JP6176517B2 - カラーフィルタおよび表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタおよび表示装置に関し、より詳細には、白色発光ダイオード（以下、「白色ＬＥＤ」ということがある）光源を備える表示装置に用いられるカラーフィルタおよびそれを備えてなる白色ＬＥＤ光源表示装置に関する。

従来、通常の色域ディスプレイ用途では、省エネやコストダウンの観点から白色ＬＥＤがバックライトとして用いられてきた。一方、高演色ディスプレイ用途では、高演色の観点から３色ＬＥＤがバックライトとして用いられてきた。近年、表示装置のさらなる高精細化やバックライトの省電力化により、カラーフィルタのさらなる高演色化および高輝度化が望まれている。

これらの実現のために、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。特に、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。顔料は、染料に比べて耐熱性および耐光性に優れるものであるが、透過率の点では染料に劣ることが多く、望ましい透過率を得ることが困難であった。

現在までに、これらの問題点を解決するため、カラーフィルタの材料である色材として用いられる顔料について、種々の提案がなされてきた。例えば、特定の顔料を組み合わせることで、所望の光透過スペクトルをもつカラーフィルタを製造することが提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照）。しかしながら、今尚、白色ＬＥＤ光源を用いた場合でも、高演色化および高輝度化を実現できるカラーフィルタの開発が切望されている。

特開２００５−３２１７２７号公報 特開２００９−３００９９９号公報 特開２００９−７６８３６号公報 特開２００９−２４４６１７号公報

本発明者らは、白色ＬＥＤ光源を用いて、従来の通常の色域ディスプレイ用途のカラーフィルタの高演色化を試みた場合、顔料濃度が上昇することで、パターニングがし辛い等の製造工程上の課題を知見した。また、透過率が低下し、省エネやコストダウンの効果も得られ難いとの課題も知見した。

本発明は上記の背景技術および新たに知見した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高演色化および高輝度化を実現できるカラーフィルタならびにそれを備えてなる白色ＬＥＤ光源表示装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、カラーフィルタにおいて、光透過スペクトルにおけるピーク波長と半値全幅を特定の範囲内に調節した緑色着色層を形成することで、上記課題を解決できることを知見した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明の一態様によれば、
白色発光ダイオード光源を備える表示装置に用いられ、基板と、前記基板上に形成された開口部を有する遮光部と、前記開口部に形成された着色層とを備えてなるカラーフィルタであって、
前記着色層が、緑色着色層を含んでなり、
前記緑色着色層の光透過スペクトルにおけるピーク波長が５１５〜５３５ｎｍの範囲内にあり、半値全幅が１００ｎｍ以内であり、
ＣＩＥ１９３１−ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図において、標準光源Ｃを用いて測定した緑色着色層の色度範囲がｘ＝０．２０〜０．３０であり、ｙ＝０．６１〜０．６８である、カラーフィルタが提供される。

本発明の態様においては、前記緑色着色層が、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７を含んでなる、ことが好ましい。

本発明の態様においては、前記緑色着色層が、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９および／または青色フタロシアニンをさらに含んでなることが好ましい。

本発明の態様においては、前記ピーク波長の透過率が、６５％以上であることが好ましい。

本発明の態様においては、前記緑色着色層が、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン５８および／またはＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０をさらに含んでなることが好ましい。

本発明の別の態様によれば、白色発光ダイオード光源と、前記カラーフィルタとを備えてなる、表示装置が提供される。

本発明の態様においては、前記白色発光ダイオード光源の発光スペクトルにおいて、複数のピーク波長の中で相対強度が最大のピーク波長が４００〜５００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。

本発明の態様においては、前記白色発光ダイオード光源が、少なくとも有機発光素子を含んでなることが好ましい。

本発明の態様においては、前記白色発光ダイオード光源が、少なくとも２色以下の発光素子を含んでなることが好ましい。

本発明の態様においては、前記白色発光ダイオード光源が、少なくとも赤色および青色の発光素子を含んでなることが好ましい。

本発明によれば、白色ＬＥＤ光源を用いた場合でも、高演色化および高輝度化を実現できるカラーフィルタならびにそれを備えてなる白色ＬＥＤ光源表示装置を提供することができる。

本発明による白色ＬＥＤ光源表示装置用カラーフィルタの一例を示す概略断面図である。 本発明による白色ＬＥＤ光源表示装置の一例を示す概略断面図である。 実施例および比較例でカラーフィルタの作製に用いた顔料の光透過スペクトルを示す図である。 実施例および比較例で作製したカラーフィルタの緑色着色層の光透過スペクトルを示す図である。

白色ＬＥＤ光源表示装置用カラーフィルタ
本発明によるカラーフィルタは、白色発光ダイオード光源を備える表示装置に用いられ、基板と、該基板上に形成された開口部を有する遮光部と、該開口部に形成された着色層とを備えてなるものである。本発明によるカラーフィルタは、ＣＩＥ１９３１−ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図において、標準光源Ｃを用いて測定した緑色着色層の色度範囲がｘ＝０．２０〜０．３０であり、好ましくは０．２１〜０．２８であり、より好ましくは０．２２〜０．２６であり、ｙ＝０．６１〜０．６８であり、好ましくは０．６２〜０．６７であり、より好ましくは０．６３〜０．６６である。本発明によるカラーフィルタは、上記の色度範囲を有することで、白色ＬＥＤ光源を用いた場合でも、高演色化および高輝度化を実現できる。

次に、本発明による白色ＬＥＤ光源表示装置用カラーフィルタを、図を参照して説明する。図１は、本発明による白色ＬＥＤ光源表示装置用カラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、本発明による白色ＬＥＤ光源表示装置用カラーフィルタ１０は、透明基板１と、透明基板１上に形成された開口部を備える遮光部２と、開口部に形成された赤色着色層３Ｒ、緑色着色層３Ｇ、および青色着色層３Ｂを含む着色層３とを有するものである。また、オーバーコート層４、透明導電性膜層、および配向制御突起などを有しても良い。以下、カラーフィルタの各構成について説明する。

基材
カラーフィルタの基材は、光出射側にあるため、光透過性の高い透明基材を用いることが好ましい。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、基材の厚さは、０．１〜１０．０ｍｍである。

遮光部
カラーフィルタの遮光部は、基材上に形成された開口部を備えるものである。遮光部としては、例えば、同一の形状を有する開口部が等間隔でパターン状に形成されたものが用いられる。遮光部のパターン形状は特に限定されず、例えば、ストライプ状やマトリクス形状等が挙げられる。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特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、黒色の着色材料を含む黒色分散液と硬化性樹脂組成物とを用いたフォトリソグラフィー法により形成するのがよい。

着色層
カラーフィルタの着色層は、上記の遮光部中の開口部に形成されるものである。着色層は、各色の着色層を含んでなり、例えば、青色着色層、緑色着色層、および赤色着色層を含んでなる。本発明によるカラーフィルタは、緑色着色層の光透過スペクトルにおけるピーク波長が５１５〜５３５ｎｍの範囲内にあり、好ましくは５１７〜５３３ｎｍの範囲内にあり、より好ましくは５２０〜５３０ｎｍの範囲内にある。さらに、半値全幅が１００ｎｍ以内であり、好ましくは７０〜９５ｎｍであり、より好ましくは７０〜９０ｎｍである。また、ピーク波長の透過率は、好ましくは６５％以上であり、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは７５％以上である。緑色着色層の光透過スペクトルにおけるピーク波長および半値全幅を上記範囲内に調節することで、白色ＬＥＤ光源を用いた場合でも、高演色化を実現できる。なお、各色の着色層の膜厚は、好ましくは１．０〜５．０μｍであり、より好ましくは１．５〜４．０μｍである。

着色層用樹脂組成物
カラーフィルタの着色層は、下記の各色の顔料を含む着色層用樹脂組成物により形成することができる。着色層用樹脂組成物は、各色の顔料とバインダー樹脂とを溶剤に分散させた分散体を用いることが好ましい。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。

緑色着色層用顔料
カラーフィルタの緑色着色層は、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７を含むことが好ましい。く、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９および／または青色フタロシアニンをさらに含んでなることが好ましい。青色フタロシアニンとしては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：４およびＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６等が挙げられる。また、カラーフィルタの高輝度化の観点から、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン５８および／またはＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０をさらに含んでもよい。緑色着色層に上記の顔料を用いることで、光透過スペクトルにおけるピーク波長と半値全幅を特定の範囲内に調節することができる。

緑色着色層中のＣ．Ｉ．ピグメントグリーン７の含有量は、緑色着色層中の顔料全体に対して、好ましくは１５．０〜７０．０質量％であり、より好ましくは２０．０〜６０．０質量％である。緑色着色層中のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９および／または青色フタロシアニンの含有量（合計量）は、緑色着色層中の顔料全体に対して、好ましくは１．０〜１０．０質量％であり、より好ましくは１．５〜６．０質量％である。緑色着色層中のＣ．Ｉ．ピグメントグリーン５８および／またはＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０の含有量（合計量）は、緑色着色層中の顔料全体に対して、好ましくは３０．０〜８５．０質量％であり、より好ましくは３５．０〜８０．０質量％である。緑色着色層中の上記の顔料の含有量を調節することで、光透過スペクトルにおけるピーク波長と半値全幅を特定の範囲内に調節することができる。

赤色着色層用顔料
カラーフィルタの青色着色層には、従来公知の赤色着色層用顔料を用いることができる。例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２０８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２４２、およびＣ．Ｉ．ピグメントレッド２５４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２６４等が挙げられる。赤色着色組成物には、これらの赤色顔料の少なくとも一種にさらに黄色顔料を混合して用いることができる。

青色着色層用顔料
カラーフィルタの青色着色層には、従来公知の青色着色層用顔料を用いることができる。例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：４、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、およびＣ．Ｉ．ピグメントブルー６２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０等が挙げられる。青色着色組成物には、これらの青色顔料の少なくとも一種にさらに紫色顔料を混合して用いることができる。

その他の成分
本発明の好ましい態様によれば、着色層用樹脂組成物は、上記の顔料以外にも、必要に応じて、溶剤、分散剤、バインダー樹脂、および重合開始剤等を含んでもよい。

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、着色層用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、着色層用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、着色層用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。

上記のバインダー樹脂としては、下記のモノマーやポリマーを含む硬化性樹脂を用いることが好ましい。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。

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。

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。

本発明のカラーフィルタの製造方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、以下に示される好ましい態様に従い行うことができる。まず、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、焼成することで着色層を基材上に形成させることができる。

白色ＬＥＤ光源表示装置
本発明の白色ＬＥＤ光源表示装置について説明する。本発明の白色ＬＥＤ光源表示装置は、白色ＬＥＤ光源からの白色光を発光光源とするものである。具体的には、本発明の白色ＬＥＤ光源表示装置は、上記の白色ＬＥＤ光源表示装置用カラーフィルタと、白色ＬＥＤ光源とを少なくとも有し、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、本発明の白色ＬＥＤ光源表示装置は、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。なお、白色ＬＥＤ光源表示装置の製造方法としては、下記の各構成が精度良く積層されたものとする方法であれば良く、一般的な表示装置の製造方法を用いることができる。

本発明の白色ＬＥＤ光源表示装置によれば、上記の白色ＬＥＤ光源表示装置用カラーフィルタを有することにより、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、かつ高演色な赤色光を発光できるものとすることができ、高色再現域および高輝度を実現することができる。

ここで、このような白色ＬＥＤ光源表示装置の具体例を、図を参照して説明する。図２は、白色ＬＥＤ光源表示装置の一例を示す概略断面図である。図２に例示するように、本発明の白色ＬＥＤ光源表示装置５０は、透明基板１、上記透明基板１上に形成された開口部を備える遮光部２、ならびに上記開口部に形成された赤色着色層３Ｒ、緑色着色層３Ｇ、および青色着色層３Ｂを含む着色層３を有するカラーフィルタ１０と、上記カラーフィルタ１０と対向するように配置された駆動側基板２０と、上記カラーフィルタ１０および上記駆動側基板２０に挟持された液晶層３０と、白色ＬＥＤ光源４０とを有するものである。なお、本発明の白色ＬＥＤ光源表示装置用カラーフィルタは、図２におけるカラーフィルタ１０として用いられるものである。

以下、このような白色ＬＥＤ光源表示装置の各構成について詳細に説明する。なお、上記白色ＬＥＤ光源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。

白色ＬＥＤ光源
本発明に用いられる白色ＬＥＤ光源は、表示装置の光源として用いられるものであり、好ましくは、液晶表示装置の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を有するものであり、反射板、導光板、拡散板、およびプリズムシート等をさらに含むものであってもよい。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ができる。

白色ＬＥＤ
本発明に用いられる白色ＬＥＤとしては、少なくとも青色光（４００ｎｍ〜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く、複数のピーク波長の中で相対強度が最大のピーク波長が４００〜４７０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。発光スペクトルのうち緑色光（４７０ｎｍ〜５６０ｎｍ）のピーク波長の最大発光強度と青色光（４００ｎｍ〜４７０ｎｍ）のピーク波長の最大発光強度の比（緑色光のピーク波長の最大発光強度／青色光のピーク波長の最大発光強度）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。緑色光のピーク波長の最大発光強度と青色光のピーク波長の最大発光強度の比が上記範囲内であることにより、上記青色着色層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、赤色光のピーク波長の最大発光強度と青色光のピーク波長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（赤色光のピーク波長の最大発光強度／青色光のピーク波長の最大発光強度）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。

このような白色ＬＥＤとしては、上述した発光スペクトルの光を発光することができるものであれば良く、有機発光素子を含むものが好ましい。例えば、（１）青色発光素子と、青色発光素子から発光された光により励起され、上記発光素子から発光された光と混色することにより白色光とすることができる蛍光を発する蛍光物質とを有するものを挙げることができる。また、（２）少なくとも赤色発光素子および青色発光素子の２色の発光素子、好ましくは青色発光素子、緑色発光素子、および赤色発光素子の３色の発光素子、等の各色の発光素子を有するものを挙げることができる。

本発明に用いられる白色ＬＥＤを構成する発光素子は、上記蛍光物質を励起させることができる半導体発光素子である。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（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、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。

本発明に用いられる半導体発光素子の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。

ここで、窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子としては、具体的には、サファイア基板上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のバッファ層を形成しその上に、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成を有するものなどを挙げることができる。

また、窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子においては、ｎ型窒化物半導体にｎ型ドーパントとしてケイ素(Ｓｉ)、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、炭素（Ｃ）等を適宜導入したものであっても良い。発光効率を向上させ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。

本発明に用いられる発光素子の発光波長としては、上記蛍光物質からの発光波長等に応じて適宜設定されるものであるが、通常、発光波長は４００ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲内であることが好ましく、なかでも４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に、４５０ｎｍ〜４７５ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記蛍光物質を効率的に励起することができ、発光効率に優れた白色ＬＥＤ光源とすることができるからである。

本発明に用いられる白色ＬＥＤに用いられる蛍光物質としては、上記発光素子から発光された光により励起し、蛍光を発することができるものである。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蛍光物質としては、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）およびランタン（Ｌａ）等の含有量が異なる蛍光物質を２種類以上混合したものであっても良い。

本発明に用いられる蛍光物質の製造方法としては、イットリウム（Ｙ）、ガドミニウム（Ｇｄ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）等の希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中で１３５０℃〜１４５０℃の範囲内の温度で２時間〜５時間焼成して焼成品を得て、次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。

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
硬化性樹脂組成物の調製
まず、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）（重合開始剤）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）（重合開始剤）（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

次に、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・スペシャリティー・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

着色層用樹脂組成物の調製
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、各色の着色層用樹脂組成物を得た。
緑色着色層用樹脂組成物の組成
・顔料：Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９、およびＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０（配合割合は表１に記載） ４．０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
青色着色層用樹脂組成物の組成
・顔料：Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６ ３．６質量部
・顔料：Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３ ０．４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
赤色着色層用樹脂組成物の組成
・顔料：Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２０５ ４．０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
上記で調製した着色層用樹脂組成物を用い、カラーフィルタを以下の方法で製造した。まず、厚み１．１ｍｍのガラス基材（旭硝子（株）製、ＡＮ材）上に上記の遮光部用樹脂組成物をスピンコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させ、膜厚約１μｍの遮光部を形成した。次いで、該遮光部を超高圧水銀ランプで遮光パターンに露光した後、０．０５質量％水酸化カリウム水溶液で現像し、その後、基材を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すことで、開口部を有する遮光部を形成した。

上記のようにして遮光部を形成した基材上に、上記の赤色着色層用樹脂組成物をスピンコーティング法により塗布し、その後、７０℃のオーブン中で３分間乾燥した。次いで、赤色着色層用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赤色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、０．０５質量％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、基材を１８０℃の雰囲気下に３０分間放置することにより、赤色着色層を形成した。続いて、赤色着色層の形成と同様の工程で、上記の緑色着色層用樹脂組成物および青色着色層用樹脂組成物を用いて、順次、緑色着色層および青色着色層を形成して、カラーフィルタを得た。なお、緑色着色層の膜厚は、２．４μｍであった。

実施例２
緑色着色層用樹脂組成物の調製において、顔料の配合割合を表１の通りに変更した以外は、実施例１と同様にして、緑色着色層用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。なお、緑色着色層の膜厚は、２．６μｍであった。

実施例３
緑色着色層用樹脂組成物の調製において、顔料の配合割合を表１の通りに変更した以外は、実施例１と同様にして、緑色着色層用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。なお、緑色着色層の膜厚は、２．４μｍであった。

実施例４
緑色着色層用樹脂組成物の調製において、顔料の配合割合を表１の通りに変更した以外は、実施例１と同様にして、緑色着色層用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。なお、緑色着色層の膜厚は、２．３μｍであった。

実施例５
緑色着色層用樹脂組成物の調製において、顔料の配合割合を表１の通りに変更した以外は、実施例１と同様にして、緑色着色層用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。なお、緑色着色層の膜厚は、２．２μｍであった。

比較例１
緑色着色層用樹脂組成物の調製において、顔料の組成および配合割合を表１の通りに変更した以外は、実施例１と同様にして、緑色着色層用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。なお、緑色着色層の膜厚は、２．１μｍであった。
・顔料：Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン５８およびＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０
４．０質量部

実施例および比較例で用いた緑色着色層用樹脂組成物の顔料の配合割合は、表１に記載した通りである。なお、実施例および比較例で用いた緑色着色層用樹脂組成物の顔料の光透過スペクトルを図３に示す。

光学特性試験
上記の実施例および比較例で製造したカラーフィルタについて、顕微分光装置ＯＳＰ−ＳＰ２０００（ＯＬＹＭＰＵＳ社製）を用いて、標準光源Ｃで、ＣＩＥ１９３１−ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図における白色の色度座標ｘ、ｙおよび輝度Ｙを測定した。また超低輝度分光放射計ＳＲ３−ＵＬ１(ＴＯＰＣＯＮ製)を用いて、白色ＬＥＤ光源で、ＣＩＥ１９３１−ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図における白色の色度座標ｘ、ｙおよび輝度Ｙを測定した。また、超低輝度分光放射計ＳＲ３―ＵＬ1 (ＴＯＰＣＯＮ製)を用いて、白色ＬＥＤ光源で、緑色着色層の光透過スペクトルを測定し、測定した緑色着色層の光透過スペクトルから半値全幅を計算した。

結果は、それぞれ表２に示されるとおりである。比較例のカラーフィルタのＮＴＳＣ比は７６．３％で、これは通常の色域ディスプレイ程度の値である。実施例のカラーフィルタのＮＴＳＣ比は比較例のカラーフィルタのＮＴＳＣ比にくらべ大きな値となっており、白色ＬＥＤ光源を用いた場合でも高演色化が実現できたことがわかる。なお、実施例および比較例で製造したカラーフィルタの緑色着色層の光透過スペクトルおよび白色ＬＥＤの発光スペクトルを図４に示す。ＮＴＳＣ比が８０．０％以上のカラーフィルタは高演色判定を○とし、９０．０％以上のカラーフィルタは高演色判定を◎とした。

１ 透明基板
２ 遮光部
３ 着色層
３Ｒ 赤色着色層
３Ｇ 緑色着色層
３Ｂ 青色着色層
４ オーバーコート層
１０ 白色ＬＥＤ光源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光源表示装置

Claims (7)

1. 白色発光ダイオード光源を備える表示装置に用いられ、基板と、前記基板上に形成された開口部を有する遮光部と、前記開口部に形成された着色層とを備えてなるカラーフィルタであって、
   前記着色層が、緑色着色層を含んでなり、
   前記緑色着色層が、顔料全体に対して、１５．０〜６０．０質量％のＣ．Ｉ．ピグメントグリーン７と、３０．０〜８０．０質量％のＣ．Ｉ．ピグメントグリーン５８および／またはＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０と、１．０〜１０．０質量％のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９および／または青色フタロシアニンと、を含み、
   前記緑色着色層の光透過スペクトルにおけるピーク波長が５１５〜５３５ｎｍの範囲内にあり、半値全幅が１００ｎｍ以内であり、
   ＣＩＥ１９３１−ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図において、標準光源Ｃを用いて測定した緑色着色層の色度範囲がｘ＝０．２２〜０．２６であり、ｙ＝０．６３〜０．６６であり、ＮＴＳＣ比が９０．０％以上である、カラーフィルタ。
2. 前記ピーク波長の透過率が、６５％以上である、請求項１に記載のカラーフィルタ。
3. 白色発光ダイオード光源と、請求項１または２に記載のカラーフィルタとを備えてなる、表示装置。
4. 前記白色発光ダイオード光源の発光スペクトルにおいて、複数のピーク波長の中で相対強度が最大のピーク波長が４００〜５００ｎｍの範囲内にある、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記白色発光ダイオード光源が、少なくとも有機発光素子を含んでなる、請求項３または４に記載の表示装置。
6. 前記白色発光ダイオード光源が、少なくとも２色以下の発光素子を含んでなる、請求項３〜５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記白色発光ダイオード光源が、少なくとも赤色発光素子および青色発光素子を含んでなる、請求項３〜６のいずれか一項に記載の表示装置。

Images