JPH0339365A - 染料組成物、その製法及びそれを用いたカラーフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は染料組成物、その製造法及びそれにより染色さ
れたカラーフィルターに関する。

従来の技術 染色法によるカラーフィルターの製法は、基体となるガ
ラスやシリコンウェハなどの表面にストライブ状あるい
はモザイク状等（パターンという）の薄膜状の透明なカ
チオン性基を有する合成４Ｍ脂の皮膜またはゼラチン、
カゼイン、グルー等の蛋白質系天然高分子物質の皮膜を
設けて被着色皮膜とし、これを染料を用いて染色（着色
）することを基本原理としている。カラーフィルターの
具体的な製造プロセスとしては次の３つの方式が知られ
ている。

（１）着色すべき皮膜を基体表面に設けた後、マスクを
介して露光、現体して得られるパターンを染色して着色
層を形成する１次いで非着色性の保護コート皮膜を全面
に設け、この上に上記同様な操作により第２の着色すべ
き皮膜を設ける。以下必要によって着色層を逐次積層形
成させる。

（２）着色すべき皮膜を基体表面に設けた後、マスフを
介して露光、現像して得られるパターンを染色して着色
層を形成した後、タンニン酸などで染料の固着兼防染処
理を施こす、同様な操作により第２の着色すべき皮膜を
設ける。以下必要によって着色層を同一基体表面上に形
成させる。

（３）着色すべき皮殻（被着色皮膜）を基体表面に設け
る。その上にポジレジストの層を設けた後に、マスクを
介して露光、現像してパターン状に露出した被着色皮膜
を染色し、次いでポジレジスト層を剥離して着色部を形
成する。ポジレジスト層を設ける以降の操作を繰返し、
同一被着色皮膜を複数の色に所望のパターン状に染め分
ける。

上記のようなプロセスで製造されるカラーフィルターは
、通常原色系３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青
）または補色系３原色であるＹ（黄）、Ｍ（マゼンタ）
、Ｃ（シアン）、（Ｍは省略されることもある）に着色
された着色層を有している。カラーフィルターに要求さ
れる最も重要な特性は光学特性であり、各着色層の分光
特性が最終製品の価値を大きく支配することになる。

ところで、ゼラチン、カゼイン、グルー隻の蛋白質系天
然高分子物質はカチオン性基を有しているので、水溶性
のアニオン性の染料によって染色（着色）される。また
これらに代えて光硬化型の合成＃Ａ脂基材を用いる場合
には、樹脂成分中にカチオン性基を保持せしめることに
より、蛋白質系天然高分子物質と同様に水溶性のアニオ
ン性染料で染色されるようになる。

発明が解決しようとする課題 カラーフィルターとして所望される光学特性を得る為に
数多くの水溶性のアニオン性染料が単独であるいは混合
して使用されている。しかしながら所望の光学特性を与
えるような染料であってもその水溶液が染料及びその他
からなる大きな粒子を含むが為に染色された皮膜（カラ
ーフィルター）に付着しカラーフィルターの歩どまりを
下げるという問題がある。

課題を解決する為の手段 本発明者らは前記したような課題を解決する為に鋭意研
究を行った結果、本発明に到達した。即ち本発明は １、水媒体中において０．５μｍ以上の微粒子を生成し
ない水溶性染料とイオン封鎖剤を含有する染料＆ｌｌ初 物、水溶性染料とイオン封鎖剤とからなる水性液を熱処
理し次いでろ過することを特徴とする水媒体中において
０．５μ買以上の微粒子を生成しない水溶性染料とイオ
ン封鎖剤を含有する染料Ｍ７７！物の製法 ３、水媒体中において０．５μｍ以上の微粒子を生成し
ない水溶性染料とイオン封鎖剤を含有する染料組成物を
用いて染色されたカラーフィルタを提供する。

皮膜の染色に供すべき染色浴中で生成する不溶性の大き
な粒子は水溶性染料とＬｉ、　Ｎａ、に等のアルカリ金
属イオンを除く例えば鉄イオン、マグネシウムイオン、
カルシウムイオン等の金属イオンとの作用にまり生成す
るも事と考えられ、これらは−旦生成すると容易には除
去出来ないものである。カラーフィルター製造の為に使
用される水溶性染料は繊維の染色に供される水溶性染料
に比べ精製により金属イオン、狭雑物、不純物がより注
意深く除去されているものであるが、現在使用されてい
るカラーフィルター製造の為の水溶性染料の大部分の染
料が前記したような粗大粒子の生成という問題を有して
いるというのが現状である。

これに対して本発明の染料＆Ｉ或酸物水中において粗大
粒子を生成するということがないので染色された皮膜（
カラーフィルター）に染料を含む粗大粒子が付着すると
いうようなことがないのでカラーフィルターの歩どまり
が飛躍的に向上する。

本発明の詳細な説明する。

本発明において水溶性染料としてはアニオン性水溶性染
料が用いられ殊に好ましいものは酸性染料に属するもの
である。

又用いうるイオン封鎖剤の例としてはＥＤＴＡ　（エチ
レンシア壽ンーＮ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’　　−４酢酸）　、
ＥＤＴＡのモノ、ジ、トリテトラナトリウム塩、ＮＴＡ
　　（二［リレ３酢酸）　、ＮＴＡのナトリウム塩、Ｃ
ｙＤＴＡ　　Ｎ。

２−ジアミノシクロヘキサン−Ｎ、Ｎ、Ｎ“、Ｎ’−４
酢酸）　、Ｃｙ［ｌＴＡのナトリウム塩、ＩＩＥＤＴＡ
　　（１１−オキシエチルエチレンジアミン−Ｎ、Ｎ’
、Ｎ’　　−３酢Ｍ、）１！！ＤＴＡのナトリウム塩、
ＧＥＤＴ＾　〔エチレングリコールビス（β−アミノエ
チルエーテル）　−Ｎ、Ｎ、Ｎ’。

Ｎ′−４酢酸）　、ＧＥＤＴＡのナトリウム塩、ＥＤＴ
Ｐ　（エチレンシア壽ンーＮ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ″　−４プ
ロピオン酸）、Ｅ［ｌＴＰのナトリウム塩、ポリアクリ
ル酸、ポリアクリル酸ソーダ、クエン酸などのオキシカ
ルボン酸類、正リン酸ソーダ、重合リン酸ソーダ等が挙
げられる。

水溶性染料を通常は０．５〜５％（重量比）水に溶解（
又は懸濁）しそのＬｉ、　Ｎａ、　Ｋイオン以外の金属
イオンを定量し、その金属イオンとキレート当量ないし
キレート当量の２倍の前記イオン封鎖剤を加えてｐＨ５
〜１０より好ましくは６〜８において６０〜９５“Ｃよ
り好ましくは７０〜８０°Ｃにおいて処理を行う、処理
時間は任意であるが好ましくは０．５〜６０時間処理を
行う、熱処理が終了したならニトロセルロースタイプ又
はセルロースアセテートタイプの定量用ろ紙で孔径が０
．２μｌｌ程度のろ紙を使用してろ過し粗大粒子を除く
、得られたろ液はそのまま本発明の染料組成物として皮
膜の染色に供してもよいしより好ましくはろ液を蒸発乾
固して乾燥状態の本発明の染料組成物として皮膜の染色
に供される。

本発明の染料組成物を用いる皮膜の染色（カラーフィル
ターの製造）は例えば次のように行われる。

まず常法によりガラス板、シリコンウェハーの上にスト
ライブ状あるいはモザイク状等の’７１１Ｈ状の透明な
カチオン性基を有する合成樹脂の皮膜又はゼラチン、カ
ゼイン、グルー等の蛋白質の皮膜を設ける０次いで前記
染料Ｍ酸物を希釈又は溶解してえた染料の溶液に４０〜
９′０°Ｃで５〜２０分浸漬したのち水洗、乾燥して染
色された皮膜（カラーフィルター）を得る。なお染色に
供される染料溶液中の染料の濃度は任意であるが好まし
くは０．５〜ｌＯ％４１比）である。

本発明の染料組成物を用いて皮膜の染色を打つた場合に
は染料溶液中で粗大粒子を生成することがないのでカラ
ーフィルターに粗大粒子が付着してカラーフィルターの
歩どまりを低下させるというようなことがない。

実施例 実施例により本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ Ｈ３ Ｈ カップリングし生成したモノアゾ化合物を通常の方法で
クロム化し得られた２−１型クロム含金のした。原子吸
光により、Ｎａ、　Ｋ　、Ｌｉ、並びに構造的に含有さ
れるクロム以外の金属を分析したところ、Ｃａが５００
ｐｐｍ、Ｆｅ　が４００ｐｐｍ、Ｎｉが２００ｐｐ−で
あった、乾燥品を溶解し、Ｃａ、　Ｆｅ、　Ｎｉをキレ
ート化する為の当量、１３倍量のＥＤＴＡのナトリウム
を添加した後、８０℃で２４時間攪拌後、孔径０．２μ
メンブランフィルタ−でろ過した。

次いでそのろ液を、ステンレス製容器に入れ８０゛Ｃで
乾燥して本発明の染料組成物を得た。

実施例２ 実施・例１に於いて、色素以外の有機性不純物、油状物
を除去した後、更に、イオン交換樹脂（三菱化成製、ダ
イヤイオン、ＣＲ−１０、ＣＲ−２０）を使用してくり
返し処理を行った後乾燥した。原子吸光により含有され
るＮａ、　Ｋ　、　Ｉ、ｉ並びに染料構造として、含有
されるクロム以外の金属を分析したところＣａが２０ｐ
ｐｍ　、　Ｆｅ、　Ｎｉがｔｏｐｐｍであった。乾燥品
を溶解し、Ｃａ、　Ｆｅ、　Ｎｉをキレート化する為の
当量の１．１倍のＥＤＴＡの４ナトリウムを添加した後
、８０℃で４８時間攪拌後、０，２　μメンブランフィ
ルターでろ過後、ステンレス製容器で乾燥して本発明の
染料組成物を得た。

実施例３ 式（１）で示される化合物につき ＯＮＴ（２ 固液分離をくり返して精製し、色素以外の有機性不純物
、油状物質を除去した後、イオン交換樹脂（三菱化成ダ
イヤイオン、０Ｒ−１０、ＣＲ−２０）を使用し、くり
返し脱金属処理をした後乾燥した。原子吸光により分析
したところＣａ、　Ｆｅ、、　１１０ｐｐ−１ｐｂ。

は５１）１１１１であった。この染料粉を水に溶解後、
Ｃａ、、Ｆｅｓ　ｐｂをキレート化する為の当量の１．
２倍のＥＤＴＡのジテトラナトリウム塩を添加後、８０
℃で４８時間撹拌した０次いで、孔径０．２μメンブラ
ンフィルタ−でろ過し８０℃でステンレス容器で乾燥し
て本発明の染料組成物を得た。

実施例４ 実施例３に於いて、ＥＤＴＡの代わりに、ポリアクリル
酸・ソーダ（日本化薬（株）製、カヤフレジンＣ−２フ
　（Ｎ）　　）を、使用して本発明の染料組成物を得た
。

実施例５ 通常の方法でくり返し、酸塩析を行い、油状物質並びに
色素以外の有機性不純物を除去した銅フタロシアニンを
スルホン化した染料と、Ｎ　（Ｃ２Ｈ４ＯＨ）ｚ １：１　（重量比）の混合物からなるグリーン染料を原
子吸光法で分析したところＮａ、　Ｋ　、　Ｌｉ以外の
金属はＣａ　３５０ｐｐｍ　、Ｆｅ　１５０ｐｐｍ　、
　Ｍｎ　８０ｐｐ−遊μのＣｕは３００ｐｐ−であった
がこの染料を水に溶解し、その後ｉ！ｆｌＴＡのジナト
リウム塩を、上記の金属をキレート化するに足る当量添
加した。その後、８０″Ｃで４８時間攪拌後、孔径０，
２μｍのメンブランフィルタ−（東洋ろ紙（株）ニトロ
セルロースタイプ）でろ過後、ステンレス容器で乾燥し
て本発明の染料ｍ酸物を得た。

実施例６ 実施例５において［ＥＤＴＡを用いる代りにトリポリリ
ン酸ソーダをキレート化剤として使用する以外は実施例
５と同様にして本発明の染料＆１１底物を得た。

実施例７ 光学ガラス（光の透過性にすぐれた高純度ガラス板）上
にＦＣＲ−５００（富士薬品工業（株）製ゼラチン水溶
液）４部に対し重クロム酸アンモニウムの８％の水溶液
１部を混合し脱泡した感光液をスピンコード法により膜
厚ｌμになるように塗布し、８０℃で１０分間プリベー
クした後、所定のパターンを有するマスクを介してマス
クアライメント装置ＭＡ−，］、Ｏ型（ミカサ（株）製
）を用い３００ミリジユール／　ｃｄのエネルギー量で
露光後、４０℃の温水中で現像した１次いで１２０°Ｃ
で１０分間ポストベーりしゼラチン膜を硬化させた。他
方、実施例２で得られたレッド染料を、７０°Ｃで溶解
した液を初め１．０μ、その後０．２μメンフランブイ
ルターでろ遇した。フィルターに詰る微粒子は、認めら
れなかった。そのろ液を酢酸でｐＨ４，５に調整後７０
゛Ｃで１０分、液を攪拌しながら、前記のゼラチン膜付
のガラス板を浸漬し、その後水洗し、第１の赤色着色層
を設けた。

次にＦＶＲ−ＧＩＯ（富士薬品工業（株）製油溶性ネガ
型フォトレジスト）を膜厚が０．５μになるようにスピ
ンコード法により塗布し、１２０　°Ｃで１０分間プリ
ベークした後、超高圧水銀灯を用い５５１／ｄのエネル
ギー量で露光し、リンス後に１５０　°Ｃで２０分間ポ
ストベークし防染層を形成させた。

次に、この防染層の上に、前述と同様にして感光性ゼラ
チン層を設け、露光、現像して特定のパターンをもった
可染性層を形成した。

他方、実施例５で得られたグリーン染料を６０°Ｃで０
．２％濃度に溶解し、初め１．０μその後０．２μメン
ブランフイルターでろ過した。フィルター上に微粒子は
認められなかった。このろ液を酢酸でｐＨ４，５に調整
後６０℃で５分、液を攪拌しながら、上記の可染性層の
設けられたガラス板を浸漬し、その後水洗第２の緑色着
色層を設けた。

次に、第１の赤色着色層を設けた後に形成させた防染層
同様に防染層を形成した。

次に、この防染層の上に、前述と同様にして感光性ゼラ
チン層を設け、露光、現像して特定のパターンをもった
可染性層を形成した。

他方、実施例３で得られたブルー染料を、７０℃で溶解
した０゜２％液を初め１．０μ、その後０．２μメンブ
ランフイルターろ過した。フィルターに詰る微粒子は認
められなかった。このろ液を酢酸でｐＨ４，５に調整後
、７０℃で５分、液を攪拌しながら前記可染性層を有し
たガラス板を浸漬し、その後水洗し、第３の青色着色層
を設けた。

次に、前述の防染層と同じ感光性組成物を膜厚０．５　
μになるようにスピンコードし、同じ条件で露光し、保
護膜を設けた。得られたカラーフィルターは、液晶カラ
ーテレビ用として好適であった。

なお、前記のレッド染料、グリーン染１４＃、びにブル
ー染料の溶液は各々６０゛ｃ〜７０°Ｃで、連続して１
週間保温状態にし、前述の可染性層をくり返し染色した
後、０．２　μのメンブランフィルタ−で溶液をろ過し
たが、染料の微粒子がフィルターに詰らせることはなか
った。

又、カラーフィルターに付着する染料の微粒子も認めら
れなかった。

尚、染色に使用した染色槽の材質はガラスであった。

実施例８ アクリル系アニオン染料可染性、感光性樹脂液（日本化
架装、ＣＦｌ？６３３ＬＳ）感光剤（日本化架装、Ｃａ
ｔ　、　Ｃ５ｏｌｎ）を所定量添加した感光液を、光学
ガラス上に、スピンコード法により膜ｒ￥０．６μにな
るように塗布し、８０°Ｃで２０分プリベーク後、所定
のパターンを有するマスクを介して、マスクアライメン
ト装置ｊＭＡ　−１０型（ミカサ（株）製）を用い、Ｕ
Ｖキュアを３５０ｎｍ　、　７．５ｍｗ／ｃｄで１５〜
３０秒の条件で行った後、現像液（日本化薬（株）製、
Ｄ−６０３＝５を４０ｇ　と純水９６の割合で混合した
液）にて、４０’Ｃで５分処理した後水洗し、次いで１
４０〜１５０゛Ｃで３０〜４５分ポストベークを行い樹
脂膜を硬化させた。

次いで、実施例１で得られたレッド染料を７０℃で溶解
し、０．２％の水溶液を初め１．０　μ、その後０．２
μメンブランフイルターでろ過した。フィルターに詰る
微粒子は認められなかった。このろ液にｐＨ６〜８．７
０℃で５分間、液を攪拌しながら前記の樹脂膜の設け−
られたガラスを浸漬し、その後水洗して、第１の赤色着
色層を設けた。

次に、タンニンＭ（大日本製薬（株）Ｎ１−タンニン酸
）３ｇ、酢酸２ｇ　／純水１リットルの割合で調整した
液で７０’Ｃ１５分間処理し、固着後水洗した１次いで
、１５０°Ｃで２０分乾燥した。

次に、前述と同様にて、感光性樹脂層を設け、υＶキュ
ア現象して特定のパターンを持った可染性層を形成した
。

次いで、実施例６で得られたグリーン染料を６０’Ｃで
溶解した０、２％水溶液を初めは１．０μ、その後０．
２μメンブランフィルタ−でろ過した。フィルターに詰
る微粒子は認められなかった。このろ液にｐＨ６〜８．
６０°Ｃで５分間、液を攪拌しながら前記の可染性層を
有したガラスを浸漬し、その後水洗して、第２の緑色着
色層を設けた。

次に、前述の方法で固着処理を行った後、１５０で２０
分乾燥した。

次に、前述と同様にして、感光性樹脂層を設け、ＵＶキ
ュア、現像して、特定のパターンを持った可染性層を形
成した。

次いで、実施例３で得られたブルー染料を６０゛ｃで溶
解した０、２％の水溶液を初め、１．０　μ、その後０
．２　μメンブランフィルターでろ過した。フィルター
に詰る微粒子は認められなかった。このろ液にｐＨ６〜
８で、６０°Ｃで１０分間液を攪拌しながら前記の可染
性層を形成したガラスを浸漬し、その後水洗、乾燥し、
第３の青色着色層を設けた。得られたフィルターは、液
晶デイスプレィ用として好適であった。

なお、前記のレッド染料、グリーン染料並びにブルー染
料の溶液は各々６０〜７０°Ｃで連続して１週間保温状
態にし前述の可染性層をくり返し染色した後、０．２μ
のメンブランフィルタ−で溶液をろ過したが、染料の微
粒子がフィルターに詰ることはなかった。

又、カラーフィルターの着色層に付着する染料の粗大微
粒子も認められなかった。

尚、染色に使用した染色槽の材質はステンレスであった
。

実施例９ 実施例日において、実施例３で得られたブルー染料の代
わりに、実施例４で得られたブルー染料を使用する以外
は実施例８と同法でカラーフィルターを製造した。この
フィルターは実施例日と同様に粗大粒子の付着は認めら
れなかった。

比較例 実施例２に於いて、イオン交換樹脂（三菱化成製、ダイ
ヤイオンＣＲ−１０、ＣＲ−２０）を使用し、脱金属処
理をした後、０．２μメンブラフイルターでろ過した後
ステンレス製容器で乾燥した。得られた染料を水に溶解
したのち１．０μ、０．２　μのメンブランフィルタ−
のろ過でろ過したところフィルターに詰る染料の微粒子
が認められ、又、その染料溶液を実施例８と同一条件で
保温し、くり返し染色した後０．２　μのメンブランフ
ィルタ−でろ遇したところ、染料の微粒子がフィルター
に詰り、がっ、カラーフィルターの着色層にも微粒子の
付着が認められた。

尚、染色に使用した染色槽の材質はテフロンであった。

発明の効果 本発明の染料組成物を使用することにより染浴調製時あ
るいは染浴を循環して使用するときにフィルターにろ過
処理において目づまりを起こさず又、本発明の染料組成
物を用いて染色されたカラーフィルターに染料粒子が付
着するということがない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水媒体中において０．５μｍ以上の微粒子を生成し
   ない水溶性染料とイオン封鎖剤を含有する染料組成物 ２、水溶性染料とイオン封鎖剤とからなる水性液を熱処
   理し次いでろ過することを特徴とする水媒体中において
   ０．５μｍ以上の微粒子を生成しない水溶性染料とイオ
   ン封鎖剤を含有する染料組成物の製法 ３、水媒体中において０．５μｍ以上の微粒子を生成し
   ない水溶性染料とイオン封鎖剤を含有する染料組成物を
   用いて染色されたカラーフィルター