CN100357767C - 滤色器和具有该滤色器的液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滤色器,其具有红色、绿色以及蓝色的滤色器部分。当在2片偏振片之间夹入该滤色器,并测定XYZ表色系色度图的色度坐标(x,y)时,平行透射光的色度(xp,yp)和正交透射光的色度(xc,yc)满足下式(1)。本发明还涉及具有该滤色器的液晶显示装置。Δxy=[(xp-xc)2+(yp-yc)2]1/2<0.130 (1)。
Description
技术领域
本发明涉及用于彩色液晶显示装置的滤色器以及具有该滤色器的液晶显示装置。
背景技术
彩色液晶显示装置基本上具有形成了第1透明电极层的第1透明基板、形成了第2透明电极层的第2透明基板、在两块基板间夹入的液晶层。滤色器通常在第2透明基板和第2透明电极之间形成。滤色器是在玻璃等透明基板的表面上平行或者交叉地配置作为遮光图案的黑矩阵(black matrix;或称为黑底)和红色、绿色以及蓝色的微细带(条)状的滤色器部分(filter segment)而成,或者按照长宽恒定的配列而设置细微的滤色器部分而成。
在第1以及第2透明基板的外侧分别设置第1以及第2偏振片。在第2偏振片的外侧设置装有背面光的背面光装置。
这样的液晶显示装置是通过如下方式进行显示的,对于每个滤色器调节外加于第1以及第2透明电极层间的电压,控制通过第1偏振片的来自滤色器部分的光的偏振程度,并控制通过第2偏振片的光量而进行显示。因此,滤色器以及偏振片的色彩特性成为决定液晶显示装置的色彩特性的重要因素。
液晶显示装置近年来其薄型化带来的空间节约性、轻量性以及省电性等受到了评估,并且在大型电视机、监视器中的应用也迅速扩大,因此,对于决定液晶显示装置的色彩特性的滤色器,提高了高亮度化、色彩重现性、高对比度化的要求。
然而,至今为止的滤色器的平行透射光(使夹入了滤色器的2片偏振片的偏振轴相互平行的状态下的透射光)的色度和正交透射光(使夹入了滤色器的2片偏振片的偏振轴相互正交的状态下稍微泄漏的透射光)的色度不同,因此,液晶显示装置显示白色时的色彩特性与显示黑色时的色彩特性就不同,在显示黑色图象时,大多数会差色,且外观、视觉辨认性较差。结果,难以在大型的电视机、监视器等获得足够的显示质量。
针对这样的问题,提出了如下方案:在各种颜色的图案中,将对比率最大的颜色图案的对比率记作CR1,将对比率最小的颜色图案的对比率记作CR2,并使之成立CR1/CR2≤1.6的关系(参照特开2001-194658号公报)。这种方法的目的是:通过将各色滤色器部分的对比率控制在规定范围内,使显示黑色时的漏光量变得均匀,从而降低显示黑色时的着色。
另外,影响液晶显示装置的色彩特性的偏振片本身在偏振轴相互平行的状态和相互正交的状态下的色特性有所差异,与平行的状态相比,正交的状态能显著地看见带有蓝色的着色,根据上述认识,将平行透射光的色度和正交透射光的色度调节在规定范围内(参照特开2002-214436号公报)。
现有的彩色液晶显示装置大多由于偏振片的影响,而在显示黑色时明显看上去发蓝,虽然使滤色器的各色滤色器部分的对比率变得均匀,但是,在显示黑色图象时,还是能够较明显看见带蓝色,由此并没有完全解决显示白色时的色彩特性和显示黑色时的色彩特性不同的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供液晶显示装置的、显示白色时的色彩特性和显示黑色时的色彩特性没有差异、视觉辨认性优异的滤色器以及具有该滤色器的液晶显示装置。
本发明的一个方面是提供如下所述的滤色器,其具有红色、绿色以及蓝色的滤色器部分,当在2片偏振片之间夹入滤色器,并测定XYZ表色系(XYZ color specification system)色度图的色度坐标(x,y)时,平行透射光的色度(xp,yp)和正交透射光的色度(xc,yc)满足下式(1):
Δxy=[(xp-xc)2+(yp-yc)2]1/2<0.130 (1)。
另外,本发明的另一方面是提供具有本发明的滤色器的液晶显示装置。
本发明的滤色器的正交透射光的色度(xc,yc)优选位于在XYZ表色系色度图的xy平面上由连接色度a(0.180,0.180)和色度b(0.270,0.180)的直线、连接色度b和色度c(0.320,0.250)的直线、连接色度c和色度d(0.380,0.280)的直线、连接色度d和色度e(0.400,0.430)的直线、连接色度e和色度f(0.300,0.350)的直线以及连接色度f和色度a的直线所围成的区域内。
另外,本发明的滤色器的对比率(contrast ratio)优选为1400或以上,红色、绿色以及蓝色滤色器部分的对比率优选满足下式(2)、(3)以及(4)。
CB/CG≥1.30 (2)
1.80≥CR/CG≥0.50 (3)
CB/CR≥1.30 (4)
这里,CR是红色滤色器部分的对比率,CG是绿色滤色器部分的对比率,CB是蓝色滤色器部分的对比率。
另外,在本发明的滤色器中,蓝色滤色器部分的XYZ表色系的色度坐标y优选低于0.140,且对比率优选为2000或以上。此外,蓝色滤色器部分优选由蓝色着色组合物形成,所述蓝色着色组合物含有由透明树脂、其前体或者它们的混合物构成的色素载体和通过BET法测得的比表面积为90m2/g或以上的C.I.颜料蓝15:6颜料和根据需要的通过BET法测得的比表面积为90m2/g或以上的C.I.颜料紫23颜料。
附图说明
图1是表示背面光的发光光谱的图表。
图2是表示由本发明的一个实施方案中规定的6点的色度而围成的色度范围的图表。
图3是表示具有本发明的滤色器的液晶显示装置的一个例子的剖面简图。
图4A以及图4B是说明对比率的测定方法的分解透视图。
图5表示后述的实施例1~6的滤色器的正交透射光的色度的图表。
图6表示后述实施例7~9以及比较例1~4的滤色器的正交透射光的色度的图表。
具体实施方式
首先,对本发明的滤色器进行说明。
本发明的滤色器具有红色、绿色以及蓝色的滤色器部分。当将本发明的滤色器夹在2片偏振片之间,并测定XYZ表色系的色度坐标(x,y)时,平行透射光的色度(xp,yp)和正交透射光的色度(xc,yc)满足下式(1)。
Δxy=[(xp-xc)2+(yp-yc)2]1/2<0.130 (1)
使用Δxy在上述范围内的滤色器而形成的液晶显示装置,显示白色时的色彩特性和显示黑色时的色彩特性没有差异,视觉辨认性优异。Δxy优选低于0.110,进一步优选低于0.090。
在2片偏振片之间夹入滤色器的状态下的XYZ表色系色度图中的平行透射光的色度(xp,yp)和正交透射光的色度(xc,yc)是利用色彩亮度计(luminance colorimeter)、并在2°视野的条件下进行测定的(CIE1931表色系)。另外,作为光源,使用如下特性的光源:具有如图1所示的发光光谱、亮度=1937cd/m2、XYZ表色系色度图上的色度坐标(x,y)为(0.316,0.301)、色温=6525K、色度偏差duv=-0.0136。另外,偏振片使用NPF-SEG1224DU(日东电工公司制)。
为了消除液晶显示装置显示白色时的色彩特性和显示黑色时的色彩特性的差异,并控制显示黑色时的着色,如图2所示,滤色器的正交透射光的色度(xc,yc)优选是位于在XYZ表色系色度图的xy平面上,由连接色度a(0.180,0.180)和色度b(0.270,0.180)的直线、连接色度b和色度c(0.320,0.250)的直线、连接色度c和色度d(0.380,0.280)的直线、连接色度d和色度e(0.400,0.430)的直线、连接色度e和色度f(0.300,0.350)的直线以及连接色度f和色度a的直线所围成的区域内。如果脱离上述范围,相关色温明显降低,或者与黑体轨迹(在图2中用线BL表示)的偏差显著增大,从而感觉到着色。滤色器的正交透射光的色度(xc,yc)更优选是位于由连接色度a’(0.220,0.220)和色度b’(0.280,0.210)的直线、连接色度b’和色度c’(0.300,0.250)的直线、连接色度c’和色度d’(0.350,0.290)的直线、连接色度d’和色度e’(0.360,0.380)的直线、连接色度e’和色度f”(0.290,0.320)的直线以及连接色度f”和色度a’的直线所围成的区域内,进一步优选是位于由连接色度a”(0.240,0.230)和色度b”(0.280,0.220)的直线、连接色度b”和色度c”(0.300,0.260)的直线、连接色度c”和色度d”(0.340,0.300)的直线、连接色度d”和色度e”(0.340,0.350)的直线、连接色度e”和色度f”(0.290,0.300)的直线以及连接色度f”和色度a”的直线所围成的区域内。
本发明的滤色器的对比率优选为1400或以上,更优选为1800或以上,进一步优选为2000或以上。如果对比率不足1400,当形成本液晶显示装置时,由于由滤色器散射的光发生泄漏,因此,有时就会形成缺乏抑扬(微弱调制)的图像显示,并且画质不够满意。
滤色器的对比率的上限可以提高至与偏振片的对比率(除去滤色器状态下测定的对比率)相同,偏振片的对比率现在的状况是15000左右。
为了控制液晶显示装置的显示白色时的色彩特性和显示黑色时的色彩特性的差异,构成本发明的滤色器的红色、绿色以及蓝色滤色器部分的对比率优选满足下式(2)、(3)、(4)。
CB/CG≥1.30 (2)
1.80≥CR/CG≥0.50 (3)
CB/CR≥1.30 (4)
其中,CR是红色滤色器部分的对比率,CG是绿色滤色器部分的对比率,CB是蓝色滤色器部分的对比率。
主要与Δxy有关的CB/CG、CB/CR优选为较高的值。另外,主要与滤色器的正交透射光色色度和黑体轨迹的偏差有关的CR/CG优选接近1.00。CB/CG、CR/CG、CB/CR更优选满足CB/CG≥1.50,1.60≥CR/CG≥0.60,CB/CR≥1.50,进一步优选满足CB/CG≥1.70,1.40≥CR/CG≥0.70,CB/CR≥1.70。
另外,如果考虑能够形成蓝色滤色器部分的对比率,CB/CG、CB/CR的上限为10.00左右。
本发明的滤色器具有的蓝色滤色器部分优选的是,XYZ表色系色度图的色度坐标y低于0.140,且对比率优选为2000或以上。XYZ表色系色度图的色度坐标y是使用C光源进行测定的。蓝色滤色器部分的对比率优选为3000或以上,进一步优选为4000或以上。如果对比率不足2000,难以实现上述式(2)、(4)的关系,且难以减小Δxy。而且,对比率的上限可以提高至与偏振片的对比率(除去滤色器状态下测定的对比率)相同,偏振片的对比率现在的状况是15000左右。
本发明的滤色器具有的各色滤色器部分是使用着色组合物而形成,所述着色组合物含有由透明树脂、其前体或者它们的混合物构成的色素载体、色素、以及根据需要的有机溶剂。
作为着色组合物中含有的色素,可以单独使用,或者混合使用2种或以上有机或者无机的颜料。在颜料中,优选显色性高、且耐热性高的颜料,特别优选耐热分解性高的颜料,一般使用有机颜料。
以下用色指数(color index)标号表示能够用于着色组合物的有机颜料的具体例。
用于形成蓝色滤色器的蓝色着色组合物中,可以使用C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、80等蓝色颜料,优选使用C.I.颜料蓝15:6。
另外,在蓝色着色组合物中,可以并用C.I.颜料紫1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等紫色颜料,优选并用C.I.颜料紫23。
在用于形成红色滤色器部分的红色着色组合物中,可以使用例如C.I.颜料红7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、8 1:1、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等红色颜料。在红色着色组合物中,可以并用黄色颜料、橙色颜料。
作为黄色颜料,可以列举出C.I.颜料黄1、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。
作为橙色颜料,可以列举出C.I.颜料橙36、43、51、55、59、61、71、73等。
在用于形成绿色滤色器部分的绿色着色组合物中,例如,可以使用C.I.颜料绿7、10、36、37等绿色颜料。在绿色着色组合物中,可以并用与红色着色组合物相同的黄色颜料。
另外,作为无机颜料,可以列举铬黄、锌黄、红丹(红色氧化铁(III))、镉红、群青、普鲁士蓝、氧化铬绿、钴绿等金属氧化物粉、金属硫化物粉、金属粉等。为了取得彩度和亮度的平衡,并且获得良好的涂敷性、感度、显影性等,无机颜料可以与有机颜料组合使用。
为了进行调色,在不降低耐热性的范围内,还可以使着色组合物含有染料。
为了实现滤色器的高亮度化、高对比率化,优选对着色组合物中含有的颜料进行细微化处理,并且优选比表面积较大。
特别是在蓝色着色组合物中含有的蓝色颜料的通过BET法测定的比表面积优选为90m2/g或以上,更优选为100m2/g或以上。另外,蓝色颜料的通过BET法测定的比表面积优选为140m2/g或以下。
另外,紫色颜料的通过BET法测定的比表面积优选为90m2/g或以上,更优选为100m2/g或以上,进一步优选为110m2/g或以上。另外,紫色颜料的通过BET法测定的比表面积优选为150m2/g或以下。
当各种颜料的比表面积小于下限值时,滤色器的亮度和对比率降低。当各种颜料的比表面积大于上限值时,难以分散颜料,并且难以保持着色组合物的稳定性、和确保流动性。最终导致滤色器的亮度和对比率等特性变差。
作为控制颜料比表面积的方法,有对颜料进行机械粉碎而控制比表面积的方法(称为研磨法)、把溶解与优质溶剂的颜料投入不良溶剂而使具有期望的比表面积的颜料析出的方法(称为析出法)以及在合成时制造具有期望的比表面积的颜料的方法(称为合成析出法)等。可以根据所用颜料的合成法或者化学性质等,针对各种颜料选择合适的方法而进行控制。
以下对各种方法进行说明,在用于本发明的着色组合物中含有的颜料的比表面积的控制方法可以使用上述任何一种方法。
研磨法是如下所述的一种方法:使用球磨机、砂磨机或者捏合机等,将颜料同食盐等水溶性无机盐等研磨剂以及不溶解该研磨剂的水溶性有机溶剂一起进行混炼(以下,将该工序称为盐磨(salt milling))后,洗涤除去无机盐和有机溶剂,并通过干燥而制得具有期望的比表面积的颜料。但是,通过盐磨处理,有时颜料会进行晶体生长,因此,在处理时向上述有机溶剂至少添加部分溶解的固体树脂或者颜料分散剂而防止晶体生长的方法是有效的。
关于颜料和无机盐的比例,无机盐的比例增大,颜料的细微化效率就提高,但是颜料的处理量减少,因此,生产率降低。一般来说,相对1重量份的颜料,最好使用1~30重量份、优选2~20重量份的无机盐。另外,上述水溶性有机溶剂是为了使颜料和无机盐形成均匀的块状物而添加的,因此也要根据颜料和无机盐的混合比而进行添加,一般来说,其用量为颜料的50~300重量%。
关于上述盐磨法,更具体地说,进一步详细地描述如下:向颜料和水溶性无机盐的混合物添加作为增湿剂的少量水溶性有机溶剂,并利用捏合机等进行强烈混炼后,将该混合物投入水中,使用高速搅拌器搅拌成浆状。接着,通过对该浆液进行过滤、洗涤、干燥,就可以制得具有期望的比表面积的颜料。
析出法是使颜料溶解于适当的优质溶剂后,与不良溶剂混合,使具有期望的比表面积的颜料析出的方法,能够通过溶剂的种类和量、析出温度、析出速度等控制比表面积的大小。一般来说,颜料难溶于溶剂,因此,能够使用的溶剂就受到限制,例如,已经公知了浓硫酸、多磷酸、氯磺酸等强酸性溶剂或者液氨、甲醇钠的二甲基甲酰胺溶液等碱性溶剂等。
作为本方法的代表例,有如下所述的酸糊法(acid pasting):使颜料溶解于酸性溶剂,并将所得溶液注入其他溶剂中,重新使之析出而制得细微粒子。在工业上,出于成本的考虑,一般使用把硫酸溶液注入水中的方法。硫酸浓度没有特别地限制,优选为95~100重量%。硫酸使用量相对颜料没有特别的限制,但是,如果较少,溶液粘度就高,操作性变差,而如果过多,颜料的处理效率降低,因此,优选使用相对于颜料为3~10倍重量的硫酸。而且,颜料无需完全溶解。溶解时的温度优选为0~50℃,如果温度低于上述范围,硫酸可能会冻结,而且溶解度也降低。如果温度过高,容易引起副反应。注入的水温优选为1~60℃,如果在该温度范围以上,一旦开始注入,由于硫酸的溶解热而发生沸腾,操作很危险。如果低于上述温度范围,就会发生冻结。对于1重量份的颜料,注入所需的时间优选为0.1~30分钟。一般存在以下趋势:时间增长,比表面积就减小。
通过选择组合酸糊法等析出法和盐磨法等研磨法的方法,可以在考虑颜料的整粒程度的同时,进行颜料的比表面积的控制,进一步还能够确保这时作为分散体的流动性,因此上述处理是优选的。
在利用盐磨法时或者在利用酸糊法时,为了防止由比表面积控制产生的颜料的聚集,还可以并用如下所示的色素衍生物或树脂型颜料分散剂、表面活性剂等分散助剂。另外,通过使2种或以上的颜料共存而控制比表面积,即使是单独使用时难以分散的颜料,也能够加工成稳定的分散体。
作为特殊的析出法,有隐色体法。黄蒽酮类、紫苏酮类、二萘嵌苯(紫苏烯)类、标准还原蓝类等还原染料类颜料被碱性亚硫酸氢盐还原,醌基转化成氢醌的钠盐(隐色化合物)而变成水溶性。通过向该水溶液添加适当的氧化剂进行氧化,能够从水中析出不溶性的比表面积较大的颜料。
合成析出法是在合成颜料的同时而使具有所期望的比表面积的颜料析出的方法。但是,当从溶剂中取出生成的细微颜料时,如果颜料粒子没有聚集而形成大的二次粒子,作为一般分离方法的过滤就难以进行分离,因此,该方法一般应用于在易于引起二次聚集的水系中合成的偶氮类颜料。
此外,作为控制颜料的比表面积的方法,通过利用高速的砂磨机等长时间分散颜料(对颜料进行干式粉碎的所谓的干磨法),能够增大颜料的比表面积,同时还可以进行分散。
色素载体由透明树脂、其前体或者它们的混合物构成。透明树脂在可见光区域的400~700nm的全波长领域内的透过率优选为80%或以上、更优选为95%或以上的树脂。透明树脂包括热塑性树脂、热固性树脂以及感光性树脂,其前体包括利用反射线照射而固化生成透明树脂的单体或者低聚物,这些前体可以单独使用、或者混合使用2种或以上。以色素重量为基准,色素载体的用量优选为100~700%,更优选为100~400%。
作为热塑性树脂,例如,可以列举丁缩醛树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、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、聚氨酯类树脂、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、醇酸树脂、聚苯乙烯、聚酰胺树脂、橡胶类树脂、环化橡胶类树脂、纤维素类、聚乙烯、聚丁二烯、聚酰亚胺树脂等。另外,作为热固性树脂,例如,可以列举环氧树脂、苯代三聚氰胺树脂、松香改性马来酸树脂、松香改性富马酸树脂、蜜胺树脂、尿素树脂、酚醛树脂等。
作为感光性树脂,可以使用如下树脂:使具有异氰酸酯基、醛基、环氧基等反应性取代基的(甲基)丙烯酸化合物或者桂皮酸与具有羟基、羧基、氨基等反应性取代基的线状高分子反应,并向该线状高分子导入(甲基)丙烯酰基、苯乙烯基等光交联性基团而得到的树脂。另外,还可以使用如下树脂:利用具有羟基烷基(甲基)丙烯酸酯等具有羟基的(甲基)丙烯酸化合物,对含有苯乙烯-马来酸酐共聚物或α-烯烃-马来酸酐共聚物等酸酐的线状高分子进行半酯化而得到的树脂。
作为单体以及低聚物,可以列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸β-羧基乙酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三甲醇丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇缩水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三环癸基(甲基)丙烯酸酯、酯基丙烯酸酯、甲醇化蜜胺的(甲基)丙烯酸酯、环氧基(甲基)丙烯酸酯、尿烷丙烯酸酯等各种丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、乙酸乙烯、羟乙基乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚、(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈等。这些可以单独使用、或者2种或以上混合使用。
当通过紫外线照射固化组合物时,向着色组合物添加光聚合引发剂等。
作为光聚合引发剂,可以使用4-苯氧基氯苯乙酮、4-叔丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、1-羟基环己基二苯酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁-1-酮等苯乙酮类化合物、苯偶因、苯偶因甲基醚、苯偶因乙基醚、苯偶因异丙基醚、苄基二甲基缩酮等苯偶因类化合物、二苯酮、苯酰安息香酸、苯酰安息香酸甲酯、4-苯基二苯酮、羟基二苯酮、丙烯酸化二苯酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯酮等二苯酮类化合物、噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮等噻吨酮类化合物、2,4,6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-胡椒基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(苯酰-1-基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基-苯酰-1-基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等三嗪类化合物、1,2-辛二醇、1-[4-(苯基硫代)-2-(邻苯甲酰肟)]、邻-(乙酰基)-N-(1-苯基-2-氧代-2-(4’-甲氧基-萘基)乙叉基)羟胺等肟酯类化合物、双(2,4,6-三甲基苯酰基)苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等膦类化合物、9,10-菲醌、樟脑醌、乙基蒽醌等醌类化合物、硼酸盐类化合物、咔唑类化合物、咪唑类化合物、环戊二烯钛类化合物等。这些光聚合引发剂可以使用一种、或者混合使用两种或以上。
以色素的重量为基准,光聚合引发剂的用量优选为5~200%,更优选为10~150%。
此外,还可以并用增感剂,例如,三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、4-二甲基氨基安息香酸甲酯、4-二甲基氨基安息香酸乙酯、4-二甲基氨基安息香酸异戊酯、安息香酸2-二甲基氨基乙酯、4-二甲基氨基安息香酸2-乙基己酯、N,N-二甲基对甲苯胺、4,4-双(二甲基氨基)二苯酮、4,4’-双(二甲基氨基)二苯酮、4,4’-双(乙基甲基氨基)二苯酮等胺类化合物。这些增感剂可以使用1种、或者混合使用2种或以上。
以光聚合引发剂和增感剂的总量为基准,增感剂的用量优选为0.5~60重量%,更优选为3~40重量%。
此外,还可以使着色组合物含有起到链转移剂作用的多官能团硫醇。
多官能团硫醇可以是具有2个或以上巯基的化合物,例如,可以列举例如己二硫醇、癸二硫醇、1,4-丁二醇双硫代丙酸酯、1,4-丁二醇双硫代羟乙酸酯、乙二醇双硫代乙酸酯、乙二醇双硫代丙酸酯、三甲醇丙烷三硫代乙酸酯、三甲醇丙烷三硫代丙酸酯、三甲醇丙烷三(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四硫代乙酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、三巯基丙酸三(2-羟乙基)异氰酸酯、1,4-二甲基巯基苯、2,4,6-三巯基-s-三嗪。2-(N,N-二丁基氨基)-4,6-二巯基-s-三嗪等。这些多官能团硫醇可以使用1种、或者混合使用2种或以上。
以色素的重量为基准,多官能团硫醇的用量优选为0.1~200%的量,更优选为0.25~75%的量。如果不足0.1重量%,添加多官能团硫醇的效果就不充分,如果超过200重量%,感度过高,而分辨率降低。
着色组合物根据需要还可以含有有机溶剂。作为有机溶剂,例如,可以列举出环己酮、乙酸乙基溶纤剂、乙酸丁基溶纤剂、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、乙基溶纤剂、甲基正戊酮、丙二醇一甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁酮、石油类溶剂等,这些有机溶剂可以单独使用,也可以混合使用。以色素重量为基准,溶剂用量优选为800~4000%,更优选为1000~2500%。
着色组合物可以通过如下步骤而制造:使用三辊磨、双辊磨、砂磨机、捏合机、超微磨碎机等各种分散手段,将在色素载体以及有机溶剂中由色素或者2种或以上的色素组成的色素组合物,根据需要与上述聚合引发剂一起进行细微地分散。另外,含有2种或以上色素的着色组合物还可以通过如下过程制造:将各色素分别细微地分散于色素载体以及有机溶剂中,并混合所得的溶液。当在色素载体以及有机溶剂中分散色素时,可以适当地含有树脂型颜料分散剂、表面活性剂、色素衍生物等分散助剂。分散助剂的颜料分散效果优异,且防止分散后的颜料的再聚集的效果明显,因此,当使用采用分散助剂将颜料分散于色素载体以及有机溶剂中而形成的着色组合物时,可以获得透明性优异的滤色器。以色素重量为基准,分散助剂的用量优选为0.1~40%,更优选为0.1~30%。
作为树脂型颜料分散剂,其包含具有吸附于颜料的性质的颜料亲和性部位和与色素载体具有相溶性的部位,起到吸附于颜料而使颜料稳定地分散于色素载体的作用。作为树脂型颜料分散剂,具体地说,可以使用聚氨酯、聚丙烯酸酯等聚羧酸酯、不饱和聚酰胺、聚羧酸、聚羧酸(部分)氨盐、聚羧酸铵盐、聚羧酸烷基氨盐、聚硅氧烷、长链聚氨基酰胺磷酸盐、含有羟基的聚羧酸酯或者它们的改性物、通过聚(低级亚烷基亚胺)和具有游离羧基的聚酯的反应而形成的酰胺及其盐等油性分散剂、(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-马来酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等水溶性树脂或者水溶性高分子化合物、聚酯类、改性聚丙烯酸酯类、环氧乙烷/环氧丙烷加成物、磷酸酯等,这些分散剂可以单独使用,或者混合使用2种或以上。
作为表面活性剂,可以列举出:十二烷基硫酸钠、聚环氧乙烷烷基醚硫酸盐、十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的碱金属盐、硬脂酸钠、烷基萘磺酸钠、烷基二苯基醚二磺酸钠、十二烷基硫酸一乙醇胺、十二烷基硫酸三乙醇胺、十二烷基硫酸铵、硬脂酸一乙醇胺、硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠、苯乙烯-丙烯酸共聚物的一乙醇胺、聚环氧乙烷烷基醚磷酸酯等阴离子性表面活性剂;聚环氧乙烷油烯基醚、聚环氧乙烷十二烷基醚、聚环氧乙烷壬基苯基醚、聚环氧乙烷烷基醚磷酸酯、聚环氧乙烷脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、二乙二醇单月桂酸酯等非离子表面活性剂;烷基季铵盐或者它们的环氧乙烷加成物等阳离子表面活性剂;烷基二甲基氨基乙酸甜菜碱等烷基甜菜碱、烷基咪唑啉等两性表面活性剂,这些表面活性剂可以单独使用、或者混合使用2种或以上。
色素衍生物是向有机色素导入取代基的化合物,在有机色素中还包括一般不称为色素的萘类、蒽醌类等淡黄色的芳香族多环化合物。作为色素衍生物,可以使用在特开昭63-305173号公报、特公昭57-15620号公报、特公昭59-40172号公报、特公昭63-17102号公报、特公平5-9469号公报等中记载的化合物,这些化合物可以单独使用、或者混合使用2种或以上。
为了使着色组合物的时效粘度稳定,可以使着色组合物含有存储稳定剂,另外,为了提高与透明基板的附着力,还可以使着色组合物含有硅烷偶联剂等粘附性改进剂。作为存储稳定剂,可以列举出例如苄基三甲基氯化物、二乙基羟胺等氯化季铵盐、乳酸、碘酸等有机酸及其甲基醚、叔丁基焦儿茶酚、四乙基膦、四苯基膦等有机膦、亚磷酸盐等。
作为硅烷偶联剂,可以列举乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基硅烷类、γ-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷等(甲基)丙烯酰基硅烷类、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)甲基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)甲基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅烷、缩水甘油丙氧基三乙氧基硅烷等环氧硅烷类、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等氨基硅烷类、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基乙氧基硅烷等硫代硅烷类等。
根据需要,以色素重量为基准,储藏稳定剂的用量可以为0.1~10%的比例。另外,以色素重量为基准,粘附性改进剂的用量可以为0.1~200%的比例。
着色组合物能够以照相凹版胶印用印刷油墨、无水胶印用印刷油墨、丝网印刷用油墨、溶剂显影型或者碱显影型着色抗蚀剂(或称为保护层、光阻;resist)的形式进行制造。着色抗蚀剂是使含有热塑性树酯、热固性树酯或者感光性树酯、单体、光聚合引发剂、有机溶剂的组合物中分散色素而得到的。
以着色组合物的全部固体成分量为基准,优选含有5~70重量%的色素,更优选含有20~50重量%。
优选使用离心分离、烧结过滤器、膜滤器等手段,除去着色组合物中的5μm或以上的粗粒子、优选1μm或以上的粗粒子、进一步优选0.5μm或以上的粒子以及混入的尘埃。
本发明的滤色器具有在透明基板上通过印刷法或者照相平版印刷法,并利用上述各色着色组合物而形成的至少一种红外滤色器部分、至少一种绿色滤色器部分以及至少一种蓝色滤色器部分。
作为透明基板,可以使用碱石灰玻璃、低碱硼硅酸玻璃、无碱铝硼硅酸玻璃等玻璃板、或者聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯等树酯板。另外,形成液晶显示板之后,为了驱动液晶,还可以在玻璃板或者树酯板的表面形成由氧化铟、氧化锡等组成的透明电极。
利用印刷法形成各色滤色器部分的制作方法,由于只要将作为上述各种印刷油墨而调制的着色组合物重复印刷和干燥,就能够形成图案,因此,作为滤色器的制造方法,成本低、且能够大批量生产。此外,随着印刷技术的发展,可以印刷具有高尺寸精度以及平滑度的细微图案。为了进行印刷,优选的是,在印刷版上或者在过滤层上使油墨为不干燥、不固化的组成。另外,印刷机上的油墨的流动性的控制也是重要的,还可以通过分散剂或者天然颜料调节油墨的粘度。
当通过照相平版印刷法形成各色滤色器部分时,利用喷涂或旋涂、缝隙涂层、辊涂等涂敷方法,在透明基板上涂敷上述作为溶剂显影剂或者碱性显影型着色抗蚀剂而调制的着色组合物,并使得干燥膜厚为0.2~10μm。在使涂敷膜干燥时,还可以使用减压干燥机、对流加热炉、红外加热炉、热压机等。
根据需要,通过具有以与膜接触或者非接触的状态设置的规定的图案的掩模,对干燥的膜进行紫外线曝光。之后,可以浸渍于溶剂或者碱性显影液或者通过喷涂而将显影液喷雾,除去未固化的部分而形成所需的图案后,对其他颜色进行同样的操作而制造滤色器。此外,为了促进着色抗蚀层的聚合,根据需要还可以进行加热。如果利用照相平版印刷法,通过上述印刷法可以制造精度高的滤色器。
在显影的时候,使用碳酸钠、氢氧化钠等水溶液作为碱性显影液,还可以使用二甲基苄胺、三乙醇胺等有机碱。另外,还可以向显影液添加消泡剂或表面活性剂。作为显影处理方法,能够应用喷淋显影法、喷雾显影法、浸泡(浸渍)显影法、涉水(盛液)显影法等。
而且,为了提高紫外线曝光感度,还可以涂敷上述着色抗蚀层并干燥后,涂敷、并干燥水溶性或者碱性水溶性树脂,例如聚乙烯醇或水溶性丙烯酸树脂等而形成防止由氧引起的聚合干扰的膜之后,再进行紫外线曝光。
除了上述方法之外,还可以通过电沉积法、转印法等制造本发明的滤色器。电沉积法是利用在透明基板上形成的透明导电膜,并利用胶体粒子的电泳在透明导电膜上电沉积形成各色滤色器部分,从而制造滤色器的方法。另外,转印法事先在可剥离的转印基片的表面形成滤色层,然后,在期望的透明基板上转印滤色层的方法。
下面,对具有本发明的滤色器的液晶显示装置进行说明。
图3是具有本发明的滤色器的液晶显示装置的剖视简图。如图3所示的装置10是笔记本个人电脑用TFT驱动型液晶显示装置的典型例子,具有相间隔且相对设置的一对透明基板11以及21,在透明基板之间夹入液晶(LC)。液晶(LC)是根据扭转向列(Twisted Nematic)、超扭曲向列(Supertwisted Nematic)、板内切换(In-Plane switching)、垂直取向(Vertical Alignment)、光学补偿双折射(Optically CompensatedBirefringence)等驱动模式而使之取向。
在第1透明基板11的内表面形成TFT(薄膜晶体管)阵列12,在其上面形成例如由ITO组成的透明电极层13。在透明电极层13上面设置取向层14。另外,在透明基板11的外表面上形成偏振片15。
另一方面,在第2透明基板21的内表面形成本发明的滤色器22。构成滤色器22的红色、绿色以及蓝色的滤色器部分被黑矩阵(没有图示)分开。根据需要形成透明保护膜(没有图示)而覆盖滤色器22,进一步在其上面形成例如由ITO形成的透明电极层23,设置定向层24而覆盖透明电极层23。另外,在透明基板21的外表面上形成偏振片25。而且,在偏振片15的下方设置具有三波长灯31的背面光单元30。
下面,通过实施例对本发明进行详细的描述,在不超出本发明的主旨的范围内,本发明不受实施例的限制。
而且,实施例以及比较例中,“部”表示“重量份”。
<颜料的调制>
实施例以及比较例中使用的颜料是表1所示的颜料和如下调制的蓝色颜料2、紫色颜料2~4、红色颜料4、5,黄色颜料3。使用自动蒸气吸附量测定装置(日本ベル公司生产“BELSORP18”),对蓝色颜料以及紫色颜料测定利用氮吸附的BET法的比表面积。结果示于表2。
表1
颜料种类 | 缩写 | 颜料名 | C.I.颜料编号 |
蓝色颜料1 | B-1 | 购自TOYO INK MFG.CO.,LTD的“LIONOL BLUE ES” | C.I.颜料蓝15:6 |
紫色颜料1 | V-1 | 购自TOYO INK MFG.CO.,LTD的“LIONOGEN VIOLET RL” | C.I.颜料紫23 |
红色颜料1 | R-1 | 购自Ciba Specialty Chemicals,Inc.的“IRGAZIN RED 2030” | C.I.颜料红254 |
红色颜料2 | R-2 | 购自Ciba Specialty Chemicals,Inc.的“IRGAZIN RED B-CF” | C.I.颜料红254 |
红色颜料3 | R-3 | 购自Ciba Specialty Chemicals,Inc.的“CROMOPHTAL RED A2B” | C.I.颜料红177 |
绿色颜料 | G | 购自TOYO INK MFG.CO.,LTD的“LIONOL GREEN 6YK” | C.I.颜料绿36 |
黄色颜料1 | Y-1 | 购自BAYER公司的“FANCHON FAST YELLOW Y-5688” | C.I.颜料黄150 |
黄色颜料2 | Y-2 | 购自BAYER公司的“PALLOTOL YELLOW K0961 HD” | C.I.颜料黄138 |
表2
B-1 | B-2 | V-1 | V-2 | V-3 | V-4 | |
比表面积(m2/g) | 79.6 | 98.1 | 85.6 | 96.2 | 106.8 | 126.1 |
<蓝色颜料2(B-2)>
把表1所示的200重量份的蓝色颜料1(B-1)、1600重量份的氯化钠以及100重量份的二乙二醇(东京化成公司制)装入不锈钢制1加仑捏合机(井上制造所生产),在70℃下混炼12小时。接着,将该混合物投入约5升温水中,一边加热至约70℃,一边利用高速搅拌机搅拌约1小时,形成浆料后,过滤、洗涤,除去氯化钠以及二乙二醇,在80℃下干燥24小时,制得198重量份的经过盐磨处理的颜料(蓝色颜料2)
<紫色颜料2(V-2)>
把表1所示的200重量份的紫色颜料1(V-1)、1600重量份的氯化钠以及100重量份的二乙二醇(东京化成公司制)装入不锈钢制1加仑捏合机(井上制造所生产),在90℃下混炼3小时。接着,将该混合物投入约5升温水中,一边加热至约70℃,一边利用高速搅拌机搅拌约1小时,形成浆料后,过滤、洗涤,除去氯化钠以及二乙二醇,在80℃下干燥24小时,制得198重量份的经过盐磨处理的颜料(紫色颜料2)
<紫色颜料3(V-3)>
向3000重量份的96%硫酸中投入表1所示的300重量份的紫色颜料1(V-1),搅拌1小时后,注入至5℃水中。搅拌1小时后,过滤,并用温水洗涤至洗涤液呈中性,在70℃下进行干燥。把200重量份的将经过酸糊法处理得到的颜料、1600重量份的氯化钠以及100重量份的二乙二醇(东京化成公司制)装入不锈钢制1加仑捏合机(井上制造所生产),在90℃下混炼6小时。接着,将该混合物投入约5升温水中,一边加热至约70℃,一边利用高速搅拌机搅拌约1小时,形成浆料后,过滤、洗涤,除去氯化钠以及二乙二醇,在80℃下干燥24小时,制得198重量份的经过盐磨处理的颜料(紫色颜料3)。
<紫色颜料4(V-4)>
除了把经过酸糊法处理的200重量份颜料中的10重量份换成以下所示的分散剂A-1,且把利用捏合机进行混炼的时间变成20小时以外,与紫色颜料3同样地制得紫色颜料4。
分散剂A-1:
<红色颜料4(R-4)>
把160重量份的表1所示的红色颜料1(R-1)、1600重量份的氯化钠以及190重量份的二乙二醇(东京化成公司制)装入不锈钢制1加仑捏合机(井上制造所生产),在60℃下混炼10小时。接着,将该混合物投入约5升温水中,一边加热至约70℃,一边利用高速搅拌机搅拌约1小时,形成浆料后,过滤、洗涤,除去氯化钠以及二乙二醇,在80℃下干燥24小时,制得156重量份的经过盐磨处理的颜料(红色颜料4)
<红色颜料5(R-5)>
把152重量份的表1所示的红色颜料2(R-1)、8重量份的以下所示的分散剂A-2、1600重量份的氯化钠以及190重量份的二乙二醇(东京化成公司制)装入不锈钢制1加仑捏合机(井上制造所生产),在60℃下混炼10小时。接着,将该混合物投入约5升温水中,一边加热至约70℃,一边利用高速搅拌机搅拌约1小时,形成浆料后,过滤、洗涤,除去氯化钠以及二乙二醇,在80℃下干燥24小时,制得156重量份的经过盐磨处理的颜料(红色颜料4)。
分散剂A-2:
<黄色颜料3(Y-3)>
把200重量份的表1所示的黄色颜料2(Y-2)、1500重量份的氯化钠以及270重量份的二乙二醇(东京化成公司制)装入不锈钢制1加仑捏合机(井上制造所生产),在60℃下混炼6小时。接着,将该混合物投入约5升温水中,一边加热至约70℃,一边利用高速搅拌机搅拌约1小时,形成浆料后,过滤、洗涤,除去氯化钠以及二乙二醇,在80℃下干燥24小时,制得196重量份的经过盐磨处理的颜料(黄色颜料3)。
<丙烯酸树脂溶液的调制>
以下对实施例以及比较例中使用的丙烯酸树脂溶液的调制进行说明。树脂分子量是通过GPC(凝胶渗透色谱法)测定的以聚苯乙烯换算的重均分子量。
向反应器内装入800重量份的环己酮,一边向容器内注入氮气,一边加热至100℃,在相同温度下,在1小时内滴加下述单体以及热聚合引发剂的混合物而进行聚合反应。
苯乙烯 60.0重量份
甲基丙烯酸 60.0重量份
甲基丙烯酸酯 65.0重量份
丁基丙烯酸酯 65.0重量份
偶氮二异丁腈 10.0重量份
滴加后,进一步在100℃下反应3小时,然后添加用50重量份的环己酮溶解2.0重量份的偶氮二异丁腈而得到的溶液,继续在100℃下再反应1小时,制得丙烯酸树脂的溶液。丙烯酸树脂的重均分子量约40000。
冷却至室温后,取样2g树脂溶液,在180℃下,加热干燥20分钟,测定不挥发成分,向先合成的树脂溶液添加环己酮而使不挥发成分为20重量%,从而调制丙烯酸树脂溶液。
<颜料分散体的调制>
均匀地对表3所示组成的混合物进行搅拌混合后,使用直径1mm的氧化锆珠,利用砂磨机分散5小时后,用5μm的过滤器进行过滤,制得颜料分散体。
表3
颜料分散体 | BP-1 | BP-2 | BP-3 | BP-4 | BP-5 | RP-1 | RP-2 | RP-3 | GP-1 | GP-2 | GP-3 | |
颜料 | 第1颜料 | B-2 | B-1 | B-2 | B-2 | B-2 | R-4 | R-2 | R-5 | G | G | G |
第2颜料 | - | V-1 | V-2 | V-3 | V-4 | R-3 | R-3 | R-3 | Y-2 | Y-3 | Y-1 | |
分散剂 | A-1 | A-1 | A-1 | A-1 | A-1 | A-2 | A-2 | A-2 | A-3 | A-3 | A-3 | |
组成 | 第1颜料 | 10.0 | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 9.6 | 7.9 | 7.9 | 8.3 |
第2颜料 | 0.0 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 5.8 | 5.8 | 5.4 | |
分散剂 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | |
丙烯酸树脂溶液 | 40.0 | 40.0 | 40.0 | 40.0 | 40.0 | 40.0 | 40.0 | 40.0 | 36.5 | 36.5 | 36.5 | |
有机溶剂 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | 48.0 | |
总计 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
在表3中,分散剂A-3由下述结构表示。
<着色组合物的调制>
接着,对表4所示的组成的混合物搅拌混合至均匀后,用1μm的过滤器进行过滤,制得各着色组合物(以下,称为抗蚀剂)。
表4
抗蚀剂 | BR-1 | BR-2 | BR-3 | BR-4 | BR-5 | RR-1 | RR-2 | RR-3 | GR-1 | GR-2 | GR-3 | |
颜料分散体 | BP-1 | BP-2 | BP-3 | BP-4 | BP-5 | RP-1 | RP-2 | RP-3 | GP-1 | GP-2 | GP-3 | |
组成 | 颜料分散体 | 42.0 | 42.0 | 42.0 | 42.0 | 42.0 | 51.0 | 51.0 | 51.0 | 52.0 | 52.0 | 52.0 |
丙烯酸树脂溶液 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | |
单体 | 5.6 | 5.6 | 5.6 | 5.6 | 5.6 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.8 | 4.8 | 4.8 | |
光聚合引发剂 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | |
增感剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |
有机溶剂 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | 40.2 | |
总计 | 100.0 | 400.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
在表4中,
单体:三甲醇丙烷三丙烯酸酯
(新中村化学公司制“NKェステルATMPT”)
光聚合引发剂:2-甲基-1-[4-(甲基硫)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮
(Ciba Speciality Chemical公司制“ィルガギュァ907”)增感剂:4,4’-双(二乙基氨基)二苯酮
(保土ケ谷化学公司制“EAB-F”)
有机溶剂:环己酮
实施例1~9,比较例1~4
利用表5所示的各色抗蚀剂的组合,并通过下述方法而制造滤色器。
表5
抗蚀剂 | 单色滤色器部分的对比率 | CB/CG | CR/CG | CB/CR | 蓝色滤色器部分色度坐标y | |||||
红色 | 绿色 | 蓝色 | CR | CG | CB | |||||
实施例1 | RR-1 | GR-1 | BR-1 | 1216 | 1504 | 5403 | 3.59 | 0.81 | 4.44 | 0.135 |
实施例2 | RR-1 | GR-1 | BR-3 | 1216 | 1504 | 3578 | 2.38 | 0.81 | 2.94 | 0.105 |
实施例3 | RR-1 | GR-1 | BR-4 | 1216 | 1504 | 4750 | 3.16 | 0.81 | 3.91 | 0.105 |
实施例4 | RR-2 | GR-2 | BR-5 | 2397 | 2829 | 5318 | 1.88 | 0.85 | 2.22 | 0.107 |
实施例5 | RR-3 | GR-2 | BR-5 | 2877 | 2829 | 5318 | 1.88 | 1.02 | 1.85 | 0.105 |
实施例6 | RR-2 | GR-2 | BR-3 | 2397 | 2829 | 3578 | 1.26 | 0.85 | 1.49 | 0.107 |
实施例7 | RR-1 | GR-2 | BR-5 | 1216 | 2829 | 5318 | 1.88 | 0.43 | 4.37 | 0.107 |
实施例8 | RR-3 | GR-2 | BR-3 | 2877 | 2829 | 3578 | 1.26 | 1.02 | 1.24 | 0.106 |
实施例9 | RR-3 | GR-1 | BR-4 | 2877 | 1504 | 4750 | 3.16 | 1.91 | 1.65 | 0.106 |
比较例1 | RR-1 | GR-3 | BR-4 | 1216 | 6450 | 4750 | 0.74 | 0.19 | 3.91 | 0.106 |
比较例2 | RR-3 | GR-2 | BR-2 | 2877 | 2829 | 2290 | 0.81 | 1.02 | 0.80 | 0.107 |
比较例3 | RR-1 | GR-2 | BR-2 | 1216 | 2829 | 2290 | 0.81 | 0.43 | 1.88 | 0.106 |
比较例4 | RR-2 | GR-3 | BR-2 | 2397 | 6450 | 2290 | 0.35 | 0.37 | 0.96 | 0.106 |
<滤色器的制作>
首先,利用旋涂法,在事先形成黑矩阵的玻璃基板上涂敷红色抗蚀层后,在净化炉中,在70℃下进行20分钟的预烘烤。接着,将该基板冷却至室温后,使用超高压水银灯,并通过光掩模进行紫外线曝光。然后,使用23℃的碳酸钠水溶液,对该基板进行喷淋显影后,用离子交换水洗涤,并风干。进一步在净化炉中,在230℃下进行30分钟的后烘烤,并在基板上形成条带状的红色滤色器部分。
接着,使用绿色抗蚀剂,同样地形成绿色滤色器部分,此外,使用蓝色抗蚀剂,形成蓝色滤色器部分,制得滤色器。各色滤色器部分的形成膜厚都是2.0μm。
<各色滤色器部分的对比率测定用干燥涂层的制作>
通过旋涂法,在玻璃基板上涂敷所得的各色抗蚀剂后,在净化炉中,在70℃下预烘烤20分钟。接着,将该基板冷却至室温后,使用超高压水银灯,进行紫外线曝光。之后,使用23℃的碳酸钠水溶液对该基板进行喷淋显影后,利用离子交换水进行洗涤,并风干。之后,在净化炉中,在230℃下进行30分钟的后烘烤,从而制作各色滤色器部分的对比率测定用的干燥涂膜。干燥涂膜的膜厚都是2.0μm。
<液晶显示装置的制造>
在所得滤色器上形成透明的ITO电极层,在其上面形成聚酰亚胺取向层。在该玻璃基板的另一表面形成偏振片。另一方面,在另一(第2块)玻璃基板的一面上形成TFT阵列以及象素电极,在另一表面上形成偏振片。
使这样准备的2块玻璃基板相对设置,从而使得电极层之间相互面对的状态,使用间隔珠粒使两基板的间隔保持一定,并且使它们位置重合,使用密封剂对周围进行密封,并留出用于注入液晶组合物的开口部位。从开口部位注入液晶组合物,封闭开口部位。使这样制作的液晶显示装置与背面光部件组合而得到液晶显示板。
对实施例以及比较例制得的滤色器进行下列评价。
<蓝色滤色器部分的色度测定>
使用显微分光测光装置OSP-SP200(奥林巴斯光学工业公司制),并在2°可视角的条件下,利用C光源测定所得蓝色滤色器部分的色度坐标y。结果示于表5。
<滤色器的平行透射光以及正交透射光的色度测定>
首先,如图4A所示,在所得滤色器34的两侧重叠偏振片33,35,在使偏振片33,35的偏振轴互相平行的状态下,从一方的偏振片35侧接触背面光37,使用色彩亮度计BM-5A(トプコン公司制)32,并在2°可视角的条件下,对透过另一方的偏振片33的光的色度坐标(平行透射光的色度)进行测定(CIE 1931表色系)。
接着,如图4B所示,在使偏振片33,35的偏振轴相互正交的状态下,从一方的偏振片35侧接触背面光37,使用色彩亮度计32对透过另一方的偏振片33的光的色度坐标(正交透射光的色度)进行测定。
而且,背面光使用具有如下特性的光源:具有如图1所示的发光光谱,亮度=1937cd/m2、XYZ表色系色度图上的色度坐标(x,y)为(0.316,0.301)、色温=6525K、色度偏差duv=-0.0136。另外,偏振片使用NPF-SEG1224DU(日东电工公司制)。
另外,通过平行透射光的色度(xp,yp)和正交透射光的色度(xc,yc),并利用式(1)计算出Δxy。结果示于表6,正交透射光的色度(xc,yc)示于图5、图6。
表6
平行透射光的色度和亮度 | 正交透射光的色度和亮度 | Δxy | 滤色器的对比率 | 液晶显示板显示黑色时的着色状态 | |||||
xp | yp | Lp(cd/m2) | xc | yc | Lc(cd/m2) | ||||
实施例1 | 0.308 | 0.326 | 219.4 | 0.325 | 0.305 | 0.1683 | 0.027 | 1564 | ○ |
实施例2 | 0.318 | 0.322 | 205.3 | 0.313 | 0.281 | 0.1670 | 0.041 | 1475 | ○ |
实施例3 | 0.320 | 0.325 | 205.2 | 0.323 | 0.297 | 0.1656 | 0.027 | 1487 | ○ |
实施例4 | 0.321 | 0.325 | 204.8 | 0.300 | 0.266 | 0.0880 | 0.062 | 2792 | ○ |
实施例5 | 0.321 | 0.325 | 205.0 | 0.286 | 0.263 | 0.0834 | 0.070 | 2949 | ○ |
实施例6 | 0.319 | 0.321 | 204.8 | 0.274 | 0.221 | 0.0897 | 0.109 | 2738 | △(略带紫) |
实施例7 | 0.319 | 0.325 | 204.0 | 0.362 | 0.276 | 0.1144 | 0.065 | 2139 | △(略带红) |
实施例8 | 0.319 | 0.321 | 204.9 | 0.259 | 0.215 | 0.0709 | 0.122 | 2888 | △(略带蓝) |
实施例9 | 0.321 | 0.325 | 206.2 | 0.263 | 0.294 | 0.1346 | 0.066 | 1838 | △(略带蓝绿) |
比较例1 | 0.314 | 0.329 | 203.8 | 0.364 | 0.205 | 0.0831 | 0.134 | 2942 | ×(红) |
比较例2 | 0.318 | 0.318 | 204.9 | 0.230 | 0.161 | 0.0881 | 0.181 | 2791 | ×(蓝) |
比较例3 | 0.316 | 0.318 | 203.9 | 0.287 | 0.184 | 0.1191 | 0.137 | 2054 | ×(紫) |
比较例4 | 0.318 | 0.318 | 204.8 | 0.240 | 0.122 | 0.0610 | 0.211 | 4026 | ×(蓝紫) |
只有偏振片 | 0.311 | 0.314 | 800.0 | 0.176 | 0.076 | 0.0538 | 0.274 | 14876 | - |
在由图4A以及图4B除去滤色器34的状态下,同样地测定只有偏振片(除去滤色器的状态)的平行透射光的色度(xp,yp)和正交透射光的色度(xc,yc),并使用式(1)计算Δxy。结果示于表6,正交透射光的色度(xc,xc)示于图5、图6中。
<各色滤色器部分以及滤色器的对比率的测定>
与滤色器的平行透射光以及正交透射光的色度测定相同,首先,如图4A所示,在所得的各色滤色器部分以及滤色器34的两侧重叠偏振片33,35,在使偏振片33,35的偏振轴相互平行的状态下,从一方的偏振片35侧接触背面光37,使用色彩亮度计32,对透过另一方的偏振片33的光的亮度Lc(平行透射光的亮度)进行测定。
接着,如图4B所示,在使偏振片33,35的偏振轴相互正交的状态下,从一方的偏振片35侧接触背面光37,使用色彩亮度计32对透过另一方的偏振片33的光的亮度Lp(正交透射光的亮度)进行测定。
在从图4A以及图4B除去滤色器34的状态下,同样地测定只有偏振片(除去滤色器的状态)的平行透射光的亮度Lp和正交透射光的亮度Lc。
使用所得测定值,以Lp/Lc计算对比率。结果示于表5,6。
<液晶显示板显示黑色时的着色状态>
使制作的液晶显示装置显示黑色,目测观察着色状态。评价等级如下,结果示于表6。
在表6中,
○:没有观察到着色,视觉辨认性良好。
△:略微观察到着色,实用性没有问题。
×:明显观察到着色,视觉辨认性差。
如表6、图5,6所示,只有偏振片的平行透射光以及正交透射光的色度的变化Δxy为0.274,正交透射光的色度明显向绿色转变,但是,实施例1~9的滤色器的Δxy控制在低于0.130,结果:液晶显示板显示黑色时的着色低,视觉辨认性良好。尤其是满足式(2)、(3)、(4)关系的实施例1~5的滤色器几乎观察不到显示黑色时的着色,视觉辨认性优异。
另一方面,比较例1~4的滤色器的Δxy为0.1 30或以上,液晶显示板显示黑色时的着色程度高,视觉辨认性不好。另外,比较例1~4的滤色器的如图6所示的正交透射光的色度(xc,yc)很大程度脱离了如下区域:在XYZ表色系色度图的xy平面上由连接色度a(0.180,0.180)和色度b(0.270,0.180)的直线、连接色度b和色度c(0.320,0.250)的直线、连接色度c和色度d(0.380,0.280)的直线、连接色度d和色度e(0.400,0.430)的直线、连接色度e和色度f(0.300,0.350)的直线以及连接色度f和色度a的直线所围成的区域。
而且,CB/CG、CB/CR的值高于实施例2的实施例1,3的滤色器的Δxy减小。
另外,红色、绿色以及蓝色的滤色器部分的对比率高于实施例2,3的实施例4,5的过滤器的对比率大幅提高。
如上所述,本发明的滤色器夹入2片偏振片之间而测定的平行透射光的色度和正交透射光的色度差别很小,因此,通过使用本发明的滤色器而形成液晶显示装置,可以制得显示白色和黑色的色重现性良好、视觉辨认性优异的高质量的液晶显示装置。
Claims (7)
1.一种滤色器,其具有红色、绿色以及蓝色的滤色器部分,当在2片偏振片之间夹入该滤色器,并测定XYZ表色系色度图的色度坐标(x,y)时,平行透射光的色度(xp,yp)和正交透射光的色度(xc,yc)满足下式(1):
Δxy=[(xp-xc)2+(yp-yc)2]1/2<0.130 (1)
其中,正交透射光的色度(xc,yc)位于在XYZ表色系色度图的xy平面上由连接色度a(0.180,0.180)和色度b(0.270,0.180)的直线、连接色度b和色度c(0.320,0.250)的直线、连接色度c和色度d(0.380,0.280)的直线、连接色度d和色度e(0.400,0.430)的直线、连接色度e和色度f(0.300,0.350)的直线以及连接色度f和色度a的直线所围成的区域内。
2.根据权利要求1所述的滤色器,其中,滤色器的对比率为1400或以上。
3.根据权利要求1所述的滤色器,其中,红色、绿色以及蓝色滤色器部分的对比率满足下式(2)、(3)以及(4):
CB/CG≥1.30 (2)
1.80≥CR/CG≥0.50 (3)
CB/CR≥1.30 (4)
其中,CR是红色滤色器部分的对比率,CG是绿色滤色器部分的对比率,CB是蓝色滤色器部分的对比率。
4.根据权利要求1所述的滤色器,其中,蓝色滤色器部分的XYZ表色系色度图的色度坐标y低于0.140、且对比率为2000或以上。
5.根据权利要求1所述的滤色器,其中,蓝色滤色器部分由蓝色着色组合物形成,所述蓝色着色组合物含有由透明树脂、其前体或者它们的混合物构成的色素载体和通过BET法测得的比表面积为90m2/g~140m2/g的C.I.颜料蓝15:6颜料。
6.根据权利要求5所述的滤色器,其中,蓝色着色组合物进一步含有通过BET法测得的比表面积为90m2/g~150m2/g的C.I.颜料紫23颜料。
7.具有权利要求1所述的滤色器的液晶显示装置。
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