JP3976595B2

JP3976595B2 - カラーフィルター用着色画像形成材料及びカラーフィルター

Info

Publication number: JP3976595B2
Application number: JP2002083817A
Authority: JP
Inventors: 直人関口; 康嗣山内; 史之松尾; 英資藤原
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: JP2002328218A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶カラーディスプレイ等に使用されるカラーフィルター用着色画像形成材料、具体的には、赤色画素用のカラーフィルター用着色画像形成材料及びカラーフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶カラーディスプレイ等の透過型表示素子の低消費電力化を図るには、バックライトの光利用効率を向上することが効果的であり、その手段のひとつとして、カラーフィルターの透過率を高めることが考えられる。しかしながらカラーフィルターの透過率を全波長にわたって高めると、表示色の彩度が低下するため、透過率の向上と鮮明な色調再現性との両立は困難である。彩度が低いと、表示可能な色の色度範囲が狭くなるという問題があり、実用的でなく、両者を満足するカラーフィルターは見いだされていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では透過率を向上し、すなわち明度を高め低消費電力化を達成しながらも、彩度を低下させず鮮明な色調再現が可能となるようなカラーフィルターを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明（請求項１）は、樹脂及び赤色色素を含むカラーフィルター用着色画像形成材料において、溶剤として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使用し、該赤色色素が、Ｃ．Ｉ．（カラーインデックス）ＰＲ２５４を使用し、且つ該着色画像形成材料を用いて形成された赤色画素の透過率が５６０ｎｍで１０％以下かつ６００ｎｍで８０％以上であることを特徴とするカラーフィルター用着色画像形成材料を提供する。
また、本発明（請求項２）は、上記に加え、さらに赤色色素以外の色素を含む上記カラーフィルター用着色画像形成材料を提供する。
また、本発明（請求項３）は、分散剤を含有する上記カラーフィルター用着色画像形成材料を提供する。
【０００５】
また、本発明（請求項３）は、基板上に赤色、緑色及び青色画素を有するカラーフィルターに於いて、該赤色画素が、上記カラーフィルター用着色画像形成材料により形成されてなることを特徴とするカラーフィルターを提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、赤色画素の色調（明度と彩度）を決定する最も重要な因子は使用される赤色色素の透過率曲線であることに注目した。すなわち５６０nmと６００nmにおける透過率の比がなるべく大であり、かつその間の透過率曲線の立ち上がりがなるべく急峻であれば、そのような色素を使用した材料による赤色画素の透過率も同様に急峻な曲線となるため、明度を向上させながらも彩度を低下させないカラーフィルターが実現可能となるとの知見に基づくものである。
【０００７】
本発明の最大の特徴は、カラーフィルターの赤色画素用の色素として、その赤色色素の着色透過膜としての透過率が５６０ｎｍで１０％とした場合に於いて、５８０ｎｍでは４０％以上かつ６００ｎｍでは８０％以上となる色素を使用することにある。即ち、色素として赤色色素のみを含む着色透過膜を形成し、その５６０ｎｍにおける透過率が１０％となるように顔料濃度および膜厚を調整した場合に於いて、該着色透過膜の透過率を測定すると５８０ｎｍでは４０％以上かつ６００ｎｍでは８０％以上となるような色素を使用することを意味する。この様な透過率測定用の着色透過膜を形成する際には、樹脂、光重合開始剤等色素以外の組成は、実際のカラーフィルター等の画素を形成する場合に使用されるのと同じ種類および量用いるのが好ましい。即ち、色素の濃度が異なるために分散剤等の必要量を変え、かつ他色の色素を混在させない以外は、実際の画素画像形成用の材料と同じ材料、量比で混合して、着色透過膜を形成することが好ましい。
【０００８】
上記透過率は５８０ｎｍでは５０％以上かつ６００ｎｍでは８５％以上であるのがより好ましい。かかる色素は染料、顔料のいずれでも良いが、顔料である場合、公知の顔料分散法によるカラーフィルターの製造方法に適用可能であるため、好適であり、かかる顔料として、本発明においては、Ｃ．Ｉ．（カラーインデックス）ＰＲ２５４を使用する。
【０００９】
又、本発明の赤色画素は、通常、上記の特定の赤色色素以外に少なくとも１種の色素を含有するが、これは色度調整の目的で使用されるもので、かかる目的に適合する色素であれば、いずれでも良いが、上記と同様の理由で顔料が好ましく、オレンジ色、黄色等の顔料が一般的であり、具体的には例えば、Ｃ．Ｉ．ＰＯ７１、ＰＹ１８１、ＰＹ１３９等が挙げられる。
【００１０】
本発明のカラーフィルター用着色画像形成材料は、通常、少なくとも上記の如き赤色色素、少なくとも１種以上の赤色以外の色素と樹脂を含有する。樹脂としては、特に限定されず、カラーフィルター形成用樹脂として公知の樹脂がいずれも使用でき、例えばアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
【００１１】
より具体的には、バインダー樹脂、エチレン性化合物、光重合開始系を含有する光重合性組成物に上記の如き特定の赤色色素及び少なくとも１種以上の赤色以外の色素を含有するのが好適である。バインダー樹脂としては、上記に例示の樹脂が挙げられ、これらは、この構造中に感光性基を有していても良い。
【００１２】
エチレン性化合物としては、上記光重合開始系により重合が誘起されるエチレン性化合物であれは良く、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）アクリレート、ビスフェノール誘導体を用いることができる（なお、「（メタ）アクリレート」とは、「アクリレート又はメタクリレート」を意味する。）。また、必要に応じてこれらのエチレン性化合物を２種以上組み合わせて用いることもできる。
【００１３】
光重合開始系としては、例えばチタノセン系、ビイミダゾール系、ベンゾチアゾール系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系、ベンゾトリアゾール系、サリシレート系紫外線吸収剤等が挙げられ、必要に応じてそれらを組み合わせて使用することもできる。好ましい例としては、チタノセン系及びビイミダゾール系が挙げられ、より好ましくはこれらを併用するものが挙げられる。また、必要に応じて光重合促進剤を併用することもできる。光重合促進剤として日本化薬（株）製KAYACURE ＥＰＡ等や、KAYACURE ＤＭＢＩ等の安息香酸誘導体を挙げることができる。
【００１４】
本発明のカラーフィルター用着色画像形成材料が光重合性組成物を含む場合の配合比は、通常、バインダー樹脂１００重量部に対し、エチレン性化合物が５〜１００重量部、光重合開始系が０．０１〜３０部の範囲で使用される。又、本発明の赤色色素及びそれ以外の色素の配合割合は、所望の透過率曲線を達成される量であれば、特に限定されないが、通常、赤色色素が、本発明のカラーフィルター用着色画像形成材料の全固形分に対して２０〜４０重量％で、又、赤色以外の色素が全固形分に対して５〜２０重量％で使用される。
【００１５】
尚、色素として顔料を使用する場合には、分散剤を使用するのが好ましく、その場合の分散剤は、界面活性剤、低分子分散剤、高分子分散剤など顔料分散に効果的なものならばいずれでも良い。界面活性剤としてはアニオン系界面活性剤等が挙げられる。低分子分散剤としては例えば、ゼネカ（株）製Solsperseシリーズやビックケミー社製Disperbykシリーズ等が挙げられる。高分子分散剤としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用できる。
【００１６】
又、本発明のカラーフィルターは、基板上に赤色、緑色、及び青色画素を有するカラーフィルターに於いて、赤色画素が上記のカラーフィルター用着色画像形成材料を用いて形成されたものであって、該赤色画素の透過率が５６０ｎｍで１０％以下かつ６００ｎｍで８０％以上であることを特徴とする。透明基板としては、各種ガラス板、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルやポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン等のプラスチックシートを用いることができる。
【００１７】
本発明のカラーフィルター用着色画像形成材料を用いてカラーフィルターを製造する方法としては、従来公知の顔料分散法、染料分散法、電着法及び染色法等が挙げられる。カラーフィルターの製造に際しては、光重合性樹脂を用いた顔料分散法による場合、以下のような手順である。まず顔料を分散剤および溶剤としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの一部と混合し、十分に分散処理を行ってインク状の分散液を調整した後、この分散液にエチレン性化合物、光重合開始剤および溶剤の残部を添加混合して、均一なカラーレジスト溶液とする。次にスピンコート法等の塗布方法を用いて基板上に塗布し、乾燥後、必要な部分をマスクを用いて光照射し、現像・乾燥し、熱処理・紫外線処理を施すことにより該１色のフィルターを形成する。この工程を他の２色について繰り返して行うことにより、カラーフィルターを得る。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により何等限定されるものではない。
実施例及び比較例
まず下記に記載の赤色顔料をそれぞれ１０．０ｇ、分散剤としてビック・ケミー社製ｂｙｋ−１６１を１３．３ｇ、および溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート３５．７ｇを混合し、粒子径０．５ｍｍのガラスビーズ１８０ｇを加え、ペイントコンディショナーで５時間振とうし、赤色の分散液を得た。また同様の手法により、色度調整用の黄色分散液を得た。
【００１９】またクリアーレジストとしては、バインダーとして下記式（１）で表される繰り返し単位を有するアクリル系樹脂４．０ｇ、エチレン性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート４．０ｇ、光重合開始剤として２−（２−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体０．４ｇ、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン０．２ｇ、２−メチルベンゾチアゾール０．４ｇ、溶剤としてプロプレングリコールモノメチルエーテルアセテート３４．５ｇを混合し、撹拌均一化した。
【００２０】
以上の顔料分散液とクリアーレジストとを撹拌混合したのち、濾過して均一なカラーレジストを得た。これを透明基板上にスピンコートにより１〜２μmの厚さに塗布し、ホットプレートにて７０℃で３分間乾燥後、フォトマスクを用いて紫外線を100mj/cｍ²照射し硬化させ、アルカリ現像液によりパターニングを行った。ついで高圧水銀灯により５０００ｍｊ／ｃｍ²の紫外線照射し、さらに２００℃のオーブン中で１０分間熱処理し、カラーフィルターを作製した。
【００２１】
尚、実施例及び比較例では下記の顔料を使用してカラーフィルターを作成した。
【００２２】
【化１】

【００２３】
（実施例１）赤色顔料としてＣ．Ｉ．ＰＲ２５４（チバガイギー社製「クロモフタールＤＰＰレッドＢＰ」）を使用したインク５．０ｇと、これと色度調整のため黄色顔料ＰＹ１３９（ＢＡＳＦ製「パリオトール１８４１Ｄ」）を使用したインク１．２ｇ、およびクリアーレジスト１８．３ｇとを調合したカラーレジストにより、膜厚１．０μmとなるように作製したカラーフィルター。
（比較例１）赤色顔料としてＰＲ１７７（チバガイギー社製「クロモフタールレッドＡ２Ｂ」）を使用したインク５．０ｇと、これと色度調整のため黄色顔料ＰＹ１３９（同上）を使用したインク１．１ｇ、およびクリアーレジスト１４．３ｇとを調合したカラーレジストにより、膜厚１．５μmとなるように作製したカラーフィルター。
【００２４】
作成した各カラーフィルターの赤色画素につき、明度や彩度を評価比較した。尚、表１に実施例および比較例で用いた赤色顔料を使用して形成した着色透過膜の各波長での透過率、ならびに実際に作製したカラーフィルターの赤色画素の色度と明度を示す。ここでの赤色顔料を使用して形成した着色透過膜の透過率は、該赤色顔料分散液２．０ｇとクリアレジスト４．８ｇを使用し、をそれぞれに単独に上述した手法でカラーレジスト化し、透明基板上で１〜２μmの膜厚になるような試料を作製し、測定したものである。
【００２５】
【表１】

実施例１および比較例１のカラーフィルターの透過率曲線をそれぞれ図１、２に示す。実施例１のカラーフィルターの透過率曲線からは、５６０ｎｍで２％、６００ｎｍで９５％の透過率を有し、また比較例１と同様な色度でありながら大幅に明度が向上していることがわかる。
【００２６】
対して比較例１では５６０ｎｍで７％６００ｎｍで７６％の透過率であり、また明度も実施例におよばない。以上の結果は色度調整用の補色顔料の種類によっても効果に若干の違いがあり、補色顔料の透過率曲線は赤色顔料のそれとなるべく近いことが望ましい。例えば補色顔料をＰＹ１３９からＰＯ７１（チバガイギー社製「ＤＰＰＯｒａｎｇｅＴＲ」）に変更することにより、上記の実施例と比較してＹ値はさらに１程度の向上が可能である。
【００２７】
さらに以上の例は色度（ｘ=0.55、ｙ=0.33）なる赤色に調色した場合の結果であるが、本発明の効果は上記の場合のみにとどまらず、色度範囲（ｘ≧0.51、ｙ≦0.36）なる赤色の再現においても同様である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、透過率を向上し、すなわち明度を高め低消費電力化を達成しながらも、彩度を低下させず鮮明な色調再現が可能となるようなカラーフィルターを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のカラーフィルターによる赤色画素の透過率曲線を示す図。
【図２】比較例１のカラーフィルターによる赤色画素の透過率曲線を示す図。

Claims

樹脂、溶剤及び赤色色素を含むカラーフィルター用着色画像形成材料において、溶剤として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使用し、該赤色色素として、Ｃ．Ｉ．（カラーインデックス）ＰＲ２５４を使用し、且つ該着色画像形成材料を用いて形成された赤色画素の透過率が５６０ｎｍで１０％以下かつ６００ｎｍで８０％以上であることを特徴とするカラーフィルター用着色画像形成材料。
さらに少なくとも１種以上の赤色以外の色素を含む請求項１に記載のカラーフィルター用着色画像形成材料。
分散剤を含有する請求項１又は２に記載のカラーフィルター用着色画像形成材料。
基板上に赤色、緑色及び青色画素を有するカラーフィルターに於いて、該赤色画素が、請求項１乃至３の何れか１項に記載のカラーフィルター用着色画像形成材料により形成されてなることを特徴とするカラーフィルター。