(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔料を溶媒中に分散し、オリゴアミック酸を含有してなるカラーフィルター用顔料分散液において、該カラーフィルター用顔料分散液の粘度比（０．５ｒｐｍの粘度指示値／２．５ｒｐｍの粘度指示値）が１．０３〜１．０９の範囲にあ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】
オリゴアミック酸における構造単位の繰り返し数が、３〜１０であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター用顔料分散液。
【請求項３】
オリゴアミック酸の少なくとも一方の末端に、単数または複数のアミノ基を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター用顔料分散液。
【請求項４】
オリゴアミック酸の少なくとも一方の末端に、単数または複数のカルボキシル基を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター用顔料分散液。
【請求項５】
オリゴアミック酸の少なくとも一方の末端に、単数または複数の水酸基を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター用顔料分散液。
【請求項６】
オリゴアミック酸の少なくとも一部の構造単位に、単数または複数の水酸基を有することを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター用顔料分散液。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の顔料分散液と、ポリマとを含有することを特徴とするカラーフィルター用カラーペースト。
【請求項８】
ポリマがポリアミック酸であることを特徴とする請求項７記載のカラーフィルター用カラーペースト。
【請求項９】
オリゴアミック酸を顔料に対して０．０１〜２００重量％含有することを特徴とする請求項７記載のカラーフィルター用カラーペースト。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載のカラーフィルター用カラーペーストを使用したことを特徴とするカラーフィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、顔料分散液およびカラーペーストに関するものであり、さらに詳しくは、オリゴアミック酸を顔料分散剤として使用した顔料分散性の良好な顔料分散液および、該顔料分散液を使用した液晶表示素子や撮像素子のカラーフィルターの形成に利用できるカラーペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐熱性、耐光性に優れたカラーフィルターを形成することのできるカラーペーストとして、ポリアミック酸の溶液に顔料を分散したカラーぺーストが知られている（たとえば特開昭６０−１８４２０２号公報、特開昭６０−１８４２０３号公報、特開昭６１−１８０２０３号公報）。
【０００３】
また、ポリアミック酸の溶液に顔料を分散したカラーぺーストを使用したカラーフィルターの製造は、たとえば特開昭６０−２４７６０３号公報や特開昭６１−７７８０４号公報に示されているように、次のような工程により行なわれる。まず、カラーぺースト（たとえば緑色）を基板上に塗布した後、乾燥してポリイミド前駆体着色被膜を形成する。ポリイミド前駆体着色被膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジスト被膜を形成する。該フォトレジスト被膜上にマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。露光後、ポジ型フォトレジスト用アルカリ現像液により、フォトレジスト被膜とポリイミド前駆体着色被膜のエッチングを同時に行う。エッチング後、不要となったフォトレジスト被膜を剥離する。その後、加熱処理することによって、ポリイミド前駆体をポリイミドに変換する。このようにして、１色のポリイミド着色被膜のパターンを基板上に形成した後、その上に別な色（たとえば赤色）のカラーぺーストを塗布し、同様の工程を経て、２色のポリイミド着色被膜のパターンを基板上に形成する。これをもう一度繰り返すと、赤、青、緑の３色のポリイミド着色被膜のパターンが得られる。
【０００４】
以上のような工程によりカラーフィルターの形成に用いられるポリアミック酸の溶液に顔料を分散したカラーペーストにおいては、顔料の分散性がカラーフィルターの性能に大きな影響を与える。しかしながら、該カラーペーストにおいては、顔料を安定に分散させることが困難であり、顔料の凝集構造を生じやすい。そのため、該カラーペーストを用いたカラーフィルターにおいては、顔料の凝集に起因する基板上への塗布膜の平坦性の低下、顔料粒子の光散乱に起因する画素のコントラスト低下などカラーフィルターの性能上の問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み創案されたもので、その目的とするところは、顔料分散性の良好な顔料分散液、および、該顔料分散液を使用した液晶表示素子や撮像素子などのカラーフィルターの形成に利用できるカラーペーストを提供せんとすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するため、本発明の顔料分散液およびカラーペーストは、次のような構成をとる。
【０００７】
本発明のカラーフィルター用顔料分散液は、顔料を溶媒中に分散し、オリゴアミック酸を含有してなるカラーフィルター用顔料分散液において、該カラーフィルター用顔料分散液の粘度比（０．５ｒｐｍの粘度指示値／２．５ｒｐｍの粘度指示値）が１．０３〜１．０９の範囲にあることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の顔料分散液においては、オリゴアミック酸における構造単位の繰り返し数が、３〜１０であることも特徴の一つである。
【０００９】
また、本発明の顔料分散液においては、オリゴアミック酸の少なくとも一方の末端に、単数または複数のアミノ基を有することも特徴の一つである。
【００１０】
さらに、本発明の顔料分散液においては、オリゴアミック酸の少なくとも一方の末端に、単数または複数のカルボキシル基を有することも特徴の一つである。また、本発明の顔料分散液においては、オリゴアミック酸の少なくとも一方の末端に、単数または複数の水酸基を有することも特徴の一つである。
【００１１】
また、本発明の顔料分散液においては、オリゴアミック酸の少なくとも一部の構造単位に、単数または複数の水酸基を有することも特徴の一つである。
【００１２】
また、本発明の顔料分散液の製造方法は、オリゴアミック酸の溶液に、顔料を分散させることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のカラーペーストは、本発明の顔料分散液と、ポリマとを含有することを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明のカラーペーストは、ポリマがポリアミック酸であることも特徴の一つである。
【００１５】
また、本発明のカラーペーストは、オリゴアミック酸を顔料に対して０．０１〜２００重量％含有することも特徴の一つである。
【００１６】
以下、本発明の構成要素について説明する。
【００１７】
本発明のオリゴアミック酸は、次の一般式（１）で表される構造単位をもつ。
【化１】
0003543382.tif 000002
（ここで、Ｒ1 は炭素数２〜２２の４価の有機基、Ｒ2 は炭素数１〜２２の２価の有機基、ｎは１〜２の数を意味する。）
【００１８】
本発明の顔料分散液中では、オリゴアミック酸は顔料分散剤として作用する。すなわち、オリゴアミック酸は顔料粒子の表面に吸着して吸着層を形成する。その結果、顔料粒子は、吸着層間の立体反発作用により、安定に分散する。
【００１９】
オリゴアミック酸と顔料粒子の吸着については、オリゴアミック酸の分子量や構造、顔料の種類、溶媒の性質などにより大きく左右される。したがって、顔料分子のより安定な分散を得るためには、適切なオリゴアミック酸を選択することが必要である。
【００２０】
オリゴアミック酸の分子量が小さい場合には、溶媒に対する溶解性や、膜を形成した場合の力学的特性に問題がある。また、オリゴアミック酸の分子量が大きい場合には、吸着層間でのオリゴアミック酸の絡み合いや、顔料粒子間にオリゴアミック酸が入り込めない領域が生じるために起こる一種の浸透圧効果に起因する枯渇作用などにより、顔料粒子の凝集が引き起こされる。そのため、オリゴアミック酸の分子量、すなわち構造単位の繰り返し数は、３〜１０の範囲であることが好ましい。なお、オリゴアミック酸の分子量には一般にばらつきがあるため、ここでいう構造単位の繰り返し数の好ましい範囲とは、この範囲の中に全ポリアミック酸の５０モル％以上、好ましくは７０モル％以上、さらに好ましくは９０モル％以上が入っていることを意味する。
【００２１】
オリゴアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることにより得ることができる。
【００２２】
テトラカルボン酸二無水物は、一般式（２）
【化２】
0003543382.tif 000003
（式中のＲ1 は、前記の炭素数２〜２２の４価の有機基を表す。）
で示される。
【００２３】
本発明では、テトラカルボン酸二無水物として、たとえば、脂肪族系または脂環式系のものを用いることができ、その具体的な例として、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、１，２，３，５−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５−ビシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−Ｃ］フラン−１，３−ジオンなどが挙げられる。また、芳香族系のものを用いると、耐熱性の良好な膜に変換しうるオリゴアミック酸を得ることができ、その具体的な例として、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，４，９，１０−ペリレン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´−オキシジフタル酸無水物、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３”，４，４”−パラターフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３”，４，４”−メタターフェニルテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。また、フッ素系のものを用いると、短波長領域での透明性が良好な膜に変換しうるオリゴアミック酸を得ることができ、その具体的な例として、４，４´−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物などが挙げられる。なお、本発明は、これらに限定されずにテトラカルボン酸二無水物が１種または２種以上用いられる。
【００２４】
ジアミンは、一般式（３）
【化３】
0003543382.tif 000004
（式中のＲ2 は、前記の炭素数１〜２２の２価の有機基を表す。）
で示される。
【００２５】
本発明ではジアミンとして、たとえば、脂肪族系または脂環式系のものを用いることができ、その具体的な例として、エチレンジアミン、１，３−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、４，４´−ジアミノ−３，３´−ジメチルジシクロヘキシルメタン、４，４´−ジアミノ−３，３´−ジメチルジシクロヘキシルなどが挙げられる。また、芳香族系のものを用いると、耐熱性の良好な膜に変換しうるオリゴアミック酸を得ることができ、その具体的な例として、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル、３，４´−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、４，４´−ジアミノジフェニルサルファイド、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，５−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、ベンジジン、３，３´−ジメチルベンジジン、３，３´−ジメトキシベンジジン、ｏ−トリジン、４，４”−ジアミノターフェニル、１，５−ジアミノナフタレン、３，３´−ジメチル−４，４´−ジアミノジフェニルメタン、４，４´−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］エ−テル、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホンなどが挙げられる。また、フッ素系のものを用いると、短波長領域での透明性が良好な膜に変換しうるオリゴアミック酸を得ることができ、その具体的な例として、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパンなどが挙げられる。
【００２６】
また、一般式（４）
【化４】
0003543382.tif 000005
（式中のＲ3 は炭素数１〜１０の２価の有機基、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 、およびＲ7 は炭素数１〜１０の１価の有機基でこれらは同一であっても異なっていてもよく、ｍは１〜１０の整数を意味する。）
で示されるシロキサンジアミンを用いると、無機基板との接着性を良好にすることができる。シロキサンジアミンは、通常、全ジアミン中の１〜２０モル％量用いる。シロキサンジアミンの量が少なすぎれば接着性向上効果が発揮されず、多すぎれば耐熱性が低下する。シロキサンジアミンの具体例としては、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサンなどが挙げられる。本発明は、これらに限定されずにジアミンが１種または２種以上用いられる。
【００２７】
オリゴアミック酸の合成は、極性有機溶媒中でジアミンとテトラカルボン酸二無水物を混合して反応させることにより行うのが一般的である。この時、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の混合比により得られるオリゴアミック酸の重合度を調節することができる。
【００２８】
このほか、テトラカルボン酸ジクロライドとジアミンを極性有機溶媒中で反応させて、その後、塩酸と溶媒を除去することによってオリゴアミック酸を得るなど、オリゴアミック酸を得るには種々の方法がある。しかし、本発明はその合成法によらずにオリゴアミック酸に対して適用が可能である。
【００２９】
上記のテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることにより得られるオリゴアミック酸においては、一方のモノマを過剰にすることで末端基の構造を選択することができる。すなわち、ジアミンを過剰にして反応を行えば、アミノ基末端のオリゴアミック酸が得られる。また、テトラカルボン酸二無水物を過剰にすれば、末端の酸無水物が空気中などの微量の水で加水分解されることによりカルボキシル基を末端にもつオリゴアミック酸が得られる。カルボキシル基末端のオリゴアミック酸については、アミン末端のオリゴアミック酸を酸無水物と反応させることにより得ることも可能である。ここで、酸無水物の例としては、無水マレイン酸、無水コハク酸などが挙げられる。
【００３０】
さらに、アミノ基末端またはカルボキシル基末端のオリゴアミック酸と、水酸基および、アミノ基またはカルボキシル基と反応する官能基をもつ化合物を反応させることにより、末端に水酸基をもつオリゴアミック酸を得ることも可能である。
【００３１】
上記のような後反応で末端に官能基を導入する方法においては、末端官能基の種類を自由に選択できることに加えて、その官能基の数についても制御することが可能である。すなわち、この方法により、末端に単数または複数のアミノ基、カルボキシル基あるいは水酸基などの官能基を有するオリゴアミック酸を得ることが可能である。
【００３２】
また、水酸基は、末端だけではなく、オリゴアミック酸主鎖中にも導入することが可能である。このような一部の構造単位に、単数または複数の水酸基をもつオリゴアミック酸は、水酸基を有するテトラカルボン酸二無水物またはジアミンを用いることにより合成することができる。
【００３３】
このようにして得られた末端または主鎖中に官能基を有するオリゴアミック酸は、顔料や溶媒の種類により適宜選択することができる。すなわち、顔料粒子の表面の電位や、ｐＨに応じてアミン末端、カルボキシル基末端のオリゴアミック酸を選択的に使用することにより、効果的に顔料の分散を行うことが可能となる。
【００３４】
例えば、顔料が酸性の表面を有する場合には、顔料とオリゴアミック酸の親和性を高め、顔料表面へのオリゴアミック酸の吸着を安定化するため、オリゴアミック酸としては塩基性、すなわちアミノ基を末端にもつものを使用することが好ましい。これと同様に考えて、塩基性の表面をもつ顔料であれば、カルボキシル基末端のオリゴアミック酸を用いることが好ましく、また、水素結合性の強い表面をもつ顔料の場合には、アミノ基末端、カルボキシル基末端を有するオリゴアミック酸を使用しても、水酸基を有するオリゴアミック酸を使用しても好ましい結果が得られる。
【００３５】
本発明の顔料分散液に用いられる顔料には特に制限はないが、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れたものが好ましい。代表的な顔料の具体的な例をカラーインデックス（ＣＩ）ナンバーで示す。黄色顔料の例としてはピグメントイエロー２０、２４、８３、８６、９３、９４、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１７３などが挙げられる。橙色顔料の例としてはピグメントオレンジ１３、３１、３６、３８、４０、４２、４３、５１、５５、５９、６１、６４、６５などが挙げられる。赤色顔料の例としてはピグメントレッド９、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１８０、１９２、２１５、２１６、２２４などが挙げられる。紫色顔料の例としてはピグメントバイオレット１９、２３、２９、３２、３３、３６、３７、３８などが挙げられる。青色顔料の例としてはピグメントブルー１５（１５：３、１５：４、１５：６など）、２１、２２、６０、６４などが挙げられる。緑色顔料の例としてはピグメントグリーン７、１０、３６、４７などが挙げられる。黒色顔料の例としてはピグメントブラック７などが挙げられる。本発明ではこれらに限定されずに種々の顔料を使用することができる。なお、顔料は必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理などの表面処理が施されているものを使用してもよい。
【００３６】
本発明の顔料分散液において、オリゴアミック酸は、顔料に対して０．０１〜２００重量％、好ましくは０．１〜１００重量％、より好ましくは１〜５０重量％、さらに好ましくは５〜５０重量％の範囲で添加して使用する。オリゴアミック酸の量が少なすぎると、分散剤としての効果が得られない。また、該顔料分散液をカラーペーストとして使用する場合に、オリゴアミック酸の量が多すぎると、カラーペーストを膜としたときの強度が低下する。
【００３７】
本発明の顔料分散液における溶媒としては、オリゴアミック酸を溶解するものを使用することができる。具体的な例としては、Ｎ―メチル―２―ピロリドン、Ｎ，Ｎ―ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミドなどのアミド系極性溶媒、β―プロピオラクトン、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン、γ―カプロラクトン、ε―カプロラクトンなどのラクトン類などが挙げられる。また、これらの溶媒とともに、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエチレングリコールあるいはプロピレングリコール誘導体、あるいは、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセト酢酸エチル、メチル―３―メトキシプロピオネート、３―メチル―３―メトキシブチルアセテートなどの脂肪族エステル類などを副溶媒として添加することも可能である。
【００３８】
本発明の顔料分散液においては、顔料の分散方法は特に限定されず、ボールミル、サンドグラインダー、３本ロールミル、高速度衝撃ミルなど、種々の方法がとりうる。
【００３９】
本発明の顔料分散液の製造方法としては、オリゴアミック酸を顔料表面に優先的に吸着させるために、オリゴアミック酸の溶液に顔料を加え、前述の方法により分散を行なうことが好ましい。
【００４０】
本発明のカラーペーストは、これまで述べてきた本発明の顔料分散液とポリアミック酸と含有するものである。
【００４１】
本発明のカラーペーストに使用するポリアミック酸は、オリゴアミック酸と同じ構造単位をもつ。ポリイミド膜の力学的特性は、分子量が大きいほど良好である。このため、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸の分子量も大きいことが望まれる。一方、ポリイミド前駆体膜を湿式エッチングによりパターン加工を行う場合、ポリアミック酸の分子量が大きすぎると、現像に要する時間が長くなりすぎるという問題がある。したがって、構造単位の繰り返し数の好ましい範囲は１０〜１０００、より好ましくは１２〜４００、さらに好ましくは１５〜１００である。なお、ポリアミック酸の分子量には一般にばらつきがあるため、ここでいう構造単位の繰り返し数の好ましい範囲とは、この範囲の中に全ポリアミック酸の５０モル％以上、好ましくは７０モル％以上、さらに好ましくは９０モル％以上が入っていることを意味する。
【００４２】
ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることにより得ることができるが、これらのモノマおよびポリアミック酸の合成方法については、オリゴアミック酸の場合と同様のものを使用することができる。
【００４３】
なお、本発明のカラーペーストにおいては、ポリアミック酸は、顔料分散液中のオリゴアミック酸と同じ構造のものでも、異なる構造のものでも使用することができる。
【００４４】
本発明のカラーぺーストにおいて、ポリアミック酸と顔料は、通常、重量比で１：９〜９：１、好ましくは２：８〜８：２、より好ましくは３：７〜７：３の範囲で混合して用いられる。ポリアミック酸の量が少なすぎると、着色被膜の基板との接着性が不良となり、逆に顔料の量が少なすぎると着色度が問題となる。また、該カラーペーストにおいては、塗工性、乾燥性などの観点から、ポリアミック酸、オリゴアミック酸、顔料をあわせた固形分濃度は、２〜３０％、好ましくは３〜２５％、さらに好ましくは５〜２０％の範囲で使用する。
【００４５】
また、本発明のカラーペーストをカラーフィルターに使用する場合、カラーフィルターのＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の３色の画素は、ＣＲＴ蛍光体の色度特性に類似させる必要があるため、顔料をバックライトと液晶表示素子の光線透過特性に合うよう、数色組み合わせて調色されて用いられる。たとえば、Ｒ（レッド）は赤色顔料と黄色顔料または橙色顔料、Ｇ（グリーン）は緑色顔料と黄色顔料または橙色顔料、Ｂ（ブルー）は青色顔料と紫色顔料の組み合わせなどにより調色される。また、カラーフィルターのブラックマトリクスとして、黒色顔料、または、場合によりこれに他色の顔料を混合したものを用いることもできる。
【００４６】
本発明のカラーぺーストの製造には、顔料分散液とポリアミック酸溶液とを混合する方法を用いることができるが、顔料分散液にポリアミック酸溶液を加えたときのショックを避けるため、顔料分散液中にポリアミック酸が含まれていてもよい。
【００４７】
本発明のカラーぺーストには、塗布性、着色被膜の乾燥性の改良、あるいは、顔料の分散性を良好にする目的で、本発明のカラーぺーストに界面活性剤を添加することもできる。界面活性剤の添加量は通常、顔料の０．００１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜１重量％である。添加量が少なすぎると塗布性、着色被膜の乾燥性の改良、あるいは顔料の分散性の改良の効果がなく、多すぎると逆に塗布性が不良となったり、顔料の凝集が起こる。界面活性剤の具体例としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミンなどの陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどの陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ソルビタンモノステアレートなどの非イオン界面活性剤などが挙げられる。本発明では、これらに限定されずに、界面活性剤が１種または２種以上用いることができる。界面活性剤の添加は、顔料の分散工程中またはその工程の前後のどの時点でも行うことができる。しかし、添加の時点により顔料の分散性が変わる場合があるので、注意を要する。
【００４８】
本発明のカラーぺーストを基板上に塗布する方法としては、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター、スクリーン印刷法などで基板に塗布する方法、基板を溶液中に浸漬する方法、溶液を基板に噴霧するなどの種々の方法を用いることができる。基板としては通常、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどの透明基板や、シリコン、ガリウム−ひ素などの半導体基板などが用いられるが、特にこれらに限定されない。なお、基板上にカラーペーストを塗布する場合、シランカップリング剤、アルミニウムキレート剤、チタニウムキレート剤などの接着助剤で基板表面を処理しておくと、着色被膜と基板の接着力を向上させることができる。
【００４９】
本発明のカラーぺーストは、液晶ディスプレイや撮像素子のカラーフィルターのほか、光学素子の遮光膜、光ファイバーの被覆膜などに用いられる。たとえば、光ファイバーをカラーぺーストを用いて着色被膜で被覆したものは、高温下での光学センサーとして利用することができる。
【００５０】
次に本発明のカラーぺーストの代表的な用途である液晶ディスプレイ用カラーフィルターを例に使用方法の一例を説明する。
【００５１】
カラーぺーストを、前記のような方法で透明基板上に塗布した後、風乾、加熱乾燥、真空乾燥などにより、ポリイミド前駆体着色被膜を形成する。加熱乾燥の場合、オーブン、ホットプレートなどを使用し、５０〜１８０℃の範囲で１分〜３時間行うのが好ましい。次に、このようにして得られたポリイミド前駆体着色被膜に、通常の湿式エッチングによりパターンを形成する。まず、ポリイミド前駆体着色被膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、フォトレジスト被膜を形成する。続いて該フォトレジスト被膜上にマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。露光後、ポジ型フォトレジスト用アルカリ現像液により、フォトレジスト被膜とポリイミド前駆体着色被膜のエッチングを同時に行う。エッチング後、不要となったフォトレジスト被膜を剥離する。
【００５２】
ポリイミド前駆体着色被膜は、その後、加熱処理することによって、ポリイミド着色被膜に変換される。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、１５０〜４５０℃、好ましくは１８０〜３５０℃の温度のもとで、０．５〜５時間、連続的または段階的に行われる。
【００５３】
以上の工程をＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の３色のカラーぺーストおよび必要に応じてブラックのカラーぺーストいついて行うと、液晶ディスプレイ用カラーフィルターが作製できる。
【００５４】
【実施例】
以下、実施例によっ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。
【００５５】
実施例における測定法は以下の通りである。
【００５６】
・粘度
東京計器（株）製ＥＬＤ型粘度計を使用し、２５℃で回転数を変えて測定を行い、（０．５ｒｐｍの粘度指示値）／（２．５ｒｐｍの粘度指示値）の比を粘度比とした。なお、粘度比が１に近いほど顔料の分散性がよいことを意味する。
【００５７】
・コントラスト
バックライト（明拓システム）上で色彩輝度計（トプコンＢＭ−５Ａ）にて、２度視野で試料の平行ニコル状態と直交ニコル状態での輝度を測定し、両状態での輝度の比をコントラストとした。
【００５８】
・表面粗さ
東京精密（株）製サーフコム１５００Ａにて測定した。
【００５９】
実施例１
温度計および乾燥窒素導入口と攪拌装置を付した２０００ｍｌの４つ口フラスコに、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物７２．５ｇ（０．２２５ｍｏｌ）、ピロメリット酸二無水物４９．０８ｇ（０．２２５ｍｏｌ）、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル９５．１１ｇ（０．４７５ｍｏｌ）、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン６．２１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、およびγ−ブチロラクトン１０１５．４３ｇを投入し、乾燥窒素流入下、６０℃で３時間攪拌して、末端アミノ基のオリゴアミック酸のγ−ブチロラクトン溶液（Ａ１）を得た。なお、得られたオリゴアミック酸の構造単位の繰り返し数の平均値は、１０となる。
【００６０】
ピグメントレッド１７７（クロモフタールレッド）５．４ｇ、オリゴアミック酸のγ−ブチロラクトン溶液（Ａ１）３ｇ、γ−ブチロラクトン８４ｇをガラスビーズ９０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料分散液を得た。
【００６１】
得られた顔料分散液を、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集は認められず、一様に分散していることが確認できた。また、粘度比は１．０５となった。
【００６２】
比較例１
ピグメントレッド１７７（クロモフタールレッド）５．４ｇ、γ−ブチロラクトン５４ｇをガラスビーズ９０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料分散液を得た。
【００６３】
得られた顔料分散液を、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集が認められた。また、粘度比は２．２５となった。
【００６４】
実施例２
温度計および乾燥窒素導入口と攪拌装置を付した２０００ｍｌの４つ口フラスコに、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１２９．４ｇ（０．４４ｍｏｌ）、４，４´−ジアミノジフェニルメタン４７．０９ｇ（０．２３７５ｍｏｌ）、３，３´−ジアミノジフェニルスルホン５８．９５ｇ（０．２３７５ｍｏｌ）、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン６．２１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、およびＮ―メチル―２―ピロリドン７７３．６７ｇを投入し、乾燥窒素流入下、６０℃で３時間攪拌した後、無水マレイン酸１１．７７ｇ（０．１２ｍｏｌ）を添加してさらに１時間反応を行い、末端カルボキシル基のオリゴアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ２）を得た。なお、得られたオリゴアミック酸の構造単位の繰り返し数の平均値は、８．３となる。
【００６５】
ピグメントグリーン７を５．４ｇ、オリゴアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ２）３ｇ、Ｎ―メチル―２―ピロリドン８４ｇをガラスビーズ９０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料分散液を得た。
【００６６】
得られた顔料分散液を、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集は認められず、一様に分散していることが確認できた。また、粘度比は１．０３となった。
【００６７】
比較例２
ピグメントグリーン７を５．４ｇ、Ｎ―メチル―２―ピロリドン５４ｇをガラスビーズ９０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料分散液を得た。
【００６８】
得られた顔料分散液を、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集が認められた。また、粘度比は２．２８となった。
【００６９】
実施例３
温度計および乾燥窒素導入口と攪拌装置を付した２０００ｍｌの４つ口フラスコに、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１２９．４ｇ（０．４４ｍｏｌ）、４，４´−ジアミノ−３，３´−ジヒドロキシジフェニルメタン５５．１７ｇ（０．２３７５ｍｏｌ）、３，３´−ジアミノジフェニルスルホン５８．９５ｇ（０．２３７５ｍｏｌ）、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン６．２１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、およびＮ―メチル―２―ピロリドン７７３．６７ｇを投入し、乾燥窒素流入下、６０℃で３時間攪拌した後、無水マレイン酸１１．７７ｇ（０．１２ｍｏｌ）を添加してさらに１時間反応を行い、末端にカルボキシル基をもち、さらに主鎖中に水酸基を有するオリゴアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ３）を得た。なお、得られたオリゴアミック酸の構造単位の繰り返し数の平均値は、８．３となる。
【００７０】
ピグメントイエロー２０を５．４ｇ、オリゴアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ３）３ｇ、Ｎ―メチル―２―ピロリドン８４ｇをガラスビーズ９０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料分散液を得た。
【００７１】
得られた顔料分散液を、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集は認められず、一様に分散していることが確認できた。また、粘度比は１．０４となった。
【００７２】
比較例３
ピグメントイエロー２０を５．４ｇ、Ｎ―メチル―２―ピロリドン５４ｇをガラスビーズ９０ｇとともにホモジナイザーを用い、７０００ｒｐｍで３０分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、顔料分散液を得た。
【００７３】
得られた顔料分散液を、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集が認められた。また、粘度比は２．８５となった。
【００７４】
実施例４
温度計および乾燥窒素導入口と攪拌装置を付した２０００ｍｌの４つ口フラスコに、３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物７９．７５ｇ（０．２４７５ｍｏｌ）、ピロメリット酸二無水物５３．９８ｇ（０．２４７５ｍｏｌ）、４，４´−ジアミノジフェニルエーテル９５．１１ｇ（０．４７５ｍｏｌ）、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン６．２１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、およびγ−ブチロラクトン１０７０．７８ｇを投入し、乾燥窒素流入下、６０℃で３時間攪拌して、ポリアミック酸のγ−ブチロラクトン溶液（Ａ４）を得た。
【００７５】
実施例１で得られた顔料分散液２０ｇに、ポリアミック酸のγ−ブチロラクトン溶液（Ａ４）２０ｇを添加混合し、本発明のカラーぺーストを得た。得られたカラーペーストを、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集は認められず、一様に分散していることが確認できた。また、粘度比は１．０９であった。
【００７６】
また、このカラーぺーストを無アルカリガラス基板上にスピンコートし、５０℃で１０分間、９０℃で１０分間、１１０℃で２０分間オーブンを用いて空気中で加熱乾燥して、膜厚１．６μｍのポリイミド前駆体着色膜を得た。この膜上にポジ型フォトレジスト（東京応化社製ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、８０℃で２０分間加熱乾燥して膜厚１μｍのレジスト膜を得た。キャノン社製紫外線露光機ＰＬＡ−５０１Ｆを用い、クロム製のフォトマスクを介して、波長３６５ｎｍでの強度が５０ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線を照射した。露光後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの２．３８ｗｔ％の水溶液からなる現像液に浸漬し、フォトレジストおよびポリイミド前駆体着色被膜の現像を同時に行った。エッチング後、不要となったフォトレジスト層をメチルセロソルブアセテートで剥離した。さらにこのようにして得られたポリイミド前駆体着色被膜を窒素雰囲気中で３００℃で３０分間熱処理し、膜厚１．２μｍのポリイミド着色被膜を得た。
【００７７】
このようにして得られたポリイミド着色被膜においては、コントラストは８５０、表面粗さは０．００４μｍであった。
【００７８】
比較例４
比較例１で得られた顔料分散液２０ｇに、ポリアミック酸のγ−ブチロラクトン溶液（Ａ４）２０ｇを添加混合し、カラーぺーストを得た。得られたカラーペーストを、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集が認められた。また、粘度比は２．３６となった。
【００７９】
このカラーペーストから、実施例４と同様の操作によりポリイミド着色被膜を得た。得られたポリイミド着色被膜においては、コントラストは３２６、表面粗さは０．０１２μｍであった。
【００８０】
実施例５
温度計および乾燥窒素導入口と攪拌装置を付した２０００ｍｌの４つ口フラスコに、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１４５．６４ｇ（０．４９５ｍｏｌ）、４，４´−ジアミノジフェニルメタン４７．０９ｇ（０．２３７５ｍｏｌ）、３，３´−ジアミノジフェニルスルホン５８．９５ｇ（０．２３７５ｍｏｌ）、ビス−３−（アミノプロピル）テトラメチルシロキサン６．２１ｇ（０．０２５ｍｏｌ）、およびＮ―メチル―２―ピロリドン７７３．６７ｇを投入し、乾燥窒素流入下、６０℃で３時間攪拌し、ポリアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ５）を得た。
【００８１】
実施例２で得られた顔料分散液２０ｇに、ポリアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ５）２０ｇを添加混合し、本発明のカラーぺーストを得た。得られたカラーペーストを、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集は認められず、一様に分散していることが確認できた。また、粘度比は１．０６であった。
【００８２】
また、このカラーペーストから、実施例４と同様の操作によりポリイミド着色被膜を得た。得られたポリイミド着色被膜においては、コントラストは８２７、表面粗さは０．００４μｍであった。
【００８３】
比較例５
比較例２で得られた顔料分散液２０ｇに、ポリアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ５）２０ｇを添加混合し、カラーぺーストを得た。得られたカラーペーストを、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集が認められた。また、粘度比は２．５５となった。
【００８４】
このカラーペーストから、実施例４と同様の操作によりポリイミド着色被膜を得た。得られたポリイミド着色被膜においては、コントラストは２６９、表面粗さは０．０１３μｍであった。
【００８５】
実施例６
実施例３で得られた顔料分散液２０ｇに、ポリアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ５）２０ｇを添加混合し、本発明のカラーぺーストを得た。得られたカラーペーストを、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集は認められず、一様に分散していることが確認できた。また、粘度比は１．０８であった。
【００８６】
また、このカラーペーストから、実施例４と同様の操作によりポリイミド着色被膜を得た。得られたポリイミド着色被膜においては、コントラストは８５３、表面粗さは０．００４μｍであった。
【００８７】
比較例６
比較例３で得られた顔料分散液２０ｇに、ポリアミック酸のＮ―メチル―２―ピロリドン溶液（Ａ５）２０ｇを添加混合し、カラーぺーストを得た。得られたカラーペーストを、顕微鏡下１０００倍で観察したところ、顔料の凝集が認められた。また、粘度比は２．８９となった。
【００８８】
このカラーペーストから、実施例４と同様の操作によりポリイミド着色被膜を得た。得られたポリイミド着色被膜においては、コントラストは１９８、表面粗さは０．０１６μｍであった。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は上述のごとく構成したので、顔料の分散安定性の高い顔料分散液が得られる。また、該顔料分散液を使用したカラーペーストにおいても、顔料の分散安定性が高いため、該カラーペストをカラーフィルターに用いた場合、コントラストが高く、さらに表面の平坦性が高いカラーフィルターを得ることができる。