JP4623701B2 - カラーフィルター用着色組成物及びこの着色組成物で形成したカラーフィルターを用いた表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カラー表示を可能とするカラーフィルター用着色組成物及びこの着色組成物で形成したカラーフィルターを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄型で軽量のカラー表示装置として、液晶表示装置や有機発光表示装置あるいは電界放出型表示装置等の平板型カラー表示装置が実用化乃至は実用化研究段階にある。例えば、液晶表示装置は、基本的には二枚のガラス基板の間隙に液晶層（液晶組成物）を挟持し、電気光学効果により文字、数字、図、絵などを表示する装置として既に実用化されている。液晶表示装置には、その駆動モードによりＴＮ（Twisted Nematic ）方式、ＳＴＮ（Supertwisted Nematic）方式、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid crystal）方式、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式等が知られている。液晶表示装置では、その各画素の液晶層を透過する光をカラーフィルターを通すことによってカラー表示を行う。このような液晶表示装置は、従来のノートパソコン用からディスクトップモニタ用へ主流を移し、今後、大型テレビへの適用が必須である。そのため、液晶表示装置には高性能化や低コスト化がますます求められている。
【０００３】
また、有機発光表示装置は、所謂自発光型であり、有機発光層を電流駆動することで当該有機発光層から光を取り出すものであり、有機発光層自体の材料に応じた複数色の発光を利用してカラー表示を行うものと、全ての画素を白色発光材料で形成し、複数色毎に設けたカラーフィルターを通過させることでカラー表示を行うものとがある。
【０００４】
これらの表示装置のうち、カラーフィルターを用いてカラー表示を行うものでは、複数色（典型的には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色、あるいはこれら３原色の補色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄色（Ｙ））のカラーフィルターを利用してカラー表示を行っている。以下、このようなカラーフィルターの材料、製造、表示特性等について説明する。
【０００５】
ここでは、液晶表示装置を例とするが、他の表示装置のカラーフィルターについても同様である。液晶表示装置に使用されているカラーフィルターは、上記した赤、緑、青のストライプ状またはドット状のパターンから構成される。これらカラーフィルターの発色は着色剤となる染料または顔料がアクリル系のベースポリマーに溶解または分散した構成部材によるもので、この着色剤を含んだベースポリマーをガラス基板上に膜厚１ミクロン前後で塗布形成して形成される。このカラーフィルターに対しても、今後、高性能化や低コスト化がますます求められるであろう。
【０００６】
カラーフィルターの着色剤に関しては、コントラストの観点からはベースポリマーに分子状に溶解している染料の方が優れている。しかしながら、染料では染料自身がカラーフィルターから液晶中への拡散により液晶組成物を汚染することがあり、これが表示ムラを起こす原因となっている。さらに、染料の光劣化による色変化はカラーフィルターにおいては致命的であり、現状のカラーフィルターではコントラストを犠牲にして耐光性に優れている顔料を用いらざるをえないのが実情である。「特許文献１」には、顔料の粒径を小さくすることで、コントラストを改善しようとする技術が開示している。ただし、この文献記載の技術は顔料細粒化工程を導入するものであり、工程数の増加でますますコスト増大につながるだけである。
【０００７】
また、「特許文献２」は、着色剤として潜在顔料を用いることでコントラストを改善する技術を開示する。この「特許文献２」に開示の技術は、顔料をベースポリマーに分散させる段階で、分子修飾により顔料を一旦可溶化するものであり、ベースポリマー形成後に光・熱処理により分子修飾した置換基を脱離せしめて、再度顔料化を図るものである。ただし、この潜在顔料はベースポリマーとなるアクリル樹脂の溶剤への溶解が不十分であることから、顔料との組合せで着色濃度を補う方法も「特許文献３」が開示する。
【０００８】
ベースポリマーに関しては、顔料分散法とフォト・エッチングの組合せから、アクリル系樹脂を用いるのが一般的である。このアクリル系樹脂に限らず、ベースポリマーは可視領域（波長４００ｎｍから８００ｎｍ）のうち紫外領域に近い４００ｎｍ近傍に吸収を持ち、黄色に着色していることが多い。この着色はポストベークなどの熱処理によりさらに顕著になる。この着色現象はカラーフィルターにおいて青色の透過率の低下を引き起こし、カラーフィルターの高性能化を実現するために解決しなければならない一つの課題となっている。
【０００９】
可視領域で無色であるベースポリマーも存在することはするが、顔料分散法に必須であるベースポリマーの溶剤への溶解度が低いなど、溶剤との相性の観点で適用できないことが多い。また、たとえ溶剤に溶解しても光硬化型のベースポリマーに必要な増感剤などの影響で、着色低減に繋がらないのが現状である。この着色現象は、バックライトの組合せの上でもカラーフィルターの色純度へ著しく影響を与えている。つまり、バックライトを冷陰極管からライトエミッティングダイオード（ＬＥＤ）に変更することにより、色純度の向上が期待されるが、この着色現象がある状態では余り効果が期待できない。
【００１０】
カラーフィルター製造方法に関しては、さきに述べたように着色剤の種類により、顔料分散法と染料法に大別されるが、実際には耐光性などの問題から前者の顔料分散法が量産適用されている。顔料分散法では、赤色顔料が分散された感光性ベースポリマー溶液をブラックマトリクスが形成された基板上に塗布乾燥後、フォトマスクを用いてエッチングを行い、ストライプ状の赤色着色部を形成する。次に、青色顔料、更に緑色顔料を用いて同様の操作を繰り返し、カラーフィルターを製造する。そのため、製造工程数が多くなってしまう。
【００１１】
上記のように、顔料分散法によるカラーフィルターの製造においては多くの工程を有し、コスト増大の一因となっている。今後の液晶表示装置の大型化を考えた場合、製造装置自体のコスト増大も考えられる。「特許文献４」には、インクジェット方法を用いたカラーフィルターの製造方法も提案されているが、この製造方法は着色剤として染料を用いた場合に限定され、顔料を用いた場合ではインクジェットのノズルが目詰まりのするなど問題が残されている。
【特許文献１】
特開２００２−３０９１３５号公報
【特許文献２】
特開平８−６２４２号公報
【特許文献３】
特開２００２−７２４６５号公報
【特許文献４】
特開平１１- ３０５０３２号公報
【非特許文献１】
Protective Groups in Organic Synthesis、John Wiley & Sons 、223 頁、（１９８１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、上記の従来技術で述べたカラーフィルターの課題、すなわち、コントラスト低下、色純度低下、青色透過率低下などの課題を解決することにあり、またカラーフィルターの製造における生産性を向上してカラーフィルターの高性能化と低コスト化を一挙に図ることを可能としたカラーフィルター用着色組成物を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、高コントラスト、高色純度、かつ青色透過率を向上した表示装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、以下のカラーフィルター用着色組成物を用いる。すなわち、着色剤、ベースポリマー、溶剤からなるカラーフィルター用着色組成物として、上記ベースポリマーとして波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において光透過率の低下が２％以下であるポリアミック酸を含有しているカラーフィルター用着色組成物を用いる点にある。また、上記第２の目的を達成するため、本発明は、上記カラーフィルター用着色組成物で形成したカラーフィルターを用いて表示装置を構成する点にある。
【００１４】
なお、本発明は、上記の構成および後述する実施の形態に記述する構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。先ず、本発明のカラーフィルター用着色組成物について、それを構成するベースポリマー、着色剤、溶剤ついて説明する。下記の（３−１）（３−２）（３−３）に示した化学構造式で説明する。
【化３】
【００１６】
ベースポリマーとなる化学構造式（３−３）のポリアミック酸は化学構造式（３−１）で表されるテトラカルボン酸二無水物と化学構造式（３−２）で表されるジアミン誘導体との開環重付加により合成することができる。波長が４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において透明であるポリアミック酸としては化学構造式（３−１）におけるＲ２や化学構造式（３−２）におけるＲ３が鎖状脂肪族、環状脂肪族からなる組合せがあげられる。
【００１７】
波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域における透明性はベースポリマーの膜厚の影響を受けるが、カラーフィルターで使用されるベースポリマーの膜厚１μｍ前後の透過率として９８％以上（即ち、光透過率の低下が２％以内）が必要である。ベースポリマーとしてポリアミック酸を用いることの効果として、可視領域での透明性に加え、着色剤のアミノ基などとの相互作用も期待でき、着色剤が液晶中に拡散するのを防止する効果に加え、また、着色剤が拡散結晶化し粒径が大きくなりコントラストの低下を防止する効果もある。
【００１８】
上記したベースポリマーの膜厚１μｍ前後の透過率が波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において２％以内であることの効果の根拠として、次のデータを提示することができる。
【００１９】
従来のカラーフィルターに使用されているアクリル系樹脂において、４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域における透過率は５％から１０％程度の幅があり、とくに４００ｎｍでの透過率は９０％程度である。これは青色透過率を低減させることを意味し、具体的には、液晶表示装置の光透過率を２％から３％ロスすることに相当する。したがって、この可視領域において透過率を２％以内にすることは光透過率を向上させ、最終的には消費電力を低減させる効果がある。
【００２０】
本実施の形態に用いられるテトラカルボン酸二無水物として、たとえば、ブタンテトラカルボン酸二無水物、ｎ−ヘキサンテトラカルボン酸二無水物などの鎖状アルカンのテトラカルボン酸二無水物、また、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ［２．２．２］オクタンテトラカルボン酸二無水物、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式テトラカルボン酸二無水物挙げられる。さらに、芳香環が含まれていても一つであるか、または二つ以上の芳香環が含まれていても、これらの芳香環が共役していない構造も有効であり、たとえばメチルピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルエーテ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テトラカルボン酸二無水物などがあげられる。これらがフッ素置換された化合物も有効である。
【００２１】
本発明に用いられるジアミン誘導体として１，６−ジアミノヘキサン、１，８−ジアミノオクタン、１，１０−ジアミノデカン、１，１２−ジアミノドデカンのような鎖状アルカンジアミン誘導体、また、ジアミノシクロブタン、ジアミノシクロペンタン、ジアミノシ クロヘキサン、ジアミノデカリン、ジアミノビシクロ［２．２．２］オクタンなどの脂環式ジアミン誘導体、さらに、芳香環が含まれていても一つであるか、または二つ以上の芳香環が含まれていても、これらの芳香環が共役していない構造も有効であり、たとえば、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プロパン、３，３’−ジアミノジフェニルプロパン、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などが挙げられる。
【００２２】
以上、波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において透明であるポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物とジアミン誘導体について具体例を挙げて説明したが、波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において９８％以上の透過率があれば、上述のテトラカルボン酸二無水物とジアミン誘導体には限定されない。
【００２３】
本発明に用いられる着色剤として下記一般式（I）で表される構造を有する顔料誘導体
を挙げることができる。
Ａ（Ｂ）ｘ（Ｃ）ｙ・・・・（I）
｛式（I）中、ｘは１から４までの数であり、ｙは１から８までの数である。Ａはキナクリドン、アントラキノン、ジアントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、インダンスロン、イソインドリノン、イソインドリン、ジオキサジンまたはジケトピロロピロールの着色団である。ＢはＡに含有される窒素原子とカルバマートを形成して結合した置換基である。すなわち、下記の化学構造式（１）で表される。
【化１６】
ここで、Ｒ1はアルキル基、または置換基を有するアリール基から選ばれる。これらの置換基に関しては、「非特許文献１」に詳細に記述されている。また、ＣはＡに含有される芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（−（ＣＨ2）nＣＨ3、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（−Ｏ−（ＣＨ2）mＣＨ3、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基（−Ｏ−（ＣＨ2−Ｏ）kＣＨ3、kは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い｝。
【００２４】
このように、Ｃなどの側鎖基を導入することにより着色剤の溶解性を高めることが可能となる。また、側鎖基のアルキル基やアルコキシル基にビニル基やエポキシ基などの重合付加基を導入することにより着色剤が分子状になって液晶中に拡散することを防止することができる。また、着色剤が拡散結晶化し粒径が大きくなりコントラストの低下を防止する効果もある。
【００２５】
本実施の形態で用いられる着色剤の１例としてジケトピロロピロール誘導体について化学構造式（４−１）（４−２）（４−３）を参照して詳しく説明する。
【化４】
このジケトピロロピロール誘導体の化学構造式（４−３）は（４−１）の化学構造式で表されるジケトピロロピロール（ピグメントレッド２５４）と（４−２）の化学構造式で表されるジ−ｔ−ブチルカーボネートの反応により容易に合成できる。
【００２６】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては、上述のジケトピロロピロール以外に下記の化学構造式（５）で表されるインジゴを用いることができる。
【化５】
｛ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（-(CH２)ｎCH３、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（-O-(CH２)ｍCH３、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基（-O-(CH２-O)ｋCH３、ｋは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い｝。
【００２７】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（６）で表されるペリレン誘導体を用いることができる。
【化６】
【００２８】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（７）で表されるキナクリドンを用いることができる。
【化７】
｛ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（-(CH２)ｎCH３、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（-O-(CH２)ｍCH３、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基（-O-(CH２-O)ｋCH３、ｋは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い｝。
【００２９】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（８）で表されるインダンスロンを用いることができる。
【化８】
｛ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（-(CH２)ｎCH３、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（-O-(CH２)ｍCH３、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基（-O-(CH２-O)ｋCH３、ｋは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い｝。
【００３０】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（９）で表されるジアントラキノンを用いることができる。
【化９】
｛ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（-(CH２)ｎCH３、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（-O-(CH２)ｍCH３、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基（-O-(CH２-O)ｋCH３、ｋは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い｝。
【００３１】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（１０）で表されるジオキサジンを用いることができる。
【化１０】
｛ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（-(CH２)ｎCH３、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（-O-(CH２)ｍCH３、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基（-O-(CH２-O)ｋCH３、ｋは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い｝。
【００３２】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（１１）で表されるイソインドリンを用いることができる。
【化１１】
｛ここで、Ｒ１、Ｒ２は芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（-(CH２)ｎCH３、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（-O-(CH２)ｍCH３、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基（-O-(CH２-O)ｋCH３、ｋは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い｝。
【００３３】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（１２）で表されるジオキサジン誘導体を用いることができる。
【化１２】
｛ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（-(CH２)ｎCH３、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（-O-(CH２)ｍCH３、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基（-O-(CH２-O)ｋCH３、ｋは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い｝。
【００３４】
本実施の形態に用いられる着色剤として下記一般式（II) で表される構造を有するフタロシアニン誘導体を挙げることができる。
Ｐｃ（Ｍ）（Ｃ）ｙ（Ｄ）z ・・・・（II）
｛式中、ｙは１から１６までの数であり、ｚは１から２までの数である。Ｐｃはフタロシアニン。ＭはＨ２、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、Ｔｉ、ＳｉまたはＧｅである。ＣはＡに含有される芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素、アルキル基（−（ＣＨ2）nＣＨ3、ｎは０から２０までの数である）、アルコキシル基（−Ｏ−（ＣＨ2） mＣＨ3、ｍは０から２０までの数である）、またはオキシメチレン基（−Ｏ−（ＣＨ2−Ｏ）kＣＨ3、k は０から２０までの数である）、またはアルコキシシラン残基（−Ｓｉ （−Ｏ−（ＣＨ2） mＣＨ3）3、ｍは０から２０までの整数）である。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い。ＤはＭに結合し、酸素原子をスペーサーとした置換基である。すなわち、下記の化学構造式（２）で表される｝。
【化１７】
【００３５】
本実施の形態に用いられる一般式（II) の着色剤としては下記の化学構造式（１３）で表されるフタロシアニン誘導体を用いることができる。
【化１３】
｛ＭはＨ２、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、ＳｉまたはＧｅである。ＤはＭに結合し、酸素原子をスペーサーとした置換基である。すなわち、下記の化学構造式（２）で表される。｝
【化１８】
【００３６】
本実施の形態に用いられる着色剤としては下記の化学構造式（１４）で表されるフタロシアニン誘導体を用いることができる。
【化１４】
｛ＭはＨ２、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、ＳｉまたはＧｅである。ＤはＭに結合し、酸素原子をスペーサーとした置換基である。すなわち、下記の化学構造式（２）で表される。｝
【化１９】
【００３７】
本実施の形態に用いられる着色剤としては下記の化学構造式（１５）で表されるフタロシアニン誘導体を用いることができる。
【化１５】
｛ＭはＨ２、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、ＳｉまたはＧｅである。ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素、アルキル基（-(CH２)ｎCH３、ｎは０から２０までの数である）、アルコキシル基（-O-(CH２)ｍCH３、ｍは０から２０までの数である）、またはオキシメチレン基（-O-(CH２-O)ｋCH３、ｋは０から２０までの数である）、またはアルコキシシラン残基（-Si（-O-(CH２)ｍCH３）３、ｍは０から２０までの整数）である。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い。ＤはＭに結合し、酸素原子をスペーサーとした置換基である。すなわち、下記の化学構造式（２）で表される｝。
【００３８】
以上、着色剤について具体例を挙げて説明してきたが、ポリアミック酸の溶剤に溶解可能な顔料誘導体であれば、上述の着色剤にはとくに限定されるものでない。これを下記の化学構造式（２）で説明する。
【化２０】
【００３９】
本実施の形態に用いられるベースポリマーおよび着色剤の溶剤として、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド、スルフォラン、ガンマ- ブチルラクトン，クレゾール、フェノール，シクロヘキサノン、ジオキサン，テトラヒドロフラン，ブチルセルソルブ、ブチルセルソルブアセテ−ト、アセトフェノンなど溶解パラメーターが１０(cal/cm３)０．５以上の溶媒を用いることができ、できる。さらに１１(cal/cm３) ０．５以上ではベースポリマーや着色剤の溶解性の観点からさらに好ましい。また、これらの溶媒を組み合わせても使用可能である。
【００４０】
このように、ベースポリマーであるポリアミック酸を溶解させるため、溶解パラメーターが１０(cal/cm３)０．５以上の溶媒溶剤を用いなければならないが、さらに、このような溶解パラメーターが１０(cal/cm３)０．５以上、好ましく１１(cal/cm３)０．５以上の溶剤の選択はこのことが上述の着色剤を５重量％以上を溶解させる上でも好ましく、カラーフィルター製造の上で最も考慮しなければならない点である。
【００４１】
以下、本発明に係るカラーフィルター用着色組成物とカラーフィルターの製造方法、およびそれを用いた表示装置の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００４２】
〔カラーフィルター着色組成物の実施例１〕
本実施例のカラーフィルター用着色組成物は、以下のベースポリマー、着色剤、溶剤から構成される。
【００４３】
ベースポリマー：化学構造式（３- ３）において、Ｒ２がシクロブタン、Ｒ３がヘキシル基であるポリアミック酸〔１０重量％〕
着色剤：化学構造式（４−３）において、Ｒ１、Ｒ２が水素、Ｒ３がシアノ基であるジケトピロロピロール誘導体〔５重量％〕
溶剤：Ｎ−メチルピロリドン〔８５重量％〕
６０ｇのＮ−メチルピロリドン中で化学構造式（３−１）でＲ２がシクロブタンであるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物と化学構造式（３−２）でＲ３がヘキシル基であるヘキシルジアミンを開環重付加反応させ１０ｇのポリアミック酸を得る。合成後、０．５μｍのミリポアフィルタを用いて、反応溶液を濾別する。この溶液にジケトピロロピロール誘導体を５ｇ加え、さらにＮ−メチルピロリドンを２５ｇ加えて赤色のカラーフィルター用着色組成物を得る。Ｎ−メチルピロリドンを用いることにより、十分な着色濃度の着色剤を溶解することが可能となっている。
【００４４】
〔カラーフィルター着色組成物の実施例２〕
本実施例のカラーフィルター用着色組成物は、以下のベースポリマー、着色剤、溶剤から構成される。
ベースポリマー：化学構造式（３−３）において、Ｒ２がシクロブタン、Ｒ３がヘキシル基であるポリアミック酸〔１０重量％〕
着色剤１：化学構造式（１４）において、Ｍが銅、Ｄが無いフタロシアニン誘導体〔４. ５重量％〕
着色剤２：化学構造式（１４）において、Ｍが珪素、Ｄがエトキシ基であるフタロシアニン誘導体〔０. ５重量％〕
溶剤１：Ｎ−メチルピロリドン〔４４重量％〕
溶剤２：ガンマ- ブチロラクトン〔４１重量％〕
【００４５】
２４ｇのＮ−メチルピロリドンと４０ｇのガンマ−ブチロラクトン混合溶媒中で化学構造式（３−１）でＲ２がシクロブタンであるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物と化学構 造式（３−２）でＲ３がヘキシル基であるヘキシルジアミンを開環重付加反応させ１０ｇのポリアミック酸を得る。合成後、０．５μｍのミリポアフィルタを用いて、反応溶液を濾別する。この溶液に着色剤１と着色剤２のフタロシアニン誘導体を５ｇ加え、さらにＮ−メチルピロリドンを２０ｇ加えて緑色のカラーフィルター用着色組成物を得る。着色剤１がポリアミック酸の溶媒に十分溶解しているため、この効果により着色剤２の分散性が向上していた。
【００４６】
〔カラーフィルター着色組成物の実施例３〕
本実施例のカラーフィルター用着色組成物は、以下のベースポリマー、着色剤、溶剤から構成される。
ベースポリマー：化学構造式（３−３）において、Ｒ２がシクロブタン、Ｒ３がヘキシル基であるポリアミック酸〔１０重量％〕
着色剤１：化学構造式（１３）において、Ｍが銅、Ｄが無いフタロシアニン誘導体〔４. ５重量％〕
着色剤２：化学構造式（１５）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が水素、Ｒ４がプロピル基であり、Ｍが銅、Ｄが無いフタロシアニン誘導体〔０. ５重量％〕
溶剤１：Ｎ−メチルピロリドン〔８４重量％〕
【００４７】
２４ｇのＮ−メチルピロリドンと４０ｇのガンマ−ブチロラクトン混合溶媒中で化学構造式（３−１）でＲ２がシクロブタンであるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物と化学構造式（３−２）でＲ３がヘキシル基であるヘキシルジアミンを開環重付加反応させ１０ｇのポリアミック酸を得る。合成後、０．５μｍのミリポアフィルタを用いて、反応溶液を濾別する。この溶液に着色剤１と着色剤２のフタロシアニン誘導体を５ｇ加え、さらにＮ−メチルピロリドンを２０ｇ加えて青色のカラーフィルター用着色組成物を得る。着色剤１がポリアミック酸の溶媒に十分溶解しているため、この効果により着色剤２の分散性が向上していることが確認された。
【００４８】
〔カラーフィルターの製造方法の実施例１〕
本実施例のカラーフィルター製造方法では、基板サイズが３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１. １ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。ブラックマトリクスの形成の後、カラーフィルター着色組成物の実施例１に示した赤色のカラーフィルター用着色組成物をスクリーン印刷で塗布する。塗布乾燥後に２００°Ｃに加熱することによりポリアミック酸をポリイミドに変換した。この時、塗布乾燥後の着色は黄色であったが、加熱処理により赤色に変化した。この後、カラーフィルター着色組成物の実施例２および実施例３の緑色、青色着色剤を用いて同様の操作を実施した。
【００４９】
このように、ポリアミック酸を用いたことにより、従来のフォト・エッチング用の真空照射装置が不要になり、製造コストの大幅な低減をすることが可能となった。
【００５０】
〔カラーフィルターの製造方法の実施例２〕
本実施例のカラーフィルター製造方法では、基板サイズが３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１. １ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。ブラックマトリクスの形成の後、各ブラックマトリクス内に、カラーフィルター着色組成物の実施例２、実施例３および実施例３で説明した赤色、緑色および青色のカラーフィルター用着色組成物をインクジェット印刷で同時に吐出塗布した。塗布乾燥後に２００°Ｃに加熱することによりポリアミック酸をポリイミドに変換した。
【００５１】
このように、ポリアミック酸を用いたことにより、溶解性ならびに分散性に優れたカラーフィルター着色組成物が得られ、インクジェット印刷で懸念される目詰まりを起こすことなく、印刷することが可能となった。従来のフォト・エッチング用の真空照射装置が不要になり、製造コストの大幅な低減をすることが可能となる同時に、赤色、緑色および青色のカラーフィルター用着色組成物を同時に形成できるため、大幅な工程短縮を図ることができた。
【００５２】
〔カラーフィルターの製造方法の実施例３〕
本実施例のカラーフィルター製造方法では、画素電極基板を用いた。画素電極基板サイズは３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１. １ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用い、この基板の上に共通電極、信号電極、画素電極などを形成し、画素電極基板を得た。
【００５３】
画素電極基板の各画素内に、カラーフィルター着色組成物の実施例１、実施例２および実施例３で示した赤色、緑色および青色のカラーフィルター用着色組成物をインクジェット印刷で同時に吐出塗布した。塗布乾燥後に２００°Ｃに加熱によりポリアミック酸をポリイミドに変換した。
【００５４】
このように、ポリアミック酸を用いたことにより、溶解性ならびに分散性に優れたカラーフィルター用着色組成物が得られ、インクジェット印刷で懸念される目詰まりを起こすことなく、印刷することが可能となった。従来のフォト・エッチング用の真空照射装置が不要になり、製造コストの大幅な低減をすることが可能となる同時に、赤色、緑色および青色のカラーフィルター用着色組成物を同時に形成できるため、大幅な工程短縮が図られた。
【００５５】
また、カラーフィルターを直接、画素電極基板に形成し下基板としたことにより、上基板とのアライメンとが容易になる。
【００５６】
〔表示装置の実施例１〕
本実施例の液晶表示装置では、カラーフィルターの製造方法の実施例２で説明したカラーフィルター基板ＳＵＢ２を第１の基板（上基板）とし、以下に示す画素電極基板ＳＵＢ１を第２の基板（下基板）として用いた。画素電極基板ＳＵＢ１のサイズは３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１. １ｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。この画素電極基板ＳＵＢ１の上に共通電極、信号電極、画素電極などを形成し、更にその最表面に配向膜を形成した。カラーフィルターの製造方法の実施例２で示したカラーフィルター基板にも同様の配向膜を形成した。配向膜としてポリイミドを採用し、印刷機で塗布し焼成後の膜厚を０．０７μｍ〜０．１μｍ程度とした。その後、配向膜の表面を液晶配向させるための配向処理を施した。配向処理はラビング機を使用し、ラビングロールにレーヨン製バフ布を用いて行なった。
【００５７】
上下基板の接着はシール剤（エポキシ系樹脂）の中にポリマービーズを適量混入し、シールマスクを用いて基板上に印刷した。その後、シール剤の仮硬化を行い、上下基板を組み合わせた。そして、プレスを用いて２枚の基板を加圧しつつ、シール剤を硬化した。パネル面内には球形のポリマービーズを基板間に狭持し、液晶封入状態で液晶層のギャップを６．０μｍとした。この配向膜のラビング角度は短辺側に対して４５度にし、上下基板間で直交する配置とした。液晶注入口の幅は３０ｍｍである。この後、液晶注入装置を用いて液晶注入を行い、液晶表示装置を作製した。なお、ビーズに代えてホトリソグラフィー手法で基板面に固定した柱状スペーサを用いることもできる。このことは、以下の実施例でも同様である。
【００５８】
また、本実施例では、バックライトとして従来の冷陰極管を使用したが、カラーフィルター基板のベースポリマーとして透明なポリアミック酸が使用されているため、冷陰極管にもかかわらず、従来の液晶表示装置と比較してコントラストが１０％程度改善された。また、波長４００ｎｍでの透過率が５％以上改善されていた。以下、本発明による表示装置の一例である液晶表示装置の実施例を説明する。
【００５９】
図１は本発明による表示装置の一例としての液晶表示装置を構成する液晶パネルの一画素付近の構成を模式的に説明する断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。参照符号ＴＦＴは薄膜トランジスタ、ＤＬはドレイン線（映像信号線）、ＧＬ，ＧＬＡ，ＧＬＣはゲート線（走査信号線）、ＡＳは半導体層、ＧＴはゲート電極、ＳＤ１はソース電極、ＳＤ２はドレイン電極、ＰＸは画素電極、ＣＮはコンタクトホールである。
【００６０】
また、参照符号ＧＩはゲート絶縁膜、ＰＳＶ１，ＰＳＶ２は絶縁保護膜、ＩＴＯ１は画素電極ＰＸを構成する透明導電膜、ＯＲＩ１は第１基板すなわち画素電極基板ＳＵＢ１側の配向膜、ＯＲＩ２は第２基板すなわちカラーフィルター基板ＳＵＢ２側の配向膜、ＬＣは液晶層（液晶組成物）、Ｅは電界である。そして、ＢＭはブラックマトリクス、ＦＩＬはカラーフィルター、ＩＴＯ２は対向電極である。なお、参照符号に「’」を付したものは隣接画素の構成部材であり、括弧で示した符号（０，ｄ１，ｇ１）は構成層を示し、同一符号は同一構成層で形成されていることを示す。
【００６１】
本実施例の液晶表示パネルは、走査線すなわちゲート線と信号線またはデータ線であるドレイン線で選択された画素の薄膜トランジスタＴＦＴがオンとなることで、そのソース電極ＳＤ１と接続する画素電極ＰＸ（ＩＴＯ１）とカラーフィルター基板ＳＵＢ２側の対向電極ＩＴＯ２との間に電界Ｅが形成される。この電界により液晶層ＬＣを構成する液晶組成物の分子が立ち上がり、第１基板ＳＵＢ１の偏光板ＰＯＬ１側から入射する照明光が第２基板ＳＵＢ２の偏光板ＰＯＬ２から出射する。
【００６２】
図３は本発明による液晶表示装置の１実施例の全体構成の概略を模式的に説明する斜視図である。液晶表示パネルＰＮＬの一方の基板（通常は第１基板）の隣接する１辺には走査線駆動回路（ゲート線駆動回路あるいはゲート駆動回路）チップＧＤＲを搭載したテープキャリアパッケージＴＣＰ１が接続されている。また、上記１辺と隣接する他辺には信号線駆動回路（ドレイン線駆動回路またはドレイン駆動回路もしくはデータ線駆動回路）チップＤＤＲを搭載したテープキャリアパッケージＴＣＰ２が接続されている。
【００６３】
テープキャリアパッケージＴＣＰ２はフレキシブルプリント基板ＦＰＣによりゲート側のテープキャリアパッケージＴＣＰ１と接続されると共に、図示しないインターフェース基板に接続される。なお、テープキャリアパッケージＴＣＰ１，ＴＣＰ２に代えて、各駆動回路チップを第１基板の辺に直接搭載してもよい。
【００６４】
液晶表示パネルＰＮＬの背面には、導光板ＧＬＢと冷陰極蛍光ランプ（冷陰極管）等の線状ランプＣＦＬとからなるバックライトが設置される。線状ランプＣＦＬはインバータＩＮＶで駆動される。これら液晶表示パネルＰＮＬとバックライトとは図示しない上ケースと下ケースとで保持されて、所謂液晶表示モジュールすなわち液晶表示装置として製品化される。また、バックライトとして、導光板ＧＬＢを用いずに液晶表示パネルの背面に直接複数の冷陰極管を設置することもできる。
【００６５】
〔表示装置の実施例２〕
本実施例は有機発光表示装置であり、上記表示装置の実施例１で示した第２の基板であるカラーフィルター基板を上基板とし、以下に示す第２の基板としての有機発光画素基板を下基板として用いた。有機発光画素基板のサイズは３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１．１ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。これら基板の上に共通電極、信号電極、白色有機発光画素などを形成した。上下基板の接着はシール剤（エポキシ系樹脂）の中にポリマビーズを適量混入し、シールマスクを用いて基板上に印刷した。その後、シール剤の仮硬化を行い、上下基板を組み合わせた。
【００６６】
図４は本発明による表示装置の一例としての有機発光表示装置を構成する有機発光パネルの一画素付近の構成を説明する断面図である。本例では、第１の基板すなわち有機発光画素基板ＳＵＢ１上に、半導体層ＰＳＩ、絶縁層ＩＳあるいはＰＳＶで絶縁された走査線すなわちゲート線ＧＬ、ソース・ドレイン電極ＳＤからなる薄膜トランジスタＴＦＴが形成されている。ソース・ドレイン電極ＳＤには金属薄膜で形成した第１の電極層（ここでは陰極）ＣＤが接続し、その上に白色を発光する有機発光層ＯＬＥを形成し、さらにその上層にＩＴＯ等の透明な導電膜で形成した第２の電極層（ここでは陽極）ＡＤが成膜されている。
【００６７】
一方、第２の基板すなわちカラーフィルター基板ＳＵＢ２は透明ガラスからなり、この第２の基板ＳＵＢ２の内面にブラックマトリクスＢＭで区画された赤、緑、青のカラーフィルターＣＦが形成されて、各カラーフィルターのそれぞれが第１の基板に有する有機発光層からなる画素のそれぞれに対応して配置されている。この有機発光表示装置は、その発光光ＬＷ の出射方向が第２の基板ＳＵＢ２側であり、有機発光層ＯＬＥでの発光光ＬＷ が第２の電極層ＡＤ側から第２基板ＤＵＢ２方向に出射する。この発光光ＬＷ は第２の基板ＳＵＢ２の内面に形成された前記本発明のカラーフィルターＣＦで所定の色の光ＬＣＦに変換されて観察側に出射する。
【００６８】
図５は図４に示した本発明による表示装置の回路構成の１例を説明する一画素付近の平面図である。一画素はゲート線ＧＬとドレイン線ＤＬに囲まれた領域に形成される。
【００６９】
この表示装置では、有機発光層ＯＬＥを収容する開口ＤＥは薄膜トランジスタを有する画素回路や各配線を避けた部分に設ける必要がなく、開口率が大きく、広い面積の画素を形成でき、全体として明るい画面の表示装置を、また同じ明るさであればより低消費電力、長寿命の有機発光表示装置を得ることができる。
【００７０】
図６は図５に示した画素を用いた有機発光表示装置の回路配置の１例を模式的に説明する平面図である。各画素ＰＸは走査駆動回路ＧＤＲで駆動されるゲート線ＧＬと信号線駆動回路ＤＤＲで駆動されるドレイン線（データ線）ＤＬで囲まれた部分に形成されてマトリクス状に配列される。電流供給線ＣＳＬは電流供給バスラインＣＳＢから表示領域ＡＲの外側で分岐して各画素に対してドレイン線ＤＬに平行に設置されている。
【００７１】
なお、ＰＡＤはフレキシブルプリント基板などを介して外部から有機発光表示装置に信号や電力を供給するためのパッドで、ＰＡＤ１はデータ駆動回路用のパッド、ＰＡＤ２は走査駆動回路用のパッド、ＰＡＤ３は電流供給用のパッドを示す。これらの各パッド部分でも絶縁層や保護膜に開口が形成されている。
【００７２】
このように有機発光表示装置において、カラーフィルター基板ＳＵＢ２に設けるカラーフィルターのベースポリマーとして透明なポリアミック酸が使用されているため、従来の有機発光表示装置と比較してコントラストが５％以上改善された。
【００７３】
〔表示装置の実施例３〕
本実施例は液晶表示装置であり、上記表示装置の実施例１で示したカラーフィルター基板と以下に示す画素電極基板を下基板（画素電極基板）として用いた。画素電極基板のサイズは３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１.１ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。これら基板の上に共通電極、信号電極、画素電極などを形成し、更にその最表面に配向膜を形成した。上記表示装置の実施例１で示したカラーフィルター基板にも同様の配向膜を形成した。配向膜としてポリイミドを採用し、印刷機で塗布し焼成後の膜厚を０．０７μｍ〜０．１μｍ程度とした。その後、配向膜の表面を液晶配向させるための配向処理を施した。配向処理はラビング機を使用し、ラビングロールにレーヨン製バフ布を用いて行なった。
【００７４】
上下基板の接着はシール剤（エポキシ系樹脂）の中にポリマビーズを適量混入し、シールマスクを用いて基板上に印刷した。その後、シール剤の仮硬化を行い、上下基板を組み合わせた。そして、プレスを用いて２枚の基板を加圧しつつ、シール剤を硬化した。パネル面内には球形のポリマービーズを基板間に狭持し、液晶封入状態でギャップを６．０μｍとした。この配向膜のラビング角度は短辺側に対して４５度にし、上下基板間で直交する配置とした。液晶注入口の幅は３０ｍｍである。この後、液晶注入装置を用いて液晶注入を行い、液晶表示装置を作製した。
【００７５】
本実施例では、バックライトとしてライトエミッティングダイオード（ＬＥＤ）を使用した。このＬＥＤをバックライトとして用いたことによる効果と合わせ、カラーフィルター基板のベースポリマーとして透明なポリアミック酸が使用されているため、冷陰極管を使用した液晶表示装置と比較してコントラストおよび波長４００ｎｍでの透過率がそれぞれ１０％および５％程度改善された。また、ＬＥＤの使用により色純度の向上も改善されていた。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ベースポリマー、着色剤、溶剤からなるカラーフィルター用着色組成物において、ベースポリマーとして波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において光透過率の低下が２％以内であるポリアミック酸を用いることで、カラーフィルターのコントラスト向上、色純度向上、青色透過率向上に加え、製造方法における生産性が向上する。また、このカラーフィルターを用いることで高コントラスト、高色純度、かつ青色透過率を向上した表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による表示装置の一例としての液晶表示装置を構成する液晶パネルの一画素付近の構成を模式的に説明する断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ‘線に沿った断面図である。
【図３】 本発明による液晶表示装置の１実施例の全体構成の概略を模式的に説明する斜視図である。
【図４】 本発明による表示装置の一例としての有機発光表示装置を構成する有機発光パネルの一画素付近の構成を模式的に説明する断面図である。
【図５】 図４に示した本発明による表示装置の回路構成の１例を説明する一画素付近の平面図である。
【図６】 図５に示した画素を用いた有機発光表示装置の回路配置の１例を模式的に説明する平面図である。
【符号の説明】
ＴＦＴ・・・薄膜トランジスタ、ＤＬ・・・ドレイン線（映像信号線）、ＧＬ，ＧＬＡ，ＧＬＣ・・・・ゲート線（走査信号線）、ＡＳ・・・半導体層、ＧＴ・・・ゲート電極、ＳＤ１・・・ソース電極、ＳＤ２・・・ドレイン電極、ＰＸ・・・画素電極、ＣＮ・・・コンタクトホール、ＳＵＢ１・・・第１基板（画素電極基板）、ＳＵＢ２・・・第２基板（カラーフィルター基板）、ＧＩ・・・ゲート絶縁膜、ＰＳＶ１，ＰＳＶ２・・・絶縁層（絶縁保護膜）、ＩＴＯ１・・・画素電極ＰＸを構成する透明導電膜、ＯＲＩ１・・・第１基板側の配向膜、ＯＲＩ２・・・第２基板側の配向膜、ＬＣは液晶層（液晶組成物層）、Ｅ・・・電界、ＢＭ・・・ブラックマトリクス、ＦＩＬ・・・カラーフィルター、ＩＴＯ２・・・対向電極、ＰＸ・・・画素、ＯＬＥ・・・有機発光層、ＣＦ・・・カラーフィルター、ＣＤ・・・第１の電極層（陰極）、ＡＤ・・・第２の電極層（陽極）。
【産業上の利用分野】
本発明は、カラー表示を可能とするカラーフィルター用着色組成物及びこの着色組成物で形成したカラーフィルターを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄型で軽量のカラー表示装置として、液晶表示装置や有機発光表示装置あるいは電界放出型表示装置等の平板型カラー表示装置が実用化乃至は実用化研究段階にある。例えば、液晶表示装置は、基本的には二枚のガラス基板の間隙に液晶層（液晶組成物）を挟持し、電気光学効果により文字、数字、図、絵などを表示する装置として既に実用化されている。液晶表示装置には、その駆動モードによりＴＮ（Twisted Nematic ）方式、ＳＴＮ（Supertwisted Nematic）方式、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid crystal）方式、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式等が知られている。液晶表示装置では、その各画素の液晶層を透過する光をカラーフィルターを通すことによってカラー表示を行う。このような液晶表示装置は、従来のノートパソコン用からディスクトップモニタ用へ主流を移し、今後、大型テレビへの適用が必須である。そのため、液晶表示装置には高性能化や低コスト化がますます求められている。
【０００３】
また、有機発光表示装置は、所謂自発光型であり、有機発光層を電流駆動することで当該有機発光層から光を取り出すものであり、有機発光層自体の材料に応じた複数色の発光を利用してカラー表示を行うものと、全ての画素を白色発光材料で形成し、複数色毎に設けたカラーフィルターを通過させることでカラー表示を行うものとがある。
【０００４】
これらの表示装置のうち、カラーフィルターを用いてカラー表示を行うものでは、複数色（典型的には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色、あるいはこれら３原色の補色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄色（Ｙ））のカラーフィルターを利用してカラー表示を行っている。以下、このようなカラーフィルターの材料、製造、表示特性等について説明する。
【０００５】
ここでは、液晶表示装置を例とするが、他の表示装置のカラーフィルターについても同様である。液晶表示装置に使用されているカラーフィルターは、上記した赤、緑、青のストライプ状またはドット状のパターンから構成される。これらカラーフィルターの発色は着色剤となる染料または顔料がアクリル系のベースポリマーに溶解または分散した構成部材によるもので、この着色剤を含んだベースポリマーをガラス基板上に膜厚１ミクロン前後で塗布形成して形成される。このカラーフィルターに対しても、今後、高性能化や低コスト化がますます求められるであろう。
【０００６】
カラーフィルターの着色剤に関しては、コントラストの観点からはベースポリマーに分子状に溶解している染料の方が優れている。しかしながら、染料では染料自身がカラーフィルターから液晶中への拡散により液晶組成物を汚染することがあり、これが表示ムラを起こす原因となっている。さらに、染料の光劣化による色変化はカラーフィルターにおいては致命的であり、現状のカラーフィルターではコントラストを犠牲にして耐光性に優れている顔料を用いらざるをえないのが実情である。「特許文献１」には、顔料の粒径を小さくすることで、コントラストを改善しようとする技術が開示している。ただし、この文献記載の技術は顔料細粒化工程を導入するものであり、工程数の増加でますますコスト増大につながるだけである。
【０００７】
また、「特許文献２」は、着色剤として潜在顔料を用いることでコントラストを改善する技術を開示する。この「特許文献２」に開示の技術は、顔料をベースポリマーに分散させる段階で、分子修飾により顔料を一旦可溶化するものであり、ベースポリマー形成後に光・熱処理により分子修飾した置換基を脱離せしめて、再度顔料化を図るものである。ただし、この潜在顔料はベースポリマーとなるアクリル樹脂の溶剤への溶解が不十分であることから、顔料との組合せで着色濃度を補う方法も「特許文献３」が開示する。
【０００８】
ベースポリマーに関しては、顔料分散法とフォト・エッチングの組合せから、アクリル系樹脂を用いるのが一般的である。このアクリル系樹脂に限らず、ベースポリマーは可視領域（波長４００ｎｍから８００ｎｍ）のうち紫外領域に近い４００ｎｍ近傍に吸収を持ち、黄色に着色していることが多い。この着色はポストベークなどの熱処理によりさらに顕著になる。この着色現象はカラーフィルターにおいて青色の透過率の低下を引き起こし、カラーフィルターの高性能化を実現するために解決しなければならない一つの課題となっている。
【０００９】
可視領域で無色であるベースポリマーも存在することはするが、顔料分散法に必須であるベースポリマーの溶剤への溶解度が低いなど、溶剤との相性の観点で適用できないことが多い。また、たとえ溶剤に溶解しても光硬化型のベースポリマーに必要な増感剤などの影響で、着色低減に繋がらないのが現状である。この着色現象は、バックライトの組合せの上でもカラーフィルターの色純度へ著しく影響を与えている。つまり、バックライトを冷陰極管からライトエミッティングダイオード（ＬＥＤ）に変更することにより、色純度の向上が期待されるが、この着色現象がある状態では余り効果が期待できない。
【００１０】
カラーフィルター製造方法に関しては、さきに述べたように着色剤の種類により、顔料分散法と染料法に大別されるが、実際には耐光性などの問題から前者の顔料分散法が量産適用されている。顔料分散法では、赤色顔料が分散された感光性ベースポリマー溶液をブラックマトリクスが形成された基板上に塗布乾燥後、フォトマスクを用いてエッチングを行い、ストライプ状の赤色着色部を形成する。次に、青色顔料、更に緑色顔料を用いて同様の操作を繰り返し、カラーフィルターを製造する。そのため、製造工程数が多くなってしまう。
【００１１】
上記のように、顔料分散法によるカラーフィルターの製造においては多くの工程を有し、コスト増大の一因となっている。今後の液晶表示装置の大型化を考えた場合、製造装置自体のコスト増大も考えられる。「特許文献４」には、インクジェット方法を用いたカラーフィルターの製造方法も提案されているが、この製造方法は着色剤として染料を用いた場合に限定され、顔料を用いた場合ではインクジェットのノズルが目詰まりのするなど問題が残されている。
【特許文献１】
特開２００２−３０９１３５号公報
【特許文献２】
特開平８−６２４２号公報
【特許文献３】
特開２００２−７２４６５号公報
【特許文献４】
特開平１１- ３０５０３２号公報
【非特許文献１】
Protective Groups in Organic Synthesis、John Wiley & Sons 、223 頁、（１９８１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、上記の従来技術で述べたカラーフィルターの課題、すなわち、コントラスト低下、色純度低下、青色透過率低下などの課題を解決することにあり、またカラーフィルターの製造における生産性を向上してカラーフィルターの高性能化と低コスト化を一挙に図ることを可能としたカラーフィルター用着色組成物を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、高コントラスト、高色純度、かつ青色透過率を向上した表示装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、以下のカラーフィルター用着色組成物を用いる。すなわち、着色剤、ベースポリマー、溶剤からなるカラーフィルター用着色組成物として、上記ベースポリマーとして波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において光透過率の低下が２％以下であるポリアミック酸を含有しているカラーフィルター用着色組成物を用いる点にある。また、上記第２の目的を達成するため、本発明は、上記カラーフィルター用着色組成物で形成したカラーフィルターを用いて表示装置を構成する点にある。
【００１４】
なお、本発明は、上記の構成および後述する実施の形態に記述する構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。先ず、本発明のカラーフィルター用着色組成物について、それを構成するベースポリマー、着色剤、溶剤ついて説明する。下記の（３−１）（３−２）（３−３）に示した化学構造式で説明する。
【化３】
ベースポリマーとなる化学構造式（３−３）のポリアミック酸は化学構造式（３−１）で表されるテトラカルボン酸二無水物と化学構造式（３−２）で表されるジアミン誘導体との開環重付加により合成することができる。波長が４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において透明であるポリアミック酸としては化学構造式（３−１）におけるＲ２や化学構造式（３−２）におけるＲ３が鎖状脂肪族、環状脂肪族からなる組合せがあげられる。
【００１７】
波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域における透明性はベースポリマーの膜厚の影響を受けるが、カラーフィルターで使用されるベースポリマーの膜厚１μｍ前後の透過率として９８％以上（即ち、光透過率の低下が２％以内）が必要である。ベースポリマーとしてポリアミック酸を用いることの効果として、可視領域での透明性に加え、着色剤のアミノ基などとの相互作用も期待でき、着色剤が液晶中に拡散するのを防止する効果に加え、また、着色剤が拡散結晶化し粒径が大きくなりコントラストの低下を防止する効果もある。
【００１８】
上記したベースポリマーの膜厚１μｍ前後の透過率が波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において２％以内であることの効果の根拠として、次のデータを提示することができる。
【００１９】
従来のカラーフィルターに使用されているアクリル系樹脂において、４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域における透過率は５％から１０％程度の幅があり、とくに４００ｎｍでの透過率は９０％程度である。これは青色透過率を低減させることを意味し、具体的には、液晶表示装置の光透過率を２％から３％ロスすることに相当する。したがって、この可視領域において透過率を２％以内にすることは光透過率を向上させ、最終的には消費電力を低減させる効果がある。
【００２０】
本実施の形態に用いられるテトラカルボン酸二無水物として、たとえば、ブタンテトラカルボン酸二無水物、ｎ−ヘキサンテトラカルボン酸二無水物などの鎖状アルカンのテトラカルボン酸二無水物、また、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ［２．２．２］オクタンテトラカルボン酸二無水物、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式テトラカルボン酸二無水物挙げられる。さらに、芳香環が含まれていても一つであるか、または二つ以上の芳香環が含まれていても、これらの芳香環が共役していない構造も有効であり、たとえばメチルピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルエーテ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テトラカルボン酸二無水物などがあげられる。これらがフッ素置換された化合物も有効である。
【００２１】
本発明に用いられるジアミン誘導体として１，６−ジアミノヘキサン、１，８−ジアミノオクタン、１，１０−ジアミノデカン、１，１２−ジアミノドデカンのような鎖状アルカンジアミン誘導体、また、ジアミノシクロブタン、ジアミノシクロペンタン、ジアミノシ クロヘキサン、ジアミノデカリン、ジアミノビシクロ［２．２．２］オクタンなどの脂環式ジアミン誘導体、さらに、芳香環が含まれていても一つであるか、または二つ以上の芳香環が含まれていても、これらの芳香環が共役していない構造も有効であり、たとえば、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プロパン、３，３’−ジアミノジフェニルプロパン、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などが挙げられる。
【００２２】
以上、波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において透明であるポリアミック酸の合成に使用するテトラカルボン酸二無水物とジアミン誘導体について具体例を挙げて説明したが、波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において９８％以上の透過率があれば、上述のテトラカルボン酸二無水物とジアミン誘導体には限定されない。
【００２３】
本発明に用いられる着色剤として下記一般式（I）で表される構造を有する顔料誘導体
を挙げることができる。
Ａ（Ｂ）ｘ（Ｃ）ｙ・・・・（I）
｛式（I）中、ｘは１から４までの数であり、ｙは１から８までの数である。Ａはキナクリドン、アントラキノン、ジアントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、インダンスロン、イソインドリノン、イソインドリン、ジオキサジンまたはジケトピロロピロールの着色団である。ＢはＡに含有される窒素原子とカルバマートを形成して結合した置換基である。すなわち、下記の化学構造式（１）で表される。
【化１６】
【００２４】
このように、Ｃなどの側鎖基を導入することにより着色剤の溶解性を高めることが可能となる。また、側鎖基のアルキル基やアルコキシル基にビニル基やエポキシ基などの重合付加基を導入することにより着色剤が分子状になって液晶中に拡散することを防止することができる。また、着色剤が拡散結晶化し粒径が大きくなりコントラストの低下を防止する効果もある。
【００２５】
本実施の形態で用いられる着色剤の１例としてジケトピロロピロール誘導体について化学構造式（４−１）（４−２）（４−３）を参照して詳しく説明する。
【化４】
【００２６】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては、上述のジケトピロロピロール以外に下記の化学構造式（５）で表されるインジゴを用いることができる。
【化５】
【００２７】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（６）で表されるペリレン誘導体を用いることができる。
【化６】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（７）で表されるキナクリドンを用いることができる。
【化７】
【００２９】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（８）で表されるインダンスロンを用いることができる。
【化８】
【００３０】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（９）で表されるジアントラキノンを用いることができる。
【化９】
【００３１】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（１０）で表されるジオキサジンを用いることができる。
【化１０】
【００３２】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（１１）で表されるイソインドリンを用いることができる。
【化１１】
【００３３】
本実施の形態に用いられる着色剤の着色団としては下記の化学構造式（１２）で表されるジオキサジン誘導体を用いることができる。
【化１２】
【００３４】
本実施の形態に用いられる着色剤として下記一般式（II) で表される構造を有するフタロシアニン誘導体を挙げることができる。
Ｐｃ（Ｍ）（Ｃ）ｙ（Ｄ）z ・・・・（II）
｛式中、ｙは１から１６までの数であり、ｚは１から２までの数である。Ｐｃはフタロシアニン。ＭはＨ２、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、Ｔｉ、ＳｉまたはＧｅである。ＣはＡに含有される芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素、アルキル基（−（ＣＨ2）nＣＨ3、ｎは０から２０までの数である）、アルコキシル基（−Ｏ−（ＣＨ2） mＣＨ3、ｍは０から２０までの数である）、またはオキシメチレン基（−Ｏ−（ＣＨ2−Ｏ）kＣＨ3、k は０から２０までの数である）、またはアルコキシシラン残基（−Ｓｉ （−Ｏ−（ＣＨ2） mＣＨ3）3、ｍは０から２０までの整数）である。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い。ＤはＭに結合し、酸素原子をスペーサーとした置換基である。すなわち、下記の化学構造式（２）で表される｝。
【化１７】
本実施の形態に用いられる一般式（II) の着色剤としては下記の化学構造式（１３）で表されるフタロシアニン誘導体を用いることができる。
【化１３】
【化１８】
本実施の形態に用いられる着色剤としては下記の化学構造式（１４）で表されるフタロシアニン誘導体を用いることができる。
【化１４】
【化１９】
本実施の形態に用いられる着色剤としては下記の化学構造式（１５）で表されるフタロシアニン誘導体を用いることができる。
【化１５】
【００３８】
以上、着色剤について具体例を挙げて説明してきたが、ポリアミック酸の溶剤に溶解可能な顔料誘導体であれば、上述の着色剤にはとくに限定されるものでない。これを下記の化学構造式（２）で説明する。
【化２０】
本実施の形態に用いられるベースポリマーおよび着色剤の溶剤として、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド、スルフォラン、ガンマ- ブチルラクトン，クレゾール、フェノール，シクロヘキサノン、ジオキサン，テトラヒドロフラン，ブチルセルソルブ、ブチルセルソルブアセテ−ト、アセトフェノンなど溶解パラメーターが１０(cal/cm３)０．５以上の溶媒を用いることができ、できる。さらに１１(cal/cm３) ０．５以上ではベースポリマーや着色剤の溶解性の観点からさらに好ましい。また、これらの溶媒を組み合わせても使用可能である。
【００４０】
このように、ベースポリマーであるポリアミック酸を溶解させるため、溶解パラメーターが１０(cal/cm３)０．５以上の溶媒溶剤を用いなければならないが、さらに、このような溶解パラメーターが１０(cal/cm３)０．５以上、好ましく１１(cal/cm３)０．５以上の溶剤の選択はこのことが上述の着色剤を５重量％以上を溶解させる上でも好ましく、カラーフィルター製造の上で最も考慮しなければならない点である。
【００４１】
以下、本発明に係るカラーフィルター用着色組成物とカラーフィルターの製造方法、およびそれを用いた表示装置の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００４２】
〔カラーフィルター着色組成物の実施例１〕
本実施例のカラーフィルター用着色組成物は、以下のベースポリマー、着色剤、溶剤から構成される。
【００４３】
ベースポリマー：化学構造式（３- ３）において、Ｒ２がシクロブタン、Ｒ３がヘキシル基であるポリアミック酸〔１０重量％〕
着色剤：化学構造式（４−３）において、Ｒ１、Ｒ２が水素、Ｒ３がシアノ基であるジケトピロロピロール誘導体〔５重量％〕
溶剤：Ｎ−メチルピロリドン〔８５重量％〕
６０ｇのＮ−メチルピロリドン中で化学構造式（３−１）でＲ２がシクロブタンであるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物と化学構造式（３−２）でＲ３がヘキシル基であるヘキシルジアミンを開環重付加反応させ１０ｇのポリアミック酸を得る。合成後、０．５μｍのミリポアフィルタを用いて、反応溶液を濾別する。この溶液にジケトピロロピロール誘導体を５ｇ加え、さらにＮ−メチルピロリドンを２５ｇ加えて赤色のカラーフィルター用着色組成物を得る。Ｎ−メチルピロリドンを用いることにより、十分な着色濃度の着色剤を溶解することが可能となっている。
【００４４】
〔カラーフィルター着色組成物の実施例２〕
本実施例のカラーフィルター用着色組成物は、以下のベースポリマー、着色剤、溶剤から構成される。
ベースポリマー：化学構造式（３−３）において、Ｒ２がシクロブタン、Ｒ３がヘキシル基であるポリアミック酸〔１０重量％〕
着色剤１：化学構造式（１４）において、Ｍが銅、Ｄが無いフタロシアニン誘導体〔４. ５重量％〕
着色剤２：化学構造式（１４）において、Ｍが珪素、Ｄがエトキシ基であるフタロシアニン誘導体〔０. ５重量％〕
溶剤１：Ｎ−メチルピロリドン〔４４重量％〕
溶剤２：ガンマ- ブチロラクトン〔４１重量％〕
【００４５】
２４ｇのＮ−メチルピロリドンと４０ｇのガンマ−ブチロラクトン混合溶媒中で化学構造式（３−１）でＲ２がシクロブタンであるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物と化学構 造式（３−２）でＲ３がヘキシル基であるヘキシルジアミンを開環重付加反応させ１０ｇのポリアミック酸を得る。合成後、０．５μｍのミリポアフィルタを用いて、反応溶液を濾別する。この溶液に着色剤１と着色剤２のフタロシアニン誘導体を５ｇ加え、さらにＮ−メチルピロリドンを２０ｇ加えて緑色のカラーフィルター用着色組成物を得る。着色剤１がポリアミック酸の溶媒に十分溶解しているため、この効果により着色剤２の分散性が向上していた。
【００４６】
〔カラーフィルター着色組成物の実施例３〕
本実施例のカラーフィルター用着色組成物は、以下のベースポリマー、着色剤、溶剤から構成される。
ベースポリマー：化学構造式（３−３）において、Ｒ２がシクロブタン、Ｒ３がヘキシル基であるポリアミック酸〔１０重量％〕
着色剤１：化学構造式（１３）において、Ｍが銅、Ｄが無いフタロシアニン誘導体〔４. ５重量％〕
着色剤２：化学構造式（１５）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が水素、Ｒ４がプロピル基であり、Ｍが銅、Ｄが無いフタロシアニン誘導体〔０. ５重量％〕
溶剤１：Ｎ−メチルピロリドン〔８４重量％〕
【００４７】
２４ｇのＮ−メチルピロリドンと４０ｇのガンマ−ブチロラクトン混合溶媒中で化学構造式（３−１）でＲ２がシクロブタンであるシクロブタンテトラカルボン酸二無水物と化学構造式（３−２）でＲ３がヘキシル基であるヘキシルジアミンを開環重付加反応させ１０ｇのポリアミック酸を得る。合成後、０．５μｍのミリポアフィルタを用いて、反応溶液を濾別する。この溶液に着色剤１と着色剤２のフタロシアニン誘導体を５ｇ加え、さらにＮ−メチルピロリドンを２０ｇ加えて青色のカラーフィルター用着色組成物を得る。着色剤１がポリアミック酸の溶媒に十分溶解しているため、この効果により着色剤２の分散性が向上していることが確認された。
【００４８】
〔カラーフィルターの製造方法の実施例１〕
本実施例のカラーフィルター製造方法では、基板サイズが３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１. １ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。ブラックマトリクスの形成の後、カラーフィルター着色組成物の実施例１に示した赤色のカラーフィルター用着色組成物をスクリーン印刷で塗布する。塗布乾燥後に２００°Ｃに加熱することによりポリアミック酸をポリイミドに変換した。この時、塗布乾燥後の着色は黄色であったが、加熱処理により赤色に変化した。この後、カラーフィルター着色組成物の実施例２および実施例３の緑色、青色着色剤を用いて同様の操作を実施した。
【００４９】
このように、ポリアミック酸を用いたことにより、従来のフォト・エッチング用の真空照射装置が不要になり、製造コストの大幅な低減をすることが可能となった。
【００５０】
〔カラーフィルターの製造方法の実施例２〕
本実施例のカラーフィルター製造方法では、基板サイズが３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１. １ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。ブラックマトリクスの形成の後、各ブラックマトリクス内に、カラーフィルター着色組成物の実施例２、実施例３および実施例３で説明した赤色、緑色および青色のカラーフィルター用着色組成物をインクジェット印刷で同時に吐出塗布した。塗布乾燥後に２００°Ｃに加熱することによりポリアミック酸をポリイミドに変換した。
【００５１】
このように、ポリアミック酸を用いたことにより、溶解性ならびに分散性に優れたカラーフィルター着色組成物が得られ、インクジェット印刷で懸念される目詰まりを起こすことなく、印刷することが可能となった。従来のフォト・エッチング用の真空照射装置が不要になり、製造コストの大幅な低減をすることが可能となる同時に、赤色、緑色および青色のカラーフィルター用着色組成物を同時に形成できるため、大幅な工程短縮を図ることができた。
【００５２】
〔カラーフィルターの製造方法の実施例３〕
本実施例のカラーフィルター製造方法では、画素電極基板を用いた。画素電極基板サイズは３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１. １ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用い、この基板の上に共通電極、信号電極、画素電極などを形成し、画素電極基板を得た。
【００５３】
画素電極基板の各画素内に、カラーフィルター着色組成物の実施例１、実施例２および実施例３で示した赤色、緑色および青色のカラーフィルター用着色組成物をインクジェット印刷で同時に吐出塗布した。塗布乾燥後に２００°Ｃに加熱によりポリアミック酸をポリイミドに変換した。
【００５４】
このように、ポリアミック酸を用いたことにより、溶解性ならびに分散性に優れたカラーフィルター用着色組成物が得られ、インクジェット印刷で懸念される目詰まりを起こすことなく、印刷することが可能となった。従来のフォト・エッチング用の真空照射装置が不要になり、製造コストの大幅な低減をすることが可能となる同時に、赤色、緑色および青色のカラーフィルター用着色組成物を同時に形成できるため、大幅な工程短縮が図られた。
【００５５】
また、カラーフィルターを直接、画素電極基板に形成し下基板としたことにより、上基板とのアライメンとが容易になる。
【００５６】
〔表示装置の実施例１〕
本実施例の液晶表示装置では、カラーフィルターの製造方法の実施例２で説明したカラーフィルター基板ＳＵＢ２を第１の基板（上基板）とし、以下に示す画素電極基板ＳＵＢ１を第２の基板（下基板）として用いた。画素電極基板ＳＵＢ１のサイズは３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１. １ｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。この画素電極基板ＳＵＢ１の上に共通電極、信号電極、画素電極などを形成し、更にその最表面に配向膜を形成した。カラーフィルターの製造方法の実施例２で示したカラーフィルター基板にも同様の配向膜を形成した。配向膜としてポリイミドを採用し、印刷機で塗布し焼成後の膜厚を０．０７μｍ〜０．１μｍ程度とした。その後、配向膜の表面を液晶配向させるための配向処理を施した。配向処理はラビング機を使用し、ラビングロールにレーヨン製バフ布を用いて行なった。
【００５７】
上下基板の接着はシール剤（エポキシ系樹脂）の中にポリマービーズを適量混入し、シールマスクを用いて基板上に印刷した。その後、シール剤の仮硬化を行い、上下基板を組み合わせた。そして、プレスを用いて２枚の基板を加圧しつつ、シール剤を硬化した。パネル面内には球形のポリマービーズを基板間に狭持し、液晶封入状態で液晶層のギャップを６．０μｍとした。この配向膜のラビング角度は短辺側に対して４５度にし、上下基板間で直交する配置とした。液晶注入口の幅は３０ｍｍである。この後、液晶注入装置を用いて液晶注入を行い、液晶表示装置を作製した。なお、ビーズに代えてホトリソグラフィー手法で基板面に固定した柱状スペーサを用いることもできる。このことは、以下の実施例でも同様である。
【００５８】
また、本実施例では、バックライトとして従来の冷陰極管を使用したが、カラーフィルター基板のベースポリマーとして透明なポリアミック酸が使用されているため、冷陰極管にもかかわらず、従来の液晶表示装置と比較してコントラストが１０％程度改善された。また、波長４００ｎｍでの透過率が５％以上改善されていた。以下、本発明による表示装置の一例である液晶表示装置の実施例を説明する。
【００５９】
図１は本発明による表示装置の一例としての液晶表示装置を構成する液晶パネルの一画素付近の構成を模式的に説明する断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。参照符号ＴＦＴは薄膜トランジスタ、ＤＬはドレイン線（映像信号線）、ＧＬ，ＧＬＡ，ＧＬＣはゲート線（走査信号線）、ＡＳは半導体層、ＧＴはゲート電極、ＳＤ１はソース電極、ＳＤ２はドレイン電極、ＰＸは画素電極、ＣＮはコンタクトホールである。
【００６０】
また、参照符号ＧＩはゲート絶縁膜、ＰＳＶ１，ＰＳＶ２は絶縁保護膜、ＩＴＯ１は画素電極ＰＸを構成する透明導電膜、ＯＲＩ１は第１基板すなわち画素電極基板ＳＵＢ１側の配向膜、ＯＲＩ２は第２基板すなわちカラーフィルター基板ＳＵＢ２側の配向膜、ＬＣは液晶層（液晶組成物）、Ｅは電界である。そして、ＢＭはブラックマトリクス、ＦＩＬはカラーフィルター、ＩＴＯ２は対向電極である。なお、参照符号に「’」を付したものは隣接画素の構成部材であり、括弧で示した符号（０，ｄ１，ｇ１）は構成層を示し、同一符号は同一構成層で形成されていることを示す。
【００６１】
本実施例の液晶表示パネルは、走査線すなわちゲート線と信号線またはデータ線であるドレイン線で選択された画素の薄膜トランジスタＴＦＴがオンとなることで、そのソース電極ＳＤ１と接続する画素電極ＰＸ（ＩＴＯ１）とカラーフィルター基板ＳＵＢ２側の対向電極ＩＴＯ２との間に電界Ｅが形成される。この電界により液晶層ＬＣを構成する液晶組成物の分子が立ち上がり、第１基板ＳＵＢ１の偏光板ＰＯＬ１側から入射する照明光が第２基板ＳＵＢ２の偏光板ＰＯＬ２から出射する。
【００６２】
図３は本発明による液晶表示装置の１実施例の全体構成の概略を模式的に説明する斜視図である。液晶表示パネルＰＮＬの一方の基板（通常は第１基板）の隣接する１辺には走査線駆動回路（ゲート線駆動回路あるいはゲート駆動回路）チップＧＤＲを搭載したテープキャリアパッケージＴＣＰ１が接続されている。また、上記１辺と隣接する他辺には信号線駆動回路（ドレイン線駆動回路またはドレイン駆動回路もしくはデータ線駆動回路）チップＤＤＲを搭載したテープキャリアパッケージＴＣＰ２が接続されている。
【００６３】
テープキャリアパッケージＴＣＰ２はフレキシブルプリント基板ＦＰＣによりゲート側のテープキャリアパッケージＴＣＰ１と接続されると共に、図示しないインターフェース基板に接続される。なお、テープキャリアパッケージＴＣＰ１，ＴＣＰ２に代えて、各駆動回路チップを第１基板の辺に直接搭載してもよい。
【００６４】
液晶表示パネルＰＮＬの背面には、導光板ＧＬＢと冷陰極蛍光ランプ（冷陰極管）等の線状ランプＣＦＬとからなるバックライトが設置される。線状ランプＣＦＬはインバータＩＮＶで駆動される。これら液晶表示パネルＰＮＬとバックライトとは図示しない上ケースと下ケースとで保持されて、所謂液晶表示モジュールすなわち液晶表示装置として製品化される。また、バックライトとして、導光板ＧＬＢを用いずに液晶表示パネルの背面に直接複数の冷陰極管を設置することもできる。
【００６５】
〔表示装置の実施例２〕
本実施例は有機発光表示装置であり、上記表示装置の実施例１で示した第２の基板であるカラーフィルター基板を上基板とし、以下に示す第２の基板としての有機発光画素基板を下基板として用いた。有機発光画素基板のサイズは３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１．１ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。これら基板の上に共通電極、信号電極、白色有機発光画素などを形成した。上下基板の接着はシール剤（エポキシ系樹脂）の中にポリマビーズを適量混入し、シールマスクを用いて基板上に印刷した。その後、シール剤の仮硬化を行い、上下基板を組み合わせた。
【００６６】
図４は本発明による表示装置の一例としての有機発光表示装置を構成する有機発光パネルの一画素付近の構成を説明する断面図である。本例では、第１の基板すなわち有機発光画素基板ＳＵＢ１上に、半導体層ＰＳＩ、絶縁層ＩＳあるいはＰＳＶで絶縁された走査線すなわちゲート線ＧＬ、ソース・ドレイン電極ＳＤからなる薄膜トランジスタＴＦＴが形成されている。ソース・ドレイン電極ＳＤには金属薄膜で形成した第１の電極層（ここでは陰極）ＣＤが接続し、その上に白色を発光する有機発光層ＯＬＥを形成し、さらにその上層にＩＴＯ等の透明な導電膜で形成した第２の電極層（ここでは陽極）ＡＤが成膜されている。
【００６７】
一方、第２の基板すなわちカラーフィルター基板ＳＵＢ２は透明ガラスからなり、この第２の基板ＳＵＢ２の内面にブラックマトリクスＢＭで区画された赤、緑、青のカラーフィルターＣＦが形成されて、各カラーフィルターのそれぞれが第１の基板に有する有機発光層からなる画素のそれぞれに対応して配置されている。この有機発光表示装置は、その発光光ＬＷ の出射方向が第２の基板ＳＵＢ２側であり、有機発光層ＯＬＥでの発光光ＬＷ が第２の電極層ＡＤ側から第２基板ＤＵＢ２方向に出射する。この発光光ＬＷ は第２の基板ＳＵＢ２の内面に形成された前記本発明のカラーフィルターＣＦで所定の色の光ＬＣＦに変換されて観察側に出射する。
【００６８】
図５は図４に示した本発明による表示装置の回路構成の１例を説明する一画素付近の平面図である。一画素はゲート線ＧＬとドレイン線ＤＬに囲まれた領域に形成される。
【００６９】
この表示装置では、有機発光層ＯＬＥを収容する開口ＤＥは薄膜トランジスタを有する画素回路や各配線を避けた部分に設ける必要がなく、開口率が大きく、広い面積の画素を形成でき、全体として明るい画面の表示装置を、また同じ明るさであればより低消費電力、長寿命の有機発光表示装置を得ることができる。
【００７０】
図６は図５に示した画素を用いた有機発光表示装置の回路配置の１例を模式的に説明する平面図である。各画素ＰＸは走査駆動回路ＧＤＲで駆動されるゲート線ＧＬと信号線駆動回路ＤＤＲで駆動されるドレイン線（データ線）ＤＬで囲まれた部分に形成されてマトリクス状に配列される。電流供給線ＣＳＬは電流供給バスラインＣＳＢから表示領域ＡＲの外側で分岐して各画素に対してドレイン線ＤＬに平行に設置されている。
【００７１】
なお、ＰＡＤはフレキシブルプリント基板などを介して外部から有機発光表示装置に信号や電力を供給するためのパッドで、ＰＡＤ１はデータ駆動回路用のパッド、ＰＡＤ２は走査駆動回路用のパッド、ＰＡＤ３は電流供給用のパッドを示す。これらの各パッド部分でも絶縁層や保護膜に開口が形成されている。
【００７２】
このように有機発光表示装置において、カラーフィルター基板ＳＵＢ２に設けるカラーフィルターのベースポリマーとして透明なポリアミック酸が使用されているため、従来の有機発光表示装置と比較してコントラストが５％以上改善された。
【００７３】
〔表示装置の実施例３〕
本実施例は液晶表示装置であり、上記表示装置の実施例１で示したカラーフィルター基板と以下に示す画素電極基板を下基板（画素電極基板）として用いた。画素電極基板のサイズは３２０ｍｍ（長辺側）×２４０ｍｍ（短辺側）で表示部は対角で公称１５インチサイズであり、厚みが１.１ｍｍで表面を研磨した透明なガラス基板を用いた。これら基板の上に共通電極、信号電極、画素電極などを形成し、更にその最表面に配向膜を形成した。上記表示装置の実施例１で示したカラーフィルター基板にも同様の配向膜を形成した。配向膜としてポリイミドを採用し、印刷機で塗布し焼成後の膜厚を０．０７μｍ〜０．１μｍ程度とした。その後、配向膜の表面を液晶配向させるための配向処理を施した。配向処理はラビング機を使用し、ラビングロールにレーヨン製バフ布を用いて行なった。
【００７４】
上下基板の接着はシール剤（エポキシ系樹脂）の中にポリマビーズを適量混入し、シールマスクを用いて基板上に印刷した。その後、シール剤の仮硬化を行い、上下基板を組み合わせた。そして、プレスを用いて２枚の基板を加圧しつつ、シール剤を硬化した。パネル面内には球形のポリマービーズを基板間に狭持し、液晶封入状態でギャップを６．０μｍとした。この配向膜のラビング角度は短辺側に対して４５度にし、上下基板間で直交する配置とした。液晶注入口の幅は３０ｍｍである。この後、液晶注入装置を用いて液晶注入を行い、液晶表示装置を作製した。
【００７５】
本実施例では、バックライトとしてライトエミッティングダイオード（ＬＥＤ）を使用した。このＬＥＤをバックライトとして用いたことによる効果と合わせ、カラーフィルター基板のベースポリマーとして透明なポリアミック酸が使用されているため、冷陰極管を使用した液晶表示装置と比較してコントラストおよび波長４００ｎｍでの透過率がそれぞれ１０％および５％程度改善された。また、ＬＥＤの使用により色純度の向上も改善されていた。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ベースポリマー、着色剤、溶剤からなるカラーフィルター用着色組成物において、ベースポリマーとして波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域において光透過率の低下が２％以内であるポリアミック酸を用いることで、カラーフィルターのコントラスト向上、色純度向上、青色透過率向上に加え、製造方法における生産性が向上する。また、このカラーフィルターを用いることで高コントラスト、高色純度、かつ青色透過率を向上した表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による表示装置の一例としての液晶表示装置を構成する液晶パネルの一画素付近の構成を模式的に説明する断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ‘線に沿った断面図である。
【図３】 本発明による液晶表示装置の１実施例の全体構成の概略を模式的に説明する斜視図である。
【図４】 本発明による表示装置の一例としての有機発光表示装置を構成する有機発光パネルの一画素付近の構成を模式的に説明する断面図である。
【図５】 図４に示した本発明による表示装置の回路構成の１例を説明する一画素付近の平面図である。
【図６】 図５に示した画素を用いた有機発光表示装置の回路配置の１例を模式的に説明する平面図である。
【符号の説明】
ＴＦＴ・・・薄膜トランジスタ、ＤＬ・・・ドレイン線（映像信号線）、ＧＬ，ＧＬＡ，ＧＬＣ・・・・ゲート線（走査信号線）、ＡＳ・・・半導体層、ＧＴ・・・ゲート電極、ＳＤ１・・・ソース電極、ＳＤ２・・・ドレイン電極、ＰＸ・・・画素電極、ＣＮ・・・コンタクトホール、ＳＵＢ１・・・第１基板（画素電極基板）、ＳＵＢ２・・・第２基板（カラーフィルター基板）、ＧＩ・・・ゲート絶縁膜、ＰＳＶ１，ＰＳＶ２・・・絶縁層（絶縁保護膜）、ＩＴＯ１・・・画素電極ＰＸを構成する透明導電膜、ＯＲＩ１・・・第１基板側の配向膜、ＯＲＩ２・・・第２基板側の配向膜、ＬＣは液晶層（液晶組成物層）、Ｅ・・・電界、ＢＭ・・・ブラックマトリクス、ＦＩＬ・・・カラーフィルター、ＩＴＯ２・・・対向電極、ＰＸ・・・画素、ＯＬＥ・・・有機発光層、ＣＦ・・・カラーフィルター、ＣＤ・・・第１の電極層（陰極）、ＡＤ・・・第２の電極層（陽極）。
Claims (3)
- ベースポリマーの膜厚を１μｍとしたときの波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域における光透過率の低下が２％以内であるポリアミック酸を含有する前記ベースポリマー、着色剤、および溶剤からなるカラーフィルター用着色組成物において、
前記着色剤として、下記一般式（II）で表される構造を有するフタロシアニン誘導体を用い、
前記ポリアミック酸はテトラカルボン酸二無水物およびジアミン誘導体の開環重付加により合成され、
前記テトラカルボン酸二無水物は、鎖状アルカンのテトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、メチルピロメリット酸二無水物、３，３’ ，４，４’−ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、３，３’ ，４，４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、または３，３’ ，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物であり、
前記ジアミン誘導体は、鎖状アルカンジアミン誘導体、脂環式ジアミン誘導体、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プロパン、３，３’−ジアミノジフェニルプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、または、３，３’−ジアミノジフェニルスルホンであることを特徴とするカラーフィルター用着色組成物。
Ｐｃ（Ｍ）（Ｃ）y（Ｄ）z ・・・・（II）
｛式（II）中、ｙは１から１６までの数であり、ｚは１から２までの数である。Ｐｃはフタロシアニン。ＭはＨ2、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、Ti、ＳｉまたはＧｅである。ＣはＰcに含有される芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素、アルキル基（−（ＣＨ2) nＣＨ3、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（−Ｏ−（ＣＨ2） mＣＨ3、ｍは０から２０までの整数）、または、オキシメチレン基（−Ｏ−（ＣＨ2−Ｏ）kＣＨ3、kは０から２０までの整数）、アルコキシシラン残基（−Ｓｉ（−Ｏ−（ＣＨ2）mＣＨ3）3、ｍは０から２０までの整数）から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い。ＤはＭに結合し、酸素原子をスペーサーとした置換基である。すなわち、下記の化学構造式（２）で表される）。
- 前記溶剤として、Ｎ−メチルピロリドンおよび／またはガンマ−ブチロラクトンが含まれていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルター用着色組成物。
- 第１の方向に延在し前記第１の方向と交差する第２の方向に並設された複数の走査配線 と、
前記第２の方向に延在し前記第１の方向に並設された複数の信号配線と、
前記信号配線に平行に設置された電流供給線と、
前記走査配線と前記信号配線との各交差部に形成された白色を発光する有機発光層で構成された複数の画素を有する第１の基板と、
前記複数の画素のそれぞれに対向する如く配置された複数色のカラーフィルターを有する第２の基板と、
前記走査配線の走査信号を供給する走査線駆動回路と、
前記信号配線に映像信号を供給する信号線駆動回路とを少なくとも具備する表示装置であって、
前記カラーフィルターが、ベースポリマーの膜厚を１μｍとしたときの波長４００ｎｍから８００ｎｍの可視領域における光透過率の低下が２％以内であるポリアミック酸を含有する前記ベースポリマー、着色剤、および溶剤からなるカラーフィルター用着色組成物ならびに請求項１記載のカラーフィルター用着色組成物で形成されており、
前記着色剤として、次の一般式（I）で表される構造を有する顔料誘導体を用い、
前記ポリアミック酸はテトラカルボン酸二無水物およびジアミン誘導体の開環重付加により合成され、
前記テトラカルボン酸二無水物は、鎖状アルカンのテトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、メチルピロメリット酸二無水物、３，３’ ，４，４’−ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、３，３’ ，４，４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、または３，３’ ，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物であり、
前記ジアミン誘導体は、鎖状アルカンジアミン誘導体、脂環式ジアミン誘導体、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プロパン、３，３’−ジアミノジフェニルプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、または、３，３’−ジアミノジフェニルスルホンであることを特徴とする表示装置。
Ａ（Ｂ）x（Ｃ）y ・・・・（I）
｛（Ｉ）式中、ｘは１から４までの数であり、ｙは１から８までの数である。Ａはキナクリドン、アントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、イソインドリノン、イソインドリン、ジオキサジンまたはジケトピロロピロールの着色基。ＢはＡに含有される窒素原子とカルバマートを形成して結合した置換基で、下記の化学構造式（１）で表される。
また、ＣはＡに含有される芳香環に結合している側鎖基であり、水素、塩素などのハロゲン、シアノ基、アルキル基（−（ＣＨ2） nＣＨ3、ｎは０から２０までの整数）、アルコキシル基（−Ｏ−（ＣＨ2 mＣＨ3、ｍは０から２０までの整数）、またはオキシメチレン基(−Ｏ−（ＣＨ2−Ｏ)kＣＨ3、ｋは０から２０までの整数)から選ばれる。これのうち、アルキル基やアルコキシル基においてはビニル基やエポキシ基などの重合付加基を含んでいても良い）。
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