JP2002148423A - カラーフィルター用着色膜形成液およびその製造方法、並びにカラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低エネルギーでの電着が可能で、かつ、高品
質な着色膜を形成し得るカラーフィルター用着色膜形成
液を提供する。 【解決手段】 少なくとも、酸性官能基を有するポリマ
ーと、塩基性化合物と、着色剤と、水と、を含有するカ
ラーフィルター用着色膜形成液であって、前記ポリマー
の中和率が、Ｘ〜（Ｘ＋３０）％（Ｘは、２５℃におい
て、着色膜形成液の粘度が最小となる時のポリマーの中
和率（固相化中和率）を表す。）であり、前記着色膜形
成液中のアルカリ金属イオン濃度が、５０ｐｐｍ以下で
あることを特徴とするカラーフィルター用着色膜形成液
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低電位・低エネル
ギーで、電気化学的に着色膜の形成が可能なカラーフィ
ルター用着色膜形成液およびその製造方法、並びに前記
カラーフィルター用着色膜形成液を用いたカラーフィル
ターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上のパターンを記録する着色膜は、
ＣＣＤカメラや液晶表示素子等の各種表示素子、表示パ
ネル、カラーイメージセンサー等に使用されるカラーフ
ィルタへの利用が可能であり、その製造方法としては、
従来、染色法、顔料分散法、印刷法、インクジェット
法、電着法等が知られている。

【０００３】しかし、染色法、顔料分散法、印刷法で
は、パターニングにフォトリソグラフィー工程が必要で
あり、製造工程の数が多くなるため製造コストが高くな
るという問題があった。インクジェット法では、フォト
リソグラフィー工程は必要ではないものの、解像度や膜
厚均一性の点で劣るという問題があった。また隣接フィ
ルタ層間で混色を生じ易く、解像度、位置精度の点で劣
るという問題があった。

【０００４】電着法は、透明電極上に７０〜１００Ｖ程
度の高電圧を印加し、電着膜を形成する方法である。電
着法では、電着電位を１００Ｖ近くに設定すると、水の
電気分解による発泡現象が起こるため、膜表面性が悪
く、性能が劣るという問題があった。また、透明電極を
フォトリソグラフィーにより予めパターン化する必要が
あるため、結果的に製造コストが高くなるという問題が
あった。

【０００５】従って、フォトリソグラフィー工程を経る
ことなく、簡易な工程で、かつ、低コストで、高解像度
・パターン精度に優れたカラーフィルタを製造し得る方
法が要求される。また、近年、映像情報および通信情報
を高解像度に表示し得るディスプレイの要求が高まり、
より高精細のパターン化されたカラーフィルタが要求さ
れている。

【０００６】このような問題を解決するために、光起電
力を利用した電着法による簡易な工程による、高解像度
でパターン精度に優れたカラーフィルタの製造技術がい
くつか提案されている。例えば、特開平５−１１９２０
９号公報、特開平５−１５７９０５号公報には、一般的
な電着塗装に用いる高分子化合物を用いたカラーフィル
タの製造方法が提案されている。また特開平１０−３２
４９９４号公報には、ｐＨ４以下もしくはｐＨ１０以上
で析出する色素を用いた技術が提案されている。さらに
特開平１１−１３３２２４号公報、特開平１１−３５０
１９３号公報および特開２０００−２８８２１号公報に
は、溶液のｐＨ変化に伴って析出する高分子材料を用い
た技術が提案されている。

【０００７】しかし、電着塗装に用いる高分子化合物を
用いた技術では、電着電圧を２０〜８０Ｖの高電位に設
定するため、得られるカラーフィルタの膜表面性が悪
く、性能が劣るという問題があった。また所定のｐＨで
析出する色素を用いた技術では、染料を用いているため
耐光性に劣るという問題があった。さらに、溶液のｐＨ
変化に伴って析出する高分子材料を用いた技術では、予
め、電着液のｐＨを、高分子材料の溶解条件であるｐＨ
１〜４およびｐＨ１０〜１３のいずれかの範囲内に調整
するため、電着に必要なエネルギーが大きく、水の電気
分解による発泡現象によって生成した電着膜表面が劣化
するという問題があった。

【０００８】さらに、従来のカラーフィルターの製造技
術では、フォトリソグラフィ工程を含むため、低コスト
での着色膜の形成が不可能であった。また、フォトリソ
グラフィ工程を含まない光電着法であっても、低エネル
ギーでの安定した着色膜の形成が困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、低
エネルギーでの電着が可能で、かつ、高品質な着色膜を
形成し得るカラーフィルター用着色膜形成液およびその
製造方法、並びにカラーフィルター用着色膜形成液を用
いたカラーフィルターの製造方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段としては、以下の通りである。すなわち、 ＜１＞ 少なくとも、酸性官能基を有するポリマーと、
塩基性化合物と、着色剤と、水と、を含有するカラーフ
ィルター用着色膜形成液であって、前記ポリマーの中和
率が、Ｘ〜（Ｘ＋３０）％（Ｘは、２５℃において、着
色膜形成液の粘度が最小となる時のポリマーの中和率
（固相化中和率）を表す。）であり、前記着色膜形成液
中のアルカリ金属イオン濃度が、５０ｐｐｍ以下である
ことを特徴とするカラーフィルター用着色膜形成液であ
る。

【００１１】＜２＞ 前記ポリマーが、熱架橋性官能基
を有することを特徴とする＜１＞に記載のカラーフィル
ター用着色膜形成液である。

【００１２】＜３＞ 前記ポリマーが、熱架橋性官能基
を有する下記化学式（１）で表される構成単位を有する
ことを特徴とする＜１＞に記載のカラーフィルター用着
色膜形成液である。

【００１３】化学式（１）

【化２】 （ここで、Ｒ₁は水素またはメチル基を示し、Ｒ₂、Ｒ₃
は、それぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基またはア
ラルキル基を示し、ｎは正の整数を示す。）

【００１４】＜４＞ 前記着色剤成分を除いた濁度が、
１００度以下であることを特徴とする＜１＞〜＜３＞の
いずれかに記載のカラーフィルター用着色膜形成液であ
る。

【００１５】＜５＞ 前記ポリマーが、アクリル酸由来
構成単位および／またはメタクリル酸由来構成単位を共
重合成分として含み、前記ポリマーの酸価が１００〜１
６０であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれか
に記載のカラーフィルター用着色膜形成液である。

【００１６】＜６＞ 前記着色剤中のアルカリ金属イオ
ン濃度が、１６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする＜
１＞〜＜５＞のいずれかに記載のカラーフィルター用着
色膜形成液である。

【００１７】＜７＞ 少なくとも、酸性官能基を有する
ポリマーと、塩基性化合物と、着色剤と、水と、を原料
とし、これらを混合することで混合液を調製して、＜１
＞〜＜６＞のいずれかに記載のカラーフィルター用着色
膜形成液を製造する製造方法であって、前記原料のいず
れか１以上、または、前記混合液からアルカリ金属イオ
ンを除去するアルカリ金属イオン除去工程を有すること
を特徴とするカラーフィルター用着色膜形成液の製造方
法である。

【００１８】＜８＞ ＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載
の着色膜形成液を用いてカラーフィルターを製造する方
法であって、少なくとも、導電性基板表面に電着法によ
って着色膜を形成する着色膜形成工程を有することを特
徴とするカラーフィルターの製造方法である。

【００１９】＜９＞ 前記電着法における着色膜を形成
する際の電極間電位が、１０Ｖ以下であることを特徴と
する＜８＞に記載のカラーフィルターの製造方法であ
る。

【００２０】＜１０＞ 前記着色膜形成工程の次工程と
して、加熱処理を行う熱処理工程を有することを特徴と
する＜８＞または＜９＞に記載のカラーフィルターの製
造方法である。

【００２１】＜１１＞ 前記加熱処理の温度を、１２０
〜２２０℃とすることを特徴とする＜１０＞に記載のカ
ラーフィルターの製造方法である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のカラーフィルター
用着色膜形成液およびその製造方法、並びにカラーフィ
ルターの製造方法について詳細に説明する。

【００２３】＜＜カラーフィルター用着色膜形成液＞＞
本発明のカラーフィルター用着色膜形成液（以下、単に
「着色膜形成液」ということがある）は、少なくとも、
酸性官能基を有するポリマー（以下、単に「ポリマー」
ということがある）と、塩基性化合物と、着色剤と、水
と、を必須成分として含有し、必要に応じて、その他の
成分を含有する。

【００２４】＜酸性官能基を有するポリマー＞ （１）酸性官能基を有するポリマーの中和率：ポリマー
の中和率としては、Ｘ〜（Ｘ＋３０）％（ただし、Ｘ
は、２５℃において、着色膜形成液の粘度が最小となる
時のポリマーの中和率（固相化中和率）を表す。）であ
ることが必要である。

【００２５】ここで、ポリマーの中和率について説明す
る。ポリマーの酸性官能基は、塩基性化合物の存在によ
り、下記化学式（２）に示すように部分的に中和され
る。

【００２６】化学式（２）

【化３】

【００２７】ポリマーの中和率を、１分子のポリマーに
ついて考えると、ポリマー１分子における中和率は、ポ
リマー１分子に含まれる酸性官能基のうち、塩基性化合
物によって中和された酸性官能基の割合として示される
（下記式（１））。

【００２８】式（１）

【数１】

【００２９】但し、着色膜形成液中のポリマーの分子量
は必ずしも同じではないため、ポリマー１分子における
中和率は算出できない。従って、本発明において、前記
ポリマーの中和率としては、着色膜形成液における全ポ
リマー中の全酸性官能基のうち、塩基性化合物によって
中和された全酸性官能基の割合として示している（下記
式（２））。

【００３０】式（２）

【数２】

【００３１】次に、固相化中和率（Ｘ）について説明す
る。固相化中和率（Ｘ）とは、２５℃において、着色膜
形成液の粘度が最小となる時のポリマーの中和率をい
う。本発明者らの研究により、ポリマーの中和率の変化
に伴い、着色膜形成液の粘度が変化し、ポリマーの中和
率が所定値の時に、粘度が極小値を示すことが明らかと
された。このメカニズムは定かでないが、酸性官能基の
解離に伴う分子間の相互作用の影響と考えられる。

【００３２】図１は、着色膜形成液におけるポリマーの
中和率（％）と着色膜形成液の粘度（２５℃）との関係
を表したグラフおよびポリマーの中和率（％）と着色
膜形成液に顔料が含まれている場合の顔料の粒子径（体
積平均粒子径Ｄ₅₀）と、の関係を表したグラフを示
す。図１において、横軸はポリマーの中和率（％）、縦
軸は粘度（ｍＰａ・ｓ）および着色膜形成液中の顔料の
粒子径（体積平均粒子径Ｄ₅₀）を表す。

【００３３】グラフでは、ポリマーの中和率が所定値
以上の場合、中和率の増加に伴い、イオン化した酸性官
能基が増加する。このため、ポリマーは着色膜形成液中
で広がりを持ち、分子間の相互作用が大きくなって、着
色膜形成液の粘度は高くなる。一方、ポリマーの中和率
の減少に伴い、イオン化した酸性官能基が減少するた
め、ポリマー分子が広がり難くなり相互作用が小さくな
って、着色膜形成液の粘度は低下する。

【００３４】また、グラフにおいてポリマーの中和率
が所定値未満の場合、中和率の減少に伴い、ポリマーが
溶解状態から析出状態へ変化する。このため、ポリマー
の中和率の減少に伴い着色膜形成液の粘度は上昇する。
したがって、グラフにおいて、ポリマーの中和率が所
定値の時、着色膜形成液の粘度は最小となる。

【００３５】グラフでは、ポリマーの中和率が所定値
未満の場合、ポリマーの中和率の減少、および、ポリマ
ーの析出に伴い、着色膜形成液中の顔料の粒子径が増加
する。

【００３６】本発明においては、着色膜形成液の２５℃
における粘度が最小となる所定値を固相化中和率（Ｘ
（％））（以下、「Ｘ（％）」と略称することがあ
る。）と称する。

【００３７】このような着色膜形成液を用い、電着法に
よって着色膜を形成する場合、着色膜形成液におけるポ
リマーの溶解状態から析出状態への変化によって着色膜
が形成される。この時、電極表面では、下記化学式
（３）のような水の電気分解によって水素イオンが生
じ、生じた水素イオンが下記化学式（４）のように、ポ
リマーの中和率を変化させて着色膜が形成されると考え
られる。

【００３８】化学式（３） Ｈ₂Ｏ→１／２Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-

【００３９】化学式（４）

【化４】

【００４０】ポリマーの中和率は、Ｘ〜（Ｘ＋３０）％
であることが必要である。ポリマーの中和率が、Ｘ％未
満であると、前述したようにポリマーの析出が起こり、
これに伴って着色膜形成液に含まれる顔料等の粒径の増
大等が起こり、均一な着色膜が形成されない。一方、ポ
リマーの中和率が、（Ｘ＋３０）％を超えると、着色膜
の形成が困難で、また一旦形成された着色膜が溶解して
しまう等の問題が生ずる。

【００４１】なお、「ポリマーの析出」については、着
色膜形成液の着色剤成分を除いた濁度を測定することに
より確認できる。前記濁度としては、１００度以下が好
ましく、７５度以下がより好ましい。前記濁度が、１０
０度を超えると、ポリマーが着色膜形成液中で析出し過
ぎている状態となり、生成する着色膜の品質が劣ること
がある。濁度を１００度以下とすることにより、ポリマ
ーと着色剤との相互作用を良好に保つことができる。こ
こで、「濁度」とは、水の濁りの程度を表す尺度の１つ
の透過濁度を示しており、試料を通過した６６０ｎｍ付
近の波長の透過光の強度を、ホルマジン標準液を通過し
た同様の透過光の強度と比較し求めることができる。

【００４２】（２）ポリマーの構成：ポリマーの構成と
しては、酸性官能基を有し、ポリマーの中和率の変化に
伴い着色膜形成液の粘度が極小値となる共重合体であれ
ば特に制限はなく、ブロック共重合体、ランダム共重合
体、グラフト共重合体等が挙げられる。これらの共重合
体は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用して
もよい。

【００４３】酸性官能基としては、例えば、カルボキシ
ル基、スルホン基、硫酸エステル基、リン酸エステル基
等が挙げられ、これらの中でも、着色膜の析出性の観点
から、カルボキシル基が好ましい。したがって、ポリマ
ーの構成としては、カルボキシル基を有する、アクリル
酸由来構成単位およびメタクリル酸由来構成単位の少な
くともいずれかを共重合成分として含む共重合体が特に
好ましい。なお、本発明において、「アクリル酸由来構
成単位」とは、アクリル酸を共重合モノマーの一つとし
て共重合させて得たポリマーにおいて、アクリル酸に由
来するポリマーの構成単位を指し、「メタクリル酸由来
構成単位」とは、メタクリル酸を共重合モノマーの一つ
として共重合させて得たポリマーにおいて、メタクリル
酸に由来するポリマーの構成単位を指す。

【００４４】また、ポリマーの構成としては、アクリル
酸由来構成単位およびメタクリル酸由来構成単位の少な
くとも一種のほか、その他のモノマーに由来する構成単
位を含んでいてもよい。

【００４５】その他のモノマーとして、酸性官能基を有
しないものとしては、例えば、エチレン、ブタジエン等
のオレフィン化合物；スチレン、メチルスチレン、エチ
ルスチレン、ブチルスチレン、メトキシスチレン、フェ
ニルスチレン、クロロスチレン等のスチレン系化合物；
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシ
ル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シ
クロヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラ
ウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸ヒドロキ
シエチル、メタクリル酸イソボニルアクリロニトリル、
酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキ
シル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸オクチ
ル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸セチル、アクリル
酸ステアリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸イソボ
ニル、アクリルアミド等のカルボン酸エステル化合物；
およびこれらの誘導体等が挙げられる。これらの中で
も、電着性、顔料分散性および製膜性の点で、スチレ
ン、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキ
シルが好ましい。その他のモノマーは、１種単独で使用
してもよく、２種以上を併用してもよい。

【００４６】ポリマーは、さらに熱架橋性官能基を有し
ているのが好ましい。熱架橋性官能基とは、加熱処理す
ることにより、ポリマー中に存在する酸性官能基との間
で化学反応が起こり、ポリマーに三次元網目構造を形成
しうる官能基をいい、例えば、ヒドロキシル基、メチロ
ール基、グリシジル基、アジリジニル基、オキサゾリン
基、カルボジイミド基、イソシアナート基、ブロックイ
ソシアナート基、等が挙げられる。これらの中でも特に
下記化学式（１）で示されるブロックイソシアナート基
を有する構成単位がポリマー中に存在することが、電着
特性、液の保存性、顔料の分散性の点で好ましい。

【００４７】化学式（１）

【化５】 （ここで、Ｒ₁は水素またはメチル基を示し、Ｒ₂、Ｒ₃
は炭素数１〜６のアルキル基またはアラルキル基を示
し、ｎは正の整数を示す。）

【００４８】上記構成単位を形成するためのモノマーの
一つとして、昭和電工社から市販されているＭＯＩ−Ｂ
Ｍ等を利用することができる。

【００４９】（３）ポリマーの分子量：ポリマーの分子
量としては、着色膜の膜特性等の観点から、数平均分子
量で１．０×１０³〜１．０×１０⁵が好ましく、５．０
×１０³〜５．０×１０⁴がより好ましい。数平均分子量
が、１．０×１０³未満であると、着色膜が不均一とな
り、耐水性が低下する結果、着色膜にクラックが発生し
たり、着色膜が粉末化し、堅牢性に劣ることがある。一
方、数平均分子量が、１．０×１０⁵を超えると、着色
膜形成液における水系溶媒との親和性が低下し、沈殿が
生じたり、着色膜形成液の粘度が高くなり過ぎて着色膜
が不均一となることがある。

【００５０】（４）ポリマーの酸価：ポリマーの酸価と
しては、１００〜１６０が好ましく、１１０〜１５０が
より好ましい。酸価が、１００未満であると、ポリマー
の水への溶解性が低くなり、生成する着色膜の品質が劣
ることがある一方、１６０を超えると、ポリマーの水へ
の溶解性が高くなり過ぎ、着色膜形成液の粘度の極小値
が不明確となることがある。ポリマーの酸価の測定方法
としては、公知の方法を使用することが可能で、例え
ば、ＪＩＳ Ｋ ００７０に準じた方法により、求める
ことができる。

【００５１】（５）ポリマー含有量：ポリマーの、着色
膜形成液における含有量としては、０．５〜３０重量％
が好ましく、１〜１５重量％がより好ましく、３〜１０
重量％がさらに好ましい。含有量が、０．５重量％未満
であると、着色膜が充分に形成されないことがある一
方、３０重量％を超えると、着色膜形成液の粘度が高過
ぎたり、着色膜の形成に関与しないポリマー量が多くな
り、着色膜形成に必要なコストが高くなることがある。

【００５２】＜塩基性化合物＞塩基性化合物としては、
無機塩基性化合物、有機塩基性化合物のいずれをも使用
することができるが、アルカリ金属を含有しないものを
使用するのが好ましい。具体的には、アンモニア等の無
機塩基性化合物；水酸化テトラメチルアンモニウム、水
酸化テトラエチルアンモニウム等の有機塩基性化合物；
その他、塩基性のトリメチルアミン、ジエチルアミン、
トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルア
ミン等のアルキルアミン類；モノエタノールアミン、メ
チルエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプ
ロパノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルア
ミノエタノール、モルホリン等のアルカノールアミン
類；等が挙げられる。これらの塩基性化合物は、１種単
独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。な
お、塩基性化合物の、着色膜形成液における含有量は、
前述の「ポリマーの中和率」の項で述べたように、ポリ
マーの中和率が、Ｘ〜（Ｘ＋３０）％の数値範囲に調整
されるように適宜設定されるのが好ましい。

【００５３】＜着色剤＞本発明の着色膜形成液で用いる
ことができる着色剤としては、染料、顔料、着色ポリマ
ー、ワックス等が挙げられが、耐候性や厚さの均一な膜
を安定して形成できる点から、顔料が好ましい。また、
カラーフィルターを用いた表示（例えば、ＴＦＴディス
プレーの表示）が安定して行われるためには、着色剤中
のアルカリ金属イオン濃度は、１６０ｐｐｍ以下である
のが好ましく、１００ｐｐｍ以下であるのがより好まし
い。

【００５４】染料としては、以下の水溶性染料等が挙げ
られる。例えば、トリフェニルメタンフタリド系、フェ
ノサジン系、フェノチアジン系、フルオレセイン系、イ
ンドリルフタリド系、スピロピラン系、アザフタリド
系、ジフェニルメタン系、クロメノビラゾール系、ロイ
コオーラミン系、アゾメチン系、ローダミンラクタル
系、ナフトラクタム系、トリアゼン系、トリアゾールア
ゾ系、チアゾールアゾ系、アゾ系、オキサジン系、チア
ジン系、ベンズチアゾールアゾ系、キノンイミン系の染
料；カルボキシル基、アミノ基、イミノ基等を有する親
水性染料；等が挙げられる。

【００５５】具体的には、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック
−２、−４、−９、−１１、−１７、−１９、−２２、
−３２、−８０、−１５１、−１５４、−１６８、−１
７１、および、−１９４；Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー−
１、−２、−６、−８、−２２、−３４、−７０、−７
１、−７６、−７８、−８６、−１１２、−１４２、−
１６５、−１９９、−２００、−２０１、−２０２、−
２０３、−２０７、−２１８、−２３６、および、−２
８７；Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド−１、−２、−４、−
８、−９、−１１、−１３、−１５、−２０、−２８、
−３１、−３３、−３７、−３９、−５１、−５９、−
６２、−６３、−７３、−７５、−８０、−８１、−８
３、−８７、−９０、−９４、−９５、−９９、−１０
１、−１１０、および、−１８９；Ｃ．Ｉ．ダイレクト
イエロー−１、−２、−４、−８、−１１、−１２、−
２６、−２７、−２８、−３３、−３４、−４１、−４
４、−４８、−５８、−８６、−８７、−８８、−１３
５、−１４２、および、−１４４；

【００５６】Ｃ．Ｉ．フードブラック−１、および、−
２；Ｃ．Ｉ．アシッドブラック−１、−２、−７、−１
６、−２４、−２６、−２８、−３１、−４８、−５
２、−６３、−１０７、−１１２、−１１８、−１１
９、−１２１、−１５６、−１７２、−１９４、およ
び、−２０８；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー−１、−７、−
９、−１５、−２２、−２３、−２７、−２９、−４
０、−４３、−５５、−５９、−６２、−７８、−８
０、−８１、−８３、−９０、−１０２、−１０４、−
１１１、−１８５、−２４９、および、−２５４；Ｃ．
Ｉ．アシッドレッド−１、−４、−８、−１３、−１
４、−１５、−１８、−２１、−２６、−３５、−３
７、−１１０、−１４４．−１８０、−２４９、およ
び、−２５７、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー−１、−３、
−４、−７、−１１、−１２、−１３、−１４、−１
８、−１９、−２３、−２５、−３４、−３８、−４
１、−４２、−４４、−５３、−５５、−６１、−７
１、−７６、−７８、−７９、および、−１２２；等が
挙げられる。これらの染料は、１種単独で使用してもよ
く、２種以上を併用してもよい。

【００５７】顔料としては、公知の顔料が挙げられ、例
えば、モノアゾ、ジスアゾ、金属錯体等の不溶性アゾ
系、アゾレーキ系、フタロシアニン系、キナクリドン
系、ペリレン系、ペリノン系、アントラキノン系、イソ
インドリノン系、イソインドリン系、チオインジゴ系、
キサンテン系、インジゴ系、ジオキサジン系、キノフタ
ロン系、インダンスロン系、ジケトピロロピロール系等
の有機顔料、黄鉛、酸化鉄、クロムバーミリオン、クロ
ムグリーン、群青、紺青、コバルトブルー、コバルトグ
リーン、エメラルドグリーン、チタンホワイト、チタン
ブラック、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化チタン、
酸化アンチモン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙
げられる。これらの顔料は、１種単独で使用してもよ
く、２種以上を併用してもよい。

【００５８】さらに顔料としては、例えば、ブリリアン
トカーミンＢＳ、レーキカーミンＦＢ、ブリリアントフ
ァストスカーレット、ジスアゾイエロー、パーマネント
レッドＲ、ファストイエロー１０Ｇ、フタロシアニンブ
ルー、ブルーレーキ、イエローレーキ、ローダミンレー
キ、フタロシアニングリーン等が挙げられる。具体的に
は、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグ
メントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン
７、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６、Ｃ．Ｉ．ピグメ
ントグリーン３７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１５５、
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、ファーネスブラッ
ク、チャンネルブラック、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー
８３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５４、Ｃ．Ｉ．ピ
グメントバイオレット２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントホワイ
ト１、Ｃ．Ｉ．ピグメントホワイト４、Ｃ．Ｉ．ピグメ
ントホワイト６、等が挙げられる。

【００５９】着色剤の、着色膜形成液における含有量と
しては、０．１〜３０重量％が好ましく、１〜１５重量
％がより好ましい。含有量が、０．１重量％未満である
と、着色膜が充分な発色性を示さないことがある一方、
３０重量％を超えると、着色膜形成液の粘度が高過ぎた
り、着色膜形成液中での着色剤の充分な分散性が得られ
ないことがある。

【００６０】＜水＞水としては、蒸留水、イオン交換
水、純水および超純水等が挙げられる。

【００６１】＜その他の成分＞その他の成分としては、
例えば、酸性化合物、緩衝作用を有する各種化合物、電
気電導度調整剤、顔料分散剤、有機溶媒、可溶化剤、物
性調整剤、包接化合物、防カビ剤等が挙げられる。

【００６２】酸性化合物は、ポリマー中和率の調整を目
的として添加可能であり、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ク
エン酸、シュウ酸、マロン酸、ホウ酸、リン酸、亜リン
酸等が挙げられる。緩衝作用を有する化合物としては、
塩酸塩、リン酸塩、シュウ酸塩、アミン塩、アンモニウ
ム塩等が挙げられる。

【００６３】電気電導度調整剤は、電着速度を大きくす
る等の目的で含有させることが可能なイオン解離性の塩
であり、アルカリ金属イオンを含有しないものを使用す
るのが好ましい。イオンとしては、具体的には、アンモ
ニウムイオン、有機性カチオンイオン、塩化物イオン、
硝酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、過塩素酸イオ
ン等が挙げられる。

【００６４】顔料分散剤は、着色膜形成液中の染料・顔
料の溶解および分散状態等をより安定化させる目的で添
加可能な低分子の界面活性剤である。かかる低分子の界
面活性剤としたは、アルカリ金属イオンを含まないもの
であれば、いかなるものでも使用することが可能で、例
えば、ノニオン、アニオン、カチオンおよび両性界面活
性剤等を使用することができる。

【００６５】ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポ
リオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシ
エチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレ
ンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアル
キルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソ
ルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタ
ン脂肪酸エステルおよび脂肪酸アルキロールアミド等が
挙げられる。

【００６６】アニオン界面活性剤としては、アルキルベ
ンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、
アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級
脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステル
のスルホン酸塩、高級アルコールエーテルの硫酸エステ
ル塩およびスルホン酸塩、および、高級アルキルスルホ
コハク酸塩等が挙げられる。

【００６７】カチオン界面活性剤としては、第１級〜３
級のアミン塩、第４級アンモニウム塩等が挙げられる。

【００６８】両性界面活性剤としては、ベタイン、スル
フォベタインおよびサルフェートベタイン等が挙げられ
る。

【００６９】これらの低分子の界面活性剤の、着色膜形
成液における含有量としては、電着特性を阻害しないた
めには、１０重量％以下が好ましく、５重量％以下がよ
り好ましい。

【００７０】有機溶媒は、水との親和性を有し、本発明
の効果を損なわないものであれば特に制限はない。例え
ば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノー
ル等のモノアルコール類；エチレングリコール、ジエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオー
ル、１，５−ペンタンジオール、ジプロピレングリコー
ル等の多価アルコール類；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エチルエーテル、
エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレング
リコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモ
ノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエ
ーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プ
ロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレン
グリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル
類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケト
ン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類；ジエ
チルエーテル、メチルエチルエーテル、ジブチルエーテ
ル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、
チオジエタノール、２−メルカプトエタノール、チオグ
リセロール、スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含
硫黄溶媒類；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン、シクロヘキシルピロリドン、トリエタノールアミ
ン、ジエタノールアミン等の含窒素溶媒；等が挙げられ
る。これらの有機溶媒は、１種単独で使用してもよく、
２種類以上を併用してもよい。

【００７１】有機溶媒の、着色膜形成液における含有量
としては、６０重量％以下が好ましく４０重量％以下が
より好ましい。含有量が、多くなると着色膜形成液の粘
度が高くなり過ぎたり、得られる着色膜の膜特性が悪く
なったり、析出する着色膜が溶解してしまう等の問題が
生ずることがある。

【００７２】可溶化剤としては、尿素、アセトアミド等
が挙げられる。物性調整剤としては、ポリエチレンイミ
ン、ポリアミン類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレ
ングリコール、セルロース誘導体等が挙げられる。包接
化合物としては、シクロデキストリン、大環状アミン
類、クラウンエーテル類等が挙げられる。

【００７３】＜カラーフィルター用着色膜形成液の物性
＞着色膜形成液の２５℃における粘度としては、１〜５
００ｍＰａ・ｓが好ましく、１〜１００ｍＰａ・ｓがよ
り好ましい。前記粘度が、５００ｍＰａ・ｓを超える
と、着色膜の均一性が損なわれることがある。

【００７４】着色膜形成液の電気電導度としては、１〜
５０ｍＳ／ｃｍが好ましく、３〜１２ｍＳ／ｃｍがより
好ましい。電気電導度が、１ｍＳ／ｃｍ未満であると、
着色膜形成液の構成成分を充分に添加できないことがあ
る一方、５０ｍＳ／ｃｍを超えると、着色膜形成液の粘
度が高過ぎたり、該着色膜形成液がゲル化することがあ
る。なお、該着色膜形成液の電気電導度は、前述の電気
電導度調整剤の添加等により好適に調整される。

【００７５】また、着色膜形成液中のアルカリ金属イオ
ン濃度は、５０ｐｐｍ以下であることを必須とし、２０
ｐｐｍ以下であることが好ましい。アルカリ金属イオン
濃度が５０ｐｐｍより大きくなると、液晶表示素子の駆
動に支障を来たすため好ましくない。

【００７６】本発明のカラーフィルター用着色膜形成液
によれば、低エネルギーで、均一性を有し、高品質な着
色膜を形成することが可能で、特に、動作性の良好なカ
ラーフィルターを得るのに好適である。

【００７７】＜＜カラーフィルター用着色膜形成液の製
造方法＞＞本発明のカラーフィルター用着色膜形成液の
製造方法は、少なくとも、酸性官能基を有するポリマー
と、塩基性化合物と、着色剤と、水と、を原料とし、こ
れらを混合することで混合液を調製して、製造する製造
方法であって、前記原料のいずれか１以上、または、前
記混合液からアルカリ金属イオンを除去するアルカリ金
属イオン除去工程を有している。

【００７８】具体的には、少なくとも、ポリマー調製工
程、ポリマー溶液調製工程、着色剤添加工程、が順次設
けられており、前記いずれか１以上の工程中に、さら
に、アルカリ金属イオン除去工程が設けられている。以
下に、本発明のカラーフィルター用着色膜形成液の製造
方法を各工程別に説明するが、本発明はこれに限定され
るものではない。

【００７９】＜ポリマー調製工程＞少なくとも、酸性官
能基を有するモノマーと、熱架橋性官能基を有するモノ
マーと、を含有する含有液を、窒素雰囲気またはＡｒガ
ス等の不活性ガス雰囲気下、４０〜１００℃で３〜２４
時間、撹拌しながら反応させる。このとき、有機溶媒
や、重合開始剤等のその他の成分を添加するのが好まし
い。その後、精製等を行って、ポリマーが調製される。

【００８０】含有液における酸性官能基を有するモノマ
ーの含有率は、全モノマーに対し、１０〜６０ｍｏｌ％
が好ましく、１５〜５０ｍｏｌ％がより好ましい。含有
液における熱架橋性官能基を有するモノマーの含有率
は、電着特性と耐溶剤性とのかねあいで決定されるが、
全モノマーに対し、４〜６０ｍｏｌ％が好ましく、６〜
４０ｍｏｌ％がより好ましい。４ｍｏｌ％より少ない
と、十分な耐溶剤性能が得られず、６０ｍｏｌ％を越え
ると十分な電着特性が得られない場合がある。また、重
合開始剤を添加する場合、含有液における重合開始剤の
含有率は、（全モノマー＋重合開始剤）に対し、０．１
〜１０ｍｏｌ％が好ましい。

【００８１】＜ポリマー溶液調製工程＞上記のようにし
て得られたポリマーと、水と、塩基性化合物とを、所望
のポリマー中和率となるよう秤量し、充分に混合溶解さ
せ、その後、濾過等により粗大粒子およびゴミを取り除
いてポリマー溶液が調製される。

【００８２】＜着色剤添加工程＞次に、上記のようにし
て得られたポリマー溶液に、ロールミル、サンドミル、
ボールミル、遊星ミル、アトライター等の分散機を用い
て着色剤を分散させて混合溶解した後、再度、濾過また
は遠心分離して、粗大粒子およびゴミを取り除き、着色
膜形成液を調製する。着色剤としては、予め、水を主体
とした分散媒中に、充分に分散・溶解させて用いてもよ
い。

【００８３】なお、混合溶解には、マグネチックスター
ラー、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、ボール
ミル、ペイントシェーカー等が適宜用いられる。これら
は、１種単独で使用してもよく２種以上を併用してもよ
い。また、混合溶解の際、所望により着色膜形成液を加
熱してもよい。ただし、加熱の温度としては、着色膜形
成液の成分が分解しない温度が好ましい。

【００８４】濾過には、メンブランフィルタ等が適宜用
いられ、加圧濾過、吸引濾過等で行なうことができる。
前記メンブランフィルタとしては、親水性の素材のもの
が好ましく、その孔径としては、０．１〜２０μｍの範
囲で適当なサイズものが用いられる。

【００８５】＜アルカリ金属イオン除去工程＞アルカリ
金属イオン除去工程（以下、「除去工程」ということが
ある）は、着色膜形成液の原料である酸性官能基を有す
るポリマー、塩基性化合物、着色剤、水等のいずれか１
以上、または、これらを混合した混合液等からアルカリ
金属イオンを除去する工程である。

【００８６】アルカリ金属イオンが多く存在すると、液
晶表示素子の駆動に支障を来たすことがあるが、このよ
うな除去工程を設けてアルカリ金属イオンを除去するこ
とにより、液晶表示素子の駆動状態を良好なものにする
ことが可能となる。

【００８７】除去工程を経た上記いずれか１以上の原
料、または、混合液を使用して、上述の各工程における
処理を施すのが好ましい。特に、着色剤添加工程で分散
される着色剤は、除去工程を経たものを使用するのが好
ましい。この場合、着色剤中のアルカリ金属イオン濃度
は、１６０ｐｐｍ以下とするのが好ましく、１００ｐｐ
ｍ以下とするのがより好ましい。アルカリ金属イオン濃
度が１６０ｐｐｍより大きくなると、顔料等の着色剤か
ら溶出したアルカリ金属イオンの影響によって、液晶表
示素子の駆動に支障を来たすことがあるため好ましくな
い。

【００８８】また、着色剤を添加して得られる混合液、
または、最終的に得られる着色膜形成液に対して、アル
カリ金属イオン除去工程によるアルカリ金属イオン除去
処理を行ってもよい。いずれにしても、最終的に得られ
る着色膜形成液中のアルカリ金属イオン濃度が、５０ｐ
ｐｍ以下となることを必須とし、好ましくは２０ｐｐｍ
以下となるようにアルカリ金属イオン除去工程を設ける
必要がある。アルカリ金属イオン濃度が５０ｐｐｍより
大きくなると、液晶表示素子の駆動に支障を来たすから
である。

【００８９】アルカリ金属イオンの定量法としては、一
般的な金属イオンの分析方法を用いることが可能であ
り、例えば、原料（着色剤等）、または、カラーフィル
ター用着色膜形成液中の水分を蒸発させた後、残査を灰
化して、王水等の溶解力のある酸を用いて溶解し、溶解
液を高周波誘導結合プラズマ発光分析法、原子吸光法ま
たはイオンクロマトグラフィー法等で定量することが可
能である。

【００９０】また、上記アルカリ金属イオン除去処理方
法としては、例えば、イオン交換樹脂を用いて、アルカ
リ金属イオンを取り除く方法や、純水等を使用してデカ
ントを行う方法、ソックスレーのような連続抽出器を使
用する方法等があるが、これらに限定されるものではな
い。

【００９１】＜＜カラーフィルターの製造方法＞＞本発
明のカラーフィルターは、既述したカラーフィルター用
着色膜形成液を使用して製造するのが好ましい。本発明
のカラーフィルターの製造方法としては、少なくとも、
電着法（電極間に電位を発生させ、電気化学的に導電性
基板表面に、電着材料を析出させる方法）により、着色
膜を形成する着色膜形成工程を有し、必要に応じて、得
られた着色膜に対し熱処理を施す熱処理工程と、を具備
しているのが好ましい。

【００９２】＜着色膜形成工程＞着色膜形成工程におけ
る電着法としては、例えば、電極間に低電圧を印加して
着色膜を形成する「低電位電着法」や、光起電力能を有
する光半導体膜を用いて着色膜を形成する「光電着法」
等が挙げられる。

【００９３】着色膜を形成する際の電極間の電位として
は、１０Ｖ以下が好ましく、５Ｖ以下がより好ましい。
電位が、１０Ｖを超えると、通電時に水素ガスが発生し
形成される着色膜にむら等が生ずることがある。以下、
低電位電着法および光電着法について、説明する。

【００９４】（低電位電着法）低電位電着法による場
合、少なくとも、（１）導電性基板を着色膜形成液に接
触させる工程（以下、「接触工程」ということがあ
る。）と、（２）導電性基板表面に、電気化学的に、着
色膜形成液中のポリマーを析出させ、選択的に着色膜を
形成する工程（以下、「膜形成工程」ということがあ
る。）と、（３）形成された着色膜に付着した過剰な着
色膜形成液を洗浄して除去する工程（以下、「洗浄工
程」ということがある）と、が順次設けられている。

【００９５】（１）接触工程：接触工程は、導電性基板
を、着色膜形成液に接触させる工程である。導電性基板
を着色膜形成液に接触させる方法としては、特に制限は
なく、例えば、導電性基板の全体を着色膜形成液中に浸
漬してもよく、導電性基板の一部を着色膜形成液に接触
させてもよい。

【００９６】（２）膜形成工程：膜形成工程は、接触工
程を経た後、電圧を印加し、水の電気分解により水素イ
オンを発生させ、着色膜形成液中のポリマーを析出させ
て、電気化学的に導電性基板表面に着色膜を形成させる
工程である。

【００９７】着色膜形成において、印加する電圧（電極
間電位）としては、１０Ｖ以下が好ましく、４Ｖ以下が
より好ましい。電圧（電極間電位）が、１０Ｖを超える
と、水の電気分解による気泡の発生が激しくなり、形成
される着色膜の均一性、品質が劣ることがある。

【００９８】電圧を印加した際の電流密度としては、
０．３〜５０ｍＡ／ｃｍ²が好ましく、０．３〜１０ｍ
Ａ／ｃｍ²がより好ましい。電圧を印加した際の通電時
間としては、印加電流値の強さに比例するが、０．０１
秒〜１時間が好ましく、０．１秒〜１０分がより好まし
い。

【００９９】（３）洗浄工程：洗浄工程は、着色膜形成
工程を経た後、着色膜に付着した過剰な着色膜形成液
を、洗浄液で洗浄して除去する工程である。洗浄液とし
ては、安全、かつ、形成された着色膜に対して不活性
で、透明な液体を用いるのが好ましく、着色膜の固形化
が促進される洗浄液を用いるのがより好ましい。着色膜
の固形化が促進される洗浄液としては、着色膜形成液に
おけるポリマーの中和率を固相化中和率（Ｘ％）未満に
した溶液より、さらにｐＨの低い酸性水溶液が好まし
い。洗浄液を用いることによって、着色膜の堅牢性を向
上させることができる。

【０１００】図２は、着色膜形成工程における低電位電
着法を説明する概略構成図である。図２において、膜形
成装置１００は、着色膜形成液１７が収容された電着槽
２２と、カウンター電極１８と、ポテンシオスタット１
９と、塩橋２３と、参照電極２１と、を有する。光透過
性基板１１表面に導電層１２が設けられた導電性基板１
５は、着色膜を形成する側の面１２’’が着色膜形成液
１７に接触するよう配置されている。ポテンシオスタッ
ト１９により、電圧が印加され、着色膜形成液１７中の
ポリマーが導電性基板１５（着色膜を形成する側の面１
２’’）表面に析出し着色膜１４が形成される。

【０１０１】（光電着法）光電着法による場合も、上記
低電位電着法と同様に、少なくとも、（１）接触工程
と、（２）膜形成工程と、（３）洗浄工程と、が順次設
けられている。

【０１０２】図３は、光電着法に用いる導電性基板の構
成図である。導電性基板１５’は、光透過性基板１１’
表面に、光透過性の導電層１２’と、光透過性の半導体
層１３’と、がこの順に設けられた構成となっている。

【０１０３】（１）接触工程：接触工程は、上記低電位
電着法の項で述べたのと同様に、導電性基板を着色膜形
成液に接触させる工程である。

【０１０４】接触工程においては、着色膜を形成する導
電性基板の表面が着色膜形成液に接触し、着色膜を形成
しない側の導電性基板表面（即ち、光透過性の半導体層
が設けられていない面）は、着色膜形成液に接触しない
のが好ましい。

【０１０５】（２）膜形成工程：膜形成工程は、接触工
程を経た後、導電性基板に光照射し、半導体層の光照射
部に選択的に光起電力を発生させることによって水素イ
オンを発生させ、電気化学的に着色膜形成液中のポリマ
ーを析出させ、導電性基板表面に着色膜を形成する工程
である。

【０１０６】導電性基板の表面に光照射して画像パター
ンを形成する方法としては、フォトマスクと導電性基板
の半導体層表面とを密着させ、フォトマスク上から公知
の光源により平行光を照射する方法、半導体層の設けら
れていない側の導電性基板面に、フォトマスクを密着さ
せ、照射光が着色膜形成液を通過しないようにフォトマ
スク上から光照射する方法、等が挙げられる。画像パタ
ーンの解像度を向上させるために、第二の結像光学部材
やミラー反射光学部材を用いるのが好ましい。この場
合、着色膜を形成しない側の導電性基板表面から、第二
の結像光学部材やミラー反射光学部材、フォトマスク、
第一の結像光学部材、および、光源、の順に配置した露
光装置を用い、光源から第一の結像光学部材を経てフォ
トマスクに結像し、フォトマスクを介して出た画像パタ
ーン状の光を、さらに第二の結像光学部材やミラー反射
光学部材を通して露光面に光を結像させることができ
る。

【０１０７】着色膜の形成においては、所定のしきい値
以上の電圧を印加する必要があり、バイアス電圧を印加
しておくことにより、電圧レベルが小さくても入力電圧
レベルの制御によって着色膜の形成が可能になる。バイ
アス電圧としては、電極間電位で５Ｖ以下が好ましく、
２Ｖ以下がより好ましい。電極間電位が、５Ｖを超える
と、半導体層および着色膜形成液の間のショットキーバ
リアが壊れてしまうため、着色膜が形成されないことが
ある。

【０１０８】（３）洗浄工程：洗浄工程は、低電位電着
法の項で述べたのと同様に、膜形成工程を経た後、着色
膜に付着した過剰な着色膜形成液を、洗浄液等で洗浄し
て除去する工程である。洗浄液等としては、低電位電着
法の項で述べたのと同様である。

【０１０９】図４は、前記「光電着」により着色膜形成
工程を行っている状態を説明する概略構成図である。図
４において、膜形成装置２００は、着色膜形成液１７’
が収容された電着槽２２’と、カウンター電極１８’
と、ポテンシオスタット１９’と、塩橋２３’と、参照
電極２１’と、光源１６と、を有する。

【０１１０】図４において、光透過性基板１１’表面
に、光透過性の導電層１２’と、光透過性の半導体層１
３’と、がこの順に設けられた導電性基板１５’は、着
色膜を形成する側（半導体層が設けられている側）の面
１３’’が着色膜形成液１７’に接触するよう配置され
ている。導電性基板１５’の半導体層１３’が設けられ
ていない側には、フォトマスク２０が密着されており、
フォトマスク２０上から、光源１６により平行光が照射
され、光を照射した部分に選択的に光起電力が発生する
構成となっている。ポテンシオスタット１９’により、
電圧が印加され、着色膜形成液１７’中のポリマーが導
電性基板１５’（着色膜を形成する側の面１３’’）表
面に析出し着色膜１４’が形成される。

【０１１１】＜熱処理工程＞熱処理工程は、形成した着
色膜を加熱することによって、膜を形成しているポリマ
ーに架橋反応を生じさせて耐溶剤性を付与する工程であ
る。この工程は、熱架橋性官能基を有するポリマーが着
色膜中に存在する場合に特に必要となる工程である。加
熱温度は、１２０〜２２０℃が好ましく、１４０〜２０
０℃がより好ましい。２２０℃以下でも十分な耐溶剤性
が得られるので、基板材料として、ガラスや金属等の剛
直な無機材料だけでなく、耐熱性ポリマーフィルム等の
フレキシブルな材料も利用することができる。従って、
基板材料に応じて、高温で短時間、もしくは、低温で長
時間かけて、処理することができる。熱処理工程におけ
る熱処理は、空気中でも、不活性ガス中でも、あるいは
真空中でも可能である。

【０１１２】以上のような各工程を経て、必要に応じ
て、オーバーコート層の塗設のような公知の処理が適宜
施されて、カラーフィルターが製造される。

【０１１３】本発明のカラーフィルター用着色膜形成液
によって製造されたカラーフィルターの用途の一例とし
ては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶表示素子用カラ
ーフィルターが想定される。

【０１１４】ＴＦＴ液晶表示素子は、ＴＦＴ駆動基板と
透明導電膜の間に液晶材料を扶持し、透明導電膜への電
圧印加をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより液晶の配向を
制御することによって表示を行う方式のものである。

【０１１５】電着法によって作製されたＲＧＢカラーフ
ィルターは、光透過性の導電基板の導電膜上に作製され
ていることから、導電基板をそのままＴＦＴ部品として
運用することが可能であるが、カラーフィルター用着色
膜中にアルカリ金属イオンが含まれると、アルカリ金属
イオンが導電膜状にも移行してしまい、最終的に液晶表
示素子が動作不良を起こすことがある。

【０１１６】しかし、本発明では、着色膜形成液中のア
ルカリ金属イオン濃度が、上述のように、一定量以下に
設定されているため、液晶表示素子が動作不良を起こす
ことを防止することができる。

【０１１７】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明
するが、本発明はこれらによって何ら限定されるもので
はない。なお、実施例に用いた「部」は、特に断りの無
い限り「重量部」を示す。

【０１１８】（ポリマーＡの合成） ・トルエン（和光純薬社製）・・・２０００部 ・メチルエチルケトン（和光純薬社製）・・・５００部 ・スチレン（和光純薬社製）・・・４２０部（全モノマ
ーに対し３６ｍｏｌ％） ・メタクリル酸ブチル（和光純薬社製）・・・５７０部
（全モノマーに対し３６ｍｏｌ％） ・アクリル酸（和光純薬社製）・・・２２０部（全モノ
マーに対し２８ｍｏｌ％） ・アゾビスイソブチルニトリル・・・２８部（（全モノ
マー＋重合開始剤）に対し１．５ｍｏｌ％）

【０１１９】上記組成の組成物を、撹拌機、コンデンサ
ーおよび温度計を備えた５リットル反応器に仕込み、窒
素雰囲気下、６５℃に加熱した。２０時間反応させた
後、精製を行い、ポリマーＡを得た（ポリマー調製工
程）。ポリマーＡの分子量を、ゲル濾過クロマトグラフ
ィー（ＧＰＣ）（島津製作所社製ＬＣ−１０Ａ）で測定
したところ、数平均分子量で２８０００であった。ま
た、ポリマーの酸価をＪＩＳＫ ００７０に準じて、Ｋ
ＯＨエタノール溶液で測定したところ１４０ｍｇＫＯＨ
／ｇであった。

【０１２０】（ポリマーＢの合成）ポリマーＡの合成に
おいて、モノマー組成を以下に示す組成に代えたほか
は、ポリマーＡの合成と同様にしてポリマーＢを合成
し、同様にして分子量、酸価を測定した。

【０１２１】 ・トルエン（和光純薬社製）・・・２０００部 ・メチルエチルケトン（和光純薬社製）・・・５００部 ・スチレン（和光純薬社製）・・・４２０部（全モノマ
ーに対し３８ｍｏｌ％） ・メタクリル酸ブチル（和光純薬社製）・・・３７０部
（全モノマーに対し２５ｍｏｌ％） ・アクリル酸（和光純薬社製）・・・２２０部（全モノ
マーに対し２９ｍｏｌ％） ・ＭＯＩ−ＢＭ（昭和電工社製）・・・２００部（全モ
ノマーに対し８ｍｏｌ％） ・Ｖ−６０１（和光純薬社製）・・・４７部（（全モノ
マー＋重合開始剤に対し２ｍｏｌ％）

【０１２２】ポリマーの分子量は、数平均分子量で２８
０００であった。また、ポリマーの酸価は、１３２ｍｇ
ＫＯＨ／ｇであった。

【０１２３】（固相化中和率の測定）得られたポリマー
ＡおよびＢについて、蒸留水を用い、ポリマー濃度３０
重量％の溶液を調製し、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム（関東化学社製）を添加し、混合溶液を調製した。得
られた混合溶液について、Ｂ型粘度計（芝浦システム社
製 ＶＳ−Ａ１）を用いて、２５℃における粘度を測定
し、粘度の極小値から、ポリマーＡおよびＢの固相化中
和率（Ｘ）を求めところ、それぞれ３２％および３５％
であった。また横軸をポリマーＡ、Ｂの中和率（％）、
縦軸を溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）として、ポリマーＡ、
Ｂの中和率（％）および溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）の関
係を図５に示す。

【０１２４】（実施例１） −ポリマー溶液の調製− ・ポリマーＡ・・・１００部 ・水酸化テトラメチルアンモニウム２５重量％（２．７
Ｎ）水溶液（関東化学社製）・・・５６部 ・蒸留水・・・２１１０部

【０１２５】上記組成の溶液を、マグネチックスターラ
ーを用いて、水浴中で８０℃に加熱した条件で攪拌・溶
解しポリマー溶液（１）を得た（ポリマー溶液調製工
程）。

【０１２６】＜ポリマー中和率の算出＞得られたポリマ
ー溶液（１）について、その組成から、全ポリマー中の
全酸性官能基のモル当量を下記式（３）、全ポリマー中
の中和された酸性官能基のモル当量を下記式（４）から
導き、式（２）に従ってポリマーの中和率を計算したと
ころ、６０％であった。

【０１２７】式（３）

【数３】

【０１２８】式（４）

【数４】 尚、式（４）において、規定度（Ｎ）は、ＪＩＳ Ｋ
０２１１ １５０３（１９９７年版）に準じて算出した
値を指す。

【０１２９】＜ポリマー溶液の濁度の測定＞得られた溶
液の波長６６０ｎｍでの吸光度を、吸光光度計（日立製
作所製Ｕ−３２１０）用いて測定し、あらかじめ作成し
たホルマジン標準液の検量線からポリマー溶液の濁度を
求めたところ、３３であった。

【０１３０】−アリカリ金属イオン除去処理− ブルー顔料ＰＢ−１５：６（大日精化社製）・・・２０
部 純水・・・８０部 上記の組成物を、ステンレス製容器中で超音波ホモジナ
イザー（ＳＭＴ社製ＵＨ−６００Ｓ型）を用いて３時間
攪拌分散し、静置した後、上澄み溶液を除去した。再度
純水を８０部加えて攪拌、静置、上澄み除去、からなる
デカント処理を２０回繰り返し、顔料からアルカリ金属
イオンを洗浄除去した（アルカリ金属イオン除去工
程）。洗浄終了後、ブルー顔料を遠心分離した後、凍結
乾燥して、ブルー顔料（１）を調製した。

【０１３１】ブルー顔料（１）中のアルカリ金属イオン
（カリウムイオンおよびナトリウムイオン濃度につい
て、ブルー顔料（１）を灰化して王水溶解し、溶解液を
高周波誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ セ
イコー電子工業社製 ＳＰＳ１２００ＶＲ）を用いて測
定したところ、カリウムイオン濃度が４８ｐｐｍ、ナト
リウムイオン濃度が４４ｐｐｍであった。

【０１３２】−着色膜形成液の調製− ポリマー溶液（１）９１．０部と、ブルー顔料（１）
５．８部と、塩化アンモニウム（和光純薬社製）５．８
部と、水酸化テトラメチルアンモニウム２５ｗｔ％
（２．７Ｎ）水溶液２．８部と、からなる組成物を、ジ
ルコニアビーズを用いたボールミルで７２時間分散し、
孔径０．４５μｍのメンブランフィルタで加圧ろ過して
着色膜形成液を調製した（着色剤添加工程）。カリウム
イオンおよびナトリウムイオンの濃度を、ブルー顔料
（１）の場合と同様な方法で測定したところ、それぞ
れ、５．０ｐｐｍおよび４．５ｐｐｍであった。

【０１３３】−低電位電着− −−着色膜の形成−− 石英ガラス基板（厚み：０．５ｍｍ）表面に、スパッタ
リング法によりＩＴＯ膜（厚み：０．１μｍ）を製膜
し、導電性基板を作製した。図２に示した膜形成装置１
００を用い、着色膜形成液１７を電着槽２２に収容し、
ＩＴＯ膜が着色膜形成液１７の液面と接するよう導電性
基板を配置した。その後、ポテンシオスタット１９を用
い、電極間電位が＋２．４Ｖの電位差になるように電圧
を印加し、導電性基板表面に着色膜を形成した。

【０１３４】その後、膜形成装置１００から導電性基板
を外し、１×１０^-2ｍｏｌ／ｌの塩化アンモニウム溶液
を用いて充分に洗浄した後、超純水を用いてさらに洗浄
し、７０℃の乾燥機中で５分間乾燥させた。

【０１３５】−−着色膜の評価−− 得られた着色膜について、光学顕微鏡で４０倍に拡大し
た画像から、着色膜の均一性（着色膜の粗さ、顔料分散
性等を含む）を中心とした品質を確認した。得られた着
色膜は、むらのない均一で高品質なものであった。

【０１３６】−光電着− −−着色膜の形成−− 石英ガラス基板（厚み：０．５ｍｍ）表面に、スパッタ
リング法によりＩＴＯ膜（厚み：０．１μｍ）を製膜
し、さらにＩＴＯ膜表面にスパッタリング法によりＴｉ
Ｏ₂膜（厚み：０．２μｍ）を製膜した後、３６０℃の
環境下において１０分間、４％の水素ガスを混合する窒
素ガス中で還元処理して、導電性基板を作製した。

【０１３７】図４に示した膜形成装置２００を用い、着
色膜形成液１７’を電着槽２２’に収容し、ＴｉＯ₂膜
が着色膜形成液１７’の液面と接するように配置させ
た。その後、着色膜形成液１７’と接していない側の導
電性基板面にフォトマスク２０を密着させ、その上か
ら、水銀キセノンランプ（山下電装製：波長３６５ｎ
ｍ：光強度５０ｍＷ／ｃｍ²）で４秒間露光した。この
時、ＴｉＯ₂膜が、飽和カロメル電極に対して＋１．７
Ｖのバイアス電位差になるように電圧を印加し、ＴｉＯ
₂表面の光照射領域のみに着色膜を形成した。その後、
膜形成装置２００から導電性基板を外し、１×１０^-2ｍ
ｏｌ／ｌの塩化アンモニウム溶液を用いて充分に洗浄し
た後、超純水を用いてさらに洗浄し、７０℃の乾燥機中
で５分間乾燥させた。

【０１３８】−−着色膜の評価−− 得られた着色膜について、低電位電着における着色膜の
評価と同様にして、エッジのシャープさを中心とした品
質を確認した。得られた着色膜は、エッジがシャープで
ずれがなく高品質であった。

【０１３９】−液晶配向性評価− 光電着法によって形成された着色膜表面にスパッタリン
グ法により膜厚０．１μｍのＩＴＯ膜を形成し、その
後、配向膜形成用ポリアミック酸溶液（東レＬＰ−７２
Ａ）をスピンコート法によって塗布し、９０℃で１０分
間、１２５℃で２０分間、２５０℃で３０分間熱処理し
て、膜厚０．１μｍのポリイミド配向膜を形成した。厚
さ０．５ｍｍの石英ガラス基板上に同様にＩＴＯ膜とポ
リイミド膜を製膜したものを、スペーサーを介してギャ
ップ６μｍになるようにかぶせ、周辺をエポキシ樹脂
（三井東圧化学社製ＥＳ−４５００）で液晶の注入口を
残して封止してセルを作製した。セル中に液晶（メルク
ジャパン社製ＺＬＩ−３１０１）を注入口から真空吸引
によってセル中に注入し、その後、注入口をエポキシ樹
脂で封止した。１００℃で２時間熱処理後、電圧保持率
測定装置（東陽テクニカ社製，ＶＨＲ−１Ａ／Ｓ型）を
用いて電圧保持率を測定したところ、９３％と実用上問
題のない値であった。

【０１４０】（実施例２） −ポリマー溶液の調製− ・ポリマーＢ・・・１００部 ・水酸化テトラメチルアンモニウム２５重量％（２．７
Ｎ）水溶液（関東化学社製）・・・５２部 ・蒸留水・・・２１１０部 実施例１のポリマー溶液の調製において、溶液の組成を
上記組成に代えたほかは、実施例１と同様にしてポリマ
ー溶液（２）を調製した。また、実施例１と同様にして
ポリマーの中和率の算出およびポリマー溶液の濁度の測
定を行った。中和率は６０％、濁度は３３であった。

【０１４１】−着色膜形成液の調製− ポリマー溶液（２）９１．０部と、ブルー顔料（１）
５．８部と、水酸化テトラメチルアンモニウム２５ｗｔ
％（２．７Ｎ）水溶液２．８部と、からなる組成物に代
えたほかは、実施例１と同様にして着色膜形成液を調製
した。また、カリウムイオンおよびナトリウムイオンの
濃度を、実施例１と同様な方法で測定したところ、それ
ぞれ、５．０ｐｐｍおよび４．５ｐｐｍであった。

【０１４２】−低電位電着・光電着・着色膜の評価− 実施例１の低電位電着および光電着と同様にして、上記
着色膜形成液を使用して、低電位電着および光電着によ
り着色膜を形成した。その後、低電位電着の場合は１７
０℃で３０分間、空気中で熱処理を行い、光電着の場合
は１７０℃で３０分間、窒素雰囲気中で熱処理を行っ
た。実施例１と同様にして着色膜の評価を行った。低電
位電着法により得られた着色膜は、むらのない均一で高
品質なものであった。光電着法により得られた着色膜
は、エッジがシャープでずれがなく高品質であった。

【０１４３】また、得られた熱処理後の着色膜の耐溶剤
性に関しても評価（低電位電着で得られた着色膜の場合
は、該着色膜をアセトンに３０分間浸漬する耐溶剤性試
験による評価、光電着で得られた着色膜の場合は、該着
色膜をＮ−メチルピロリドンに５分間浸漬する耐溶剤性
試験による評価）したところ、低電位電着および光電着
により得られた着色膜はいずれも、膜の溶解やハガレは
まったく起こらず、耐溶剤性に優れていた。

【０１４４】−液晶配向性評価− 実施例１と同様な方法で液晶セルを作製し、電圧保持率
を評価したところ、９２％と実用上問題のない値であっ
た。

【０１４５】（比較例１） −ポリマー溶液の調製− ポリマーＡ・・・１００部 水酸化テトラメチルアンモニウム２５ｗｔ％（２．７
Ｎ）水溶液（関東化学社製）・・・６９部 蒸留水・・・２０９５部 溶液の組成を上記組成に代えたほかは、実施例１と同様
にして、中和率７５％のポリマー溶液（３）を調製し
た。この溶液の濁度は９であった。

【０１４６】−着色膜形成液の調製− ポリマー溶液（３）９１．０部と、ブルー顔料（１）
５．８部と、塩化アンモニウム（和光純薬社製）０．４
部と、水酸化テトラメチルアンモニウム２５ｗｔ％
（２．７Ｎ）水溶液（関東化学社製）２．８部と、から
なる組成物に代えたほかは、実施例１と同様にして着色
膜形成液を調製した。また、カリウムイオンおよびナト
リウムイオンの濃度を、実施例１と同様な方法で測定し
たところ、それぞれ、５．０ｐｐｍおよび４．５ｐｐｍ
であった。

【０１４７】−低電位電着・光電着・着色膜の評価− 実施例１の低電位電着および光電着と同様にして、上記
着色膜形成液を使用して、低電位電着および光電着によ
り着色膜を形成した後、同様にして着色膜の評価を行っ
た。低電位電着では電着しなかったため、着色膜は得ら
れなかった。また、光電着でも同様に着色膜は形成され
なかった。

【０１４８】（比較例２）ブルー顔料（１）の代わり
に、アルカリ金属除去処理を行わないブルー顔料ＰＢ−
１５：６の２０部を用いた以外は、実施例１と同様にし
て、カラーフィルター用着色膜形成液を調製した。ブル
ー顔料ＰＢ−１５：６中のアルカリ金属イオン濃度は、
カリウムイオンが１０００ｐｐｍ、ナトリウムイオンが
３００ｐｐｍであり、着色膜形成液中のアルカリ金属イ
オン濃度は、カリウムイオンが１００ｐｐｍ、ナトリウ
ムイオンが３０ｐｐｍであった。

【０１４９】−低電位電着・光電着・着色膜の評価− 実施例１の低電位電着および光電着と同様にして、上記
着色膜形成液を使用して、低電位電着および光電着によ
り着色膜を形成した後、同様にして着色膜の評価を行っ
た。いずれの方法でも良好な着色膜が得られた。

【０１５０】−液晶配向性評価− 実施例１と同様な方法で液晶セルを作製し、電圧保持率
を評価したところ、７５％であり、実施例１および２と
比較して劣るものであった。

【０１５１】以上から、実施例に記載した本発明のカラ
ーフィルター用着色膜形成液は、電着性が良好であり、
さらに、得られた着色膜は高品質なものであり、フォト
マスクによるパターニングを行なって作製した場合も、
エッジのシャープな高品質なものであった。また、本発
明のカラーフィルター着色膜形成液によって形成された
着色膜は、デバイスに悪影響を与えることなく、電圧保
持率を実用上問題のないレベルに維持することが可能で
あった。さらに、実施例２より、着色膜を構成するポリ
マー中に熱架橋性官能基を有する構成単位が存在するこ
とにより、耐溶剤性を付与させることができた。

【０１５２】

【発明の効果】本発明のカラーフィルター用着色膜形成
液は、ポリマーの中和率が低電位での電着可能な領域に
あることから、低エネルギーで着色膜形成が可能で、環
境に優しく、かつ、高品質な着色膜を形成することがで
きる。また、フォトリソグラフィ工程を経ないでパター
ニングすることが可能で、水素ガスの発生もほとんどな
いことから、低コストで安全な着色膜を形成することが
できる。さらに、アルカリ金属イオンをほとんど含まな
い本発明のカラーフィルター用着色膜形成液を使用して
製造されたカラーフィルターは、ＴＦＴ駆動素子等の動
作性が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 着色膜形成液におけるポリマーの中和率
（％）と着色膜形成液の粘度（２５℃）との関係を表し
たグラフ、および、該ポリマーの中和率（％）と着色
膜形成液に顔料が含まれている場合の該顔料の粒子径
（体積平均粒子径Ｄ₅₀）と、の関係を表したグラフ、
を示す図である。

【図２】 低電位電着により着色膜の形成を行う膜形成
装置の概略構成図である。

【図３】 光電着に用いる導電性基板の構成図である。

【図４】 光電着法により着色膜の形成を行う膜形成装
置の概略構成図である。

【図５】 実施例に用いたポリマーＡ、Ｂの中和率
（％）および溶液の粘度（ｍＰａ・ｓ）の関係を示す図
である。

【符号の説明】

１１，１１’：光透過性基板 １２，１２’：導電層 １２’’，１３’’：着色膜を形成する側の面 １３’：半導体層 １４，１４’：着色膜 １５，１５’：導電性基板 １６：光源 １７，１７’：着色膜形成液 １８，１８’：カウンター電極 １９，１９’：ポテンシオスタット ２０：フォトマスク ２１，２１’：参照電極 ２２，２２’：電着槽 ２３，２３’：塩橋 １００，２００：膜形成装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 義弘 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 圷 英一 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 大津 茂実 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 BA47 BA62 BB02 BB42 BB46 4F070 AA29 AA32 AA37 AB10 AC19 AC46 AE04 CB01 CB03 4J038 CG141 CH191 CH201 GA06 HA156 HA306 JB03 JB09 JB11 JB39 KA08 LA06 MA12 MA15 PA04 PB08 PC03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、酸性官能基を有するポリマ
   ーと、塩基性化合物と、着色剤と、水と、を含有するカ
   ラーフィルター用着色膜形成液であって、 前記ポリマーの中和率が、Ｘ〜（Ｘ＋３０）％（Ｘは、
   ２５℃において、着色膜形成液の粘度が最小となる時の
   ポリマーの中和率（固相化中和率）を表す。）であり、
   前記着色膜形成液中のアルカリ金属イオン濃度が、５０
   ｐｐｍ以下であることを特徴とするカラーフィルター用
   着色膜形成液。
2. 【請求項２】 前記ポリマーが、熱架橋性官能基を有す
   ることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルター
   用着色膜形成液。
3. 【請求項３】 前記ポリマーが、熱架橋性官能基を有す
   る下記化学式（１）で表される構成単位を有することを
   特徴とする請求項１に記載のカラーフィルター用着色膜
   形成液。 化学式（１） 【化１】 （ここで、Ｒ₁は水素またはメチル基を示し、Ｒ₂、Ｒ₃
   は、それぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基またはア
   ラルキル基を示し、ｎは正の整数を示す。）
4. 【請求項４】 前記着色剤成分を除いた濁度が、１００
   度以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載のカラーフィルター用着色膜形成液。
5. 【請求項５】 前記ポリマーが、アクリル酸由来構成単
   位および／またはメタクリル酸由来構成単位を共重合成
   分として含み、前記ポリマーの酸価が１００〜１６０で
   あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
   カラーフィルター用着色膜形成液。
6. 【請求項６】 前記着色剤中のアルカリ金属イオン濃度
   が、１６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１
   〜５のいずれかに記載のカラーフィルター用着色膜形成
   液。
7. 【請求項７】 少なくとも、酸性官能基を有するポリマ
   ーと、塩基性化合物と、着色剤と、水と、を原料とし、
   これらを混合することで混合液を調製して、請求項１〜
   ６のいずれかに記載のカラーフィルター用着色膜形成液
   を製造する製造方法であって、 前記原料のいずれか１以上、または、前記混合液からア
   ルカリ金属イオンを除去するアルカリ金属イオン除去工
   程を有することを特徴とするカラーフィルター用着色膜
   形成液の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれかに記載の着色膜
   形成液を用いてカラーフィルターを製造する方法であっ
   て、少なくとも、導電性基板表面に電着法によって着色
   膜を形成する着色膜形成工程を有することを特徴とする
   カラーフィルターの製造方法。
9. 【請求項９】 前記電着法における着色膜を形成する際
   の電極間電位が、１０Ｖ以下であることを特徴とする請
   求項８に記載のカラーフィルターの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記着色膜形成工程の次工程として、
    加熱処理を行う熱処理工程を有することを特徴とする請
    求項８または９に記載のカラーフィルターの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記加熱処理の温度を、１２０〜２２
    ０℃とすることを特徴とする請求項１０に記載のカラー
    フィルターの製造方法。