JPH03203971A - カラーフィルター用インキ組成物及びこれを用いたカラーフィルターの製造方法 - 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、カラー液晶表示素子やカラープラズマデイス
プレィをはじめとするカラー表示素子に使用するカラー
フィルター用インキ組成物及びこれを用いたカラーフィ
ルターの製造方法に関するものである。

従来の技術 従来の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パターン状に着色膜
を形成するものであるが、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形成される
ことが一般的になってきている。カラーフィルターの製
造方法としては、染色法、電着法、印刷法、着色高分子
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、印刷法は少ない工程で精密なパターン
が形成できることから有望な方法であり、通常熱可塑性
あるいは熱硬化性樹脂を結合剤とし、その中に有機染料
を溶解するか、有機顔料を分散したインキ組成物を透明
基板上にスクリーン印刷、平版オフセット印刷、凹版オ
フセット印刷等テパターン印刷してから硬化させること
によりカラーフィルターを製造するものであり、また、
着色高分子エツチング法、感光性着色高分子法も同様の
インキ組成物あるいは同様のインキ組成物に感光性を付
与したものを用いて、これらを透明基板上に塗布して硬
化後、フォトリングラフィ技術を駆使して、より精密な
パターンが形成できる点で有効な方法であり、染色法や
電着法もできあがったカラーフィルターの構成材料は、
印刷法、着色高分子エツチング法、感光性着色高分子法
で製造したものと基本的には同じで、樹脂製の結合剤中
に有機染料や有機顔料が着色剤として含まれるものであ
る。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の印刷法、着色高分子エツチング法、
感光性着色高分子法、染色法、電着法等で製造したカラ
ーフィルターは、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１ｏΩ／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、ガラス基板、あるい
はカラーフィルターの上に形成する無機質である透明電
極や保護膜材料などと比べて熱膨張率が大きいため、こ
れらの材料との密着性が悪かったシ、ひどい場合は膜わ
れを発生するといった問題点を有するものであった。

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、結合剤として、加
熱による縮合や熱分解、加水分解などによって耐熱性に
優れた無機質の金属酸化物を形成するような金属アルコ
キシド、金属アルコキシドの部分加水分解物、金属オキ
ソ酸のアルカリ塩、金属の硝酸塩、金属の塩化物、金属
の有機酸塩、金属錯化合物、有機金属化合物のうちの１
種以上と、これらの化合物を溶解する溶媒と、有機顔料
、無機顔料または熱分解により着色物質になる化合物の
うちの１種以上を主成分として含むインキ組成物とした
ものである。

作用 したがって、上記インキ組成物を塗布または印刷して加
熱等によって硬化させることにより、３００℃以上の耐
熱性を有するカラーフィルターを製造することができ、
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も向上し、信頼性に優れたカ
ラー表示素子が得られるという効果を有するものである
。

実施例 本発明の概要についてまず説明すると、本発明に使用す
る金属アルコキシド、金属アルコキシドの部分加水分解
物、金属オキソ酸のアルカリ塩、金属の硝酸塩、金属の
塩化物、金属の有機酸塩、金属錯化合物、有機金属化合
物としては、例えば、ケイ素化合物であれば、アルコキ
シドであるオルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テ
トラエチルの部分加水分解物であるエチルシリケート２
８やエチルシリケート４０．オキソ酸のアルカリ塩であ
るオルトケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸カリウム、メ
タケイ酸ナトリウム、有機酸塩である２−エチルヘキサ
ン酸ケイ素などがある。チタン化合物であれば、アルコ
キシドであるオルトチタン酸テトライソプロピル、オル
トチタン酸テトラｎ−ブチル、オキソ酸のアルカリ塩で
あるオルトチタン酸ナトリウム、塩化物である四塩化チ
タン、有機酸塩である２−エチルヘキサン酸チタン等が
ある。スズ化合物であれば、アルコキシドであるスズテ
トラｎ−ブトキシド、硝酸塩である硝酸第一スズ、塩化
物である塩化第一スズ、塩化第二スズ、有機酸塩である
２−エチルヘキサン酸スズ、錯化合物であるスズジアセ
チルアセトナート、有機金属化合物であるテトラブチル
スズ、ジブチルスズジオキシド等が使いやすい。また、
２種以上の金属を含む化合物を用いても良いし、金属化
合物を２種類以上混合しても良い。

これらの化合物を溶解させる溶媒としては、各種有機溶
媒、水、酸、アル刀り等を用いることができる。つまり
塗布あるいは印刷に適した溶媒を適宜選べばよい。

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。

また透明性の高いものが必要になるので、１次粒子径が
０．３μ以下の小さな粒子径の顔料を用いるが、１次粒
子径が０．３μ以上の顔料を使用する場合はインキ組成
物を作る際に充分な分散、混練をおこなうことが重要で
ある。適した顔料の例として、７タロシアニンプルー、
７タロシアニングリーン等の７タロシアニン系、ピグメ
ントヌカ−レット、ピグメントレッド等のアゾ系、その
他インダンヌレン系、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。

無機顔料としては、耐熱性は充分高いものばかりである
ので、透明性を向上させるために粒子径の小さな顔料を
用いるか、インキ組成物を作る際に十分な分散、混練を
おこなうことが重要である。

適した顔料の例として、コバルトブルー　コバルトグリ
ーン、ベンガラ、群背、紺青、カドミウムレッド、酸化
クロム等の無機顔料がある。

有機顔料または無機顔料をよく分散させるために、種々
の分散剤または添加剤などを加えるのも効果的である。

使用する顔料や溶剤に適したものを適宜用いればよい。

熱分解により着色物質になる化合物としては、各種金属
の有機酸塩、金属錯化合物、有機金属化合物や無機酸塩
などがある。例えば、熱分解により背色の酸化コバルト
になる化合物として、２−エチルへキサン酸コバルト、
ナフテン酸コバルト、コバルトジアセチルアセトナート
、硝＆コバルトなどがある。また、熱分解によシ赤色の
酸化鉄になる化合物として、２−エチルヘキサン酸第−
鉄、ナフテン酸第−鉄、硝酸第一鉄、塩化第一鉄などが
ある。

金属アルコキシド、金属アルコキシドの部分加水分解物
、金属オキソ酸のアルカリ塩、金属の硝酸塩、金属の塩
化物、金属の有機酸塩、金属錯化合物、有機金属化合物
のうちの１種以上と、これらの化合物を溶解させる溶媒
と、有機顔料、無機顔料または熱分解により着色物質に
なる化合物のうちの１種以上とを主成分として含むこと
を特徴とするカラーフィルター用インキ組成物を作る方
法として、上記の金属化合物を溶媒に溶解させた溶液中
に有機顔料、無機顔料または熱分解により着色物質にな
る化合物を加えて各種分散装置、混合装置、攪拌装置に
よって分散または溶解させるのが好都合である。

以下、具体的なインキ組成物の作製例及びこのインキ組
成物を用いたカラーフィルターの製造例を述べる。

オルトケイ酸テトラエチルの部分加水分解物２０重量部
をインゾロパノール８０重量部に溶解した溶液に、次の
６１−　（６）の有機顔料または無機顔料を加えボール
ミルで充分に分散させて青、緑、赤の各インキ組成物を
作製した。

（１）青色有機顔料である７タロシアニンプルーを１０
重量部 ？）緑色有機顔料であるフタロシアニングリーンを１０
重量部 （３）赤色有機顔料であるピグメントレッド１７７を１
０重量部 （４）ｆ色無機顔料であるコノ（ルトプルーを２０重量
部 （６）緑色無機顔料であるコノ；ルトグリーンを２０重
量部 （６）赤色無機顔料であるカドミウムレッドを２０重量
部 これらのインキ組成物を、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でノ（ターン状に印刷してか
ら、２００℃３０分焼き付けて、表示素子用カラーフィ
ルターを得た。

これらのカラーフィルターの特性を表１に示す。

（以下余白） 表 なお上記表１における耐熱性の判定方法は作製したカラ
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℃９６％ＲＩｉ
の高温多湿雰囲気下６００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、比較例ムのカラーフィルターは、シリ
カコートしたソーダ石灰ガラス上にアクリル系樹脂膜を
設けた後、染色法により青、緑または赤色の有機染料で
染色したもの、比較例Ｂのカラーフィルターは、ポリイ
ミド前駆体（東し株式会社製セミコファイン８６１０）
１００重量部ト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またはフタロシアニング
リーン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で
パターン状に印刷し、２００℃３０分加熱硬化させたも
ので、いずれも樹脂製の結合剤を有するものである。

本実施例では、結合剤であるオルトケイ酸テトラエチル
の部分加水分解物は２００℃の加熱により縮合してケイ
素の酸化物であるシリカ膜になっており、結合剤のみの
耐熱性は５６０℃以上である。したがって、！　（１）
　−（６）のインキ組成物から作ったカラーフィルター
の耐熱性の違いは顔料の耐熱性の違いであシ、その点で
無機顔料を用いたＳ（４−（８）のインキ組成物から作
ったカラーフィルターが最も優れている。しかし、鮮明
な着色力という点では有機顔料を用いたＡ　（１）　−
（３）のインキ組成物に優位性がある。

一方、比較例ム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のために密着性も劣っている
。

本実施例では結合剤としてシリカを形成する化合物であ
るオルトケイ酸テトラエテルの部分加水分解物を用いた
が、他のケイ素化合物を用いても同等の結果が得られる
。さらに、チタン、アルミニウム、スズ、亜鉛などの元
素を含む、たとえばチタニア、アルミナ、酸化スズ、酸
化亜鉛などを形成するような化合物やそれらの混合物を
用いても同等の結果が得られることが確認された。ただ
し、結合剤の縮合あるいは分解温度よりも低い耐熱性し
かない顔料は用いることができない。

また、本実施例ではスクリーン印刷によりカラ−フィル
ターを製造したが、溶媒などを変えることにより他の印
刷法でも製造可能である。さらに着色高分子エツチング
法により、本インキ組成物を透明基板上に一様に塗布後
、エツチングでパターン形成しても良いし、感光性着色
高分子法のように、本インキ組成物に感光性のある材料
を添加したものを用いてパターン形成することによりカ
ラーフィルターを製造することもできる。

以上のように、本発明のインキ組成物を用いて製造した
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の良い信頼性に優れたものとな
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
電極保護膜をや、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、結合剤とし
て、熱分解や加水分解などによって耐熱性に優れた金属
酸化物を形成するような金属化合物と、金属化合物を溶
解する溶媒と、有機顔料または無機顔料とを主成分とし
て含むインキ組成物としたものであり、このインキ組成
物を用いて作製したカラーフィルターは耐熱性が３００
℃以上であるので、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３００℃以上に上げることが
でき、１ｏΩ／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″Ｃ以上にでき
、カラー表示素子の画像特性向上に寄与するものである
。

また、結合剤が無機質であシ、上に形成する同じ無機質
の透明電極や保護膜材料、あるいはガラス基板などと熱
膨張率が同程度になるため、それらの材料との密着性が
向上し、カラー表示素子の信頼性向上に寄与するもので
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属アルコキシド、金属アルコキシドの部分加水
   分解物、金属オキソ酸のアルカリ塩、金属の硝酸塩、金
   属の塩化物、金属の有機酸塩、金属錯化合物、有機金属
   化合物の１種以上と、これらの化合物を溶解させる溶媒
   と、少なくとも結合剤の縮合あるいは分解温度よりも高
   い耐熱性を有する有機顔料、無機顔料、熱分解により着
   色物質になる化合物の１種以上を主成分として含むこと
   を特徴とするカラーフィルター用インキ組成物。
2. （２）金属アルコキシド、金属アルコキシドの部分加水
   分解物、金属オキソ酸のアルカリ塩、金属の硝酸塩、金
   属の塩化物、金属の有機酸塩、金属錯化合物、有機金属
   化合物の金属元素が、ケイ素、チタン、アルミニウム、
   スズ、亜鉛のうちの１種以上であることを特徴とする請
   求項１記載のカラーフィルター用インキ組成物。 （２）金属アルコキシド、金属アルコキシドの部分加水
   分解物、金属オキソ酸のアルカリ塩、金属の硝酸塩、金
   属の塩化物、金属の有機酸塩、金属錯化合物、有機金属
   化合物の１種以上と、これらの化合物を溶解させる溶媒
   と、有機顔料、無機顔料、熱分解により着色物質になる
   化合物の１種以上を主成分とするインキ組成物を、透明
   基板上に塗布または印刷することにより着色膜を形成さ
   せることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。