図面 (/)

技術 カラーフィルター

出願人 東レ株式会社
発明者 足立眞哉渡瀬貴則松永忠與
出願日 1993年12月28日 (27年1ヶ月経過) 出願番号 1993-336777
公開日 1995年8月1日 (25年6ヶ月経過) 公開番号 1995-198926
状態 特許登録済
技術分野 光学フィルタ 液晶4(光学部材との組合せ) 液晶4(光学部材との組合せ)
主要キーワード 等圧式 線膨脹率 親水性ウレタン樹脂 被膜状態 赤色塗料 プラスチックカラー 耐熱劣化特性 耐熱性テスト
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年8月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (0)

図面はありません

目的

構成

両面に染料受容層を設けたの成形体の各面の染料受容層の少なくとも一部分が、染料によって染められていることを特徴とするカラーフィルター。

効果

色分解性、耐久性、耐熱性、導電性、ガスバリヤ性、耐擦傷性、および耐薬品性に優れ、かつ軽量、薄型耐衝撃性に優れ、見掛け上の染色度が高いカラーフィルターとして、各種液晶ディスプレイ等に使用できる。

概要

背景

一般にプラスチック材料は軽量で、耐衝撃性加工性および大量生産性に優れることから、近年光学フィルター光学レンズおよび光ディスク等の光学素子用材料としての需要が拡大しつつある。これらの光学素子用プラスチック材料としては、現在、ポリメタクリル酸メチルポリスチレンおよびポリカーボネートなどの透明樹脂が主に用いられている。

また、これらのプラスチック成形体の上に、染料受容物質よりなる染料受容層を設け三原色からなる色パターンを形成し、カラー液晶表示素子カラー固体撮像素子などにおける色分解のためのカラーフィルターとして用いる検討が試みられている。

これらのカラーフィルターは、プラスチック基板上に、染色法顔料分散法電着法蒸着法、印刷法などの方法により、レッドグリーンブルーのそれぞれの着色パターン層を形成した後、その上に保護膜を形成して平滑化カラーフィルター層としている。着色パターン層の形成方法としては、染色法と顔料分散法が中心である。その内顔料を用いた場合は、消偏作用が起こり、問題が生じる場合があった。染色法によるカラーフィルターの特徴は、染料の種類が豊富であり、かつ複数の染料を組み合わせることにより、種々の分光特性が得られことにある。この染色法によるカラーフィルターの製造法としては、通常、三原色からなる複数の染色層を積層して構成される多層型のものが知られている。このカラーフィルターは、一般的には、次の工程によって製造される。

(1)基板上に、ゼラチンなどの染料受容物質に重クロム酸アンモニウム等の感光剤を加えた液体を塗布して感光性を有する染料受容層を形成し、次に、この染料受容層をフォトリソグラフィー技術を用いて所定のパターンに形成する。

(2)パターニングされた染料受容層を所定の分光特性を有する染料によって染色し、第1の染色層を形成する。

(3)第1の染色層の表面全体を、タンニン酸などの化学薬品により防染処理する。

(4)(1)〜(3)と同様の工程を繰り返すことにより、第1の染色層部分以外の部分に第2および第3の染色層を形成する。

(5)得られた染色層の上に、透明な保護膜を形成し、染色層の保護と平坦化を行う。

しかし、このような多層型カラーフィルターの製造方法においては、染料の種類によっては、染料受容層への染料の固着効果や混染の防止効果が不十分であり、また、両面にパターンを形成することは、コスト面、技術面からも困難である。さらに、これらのフォトリソグラフィー技術を用いて得られた着色パターンは、隣接するパターン間に遮光層あるいは隙間を設けなければならないため、染料受容層上に透明な保護膜を形成した場合においても、特にスーパーツイテッドネマチック(STN)方式の場合に要求されるような平滑性(±0.1 μm以内)を満足させることは困難である。

上記のような問題点を解決するためには、単層型、すなわち単一の染料受容層が分光特性の異なる複数の染料によって染め分けられた色パターンを有するカラーフィルターの開発が必要であり、例えば、特開昭61−285402号公報にその製造技術が開示されている。該公報におけるカラーフィルターは、染料受容層を構成する染料受容物質として、ゼラチンなどの天然タンパク質カチオン性基を含有する重合性単量体(2−メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドなど)に由来する構成単位を有する重合体を用いている。しかし、これらの染料受容層は、かかる染料受容物質を基板上に塗布した後、塗膜紫外線あるいは熱により架橋させて得られるものであり、架橋時の収縮により表面に凹凸が生じやすく、また、染色後の染料成分溶出が起こりやすいので、表面の凹凸の解消および染料成分の溶出の抑制のため、多層型カラーフィルターと同様に染料受容層の表面にポリビニルアルコール架橋体からなる保護層を必要としている。しかし、これらの従来の技術に基づくカラーフィルターを用いて、STN型液晶ディスプレイ製作した場合、前記の染料受容層の保護層を設けなければならないため、液晶ディスプレイ全体の光線透過率を損ない、明確な明暗表示および色度表示が得られにくくなる。また、STN型カラー液晶ディスプレイでは、フィルター層すなわち染料受容層上に透明導電膜を設ける必要があり、配向膜焼成など液晶ディスプレイ製作時に要する熱処理時に、保護層と透明導電膜の間の熱膨張率の著しい差により、透明導電膜にクラックが生じやすいという欠点を有している。

概要

色分解性耐久性耐熱性導電性ガスバリヤ性耐擦傷性、および耐薬品性に優れたカラーフィルターを提供する。

両面に染料受容層を設けたの成形体の各面の染料受容層の少なくとも一部分が、染料によって染められていることを特徴とするカラーフィルター。

色分解性、耐久性、耐熱性、導電性、ガスバリヤ性、耐擦傷性、および耐薬品性に優れ、かつ軽量、薄型で耐衝撃性に優れ、見掛け上の染色度が高いカラーフィルターとして、各種液晶ディスプレイ等に使用できる。

目的

本発明は、上記問題を解決しようとするものであり、耐久性、耐熱性、導電性、ガスバリヤ性、耐擦傷性、および耐薬品性に優れ、かつ、見掛上の染色度が高いカラーフィルターを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
5件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

両面に染料受容層を有する成形体からなるカラーフィルターにおいて、該両面の染料受容層それぞれの少なくとも一部分が、染料によって染められていることを特徴とするカラーフィルター。

請求項2

請求項1において、該染料受容層と該成形体との間に、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と、無機微粒子とを主成分としてなる硬化被膜が設けられてなることを特徴とするカラーフィルター。

請求項3

該染料受容層上に金属酸化物膜金属窒化物膜および透明導電膜から選ばれる少なくとも1つを積層することを特徴とする請求項1または請求項2記載のカラーフィルター。

請求項4

該成形体の厚みが0.7mm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラーフィルター。

請求項5

該染料受容層の表面の平滑性が、100オングストローム以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラーフィルター。

請求項6

該染料受容層がエポキシ樹脂80〜20重量%、無機微粒子20〜80重量%、有機ケイ素化合物0〜60重量%、アルミニウムキレート化合物0〜10重量%を含有する硬化被膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラーフィルター。

請求項7

請求項2において、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂が、ヒドロキシ基含有ポリマであって、かつ、有機ケイ素化合物およびアルミニウムキレート化合物を含有することを特徴とするカラーフィルター。

請求項8

請求項2、6または7のいずれか1項に記載の該無機微粒子が、平均粒子径1〜300nmの、シリカ酸化アンチモンチタニアアルミナジルコニアおよび酸化タングステンから選ばれる少なくとも一種微粒子であることを特徴とするカラーフィルター。

請求項9

請求項6または7記載の該有機ケイ素化合物が、下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とするカラーフィルター。一般式(1) R1 a R2 b SiX4-a-b(ここで、R1 は炭素数1〜10の有機基であり、R2 は炭素数1〜6の炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基、Xは加水分解性基であり、aおよびbは0または1である。)

請求項10

請求項6または請求項7記載の該アルミニウムキレート化合物が下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とするカラーフィルター。一般式(2) AlXn Y3-n(ここで、式中のXはOL(Lは低級アルキル基を示す)、Yは、一般式(3)M1 COCH2 COM2 (M1 、M2 はいずれも低級アルキル基)および一般式(4)M3 COCH2 COOM4 (M3 、M4 はいずれも低級アルキル基))で示される化合物に由来する配位子から選ばれる少なくとも一つであり、nは0、1または2である。)

請求項11

該成形体が、160℃以上のガラス転移温度を有するプラスチックであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラーフィルター。

請求項12

該成形体が、架橋樹脂からなることを特徴とする請求項〜3のいずれか1項に記載のカラーフィルター。

請求項13

該成形体が、マレイミド系単量体を20〜98重量%共重合してなる樹脂からなることを特徴とする請求項1記載のカラーフィルター。

技術分野

0001

本発明は、見掛上の染色度が高いカラーフィルターに関するものであり、色分解性耐久性耐熱性導電性ガスバリヤ性耐擦傷性、および耐薬品性などに優れ、かつ軽量、薄型耐衝撃性にも優れるため、カラー液晶表示素子カラー固体撮像素子などにおいて色分解用途のカラーフィルターとして好適に用いられる。

背景技術

0002

一般にプラスチック材料は軽量で、耐衝撃性、加工性および大量生産性に優れることから、近年光学フィルター光学レンズおよび光ディスク等の光学素子用材料としての需要が拡大しつつある。これらの光学素子用プラスチック材料としては、現在、ポリメタクリル酸メチルポリスチレンおよびポリカーボネートなどの透明樹脂が主に用いられている。

0003

また、これらのプラスチック成形体の上に、染料受容物質よりなる染料受容層を設け三原色からなる色パターンを形成し、カラー液晶表示素子、カラー固体撮像素子などにおける色分解のためのカラーフィルターとして用いる検討が試みられている。

0004

これらのカラーフィルターは、プラスチック基板上に、染色法顔料分散法電着法蒸着法、印刷法などの方法により、レッドグリーンブルーのそれぞれの着色パターン層を形成した後、その上に保護膜を形成して平滑化カラーフィルター層としている。着色パターン層の形成方法としては、染色法と顔料分散法が中心である。その内顔料を用いた場合は、消偏作用が起こり、問題が生じる場合があった。染色法によるカラーフィルターの特徴は、染料の種類が豊富であり、かつ複数の染料を組み合わせることにより、種々の分光特性が得られことにある。この染色法によるカラーフィルターの製造法としては、通常、三原色からなる複数の染色層を積層して構成される多層型のものが知られている。このカラーフィルターは、一般的には、次の工程によって製造される。

0005

(1)基板上に、ゼラチンなどの染料受容物質に重クロム酸アンモニウム等の感光剤を加えた液体を塗布して感光性を有する染料受容層を形成し、次に、この染料受容層をフォトリソグラフィー技術を用いて所定のパターンに形成する。

0006

(2)パターニングされた染料受容層を所定の分光特性を有する染料によって染色し、第1の染色層を形成する。

0007

(3)第1の染色層の表面全体を、タンニン酸などの化学薬品により防染処理する。

0008

(4)(1)〜(3)と同様の工程を繰り返すことにより、第1の染色層部分以外の部分に第2および第3の染色層を形成する。

0009

(5)得られた染色層の上に、透明な保護膜を形成し、染色層の保護と平坦化を行う。

0010

しかし、このような多層型カラーフィルターの製造方法においては、染料の種類によっては、染料受容層への染料の固着効果や混染の防止効果が不十分であり、また、両面にパターンを形成することは、コスト面、技術面からも困難である。さらに、これらのフォトリソグラフィー技術を用いて得られた着色パターンは、隣接するパターン間に遮光層あるいは隙間を設けなければならないため、染料受容層上に透明な保護膜を形成した場合においても、特にスーパーツイテッドネマチック(STN)方式の場合に要求されるような平滑性(±0.1 μm以内)を満足させることは困難である。

0011

上記のような問題点を解決するためには、単層型、すなわち単一の染料受容層が分光特性の異なる複数の染料によって染め分けられた色パターンを有するカラーフィルターの開発が必要であり、例えば、特開昭61−285402号公報にその製造技術が開示されている。該公報におけるカラーフィルターは、染料受容層を構成する染料受容物質として、ゼラチンなどの天然タンパク質カチオン性基を含有する重合性単量体(2−メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドなど)に由来する構成単位を有する重合体を用いている。しかし、これらの染料受容層は、かかる染料受容物質を基板上に塗布した後、塗膜紫外線あるいは熱により架橋させて得られるものであり、架橋時の収縮により表面に凹凸が生じやすく、また、染色後の染料成分溶出が起こりやすいので、表面の凹凸の解消および染料成分の溶出の抑制のため、多層型カラーフィルターと同様に染料受容層の表面にポリビニルアルコール架橋体からなる保護層を必要としている。しかし、これらの従来の技術に基づくカラーフィルターを用いて、STN型液晶ディスプレイ製作した場合、前記の染料受容層の保護層を設けなければならないため、液晶ディスプレイ全体の光線透過率を損ない、明確な明暗表示および色度表示が得られにくくなる。また、STN型カラー液晶ディスプレイでは、フィルター層すなわち染料受容層上に透明導電膜を設ける必要があり、配向膜焼成など液晶ディスプレイ製作時に要する熱処理時に、保護層と透明導電膜の間の熱膨張率の著しい差により、透明導電膜にクラックが生じやすいという欠点を有している。

発明が解決しようとする課題

0012

このような欠点を解消するためには、保護層の不要な染料受容層の開発が必要となる。すなわち、染料受容層の表面の凹凸が非常に小さく(表面平滑性が±0.1 μm以内)、染料の溶出を防ぎ、かつ染料受容層と透明導電膜間線膨脹率差が小さく、加熱処理時や吸湿時において透明導電膜にクラックが発生しないような染料受容層の開発がなされている。しかし、染料受容層の材質によっては、染色度に限界があり、鮮明な画像が得られない問題もあり、特に、プラスチックシートフィルムを用いた染色系カラーフィルターの弱点でもある。

0013

本発明は、上記問題を解決しようとするものであり、耐久性、耐熱性、導電性、ガスバリヤ性、耐擦傷性、および耐薬品性に優れ、かつ、見掛上の染色度が高いカラーフィルターを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0014

本発明は上記目的を達成するために、下記の構成を有する。

0015

「両面に染料受容層を有する成形体からなるカラーフィルターにおいて、該両面の染料受容層それぞれの少なくとも一部分が、染料によって染められていることを特徴とするカラーフィルター。」
まず、本発明における成形体について説明する。

0016

本発明における成形体としては、ガラス、樹脂等特に限定されるものではないが、軽量、薄型でかつ耐衝撃性の観点から樹脂が好ましい。特に、ガラス転移温度130℃以上の透明樹脂が好適に用いられ、160℃以上のガラス転移温度を持つ樹脂であれば、耐熱性が良好となりより好ましく用いられ、180℃以上がさらに好適である。ここで、ガラス転移温度とは、高分子が非晶性ガラス状態からゴム状態へ変わる温度を示すが、転移領域においては弾性率、膨脹率熱含量屈折率誘電率などの諸特性が変化する。これらの特性の変化からガラス転移温度の測定が可能であり、具体的には示差走査熱量分析DSC)などによる公知の手法により評価できる(例えばJIS K7121)。

0017

成形体の機械的特性は、室温における曲げ弾性率指標として表した場合、好ましくは200kg/mm2 以上であり、より好ましくは330kg/mm2 以上である。さらに、成形体の透明性は、無着色時の全光線透過率を指標として表した場合、60%以上が好ましく、より好ましくは80%以上である。透明樹脂成形体は、透明性を損なわない範囲で無機物などとの複合系にすることも可能であり、また、シロキサン結合フォスファゼン結合などの無機性結合が含まれていてもよい。

0018

ガラス転移温度が130℃以上の透明樹脂の成分としては、例えば(i)ポリメタクリル酸ポリカルボキシフェニルメタクリルアミドなどのポリメタクリル酸系樹脂ポリビフェニルスチレンなどのポリスチレン系樹脂などに代表されるポリオレフィン系樹脂、(ii)ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)に代表されるポリエーテル系樹脂、(iii) ポリ(オキシカルボニルオキシ−1,4−フェニレンイソプロピリデン−1,4−フェニレン)に代表されるポリカーボネート系樹脂、(iv)ポリ(オキシ−2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブチレンオキシテレフタロイル)に代表されるポリエステル系樹脂、(v) ポリ(オキシ−1,4−フェニレンスルホニル−1,4−フェニレン)、ポリ(オキシ−1,4−フェニレンイソプロピリデン−1,4−フェニレンオキシ−1,4−フェニレンスルホニル−1,4−フェニレン)などに代表されるポリスルホン系樹脂、(vi)ポリ(イミノイソフタロイルイミノ−4,4´−ビフェニレン)に代表されるポリアミド系樹脂、(vii) ポリ(チオ−1,4−フェニレンスルホニル−1,4−フェニレン)に代表されるポリスルフィド系樹脂、(viii)不飽和ポリエステル系樹脂、(ix)エポキシ系樹脂、(x)メラミン系樹脂、(xi)フェノール系樹脂、(xii)ジアリルフタレート系樹脂、(xiii)ポリイミド系樹脂、(xiv) ポリフォスファゼン系樹脂などを挙げることができる。

0019

また、これらの高分子群において架橋構造を導入して上記熱的特性を示す透明架橋樹脂を得ることが可能である。特に、透明性および成形性の観点からポリオレフィン系樹脂が好ましく、180℃以上の耐熱性が必要な用途には不飽和基を2個以上有する多官能単量体を含有してなる組成物重合してなるポリオレフィン系共重合体がより好ましく用いられる。

0020

上記共重合体としては、一般式(5)で表される単量体を20〜98重量%、および不飽和基を2個以上有する多官能単量体を2〜80重量%含有し、かつ、該一般式(5)で表される単量体と該不飽和基を2個以上有する多官能単量体との合計重量割合が、30重量%以上である組成物を重合してなる共重合体が好ましく用いられる。

0021

(5)
ID=000002HE=165 WI=124 LX=0430 LY=0300
なお、式中、R3 、R4 は水素メチル基およびエチル基から選ばれる置換基を表わす。R5 は水素、炭素数1〜20の炭化水素基から選ばれる置換基を表わす。

0022

R3 とR4 については、互いに、同種であっても異種であってもよい。R5 が炭化水素基である場合、具体例としては、(i)メチル基、エチル基、プロピル基オクチル基、オクタデシル基などの直鎖状アルキル基、(ii)イソプロピル基、sec-ブチル基、tert- ブチル基、イソペンチル基などの分枝状アルキル基、(iii)シクロヘキシル基メチルシクロヘキシル基などの脂環式炭化水素基、(iv)フェニル基メチルフェニル基などのアリール基、(v)ベンジル基フェネチル基などのアラルキル基などを挙げることができる。

0023

さらに、R3 、R4 およびR5 は、フッ素塩素臭素などのハロゲノ基シアノ基カルボキシル基スルホン酸基ニトロ基ヒドロキシ基アルコキシ基などの各種置換基で置換されたものであってもよい。

0024

一般式(3)で示される化合物の具体例としては、N−メチルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−o−メチルフェニルマレイミド、N−m−メチルフェニルマレイミド、N−p−メチルフェニルマレイミド、N−o−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−m−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−p−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−メトキシフェニルマレイミド、N−m−メトキシフェニルマレイミド、N−p−メトキシフェニルマレイミド、N−o−クロロフェニルマレイミド、N−m−クロロフェニルマレイミド、N−p−クロロフェニルマレイミド、N−o−カルボキシフェニルマレイミド、N−p−カルボキシフェニルマレイミド、N−p−ニトロフェニルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−イソプロピルマレイミドなどが挙げられる。

0025

これらの単量体は、1種で、あるいは2種以上の混合物として用いられ得る。また、耐熱性テスト後の黄変耐候性の点からは、かかるマレイミド化合物の中でも、特にN−アルキルマレイミド、N−シクロアルキルマレイミドが好ましく、とくにN−iso−プロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミドが好ましい。さらには、キャスト重合時のモノマ溶液の調製の容易さ、および前記特性を満足させ得るという点から、N−iso−プロピルマレイミドとN−シクロヘキシルマレイミドなど、N−アルキルマレイミドとN−シクロアルキルマレイミドの併用が最も好ましい。併用時のN−アルキルマレイミドとN−シクロアルキルマレイミドの比率は、不飽和基を2個以上有する多官能単量体の種類、量などにより、適宜実験的に定められるべきものであるが、併用の効果を発現させるためには、N−アルキルマレイミド100重量部に対して、N−シクロアルキルマレイミドを10重量部から500重量部の範囲で使用することが好ましい。

0026

不飽和基を2個以上有する多官能単量体とは、前記マレイミドと共重合可能不飽和官能基を2個以上有するモノマであり、共重合可能な官能基としては、ビニル基メチルビニル基、アクリル基メタクリル基などが挙げられる。また、一分子中に異なる共重合可能な官能基が2個以上含まれるモノマも本発明で言うところの多官能単量体に含まれる。

0027

以上のような不飽和基を2個以上有する多官能単量体の好ましい具体例としては、(i)エチレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロール(ジ/トリ)(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン(ジ/トリ)(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(ジ/トリ/テトラ)(メタ)アクリレートなどの多価アルコールのジ−,トリ−,テトラ−(メタ)アクリレート類、(ii)p−ジビニルベンゼン、o−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベンゼンなどの芳香族多官能モノマ、(iii) (メタ)アクリル酸ビニルエステル、(メタ)アクリル酸アリルエステルなどのエステル類、(iv)ブタジエンヘキサジエンペンタジエンなどのジエン類、(v)ジクロロホスファゼン原料として重合多官能基を導入したホスファゼン骨格を有するモノマ、(vi)トリアリルイソシアヌレートなどの異原子環状骨格を有する多官能モノマなどが挙げられる。

0028

上記のポリオレフィン系共重合体組成物中には、前記の一般式(5)で表わされる単量体が20〜98重量%含有されていることが好ましく、20重量%未満の場合には十分な耐熱性、機械的強度光学等方性などの特性を満足させることができない場合がある。また、98重量%を越える場合には、架橋度が低下し、耐溶剤性低吸水率化などか不十分となる傾向がある。さらに、30〜80重量%であることが好ましく、さらに好ましくは40〜60重量%である。

0029

不飽和基を2個以上有する多官能単量体は、架橋重合体組成物中に2〜80重量%の割合で含有されていることが好ましい。2重量%未満の場合には架橋が十分に進行せず、耐熱性、耐溶剤性などの低下が認められる傾向がある。また、80重量%を越えると、耐衝撃性などが低下し、プラスチックとしての特性低下が著しくなるといった問題が生じる場合がある。

0030

上記のポリオレフィン系共重合体組成物中には、機械的強度の向上、光学等方性向上、高屈折率化、低吸水率化、染色性向上、耐熱性向上、耐衝撃性向上などを目的として、各種の共重合可能なモノマが好ましく併用される。かかる併用可能なモノマとしては、芳香族ビニル系単量体オレフィンビニル単量体、(メタ)アクリル酸およびそのエステル系単量体、多価カルボン酸無水物などが挙げられる。かかる芳香族ビニル系単量体の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、ビニルトルエンクロロスチレンおよびブロモスチレンなどが挙げられる。通常は、性能および工業的に入手し易いなどの点からスチレン、α−メチルスチレンおよびp−メチルスチレンなどが用いられる。また、その他のビニル系単量体としては、(i)アクリロニトリルメタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体、(ii)メタクリル酸メチルアクリル酸メチルメタクリル酸シクロヘキシルメタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル酸(エステル)系単量体、(iii)無水マレイン酸などが好ましい具体例として挙げられる。

0031

上記のポリオレフィン系共重合体組成物における一般式(5)で表されるモノマと、不飽和基を2個以上有する多官能単量体との合計含有量は、架橋樹脂組成物中、30重量%以上であることが好ましく、さらに好ましくは40重量%以上である。すなわち、30重量%未満では、透明性、耐熱性、耐薬品性、耐衝撃性などが不十分なポリマとなる場合がある。

0032

本発明における成形体には、耐光性耐酸化劣化性帯電防止性を向上させる目的から各種紫外線吸収剤酸化防止剤帯電防止剤を添加することも有用である。特に、耐薬品性や耐熱性を低下させずに、これらの性能を向上させることが可能なことから、紫外線吸収性、あるいは、酸化防止性を有するモノマを共重合することが好ましい。かかるモノマの好ましい例としては、不飽和二重結合を有するベンゾフェノン系紫外線吸収剤、不飽和二重結合を有するフェニルベンゾエート系紫外線吸収剤、ヒンダードアミノ基を置換基として有する(メタ)アクリルモノマなどが挙げられる。これらの共重合モノマは0.5〜20重量%の範囲で使用されることが好ましい。0.5重量%未満の場合には添加効果が認められず、また、20重量%を越える場合には、耐熱性、機械的強度などが低下する傾向がある。

0033

透明樹脂の重合方法に関しては、特に制限はなく、通常公知の方法で重合することができる。透明樹脂がポリオレフィン系共重合体の場合、ラジカル開始剤の存在下または非存在下に上記の単量体混合物を所定の温度条件下に保つことによって重合することができる。塊状重合溶液重合懸濁重合および注型重合等各種の方法を用いることができる。本発明の透明架橋樹脂の重合度に関しては、特に制限はないが、重合率は高い方が好ましく、透明被膜などの溶液コーティング真空蒸着などの後加工を考慮すると90%以上が好ましい。本発明の透明樹脂の重合は、30〜250℃の温度範囲で行うことが可能であるが、重合温度を130℃以上、より好ましくは150℃以上にすることにより重合率を高めることができる。

0034

また、透明樹脂の成形法に関しても特に制限はないが、押し出し成形射出成形溶液成膜および注型重合等各種の方法を用いることができる。効果的な成形法としては、注型重合法が挙げられる。また、ガラスにはない機械的特性を考慮して、成形体の厚みは、0.7mm以下であることが好ましく、0.1〜0.5mmであることがより好ましい。

0035

次に染料受容層について説明する。

0036

染料受容層としては特に制限はないが、耐熱性、表面硬度の観点から、有機高分子無機微粒子を含む硬化被膜であることが好ましい。硬化被膜を構成する有機高分子の具体例としては、アクリル系樹脂シリコーン系樹脂ポリウレタン樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、セルロース類ポリビニルアルコール系樹脂尿素樹脂ナイロン樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂はそれぞれ単独での使用あるいは2種以上を併用することが可能であり、さらに各種硬化剤、架橋剤などを用いて三次元架橋することも可能である。特に表面硬度が重要な用途には、硬化可能な樹脂であることが好ましく、例えばアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂などの単独系ないしは複合系が好ましく使用される。また、表面硬度、耐熱性、耐薬品性、透明性などの諸特性を考慮した場合では、有機高分子としてシリコーン系樹脂を用いることが好ましく、下記一般式(1)で示される有機ケイ素化合物ないしはその加水分解物から得られるポリマを用いることがより好ましい。

0037

一般式(1) R1 a R2 b SiX4-a-b
(ここで、R1 は炭素数1〜10の有機基であり、R2 は炭素数1〜6の炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基、Xは加水分解性基であり、aおよびbは0または1である。)
具体的な例としては、(i)メチルシリケートエチルシリケート、n−プロピルシリケート、iso−プロピルシリケート、n−ブチルシリケート、sec−ブチルシリケート、およびt−ブチルシリケートなどのテトラアルコキシシラン類、およびその加水分解物、(ii)メチルトリメトキシシランメチルトリエトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシランエチルトリメトキシシランエチルトリエトキシシランビニルトリメトキシシランビニルトリエトキシシランビニルトリアセトキシシラン、フェニルトリメトキシシランフェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリアセトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、クロロメチルトリメトキシシランクロロメチルトリエトキシシラン、グリドキシメチルトメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ−グリシドキシブチルトリエトキシシラン、(3、4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3、4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、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、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリブトキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリフェノキシシラン、γ−(3、4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、γ−(3、4−エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、δ−(3、4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ−(3、4−エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエメトキシシランなどのトリアルコキシシラントリアシルオキシシラン、またはトリフェノキシシラン類またはその加水分解物、およびジメチルジメトキシシランフェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルメトキシエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルフェニルジエトキシシランなどのジアルコキシシラン、ジフェノキシシランまたはジアシルオキシシラン類またはその加水分解物が挙げられる。これらの有機ケイ素化合物は1種または2種以上添加することが可能である。特に、染色性を付与する目的にはエポキシ基グリシドキシ基を含む有機ケイ素化合物の使用が好適である。

0038

これらの有機ケイ素化合物は、キュア温度下げ、硬化をより促進させるためには加水分解して使用することが好ましい。加水分解物は、純水または塩酸酢酸あるいは硫酸などの酸性水溶液を添加、撹拌することによって得られる。純水あるいは酸性水溶液の添加量を調節することによって加水分解の度合いをコントロールすることも容易に可能である。加水分解に際しては、一般式(1)で示される化合物に含まれる加水分解性基と等モル以上、3倍モル以下の純水または酸性水溶液の添加が硬化促進の点で好ましい。

0039

加水分解に際しては、加水分解によりアルコール等が生成してくるため無溶媒で反応を行うことが可能である。また、加水分解をさらに均一に行なう目的で有機ケイ素化合物と溶媒とを混合した後、加水分解を行なうことも可能である。また、目的に応じて加水分解後のアルコール等を加熱および/または減圧下に適当量除去して使用することも可能であるし、その後に適当な溶媒を添加することも可能である。

0040

また、表面平滑性の観点からは、上記有機ケイ素化合物と併用して、エポキシ樹脂の使用が好ましい。表面平滑性については、100オングストローム以下であることが好ましいが、さらに透明導電膜等を染料受容層上に設けた場合の、透明導電膜低抵抗化の観点からは、50オングストローム以下であることがさらに好ましい。

0041

エポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールA型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールS型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂、クレゾール型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、1種あるいは、2種以上を混合して使用してもさしつかえない。特に、塗料化の容易さ、透明導電膜等を染料受容層上に設けた場合の、透明導電膜の耐久性の観点からは、エポキシ当量150〜600g/当量のビスフェノールA型エポキシ樹脂が好ましく使用される。

0042

エポキシ樹脂の添加量としては、80〜20重量%が好ましく、80重量%を越えると、耐熱性、透明導電膜等を染料受容層上に設けた場合の透明導電膜の耐久性が不十分となる傾向にあり、20重量%未満では、染料受容能力が低下し、表面平滑性、透明性が不十分となる傾向にある。60〜30重量%がさらに好ましい。

0043

無機微粒子を添加する目的としては、表面硬度の向上、屈折率の調節、機械的強度の向上、熱的特性の向上、無機微粒子を含む硬化被膜上に設けられる金属酸化物および/または金属窒化物膜、透明導電膜の耐久性向上などが挙げられる。かかる無機微粒子としては、被膜状態で透明性を損わないものであれば特に限定されない。作業性向上、透明性付与の点から特に好ましい例としては、コロイド状に分散したゾルが挙げられる。さらに具体的な例としては、シリカゾル酸化アンチモンゾルチタニアゾルジルコニアゾルアルミナゾル酸化タングステンゾルなどが挙げられる。無機微粒子の分散性を改良するために各種の微粒子表面処理を行っても、あるいは、各種の界面活性剤アミンなどを添加してあっても何ら問題はない。

0044

無機微粒子の添加量は、特に限定されないが、効果をより顕著に表すためには、透明被膜中に20重量%以上、80重量%以下であることが好ましい。すなわち、20重量%未満では、明らかな添加の効果が認められず、また、80重量%を越えるとプラスチック基体との接着性不良、染料受容能力の低下が起こったり、被膜自体のクラックが発生したり、耐衝撃性が低下するなどの問題を生じる場合がある40〜70重量%がさらに好ましい。

0045

無機微粒子の粒子径は、特に限定されないが、通常は1〜200nm、好ましくは5〜100nm、さらに好ましくは20〜80nmのものが使用される。平均粒子径が約1nmに満たないものは分散状態の安定性が悪く、品質の一定したものを得ることが困難であり、また200nmを越えるものは生成塗膜の透明性が悪く、濁りの大きくなる傾向にある。

0046

染料受容層となる硬化被膜は、作業性、被膜厚さ調節などから揮発性溶媒により希釈してコーティング組成物として透明樹脂成形体に塗布されることが好ましい。溶媒として使用されるものは、特に限定されないが、使用にあたって被塗布物表面性状を損なわないことが要求される。さらには、組成物の安定性、基材に対するぬれ性揮発性などをも考慮して、溶媒は決められるべきである。また、溶媒は1種のみならず2種以上の混合物として用いることも可能である。希釈溶剤としては例えば、水、アルコール、エステル、エーテルハロゲン化炭化水素ジメチルホルムアミドジメチルスルホキシドなどが目的に応じて種々使用可能であり、必要に応じて混合溶媒を使用することも可能である。微粒子状無機酸化物の分散性などの点から、水、アルコール、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ベンジルアルコールフェネチルアルコールフェニルセロソルブなどの極性溶媒が好ましく用いられる。

0047

また、無機微粒子を含む硬化被膜形成時に使用されるコーティング組成物には、硬化促進や低温硬化などを可能とする目的で各種の硬化剤を併用してもよい。これらの硬化剤の具体例としては、各種の有機酸およびそれらの酸無水物窒素含有有機化合物、各種金属錯化合物、あるいは金属アルコキシド、さらにはアルカリ金属有機カルボン酸塩炭酸塩などの各種塩、さらには、過酸化物アゾビスイソブチロニトリルなどのラジカル重合開始剤などが挙げられる。これらの硬化剤は2種以上混合して使用することも可能である。これらの硬化剤の中でも、コーティング組成物の安定性、コーティング後の被膜の着色の有無などの点から、特に下記の一般式(2)で示されるアルミニウムキレート化合物が有用である。

0048

一般式(2) AlXn Y3-n
式中のXはOL(Lは低級アルキル基を示す)、Yは、一般式(3)M1 COCH2 COM2 (M1 、M2 はいずれも低級アルキル基)で示される化合物に由来する配位子および、一般式(4)M3 COCH2 COOM4 (M3 、M4 はいずれも低級アルキル基)で示される化合物に由来する配位子から選ばれる少なくとも一つであり、nは0、1または2である。

0049

上記の一般式(2)で示されるアルミニウムキレート化合物としては、各種化合物を挙げることができるが、組成物への溶解性、安定性、硬化触媒としての効果などの観点から特に好ましいのは、アルミニウムアセチルアセトネートアルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート、アルミニウム−ジ−n−ブトキシドモノエチルアセトアセテート、アルミニウム−ジ−iso−プロポキシド−モノメチルアセトアセテートなどである。これらのアルミニウムキレート化合物は、1種または2種以上を混合して使用することも可能である。これらの、アルミニウムキレート化合物の添加量としては、10重量%以下が好ましく、5重量%以下がさらに好ましい。10重量%を越えると、染料受容層自体がに着色し、染色した際にのに色調の制御が困難となる場合がある。染料受容層を形成するコーティング組成物には、塗布時におけるフローを向上させ、硬化被膜の平滑性を向上させて被膜表面摩擦係数を低下させる目的で各種の界面活性剤を添加することも可能であり、とくにジメチルポリシロキサンアルキレンオキシドとのブロックまたはグラフト共重合体、さらにはフッ素系界面活性剤などが有効である。

0050

無機微粒子を含む硬化被膜形成時に使用されるコーティング組成物中には、被膜性能、透明性などを大幅に低下させない範囲で、無機微粒子以外の無機酸化物なども添加することができる。これらの添加物の併用によって基材との密着性、耐薬品性、表面硬度、耐久性、染色性などの諸特性を向上させることができる。添加可能な無機材料としては以下の一般式(6)で表される金属アルコキシド、キレート化合物および/またはその加水分解物が挙げられる。

0051

一般式(6) M(OR)m
(ここでRはアルキル基アシル基アルコキシアルキル基であり、mは金属Mの電荷数と同じ値である。Mとしてはケイ素チタンジルコンアンチモンタンタルゲルマニウム、アルミニウムなどである。)さらに耐候性を向上させる目的で紫外線吸収剤、また耐熱劣化特性向上法として酸化防止剤を添加することも可能である。

0052

染料受容層となる硬化被膜のコーティング組成物の塗布手段としては、刷毛塗り、浸漬塗りロール塗り、スプレー塗装スピン塗装流し塗りなどの通常行なわれる塗布方法が容易に使用可能である。透明樹脂成形体の両面に染料受容層を設けるためには浸漬塗りが好適である。

0053

コーティング組成物の塗布にあたっては、清浄化、密着性、耐水性等の向上を目的として各種の前処理を施すことも有効な手段である。特に好ましく用いられる方法としては活性化ガス処理薬品処理紫外線処理などが挙げられる。これらの前処理は、連続的または段階的に併用して実施することも十分可能である。前記の活性化ガス処理とは、常圧もしくは減圧下において生成するイオン電子あるいは励起された気体による処理である。これらの活性化ガスを生成させる方法としては、例えばコロナ放電、減圧下での直流低周波高周波あるいはマイクロ波による高電圧放電などによるものである。

0054

ここで使用されるガスは特に限定されるものではないが、具体例としては酸素窒素、水素、炭酸ガス二酸化硫黄ヘリウムネオンアルゴンフレオン水蒸気アンモニア一酸化炭素、塩素、一酸化窒素二酸化窒素などが挙げられる。これらは一種のみならず二種以上混合しても使用可能である。前記の中で好ましいガスとしては、酸素を含んだものが挙げられ、空気などの自然界に存在するものであっても良い。さらに好ましくは、純粋な酸素ガスが密着性向上に有効である。さらには同様の目的で前記処理に際しては被処理基材の温度を上げることも可能である。

0055

薬品処理の具体例としては、(i)苛性ソーダなどのアルカリ処理、(ii)塩酸、硫酸、過マンガン酸カリウム重クロム酸カリウムなどの酸処理、(iii)有機溶剤処理などが挙げられる。

0056

以上の前処理は連続的、または段階的に併用して実施することも十分可能である。

0057

染料受容層の膜厚は、特に限定されるものではないが、接着強度の保持、硬度、などの点から0.1〜50μmの間で好ましく用いられる。特に好ましくは0.3〜10μmである。

0058

染料受容層は、前記コーティング組成物を硬化させることによって形成されるが、硬化は加熱処理によって行なわれる。加熱温度はコーティング組成物の組成、透明樹脂成形体の耐熱性を考慮して適宜選択されるが、好ましくは50〜250℃である。50℃以下では、硬化が不十分であり、250℃以上では、硬化被膜の着色や劣化を生ずる。

0059

なお、染料受容層は、その耐熱性、耐擦傷性および耐薬品性、染色性をさらに向上させる目的から、同一組成比、あるいは異種組成比からなる組成物を2層以上設けてなる多層膜として形成させても何ら問題はない。染料受容層形成後の透明樹脂成形体の透明性は、無着色時の全光線透過率を指標として表した場合、60%以上が好ましく、さらには80%がより好ましい。また、光学等方性が要求される、液晶ディスプレイ用基板、カラーフィルター、光ディスク基板等の場合は、複屈折は30nm以下が好ましく、さらには15nm以下がより好ましい。本発明の染料受容層と透明樹脂成形体の間には、ガスバリア性の観点から、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜を設けることもできる。また、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜中には、効果促進、耐水性向上の目的で、有機ケイ素化合物(またはその加水分解物)およびアルミニウムキレート化合物を含有しても問題ない。

0060

酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂とは、各種の水溶性樹脂、例えばセルロースヒドロキシルアルキル置換誘導体ポリアクリルアミド、ポリ(メタ)アクリル酸およびその金属塩ポリ酢酸ビニルの完全または部分ケン化物ポリビニルピロリドン、さらにはポリヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートまたはその共重合体、アルキルポリアルキレンオキシド(メタ)アクリレートポリマーまたはその共重合体、親水性ウレタン樹脂ポリ塩化ビニリデン等のポリハロゲン化ビニリデンなどが挙げられるが、液晶セル組み立て後のガスバリヤ性の発現が可能であれば、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以上でも特にさしつかえない。特に、有機ケイ素化合物を使用する場合、相溶性架橋性の点からはヒドロキシ基含有ポリマー、例えばヒドロキシアルキルセルロース、一般にポリビニルアルコールと呼ばれるポリ酢酸ビニルの完全または部分ケン化物、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレートまたはその共重合体が好ましい。ヒドロキシアルキルセルロースのさらに具体例としては、ヒドロキシメチルセルロースヒドロキシエチルセルロースヒドロキシプロピルセルロースなどが挙げられる。また、ポリビニルアルコールとしては、平均重合度が250〜3000、ケン化度が50モル%以上のポリビニルアルコールが本発明には好ましく用いられる。平均重合度が250より小さい場合は耐久性、特に耐水性に乏しく、また3000より大きい場合は塗料化した後粘度が大きくなるため平滑な塗膜が得にくいなど作業上の問題がある。さらにケン化度が50モル%より低い場合はガスバリヤ性の面で十分な性能が期待できない。

0061

さらに、ポリヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、ポリヒドロキシエチルアクリレート、ポリヒドロキシエチルメタアクリレート、ポリヒドロキシプロピルアクリレート、ポリヒドロキシプロピルメタアクリレートやこれらのポリマー中への他モノマー、例えばメチルメタクリレートなどを共重合させたポリマーなどが挙げられる。

0062

また、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜においては、有機ケイ素化合物およびアルミニウムキレート化合物が耐久性、透明樹脂基材との接着性、耐水性および導電膜設置後のエッチング処理時に必要な耐塩酸性の向上の点で好ましく用いられる。また、これらの親水性樹脂、有機ケイ素化合物およびアルミニウムキレート化合物は、それぞれ1種または2種以上添加することが可能である。

0063

これら、無機微粒子および、有機ケイ素化合物、アルミニウムキレート化合物は先に述べた染料受容層の説明中に詳細に記載しており、同様の硬化が期待できる。

0064

上記の酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜は、染料受容層の形成と同様に通常揮発性溶媒に希釈してコーティング組成物として塗布されることが好ましい。溶媒として塗布されるものは、特に限定されないが、使用にあたっては被塗布物の表面性状を損なわぬことが要求され、さらには組成物の安定性、基材に対するぬれ性、揮発性などをも考慮して決められるべきである。また、溶媒は1種のみならず2種以上の混合物として用いることも可能である。これらの溶媒としては水、各種アルコール、エステル、エーテル、ケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリジノンなどの溶媒が挙げられる。

0065

さらに、かかる硬化被膜には添加剤、各種改良剤を含有させることも可能である。添加剤としては、表面平滑性を改良する目的で各種の界面活性剤が使用可能であり、具体的には、シリコン系化合物、フッ素系界面活性剤、有機界面活性剤などが使用できる。改良剤としては、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day・atm ]以下の樹脂および有機ケイ素化合物と相溶性のよい有機ポリマー、例えばアルコール可溶性ナイロン、さらにはエチルシリケート、n−プロピルシリケート、i−プロピルシリケート、n−ブチルシリケート、sec−ブチルシリケート、t−ブチルシリケートなどの4官能シラン化合物も添加することが可能である。また、各種エポキシ樹脂、メラミン樹脂アミド樹脂なども好適である。さらには、硬化促進や低温硬化などを可能とする目的で各種の硬化剤を併用してもよい。硬化剤としては各種エポキシ樹脂硬化剤、あるいは各種有機ケイ素樹脂硬化剤などが使用される。これらの硬化剤の具体例としては、各種の有機酸およびそれらの酸無水物、窒素含有有機化合物、各種金属錯化合物、あるいは金属アルコキシド、さらにはアルカリ金属の有機カルボン酸塩、炭酸塩などの各種塩、さらには、過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルなどのラジカル重合開始剤などが挙げられる。これらの硬化剤は2種以上混合して使用することも可能である。これらの硬化剤の中でも、コーティング組成物の安定性、コーティング後の被膜の着色の有無などの点から、特に前記のアルミニウムキレート化合物が有用である。

0066

これらの酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂および無機微粒子以外の添加成分は、ガスバリヤ性、耐熱性、耐候性、接着性あるいは耐薬品性など本発明が適応される用途に応じて種々の実用特性を改良し得るものである。

0067

また、かかる硬化被膜を形成するための組成物の調整においては、例えば各成分を単に混合する方法あるいは成分によってはあらかじめ加水分解などの処理を施したものを用いてさらに他の成分を混合する方法などが挙げられ、これらはいずれも本発明の組成物製造には有用な方法である。

0068

かかる硬化被膜のコーティング組成物の透明樹脂成形体上への形成手段は、前記染料受容層形成手段と同様である。

0069

酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、ガスバリヤ性付与、接着強度の保持、硬度、金属酸化膜および/または金属窒化膜の耐久性、透明導電膜の耐久性などの観点から0.1〜10μmの間で好ましく用いられる。特に好ましくは0.3〜2μmである。

0070

また、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜を付与した場合のカラーフィルターのガスバリヤ性は、50[cc/m2 ・day ・atm ]以下が好ましく、より好ましく10[cc/m2 ・day ・atm ]以下であり、1[cc/m2 ・day ・atm ]以下がさらに好ましい。

0071

なお、かかる硬化被膜は、そのガスバリヤ性、導電性、耐久性、耐熱性、耐擦傷性および耐薬品性をさらに向上させる目的から、同一組成比、あるいは異種組成比からなる組成物を2層以上設けてなる多層膜として形成させても何ら問題はない。

0072

本発明における染料受容層の少なくとも片面上には、ガスバリヤ性、低水蒸気透過性を向上させるため、金属酸化物および/または金属窒化物および/または透明導電膜を設けることもできる。透明導電膜としては、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化錫酸化カドミウムなどの金属酸化物、金、銀、銅、パラジウムニッケル、アルミニウム、クロムなどの金属、導電性高分子などの導電性薄膜が用いられる。中でも透明性、低抵抗などの諸特性を考慮した場合、ITOが好ましく用いられる。ITO膜などの金属酸化物薄膜金属薄膜成膜方法としては、真空蒸着法イオンプレーティング法スパッタリング法コーティング法スプレイ法などの公知の手法を用いることができる。また、スパッタリング法としては、直流方式、高周波方式、マグネトロン方式などの公知の方法が用いられる〔スパッタリング現象(金原粲著、東京大出版発行、1984年刊行)参照〕。成膜時の基板温度は、透明性、低抵抗化、接着性、耐熱性、耐薬品性を考慮し、透明樹脂、硬化被膜の種類などによって適宜選択される。また、ITOの組成比は透明導電膜として要求される、表面抵抗値比抵抗、透明性等によって決定されることが好ましいが、低抵抗化、透明性の観点から、SnO2 の含有量を25重量%以下とすることが好ましく、さらに、より低抵抗値にするためには、ITOターゲットをITOの真密度に近づけた高密度ITOターゲットの使用が好適である。透明導電膜の膜厚は、特に限定されないが、導電性、成膜時間および機械的特性を考慮して、150〜5000オングストロームの範囲から適宜選択されることが好ましい。

0073

金属酸化物膜、金属窒化物膜を成膜する方法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法高周波放電方式、直流方式、マグネトロン方式などのスパッタリング法などの手法を用いることができるが、高ガスバリヤ性を付与するためには、スパッタリング法が好ましく使用され、その中でも高周波放電方式スパッタリング法がより好ましく使用される。高周波放電スパッタリング法により成膜された金属酸化物膜は、誘電体、または絶縁体である金属酸化物をスパッタリングゲートとして用い、不活性ガス雰囲気下および/または活性ガス雰囲気下で成膜される。また、スパッタリング用ガスとしては、He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等の不活性ガスが好ましく用いられるが、コスト、入手の容易性スパッタリング率の観点から、Arが特に好ましく使用される。また、活性化ガスとしては、O2 、N2 、CO、CO2 等が用いられるが、金属酸化物膜成膜に際しては、スパッタリング中の酸素欠損を補う目的で、O2 が好ましく用いられる。O2 濃度(不活性ガスに対する分圧)としては、無機微粒子を含む硬化被膜の種類、基板温度、ターゲット材料、スパッタリングレイト投入電力によって適宜選択されるが、0.1〜10%が一般的である。本発明においては、染色層のプラズマダメージの軽減の観点から5%以下が好ましく、より好ましくは1%以下である。また、ガスバリヤ性、高透明性、接着性、耐熱性、耐薬品性の観点から成膜時の基板温度は、透明樹脂、硬化被膜の種類などによって適宜選択される。金属酸化物膜および/または金属窒化物膜の材料としては、例えば、Si、Zr、Ti、Y、Yb、Mg、Ta、Ce、Hf、などからなる金属、SiO2 、ZrO2 、TiO2 、Y2 O3 、Yb2 O3 、MgO、Ta2 O5 、CeO2 、HfO2 などからなる金属酸化物膜、Si3 N4 などの金属窒化物から選ばれた1種、あるいは2種以上の混合物が挙げられるが、コスト、透明性、ガスバリア性、金属酸化物膜上に設けられる透明導電膜の耐久性の観点から、Si、Al、Tiから選ばれた1種、あるいは2種以上の混合物の金属の酸化物あるいはSi3 N4 などの金属窒化物が好適である。金属酸化物膜および/または金属窒化物膜のガスバリヤ性は、100[cc/m2 ・day ・atm ]以下が好ましく用いられる。より好ましく0.01〜50[cc/m2 ・day ・atm ]である。金属酸化物膜および/または金属窒化物膜の膜厚は、特に限定されないが、成膜時間、ガスバリヤ性付与、透明導電膜の耐久性の観点から、好ましくは50〜2000オングストローム、より好ましくは100〜1200オングストロームである。

0074

本発明のカラーフィルターにおいてはその染色度向上のために、染料受容層は、成形体の両面に設けられ、少なくとも各面の一部分が染められていることが必要である。特に、分光特性の同じ染料が表と裏で重なる方が色の鮮明さの点から好ましい。また、両面を染色することによって、成形体の厚みのため、表面の色と裏面の色が重なり、見る角度によっては、鮮明な画像が得られない場合は、各色の境界に、ブラックマトッリックスを設けることもでき、また、一方のパターンを小さめに転写し、液晶ディスプレイの視野角内では、異る色の重なりを防ぐこともできる。

0075

また、染料を用いることによって、顔料分散型カラーフィルターで問題となる消偏作用をなくすことができ、表示特性を向上することができる。しかし、染色が片面のみの場合、染色濃度に限界があるためカラー表示品位が、顔料分散型に比べ劣るため、両面を染める必要がある。

0076

本発明のカラーフィルターは分光特性の異なる複数の染料で染料受容層を染め分け色パターンを与えることで形成される。染色方式は、湿式転写昇華転写溶融転写等、特に限定されない。また、顔料を用いて、染料受容層を染めても、光学特性が確保できればなんらさしつかえない。さらに、染色方式につて詳細に説明すると、(1)フォトリソグラフィー技術による染色浴を用いる方法、または、(2)熱昇華性染料を用いた色パターン転写方法などが挙げられる。

0077

(1)法では、次の工程を経て色パターンを形成することができる。染料受容層上にフォトレジストパターンを形成し、所定の分光特性を有する染料を水、アルコールまたは有機溶剤などの溶媒中に溶解または均一に分散させ染料浴を形成し、染料受容層を染料浴中で該染料と接触させこれを発色し、色パターンを形成し、レジストパターンを、染料受容層表面から剥離する。この操作を反対面にも行う。

0078

なお、レジスト層を構成するために使用するレジストの種類は特に制限されない。また、レジストの塗布方法は、特に限定されず、通常、乾燥後の膜厚が0.5〜2μmになるように塗布する。また、レジスト層のパターニングはパターンマスクを介して紫外線などの放射線照射し、続いて現像し、必要に応じてリンス処理を行い、乾燥することにより行われる。また、(1)法で用いられる染料は、特に限定されないが、酸性染料反応性染料分散染料などが好ましく用いられる。

0079

また、(2)法では、次の工程を経て色パターンが形成することができる。まず、ニトロ系、アゾ系、キノフタロン系、アントラキノン系等の熱昇華性染料(分散染料)、カチオン染料、反応性染料、酸性染料等の色料エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネ−ト、水溶性アクリル樹脂アルキド樹脂、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム加工澱粉ロジン変性フェノール石油樹脂重合アマニ油等の樹脂または油脂、エチルアルコールイソプロピルアルコールトルエン酢酸エチルセロソルブキシレンミネラルターペンオクタノールブチルセロソルブアセトンテトラヒドロフラン、水、脂肪族炭化水素溶剤等の溶剤から、印刷方式により適宜組み合わせて選択し、均一に分散させグラビアインキフレキソインキスクリーンインキオフセットインキ平版インキ)等とする。得られたインキを用い、紙、金属板、フィルム、樹脂板などのインキ受容体の表面に色パターンを印刷する。色パターンが印刷されたインキ受容体を、染料受容層に密着させ、150〜250℃に加熱し、色パターンを染料受容層に転写させる。あるいは各色単色のインキ受容体を作成し、レーザーサーマルヘッド加熱ローラー等で所定のパターンに加熱し染料を転写させる。これらを、両面に行なう。あるいは、昇華染料を含むコーティング組成物を調合し、染料受容層を設けた基板上にディップコートロールコート等で、熱昇華性染料を含む硬化被膜を染料受容層上に設ける。これを、レーザー、サーマルヘッド、加熱ローラー等で両面から所定のパターンに加熱し、両面同時に染料を転写する。(2)法で用いられる熱昇華性染料、インキの調整方法や、印刷手法は特に限定されないが、コスト的には、両面同時に染色法が好ましい。また、転写される染料は、染料受容層を越え、透明樹脂成形体、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜に及んでも特に問題はない。

0080

また、これらのインク中には、インク性能の向上、調整を目的に流動性調整剤乾燥性調整剤、色調、濃度調整剤、光沢、耐久性調整剤、硬化促進剤等の補助剤を添加することもできる。

0081

本発明によって得られた染料受容層は、被膜形成時に生じる架橋時の収縮が無機微粒子を含有する分だけ緩和されるため、例えば、STN方式液晶ディスプレイ用カラーフィルターに必要な±0.1μm以内の表面の平滑性は十分保持される。また、無機微粒子を含有する染料受容層中で染料は無機微粒子間に挟持されて存在しているため、染料の溶出は起こりにくく、かつ、染料の堅ろう度は向上する。さらに、酸素透過係数が10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜、金属酸化物および/または金属窒化物膜を含むカラーフィルターにおいては、染料受容層はこれらのガスバリヤ性に優れた被膜層に挟まれ、酸素や水分の影響を受けにくく、染料の耐候性は向上する。これらの理由により、染料受容層に対する保護層は特に必要としない。

0082

本発明によって得られるプラスチックカラーフィルターは、色分解性、耐熱性、耐候性、ガスバリヤ性、耐衝撃性、グレージング性、耐薬品性などに優れることから、カラー液晶表示素子、カラー固体撮像素子などにおいて好ましく用いられ、特に、軽量で薄く、ガラスに比べ耐衝撃性も優れることから、携帯用情報機器用カラー液晶ディスプレイや、反射型カラー液晶ディスプレイに好適である。また、本発明の、ITOなどの透明導電膜を有するプラスチックカラーフィルターは、その透明導電膜の導電性が高温においても維持されることから、特に、液晶ディスプレイ用途の基板兼カラーフィルターとして好ましく使用される。この耐熱性透明導電膜基板兼カラーフィルターはTN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、強誘電液晶FLC:Ferroelectric Liquid Cristal)型などの単純マトリックス型MIM(Metal-Insulator-Metal)型、TFT(Thin-Film Transistor)型などのアクティブマトリックス型などの液晶ディスプレイに適用可能であるが、製造プロセスが比較的単純であることから単純マトリックス型液晶ディスプレイに好ましく用いられる。

0083

また、染料受容層を染料で染めずに透明導電膜を設けて使用した場合、耐熱性透明導電膜基板として利用でき、この耐熱性透明導電膜基板と耐熱性透明導電膜基板兼カラーフィルターよって液晶を挟んだ構成において、液晶層を挟持した基板は、高度なガスバリヤ性を有し、液晶層はこれら複数の高ガスバリヤ性層に挟持された構造となる。よって、基板自身の通気性透湿性が大幅に低減するとともに、染料受容層および液晶層への通気性、透湿性が大幅に軽減され、酸素の透過による染料および液晶物質の劣化、水分の透過による表示装置消費電力の増加等の問題が解決され、カラーフィルター層および液晶ディスプレイ全体の寿命信頼性が大きく改善される。

0084

本発明のカラーフィルターを用いた液晶ディスプレイの製造方法としては、公知の方法を適用することができる。例えば、単純マトリックス型液晶ディスプレイの場合〔液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編、日刊工業新聞社発行、1989年刊行)p.531参照〕、カラーフィルター付き基板洗浄後、透明導電膜成膜、透明導電膜微細加工レジスト塗布、現像、エッチング、レジスト洗浄除去)、配向膜形成、ラビング処理、洗浄、シール剤印刷、基板張合せ、加熱・加圧真空脱気液晶注入注入口封止、液晶セル分断偏向板光反射板等の張付けなどの工程を順次経ることによって液晶ディスプレイ素子が得られる。これらの液晶ディスプレイ製造工程においては、該カラーフィルターを使用した液晶ディスプレイ用基板の耐熱性、機械的特性、機械的特性などの諸特性を考慮して製造条件が設定されるべきである。

0085

以下、本発明を実施例をもとにさらに具体的に説明する。

0086

本発明中で用いられる全光線透過率、色度は、スガ試験機(株)製、SMコンピューターを用いて測定した。色度の測定は、各色について、1cm以上の幅の測定用パターンを基板の端に設けその部分で行ない、XYZ表色系(JIS Z8701)で表した。曲げ試験は、JIS K−7203に基づいて行なった。耐溶剤性は、アセトンを含浸させたガーゼで表面をラビングし、その時の光沢変化目視により評価した。ガラス転移温度は、Mettler社製DSC30を用いて測定し、JIS規格K−7121に従ってデータ処理し、2nd runのTmgを用いた。耐擦傷性は、#0000のスチールウールで表面を擦り、傷つき具合から判定した。接着性、は被膜表面に1mmの基材に達するゴバン目を被膜の上から鋼ナイフで100個いれて、セロハン粘着テープ商品名“セロテープ”、ニチバン株式会社製)を強くはりつけ、90度方向に急速にはがし塗膜剥離の有無を調べた。被膜厚および表面粗さは、小坂研究所(株)製 表面粗さ測定器SE−3300で測定した。ガスバリヤ性は、MOCON 社製 OX−TRAN 2/20MHを用いて、等圧式クーロメトリック法により酸素透過率を測定した。表面抵抗は、LorestaMCP-TESTER-FP(三菱油化(株)製)を使用し、室温で測定した。透明導電膜耐熱性、150℃に設定したオーブン中に2時間加熱した後に室温まで冷却し、透明導電膜を製膜した後のカラーフィルターの外観を目視で観察した。透明導電膜耐薬品性は、40℃3%苛性ソーダ水溶液中に5分間、透明導電膜を製膜した後のカラーフィルターを浸漬し、その後流水で5分間洗浄を行い、精製水で置換した後にガーゼで水切りを行って外観を目視で観察した。

0087

実施例1
(1)透明樹脂の調製
N−イソプロピルマレイミド40g
N−シクロヘキシルマレイミド21g
スチレン23g
α−メチルスチレン9g
ジビニルベンゼン7g
アゾビスイソブチロニトリル0.05g
を混合,溶解させ、キャスト重合により、注型成形した。キャスト重合は、次のように行った。

0088

大きさ150mm×150mm、厚さ5mmの2枚のガラス板外周辺部を、軟質塩化ビニルガスケットで貼り、2枚のガラス板の距離が0.5mmになるように組立てた。この組立てたガラス板の中へ、前記の単量体混合物を12g注入し、70℃で8時間、100℃で1時間、さらに150℃で1時間重合させ、架橋構造からなる透明な成形板(以下、成形板(I)とする)を得た。

0089

この成形板(I)のガラス転移温度は200℃であり、全光線透過率は90%であった。また、室温における曲げ弾性率は398kg/mm2 、曲げ強さ9kg/mm2 を示し、耐溶剤性も良好なものであった。

0090

(2)染料受容層の形成
回転子を備えた反応器中にフェニルトリメトキシシラン95.3gを仕込み液温を10℃に保ち、マグネチックススターラーで撹拌しながら0.01規定の塩酸水溶液26gを徐々に滴下する。滴下終了後冷却をやめて、フェニルトリメトキシシランの加水分解物を得た。

0091

得られた加水分解物17.3gにメタノール216g、ジメチルホルムアミド216g、シリコン系界面活性剤0.5g、ビスフェノール−A型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、商品名エピコート827)167.5gを添加混合し、さらにコロイド状シリカゾル触媒化成工業(株)製、商品名OSCAL−1235、平均粒子径40nm)540g、アルミニウムアセチルアセトネート13.5gを添加し、充分撹拌した後、コーティング組成物(A)とした。

0092

前記(1)によって得られた成形板(I)に、コーティング組成物(A)を引上げ速度20cm/分の条件で浸漬塗布し、ついで90℃/10分の予備硬化を行い、さらに110℃/4時間加熱して、成形板(I)上に透明な硬化被膜を設け、染料受容層とした。以下、得られた染料受容層含む成形板を成形板(II) とする。この染料受容層と成形板(I)の接着性は良好であり、耐擦傷も良好であった。

0093

(3)染料受容層の染色
前記(2)によって得られた成形板(II)に、ポジ型レジスト「PFR−3003」(日本合成ゴム(株)製)を回転数3000rpmでスピンコートした後、80℃、10分間乾燥処理し、成形板(II)上にフォトレジスト層を設けた。その後、所定のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線を照射し、現像液「PD524」(日本合成ゴム(株)製)を用いて現像処理することによってレジストパターン層を得た。このレジストパターン層付き成形板(II)を、赤色の分散染料ミケトン・PS・レッド4BF1gと純水500gよりなる染色浴に80℃で5分間浸漬し、染料受容層である硬化被膜の染色を行った。その後、レジストパターン層全体に紫外線を照射し、上記の現像液によってフォトレジスト層を除去し、水洗乾燥の後、染料受容層に第一の色パターン(赤)を形成した。この操作を逆の面にもパターンが重なるように行った。

0094

次に、上記と同様の手順によって、レジストパターン層の形成−染色−レジストパターン層の除去の操作を繰り返して行い、第二(緑)、第三(青)の色パターンを形成し、カラーフィルター層を形成した。この、カラーフィルター層形成後の成形板を成形板(III)とし、各色の特性値を表1に示す。

0095

(4)透明導電膜の製膜
前記(3)によって得られた成形板(III)の一方の表面に、ITOを主成分とする透明導電膜を直流マグネトロンスパッタリング法により、以下の条件で約1000オングストローム製膜した。

0096

スパッタリング条件
ターゲット材料: ITO(SnO2 10wt%)
スパッタ導入ガス: ArおよびO2
スパッタ製膜真空度: 2.0 ×10-3 Torr
投入電力: 1.5 kw
基板温度: 120 ℃
スパッタリングレイト: 100オングストローム/分
このITO膜を形成した面の室温における表面抵抗は、22オーム/□であった。このITO膜を設けた透明板を180℃にて1時間加熱した後に室温まで冷却し、再び表面抵抗を測定したところ初期の値と同じ22オーム/□であり、外観に何ら変化がなく、優れた耐熱性を有することを確認した。また、耐薬品性も外観に異常なく良好であった。

0097

実施例2
実施例1において、(3)の操作を下のように代えて行った。

0098

(3)染料受容層の染色
赤色の昇華性染料であるカヤセット・レッドB(日本化薬株式会社製)、10gに対し、ロジン変性フェノール10gおよび舶純亜麻No7(東新油脂株式会社製)に10g、300号ソルベント10g、バ−サミド125(ヘンケル白水株式会社)を加え三本ロールで混練したものを赤色インクとして調整した。同様にカヤセット・ブルーFR(日本化薬株式会社製)、カヤセット・ブルーFR/カヤセット・イエローA−G(1:1)混合物(日本化薬株式会社製)それぞれ用いて、青色インクおよび緑色インクを調整した。得られた3種類のインクを用いて、オフセット印刷法により赤色、緑色、青色のパターンを、上質紙モザイク状に印刷し、染料供給物とした。このパターンが印刷された上質紙を、成形板(II)の染料受容層となる無機微粒子を含む硬化被膜の表面に10Kg/cm2の圧力下で押し付け、200℃・3分間の条件で成形板(II)の染料受容層にモザイク状の赤色、緑色、青色のパターンを転写印刷し、カラーフィルター層を形成した。この操作をパターンが重なるように逆の面にも行なった。この、カラーフィルター層形成後の成形板を成形板(IV)とし、各色の特性値を表1に示した。

0099

実施例2によって得られたカラーフィルターのITO膜を形成した面の室温における表面抵抗は、22オーム/□であった。このITO膜を設けた透明板を180℃にて1時間加熱した後に室温まで冷却し、再び表面抵抗を測定したところ初期の値と同じ22オーム/□であり、外観に何ら変化がなく、優れた耐熱性を有することを確認した。

0100

実施例3
実施例1において、(2)以降の操作を下のように代えて行った。

0101

(2)酸素透過率10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜の形成
(a)コーティング組成物(B)の調製
回転子を備えた反応器中にγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン95.3gを仕込み、液温を10℃に保ち、マグネチックススターラーで撹拌しながら0.01規定の塩酸水溶液26gを徐々に滴下する。滴下終了後冷却をやめて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの加水分解物を得た。

0102

得られたγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン加水分解物5gと、ポリビニルアルコール(平均重合度600、ケン化度91.0〜94.0モル%)の50重量%の水溶液90g をビーカー量した後、攪拌下で水260g 、1,4ジオキサン50g、シリコン系界面活性剤0.5g、アルミニウムアセチルアセトナート5gをそれぞれ添加し、さらにコロイド状シリカゾル(触媒化成工業(株)製、商品名OSCAL−1132、平均粒子径13nm)166.7g添加し、十分撹拌混合してコーティング組成物(B)とした。

0103

(b)塗布およびキュア
前記(1)によって得られた成形板(I)をカセイソーダ水溶液を用いて浸漬処理した後、コーティング組成物(B)を用い、引上げ速度10cm/分の条件で浸漬塗布し、ついで90℃/5分の予備硬化を行い、さらに140℃/2時間加熱して、成形板(I)上に硬化被膜を設けた。得られた酸素透過率10[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]以下の樹脂と無機微粒子を主成分としてなる硬化被膜を有する成形板を、以下成形板(V)とする。この硬化被膜と成形板(I)の接着性は良好であった。

0104

(3)染料受容層の形成
実施例1と同様に染料受容層を成形板(V)上に形成し、染料受容層を形成した成形板を成形板(VI)とした。

0105

(4)染料受容層の染色
カヤセット・レッドB(日本化薬株式会社製)25g、カヤセット・フラビンFG25g(日本化薬株式会社製)、エチルセルロース50g、テトラヒドロフラン800g、イソプロピルアルコール100gを混合したものを赤色塗料として調整した。

0106

この赤色塗料に、前記(3)によって得られた成形板(VI)を浸漬し、引上げ速度20cm/分の条件で浸漬塗布し、ついで60℃/10分の条件で加熱し、成形板(VI)上に赤色染料供給層を設けた。ついで200℃に加熱された0.08mmおきに深さ0.1mm幅0.16mmの溝がある加熱ローラー間を1秒/cmの速度で赤色染料供給層つき成形板(VI)を通し、アセトンで洗浄し、両面の染料受容層に赤色パターンを形成した。

0107

ついで、カヤセット・ブルーA−2R(日本化薬株式会社製)50g、エチルセルロース50g、テトラヒドロフラン800g、イソプロピルアルコール100gを混合した青色塗料を調整し、赤色パターンを形成した成形板上に上記同様に浸漬塗布し青色染料供給層を設けた。ついで、赤色パターンに重ならないように位置決めし、赤色同様上記加熱ローラー間を通し、転写、洗浄し、両面の染料受容層に青色パターンを形成した。

0108

ついで、カヤセット・ブルーFR(日本化薬株式会社製)10g、カヤセット・フラビンFG40g(日本化薬株式会社)エチルセルロース50g、テトラヒドロフラン800g、イソプロピルアルコール100gを混合したものを緑色塗料として調整し、赤色および青色パターンを形成した成形板上に上記同様に浸漬塗布し緑色染料供給層を設けた。ついで、赤色および青色パターンに重ならないように位置決めし、赤色同様上記加熱ローラー間を通し、転写、洗浄し、両面の染料受容層に緑色パターンを形成した。この、カラーフィルター層形成後の成形板を成形板(VII)とし、各色の特性値を表1に示す。

0109

(5)金属酸化物膜の製膜
前記(4)によって得られた成形板(VII)の一方の表面に、金属酸化物のSiO2 を高周波放電スパッタリング法により以下の条件で約200オングストローム製膜した。

0110

スパッタリング条件
ターゲット材料: SiO2
スパッタ導入ガス: Ar
スパッタ製膜真空度: 3.5 ×10-3 Torr
投入電力: 1.5 kw
基板温度: 120 ℃
スパッタリングレイト: 50オングストローム/分
得られたプラスチック光学部品を成形板(VIII) とする。

0111

(6)透明導電膜の製膜
前記(5)によって得られた成形板(VIII) のSiO2 膜の表面に、ITOを主成分とする透明導電膜を直流マグネトロンスパッタリング法により、以下の条件で約2000オングストローム製膜した。

0112

スパッタリング条件
ターゲット材料: ITO(SnO2 10wt%)
スパッタ導入ガス: ArおよびO2
スパッタ製膜真空度: 2.0 ×10-3 Torr
投入電力: 1.5 kw
基板温度: 120 ℃
スパッタリングレイト: 100オングストローム/分
得られたカラーフィルターのITO膜を形成した面の室温における表面抵抗は、22オーム/□であった。このITO膜を設けた透明板を180℃にて1時間加熱した後に室温まで冷却し、再び表面抵抗を測定したところ初期の値と同じ22オーム/□であり、外観に何ら変化がなく、優れた耐熱性を有することを確認した。また、耐薬品性も良好であった。また、ガスバリア性も0.08[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]であり、カラーフィルターとして良好な値を示した。

0113

得られたカラーフィルターを用い単純マトリックス型液晶ディスプレイの製造方法の公知の方法の一つである「液晶デバイスハンドブック」(日本学術振興会第142委員会編、日刊工業新聞社発行、1989年刊行)p.531記載の方法に従い、透明導電膜微細加工(レジスト塗布、現像、エッチング、レジスト洗浄除去)、配向膜形成、ラビング処理、洗浄、シール剤印刷、基板張合せ、加熱・加圧、真空脱気、液晶注入、注入口封止、液晶セル分断、偏向板・光反射板等の張付けなどの工程を順次経て単純マトリックス型液晶ディスプレイを製作したところ、染料受容層への染料の固着が十分な赤色、緑色、青色のパターンを有するカラー液晶ディスプレイが得られた。

0114

実施例4
実施例1の(2)中のビスフェノール−A型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、商品名エピコート827)を同社“エピコート834”に変更した以外は、実施例3と同様に行なった。各色の特性値を表1に示す。

0115

得られたカラーフィルターのITO膜を形成した面の室温における表面抵抗は、25オーム/□であった。このITO膜を設けた透明板を180℃にて1時間加熱した後に室温まで冷却し、再び表面抵抗を測定したところ初期の値と同じ25オーム/□であり、外観に何ら変化がなく、優れた耐熱性を有することを確認した。また、耐薬品性も良好であった。また、ガスバリア性も0.08[cc(STP)/m2 ・day ・atm ]であり、カラーフィルターとして良好な値を示した。

0116

比較例1
実施例1の(3)において、カラーフィルター層の形成を片面だけにとどめた以外は同様に行った。各色の特性値を表1に示す。

0117

比較例2
実施例2の(3)において、カラーフィルター層の形成を片面だけにとどめた以外は同様に行った。各色の特性値を表1に示す。

0118

比較例3
実施例3の(4)において、加熱ローラーの片方を加熱しなかった以外は実施例3同様に行なった。各色の特性値を表1に示す。製作した単純マトリックス型液晶ディスプレイは、染料受容層への染料の固着が十分な赤色、緑色、青色のパターンを有するカラー液晶ディスプレイが得られたが、鮮やかに欠けていた。

発明の効果

0119

本発明により、色分解性、耐久性、耐熱性、導電性、ガスバリヤ性、耐擦傷性、および耐薬品性に優れ、かつ軽量、薄型で耐衝撃性に優れ、見掛け上の染色度が高いカラーフィルターが得られ、カラー液晶表示素子、カラー固体撮像素子などにおいて色分解用途のカラーフィルターに好適に用いられる。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社ポラテクノの「 液晶表示装置及び偏光板」が 公開されました。( 2020/07/16)

    【課題】表示の品質を向上させた液晶表示装置を提供する。【解決手段】 視認側から入射してくる外光を受けて波長変換された光を出力する波長変換層32と、波長変換層32よりも視認側に配置された液晶層22と、... 詳細

  • 富士フイルム株式会社の「 フィルター、バックライトユニット及び液晶表示装置」が 公開されました。( 2020/07/09)

    【課題】本発明は、広い色再現域と高い輝度を両立した液晶表示装置、及び、これに用いるフィルター及びバックライトユニットを提供する。【解決手段】少なくとも一種の色素と、少なくとも一種の特定のバインダーを含... 詳細

  • AGC株式会社の「 ガラス板」が 公開されました。( 2020/02/27)

    【課題】例えば面状発光装置の導光板として用いた場合に、取り扱いを容易にしつつ、輝度を向上させる。【解決手段】ガラス板12は、表面である第1の面(26)と、表面に対して背面を構成する第2の面(32)と、... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ