JP5262335B2 - カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタ及びこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置に係り、特に、バックライトとしてＬＥＤ装置を用いた液晶表示装置用のカラーフィルタであって、赤色の色再現性の拡大に伴う赤色発光の輝度低下を改善し、白色色相のシフトを低減したカラーフィルタ及びこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置のバックライト光源として、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｎｐ）が広く用いられていたが、ＣＣＦＬには水銀が含まれており、欧州の特定有害物質使用規制指令「ＲｏＨＳ指令」などに代表される環境規制に対応していくためには、水銀フリーの光源である白色ＬＥＤを用いることが必要になってきている。

液晶表示装置のバックライト光源として用いられている白色ＬＥＤの種類としては、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤの発光の混色により白色光を得るＬＥＤ装置、青色ＬＥＤと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体の発光の混色により白色光を得るＬＥＤ装置、青色ＬＥＤとＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体からの発光の混色により白色光を得るＬＥＤ（以下Ｂ−ＬＥＤ＋ＹＡＧ）装置などがある。

その中でも図２に示すような発光スペクトルを示すＢ-ＬＥＤ＋ＹＡＧは、他の白色ＬＥＤと比べ、特にコストが低く、ホワイトバランスの安定性が高いなど光源としての信頼性が高く、輝度や発光効率が高いといった優れた特徴を有している（例えば、特許文献１参照）。

しかし、Ｂ-ＬＥＤ＋ＹＡＧは、赤、緑の色純度の点からは不要な波長の発光が多く、また、赤色発光強度が微弱であるため、色再現範囲の拡大は困難であることが知られている。仮に赤色の色再現範囲を拡大させた場合、バックライトの発光の大部分をカットしなければならず、赤色発光の輝度が著しく低下し、赤・緑・青色発光が混色した際に白色色相のシフトが大きくなる問題がある。
特開２００７−３１２３７４号公報

そこで本発明では、液晶表示装置のバックライトにＢ-ＬＥＤ＋ＹＡＧを用いた場合に問題となる、赤色の色再現性の拡大にともなう赤色発光の輝度低下を改善するために、カラーフィルタの赤色画素の開口部面積またはカラーフィルタの赤・緑・青色画素に占める赤色画素の合計数を変化させることで、赤色発光の輝度向上を図り、これにより白色色相のシフトを低減したカラーフィルタの開発を目的に検討を行った。

本発明は、液晶表示装置のバックライトに、Ｂ-ＬＥＤ＋ＹＡＧを用いた場合に問題となる、カラーフィルタの赤色の色再現性の拡大にともなう赤色発光の輝度低下を解決し、白色色相のシフトを低減したカラーフィルタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体からの発光の混色により白色光を得るＬＥＤ装置を光源として用いるバックライトと、少なくとも赤色、緑色、及び青色画素を含む複数色の着色層を有するカラーフィルタを具備する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、該カラーフィルタの一画素における赤色画素の開口部の面積が、緑色画素又は青色画素の開口部の面積の１．０４倍以上１．２７倍以下であり、かつ、赤色画素のＣＩＥ色度座標におけるｘを０．６５０から０．６７０まで変化させたときに、該赤色画素を用いたカラーフィルタのＣＩＥ色度座標における白色色度のｘが０．３０８であり、ｙが０．２９７から０．２９９の範囲内にあることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明の第２の態様は、青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体からの発光の混色により白色光を得るＬＥＤ装置を光源として用いるバックライトと、少なくとも赤色、緑色、及び青色画素を含む複数色の着色層を有するカラーフィルタを具備する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、該カラーフィルタおける赤色画素、緑色画素、及び青色画素の開口部の面積が同一であり、赤色画素の合計数が、緑色または青色画素の合計数の１．０４倍以上１．２７倍以下であり、かつ、赤色画素のＣＩＥ色度座標におけるｘを０．６５０から０．６７０まで変化させたときに、該赤色画素を用いたカラーフィルタのＣＩＥ色度座標における白色色度のｘが０．３０８であり、ｙが０．２９７から０．２９９の範囲内にあることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明の第３の態様は、青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体からの発光の混色により白色光を得るＬＥＤ装置を光源として用いるバックライトと、上述のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

本発明によると、液晶表示装置のバックライトにＢ-ＬＥＤ＋ＹＡＧを用いた場合に問題となる、赤色発光の色再現性の拡大にともなう輝度低下を解決し、これにより白色色相のシフトを低減した液晶表示装置用のカラーフィルタが提供される。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタは、バックライトとして、青色ＬＥＤ（Ｂ−ＬＥＤ）とＹＡＧ系蛍光体との組合せ（Ｂ-ＬＥＤ＋ＹＡＧ）を用いた液晶表示装置に使用されるものである。このカラーフィルタは、透明基板上に複数色の画素を備えており、複数色の画素は、顔料を含む着色層により構成される。複数色には赤色、緑色、青色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）などが挙げられるが、本実施形態に係るカラーフィルタは、赤色着色層を有する全てのカラーフィルタに対して適用可能である。

本実施形態に係るカラーフィルタが使用される液晶表示装置のバックライトとして用いる白色ＬＥＤ装置であるＢ-ＬＥＤ＋ＹＡＧは、発光層としてＩｎＧａＮなどを用いた青色ＬＥＤを励起源とし、ＹＡＧ系蛍光体を青色ＬＥＤからの青色光で発光させ、蛍光体を透過してくる青色光とＹＡＧ系蛍光体による黄色蛍光発光とを混成し、白色光を得る光源である。なお、ＹＡＧとは、イットリウムとアルミニウムの複合酸化物から成るガーネット構造を有する化合物である。

本発明の第１の実施形態に係るカラーフィルタは、一画素における赤色画素の開口部の面積が、緑色画素又は青色画素の開口部の面積の１．０１倍以上２倍以下であることを特徴とする。このようなカラーフィルタによると、液晶表示装置のバックライトにＢ-ＬＥＤ＋ＹＡＧを用いた場合に問題となる赤色発光の色再現性の拡大にともなう赤色発光の輝度低下を防止することが出来る。

なお、一画素における赤色画素の開口部の面積が、緑色画素又は青色画素の開口部の面積の１．０１倍未満では、赤色発光の輝度低下を防止することは出来ず、一方、２倍を越えると白色色相のシフトが大きくなり、白色色相のシフトの低減が出来なくなる。

本発明の第２の実施形態に係るカラーフィルタは、カラーフィルタおける赤色画素、緑色画素、及び青色画素の開口部の面積が同一であり、赤色画素の合計数が、緑色または青色画素の合計数の１．０１倍以上２倍以下であることを特徴とする。このようなカラーフィルタによると、液晶表示装置のバックライトにＢ-ＬＥＤ＋ＹＡＧを用いた場合に問題となる赤色発光の色再現性の拡大にともなう赤色発光の輝度低下を防止することが出来る。

なお、赤色画素の合計数が、緑色または青色画素の合計数の１．０１倍未満の場合には、赤色発光の輝度低下を防止することは出来ず、一方、２倍を越えると白色色相のシフトが大きくなり、白色色相のシフトの低減が出来なくなる。

本実施形態に係るカラーフィルタは、透明基板上に複数色の画素を備えるカラーフィルタであって、少なくとも１色の画素を構成する着色層の形成に、有機顔料、透明樹脂、光架橋剤、及び溶剤を主成分とする光硬化性の着色組成物を用いるものである。

以下、本実施形態に係るカラーフィルタについて、詳細に説明する。

本実施形態に係るカラーフィルタは、少なくとも透明基板上に複数色の画素を備えており、当該複数色の画素は少なくとも着色層から構成されている。複数色には赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の組み合わせやイエロー、マゼンダ、シアン（Ｙ、Ｍ、Ｃ）の組み合わせが挙げられるが、本実施形態に係るカラーフィルタは、青色着色層を有するカラーフィルタ（すなわちＲＧＢ系）に対して適用が可能である。

図１は、本実施形態に係るカラーフィルタを備える液晶表示装置の概略断面図である。図１に示す液晶表示装置は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）駆動型液晶表示装置の典型例であり、離間対向して配置された透明基板１１、２１を備え、それらの間には、液晶（ＬＣ） が封入されている。

この液晶表示装置には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ)方式、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅｓ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）、強誘電性液晶等の液晶が適用できる。

第１の透明基板１１の内面には、ＴＦＴアレイ１２が形成されており、その上には例えばＩＴＯからなる透明電極層１３が形成されている。透明電極層１３の上には、配向層１４が設けられている。また、透明基板１１の外面には、偏光板１５が形成されている。

他方、第２の透明基板２１の内面には、本実施形態に係るカラーフィルタ２２が形成されている。カラーフィルタ２２を構成する赤色、緑色および青色のフィルタセグメントは、ブラックマトリックス（図示せず）により分離されている。カラーフィルタ２２を覆って、必要に応じて透明保護膜（図示せず） が形成され、さらにその上に、例えばＩＴＯからなる透明電極層２３が形成され、透明電極層２３を覆って配向層２４が設けられている。また、透明基板２１の外面には、偏光板２５が形成されている。なお、偏光板１５の下方には、バックライトユニット３０が設けられる。

透明基板としては、一般に液晶表示装置に用いられている、ＰＥＴなどのプラスチック基板やガラス基板が挙げられるが、通常はガラス基板を用いるとよい。遮光パターンを用いる場合は、あらかじめ透明基板上にクロム等の金属薄膜や遮光性樹脂によるパターンを公知の方法で付けたものを用いればよい。

透明基板上への画素の作製方法は、公知のインクジェット法、印刷法、フォトリソ法、エッチング法などいずれの方法で作製しても構わない。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、フォトリソ法が好ましい。フォトリソ法とは、透明な樹脂中に顔料を光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤を用いて分散して得た着色組成物を透明基板上に塗布成膜して着色層を形成し、この着色層をパターン露光し、現像し、焼成することで一色の画素を形成し、この工程を各色毎に繰り返し行ってカラーフィルタを作製する方法である。

以下、フォトリソ法によるカラーフィルタの製造方法について説明する。

まず、感光性着色組成物を調製する。即ち、着色剤となる顔料を透明な樹脂中に光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤を用いて分散させる。分散させる方法は、ミルベース、３本ロール、ジェットミル等様々な方法があり、特に限定されるものではない。

本実施形態に係るカラーフィルタの着色層を形成する着色組成物に用いることのできる有機顔料の具体例を、以下にカラーインデックス番号で示す。

赤色フィルタセグメント（画素）を形成するための赤色着色組成物には、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができる。赤色着色組成物には、黄色顔料、橙色顔料を併用することができる。

黄色顔料としては、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等が挙げられる。

橙色顔料としてはＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。

緑色フィルタセグメントを形成するための緑色着色組成物には、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７、５８等の緑色顔料を用いることができる。緑色着色組成物には赤色着色組成物と同様の黄色顔料を併用することができる。

青色フィルタセグメントを形成するための青色着色組成物には、主として用いるＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６とＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３の併用の他、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１６、２２、６０、６４、８０等の青色顔料を用いることができる。

また、青色着色組成物には、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料を併用することができる。

また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。

着色組成物に用いることのできる透明樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。透明樹脂には、必要に応じて、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。

感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン-無水マレイン酸共重合物やα-オレフィン-無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。

光架橋剤として用いることのできる重合性モノマーおよびオリゴマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、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、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、β-カルボキシエチル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６-ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、１，６-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ-ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ-ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは単独または２種類以上混合して用いることができ、さらに光硬化性を適性に保つ目的で、必要に応じ他の重合性モノマーおよびオリゴマーを混合して用いることができる。

着色組成物には、該組成物を紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。光重合開始剤としては、４-フェノキシジクロロアセトフェノン、４-ｔ-ブチル-ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、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、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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-オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、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-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４-ベンゾイル-４'-メチルジフェニルサルファイド、３，３'，４，４'-テトラ（ｔ-ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、２-クロルチオキサントン、２-メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４-ジイソプロピルチオキサントン、２，４-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、２，４，６-トリクロロ-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-トリル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-ピペロニル-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２，４-ビス（トリクロロメチル）-６-スチリル-ｓ-トリアジン、２-（ナフト-１-イル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-（４-メトキシ-ナフト-１-イル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２，４-トリクロロメチル-（ピペロニル）-６-トリアジン、２，４-トリクロロメチル（４'-メトキシスチリル）-６-トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２-オクタンジオン，１-〔４-（フェニルチオ）-，２-（Ｏ-ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ-（アセチル）-Ｎ-（１-フェニル-２-オキソ-２-（４'-メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６-トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が用いられる。

さらに、増感剤として、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４-ジメチルアミノ安息香酸メチル、４-ジメチルアミノ安息香酸エチル、４-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２-ジメチルアミノエチル、４-ジメチルアミノ安息香酸２-エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ-ジメチルパラトルイジン、４，４'-ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４'-ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４'-ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等のアミン系化合物を併用することもできる。

さらに、着色組成物には、連鎖移動剤を含有させることができる。連鎖移動剤としては例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４-ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３-メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２-ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４-ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６-トリメルカプト-ｓ-トリアジン、２-（Ｎ，Ｎ-ジブチルアミノ）-４，６-ジメルカプト-ｓ-トリアジン等が挙げられる。これらの連鎖移動剤は、１種または２種以上混合して用いることができる。

また、熱架橋剤を添加することも可能である。熱架橋剤としては、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、分子内にエポキシ基を少なくとも１以上有する化合物であり、例えば、脂環型エポキシ樹脂、ポリアルコール型エポキシ樹脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ又はＦ型エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、ポリオレフィン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、メチレンシクロヘキサンオキシド、シクロヘプテンエポキシド、１、２−エポキシシクロヘキサン、グリセロール・ポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパン・ポリグリシジルエーテル、レゾルシン・ジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコール・ジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオール・ジグリシジルエーテル、エチレングリコール（ポリエチレングリコール）・ジグリシジルエーテル等がある。これらは、いずれも単独あるいは２種類以上混合して使用することができる。また、必要に応じて、さらにメラミン樹脂を混合して使用することもできる。メラミン樹脂としては、アルキル化メラミン樹脂（メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂など）、混合エーテル化メラミン樹脂等があり、高縮合タイプであっても低縮合タイプであってもよい。これらについても、単独あるいは２種類以上混合して使用することができる。また、必要に応じて、さらにエポキシ樹脂を混合して使用することもできる。

着色組成物は、必要に応じて有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、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、１-メトキシ-２-プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル-ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。

以上のように調製された感光性着色組成物を透明基板上に塗布し、プリベークを行う。塗布する手段としては、スピンコート、ディップコート、ダイコートなどが通常用いられるが、４０〜６０ｃｍ四方程度の基板上に均一な膜厚で塗布可能な方法ならば、これらに限定されるものではない。

プリベークは５０〜１２０℃で１０〜２０分ほど行うことが好ましい。塗布膜厚は任意であるが、分光透過率などを考慮すると、通常はプリベーク後の膜厚で２μｍ程度である。このようにして感光性着色組成物を塗布し、着色層を形成した基板にパターンマスクを介して露光を行う。光源には通常の高圧水銀灯などを用いればよい。

露光工程の後、続いて現像を行う。現像液にはアルカリ性水溶液を用いることが出来る。アルカリ性水溶液の例としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。現像後、水洗、焼成して任意の一色の画素が得られる。

以上の一連の工程を、感光性着色組成物およびパターンを替え、必要な数だけ繰り返すことで必要な色数が組み合わされた着色パターン、すなわち複数色の画素を得ることができる。

実施例
以下に本発明の実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲においてこれに限定されるものではない。なお、「部」はいずれも「質量部」を示す。

＜赤色着色組成物＞
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、目開き５μｍのフィルタで濾過して赤色顔料の分散体を作製した。

赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １８部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガーフォーレッド Ｂ-ＣＦ」）
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ ２部
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）
分散剤（味の素ファインテクノ社製「アジスパーＰＢ８２１」） ２部
アクリルワニス（固形分２０％） ５０部
次に、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、目開き５μｍのフィルタで濾過して赤色着色組成物を得た。

上記分散体 ７２部
光重合性モノマー １８部
光開始剤 ３部
増感剤 １部
シクロヘキサノン ２５３部
＜緑色着色組成物＞
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、目開き５μｍのフィルタで濾過して緑色顔料の分散体を作製した。

緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １６部
（東洋インキ製造（株）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イエロー Ｙ-５６８８」）
分散剤（ビックケミー社製「Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ-１６３」） ２部
アクリルワニス（固形分２０％） １０２部
次いで、上記分散体を１２８部用い、さらに下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、目開き５μｍのフィルタで濾過して緑色着色組成物を得た。

光重合性モノマー １４部
光開始剤 ４部
増感剤 ２部
シクロヘキサノン ２５７部
＜青色着色組成物＞
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、目開き５μｍのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。

青色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６ ３．６部
（東洋インキ製造（株）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」） ０．６部
アクリルワニス（固形分２０％） ２２．１部
次に、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、目開き５μｍのフィルタで濾過して青色着色組成物を得た。

上記分散体 ２６．３部
アクリル系透明樹脂 ９．４部
光重合性モノマー ４．７部
光開始剤 １．４部
増感剤 ０．２部
ＰＧＭＡｃ ３１部
シクロヘキサノン ２６部
［カラーフィルタの作製］
緑または青色画素の開口部面積が同一で赤色着色層の開口部面積が異なるカラーフィルタの作製に関しては、遮光パターンである樹脂ＢＭを形成する際のフォトマスクの開口率を変化させて作製した。また、赤・緑青色画素の開口部面積が同一で赤色画素数の合計数を変化させたカラーフィルタに関しては、赤・緑・青色着色層を形成するフォトマスクの画素数を変化させて作製を行った。

上述した赤色着色組成物、緑色着色組成物、及び青色着色組成物を用いて下記の要領でカラーフィルタを作成した。まず、ガラス基板に遮光パターンとして樹脂ＢＭを形成した。

次に、赤色着色組成物を狙いの色相となる膜厚になるように塗布し、露光機にてパターン露光をし、アルカリ現像液にて現像後、焼成し、赤色画素の形成を行った。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。以下の実施例及び比較例ではこのアルカリ現像液を用いて現像を行った。

炭酸ナトリウム １．５質量％
炭酸水素ナトリウム ０．５質量％
陰イオン系界面活性剤 ８．０質量％
（花王（株）製「ペリレックスＮＢＬ」）
水 ９０質量％
次に、緑・青色着色組成物も同様に狙いの色相となる膜厚になるように塗布し、露光機にて、前述の赤色画素からずらした場所にパターン露光し、現像した後、焼成することにより、前述の青画素に隣接した位置に緑色画素を形成した。さらに、青色着色組成物についても同様に形成した。このようにして、透明基板上に赤、緑、青の３色の画素を持つカラーフィルタが得られた。

以上のようにして得た赤・緑・青色着色層を有するカラーフィルタにおいて、赤色着色層の色相を濃くしていったときの赤色発光の色特性の測定を行った。

このときに狙いとする赤・緑・青色の色相は、緑色についてはＣＩＥ色度座標のｙ軸の値（以下ｙ）を０．６、青色についてはｙ＝０．０６に合わせた色相とし、このときに赤色についてはＣＩＥ色度座標のｘ軸の値（以下ｘ）を変化させ、ｘ＝０．６４に合わせた場合を比較例１とし、ｘ＝０．６５に合わせた場合を比較例２とし、ｘ＝０．６６に合わせた場合を比較例３とし、ｘ＝０．６７に合わせた場合を比較例４として検討を行った。

このとき、赤色の色相を濃くするために赤色画素の膜厚を厚くして狙いとする色相となるようにした。尚、色度と輝度は、顕微分光測光装置（ＯＳＰ-ＳＰ２００、オリンパス社製）を用いて測定を行った。

その結果、赤色の色相をｘ＝０．６４からｘ＝０．６７に濃くするに伴い、赤色の輝度（以下Ｙ）がＹ＝１９．０からＹ＝１３．２まで低下することがわかった。これにともない下記表１に示すように、白色色相が大きくシフトすることを確認した。

これを改善するために、比較例２〜４の赤色画素の開口部の面積を変化させて赤色輝度と白色色相の測定を行った。このとき、緑または青色画素の開口部面積が同一の場合に赤色画素の開口部面積を比較例２の場合の１．０４倍としたカラーフィルタを実施例１とし、比較例３の場合の１．１０倍としたカラーフィルタを実施例２とし、比較例４の場合の１，２７倍としたカラーフィルタを実施例３として評価を行った。

その結果、下記表１に示すように、実施例１〜３に係るカラーフィルタは、比較例２〜４と比較して白色色相のシフトを低減できることが分かった。

また、赤・緑・青色画素の開口部面積が一定の場合に、赤色画素の合計数を変化させた場合について検討を行った。このとき、比較例２の赤色画素の合計数を１．０４倍としたカラーフィルタを実施例４とし、同様に比較例３の赤色画素の合計数を１．１０倍としたカラーフィルタを実施例５とし、比較例４の赤色画素の合計数を１．２７倍としたカラーフィルタを実施例６とした。その結果、下記表１の実施例４〜６に示すように、比較例２〜４と比較して白色色相のシフトを低減できることが分かった。

しかし、赤色画素の開口部面積または合計数の倍率を変化させると白色輝度が低下する問題がある。そのため、本実施形態において、赤色画素の開口部面積または合計数の倍率は１．０１倍以上、２倍以下の範囲内が好ましく、特に、１．０１倍以上、１．５倍以下の範囲内であることがより好ましい。

以上の結果から、液晶表示装置のバックライトにＢ-ＬＥＤ＋ＹＡＧを用いた場合に生じる赤色輝度低下にともなう白色色相のシフトを、カラーフィルタの赤色画素の面積比率を変化させることで改善できることがわかった。

以上より、本発明は液晶表示装置に具備されているカラーフィルタの赤色画素の開口部面積の変更、またはカラーフィルタの赤・緑・青色画素に占める赤色画素の合計数を変化させることで、赤色画素からの透過光量を変化させ、Ｂ-ＬＥＤ＋ＹＡＧを用いた場合に問題となる、赤色の色再現性の拡大にともなう赤色発光の輝度低下による白色色相のシフトを低減したカラーフィルタ及びこれらカラーフィルタを用いた液晶表示装置を提供することが可能となった。

本発明の一実施形態に係るカラーフィルタを備えた液晶表示装置を示す断面図である。 Ｂ-ＬＥＤ＋ＹＡＧの発光スペクトルを示す特性図である。

符号の説明

１１…第１の透明基板、１２…ＴＦＴアレイ、１３，２３…透明電極層、１４，２４…配向層、１５，２５…偏光板、２１…第２の透明基板、２２…カラーフィルタ、３０…バックライトユニット。

Claims (3)

1. 青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体からの発光の混色により白色光を得るＬＥＤ装置を光源として用いるバックライトと、少なくとも赤色、緑色、及び青色画素を含む複数色の着色層を有するカラーフィルタを具備する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、該カラーフィルタの一画素における赤色画素の開口部の面積が、緑色画素又は青色画素の開口部の面積の１．０４倍以上１．２７倍以下であり、かつ、赤色画素のＣＩＥ色度座標におけるｘを０．６５０から０．６７０まで変化させたときに、該赤色画素を用いたカラーフィルタのＣＩＥ色度座標における白色色度のｘが０．３０８であり、ｙが０．２９７から０．２９９の範囲内にあることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体からの発光の混色により白色光を得るＬＥＤ装置を光源として用いるバックライトと、少なくとも赤色、緑色、及び青色画素を含む複数色の着色層を有するカラーフィルタを具備する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、該カラーフィルタおける赤色画素、緑色画素、及び青色画素の開口部の面積が同一であり、赤色画素の合計数が、緑色または青色画素の合計数の１．０４倍以上１．２７倍以下であり、かつ、赤色画素のＣＩＥ色度座標におけるｘを０．６５０から０．６７０まで変化させたときに、該赤色画素を用いたカラーフィルタのＣＩＥ色度座標における白色色度のｘが０．３０８であり、ｙが０．２９７から０．２９９の範囲内にあることを特徴とするカラーフィルタ。
3. 青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体からの発光の混色により白色光を得るＬＥＤ装置を光源として用いるバックライトと、請求項１又は２に記載のカラーフィルタを具備することを特徴とする液晶表示装置。

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