JP6083492B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、時計、電卓をはじめとして、家庭用各種電気機器、測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(捩れネマチック)型、STN(超捩れネマチック)型、DS(動的光散乱)型、GH(ゲスト・ホスト)型、IPS(インプレーンスイッチング)型、OCB(光学補償複屈折)型、ECB(電圧制御複屈折)型、VA(垂直配向)型、CSH(カラースーパーホメオトロピック)型、あるいはFLC(強誘電性液晶)等を挙げることができる。また駆動方式としても従来のスタティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的になり、単純マトリックス方式、最近ではTFT(薄膜トランジスタ)やTFD(薄膜ダイオード)等により駆動されるアクティブマトリックス(AM)方式が主流となっている。
一般的なカラー液晶表示装置は、図1に示すように、それぞれ配向膜(4)を有する2枚の基板(1)の一方の配向膜と基板の間に、共通電極となる透明電極層(3a)及びカラーフィルタ層(2)を備え、もう一方の配向膜と基板の間に画素電極層(3b)備え、これらの基板を配向膜同士が対向するように配置し、その間に液晶層(5)を挟持して構成されている。
前記カラーフィルタ層は、ブラックマトリックスと赤色着色層(R)、緑色着色層(G)、青色着色層(B)、及び必要に応じて黄色着色層(Y)から構成されるカラーフィルタにより構成される。
液晶層を構成する液晶材料は、材料中に不純物が残留すると表示装置の電気的特性に大きな影響を及ぼすことから不純物についての高度な管理がなされてきた。又、配向膜を形成する材料に関しても配向膜は液晶層が直接接触し、配向膜中に残存した不純物が液晶層に移動することにより、液晶層の電気的特性に影響を及ぼすことは既に知られており、配向膜材料中の不純物に起因する液晶表示装置の特性についての検討がなされつつある。
一方、カラーフィルタ層に用いられる有機顔料等の材料についても、配向膜材料と同様に含有する不純物による、液晶層への影響が想定される。しかし、カラーフィルタ層と液晶層の間には、配向膜と透明電極が介在するため、液晶層への直接的な影響は配向膜材料と比較して大幅に少ないものと考えられていた。しかし、配向膜は通常0.1μm以下の膜厚に過ぎず、透明電極もカラーフィルタ層側に用いられる共通電極は導電率を上げるために膜厚を上げたものでも通常0.5μm以下である。従って、カラーフィルタ層と液晶層は完全に隔離された環境におかれているとは言えず、カラーフィルタ層が、配向膜及び透明電極を介してカラーフィルタ層に含まれる不純物により、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度(ID)の増加による白抜け、配向むら、焼き付きなどの表示不良を発現する可能性がある。
カラーフィルタを構成する顔料に含まれる不純物に起因した表示不良を解決する方法として、顔料の蟻酸エチルによる抽出物の割合を特定値以下とした顔料を用いて、不純物の液晶への溶出を制御する方法(特許文献1)や青色着色層中の顔料を特定することで不純物の液晶への溶出を制御する方法(特許文献2)が検討されてきた。しかしながら、これらの方法では顔料中の不純物を単純に低減することと大きな差異はなく、近年、顔料の精製技術が進歩している現状においても表示不良を解決するための改良としては不十分なものであった。
一方、カラーフィルタ中に含まれる有機不純物と液晶組成物の関係に着目し、この有機不純物の液晶層への溶解しにくさを液晶層に含まれる液晶分子の疎水性パラメーターによって表し、この疎水性パラメーターの値を一定値以上とする方法やこの疎水性パラメーターと液晶分子末端の−OCF基に相関関係があることから、液晶分子末端に−OCF基を有する液晶化合物を一定割合以上含有する液晶組成物とする方法(特許文献3)が開示されている。
しかしながら、当該引用文献の開示においても顔料中の不純物による液晶層への影響を抑えることが発明の本質となっており、カラーフィルタに使用される染顔料等の色材の構造と液晶材料の構造との直接的な関係については検討が行われておらず、高度化する液晶表示装置の表示不良問題の解決には至っていなかった。
特開2000−19321号公報 特開2009−109542号公報 特開2000−192040号公報
本発明は、特定の液晶組成物と特定の顔料を使用したカラーフィルタを用いることで、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度(ID)の増加を防止し、白抜け、配向むら、焼き付けなどの表示不良の問題を解決する液晶表示装置を提供することにある。
本願発明者らは、上記課題を解決するためにカラーフィルタを構成するための染顔料等の色材及び液晶層を構成する液晶材料の構造の組み合わせについて鋭意検討した結果、特定の構造の液晶材料と、特定の構造の顔料及び化合物を使用したカラーフィルタを用いた液晶表示装置が、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度(ID)の増加を防止し、白抜け、配向むら、焼き付きなどの表示不良の問題を解決することを見出し本願発明の完成に至った。
即ち、本発明は、
第一の基板と、第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶層と、ブラックマトリックス及び少なくともRGB三色画素部から構成されるカラーフィルタと、画素電極と共通電極とを備え、
前記液晶層が一般式(I)
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Aは1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表す。)で表される化合物を10〜50重量%含有し、一般式(II)
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Z及びZはそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CHCH−、−(CH−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−OCF−又は−CFO−を表し、B及びCはそれぞれ独立してフッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表し、m及びnはそれぞれ独立して0〜4の整数を表し、m+n=1〜4である。)で表される化合物を35〜80重量%含有する液晶組成物を含有し、
前記RGB三色画素部の少なくとも1つの画素部中に、色材として、下記一般式(1)
Figure 0006083492
(式(1)中、R〜R10はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、アルコキシ基、−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2122を表す。R21およびR22はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R21とR22で環構造を形成しても良い。
11は−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2324を表す。R23およびR24はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R23とR24で環構造を形成しても良い。Mは水素原子、ナトリウム原子またはカリウム原子を表す。但し、R〜R10のうち1以上が−SONR2122である。)で表されるキサンテン化合物を含有することを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本発明の液晶表示装置は、特定の液晶組成物と特定の顔料及び特定の化合物を使用したカラーフィルタを用いることで、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度(ID)の増加を防止することができ、白抜け、配向むら、焼き付けなどの表示不良の発生を防止することができる。
従来の一般的な液晶表示装置の一例を示す図である。 本発明の液晶表示装置の一例を示す図である。
1 基板
2 カラーフィルタ層
2a 特定の顔料及び特定の化合物を含有するカラーフィルタ層
3a 透明電極層(共通電極)
3b 画素電極層
4 配向膜
5 液晶層
5a 特定の液晶組成物を含有する液晶層
本発明の液晶表示装置の一例を図2に示す。配向膜(4)を有する第一の基板と第二の基板の2枚の基板(1)の一方の配向膜と基板の間に、共通電極となる透明電極層(3a)及び特定の顔料及び特定の化合物を含有するカラーフィルタ層(2a)を備え、もう一方の配向膜と基板の間に画素電極層(3b)備え、これらの基板を配向膜同士が対向するように配置し、その間に特定の液晶組成物を含有する液晶層(5a)を挟持して構成されている。
前記表示装置における2枚の基板は、周辺領域に配置されたシール材及び封止材によって貼り合わされていて、多くの場合その間には基板間距離を保持するために粒状スペーサーまたはフォトリソグラフィー法により形成された樹脂からなるスペーサー柱が配置されている。
(液晶層)
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(I)
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Aは1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表す。)で表される化合物を10〜50重量%含有し、一般式(II)
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Z及びZはそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CHCH−、−(CH−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−OCF−又は−CFO−を表し、B及びCはそれぞれ独立してフッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表し、m及びnはそれぞれ独立して0〜4の整数を表し、m+n=1〜4である。)で表される化合物を35〜80重量%含有する液晶組成物から構成される。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(I)で表される化合物を10〜50重量%含有するが、15〜48重量%含有することが好ましく、20〜46重量%含有することがより好ましい。
一般式(I)において、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表すが、Aがトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表す場合には、
炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基又は炭素原子数2〜5のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、
炭素原子数2〜5のアルキル基、炭素原子数2〜4のアルケニル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基又は炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基を表すことがより好ましく、
がアルキル基を表すことが好ましいが、この場合炭素原子数2、3又は4のアルキル基が特に好ましい。Rが炭素原子数3のアルキル基を表す場合には、Rは炭素原子数2、4又は5のアルキル基、または炭素原子数2〜3のアルケニル基である場合が好ましく、Rは炭素原子数2のアルキル基である場合がより好ましい。
Aが1,4−フェニレン基を表す場合には、
炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基、炭素原子数1〜5のアルコキシ基又は炭素原子数3〜5のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、
炭素原子数2〜5のアルキル基、炭素原子数4〜5のアルケニル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基又は炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基を表すことがより好ましく、
がアルキル基を表すことが好ましいが、この場合炭素原子数1、3又は5のアルキル基が特に好ましい。さらに、Rが炭素原子数1〜2のアルコキシ基を表すことが好ましい。
及びRの少なくとも一方の置換基が炭素原子数3〜5のアルキル基である一般式(I)で表される化合物の含有量が、一般式(I)で表される化合物中の50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上がより好ましく、80重量%以上であることがさらに好ましい。又、R及びRの少なくとも一方の置換基が炭素原子数3のアルキル基である一般式(I)で表される化合物の含有量が、一般式(I)で表される化合物中の50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上がより好ましく、80重量%以上であることがさらに好ましく、100重量%であることが最も好ましい。
一般式(I)で表される化合物は1種又は2種以上含有することができるが、Aがトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表す化合物、及びAが1,4−フェニレン基を表す化合物をそれぞれ少なくとも1種以上含有するのが好ましい。
又、Aがトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表す一般式(I)で表される化合物の含有量が、一般式(I)で表される化合物中の50重量%以上で有ることが好ましく、70重量%以上がより好ましく、80重量%以上であることがさらに好ましい。
一般式(I)で表される化合物は具体的には次に記載する一般式(Ia)〜一般式(Ik)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のアルコキシ基を表すが、一般式(I)におけるR及びRと同様の実施態様が好ましい。)
一般式(Ia)〜一般式(Ik)において、一般式(Ia)、一般式(Ib)、一般式(Ic)、及び一般式(Ig)が好ましく、一般式(Ia)、一般式(Ib)、及び一般式(Ic)がより好ましく、一般式(Ia)及び一般式(Ib)がより好ましい。い。応答速度を重視する場合には一般式(Ib)及び一般式(Ic)が好ましく、一般式(Ib)及び一般式(Ic)を組み合わせて用いるのがより好ましい。信頼性を重視する場合には、一般式(Ia)が好ましい。
これらの点から、一般式(Ia)、一般式(Ib)及び一般式(Ic)で表される化合物の含有量が、一般式(I)で表される化合物中の80重量%以上であることが好ましく、90重量%以上がより好ましく、95重量%以上であることがさらに好ましく、100重量%であることが最も好ましい。又、一般式(Ia)で表される化合物の含有量が、一般式(I)で表される化合物中の65重量%〜100重量%であり、一般式(Ib)及び一般式(Ic)で表される化合物の含有量が、一般式(I)で表される化合物中の0重量%〜35重量%であるか、又は一般式(Ia)で表される化合物の含有量が、一般式(I)で表される化合物中の0重量%〜10重量%であり、一般式(Ib)及び一般式(Ic)で表される化合物の含有量が、一般式(I)で表される化合物中の90重量%〜100重量%であることが好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(II)で表される化合物を35〜80重量%含有するが、40〜75重量%含有することが好ましく、45〜70重量%含有することがより好ましい。
一般式(II)において、Rは炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基又は炭素原子数2または3のアルケニル基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数2又は3のアルキル基または炭素原子数2のアルケニル基を表すことが特に好ましく、炭素原子数2又は3のアルキル基を表すことが最も好ましい。
は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数4〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数3〜8のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数1〜4のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数2〜4のアルコキシ基を表すことがさらに好ましい。 Z及びZはそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CHCH−、−(CH−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−OCF−又は−CFO−を表すが、単結合、−CHCH−、−COO−、−OCH−、−CHO−、−OCF−又は−CFO−を表すことが好ましく、単結合又は−CHO−を表すことがより好ましい。
m及びnはそれぞれ独立して0〜3の整数を表すのが好ましく、0〜2の整数を表すのが好ましく、m+nは1〜3であるのが好ましく、1〜2であるのが好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(II)で表される化合物を3種〜10種含有することができるが、4種〜9種含有することが好ましく、5種〜8種含有することが好ましい。
一般式(II)で表される化合物は、以下の一般式(II-1)又は(II-2)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006083492
式中、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Z及びZはそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CHCH−、−(CH−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−OCF−又は−CFO−を表し、m1、m2及びn2はそれぞれ独立して0又は1を表す。
一般式(II-1)において、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基又は炭素原子数2のアルケニル基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数3のアルキル基を表すことが特に好ましく、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数1〜3のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数3のアルキル基又は炭素原子数2のアルコキシ基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数2のアルコキシ基を表すことが特に好ましく、Zは単結合、−CHCH−、−COO−、−OCH−、−CHO−、−OCF−又は−CFO−を表すことが好ましく、単結合又は−CHO−を表すことがより好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(II-1)で表される化合物を15重量%〜60重量%含有することが好ましく、17重量%〜50重量%含有することが好ましく18重量%〜40重量%含有することが好ましく、19重量%〜30重量%含有することが好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(II-1)で表される化合物を1種又は2種以上含有することができるが、1種〜6種含有することが好ましく、2種〜5種含有することが好ましく、3種又は4種含有することが好ましい。
一般式(II-2)において、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基又は炭素原子数2のアルケニル基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数2又は3のアルキル基を表すことが特に好ましく、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数1〜5のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数1〜3のアルキル基又は炭素原子数1〜3のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数3のアルキル基又は炭素原子数2のアルコキシ基を表すことがさらに好ましく、Zは単結合、−CHCH−、−COO−、−OCH−、−CHO−、−OCF−又は−CFO−を表すことが好ましく、単結合又は−CHO−を表すことがより好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(II-2)で表される化合物を10重量%〜50重量%含有することが好ましく、15重量%〜45重量%含有することが好ましく、20重量%〜40重量%含有することが好ましく、25重量%〜35重量%含有することが好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(II-2)で表される化合物を1種又は2種以上含有することができるが、1種〜6種含有することが好ましく、2種〜5種含有することが好ましく、3種又は4種含有することが好ましい。
一般式(II-1)で表される化合物としては、具体的には次に記載する一般式(II-1a)〜一般式(II-1d)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006083492
(式中、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R4aは炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
一般式(II-1a)及び一般式(II-1c)においてRは、一般式(II-1)における同様の実施態様が好ましい。R4aは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は2のアルキル基がより好ましく、炭素原子数2のアルキル基が特に好ましい。
一般式(II-1b)及び一般式(II-1d)においてRは、一般式(II-1)における同様の実施態様が好ましい。R4aは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は3のアルキル基がより好ましく、炭素原子数3のアルキル基が特に好ましい。
一般式(II-1a)〜一般式(II-1d)の中でも、誘電率異方性の絶対値を増大するためには、一般式(II-1a)及び一般式(II-1c)が好ましく、一般式(II-1a)が好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(II-1a)〜一般式(II-1d)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましく、1種又は2種含有することが好ましく、一般式(II-1a)で表される化合物を1種又は2種含有することが好ましい。
また、一般式(II-1)で表される化合物としては、具体的には次に記載する一般式(II-1e)〜一般式(II-1h)で表される化合物も好ましい。
Figure 0006083492
(式中、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R4bは炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
一般式(II-1e)及び一般式(II-1g)においてRは、一般式(II-1)における同様の実施態様が好ましい。R4bは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は2のアルキル基がより好ましく、炭素原子数2のアルキル基が特に好ましい。
一般式(II-1f)及び一般式(II-1h)においてRは、一般式(II-1)における同様の実施態様が好ましい。R4bは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は3のアルキル基がより好ましく、炭素原子数3のアルキル基が特に好ましい。
一般式(II-1e)〜一般式(II-1h)の中でも、誘電率異方性の絶対値を増大するためには、一般式(II-1e)及び一般式(II-1g)が好ましい。
一般式(II-2)で表される化合物としては、具体的には次に記載する一般式(II-2a)〜一般式(II-2d)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006083492
(式中、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R4cは炭素原子数1〜5のアルキル基を表すが、一般式(II-2)におけるR及びRと同様の実施態様が好ましい。)
一般式(II-2a)及び一般式(II-2c)においてRは、一般式(II-2)における同様の実施態様が好ましい。R4cは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は2のアルキル基がより好ましく、炭素原子数2のアルキル基が特に好ましい。
一般式(II-2b)及び一般式(II-2d)においてRは、一般式(II-2)における同様の実施態様が好ましい。R4cは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は3のアルキル基がより好ましく、炭素原子数3のアルキル基が特に好ましい。
一般式(II-2a)〜一般式(II-2d)の中でも、誘電率異方性の絶対値を増大するためには、一般式(II-2a)及び一般式(II-2c)が好ましく、特に一般式(II-2a)が好ましい。
また、一般式(II-2)で表される化合物としては、具体的には次に記載する一般式(II-2e)〜一般式(II-2j)で表される化合物も好ましい。
Figure 0006083492
(式中、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R4dは炭素原子数1〜5のアルキル基を表すが、一般式(II-2)におけるR及びRと同様の実施態様が好ましい。)
一般式(II-2e)、一般式(II-2g)及び一般式(II-2i)においてRは、一般式(II-2)における同様の実施態様が好ましい。R4dは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は2のアルキル基がより好ましく、炭素原子数2のアルキル基が特に好ましい。
一般式(II-2f)、一般式(II-2h)及び一般式(II-2j)においてRは、一般式(II-2)における同様の実施態様が好ましい。R4dは炭素原子数1〜3のアルキル基が好ましく、炭素原子数1又は3のアルキル基がより好ましく、炭素原子数2のアルキル基が特に好ましい。
一般式(II-2e)〜一般式(II-2i)の中でも、一般式(II-2e)及び一般式(II-2h)が好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、一般式(I)及び一般式(II)で表される化合物の合計含有量が75重量%〜100重量%であるのが好ましく、80重量%〜100重量%であるのが好ましく、85重量%〜100重量%であるのが好ましく、90重量%〜100重量%であるのが好ましく、95重量%〜100重量%であるのが好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、更に、一般式(III)
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、D、E及びFはそれぞれ独立して、フッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレンを表し、Zは単結合、−OCH−、−OCO−、−CHO−又は−COO−、−OCO−を表し、nは0、1又は2を表す。ただし、一般式(I)、一般式(II-1)及び一般式(II-2)で表される化合物は除く。)で表される化合物を含有することもできる。
一般式(III)で表される化合物は1〜20%含有することが好ましく、2〜15%含有することが好ましく、4〜10%含有することが好ましい。
一般式(III)において、Rは炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表すが、
Dがトランス−1,4−シクロヘキシレンを表す場合、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基又は炭素原子数2又は3のアルケニル基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数3のアルキル基を表すことが特に好ましく、
Dがフッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基を表す場合、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数4又は5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数2〜4のアルキル基を表すことがさらに好ましい。
は炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数3〜8のアルケニルオキシ基を表すが、
Fがトランス−1,4−シクロヘキシレンを表す場合、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数3〜5のアルキル基又は炭素原子数2又は3のアルケニル基を表すことがさらに好ましく、炭素原子数3のアルキル基を表すことが特に好ましく、
Fがフッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基を表す場合、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数4又は5のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数2〜5のアルキル基又は炭素原子数4のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数2〜4のアルキル基を表すことがさらに好ましい。
及びRがアルケニル基を表し、結合するD又はFがフッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基を表す場合す場合、炭素原子数4又は5のアルケニル基としては以下の構造が好ましい。
Figure 0006083492
(式中、環構造へは右端で結合するものとする。)
この場合においても、炭素原子数4のアルケニル基がさらに好ましい。
D、E及びFはそれぞれ独立して、フッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレンを表すが、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレンを表すことが好ましく、2−フルオロ−1,4−フェニレン基又は2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、1,4−フェニレン基がより好ましく、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基又は1,4−フェニレン基が好ましい。 Zは単結合、−OCH−、−OCO−、−CHO−又は−COO−を表すが、単結合、−CHO−又は−COO−を表すことが好ましく、単結合がより好ましい。
nは0、1又は2を表すが、0又は1を表すことが好ましい。また、Zが単結合以外の置換基を表す場合、1を表すことが好ましい。
一般式(III)で表される化合物は、nが1を表す場合において、負の誘電率異方性を大きくする観点からは、一般式(III-1c)〜一般式(III-1e)で表される化合物が好ましく、応答速度を速くする観点からは、一般式(III-1f)〜一般式(III-1j)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜5のアルコキシ基を表すが、一般式(III)におけるR及びRと同様の実施態様が好ましい。)
一般式(III)で表される化合物は、nが2を表す場合、負の誘電率異方性を大きくする観点からは、一般式(III-2a)〜一般式(III-2h)で表される化合物が好ましく、応答速度を速くする観点からは、一般式(III-2j)〜一般式(III-2l)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜5のアルコキシ基を表すが、一般式(III)におけるR及びRと同様の実施態様が好ましい。)
一般式(III)で表される化合物は、nが0を表す場合、応答速度を速くする観点からは、一般式(III-3b)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006083492
(式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜5のアルキル基、炭素原子数2〜5のアルケニル基又は炭素原子数1〜5のアルコキシ基を表すが、一般式(III)におけるR及びRと同様の実施態様が好ましい。)
は炭素原子数2〜5のアルキル基が好ましく、炭素原子数3のアルキル基がより好ましい。Rは炭素原子数1〜3のアルコキシ基が好ましく、炭素原子数2のアルコキシ基がより好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、ネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)を幅広い範囲で使用することができるものであるが、60から120℃であることが好ましく、70から100℃がより好ましく、70から85℃が特に好ましい。
誘電率異方性は、25℃において、−2.0から−6.0であることが好ましく、−2.5から−5.0であることがより好ましく、−2.5から−4.0であることが特に好ましい。
屈折率異方性は、25℃において、0.08から0.13であることが好ましいが、0.09から0.12であることがより好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は0.10から0.12であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は0.08から0.10であることが好ましい。
回転粘度(γ1)は150以下が好ましく、130以下がより好ましく、120以下が特に好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層においては、回転粘度と屈折率異方性の関数であるZが特定の値を示すことが好ましい。
Figure 0006083492
(式中、γ1は回転粘度を表し、Δnは屈折率異方性を表す。)
Zは、13000以下が好ましく、12000以下がより好ましく、11000以下が特に好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、アクティブマトリクス表示素子に使用する場合においては、1012(Ω・m)以上の比抵抗を有することが必要であり、1013(Ω・m)が好ましく、1014(Ω・m)以上がより好ましい。
本発明の液晶表示装置における液晶層は、上述の化合物以外に、用途に応じて、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤、重合性モノマーなどを含有しても良い。
重合性モノマーとしては、一般式(V)
Figure 0006083492
(式中、X及びXはそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、
Sp及びSpはそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−(式中、sは2から7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、
は−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CHCH−、−OCO−CHCH−、−CHCH−COO−、−CHCH−OCO−、−COO−CH−、−OCO−CH−、−CH−COO−、−CH−OCO−、−CY=CY−(式中、Y及びYはそれぞれ独立して、フッ素原子又は水素原子を表す。)、−C≡C−又は単結合を表し、
Cは1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表し、式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い。)で表されるニ官能モノマーが好ましい。
及びXは、何れも水素原子を表すジアクリレート誘導体、何れもメチル基を有するジメタクリレート誘導体の何れも好ましく、一方が水素原子を表しもう一方がメチル基を表す化合物も好ましい。これらの化合物の重合速度は、ジアクリレート誘導体が最も早く、ジメタクリレート誘導体が遅く、非対称化合物がその中間であり、その用途により好ましい態様を用いることができる。PSA表示素子においては、ジメタクリレート誘導体が特に好ましい。
Sp及びSpはそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−を表すが、PSA表示素子においては少なくとも一方が単結合であることが好ましく、共に単結合を表す化合物又は一方が単結合でもう一方が炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−を表す態様が好ましい。この場合1〜4のアルキル基が好ましく、sは1〜4が好ましい。
は、−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−又は単結合が好ましく、−COO−、−OCO−又は単結合がより好ましく、単結合が特に好ましい。
Cは任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表すが、1,4−フェニレン基又は単結合が好ましい。Cが単結合以外の環構造を表す場合、Zは単結合以外の連結基も好ましく、Cが単結合の場合、Zは単結合が好ましい。
これらの点から、一般式(V)において、Sp及びSpの間の環構造は、具体的には次に記載する構造が好ましい。
一般式(V)において、Cが単結合を表し、環構造が二つの環で形成される場合において、次の式(Va-1)から式(Va-5)を表すことが好ましく、式(Va-1)から式(Va-3)を表すことがより好ましく、式(Va-1)を表すことが特に好ましい。
Figure 0006083492
(式中、両端はSp又はSpに結合するものとする。)
これらの骨格を含む重合性化合物は重合後の配向規制力がPSA型液晶表示素子に最適であり、良好な配向状態が得られることから、表示ムラが抑制されるか、又は、全く発生しない。
以上のことから、重合性モノマーとしては、一般式(V-1)〜一般式(V-4)が特に好ましく、中でも一般式(V-2)が最も好ましい。
Figure 0006083492
(式中、Spは炭素原子数2から5のアルキレン基を表す。)
重合性モノマーを添加する場合において、重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。また、保存安定性を向上させるために、安定剤を添加しても良い。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン類、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β−ナフチルアミン類、β−ナフトール類、ニトロソ化合物等が挙げられる。
本発明における液晶層は、液晶表示素子に有用であり、AM−LCD(アクティブマトリックス液晶表示素子)、TN(ネマチック液晶表示素子)、STN−LCD(超ねじれネマチック液晶表示素子)、OCB−LCD及びIPS−LCD(インプレーンスイッチング液晶表示素子)に有用であるが、AM−LCDに特に有用であり、PSAモード、PSVAモード、VAモード、IPSモード又はECBモード用液晶表示素子に用いることができる。
(カラーフィルタ)
本発明におけるカラーフィルタは、ブラックマトリックス及び少なくともRGB三色画素部から構成されるが、当該RGB三色画素部の少なくとも1つの画素部中には、色材として、下記一般式(1)
Figure 0006083492
(式(1)中、R〜R10はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、アルコキシ基、−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2122を表す。R21およびR22はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R21とR22で環構造を形成しても良い。
11は−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2324を表す。R23およびR24はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R23とR24で環構造を形成しても良い。Mは水素原子、ナトリウム原子またはカリウム原子を表す。但し、R〜R10のうち1以上が−SONR2122である。)で表されるキサンテン化合物を含有する。
中でも、R画素部及びB画素部の少なくとも1つの画素部中に上記一般式(1)で表されるキサンテン化合物を含有することが好ましい。
また、RGB三色画素部は、色材として、R画素部中にジケトピロロピロール顔料及び/又はアニオン性赤色有機染料を、G画素部中にハロゲン化金属フタロシアニン顔料、フタロシアニン系緑色染料、フタロシアニン系青色染料とアゾ系黄色有機染料との混合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を、B画素部中にε型フタロシアニン顔料又はカチオン性青色有機染料を含有するのが好ましい。
上記一般式(1)において、R〜R10で表されるアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、水酸基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基、−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SONa、−SOK又は−SOH、−SONR23R24などが挙げられる。
21およびR22で表されるアルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等を挙げることができ、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基であることが好ましい。炭素数1〜10の環状アルキル基としては例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、2−シクロヘキシルエチル基等を挙げることができ、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、2−シクロヘキシルエチル基であることが好ましい。
21とR22が環構造を形成する場合、具体例として以下の構造が挙げられる。
Figure 0006083492
21およびR22のうちどちらか1つは水素以外であることが好ましい。
11は−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2324を表す。R23およびR24はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R23とR24で環構造を形成しても良い。R23およびR24で表されるアルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等を挙げることができ、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基であることが好ましい。炭素数1〜10の環状アルキル基としては例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロヘキシルメチル基等を挙げることができ、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、2−シクロヘキシルエチル基であることが好ましい。
23とR24が環構造を形成する場合、具体例として以下の構造が挙げられる。
Figure 0006083492
23およびR24のうちどちらか1つは水素以外であることが好ましい。
前記一般式(1)で表されるキサンテン化合物の具体例としては、例えば、以下に記載した化合物があげられるが、本発明はその主旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。
Figure 0006083492
No.1: Ra=ドデシル
No.2: Ra=2-エチルヘキシル
No.3: Ra=2-シクロヘキシルエチル
Figure 0006083492
No.4: Ra=2-エチルヘキシル, Rb=2-エチルヘキシルNo.5: Ra=デシル, Rb=デシル
Figure 0006083492
No.6: Ra=ドデシル
No.7: Ra=2-エチルヘキシルNo.8: Ra=2-シクロヘキシルエチル
Figure 0006083492
No.9: Ra=2-エチルヘキシル, Rb=2-エチルヘキシルNo.10: Ra=デシル, Rb=デシル
Figure 0006083492
No.11:Ra=ドデシル
No.12:Ra=2-エチルヘキシルNo.13: Ra=2-シクロヘキシルエチル
Figure 0006083492
No.14: Ra=2-エチルヘキシル, Rb=2-エチルヘキシル
No.15: Ra=デシル, Rb=デシル
(G画素部)
G画素部中には、ハロゲン化金属フタロシアニン顔料、フタロシアニン系緑色染料、フタロシアニン系青色染料とアゾ系黄色有機染料との混合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有するのが好ましい。ハロゲン化金属フタロシニアン顔料としては、Al、Si、Sc、Ti、V、Mg、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、In、Sn及びPbからなる群から選ばれる金属を中心金属として有するハロゲン化金属フタロシアニン顔料であり、その中心金属が三価の場合には、その中心金属には1つのハロゲン原子、水酸基又はスルホン酸基のいずれかが結合しているか、又はオキソ又はチオ架橋しており、その中心金属が四価金属の場合には、その中心金属には1つの酸素原子又は同一でも異なっていても良い2つのハロゲン原子、水酸基又はスルホン酸基のいずれかが結合しているハロゲン化金属フタロシアニン顔料が好ましい。該ハロゲン化金属フタロシアニン顔料としては、次の2つの群のハロゲン化金属フタロシアニン顔料が挙げられる。
(第一群)
Al、Si、Sc、Ti、V、Mg、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、In、Sn及びPbからなる群から選ばれる金属を中心金属として有し、フタロシアニン分子1個当たり8〜16個のハロゲン原子がフタロシアニン分子のベンゼン環に結合したハロゲン化金属フタロシアニン顔料であり、その中心金属が三価の場合には、その中心金属には1つのハロゲン原子、水酸基又はスルホン酸基(−SO3H)のいずれかが結合しており、中心金属が四価金属の場合には、その中心金属には1つの酸素原子又は同一でも異なっていても良い2つのハロゲン原子、水酸基又はスルホン酸基のいずれかが結合しているハロゲン化金属フタロシアニン顔料。
(第二群)
Al、Sc、Ga、Y及びInからなる群から選ばれる三価金属を中心金属とし、フタロシアニン分子1個当たり8〜16個のハロゲン原子がフタロシアニン分子のベンゼン環に結合したハロゲン化金属フタロシアニンの2分子を構成単位とし、これら構成単位の各中心金属が酸素原子、硫黄原子、スルフィニル(−SO−)及びスルホニル(−SO2−)からなる群から選ばれる二価原子団を介して結合したハロゲン化金属フタロシアニン二量体からなる顔料。
該ハロゲン化金属フタロシアニン顔料において、ベンゼン環に結合するハロゲン原子は、全て同一であっても、それぞれ異なっていてもよい。また、ひとつのベンゼン環に異なるハロゲン原子が結合していてもよい。
ここで、フタロシアニン分子1個当たり8〜16個のハロゲン原子のうち9〜15個の臭素原子がフタロシアニン分子のベンゼン環に結合したハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、黄味を帯びた明るい緑色を呈し、カラーフィルタの緑色画素部への使用に最適である。該ハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、水や有機溶媒に不溶または難溶である。該ハロゲン化金属フタロシアニン顔料には、後述する仕上げ処理が行われていない顔料(粗顔料とも呼ばれる)も、仕上げ処理が行われた顔料も、いずれも包含される。
前記第一群および第二群に属するハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、下記一般式(PIG−1)で表すことが出来る。
Figure 0006083492
第一群に属するハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、前記一般式(PIG−1)において、次の通りである。
一般式(PIG−1)において、X〜X16は、水素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。ひとつのベンゼン環に結合した4個のXの原子は同一でも異なっていても良い。4個のベンゼン環に結合したX〜X16のうち、8〜16個は塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子である。Mは中心金属を表す。後述するY及びそれの個数mが同一であるハロゲン化金属フタロシアニン顔料の範囲において、16個のX〜X16のうち塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子の合計が8未満の顔料は青色であり、同様に16個のX〜X16のうち塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子の合計が8以上の顔料で前記合計値が大きいほど黄味が強くなる。中心金属Mに結合するYはフッ素、塩素、臭素またはヨウ素のいずれかのハロゲン原子、酸素原子、水酸基及びスルホン酸基からなる群から選ばれる一価原子団であり、mは中心金属Mに結合するYの数を表し、0〜2の整数である。
中心金属Mの原子価により、mの値が決定される。中心金属Mが、Al、Sc、Ga、Y、Inの様に原子価が3価の場合、m=1であり、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水酸基及びスルホン酸基からなる群から選ばれる基の一つが中心金属に結合する。中心金属Mが、Si、Ti、V、Ge、Zr、Snの様に原子価が4価の場合は、m=2であり、酸素の一つが中心金属に結合するか、またはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水酸基及びスルホン酸基からなる群から選ばれる基の二つが中心金属に結合する。中心金属Mが、Mg、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Zr、Sn、Pbの様に原子価が2価の場合は、Yは存在しない。
また、第二群に属するハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、前記一般式(PIG−1)において次の通りである。
前記一般式(PIG−1)において、X〜X16については、前記定義と同義であり、中心金属MはAl、Sc、Ga、Y及びInからなる群から選ばれる三価金属を表し、mは1を表す。Yは次の原子団を表す。
Figure 0006083492
なお、原子団Yの化学構造中、中心金属Mは前記した定義と同義であり、X17〜X32については、一般式(PIG−1)において前記したX〜X16の定義と同義である。Aは、酸素原子、硫黄原子、スルフィニル(−SO−)及びスルホニル(−SO2−)からなる群から選ばれる二価原子団を表す。一般式(PIG−1)中のMと原子団YのMとは、二価原子団Aを介して結合していることを表す。
即ち、第二群に属するハロゲン化金属フタロシアニン顔料は、ハロゲン化金属フタロシアニンの2分子を構成単位とし、これらが前記二価原子団を介して結合したハロゲン化金属フタロシアニン二量体である。
一般式(PIG−1)で表わされるハロゲン化金属フタロシアニン顔料としては、具体的には、次の(1)〜(4)が挙げられる。
(1) ハロゲン化銅フタロシアニン顔料、ハロゲン化錫フタロシアニン顔料、ハロゲン化ニッケルフタロシアニン顔料、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の様な、Mg、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Zr、Sn及びPbからなる群から選ばれる二価金属を中心金属として有し、かつフタロシアニン分子1個当たり4個のベンゼン環に8〜16個のハロゲン原子が結合したハロゲン化金属フタロシアニン顔料。なお、この中で、塩素化臭素化亜鉛フタロシアニン顔料は、C.I.Pigment Green 58であり、特に好ましい。
(2) ハロゲン化クロロアルミニウムフタロシアニンの様な、Al、Sc、Ga、Y及びInからなる群から選ばれる三価金属を中心金属として有し、中心金属には1つのハロゲン原子、水酸基又はスルホン酸基のいずれかを有し、かつフタロシアニン分子1個当たり4個のベンゼン環に8〜16個のハロゲン原子が結合したハロゲン化金属フタロシアニン顔料。
(3) ハロゲン化オキシチタニウムフタロシアニン、ハロゲン化オキシバナジウムフタロシアニンの様な、Si、Ti、V、Ge、Zr及びSnからなる群から選ばれる四価金属を中心金属として有し、中心金属には1つの酸素原子又は同一でも異なっていても良い2つのハロゲン原子、水酸基又はスルホン酸基のいずれかを有し、かつフタロシアニン分子1個当たり4個のベンゼン環に8〜16個のハロゲン原子が結合したハロゲン化金属フタロシアニン顔料。
(4) ハロゲン化されたμ−オキソ−アルミニウムフタロシアニン二量体、ハロゲン化されたμ−チオ−アルミニウムフタロシアニン二量体の様な、Al、Sc、Ga、Y及びInからなる群から選ばれる三価金属を中心金属とし、フタロシアニン分子1個当たり4個のベンゼン環に8〜16個のハロゲン原子が結合したハロゲン化金属フタロシアニンの2分子を構成単位とし、これら構成単位の各中心金属が酸素原子、硫黄原子、スルフィニル及びスルホニルからなる群から選ばれる二価原子団を介して結合したハロゲン化金属フタロシアニン二量体からなる顔料。
ハロゲン化金属フタロシアニン顔料としては、具体的には、C.I.Pigment Green 7、同36及び同58から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、Green 36及び同58から選ばれる1種又は2種がより好ましい。フタロシアニン系緑色染料としては、具体的には、C.I.Solvent Green 4、同5、同7及び同28から選ばれる1種又は2種以上が好ましい。フタロシアニン系青色染料としては、具体的には、C.I.Solvent Blue 4、同5、同25、同35、同36、同38、同58、同59、同67及び同70から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、Blue 25、同38、同67及び同70から選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。アゾ系黄色有機染料としては、具体的には、C.I.Solvent Yellow 2、同4、同14、同16、同18、同21、同56、同72、同82、同124、同162及び同163から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、Yellow 82及び同162から選ばれる1種又は2種がより好ましい。
(R画素部)
R画素部中には、ジケトピロロピロール顔料及び/又はアニオン性赤色有機染料を含有するのが好ましい。ジケトピロロピロール顔料としては、具体的にはC.I.Pigment Red 254、同255、同264、同272、Orange 71及び同73から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、Red 254、同255、同264及び同272から選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、C.I.Pigment Red 254が特に好ましい。アニオン性赤色有機染料としては、具体的には、C.I.Solvent Red 124、Acid Red 52及び同289から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、C.I.Solvent Red 124が特に好ましい。
(B画素部)
B画素部中には、ε型フタロシアニン顔料又はカチオン性青色有機染料を含有するのが好ましい。ε型フタロシアニン顔料としては、Pigment Blue 15:6が好ましく、カチオン性青色有機染料としては、トリアリールメタン系染料を含有するのが好ましい。
前記RGB三色画素部は、色材として、R画素部中にC.I.Solvent Red 124を、G画素部中に、C.I.Solvent Blue 67とC.I.Solvent Yellow 82または同162との混合物を、B画素部中にPigment Blue 15:6を含有し、R画素部中及び/又はB画素部中に前記一般式(1)で表されるキサンテン化合物を含有するのが好ましい。
また、前記RGB三色画素部は、色材として、R画素部中にC.I.Pigment Red 254を、G画素部中に、C.I.Pigment Green 7、同36及び同58から選ばれる1種又は2種以上を、B画素部中にPigment Blue 15:6及び/又はトリアリールメタン系染料を含有し、R画素部中及び/又はB画素部中に前記一般式(1)で表されるキサンテン化合物を含有するのも好ましい。
前記RGB三色画素部は、色材として、R画素部中に更に、C.I.Pigment Red 177、同242、同166、同167、同179、C.I.Pigment Orange 38、同71、C.I.Pigment Yellow 150、同215、同185、同138、同139、C.I.Acid Red 52、C.I.Basic Red 1、C.I.Solvent Red 89、C.I.Solvent Orange 56、C.I.Solvent Yellow 21、同82、同83:1、同33及び同162からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機染顔料を含有するのが好ましい。
前記RGB三色画素部は、色材として、G画素部中に更に、C.I.Pigment Yellow 150、同215、同185、同138、C.I.Solvent Yellow 21、同82、同83:1及び同33からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機染顔料を含有するのが好ましい。
前記RGB三色画素部は、色材として、B画素部中に更にC.I.Pigment Violet 23、C.I.Basic Violet 10、C.I.Acid Blue 1、同90、同83、C.I.Direct Blue 86、C.I.Pigment Blue 15、同15:1、同15:2、同15:3及び同15:4からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機染顔料を含有するのが好ましい。
また、カラーフィルタが、ブラックマトリックスとRGB三色画素部とY画素部とから構成され、色材として、Y画素部に、C.I.Pigment Yellow 150、同215、同185、同138、同139、C.I.Solvent Yellow 21、82、同83:1、同33及び同162からなる群から選ばれる少なくとも1種の黄色有機染顔料を含有するのも好ましい。
本発明におけるカラーフィルタにおける各画素部のC光源下のXYZ表色系での色度x及び色度yは、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度(ID)の増加を防止し、白抜け、配向むら、焼き付けなどの表示不良の問題発生を抑制する観点から、以下のようなものが好ましい。
R画素部のC光源下のXYZ表色系での色度xは0.58〜0.69であるのが好ましく、0.62〜0.68であるのがより好ましく、色度yは0.30〜0.36であるのが好ましく、0.31〜0.35であるのがより好ましく、色度xは0.58〜0.69であり、且つ色度yは0.30〜0.36であるのがより好ましく、色度xは0.62〜0.68であり、且つ色度yは0.31〜0.35であるのがより好ましい。
G画素部のC光源下のXYZ表色系での色度xは0.19〜0.35であるのが好ましく、0.20〜0.26であるのがより好ましく、色度yは0.54〜0.76であるのが好ましく、0.64〜0.74であるのがより好ましく、色度xは0.19〜0.35であり、且つ色度yは0.54〜0.76であるのがより好ましく、色度xは0.20〜0.26であり、且つ色度yは0.64〜0.74であるのがより好ましい。
B画素部のC光源下のXYZ表色系での色度xは0.12〜0.20であるのが好ましく、0.13〜0.18であるのがより好ましく、色度yは0.04〜0.12であるのが好ましく、0.05〜0.09であるのがより好ましく、色度xは0.12〜0.18であり、且つ色度yは0.04〜0.12であるのがより好ましく、色度xは0.13〜0.17であり、且つ色度yは0.04〜0.09であるのがより好ましい。
Y画素部のC光源下のXYZ表色系での色度xは0.46〜0.50であるのが好ましく、0.47〜0.48であるのがより好ましく、色度yは0.48〜0.53であるのが好ましく、0.50〜0.52であるのがより好ましく、色度xは0.46〜0.50であり、且つ色度yは0.48〜0.53であるのがより好ましく、色度xは0.47〜0.48であり、且つ色度yは0.50〜0.52であるのがより好ましい。
ここで、XYZ表色系とは、1931年にCIE(国際照明委員会)において標準表色系として承認された表色系をいう。
前記の各画素部における色度は、用いる染顔料の種類やそれらの混合比率を変えることで調整することができる。例えば、R画素の場合は赤色染顔料に黄色染顔料及び/又は橙色顔料を、G画素の場合は緑色染顔料に黄色染顔料を、B画素の場合は青色染顔料に紫色染顔料又は黄味の青色染顔料を適当量添加することによって調整することが可能である。また、顔料の粒径を適宜調整することによっても調整できる。
カラーフィルタは、従来公知の方法でカラーフィルタ画素部を形成することができる。画素部の形成方法の代表的な方法としては、フォトリソグラフィー法であり、これは、後記する光硬化性組成物を、カラーフィルタ用の透明基板のブラックマトリックスを設けた側の面に塗布、加熱乾燥(プリベーク)した後、フォトマスクを介して紫外線を照射することでパターン露光を行って、画素部に対応する箇所の光硬化性化合物を硬化させた後、未露光部分を現像液で現像し、非画素部を除去して画素部を透明基板に固着させる方法である。この方法では、光硬化性組成物の硬化着色皮膜からなる画素部が透明基板上に形成される。
R画素、G画素、B画素、必要に応じてY画素等の他の色の画素ごとに、後記する光硬化性組成物を調製して、前記した操作を繰り返すことにより、所定の位置にR画素、G画素、B画素、Y画素の着色画素部を有するカラーフィルタを製造することができる。
後記する光硬化性組成物をガラス等の透明基板上に塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、スリットコート法、ロールコート法、インクジェット法等が挙げられる。
透明基板に塗布した光硬化性組成物の塗膜の乾燥条件は、各成分の種類、配合割合等によっても異なるが、通常、50〜150℃で、1〜15分間程度である。また、光硬化性組成物の光硬化に用いる光としては、200〜500nmの波長範囲の紫外線、あるいは可視光を使用するのが好ましい。この波長範囲の光を発する各種光源が使用できる。
現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、スプレー法等が挙げられる。光硬化性組成物の露光、現像の後に、必要な色の画素部が形成された透明基板は水洗いし乾燥させる。こうして得られたカラーフィルタは、ホットプレート、オーブン等の加熱装置により、90〜280℃で、所定時間加熱処理(ポストベーク)することによって、着色塗膜中の揮発性成分を除去すると同時に、光硬化性組成物の硬化着色皮膜中に残存する未反応の光硬化性化合物が熱硬化し、カラーフィルタが完成する。
本発明のカラーフィルタ用色材は、本発明の液晶組成物と用いることで、液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度(ID)の増加を防止し、白抜け、配向むら、焼き付けなどの表示不良の問題を解決する液晶表示装置を提供することが可能となる。
前記光硬化性組成物の製造方法としては、本発明のカラーフィルタ用染料及び/又は顔料組成物と、有機溶剤と分散剤とを必須成分として使用し、これらを混合し均一となる様に攪拌分散を行って、まずカラーフィルタの画素部を形成するための顔料分散液を調製してから、そこに、光硬化性化合物と、必要に応じて熱可塑性樹脂や光重合開始剤等を加えて前記光硬化性組成物とする方法が一般的である。
ここで用いられる有機溶媒としては、例えば、トルエンやキシレン、メトキシベンゼン等の芳香族系溶剤、酢酸エチルや酢酸プロピルや酢酸ブチル、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、ジエチレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート等の酢酸エステル系溶剤、エトキシエチルプロピオネート等のプロピオネート系溶剤、メタノール、エタノール等のアルコール系溶剤、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクタム、N−メチル−2−ピロリドン、アニリン、ピリジン等の窒素化合物系溶剤、γ−ブチロラクトン等のラクトン系溶剤、カルバミン酸メチルとカルバミン酸エチルの48:52の混合物の様なカルバミン酸エステル等が挙げられる。
ここで用いられる分散剤としては、例えば、ビックケミー社のディスパービック130、ディスパービック161、ディスパービック162、ディスパービック163、ディスパービック170、ディスパービック171、ディスパービック174、ディスパービック180、ディスパービック182、ディスパービック183、ディスパービック184、ディスパービック185、ディスパービック2000、ディスパービック2001、ディスパービック2020、ディスパービック2050、ディスパービック2070、ディスパービック2096、ディスパービック2150、ディスパービックLPN21116、ディスパービックLPN6919エフカ社のエフカ46、エフカ47、エフカ452、エフカLP4008、エフカ4009、エフカLP4010、エフカLP4050、LP4055、エフカ400、エフカ401、エフカ402、エフカ403、エフカ450、エフカ451、エフカ453、エフカ4540、エフカ4550、エフカLP4560、エフカ120、エフカ150、エフカ1501、エフカ1502、エフカ1503、ルーブリゾール社のソルスパース3000、ソルスパース9000、ソルスパース13240、ソルスパース13650、ソルスパース13940、ソルスパース17000、18000、ソルスパース20000、ソルスパース21000、ソルスパース20000、ソルスパース24000、ソルスパース26000、ソルスパース27000、ソルスパース28000、ソルスパース32000、ソルスパース36000、ソルスパース37000、ソルスパース38000、ソルスパース41000、ソルスパース42000、ソルスパース43000、ソルスパース46000、ソルスパース54000、ソルスパース71000、味の素株式会社のアジスパーPB711、アジスパーPB821、アジスパーPB822、アジスパーPB814、アジスパーPN411、アジスパーPA111等の分散剤や、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキッド系樹脂、ウッドロジン、ガムロジン、トール油ロジン等の天然ロジン、重合ロジン、不均化ロジン、水添ロジン、酸化ロジン、マレイン化ロジン等の変性ロジン、ロジンアミン、ライムロジン、ロジンアルキレンオキシド付加物、ロジンアルキド付加物、ロジン変性フェノール等のロジン誘導体等の、室温で液状かつ水不溶性の合成樹脂を含有させることが出来る。これら分散剤や、樹脂の添加は、フロッキュレーションの低減、顔料の分散安定性の向上、分散体の粘度特性を向上にも寄与する。
また、分散助剤として、有機顔料誘導体の、例えば、フタルイミドメチル誘導体、同スルホン酸誘導体、同N−(ジアルキルアミノ)メチル誘導体、同N−(ジアルキルアミノアルキル)スルホン酸アミド誘導体等も含有することも出来る。もちろん、これら誘導体は、異なる種類のものを二種以上併用することも出来る。
光硬化性組成物の調製に使用する熱可塑性樹脂としては、例えば、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、スチレンマレイン酸系樹脂、スチレン無水マレイン酸系樹脂等が挙げられる。
光硬化性化合物としては、例えば、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコ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、トリエチレングリコールジアクリレート、ビス(アクリロキシエトキシ)ビスフェノールA、3−メチルペンタンジオールジアクリレート等のような2官能モノマー、トリメチルロールプロパト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、トリス〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、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等の比較的分子量の小さな多官能モノマー、ポリエステルアクリレート、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート等の様な比較的分子量の大きな多官能モノマーが挙げられる。
光重合開始剤としては、例えばアセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタノール、ベンゾイルパーオキサイド、2−クロロチオキサントン、1,3−ビス(4’−アジドベンザル)−2−プロパン、1,3−ビス(4’−アジドベンザル)−2−プロパン−2’−スルホン酸、4,4’−ジアジドスチルベン−2,2’−ジスルホン酸等が挙げられる。市販の光重合開始剤としては、たとえば、BASF社製「イルガキュア(商標名)−184」、「イルガキュア(商標名)−369」、「ダロキュア(商標名)−1173」、BASF社製「ルシリン−TPO」、日本化薬社製「カヤキュアー(商標名)DETX」、「カヤキュアー(商標名)OA」、ストーファー社製「バイキュアー10」、「バイキュアー55」、アクゾー社製「トリゴナールPI」、サンド社製「サンドレー1000」、アップジョン社製「デープ」、黒金化成社製「ビイミダゾール」などがある。
また上記光重合開始剤に公知慣用の光増感剤を併用することもできる。光増感剤としては、たとえば、アミン類、尿素類、硫黄原子を有する化合物、燐原子を有する化合物、塩素原子を有する化合物またはニトリル類もしくはその他の窒素原子を有する化合物等が挙げられる。これらは、単独で用いることも、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
光重合開始剤の配合率は、特に限定されるものではないが、質量基準で、光重合性あるいは光硬化性官能基を有する化合物に対して0.1〜30%の範囲が好ましい。0.1%未満では、光硬化時の感光度が低下する傾向にあり、30%を超えると、顔料分散レジストの塗膜を乾燥させたときに、光重合開始剤の結晶が析出して塗膜物性の劣化を引き起こすことがある。
前記した様な各材料を使用して、質量基準で、本発明のカラーフィルタ用染料及び/又は顔料組成物100部当たり、300〜1000部の有機溶剤と、1〜100部の分散剤とを、均一となる様に攪拌分散して前記染顔料液を得ることができる。次いでこの顔料分散液に、本発明のカラーフィルタ用顔料組成物1部当たり、熱可塑性樹脂と光硬化性化合物の合計が3〜20部、光硬化性化合物1部当たり0.05〜3部の光重合開始剤と、必要に応じてさらに有機溶剤を添加し、均一となる様に攪拌分散してカラーフィルタ画素部を形成するための光硬化性組成物を得ることができる。
現像液としては、公知慣用の有機溶剤やアルカリ水溶液を使用することができる。特に前記光硬化性組成物に、熱可塑性樹脂または光硬化性化合物が含まれており、これらの少なくとも一方が酸価を有し、アルカリ可溶性を呈する場合には、アルカリ水溶液での洗浄がカラーフィルタ画素部の形成に効果的である。
フォトリソグラフィー法によるカラーフィルタ画素部の製造方法について詳記したが、本発明のカラーフィルタ用顔料組成物を使用して調製されたカラーフィタ画素部は、その他の電着法、転写法、ミセル電解法、PVED(PhotovoltaicElectrodeposition)法、インクジェット法、反転印刷法、熱硬化法等の方法で各色画素部を形成して、カラーフィルタを製造してもよい。
有機顔料を基材に塗布して乾燥させた状態でカラーフィルタとしてもよいし、顔料分散体に硬化性樹脂が含まれる場合、熱や活性エネルギー線により硬化することでカラーフィルタとしてもよい。また、ホットプレート、オーブン等の加熱装置により、100〜280℃で、所定時間加熱処理(ポストベーク)することによって、塗膜中の揮発性成分を除去する工程を行ってもかまわない。
〔カラーフィルタにおける顔料の粒子状態〕
本発明のカラーフィルタは、有機顔料であるε型フタロシアニン顔料の粒子の体積分率が、1000nmより大きい粒子が1%以下であって、40nm以上1000nm以下が25%以下であることが好ましい。カラーフィルタにおいて、カラーフィルタの状態での有機顔料の状態が、もっとも白抜け、配向むら、焼き付けなどの表示不良の抑制に貢献する。カラーフィルタとなった状態での有機顔料粒子を規定することで、上記の表示不良を効果的に防止することができる。
40nm以上1000nm以下の粒子は、二次粒子あるいは三次、四次粒子といった、一次粒子が凝集した高次粒子であって、より好ましくは体積分率が15%以下である。
また、100nm以上1000nm以下の粒子が多いと、表示状態に影響を及ぼす。100nm以上1000nm以下の粒子の体積分率は、7%以下が好ましく、より好ましくは3%以下である。
上記ε型フタロシアニン顔料において、1000nmより大きいような粗大粒子は表示状態に悪影響を及ぼしかねないため好ましくなく、1%以下とするのが好ましい。これは、カラーフィルタ表面を適当な光学顕微鏡等で観察すればよい。
〔超小角エックス線散乱プロファイル〕
1000nm以下の粒子の体積分率を測定するには、超小角エックス線散乱法に基づいた超小角エックス線散乱プロファイルを解析することで求めることができる。
具体的には、超小角エックス線散乱法に基づき、有機顔料の超小角エックス線散乱プロファイル(測定散乱プロファイル)を測定する工程(A)と、前記有機顔料を、半径Rの球状粒子であって粒径分布のばらつきが存在すると仮定して、仮の半径Rの値と仮の規格化分散値から、理論散乱プロファイルをシミュレーションにより求める工程(B)と、該理論散乱プロファイルと前記測定散乱プロファイルとをカーブフィッティングさせて、前記理論散乱プロファイルと前記測定散乱プロファイルとの残差二乗和Z値を得る工程(C)と、工程(C)にて得られる残差二乗和Z値が2%以下となるまで、新たな半径Rn+1の値(nは整数、R<Rn+1)とそれぞれ仮の規格化分散値を加えて複数の粒径分布モデルを設定して前記工程(B)から(C)をn回繰り返し、前記理論散乱プロファイルと前記測定散乱プロファイルとをカーブフィッティングさせた結果から有機顔料の一次粒子径及び高次粒子の平均粒子径、規格化分散値、体積分率のうちの少なくとも一種を決定する工程(D)とを有する測定方法である。
超小角エックス線散乱法(Ultra−Small Angle X−ray Scattering:USAXS)とは、散乱角が0.1°<(2θ)<10°である小角領域だけでなく、0°<(2θ)≦0.1°という超小角領域で生じる散漫な散乱・回折も同時に測定する方法である。小角エックス線散乱法では、物質中に1〜100nm程度の大きさの電子密度の異なる領域があると、その電子密度差によりエックス線の散漫散乱を計測することができるが、この超小角エックス線散乱法では、物質中に1〜1000nm程度の大きさの電子密度の異なる領域があると、その電子密度差によりエックス線の散漫散乱が計測される。この散乱角と散乱強度に基づいて測定対象物の粒子径を求める。
超小角エックス線散乱法を実現する主要技術は、入射X線の波長幅やビーム径を絞り超小角領域のバックグラウンド散乱強度を低減する高度な光学系制御技術を用い、できるだけサンプルから検出器までの距離、いわゆるカメラ長を長くして散乱角の小さい部分を高精度に測定する2つの技術で達成される。実験室用の小型の装置では主に前者の技術で達成される。
また、X線小角散乱曲線から粒径分布を求めるためのプログラムとしては、NANO−solver(株式会社リガク製)又はGIFT(PANalytical製)等のプログラムを用いることが好ましい。
ε型フタロシニアン顔料の粒径物性値を測定する場合、エックス線散乱装置の入射エックス線の輝度が10Brilliance(photons/sec/mm/mrad/0.1%bandwidth)以上であれば、十分な散乱強度を測定することが可能であり、好ましくは10Brilliance以上である。塗膜の基板がガラスなどの場合、エックス線を吸収しやすいため、入射エックス線の輝度が著しく不足するので、ε型フタロシニアン顔料の一次粒子及び高次粒子の平均粒子径、規格化分散値、体積分率を精度よく測定するには、入射X線の輝度が1016Brilliance以上であることが好ましく、より好ましくは1018Brilliance以上である。
1016Brilliance以上の高輝度エックス線源を得るために、大型放射光施設、たとえば兵庫県のSPring−8や茨城県のPhoton Factory等の光源を用いることができる。このような設備では、任意のカメラ長を選択することで目的の散乱領域を設定できる。また、十分な散乱強度を得るためや、試料ダメージを防ぐため、さらには検出器の保護のために入射側にアテネーターと呼ばれる数種の金属製の吸収板を使用したり、露光時間を0.5〜60秒程度で任意で調整することにより、最適な測定条件を広範囲の目的から選択することができる。アテネーターは、例えばAu、Ag、モリブデン製の薄膜などが挙げられる。
測定の具体的な手順としては、まず、工程(A)で、カラーフィルタを市販のエックス線回折装置の試料ホルダー、試料台等に設置した後、散乱角(2θ)が10°未満の範囲の各散乱角(2θ)における散乱強度Iを測定して、小角エックス線散乱プロファイル(測定散乱プロファイル)を測定する。
基板がガラスである塗膜の場合に用いる放射光による超小角散乱装置は、蓄積リングと呼ばれる円形加速器から取り出した白色光を二結晶分光器で単色化し、X線領域の波長(例えば1Å)を線源とし、試料台に設置した塗膜に入射させ、散乱光を2次元検出器で一定時間露光し、同心円状に得られた散乱プロファイルを1次元に平均化し、散乱角(2θ)が10°未満の範囲の各散乱角(2θ)における散乱強度Iに変換し、小角エックス線散乱プロファイル(測定散乱プロファイル)を得る作業を工程(A)とする。
次いで、工程(B)では、得られた測定散乱プロファイルから、有機顔料を半径Rの球状粒子であって粒径分布のばらつきが存在すると仮定して、仮の半径R1の値と仮の規格化分散値から、市販の解析ソフトウェアを用いてシミュレーションを行い、理論散乱プロファイルを求める。
一般に、物質中にΔρ(r)の電子密度差領域が存在した場合、散乱強度Iは下記式(1)のように近似することができる。
Figure 0006083492
上記式(1)において、qは散乱ベクトル、Vは体積積分の領域を示し、物質全体で積分を行うことを意味する。また、F(q)は形状因子、S(q)は構造因子であり、粒子が物質中で無秩序に存在する場合、S(q)=1となる。また、散乱ベクトルqは、下記式(2)で表される。
Figure 0006083492
上記式(2)において、λはエックス線の波長であり、2θは散乱角である。上記式(1)において、粒子が半径Rの球状であれば、形状因子F(q)は、下記式(3)で表される。
Figure 0006083492
したがって、上記式(1)、(2)、及び(3)より、仮の半径Rの値を仮定して、形状因子F(q)が計算されるならば、散乱強度Iが記述できる。しかしながら、上記散乱強度Iは、物質中の粒子が、ある一定の大きさ(半径Rが一定)を持つ場合しか想定していない。ところが、実際の物質中では、粒子が一定の大きさで存在していることは稀で粒子の大きさには、ある程度のばらつき(粒径分布のばらつき)が存在するのが一般的である。また、本発明で目的としているのは、このような粒径分布のばらつきがある有機顔料の粒径分布を正確に精度よく測定することであるから、必然的に、粒径分布のばらつきという仮定が必要となってくる。
この粒径分布のばらつきがあると、上記散乱強度Iは、様々なサイズを持つ粒子から生じる散乱の重ね合わせで与えられる。粒径分布のばらつきの仮定に用いる分布関数は、統計学で用いられる公知の分布関数を使用することができるが、実際の物質における粒径分布のばらつきを考慮すると、Γ分布関数を使用するのが好ましい。このΓ分布関数は、下記式(4)で表される。
Figure 0006083492
ここで、Rは球状粒子の平均半径、Mは粒径分布の広がりパラメータである。さて、物質中の粒径分布が上記Γ分布関数で与えられ、散乱強度Iが様々な半径Rの粒子(平均半径はR)から生じる散乱の重ね合わせで与えられると仮定できるとすると、粒径分布のばらつきが存在する場合の散乱強度Iは、上記式(3)及び(4)を用いて、下記式(5)で表される。
Figure 0006083492
式(5)内の粒子径分布の広がりパラメータであるMは、解析結果としては式(6)の変換により、規格化分散値σ(%)として出力される。
Figure 0006083492
上記式(5)より、工程(B)では、仮の半径Rの値と仮の規格化分散値から、シミュレーションにより散乱角(2θ)における散乱強度Iを計算し、理論散乱プロファイルを求める。
次いで、工程(C)では、散乱強度Iから計算される理論散乱プロファイルと測定散乱プロファイルとのカーブフィッティングを最小自乗法により実行する。
プロファイルフィッティングにおいて精密化する変数は、平均粒子径(nm)、規格化分散値(%)である。また、プロファイルフィッティングは測定プロファイルと理論散乱プロファイルとの残差二乗和Z値が最小自乗法により最小となるよう実行され、この残差二乗和Z値は小さいほど粒径解析の精度が高いとされる。一般にZ値は2%未満にまで下がると両プロファイルは目視レベルでほぼ重なり、収束したと判断してよい。好ましくはZ値が1%未満であり、より好ましくは0.5%未満である。収束時の変数である平均一次粒子径及び規格化分散値が解析結果として得られる。
工程(A)で超小角散乱領域を含めてエックス線散乱を測定すると、比較的大きな粒子径まで解析範囲に含まれるため、工程(B)で仮定した一種類の粒径分布、すなわち一種類の平均一次粒子径、および規格化分散値を仮定した工程Cのフィッティング解析では、残差二乗和Z値が十分に下がらず、測定プロファイルと理論散乱プロファイルが良好な一致を示さないことがある。
その理由が、粒径分布が一種類ではなく、より大きな粒子径を持つ顔料粒子や高次に凝集した粒子も含まれるなど、複数の粒径分布を持っているからと仮定し、新たな粒径分布モデルを導入する。
工程(D)では、工程(C)にて得られる残差二乗和Z値が2%以下となるまで、新たな半径Rn+1の値(nは整数、 R<Rn+1)とそれぞれ仮の規格化分散値を加えて複数の粒径分布モデルを設定して前記工程(B)から(C)をn回繰り返す。
具体的には、より大きな平均粒子径を持つ新たな粒径分布モデルを仮定し、その半径をRとし(このときR>Rとする)、各成分の散乱強度IをI(1)、およびI(2)とすると、前期散乱強度式(5)の左項は式(7)、(8)のように修正される。
Figure 0006083492
は1種類目の粒径分布広がりパラメータである。
Figure 0006083492
は2種類目の粒径分布広がりパラメータである。
同様に3つ目の半径R3やそれ以上の分布を仮定した場合もI(3)、I(4)・・I(n)と記述することができる。
2個の平均粒子径をもつ粒径分布モデル系の全散乱強度ITotalは式(9)で表される。
Total=k(1)I(1)+k(2)I(2)・・・(9)
k(1)、k(2)は、それぞれの成分の組成比を表すスケールファクターである。
同様に、3つ以上の平均粒子径をもつ粒径分布モデルを仮定し、合計n個の粒径分布モデルで全散乱強度を式(10)のように記述することができる。
Total=k(1)I(1)+k(2)I(2)+・・・+k(n)I(n)・・・(10)
前期複数の粒径分布において、たとえばn個の各粒径分布成分の体積分率w(1)、w(2)・・・w(n)は、式(11)に示す比で表される。
w(1):w(2):・・・:w(n)=k(1):k(2):・・・:k(n)・・・(11)
プロファイルフィッティングにおいて精密化する変数は、各粒径分布成分の平均粒子径(nm)、各粒径分布の幅を表す規格化分散値(%)、および各成分の体積分率(%)である。また、プロファイルフィッティングは測定プロファイルと全理論散乱プロファイルの残差二乗和であるZ値が最小となるよう実行され、前記各変数が決定される。
本(D)工程におけるプロファイルフィッティングが良好に収束しない場合、すなわち残差二乗和Z値の最小値が求められないとき、決定すべき変数が多過ぎることが原因になっていることがある。このとき、(C)工程で求められた規格化分散値を参考にして各粒径分布成分の規格化分散値を固定してもよい。本操作により、変数の少なくなった最小自乗法によるプロファイルフィッティングは収束が容易になる。こうして各粒径分布成分の平均粒子径、規格化分散値(%)、および各成分の体積分率(%)が解析結果として得られる。
(配向膜)
本発明の液晶表示装置において、第一の基板と、第二の基板上の液晶組成物と接する面には液晶組成物を配向させるため、配向膜を必要とする液晶表示装置においてはカラーフィルタと液晶層間に配置するものであるが、配向膜の膜厚が厚いものでも100nm以下と薄く、カラーフィルタを構成する顔料等の色素と液晶層を構成する液晶化合物との相互作用を完全に遮断するものでは無い。
又、配向膜を用いない液晶表示装置においては、カラーフィルタを構成する顔料等の色素と液晶層を構成する液晶化合物との相互作用はより大きくなる。
配向膜材料としては、ポリイミド、ポリアミド、BCB(ペンゾシクロブテンポリマー)、ポリビニルアルコールなどの透明性有機材料を用いることができ、特に、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフエニルメタンなどの脂肪族または脂環族ジアミン等のジアミン及びブタンテトラカルボン酸無水物や2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸無水物等の脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸無水物、ピロメリット酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸無水物から合成されるポリアミック酸をイミド化した、ポリイミド配向膜が好ましい。この場合の配向付与方法は、ラビングを用いることが一般的であるが、垂直配向膜等に使用する場合は配向を付与しないで使用することもできる。
配向膜材料としては、カルコン、シンナメート、シンナモイル又はアゾ基等を化合物中に含む、材料を使用することができ、ポリイミド、ポリアミド等の材料と組み合わせて使用してもよく、この場合配向膜はラビングを用いてもよく光配向技術を用いてもよい。
配向膜は、基板上に前記配向膜材料をスピンコート法などの方法により塗布して樹脂膜を形成することが一般的であるが、一軸延伸法、ラングミュア・ブロジェット法等を用いることもできる。
(透明電極)
本発明の液晶表示装置において、透明電極の材料としては、導電性の金属酸化物を用いることができ、金属酸化物としては酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムスズ(In―SnO)、酸化インジウム亜鉛(In―ZnO)、ニオブ添加二酸化チタン(Ti1-xNbx)、フッ素ドープ酸化スズ、グラフェンナノリボン又は金属ナノワイヤー等が使用できるが、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムスズ(In―SnO)又は酸化インジウム亜鉛(In―ZnO)が好ましい。これらの透明導電膜のパターニングには、フォト・エッチング法やマスクを用いる方法などを使用することができる。
本発明の液晶表示装置は液晶層の電圧保持率(VHR)の低下、イオン密度(ID)の増加を防止し、焼き付き等の表示不良の発生を抑制する特徴を有することから、特に、アクティブマトリックス駆動用のVAモード、PSVAモード、FSSモード用の液晶表示装置に有用であり、液晶TV、モニター、携帯電話、スマートフォン等の液晶表示装置に適用できる。
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。実施例中、測定した特性は以下の通りである。
ni :ネマチック相−等方性液体相転移温度(℃)
Δn :25℃における屈折率異方性
Δε :25℃における誘電率異方性
η :20℃における粘度(mPa・s)
γ1 :25℃における回転粘性(mPa・s)
VHR:70℃における電圧保持率(%)
(セル厚3.5μmのセルに液晶組成物を注入し、5V印加、フレームタイム200ms、パルス幅64μsの条件で測定した時の測定電圧と初期印加電圧との比を%で表した値)
ID :70℃におけるイオン密度(pC/cm
(セル厚3.5μmのセルに液晶組成物を注入し、MTR−1(株式会社東陽テクニカ製)で20V印加、周波数0.05Hzの条件で測定した時のイオン密度値)
焼き付き:
液晶表示素子の焼き付き評価は、表示エリア内に所定の固定パターンを1000時間表示させた後に、全画面均一な表示を行ったときの固定パターンの残像のレベルを目視にて以下の4段階評価で行った。
◎残像無し
○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
△残像有り許容できないレベル
×残像有りかなり劣悪
尚、実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
(環構造)
Figure 0006083492
(側鎖構造及び連結構造)
Figure 0006083492
[カラーフィルタの作成]
[着色組成物の調製]
[赤色染料着色組成物1]
赤色染料1(C.I.Solvent Red 124)10部をポリビンに入れ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート55部、0.3−0.4mmφセプルビーズを加え、ペイントコンディショナー(東洋精機株式会社製)で4時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し染料着色液を得た。 この染料着色液75.00部とポリエステルアクリレート樹脂(アロニックス(商標名)M7100、東亜合成化学工業株式会社製)5.50部、ジぺンタエリストールヘキサアクリレート(KAYARAD(商標名)DPHA、日本化薬株式会社製)5.00部、ベンゾフェノン(KAYACURE(商標名)BP−100、日本化薬株式会社製)1.00部、ユーカーエステルEEP13.5部を分散撹拌機で撹拌し、孔径1.0μmのフィルタで濾過し、赤色染料着色組成物1を得た。
[赤色染料着色組成物2]
上記赤色染料着色組成物1の赤色染料1 10部に代え、赤色染料1(C.I.Solvent Red 124)8部と黄色染料1(C.I.Solvent Yellow 21)2部を用いて、上記と同様にして、赤色染料着色組成物2を得た。
[赤色染料着色組成物3]
上記赤色染料着色組成物1の赤色染料1 10部に代え、赤色染料2(C.I.Solvent Red 1)10部を用いて、上記と同様にして、赤色染料着色組成物3を得た。
[緑色染料着色組成物1]
上記赤色染料着色組成物1の赤色染料1 10部に代え、青色染料1(C.I.Solvent Blue 67)3部と黄色染料1(C.I.Solvent Yellow 162)7部を用いて、上記と同様にして、緑色染料着色組成物1を得た。
[緑色染料着色組成物2]
上記緑色染料着色組成物1の黄色染料1 7部に代え、黄色染料1(C.I.Solvent Yellow 162)4部と黄色染料3(C.I.Solvent Yellow 82)3部を用いて、上記と同様にして、緑色染料着色組成物2を得た。
[緑色染料着色組成物3]
上記緑色染料着色組成物1の青色染料1 3部と黄色染料1 7部に代え、緑色染料1(C.I.Solvent Green 7)10部を用いて、上記と同様にして、緑色染料着色組成物3を得た。
[青色染料着色組成物1]
上記、赤色染料着色組成物1の赤色染料1 10部に代え、青色染料2(C.I.Solvent Blue 12)10部を用いて、上記と同様にして、青色染料着色組成物1を得た。
[黄色染料着色組成物1]
上記赤色染料着色組成物1の赤色染料1 10部に代え、黄色染料1(C.I.Solvent Yellow 21)10部を用いて、上記と同様にして、黄色染料着色組成物1を得た。
[黄色染料着色組成物2]
上記黄色染料着色組成物1の黄色染料1 10部に代え、黄色染料4(C.I.Solvent Yellow 2)10部を用いて、上記と同様にして、黄色染料着色組成物2を得た。
[赤色顔料着色組成物1]
赤色顔料1(C.I.Pigment Red 254、BASF社製「IRGAPHOR RED BT−CF」)10部をポリビンに入れ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート55部、ディスパービックLPN21116(ビックケミー株式会社製)7.0部、Saint−Gobain社製0.3−0.4mmφジルコニアビーズ「ER−120S」を加え、ペイントコンディショナー(東洋精機株式会社製)で4時間分散した後、1μmのフィルタで濾過し顔料分散液を得た。この顔料分散液75.00部とポリエステルアクリレート樹脂(アロニックス(商標名)M7100、東亜合成化学工業株式会社製)5.50部、ジぺンタエリストールヘキサアクリレート(KAYARAD(商標名)DPHA、日本化薬株式会社製)5.00部、ベンゾフェノン(KAYACURE(商標名)BP−100、日本化薬株式会社製)1.00部、ユーカーエステルEEP13.5部を分散撹拌機で撹拌し、孔径1.0μmのフィルタで濾過し、赤色顔料着色組成物1を得た。
[赤色顔料着色組成物2]
上記赤色顔料着色組成物1の赤色顔料1 10部に代え、赤色顔料1 6部と赤色顔料2(C.I.Pigment Red 177 DIC株式会社製FASTOGEN SUPER RED ATY−TR)2部、黄色顔料2(C.I.Pigment Yellow 139)2部を用いて、上記と同様にして、赤色顔料着色組成物2を得た。
[赤色顔料着色組成物3]
上記赤色顔料着色組成物1の赤色顔料1 10部に代え、赤色顔料1 8部化合物No.16:C.I.Acid Red 289 2部を用いて上記と同様に、赤色顔料組成物3を得た。
[緑色顔料着色組成物1]
上記赤色顔料着色組成物1の赤色顔料1 10部に代え、緑色顔料1(C.I.Pigment Green 36、DIC株式会社製「FASTOGEN GREEN 2YK−CF」)6部と黄色顔料1(C.I.Pigment Yellow 150、BAYER社製FANCHON FAST YELLOW E4GN)4部を用いて、上記と同様にして、緑色顔料着色組成物1を得た。
[緑色顔料着色組成物2]
上記緑色顔料着色組成物1の緑色顔料1 6部、黄色顔料1 4部に代え、緑色顔料2(C.I.Pigment Green 58、DIC株式会社製FASTOGEN GREEN A110)4部と黄色顔料3(C.I.Pigment YELLOW 138)6部を用いて、上記と同様にして、緑色顔料着色組成物2を得た。
[青色顔料着色組成物1]
青色顔料1(C.I.Pigment Blue 15:6、DIC株式会社製FASTOGEN Blue A510) 1.80部、前記一般式(1)で表されるキサンテン化合物(化合物No.2)0.18部、BYK−LPN21116(ビックケミー社) 2.84部、シクロヘキサノン 10.19部、 0.3−0.4mmφセプルビーズをポリビンに入れ、ペイントコンディショナー(東洋精機株式会社製)で4時間分散し、顔料分散液を得た。この顔料分散液75.00部とポリエステルアクリレート樹脂(アロニックス(商標名)M7100、東亜合成化学工業株式会社製)5.50部、ジぺンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD(商標名)DPHA、日本化薬株式会社製)5.00部、ベンゾフェノン(KAYACURE(商標名)BP−100、日本化薬株式会社製)1.00部、ユーカーエステルEEP(ユニオンカーバイド社製)13.5部を分散撹拌機で撹拌し、孔径1.0μmのフィルタで濾過し、青色顔料着色組成物1を得た。
[青色顔料着色組成物2]
上記青色顔料着色組成物1のキサンテン化合物に代え、一般式(1)で表されるキサンテン化合物(化合物No.4)を用いて、上記と同様にして、青色顔料着色組成物2を得た。
[青色顔料着色組成物3]
上記青色顔料着色組成物1のキサンテン化合物に代え、一般式(1)で表されるキサンテン化合物(化合物No.1)を用いて、上記と同様にして、青色顔料着色組成物3を得た。
[青色顔料着色組成物4]
上記青色顔料着色組成物1のキサンテン化合物に代え、一般式(1)で表されるキサンテン化合物(化合物No.12)を用いて、上記と同様にして、青色顔料着色組成物4を得た。
[黄色顔料着色組成物1]
上記赤色顔料着色組成物1の赤色顔料1 10部に代え、黄色顔料1(C.I.Pigment Yellow 150、LANXESS社製FANCHON FAST YELLOW E4GN)10部を用いて、上記と同様にして、黄色顔料着色組成物1を得た。
[カラーフィルタの作製]
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、赤色着色組成物をスピンコートにより膜厚2μmとなるように塗布した。70℃で20分間乾燥の後、超高圧水銀ランプを備えた露光機にて、紫外線をフォトマスクを介してストライプ状のパターン露光をした。アルカリ現像液にて90秒間スプレー現像、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、ストライプ状の着色層である赤色画素を透明基板上に形成した。
次に、緑色着色組成物も同様にスピンコートにて膜厚が2μmとなるように塗布。乾燥後、露光機にてストライプ状の着色層を前述の赤色画素とはずらした場所に露光し現像することで、前述赤色画素と隣接した緑色画素を形成した。
次に、青色着色組成物についても同様にスピンコートにて膜厚2μmで赤色画素、緑色画素と隣接した青色画素を形成した。これで、透明基板上に赤、緑、青の3色のストライプ状の画素を持つカラーフィルタが得られた。
必要に応じて、黄色着色組成物についても、同様にスピンコートにて膜厚2μmで赤色画素、緑色画素と隣接した黄色画素を形成した。これで、透明基板上に赤、緑、青、黄の4色のストライプ状の画素を持つカラーフィルタが得られた。
下記表に示す染料着色組成物又は顔料着色組成物を用い、カラーフィルタ1〜4及び比較カラーフィルタ1を作成した。
Figure 0006083492
〔カラーフィルタ中の有機顔料体積分率の測定〕
(顕微鏡での粗大粒子の測定)
得られたカラーフィルタ1〜5のB画素部について、任意の5点について、Nikon社製光学顕微鏡Optiphot2で、2000倍にて観察を行ったところ、いずれにおいても1000nm以上の粗大粒子は観察されなかった。
(USAXSでのカラーフィルタ1〜4の測定)
カラーフィルタ1〜5のB画素部をAl製試料ホルダーにテープで貼り付け、透過用の試料台にセットした。以下の条件で超小角エックス線散乱測定を行い、解析した結果、3つの粒子径分布が得られ、このうち平均粒子径1nm以上40nm未満の分布で表される粒子を1次粒子、同様に40nm以上100nm未満の分布を2次粒子、および100nm以上1000nm以下の分布を3次粒子と表し、上記2次粒子と3次粒子の合計を高次粒子とした。
上記測定・解析の結果、カラーフィルタ1〜5のB画素部における平均粒子径1nm以上40nm未満の分布で表される1次粒子の体積分率は88.4%、40nm以上100nm未満の分布で表される2次粒子の体積分率は11.6%、100nm以上1000nm以下の分布で表される3次粒子の体積分率は0.0%で、40nm以上1000nm以下の粒子の占める体積分率は11.6%であった。
測定機器、測定方法は以下の通りである。
測定装置:大型放射光施設:SPring−8の中で、フロンティアソフトマター開発産学連合が所有するビームライン:BL03XU 第2ハッチ
測定モード:超小角X線散乱(USAXS)
測定条件:波長0.1nm、カメラ長6m、ビームスポットサイズ 140μm×80μm、アテネーター なし、露光時間 30秒、2θ= 0.01〜1.5°
解析ソフト:2次元データの画像化と1次元化をFit2D (European Synchrotron Radiation Facilityのホームページ[http://www.esrf.eu/computing/scientific/FIT2D/]より入手)
粒度分布の解析を(株)リガク社製ソフトウェアNANO−Solver(Ver3.6)で行った。
当該カラーフィルタの各画素部について、オリンパス製顕微鏡MX−50と大塚電子製分光光度計MCPD−3000顕微分光測光装置を用いて、CIE1931 XYZ表色系のC光源におけるx値とy値を測定した。結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
(実施例1〜5)
電極構造を第一及び第二の基板に作成し、各々の対向側に垂直配向性の配向膜を形成したのち弱ラビング処理を行い、VAセルを作成し、第一の基板と第二の基板の間に以下の表に示す液晶組成物1を挟持した。次に、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例1〜5の液晶表示装置を作成した(dgap=3.5μm、配向膜SE−5300)。得られた液晶表示装置のVHR及びIDを測定した。また、得られた液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
液晶組成物1は、TV用液晶組成物として実用的な81℃の液晶相温度範囲を有し、大きい誘電率異方性の絶対値を有し、低い粘性及び最適なΔnを有していることが解る。
実施例1〜5の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例6〜15)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例6〜15の液晶表示装置を作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例6〜15の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例16〜30)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例16〜30の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例16〜30の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例31〜45)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例31〜45の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例31〜45の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例46〜60)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例46〜60の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例46〜60の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例61〜75)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例61〜75の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例61〜75の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例76〜90)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例76〜90の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例76〜90の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例91〜105)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例91〜105の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例91〜105の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例106〜120)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例106〜120の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例116〜120の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例121〜135)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例121〜135の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例121〜135の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例136〜140)
液晶組成物1に2−メチル−アクリル酸4−{2−[4−(2−アクリロイルオキシ−エチル)−フェノキシカルボニル]−エチル}−ビフェニル−4’−イルエステル0.3質量%を混合し液晶組成物28とした。実施例1で用いたVAセルにこの液晶組成物28を挟持し、電極間に駆動電圧を印加したまま、紫外線を600秒間照射(3.0J/cm)し、重合処理を行い、次に、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例136〜140の液晶表示装置を作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
実施例136〜140の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例141〜145)
液晶組成物13にビスメタクリル酸ビフェニル‐4,4’‐ジイル 0.3質量%を混合し液晶組成物29とした。実施例1で用いたVAセルにこの液晶組成物29を挟持し、電極間に駆動電圧を印加したまま、紫外線を600秒間照射(3.0J/cm)し、重合処理を行い、次に、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例141〜145の液晶表示装置を作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
実施例141〜145の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例146〜150)
液晶組成物19にビスメタクリル酸 3‐フルオロビフェニル‐4,4’‐ジイル 0.3質量%を混合し液晶組成物30とした。実施例1で用いたVAセルにこの液晶組成物30を挟持し、電極間に駆動電圧を印加したまま、紫外線を600秒間照射(3.0J/cm)し、重合処理を行い、次に、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例146〜150の液晶表示装置を作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
実施例146〜150の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例151〜165)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例151〜165の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例151〜165の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(実施例166〜175)
実施例1と同様に下記表に示す液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて実施例166〜175の液晶表示装置作成し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
実施例166〜175の液晶表示装置は、高いVHR及び小さいIDを実現できた。また、焼き付き評価においても残像がないか、又はあってもごく僅かであり許容できるレベルであった。
(比較例1〜15)
実施例1と同様に下記表に示す比較液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて比較例1〜15の液晶表示装置を作製し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
比較例1〜15の液晶表示装置は、本願発明の液晶表示装置と比較して、VHRは低く、IDも大きくなってしまった。また、焼き付き評価においても残像の発生が認められ許容できるレベルではなかった。
(比較例16〜30)
実施例1と同様に下記表に示す比較液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて比較例16〜30の液晶表示装置を作製し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
比較例16〜30の液晶表示装置は、本願発明の液晶表示装置と比較して、VHRは低く、IDも大きくなってしまった。また、焼き付き評価においても残像の発生が認められ許容できるレベルではなかった。
(比較例31〜45)
実施例1と同様に下記表に示す比較液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて比較例31〜45の液晶表示装置を作製し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
比較例31〜45の液晶表示装置は、本願発明の液晶表示装置と比較して、VHRは低く、IDも大きくなってしまった。また、焼き付き評価においても残像の発生が認められ許容できるレベルではなかった。
(比較例46〜55)
実施例1と同様に下記表に示す比較液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて比較例46〜55の液晶表示装置を作製し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
比較例46〜55の液晶表示装置は、本願発明の液晶表示装置と比較して、VHRは低く、IDも大きくなってしまった。また、焼き付き評価においても残像の発生が認められ許容できるレベルではなかった。
(比較例56〜70)
実施例1と同様に下記表に示す比較液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて比較例56〜70の液晶表示装置を作製し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
Figure 0006083492
比較例56〜70の液晶表示装置は、本願発明の液晶表示装置と比較して、VHRは低く、IDも大きくなってしまった。また、焼き付き評価においても残像の発生が認められ許容できるレベルではなかった。
(比較例71〜75)
実施例1と同様に下記表に示す比較液晶組成物を狭持し、上記表に示すカラーフィルタ1〜5を用いて比較例71〜75の液晶表示装置を作製し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
比較例71〜75の液晶表示装置は、本願発明の液晶表示装置と比較して、VHRは低く、IDも大きくなってしまった。また、焼き付き評価においても残像の発生が認められ許容できるレベルではなかった。
(比較例76〜83)
実施例1で用いたVAセルに液晶組成物1、3、7、10、15、21、30及び34をそれぞれ挟持し、上記表に示す比較カラーフィルタ1を用いて比較例76〜83の液晶表示装置を作製し、そのVHR及びIDを測定した。また、その液晶表示装置の焼き付き評価を行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0006083492
Figure 0006083492
比較例76〜83の液晶表示装置は、本願発明の液晶表示装置と比較して、VHRは低く、IDも大きくなってしまった。また、焼き付き評価においても残像の発生が認められ許容できるレベルではなかった。

Claims (16)

  1. 第一の基板と、第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶層と、ブラックマトリックス及び少なくともRGB三色画素部から構成されるカラーフィルタと、画素電極と共通電極とを備え、
    前記液晶層が一般式(I)
    Figure 0006083492
    (式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Aは1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表す。)で表される化合物を10〜50重量%含有し、一般式(II)
    Figure 0006083492
    (式中、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Z及びZはそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CHCH−、−(CH−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−OCF−又は−CFO−を表し、B及びCはそれぞれ独立してフッ素置換されていてもよい、1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表し、m及びnはそれぞれ独立して0〜4の整数を表し、m+n=1〜4である。)で表される化合物を35〜80重量%含有し、前記一般式(II)で表される化合物として一般式(II-1)及び一般式(II-2)
    Figure 0006083492
    (式中、R 及びR はそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、Z 及びZ はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CH CH −、−(CH −、−COO−、−OCO−、−OCH −、−CH O−、−OCF −又は−CF O−を表し、m1、m2及びn2はそれぞれ独立して0又は1を表す。)で表される化合物を含有し、
    前記一般式(II-2)で表される化合物として一般式(II-2e)
    Figure 0006083492
    (式中、R 3e は炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基を表し、R 4d は炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)で表される化合物を含有する液晶組成物を含有し、
    前記RGB三色画素部の少なくとも1つの画素部中に、色材として、下記一般式(1)
    Figure 0006083492
    (式(1)中、R〜R10はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、アルコキシ基、−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2122を表す。R21およびR22はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R21とR22で環構造を形成しても良い。
    11は−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2324を表す。R23およびR24はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R23とR24で環構造を形成しても良い。Mは水素原子、ナトリウム原子またはカリウム原子を表す。但し、R〜R10のうち1以上が−SONR2122である。)で表されるキサンテン化合物を含有する液晶表示装置。
  2. 前記RGB三色画素部のR画素部及びB画素部の少なくとも1つの画素部中に、色材として、下記一般式(1)
    Figure 0006083492
    (式(1)中、R〜R10はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、アルコキシ基、−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2122を表す。R21およびR22はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R21とR22で環構造を形成しても良い。
    11は−CO (カルボン酸イオン基)、−CO21、−SO (スルホン酸イオン基)、−SOM、−SONR2324を表す。R23およびR24はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12の分岐しても良いアルキル基、炭素数1〜10の環状アルキル基を表し、R23とR24で環構造を形成しても良い。Mは水素原子、ナトリウム原子またはカリウム原子を表す。但し、R〜R10のうち1以上が−SONR2122である。)で表されるキサンテン化合物を含有する請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 前記RGB三色画素部のB画素部中に色材として、ε型フタロシアニン顔料を含有する請求項1又は2記載の液晶表示装置。
  4. 前記B画素中のε型フタロシアニン顔料としてC.I.Pigment Blue 15:6を含有する請求項3記載の液晶表示装置。
  5. 前記B画素部中のε型フタロシアニン顔料が、全粒子のうち粒子径が1000nmより大きい粒子の占める体積分率が1%以下であって、40nm以上1000nm以下の粒子の占める体積分率が25%以下であるε型フタロシアニン顔料である請求項3又は4記載の液晶表示装置。
  6. 前記RGB三色画素部が、色材として、R画素部中にジケトピロロピロール顔料及び/又はアニオン性赤色有機染料を、G画素部中にハロゲン化金属フタロシアニン顔料、フタロシアニン系緑色染料、フタロシアニン系青色染料とアゾ系黄色有機染料との混合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する請求項1〜5の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  7. G画素部中にAl、Si、Sc、Ti、V、Mg、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、In、Sn及びPbからなる群から選ばれる金属を中心金属として有するハロゲン化金属フタロシアニン顔料であり、その中心金属が三価の場合には、その中心金属には1つのハロゲン原子、水酸基又はスルホン酸基のいずれかが結合しているか、又はオキソ又はチオ架橋しており、その中心金属が四価金属の場合には、その中心金属には1つの酸素原子又は同一でも異なっていても良い2つのハロゲン原子、水酸基又はスルホン酸基のいずれかが結合しているハロゲン化金属フタロシアニン顔料を含有する請求項1〜6の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  8. R画素部中にC.I.Solvent Red 124を、G画素部中にC.I.Solvent Blue 67とC.I.Solvent Yellow 82又は同162との混合物を含有する請求項1〜7の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  9. R画素部中にC.I.Pigment Red 254を、G画素部中に、C.I.Pigment Green 7、同36及び同58から選ばれる1種又は2種以上を含有する請求項1〜7の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  10. カラーフィルタが、ブラックマトリックスとRGB三色画素部とY画素部とから構成され、色材として、Y画素部に、C.I.Pigment Yellow 150、同215、同185、同138、同139、C.I.Solvent Yellow 21、82、同83:1、同33、同162からなる群から選ばれる少なくとも1種の黄色有機染顔料を含有する請求項1〜9の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  11. 前記液晶層を構成する液晶組成物が、更に一般式(III)
    Figure 0006083492
    (式中、R及びRはそれぞれ独立して、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、炭素原子数1〜8のアルコキシ基又は炭素原子数2〜8のアルケニルオキシ基を表し、D、E及びFはそれぞれ独立して、フッ素置換されていてもよい1,4−フェニレン基又はトランス−1,4−シクロヘキシレンを表し、Zは単結合、−OCH−、−OCO−、−CHO−又は−COO−を表し、nは0、1又は2を表す。ただし、一般式(I)、一般式(II-1)及び一般式(II-2)で表される化合物を除く。)で表される化合物を含有する請求項1〜10の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  12. 一般式(I)におけるAがトランス−1,4−シクロヘキシレン基を表す化合物、及びAが1,4−フェニレン基を表す化合物をそれぞれ少なくとも1種以上含有する請求項1〜11の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  13. 前記液晶層を構成する液晶組成物の、以下の式で表されるZ
    Figure 0006083492
    (式中、γ1は回転粘度を表し、Δnは屈折率異方性を表す。)が13000以下であり、γ1が150以下であり、Δnが0.08〜0.13である請求項1〜12の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  14. 前記液晶層を構成する液晶組成物の、ネマチック液晶相上限温度が60〜120℃であり、ネマチック液晶相下限温度が‐20℃以下であり、ネマチック液晶相上限温度と下限温度の差が100〜150である請求項1〜13の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  15. 前記液晶層を構成する液晶組成物の比抵抗が1012(Ω・m)以上である請求項1〜14の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  16. 前記液晶層が一般式(V)
    Figure 0006083492
    (式中、X及びXはそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、Sp及びSpはそれぞれ独立して、単結合、炭素原子数1〜8のアルキレン基又は−O−(CH−(式中、sは2から7の整数を表し、酸素原子は芳香環に結合するものとする。)を表し、Zは−OCH−、−CHO−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−COO−CHCH−、−OCO−CHCH−、−CHCH−COO−、−CHCH−OCO−、−COO−CH−、−OCO−CH−、−CH−COO−、−CH−OCO−、−CY=CY−(式中、Y及びYはそれぞれ独立して、フッ素原子又は水素原子を表す。)、−C≡C−又は単結合を表し、Cは1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は単結合を表し、式中の全ての1,4−フェニレン基は、任意の水素原子がフッ素原子により置換されていても良い。)で表される重合性化合物を含有する液晶組成物を重合してなる重合体により構成される請求項1〜15のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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