JPH05173010A

JPH05173010A - カラ−フィルタ

Info

Publication number: JPH05173010A
Application number: JP33882991A
Authority: JP
Inventors: Kuniko Kimura; 邦子木村; Masao Iwamoto; 昌夫岩本
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【構成】この発明はカラ−フィルタの着色層をゼラチ
ン、カゼインおよびグリュ−の群から選ばれた少なくと
も一つの基質ポリマ−と架橋剤とから構成するととも
に、前記基質ポリマ−は前記所定の着色が施された後に
架橋されてなるカラ−フィルタを特徴とするものであ
る。【効果】本発明によれば染色時には極めて高いインキ
浸透性と染料染着性を有し、しかも架橋後は耐薬品性、
機械強度に富み、均一で鮮明、高画質なカラ−フィルタ
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラ−液晶表示装置等に
用いられるカラ−フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子をカラ−化する手段として
はカラ−フィルタを液晶素子に貼り合わせる方法が一般
的である。その場合、カラ−フィルタとしては、通常、
透明基板上の全面に着色層として厚さ１〜２μｍ、大き
さ７０〜１５０μｍ角の赤、青、緑の微細パタ−ンが形
成されたものが用いられている。カラ−フィルタの形成
方法としては、従来から顔料または染料分散法および染
色法と呼ばれる方式が多く用いられてきた。即ち、前者
は光硬化性のポリマ−またはモノマ−に単色の顔料また
は染料を分散したものを透明基板上に全面塗布し、決め
られたパタ−ンに従って光照射した後、不要部分を溶解
洗浄する工程を赤、青、緑の３工程繰り返すことによっ
てカラ−フィルタを形成する方法である。また、後者は
透明な光硬化性ポリマ−またはモノマ−を透明基板上に
全面塗布し、前者と同様に光パタ−ン化した後、単色の
染料インキの中に浸して染色する工程を赤、青、緑の３
工程繰り返すことによってカラ−フィルタを形成する方
法である。

【０００３】これらの方法では、着色層をパタ−ニング
する必要がある。着色層がその能力を持たない場合は着
色層の上にもう１層感光層を重ね、感光層を光パタ−ン
化した後にそれをマスクとして着色層をエッチングする
必要がある。以上の理由から、従来はカラ−フィルタの
着色層として主に透明な感光性樹脂が用いられてきた。
特に染色法カラ−フィルタの着色層には従来から、感光
性があり、製膜性が良く、染色濃度を高くでき、しかも
透明で鮮やかな色調が得られるという利点が買われ、ゼ
ラチン、カゼインおよびグリュ−等の天然タンパク質が
主に用いられてきた。

【０００４】一方、上記の分散法や染色法以外のカラ−
フィルタ形成法の中には、必ずしも着色層をパタ−ン化
する必要の無い方法もある。例えば、インクジェット方
式にてインキを噴出することによって着色する場合に
は、位置の制御はインクジェットのヘッドの方で行うこ
とが出来るため、着色層をパタ−ン化する必要はない。
同様のことが、インキを転写法で供給するいわゆる印刷
方式の場合にも当てはまる。上記のインクジェット法や
印刷法の場合には、着色層を形成するポリマ−が感光性
を有する必要は無いが、その代わりに従来の染色法や分
散法ではあまり重要視されていないインキ浸透性、染着
速度、常温染着などの性質が非常に重要になる。これら
の性質は染料を含んだインキで着色層をインクジェット
により染色する場合、または印刷機により転写染色する
場合に特に重要となる。

【０００５】より詳しく説明すると、通常の染色法の場
合、摂氏６０〜１００℃程度に温めた染色液の中に基板
を３〜５分程度浸して染色する。従って、着色層として
用いるポリマ−のインキ浸透性、染着速度はそれほど高
い必要はない。むしろ加温された染色浴中でも侵されな
いだけの強度が着色層に要求される。以上の理由から従
来、染色法のカラ−フィルタの着色層には十分架橋され
たゼラチン膜が用いられてきた。

【０００６】それに対して、インクジェット方式の場合
にはノズルから噴出されたインキ滴は着色層上に付着す
る。その後、インキは溶媒の蒸発と競合しながら着色層
内に浸透する。従って、インキ溶媒が蒸発する前に層内
に十分浸透し、染着する必要がある。また、通常の浸染
による染色法の場合にはたやすく染色液を加温できる
が、インクジェット法で浸染法と同様の染色環境を設定
するためには、ヘッド内のインキの加温、着色層を含む
基板全体の加温、そして温度上昇に因るインキの蒸発を
防ぐために系全体を加湿することを考える必要があり、
装置が非常に複雑化する。同様のことが染料インキを用
いる場合の印刷方式においても言える。以上のように、
インクジェット方式、および印刷方式を用いて染色する
に適した着色層として考えた場合、従来から染色法カラ
−フィルタに用いられている光架橋性樹脂はインキ浸透
性、染着速度の点で甚だ不十分である。即ち、従来の染
色法カラ−フィルタに用いられてきた架橋されたゼラチ
ン、カゼイン、またはグリュ−等の架橋膜、例えば、架
橋剤として重クロム酸アンモニウムを５〜１０重量％混
合したゼラチンから形成された膜厚１〜２μｍの架橋ゼ
ラチン膜をインクジェット方式または印刷方式で染色し
た場合、インキ浸透性が不足しているためインキが膜内
部まで十分浸透せず染料が膜表面に残ってしまう。膜表
面に残存した染料は洗浄等の後処理の際に除去されてし
まうため鮮やかに濃染されたカラ−フィルタを得ること
が出来ないという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の諸欠点に鑑み創案されたもので、その目的とすると
ころはインクジェット方式や印刷方式で着色する場合に
も良好なインキ浸透性および染着速度を有する着色層を
備えたカラ−フィルタを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
基板と該基板上に形成された着色層とを備えたカラ−フ
ィルタにおいて、該着色層はゼラチン、カゼインおよび
グリュ−の群から選ばれた少なくとも一つの基質ポリマ
−と架橋剤を主としてなる透明膜体と該膜体の所定の部
位に着色された着色インキとからなるカラ−フィルタの
うち、前記基質ポリマ−が、前記所定の着色を施された
後に架橋されてなることを特徴とするカラ−フィルタに
より達成される。

【０００９】本発明においては下記の２点が重要であ
る。即ち、ガラス等の透明な基板上に形成される着色層
の基材層を構成する透明膜体をゼラチン、カゼインおよ
びグリュ−のうちの少なくとも１つを主成分とする基質
ポリマ−と架橋剤とから主として構成すること、およ
び、該透明膜体の所定の部位をインキにより着色した後
に該膜体を架橋せしめることが重要であり、これによ
り、インクジェット方式または印刷方式においても良好
なインキ浸透性と染着速度を有する着色層を確実に得る
ことができる。

【００１０】ゼラチン、カゼインおよびグリュ−に代表
される天然タンパク質は数多くのアミノ基およびアミド
基を有するため、酸性染料を用いて容易に濃染される。
しかも、水溶性であるためインキ濡れ性は悪くない。問
題は、インクジェット方式または印刷方式で染色する場
合には膨潤性が不足している点である。膨潤度を上げる
ためには架橋点の数を少なくすることが望ましい。しか
し、一方では架橋点の数が少ないと、カラ−フィルタ形
成後に耐溶剤性、着色層の機械強度等の点で問題が生じ
る。以上の問題点を解決するため、本発明のカラ−フィ
ルタでは特に透明膜体を架橋しない状態で染色して着色
層となすとともに、所定の着色が施された後に光または
熱を加えることによって十分に架橋せしめて着色層の機
械強度や耐溶剤性等を所望レベルに向上させている。

【００１１】本発明において使用される架橋剤としては
重クロム酸アンモニウム、重クロム酸カリウム等の無機
の架橋剤、およびエチレングリコ−ルジメタクリレ−
ト、１，４−ブタンジオ−ルジメタクリレ−ト、等の多
価アクリレ−ト、多価メタクリレ−トからなる有機架橋
剤を用いることが好ましいが、これらに限定するもので
はない。これら架橋剤の添加量としては特に限定されな
いが、架橋後の膜体の機械強度の点から基質ポリマ−成
分に対して０．５〜３０重量％の範囲が好ましく、より
好ましくは１−１０重量％である。添加された架橋剤は
光または熱を加えることによって架橋反応が進行され
る。

【００１２】着色層は、天然タンパク質のみで形成する
必要はなく、層のインキ浸透性および硬さを調節するた
めに種々の親水性および疎水性のモノマ−およびポリマ
ーを少量混合して用いることもできる。親水性を増加さ
せるための具体例としては、エチレングリコ−ル、グリ
セリン等の多価アルコ−ル、またはそのエ−テル化物、
また、ジオ−ス、トリオ−ス、テトロ−ス、ペント−
ス、ヘキソ−ス等の単糖類またはその誘導体、デンプ
ン、グリコ−ゲン、セルロ−ス等の多糖およびその誘導
体等が適している。親水性を増加させるポリマ−として
は、ポリビニルアルコ−ル、ポリヒドロキシエチルメタ
クリレ−ト等ＯＨ基を有するポリマ−、また、アミン
塩、アンモニウム塩を含むポリマーが適している。疎水
性を増加させるためには、ポリアクリル酸メチル、ポリ
メタクリル酸メチル等のポリマ−を混合して用いること
が望ましい。ポリマ−およびモノマ−成分としては上記
に限るものではなく、個々の染色条件に応じて適宜選択
することが出来る。

【００１３】本発明によるカラ−フィルタは、例えば次
のようにして作成できる。まず、所定量のゼラチン、カ
ゼインまたはグリュ−を蒸留水に溶かし、さらに重クロ
ム酸アンモニウムなどの架橋剤を所定量加えた溶液を用
意する。これをガラス等の透明基板上に例えばスピンコ
−ト法などで塗布する。次に、該塗膜を６０〜１００℃
で０．５〜１時間乾燥して所定膜厚の透明膜体を形成す
る。続いて、得られたカラ−フィルタ用基板に、インク
ジェット方式や印刷方式により所定部位に所定の着色イ
ンキを供給して赤、青、緑の三原色を着色する。次い
で、着色された膜体を架橋するために、該膜体の全面を
超高圧水銀灯等を用いて所定時間露光する。その後タン
ニン酸溶液等で染料を固着した後、未架橋の架橋剤を温
水等で洗い流した後、再度８０〜１００℃で０．５〜１
時間乾燥することによりカラ−フィルタを得ることがで
きる。上記の方法で製造したカラ−フィルタはインキ浸
透性に優れており、インクジェット方式や印刷方式で染
色する場合に特にその効力を発揮する。また、染色後に
膜を架橋することによってカラ−フィルタとしての十分
な耐溶剤性および機械強度を確実に達成できる。

【００１４】上記の作成例では全く架橋されていない透
明膜体を染色し、その後に架橋しているが、僅かに架橋
された透明膜体を染色し、その後に完全に架橋する方法
を取ることもできる。より詳しく説明すると、全く架橋
されていない膜を染色する場合、インキの成分によって
はあまりにも当該膜内への浸透性が高いため膜が溶解
し、膜荒れが生じる場合もある。そのような場合には、
僅かに架橋した後に染色することにより膜荒れを防ぐこ
とができる。膜を僅かに架橋する具体的な手法としては
次の方法が適している。前述の架橋剤のうち、重クロム
酸アンモニウム、重クロム酸カリウム等の光架橋剤を用
いる場合、および前述の有機架橋剤と光開始剤を組み合
わせて用いる場合には、染色前に予め微弱光で短時間露
光することにより実現できる。露光量としては１０〜１
０００ｍＪ／ｃｍ²が望ましい。また、前述の有機架橋
剤と熱開始剤を組み合わせて用いる場合には、その開始
剤の反応温度より若干低い温度で短時間熱処理すること
で実現できる。一例として開始剤にアゾビスイソブチル
ニトリルを用いる場合には４０〜５０℃で１〜２０分加
熱するのが望ましい。

【００１５】ガラス基板上に上記着色層を形成する際、
ガラス基板との接着性を向上させるために、予めガラス
基板上にカップリング剤、例えばアミノシラン系カップ
リング剤を極薄く塗布しておくことは非常に有効であ
る。

【００１６】基質ポリマーとして使用される天然タンパ
ク質はアミノ基、アミド基等カチオン性の染着点を有す
るため、染色インキとしては酸性染料を含む水溶媒系イ
ンキが適している。染色速度、および染着強度を向上す
るために、インキ中に酢酸、ギ酸、硫酸等の酸または酢
酸アンモニウム、硫酸アンモニウム等の塩を少量加える
ことが望ましい。また、層内へのインキの浸透性、イン
キ濡れ性を向上するために、イオン性界面活性剤、また
は非イオン性界面活性剤を少量加えることがより望まし
い。イオン性界面活性剤としては例えば、ポリオキシエ
チレンスルホン酸アンモニウム、ポリオキシエチレンス
ルホン酸ナトリウム、ラウリルトリメチルアンモニウム
クロライド、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウム等を用いることが出来るが、こ
れらに限定するものではない。非イオン性の界面活性剤
としては例えば、ポリオキシエチレンラウリルエ−テ
ル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエ−テル、ソル
ビタンモノラウレ−トテトラオレイン酸ポリオキシエチ
レンソルビット等が適しているが上記に限定されるもの
ではない。

【００１７】

【実施例】

実施例１、比較例１２０重量％のゼラチン成分を含む水溶液に重クロム酸ア
ンモニウムの水溶液を加え、溶液中のポリマ−成分が１
５重量％、重クロム酸アンモニウムが０．７５重量％と
なるように調節した。上記溶液を洗浄済みのガラス板上
にスピンコ−トした。１００℃のオ−ブン中で１時間乾
燥した結果、膜厚１．５μｍの透明な薄膜を得た。その
後、インクジェットプリンタを用いて上記基板上にカラ
−フィルタの赤、青、緑３色の画素パタ−ンを描画し
た。インキは日本化薬（株）製のカラ−フィルタ用染料
ＰＣ−Ｂ５Ｐ（青色）、ＰＣ−Ｇ１０Ｐ（緑色）、ＰＣ
−Ｒ２４Ｐ（赤色）をそれぞれ蒸留水に溶かし、各色と
も酢酸およびイオン性界面活性剤ポリオキシエチレンス
ルホン酸アンモニウムを少量加えたものを用いた。イン
クジェット染色の結果は、架橋ゼラチン層を用いた場合
に比べてインキの浸透性が格段に良好で、室温で綺麗に
濃染された。染色後、超高圧水銀灯（ジェットライト
（オ−ク製作所））を用いて６０００ｍＪ／ｃｍ²露光
し、重クロム酸アンモニウム成分を架橋した。その後、
タンニン酸処理をして染料を固着した後、５０℃の温水
中で３分間水洗し未架橋のクロム成分を完全に洗い流し
た。８０℃で１時間乾燥した結果、非常に透明度の高い
良好なカラ−フィルタを得た。

【００１８】比較試料として、上記実施例で用いた重ク
ロム酸アンモニウム含有ゼラチン膜（膜厚１．５μｍ）
をインクジェット染色する前に予め超高圧水銀灯で６０
００ｍＪ／ｃｍ²露光し、重クロム酸アンモニウム成分
を架橋した。その後５０℃の温水中で３分間水洗し、８
０℃で１時間乾燥して架橋ゼラチン薄膜（膜厚１．２μ
ｍ）を得た。上記架橋ゼラチン膜に実施例１と同様の方
法で赤、青、緑３色の画素パタ−ンをインクジェット描
画した。インキ乾燥後、実施例１と同様の方法で染料を
固着した後３０℃の蒸留水で洗浄し、８０℃で１時間乾
燥して比較用カラ−フィルタを得た。上記比較用カラ−
フィルタはインクジェット染色に対してはインキの浸透
性が不足しているため、膜表面に染料が残る。この染料
は後処理の固着、水洗工程で洗い流されてしまうため、
得られたカラ−フィルタは染色不良となった。それに対
して実施例１のカラ−フィルタは鮮やかに濃染されてお
り、染色後に架橋することの効果は明らかであった。

【００１９】実施例２、比較例２実施例１で用いたものと同様の溶液を洗浄済みガラス板
上にスピンコ−トし、１００℃１時間乾燥した結果膜厚
２μｍの透明な薄膜を得た。上記基板上に、平台平版オ
フセット印刷機を用いて染料インクを転写した。その結
果、架橋ゼラチン層を用いた場合と比較して格段に良好
なインキ浸透性が実現できた。印刷転写後、実施例１と
同様に超高圧水銀灯を用いて重クロム酸アンモニウムを
完全に架橋した。タンニン酸により染料固着を行った
後、５０℃の温水中で３分間水洗し未架橋のクロム成分
を完全に洗い流した。８０℃で１時間乾燥した結果、着
色層表面が荒れることなく透明度の高い良好なカラ−フ
ィルタが実現できた。

【００２０】また、比較例１において用いたものと同じ
架橋ゼラチン膜（膜厚１．２μｍ）に実施例２と同様の
方法で染料インクを印刷した。インキ乾燥後、比較例１
と同様の方法で染料固着、水洗および乾燥を行い比較用
カラ−フィルタを得た。その結果、比較例２のカラ−フ
ィルタは比較例１の場合と同様、染色不良であった。そ
れに対して実施例２の結果は鮮やかに濃染された。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上記のごとき構成を有するた
め、従来から染色法カラ−フィルタ用途に用いられてき
た着色層に比べて格段に高いインキ浸透性および染色速
度を有する。当該着色層は特にインクジェット方式また
は印刷方式で染色法カラ−フィルタを製造する場合に適
しており、これを用いることにより従来のものと比較し
て格段に均一で鮮明、高画質、しかも耐溶媒性、機械強
度、表面光沢に富むカラ−フィルタを提供することがで
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と該基板上に形成された着色層とを
備えたカラ−フィルタにおいて、該着色層はゼラチン、
カゼインおよびグリュ−の群から選ばれた少なくとも一
つの基質ポリマ−と架橋剤とから主としてなる透明膜体
と該膜体の所定の部位に着色された着色インキとからな
り、前記基質ポリマ−は前記所定の着色が施された後に
架橋されてなることを特徴とするカラ−フィルタ。
【請求項２】透明膜体がインクジェット方式または印
刷方式で着色されてなる特許請求の範囲第１項記載のカ
ラ−フィルタ。