JPH09208704A - 有機ケイ素高分子材料及び着色部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 着色層の表面状態が優れた高精細のカラーフ
ィルタなどの着色部材を感度よく作製することができる
有機ケイ素高分子材料を提供すること。 【解決手段】 ポリシランを主体とする有機ケイ素化合
物膜の所定の領域に紫外線を照射した後、色素成分を含
有する溶液に浸漬し、次いで膜を加熱乾燥して硬化せし
めることをＲ，Ｇ，Ｂの３色について繰返してカラーフ
ィルタなどを作製する際、ポリシラン及びフッ素原子を
含有するポリシロキサンを併用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシラン成分及
びポリシロキサン成分を含有する有機ケイ素高分子材料
とこれを用いたカラーフィルタなどの着色部材の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】以前より液晶表示素子は、小型のフラッ
トパネルディスプレイや電卓、時計、自動車用ディスプ
レイ、パーソナルコンピューター用ディスプレイなどに
広く使用されており、また小型液晶テレビに代表される
動画ディスプレイもすでに製品化されている。一方、近
年はフルカラーディスプレイの需要が急速な伸びを示し
ており、フルカラーディスプレイの要素部品であるカラ
ーフィルタの開発が活発に進められている。

【０００３】これまで上述したようなカラーフィルタ
は、一般にＲ，Ｇ，Ｂの３色について、それぞれ色素成
分を含有するネガ型レジスト膜を基板上に形成し、パタ
ーン光を照射して所定の領域を選択的に硬化させた後未
硬化部を現像・除去することで作製されている。然るに
この場合、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の３種類のレジストが必要とな
り、しかも成膜、露光、現像の工程を３度繰返さなくて
はならず、工程数が多く製造プロセスが煩雑であるとい
う問題点があった。

【０００４】また最近、有機ポリシラン膜に紫外線を照
射した後染料の溶液に浸漬させれば、光酸化された照射
部の有機ポリシラン膜を選択的に着色できることが報告
されており（Yokoyama et al,Chemistry Letters,1563-
1566,1991 ）、これを利用してカラーフィルタを作製す
ることも試みられている。例えば特開平５−１８８２１
５号には、下記一般式（３）で表される有機ポリシラン
の膜を基板上に形成した後、選択的な紫外線の照射と染
料の溶液への浸漬をＲ，Ｇ，Ｂの３色について繰返すカ
ラーフィルタの製造方法が開示されている。

【０００５】

【化２】 （式中、Ｒ⁵ ，Ｒ⁶ ，Ｒ⁷ ，Ｒ⁸ は置換または非置換の
炭化水素基を示し、ｍ，ｎは１以上の整数である。） すなわちこのようなカラーフィルタの製造方法によれ
ば、現像の工程が一切不要となり、しかも成膜は１度だ
け行なわれれば足りるので、色素成分を含有するネガ型
レジスト膜を用いる通常の方法に比べ、製造プロセスを
著しく簡略化することができる。またＲ，Ｇ，Ｂの３色
について成膜が一括して行なわれるので、得られる着色
層の表面が平坦で高精細なカラーフィルタを作製するこ
とが可能である。しかしながら、上記一般式で表される
有機ポリシランは、それ自体紫外線に対する感度が決し
て充分なものではなく、しかもこうした有機ポリシラン
を用いたカラーフィルタの製造の際には、着色の工程で
の有機ポリシラン膜の溶出や有機ポリシラン膜表面への
色素成分の凝集に起因して、膜の表面状態の低下を招く
傾向がある。

【０００６】これに対しここでは、特に側鎖にトリフル
オロプロピル基などが導入されたフッ素原子含有ポリシ
ランを用いれば、有機ポリシラン膜表面での色素成分の
凝集によるブツの生成が抑えられることも示されてい
る。然るにこの場合、有機ポリシラン膜表面での色素成
分の凝集は抑えられても、紫外線の照射の際に低分子量
化され着色の工程で一部溶出したフッ素原子含有ポリシ
ランが、有機ポリシラン膜の紫外線未照射部に付着する
ことに起因し、やはり膜の表面状態の低下を抑えること
は困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、色素
成分を含有するネガ型レジスト膜を成膜、露光、現像し
て着色層を形成する従来のカラーフィルタの製造方法
は、製造プロセスが煩雑であるためその簡略化が望まれ
ていた。一方このようなネガ型レジスト膜のかわりに特
定の有機ポリシランを用い、有機ポリシラン膜の紫外線
照射部を選択的に着色することで現像の工程を不要化し
た技術も提案されているが、有機ポリシランの紫外線に
対する感度が充分ではなく、かつ得られる着色層の表面
状態の劣化が生じやすいという問題があった。

【０００８】本発明はこれらの問題を解決して、着色層
の表面状態が優れた高精細のカラーフィルタなどを感度
よく作製することができる有機ケイ素高分子材料と、こ
の有機ケイ素高分子材料を用いた製造プロセスを短縮化
し得る着色部材の製造方法を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明は、下記一般式（１）で表されるポリ
シラン単位及び下記一般式（２）で表されるポリシロキ
サン単位を含有する有機ケイ素高分子材料であり、さら
にこの有機ケイ素高分子材料を主体とした有機ケイ素化
合物膜を形成する成膜工程と、得られた有機ケイ素化合
物膜の所定の領域に紫外線を照射する露光工程と、露光
工程の後色素成分を含有する溶液に有機ケイ素化合物膜
を浸漬する着色工程と、所定の領域が着色された有機ケ
イ素化合物膜を加熱乾燥する硬化工程とを有する着色部
材の製造方法である。すなわち本発明においては、上述
した通り有機ケイ素化合物膜の紫外線照射部を選択的に
着色して着色部材を作製する場合などに、ポリシラン成
分とともにフッ素原子含有ポリシロキサン成分を含有す
る有機ケイ素高分子材料を用いることを特徴としてい
る。

【００１０】

【化３】 （式中、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ ，Ｒ⁴ はそれぞれ水素原子ま
たは１価の有機基を示すが、Ｒ³ ，Ｒ⁴ の少なくとも一
方はフッ素置換有機基である。） 本発明の有機ケイ素高分子材料は、上記一般式で表され
るポリシラン単位とポリシロキサン単位を単量体とする
重合体からなるものであればその重合形態など特に限定
されず、例えばこれらポリシラン単位及びポリシロキサ
ン単位が共重合されてなる共重合体であってもよいし、
こうしたポリシラン単位及びポリシロキサン単位をそれ
ぞれ基本単位とするポリシランとポリシロキサンの混合
物であっても構わない。ただし本発明では、ポリシラン
とポリシロキサンの混合物を用いる方が合成の簡便さの
点で有利であり、以下はこのようにポリシランとポリシ
ロキサンを混合して本発明の有機ケイ素高分子材料を構
成する場合を中心に、本発明を説明する。

【００１１】本発明における上記一般式（１）で表され
るポリシラン単位を有するポリシランは、上記一般式
（３）で表される有機ポリシランと同様に、紫外線の照
射時に主鎖のＳｉ−Ｓｉ結合が切断された後大気中の酸
素や水分などを取り込んで酸化され、シラノール性水酸
基を生成する。従って、本発明の有機ケイ素高分子材料
を用いて有機ケイ素化合物膜を形成した後、この有機ケ
イ素化合物膜に所定のパターン光照射を施すことで、露
光部で選択的にシラノール性水酸基が生成し、潜像が形
成される。

【００１２】続いて、有機ケイ素化合物膜を色素成分を
含有する溶液に浸漬すれば、露光部でのシラノール性水
酸基と色素成分との相互作用に基づき、露光部に選択的
に色素成分が吸着する。この後有機ケイ素化合物膜を加
熱乾燥することで、露光部で生成したシラノール性水酸
基が相互に反応してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が生じ、こうし
て硬化した有機ケイ素化合物膜中に色素成分が固定され
る。

【００１３】このとき本発明においては、上記一般式
（１）で表されるポリシラン単位とともに上記一般式
（２）で表されるポリシロキサン単位を含有する有機ケ
イ素高分子材料が用いられているので、こうしたフッ素
原子含有ポリシロキサン成分が有機ケイ素化合物膜表面
での色素成分の凝集によるブツの生成の抑制に寄与す
る。しかもここでのフッ素原子含有ポリシロキサン成分
は、フッ素原子含有ポリシランとは異なり紫外線の照射
の際にも低分子量化されないため、着色の工程で一部溶
出して有機ケイ素化合物膜表面へ再付着することがな
く、結果的に有機ケイ素化合物膜の膜質を保持しながら
表面状態の低下を極めて有効に抑えることが可能とな
る。

【００１４】さらに本発明の有機ケイ素高分子材料で
は、このようなフッ素原子含有ポリシロキサン成分を含
有させることで、上述した通り有機ケイ素化合物膜の露
光部で選択的にシラノール性水酸基を生成させ潜像を形
成する際、紫外線に対する感度の向上も期待できる。か
つ、ポリシロキサンの骨格の低応力性に起因して、着色
の工程の後有機ケイ素化合物膜を加熱乾燥する際におけ
るクラックの発生などが防止され得る。

【００１５】ここで本発明におけるポリシランとして
は、有機溶媒に可溶である程度透光性を有する均一な膜
を形成し得るものであれば特に制限なく用いることがで
き、例えば直線状の一次元ポリマーであってもよいし、
主鎖がＳｉ−Ｓｉ結合を介して部分的に架橋された網目
状ポリマーであってもよい。また、Ｓｉ−Ｓｉ結合以外
の結合を介して主鎖が部分的に架橋されたものであって
も構わない。このとき、上記一般式（１）中のＲ¹ ，Ｒ
² として導入され得る１価の有機基としては、炭素数１
〜１４のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、
アルコキシル基、アシロキシル基、ジアルキル置換アミ
ノ基、シリル基などが挙げられる。さらにこれらはハロ
ゲン原子、アルキル基、シアノ基、ニトロ基やエーテル
結合、チオエーテル結合、エステル結合などを有する特
性基、水酸基、チオール基、カルボン酸基などの親水性
基で置換されていてもよい。

【００１６】また本発明において、上述したようなポリ
シランはその重量平均分子量が１，０００〜１００，０
００，０００であることが好ましい。何となれば重量平
均分子量が１，０００未満だと、成膜後の着色の工程で
色素成分を含有する溶液中への溶出量が多く着色層の表
面平坦性が損なわれるおそれがあり、逆に重量平均分子
量が１００，０００，０００を越えると、ポリシランの
溶媒可溶性が低下して成膜が困難となるからである。以
下に、本発明で用いられ得るポリシランの具体例を示
す。

【００１７】

【化４】

【００１８】

【化５】

【００１９】

【化６】

【００２０】

【化７】

【００２１】なおこれらの中でも、上記一般式（１）中
のＲ¹ ，Ｒ² の少なくとも一方として水素原子が導入さ
れたものについては、こうした水素原子も紫外線を照射
することでシラノール性水酸基に変化する。従って、本
発明の有機ケイ素高分子材料を上述したような着色部材
の作製に適用する際、着色の工程での色素成分の吸着速
度を著しく速めることが可能となる。しかもこの場合、
着色の工程の後有機ケイ素化合物膜を加熱乾燥して硬化
させたときに、ケイ素原子の４本の結合手のうち３本以
上がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合に供され、ケイ素原子がＳｉ−
Ｏ−Ｓｉ結合で三次元的に架橋するので、結果として耐
久性や機械的強度が優れた着色層を得ることもできる。

【００２２】さらに本発明においては、上記一般式
（１）中のＲ¹ ，Ｒ² の一方が水素原子で、他方がアル
キル基、アリール基またはヘテロアリール基であるポリ
シラン単位を有するポリシランがより好ましく用いられ
る。すなわちこうしたポリシランを用いたときは、得ら
れる着色層でケイ素原子の４本の結合手のうち１本はア
ルキル基、アリール基またはヘテロアリール基と結合し
ており、残りの３本がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合に供される。
従って、例えば上記一般式（１）中のＲ¹ ，Ｒ² として
いずれも水素原子が導入されてなるポリシランが用いら
れ、着色層においてケイ素原子の４本の結合手がいずれ
もＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合に供される場合に比べ、有機ケイ
素化合物膜を加熱乾燥して硬化させた際の収縮が小さ
く、基板側での歪みの発生などが抑えられるとともにそ
の可撓性が高められる。またこのとき、上記一般式
（１）中のＲ¹ ，Ｒ² の他方が特にアリール基またはヘ
テロアリール基であると、露光時に主鎖のＳｉ−Ｓｉ結
合や側鎖の水素原子とのＳｉ−Ｈ結合が変化することで
生成したシラノール性水酸基が安定化され、かつ得られ
る着色層の耐熱性も向上するので最も好ましい。

【００２３】なおここでのアリール基としては、具体的
にはフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナ
ントリル基、フェナチル基、ジフェニル基などが挙げら
れる。一方ヘテロアリール基の具体例としては、フリル
基、チオニル基、イミダゾイル基、オキサゾイル基、チ
アゾイル基、ピラゾイル基、ピロリジル基、ピリミジル
基、キノリジル基、イソキノリジル基、カルバゾイル基
などを挙げることができる。

【００２４】また本発明で用いられるポリシランが、そ
の主鎖がＳｉ−Ｓｉ結合を介して部分的に架橋された網
目状ポリマーである場合にも、このＳｉ−Ｓｉ結合が紫
外線を照射することで切断された後酸化されてシラノー
ル性水酸基に変化するため、やはり着色の工程での色素
成分の吸着速度が著しく速められる。さらに、ここでポ
リシランの主鎖がＳｉ−Ｓｉ結合を介して部分的に架橋
されていると、着色の工程において有機ケイ素化合物膜
を色素成分を含有する溶液に浸漬した際、膜の溶出が抑
えられる点でも好ましい。すなわち、本発明で用いられ
るポリシランの主鎖が部分的に架橋されていると、着色
の工程における有機ケイ素化合物膜の溶出が抑えられ、
ひいては得られる着色層における表面の凹凸に起因する
色ムラなどを抑制することができ、かつ着色層の耐久性
なども向上し得る。

【００２５】本発明において、上述したようなポリシラ
ンは例えば下記一般式（４）で表されるジクロロシラン
のナトリウム触媒共存下での還元的カップリング反応、
電解重合によって合成され得る。また特に、上記一般式
（１）中のＲ¹ ，Ｒ² の少なくとも一方として水素原子
が導入されたものの場合は、チタンあるいはジルコニウ
ム触媒共存下における下記一般式（５）で表されるシラ
ンの脱水素反応によって合成することも可能であり、さ
らにこうして合成されたポリシランに対し高温での加熱
処理を施せば、主鎖がＳｉ−Ｓｉ結合を介して部分的に
架橋された網目状ポリマーを得ることもできる。

【００２６】

【化８】

【００２７】なお、本発明で還元的カップリング反応に
よってポリシランを合成すると、ナトリウム触媒がイオ
ン性不純物となってポリシラン中に残留するため、この
ポリシラン及び色素成分を用いて作製した着色部材を液
晶表示素子のカラーフィルタに適用するような場合は、
素子の性能低下を招くことがある。これに対し、特にジ
ルコニウム触媒を用いた脱水素反応を経て合成されたポ
リシランは、イオン性不純物が全く含有されないばかり
か、ポリマー末端でケイ素原子と結合したシラノール性
水酸基が生成されることもなく、成膜、露光後の着色の
工程において紫外線照射部以外の領域への色素成分の吸
着を有効に抑えることができる。

【００２８】また本発明では、ポリシランの主鎖がＳｉ
−Ｓｉ結合以外の結合を介して部分的に架橋されていて
も、ポリシランの主鎖がＳｉ−Ｓｉ結合を介して部分的
に架橋されたものと同様、着色の工程での有機ケイ素化
合物膜の溶出を抑えることが可能となる。この場合は、
架橋剤として多官能性シリコーン化合物や一分子中に複
数の二重結合あるいは三重結合を有する化合物を、必要
に応じて架橋反応の触媒とともにポリシランに配合し、
成膜の前または成膜の後加熱あるいは光照射などで架橋
反応を進めればよい。なお着色の工程における有機ケイ
素化合物膜の溶出を抑えることを考慮すると、架橋反応
は着色工程に先だって行なわれる必要があるが、単に着
色層の耐久性を向上させるうえでは、着色工程の後に架
橋反応が行なわれても構わない。

【００２９】一方、本発明で用いられる上記一般式
（２）で表されるポリシロキサン単位を有するポリシロ
キサンは、上述したようなポリシランと同様に直線状の
一次元ポリマーであってもよいし、主鎖がＳｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ結合を介して部分的に架橋された網目状ポリマーであ
ってもよい。さらにこうしたポリシロキサンは、上記一
般式（２）で表されるポリシロキサン単位以外の他のポ
リシロキサン単位、例えばフッ素原子を含有しないポリ
シロキサン単位とのコポリマーであっても構わない。こ
こで、上記一般式（２）中のＲ³ ，Ｒ⁴ として導入され
得る１価の有機基としては、炭素数１〜１４のアルキル
基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシル基、
アシロキシル基、シロキシル基、ビニル基などが挙げら
れ、Ｒ³ ，Ｒ⁴ の少なくとも一方にフッ素原子が導入さ
れる。またこれらは、上記一般式（１）中のＲ¹ ，Ｒ²
の場合と同様の置換基で置換されてもよい。なお、ポリ
シロキサンの末端基については特に限定されるものでは
なく、例えば水酸基、アルコキシル基、シロキシル基な
どであればよい。

【００３０】本発明の有機ケイ素高分子材料において、
上記一般式（２）で表されるポリシロキサン単位中のフ
ッ素原子の含有率は０．０１〜５０ｗｔ％、さらには
０．１〜４０ｗｔ％の範囲内であることが好ましい。こ
の理由はフッ素原子の含有率が少なすぎると、本発明の
有機ケイ素高分子材料を上述したような着色部材の作製
に適用する際、着色の工程で有機ケイ素化合物膜表面で
の色素成分の凝集によるブツの生成を充分に抑制し難
く、逆にフッ素原子の含有率が多すぎると、上記一般式
（１）で表されるポリシラン単位と上記一般式（２）で
表されるポリシロキサン単位との相溶性が低下して、均
一な有機ケイ素化合物膜の形成が困難となるからであ
る。

【００３１】また本発明におけるポリシロキサンは、重
量平均分子量が５００〜１００，０００であることが好
ましい。何となれば重量平均分子量が５００未満だと、
機械的強度の充分な有機ケイ素化合物膜を形成すること
が難しく、逆に重量平均分子量が１００，０００を越え
ると、ポリシロキサンの溶媒可溶性が低下してやはり膜
の形成に支障をきたすおそれがある。以下に、このよう
な本発明で用いられるポリシロキサンの具体例を示す。

【００３２】

【化９】

【００３３】

【化１０】

【００３４】

【化１１】

【００３５】なお本発明において、上記一般式（２）中
のＲ³ ，Ｒ⁴ の少なくとも一方としてアルコキシル基が
導入されたポリシロキサンでは、本発明の有機ケイ素高
分子材料を上述したような着色部材の作製に適用する場
合、着色の工程の後における有機ケイ素化合物膜の加熱
乾燥時に、このアルコキシル基が分解してシラノール性
水酸基が生成する。続いて、こうしたシラノール性水酸
基が露光時に生成したポリシラン中のシラノール性水酸
基と反応することに基づき、本発明の有機ケイ素高分子
材料中に含有されていたポリシラン成分とポリシロキサ
ン成分とが、有機ケイ素化合物膜の加熱乾燥後にはＳｉ
−Ｏ−Ｓｉ結合を介して化学的に結合する。従って、ケ
イ素原子がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合で三次元的に架橋、硬化
された網目状構造中に色素成分が固定されてなる、耐久
性や機械的強度の優れた着色層を得ることができる。ま
た、ここでのアルコキシル基が特に１−置換エトキシ基
だと、貯蔵時における加水分解の進行に伴うゲル化のお
それが少なく、保存安定性が良好な有機ケイ素高分子材
料を調製するうえで有利である。

【００３６】さらに本発明においては、上記一般式
（２）中のＲ³ ，Ｒ⁴ の一方のみがアルコキシル基で、
他方がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基
であるポリシロキサン単位を有するポリシロキサンがよ
り好ましく用いられる。すなわちこうしたポリシロキサ
ンについては、得られる着色層でケイ素原子の４本の結
合手のうち１本はアルキル基、アリール基またはヘテロ
アリール基と結合しており、残りの３本がＳｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ結合に供される。このため、上記一般式（１）中のＲ
¹ ，Ｒ² の一方のみに水素原子が導入されてなるポリシ
ランが用いた場合と全く同様に、有機ケイ素化合物膜を
加熱乾燥して硬化させた際の収縮が小さく、基板側での
歪みの発生などが抑えられるとともにその可撓性が高め
られる。またここでも、上記一般式（２）中のＲ³ ，Ｒ
⁴ の他方が特にアリール基またはヘテロアリール基であ
ると、得られる着色層の耐熱性が向上するので最も好ま
しい。

【００３７】一方本発明で、フッ素原子含有ポリシロキ
サンとして上記一般式（２）中のＲ³ ，Ｒ⁴ の少なくと
も一方がビニル基であるビニル変性シリコーンが用いら
れても、ポリシランへの紫外線の照射による主鎖のＳｉ
−Ｓｉ結合の切断などで生じたラジカル状態のケイ素原
子にこのビニル基が付加することで、やはり有機ケイ素
化合物膜中のポリシラン成分とポリシロキサン成分とが
化学的に結合する。この結果、有機ケイ素化合物膜の加
熱乾燥後はこれらが三次元的に架橋、硬化された網目状
構造中に色素成分が固定され、同様に耐久性や機械的強
度の優れた着色層を得ることができる。しかもここで
は、有機ケイ素化合物膜を加熱乾燥しなくてもラジカル
状態のケイ素原子へのビニル基の付加がある程度進行す
るので、着色の工程における有機ケイ素化合物膜の溶出
も抑制され得る。

【００３８】本発明において、上記一般式（２）で表さ
れるポリシロキサン単位を有するポリシロキサンを合成
するには、まず下記一般式（６）で表されるジクロロシ
ランあるいは下記一般式（７）で表されるジメトキシシ
ランを有機溶媒に溶解させ、このジクロロシランあるい
はジメトキシシランに対し２．０〜５．０モル当量の水
及び２．０〜３．０モル当量のアミンまたは０．１〜１
０ｗｔ％の酸を加えて加熱し、その加水分解を進める。
次いで、混合液を濾過して析出した塩を除去した後、減
圧することで有機溶媒を揮発せしめ、さらに必要に応じ
反応液を加熱して縮合重合を行なえばよい。

【００３９】

【化１２】

【００４０】なお本発明の有機ケイ素高分子材料におい
ては、上記一般式（２）で表されるポリシロキサン単位
の含有量が、上記一般式（１）で表されるポリシラン単
位１００重量部に対し０．１〜１００重量部の範囲内に
設定されることが好ましい。何となれば、ポリシロキサ
ン単位の含有量が少なすぎると上述したような着色部材
の作製に当って着色層の表面状態の低下を充分に抑える
ことが困難となり、ポリシロキサン単位の含有量が多す
ぎると着色層の着色が不充分となるおそれがあるからで
ある。

【００４１】さらに本発明では、これらのポリシラン単
位やポリシロキサン単位を含有する有機ケイ素高分子材
料に対し、放射線の照射により酸を発生する化合物（以
下、酸発生剤と称する）あるいは放射線の照射によりラ
ジカルを発生する化合物（以下、ラジカル発生剤と称す
る）を配合することができる。すなわち、本発明ではこ
うした酸発生剤やラジカル発生剤を配合することで、ポ
リシランに紫外線が照射された際にその主鎖のＳｉ−Ｓ
ｉ結合の切断が促進され、ひいてはシラノール性水酸基
の生成量が増大する。従って、本発明の有機ケイ素高分
子材料を上述したような着色部材の作製に適用する際
に、紫外線に対する感度を向上させたうえで着色に要す
る時間を短縮して、製造性を高めることなどが可能とな
る。

【００４２】本発明で用いられる酸発生剤としては、放
射線の照射により酸を発生し得るものであれば特に限定
されず、例えばオニウム塩、ハロゲン含有化合物、キノ
ンジアジド化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合
物、ニトロベンジル化合物などが挙げられる。なおこれ
らの中でも、オニウム塩及びキノンジアジド化合物は特
に好ましい。具体的にオニウム塩としては、ヨードニウ
ム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム
塩、アンモニウム塩などを挙げることができ、好ましく
は

【００４３】

【化１３】 で表される化合物、

【００４４】

【化１４】 で表される化合物、及び

【００４５】

【化１５】 で表される化合物などである。ハロゲン含有化合物とし
ては、ハロアルキル基含有炭化水素系化合物、ハロアル
キル基含有ヘテロ環状化合物などを挙げることができ、
好ましくは

【００４６】

【化１６】 で表される化合物、及び

【００４７】

【化１７】 で表される化合物などである。キノンジアジド化合物と
しては、ジアゾベンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノ
ン化合物などを挙げることができ、好ましくは

【００４８】

【化１８】 で表される化合物、

【００４９】

【化１９】 で表される化合物、

【００５０】

【化２０】 で表される化合物、及び

【００５１】

【化２１】 で表される化合物などである。スルホン化合物として
は、β−ケトスルホン、β−スルホニルスルホンなどを
挙げることができ、好ましくは

【００５２】

【化２２】 で表される化合物などである。ニトロベンジル化合物と
しては、ニトロベンジルスルホネート化合物、ジニトロ
ベンジルスルホネート化合物などを挙げることができ、
好ましくは

【００５３】

【化２３】 で表される化合物などである。

【００５４】スルホン酸化合物としては、アルキルスル
ホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、ア
リールスルホン酸エステル、イミノスルホナートなどを
挙げることができ、好ましくは

【００５５】

【化２４】 で表される化合物、

【００５６】

【化２５】 で表される化合物、及び

【００５７】

【化２６】 で表される化合物などである。

【００５８】さらに本発明におけるラジカル発生剤に
は、例えばアゾイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、
ジターシャリブチルペルオキシド、ジベンゾイルペルオ
キシドなどの過酸化物、ベンゾイン、ベンゾインアルキ
ルエーテル、ベンゾインアリルエーテル、ベンゾインア
ルキルアリールチオエーテルベンジルアルアルキルケタ
ール、フェニル−グリオキザルアルキルアセタール、ベ
ンジルオキシムなどのアルキルアリールケトン、下記化
学式で表される有機ハロゲン化物を用いることができ
る。なおこれらの中でも、トリハロメチル−ｓ−トリア
ジン類は放射線を照射したときのラジカルの発生効率が
極めて高く、特に好ましい。

【００５９】

【化２７】

【００６０】

【化２８】

【００６１】ここで本発明では、上記一般式（１）中の
Ｒ¹ ，Ｒ² の少なくとも一方が水素原子であるポリシラ
ン単位を含有する有機ケイ素高分子材料に対してラジカ
ル発生剤が配合されたとき、上述したように着色部材を
作製する際の製造性が極めて顕著に高められる。すなわ
ちこの場合は、露光時に発生したラジカルがケイ素原子
と直接結合した水素原子の引き抜きに関与し、側鎖の水
素原子のシラノール性水酸基への変化を大いに助長す
る。

【００６２】本発明の有機ケイ素高分子材料において、
酸発生剤やラジカル発生剤の好ましい配合量は、ポリシ
ラン成分１００重量部当り０．０１〜１０重量部であ
る。これは、配合量が０．０１重量部未満だと着色部材
の作製に当ってさほど製造性が高められず、逆に配合量
が１０重量部を越えると均一な有機ケイ素化合物膜の形
成が困難となるからである。

【００６３】一方、こうした本発明の有機ケイ素高分子
材料を用いる本発明の着色部材の製造方法における色素
成分には、塩基性染料、油溶性染料、分散染料、顔料な
どを用いることができる。ここで、このような染料及び
顔料のＣ．Ｉ．Ｎo.を具体的に示すと、染料では塩基性
染料としてベーシック・レッド（Basic Red ）12、ベー
シック・レッド27、ベーシック・バイオレット（Basic
Violet）7 、ベーシック・バイオレット10、ベーシック
・バイオレット40、ベーシック・ブルー（Basic Blue）
1 、ベーシック・ブルー7 、ベーシック・ブルー26、ベ
ーシック・ブルー77、ベーシック・グリーン（Basic Gr
een ）1 、ベーシック・イエロー（Basic Yellow）21、
油溶性染料としてソルベント・レッド（Solvent Red ）
125 、ソルベント・レッド132 、ソルベント・レッド8
3、ソルベント・レッド109 、ソルベント・ブルー（Sol
vent Blue）67、ソルベント・ブルー25、ソルベント・
イエロー（Solvent Yellow）25、ソルベント・イエロー
89、ソルベント・イエロー146 、分散染料としてディス
パース・レッド（Disperse Red）60、ディスパース・レ
ッド72、ディスパース・ブルー（Disperse Blue ）56、
ディスパース・ブルー60、ディスパース・イエロー（Di
sperse Yellow ）60などが挙げられる。また顔料につい
ては、ピグメント・レッド（Pigment Red ）220 、ピグ
メント・レッド221 、ピグメント・レッド53:1、ピグメ
ント・ブルー（Pigment Blue）15:3、ピグメント・ブル
ー60、ピグメント・グリーン（Pigment Green ）7 、ピ
グメント・バイオレット（Pigment Violet）37などが例
示される。

【００６４】また、このような色素成分を含有する溶液
を調製する際に用いられる溶媒としては水、アルコール
などが挙げられ、色素成分の溶液中の濃度は１〜１０ｗ
ｔ％程度であることが好ましい。すなわち濃度が１ｗｔ
％未満だと、充分に着色された着色層を得ることが困難
となり、濃度が１０ｗｔ％を越えると、得られる着色層
に色ムラが生じるおそれがある。

【００６５】さらに、金属アルコキシドあるいはその分
解生成物のゾル溶液を用い、これに色素成分を配合して
着色ゾルを調製しても構わない。なお、ここでの金属ア
ルコキシドは半金属のアルコキシドであってもよく、例
えばケイ素やアルミニウム、ジルコニウム、チタンなど
のエトキシドをアルコールと水の混合溶液に溶解または
分散させ、次いで酸を加えてゾル化させた後色素成分を
配合することで調製される。金属アルコキシドの配合量
は、溶液の流動性が失われることがない範囲内で適宜設
定されればよく、具体的には溶媒に対し７０ｗｔ％以下
程度である。

【００６６】本発明の着色部材の製造方法において、本
発明の有機ケイ素高分子材料を主体とした有機ケイ素化
合物膜の所定の領域に紫外線を照射した後、上述したよ
うな着色ゾルに浸漬してその紫外線照射部への着色を行
なうと、例えば水、アルコールなどの溶媒には不溶であ
る顔料を着色ゾル中に分散させたうえで吸着させること
も可能となるので、色素成分の選択の幅が広められる。
また着色ゾルを用いることは、特にそれぞれ異なる色素
成分を有機ケイ素化合物膜の互いに異なる領域に吸着さ
せて着色層を多色化する場合、すでに所定の領域が色素
成分で着色された有機ケイ素化合物膜をこれとは異なる
色素成分を含有する溶液に浸漬した際に、先に吸着され
た色素成分が溶液中に放出され難い点で有利である。

【００６７】さらに、ケイ素のアルコキシドあるいはそ
の分解生成物のゾル溶液については、有機ケイ素化合物
膜を浸漬したときにこのケイ素のアルコキシドあるいは
その分解生成物が色素成分とともに吸着して、有機ケイ
素化合物膜を加熱乾燥した際、ポリシランへの紫外線の
照射で生成したシラノール性水酸基と相互に反応する。
従って、架橋成分としてＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の三次元構
造の形成に寄与することになり、着色部材における着色
層の耐久性などの向上に寄与する。なおここでは、ケイ
素のアルコキシドあるいはその分解生成物とポリシラン
への紫外線の照射で生成したシラノール性水酸基との反
応を促進させる触媒が、ゾル溶液中に配合されていても
よい。

【００６８】またこのとき、アセトニトリル、ジオキサ
ン、テトラヒドロフランなどの水溶性有機溶媒を適宜併
用することで、着色工程における色素成分の吸着速度を
速めることも可能である。ただし水溶性有機溶媒を併用
する場合、その量は２０ｗｔ％以下に設定されることが
好ましい。この理由は、溶液中の水溶性有機溶媒の量が
多いと、着色の工程での膜の溶出が促進される傾向があ
るからである。

【００６９】なお、特にケイ素のアルコキシドあるいは
その分解生成物のゾル溶液は、色素成分を配合すること
なく、露光及び着色の工程の後加熱乾燥に先だって有機
ケイ素化合物膜に浸漬させてもよい。この場合も、ケイ
素のアルコキシドあるいはその分解生成物が架橋成分と
なってＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の三次元構造中に取り込まれ
るので、結果的に耐久性などが優れた着色層を得ること
が可能となる。

【００７０】上述したような本発明の有機ケイ素高分子
材料及び色素成分を用いて着色部材を製造する場合、ま
ずポリシラン成分及びフッ素原子含有ポリシロキサン成
分と必要に応じて酸発生剤やラジカル発生剤を含有する
溶液を調製し、透光性のガラスや樹脂などからなる透明
基板上に塗布した後、５０〜１５０℃程度の温度で乾燥
して溶媒を揮発させ有機ケイ素化合物膜を形成する。こ
のときの溶媒としては、トルエン、キシレン、メチルエ
チルケトン、テトラヒドロフラン、エチルアセテートセ
ロソルブ、ブチロラクトン、ブチル乳酸などを用いるこ
とができ、有機ケイ素高分子材料を１〜５０ｗｔ％含有
する溶液を調製し、必要に応じて０．１μｍ程度のフィ
ルタで瀘過した後、透明基板上にスピンコートすればよ
い。また、透明基板上に成膜される有機ケイ素化合物膜
の膜厚は、０．１〜５μｍ程度が好ましい。何となれば
０．１μｍ未満だと、得られる着色層中における色素成
分の含有量が不充分となるおそれがあり、逆に５μｍを
越えて厚いと、着色の工程において膜の最下層まで均一
に色素成分を吸着させることが困難となるためである。

【００７１】次いで、所望のパターンを有するマスクを
通して透明基板上の有機ケイ素化合物膜に、高圧水銀ラ
ンプ、キセノンランプ、エキシマレーザなどから紫外線
を照射する。このように紫外線を照射することで、膜中
のポリシラン成分は紫外線のエネルギーを吸収して、主
鎖のＳｉ−Ｓｉ結合が切断された後大気中の酸素や水分
などを取り込んで酸化されてシラノール性水酸基を生成
し、さらに側鎖にケイ素原子と直接結合した水素原子や
シリル基などが導入されている場合は、これらについて
も同様にシラノール性水酸基に変化する。

【００７２】上述したような露光の工程において、紫外
線の波長は１５０〜４００ｎｍ程度であればよいが、特
に２００〜３００ｎｍの波長の紫外線を有機ケイ素化合
物膜に照射したときは充分に着色された着色層が得られ
やすい。また照射量は１０ｍＪ〜１０Ｊ、さらには１０
０ｍＪ〜３Ｊ程度に設定されることが好ましい。すなわ
ち照射量が１０Ｊを越えると、露光時間が長時間化して
製造性が低下するうえ、ピンホールなどが発生して膜質
も損なわれる傾向がある。一方１０ｍＪ未満では、露光
不足のため着色の工程における有機ケイ素化合物膜の紫
外線照射部への着色が不充分となるおそれがある。

【００７３】次に有機ケイ素化合物膜を、色素成分を含
有する溶液に０〜５０℃の温度下０．５〜１０分程度浸
漬する。ここで、シラノール性水酸基が生成した有機ケ
イ素化合物膜の紫外線照射部に色素成分が吸着して、紫
外線照射部が選択的に着色される。続いて、有機ケイ素
化合物膜を５０〜１５０℃で５〜３０分程度加熱乾燥す
ることで、有機ケイ素化合物膜中に浸透した色素成分の
溶媒が除去されるとともに、露光の工程において多数生
成したシラノール性水酸基が相互に反応し、少なくとも
露光部の有機ケイ素化合物膜が硬化する。従って、硬化
した有機ケイ素化合物膜中に色素成分が含有されてなる
耐久性や機械的強度の優れた着色層が得られる。なおこ
こでは、有機ケイ素化合物膜を色素成分を含有する溶液
に浸漬した後、加熱乾燥に先だって水洗あるいはエアブ
ローなどで有機ケイ素化合物膜中の溶媒を除去してもよ
い。

【００７４】さらに本発明の着色部材の製造方法では、
上述したような露光及び着色の工程を例えばＲ，Ｇ，Ｂ
の３色について繰返すことで、着色層を多色化すること
ができる。ここで図１に、本発明の着色部材の製造方法
において着色層を多色化する場合の工程図を示す。

【００７５】この場合は、まず透明基板１上の有機ケイ
素化合物膜２の第１の領域について、第１の領域とは逆
パターンを有するマスク３₁ を通して紫外線４を照射す
る（図１（ａ））。続いて、有機ケイ素化合物膜２を第
１の色素成分を含有する溶液に浸漬して、第１の領域を
着色する（図１（ｂ））。

【００７６】次に、必要に応じて有機ケイ素化合物膜２
を加熱乾燥した後、有機ケイ素化合物膜２の第２の領域
について、第２の領域とは逆パターンを有するマスク３
₂ を通して紫外線４を照射する（図１（ｃ））。続い
て、有機ケイ素化合物膜２を第２の色素成分を含有する
溶液に浸漬して、第２の領域を着色する（図１
（ｄ））。なおこのとき、一旦紫外線４が照射されてす
でにシラノール性水酸基が生成した領域については再度
紫外線４が照射されても特に問題はなく、第１の領域と
第２の領域を合わせた領域と逆パターンを有するマスク
を用いて、第１の領域及び第２の領域に紫外線４を照射
しても構わない。

【００７７】さらに、やはり必要に応じて有機ケイ素化
合物膜２を加熱乾燥した後、有機ケイ素化合物膜２の第
３の領域について、第３の領域とは逆パターンを有する
マスク３₃ を通して紫外線４を照射する（図１
（ｅ））。続いて、有機ケイ素化合物膜２を第３の色素
成分を含有する溶液に浸漬して、第３の領域を着色する
（図１（ｆ））。ここでも、第１〜第３の領域を合わせ
た領域と逆パターンを有するマスクを用いて、第１〜第
３の領域全てに紫外線４を照射してもよい。

【００７８】なお、このようにそれぞれ異なる色素成分
を有機ケイ素化合物膜の互いに異なる領域に吸着させて
着色層を多色化する場合、吸着速度の速い色素成分から
順に着色が行なわれることが好ましい。これは吸着速度
の速い色素成分ほど一旦吸着されると放出されにくく、
加熱乾燥による硬化の工程を不要化あるいは短縮するこ
とが可能となるからである。ただし、吸着速度の速い色
素成分から順に着色が行なわれるときでも、先に着色が
行なわれた領域における混色の発生を防止する観点から
露光、着色及び硬化の工程を繰返して、着色層が多色化
された着色部材を製造することが望まれる。

【００７９】上述した通り本発明の着色部材の製造方法
においては、互いに異なる色素成分を含有する複数の着
色領域を有する多色化された着色層を簡略化された製造
プロセスで得ることができ、例えばＲ，Ｇ，Ｂの着色層
を備えるカラーフィルタを極めて容易に作製することが
可能となる。さらに、黒色に着色された第４の領域がブ
ラックマトリクスとして形成されてもよく、この場合も
Ｒ，Ｇ，Ｂに着色される第１〜第３の領域及び第４の領
域に関して、吸着速度の速い色素成分から順次着色が行
なわれることが好ましい。

【００８０】またここで作製されるカラーフィルタは、
Ｒ，Ｇ，Ｂなどの各着色領域について成膜が一括して行
なわれていることに起因してその表面平坦性が良好であ
り、例えばフルカラーディスプレイ用の液晶表示素子に
特に好ましく適用される。図２に、このような本発明の
液晶表示素子の縦断面図を示す。図中１１₁ 及び１１₂
は、例えばコーニング社製7057、ＮＨテクノグラス社製
ＮＡ−45、日本電気硝子社製ＯＡ−2 といった無アルカ
リガラスなどからなる透明基板であり、それぞれの対向
面には、ＩＴＯなどからなる透明電極１２₁ 及び１２₂
が形成されている。さらに走査電極となる透明電極１２
₂ が形成された透明基板１１₂ 側は、Ｒ，Ｇ，Ｂの着色
層を備える本発明のカラーフィルタ１０が、透明基板１
１₂ と透明電極１２₂ との間に設けられてカラーフィル
タ基板となっている。

【００８１】一方、表示電極となる透明電極１２₁ が形
成された透明基板１１₁ 側は、透明電極１２₁ に接する
形でＴＦＴ１３が実装されている。このＴＦＴ１３で
は、まず透明基板１１₁ 上にＴａ，Ｍｏ−Ｔａなどから
なるゲート電極１４が設けられており、ゲート電極１４
はＴａ₂ Ｏ₅ ，ＳｉＮ，Ａｌ₂ Ｏ₃ などからなるゲート
絶縁膜１５で被覆されている。ゲート絶縁膜１５上には
半導体層１６が形成されており、さらに半導体層１６上
の所定領域には、ソース電極１７及びドレイン電極１８
が接続している。ここで半導体層１６は真性半導体非晶
質Ｓｉ（ｉ−Ｓｉ）などで、ソース電極１７及びドレイ
ン電極１８はｎ型半導体非晶質Ｓｉ（ｎ⁺−Ｓｉ）やＴ
ｉなどで形成すればよい。また、透明電極１２₁ 及びＴ
ＦＴ１３の表面、並びに透明電極１２₁ と対向する透明
電極１２₂ の表面には、それぞれ液晶配向膜１９₁ 及び
１９₂ が形成されており、液晶配向膜１９₁ 及び１９₂
の間には液晶２０が封入されている。

【００８２】さらに、本発明の他の液晶表示素子の縦断
面図を図３に示す。なおここで、図２に示す液晶表示素
子と同一部分については、図２と同様の符号を付して説
明を省略する。図示されるようにこの液晶表示素子で
は、ＴＦＴ１３が実装された透明基板１１₁ 側に、所定
の領域がそれぞれＲ，Ｇ，Ｂに着色された有機ケイ素化
合物膜を着色層とするカラーフィルタ１０が形成されて
いる。具体的にはＴＦＴ１３上に、パッシベーション膜
２１、カラーフィルタ１０、密着層２２及び透明電極１
２₂ がこの順で積層形成されており、透明電極１２₂ は
パッシベーション膜２１、カラーフィルタ１０及び密着
層２２に設けられたコンタクトホールを通してＴＦＴ１
３のドレイン電極１８と接続されている。また透明基板
１１₁ 上には、補助容量を確保するための１対の電極２
３₁ 及び２３₂ がＴＦＴ１３以外に形成されており、や
はりパッシベーション膜２１、カラーフィルタ１０及び
密着層２２に設けられたコンタクトホールを通して、透
明電極１２₂ と電極２３₂ が接続されている。

【００８３】ここで、図３中のカラーフィルタ１０を本
発明の着色部材の製造方法で作製する場合、カラーフィ
ルタ１０のコンタクトホール形成部を残して上述したよ
うな露光及び着色の工程を繰り返し、Ｒ，Ｇ，Ｂなどに
着色された各着色領域を形成することが好ましい。すな
わちこの時点での有機ケイ素化合物膜は、露光及び着色
が行なわれた領域のみが硬化しているので、必要に応じ
紫外線を照射して硬化していない領域に残存するポリシ
ランを低分子量化した後、有機溶媒などで溶解除去すれ
ば、例えばフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ
ー技術によることなく、コンタクトホールを簡略に設け
ることが可能となる。

【００８４】なお以上は、着色部材をカラーフィルタと
してアクティブマトリックス型表示形式の液晶表示素子
に適用した例を示したが、その他単純マトリックス型表
示形式の液晶表示素子などにも全く同様に適用すること
ができる。さらにこのようなカラーフィルタは、液晶表
示素子以外にも固体撮像素子など幅広い分野で用いるこ
とが可能である。

【００８５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を示す。ま
ず本発明の有機ケイ素高分子材料を用いた着色部材の製
造に先だって、ポリシラン及びポリシロキサンを以下の
ように合成した。

【００８６】〔ポリフェニルメチルシランの合成〕アル
ゴン雰囲気下、乾燥したトルエン６００ｍｌ、乾燥した
ジグリム４０ｍｌ及びナトリウム５５．２ｇを溶媒の還
流温度で撹拌し、光を遮断した条件下でフェニルメチル
ジクロロシラン１９１．２ｇを乾燥したトルエン１６０
ｍｌに溶解させた溶液をここに少量ずつ滴下した後、さ
らに溶媒の還流温度で３時間撹拌した。続いて、過剰の
ナトリウムと析出した塩化ナトリウムを濾別し、濾液か
ら揮発成分を減圧除去して粗製のポリマーを得た。この
後、光を遮断した条件下で得られた粗製のポリマーをト
ルエンに溶解し、エタノール中に撹拌しながら投入して
ポリマーを再沈させた。さらに、ポリマーを同様にエタ
ノール中で２回再沈させた後４０〜５０℃で減圧乾燥し
て、重量平均分子量約２４，０００のポリフェニルメチ
ルシラン４２．４ｇを得た。

【００８７】〔ポリフェニルシランの合成〕アルゴン雰
囲気下、ジメチルジルコネセン０．５ｇ及びフェニルシ
ラン１０．０ｇを混合し、室温下５時間反応させた後ト
ルエンに溶解し、メタノール中に撹拌しながら投入して
ポリマーを沈殿させた。さらに、ポリマーを同様にメタ
ノール中で再沈させた後４０〜５０℃で減圧乾燥して、
重量平均分子量約２，５００のポリフェニルシラン６．
８ｇを得た。

【００８８】〔ビニル変性シリコーンの合成〕メチルビ
ニルジクロロシラン１４．１１ｇ及び３，３，３−トリ
フルオロプロピルメチルジクロロシラン４．２２ｇをテ
トラヒドロフランに溶解した溶液中に、イオン交換水
８．６４ｇを徐々に滴下し、５時間加熱還流して室温ま
で冷却した。続いて無水硫酸マグネシウムを少量ずつ添
加して脱水後、窒素雰囲気下濾過して得た濾液にトリク
ロロシラン２．６０ｇと乾燥したトリエチルアミン２．
４２ｇを混合し、２時間加熱還流して反応させた。次い
で、反応溶液から沈殿物を濾別した濾液を濃縮し、トル
エンを加え水洗した後に無水硫酸マグネシウムで乾燥さ
せた。さらに、この溶液を濃縮した濃縮液にメタノール
を投入しオイル状の物質を沈殿させ、これを濾取、乾燥
して下記化学式で表されるビニル変性シリコーン５．８
ｇを得た。

【００８９】

【化２９】

【００９０】

【実施例】

実施例１ ポリシラン成分としてポリフェニルメチルシランと、フ
ッ素原子含有ポリシロキサン成分として下記化学式で表
され２５℃における粘度が１０，０００センチストーク
スであるシリコーン（東芝シリコーン社製ＦＱＦ−５０
１）をそれぞれ１０ｗｔ％及び１ｗｔ％含有するトルエ
ン溶液を、ガラス基板上にスピンコート法で塗布した後
乾燥して、膜厚約１．５μｍの有機ケイ素化合物膜を形
成した。得られた有機ケイ素化合物膜にカラーフィルタ
ー用マスクを重ね、高圧水銀ランプから紫外線を４００
ｍＪ／ｃｍ² 照射した。続いて、色素成分としてビクト
リアブルーＢＨ（保土ヶ谷化学社製トリフェニルメタン
系染料）を１ｗｔ％含有するアセトニトリル１０ｗｔ％
水溶液に、有機ケイ素化合物膜を２５℃で５分間浸漬し
た。水洗後、１２０℃で１０分加熱乾燥したところ、紫
外線照射部が青色に染色されていた。

【００９１】

【化３０】

【００９２】次に有機ケイ素化合物膜に対し、青色に染
色された領域が覆われるよう位置をずらしてマスクを重
ね、紫外線を同様に照射した。続いて、色素成分として
アストラフロキシンＦＦ（保土ヶ谷化学社製メチン系染
料）を１ｗｔ％含有するアセトニトリル１０ｗｔ％水溶
液に、有機ケイ素化合物膜を２５℃で２分間浸漬した。
水洗後、１２０℃で１０分加熱乾燥して、所定の領域が
青色及び赤色に染色された有機ケイ素化合物膜を得た。

【００９３】さらに、この有機ケイ素化合物膜に再度位
置をずらしてマスクを重ね、紫外線を照射した。続い
て、色素成分としてブリリアントベーシックシアニン６
ＧＨ（保土ヶ谷化学社製トリフェニルメタン系染料）及
びイエロー７ＧＬＨ（保土ヶ谷化学社製メチン系染料）
をそれぞれ０．５ｗｔ％、０．７ｗｔ％含有するアセト
ニトリル１０ｗｔ％水溶液に、有機ケイ素化合物膜を２
５℃で１０分間浸漬し、水洗した後１２０℃で１０分加
熱乾燥した。この結果、所定の領域がそれぞれ赤色
（Ｒ）、青色（Ｂ）及び緑色（Ｇ）に着色された有機ケ
イ素化合物膜を、着色層として備えた本発明の着色部材
が作製された。

【００９４】次いで、上述したような本発明の着色部材
について着色層における光透過率を測定したところ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特性吸収において
２％、１．５％、１．８％といずれも良好な値を示し
た。さらに着色層の表面を顕微鏡で観察したところ、多
少の荒れが認められたものの、実用上は問題ない程度の
表面状態を有することが確認された。

【００９５】実施例２ ポリシラン成分としてポリフェニルシランを用いた以外
は、実施例１と全く同様にして着色部材を作製した。こ
の着色部材について着色層における光透過率を測定した
ところ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特性吸収
において１．５％、０．９％、１．２％といずれも良好
な値を示した。さらに着色層の表面を顕微鏡で観察した
ところ、多少の荒れが認められたものの、実用上は問題
ない程度の表面状態を有することが確認された。

【００９６】実施例３ フッ素原子含有ポリシロキサン成分としてビニル変性シ
リコーンを用いた以外は、実施例２と全く同様にして着
色部材を作製した。この着色部材について着色層におけ
る光透過率を測定したところ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域
でそれぞれの特性吸収において１．５％、０．９％、
１．２％といずれも良好な値を示した。さらに着色層の
表面を顕微鏡で観察したところ、荒れは全く認められ
ず、非常に優れた表面状態を有することが確認された。

【００９７】実施例４ ポリシラン成分及びフッ素原子含有ポリシロキサン成分
を含有するトルエン溶液中に、酸及びラジカル発生剤と
してトリクロロメチル置換ｓ−トリアジン（みどり化学
社製ＴＡＺ−１１０）をポリフェニルメチルシランに対
し５ｗｔ％の配合量で配合した以外は、実施例１と全く
同様にして着色部材を作製した。この着色部材について
着色層における光透過率を測定したところ、Ｒ、Ｇ、Ｂ
の各着色領域でそれぞれの特性吸収において１．８％、
１．１％、１．５％といずれも良好な値を示した。さら
に着色層の表面を顕微鏡で観察したところ、多少の荒れ
が認められたものの、実用上は問題ない程度の表面状態
を有することが確認された。

【００９８】実施例５ ポリシラン成分及びフッ素原子含有ポリシロキサン成分
を含有するトルエン溶液中に、酸及びラジカル発生剤と
してトリクロロメチル置換ｓ−トリアジン（みどり化学
社製ＴＡＺ−１１０）をポリフェニルシランに対し５ｗ
ｔ％の配合量で配合した以外は、実施例２と全く同様に
して着色部材を作製した。この着色部材について着色層
における光透過率を測定したところ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着
色領域でそれぞれの特性吸収において１．２％、０．８
％、１．１％といずれも良好な値を示した。さらに着色
層の表面を顕微鏡で観察したところ、多少の荒れが認め
られたものの、実用上は問題ない程度の表面状態を有す
ることが確認された。

【００９９】実施例６ ポリシラン成分及びフッ素原子含有ポリシロキサン成分
を含有するトルエン溶液中に、ラジカル発生剤としてイ
ソブチルベンゾインエステル（Stauffer Chemical 社製
Victure １０）をポリフェニルシランに対し５ｗｔ％の
配合量で配合した以外は、実施例３と全く同様にして着
色部材を作製した。この着色部材について着色層におけ
る光透過率を測定したところ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域
でそれぞれの特性吸収において１．３％、０．８％、
１．０％といずれも良好な値を示した。さらに着色層の
表面を顕微鏡で観察したところ、荒れは全く認められ
ず、非常に優れた表面状態を有することが確認された。

【０１００】実施例７ ここではまず、テトラエトキシシラン５０ｇ、アセトニ
トリル４０ｇ及び水５０ｇを混合し、得られた溶液に赤
色の色素成分としてＰＲ２３８（山陽色素製顔料）５ｇ
を配合した後、ボールミルで塩酸０．１ｇを加えながら
５時間分散させて着色ゾルを調製した。またこれとは別
に、それぞれ青色及び緑色の色素成分としてＰＲ１５：
８（山陽色素製顔料）、ＰＲ７（山陽色素製顔料）を用
い、同様の着色ゾルを調製した。次いで、こうして調製
された各着色ゾルに有機ケイ素化合物膜を浸漬した以外
は、実施例１と全く同様にして着色部材を作製した。

【０１０１】この着色部材について着色層における光透
過率を測定したところ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれ
ぞれの特性吸収において５％、４％、３．５％といずれ
も良好な値を示した。さらに着色層の表面を顕微鏡で観
察したところ、多少の荒れが認められたものの、実用上
は問題ない程度の表面状態を有することが確認された。
また、鉛筆引っ掻き試験法（ＪＩＳ−Ｋ５４０１）で測
定された着色層の表面硬度は５Ｈであり、充分な機械的
強度を備えていることが判った。

【０１０２】実施例８ 実施例７で調製された各着色ゾルを用いた以外は、実施
例２と全く同様にして着色部材を作製した。この着色部
材について着色層における光透過率を測定したところ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特性吸収において
４．１％、３．５％、３．２％といずれも良好な値を示
した。さらに着色層の表面を顕微鏡で観察したところ、
多少の荒れが認められたものの実用上は問題ない程度の
表面状態を有しており、かつ実施例７と同様に充分な機
械的強度を備えていた。

【０１０３】実施例９ 実施例７で調製された各着色ゾルを用いた以外は、実施
例３と全く同様にして着色部材を作製した。この着色部
材について着色層における光透過率を測定したところ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特性吸収において
４．１％、５％、４．５％といずれも良好な値を示し
た。さらに着色層の表面を顕微鏡で観察したところ、荒
れは全く認められず非常に優れた表面状態を有してお
り、かつ実施例７と同様に充分な機械的強度を備えてい
た。

【０１０４】実施例１０ 実施例７で調製された各着色ゾルを用いた以外は、実施
例４と全く同様にして着色部材を作製した。この着色部
材について着色層における光透過率を測定したところ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特性吸収において
４．０％、３．２％、３．０％といずれも良好な値を示
した。さらに着色層の表面を顕微鏡で観察したところ、
多少の荒れが認められたものの実用上は問題ない程度の
表面状態を有しており、かつ実施例７と同様に充分な機
械的強度を備えていた。

【０１０５】実施例１１ 実施例７で調製された各着色ゾルを用いた以外は、実施
例５と全く同様にして着色部材を作製した。この着色部
材について着色層における光透過率を測定したところ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特性吸収において
３．０％、２．２％、２．９％といずれも良好な値を示
した。さらに着色層の表面を顕微鏡で観察したところ、
多少の荒れが認められたものの実用上は問題ない程度の
表面状態を有しており、かつ実施例７と同様に充分な機
械的強度を備えていた。

【０１０６】実施例１２ 実施例７で調製された各着色ゾルを用いた以外は、実施
例６と全く同様にして着色部材を作製した。この着色部
材について着色層における光透過率を測定したところ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特性吸収において
３．２％、２．２％、２．５％といずれも良好な値を示
した。さらに着色層の表面を顕微鏡で観察したところ、
荒れは全く認められず非常に優れた表面状態を有してお
り、かつ実施例７と同様に充分な機械的強度を備えてい
た。

【０１０７】実施例１３〜１８ 有機ケイ素化合物膜の所定の領域をＲ、Ｇ、Ｂの各色に
着色して水洗した後、１５０℃で３０分加熱乾燥した以
外はそれぞれ実施例７〜１２と全く同様にして着色部材
を作製した。これらの着色部材について、トルエン、エ
タノール、ジメチルアセトアミド及びブチロラクトンに
対する耐薬品性を調べることでその耐久性を評価したと
ころ、各有機溶媒に浸漬されても色素は溶出せず、かつ
着色層が透明基板から剥がれ落ちることもなく充分に固
定化されており、優れた耐久性を有することが確認され
た。

【０１０８】比較例１ フッ素原子含有ポリシロキサン成分を含有しないポリフ
ェニルメチルシランの１０ｗｔ％トルエン溶液をガラス
基板上に塗布して有機ケイ素化合物膜を形成し、この有
機ケイ素化合物膜への紫外線の照射量を１Ｊ／ｃｍ² と
した以外は、実施例７と全く同様にして着色部材を作製
した。このような着色部材について着色層における光透
過率は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特性吸収
においていずれも３０〜４０％程度であり、着色が不充
分であった。また、着色層の表面を顕微鏡で観察したと
ころ顕著な荒れが認められ、着色層の表面状態が著しく
劣ることが判った。

【０１０９】比較例２ 東芝シリコーン社製ＦＱＦ−５０１にかえて、下記化学
式で表され２５℃における粘度が１０，０００センチス
トークスであるフッ素原子を含有しないシリコーンを用
い、有機ケイ素化合物膜への紫外線の照射量を１Ｊ／ｃ
ｍ² とした以外は、実施例７と全く同様にして着色部材
を作製した。このような着色部材について着色層におけ
る光透過率は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色領域でそれぞれの特
性吸収においていずれも４０〜５０％程度であり、着色
が不充分であった。また、着色層の表面を顕微鏡で観察
したところ比較例１ほどではないもののかなりの荒れが
認められ、着色層の表面状態が実用上不充分であること
が判った。

【０１１０】

【化３１】

【０１１１】比較例３ ポリシラン成分として下記化学式で表される重量平均分
子量約５００，０００のフッ素原子含有ポリシランの１
０ｗｔ％トルエン溶液をガラス基板上に塗布して有機ケ
イ素化合物膜を形成し、この有機ケイ素化合物膜への紫
外線の照射量を１Ｊ／ｃｍ² とした以外は、実施例７と
全く同様にして着色部材を作製した。このような着色部
材について着色層における光透過率は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各
着色領域でそれぞれの特性吸収においていずれも２０〜
３０％程度であり、着色が不充分であった。また、着色
層の表面を顕微鏡で観察したところ比較例１ほどではな
いもののかなりの荒れが認められ、着色層の表面状態が
実用上不充分であることが判った。

【０１１２】

【化３２】

【０１１３】実施例１９ 実施例９で作製された着色部材表面上にＩＴＯ膜をスパ
ッタ成膜した後、溶媒可溶性のポリイミドのワニスを塗
布して熱処理、ラビング処理を順次施し、着色層上に透
明電極及び液晶配向膜が設けられてなるカラーフィルタ
基板を得た。一方、表面に透明電極としてＩＴＯ膜が蒸
着された硬質ガラスを過酸化水素水及び硫酸の混合物で
処理して水洗後、リンサードライヤーで乾燥し、さらに
１５０℃で３０分乾燥した。次いでこのような硬質ガラ
ス上にＴＦＴを実装した後、ＴＦＴ及びＩＴＯ膜上に溶
媒可溶性のポリイミドのワニスを塗布して熱処理、ラビ
ング処理を順次施し、ＴＦＴ及び液晶配向膜が設けられ
てなるＩＴＯ付き透明基板を得た。

【０１１４】次に、これらのカラーフィルタ基板及びＩ
ＴＯ付き透明基板を、それぞれの液晶配向膜が対向する
ようにスペーサを介して５μｍの間隔で配置しシール
後、得られた液晶セルに液晶として６ＣＢ（４，４´−
ヘキシルシアノビフェニル）を封入した。この液晶表示
素子について、室温での電圧保持率を測定したところ９
５％と良好な値を示した。

【０１１５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の有機ケイ素
高分子材料においては、着色層の表面状態が優れた着色
部材を感度よく作製することが可能となり、この有機ケ
イ素高分子材料を用いれば、簡略な製造プロセスで高精
細のカラーフィルタなどの着色部材を製造することがで
き、その工業的価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の着色部材の製造方法において着色層
を多色化する場合の工程図。

【図２】 フルカラーディスプレイ用の液晶表示素子の
縦断面図。

【図３】 フルカラーディスプレイ用の他の液晶表示素
子の縦断面図。

【符号の説明】

１，１１₁ ，１１₂ …透明基板、２…有機ケイ素化合物
膜、３₁ ，３₂ ，３₃…マスク、４…紫外線、１０…カ
ラーフィルタ、１２₁ ，１２₂ …透明電極、１３…ＴＦ
Ｔ、１４…ゲート電極、１５…ゲート絶縁膜、１６…半
導体層、１７…ソース電極、１８…ドレイン電極、１９
₁ ，１９₂ …液晶配向膜、２０…液晶、２１…パッシベ
ーション膜、２２…密着層、２３₁ ，２３₂ …電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤岡 佐和子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 早瀬 修二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式（１）で表されるポリシラン単
   位及び下記一般式（２）で表されるポリシロキサン単位
   を含有することを特徴とする有機ケイ素高分子材料。 【化１】 （式中、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ ，Ｒ⁴ はそれぞれ水素原子ま
   たは１価の有機基を示すが、Ｒ³ ，Ｒ⁴ の少なくとも一
   方はフッ素置換有機基である。）
2. 【請求項２】放射線の照射により酸及びラジカルの少な
   くとも一方を発生する化合物が配合されていることを特
   徴とする請求項１記載の有機ケイ素高分子材料。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２記載の有機ケイ素
   高分子材料を主体とした有機ケイ素化合物膜を形成する
   成膜工程と、得られた有機ケイ素化合物膜の所定の領域
   に紫外線を照射する露光工程と、露光工程の後色素成分
   を含有する溶液に有機ケイ素化合物膜を浸漬する着色工
   程と、所定の領域が着色された有機ケイ素化合物膜を加
   熱乾燥する硬化工程とを有することを特徴とする着色部
   材の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２記載の有機ケイ素
   高分子材料を主体とした有機ケイ素化合物膜を形成する
   成膜工程と、得られた有機ケイ素化合物膜の第１の領域
   に紫外線を照射する第１の露光工程と、第１の露光工程
   の後第１の色素成分を含有する溶液に有機ケイ素化合物
   膜を浸漬する第１の着色工程と、有機ケイ素化合物膜の
   第２の領域に紫外線を照射する第２の露光工程と、第２
   の露光工程の後第２の色素成分を含有する溶液に有機ケ
   イ素化合物膜を浸漬する第２の着色工程と、所定の領域
   が着色された有機ケイ素化合物膜を加熱乾燥する硬化工
   程とを有することを特徴とする着色部材の製造方法。
5. 【請求項５】色素成分並びに金属アルコキシド及びその
   分解生成物の少なくとも１種を含有するゾル溶液に有機
   ケイ素化合物膜を浸漬することを特徴とする請求項３ま
   たは請求項４記載の着色部材の製造方法。
6. 【請求項６】着色部材がカラーフィルタであることを特
   徴とする請求項３乃至請求項５いずれか１項記載の着色
   部材の製造方法。