００４５】
溶剤としては、前記ポリイミド前駆体を溶解させる溶剤と同一のものを利用することが出来る。
【００４６】
そして、感光性着色組成物を製造するには、例えば前記着色重合物２５〜６０重量％、光酸発生剤５〜２０重量％、架橋剤２〜３０重量％、樹脂２〜５０重量％の割合で混合した固形分１０〜５０重量％に溶剤５０〜９０重量％を加えればよい。
そして、この感光性着色組成物は、露光することにより酸発生剤から酸が発生し、この露光に引き続いて加熱することにより前記樹脂と架橋剤とが架橋して、その現像液溶解性が低下する。したがって現像することによって露光部の感光性着色組成物が残存し、パターン化することが可能である。
【００４７】
次に、露光によりあるいは露光と後処理によりその現像液溶解性能が増大する感光性材料としては、例えば、樹脂と、光照射によりこの樹脂を分解又は変性させて、その現像液溶解性を増大させる感光剤との組み合わせが例示できる。また必要に応じ、さらに溶剤を加えることができる。
このような樹脂としては、ノボラック樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルキルエーテル、スチレンとアクリル酸との共重合体、メタクリル酸とアルキルエステルとの共重合体、ヒドロキシスチレンの重合体、ポリビニルヒドロキシベンゾエート、ポリビニルヒドロキシベンザルなどがある。
【００４８】
感光剤としては１，２−ナフトキノン系化合物 がある。たとえば、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸のエステル、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノジアジド−５−スルホン酸のエステル、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸のエステル、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸のエステル、２，２’，３，４，４’−ペンタヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−４−スルホン酸のエステル、２，２’，３，４，４’−ペンタヒドロキシベンゾフェノンと１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸のエステルなどがある。
溶剤としては、前記ポリイミド前駆体を溶解させる溶剤と同一のものを使用することが出来る。
【００４９】
そして、感光性着色組成物を製造するには、例えば前記着色重合物２５〜６０重量％、感光剤５〜２０重量％、樹脂２〜５０重量％の割合で混合した固形分１０〜５０重量％に溶剤５０〜９０重量％を加えればよい。
【００５０】
そして、この感光性着色組成物は、露光することにより、樹脂が分解又は変性され、その現像液溶解性が増大する。このため、前記被膜に所望の開口部又は透明部を有するマスクを重ね、このマスクを通して露光・加熱した後、現像液で現像することにより、非露光部の感光性着色組成物が残存し、パターン化することが可能である。
【００５１】
本発明に用いられる着色重合物は、上述のようなスピンコート法用の他、バーコーター用、ロールコーター用、あるいはグラビアオフセット用印刷インキ、水無しオフセット用印刷インキ、シルクスクリーン印刷用インキとして上述したような材料を混合して調製することができる。また感光性である場合には、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型になるよう調製することができる。
本発明に用いられる着色重合物はあるいはそれを上述したような材料を混合して調製したものは、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、５μｍ以上の粗大粒子、好ましくは１μｍ以上の粗大粒子、さらに好ましくは０．５μｍ以上の粒子および混入した塵の除去を行うことが好ましい。
【００５２】
本発明に用いられるカラーフィルタは、フォトリソグラフィー法、エッチング法または印刷法により、透明基板上に、赤色画素、緑色画素および青色画素を形成することにより製造される。
透明基板としては、ガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。
本発明に用いられ、ＥＢＵ規格を満足するディスプレーを得られる赤色の着色組成物は、例えばＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４とＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７の混合物を用いて得られる組成物である。また、緑色の着色組成物は、例えばＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６とＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３９またはＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３との混合物を用いて得られる組成物である。
【００５３】
フォトリソグラフイー法により各色画素を形成する場合は、前記溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物として調製した感光性着色組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が１〜２μｍとなるように塗布する。必要により乾燥された膜には、所定のパターンを有するマスクを接触あるいは非接触で通して紫外線露光を行う。その後、溶剤あるいはアルカリ現像液に浸漬もしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して溶解度の高い部分を除去してパターン形成をした後、同様の操作を他色について繰り返して、カラーフィルタを製造する。更に着色組成物の重合を促進するため、加熱を施すことも必要に応じ行える。
【００５４】
現像に際しては、例えばアルカリ現像液として炭酸ソーダ、苛性ソーダ等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、前記着色組成物を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
【００５５】
エッチング法により各色画素を形成する場合は、着色組成物を透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が１〜２μｍとなるように塗布し乾燥し、被膜を形成する。その上にレジストを塗布し、所定のパターンを有するマスクを接触あるいは非接触で通して紫外線露光を行う。現像してレジストをパターニングした後、エッチング液に浸漬もしくはスプレーなどによりエッチング液を噴霧してレジストから露出した部分の被膜を除去してパターン形成をした後、レジストに適応した剥離液を用いてレジスト部分を除去する。同様の操作を他色について繰り返して、カラーフィルタを製造する。更に着色組成物の重合を促進するため、加熱を施すことも必要に応じ行える。
【００５６】
印刷法による各色画素の形成は、前記各種の印刷インキとして調製した着色組成物の印刷と乾燥を繰り返すだけでパターン化ができるため、カラーフィルタの製造法としては、低コストで量産性に優れている。さらに、印刷技術の発展により高い寸法精度および平滑度を有する微細パターンの印刷を行うことができる。印刷を行うためには、印刷の版上にて、あるいはブランケット上にてインキが乾燥、固化しないような組成とすることが好ましい。また、ブランケットの膨潤、溶解等があると、それに伴うパターンの再現性の低下や透明性の低下を招くので印刷インキの溶剤の選択には、種々の注意を要する。さらに、印刷機上でのインキの流動性の制御も重要であり、分散剤や体質顔料によるインキ粘度の調整も行うことができる。
【００５７】
カラーフィルタとバックライトユニットとを具備するカラー液晶ディスプレーの色特性は、カラーフィルタの透過スペクトルおよびカラーフィルタを通過するバックライトユニットの光の特性により決まり、バックライトユニットのスペクトル強度分布とカラーフィルタの透過スペクトルの積の波長分布により決定される。また、色特性は、人の視覚特性から（Ｘ，Ｙ，Ｚ）や（Ｌ*，ａ*，ｂ*）などの座標で表すことができ、カラーテレビや液晶ディスプレーなどの分野では、色度を（ｘ，ｙ）で表すことが多く、標準色となるＮＴＳＣやＥＢＵにおける三原色も（ｘ，ｙ）で表現されている。
【００５８】
光源のエネルギーの波長分布Ｉ（入）、カラーフィルタの透過スペクトルＴ（入）、および人の視覚特性を表す等色関数（外１）（入）、（外２）（入）、（外３）（入）と、色度（ｘ，ｙ）との関係は次のように表される。
【００５９】
【外１】
【外２】
【外３】
【数３】
【００６３】
本発明のカラー液晶ディスプレーは前記カラーフィルタとバックライトユニットを具備し、バックライトユニットが以下の条件を備えていることが必要である。
０．３５≦α≦０．６
【００６４】
【数４】
ＥＢＵ規格の青は色純度が高い、即ち、ｘ、ｙの値が小さいことが重要であり、等色関数（外３）（λ）のカーブと青のカラーフィルタの透過スペクトルの重なりが大きいことが必要となる。ここでαは、バックライトユニットの光のエネルギー分布の形状を表すパラメーターであり、バックライトユニットの可視域でのエネルギーのうちの、（外３）（λ）との重なり部分の比率に相当するものであり、バックライトユニットのＥＢＵ規格に対する適正に合致するものである。
【００６６】
バックライトユニットの光源としては、現在ほとんど三波長管が用いられている。三波長管の発光スペクトルは、赤、緑、青に発光する蛍光体の種類、配合、コーテイング方法によって決定される。カラー液晶ディスプレーでは、三波長管をバックライトユニットに組み込んで用いられるが，この際、光源から出た光は、例えば導光板や拡散板等を通って、ディスプレーの画面全体に均一な輝度を有する面発光体となる。ただし、この導光板や拡散板等を光が通ることにより、散乱等によって、光源のスペクトルの短波長側の強度が一般に低下する。従って，本発明でバックライトユニットに要求される条件とは三波長管そのものの発光スペクトルではなく、バックライトユニットとしての発光スペクトルに要求される条件であり、バックライトユニットの発光スペクトルとは、三波長管と液晶層との間に配置されている偏光板への入射光の発光スペクトルのことである。
【００６７】
α値は、バックライトユニットの発光エネルギーのうちの青に効く成分に相当し、大きいほど青に有効な成分の比率が向上する。従って、α値が大きければ大きいほどディスプレーとして青が再現し易くなり、小さければ出にくくなる。α値が０．３５より小さいときは、実質的にＥＢＵ規格に合致する青の色は達成されない。つまり、カラー液晶ディスプレーは赤、緑、青全てがオンの時に、３色の合成（加色混合）で白である必要があり、α値が０．３５より小さい場合には青成分が小さくなるため、白が青の補色である黄色味を帯びてくる。これを補正するには、カラーフィルタの緑と赤の透過率を下げる必要があり、ディスプレーとしては、バックライトユニットの利用効率が低く、暗い画面になってしまう。従って、α値は０．３５以上、好ましくは０．４以上であることが必要である。一方、α値が０．６を越えると、逆に青のカラーフィルタの透過率を下げる必要が生じ、ディスプレーとしは、やはり暗い画面となってしまう。従って、α値は０．６以下、好ましくは、０．５５以下であることが必要である。
【００６８】
【実施例】
（バックライトユニット１）
赤色蛍光体にＹ2Ｏ3：Ｅｕを重量比で全体の３０％、緑色蛍光体にＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂを重量比で全体の５０％、青色蛍光体にＳｒ5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕを重量比で全体の２０％を混合機を用いて混合した。混合された蛍光体をニトロセルロースに溶解した酢酸ブチル中に投入し、よく混合してサスペンジョンを作った。これを管系３２ｍｍのガラス管内壁に塗布し蛍光体を乾燥させた後、５００℃で焼き、４０ワットの直管型蛍光蛍光ランプを作製した。導光板、拡散板と共に組み立て、バックライトユニットを作製した。バックライトユニットの発光スペクトルはα値０．４３であった。
【００６９】
（バックライトユニット２）
市販品バックライトを用いたが、導光板、拡散板と共に組み立てたバックライトユニットの発光スペクトルはα値０．２９であった。
なお、バックライト１、バックライト２の発光スペクトルをそれぞれ、図１、図２に示した。
【００７０】
次に着色組成物の作成例を以下に示す。
なお、アクリルワニスはモノマー組成がスチレン／メタクリル酸／メタクリル酸メチル／メタクリル酸ブチル＝２０／２０／３０／３０（重量比）で、分子量が約４００００のアクリル樹脂の２０重量％シクロヘキサノン溶液を用いた。
【００７１】
（青色着色組成物１）
まず、〈化５〉で表される色素単量体のＣｌＯ4-塩３０ｇ、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸１３ｇ、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４６ｇ、メタクリル酸１１ｇ、および２８重量％アンモニア水４ｇ、更に重合触媒としてアゾビスイソブチロニトリル５ｇを加え、メチルセロソルブを溶媒として、９５℃で５時間反応させた。溶媒を留去し、得られた共重合体は数平均分子量１３３００、重量平均分子量１８２００であった。このようにして着色重合物を得た。
この着色重合物に下記組成のように調合して、青色着色組成物１を得た。
なお、本実施例において、「部」は質量基準である。
着色重合物 １６部
アクリルワニス ３６部
トリメチロールプロパントリアクリレート １２部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュアー９０７」） ３部
シクロヘキサノン １２０部
【００７２】
（青色着色組成物２）
まず、銅フタロシアニン分散体の製法を以下に記す。
（銅フタロシアニン分散体）
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して銅フタロシアニンの分散体を作製した。
ε型銅フタロシアニン ６０部
（東洋インキ製造社製「リオノールブルー ＥＳ」）
分散剤（ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」） ６部
アクリルワニス ２００部
シクロヘキサノン １３４部
次にこのようにして得られた銅フタロシアニン分散体を用い、下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、１μｍのフィルタで濾過して、青色着色組成物２を得た。
銅フタロシアニン分散体 １５０部
アクリルワニス １０部
トリメチロールプロパントリアクリレート １９部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュアー９０７」） ４部
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２部
シクロヘキサノン ２１５部
【００７３】
緑色着色組成物および赤色着色組成物は、組成がそれぞれ下記組成となるように，青色着色組成物２と同様の方法で作製した。
【００７４】
（緑色着色組成物）
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １１部
（東洋インキ製造社製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ ８部
（バイエル社製「ファンチョンファーストエロー Ｙ−５６８８」）
分散剤（ゼネカ社製「ソルスパーズ２００００」） ２部
アクリルワニス １０２部
トリメチロールプロパントリアクリレート １４部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュアー９０７」） ４部
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） ２部
シクロヘキサノン ２５７部
【００７５】
（赤色着色組成物）
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８部
（チバガイギー社製「イルガフオーレッド Ｂ−ＣＦ」）
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ ２部
（チバガイギー社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）
分散剤（ゼネカ社製「ソルスパーズ２００００」） ２部
アクリルワニス １０８部
トリメチロールプロパントリアクリレート １３部
（新中村化学社製「ＮＫエステルＡＴＭＰＴ」）
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュアー９０７」） ３部
増感剤（保土ヶ谷化学社製「ＥＡＢ−Ｆ」） １部
シクロヘキサノン ２５３部
【００７６】
前記着色組成物をガラス基板上にスピンコ一夕ーを用いて塗布し、７０℃、２０分熱風オーブンで乾燥した後、幅１００μｍのストライプ状の開口部を有するフォトマスクを介して紫外線露光し、５％炭酸ナトリウム水溶液で未露光部を洗い流し、２３０℃、３０分熱風オーブンでベークして、それぞれ１００μｍ幅のストライプ状のカラーフィルタを作製した。なお、この際、カラーフィルタの色度がＥＢＵ規格にできるだけ近くなるように膜厚を設定した。
【００７７】
このようにして作製したカラーフィルタとバックライトユニットを組み合わせて表１の結果を得た。比較例においては膜厚が２μｍを越えており、かつｘがＥＢＵ規格から大きくずれている。一方で、実施例では膜厚が１〜２μｍで、かつＥＢＵ規格を達成している。
【００７８】
【表１】
【発明の効果】
本発明により、ＥＢＵ規格の色特性を具備し、膜厚が１〜２μｍの青のカラーフィルタが形成できるようになり、その結果色度特性においてＥＢＵ規格を満足させるカラー液晶ディスプレーが得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】バックライトユニット１の発光スペクトル
【図２】バックライトユニット２の発光スペクトル
Claims (1)
- 基板上に、パターン化されて配列され、入射光を着色して出射する複数色の透明着色被膜を備えて成り、これら複数の透明着色被膜のうち少なくとも一つの透明着色被膜が、下記一般式〈化１〉で表される色素単量体を重合して得られる着色重合物を主成分とすることを特徴とするカラーフィルタと、三波長域発光型蛍光ランプを光源とし、バックライトユニットの光強度の波長に対する分布Ｉ（入）が以下の条件を満たすバックライトユニットとを具備するカラー液晶ディスプレー。
０．３５≦α≦０．６
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