カラーフィルタおよびこれを備えた液晶表示装置
【課題】横電界方式の液晶表示装置において、カラーフィルタの着色層の電気的な性質が液晶のスイッチング性能に悪影響を与えることがなく、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けなくとも十分な性能を確保でき、かつ高色再現性に対応できるカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、緑色の画素を形成する着色層がＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含み、前記Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が１８重量％以下であり、且つ、前記緑色の画素を形成する着色層の誘電正接（ｔａｎδ）が液晶表示装置の駆動周波数およびその近傍で０．０３以下である。
【解決手段】赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、緑色の画素を形成する着色層がＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含み、前記Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が１８重量％以下であり、且つ、前記緑色の画素を形成する着色層の誘電正接（ｔａｎδ）が液晶表示装置の駆動周波数およびその近傍で０．０３以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用のカラーフィルタに関するものであり、特に横電界方式の液晶表示装置において、カラーフィルタの着色層の電気的な性質が液晶のスイッチング性能に悪影響を与えることがないカラーフィルタおよびこれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置はコンピュータ端末表示装置、テレビ画像表示装置を中心に急速に普及が進んでいる。カラーフィルタは液晶表示装置のカラー表示化には必要不可欠な重要な部品である。近年、この液晶表示装置は高画質化の要求が高く、高視野角、高速応答性を備える様々な新しい方式の液晶表示装置が出現してきている。この中でも、横電界方式（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ＝ＩＰＳ方式）は視野角、コントラスト比などの表示品位に優れるため広く普及が期待されている方式である。
【０００３】
ところが、横電界方式の液晶表示装置は、他のＴｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ方式（ＴＮ方式）やＶａｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ方式（ＶＡ方式）などと異なり、液晶駆動電界中にカラーフィルタの着色層が存在するため、着色層の材料の電気的な特性の影響を直接受けてしまうという問題点がある。実際、従来の着色層材料、特に緑色画素の着色層にＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を使用した場合、横電界方式の液晶表示装置では着色層材料の電気的特性に起因する液晶の配向乱れ、スイッチングの閾値ずれによる焼き付き現象など、様々な表示不良が起こっていた。この着色層材料の電気的特性は主として着色剤である顔料そのものの性質によるものである。
【０００４】
この着色層材料の電気的な特性を緩和し、表示不良を回避するために、Ｐｉｇｍｅｎｔ
Ｇｒｅｅｎ ３６を用いたカラーフィルタを横電界方式の液晶表示装置に用いる場合は、特許文献１に開示されているように、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けることが一般的である。しかしながら、近年の液晶表示装置の低価格化は著しく、その部材であるカラーフィルタも低価格化の必要に迫られており、保護層を設けることなく用いることができるカラーフィルタが望まれている。
【０００５】
一方、電気的な特性を改善する方法として、特許文献２に開示されているように、緑色画素の着色層に含有されるカラーインデックス・ナンバーでＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ
３６の量を削減する方法も提案されている。しかしながら緑色画素の着色層に含まれるＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を削減することで着色層の着色力は低下するため、液晶表示装置にも高色再現性を求める近年の動向には対応できていない問題点があった。
【特許文献１】特開２００４−１１７５３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１１３０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、特に横電界方式の液晶表示装置において、カラーフィルタの着色層の電気的な性質が液晶のスイッチング性能に悪影響を与えることがなく、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けなくとも十分な性能を確保でき、かつ高色再現性に対応できるカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、緑色の画素を形成する着色層がＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含み、前記Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が１８重量％以下であり、且つ、前記緑色の画素を形成する着色層の誘電正接（ｔａｎδ）が液晶表示装置の駆動周波数およびその近傍で０．０３以下であることを特徴とするカラーフィルタである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る発明は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、前記白色バックライトの緑色ＬＥＤの発光ピーク波長が５００〜５４０ｎｍであり、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図における色再現可能範囲がＮＴＳＣ比で７２％以上であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る発明は、着色層上に透明樹脂による保護層を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、緑色の画素を形成する着色層が１８重量％以下のＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含み、その着色層の誘電正接（ｔａｎδ）が液晶表示装置の駆動周波数およびその近傍で０．０３以下であることで、横電界方式の液晶表示装置に用いた際に、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設なくとも、液晶の配向乱れやスイッチングの閾値のずれのない、表示性能に悪影響を与えないカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置を提供することができる。
【００１３】
また、本発明は、バックライトとして赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトにおいて緑色ＬＥＤの発光ピーク波長が５００〜５４０ｎｍである白色バックライトを用いることで、一般的なテレビ画像表示装置に必要な色再現性、すなわちＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図における色再現可能範囲がＮＴＳＣ比で７２％以上が実現できるカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明によるカラーフィルタを、その一実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
本発明者は、カラーフィルタの電気的な性質と横電界方式液晶表示装置における表示不良の関係について種々検討した結果、横電界方式液晶表示装置の液晶配向不良やスイッチングの閾値ずれは、主として着色層材料の誘電特性により起こっていることを見出した。具体的には誘電正接の値により説明が可能であり、おおむね以下のようなメカニズムによる。
【００１６】
誘電正接（ｔａｎδ）は誘電体内に蓄積される電荷量と消費される電荷量の比である。誘電正接が比較的小さい場合は誘電体内に蓄積された電荷は保持されるのに対し、誘電正接が比較的大きい場合は電荷は消費されて保持されない。
【００１７】
横電界方式の液晶表示装置においてはカラーフィルタの着色層が液晶駆動電界中に内在するため、横電界方式のカラー液晶表示装置においては、カラーフィルタの着色層の誘電正接と他のセル内の部材（液晶、配向膜など）の誘電正接との値が大きく異なると、電荷の保持状態が不均一になる現象が発生する。電荷の保持状態が不均一になることで、横電界方式の液晶表示装置においては生じてはならない、縦方向の電界が発生し液晶の配向不良が発生する、あるいは電荷が余分に残ってしまうことによる閾値ずれで焼き付きが発生するといった表示不良となる。したがって、カラーフィルタの着色層材料の誘電正接は横電界方式の液晶表示装置の表示特性を決める重要な特性となる。誘電正接は測定周波数に依存する値であるが、液晶駆動周波数近傍の誘電正接に着目するのが適当であり、現状では液晶駆動の１フレームが６０Ｈｚ程度であることから、周期（秒）すなわち周波数で３０Ｈｚ近辺、おおむね１０〜１００Ｈｚの周波数での誘電正接に着目するのが適当である。
【００１８】
一般に液晶材料、配向膜材料などは電荷を保持する能力が大きく、すなわち、誘電正接が比較的小さい材料であり、その値は一般的に０．００５〜０．０２程度の値である。したがって、横電界方式の液晶表示装置に用いるカラーフィルタの着色層材料の誘電正接の値は液晶材料、配向膜材料と同程度の値であることが好ましいと考えられる。
【００１９】
ここでカラーフィルタの数種類の着色層材料の誘電正接の測定結果を図１、図２、図３に示す。カラーフィルタの着色層の誘電正接は液晶駆動周波数の近傍、すなわち１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で、着色層材料の種類により０．００６〜０．２程度の値を示す。これらのうち、特徴的に緑画素の着色層材料に誘電正接が大きい材料が多く、実際に、緑画素においてはオーバーコート層を設けないと画素配向不良、閾値ずれ、などが顕著に発生し易かった。
【００２０】
本発明者は、画素の閾値ずれ、配向不良などを解消し表示品位を向上させるために、この特徴的な誘電特性について種々検討を行った。
【００２１】
その結果、多色化された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、着色層材料の誘電正接が液晶駆動周波数の近傍、すなわち１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で０．０３以下、さらに好ましくは０．０２以下とすることで、オーバーコート層を設けることなく画素配向不良、閾値ずれなどの表示品位の低下を効果的に防げることを見出した。着色層材料の誘電正接は概ね低い方が好ましいが、材料の特性上０．００５〜０．００６程度が下限となる。
【００２２】
これらの特性を満足させるためには、液晶表示装置のバックライトとしては赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトを用い、カラーフィルタにおいては緑画素を形成する着色層に含まれるＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量を１８重量％以下とする。
【００２３】
Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が１８重量％を超えると、前述のようにＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の特性により誘電正接が０．０３を超える値となってしまう。Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が低くなることで色純度が低下するが、バックライトとして赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトにおいて緑色ＬＥＤの発光ピーク波長が５００〜５４０ｎｍである白色バックライトを用いることで一般的なテレビ画像表示装置に必要な色再現性、すなわちＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度において色再現可能範囲がＮＴＳＣ比で７２％以上を実現することが可能となる。ただし、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が極端に低くなると、バックライトとして赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトを用いても一般的なテレビ画像表示装置に必要な色再現可能範囲を実現することが困難になるため、一般的なテレビ画像表示装置を主な用途とする場合はＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量は１０重量％以上であることが望ましい。ただし他の用途を考慮する場合はこの限りではない。
【００２４】
また、前記緑画素を形成する着色層にはＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６とともにＰｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０あるいはＰｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８を含有することが望ましく、これら顔料の含有量はバックライトとして赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトを用い、一般的なテレビ画像表示装置に必要な色再現可能範囲を実現するためには、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ
３６と同重量から２倍程度の重量を含有することが好ましい。これら顔料は単一で用いても必要に応じ混合して用いても構わない。さらに必要に応じて他の黄色顔料を含有させても構わない。
【００２５】
＜カラーフィルタ＞
次に、本発明のカラーフィルタを得るための方法を記述する。カラーフィルタの作製方法は、公知のインクジェット法、印刷法、フォトレジスト法、エッチング法など何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ると、フォトレジスト法が好ましい。すなわち、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て感光性着色組成物を得る。この感光性着色組成物を透明基板上に塗布製膜した後、感光性着色層をパターン露光、現像することで一色の着色パターンを形成する。この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ものである。
【００２６】
本発明のカラーフィルタに用いられる透明基板は、一般に液晶表示装置に用いられているものでよく、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この透明基板上に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。
【００２７】
まず、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て感光性着色組成物を得る。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。
【００２８】
次に、透明基板上に、上述の感光性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、透明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。感光性着色組成物を塗布した透明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。
【００２９】
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、乾燥してパターンが得られる。
【００３０】
以上の一連の工程を、感光性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を得ることができる。
【００３１】
前述したように、本発明のカラーフィルタは着色層が良好な電気特性を有するため、オーバーコート層を特に必要としないが、カラーフィルタの耐溶剤性をより向上させるため、あるいは表面をより平坦化することなどを目的に、透明樹脂による保護層を設けることも可能である。
【００３２】
＜バックライト装置＞
次に、本発明に用いるバックライトを得るための方法を記述する。本発明で用いられるバックライト装置は、液晶パネルの背面に配置され、透過型又は半透過型のカラー液晶表示装置の背面光源手段として用いられる面状光源装置を指し、光源として赤、緑、青の波長域に発光する３色のＬＥＤと、この光源光をほぼ均一な面光源に変換する光均一化手段とを具備するものである。
【００３３】
バックライト装置は、ＬＥＤ光源と、光源より発せられた光を観察者側に向けて反射するリフレクタ、光源からの光を導き面状とするための導光体として用いる透光性の平板からなる基板、三角プリズム状のアレーを形成した調光シートなどを適切に配置することで構成される。光源の設置方式としては、液晶素子の背面直下に光源を配設する方法（直下方式）や、側面に光源を配設しアクリル板等の透光性の導光体を用いて光を面状に変換して面光源を得る方法（サイドライト方式）が代表的である。高輝度が必要な用途については直下方式が、薄型化が必要な用途についてはサイドライト方式がそれぞれ好適であり、用途に応じて実用化されている。
【００３４】
ＬＥＤ光源として、一般には、赤、緑、青の波長領域に主発光波長を有するＬＥＤが用いられる。赤色領域に主発光波長を有するＬＥＤとしてはＧａＡｓＰ系ＬＥＤが挙げられ、緑色領域に主発光波長を有するＬＥＤとしてはＧａＰ系ＬＥＤが挙げられ、青色領域に主発光波長を有するＬＥＤとしてはＩｎＧａＮ系ＬＥＤ、ＧａＮ系ＬＥＤが挙げられる。
【実施例】
【００３５】
以下に、実施例により本発明の具体的実施例について説明するが、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。
【００３６】
＜感光性着色組成物＞
カラーフィルタ作製に用いる感光性着色組成物を着色するための着色剤には以下の顔料を使用し、それぞれの顔料を用いて赤色、緑色、青色の感光性着色組成物を作製した。
【００３７】
赤色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）、およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（ランクセス製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ−５６８８」）
緑色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６（東洋インキ製造製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（ランクセス製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ−５６８８」）、およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８（ＢＡＳＦ製「アリオトールイエロー Ｋ０９６１ＨＤ」）
青色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５（東洋インキ製造製「リオノールブルーＥＳ」）Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（ＢＡＳＦ製「パリオゲンバイオレット ５８９０」）
＜赤色感光性着色組成物＞
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赤色顔料の分散体を作製した。
【００３８】
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １０部
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ １０部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ ５部
アクリルワニス（固形分２０％） ９６部
シクロヘキサノン １１２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赤色感光性着色組成物を得た。
【００３９】
上記赤色顔料の分散体 ２３３部
アクリルワニス（固形分２０％） ４１部
カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（日本化薬製「カヤラッドＤＰＣＡ３０」） １３部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ−０２」） ３部
光開始剤（日本化薬製「カヤキュアーＤＥＴＸ」） １部
シクロヘキサノン ２０８部
＜緑色感光性着色組成物１＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４０】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １６部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ １６部
アクリルワニス（固形分２０％） ２１２部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １７部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ４５８部
＜緑色感光性着色組成物２＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４１】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ ２５部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ １１部
アクリルワニス（固形分２０％） ２１６部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １７部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ２７３部
＜緑色感光性着色組成物３＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４２】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ ８部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ １９部
アクリルワニス（固形分２０％） ２２１部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １８部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ３７３部
＜緑色感光性着色組成物４＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４３】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １６部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８ １６部
アクリルワニス（固形分２０％） ２１２部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １７部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ４５８部
＜緑色感光性着色組成物５＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４４】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ ２５部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８ １１部
アクリルワニス（固形分２０％） ２１６部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成（株）製「アロニックスＭ４０２」） １７部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ２７３部
＜緑色感光性着色組成物６＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４５】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ ８部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８ １９部
アクリルワニス（固形分２０％） ２２１部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １８部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ３７３部
＜青色感光性着色組成物＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４６】
青色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５ ３２部
紫色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３ ３部
アクリルワニス（固形分２０％） １７３部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） ２５部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアー３７９」） ６部
光開始剤（日本化薬製「カヤキュアーＤＥＴＸ」） ２部
シクロヘキサノン ３０２部
＜カラーフィルタ＞
得られた感光性着色組成物を用いてカラーフィルタを作製した。ガラス基板に、赤色感光性着色組成物をスピンコートにより膜厚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９０秒間現像して、ストライプ状の赤色画素の着色層を得た。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。
【００４７】
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％
次に、緑色感光性着色組成物も同様にスピンコートにて膜厚が２μｍとなるように塗布し、乾燥後、露光機にてストライプ状の着色層を前述の赤色画素の着色層とはずらした場所に露光し現像することで、前述赤色画素の着色層と隣接した緑色画素の着色層を得た。
【００４８】
さらに、赤色、緑色と全く同様にして、青色感光性着色組成物についても膜厚２μｍで赤色画素、緑色画素の着色層と隣接した青色画素の着色層を得た。これで、透明基板上に赤、緑、青の３色のストライプ状の着色層を持つカラーフィルタが得られた。
【００４９】
上述の方法により、赤色画素着色層、緑色画素着色層、青色画素着色層の組み合わせを適宜変更し、表１、表２に示すように、それぞれ実施例１、２および比較例１〜１０に用いるカラーフィルタを作製して比較評価した。また、作製したカラーフィルタとバックライトを組み合わせて、液晶表示装置としての色再現性と動作の安定性を評価した。評価結果を、表１および表２に、実施例１、２、および比較例１〜１０として示す。主たる比較内容は、緑色画素着色層中における緑顔料の固形分に対する濃度、緑色画素着色層の２０Ｈｚにおける誘電正接、およびＮＴＳＣ比を比較した。表中の○×は発明者の判断を示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
なお、実施例および比較例に用いたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ＝発光ダイオード）バックライトの相対分光放射輝度を図４に、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ＝冷陰極管）バックライトの相対分光放射輝度を図５に示す。
【００５２】
＜比較結果＞
実施例１、２のカラーフィルタとＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置においては、色再現性も良好で画素の液晶配向不良、駆動電圧の閾値ずれを発生させることなく良好な表示品位が得られた。
【００５３】
本発明の実施例１，２に対して、比較例１、３のカラーフィルタとＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置においては、画素の液晶配向不良、駆動電圧の閾値ずれによる焼き付き現象が発生し、良好な表示特性が得られなかった。
【００５４】
また、比較例２、４のカラーフィルタとＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置においては色再現可能範囲が小さくテレビ画像表示装置としては不適当な表示品質であった。
【００５５】
また、比較例５、６、８、１０のカラーフィルタとＣＣＦＬバックライトを用いた液晶表示装置においては色再現可能範囲が小さくテレビ画像表示装置としては不適当な表示品質であった。
【００５６】
比較例７、９のカラーフィルタとＣＣＦＬバックライトを用いた液晶表示装置においては画素の液晶配向不良、駆動電圧の閾値ずれによる焼き付き現象が発生し、良好な表示特性が得られず、色再現可能範囲も小さくテレビ画像表示装置としては不適当な表示品質であった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】赤色画素着色層材料の誘電正接の周波数特性を示す図である。
【図２】緑色画素着色層材料の誘電正接の周波数特性を示す図である。
【図３】青色画素着色層材料の誘電正接の周波数特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例および比較例に用いたＬＥＤバックライトの相対分光放射輝度を示す図である。
【図５】本発明の比較例に用いたＣＣＦＬバックライトの相対分光放射輝度を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用のカラーフィルタに関するものであり、特に横電界方式の液晶表示装置において、カラーフィルタの着色層の電気的な性質が液晶のスイッチング性能に悪影響を与えることがないカラーフィルタおよびこれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置はコンピュータ端末表示装置、テレビ画像表示装置を中心に急速に普及が進んでいる。カラーフィルタは液晶表示装置のカラー表示化には必要不可欠な重要な部品である。近年、この液晶表示装置は高画質化の要求が高く、高視野角、高速応答性を備える様々な新しい方式の液晶表示装置が出現してきている。この中でも、横電界方式（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ＝ＩＰＳ方式）は視野角、コントラスト比などの表示品位に優れるため広く普及が期待されている方式である。
【０００３】
ところが、横電界方式の液晶表示装置は、他のＴｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ方式（ＴＮ方式）やＶａｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ方式（ＶＡ方式）などと異なり、液晶駆動電界中にカラーフィルタの着色層が存在するため、着色層の材料の電気的な特性の影響を直接受けてしまうという問題点がある。実際、従来の着色層材料、特に緑色画素の着色層にＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を使用した場合、横電界方式の液晶表示装置では着色層材料の電気的特性に起因する液晶の配向乱れ、スイッチングの閾値ずれによる焼き付き現象など、様々な表示不良が起こっていた。この着色層材料の電気的特性は主として着色剤である顔料そのものの性質によるものである。
【０００４】
この着色層材料の電気的な特性を緩和し、表示不良を回避するために、Ｐｉｇｍｅｎｔ
Ｇｒｅｅｎ ３６を用いたカラーフィルタを横電界方式の液晶表示装置に用いる場合は、特許文献１に開示されているように、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けることが一般的である。しかしながら、近年の液晶表示装置の低価格化は著しく、その部材であるカラーフィルタも低価格化の必要に迫られており、保護層を設けることなく用いることができるカラーフィルタが望まれている。
【０００５】
一方、電気的な特性を改善する方法として、特許文献２に開示されているように、緑色画素の着色層に含有されるカラーインデックス・ナンバーでＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ
３６の量を削減する方法も提案されている。しかしながら緑色画素の着色層に含まれるＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を削減することで着色層の着色力は低下するため、液晶表示装置にも高色再現性を求める近年の動向には対応できていない問題点があった。
【特許文献１】特開２００４−１１７５３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１１３０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、特に横電界方式の液晶表示装置において、カラーフィルタの着色層の電気的な性質が液晶のスイッチング性能に悪影響を与えることがなく、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けなくとも十分な性能を確保でき、かつ高色再現性に対応できるカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、緑色の画素を形成する着色層がＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含み、前記Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が１８重量％以下であり、且つ、前記緑色の画素を形成する着色層の誘電正接（ｔａｎδ）が液晶表示装置の駆動周波数およびその近傍で０．０３以下であることを特徴とするカラーフィルタである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る発明は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、前記白色バックライトの緑色ＬＥＤの発光ピーク波長が５００〜５４０ｎｍであり、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図における色再現可能範囲がＮＴＳＣ比で７２％以上であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る発明は、着色層上に透明樹脂による保護層を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、緑色の画素を形成する着色層が１８重量％以下のＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含み、その着色層の誘電正接（ｔａｎδ）が液晶表示装置の駆動周波数およびその近傍で０．０３以下であることで、横電界方式の液晶表示装置に用いた際に、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設なくとも、液晶の配向乱れやスイッチングの閾値のずれのない、表示性能に悪影響を与えないカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置を提供することができる。
【００１３】
また、本発明は、バックライトとして赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトにおいて緑色ＬＥＤの発光ピーク波長が５００〜５４０ｎｍである白色バックライトを用いることで、一般的なテレビ画像表示装置に必要な色再現性、すなわちＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図における色再現可能範囲がＮＴＳＣ比で７２％以上が実現できるカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明によるカラーフィルタを、その一実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
本発明者は、カラーフィルタの電気的な性質と横電界方式液晶表示装置における表示不良の関係について種々検討した結果、横電界方式液晶表示装置の液晶配向不良やスイッチングの閾値ずれは、主として着色層材料の誘電特性により起こっていることを見出した。具体的には誘電正接の値により説明が可能であり、おおむね以下のようなメカニズムによる。
【００１６】
誘電正接（ｔａｎδ）は誘電体内に蓄積される電荷量と消費される電荷量の比である。誘電正接が比較的小さい場合は誘電体内に蓄積された電荷は保持されるのに対し、誘電正接が比較的大きい場合は電荷は消費されて保持されない。
【００１７】
横電界方式の液晶表示装置においてはカラーフィルタの着色層が液晶駆動電界中に内在するため、横電界方式のカラー液晶表示装置においては、カラーフィルタの着色層の誘電正接と他のセル内の部材（液晶、配向膜など）の誘電正接との値が大きく異なると、電荷の保持状態が不均一になる現象が発生する。電荷の保持状態が不均一になることで、横電界方式の液晶表示装置においては生じてはならない、縦方向の電界が発生し液晶の配向不良が発生する、あるいは電荷が余分に残ってしまうことによる閾値ずれで焼き付きが発生するといった表示不良となる。したがって、カラーフィルタの着色層材料の誘電正接は横電界方式の液晶表示装置の表示特性を決める重要な特性となる。誘電正接は測定周波数に依存する値であるが、液晶駆動周波数近傍の誘電正接に着目するのが適当であり、現状では液晶駆動の１フレームが６０Ｈｚ程度であることから、周期（秒）すなわち周波数で３０Ｈｚ近辺、おおむね１０〜１００Ｈｚの周波数での誘電正接に着目するのが適当である。
【００１８】
一般に液晶材料、配向膜材料などは電荷を保持する能力が大きく、すなわち、誘電正接が比較的小さい材料であり、その値は一般的に０．００５〜０．０２程度の値である。したがって、横電界方式の液晶表示装置に用いるカラーフィルタの着色層材料の誘電正接の値は液晶材料、配向膜材料と同程度の値であることが好ましいと考えられる。
【００１９】
ここでカラーフィルタの数種類の着色層材料の誘電正接の測定結果を図１、図２、図３に示す。カラーフィルタの着色層の誘電正接は液晶駆動周波数の近傍、すなわち１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で、着色層材料の種類により０．００６〜０．２程度の値を示す。これらのうち、特徴的に緑画素の着色層材料に誘電正接が大きい材料が多く、実際に、緑画素においてはオーバーコート層を設けないと画素配向不良、閾値ずれ、などが顕著に発生し易かった。
【００２０】
本発明者は、画素の閾値ずれ、配向不良などを解消し表示品位を向上させるために、この特徴的な誘電特性について種々検討を行った。
【００２１】
その結果、多色化された液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、着色層材料の誘電正接が液晶駆動周波数の近傍、すなわち１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で０．０３以下、さらに好ましくは０．０２以下とすることで、オーバーコート層を設けることなく画素配向不良、閾値ずれなどの表示品位の低下を効果的に防げることを見出した。着色層材料の誘電正接は概ね低い方が好ましいが、材料の特性上０．００５〜０．００６程度が下限となる。
【００２２】
これらの特性を満足させるためには、液晶表示装置のバックライトとしては赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトを用い、カラーフィルタにおいては緑画素を形成する着色層に含まれるＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量を１８重量％以下とする。
【００２３】
Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が１８重量％を超えると、前述のようにＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の特性により誘電正接が０．０３を超える値となってしまう。Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が低くなることで色純度が低下するが、バックライトとして赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトにおいて緑色ＬＥＤの発光ピーク波長が５００〜５４０ｎｍである白色バックライトを用いることで一般的なテレビ画像表示装置に必要な色再現性、すなわちＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度において色再現可能範囲がＮＴＳＣ比で７２％以上を実現することが可能となる。ただし、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が極端に低くなると、バックライトとして赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトを用いても一般的なテレビ画像表示装置に必要な色再現可能範囲を実現することが困難になるため、一般的なテレビ画像表示装置を主な用途とする場合はＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量は１０重量％以上であることが望ましい。ただし他の用途を考慮する場合はこの限りではない。
【００２４】
また、前記緑画素を形成する着色層にはＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６とともにＰｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０あるいはＰｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８を含有することが望ましく、これら顔料の含有量はバックライトとして赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトを用い、一般的なテレビ画像表示装置に必要な色再現可能範囲を実現するためには、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ
３６と同重量から２倍程度の重量を含有することが好ましい。これら顔料は単一で用いても必要に応じ混合して用いても構わない。さらに必要に応じて他の黄色顔料を含有させても構わない。
【００２５】
＜カラーフィルタ＞
次に、本発明のカラーフィルタを得るための方法を記述する。カラーフィルタの作製方法は、公知のインクジェット法、印刷法、フォトレジスト法、エッチング法など何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ると、フォトレジスト法が好ましい。すなわち、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て感光性着色組成物を得る。この感光性着色組成物を透明基板上に塗布製膜した後、感光性着色層をパターン露光、現像することで一色の着色パターンを形成する。この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ものである。
【００２６】
本発明のカラーフィルタに用いられる透明基板は、一般に液晶表示装置に用いられているものでよく、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この透明基板上に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。
【００２７】
まず、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て感光性着色組成物を得る。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。
【００２８】
次に、透明基板上に、上述の感光性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、透明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。感光性着色組成物を塗布した透明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。
【００２９】
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、乾燥してパターンが得られる。
【００３０】
以上の一連の工程を、感光性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を得ることができる。
【００３１】
前述したように、本発明のカラーフィルタは着色層が良好な電気特性を有するため、オーバーコート層を特に必要としないが、カラーフィルタの耐溶剤性をより向上させるため、あるいは表面をより平坦化することなどを目的に、透明樹脂による保護層を設けることも可能である。
【００３２】
＜バックライト装置＞
次に、本発明に用いるバックライトを得るための方法を記述する。本発明で用いられるバックライト装置は、液晶パネルの背面に配置され、透過型又は半透過型のカラー液晶表示装置の背面光源手段として用いられる面状光源装置を指し、光源として赤、緑、青の波長域に発光する３色のＬＥＤと、この光源光をほぼ均一な面光源に変換する光均一化手段とを具備するものである。
【００３３】
バックライト装置は、ＬＥＤ光源と、光源より発せられた光を観察者側に向けて反射するリフレクタ、光源からの光を導き面状とするための導光体として用いる透光性の平板からなる基板、三角プリズム状のアレーを形成した調光シートなどを適切に配置することで構成される。光源の設置方式としては、液晶素子の背面直下に光源を配設する方法（直下方式）や、側面に光源を配設しアクリル板等の透光性の導光体を用いて光を面状に変換して面光源を得る方法（サイドライト方式）が代表的である。高輝度が必要な用途については直下方式が、薄型化が必要な用途についてはサイドライト方式がそれぞれ好適であり、用途に応じて実用化されている。
【００３４】
ＬＥＤ光源として、一般には、赤、緑、青の波長領域に主発光波長を有するＬＥＤが用いられる。赤色領域に主発光波長を有するＬＥＤとしてはＧａＡｓＰ系ＬＥＤが挙げられ、緑色領域に主発光波長を有するＬＥＤとしてはＧａＰ系ＬＥＤが挙げられ、青色領域に主発光波長を有するＬＥＤとしてはＩｎＧａＮ系ＬＥＤ、ＧａＮ系ＬＥＤが挙げられる。
【実施例】
【００３５】
以下に、実施例により本発明の具体的実施例について説明するが、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。
【００３６】
＜感光性着色組成物＞
カラーフィルタ作製に用いる感光性着色組成物を着色するための着色剤には以下の顔料を使用し、それぞれの顔料を用いて赤色、緑色、青色の感光性着色組成物を作製した。
【００３７】
赤色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製「イルガーフォーレッド Ｂ−ＣＦ」）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製「クロモフタールレッド Ａ２Ｂ」）、およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（ランクセス製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ−５６８８」）
緑色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６（東洋インキ製造製「リオノールグリーン ６ＹＫ」）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０（ランクセス製「ファンチョンファーストイエロー Ｙ−５６８８」）、およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８（ＢＡＳＦ製「アリオトールイエロー Ｋ０９６１ＨＤ」）
青色用顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５（東洋インキ製造製「リオノールブルーＥＳ」）Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（ＢＡＳＦ製「パリオゲンバイオレット ５８９０」）
＜赤色感光性着色組成物＞
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赤色顔料の分散体を作製した。
【００３８】
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４ １０部
赤色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７ １０部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ ５部
アクリルワニス（固形分２０％） ９６部
シクロヘキサノン １１２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赤色感光性着色組成物を得た。
【００３９】
上記赤色顔料の分散体 ２３３部
アクリルワニス（固形分２０％） ４１部
カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（日本化薬製「カヤラッドＤＰＣＡ３０」） １３部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ−０２」） ３部
光開始剤（日本化薬製「カヤキュアーＤＥＴＸ」） １部
シクロヘキサノン ２０８部
＜緑色感光性着色組成物１＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４０】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １６部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ １６部
アクリルワニス（固形分２０％） ２１２部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １７部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ４５８部
＜緑色感光性着色組成物２＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４１】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ ２５部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ １１部
アクリルワニス（固形分２０％） ２１６部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １７部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ２７３部
＜緑色感光性着色組成物３＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４２】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ ８部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０ １９部
アクリルワニス（固形分２０％） ２２１部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １８部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ３７３部
＜緑色感光性着色組成物４＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４３】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ １６部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８ １６部
アクリルワニス（固形分２０％） ２１２部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １７部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ４５８部
＜緑色感光性着色組成物５＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４４】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ ２５部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８ １１部
アクリルワニス（固形分２０％） ２１６部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成（株）製「アロニックスＭ４０２」） １７部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ２７３部
＜緑色感光性着色組成物６＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４５】
緑色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６ ８部
黄色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３８ １９部
アクリルワニス（固形分２０％） ２２１部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） １８部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアーＯＸＥ０２」） ６部
光開始剤（ＢＡＳＦ製「ルシリンＴＰＯ」） ３部
シクロヘキサノン ３７３部
＜青色感光性着色組成物＞
組成がそれぞれ下記組成となるように，赤色感光性着色組成物と同様の方法で作製した。
【００４６】
青色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５ ３２部
紫色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３ ３部
アクリルワニス（固形分２０％） １７３部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
（東亞合成製「アロニックスＭ４０２」） ２５部
光開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製
「イルガキュアー３７９」） ６部
光開始剤（日本化薬製「カヤキュアーＤＥＴＸ」） ２部
シクロヘキサノン ３０２部
＜カラーフィルタ＞
得られた感光性着色組成物を用いてカラーフィルタを作製した。ガラス基板に、赤色感光性着色組成物をスピンコートにより膜厚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９０秒間現像して、ストライプ状の赤色画素の着色層を得た。なお、アルカリ現像液は以下の組成からなる。
【００４７】
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％
次に、緑色感光性着色組成物も同様にスピンコートにて膜厚が２μｍとなるように塗布し、乾燥後、露光機にてストライプ状の着色層を前述の赤色画素の着色層とはずらした場所に露光し現像することで、前述赤色画素の着色層と隣接した緑色画素の着色層を得た。
【００４８】
さらに、赤色、緑色と全く同様にして、青色感光性着色組成物についても膜厚２μｍで赤色画素、緑色画素の着色層と隣接した青色画素の着色層を得た。これで、透明基板上に赤、緑、青の３色のストライプ状の着色層を持つカラーフィルタが得られた。
【００４９】
上述の方法により、赤色画素着色層、緑色画素着色層、青色画素着色層の組み合わせを適宜変更し、表１、表２に示すように、それぞれ実施例１、２および比較例１〜１０に用いるカラーフィルタを作製して比較評価した。また、作製したカラーフィルタとバックライトを組み合わせて、液晶表示装置としての色再現性と動作の安定性を評価した。評価結果を、表１および表２に、実施例１、２、および比較例１〜１０として示す。主たる比較内容は、緑色画素着色層中における緑顔料の固形分に対する濃度、緑色画素着色層の２０Ｈｚにおける誘電正接、およびＮＴＳＣ比を比較した。表中の○×は発明者の判断を示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
なお、実施例および比較例に用いたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ＝発光ダイオード）バックライトの相対分光放射輝度を図４に、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ＝冷陰極管）バックライトの相対分光放射輝度を図５に示す。
【００５２】
＜比較結果＞
実施例１、２のカラーフィルタとＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置においては、色再現性も良好で画素の液晶配向不良、駆動電圧の閾値ずれを発生させることなく良好な表示品位が得られた。
【００５３】
本発明の実施例１，２に対して、比較例１、３のカラーフィルタとＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置においては、画素の液晶配向不良、駆動電圧の閾値ずれによる焼き付き現象が発生し、良好な表示特性が得られなかった。
【００５４】
また、比較例２、４のカラーフィルタとＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置においては色再現可能範囲が小さくテレビ画像表示装置としては不適当な表示品質であった。
【００５５】
また、比較例５、６、８、１０のカラーフィルタとＣＣＦＬバックライトを用いた液晶表示装置においては色再現可能範囲が小さくテレビ画像表示装置としては不適当な表示品質であった。
【００５６】
比較例７、９のカラーフィルタとＣＣＦＬバックライトを用いた液晶表示装置においては画素の液晶配向不良、駆動電圧の閾値ずれによる焼き付き現象が発生し、良好な表示特性が得られず、色再現可能範囲も小さくテレビ画像表示装置としては不適当な表示品質であった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】赤色画素着色層材料の誘電正接の周波数特性を示す図である。
【図２】緑色画素着色層材料の誘電正接の周波数特性を示す図である。
【図３】青色画素着色層材料の誘電正接の周波数特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例および比較例に用いたＬＥＤバックライトの相対分光放射輝度を示す図である。
【図５】本発明の比較例に用いたＣＣＦＬバックライトの相対分光放射輝度を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、
緑色の画素を形成する着色層がＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含み、前記Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が１８重量％以下であり、且つ、前記緑色の画素を形成する着色層の誘電正接（ｔａｎδ）が液晶表示装置の駆動周波数およびその近傍で０．０３以下であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、
前記白色バックライトの緑色ＬＥＤの発光ピーク波長が５００〜５４０ｎｍであり、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図における色再現可能範囲がＮＴＳＣ比で７２％以上であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
着色層上に透明樹脂による保護層を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置。
【請求項１】
赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、
緑色の画素を形成する着色層がＰｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６を含み、前記Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６の含有量が１８重量％以下であり、且つ、前記緑色の画素を形成する着色層の誘電正接（ｔａｎδ）が液晶表示装置の駆動周波数およびその近傍で０．０３以下であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせて混色させた白色バックライトと、少なくとも赤色、緑色及び青色の画素の着色層を具備するカラーフィルタとを有する液晶表示装置に用いるカラーフィルタにおいて、
前記白色バックライトの緑色ＬＥＤの発光ピーク波長が５００〜５４０ｎｍであり、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ表色系であるｘｙ色度図における色再現可能範囲がＮＴＳＣ比で７２％以上であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
着色層上に透明樹脂による保護層を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか1項に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１６２９７９（Ｐ２００９−１６２９７９Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２４（Ｐ２００８−３２４）
【出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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