JP2000239497A - 透明保護膜用熱硬化樹脂組成物、透明保護膜及びカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密着性が優れ、硬度が高く、透明性の高い透
明保護膜を形成することができる熱硬化性樹脂組成物を
提供し、且つ該熱硬化性樹脂組成物を塗布して成膜し、
熱硬化させてなる透明保護膜を提供し、且つ該透明保護
膜を有するカラーフィルタを提供する。 【解決手段】 本発明の透明保護膜用熱硬化性樹脂組成
物は、（１）水酸基及びカルボキシル基から選ばれた１
種以上の反応基、（２）エポキシ、（３）場合に応じて
エチレン性二重結合、を有するアクリル共重合体、並び
に溶剤を主成分として含む。熱硬化性樹脂組成物に含ま
れる水酸基又はカルボキシル基は、ガラス基板等に対し
ての基板密着性を出す。また、エチレン性二重結合は熱
硬化時に開裂・重合反応し、膜中の架橋密度を向上させ
る。本発明の透明保護膜用熱硬化樹脂組成物は、水酸基
又はカルボキシル基、エポキシを有しているにもかかわ
らず、経時的に安定な状態で保存することができる。

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
の透明保護膜に適した熱硬化性樹脂組成物、該熱硬化性
樹脂組成物を用いて形成した透明保護膜、及びカラーフ
ィルタに関し、特に表示品質に優れ信頼性の高いカラー
液晶表示装置を可能とするカラーフィルタ用の透明保護
膜に適した熱硬化性樹脂組成物、及び該熱硬化性樹脂組
成物を用いて透明保護膜を形成したカラーフィルタに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットディスプレーとして、カ
ラーの液晶表示装置が注目されている。一般に、カラー
液晶表示装置は、カラーフィルタと対向電極基板とを対
向させ、その間隙部（１〜１０μｍ）に液晶層を形成し
た構造である。該カラーフィルタは、透明基板上にブラ
ックマトリックスと複数の色（通常、赤（Ｒ）、緯
（Ｇ）、青（Ｂ）の3 原色、或いはイエロー、マゼン
ダ、シアンの３原色）の画素による着色層、または、最
近ではカラーホログラムを備え、この上に透明保護膜と
透明電極が順に積層された構造である。そして、各色の
着色層Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの画素やカラーホログラム
に対応する部分の液晶層の光透過率を制御することによ
りカラー画像を得るように構成されている。

【０００３】このようなカラーフィルタにおける透明保
護膜は、カラーフィルタからイオン性物質等を出さない
ようにするパッシベーションの機能や、画素を保護する
ために密着性があり強度のある保護膜とする機能や、カ
ラーフィルタの透明基板表面のうねりに起因するギャッ
プムラ、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素間でのギャップムラ、あるい
はＲ、Ｇ、Ｂの各画素内でのギャップムラを平坦化する
役割を果たしている。また、カラーフィルタにおける透
明保護膜は、光を透過させるために透明性が高いことも
必要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、密着性が優
れ、硬度が高く、透明性の高い透明保護膜を形成するこ
とができる熱硬化性樹脂組成物を提供し、且つ該熱硬化
性樹脂組成物を塗布して成膜し、熱硬化させてなる透明
保護膜を提供し、且つ該透明保護膜を有するカラーフィ
ルタを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明の透明保護膜用熱硬化性樹脂組成物は、
（１）水酸基及びカルボキシル基から選ばれた１種以上
の反応基、及び（２）エポキシを有するアクリル共重合
体、並びに溶剤を主成分として含むことを特徴とする。

【０００６】上記とは別の構成の本発明の透明保護膜用
熱硬化性樹脂組成物は、（１）水酸基及びカルボキシル
基から選ばれた１種以上の反応基、（２）エポキシ、及
び（３）エチレン性二重結合を有するアクリル共重合
体、並びに溶剤を主成分として含むことを特徴とする。

【０００７】本発明の熱硬化性樹脂組成物に含まれる水
酸基又はカルボキシル基は、ガラス基板等に対しての基
板密着性を出すことができる。

【０００８】本発明の熱硬化性樹脂組成物に含まれるエ
ポキシは、環状エーテル及び脂環式エポキシから選ばれ
た１種以上であることが好ましく、これらのエポキシは
嵩高い骨格構造を有する熱硬化性樹脂であるので、得ら
れた透明保護膜は硬度が高いものとなる。前記環状エー
テルは、オキセタンアクリレート〔化合物名：（３−メ
チル−３−オキセタニル）メチルアクリレート〕及びオ
キセタンメタクリレート〔化合物名：（３−メチル−３
−オキセタニル）メチルメタクリレート〕の１種以上か
ら選択することができる。

【０００９】また、エチレン性二重結合は、熱硬化時に
開裂・重合反応し、膜中の架橋密度を向上させる。

【００１０】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、上記の
（１）及び（２）の反応基或いは化学構造、或いは上記
の（１）、（２）及び（３）の反応基或いは化学構造を
有する化合物を混合し共重合させてアクリル共重合体を
得、さらに溶剤を混合希釈して所望の粘度に調整するこ
とができる。

【００１１】本発明の熱硬化性樹脂組成物に使用できる
溶剤には、水１００重量部に対して２０重量部以下の溶
解性の溶剤が、吸湿性がなく、エポキシと水との反応が
抑制でき、熱硬化性樹脂組成物を経時的に安定に保つの
で、好ましく用いられる。このような水溶解性の溶剤に
は、例えば、酢酸−３−メトキシブチル、プロピレング
リコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレング
リコールモノブチルエーテルアセテート、３−メトキシ
−３−メチル−１−ブチルアセテート、プロピレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコ
ールモノブチルエーテルアセテートが挙げられる。

【００１２】溶剤の使用量は、塗布作業性を考慮して熱
硬化性樹脂組成物の粘度が１ｃｐｓ〜１００ｃｐｓとな
るように調整することが望ましい。特に好ましくは、１
ｃｐｓ〜１０ｃｐｓとなるように調整するのが良い。

【００１３】次に、本発明のカラーフィルタ及び透明保
護膜について説明する。

【００１４】図１は、本発明のカラーフィルタの一例を
示す概略構成図である。図１において、本発明のカラー
フィルタ１は、透明基板２に赤、緑及び青からなる画
素、或いは、イエロー、マゼンダ、シアンからなる画素
を用いて所定のパターンで形成された着色層３およびブ
ラックマトリックス４と、着色層３を覆うように形成さ
れた透明保護膜５を備え、透明保護膜５上に液晶駆動用
の透明電極６が形成されている。

【００１５】このようなカラーフィルタ１を構成する透
明基板２としては、石英ガラス、パイレツクスガラス、
合成石英板等の可撓性のないリジット材、あるいは透明
樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキ
シブル材を用いることができる。この中で特にコーニン
グ社製７０５９ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり
寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、
また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガ
ラスであるため、カラー液晶表示装置に使用するカラー
フィルタに適している。

【００１６】カラーフィルタ１を構成する着色層３は赤
色パターン３Ｒ、緑色パターン３Ｇおよび青色パターン
３Ｂがモザイク型、ストライプ型、トライアングル型、
4 画素配置型等の所望の形態で配列されてなり、ブラッ
クマトリックス４は各着色パターンの間および着色層３
形成領域の外側の所定領域に設けられている。

【００１７】着色層３は、染色基材を塗布し、フォトマ
スクを介して露光・現像して形成したパターンを染色す
る染色法、感光性レジスト内に予め着色顔料を分散させ
ておき、フォトマスクを介して露光・現像する顔料分散
法、印刷インキで各色を印刷する印刷法、透明基板上に
予め透明導電層を形成し、この透明導電層上にポジレジ
スト層を形成し、フォトマスクを介して露光・現像して
透明導電層の所定箇所を露出させた後、透明基板を電着
液中に浸漬した状態で透明導電層に通電して電着を行い
着色層を形成する電着法等、いずれの方法を用いて形成
してもよい。

【００１８】また、ブラックマトリックスも、上記の染
色法、顔料分散法、印刷法、電着法のいずれを用いても
形成することができ、また、クロム蒸着等により形成し
てもよい。

【００１９】透明保護膜は、上述した本発明の熱硬化性
樹脂組成物を、着色層とブラックマトリックスが形成さ
れた透明基板上にスピンコーター、ロールコーター、ス
プレイ、印刷等の方法により、乾燥膜厚０．５μｍ〜２
０μｍ、好ましくは１μｍ〜８μｍで塗布し、その後、
加熱して形成される。スピンコーターを使用する場合、
回転数は５００〜１５００回／分の範囲内で設定するこ
とが好ましい。

【００２０】本発明の透明保護膜の形成において、熱硬
化性樹脂組成物中のアクリル共重合体中に存在するエポ
キシ、特に、環状エーテル及び脂環式エポキシと、同じ
くアクリル共重合体中に存在する水酸基及びカルボキシ
ル基から選ばれた１種以上の反応基とが熱により反応し
て硬化が行われる。

【００２１】また、必要に応じてシランカップリング剤
をカラーフィルタ層と基板ガラスとの密着性改善を目的
として本発明の熱硬化性樹脂組成物に添加してもよい。

【００２２】また、コーティング時のレベリング性を改
善するために、界面活性剤を添加してもよい。

【００２３】この熱硬化性樹脂組成物の塗布膜に対する
加熱処理は、通常、１００〜２５０℃、５〜９０分程度
の条件で行うことができる。この加熱処理により、熱硬
化性樹脂組成物中に含有されるエポキシが、水酸基及び
／又はカルボキシル基と反応して塗膜が硬化して透明保
護膜となる。また、この時にエチレン性二重結合が開裂
・重合反応して、架橋密度を高める効果を有する。

【００２４】透明保護膜上の透明電極は、酸化インジウ
ムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（Ｓ
ｎＯ）等及びその合金等を用いて、スパッタリング法、
真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成
され、必要に応じてフォトレジストを用いたエッチング
により所定のパターンとしたものである。この透明電極
の厚みは２０〜５００ｎｍ程度、好ましくは１００〜３
００ｎｍ程度である。以下、実施例により、本発明を詳
細に説明する。

【００２５】

【実施例】 （共重合樹脂（１）の合成） 組成： ・メチルメタクリレート …６０．３モル％ ・２−ヒドロキシエチルメタクリレート …１４．３モル％ ・メタクリル酸 … ５．４モル％ ・グリシジルメタクリレート … ６．５モル％ ・（メタ）アクリロイルアルキルイソシアネート …１３．５モル％ を混合して、酸化２６．５ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量１４
０００（ポリスチレン換算）のアクリル共重合体を得
た。

【００２６】 （共重合樹脂（２）の合成） 組成： ・メチルメタクリレート …６１．２モル％ ・２−ヒドロキシエチルメタクリレート …１４．５モル％ ・メタクリル酸 … ５．５モル％ ・オキセタンメタクリレート（ＯＸＥ−３０：商品名、大阪有機化学工業株式会 社製） … ５．１モル％ ・（メタ）アクリロイルアルキルイソシアネート …１３．７モル％ を混合して、酸化２３．２ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量９３
００（ポリスチレン換算）のアクリル共重合体を得た。

【００２７】 （共重合樹脂（３）の合成） 組成： ・メチルメタクリレート …６１．４モル％ ・２−ヒドロキシエチルメタクリレート …１４．５モル％ ・メタクリル酸 … ５．５モル％ ・脂環式エポキシ（メタ）アクリルモノマー（サイクロマーＭ１００：商品名、 ダイセル化学社製） … ４．８モル％ ・（メタ）アクリロイルアルキルイソシアネート …１３．８モル％ を混合して、酸化３０．０ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量２１
０００（ポリスチレン換算）のアクリル共重合体を得
た。

【００２８】（比較樹脂） ・オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エピコ
ート１８０Ｓ６５：商品名、油化シェルエポキシ社製） 上記の各樹脂の希釈に使用する場合、経時的に樹脂を安
定に保つ性質の溶剤を次に検討した。下記の表１に列挙
した各溶剤について、水１００重量部に対する各溶剤の
溶解性を下記の表１に示す。また、下記の表１に列挙し
た各溶剤で上記各樹脂を希釈した場合の各樹脂の経時安
定性を調べその結果を下記の表１に示す。希釈は、固形
分濃度４０重量部で行い、希釈後、Ｂ型粘度計で粘度を
測定し、密閉した容器で室温暗所に３０日間保存した
後、Ｂ型粘度計で粘度を測定した。各溶剤種による樹脂
の経時安定性の評価は、粘度上昇が１０％未満を○、粘
度上昇が１０％以上を×とした。

【００２９】

【表１】

【００３０】共重合樹脂（１）〜（３）及び比較樹脂を
それぞれ酢酸−３−メトキシブチルで粘度６ｃｐｓ程度
まで希釈し、良く洗浄したガラス基板ならびにカラーフ
ィルタにスピンコートし、十分に乾燥した後、ホットプ
レートにて、８０℃で５分間プレベークを行い、その
後、クリーンオーブンにて２３０℃で３０分間最終硬化
を行うことによって、透明保護膜を形成した。最終硬化
後の透明保護膜の膜厚は、約１．５μｍであった。得ら
れた透明保護膜の耐温純水性、耐溶剤性、耐熱性、可視
光透過率（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）、２５０℃、１時
間後の可視光透過率、鉛筆硬度を測定し、その結果を下
記の表２に示す。また、各評価方法を下記に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】碁盤目テープ剥離テスト：ＪＩＳＫ５４０
０（１９００）８．５に準じてカッターで碁盤目状キズ
を形成し、キズ上に粘着テープを張った後、粘着テープ
を剥離し、キズの形状で評価した。 耐温純水性：８０℃の純水に１時間浸漬した後、碁盤目
テープ剥離テストをして評価した。 耐溶剤性：４０℃のＮメチルピロリドンに１時間浸漬し
た後、碁盤目テープ剥離テストをして評価した。 耐熱性：２５０℃のクリーンオーブン中に１時間放置し
た後、碁盤目テープ剥離テストをして評価した。 ２５０℃、１時間後の可視光透過率：透明保護膜が形成
されたガラス基板に関して、波長４００〜７００ｎｍに
おける透過スペクトルを測定し、その後、この基板をク
リーンオーブン中で２５０℃で６０分間加熱した後、同
様に波長４００〜７００ｎｍにおける透過スペクトルを
測定し、加熱前後における透過スペクトルの変化を調
べ、以下の基準により、透明保護膜の透過率に関する耐
熱性を評価した。透過率の測定は、顕微分光測光装置
（型式：ＯＳＰ−ＳＰ１００、オリンパス社製）を用い
た。 ○：透過スペクトルの変化が１％未満 ×：透過スペクトルの変化が１％以上 鉛筆硬度：ＪＩＳ Ｋ５４００（１９９０）鉛筆引っか
き試験のうち、８４・１試験法に準じた。

【００３３】

【発明の効果】本発明の透明保護膜用熱硬化樹脂組成物
は、水酸基、カルボキシル基から選ばれた１種以上の反
応基、エポキシを有しているにもかかわらず、経時的に
安定な状態で保存することができ、しかも、該熱硬化性
樹脂組成物を用いた保護膜は、透明性が高く、硬度が高
く、緻密で、基板密着性が良い。特に、ＬＣＤ等のカラ
ーフィルタ用保護膜として用いるのに好適である。

【００３４】本発明の透明保護膜用熱硬化樹脂組成物
は、水酸基又はカルボキシル基を有しているので、ガラ
ス基板等に対しての基板密着性が優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの一例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１ カラーフィルタ ２ 透明基板 ３ 着色層 ３Ｒ 赤色パターン ３Ｇ 緑色パターン ３Ｂ 青色パターン ４ ブラックマトリックス ５ 透明保護膜 ６ 透明電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FB03 GA16 LA02 2K009 BB00 CC24 CC33 DD02 EE00 4J002 CD201 EC026 EH036 GH01 4J038 CG031 CG141 CH111 CH121 FA231 GA03 GA06 GA07 PB08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）水酸基及びカルボキシル基から選
   ばれた１種以上の反応基、 （２）エポキシ、を有するアクリル共重合体、並びに溶
   剤を主成分として含むことを特徴とする透明保護膜用熱
   硬化性樹脂組成物。
2. 【請求項２】 （１）水酸基及びカルボキシル基から選
   ばれた１種以上の反応基、 （２）エポキシ、 （３）エチレン性二重結合、を有するアクリル共重合
   体、並びに溶剤を主成分として含むことを特徴とする透
   明保護膜用熱硬化性樹脂組成物。
3. 【請求項３】 前記エポキシが、環状エーテル及び脂環
   式エポキシから選ばれた１種以上である請求項１又は２
   記載の透明保護膜用熱硬化性樹脂組成物。
4. 【請求項４】 前記環状エーテルが、オキセタンアクリ
   レート及びオキセタンメタクリレートから選ばれた１種
   以上である請求項３記載の透明保護膜用熱硬化性樹脂組
   成物。
5. 【請求項５】 前記溶剤の水溶解性は、水１００重量部
   に対して２０重量部以下である請求項１又は２記載の透
   明保護膜用熱硬化性樹脂組成物。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５記載の透明
   保護膜用熱硬化性樹脂組成物を塗布して成膜し、熱硬化
   させてなる透明保護膜の４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視
   光領域における透過率が９０％以上であることを特徴と
   する透明保護膜。
7. 【請求項７】 透明基板上に、赤、緑及び青からなる画
   素、或いは、イエロー、マゼンダ、シアンからなる画素
   が設けられ、該画素上に請求項１、２、３、４又は５記
   載の透明保護膜用熱硬化性樹脂組成物の透明保護膜が形
   成されてなるカラーフィルタ。
8. 【請求項８】 透明基板上に、赤、緑及び青からなる画
   素、或いは、イエロー、マゼンダ、シアンからなる画
   素、及びブラックマトリックスが設けられ、さらに該表
   面上に請求項１、２、３、４又は５記載の透明保護膜用
   熱硬化性樹脂組成物の透明保護膜が形成されてなるカラ
   ーフィルタ。