KR101384579B1 - 컬러 필터 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

컬러 필터는 기판 상에 적색, 녹색, 청색의 필터 세그먼트 화소를 가지고, 특정의 분광 특성을 가지는 의사 백색 LED를 광원으로 사용한 경우에 상기 적색, 녹색, 청색의 필터 세그먼트의 CIE 표색계에 있어서의 색도점을 각각 (xR, yR), (xG, yG), (xB, yB)로 했을 때, x-y 색도도 상의 이들 3점으로 규정되는 삼각형의 면적이 적(0.67, 0.33), 녹(0.21, 0.71), 청(0.14, 0.08)의 3점으로 규정되는 기준 삼각형의 면적의 72% 이상이고, 색온도가 6000K 이상이며, 상기 적색, 녹색, 청색의 필터 세그먼트의 막두께가 3.3μm 이하이다. 액정 표시 장치는 이러한 컬러 필터 및 이러한 의사 백색 LED를 구비한다.
컬러 필터, 액정 표시 장치, 색 재현성.

Description

컬러 필터 및 액정 표시 장치{COLOR FILTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 컬러 액정 표시 장치 등에 사용되는 컬러 필터 및 이것을 구비하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 컬러 액정 디스플레이는 저소비 전력, 공간 절감 등의 이점으로부터 퍼스널컴퓨터(PC)의 모니터, 휴대 전화의 디스플레이나 노트형 PC, 휴대 정보 단말 등의 다양한 용도로 사용되며, 최근에는 종래의 브라운관 텔레비전 대신 액정 텔레비전 용도에도 사용되고 있다.
액정 텔레비전 용도에서는 색 재현성이 중요시된다. 컬러 액정 표시 장치의 색 재현성은 적, 녹, 청의 필터 세그먼트로부터 방사되는 광의 색으로 결정되며, 각각의 필터 세그먼트의 색도점을 각각 (xR, yR), (xG, yG), (xB, yB)로 했을 때, x-y 색도도 상의 이들 3점으로 규정되는 삼각형의 면적(면적 A라고 함)으로 평가된다. 보다 구체적으로는 색 재현성은 미국 National Television System Committee(NTSC)에 의해 정해진 표준 방식의 3원색, 적(0.67, 0.33), 녹(0.21, 0.71), 청(0.14, 0.08)의 3점으로 규정되는 삼각형(기준 삼각형)의 면적에 대한 면적 A의 비((면적 A/기준 면적)×100 ; 단위는 %, 이하 NTSC비라고 약칭함)로서 표현된다. 이 NTSC비의 값은 일반적인 노트형 PC에서 40~50%정도, PC용의 모니터에서 50~60%, 액정 텔레비전에서는 약 72%이다.
NTSC비를 크게 하기 위해서는 각각의 필터 세그먼트의 색순도를 높일 필요가 있다. 그러나 색순도를 높이면 백라이트의 광의 이용 효율(명도 Y값으로 나타냄)이 낮아진다. 그래서 높은 색순도를 유지한 채 Y값을 높이기 위해서는 높은 전력을 인가하는 것이 필요하게 된다. 종래의 컬러 액정 표시 장치 중에서 휴대 정보 단말이나 휴대 전화 등의 주로 배터리로 구동되는 제품의 경우는 소비 전력을 낮추는 것이 중시되기 때문에 NTSC비가 30~50%로 낮았다. 최근에는 휴대 정보 단말이나 휴대 전화로 사진이나 텔레비전을 볼 기회가 많아지고 있기 때문에 휴대 정보 단말이나 휴대 전화의 디스플레이에서도 NTSC비를 크게 하자는 요구가 높아지고 있다. 노트형 PC나 모니터 용도, 액정 텔레비전 용도에는 백라이트로서 냉음극관 백라이트를 사용하지만, 휴대 정보 단말이나 휴대 전화 등의 주로 배터리로 구동되는 제품 용도의 디스플레이의 프론트 라이트나 백라이트에는 소비 전력이 낮은 청색 LED의 표면에 형광체를 도포함으로써 형성되는 의사 백색 LED를 사용하는 경우가 많다.
청색 LED의 표면에 형광체를 도포함으로써 형성되는 의사 백색 LED는 청색 LED가 방사하는 청색광이 형광체를 도포한 막을 통과함으로써 백색광을 발광한다. 형광체를 도포한 막은 청색의 광을 보다 장파장의 광으로 변환하는 기능을 가진다. 청색 LED로부터 방사되는 청색광이 모두 장파장의 광으로 변환되는 것은 아니기 때 문에 이 의사 백색 LED는 청색광과 장파장의 광이 서로 혼합된 광을 방사하며, 관찰자는 백색광으로 인식하고 있다.
따라서 청색 LED의 표면에 형광체를 도포함으로써 형성되는 의사 백색 LED는 냉음극관 백라이트와 광원의 파장이나 스펙트럼 피크가 상이하다. 종래의 컬러 액정 표시 장치에 사용되고 있는 적, 녹, 청의 3색의 컬러 필터의 분광 특성은 냉음극관 백라이트의 발광 특성에 맞추어 설계되어 있었다.
의사 백색 LED를 사용한 경우에 색 재현성을 향상시키기 위해서는 냉음극관 백라이트에서 사용되고 있는 필터 세그먼트와는 상이한 분광 특성을 가지는 필터 세그먼트가 필요하게 된다. 의사 백색 LED를 사용하여 색 재현성을 향상시키는 기술은 녹색 필터 피그먼트에 대해서는 일본 특허 공개 2004-177592호 공보에, 적색 필터 세그먼트에 대해서는 일본 특허 공개 2004-145275호 공보에 개시되어 있다.
그러나 컬러 액정 표시 장치의 경우는 적, 녹, 청의 각각의 색 재현성도 중요하지만, 백색의 색 재현성 및 명도(Y값)도 중요하며, 단순히 각 색 필터 세그먼트의 색 재현성을 향상시키는 것만으로는 백색의 색 재현성 및 명도(Y값)를 향상시킬 수는 없었다.
그래서 본 발명은 청색 LED의 표면에 형광체를 도포함으로써 형성되는 의사 백색 LED를 광원으로 하는 경우에 백색의 색 재현성 및 명도(Y값)에 관해서도 최선이 되는 컬러 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또 본 발명은 각 색의 색 재현성이 양호하고 또한 백색의 색 재현성도 양호한 의사 백색 LED를 광원으로 하는 컬러 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 측면에 의하면, 기판 상에 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트를 가지는 컬러 필터로서, 430nm~485nm의 파장 범위 내에 발광 강도가 최대가 되는 피크 파장(λ1)을 가지고, 520nm~580nm의 파장 범위 내에 제2 발광 강도의 피크 파장(λ2)을 가지며, 610nm~670nm의 파장 범위 내에 제3 발광 강도의 피크 파장(λ3)을 가지고, 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ2)에 있어서의 발광 강도(I2)의 비(I2/I1) 및 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ3)에 있어서의 발광 강도(I3)의 비(I3/I1)가 각각 0.2 이상 0.7 이하인 분광 특성을 가지는 의사 백색 LED를 광원으로 사용한 경우에 상기 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트의 CIE 표색계에 있어서의 색도점을 각각 (xR, yR), (xG, yG), (xB, yB)로 했을 때, x-y 색도도 상의 이들 3점으로 규정되는 삼각형의 면적이 적(0.67, 0.33), 녹(0.21, 0.71), 청(0.14, 0.08)의 3점으로 규정되는 기준 삼각형의 면적의 72% 이상이고, 색온도가 6000K 이상이며, 상기 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트의 막두께가 3.3μm 이하인 컬러 필터가 제공된다.
또 본 발명의 제2 측면에 의하면, 본 발명의 컬러 필터와, 430nm~485nm의 파장 범위 내에 발광 강도가 최대가 되는 피크 파장(λ1)을 가지고, 520nm~580nm의 범위와 610nm~670nm의 파장 범위 내에 제2, 제3 발광 강도의 피크 파장(λ2, λ3)을 가지며, 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ2, λ3)에 있어서의 발광 강도(I2, I3)의 비(I2/I1, I3/I1)가 0.2 이상 0.7 이하인 분광 특성을 가지는 의사 백색 LED를 구비하는 액정 표시 장치가 제공된다.
도 1은 세이와덴키사제 의사 백색 LED 광원(SDPW50BOB)의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 2는 냉음극관의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 컬러 필터를 구비한 액정 표시 장치를 도시한 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
우선, 본 발명의 컬러 필터에 대해서 설명한다.
본 발명의 컬러 필터는 기판 상에 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트를 가진다. 그리고 430nm~485nm의 파장 범위 내에 발광 강도가 최대가 되는 피크 파장(λ1)을 가지고, 520nm~580nm의 파장 범위 내에 제2 발광 강도의 피크 파장(λ2)을 가지며, 610nm~670nm의 파장 범위 내에 제3 발광 강도의 피크 파장(λ3)을 가지고, 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ2)에 있어서의 발광 강도(I2)의 비(I2/I1) 및 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ3)에 있어서의 발광 강도(I3)의 비(I3/I1)가 각각 0.2 이상 0.7 이하인 분광 특성을 가지는 의사 백색 LED를 광원으로 사용한 경우에 상기 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트의 CIE 표색계에 있어서의 색도점을 각 각 (xR, yR), (xG, yG), (xB, yB)로 했을 때, x-y 색도도 상의 이들 3점으로 규정되는 삼각형의 면적의, 적(0.67, 0.33), 녹(0.21, 0.71), 청(0.14, 0.08)의 3점으로 규정되는 기준 삼각형의 면적에 대한 비율, 즉 NTSC비가 72% 이상이고, 색온도가 6000K 이상이다. 또 상기 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트의 막두께는 3.3μm 이하이다.
NTSC비는 색 재현 영역을 표현하는 값이며, 색 재현 영역을 양호하게 하기 위해서는 TV의 색 재현 범위인 NTSC비가 72% 이상이어야 한다. NTSC비가 72% 미만인 경우에는 색 재현 영역이 좁아 색의 재현성이 나쁘다.
색온도는 백색의 색상을 표현하는 값이다. 색온도가 낮으면 노란 빛깔의 백색이 되고, 색온도가 높으면 푸른 빛깔의 백색이 된다. 액정 표시 장치에 필수인 편광판을 통과하면 색온도는 낮아지기 때문에 6000K 이상으로 할 필요가 있고, 6500K 이상이 바람직하다. 또 색온도가 높아지면 백색의 색상은 푸른 빛깔로 보이는데 쾌청한 날의 청공의 빛으로 보이는 25000K 이하가 바람직하다.
또 각 색 필터 세그먼트의 막두께는 두껍게 하면 색 재현 영역을 넓힐 수 있지만, 각 색 필터 세그먼트의 막두께를 두껍게 하기 위해서는 도포막두께를 두껍게 해야 하여 건조 시간이 길어지고 현상 시간이 길어지는 등 생산성이 저하되기 때문에 3.3μm 이하로 한다.
본 발명의 컬러 필터가 구비하는 각 색 필터 세그먼트는 투명 수지, 그 전구체 또는 그들의 혼합물로 이루어지는 안료 담체와, 안료와, 필요에 따라서 유기 용 제를 함유하는 착색 조성물을 사용하여 형성된다.
430nm~485nm의 파장 범위 내에 발광 강도가 최대가 되는 파장(λ1)을 가지고, 520nm~580nm의 범위와 610nm~670nm의 파장 범위 내에 제2, 제3 발광 강도의 피크 파장(λ2, λ3)을 가지며, 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ2, λ3)에 있어서의 발광 강도(I2, I3)의 비(I2/I1, I3/I1)가 0.2 이상 0.7 이하인 분광 특성을 가지는 의사 백색 LED(이하, 본 발명의 의사 백색 LED라고 함)는 시판되고 있고, 예를 들어 일본의 세이와덴키사로부터 제품명 SDPW50BOB를 입수할 수 있다. 도 1에 세이와덴키사제 의사 백색 LED:SDPW50BOB의 분광 특성을 도시한다. 또 도 2에 대표적인 냉음극관의 분광 특성을 도시한다. 도 1 및 도 2에 있어서 세로축의 발광 상대 강도는 임의 단위(a.u.)이다.
도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 의사 백색 LED 및 냉음극관의 각각의 분광 특성은 상이하다. 따라서 본 발명의 의사 백색 LED를 광원으로 사용한 경우에는 종래의 냉음극관용 컬러 필터와 마찬가지의 안료를 사용해서는 NTSC비 72% 이상을 달성할 수 없어, 안료의 종류 및 조성을 본 발명의 의사 백색 LED에 적합한 것으로 해야 한다.
<안료>
녹색 필터 세그먼트에는 예를 들어 C.I.Pigment Green 7, 10, 36, 37 등의 녹색 안료를 사용할 수 있고, 황색 안료를 병용할 수 있다. 황색 안료로서는 C.I.Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 199, 198, 213, 214를 들 수 있다.
녹색 필터 세그먼트가 C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Yellow 139, C.I.Pigment Yellow 150 및 C.I.Pigment Yellow 185로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 3종의 안료를 함유하고, 이 선택된 적어도 3종의 안료가 C.I.Pigment Green 36 및 C.I.Pigment Green 7로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 1종의 녹색 안료와 C.I.Pigment Yellow 139, C.I.Pigment Yellow 150 및 C.I.Pigment Yellow 185로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 1종의 황색 안료를 포함하는 경우에는, 1종의 녹색 안료 및 1종의 황색 안료를 함유하는 녹색 필터 세그먼트와 비교하여, 백색의 명도(Y값)가 높아지고, 또 녹색 필터 세그먼트의 막두께가 3.3μm 이하가 되기 때문에 바람직하다. 녹색 필터 세그먼트에 함유되는 적어도 3종의 안료의 조합으로서는 C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7 및 C.I.Pigment Yellow 150의 3종(바람직하게는 중량비 20~80/15~75/5~65), C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7 및 C.I.Pigment Yellow 185의 3종(바람직하게는 중량비 20~80/15~75/5~65), C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7 및 C.I.Pigment Yellow 139의 3종(바람직하게는 중량비 20~80/15~75/5~65), C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Yellow 150 및 C.I.Pigment Yellow 185의 3종(바람직하게는 중량비 40~90/15~55/5~55)을 들 수 있다. 특히 녹색 필터 세그먼트가 C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Yellow 150 및 C.I.Pigment Yellow 185의 4종류를 함유하는 경우에는 가장 백색의 명도(Y값)가 높아지기 때문에 바람직하다. C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Yellow 150 및 C.I.Pigment Yellow 185는 중량비 20~80/5~70/5~70/5~70으로 배합하는 것이 바람직하다.
적색 필터 세그먼트에는 예를 들어 C.I.Pigment Red 7, 14, 41, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 81:4, 146, 168, 177, 178, 179, 184, 185, 187, 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, 279 등의 적색 안료를 사용할 수 있다. 적색 필터 세그먼트는 C.I.Pigment Red 254, C.I.Pigment Red 177 및 C.I.Pigment Red 179로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 2종의 안료를 함유하는 것이 바람직하고, C.I.Pigment Red 254와 C.I.Pigment Red 177의 조합(바람직하게는 중량비 10~90/10~90) 또는 C.I.Pigment Red 177과 C.I.Pigment Red 179의 조합(바람직하게는 중량비 10~90/10~90)은 색온도가 높아지고 또한 백색의 명도(Y값)가 높아지기 때문에 가장 바람직하다. C.I.Pigment Red 254만으로는 색온도가 낮아져 버리고, C.I.Pigment Red 177만이거나 또는 C.I.Pigment Red 179만으로는 백색의 명도(Y값)가 낮아져 버린다.
청색 필터 세그먼트에는 예를 들어 C.I.Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64 등의 청색 안료를 사용할 수 있고, C.I.Pigment Violet 23 등의 자색 안료를 병용할 수 있다. 청색 필터 세그먼트는 C.I.Pigment Blue 15:6 및 C.I.Pigment Violet 23을 함유하고, C.I.Pigment Blue 15:6의 중량(GB15:6)과 C.I.Pigment Violet 23의 중량(GV23)의 비(GB15:6/GV23)가 85/15~40/60인 것이 백색의 (Y값)이 높아지고 또 색온도가 높아지기 때문에 바람직하다. C.I.Pigment Blue 15:6/C.I.Pigment Violet 23의 중량비는 80/20~50/50인 것이 더욱 바람직하다. C.I.Pigment Blue 15:6/C.I.Pigment Violet 23이 100/0~85/15의 중량비에서는 청색 필터 세그먼트의 막두께가 3.3μm를 넘어 버리고, C.I.Pigment Blue 15:6/C.I.Pigment Violet 23이 40/60~0/100에서는 청색 필터 세그먼트의 명도가 낮아지고, 백색의 색온도가 낮아져 버린다.
광원으로 본 발명의 의사 백색 LED를 사용하는 경우, C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Yellow 150의 3종, C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Yellow 185의 3종, C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Yellow 139의 3종, C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Yellow 150, C.I.Pigment Yellow 185의 3종, 또는 C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Yellow 150, C.I.Pigment Yellow 185의 4종의 안료를 함유하는 녹색 필터 세그먼트와, C.I.Pigment Red 254와 C.I.Pigment Red 177의 조합, 또는 C.I.Pigment Red 177과 C.I.Pigment Red 179의 조합을 함유하는 적색 필터 세그먼트와, C.I.Pigment Blue 15:6과 C.I.Pigment Violet 23을 85/15~40/60의 중량비로 함유하는 청색 필터 세그먼트를 조합시켜 컬러 필터를 구성함으로써, 각 색 필터 세그먼트의 막두께가 얇아도 NTSC비가 72% 이상이 되고 또 한 백색의 색온도가 6000K 이상이 되며, 백색의 명도(Y값)가 높아지기 때문에 바람직하다.
안료는 안료, 수용성 무기염 및 수용성 무기염을 실질적으로 용해하지 않는 수용성 유기 용제를 포함하는 혼합물을 혼련(이하, 이 공정을 솔트 밀링이라고 함)한 후, 수용성 무기염과 수용성 유기 용제를 제거함으로써 미세화하는 것이 바람직하다. 미세화한 안료를 사용하면 필터 세그먼트의 분광 투과율이 향상된다. 솔트 밀링시에는 염기성기 함유 유도체, 수용성 유기 용제에 적어도 일부 용해하는 수지 또는 분산제 등을 병용할 수 있다. 이와 같은 처리에 의해 얻어진 미세화 안료를 사용함으로써 보다 광학 특성이 우수한 필터 세그먼트를 형성할 수 있다.
<안료 담체>
안료 담체는 투명 수지, 그 전구체 또는 그들의 혼합물로 구성되며, 형성되는 필터 세그먼트에 있어서, 수지질 바인더를 제공한다. 투명 수지는 가시광 영역의 400~700nm의 전체 파장 영역에 있어서 투과율이 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상의 수지이다. 투명 수지에는 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 활성 에너지선 경화성 수지가 포함되고, 그 전구체에는 활성 에너지선 조사에 의해 경화하여 투명 수지를 생성하는 모노머 혹은 올리고머가 포함되며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
열가소성 수지로서는 예를 들어 부티랄 수지, 스티렌-말레산 공중합체, 염소화폴리에틸렌, 염소화폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리아세트산비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지, 알 키드 수지, 폴리스티렌, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리에틸렌, 폴리부타디엔, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 또 열경화성 수지로서는 예를 들어 에폭시 수지, 벤조구아나민 수지, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 푸마르산 수지, 멜라민 수지, 유레아 수지, 페놀 수지 등을 들 수 있다.
활성 에너지선 경화성 수지로서는 수산기, 카르복실기, 아미노기 등의 반응성의 치환기를 가지는 선상 고분자에 이소시아네이트기, 알데히드기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 가지는 (메타)아크릴 화합물이나 신남산을 반응시켜 (메타)아크릴로일기, 스티릴기 등의 광가교성기를 이 선상 고분자에 도입한 수지가 사용된다. 또 스티렌-무수말레산 공중합물이나 α-올레핀-무수말레산 공중합물 등의 산 무수물을 포함하는 선상 고분자를 히드록시알킬(메타)아크릴레이트 등의 수산기를 가지는 (메타)아크릴 화합물에 의해 하프 에스테르화한 것도 사용된다.
투명 수지의 전구체인 모노머, 올리고머로서는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, β-카르복시에틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A디글리시딜에테르디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르디(메타)아크릴레이트, 디 펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐(메타)아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트, 메틸올화멜라민의 (메타)아크릴산에스테르, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 등의 각종 아크릴산에스테르 및 메타크릴산에스테르, (메타)아크릴산, 스티렌, 아세트산비닐, 히드록시에틸비닐에테르, 에틸렌글리콜디비닐에테르, 펜타에리스리톨트리비닐에테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시메틸(메타)아크릴아미드, N-비닐포름아미드, 아크릴로니트릴 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
안료 담체는 안료의 합계 100중량부에 대해서 바람직하게는 50~700중량부, 보다 바람직하게는 100~400중량부의 비율로 사용할 수 있다.
<유기 용제>
후술하는 착색 조성물에는 안료를 충분히 안료 담체 중에 분산시키고, 유리 기판 등의 투명 기판 상에 건조막두께가 3.3μm 이하가 되도록 도포하여 필터 세그먼트를 형성하는 것을 용이하게 하기 위해서 유기 용제를 함유시킬 수 있다. 유기 용제로서는 예를 들어 시클로헥산, 아세트산이소아밀, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 프로필렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 1,2,3-트리클로로프로판, 2-헵탄온, 4-헵탄온, m-크실렌, N,N-디메틸포름아미드, n-부틸알코올, o-크실렌, o-클로로톨루엔, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 메틸이소부틸케톤, 아세트산n-아밀, 아세트산n-부틸, 아세트산이소부틸, 트리프로필렌글리콜모노부틸에테르, n-프로필아세테이트, 트리아세틴, 아세트산프로필, 이소부틸알코올, 에틸렌글리콜모노터셔리부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트, 1,4-디옥산, 3,3,5-트리메틸시클로헥산온, 시클로헥산올아세테이트, γ-부티로락톤, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올, 1,3-부탄디올, 3-메틸-1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 디이소부틸케톤, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메톡시-3-메틸부틸아세테이트, N,N-디메틸아세토아미드, N-메틸피롤리돈, p-클로로톨루엔, o-디에틸벤젠, m-디에틸벤젠, p-디에틸벤젠, o-디클로로벤젠, m-디클로로벤젠, n-부틸벤젠, sec-부틸벤젠, tert-부틸벤젠, 시클로헥산올, 메틸시클로헥산올, 디프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜페닐에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 3-메톡시부탄올, 1,3-부틸렌글리콜, 3,3,5-트리메틸-2-시클로헥센-1-온, 다이아세톤알코올, 이소포론, 2염기산에스테르, 벤질알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피오네이트 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 혹은 혼합하여 사용한다. 유기 용제는 착색 조성물 중의 안료 100중량부에 대해서 800∼4000중량부, 바람직하게는 1000∼2500중량부의 양으로 사용할 수 있다.
<착색 조성물의 제조 방법>
착색 조성물은 1종 또는 2종 이상의 안료를 안료 담체 중에 3개 롤 밀, 2개 롤 밀, 샌드 밀, 니더, 어트리터 등의 각종 분산 수단을 사용하여 미세하게 분산하여 제조할 수 있다. 또 2종 이상의 안료를 포함하는 착색 조성물은 각 안료를 각각 안료 담체 중에 미세하게 분산시킨 것을 혼합하여 제조할 수도 있다. 안료를 안료 담체에 분산할 때에는 적당히 수지형 안료 분산제, 계면 활성제, 색소 유도체 등의 분산 조제를 함유시킬 수 있다. 분산 조제는 안료의 분산이 우수하며, 분산후의 안료의 재응집을 방지하는 효과가 크므로, 분산 조제를 사용하여 안료를 안료 담체 중에 분산시켜 이루어지는 착색 조성물을 사용한 경우에는 투명성이 우수한 컬러 필터가 얻어진다. 또 안료를 안료 담체에 분산시킬 때에는 안료를 충분히 안료 담체 중에 분산시키기 위해서 유기 용제를 함유시키는 것이 바람직하다.
계면 활성제로서는 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 도데실벤젠술폰산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 알킬나프탈린술폰산나트륨, 알킬디페닐에테르디술폰산나트륨, 라우릴황산모노에탄올아민, 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산암모늄, 스테아르산모노에탄올아민, 스테아르산나트륨, 라우릴황산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테 르 등의 음이온성 계면 활성제; 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜모노라우레이트 등의 비이온성 계면 활성제; 알킬 4급 암모늄염이나 그들의 에틸렌옥사이드 부가물 등의 양이온성 계면 활성제; 알킬디메틸아미노아세트산베타인 등의 알킬베타인, 알킬이미다졸린 등의 양성 계면 활성제를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 계면 활성제는 안료 100중량부에 대해서 통상 50중량부 이하, 바람직하게는 30중량부 이하의 양으로 사용할 수 있다.
수지형 분산제는 안료에 흡착하는 성질을 가지는 안료 친화성 부위와, 안료 담체와 상용성이 있는 부위를 가지고, 안료에 흡착되어 안료의 안료 담체로의 분산을 안정화시키는 작용을 하는 것이다. 수지형 분산제로서 구체적으로는 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트 등의 폴리카르복실산에스테르, 불포화 폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산(부분)아민염, 폴리카르복실산암모늄염, 폴리카르복실산알킬아민염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아미드인산염, 수산기 함유 폴리카르복실산에스테르나 이들의 변성물, 폴리(저급 알킬렌이민)과 유리(遊離)의 카르복실기를 가지는 폴리에스테르와의 반응에 의해 형성된 아미드나 그 염 등의 유성 분산제; (메타)아크릴산-스티렌 공중합체, (메타)아크릴산-(메타)아크릴산에스테르 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 등의 수용성 수지나 수용성 고분자 화합물, 폴리에스테르계, 변성 폴리아크릴레이트계, 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 부가 화합물, 인산 에스테르계 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 수지형 분산제는 안료 100중량부에 대해서 통상 0.1∼50중량부, 바람직하게는 1∼30중량부의 양으로 사용할 수 있다.
색소 유도체는 유기 색소에 치환기를 도입한 화합물이며, 안료의 응집을 방지하고, 안료가 미세하게 분산된 상태를 유지하는 작용을 하는 것이다. 유기 색소로서는 디케토피롤로피롤계 안료, 아조, 디스아조, 폴리아조 등의 아조계 안료, 구리 프탈로시아닌, 할로겐화 구리 프탈로시아닌, 무금속 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌계 안료, 아미노안트라퀴논, 디아미노디안트라퀴논, 안트라피리미딘, 플라반트론, 안트안트론, 인단트론, 피란트론, 비올란트론 등의 안트라퀴논계 안료, 퀴나크리돈계 안료, 디옥사진계 안료, 페리논계 안료, 페릴렌계 안료, 티오인디고계 안료, 이소인돌린계 안료, 이소인돌리논계 안료, 퀴노프탈론계 안료, 트렌계 안료, 금속 착체계 안료를 들 수 있다. 색소 유도체로서는 예를 들어 일본 특허 공개 소 63-305173호 공보, 일본 특허 공고 소 57-15620호 공보, 일본 특허 공고 소 59-40172호 공보, 일본 특허 공고 소 63-17102호 공보, 일본 특허 공고 평 5-9469호 공보 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
색소 유도체는 안료 100중량부에 대해서 통상 0.1∼40중량부, 바람직하게는 1∼30중량부의 양으로 사용할 수 있다.
<기타 첨가제>
착색 조성물에는 이 조성물을 자외선 조사에 의해 경화하는 경우에는 광중합 개시제 등이 첨가된다.
광중합 개시제로서는 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸페닐)메틸]-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부탄온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온 등의 아세토페논계 광중합 개시제, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-에탄온1-O-아실옥심), 1,2-옥타디온-1-[4-(페닐티오)-, 2-(O-벤조일옥심)] 등의 옥심에스테르계 광중합 개시제, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 광중합 개시제, 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드 등의 벤조페논계 광중합 개시제, 티옥산톤, 2-클로르티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 2,4-디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 광중합 개시제, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페로닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 광중합 개시제, 보레이트계 광중합 개시제, 카르바졸계 광중합 개시제, 이미다졸계 광중합 개시제 등이 사용된다. 광중합 개시제는 모노머 100중량부에 대해서 0.5~200중량부, 바람직하게는 20~150중량부의 양으로 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는데, 증감제로서 α-아실옥시에스테르, 아실포스핀옥사이드, 메틸페닐글리옥실레이트, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캄퍼퀴논, 에틸안트라퀴논, 4,4'-디에틸이소프탈로페논, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논 등의 화합물을 병용할 수도 있다. 증감제는 착색 조성물 중의 광중합 개시제 100중량부에 대해서 0.1∼60중량부의 양으로 사용할 수 있다.
또한 착색 조성물에는 연쇄 이동제로서의 작용을 하는 다관능 티올을 함유시킬 수 있다.
다관능 티올은 티올기를 2개 이상 가지는 화합물이면 되며, 예를 들어 헥산디티올, 데칸디티올, 1,4-부탄디올비스티오프로피오네이트, 1,4-부탄디올비스티오글리콜레이트, 에틸렌글리콜비스티오글리콜레이트, 에틸렌글리콜비스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스티오글리콜레이트, 트리메틸올프로판트리스티오프로피오네이트, 트리메틸올프로판트리스(3-메르캅토부틸레이트), 펜타에리스리톨테트라키스티오글리콜레이트, 펜타에리스리톨테트라키스티오프로피오네이트, 트리메르캅토프로피온산트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 1,4-디메틸메르캅토벤젠, 2,4,6-트리메르캅토-s-트리아진, 2-(N,N-디부틸아미노)-4,6-디메르캅토-s-트리아진 등을 들 수 있다. 이들 다관능 티올은 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
다관능 티올은 착색 조성물 중의 안료 100중량부에 대해서 0.1∼50중량부, 바람직하게는 1∼20중량부의 양으로 사용할 수 있다.
착색 조성물에는 조성물의 경시 점도를 안정화시키기 위해서 저장 안정제를 함유시킬 수 있다. 저장 안정제로서는 예를 들어 벤질트리메틸클로라이드, 디에틸히드록시아민 등의 4차 암모늄클로라이드, 락트산, 옥살산 등의 유기산 및 그 메틸에테르, t-부틸피로카테콜, 트리에틸포스핀, 트리페닐포스핀 등의 유기 포스핀, 아인산염 등을 들 수 있다. 저장 안정제는 조성물 중의 안료 100중량부에 대해서 0.1∼10중량부의 양으로 사용할 수 있다.
본 발명의 착색 조성물은 원심 분리, 소결 필터, 멤브레인 필터 등의 수단으로 5μm 이상의 조대 입자, 바람직하게는 1μm 이상의 조대 입자, 더욱 바람직하게는 0.5μm 이상의 조대 입자 및 혼입된 먼지의 제거를 행하는 것이 바람직하다.
<컬러 필터의 제조 방법>
본 발명의 컬러 필터는 투명 기판 또는 반사 기판 상에 적어도 적, 녹, 청, 3색의 필터 세그먼트가 형성된 것이다. 필터 세그먼트는 인쇄법 또는 포토리소그래피법에 의해 상기 착색 조성물을 사용하여 형성된다.
투명 기판으로서는 소다 석회 유리, 저알칼리 붕규산 유리, 무알칼리 알루미노 붕규산 유리 등의 유리판이나 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산메틸, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지판이 사용된다. 또 유리판이나 수지판의 표면에는 액정 패널화 후의 액정 구동을 위해서 산화인듐, 산화주석 등으로 이루어지는 투명 전극 이 형성되어 있어도 된다.
인쇄법에 의한 각 색 필터 세그먼트의 형성은 상기 각종 인쇄 잉크로서 조제한 착색 조성물의 인쇄와 건조를 반복하는 것만으로 패턴화를 할 수 있기 때문에 컬러 필터의 제조법으로서는 저비용이고 양산성이 우수하다. 또한 인쇄 기술의 발전에 따라 높은 치수 정밀도 및 평활도를 가지는 미세 패턴의 인쇄를 행할 수 있다. 인쇄를 행하기 위해서는 인쇄의 판상에서 또는 블랭킷 상에서 잉크가 건조, 고화하지 않는 조성으로 하는 것이 바람직하다. 또 인쇄기 상에서의 잉크의 유동성의 제어도 중요하며, 분산제나 체질 안료에 의한 잉크 점도의 조정을 행할 수도 있다.
포토리소그래피법에 의해 각 색 필터 세그먼트를 형성하는 경우에는, 상기 용제 현상형 또는 알칼리 현상형 착색 레지스트재로서 조제한 착색 조성물을 투명 기판 상에 스프레이 코트나 스핀 코트, 슬릿 코트, 롤 코트 등의 도포 방법에 의해 건조막두께가 0.5∼3.3μm가 되도록 도포한다. 필요에 따라 건조된 막에는 이 막과 접촉 또는 비접촉 상태로 설치된 소정의 패턴을 가지는 마스크를 통하여 자외선 노광을 행한다. 그 후 용제 또는 알칼리 현상액에 침지하거나 혹은 스프레이 등에 의해 현상액을 분무하여 미경화 부분을 제거하여 원하는 패턴을 형성한 후, 마찬가지의 조작을 다른 색에 대해서 반복하여 컬러 필터를 제조할 수 있다. 또한 착색 레지스트재의 중합을 촉진하기 위해서, 필요에 따라 가열을 시행할 수도 있다. 포트리소그래피법에 의하면, 상기 인쇄법보다 정밀도가 높은 컬러 필터를 제조할 수 있다.
상기 알칼리 현상형 착색 레지스트재로서 조제한 착색 조성물의 현상시에는, 알칼리 현상액으로서 탄산나트륨, 수산화나트륨 등의 수용액이 사용되고, 디메틸벤질아민, 트리에탄올아민 등의 유기 알칼리를 사용할 수도 있다. 또 현상액에는 소포제나 계면 활성제를 첨가할 수도 있다.
또한 자외선 노광 감도를 높이기 위해서 상기 착색 레지스트재를 도포 건조후, 수용성 또는 알칼리 가용성 수지, 예를 들어 폴리비닐알코올이나 수용성 아크릴 수지 등을 도포 건조하고 산소에 의한 중합 저해를 방지하는 막을 형성한 후, 자외선 노광을 행할 수도 있다.
본 발명의 컬러 필터는 상기 방법 이외에 전착법, 전사법 등에 의해 제조할 수 있다. 또한 전착법은 투명 기판 상에 형성한 투명 도전막을 이용하여 콜로이드 입자의 전기 영동에 의해 각 색 필터 세그먼트를 투명 도전막 상에 전착 형성함으로써 컬러 필터를 제조하는 방법이다.
또 전사법은 박리성의 전사 베이스 시트의 표면에 미리 각 색 필터 세그먼트층을 형성해 두고, 이 각 색 필터 세그먼트층을 원하는 투명 기판에 전사시키는 방법이다.
투명 기판 또는 반사 기판 상에 각 색 필터 세그먼트를 형성하기 전에 미리 블랙 매트릭스를 형성해 두면, 액정 표시 패널의 콘트라스트비를 한층 높일 수 있다. 블랙 매트릭스로서는 크롬이나 크롬/산화 크롬의 다층막, 질화 티타늄 등의 무기막이나 차광제를 분산한 수지막이 사용되는데, 이들에 한정되지 않는다. 또 상기한 투명 기판 또는 반사 기판 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 미리 형성해 두고, 그 후에 각 색 필터 세그먼트를 형성할 수도 있다. TFT 기판 상에 각 색 필터 세그먼트를 형성함으로써 액정 표시 패널의 개구율을 높이고, 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 컬러 필터 상에는 필요에 따라 오버 코트막이나 기둥형상 스페이서, 투명 도전막, 액정 배향막 등이 형성된다.
그 다음에 본 발명의 컬러 필터를 구비한 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
본 발명의 액정 표시 장치는 본 발명의 컬러 필터와 특정의 분광 특성을 가지는 의사 백색 LED를 구비한다.
도 3은 본 발명의 컬러 필터를 구비한 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 도 3에 도시한 장치(10)는 이간 대향하여 배치된 한 쌍의 투명 기판(11 및 21)을 구비하며, 그들 사이에는 액정(LC)이 밀봉 주입되어 있다. 본 발명의 액정 표시 장치는 TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic), IPS(In-Plane switching), VA(Vertical Alignment), OCB(Optically Compensated Birefringence), 고분자 분산형 등의 액정 디스플레이에 적용할 수 있다.
제1 투명 기판(11)의 내면에는 TFT(박막 트랜지스터) 어레이(12)가 형성되어 있으며, 그 위에는 예를 들어 ITO로 이루어지는 투명 전극층(13)이 형성되어 있다. 투명 전극층(13) 상에는 배향층(14)이 설치되어 있다. 또 투명 기판(11)의 외면에는 편광판(15)이 형성되어 있다.
다른 한편, 제2 투명 기판(21)의 내면에는 본 발명의 컬러 필터(22)가 형성 되어 있다. 컬러 필터(22)를 구성하는 적색, 녹색 및 청색의 필터 세그먼트는 블랙 매트릭스(도시 생략)에 의해 분리되어 있다. 컬러 필터(22)를 덮어, 필요에 따라 투명 보호막(도시 생략)이 형성되며, 또한 그 위에 예를 들어 ITO로 이루어지는 투명 전극층(23)이 형성되고, 투명 전극층(23)을 덮어 배향층(24)이 설치되어 있다. 또 투명 기판(21)의 외면에는 편광판(25)이 형성되어 있다. 또한 편광판(15)의 하방에는 의사 백색 LED(31)를 구비한 백라이트 유닛(30)이 설치되어 있다.
의사 백색 LED는 청색 LED의 표면에 형광 필터를 형성한 것이나, 청색 LED의 수지 패키지에 형광체를 함유시킨 것이며, 430nm∼485nm의 파장 범위 내에 발광 강도가 최대가 되는 파장(λ1)을 가지고, 520nm∼580nm의 파장 범위 내에 제2 발광 강도의 피크 파장(λ2)을 가지며, 610nm~670nm의 파장 범위 내에 제3 발광 강도의 피크 파장(λ3)을 가지고, 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ2)에 있어서의 발광 강도(I2)의 비(I2/I1), 및 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ3)에 있어서의 발광 강도(I3)의 비(I3/I1)가 각각 0.2 이상 0.7 이하인 분광 특성을 갖는다. 청색 LED는 예를 들어 InGaN계 또는 GaN계 등의 청색광(파장은 예를 들어 470nm)을 발광하는 LED이다. 또 형광 필터는 청색 LED로부터의 청색 발광의 일부를 흡수하여 520∼580nm 사이에 극대 발광을 가지는 녹색광과 610nm~670nm 사이에 극대 발광을 가지는 적색광을 발광한다. 이러한 방식의 의사 백색 LED에서는 청색 LED가 방사하는 청색광의 일부가 형광체층을 투과하고, 나머지는 형광체에 흡수되어 녹색·적색광으로 변환된다. 청색광을 녹색광으로 변환하는 형광체로서 는 CaGa2S4:Eu의 결정 등, 청색광을 녹색광으로 변환하는 형광체로서는 CaS:Eu의 결정 등이 있다. 관찰자는 청색 발광과 녹색 발광·적색 발광의 2색의 광이 서로 섞인 광을 백색광으로서 인식한다.
그 다음에 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한 실시예 및 비교예 중 "부"는 "중량부"를 의미한다. 또 표 1에서 색소 유전체의 화학 구조를 나타내고 있다.
<아크릴 수지 용액 1의 조제>
분리 가능한 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 교반 장치를 부착한 반응 용기에 시클로헥산온 70.0부를 주입하고, 80℃로 승온하고, 반응 용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 n-부틸메타크릴레이트 13.3부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 4.6부, 메타크릴산 4.3부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(도아고세이 가부시키가이샤제 "아로닉스 M110") 7.4부, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 0.4부의 혼합을 2시간에 걸쳐 적하했다. 적하 종료 후, 추가로 3시간 반응을 계속하여, 고형분 30중량%, 중량 평균 분자량 26000의 아크릴 수지의 용액을 얻었다.
실온까지 냉각한 후, 상기 수지 용액 약 2g을 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 비휘발분을 측정하고, 그 측정값에 기초하여 먼저 합성한 수지 용액에 비휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥산온을 첨가하여 아크릴 수지 용액 1을 조제했다.
<녹색 처리 안료 1의 조제>
프탈로시아닌계 녹색 안료 C.I.Pigment Green 36(도요잉키세이조 가부시키가이샤제 "리오놀 그린 6YK") 500부, 염화나트륨 500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인리스제 1갤런 니더(이노우에 세이사쿠쇼제)에 주입하고, 120℃에서 4시간 혼련했다. 그 다음에 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 슬러리상으로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 하루동안 건조하여 490부의 녹색 처리 안료 1(G1)을 얻었다.
<녹색 처리 안료 2의 조제>
프탈로시아닌계 녹색 안료 C.I.Pigment Green 36을 프탈로시아닌계 녹색 안료 C.I.Pigment Green 7(도요잉키세이조 가부시키가이샤제 "리오놀 그린 YS-07")로 바꾼 것 이외에는 녹색 처리 안료 1의 조제와 마찬가지로 하여, 490부의 녹색 처리 안료 2(G2)를 얻었다.
<황색 처리 안료 1의 조제>
프탈로시아닌계 녹색 안료 C.I.Pigment Green 36을 아조계 황색 안료 C.I.Pigment Yellow 150(랑세스사제 "E-4GN")으로 바꾼 것 이외에는 녹색 처리 안료 1의 조제와 마찬가지로 하여, 490부의 황색 처리 안료 1(Y1)을 얻었다.
<황색 처리 안료 2의 조제>
프탈로시아닌계 녹색 안료 C.I.Pigment Green 36을 이소인돌린계 황색 안료 C.I.Pigment Yellow 185(BASF사제 "팔리오젠 옐로 D1155")로 바꾸고, 혼련 시간을 4시간에서 8시간으로 바꾼 것 이외에는 녹색 처리 안료 1의 조제와 마찬가지로 하여, 490부의 황색 처리 안료 2(Y2)를 얻었다.
<황색 처리 안료 3의 조제>
프탈로시아닌계 녹색 안료 C.I.Pigment Green 36을 이소인돌린계 황색 안료 C.I.Pigment Yellow 139(치바·스페셜티·케미칼스사제 "이르가포어 옐로 2R-CF")로 바꾸고, 혼련 시간을 4시간에서 8시간으로 바꾼 것 이외에는 녹색 처리 안료 1의 조제와 마찬가지로 하여, 490부의 황색 처리 안료 3(Y3)을 얻었다.
<청색 처리 안료 1의 조제>
청색 안료 C.I.Pigment Blue 15:6(도요잉키세이조 가부시키가이샤제 "LIONOL BLUE ES") 200부, 염화나트륨 1600부 및 디에틸렌글리콜(도쿄카세이사제) 100부를 스테인리스제 1갤런 니더(이노우에 세이사쿠쇼사제)에 주입하고, 70℃에서 12시간 혼련했다. 그 다음에 이 혼합물을 약 5리터의 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 하이 스피드 믹서로 약 1시간 교반하여 슬러리상으로 한 후, 여과, 수세하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거하고, 80℃에서 24시간 건조하여 198부의 청색 안료 1(B1)을 얻었다.
<자색 처리 안료 1의 조제>
자색 안료 C.I.Pigment Violet 23(도요잉키세이조 가부시키가이샤제 "LIONOGEN VIOLET RL") 200부, 염화나트륨 1600부 및 디에틸렌글리콜(도쿄카세이사제) 100부를 스테인리스제 1갤런 니더(이노우에 세이사쿠쇼사제)에 주입하고, 90℃에서 3시간 혼련했다. 그 다음에 이 혼합물을 약 5리터의 온수에 투입하고, 약 70 ℃로 가열하면서 하이 스피드 믹서로 약 1시간 교반하여 슬러리상으로 한 후, 여과, 수세하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거하고, 80℃에서 24시간 건조하여 198부의 자색 안료 1(V1)을 얻었다.
<적색 처리 안료 1의 조제>
적색 안료 C.I.Pigment Red 254(치바·스페셜티·케미칼스제 "IRGAZIN RED 2030") 160부, 염화나트륨 1600부 및 디에틸렌글리콜(도쿄카세이사제) 190부를 스테인리스제 1갤런 니더(이노우에 세이사쿠쇼사제)에 주입하고, 60℃에서 10시간 혼련했다. 그 다음에 이 혼합물을 약 5리터의 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 하이 스피드 믹서로 약 1시간 교반하여 슬러리상으로 한 후, 여과, 수세하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거하고, 80℃에서 24시간 건조하여 156부의 적색 안료 1(R1)을 얻었다.
<적색 처리 안료 2의 조제>
적색 안료 C.I.Pigment Red 177(치바·스페셜티·케미칼스사제 "CROMOPHTAL RED A2B") 152부, 표 1에 나타낸 색소 유도체 A-2를 8부, 염화나트륨 1600부 및 디에틸렌글리콜(도쿄카세이사제) 190부를 스테인리스제 1갤런 니더(이노우에 세이사쿠쇼사제)에 주입하고, 60℃에서 10시간 혼련했다. 그 다음에 이 혼합물을 약 5리터의 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 하이 스피드 믹서로 약 1시간 교반하여 슬러리상으로 한 후, 여과, 수세하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거하고, 80℃에서 24시간 건조하여 156부의 적색 안료 2(R2)를 얻었다.
<적색 처리 안료 3의 조제>
적색 안료 C.I.Pigment Red 179 안료(BASF 재팬 가부시키가이샤제 "팔리오젠 마룬 L-3920") 500부, 염화나트륨 500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인리스제 1갤런 니더(이노우에 세이사쿠쇼제)에 주입하고, 120℃에서 8시간 혼련했다. 그 다음에 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 슬러리상으로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 하루동안 건조하여 490부의 적색 안료 3(R3)을 얻었다.
Figure 112009016353416-pct00001
<안료 분산체 GP-1~2, YP1~3, BP-1, VP-1 및 RP-1~3의 조제>
표 2에 나타낸 조성의 안료, 색소 유도체, 아크릴 수지 용액 1 및 유기 용제의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 직경 1mm의 지르코니아 비즈를 사용하여 아이거 밀(아이거 재팬사제 "미니 모델 M-250MKⅡ")로 5시간 분산시켰다. 그 후 시클로헥산온을 30.0부 가한 후, 5μm의 필터로 여과하여 각각의 안료 분산체를 조제했다.
Figure 112009016353416-pct00002
<착색 조성물(알칼리 현상형 레지스트재)RR-1~6, GR-1~6 및 BR-1~4의 조제>
표 3(적색 착색 조성물), 표 4(녹색 착색 조성물), 표 5(청색 착색 조성물)에 나타낸 혼합물을 균일해지도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 각 색 착색 조성물(알칼리 현상형 레지스트재)을 얻었다. 표 3~5 중의 광중합 개시제로서는 치바·스페셜티·케미칼스사제 "CGI OXE-01"을 사용하고, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트/펜타아크릴레이트 혼합물로서는 도아고세이 가부시키가이샤제 "아로닉스 M402"를 사용했다.
Figure 112009016353416-pct00003
Figure 112009016353416-pct00004
Figure 112009016353416-pct00005
<컬러 필터의 제작>
실시예 1~16 및 비교예 1~7 :
유리 기판 상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 이 기판 상에 스핀 코터로 표 6, 표 7에 나타낸 적색 착색 조성물을 도포하여 적색 착색 조성물의 피막을 형성했다. 이 피막에 포토마스크를 통하여 초고압 수은 램프를 사용하여 300mJ/cm2의 자외선을 조사했다. 그 다음에 2%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액에 의해 스프레이 현상하여 미노광 부분을 제거한 후, 이온 교환수로 세정하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하여 표 9, 표 10에 나타낸 막두께의 적색 필터 세그먼트를 형성했다. 마찬가지의 방법에 의해 표 6, 표 7에 나타낸 녹색 착색 조성물을 도포하고, 포토마스크를 통하여 자외선을 조사한 후, 현상하여 적색 필터 세그먼트의 우측 인근에 표 9, 표 10에 나타낸 막두께의 녹색 필터 세그먼트를 형성했다. 그 다음에 마찬가지의 방법에 의해 표 6, 표 7에 나타낸 청색 착색 조성물을 도포하고, 포토마스크를 통하여 자외선을 조사한 후, 현상하여 적색 필터 세그먼트의 상측 인근에 표 9, 표 10에 나타낸 막두께의 청색 필터 세그먼트를 형성하여 컬러 필터를 제작했다.
Figure 112009016353416-pct00006
Figure 112009016353416-pct00007
<컬러 필터의 색상 평가>
실시예 1∼16 비교예 1∼7에서 제작한 컬러 필터에 청색 LED와 적색·녹색 형광체를 조합하여 제작한 의사 백색 LED 광원[세이와덴키사제 SDPW50BOB : 발광 스펙트럼은 도 1에 도시한 바와 같음. 발광 강도가 최대가 되는 파장(λ1), 제2, 제3 발광 강도의 피크 파장(λ2, λ3), 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)를 100이라고 했을 때의 파장(λ2, λ3)에 있어서의 발광 강도(I2, I3)를 표 8에 나타냄.]을 사용하여 광을 조사했을 때의 컬러 필터의 색 특성을 현미 분광 광도계(올림푸스고가쿠사제 "OSP-SP100")를 사용하여 측정했다. 각 색 필터 세그먼트의 CIE 표색계에 있어서의 색도점(x, y), NTSC비, 백색 표시의 명도(Y값) 및 색온도를 표 9, 표 10에 나타냈다.
Figure 112009016353416-pct00008
Figure 112009016353416-pct00009
Figure 112009016353416-pct00010
실시예 1~8의 컬러 필터를 사용했을 때에는, NTSC비는 72% 이상이고, 색온도는 6000K 이상이며, 각 색 필터 세그먼트의 막두께도 3.3μm 이하이고, 백색의 명도·색 재현성도 양호하며, 컬러 필터의 생산성도 양호했다.
한편, 비교예 1의 컬러 필터를 사용했을 때에는, NTSC비는 74%로 실시예 1~8의 컬러 필터를 사용했을 때와 대략 동등하지만, 색온도가 6000K보다 작고 또 청색 필터 세그먼트의 막두께가 3.3μm를 넘고 있었다. 비교예 2의 컬러 필터를 사용했을 때에는, 각 색 필터 세그먼트의 막두께는 3.3μm 이하였지만, NTSC비가 72%에 이르지 않고, 색온도가 6000K 미만이었다. 비교예 3의 컬러 필터를 사용했을 때에는, NTSC비는 77%이고, 색온도가 6000K 이상이며, 적색 필터 세그먼트 및 녹색 필터 세그먼트의 막두께는 3.3μm 이하였지만, 청색 필터 세그먼트의 막두께가 3.3μm를 넘고 있었다. 비교예 4, 비교예 5의 컬러 필터를 사용했을 때에는, 각 색 필터 세그먼트의 막두께는 3.3μm 이하이고 색온도가 6000K 이상이었지만, NTSC비가 72%에 이르지 않았다. 비교예 6의 컬러 필터를 사용했을 때에는, 색온도가 6000K 이상이었지만, NTSC비가 72%에 이르지 않고, 적색 세그먼트의 막두께가 3.3μm를 넘고 있었다.
그 다음에 NTSC비가 80% 이상의 실시예 9~16의 컬러 필터를 사용했을 때에는, 색온도는 6000K 이상이고, 각 색 필터 세그먼트의 막두께도 3.3μm 이하였다. 한편, 비교예 7의 컬러 필터를 사용했을 때에는, NTSC비는 80%로 실시예 9~16의 컬러 필터를 사용했을 때와 대략 동등하지만, 색온도가 6000K보다 작고 또 적색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트의 막두께가 3.3μm를 넘고 있었다.
이상에서 서술한 바와 같이, 본 발명의 컬러 필터는 색 재현성이 양호하고 또한 백색의 색 재현성도 양호하다.

Claims (6)

  1. 기판 상에 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트를 가지는 컬러 필터로서,
    430nm~485nm의 파장 범위 내에 발광 강도가 최대가 되는 피크 파장(λ1)을 가지고, 520nm~580nm의 파장 범위 내에 제2 발광 강도의 피크 파장(λ2)을 가지며, 610nm~670nm의 파장 범위 내에 제3 발광 강도의 피크 파장(λ3)을 가지고, 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ2)에 있어서의 발광 강도(I2)의 비(I2/I1) 및 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ3)에 있어서의 발광 강도(I3)의 비(I3/I1)가 각각 0.2 이상 0.7 이하인 분광 특성을 가지는 의사 백색 LED를 광원으로 사용한 경우에 상기 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트의 CIE 표색계에 있어서의 색도점을 각각 (xR, yR), (xG, yG), (xB, yB)로 했을 때, x-y 색도도 상의 이들 3점으로 규정되는 삼각형의 면적이 적(0.67, 0.33), 녹(0.21, 0.71), 청(0.14, 0.08)의 3점으로 규정되는 기준 삼각형의 면적의 72% 이상이고, 색온도가 6000K 이상이며, 상기 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트의 막두께가 3.3μm 이하이고,
    상기 녹색 필터 세그먼트가 C.I.Pigment Green 36, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Yellow 139, C.I.Pigment Yellow 150 및 C.I.Pigment Yellow 185로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 3종의 안료를 함유하고, 이 선택된 적어도 3종의 안료가 C.I.Pigment Green 36 및 C.I.Pigment Green 7로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 1종의 녹색 안료와 C.I.Pigment Yellow 139, C.I.Pigment Yellow 150 및 C.I.Pigment Yellow 185로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 1종의 황색 안료를 포함하고,
    상기 적색 필터 세그먼트가 C.I.Pigment Red 254, C.I.Pigment Red 177, C.I.Pigment Red 179로부터 선택되는 적어도 2종의 안료를 함유하고, 및
    상기 청색 필터 세그먼트가 C.I.Pigment Blue 15:6 및 C.I.Pigment Violet 23을 함유하고, C.I.Pigment Blue 15:6의 중량(GB15:6)과 C.I.Pigment Violet 23의 중량(GV23)의 비(GB15:6/GV23)가 85/15~40/60인
    것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 기재된 컬러 필터와, 430nm~485nm의 파장 범위 내에 발광 강도가 최대가 되는 피크 파장(λ1)을 가지고, 520nm~580nm의 파장 범위 내에 제2 발광 강도의 피크파장(λ2)을 가지며, 610nm~670nm의 파장 범위 내에 제3 발광 강도의 피크 파장(λ3)을 가지고, 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ2)에 있어서의 발광 강도(I2)의 비(I2/I1) 및 파장(λ1)에 있어서의 발광 강도(I1)와 파장(λ3)에 있어서의 발광 강도(I3)의 비(I3/I1)가 각각 0.2 이상 0.7 이하인 분광 특성을 가지는 의사 백색 LED를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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