(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
色画素と、該色画素の上に形成された保護膜とを有し、前記保護膜は、硬化性樹脂および硬化剤を含有する保護膜形成用組成物からなる層であり、保護膜の表面がシランカップリング処理されてなる、高分子化合物からなる配向膜形成用の保護膜付カラーフィルターの保護膜の上に、配向膜形成用組成物を塗布する配向膜の形成方法。
【請求項２】
色画素と、該色画素の上に形成された保護膜とを有し、前記保護膜は、硬化性樹脂および硬化剤を含有する保護膜形成用組成物からなる層であり、保護膜の表面がシランカップリング処理されてなる、高分子化合物からなる配向膜形成用の保護膜付カラーフィルターの保護膜の上に、高分子化合物からなる配向膜が形成された配向膜付カラーフィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護膜付カラーフィルターに関し、詳しくは色画素の上に保護膜が形成された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、例えば液晶表示装置によって表示される画像をカラー化するために有用な光学素子であり、基板（４）上に互いに隣接して配置された複数の色画素（２）から構成されたものが知られている（図１）。ここで色画素（２）は、例えば顔料、染料などの着色剤によって光の３原色（赤色、緑色、青色）や３補色（マゼンタ、シアン、イエロー）に着色された透明な層である。かかるカラーフィルターとして、色画素（２）の上に色画素を保護するための保護膜（３）が設けられた保護膜付カラーフィルター（１）も知られており、例えば保護膜形成用組成物からなる層を色画素（２）の上に形成し、該層を硬化させる方法により保護膜を形成して製造することができる（特開平９−１００３３８号公報）。
【０００３】
かかる保護膜付カラーフィルター（１）は、その保護膜（３）の上に液晶層（６）が積層される場合も多く、この場合に液晶層は通常、配向膜（５）を介して保護膜（３）の上に積層される（図２）。配向膜は、液晶層を構成する液晶化合物を配向させるための膜であって、例えば配向膜形成用組成物を保護膜の上に塗布し、乾燥させる方法によって、形成される。
【０００４】
しかし、保護膜（３）に前処理を施すことなく、その上に配向膜形成用組成物を直接塗布すると、該高分子化合物を均一に塗布することができない場合があった。配向膜形成用組成物を均一に塗布できないと、形成される配向膜が不均一なものとなって、カラー画像の表示斑の原因となる。
【０００５】
かかる問題を解決するために、例えば保護膜（３）に紫外線を照射したのちに配向膜形成用組成物を塗布する方法もあるが、紫外線の照射は保護膜や色画素を劣化させる原因となる。また保護膜（３）をテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液と接触させてから配向膜形成用組成物を塗布する方法もあるが、かかる水溶液による処理は保護膜を劣化させる原因となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者は、色画素や保護膜を劣化させることなく、配向膜形成用組成物を均一に塗布することができる保護膜付カラーフィルターを開発するべく鋭意検討した結果、保護膜をシランカップリング処理すると、配向膜形成用組成物を均一に塗布し得ることを見出し、本発明に至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、色画素（２）と、色画素の上に形成された保護膜（３）とを有し、保護膜（３）の表面がシランカップリング処理されてなることを特徴とする保護膜付カラーフィルター（１）を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の保護膜付カラーフィルター（１）は、色画素（２）を有する。色画素（２）は着色された透明な層であり、顔料、染料などの着色剤を含有していて該着色剤によって着色されている。色画素は通常、基板（４）の上に形成されている（図１）。
【０００９】
かかる色画素（２）は、例えば着色感光性樹脂組成物（カラーレジスト）からなる層を基板（４）の上の全面に亙って形成し、該層を露光したのち現像する方法によって形成することができる。ここで、着色感光性樹脂組成物は、着色剤を含有していて着色している感光性樹脂組成物（レジスト）である。着色感光性樹脂組成物からなる層を基板の上に形成するには、例えば着色感光性樹脂組成物を溶剤で希釈し、基板上に塗布し、次いで溶剤を揮発させればよい。露光は、フォトマスクを介して光線を照射することにより行なわれる。フォトマスクを介して光線を照射することによって、着色感光性樹脂組成物層には、光線が照射された部分と光線が照射されなかった部分とが生ずるが、光線が照射されなかった部分は次の現像において除去される。その一方で光線が照射された部分は、現像においてそのまま残り、色画素を構成する。現像は、露光後の着色感光性樹脂組成物層を現像液と接触させることにより行なわれる。かくして用いた着色感光性樹脂組成物に含まれる着色剤で着色された色画素が形成されるが、かかる色画素が形成された基板の上に、さらに別の色に着色された着色感光性樹脂組成物からなる層を形成し、以後、同様に操作することで、他色の色画素を形成することができる。さらに同様の操作を行なって、各色の色画素を順次形成して、目的のカラーフィルターを得ることができる。
【００１０】
本発明の保護膜付カラーフィルターは、保護膜を有する。保護膜（３）は、色画素を保護するために設けられる無色で透明な膜である。保護膜は、色画素の上に形成され、例えば保護膜形成用組成物からなる層を色画素（２）の上に形成し、これを硬化させる方法により形成することができる。
【００１１】
保護膜形成用組成物としては、例えば硬化性樹脂および硬化剤を含有する組成物が挙げられる。ここで硬化性樹脂としては、例えばグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどと、アクリレート、メタクリレートなどとの共重合体などが用いられ、その分子量は通常２０００以上１００００以下程度である。
【００１２】
硬化剤としては、例えば多価カルボン酸無水物が用いられる。多価カルボン酸無水物の具体例としては、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸などの芳香族多価カルボン酸無水物、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバニル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸などの脂肪族ジカルボン酸類無水物、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などの脂環族多価カルボン酸二無水物などが挙げられる。
【００１３】
かかる組成物は、硬化促進剤を含有していてもよい。硬化促進剤としては、例えば２級または３級窒素原子を含むヘテロ環構造を有する化合物が用いられ、具体的にはイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、４−メチル−２−フェニルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチル−１−（２’−シアノエチル）イミダゾール、２−エチル−４−メチル−１−［２’−（３''，５''−ジアミノトリアジニル）エチル］イミダゾール、ベンズイミダゾールなどのイミダゾール類が挙げられる。
【００１４】
保護膜形成用組成物は、色画素との密着性を向上するためにシランカップリング剤を含有していてもよい。かかるシランカップリング剤としては、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００１５】
保護膜形成用組成物は、界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
【００１６】
色画素の上に保護膜形成用組成物からなる層を形成するには、例えば溶剤で希釈された状態の該組成物を色画素の上に塗布し、溶剤を揮発させればよい。溶剤としては、保護膜形成用組成物を溶解し、色画素を溶解しない溶剤が用いられ、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテルエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、次エチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類、
メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテートなどのアルキレングリコールアルキルエーテルアセテート類、
ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、
メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、
エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、
３−エトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類、
γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などから適宜選択して用いられる。
かくして形成された保護膜形成用組成物からなる層を加熱することによって、該層を硬化させて、保護膜を形成することができる。
【００１７】
本発明の保護膜付カラーフィルターは、かかる保護膜の表面がシランカップリング処理されてなるものである。シランカップリング処理を行なうには、例えば保護膜（３）の上にシランカップリング剤を塗布すればよい。
【００１８】
シランカップリング剤としては、例えば式（１−１）
【化１】
0004792678.tif 000002
で示される化合物〔慣用名：Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン〕、式（１−２）
【化２】
0004792678.tif 000003
で示される化合物〔慣用名：Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン〕、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、式（１−３）
【化３】
0004792678.tif 000004
で示される化合物〔γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン〕、
式（１−４）
【化４】
0004792678.tif 000005
で示される化合物〔γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン〕、
ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。かかるシランカップリング剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を組合わせて用いられる。
【００１９】
シランカップリング剤は通常、溶剤で希釈された状態で保護膜の上に塗布される。溶剤としては、シランカップリング剤を溶解し得、保護膜を溶解することのない溶剤が用いられ、例えば水のほか、保護膜形成用組成物において前記したと同様の溶剤から適宜選択して用いられる。かかる溶剤はそれぞれ単独でまたは２種以上を組合わせて用いられる。溶剤は、シランカップリング剤と溶剤との合計量に対してシランカップリング剤が質量分率で通常０．００１％以上、好ましくは０．１％以上となり、通常５％以下、好ましくは１％以下となるように用いられる。
【００２０】
かかるシランカップリング剤は、例えば回転塗布法（スピンコート法）、ロールコート法、スリットノズルを備えた塗布装置を用いて塗布する方法などの通常の方法で保護膜の上に塗布することができる。塗布後、通常は、加熱することで溶剤を揮発させる。
【００２１】
かくして本発明の保護膜付カラーフィルター（１）を得るが、かかるカラーフィルターは、その表面にがシランカップリング処理されているので、配向膜形成用組成物を均一に塗布することが容易である。
【００２２】
本発明の保護膜付カラーフィルターに塗布し得る配向膜形成用組成物としては、例えばポリイミド、ポリアミドなどの高分子化合物の溶液、これら高分子化合物の前駆体の溶液などが挙げられる。かかる溶液に用いられる溶剤としては、保護膜形成用組成物において上記したと同様の溶剤のほか、Ｎ−メチル−２−ピロリドンおよびこれらの混合溶媒などが上げられる。
【００２３】
かかる配向膜形成用組成物として市販されているものを用いることもできる。かかる市販の組成物としては、例えば「サンエバー」シリーズ（日産化学(株)製）、「ＬＱ」シリーズ（日立化成工業(株)製）、「ＬＸ」シリーズ（日立化成工業(株)製）、「ハイマル」シリーズ（日立化成工業(株)）などが挙げられる。
【００２４】
配向膜形成用組成物は、例えば回転塗布法（スピンコート法）、ロールコート法、スリットノズルを備えた塗布装置を用いて塗布する方法などの通常の方法で保護膜の上に塗布される。塗布後、通常は、溶剤を揮発させる。溶剤を揮発させるには、例えば加熱すればよい。配向膜形成用組成物として、高分子化合物の前駆体の溶液を用いた場合、通常は溶剤を揮発させたのち、さらに加熱することによって、前駆体が高分子化合物となって、配向膜を得ることができる。
【００２５】
かくして本発明の保護膜付カラーフィルターの保護膜の上に配向膜が形成されて、配向膜付カラーフィルター（１１）を得るが、かかる配向膜付カラーフィルターにおいて、配向膜は均一に形成されている。この配向膜は通常と同様にラビング処理を施すことができ、ラビング処理後の配向膜の上に液晶層を設けることによって（図２）、カラー液晶表示装置を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の保護膜付カラーフィルターによれば、保護膜の上に配向膜形成用組成物を均一に塗布することができるので、本発明の保護膜付カラーフィルターを用いることで、配向膜を均一に形成することができ、均一で表示斑のないカラー画像を与える液晶表示装置を容易に製造することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定されるものではない。
【００２８】
実施例１
〔保護膜の形成〕
ガラス基板〔「＃７０５９」、コーニング社製〕（４）の表面に線幅１００μｍのストライプ状に形成された赤色画素（２Ｒ）、緑色画素（２Ｇ）および青色画素（２Ｂ）からなるカラーフィルターの色画素の上に（図１）、以下の組成の保護膜形成用組成物を塗布し、溶剤（エチルセロソルブアセテート）を揮発させた。
【００２９】
（保護膜形成用組成物の組成）
0004792678.tif 000006
【００３０】
溶剤を揮発させたのちの塗布膜の厚みは２μｍであった。その後、２００℃で１時間加熱して、保護膜（３）を形成した。
【００３１】
〔シランカップリング処理〕
上記で形成した保護膜（３）の上に、シランカップリング剤〔慣用名：Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン〕０．５質量部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート９９．５質量部で希釈した溶液を回転塗布法（回転数は１０００回転／分）で塗布し、２００℃で１０分間加熱して、シランカップリング処理を行った。
【００３２】
〔配向膜の形成〕
上記でシランカップリング処理を行なったのちの保護膜付カラーフィルターの保護膜（３）の上に、配向膜形成用組成物〔「サンエバー  ＳＥ−５２９１」、日産化学(株)製、１００質量部中にポリアミック酸（ポリイミドの前駆体）を６質量部含み、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを１６質量部、ブチルセロソルブを１５質量部、γ−ブチロラクトンを６３質量部含む〕を回転塗布法（回転数は６０００回転／分）で塗布し、６５℃で１０分間加熱して溶剤を揮発させた。溶剤が揮発したのちの配向膜形成用組成物は、保護膜の表面に均一に塗布されていた。次いで、１９５℃で６０分間加熱して、配向膜（５）を形成した。この配向膜は、保護膜の上に均一に形成されていた。
この配向膜をラビング処理し、液晶層を設けて得られるカラー液晶表示装置は、斑のない均一なカラー画像を与える。
【００３３】
比較例１
シランカップリング処理を行なうことなく、保護膜（３）の上に配向膜形成用組成物を塗布する以外は実施例１と同様に操作し、６５℃で１０分間加熱して溶剤を揮発させたところ、溶剤が揮発したのちの配向膜形成用組成物は、保護膜の表面に不均一に付着していた。
次いで実施例１と同様にして加熱して得られる配向膜は斑のあるものとなり、この配向膜をラビング処理し、液晶層を設けて得られるカラー液晶表示装置は、不均一なカラー画像を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラーフィルターを模式的に示す図である。
【図２】保護膜付カラーフィルターと液晶層との関係を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１：保護膜付カラーフィルター
11：配向膜付カラーフィルター
２：色画素                          2R：赤色画素
2G：緑色画素
2B：青色画素
３：保護膜                          ４：基板
５：配向膜                          ６：液晶層
【図１】
0004792678.tif 000007
【図２】
0004792678.tif 000008