JPH04301802A - カラーフィルターおよびその製造方法 - Google Patents
カラーフィルターおよびその製造方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶表示装置の
液晶セル内に設けることにより、好適なカラーフィルタ
ーとすることができ、更に詳しくはTN(ツイステッド
・ネマチック)型液晶表示、GH(ゲスト・ホスト)型
液晶表示およびFLC(強誘電性液晶)表示装置に適す
る色分解用カラーフィルターおよびその製造方法に関す
る。
液晶セル内に設けることにより、好適なカラーフィルタ
ーとすることができ、更に詳しくはTN(ツイステッド
・ネマチック)型液晶表示、GH(ゲスト・ホスト)型
液晶表示およびFLC(強誘電性液晶)表示装置に適す
る色分解用カラーフィルターおよびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、カラーフィルターは、染色可能な
有機天然物(ゼラチン、カゼイン等)を精製して、低分
子(1万〜5万)に分解したものを用いている。この有
機物は水に可溶であるため、水溶液をコーティング、パ
ターニング、染色およびベーキングを各着色ごとにくり
返してカラーフィルターを作成していた。しかしながら
被染色体が、天然物であるため耐熱性に弱いことと、染
料を用いるため耐光性にも弱いと言う難点があった。ま
た一方、耐熱性、耐光性を向上させるために、顔料の使
用について、種々検討されているが、顔料の分散性に問
題があり、均一性が良く透明度の高い、実用的なカラー
フィルターを作成することは難しかった。また耐熱性に
ついては、カラーフィルター上に液晶を動作させるため
の透明電極の蒸着と、液晶を配向させるためのポリイミ
ド系樹脂のコーティングおよび焼成が行われ、これに耐
える材料が必要である。
有機天然物(ゼラチン、カゼイン等)を精製して、低分
子(1万〜5万)に分解したものを用いている。この有
機物は水に可溶であるため、水溶液をコーティング、パ
ターニング、染色およびベーキングを各着色ごとにくり
返してカラーフィルターを作成していた。しかしながら
被染色体が、天然物であるため耐熱性に弱いことと、染
料を用いるため耐光性にも弱いと言う難点があった。ま
た一方、耐熱性、耐光性を向上させるために、顔料の使
用について、種々検討されているが、顔料の分散性に問
題があり、均一性が良く透明度の高い、実用的なカラー
フィルターを作成することは難しかった。また耐熱性に
ついては、カラーフィルター上に液晶を動作させるため
の透明電極の蒸着と、液晶を配向させるためのポリイミ
ド系樹脂のコーティングおよび焼成が行われ、これに耐
える材料が必要である。
【0003】また一方、耐光性は野外及び車載用に使用
する場合に直接太陽光を受ける可能性があり、高い耐光
性が望まれていた。
する場合に直接太陽光を受ける可能性があり、高い耐光
性が望まれていた。
【0004】上記したような従来技術の問題点を踏まえ
、耐熱性、耐光性に優れたカラーフィルターであって、
色素の分散性や光透過性も良好なカラーフィルターを提
供するべく、特願昭63−299245号公報には、ア
クリル系樹脂、有機色素、分散剤および溶剤を主成分と
する着色組成物を用いて製造されるカラーフィルターが
提案されている。しかしながら、該カラーフィルターの
構成では、パターンを定着して一定の耐性を得るには、
ポストベークで高温処理を必要とするため、作業性、生
産コストの点で問題がある。
、耐熱性、耐光性に優れたカラーフィルターであって、
色素の分散性や光透過性も良好なカラーフィルターを提
供するべく、特願昭63−299245号公報には、ア
クリル系樹脂、有機色素、分散剤および溶剤を主成分と
する着色組成物を用いて製造されるカラーフィルターが
提案されている。しかしながら、該カラーフィルターの
構成では、パターンを定着して一定の耐性を得るには、
ポストベークで高温処理を必要とするため、作業性、生
産コストの点で問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の課
題に鑑みなされたもので、その目的は、ポストベークを
従来よりも低温で処理することの可能なカラーフィルタ
ーおよびその製造方法を提供することにある。
題に鑑みなされたもので、その目的は、ポストベークを
従来よりも低温で処理することの可能なカラーフィルタ
ーおよびその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のカラーフィルターは、基板上に、アクリル
系樹脂、有機色素、分散剤、熱架橋剤および溶剤を主成
分とする光硬化性の着色組成物を用い、任意の色数で所
望のパターン形状に各色別に着色層を設けてなることを
特徴とする。また、熱架橋剤としてメラミン樹脂もしく
はエポキシ樹脂を用いることは、本発明の特に好ましい
態様である。
に、本発明のカラーフィルターは、基板上に、アクリル
系樹脂、有機色素、分散剤、熱架橋剤および溶剤を主成
分とする光硬化性の着色組成物を用い、任意の色数で所
望のパターン形状に各色別に着色層を設けてなることを
特徴とする。また、熱架橋剤としてメラミン樹脂もしく
はエポキシ樹脂を用いることは、本発明の特に好ましい
態様である。
【0007】このようなカラーフィルターの製造方法は
、基板上に、アクリル系樹脂、有機色素、分散剤、熱架
橋剤および溶剤を主成分とする光硬化性の着色組成物を
コーティングし、部分露光・現像プロセスにより所望の
パターン状に各色毎に繰返し施し、加熱焼成して着色層
としてなることを特徴とする。
、基板上に、アクリル系樹脂、有機色素、分散剤、熱架
橋剤および溶剤を主成分とする光硬化性の着色組成物を
コーティングし、部分露光・現像プロセスにより所望の
パターン状に各色毎に繰返し施し、加熱焼成して着色層
としてなることを特徴とする。
【0008】以下、本発明を更に詳述する。
【0009】図3はカラーフィルターを使用した液晶表
示装置の一例を示す。光源1として螢光燈等を発した白
色光は、偏光板2、透明基板3を通して、画素電極4と
配向膜5を通り、液晶6に進み、さらに配向膜8、透明
電極9を通りカラーフィルター10で三原色に分解され
る。さらに透明基板11を通り偏光板12を通り視感に
より色として認識される。この様な表示素子において、
液晶6は、配向膜5および8と封止材7に、接して封入
され、画素電極4と透明電極11の間に印加された電気
信号によりその配向の方向を変える。この時、偏光板2
と12の作用により光シャッターとして作用し、カラー
フィルターを通った光は情報化される。カラーフィルタ
ー10の各色の大きさは、画素電極4と同一であり、大
型ディスプレイの場合は数ミリメートル角、ハンデー型
ディスプレイの場合は数十ミクロンないし数百ミクロン
メートル角であり、カラーフィルター10は、微細加工
の可能な素材から構成されなければならない。
示装置の一例を示す。光源1として螢光燈等を発した白
色光は、偏光板2、透明基板3を通して、画素電極4と
配向膜5を通り、液晶6に進み、さらに配向膜8、透明
電極9を通りカラーフィルター10で三原色に分解され
る。さらに透明基板11を通り偏光板12を通り視感に
より色として認識される。この様な表示素子において、
液晶6は、配向膜5および8と封止材7に、接して封入
され、画素電極4と透明電極11の間に印加された電気
信号によりその配向の方向を変える。この時、偏光板2
と12の作用により光シャッターとして作用し、カラー
フィルターを通った光は情報化される。カラーフィルタ
ー10の各色の大きさは、画素電極4と同一であり、大
型ディスプレイの場合は数ミリメートル角、ハンデー型
ディスプレイの場合は数十ミクロンないし数百ミクロン
メートル角であり、カラーフィルター10は、微細加工
の可能な素材から構成されなければならない。
【0010】次に本発明のカラーフィルターの構成につ
いて説明する。
いて説明する。
【0011】図3に示す様に透明基板11としては、ガ
ラス基板、透明樹脂板、透明樹脂フィルム等が適用でき
る。カラーフィルター10は、通常該透明基板11上に
位置し、更に該カラーフィルター10上に透明電極9が
設けられるのが一般的である。しかし場合によっては、
透明基板11上に透明電極を設け、その上にカラーフィ
ルターが位置することもある。
ラス基板、透明樹脂板、透明樹脂フィルム等が適用でき
る。カラーフィルター10は、通常該透明基板11上に
位置し、更に該カラーフィルター10上に透明電極9が
設けられるのが一般的である。しかし場合によっては、
透明基板11上に透明電極を設け、その上にカラーフィ
ルターが位置することもある。
【0012】カラーフィルター10は図3で示したよう
に、例えば赤色フィルター層R、緑色フィルター層G、
青色フィルター層Bからなる。また場合によっては、黒
色もしくは、不透明の遮光層または、無着色層がR、G
、Bの間に介在して設けられることもある。赤色フィル
ター層Rはアクリル系樹脂、赤色顔料、分散剤および熱
架橋剤等を主成分として構成される。以下同様に緑色フ
ィルター層G、青色フィルター層Bもアクリル系樹脂・
顔料・分散剤および熱架橋剤等を主成分として構成され
る。アクリル系樹脂の役割は、透明基板11上に各色顔
料を固定せしめ、又必要に応じて任意の形状でパターン
化を可能ならしめ、更に、カラーフィルター10上に、
透明電極9を形成する場合の基材となる。各色の顔料は
、白色光を分解する役割を担うため、透明性、耐光性・
耐熱性が優れていなければならない。該顔料の一次粒子
径は、0.3μm以下、好ましくは、0.1μm以下で
あって可視光の波長に対して十分小さくする。さらに言
えば透明性の優れた顔料として有機顔料が望ましい。分
散剤としては、顔料の凝集を防ぎ、アクリル系樹脂中に
該顔料を均一に分散させるために添加される。従って該
分散剤も又耐熱性を有し、カラーフィルター10の諸特
性を阻害してはならない。この目的に合致する分散剤と
して、顔料または染料の有機色素誘導体が極めて有効で
ある。分散剤としては、勿論、該顔料の誘導体に限定す
る必要はなく、陽イオン活性剤、陰イオン活性剤、非イ
オン活性剤等も適用できる。アクリル系樹脂1に対する
顔料の重量比は、通常0.25ないし3の範囲が好まし
い。顔料の比率を下げるとフィルターとしての特性は向
上するが、所定の光学濃度を得るためには、膜厚を大き
くする必要があり、微細加工が困難になる。顔料の比率
を上げると、顔料の分散性および塗布性が著しく劣化す
る。顔料に対する分散剤の重量比は0.01ないし0.
2が好ましいが、かならずしもこの値に限定する必要は
ない。上記配合によるカラーフィルターの膜厚は0.7
5μmないし3.0μmであった。この様にして作成さ
れたカラーフィルターの代表的分光特性を図4に示した
。
に、例えば赤色フィルター層R、緑色フィルター層G、
青色フィルター層Bからなる。また場合によっては、黒
色もしくは、不透明の遮光層または、無着色層がR、G
、Bの間に介在して設けられることもある。赤色フィル
ター層Rはアクリル系樹脂、赤色顔料、分散剤および熱
架橋剤等を主成分として構成される。以下同様に緑色フ
ィルター層G、青色フィルター層Bもアクリル系樹脂・
顔料・分散剤および熱架橋剤等を主成分として構成され
る。アクリル系樹脂の役割は、透明基板11上に各色顔
料を固定せしめ、又必要に応じて任意の形状でパターン
化を可能ならしめ、更に、カラーフィルター10上に、
透明電極9を形成する場合の基材となる。各色の顔料は
、白色光を分解する役割を担うため、透明性、耐光性・
耐熱性が優れていなければならない。該顔料の一次粒子
径は、0.3μm以下、好ましくは、0.1μm以下で
あって可視光の波長に対して十分小さくする。さらに言
えば透明性の優れた顔料として有機顔料が望ましい。分
散剤としては、顔料の凝集を防ぎ、アクリル系樹脂中に
該顔料を均一に分散させるために添加される。従って該
分散剤も又耐熱性を有し、カラーフィルター10の諸特
性を阻害してはならない。この目的に合致する分散剤と
して、顔料または染料の有機色素誘導体が極めて有効で
ある。分散剤としては、勿論、該顔料の誘導体に限定す
る必要はなく、陽イオン活性剤、陰イオン活性剤、非イ
オン活性剤等も適用できる。アクリル系樹脂1に対する
顔料の重量比は、通常0.25ないし3の範囲が好まし
い。顔料の比率を下げるとフィルターとしての特性は向
上するが、所定の光学濃度を得るためには、膜厚を大き
くする必要があり、微細加工が困難になる。顔料の比率
を上げると、顔料の分散性および塗布性が著しく劣化す
る。顔料に対する分散剤の重量比は0.01ないし0.
2が好ましいが、かならずしもこの値に限定する必要は
ない。上記配合によるカラーフィルターの膜厚は0.7
5μmないし3.0μmであった。この様にして作成さ
れたカラーフィルターの代表的分光特性を図4に示した
。
【0013】本発明に好ましく使用される熱架橋剤とし
ては、例えばメラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ
る。
ては、例えばメラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ
る。
【0014】メラミン樹脂としては、アルキル化メラミ
ン樹脂(メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂
など)、混合エーテル化メラミン樹脂等があり、高縮合
タイプであっても低縮合タイプであってもよい。これら
のメラミン樹脂は、三和ケミカル(株)、住友化学工業
(株)等から市販品がある。
ン樹脂(メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂
など)、混合エーテル化メラミン樹脂等があり、高縮合
タイプであっても低縮合タイプであってもよい。これら
のメラミン樹脂は、三和ケミカル(株)、住友化学工業
(株)等から市販品がある。
【0015】エポキシ樹脂としては、例えば、グリセロ
ール・ポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパ
ン・ポリグリシジルエーテル、レゾルシン・ジグリシジ
ルエーテル、ネオペンチルグリコール・ジグリシジルエ
ーテル、1.6−ヘキサンジオール・ジグリシジルエー
テル、エチレングリコール(ポリエチレングリコール)
・ジグリシジルエーテル等があり、これらのエポキシ樹
脂は、ナガセ化成(株)、日本化薬(株)等から市販品
がある。
ール・ポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパ
ン・ポリグリシジルエーテル、レゾルシン・ジグリシジ
ルエーテル、ネオペンチルグリコール・ジグリシジルエ
ーテル、1.6−ヘキサンジオール・ジグリシジルエー
テル、エチレングリコール(ポリエチレングリコール)
・ジグリシジルエーテル等があり、これらのエポキシ樹
脂は、ナガセ化成(株)、日本化薬(株)等から市販品
がある。
【0016】熱架橋剤の添加量は、アクリルモノマー量
に対して5〜70重量%の範囲が好ましく、特に10〜
40重量%の範囲が好ましい。
に対して5〜70重量%の範囲が好ましく、特に10〜
40重量%の範囲が好ましい。
【0017】本発明に用いることのできるアクリル系樹
脂を構成するためのアクリルモノマーとしては、
脂を構成するためのアクリルモノマーとしては、
【00
18】
18】
【化1】
(R1は水素原子またはメチル基を表し、R2はアルキ
ル、分枝アルキル、あるいは、フェニル、シクロヘキシ
ル、テトラヒドロフルフリル等の各基を表す。)がある
が、本発明に主に使用される樹脂のモノマーの具体的な
例としては次のものが挙げられる。
ル、分枝アルキル、あるいは、フェニル、シクロヘキシ
ル、テトラヒドロフルフリル等の各基を表す。)がある
が、本発明に主に使用される樹脂のモノマーの具体的な
例としては次のものが挙げられる。
【0019】
【化2】
【0020】本発明では、これらのものに限定されるも
のでないことは言うまでもなく、これらの中から必要に
より選ばれる数種類のモノマーより合成される樹脂であ
る。また、樹脂を合成する時に少量添加することにより
樹脂の特性を変えることのできるモノマーとして、ジメ
チルアミノエチルメタクリレート、ベンジルアクリレー
ト、グリシジルメタクリレート、アクリロニトリル、ビ
ニルアセテート、N−ビニルピロリトロン、テトラヒド
ロフルフリルメタクリレート等がある。
のでないことは言うまでもなく、これらの中から必要に
より選ばれる数種類のモノマーより合成される樹脂であ
る。また、樹脂を合成する時に少量添加することにより
樹脂の特性を変えることのできるモノマーとして、ジメ
チルアミノエチルメタクリレート、ベンジルアクリレー
ト、グリシジルメタクリレート、アクリロニトリル、ビ
ニルアセテート、N−ビニルピロリトロン、テトラヒド
ロフルフリルメタクリレート等がある。
【0021】溶剤としては、メチルセロソルブ、エチル
セロソルブ、シクロヘキサノン、キシレン等が良く、ま
たこれらの溶剤の混合物でも良いが、特に溶解性の点か
らシクロヘキサノン、メチルセロソルブが望ましい。
セロソルブ、シクロヘキサノン、キシレン等が良く、ま
たこれらの溶剤の混合物でも良いが、特に溶解性の点か
らシクロヘキサノン、メチルセロソルブが望ましい。
【0022】本発明に係わる色素は、染料や顔料を用い
ることができるが、耐熱性・耐光性の面から顔料が望ま
しい。耐熱性のある顔料としては、硫酸バリウム、亜鉛
筆、硫酸鉛、酸化チタン、黄色鉛、ベンガラ、群青、紺
青、酸化クロム、カーボンブラフクなどの無機顔料、ベ
ンチジンイエローG、ベンチジンイエローGR、リソー
ルファーストオレンジ3GL、バルカンファーストオレ
ンジGG、ピグメントスカーレット3B、チオインジゴ
マルーン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリ
ーン、インダンスレンブルー、グリーンゴールド、マカ
ライトグリーンレーキなどである。具体的に以下にカラ
ーインデックス(C.I.)ナンバーで示す。
ることができるが、耐熱性・耐光性の面から顔料が望ま
しい。耐熱性のある顔料としては、硫酸バリウム、亜鉛
筆、硫酸鉛、酸化チタン、黄色鉛、ベンガラ、群青、紺
青、酸化クロム、カーボンブラフクなどの無機顔料、ベ
ンチジンイエローG、ベンチジンイエローGR、リソー
ルファーストオレンジ3GL、バルカンファーストオレ
ンジGG、ピグメントスカーレット3B、チオインジゴ
マルーン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリ
ーン、インダンスレンブルー、グリーンゴールド、マカ
ライトグリーンレーキなどである。具体的に以下にカラ
ーインデックス(C.I.)ナンバーで示す。
【0023】C.I.黄色顔料 2
0、24、86、93、109、110、117、12
5、137、138、147、148、153、154
、166、168 C.I.オレンヂ顔料 36、43、51、
55、59、61C.I.赤色顔料
9、97、122、123、149、168、177
、180、192、215、216、又は217、22
0、223、224、226、227、228、240 C.I.バイオレット顔料 19、23、29、30
、37、40、50 C.I.青色顔料 15、15:6
、22、60、64C.I.緑色顔料
7、36C.I.ブラウン顔料 23、
25、26C.I.黒色顔料 7
0、24、86、93、109、110、117、12
5、137、138、147、148、153、154
、166、168 C.I.オレンヂ顔料 36、43、51、
55、59、61C.I.赤色顔料
9、97、122、123、149、168、177
、180、192、215、216、又は217、22
0、223、224、226、227、228、240 C.I.バイオレット顔料 19、23、29、30
、37、40、50 C.I.青色顔料 15、15:6
、22、60、64C.I.緑色顔料
7、36C.I.ブラウン顔料 23、
25、26C.I.黒色顔料 7
【
0024】本発明に係わる分散剤は有機色素の誘導体で
あり、母体となる有機色素としてはアゾ系、フタロシア
ニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン
系、ペリノン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、イ
ソインドリノン系、キノフタロン系、トリフェニルメタ
ン系、金属錯塩系などである。これらの有機色素に置換
基を有し、色素の分散に有効な誘導体が用いられる。 置換基としては、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸
基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、あるいは下
記一般式で示されるいずれかの置換基である。これらの
置換基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有する誘
導体が用いられる。
0024】本発明に係わる分散剤は有機色素の誘導体で
あり、母体となる有機色素としてはアゾ系、フタロシア
ニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン
系、ペリノン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、イ
ソインドリノン系、キノフタロン系、トリフェニルメタ
ン系、金属錯塩系などである。これらの有機色素に置換
基を有し、色素の分散に有効な誘導体が用いられる。 置換基としては、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸
基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、あるいは下
記一般式で示されるいずれかの置換基である。これらの
置換基から選ばれる少なくとも1種の置換基を有する誘
導体が用いられる。
【0025】
【化3】
(X:酸素またはイオウ原子、A:アリール基)
【00
26】
26】
【化4】
(X:アルキレン基、R1,R2:水素原子またはアル
キル基、あるいはR1とR2とで少なくとも窒素原子を
含む複素環)
キル基、あるいはR1とR2とで少なくとも窒素原子を
含む複素環)
【0027】
【化5】
(R1:水素原子,アルキル基またはアリール基、R2
:アルキル基またはアリール基あるいはR1とR2とで
少なくとも窒素原子を含む複素環)
:アルキル基またはアリール基あるいはR1とR2とで
少なくとも窒素原子を含む複素環)
【0028】
【化6】
(R1:水素原子またはアルキル基、A:アルキレン基
、R2:アルキル基、アルコキシアルキル基またはシク
ロアルキル基、R3:水素原子、シクロアルキル基ある
いはR2とR3とで少なくとも窒素原子を含む複素環)
、R2:アルキル基、アルコキシアルキル基またはシク
ロアルキル基、R3:水素原子、シクロアルキル基ある
いはR2とR3とで少なくとも窒素原子を含む複素環)
【0029】なお、色素と、分散剤の母体有機色素とは
、通常色相の関係から同一のものが組合せられるが、必
ずしも一致している必要はない。
、通常色相の関係から同一のものが組合せられるが、必
ずしも一致している必要はない。
【0030】本発明の組成物において、組成割合は、特
に限定はないが、通常アクリル系樹脂が組成物に対し1
0〜50重量%程度であり、色素の割合はアクリル系樹
脂の種類や色素の種類によって異なるが、アクリル系樹
脂に対し、1〜30重量%程度であり、また、分散剤は
色素の種類などによって異なるが、色素に対し0.1〜
30重量%程度である。さらに色素の含有率の高いカラ
ーコンセントレイトとしても、本発明の着色組成物を使
用することもできる。なお、必要に応じて添加剤を配合
することもできる。
に限定はないが、通常アクリル系樹脂が組成物に対し1
0〜50重量%程度であり、色素の割合はアクリル系樹
脂の種類や色素の種類によって異なるが、アクリル系樹
脂に対し、1〜30重量%程度であり、また、分散剤は
色素の種類などによって異なるが、色素に対し0.1〜
30重量%程度である。さらに色素の含有率の高いカラ
ーコンセントレイトとしても、本発明の着色組成物を使
用することもできる。なお、必要に応じて添加剤を配合
することもできる。
【0031】本発明に基づき組成物などを作るには、ア
クリル系樹脂、溶剤、色素、分散剤、熱架橋剤をロール
ミル、ボールミル、サンドミル、アトライター、その他
の分散、混合装置によって分散、混合する。またアクリ
ル系樹脂、色素、分散剤、熱架橋剤をロールミルなどで
予め分散させ、次に溶剤あるいはアクリル系樹脂および
溶剤のワニスで希釈することにより作ることもできる。 また、色素および分散剤を混合し、次にワニス等と混合
、分散させることもできる。なお、混合、分散の順序は
これだけに限るものではなく、適宜行うことができる。
クリル系樹脂、溶剤、色素、分散剤、熱架橋剤をロール
ミル、ボールミル、サンドミル、アトライター、その他
の分散、混合装置によって分散、混合する。またアクリ
ル系樹脂、色素、分散剤、熱架橋剤をロールミルなどで
予め分散させ、次に溶剤あるいはアクリル系樹脂および
溶剤のワニスで希釈することにより作ることもできる。 また、色素および分散剤を混合し、次にワニス等と混合
、分散させることもできる。なお、混合、分散の順序は
これだけに限るものではなく、適宜行うことができる。
【0032】また、本発明の着色組成物に光硬化の性質
をもたせるには、架橋法とする場合と、重合法による場
合の二種がある。
をもたせるには、架橋法とする場合と、重合法による場
合の二種がある。
【0033】本発明の着色組成物を架橋法により光硬化
させる場合、加えられる光架橋剤としては、各種アジド
化合物が使用できる。例えば1.3−ビス(4′−アジ
ドベンザル)−2−プロパン、1.3−ビス(4′−ア
ジドベンザル)−2−プロパン−2′−スルホン酸、4
.4′−ジアジドスチルベン−2,2′−ジスルホン酸
等があるが、溶解性の面から4.4−ジアジドスチルベ
ン−2,2′−ジスルホン酸が望ましい。また重合法に
より光硬化させる場合、加えられるモノマー及び光重合
開始剤として種々用いることができる。モノマーとして
は2官能、3官能モノマーがあり、2官能モノマーとし
て、1.6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレ
ングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコール
ジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレー
ト、ビス(アクリロキシエトキシ)ビスフェノールA,
3−メチルペンタンジオールジアクリレート等があり、
3官能モノマーとして、トリメチルロールプロパトンア
クリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、
トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート等があ
り、これらのモノマーは、昭和高分子(株)、東亜合成
(株)、セラニーズケミカル(株)等の市販品がある。 また光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフ
ェノンベンジルジメチルケタール、ベンゾイルパーオキ
サイド、2−クロロチオキサンソン等があり、大東化学
工業所(株)、新日曹化工(株)、チバガイギー、大阪
有機化学工業(株)等から市販品がある。又基板と組成
物との接着性と向上させるために市販の各種プライマー
を組成物に添加するか、または、あらかじめ基板上にコ
ートして乾燥させた後組成物をコートしても良い。
させる場合、加えられる光架橋剤としては、各種アジド
化合物が使用できる。例えば1.3−ビス(4′−アジ
ドベンザル)−2−プロパン、1.3−ビス(4′−ア
ジドベンザル)−2−プロパン−2′−スルホン酸、4
.4′−ジアジドスチルベン−2,2′−ジスルホン酸
等があるが、溶解性の面から4.4−ジアジドスチルベ
ン−2,2′−ジスルホン酸が望ましい。また重合法に
より光硬化させる場合、加えられるモノマー及び光重合
開始剤として種々用いることができる。モノマーとして
は2官能、3官能モノマーがあり、2官能モノマーとし
て、1.6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレ
ングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコール
ジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレー
ト、ビス(アクリロキシエトキシ)ビスフェノールA,
3−メチルペンタンジオールジアクリレート等があり、
3官能モノマーとして、トリメチルロールプロパトンア
クリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、
トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート等があ
り、これらのモノマーは、昭和高分子(株)、東亜合成
(株)、セラニーズケミカル(株)等の市販品がある。 また光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフ
ェノンベンジルジメチルケタール、ベンゾイルパーオキ
サイド、2−クロロチオキサンソン等があり、大東化学
工業所(株)、新日曹化工(株)、チバガイギー、大阪
有機化学工業(株)等から市販品がある。又基板と組成
物との接着性と向上させるために市販の各種プライマー
を組成物に添加するか、または、あらかじめ基板上にコ
ートして乾燥させた後組成物をコートしても良い。
【0034】本発明のカラーフィルターの製造方法は、
■ アクリル系樹脂に顔料及び分散剤を添加して、三
本ロール等の攪拌機で十分混練し各色着色ワニスを作る
工程、■ この組成物に光架橋剤又は光重合開始剤お
よびアクリルモノマー並びに熱架橋剤を加える工程、■
該着色ワニスを透明基板に塗布後パターン化、又は
パターン状に塗布して加熱縮合し、アクリル系樹脂、顔
料、分散剤及び熱架橋剤から成る着色フィルター層を形
成し、必要に応じて更に上記工程を繰り返して2色以上
の色相の組合せになるカラーフィルターを形成する工程
から成る。
■ アクリル系樹脂に顔料及び分散剤を添加して、三
本ロール等の攪拌機で十分混練し各色着色ワニスを作る
工程、■ この組成物に光架橋剤又は光重合開始剤お
よびアクリルモノマー並びに熱架橋剤を加える工程、■
該着色ワニスを透明基板に塗布後パターン化、又は
パターン状に塗布して加熱縮合し、アクリル系樹脂、顔
料、分散剤及び熱架橋剤から成る着色フィルター層を形
成し、必要に応じて更に上記工程を繰り返して2色以上
の色相の組合せになるカラーフィルターを形成する工程
から成る。
【0035】ここでアクリル系樹脂は顔料の分散媒であ
り、分散剤はアクリル系樹脂中に顔料を均一に分散させ
るための補助剤である。該顔料及び分散剤をアクリル系
樹脂に添加し三本ロール等で十分混練して各色着色ワニ
スを製造する。次に図1(a) 〜(c)に示すように
、透明基板14上に該着色ワニス例えば赤色ワニスをス
ピナー、ロールコーター等で塗布する。次に230℃以
下の温度で溶剤を除き該着色ワニスの乾燥皮膜即ち着色
塗布膜13を形成する((a)参照)。次に超高圧水銀
燈等を用いて、マスクを介して部分露光し、現像して着
色層15のレリーフパターンを形成する((b)参照)
。この操作をさらに2回繰り返して、R,G,Bを形成
したのが図1(c)である。また、図2は、各着色層1
5の間にすきまを設けて、その間に黒の着色組成物を用
い、全面コート後バック露光して現像、焼成することに
よりなる各着色層15の間に黒色ストライプまたは格子
のパターン状の遮光膜16を付けたものである。
り、分散剤はアクリル系樹脂中に顔料を均一に分散させ
るための補助剤である。該顔料及び分散剤をアクリル系
樹脂に添加し三本ロール等で十分混練して各色着色ワニ
スを製造する。次に図1(a) 〜(c)に示すように
、透明基板14上に該着色ワニス例えば赤色ワニスをス
ピナー、ロールコーター等で塗布する。次に230℃以
下の温度で溶剤を除き該着色ワニスの乾燥皮膜即ち着色
塗布膜13を形成する((a)参照)。次に超高圧水銀
燈等を用いて、マスクを介して部分露光し、現像して着
色層15のレリーフパターンを形成する((b)参照)
。この操作をさらに2回繰り返して、R,G,Bを形成
したのが図1(c)である。また、図2は、各着色層1
5の間にすきまを設けて、その間に黒の着色組成物を用
い、全面コート後バック露光して現像、焼成することに
よりなる各着色層15の間に黒色ストライプまたは格子
のパターン状の遮光膜16を付けたものである。
【0036】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明する。
明する。
【0037】アクリル樹脂(メタクリル酸20部、シク
ロヘキシルアクリレート25部、メチルメタクリレート
55部をエチルセロソルブ300部に溶解し、窒素雰囲
気下でアゾビスイソブチロニトリル0.75部を加えて
70℃、5時間反応より得られたアクリル樹脂)を樹脂
濃度10%になる様にエチルセロソルブで希釈した。こ
の希釈樹脂90.1gに対し顔料9.0g、分散剤0.
9gを添加して3本ロールで十分混練して、赤、緑、青
色のワニスを作成した。以下、顔料および分散剤を示す
。
ロヘキシルアクリレート25部、メチルメタクリレート
55部をエチルセロソルブ300部に溶解し、窒素雰囲
気下でアゾビスイソブチロニトリル0.75部を加えて
70℃、5時間反応より得られたアクリル樹脂)を樹脂
濃度10%になる様にエチルセロソルブで希釈した。こ
の希釈樹脂90.1gに対し顔料9.0g、分散剤0.
9gを添加して3本ロールで十分混練して、赤、緑、青
色のワニスを作成した。以下、顔料および分散剤を示す
。
【0038】(赤色フィルター用)
■顔料
リオトゲンレッドGD(東洋インキ製造(株)製C.I
.ピクセメントレッド168)6.75gとリオノーゲ
ンオレンジR(東洋インキ製造(株)製C.I.ピグメ
ントオレンジ36)2.25gとの混合物 ■分散剤 下記構造式の化合物
.ピクセメントレッド168)6.75gとリオノーゲ
ンオレンジR(東洋インキ製造(株)製C.I.ピグメ
ントオレンジ36)2.25gとの混合物 ■分散剤 下記構造式の化合物
【0039】
【化7】
【0040】(緑色フィルター用)
■顔料
リオノールグリーン2YS(東洋インキ製造(株)製)
C.I.ピグメントグリーン3G 6.75gとリオノ
ーゲンイエロー3G(東洋インキ製造(株)製C.I.
ピグメントイエロー154)2.25gとの混合物■分
散剤 下記の銅フタロシアニン(PC)誘導体
C.I.ピグメントグリーン3G 6.75gとリオノ
ーゲンイエロー3G(東洋インキ製造(株)製C.I.
ピグメントイエロー154)2.25gとの混合物■分
散剤 下記の銅フタロシアニン(PC)誘導体
【0041】(
青色フィルター用) ■顔料 リオノールブルーES(東洋インキ製造(株)製C.I
.ピグメントブルー15:6)7.2gとリオノーゲン
バイオレットRL(東洋インキ製造(株)製C.I.ピ
グメントバイオレット23)1.8gとの混合物■分散
剤 下記の銅フタロシアニン誘導体
青色フィルター用) ■顔料 リオノールブルーES(東洋インキ製造(株)製C.I
.ピグメントブルー15:6)7.2gとリオノーゲン
バイオレットRL(東洋インキ製造(株)製C.I.ピ
グメントバイオレット23)1.8gとの混合物■分散
剤 下記の銅フタロシアニン誘導体
【0042】
【化8】
【0043】各着色樹脂100gに対し、トリメチルロ
ールプロパントリアクリレート(モノマー)4.0g、
光重合開始剤のベンジルジメチルケタール0.8g、表
1に示す熱架橋剤(添加量はモノマー量の30重量%)
を加えて、良く攪拌して、着色組成物とした。
ールプロパントリアクリレート(モノマー)4.0g、
光重合開始剤のベンジルジメチルケタール0.8g、表
1に示す熱架橋剤(添加量はモノマー量の30重量%)
を加えて、良く攪拌して、着色組成物とした。
【0044】まず、基板上に2−グリシドキシプロピル
メチルジエトキシシランをスピンコートして、良くスピ
ン乾燥させた。青色組成物をスピンコート(1100r
.p.m、40秒間)し乾燥させた。70℃で20分間
プリベーク後、ポリビニルアルコール5%溶液をコート
して酸素遮断膜とした。70℃、20分間乾燥後、画素
サイズ30μm×100μmのマスクを用いて露光(1
,500mJ/cm2)した。2.5%炭酸ナトリウム
溶液で現像後良く水洗した。基板に顔料が付着している
ので、柔らかいスポンジでこすり顔料を除去した。さら
に水洗後、スピン乾燥後230℃で1時間ポストベーク
してパターンを定着させた。緑、赤色についても各組成
物を用いて同様に定着させカラーフィルターを完成した
。
メチルジエトキシシランをスピンコートして、良くスピ
ン乾燥させた。青色組成物をスピンコート(1100r
.p.m、40秒間)し乾燥させた。70℃で20分間
プリベーク後、ポリビニルアルコール5%溶液をコート
して酸素遮断膜とした。70℃、20分間乾燥後、画素
サイズ30μm×100μmのマスクを用いて露光(1
,500mJ/cm2)した。2.5%炭酸ナトリウム
溶液で現像後良く水洗した。基板に顔料が付着している
ので、柔らかいスポンジでこすり顔料を除去した。さら
に水洗後、スピン乾燥後230℃で1時間ポストベーク
してパターンを定着させた。緑、赤色についても各組成
物を用いて同様に定着させカラーフィルターを完成した
。
【0045】また、ポストベーク条件を、170℃1時
間、200℃1時間、および200℃3時間にそれぞれ
変更する以外は上記と全く同様にしてカラーフィルター
を作製した。
間、200℃1時間、および200℃3時間にそれぞれ
変更する以外は上記と全く同様にしてカラーフィルター
を作製した。
【0046】更に、上記着色組成物中に熱架橋剤を添加
しないこと以外は上記と同様にしてカラーフィルターを
作製し、比較試料とした。
しないこと以外は上記と同様にしてカラーフィルターを
作製し、比較試料とした。
【0047】作製した各カラーフィルターについて、そ
のパターンの耐性を評価するため、5%水酸化ナトリウ
ム水溶液浸漬による外観評価を行なった。具体的には、
各カラーフィルターを5%水酸化ナトリウム水溶液に常
温で30分間浸漬し、水洗後、窒素ガスを吹き付けて乾
燥させ、処理後のパターンの外観を顕微鏡を用いて観察
した。結果を表1に示す。なお、表中、○は外観の変化
なし、△は窒素ガス吹き付けで一部剥れあり(実用上は
問題なく使用可)、×は全体的に剥れ(使用不可)、で
あることを示す。
のパターンの耐性を評価するため、5%水酸化ナトリウ
ム水溶液浸漬による外観評価を行なった。具体的には、
各カラーフィルターを5%水酸化ナトリウム水溶液に常
温で30分間浸漬し、水洗後、窒素ガスを吹き付けて乾
燥させ、処理後のパターンの外観を顕微鏡を用いて観察
した。結果を表1に示す。なお、表中、○は外観の変化
なし、△は窒素ガス吹き付けで一部剥れあり(実用上は
問題なく使用可)、×は全体的に剥れ(使用不可)、で
あることを示す。
【0048】
【表1】
* A メチル化メラミン樹脂
B メチル化メラミン樹脂
C グリセロール・ジグリシジルエーテルD ソル
ビトール・ポリグリシジルエーテルE エチレングリ
コール・ジグリシジルエーテルF ジエチレングリコ
ール・ジグリシジルエーテル
ビトール・ポリグリシジルエーテルE エチレングリ
コール・ジグリシジルエーテルF ジエチレングリコ
ール・ジグリシジルエーテル
【0049】表1の結果よ
り明らかなように、熱架橋剤を添加していない比較試料
No.7では、230℃1時間の処理が必要で、これよ
り低い温度200℃で3時間処理しても樹脂の硬化が進
まず必要な耐性が得られない。これに対し、熱架橋剤を
添加した本発明の試料No.1〜6では、200℃1時
間の処理でも必要な耐性が得られ、従来よりも低温での
ポストベーク処理が可能となった。
り明らかなように、熱架橋剤を添加していない比較試料
No.7では、230℃1時間の処理が必要で、これよ
り低い温度200℃で3時間処理しても樹脂の硬化が進
まず必要な耐性が得られない。これに対し、熱架橋剤を
添加した本発明の試料No.1〜6では、200℃1時
間の処理でも必要な耐性が得られ、従来よりも低温での
ポストベーク処理が可能となった。
【0050】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、着色組成物中に熱架橋剤を含有することにより、
パターンを定着して一定の耐性を得るためのポストベー
クを従来よりも低温で行なうことが可能となり、作業性
が向上し、生産コストの点でも有利になる等、実用上極
めて優れた効果を奏する。
れば、着色組成物中に熱架橋剤を含有することにより、
パターンを定着して一定の耐性を得るためのポストベー
クを従来よりも低温で行なうことが可能となり、作業性
が向上し、生産コストの点でも有利になる等、実用上極
めて優れた効果を奏する。
【図1】本発明のカラーフィルターの一実施例を示し、
(a)〜(c)はその製造方法の一例を工程順に示す断
面図である。
(a)〜(c)はその製造方法の一例を工程順に示す断
面図である。
【図2】本発明のカラーフィルターの別の実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図3】液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図4】本発明のカラーフィルターの分光スペクトルの
一例を示す図である。
一例を示す図である。
10 カラーフィルター
13 着色塗布膜
14 透明基板
15 着色層
Claims (6)
- 【請求項1】 基板上に、アクリル系樹脂、有機色素
、分散剤、熱架橋剤および溶剤を主成分とする光硬化性
の着色組成物を用い、任意の色数で所望のパターン形状
に各色別に着色層を設けてなることを特徴とするカラー
フィルター。 - 【請求項2】 前記熱架橋剤がメラミン樹脂である請
求項1記載のカラーフィルター。 - 【請求項3】 前記熱架橋剤がエポキシ樹脂である請
求項1記載のカラーフィルター。 - 【請求項4】 基板上に、アクリル系樹脂、有機色素
、分散剤、熱架橋剤および溶剤を主成分とする光硬化性
の着色組成物をコーティングし、部分露光・現像プロセ
スにより所望のパターン状に各色毎に繰返し施し、加熱
焼成して着色層としてなることを特徴とするカラーフィ
ルターの製造方法。 - 【請求項5】 前記熱架橋剤がメラミン樹脂である請
求項4記載のカラーフィルターの製造方法。 - 【請求項6】 前記熱架橋剤がエポキシ樹脂である請
求項4記載のカラーフィルターの製造方法。
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JP9104091A JP2937208B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | カラーフィルターおよびその製造方法 |
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JP9104091A JP2937208B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | カラーフィルターおよびその製造方法 |
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1991
- 1991-03-29 JP JP9104091A patent/JP2937208B2/ja not_active Expired - Lifetime
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