JP2003005362A - 高透過青染料を用いた青色レジスト組成物及びカラ−フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のカラーフィルターよりも高い輝度（Ｗ
ｈｉｔｅ−Ｙ値）を有するカラーフィルターを染料を用
いて実現し、従来の水溶性染料を用いたカラーフィルタ
ーよりも耐溶剤性、耐久性を有するカラーフィルター用
の青色の着色レジストを提供し、また該着色レジストを
用いたカラーフィルターを提供する。 【解決手段】 塗膜とした際に、ＣＩＥ委員会で標準化
された表色系における測定値が、Ｆ１０光源測色でｙ座
標０．１４４０におけるＹ値１５以上の輝度を示す青色
レジスト組成物であって、且つ、下記式（１） 【化１】 で示される溶剤可溶性青染料、バインダー樹脂、光重合
性モノマー、光重合開始剤及び溶剤を含有する青色レジ
スト組成物である。該青色レジスト組成物を用いてカラ
ーフィルターを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ディスプレイ
並びにカラー表示用イメージセンサー等の分野で用いら
れるカラーフィルター製造用の着色組成物（以下単に着
色レジストという）であって、青染料を着色材料として
用いた透過の高い着色レジスト、及び該着色レジストを
用いたカラーフィルターに関する。特に、本発明は、携
帯用液晶ディスプレイに最適な高輝度型カラーフィルタ
ー製造用の着色レジストであって、青染料を着色材料と
して用いた透過の高い着色レジスト、及び該着色レジス
トを用いたカラーフィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶駆動のディスプレイにおいて、特に
カラー表示をするためには、液晶セル構成中にカラーフ
ィルターが配置されている。カラーフィルターの構成
は、一般的には、ガラス表面上に（１）遮光用のブラッ
ク部（Ｂｋ）、（２）カラー表示用のＲｅｄ（Ｒ）、Ｇ
ｒｅｅｎ（Ｇ）及びＢｌｕｅ（Ｂ）のカラーマトリック
ス、（３）カラーマトリックスを保持する透明な膜、更
に液晶を駆動するための透明電極膜の４つの部材層から
なっている。カラーフィルターにおけるこれらの層のう
ちのカラーマトリックス層を形成するために、種々の方
法、例えば、染料を用いた染色法、顔料を用いた各種の
顔料分散手法が、従来、提案されている。

【０００３】従来、染料を用いた染色法による液晶表示
装置用のカラーフィルターの製造には、例えば、特開平
１−１９８７２１号に示されるように次のようにして行
われている。規則性のある開口を有する光非透過部分
（ブラックマトリックス）を形成した基板（ガラス）上
に全面にゼラチン、カゼイン等の水溶性の感光性染色基
材を塗布し、次いで、所定パターンの露光用のマスクを
用いて紫外線を照射し、所定の開口の感光性染色基材を
架橋重合反応させる。次いで、現像液で現像して島状パ
ターンを得た後、例えば、緑（Ｇ）染料を溶解した染色
水溶液で所定の箇所の島状パターンに対して染色を行
い、緑（Ｇ）カラーフィルターを得る。次いで、他の色
についても上記と同様な手順で所定の箇所の島状パター
ンに対して順次染色して、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青
（Ｂ）の光の三原色のパターンを形成した液晶表示用カ
ラーフィルターを得る。染色法により得られるカラーフ
ィルターは、基板上の水溶性の感光性染色基材を染料水
溶液により染色しているために、耐溶剤性や耐久性に劣
るという欠点がある。

【０００４】一方、顔料、感光性樹脂、溶剤からなる着
色レジストを用いた顔料分散法による液晶表示用カラー
フィルターの製造方法は、例えば、次のようにして行わ
れている。すなわち、透明感光性樹脂に有機顔料、無機
顔料等の着色剤を分散した感光液を透明ガラス基板上に
塗布して感光性樹脂層を形成する。次に、この感光性樹
脂層上に所定形状の開口パターンを有するマスクを載置
し、露光・現像を行い第一着色層を形成する。同様にし
て第二着色層、第三着色層を形成して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各
着色層を備えたカラーフィルターを得ることができる。
顔料分散法により得られたカラーフィルターは染色法に
よるものに比べ、耐溶剤性や耐久性に優れるため現在、
カラーフィルターの製造には顔料分散法が主流となって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、携帯電話、携帯
端末等のモバイル機器の発展が著しく、小型で、高輝度
で視認性がよく、長時間充電不要な省エネルギー型であ
ることが求められている。

【０００６】現在、これらのモバイル機器に備えられる
液晶ディスプレイ用のカラーフィルターは、主として、
顔料分散法により得られたものである。しかしながら、
顔料を使用したカラーフィルターの透過を上げるために
粒径をできるだけ小さくした顔料を用いても、凝集が起
こりやすくなるため、十分な透過を発揮させる安定な微
粒子分散を行わせることは困難である。従って、顔料分
散法により得られたカラーフィルターを用いた液晶ディ
スプレイの視認性を良くするために、輝度の高いバック
ライトを組み合わせて用いることが一般に行われている
が、輝度を高くしたバックライトは大きな電力を必要と
し、省エネルギーにはならない。

【０００７】一方、従来の染色法により得られたカラー
フィルターは、染料を溶解した溶液状態では透過が高い
ものの、着色塗膜とした場合には、膜表面に結晶が生
じ、溶液状態と同様の透過を再現することは困難であ
る。従って、染色法によるカラーフィルターを用いた液
晶ディスプレイにおいても、同様に高い輝度を有するバ
ックライトと組み合わせることが行われている。

【０００８】そこで本発明は、従来のカラーフィルター
よりも高い輝度（Ｗｈｉｔｅ−Ｙ値）を有するカラーフ
ィルターを染料を用いて実現し、且つ、従来の水溶性染
料を用いたカラーフィルターよりも耐溶剤性、耐久性を
有するカラーフィルター用の青色の着色レジストを提供
すること、及び該着色レジストを用いたカラーフィルタ
ーを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るための本発明の青色レジスト組成物は、塗膜とした際
に、ＣＩＥ委員会で標準化された表色系における測定値
が、Ｆ１０光源測色でｙ座標０．１４４０におけるＹ値
１５以上の輝度を示す青色レジスト組成物であって、且
つ、下記式（１）

【００１０】

【化２】

【００１１】で示される溶剤可溶性青染料、バインダー
樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤及び溶剤を含有
するカラーフィルター用青色レジスト組成物である。

【００１２】前記ＣＩＥ委員会で標準化された表色系で
は、三色刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と三色係数（ｘ，ｙ，
ｚ）から選択された、（Ｙ，ｘ，ｙ）で表される測色値
で表色することが一般的に用いられている。日本におけ
るＪＩＳ規格では、ｚ−８７０１に定められており、
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表されて「ＸＹＺ表色系」と呼ばれて
おり、前記測色値（Ｙ，ｘ，ｙ）と全く同じ内容であ
る。Ｙ（ラージワイ）は基本的に明るさを表すパラメー
タであり、ｘとｙは、その色の色質（色相と彩度）、即
ち、色度座標を表すパラメータである。

【００１３】本発明の青色レジスト組成物は、前記式
（１）で示される溶剤可溶性青染料を含有し、且つ該溶
剤可溶性青染料は、溶剤、例えば、シクロヘキサノン、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等
に対する溶解性が２重量％以上である。

【００１４】本発明の青色レジスト組成物は、塗膜とし
たときにＦ１０光源測色でｙ座標０．１４４０における
Ｙ値１５以上であるので、透過の高い青色塗膜を形成す
ることができる。また、本発明の青色レジスト組成物に
よる青色パターンと、他の三原色の染料又は顔料を含む
赤色パターンと緑色パターンを組み合わせてなるカラー
フィルターは、それらの色（Ｙ，ｘ，ｙ）の重心である
ホワイト−ポイントの白輝度（Ｗｈｉｔｅ−Ｙ）の値が
高いものとなる。

【００１５】青色レジスト組成物 本発明の青色レジスト組成物に使用する溶剤（例えばシ
クロヘキサノン溶剤等）は、前記式（１）で表される溶
剤可溶性青染料を２重量％以上溶解する溶剤であること
が好ましい。前記式（１）で表される染料の溶剤に対す
る溶解性が２重量％未満であると、塗膜にした際に、Ｆ
１０光源測色でｙ座標０．１４４０におけるＹ値１５以
上の輝度にはならず、透過が高い青色とはならない恐れ
があり、好ましくない。

【００１６】上記溶剤可溶性青染料は、塗膜とした際
に、Ｆ１０光源測色で４１０ｎｍの光に対する透過率が
９５％以上、４７０ｎｍの光に対する透過率が９０％以
上、且つ６００ｎｍの光に対する透過率が１０％以下で
あることが望ましい。前記式（１）で示される化合物
は、例えば、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒド（１
ｍｏｌ）とエチルベンジル−ｍ−トルイジンスルホン酸
（２ｍｏｌ）とを縮合したのち、重クロム酸ナトリウム
又は過酸化鉛等で酸化して得られたものを、中和後、塩
化ナトリウムで塩析し、更に膜処理して、精製すること
により製造することができる。

【００１７】本発明の青色レジスト組成物は、溶剤可溶
性青染料、バインダー樹脂、光重合性モノマー、光重合
開始剤及び溶剤を含有する。

【００１８】本発明の青色レジスト組成物に使用可能な
バインダー樹脂には、光重合性モノマーに対して相溶性
がある線状有機高分子重合体であって、溶剤に可溶で現
像可能なものを好ましく用いることができる。具体的に
は、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタ
コン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重
合体、部分エステル化マレイン酸共重合体、ポリイミド
樹脂等を用いることができるが、特に、透過、加工適
性、耐熱性の理由から、アクリル系樹脂を用いることが
好ましい。

【００１９】本発明の青色レジスト組成物に使用可能な
光重合性モノマーには、少なくとも１個の付加重合可能
なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常温において１０
０℃以上のものが好ましい。具体的には、単官能のアク
リレートやメタクリルレート、多官能アルコールにエチ
レンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後
メタクリルレート化したもの等を用いることができる。
さらに、ポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と
メタクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレー
ト類等の多官能アクリレートやメタアククリレート、光
硬化性モノマー及びオリゴマー、ブチラール樹脂、スチ
レン−マレイン酸共重合体、ポリ酢酸ビニル、フェノー
ル樹脂等を用いることができるが、反応性の理由から、
多官能性アクリレートモノマーを使用するのが好まし
い。

【００２０】本発明の青色レジスト組成物に使用可能な
光重合開始剤には、ビシナールポリケトアルドニル化合
物、α−カルボニル化合物、アシオインエーテル、多岐
キノン化合物、トリアリルイミダゾールダイマー／ｐ−
アミノフェニルケトンの組合せ、トリオキサジアゾール
化合物等が挙げられ、好ましくは、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
タノン（イルガキュア３６９：商品名、チバスペシャル
ティケミカルズ社製）が挙げられる。そのうち、ビスイ
ミダゾール系光重合開始剤は高感度のために好ましい。

【００２１】本発明の青色レジスト組成物に使用可能な
溶剤には、グリコールエーテル系、そのアセテート系、
酢酸エステル系、ケトン系の溶剤が適宜使用可能であ
る。特に、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテートが好適に使用できる。

【００２２】本発明の染料系青色レジストと従来の顔料
系青色レジストによる塗膜の比較図１は、溶剤可溶性青
染料を含有する本発明の青色レジスト組成物を用いて下
記の製造例で作成した塗膜のＦ１０光源測色での透過率
（％）の分光分布曲線（実線）と、従来の青顔料分散液
を用いて下記の製造例で作成した塗膜の分光分布曲線
（点線）とを示す。また、図２にＦ１０光源の分光分布
曲線を示す。図２のＦ１０光源の分光分布曲線の青色箇
所のピークは４７０ｎｍに最大ピークと４１０に少ピー
クが存在する。ここで、図１における、青染料含有青色
レジスト組成物を用いた青色塗膜の４１０ｎｍの光に対
する透過率は９６％であり、また、４７０ｎｍの光に対
する透過率は９０．７％を示すのに対して、図１におけ
る、従来の青顔料分散液を用いた青色塗膜の４１０ｎｍ
の光に対する透過率は６０．８％、また４７０ｎｍの光
に対する透過率は８４．０％を示している。

【００２３】図１から分かるように、Ｆ１０光源の青色
箇所の透過率の最大ピーク４７０ｎｍ及び少ピーク４１
０ｎｍにおいて、本発明の青染料含有青色レジスト組成
物による青色塗膜の方が、従来の青顔料分散液による塗
膜よりも透過率が高い。また、図１の両者の分光分布曲
線において、青色付近のカーブの立ち上がりにおいて、
本発明の青染料含有青色レジスト組成物による青色塗膜
の方が、従来の青顔料分散液による塗膜よりも遥かに高
透過率であり、且つ青色波長領域の全てに透過率が高い
ので鮮やかで、明るい色再現が可能となる。

【００２４】図１のグラフに実線で示した青染料含有青
色塗膜のデータに用いた塗膜の製造は、次のようにして
行った。即ち、アクリル共重合組成物６．７重量部、ジ
ペンタエリスリトールペンタアクリレート１．３重量
部、モルフォリノフェニル系光重合開始剤０．４重量
部、シクロヘキサノン１１６重量部、前記式（１）で表
される化合物２．０重量部を十分撹拌し、塵を取り除く
ために１．５μｍフィルターにより液を濾過した。この
濾液をスピンコーターにより厚さ０．７ｍｍの無アルカ
リガラス上にスピンコートし、その後、９０℃に加温し
たホットプレート上で３分間乾燥し、その後、前面に露
光量１００ｍＪ／ｃｍ² で露光し、１８０℃に加温した
オーブン中で３０分間ポストキュアさせ、膜厚が約１．
５μｍの青色塗膜を形成した。

【００２５】図１のグラフに点線で示した青顔料含有塗
膜のデータに用いた塗膜の製造は、次のようにして行っ
た。即ち、上述の溶剤シクロヘキサンの代わりに、プロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを、着
色成分の前記式（１）で表される化合物の代わりに、顔
料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５）を対顔
料重量比０．４の分散液（アジスパーＰＢ−８２１、味
の素社製）、プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテートを用いて、ビーズミル等で分散した顔料分散
液使用して、同様に膜厚が約１．５μｍの青色塗膜を形
成した。

【００２６】カラーフィルターの製造例 例えば、ブラックマトリックスを有する本発明のカラー
フィルターの製造例を図３を参照して次に示す。図３に
おいて（１）−（７）は工程順を示す。ガラス基板１上
に、ブラックマトリックス形成用レジスト組成物２を全
面塗布し（１）、ブラックマトリックス形成用のフォト
マスク（図示せず）を介して露光し（２）、これを現像
することによりブラックマトリックスパターン３を形成
する（３）。次いで、光の三原色の一色、本発明の青色
レジスト組成物４を全面に塗布して塗膜を形成し
（４）、所定の位置に開孔を有する青色パターン用のフ
ォトマスク（図示せず）を介してパターンを露光し
（５）、これを現像することによって青色パターン５
（Ｂ）を形成する（６）。次いで、三原色の他の色の一
色、例えば、赤色レジスト組成物を全面に塗布して塗膜
を形成し、所定の位置に開孔を有する赤色パターン用の
フォトマスクを介してパターンを露光し、これを現像す
ることによって赤色パターン６（Ｒ）を形成する。最後
に、同様にして、残りの三原色の一色、例えば、緑色レ
ジスト組成物を用いて、緑色パターン７（Ｇ）を形成す
ることにより、青、赤、緑からなるパターンのカラーフ
ィルターを得る（７）。なお、赤色レジスト組成物は赤
顔料でも或いは赤染料を含有するものでもいずれでもよ
く、また、緑色レジスト組成物は緑顔料でも或いは緑染
料を含有するものでもいずれでもよい。その後、必要に
応じて、画素部の保護と平坦化のために、表面に透明ト
ップコート層を設置し、その上に透明電極用のＩＴＯ膜
を成膜してもよい。

【００２７】

【実施例】青色レジスト組成物の調製 溶剤に高溶解性であり、高透過染料として、前記式
（１）で表される化合物を用いて、図１のグラフに関し
て上記説明の青染料を含有する青色レジスト組成物を用
い作成した膜の製造方法と全く同じ方法により青色レジ
スト液を調製した。

【００２８】青色塗膜の形成 得られた青色レジスト液をスピンコーティングにより塗
布、乾燥、１００ｍＪ／ｃｍ² の光量で露光した後、塗
膜を完全に硬化させ且つ残存する溶剤を揮発させる目的
で１８０℃、３０分間ポストキュアを行って厚み約１．
５μｍの青色塗膜を形成した。

【００２９】比較のため、汎用の青顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉ
ｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５：６）分散液を作成し、同様
の条件により膜厚約１．５μｍの青色塗膜を作成した。

【００３０】それぞれの塗膜について、分光透過率測定
を行い、両塗膜の比較を行うために、色度ｙを一定にす
る（即ち、青を一定にする）シュミレーションにより色
補正をかけて得た、色度（ｘ，ｙ）と輝度（Ｙ）を下記
の表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１によれば、本発明の溶剤可溶性青染料
を溶解してなる青色レジスト組成物を用いて作成した青
色塗膜は、顔料分散系の青色レジスト組成物を用いたも
のよりも輝度が２．６５９も上昇し、顔料分散系よりも
遥かに高い輝度を示しており、即ち、本発明の青色塗膜
は高透過であることが分かる。

【００３３】白輝度（Ｗｈｉｔｅ−Ｙ）の測定 前記工程で得られた高透明青染料を含有する青色塗膜
と、汎用の緑顔料を用いて形成した緑色塗膜と、汎用の
青顔料を用いて形成した青色塗膜について、それぞれ
Ｒ、Ｇ、Ｂ色再現域（三原色三角形）を求め、その重心
（Ｗｈｉｔｅ−ｐｏｉｎｔ）の白輝度（Ｗｈｉｔｅ−
Ｙ）を算出した。その結果を下記の表２に示す。また、
赤色塗膜、緑色塗膜、青色塗膜についてそれぞれ汎用の
赤顔料、緑顔料、青顔料を用いて形成した場合について
も、前記と同様にその重心（Ｗｈｉｔｅ−ｐｏｉｎｔ）
の白輝度（Ｗｈｉｔｅ−Ｙ）を算出し、その値を下記表
２に示す。また、実施例記載の青色塗膜作製方法の、青
顔料（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ １５）の代わ
りに、赤顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５
４）、調色緑顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅ
ｎ ３６ ＋ Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ
１３８）を用いて同様に、それぞれ赤色塗膜、緑色塗
膜を形成した。前記青色塗膜と、これらの緑色塗膜、青
色塗膜について三原色三角形を求めその重心（Ｗｈｉｔ
ｅ−ｐｏｉｎｔ）の白輝度（Ｗｈｉｔｅ−Ｙ）を算出
し、その値を下記表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２に示すように、高透過の溶剤可溶性青
染料を用いた方が、汎用の青顔料を用いたものよりも、
高い白輝度となることが分かる。なお、ＮＴＳＣ比は４
５％に統一した。ところで、ＮＴＳＣ比とは、National
Television System Cmmmitteeで設定されたＲ、Ｇ、Ｂ
の三原色の色度点より形成される色再現面積に対する面
積比である。

【００３６】

【発明の効果】高透過の溶剤可溶性青染料を含有する青
色レジスト組成物を用いることにより、明るい（高いＹ
値）の青色塗膜が得られ、その結果、この青色塗膜をカ
ラーフィルターの青色パターンに適用し、赤色パターン
と緑色パターンと組合せた場合には、それらの色（Ｙ，
ｘ，ｙ）の重心であるホワイト−ポイントの白輝度（Ｗ
ｈｉｔｅ−Ｙ）の値が高いカラーフィルターを実現する
ことができる。しかも、従来の水溶性染料を用いたカラ
ーフィルターよりも耐溶剤性、耐久性に優れたカラーフ
ィルターとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高透過の溶剤可溶性青染料を含有する本発明の
青色レジスト組成物を用いて作成した塗膜のＦ１０光源
測色での透過率（％）の分光分布曲線（実線）と、従来
の青色顔料分散液を用いて作成した塗膜の分光分布曲線
（点線）とを示す。

【図２】Ｆ１０光源の分光分布曲線を示す。

【図３】本発明のカラーフィルターの製造例を示す。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ ブラックマトリックス形成用レジスト組成物 ３ ブラックマトリックスパターン ４ 青色レジスト組成物 ５ 青色パターン ６ 赤色パターン ７ 緑色パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 7/033 Ｇ０３Ｆ 7/033 (72)発明者 小島 正好 東京都北区志茂三丁目43番19号 日本化薬 株式会社内 (72)発明者 梶浦 典子 東京都北区志茂三丁目43番19号 日本化薬 株式会社内 Ｆターム(参考） 2H025 AA06 AB13 AC01 AD01 BC14 BC31 BC51 CA01 CA27 CA28 CB10 CB13 CC03 2H048 BA02 BA16 BA25 BA29 BA43 BA47 BA48 BB02 BB42 BB46 CA04 CA14 CA19 2H091 FA02Y FB02 GA01 LA15 LA30

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗膜とした際に、ＣＩＥ委員会で標準化
   された表色系における測定値が、Ｆ１０光源測色でｙ座
   標０．１４４０におけるＹ値１５以上の輝度を示す青色
   レジスト組成物であって、且つ、下記式（１） 【化１】 で示される溶剤可溶性青染料、バインダー樹脂、光重合
   性モノマー、光重合開始剤及び溶剤を含有するカラーフ
   ィルター用青色レジスト組成物。
2. 【請求項２】 溶剤が請求項１記載の式（１）で表され
   る溶剤可溶性青染料を２重量％以上溶解する溶剤である
   請求項１記載のカラーフィルター用青色レジスト組成
   物。
3. 【請求項３】 塗膜とした際に、Ｆ１０光源測色で４１
   ０ｎｍの光に対する透過率が９５％以上、４７０ｎｍの
   光に対する透過率が９０％以上、且つ６００ｎｍの光に
   対する透過率が１０％以下である請求項１又は２記載の
   カラーフィルター用青色レジスト組成物。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の青色レジスト
   組成物を用いて形成されるカラーフィルター。
5. 【請求項５】 請求項１、２又は３記載の青色レジスト
   組成物を用いて形成された青色パターンと、赤色パター
   ン及び緑色パターンを組み合わせて形成されるカラーフ
   ィルター。