JP5777856B2 - Ledバックライト用カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents
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基板と、
赤色、緑色、および青色の着色パターンからなる着色層と、
遮光層と
を備え、LED光源をバックライトとして用いる液晶表示装置用カラーフィルタであって、
前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)が、下記式(I):
RS=1
0.33<GS<1
0.25<BS≦0.75 (I)
および下記式(II):
BS≦GS<RS (II)
を満たす、液晶表示装置用カラーフィルタを提供するものである。
基板と、
赤色、緑色、および青色の着色パターンからなる着色層と、
遮光層と
を備え、LED光源をバックライトとして用いる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法であって、
前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)が、下記式(I):
RS=1
0.33<GS<1
0.25<BS≦0.75 (I)
および下記式(II):
BS≦GS<RS (II)
を満たす、液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法を提供するものである。
本発明において、カラーフィルタは、基板と、赤色、緑色、および青色の着色パターンからなる着色層と、遮光層とを有するものである。好ましい態様では、カラーフィルタは、各色間に遮光層を設け、その他、保護層、透明電極層、樹脂層、および配向層等を備えるものであってもよい。以下、各構成について説明する。
基材は光出射側にあるため、光透過性の高い透明基材が用いられる。例えば、ガラス、石英、または各種の樹脂等の光透過性の高い材料からなる透明基材が挙げられる。また、通常、基板の厚さは、0.1〜10.0mmである。
本発明における赤色、緑色、および青色の着色パターンからなる着色層は、各色の着色材料を含有する着色樹脂組成物を用いて形成することができる。好ましい態様によれば、赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)が、下記式(I):
RS=1
0.33<GS<1
0.25<BS≦0.75 (I)
および下記式(II):
BS≦GS<RS (II)
を満たすものであり、より好ましくは、各色の着色パターンの開口部の面積比が、下記式(III):
RS=1
0.5<GS<0.9
0.3<BS≦0.65 (III)
を満たすものである。赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)が上記範囲程度であれば、各色の輝度を望ましい範囲内に制御することができる。
赤色:波長610nmの透過率が85%以上、好ましくは86%以上
緑色:波長530nmの透過率が87%以上、好ましくは88%以上
青色:波長455nmの透過率が85%以上、好ましくは86%以上
を満たすものである。また、他の好ましい態様によれば、C光源を用いて測定した場合の、赤色、緑色、および青色のY(透過率)(RY、GY、BY)の比が、下記式(IV):
RY:GY:BY=1:2.9〜3.5:0.7〜0.9 (IV)
を満たすものである。前記Yは、赤色の場合、顔料濃度32%、膜厚2.5μm、緑色の場合、顔料濃度32%、膜厚2.5μm、青色の場合、顔料濃度13%、膜厚2.5μmの着色パターンを、例えば顕微分光装置OSP−SP2000(OLYMPUS社製)を用いて測定したものであり、単位面積当たりの測定値である(Yについては、下記実施例に記載の数式1を参照)。各色の着色パターンの透過率が上記範囲程度であれば、輝度を向上させることができ、バックライトとして、LED使用時であっても、CCFL使用時と同様の各色の輝度比を実現することができる。なお、各色の着色パターンの膜厚は、0.5〜10μmであることが好ましく、より好ましくは1.0〜5.0μmである。
本発明の好ましい態様によれば、赤色着色パターンは、着色材料として、ピグメントレッド254および/またはピグメントレッド177を含み、好ましくはピグメントイエロー150および/またはピグメントイエロー138をさらに含むものである。緑色着色パターンは、着色材料として、ピグメントグリーン58を含み、好ましくはピグメントイエロー150および/またはピグメントイエロー138をさらに含むものである。青色着色パターンは、着色材料として、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:3、およびピグメントブルー15:6からなる群から選択される少なくとも1種を含み、好ましくはピグメントバイオレット23をさらに含むものである。これらの着色材料を用いることで、着色パターンの透過率を向上させて、輝度を向上させることができる。なお、その他の公知の着色材料を混合してもよい。
本発明の好ましい態様によれば、カラーフィルタの着色層を形成するための着色樹脂組成物は、上記の着色材料を溶剤に分散させた分散体である。着色材料の分散方法は、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。
本発明の好ましい態様によれば、各色の着色樹脂組成物は、上記の着色材料以外にも、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。
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、着色樹脂組成物の合計質量に対して10〜90質量%である。溶剤の含有量が上記範囲程度であれば、着色樹脂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、顔料濃度を一定範囲内にすることができるため、着色樹脂組成物を調製後、目標とする色度座標を達成することができる。
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、着色材料の合計質量に対して10〜80質量%である。
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、着色材料の合計質量に対して5〜80質量%である。
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、着色材料の合計質量に対して5〜80質量%である。
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・スペシャリティー・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、着色材料の合計質量に対して1〜40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、各色の着色パターン間に遮光層を有してもよい。遮光層は、黒色顔料およびバインダー樹脂を含むものでもよく、もしくは、少なくとも2色以上の着色層を重ねたものでもよい。黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、およびチタンブラックが好ましい。このような遮光層を設けることで、画素と画素の間で起こるバックライトの光漏れを防ぐことが出来る。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、
赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)が、下記式(I):
RS=1
0.33<GS<1
0.25<BS≦0.75 (I)
および下記式(II):
BS≦GS<RS (II)
を満たすものであり、より好ましくは、各色の着色パターンの開口部の面積比が、下記式(III):
RS=1
0.5<GS<0.9
0.3<BS≦0.65 (III)
を満たすものである。上記範囲程度に面積比を調節することで、LEDバックライト使用時であっても、CCFLバックライト使用時の白色の色度に近づけることができる。
Rarea=RL(CCFL)/RL(LED)
Garea=GL(CCFL)/GL(LED)
Barea=BL(CCFL)/BL(LED)
と表され、
この輝度の比(Rarea、Garea、Barea)によりLEDバックライト用カラーフィルタの各色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)を決定すると、
RS=1(=Rarea/Rarea)
GS=Garea/Rarea
BS=Barea/Rarea
となる。このように、面積比を決定することによりホワイトバランスを調整でき、LEDバックライト使用時であっても、CCFLバックライト使用時の白色の色度に近づけることができる。なお、カラーフィルタを製造する際には、各色の開口部の面積比(RS、GS、BS)が、上記の決定方法に従い、下記式(V):
RS=1(=Rarea/Rarea)
Garea/Rarea×0.9≦GS≦Garea/Rarea×1.1
Barea/Rarea×0.9≦BS≦Barea/Rarea×1.1 (V)
より好ましくは、
RS=1(=Rarea/Rarea)
Garea/Rarea×0.95≦GS≦Garea/Rarea×1.05
Barea/Rarea×0.95≦BS≦Barea/Rarea×1.05 (VI)
を満たすように設計することが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、バックライトとして、LED光源を有するものである。より具体的には、本発明のLED光源液晶表示装置は、上記LED光源液晶表示装置用カラーフィルタを備え、好ましくは、液晶層と、駆動側基板とをさらに有するものである。なお、本発明の液晶表示装置は、必要に応じ、上記構成に加えて、液晶表示装置に一般的に用いられる部材を含むことができる。本発明のLED光源液晶表示装置によれば、上記LED光源液晶表示装置用カラーフィルタを有することにより、高色再現域を実現でき、高輝度なものとすることができる。以下、このようなLED光源液晶表示装置の各構成について詳細に説明する。
本発明において、バックライトとして用いられるLED光源は、公知のLED光源を用いることができる。LED光源は、白色LEDを有するものが好ましい。白色LEDとしては、例えば、擬似白色LEDや3色(RGB)LEDが挙げられる。
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)ピークの最大発光強度と青色光(430nm〜470nm)ピークの最大発光強度の比(緑色光ピークの最大発光強度/青色光ピークの最大発光強度)が、0.1〜0.7の範囲内であることが好ましく、0.1〜0.6の範囲内であることがより好ましく、特に0.1〜0.5の範囲内であることがさらに好ましい。上記緑色光ピークの最大発光強度と青色光ピークの最大発光強度の比が上記範囲内であることにより、上記青色パターンを青色光と非青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、赤色光ピークの最大発光強度と青色光ピークの最大発光強度の比が所定の範囲内にあれば良く、強度の比(赤色光ピークの最大発光強度/青色光ピークの最大発光強度)が、0.05〜0.6の範囲内であることが好ましく、0.05〜0.5の範囲内であることがより好ましく、特に0.05〜0.4の範囲内であることがさらに好ましい。
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、公知の物を用いることできる。
硬化性樹脂組成物の調整
重合槽中にメタクリル酸メチル(MMA)を63重量部、アクリル酸(AA)を12重量部、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(HEMA)を6重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)を88重量部仕込み、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重量部添加し、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重量部、トリエチルアミンを0.4重量部、及びハイドロキノンを0.2重量部添加し、100℃で5時間攪拌し、共重合樹脂溶液(固形分50%)を得た。次に下記の材料を室温で攪拌、混合して硬化性樹脂組成物とした。
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重量部
・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(サートマー社 SR399):
24重量部
・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社 エピコート180S70): 4重量部
・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: 4重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル: 52重量部
まず、下記分量の成分を混合し、サンドミルにて十分に分散し、黒色顔料分散液を調整した。
黒色顔料分散液の組成
・黒色顔料: 23重量部
・高分子分散材(ビックケミー・ジャパン(株) Disperbyk111):
2重量部
・溶剤(ジエチレングリコールジメチルエーテル): 75重量部
次に、下記分量の成分を十分混合して、遮光層用組成物を得た。
・上記黒色顔料分散液: 61重量部
・硬化性樹脂組成物: 20重量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル: 30重量部
上記のようにしてブラックマトリクスを形成した基板上に、下記組成の赤色着色樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布(塗布厚み2.5μm)し、その後、70℃のオーブン中で3分間乾燥した。次いで、赤色着色樹脂組成物の塗布膜から100μmの距離にフォトマスクを配置してプロキシミティアライナにより2.0kWの超高圧水銀ランプを用いて着色層の形成領域に相当する領域のみに紫外線を10秒間照射した。次いで、0.05wt%水酸化カリウム水溶液(液温23℃)中に1分間浸漬してアルカリ現像し、赤色着色樹脂組成物の塗布膜の未硬化部分のみを除去した。その後、基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより、加熱処理を施して赤色画素を形成すべき領域に赤色のレリーフパターンを形成した。赤色の610nmでの透過率は88%だった。次に、下記組成の緑色着色樹脂組成物を用いて、赤色のレリーフパターン形成と同様の工程で、緑色画素を形成すべき領域に緑色のレリーフパターンを形成した。さらに、下記組成の青色着色樹脂組成物を用いて、赤色のレリーフパターン形成と同様の工程で、青色画素を形成すべき領域に青色のレリーフパターンを形成し、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色からなる着色層を形成し本発明のカラーフィルタを得た。得られたカラーフィルタの緑色画素の550nmの透過率は89%であり、青色画素の450nmの透過率は86.5%であった。最後に、本発明のカラーフィルタを下記に記載の測定機を用いてCCFL(図1のCCFL1、2、3、4、5、6)およびLEDバックライト(図1のLED1、4)を用いて測定を行った。
赤色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントレッド254(BT−CF、CSC製): 4.9重量部
・C.I.ピグメントレッド177(ATY−TR、DIC製): 2.3重量部
・C.I.ピグメントイエロー150(Y−5688、Lanxess製):
2.8重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
緑色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントグリーン58(DIC製): 6.9重量部
・C.I.ピグメントイエロー150(Y−5688、Lanxess製):
3.1重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
青色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントブルー15:6(EP−CF、DIC製): 9重量部
・C.I.ピグメントバイオレット(Violet RE、大日精化製): 1重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
ブラックマトリクス形成の際、当該遮光層の開口部面積比が、赤色、緑色、および青色の着色パターン部(RS、GS、BS)でRS=1:GS=1:BS=1およびRS=1:GS=0.82:BS=0.58となるように超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域にブラックマトリクスを形成し、測定時使用のLEDバックライトを変更した(図1のLED2、5)。その他の条件は、実施例1と同様である。
ブラックマトリクス形成の際、当該遮光層の開口部面積比が、赤色、緑色、および青色の着色パターン部(RS、GS、BS)でRS=1:GS=1:BS=1およびRS=1:GS=0.78:BS=0.53となるように超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域にブラックマトリクスを形成し、測定時使用のLEDバックライトを変更した(図1のLED3、6)。その他の条件は、実施例1と同様である。
ブラックマトリクス形成の際、当該遮光層の開口部面積比が、赤色、緑色、および青色の着色パターン部(RS、GS、BS)でRS=1:GS=1:BS=1およびRS=1:GS=0.64:BS=0.34となるように超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域にブラックマトリクスを形成した。また、赤、緑、青の着色樹脂組成物を以下に記載の条件に変更した。その他の条件は、実施例1と同様である。
赤色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントレッド254(BT−CF、CSC製): 1重量部
・C.I.ピグメントレッド177(ATY−TR、DIC製): 6.7重量部
・C.I.ピグメントイエロー150(Y−5688、Lanxess製):
2.3重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
緑色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントグリーン58(DIC製): 6.5重量部
・C.I.ピグメントイエロー150(Y−5688、Lanxess製):
3.5重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
青色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントブルー15:6(EP−CF、DIC製): 9.05重量部
・C.I.ピグメントバイオレット(Violet RE、大日精化製):
0.95重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
ブラックマトリクス形成の際、当該遮光層の開口部面積比が、赤色、緑色、および青色の着色パターン部(RS、GS、BS)でRS=1:GS=1:BS=1およびRS=1:GS=0.79:BS=0.60となるように超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域にブラックマトリクスを形成し、測定時使用のLEDバックライトを変更した(図1のLED2、5)。その他の条件は、実施例1と同様である。
ブラックマトリクス形成の際、当該遮光層の開口部面積比が、赤色、緑色、および青色の着色パターン部(RS、GS、BS)でRS=1:GS=1:BS=1およびRS=1:GS=0.71:BS=0.52となるように超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域にブラックマトリクスを形成し、測定時使用のLEDバックライトを変更した(図1のLED3、6)。その他の条件は、実施例1と同様である。
遮光層の開口部面積比が、赤色、緑色、および青色の着色パターン部(RS、GS、BS)でRS=1:GS=1:BS=1となるよう超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、0.05wt%水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基板を180℃の雰囲気下に30分間放置することにより加熱処理を施して遮光部を形成すべき領域にブラックマトリクスを形成した。その他の条件は、実施例1と同様である。
測定時使用のLEDバックライトの種類のみ比較例1から変更した(図1のLED2、5)。
測定時使用のLEDバックライトの種類のみ比較例1から変更した(図1のLED3、6)。
赤、緑、青の着色樹脂組成物を以下に記載の条件に変更した。その他条件は比較例1と同様である。
赤色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントレッド254(BT−CF、CSC製): 1重量部
・C.I.ピグメントレッド177(ATY−TR、DIC製): 6.7重量部
・C.I.ピグメントイエロー150(Y−5688、Lanxess製):
2.3重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
緑色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントグリーン58(DIC製): 6.5重量部
・C.I.ピグメントイエロー150(Y−5688、Lanxess製):
3.5重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
青色着色樹脂組成物の組成
・C.I.ピグメントブルー15:6(EP−CF、DIC製): 9.05重量部
・C.I.ピグメントバイオレット(Violet RE、大日精化製):
0.95重量部
・ポリスルホン酸型高分子分散剤: 3重量部
・硬化性樹脂組成物: 5重量部
・酢酸−3−メトキシブチル: 82重量部
測定時使用のLEDバックライトの種類のみ比較例4から変更した(図1のLED2、5)。
測定時使用のLEDバックライトの種類のみ比較例4から変更した(図1のLED3、6)。
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所定の光源の上に配置し、分光放射計装置SR−3(Topcon製)にてWhite色度及び輝度測定を行った。使用した光源を図1に示す。
上記の発明を実施するための形態で各色の単色色度座標は、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、次に、得られた透過スペクトルより色度座標(x、y)を下記数式1より算出した。
上記試験および評価の結果を表1に示す。本発明の組成を満たすカラーフィルタは、比較例のカラーフィルタと比較して、ホワイトバランスを改善できていることが分かる。
CCFL+RGB開口比一定の場合と比べて、White座標のずれ量(Δxy)が0.1以下であれば、ホワイトバランスを十分に改善できていることが確認された。
実施例1〜3および比較例1〜3のWhite座標の基準:
(Wx(CCFL)、Wy(CCFL))=(0.339,0.372)
実施例4及び比較例4のWhite座標の基準:
(Wx(CCFL)、Wy(CCFL))=(0.340,0.373)
実施例5-6及び比較例5-6のWhite座標の基準:
(Wx(CCFL)、Wy(CCFL))=(0.352,0.373)
Δxyは、CCFLバックライト使用時のWhiteのxy座標(Wx(CCFL)、Wy(CCFL))と、LEDバックライト使用時のWhiteのxy座標(Wx(LED)、Wy(LED))とを用いて、下記数式2により算出した。
〔数2〕
Δxy=[(Wx(LED)−Wx(CCFL))2+(Wy(LED)−Wy(CCFL))2]0.5
Claims (8)
- 基板と、
赤色、緑色、および青色の着色パターンからなる着色層と、
遮光層と
を備え、LED光源をバックライトとして用いる液晶表示装置用カラーフィルタであって、
前記赤色着色パターンが、着色材料として、ピグメントレッド254と、ピグメントレッド177と、ピグメントイエロー150とを含み、
前記緑色着色パターンが、着色材料として、ピグメントグリーン58と、ピグメントイエロー150とを含み、
前記青色着色パターンが、着色材料として、ピグメントブルー15:6と、ピグメントバイオレット23とを含み、
前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)が、下記式(I):
RS=1
0.33<GS<1
0.25<BS≦0.75 (I)
および下記式(II):
BS≦GS<RS (II)
を満たし、
C光源を用いて測定した場合の、赤色、緑色、および青色のY(RY、GY、BY)の比が、下記式(IV):
RY:GY:BY=1:2.9〜3.5:0.7〜0.9 (IV)
を満たす、液晶表示装置用カラーフィルタ。 - 前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比が、下記式(III):
RS=1
0.5<GS<0.9
0.3<BS≦0.65 (III)
を満たす、請求項1に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。 - 前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの透過率が、
赤色:波長610nmの透過率が85%以上
緑色:波長530nmの透過率が87%以上
青色:波長455nmの透過率が85%以上
を満たす、請求項1または2に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタを具備してなる、液晶表示装置。
- 基板と、
赤色、緑色、および青色の着色パターンからなる着色層と、
遮光層と
を備え、LED光源をバックライトとして用いる液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法であって、
前記赤色着色パターンが、着色材料として、ピグメントレッド254と、ピグメントレッド177と、ピグメントイエロー150とを含み、
前記緑色着色パターンが、着色材料として、ピグメントグリーン58と、ピグメントイエロー150とを含み、
前記青色着色パターンが、着色材料として、ピグメントブルー15:6と、ピグメントバイオレット23とを含み、
前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)が、下記式(I):
RS=1
0.33<GS<1
0.25<BS≦0.75 (I)
および下記式(II):
BS≦GS<RS (II)
を満たし、
C光源を用いて測定した場合の、赤色、緑色、および青色のY(RY、GY、BY)の比が、下記式(IV):
RY:GY:BY=1:2.9〜3.5:0.7〜0.9 (IV)
を満たす、液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。 - 前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比が、下記式(III):
RS=1
0.5<GS<0.9
0.3<BS≦0.65 (III)
を満たす、請求項5に記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。 - 前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの透過率が、
赤色:波長610nmの透過率が85%以上
緑色:波長530nmの透過率が87%以上
青色:波長455nmの透過率が85%以上
を満たす、請求項5または6に記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。 - 前記赤色、緑色、および青色の着色パターンの開口部の面積比(RS、GS、BS)が、CCFLバックライト使用時の輝度のLEDバックライト使用時の輝度に対する比(Rarea、Garea、Barea)を用いたときに、下記式(V)
RS=1(=Rarea/Rarea)
Garea/Rarea×0.9≦GS≦Garea/Rarea×1.1
Barea/Rarea×0.9≦BS≦Barea/Rarea×1.1 (V)
を満たす、請求項5〜7のいずれか一項に記載の液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。
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