JPH095512A - カラーフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性及び耐光性に優れ、かつ、緑色画素が
露光の影響を受けにくいカラーフィルターを提供する。 【構成】 ガラス基板、透明電極及び着色透明塗膜を積
層してなるカラーフィルターにおいて、上記着色透明塗
膜が、着色液を、上記透明電極に塗布し、光硬化させて
得られるものであり、上記着色液が、フタロシアニン分
散液及び黄色顔料分散液を混合し、調色した後、水溶性
アクリル樹脂を混合して得られるものであり、上記フタ
ロシアニン分散液が、ハロゲン化銅フタロシアニン、界
面活性剤及び水を混練し、微粒子化した後、ポリビニル
アルコール水溶液に分散させて得られるものであり、上
記黄色顔料分散液が、黄色顔料、界面活性剤及び水を混
練し、微粒子化した後、ポリビニルアルコール水溶液に
分散させて得られるカラーフィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子用のカラ
ーフィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルターは、一般に、液晶表示
素子カラーフィルター、印刷の色分解フィルター等とし
て使用されている。このカラーフィルターとしては、従
来、基板上にゼラチン、カゼイン、グリュー、ポリビニ
ルアルコール等の親水性高分子物質を色素又は顔料で染
色して着色透明塗膜を形成する染色カラーフィルターが
知られている。

【０００３】液晶表示素子用のカラーフィルターとして
は、透明電極上に着色透明塗膜を設けた下電極型カラー
フィルター、及び、透明電極下に着色透明塗膜を設けた
上電極型カラーフィルターがある。下電極型カラーフィ
ルターは、電極間に絶縁体に近い着色透明塗膜が介在す
るので、表示品質はやや劣るものの、電極形成が容易で
あるので、上電極型カラーフィルターに比べ、製造コス
トが大幅に安い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、赤緑青３原色
着色透明塗膜を含む下電極型カラーフィルターは、バッ
クライトや外光が当たると、緑色画素部分では、電圧／
光透過曲線が低電圧側に移動する現象が認められる。一
方、赤色及び青色画素部分では、露光の影響をほとんど
受けないので、カラーフィルター全体のバランスが崩
れ、正常な表示ができなくなる問題があった。

【０００５】このような異常現象は、顔料であるフタロ
シアニン類が典型的な光導電性物質であり、電子写真、
レーザープリンター等の感光体として利用されているの
で、バックライト、外光等の露光でフタロシアニン類の
顔料粒子中に電荷が発生し、それが液晶分子の配向に影
響を及ぼしているために起こると考えられる。

【０００６】一般に、フタロシアニン類を顔料として使
用しているのは、緑色画素部分及び青色画素部分であ
る。緑色画素部分には、ハロゲン化銅フタロシアニン／
ジスアゾイエローの混合物が使用されており、青色画素
部分には、銅フタロシアニン／ジオキサジンバイオレッ
トの混合物が使用されているが、青色画素部分では、上
述の異常現象がほとんど認められない。以上のことか
ら、フタロシアニン類と組み合わせる顔料の種類が異常
現象の発生の強弱に関係するものと考えられる。

【０００７】しかし、緑色画素部分の顔料は、耐熱性、
耐光性、光学活性等から、ハロゲン化銅フタロシアニン
／ジスアゾイエローの組み合わせが最適であるので、緑
色画素の製造において、その工程を改善する必要があ
る。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、耐熱性及び耐光性に優
れ、かつ、緑色画素が露光の影響を受けにくいカラーフ
ィルターを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、ガラス基
板、透明電極及び着色透明塗膜を積層してなるカラーフ
ィルターにおいて、上記着色透明塗膜が、着色液を、上
記透明電極に塗布し、光硬化させて得られるものであ
り、上記着色液が、フタロシアニン分散液及び黄色顔料
分散液を混合し、調色した後、水溶性アクリル樹脂を混
合して得られるものであり、上記フタロシアニン分散液
が、ハロゲン化銅フタロシアニン、界面活性剤及び水を
混練し、微粒子化した後、ポリビニルアルコール水溶液
に分散させて得られるものであり、上記黄色顔料分散液
が、黄色顔料、界面活性剤及び水を混練し、微粒子化し
た後、ポリビニルアルコール水溶液に分散させて得られ
るカラーフィルターによって達成することができる。

【００１０】本発明のカラーフィルターは、ガラス基
板、透明電極及び着色透明塗膜を積層してなる。上記着
色透明塗膜は、着色液を、上記透明電極に塗布し、光硬
化させて得る。

【００１１】上記着色液を上記透明電極に塗布する方法
としては、例えば、スピンコーター、ロールコーター等
が挙げられ、上記光硬化としては、例えば、紫外線等に
よるもの等が挙げられる。上記着色液は、フタロシアニ
ン分散液及び黄色顔料分散液を混合し、調色した後、水
溶性アクリル樹脂を混合して得られる。

【００１２】上記フタロシアニン分散液は、ハロゲン化
銅フタロシアニン、界面活性剤及び水を混練し、微粒子
化した後、ポリビニルアルコール水溶液に分散させて得
られる。詳しくは、例えば、次のような方法で製造する
ことができる。まず、ハロゲン化銅フタロシアニン、水
及び界面活性剤を混合し、これをサンドミル、アトライ
ター、ペイントコンディショナー等の分散機を用いて、
数時間〜十数時間攪拌し、充分に混合分散させてフタロ
シアニン液を得る。その後、ポリビニルアルコール水溶
液に、このフタロシアニン液を加え分散状態を安定化さ
せてフタロシアニン分散液を得ることができる。この
際、分散液の粘度が急激に上昇するので、ビニルアルコ
ール水溶液を攪拌しながら顔料液を滴下するのがよい。
なお、共存している粗大粒子は、遠心分離や濾過によっ
て除去することができる。

【００１３】上記ハロゲン化銅フタロシアニンは、銅フ
タロシアニンの芳香核上にある水素原子の全部又は一部
が、塩素原子又は臭素原子で置換された物質である。こ
れらは、カラーフィルター材料として一般に用いられて
いるが、臭素化銅フタロシアニンは、塩素化銅フタロシ
アニンに比べ、黄味がかっていて分散性が劣るとされて
いるので、塩素化銅フタロシアニンが好適に用いられ
る。

【００１４】上記ハロゲン化銅フタロシアニンの含有量
は、不揮発分中、５０〜７０重量％が好ましい。５０重
量％未満であると、色が薄くなり、７０重量％を超える
と、分散安定化のためのポリビニルアルコールの濃度も
高くしなければならず、その結果、顔料液の粘度が高く
なって、好ましくない。

【００１５】上記ポリビニルアルコール水溶液に用いる
ポリビニルアルコールとしては、分散性、貯蔵安定性、
粘度等の面から、ケン化度７０〜８０モル％、重合度８
００〜１５００のものが好ましい。上記ポリビニルアル
コールの配合量は、不揮発分中、１５〜３５重量％が好
ましい。１５重量％未満であると、顔料分散が不安定に
なり、３５重量％を超えると、粘度が上昇するうえ、後
工程（熱処理）で黄変し、カラーフィルターの色調を低
下させるので、好ましくない。

【００１６】上記界面活性剤としては特に限定されず、
例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオ
キシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレン
アルキルエーテル；ポリオキシエチレンノニルフェニル
エーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテ
ル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル等
の非イオン性界面活性剤が挙げられる。

【００１７】上記界面活性剤の配合量は、顔料１００重
量部に対して、１〜５０重量部が好ましい。１重量部未
満であると、分散効果が不充分であり、５０重量部を超
えると、本発明の着色液を用いて、着色透明塗膜を作っ
た際、塗膜のベタツキの発生、耐水性の低下、耐熱性の
低下等が起こる。

【００１８】本発明に用いる黄色顔料分散液は、黄色顔
料、界面活性剤及び水を混練し、微粒子化した後、ポリ
ビニルアルコール水溶液に分散させて得られる。上記黄
色顔料分散液は、例えば、次のような方法で製造するこ
とができる。フタロシアニン分散液を製造する場合と同
様にして、黄色顔料、水及び界面活性剤を混合分散させ
て黄色顔料液を得る。その後、ポリビニルアルコール水
溶液に、この黄色顔料液を加え分散状態を安定化させて
黄色顔料分散液を得ることができる。

【００１９】上記黄色顔料としては特に限定されず、例
えば、ジスアゾイエロー、ファストエロー等が挙げられ
る。なかでも、スペクトル、色度、着色力等から、ジス
アゾイエローが好ましい。上記黄色顔料の含有量は、不
揮発分中、５０〜７０重量％が好ましい。５０重量％未
満であると、色が薄くなり、７０重量％を超えると、分
散安定化のためのポリビニルアルコールの濃度も高くし
なければならず、その結果、顔料液の粘度が高くなっ
て、好ましくない。

【００２０】本発明に用いる水溶性アクリル樹脂は、２
−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートを主な構成成
分とするもので、このような水溶性アクリル樹脂は、２
−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートモノマーを主
成分とし、この主要モノマーと水溶性の共重合モノマー
とを適当な溶媒に溶解し、重合開始剤を用いて共重合さ
せることにより得られる。

【００２１】上記水溶性の共重合モノマーとしては、通
常、（メタ）アクリルアミド、ジメチル（メタ）アクリ
ルアミド、ジエチル（メタ）アクリルアミド、ジメチル
アミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノ
エチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノプロピ
ル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル
（メタ）アクリルアミド、メトキシメチル（メタ）アク
リルアミド、エトキシメチル（メタ）アクリルアミド、
ジアセトン（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリ
ドン、アクリルアミド−ｔ−ブチルスルホン酸、マレイ
ン酸、フマル酸、（メタ）アクリル酸等の水溶性ビニル
系モノマーが挙げられ、これらの１種又は２種以上が用
いられる。

【００２２】上記溶媒としては、メチルセロソルブ、ジ
メチルホルムアミド等の有機溶媒を使用することができ
るが、使用するモノマーはすべて水溶性であるので、水
又は酢酸水溶液を使用するのが好ましい。

【００２３】上記２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリ
レート及び共重合モノマーを水又は酢酸水溶液中で共重
合させる場合、重合開始剤としては、過硫酸アンモニウ
ム、２，２′−アゾビス（Ｎ，Ｎ′−ジメチレンイソブ
チルアミジン）ハイドロクロライド、２，２′−アゾビ
ス（２−アミジノプロパン）ハイドロクロライド、４，
４′−アゾビス（４−シアノペンタノイックアシッ
ド）、２，２′−アゾビス（２−メチル−Ｎ［１，１−
ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プ
ロピオンアミド）等が用いられる。

【００２４】共重合方法としては、上記２−ヒドロキシ
エチル（メタ）アクリレート、共重合モノマー及び重合
開始剤を均一に溶解した水溶液又は酢酸水溶液を作り、
これを水又は酢酸水を入れた反応器中に滴下又は分割添
加しながら反応器を攪拌下で加熱し、適度の温度に維持
して共重合を行う方法が好適に採用される。全モノマー
を一括して仕込んで共重合させると、重合過程での反応
溶液の急激な粘度上昇が起こり反応溶液がゲル化するこ
とが多い。重合温度は、重合開始剤の種類によって異な
るが、通常７０〜９０℃である。重合時間は数時間であ
る。

【００２５】こうして得られる水溶性アクリル樹脂の構
成成分である２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト成分の含有量は、上記水溶性アクリル樹脂中、５０〜
９０重量％が好ましい。５０重量％未満であると、水溶
性アクリル樹脂の重合性（架橋性）が低下し、９０重量
％を超えると、水溶性アクリル樹脂中にミクロゲルが発
生しやすくなり、また顔料の分散性も低下する傾向があ
る。より好ましくは、６０〜８０重量％である。

【００２６】上記共重合モノマー成分のうち、（メタ）
アクリル酸成分は、顔料に対する親和性を向上させて着
色液中の顔料濃度を高め、着色膜の厚みを薄くする効果
がある。上記（メタ）アクリル酸成分の含有量は、上記
水溶性アクリル樹脂中、０〜５重量％が好ましい。５重
量％を超えると、アクリル樹脂の水溶性が低下し、アル
コール等の有機溶媒を併用しなければならなくなる。

【００２７】上記水溶性アクリル樹脂の配合量は、顔料
液中の固形分に対して、固形分で３０〜５０重量％が好
ましい。３０重量％未満であると、レジスト膜強度が不
足し、５０重量％を超えると、レジスト膜の色濃度が低
下し、薄膜のカラーフィルターを形成しにくくなる。

【００２８】

【作用】本発明の着色液は、フタロシアニン類と黄色顔
料がそれぞれポリビニルアルコールで覆われ、互いに隔
離されているので、フタロシアニン類顔料粒子に電気的
変化が起こったとしても黄色顔料粒子には影響しない。
そのため、下電極カラーフィルターにおいて、液晶表示
素子を、バックライト、外光等による露光下で駆動させ
る場合に起こる異常現象（設計値より低電位で液晶が配
向する現象）を防ぐことができる。

【００２９】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００３０】実施例１フタロシアニン分散液の調製 ・塩素化銅フタロシアニン ２０重量部 ・ポリオキシエチレンモノオレイルエーテル（日本合成化学社製、商品名「ノイ ゲンＥＴ １８９」） ４重量部 ・脱イオン水 ７６重量部 上記混合液をサンドミルに充填し、２時間混練した後、
遠心分離して、粗大粒子を除去し、青緑色分散液を得
た。次に、プロペラ式攪拌機を備えた攪拌槽にポリビニ
ルアルコール（日本合成化学社製、商品名「ゴーセノー
ル ＫＭ−１１」）８重量％、及び、脱イオン水９２重
量％からなるポリビニルアルコール水溶液８０重量部を
入れ、攪拌しながら青緑色分散液１００重量部を加え
て、フタロシアニン分散液を得た。

【００３１】黄色顔料分散液の調製 ・ジスアゾイエロー ２０重量部 ・ポリオキシエチレンモノオレイルエーテル（日本合成化学社製、商品名「ノイ ゲンＥＴ １８９」） ４重量部 ・脱イオン水 ７６重量部 上記混合液をサンドミルに充填し、２時間混練した後、
遠心分離して、粗大粒子を除去し、黄色分散液を得た。
次に、プロペラ式攪拌機を備えた攪拌槽にポリビニルア
ルコール（日本合成化学社製、商品名「ゴーセノール
ＫＭ−１１」）８重量％、及び、脱イオン水９２重量％
からなるポリビニルアルコール水溶液８０重量部を入
れ、攪拌しながら黄色分散液１００重量部を加えて、黄
色顔料分散液を得た。

【００３２】水溶性アクリル樹脂の調製 ・２−ヒドロキシエチルメタクリレート ８０重量部 ・メタクリルアミド １０重量部 ・アクリル酸 １重量部 ・ジメチルアクリルアミド ９重量部 ・重合開始剤（和光純薬社製、Ｖ−５０１） １重量部 ・１０％酢酸水 ２００重量部 １０％酢酸水２００重量部を入れた反応器に、窒素ガス
を送入しながら、上記モノマーの混合液を、３時間かけ
て滴下した。反応器内の温度８３℃で攪拌し、滴下開始
から８時間後に、室温まで冷却した。

【００３３】着色液の調製 ・フタロシアニン分散液 ７０重量部 ・黄色顔料分散液 ３０重量部 ・アクリル樹脂水溶液（固形分２０％） ５０重量部 ・脱イオン水 ５０重量部 上記混合液をマグネティックスターラーで５時間攪拌し
た後、水溶性ジアゾ樹脂（シンコー技研社製、ＤＯ１
３）の１０％水溶液９重量部を加えて、更に３０分攪拌
し、均一な着色感光液を得た。

【００３４】着色液の使用試験 得られた着色液を、ＩＴＯ付き無アルカリガラス板上に
注ぎ、所望の緑色を呈するように７００ｒｐｍでスピン
コートした後、７０℃のオーブン中で３分間乾燥して、
塗膜を形成した。得られた塗膜面上にフォトマスクを重
ね、その上から超高圧水銀灯を用いて４００ｍＪ／ｃｍ
² の紫外線を照射して塗膜を光硬化させた。その後、り
んご酸及び非イオン界面活性剤を含む水溶液で現像した
ところ、線幅１０μｍの透明緑色の凸像及び凹像が再生
された。また、乾燥後に、膜厚を測定したところ、透明
緑色の硬化膜の厚さは０．８０μｍであった。この透明
緑色の硬化膜を顕微鏡で観察すると、硬化膜には顔料を
含まない無色の円形欠陥は発生しておらず、均一で緻密
な透明緑色膜であった。

【００３５】露光に対する安定性試験 上記方法で作製した塗膜上に厚さ０．１μｍのアクリル
系保護コートを施し、更にその上に、ポリイミドの配向
膜を形成した。ＩＴＯ付き無アルカリガラス板を張り合
わせ、液晶を注入して、簡易セルを作製した。このセル
をオーバーヘッドプロジェクター上に置いて、１２時間
照射した後、色度を測定したところ、ｙ値は、０．５８
８であり、照射前の０．５９８と比べて、ほとんど変化
がなかった。

【００３６】比較例１フタロシアニン分散液 ・塩素化銅フタロシアニン ２０重量部 ・ポリオキシエチレンモノオレイルエーテル（日本合成化学社製、商品名「ノイ ゲンＥＴ １８９」） ４重量部 ・脱イオン水 ７６重量部 上記混合液をサンドミルに充填し、２時間混練した後、
遠心分離して、粗大粒子を除去し、フタロシアニン分散
液を得た。黄色顔料分散液の調製 ・ジスアゾイエロー ２０重量部 ・ポリオキシエチレンモノオレイルエーテル（日本合成化学社製、商品名「ノイ ゲンＥＴ １８９」） ４重量部 ・脱イオン水 ７６重量部 上記混合液をサンドミルに充填し、２時間混練した後、
遠心分離して、粗大粒子を除去し、黄色顔料分散液を得
た。

【００３７】着色液の調製 フタロシアニン分散液７０重量部、及び、黄色顔料分散
液３０重量部を混合し、この混合液を３０分間攪拌し、
着色混合液を得た。次に、ポリビニルアルコール（日本
合成化学社製、商品名「ゴーセノール ＫＭ−１１」）
８重量％、及び、脱イオン水９２重量％からなるポリビ
ニルアルコール水溶液１４０重量部の入った容器を攪拌
しながら、着色混合液をゆっくり加えた後、４時間攪拌
した。得られた着色液を用いて実施例１と同様にして液
晶セルを作製し、実施例１と同条件で光照射し、色度を
測定したところ、ｙ値は、０．５２１であり、照射前の
０．６０２と比べて、大幅に低下し、目視でも褪色が認
められた。

【００３８】

【発明の効果】上述の通り、本発明のカラーフィルター
は、ハロゲン化銅フタロシアニン分散液と黄色顔料分散
液を別々に調製するので、露光による影響を受けにくい
液晶表示素子用のカラーフィルターを得ることができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板、透明電極及び着色透明塗膜
   を積層してなるカラーフィルターにおいて、前記着色透
   明塗膜が、着色液を、前記透明電極に塗布し、光硬化さ
   せて得られるものであり、前記着色液が、フタロシアニ
   ン分散液及び黄色顔料分散液を混合し、調色した後、水
   溶性アクリル樹脂を混合して得られるものであり、前記
   フタロシアニン分散液が、ハロゲン化銅フタロシアニ
   ン、界面活性剤及び水を混練し、微粒子化した後、ポリ
   ビニルアルコール水溶液に分散させて得られるものであ
   り、前記黄色顔料分散液が、黄色顔料、界面活性剤及び
   水を混練し、微粒子化した後、ポリビニルアルコール水
   溶液に分散させて得られるものであることを特徴とする
   カラーフィルター。