JP5298722B2 - 白色発光ダイオード光源液晶表示装置用カラーフィルタおよび白色発光ダイオード光源液晶表示装置 - Google Patents
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Description
このような液晶表示装置は、一般的に、カラーフィルタと、駆動側基板と、これらに挟持された液晶層とを有し、さらに、バックライトとよばれる光源を有するものである。
そして、このようなカラーフィルタのR、G、Bの各色に対応する電極をON、OFFさせることで液晶がバックライトのシャッタとして作動し、R、G、Bのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われるものである。
また、色味の濃い緑色光を得ようとした場合には、その緑色光の輝度は、青色光の輝度よりもさらに低くなる。このため、高演色で、かつ、高輝度な緑色光を得ることが困難であるといった問題があった。
このため、白色LED光源液晶表示装置に用いた場合には、高輝度な緑色光を低消費電力で発光できるものとすることができる。また、このようなことから、高演色な緑色光を低消費電力で発光でき、色再現域の広いものとすることができる。
また、ホワイトバランスを維持しつつ、上記青色パターンの青色光透過率を向上させることを可能とする。したがって、白色LED光源液晶表示装置に用いた場合には、所望のホワイトバランスを有し、輝度の高いものとすることができる。
以下、本発明の白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタ、および、白色LED光源液晶表示装置について詳細に説明する。
まず、本発明の白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタについて説明する。本発明の白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタは、白色LED光源を有し、上記白色LED光源からの白色光を発光光源とする白色LED光源液晶表示装置に用いられ、透明基板と、上記透明基板上に形成され、開口部を備える遮光部と、上記開口部に形成された、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンを少なくとも含む着色層と、を有するものであって、上記緑色パターンが、アルミニウムフタロシアニン系顔料と、黄色顔料とを含むものであることを特徴とするものである。
ここで、図1において、上記カラーフィルタ10は、上記着色層3を覆うように形成されたオーバーコート層4を有するものである。
ここで、上記緑色パターン3Gは、アルミニウムフタロシアニン系顔料と、黄色顔料とを含むものである。また、上記着色層3を覆うように形成されたオーバーコート層4を有するものである。
このため、赤色光、緑色光および青色光の輝度をバランス良く発光させるためには、バックライトである白色LED光源の発光強度を高めたり、青色パターンについて青色光の光透過率を低下させる必要があった。
ここで、発光強度を高めた場合には、消費電力が大きなものとなるといった問題があった。また、青色パターンの光透過率を低下させた場合には、全体の輝度が低下するといった問題があった。
また、緑色光は、青色光と比較して輝度が低いものとなるのであるため、緑色光を高演色なものとした場合には、上述した問題が大きくなる。このため、高演色で高輝度な緑色光を得ることは困難であるといった問題があった。
本発明によれば、上記緑色パターンが、このようなアルミニウムフタロシアニン系顔料を含むことにより、上記緑色パターンを、緑色光および非緑色光の透過率の差が大きいものとすることができる。また、上記緑色パターンを、緑色光および非緑色光の境界付近での透過率変化が大きいものとすることができる。
このため、白色LED光源液晶表示装置に用いた場合には、上記白色LED光源液晶表示装置は、非緑色光の含有率が低く、さらに緑色光の発光強度と非緑色光の発光強度との差が大きい緑色光を発光することが可能となる。したがって、高輝度な緑色光を低消費電力で発光できるものとすることができるのである。また、このようなことから、高演色な緑色光を低消費電力で発光できるものとすることができ、色再現域の広いものとすることができるのである。
また、ホワイトバランスを維持しつつ、上記青色パターンの青色光透過率を向上させることを可能とする。したがって、白色LED光源液晶表示装置に用いた場合には、所望のホワイトバランスを有し、輝度の高いものとすることができるのである。
以下、本発明の白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタの各構成について詳細に説明する。
本発明に用いられる着色層は、少なくとも赤色、緑色および青色の着色パターンを有するものであり、上記緑色パターンが、上記アルミニウムフタロシアニン系顔料および黄色顔料を含むものである。
本発明に用いられる緑色パターンは、上記アルミニウムフタロシアニン系顔料および黄色顔料を含むものである。
また、ホワイトバランスを維持しつつ、上記青色パターンの青色光透過率を向上させることを可能とする。したがって、白色LED光源液晶表示装置に用いた場合には、所望のホワイトバランスを有し、輝度の高いものとすることができるのである。
本発明に用いられるアルミニウムフタロシアニン系顔料は、上記緑色パターンの主顔料として用いられるものであり、フタロシアニン環と、上記フタロシアニン環の中心に配位するアルミニウムとからなるものである。
なお、上記粒径の測定法としては、レーザー法により測定した平均粒径の値とする。平均粒径とは、一般に粒子の粒度を示すために用いられるものであり、レーザー法とは、粒子を溶媒中に分散し、その分散溶媒にレーザー光線を当てて得られた散乱光を細くし、演算することにより、平均粒径、粒度分布等を測定する方法である。なお、上記平均粒径は、レーザー法による粒径測定機として、粒度分布測定装置(日機装社製、マイクロトラックUPA EX150)を使用して測定することにより得ることができる。
本発明に用いられる緑色パターンに含まれる黄色顔料としては、所望の発色を示す緑色パターンを形成することができるものであれば良いが、緑色光および緑色光よりも短波長側の非緑色光である短波長側非緑色光の透過率の差が大きく、緑色光および短波長側非緑色光の境界付近での透過率変化が大きいものであることが好ましい。具体的には、600nmの波長の光の透過率を1としたときに、470nmの波長の光の透過率が、0.1以下であり、かつ490nmの波長の光の透過率が、0.6以上であるものであることが好ましい。このような黄色顔料を、上記アルミニウムフタロシアニン系顔料と共に用いることにより、上記緑色パターンを、緑色光および非緑色光の透過率の差が大きく、緑色光および短波長側非緑色光の境界付近での透過率変化が大きいものとすることができるからである。
なお、上記黄色顔料透過率の測定方法としては、透過率を精度良く測定できる方法であれば良いが、例えば、黄色顔料透過率測定用サンプルを顕微分光装置OSP−SP2000(OLYMPUS社製)を用いて透過スペクトルを測定することにより得ることができる。
・黄色顔料:1.2重量部
・分散剤(ゼネカ(株)製、ソルスパース24000):3.0重量部
・ポリマーI:5.0重量部
・モノマー(サートマー(株)製、SR399):4.0重量部
・添加剤(綜研化学(株)製、L−20):0.7重量部
・開始剤1(チバスペシャリティケミカルズ社製、イルガキュア907):1.4重量部
・開始剤2(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール):0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート):80.0重量部
なお、ポリマーIは、ベンジルメタクリレート:スチレン:アクリル酸:2−ヒドロキシエチルメタクリレート=15.6:37.0:30.5:16.9(モル比)の共重合体100モル%に対して、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを16.9モル%付加したものであり、重量平均分子量は42500である。
本発明に用いられる緑色パターンの色度としては、上記白色LED光源を光源として用いた場合に所望の緑色光を得ることができるものであれば良いが、C光源で測定したx、y色度座標がxが0.10〜0.30の範囲内であり、かつyが0.50〜0.75の範囲内であることが好ましく、なかでも、xが0.10〜0.25の範囲内であり、かつyが0.55〜0.70の範囲内であることが好ましく、特にxが0.10〜0.20の範囲内であり、かつyが0.60〜0.70の範囲内であることが好ましい。上記緑色パターンの色度が、上記範囲内であることにより、上記緑色パターンを構成する顔料に占める上記アルミニウムフタロシアニン系顔料の含有比率を高いものとすることができる。このため、本発明の効果をより効果的に発揮することができるからである。
具体的には、上記緑色パターンがフォトリソグラフィー法により形成される場合におけるバインダ樹脂としては、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂を用いることができる。
また、上記緑色パターンがインクジェット法により形成される場合におけるバインダ樹脂としては、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が用いられる。
本発明に用いられる赤色パターンおよび青色パターンとしては、所望の発色をすることができるものであれば良く、通常、各色の顔料およびバインダ樹脂を含むものである。
また、これらの赤色パターン用顔料は単独で用いても良いが、通常、2種以上を混合して用いられる。具体的には、上記赤色パターン用顔料としてP.R.254と、P.R.177とが組み合わせられたものが好ましく用いられる。上記赤色パターン用顔料として、上記顔料を組み合わせて用いることにより、上記赤色パターンを赤色光の透過率が高く、赤色光の輝度の高いものとすることができるからである。また、所望のホワイトバランスを有し、輝度の高いものとすることができるからである。
また、これらの青色パターン用顔料は単独で用いても良いが、通常、2種以上を混合して用いられる。具体的には、上記青色パターン用顔料としてP.B.15:6とP.V.23とが組み合わせられたものが好ましく用いられる。
本発明に用いられる遮光部は、後述する透明基板上に形成されるものであり、開口部を備えるものである。
また、このような金属薄膜からなる遮光部の形成方法としては、遮光部をパターニングすることができる方法であれば良く、例えば、フォトリソグラフィー法、マスクを用いた蒸着法、印刷法等を挙げることができる。
本発明に用いられる透明基板の材料としては、従来よりカラーフィルタに用いられているものを用いることができる。このような材料としては、例えば、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明な無機基板、および、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明な樹脂基板等を挙げることができる。なかでも本発明において無機基板を用いることが好ましく、無機基板のなかでもガラス基板を用いることが好ましい。さらには、上記ガラス基板のなかでも無アルカリタイプのガラス基板を用いることが好ましい。上記無アルカリタイプのガラス基板は寸度安定性および高温加熱処理における作業性に優れるからである。
本発明の白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタは、上記透明基板、遮光部および着色層を有するものであれば良いが、必要に応じて、平坦性改良を目的として着色層を覆うように形成されるオーバーコート層を有するものであっても良い。
なお、上記オーバーコート層としては、液晶表示装置用カラーフィルタに一般的に用いられるものを使用することができるため、ここでの説明は省略する。
次に、上述したような本発明の白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタの用途である白色LED光源液晶表示装置について説明する。
本発明の白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタが用いられる白色LED光源液晶表示装置は、白色LED光源を有し、上記白色LED光源からの白色光を発光光源とするものである。
なお、上記白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタについては、既に説明したので、ここでの説明は省略する。
本発明に用いられる白色LED光源は、液晶表示装置の光源として用いられるもの、すなわち、バックライトとして用いられるものである。
このような白色LED光源としては、少なくとも白色LEDを有するものである。
本発明に用いられる白色LEDとしては、少なくとも青色光(430nm〜470nm)、緑色光(470nm〜560nm)、および赤色光(570nm〜700nm)の波長域に発光スペクトルを有するものであれば良いが、発光スペクトルのうち緑色光(470nm〜560nm)の最大発光強度である緑色ピークと、青色光(430nm〜470nm)の最大発光強度である青色ピークとの比(緑色ピーク/青色ピーク)が、0.2〜0.7の範囲内であることが好ましく、なかでも、0.3〜0.6の範囲内であることが好ましく、特に0.3〜0.5の範囲内であることが好ましい。上記緑色ピークおよび青色ピークの比が上記範囲内であることにより、上記緑色パターンを緑色光と非緑色光との透過率の差および境界付近での光の透過率変化が大きいことによる消費電力低減効果を、より効果的に発揮することができるからである。
また、赤色光(570nm〜700nm)については、その最大発光強度と青色光の最大発光強度との比が所定の範囲内にあれば良い。
このような半導体発光素子としては、具体的には、セレン化亜鉛(ZnSe)や窒化ガリウム(GaN)など種々の半導体や、インジウム(In)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)を含む窒化物半導体(InxAlyGa1−x−yN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)等を挙げることができる。本発明においては、なかでも、窒化物半導体を好ましく用いることができる。蛍光物質を効率良く励起できる短波長を効率良く発光することができるからである。
一方、p型窒化物半導体を形成させる場合は、p型ドーパントである亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等をドープさせる。窒化物半導体は、p型ドーパントをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により加熱処理することで低抵抗化させることが好ましい。
このような蛍光物質としては、通常、上記発光素子から発光される光の発光波長よりも長波長の蛍光を発する蛍光体が用いられる。励起波長が短波長の方が効率が良いためである。
具体的には、発光波長が400nm〜530nmの範囲内である発光素子との混色により白色光を発光させる場合、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体、ペリレン系誘導体、銅で付活されたセレン化亜鉛などを挙げることができ、なかでも、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を好ましく用いることができる。発光素子に窒化物半導体を用いた場合、耐光性や効率などの観点から特に好ましいからである。
本発明に用いられる白色LED光源としては、上述した白色LEDに加えて、通常、反射板、導光板、拡散板、およびプリズムシートを含むものである。
なお、このような反射板、導光板、拡散板、およびプリズムシートとしては、一般的なバックライトと同様の構成であるので、ここでの説明は省略する。
本発明に用いられる駆動側基板としては、白色LED光源液晶表示装置の駆動方式等に応じて、一般的に液晶表示装置に用いられている駆動側基板として公知の構成を有するものとすることができる。
このような駆動方式としては、例えば、TN方式、IPS方式、OCB方式、および、MVA方式等を挙げることができる。
次に、本発明の白色LED光源液晶表示装置について説明する。本発明の白色LED光源液晶表示装置は、上記白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタと、上記白色LED光源とを少なくとも有することを特徴とするものである。
なお、本発明の白色LED光源液晶表示装置の各構成については、上記「A.白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタ」の項に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。
(カラーフィルタ基板の形成)
基板として、大きさが100mm×100mm、厚みが0.7mmのガラス基板(コーニング社製1737ガラス)を準備した。この基板を定法にしたがって洗浄した後、ネガ型感光性レジスト(東京応化工業(株)製 CFPR DN-83)を塗布し、所定のマスクを介して露光、現像して焼成して、ブラックマトリックス(遮光部)を形成した。
次に、下記組成の赤色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、緑色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物、青色パターン用のネガ型感光性樹脂組成物を調製した。
・赤顔料(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 クロモフタルレッドA2B) 4.8重量部
・黄顔料(BASF社製 パリオトールイエローD1819) 1.2重量部
・分散剤(ビックケミー社製ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
・青顔料(山陽色素社製 SF CYAN A209(ピグメントブルー79)) 4.2重量部
・黄顔料(ランクセス社製Byplast イエロー 5GN01) 1.8重量部
・分散剤(ビックケミー社製ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
・青顔料(BASF社製 ヘリオゲンブルーL6700F) 6.0重量部
・顔料誘導体(アビシア社製 ソルスパース5000) 0.6重量部
・分散剤(ビックケミー社製ディスパービック161) 2.4重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
なお、上記のポリマーIは、ベンジルメタクリレート:スチレン:アクリル酸:2−ヒドロキシエチルメタクリレート=15.6:37.0:30.5:16.9(モル比)の共重合体100モル%に対して、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを16.9モル%付加したものであり、重量平均分子量は42500である。
次いで、上記透明電極層上にセルギャップ保持用の柱状スペーサを形成するための柱状スペーサ形成用感光性樹脂組成物(JSR(株)製オプトマーNN780)をスピンコート法により塗布し、フォトマスクを介して、露光、現像して、柱状スペーサを形成した。このパターンは、ドット形状(下底(直径)30μm、高さ3.5μm)とした。
次いで上記のように形成したカラーフィルタ表面の透明電極層上にポリイミドからなる配向膜を形成した。その後、TFTを形成したガラス基板上に垂直配向用液晶を必要量滴下した後、上述したカラーフィルタを重ね合わせ、UV効果性樹脂をシール材として用い常温で0.3kgf/cm2の圧力をかけながら400mJ/cm2の照射量で露光することにより接合してセルを作製し、セルの上部と下部に偏光軸がクロスニコルとなるように偏光板を貼り付けて液晶セルとした。
日亜化学(株)製2波長型白色LED(NSSW440)を配線がパターニングされた基板上に配置し、駆動用のドライバICを取り付けた。反射板、導光板、拡散板、およびプリズムシートを組み合わせ、白色LEDバックライト光源を作成した。
緑色パターン用のネガ型観光性樹脂組成物に下記を使用した以外が実施例1と同様に実施した。
・青顔料(山陽色素社製 SF CYAN A209(ピグメントブルー79)) 4.0重量部
・黄顔料(BASF社製パリオトール イエロー D0960) 2.0重量部
・分散剤(ビックケミー社製ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
緑色パターン用のネガ型観光性樹脂組成物に下記を使用した以外が実施例1と同様に実施した。
・緑顔料(DIC社製 ファストゲン グリーン SMF−1) 4.0重量部
・黄顔料(ランクセス社製Byplast イエロー 5GN01) 2.0重量部
・分散剤(ビックケミー社製ディスパービック161) 3.0重量部
・モノマー(サートマー社製 SR399) 4.0重量部
・ポリマーI 5.0重量部
・開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア907) 1.4重量部
・開始剤(2,2´−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール) 0.6重量部
・溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート) 80.0重量部
上述したように作製した実施例1〜2、および比較例の白色バックライト上に液晶セルを設置し、液晶セル60HzAC5V通電時の緑色画素部(緑色パターン)の分光色度をトプコンエンジニアリング(株)製分光放射輝度計SR−3を用いて測定した。これらの値を表1に示す。
2 … 遮光部
3 … 着色層
3R … 赤色パターン
3G … 緑色パターン
3B … 青色パターン
4 … オーバーコート層
10 … 白色LED光源液晶表示装置用カラーフィルタ
20 … 駆動側基板
30 … 液晶層
40 … 白色LED光源
50 … 白色LED光源液晶表示装置
Claims (4)
- 白色発光ダイオード光源を有し、前記白色発光ダイオード光源からの白色光を発光光源とする白色発光ダイオード光源液晶表示装置に用いられ、
透明基板と、前記透明基板上に形成され、開口部を備える遮光部と、前記開口部に形成された、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンを少なくとも含む着色層と、を有する白色発光ダイオード光源液晶表示装置用カラーフィルタであって、
前記緑色パターンが、アルミニウムフタロシアニン系顔料と、黄色顔料とを含むものであり、
前記緑色パターンに含まれる全顔料におけるアルミニウムフタロシアニン系顔料の含有比率が50質量%〜90質量%の範囲内であり、黄色顔料の含有比率が10質量%〜50質量%の範囲内であり、
また、前記緑色パターンが示す発色が、600nmの波長の光の透過率を1としたときに、470nmの波長の光の透過率が、0.1以下であり、かつ490nmの波長の光の透過率が、0.6以上であり、
さらに、前記白色発光ダイオード光源の発光スペクトルの緑色ピークと、青色ピークとの比(緑色ピーク/青色ピーク)が、0.2〜0.7の範囲内であることを特徴とする白色発光ダイオード光源液晶表示装置用カラーフィルタ。 - 前記アルミニウムフタロシアニン系顔料が、ピグメントブルー79であることを特徴とする請求項1に記載の白色発光ダイオード光源液晶表示装置用カラーフィルタ。
- 前記黄色顔料が、ピグメントイエロー17、ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー83、ピグメントイエロー129、ピグメントイエロー138、ピグメントイエロー139、ピグメントイエロー150、ピグメントイエロー180、ピグメントイエロー185、ピグメントイエロー213、またはピグメントイエロー219であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の白色発光ダイオード光源液晶表示装置用カラーフィルタ。
- 請求項1から3までのいずれかの請求項に記載の白色発光ダイオード光源液晶表示装置用カラーフィルタと、
白色発光ダイオード光源と、
を有することを特徴とする白色発光ダイオード光源液晶表示装置。
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