(57)【要約】【課題】液晶表示装置に具備されているバックライトに少なくとも一種のＬＥＤを用い、このバックライトにマッチングしたカラーフィルタを用いることで輝度を高く保ちながら色再現性に優れる液晶表示装置およびそれに用いるカラーフィルタを提供する。【解決手段】青色着色層の形成に用いる有機顔料に少なくともＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６を用い、紫色着色顔料に少なくともＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３を含有させた青色着色組成物を用いて、青色顔料成分と紫色顔料成分の含有比率を変化させて、白色ＬＥＤにマッチングするように、色相および青色着色組成分の固形分中に占める顔料濃度の調整を行う。【選択図】図２
2009271275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立した赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤのそれぞれを用いて白色発光を得る白色ＬＥＤもしくは赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと緑色蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、または青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体の混色により白色光を得る白色ＬＥＤのいずれかの白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、該カラーフィルタを構成する青色画素の形成に、青色顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６及び紫色顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３を少なくとも含有する感光性の青色着色組成物を用いたことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記独立した赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤのそれぞれを用いて白色発光を得る白色ＬＥＤもしくは赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、前記青色着色組成物の固形分中に含まれるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の合計量を１００重量％としたときに、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が１〜２５重量％の範囲で含有していることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと緑色蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、前記青色着色組成物の固形分中に含まれるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の合計量を１００重量％としたときに、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が１０〜３０重量％の範囲で含有していることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記青色ＬＥＤと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、前記青色着色組成物の固形分中に含まれるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の合計量を１００重量％としたときに、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が５〜３０重量％の範囲で含有していることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
前記青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体の混色により白色光を得る白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、前記青色着色組成物の固形分中に含まれるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の合計量を１００重量％としたときに、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が５〜１０重量％の範囲で含有していることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
請求項１記載のカラーフィルタを用いた液晶表示装置であって、バックライトが、独立した赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤのそれぞれを用いて白色発光を得る白色ＬＥＤもしくは赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと緑色蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、または青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体の混色により白色光を得る白色ＬＥＤのいずれかの白色ＬＥＤであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項２記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項３記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項４記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項５記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタおよび液晶表示装置に関わり、特に、液晶表示装置に具備されているバックライトに少なくとも一種のＬＥＤを用い、このバックライトにカラーフィルタをマッチングさせることで色再現性優れ、且つ高い輝度（明るい液晶表示）を実現したカラーフィルタおよびそれを用いた液晶表示装置を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー液晶表示装置は家庭用テレビや携帯電話などのモバイル用途を中心に需要が拡大しているが、競合する他のプラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどに対して更なる優位性を高めるためにも、高性能かつ高い信頼性を兼ね備えた液晶表示装置の開発が必要である。
【０００３】
近年の液晶表示装置に求められる開発要求として、色再現範囲の拡大・低消費電力化・薄型化などが求められている。その中でも色再現範囲の拡大については、液晶表示装置に具備されているバックライトとカラーフィルタに対する依存性が高いが、従来からバックライトとして広く用いられてきた冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｎｐ）では、冷陰極蛍光管に用いられている蛍光体特有のサブピークの発光により色純度の低下が起こる問題があった。このサブピークは、図１の冷陰極蛍光管の発光スペクトルに示すように、青色と緑色の境界の４９０ｎｍ付近、赤色と緑色の境界の５８０ｎｍ付近に存在する発光である。
【０００４】
この問題を解決するためには、冷陰極蛍光管に用いられている蛍光体のサブピークを低減したものに変更する、もしくは組み合わせるカラーフィルタの分光特性の半値幅を狭める必要があるが、どちらの方法でも大きく輝度を低下させなければ実現できない問題があった。このため、色再現範囲を拡大するためにサブピークのない白色ＬＥＤをバックライトとして用いる手法が検討されている。
【０００５】
しかしながら、バックライトに白色ＬＥＤを用いた場合でも、色再現範囲の拡大にともなう輝度の低下は避けられないものである。このため、色再現範囲の拡大にともなう輝度の低下を抑え、色再現性の拡大と輝度向上の検討が必要となってくる。
【０００６】
液晶表示装置の輝度を向上させる方法としては、一般的にバックライト自体の輝度を上げるか、バックライト光源の装着数を多くすることが挙げられる。しかし、これらの方法では、液晶表示装置の消費電力が増加してしまう問題がある。
特に近年では、液晶表示装置の大型化にともない、消費電力が増大している実状がある。
【０００７】
この問題を解決する方法として、カラーフィルタの三刺激値ＸＹＺにおける刺激値Ｙ（明度）を向上させる方法がある。明度は明るさを定義する値であり、明度が高いほどバックライトの光を効率よく透過させることができるため、消費電力の低減が可能となる。しかし、前述したように色再現範囲の拡大が求められている近年では、明度を向上させることが困難である。
【０００８】
そこで本発明では、カラーフィルタの明度を向上させるために、種々の白色ＬＥＤと、カラーフィルタの分光特性との組み合わせにて最適化を行った。このとき、カラーフィルタに具備されている赤色、緑色、青色着色層のなかで、最も明度が低い青色着色層について着目し検討を行った。
【０００９】
検討内容としては、青色着色層の青色顔料成分と紫色顔料成分の含有比率を変化させて、本発明で用いている白色ＬＥＤにマッチングするように色相と青色着色組成物の固形分中に占める顔料濃度の最適化を行った。
【特許文献１】特開２００６−４７９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、液晶表示装置に具備されているバックライトに少なくとも一種のＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた際に、輝度が高く、色再現性に優れた液晶表示装置を可能とするカラーフィルタを提供することを課題とする。また、上記カラーフィルタを用いた液晶表示装置をを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、独立した赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤのそれぞれを用いて白色発光を得る白色ＬＥＤもしくは赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと緑色蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、または青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体の混色により白色光を得る白色ＬＥＤのいずれかの白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、該カラーフィルタを構成する青色画素の形成に、青色顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６及び紫色顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３を少なくとも含有する感光性の青色着色組成物を用いたことを特徴とするカラーフィルタである。
【００１２】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記独立した赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤのそれぞれを用いて白色発光を得る白色ＬＥＤもしくは赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、前記青色着色組成物の固形分中に含まれるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の合計量を１００重量％としたときに、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が１〜２５重量％の範囲で含有していることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと緑色蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、前記青色着色組成物の固形分中に含まれるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の合計量を１００重量％としたときに、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が１０〜３０重量％の範囲で含有していることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１４】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記青色ＬＥＤと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、前記青色着色組成物の固形分中に含まれるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の合計量を１００重量％としたときに、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が５〜３０重量％の範囲で含有していることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１５】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体の混色により白色光を得る白色ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に用いるカラーフィルタであって、前記青色着色組成物の固形分中に含まれるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の合計量を１００重量
％としたときに、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３が５〜１０重量％の範囲で含有していることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１６】
また、本発明は、請求項１記載のカラーフィルタを用いた液晶表示装置であって、バックライトが、独立した赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤのそれぞれを用いて白色発光を得る白色ＬＥＤもしくは赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと緑色蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ、または青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体の混色により白色光を得る白色ＬＥＤのいずれかの白色ＬＥＤであることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１７】
また、本発明は、請求項２記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１８】
また、本発明は、請求項３記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１９】
また、本発明は、請求項４記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【００２０】
また、本発明は、請求項５記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の効果として、液晶表示装置のバックライトに白色ＬＥＤを用いた場合に、冷陰極蛍光管を用いたときよりも高い明度と高演色表示、すなわち明るい画面でしかも色鮮やかな表示の液晶表示装置を実現するカラーフィルタを提供することができる。また、上記カラーフィルタを用いた明るい画面でしかも色鮮やかな表示の液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明によるカラーフィルタを、その実施の形態に基づいて詳細に説明する。本発明のカラーフィルタは少なくとも透明基板上に複数色の画素を備えている。
複数色には赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、イエロー、マゼンダ、シアン（Ｙ、Ｍ、Ｃ）との組み合わせが挙げられるが、本発明のカラーフィルタは青色画素を有する全てのカラーフィルタに対して適用可能である。
【００２３】
次に、本発明のバックライトとして用いる白色ＬＥＤについて説明する。本発明は、白色ＬＥＤの種類として、図２に示すような発光スペクトルを有する独立した赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤのそれぞれを用いて白色発光を得る白色ＬＥＤバックライト、もしくは赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ（以下、ＲＧＢ−ＬＥＤという）、図３に示すような発光スペクトルを有する赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ（以下、ＲＢ−ＬＥＤ＋Ｇという）、図４に示すような発光スペクトルを有する青色ＬＥＤと赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせて混色させた白色ＬＥＤ（以下、Ｂ−ＬＥＤ＋ＲＧという）、図５に示すような発光スペクトルを有する青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体の混色により白色光を得る白色ＬＥＤ（以下、Ｂ−ＹＡＧという）を用いることが可能である。
【００２４】
また、本発明に用いるカラーフィルタに関して説明する。本発明のカラーフィルタは、透明基板上に複数色の画素を備えるカラーフィルタである。１色の画素の形成に、有機顔
料、透明樹脂、光架橋剤、及び溶剤を主成分とする感光性の着色組成物を用い、青色画素の形成に用いる有機顔料として少なくともＰＢ１５：６、紫色着色顔料として少なくともＰＶ２３を含有した青色着色組成物を用いる。
【００２５】
バックライトにＣＣＦＬを用い、青色着色組成物の顔料にＰＢ１５：６を用いた際には、色度図上の青色の色度座標はｘ＝０．１４３、ｙ＝０．０６０となるが、バックライトに白色ＬＥＤを用い、青色着色組成物の顔料に同一顔料を用いた際に、ｙ＝０．０６０に合わせた場合に必要な顔料濃度について、始めに検討を行った。その結果、Ｂ−ＹＡＧ以外において、ＣＣＦＬを用いた場合より青色着色組成物の固形分中に占める顔料濃度が増加してしまう結果となった。このとき最大でＲＢ−ＬＥＤ＋Ｇにおいて２．５倍以上になることがわかった。また、最小でもＲＧＢ−ＬＥＤで１．１６倍と増加する結果となった。
【００２６】
【表１】
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これは、白色ＬＥＤの発光スペクトルの緑色発光成分がＣＣＦＬと比べ短波長側に存在し発光強度も強いため、白色ＬＥＤの発光スペクトルと青色画素の透過光スペクトルの重なりが大きいためである。このため、色純度の高い青色を得るには、白色ＬＥＤの発光スペクトルの緑色発光成分と青色画素の透過光スペクトルの重なりを小さくする必要がある。そこで、青色画素の透過光スペクトルの半値幅を狭めることが必要となるため、青色着色組成物の固形分中に占める顔料濃度が増加する結果となった。
【００２７】
しかし、青色着色組成物の固形分中に占める顔料濃度が増加してしまうと明度の低下が起こるため顔料濃度の低減が必要である。
【００２８】
青色着色組成物の固形分中に占める顔料濃度を低減させる対応策として、青色画素の透過光スペクトルを短波長側に寄せ、白色発光ＬＥＤの緑色発光スペクトル成分との重なりを低減する手法が挙げられる。例えば、青色顔料成分よりも短波長側に透過領域を持つ紫色顔料を加え、さらに青色顔料の含有量を低減させ、青色画素の透過光スペクトルを短波長側に寄せる手法である。
【００２９】
そこで上記の対応策を実証するために、バックライトに白色ＬＥＤである、ＲＧＢ−ＬＥＤ、ＲＢ−ＬＥＤ＋Ｇ、Ｂ−ＬＥＤ＋ＲＧ、Ｂ−ＹＡＧを用いて検討を行った。このとき、青色着色組成物に含有される青色顔料であるＰＢ１５：６と紫色顔料であるＰＶ２３の合計含有量を１００重量％としたとき、ＰＶ２３を青色着色組成物に０、５、１０、１５、２０、２５、３０重量％の各割合で含有させ、膜厚が２μｍでＣＩＥ色度座標のｙ軸の値を０．０６の場合に必要な青色着色組成物の固形分中に占める顔料濃度を求めた。その結果、ＰＶ２３の比率が多くなるにつれ、表２に示すように固形分中に占める青色顔料濃度が低減していくことを確認した。
【００３０】
【表２】
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最も固形分中に占める青色顔料濃度が高かったＲＢ−ＬＥＤ＋Ｇでも、ＰＶ２３の含有量を１０重量％以上にすることにより、ＣＣＦＬを用いた場合のＰＢ１５：６を単体で用いた際と同等以下の値にできることがわかった。他に、ＣＣＦＬと同等以下の値にするためには、ＲＧＢ−ＬＥＤの場合で５重量％、Ｂ−ＬＥＤ＋ＲＧの場合で１０重量％のＰＶ２３を含有させれば良いことが分かった。
【００３１】
また、このときの各バックライトにおけるＰＶ２３の含有量を変化させたときの明度の確認を行った結果を表３に示す。ＣＣＦＬではＰＶ２３の含有量を変化させたときの明度が最大で６．９２未満であった。しかし、ＲＧＢ−ＬＥＤ、ＲＢ−ＬＥＤ＋Ｇ、Ｂ−ＹＡＧにおいては、いずれも明度が６．９２以上でＣＣＦＬを用いた場合よりも高い値（光透
過率が高い、すなわち明るい）であった。さらに、Ｂ−ＬＥＤ＋ＲＧでもＰＶ２３の含有量を５％以上にすることでＣＣＦＬよりも高い明度が得られた。
【００３２】
【表３】
2009271275.tif 000005
以上の検討から、バックライトに白色ＬＥＤを用いた際に、青色着色組成物の固形分中に含まれる顔料濃度を低減することが可能となった。これにより、ＣＣＦＬを用いた場合よりも高い明度を得ることが可能となった。
【００３３】
しかし、ＰＶ２３の含有量を多くしてしまうと、紫色が濃くなってしまうため、ＰＶ２３をいたずらに増量することは目的とする青色の色相を損なうこととなる。そこで、膜厚が２μｍでＣＩＥ色度座標のｙ軸の値を０．０６としたときに、明度が６．９２以上となり、かつ青色の色相を呈するＣＩＥ色度座標のｘ軸の値ということで、ｘ値が０．１４０以上から０．１５０未満までの範囲を設定した。０．１４０以下では緑色がかり、０．１５０以上では紫色の色相となり、不適である。
この範囲内に収まるように青色着色組成物のＰＢ１５：６とＰＶ２３の割合を検討した。このときＰＶ２３含有量を変化させたときに変化するｘ座標の値を表４に示す。尚、色度と明度は、オリンパス社製の顕微分光測光装置（ＯＳＰ-ＳＰ２００）を用い測定した。
【００３４】
その結果、ＲＧＢ−ＬＥＤを用いた際に全顔料に対して、ＰＶ２３が０〜２５重量％、ＲＢ−ＬＥＤ＋Ｇを用いた際にＰＶ２３が１０〜３０重量％、Ｂ−ＬＥＤ＋ＲＧを用いた際にＰＶ２３が５〜３０重量％、Ｂ−ＹＡＧを用いた際にＰＶ２３が０〜１０重量％の範囲で含有されているときに上記条件を満たすことが分かった。
【００３５】
【表４】
2009271275.tif 000006
なお、付言すれば、青色着色組成物の固形分中に含まれている青色顔料にいう「固形分」とは、青色着色組成物に含まれる溶剤や樹脂ワニス中に含まれる蒸発成分を除いた成分という意味である。よく知られるように、フォトリソグラフィ法にてカラーフィルタを作成する際に用いる感光性の着色組成物には蒸発成分としての溶剤が含まれ、これがために着色組成物はガラス基板への塗布適性があるのであるが、カラーフィルタ作製工程では、塗膜を硬化定着するために加熱する工程があり、このとき溶剤等の蒸発成分は塗膜から除去される。加熱工程のあとに層を構成しているものが固形分である。
〔カラーフィルタの作製条件と方法〕
以下に、本発明のカラーフィルタを得るための方法を記述する。本発明のカラーフィルタは少なくとも透明基板上に複数色の画素を備えている。複数色には赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の組み合わせやイエロー、マゼンダ、シアン（Ｙ、Ｍ、Ｃ）の組み合わせが挙げられるが、本発明のカラーフィルタは青色画素を有する全てのカラーフィルタに対して適用が可能である。
【００３６】
本発明の白色ＬＥＤ及びカラーフィルタは液晶表示装置に組み込まれて使用され、液晶表示装置の表示方式については、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ)方式、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅｓ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等の液晶表示方式にて適用が可能である。
【００３７】
本発明の方法に用いられる透明基板としては、一般に液晶表示装置に用いられているもので、ＰＥＴなどのプラスチック基板やガラス基板が挙げられるが、通常はガラス基板を用いるとよい。遮光パターンを用いる場合はあらかじめ該透明基板上にクロム等の金属薄膜や遮光性樹脂によるパターンを公知の方法で付けたものを用いればよい。
【００３８】
透明基板上への各色画素の作製方法は、公知のインクジェット法、印刷法、フォトレジ
スト法、エッチング法などいずれの方法で作製しても構わない。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に顔料を光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤に分散させた感光性の着色組成物を透明基板上に塗膜として形成し、塗膜へのパターン露光、現像、焼成することで一色の画素を形成する工程を各色毎に繰り返し行ってカラーフィルタを作製するフォトレジスト法が好ましい。
【００３９】
本発明のカラーフィルタが備える各色画素は、感光性の着色組成物を調製してフォトリソグラフィ法により形成する場合は、例えば、以下の方法に従う。着色剤となる顔料を透明な樹脂中に光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤に分散させる。分散させる方法はミルベース、３本ロール、ジェットミル等様々な方法があり特に限定されるものではない。
【００４０】
本発明のカラーフィルタの各色画素を形成する感光性の着色組成物に用いることのできる有機顔料の具体例をカラーインデックス番号で示す。
【００４１】
赤色画素を形成するための赤色着色組成物には、例えば、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができる。赤色着色組成物には、黄色顔料、橙色顔料を併用することができる。
【００４２】
黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、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、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、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、２１３、２１４等が挙げられる。
【００４３】
橙色顔料としてはＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＯｒａｎｇｅ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。
【００４４】
緑色画素を形成するための緑色着色組成物には、例えば、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７、１０、３６、３７、５８等の緑色顔料を用いることができる。緑色着色組成物には赤色着色組成物と同様の黄色顔料を併用することができる。
【００４５】
青色画素を形成するための青色着色組成物には、主として用いるＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の他、例えば、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１６、２２、６０、６４、８０等の青色顔料を用いることができる。
また、青色着色組成物には、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ１、１９、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料を併用することができる。
【００４６】
また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、
感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。
【００４７】
着色組成物に用いることの透明樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。透明樹脂には、必要に応じて、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。
【００４８】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
【００４９】
感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン-無水マレイン酸共重合物やα-オレフィン-無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。
【００５０】
光架橋剤として用いることのできる重合性モノマーおよびオリゴマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、２-ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２-ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、β-カルボキシエチル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６-ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（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、１，６-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ（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、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ-ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ-ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは単独または２種類以上混合して用いることができ、さらに光硬化性を適性に保つ目的で、必要に応じ他の重合性モノマーおよびオリゴマーを混合して用いることができる。
【００５１】
着色組成物には、該組成物を紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。光重合開始剤としては、４-フェノキシジクロロアセトフェノン、４-ｔ-ブチル-ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、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、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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-オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、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-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４-ベンゾイル-４'-メチルジフェニルサルファイド、３，３'，４，４'-テトラ（ｔ-ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、２-クロルチオキサントン、２-メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４-ジイソプロピルチオキサントン、２，４-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、２，４，６-トリクロロ-ｓ-トリアジン、２-フェニル-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-（ｐ-メトキシフェニル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-（ｐ-トリル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-ピペロニル-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２，４-ビス（トリクロロメチル）-６-スチリル-ｓ-トリアジン、２-（ナフト-１-イル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-（４-メトキシ-ナフト-１-イル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２，４-トリクロロメチル-（ピペロニル）-６-トリアジン、２，４-トリクロロメチル（４'-メトキシスチリル）-６-トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２-オクタンジオン，１-〔４-（フェニルチオ）-，２-（Ｏ-ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ-（アセチル）-Ｎ-（１-フェニル-２-オキソ-２-（４'-メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６-トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボレート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が用いられる。
【００５２】
さらに、増感剤として、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４-ジメチルアミノ安息香酸メチル、４-ジメチルアミノ安息香酸エチル、４-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２-ジメチルアミノエチル、４-ジメチルアミノ安息香酸２-エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ-ジメチルパラトルイジン、４，４'-ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４'-ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４'-ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等のアミン系化合物を併用することもできる。
【００５３】
さらに、着色組成物には、連鎖移動剤を含有させることができる。連鎖移動剤としては例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４-ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３-メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２-ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４-ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６-トリメルカプト-ｓ-トリアジン、２-（Ｎ，Ｎ-ジブチルアミノ）-４，６-ジメルカプト-ｓ-トリアジン等が挙げられる。これらの連鎖移動剤は、１種または２種以上混合して用いることができる。
【００５４】
また、熱架橋剤を添加することも可能である。熱架橋剤としては、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、分子内にエポキシ基を少なくとも１以上有する化合物であり、例えば、脂環型エポキシ樹脂、ポリアルコール型エポキ
シ樹脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ又はＦ型エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、ポリオレフィン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、メチレンシクロヘキサンオキシド、シクロヘプテンエポキシド、１、２−エポキシシクロヘキサン、グリセロール・ポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパン・ポリグリシジルエーテル、レゾルシン・ジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコール・ジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオール・ジグリシジルエーテル、エチレングリコール（ポリエチレングリコール）・ジグリシジルエーテル等がある。これらは、いずれも単独あるいは２種類以上混合して使用することができる。また、必要に応じて、さらにメラミン樹脂を混合して使用することもできる。メラミン樹脂としては、アルキル化メラミン樹脂（メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂など）、混合エーテル化メラミン樹脂等があり、高縮合タイプであっても低縮合タイプであってもよい。これらについても、単独あるいは２種類以上混合して使用することができる。また、必要に応じて、さらにエポキシ樹脂を混合して使用することもできる。
【００５５】
着色組成物は、必要に応じて有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、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、１-メトキシ-２-プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル-ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
【００５６】
次にカラーフィルタの作製方法として、透明基板上に上述の感光性の着色組成物を塗布し、プリベークを行う。塗布する手段はスピンコート、ディップコート、ダイコートなどが通常用いられるが、４０〜６０ｃｍ四方程度の基板上に均一な膜厚で塗布可能な方法ならばこれらに限定されるものではない。プリベークは５０〜１２０℃で１０〜２０分ほどすることが好ましい。塗布膜厚は任意であるが、分光透過率などを考慮すると通常はプリベーク後の膜厚で２μｍ程度である。感光性の着色組成物を塗布し塗膜を形成した基板にパターンマスクを介して露光を行う。光源には通常の高圧水銀灯などを用いればよい。
【００５７】
続いて現像を行う。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。現像後、水洗、焼成して任意の一色の画素が得られる。
【００５８】
以上の一連の工程を、感光性の着色組成物およびパターンを替え、必要な数だけ繰り返すことで必要な色数が組み合わされた着色パターンすなわち複数色の画素を得ることができる。
【実施例】
【００５９】
以下に、本発明を具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においてこれに限定されるものではない。尚、実施例中の各成分の配合比は、いずれも重量比である。
【００６０】
［感光性の着色組成物の調製］
下記の要領にて着色組成物を調製した。
＜青色着色組成物＞
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
・青色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６
（東洋インキ製造（株）製「リオノールブルーＥＳ」）          ３．６部
・分散剤（ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」）            ０．６部
・アクリルワニス（固形分２０％）                          ２２．１部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して青色着色組成物を得た。
・上記分散体                                              ２６．３部
・アクリル系透明樹脂                                        ９．４部
・モノマー（Ｍ−４０２）                                    ４．７部
・光開始剤（Ｉｒｇ．３７９）                                １．４部
・増感剤（ＤＥＴＸ−Ｓ）                                    ０．２部
・分散剤（ＢＹＫ−３２３）                                  １．０部
・ＰＧＭＡｃ                                              １１．０部
・ＥＥＰ                                                  ２０．０部
・シクロヘキサノン                                        ２６．０部
計１００．０部。
【００６１】
＜紫色着色組成物＞
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過して紫色顔料の分散体を作製した。
・紫色顔料：Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３
（ＢＡＳＦ社製「パリオゲンバイオレット５８９０」）          ５．６部
・分散剤（ゼネカ社製「ソルスバーズ２００００」）            １．０部
・アクリルワニス（固形分２０％）                          ３４．４部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して青色着色組成物を得た。
・上記分散体                                              ４１．０部
・アクリル系透明樹脂                                        ４．１部
・モノマー（Ｍ−４０２）                                    ４．７部
・光開始剤（Ｉｒｇ．３７９）                                １．４部
・増感剤（ＤＥＴＸ−Ｓ）                                    ０．２部
・分散剤（ＢＹＫ−３２３）                                  １．０部
・ＰＧＭＡｃ                                              ２４．４部
・ＥＥＰ                                                  ２０．０部
・シクロヘキサノン                                          ３．２部
計１００．０部。
【００６２】
［カラーフィルタの作製］
調整した青色着色組成物と紫色着色組成物を、１００重量％対０重量％、９５重量％対５重量％、９０重量％対１０重量％、８５重量％対１５重量％、８０重量％対２０重量％、７５重量％対２５重量％、７０重量％対３０重量％の割合で混合した溶液に、透明樹脂、光架橋剤、及び溶剤等を添加し、膜厚が２μｍでＣＩＥ色度座標のｙ軸の値を０．０６としたときに必要な固形分中の顔料濃度に調液して、これを用いてカラーフィルタの作製を行った。この操作は、既述した表２〜４の縦軸にみられるＰＶ２３の含有量を０重量％から５重量％刻みに３０重量％まで添加したことに対応している。
【００６３】
遮光パターンとして樹脂ブラックマトリックスが形成されているガラス基板に、各割合で調液した青色着色組成物を各々スピンコートにより焼成後の膜厚２μｍとなるように塗布した。乾燥の後、露光機にてストライプ状のパターン露光をし、アルカリ現像液にて現像後、焼成し、ストライプ状の青色画素を透明基板上に形成した。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。
・炭酸ナトリウム１．５重量％
・炭酸水素ナトリウム０．５重量％
・陰イオン系界面活性剤８．０重量％
（花王（株）製「ペリレックスＮＢＬ」）
・水９０重量％
以上の検討より、液晶表示装置に具備されているバックライトに少なくとも一種のＬＥＤを用い、このバックライトにマッチングしたカラーフィルタを用いることで輝度を高く保ちながら色再現性に優れる液晶表示装置およびそれに用いるカラーフィルタを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ＣＣＦＬの発光スペクトル
【図２】ＲＧＢ−ＬＥＤの発光スペクトル
【図３】ＲＢ−ＬＥＤ＋Ｇの発光スペクトル
【図４】Ｂ−ＬＥＤ＋ＲＧ発光スペクトル
【図５】Ｂ−ＹＡＧの発光スペクトル
【図６】ＰＢ１５：６の分光分布曲線
【図７】ＰＶ２３の分光分布曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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