JPH09325209A - Lcd表示装置用カラーフィルター - Google Patents
Lcd表示装置用カラーフィルターInfo
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- JPH09325209A JPH09325209A JP14434196A JP14434196A JPH09325209A JP H09325209 A JPH09325209 A JP H09325209A JP 14434196 A JP14434196 A JP 14434196A JP 14434196 A JP14434196 A JP 14434196A JP H09325209 A JPH09325209 A JP H09325209A
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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Abstract
したカラーフィルター、及び重合性組成物を提供するこ
とである。 【解決手段】 透過スペクトルの短波端の40%透過率
の波長が550nm〜600nmの範囲にある第1の赤
色顔料と、短波40%透過率波長が第1の赤色顔料のそ
れから40nm以内であるような第2の赤色顔料とを混
合して450nm〜500nmの波長領域における透過
率を実質的に0%とした赤着色層を有するLCD表示装
置用カラーフィルター、及びそれが得られる重合性組成
物。
Description
いはCCDカメラ等、色画像の表示あるいは色画像の取
込みのために使用されるLCD表示装置用カラーフィル
ター及び光重合性組成物に関する。詳しくは、透過率を
改善したLCD表示装置用カラーフィルター及び光重合
性組成物に関する。
り、該光シャッターは画素一つ一つに作られており、該
光シャッターの開閉によって光を制御し、これによって
画像を表示するが、該画素毎に可視光を透過する色の膜
を付けると、シャッターが開いたときその色が表示され
る。色の膜として、加色法の3原色である赤色(R),
緑色(G)および青色(B)を一つのブロックとして制
御すればカラー表示が可能になる。液晶表示装置のカラ
ーフィルタは、通常R,G,Bの画素が規則的に配列さ
れており、それぞれの画素はブラックマトリックスで縁
取りされている。画素一つ一つは、フォトリソ法で形成
したパターンを染めたり(染色法)、直接透明基板上に
印刷したり(印刷法)、透明基板の表面に透明電極のパ
ターンを設け、該パターンの表面に色素をベヒクルと一
緒に電着したり(電着法)あるいは、顔料を含有する光
重合性組成物をフォトリソ法でパターン形成する(顔料
分散法)等の方法によって作られる。
耐光性と耐熱性が要求される一方、省電力と表示品質の
観点から、コントラストと透明度高いカラーフィルタが
求められている。カラーフィルタの色素は耐光性と耐熱
性を考慮して、染料から次第に顔料に移行し、現在では
顔料中心であるが、顔料は粒子であるため、光の散乱等
により求められるコントラストと透明度が不十分であっ
た。そのため粒子径を小さくして解決しようとする試み
がなされており、粒子径0.1から0.05ミクロンで
コントラストをほぼ満足するレベルに到達している。
長とカラーフィルターの透過波長のマッチングも重要で
ある。液晶表示装置の光源は一般に3波長管と呼ばれる
冷陰極管が使われており、例えば、赤の発光波長は61
0nmである。カラーフィルターとしての要望される分
光特性を原色単体で満たすものは、現状では見つかって
いないため、幾つかの種類の顔料を混ぜ合わせて所望の
分光特性を得ることが一般的である。カラーフィルター
の赤色顔料も同様である。赤色顔料としては、C.I.
Pigment Red#177と「原色黄色」(C.
I.Pigment Yellow#139)が用いら
れる。それらの顔料の分光特性を図1に示す。
ment Red#177(図1中の)は、380n
m〜530nm近辺の透過率が高く、色純度を悪くして
しまう点(赤色に青色の成分が入ってきて、赤紫色に近
くなる)でそのままカラーフィルターに適用できない。
そこで、380nm〜480nm近辺での波長領域で比
較的透過率が低い、補色としての「原色黄色」(C.
I.Pigment Yellow#139(図1中の
))を配合することにより、色純度を高める工夫がな
されている。しかし、この方法では、光源とのマッチン
グが不十分であり、「暗い赤」になってしまう。また、
C.I.Pigment Red#244(図1中の
)は、610nmの波長で透過率がより高いが、色度
値y値が目標値より大きく、いわゆる黄味の強い赤色で
あり、使用できる範囲からはずれている。
は、カラーフィルターについて、その分光透過スペクト
ルをTFT−LCDモジュール構成部材の発光・透過ス
ペクトルに対して最適化し、パネル表示面での最大透過
率を実現し、その表示品質を向上させることである。よ
り詳しくは、本発明の目的は、赤色領域の透過率又は透
明度と色純度を改善したカラーフィルターを提供するこ
とである。本発明の別の目的は、赤色領域の透過率又は
透明度と色純度を改善したカラーフィルターが得られる
光重合性組成物を提供することである。
記構成により達成された。 (1) 透過スペクトルの短波端の40%透過率の波長
(短波40%透過率波長)が550nm〜600nmの
範囲にある第1の赤色顔料と、短波40%透過率波長が
第1の赤色顔料のそれから40nm以内であるような少
なくとも1つの第2の赤色顔料とを混合して450nm
〜500nmの波長領域における透過率を実質的に0%
とした赤着色層を有することを特徴とするLCD表示装
置用カラーフィルター。 (2) 前記赤着色層の450nm以下の波長における
透過率が実質的に0ではないことを特徴とする前記
(1)に記載のLCD表示装置用カラーフィルター。
レン基を有し、常圧下で100℃以上の沸点を持つ光重
合性エチレン性不飽和化合物の少なくとも1種、(b)
活性電磁波の照射により活性化する光重合開始剤、
(c)側鎖の一部に水溶性の原子団を有する有機高分子
重合体、及び(d)顔料を有する光重合性組成物におい
て、(d)の顔料のうちの赤色顔料が、透過スペクトル
の短波端の40%透過率の波長(短波40%透過率波
長)が550nm〜600nmの範囲にある第1の赤色
顔料と、短波40%透過率波長が第1の赤色顔料のそれ
から40nm以内であるような少なくとも1つの赤色顔
料とからなり、それから得られた赤着色層の450nm
〜500nmにおける透過率が実質的に0%となること
を特徴とする光重合性組成物。
450nm〜500nmの範囲の透過率を、実質的に0
%とすれば、450nm以下で透過率があってもLCD
表示装置用カラーフィルターの場合には問題とならない
ことを見出したことを基礎とし、更に使用する赤色顔料
を検討した結果成されたものである。
め、本発明者らは赤色領域の透過率の高いカラーフィル
ターを得られるように、使用する赤色顔料を鋭意検討し
た。その結果、短波40%透過率波長が550nm〜6
00nmの範囲にある第1の赤色顔料と、短波40%透
過率波長が第1の赤色顔料のそれから40nm以内であ
るような少なくとも1つの赤色顔料(第2の赤色顔料)
とを混合して用いることにより、LCD表示装置の光源
とのマッチングが改善され、見事に上記目的が達成され
た。前記赤着色層は、450nm以下の波長での透過率
が実質的に0であることが好ましいが、その部分が実質
的に0でなくても色純度への悪影響が少ない。
波長領域で透過率が高い部分が観察されても、この領域
は視覚が明るさを検知しにくい領域で問題とはならな
い。更に、TFT−LCDモジュール部材の発光部(バ
ックライト)(一般的に3波長管と呼ばれるランプから
構成される)は、450nm以下の波長領域では発光し
ていない。このことは、TFT−LCDモジュール部材
の発光部(バックライト)の発光スペクトル(図2に示
す)を観察すると判る。従って、上記赤着色層が450
nm以下の波長では透過率が高くても、肉眼で明るさを
検知しにくいこととバックライトの光源の波長分布から
考えて、実質的な影響がない。
域における透過率が実質的に0%とは、その波長領域に
おける赤着色層の平均透過率が5%以下、好ましくは1
%以下のことをいう。450nm以下の波長領域で透過
率が実質的に0ではないとは、その波長領域で赤着色層
の平均透過率が5%より大きいことをいう。
の短波端の40%透過率の波長(短波40%透過率波
長)とは、ガラス上に形成した顔料を含む着色層(膜厚
10μm以下)を分光測定器により測定した顔料の透過
スペクトルにおいて、短波長側の40%の透過率を示す
波長をいう。
波長(短波40%透過率波長)が550nm〜600n
m、好ましくは570nm〜590nm、より好ましく
は580nm〜590nmの範囲にある第1の赤色顔料
(以下、単に「第1の赤色顔料」ともいう)としては、
C.I.Pigment Red#244等が挙げられ
る。第1の赤色顔料の比率が、全赤色顔料に対して30
重量%以上が好ましく、45重量%〜85重量%である
ことがより好ましい。これにより、一層優れた透明度を
有するカラーフィルターを得ることができる。
それから40nm以内、好ましくは短波40%透過率波
長が580nm〜610nm、より好ましくは590n
m〜600nmの範囲であるような少なくとも1つの赤
色顔料(第2の赤色顔料)としては、C.I.Pigm
ent Red#177等が挙げられる。第2の赤色顔
料の比率は、全赤色顔料に対しては15重量%〜55重
量%であることが好ましい。上記各々の第1あるいは第
2の赤色顔料は各々2種以上用いてもよい。
色の改良であり、緑色および青色は、いずれのものでも
用いることができるが、例えばC.I.Pigment
Green #36とC.I.Pigment Ye
llow #139あるいはC.I.Pigment
Yellow #83の組合せ、C.I.Pigmen
t Blue #15;6あるいはC.I.Pigme
nt Blue #15;6とC.I.Pigment
Violet #23等の組合せによってカラーフィ
ルターを作ることができる。
ィルターの作成方法としては、特に限定されるものでは
なく、印刷法、電着法、レジストと組み合わせてパター
ン形成するフォトリソ法でも用いることができるが、こ
こでは1例として、好ましい光重合性組成物との組合せ
で具体的に説明する。
性組成物としては、(a)少なくとも2個の末端エチレ
ン基を有し、常圧下で100℃以上の沸点を持つ光重合
性エチレン性不飽和化合物(モノマー)の少なくとも1
種、(b)活性電磁波の照射により活性化する光重合開
始剤、(c)側鎖の一部に水溶性の原子団を有する有機
高分子重合体(バインダー)および(d)上述の顔料を
含有する光重合性組成物である。
号公報等に開示されているような付加重合性不飽和モノ
マー、光重合開始剤及びバインダー、を主成分とするこ
とができる。付加重合性不飽和モノマーは、少なくとも
1個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を持ち、沸点
が常圧で100℃以上の化合物である。例えば、ポリエ
チレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロ
ピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキ
シエチル(メタ)アクリレート等の単官能のアクリレー
トやメタアクリレート;ポリエチレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)
アクリレート、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリ
レート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレー
ト、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレー
ト、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチ
ロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロオイル)
エーテル、トリ(アクリロイロキシエチル)イソシアヌ
レート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能
アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイ
ドを付加させた後(メタ)アクリレート化したもの、特
公昭48−41708号、特公昭50−6034号、特
開昭51−37193号各公報に記載されているような
ウレタンアクリレート類、特開昭48−64183号、
特公昭49−43191号、特公昭52−30490号
各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、
エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸の反応生成物である
エポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメ
タアクリレート等も好ましい材料の1つである。
300〜308頁に光硬化性モノマーおよびオリゴマー
として紹介されている化合物も使用できる。上記モノマ
ーまたはオリゴマーは単独で使用するかあるいは複数種
混合使用しても良い。これら化合物の使用量は光重合性
組成物の固形分に対して5〜50重量%、好ましくは1
0〜40重量%である。
トリハロメチル化合物が使用できるが、他に下記の材料
を組合せることもできる。米国特許第2,367,66
0号公報に開示されているピシナールポリケトアルドニ
ル化合物、米国特許第2,367,661号および第
2,367,670号公報に開示されているα−カルボ
ニル化合物、米国特許第2,448,828号公報に開
示されているアシロインエーテル、米国特許第2,72
2,512号公報に開示されているα−炭化水素で置換
された芳香族アシロイン化合物、米国特許第3,04
6,127号および第2,951,758号公報に開示
されている多核キノン化合物、米国特許第3,549,
367号公報に開示されているトリアリルイミダゾール
ダイマー/p−アミノフェニルケトンの組み合せ、米国
特許第4,212,976号公報に記載されているオキ
サジアゾール化合物等が挙げられる。トリハロメチル化
合物の使用量はモノマーに対する固形分比で約0.2〜
20重量%、より好ましくは0.5〜15重量%が適当
である。
する化合物の比率は、トリハロメチル化合物に対して1
0〜800重量%、より好ましくは20〜300重量%
である。 バインダーは、モノマーに対して相溶性のあ
る線状有機高分子重合体で、有機溶剤に可溶で、弱アル
カリ水溶液で現像できるものが好ましい。このような線
状有機高分子重合体としては、側鎖にカルボン酸を有す
るポリマー、例えば、特開昭59−44615号、特公
昭54−34327号、特公昭58−12577号、特
公昭54−25957号、特開昭59−53836号、
特開昭59−71048号公報に記載されているような
メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン
酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合
体、部分エステル化マレイン酸共重合体等があり、また
同様に側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体
がある。
物を付加させたものなどが有用である。特にこれらの中
でベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸
共重合体やベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)ア
クリル酸/および他のモノマーとの多元共重合体が好適
である。これらのポリマーは任意の量を混合させること
ができるが、光重合性組成物の固形分に対して90重量
%を越えることは形成される画像強度等の点で好ましい
結果を与えない。好ましくは30〜85重量%である。
も一般的に行なわれている。例えば、ハイドロキノン、
p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾ
ール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキ
ノン、4,4′−チオビス(3−メチル−6−t−ブチ
ルフェノール)、2,2′−メチレン(4−メチル−6
−t−ブチルフェノール)、2−メルカプトベンゾイミ
ダゾール等が有用であり、通常モノマーに対して500
〜2000ppm程度添加される。通常市販のモノマー
中には、適量の熱重合防止剤が添加されている。
物を、カラーフィルターの基質として使用し、カラーフ
ィルター用顔料分散液を製造する場合は、ロールミル、
サンドミル、ボールミルあるいはアトライターのような
分散機を使用して上記光重合性組成物中に顔料を分散す
る。カーボンブラックあるいは混色によるブラックを分
散したものはブラックストライプ用として使用できる。
明な材料が好んで用いられる。また、基板および支持体
と組成物との密着力を向上させるために、市販の各種シ
ランカップリング剤等を組成物に添加するか、または、
あらかじめ基板および支持体に作用させた後、組成物を
塗布してもよい。
としては、スピンナー、ロールコーター、バーコータ
ー、カーテンコーターなどの方法が用いられる。露光に
用いる光源としては、通常超高圧水銀灯等が挙げられ
る。現像液として好適に用いられるものは、アルカリ金
属またはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩、炭
酸水素塩、アンモニア水、アルカノールアミン、4級ア
ンモニウム塩の水溶液等が挙げられる。また該水溶液に
界面活性剤を適量添加して使用することもできる。
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 実施例1 ベンジルメタクリレート/メタアクリル酸共重合体 12g (モル比70/30、平均分子量Mw20000) C.I. Pigment Red #177 7.5g C.I. Pigment Red #224 7.5g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 20g を混合し3本ロールミルで混練した。得られた混練物に、 プロピレングルコールモノメチルエーテルアセテート 50g 3ーエトキシプロピオン酸エチル 50g を加え、サンドグラインダー(スーパーミル:井上制作
所製)で分散した(一次分散)。次に平均粒径1mmの
ガラスビーズを用いて同じくダイノミル(シンマルエン
タープライゼス社製)で分散した(二次分散)。
ビーズの欠片等の粗大粒子を濾過し、以下の成分を添加
し本発明の組成物を得た。 ・ジペンタエリスリトールペンタアクリレート 40部 ・4−[oーブロモ−p−N,Nージ(エトキシカルボニル) 3部 アミノフェニル]2,6ージ(トリクロロメチル)−S− トリアジン ・7−[{4−クロロ−6−(ジエチルアミノ)−S−トリアジン 2部 −2−イル}アミノ]−3−フェニルクマリン ・ハイドロキノンモノメチルエーテル 0.01部 ・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 200部
マイクロトラックUPA粒度分析計(日機装株式会社
製)で測定したところ、平均粒径は0.06μm、0.
1μm以下の粒子は、全粒子の92%であった。
ス基板にスピンコーターで塗布し、100℃で2分間乾
燥させたところ、赤色の均一な塗膜が得られた。2.5
Kwの超高圧水銀灯を使用し、マスクを通して200m
j/cm2 の露光量を照射した。0.25%の炭酸ナト
リウム水溶液に浸漬して現像した。得られたカラーフィ
ルターをMCPD−1000(大塚電子(株)製)分光
機で測定し、450〜500nmの領域の透過率が膜厚
2μmで0.3%以下、膜厚1.4μmで2%以下であ
った。
顔料をC.I. Pigment Yellow #139に代え、添加比率をRe
d #177:10.5部/Yellow #139 : 4.5部に代えた
以外は、実施例1と同様にカラーフィルターを作成し、
透過率を評価した。得られたカラーフィルターは、45
0〜500nmの透過率が膜厚2μmで0.5%以下、
膜厚1.4μmで約3%であった。
た顔料2種の配合を、TFT MDL FOS(Front
of Screen)上で同一色度となるように調整した。その
時、各々のカラーフィルターを透過した光の明るさ(明
度)を評価し、比較した。色度、明度の結果を下記表1
に、両者の透過分光スペクトルを図3に示した。
明の実施例のカラーフィルターの明度Y(透過率)が6
〜9%向上した。図3に示したスペクトルを見ても、本
発明の実施例のカラーフィルターは、630nm以上の
高波長領域で、比較例のカラーフィルターと比べて透過
率の優位性(図3のグラフを一見すると透過率の差はわ
ずかに見えるが、比較例と比べて十分に差がある)が観
察でき、本発明のカラーフィルターがより理想の赤色に
近いことが判る。
て、その分光透過スペクトルをTFT−LCDモジュー
ル構成部材の発光・透過スペクトルに対して最適化し、
パネル表示面での最大透過率を実現し、その表示品質を
向上させることである。より詳しくは、赤色の透過率又
は透明度と色純度を改善したカラーフィルター及び光重
合性組成物を提供できる。
る。
スペクトルを表すグラフを示す図である。
スペクトルを表すグラフを示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 透過スペクトルの短波端の40%透過率
の波長(短波40%透過率波長)が550nm〜600
nmの範囲にある第1の赤色顔料と、短波40%透過率
波長が第1の赤色顔料のそれから40nm以内であるよ
うな少なくとも1つの第2の赤色顔料とを混合して45
0nm〜500nmの波長領域における透過率を実質的
に0%とした赤着色層を有することを特徴とするLCD
表示装置用カラーフィルター。 - 【請求項2】 前記赤着色層の450nm以下の波長に
おける透過率が実質的に0ではないことを特徴とする請
求項1に記載のLCD表示装置用カラーフィルター。 - 【請求項3】 (a)少なくとも2個の末端エチレン基
を有し、常圧下で100℃以上の沸点を持つ光重合性エ
チレン性不飽和化合物の少なくとも1種、(b)活性電
磁波の照射により活性化する光重合開始剤、(c)側鎖
の一部に水溶性の原子団を有する有機高分子重合体、及
び(d)顔料を有する光重合性組成物において、(d)
の顔料のうちの赤色顔料が、透過スペクトルの短波端の
40%透過率の波長(短波40%透過率波長)が550
nm〜600nmの範囲にある第1の赤色顔料と、短波
40%透過率波長が第1の赤色顔料のそれから40nm
以内であるような少なくとも1つの赤色顔料とからな
り、それから得られた赤着色層の450nm〜500n
mにおける透過率が実質的に0%となることを特徴とす
る光重合性組成物。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14434196A JPH09325209A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | Lcd表示装置用カラーフィルター |
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GB9710954A GB2313921B (en) | 1996-06-06 | 1997-05-29 | Colour filter for liquid crystal displays having at least two red pigments |
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---|---|---|---|
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JP (1) | JPH09325209A (ja) |
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