JP5056173B2 - カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置用のカラーフィルタ及び液晶表示装置に関するものであり、特に、画素形成面が液晶挟持面側を向き、且つ画素と液晶との間に電極を介さずに液晶表示装置に組み込まれる液晶表示装置において、青色画素を構成する着色層から溶出する銅イオンの低減により、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けなくても十分な液晶表示装置作製工程への適性、信頼性を確保できるカラーフィルタおよびそれを具備した液晶表示装置に関する。

カラー液晶表示装置はテレビ画像表示装置やコンピュータ端末表示装置を中心に急速に普及が進んでいる。カラーフィルタは液晶表示装置のカラー表示化には必要不可欠な重要な部品である。近年、この液晶表示装置は高画質化の要求が高く、高視野角、高速応答性等を備える様々な新しい方式の液晶表示装置が出現してきている。この中でも、横電界方式（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ＝ＩＰＳ方式）は視野角、コントラスト比などの表示品位に優れるため広く普及が期待されている方式である。

ところが、横電界方式の液晶表示装置は他のＴｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ方式（ＴＮ方式）、Ｖａｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ方式（ＶＡ方式）などと異なり、画素上に透明電極層を設けない。透明電極層は一般的にインジウムとすずの複合酸化物（ＩＴＯ）などの無機物が用いられるため、結果的に画素の耐薬品性を向上させる保護膜としての働きも担っていた。ところが、横電界方式に用いるカラーフィルタでは保護膜としての働きも担ってきた透明電極層が存在しないことになる。

なお、カラーフィルタにおいて、有機顔料などからイオン性不純物の溶出可能性がある着色層から液晶への汚染を避ける為には、透明電極などの無機酸化物膜よりも、純度の高い有機樹脂（透明樹脂）層などの保護層を積層した方が高い効果がある。一般に、透明電極を構成する無機酸化物は、０．１μｍなどの薄い膜厚で、かつ、結晶粒界に起因するディフェクト（欠陥）を持つため、イオン性不純物に対する保護層としては完全なものでない。

近年のテレビ画像表示装置への用途ではコントラストの向上が強く求められている。液晶表示装置のコントラストにはカラーフィルタのコントラストが支配的であるため、カラーフィルタのコントラストの向上の要求も非常に強いものとなっている。カラーフィルタのコントラストは主として着色層に含まれる有機顔料によって決まり、顔料の粒径を微細にするほどコントラストは向上する。ところが、粒径を微細にすると比表面積が増大することから、耐薬品性が低下し（表面積増加により活性化しやすい）、それにともない顔料成分から溶出するイオンが増大してしまう。横電界方式に用いる場合は前述のように保護膜としての働きも担っていた透明電極層が存在しないため、この耐薬品性の低下の影響が顕著であり、液晶表示装置作製工程上の不具合、信頼性の低下を招く原因となっていた。

この耐薬品性の低下は、着色層に含まれる顔料の性質、およびその粒径を微細にすることによるものであり、近年のカラーフィルタへの要求特性を考えると根本的に回避することは難しいため、横電界方式の液晶表示装置向けのカラーフィルタには着色層上に透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設け耐薬品性を維持することが行われているのが一般的であり、確実な方法である。

しかしながら、近年の液晶表示装置の低価格化は著しく、その部材であるカラーフィル
タも低価格化の必要に迫られている。前述したように、横電界方式の液晶表示装置には透明樹脂による保護層であるオーバーコート層を設けて用いられているが、オーバーコート層は場合によっては２μｍ以上の膜厚を設ける必要もあり、低価格化を妨げる一つの要因となっている。また、材料費、工程増による歩留まり低下も低価格化を妨げる要因になっており、オーバーコート層を設けることなく液晶表示装置に用いることのできるカラーフィルタが望まれてきているが、耐薬品性の低下の影響が顕著であるため実現が困難であった。オーバーコート層など保護層のないカラーフィルタを採用する場合、特に横電界方式の液晶表示装置では、液晶に対するイオン性不純物の悪い影響が出やすい。

特許文献１には、顔料そのものの塩酸に対する抽出量の影響の記載がある。しかしながら、カラーフィルタの製造プロセスや液晶表示装置のパネル化工程を含めて、塩酸を使用するプロセスはなく、液晶表示装置用カラーフィルタなどの部材の評価手段としては不適当である。カラーフィルタないし着色層（アクリル樹脂など樹脂マトリックスに有機顔料が分散され、かつ、ガラス基板上に形成・硬膜した塗膜）として、液晶表示装置に近い構成での評価でないと、カラーフィルタや液晶表示装置の信頼性や画質評価と結びつきにくい問題がある。
特開２００１−１６６１２４号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、特に、カラーフィルタの画素形成面が液晶挟持面側にあり、画素と液晶との間に電極を介さずに液晶表示装置に組み込まれる横電界方式の液晶表示装置において、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けなくても十分な液晶表示装置作製工程適性があり、信頼性を確保できるように、青色着色層の顔料成分である銅イオン等の溶出を低減することが可能なカラーフィルタを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、透明基板上に青色画素を含む複数色の画素を備え、かつ、透明樹脂による保護層を配設しない構成のカラーフィルタにおいて、
前記青色画素を構成する着色層の有機顔料が、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６を用いた青色着色組成物に、紫色着色顔料としてＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を添加し、且つ、上記の青色着色組成物に含有される青色着色顔料と紫色着色顔料の合計量を１００重量％としたときの青色着色顔料の量が７９重量％以上から８５重量％以下の範囲であるとともに、前記青色着色組成物がカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを光架橋剤として前記青色着色組成物の全固形分量を基準として１０〜１５重量％含み、青色画素を構成する前記青色着色組成物を加熱硬化させた着色層からの銅イオンのＮ−メチル−２−ピロリジノンに対する溶出量が４．２ｎｇ／ｃｍ^２以下であることを特徴とするカラーフィルタである。

さらに、本発明は、２枚の基板間に液晶を挟持する構成であるとともに、カラーフィルタが液晶に直接接する構成の液晶表示装置において、請求項１記載のカラーフィルタを具備したことを特徴とする液晶表示装置である。

本発明で用いる着色層は、カラーフィルタとしての所定の厚みを有する、有機顔料を含む着色組成物の透明基板上での硬化塗膜である。カラーフィルタの画素（着色画素）は、液晶表示装置として必要なサイズにパターン加工した、透明基板上での着色層を指す。

本発明は、透明基板上に複数色の画素を備えるカラーフィルタにおいて、１色の画素を構成する着色層に、少なくとも有機顔料、アクリル系透明樹脂、光架橋剤、及び溶剤を主成分とする光硬化性の着色組成物を用い、また、青色画素を構成する着色層の形成に用いる有機顔料に、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６（以下ＰＢ１５：６と略称）を用いた青色着色組成物に、紫色着色顔料としてＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（以下ＰＶ２３と略称）を添加することで、青色着色組成物に占める青色着色顔料の含有量を低減でき、これにともない青色着色顔料からの由来成分である銅イオンの溶出を低減することが可能なカラーフィルタが得られる。このため、横電界方式などカラーフィルタが液晶と接触する構成の液晶表示装置に用いた際に、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けることなく、液晶表示装置作製工程などにおいて不具合を発生しない、信頼性の高い、あるいは、輝点不良など画質低下のないカラーフィルタとして効果的である。

以下に、本発明によるカラーフィルタを、その一実施形態に基づいて詳細に説明する。

本発明のカラーフィルタは少なくとも透明基板上に複数色の画素を備えており、当該複数色の画素は、それぞれ着色層にてパターン形成したものである。複数色には赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の組み合わせや、さらにはイエロー、マゼンダ、シアン（Ｙ、Ｍ、Ｃ）の組み合わせ等が挙げられる。本発明のカラーフィルタは青色の着色層を有するカラーフィルタの構成に対して適用可能である。

液晶表示装置作製工程において、カラーフィルタに液晶の配向を規制するための配向膜を形成する工程がある。配向膜材料は一般的にポリイミドもしくはその前駆体を適切な溶媒に溶解した溶液を塗布、乾燥、焼成することで形成される。

ポリイミドもしくはその前駆体を溶解する溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（以下、ＮＭＰと略称）、γ−ブチロラクトン、あるいはそれらの混合物が主成分として用いられていることが多い。そのため、カラーフィルタはこれらの溶媒に対して、イオンなどを溶出しないことが求められている。

ＲＧＢ系のカラーフィルタにおける青色着色層の着色剤に用いる有機顔料のうち、鮮やかで明るい色を実現することができる顔料としてＰＢ１５：６が挙げられる。しかし、ＰＢ１５：６を用いた青色着色層はＮＭＰ耐性が低く、特にコントラストを向上させるために顔料粒径を小さくしていくと耐薬品性の低下が顕著となるため、ＰＢ１５：６を含有する青色着色層を有するカラーフィルタを横電界方式の液晶表示装置に用いる場合は、透明樹脂による保護層（オーバーコート層）を設けることが必須となっている。

しかしながら、従来技術で詳述した背景から、ＰＢ１５：６を含有する青色着色層を有するカラーフィルタを横電界方式の液晶表示装置に用いる場合も、透明樹脂による保護層を設けないことが求められている。

そこで、本発明者らはＰＢ１５：６を含有する青色着色層を有するカラーフィルタから溶出するＰＢ１５：６由来の銅イオンを低減させるべく種々の検討を行った結果、本発明をなすに至った。

ＰＢ１５：６を用いた青色着色層のＮＭＰ耐性が低いのは、主としてＰＢ１５：６自体がＮＭＰに少量ながら溶解する性質があり、着色層より溶媒に溶出するためである。したがって、ＰＢ１５：６を用いた青色着色層においてＰＢ１５：６の溶出量を低減するためには、青色着色組成物に含まれるＰＢ１５：６の含有量そのものを低減させる必要がある
。なお、本発明者らは、銅などのイオン性不純物のＮＭＰに対する溶出量が、種々の液晶材料に対するイオン性不純物の溶出量として、略代替えできることを経験的に確認している。

そこで、青色着色組成物に含有されるＰＢ１５：６とＰＶ２３の合計量を１００重量％としたとき、ＰＶ２３を５、１０、１５、２０、２５、３０重量％の割合で添加・併用し、膜厚が２μｍでＣＩＥ色度座標のｙ軸の値を０．１１５に固定した場合、ＰＢ１５：６が８５重量％以下の割合で併用した時、青色着色組成物の固形分中に占める青色着色顔料濃度がＰＢ１５：６単独の半分以下に低減できることを見出した。

すなわち、青色画素を構成する着色層に用いる、有機顔料、アクリル系透明樹脂、光架橋剤、及び溶剤を主成分とする光硬化性の着色組成物について、青色画素を構成する着色層の形成に用いる、有機顔料に少なくともＰＢ１５：６を用いた青色着色組成物に、紫色着色顔料としてＰＶ２３を添加することにより、青色着色組成物に占めるＰＢ１５：６の含有量を大幅に低減することによって、青色着色組成物からの銅イオンの溶出を低減できることを見出した。

具体的に言えば、ＮＭＰに対する銅イオンの溶出量は、ＰＢ１５：６単独の場合で１１．２ｎｇ／ｃｍ²に対し、青色着色組成物に含有されるＰＢ１５：６とＰＶ２３の合計量を１００重量％として併用した場合、ＰＢ１５：６が９０重量％以下のときに銅イオンの溶出量は４．２ｎｇ／ｃｍ²以下となり、さらに、ＰＢ１５：６が８５重量％以下のときに銅イオンの溶出量は３．６ｎｇ／ｃｍ²以下となり、大幅に低減することを見出した。

しかし、ＰＶ２３の添加量を多くしてしまうと、紫色が濃くなってしまうため、ＰＶ２３をいたずらに増量することは目的とする青色の色相を損なうこととなる。そこで、膜厚が２μｍでＣＩＥ色度座標のｙ軸の値を０．１１５としたときに、必要な固形分中の青色着色顔料濃度が半分以下となり、ＣＩＥ色度座標のｘ軸の値が０．１３４から０．１４９までの範囲内に収まるように青色着色組成物のＰＢ１５：６とＰＶ２３の割合を検討した結果、青色着色組成物に含有されるＰＢ１５：６とＰＶ２３の合計量を１００重量％としたとき、青色着色顔料を７９重量％以上から８５重量％以下までの範囲で含有している必要がある。

本発明においては、簡易かつ低コストのために、カラーフィルタが液晶に直接接触する構成を提案している。横電界方式の液晶表示装置において、上記銅イオンの溶出量が４．３ｎｇ／ｃｍ²以上になると、カラーフィルタ表面に微小異物の欠陥を形成しやすい傾向がある。特に６ｎｇ／ｃｍ²を大きく超えてくると、この微小異物が「輝点」と呼ばれる表示欠陥を生じやすくなる。本発明者らは、この微小異物形成のメカニズムを特定するまでは至っていないが、銅イオンの溶出量との強い相関を見いだしている。

本発明のカラーフィルタは青色着色層を有するカラーフィルタ（すなわちＲＧＢ系）に対して特に好ましく適用できる。また、当然ながらＲＧＢに加えてＹＭＣを同一の基板に配列するカラーフィルタなどについても適用が可能である。

本発明のカラーフィルタは画素の形成面を液晶挟持面側に向けて、液晶表示装置に組み込まれて使用される。必要に応じて画素上には配向膜が形成される。本発明のカラーフィルタは、着色層から溶出する成分が抑制されているため、着色層を覆うオーバーコート層を設ける必要がなく、コストダウンにつながる。また液晶と画素との距離がより近くなるため、視野角が向上し、高精細な液晶表示装置を提供することができる。

このように、本発明のカラーフィルタは、画素の上に着色層の耐溶剤性を補うためにオ
ーバーコート層を設ける必要はないが、カラーフィルタ平坦化の目的等、耐薬品性を補う以外の目的で樹脂による層を設けることができる。この場合、従来のオーバーコート層のような厚みは必ずしも必要ではない。

本発明に用いられる透明基板は可視光に対してある程度の透過率を有するものが好ましく、より好ましくは８０％以上の透過率を有するものを用いることができる。一般に液晶表示装置に用いられているもので、ＰＥＴなどのプラスチック基板やガラス基板が挙げられるが、通常はガラス基板を用いるとよい。遮光パターンを用いる場合はあらかじめ該透明基板上にクロム等の金属薄膜や遮光性樹脂によるパターンを公知の方法で付けたものを用いればよい。

透明基板上への画素の作製方法は、公知のインクジェット法、印刷法、フォトリソ法、エッチング法などいずれの方法で作製しても構わない。しかし、高精細、分光特性の制御性及び再現性等を考慮すれば、透明な樹脂中に顔料を光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤に分散させた着色組成物を、透明基板上に塗布成膜して着色層を形成し、着色層をパターン露光、現像、焼成することで一色の画素を形成する工程を各色毎に繰り返し行ってカラーフィルタを作製するフォトリソ法が好ましい。

本発明のカラーフィルタが備える画素を構成する着色層は、感光性着色組成物を調製してフォトリソ法により形成する場合は、例えば、以下の方法に従う。着色剤となる顔料を透明な樹脂中に光開始剤、重合性モノマーと共に適当な溶剤に分散させる。分散させる方法はミルベース、３本ロール、ジェットミル等様々な方法があり特に限定されるものではない。

本発明のカラーフィルタの着色層を形成する着色組成物に用いることのできる有機顔料の具体例をカラーインデックス番号で示す。

赤色フィルタセグメント（画素）を形成するための赤色着色組成物には、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、９、１４、４１、４８：１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、９７、１２２、１２３、１４６、１４９、１６８、１７７、１７８、１７９、１８０、１８４、１８５、１８７、１９２、２００、２０２、２０８、２１０、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができる。赤色着色組成物には、黄色顔料、橙色顔料を併用することができる。

黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２０、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、８６、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３７、１３８、１３９、１４４、１４６、１４７、１４８、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８５、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、２１３、２１４等が挙げられる。

橙色顔料としてはＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられる。

緑色フィルタセグメントを形成するための緑色着色組成物には、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７等の緑色顔料を用いることができる。緑色着色組成物には赤色着色組成物と同様の黄色顔料を併用することができる。

青色フィルタセグメントを形成するための青色着色組成物には、主として用いるＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６とＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３の他、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１６、２２、６０、６４、８０等の青色顔料を用いることができる。また、青色着色組成物には、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等の紫色顔料を併用することができる。

また、上記有機顔料と組み合わせて、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、無機顔料を組み合わせて用いることも可能である。無機顔料としては、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら（赤色酸化鉄（ＩＩＩ））、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑等の金属酸化物粉、金属硫化物粉、金属粉等が挙げられる。さらに、調色のため、耐熱性を低下させない範囲内で染料を含有させることができる。

着色組成物に用いる透明樹脂は、可視光領域の４００〜７００ｎｍの全波長領域において透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９５％以上の樹脂である。透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および感光性樹脂が含まれる。透明樹脂には、必要に応じて、その前駆体である、放射線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーを単独で、または２種以上混合して用いることができる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。

感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン-無水マレイン酸共重合物やα-オレフィン-無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する（メタ）アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。

光架橋剤として用いることのできる重合性モノマーとしては、カプロラクトン変性部位を持つものとして、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。これらは単独または２種類以上混合して用いることができ、さらに光硬化性を適性に保つ目的で、必要に応じ他の重合性モノマーおよびオリゴマーを混合して用いることができる。

その他の重合性モノマーおよびオリゴマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、２-ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２-ヒドロキシ
プロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、β-カルボキシエチル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６-ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、１，６-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ-ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ-ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらについても、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。

一般的に、ＰＢ１５：６の溶出を抑制するためには、着色組成物の成分のうち透明樹脂に対する光架橋剤の量を増すことが比較的効果があり、また必要な光硬化性を確保するためにも好ましい。しかし、光架橋剤をいたずらに増すことは形成される着色層の靱性を損なうこととなり、薬品、熱によりひび割れ（クラック）が生じやすくなるという問題もある。光架橋剤の使用量としては、着色組成物の全固形分量を基準として１０〜１５重量％である。

着色組成物には、該組成物を紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等が添加される。光重合開始剤としては、４-フェノキシジクロロアセトフェノン、４-ｔ-ブチル-ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１-（４-イソプロピルフェニル）-２-ヒドロキシ-２-メチルプロパン-１-オン、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２-ベンジル-２-ジメチルアミノ-１-（４-モルフォリノフェニル）-ブタン-１-オン等のアセトフェノン系化合物、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４-ベンゾイル-４'-メチルジフェニルサルファイド、３，３'，４，４'-テトラ（ｔ-ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、チオキサントン、２-クロルチオキサントン、２-メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４-ジイソプロピルチオキサントン、２，４-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物、２，４，６-トリクロロ-ｓ-トリアジン、２-フェニル-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-（ｐ-メトキシフェニル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-（ｐ-トリル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-ピペロニル-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２，４-ビス（トリクロロメチル）-６-スチリル-ｓ-トリアジン、２-（ナフト-１-イル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２-（４-メトキシ-ナフト-１-イル）-４，６-ビス（トリクロロメチル）-ｓ-トリアジン、２，４-トリクロロメチル-（ピペロニル）-６-トリアジン、２，４-トリクロロメチル（４'-メトキシスチリル）-６-トリアジン等のトリアジン系化合物、１，２-オクタンジオン，１-〔４-（フェニルチオ）-，２-（Ｏ-ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ-（アセチル）-Ｎ-（１-フェニル-２-オキソ-２-（４'-メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物、ビス（２，４，６-トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物、９，１０-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物、ボ
レート系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、チタノセン系化合物等が用いられる。これらの光重合開始剤は１種または２種以上混合して用いることができる。光重合開始剤の使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは３〜３０重量％である。

さらに、増感剤として、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、４-ジメチルアミノ安息香酸メチル、４-ジメチルアミノ安息香酸エチル、４-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸２-ジメチルアミノエチル、４-ジメチルアミノ安息香酸２-エチルヘキシル、Ｎ，Ｎ-ジメチルパラトルイジン、４，４'-ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４'-ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４'-ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン等のアミン系化合物を併用することもできる。これらの増感剤は１種または２種以上混合して用いることができる。増感剤の使用量は、光重合開始剤と増感剤の合計量を基準として０．５〜６０重量％が好ましく、より好ましくは３〜４０重量％である。

さらに、着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４-ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４-ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３-メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２-ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４-ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６-トリメルカプト-ｓ-トリアジン、２-（Ｎ，Ｎ-ジブチルアミノ）-４，６-ジメルカプト-ｓ-トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。多官能チオールの使用量は、着色組成物の全固形分量を基準として０．１〜３０重量％が好ましく、より好ましくは１〜２０重量％である。０．１質量％未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、３０質量％を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。

また、熱架橋剤を添加することも可能である。熱硬化剤は量を増すと形成される着色層の靱性を損なわず、ＰＢ１５：６の溶出を抑制することができる。しかし、熱架橋剤をいたずらに増量することは着色組成物の光硬化性を損なうこととなる。

熱架橋剤としては、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、分子内にエポキシ基を少なくとも１以上有する化合物であり、例えば、脂環型エポキシ樹脂、ポリアルコール型エポキシ樹脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ又はＦ型エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、ポリオレフィン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、メチレンシクロヘキサンオキシド、シクロヘプテンエポキシド、１、２−エポキシシクロヘキサン、グリセロール・ポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパン・ポリグリシジルエーテル、レゾルシン・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、１，６−ヘキサンジオール・ジグリシジルエーテル、エチレングリコール（ポリエチレングリコール）・ジグリシジルエーテル等がある。これらは、いずれも単独あるいは２種類以上混合して使用することができる。また、必要に応じて、さらにメラミン樹脂を混合して使用することもできる。メラミン樹脂としては、アルキル化メラミン樹脂（メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹脂など）、混合エーテル化メラミン樹脂等があり、高縮合タイプであっても低縮合タイプであってもよい。これらについても、単独あるいは２種類以上混合して使用することができる。また、必要に応じて、さらにエポキシ樹脂を混合して使用することもできる。
また、熱架橋剤の使用量としては、着色組成物の全固形分量を基準として５〜２５重量％が好ましく、さらに好ましくは１０〜２０重量％である。

着色組成物は、必要に応じて有機溶剤を含有することができる。有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１-メトキシ-２-プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル-ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。

透明基板上に、上述の感光性着色組成物を塗布し、プリベークを行う。塗布する手段はスピンコート、ディップコート、ダイコートなどが通常用いられるが、基板上に均一な膜厚で塗布可能な方法ならばこれらに限定されるものではない。プリベークは５０〜１２０℃で１０〜２０分ほどすることが好ましい。塗布膜厚は任意であるが、分光透過率などを考慮すると通常はプリベーク後の膜厚で２μｍ程度である。感光性着色組成物を塗布し着色層を形成した基板にパターンマスクを介して露光を行う。光源には通常の高圧水銀灯などを用いればよい。

続いて現像を行う。現像液にはアルカリ性水溶液を用いる。アルカリ性水溶液の例としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または両者の混合水溶液、もしくはそれらに適当な界面活性剤などを加えたものが挙げられる。現像後、水洗、乾燥、ポストベークして任意の一色の画素が得られる。

以上の一連の工程を、感光性着色組成物およびパターンを替え、必要な数だけ繰り返すことで必要な色数が組み合わされた着色パターンすなわち複数色の画素を得ることができる。

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。

＜着色組成物の調製＞
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後５μｍのフィルタで濾過して青色顔料の分散体を作製した。
・青色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６
（東洋インキ製造（株）製リオノールブルーＥＳ） ３．６部
・分散剤（ゼネカ社製ソルスバーズ２００００） ０．６部
・アクリルワニス（固形分２０％） ２２．１部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して青色着色組成物を得た。
・上記青色顔料の分散体 ２６．３部
・アクリル系透明樹脂 ９．４部
・モノマー（東亜合成製アロニックスＭ−４０２） ４．７部
・光重合開始剤ＴＰＰ ０．４部
・光重合開始剤（チバガイギー製Ｉｒｇ．３７９） １．４部
・増感剤（日本化薬製カヤキュアＤＥＴＸ−Ｓ） ０．２部
・レベリング剤（ＢＹＫ−３２３） １．０部
・ＰＧＭＡｃ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート） １１．０部
・ＥＥＰ（３−エトキシプロピオン酸エチル） ２０．０部
・シクロヘキサノン ２６．０部
尚、青色着色組成物１は固形分比率が１５％、顔料濃度が２７％である
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、直径１ｍｍのガラスビースを用いて、サンドミルで５時間分散した後５μｍのフィルタで濾過して紫色顔料の分散体を作製した。
・紫色顔料：Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３
（ＢＡＳＦ社製パリオゲンバイオレット５８９０） ５．６部
・分散剤（ゼネカ社製ソルスバーズ２００００） １．０部
・アクリルワニス（固形分２０％） ３４．４部
その後、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過して紫色着色組成物を得た。
・上記紫色顔料分散体 ４１．０部
・アクリル系透明樹脂 ４．１部
・モノマー（Ｍ−４０２） ４．７部
・ＴＰＰ（ポリフェニルフォスフィン） ０．４部
・光開始剤（Ｉｒｇ．３７９） １．４部
・増感剤（ＤＥＴＸ−Ｓ） ０．２部
・ＢＹＫ−３２３ １．０部
・ＰＧＭＡｃ ２４．４部
・ＥＥＰ ２０．０部
・シクロヘキサノン ２．８部
尚、紫色着色組成物１は固形分比率が１５％、顔料濃度が２７％である
＜カラーフィルタの作製＞
調整した青色着色組成物と紫色着色組成物を、１００重量％対０重量％、９５重量％対５重量％、９０重量％対１０重量％、８５重量％対１５重量％、８０重量％対２０重量％、７５重量％対２５重量％、７０重量％対３０重量％の割合で混合した溶液を作成する。この各溶液に、透明樹脂、光架橋剤、及び溶剤等を添加して、膜厚が２μｍでＣＩＥ色度座標のｙ軸の値を０．１１５としたときに必要な固形分中顔料濃度に調液して、これを用いてカラーフィルタの作製を行った。

良く洗浄したガラス基板上に、前述した各割合で調液した青色着色組成物をスピンコート法により加熱硬化後の膜厚が２μｍとなるように塗布した。これらを乾燥させた後に露光を行い、アルカリ現像液にて現像を行い、加熱硬化させ、青色着色層をガラス基板上に形成した。

＜抽出と原子吸光分析＞
上記の方法で作製した各カラーフィルタを、加熱したホットプレートの上に載せ、そこにＮＭＰを０．５ｍｌ滴下し、酸化膜を除去したシリコンウエハーで被せ、５０℃、１５分間加熱を行った。その後、超純水を４．５ｍｌ用いてシリコンウエハー上に溶出した成分を洗い流し、この溶出液を５ｍｌのエタノールと混合した。ここで得られた溶液を用いて原子吸光分析装置（ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ製 ＳＩＭＡＡ６０００）にて銅イオンの溶出量の測定を行った。表１にその結果を示す。

表１に示すように、青色着色顔料に紫色着色顔料を添加させた青色着色組成物のＮＭＰに対する銅イオンの溶出量は紫色着色顔料濃度が増加するにつれ低減する。また、ＣＩＥ色度座標のｙ軸の値を０．１１５としたとき、紫色着色顔料濃度が増加するにつれ、固形分中の青色顔料濃度を低減でき、銅イオンの溶出の低減が可能となった。尚、コントラストを考慮に入れて考えると、青色着色組成物に含まれる紫色着色顔料の割合は１５％が最適である。

また、表１に示したように、紫顔料比率を上げていくにしたがい、銅イオン溶出量を低減させることができる。しかしながら、紫顔料比率が、２１％を超えると色度のｘ座標が０．１５以上の値となり、紫色がかり画質低下をもたらす。それゆえ、青色画素の色を確保するために、青色着色顔料の顔料比率は７９重量％以上添加する必要がある。

Claims (2)

1. 透明基板上に青色画素を含む複数色の画素を備え、かつ、透明樹脂による保護層を配設しない構成のカラーフィルタにおいて、
   前記青色画素を構成する着色層の有機顔料が、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６を用いた青色着色組成物に、紫色着色顔料としてＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を添加し、且つ、上記の青色着色組成物に含有される青色着色顔料と紫色着色顔料の合計量を１００重量％としたときの青色着色顔料の量が７９重量％以上から８５重量％以下の範囲であるとともに、前記青色着色組成物がカプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを光架橋剤として前記青色着色組成物の全固形分量を基準として１０〜１５重量％含み、青色画素を構成する前記青色着色組成物を加熱硬化させた着色層からの銅イオンのＮ−メチル−２−ピロリジノンに対する溶出量が４．２ｎｇ／ｃｍ^２以下であることを特徴とするカラーフィルタ。
2. ２枚の基板間に液晶を挟持する構成であるとともに、カラーフィルタが液晶に直接接する構成の液晶表示装置において、請求項１記載のカラーフィルタを具備したことを特徴とする液晶表示装置。