JP4961981B2 - カラーフィルタ、カラーフィルタを備える液晶表示装置およびカラーフィルタの測定装置 - Google Patents
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このようなカラーフィルタにおいて、前記赤色フィルタセグメントが、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、赤色顔料とを含有する赤色着色組成物から形成され、かつ、前記赤色着色組成物から形成される赤色塗膜をクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの輝度をL(R)Insideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記赤色塗膜を配置し、光を照射したときの輝度をL(R)Outsideとしたとき、下記式(2)を満たすものとすることができる。
また、前記緑色フィルタセグメントが、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、緑色顔料とを含有する緑色着色組成物から形成され、かつ、前記緑色着色組成物から形成される緑色塗膜をクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの輝度をL(G)Insideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記緑色塗膜を配置し、光を照射したときの輝度をL(G)Outsideとしたとき、下記式(3)を満たすものとすることができる。
また、前記青色フィルタセグメントが、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、青色顔料とを含有する青色着色組成物から形成され、かつ、前記青色着色組成物から形成される青色塗膜をクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの輝度をL(B)Insideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記青色塗膜を配置し、光を照射したときの輝度をL(B)Outsideとしたとき、下記式(4)を満たすものとすることができる。
更に、前記赤色、緑色および青色のフィルタセグメントが、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、赤色、緑色および青色顔料とを含有する赤色、緑色および青色着色組成物から形成され、かつ、前記各色着色組成物から形成される赤色、緑色および青色塗膜をクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの400〜700nmにおける最大ピーク波長での放射輝度をそれぞれR(R)Inside、R(G) Inside、R(B) Insideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記赤色、緑色または青色塗膜を配置し、光を照射したときの前記最大ピーク波長での放射輝度をそれぞれR(R) Outside、R(G) Outside、R(B) Outsideとしたとき、下記式(5)〜(7)を満たすものとすることができる。
R(G) Outside/R(G) Inside>0.30 ・・・(6)
R(B) Outside/R(B) Inside>0.70 ・・・(7)
以上のカラーフィルタにおいて、赤色、緑色および青色フィルタセグメントの形成に用いられる着色組成物に含まれる顔料の一次粒子径が40nm以下であることが望ましい。
輝度比LOutside/LInsideが上記範囲内にあるカラーフィルタを備える液晶表示装置は、黒表示時の視認性が優れている。輝度比LOutside/LInsideは、0.40より大きいことが好ましく、0.50より大きいことが更に好ましい。
L(G)Outside/L(G)Inside>0.40 ・・・(3)
L(B)Outside/L(B)Inside>0.45 ・・・(4)
カラーフィルタの輝度比LOutside、LInsideに関係する各色塗膜の輝度比L(R)Outside/L(R)Inside、L(G)Outside/L(G)Inside、L(B)Outside/L(B)Insideは、高い値が望ましく、1.00に近いことが好ましい。各色塗膜の輝度比は、より好ましくはL(R)Outside/L(R)Inside>0.30、L(G)Outside/L(G)Inside>0.50、L(B)Outside/L(B)Inside>0.60であり、更に好ましくは、L(R)Outside/L(R)Inside>0.40、L(G)Outside/L(G)Inside>0.60、L(B)Outside/L(B)Inside>0.70である。
また、液晶表示装置の黒表示時の色特性を向上させるため、カラーフィルタを構成する赤色、緑色、青色フィルタセグメントが、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、顔料とを含有する各色の着色組成物から形成され、かつ、前記各色着色組成物から形成される赤色、緑色または青色塗膜を図1(a)に示すようにクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの400〜700nmにおける最大ピーク波長での放射輝度をそれぞれR(R)Inside、R(G) Inside、R(B) Insideとし、図1(b)に示すように同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記赤色、緑色または青色塗膜を配置し、光を照射したときの前記最大ピーク波長での放射輝度をそれぞれR(R) Outside、R(G) Outside、R(B) Outsideとしたとき、下記式(5)〜(7)を満たすことが好ましい。
R(G) Outside/R(G) Inside>0.30 ・・・(6)
R(B) Outside/R(B) Inside>0.70 ・・・(7)
各色塗膜の放射輝度比R(R) Outside/R(R) Inside、R(G) Outside/R(G) Inside、R(B) Outside/R(B) Insideは、高い値が望ましく、1.00に近いことが好ましい。
なお、放射輝度ROutside、RInsideは、分光放射輝度計(コニカミノルタ社製「CS−1000A」)により2゜視野の条件で測定される。
図3は、上述した本発明の第1の実施形態に係るカラーフィルタを備える、本発明の第2の実施形態に係る液晶表示装置の概略断面図である。図3に示す液晶表示装置10は、ノート型パソコン用のTFT駆動型液晶表示装置の典型例であって、離間対向して配置された一対の透明基板11および21を備え、それらの間には、液晶(LC)が封入されている。本発明は、TN(Twisted Nematic)、STN(Super Twisted Nematic)、IPS(In-Plane switching)、VA(Vertical Alignment)、OCB(Optically Compensated Birefringence)等の駆動モードの液晶表示装置に適用できる。
以下に、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
実施例および比較例で用いた顔料を以下の方法で調製した。そして、得られた顔料を透過型電子顕微鏡を通して撮影し、その写真の画像解析を行うことにより、顔料の一次粒子径を算出した。ここで言う一次粒子径とは、個数粒度分布の積算曲線において積算量が全体の50%に相当する粒子径(円相当径)を表す。その結果を下記表1に示す。また、実施例および比較例で用いた分散剤を下記表2に示す。
赤色顔料1(C.I. Pigment Red 254、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「IRGAPHOR RED B-CF」;R−1)を136部、表2に示す分散剤A−1を24部、塩化ナトリウムを1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で8時間混練した。
赤色顔料3(C.I. Pigment Red 177、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「CROMOPHTAL RED A2B」;R−3)160部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で12時間混練した。
緑色顔料1(C.I. Pigment Green 36、東洋インキ製造社製「LIONOL GREEN 6YK」;G−1)500部、塩化ナトリウム1300部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)270部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で3時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、496部のソルトミリング処理顔料(緑色顔料2)を得た。
緑色顔料1 200部、塩化ナトリウム1500部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)270部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で8時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、197部のソルトミリング処理顔料(緑色顔料3)を得た。
緑色顔料1 120部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)270部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で12時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、117部のソルトミリング処理顔料(緑色顔料4)を得た。
BAYER社製「FANCHON FAST YELLOW Y-5688」(C.I. Pigment Yellow 150)を黄色顔料1とする。
黄色顔料(C.I. Pigment Yellow 138、BASF社製「PALIOTOL YELLOW K0961HD」)200部、塩化ナトリウム1500部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)270部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で6時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過し、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、196部のソルトミリング処理顔料(黄色顔料2)を得た。
黄色顔料(C.I. Pigment Yellow 138、BASF社製「PALIOTOL YELLOW K0961HD」)160部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)270部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で15時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過し、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、157部のソルトミリング処理顔料(黄色顔料3)を得た。
青色顔料1(C.I. Pigment Blue 15:6、東洋インキ製造社製「LIONOL BLUE ES」;B−1)200部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で12時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過し、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、198部のソルトミリング処理顔料(青色顔料2)を得た。
青色顔料2を160部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で15時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過し、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、158部のソルトミリング処理顔料(青色顔料3)を得た。
紫色顔料1(C.I. Pigment Violet 23、東洋インキ製造社製「LIONOGEN VIOLET RL」;V−1)300部を96%硫酸3000部に投入し、1時間撹拌した後、5℃の水に注入した。1時間撹拌した後、濾過し、温水で洗浄液が中性になるまで洗浄し、70℃で乾燥した。得られたアシッドペースティング処理顔料を200部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、90℃で6時間混練した。
300部の紫色顔料1を96%硫酸3000部に投入し、1時間撹拌した後、5℃の水に注入した。1時間撹拌した後、濾過し、温水で洗浄液が中性になるまで洗浄し、70℃で乾燥した。得られたアシッドペースティング処理顔料を120部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール(東京化成社製)100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、90℃で18時間混練した。
次に、実施例および比較例で用いたアクリル樹脂溶液の調製について説明する。樹脂の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。
メチルメタクリレート 10.0部
n−ブチルメタクリレート 35.0部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 15.0部
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 4.0部
パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート 20.0部
(東亜合成株式会社製「アロニックスM110」)
滴下終了後、さらに80℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル1.0部をシクロヘキサノン50部に溶解させたものを添加し、さらに80℃で1時間反応を続行して、アクリル樹脂の溶液を得た。このアクリル樹脂の重量平均分子量は、約40000であった。
下記表3に示す組成(重量比)の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで2時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し、顔料分散体RP−1〜3、GP−1〜4、BP−1〜4を作製した。
次いで、下記表4に示す組成(重量比)の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、各色レジストRR−1〜3、GR−1〜4、BR−1〜4を得た。
(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)
光重合開始剤: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(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュア 907」)
増感剤:4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」)
有機溶剤:シクロヘキサノン
[実施例1〜7、比較例1〜3]
下記に示す方法にて、各色レジストを用いて各色乾燥塗膜を作製し、直交透過光の輝度LOutside、LInside、輝度比LOutside/LInside、および、直交透過光の放射輝度ROutside、RInside、放射輝度比ROutside/ RInsideを測定した。
上記の各色レジストをスピンコート法によりガラス基板に塗工した後、クリーンオーブン中で、70℃で20分間プリベークした。次いで、この基板を室温に冷却した後、超高圧水銀ランプを用い、紫外線を露光した。その後、この基板を23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾した。その後、クリーンオーブン中で、230℃で30分間ポストベークを行い、各色塗膜の直交透過光の輝度、放射輝度測定用乾燥塗膜を作製した。乾燥塗膜の膜厚は、いずれも2.0μmであった。
まず、赤色レジストをスピンコート法により、予めブラックマトリックスが形成されてあるガラス基板に塗工した後、クリーンオーブン中で、70℃で20分間プリベークした。次いで、この基板を室温に冷却した後、超高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して紫外線を露光した。その後、この基板を23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾した。さらに、クリーンオーブン中で、230℃で30分間ポストベークを行い、基板上にストライプ状の赤色フィルタセグメントを形成した。
上記カラーフィルタ上に、透明ITO電極層を形成し、その上にポリイミド配向層を形成した。このガラス基板の他方の表面に偏光板を形成した。他方、別の(第2の)ガラス基板の一方の表面にTFTアレイおよび画素電極を形成し、他方の表面に偏光板を形成した。
各色塗膜及びカラーフィルタについて、図4に示す測定装置を用いて、図5に示す動作フローに従い、LOutside、LInside、LOutside/LInsideを測定した。
輝度計として分光放射輝度計(コニカミノルタ社製「CS−1000A」)を使用して2゜視野の条件で測定したことを除いて、LOutside、LInside、LOutside/LInsideの測定と同様にして、各色塗膜についてROutside、RInside、ROutside/RInsideを測定した。その結果を下記表5に示す。
作製した液晶表示装置を黒表示させ、液晶パネルから漏れてくる光(直交透過光;漏れ光)の量を目視観察した。評価ランクは次の通りであり、その結果を下記表6に示す。
Claims (8)
- 透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、赤色、緑色および青色顔料とを含有する赤色、緑色および青色着色組成物から形成された、赤色、緑色および青色のフィルタセグメントを具備する液晶表示装置用のカラーフィルタにおいて、クロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に該カラーフィルタを配置し、光を照射したときの輝度をLInsideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に該カラーフィルタを配置し、光を照射したときの輝度をLOutsideとしたとき、下記式(1)を満たすことにより、液晶表示装置の黒表示時の漏れ光を防止したことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ。
LOutside/LInside>0.30 ・・・(1) - 前記赤色フィルタセグメントが、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、赤色顔料とを含有する赤色着色組成物から形成され、かつ、前記赤色着色組成物から形成される赤色塗膜をクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの輝度をL(R)Insideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記赤色塗膜を配置し、光を照射したときの輝度をL(R)Outsideとしたとき、下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ。
L(R)Outside/L(R)Inside>0.15 ・・・(2) - 前記緑色フィルタセグメントが、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、緑色顔料とを含有する緑色着色組成物から形成され、かつ、前記緑色着色組成物から形成される緑色塗膜をクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの輝度をL(G)Insideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記緑色塗膜を配置し、光を照射したときの輝度をL(G)Outsideとしたとき、下記式(3)を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載のカラーフィルタ。
L(G)Outside/L(G)Inside>0.40 ・・・(3) - 前記青色フィルタセグメントが、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、青色顔料とを含有する青色着色組成物から形成され、かつ、前記青色着色組成物から形成される青色塗膜をクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの輝度をL(B)Insideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記青色塗膜を配置し、光を照射したときの輝度をL(B)Outsideとしたとき、下記式(4)を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
L(B)Outside/L(B)Inside>0.45 ・・・(4) - 前記各色着色組成物から形成される赤色、緑色および青色塗膜をクロスニコル状態に配置された一対の偏光板の間に配置し、光を照射したときの400〜700nmにおける最大ピーク波長での放射輝度をそれぞれR(R)Inside、R(G) Inside、R(B) Insideとし、同状態に配置された一対の偏光板の外側に前記赤色、緑色または青色塗膜を配置し、光を照射したときの前記最大ピーク波長での放射輝度をそれぞれR(R) Outside、R(G) Outside、R(B) Outsideとしたとき、下記式(5)〜(7)を満たすことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
R(R) Outside/R(R) Inside>0.18 ・・・(5)
R(G) Outside/R(G) Inside>0.30 ・・・(6)
R(B) Outside/R(B) Inside>0.70 ・・・(7) - 赤色、緑色および青色フィルタセグメントの形成に用いられる着色組成物に含まれる顔料の一次粒子径が40nm以下であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載のカラーフィルタ。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のカラーフィルタを備える液晶表示装置。
- (A)少なくとも一方が面内で回転できる一対の偏光板、(B)輝度計、および(C)光源を具備する測定装置であって、一対の偏光板を正確にクロスニコル状態に配置する手段と、カラーフィルタを一対の偏光板の間に保持する手段と、カラーフィルタを一対の偏光板の外側に保持する手段とを備え、請求項1〜5に記載のLInside、LOutside、LInside/LOutside 、R(X) Outside、R(X)Inside、及びR(X) Outside/R(X)Inside(XはR,GまたはB)を測定可能であることを特徴とする測定装置。
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