(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル樹脂をメラミンで変性してなるポリエステル−メラミン樹脂を含有する液晶カラーフィルタ用インキにおいて、
前記ポリエステル樹脂が、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、イタコン酸、グルタコン酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸および１，２，４−ナフタレントリカルボン酸からなる群より選ばれる多価カルボン酸と、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、グリセリン、１，２，３−プロパントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタトリオール、ペンタエリトリトールおよびソルビトールからなる群より選ばれる多価アルコールとからなり、
前記ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量が１４０００〜２６０００で、メラミン変性前のポリエステル樹脂の重量平均分子量が１８００〜３２００であることを特徴とする液晶カラーフィルタ用インキ。
【請求項２】
前記ポリエステル樹脂が、ネオペンチルグリコールと、トリメリト酸と、アジピン酸と、フタル酸とからなることを特徴とする、請求項１に記載の液晶カラーフィルタ用インキ。
【請求項３】
透明基板上に、請求項１または２記載の液晶カラーフィルタ用インキからなる着色塗膜が形成されていることを特徴とする、液晶カラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹版オフセット印刷にて液晶カラーフィルタのカラーフィルタ層やブラックマトリックス層を形成するのに最適な液晶カラーフィルタ用インキと、それを用いた液晶カラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイのカラー表示を実現するのに用いられている液晶カラーフィルタは、例えば、赤(R) 、緑(G) および青(B) 色のカラーフィルタ層や遮光用のブラックマトリックス層のパターンを透明基板上に形成したものである。
上記カラーフィルタ層やブラックマトリックス層のパターンは、液晶ディスプレイの高画質化に対応すべく、線幅が極めて微細であること、表面が平坦であること、エッジがシャープであることなど、極めて高い精度でもって形成されていることが求められている。
【０００３】
従来より、カラーフィルタ層やブラックマトリックス層の形成には、寸法精度の高いパターンを得ることができるフォトリソ法が用いられていたが、このフォトリソ法は製造工程が複雑であったり、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、フォトリソ法に代えて印刷法を用いて液晶カラーフィルタを製造することが試みられている。この印刷法は、透明基板上にカラーフィルタ層用インキやブラックマトリックス層用インキを印刷し、得られたパターンを乾燥させてインキ塗膜を形成する方法であって、製造工程が簡単で量産性に優れており、液晶カラーフィルタの低コスト化を実現できるものとして期待されている。
【０００４】
印刷法には種々の方法があるが、なかでも凹版オフセット印刷法は微細なパターンを極めて高い寸法精度で形成できることから、液晶カラーフィルタの製造に最適である。
しかし、凹版オフセット印刷法では、凹版からブランケットに転移したインキがガラス等からなる透明基板上に完全に転移されないといったいわゆるパイリング（インキの分断）が生じやすいという問題がある。このため、液晶カラーフィルタのパターン表面の平坦性が低くなるという傾向があり、ひいてはかかる液晶カラーフィルタを用いることによって、液晶ディスプレイの画像に色ムラや濃淡ムラ等が生じ、画像品質が低下するという問題が生じる。
【０００５】
また、このパイリングが生じることにより、１回の印刷毎に凹部内やブランケット上に残存したインキを除去する操作が必要となり、液晶カラーフィルタの生産性に悪影響を及ぼす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のパイリングが発生するのは、例えばブランケットとインキとの間の接着力に比べてインキ自体の凝集力が低いために、インキを転移する際に凝集破壊が生じることが原因であると考えられる。
一方、インキの凝集力を上げることによってパイリングを抑制することができると考えられるものの、インキの凝集力が大きくなりすぎた場合にはインキが凹部からブランケットへ転移されにくくなり、極端な場合にはインキがブランケット上に全く転移されなくなるという事態にもなる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記の課題を解決し、パイリングが発生することなく、表面の平坦性等が優れたパターンを形成することができる液晶カラーフィルタ用インキと、それを用いた液晶カラーフィルタを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリエステル樹脂をメラミンで変性してなるポリエステル−メラミン樹脂を含有する液晶カラーフィルタ用インキにおいて、前記ポリエステル樹脂が、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、イタコン酸、グルタコン酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸および１，２，４−ナフタレントリカルボン酸からなる群より選ばれる多価カルボン酸と、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、グリセリン、１，２，３−プロパントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタトリオール、ペンタエリトリトールおよびソルビトールからなる群より選ばれる多価アルコールとからなり、前記ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量が１４０００〜２６０００で、メラミン変性前のポリエステル樹脂の重量平均分子量が１８００〜３２００であるときは、インキの凝集力が適度に調整されており、その結果、かかるインキ用いて印刷したときに、とりわけブランケットからガラス等の透明基板へインキを転移するときにパイリングが発生することなく、表面の平坦性等が優れたパターンを印刷形成できるという新たな事実を見出し、本発明の液晶カラーフィルタ用インキを完成するに至った。
本発明の液晶カラーフィルタ用インキにおいて、前記ポリエステル樹脂は、ネオペンチルグリコールと、トリメリト酸と、アジピン酸と、フタル酸とからなることが好ましい。
【０００９】
一方、本発明の液晶カラーフィルタは、透明基板上に、上記本発明の液晶カラーフィルタ用インキからなる着色塗膜が形成されたものであることを特徴とする。
上記本発明の液晶カラーフィルタは、カラーフィルタ層やブラックマトリックス層として、上記本発明の液晶カラーフィルタ用インキからなる着色塗膜を用いていることから、凹版オフセット印刷法によってカラーフィルタ層やブラックマトリックス層のパターンを形成した場合であっても、当該パターン表面の平坦性が優れている。従って、かかる液晶カラーフィルタを用いることにより、色ムラや濃淡ムラが生じず、画像品質に優れた液晶ディスプレイを提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の液晶カラーフィルタ用インキについて詳細に説明する。
本発明の液晶カラーフィルタ用インキは、ポリエステル−メラミン樹脂を含むビヒクルであって、含有する着色剤に応じてカラーフィルタ層用インキまたはブラックマトリックス層用インキとして用いられる。
【００１１】
本発明の液晶カラーフィルタ用インキに用いられるポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW は、１４０００〜２６０００、好ましくは１５０００〜２５０００、より好ましくは１７０００〜１９０００である。ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW が上記範囲を超えると、インキの凝集力が大きくなりすぎて、凹版の凹部に充填したインキをブランケットへ転移させるのが困難になる。逆に、上記範囲を下回ると、インキの凝集力が低下してパイリングが発生し、インキを硬化させた後の塗膜表面の平坦性が低下する。
【００１２】
なお、上記ポリエステル−メラミン樹脂の酸価（ＡＶ値）は、１０〜２０ＫＯＨｍｇ／ｇ、好ましくは１２〜１５ＫＯＨｍｇ／ｇである。前記酸価はＪＩＳ  Ｋ  ０２１１に記載の方法に従って求めたものである。
上記ポリエステル−メラミン樹脂は、前述のようにポリエステル樹脂をメラミンで変性したものである。本発明に用いられるメラミン変性前のポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW は、１８００〜３２００、好ましくは２０００〜３０００、より好ましくは２２００〜２８００である。かかるポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW が上記範囲を超えると、ポリエステル−メラミン樹脂中に粒径が０．５〜１０μｍのゲル分からなる異物が生じ、その結果、印刷時にパターンにかすれ（いわゆる線抜け）が生じたり、色ムラ等の原因となる。逆に、上記範囲を下回ると、インキを硬化させた後の塗膜硬度が低下して、実用に適さなくなる。
【００１３】
上記ポリエステル樹脂は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、イタコン酸、グルタコン酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸および１，２，４−ナフタレントリカルボン酸からなる群より選ばれる多価カルボン酸と、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、グリセリン、１，２，３−プロパントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタトリオール、ペンタエリトリトールおよびソルビトールからなる群より選ばれる多価アルコールとを混合し、好ましくは、ネオペンチルグリコールと、トリメリト酸と、アジピン酸と、フタル酸とを混合し、１８０〜２１０℃、好ましくは１９０〜２００℃で、４〜６時間、好ましくは４．５〜５．５時間加熱し、重合させたものである。ポリエステル樹脂の重量平均分子量Ｍｗは、例えば重合時の温度または反応時間を変えることによって調整できる。
【００１４】
なお、上記ポリエステル樹脂の酸価（ＡＶ値）は、２０〜２８ＫＯＨｍｇ／ｇ、好ましくは２１〜２５ＫＯＨｍｇ／ｇである。前記酸価は、前述と同様に、ＪＩＳ  Ｋ  ０２１１に記載の方法に従って求めたものである。
上記ポリエステル樹脂を作製するのに用いられる２価以上の多価カルボン酸および２価以上の多価アルコールとしては、従来公知のものが使用できる。
【００１７】
上記ポリエステル樹脂をメラミンで変性するには、当該ポリエステルとメラミンとを混合し、８０〜１１０℃、好ましくは９０〜１００℃で、６〜９時間、好ましくは７〜８時間反応させればよい。ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW は、例えば重合時の温度または反応時間を変えることによって調整できる。
【００１８】
上記ポリエステル−メラミン樹脂にメラミン変性を施すに用いられるメラミンとしては、例えばヘキサメトキシメチロールメラミン、メチロールメラミン、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン等のメチロールメラミン類があげられる。
本発明の液晶カラーフィルタ用インキに用いられる樹脂には、上記ポリエステル−メラミン樹脂のほか、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂等を混合して用いてもよい。但し、ポリエステル−メラミン樹脂以外の樹脂は、本発明の液晶カラーフィルタ用インキの特性を損なわない範囲で混合する必要がある。また、上記ポリエステル−メラミン樹脂中に、インキの硬化速度を調整することを目的として、酸触媒（ｐ−トルエンスルホン酸、ショウ酸、マロン酸、コハク酸、トリメリト酸等）等の硬化触媒を適宜配合してもよい。
【００１９】
本発明の液晶カラーフィルタ用インキに用いられる着色剤としては、インキの用途に応じて種々の顔料や染料が用いられる。例えば本発明の液晶カラーフィルタ用インキをカラーフィルタ層用インキとして用いる場合には、カラーフィルタ層の色に応じて、例えばアンスラキノン系レッド顔料、ハロゲン化フタロシアニン系グリーン顔料、フタロシアニン系ブルー顔料等の顔料を用いることができ、さらに補助顔料としてのイエロー顔料やバイオレット顔料等を用いてもよい。また、ブラックマトリックス層用インキとして用いる場合には、例えばカーボンブラック、酸化鉄（鉄黒）、チタンブラック、硫酸鉄等を用いることができる。
【００２０】
着色剤の含有量は特に限定されないが、カラーフィルタ層用インキ場合には、ポリエステル−メラミン樹脂１００重量部に対して、通常１０〜８０重量部程度配合される。ブラックマトリックス層用インキの場合には、ポリエステル−メラミン樹脂１００重量部に対して、通常１０〜２００重量部程度配合される。
本発明の液晶カラーフィルタ用インキは、上記例示のポリエステル−メラミン樹脂、着色剤のほか、例えば炭素数が１３〜１５の高級アルコール等の溶剤、および必要に応じて体質顔料等を配合し、３本ロール、ニーダー等の混合機にて混合することによって調製される。
【００２１】
本発明の液晶カラーフィルタ用インキは低粘度であるのが好ましく、具体的には、Ｅ（コンプレート）型粘度計（２３．０±０．１℃）で測定した粘度が１０〜３０００ポアズ（Ｐ）、好ましくは５００〜１０００Ｐであるのが適当である。
次に、本発明の液晶カラーフィルタについて詳細に説明する。
【００２２】
本発明の液晶カラーフィルタは、透明基板上に、例えばレッド(R) 、グリーン(G) 、ブルー(B) からなるカラーフィルタ層と、必要に応じてブラックマトリックス層（遮光層）とを形成したものであって、前述のように、カラーフィルタ層やブラックマトリックス層として、上記本発明の液晶カラーフィルタ用インキからなる着色塗膜が用いられる。
【００２３】
カラーフィルタ層のパターンは、液晶カラーフィルタの大きさによって異なるが、通常、その線幅が５０〜１５０μｍで、厚さが１〜５μｍの範囲となるように形成される。一方、ブラックマトリックス層のパターンは、通常、その線幅が１０〜７０μｍで、インキ塗膜を乾燥させた時の厚さが０．５〜２．０μｍの範囲となるように形成される。
【００２４】
本発明の液晶カラーフィルタの製造には、印刷精度の観点から凹版オフセット印刷法が特に好適に用いられる。
液晶カラーフィルタの製造に用いられる凹版の基板には、例えばソーダライムガラス、ノンアルカリガラス、石英ガラス、低アルカリガラス、低膨張ガラス等のガラス；フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリメタクリル樹脂等の樹脂；ステンレス、銅、低膨張合金アンバー等の金属等が用いられる。なかでも、ソーダライムガラス等の軟質ガラスを用いるのが、微細なパターンを高精度で再現するうえで好ましい。
【００２５】
凹版の表面に形成される凹部は、カラーフィルタ層やブラックマトリックス層のパターンに応じて形成される。凹部の深さは、カラーフィルタ層やブラックマトリックス層の厚さに応じて適宜設定される。
液晶カラーフィルタの製造に用いられるブランケットには、従来公知の種々のものを使用できるが、特に表面がシリコーンゴムからなるシリコーンブランケットを用いるのが、表面の平坦性が優れているなど、印刷特性に優れたパターンを形成できるという観点から好ましい。
【００２６】
液晶カラーフィルタの透明基板には、波長４００〜７００ｎｍの光に対する透過率が高いものを用いるのが好ましく、例えばノンアルカリガラス、ソーダライムガラス、低アルカリガラス等のガラス基板や、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリアクリレート等のプラスチックフィルム等が好適に用いられる。本発明の液晶カラーフィルタは、透明基板上に、上記本発明の液晶カラーフィルタ用インキを印刷して、カラーフィルタ層やブラックマトリックス層のパターンを形成した後、透明基板が熱変形しない条件（具体的には、１８０〜２５０℃で３０〜１８０分間、好ましくは２００〜２３０℃で５０〜８０分間の加熱条件）にて加熱し、インキを完全に硬化させて着色塗膜を形成することによって得られる。
【００２７】
【実施例】
以下、参考例、実施例および比較例をあげて本発明を説明する。
参考例１
（ポリエステルの作製）
下記の表１に示した成分のうち、「メラミンスミマールＭ１００Ｃ」（ヘキサメトキシメチロールメラミン）以外の成分を同表に示す割合で混合し、加熱して重合させることにより、ポリエステル樹脂を得た。
【００２８】
【表１】
0003833766.tif 000002
【００２９】
ポリエステル樹脂の重合反応条件は、反応温度を２００℃とし、反応時間を３．５〜６．５時間の範囲で設定した。ポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW と反応時間との関係は以下のとおりである。
（反応時間）  （重量平均分子量ＭW ）
３．５          １５００
４              ２０００
５              ２５００
６              ３０００
６．５          ３５００
参考例２
（ポリエステル−メラミン樹脂の作製）
上記参考例１で得られたポリエステル樹脂と、表１に示した「メラミンスミマールＭ１００Ｃ」（前出）とを混合して、加熱し、メラミン変性を施すことにより、メラミン−ポリエステル樹脂を得た。
【００３０】
メラミン変性の反応条件は、反応温度を９８℃として固定し、反応時間を、ポリエステル樹脂やポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW に応じて設定した。
例えば、重量平均分子量ＭW が２５００のポリエステル樹脂を、９８℃にて７時間加熱してメラミン変性した場合、得られたポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW は１８０００で、その酸価は１３．７ＫＯＨｍｇであった。
【００３１】
上記参考例において、ポリエステル樹脂およびポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW は、液体クロマトグラフィ（東ソー製の「ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ」）で測定したものである。
実施例１〜９および比較例１〜８
（液晶カラーフィルタ用インキの製造）
上記参考例にて得られたポリエステル−メラミン樹脂とともに、色顔料、溶剤および分散剤を表２に示す配合量（重量部）で混合し、プラネタリーミキサー（井上製作所製）でプレミキシングした。
【００３２】
【表２】
0003833766.tif 000003
【００３３】
次いで、ボールミルにてポリエステル−メラミン樹脂に含まれる色顔料の平均粒径が０．１μｍ以下になるまで微粉砕して、液晶カラーフィルタ用インキ（レッド）を得た。微粉砕後、ブチルカルビトールアセテートを用いて、前記インキの粘度を６００ポアズに調整した。
（印刷試験）
上記液晶カラーフィルタ用インキを用い、凹版オフセット印刷法にて印刷を行った。印刷条件は次のとおりである。
【００３４】
・凹版：線幅１２０μｍ、深さ５μｍの凹部が形成されたソーダライムガラス製のものを使用した。なお、印刷したパターンは、１０．５インチＶＧＡ（６４０×４８０ピクセル）に対応したものであった。
・ブランケット：表面印刷層にシリコーンゴムを用いた。
・透明基板：ノンアルカリガラス（コーニング社製の「＃７０５９」）を用いた。
【００３５】
・印刷速度：凹版からブランケットへの転移速度は３０ｍｍ／ｓ、ブランケットから透明基板への転移速度は３００ｍｍ／ｓであった。
（印刷特性の評価）
上記印刷試験において、ブランケットから透明基板へインキを転移する際のパイリングの有無、および凹版凹部からブランケットへのインキの転移率を確認した。また、透明基板上に形成したパターンを光学顕微鏡で観察して、パターンが細くなりすぎたり薄くなりすぎて、かすれてしまう現象（いわゆる、線抜け）の有無も確認した。
（耐熱性試験）
透明基板上に印刷されたインキを２００℃で２時間加熱して硬化させ、着色塗膜を形成した。
【００３６】
次いで、塗膜をさらに２２０℃で２時間加熱して耐熱試験を行い、着色塗膜の耐熱性を評価した。耐熱性の評価には、試験前後のＬ* ａ* ｂ* 表色系による色差( ΔＥ* ab）を用いた。色差( ΔＥ* ab）の計算はＪＩＳ  Ｚ  ８７３０に規定の方法に従った。なお、液晶カラーフィルタの塗膜の耐熱性としては、色差（ΔＥ* ab）が３未満であることが要求される。
【００３７】
各実施例および比較例において、使用したポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW および重合反応条件（反応温度、反応時間）と、ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW およびメラミン変性反応条件（反応温度、反応時間）とを表３〜４に示す。
また、各実施例および比較例における耐熱性試験の結果を表３〜４に示す。
【００３８】
【表３】
0003833766.tif 000004
【００３９】
【表４】
0003833766.tif 000005
【００４０】
ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW およびポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW が適度な値を有する実施例１〜９では、いずれも印刷特性が良好で、かつ耐熱性にも優れていた。
これに対し、ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW が小さすぎる比較例１〜３では、ブランケットから透明基板への転移の際にパイリングが発生した。このうち、ポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW が大きすぎる比較例１では、パターン中に多数の線抜けが生じるという問題もあった。
【００４１】
逆に、ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW が大きすぎる比較例６〜８では凹版凹部からブランケットへのインキの転移率が低下した。インキの転移率は、比較例６で４０％、比較例７で５５％、比較例８で６５％であった。このうち、ポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW が大きすぎる比較例６では、凹版凹部からブランケットへのインキの転移率が低下するだけでなく、パターン中に多数の線抜けが生じるという問題もあった。また、ポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW が小さすぎる比較例８では耐熱性が低かった（すなわち、ΔＥ* abが大きくなりすぎた）。
【００４２】
また、ポリエステル−メラミン樹脂の重量平均分子量ＭW が適度な値を有するものの、ポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW が大きすぎる比較例４では、ブランケットから透明基板への転移の際にパイリングは生じなかったものの、パターン中に多数の線抜けが生じた。逆に、ポリエステル樹脂の重量平均分子量ＭW が小さすぎる比較例５では印刷特性が良好であるものの、耐熱性が低く、実用上不適当であった。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の液晶カラーフィルタ用インキによればパイリングが発生せず、印刷特性に優れかつ耐熱性に優れた塗膜を形成できる。
また、かかるインキを用いることにより、画像品質に優れ、かつ耐熱性にも優れた液晶カラーフィルタが得られる。