JP2001159710A

JP2001159710A - カラーフィルタとその製造方法、該カラーフィルタを用いた液晶素子

Info

Publication number: JP2001159710A
Application number: JP34402899A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Shirota; 勝浩城田; Yoshihisa Yamashita; 佳久山下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット方式によるカラーフィルタの
製造方法において、着弾点精度が高く、透明性及び耐光
性に優れ、にじみのない着色部を形成する方法を提供す
る。【解決手段】青色インクとして、銅フタロシアニン酸
部分アミド化物に、赤、マゼンタ、紫の染料のいずれか
を調色してなる着色剤を含有させて用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビ、パ
ーソナルコンピュータ、パチンコ遊技台等に使用される
カラー表示の液晶素子と、該液晶素子の構成部材である
カラーフィルタとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの発達、
特に携帯用のパーソナルコンピュータの発達に伴い、液
晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイの需要が
増加する傾向にある。しかしながら、さらなる普及のた
めにはコストダウンが必要であり、特にコスト的に比重
の高いカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高
まっている。

【０００３】カラーフィルタは、カラー液晶ディスプレ
イの重要な構成部品で、このフィルタは透明基板上に一
般に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色からなる着
色画素を繰り返し多数配列した構造を有している。

【０００４】従来から、カラーフィルタの要求特性を満
足しつつ上記要求に応えるべく種々のフィルタの製造方
法が試みられているが、未だ全ての要求性能を満足する
方法が確立されていないのが現状である。以下にカラー
フィルタの代表的な製造方法を説明する。

【０００５】最も多く用いられている第１の方法が染色
法である。染色法は、染色用の材料である水溶性の高分
子材料に感光剤を添加して感光化したものを用い、これ
をフォトリソグラフィー工程により透明基板上に所望の
形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴
に浸漬し、着色パターンを得る。これを３回繰り返して
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部を有するカラーフィルタを形
成する。

【０００６】次に多く用いられている第２の方法は顔料
分散法であり、近年染色法にとって代わりつつある。こ
の方法は、先ず透明基板上に顔料を分散した感光性樹脂
層を形成し、これをパターニングすることにより単色の
パターンを得る。さらにこの工程を３回繰り返すことに
より、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部を有するカラーフィル
タを形成する。

【０００７】第３の方法として電着法がある。この方法
は、先ず透明基板上に透明電極をパターニングする。次
に、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬
し、第１の色を電着する。この工程を３回繰り返して
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部を形成し、最後に焼成するこ
とによりカラーフィルタを形成する。

【０００８】第４の方法として印刷法がある。この方法
は、熱硬化性樹脂に顔料を分散させた塗料を、繰り返し
印刷によりＲ、Ｇ、Ｂの３色に塗り分けた後、着色層で
ある樹脂を加熱硬化させてカラーフィルタを形成する。

【０００９】いずれの方法においても、着色部上に保護
層を形成するのが一般的である。

【００１０】また、これらの方法に共通していること
は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部を形成するために、同一
工程を３回必要とすることであり、これは必然的にコス
トを高くする。また、工程数が多いほど、歩留まりが低
下するという問題も有している。

【００１１】その上、第３の電着法によれば、形成可能
なパターンに限界があり、現状の技術ではＴＦＴ型（薄
膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方
式）液晶素子には適用困難である。また、第４の方法に
おいては、解像性、平滑性が悪い等問題があり、ファイ
ンピッチのパターンが形成できない。

【００１２】上記問題を解決すべく、インクジェット方
式を用いたカラーフィルタの製造方法が提案されている
（特開昭５９−７５２０５号、特開昭６３−２３５９０
１号、特開平１−２１７３０２号、特開平４−１２３０
０５号など）。これらの方法は、前記の方法とは異な
り、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の着色剤を含有する着色液（イン
ク）を透明基板上にノズルより噴射して着色部を形成す
るものである。従って、該方法によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの
３色の着色部を１回の工程で同時に形成することがで
き、さらに、インクの使用量にも無駄が生じないため、
大幅な生産性の向上、コストダウン等の効果を得ること
ができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
ジェット方式によるカラーフィルタの製造法において
は、使用されている着色剤、一般的には染料が必ずしも
インクジェット方式に好適なものばかりではない等の理
由から、下記の要求特性の全てを満足するものがなく、
早急な解決法の確立が望まれている。

【００１４】インクジェットヘッドより噴射した際の
インク滴の着弾点精度着色画素の透明性着色画素のにじみ着色画素の耐光性

【００１５】本発明の課題は、上記問題を解決すること
にあり、インクジェット方式に好適なインクを構成し、
信頼性が高いカラーフィルタを歩留まり良く形成し、該
カラーフィルタを用いてカラー表示特性に優れた液晶素
子をより安価に提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、透明基板上に複数の着色部を有するカラ
ーフィルタの製造方法であって、透明基板上にインクジ
ェット方式によりインクを付与して着色部を形成する工
程において、下記一般式（１）で示される第１の染料を
少なくとも含有する青色インクを用いることを特徴とす
る。

【００１７】

【化３】

【００１８】上記式中、Ｍｅｔは２〜４価の金属イオン
または２個のＨを表し、ＭはＨ、アルカリ金属、アンモ
ニウムイオンのいずれかを表し、Ｒ₁は置換基や不飽和
結合を有していても良い炭化水素基を表し、Ｒ₂はＨ、
または、置換基や不飽和結合を有していても良い炭化水
素基を表し、ｘは１〜３の整数、ｙは１〜３の整数をそ
れぞれ表し、且つ、ｘ＋ｙ≦４である。

【００１９】尚、Ｍが３価または４価の金属イオンの場
合には適当な配位子がそれぞれ１または２個存在するも
のである。

【００２０】上記本発明においては、赤色染料、マゼン
タ色染料、紫色染料から選ばれる少なくとも一種の第２
の染料と、上記第１の染料とを含有するインクを青色イ
ンクとして用いること、特に、上記第２の染料が、Ｃ．
Ｉ．アシッドレッド５１、５２、２８９のいずれかであ
ることを好ましい態様として含むものである。

【００２１】また、上記本発明の製造方法においては、
透明基板上に樹脂組成物からなるインク受容層を形成
し、該インク受容層にインクジェット方式によりインク
を吐出して着色し、着色部を形成する第１の方法、或い
は、透明基板上に開口部を有する樹脂層を形成し、該樹
脂層の開口部を被着色部としてインクジェットヘッドよ
り硬化型着色樹脂組成物からなるインクを吐出して硬化
し、着色部を形成する第２の方法のいずれかが好ましく
用いられる。

【００２２】さらに、上記第１の製造方法においては、
透明基板上に開口部を有する遮光層を形成し、少なくと
も該開口部内のインク受容層にインクを付与すること、
光照射によりインク受容能が変化する感光性樹脂組成物
を用いてインク受容層を形成し、パターン露光してイン
ク受容能を有する被着色部と該被着色部よりもインク受
容能の低い非着色部とを形成し、上記被着色部にインク
を付与して着色部を形成すること、特に、透明基板上に
開口部を有する遮光層を形成し、少なくとも該開口部内
のインク受容層に被着色部を形成すること、さらには、
水溶性アクリルモノマーを含むポリマーを少なくとも含
む樹脂組成物を用いてインク受容層を形成すること、を
好ましい態様として含むものである。

【００２３】また、上記第２の製造方法においては、樹
脂層を黒色樹脂で形成することを好ましい態様として含
むものである。

【００２４】またさらに、本発明は、透明基板上に複数
の着色部を有するカラーフィルタであって、青色の着色
部が下記一般式（１）で示される第１の染料を少なくと
も含有し、上記本発明のカラーフィルタの製造方法によ
って製造されたことを特徴とするカラーフィルタを提供
するものである。

【００２５】

【化４】

【００２６】上記式中、Ｍｅｔは２〜４価の金属イオン
または２個のＨを表し、ＭはＨ、アルカリ金属、アンモ
ニウムイオンのいずれかを表し、Ｒ₁は置換基や不飽和
結合を有していても良い炭化水素基を表し、Ｒ₂はＨ、
または、置換基や不飽和結合を有していても良い炭化水
素基を表し、ｘは１〜３の整数、ｙは１〜３の整数をそ
れぞれ表し、且つ、ｘ＋ｙ≦４である。

【００２７】尚、Ｍが３価または４価の金属イオンの場
合には適当な配位子がそれぞれ１または２個存在するも
のである。

【００２８】本発明のカラーフィルタにおいて好ましく
は、着色部上に保護層を有する。

【００２９】さらに本発明は、一対の基板間に液晶を狭
持してなる液晶素子であって、一方の基板が、上記本発
明のカラーフィルタを用いて構成されたことを特徴とす
る液晶素子を提供するものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】図５に本発明のカラーフィルタの
製造方法で用いられるインクジェット法により着色部を
形成する装置の構成を示すブロック図を示す。図５にお
いて、ＣＰＵ５１はヘッド駆動回路５２を介してインク
ジェットヘッド５３が接続されている。さらにＣＰＵ５
１にはプログラムメモリ５４内の制御プログラム情報が
入力される。ＣＰＵ５１はインクジェットヘッド５３を
所定の位置まで移動させ（不図示）、透明基板５５上の
所望の着色位置をインクジェットヘッド５３の下方にも
たらし、その位置に所望の色のインク滴５６を噴射して
着色する。これを透明基板５５上の全着色部に対して行
うことによりカラーフィルタを製造するものである。

【００３１】インクジェット法による着色工程におい
て、特に要求される特性としては、インクジェットヘッ
ドに設けられたノズルより噴射されたインク滴の着弾点
精度である。この着弾点精度が悪い場合、即ちインク滴
の着弾した位置が目的の位置とずれていると、隣接した
着色部（或いはインク滴）との混色による色調の変化と
いった問題や、光透過部（着色画素内）がインク滴で覆
われていない部分で発生するいわゆる白抜け（透明部分
からの光もれ）といった問題が発生してしまう。

【００３２】着弾点精度を悪くする第１の原因として
は、インクが噴射ヘッドのノズルが並んだオリフィス端
面で不均一に濡れることにより、インクの吐出方向が不
規則に変化してしまうことが挙げられる。

【００３３】本発明者等は鋭意研究の結果、固体表面へ
の吸着性の高い染料をインクの着色剤として使用する
と、上述したインクがオリフィス端面を不均一に濡らし
てしまう現象を頻発するようになり、その結果、着弾点
精度が低下することを見出した。従来のカラーフィルタ
用染料は、基板表面へ速やかに染着するような分子設計
となっているが、その反面で上述したオリフィス端面へ
の染料吸着性も高いため、着弾点精度を著しく低下させ
るものが多かった。

【００３４】また、第２の原因としては、ノズル先端部
でのインクの増粘現象が挙げられる。ノズル先端部で水
や低沸点溶媒等が蒸発するにつれてインク粘度は上昇す
るが、染料の中には著しくこの傾向が高いものがある。
ノズル先端部でこのような粘度上昇が生じると、インク
の吐出が正常に行われなくなり、その結果として上記と
同様に、着弾点精度の低下をきたしてしまう。

【００３５】本発明にかかる第１の染料を含有するイン
クは、上記のような着弾点精度の低下を発生させること
がなく、歩留まり良く着色部を形成することができる。

【００３６】即ち、本発明においては、インクジェット
方式によりインクを付与して着色部を形成する工程にお
いて、下記一般式（１）で示される第１の染料を少なく
とも含有する青色インクを用いて、Ｂ着色部を形成す
る。

【００３７】

【化５】

【００３８】上記式中、Ｍｅｔは２〜４価の金属イオン
または２個のＨを表し、ＭはＨ、アルカリ金属、アンモ
ニウムイオンのいずれかを表し、Ｒ₁は置換基や不飽和
結合を有していても良い炭化水素基を表し、Ｒ₂はＨ、
または、置換基や不飽和結合を有していても良い炭化水
素基を表し、ｘは１〜３の整数、ｙは１〜３の整数をそ
れぞれ表し、且つ、ｘ＋ｙ≦４である。

【００３９】尚、Ｍが３価または４価の金属イオンの場
合には適当な配位子がそれぞれ１または２個存在するも
のである。

【００４０】本発明のカラーフィルタの製造方法として
は、透明基板上に樹脂組成物からなるインク受容層を形
成し、該インク受容層にインクジェット方式によりイン
クを吐出して着色し、着色部を形成する方法、或いは、
透明基板上に開口部を有する樹脂層を形成し、該樹脂層
の開口部を被着色部としてインクジェットヘッドより硬
化型着色樹脂組成物からなるインクを吐出して硬化し、
着色部を形成する方法が好ましく用いられる。

【００４１】図１に、本発明のカラーフィルタの製造方
法の一実施形態の工程を模式的に示す。本実施形態は、
上記したインク受容層を着色して着色部を形成する形態
であり、図中の１は透明基板、２はブラックマトリク
ス、３はインク受容層、４はフォトマスク、５は非着色
部、６は被着色部、７はインクジェットヘッド、８はイ
ンク、９は着色部、１０は保護層である。尚、図１の
（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、下記工程（ａ）〜（ｄ）に
対応する断面模式図である。

【００４２】工程（ａ）透明基板１上に、必要に応じてブラックマトリクス２を
形成する。透明基板１としては、一般にガラスが用いら
れるが、カラーフィルタの透明性を損なわず、強度等必
要な特性を備えたものであれば、プラスチック等も用い
ることができる。また、ブラックマトリクス２はブラッ
クストライプでも良く、その膜厚は、通常０．１〜０．
５μｍ程度であり、透明基板１上にクロム等金属をスパ
ッタ或いは蒸着等により成膜し、フォトリソ工程により
パターニングして得られる。また、ブラックマトリクス
２はインク受容層３上に形成しても良く、金属以外にも
黒色樹脂等を用いて形成しても良い。

【００４３】次いで、透明基板１上に全面に樹脂組成物
からなるインク受容層３を形成する。インク受容層３
は、後述する工程において着色して着色部９を形成する
ための着色媒体であり、好ましくは、光照射或いは光照
射と熱処理によってインク受容能が変化する感光性樹脂
組成物で形成し、次工程においてパターン露光して混色
防止のための非着色部５を形成する。感光性としては、
ネガ型、ポジ型のいずれでも良い。

【００４４】インク受容層３を形成する材料としては、
公知のものが使用できるが、例えば、耐熱性を考慮する
と、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂が
好適であり、さらに水性インク吸収性を考慮すると、ヒ
ドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース
などのセルロース系水溶性ポリマーを含むものが好まし
い。他にも、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコ
ール、ポリビニルアセタール、ポリウレタン、カルボキ
シメチルセルロース、ポリエステル等や、アルブミン、
ゼラチン、カゼイン、でんぷん、カチオン化でんぷん、
アラビアゴム、アルギン酸ソーダ等の天然樹脂を挙げる
ことができる。

【００４５】中でも、耐熱性、インク吸収性だけでな
く、着色部９の透明性やにじみ、染料の耐光性等をも考
慮すると、ヒドロキシプロピルセルロースとメチロール
化メラミンとの混合物、或いは、下記の構造単位を有す
る水溶性アクリルモノマーの単独及び／または他のビニ
ル系単量体との共重合体を少なくとも含む化合物が好ま
しい。

【００４６】

【化６】

【００４７】上記式中、Ｒ₁はＨまたはＣＨ₃、Ｒ₂はＨ
または炭素数が１〜５のアルキル基を示す。

【００４８】また、上記インク受容層３を形成する樹脂
組成物には、必要に応じて、各種添加剤を添加してもよ
い。添加剤の具体的な一例としては、各種界面活性剤、
染料固着剤（耐水化剤）、消泡剤、酸化防止剤、蛍光増
白剤、紫外線吸収剤、分散剤、粘度調整剤、ｐＨ調整
剤、防かび剤、可塑剤が挙げられる。これらの添加剤に
ついては、従来公知の化合物から目的に応じて任意に選
択すればよい。

【００４９】本実施形態は、光照射によりインク受容性
を消失（或いは低減）する、ネガ型の樹脂組成物を用い
た例を示す。

【００５０】上記樹脂組成物は、スピンコート、ロール
コート、バーコート、スプレーコート、ディップコート
等の方法により透明基板１上に塗布し、必要に応じてプ
リベークしてインク受容層３とする。インク受容層３の
厚さは、通常０．３〜３．０μｍ程度である。

【００５１】工程（ｂ）フォトマスク４を用いて、インク受容層３をパターン露
光し、露光部分のインク受容能を消失（或いは低減）せ
しめて非着色部５を形成する。非着色部５はブラックマ
トリクス２に重なる位置に形成され、特に、ブラックマ
トリクス２の開口部境界における白抜けを防止する観点
から、ブラックマトリクス２の幅よりも非着色部５が狭
くなるように形成することが好ましい。また、混色防止
効果を高める上で、非着色部５が撥インク性を発現する
ような成分をインク受容層３に付与しておくことも好ま
しく適用される。

【００５２】当該工程において露光されなかった領域は
被着色部６となる。また、露光によりインク受容能が発
現（或いは増加）するポジ型の樹脂組成物を用いた場合
には、逆のパターンで露光すればよい。

【００５３】工程（ｃ）インクジェットヘッド７より、所定の着色パターンに沿
って、所定の色のインク８を被着色部６に吐出し、着色
する。

【００５４】本発明においては、当該着色工程で用いる
インク８として、少なくとも１色のインクには、先に示
した一般式（１）で示される第１の染料を含有させるこ
とを特徴とする。

【００５５】本発明で好ましく用いられる第１の染料の
具体例を下記表１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】上記化合物のうち、化合物例１が、該染料
を含むインクをインクジェットヘッドより噴射した際の
インク滴の着弾点精度、及び着色部の透明性という点で
特に好ましいものである。

【００５８】上記表１に挙げた第１の染料のうち、化合
物例１の製造方法の一例を以下に示す。

【００５９】銅フタロシアニン顔料５ｋｇ、クロロスル
ホン酸３５ｋｇを反応釜に仕込み、１３５℃で４時間反
応させる。反応液を冷却後、イオン交換水１７ｋｇ、精
製ＮａＣｌを１４ｋｇ、氷６０ｋｇを混合したクエンチ
液を用意し、上記フタロシアニン反応液に徐々に滴下
し、未反応のクロロスルホン酸をクエンチする。その
後、２０％食塩水２０ｋｇを加えてフィルタープレスに
てろ過を実施し、ろ液を廃棄し、銅フタロシアニンのク
ロロスルホン酸体湿結晶３９ｋｇを得る。

【００６０】次いで、イオン交換水５ｋｇ、氷３５ｋ
ｇ、モノエタノールアミン１．３ｋｇ、及び上記銅フタ
ロシアニンのクロロスルホン酸体湿結晶３９ｋｇを反応
釜に仕込み、２０時間熟成させる。熟成終了後、３５％
塩酸３４ｋｇを用いてｐＨ調整を行い、４時間再度熟成
させた後、フィルタープレスにてろ過を行い、目的の染
料（銅フタロシアニン酸部分アミド化物）を得る。ここ
で得られた染料は、多量のＮａＣｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄を混入
しているため、逆浸透膜等を用いて脱塩を行うことでカ
ラーフィルタの製造に好ましい染料を得ることができ
る。

【００６１】上記第１の染料を含有するインクのｐＨ
は、着色部９の透明性を向上させるためには、８以上が
好ましく、望ましくは９以上である。また、該インク中
には、第１の染料の合成に使用する有機アミンをインク
中の第１の染料に対して重量規準で０．７ｐｐｍ〜１％
の範囲で含有させることが、着色部９の透明性向上のた
めには好ましい。より好ましくは０．７ｐｐｍ〜１００
０ｐｐｍ、さらに好ましくは０．７ｐｐｍ〜５００ｐｐ
ｍである。有機アミンを含有させることで着色部９の透
明性が向上する理由については、厳密には解明されてい
ないが、上記アミンが共存する環境においては、第１の
染料が樹脂共存下（本実施形態ではインク受容層３内）
で凝集しにくく、その結果、透明性が向上するものと推
測される。

【００６２】本発明においては、青色インクとして好ま
しくは、赤色染料、マゼンタ色染料、紫色染料から選ば
れる少なくとも一種の第２の染料と上記第１の染料とを
含むものが用いられる。当該第２の染料としては、好ま
しくは、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド５１，５２，１４５，
１５７，２８９，３１９，Ｃ．Ｉ．アシッドバイオレッ
ト９，５１が挙げられる。中でも、Ｃ．Ｉ．アシッドレ
ッド５１，５２，２８９が好ましく用いられる。

【００６３】また、第１の染料として前記表１の化合物
例１とＣ．Ｉ．アシッドレッド５２との組み合わせが透
明性の点から特に望ましい。

【００６４】第１の染料と第２の染料との混合比（第１
の染料：赤、マゼンタ、紫色染料）は、重量規準で６：
４〜２０：１が好ましく、さらに好ましくは６：４〜１
０：１である。

【００６５】また、赤色の着色部９を形成するための赤
色染料としては、染料骨格内にクロム、銅等の金属を錯
体として含有する、いわゆる金属錯体染料が耐熱性、耐
光性が良好であり好ましく使用される。また、緑色の着
色部９を形成するための緑色染料としては、亜鉛、銅等
を含有する金属フタロシアニン染料とアゾ系イエロー染
料とを混合させたものが同様の理由で好ましく使用され
る。

【００６６】本発明において、インク８中に含有させる
染料の含有量としては、０．１〜１５重量％が好まし
く、さらに好ましくは１〜１０重量％、望ましくは２〜
８重量％の範囲である。

【００６７】また、本発明の目的をより効果的に達成す
るためには、インク８の溶媒として、以下のような特徴
を持つ有機溶媒を用いることが好ましい。即ち、好まし
くは沸点が１５０〜２５０℃の溶媒が５〜５０重量％、
より好ましくは沸点が１８０〜２３０℃の溶媒が５〜５
０重量％、で且つ、好ましくは沸点が２５０℃以上の溶
媒を３０重量％以下、より好ましくは沸点が２３０℃以
上の溶媒が２０重量％以下である。好ましい溶媒の具体
的な例を表２，表３に示す。

【００６８】

【表２】

【００６９】

【表３】

【００７０】本発明に用いられるインク８には、他に
も、非イオン系、アニオン系、カチオン系等の界面活性
剤や、ｐＨ調整剤、防かび剤等の添加剤を必要に応じて
添加しても良い。

【００７１】本発明において用いられるインクジェット
方式としては、エネルギー発生素子として電気熱変換体
を用いたバブルジェットタイプ、或いは、圧電素子を用
いたピエゾジェットタイプ等が使用可能であり、着色面
積及び着色パターンは任意に設定することができる。

【００７２】工程（ｄ）熱処理或いは光照射等必要な処理を施してインク受容層
全体を硬化させ、非着色部５と着色部９からなる着色層
を形成する。

【００７３】さらに、必要に応じて着色層上に保護層１
０を形成し、本発明のカラーフィルタを得る。保護層１
０は光硬化型、熱硬化型、或いは熱・光併用硬化型の樹
脂組成物層、或いは蒸着、スパッタ等によって形成され
た無機膜等を用いることができる。いずれの場合もカラ
ーフィルタとしての透明性を有し、その後のＩＴＯ形成
工程、配向膜形成工程等に耐えるものであれば使用する
ことができる。

【００７４】次に、図２に本発明のカラーフィルタの製
造方法の他の実施形態の工程を模式的に示す。本実施形
態は、前記したインクとして硬化型着色樹脂組成物を用
いて着色部を形成する形態である。図中、２２はブラッ
クマトリクス、２８はインク、２９は着色部で、図１と
同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。図２の
（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、下記工程（ａ）〜（ｃ）に
対応する断面図である。

【００７５】工程（ａ）透明基板１上に、開口部を有する樹脂層を形成する。該
樹脂層は、インクを収納するための隔壁として作用する
部材であり、本実施形態では該樹脂層を黒色樹脂で形成
し、隣接する着色部２９間を遮光する遮光層を兼ねたブ
ラックマトリクス２２とした例を示す。このようなブラ
ックマトリクス２２は、黒色顔料含有レジストを用い、
一般的なフォトリソグラフィによりパターニングして形
成することができる。また、ブラックマトリクス２２に
は、後述するインクを吐出した際の混色を防止する上で
撥インク性を付与しておくのが好ましい。ブラックマト
リクス２２の厚さは隔壁作用及び遮光作用を考慮すると
０．５μｍ以上が好ましい。また、黒色樹脂層の素材と
しては、黒色顔料含有レジストの他に、クロム、酸化ク
ロム等の金属或いは酸化金属膜を用いることができ、上
記したように０．５μｍ以上の厚みを得るために、その
上部にシリコーンゴム等の層を設けることが好ましい。

【００７６】工程（ｂ）ブラックマトリクス２２の開口部を被着色部として、イ
ンクジェットヘッド１７より、所定の着色パターンに沿
って、所定の色のインク２８を吐出する。

【００７７】本発明において用いられるインク２８は、
硬化型着色樹脂組成物であり、少なくとも染料或いは顔
料等着色剤と、熱処理或いは光照射等エネルギー付与に
より硬化する樹脂を含有し、少なくとも青色インクに
は、該着色剤として、前記一般式（１）で示される第１
の染料が含有されている。

【００７８】本実施形態で用いられる第１の染料は、具
体的には先に説明した図１の工程の実施形態と同様であ
る。即ち、本実施形態で用いる青色インクのｐＨとして
は、先の実施形態と同様の理由で、８以上が好ましく、
望ましくは９以上である。また、同様に、該インク中に
は、第１の染料の合成に使用する有機アミンをインク中
の第１の染料に対して重量規準で０．７ｐｐｍ〜１％の
範囲で含有させることが、着色部２９の透明性向上のた
めには好ましい。より好ましくは０．７ｐｐｍ〜１００
０ｐｐｍ、さらに好ましくは０．７ｐｐｍ〜５００ｐｐ
ｍである。

【００７９】また、本実施形態においても、青色インク
として好ましくは、赤色染料、マゼンタ色染料、紫色染
料から選ばれる少なくとも一種の第２の染料と上記第１
の染料とを含むものが用いられる。当該第２の染料とし
ては、好ましくは、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド５１，５
２，１４５，１５７，２８９，３１９，Ｃ．Ｉ．アシッ
ドバイオレット９，５１が挙げられる。中でも、Ｃ．
Ｉ．アシッドレッド５１，５２，２８９が好ましく用い
られる。

【００８０】また、第１の染料として前記表１の化合物
例１とＣ．Ｉ．アシッドレッド５２との組み合わせが透
明性の点から特に望ましい。

【００８１】第１の染料と第２の染料との混合比（第１
の染料：赤、マゼンタ、紫色染料）は、重量規準で６：
４〜２０：１が好ましく、さらに好ましくは６：４〜１
０：１である。

【００８２】また、赤色の着色部を形成するための赤色
染料としては、染料骨格内にクロム、銅等の金属を錯体
として含有する、いわゆる金属錯体染料が耐熱性、耐光
性が良好であり好ましく使用される。また、緑色の着色
部９を形成するための緑色染料としては、亜鉛、銅等を
含有する金属フタロシアニン染料とアゾ系イエロー染料
とを混合させたものが同様の理由で好ましく使用され
る。

【００８３】本発明において、インク２８中に含有させ
る染料の含有量としては、０．１〜１５重量％が好まし
く、さらに好ましくは１〜１０重量％、望ましくは２〜
８重量％の範囲である。

【００８４】また、上記インクには、種々の溶媒を用い
ることができる。特に、インクジェット方式に用いる場
合の吐出性の面から、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒
が好ましく用いられる。また、インク２８の溶媒とし
て、前記図１の工程で説明した、表２，表３に例示され
るような高沸点溶媒を、先の工程と同様の割合で好まし
く用いることができる。

【００８５】また、本実施形態で用いられるインクに含
まれる、エネルギー付与により硬化する樹脂組成物とし
ては、具体的には、熱硬化型の化合物として公知の樹脂
と架橋剤との組み合わせが使用できる。例えば、メラミ
ン樹脂、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーとメ
ラミン、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーと多
官能エポキシ化合物、水酸基或いはカルボキシル基含有
ポリマーと繊維素反応型化合物、エポキシ樹脂とレゾー
ル型樹脂、エポキシ樹脂とアミン類、エポキシ樹脂とカ
ルボン酸または酸無水物、エポキシ化合物などが挙げら
れる。また、光硬化型樹脂組成物としては、市販のネガ
型レジストが好適に用いられる。

【００８６】さらに、上記成分の他に必要に応じて所望
の特性を持たせるために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤
等を用いることができ、さらに、市販の水溶性染料など
を添加することもできる。

【００８７】また、上記した光或いは熱硬化型樹脂のう
ち、水或いは水溶性有機溶剤に溶解しないものでも安定
に吐出可能なものであれば、水や水溶性有機溶剤以外の
溶媒を用いてもかまわない。また、特に光により重合す
るタイプの硬化性化合物を用いる場合には、染料をモノ
マーに溶解した無溶剤タイプとすることもできる。

【００８８】工程（ｃ）熱処理或いは光照射等必要な処理を施してインク２８を
硬化させ、着色部２９を形成する。

【００８９】さらに、必要に応じて着色部２９上に保護
層１０を形成し、本発明のカラーフィルタを得る。

【００９０】次に、図３，図４に本発明の液晶素子の一
実施形態の断面模式図を示す。図３の素子は図１の工程
により得られた本発明のカラーフィルタを用いて、ＴＦ
Ｔ型カラー液晶素子を構成した例であり、図４の素子は
図２の工程により得られたカラーフィルタを用いて構成
した例である。図中、３２は共通電極、３３，３８は配
向膜、３４は液晶、３５は対向基板、３７は画素電極で
あり、図１，図２と同じ部材には同じ符号を付して説明
を省略する。

【００９１】カラー液晶素子は、一般的にカラーフィル
タ側の基板１と対向基板３５とを合わせ込み、液晶３４
を封入することにより形成される。液晶素子の一方の基
板３５の内側に、ＴＦＴ（不図示）と画素電極３７がマ
トリクス状に形成されている。また、カラーフィルタ側
の基板１の内側には、画素電極３７に対向する位置に、
Ｒ、Ｇ、Ｂが配列するように、カラーフィルタの着色部
９或いは２９が形成され、その上に透明な共通電極３２
が形成される。ブラックマトリクス２或いは２２は、通
常カラーフィルタ側に形成されるが、ＢＭオンアレイタ
イプの液晶素子等対向基板３５側に形成される場合もあ
る。さらに、両基板の面内には配向膜３３，３８が形成
されており、液晶分子を一定方向に配列させている。こ
れらの基板は、スペーサー（不図示）を介して対向配置
され、シール材（不図示）によって貼り合わされ、その
間隙に液晶３４が充填される。

【００９２】上記液晶素子は、透過型の場合には、基板
３５及び画素電極３７を透明素材で形成し、それぞれの
基板の外側に偏光板を接着し、一般的に蛍光灯と散乱板
を組み合わせたバックライトを用い、液晶化合物をバッ
クライトの光の透過率を変化させる光シャッターとして
機能させることにより表示を行う。また、反射型の場合
には、基板３５或いは画素電極３７を反射機能を備えた
素材で形成するか、或いは、基板３５上に反射層を設
け、透明基板１の外側に偏光板を設け、カラーフィルタ
側から入射した光を反射して表示を行う。

【００９３】また、本発明の液晶素子においては、本発
明のカラーフィルタを用いて構成されていれば、他の部
材については従来の技術をそのまま用いることができる
ことは言うまでもない。

【００９４】

【実施例】（実施例１〜８）６０×１５０μｍの開口部
を有するブラックマトリクスを備えたガラス基板上に、
インク受容層としてＮ−メチロールアクリルアミドとヒ
ドロキシエチルメタクリレート〔１：１（モル比）〕の
共重合体からなる硬化性樹脂組成物を、膜厚１．２μｍ
となるようにスピンコートし、１２０℃で２０分間のプ
リベークを行った。次いで、インクジェットプリンタを
用いて下記の処方（混合比は重量基準）のＲ、Ｇ、Ｂイ
ンクによりＲ、Ｇ、Ｂのマトリクスパターンを着色し
た。次いで、２３０℃で５０分間のベーキングを行うこ
とにより、硬化反応を進行させ、乾燥後、さらにその上
に２液型のアクリル系熱硬化型樹脂材料（日本合成ゴム
社製「ＳＳ−７６２５」）を膜厚１μｍとなるようにス
ピンコートし、２４０℃で２０分間の熱処理を行って硬
化させることにより保護層を形成し、本発明のカラーフ
ィルタを得た。得られたカラーフィルタについて下記の
評価方法により評価を行った。結果を表４に示す。

【００９５】〔本例で用いた染料〕Ｒ染料：Ｃ．Ｉ．アシッドレッド（ＡＲ）３１５（クロ
ム錯体染料）Ｇ染料：Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー（ＤＢＬ）８６を
Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー（ＡＹ）２３で調色したもの
（ＤＢＬ８６：ＡＹ２３＝３：７）Ｂ染料Ｂ−１：表１の化合物例１をＡＲ５２で調色したもの
（化合物例１：ＡＲ５２＝９：１）Ｂ−２：表１の化合物例１をＡＲ２８９で調色したもの
（化合物１：ＡＲ２８９＝９：１）Ｂ−３：表１の化合物例１をＡＲ５１で調色したもの
（化合物例１：ＡＲ５１＝９：１）Ｂ−４：表１の化合物例２をＡＲ５２で調色したもの
（化合物例２：ＡＲ５２＝９．５：０．５）Ｂ−５：表１の化合物例２をＡＲ２８９で調色したもの
（化合物例２：ＡＲ２８９＝９：１）Ｂ−６：表１の化合物例３をＡＲ５２で調色したもの
（化合物例３：ＡＲ５２＝９：１）Ｂ−７：表１の化合物例４をＡＲ５２で調色したもの
（化合物例４：ＡＲ５２＝９：１）Ｂ−８：表１の化合物例５をＡＲ５２で調色したもの
（化合物例５：ＡＲ５２＝９．５：０．５）

【００９６】〔インクの処方〕染料４．０重量％ジエチレングリコール（沸点：２４４℃）３５．０重量％水６１．０重量％

【００９７】〔評価方法〕〈評価１：着色部の透明性〉各カラーフィルタを用いて液晶素子を作製し、Ｂ着色部
の透明性を目視にて３段階で評価した。Ａ：透明性良好である。Ｂ：やや透明性が劣る。Ｃ：Ａ，Ｂと比較してよりくすんでいる。

【００９８】〈評価２：着弾点精度〉ノズル密度：３６０ｄｐｉ（ノズルピッチ：７０．４μ
ｍ）、ノズル数：６４のヘッドを搭載したインクジェッ
トプリンタを用い、上記Ｂインクを充填し、全ノズルを
同時に駆動して６４ドットからなる直線を０．５秒毎に
１本書く動作を２００回繰り返し、着弾点精度を下記の
基準で評価した。直線から１ドット分外れたドットの数
が、Ａ：０．１％未満Ｂ：０．１％以上、０．５％未満Ｃ：０．５％以上

【００９９】〈評価３：耐光性〉アトラス社製フェード
メーター「Ｃｉ３５」を用いて、各カラーフィルタにキ
セノン光を５０時間照射し、Ｂ着色部の変退色の大きさ
をＣＩＥで定めたΔＥとして算出し、下記の基準で評価
した。Ａ：ΔＥが１０以下Ｂ：ΔＥが１０を超え、２０以下Ｃ：ΔＥが２０より大

【０１００】〈評価４：着色部のにじみ〉上記のカラー
フィルタを６０℃に４８時間放置し、Ｇ及びＢの着色部
のにじみの度合い（着色部面積の増大）を評価した。着
色部面積の増大が、Ａ：５％未満Ｂ：５％以上、１０％未満Ｃ：１０％以上

【０１０１】（比較例１、２）実施例１におけるＢ染料
に代えてＣ．Ｉ．アシッドブルー８３（比較例１）、
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２３７（比較例２）を用いた
以外は、実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製
し、評価した。結果を表４に示す。

【０１０２】

【表４】

【０１０３】上記した通り、特に実施例１〜３はいずれ
の特性についても良好な結果が得られているが、中でも
実施例１は透明性に優れていた。

【０１０４】（実施例９〜１６）ガラス基板上に黒色顔
料含有レジスト（新日鐵化学社製「ＢＫ−７３９Ｐ」）
をスピンコート法により塗布し、露光、現像、熱処理に
より厚さ１．０μｍのブラックマトリクス、即ち遮光層
を形成した。次いで、インクジェットヘッドにより該ブ
ラックマトリックスの開口部に、実施例１〜８と同じＢ
染料（Ｂ−１〜Ｂ−８）を用いた下記処方のＲ、Ｇ、Ｂ
の各インクを付与し、２２０℃で３０分間の熱処理を行
い、該インクを硬化させた。得られたカラーフィルタを
用いて、実施例１〜８と同様に評価を行った。結果を表
５に示す。

【０１０５】〔インクの処方〕染料Ｒ：Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド３１５（クロム錯体染料）５重量部Ｇ：Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー（ＤＢＬ）８６をＣ．Ｉ．アシッドイエロー（ＡＹ）２３で調色したもの（ＤＢＬ８６：ＡＹ２３＝３：７）５重量部Ｂ：前記Ｂ染料（Ｂ−１〜Ｂ−８）４重量部下記組成のアクリル系共重合体４重量部アクリル酸３重量部メチルメタクリレート４５重量部ヒドロキシエチルメタクリレート３０重量部Ｎ−メチロールアクリルアミド２２重量部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．５重量部エチレングリコール２０重量部エチルセロソルブ１５重量部エチルアルコール２重量部イオン交換水５３．５重量部

【０１０６】（比較例３、４）実施例９におけるＢ染料
に代えてＣ．Ｉ．アシッドブルー８３（比較例３）、
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２３７（比較例４）を用いた
以外は、実施例９と同様にしてカラーフィルタを作製
し、評価した。結果を表５に示す。

【０１０７】

【表５】

【０１０８】上記した通り、特に実施例１〜３はいずれ
の特性についても良好な結果が得られているが、中でも
実施例１は透明性に優れていた。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクジェット方式により、高い着弾点精度で透明性に
優れ、にじみが少なく、耐光性に優れたカラーフィルタ
を作製することができるため、該カラーフィルタを用い
て、カラー表示特性に優れた液晶素子をより安価に提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法の一実施形
態の工程図である。

【図２】本発明のカラーフィルタの製造方法の他の実施
形態の工程図である。

【図３】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図で
ある。

【図４】本発明の液晶素子の他の実施形態の断面模式図
である。

【図５】インクジェット方式により着色部を形成する工
程に用いる装置のブロック図である。

【符号の説明】

１透明基板２ブラックマトリクス３インク受容層４フォトマスク５非着色部６被着色部７インクジェットヘッド８インク９着色部１０保護層２２ブラックマトリクス２８インク２９着色部３２共通電極３３，３８配向膜３４液晶３５対向基板５１ＣＰＵ５２ヘッド駆動回路５３インクジェットヘッド５４プログラムメモリ５５透明基板５６インク滴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H048 BA02 BA57 BA60 BB02 BB14 BB24 BB44 2H091 FA02Y FB02 FB12 FB13 FC10 FD04 LA04 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に複数の着色部を有するカラ
ーフィルタの製造方法であって、透明基板上にインクジ
ェット方式によりインクを付与して着色部を形成する工
程において、下記一般式（１）で示される第１の染料を
少なくとも含有する青色インクを用いることを特徴とす
るカラーフィルタの製造方法。【化１】（上記式中、Ｍｅｔは２〜４価の金属イオンまたは２個
のＨを表し、ＭはＨ、アルカリ金属、アンモニウムイオ
ンのいずれかを表し、Ｒ₁は置換基や不飽和結合を有し
ていても良い炭化水素基を表し、Ｒ₂はＨ、または、置
換基や不飽和結合を有していても良い炭化水素基を表
し、ｘは１〜３の整数、ｙは１〜３の整数をそれぞれ表
し、且つ、ｘ＋ｙ≦４である。尚、Ｍが３価または４価
の金属イオンの場合には適当な配位子がそれぞれ１また
は２個存在するものである。）
【請求項２】赤色染料、マゼンタ色染料、紫色染料か
ら選ばれる少なくとも一種の第２の染料と、上記第１の
染料とを含有するインクを青色インクとして用いる請求
項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】上記第２の染料が、Ｃ．Ｉ．アシッドレ
ッド５１、５２、２８９のいずれかである請求項２記載
のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】透明基板上に樹脂組成物からなるインク
受容層を形成し、該インク受容層にインクジェット方式
によりインクを吐出して着色し、着色部を形成する請求
項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方
法。
【請求項５】透明基板上に開口部を有する遮光層を形
成し、少なくとも該開口部内のインク受容層にインクを
付与する請求項４記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】光照射によりインク受容能が変化する感
光性樹脂組成物を用いてインク受容層を形成し、パター
ン露光してインク受容能を有する被着色部と該被着色部
よりもインク受容能の低い非着色部とを形成し、上記被
着色部にインクを付与して着色部を形成する請求項４記
載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】透明基板上に開口部を有する遮光層を形
成し、少なくとも該開口部内のインク受容層に被着色部
を形成する請求項６記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】水溶性アクリルモノマーを含むポリマー
を少なくとも含む樹脂組成物を用いてインク受容層を形
成する請求項４〜７のいずれかに記載のカラーフィルタ
の製造方法。
【請求項９】透明基板上に開口部を有する樹脂層を形
成し、該樹脂層の開口部を被着色部としてインクジェッ
トヘッドより硬化型着色樹脂組成物からなるインクを吐
出して硬化し、着色部を形成する請求項１〜３のいずれ
かに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１０】樹脂層を黒色樹脂で形成する請求項９
記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項１１】透明基板上に複数の着色部を有するカ
ラーフィルタであって、青色の着色部が下記一般式
（１）で示される第１の染料を少なくとも含有し、請求
項１〜１０にいずれかに記載のカラーフィルタの製造方
法によって製造されたことを特徴とするカラーフィル
タ。【化２】（上記式中、Ｍｅｔは２〜４価の金属イオンまたは２個
のＨを表し、ＭはＨ、アルカリ金属、アンモニウムイオ
ンのいずれかを表し、Ｒ₁は置換基や不飽和結合を有し
ていても良い炭化水素基を表し、Ｒ₂はＨ、または、置
換基や不飽和結合を有していても良い炭化水素基を表
し、ｘは１〜３の整数、ｙは１〜３の整数をそれぞれ表
し、且つ、ｘ＋ｙ≦４である。尚、Ｍが３価または４価
の金属イオンの場合には適当な配位子がそれぞれ１また
は２個存在するものである。）
【請求項１２】着色部上に保護層を有する請求項１１
記載のカラーフィルタ。
【請求項１３】一対の基板間に液晶を狭持してなる液
晶素子であって、一方の基板が、請求項１１または１２
に記載のカラーフィルタを用いて構成されたことを特徴
とする液晶素子。