JP5293084B2 - 紫外線遮断層含有カラーフィルタ - Google Patents

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Description

本発明は、基材と、該基材上に形成された着色層とを含み、該基材と該着色層の間に紫外線遮断層を含むカラーフィルタに関する。
近年、次世代型のディスプレイとして、エレクトロルミネッセンス(以下EL)素子で構成されたELディスプレイが期待されている。EL素子には無機EL素子と有機EL素子とがあり、いずれのEL素子も自己発光性であるために視認性が高く、また完全固体素子であるために耐衝撃性に優れるとともに取り扱いが容易であるという利点がある。このため、グラフィックディスプレイの画素やテレビ画像表示装置の画素、あるいは面光源等としての研究開発および実用化が進められている。特に、画像表示装置のさらなる高精細化により、カラーフィルタのさらなる高透過率化および高色純度化が望まれており、カラーフィルタの材料および製造方法に関し、種々の研究が行われてきた。
カラーフィルタの材料である色材については、カラーフィルタの光学特性を左右するため、現在までに多くの研究がなされてきた。液晶ディスプレイ用カラーフィルタは、製造工程において230℃程度の高温工程を経るため、色材として用いられる顔料および染料の選択には耐熱性が問題となることがある。対して、有機EL用カラーフィルタは、このような高温工程を経ないため、180℃程度での耐熱性があれば実用化可能である。つまり、有機EL用カラーフィルタは、耐熱性への要求が低く、耐熱性の低い材料でも用いることが可能となる。しかし、耐光性に関しては、有機EL用途であっても更なる向上が望まれている。
現在まで、カラーフィルタの耐光性を向上させるための種々の提案がなされてきた。例えば、液晶表示装置のパネル組み立ての最終工程で、紫外線吸収剤を含むフィルムをパネルに貼ることで紫外線吸収手段を設けることが提案されている(例えば、特許文献1)。また、有機EL部材と光学部材の間に、紫外線遮蔽剤を含む樹脂層を設けることが提案されている(例えば、特許文献2)。これらのように、従来技術は、カラーフィルタのガラス等の基板上に、着色層とは反対側の面(外側の面)に紫外線遮断手段を設けるものであった。しかしながら、カラーフィルタの外側に紫外線遮断手段を設けることは、工程数およびコストの増加に繋がるため、カラーフィルタ自体の耐光性を向上させることが望まれている。
したがって、カラーフィルタの外側に紫外線遮断手段を設けることなく耐光性を向上させたカラーフィルタの開発が切望されている。
特開平9−325333号公報 特開2007−273721号公報
発明の概要
本発明者らは、今般、基材と、該基材上に形成された着色層とを含むカラーフィルタにおいて、該基材と該着色層の間に紫外線遮断層を設けることで、カラーフィルタの耐光性を向上できることを知見した。本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。
したがって、本発明は、
基材と、
前記基材上に形成された着色層と
を含むカラーフィルタであって、
前記基材と前記着色層の間に紫外線遮断層を含むことを特徴とする、カラーフィルタである。
本発明によれば、耐光性の向上したカラーフィルタを提供することができる。
定義・測定方法
本発明において、紫外線遮断層は、紫外線を反射および吸収等により遮断することができる層のことであり、紫外線による影響を抑制することができる。紫外線遮断層における平均透過率とは、1.0〜7.0μmの紫外線遮断層について、顕微分光装置OSP−SP2000(OLYMPUS社製)を用いて透過スペクトルを測定し、測定した透過スペクトルにおける特定波長間の透過率の平均値のことである。また色度とは、CIE色度座標における値である。
カラーフィルタ
本発明において、カラーフィルタは、基材と、該基材上に形成された着色層とを含むものであり、該基材と該着色層の間に紫外線遮断層を含むことを特徴とするものである。紫外線遮断層を基材と着色層の間に設けることで、カラーフィルタ自体の耐光性を向上させることができる。
本発明の好ましい態様によれば、カラーフィルタは、着色層が少なくともRGBを含み、各色間にブラックマトリックスが形成されてなるものである。他の好ましい態様によれば、カラーフィルタは、基材上の少なくとも一部分にブラックマトリックスが形成され、紫外線遮断層が前記ブラックマトリックスを覆うように形成されてなるものである。つまり、ブラックマトリックスは、基材上の少なくとも一部分に直接形成されてよく、あるいは紫外線遮断層上の少なくとも一部分に形成されてもよい。紫外線遮断層が、基材と着色層の間に設けられていれば、紫外線が着色層に到達する前に紫外線を遮断することができ、紫外線による着色層の退色を抑制することができる。図1および図2に、本発明のカラーフィルタの典型的な断面図を示す。図1に示されるカラーフィルタ(1)は、基材(2)上に、紫外線遮断層(3)が形成され、紫外線遮断層(3)上に赤色着色層(4)、緑色着色層(5)、および青色着色層(6)ならびに各色間にブラックマトリックス(7)が形成されてなるものである。図2に示されるカラーフィルタ(1)は、基材(2)上に直接ブラックマトリックス(7)が設けられ、紫外線遮断層(3)がブラックマトリックス(7)を覆うように形成され、紫外線遮断層(3)上に赤色着色層(4)、緑色着色層(5)、および青色着色層(6)が形成されてなるものである。
紫外線遮断層
本発明の好ましい態様によれば、紫外線遮断層は、基材上の少なくとも一部分に形成されてよい。この場合にも、ブラックマトリックスは、基材上の少なくとも一部分に直接形成されてよく、あるいは紫外線遮断層上の少なくとも一部分に形成されてもよい。なお、紫外線遮断層は、わずかに可視光を吸収することがあるため、紫外線遮断層の付加により、光効率の低下が起こり得る。本発明においては、耐光性の向上が必要な着色層の下のみにパターニング等により紫外線遮断層を設けることができるため、耐光性の高い着色層については可視光の透過率を低下させずに光効率をより向上させることができる。
本発明の好ましい態様によれば、紫外線遮断層は、紫外線吸収剤を含むものであり、紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、サリチレート系、ベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系(Hindered Amine Light Stabilizer)、およびヒンダードフェノール系(例えば、BHT)等が挙げられる。本発明においては、市販の紫外線吸収剤、またはポリマーと紫外線吸収剤の共重合体等を用いることができ、Univil3049、UVA−935LH(BASF製)等が好ましい。これらの化合物であれば、高分子化合物が最も劣化を受けやすい波長320nm〜350nm付近の光を自ら吸収し、無害な振動エネルギーや熱エネルギーに変換することができる。
本発明の好ましい態様によれば、紫外線遮断層の波長300nm〜350nmの平均透過率は20%以下であり、より好ましくは10%以下であり、かつ波長450nm〜500nmの平均透過率は80%以上であり、より好ましくは90%以上である。平均透過率が上記範囲程度であれば、紫外線を十分に遮断することができ、紫外線による着色層の退色等のカラーフィルタの光学性能の劣化を抑制することができる。
本発明の好ましい態様によれば、着色層の少なくとも1色の耐光性は、耐光性試験前後の色度差であるΔEabが、下記式(1):
ΔEab>3 式(1)
を満たすものである。紫外線遮断層は、上記式(1)を満たす着色層と基材の間にのみ形成されてなることが好ましい。
色材
本発明の好ましい態様によれば、着色層の少なくとも1色が、下記式(2):
Figure 0005293084
(式中、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、もしくはハロゲン原子を表し、R、R、R、およびRは、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜5のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、もしくは置換基を有していてもよいベンジル基を表す)
または下記式(3):
Figure 0005293084
(式中、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、もしくはハロゲン原子を表し、R、R、R、およびRは、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜5のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、もしくは置換基を有していてもよいベンジル基を表す)
の構造を有する色材を含むものである。いずれかの構造を有する色材であれば、高透過率および高色純度を実現することができる。
本発明の好ましい態様によれば、上記式(2)または式(3)の構造を有する色材が、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー56、C.I.ピグメントブルー61、およびC.I.ピグメントブルー62からなる群から選択される少なくとも一種である。より好ましくは、該色材は、C.I.ピグメントブルー1である。これらの色材を用いることで、透過率ならびに耐熱性および耐光性をより向上させることができる。本発明においては、市販の顔料を用いることもでき、例えば、FANAL BLUE D6340(C.I.ピグメントブルー1、BASF製)および718 Fast Blue conc.SF(大日精化工業製)等が好ましい。また、上記式(2)または(3)の構造を有する色材の含有量は、全色材の合計質量に対して、好ましくは30〜70質量%であり、より好ましくは40〜60質量%である。上記含有量であれば、高透過率および高色純度を実現しながら、同時に、耐光性および耐熱性もより向上することができる。
本発明の好ましい態様によれば、着色組成物は、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23、およびC.I.ピグメントバイオレット29からなる群から選択される少なくとも一種をさらに含むものである。これらの色材を用いることで、耐熱性および耐光性をより向上させることができる。本発明においては、市販の顔料を用いることもでき、例えば、Fastogen Blue EP−7(大日本インキ製)、Chromofine Blue 5201A(大日精化工業製)、Cromopthal Violet GT(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、PV Fast Violet RL(クラリアント製)等が好ましい。
本発明の好ましい態様によれば、色材の配合量(質量比)は、C.I.ピグメンブルー1:C.I.ピグメントブルー15:6=30:70〜70:30であり、より好ましくは、40:60〜60:40である。上記配合量であれば、高透過率および高色純度を実現しながら、同時に、耐光性および耐熱性も向上することができる。
本発明の好ましい態様によれば、着色組成物は、上記の色材である顔料を溶剤に分散させた分散体である。顔料の分散方法は、特に限定されず、公知の分散機を用いて分散させることができる。分散処理を行うための分散機としては、2本ロール、3本ロール等のロールミル、振動ボールミル等のボールミル、ペイントコンディショナー、連続ディスク型ビーズミル、連続アニュラー型ビーズミル等のビーズミルが挙げられる。分散処理において用いるビーズの径は、好ましくは0.03〜2.00mmであり、より好ましくは0.10〜1.00mmである。
本発明においては、顔料を分散させる際に、ジルコニアビーズ等を適宜加え、ペイントシェーカー(浅田鉄鋼社製)等を用いて、数時間分散を行うことが好ましい。例えば、ビーズ径が比較的大きめな2mmジルコニアビーズで1時間分散後、さらにビーズ径が比較的小さめな0.1mmジルコニアビーズで2時間分散することが挙げられる。また、分散後、5.0μmのメンブランフィルタで濾過することが好ましい。これにより、顔料の分散性をより向上することができ、透過率をより向上させることができる。
その他の成分
本発明の好ましい態様によれば、着色組成物は、上記の色材以外にも、必要に応じて、溶剤、分散剤、モノマー、ポリマー、および重合開始剤等を含むものである。
溶剤
上記の溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−もしくはβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N−メチル−2−ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、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、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等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、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、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、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、および3−メトキシブチルアセテート等の酢酸エステル類等が挙げられる。本発明においては、市販の溶剤を用いることもでき、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(ダイセル化学工業株式会社製)、および3−メトキシブチルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製)が好ましい。好ましい態様では、溶剤の含有量は、着色組成物の合計質量に対して20〜90質量%である。溶剤の含有量が上記範囲程度であれば、着色組成物の粘度を所望の範囲に調整し、顔料分散性や顔料分散経時安定性を向上させることができる。また、色材濃度を一定範囲内にすることができるため、着色組成物を調製後、目標とする色度座標を達成することができる。
分散剤
上記の分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤を使用できるが、これらの中でも高分子界面活性剤( 高分子分散剤)を用いることが好ましい。高分子界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、および3級アミン変性ポリウレタン類などが挙げられる。本発明においては、市販の分散剤を用いることもでき、例えば、ソルスパース3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、20000、24000、26000、および28000等の各種ソルスパース分散剤(ゼネカ株式会社製)、ならびにDisperbyk111(ビックケミー・ジャパン株式会社製)が好ましい。好ましい態様では、分散剤の含有量は、上記色材の固形分合計質量に対して1〜10質量%である。
モノマー
上記のモノマーとしては、例えば、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,3−プロパンジオールアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、2,2−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリオキシエチル化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、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、1,2,4−ブタントリオールトリアクリレート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジアクリレート、ジアリルフマレート、1,10−デカンジオールジメチルアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、および、上記のアクリレート基をメタクリレート基に置換したもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、1−ビニル−2−ピロリドン、2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート、テトラヒドロフルフリールアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、3−ブタンジオ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、ポリエチレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、フェノール−エチレンオキサイド変性アクリレート、フェノール−プロピレンオキサイド変性アクリレート、N−ビニル−2−ピロリドン、ビスフェノールA−エチレンオキサイド変性ジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサド変性トリアクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等のアクリレートモノマー、および、これらのアクリレート基をメタクリレート基に置換したもの、ポリウレタン構造を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたウレタンアクリレートオリゴマー、ポリエステル構造を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたポリエステルアクリレートオリゴマー、エポキシ基を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたエポキシアクリレートオリゴマー、ポリウレタン構造を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたウレタンメタクリレートオリゴマー、ポリエステル構造を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたポリエステルメタクリレートオリゴマー、エポキシ基を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたエポキシメタクリレートオリゴマー、アクリレート基を有するポリウレタンアクリレート、アクリレート基を有するポリエステルアクリレート、アクリレート基を有するエポキシアクリレート樹脂、メタクリレート基を有するポリウレタンメタクリレート、メタクリレート基を有するポリエステルメタクリレート、ならびにメタクリレート基を有するエポキシメタクリレート樹脂等が挙げられる。本発明においては、市販のモノマーを用いることもでき、例えば、SR399(サートマー社製)、アロニックスM−400(東亞合成株式会社製)、およびアロニックスM−450(東亞合成株式会社製)が好ましい。好ましい態様では、モノマーの含有量は、上記色材の固形分合計質量に対して25〜45質量%である。
ポリマー
上記のポリマーとしては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレンビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ABS樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、エチレンメタクリル酸樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等、および、重合可能なモノマーであるメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、sec-ブチルアクリレート、sec-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−ペンチルアクリレート、n−ペンチルメタクリレート、n−ヘキシルアクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルアクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−デシルアクリレート、n−デシルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、N−ビニル−2−ピロリドン、グリシジル(メタ)アクリレートの1種以上と、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の2量体、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、ならびにこれらの酸無水物等が挙げられる。本発明においては、市販のポリマーを用いることもでき、例えば、アロニックスM−5600(東亞合成株式会社製)、アロニックスM−6200(東亞合成株式会社製)、アロニックスM−7100(東亞合成株式会社製)、およびアロニックスM−9050(東亞合成株式会社製)が好ましい。好ましい態様では、ポリマーの含有量は、上記色材の固形分合計質量に対して30〜50質量%である。
重合開始剤
上記の重合開始剤としては、熱重合開始剤および光重合開始剤等を用いることができ、例えば、ベンジル(ビベンゾイルとも言う)、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、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−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、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、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、1−(4−ドデシルフェニル)−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−ヒドロキシ−2−メチル−1フェニルプロパン−1−オン、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、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、および1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン等が挙げられる。本発明においては、市販の重合開始剤を用いることもでき、例えば、イルガキュア184、イルガキュア369、イルガキュア651、イルガキュア907(いずれも、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、ダロキュアー(メルク社製)、アデカ1717(旭電化工業株式会社製)等のケトン系化合物、および2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’−テトラフェニル−1,2’ビイミダゾール(黒金化成株式会社製)等のビイミダゾール系化合物が好ましい。好ましい態様では、重合開始剤の含有量は、上記色材の固形分合計質量に対して5〜15質量%である。
本発明の好ましい態様によれば、カラーフィルタは、好ましくは、有機EL用カラーフィルタである。有機EL用途であれば、OLED光源の青色発光ピーク波長での透過率が高いため、青色発光をより効率的に利用することができる。
カラーフィルタの製造方法
本発明によるカラーフィルタの製造方法は特に限定されないが、以下に示される好ましい態様に従い行うことができる。すなわち、本発明の好ましい態様によれば、上記の着色組成物を基材上に塗布し、減圧乾燥後、プリベークして、溶剤を除去する。組成物の塗布には、従来公知の方法を用いることでき、例えばスピンコート法、印刷法、インクジェット法、バーコート法、スプレー法、ダイコート法、ビードコート法、およびスリット&スピンコート法等が挙げられる。続いて、紫外線を露光して、組成物を硬化させる。さらに、ポストベークすることで透明着色パターンを基材上に形成させることができる。好ましい態様においては、ポストベーク温度を200℃以下、より好ましくは250℃以下にすることが好ましい。ポストベーク温度が上記程度であれば、色材の透過率および色純度の低下を抑えることができるためである。
以下に、実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定解釈されるものではない。
実施例1
紫外線吸収樹脂組成物の調製
まず、下記の材料を室温で攪拌および混合して紫外線吸収樹脂組成物を得た。
紫外線吸収樹脂組成物の組成
・UV935−LH(BASF製): 65質量部
・エピコート180s70(ジャパンエポキシレジン株式会社製): 17質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名:SR399、サートマー社製): 25質量部
・イルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製): 8質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製): 285質量部
着色組成物の調製
次に、顔料に配合するための硬化性樹脂組成物を以下の方法で調製した。重合槽中にメタクリル酸メチル(MMA)を63質量部、アクリル酸(AA)を12質量部、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEMA)を6質量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)を88質量部仕込み、攪拌し溶解させた後、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を7質量部添加し、均一に溶解させた。その後、窒素気流下、85℃で2時間攪拌し、更に100℃で1時間反応させた。得られた溶液に、更にメタクリル酸グリシジル(GMA)を7質量部、トリエチルアミンを0.4質量部、及びハイドロキノンを0.2質量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液(固形分50%)を得た。
共重合樹脂溶液(固形分50%)の組成
・メタクリル酸メチル(MMA)(株式会社クラレ製): 63質量部
・アクリル酸(AA)(日本触媒製): 12質量部
・メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEMA)(日本触媒製): 6質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)(純正化学社製): 88質量部
・2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(商品名:ABN−R、株式会社日本ファインケム社製): 7質量部
・メタクリル酸グリシジル(GMA)(日本油脂株式会社製): 7質量部
・トリエチルアミン(和光純薬社製): 0.4質量部
・ハイドロキノン(精工化学社製): 0.2質量部
続いて、下記の材料を室温で攪拌および混合して硬化性樹脂組成物を得た。
硬化性樹脂組成物の組成
・上記共重合樹脂溶液(固形分50%): 16質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名:SR399、サートマー社製): 24質量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:エピコート180S70、油化シェルエポキシ社製): 4質量部
・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(商品名:イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製): 4質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル(純正化学社製): 52質量部
続いて、下記の材料を、ペイントシェーカー(浅田鉄鋼社製、ビーズ径:0.3mm)を用いて混合し、各色の着色組成物を得た。
青色着色組成物の組成
・色材:C.I.ピグメントブルー1(商品名:FANAL BLUE D6340、BASF製) 2質量部
C.I.ピグメントブルー15:6(商品名:Chromofine Blue5201A、大日精化工業製) 2質量部
・分散剤:Disperbyk111(ビックケミー・ジャパン社製) 1.6質量部
・上記硬化性樹脂組成物: 20.8質量部
・溶剤:3−メトキシブチルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製)73.6質量部
赤色着色組成物の組成
・色材:クロモフタルレッドA2B(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
3.2重量部
パリオトールイエローD1819(BASF社製) 0.8重量部
・分散剤:Disperbyk111(ビックケミー・ジャパン社製) 1.6質量部
・上記硬化性樹脂組成物: 20.8質量部
・溶剤:3−メトキシブチルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製)73.6質量部
緑色着色組成物の組成
・色材:Fastogen Green 2YK,MY(DIC製) 2.8質量部
パリオトールイエローD1819(BASF社製) 1.2質量部
・分散剤:Disperbyk111(ビックケミー・ジャパン社製) 1.6質量部
・上記硬化性樹脂組成物: 20.8質量部
・溶剤:3−メトキシブチルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製)73.6質量部
カラーフィルタの製造
0.7mmのガラス基板(旭硝子株式会社製 AN材)にスピンコーターを用いて、上記ブラックマトリックス用樹脂組成物を塗布して、80℃で3分間プリベークし、塗膜を乾燥させた。次に、乾燥塗膜に所定のマスクを用いて高圧水銀ランプにて200mJ/cmで露光後、200℃で30分間ポストベークしてブラックマトリックス層を製造した。続いて、該ブラックマトリックス層上に上記紫外線吸収樹脂組成物を塗布して、80℃で3分間プリベークし、次に乾燥塗膜に高圧水銀ランプを用いて200mJ/cmで露光後、200℃で30分間ポストベークして紫外線遮断層を形成させた。紫外線遮断層の膜厚は、2.0μmであった。さらに、該紫外線遮断層上に上記赤色着色組成物を塗布して、80℃で3分間プリベークし、塗膜を乾燥させた。次に、乾燥塗膜に所定のマスクを用いて高圧水銀ランプにて200mJ/cmで露光後、200℃で30分間ポストベークして赤色着色層を製造した。同様にして、青色着色層、緑色着色層を形成し、カラーフィルタを作製した。各色の着色層の膜厚は、各々2.0μmであった。
実施例2
紫外線吸収樹脂組成物の組成を下記のとおりとした以外は、実施例1と同様にして紫外線吸収樹脂組成物を調製した。続いて、実施例1と同様の方法でカラーフィルタを製造した。
・上記共重合樹脂溶液(固形分50%): 66質量部
・UNIVIL3049(BASF製): 33質量部
・エピコート180s70(ジャパンエポキシレジン株式会社製): 17質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名:SR399、サートマー社製): 25質量部
・イルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製): 8質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製): 252質量部
実施例3
実施例1と同様にして紫外線吸収樹脂組成物を調製した。続いて、実施例1と同様の方法でブラックマトリックス層を製造した。該ブラックマトリックス層上に上記紫外線吸収樹脂組成物を塗布して、80℃で3分間プリベークし、次に乾燥塗膜に所定のマスクを用いて高圧水銀ランプを200mJ/cmで露光後、200℃で30分間ポストベークして、青色着色層とのみ重なるような紫外線遮断層を形成した。続いて、実施例1と同様の方法で着色層を形成し、カラーフィルタを製造した。
比較例1
紫外線遮断層を設けなかった以外は、実施例1と同様の方法でカラーフィルタを製造した。
比較例2
紫外線吸収樹脂組成物の組成を下記のとおりとした以外は、実施例1と同様にして紫外線吸収樹脂組成物を調製した。続いて、実施例1と同様の方法でカラーフィルタを製造した。
・上記共重合樹脂溶液(固形分50%): 74質量部
・UV935−LH(BASF製): 18質量部
・エピコート180s70(ジャパンエポキシレジン株式会社製): 17質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名:SR399、サートマー社製): 35質量部
・イルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製): 8質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製): 248質量部
比較例3
紫外線吸収樹脂組成物の組成を下記のとおりとした以外は、実施例1と同様にして紫外線吸収樹脂組成物を調製した。続いて、実施例1と同様の方法でカラーフィルタを製造した。
・UV935−LH(BASF製): 80質量部
・エピコート180s70(ジャパンエポキシレジン株式会社製): 17質量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名:SR399、サートマー社製): 11質量部
・イルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製): 8質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ダイセル化学工業株式会社製): 285質量部
比較例4
紫外線遮断層を設けなかった以外は、実施例1と同様の方法でカラーフィルタを製造した。ただし、下記の耐光性試験において、カラーフィルタのガラス面側にTACフィルム(コニカミノルタ製 商品名:KC8UX2m)を置いて試験を行った。
光学特性試験
上記の実施例および比較例の紫外線遮断層の透過スペクトルを、顕微分光装置OSP−SP2000(OLYMPUS社製)を用いて測定し、波長300nm〜350nmの平均透過率および波長450nm〜500nmの平均透過率を求めた。
結果は、表1に示されるとおりであり、実施例の透過スペクトルでは、波長300nm〜350nmの平均透過率が20%以下であり、かつ波長450nm〜500nmの平均透過率が80%以上であることがわかる。
耐光性試験
続いて、上記の実施例および比較例で製造した青色着色層の耐光性試験を以下の方法で行った。まず、耐光性試験前に、青色着色層の透過スペクトルを、顕微分光装置OSP−SP2000(OLYMPUS社製)を用いて測定した。次に、青色着色層に対して、ガラス面側からキセノンアークランプを用いたキセノンフェードメーター(東洋精機社製、商品名:サンテストXLS+)により、300Wの出力で100時間照射した後に透過スペクトルを測定した。なお、比較例4のみ、上記のとおり、カラーフィルタのガラス面側にTACフィルム(コニカミノルタ製 商品名:KC8UX2m)を置き、キセノンアークランプを用いたキセノンフェードメーター(東洋精機社製 商品名:サンテストXLS+)により、300Wの出力で100時間照射した後に透過スペクトルを測定した。耐光性試験前後の分光スペクトルより、耐光性試験前と試験後の色度差であるΔEabを算出して、青色着色層の耐光性を評価した。色度差は、数値が小さいほど耐光性が高いことを示すものである。なお、光源には標準の光Cを用いた。
カラーフィルタ輝度評価
続いて、上記の実施例および比較例で製造したカラーフィルタをハロゲン光源装置(三菱レイヨン製、商品名:ILLUMINATOR(US702))の上に置き、分光放射計SR―3(TOPCON製)にて輝度測定を行なった。
上記の試験および評価の結果は表1に示されるとおりであり、本発明の組成を満たすカラーフィルタでは、試験前後での色度差の値が小さく、耐光性に優れることがわかる。また、実施例1の耐光性試験前後の青色着色層の透過スペクトルは図3に示されるとおりである。本発明の組成を満たすカラーフィルタでは、試験前後の透過スペクトルの変化が小さく、試験後であっても高い色純度および高透過率を維持していることがわかる。さらに、紫外線遮断層をパターニングすることでカラーフィルタの輝度がTACフィルム(表2参照)をカラーフィルタに付加した場合と比較し、高いことがわかる。なお、比較例3は硬化不足により表面租度が悪く、評価困難であった。比較例3では、上記共重合樹脂溶液(固形分50%)が含有されていないことに加えて、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートの量も少なくなっており、紫外線吸収剤に対してのアクリル成分(ポリマー、モノマー共)が少ないために、硬化不良が起こっていると考えられる。
Figure 0005293084
Figure 0005293084
本発明のカラーフィルタの一態様の断面図である。 本発明のカラーフィルタの他の態様の断面図である。 実施例1の耐光性試験前後の透過スペクトルである。
符号の説明
1 カラーフィルタ
2 基材
3 紫外線遮断層
4 赤色着色層
5 緑色着色層
6 青色着色層
7 ブラックマトリックス

Claims (8)

  1. 基材と、
    前記基材上に形成された着色層と
    を含むカラーフィルタであって、
    前記基材と前記着色層の間に紫外線遮断層を含み、
    前記着色層が少なくとも青色着色層を含み、前記青色着色層が、ピグメントブルー1およびピグメントブルー15:6を含むことを特徴とする、カラーフィルタ。
  2. 前記着色層が少なくともRGBを含み、各色間にブラックマトリックスが形成されてなる、請求項1に記載のカラーフィルタ。
  3. 前記基材上の少なくとも一部分にブラックマトリックスが形成され、前記紫外線遮断層が前記ブラックマトリックスを覆うように形成されてなる、請求項1に記載のカラーフィルタ。
  4. 前記紫外線遮断層の波長300nm〜350nmの平均透過率が20%以下であり、かつ波長450nm〜500nmの平均透過率が80%以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のカラーフィルタ。
  5. 前記着色層の少なくとも1色の耐光性は、本願明細書で規定される耐光性試験(300Wの出力で100時間照射)前後の色度差であるΔEabが、下記式(1):
    ΔEab>3 式(1)
    を満たすものである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のカラーフィルタ。
  6. 前記紫外線遮断層が、ΔEab>3を満たす着色層と基材の間にのみ形成されてなる、請求項5に記載のカラーフィルタ。
  7. 前記着色層の少なくとも1色が、色材として、染料および/または顔料を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のカラーフィルタ。
  8. 有機EL用カラーフィルタであることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載のカラーフィルタ。
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