JPS63129303A - カラ−フイルタ− - 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装置の液晶セル等に内設すると
好適なカラーフィルターに関するものである。詳しくは
、ガラス等の基板上に凹版または凹版オフセット印刷方
式により着色皮膜を形成したカラーフィルターに関する
。

（従来の技術） 液晶を用いたフルカラー表示装置はすでに実用化されて
おり、薄型軽量、低電圧駆動、低消費電力という特徴が
あり、また幾つか′のパネルを配列した大型ディスプレ
ーも実用化されている。これ等の装置は基本的には液晶
セルの内部あるいは外部に設けられたレッド、グリーン
、ブルーの６色のパターン化されたフィルタ層に対応し
て液晶を光学的シャッターとして駆動させてフルカラー
を再現する方式である。

フィルタ層のパターン化は多くの方法が提案されている
が、大別してフォトリングラフイーを利用したものと印
刷によるものとに別けられる。

前者はたとえば周矧の方法でパターン化したレジスト膜
を利用して染色、抜染、蒸着あるいは工ッチング法等に
よりカラーパターンを形成する方法であり、一方後者は
文字通り印刷により直接カラーパターンを形成する方法
である。フォトリングラフイー法は印刷法に比べて寸法
精度が高く。

微細パターンを形成できるという利点があるが。

印刷法に比べ少なくともレジス）ｄの塗工、露光。

エツチング、レジスト膜の剥離の各工程を余分に繰り返
さなければならない。これに対して印刷法は印刷と乾燥
を繰り返すだけでパターン化ができるため、低コストで
、しかも量産性に優れている。

さらに印刷技術の発展により高い寸法精度および平滑度
を有する微細パターンの印刷が可能となっており、耐性
のあるカラーフィルターの開発が急務となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 次にカラーフィルタに要求される主な特性を下記に列記
する。

■液晶セル製造プロセス中、洗、浄工程から耐薬品性が
、配向膜形成工程、透明導電膜形成工程、シール材接着
工程等から最低２００℃の耐熱性が要求される。

■液晶との接触により液晶への溶解物の溶出、あるいは
フィルタ膜の膨潤があってはならない。すなわち充分な
耐液晶性が必要とされる。

■屋外使用される場合も多いため充分な耐光性が必要で
ある。

■基板（ガラス、プラスチックなどの透明基板）への接
着性が充分である。

■スペクトルが適性で、充分な色分解能を有すること。

■パターンの寸法精度が充分であること。

したがって、カラーフィルタ用材料は上記の要求性能を
考慮して選択されなげればならない、（問題点を解決す
るための具体的手段）本発明は前述した要求特性を満足
するものとして、基体上に、２００〜３００℃の熱雰囲
気で透明性を失なわず硬化発熱ピーク温度が２００℃以
上である溶剤町ｄ型の熱硬化性メラミン明哲と色素と分
散助剤を主成分とする着色層を所定色数所望パターン状
に印刷形成してなることを特徴とするカラーフィルター
を提案するものであり、必要に応じて色素として有機顔
料を用いること、着色層の形成手段には凹版もしくは凹
版オフセット方式の印刷法が用いられること、および着
色層の上に透明導電膜を直接膜付けてカラーフィルター
とすることを含むものである。

（発明の詳述） 第１図にカラーフィルターを使用したカラー液晶表示装
置の一ヒリを示す、光源から出た白色光（１）が偏光板
（２）、透ｄＪ４基板（３）を通り透明画素電極（４）
。

配向膜（５）、″ｒＬ晶Ｉ６）、配向膜（力、透明画素
電極（８）を介して着色層（９）を通り三原色に分解さ
れる。画素電極（４）と（８）に印加された電気信号に
応答して、液晶１６）が配向し、偏光板０υの作用によ
り光学的シャッターとして動作し、電気信号が三原色と
して情報化される。この時１着色層（９）としてフォト
リングラフイー法によるゼラチンパターン層を染料で染
色した着色被膜を用いた場合は耐熱性の点で劣るので透
明画素電極（８）を着色１！　（９１の下に形成しなけ
ればならなかった。

その結果、液晶（６）と透明画素電極（８）の間には着
色層（９）が介在するため、電圧ＯＮ、ＯＦＦに対する
液晶の応答時間が遅くなり、液晶パネルの視野角もせま
くなり、視差による色ずれも起きやすがった。従ってカ
ラー液晶表示装置の性能としては悪いものとなる。本発
明は、カラーフィルター上に直接透明画素゛電極を形成
したとしても、カラーフィルターにクラック、シワ、色
の濁り等が発生しない、耐熱性と皮膜強度を有する種々
のバインダー樹脂について詳細に比較検討した結果、カ
ラーフィルターのバインダー樹脂旨としてメラミン明哲
が上記要求性能をすべて満足させることを見出した。そ
の他のポリエステル樹８旨、フェノール用脂、エポキシ
樹脂など同様な熱硬化性倒喧を用いた場合１着色層の厚
みが１μ〜６μという薄膜では十分な架橋密度が得られ
ず、硬化反応時の発熱ピーク温度も１００〜１５０℃と
低い。低抵抗導電膜を形成するには１通Ｎ　Ｉ　ｎ２０
３．　Ｓ　ｎ　０２などの金４ｄ化物をスパッタリング
するときに高温Ａ、ｑｐ１するのであり、この時再度着
色層の樹脂が軟化し。

その上に金属酸化物の模が形成されるため、冷却時の着
色層の収縮等でシワ、クラック等が発生する。これに対
してメラミン樹脂の硬化反応時の発熱ピークは２２０〜
２４０℃付近にあり、スパッタリングの条件以上の耐熱
性を有し、硬化膜の構造も三次元網状になっているため
着色層の機械的強度が充分となっている。本発明に使用
可能なメラミン樹脂は加熱時に透明性を失わずアルコー
ル性水酸基を有する溶剤に町ｄであればよい。

かかる性質を有するメラミン樹脂としては、広義のメラ
ミン樹脂に含まれるベンゾグアナミン樹８旨やメラミン
アルキッドｍＩｌ旨も使用できる。

以下１本発明に使用可能なメラミン樹脂の代表例を闇品
名で示せば。

〔１〕　　メラミンａｔ　ｑ旨 ニーパン２０８Ｅ−６０，２０Ｈ８，１２０サイメル　
３５０，３２７ （以上三井東圧化学■製） 〔２〕ベンゾ　グアナミンｌＩＡ楢 すイメル　１１２３．１１２５ （以上三域東圧化学■製） 〔３〕　　メラミンアルキッド４１１Ｎ旨ニー７オマイ
ト　（米国アールアンドエイチ社袈）本発明に使用可能
な色素はメラミン樹脂同然。

耐熱性、耐薬品性、耐浴剤注、耐液晶性が要求されるた
め顔料が望ましい。さらに適正なスペクトルおよび透明
性が必要とされるため該顔料は可視光の吸収係数が大き
く、かつ平均−次粒子径が可視光に対して充分小さいも
のを選択する心安があるため、有機顔料が望ましい。該
顔料の一次粒子径は透明性の点から０．３μ以下、好ま
しくは０．１μ以下が望まれるため、サンドミル、ニー
ダ−あるいは２本ロール等により既矧の方法で顔料の一
次粒子径を小さくして透明性および吸収係数を向上させ
ることも有効である。

下記に本発明に使用可能な顔料として諸耐性σ）優れた
材料をカラーインデックス（Ｃ，１，）ナンバーにて示
す、 ＣＩ　、　■、黄色顔料　２４，８６，９３，９４，１
０８，１０９゜１１０．１１７，１２５，１５７，１３
８゜１４７．１５３，１５４，１６６．１６８Ｃ，１，
オレンジ顔料　３６，４３，５１．５５，５９，６１Ｃ
，１，赤色顔料　９７，１２２，１２３，１４９，１６
８゜１７７．１７８，１８０，１８７．１９（）。

１９２．２０９，２１５，２１６または２１７．２２０
，２２５，２２４，２２６゜２２７．２２８，２４０ Ｃ，１，バイオレット顔料　１９，２３，２９，３０，
３７゜４０．５０゜ Ｃ，Ｉ　、青色顔料　１５．１５：１，１５：３，１５
：４゜１５：６，２２，６０，６４ Ｃ，１，緑色顔料　７，６６ Ｃ，１，ブラウン顔料　２３，２５．２６Ｃ，１，黒色
顔料　７ 本発明に使用可能な溶剤は前記メラミン樹脂を溶解し、
かつ、印刷適性に饅削の蒸発速度が大きな影響を与える
。これは凹版の画線部に付与されたインキを凹版から転
写体へ転移する工程と転写体上のインキを基板へ転写す
る工程を有する凹版オフセット印刷法によりパターン形
成するため再現性及び繰り返しによる形状の崩れを防ぐ
ため。

本発明に使用し得る浴剤は、少なくともアルコール性水
酸基を１個以上有し、かつ沸点が１２０℃〜２６０°Ｃ
の１旨肪族アルコール、好ましくは多価アルコール誘導
体のうちから選ばれる１種または２種以上の混合溶剤が
上記要求を満たすことを見出した。

以下に本発明に使用可能な溶剤名を示す。

エチレングリコール。

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イソプロピルエーテル。

エチレングリコールモツプチルエーテル。

エチレングリコールモノヘキシルエーテル。

エチレングリコールモノアセテート。

メトキシメトキシエタノール。

ジエチレングリコール。

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。

ジエチレンクリコールモノブチルエーテル。

ジエチレングリコールモノアセテート。

トリエチレングリコールモノメチルエーテル。

トリエチレングリコールモノエチルエーテル。

プロピレングリコール。

プロピレングリコールモノメチルエーテル。

プロピレングリコールモノエチルエーテル。

プロピレングリコール−ｎ−プロピルエーテル。

プロピレングリコールイソプロビルエーテル。

プロピレングリコールモノブチエーテル。

プロピレングリコールモノアセテート。

１−ブトキシエトキシプロパノール これ等の溶剤のうち低沸点のものは高沸点のものと、高
沸点のものは低沸点のものと組み合わせて乾燥速度を調
整する。また、溶剤組成により流動特性が多少異なって
くるため、溶剤選択は印刷速度や他の組成物の内存によ
り最終的に決定される。

本発明によるカラーフィルター用インキはこれまで述べ
た倒喧、顔料、６剤を混線すするだけで原則的に製造可
能である。

しかし、同−樹月旨を用いた場合、顔料が異なるとイン
キの流動特性が異なるし、さらに最適なスペクトルを与
える各色の顔料含有量が異なるため結果として各色のイ
ンキ性状に大きな違いを生じる。この場合１分散助剤の
添加が有効である。分散助剤は顔料の分散性を向上させ
、かつ顔料の再凝集を防止する効果があるため、チキン
トロピー性の低下、インキ粘度の低下、透過の向上およ
び塗膜の平滑性の向上などの効果がある。

次に本発明に使用可能な分散助剤として、例えば陽イオ
ン活性剤、陰イオン活性剤、非イオン活性剤等の界面活
性剤もしくは有機色素誘導体が挙げられる。好ましくは
有機色素誘導体がよい。有機色素誘導体とは有機顔料ま
たは染料の誘導体であり１例えばアゾ系、フタロシアニ
ン系、キナクリドン系、アントラギノン系、ペリレン系
、ぺ１ノノン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、イ
ソインドリノン系、キノフタロン系、トリフェニルメタ
ン系、金属錯塩系の有機色糸化合物に置換基を１〜４個
有する化合物である。貢挨基とは。

水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、カルボンアミ
ド４４や下記一般式によってなされる置換基である。

−ＣＩＩ２−Ｘ−Ａ （Ｘ：酸素またはイオウ原子、Ａニアリール基） （Ｘ：アルキレン４　、Ｒ＋　　、Ｒｖ　　：水系原子
、アルキル基またはＲ１とＲ２とで少なくとも窒素原子
を含むａ木理） （Ｒ３：アルキル基またはアリール基。

Ｒ。

（Ｒ，：水累原子、アルキル基。

Ａ　：アルキレン基。

Ｒ２：アルキル基、アルコキシアルキル基またはシクロ
アルキル基。

Ｒ３：アルキル基またはシクロアルキル基あるいはＲ２
とＲ１とで少なくとも窒素原子を含む複素環） なお、有機顔料と、前記誘導体の母体有機色糸とは通常
色相の関係から同一のものが組合せられるが、必ずしも
一致している必要はない、なお、カラーフィルターの構
造として第２図に示すように、各色の着色フィルターｔ
ｆｉｔ　（１２１ｔｔ３）　ｔｔ４１の間に黒色の遮光
ｌ−１１５としてカーボンブラックのような黒色顔料あ
るいはシアン、マゼンタ、イエロー各顔料の混色顔料を
含む着色組成物によりパターンを形成するとよい。

遮光４１１５）も着色フィルタ層ｔ１２１　ｔ１３１　
ｔ１４１と同様に耐熱性を要求されるからメラミンの如
き耐熱性樹脂中に上記のような顔料を分散させたものを
用いると良（１゜ カラーフィルター用インキの製造は基本的には通常の印
刷インキの製造方法とはほとんど変わりがない。当該イ
ンキは１８０°〜２５０℃で数時間加熱するだけで実用
上光分な機械強度が得られるが、ガラス基板に対して密
着性が弱く、シランカップリング剤等を用いると密着性
が向上する。

以下に実施例にもとづき本発明になるカラーフィルター
について述べる、 実施例１ メラミンｍｆｌ＆として三井重圧化学■製すイメル３５
０（ｉ１品名）にジエチレングリコールモツプチルエー
テルとエチレングリコールモツプチルエーテルを２＝１
の割合で混合した溶剤を樹脂に対して２０重蓋％投入し
てフェスとした。

このフェスに対して顔料および分散剤１体質顔料および
溶剤を加えて３本ロールで充分練肉し。

赤色、緑色、青色のインキをそれぞれ製造した。

なお、３本ロール練肉の配合は各色について下記のよう
に行った。（配合比率は全て重量％である）ここで体質
顔料はアエロジルＲ−９７２（日不アエロジル■（商品
名）を用いた。また各色の顔料および分散助剤の組成を
以下て示す。

（赤色フィルタ用） ■顔料 リオノーゲンレッドＧＤ（東洋インキ装債■製Ｃ０（、
ピグメントレッド１６８）７０８１４とリオノーゲンオ
レンジＲ（東洋インキ製造、ｒｔＪ　ａ　Ｃ、Ｉ　。

ピグメントオレンジ３６）５０部との混合物■分散助剤 下記構造式の化合物 （緑色フィルタ用） ■顔料 １１４ノールグリーン２ＹＳ　（東洋インキ製造製　。

Ｃ，１，ピグメントグリーン５６）７５部とりオノーゲ
ンエロ−５Ｇ（東洋インキ製造■Ｃ，１，ピグメントエ
ロー１５４　）２５部との混合物■分散助剤 下記の低塩素化銅フタロシアニン誘導体ｎ＝１．７ （青色フィルタ用） ■顔料 リオノールブルーＥＳ（東洋インキ製造潤製Ｃ。１．ピ
グメントブルー１５　：６　）８０部とりオノーゲンバ
イオレットＲＬ（東洋インキ製造■候Ｃ，１，ピグメン
トバイオレット２３）２０＠との混合物 ■分散助剤 下記の銅フタロシアニン誘導体 ｎ二２．０ （カラーフィルターのｄ　遣方ｍ　） 第３図は本発明のインキを用いて凹版オフセット方式で
基材に印刷する状ｉＱ　Ｙ示した斜視図である、凹版（
２００μ巾１版深１０μｍ　）　（１７）上に実施例＋
１）で作製したインキ１１を塗布し、ドクターｕ８）で
余分のインキｔ１９をかきとった後、ブランケット■上
に凹版（ｌη上のインキを転移させ、ブランケットＪを
ガラス基板＋２１）の所まで移動させ、ブランケット（
至）上のインキをガラス基板−〇上に転写させる。

この操作を各色線り返すことによりパターン形成した。

着色相のガラス基板に対する密着性を向上さすためガラ
ス基板は予め東芝シリコーン■製シラン化合物の商品名
ＴＳ８３５０をメチルインブチルケトンに溶かした１％
溶液を塗布乾燥させた表面処理が施しである。

その結果、下記の特性を持つカラーフィルターを作へし
た。

０分光特性・・・・・第４図（実線）に示す。

■耐熱性・・・・・・２６０°Ｃ，２時間の熱処理で第
４図（一点鎖線）に示すように分光透過率変化が５％以
内である。

■ＩＴＯの模付は適性・・・・・・カラーフィルター上
に保護層なしでｉＴＯを加熱スノくツタリングして１０
Ω／口〜１５Ω／口の透明導電層を模付けおヨヒパター
ンニングしてもクラック、シワ等ノ発生なし。

■耐薬品性、耐解剤性・・・・・・浸漬あるいは超音波
洗浄による結果を第１表に示す。

超音波槽に１分間ディップした。

引き揚げ直後の外−◎→色変化、シワ、クラック無しセ
ロテープ剥離　　　Ｏ→剥離なし く発明の効果） 本発明によるカラーフィルター用インキからなるカラー
フィルターは着色１ｆｉの耐熱性が高いので加熱処理し
てもフィルターの分光特性が悪化せず。

また機械的強度が向上されるため、従来低抵抗な透明溝
′ｉｔ　ｉｔを設げるのに保護層を必要としていたが、
直接膜付けが可能となる。また、印刷が可能なためフォ
トリフグラフィー法と比較すると工程が短くなって低コ
ストなカラーフィルターを供給することができる。さら
に、第３図に示すような印刷法で形成できるため大型カ
ラーフィルターの作製が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー４晶表示装置の一例を示す模式ｄ面図、
第２図は本発明のカラーフィルターｍ＝実施例を示す断
面図であり、第３図は本発明のインキを用いてカラーフ
ィルター作成する印刷の概快を示す説明図、第４図は本
発明のインキにより得られたカラザイルターの分光特性
を示すグラフ図である。 ｔｌ）・・・光源　　　（１″２ｔ１３１ｕ４１・・・
着色カラーフィルタ一層１２）ｕυ・・・偏光板　　　
　（１５１・・・遮光層＜３）０Ｉ・・・透明基板　　
　（１！、ｌ・・・透明基板（４）・、８）・・・透明
画業電極　ａＤ・・・版（５）（力・・・配向膜　　　
　ｕ１６・・・ドクター（６）・・・液晶　　　　　ｔ
ｌ’Ｊ・・・インキ（９）・・・カラーフィルター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基体上に、２００〜３００℃の熱雰囲気で透明性を
   失なわず硬化発熱ピーク温度が２００℃以上である溶剤
   可溶型の熱硬化性メラミン樹脂と色素と分散助剤を主成
   分とする着色層を所定色数所望パターン状に印刷形成し
   てなることを特徴とするカラーフィルター。 ２）色素が有機顔料である特許請求の範囲第１項記載の
   カラーフィルター。 ３）着色層の上に透明導電膜を直接膜付けする特許請求
   の範囲第１項記載のカラーフィルター。 ４）着色層が凹版もしくは凹版オフセットの印刷方式に
   より形成されてなる特許請求の範囲第１項記載のカラー
   フィルター。