JPS63129302A - カラ−フイルタ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカラー液晶表示装置の液晶セル等に内股すると
好適なカラーフィルターに関するものである。詳しくは
、ガラス等の基板上に凹版または凹版オフセット印刷方
式により着色皮膜ヲ形成したカラーフィルターに関する
。

（従来の技術） 液晶？用いたフルカラー表示装置は丁でに実用化されて
おり、博型軽殴、低電圧駆動、低消費電力という特徴が
あり、また幾つかのパネル？配列した大型ディスプレー
も実用化されている。これ等の装置は基本的には液晶セ
ルの内部あるいは外部に設けられたレッド、グリーン、
ブルーの６色のパターン化されたフィルタ層に対応して
液晶？光学的シャッターとして駆動させてフルカラー？
再現する方式である。

フィルタ１−のパターン化は多くの方法が提案されてい
るが、大別してフォトリングラフイー？利令 用したものと印刷によるものとに−けられる。

前者はたとえば周知の方法でパターン化したレジスト１
換？利用して染色、抜染、蒸着あるいは工ッチング法等
によりカラーパターン？形成する方法であり、一方後者
は文字通り印刷により直接カラーパターンを形成する方
法である。フォトリングラフイー法は印刷法に比べ寸法
精度が高く、微細パターンを形成できるという利点があ
るが、印刷法に比べ少なくともレジスト膜の塗工、露光
、エツチング、レジスト膜の剥離の各工程？余分に繰り
返さなければならない。これに対して印刷法は印刷と乾
燥ケ繰り返丁だけでパターン化ができろため、低コスト
で、しかも量産性に優れている。

さらに印刷技術の発椹により高い寸法精度および平滑度
？有する微細パターンの印刷が可能となっており、耐性
のあるカラーフィルタの開発が急務となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 液晶？用いたフルカラー表示において、カラーフィルタ
ーが液晶セル内に設けられる場合、耐熱性、新′＃、性
、耐薬品性、透明性、基板への接着性の而で秀れた特性
？必要とする。つまり液晶セル製【青プロセス上、洗浄
工程から耐薬品性が要求され、配向膜形成工程、透明導
電模形成工程等から耐熱性が要求されろ。待に透明導亀
模の形成については、通常液晶セル？それぞれ独立に制
御する回路としてはマトリックス楚の薄膜トランジスタ
ーや非線形素子等の薄膜素子？用いた場合カラーフィル
ター上に対向共通電極を設ける事でフルカラー表示が可
能であり、透明ＪＡ！模形成時には常温で嘆付けが可能
である。しかし、このような方法で作られた液晶セルは
非膚にコストが高く、セルとしての歩留りも良い。−刃
駆動素子？用いない方法としてＸ−Ｙ単純マトリクス方
式があり、液晶？挾む２枚の基板すなわち信号側を極基
板と走査側電極基板をそれぞれＸとＹととで画素亀嘱？
形成して表示ｊるものである。前者はゼラチンを用いた
染色法でも保穫・沓？設けることで十分対応可能である
が、後者の方式に対してカラーフィルター１の上に透明
画素電極？設けることは、従来の染料東Ｍ蟹のフィルタ
一層の材料に用いる有機フィルターでは耐熱性が不十分
でシワ、クラック等？発生する。一方耐熱性の点でメラ
ミン樹脂は優れているがガラス基板に対して密着性に劣
るという問題がある。

（発明の目的） 本発明は上記の耐熱性の点で種々の検討髪施し、実現し
ｔこもので、低コストな印刷法？用いてカラーフィルタ
ーが形成でき、透明画素電極がフィルターの上に保護層
なしで直接形成することが可能なカラーフィルター？提
供するものである。

（問題点？解決するだめの手段） すなわち本発明は、基体上に、２００〜５００℃の熱雰
囲気で透明性？失なわず硬化発熱ピーク温度が２００℃
以上である溶剤ｏＴｄ型の熱硬化性メラミン樹脂および
　エポキシ樹脂と色素と分散助剤を主成分とする着色層
を所定色数所望パターン状に印刷形成してなること？特
徴とてるカラーフィルターである。

本発明のカラーフィルターは、着色層？凹版もしくは凹
版オフセント印刷法により形成されるものであり、色素
として耐光性、耐熱性に優れかっ輯脂中での分散性の良
い有機顔料？用いるのが好ましいものである。

（発明の詳述） 第１図にカラーフィルター？使用したカラー液晶表示装
置の一例？示すが、図において、光源から出た白色ｔ　
Ｉｌｌが偏光板（２）透明基板（３１？通り透明画素成
極（４）配向膜１５）、液晶（６）配向膜（７）透明画
素電ｆｆｌ　＋８１１ａ−介して着色ＩＩ　＋９１　？
通り三原色に分解される。

画素電極（４）と・８）に印加された醒気信号に応答し
て、液晶（６）が配回し、偏光板ｕ１１の作用により光
学的シャッターとして動作し、電気信号が三原色として
情報化される。この時、着色層（９）としてゼラチン？
染料にて染色したもの？用いていたため、着色皮膜の耐
熱性の点で劣るので、透明画素成極（８）？着色層（９
）の下に形成しなければならなかった。その結果、液晶
１６）と透明画素成極１８）の間には着色層（９）が介
在するため、成田０Ｎ−ＯＦＦに対する液晶の応答時間
が遅くなり、液晶パネルの視野角もせまくなり、視差に
よる色ずれも起きや丁かθた。

従ってカラー液晶表示＠曖の性能としては悪いものとな
る。本発明は、着色層（９）上に１１接透明画素電極？
形成したとしてもカラーフィルターにクラック、シワ、
色の濁り等が発生しない、耐熱性と皮膜強度？有する。

種々のバインダ樹脂について詳細に比較検討した結果、
熱硬化準の樹脂としてエポキシ樹脂、メラミン樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられろか、そ
れぞれ長所、短所があり、カラーフィルター用インキの
ノくインダ樹脂としてエポキシ樹脂とメラミン樹脂？混
合する事により安来性能ｆ１すべて満足させる事？見出
した。各々の樹脂？単独に用いた場合の特徴？以下に述
べる。エポキシ樹脂単独？用いた場合、着色層の厚みが
０．５μ〜３μという＃嘆では、硬化剤に酸無水物（ヘ
キサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸）
？投入しても薄膜のため硬化剤が昇華してしまい十分な
架橋密度が得られない。またアミン系硬化剤？用いると
インキのポットライフが短くまた硬化物？着色させろた
め透過率に影４？及ぼす。メラミン樹脂単独？用いた場
合、アミン基が６官能で複雑婚な三次元の網状慣性？も
つ高分子であるため耐熱性が比較的高い。熱可塑性樹脂
の大部分が１００〜１５０°Ｃで溶融するのに対しメラ
ミン樹脂は２００〜５００°Ｃと高いが、ガラス基板に
対して密着性が悪く、もろい弱点がある。

そこで両者？混合する事によりエポキシ樹脂でガラス基
板に対する密着性？メラミン樹脂で耐熱性及び皮膜強度
？有する着色層が形成でき、その上に直接透明連成画素
電極の形成が可能となった。

メラミン樹脂とエポキシ樹脂？ブレンドした時の架橋反
応はエポキシ環とアミノ基の開環反応である。ただし顔
料？分散する。侍にバインダー団脂としてメラミン樹脂
とエポキシ慟脂？ブレンドした形で投入すると分散中に
一部架橋反応が進行してインキの貯蔵安定性？著しく損
ない、きわめて短時間でゲル化する。従って、顔料？分
散するときはメラミン樹脂とエポキシ樹脂に対して別々
にインキ化し、その後に所望の比率でもって２踵のイン
キ？混合するものである。本発明に使用可能な２つの樹
脂は着色が少なくアルコール注水酸基？有する溶剤に可
溶であれば問題ないが、メラミンに対する相溶性の点で
、エポキシ樹脂のエポキシ当量は１０００以下である事
が好ましい。またメラミン樹脂とエポキシ樹脂の配合比
率はメラミン樹脂に対してエポキシ樹脂が５重電％から
３０市量％の範囲で（見合することによりカラーフィル
ターに対する要求特性を全て満足する。逆にメラミン樹
脂よりもエポキシ樹脂が多くなると耐熱性が劣化してく
る。

以下、本発明に使用可能なエポキシ樹脂とメラミン樹脂
の代表例？商品名にて示す。

■ビスフェノール型エポキシ樹脂 エピコート　８１５．８１９．８２７．８２８．８３２
．８５４　。

１００１　．１００４．１００７ （油化シェルエポキシ（掬４ｉり ゛リメラミン樹 脂−パン　２０８Ｅ−６０、２０Ｈ３、１２０サイメル
　３５０，３２７　　（三井東圧化学ｍ製）■ベンゾグ
アナミン切崩（メラミン樹脂の一種）サイメル　１１２
３．１１２５（三井東圧化学■復）など 本発明に使用可能な色素はバインダー樹脂同様。

耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性、耐液晶性、耐光性が要求
されるため顔料が望ましい。さらに適正なスペクトルお
よび透明性が心安とされるため該顔料は可視光の吸収係
数が大きく、かつ平均−次粒子径が可視光に対して充分
車代いもの？選択する必安があるため、有１幾顔料が望
ましい。該顔料の一次粒子径は透明性の点から０．３μ
以下、好ましくは０．１μ以下が望まれるため、サンド
ミル、ニーグーあるいは２本ロール等により既知の方法
で顔料の一次粒子径？小さくして透明性および吸収係ａ
？向上させることも有効である。

下記に本発明に使用ＯＴ能な顔料として諸耐性の優れた
材料？カラーインデックス（Ｃ，１，）ナンバーにて示
すＯ Ｃ，Ｉ　、黄色顔料　２４．８６．９３．９４．１０８
．１０９゜１１０．１１７　、１２５　、１５７．１３
８　。

１４７．１５３．１５４　、１６６．１６８Ｃ，１，オ
レンジ顔料　３６．４３．５１．５５．５９．６ＩＣ，
１，赤色顔料　９７．１２２　、１２５　、１４９．１
６８．１７７゜１７８．１８０．１８７．１９０　　％
１９２゜２０９．２１５　、２１６または２１７゜２２
０　．２２３　．２２４　．２２６　．２２７　　。

２２８　．２４０ Ｃ，１，バイオレット顔料　１９．２３．２９．３０　
ｊ７゜４０　．５０ Ｃ，１，青色顔料　１５　、１５：１　、１５：３　、
１５：４　、１５：６　。

２２．６０．６４ Ｃ，１，緑色顔料　７，３６ Ｃ’、１．ブラウン顔料　２３．２５．２６Ｃ’、１．
黒色顔料　７ 本発明に使用可能な溶剤は前記エポキシ樹脂及びメラミ
ン樹脂？溶解し、かつ印刷適性に溶剤の蒸発速度が大き
な影響？与える。これは凹版の画線部に付与されたイン
キ？凹版から転写体へ転移する工程と転写体上のインキ
？基板へ転写する工程？有するオフセット印刷法により
パターン形成するため、再現性及び繰り返しによる形状
の崩れ？防ぐため、本発明に使用し得る溶剤は少なくと
もアルコール注水酸基２１個以上有し、かつ沸点が１２
０℃〜２６０℃の脂肪族アルコール、好ましくは多価ア
ルコール誘導体のうちから選ばれる１種または２種以上
の混合溶剤が上記要求？満だ丁こと？見出した。

以下に本発明に使用可能な溶剤名？示す。

エチレングリコール、 エチレングリコールモノメチルエーテル。

エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリ
コールインプロピルエーテル、エチレングリコールモツ
プチルエーテル。

エチレングリコールモノへかシルエーテル。

エチレングリコールモノアセテート、 メトキシメトキシエタノール、 ジエチレングリコール、 ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレン
グリコールモノエチルエーテル。

ジエチレンクリコールモツプチルエーテル、ジエチレン
グリコールモノアセテート。

トリエチレングリコールモノメチルエーテル。

トリエチレングリコールモノエチルエーテル。

プロピレングリコール、 プロピレングリコールモノメチルエーテル。

プロピレングリコールモノエチルエーテル。

プロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、プロピ
レングリコールイノプロビルエーテル。

プロピレングリコールモツプチルエーテル。

プロピレングリコールモノアセテート。

１−ブトキシエトキシプロパノール。

これ等の溶剤のうち低沸点のものは高沸点のものと、高
沸点のものは低沸点のものと組み合わせて乾燥速度？調
整する。また溶剤組成により流動寺性が多少異なってく
るため、ｍ剤選択は印刷速度や池の組成物の内容により
最終的に決定される。

本発明によるカラーフィルター用インキはこれまで述べ
た樹脂、顔料、溶剤？混練するだけで原則的に製造５Ｔ
能である。しかし、同一樹脂を用いた場合、顔料が異な
るとインキの流動特性が異なるし、さらに最適なスペク
トル？与える各色の顔料含有酸が異なるため結果として
各色のインキ性状に大きな違い？生じる。この場合１分
散助剤の添加が有効である。分散助剤は顔料の分散性？
向上させ、かつ顔料の再凝集を防市する効果があるため
、チキントロピー性の低下インキ粘度の低下。

透過の向上および塗膜の平滑性の向上などの効果がある
。

次に本発明に使用可能な分散助剤として１例えば陽イオ
ン活゛性剤、陰イオン活性剤、非イオン活性剤等の界面
活性剤もしくは有機色素誘導体が挙げられる。好ましく
は有機色素誘導体がよい。有機色素誘導体とは有機顔料
または染料の誘導体であり、例えばアゾ系、フタロシア
ニン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリレン
系、ペリノン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、イ
ンインドリノン系、キノフタロン系、トリフェニルメタ
ン系、金属錯塩系の有機色素化合物に置換基？１〜４個
有する化合物である。置換基とは、水酸基、カルボキシ
ル基、スルホン咳基、カルボンアミド基等や下記一般式
によってなされる置換基である。

−ＣＨ２−Ｘ　　−Ａ （Ｘ：酸素またはイオウ原子、入ニアリール基） 八 −Ｃｌ−Ｉ２０ＸＮ　（ （Ｘ：アルキレン基、　Ｒ１，Ｒ２：水素原子、アルキ
ル基またはＲ４とＲ２とで少なくとも窒素原子？含む複
素環） Ｒ１ −（’ｆ（２Ｎ　（ （Ｒ７：アルキル基またはアリール基。

Ｒ２：アルキル基または了り−ル基、あるいはＲ１とＲ
２とで少なくとも窒素原子？含む複素環） （Ｒ１：水素原子、アルキル基。

Ｎ：アルキレン基。

Ｒ２：アルキル基、アルコキシアルキル基マたはシクロ
アルキル基。

Ｒ５＝アルキル基またはシクロアルキル基あるいはＲ２
とＲ５とで少なくとも窒素原子？含む複素環） なお、有機顔料と、前記誘導体の母体有機色素とは通常
色相の関係から同一のものが組合せられるが、必ずしも
一致している必要はない。

なお、カラーフィルターの構造として第２図に示すよう
に、各色の着色フィルター４１２１１１３１１４１の間
に黒色の遮光層（１５１としてカーボンブラックのよう
な黒色顔料あるいはシアン、マゼンタ、イエロー各顔料
の混色顔料？含む着色組成物によりパターン？形成する
とよい。遮光層＋ｔＳ＋も着色フィルタ層（１２１Ｒ１
３）ｉ１４１と同様に耐熱性？要求されるからメラミン
の々口き耐熱性樹脂中に上記のような顔料？分散させた
もの？用いると良い。カラーフィルター用インキの＃ａ
は基本的には通虐の印刷インキの復改方法とはほとんど
変わりがない。当該インキは２００℃〜２３０°０２〜
６時間加熱するだけで実用上充分な機械強度と基板に対
する密着性が得られ定着する。以下に本発明になるカラ
ーフィルター用インキについて述べる。

（インキ例） メラミン樹脂として三井東圧化学＋４［！サイノル３５
０（商品名）とエポキシ樹脂として油化シエルエポキシ
製エピコート８２８１ｆ各々ジエチレングリコール七ノ
エチルエーテルとエチレングリコールモツプチルエール
？２：１で混合した溶剤を各々の樹脂に対して２０％溶
解したフェス？復改した。次に上記の各々のフェスに顔
料および必要に応じ分散助剤１体質顔料および溶剤？加
えて３本ロールで充分練肉し、赤色、緑色、青色のイン
キ？それぞれ製造した。双方の１ｆｔ脂の比率としては
メラミンのインキに対してエポキシのインキ？２０重欧
％投入し最終のインキとした。

各色について下記のような組成で練肉２行った。

（比率は全て重電％である） ここで体質顔料はアエロジルＲ−９７２（日本アエロジ
ル＠Ｊ）？用いた。また各色の顔料および分散助剤の組
成？以下に示す。

（赤色フィルタ用） ｒつ顔　料 リオノーゲンレッドＧＤ（東洋インキ製造Ｉ掬製Ｃ，１
，ピグメントレッド１６Ｂ）７０部とりオノーゲンオレ
ンジＲ（東洋インキ＃ｑｔｍ４Ｊ（’、Ｉ。

ピグメントオレンジ５６）３０部との混合物■分散助剤 下記構造式の化合物 （緑色フィルタ用） Ｌ’Ｄ顔　料 リオノールグリーン２ＹＳ（東洋インキ′＃造ｔｍ製Ｃ
，１，ピグメントグリーン３６）７５部とりオノーゲン
エロ−６Ｇ（東）羊インキ製造！ｍ’４Ｊｃ、Ｉ。

ピグメントエロー１５４）２５部との混合物■分散助剤 下記の低塩素化銅フタロシアニン誘導体ｎ＝１．７ （青色フィルタ用） ４Ｄ　顔　　料 リオノープルーＥＳ（東洋インキ’ＥＪ　＠　ｆａ　Ｃ
。

■、ピグメントブルー１５：６）８０部とりオノーゲン
バイオレットＲＬ（東洋インキ製造■製Ｃ０■、ピグメ
ントバイオレット２３）２０部との混合物 ・■分散助剤 下記の銅フタロシアニン誘導体 ｎ　＝　２．０ （カラーフィルターの製＠） ｌ　第３図は本発明のインキ？用い℃凹版オフセット印
刷法で基材に印刷する状態？示した斜視図である。凹版
（２００μ巾、版深１０μｍ　）　Ｌ１７１上に実施例
１で作製したインキ（ＩｇＩ＆塗布し、ドクターｕ８１
で余分のインキａ９￥かきとった後、ブランケット１２
０１上に凹版＋１７１上にインキ？転移させ、ブランケ
ット１２０１？ガラス基板２１１の所まで移動させブラ
ンケット１護上のインキ？ガラス基板１２１＋上に転写
させる。

この操作？各色繰り返丁ことによりパターン形成した。

その結果、下記の特注？持つカラーフィルター？作成し
た。

Ｄ分光特性・・・第４図（実線）に示す。

′■耐熱性・・・２３０℃、２時間の加熱処理で第４図
（一点鎖線）に示すように分光透 過率変化が５％以内である。

′、す透明画素電極の膜付は適性・・・カラーフィルタ
ー上に保護層なしで透明導電膜？高温 スパッタリングして１０Ω／口〜１５Ω／口の透明導電
層ｆｆ模付けしてもク ラック、シワ等の発生なし。

■耐薬品性、耐溶剤性・・・浸漬あるいは超音波洗浄に
よる結果？第１表に示す。

第１表 超音波槽に１分間ディップした。

引き上げ直後の外観　◎→色変化・シワ・クラック無し
セロテープ剥離○→剥離なし く発明の効果） 本発明によるカラーフィルター用インキからなるカラー
フィルターは着色層の耐熱性が高いので加熱処理し℃も
フィルターの分光特性が悪化せず、また機械的強度が向
上されるため従来低抵抗な透明専心１４？設けるのに保
護層？必要とし℃いたが直付けが可能となる。また、印
刷が可能なためフォトリングラフイー法と比較すると工
程が短くなって低コストなカチツイルター？供給するこ
とができる。

さらに、第３図に示すような印刷法で形成できるため大
型カラーフィルターの作製が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー液晶表示装置の一例？示す模式断面図、
第２図は本発明のカラーフィルターの−実施例？示す断
面図であり、第３図は本発明のインキ？用いてカラーフ
ィルター作成する印刷の概要？示す説明図、第４図は本
発明のインキにより優られたカラーフィルターの分光特
注？示すグラフ図である。 １１１・・・光源　　　　　（１２１Ｇ３１１１４＋・
・・着色フィルタ一層ｆ２＋＋Ｉｌｌ・・・偏光板　　
　！１５１・・・遮光層１３１１Ｑ）・・・透明基板　
　（１６）・・・透明基板（・１）ｆ８）・・・透明画
素成極　　Ｕη・・・版＋５）　ｆ７１・・・配向膜ｔ
１８）・・・ドクター６）・・液晶　　　　　　　は９
・・・インキ（９）・・・カラーフィルター　１２０１
・・・ブランケット１２１１・・・透明基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基体上に、２００〜５００℃の熱雰囲気で透明性を
   失なわず硬化発熱ピーク温度が２００℃以上である溶剤
   可溶型の熱硬化性メラミン樹脂およびエポキシ樹脂と色
   素と分散助剤を主成分とする着色層を所定色数所望パタ
   ーン状に印刷形成してなることを特徴とするカラーフィ
   ルター。 ２）色素が有機顔料である特許請求の範囲第１項記載の
   カラーフィルター。 ３）着色層の上に透明導電膜を直接膜付けする特許請求
   の範囲第１項記載のカラーフィルター。 ４）着色層が凹版もしくは凹版オフセット印刷法により
   印刷形成されたものである特許請求の範囲第１項記載の
   カラーフィルター。