(57)【要約】【課題】オーバーコートを薄くして高い色度域化を確保しながら、下地の着色画素との高い密着性を確保し、着色画素からの脱離ガスや溶出するイオンを透過させない性能も確保できるオーバーコート層を備えたカラーフィルタを提供することを課題とする。【解決手段】透明な基板上に、遮光層と着色画素およびオーバーコート層をこの順に備えたカラーフィルタにおいて、オーバーコート層が２層以上の樹脂層を備えていることを特徴とするカラーフィルタ。【選択図】図１
2016188914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板上に、遮光層と着色画素およびオーバーコート層をこの順に備えたカラーフィルタにおいて、オーバーコート層が２層以上の樹脂層を備えていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記オーバーコート層の着色画素に接している層（第一オーバーコート層）はアクリル系樹脂からなり、最も表面側のオーバーコート層（第二オーバーコート層）はポリイミド系樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記第一オーバーコート層の厚さが０．１μｍ〜１．０μｍ、前記第二オーバーコート層の厚さが０．１μｍ〜３．０μｍ、且つ第一オーバーコート層の厚さと第二オーバーコート層の厚さを合計した厚さが０．２μｍ〜３．０μｍであることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ディスプレイなどに使用されるカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイなどに使用されるカラーフィルタは、一般的には、図２に示すように、ガラス基板などの透明基板の上に、まずブラックマトリクスなどのような遮光層１３によるパターンを形成し、そのパターンを基準として赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）などの着色画素１４のパターンを形成した後、その上に着色画素１４の凹凸の平坦化や高いガスバリア性、着色画素１４との密着性、さらに着色画素１４から溶出してくるイオンなどによる汚染防止などの目的で、熱硬化性または光硬化性のオーバーコート層５−３（保護層とも称する。）が形成される。更にその上に、ＩＴＯなどからなる透明電極（図示せず）を形成し、最上層に配向膜（図示せず）を形成して、カラーフィルタ基板１１が製造されてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
着色画素が形成された液晶ディスプレイなどの有効面の外周部は、液晶セルを形成する際にシール部となるため、信頼性が高いシール性を得る目的で、外周部においてはオーバーコート層を除去する必要がある。そのため、光硬化性のオーバーコート層が多用されている。
しかしながら、光硬化性のオーバーコート層は、熱硬化性のオーバーコート層と比べ、着色画素との密着力が弱く、その界面でオーバーコート層が剥離し易いという問題があった。そのため、その問題を改良した技術も開示されている。
【０００４】
一方、近年液晶ディスプレイの色再現性などを向上させるため、カラーフィルタには高色度域化が求められている。そのための一つの手段として、オーバーコート層を薄くすることが求められている。
【０００５】
従来のオーバーコート層の厚さにおいては、平坦性、着色画素から溶出イオン耐性、下地の着色画素との密着性などの重要な特性は実用可能なレベルであったが、高色度域化に対応するため、オーバーコート層を薄くすると下地の着色画素などとの密着性をはじめとするオーバーコート層に求められる特性が確保できない虞がでてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１８２０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、オーバーコート層を薄くして高色度域化を確保しながら、下地の着色画素との高い密着性も確保し、着色画素からの脱離ガスや溶出するイオンを透過させない性能も確保できるオーバーコート層を備えたカラーフィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、透明な基板上に、遮光層と着色画素およびオーバーコート層をこの順に備えたカラーフィルタにおいて、オーバーコート層が２層以上の樹脂層を備えていることを特徴とするカラーフィルタである。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、前記オーバーコート層の着色画素に接している層はアクリル系樹脂からなり、最も表面側のオーバーコート層はポリイミド系樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタである。
【００１０】
また請求項３に記載の発明は、前記第一オーバーコート層の厚さが０．１μｍ〜１．０μｍ、前記第二オーバーコート層の厚さが０．１μｍ〜３．０μｍ、且つ第一オーバーコート層の厚さと第二オーバーコート層の厚さを合計した厚さが０．２μｍ〜３．０μｍであることを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のオーバーコート層を備えたカラーフィルタによれば、高色度域化を達成すると同時に、十分な平坦性を確保でき、また着色画素との高密着性と耐脱離ガス性や耐イオン溶出性を兼ね備えたカラーフィルタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のオーバーコート層を備えたカラーフィルタの構成の一例を示す概略断面図。
【図２】従来のオーバーコート層を備えたカラーフィルタの構成の一例を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のカラーフィルタについて、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のカラーフィルタの断面の一例を示す概略断面図である。
本発明のカラーフィルタは、透明な基板２上に、遮光層３と着色画素４およびオーバーコート層をこの順に備えたカラーフィルタにおいて、オーバーコート層が、着色画素４に接している第一オーバーコート層５−１と最も表面側の第二オーバーコート層５−２の２層以上の樹脂層からなることを特徴とするカラーフィルタである。
【００１４】
図１は、オーバーコート層が、２層からなる場合を例示しているが、第一オーバーコート層５−１と第二オーバーコート層５−２の間に１層以上の樹脂層または透明な層が存在していても良い。
【００１５】
液晶表示装置に使用されるカラーフィルタ１のオーバーコート層の材料としては、アクリル系樹脂とポリイミド系樹脂が知られている。アクリル系のオーバーコート層は、着色画素４との密着性が高い反面、耐脱離ガス性（下地の着色画素４や遮光層３から発生するガスを透過させない性能、脱離ガス性とも称する。）や耐イオン溶出性（下地の着色画素４から溶出するイオンを透過させない性能、イオン溶出性とも称する。）が高くない。
【００１６】
一方で、ポリイミド系のオーバーコート層は、耐脱離ガス性や耐イオン溶出性は高い反面、着色画素４との密着性が高くない。
【００１７】
本発明は、この両者の高い性能を兼ね備えたオーバーコート層として、カラーフィルタ１の着色画素４に接したオーバーコート層（第一オーバーコート層５−１）を、着色画素４との密着性が高いアクリル系樹脂を使用したオーバーコート層とし、オーバーコート層の最も表面側にあるオーバーコート層（第二オーバーコート層５−２）を、耐脱離ガス性や耐イオン溶出性が高いポリイミド系樹脂を使用したオーバーコート層とした、２層以上の積層体としたことが特徴である。
【００１８】
このようなオーバーコート層の構成にすることで、ポリイミド系樹脂を使用したオーバーコート層では、本来のポリイミド系樹脂のオーバーコート層の特徴であった高い耐イオン溶出性と高い脱離ガス性を発揮するのと同時に、下地の着色画素との密着性が低いという問題を解決することが可能となった。
【００１９】
しかしながら、第一オーバーコート層５−１の厚さが、０．１μｍ未満になると成膜性が悪くなり、均一な膜を形成するのが困難になる。また、５．０μｍを超えると、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光領域における分光透過率が低下するため、高色度域化が困難となる。
【００２０】
また、オーバーコート層全体の厚さが、０．１μｍ未満になると脱離ガス防止効果およびイオン溶出防止効果が得られなくなる。また、５．０μｍを超えると、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光領域における分光透過率が低下するため、高色度域化が困難となる。
また、３．０μｍを超えると脱離ガス防止効果が得られなくなり、液晶パネルを作製した時に、気泡起因の表示不良が発生する。
【００２１】
以上から、第一オーバーコート層５−１の厚さが０．１μｍ〜３．０μｍ、第二オーバーコート層５−２の厚さが０．１μｍ〜１．０μｍ、そして第一オーバーコート層５−１と第二オーバーコート層５−２を合せた厚さが０．２μｍ〜３．０μｍの範囲であることによって、本発明のカラーフィルタ１は、高色度域化を達成し、且つオーバーコート層と着色画素４との密着性および耐脱離ガス性、耐イオン溶出性をも兼ね備えたカラーフィルタを提供することが可能となる。
【００２２】
以上は、オーバーコート層が第一オーバーコート層と第二オーバーコート層の２層構成の積層体である場合について説明したが、上記の膜厚条件を満たしていれば、第一オーバーコート層と第二オーバーコート層の間に複数の樹脂層または透明な層が介在していても良い。
【実施例】
【００２３】
次に、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
カラーフィルタ用のガラス基板を用いて、通常のフォトリソグラフィ工程を使用することにより、樹脂ブラックによるブラックマトリクス（ＢＭ）パターンを形成後、ＢＭパターンを基準パターンとして、感光性顔料分散レジストを用いて、緑、青、赤の順に着色画素を形成した。着色画素の膜厚は、全て２．０μｍとした。
【００２４】
このようにして作製した基板の表面に、ダイコート方式の塗布装置と乾燥装置を用いて、１層目のオーバーコート層を形成した。オーバーコート材として、アクリル系オーバーコート材、（樹脂１：１００質量部、エチレン性不飽和化合物：ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ（日本化薬株式会社製）：６０質量部、光重合開始剤：イルガキュアー９０７（チバステシャルティーケミカルズ社製）：８．４質量部、をレジスト中の固形分が３０質量％になるようにシクロヘキサノンで希釈し、樹脂１の固形分の質量に対するエチレン性不飽和化合物の固形分の質量比が０．６となるオーバーコート層用感光性組成物）、を使用し、厚さ０．５μｍ（乾燥膜厚）の第一オーバーコート層を形成した。
なお、上記の樹脂１は、内容量が２リットルの５つ口反応容器内に、下記の材料を加え窒素を吹き込みながら８０℃で６時間加熱して得た。
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＡｃ）    ８００ｇ
ベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ、芳香環含有モノマー）              ３０ｇ
ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）                                      ７８ｇ
メタクリル酸（ＭＭＡ）                                              ４４ｇ
ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）                          ４８ｇ
アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）                                ４ｇ
【００２５】
次に同様にして、２層目のオーバーコート層として、ポリイミド系オーバーコート材、ＰＩＧ−７４２４（ＪＮＣ株式会社製）を使用し、厚さ１．０μｍ（乾燥膜厚）の第二オーバーコート層を形成した。
【００２６】
このように、オーバーコート層まで形成したサンプルを作製し、密着性評価、耐脱離ガス性評価、耐イオン溶出性評価、および分光透過率測定を行った。具体的には以下の方法により、評価した。
【００２７】
（密着性評価）
評価方法：ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６に記載のクロスカット法にて実施。
良否判定：ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６に記載のクロスカット法にて評価。
（脱離ガス性評価）
評価方法：ＴＤＰ−ＭＳ法にて実施（ＲＩＧＡＫＵ ＴＰＤ−ＴｙｐｅＶ）
昇温速度２３０℃／３０ｍｉｎで加熱時のＨ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２の合計量により評価。
良否判定：１０ｐｐｍ以下：○、１０ｐｐｍ以上：×
（イオン溶出性評価）
評価方法：マトリックスイリミネーション法にて実施（イオンクロマトグラフィ装置ＩＣＳ−１５００、日本ダイオネクス社製）。
良否判定：１ｎｇ／ｃｍ２以下：○、１ｎｇ／ｃｍ２以上：×
（分光透過率測定）
評価方法：顕微分光器（顕微分光器 ＯＳＰ−ＳＰ２００、オリンパス社製）にて測定
良否判定：４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域において、透過率９０％以上：○、透過率９０％以下：×
【００２８】
＜実施例２＞
第一オーバーコート層の膜厚を０．１μｍ、第二オーバーコート層の膜厚を１．０μｍとした以外は、実施例１と同じとした。
【００２９】
＜実施例３＞
第一オーバーコート層の膜厚を１．０μｍ、第二オーバーコート層の膜厚を０．３μｍとした以外は、実施例１と同じとした。
【００３０】
＜実施例４＞
第一オーバーコート層の膜厚を０．５μｍ、第二オーバーコート層の膜厚を３．０μｍとした以外は、実施例１と同じとした。
【００３１】
＜実施例５＞
第一オーバーコート層の膜厚を３．０μｍ、第二オーバーコート層の膜厚を０．３μｍとした以外は、実施例１と同じとした。
【００３２】
次に、比較例について説明する。
＜比較例１＞
第一オーバーコート層を形成せず、第二オーバーコート層の膜厚を１．５μｍ、とした以外は、実施例１と同じとした。
【００３３】
＜比較例２＞
第一オーバーコート層の膜厚を１．５μｍ、第二オーバーコート層形成せず、とした以
外は、実施例１と同じとした。
【００３４】
＜比較例３＞
第一オーバーコート層の膜厚を０．０５μｍ、第二オーバーコート層の膜厚を１．０μｍとした以外は、実施例１と同じとした。
【００３５】
＜比較例４＞
第一オーバーコート層の膜厚を１．０μｍ、第二オーバーコート層の膜厚を０．０５μｍとした以外は、実施例１と同じとした。
【００３６】
＜比較例５＞
第一オーバーコート層の膜厚を０．５μｍ、第二オーバーコート層の膜厚を５．０μｍとした以外は、実施例１と同じとした。
【００３７】
＜比較例６＞
第一オーバーコート層の膜厚を５．０μｍ、第二オーバーコート層の膜厚を０．３μｍとした以外は、実施例１と同じとした。
【００３８】
（評価結果）
実施例１〜５、比較例１〜６について、表１に結果を示す。
実施例１〜５については、密着性、脱離ガス性、イオン溶出性、分光透過率のいずれの評価においても○以上の評価が得られており、良好であった。一方、比較例１〜６については、前記４つの評価において、いずれかの評価が×になっており、総合的な評価として良好な結果が得られなかった。
【表１】
2016188914.tif 000003
【００３９】
以上に説明したように、本発明のオーバーコート層を備えたカラーフィルタにより、高い色度域化を達成することが可能になり、また十分な平坦性を確保できると同時に、着色画素との高い密着性と耐脱離ガス性や耐イオン溶出性を兼ね備えたカラーフィルタを提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１、１１・・・カラーフィルタ
２、１２・・・基板
３、１３・・・遮光層
４、１４・・・着色画素
５−１・・・第一オーバーコート層
５−２・・・第二オーバーコート層
５−３・・・オーバーコート層
【図１】
2016188914.tif 000004
【図２】
2016188914.tif 000005