JP2005249881A - Color filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、着色層をインクジェット方式で着色することにより得られる、カラー液晶ディスプレイに好適なカラーフィルタ、およびそのカラーフィルタを用いた液晶表示装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a color filter suitable for a color liquid crystal display, which is obtained by coloring a colored layer by an ink jet method, and a method for producing a liquid crystal display device using the color filter.
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、このカラー液晶ディスプレイが高価であることから、コストダウンの要求が高まっており、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンの要求が高い。 In recent years, with the development of personal computers, especially portable personal computers, the demand for liquid crystal displays, particularly color liquid crystal displays, has been increasing. However, since this color liquid crystal display is expensive, there is an increasing demand for cost reduction, and in particular, there is a high demand for cost reduction for a color filter having a high specific gravity.
このようなカラーフィルタにおいては、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３原色の着色パターンを備え、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素に対応する電極をＯＮ、ＯＦＦさせることで液晶がシャッタとして作動し、Ｒ、Ｇ、およびＢのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われるものである。 In such a color filter, it is usually provided with coloring patterns of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), and electrodes corresponding to the respective pixels of R, G, and B are turned on, By turning it off, the liquid crystal operates as a shutter, and light passes through each of the R, G, and B pixels, and color display is performed.
従来より行われているカラーフィルタの製造方法としては、例えば染色法が挙げられる。この染色法は、まずガラス基板上に染色用の材料である水溶性の高分子材料を形成し、これをフォトリソグラフィー工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。これを３回繰り返すことによりＲ、Ｇ、およびＢのカラーフィルタ層を形成する。 As a conventional method for producing a color filter, for example, a staining method can be mentioned. In this dyeing method, first, a water-soluble polymer material, which is a dyeing material, is formed on a glass substrate, patterned into a desired shape by a photolithography process, and then the obtained pattern is immersed in a dyeing bath. To get a colored pattern. By repeating this three times, R, G, and B color filter layers are formed.
また、他の方法としては顔料分散法がある。この方法は、まず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る。さらにこの工程を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、およびＢのカラーフィルタ層を形成する。
さらに他の方法としては、電着法や、熱硬化樹脂に顔料を分散させてＲ、Ｇ、およびＢの３回印刷を行った後、樹脂を熱硬化させる方法等を挙げることができる。しかしながら、いずれの方法も、Ｒ、Ｇ、およびＢの３色を着色するために、同一の工程を３回繰り返す必要があり、コスト高になるという問題や、工程を繰り返すため歩留まりが低下するという問題がある。
Another method is a pigment dispersion method. In this method, a photosensitive resin layer in which a pigment is dispersed is first formed on a substrate, and this is patterned to obtain a monochromatic pattern. Further, this process is repeated three times to form R, G, and B color filter layers.
Still other methods include an electrodeposition method, a method in which a pigment is dispersed in a thermosetting resin, R, G, and B are printed three times, and then the resin is thermoset. However, in any method, it is necessary to repeat the same process three times in order to color the three colors of R, G, and B, and there is a problem that the cost is high, and the yield decreases because the process is repeated. There's a problem.
そこで、基材上に、光触媒と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する材料とを含有する特性変化パターン形成用塗工液を用いて光触媒含有層を形成し、パターン状に露光することにより、特性が変化したパターンを形成し、着色層を形成するカラーフィルタの製造方法等が本発明者等において検討されてきた（特許文献１）。この方法によれば、上記光触媒含有層の特性を利用して、容易に着色層を形成することを可能とすることができる。 Therefore, a photocatalyst-containing layer is formed on the base material using a coating solution for property change pattern formation containing a photocatalyst and a material whose properties change due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation, and is exposed in a pattern. Thus, the inventors have studied a method for manufacturing a color filter that forms a pattern with changed characteristics and forms a colored layer (Patent Document 1). According to this method, it is possible to easily form a colored layer using the characteristics of the photocatalyst-containing layer.
ここで、上記のような方法により着色層が形成されたカラーフィルタは液晶表示装置として用いられる際、上記着色層が形成された領域の外側の非有効表示領域にシール材が形成され、カラーフィルタと対向するように対向基板が貼り合わせられることとなる。通常、この非有効表示領域においては、基材が露出していたり、基材上に遮光部が形成されていることとなる。そのため、この非有効表示領域上に形成されるシール材は、基材上、遮光部上、もしくは基材および遮光部上に形成されることとなることから、シール材に対する濡れ性が不均一であり、カラーフィルタとシール材との接着性が低く、シール材上に対向基板を配置し、シール材を硬化させて液晶表示装置とした際に、シール材が剥がれやすい等、使用安定性が問題となることがあった。
本発明に対する技術文献は見つかっていない。
Here, when the color filter in which the colored layer is formed by the above method is used as a liquid crystal display device, a sealing material is formed in an ineffective display area outside the area in which the colored layer is formed, and the color filter The counter substrate is bonded to face each other. Usually, in this ineffective display area, the base material is exposed or a light-shielding portion is formed on the base material. Therefore, since the sealing material formed on the ineffective display area is formed on the base material, the light shielding part, or the base material and the light shielding part, the wettability with respect to the sealing material is not uniform. Yes, the adhesion between the color filter and the sealing material is low, and when the counter substrate is placed on the sealing material and the sealing material is cured to make a liquid crystal display device, the sealing material is easily peeled off, which causes problems in use stability. There was sometimes.
No technical literature has been found for the present invention.
そこで、カラーフィルタ上に設けられることとなるシール材との接着性が良好なカラーフィルタの提供、およびそのカラーフィルタを用いた液晶表示装置の製造方法の提供が望まれている。 Therefore, it is desired to provide a color filter with good adhesion to a sealing material to be provided on the color filter and a method for manufacturing a liquid crystal display device using the color filter.
本発明は、基材と、上記基材上の有効表示領域に形成された遮光部と、上記基材および上記遮光部を覆うように形成され、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、上記光触媒含有層上に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
上記基材上の非有効表示領域に、上記光触媒含有層が形成されていることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
The present invention includes a base material, a light shielding portion formed in an effective display area on the base material, a photocatalyst-containing layer that is formed so as to cover the base material and the light shielding portion, and contains a photocatalyst and an organopolysiloxane. A color filter having a colored layer formed on the photocatalyst-containing layer,
The color filter is characterized in that the photocatalyst-containing layer is formed in an ineffective display area on the substrate.
本発明によれば、非有効表示領域に光触媒含有層が形成されていることから、カラーフィルタが液晶表示装置として用いられる際、この光触媒含有層上にシール材が形成されることとなる。ここで、上記光触媒含有層にはオルガノポリシロキサンが含有されていることから、光触媒含有層にエネルギーが照射された場合に、光触媒含有層の液体との接触角が低下するように変化し、表面の濡れ性を均一なものとすることができ、この光触媒含有層上に形成されるシール材のカラーフィルタとの接着性を良好なものとすることができる。また、上記光触媒含有層中には、無機物である光触媒と、有機物であるバインダとが含有されていることから、基材や遮光部等が有機材料であっても無機材料であっても、光触媒含有層とこれらの部材との接着性が良好なものとすることができる。したがって、この光触媒含有層上に形成されたシール材とカラーフィルタとの接着性をより良好なものとすることができるのである。 According to the present invention, since the photocatalyst containing layer is formed in the ineffective display area, when the color filter is used as a liquid crystal display device, a sealing material is formed on the photocatalyst containing layer. Here, since the photocatalyst-containing layer contains organopolysiloxane, when the photocatalyst-containing layer is irradiated with energy, the contact angle with the liquid of the photocatalyst-containing layer changes so as to decrease, and the surface The wettability can be made uniform, and the adhesion of the sealing material formed on the photocatalyst-containing layer to the color filter can be made good. Further, since the photocatalyst-containing layer contains a photocatalyst that is an inorganic substance and a binder that is an organic substance, the photocatalyst can be used regardless of whether the substrate or the light-shielding portion is an organic material or an inorganic material. Adhesiveness between the containing layer and these members can be improved. Therefore, the adhesion between the sealing material formed on the photocatalyst-containing layer and the color filter can be made better.
また本発明においては、上記光触媒含有層が、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下することから、カラーフィルタを製造する際、着色層を形成する領域のみにエネルギーを照射することによって、この領域の液体との接触角を低いものとすることができ、この濡れ性の差を利用して、容易にインクジェット法等によって着色層が形成されたものとすることができるのである。 In the present invention, the photocatalyst-containing layer has a contact angle with the liquid that is reduced by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. Therefore, when manufacturing a color filter, only the region where the colored layer is formed is irradiated with energy. Thus, the contact angle with the liquid in this region can be made low, and by utilizing this difference in wettability, the colored layer can be easily formed by the ink jet method or the like. .
また、本発明は、上記カラーフィルタの、上記非有効表示領域上の上記光触媒含有層に所定の方向からエネルギーを照射し、上記光触媒含有層の液体との接触角が低下するようにエネルギーを照射するエネルギー照射工程と、
上記非有効表示領域上の上記光触媒含有層上にシール材を形成するシール材形成工程と、
上記シール材上に、上記カラーフィルタと所定の間隙を有するように対向基板を配置し、上記シール材を硬化させて上記対向基板を貼り合わせる対向基板貼り合わせ工程と、
上記カラーフィルタと上記対向基板との間に液晶を注入し、シール材により封止する液晶封入工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法を提供する。
Further, the present invention irradiates the photocatalyst containing layer on the ineffective display area of the color filter with energy from a predetermined direction so that the contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer is reduced. Energy irradiation process to perform,
A sealing material forming step of forming a sealing material on the photocatalyst-containing layer on the ineffective display area;
On the sealing material, a counter substrate is disposed so as to have a predetermined gap with the color filter, a counter substrate laminating step of curing the sealing material and laminating the counter substrate,
A liquid crystal sealing step of injecting liquid crystal between the color filter and the counter substrate and sealing with a sealing material;
A method for manufacturing a liquid crystal display device is provided.
本発明によれば、上記エネルギー照射工程において、上述したカラーフィルタにおける光触媒含有層の液体との接触角が低下させることから、この光触媒含有層上では濡れ性が均一なものとすることができる。これにより、シール材形成工程によって形成されるシール材とカラーフィルタとの接着性を良好なものとすることができる。また同様に、液晶封入工程で形成される上記封止材とカラーフィルタとの接着性も良好なものとすることができ、シール材や封止材等が剥離等することのない、高品質な液晶表示装置とすることができるのである。 According to the present invention, in the energy irradiation step, the contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer in the color filter described above is reduced, so that the wettability can be made uniform on the photocatalyst containing layer. Thereby, the adhesiveness of the sealing material formed by a sealing material formation process and a color filter can be made favorable. Similarly, the adhesion between the sealing material formed in the liquid crystal sealing step and the color filter can be good, and the sealing material and the sealing material are not peeled off and are of high quality. A liquid crystal display device can be obtained.
上記発明においては、上記エネルギー照射工程が、上記シール材を形成するパターン状に、上記光触媒含有層の液体との接触角を低下させる工程であってもよい。この場合には、液体との接触角が低下したパターンに沿って、容易にシール材を形成することが可能となり、高品質かつ効率よく製造された液晶表示装置とすることができるからである。 In the said invention, the process of reducing the contact angle with the liquid of the said photocatalyst content layer in the pattern form which forms the said sealing material may be sufficient as the said energy irradiation process. In this case, it is possible to easily form a sealing material along a pattern having a reduced contact angle with the liquid, and a liquid crystal display device manufactured with high quality and efficiency can be obtained.
本発明によれば、カラーフィルタ上の非有効表示領域に形成されるシール材との接着性が良好なカラーフィルタとすることができる。また、上記光触媒含有層の濡れ性変化を利用して、容易にインクジェット法等により着色層が形成されたものとすることができる、という効果を奏するものである。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be set as a color filter with favorable adhesiveness with the sealing material formed in the non-effective display area | region on a color filter. In addition, there is an effect that the colored layer can be easily formed by an inkjet method or the like by utilizing the change in wettability of the photocatalyst-containing layer.
本発明は、着色層をインクジェット方式で着色することにより得られる、カラー液晶ディスプレイに好適なカラーフィルタおよびそのカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関するものである。以下それぞれについてわけて説明する。 The present invention relates to a color filter suitable for a color liquid crystal display, which is obtained by coloring a colored layer by an inkjet method, and a liquid crystal display device using the color filter. Each will be described separately below.
Ａ．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上の有効表示領域に形成された遮光部と、上記基材および上記遮光部を覆うように形成され、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有する光触媒含有層と、上記光触媒含有層上に形成された着色層とを有するカラーフィルタであって、
上記基材上の非有効表示領域に、上記光触媒含有層が形成されていることを特徴とするものである。
A. Color filter The color filter of the present invention is formed so as to cover the base material, the light shielding portion formed in the effective display area on the base material, the base material and the light shielding portion, and contains a photocatalyst and an organopolysiloxane. A color filter having a photocatalyst containing layer and a colored layer formed on the photocatalyst containing layer,
The photocatalyst-containing layer is formed in an ineffective display area on the substrate.
本発明のカラーフィルタは、例えば図１に示すように、基材１と、その基材１の有効表示領域ａ上に形成された遮光部２と、基材１と遮光部２とを覆うように形成された光触媒含有層３と、その光触媒含有層３上に形成された着色層４とを有するカラーフィルタであって、基材１の非有効表示領域ｂには、光触媒含有層３を有するものである。ここで、有効表示領域とは、カラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、画像等の表示に用いられる領域であり、非有効表示領域とは、その有効表示領域以外の領域をいうこととする。この非有効表示領域は、基材が露出している領域であってもよく、また遮光部に覆われている領域であってもよい。また、基材の一部に遮光部が形成されている領域等であってもよい。
For example, as shown in FIG. 1, the color filter of the present invention covers the base material 1, the
ここで、一般的なカラーフィルタが液晶表示装置に用いられる場合、カラーフィルタ上の非有効表示領域にシール材が形成され、カラーフィルタと対向する対向基板がカラーフィルタと気密に貼り合わせられた後、カラーフィルタと対向基板との間に液晶が注入され、封止材により封止されることとなる。ここで、上記シール材や封止材が形成される領域は、基材が露出している領域であったり、遮光部が形成されている領域であったり、また一部遮光部が形成されている領域等となる。そのため、このシール材等が形成される領域の表面の、シール材に対する濡れ性が不均一であり、カラーフィルタ上にシール材を形成した際、剥がれたりする場合があった。 Here, when a general color filter is used for a liquid crystal display device, a sealing material is formed in an ineffective display area on the color filter, and a counter substrate facing the color filter is airtightly bonded to the color filter. The liquid crystal is injected between the color filter and the counter substrate and sealed with a sealing material. Here, the region where the sealing material or the sealing material is formed is a region where the base material is exposed, a region where a light shielding part is formed, or a part where the light shielding part is formed. It becomes an area etc. For this reason, the wettability of the surface of the region where the sealing material or the like is formed with respect to the sealing material is not uniform, and the surface may be peeled off when the sealing material is formed on the color filter.
一方、本発明によれば、非有効表示領域の表面には光触媒含有層が位置することとなる。この光触媒含有層は、光触媒およびオルガノポリシロキサンを含有していることから、光触媒含有層にエネルギーが照射された場合、表面の濡れ性が均一に低下するものとすることができる。したがって、このカラーフィルタ上にシール材が形成される際、シール材が形成される非有効表示領域表面の濡れ性を均一なものとすることができ、シール材のカラーフィルタとの接着性を良好なものとすることができるのである。また、光触媒含有層中には、無機物である光触媒が含有されていることから、基材や遮光部が無機物からなる場合であっても、基材等と光触媒含有層との接着性を良好なものとすることができる。また、光触媒含有層中には、オルガノポリシロキサンが含有されていることから、例えば基材や遮光部が有機物からなる場合であっても、これらの基材等と光触媒含有層との接着性を良好なものとすることができる。したがって、本発明のカラーフィルタが液晶表示装置に用いられる際、そのカラーフィルタ上に形成されるシール材とカラーフィルタとの接着性をより高いものとすることができ、高品質な液晶表示装置を形成可能なカラーフィルタとすることができる。 On the other hand, according to the present invention, the photocatalyst containing layer is located on the surface of the ineffective display area. Since this photocatalyst-containing layer contains a photocatalyst and an organopolysiloxane, when the photocatalyst-containing layer is irradiated with energy, the wettability of the surface can be reduced uniformly. Therefore, when the sealing material is formed on the color filter, the wettability of the surface of the non-effective display area where the sealing material is formed can be made uniform, and the adhesion of the sealing material to the color filter is good. It can be done. In addition, since the photocatalyst-containing layer contains an inorganic photocatalyst, the adhesion between the base material and the photocatalyst-containing layer is good even when the base and the light-shielding portion are made of an inorganic substance. Can be. In addition, since the photocatalyst-containing layer contains organopolysiloxane, for example, even when the base material or the light-shielding portion is made of an organic substance, the adhesion between the base material and the photocatalyst-containing layer is improved. It can be good. Therefore, when the color filter of the present invention is used in a liquid crystal display device, the adhesive property between the sealing material formed on the color filter and the color filter can be made higher, and a high-quality liquid crystal display device can be obtained. The color filter can be formed.
また、本発明においては、上記光触媒含有層がエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、表面の液体との接触角が低下することから、カラーフィルタを形成する際、着色層を形成するパターン状にエネルギーを照射することによって、液体との接触角の低いパターンを形成することができ、この濡れ性の差を利用して、容易に着色層を形成することができる。
以下、本発明のカラーフィルタにおける各構成ごとに詳しく説明する。
In the present invention, the contact angle with the liquid on the surface decreases due to the action of the photocatalyst accompanying the irradiation of energy in the photocatalyst-containing layer. Therefore, when forming a color filter, the energy is applied in a pattern that forms a colored layer. , A pattern having a low contact angle with the liquid can be formed, and a colored layer can be easily formed using this difference in wettability.
Hereinafter, each configuration in the color filter of the present invention will be described in detail.
１．光触媒含有層
まず、本発明に用いられる光触媒含有層について説明する。本発明に用いられる光触媒含有層は、上記基材上の有効表示領域および非有効表示領域に形成され、光触媒およびバインダを含有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば図１に示すように、有効表示領域ａに形成される光触媒含有層３と、非有効表示領域ｂに形成される光触媒含有層３とが一体として形成されているものであってもよく、また有効表示領域上の光触媒含有層と非有効表示領域上の光触媒含有層とが、別々に形成されているものであってもよい。
1. Photocatalyst containing layer First, the photocatalyst containing layer used for this invention is demonstrated. The photocatalyst-containing layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is formed in the effective display area and the ineffective display area on the substrate and contains a photocatalyst and a binder. For example, as shown in FIG. 1, the
ここで上記光触媒含有層には、オルガノポリシロキサンが含有されていることから、エネルギー照射された際に、光触媒の作用によって表面の濡れ性を変化させることができ、エネルギー照射された領域を濡れ性が均一な親液性領域、エネルギー照射されていない領域を撥液性領域とすることができる。 Here, since the photocatalyst-containing layer contains organopolysiloxane, the wettability of the surface can be changed by the action of the photocatalyst when irradiated with energy, and the region irradiated with energy is wettable. A uniform lyophilic region and a region not irradiated with energy can be defined as a liquid repellent region.
本発明においては、エネルギー照射されていない部分、すなわち撥液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、中でも表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、エネルギー照射されていない部分が、撥液性が要求される部分であることから、上記液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、例えば後述する着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット方式等により塗布し、硬化させて形成する場合等に、撥液性領域にも着色層形成用塗工液が付着する可能性があることから、高精細に着色層を形成することが困難となるからである。 In the present invention, the contact angle with a liquid having a surface tension of 30 mN / m is 10 ° or more in a contact angle with a liquid with a surface tension of 30 mN / m in a portion not irradiated with energy, that is, a liquid repellent region. In particular, the contact angle with a liquid having a surface tension of 20 mN / m is preferably 10 ° or more. This is because the part that is not irradiated with energy is a part that requires liquid repellency, so when the contact angle with the liquid is small, the liquid repellency is not sufficient. For example, a colored layer described later is formed. When the colored layer forming coating liquid is applied by an inkjet method and cured, the colored layer forming coating liquid may adhere to the liquid-repellent region. This is because it becomes difficult to form a colored layer.
また、上記光触媒含有層は、エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°未満、好ましくは表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるような層であることが好ましい。エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域における液体との接触角が高い場合は、例えば着色層を形成する着色層形成用塗工液を、親液性領域においてもはじいてしまう可能性があり、例えばインクジェット法により着色層形成用塗工液を塗布した際等に、着色層形成用塗工液が十分に塗れ広がらず、着色層を形成することが難しくなる可能性があるからである。 The photocatalyst-containing layer has a contact angle with a liquid of 40 mN / m of less than 9 °, preferably a liquid with a surface tension of 50 mN / m, in a portion irradiated with energy, that is, a lyophilic region. The layer is preferably such that the contact angle with a liquid having a surface tension of 10 ° or less, particularly 60 mN / m, is 10 ° or less. When the contact angle with the liquid in the energy irradiated part, that is, the lyophilic region is high, for example, the colored layer forming coating liquid for forming the colored layer may be repelled in the lyophilic region. This is because, for example, when the coating liquid for forming a colored layer is applied by an ink jet method, the coating liquid for forming a colored layer is not sufficiently spread and spread, and it may be difficult to form a colored layer.
なお、ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。 In addition, the contact angle with the liquid here is measured using a contact angle measuring instrument (Kyowa Interface Science Co., Ltd. CA-Z type) with a liquid having various surface tensions (from the microsyringe to the liquid. 30 seconds after dropping), and the result was obtained or the result was graphed. In this measurement, as a liquid having various surface tensions, a wetting index standard solution manufactured by Pure Chemical Co., Ltd. was used.
本発明に用いられる光触媒含有層は、この光触媒含有層中にフッ素が含有され、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていてもよく、またエネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を含むように形成されていてもよい。 The photocatalyst-containing layer used in the present invention contains fluorine in the photocatalyst-containing layer, and when the fluorine content on the surface of the photocatalyst-containing layer is irradiated with energy to the photocatalyst-containing layer, The photocatalyst-containing layer may be formed so as to be lower than that before energy irradiation, and is decomposed by the action of the photocatalyst by energy irradiation, thereby changing the wettability on the photocatalyst-containing layer. You may form so that a substance may be included.
以下、このような光触媒含有層を構成する、光触媒、オルガノポリシロキサン、およびその他の成分について説明する。 Hereinafter, the photocatalyst, organopolysiloxane, and other components constituting such a photocatalyst-containing layer will be described.
ａ．光触媒
まず、本発明に用いられる光触媒について説明する。本発明に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができ、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
a. Photocatalyst First, the photocatalyst used in the present invention will be described. Examples of the photocatalyst used in the present invention include titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), which are known as photo semiconductors. Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) can be mentioned, and one or a mixture of two or more selected from these can be used.
このような光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成したラジカルが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。本発明においては、このラジカルまたは活性酸素種が光触媒含有層内のオルガノポリシロキサンに作用を及ぼし、その表面の濡れ性を変化させるものであると考えられる。 The mechanism of action of such a photocatalyst is not necessarily clear, but radicals generated by light irradiation are reacted directly with nearby compounds, or by active oxygen species generated in the presence of oxygen and water, It is thought to change the chemical structure of organic matter. In the present invention, this radical or active oxygen species is considered to act on the organopolysiloxane in the photocatalyst-containing layer and change the wettability of the surface.
本発明においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。 In the present invention, titanium dioxide is particularly preferably used because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium dioxide includes an anatase type and a rutile type, and both can be used in the present invention, but anatase type titanium dioxide is preferred. Anatase type titanium dioxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
Examples of such anatase type titanium dioxide include hydrochloric acid peptizer type anatase type titania sol (STS-02 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. (average particle size 7 nm), ST-K01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), nitric acid solution An anatase type titania sol (TA-15 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. (
また光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。 The smaller the particle size of the photocatalyst, the more effective the photocatalytic reaction occurs. The average particle size is preferably 50 nm or less, and it is particularly preferable to use a photocatalyst of 20 nm or less.
本発明に用いられる光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。 The content of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer used in the present invention can be set in the range of 5 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight. The thickness of the photocatalyst containing layer is preferably in the range of 0.05 to 10 μm.
ｂ．オルガノポリシロキサン
次に、本発明に用いられるオルガノポリシロキサンについて説明する。本発明に用いられるオルガノポリシロキサンは、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、光触媒含有層表面の液体との接触角が低下し、表面の濡れ性が均一となるものであれば、特に限定されるものではなく、特に主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましい。具体的には、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
b. Organopolysiloxane Next, the organopolysiloxane used in the present invention will be described. The organopolysiloxane used in the present invention is particularly limited as long as the contact angle with the liquid on the surface of the photocatalyst containing layer is reduced due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation and the surface wettability becomes uniform. In particular, it is preferable that the main skeleton has a high binding energy that is not decomposed by the photoexcitation of the photocatalyst, and has an organic substituent that is decomposed by the action of the photocatalyst. Specifically, (1) an organopolysiloxane that exerts a high strength by hydrolyzing and polycondensing chloro or alkoxysilane by sol-gel reaction or the like, and (2) a reactive silicone excellent in water repellency and oil repellency. Cross-linked organopolysiloxanes can be mentioned.
上記の（１）の場合、一般式：
ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＸで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、Ｙで示される有機基全体の炭素数は１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。
In the case of (1) above, the general formula:
Y n SiX (4-n)
(Where Y is an alkyl group, fluoroalkyl group, vinyl group, amino group, phenyl group, chloroalkyl group, isocyanate group, or epoxy group, or an organic group containing these, and X is an alkoxyl group, acetyl group, or Represents halogen, n is an integer from 0 to 3)
It is preferable that it is the organopolysiloxane which is a 1 type, or 2 or more types of hydrolysis condensate or cohydrolysis condensate of the silicon compound shown by these. Here, the alkoxy group represented by X is preferably a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or a butoxy group. Moreover, it is preferable that the carbon number of the whole organic group shown by Y exists in the range of 1-20, especially in the range of 5-10.
これにより、上記光触媒含有層を形成した際に、オルガノポリシロキサンを構成するＹにより表面を撥液性とすることができ、またエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、そのＹが分解等されることによって、親液性とすることが可能となるからである。 Thus, when the photocatalyst-containing layer is formed, the surface can be made liquid-repellent by Y constituting the organopolysiloxane, and the Y is decomposed by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. This is because it can be made lyophilic.
また、特に上記オルガノポリシロキサンを構成するＹがフルオロアルキル基であるオルガノポリシロキサンを用いた場合には、エネルギー照射前の光触媒含有層を、特に撥液性の高いものとすることができることから、高い撥液性が要求される場合等には、これらのフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。このようなオルガノポリシロキサンとして、具体的には、下記のフルオロアルキルシランの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）Ｃ２Ｈ４ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３ 。
In particular, when an organopolysiloxane in which Y constituting the organopolysiloxane is a fluoroalkyl group is used, the photocatalyst-containing layer before energy irradiation can be made particularly high in liquid repellency. When high liquid repellency is required, it is preferable to use an organopolysiloxane having these fluoroalkyl groups. Specific examples of such organopolysiloxanes include one or more of the following hydroalkyl silanes, co-hydrolysis condensates, and are generally known as fluorine-based silane coupling agents. Can be used.
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 ;
(CF 3) 2 CF (CF 2) 6
(CF 3) 2 CF (CF 2) 8
CF 3 (C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
(CF 3) 2 CF (CF 2) 4
(CF 3) 2 CF (CF 2) 6
(CF 3) 2 CF (CF 2) 8
CF 3 (C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 SO 2 N (C 2 H 5) C 2
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。 Examples of the reactive silicone (2) include compounds having a skeleton represented by the following general formula.
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ１、Ｒ２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。 However, n is an integer of 2 or more, R 1, R 2 are each a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl, aryl or cyanoalkyl group, the total molar ratio of 40% or less Vinyl, phenyl and phenyl halide. Further, those in which R 1 and R 2 are methyl groups are preferable because the surface energy becomes the smallest, and the methyl groups are preferably 60% or more by molar ratio. In addition, the chain end or side chain has at least one reactive group such as a hydroxyl group in the molecular chain.
上記オルガノポリシロキサンは、光触媒含有層中に、５重量％〜９０重量％、中でも３０重量％〜６０重量％程度含有されることが好ましい。 The organopolysiloxane is preferably contained in the photocatalyst-containing layer in an amount of 5 to 90% by weight, especially about 30 to 60% by weight.
ｃ．その他の物質
また、本発明に用いられる光触媒含有層中には、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。またさらに、バインダとして、主骨格が上記光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有する、有機置換基を有しない、もしくは有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合したものを含有させてもよい。
c. Other Substances In the photocatalyst-containing layer used in the present invention, a stable organosilicon compound that does not undergo a crosslinking reaction, such as dimethylpolysiloxane, may be mixed with a binder together with the organopolysiloxane. Furthermore, examples of the binder include polysiloxanes having a high binding energy that does not cause the main skeleton to be decomposed by photoexcitation of the photocatalyst, or that do not have an organic substituent, or have an organic substituent. You may contain what hydrolyzed and polycondensed methoxysilane, tetraethoxysilane, etc.
またさらに、上記オルガノポリシロキサンの濡れ性を変化させる機能を補助するため等に、エネルギー照射に伴い、分解される分解物質を含有させてもよい。このような分解物質としては、光触媒の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。 Furthermore, in order to assist the function of changing the wettability of the organopolysiloxane, a decomposition substance that is decomposed by energy irradiation may be included. Examples of such a decomposing substance include a surfactant having a function of decomposing by the action of a photocatalyst and changing the wettability of the photocatalyst-containing layer surface by decomposing. Specifically, hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd., ZONYL FSN, FSO manufactured by DuPont, Surflon S-141, 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Dainippon Megafac F-141, 144 manufactured by Ink Chemical Industry Co., Ltd., Footgent F-200, F251 manufactured by Neos Co., Ltd., Unidyne DS-401, 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., Fluorard FC-170 manufactured by 3M Co., Ltd. Fluorine-based or silicone-based nonionic surfactants such as 176, and cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants can also be used.
また、界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。 Besides surfactants, polyvinyl alcohol, unsaturated polyester, acrylic resin, polyethylene, diallyl phthalate, ethylene propylene diene monomer, epoxy resin, phenol resin, polyurethane, melamine resin, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide Styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polyvinyl acetate, nylon, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, oligomers, polymers, and the like.
ｄ．フッ素の含有
また、本発明においては、光触媒含有層がフッ素を含有し、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていることが好ましい。これにより、エネルギーをパターン照射することにより、後述するように容易にフッ素の含有量の少ない部分からなるパターンを形成することができる。ここで、フッ素は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、このためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部分に比較して親液性領域となっていることを意味する。よって、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分からなるパターンを形成することは、撥液性域内に親液性領域のパターンを形成することとなる。
d. In addition, in the present invention, when the photocatalyst containing layer contains fluorine, and the fluorine content on the surface of the photocatalyst containing layer is irradiated with energy to the photocatalyst containing layer, the photocatalyst containing layer is irradiated with energy by the action of the photocatalyst. It is preferable that the photocatalyst-containing layer is formed so as to be lower than before. Thereby, the pattern which consists of a part with little content of fluorine can be easily formed by irradiating energy with a pattern so that it may mention later. Here, fluorine has an extremely low surface energy. Therefore, the surface of a substance containing a large amount of fluorine has a smaller critical surface tension. Therefore, the critical surface tension of the portion having a small fluorine content is larger than the critical surface tension of the surface of the portion having a large fluorine content. This means that the portion with a low fluorine content is a lyophilic region compared to the portion with a high fluorine content. Therefore, forming a pattern composed of a portion having a lower fluorine content than the surrounding surface forms a pattern of a lyophilic region in the liquid repellent region.
したがって、このような光触媒含有層を用いた場合は、エネルギーをパターン照射することにより、撥液性領域内に親液性領域のパターンを容易に形成することができるので、例えばインクジェット法等により、着色層形成用塗工液を塗布した場合に、高精細な着色層を形成することが可能となるからである。 Therefore, when such a photocatalyst-containing layer is used, the pattern of the lyophilic region can be easily formed in the liquid-repellent region by irradiating the pattern with energy. This is because a high-definition colored layer can be formed when the colored layer forming coating solution is applied.
上述したような、フッ素を含む光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域におけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００とした場合に１０以下、好ましくは５以下、特に好ましくは１以下である。 As described above, the fluorine content contained in the photocatalyst containing layer containing fluorine is not irradiated with energy in the lyophilic region having a low fluorine content formed by energy irradiation. When the fluorine content of the part is 100, it is 10 or less, preferably 5 or less, particularly preferably 1 or less.
このような範囲内とすることにより、エネルギー照射部分と未照射部分との親液性に大きな違いを生じさせることができる。したがって、このような光触媒含有層に、例えば着色層形成用塗工液を付着させることにより、フッ素含有量が低下した親液性領域のみに正確に着色層を形成することが可能となり、精度の良いカラーフィルタを得ることができるからである。なお、この低下率は重量を基準としたものである。 By setting it within such a range, it is possible to make a large difference in lyophilicity between the energy-irradiated portion and the unirradiated portion. Therefore, for example, by attaching a coating liquid for forming a colored layer to such a photocatalyst-containing layer, it becomes possible to accurately form a colored layer only in a lyophilic region having a reduced fluorine content. This is because a good color filter can be obtained. This rate of decrease is based on weight.
このような光触媒含有層中のフッ素含有量の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いることが可能であり、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。）、蛍光Ｘ線分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測定できる方法であれば特に限定されるものではない。 For the measurement of the fluorine content in the photocatalyst-containing layer, various commonly used methods can be used. For example, X-ray photoelectron spectroscopy (ES-ray photoelectron spectroscopy, ESCA) for Chemical Analysis)), and any method that can quantitatively measure the amount of fluorine on the surface, such as X-ray fluorescence analysis and mass spectrometry, is not particularly limited.
また、本発明においては、光触媒として上述したように二酸化チタンが好適に用いられるが、このように二酸化チタンを用いた場合の、光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、Ｘ線光電子分光法で分析して定量化すると、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合に、フッ素（Ｆ）元素が５００以上、このましくは８００以上、特に好ましくは１２００以上となる比率でフッ素（Ｆ）元素が光触媒含有層表面に含まれていることが好ましい。 In the present invention, as described above, titanium dioxide is preferably used as the photocatalyst. When titanium dioxide is used in this way, the fluorine content contained in the photocatalyst-containing layer is X-ray photoelectron. When analyzed and quantified by spectroscopy, when the titanium (Ti) element is defined as 100, the fluorine (F) element is in a ratio of 500 or more, preferably 800 or more, particularly preferably 1200 or more. It is preferable that the element is contained on the surface of the photocatalyst containing layer.
フッ素（Ｆ）が光触媒含有層にこの程度含まれることにより、光触媒含有層上における臨界表面張力を十分低くすることが可能となることから表面における撥液性を確保でき、これによりエネルギーをパターン照射してフッ素含有量を減少させたパターン部分における表面の親液性領域との濡れ性の差異を大きくすることができ、最終的に得られるカラーフィルタの精度を向上させることができるからである。 Fluorine (F) is included in the photocatalyst-containing layer to such an extent that the critical surface tension on the photocatalyst-containing layer can be sufficiently lowered, so that the liquid repellency on the surface can be secured, thereby irradiating the pattern with energy. This is because the difference in wettability with the lyophilic region on the surface of the pattern portion where the fluorine content is reduced can be increased, and the accuracy of the color filter finally obtained can be improved.
さらに、このようなカラーフィルタにおいては、エネルギーをパターン照射して形成される親液領域におけるフッ素含有量が、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合にフッ素（Ｆ）元素が５０以下、好ましくは２０以下、特に好ましくは１０以下となる比率で含まれていることが好ましい。 Further, in such a color filter, the fluorine content in the lyophilic region formed by pattern irradiation with energy is 50 or less when the titanium (Ti) element is 100, preferably It is preferably contained in a ratio of 20 or less, particularly preferably 10 or less.
光触媒含有層中のフッ素の含有率をこの程度低減することができれば、カラーフィルタを形成するためには十分な親液性を得ることができ、上記エネルギーが未照射である部分の撥液性との濡れ性の差異により、カラーフィルタを精度良く形成することが可能となり、利用価値の高いカラーフィルタを得ることができる。 If the fluorine content in the photocatalyst-containing layer can be reduced to this extent, sufficient lyophilicity can be obtained for forming a color filter, and the liquid repellency of the portion where the energy is not irradiated can be obtained. Due to the difference in wettability, the color filter can be formed with high accuracy, and a color filter with high utility value can be obtained.
ｅ．光触媒含有層の形成方法
上述したような光触媒含有層の形成方法としては、上記光触媒とオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより、光触媒含有層を形成することができる。
e. Method for Forming Photocatalyst-Containing Layer As a method for forming the photocatalyst-containing layer as described above, a coating solution is prepared by dispersing the photocatalyst and organopolysiloxane in a solvent together with other additives as necessary. It can form by apply | coating a liquid on a base material. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The application can be performed by a known application method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating, or bead coating. When an ultraviolet curable component is contained as a binder, the photocatalyst-containing layer can be formed by performing a curing treatment by irradiating ultraviolet rays.
ｆ．光触媒含有層上に濡れ性変化パターンを形成する方法
次に、上記光触媒含有層にエネルギーを照射して、後述する着色層を形成するパターン状に、濡れ性の変化した濡れ性変化パターンを形成する方法について説明する。本発明においては、上述したように光触媒含有層中のオルガノポリシロキサンがエネルギー照射に伴う光触媒の作用によって濡れ性が変化する。したがって、例えば図２に示すように、上記光触媒含有層３にフォトマスク５等を用いてエネルギー６を照射することによって（図２（ａ））、光触媒含有層３上に濡れ性の変化した濡れ性変化パターン７が形成されるのである（図２（ｂ））。光触媒含有層上に濡れ性変化パターンが形成されていることにより、後述する着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット法等によって塗布した際、エネルギーが照射されていない領域にはインクが付着せず、濡れ性が変化した濡れ性変化パターン上にのみ、高精細に着色層形成用塗工液を付着させることができ、高精細な着色層を形成することができるのである。
f. Method for forming wettability change pattern on photocatalyst-containing layer Next, the photocatalyst-containing layer is irradiated with energy, and a wettability change pattern with changed wettability is formed in a pattern that forms a colored layer described later. A method will be described. In the present invention, as described above, the wettability of the organopolysiloxane in the photocatalyst-containing layer changes due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. Therefore, for example, as shown in FIG. 2, when the
ここで、上記光触媒含有層に照射されるエネルギーとしては、上記光触媒含有層の濡れ性を変化させることが可能なエネルギーを照射する方法であれば、その方法は特に限定されるものではない。本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒含有層表面の濡れ性を変化させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。 Here, the energy irradiated to the photocatalyst containing layer is not particularly limited as long as it is a method of irradiating energy capable of changing the wettability of the photocatalyst containing layer. The energy irradiation (exposure) in the present invention is a concept including irradiation of any energy ray capable of changing the wettability of the surface of the photocatalyst-containing layer, and is not limited to irradiation with visible light.
通常このようなエネルギー照射に用いる光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。 Usually, the wavelength of light used for such energy irradiation is set in the range of 400 nm or less, preferably in the range of 150 nm to 380 nm. This is because, as described above, the preferred photocatalyst used in the photocatalyst-containing layer is titanium dioxide, and light having the above-described wavelength is preferable as the energy for activating the photocatalytic action by the titanium dioxide.
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。また、上述したような光源を用い、フォトマスクを介したパターン照射により行う方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることも可能である。 Examples of light sources that can be used for such energy irradiation include mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, excimer lamps, and various other light sources. In addition to the method of performing pattern irradiation using a light mask using a light source as described above, it is also possible to use a method of drawing and irradiating in a pattern using a laser such as excimer or YAG.
なお、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒含有層中の光触媒の作用により光触媒含有層表面の濡れ性の変化が行われるのに必要な照射量とする。
この際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、より感度を上昇させることが可能となり、効率的な濡れ性の変化を行うことができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
In addition, the irradiation amount of energy at the time of energy irradiation is set to an irradiation amount necessary for changing the wettability of the surface of the photocatalyst containing layer by the action of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer.
At this time, it is preferable in that the sensitivity can be further increased by irradiating energy while heating the photocatalyst-containing layer, and the wettability can be changed efficiently. Specifically, it is preferable to heat within a range of 30 ° C to 80 ° C.
本発明におけるエネルギー照射方向は、後述する基材が透明である場合は、基材側および光触媒含有層側のいずれの方向からフォトマスクを介したパターンエネルギー照射もしくはレーザの描画照射を行っても良い。なお、本発明においては、基材上に後述する遮光部が形成されていることから、基材側からエネルギーを全面に照射した場合には、遮光部が形成された領域上の光触媒含有層の濡れ性が変化せず、遮光部の開口部のみの濡れ性を変化させることができる。したがって、フォトマスク等の位置合わせ等の工程が必要なく、効率よく上記濡れ性変化パターンを形成することができる、という利点も有する。一方、基材が不透明な場合は、光触媒含有層側からエネルギー照射を行なう必要がある。 In the energy irradiation direction in the present invention, when the substrate to be described later is transparent, pattern energy irradiation or laser drawing irradiation through a photomask may be performed from any direction on the substrate side and the photocatalyst containing layer side. . In the present invention, since the light shielding part described later is formed on the base material, when the entire surface is irradiated with energy from the base material side, the photocatalyst-containing layer on the region where the light shielding part is formed is used. The wettability does not change, and the wettability of only the opening of the light shielding part can be changed. Therefore, there is an advantage that the wettability change pattern can be efficiently formed without requiring a step of alignment of a photomask or the like. On the other hand, when the substrate is opaque, it is necessary to irradiate energy from the photocatalyst containing layer side.
２．遮光部
次に、本発明に用いられる遮光部について説明する。本発明に用いられる遮光部は、後述する基材上の有効表示領域に形成されるものであり、カラーフィルタとした際に、照射されるエネルギーを遮蔽するものであれば、特に限定されるものではない。このような遮光部の形成方法は、必要とするエネルギーに対する遮蔽性等に応じて適宜選択されて用いられる。
2. Next, the light shielding part used in the present invention will be described. The light-shielding part used in the present invention is formed in an effective display area on the base material to be described later, and is particularly limited as long as it shields the irradiated energy when it is used as a color filter. is not. Such a method for forming the light shielding portion is appropriately selected and used depending on the shielding property against the required energy.
例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより形成されてもよい。このパターニングの方法としては、スパッタ等の通常のパターニング方法を用いることができる。 For example, it may be formed by forming a metal thin film of chromium or the like having a thickness of about 1000 to 2000 mm by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like, and patterning the thin film. As this patterning method, a normal patterning method such as sputtering can be used.
また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をパターン状に形成する方法であってもよい。用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用いることができる。このような樹脂製遮光部の厚みとしては、０．５〜１０μｍの範囲内で設定することができる。このような樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用いることができる。 Alternatively, a method may be used in which a layer containing light-shielding particles such as carbon fine particles, metal oxides, inorganic pigments, and organic pigments in a resin binder is formed in a pattern. As the resin binder to be used, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, gelatin, casein, cellulose, or a mixture of one or more kinds, photosensitive resin, or O / A W emulsion type resin composition, for example, an emulsion of a reactive silicone can be used. The thickness of such a resin light-shielding portion can be set within a range of 0.5 to 10 μm. As a method for patterning such a resin light shielding portion, a generally used method such as a photolithography method or a printing method can be used.
またさらに本発明においては、遮光部が熱転写法により形成されたものとすることもできる。遮光部を形成する熱転写法とは、通常、透明なフィルム基材の片面に光熱変換層と遮光部転写層を設けた熱転写シートを基材上に配置し、遮光部を形成する領域にエネルギーを照射することによって、遮光部転写層が基材上に転写されて遮光部が形成されることとなるものである。このような熱転写法により形成される遮光部の膜厚としては、通常０．５μｍ〜１０．０μｍ、特に０．８μｍ〜５．０μｍ程度とすることができる。 Furthermore, in the present invention, the light shielding portion may be formed by a thermal transfer method. The thermal transfer method for forming a light-shielding part is usually a thermal transfer sheet having a light-to-heat conversion layer and a light-shielding part transfer layer provided on one side of a transparent film base material, and energy is applied to the area where the light-shielding part is formed. By irradiating, the light shielding part transfer layer is transferred onto the substrate to form the light shielding part. The thickness of the light-shielding portion formed by such a thermal transfer method can usually be about 0.5 μm to 10.0 μm, particularly about 0.8 μm to 5.0 μm.
熱転写法により転写される遮光部は、通常、遮光材料と結着剤により構成されるものであり、遮光性材料としては、カーボンブラック、チタンブラック等の無機粒子等を用いることができる。このような遮光性材料の粒子径としては、０．０１μｍ〜１．０μｍ、中でも０．０３μｍ〜０．３μｍの範囲内であることが好ましい。 The light shielding part transferred by the thermal transfer method is usually composed of a light shielding material and a binder, and inorganic particles such as carbon black and titanium black can be used as the light shielding material. The particle diameter of such a light-shielding material is preferably 0.01 μm to 1.0 μm, and more preferably 0.03 μm to 0.3 μm.
また、結着剤としては、熱可塑性と熱硬化性とを有する樹脂組成とすることが好ましく、熱硬化性官能基を有し、かつ軟化点が５０℃〜１５０℃の範囲内、中でも６０℃〜１２０℃の範囲内である樹脂材料および硬化剤等により構成されることが好ましい。このような材料として具体的には、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物またはエポキシ樹脂とその潜在性硬化剤との組み合わせ等が挙げられる。またエポキシ樹脂の潜在性硬化剤としては、ある一定の温度まではエポキシ基との反応性を有さないが、加熱により活性化温度に達するとエポキシ基との反応性を有する分子構造に変化する硬化剤を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂との反応性を有する酸性または塩基性化合物の中性塩や錯体、ブロック化合物、高融点体、マイクロカプセル封入物が挙げられる。また、上記遮光部中に、上記の材料の他に、離型剤、接着補助剤、酸化防止剤、分散剤等を含有させることもできる。 Further, the binder is preferably a resin composition having thermoplasticity and thermosetting properties, has a thermosetting functional group, and has a softening point in the range of 50 ° C to 150 ° C, particularly 60 ° C. It is preferable to be comprised by the resin material which exists in the range of -120 degreeC, a hardening | curing agent, etc. Specific examples of such a material include a combination of an epoxy compound or epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule and a latent curing agent thereof. As a latent curing agent for epoxy resins, it does not have reactivity with epoxy groups up to a certain temperature, but when it reaches the activation temperature by heating, it changes to a molecular structure with reactivity with epoxy groups. A curing agent can be used. Specific examples include neutral salts and complexes of acidic or basic compounds having reactivity with epoxy resins, block compounds, high melting point bodies, and microcapsules. In addition to the above materials, the light-shielding part may contain a release agent, an adhesion assistant, an antioxidant, a dispersant, and the like.
また、本発明においては、上記光触媒含有層と遮光部との間にプライマー層を形成してもよい。このプライマー層の作用・機能は必ずしも明確なものではないが、プライマー層を形成することにより、光触媒含有層の上記濡れ性変化を阻害する要因となる遮光部および遮光部間に存在する開口部からの不純物、特に、遮光部をパターニングする際に生じる残渣や、不純物の拡散を防止する機能を示すものと考えられる。したがって、プライマー層を形成することにより、高感度で光触媒含有層の濡れ性を変化させることができ、その結果、高解像度のパターンを得ることが可能となるのである。 In the present invention, a primer layer may be formed between the photocatalyst containing layer and the light shielding part. Although the action and function of this primer layer are not necessarily clear, by forming the primer layer, it becomes a factor that inhibits the above-mentioned wettability change of the photocatalyst-containing layer from the light-shielding part and the opening existing between the light-shielding parts. This is considered to exhibit a function of preventing diffusion of impurities, particularly residues generated when the light shielding portion is patterned, and impurities. Therefore, by forming the primer layer, the wettability of the photocatalyst containing layer can be changed with high sensitivity, and as a result, a high resolution pattern can be obtained.
なお、本発明においてプライマー層は、遮光部のみならず遮光部間に形成された開口部に存在する不純物が光触媒の作用に影響することを防止するものであるので、プライマー層は開口部を含めた遮光部全面にわたって形成されていることが好ましい。 In the present invention, the primer layer prevents the impurities present in the openings formed between the light shielding portions as well as the light shielding portions from affecting the action of the photocatalyst. Therefore, the primer layer includes the openings. It is preferable that it is formed over the entire light shielding portion.
本発明におけるプライマー層は、上記遮光部と上記光触媒含有層とが接触しないようにプライマー層が形成された構造であれば特に限定されるものではない。 The primer layer in the present invention is not particularly limited as long as the primer layer is formed so that the light-shielding portion and the photocatalyst-containing layer are not in contact with each other.
このプライマー層を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、光触媒の作用により分解されにくい無機材料が好ましい。具体的には無定形シリカを挙げることができる。このような無定形シリカを用いる場合には、この無定形シリカの前駆体は、一般式ＳｉＸ４で示され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物であり、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。 The material constituting the primer layer is not particularly limited, but an inorganic material that is not easily decomposed by the action of the photocatalyst is preferable. Specific examples include amorphous silica. When such amorphous silica is used, the precursor of the amorphous silica is represented by the general formula SiX 4 and X is a silicon compound such as halogen, methoxy group, ethoxy group, or acetyl group, Silanol which is a hydrolyzate thereof or polysiloxane having an average molecular weight of 3000 or less is preferable.
また、プライマー層の膜厚は、０．００１μｍから１μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．００１μｍから０．１μｍの範囲内であることが好ましい。 The thickness of the primer layer is preferably in the range of 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably in the range of 0.001 μm to 0.1 μm.
３．着色層
次に、本発明に用いられる着色層について説明する。本発明に用いられる着色層は、後述する基材の着色層形成領域に形成されるものであり、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色で形成される。この着色層における着色パターン形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。
3. Next, the colored layer used in the present invention will be described. The colored layer used in the present invention is formed in a colored layer forming region of the base material to be described later, and is usually formed with three colors of red (R), green (G), and blue (B). . The colored pattern shape in the colored layer can be a known arrangement such as a stripe type, a mosaic type, a triangle type, or a four-pixel arrangement type, and the colored area can be arbitrarily set.
本発明において、このような着色層を形成する方法としては特に限定されるものではなく、例えば、公知の塗料をスプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の方法で塗布する塗布方式や、真空薄膜形式等を挙げることができるが、中でも、インクジェット方式により形成されることが好ましい。本発明においては、上述したように光触媒含有層の特性が変化した特性変化パターンに沿って着色層が形成されたものとすることが好ましく、インクジェット法を用いることにより、上記特性変化パターン上に高精細に着色層を形成することができるからである。 In the present invention, the method for forming such a colored layer is not particularly limited. For example, a coating method in which a known paint is applied by a known method such as spray coating, dip coating, roll coating, or bead coating. In addition, a vacuum thin film type can be exemplified, but among these, it is preferable to form by an inkjet method. In the present invention, it is preferable that the colored layer is formed along the characteristic change pattern in which the characteristic of the photocatalyst-containing layer is changed as described above. This is because the colored layer can be finely formed.
ここで、このような着色層の形成に用いられる着色層形成用塗工液等としては、一般的なカラーフィルタの着色層に用いられるものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 Here, since the coating liquid for forming a colored layer used for forming such a colored layer can be the same as that used for the colored layer of a general color filter, detailed description here Is omitted.
４．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材としては、上記遮光部および光触媒含有層を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく従来よりカラーフィルタに用いられているもの等を用いることができる。具体的には石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。
4). Next, the substrate used in the present invention will be described. As a base material used for this invention, if the said light-shielding part and a photocatalyst content layer can be formed, it will not specifically limit and what was conventionally used for the color filter etc. can be used. Specifically, transparent flexible materials such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, and synthetic quartz plates, or flexible flexible materials such as transparent resin films and optical resin plates, etc. Can be mentioned.
また、本発明において、基材は通常透明なものを用いるが、反射性の基板や白色に着色した基板でも用いることは可能である。また、基材は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものを用いてもよい。 In the present invention, a transparent substrate is usually used, but it is also possible to use a reflective substrate or a white colored substrate. Further, the substrate may be subjected to surface treatment for preventing alkali elution, imparting a gas barrier property or other purposes as required.
５．カラーフィルタ
本発明のカラーフィルタは、上記基材と、その基材上に形成された遮光部と、その基材および遮光部を覆うように形成された光触媒含有層と、その光触媒含有層上に形成された着色層とを有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば他に保護層やＩＴＯ層等が形成されているものであってもよい。
5). Color filter The color filter of the present invention comprises the above-described base material, a light shielding part formed on the base material, a photocatalyst containing layer formed so as to cover the base material and the light shielding part, and the photocatalyst containing layer. If it has the formed colored layer, it will not specifically limit, For example, a protective layer, an ITO layer, etc. may be formed in addition.
また、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いる際に、上記非有効表示領域における光触媒含有層上に形成されることとなるシール材や封止材としては、一般的な液晶表示装置に用いられるシール材等とすることができる。 Further, when the color filter of the present invention is used in a liquid crystal display device, a sealing material or a sealing material to be formed on the photocatalyst containing layer in the ineffective display region is used in a general liquid crystal display device. The sealing material etc. which can be used.
Ｂ．液晶表示装置
次に、本発明の液晶表示装置について説明する。本発明の液晶表示装置は、上述したカラーフィルタの、上記非有効表示領域上の上記光触媒含有層に所定の方向からエネルギーを照射し、上記光触媒含有層の液体との接触角が低下するようにエネルギーを照射するエネルギー照射工程と、
上記非有効表示領域上の上記光触媒含有層上にシール材を形成するシール材形成工程と、
上記シール材上に、上記カラーフィルタと所定の間隙を有するように対向基板を配置し、上記シール材を硬化させて上記対向基板を貼り合わせる対向基板貼り合わせ工程と、
上記カラーフィルタと上記対向基板との間に液晶を注入し、シール材により封止する液晶封入工程と、
を有することを特徴とするものである。
B. Next, the liquid crystal display device of the present invention will be described. The liquid crystal display device of the present invention irradiates the photocatalyst containing layer on the non-effective display area of the color filter with energy from a predetermined direction so that the contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer is reduced. An energy irradiation process for irradiating energy;
A sealing material forming step of forming a sealing material on the photocatalyst-containing layer on the ineffective display area;
On the sealing material, a counter substrate is disposed so as to have a predetermined gap with the color filter, a counter substrate laminating step of curing the sealing material and laminating the counter substrate,
A liquid crystal sealing step of injecting liquid crystal between the color filter and the counter substrate and sealing with a sealing material;
It is characterized by having.
本発明の液晶表示装置の製造方法は、例えば図３に示すように、基材１と、その基材１上に形成された遮光部２と、その遮光部２上に形成された光触媒含有層３と、その光触媒含有層３上に形成された着色層４と、その着色層４上に形成されたＩＴＯ層等の部材１１とを有する上記カラーフィルタ１２に、所定の方向からエネルギー６を照射し（図３（ａ））、非有効表示領域の光触媒含有層３上に、液体との接触が低下した領域１３を形成するエネルギー照射工程を行う（図３（ｂ））。
For example, as shown in FIG. 3, the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention includes a base material 1, a
続いて、光触媒含有層３の液体との接触角が低下した領域１３上に、シール材１４を形成するシール材形成工程（図３（ｃ））を行い、そのシール材１４上に対向基板１５を配置し、シール材１４を硬化させる対向基板貼り合わせ工程（図３（ｄ））を行う。その後、シール材１４によって貼り合わせられたカラーフィルタ１２と対向基板１５との間に、液晶１６を注入し、封止材（図示せず）によって封止する液晶封入工程（図３（ｅ））を行うものである。
Subsequently, a sealing material forming step (FIG. 3C) for forming the sealing
本発明においては、上記カラーフィルタの非有効表示領域表面には、光触媒含有層が形成されていることから、上記エネルギー照射工程において、光触媒含有層の液体との接触角を低下させ、非有効表示領域上の光触媒含有層の液体に対する濡れ性を均一なものとすることができる。これにより、シール材形成工程によって形成されるシール材と非有効表示領域上の光触媒含有層との接着性、すなわちシール材とカラーフィルタとの接着性を良好なものとすることができる。また、同様に上記封止材とカラーフィルタとの接着性も良好なものとすることができることから、シール材や封止材等が剥離等することのない、高品質な液晶表示装置とすることができるのである。
以下、それぞれの工程ごとに詳しく説明する。
In the present invention, since the photocatalyst containing layer is formed on the surface of the ineffective display area of the color filter, in the energy irradiation step, the contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer is reduced, and the ineffective display is performed. The wettability with respect to the liquid of the photocatalyst containing layer on the region can be made uniform. Thereby, the adhesiveness of the sealing material formed by a sealing material formation process and the photocatalyst containing layer on an ineffective display area, ie, the adhesiveness of a sealing material and a color filter, can be made favorable. Similarly, since the adhesiveness between the sealing material and the color filter can be improved, a high-quality liquid crystal display device in which the sealing material or the sealing material does not peel off is used. Can do it.
Hereinafter, each process will be described in detail.
１．エネルギー照射工程
まず、本発明におけるエネルギー照射工程について説明する。本発明におけるエネルギー照射工程は、上記非有効表示領域上の上記光触媒含有層に所定の方向からエネルギーを照射し、上記光触媒含有層の液体との接触角が低下するようにエネルギーを照射する工程である。本工程におけるエネルギーの照射方向は、非有効表示領域上の光触媒含有層の液体との接触角を均一に低下させることが可能なものであれば、特に限定されるものではないが、通常、光触媒含有層側から行われることとなる。
1. Energy Irradiation Step First, the energy irradiation step in the present invention will be described. The energy irradiation step in the present invention is a step of irradiating the photocatalyst containing layer on the ineffective display area with energy from a predetermined direction and irradiating the energy so that a contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer is reduced. is there. The energy irradiation direction in this step is not particularly limited as long as the contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer on the ineffective display region can be uniformly reduced. It will be performed from the containing layer side.
また、本工程において照射されるエネルギーは、光触媒含有層中に含有される光触媒の作用により、光触媒含有層の液体との接触角が低下するようなものであれば特に限定されるものではなく、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の濡れ性変化パターンの形成方法で説明したものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 Further, the energy irradiated in this step is not particularly limited as long as the contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer is lowered by the action of the photocatalyst contained in the photocatalyst containing layer, Since it can be the same as that described in the above-described “A. Color filter” wettability change pattern forming method, detailed description thereof is omitted here.
ここで、本工程におけるエネルギー照射は、非有効表示領域全面に行われるものであってもよいが、特に後述するシール材形成工程で、シール材が形成される領域のみに行われることが好ましい。これにより、後述するシール材と光触媒含有層との接着性を良好なものとすることができるだけでなく、光触媒含有層表面の液体との接触角の差を利用して、容易にシール材を形成することも可能となるからである。 Here, the energy irradiation in this step may be performed on the entire surface of the ineffective display region, but it is preferable that the energy irradiation is performed only on the region where the sealing material is formed, particularly in the sealing material forming step described later. As a result, not only can the adhesion between the sealing material and the photocatalyst-containing layer, which will be described later, be improved, but also the sealing material can be easily formed using the difference in contact angle with the liquid on the surface of the photocatalyst-containing layer. It is also possible to do.
２．シール材形成工程
次に、本発明におけるシール材形成工程について説明する。本発明におけるシール材形成工程は、上記非有効表示領域上の光触媒含有層上にシール材を形成する工程であり、上記エネルギー照射工程により、光触媒含有層表面の液体との接触角が低下している光触媒含有層上にシール材を形成することが可能な方法であれば、そのシール材の形成方法等は特に限定されるものではない。例えば一般的な液晶表示装置の製造方法において、シール材を形成する際に用いられるロールコート法、スクリーン印刷法、ディスペンサー吐出法、インクジェット法等を用いることができる。ここで、上記シール材は通常、後述する液晶封入工程で液晶を注入するための液晶注入口をあけて、非有効表示領域の外周に沿って形成される。
2. Next, the sealing material forming process in the present invention will be described. The sealing material forming step in the present invention is a step of forming a sealing material on the photocatalyst containing layer on the ineffective display area, and the energy irradiation step reduces the contact angle with the liquid on the photocatalyst containing layer surface. The method for forming the sealing material is not particularly limited as long as the sealing material can be formed on the photocatalyst-containing layer. For example, in a general method for manufacturing a liquid crystal display device, a roll coating method, a screen printing method, a dispenser discharge method, an ink jet method, or the like used for forming a sealing material can be used. Here, the sealing material is usually formed along the outer periphery of the non-effective display area by opening a liquid crystal injection port for injecting liquid crystal in a liquid crystal sealing process described later.
なお、本発明においては、上記エネルギー照射工程において、シール材を形成する領域のみにエネルギーが照射されて、シール材を形成する領域のみの液体との接触角が低下しており、この光触媒含有層表面の濡れ性の差を利用して、シール材を形成することが特に好ましい。これにより、高精細なパターン状にシール材を形成することが可能となるからである。 In the present invention, in the energy irradiation step, only the region where the sealing material is formed is irradiated with energy, and the contact angle with the liquid only in the region where the sealing material is formed is reduced. It is particularly preferable to form the sealing material by utilizing the difference in wettability of the surface. This is because the sealing material can be formed in a high-definition pattern.
また、本工程により形成されるシール材の塗布幅としては、目的とする液晶表示装置や、シール材の種類等により、適宜選択されるものであるが、通常、１ｍｍ〜２０ｍｍ、中でも３ｍｍ〜１０ｍｍ程度とされる。 The application width of the sealing material formed in this step is appropriately selected depending on the target liquid crystal display device, the type of the sealing material, and the like, but is usually 1 mm to 20 mm, particularly 3 mm to 10 mm. It is said to be about.
ここで、本工程に用いられるシール材としては、一般的な液晶表示装置に用いられる熱硬化型樹脂や、紫外線硬化型樹脂を用いることができるが、特に紫外線硬化と熱硬化とを併用するシール材とすることが好ましい。 Here, as the sealing material used in this step, a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin used in a general liquid crystal display device can be used, and in particular, a seal using both ultraviolet curing and thermosetting together. It is preferable to use a material.
このような紫外線硬化と熱硬化を併用するシール材としては、例えば、カチオン重合性化合物（Ａ）、分子中に少なくとも２個の水酸基を有する化合物（Ｂ）及び光カチオン重合開始剤（Ｃ）を含有する接着剤組成物とすることができる。 Examples of the sealing material that uses both ultraviolet curing and thermal curing include a cationic polymerizable compound (A), a compound having at least two hydroxyl groups in the molecule (B), and a cationic photopolymerization initiator (C). It can be set as the adhesive composition to contain.
（Ａ）成分のカチオン重合性化合物の具体例としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノール・ノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂等の芳香族エポキシ化合物、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ化合物等のグリシジルエーテル化合物、ビス−（２，３−エポキシシクロペンチル）エーテル、ビス（２，３−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビス（２，３−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ジシクロペンタジエンオキサイド、ビニルシクロヘキセンオキサイド、等を挙げることができる。 Specific examples of the component (A) cationically polymerizable compound include, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, trisphenolmethane type epoxy resin, bisphenol. Aromatic epoxy compounds such as S-type epoxy resin and bisphenol-type epoxy resin, aliphatics such as polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether Glycidyl ether compounds such as epoxy compounds, bis- (2,3-epoxycyclopentyl) ether, bis (2,3-epoxycyclohexene) Rumethyl) adipate, bis (2,3-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl) adipate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3 , 4-epoxy-6-methylcyclohexanecarboxylate, dicyclopentadiene oxide, vinylcyclohexene oxide, and the like.
（Ｂ）成分の分子中に少なくとも２個の水酸基を有する化合物の具体例としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメチロール、シクロヘキサンジメチロール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ジエチレングリコール、トリプロピレングリコール、１，９−ノナンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ジトリメチロールプロパン、ビスフェノールＡポリエトキシグリコール、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオール、水添ポリブタジエンポリオール、水添ダイマージオール等のポリオール化合物、ポリオール化合物と多塩基酸又はその無水物（例えば、マレイン酸、コハク酸、アジピン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、水添ダイルー酸あるいは、これらの酸無水物）の反応物であるポリエステルポリオール化合物、ポリオール化合物とε−カプロラクトンの反応物あるいは、ポリオール化合物と前記、多塩基酸又はその無水物とε−カプロラクトンの反応物等のポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。 Specific examples of the compound having at least two hydroxyl groups in the component (B) molecule include, for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, neopentyl glycol, tricyclo Decane dimethylol, cyclohexane dimethylol, trimethylol propane, glycerin, diethylene glycol, tripropylene glycol, 1,9-nonanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, ditrimethylol propane, bisphenol A polyethoxy glycol, polycarbonate polyol Polyol compounds such as polybutadiene polyol, hydrogenated polybutadiene polyol, hydrogenated dimer diol, polyol compound and polybasic acid Polyester that is the reaction product of an anhydride (eg, maleic acid, succinic acid, adipic acid, phthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, hydrogenated diluric acid, or acid anhydrides thereof) Examples include a polyol compound, a reaction product of a polyol compound and ε-caprolactone, or a polycaprolactone polyol compound such as a reaction product of a polyol compound and the aforementioned polybasic acid or its anhydride and ε-caprolactone.
（Ｃ）成分の光重合開始剤の具体例としては、例えば、４，４′−ビス〔ジフェニルスルホニオ〕フェニルスルフィドービス−ヘキサフルオロアンチモネート、４，４′−ビス〔ジフェニルスルホニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、４，４′−ビス〔ジ〔β−ヒドロキシエトキシ）フェニルスルホニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、４，４′−ビス〔ジ（２−ヒドロキシプロピルオキシ）フェニルスルホニオ〕フェニルスルフィド、ビス−ヘキサフルオロフォスフェート、ジフェニルヨードニシム−ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウム−ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウム−テトラ（パーフルオロフェニル）ボレート、トリフェニルスルホニウム−ヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウム−ヘキサフルオロホスフェート等の３６０ｎｍ以下の波長において最大モル吸光係数が１００００以上の光カチオン重合開始剤や、７−〔ジ（４−フルオロ）フェニルスルホニオ〕−２−クロロチオキサントン−ヘキサフルオロアンチモネート、７−〔ジ（４−フルオロ）フェニルスルホニオ〕−２−クロロチオキサントン−ヘキサフルオロホスフェート、７−〔ジ（４−メチル）フェニルスルホニオ〕−２−イソプロピルチオキサントン−ヘキサフルオロアンチモネート、７−〔ジ（４−メチル）フ−ニルスルホニオ〕−２−イソプロピルチオキサントン−ヘキサフルオロホスフェート、７−〔ジ（４−フルオロ）フェニルスルホニオ〕−２−クロロチオキサントン−テトラ（パーフルオロフェニル）ボレート、７−〔ジ（４−メチル）フェニルスルホニオ〕−２−イソプロピルチオキサントン−テトラ（パーフルオロフェニル）ボレート、７−〔ジ（４−フルオロ）フェニルスルホニオ〕−１−クロロ−４−ブトキシチオキサントン−ヘキサフルオロホスフェート、７−〔ジ（４−フルオロ）フェニルスルホニオ〕−１−クロロ−４−ブトキシチオキサントン−ヘキサフルオロアンチモネート等の波長３６０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で最大モル吸光係数が１００以上の光カチオン重合開始剤（Ｃ−２）等を挙げることができる。これらは１種又は２種以上混合して使用することができる。 Specific examples of the photopolymerization initiator of component (C) include, for example, 4,4′-bis [diphenylsulfonio] phenyl sulfide-bis-hexafluoroantimonate, 4,4′-bis [diphenylsulfonio]. Phenyl sulfide-bis-hexafluorophosphate, 4,4'-bis [di [β-hydroxyethoxy) phenylsulfonio] phenyl sulfide-bis-hexafluoroantimonate, 4,4'-bis [di (2-hydroxypropyl) Oxy) phenylsulfonio] phenyl sulfide, bis-hexafluorophosphate, diphenyliodonicum-hexafluoroantimonate, diphenyliodonium-hexafluorophosphate, diphenyliodonium-tetra (perfluorophenyl) borate, triphenyls Photocationic polymerization initiators having a maximum molar extinction coefficient of 10,000 or more at a wavelength of 360 nm or less, such as phonium-hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium-hexafluorophosphate, and 7- [di (4-fluoro) phenylsulfonio]- 2-chlorothioxanthone-hexafluoroantimonate, 7- [di (4-fluoro) phenylsulfonio] -2-chlorothioxanthone-hexafluorophosphate, 7- [di (4-methyl) phenylsulfonio] -2-isopropyl Thioxanthone-hexafluoroantimonate, 7- [di (4-methyl) phenylsulfonio] -2-isopropylthioxanthone-hexafluorophosphate, 7- [di (4-fluoro) phenylsulfonio] -2-chlorothioxanthone- Tetra (perfluorophenyl) borate, 7- [di (4-methyl) phenylsulfonio] -2-isopropylthioxanthone-tetra (perfluorophenyl) borate, 7- [di (4-fluoro) phenylsulfonio] -1 -Chloro-4-butoxythioxanthone-hexafluorophosphate, 7- [di (4-fluoro) phenylsulfonio] -1-chloro-4-butoxythioxanthone-hexafluoroantimonate, etc. Examples include a cationic photopolymerization initiator (C-2) having an extinction coefficient of 100 or more. These can be used alone or in combination.
また、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分の他、必要に応じて、粘度を調整するための有機溶剤、接着強度及びスクリーン印刷性を向上させるための無機質充填剤、さらに接着強度を向上させるカップリン剤、その他添加剤等を本発明の効果を妨げない範囲で使用することができる。 In addition to the components (A) to (C), if necessary, an organic solvent for adjusting the viscosity, an inorganic filler for improving the adhesive strength and screen printability, and a cup for further improving the adhesive strength Phosphorous agents and other additives can be used as long as the effects of the present invention are not hindered.
使用し得る有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、カルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、キシレン、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等を挙げることができる。 Examples of the organic solvent that can be used include methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone, ethyl acetate, butyl acetate, carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, carbitol, propylene glycol monomethyl ether, toluene, xylene, isopropanol, n- Examples include butanol.
また、使用し得る無機充填剤としては、例えば、タルク、カオリン、クレー、硫酸バリウム、石英、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、シリカ、微粒シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム等を挙げることができる。 Examples of inorganic fillers that can be used include talc, kaolin, clay, barium sulfate, quartz, magnesium carbonate, calcium carbonate, silica, fine silica, titanium oxide, aluminum oxide, aluminum hydroxide, and aluminum silicate. Can be mentioned.
またさらに使用しうるカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、γ−グリシド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等のシランカップリング剤；イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルピロホスフェート）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリジテルフスファイト）チタネート等のチタネート系カップリング剤；アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピオネート等のアルミニウム系カップリング剤などを挙げることができる。 Further, examples of coupling agents that can be used include silane coupling agents such as vinyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane; isopropyl Titanate coupling agents such as triisostearoyl titanate, isopropyltris (dioctylpyrophosphate) titanate, tetraoctylbis (ditriditersulfite) titanate; aluminum coupling agents such as acetoalkoxyaluminum diisopropionate Can do.
また使用し得るその他の添加剤としては、例えばレベリング剤、消泡剤、重合禁止剤等を挙げることができる。また、本工程に用いられるシール材中には、カラーフィルタと後述する対向基板とのギャップに一致した粒径のスペーサーを添加したものを用いることが好ましい。これにより、ギャップを均一に保つことが可能となるからである。このようなスペーサーとしては、公知のものを用いることができる。例えば、ポリマービーズ、ガラスファイバー等を挙げることができるが、同等の粒度分布、硬度を有するものであれば、これに限定されるものではない。スペーサーの配合量は、接着剤組成物１００重量部に対して、通常０〜５０重量部の範囲で用いられる。 Examples of other additives that can be used include a leveling agent, an antifoaming agent, and a polymerization inhibitor. Moreover, it is preferable to use what added the spacer of the particle size corresponding to the gap of a color filter and the counter substrate mentioned later in the sealing material used for this process. This is because the gap can be kept uniform. As such a spacer, a known spacer can be used. For example, polymer beads, glass fibers and the like can be mentioned, but the material is not limited to this as long as it has an equivalent particle size distribution and hardness. The blending amount of the spacer is usually in the range of 0 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the adhesive composition.
３．対向基板貼り合わせ工程
次に、本発明における対向基板貼り合わせ工程について説明する。本発明における対向基板貼り合わせ工程は、上記シール材上に、上記カラーフィルタと所定の間隙を有するように対向基板を配置し、上記シール材を硬化させて上記対向基板を貼り合わせる工程である。
3. Next, the counter substrate bonding step in the present invention will be described. The counter substrate bonding step in the present invention is a step of arranging the counter substrate on the sealing material so as to have a predetermined gap with the color filter, curing the sealing material, and bonding the counter substrate.
ここで、本工程に用いられる対向基板としては、上述した「Ａ．カラーフィルタ」の基材の項で説明したものと同様のものを用いることができる。またこのような対向基板と、上記カラーフィルタの基材との間隙は、液晶表示装置の種類等にもよるが、通常シール材の硬化後の膜厚によって決定される。上記シール材の硬化後の膜厚としては、１μｍ〜１００μｍ、好ましくは５μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。なお、このような間隙は、通常カラーフィルタ上に設けられたスペーサや、上述したシール材中に含有されるスペーサ等によって、維持されることとなる。 Here, as the counter substrate used in this step, the same substrate as described in the above-mentioned “A. Color filter” base material can be used. Further, the gap between the counter substrate and the base material of the color filter is usually determined by the film thickness after curing of the sealing material, although it depends on the type of the liquid crystal display device. The thickness of the sealing material after curing can be about 1 μm to 100 μm, preferably about 5 μm to 50 μm. Such a gap is normally maintained by a spacer provided on the color filter, a spacer contained in the above-described sealing material, or the like.
また、上記シール材の硬化は、上記シール材の種類等により、適宜選択され、シール材として熱硬化性樹脂を用いた場合には、熱をかけてシール材を硬化させ、上記対向基板を貼り合わせることとなる。また、上記シール材として紫外線硬化型樹脂を用いた場合には、紫外線を照射すること等により、シール材を硬化させて、上記対向基板を貼り合わせることとなる。なお、上記エネルギー照射工程において、上記シール材を形成するパターン状にのみエネルギーを照射した場合には、本工程終了後、後述する液晶封入工程で形成される封止材のパターン状にエネルギーを照射し、封止材が形成される領域の光触媒含有層の液体との接触角を低下させる工程を行ってもよい。 Further, the curing of the sealing material is appropriately selected depending on the type of the sealing material and the like. When a thermosetting resin is used as the sealing material, the sealing material is cured by applying heat and the counter substrate is attached. Will be matched. When an ultraviolet curable resin is used as the sealing material, the counter substrate is bonded to the sealing material by curing the sealing material by irradiating ultraviolet rays or the like. In the energy irradiation step, when energy is irradiated only on the pattern forming the sealing material, the energy is irradiated on the pattern of the sealing material formed in the liquid crystal sealing step described later after the completion of this step. And you may perform the process of reducing a contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer of the area | region where a sealing material is formed.
４．液晶封入工程
次に、液晶封入工程について説明する。本発明の液晶封入工程は、上記カラーフィルタと上記対向基板との間に液晶を注入し、シール材により封止する工程である。本工程における上記カラーフィルタと対向基板との間に液晶を注入する方法としては、一般的なカラーフィルタの液晶表示装置の製造方法に用いられる方法を用いることができ、上記カラーフィルタと対向基板との間で、一部シール材が形成されていない液晶注入口から、液晶を注入することにより行うことができる。
4). Liquid Crystal Encapsulation Step Next, the liquid crystal encapsulation step will be described. The liquid crystal sealing step of the present invention is a step of injecting liquid crystal between the color filter and the counter substrate and sealing with a sealing material. As a method for injecting liquid crystal between the color filter and the counter substrate in this step, a method used in a general method for manufacturing a liquid crystal display device of a color filter can be used. In between, it can carry out by inject | pouring a liquid crystal from the liquid crystal injection port in which the sealing material is not partially formed.
また本工程においては、上記液晶注入後、上記シール材が一部形成されていない液晶注入口を封止材により封止することとなるが、封止材を形成する領域も、上記エネルギー照射工程により、パターン状に液体との接触角が低下するようにされていることが好ましい。これにより封止材を高精細なパターン状に形成することが可能となるからである。 Further, in this step, after the liquid crystal is injected, the liquid crystal injection port in which the sealing material is not partially formed is sealed with the sealing material, but the region where the sealing material is formed is also the energy irradiation step. Therefore, it is preferable that the contact angle with the liquid is reduced in a pattern. This is because the sealing material can be formed in a high-definition pattern.
なお、本工程に用いられる封止材についても、一般的な液晶表示装置に用いられるものを用いることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 In addition, since the sealing material used for this process can also use what is used for a general liquid crystal display device, detailed description here is abbreviate | omitted.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
＜実施例１＞
１．遮光部の形成
先ず、厚さ１．１ｍｍのソーダガラス基板上に、下記の組成からなる、遮光材料を塗布した後、１００℃で１５分間プリベークして遮光材料を乾燥させて成膜した。この際、遮光材料は、スピンコート法により塗布した。スピンコートの条件は、１５００ｒｐｍ／ｍｉｎとした。
・カーボンブラック（黒色顔料） ２８．５重量％
・部分環化ポリイソプレン（ネガ型フォトポリマー） １５．０重量％
・芳香族ビスアジド（感光剤） １．５重量％
・その他添加剤 ０．３重量％
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶剤）
５４．７重量％
<Example 1>
1. Formation of light shielding portion First, a light shielding material having the following composition was applied on a soda glass substrate having a thickness of 1.1 mm, and then prebaked at 100 ° C. for 15 minutes to dry the light shielding material to form a film. At this time, the light shielding material was applied by spin coating. The spin coating conditions were 1500 rpm / min.
・ Carbon black (black pigment) 28.5% by weight
-Partially cyclized polyisoprene (negative photopolymer) 15.0% by weight
・ Aromatic bisazide (photosensitive agent) 1.5% by weight
・ Other additives 0.3% by weight
・ Polyethylene glycol monomethyl ether acetate (solvent)
54.7% by weight
次に、上記のようにして形成した遮光材料の薄膜に、フォトマスクを介して紫外線を照射して、３００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光した後、現像、リンスして遮光部を形成した。現像には、現像液として、０．１％、ＮａＣＯ3水溶液を用いた。その後、上記遮光部を乾燥した後、２００℃で１０分間ポストベークすることにより、膜厚１．２μｍ線幅３０μｍ、間隔１００μｍの遮光部が得られた。 Next, a thin film of light shielding material formed as described above, by irradiating ultraviolet rays through a photomask, was exposed at an exposure amount of 300 mJ / cm 2, developed to form a light shielding portion and then rinsed. For development, a 0.1% NaCO 3 aqueous solution was used as a developer. Thereafter, the light shielding part was dried and then post-baked at 200 ° C. for 10 minutes to obtain a light shielding part having a film thickness of 1.2 μm, a line width of 30 μm, and an interval of 100 μm.
２．光触媒含有層の形成
イソプロピルアルコール３０ｇとフルオロアルキルシランが主成分であるＭＦ−１６０Ｅ（トーケムプロダクツ（株）製）０．４ｇとトリメトキシメチルシラン（東芝シリコーン（株）製、ＴＳＬ８１１３）３ｇと、光触媒である酸化チタン水分散体であるＳＴ−Ｋ０１（石原産業（株）製）２０ｇとを混合し、１００℃で２０分間撹拌した。これをイソプロピルアルコールにより３倍に希釈し光触媒含有層用組成物とした。上記組成物を予め上記遮光部が形成されたソーダガラス製の透明基板上にスピンコーターにより塗布し、１５０℃で１０分間の乾燥処理を行うことにより、透明な光触媒含有層（厚み０．２μｍ）を形成した。
2. Formation of Photocatalyst Containing Layer 30 g of isopropyl alcohol and 0.4 g of MF-160E (manufactured by Tochem Products Co., Ltd.) and 3 g of trimethoxymethylsilane (manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd., TSL8113), 20 g of ST-K01 (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), which is a titanium oxide aqueous dispersion that is a photocatalyst, was mixed and stirred at 100 ° C. for 20 minutes. This was diluted 3 times with isopropyl alcohol to obtain a composition for a photocatalyst-containing layer. A transparent photocatalyst-containing layer (thickness 0.2 μm) is prepared by applying the composition to a transparent substrate made of soda glass on which the light-shielding portion is formed in advance using a spin coater and performing a drying treatment at 150 ° C. for 10 minutes. Formed.
３．露光による親インク性領域の形成の確認
この光触媒含有層にマスクを介して水銀灯（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で５０秒間パターン露光を行い露光部を形成し、非露光部及び露光部との液体との接触角を測定した。非露光部においては、表面張力３０ｍＮ／ｍの液体（純正化学株式会社製、エチレングリコールモノエチルエーテル）との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）した結果、３０度であった。また露光部では、表面張力５０ｍＮ／ｍの液体（純正化学株式会社製、ぬれ指数標準液Ｎｏ．５０）との接触角を同様にして測定した結果、７度であった。このように、露光部が非露光部に対して親インク性領域となり、露光部と非露光部との濡れ性の相違によるパターン形成が可能なことが確認された。
3. Confirmation of formation of ink-philic region by exposure This photocatalyst-containing layer is exposed to light through a mask with a mercury lamp (wavelength 365 nm) at an illuminance of 70 mW / cm 2 for 50 seconds to form an exposed portion, and an unexposed portion and an exposed portion The contact angle with the liquid was measured. In the non-exposed area, a contact angle measuring device (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) is used for the contact angle with a liquid having a surface tension of 30 mN / m (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd., ethylene glycol monoethyl ether). As a result of measurement (30 seconds after dropping a droplet from the microsyringe), it was 30 degrees. In the exposed area, the contact angle with a liquid having a surface tension of 50 mN / m (manufactured by Junsei Co., Ltd., wetting index standard solution No. 50) was measured in the same manner, and as a result, it was 7 degrees. As described above, it was confirmed that the exposed portion becomes an ink-philic region with respect to the non-exposed portion, and that it is possible to form a pattern due to the difference in wettability between the exposed portion and the non-exposed portion.
４．画素部の形成
次に、上記遮光部が形成された光触媒含有層上にフォトマスクを用いて、線幅１１０μｍ、間隔２０μｍ（線幅１１０μmの内、両サイド５μｍは遮光部上に形成）に上記と同一露光条件で露光を行い、画素部形成部を親インキ性とした。次に、RGB用各インクジェット装置を用いて、顔料５重量部、溶剤２０重量部、アクリル酸／ベンシルアクリレート共重合体７０重量部、２官能エポキシ含有モノマー５重量部を含むＲＧＢ各色の熱硬化型ポリエポキシアクリレートインクを、親インク性とした画素部形成部に付着させ着色し、150℃、３０分加熱処理を行い硬化させた。ここで、赤色、緑色、および青色の各インクについて、溶剤としてはポリエチレングリコールモノメチルエチルアセテート、顔料としては、赤色インクについてはC. I. Pigment Red 177、緑色インクについてはC. I. Pigment Green 36、青色インクについてはC. I. Pigment Blue 15+ C. I. Pigment Violet 23をそれぞれ用いた。これにより、線幅１００μｍ、遮光部３０μmのRGB着色層を有するストライプカラーフィルターが得られた。
4). Next, using a photomask on the photocatalyst containing layer in which the light shielding part is formed, the line width is 110 μm and the interval is 20 μm (the line width is 110 μm, both sides are 5 μm on the light shielding part). The exposure was performed under the same exposure conditions as described above, and the pixel portion forming portion was made ink-philic. Next, using each inkjet apparatus for RGB, thermosetting of each color of RGB including 5 parts by weight of pigment, 20 parts by weight of solvent, 70 parts by weight of acrylic acid / benzyl acrylate copolymer, and 5 parts by weight of bifunctional epoxy-containing monomer The type polyepoxyacrylate ink was attached to the pixel portion forming portion having ink affinity and colored, and was cured by heat treatment at 150 ° C. for 30 minutes. Here, for each of the red, green, and blue inks, the solvent is polyethylene glycol monomethyl ethyl acetate, the pigment is CI Pigment Red 177 for red ink, CI Pigment Green 36 for green ink, and CI Pigment Green 36 for blue
５．ＩＴ０膜の形成
得られたカラーフィルターの表面を下向きにセットして、スパッタリング控え室にセットし、予め中真空（１×１０−４Ｔｏｒｒ）に排気した後、圧力を１×１０ー6Ｔｏｒｒに排気したスパッタリング室に搬送し、基板を２１０℃に加熱した。続いてスパッタリング室に１．５ｖｏｌ％Ｏ2を含むＡｒガスを導入し、放電ガス圧力１．８×１０ー4Ｔｏｒｒに制御し、サイズ：１５０×４５７ｍｍ、抵抗率：１．９×１０ー4Ω・ｃｍでＳｎＯ2１０ｗｔ％を含むＩＴＯターゲットを用い、ターゲット表面磁場９００Ｇとしてターゲット電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2、放電インピーダンス１０Ωでスパッタリングを行い、膜厚１７０ｎｍ、抵抗値２０Ω／□のＩＴＯ膜を形成した。
5). Formation of IT0 film Set the surface of the obtained color filter downward, set it in the sputtering waiting room, exhaust it to medium vacuum (1 × 10 −4 Torr) in advance, and then exhaust the pressure to 1 × 10 −6 Torr Then, the substrate was heated to 210 ° C. Subsequently, Ar gas containing 1.5 vol% O 2 was introduced into the sputtering chamber, and the discharge gas pressure was controlled to 1.8 × 10 −4 Torr. Size: 150 × 457 mm, resistivity: 1.9 × 10 −4 Using an ITO target containing 10 wt% SnO 2 at Ω · cm, sputtering is performed with a target surface magnetic field of 900 G at a target current density of 20 mA / cm 2 and a discharge impedance of 10 Ω to form an ITO film having a thickness of 170 nm and a resistance value of 20 Ω / □. did.
６．シール剤の形成
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）製、エピコート８２８）３０部、ビス（２，３−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート５０部、平均分子量６５０のポリテトラメチレングリコール２０部、７−〔ジ（４−フルオロ）フェニルスルホニオ〕−２−クロロチオキサントン−ヘキサフルオロフォスフェート０．５部及びタルク６０部及び微粒シリカ１０部を三本ロールミルで混練して接着剤組成物を得た。次にこの接着剤組成物１００部に対し、セルスペーサー５部を混合し、液晶表示パネル用シール材を得た。
6). Formation of Sealing Agent 30 parts of bisphenol A type epoxy resin (Epicoat 828 manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 50 parts of bis (2,3-epoxycyclohexylmethyl) adipate, 20 parts of polytetramethylene glycol having an average molecular weight of 650, 7- [Di (4-fluoro) phenylsulfonio] -2-chlorothioxanthone-0.5 parts of hexafluorophosphate, 60 parts of talc and 10 parts of fine silica are kneaded with a three-roll mill to obtain an adhesive composition. It was. Next, 5 parts of cell spacers were mixed with 100 parts of this adhesive composition to obtain a sealing material for a liquid crystal display panel.
７．液晶表示パネルの形成
カラーフィルターのＩＴＯ電極が設けられていないカラーフィルターの周辺の非有効表示領域で、且つ光触媒含有層が形成されている領域に水銀灯（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ2の照度で５０秒間露光を行なった。
その後、カラーフィルターを有する基板の周縁に、液晶組成物の注入口を残すように上記のシール剤をスクリーン印刷した後、液晶制御素子を有する対向基板を重ね合せた。これに高圧水銀灯（２ｋｗ）を用いて３０秒間紫外線を照射した後、１５０℃で１０分間加熱して接着剤組成物を硬化させて液晶セルを得た。次に、液晶セルの注入口からフッ素系液晶組成物をセル内に充填した後、注入口を上記のシール剤で封止し、さらに封止部分に上記シール材と同様の材料を封止材として用い、この封止材を上記と同様にして硬化させることにより、ギャップ幅３０μｍの液晶表示パネルを得た。得られた液晶パネルについて評価した結果、接着強度等において優れた結果を示した。
7). Formation of liquid crystal display panel An ineffective display area around the color filter where the ITO electrode of the color filter is not provided, and an area where the photocatalyst-containing layer is formed at a luminance of 70 mW / cm 2 by a mercury lamp (wavelength 365 nm) Exposure was performed for 50 seconds.
Thereafter, the above-mentioned sealing agent was screen-printed on the periphery of the substrate having the color filter so as to leave the injection port of the liquid crystal composition, and then the counter substrate having the liquid crystal control element was overlaid. This was irradiated with ultraviolet rays for 30 seconds using a high pressure mercury lamp (2 kW), and then heated at 150 ° C. for 10 minutes to cure the adhesive composition to obtain a liquid crystal cell. Next, after filling the cell with a fluorine-based liquid crystal composition from the injection port of the liquid crystal cell, the injection port is sealed with the above-mentioned sealing agent, and the sealing material is sealed with the same material as the above-described sealing material The sealing material was cured in the same manner as described above to obtain a liquid crystal display panel having a gap width of 30 μm. As a result of evaluating the obtained liquid crystal panel, excellent results in adhesive strength and the like were shown.
＜実施例２＞
シール材を塗布する領域をの光触媒含有層を、予めパターンニングをした以外は実施例１と同様に液晶表示パネルを形成した。
シール材を塗布する領域の光触媒含有層のパターンニングは、カラーフィルターの非有効表示領域の線幅２ｍｍの外周を、液晶注入口を残し、マスクを用いて露光した。露光は水銀灯（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ2の照度で５０秒間露光を行なった。その後、ディスペンサーにより、上記シール剤を吐出した結果、シール剤が露光した部分にのみ均一に濡れ広がり、精度の高いシール剤塗布が行われた。その後実施例１と同様に対向基板を貼り合わせ、液晶表示パネルを得た。得られた液晶表示パネルについて評価した結果、接着強度等において優れた結果を示した。
<Example 2>
A liquid crystal display panel was formed in the same manner as in Example 1 except that the photocatalyst-containing layer in the region where the sealing material was applied was previously patterned.
In the patterning of the photocatalyst-containing layer in the region where the sealing material is applied, the outer periphery having a line width of 2 mm in the ineffective display region of the color filter was exposed using a mask while leaving the liquid crystal injection port. The exposure was performed with a mercury lamp (wavelength 365 nm) at an illuminance of 70 mW / cm 2 for 50 seconds. Then, as a result of discharging the sealing agent with a dispenser, the sealing agent was uniformly spread only on the exposed portion of the sealing agent, and high-precision sealing agent application was performed. Thereafter, a counter substrate was bonded in the same manner as in Example 1 to obtain a liquid crystal display panel. As a result of evaluating the obtained liquid crystal display panel, excellent results in adhesive strength and the like were shown.
＜比較例１＞
実施例１のカラーフィルターの製造方法において、着色層形成部以外を粘着テープでマスクをして、光触媒含有層のコーティングを行い、乾燥後、粘着テープを剥離することにより、非有効表示領域には光触媒含有層が形成されていない、カラーフィルターを作製した。その後、このカラーフィルターを用いて実施例１と同様の方法で液晶表示パネルを作製した。
本比較例の液晶表示パネルは、実施例１の液晶表示パネルと本比較例の液晶表示パネルを比べると、シール剤とカラーフィルター基板間の接着強度が弱く、目視で部分的に剥離している部分が見られた。
<Comparative Example 1>
In the method for producing the color filter of Example 1, the non-colored layer forming portion is masked with an adhesive tape, the photocatalyst-containing layer is coated, and after drying, the adhesive tape is peeled off, thereby providing an ineffective display area. A color filter in which a photocatalyst-containing layer was not formed was produced. Thereafter, a liquid crystal display panel was produced in the same manner as in Example 1 using this color filter.
When the liquid crystal display panel of this comparative example is compared with the liquid crystal display panel of Example 1 and the liquid crystal display panel of this comparative example, the adhesive strength between the sealant and the color filter substrate is weak, and it is partially peeled off visually. A part was seen.
１…基材
２…遮光部
３…光触媒含有層
４…着色層
ａ…有効表示領域
ｂ…非有効表示領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
前記基材上の非有効表示領域に、前記光触媒含有層が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。 A base material, a light shielding portion formed in an effective display area on the base material, a photocatalyst containing layer formed to cover the base material and the light shielding portion and containing a photocatalyst and an organopolysiloxane, and the photocatalyst containing A color filter having a colored layer formed on the layer,
The color filter, wherein the photocatalyst-containing layer is formed in an ineffective display area on the substrate.
前記非有効表示領域上の前記光触媒含有層上にシール材を形成するシール材形成工程と、
前記シール材上に、前記カラーフィルタと所定の間隙を有するように対向基板を配置し、前記シール材を硬化させて前記対向基板を貼り合わせる対向基板貼り合わせ工程と、
前記カラーフィルタと前記対向基板との間に液晶を注入し、封止材により封止する液晶封入工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 2. The color filter according to claim 1, wherein the photocatalyst-containing layer on the ineffective display region is irradiated with energy from a predetermined direction, and the energy is irradiated so that a contact angle with the liquid of the photocatalyst-containing layer is reduced. Energy irradiation process;
A sealing material forming step of forming a sealing material on the photocatalyst-containing layer on the ineffective display area;
On the sealing material, a counter substrate is disposed so as to have a predetermined gap with the color filter, and a counter substrate bonding step of curing the sealing material and bonding the counter substrate;
A liquid crystal sealing step of injecting liquid crystal between the color filter and the counter substrate, and sealing with a sealing material;
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising:
The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 2, wherein the energy irradiation step is a step of reducing a contact angle with the liquid of the photocatalyst containing layer in a pattern shape forming the sealing material.
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