(57)【要約】【課題】表示装置用カラーフィルタをインクジェット法により形成する方法において、生産時間の短縮化を図るとともに、ノズルから噴射したインク粒子の飛散や、インクのにじみを抑制し、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィルタを提供する。【解決手段】透明基板上に形成された受像層にインクジェット法により着色インクを付与してパターン状着色層を形成し、さらにパターン状着色層間にパターン状遮光層を積層する。なお、パターン状遮光層は熱転写法により形成されることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成された受像層にインクジェット法により着色インクを付与してパターン状着色層を形成し、さらにパターン状着色層間にパターン状遮光層を積層することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
表示装置用カラーフィルタのパターン状遮光層が熱転写法により形成されることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
透明基板上に形成された受像層にインクジェット法によるパターン状着色層を有し、さらにパターン状着色層間及び前記パターン状着色層の外周上にパターン状遮光層を積層することを特徴とするカラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放射型表示装置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）及び液晶表示装置などの表示装置用カラーフィルタ及び表示装置に関するものであり、特にインクジェット法により製造される表示装置用のカラーフィルタ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置において、カラー表示、反射率の低減、コントラストの改善、分光特性制御などの目的にカラーフィルタを用いることは、有用な手段となっている。この表示装置に用いるカラーフィルタは、多くの場合、カラーフィルタは画素として形成されて使用されるものである。この表示装置用カラーフィルタの画素を形成する方法として、これまで実用されてきた方法としては、フォトリソグラフィ法、印刷法などがあげられる。
【０００３】
これらの画素を形成する方法に対し、プリンタで実用されてきたインクジェット法による画素形成方法を、表示装置用カラーフィルタの製造に適用する技術が提案されている。しかし、表示装置用カラーフィルタをインクジェット法により形成する方法においては、インクジェットによるインク粒子の飛散や、インクのにじみが発生し易いので、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィルタを得ることは困難なことである。
【０００４】
近年、このインク粒子の飛散や、インクのにじみを防ぐため、基板上に受像層処理を施す特許が多く出願されている。例えば、特許文献１、特許文献２ではブラックマトリクスを設けた基板上にインク吸収性樹脂層を積層し、光照射等で開口部と遮光部のインクヌレ性を制御する方法、特許文献３では基板上にインク吸収性樹脂層を設け、光照射等でインクヌレ性の高い部分と低い部分を形成し、インクヌレ性の高い部分に着色インクを付与し、低い部分の上に遮光部材を配する方法などが提案されている。
【０００５】
しかし、これらの方法では途中工程でフォトリソグラフィ法を用いるため工程全体が長く、また、遮光層上に受像層を設けたり、受像層上に遮光層を設けたりするためそれぞれの部材の溶解性や密着性等の問題があり、使用する材料種にも大幅な制約が生じる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０８−３３８９０５号公報
【特許文献２】
特開平０９−１５５８０号公報
【特許文献３】
特開平０９−２６５０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、表示装置用カラーフィルタをインクジェット法により形成する方法において、途中工程にフォトリソグラフィ法の工程を設けないことで生産時間の短縮化を図るとともに、ノズルから噴射したインク粒子の飛散や、インクのにじみを抑制し、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィルタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板上に形成された受像層にインクジェット法により着色インクを付与してパターン状着色層を形成し、さらにパターン状着色層間にパターン状遮光層を積層することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による表示装置用カラーフィルタを、その一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明による表示装置用カラーフィルタの一実施例を示す平面図である。図１に示すように、表示装置用カラーフィルタ（１）は、透明基板（２）の上に受像層（３）が形成され、この受像層上にインクジェット法で赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）各々のパターン状着色層（４）を形成し、該パターン状着色層間にパターン状遮光層（５）が形成されている。このようにして着色インクを受像層に定着させることでノズルから噴射したインク粒子の飛散や、インクのにじみを抑制し、また、パターン状着色層間にパターン状遮光層を熱転写で設けることで使用材料種の制約が少なく、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィルタとなる。
【００１０】
図１において、本発明に用いる透明基板（２）は、十分な強度、平坦性、耐熱性、光透過性などを有するものが好ましい。例えば、通常カラーフィルタ基板として用いられている透明な無アルカリガラス、或いはソーダガラスなどがあげられる。
【００１１】
本発明における受像層（３）の材料は、樹脂を主成分とし、溶媒、必要に応じて有機および無機微粒子などで構成するものである。
【００１２】
本発明における受像層（３）の材料としては、透明であること、受像したインク中の色材の定着性に優れること、また変色や褪色がないこと、諸耐性があることなどの性能が要求され、その代表例としては、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステルなどのアクリル系樹脂が挙げられるが、前記要求性能が満たされるものであれば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニル樹脂等の材料種が用いられる。
【００１３】
また、インクの受像性を高めるために、透明性を損なわない範囲内で、この樹脂に微粒子（フィラー）を含有させることも有効である。フィラーとしては、無機微粒子では微粉末珪酸、有機微粒子ではアクリル樹脂、スチレン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、シリコーン樹脂、フッソ樹脂などであるが、透明性の点からは、アクリル樹脂が好ましい。また、フィラーの添加量は、受像層１００重量％に対し１〜１０％が好ましいものである。
【００１４】
本発明における受像層（３）材料の溶媒は、受像層組成物の塗布性、分散安定性などの点から、適宜選択して使用されるものであり、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジクライム、シクロヘキサノンなどがあげられる。
本発明における着色インクの材料は、着色顔料、樹脂、分散剤、溶媒などで構成するものである。
【００１５】
着色剤として使用する顔料の具体例としては、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ３６、  Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ２３などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。さらに、これらは要望の色相を得るために２種類以上を混合して用いても構わない。
【００１６】
着色インクに使用する溶剤種としてはインクジェット印刷における適性の表面張力範囲３５ｍＮ／ｍ以下で、且つ、沸点が１３０℃以上のものが好ましい。表面張力が３５ｍＮ／ｍ以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が１３０℃以下であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。具体的には、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用いることができる。また、必要に応じて２種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。
【００１７】
本発明における着色インクの樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられ、色素との関係にて適宜選択されるものである。耐熱性や耐光性が要求される際にはアクリル樹脂が好ましいものである。
【００１８】
樹脂への色素の分散を向上させるために、分散剤を用いてもよく、分散剤として、非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して使用してもよい。溶媒としては溶解性の他に経時安定性、乾燥性などが要求され、色素、樹脂との関係にて適宜選択されるものである。
【００１９】
また、本発明により形成されるカラーフィルタは画素形成後、その耐性向上を目的として、熱、光、電子線等のエネルギーによる硬化処理が可能である。
【００２０】
本発明におけるパターン状遮光層（５）の材料は、樹脂を主成分とし、黒色遮光材、分散剤、溶媒などで構成するものである。
【００２１】
パターン状遮光層（５）は、受像層（３）に形成した画素と遮光層材料との混色を防止する観点から熱転写を用いることが好ましい。熱転写法により形成する場合、含有される樹脂は、サーマルヘッド等の熱媒体に対する適性と転写記録後のパターン状遮光層（５）の耐久性を考慮して軟化点が７０℃から１５０℃の範囲のものを使用する。サーマルヘッドを使用して熱転写する場合の熱的条件は、通常３００〜４００℃で数ミリ秒であり、これを静的な条件に換算すると１００〜１５０℃で５秒となる。又、前述のように熱転写記録するためには樹脂が溶解となるまで加熱する必要がある。従って、サーマルヘッドから供給される熱量と、樹脂を溶解状態を考慮すると、融点の上限は１５０℃となる。この上限以上の樹脂を使用すると、転写時により多くのエネルギーを必要とし、サーマルヘッドの寿命が極端に短くなる。又、下限を７０℃としたのは、転写後の隔壁の保有安定性を考慮したものであり、融点が７０℃以下のエポキシ樹脂を使用した場合、擦過時にパターン状遮光層（５）が損傷する現象が生じる。具体例としてはアクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系等、前記物性を有する種々の樹脂が挙げられる。
【００２２】
本発明におけるパターン状遮光層（５）の黒色遮光材としては、黒色顔料、黒色染料、無機材料などであり、有機顔料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、酸化チタン、鉄黒などを混合して用いられるものである。
【００２３】
また、本発明におけるパターン状遮光層（５）の分散剤としては、非イオン性界面活性剤では、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤では、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して使用してもよい。
【００２４】
本発明におけるパターン状遮光層（５）の溶媒としては、黒色樹脂組成物の塗布性、分散安定性などの点から、適宜選択して使用されるものであり、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジクライム、シクロヘキサノンなどがあげられる。なお、他のパターン状遮光層の形成法としては、スクリーン印刷法、静電写真法等も採用することができる。
【００２５】
本発明における表示装置用カラーフィルタ（１）の透明基板（２）上の受像層（３）の形成は、スピンコータ、ロールコータなどによるものであり、また、受像層（３）の上へのパターン状着色層（４）の形成は、インクジェット法によるものである。また、好ましいパターン状遮光層（５）の形成法は、熱転写法によるものである。
【００２６】
すなわち、図１に示す一実施例においては、インクジェットのノズルから噴射したインク粒子が飛散したり、にじみ出したりすることを防ぐために、先ず、受像層用インクをスピンコータ、ロールコータなどによって、透明基板（２）の上に塗布し受像層（３）を形成する。次に、この受像層（３）の上にインクジェット法で赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）各々のパターン状着色層（４）を形成し、該パターン状着色層間にパターン状遮光層（５）を熱転写法で形成する。このようにして着色インクを受像層に定着させることでノズルから噴射したインク粒子の飛散や、インクのにじみを抑制し、また、パターン状着色層間にパターン状遮光層を後から設けることでカラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィルタとなる。  なお、透明基板の上には、受像層の他に、受像層との密着性向上のためにアンカーコート層を設けたり、パターン状遮光層を設けた後、全面に耐性向上のためにオーバーコートを設けても良い。
【００２７】
使用するインクジェット装置としては、インクの吐出方法の相違によりピエゾ変換方式と熱変換方式があり、特にピエゾ変換方式が好適である。インクの粒子化周波数は５〜１００ＫＨｚ程度、ノズル径としては５〜８０μｍ程度，ヘッドを３個配置し１ヘッドにノズルを１〜３０個組み込んだ装置が好適である。また、必要に応じパターン状着色層（４）の形成後に加熱などの硬化を行ってもよい。
【００２８】
本発明の製造方法により製造されたカラーフィルタは、透明基板上に形成された受像層にインクジェット法によるパターン状着色層を有し、さらにパターン状着色層間及び前記パターン状着色層の外周上にパターン状遮光層を積層した構成を有する。すなわち、図１に記載の通り、パターン状着色層はパターン状着色層間だけではなく、パターン状着色層の外周上にも形成されるので、隣り合うパターン状着色層間の混色や、着色されない光と透過ををより完全に防止することができるので、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープとなる。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
【００３０】
＜実施例１＞
〜受像層の作製〜
受像層用塗工液は、アクリルポリマー（ダイヤナールＢＲ−８５、三菱レイヨン製）を１０％トルエン溶液として調製した。無アルカリガラス（コーニング社製、品番７０５９）上に、受像層用塗工液をロールコータによって、約１．５μｍの塗膜に形成した。塗膜の加熱硬化は１００℃で２０分間行った。
【００３１】
〜パターン状遮光層用熱転写フィルムの作成〜
パターン状遮光層用塗工液は、バインダー（デンカブチラール＃２０００−Ｌ，電気化学工業製）８部、黒色顔料（カーボンブラック）８部、分散助剤（ソルスパースＳ−２００００，ＩＣＩジャパン（株）製）０．５部、溶剤（ｎ−プロピルアルコール）７０部で構成される組成物として調製した。この塗工液を、基材として、厚み４．５μｍの透明ポリエチレンテレフタレートフィルム（ルミラー，東レ（株）製）上に、下記処方の隔壁組成物をグラビアコーティングにより乾燥後膜厚が１．０μｍになるように塗布し、隔壁組成物熱転写シートを形成した。
【００３２】
〜着色インクの調製〜
メタクリル酸２０部、メチルメタクリレート１０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒドロキシエチルメタクリレート１５部を乳酸ブチル３００ｇに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５部を加え７０℃にて５時間の反応によりアクリル共重合樹脂を得た。得られたアクリル共重合樹脂を樹脂濃度が１０％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈しアクリル共重合樹脂の希釈液とした。  この希釈液９０．１ｇに対し顔料９．０ｇ、分散剤０．９ｇを添加して、３本ロールにて混練し、赤色、緑色、青色の各着色ワニスを得た。この各着色ワニスをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで粘度が１５ｃｐｓになるように調整しＲ，Ｇ，Ｂ着色インクを得た。
【００３３】
〜カラーフィルタの作製〜
前記受像層を塗布したガラス基板の受像層上に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の着色インクを使用し、１２ｐｌ，１８０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）を搭載したインクジェット印刷装置により、線幅約１００μｍのストライプパターン状着色層（４）を得た。さらに着色層間に前記マトリックス状遮光層用熱転写フィルムを用い、４００ｄｐｉサーマルシュミレーターにより熱転写で高さ１．０μｍ、線幅２０μｍのストライプパターンを形成した。このようにして得られた表示装置用カラーフィルタは、ノズルから噴射したインク粒子の飛散や、インクのにじみを発生させず、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィルタであった。
【００３４】
＜実施例２＞
実施例１における受像層のアクリルポリマーとしてダイヤナールＢＲ−７７（三菱レイヨン製）を使用した以外は実施例１と同様の方法で行った。
【００３５】
＜実施例３＞
実施例１における受像層のアクリルポリマーとしてダイヤナールＢＲ−１１２（三菱レイヨン製）を使用した以外は実施例１と同様の方法で行った。
【００３６】
＜比較例１＞
受像層は設けず、ガラス基板上に熱転写でパターン状遮光膜を１．０μｍの高さで設け、開口部にインクジェットでＲ，Ｇ，Ｂ各色の着色層を設けた。
【００３７】
＜比較例２＞
実施例１におけるパターン状遮光膜を設けなかった以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００３８】
上記実施例１〜３、比較例１，２で述べたカラーフィルタの特性を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2004177868.tif 000003
【００４０】
上記、表１中の評価における判定基準を以下に示す。
【００４１】
＜着色濃度＞
画素部の顕微分光装置による濃度測定。フォトリソ形成ＣＦとの濃度比較。
○；遜色なし
△；フォトリソＣＦ濃度の８０％以上。
×；フォトリソＣＦ濃度の８０％以下。
【００４２】
＜画素滲み＞
画素部の他色との滲み具合を目視で評価。
○；滲みなし。
△；隣接部で僅かに滲む。
×；画素内全体に滲みあり。
【００４３】
＜画素エッヂ＞
画素エッヂの輪郭（直線性）を目視で評価。
○；問題なし。
△；僅かに輪郭滲む。
×；直線認識困難。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、透明基板上に形成された受像層にインクジェット法により着色インクを付与してパターン状着色層を形成し、さらにパターン状着色層間にパターン状遮光層を積層した表示装置用カラーフィルタにおいて、受像層を設けることで、インクジェット法により着色層を形成する際に、ノズルから噴射したインク粒子の飛散や、インクのにじみを発生させず、形成したその着色層間にパターン状遮光層を設けることでカラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィルタが得られる。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示装置用カラーフィルタの一実施例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１…カラーフィルタ
２…透明基板
３…受像層
４…パターン状着色層
５…パターン状遮光層
【図１】
2004177868.tif 000004