JPS63210180A - カラ−フイルタ用インキ組成物 - 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】 「発明の目的」 （産業上の利用分野） 本発明は耐久性の優れたカラー表示装置の色分解用カラ
ーフィルタを形成するインキ組成物に関するものである
。詳しくは液晶等の電気光学効果と色分解フィルタとを
組み合わせたカラー表示装置に供するスクリーン印刷用
インキ組成物に関する。

（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３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、大別してフォトリソグラフィーを利用したものと印
刷によるものとに別けられる。

前者はたとえば周知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、蒸着あるいはエツチング法等に
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。フォトリソグラフィー法は印刷法に比べ寸法精
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ト膜の塗工、露光、
エツチング、レジ−２＝ 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。さらにスクリーン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、カラーフィルタを形成し得るインキ
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ｄ
己する。

■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°Ｃ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ければならない。

「発明の構成」 Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明は上記の状況にかんがみ、高品質、低コストのカ
ラーフィルタを形成するスクリーン印刷用のインキを開
発すべく研究を重ねた結果実現したものであり、耐熱性
、耐光性、耐薬品性、耐溶剤性、基板との接着性および
分光特性の優れたカラーフィルタ層を形成するスクリー
ン印刷に適したインキを提供するものである。

すなわち９本発明はエポキシ樹脂、溶剤および色素を主
成分とするカラーフィルタ用スクリーン印刷インキ組成
物である。

次に、カラーフィルタ用インキ材料、すなわち樹脂、溶
剤９色素およびそれ等の混合物であるインキにそれぞれ
要求される特性を述べるとともに本発明により見出され
たカラーフィルター用インキの構成について以下に詳細
に説明する。

本発明に使用可能な樹脂は原則として無色透明で耐熱性
、耐薬品性、耐溶剤性、耐液晶性、耐光性が要求され、
かつ基板との充分な接着性が必要である。

ただし、樹脂の多少の着色が淡黄色程度であればスペク
トルの特性上、赤用および縁周のバインダ樹脂として使
用可能である。かかる要求性能をふまえ種々のバインダ
樹脂について詳細に比較検討した結果。

カラーフィルタのバインダ樹脂としてエポキシ樹脂が上
記要求性能をすべて満足させることを見出した。

例えばバインダとしてポリエステル樹脂、フェノール樹
脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂を用い
た場合と比較したときのエポキシ樹脂の特徴を述べると
硬化の際１反応収縮がきわめて小さく。

かつ揮発物を発生しないためパターン再現性が良好で、
かつクラックや濁りを生じにくい。また硬化膜の機械的
性質が優れているばかりでなく、ガラス。

プラスチック、金属などの多くの物に接着性があるため
、ガラス基板のみならず各種透明プラスチック基板や透
明導電基板等に直接堅牢なパターンを形成できるため種
々の液晶セル構成に対応できるなどの特徴を有する。

本発明に使用可能なエポキシ樹脂は着色が少なく。

アルコール性水酸基を有する溶剤に可溶であれば特に制
限されるものではないが、特にビスフェノール型、ノボ
ラック型および環状脂肪族型のエポキシ樹脂の単独ある
いは併用が望ましい。ビスフェノール型エポキシ樹脂は
常温で液体の低分子量のものから固体の高分子量のもの
まで各種市販されており１分子量の選択により広い範囲
で粘度調整が可能である。

ノボラック型エポキシ樹脂は一般に着色が強いため単独
使用は好ましくないが、ビスフェノール型あるいは環状
脂肪族型エポキシ樹脂と組み合わせることにより、それ
等の耐熱性、耐薬品性を向上させる効果がある。環状脂
肪族型エポキシ樹脂は接着強度はやや劣るが、耐光性が
優れており、特に屋外使用に適している。この様にエポ
キシ樹脂をバインダとしたカラーフィルタは様々な要求
特性に対応でき、かつ種々の基板上に形成できる大きな
特徴を有する。

以下２本発明に使用可能なエポキシ樹脂の代表例を商品
名にて示す。

■ビスフェノール型エポキシ樹脂 エピコート　８１５．８１９．８２７．８２８．８３２
．８３４゜１００１、１００２．１００４．１００？、
　１００９．１０１０（油化シェルエポキシ■） ■ノボラック型エポキシ樹脂 エピコート　１５２．１５４　　（油化シェルエポキシ
＠）など ■環状脂肪族型エポキシ樹脂 チッソノック７１．　２０１．２２Ｌ　２８９．２０６
．２０７Ｘ（チッソ■）など 本発明に使用可能な色素はバインダ樹脂同様、耐熱性、
耐薬品性、耐溶剤性、耐液晶性、耐光性が要求されるた
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
のを選択する必要があるため、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知の方法で顔料の一
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の優れた材
料をカラーインデックス（Ｃ，１，）ナンバーにて示す
。

Ｃ，１，黄色顔料　２４．８６．９３．９４．１０８．
１０９゜１１０、１１７．１２５．１３７．１３８．１
４７゜１５３、１５４．１６６、１６８ Ｃ，１，オレンジ顔料　３６．４３．５１．５５．５９
．６１Ｃ，１，赤色顔料　９７．１２２．１２３．１４
９．１６８．１７７゜１７８、１８０．１８７．１９０
．１９２．２０９゜２１５、２１６または２１７．２２
０．２２３゜２２４、２２６．２２７．２２８．２４０
Ｃ，１，バイオレット顔料　１９．２３．２９．３０．
３７゜４０、５０゜ Ｃ，１，青色顔料　１５．　ｔ５：ｔ、　１５：３．１
５：４．１５：６２２、６０．６４ ｃ、ｒ、緑色顔料　７，３６ 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エポキシ樹脂を溶解し、
かつ印刷作業上適正な乾燥速度を与えるものｌｌ− を選択する必要がある。またスクリーンに合成繊維を用
いる場合やガラス以外の透明プラスチック基板を用いる
場合にはそれ等の材質を溶解あるいは膨潤させるものは
パターン再現性や透明性を低下させるため使用できない
。この様な観点から詳細に検討した結果１本発明に使用
し得る溶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℃の脂肪族アルコール
、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千ノエチルエーテル。

ジエチレングリコールモノブチルエーテル。

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ルエーテル。

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容により
最終的に決定される。

本発明によるカラーフィルタ用インキはこれまで述べた
樹脂、顔料、溶剤を混練りするだけで原則的に製造可能
である。

しかし１例えば赤色、緑色、青色の３色のパターンを同
一基板上に一定印刷条件で同じ膜厚に印刷するためには
各色のインキ中の不揮発分およびインキの印刷適性をで
きだけ近ずけることが望ましい。一般に同一樹脂ワニス
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
が生じる。これは樹脂あるいは溶剤の種類または組成を
各色で変えることによりある程度調整可能であるが、イ
ンキ製造が複雑となる。

この様な場合には体質顔料あるいは分散助剤の添加が有
効である。体質顔料は少量添加することにより適正なチ
キソトロピー性を与え、転写性等の印刷適性を向上させ
ることができる。なお１本発明に使用可能な体質顔料と
しては、透明性を損なわないために酸化ケイ素、硫酸バ
リウム、炭酸カルシウムなど比較的屈折率の小さい材料
の微粉末が用いられる。

また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、チキソトロピー性の低
下、インキ粘度の低下、透過率の向上および塗膜の平滑
性の向上などの効果がある。したがって１体質顔料と分
散助剤を組み合わせることにより各色インキの印刷適性
を近づけることが可能である。しかし９体質顔料は透明
性を、また分散助剤は耐薬品性、耐溶剤性をそれぞれ低
下させるため、必要に応じて添加し、また添加量はイン
キ中にそれぞれ５重量％以下に留めるのが好ましい。

次に本発明に使用可能な分散助剤として１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、アントラキノン系、ペリレン系
、ペリノン系、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
有機色素化合物に置換基を１〜４個有する化合物である
。置換基とは、水酸基、カルボキシル基。

スルホン酸基、カルボンアミド基等や下記一般式によっ
てなされる置換基である。

−Ｃ）１２−Ｘ−Ａ （Ｘ：酸素またはイオウ原子、Ａニアリール基）（Ｘ：
アルキレン基、　　Ｒ１，Ｒ２：水素原子、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　複
素環） （Ｒ８：アルキル基または了り−ル基、Ｒ２：アルキル
基またはアリール基、あるいはＲ１とＲ２とで少なくと
も窒素原子を含む複素環） （Ｒ１：水素原子、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Ｒ３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素とは通常
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。

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ほとんど変わりがない。

すなわち不活性ガス気流下でエポキシ樹脂を溶剤に加熱
溶融してワニスを調整する。次にこのワニスに顔料およ
び必要に応じて体質顔料あるいは分散助剤を加え９例え
ば３本ロール等の分散機で充分練肉することによりイン
キを製造する。当該インキは１８０〜２００℃で数時間
加熱するだけで実用上充分な機械強度および接着強度が
得られるが、さらに高耐性が要求される場合や硬化工程
の合理化を行う場合には既知の硬化剤を添加することも
可能である。

例えば低分子量アミン化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂
、フェノール樹脂などである。ただし、アミン系の硬化
剤は可使時間を著しく短くするため、印刷直前に添加す
るのが望ましい。インキ製造時に添加でき、かつ可使時
間の長い硬化剤として有機酸無水物や有機酸予備締金物
が挙げられる。なお２本発明のインキは樹脂としてエポ
キシ樹脂が主体であるが。

他の樹脂を併用することもできる。

実施例１ ３１セパラブルフラスコにジエチレングリコールモツプ
チルエーテル６００ｇとエチレングリコールモノブチル
エーテル４００ｇを入れ、窒素ガスを通じながら加熱攪
拌し約１００℃でエピコート１００７を数回に分けて除
々に投入し全量投入後、１３０℃まで昇温し、完全溶解
後放冷してワニスを製造した。

次にこのワニスに顔料および必要に応じ分散助剤。

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、青色のベース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様に
行った。

赤色インキ　緑色インキ　青色インキ ワニス　　　７１．７　　　８３．２　　　８６．５顔
料　　　　２２．０　　　１４．０　　　１２．０分散
助剤　　　２．２　　　　１．４　　　　０．６体質顔
料　　　２．２　　　　１．４　　　　０．６溶剤　　
　　　１．９　　　　　　　　　　０．３ここで体質顔
料はアエロジルＲ−９７２（日本？エロジル＠）、溶剤
はジエチレングリコールモノブチルエーテルとエチレン
グリコールモノブチルエーテルを６：４（重量比）で混
合したものをそれぞれ用いた。

また各色の顔料および分散助剤の組成を以下に示す。な
お顔料および分散助剤に関しては実施例２以降も同じも
のを用いた。

（赤色フィルタ用） ■顔　料 リオノーゲンレソドＧＤ（東洋インキ製造■製Ｃ０■、
ビグメントレンド１６８）７０部とりオノーゲンオレン
ジＲ（東洋インキ製造■製ｃ、ｒ、　ピグメントオレン
ジ３６）３０部との混合物 ■分散助剤 下記構造−１の化合物 （緑色フィルタ用） ■顔料 リオノールグリーン２ＹＳ（東洋インキ製造側製Ｃ，１
，ピグメントグリーン３６）７５部とリオノーゲンエロ
−５Ｇ（東洋インキ製造■製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（青色フィルタ
用） ■顔　料 リオノールブルーＢＳ（東洋インキ製造■製Ｃ１■、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■製Ｃ，Ｉ。

ピグメントバイオレット２３）２０部との混合物■分散
助剤 実施例２ 実施例１と同様の方法でジエチレングリコールモノエチ
ルエーテル８００ｇとエチレングリコールモノブチルエ
ーテル２００ｇの混合溶媒にエピコート１０１０　９０
０ｇとエピコート１００１　６００ｇを熔解してワニス
を製造し下記の配合で３本ロール練肉して各色のベース
インキをそれぞれ製造した。

赤色インキ　緑色インキ　青色インキ ワニス　　　７１．７　　　　Ｂ３．２　　　８６．５
顔料　　　　２２．０　　　１４．０　　　１２．０分
散助剤　　　１．８　　　　１．１　　　　０．３体質
顔料　　　２．２　　　　１．４　　　　０．９溶剤　
　　　　２．３　　　　０．３　　　　０．３ここで体
質顔料はアエロジルＲ−９７２（日本アエロジル■）を
、また溶剤はジエチレングリコールモノエチルエーテル
とエチレングリコールモツプチルエーテルを４＝１　（
重量比）で混合したものをそれぞれ用いた。

実施例３ 実施例１と同様の方法でジエチレングリコールモノエチ
ルエーテル４００ｇとプロピレングリコールモノブチル
エーテル６００ｇの混合溶媒にエピコー）１００４　１
０５０ｇとエピコート１５４　４５０ｇを溶解してワニ
スを製造し、下記の配合で３本ロール練肉して各色のベ
ースインキをそれぞれ製造した。

赤色インキ　緑色インキ　青色インキ ワニス　　　７１．７　　　８３．２　　　８６．５顔
料　　　　２２．０　　　１４．０　　　１２．０分散
助剤　　　２．２　　　　１．４　　　　０．６体質顔
料　　　２．２　　　　１．４　　　　０．９溶剤　　
　　　１．９−− ここで体質顔料は透明性顔料ＢＦ−１（堺化学＠）を、
また溶剤はジエチレングリコールモノエチルエーテルと
プロピレングリコールモノブチルエーテルを４：６（重
量比）で混合したものをそれぞれ用いた。

実施例４ 実施例１と同様の方法でジエチレングリコールモノブチ
ルエーテル５００ｇとメトキシメトキシエタノール５０
０ｇの混合溶媒にチッソノックスＣＸ２２１　７５０ｇ
、　　エピコート１００７　６００ｇおよびエピコート
１５４　１５０ｇを溶解してワニスを製造し下記の配合
で３本ロール練肉して各色のベースインキをそれぞれ製
造した。

赤色インキ　緑色インキ　青色インキ ワニス　　　５８．５　　　７７．０　　　７９．５顔
料　　　　３０．０　　　１９．０　　　１７．５分散
助剤　　　３．０　　　　１．９　　　　１．２体質顔
料　　　−一１．８ 溶剤　　　　　８．５　　　　２．１　　　　−ここで
体質顔料は透明性顔料ＢＦ−１０（堺化学）を、また溶
剤はジエチレングリコールモノブチルエーテルとメトキ
シメトキシエタノールを１＝１（重量比）で混合したも
のをそれぞれ用いた。

〔カラーフィルターの製造〕

■スクリーン印刷によりカラーフィルターを作成する場
合は、実施例１で得られた各色のベースインキ３重量部
に対して溶剤（ベースインキと同一組成）１重量部を加
え充分に攪拌したものを用いる。

第１図は本発明のインキを用いてガラス基材（１問厚Ｓ
ｉＯ□コーティング処理ソーダガラス）上に５００メツ
シユステンレススクリーンを用いて１画素５゜０ｍｍＸ
５．Ｏｍｍのドツトマトリックスを印刷した場合のカラ
ーフィルタパターン形成の概略である。すなわち図の様
に第１色目を印刷した後６０〜８０℃で３０〜６０分子
備乾燥した後同様にして２色目、３色目を印刷し予備乾
燥した後１８０〜２００℃で１時間加熱処理して下記の
特性を持つカラーフィルターを作成した。

■分光特性・・・第３図に示す ■膜厚　　・・・３〜４μｍ ■耐熱性　・・・２２０℃、１時間で分光透過率変化が
５％以内 ■耐光性　・・・偏光フィルタを通してキセノンランプ
１２０時間照射し。

５％以内の分光透過率変化 ■耐薬品性・耐溶剤性 ・・・浸漬あるいは超音波洗浄によ る結果を第１表に示す Ｎ−メチ１シー２−ピロリドン　　　　　　　　Ｉ　　
Ｂ　　１　◎　　○　　０１　無　１　　　良性−処理
法　Ａ：２３〜２８°Ｃで３０分間超音波１３８ＫＨｚ
）処理 Ｂ：２５°Ｃで１０分浸漬 透過率変化 これ等の特性は液晶をはじめとする各種ディスプレーの
カラーフィルターの要求性能を満足側るものであった。

なお、実施例２および３で作製したインキについても同
じ方法でカラーフィルターを作成し、同様の特性を得た
。

また、実施例４で得られたインキ２重量部にＩＭ量置部
溶剤（ベースインキと同一溶剤）を加えたものを用いて
上記と同じ方法で印刷し、加熱処理して膜厚が２〜３μ
ｍで、同様の特性を持つカラーフィルターを得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインキを用いてスクリーン印刷により
カラーフィルターのマトリックスパターンを形成する方
法の概要を示す図であり、第２図は本発明のインキによ
り得られた各色のカラーフィルターの分光特性を示すグ
ラフである。 情１１■ （１ン、青、インへｌ−１が１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エポキシ樹脂、溶剤および色素を主成分とすること
   を特徴とするカラーフィルタ用スクリーン印刷インキ組
   成物。 ２、色素が顔料である特許請求の範囲第１項記載のイン
   キ組成物。 ３、溶剤が少なくともアルコール性水酸基を１個以上有
   する脂肪族化合物の１種もしくは２種以上の混合溶剤で
   ある特許請求の範囲第１項記載のインキ組成物。