JPS6348369A - カラ−フイルタ用印刷インキ - 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） 本発明は耐久性のぼれた。カラー表示装置の色分解用カ
ラーフィルタを形成する印刷インキ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のフィルタ製造のための平
版、水なし平版等の印刷インキに関する。

（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）Ｉ
ＩＱを利用して染色、抜染、茅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（、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、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熔解物の溶出、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」 （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平服、水なし平版等用のインキ
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平版
、水なし平版に適したインキを提供するものである。ま
た溶剤および溶剤量等適宜選択することにより凹版また
は凹版オフセント・印刷も可能である。

すなわち２本発明は硬化型樹脂、溶剤および色素を主成
分とするカラーフィルタ用印刷インキにおいて、該樹脂
がアミノ樹脂またはアミノ樹脂およびアルキッド樹脂で
あるカラーフィルタ用印刷インキである。

次に、カラーフィルタ用インキ材料、すなわち樹脂、ｆ
６剤１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
、赤用および線用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
脂としてアミノ（封脂またはアミノ樹脂およびアルキッ
ド樹脂が上記要求性能を満足させることを見出した。

アミノ樹脂の単独あるいはアミノ樹脂およびアルキッド
樹脂を使用したバインダーは、一般に熱硬化性であり、
その特徴を述べると、塗膜は硬度が高く、傷が付きに＜
＜、無色透明で着色が自由であり。

耐薬品性、耐水性が良好である。また、黄変性３色焼け
１色相の変退色および耐熱性に優れている。硬化の際９
反応収縮が少なく、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たいるばかりでなく、ガ
ラス、プラスチック、全屈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・ツク
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。

本発明のアミノ樹脂またはアミノ（Ｍ脂およびアルキッ
ド樹脂は着色が少なく、アルコール性水酸基を有する溶
剤または石油系高沸点溶剤に可溶であれば特に制限され
るものではない。

アミノ樹脂としては、メラミン樹脂、メチル化メラミン
樹脂、ブチル化メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、
尿素樹脂、尿素・メラミン樹脂等である。これらの樹脂
は各種市販されており、それぞれの用途により選択が可
能である。以下９本発明に使用できるアミノ樹脂の代表
例を示す。

サイメル３００，３０１，３０３，３２５，３５０．３
７０，１１１６．１１３０　（以上、三井東圧化学工業
０菊製メラミン（封脂）、メラン２１Ａ、２２．２６．
２７．２８．２８Ｄ、２９，２４５，２６２．２６５，
５２０，５２１，５２２，５２３　（以上９日立化成工
業領製メラミン樹脂）、サイメル１１２３．１１２５　
（以上、三井東圧化学工業Ｐｉｅ製ベンゾグアナミン樹
脂）、メラン８１　（日立化成工業■製ベンゾグアナミ
ン樹脂）、ＵＦＲ６５（三井東圧化学工業＠製尿素樹脂
）、メラン１１，１４，１０４．１０５，１２６　（以
上９日立化成工業＠製尿素樹脂）等が挙げられる。

また、アルキッド樹脂としては、不乾性油型アルキッド
樹脂、半乾性油型アルキッド樹脂２合成脂肪酸変性アル
キフド樹脂等である。

アルキッド樹脂の代表例を挙げると、フタルキッド１３
３−６０．Ｘ４５０，９７０−８０　（以上。

日立化成工業■悪事乾性油型アルキッド樹脂）、フタル
キッド２３５−５０，２３５−６０ＬＶ、２３７−６０
Ａ、２４０−６０．６４０−５０，６４０−６０　（以
上１日立化成工業側製半乾性油型アルキッド樹脂）、フ
タルキッド８０３−７０，８０４−７０Ａ、８０７−７
０　（以上９日立化成工業＠製合成脂肪酸変性アルキ・
ノド樹脂）である。

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．　
’１４７゜１５３、１５４．１６６、１６８ ｃ、ｒ、オレンジ顔料　３６．４３．５Ｌ　５５．５９
．６ＩＣ，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，！、青色顔料　１５．１５：１．１５：３．１５：
４．１５：６２２、　６０．　６４ Ｃ，１，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アミノ樹脂の単独あるい
はアミノ樹脂およびアルキッド樹脂を溶解し、かつ印刷
時に版上あるいはブランケット上での蒸発による乾燥が
起きないものを選択する必要がある。また、オフセント
や凹版オフセットの様にプランケットを用いる場合やガ
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９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１２０〜３２０℃の脂肪族アルコール、好ましくは
多価アルコール誘導体、または石油系高沸点溶剤のうち
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、メチルヘキサノー
ル、トリメチルヘキサノール、トリメチルヘプタツール
、テトラメチルノナノール、２−ペンチルノナノール、
２−ノ二一ルノナノール。

２−へキシルデカノール等のアルコール類、または３号
ソルベント、４号ソルベント、５号ソルベント（以上１
日本石油■製石油系高沸点溶剤）が使用出来る。

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、ｆ６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２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。−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２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２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肢助剤として２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、全屈錯塩系の
有機色素化合物に置換基を１〜４個有する化合物である
。

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アミノ樹脂、アミノ樹脂お
よびアルキッド樹脂を溶剤に加熱熔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して体質顔
料あるいは分散助剤を加え１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１００〜２８０℃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。

また、ナフテン酸マンガン等の全屈石鹸ドライヤー等の
添加はインキのボットライフへの影響を与えることな（
、硬化に有効である。

なお１本発明のインキは（封脂としてアミン樹脂または
アミン樹脂およびアルキッド樹脂が主体であるが、他の
樹脂を併用することもできる。

以下、実施例により本発明を説明する。実施例中「部」
、「％」とはそれぞれ重量部１重量％を示す実施例１ ３１セパラブルフラスコにノニルシナール５０部を入れ
、窒素ガスを通じ加熱しながらサイメル３５０を５０部
徐々に投入する。１５０°Ｃまで昇温し完全に熔解放冷
してワニス１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。

ここで体質顔料はニップシルＬＰ（日本シリカニ業■）
、溶剤はノニルノナールを用いた。

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ＣＤ（東洋インキ製造■Ｉｃ、１．
ピグメントレッド１６８）７０部とりオノーゲンオレン
ジＲ（東洋インキ製造（＋１ｉＪＣ，１，ピグメントオ
レンジ３６）３０部との混合物■分散助剤 下記構造式の化合物 （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＠製ｃ、
ｒ、　　ピグメントグリーン３６）７５部とりオノーゲ
ンエロ−３Ｇ（東洋インキ製造０１製Ｃ，！、　　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１Ｂｔ＋ｉｌｃ。

■、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，１、ピグメ
ントバイオレット２３）２０部との混合物■分散助剤 ｎ＝２．０ 実施例２ ３ｐセパラブルフラスコにノニルノナール４０部を入れ
、窒素ガスを通じ加熱しながらフタルキッド１３３−６
０を６０部徐々に投入する。１５０”Ｃまで昇温し完全
に溶解放冷してワニス２を製造した。

実施例１のワニス１との併用による下記の配合にて３本
ロールミル練肉して各色のインキをそれぞれ製造した。

ここで体質顔料はニップシルＬＰ、溶剤はノニルノナー
ル、硬化剤はナフテン酸マンガンを用いた。

実施例３ 実施例１と同様の方法でテトラメチルシナール５０部に
メラン８１を５０部溶解してワニス３を製造し、下記の
配合で３本ロールミル練肉して各色のインキをそれぞれ
製造した。

（以下余白） ここで溶剤はテトラメチルノナ−ツキいた。

実施例４ 実施例２と同様の方法でテトラメチルシナール４０部に
フタルキッド１３３−６０を６０部熔解してワニス４を
製造した。実施例３のワニス３との併用による下記配合
にて３本ロールミル練肉して各色のインキをそれぞれ製
造した。

（以下余白） ここで体質顔料は透明性顔料ＢＦ−１０（堺化学）を、
また溶剤はトリエチレングリコールモノメチルエーテル
を、硬化剤としてはナフテン酸マンガンをそれぞれ用い
た。

実施例５ 実施例１と同様の方法でジエチレングリコールモノメチ
ルエーテル６０部にＵＦＲ−６５を４０部熔解してワニ
ス５を製造した。また実施例２と同様の方法でジエチレ
ングリコールモノメチルエーテル６０部にフタルキッド
２３７−６０Ａを４０部熔解してワニス６を製造した。

下記の配合にて３本ロールミル練肉して各色のインキを
それぞれ製造した。

ここで体質顔料は透明性顔料ＢＦ−ｉｏ（堺化学）を、
また溶剤はジエチレングリコール七ツメチルエーテルを
、硬化剤としてはナフテン酸マンガンをそれぞれ用いた
。

〔カラーフィルターの製造〕

本発明のインキを用いて平版で基材に印刷した。

印刷は、１色のセルが順次交互に形成されるようにドツ
トマトリックスを形成した。被印刷体として。

ガラス基材またはプラスチックシート（ポリイミド）を
使用した。赤、緑、青のパターンを形成し、このパター
ンを２００℃で１時間加熱処理し、カラーフィルターを
作成した。得られたカラーフィルターは。

■耐熱性　・・・２２０”ｌｌｌ’、１時間で分光透過
率変化が５％以内で良好であった。

■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 の分光透過率変化を示した。

■耐薬品性・耐溶剤性 ・・・浸漬あるいは超音波洗浄による試験 処理法　人：２５℃で３０分間超音波（３８ＫＨｚ）処
理 水 ５％塩酸水溶液 ５％水酸化ナトリウム水／８液 エチルアルコール イソプロピルアルコール トルエン 処理法　Ｂ：２５℃で１ｏ分浸漬 アセトン Ｎ−メチル−２−ピロリドン いずれの処理においても良好な結果を示した。

いずれの試験においても満足すべきものであり、さらに
クラックの発生も見られず、４５テープ剥離試験および
寸法精度も良好であった。

これ等の特性は液晶をはじめとする各種ディスプレーノ
カラーフィルターの要求性能を満足するものであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硬化型樹脂、溶剤および色素を主成分とするカラー
   フィルタ用印刷インキにおいて、該樹脂がアミノ樹脂ま
   たはアミノ樹脂およびアルキッド樹脂であることを特徴
   とするカラーフィルタ用印刷インキ。 ２、色素が顔料である特許請求の範囲第１項記載のカラ
   ーフィルタ用印刷インキ。