JPH10219169A - カラーフィルタ用インキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬化特性と印刷適性とに優れたカラーフィル
タ用インキを提供する。 【解決手段】 メラミン変性ポリエステル樹脂、顔料お
よび溶剤を含むカラーフィルタ用インキにおいて、前記
溶剤が、少なくとも一方のＯＨ基が保護基で保護された
グリコール誘導体、または環状エーテル誘導体であっ
て、その沸点が１００〜２５０℃でかつ炭素数が７以上
の炭化水素基を有しないものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルタ用
インキに関し、より詳しくは、凹版オフセット印刷に好
適に用いられるカラーフィルタ用インキに関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラウン管（ＣＲＴ）等に代わる表示デ
バイスとして用いられている液晶カラーディスプレイ
（ＬＣＤ）は、赤(R) 、緑(G) および青(B) の３色のパ
ターン化されたフィルタ層が透明基板上に形成されたカ
ラーフィルタを用いることによって、カラー表示を実現
している。

【０００３】上記カラーフィルタの製造には、従来よ
り、フィルタ層の微細なパターンを極めて高い精度で形
成することができるフォトリソ法が用いられている。し
かし、フォトリソ法は、フォトレジスト等の材料コスト
が高く、製造工程が複雑であるため、製造コストが高く
なるといった問題があった。そこで近年、カラーフィル
タの製造に、製造工程が簡単で量産性に優れた印刷法を
用いることが検討されている。印刷法には種々の方法が
あるが、微細なパターンを高い精度で形成できる方法と
しては、水無し平版オフセット印刷法と凹版オフセット
印刷法があげられる。

【０００４】このうち、水無し平版オフセット印刷法
は、親油性の画線部と、シリコーン樹脂等からなる撥油
性の非画線部とがほぼ同一平面上に形成された平版を用
いる方法であって、平版の画線部のみにインキを付着さ
せ、このインキをブランケットを介して透明基板に転移
させることによってフィルタ層が印刷形成される。カラ
ーフィルタ用インキには、透明基板に対する密着性を有
し、かつ優れた耐熱性、透明性、耐溶剤性等を有するこ
とが求められることから、メラミン変性ポリエステル樹
脂などのアルキド樹脂が広く用いられている。また、水
無し平版オフセット印刷に用いるインキには、平版の非
画線部へのインキの付着を完全に除去するため、シリコ
ーン樹脂に対する離型性を有すること、粘度が高いこ
と、極性が低いこと等の特性が要求される。従って、水
無し平版オフセット印刷に用いられるカラーフィルタ用
インキとしては、例えば特開平４−４５１７５号公報に
開示のように、溶剤として高沸点炭化水素を用い、メラ
ミン変性ポリエステル樹脂の可溶化剤として高級アルコ
ールを用いたものがあげられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記メラミン変性ポリ
エステル樹脂は、インキ塗膜の温度が１１０〜１７０℃
のときに、ポリエステル樹脂中のＯＨ基とメラミン樹脂
中のメチロール基、アルキル化メチロール基とのエーテ
ル化反応によって硬化する。この反応は可逆反応である
が、通常、前記反応で生じるメタノール、ブタノール等
が揮発して系外に除去されるため、前記エーテル化反応
側に平衡が偏り、硬化が進行する。

【０００６】しかし、上記公報のように、溶剤中に沸点
の高い高級アルコールが存在すると、前記エーテル化反
応の進行する温度が高級アルコールの揮発温度よりも低
くなるため、高級アルコールとメラミンとのエーテル化
が進行してポリエステル樹脂の硬化反応が阻害され、イ
ンキ塗膜の硬度がカラーフィルタに必要な硬度（鉛筆硬
度５Ｈ）に達しなくなる。また、メラミン樹脂の高級ア
ルコールとの結合をポリエステル樹脂との結合に交換さ
せるにはさらに加熱を続ける必要があり、ポリエステル
樹脂の硬化を進行させるには、必然的に高温または長時
間の加熱工程が必要となる。一方、硬化触媒を用いると
いう方法があるものの、インキの保存性が低下したり、
メラミンの自己縮合反応を誘発してインキ塗膜の硬度や
強度が低下するといった問題が生じる。

【０００７】また、上記公報では、高沸点炭化水素とし
て炭素数１６〜２８の直鎖α−オレフィン等が用いられ
るが、このように大きな疎水性置換基を含む炭化水素は
ブランケットを膨潤させ、印刷適性を低下させる原因と
なる。すなわち、連続印刷時のインキの線幅安定性が低
下するといった問題が生じる。一方、凹版オフセット印
刷法では、凹版の表面に形成された凹部（画線部）にド
クターによってインキを充填することから、非画線部の
汚れが生じにくい。従って、凹版オフセット用のインキ
には、高粘度で低極性であるといった制限が不必要とな
る。

【０００８】そこで、高級アルコールや高沸点炭化水素
を含まないインキであって、硬化の際の加熱温度が低い
または加熱時間が短いこと、すなわち硬化特性が優れて
いることや、ブランケットを膨潤させることがなく、印
刷適性が優れているといった特性を有するカラーフィル
タ用インキが求められている。本発明の目的は、硬化特
性と印刷適性とに優れたカラーフィルタ用インキを提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の技
術的課題を解決し、メラミン変性ポリエステル樹脂を用
いたインキであって、かつ凹版オフセット印刷法に適し
たインキを得るために鋭意研究を重ねた結果、メラミン
変性ポリエステル樹脂、顔料および溶剤を含むカラーフ
ィルタ用インキにおいて、前記溶剤が、少なくとも一方
のＯＨ基が保護基で保護されたグリコール誘導体、また
は環状エーテル誘導体であって、その沸点が１００〜２
５０℃でかつ炭素数が７以上の炭化水素基を有しないも
のであるときは、優れた硬化特性と印刷適性とを有する
カラーフィルタ用インキが得られるという新たな事実を
見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルタ用インキ
に溶剤として用いられるグリコール誘導体および環状エ
ーテル誘導体の沸点は１００〜２５０℃、好ましくは１
８０〜２４０℃である。上記溶剤の沸点が２５０℃を超
えると、溶剤が揮発しにくくなって硬化速度が低下する
おそれがある。また、溶剤とメラミン樹脂との反応が進
行し、ポリエステル樹脂の架橋反応が阻害されてインキ
塗膜の硬度が低下するおそれがある。一方、グリコール
誘導体および環状エーテル誘導体の沸点が１００℃を下
回ると、印刷のプロセスにおいてインキ中の溶剤が揮発
して、インキの粘度が変化するため、安定した印刷が行
えなくなる。

【００１１】また、上記グリコール誘導体および環状エ
ーテル誘導体は、炭素数が７以上の炭化水素基を含まな
いものである。上記溶剤中に炭素数が７以上の炭化水素
基、すなわち大きな疎水性置換基が存在すると、かかる
溶剤によってブランケットが膨潤してしまい、安定した
印刷が行えなくなる。具体的には、連続印刷時のインキ
の線幅安定性が低下したり、印刷形状が劣化するなどし
て、印刷適性が低下してしまうといった問題が生じる。

【００１２】本発明に使用可能なグリコール誘導体は、
さらにメラミン樹脂などとの結合が生じないように、少
なくとも一方のＯＨ基、好ましくは両方のＯＨ基が保護
基で保護されたものに限られる。具体的には、ＯＨ基
が、アルコキシ基で置換（エーテル化）されたもの、ア
シルオキシ基で置換（エステル化）されたもの等があげ
られる。グリコール誘導体の一方のＯＨが残存している
と、メラミン樹脂とのエーテル化が進行するおそれがあ
るが、沸点が２５０℃以下であるためにメラミン樹脂と
の反応が進行するまでに揮発しやすく、ポリエステル樹
脂の架橋反応を阻害する作用は小さい。

【００１３】かかるグリコール誘導体の具体例として
は、例えばエチレングリコール誘導体、ジエチレングリ
コール誘導体、トリメチレングリコール誘導体、プロピ
レングリコール誘導体、１，４−ブタンジオール誘導
体、１，５−ペンタンジオール誘導体、１，６−ヘキサ
ンジオール誘導体等が含まれる。上記エチレングリコー
ル誘導体の具体例としては、例えば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モノブチルエーテル等、お
よびこれらのメチルエーテル、エチルエーテル、ブチル
エーテル、酢酸エステル、プロピオン酸エステル、酪酸
エステル等があげられる。また、プロピレングリコール
誘導体などのエチレングリコールの骨格内に分岐のある
ものも使用可能である。

【００１４】上記ジエチレングリコール誘導体の具体例
としては、例えば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
チレングリコールモノブチルエーテル、およびこれらの
メチルエーテル、エチルエーテル、酢酸エステル等があ
げられる。上記トリメチレングリコール誘導体の具体例
としては、例えばトリメチレングリコールモノメチルエ
ーテル、トリメチレングリコールモノエチルエーテル、
およびこれらのメチルエーテル、エチルエーテル、酢酸
エステル等があげられる。また、１，３−ブタンジオー
ル誘導体などのトリメチレングリコールの骨格内に分岐
のあるものも使用可能である。

【００１５】上記１，４−ブタンジオール誘導体、１，
５−ペンタンジオール誘導体および１，６−ヘキサンジ
オール誘導体等の具体例としては、それらのジメチルエ
ーテル、ジエチルエーテル等があげられる。上記グリコ
ール誘導体の中でも、特に、両方のＯＨ基がエーテル化
またはエステル化されたジエチレングリコール誘導体が
好適に使用される。

【００１６】本発明に使用可能な環状エーテル誘導体に
は、例えば２，５−ジメトキシテトラヒドロフラン、
２，５−ジエトキシテトラヒドロフラン、２−エトキシ
テトラヒドロフラン等のテトラヒドロフラン誘導体；２
−メトキシテトラヒドロピラン、３−メチルテトラヒド
ロピラン等のテトラヒドロピラン誘導体；２−エチル−
２−メチル−１，３−ジオキソラン等の１，３−ジオキ
ソラン誘導体；４−メチル−１，３−ジオキサン等の
１，３−ジオキサン誘導体；１，４−ジオキサン、２−
メチル−１，４−ジオキサン等の１，４−ジオキサン誘
導体等のうち、沸点が１００〜２５０℃で、炭素数が７
以上の炭化水素基を有しないものが含まれる。

【００１７】本発明に用いられるメラミン変性ポリエス
テル樹脂は、ポリエステル樹脂を後述するメラミン樹脂
で部分的に架橋させたものである。上記ポリエステル樹
脂は、多塩基酸と多価アルコールとを通常の方法により
重縮合させたものが用いられる。多塩基酸には、例えば
（無水）フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘキ
サヒドロ（無水）フタル酸、（無水）トリメリト酸等の
芳香族系多塩基酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸
等の脂肪族系多塩基酸等が使用可能である。一方、多価
アルコールには、例えばエチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレング
リコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグ
リコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリト
ール、ジペンタエリトリトール等が使用可能である。多
塩基酸と多価アルコールとの当量比は、多塩基酸１に対
して多価アルコールを１．１〜２．４、とりわけ多塩基
酸１に対して多価アルコールを１．５〜２．４であるの
が好ましい。

【００１８】ポリエステル樹脂を部分的に架橋させるの
に用いられるメラミン樹脂としては、例えばヘキサメト
キシメチルメラミン、ヘキサブトキシメチルメラミン等
があげられる。ポリエステル樹脂とメラミン樹脂との割
合は、ポリエステル樹脂１００重量部に対してメラミン
樹脂を５〜８０重量部、とりわけ２０〜６０重量部であ
るのが好ましい。メラミン樹脂の割合が上記範囲を下回
ると、インキの粘度が低くなりすぎて、印刷適性が劣化
するおそれがある。一方、メラミン樹脂の割合が上記範
囲を超えると、インキの粘度が高くなりすぎて、印刷適
性が劣化するおそれがある。

【００１９】本発明に用いられる顔料としては、所望の
色に応じて、例えばアンスラキノン系等のレッド顔料、
ハロゲン化フタロシアニン系等のグリーン顔料およびフ
タロシアニン系等のブルー顔料から適宜選択して用いら
れる。また、カラーフィルタ用インキの分光特性を調整
するために、赤色および緑色のインキにはイソインドリ
ン系、イソインドリノン系等のイエロー顔料を、青色の
インキにはジオキサジン系等のバイオレット顔料をそれ
ぞれ配合してもよい。

【００２０】本発明において、インキの総重量に対する
上記顔料の配合割合は、使用する顔料、インキに求めら
れる分光特性、インキの印刷特性等に応じて設定され
る。従って、顔料の配合割合は特に限定されないが、一
般に、赤色のカラーフィルタ用インキでは、レッド顔料
（あるいはレッド顔料とイエロー顔料との総量）の配合
量がインキの総重量に対して１０〜３５重量％である。
緑色のカラーフィルタ用インキでは、グリーン顔料（あ
るいはグリーン顔料とイエロー顔料との総量）の配合量
がインキの総重量に対して１０〜４０重量％である。ま
た、青色のカラーフィルタ用インキでは、ブルー顔料
（あるいはブルー顔料とバイオレット顔料との総量）の
配合量がインキの総重量に対して５〜３０重量％であ
る。

【００２１】本発明のカラーフィルタ用インキには、上
記例示の顔料のほかに体質顔料などの他の顔料を配合し
てもよい。本発明のカラーフィルタ用インキは、上記例
示のメラミン変性ポリエステル樹脂中に、上記例示の溶
剤、顔料および必要に応じて体質顔料を配合し、２本ロ
ール、３本ロール、ニーダー、プラネタリーミキサー、
バンバリーミキサー、ビーズミル、アニューラー型ミル
等の各種の混合機にて混合して得られる。

【００２２】インキの総重量に対する溶剤の配合量は、
インキの硬化特性が低下しない範囲において、インキの
粘度などの印刷適性を考慮しつつ設定される。カラーフ
ィルタ用インキ中における顔料の粒径は、カラーフィル
タの光透過率の観点から、小さいのが好ましい。すなわ
ち、カラーフィルタの透過率を向上させ、液晶カラーデ
ィスプレイの表示を明るくするために、インキ中におけ
る上記顔料の平均粒径を１μｍ以下、好ましくは０．５
μｍ以下にするのが適当である。また、特に粒径が大き
い顔料がインキ中に含まれると、カラーフィルタ内に異
物欠点が生じる原因となったり、ドクタリング時にかき
取りが不十分になる原因となるので、１μｍ以下の粒子
の含有量が８０％以上、好ましくは９０％以上となるよ
うに調整するのが適当である。顔料をインキ中に均一に
分散させるには、種々の方法があるが、各種の分散剤
（界面活性剤）等を添加するのが効果的である。

【００２３】カラーフィルタの製造には、通常水無し平
版オフセット印刷法や凹版オフセット印刷法が用いられ
るが、非画線部の汚れやインキに要求される特性等の観
点から、凹版オフセット印刷法が好適に用いられる。ま
た、凹版オフセット印刷法は、水無し平版オフセット印
刷法よりも、印刷ラインの直線性やインキ膜厚の均一性
などが優れており、凹版の凹部の深さを任意に調節する
ことでフィルタ層に必要なインキ膜の厚みが１回の印刷
で得られるという利点がある。さらに、ブランケットの
表面ゴム層にインキの離型性に優れたシリコーンゴムを
用いることで、ブランケットの表面に転移されたインキ
を分断させずに透明基板の表面に完全に転移させること
ができ、ラインの形状が非常にシャープなフィルタ層を
形成できる。

【００２４】凹版オフセット印刷法においては、凹版の
凹部にカラーフィルタ用のインキを充填し、次いでこの
インキを一旦ブランケットの表面に転移させた後、さら
にインキを透明基板の表面に転移させることによって印
刷が行われる。透明基板の表面に印刷されたインキは、
通常、１８０〜２５０℃で３０〜１８０分間、好ましく
は２００〜２３０℃で５０〜８０分間の加熱乾燥によっ
て硬化される。このようにして、透明基板の表面にフィ
ルタ層が形成される。

【００２５】本発明のインキを凹版オフセット印刷法に
用いる場合において、インキの粘度は１０〜３０，００
０ポアズ（Ｐ）、好ましくは５００〜１０，０００ポア
ズに設定するのが適当である。インキの粘度が前記範囲
から外れるときは、ドクタリング時のインキのかき取り
のムラ、印刷されたパターンの形状の乱れ具合などに悪
影響が生じて、印刷適性が低下するおそれがある。

【００２６】

【実施例】

実施例１ 無水トリメリト酸１７０重量部、無水フタル酸１６重量
部、アジピン酸１６重量部、ネオペンチルグリコール２
７０重量部およびキシレン４０重量部を反応容器に加
え、２００℃で２時間、加熱攪拌して、ポリエステル樹
脂を得た。さらに、ジエチレングリコールジエチルエー
テル１４０重量部を加えて７０℃まで放冷した後、ヘキ
サメトキシメチロールメラミン１６０重量部を加えて１
００℃で１時間架橋反応を行い、メラミン変性ポリエス
テル樹脂を得た。

【００２７】次いで、上記メラミン変性ポリエステル樹
脂、溶剤であるジエチレングリコールジエチルエーテル
および顔料を、下記の表１に示す組成にて混合し、さら
に３本ロールにて攪拌して、赤色(R) 、緑色(G) および
青色(B) のカラーフィルタ用インキを調製した。

【００２８】

【表１】

【００２９】上記各色のインキにおいて、赤色顔料には
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７（チバガイギー社製の
クロモフタールレッドＡ３Ｂ）を、緑色顔料にはＣ．
Ｉ．ピグメントグリーン３６（ＢＡＳＦ社製のヘリオゲ
ングリーンＬ９１４０）を、青色顔料にはＣ．Ｉ．ピグ
メントブルー１５：６（ＢＡＳＦ社製のヘリオゲンブル
ーＬ６７００Ｆ）を、黄色顔料にはＣ．Ｉ．ピグメント
イエロー８３（ヘキスト社製のノバパームイエローＨＲ
−０１）を、紫色顔料にはＣ．Ｉ．ピグメントバイオレ
ット２３（ヘキスト社製のポスタームバイオレットＲＬ
スペシャル）をそれぞれ使用した。

【００３０】上記実施例１で得られたインキを、バーコ
ーターでノンアルカリガラス（コーニング社製の型番＃
７０５９、厚さ１．１ｍｍ）上に膜厚５μｍとなるよう
に塗布した。こうして得られたインキ塗膜を、その鉛筆
硬度が５Ｈ以上となるように硬化させるには、２２０℃
で２０分間の加熱が必要であった。また、このインキの
硬化反応開始温度は１１０℃であった。

【００３１】実施例２ ジエチレングリコールジエチルエーテルに代えてジエチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート１４０重
量部を用いたほかは、実施例１と同様にして、メラミン
変性ポリエステル樹脂を得た。次いで、上記メラミン変
性ポリエステル樹脂と、溶剤であるジエチレングリコー
ルモノエチルエーテルアセテートとを用いて、赤色(R)
、緑色(G) および青色(B) のインキを調製した。

【００３２】各色のインキの組成を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】上記実施例２で得られたインキを、バーコ
ーターでノンアルカリガラス（前出）上に膜厚５μｍと
なるように塗布した。こうして得られたインキ塗膜を、
その鉛筆硬度が５Ｈ以上となるように硬化させるには、
２２０℃で３０分間の加熱が必要であった。また、この
インキの硬化反応開始温度は１２０℃であった。 実施例３ ジエチレングリコールジエチルエーテルに代えて２，５
−ジメトキシテトラヒドロフラン７０重量部を用いたほ
かは、実施例１と同様にして、メラミン変性ポリエステ
ル樹脂を得た。

【００３５】次いで、上記メラミン変性ポリエステル樹
脂と、溶剤である２，５−ジメトキシテトラヒドロフラ
ンとを用いて、赤色(R) 、緑色(G) および青色(B) のイ
ンキを調製した。各色のインキの組成を表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】上記実施例３で得られたインキを、バーコ
ーターでノンアルカリガラス（前出）上に膜厚５μｍと
なるように塗布した。こうして得られたインキ塗膜を、
その鉛筆硬度が５Ｈ以上となるように硬化させるには、
２２０℃で２０分間の加熱が必要であった。また、この
インキの硬化反応開始温度は１２０℃であった。 比較例１ ジエチレングリコールジエチルエーテルに代えてダイヤ
ドール１３５（三菱化学社製、炭素数１３〜１５の高級
アルコール）１４０重量部を用いたほかは、実施例１と
同様にして、メラミン変性ポリエステル樹脂を得た。

【００３８】次いで、上記メラミン変性ポリエステル樹
脂と溶剤である炭素数１３〜１５の高級アルコール（前
出のダイヤドール１３５）とを用いて、赤色(R) 、緑色
(G)および青色(B) のインキを調製した。各色のインキ
の組成を表４に示す。

【００３９】

【表４】

【００４０】上記比較例１で得られたインキを、バーコ
ーターでノンアルカリガラス（前出）上に膜厚５μｍと
なるように塗布した。こうして得られたインキ塗膜を、
その鉛筆硬度が５Ｈ以上となるように硬化させるには、
２２０℃で１．０時間の加熱が必要であった。また、こ
のインキの硬化反応開始温度は１５０℃であった。

【００４１】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタ用インキにおい
て溶剤として用いられているグリコール誘導体または環
状エーテル誘導体は、メラミン変性ポリエステル樹脂の
硬化を阻害することがない。また、かかる溶剤は炭素数
が７以上の炭化水素基を有しないので、本発明のインキ
はブランケットを膨潤させることがなく、従って、連続
印刷時において線幅安定性を低下させることがない。

【００４２】以上詳述したように、本発明のカラーフィ
ルタ用インキは、優れた硬化特性と印刷適性とを有して
おり、カラーフィルタの製造に好適に用いられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 犬塚 誠一 兵庫県神戸市北区泉台２丁目２−１−４− 207

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メラミン変性ポリエステル樹脂、顔料およ
   び溶剤を含むカラーフィルタ用インキにおいて、前記溶
   剤が、少なくとも一方のＯＨ基が保護基で保護されたグ
   リコール誘導体、または環状エーテル誘導体であって、
   その沸点が１００〜２５０℃でかつ炭素数が７以上の炭
   化水素基を有しないものであることを特徴とするカラー
   フィルタ用インキ。
2. 【請求項２】前記グリコール誘導体が、少なくとも一方
   のＯＨ基が保護基で保護されたジエチレングリコール誘
   導体である請求項１記載のカラーフィルタ用インキ。
3. 【請求項３】前記環状エーテル誘導体が、テトラヒドロ
   フラン誘導体である請求項１記載のカラーフィルタ用イ
   ンキ。