JPH0943836A - カラーレジスト及びカラーフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックライト、外光等により発生する電荷を
拡散することができ、緑色画素が露光による影響を受け
にくいカラーフィルター及びそれに用いられるカラーレ
ジストを提供する。 【解決手段】 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、カラーレジスト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、上記カラーレジスト
が、水溶性樹脂、顔料、水溶性ジアゾ樹脂及びポリアニ
リンからなるものであるカラーフィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子用の
カラーレジスト及び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
素子用のカラーフィルター、印刷の色分解フィルター等
として使用されている。このような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、絶縁体に近い着色透明塗膜が電極間に介在す
るので、表示品質はやや劣るものの、電極形成が容易で
あり、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、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ように典型的な光導電性物質で
あるので、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てい
る。そこで、露光により発生する電荷の密度を低下さ
せ、拡散することができる着色透明塗膜が望まれてい
る。

【０００６】露光により発生する電荷を拡散させる方法
として、酸化すず、アンチモンドープ酸化すず、インジ
ウム・すず酸化物等の導電性微粒子を分散させて着色透
明塗膜を形成する方法が考えられる。しかし、これらの
導電性微粒子は、高濃度に添加されないと効果がなく、
また、紫外線を吸収するので、感光性を低下させる等の
問題点がある。

【０００７】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、バックライト、外光等に
より発生する電荷を拡散することができ、緑色画素が露
光による影響を受けにくいカラーフィルター及びそれに
用いられるカラーレジストを提供することにある。

【０００８】

【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、カラーレジス
ト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、上記カラーレジストが、水溶性樹脂、顔料、水
溶性ジアゾ樹脂及びポリアニリンからなるものであるカ
ラーフィルターによって達成することができる。以下に
本発明を詳述する。

【０００９】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順に積層してなる。上
記着色透明塗膜は、カラーレジストを上記透明塗膜に塗
布し、光硬化させて得られる。上記カラーレジストを上
記透明電極に塗布する方法としては特に限定されず、例
えば、スピンコート、ロールコート等が挙げられる。ま
た、上記光硬化としては特に限定されず、例えば、紫外
線によるもの等が挙げられる。

【００１０】上記カラーレジストは、水溶性樹脂、顔
料、水溶性ジアゾ樹脂及びポリアニリンからなる。上記
水溶性樹脂は、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレ
ートを主成分とすることが好ましい。上記水溶性樹脂
が、ヒドロキシエチル基を有する場合には、後述する水
溶性ジアゾ樹脂と組み合わせると光架橋しやすく、ガラ
ス基板との接着性に優れている。上記水溶性樹脂は、例
えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートモノ
マーと水溶性コ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。

【００１１】上記水溶性コモノマーとしては、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。

【００１２】上記水溶性コ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
てカラーレジスト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ため好ましい。上記（メタ）アクリ
ル酸成分の含有量は、上記水溶性樹脂中、０〜３０重量
％が好ましい。３０重量％を超えると、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。

【００１３】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。

【００１４】上記２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリ
レート及び水溶性コ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。

【００１５】上記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、上記水溶性コモノマ
ー及び上記重合開始剤を均一に溶解した水溶液又は酢酸
水溶液を製造し、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５０〜９０℃が好ましい。
５０℃未満であると、実用分解速度の範囲に入っていた
としても、反応温度のコントロールがしにくい。９０℃
を超えると、単量体が水と共沸して仕込組成が変化する
ことがあるので、好ましくない。重合時間は数時間であ
る。

【００１６】こうして得られる水溶性樹脂の構成成分で
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、上記水溶性樹脂中、５０〜９０重量％が好ま
しい。５０重量％未満であると、水溶性樹脂の重合性
（架橋性）が低下し、９０重量％を超えると、水溶性樹
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、６０〜８
０重量％である。

【００１７】上記水溶性樹脂の配合量は、カラーレジス
ト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、得られる着色透明塗
膜の強度が不足し、５０重量％を超えると、着色透明塗
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。

【００１８】本発明で使用される顔料は、有機顔料、無
機顔料のいずれでもよい。カラーフィルターを作る場合
には、透過光スペクトルの選択の広い有機顔料を用いる
のが好ましい。上記有機顔料としては特に限定されず、
例えば、フタロシアニン系、不溶性アゾ系、縮合アゾ
系、アゾレーキ系、アントラキノン系、キナクリドン
系、イソインドリノン系、ペリレン系、ジオキサン系等
の公知の各種顔料を用いることができる。顔料粒子の平
均粒径は、１００ｎｍ以下が好ましい。１００ｎｍを超
えると、得られる着色透明塗膜が濁って見えることがあ
る。

【００１９】本発明では、顔料は、微粉末の顔料分散液
として用いられる。このような顔料分散液は、例えば、
次のような方法で調製することができる。顔料と水と必
要に応じて界面活性剤とを混合し、これをビーズミル、
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
て顔料分散液を得る。その後、この顔料液に分散剤を加
え、分散状態を安定化させて顔料分散液を得る。この
際、分散液の粘度が急激に上昇するので、顔料液を攪拌
しながら分散剤を滴下するとよい。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される。

【００２０】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。

【００２１】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、分散効果が不充分なことがあり、５０重量
部を超えると、本発明のカラーレジストを用いて着色透
明塗膜を作った際、塗膜のベタツキの発生、耐水性及び
耐熱性の低下が生じることがある。

【００２２】上記分散剤としては特に限定されず、例え
ば、酢酸ビニル重合体、酢酸ビニル−ビニルピロリドン
共重合体、酢酸ビニル−（メタ）アクリル酸共重合体、
酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレ
ン共重合体等のビニルアルコール共重合体等が挙げられ
る。

【００２３】上記顔料分散液の配合量は、一般に、水溶
性樹脂１００重量部に対して、５０〜２００重量部が好
ましい。５０重量部未満であると、着色度が不足するこ
とがあり、２００重量部を超えると、感光性が低下する
うえに、水溶性樹脂分の不足によって皮膜形成能が低下
し、微細な画像を作りにくくなることがある。

【００２４】本発明で使用される水溶性ジアゾ樹脂は、
芳香族ジアゾニウム塩とホルムアルデヒドとの縮合によ
り得られる低重合度の樹脂である。上記芳香族ジアゾニ
ウム塩としては特に限定されず、例えば、ｐ−ジアゾジ
フェニルアミン硫酸塩、２，５−ジメトキシ−４−ｐ−
トリルメルカプトベンゼンジアゾニウム硫酸塩、２，５
−ジメトキシ−４−モルホリノベンゼンジアゾニウム硫
酸塩等が挙げられる。上記水溶性ジアゾ樹脂の配合量
は、水溶性樹脂１００重量部に対して、５〜３０重量部
が好ましい。５重量部未満であると、光架橋性が不充分
なことがあり、３０重量部を超えると、ジアゾによる光
吸収が大きく、塗膜下層の光架橋が不充分となることが
ある。

【００２５】本発明において、ポリアニリンは、着色透
明塗膜の透明性を維持しながら、導電性を付与する目的
で無機導電性材料の代わりとして使用される。上記ポリ
アニリンは、分散安定性が良好であり、低濃度で導電効
果を発揮することができ、顔料が有している感光性を阻
害しない。

【００２６】上記ポリアニリンは、例えば、電解重合
法、酸化重合法等により合成される。工業的には、後者
がよく使用される。上記酸化重合法によるポリアニリン
の合成は、例えば、有機スルホン酸、硫酸エステル等の
ドーパントと、アニリンを含む水溶液に重クロム酸塩、
過酸化水素等の酸化剤を添加し攪拌することにより行う
ことができる。上記ポリアニリンは、合成時の酸化条件
によってポリマーの構造及び溶解性が異なるが、本発明
では、ポリアニリンは分散系で使用されるので、構造及
び溶解性は特に限定されない。

【００２７】上記ポリアニリンの配合量は、カラーレジ
スト固形分中、固形分で０．５〜２０重量％が好まし
い。０．５重量％未満であると、導電性改善に寄与しな
いことがあり、２０重量％を超えると、緑色カラーフィ
ルターの色調を損なうことがある。より好ましくは、１
〜１０重量％である。

【００２８】上記ポリアニリンは、一般の有機顔料と同
様に、分散液として使用される。分散方法は、上述の有
機顔料の場合と同様であるが、ポリアニリンは重合体で
あるので、有機顔料の場合と比べ、分散強度を上げ、分
散時間を長くする必要がある。

【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水溶性樹脂の合成 ・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重量部の入っている反応器に、窒素
を送入しながら、上記のモノマー混合液を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時間後に室温に冷却した。反応混合物を等重量の脱
イオン水で希釈した後、孔径０．４５μｍのフィルター
で濾過した。

【００３１】ポリアニリン液の調製 ・ポリアニリン粉末（アライドシグナル社製、Ｖｅｒｓｉｃｏｎ） ２０重量部 ・非イオン性界面活性剤（第一工業製薬社製、ノイゲンＥＡ１８９） ４重量部 ・脱イオン水 ７６重量部 上記混合物をサンドミルに仕込み、３時間攪拌して、暗
緑色のポリアニリン液を得た。光散乱型粒径分布測定器
で測定したところ、平均粒径は２１０ｎｍであった。

【００３２】ポリアニリン分散液の調製 ・ポリアニリン液 １００重量部 ・８％ポバール水溶液（日本合成化学社製、ＫＭ−１１） ８８重量部 ・脱イオン水 ４７重量部 上記組成でポリアニリン液に８％ポバール水溶液を加
え、３時間攪拌して、安定な分散液を得た。

【００３３】緑色顔料液の調製 ・シアニングリーン ２０重量部 ・非イオン性界面活性剤（第一工業製薬社製、ノイゲンＥＡ１８９） ４重量部 ・脱イオン水 ７６重量部 上記混合物をサンドミルで３時間攪拌して、緑色顔料液
を得た。平均粒径は１０５ｎｍであった。黄色顔料液の調製 ・ジスアゾイエロー ２０重量部 ・非イオン性界面活性剤（第一工業製薬社製、ノイゲンＥＡ１８９） ４重量部 ・脱イオン水 ７６重量部 上記混合物をサンドミルで３時間攪拌して、黄色顔料液
を得た。平均粒径は１１０ｎｍであった。

【００３４】調色 緑色顔料液、黄色顔料液を重量比７０／３０で混合し、
２時間攪拌して緑色液を調製した後、ポバール水溶液と
混合して、３時間攪拌して緑色顔料分散液を得た。 ・緑色液 １００重量部 ・８％ポバール水溶液（日本合成化学社製、ＫＭ−１１） ８８重量部 ・脱イオン水 ４７重量部

【００３５】緑色カラーレジストの調製 ・緑色顔料分散液 １００重量部 ・ポリアニリン分散液 １０重量部 ・水溶性樹脂 ６０重量部 ・脱イオン水 １４重量部 上記混合物を５時間攪拌した後、１０％ジアゾ水溶液
（シンコー技研社製、ＤＯ１３）９重量部を加え、更に
３０分間攪拌して、緑色カラーレジストを得た。

【００３６】光硬化膜の作製 ＩＴＯ付きガラス板上に、緑色カラーレジストをスピン
コートした。紫外線を４５０ｍＪ／ｃｍ² で照射し、現
像、乾燥して、厚さ０．７８μｍの緑色透明塗膜を得
た。緑色透明塗膜の上に、熱硬化性アクリル樹脂液を塗
布、硬化させて保護コート層を形成した後、ポリイミド
液を塗布して配向膜を形成した。同質ガラス板に配向膜
処理を行い、緑色透明塗膜を形成したガラス板と貼合わ
せて、液晶を注入し、液晶セルを作製した。

【００３７】オーバーヘッドプロジェクターの上に得ら
れた液晶セルを置いて１２時間露光した。ＣＩＥ色度を
測定したところ、ｙ値は、０．５８５で露光前の値０．
５９４とほとんど変わらなかった。

【００３８】比較例１緑色カラーレジストの調製 ・緑色顔料分散液 １００重量部 ・水溶性樹脂 ６０重量部 ・脱イオン水 ２４重量部 緑色カラーレジストの組成を上記のように変更したこと
以外は、実施例１と同様にして液晶セルを得た。得られ
た液晶セルを用いて実施例１と同様にして露光試験を行
ったところ、ｙ値は、０．５３５であり、露光前の値
０．５９７に比べてかなり低下していた。

【００３９】

【発明の効果】本発明のカラーレジスト及びカラーフィ
ルターは上述の構成よりなるので、得られるカラーフィ
ルターは、バックライト、外光等により発生する電荷を
拡散することができ、緑色画素が露光の影響を受けず、
液晶表示素子用のカラーフィルターとして好適に使用す
ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性樹脂、顔料、水溶性ジアゾ樹脂及
   びポリアニリンからなることを特徴とするカラーレジス
   ト。
2. 【請求項２】 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、カラーレジスト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、前記カラーレジスト
   が、水溶性樹脂、顔料、水溶性ジアゾ樹脂及びポリアニ
   リンからなるものであることを特徴とするカラーフィル
   ター。