JPH07198925A - カラーフィルタ用着色ペーストおよびカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 顔料を分散した透明樹脂組成物が、沸点１０
０℃以下の溶剤を含有することを特徴とするカラーフィ
ルタ用着色ペースト。さらにそのペーストをディップ方
式で塗布して着色層を形成することを特徴とするカラー
フィルタの製造方法。 【効果】 本発明のカラーペーストは低沸点溶剤を含ん
でいるので、ディップ塗布時の乾燥が速く、たれや顔料
凝集による色ムラのない塗布膜を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子および固
体撮像素子などに用いられるカラーフィルタ用着色ペー
ストおよびカラーフィルタの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタの着色層を形成する方法
として、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法などが知
られている。このうち顔料分散法に用いられる着色樹脂
材料としては、着色剤として有機・無機顔料が、樹脂と
してポリイミド、ＰＶＡ、アクリル、エポキシなどが知
られている。中でもポリイミド樹脂は、耐熱性、信頼性
が高いため、透明電極の成膜工程および配向膜の加熱工
程での変色が少ないので、カラーフィルタ材料として有
用である。

【０００３】顔料分散したポリイミドを着色層とするカ
ラーフィルタを形成する方法は、まず酸二無水物とジア
ミノ化合物を極性溶媒中で反応させてポリアミック酸重
合物を合成し、これに顔料を分散させて着色カラーペー
ストとする。このカラーペーストを透明基板上に塗布
し、セミキュアを行う。その上にレジストを塗布し、パ
ターン露光後、アルカリエッチングして所望の微細パタ
ーンを形成する。レジストを剥離した後、ポストベーク
してイミド基を閉環させる。これをＲＧＢ３色繰り返し
た後、透明保護膜、透明電極を形成してカラーフィルタ
とする。

【０００４】ポリアミック酸は極性が高いので、極性が
高く沸点の高いＮ−メチルピロリドンや、ジメチルアセ
トアミドといった限られた溶媒にしか溶解せず、溶媒選
択の自由度が低い。そのため、顔料分散において、顔料
表面に分散安定化のための電気的もしくは立体的反発基
を形成することが困難であるため、顔料同士の緩やかな
凝集が起こり、その結果、カラーペーストが擬塑性を示
す。このようなカラーペーストは、スピンコータで回転
塗布すると、回転中央部の法線応力の少ない部分の膜厚
が厚くなってしまう。このような擬塑性の塗料はディッ
プ塗布方式が適している。しかし、溶媒の沸点が高いた
め、ペースト塗布時の乾燥速度が遅く、特にディップ塗
布では塗布した直後に顔料の凝集やたれが起こってしま
うという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、塗布時にたれや顔料凝集の起こらないような顔料分
散カラーフィルター用着色ペーストを提供することにあ
る。また、本発明の目的は、かかる着色ペーストを着色
層に用い、さらに透明基板と透明電極とを供えたカラー
フィルターを製造する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】すなわち、かかる本発明
の目的は、以下の構成により達成される。

【０００７】顔料を分散した透明樹脂組成物が沸点が１
００℃以下の溶剤を含有することを特徴とするカラーフ
ィルタ用着色ペースト。顔料を分散した透明樹脂組成物
が、沸点が１００℃以下の溶剤を含有し、さらに酸化ケ
イ素微粒子を含有することを特徴とするカラーフィルタ
用着色ペースト。透明基板と着色層と透明電極とを備え
たカラーフィルタにおいて、沸点が１００℃以下の溶剤
を含有する顔料を分散した透明樹脂組成物を塗布して着
色層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造
方法。 以下、本発明の詳細を説明する。

【０００８】本発明で使用する透明樹脂としては、特に
限定されないが、ポリイミド樹脂が好ましく用いられ
る。ポリイミド樹脂を合成するための酸二無水物として
は、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4' −ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3' −
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4' −
ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、4,4'−
オキシジフタル酸二無水物、2,3,5 −トリカルボキシシ
クロペンチル酢酸二無水物、1,2,3,4 −シクロブタンテ
トラカルボン酸二無水物、1,2,3,4 −シクロペンタンテ
トラカルボン酸二無水物などが挙げられる。これらのテ
トラカルボン酸二無水物は、二種以上組み合わせて用い
ることもできる。

【０００９】ポリイミド樹脂を合成するためのジアミノ
化合物としては、例えば、4,4'- ジアミノジフェニルエ
ーテル、3,3'- ジアミノジフェニルエーテル、4,4'- ジ
アミノジフェニルメタン、3,3'- ジアミノジフェニルメ
タン、4,4'- ジアミノジフェニルスルホン、3,3'- ジア
ミノジフェニルスルホン、などが挙げられる。これらの
ジアミノ化合物は、二種以上組み合わせて用いることも
できる。さらに基板との接着性を改善するため、ジアミ
ンの１〜８モル％をジアミノシロキサン化合物をに置き
換えることも好ましい。シロキサン化合物として、ジ−
（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンが挙
げられる。

【００１０】ポリイミド樹脂を合成するための溶剤とし
ては、溶解性の面から主として極性溶媒が望ましい。極
性溶媒の例として、ジメチルスルホキシド、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−
ピロリドン、ヘキサメチルホスホロアミド、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、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレング
リコールジエチルエーテル、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、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢
酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸エチレ
ングリコールモノブチルエーテル、γ−ブチロラクト
ン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。これらの溶剤
は、二種以上組み合わせて用いることもできる。

【００１１】塗布性を改善するための沸点が１００℃以
下の低沸点の溶媒としては、メタノール、エタノール、
プロパノール、イソプロパノール、メチルエーテル、エ
チルエーテル、プロピルエーテル、酢酸エチル、酢酸イ
ソプロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチ
ル、炭酸メチル、アセトン、メチルアセトン、ジエチル
ケトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、
ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソブチ
ル、二塩化エチレン、三塩化エチレン、二塩化アセチレ
ン、二塩化プロピレン、臭化エチル、炭酸ジエチル、塩
化メチレン、塩化ブチル、塩化イソアミル、塩化エチリ
デン、四塩化炭素、二硫化炭素、ベンゼン、シクロヘキ
サンなどが挙げられるが、特にアルコール系の溶媒が好
ましくメタノール、エタノール、プロパノール、イソプ
ロパノールが好ましい。

【００１２】沸点が１００℃以下の低沸点の溶媒の含有
量は、着色ペーストの全溶剤量の１重量％以上４０重量
％以下が好ましく、特に３重量％以上１５重量％以下が
好ましい。１重量％未満では目的とする塗布性の改善効
果が得られず、４０重量％をこえると溶解性の不足によ
るポリマの析出や、乾燥速度が速すぎて塗布膜厚ムラが
発生しやすくなる。

【００１３】本発明で使用する顔料には有機顔料、無機
顔料があるが、特に有機顔料が好ましい。Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）フィルタを所望の色に調色するため
に、主顔料である赤、緑、青顔料に、黄、橙、紫顔料を
補助顔料として混合してもよい。

【００１４】有機顔料の例としては、たとえば、赤顔料
として R-88,122,144,146,149,168,177,202,209,216 、
黄顔料として Y-17,24,83,93,94,108,109,110,138,147
、緑顔料として G-7,36 、青顔料として B-15:2,15:3,
15:4,15:6、紫顔料として V-19,23,32,37などが挙げら
れる。

【００１５】本発明において、ＲＧＢ（赤・緑・青）３
色のレオロジー特性をそろえて、塗布時のたれを防ぐた
めに酸化ケイ素微粒子を添加することも好ましい。酸化
ケイ素微粒子としては、各種のものを用いることができ
るが、一次粒子径が１〜１００ｎｍ程度のものが好まし
く用いられる。乾式シリカ微粒子、および予め溶媒中に
酸化ケイ素を分散したコロイダルシリカを用いることも
できる。

【００１６】本発明で使用する酸化ケイ素微粒子として
は、各種のものを用いることができるが、一次粒子径が
１〜１００ｎｍ程度のものが好ましく用いられる。乾式
シリカ微粒子、および予め溶媒中に酸化ケイ素を分散し
たコロイダルシリカを用いることもできる。

【００１７】乾式シリカ微粒子としては、例えば、日本
アエロジル社製「アエロジル」、徳山曹達製「レオロシ
ール」などがあげられる。コロイダルシリカの例とし
て、日産化学社製「スノーテックス」、触媒化学製「オ
スカル」などがあげられる。

【００１８】酸化ケイ素微粒子の添加方法としては、特
に限定されないが、乾式シリカ微粒子もしくはコロイダ
ルシリカを顔料と一緒に溶媒中で分散することが好まし
い。また、乾式シリカ微粒子もしくはコロイダルシリカ
と顔料とポリイミド樹脂を一緒に溶媒中で分散すること
も好ましい。さらにコロイダルシリカは、分散の前後の
どの時点で添加しても良い。

【００１９】酸化ケイ素微粒子の含有量は、顔料の含有
量の１重量％以上２００重量％未満が好ましい。さらに
１０重量％以上１００重量％以下がより好ましい。

【００２０】本発明において、透明樹脂組成物における
顔料および酸化ケイ素微粒子の分散は常法によって行な
うことができ、例えば、顔料および酸化ケイ素微粒子の
分散方法としてはサンドミル、ボールミル、アトライタ
ー、３本ロールミル、ニーダ、超音波分散機などが挙げ
られる。かくして本発明のカラーフィルタ用着色ペース
トが得られる。

【００２１】本発明のカラーペーストの固形分濃度は１
重量％以上５０重量％以下が好ましく、３重量％以上２
０重量％以下がより好ましい。濃度が１重量％以下では
所定の膜厚にコーティングするのが困難である。また５
０重量％以上では粘度が高すぎて塗布欠点が出やすくな
る。

【００２２】かくして得られた本発明のカラーフィルタ
用着色ペーストは、塗布直後の乾燥速度が速く、塗布時
の顔料凝集やたれが起こらないカラーペーストである。
そして、特に緑、青顔料の、塗布中に凝集した顔料がた
れて、色ムラが生じてしまうという欠点が有効に解消で
きる。

【００２３】本発明のカラーフィルタ用着色ペースト
は、ガラスもしくはプラスチック製の透明基板上に塗布
し、着色層を形成せしめる。

【００２４】着色層を形成せしめる方法としては、本発
明ではディップ方式の塗布（ディップ塗布）が好ましく
用いられる。ディップ塗布は、透明基板を着色ペースト
に浸漬した後、なめらかに引き上げることによって塗布
する方法である。ディップ塗布方法は特に限定されず、
常法によって行なうことができる。

【００２５】このようにして着色ペーストを塗布した
後、通常のフォトリソグラフィ手法を用いて所望のカラ
ーフィルタパターンを形成する。さらに、表面保護また
は表面平滑化が必要ならば、トップコートとして透明樹
脂を塗布する。さらにその上に蒸着もしくはスパッタリ
ングなどの常法により透明電極を形成することによりカ
ラーフィルターを得ることができる。

【００２６】かくして形成した着色層に、蒸着もしくは
スパッタリングなどの常法により透明電極を形成するこ
とによりカラーフィルターを得ることができる。本発明
で用いる透明基板および透明電極としては、とくに限定
されず、通常用いられる透明基板および透明電極を用い
ることができる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２８】参考例１ （ポリアミック酸重合物の製造） Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰと略す）溶媒
３０５９ｇを３ツ口フラスコに秤取する。これに4,4'-
ジアミノジフェニルエーテル３４６ｇおよびビス（3-ア
ミノプロピル）テトラメチルジシロキサン１７．９ｇを
５０℃で溶媒を撹拌しながら加え、完全に溶解する。3,
3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物５１３．
７ｇを少しずつ添加し、５０℃で４時間反応させてポリ
アミック酸ワニスを得る。できたワニスを東京計器
（株）製のＥ型粘度計で粘度を測定した結果９４ポイズ
／２５℃であった。

【００２９】実施例１ フタロシアニンブルー（Ｂ−１５：６）１０．１ｇおよ
びジオキサジンバイオレット（Ｖ−２３）１．１ｇ、日
本アエロジル製「アエロジル＃２００」８．７８ｇおよ
びＮＭＰ１８０ｇをサンドミルで１時間分散したのち、
ろ過して１８０ｇの顔料分散液を得た。これに参考例１
で得られたポリアミック酸８６．９ｇ、ＮＭＰ１８２．
３ｇ、ブチルセロソルブ（以下ＢＣと略す）７６．８
ｇ、エタノール２５．６ｇを添加し、ろ過して青色ペー
ストを得た。

【００３０】得られたペーストを透明ガラス基板上に1.
2 μｍの膜厚になるように均一な速度でディップ塗布
し、３００℃において３０分加熱硬化させた。得られた
塗布膜を目視観察した結果、色ムラやたれがなく、均一
で表面光沢のある膜が得られた。 色ムラの程度を評価
するため、この膜の５ｍｍ四方内を、顕微分光光度計
（大塚電子製ＭＣＰＤ−１０００）を用いて４０μｍス
ポット径で１０点の色度値を測定し、そのＹ値の標準偏
差を求めたところ、０．１４と小さい値であった。

【００３１】実施例２ 臭素化フタロシアニングリーン（Ｇ−３６）１５．２ｇ
およびジスアゾイエロー（Ｙ−８３）３．４ｇ、日本ア
エロジル製「アエロジル＃２００」５．４ｇおよびＮＭ
Ｐ１７６ｇをサンドミルで１時間分散したのち、ろ過し
て１８０ｇの顔料分散液を得た。これに参考例１で得ら
れたポリアミック酸９９．６ｇ、ＮＭＰ１９８．６ｇ、
ＢＣ８１．４ｇ、エタノール２７．１ｇを添加し、ろ過
して緑色ペーストを得た。

【００３２】得られたペーストを透明ガラス基板上に1.
2 μｍの膜厚になるように均一な速度でディップ塗布
し、３００℃において３０分加熱硬化させた。得られた
塗布膜を目視観察した結果、色ムラやたれがなく、均一
で表面光沢のある膜が得られた。 色ムラの程度を評価
するため、この膜の５ｍｍ四方内を、顕微分光光度計
（大塚電子製ＭＣＰＤ−１０００）を用いて４０μｍス
ポット径で１０点の色度値を測定し、そのＹ値の標準偏
差を求めたところ、０．４０と小さい値であった。

【００３３】実施例３ 実施例２においてエタノールのかわりにイソプロパノー
ルを添加すること以外は全く同様にして、塗布膜を得
た。得られた塗布膜を目視観察した結果、色ムラやたれ
がなく、均一で表面光沢のある膜が得られた。

【００３４】実施例４ ジアントラキノンレッド（Ｒ−１７７）１０．５ｇおよ
びジスアゾイエロー（Ｙ−８３）３．５ｇおよびＮＭＰ
１８６ｇをサンドミルで１時間分散したのち、ろ過して
１８０ｇの顔料分散液を得た。これに参考例１で得られ
たポリアミック酸７２．４ｇ、ＮＭＰ１６０．４ｇ、Ｂ
Ｃ６０．４ｇ、エタノール２５．０ｇを添加し、ろ過し
て赤色ペーストを得た。

【００３５】得られたペーストを透明ガラス基板上に1.
2 μｍの膜厚になるように均一な速度でディップ塗布
し、３００℃において３０分加熱硬化させた。得られた
塗布膜を目視観察した結果、色ムラやたれがなく、均一
で表面光沢のある膜が得られた。

【００３６】色ムラの程度を評価するため、この膜の５
ｍｍ四方内を、顕微分光光度計（大塚電子製ＭＣＰＤ−
１０００）を用いて４０μｍスポット径で１０点の色度
値を測定し、そのＹ値の標準偏差を求めたところ、０．
０９と小さい値であった。

【００３７】比較例１ フタロシアニンブルー（Ｂ−１５：６）１０．１ｇおよ
びジオキサジンバイオレット（Ｖ−２３）１．１ｇ、日
本アエロジル製「アエロジル＃２００」８．７８ｇおよ
びＮＭＰ１８０ｇをサンドミルで１時間分散したのち、
ろ過して１８０ｇの顔料分散液を得た。これに参考例１
で得られたポリアミック酸８６．９ｇ、ＮＭＰ１８２．
３ｇ、ＢＣ１０２．４ｇを添加し、ろ過して青色ペース
トを得た。

【００３８】得られたペーストを透明ガラス基板上に1.
2 μｍの膜厚になるように均一な速度でディップ塗布
し、３００℃において３０分加熱硬化させた。得られた
塗布膜を目視観察した結果、たれムラが起こり、また微
細な顔料凝集による表面荒れがひどいものであった。

【００３９】色ムラの程度を評価するため、この膜の５
ｍｍ四方内を、顕微分光光度計（大塚電子製ＭＣＰＤ−
１０００）を用いて４０μｍスポット径で１０点の色度
値を測定し、そのＹ値の標準偏差を求めたところ、０．
５０であり、実施例１に比べて大きい値であった。

【００４０】比較例２ 臭素化フタロシアニングリーン（Ｇ−３６）１５．２ｇ
およびジスアゾイエロー（Ｙ−８３）３．４ｇ、日本ア
エロジル製「アエロジル＃２００」５．４ｇおよびＮＭ
Ｐ１７６ｇをサンドミルで１時間分散したのち、ろ過し
て１８０ｇの顔料分散液を得た。これに参考例１で得ら
れたポリアミック酸９９．６ｇ、ＮＭＰ１９８．６ｇ、
ＢＣ１０８．５ｇを添加し、ろ過して緑色ペーストを得
た。

【００４１】得られたペーストを透明ガラス基板上に1.
2 μｍの膜厚になるように均一な速度でディップ塗布
し、３００℃において３０分加熱硬化させた。得られた
塗布膜を目視観察した結果、たれムラが起こり、また微
細な顔料凝集による表面荒れがひどいものであった。

【００４２】色ムラの程度を評価するため、この膜の５
ｍｍ四方内を、顕微分光光度計（大塚電子製ＭＣＰＤ−
１０００）を用いて４０μｍスポット径で１０点の色度
値を測定し、そのＹ値の標準偏差を求めたところ、１．
４７であり、実施例２に比べて大きい値であった。

【００４３】実施例５ 実施例２で得られた緑色ペーストを透明ガラス基板に硬
化後に１．２μｍになるように均一な速度でディップ塗
布し、１１０℃で１０分間乾燥した。この上にポジ型フ
ォトレジスト（シプレイ社製マイクロポジット）をスピ
ンコートし、８０℃で１０分間乾燥した。所定のマスク
を乗せて高圧水銀灯で露光した後、アルカリ現像液（シ
プレイ社製）で現像し、酢酸ブチルでレジストを剥離
し、３００℃でポストベークを行って緑色のパターンを
形成した。同様にして実施例３で得られた赤色ペース
ト、および実施例１で得られた青色ペーストをパターン
加工した。

【００４４】着色層の上に保護膜としてアクリル樹脂
（日本合成ゴム製オプトマーＳＳ６５００、ＳＳ０５０
０）を塗布、硬化し、さらにＩＴＯをスパッタ成膜して
カラーフィルタとした。得られたカラーフィルタは色ム
ラがなく良好なものであった。

【００４５】

【発明の効果】本発明のカラーペーストは低沸点溶剤を
含んでいるので、ディップ塗布時の乾燥が速く、たれや
顔料凝集による色ムラのない塗布膜を得ることができ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料を分散した透明樹脂組成物が沸点が
   １００℃以下の溶剤を含有することを特徴とするカラー
   フィルタ用着色ペースト。
2. 【請求項２】 顔料を分散した透明樹脂組成物が、沸点
   が１００℃以下の溶剤を含有し、さらに酸化ケイ素微粒
   子を含有することを特徴とするカラーフィルタ用着色ペ
   ースト。
3. 【請求項３】 透明基板と着色層と透明電極とを備えた
   カラーフィルタにおいて、沸点が１００℃以下の溶剤を
   含有する顔料を分散した透明樹脂組成物を塗布して着色
   層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方
   法。
4. 【請求項４】 塗布がディップ方式であることを特徴と
   する請求項３のカラーフィルタの製造方法。