JP2019113708A

JP2019113708A - 色補正フィルタおよび液晶表示装置

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Publication number: JP2019113708A
Application number: JP2017247188A
Authority: JP
Inventors: 裕之長井; Hiroyuki Nagai; 英範皆嶋; Hidenori Minashima; 弘平松崎; Kohei Matsuzaki
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP6958339B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、青色の再現性が良好であることに加え、安全で製造コストを抑えられた液晶表示装置を提供することである。【解決手段】上記課題は、白色ＬＥＤを備えたバックライトユニットを具備する液晶表示装置に適用される色補正フィルタであって、前記色補正フィルタが吸収材料を含み、吸収材料が、４７０〜５１０ｎｍの波長帯域に吸光度の最大値を有し、かつ半値幅が５０ｎｍ以下である吸光度のピークを持つことを特徴とする色補正フィルタによって解決される。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばカラー液晶表示装置に用いられる色補正フィルタ、およびこれを具備する液晶表示装置に関する。

近年のフラットパネルディスプレイ市場において、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）性能改善として省電力化、高精細化、色再現性向上のための開発が進んでおり、特にタブレットＰＣやスマートフォンなどの小型サイズで顕著に省電力化、高精細化、色再現性向上が求められているのが現状だが、大型サイズにおいても現行のＴＶ規格（ＦＨＤ、ＮＴＳＣ（ＮａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍＣｏｍｍｉｔｔｅｅ）比７２％≒ＥＢＵ（ＥｕｒｏｐｅａｎＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇＵｎｉｏｎ）比１００％）の次世代ハイビジョン（４Ｋ２Ｋ、ＥＢＵ比１００％以上）の開発が進められている。そのため、液晶表示装置の省電力化、高精細化、色再現性向上がますます求められている。

色再現性向上の観点では、バックライトの発光スペクトルをシャープにする方法が知られてきている。例えば特許文献１には、青色ＬＥＤと導光板間に蛍光体として赤色光及び緑色光を放出する量子点（ＱＤ）を利用して白色光を具現することで高輝度と色彩再現性向上を実現する方法が記載されている。非特許文献１には、ＬＣＤの色再現性を改善するため量子ドットを用いた光変換シート（ＱＤＥＦ、量子ドットシートとも言う）を組合せた方式が提案されている。

しかし、ＱＤは材料自体の毒性が懸念され、環境への負荷が懸念される。また、ＱＤは高価であり、表示装置全体の価格を上げてしまうという問題がある。

特開２０１２−１６９２７１号公報

ＳＩＤ ’１２ＤＩＧＥＳＴｐ．８９５

本発明の解決しようとする課題は、青色の再現性が良好であることに加え、安全で製造コストを抑えられた液晶表示装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、２波長のバックライト光源を用い、２波長で利用しない発光強度スペクトルの波長域に対応した光を吸収できる色素などの波長吸収材料を用いることで、高透過率と色再現拡大を実現することを見出し、青色の再現性が良好であることに加え、製造コストを抑えられた色補正フィルタを提供できることを見出した。

本発明の第１の側面によると、白色LEDを備えたバックライトユニットを具備する液晶表示装置に適用される色補正フィルタであって、前記色補正フィルタが吸収材料を含み、吸収材料が、４７０〜５１０ｎｍの波長帯域に吸光度の最大値を有し、かつ半値幅が５０ｎｍ以下である吸光度のピークを持つことを特徴とする色補正フィルタが提供される。

また、本発明の第２の側面によると、前記白色ＬＥＤが４３０〜４８５ｎｍの範囲に発光強度が最大となる波長（λ１）を有し、５３０〜５８０ｎｍの範囲に第２の発光強度のピーク波長（λ２）を有し、かつ波長λ１における発光強度Ｉ１と波長λ２における発光強度Ｉ２との比（Ｉ２／Ｉ１）が０．２以上０．７以下である分光特性を持つ白色ＬＥＤ（以下、「特定白色ＬＥＤ」という）である、前記色補正フィルタが提供される。

また、本発明の第３の側面によると、前記色補正フィルタ、液晶セル、バックライト側偏光板、カラーフィルタおよびバックライトユニットを有することを特徴とする液晶表示装置であって、前記バックライトユニットが、４３０〜４８５ｎｍの範囲に発光強度が最大となる波長（λ１）を有し、５３０〜５８０ｎｍの範囲に第２の発光強度のピーク波長（λ２）を有し、かつ波長λ１における発光強度Ｉ１と波長λ２における発光強度Ｉ２との比（Ｉ２／Ｉ１）が０．２以上０．７以下である分光特性を持つ白色ＬＥＤを備えていることを特徴とする液晶表示装置が提供される。

また、本発明の第４の側面によると、前記カラーフィルタが、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：２、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６、およびＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１６からなる群から選ばれる少なくとも1種の顔料を含有する前記液晶表示装置が提供される。

本発明により、青色の再現性が良好であることに加え、安全で製造コストを抑えられた液晶表示装置を提供することができるようになった。

図１は、日亜化学社製擬似白色ＬＥＤ（製品名ＮＳＰＷ３００ＢＳ）の発光スペクトルを示す図である。図２は、本発明の色補正フィルタを備えた液晶表示装置の一例を示す図である。

＜色補正フィルタ＞
まず、本発明の色補正フィルタについて説明する。

本発明の色補正フィルタは、それぞれ透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる波長吸収材担体と、波長吸収材と、必要に応じて有機溶剤とを含有する波長吸収材組成物を用いて形成される。

特定白色ＬＥＤというのは、市販されており、たとえば、日本国の日亜化学社から製品名ＮＳＰＷ３００ＢＳの下で入手することができる。図１に、日亜化学社製白色ＬＥＤＮＳＰＷ３００ＢＳの分光特性を示す。図１において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸の発光相対強度は任意単位（ａ．ｕ．）である。

図１に示すような分光特性を有する特定白色ＬＥＤを光源として用いた場合でも、青色の色再現性を最良とするためには、前記色補正フィルタが、４７０〜５１０ｎｍの波長帯域に吸光度の最大値を有し、かつ半値幅が５０ｎｍ以下でなければならない。

以下、上記分光特性を有する色補正フィルタを形成するための波長吸収材組成物の具体的な構成について説明する。

＜色補正フィルタの波長吸収材＞
前述の波長吸収材は、染料または顔料、好ましくは染料である。

染料については、４７０〜５１０ｎｍの波長帯域に吸光度の最大値（以下、吸収極大とも言う）を有し、かつ半値幅が５０ｎｍ以下である吸光度のピークを持つ波長吸収材（染料または色素）としては、スクアリリウム系、アゾメチン系、シアニン系、キサンテン系、オキソノール系、アントラキノン系、アゾ系またはベンジリデン系の化合物が好ましく用いられる。アゾ染料としては、ＧＢ５３９７０３号、同５７５６９１号、ＵＳ２９５６８７９号及び堀口博著「総説合成染料」三共出版などに記載の多くのアゾ染料を使用することができる。

シアニン染料の合成については、特開平７−２３０６７１号公報、欧州特許０７７８４９３号および米国特許５４５９２６５号の各明細書の記載を参照できる。アゾ染料の合成については、英国特許５３９７０３号、同５７５６９１号、米国特許２９５６８７９号の各明細書、および堀口博著、総説・合成染料（三共出版、昭和４３年発行）の記載を参照できる。アゾメチン染料の合成については、特開昭６２−３２５０号、特開平４−１７８６４６号、同５−３２３５０１号の各公報の記載を参照できる。オキソノール染料は、特開平７−２３０６７１号公報、欧州特許０７７８４９３号および米国特許５４５９２６５号の各明細書の記載を参照して合成できる。メロシアニン染料の合成については、米国特許２１７０８０６号明細書および特開昭５５−１５５３５０号、同５５−１６１２３２号の各公報の記載を参照できる。アントラキノン染料の合成については、英国特許７１００６０号、米国特許３５７５７０４号の各明細書、特開昭４８−５４２５号公報および堀口博著、総説・合成染料（三共出版、昭和４３年発行）の記載を参照できる。その他の染料に関してもエフ・エム・ハーマー（Ｆ．Ｍ．Ｈａｒｍｅｒ）著「ヘテロサイクリック・コンパウンズ−シアニンダイズ・アンド・リレイテッド・コンパウンズ（ＨｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓ−ＣｙａｎｉｎｅＤｙｅｓａｎｄＲｅｌａｔｅｄＣｏｍｐｏｕｎｄｓ）」、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙａｎｄＳｏｎｓ）、ニューヨーク、ロンドン、１９６４年；ディー・エム・スターマー（Ｄ．Ｍ．Ｓｔｕｒｍｅｒ）著「ヘテロサイクリック・コンパウンズ−スペシャル・トピックス・イン・ヘテロサイクリック・ケミストリー（ＨｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓ−ＳｐｅｃｉａｌＴｏｐｉｃｓｉｎＨｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ）」第１８章、第１４節、４８２〜５１５頁、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙａｎｄＳｏｎｓ）、ニューヨーク、ロンドン、１９７７年；「ロッズ・ケミストリー・オブ・カーボン・コンパウンズ（Ｒｏｄｄ’ ＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＣａｒｂｏｎＣｏｍｐｏｕｎｄｓ）」第２版、第４巻、パートＢ、第１５章、３６９〜４２２頁、エスセビア・サイエンス・パブリック・カンパニーインク（ＥｌｓｅｖｉｅｒＳｃｉｅｎｃｅＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎｙＩｎｃ．）、ニューヨーク、１９７７年；特開平５−８８２９３号および同６−３１３９３９号の各公報の記載を参照して合成できる。

染料としては、以上のような色素を１種または２種類以上組み合わせて用いることができる。

その他の吸収材料の例としては、特開２０００−３２１４１９号公報、特開２００２−１２２７２９号公報、特許４５０４４９６号に記載の色素化合物を挙げることができ、これらの公報の記載内容は本発明に組み込まれる。

４７０〜５１０ｎｍの波長帯域に吸収極大を有する吸収材料の吸収極大をとる波長帯域は、４７５〜５１０ｎｍであることが好ましく、４８０〜５０５ｎｍであることがより好ましい。

先述した、染料はカチオン部位とアニオン部位が合わさった塩を形成するものがあるが、これら塩について色素骨格と対をなしているカウンターイオンを別のカウンターイオンに変更してもよい。カウンターイオンの分子サイズをより大きなものに変更することで、染料中の色素骨格同士がより離れ、色素間の相互作用を抑制し、色素間相互作用に起因する波長吸収を抑えることができ、より急峻な波形を形成することができる。

分子サイズの大きいカウンターイオンとして、カウンターカチオンとしては、（ＮＲ_４ ^＋）の分子式で示される第四級アンモニウムカチオン等が挙げられる。先述の分子式（ＮＲ_４ ^＋）中のRについては、炭素数が１以上のアルキル基、ベンジル基など芳香環を有する炭化水素基、などが挙げられる。なお、先述の分子式（ＮＲ_４ ^＋）を構成する４つのRの種類については、単一で構成されていてもよく、複数種で構成されていてもよい。

分子サイズの大きいカウンターイオンとして、カウンターアニオンとしては、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、パラトルエンスルホン酸イオン等が挙げられる。

また、分子サイズの大きいカウンターイオンとして、その骨格中にカチオン部位、またはアニオン部位を有する樹脂を用いても良い。骨格中のカチオン部位としてはアンモニウム塩等が挙げられる。骨格中のアニオン部位としては、リン酸、スルホン酸等が挙げられる。

分子サイズの大きいカウンターイオンへの変更手法については特に限定されないが、元の染料の溶液と各カウンターイオンの金属塩水溶液を混合し、沈殿物を濾別する手法等が挙げられる。濾別する手法では、生成物と副生成物との溶解度差を高めるため、染料中の色素骨格を持たない元のカウンターイオンについては無機の物質であることが好ましい。例えば、カチオン染料ならＣｌ、Ｂｒ、Ｉとの塩、アニオン染料ならＮａやＫとの塩であれば塩交換時に副生成物がＮａＣｌなど水溶性の塩になり、水洗による濾別がしやすい。

＜波長吸収材担体＞
波長吸収材組成物に含有される波長吸収材担体は、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物から構成され、形成される色補正フィルタにおいて、樹脂バインダーを提供する。

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、および活性エネルギー線硬化性樹脂が含まれ、その前駆体には、活性エネルギー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が含まれ、これらを１種または２種以上混合して用いることができる。

上記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。

上記活性エネルギー線硬化性樹脂としては、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。

上記透明樹脂の前駆体であるモノマー、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、ポリ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、１種または２種類以上混合して用いることができる。

波長吸収材担体は、波長吸収材の合計１００質量部に対して、好ましくは５０〜７００質量部、より好ましくは１００〜４００質量部の割合で用いることができる。

＜有機溶剤＞
波長吸収材組成物には、波長吸収材を十分に波長吸収材担体中に溶解または分散させ、ガラス基板等の透明基板上に塗布してフィルタを形成することを容易にするために有機溶剤を含有させることができる。

有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、酢酸イソアミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、３−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、１，２，３−トリクロロプロパン、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、ｍ−キシレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ｎ−ブチルアルコール、ｏ−キシレン、ｏ−クロロトルエン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、酢酸ｎ−アミル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ｎ−プロピルアセテート、トリアセチン、酢酸プロピル、イソブチルアルコール、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、１，４−ジオキサン、３，３，５−トリメチルシクロヘキサノン、シクロヘキサノールアセテート、γ―ブチロラクトン、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール、１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ジイソブチルケトン、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、３−メトキシブチルアセテート、３−メトキシ−３−メチルブチルアセテート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ｐ−クロロトルエン、ｏ−ジエチルベンゼン、ｍ−ジエチルベンゼン、ｐ−ジエチルベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、１，３−ブチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、３−メトキシブタノール、１，３−ブチレングリコール、３，３，５−トリメチル−２−シクロヘキセン-1-オン、ダイアセトンアルコール、イソホロン、二塩基酸エステル、ベンジルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート等が挙げられる。これら溶剤は、単独でもしくは混合して用いることができる。

有機溶剤は、波長吸収材の合計１００質量部に対して、８００〜４０００質量部、好ましくは１０００〜２５００質量部の量で用いることができる。

＜波長吸収材組成物の製造方法＞
波長吸収材組成物は、１種または２種以上の波長吸収材を、波長吸収材担体中に三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて溶解、混合、または分散して製造することができる。

また、２種以上の波長吸収材を含む波長吸収材組成物は、各波長吸収材を別々に波長吸収材担体中に溶解、混合、または分散したものを混合して製造することもできる。顔料を用いて波長吸収材組成物を製造する場合、顔料を波長吸収材担体に分散する際には、適宜、樹脂型顔料分散剤、界面活性剤、色素誘導体等の分散助剤を含有させることができる。

分散助剤は、顔料の分散に優れ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて顔料を波長吸収材担体中に分散してなる波長吸収材組成物を用いた場合には、透明性に優れた色補正フィルタが得られる。

＜その他の添加剤＞
波長吸収材組成物には、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、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−オン等のアセトフェノン系光重合開始剤、１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−エタノン１−ｏ−アシルオキシム）、１，２−オクタジオン−１−［４−（フェニルチオ）−、２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］等のオキシムエステル系光重合開始剤、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光重合開始剤、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等のベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系光重合開始剤、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光重合開始剤、ボレート系光重合開始剤、カルバゾール系光重合開始剤、イミダゾール系光重合開始剤等が用いられる。これら光重合開始剤は、１種または２種以上を混合して用いることができる。

光重合開始剤は、上記透明樹脂の前駆体であるモノマーおよび／またはオリゴマー１００質量部に対して、０．５〜２００質量部、好ましくは２０〜１５０質量部の量で用いることができる。

光重合開始剤には、増感剤を併用することができる。増感剤としては、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、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、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を挙げることができる。

増感剤は、光重合開始剤１００質量部に対して、０．１〜６０質量部の量で用いることができる。

さらに、波長吸収材組成物には、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。

多官能チオールは、波長吸収材組成物中の顔料１００質量部に対して、０．１〜５０質量部、好ましくは１〜２０質量部の量で用いることができる。

波長吸収材組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。

貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。

貯蔵安定剤は、組成物中の顔料１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の量で用いることができる。

波長吸収材組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、５μｍ以上の粗大粒子、好ましくは１μｍ以上の粗大粒子、さらに好ましくは０．５μｍ以上の粗大粒子および混入した塵の除去を行うことが好ましい。

＜色補正フィルタの製造方法＞
本発明の色補正フィルタは、透明基板あるいは反射基板上に、印刷法、インクジェット法またはフォトリソグラフィー法により、先述の波長吸収材組成物を用いて形成される。

透明基板としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。

また、ガラス板や樹脂板の表面には、液晶パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化アンチモンなどからなる透明電極が形成されていてもよい。

印刷法による色補正フィルタの形成は、上記各種の印刷インキとして調製した波長吸収材組成物の印刷と乾燥を繰り返すだけで色補正フィルタの製造ができるため、色補正フィルタの製造法としては、低コストで量産性に優れている。

本発明の色補正フィルタは、上記方法の他に電着法、転写法などにより製造することができる。

なお、電着法は、透明基板上に形成した透明導電膜を利用して、コロイド粒子の電気泳動により色補正フィルタを透明導電膜の上に電着形成することで色補正フィルタを製造する方法である。

また、転写法は剥離性の転写ベースシートの表面に、あらかじめ色補正フィルタを形成しておき、この色補正フィルタを所望の透明基板に転写させる方法である。

また、前記の透明基板あるいは反射基板上に薄膜トランジスター（ＴＦＴ）をあらかじめ形成しておき、その後に色補正フィルタを形成することもできる。

ＴＦＴ基板上に各色フィルタセグメントを形成することにより、液晶表示パネルの開口率を高め、輝度を向上させることができる。

本発明の色補正フィルタ上には、必要に応じてオーバーコート膜や柱状スペーサー、透明導電膜、液晶配向膜などが形成される。

＜液晶表示装置＞
次に、本発明の色補正フィルタを備えた液晶表示装置について説明する。

本発明の液晶表示装置は、本発明の色補正フィルタと、特定白色ＬＥＤからなる光源とを具備する。

図２は、本発明の色補正フィルタを備えた液晶表示装置１０の概略断面図である。

図２に示す装置１０は、離間対向して配置された一対の透明基板１１および２１を備え、それらの間には、液晶ＬＣが封入されている。

液晶ＬＣは、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）、ＩＰＳ（Ｉｎ-ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）等の駆動モードに応じて配向される。

第１の透明基板１１の内面には、ＴＦＴ（薄膜トランジスター）アレイ１２が形成されており、その上には例えばＩＴＯからなる透明電極層１３が形成されている。

透明電極層１３の上には、配向層１４が設けられている。また、透明基板１１の外面には、偏光板１５が形成されている。

他方、第２の透明基板２１の内面には、カラーフィルタ２２が形成されている。カラーフィルタ２２を構成する赤色、緑色および青色のフィルタセグメントは、ブラックマトリックス（図示せず）により分離されている。

カラーフィルタを覆って、必要に応じて透明保護膜（図示せず）が形成され、さらにその上に、例えばＩＴＯからなる透明電極層２３が形成され、透明電極層２３を覆って配向層２４が設けられている。

また、透明基板２１の外面には、偏光板２５が形成されている。なお、偏光板１５の下方には、特定白色ＬＥＤ３１を光源として備えたバックライトユニット３０が設けられている。

特定白色ＬＥＤ３１は、青色ＬＥＤの表面に蛍光フィルタを形成したものや、青色ＬＥＤの樹脂パッケージに蛍光体を含有させたものであり、上述のとおり、４３０ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲内に発光強度が最大となる波長（λ１）を有し、５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内に第２の発光強度のピーク波長（λ２）を有し、波長λ１における発光強度Ｉ１と波長λ２における発光強度Ｉ２との比（Ｉ２／Ｉ１）が０．２以上０．７以下である分光特性を持つ。

前記青色ＬＥＤは、例えばＩｎＧａＮ系またはＧａＮ系などの青色光（波長は、例えば４７０ｎｍ）を発光するＬＥＤである。

また、蛍光体は、青色ＬＥＤからの青色発光の一部を吸収し５００〜６００ｎｍの間に極大発光をもつ黄色光を発光する。

この方式の白色ＬＥＤでは、青色ＬＥＤが放射する青色光の一部が蛍光体層を透過し、残りは蛍光体に吸収され黄色の光に変換される。

観察者は、青色発光と黄色発光の２色の光が混ざり合った光を白色光として、認識する。青色光を黄色光に変換する蛍光体としては、ＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム・ガーネット）等がある。

本発明の色補正フィルタＷＦは、図２に示す液晶表示装置中の特定白色ＬＥＤ３１より上層、カラーフィルタ２２より下層に形成されれば、本発明の効果が得られる。図２には、一例としてカラーフィルタ２２の層の一層下の位置に形成されている。

＜カラーフィルタ＞
次に、本発明の液晶表示装置に用いられるカラーフィルタについて説明する。

カラーフィルタ用顔料として、青ではＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：２、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１６等が用いられる。なお、現在は、一般的に顔料を用いているが、分光を制御でき、プロセス安定性、信頼性が確保できる色素であれば、染料によるカラーフィルタであってもよい。

また、前記カラーフィルタを、前記の色補正フィルタと同様、それぞれ透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる顔料担体と、顔料もしくは顔料を顔料担体にあらかじめ三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して形成された顔料分散体と、必要に応じて有機溶剤とを含有する青色着色組成物を用いて形成される。

また、前記カラーフィルタの製造は、前記の色補正フィルタと同様の製造方法が適用できる。

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、実施例および比較例中、「部」とは「質量部」を意味する。

アクリル樹脂溶液１の調製
温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管および撹拌装置を取り付けたセパラブル４口フラスコに、シクロヘキサノン７０．０部を仕込み、８０℃に昇温し、フラスコ内を窒素置換した後、滴下管よりｎ−ブチルメタクリレート１３．３部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４．６部、メタクリル酸４．３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（東亜合成株式会社製「アロニックスＭ１１０」）７．４部、および２，２’−アゾビスイソブチロニトリル０．４部の混合を２時間かけて滴下した。

滴下終了後、更に３時間反応を継続して、重量平均分子量２６０００のアクリル樹脂の溶液（固形分３０質量％）を得た。

得られたアクリル樹脂溶液を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分間加熱乾燥して不揮発分を測定し、その測定値に基づいて、先に合成したアクリル樹脂溶液に、不揮発分が２０質量％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１を調製した。

波長吸収材の調製
波長吸収材１（Ｗ−１）の調製
テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸ナトリウム水溶液（日本触媒社製ＴＥＰＢＮＡ−１０ｗ）１００部と同量イオン交換水を混合撹拌し、撹拌水溶液中にシアニン系色素１（トスコ社製Ｔ０４９３１１）０．３６部を同量のアセトニトリルで溶解させて調製した色素溶液を滴下した。滴下後、１時間撹拌してスラリーを得た。このスラリーを濾過、水洗して水溶性成分を除き、４０℃で２４時間乾燥して、波長吸収材１（Ｗ−１）０．７３部を得た。

波長吸収材２（Ｗ−２）の調製
テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸ナトリウム水溶液（日本触媒社製ＴＥＰＢＮＡ−１０ｗ）１００部と同量イオン交換水を混合撹拌し、撹拌水溶液中にシアニン系色素２（トスコ社製Ｔ０５００１１）０．３６部を同量のメタノールで溶解させて調製した色素溶液を滴下した。滴下後、１時間撹拌してスラリーを得た。このスラリーを濾過、水洗して水溶性成分を除き、４０℃で２４時間乾燥して、波長吸収材２（Ｗ−２）０．６７部を得た。

波長吸収材３（Ｗ−３）の調製
波長吸収材組成物の調製に用いた波長吸収材（W−３）を以下に示す。

Ｗ−３：３，３‘−ＤｉｅｔｈｙｌｏｘａｃａｒｂｏｃｙａｎｉｎｅＩｏｄｉｄｅ（東京化成社製）

波長吸収材組成物の調製
下記表１に示す、波長吸収材、アクリル樹脂溶液１および有機溶剤の混合物を均一に撹拌混合した後、孔径１μｍのフィルタで濾過して、波長吸収材組成物を得た。

青色処理顔料１の調製
青色顔料Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６（トーヨーカラー株式会社製「ＬＩＯＮＯＬＢＬＵＥＥＳ」）２００部、塩化ナトリウム１６００部、およびジエチレングリコール（東京化成社製）１００部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に仕込み、７０℃で１２時間混練した。

次に、この混練物を約５リットルの温水に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリーを得た。このスラリーを濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、８０℃で２４時間乾燥して、１９８部の青色処理顔料1（Ｂ−１）を得た。

青色処理顔料２の調製
青色顔料Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１（トーヨーカラー株式会社製「ＬＩＯＮＯＬＢＬＵＥ７１８５−ＰＭ」）を２００部、塩化ナトリウム１６００部、およびジエチレングリコール（東京化成社製）１００部をステンレス製１ガロンニーダー（井上製作所社製）に仕込み、７０℃で１２時間混練した。

次に、この混練物を約５リットルの温水に投入し、約７０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリーを得た。このスラリーを濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、８０℃で２４時間乾燥して、１９８部の青色処理顔料２（Ｂ−２）を得た。

青色カラーフィルタセグメント用青色着色組成物の調製

各青色着色組成物の調製
まず、各青色カラーフィルタセグメント用青色着色組成物の調製に用いた色素誘導体（Ａ−１）を以下に示す。

下記表２に示す、顔料、色素誘導体、アクリル樹脂溶液１および有機溶剤の混合物を均一に撹拌混合した後、直径１ｍｍのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル（アイガージャパン社製「ミニモデルＭ−２５０ＭＫII」）で５時間分散させた。

その後シクロヘキサノン３０．０部を加えた後、得られた混合物を孔径５μｍのフィルタで濾過し、顔料分散体（ＢＰ−１、ＢＰ−２）を調製した。

ついで、下記表３に示す混合物を均一になるまで攪拌混合した後、孔径１μｍのフィルタで濾過して、青色着色組成物（アルカリ現像型レジスト材）を得た。光重合開始剤としては、ＢＡＳＦジャパン社製「ＣＧＩＯＸＥ−０１」を用い、ペンタエリスリトールヘキサまたはペンタアクリレートとしては、東亞合成株式会社製「アロニクスＭ４０２」を用いた。

実施例１〜５および比較例１〜３：
色補正フィルタの作製
ガラス基板上にスピンコーターで下記表４に示す波長吸収材組成物（ＷＩ−１〜ＷＩ−４）を塗布し、波長吸収材組成物の被膜を形成した。この被膜を６０℃で５分間加熱して、色補正フィルタ（ＷＦ−１〜ＷＦ−４）を形成した。形成した色補正フィルタの波長吸収スペクトルを、分光光度計（「株式会社日立ハイテクフィールディング製」Ｕ４１００）にて評価をしたところ、ＷＦ−１〜ＷＦ−３は４７０〜５１０ｎｍの波長帯域に吸光度の最大値を有し、かつ半値幅が５０ｎｍ以下であることを確認した。また、ＷＦ−４は４７０〜５１０ｎｍの波長帯域に吸光度の最大値を有し、かつ半値幅が５０ｎｍ以上であることを確認した。

青色カラーフィルタセグメントの作製
ガラス基板上にブラックマトリクスパターンを形成し、該基板上にスピンコーターで下記表５に示す青色着色組成物（ＢＩ−１〜ＢＩ−２）を塗布し、青色着色組成物の被膜を形成した。

上記被膜にフォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて３００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を照射した。次いで、上記被膜を、２％の炭酸ナトリウム水溶液からなるアルカリ現像液によりスプレー現像して未露光部分を取り除いた後、イオン交換水で洗浄し、この基板を２３０℃で２０分間加熱して、青色カラーフィルタセグメント（ＢＦ−１〜ＢＦ−２）を形成した。

＜青色の色相評価＞
実施例１〜４および比較例１〜３：色補正フィルタに、日亜化学社製白色ＬＥＤ（製品名ＮＳＰＷ３００ＢＳ：発光スペクトルは図１に示すとおりである。発光強度が最大となる波長（λ１）、第２の発光強度のピーク波長（λ２）、波長λ１における発光強度Ｉ１を１００としたときの波長λ２における発光強度Ｉ２を表６に示す。）を用いて光を照射したときの、色補正フィルタを介した青カラーフィルタセグメントの青色特性を顕微分光光度計（オリンパス光学社製「ＯＳＰ−ＳＰ１００」）を用いて測定した。

前記の青色光のＣＩＥ表色系における青色度点（ｘ、ｙ）、各青色度点におけるＮＴＳＣ比を表７に示す。各青色度点におけるＮＴＳＣ比は、ＮＴＳＣ規格における赤、緑、青各色の頂点を結ぶ面積と、前記の青色光のＣＩＥ表色系における青色度点（ｘ、ｙ）、ＮＣＴＳ規格の赤色の色度点（０．６７０、０．３３０）、および緑色の色度点（０．２１０、０．７１０）を結ぶ面積の比である。

実施例１〜３の色補正フィルタを用いたときは、比較例１の色補正フィルタを用いなかったときと比較して青の色相が色度図におけるスペクトル軌跡上へ近づき、色域の拡大が見られた。また、実施例４の色補正フィルタを用いたときは、比較例２の色補正フィルタを用いなかったときと比較して青の色相が色度図におけるスペクトル軌跡上へ近づき、色域の拡大が見られた。また、比較例３の半値幅が適用範囲外の波長吸収材を用いたときは、青の色相がスペクトル軌跡上から遠のき色域が広がらなかった。

以上述べたように、本発明の色補正フィルタは、特定白色ＬＥＤを光源に用いた液晶表示装置に用いても、青の色再現性、に関して最良とすることができる。

１０液晶表示装置
１１透明基板
１２ＴＦＴ（薄膜トランジスター）アレイ
１３透明電極層
１４配向層
１５偏光板
２１透明基板
２２カラーフィルタ
２３透明電極層
２４配向層
２５偏光板
３０バックライトユニット
３１特定白色ＬＥＤ
ＷＦ色補正フィルタ
ＬＣ液晶ＬＣ

Claims

白色ＬＥＤを備えたバックライトユニットを具備する液晶表示装置に適用される色補正フィルタであって、前記色補正フィルタが吸収材料を含み、吸収材料が、４７０〜５１０ｎｍの波長帯域に吸光度の最大値を有し、かつ半値幅が５０ｎｍ以下である吸光度のピークを持つことを特徴とする色補正フィルタ。
前記白色ＬＥＤが４３０〜４８５ｎｍの範囲に発光強度が最大となる波長（λ１）を有し、５３０〜５８０ｎｍの範囲に第２の発光強度のピーク波長（λ２）を有し、かつ波長λ１における発光強度Ｉ１と波長λ２における発光強度Ｉ２との比（Ｉ２／Ｉ１）が０．２以上０．７以下である分光特性を持つ白色ＬＥＤである、請求項１に記載の色補正フィルタ。
請求項１または２記載の色補正フィルタ、液晶セル、バックライト側偏光板、カラーフィルタおよびバックライトユニットを有することを特徴とする液晶表示装置であって、前記バックライトユニットが、４３０〜４８５ｎｍの範囲に発光強度が最大となる波長（λ１）を有し、５３０〜５８０ｎｍの範囲に第２の発光強度のピーク波長（λ２）を有し、かつ波長λ１における発光強度Ｉ１と波長λ２における発光強度Ｉ２との比（Ｉ２／Ｉ１）が０．２以上０．７以下である分光特性を持つ白色ＬＥＤを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
前記カラーフィルタが、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：１、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：２、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：６、およびＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１６からなる群から選ばれる少なくとも1種の顔料を含有する請求項３に記載の液晶表示装置。