(57)【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】
0004379979.tif 000002
【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。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明による感光性着色樹脂組成物を使用してカラーフィルタを作製する工程図である。
【図２】青色層の分光スペクトルを示す説明図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板
２…感光性着色組成物
３…マスク
２Ｂ…青色のパターン
２Ｇ…緑色のパターン
２Ｒ…赤色のパターン
【図１】
0004379979.tif 000003
【図２】
0004379979.tif 000004