JP2000239497A - 透明保護膜用熱硬化樹脂組成物、透明保護膜及びカラーフィルタ - Google Patents
透明保護膜用熱硬化樹脂組成物、透明保護膜及びカラーフィルタInfo
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Abstract
明保護膜を形成することができる熱硬化性樹脂組成物を
提供し、且つ該熱硬化性樹脂組成物を塗布して成膜し、
熱硬化させてなる透明保護膜を提供し、且つ該透明保護
膜を有するカラーフィルタを提供する。 【解決手段】 本発明の透明保護膜用熱硬化性樹脂組成
物は、(1)水酸基及びカルボキシル基から選ばれた1
種以上の反応基、(2)エポキシ、(3)場合に応じて
エチレン性二重結合、を有するアクリル共重合体、並び
に溶剤を主成分として含む。熱硬化性樹脂組成物に含ま
れる水酸基又はカルボキシル基は、ガラス基板等に対し
ての基板密着性を出す。また、エチレン性二重結合は熱
硬化時に開裂・重合反応し、膜中の架橋密度を向上させ
る。本発明の透明保護膜用熱硬化樹脂組成物は、水酸基
又はカルボキシル基、エポキシを有しているにもかかわ
らず、経時的に安定な状態で保存することができる。
Description
の透明保護膜に適した熱硬化性樹脂組成物、該熱硬化性
樹脂組成物を用いて形成した透明保護膜、及びカラーフ
ィルタに関し、特に表示品質に優れ信頼性の高いカラー
液晶表示装置を可能とするカラーフィルタ用の透明保護
膜に適した熱硬化性樹脂組成物、及び該熱硬化性樹脂組
成物を用いて透明保護膜を形成したカラーフィルタに関
する。
ラーの液晶表示装置が注目されている。一般に、カラー
液晶表示装置は、カラーフィルタと対向電極基板とを対
向させ、その間隙部(1〜10μm)に液晶層を形成し
た構造である。該カラーフィルタは、透明基板上にブラ
ックマトリックスと複数の色(通常、赤(R)、緯
(G)、青(B)の3 原色、或いはイエロー、マゼン
ダ、シアンの3原色)の画素による着色層、または、最
近ではカラーホログラムを備え、この上に透明保護膜と
透明電極が順に積層された構造である。そして、各色の
着色層R、G、Bのそれぞれの画素やカラーホログラム
に対応する部分の液晶層の光透過率を制御することによ
りカラー画像を得るように構成されている。
護膜は、カラーフィルタからイオン性物質等を出さない
ようにするパッシベーションの機能や、画素を保護する
ために密着性があり強度のある保護膜とする機能や、カ
ラーフィルタの透明基板表面のうねりに起因するギャッ
プムラ、R、G、Bの画素間でのギャップムラ、あるい
はR、G、Bの各画素内でのギャップムラを平坦化する
役割を果たしている。また、カラーフィルタにおける透
明保護膜は、光を透過させるために透明性が高いことも
必要である。
れ、硬度が高く、透明性の高い透明保護膜を形成するこ
とができる熱硬化性樹脂組成物を提供し、且つ該熱硬化
性樹脂組成物を塗布して成膜し、熱硬化させてなる透明
保護膜を提供し、且つ該透明保護膜を有するカラーフィ
ルタを提供することを目的とする。
ために、本発明の透明保護膜用熱硬化性樹脂組成物は、
(1)水酸基及びカルボキシル基から選ばれた1種以上
の反応基、及び(2)エポキシを有するアクリル共重合
体、並びに溶剤を主成分として含むことを特徴とする。
熱硬化性樹脂組成物は、(1)水酸基及びカルボキシル
基から選ばれた1種以上の反応基、(2)エポキシ、及
び(3)エチレン性二重結合を有するアクリル共重合
体、並びに溶剤を主成分として含むことを特徴とする。
酸基又はカルボキシル基は、ガラス基板等に対しての基
板密着性を出すことができる。
ポキシは、環状エーテル及び脂環式エポキシから選ばれ
た1種以上であることが好ましく、これらのエポキシは
嵩高い骨格構造を有する熱硬化性樹脂であるので、得ら
れた透明保護膜は硬度が高いものとなる。前記環状エー
テルは、オキセタンアクリレート〔化合物名:(3−メ
チル−3−オキセタニル)メチルアクリレート〕及びオ
キセタンメタクリレート〔化合物名:(3−メチル−3
−オキセタニル)メチルメタクリレート〕の1種以上か
ら選択することができる。
開裂・重合反応し、膜中の架橋密度を向上させる。
(1)及び(2)の反応基或いは化学構造、或いは上記
の(1)、(2)及び(3)の反応基或いは化学構造を
有する化合物を混合し共重合させてアクリル共重合体を
得、さらに溶剤を混合希釈して所望の粘度に調整するこ
とができる。
溶剤には、水100重量部に対して20重量部以下の溶
解性の溶剤が、吸湿性がなく、エポキシと水との反応が
抑制でき、熱硬化性樹脂組成物を経時的に安定に保つの
で、好ましく用いられる。このような水溶解性の溶剤に
は、例えば、酢酸−3−メトキシブチル、プロピレング
リコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレング
リコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシ
−3−メチル−1−ブチルアセテート、プロピレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコ
ールモノブチルエーテルアセテートが挙げられる。
硬化性樹脂組成物の粘度が1cps〜100cpsとな
るように調整することが望ましい。特に好ましくは、1
cps〜10cpsとなるように調整するのが良い。
護膜について説明する。
示す概略構成図である。図1において、本発明のカラー
フィルタ1は、透明基板2に赤、緑及び青からなる画
素、或いは、イエロー、マゼンダ、シアンからなる画素
を用いて所定のパターンで形成された着色層3およびブ
ラックマトリックス4と、着色層3を覆うように形成さ
れた透明保護膜5を備え、透明保護膜5上に液晶駆動用
の透明電極6が形成されている。
明基板2としては、石英ガラス、パイレツクスガラス、
合成石英板等の可撓性のないリジット材、あるいは透明
樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキ
シブル材を用いることができる。この中で特にコーニン
グ社製7059ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり
寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、
また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガ
ラスであるため、カラー液晶表示装置に使用するカラー
フィルタに適している。
色パターン3R、緑色パターン3Gおよび青色パターン
3Bがモザイク型、ストライプ型、トライアングル型、
4 画素配置型等の所望の形態で配列されてなり、ブラッ
クマトリックス4は各着色パターンの間および着色層3
形成領域の外側の所定領域に設けられている。
スクを介して露光・現像して形成したパターンを染色す
る染色法、感光性レジスト内に予め着色顔料を分散させ
ておき、フォトマスクを介して露光・現像する顔料分散
法、印刷インキで各色を印刷する印刷法、透明基板上に
予め透明導電層を形成し、この透明導電層上にポジレジ
スト層を形成し、フォトマスクを介して露光・現像して
透明導電層の所定箇所を露出させた後、透明基板を電着
液中に浸漬した状態で透明導電層に通電して電着を行い
着色層を形成する電着法等、いずれの方法を用いて形成
してもよい。
色法、顔料分散法、印刷法、電着法のいずれを用いても
形成することができ、また、クロム蒸着等により形成し
てもよい。
樹脂組成物を、着色層とブラックマトリックスが形成さ
れた透明基板上にスピンコーター、ロールコーター、ス
プレイ、印刷等の方法により、乾燥膜厚0.5μm〜2
0μm、好ましくは1μm〜8μmで塗布し、その後、
加熱して形成される。スピンコーターを使用する場合、
回転数は500〜1500回/分の範囲内で設定するこ
とが好ましい。
化性樹脂組成物中のアクリル共重合体中に存在するエポ
キシ、特に、環状エーテル及び脂環式エポキシと、同じ
くアクリル共重合体中に存在する水酸基及びカルボキシ
ル基から選ばれた1種以上の反応基とが熱により反応し
て硬化が行われる。
をカラーフィルタ層と基板ガラスとの密着性改善を目的
として本発明の熱硬化性樹脂組成物に添加してもよい。
善するために、界面活性剤を添加してもよい。
加熱処理は、通常、100〜250℃、5〜90分程度
の条件で行うことができる。この加熱処理により、熱硬
化性樹脂組成物中に含有されるエポキシが、水酸基及び
/又はカルボキシル基と反応して塗膜が硬化して透明保
護膜となる。また、この時にエチレン性二重結合が開裂
・重合反応して、架橋密度を高める効果を有する。
ムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(S
nO)等及びその合金等を用いて、スパッタリング法、
真空蒸着法、CVD法等の一般的な成膜方法により形成
され、必要に応じてフォトレジストを用いたエッチング
により所定のパターンとしたものである。この透明電極
の厚みは20〜500nm程度、好ましくは100〜3
00nm程度である。以下、実施例により、本発明を詳
細に説明する。
000(ポリスチレン換算)のアクリル共重合体を得
た。
00(ポリスチレン換算)のアクリル共重合体を得た。
000(ポリスチレン換算)のアクリル共重合体を得
た。
ート180S65:商品名、油化シェルエポキシ社製) 上記の各樹脂の希釈に使用する場合、経時的に樹脂を安
定に保つ性質の溶剤を次に検討した。下記の表1に列挙
した各溶剤について、水100重量部に対する各溶剤の
溶解性を下記の表1に示す。また、下記の表1に列挙し
た各溶剤で上記各樹脂を希釈した場合の各樹脂の経時安
定性を調べその結果を下記の表1に示す。希釈は、固形
分濃度40重量部で行い、希釈後、B型粘度計で粘度を
測定し、密閉した容器で室温暗所に30日間保存した
後、B型粘度計で粘度を測定した。各溶剤種による樹脂
の経時安定性の評価は、粘度上昇が10%未満を○、粘
度上昇が10%以上を×とした。
それぞれ酢酸−3−メトキシブチルで粘度6cps程度
まで希釈し、良く洗浄したガラス基板ならびにカラーフ
ィルタにスピンコートし、十分に乾燥した後、ホットプ
レートにて、80℃で5分間プレベークを行い、その
後、クリーンオーブンにて230℃で30分間最終硬化
を行うことによって、透明保護膜を形成した。最終硬化
後の透明保護膜の膜厚は、約1.5μmであった。得ら
れた透明保護膜の耐温純水性、耐溶剤性、耐熱性、可視
光透過率(400nm〜700nm)、250℃、1時
間後の可視光透過率、鉛筆硬度を測定し、その結果を下
記の表2に示す。また、各評価方法を下記に示す。
0(1900)8.5に準じてカッターで碁盤目状キズ
を形成し、キズ上に粘着テープを張った後、粘着テープ
を剥離し、キズの形状で評価した。 耐温純水性:80℃の純水に1時間浸漬した後、碁盤目
テープ剥離テストをして評価した。 耐溶剤性:40℃のNメチルピロリドンに1時間浸漬し
た後、碁盤目テープ剥離テストをして評価した。 耐熱性:250℃のクリーンオーブン中に1時間放置し
た後、碁盤目テープ剥離テストをして評価した。 250℃、1時間後の可視光透過率:透明保護膜が形成
されたガラス基板に関して、波長400〜700nmに
おける透過スペクトルを測定し、その後、この基板をク
リーンオーブン中で250℃で60分間加熱した後、同
様に波長400〜700nmにおける透過スペクトルを
測定し、加熱前後における透過スペクトルの変化を調
べ、以下の基準により、透明保護膜の透過率に関する耐
熱性を評価した。透過率の測定は、顕微分光測光装置
(型式:OSP−SP100、オリンパス社製)を用い
た。 ○:透過スペクトルの変化が1%未満 ×:透過スペクトルの変化が1%以上 鉛筆硬度:JIS K5400(1990)鉛筆引っか
き試験のうち、84・1試験法に準じた。
は、水酸基、カルボキシル基から選ばれた1種以上の反
応基、エポキシを有しているにもかかわらず、経時的に
安定な状態で保存することができ、しかも、該熱硬化性
樹脂組成物を用いた保護膜は、透明性が高く、硬度が高
く、緻密で、基板密着性が良い。特に、LCD等のカラ
ーフィルタ用保護膜として用いるのに好適である。
は、水酸基又はカルボキシル基を有しているので、ガラ
ス基板等に対しての基板密着性が優れている。
図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 (1)水酸基及びカルボキシル基から選
ばれた1種以上の反応基、 (2)エポキシ、を有するアクリル共重合体、並びに溶
剤を主成分として含むことを特徴とする透明保護膜用熱
硬化性樹脂組成物。 - 【請求項2】 (1)水酸基及びカルボキシル基から選
ばれた1種以上の反応基、 (2)エポキシ、 (3)エチレン性二重結合、を有するアクリル共重合
体、並びに溶剤を主成分として含むことを特徴とする透
明保護膜用熱硬化性樹脂組成物。 - 【請求項3】 前記エポキシが、環状エーテル及び脂環
式エポキシから選ばれた1種以上である請求項1又は2
記載の透明保護膜用熱硬化性樹脂組成物。 - 【請求項4】 前記環状エーテルが、オキセタンアクリ
レート及びオキセタンメタクリレートから選ばれた1種
以上である請求項3記載の透明保護膜用熱硬化性樹脂組
成物。 - 【請求項5】 前記溶剤の水溶解性は、水100重量部
に対して20重量部以下である請求項1又は2記載の透
明保護膜用熱硬化性樹脂組成物。 - 【請求項6】 請求項1、2、3、4又は5記載の透明
保護膜用熱硬化性樹脂組成物を塗布して成膜し、熱硬化
させてなる透明保護膜の400nm〜700nmの可視
光領域における透過率が90%以上であることを特徴と
する透明保護膜。 - 【請求項7】 透明基板上に、赤、緑及び青からなる画
素、或いは、イエロー、マゼンダ、シアンからなる画素
が設けられ、該画素上に請求項1、2、3、4又は5記
載の透明保護膜用熱硬化性樹脂組成物の透明保護膜が形
成されてなるカラーフィルタ。 - 【請求項8】 透明基板上に、赤、緑及び青からなる画
素、或いは、イエロー、マゼンダ、シアンからなる画
素、及びブラックマトリックスが設けられ、さらに該表
面上に請求項1、2、3、4又は5記載の透明保護膜用
熱硬化性樹脂組成物の透明保護膜が形成されてなるカラ
ーフィルタ。
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