【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野〕
本発明は、カラー液晶表示素子に使用されるカラーフィ
ルターを形成するインキに関するものであり、詳しくは
、凹版オフセット、凸版オフセット、グラビアオフセッ
ト等のオフセット印刷法によりカラーフィルターを形成
するためのインキに関する。
【従来の技術】
カラーフィルターはガラス等の透明基板上に赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色をモザイク状もしくはスト
ライブ状に着色したものである。
従来よりカラーフィルターは、ゼラチンやアクリル系樹
脂などの染色基質を酸性染料などの水溶性染料により染
色するタイプが主流であった。
この方法は１色線度がよく、分光特性のよいカラーフィ
ルターの製法であるが、一方で、ＲｌＧ、Ｂの３色を染
色するにあたり、公知の事実としてフォトリソグラフィ
ー工程を３回使用する。
したがって、高コスト化は避けられない障壁であり、大
型化にも不適性であるという問題をかかえている。
したがって、低コストのカラーフィルター製造法として
、最近、オフセット印刷法による製造法が脚光を浴びて
いる。すなわち、この方法はカラーフィルターのＲ，Ｇ
、Ｂ着色層を印刷により形成し、焼き付けて作成するも
のである。
ところが、このオフセット印刷法によるカラーフィルタ
ー製造には、使用するインキに問題があり解決が求めら
れている。
すなわち、インキは樹脂を主体とするワニスに０．１〜
１μｍ程度に微細に粉砕した顔料を分散させて作成する
わけであるが、このタイプの従来のインキには次の問題
がある。
１、顔料はいくら微細に粉砕したとしても０． １μｍ
程度の粒径が限界であり、色純度が悪い。
２、所望の分光特性を発現するためにはインキ厚を３〜
４μｍに厚く印刷する必要性があるが、厚く印刷すると
、顔料粒子および副次的に添加する体質顔料（エアロジ
ルなど）粒子などにより、光の透過性が悪くなる。また
、顔料粒子や体質顔料粒子により光の散乱も発生し問題
となる。
上述のように従来のカラーフィルター用インキは、液晶
表示特性の画質に影響する大きな問題を抱＾ていたわけ
である。
［発明が解決しようとする課題Ｊ
上述のように従来の技術では色純度が悪く、分光特性も
不十分であるカラーフィルター用インキしか提供できな
いという問題点を有していた。
そこで本発明はこのような問題点を解決するためのもの
で、その目的とするところは、１〜１０μｍに成膜した
ときに可視光透過率９０％以上を示すポリイミド前駆体
とＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドとを主成分とするワニ
スに水溶性染料を分散ではなく完全に分子状態に溶解す
ることにより、透明性がよく、色純度がよく、分光特性
も優れたカラーフィルター用インキを提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段Ｊ
本発明のカラーフィルター用インキはポリイミド前駆体
とＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミドからなるワニスを主成
分とする。
ポリイミドは通常数μｍの膜厚でも褐色に着色しており
、カラーフィルターとしては不適当な素材であったが、
最近、１〜ｌＯμｍでも可視光透過率９０％を示すよう
なものも開発されている。
したがって、このような材料を用いれば、耐熱性の観点
からも、インキにした時点でのガラスへの焼き付は後の
密着性の点からも、焼き付は後の耐薬品性の良さなどか
らも、インキ材料としての必要特性を十分備えた素材と
言える。
一方、溶液状のポリイミド前駆体は通常Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルアセトアミドを溶媒としており、粘度２００００ ｃ
ｐｓ程度のワニスとなっているが、このＮ、Ｎ−ジメチ
ルアセトアミドは強い極性溶媒であり水溶性染料を溶解
する性質をもっている。
すなわち、ポリイミド前駆体とＮ、Ｎ−ジメチルアセト
アミドからなるワニスに水溶性染料を分子状態に完全に
溶解すれば、染料は完全に分子状となるため、基本的に
極めて透明感がよく、色純度もよい、分光特性に優れた
カラーフィルター用インキの作成が可能となるわけであ
る。
このインキ素材はエアロジルなどの体質顔料をわずかに
添加し、適度な粘度に調整すれば、凹版オフセット、凸
版オフセット、グラビアオフセットなどいずれのオフセ
ット印刷でも印刷できる。
また、染料濃度の調整により印刷膜厚０３〜２μｍ程度
膜厚で十分な分光特性が発現できる。
印刷後１７０〜１８０℃で３０〜６０分程度の加熱によ
り、インキを固化させ、ポリイミド化すれば、０．３μ
ｍ程度からの膜厚で十分分光特性の確保されたカラーフ
ィルターが得られる。
（作 用１
従来のインキはワニスに顔料微粒子を分散させたもので
あった。したがって、色純度も不十分であり、粒子によ
る光の散乱等の悪影響も発生した。
本発明のインキは、ワニスに染料を完全に分子状態に溶
解するものであるため、透明性も良（、色純度もよく、
印刷層の薄膜化形成においても十分な分光特性を発現で
きるものである。また、本発明においては極めて透明性
のよいポリイミドを使用した点も一つのインキ特性向上
の上でのポイントである。
［実施例１〕
透明性の極めて高いポリイミドの前駆体として三井東圧
化学製ＰＩ−ＴＲを用いた。
このＰＩ−ＴＲにＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドをさら
に添加して粘度を約２００００ｃｐｓとしワニスを製造
した。
このワニスに水染性染料とわずかに体質顔料を添加し、
充分混練し、染料を完全に溶解してインキを作成した。
なお、Ｒ，Ｇ、Ｂ金インキの配合は次のように行なった
。
ここで赤色染料は、カセノールレッドＮＢＲ（日本化薬
製）、緑色染料はＣＦＧ１０６（日本化薬製）、青色染
料は８５Ｐ （日本化薬製）を用いた。
体質顔料はアエロジル−９７２（日本アエロジル製）を
用いた。
以上のようにして本発明のカラーフィルター用インキを
作成した。
作成したインキを水なし凹版を使ったオフセット印刷に
よりＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）透明電極パターン
のついたガラス上に印刷した。
最初にＲインキを印刷し１８０℃で３０分焼き付けた０
次にＧ、Ｂの順に順次、印刷、焼付けを行なった。
以上のようにしてＲ，Ｇ、Ｂ、３色よりなるモザイクパ
ターンのカラーフィルターを作成した。
各色ドツトの大きさは２３０μｍ角で、膜厚はそれぞれ
０．９μｍであった。
第１図に作成したカラーフィルターの分光特性を示す。
〔実施例２１
実施例１と同様にして、次のインキ組成によりカラーフ
ィルターを作成した。
各インキ焼付は後の膜厚はそれぞれ０．５μｍであった
。
分光特性は実施例１とほぼ同様であった。
〔発明の効果］
以上のように本発明のカラーフィルター用インキは、従
来のカラーフィルター用インキと異なり、色材が完全に
分子状態に溶解しているため、極めて透明性がよく１色
線度もよい、したがって、極めて分光特性のよい印刷方
式カラーフィルターの提供が低コストで可能となった。
一方、インキ膜厚も最低０．３〜０．５μｍあれば、よ
い分光特性が確保できる。従来、印刷カラーフィルター
ではインキ膜厚が３〜４μｍと厚いため、インキ層の上
に透明電極を形成することが必須の技術であった。すな
わち、インキ層の下に電極が形成されているとパネル化
した場合印加電圧が厚いインキ層でロスするため、液晶
の駆動特性が低下し、表示特性が悪化するという問題が
起った。したがって、電極はインキ層の上に形成するこ
とが必須であったが、その形成技術は極めて難かしい（
単純マトリクス方式やＭＩＭアクティブマトリクス方式
の場合）ものであり、歩留低下の原因ともなっていた。
しかしながら、本発明のインキを用いればインキ層の厚
みは０．５μｍ前後の薄さでよいため、インキ層の下、
すなわちガラス上に直接、透明電極を形成し、その上に
インキ層を形成しても上述のようなパネル化した場合の
インキ層による印加電圧ロスも無視できる範囲であり、
そのため表示特性も低下させないという効果も認められ
た。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to ink for forming color filters used in color liquid crystal display elements, and more specifically, ink for intaglio offset, letterpress offset, gravure offset, etc. This invention relates to an ink for forming color filters by offset printing. [Prior art] Color filters are made of red (R),
The three primary colors of green (G) and blue (B) are colored in a mosaic or stripe pattern. Traditionally, the mainstream color filters have been of the type in which a dyeing substrate such as gelatin or acrylic resin is dyed with water-soluble dyes such as acid dyes. This method is a method for manufacturing color filters with good linearity and spectral characteristics, but on the other hand, it is a well-known fact that the photolithography process is used three times in dyeing the three colors RlG and B. Therefore, high cost is an unavoidable barrier, and there is a problem that it is unsuitable for increasing the size. Therefore, as a low-cost color filter manufacturing method, the offset printing method has recently been in the spotlight. That is, this method uses R, G of the color filter.
, B colored layers are formed by printing and baked. However, when manufacturing color filters using this offset printing method, there is a problem with the ink used, and a solution is needed. In other words, the ink is applied to a resin-based varnish containing 0.1~
Although it is made by dispersing pigments finely ground to about 1 μm, conventional inks of this type have the following problems. 1. No matter how finely the pigment is ground, it is 0. 1μm
The particle size is the limit, and the color purity is poor. 2. In order to develop the desired spectral characteristics, the ink thickness should be between 3 and 3.
There is a need to print thickly to 4 μm, but if it is printed thickly, the light transmittance will deteriorate due to pigment particles and extender pigment (Aerosil etc.) particles added as a subsidiary. In addition, light scattering occurs due to pigment particles and extender pigment particles, which poses a problem. As mentioned above, conventional color filter inks have had major problems that affect the image quality of liquid crystal display characteristics. [Problem to be Solved by the Invention J] As described above, the conventional techniques have had the problem of being able to provide only inks for color filters that have poor color purity and insufficient spectral characteristics. Therefore, the present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to combine a polyimide precursor and N,N- To provide an ink for a color filter that has good transparency, good color purity, and excellent spectral characteristics by completely dissolving a water-soluble dye in a varnish containing dimethylacetamide in a molecular state instead of dispersing it. It is in. [Means for Solving the Problems J] The color filter ink of the present invention has a varnish consisting of a polyimide precursor and N,N-dimethylformamide as its main components. Polyimide is usually colored brown even with a film thickness of several micrometers, making it an unsuitable material for color filters.
Recently, materials that exhibit visible light transmittance of 90% even at 1 to 10 μm have been developed. Therefore, if such a material is used, from the viewpoint of heat resistance, it will not stick to the glass at the time it is made into ink, from the point of view of adhesion, and it will not stick to the glass from the viewpoint of good chemical resistance. It can also be said that this material has sufficient properties required as an ink material. On the other hand, polyimide precursors in solution form usually use N,N-dimethylacetamide as a solvent and have a viscosity of 20,000 c.
Although the varnish is about ps, this N,N-dimethylacetamide is a strong polar solvent and has the property of dissolving water-soluble dyes. In other words, if a water-soluble dye is completely dissolved in a molecular state in a varnish made of a polyimide precursor and N,N-dimethylacetamide, the dye becomes completely molecular, so basically it has extremely good transparency and color purity. This makes it possible to create color filter ink with excellent spectral properties. By adding a small amount of extender pigment such as Aerosil and adjusting the viscosity to an appropriate level, this ink material can be used for any type of offset printing, including intaglio offset, letterpress offset, and gravure offset. Further, by adjusting the dye concentration, sufficient spectral characteristics can be expressed with a printed film thickness of about 03 to 2 μm. After printing, the ink can be solidified by heating at 170 to 180°C for about 30 to 60 minutes and converted into polyimide.
A color filter with sufficient spectral characteristics can be obtained with a film thickness of about m. (Effect 1) Conventional inks are made by dispersing fine pigment particles in varnish. Therefore, the color purity is insufficient, and there are also negative effects such as scattering of light by the particles. Since the dye is completely dissolved in a molecular state, it has good transparency (and color purity).
Even when forming a thin printed layer, sufficient spectral characteristics can be exhibited. Further, in the present invention, the use of extremely transparent polyimide is also a key point in improving the ink properties. [Example 1] PI-TR manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. was used as a polyimide precursor with extremely high transparency. N,N-dimethylacetamide was further added to this PI-TR to give a viscosity of about 20,000 cps to produce a varnish. Adding a water dye and a slight extender pigment to this varnish,
The mixture was thoroughly kneaded and the dye was completely dissolved to prepare an ink. The R, G, and B gold inks were mixed as follows. Here, the red dye used was Cassenol Red NBR (manufactured by Nippon Kayaku), the green dye used was CFG106 (manufactured by Nippon Kayaku), and the blue dye was 85P (manufactured by Nippon Kayaku). Aerosil-972 (manufactured by Nippon Aerosil) was used as an extender pigment. The color filter ink of the present invention was prepared as described above. The prepared ink was printed on glass with an ITO (indium tin oxide) transparent electrode pattern by offset printing using a waterless intaglio plate. First, I printed R ink and baked it at 180℃ for 30 minutes.
Next, printing and baking were performed in the order of G and B. As described above, a color filter with a mosaic pattern consisting of three colors, R, G, and B, was created. The size of each color dot was 230 μm square, and the film thickness was 0.9 μm. Figure 1 shows the spectral characteristics of the produced color filter. [Example 21] A color filter was prepared in the same manner as in Example 1 using the following ink composition. The film thickness after each ink baking was 0.5 μm. The spectral characteristics were almost the same as in Example 1. [Effects of the Invention] As described above, unlike conventional color filter inks, the color filter ink of the present invention has extremely high transparency and one-color linearity because the coloring material is completely dissolved in a molecular state. Therefore, it has become possible to provide a printed color filter with extremely good spectral characteristics at low cost. On the other hand, if the ink film thickness is at least 0.3 to 0.5 μm, good spectral characteristics can be ensured. Conventionally, since the ink film thickness of printed color filters is as thick as 3 to 4 μm, it has been an essential technique to form transparent electrodes on the ink layer. That is, when electrodes are formed under the ink layer, when a panel is formed, the applied voltage is lost due to the thick ink layer, resulting in a problem in that the drive characteristics of the liquid crystal deteriorate and the display characteristics deteriorate. Therefore, it was essential to form electrodes on top of the ink layer, but the formation technology is extremely difficult (
(in the case of a simple matrix method or an MIM active matrix method), which also caused a decrease in yield. However, if the ink of the present invention is used, the thickness of the ink layer may be as thin as around 0.5 μm, so that under the ink layer,
In other words, even if a transparent electrode is formed directly on the glass and an ink layer is formed on it, the applied voltage loss due to the ink layer when forming a panel as described above is negligible.
Therefore, the effect that the display characteristics were not deteriorated was also observed.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明のカラーフィルター用インキにより作成
したカラーフィルター分光特性１１・・Ｒの分光特性
１２・・Ｇの分光特性
１３・・Ｂの分光特性
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 銘木 喜三部（他１名）基
１ （３、ぐ
ｌ ／、。
□
初−
き １１バ′、・′７Figure 1 shows the spectral characteristics of color filters prepared using the color filter ink of the present invention 11... Spectral characteristics of R 12... Spectral characteristics of G 13... Spectral characteristics of B Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent attorney Precious wood Kisanbe (and 1 other person) Group 1 (3, gl/,. □ Hatsu-ki 11ba',・'7