KR20110035933A - 컬러 필터 제조용 착색 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 6색 컬러 필터를 제조하는 데 적합한 마젠타색의 착색 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 적어도 안료, 바인더 성분 및 용제를 포함하는 컬러 필터 제조용 마젠타색 착색 조성물로서, 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 177을 안료 전체에 대하여 55 중량％ 이상, 및 보라색 안료로서 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 포함한다. 보다 바람직하게는, 적색 안료로서 추가로 C.I.피그먼트 레드 254를 포함한다.

Description

컬러 필터 제조용 착색 조성물{COLOR COMPOSITION FOR PRODUCING COLOR FILTERS}

본 발명은, 액정 표시 장치 등에 사용되는 컬러 필터 제조용의 착색 조성물, 상기 착색 조성물을 사용하여 제조한 컬러 필터 및 상기 컬러 필터를 사용하여 제조한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 액정 표시 장치는 컴퓨터용 액정 모니터로서, 또는 액정 텔레비전으로서의 수요가 급격히 확대되고 있다. 또한, 수요 확대와 함께 보다 고휘도이면서도 고콘트라스트비를 가지며, 색 재현성이 우수한 고성능의 액정 표시 장치가 요구되고 있다.

일반적으로 컬러 액정 표시 장치 (101)은, 도 3(A)에 나타낸 바와 같이 컬러 필터 (1)과 TFT 어레이 기판 등의 전극 기판 (2)를 대향시켜 1 내지 10 ㎛ 정도의 간극부 (3)을 설치하고, 해당 간극부 (3) 내에 액정 화합물 (L)을 충전하고, 그 주위를 밀봉재 (4)로 밀봉한 구조를 취하고 있다. 컬러 필터 (1)은, 투명 기판 (5) 위에, 화소를 구성하는 각 색의 영역간의 경계부를 차광하기 위해 소정의 패턴으로 형성된 블랙 매트릭스층 (6), 복수의 색을 소정의 순서로 배열한 화소부 (7), 보호막 (8), 투명 전극막 (9)가 투명 기판에 가까운 측으로부터 이 순서대로 적층된 구조를 취하고 있다. 또한, 컬러 필터 (1) 및 이것과 대향하는 전극 기판 (2)의 내면측에는 배향막 (10)이 설치된다. 또한, 간극부 (3)에는, 컬러 필터 (1)과 전극 기판 (2) 사이의 셀 간격을 일정하면서도 균일하게 유지하기 위해 스페이서가 설치된다. 스페이서로서는 일정 입경을 갖는 펄 (11)을 분산시키거나, 또는 도 3(B)에 나타낸 바와 같이 셀 간격에 대응하는 높이를 갖는 기둥형 스페이서 (12)를 컬러 필터의 내면측이며, 블랙 매트릭스층 (6)이 형성되어 있는 위치와 중첩되는 영역에 형성한다. 또한, 각 색으로 착색된 화소 각각 또는 컬러 필터의 배후에 있는 액정층의 광투과율을 제어함으로써 컬러 화상이 얻어진다.

컬러 액정 표시 장치에는, 통상적으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3원색의 화소를 갖는 컬러 필터가 사용되고 있다. 그러나, 상기 3원색으로 표현 가능한 색은 xy 색도도상에서의 RGB의 색 삼각형에 의해 규정되는 영역 내의 색으로 한정되기 때문에, 종래의 컬러 필터는 미묘한 색조에 대하여 자연스러운 발색을 제공하는 것이 어렵다는 문제점을 갖고 있었다.

이러한 문제점에 대하여, 예를 들면 특허문헌 1에서는 RGB뿐만 아니라 시안색(C), 마젠타색(M), 옐로우색(Y)을 사용한 6색의 영역을 갖는 화소를 구비한 컬러 필터(6색 컬러 필터)를 사용함으로써, 색 재현성을 향상시키는 것을 제안하였다. 그러나, 컬러 필터의 제조에서 널리 이용되고 있는 포토리소그래피법에 의해 6색 컬러 필터를 제조하는 경우, 도공액의 도포, 노광, 현상의 사이클을 총 6회 반복하게 되어, 공정이 번잡해지고 비용 상승으로 이어진다는 문제점이 있었다.

그러나, 최근 포토리소그래피법 대신에 특허문헌 2에 기재되어 있는 착색 잉크를 기판 위에 분무함으로써, 컬러 필터의 각 색의 착색층을 형성하는 잉크젯법이 개발, 실용화되었다. 잉크젯법에 따르면, 6색의 영역이어도 1회에 형성하는 것이 가능하기 때문에, 비용을 억제하면서 6색 컬러 필터를 제조하는 것이 가능해지는 것으로 생각된다.

일본 특허 공개 제2005-62833호 공보 일본 특허 공개 (평)9-21910호 공보

6색 컬러 필터를 제조함에 있어서, 상기 6색 중 마젠타색의 착색층은 다른 5색과의 균형이 양호한 분광 스펙트럼을 갖고, 높은 콘트라스트비를 갖는다는 조건을 만족시킬 필요가 있다. 따라서, 이러한 요건을 만족하는 6색 컬러 필터에서의 마젠타의 착색층을 제조하는 데 적합한 마젠타색의 착색 조성물이 요구되고 있다.

본 발명자들은 컬러 필터 제조용의 마젠타색의 착색 조성물에 대하여 연구를 거듭한 결과, 특정한 안료를 특정한 배합비로 혼합함으로써, 6색 컬러 필터를 제조하는 데 적합한 특성을 구비한 마젠타색 착색 조성물을 제조하는 것에 성공하였다. 본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 적어도 안료, 바인더 성분 및 용제를 포함하는 컬러 필터 제조용 마젠타색 착색 조성물로서, 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 177을 안료 전체에 대하여 55 중량％ 이상, 및 보라색 안료로서 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 포함하는 상기 마젠타색 착색 조성물.

(2) 상기 (1)에 있어서, 적색 안료로서 추가로 C.I.피그먼트 레드 254를 포함하는 마젠타색 착색 조성물.

(3) 상기 (2)에 있어서, C.I.피그먼트 레드 254를 C.I.피그먼트 레드 177의 50 중량％ 이하의 양으로 포함하는 마젠타색 착색 조성물.

(4) 적색, 녹색, 청색, 시안색, 황색, 마젠타색의 각 색의 영역을 갖는 6색 컬러 필터로서, 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료가 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 177을 상기 안료 전체에 대하여 55 중량％ 이상, 및 보라색 안료로서 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 포함하는 상기 6색 컬러 필터.

(5) 상기 (4)에 있어서, 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료가 적색 안료로서 추가로 C.I.피그먼트 레드 254를 포함하는 6색 컬러 필터.

(6) 상기 (5)에 있어서, 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료가 C.I.피그먼트 레드 254를 C.I.피그먼트 레드 177의 50 중량％ 이하의 양으로 포함하는 6색 컬러 필터.

(7) 표시측 기판과 액정 구동측 기판을 대향시키고, 양자간에 액정을 봉입하여 이루어지는 액정 표시 장치로서, 상기 표시측 기판이 상기 (4) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 컬러 필터를 포함하는 액정 표시 장치.

본 발명의 컬러 필터 제조용 마젠타색 착색 조성물을 사용함으로써, 분광 특성, 특히 휘도가 우수한 6색 컬러 필터에서의 마젠타색 착색층을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물에 따르면, 안료의 종류 및 배합을 최적화함으로써, 상기 착색 조성물에 의해 형성한 착색층 중의 안료 농도를 억제하여 적절한 바인더 성분 배합량을 확보하는 것이 가능해지기 때문에, 형성한 착색층의 내성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물을 다른 색의 착색 조성물과 조합하여 사용함으로써, 색 재현성이 우수한 액정 표시 장치용 6색 컬러 필터를 제공할 수 있다.

[도 1] 실시예 1 내지 4의 잉크젯 잉크 조성물을 사용하여 제조한 착색층을 측정하여 얻어진 분광 스펙트럼이다.
[도 2] 비교예 1 내지 3의 잉크젯 잉크 조성물을 사용하여 제조한 착색층을 측정하여 얻어진 분광 스펙트럼이다.
[도 3] 액정 표시 장치의 일례의 모식적 단면도이다.

(마젠타색 착색 조성물)

본 발명의 한 실시 형태에 있어서, 본 발명은 액정 표시 장치 등에 사용되는 컬러 필터 제조용의 마젠타색 착색 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 특히 6색 컬러 필터의 제조에서 마젠타색 착색층을 형성하는 데 우수하다. 단, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물을 6색 컬러 필터 이외의 컬러 필터, 예를 들면 CMY의 3색을 사용한 3색 컬러 필터의 제조에 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조뿐만 아니라, 예를 들면 CCD 이미지 센서 등의 이미지 센서용 컬러 필터의 제조에도 사용할 수 있다.

본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 잉크젯법이나 포토리소그래피법과 같은 당업자에게 알려진 컬러 필터의 제조법에서 사용된다. 즉, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 예를 들면 잉크젯법에서는 잉크젯 잉크이고, 포토리소그래피법에서는 레지스트이다. 본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 특히 잉크젯법에 의한 컬러 필터의 제조에 적합하다.

본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 적어도 안료(특히 착색 안료), 바인더 성분 및 용제를 포함한다. 안료는, 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 177을 안료 전체에 대하여 55 중량％ 이상, 바람직하게는 55 내지 95 중량％, 보다 바람직하게는 60 내지 95 중량％ 포함하고, 보라색 안료로서 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 포함한다. 안료는, 보라색 안료로서 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 안료 전체에 대하여 바람직하게는 45 중량％이하, 보다 바람직하게는 5 내지 45 중량％ 포함한다. 안료에 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 첨가함으로써, 착색 조성물의 분광 스펙트럼에서 450 nm 이하의 투과율을 높일 수 있다. 또한, C.I.피그먼트 바이올렛 23은 착색력이 강하기 때문에, 이것을 첨가함으로써 착색 조성물 전체에서의 안료 농도를 억제하고, 바인더 수지 함유량을 많게 하는 것이 가능해진다. 또한, 착색 조성물에서의 바인더 수지 함유량을 많게 함으로써, 형성한 착색층의 내열성이나 내광성 등의 내성을 높일 수 있다. 한편, C.I.피그먼트 바이올렛 23을 지나치게 첨가하면 착색 조성물 중에서의 안료의 분산 안정성의 확보가 어려워지고, 점도도 높아지기 때문에, 잉크젯법에서의 잉크젯 잉크로서 사용할 때 토출 안정성이 악화되는 경우가 있지만, C.I.피그먼트 레드 177을 55 중량％ 이상 포함시킴으로써, 분산 안정성 및 토출 안정성에 문제가 발생하는 것을 회피할 수 있다. 또한, 보라색 안료로서의 C.I.피그먼트 바이올렛 23은, 안료 전체에 대하여 5 내지 40 중량％의 양으로 포함되어 있는 것이 특히 바람직하다.

안료는, 적색 안료로서 추가로 C.I.피그먼트 레드 254를 포함하는 것이 바람직하다. 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 177에 C.I.피그먼트 레드 254를 조합하여 사용함으로써, 보다 투명성이 우수한 마젠타색 착색층을 형성하는 것이 가능해진다. 컬러 필터에서의 착색층의 투명성은 휘도와 관계가 있으며, 투명성을 높임으로써 높은 휘도가 얻어진다. 또한, C.I.피그먼트 레드 254는 C.I.피그먼트 레드 177의 50 중량％ 이하, 특히 40 중량％이하, 특히 30 중량％ 이하의 양으로 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 양의 C.I.피그먼트 레드 254를 배합함으로써, 색 성능이나 분광 스펙트럼의 면에서 특히 균형이 잡힌 마젠타색 착색층을 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 적절하다면 상기한 것 이외의 공지된 착색 안료, 염료 또는 체질 안료(산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화아연, 황산납 등) 등을 포함하고 있을 수도 있다. 안료는, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물의 고형분 전량에 대하여 1 내지 50 중량％, 특히 10 내지 30 중량％의 비율로 배합하는 것이 바람직하다.

상기한 조건을 만족하는 본 발명의 마젠타색 착색 조성물에서의 바람직한 안료의 배합예는 이하와 같다. 또한, 수치는 착색 조성물에 포함되는 안료 전체에 대한 중량비를 나타낸다.

(1) 배합예 1

C.I.피그먼트 레드 177 : 55 내지 95 중량％

C.I.피그먼트 바이올렛 23 : 5 내지 45 중량％

C.I.피그먼트 레드 254 : 0 중량％

(2) 배합예 2

C.I.피그먼트 레드 177 : 55 내지 95 중량％…(a)

C.I.피그먼트 바이올렛 23 : 5 내지 45 중량％

C.I.피그먼트 레드 254 : (a)의 50 중량％ 이하

(3) 배합예 3

C.I.피그먼트 레드 177 : 60 내지 80 중량％

C.I.피그먼트 바이올렛 23 : 10 내지 20 중량％

C.I.피그먼트 레드 254 : 10 내지 20 중량％

안료는, 안료 분산제를 사용함으로써 용제 중에 양호하게 분산시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 안료, 바인더 성분 및 용제뿐만 아니라 안료 분산제를 포함하는 것이 바람직하다. 안료 분산제로서는, 예를 들면 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양쪽성계, 실리콘계, 불소계 등의 계면활성제를 사용할 수 있다. 당업자라면, 상술한 안료를 양호하게 분산시킬 수 있는 공지된 안료 분산제를 적절하게 선택할 수 있다. 안료 분산제는, 안료에 대하여 30 내지 80 중량％, 특히 50 내지 70 중량％ 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 마젠타색 착색 조성물은 착색층의 기판에 대한 밀착성을 부여하고, 착색층의 내성을 높이는 것을 목적으로서 바인더 성분을 포함한다. 당업자라면, 공지된 바인더 성분을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 바인더 성분으로서는, 예를 들면 가시광선, 자외선, 전자선 등에 의해 중합 경화시킬 수 있는 광경화성의 바인더 성분이나, 가열에 의해 중합 경화시킬 수 있는 열경화성의 바인더 성분과 같은 중합 경화 가능한 바인더 성분을 사용할 수 있다.

열경화성 바인더 성분으로서는, 1 분자 중에 열경화성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물과 경화제의 조합이 통상적으로 이용되며, 열경화 반응을 촉진시킬 수 있는 촉매를 첨가할 수도 있다. 열경화성 관능기로서는 에폭시기가 바람직하게 사용된다. 또한, 이들에 그 자체는 중합 반응성이 없는 중합체를 추가로 사용할 수도 있다.

1 분자 중에 열경화성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물로서, 통상적으로는 1 분자 중에 에폭시기 2개 이상을 갖는 에폭시 화합물이 사용된다. 1 분자 중에 에폭시기 2개 이상을 갖는 에폭시 화합물은, 에폭시기를 2개 이상, 바람직하게는 2 내지 50개, 보다 바람직하게는 2 내지 20개를 1 분자 중에 갖는 에폭시 화합물(에폭시 수지로 불리는 것을 포함함)이다. 에폭시기는 옥시란환 구조를 갖는 구조인 것이 바람직하고, 예를 들면 글리시딜기, 옥시에틸렌기, 에폭시시클로헥실기 등을 들 수 있다. 에폭시 화합물로서는, 카르복실산에 의해 경화할 수 있는 공지된 다가 에폭시 화합물을 들 수 있으며, 이러한 에폭시 화합물은, 예를 들면 문헌 [신보 마사키 편 "에폭시 수지 핸드북" 일간 공업 신문사 발행(1987년)] 등에 폭넓게 개시되어 있고, 이들을 사용하는 것이 가능하다.

열경화성 바인더 성분으로서는, 비교적 분자량이 높은 중합체와 비교적 분자량이 낮은 화합물을 병용하는 것이 바람직하다. 이것은, 착색층의 내성을 높임과 동시에 착색층의 가교 밀도를 높이고, 착색 조성물의 점도를 낮게 억제하여 취급을 용이하게 하기위함이다. 열경화성 바인더 성분으로서 구체적으로는, 일본 특허 공개 제2006-106503호 공보의 [0132] 내지 [0160] 단락에 기재되어 있는 바인더 성분을 사용할 수 있다.

자외선, 전자선 등의 빛에 의해 중합 경화시킬 수 있는 광경화성 수지를 포함하는 바인더 성분으로서는, 착색층의 내성을 높이기 위해 비교적 분자량이 큰 중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 비교적 분자량이 크다는 것은, 소위 단량체나 올리고머보다 분자량이 큰 것을 말하며, 중량 평균 분자량 5,000 이상을 기준으로 할 수 있다. 비교적 분자량이 큰 중합체로서는, 그 자체는 중합 반응성이 없는 중합체 및 그 자체가 중합 반응성을 갖는 중합체 중 어느 하나를 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 비교적 분자량이 높은 중합체를 주체로 하고, 필요에 따라 광중합성 관능기를 2개 이상 갖는 다관능 단량체나 올리고머, 광중합성 관능기를 1개 갖는 단관능의 단량체나 올리고머, 빛에 의해 활성화되는 광중합 개시제 및 증감제 등을 배합하여 광경화성 바인더 성분을 구성한다.

그 자체는 중합 반응성이 없는 중합체를 비교적 분자량이 큰 중합체로서 사용하는 경우에는, 바인더 성분에 광중합성 관능기를 2개 이상 갖는 다관능 단량체, 올리고머와 같은 다관능 중합성 성분을 배합한다. 이 경우, 바인더 성분 내에서 다관능 중합성 성분이 광조사에 의해 그 자체가 자발적으로 중합하거나, 또는 광조사에 의해 활성화된 광중합 개시제 등의 다른 성분의 작용에 의해 중합하여 도공막 중에 네트워크 구조를 형성하고, 해당 네트워크 구조 내에 중합 반응성이 없는 수지나 안료 등의 성분이 둘러싸여 들어가 경화된다. 광경화성 바인더 성분으로서 구체적으로는, 일본 특허 공개 제2006-106503호 공보의 [0066] 내지 [0128] 단락에 기재되어 있는 바인더 성분을 사용할 수 있다.

본 발명의 마젠타색 착색 조성물에서 사용할 수 있는 바인더 성분의 구체예로서는, 예를 들면 글리시딜메타크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체, 글리시딜메타크릴레이트-시클로헥실메타크릴레이트 공중합체, 에피코트 828, 에피코트 157S70, 에피코트 154(재팬 에폭시 레진사 제조), 트리멜리트산, 1,2,4-시클로헥산트리카르복실산 및 이들 중 2개 이상의 조합을 들 수 있다. 경화된 착색층에 충분한 밀착성, 강도, 경도를 부여하기 위해서는, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물의 안료나 기타 성분을 포함시킨 고형분 전량에 차지하는 바인더 성분의 합계 비율을 50 내지 85 중량％, 특히 60 내지 75 중량％로 하는 것이 바람직하다. 또한, 포토리소그래피법에서의 레지스트로서 사용하는 경우, 본 발명의 마젠타색 착색 조성물은 레지스트로서 기능하기 위해 필요로 되는 광경화성 바인더 성분을 포함한다.

본 발명의 마젠타색 착색 조성물은, 안료 및 바인더 성분 등을 분산 또는 용해시키는 용제를 포함한다. 본 발명에서 사용하는 용제는, 안료 및 바인더 성분 등의 고형분을 바람직하게 분산 또는 용해할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 용제의 구체예로서는, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르와 같은 글리콜에테르류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트와 같은 글리콜에테르에스테르류; 디에틸렌글리콜모노메틸에테르와 같은 글리콜 올리고머 에테르류; 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트와 같은 글리콜 올리고머 에테르에스테르류; 아세트산에틸, 벤조산프로필과 같은 지방족 또는 방향족 에스테르류; 탄산디에틸과 같은 디카르복실산디에스테르류; 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸과 같은 알콕시카르복실산에스테르류; 아세토아세트산에틸과 같은 케토카르복실산에스테르류; 에탄올, 이소프로판올, 페놀과 같은 알코올류 또는 페놀류; 디에틸에테르, 아니솔과 같은 지방족 또는 방향족 에테르류; 2-에톡시에탄올, 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알콕시 알코올류; 디에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜과 같은 글리콜 올리고머류; 2-에톡시에틸아세테이트와 같은 알콕시 알코올 에스테르류; 아세톤, 메틸이소부틸케톤과 같은 케톤류, 또는 이들 중 2 이상의 조합을 들 수 있다. 용제는 착색 조성물의 전량에 대하여 40 내지 95 중량％, 특히 70 내지 95 중량％의 비율로 사용하는 것이 바람직하다.

(6색 컬러 필터)

본 발명의 한 실시 형태에 있어서, 본 발명은 적색, 녹색, 청색, 시안색, 황색, 마젠타색의 각 색의 영역을 구비한 6색 컬러 필터에 관한 것이다. 본 발명의 6색 컬러 필터는, 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료가 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 177을 안료 전체에 대하여 55 중량％ 이상, 바람직하게는 55 내지 95 중량％, 보다 바람직하게는 60 내지 95 중량％ 포함하고, 보라색 안료로서 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 포함한다. 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료는, 보라색 안료로서의 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 안료 전체에 대하여 45 중량％ 이하, 특히 5 내지 45 중량％, 특히 5 내지 40 중량％ 포함하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료는, 적색 안료로서 추가로 C.I.피그먼트 레드 254를 포함하는 것이 바람직하고, C.I.피그먼트 레드 254는 C.I.피그먼트 레드 177의 50 중량％ 이하, 특히 40 중량％ 이하, 특히 30 중량％ 이하의 양으로 포함되어 있는 것이 특히 바람직하다. 이러한 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층은, 상술한 본 발명에 따른 컬러 필터 제조용 마젠타색 착색 조성물을 사용하여 형성할 수 있다.

본 발명의 6색 컬러 필터는 적어도 적색, 녹색, 청색, 시안색, 황색, 마젠타색의 각 색의 영역을 구비하고 있으면 되고, 상기 각 색의 영역은 임의의 형태, 예를 들면 모자이크형, 스트라이프형, 트라이앵글형, 4화소 배치형 등의 형태로 배열할 수 있다. 본 발명의 6색 컬러 필터는 RGB의 3원색에 CMY의 3색을 부가한 6색으로 함으로써, 종래의 컬러 필터보다 우수한 색 재현성을 실현할 수 있다.

본 발명의 6색 컬러 필터는, 마젠타색의 영역이 파장 500 nm에서 투과율 5 ％가 되는 막 두께에 있어서, (1) 파장 400 nm 이상 450 nm 이하에서 투과율 10 ％ 이상, (2) 파장 530 내지 570 nm에서 투과율 3 ％ 이하, (3) 파장 600 nm 이상 700 nm 이하에서 투과율 15 ％ 이상이라는 3개의 조건을 모두 만족시키는 분광 특성을 구비하는 것이 바람직하다. 마젠타색에서 파장 450 nm 이하의 투과율은 색에 그다지 영향을 주지 않기 때문에, 파장 450 nm 이하에서의 투과율이 10 ％ 이상이면 충분한 휘도를 얻을 수 있다. 한편, 파장 500 내지 600 nm 부근, 특히 파장 530 내지 570 nm 부근은 색에 영향을 주는 파장 영역이며, 파장 530 내지 570 nm에서 투과율 3 ％ 이하, 파장 600 nm 이상에서 투과율이 15 ％ 이상이면, 6색 컬러 필터에 있어서 바람직한 마젠타색의 착색층이 된다.

또한, 본 발명의 6색 컬러 필터는, 특히 마젠타색의 영역이 콘트라스트비에 있어서도 우수한 것을 특징으로 한다. 콘트라스트비는, 예를 들면 2매의 편광판 사이에 컬러 필터를 놓고, 백 라이트로부터의 빛이 2매의 편광판을 통과하는 패럴렐 니콜시의 휘도와, 백 라이트로부터의 빛이 2매째의 편광판에 의해 차단되는 크로스 니콜시의 휘도를 각각 측정함으로써 구할 수 있다. 또한, 콘트라스트비는, 츠보사카 덴끼사 제조 콘트라스트 측정 장치 CT-10(광원: 냉음극관 F10 램프, 휘도계: 코니카 미놀타 센싱사 제조 LS-100, 편광판: 루케오사 제조 폴락스 38S)을 사용하여 상기한 방법에 따라 측정한 경우, 1500 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 6색 컬러 필터는, 잉크젯법이나 포토리소그래피법과 같은 당업자에게 알려진 컬러 필터의 제조법에 의해 제조할 수 있다. 그러나, 본 발명의 6색 컬러 필터는, 제조 공정의 간소화의 관점에서 6색의 착색층을 1회에 형성하는 것이 가능한 잉크젯법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

잉크젯법에 의한 컬러 필터의 제조법의 일례를 이하에 설명한다. 우선, 컬러 필터의 투명 기판을 준비한다. 이어서, 투명 기판 한쪽면측의 각 색 영역 사이의 경계가 되는 부분에 블랙 매트릭스층을 형성한다. 이어서, 불소 화합물을 도입 가스로서 사용하여 플라즈마를 조사하고, 블랙 매트릭스 위만을 발(撥) 잉크화한다. 이어서, 각 색의 잉크젯 잉크를 준비하고, 투명 기판의 표면에 블랙 매트릭스층의 패턴에 의해 구획된 각 색의 착색층 형성 영역에, 각 색의 착색층 형성용 잉크젯 잉크를 잉크젯 방식에 의해 선택적으로 부착시켜 잉크층을 형성한다. 이어서, 각 색의 잉크층을 건조시키고, 필요에 따라 예비 베이킹한 후, 적절하게 노광 및/또는 가열함으로써 경화시킨다. 잉크층을 적절하게 노광 및/또는 가열하면, 잉크젯 잉크 중에 포함되는 경화성 수지의 가교 요소가 가교 반응을 일으키고, 잉크층이 경화되어 착색층이 형성된다. 이어서, 투명 기판의 착색층을 형성한 측에 보호막을 형성한다. 보호막은, 투명한 수지 조성물을 사용하여 스핀 코터, 롤 코터, 스프레이, 인쇄 등의 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 보호막 위의 투명 전극은, 산화인듐주석(ITO), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO) 등 및 이들의 합금 등을 사용하여 스퍼터링법, 진공 증착법, CVD법 등의 일반적인 방법에 의해 형성되며, 필요에 따라 포토레지스트를 사용한 에칭 또는 지그의 사용에 의해 소정의 패턴으로 할 수 있다.

본 발명의 6색 컬러 필터는, 액정 표시 장치의 제조에 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 6색 컬러 필터는, 액정 표시 장치뿐만 아니라 예를 들면 CCD 이미지 센서 등의 제조에도 사용할 수 있다.

(액정 표시 장치)

본 발명의 한 실시 형태에 있어서, 본 발명은 6색 컬러 필터를 사용하여 제조한 액정 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 액정 표시 장치는, 상술한 본 발명의 6색 컬러 필터를 포함하는 표시측 기판과 액정 구동측 기판을 대향시키고, 양자간에 액정을 봉입하여 조립함으로써 제조된다. 예를 들면, 상기한 바와 같이 하여 제조된 6색 컬러 필터를 포함하는 표시측 기판과 액정 구동측 기판(TFT 어레이 기판)을 대향시키고, 양 기판의 내면측 주연부를 밀봉제에 의해 접합하면, 양 기판은 소정 거리의 셀 간격을 유지한 상태에서 접합된다. 이어서, 기판 사이의 간극부에 액정을 채워 밀봉함으로써, 본 발명의 액정 표시 장치인 액티브 매트릭스 방식의 컬러 액정 표시 장치가 얻어진다. 액정 표시 장치에서의 기타 제조 방법 및 구성은, 통상적으로 이용되는 방법 및 구성으로 할 수 있다. 본 발명의 액정 표시 장치는, 예를 들면 도 3(A) 또는 (B)에 나타낸 바와 같은 구성으로 할 수 있다. 본 발명의 액정 표시 장치로서는 상술한 6색 컬러 필터를 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 공지된 액정 표시 장치를 들 수 있다. 구체적으로는, IPS(In-Plane Switching)형, STN(Super Twisted Nematic)형, TN(Twisted Nematic)형, 강유전성형, 반강유전성형, MVA 모드형 등을 들 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는다.

[1] 약칭 등

본 실시예에서 사용하는 화합물의 명칭과 그 약칭을 이하에 나타낸다.

BCA: 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트(별칭: 부틸카르비톨아세테이트)

EEP: 3-에톡시프로피온산에틸

GMA: 글리시딜메타크릴레이트

MMA: 메틸메타크릴레이트

퍼부틸 O(상품명, 니찌유(주) 제조): t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트

PR254: C.I.피그먼트 레드 254

PR177: C.I.피그먼트 레드 177

PV23: C.I.피그먼트 바이올렛 23

또한, 본 실시예에서 기재하는 중량 평균 분자량은, GPC(겔 침투 크로마토그래피)로 측정한 폴리스티렌 환산값이다.

[2] 잉크젯 잉크 조성물의 제조

제조예 1: 바인더성 에폭시 화합물의 합성

온도계, 환류 냉각기, 교반기 및 적하 깔때기를 구비한 4구 플라스크에, 표 1에 나타낸 배합 비율에 따라 수산기를 함유하지 않는 용제 BCA를 40.7 중량부 투입하고, 교반하면서 가열하여 140 ℃로 승온시켰다. 이어서, 140 ℃의 온도에서 적하 성분인 GMA 10중량부, MMA 40 중량부 및 퍼부틸 O(중합 개시제) 4.7 중량부의 혼합물을 2 시간에 걸쳐서 적하 깔때기로부터 등속 적하하였다. 적하 종료 후, 110 ℃로 강온시키고, 추가 촉매 성분으로서 퍼부틸 O 0.3 중량부와 BCA 4.3 중량부의 혼합물을 첨가하고, 110 ℃의 온도를 2 시간 동안 유지한 시점에 반응을 종료함으로써, 공중합비가 GMA:MMA=20:80, 중량 평균 분자량이 20,000인 바인더성 에폭시 화합물(GMA-MMA 공중합체)을 얻었다.

제조예 2: 안료 분산액의 제조

각 안료, 안료 분산제(Disperbyk 2000, 빅케미ㆍ재팬(주) 제조) 및 용제를 표 2에 나타낸 비율로 혼합하고, 각각에 직경 0.3 mm의 지르코니아 비드를 500 중량부 첨가하고, 페인트 쉐이커(아사다 뎃꼬(주) 제조)를 사용하여 4 시간 동안 분산시켜, PR254 안료 분산액, PR177 안료 분산액 및 PV23 안료 분산액을 제조하였다.

제조예 3: 열경화성 바인더 성분의 제조

샘플병에 테플론(등록 상표) 피복한 회전자를 넣고, 자석교반기에 설치하였다. 이 샘플병 중에, 표 3에 나타낸 비율에 따라 상기 제조예 1에서 얻은 바인더성 에폭시 화합물(고형분 30 중량％의 BCA 용액) 및 다관능 에폭시 수지(상품명 에피코트 154, 재팬 에폭시 레진(주) 제조) 등을 첨가하여 실온에서 충분히 교반, 용해하고, 이어서 점도 조정을 위해 희석 용제를 첨가하여 교반, 용해한 후, 이것을 여과하여 열경화성 바인더 성분을 얻었다.

제조예 4: 잉크젯 잉크 조성물의 제조

표 4에 나타낸 배합 비율로, 상기 제조예 2에서 제조한 PR254 안료 분산액, PR177 안료 분산액, PV23 안료 분산액, 제조예 3에서 제조한 바인더 성분 및 용제를 충분히 혼합하여, 마젠타색 잉크젯 잉크 조성물을 제조하였다.

표 4의 배합 비율에 따라 제조한 각 마젠타색 잉크젯 잉크 조성물의 전체로서의 조성을 정리한 것을 표 5에 나타낸다.

[3] 잉크젯 잉크 조성물의 평가

이하에 기재한 방법에 따라, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 잉크젯 잉크 조성물의 분산 안정성, 분광 특성, 휘도 및 콘트라스트 성능을 각각 평가하였다.

(1) 분산 안정성

각 잉크젯 잉크 조성물의 제조 직후 및 23 ℃에서 1개월간 보존한 후의 점도를 측정하였다. 점도는 야마이찌 덴끼사 제조 회전 진동형 점도계 비스코메이트 UM-1G로 23 ℃에서 측정하였다. 안정성의 평가 기준은 이하와 같다.

A: 1개월 후에 0.3 mPaㆍs 미만의 점도 증가

B: 1개월 후에 0.6 mPaㆍs 미만의 점도 증가

C: 1개월 후에 0.6 mPaㆍs 이상의 점도 증가

(2) 분광 특성 및 휘도

우선, 각 잉크젯 잉크 조성물을 사용하여 이하와 같이 평가용의 착색층을 제조하였다.

두께 0.7 mm의 유리 기판(NH 테크노 글라스사 제조 NA35) 위에 스핀 코팅에 의해 잉크젯 잉크 조성물을 도포하고, 핫 플레이트 위에서 80 ℃에서 5분간 150 Torr의 조건으로 감압 건조하고, 이어서 핫 플레이트 위에서 200 ℃에서 10분간, 클린 오븐 내에서 240 ℃에서 40분간 가열 경화시켜 마젠타색의 착색층을 형성하였다.

상기 착색층의 분광 측정을 현미 분광 광도계(상품명 "OSP200", 올림푸스사 제조)를 사용하여 행하였다. 얻어진 분광 스펙트럼을 도 1(실시예 1 내지 4) 및 도 2(비교예 1 내지 3)에 각각 나타낸다. 분광 스펙트럼의 평가 기준은 이하와 같다.

조건: 파장 500 nm일 때의 투과율이 5 ％가 되는 막 두께의 착색층에 있어서,

(a) 파장 400 nm 이상 450 nm 이하에서 투과율 10 ％ 이상

(b) 파장 530 nm 이상 570 nm 이하에서 투과율 3 ％ 이하

(c) 파장 600 nm 이상 700 nm 이하에서 투과율 15 ％ 이상

A: (a) 내지 (c)의 조건을 모두 만족함

B: (b)만 만족하지 않음

C: 상기 이외

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 분광 스펙트럼 중, 비교예 1의 스펙트럼은 파장 450 nm에서 투과율 10 ％를 하회하였기 때문에 "C"로 평가하였다. 또한, 비교예 3의 스펙트럼은 파장 530 nm 이상 570 nm 이하에서 투과율 3 ％를 상회하였지만, 상기 (a) 및 (c)의 조건은 만족하였기 때문에 "B"로 평가하였다.

또한, 분광 스펙트럼으로부터, C 광원을 사용하여 CIE의 XYZ 표색계에서의 xy 색도 좌표를 계산하고, 휘도를 평가하였다. 휘도의 평가 기준은 이하와 같다.

조건: 파장 500 nm일 때의 투과율이 5 ％가 되는 막 두께의 착색층에 있어서,

Y값이

A: 10 이상

B: 8 이상

C: 8 미만

(3) 콘트라스트 성능

상기 (2)에서 제조한 마젠타색의 착색층의 콘트라스트값을 츠보사카 덴끼사 제조 콘트라스트 측정 장치 CT-10(광원: 냉음극관 F10 램프, 휘도계: 코니카 미놀타 센싱사 제조 LS-100, 편광판: 루케오사 제조 폴락스 38S)을 사용하여 측정하였다. 또한, 본 실시예에서의 콘트라스트값은 2매의 편광판 사이에 착색층을 형성한 유리 기판을 놓고, 백 라이트로부터의 빛이 2매의 편광판을 통과하는 패럴렐 니콜시의 휘도와, 백 라이트로부터의 빛이 2매째의 편광판에 의해 차단되는 크로스 니콜시의 휘도를 각각 측정하여, 패럴렐 니콜시의 휘도를 크로스 니콜시의 휘도로 나눈 값이다. 여기서는, Air의 패럴렐 니콜시의 휘도가 1000 cd/m²가 되도록 광원의 밝기를 조절하고, Air의 크로스 니콜시의 휘도를 0.1 cd/m²가 되도록 편광판의 각도를 조절함으로써, 2매의 편광판 사이에 아무것도 넣지 않은 블랭크에서의 콘트라스트값이 10000이 되도록 설정하여 측정을 행하였다. 콘트라스트 성능의 평가 기준은 이하와 같다.

조건: 파장 500 nm일 때의 투과율이 5 ％가 되는 막 두께의 착색층에 있어서,

A: 2500 이상

B: 1500 이상

C: 1500 미만

이상의 평가 결과를 표 6에 통합하였다.

분산 안정성은, 잉크젯 잉크에서 잉크젯 패터닝시의 토출 안정성 및 적절한 휘도ㆍ콘트라스트 성능을 확보하기 위해 요구되는 요건이다. 평가 결과로부터, V 23의 사용량을 50 중량％ 미만(45 중량％ 이하 정도)으로 함으로써 양호한 분산 안정성이 얻어진다는 것을 알 수 있었다.

휘도 및 콘트라스트비는, 고성능인 액정 표시 장치 등을 제조하기 위해 컬러 필터를 구성하는 착색층에 요구되는 요건이다. 평가 결과로부터, V23의 사용량을 50 중량％ 미만(45 중량％ 이하 정도)으로 함으로써 투명성이 우수하고, 높은 휘도를 구비한 착색층을 형성할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, R177의 사용량을 50 중량％보다 많게(55 중량％ 이상 정도) 함으로써, 높은 콘트라스트값이 얻어진다는 것을 알 수 있었다.

분광 스펙트럼은, 6색 컬러 필터에서의 마젠타색 착색층에 요구되는 파장과 투과율의 관계성이 만족되었는지의 여부를 판단하기 위해 측정하였다. 분광 스펙트럼은 콘트라스트비와 상반 관계에 있지만, 평가 결과로부터 실시예 1 내지 4의 안료의 배합이면, 소정의 콘트라스트값을 확보하면서 6색 컬러 필터에서의 마젠타색 착색층을 형성하는 데 적합한 분광 스펙트럼을 실현할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

1: 컬러 필터
2: 전극 기판
3: 간극부
4: 밀봉재
5: 투명 기판
6: 블랙 매트릭스층
7(7R, 7G, 7B): 화소
8: 보호막
9: 투명 전극막
10: 배향막
11: 펄
12: 기둥형 스페이서
101, 102: 컬러 액정 표시 장치
104: 컬러 필터

Claims (7)

1. 적어도 안료, 바인더 성분 및 용제를 포함하는 컬러 필터 제조용 마젠타색 착색 조성물로서, 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 177을 안료 전체에 대하여 55 중량％ 이상, 및 보라색 안료로서 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 포함하는 상기 마젠타색 착색 조성물.
2. 제1항에 있어서, 적색 안료로서 추가로 C.I.피그먼트 레드 254를 포함하는 마젠타색 착색 조성물.
3. 제2항에 있어서, C.I.피그먼트 레드 254를 C.I.피그먼트 레드 177의 50 중량％ 이하의 양으로 포함하는 마젠타색 착색 조성물.
4. 적색, 녹색, 청색, 시안색, 황색, 마젠타색의 각 색의 영역을 갖는 6색 컬러 필터로서, 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료가 적색 안료로서 C.I.피그먼트 레드 177을 상기 안료 전체에 대하여 55 중량％ 이상, 및 보라색 안료로서 C.I.피그먼트 바이올렛 23을 포함하는 상기 6색 컬러 필터.
5. 제4항에 있어서, 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료가 적색 안료로서 추가로 C.I.피그먼트 레드 254를 포함하는 6색 컬러 필터.
6. 제5항에 있어서, 마젠타색의 영역을 구성하는 착색층에 포함되는 안료가 C.I.피그먼트 레드 254를 C.I.피그먼트 레드 177의 50 중량％ 이하의 양으로 포함하는 6색 컬러 필터.
7. 표시측 기판과 액정 구동측 기판을 대향시키고, 양자간에 액정을 봉입하여 이루어지는 액정 표시 장치로서, 상기 표시측 기판이 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 컬러 필터를 포함하는 액정 표시 장치.

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