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発明の名称 着色組成物及びそれを用いたカラーフィルタ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−133620(P2001−133620A)
公開日 平成13年5月18日(2001.5.18)
出願番号 特願平11−312695
出願日 平成11年11月2日(1999.11.2)
代理人
発明者 北沢 一茂 / 谷 瑞仁 / 伊藤 慎次
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】透明樹脂に色素を分散したカラーフィルタ用着色組成物において、青色の色素として、Co、Fe、Pb、又はNiを含有するフタロシアニン顔料を用たことを特徴とする着色組成物。
【請求項2】前記フタロシアニン顔料が着色組成物の全固形分100重量%に対して10〜60重量%含まれることを特徴とする請求項1記載の着色組成物。
【請求項3】請求項1、又は請求項2記載の着色組成物を用いたことを特徴とするカラーフィルタ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にカラー液晶ディスプレーに使用されるカラーフィルタの製造を目的とする着色組成物及びその着色組成物を用いたカラーフィルタに関する。さらに詳しくは、一般にストライプフィルタ、またはマトリックスフィルタと称されるパターン部分を形成するためのカラーフィルタ用の着色組成物及びそれを用いたカラーフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】カラーフィルタは、ガラス等の透明な基板の表面に2種以上の異なる色相の微細な帯(ストライプ)を平行に配置したもの、あるいは微細な画素を縦横一定の配列に配置したものからなっている。画素サイズは100〜数100ミクロンという微細な形状であり、しかも色相毎に所定の順序で整然と配列される。このようなカラーフィルタの製造法については、従来から種々の方法が提案されている。
【0003】カラーフィルタは高い透明性が必要とされるため、例えば、染色法と呼ばれる染料を用いて着色する方法が行われている。この方法は、被染色性の感光性物質をガラス等の基板に塗布し、続いて一つのフィルタ色のパターン露光を行い、ついで未露光部を現像工程で洗い取り、残ったパターン部を該フィルタ色の染料で染色するといった操作を各フィルタ色について順次繰り返すことによりカラーフィルタを製造する方法である。この染色法は色素として染料を使用するため透過率が高く、カラーフィルタとしては透明性に優れている。しかし、耐光性、耐熱性に劣るものである。
【0004】そこで、色素として染料に代わり耐光性、耐熱性に優れた有機顔料を用いて着色する方法が行われるようになった。この有機顔料を用いた方法によるカラーフィルタは、カラーフィルタとしては耐光性、耐熱性に優れものとなる。しかし、その透明性については染料を用いたものより劣るものである。
【0005】また、一般に透明基板上にブルー、グリーン、レッドの光の3原色を配列したカラー液晶ディスプレー用のカラーフィルタにおいては、単一の顔料だけではカラーフィルタとして所望の分光スペクトルを得るのは困難であり、顔料を2種以上用いて調整することが必要とされる。例えば、ブルーについては、耐性に優れた銅フタロシアニンブルー顔料を用いた際に、単一の銅フタロシアニンのみでは充分な分光スペクトルが得にくいため、バイオレット顔料を混合して分光スペクトルを調整し、また、グリーンについては、耐性に優れたフタロシアニングリーンを用いた際に、ブルーと同様に単一のグリーン顔料のみでは充分な分光スペクトルが得られないため、イエロー顔料を加えて分光スペクトルを調整し、また、レッドについても単一の顔料で400nmから600nmの広い波長域で充分な吸収を有するものが無いため、イエロー顔料を加えて分光スペクトルを調整している。
【0006】このように、所望する分光スペクトルを得るための調整に用いる顔料は、分光スペクトルの性能を優先するために、その透明性を犠牲にすることがあり、従って、カラーフィルタとしては透明性が更に劣るものになる傾向にある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐光性、耐熱性に優れ、且つ染料を用いたカラーフィルタに匹敵する透明性を有するカラーフィルタ用の着色組成物を提供することを課題とするものである。また、耐光性、耐熱性に優れ、且つ染料を用いたカラーフィルタに匹敵する透明性を有するカラーフィルタを提供することを課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明樹脂に色素を分散したカラーフィルタ用着色組成物において、青色の色素として、Co、Fe、Pb、又はNiを含有するフタロシアニン顔料を用たことを特徴とする着色組成物である。
【0009】また、本発明は、上記発明による着色組成物において、前記フタロシアニン顔料が着色組成物の全固形分100重量%に対して10〜60重量%含まれることを特徴とする着色組成物である。
【0010】また、本発明は、上記発明による着色組成物を用いたことを特徴とするカラーフィルタである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について説明する。本発明による着色組成物は、アクリル系樹脂、顔料、分散剤、溶剤を主成分とするものである。カラーフィルタ用の着色組成物として、感光性を付与しフォトリソグラフィ法にて所定のパターンに形成する場合には、上記アクリル系樹脂、顔料、分散剤、溶剤の他に、光重合性モノマー、光重合開始剤を添加し感光性着色組成物とする。
【0012】アクリル系樹脂としては、上記のような顔料を分散させる樹脂、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレートやメチルメタクリレート等のアルキルアクリレート又はアルキルメタクリレート、環状のアクリレート又はメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート又はヒドロキシエチルメタクリレート等から選ばれるモノマーを、通常3〜5種程度用いて、分子量5000〜100000程度に重合した樹脂を使用することができる。
【0013】本発明による着色組成物は、色素として用いる青色顔料がCo、Fe、Pb、又はNiを含有するフタロシアニン顔料であることを特徴とするものである。Co、Fe、Pb、又はNiを含有するフタロシアニン顔料を青色顔料として用いることにより、耐光性、耐熱性に優れ、且つ染料を用いたカラーフィルタに匹敵する透明性を有する着色組成物となるものである。
【0014】なお、加法混色用のカラーフィルタの作製に用いる他の顔料としては、赤色(Red)としてC.I.Pig.9、97、122、123、149、168、177、180、192、215など、緑色(Green)としてC.I.Pig.7、36など、黄色(Yellow)としてC.I.Pig.12、20、83、86、138、139、154など、紫色(Violet)としてC.I.Pig.23などが挙げられる。
【0015】これらの顔料は単独で、あるいは、混合して使用しても良く、その添加量は、本発明に係わる着色組成物の全固形分100重量%に対して10〜60重量%で用いられる。その添加量が、着色組成物の全固形分100重量%に対して10重量%以下では、着色力が劣り、所望の着色を得るためにはカラーフィルタの膜厚が厚くなってしまい。また、その添加量が、着色組成物の全固形分100重量%に対して60重量%以上では、顔料の分散が困難となり、また、感光性着色組成物の際には感度が低下してしまうものとなる。
【0016】分散剤としては、広範囲のものから適宜選択して使用することができ、例えば、界面活性剤、顔料の中間体、染料の中間体、ソルスパース等を使用することができる。分散剤の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、顔料の1〜10重量%程度である。
【0017】本発明において、光重合性モノマーとしては、単官能モノマー、2官能モノマー、3官能モノマーまたは多官能モノマーを使用することができる。ここで、単官能モノマーとしては、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール等を使用することができ、2官能モノマーとしては、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート等を使用することができ、3官能モノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート等を使用することができ、多官能モノマーとしてはトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート等を使用することができる。このような光重合性モノマーの市販品としては、例えば、昭和高分子(株)、東亜合成(株)、日本化薬(株)等で製造された製品がある。
【0018】光重合性モノマーの使用量は、特に限定されるものではないが、通常、アクリル系樹脂に対して20〜150重量%程度である。
【0019】また、本発明において光重合開始剤としては、特に制限はないが、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物又はベンゾフェノン系化合物を使用することが好ましい。トリアジン系化合物としては、ピペロニル−s−トリアジン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−クロロフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4´−メトキシ−1´−ナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等を使用することができる。特に好ましいトリアジン系化合物としては、2−(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン又は2−(4´−メトキシ−1´−ナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジンをあげることができる。
【0020】また、イミダゾール系化合物としては、2−(2,3−ジクロロフェニル)−4,5−ジフェニル−イミダゾール二量体、2−(2,3−ジクロロフェニル)−4,5−ビス(3−メトキシフェニル)−イミダゾール二量体、2−(2,3−ジクロロフェニル)−4,5−ビス(4−メトキシフェニル)−イミダゾール二量体、2−(2,3−ジクロロフェニル)−4,5−ビス(4−クロロフェニル)−イミダゾール二量体、2−(2,3−ジクロロフェニル)−4,5−ジ(2−フリル)−イミダゾール、2、2´−ビス(2−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール、2,2´−ビス−(2−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラ(3,4−メチレンジオキシフェニル)−1,1´−ビ−1H−イミダゾール等を使用することができる。特に好ましいイミダゾール系化合物としては、2,2´−ビス−(2−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール又は2,2´−ビス−(2−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラ(3,4−メチレンジオキシフェニル)−1,1´−ビ−1H−イミダゾールをあげることができる。
【0021】また、ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4´−メチルジフェニルサルファイド、3,3´−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、4,4´−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル等を使用することができる。
【0022】これら各種の光重合開始剤は、一種のみ使用してもよく、複数種を使用してもよい。光重合開始剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、光重合性モノマーに対して5〜50重量部、好ましくは10〜30重量%程度である。
【0023】溶剤としては、当該するアクリル系樹脂のモノマー組成、光重合性モノマーの種類、光重合開始剤の種類等に応じて適宜選択する。通常は、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン等から選ばれる一種または複数種を使用する。
【0024】以上のような各成分の配合方法としては、例えば、アクリル系樹脂と顔料とを2本ロール等を用いて良く練り合わせてチップ化し、その後分散剤と溶剤を配合してペーストとし、このペーストに光重合性モノマーと光重合性開始剤とを添加して感光性着色組成物を調製する方法である。
【0025】このようにして得られる着色組成物は、加法混色用のカラーフィルタの作製に有用なものとなり、特に、液晶ディスプレー用カラーフィルタの作製に有用なものとなる。なお、本発明の着色組成物は、これに限られず、個体撮像素子用カラーフィルタやUVインキや感光性塗料等として広範に使用することもできる。
【0026】本発明のカラーフィルタは、本発明による着色組成物が基板上に所定のパターンに硬化して着色層を形成してなるものである。このようなカラーフィルタは、感光性を付与した着色組成物を用いた場合には、基板上に感光性着色組成物を塗布し、塗布した感光性着色組成物をパターン露光し、露光部分の感光性着色組成物を光硬化させ、感光性着色組成物を現像し、感光性着色組成物が光硬化した着色層を基板上にパターン状に形成することによって製造することができる。
【0027】なお、カラーフィルタの作製方法に関しては、特開平3−53201号、特開平2−199403号、特開平2−199404号、特開平2−144502号に記載の方法などが知られているが、本発明によるカラーフィルタが感光性着色組成物を使用する際には、これらの方法と同様にして製造することができる。また、必要に応じて、カラーフィルタ上にアクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂等のオーバーコート層を形成してもよい。
【0028】
【実施例】以下に、本発明の実施例を挙げて詳細に説明する。
<実施例1>(着色組成物の調製)まず、メタクリル酸20重量部、メチルメタクリレート10重量部、ブチルメタクリレート55重量部、ヒドロキシエチルメタクリレート15重量部をエチルセロソルブ300gに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチロニトリル0.75重量部を加え、70℃で5時間反応させてアクリル樹脂を得た。そして、このアクリル樹脂を樹脂濃度10%となるようにエチルセロソルブで希釈した。
【0029】次に、希釈したアクリル樹脂90.1gに対して、青色顔料としてコバルトフタロシアニンブルー顔料を9.0g、分散剤0.9gを添加し、3本ロールで十分混練し、青色着色組成物を得た。また、その他の緑色、赤色顔料は、緑色顔料としては東洋インキ製造(株)製:「リオノールグリーン」、赤顔料としてチバガイギー(株)製:「クロモフタルサンレッド」を用いた。
【0030】更に、上記各色の着色組成物100gに、光重合性モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート4gと、光重合開始剤として2−ビス(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン0.8gと2,2´−ビス(2−クロロフェニル)−4,5,4´,5´−テトラフェニル−1,2´−ビイミダゾール0.4gを加え、よく撹拌して感光性着色組成物を調製した。
【0031】(カラーフィルタの作製)図1(a)〜(d)に示した工程図にしたがい、上記で調製した感光性着色組成物を使用してカラーフィルタを作製した。即ち、まず図1に示すように、固体撮像素子の表面のガラス基板1の上に、青色の感光性着色組成物2をスピンコート(3000rpm、10sec)し、乾燥させ、70℃で20分間プリベークした(図1(a))。次に、所定のマスク3を重ねて露光した(50mJ/cm2 )(図1(b))。そして、2.5%炭酸ナトリウム水溶液で現像し、十分に水洗した。その後、乾燥し、230℃で1時間ベークした。こうして、ガラス基板1上に厚さ0.5μmの青色のパターン2Bを形成した(図1(c))。
【0032】上記で調製した緑色と赤色の感光性着色組成物をそれぞれ使用して同様の操作を繰り返し(露光量50mJ/cm2 )、それぞれ厚さ0.5μmの緑色のパターン2G、赤色のパターン2Rを形成してカラーフィルタを作製した(図1(d))。得られたカラーフィルタの分光スペクトルを測定した。そのうちフタロシアニンに含有する金属としてコバルトを含有するコバルトフタロシアニンブルー顔料を用いた青色層の分光スペクトルを図2に示す。さらに耐熱性、及び耐光性の結果を表1に示す。
【0033】<比較例1>青色着色剤として染料(オリエント化学(株)製:「OIL BLUE 2N」)を用いて、上記と同様の手順にて調製した感光性着色組成物を得、それを用いてカラーフィルタを作製した。耐熱性、及び耐光性の結果を表1にあわせて示す。
【0034】実施例1においては、表1、及び図2に示すように、耐熱性、耐光性に優れ、且つ透明性に優れた青色層を有するカラーフィルタを作製できた。
【0035】
【表1】

【0036】
【発明の効果】本発明は、透明樹脂に色素を分散したカラーフィルタ用着色組成物において、青色の色素として、Co、Fe、Pb、又はNiを含有するフタロシアニン顔料を用たので、耐光性、耐熱性に優れ、且つ染料を用いたカラーフィルタに匹敵する透明性を有するカラーフィルタ用の着色組成物となる。
【0037】また、本発明は、上記着色組成物を用いたカラーフィルタであるので、耐光性、耐熱性に優れ、且つ染料を用いたカラーフィルタに匹敵する透明性を有するカラーフィルタとなる。




 

 


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