JPH08295820A

JPH08295820A - カラーフィルター用顔料分散液

Info

Publication number: JPH08295820A
Application number: JP10100695A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Yamaguchi; 哲朗山口; Kazuya Yamaguchi; 一也山口; Michiro Morishita; 倫朗森下
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 1996-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】分光特性が高く、コントラストが良好で、高
精細な青色画素画像を形成することができるカラーフィ
ルター用顔料分散液を提供する。【構成】青色顔料及びアントラキノン系顔料を含有す
るカラーフィルター用顔料分散液。【効果】青色顔料にアントラキノン系顔料を併用添加
することにより、青色顔料本来の優れた分光特性を妨げ
ることなく、コントラストが良好で、高精細な青色画素
画像を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビ、液晶表
示素子、カメラ等に使用される光学的カラーフィルター
の製造に使用されるカラーフィルター用顔料分散液に関
する。詳しくはコントラストが改善された青色画素画像
形成用のカラーフィルター用顔料分散液に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルターは、通常、ブラックマ
トリックスを設けたガラス、プラスチックシート等の透
明基板の表面に、赤、緑、青の３種の異なる色相によ
り、１０〜５０μｍ幅のストライプ状、モザイク状等の
色パターンを数μｍの精度で形成して製造されている。

【０００３】この赤、緑、青の３種の色パターンは、通
常、色材料（顔料）を含有する光重合性組成物を透明基
板上に塗布して画像露光した後現像し、必要に応じて熱
硬化する工程を繰り返すことにより形成されている。

【０００４】従来、３種の色材料のうち、青色の色材料
としては、青色顔料を主体とし、少量のジオキサジン系
の紫色顔料を併用添加したものが一般的である。ここで
用いられる代表的なジオキサジン系の紫色顔料として
は、Ｃ．Ｉ．（カラーインデックス）ピグメントバイオ
レット２３等が挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、青色顔料に併
用添加されるＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３等の
ジオキサジン系の紫色顔料は、青色顔料に比べて分散性
が劣るため、このような紫色顔料を併用添加した従来の
光重合性組成物では、紫色顔料により青色顔料本来の優
れた分光特性が妨げられるという問題があった。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決し、分光
特性が高く、コントラストが良好で、高精細な青色画素
画像を形成することができるカラーフィルター用顔料分
散液を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１のカラーフィル
ター用顔料分散液は、青色顔料及びアントラキノン系顔
料を含有することを特徴とする。

【０００８】請求項２のカラーフィルター用顔料分散液
は、請求項１の分散液において、アントラキノン系顔料
が下記構造式（Ｉ）で示される顔料であることを特徴と
する。

【０００９】

【化２】

【００１０】請求項３のカラーフィルター用顔料分散液
は、請求項１又は２の分散液において、エチレン性化合
物、光重合開始系及び有機高分子物質を含有することを
特徴とする。

【００１１】即ち、本発明者らは上記目的のために鋭意
検討した結果、通常の青色顔料に特定の顔料を併用する
ことで優れた効果が得られることを見出し、本発明に到
達した。

【００１２】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１３】本発明に使用される青色顔料としては、通
常のカラーフィルター製造において使用される青色顔料
を使用することができる。例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメント
ブルー１５，１５：１〜６，２２等を使用することがで
きる。

【００１４】このような青色顔料と併用するアントラキ
ノン系顔料としては、紫色系であれば良いが、例えば、
前記構造式（Ｉ）で示されるもの、とりわけ、前記構造
式（Ｉ）においてＸ，Ｘ’が共に水素原子のＣ．Ｉ．ピ
グメントブルー６０が好ましい。

【００１５】本発明において、青色顔料とアントラキノ
ン系顔料との特に好ましい組合せとしては、Ｃ．Ｉ．ピ
グメントブルー１５：６とＣ．Ｉ．ピグメントブルー６
０との組合せが挙げられる。

【００１６】また、青色顔料とアントラキノン系顔料の
使用割合は重量比で青色顔料：アントラキノン系顔料＝
１：１〜１０：１の範囲が好ましく、更に好ましくは
２：１〜６：１の範囲である。この範囲よりも青色顔料
が少なくアントラキノン系顔料が多いと赤味が強すぎ、
濁度が悪化する。逆に青色顔料が多くアントラキノン系
顔料が少ないと青みが強すぎる。いずれの場合も、色相
の再現範囲が狭くなる。

【００１７】本発明のカラーフィルター用顔料分散液
は、上記顔料以外に、好ましくはエチレン性化合物、即
ち、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物、光重合
開始系及び有機高分子物質等を含む光重合性組成物と溶
剤とで構成される。

【００１８】エチレン性化合物としては、後述の光重合
開始系により重合可能なものであれば良く、特に制限は
ないが、特に好ましいものとして、ジペンタエリスリト
ールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールトリア
クリレート、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル
アクリレート等の多官能アクリル化合物が挙げられる。

【００１９】光重合開始系は、使用する光源により適宜
選択することができるが、好ましいものとして、ミヒラ
ーズケトン等のベンゾフェノン系、ビイミダゾール系、
チタノセン系化合物が挙げられる。

【００２０】有機高分子物質は、相溶性、皮膜形成性、
現像性、接着性を向上させる結合剤としての機能を奏す
るものであり、例えば、スチレン、α−メチルスチレ
ン、（メタ）アクリル酸を含む共重合体や、ベンジル
（メタ）アクリレートが挙げられる。なお、本明細書に
おいて、「（メタ）アクリル」とは「アクリル又はメタ
クリル」を示す。「（メタ）アクリレート」についても
同様である。

【００２１】溶剤としては上記成分を溶解させるものが
好ましく、例えば、プロピレングリコール−１−モノメ
チルエーテル−２−アセテート（以下「ＰＧＭＥＡ」と
略記する。）、エチルセロソルブアセテート、シクロヘ
キサノン等が特に好ましい。

【００２２】本発明のカラーフィルター用顔料分散液に
おいて、以上の各成分の配合量は、通常、下記の範囲と
する。

【００２３】顔料：３〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％エチレン性化合物：０．５〜２０重量％、好ましくは１
〜１０重量％光重合開始系：０．１〜５重量％、好ましくは０．５〜
３重量％有機高分子物質：０〜５０重量％、好ましくは５〜３０
重量％溶剤：２０〜８０重量％、好ましくは３０〜７０重量％なお、本発明のカラーフィルター用顔料分散液の調製に
当り、顔料を分散させるには、界面活性剤等の分散剤や
分散助剤を使用することが好ましく、通常の場合次のよ
うな手順で調製する。即ち、まず、青色顔料と分散剤及
び必要に応じて分散助剤と溶剤とを十分に混練して青色
顔料のペーストを調製する。この混練に際しては、通常
のペイントコンディショナー、ボールミルサンドグライ
ンダー、３本ロール、ホモジナイザー、ジェットミル等
を使用する。別に、アントラキノン系顔料と分散剤及び
必要に応じて分散助剤と溶剤とを同様に混練してアント
ラキノン系顔料のペーストを調製する。この青色顔料の
ペースト、アントラキノン系顔料のペースト、エチレン
性化合物、光重合開始系、有機高分子物質及び溶剤を前
述の配合となるように混合して顔料分散液を調製する。

【００２４】次に、本発明のカラーフィルター用顔料分
散液と共に、赤、緑のカラーフィルター用顔料分散液を
用いてカラーフィルターを製造する方法について説明す
る。

【００２５】カラーフィルターの製造に使用される透明
基板としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエ
ステルやポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフ
ィン等のプラスチックシート、或いは、各種ガラス板等
を挙げることができる。

【００２６】このような透明基板には、表面の接着性等
の物性を改良するために、必要に応じて、コロナ放電処
理、オゾン処理、シランカップリング剤やウレタンポリ
マー等の各種ポリマーの薄膜形成処理等を行うことがで
きる。

【００２７】なお、透明基板の板厚は、０．０５〜１０
ｍｍ、特に０．１〜７ｍｍの範囲であることが好まし
い。また、各種ポリマーの薄膜形成処理を行う場合に
は、その膜厚は０．０１〜１０μｍ、特に０．０５〜５
μｍの範囲であることが好ましい。

【００２８】この透明基板は、通常、赤，緑，青の画素
画像を形成する前に、予め金属薄膜、又はブラックマト
リックス用顔料分散液を利用したブラックマトリックス
が設けられる。前者の例としては、クロム単層又はクロ
ムと酸化クロムの２層のものが挙げられ、これらを蒸着
又はスパッタリング法等により薄膜を形成した後、その
上に、感光性被膜を形成し、ストライプ、モザイク、ト
ライアングル等の繰り返しパターンを有するフォトマス
クを用いて露光・現像し、レジスト画像を形成させ、続
いて、該薄膜をエッチング処理により、透明基板上にブ
ラックマトリックスを形成させたものが挙げられる。後
者の例、即ち、ブラックマトリックスを、黒の色材料を
含有するカラーフィルター用顔料分散液を利用して形成
する場合には、透明基板上に下記の赤，緑，青の画素画
像を形成する方法と同様の方法を採用することでブラッ
クマトリックスを形成する。この際、ブラックマトリッ
クスを形成する操作を２回以上繰り返すことで、ブラッ
クマトリックス画像を積層して、目的の透過濃度のブラ
ックマトリックス画像を完成させることも可能である。

【００２９】このようにしてブラックマトリックスを設
けた透明基板上に、赤，緑，青のうちの１つの色の色材
料を含有するカラーフィルター用顔料分散液を、スピナ
ー，ワイヤーバー，フローコーター，ダイコーター，ロ
ールコーター，スプレー等の塗布装置により塗布した
後、５０〜２００℃、好ましくは１００〜１５０℃の温
度で１５秒〜１０分間、好ましくは３０秒〜５分間乾燥
して当該色材光重合性層を形成させる。なお、ここで、
カラーフィルター用顔料分散液を塗布、乾燥して得られ
る光重合性層の膜厚は、好ましくは０．５〜３μｍ、よ
り好ましくは１〜２μｍである。

【００３０】ここで、乾燥温度は、高温なほど透明基板
に対する接着性が向上するが、一方、高過ぎると光重合
開始系が分解し、熱重合を誘発して現像不良を起こし易
い。

【００３１】次に、この色材光重合性層上に色材画素用
のネガフォトマスクを置き、該フォトマスクを介して、
紫外又は可視等の光源を用いて画像露光する。この際、
必要に応じて酸素による光重合性層の感度の低下を防ぐ
ため、光重合性層上にポリビニルアルコール層等の酸素
遮断層を塗設した後、露光を行っても良い。

【００３２】即ち、カラーフィルターの製造に当り、光
重合性層の露光の際に、酸素による光重合性層の感度低
下を防止する目的で、色材光重合性層の上に、ポリビニ
ルアルコール層等の酸素遮断層を塗設する場合がある。
しかしながら、本発明においては、このような酸素遮断
層を塗設することなく、光重合性層を露光、現像して画
像形成することが、工程数の大幅な減少の面から好まし
い。酸素遮断層を設けない場合、カラーフィルター用顔
料分散液中に、ヒドロキシフェニル（メタ）アクリル
酸，ヒドロキシフェニル（メタ）アクリルアミド，ヒド
ロキシフェニル（メタ）アクリルスルホアミド等のヒド
ロキシフェニル基等の芳香族水酸基を有するモノマーを
共重合モノマー成分として５〜５０モル％，好ましくは
１０〜３０モル％の割合で有する有機高分子物質を使用
したり、特開平４−２１８０４８号公報，特開平５−１
９４５３号公報等に記載のジアゾ化合物を１〜２０重量
％，好ましくは２〜１０重量％含有させたりする。これ
により、酸素による感度低下を低く抑えることができ、
酸素遮断層を不要とすることができる。

【００３３】露光後は、アルカリ現像液或いは含水有機
溶剤現像液により現像処理を行い透明基板上に第１の色
材画素画像を形成させる。なお、必要に応じてこの現像
処理の前に、光重合層の感度或いはγ値（階調）を高く
する目的で露光試料を７０〜２００℃で１５秒〜２０分
間、好ましくは８０〜１５０℃で３０秒〜１０分間の熱
処理を施すことができる。

【００３４】現像に使用されるアルカリ現像液として
は、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、珪酸ナト
リウム、珪酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム等の無機のアルカリ剤、或いはジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、水酸化テトラアルキルアン
モニウム塩等の有機のアルカリ剤を含有し、必要に応
じ、画質向上、現像時間の短縮等の目的で界面活性剤、
水溶性の有機溶剤、水酸基又はカルボン酸基を有する低
分子化合物等を含有させた水溶液を用いることができ
る。

【００３５】現像液の界面活性剤としては、ナフタレン
スルホン酸ナトリウム基、ベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム基を有するアニオン性界面活性剤、ポリアルキレンオ
キシ基を有するノニオン性界面活性剤、テトラアルキル
アンモニウム基を有するカチオン性界面活性剤等を挙げ
ることができ、また、水溶性の有機溶剤としては、エタ
ノール、プロピオンアルコール、ブタノール、メチルセ
ロソルブ、ブチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレン
グリコール、テトラプロピレングリコール、プロピレン
グリコールモノメチルエーテル等を挙げることができ
る。

【００３６】また、水酸基又はカルボキシ基を有する低
分子化合物としては、１−ナフトール、２−ナフトー
ル、ピロガロール、安息香酸、コハク酸、グルタル酸等
を挙げることができる。

【００３７】一方、含水有機溶剤現像液に使用される有
機溶剤としては、前記のアルカリ現像液中に用いられた
水溶性の有機溶剤の中より適宜選択して使用することが
できる。

【００３８】上記の現像処理は、通常、２０〜４０℃、
好ましくは２５〜３５℃の現像温度で、浸漬現像、スプ
レー現像、ブラシ現像、超音波現像等の方法により行わ
れる。

【００３９】現像後の試料は、必要に応じて、該試料の
上に塗布されるカラーフィルター用顔料分散液、或い
は、ポリアミド，ポリイミド等の保護層用の塗布溶剤に
対する耐久性、又は、ガラス基板等の透明基板との接着
性を高める目的で、該試料を１００〜２５０℃，５〜６
０分間の熱硬化処理を行うか、或いは、適正露光量以上
の露光量、好ましくは、適正露光量の１〜１０倍の露光
量による光硬化処理を施すことができる。

【００４０】続いて、該試料の上に赤，緑，青のうち他
の２色のカラーフィルター用顔料分散液についても前記
と同様にしてそれぞれ塗布・乾燥した後、該試料を、色
材画素用のネガフォトマスクを用いて前記と同様に露
光、現像、必要に応じて熱又は光硬化処理を繰り返し行
い、ブラックマトリックス間に３色の画素を形成してカ
ラーフィルターを作製する。

【００４１】このようにして作製されたカラーフィルタ
ーは、このままの状態で、上にＩＴＯ（透明電極）が形
成され、カラーディスプレーの部品の一部として使用さ
れるが、更にカラーフィルターの表面平滑性、或いは耐
久性を高める目的でポリアミド，ポリイミド等のトップ
コート層を設けることもできる。

【００４２】なお、画像露光に使用される光源として
は、キセノンランプ，ハロゲンランプ，タングステンラ
ンプ，高圧水銀灯，メタルハライドランプ，中圧水銀
灯，低圧水銀灯等のランプ光源、及びアルゴンイオンレ
ーザー，ＹＡＧレーザー，エキシマーレーザー，窒素レ
ーザー等のレーザー光源が挙げられる。これらの光源に
は、必要とされる照射光の波長領域に応じて、適宜光学
フィルターを使用することもできる。

【００４３】

【作用】青色顔料にアントラキノン系顔料を併用添加す
ることにより、青色顔料本来の優れた分光特性を妨げる
ことなく、コントラストが良好で、高精細な青色画素画
像を形成することができる。

【００４４】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を具
体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、
以下の実施例に限定されるものではない。

【００４５】実施例１下記配合にて、各成分をサンドグラインダーを用いて滞
留時間９０分間で分散処理を行って、青色顔料ペースト
Ａを調製した。

【００４６】顔料ペーストＡ配合Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６２７重量部分散剤（「Disperbyk161」ビック・ケミー社製）３５重量部分散助剤（「Solsperse500」ゼネカ社製）３重量部ＰＧＭＥＡ３５重量部別に、下記配合にて各成分をサンドグラインダーを用い
て滞留時間２９０分間で分散処理を行って、アントラキ
ノン系顔料ペーストＢを調製した。

【００４７】顔料ペーストＢ配合Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０３０重量部分散剤（「Disperbyk161」ビック・ケミー社製）５１重量部ＰＧＭＥＡ１９重量部上記顔料ペーストＡ，Ｂを用いて、下記配合にて各成分
を混合し、１時間撹拌して顔料分散液を製造した。この
顔料分散液をガラス基板上に乾燥膜厚が１．４μｍとな
るようにスピンコート法で塗付して乾燥した。次に、超
高圧水銀灯で３００ｍｊ／ｃｍ² の照射量となるように
露光して青色画素画像を形成した。

【００４８】顔料分散液配合顔料ペーストＡ２０重量部顔料ペーストＢ５重量部有機高分子物質（下記構造式(II)で示されるポリマー）１０重量部エチレン性化合物（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）５重量部光重合開始系（ミヒラーズケトンと２−メルカプトベンゾチアゾール（重量比１：１））１重量部ＰＧＭＥＡ５９重量部

【００４９】

【化３】

【００５０】比較例１実施例１においてＣ．Ｉ．ピグメントブルー６０の代り
にＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３を用いたこと以
外は実施例１と同様にして青色画素画像を形成した。

【００５１】比較例２市販の青色顔料分散液を使用して実施例１と同様にして
青色画素画像を形成した。

【００５２】［性能試験］色濃度が同じ（４５０ｎｍの
透過率が８５％）になるように青色画素画像を形成して
作製した上記実施例１及び比較例１，２のサンプルにつ
いて、以下の性能試験を行い、その結果を表１に示し
た。

【００５３】濁度の測定デジタル濁度計「ＮＤＨ−２０Ｄ型」（日本電色工業社
製）を用いて測定した。

【００５４】コントラストの測定図１に示す方法によりコントラストを測定した。即ち、
２枚の偏光板２Ａ，２Ｂ間にサンプル１を置き、光源３
から光を照射して偏光板２Ａ，サンプル１及び偏光板２
Ｂを透過した光の光量（ｃｄ／ｃｍ² ）を輝度計（トプ
コン「ＢＭ−５Ａ」トプコン社製）４で測定した。図１
（ａ）に示す如く、偏光板２Ｂの偏光方向を偏光板２Ａ
の偏光方向と平行とした場合の光量Ａ（パラレル）と、
図１（ｂ）に示す如く、偏光板２Ｂの偏光方向を偏光板
２Ａの偏光方向と垂直とした場合の光量Ｂ（クロス）と
をそれぞれ測定し、コントラストを光量Ａと光量Ｂとの
比（光量Ａ／光量Ｂ）で算出した。

【００５５】

【表１】

【００５６】表１より明らかなように、本発明の顔料分
散液を用いることにより、コントラストが良好で、鮮明
な青色画素画像を形成することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述した通り、青色顔料とアントラ
キノン系顔料とを併用する本発明のカラーフィルター用
顔料分散液によれば、コントラストが良好で、高精細な
青色画素画像を形成することができる。

【００５８】特に、請求項２の顔料分散液によれば、良
好な効果を得ることができる。

【００５９】請求項３の顔料分散液によれば、これを透
明基板に塗布して露光、現像することにより、良好な青
色画素画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例におけるコントラストの測定
方法を説明する構成図である。

【符号の説明】

１サンプル２Ａ，２Ｂ偏光板３光源４輝度計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】青色顔料及びアントラキノン系顔料を含
有することを特徴とするカラーフィルター用顔料分散
液。
【請求項２】請求項１の分散液において、アントラキ
ノン系顔料が下記構造式（Ｉ）で示される顔料であるこ
とを特徴とするカラーフィルター用顔料分散液。【化１】
【請求項３】請求項１又は２の分散液において、エチ
レン性化合物、光重合開始系及び有機高分子物質を含有
することを特徴とするカラーフィルター用顔料分散液。