JPH05142413A - カラ−フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 この発明は基板上に形成された着色層を少な
くとも式（１） 【化１】 で表される構造単位を含む化合物と架橋剤とから主とし
てなる透明膜体とこの膜体の所定部位に着色された着色
インキとから構成したカラ−フィルタである。 【効果】 本発明のカラーフィルタによれば着色層のイ
ンキ浸透性および染着速度が極めて優れており、均一で
鮮明、高画質なカラ−フィルタを確実に得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラ−液晶表示装置等に
用いられるカラ−フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子をカラ−化する手段として
は、カラ−フィルタを液晶素子表面に貼り合わせる方法
が一般的である。その場合カラ−フィルタとして、通
常、透明な基板上の全面に着色層として厚さ１〜２μ
ｍ、大きさ７０〜１５０μｍ角の赤、青、緑、３色の微
細パタ−ンが形成されたものが用いられる。カラ−フィ
ルタの形成方法としては、従来から、顔料または染料分
散法および染色法と呼ばれる方式が多く用いられてき
た。即ち、前者は光硬化性のポリマ−またはモノマ−に
単色の顔料または染料を分散したものを透明基板上に全
面塗布し、決められたパタ−ンに従って光照射した後、
不要部分を溶解洗浄する工程を赤、青、緑の３工程繰り
返すことによってカラ−フィルタを形成する方法であ
る。また、後者は透明な光硬化性ポリマ−またはモノマ
−を透明基板上に全面塗布し、前者と同様に光パタ−ン
化した後、単色の染料インクの中に浸して染色する工程
を赤、青、緑の３工程繰り返すことによってカラ−フィ
ルタを形成する方法である。

【０００３】これらの方法では、着色層をパタ−ニング
する必要がある。通常、着色層は感光性を有するポリマ
−またはモノマ−で形成し、光を用いてパタ−ニングを
行うが、着色層がその能力を持たない場合は着色層の上
にもう１層感光層を重ね、感光層を光パタ−ン化した後
にそれをマスクとして着色層をエッチングする必要があ
る。以上の理由から、従来はカラ−フィルタの着色層と
して主に透明な感光性樹脂が用いられてきた。

【０００４】しかし、上記の分散法や染色法以外のカラ
−フィルタ形成法の中には、必ずしも着色層をパタ−ン
化する必要の無い方法もある。例えば、インクジェット
方式にてインキを噴出することによって着色する場合に
は、位置の制御はインクジェットのヘッドで行うことが
出来、着色層をパタ−ン化する必要はない。同じこと
が、インキを転写法で供給するいわゆる印刷方式の場合
にも当てはまる。これらの方式でカラ−フィルタを製造
する場合、上記の特徴を活かすことによって着色層に用
いる材料の選択範囲が大きく広がる。一方、上記のイン
クジェット法や印刷法の場合には、着色層を形成する材
料が感光性を有する必要は無いが、その代わりに従来の
染色法や分散法ではあまり重要視されていないインキ浸
透性、染着速度、常温染着などの性質が非常に重要にな
る。従来から染色法カラ−フィルタの着色層として用い
られている材料はこれらの性質について甚だ不十分であ
り、インクジェット方式または印刷方式に適用した場
合、良好なカラ−フィルタが得られない。

【０００５】より詳しく説明すると、通常の染色法の場
合、摂氏６０−１００℃程度に温めた染色液の中に基板
を３−５分程度浸して染色する。従って、着色層として
用いるポリマ−のインキ浸透性や染着速度はそれほど高
い必要はない。これらの条件から、従来の染色法カラ−
フィルタの着色層の基材には架橋されたゼラチン膜が用
いられてきた。それに対して、インクジェット法の場合
にはノズルから噴出したインキ滴は着色層上に付着す
る。その後、インキは溶媒の蒸発と競合しながら着色層
内に浸透する。従って、インキ溶媒が蒸発する前に層内
に十分浸透し、染着する必要がある。実際、インクジェ
ット方式および印刷方式に適用するには、架橋ゼラチン
膜はインキ浸透性および染着速度の点で不十分である。
さらに、インクジェット方式で浸染法と同様の染色環境
を実現するためには、ヘッド内のインキの加温、着色層
を含む基板全体の加温、そして温度上昇に因るインキの
蒸発を防ぐために系全体を加湿することを考える必要が
あり、装置が非常に複雑化する。従って、室温で染着可
能なポリマーが開発できれば装置の簡略化を図ることが
できる。同様なことは染料インキを用いた印刷法につい
ても言える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、かかる従
来技術の諸欠点に鑑み創案されたもので、その目的とす
るところはインクジェット方式や印刷方式で染色する場
合にも良好なインキ浸透性および染着速度を示し、しか
も室温で染着可能な着色層を備えたカラ−フィルタを提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
基板と該基板上に形成された着色層とを備えたカラーフ
ィルタにおいて、該着色層が少なくとも下記式（１）

【０００８】

【化２】

【０００９】で表される構造単位を含む化合物と架橋剤
とから主としてなる透明膜体と該透明膜体の所定部位に
着色された着色インキとからなることを特徴とするカラ
−フィルタにより達成される。

【００１０】即ち、本発明はガラスなどの基板上に形成
される着色層を構成する透明膜体の基質ポリマー、つま
り透明被着色基材の基質ポリマーを下記式（１）

【００１１】

【化３】

【００１２】で表される構造単位を含む化合物で主とし
て構成することが重要であり、これにより良好なインキ
浸透性、染着速度を備え、しかも常温染着が可能な着色
層を確実に得ることができる。

【００１３】式（１）で示される構造を含む化合物は酸
性液体中でカチオン性を示し、酸性染料を用いる場合に
は良好な染着点となる。しかも、少量含有させることで
効率良く染色することが可能である。染料の染着点とし
ては式（１）で表される構造単位のみを有する化合物を
用いても良く、また他のカチオン性の構造単位であるア
ミン、アミド、４級アンモニウム塩等を含む化合物と同
時に用いても良い。

【００１４】インキ浸透性の点から見ると、式（１）で
表される構造単位を含むポリマ−は水溶性インキの浸透
性が非常に高い。従って、着色層は上記構造単位を含む
化合物のみで構成することもできるが、他の親水性ポリ
マーや疎水性ポリマーあるいは他のモノマ−と混合して
用いることもできる。また他の親水性および／または疎
水性の構造単位を含む化合物と式（１）記載の構造単位
を含む化合物とを共重合することによりインキの浸透性
を適宜調節することもできる。

【００１５】親水性ポリマ−の具体例としては、ポリビ
ニルアルコ−ル、ポリヒドロキシエチルメタクリレ−ト
等ＯＨ基を有するポリマ−、また、アミン塩、アンモニ
ウム塩を含むポリマ−が適している。また、親水性を調
節するために混ぜる比較的分子量の大きなモノマ−とし
てはジオ−ス、トリオ−ス、テトロ−ス、ペント−ス、
ヘキソ−ス等の単糖類またはその誘導体、デンプン、グ
リコ−ゲン、セルロ−ス等の多糖およびその誘導体等が
適している。また、これら親水性のポリマ−を構成する
モノマ−単位と式（１）で示す構造単位を共重合するこ
とも可能である。疎水性を増加させるためには、スチレ
ン、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等を式
（１）で表される構造単位を含む化合物と共重合して用
いることが望ましい。さらに、親水性、疎水性を増加さ
せるポリマ−およびモノマ−成分としては上記に限るも
のではなく、個々の染色条件に応じて適宜選択すること
が出来る。

【００１６】式（１）で表される構造単位を含む化合物
に他の成分を混合させる割合は両者が相溶する範囲にお
いては基本的に許容されるが、透明膜体の染着性の点か
らは式（１）で表される化合物の割合を５０重量％以上
含むことが好ましく、より好ましくは７０重量％以上で
ある。

【００１７】また、式（１）で表される構造単位を含む
化合物に他の成分を共重合させる割合は本発明の目的の
範囲内で適宜選択可能であるが、透明膜体の染着性の点
からは式（１）で表される構造単位の割合を５０モル％
以上含むことが好ましく、より好ましくは７０モル％以
上である。

【００１８】本発明において架橋剤は、透明膜体を構成
する式（１）で表される構造を含む化合物から主として
なる基質ポリマーに添加して使用されるもので、基質ポ
リマーを架橋せしめることにより着色層の機械強度を所
望レベルに保持させることができる。架橋剤としては重
クロム酸アンモニウム、重クロム酸カリウム等の無機の
架橋剤、およびエチレングリコ−ルジメタクリレ−ト、
１，４ブタンジオ−ルジメタクリレ−ト、ペンタエリス
リト−ルトリアクリレ−ト等の多価アクリレ−ト、メタ
クリレ−トで代表される有機架橋剤を用いることが好ま
しいが、これらに限定するものではない。また、それら
の官能基を上記ポリマ−の側鎖に付加することも考えら
れる。これら架橋剤の添加量としては特に限定されない
が、着色層のインキ浸透性や膜体の強度等の点からは基
質ポリマ−成分に対して０．５−３０重量％の範囲が好
ましく、より好ましくは１−１０重量％である。添加さ
れた架橋剤は光、または熱を加えることによって架橋反
応が進行される。

【００１９】本発明によるカラーフィルタは、例えば次
のようにして作成できる。まず、所定量のポリビニルピ
ロリドンを含む水溶液に所定量の重クロム酸アンモニウ
ム等の架橋剤を添加した塗液を用意し、これをガラス基
板上にスピンコート法等によって塗布する。次いで、該
塗膜を６０〜１００℃で、０．５〜１時間乾燥する。次
いで、該塗膜の全面を超高圧水銀灯等を使用して所定時
間露光した後、未架橋の架橋剤を温水等により洗い流し
た後、再度８０〜１００℃で、０．５〜１時間乾燥して
所定膜厚の透明膜体を形成する。続いて、得られたカラ
ーフィルタ用基板に、インクジェット法や印刷法等によ
り所定部位に所定の着色インキを供給して赤、青、緑の
三原色を着色する。次いで、所定の画素パターンの描画
されたカラーフィルタを水洗、乾燥することによりカラ
ーフィルを得ることができる。

【００２０】ガラス基板上に上記着色層を形成する際、
ガラス基板との接着性を向上させるために、予めガラス
基板上にカップリング剤、例えばアミノシラン系カップ
リング剤を極薄く塗布しておくことは非常に有効であ
る。

【００２１】着色インキとしては、酸性染料を含む水溶
媒系インキが適している。染色速度、および染着強度を
向上するために、インキ中に酢酸、ギ酸、硫酸等の酸ま
たは酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム等の塩を少量
加えることが望ましい。また、着色層内へのインキの浸
透性、インク濡れ性を向上するために、イオン性界面活
性剤、または非イオン性界面活性剤を少量加えることが
より望ましい。イオン性界面活性剤としては例えば、ポ
リオキシエチレンスルホン酸アンモニウム、ポリオキシ
エチレンスルホン酸ナトリウム、ラウリルトリメチルア
ンモニウムクロライド、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデ
シルベンゼンスルホン酸ナトリウム等を用いることが出
来るが、これらに限定するものではない。非イオン性の
界面活性剤としては例えば、ポリオキシエチレンラウリ
ルエ−テル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエ−テ
ル、ソルビタンモノラウレ−トテトラオレイン酸ポリオ
キシエチレンソルビット等が適しているが上記に限定す
るものではない。

【００２２】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。

【００２３】実施例１ ポリビニルピロリドンを２０重量％含む水溶液に重クロ
ム酸アンモニウムをポリマ−の５重量％添加してなる塗
液をきれいに洗浄したガラス板上にスピンコ−トした。
１００℃で１時間乾燥した後、超高圧水銀灯（“ジェッ
トライト”（オ−ク製作所製））を用いて５分間露光し
た。５０℃にて３分間水洗して未架橋の重クロム酸アン
モニウムを洗い流した後、再び１００℃で１時間乾燥し
て膜厚１．５μｍの透明膜体を得た。得られたカラ−フ
ィルタ用基板にインクジェットプリンタを用いてカラ−
フィルタの赤、青、緑の各画素パタ−ンを描画した。イ
ンクは日本化薬（株）製のカラ−フィルタ用染料ＰＣ−
Ｇ１０Ｐ（緑色）、ＰＣ−Ｒ２４Ｐ，（赤色）、ＰＣ−
Ｂ５Ｐ（青色）をそれぞれ蒸留水に溶かし、各色インキ
とも酢酸およびイオン性の界面活性剤としてポリオキシ
エチレンスルホン酸アンモニウムを少量加えたものを用
いた。描画後カラ−フィルタを水洗し、８０℃のオ−ブ
ン中で２０分乾燥し、透明度の高い良好なカラ−フィル
タを得た。

【００２４】実施例２ ポリビニルピロリドンを２５重量％含むメタノ−ル溶液
にパラキシリレンジアミンとグリシジルメタクリレ−ト
の反応物をポリマ−の１０重量％添加し、また光架橋開
始剤としてイルガキュア−６５１を３重量％添加した。
上記塗液をよく洗浄したガラス板上にスピンコ−トした
後、７０℃で１時間乾燥した。次に、ジェットライトを
用いて上記試料を５分間露光した結果膜厚１．５μｍの
透明膜体を得た。以上の工程で作製したカラ−フィルタ
用基板上に、平台平版オフセット印刷機を用いて染料イ
ンクを転写し、透明度の高い高品質なカラ−フィルタを
得た。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係るカラーフィルタは上述のご
とき構成を有するため、従来からカラ−フィルタ用途に
用いられてきた着色層に比べて格段に高いインキ浸透性
および染色速度を有するとともに、良好な常温染着性を
示すためインクジェット方式や印刷方式にも良好に適用
でき、均一で鮮明、かつ高画質なカラ−フィルタを確実
に得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と該基板上に形成された着色層とを
   備えたカラーフィルタにおいて、該着色層が少なくとも
   式（１） 【化１】 で表される構造単位を含む化合物と架橋剤とから主とし
   てなる透明膜体と該透明膜体の所定部位に着色された着
   色インキとからなることを特徴とするカラ−フィルタ。
2. 【請求項２】 着色層がインクジェット方式または印刷
   方式で着色されてなる請求項１記載のカラ−フィルタ。