JP2009109542A - カラーフィルタおよびこれを備えた横電界方式の液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横電界方式の液晶表示装置用カラーフィルタの着色層の顔料由来の成分の液晶への溶出（耐液晶性）を改善し、液晶の比抵抗の低下を抑制し、表示品質を良好に保つ電圧保持率を確保するカラーフィルタ。
【解決手段】青色着色層中に顔料としてＰＢ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４を１種以上を含有し、又はＰＢ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４を１種以上とＰＶ２３を含有し、ＰＢ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４の総重量をＢ、ＰＶ２３の重量をＶとするとき、Ｂ／Ｖが１００／０〜７５／２５であること。Ｂ／Ｖが８８／１２〜８０／２０であること。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶表示装置用のカラーフィルタ及び液晶表示装置に関するものであり、特に、カラーフィルタの青色着色層の耐薬品性（耐液晶性）を向上させて液晶への溶出を低減し、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けなくても十分に良好な電圧保持率を有する液晶表示装置を得ることのできるカラーフィルタ、及びこれを備えた横電界方式の液晶表示装置に関する。

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。

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、Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ方式（ＶＡ方式）などと異なり画素上に透明電極層を設けていない。透明電極層は一般にインジウムと錫の複合酸化物（ＩＴＯ）などの無機物が用いられるため、結果的に画素の耐薬品性を向上させる保護膜としての働きも担っていた。ところが、横電界方式に用いるカラーフィルタでは保護膜としての働きも担ってきた透明電極層が存在しないこととなる。

近年のテレビ画像表示装置への用途ではコントラストの向上が強く求められている。液晶表示装置のコントラストにはカラーフィルタのコントラストが支配的であるため、カラーフィルタのコントラストの向上の要求も非常に強いものとなっている。カラーフィルタのコントラストは主として着色層に含まれる有機顔料によって決まり、顔料の粒径を微細にするほどコントラストは向上する。ところが、粒径を微細にすると比表面積が増大することから、耐薬品性が低下する。横電界方式に用いる場合は前述のように保護膜としての働きも担っていた透明電極層が存在しないため、この耐薬品性の低下の影響が顕著であり、液晶表示装置の作製工程での不具合、信頼性の低下、表示品質の低下を招く原因となっていた。

この耐薬品性の低下は、着色層に含まれる顔料の性質、およびその粒径を微細にすることによるものであり、近年のカラーフィルタへの要求特性を考えると根本的に回避することは難しいため、横電界方式の液晶表示装置用のカラーフィルタには着色層上に透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設け耐薬品性をもたせるのが一般的である。

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いる。前述したように、横電界方式の液晶表示装置には透明樹脂によるオーバーコート層を設けて用いられているが、オーバーコート層は場合によっては２μｍ以上といった厚さを設ける必要もあり、均一に塗布することが難しいという問題が生じ、低価格化を妨げる一つの要因となっている。また、材料費、工程増による歩留まり低下も低価格化を妨げる要因になっており、オーバーコート層を設けることなく横電界方式の液晶表示装置に用いることのできるカラーフィルタが望まれてきているが、前述のような問題により実現が難しかった。
特許第３３７５３２５号公報

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、カラーフィルタの画素形成面が液晶挟持面側を向き、画素と液晶との間に電極を介さずに液晶表示装置に組み込まれる横電界方式の液晶表示装置用カラーフィルタの着色層の耐薬品性（耐液晶性）を改善し、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けなくても液晶表示装置の作製工程での十分な適性、液晶表示装置の信頼性を確保できるカラーフィルタ、特に、着色層の顔料に由来する成分が液晶に溶出すること（耐液晶性）を改善して、液晶表示装置中の液晶の比抵抗の低下を抑制し、液晶表示装置の表示品質を良好に保つ電圧保持率を確保することのできるカラーフィルタを提供することを課題とするものである。
また、上記カラーフィルタを備え、良好な電圧保持率を有する横電界方式の液晶表示装置を提供することを課題とする。

本発明は、透明基板上に複数色の画素を備えた、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、前記複数色の画素中の青色画素を構成する青色着色層中に、顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４のいずれかを１種以上を含有し、又はＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４のいずれかを１種以上とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３を含有し、含有するＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４の総重量をＢ、含有するＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の重量をＶとするとき、Ｂ／Ｖが１００／０〜７５／２５であることを特徴とするカラーフィルタである。

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Ｂ／Ｖが、８８／１２〜８０／２０であることを特徴とするカラーフィルタである。

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記青色着色層中の顔料に由来する成分の液晶への溶出は、液晶（メルク社製：商品名「ＭＬＣ−６６０１」）１ｇ中に青色着色層の粉末５ｍｇを混合し、２３℃・１時間後に遠心分離した上澄み液の吸光度にて０．２３以下であることを特徴とするカラーフィルタである。

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタにおいて、前記青色着色層上には保護層が設けられていないことを特徴とするカラーフィルタである。

また、本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタを備えたことを特徴とする横電界方式の液晶表示装置である。

また、本発明は、請求項５記載の横電界方式の液晶表示装置において、電圧保持率が２３℃にて９９．５％以上であることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置である。

本発明は、青色着色層中に顔料として、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４のいずれかを１種以上を含有し、又はＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４のいずれかを１種以上とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３を含有し、含有するＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４の総重量をＢ、含有するＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の重量をＶとするとき、Ｂ／Ｖが１００／０〜７５／２５である、或いは前記Ｂ／Ｖが、８８／１２〜８０／２０であるカラーフィルタであるので、着色層の顔料に由来する成分の液晶への溶出（耐液晶性）が改善され、液晶表示装置中の液晶の比抵抗の低下が抑制されて、液晶表示装置の表示品質を良好に保つ電圧保持率を確保することのできるカラーフィルタとなる。
これにより、青色着色層上に保護層を設ける必要がなくなり、材料費の削減効果や工程削減による歩留まり向上効果により、液晶表示装置の品質を損なうことなく低価格化に対応することができる。特に横電界方式の液晶表示装置に好適に用いることができる。

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透明基板上に複数色の画素を備えており、該複数色の画素は少なくとも着色層から構成されている。複数色には赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の組み合わせ、或いはイエロー、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着色層を有するカラーフィルタ（すなわちＲＧＢ系）に対して適用できるものである。

ＲＧＢ系のカラーフィルタにおける青色着色層の着色剤に用いる有機顔料の内、鮮やかで明るい色を実現することができるために広く用いられれている顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６（ＰＢ１５：６）が挙げられる。
しかしながら、ＰＢ１５：６は液晶に溶解する成分を含むため、青色着色層からは顔料に由来する成分が液晶に溶出し、液晶の比抵抗を低下させる。この液晶の比抵抗の低下は、液晶表示装置の電圧保持率を低下させ表示品質に悪影響をもたらすことになる。すなわち、ＰＢ１５：６の耐液晶性は著しく悪いものである。

特に、コントラストを向上させるために顔料粒径を小さくしていくとその傾向が顕著となるため、ＰＢ１５：６を含有する青色着色層を有する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、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けることが必須となっている。
しかしながら、従来技術で詳述した背景から、ＰＢ１５：６を含有する青色着色層を有する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も、透明樹脂による保護層を設けないことが求められている。

そこで、本発明者らは青色着色層の耐液晶性を飛躍的に改善させる検討を鋭意行った結果、本発明をなすに至った。
本発明者らはＰＢ１５：６が耐液晶性に劣る原因を種々検討した結果、ε型の結晶構造を有するためであることを見いだした。そこで、さらに検討を鋭意重ね、α型の結晶構造を有する青色顔料Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：１、１５：２（ＰＢ１５：１，ＰＢ１５：２）、またはβ型の結晶構造を有する青色顔料Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３、１５：４（ＰＢ１５：３，ＰＢ１５：４）が耐液晶性に優れ、ＰＢ１５：６で発生していた様々な不具合を解消できることを見いだした。これらの青色顔料の中ではα型の結晶構造を有するＰＢ１５：１、１５：２が発色の特性がＰＢ１５：６により近似しているため、特に好ましい。

また、発明者らは青色着色層の耐液晶性を改善、向上させるための検討の中で、ＰＢ１５：１、ＰＢ１５：２、ＰＢ１５：３、ＰＢ１５：４のいずれか１種以上とＰｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（ＰＶ２３）を混合して使用することで、同程度の色濃度を維持しつつ青色着色層中の顔料の総量を大幅に削減し、さらに耐液晶性を向上できることも見いだした。

ＰＶ２３の混合量は多い方が、同程度の色濃度を維持しながらより顔料の総量を削減できるが、ＰＶ２３の混合量が多すぎると青色としての色相を満たさなくなる。具体的に好ましい混合比としてはＰＢ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４の総重量をＢ、ＰＶ
２３の重量をＶとすると、Ｂ／Ｖ＝１００／０〜７５／２５であり、さらに好ましくは８８／１２〜８０／２０程度が顔料の総量をほぼ半量にまで削減できるため好ましい。

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透明基板上に複数色の画素を備えており、該複数色の画素は少なくとも着色層から構成されている。複数色には赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の組み合わせ、或いはイエロー、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着色層を有するカラーフィルタ（すなわちＲＧＢ系）に対して特に好ましく適用できる。また、当然ながらＲ、Ｇ、Ｂに加えてＹ、Ｍ、Ｃを同一の基板に配列するカラーフィルタなどについても適用が可能である。

本発明のカラーフィルタは画素の形成面を液晶挟持面側に向けて、液晶表示装置に組み込まれて使用される。必要に応じて着色層上には配向膜が形成される。
本発明のカラーフィルタは、着色層の耐薬品性（耐液晶性）が高いため、着色層を覆うオーバーコート層を設ける必要がない。従って、歩留まりがよく、コストダウンにつながる。また、液晶と着色層との距離がより近くなるため、視野角が向上し、高精細な液晶表示装置を提供することができる。

このように、本発明のカラーフィルタは、着色層の耐溶剤性を補うためにオーバーコート層を設ける必要はないが、カラーフィルタを平坦化する目的等、耐薬品性（耐液晶性）を補う以外の目的で樹脂による層を設けることができる。この場合、従来のオーバーコート層のような厚みは必ずしも必要ではない。

本発明のカラーフィルタに用いられる透明基板は、可視光に対してある程度の透過率を有するものが好ましく、より好ましくは８０％以上の透過率を有するものを用いることができる。一般に液晶表示装置に用いられているものでよく、ＰＥＴなどのプラスチック基板やガラスが挙げられるが、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、予め、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が、特に横電界方式の液晶表示装置の場合には遮光性樹脂によるパターンが好ましく用いられる。

透明基板上への画素の作製方法は、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切な溶剤に分散させた着色組成物を透明基板上に塗布して塗膜を形成し、塗膜にパターン露光、現像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。

本発明のカラーフィルタが備える画素を構成する着色層を、感光性着色組成物を調製してフォトレジスト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。

本発明のカラーフィルタの着色層を形成する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。
赤色画素を形成するための赤色着色組成物には、主として用いるＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ
Ｒｅｄ ２５４の他、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、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、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。

黄色顔料としてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ 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等が挙げられる。

橙色顔料としてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。
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．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７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。
青色画素を形成するための青色着色組成物には前述の通りＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：１、１５：２、１５：３、１５：４の青色顔料、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３の紫色顔料を用いる。

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、耐液晶性を低下させない範囲内で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、耐液晶性、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。

着色組成物に用いることの透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。透明樹脂には、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。

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。

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。

光架橋剤としては重合性モノマーあるいはオリゴマーを用いる。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、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、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、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。

添加量は塗布性、現像適正を損なわない範囲で多い方が好ましく、着色組成物の全固形分量を基準として、２０重量％〜８０重量％程度、さらに好ましくは５０重量％〜７０重量％程度である。この範囲より添加量が少ないと架橋性が不足し耐液晶性が悪化、この範囲より添加量が多いと着色組成物の塗布時にムラ、ピンホールが発生しやすくなり塗布性が著しく悪化、あるいは現像液の溶解性が著しく低下し現像適性が不良となってしまう。

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。これらの光重合開始剤は１種または２種以上混合して用いることができる。

光重合開始剤の使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは３〜３０重量％である。

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。これらの増感剤は１種または２種以上混合して用いることができる。

増感剤の使用量は、光重合開始剤と増感剤の合計量を基準として０．５〜６０重量％が好ましく、より好ましくは３〜４０重量％である。

さらに、着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。

多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、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。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。

多官能チオールの使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．１〜３０重量％が好ましく、より好ましくは１〜２０重量％である。０．１質量％未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、３０質量％を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。

また、必要に応じ熱架橋剤を加えることもできる。熱架橋剤としては、例えば、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。

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、さらにエポキシ樹脂を混合して使用することもできる。

エポキシ樹脂としては、例えば、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。

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。

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、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２〜２．５μｍ程度である。感光性着色組成物を塗布し着色層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。

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。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すなわち複数色の画素を得ることができる。

以下に、実施例により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。

［アクリル樹脂溶液の調製］
実施例１〜４、及び比較例１、２で用いるアクリル樹脂溶液の調製について説明する。樹脂の分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィ）により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。

反応容器にシクロヘキサノン３７０部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら８０℃に加熱して、同温度で下記モノマーおよび熱重合開始剤の混合物を１時間かけて滴下して重合反応を行った。
・メタクリル酸 ２０．０部
・メチルメタクリレート １０．０部
・ｎ−ブチルメタクリレート ３５．０部
・２−ヒドロキシエチルメタクリレート １５．０部
・２，２’−アゾビスイソブチロニトリル ４．０部
・パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート ２０．０部
（東亜合成（株）製「アロニックスＭ１１０」）。

滴下終了後、さらに８０℃で３時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル１．０部をシクロヘキサノン５０部に溶解させたものを添加し、さらに８０℃で１時間反応を続けて、アクリル樹脂の溶液を得た。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約４００００であった。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約２ｇをサンプリングして１８０℃、２０分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が２０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製した。

［顔料分散体の調製］
赤色顔料１（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２５４、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「ＩＲＧＡＰＨＯＲＲＥＤＢ−ＣＦ」；Ｒ−１）を第１顔料とし、赤色顔料２（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１７７、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「ＣＲＯＭＯＰＨＴＡＬＲＥＤＡ２Ｂ」；Ｒ−２）を第２顔料とし、表１に示す組成（重量比）の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで２時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し顔料分散体ＲＰ−１を作製した。

緑色顔料１（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ３６、東洋インキ製造（株）製「ＬＩＯＮＯＬＧＲＥＥＮ６ＹＫ」；Ｇ−１）を第１顔料とし、黄色顔料１（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１５０、ＢＡＹＥＲ社製「ＦＡＮＣＨＯＮＦＡＳＴＹＥＬＬＯＷＹ−５６８８」；Ｙ−１）を第２顔料とし、表１に示す組成（重量比）の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで２時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し顔料分散体ＧＰ−１を作製した。

青色顔料１（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６、東洋インキ製造（株）製「ＬＩＯＮＯＬＢＬＵＥＥＳ」；Ｂ−１）を第１顔料とし、紫色顔料１（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３、東洋インキ製造社（株）「ＬＩＯＮＯＧＥＮＶＩＯＬＥＴＲＬ」；Ｖ−１）を第２顔料とし、表１に示す組成（重量比）の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで２時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し顔料分散体ＢＰ−１を作製した。

青色顔料２（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、ＢＡＳＦ社製「ＰＶ Ｆａｓｔ Ｂｌｕｅ ＢＶ」；Ｂ−２）を第１顔料とし、紫色顔料１（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３、東洋インキ製造（株）製「ＬＩＯＮＯＧＥＮＶＩＯＬＥＴＲＬ」；Ｖ−１）を第２顔料とし、表１に示す組成（重量比）の混合物を均一に撹拌混合した後、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで２時間分散した後、５μｍのフィルタで濾過し顔料分散体ＢＰ−２〜６を作製した。

［着色組成物の調製］
次いで、表２に示す組成（重量比）の混合物を均一になるように攪拌混合した後、１μｍのフィルタで濾過して各色の着色組成物を得た。

・モノマー：アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート
（日本化薬（株）製「カヤラッドＤ−３１０」）
・光重合開始剤：２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュア９０７」）
・増感剤：４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン
（保土ヶ谷化学（株）製「ＥＡＢ−Ｆ」）
・有機溶剤：シクロヘキサノン。

［カラーフィルタの作製］
得られた赤色着色組成物、緑色着色組成物、及び青色着色組成物を用いて下記の要領でカラーフィルタを作成した。表３に示すように、赤色着色組成物としては、表２に示すＲＲ−１を、また、緑色着色組成物としては、表２に示すＧＲ−１を本実施例（実施例１〜４、及び比較例１、２）の全てにおいて用いた。
また、青色着色組成物としては、表２に示すＢＲ−２、３、４、５を実施例１〜４に用い、表２に示すＢＲ−１、６を比較例１、２に用いた。

予め、ブラックマトリックスが形成されてあるガラス基板に、赤色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。７０℃で２０分間乾燥の後、超高圧水銀ランプを備えた露光機にて紫外線をフォトマスクを介してストライプ状のパターン露光をした。アルカリ現像液にて９０秒間スプレー現像、イオン交換水で洗浄し、風乾した。さらに、クリーンオーブン中で、２３０℃で３０分間ポストベークを行い、ストライプ状の着色層である赤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。以下、実施例１〜４、及び比較例１、２ではこのアルカリ現像液を用いて現像を行う。
・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。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、前述赤色画素と隣接した緑色画素を形成した。
さらに、赤色、緑色と全く同様にして、青色着色組成物についても膜厚２μｍで赤色画素、緑色画素と隣接した青色画素を形成した。これで、透明基板上に赤、緑、青の３色のストライプ状の画素を持つカラーフィルタが得られた。

［カラーフィルタの色度、耐液晶性の評価］
作製したカラーフィルタの青色画素の色度、耐液晶性の評価の結果を表３に示した。色度の評価は、顕微分光光度計（ＫＳオリンパス製 ＯＳＰ―ＳＰ２００）を用いた。
耐液晶性は、青色着色層中の顔料に由来する成分の液晶への溶出の度合いとし、溶出の度合いは、顔料に由来する成分が溶出した液晶の吸光度により測定した。
作製したカラーフィルタの青色着色層を削り取り粉末とし、この粉末５ｍｇを、液晶（Ｍｅｒｃｋ社製：商品名ＭＬＣ−６６０１）１ｇ中に２３℃、１時間混合後、遠心分離した上澄み液（顔料に由来する成分が溶出した液晶（溶出液晶））を採取し行った。上澄み液（溶出液晶）の分光測定には紫外可視近赤外分光光度計（島津製作所（株）製：ＵＶ−３１５０）を用いた。

表３に示すように、比較例１が青色着色層を形成する着色組成物に従来のＰＢ１５：６を使用したカラーフィルタであり、溶出液晶のλｍａｘ（吸収極大波長）での吸光度が０
．８３０と大きく、目視でも明らかに着色が認められた。
これに対し、実施例１〜４、比較例２がＰＢ１５：１を使用したカラーフィルタであり、溶出液晶のλｍａｘでの吸光度が１／４〜１／３に低減されており目視での着色もほぼ認められなかった。実施例１〜４、比較例２を比較すると、ＰＶ２３の含有量が大きいほど溶出液晶の吸光度が小さくなる傾向が認められ、Ｂ／Ｖ＝１００／０〜７５／２５で良好であったが、Ｂ／Ｖ＝７０／３０の比較例２ではＣ光源での色度座標ｘが０．１５５と大きく、目視評価でも青色として知覚できずに紫色として知覚されていた。

［液晶セル評価］
それぞれ作製したカラーフィルタと対向電極基板とを公知の方法にて貼り合わせ液晶を封入し、横電界方式の液晶セルを作製した。この横電界方式の液晶セルについて、画素電極と共通電極間の電圧保持率を測定した結果を表４に示す。
尚、この横電界方式の液晶セルの作製に用いた液晶は、メルク社製：商品名「ＭＬＣ−２０４１」、配向膜は、日産化学（株）製：商品名「サンユバー１４１０」である。

実施例１〜４のカラーフィルタを用いた液晶セルにおいては電圧保持率は９９．５％以上の良好な値を示したが、比較例１、２はいずれも９９．５％以下となった。また、液晶セルを６０℃の下で５００時間エージング処理後の表示品質は、実施例１〜４のカラーフィルタを用いた液晶セルでは表示品質は良好であったが、比較例１、２のカラーフィルタを用いた液晶セルではシミが発生し表示品質は不良であった。
すなわち、表３中、実施例１〜４に示すように、溶出の度合いが吸光度にて０．２３０以下の青色着色層を有するカラーフィルタは、表４に示すように、青色着色層上に保護層を設けずに液晶表示装置に用いても、液晶表示装置の電圧保持率は良好、つまり、表示品質は良好であるとの結果が得られた。

Claims (6)

1. 透明基板上に複数色の画素を備えた、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、前記複数色の画素中の青色画素を構成する青色着色層中に、顔料としてＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４のいずれかを１種以上を含有し、又はＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４のいずれかを１種以上とＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３を含有し、含有するＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、１５：２、１５：３、１５：４の総重量をＢ、含有するＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の重量をＶとするとき、Ｂ／Ｖが１００／０〜７５／２５であることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記Ｂ／Ｖが、８８／１２〜８０／２０であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ。
3. 前記青色着色層中の顔料に由来する成分の液晶への溶出は、液晶（メルク社製：商品名「ＭＬＣ−６６０１」）１ｇ中に青色着色層の粉末５ｍｇを混合し、２３℃・１時間後に遠心分離した上澄み液の吸光度にて０．２３以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のカラーフィルタ。
4. 前記青色着色層上には保護層が設けられていないことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載のカラーフィルタ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のカラーフィルタを備えたことを特徴とする横電界方式の液晶表示装置。
6. 請求項５記載の横電界方式の液晶表示装置において、電圧保持率が２３℃にて９９．５％以上であることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置。