JPH03202801A - カラーフィルター - 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、カラー表示素子、特にカラー液晶表示素子に
用いるカラーフィルターに関する。

従来の技術 従来より、この種のカラーフィルターは、透明基板上、
または透明基板上に設けた透明電極上に透明着色膜を形
成してなるものがあるが、最近では、表示素子の見やす
さを重視して、透明基板と透明電極との間に透明着色膜
を形成することが一般的に八ってきている。カラーフィ
ルターの形成方抹としては、染色法、電着法、印刷法１
着色膜分子エツチング法、感光性着色高分子法など様々
な方法が開発されているが、できあがったカラーフィル
ターの構成材質は基本的にはほとんど同じである。すな
わち、ガラスなどの透明基板と、熱可塑性樹脂または熱
硬化性樹脂を結合剤としてその中に有機染料や有機顔料
を着色剤として含む着色膜からなっている。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来のカラーフィルターは、着色膜の結合
剤が有機高分子化合物である樹脂材料のために、耐熱性
が２００℃前後と低く、表示素子を製造する種々の工程
での加熱条件がカラーフィルターの低い耐熱性に制限さ
れ、高性能の表示素子が得られないという問題点があっ
た。特に、単純マトリックス系のカラー液晶表示素子で
は、透明電極として非常に低抵抗なものを必要とするが
、透明電極の成膜時にカラーフィルター付き透明基板の
温度を２００℃前後以上にあげられないので１０Ω／口
以下の低抵抗透明電極を形成することが困難であり、画
像特性向上のネックとなっていた。

最近では、この問題に対して耐熱性の高い高分子である
ポリイミドを結合剤に用いることも提案されているが、
この場合でも耐熱性は２５０℃〜３００℃程度であり、
さらにポリイミドの吸湿性が高いこともあって耐湿性に
劣るといった欠点を有している。

さらに、結合剤が樹脂材料の場合、カラーフィルター上
に形成する無機質である透明電極や保護膜材料等の材料
、あるいはガラス基板などと比べて熱膨張率が大変大き
いため、これらの材料との密着性が悪かったり、ひどい
場合は膜われを起こすといった問題点も存在する。

このような樹脂材料の結合剤が有する問題点を根本的に
改善するために、ガラス粉末と無機顔料を主成分とする
インキ組成物を高温で焼成することにより全無機質のカ
ラーフィルターにするという考えもあるが、この場合は
低融点のガラス粉末を用いたとしても５００℃程度以上
の高温焼成が必要であるために、顔料として無機顔料し
か用いることができず有機顔料や有機染料のような鮮明
な着色が困難であり表示品位に劣ること、転移点の低い
ソーダ石灰ガラスやシリカコートソーダ石灰ガラス等を
透明基板に用いると焼成時にガラスのうねりが生じてし
まうこと、さらに液晶表示素子では、ガラス粉末を低融
点化するために加えるアルカリ成分が液晶材料に悪影響
を与える場合があること、等という別の問題点が発生し
あまり実用化されていない。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、
耐熱性が高く、透明基板、透明電極や保護膜材料などと
の密着性に優れ、かつ鮮明な着色膜を有する表示素子用
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 本発明は上記課題を解決するために、鮮明な着色が可能
な有機顔料を着色剤に用い、２００℃前後の低温で成膜
する金属酸化物を結合剤にするという着色膜の構成にし
たものである。

作用 以上の構成の着色膜にすることにより、鮮明な画質であ
ると同時に３００℃以上の耐熱性を有するため、カラー
フィルター上に１０Ω／口以下の低抵抗の透明電極を形
成することが可能となり、カラー表示素子の画像特性向
上に大いに寄与できる上、結合剤が無機質である金属酸
化物となるため透明電極、保護膜材料などとの密着性が
向上し、信頼性の優れたカラー表示素子が得られるとい
うものである。

実施例 本発明の概要について先ず説明すると、透明基板として
は、通常はガラスや耐熱性フィルム、特に液晶表示素子
の場合はシリカコートソーダ石灰ガラスやホウケイ酸ガ
ラスを用いる。

また、有機顔料としては、特に耐熱性の高い有機顔料を
用いたときに本発明の効果が大いに発揮できるが、また
透明性の高いものが特に必要とされる場合は粒子径がで
きるだけ細かいもの、できれば０．３μ以下の小さな粒
子径のものがよい。

適した顔料の例として、フタロシアニンブルー１々口／
アニングリーン等のフタロンアニン系。

ビグメントスカーレット、ピグメントレッド等のアゾ系
、その他インダンスレン系、アンスラピリミジン系、チ
オインジゴ系、キナクリドン系等の有機顔料がある。

本発明に使用する金属酸化物は、基本的に透明なものが
適する。最も適当な例として、シリカ。

チタニア、アルミナ、酸化スズ、酸化亜鉛、ジルコニア
等及びこれらの複合酸化物がある。

本発明によるカラーフィルターの製造方法としては、金
属アルコキシド、金属硝酸塩などの金属化合物を溶剤に
溶解させた溶液中に有機顔料を分散したインキ組成物を
、透明基板上に塗布または印刷し、加熱による縮合、熱
分解、加水分解などにより金属酸化物を結合剤とする着
色薄膜を得るという方法が、２００℃前後の低温プロセ
スが可能であり非常に好都合である。

以下、本発明の具体的なカラーフィルターの構成材料と
特性を述べる。

オルトケイ酸テトラエチルの部分加水分解物２０重量部
をイソプロパツール８０重量部に溶解した溶液に、次の
１１）〜（３）の有機顔料を加えボールミルで充分に分
散させた各インキ組成物を、シリカコートしたソーダ石
灰ガラス上にスクリーン印刷し、２００℃、３０分焼き
付けて、結合剤をシリカ、着色剤が＋１１〜（３）の有
機顔料である着色膜よりなるカラーフィルターを作製し
た。

（１）青色有機顔料であるフタロシアニンブルーを１０
重量部 （２）緑色有機顔料であるフタロシアニングリーンを１
０重量部 （３）　　赤色有機顔料であるピグメントレッド１７７
を１０重量部 同じように、オルトチタン酸テトラｎ−ブチルの部分加
水分解物２０重量部をブタノール８０重量部に溶解した
溶液に、上記（１）〜（３）の有機顔料を加えボールミ
ルで充分に分散させた各インキ組成物を、シリカコート
したソーダ石灰ガラス上にスクリーン印刷し、２００℃
、３０分焼き付けて、結合剤をチタニア、着色剤が（１
）〜（３）の有機顔料である着色膜よりなるカラーフィ
ルターを作製した。

これらのカラーフィルターの特性を表１に示す。

表１ なお、上記表１における耐熱性の判定は作製したカラー
フィルター付きガラス基板を所定の温度の電気炉の中に
６０分間入れて、フィルター膜状態がまったく変化しな
い最高温度とし、密着性の判定は６０℃、９５％ＲＨの
高温多湿雰囲気下５００時間放置後のガラス基板との密
着性をセロハンテープ剥離テストで測定し、「○」は剥
離しない状態、「×」は剥離したことを示している。

この上記表１で、比較例Ａは、シリカコートしたソーダ
石灰ガラスにアクリル系の樹脂膜を設けた後、染色法に
より青色有機染料であるブリリアントインドブルー（ヘ
キスト社製）を染色したカラーフィルター、比較例Ｂは
、ポリイミド前駆体（東し株式会社製セミコファイン５
５１０）１００重量部とＮ、Ｎ’−ジメチルホルムアミ
ド２００重量部とフタロシアニンブルー１０重量部とを
充分混練したインキ組成物を、シリカコートしたソーダ
石灰ガラス上にスクリーン印刷し、２００℃、３０分加
熱硬化させたカラーフィルターであり、いずれも樹脂製
の結合剤を有するものである。

また、比較例Ｃは、５ｉ０２　Ｂ２Ｏ３ＰｂＯ系ガラス
粉末１００重量部とコバルトブルー１０重量部とエチル
セルロースをターピネオール中に５重量％濃度となるよ
うに溶解した溶液２０重量部とを充分混練したインキ組
成物を、シリカコートしたソーダ石灰ガラス上にスクリ
ーン印刷し、５５０℃で焼成したカラーフィルターであ
りガラス粉末と無機顔料を原料とする高温焼成型全無機
質カラーフィルター、比較例りは、オルトケイ酸テトラ
エチルの部分加水分解物２０重量部をインプロパツール
８０重量部に溶解した溶液に、コバルトブルーを２０重
量部を加えボールミルで充分に分散させたインキ組成物
を、シリカコートしたソーダ石灰ガラス上にスクリーン
印刷し、２００℃。

３０分焼き付けた低温硬化型全無機質カラーフィルター
である。

本実施例において、オルトケイ酸テトラエチルおよびオ
ルトケイ酸テトラｎ−ブチルの部分加水分解物は２００
℃の加熱により縮合して酸化物であるシリカ膜およびチ
タニア膜になっており、結合剤のみの耐熱性は５５０℃
以上である。したがって、各カラーフィルターの耐熱性
の違いは顔料の耐熱性の違いである。

一方、比較例Ａでは樹脂製の結合剤と有機染料が、比較
例Ｂでは樹脂製の結合剤が原因で低い耐熱性しか示さず
、両者とも樹脂製の結合剤であるために密着性も劣って
いる。比較例Ｃ，Ｄでは結合剤も着色剤も無機質であり
耐熱性や密着性は優れるが、着色の鮮明さで有機顔料を
用いた本実施例に劣るほか、比較例Ｃでは高温焼成のた
めにシリカコートソーダ石灰ガラスのうねり発生が避け
られない。

また、表１では結合剤としてシリカ、チタニアの場合に
ついて述べたが、他の金属酸化物、アルミナ、酸化スズ
、酸化亜鉛、ジルコニア等でも同様な好結果が得られる
。

以上のように、本発明によるカラーフィルターは、耐熱
性が３００℃以上であり、高温多湿条件下での密着性に
優れ、かつ鮮明な着色膜を有するものであることが確認
された。

なお、本発明のカラーフィルターは結合剤を無機質であ
る金属酸化物としたので、フィルター上に形成する透明
電極保護膜や透明基板をガラス基板とすれば熱膨張率が
同程度となって密着性が向上し、表示素子の信頼性に寄
与できるものである。

発明の効果 本発明は、上記実施例より明らかなように、透明基板と
、金属酸化物の結合剤中に有機顔料を着色剤として分散
させた着色膜とすることによりフィルターは有機顔料に
よる着色膜の耐熱性を３００℃以上確保でき、カラーフ
ィルター上に形成する透明電極の成膜時に基板温度を３
００℃以上に上げることができ、１０Ω／口以下の透明
電極形成が可能となるほか、他の種々の工程での加熱条
件も３００℃以上にでき、カラー表示素子の画像特性向
上に寄与できるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも透明基板と、着色膜として有機顔料を分散さ
   せた金属酸化物薄膜とから構成したことを特徴とする表
   示素子用カラーフィルター。