TWI431336B - 彩色濾光片基板及液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI431336B
TWI431336B TW099144874A TW99144874A TWI431336B TW I431336 B TWI431336 B TW I431336B TW 099144874 A TW099144874 A TW 099144874A TW 99144874 A TW99144874 A TW 99144874A TW I431336 B TWI431336 B TW I431336B
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Mie Shimizu
Takeshi Ikeda
Hidesato Hagiwara
Koichi Minato
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Toppan Printing Co Ltd
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    • G02B5/20Filters
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Description

彩色濾光片基板及液晶顯示裝置
本申請案係根據於2009年12月22日申請之日本專利申請案第2009-291416號且主張其優先權,其全部內容係括入於此以供參考。
本發明係關於用於液晶顯示裝置之彩色濾光片基板、及具備其之液晶顯示裝置。
近年來,正被要求液晶顯示器等之薄型顯示裝置之更高畫質化、省電力化及低價格化。尤其,在顯示對比2000以上之大型電視或高畫質監視器方面,係變得被要求於高正面對比的同時,也要求對於包含斜向的視角特性之高度的顯示品質水準。
在彩色濾光片中,為了避免在高視角之黑顯示時之著色,而需要以遲滯小的著色像素所形成之彩色濾光片。即使以液晶顯示裝置全體來進行光學設計,於彩色濾光片之著色層仍不能修正地殘留有若干量,例如+10 nm左右的遲滯,有斜向可見性低落的傾向。尤其,對於人的眼睛之視感度高的綠色像素,遲滯大係成為問題。
針對於此,進行使其於著色層含有於側鏈具平面構造基之高分子,或使其含有具有與高分子正負相反的雙折射率之雙折射減低粒子,而使彩色濾光片具有之遲滯量減低之嘗試。(例如,參照日本特開2000-136253號公報及日本特開2000-187114號公報)。
此外,進行以添加遲滯調整劑於著色層,並使各子像素具有不同之遲滯,而並不設置與彩色濾光片層不同之聚合型液晶層及改變各子像素之厚度地,使液晶顯示裝置之黑狀態的視角補償可在幾乎全部的可見光域之波長的嘗試。(例如,參照日本特開2008-40486號公報、及特開2008-145868號公報)
然而,在如此之方法,係若要控制顯示像素之遲滯,則有會使得彩色濾光片之以物性為首之各特性變化這樣的問題。原因,係因為若於擔負著色高分子薄膜中之顏料的載體的作用之高分子導入具有平面構造基之側鏈,則膜之密度,機械強度,耐藥品性等改變,並於藉由微影法獲得圖案之系統中,係蝕刻特性改變而在製造上產生不利。在另外添加雙折射減低粒子之方法中,亦由於加入無益於顯現膜強度之物質,而使機械強度,耐藥品性,密著性等惡化。
為了液晶面板及其他構件之設計容易度或最適化,本發明人等發現彩色濾光片之各著色像素的全部中,厚度方向之相位差Rth理想為小。尤其,從視感度的觀點為重要的綠色像素,係難以在保持作為綠色最適宜之顏色與高明度的同時兼顧小的遲滯。
[所欲解決之技術問題]
本發明之目的係提供具有在保持作為綠色最適宜之顏色與高明度的同時具有小的遲滯之綠色像素的彩色濾光片基板,及提供組入此彩色濾光片基板且高對比與黑顯示時之斜向可見性優異之液晶顯示裝置。
根據本發明的第一態樣,提供一種彩色濾光片基板,其特徵為在具備透明基板、與於此透明基板上所形成之含綠色像素的多個著色像素之彩色濾光片基板中,該綠色像素係含鹵化鋅酞青系綠色顏料與一種以上的黃色顏料,且在滿足下述(a)、(b)、(c)的三個條件的同時,該綠色像素之由下述式(2)表示之厚度方向相位差Rth之絕對值為2.0 nm以下。
(a)綠色像素之C光源所致色度(x,y)為在以(0.255,0.625)、(0.275,0.580)、(0.325,0.580)、(0.305,0.625)之四點所圍出之區域內。
(b)將綠色像素之C光源所致色度設為y=0.600時之明度Y為57.0以上。
(c) 構成綠色像素之顏料A、B‧‧‧之雙折射率與重量比率之積的和之絕對值滿足下述式(1)。
∣(顏料A之Δn×顏料A之重量比率)+(顏料B之Δn×顏料B之重量比率)+‧‧‧∣≦0.006 ‧‧‧式(1)
(式中,Δn係將顏料試料著色膜之平均面內折射率nxy 減去厚度方向之折射率nz 而得之複折射率)
Rth={(Nx+Ny)/2-Nz}×d ‧‧‧式(2)
(式中,Nx係表示綠色像素之平面內x方向的折射率、Ny係表示綠色像素之平面內y方向的折射率、Nz係表示綠色像素之厚度方向的折射率。在此,Nx係設為Nx≧Ny之遲相軸、d係綠色像素之厚度(nm)。)
根據本發明之第二態樣,提供了具備關於本發明的第一態樣之彩色濾光片基板的顯示裝置。
本發明之優點將在後述內容記載,及由後述而在某程度上為明顯,或可由本發明之實施而瞭解。本發明之優點可由下文所指出之儀器及組合之手段而實現及獲得。
以下,就本發明之實施例詳細地說明。
在實施形態之說明前,就本說明書中之光學特性值如以下而定義。
nxy :光的振動方向與薄膜的膜面平行之情形之折射率的平均
nz :光的振動方向與薄膜的膜面垂直之情形的折射率
d:薄膜的膜厚
雙折射率Δn=nxy -nz
厚度方向相位差Rth=Δn×d
折射率、雙折射率、及厚度方向相位差,係使用在著色像素的透射光峰之波長的測定值。如此之波長,例如在紅色像素係610 nm、在綠色像素係545 nm、在藍色像素係450 nm。
用於關於本發明之一實施形態之彩色濾光片的綠色像素,係由至少含有透明樹脂或其混合物所成之顏料載體、與鹵化鋅酞青系綠色顏料、及一種以上的黃色顏料之著色組成物所構成,且經調整使各顏料之試料著色膜之雙折射率與重量比率之積的和為0.006以下。
在具備使用如此之著色組成物而形成之綠色像素的彩色濾光片基板,係藉由使由下述式表示之綠色像素之厚度方向相位差Rth的絕對值成為2 nm以下地調整而可進行遲滯控制。
Rth={(Nx+Ny)/2-Nz}×d
(式中,Nx係表示綠色像素之平面內x方向的折射率、Ny係表示綠色像素之平面內y方向的折射率、Nz係表示綠色像素之厚度方向的折射率。在此,Nx係設Nx≧Ny之遲相軸、d係綠色像素之厚度(nm)。)
具備如此之彩色濾光片的液晶顯示裝置,係顯示高對比與斜向可見性。於厚度方向相位差Rth之絕對值為大於2 nm之情形,係變得難以設計液晶面板中之液晶或其他光學構件,此外斜向可見性會變差。
本發明者們,針對為了形成彩色濾光片之綠色像素所使用的感光性組成物潛心研究的結果,發現了藉由含有鹵化鋅酞青系綠色顏料與一種以上的黃色顏料,並調整其混合比率,而顯示作為彩色濾光片用感光性著色組成物之優良性能。亦即,如此之感光性著色組成物,係具有優良之靈敏度及顯影性,又藉由光照射及/或燒製而硬化後之綠色層(綠色像素)的厚度方向相位差Rth之絕對值為於2nm以下,而於靈敏度及與基板之密著性、耐溶劑性、及耐鹼性優異,同時為可解決全部上述之以往的技術之課題者。
一種以上的黃色顏料雖然亦可為分光分布不同者之組合,但ΔEab≦3以下且兩者之分光分布為相同,或者極接近實質上看作相同的程度之情形,即使改變應控制遲滯之組成物中之兩種以上的顏料之比率,由於保持著色組成物及其薄膜的顏色固定,著色組成物及彩色濾光片之設計變得更容易而為方便的。此情形下,綠色像素所含之一種至兩種以上的黃色顏料係在使用其著色組成物所製造之彩色濾光片中,在用於其所裝入之液晶顯示裝置之光源處,色差ΔEab更佳為3以下。
又,在關於本實施形態之彩色濾光片基板中,綠色像素之C光源所致之色度(x,y)之軌跡有必要使其調整為在以(0.255,0.625)、(0.275,0.580)、(0.325,0.580)、(0.305,0.625)之四點所圍出之區域A內。另外,此情形之色度係在構成綠色像素之著色塗膜的膜厚為一般彩色濾光片所用之值(大約1.4μm至3μm之範圍)的情況之值。
此區域A係為作為一般的電視影像顯示裝置用之液晶顯示器所用之彩色濾光片的適當範圍,係以大略滿足EBU(Europian Broadcasting Union)規格為目的。在C光源之色度(x,y)之軌跡若在區域A內,則可獲得大略滿足EBU規格之液晶顯示器,但若在區域A之外,則難以成為使其滿足EBU規格之液晶顯示器。
同時,用於本實施形態之彩色濾光片用著色組成物,係有必要調整使將以此著色組成物形成之塗膜的C光源所致色度射為y=0.600時之明度Y為57.0以上。若明度Y較57.0低,則不適合作為近年來低耗電化之要求嚴格之電視影像顯示裝置用液晶顯示器所用之彩色濾光片。由提升明度,可減少背光之亮度及消耗電力。
在如上之彩色濾光片基板中,前述一種以上之黃色顏料為可至少含有C.I.顏料黃138黃色顏料與C.I.顏料黃150黃色顏料兩種。
由以上所述,由於構成綠色像素之顏料為含有鹵化鋅酞青系綠色顏料與一種以上的黃色顏料,故可不使以物性為首之各特性變化而控制遲滯。若換言之,使用適於與相位差板等之構件之組合或液晶之驅動方式,且具有最適遲滯的彩色濾光片基板,液晶面板之設計變得容易。
因此,藉由使構成綠色像素之有機顏料的雙折射率、與該等有機顏料的重量比率之積的和為0.006以下,可使綠色像素的Rth接近0nm,其結果可提供視角特性優異之液晶顯示裝置。
接著,就關於本發明之一實施形態的液晶顯示裝置用彩色濾光片基板做說明。
通常,液晶顯示裝置用彩色濾光片基板係於透明基板上形成黑矩陣,於藉由此黑矩陣所區分之區域,形成有紅色像素、綠色像素、及藍色像素之3色著色像素。另外,不限於此等3色,補色之組合亦佳,或者亦可為含補色或他色之3色以上的多色彩色濾光片。
另外,要得到良好的正面可見性,尤其黑顯示中黑亮度低之緻密的顏色,著色顯示像素為使用顏料分散型之著色組成物所形成之彩色濾光片的情形,以顏料的1次粒子粒度分布較佳為個數粒度分布之累計曲線中累計量相當於全體之50%的粒徑d50為40 nm以下,更佳為d50為30 nm以下。藉由顏料的1次粒子粒徑d50為如此之範圍,可得到不僅從斜向,從正面方向之可見性良好的液晶顯示裝置。
以紅色像素而言,例如,可使用C.I.顏料紅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等之紅色顏料,亦可倂用黃色顏料或橙色顏料。
以黃色顏料而言,舉出C.I.顏料黃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、187、188、193、194、199、198、213、214等。為了調色,可使其在不使耐熱性降低的範圍內含有染料。例如,可舉出偶氮系、吡唑哢系、蒽醌系之染料作為黃色染料。
以橙色顏料而言,舉出C.I.顏料橘36、43、51、55、59、61、71、73等。
此外,於紅色像素係因調整色相之目的而可使其含有黃色顏料或橙色顏料,但從高對比化方面看來以使用偶氮金屬錯合物系黃色顏料為佳。其使用量係將顏料之合計重量作為基準以5至25重量%為佳,於小於5重量%之情形,係充分地提升明度等之色相調整變得困難,於大於30重量%之情形,係由於色相過於偏向黃感,色再現性變差。
在該等之情況,以C.I.顏料紅254做為二酮吡咯并吡咯系紅色顏料、以C.I.顏料紅177做為蒽醌系紅色顏料、以C.I.顏料黃150做為偶氮金屬錯合物系黃色顏料,係從優良之耐光性、耐熱性、透明性、及著色力等方面為合適。
此外,為了彩色濾光片之分光調整等,亦可組合多種顏料使用。顏料以著色組成物的總固體成份量為基準(100質量%)較佳為含有5至70質量%的比例。
此外,與上述有機顏料組合,為了得到彩度與明度的平衡同時確保良好的塗布性、靈敏度、顯影性等,亦可組合無機顏料使用。以無基顏料而言,可舉出鉛黃、鋅黃、鐵丹(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青、藏青、氧化鉻綠、鈷綠等之金屬氧化物粉、金屬硫化物粉、金屬粉等。再者,為調色可在不使耐熱性降低的範圍內使其含有染料。
於綠色像素方面,在主要顏料之鹵化鋅酞青系綠色顏料,例如像C.I.顏料綠58之溴化鋅酞青系綠色顏料以外,倂用上述之黃色顏料。以黃色顏料而言,可使用與在紅色像素之處所舉之顏料同樣者。綠色顏料,係鹵化鋅酞青系綠色顏料,例如C.I.顏料綠58以外,在不對綠色像素的遲滯或顏色造成影響的範圍內,可倂用其他之鹵化金屬酞青系綠色顏料,例如C.I.顏料綠7、10、36、37、等之綠色顏料。
中心金屬為鋅之鹵化鋅酞青系顏料,例如溴化鋅酞青系綠色顏料,係相較於中心金屬為銅之鹵化銅酞青顏料明度高而佳。此外,偶氮系黃色顏料係無關細微化處理,得到正的Rth,喹啉黃系黃色顏料係無關細微化處理,得到負的Rth。為控制Rth,至為調整明度及色相,可選擇倂用先前所示之偶氮系黃色顏料及喹啉黃系黃色顏料。
上述中,以鹵化金屬酞青系綠色顏料而言,可舉出C.I.顏料綠7、36、58。以C.I.顏料黃150做為偶氮系黃色顏料、以C.I.顏料黃138做為喹啉黃系黃色顏料係從優良之耐光性、耐熱性、透明性、及著色力等方面為合適。
於藍色像素方面,可使用例如C.I.顏料藍15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等之藍色顏料,亦可倂用紫色顏料。以紫色顏料而言,舉出C.I.顏料紫1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等。
藍色像素為於在此等顏料之中含金屬酞青系藍色顏料與二系紫色顏料之中的一種以上之情形,得到從負接近於0之Rth變得容易。其使用量係將顏料之合計重量作為基準,將金屬酞青系藍色顏料設為40至100重量%,將二系紫色顏料設為0至50重量%,較佳為1至50重量%,從像素之色相或明度、膜厚等之方面為佳,再者,更佳為將金屬酞青系藍色顏料設為50至98重量%,將二系紫色顏料設為2至25重量%。
上文中,以C.I.顏料藍15:16做為金屬酞青系藍色顏料、以C.I.顏料紫23做為二系紫色顏料,係從優異之耐光性、耐熱性、透明性,及著色力等方面為合適。
(分散劑)
於將顏料分散於顏料載體及有機溶劑中之情形,係有必要使其含有用以使顏料分散之分散劑及界面活性劑。以分散劑而言,使用界面活性劑、顏料‧染料等之色素之中間體、或者衍生物、Solsperse(商品名)等,有具有吸附於顏料之性質的顏料親和性部位、與具有與透明樹脂之相溶性的部位,並作用為吸附於顏料、穩定化顏料對顏料載體之分散者。
具體而言,使用聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯等之聚羧酸酯、不飽和聚醯胺、聚羧酸、聚羧酸(部分)胺鹽、聚羧酸銨鹽、聚羧酸烷胺鹽、聚矽氧烷、長鏈聚胺基醯胺磷酸鹽、含羥基之聚羧酸酯、或此等之改質物、藉由聚(低級伸烷基亞胺)與具有游離羧基之聚酯的反應所形成之醯胺或其鹽等之油性分散劑、(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮等之水溶性樹脂或水溶性高分子化合物、聚酯系、改質聚丙烯酸酯系、環氧乙烷/環氧丙烷加成化合物、磷酸酯系等,此等係可單獨或混合兩種以上使用。
分散劑之添加量係不為特別被限定者,但相對於顏料之調配量100質量%,較佳為設為1至10質量%。此外,著色組成物係較佳為以離心分離、燒結過濾器、薄膜過濾器等之手段,進行5μm以上之粗大粒子,較佳為1μm以上之粗大粒子,進一步較佳為0.5μm以上之粗大粒子及混入之灰塵之除去。
(界面活性劑)
以界面活性劑而言,舉出聚氧乙烯烷醚硫酸鹽、十二基苯磺酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物之鹼鹽、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、月桂基硫酸單乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬脂酸單乙醇胺、硬脂酸鈉、月桂基硫酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物之單乙醇胺、聚氧乙烯烷醚磷酸酯等之陰離子性界面活性劑;聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚氧乙烯烷醚磷酸酯、聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸酯、聚乙二醇單月桂酸酯等之非離子性界面活性劑;烷基四級銨鹽或該等之環氧乙烷加成物等之陽離子性界面活性劑;烷基二甲基胺基乙酸甜菜鹼等之烷基甜菜鹼、烷基咪唑啉等之兩性界面活性劑,此等係可單獨或混合兩種以上使用。
(丙烯酸系樹脂)
以丙烯酸系樹脂而言,可例示以下者。
丙烯酸系樹脂,係舉出例如將(甲基)丙烯酸;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸三級丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等之烷基(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸羥基丙酯等之含羥基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯等之含醚基的(甲基)丙烯酸酯;及(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯等之脂環式(甲基)丙烯酸酯等作為單體使用之聚合物。
另外,以上舉出之單體係可單獨或倂用兩種以上而使用。再者,亦可為與可與此等單體共聚的苯乙烯、環己基順丁烯二醯亞胺、及苯基順丁烯二醯亞胺等之化合物的共聚物。
此外,可藉由例如將(甲基)丙烯酸等之具有乙烯性不飽和基之羧酸共聚合,使甲基丙烯酸環氧丙酯等之含有環氧基及不飽和雙鍵的化合物與所獲得之共聚物反應,或於與甲基丙烯酸環氧丙酯等之含環氧基之(甲基)丙烯酸酯的聚合物、或其與其他(甲基)丙烯酸酯之共聚物加成(甲基)丙烯酸等之含羧酸之化合物,而得到具有感光性之樹脂。
再者,藉由例如於羥基乙基甲基丙烯酸酯等之單體的具有羥基之聚合物,使甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯等之具有異氰酸酯基及乙烯性不飽和基的化合物反應,亦可得到具有感光性之樹脂。
此外,如上所述一般,使具有多個羥基之羥基乙基甲基丙烯酸酯等之共聚物與多元酸酐反應,於共聚物導入羧基,可得到具有羧基之樹脂。其製造方法係不為僅限於上述記載之方法者。
作為用於上述反應之酸酐的例子,舉出例如丙二酸酐、丁二酸酐、順丁烯二酸酐、依康酸酐、酞酸酐、四氫酞酸酐、六氫酞酸酐、甲基四氫酞酸酐、及苯偏三酸酐等。
上述之丙烯酸系樹脂的固體成分酸價係較佳為20至180 mgKOH/g。於酸價較20 mgKOH/g為小之情形,感光性樹脂組成物之顯影速度過慢而於顯影所要的時間變多,成為生產性差之傾向。此外,於固體成分酸價較180 mgKOH/g為大之情形,相反地顯影速度過快,成為產生在顯影後的圖案剝離或圖案缺欠之缺陷之傾向。
再者,上述丙烯酸系樹脂具有感光性之情形,此丙烯酸樹脂之雙鍵當量較佳為100以上,更佳為100至2000,最佳為100至1000。於雙鍵當量大於2000之情形,係有難以得到充分之光硬化性之情形。
(光聚合性單體)
作為光聚合性單體之例,舉出(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、聚二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、三(甲基)丙烯酸新戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯、六(甲基)丙烯酸二新戊四醇酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯、(甲基)丙烯酸三聚氰胺酯、(甲基)丙烯酸環氧酯等之各種丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯醯胺、N-羥基甲基(甲基)丙烯醯胺、丙烯腈等。
此外,較佳為使用使多官能異氰酸酯於具有羥基之(甲基)丙烯酸酯反應所獲得之具有(甲基)丙烯醯基之多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯。另外,具有羥基之(甲基)丙烯酸酯與多官能異氰酸酯之組合係為任意,不為特別被限定者。此外,可單獨使用一種多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯,亦可組合兩種以上使用。
(光聚合起始劑)
以光聚合起始劑而言,舉出4-苯氧基二氯苯乙酮、4-三級丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉基苯基)-丁-1-酮等之苯乙酮系化合物、苯偶姻(benzoin)、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻異丙醚、苄基二甲基縮酮等之苯偶姻系化合物、二苯基酮、苯甲醯基安息香酸、苯甲醯基安息香酸甲酯、4-苯基二苯基酮、羥基二苯基酮、丙烯酸化二苯基酮、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚等之二苯基酮系化合物、噻噸酮(thioxanthone)、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等之噻噸酮系化合物、2,4,6-三氯-s-三、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-胡椒醯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三、2-(萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-三氯甲基-(向日葵基)-6-三、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯)-6-三等之三系化合物、1,2-辛二酮,1-[4-(苯基硫)-,2-(O-苯甲醯基肟)]、O-(乙醯基)-N-(1-苯基-2-側氧基-2-(4’-甲氧基-萘基)亞乙基)羥基胺等之肟酯系化合物、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦等之膦系化合物、9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌等之醌系化合物、硼酸酯系化合物、咔唑系化合物、咪唑系化合物、二茂鈦系化合物等。此等係可將一種單獨或者組合兩種以上而使用。
(光增感劑)
其較佳為倂用聚合起始劑與光增感劑。亦可將α-醯氧基酯、醯基氧化膦、乙醛酸甲基苯基酯、苄基、9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌、4,4’-二乙基異二苯酞內酯、3,3’,4,4’-四(三級丁基過氧羰基)二苯基酮、4,4’-二乙基胺基二苯基酮等之化合物作為光增感劑而倂用。
可使增感劑相對於光聚合起始劑100質量份,含有0.1至60質量份之量。
(非感光性樹脂及/或感光性樹脂)
於用於關於本發明之一實施形態的著色組成物,係可倂用在可見光區域之400至700 nm之全波長區域中較佳為具有80%以上、更佳為95%以上之透過率的非感光性透明樹脂及/或感光性透明樹脂。
於透明樹脂,係包含熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及感光性樹脂,以熱塑性樹脂而言,舉出例如丁縮醛樹脂、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚胺基甲酸酯系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺樹脂等。此外,以熱硬化性樹脂而言,舉出例如,環氧樹脂、苯胍胺(benzoguanamine)樹脂、松香改質順丁烯二酸樹脂、松香改質反丁烯二酸樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、酚樹脂等。熱硬化性樹脂係亦可使用下述之三聚氰胺樹脂與含有異氰酸酯基之化合物所反應而成者。
(式中,R1 至R6 係各自表示氫原子或CH2 OR(R係表示氫原子、或烷基,於R1 至R6 中可相同亦可不同),R1 至R6 係可相同亦可不同。)
亦可倂用兩種以上之均聚物或共聚物。此外,於上述以外可使用具有1,3,5-三環之化合物,例如記載於日本特開2001-166144公報者。
又亦較佳為使用於下表示之化合物。
(R7 至R14 係各自獨立地為氫原子、烷基、烯基、芳基或雜環基,特佳為氫原子。)
以用於上述之反應的含有異氰酸酯基之化合物之例而言,可使用芳族、脂族或脂環族之各種習知之異氰酸酯類。
可例示例如1,5-伸萘基二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、4,4’-二苯基二甲基甲烷二異氰酸酯、4,4’-二苄基異氰酸酯、二烷基二苯基甲烷二異氰酸酯、四烷基二苯基甲烷二異氰酸酯、1,3-伸苯基二異氰酸酯、1,4-伸苯基二異氰酸酯、二異氰酸甲苯酯、苯基二甲二異氰酸酯、間四甲基苯二甲基二異氰酸酯等之芳族聚異氰酸酯、丁烷-1,4-二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異伸丙基二異氰酸酯、亞甲基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯等之脂族聚異氰酸酯、環己烷-1,4-二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、離胺酸二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、1,3-雙(異氰酸酯甲基)環己烷、甲基環己烷二異氰酸酯等之脂環族聚異氰酸酯、將二聚物酸之羧基轉化為異氰酸酯基之二聚二異氰酸酯等。
此外,於賦予感光性於該熱硬化性樹脂之情形,可合適地使用含有異氰酸酯基與雙鍵性基之化合物,可例示2-乙基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、2-甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙基異氰酸酯等。
以用於上述之反應的酸酐之例而言,舉出丙二酸酐、丁二酸酐、順丁烯二酸酐、依康酸酐、酞酸酐、六氫酞酸酐、四氫酞酸酐、甲基四氫酞酸酐等。
於熱硬化性樹脂中,其酸價以固體成分換算較佳為3至60 mgKOH/g,若為20至50 mgKOH/g則更佳。從而,酸酐之加成反應係理想為使其以使酸價成為此範圍內而定量地反應。
若熱硬化性樹脂之酸價小於3 mgKOH/g,有於鹼顯影中變為顯影不良之虞,若酸價變得較60 mgKOH/g大,則於鹼顯影中曝光部分之表面為顯影液所侵蝕,容易產生感光性樹脂組成物之長期保存穩定性降低等之缺陷。
上述之熱硬化性樹脂係可藉由以下方法任一者而調製。
(1)使三聚氰胺樹脂及含有異氰酸酯基之化合物在加溫下混合反應之方法。
(2)使三聚氰胺樹脂及含有異氰酸酯基之化合物在加溫下混合反應後,進一步將酸酐在加溫下混合使其反應之方法。
(3)使三聚氰胺樹脂及酸酐在加溫下混合反應之方法。
此外,亦可包含使用蒸發器等作為前處理以餾去低沸點醇化合物之步驟、與將溶劑置換為適於感光性樹脂組成物之溶劑之步驟。
一般而言,三聚氰胺樹脂等之熱硬化性樹脂係熱反應性高,一般亦於長期保存穩定性為差之故,難以於感光性樹脂組成物中多量地使用。然而,於上述之熱硬化性樹脂中,由於將於三聚氰胺樹脂骨架中存在多個的熱反應性基之幾個使用於與含有異氰酸酯基之化合物或酸酐之反應,可得到熱反應性適度地降低,並感光性樹脂組成物之長期保存穩定性變好的效果。此外,前述與含有異氰酸酯基之化合物或酸酐之反應的結果,三聚氰胺樹脂之聚合物鏈變長,三聚氰胺樹脂骨架的自由活動被束縛之故,亦有保存穩定性提升之優點。
藉由前述與含有異氰酸酯基之化合物或酸酐的反應,可於鹼顯影型的感光性樹脂組成物將必要之鹼顯影性及/或感光性賦予至三聚氰胺樹脂。如此因有鹼顯影性及/或感光性而提升與基板之密著性,並可實現於顯影步驟中不產生缺陷之製程裕度良好的感光性樹脂組成物。
更甚者,因於感光性樹脂組成物含有前述熱硬化性樹脂,不僅可賦予充分的耐熱性於經硬化之塗膜,亦可賦予耐溶劑性、耐鹼性之機能。
復加,藉由使其適量含有前述熱硬化性樹脂,可降低含於顏料或其他微粒子、及/或在其製造步驟中所含之離子性不純物的溶出,或改善電特性。亦即,為了形成彩色濾光片著色層、對向基板承載層、胞隙控制用增高層、及相位差層,於燒製硬化時,在感光性樹脂組成物中熱硬化性樹脂反應,將顏料或其他微粒子關入聚合物之網故可控制離子性不純物之溶出。
此外,藉由適量添加熱硬化性樹脂,前述熱硬化性樹脂所具有之芳香環為電子性之作用,可調整經硬化之膜的電特性。此結果為可提供即使長時間顯示亦無畫面殘存或色偏、電特性優異之液晶顯示裝置。
(多官能硫醇)
於感光性樹脂組成物,係可使其含有當作鏈轉移劑之作用的多官能硫醇。多官能硫醇係只要為具有硫醇基2個以上之化合物即可,舉出例如,己二硫醇、癸二硫醇、1,4-丁二醇雙硫丙酸酯、1,4-丁二醇雙硫羥乙酸酯、乙二醇雙硫羥乙酸酯、乙二醇雙硫丙酸酯、三羥甲基丙參硫羥乙酸酯、三羥甲基丙參硫丙酸酯、三羥甲基丙參(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇四硫羥乙酸酯、新戊四醇四硫丙酸酯、三巰基丙酸參(2-羥基乙基)異氰酸酯、1,4-二甲基巰基苯、2、4、6-三巰基-s-三、2-(N,N-二丁基胺基)-4,6-二巰基-s-三等。
此等之多官能硫醇係可使用一種或混合兩種以上。多官能硫醇係可以相對於著色組成物中之顏料100質量份為0.2至150質量份,較佳為0.2至100質量份之量來使用。
(儲存穩定劑)
於感光性樹脂組成物,係可使其含有為使組成物之經時黏度穩定化的儲存穩定劑。以儲存穩定劑而言,舉出例如苄基三甲基氯、二乙基羥基胺等之氯化四級銨、乳酸、草酸等之有機酸及其甲基醚、三級丁基兒茶酚、三乙基膦、三苯基膦等之有機膦、亞磷酸鹽等。儲存穩定劑係可以相對於著色組成物中之顏料100質量份為0.1至10質量份之量來含有。
(密著提升劑)
此外,於前述感光性樹脂組成物,係亦可含有為了提高與基板之密著性的矽烷偶合劑等之密著提升劑。以矽烷偶合劑而言,舉出乙烯參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯乙氧基矽烷、乙烯三甲氧基矽烷等之乙烯矽烷類、γ-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷等之(甲基)丙烯酸矽烷類、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)甲基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等之環氧基矽烷類、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷等之胺基矽烷類、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷等之硫矽烷類等。矽烷偶合劑係可使其以相對於著色組成物中之顏料100質量份為0.01至100質量份之量來含有。
(溶劑)
於前述感光性著色組成物,係為了使其可均一地塗布至基板上,而調配水或有機溶劑等之溶劑。此外,本發明之組成物為彩色濾光片之著色層的情形,溶劑係亦具有使顏料均一地分散之機能。以溶劑而言,舉出例如環己酮、乙基賽路蘇乙酸酯、丁基賽路蘇乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、乙基苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基賽路蘇、甲基正戊酮、丙二醇單甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、異丁酮、石油系溶劑等,將此等單獨或混合使用。溶劑係可使其以相對於著色組成物中之顏料100質量份為800至4000質量份,較佳為1000至2500質量份之量來使用。
[感光性樹脂組成物之調製方法]
感光性樹脂組成物係可藉由周知之方法來調製。例如,含有光聚合性單體、熱硬化性樹脂、顏料、分散劑、及溶劑之感光性樹脂組成物,係可藉由以下的方法來調製。
(1)於光聚合性單體及本發明之熱硬化性樹脂、或者將此等溶解於溶劑之溶液,添加並使預先將顏料與分散劑混合而調製之顏料分散體分散,再添加剩下的成分。
(2)於光聚合性單體及本發明之熱硬化性樹脂、或者將此等溶解於溶劑之溶液,將顏料分散體與分散劑分別添加並使其分散後,添加剩下的成分。
(3)於光聚合性單體及本發明之熱硬化性樹脂、或者將此等溶解於溶劑之溶液,使顏料分散後,添加顏料分散劑,再添加剩下的成分。
(4)調製兩種光聚合性單體及本發明之熱硬化性樹脂、或者將此等溶解於溶劑之溶液,並預先分別使顏料與分散劑分散,再將此等混合,並添加剩下的成分。另外,顏料與分散劑之中一方亦可僅分散於溶劑。
在此,光聚合性單體及本發明之熱硬化性樹脂、或者對將此等溶解於溶劑之溶液的顏料或分散劑之分散係可使用三輥輥磨機、二輥輥磨機、砂磨機、捏合機、溶解器、高速混合器、均質混合器(homomixer)、磨碎機等之各種分散裝置來進行。此外,為了使分散良好地進行,亦可添加各種界面活性劑而進行分散。
此外,將顏料與分散劑預先混合而調製顏料分散體之情形,亦可僅將粉末顏料與粉末分散劑混合,但較佳為採用(a)以捏合機、輥、磨碎機、超磨機(super mill)等之各種粉碎機機械地混合、(b)使顏料分散於溶劑後,添加含分散劑之溶液,並使分散劑吸附於顏料表面、(c)將顏料與分散劑共溶解於硫酸等之有強溶解力之溶劑後,使用水等之貧溶劑使其共沈澱等之混合方法。
[彩色濾光片]
以下,針對彩色濾光片用著色層之形成方法進行說明,而本發明中,將於黑矩陣之開口部經配設紅色著色層、綠色著色層、藍色著色層的像素單位,各稱為紅色像素、綠色像素、藍色像素。
第一圖係關於本發明之第一實施形態的彩色濾光片之概略剖面圖。
如於第一圖所示一般,於基板1上,係藉由習知之方法形成有將鉻等之金屬或是感光性黑色樹脂組成物圖案加工而成的黑矩陣2。以使用之基板1而言,透明基板為合適,具體而言,適合使用玻璃板、或聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲基、聚乙烯酞酸酯等之樹脂基板。此外,於玻璃板或樹脂板之表面,係為了液晶面板化後之液晶驅動,亦可形成有氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化鎵、氧化銻等之金屬氧化物的組合所構成之透明電極。
接著,於基板1上,藉由噴塗法、旋塗法、輥塗等,將上述之關於本發明的第一實施形態之感光性樹脂組成物均一地塗布,並使其乾燥。接著,藉由微影法,將所獲得之感光性樹脂組成物層圖案化。亦即,經由具有所想要的遮光圖案之光罩照射紫外線、電子線等之活性能量線而曝光後,使用有機溶劑或鹼水溶液等之顯影液顯影。在此,於曝光步驟中,係含於被照射活性能量線的部分之感光性樹脂組成物層的光聚合性單體聚合並硬化。此外,於含有感光性樹脂之情形,係此感光性樹脂亦交聯並硬化。
此外,為了使曝光靈敏度提升,亦可於形成感光性樹脂組成物層後,將水溶性或者鹼水溶性樹脂(例如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸樹脂等)之溶液塗布於表面,並使其乾燥,形成抑制因氧所致之聚合阻礙的膜後,進行曝光。
其後,於顯影步驟中,係以藉由顯影液洗掉未被照射活性能量線的部分,來形成所想要的圖案。以顯影處理方法而言,可採用沖淋顯影法、噴霧顯影法、浸漬(dip)顯影法、浸置(液池)顯影法等。另外,以顯影液而言,碳酸鈉、苛性鈉等之水溶液,或二甲基苄基胺、三乙醇胺等之有機鹼溶液等之鹼顯影液係成為主流。此外,以顯影液而言,根據需要可使用添加消泡劑或界面活性劑者。
於最後燒製,並對其他顏色重複同樣的操作,而可製造彩色濾光片。亦即,於經形成黑矩陣2之基板1上,形成紅色像素3R、綠色像素3G、藍色像素3B。由此等紅色像素3R、綠色像素3G、及藍色像素3B、與黑矩陣2構成著色層。
進一步於此等著色像素上,可形成為了將液晶顯示裝置之胞隙(cell gap)均一化、調整的間隔物。間隔物係以形成於黑矩陣上為理想。
接著,說明關於具備以上所說明之彩色濾光片的液晶顯示裝置。
第二圖係關於本發明之第二實施態樣的液晶顯示裝置之概略剖面圖。
示於第二圖之液晶顯示裝置4係TFT驅動型液晶顯示裝置的典型例,具備分離對向貼合之一對透明基板,於該等之間係封入液晶(LC)。
本發明中,以液晶(LC)而言,可使用TN(扭轉向列,Twisted Nematic)、STN(超扭轉向列,Super Twisted Nematic)、IPS(面內切換,In-Plane switching)、VA(垂直排列,Vertical Alignment)、OCB(光學補償雙折射,Optically Compensated Birefringence)等之各種液晶。亦可將彩色濾光片上或者TFT所形成之基板側的透明電極(像素電極)形成為梳齒狀或線條狀,使用被稱為FFS(散射場切換,Fringe Field Switching)之液晶驅動方法。
於第一透明基板6之內面形成有彩色濾光片11。構成彩色濾光片11之紅色像素、綠色像素及藍色像素係由黑矩陣(未圖示)所分離。根據需要形成透明保護膜(未圖示)覆蓋彩色濾光片11,進一步於其上形成由導電性複合氧化物所構成之透明電極層12,設置配向層13覆蓋透明電極層12。另外,以導電性複合氧化物而言,可採用被稱為ITO之氧化銦‧氧化錫系或、氧化鋅系等之透明的金屬氧化物。
另一方面,於第二透明基板5之內面,係形成有TFT(薄膜電晶體)陣列7,同時於其上係形成有例如由ITO所構成之透明電極層8。於透明電極層8之上,係設有配向層9。此外,於透明基板6之外面,係形成有含相位差薄膜於結構中之偏光板14。此外,於透明基板5之外面,係形成有偏光板10。另外,於偏光板10之下方,係設有具備三波長燈15之背光單元16。
實施例
接著,表示本發明之實施例及比較例,對本發明具體地說明,但本發明係不為被限定於此等者。此外,因在本發明使用之材料係對光極為敏感,故有必要防止因自然光等之不需要的光所致之感光,讓全部的操作在黃色、或紅色燈下進行。另外,在實施例及比較例中,所謂「份」意指「重量份或質量份」。此外,顏料的代號係表示染料索引號數,例如,「PG36」係表示「C.I.顏料綠(Pigment Green)36」,「PY150」係表示「C.I.顏料黃(Pigment Yellow)150」。
將在以下的實施例使用之色素衍生物表示於下表1。
a)細微化顏料的製造
藉由以下的方法製造在實施例及比較例使用之細微化顏料。然後,以從電子顯微鏡照片直接計測一次粒子的大小之一般方法測定所獲得之顏料的平均一次粒徑。
具體而言,以穿透型電子顯微鏡JEM-2010(日本電子股份有限公司製)拍攝視野內之粒子,並計測構成二維影像上的凝集體之個別的顏料之一次粒子的短軸徑與長軸徑,並將平均設為其顏料粒子之粒徑。
接著,對100個以上的顏料粒子,將各自之粒子的體積(重量)與所求得之粒徑的長方體近似而求出,將體積平均粒徑設為平均一次粒徑。此時,試料之前述著色組成物係將此超音波分散於溶劑而後以前述顯微鏡拍攝粒子。另外,電子顯微鏡係不論使用穿透型(TEM)或掃描型(SEM)皆得同樣的結果。在此說的一次粒徑,係表示在個數粒度分布的累計曲線中累計量相當於全體的50%之粒徑(圓相當徑)。
[顏料製造例1]
將46份鋅酞青溶解於356份氯化鋁及6份氯化鈉的200℃熔融鹽,並冷卻至130℃攪拌1小時。將反應溫度昇溫至180℃,將溴以每小時10份滴入10小時。其後,將氯以每小時0.8份導入5小時。
將此反應液緩緩注入於3200份水後,過濾、水洗得到107.8份粗製鹵化鋅酞青系顏料。粗製鹵化鋅酞青系顏料之1分子內所含之平均溴數係14.1個,平均氯數係1.9個。
將120份所得之粗製鹵化鋅酞青系顏料、1600份經粉碎之食鹽、及二乙二醇270份裝入不鏽鋼製1加侖捏合器(井上製作所製),在70℃捏合12小時。
將此混合物投入於5000份溫水,一邊加熱至約70℃一邊以高速混合器攪拌約1小時弄成漿狀,重覆過濾、水洗除去食鹽及溶劑後,在80℃乾燥24小時,得到117份之鹽磨處理顏料(G-1)。將所得之顏料的一次粒徑示於下表2。
[顏料製造例2]
將160份黃色顏料(C.I.顏料黃138,BASF公司製「PALIOTOL YELLOW KO961HD」)、1600份氯化鈉、及270份二乙二醇(東京化成公司製)裝入不鏽鋼製1加侖捏合機(井上製作所公司製),在60℃捏合15小時。接著,將此混合物投入於約5公升之溫水,一邊加熱至約70℃一邊以高速混合機攪拌約1小時弄成漿狀後,過濾、水洗除去氯化鈉及二乙二醇,在80℃乾燥24小時,得到157份鹽磨處理顏料(Y-1)。
[顏料製造例3]
將150份水裝入分離燒瓶,進一步一邊攪拌一邊裝入63份35%鹽酸,調製鹽酸溶液。一邊注意發泡一邊裝入38.7份苯磺醯肼,加冰直到液溫成為0℃以下。冷卻後,花30分鐘裝入19份亞硝酸鈉,在0至15℃之間攪拌30分鐘後,裝入胺磺酸直到以碘化鉀在澱粉紙變得不能認出著色。
接著,添加25.6份巴比妥酸後,昇溫至55℃,就這樣攪拌2小時。接著,投入25.6份巴比妥酸,昇溫至80℃後投入氫氧化鈉直到pH成為5。進一步在80℃攪拌3小時後,降至70℃,進行過濾、溫水洗淨。
將所得之壓濾餅於1200份溫水再漿化後,在80℃攪拌2小時。其後,直接以該溫度進行過濾,以2000份80℃的水進行溫水洗淨,確認苯磺醯胺移動至濾液側。將所得之壓濾餅以80℃乾燥,得到偶氮巴比妥酸二鈉鹽61.0份。
接著,將200份水裝入分離燒瓶,進一步一邊攪拌一邊將8.1份所得之偶氮巴比妥酸二鈉鹽之粉投入並分散。均一地分散後,將溶液昇溫至95℃,添加5.7份三聚氰胺、1.0份二烯丙胺三聚氰胺。
進一步,將溶解6.3份氯化鈷(II)6水合物於30份水之綠色溶液花30分鐘滴入。滴入終了後,在90℃進行錯合物化1.5小時。
其後,將pH調整至5.5,進一步添加將4份二甲苯、0.4份油酸鈉、16份水預先攪拌成乳液狀態之溶液20.4份,進一步加溫攪拌4小時。冷卻至70℃後,快速地過濾,重覆70℃溫水洗直到可洗淨無機鹽。其後,經過乾燥、粉碎的步驟,得到14份偶氮系黃色顏料(Y-2)。
[顏料製造例4]
將80份黃色顏料(C.I.顏料黃139,BASF公司製「Paliotol Yellow 1819D」)、8份油酸、2000份直徑8mm的鋼珠裝入乾式磨碎機(三井礦山股份有限公司MA01D型,槽容量0.8公升)中,以旋轉數360rpm在60℃運轉1小時,得到乾式粉碎物。將150份該乾式粉碎物與1500份(相對於顏料之5倍量)具有平均粒徑20μm的分布之經粉碎、乾燥之氯化鈉一起加入至3公升捏合機。將熱介質控制於60℃並加入500份二乙二醇開始磨碎。磨碎4小時後,加入至內容物的5倍之水中並攪拌,使氯化鈉及二乙二醇溶解後,進行過濾、純化使顏料分離。將此含水之濕餅以烘箱進行80℃、24小時之熱處理,乾燥至水分成為小於1%後,以鎚磨型粉碎機粉碎,通過5mm篩網而得到120份處理顏料(Y-3)。
將所得顏料之一次粒徑示於下表2。
b) 丙烯酸樹脂溶液之調製
於反應容器放入800份環己酮,於容器一邊注入氮氣一邊加熱至100℃,在同溫度以1小時滴入下述之單體及熱聚合起始劑之混合物而進行聚合反應。
苯乙烯 70.0份
甲基丙烯酸 10.0份
甲基丙烯酸甲酯 65.0份
甲基丙烯酸丁酯 65.0份
偶氮雙異丁腈 10.0份
滴入後,進一步使其在100℃反應3小時後,添加以50份環己酮將2.0份偶氮雙異丁腈溶解者,並進一步在100℃繼續反應1小時而合成樹脂溶液。
經冷卻至室溫後,採樣約2g樹脂溶液,180℃加熱乾燥20分鐘並測定不揮發成分,於先前所合成之樹脂溶液添加環己酮使不揮發成分成為20%而調製丙烯酸樹脂溶液。
c) 顏料雙折射率Δn之測定
為了製作顏料雙折射率△n測定用之試料,使用於下表3顯示之顏料分散體而製作。使用於下表3顯示之顏料分散體,從形成塗膜的玻璃基板之法線方向傾斜45°之方位測定遲滯Δ(λ),並從使用此值所獲得之3維折射率,使用下式算出雙折射率Δn。
亦即,將各自之顏料分散體塗布在玻璃基板上以使膜厚成為1μm並乾燥後,在230℃烘焙30分鐘並對此使用分光橢圓儀M-220(日本分光公司製)測定nxy 、nz ,並由下式算出Δn。但是,在綠色像素、黃色像素係以545 nm之波長進行測定。
Δn=nxy -nz
(式中,nxy 係平均面內折射率、nz 係厚度方向之折射率)將所獲得之值示於下表3。
d) 顏料分散體之調製
將示於下表4之組成(重量比)的混合物均一地攪拌混合後,使用直徑1mm的鋯珠,以砂磨機分散5小時後,以5μm的過濾器過濾得到各色顏料分散體。
感光性著色組成物之調製
如下表5所示一般,將51份顏料分散體RP-1、1份丙烯酸樹脂、4份單體、3.4份光聚合起始劑、0.4份增感劑、40.2份有機溶劑均一地攪拌混合後,以5μm的過濾器過濾,得到著色組成物GR-1。除了使用下表5記載之顏料分散體以外係與GR-1同樣地進行而得到著色組成物GR-2至GR-13。
e) 厚度方向相位差值Rth
用以下之次序製作各色塗膜,並測定厚度方向相位差值。
將示於上述表5之各綠色著色組成物藉由旋塗法塗於玻璃基板後,在清淨烘箱中在70℃預烘焙20分鐘。接著,將此基板冷卻至室溫後,使用超高壓汞燈曝光紫外線。其後,將此基板使用23℃的碳酸鈉水溶液噴霧顯影後,以離子交換水洗淨並風乾。其後,在清淨烘箱中,在230℃進行30分鐘的後烘焙,得到在各自之基板上所形成之著色層。使其硬膜後之著色層的膜厚係皆為1.8μm。
厚度方向相位差值係使用相位差測定裝置(大塚電子公司製「RETS-100」),由從形成有塗膜之基板的法線方向傾斜45°之方位測定遲滯Δn(λ),從使用此值所獲得之3維折射率藉由下式(2)算出厚度方向相位差值(Rth)。但是,在綠色像素係以545 nm的波長進行測定。
Rth={(Nx+Ny)/2-Nz}×d ‧‧‧(2)
(式中,Nx係著色像素層的平面內x方向之折射率,Ny係著色像素的平面內y方向之折射率,Nz係著色像素的厚度方向之折射率,Nx係設Nx≧Ny之遲相軸。d係著色像素之厚度(nm)。)
將藉由示於上述表5之各綠色著色組成物而得之厚度方向相位差值Rth示於下表6。此外,於液晶顯示裝置所使用之相位差板、液晶材料之厚度方向相位差值Rth、與著色層之厚度方向相位差值Rth之組合中,使在黑顯示時的從斜向看見時之液晶顯示裝置的著色變得最少之情形,著色層之厚度方向相位差值Rth係-2≦Rth≦+2。
f) 色度測定
色度測定用之基板係如下製作。
於玻璃基板藉由旋塗法,改變各種旋轉數,將示於上表5之著色組成物GR-1至GR-13製作色度測定試料。測定試料係在清淨烘箱中以230℃後烘焙(硬膜)30分鐘。以硬膜後的膜厚在約1.4μm至2.8μm之膜厚的範圍,使用分光色度測定機(OS2000;Olympus製)測定各自之測定試料(著色層的塗膜)之色度。
將測定結果示於第3圖及第4圖。
ΔEab係使用由測定所得之L*、a*、b*之值,如下式所示一般,藉由各自之差的平方和之平方根而求出。
ΔEab=[(ΔL*)2 +(Δa*)2 +(Δb*)2 ]1/2
g) 靈敏度評價
將示於上述表5之各著色組成物的靈敏度如下進行評價。
亦即,一開始於玻璃基板上將所得之感光性組成物藉由旋塗法塗布後,在70℃進行15分鐘預烘焙,形成膜厚2.3μm之塗布膜。接著,以於曝光光源使用紫外線之近曝光方式,經由具備50μm之細線圖案的光罩進行紫外線曝光。曝光量係設為30、40、50、60、70、80、90、100mJ/cm2 之8個水平。
接著,使用1.25質量%之碳酸鈉溶液沖淋顯影後,水洗並在230℃進行20分鐘的加熱處理,完成圖案化。
將所獲得之著色像素之膜厚除以未曝光/未顯影部分之膜厚(2.3μm)而算出其殘膜率。然後,將曝光量作為橫軸、顯影後殘膜率作為縱軸畫出曝光靈敏度曲線。從所獲得之曝光靈敏度曲線,將殘膜率達到80%以上之最小曝光量設為飽和曝光量,並以下述之基準評價靈敏度。
○:飽和曝光量為50 mJ/cm2 以下
△:飽和曝光量為大於50且100 mJ/cm2 以下
╳:飽和曝光量為大於100mJ/cm2
接著,使用1.25質量%之碳酸鈉溶液沖淋顯影後水洗。顯影時間係各自設為要將未曝光的塗布膜洗掉之適當時間。接著,在230℃加熱處理20分鐘而製造試驗用基板。
h) 對比評價
將形成於透明基板上之各色像素挾於2片偏光板之間,從一邊的偏光板側照上背光,以亮度計測定穿透偏光板之光的亮度,藉由在偏光板為平行狀態下之光的亮度(Lp)與正交狀態下之光的亮度(Lc)的比而算出對比C(=Lp/Lc)。
CS係為不形成彩色濾光片(著色層)之只有透明基板的對比值。CS與各著色層之對比率,滿足C/CS>0.45之情形,液晶顯示裝置之黑顯示時的正面可見性變為優異者。亦即,可再現漏光少之紮實的黑顯示。不滿足此條件之情形,黑顯示時的漏光變多,得不到正面可見性優良之液晶顯示裝置。
另外,對比測定係使用色彩亮度計(例如,TOPCON公司製「BM-5A」),例如將在2°視野之偏光板為平行狀態下之光的亮度(Lp)與直交狀態下之光的亮度(Lc),以於透明基板上所形成之單一塗膜之著色像素層或只有透明基板夾入偏光板之形式各自測定。偏光板係使用例如日東電工公司製「NPF-SEG1224DU」。此外,以背光之光源而言,使用例如亮度=1937 cd/m2 、XYZ表色系統色度圖中色度座標(x,y)為(0.316,0.301)、色溫=6525K、色度偏差duv=-0.0136之特性者。
將上述評價結果示於下表6。
從上表6可明白下述事項。亦即,明白在實施例1-4以及參考例1及2,係由於如第3圖所示一般,綠色像素的色度在既定之範圍內,故顯示良好的綠色,綠色像素之C光源所致色度設為y=0.600時之明度Y為57.0以上、滿足式(1)而藉此顯示小遲滯,同時C/Cs大於0.45,此外,在靈敏度、顯影性亦優良。
相對於此,在比較例1至3、5及7,係顯示良好的靈敏度及顯影性,但由於未滿足式(1),故遲滯係顯示大的值。此外,在比較例4及6,係滿足式(1),同時顯示小遲滯,但由於跑出色度範圍,故不顯示良好的綠色。
1...基板
2...黑色矩陣
3R...紅色像素
3G...綠色像素
3B...藍色像素
4...液晶顯示裝置
5...第2透明基板
6...第1透明基板
7...TFT(薄膜電晶體)陣列
8...透明電極層
9...配向層
10...偏光板
11...彩色濾光片
12...透明電極層
13...配向層
14...偏光板
15...三波長燈
16...背光單元
LC...液晶
所附圖式係併入並構成說明書之一部份、圖示本發明之實施例、並與上述之發明內容與實施方式一起用於說明本發明之原理。
第1圖係表示關於本發明的第1實施態樣之彩色濾光片的概略剖面圖。
第2圖係表示關於本發明的第2實施態樣之液晶顯示裝置之一例的概略剖面圖。
第3圖係表示關於實施例之著色塗膜的色度之側定結果之圖;及第4圖係表示關於比較例之著色塗膜的色度之側定結果之圖。
1...基板
2...黑色矩陣
3R...紅色像素
3G...綠色像素
3B...藍色像素

Claims (5)

  1. 一種彩色濾光片基板,其特徵為在具備透明基板、與於此透明基板上所形成之含綠色像素的多個著色像素之彩色濾光片基板中,該綠色像素含有C.I.顏料綠58綠色顏料、與C.I.顏料黃138黃色顏料與C.I.顏料黃150黃色顏料之兩種黃色顏料,且在滿足下述(a)、(b)、(c)的三個條件的同時,該綠色像素之由下述式(2)表示之厚度方向相位差Rth之絕對值為2.0nm以下:(a)綠色像素之C光源所致色度(x,y)為在以(0.255,0.625)、(0.275,0.580)、(0.325,0.580)、(0.305,0.625)之四點所圍出之區域內;(b)將綠色像素之C光源所致色度設為y=0.600時之明度Y為57.0以上;(c)構成綠色像素之C.I.顏料綠58綠色顏料、C.I.顏料黃138黃色顏料、及C.I.顏料黃150黃色顏料的雙折射率與重量比率之積的和之絕對值滿足下述式(1);|(C.I.顏料綠58綠色顏料之△n×C.I.顏料綠58綠色顏料之重量比率)+(C.I.顏料黃138黃色顏料之△n×C.I.顏料黃138黃色顏料之重量比率)+(C.I.顏料黃150黃色顏料之△n×C.I.顏料黃150黃色顏料之重量比率)|≦0.006...式(1)(式中,△n係將顏料試料著色膜之平均面內折射率nxy 減去厚度方向之折射率nz 而得之複折射率)Rth={(Nx+Ny)/2-Nz}×d...式(2) (式中,Nx係表示綠色像素之平面內x方向的折射率、Ny係表示綠色像素之平面內y方向的折射率、Nz係表示綠色像素之厚度方向的折射率。在此,Nx係設為Nx≧Ny之遲相軸、d係綠色像素之厚度(nm))。
  2. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片基板,其中該綠色像素係含色差△Eab為3以下之多種黃色顏料。
  3. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片基板,其中該多個著色像素之各者所含之顏料的一次粒子之粒度分布,係在個數粒度分布的累計曲線中累計量相當於全體的50%之粒徑d50為40nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片基板,其中進一步具備在該透明基板上所形成之黑矩陣,且該多個著色像素係含形成於藉由此黑矩陣所區分之區域之紅色像素、綠色像素、及藍色像素。
  5. 一種液晶顯示裝置,其具備如申請專利範圍第1項之彩色濾光片基板。
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