JP2006106216A - 可撓性カラーフィルター基板、及びこれを用いたカラーフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】 表示装置の薄型軽量化が可能であり、かつ着色層の密着性及びガスバリア性に優れた可撓性カラーフィルター用基板を得る。
【解決手段】 ガラスの代わりにプラスチック基材を使用し、プラスチック基材上に、ガスバリア層と、該ガスバリア層上にその少なくとも一部が接触して形成されたインク受像層とを含む可撓性カラーフィルター用基板。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液晶表示装置等に使用されるカラーフィルターに係り、特に、プラスチックフィルム基材を使用した薄型軽量のカラーフィルター用基板を使用し、インクジェット法により着色層を形成するカラーフィルターに関する。

近年、表示装置の薄型軽量化のために、従来のガラス基板に替わりプラスチックフィルムを基板として用いることが行われつつある。プラスチックフィルムとしてはポリカーボネートやポリエーテルスルホン等が用いられているが、これらのプラスチックは単独ではガス透過性がある。空気や水蒸気の侵入による表示装置の表示不良発生を防止するために、ガスバリア層を併用することが必要である。ガスバリア層の種類としては、ポリビニルアルコールやポリ（エチレンビニルアルコール）などのポリマーの溶液を塗布して成膜したものや、酸化ケイ素やアルミナの無機薄膜を蒸着，スパッタリング，ＣＶＤなどで成膜したものが提案されている。更に、無機薄膜のバリア上に樹脂でオーバーコートを行うことによりバリア性が向上することが知られており、信頼性が重要な表示装置用基板ではこのような構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、食品包装用分野では、グラビア印刷などのインキの密着性を向上させるため、ガスバリア層の上にオーバーコートを行うことが知られている（例えば特許文献２，特許文献３参照）。オーバーコートに使用される材料としては、例えば紫外線硬化アクリル樹脂等の紫外線硬化性樹脂、及び架橋ポリビニルアルコール樹脂等の熱硬化性樹脂があげられ、バリア性向上及び保護の目的から、孔の少ない平滑な膜が使用される。

表示装置の基板のプラスチック化は、モノクロ表示装置から実用化が始まったが、近年では、ガラス基板を用いた表示装置と同様にカラー化が求められている。モノクロの表示装置をカラー化する最も一般的な方法は、基板上にマイクロカラーフィルターを形成したカラーフィルター基板を用いるものである。例えば、液晶表示装置では、液晶を挟持する２枚の基板の一方に、例えばドット状の、赤色、緑色、及び青色の３色の着色層と、必要により、各着色層の周囲にフォトリソ法で形成されたパターン状遮光層とを有するカラーフィルターが設けられる。

上述のようなオーバーコート付ガスバリア層を有するプラスチック基板上にカラーフィルターを形成する際、プラスチックフィルムの内側面または両面にガスバリア層がある場合には、カラーフィルターは、オーバーコート上に形成されることになる。しかしながら、このようなオーバーコートは、他の樹脂層等との密着性が劣り、また、現在市販されている、フォトリソ用の着色層形成用樹脂は、ガラス上に着色層を形成することに適した材料であって、プラスチックフィルムに対する密着性について最適化された材料ではない。このようなことから、オーバーコート付ガスバリア層を有するプラスチック基板を用い、そのオーバーコート上に上述のような市販の着色層形成用樹脂を用いて着色層を形成した場合には、オーバーコートと着色層との密着性が不十分となり、製造工程中或いは高温高湿試験や熱衝撃試験などで剥離し、歩留まり低下の原因となる傾向があり、表示装置として十分な信頼性が得られないという問題があった。
特開平８−１６５３６８号公報（第２頁） 特開２００１−８０００３号公報（第３頁） 特開２００２−６７２１４号公報（第３頁）

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガラス基板の代わりにプラスチックフィルムを基材とし、表示装置の薄型軽量化が可能であり、かつ着色層の密着性及びガスバリア性に優れた可撓性カラーフィルター用基板、及びこの基板を用いたカラーフィルターを提供することを目的とする。

本発明の可撓性カラーフィルター用基板は、プラスチックフィルムと、該プラスチックフィルム上に設けられた無機薄膜からなるガスバリア層と、該ガスバリア層上にその少なくとも一部が接触して形成されたインク受像層とを含むことを特徴とする。

また、本発明のカラーフィルターは、上記カラーフィルター用基板と、上記カラーフィルター用基板のインク受像層にインクジェット法により形成された着色層とを具備することを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、プラスチックフィルムとガスバリア層との間に、アンダーコート層をさらに含むことを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、ガスバリア層とインク受像層との間に、部分的に形成されたパターン状遮光層をさらに有することを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、上記プラスチックフィルムが、樹脂及び無機物を含むことを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、上記ガスバリア層が、ケイ素，タンタル，及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の酸化物、窒化物または酸化窒素化物を主成分として含むことを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、上記インク受像層が、ポリビニルアルコール及びその誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリウレタン、及びポリエステルからなる群から選択される少なくとも１種から構成されることを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、上記プラスチックフィルムが、その全光線透過率が８０％以上であることを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、上記プラスチックフィルムが、その３０℃から１５０℃において４０ｐｐｍ／℃以下の線膨張係数を有することを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、ＪＩＳ５６００−５−６に基づいたクロスカット試験による評価が分類０もしくは１の密着性を有することを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、０．２ｇ／ｍ²・２４時間以下の水蒸気透過率を有することを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、ガスバリア層とインク受像層が、各々又は連続してロール・ツー・ロールで成膜されることを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、ガスバリア層とパターン状遮光層が連続成膜されることを特徴とする。

本発明の好ましい可撓性カラーフィルター用基板は、ガスバリア層がスパッタリング法により成膜されることを特徴とする。

本発明によれば、ガラス基板の代わりにプラスチックフィルムを基材とし、表示装置の薄型軽量化が可能であり、かつ着色層の密着性及びガスバリア性に優れた可撓性カラーフィルター用基板、及びこの基板を用いたカラーフィルターを低コストで容易に得られる。

本発明にかかる可撓性カラーフィルター用基板は、プラスチックフィルムを基材とし、この基材上に、無機薄膜からなるガスバリア層と、ガスバリア層上にその少なくとも一部が直接接触して形成されたインク受像層とを有する。

また、本発明にかかるカラーフィルターは、上記可撓性カラーフィルター用基板と、この基板のインク受像層にインクジェット法により形成された着色層とを有する。

本発明によれば、ガスバリア層にその少なくとも一部を接触させてインク受像層を形成することにより、従来のガスバリア層にその保護のためのみに用いられていたオーバーコート層を廃し、ガスバリア層のガスバリア性を向上させるというオーバーコート層の効果と、インクを受像する効果とを、インク受像層で兼用させることができる。

また、本発明によれば、インク受像層が設けられているため、着色層を形成するための材料をインクジェット用インクとして調製し、インクジェット印刷機に適用して、このインク受像層上に、着色層を容易に形成することができる。インクジェット印刷技術では、少なくともインクジェット印刷機を用いてインク受像層上にインクを塗布する工程のみで着色層を形成し得るけれども、フォトリソ法では、着色層の塗布工程の他、露光工程、及び現像工程等が必要となり、３色の着色層を得るためには、これらの工程をさらに３回繰り返すことから、フォトリソ法に比べて、インクジェット印刷法を用いると着色層の形成に必要な工程数を顕著に簡略化することができる。

また、本発明によれば、インク受像層とガスバリア層が直接接することにより、その間の密着性が良好となり、さらに、インク受像層上に着色層形成インクを適用してインクジェット印刷法により着色層を形成すると、着色層形成インクの成分がインク受像層に吸収され、インク受像層と着色層との間に明確な界面を形成させないことから、インク受像層と着色層との密着性が向上し得る。

このように、本発明によれば、ガスバリア層とインク受像層との密着性、及びインク受像層と、インク受像層に形成され得る着色層との密着性が共に良好となるので、剥離が起こりにくく、信頼性に優れるカラーフィルターが得られる。

さらに、プラスチックフィルムとガスバリア層の間にアンダーコート層を有すると、プラスチックフィルムとガスバリア層の密着性がより向上するため好ましい。

また、ガスバリア層とインク受像層との間に、例えば格子状あるいはストライプ状等のパターン状遮光層を設けることができる。パターン状遮光層は、各着色層間に、各着色層の周りを囲うように形成され、これにより、表示装置における着色層の表示色の混色を防ぎ、画像のコントラストを上げることができる。また、パターン状遮光層は、ガスバリア層とインク受像層間の全面ではなく部分的に形成されるので、パターン状遮光層を設けても、ガスバリア層とインク受像層は、その少なくとも一部が直接接している。

ガスバリア層とインク受像層間にパターン状遮光層を設けると良好な密着性が得られ、特に、パターン状遮光層が金属膜のようにガスバリア層と連続成膜できる材質の場合、製造コストの削減が可能となる。

あるいは、パターン状遮光層は、インク受像層上に形成することもできる。

ガスバリア層の成膜は、基材がプラスチックフィルムであることを活用し、帯状のプラスチックフィルムを巻き出しロールから送り出し、所望の処理領域に導入して、所望の処理を連続して行い、巻き取りロールに回収するロール・ツー・ロールプロセスに適用し、連続成膜を行うことが、生産性を上げられることから好ましい。

また、ガスバリア層とパターン状遮光層を一回のロール・ツー・ロールプロセス中で連続して成膜すると、更に生産性が向上することから好ましい。

本発明に用いるプラスチックフィルムは、全光線透過率が８０％ないし１００％であることが好ましい。このようなプラスチックフィルムの材質の例として、ポリエチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，ポリメチルメタクリレート，ポリカーボネート，ポリスルホン，ポリエーテルスルホン，ポリシクロオレフィン，アクリル系架橋性樹脂，エポキシ系架橋性樹脂架橋性樹脂，不飽和ポリエステル系架橋性樹脂などの樹脂があげられる。また、樹脂と無機物を複合して用いると、線膨張係数を低減することができることから好ましい。好ましくは線膨張係数を４０ｐｐｍ／℃以下、より好ましくは０．１ないし３０ｐｐｍ／℃とした場合に、無機薄膜との線膨張率の差による加熱プロセス時の反りを小さく抑えることができることから好ましい。この場合の無機物の例を挙げると、シリカ，アルミナ，ガラスなどである。これらの無機物は、粒子状のものが好ましく用いられ、その平均粒径は０．０１μｍないし１０μｍであることが好ましい。

プラスチックフィルムの厚さは、例えば幅０．１ｍ×１０ｍのロール基板の場合、１０μｍないし３００μｍにすることができる。厚さの範囲が上記範囲外であると、ロール・ツー・ロールプロセスによる加工が困難となる傾向がある。

さらに、本発明においては、プラスチックフィルムとガスバリア層の間にアンダーコート層を設けることができる。プラスチックフィルムとガスバリア層の種類によりアンダーコートを用いることによりガスバリア層の密着性をより向上させ得る場合がある。アンダーコート層として好ましいものの例を挙げると、アクリル系架橋性樹脂，エポキシ系架橋性樹脂架橋性樹脂などがあげられる。プラスチックフィルムとアンダーコートとガスバリア層との好ましい組み合わせとして、例えばポリエーテルスルホン／アクリル系架橋性樹脂／ケイ素酸化物、アクリル系架橋性樹脂／アクリル系架橋性樹脂／ケイ素酸化物、エポキシ系架橋性樹脂／エポキシ系架橋性樹脂／ケイ素アルミニウム酸化窒化物等があげられる。

アンダーコート層の厚さは、例えば０．１μｍないし１０μｍにすることができる。０．１μｍ未満であると、ガスバリア層の密着性を向上させる効果が得られなくなる傾向があり、１０μｍを超えると、可撓性が低くなる傾向がある。

本発明におけるガスバリア層として用いることができる無機材料の例として、Ｓｉ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｅ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｃａ，Ｚｒ，及びＴａから選ばれる１種以上を含む酸化物、窒化物、酸化窒化物またはハロゲン化物を主成分とするものなどがあげられる。

ガスバリア層は１層または２層以上であってもよく、連続成膜されていても良い。

また、ガスバリア層の厚さは、例えば２０ｎｍないし２００ｎｍにすることができる。２０ｎｍ未満であると、ガスバリアの効果が得られなくなる傾向があり、２００ｎｍを超えると、可撓性が低くなる傾向がある。

ガスバリア層として用いることができる無機材料は、好ましくはＳｉ，Ｔａ，及びＡｌから選ばれる1種または２種以上を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物である。これらの無機材料を用いると、ガスバリア性と透明性を両立し易いという利点がある。

かかるガスバリア層は、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなどのPVD法、プラズマCVDなどの化学蒸着法またはゾルゲル法などで作製することができるが、中でもスパッタリングで作製することが好ましい。

ガスバリア層の成膜工程は、枚葉あるいはロール・ツー・ロールいずれも適用できる。プラスチックフィルム上で成膜を行うため、ロール・ツー・ロールで行うと生産性が向上するため好ましい。

本発明の可撓性カラーフィルター基板は、ガスバリア特性として、その水蒸気透過率が０ないし０．２ｇ/ｍ²・２４時間であることが好ましい。０．２ｇ/ｍ²・２４時間より大きいと、湿熱条件でセル中に気泡が混入しやすく不良の原因となる。

パターン状遮光層の形成材料としては、黒色遮光材、樹脂、及び溶媒を主成分とし、任意に分散剤等を配合した黒色樹脂組成物等を使用することができる。さらに、光重合性モノマー、光重合開始剤などを混合し感光性をもたせた黒色樹脂組成物を好適に使用できる。

黒色遮光材としては、黒色顔料、黒色染料、及び無機材料などがあげられ、例えば黒色有機顔料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、酸化チタン、及び鉄黒からなる群から選択される１種または２種以上を混合して用いることができる。

また、分散剤の例としては、非イオン性界面活性剤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、及びテトラアルキルアンモニウム塩など、その他、有機顔料誘導体、及び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、例えばトルエン、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。

また、本発明におけるパターン状遮光層の形成方法としては、蒸着またはスパッタリングにより形成された遮光膜上に、フォトリゾグラフィによりレジストパターンを形成し、これをマスクとしてエッチングすることにより微小開口部分を有する格子状パターン膜を成形する方法があげられる。遮光膜材料としては金属ＣｒまたはＣｒ基合金の蒸着膜またはスパッタリング膜が使用できる。この金属ＣｒまたはＣｒ基合金からなる遮光膜は、優れた耐食性および遮光性を有している。

さらに遮光膜の反射率が高いと外部からの反射光が表示画像のコントラストを低下させるので、画像を一層見やすくするために基材と遮光膜の間にＣｒＯ，ＣｒＮなどの化合物薄膜からなる低反射膜を形成することも可能である。

例えばパターン状遮光層が黒色樹脂組成物からなる場合、その厚さは、好ましくは０．５μｍないし３．０μｍにすることができる。０．５μｍ未満であると、十分な遮光性を得られない傾向があり、３．０μｍを超えると、カラーフィルタ形成時の表面平滑性が低下する傾向がある。

あるいは、例えばパターン状遮光層がクロム金属またはクロム系合金からなる場合、その厚さは、好ましくは０．０５μｍないし０．５μｍにすることができる。０．０５μｍ未満であると、十分な遮光性を得られない傾向があり、０．５μｍを超えると、可撓性が低下する傾向がある。

本発明に使用されるインク受像層とは、インクジェット印刷装置に適用されるカラーフィルター形成インクに対し、インク中の溶剤を吸収し、良好な印刷性を付与する特性を有するものをいう。このため、カラーフィルター用基板のインク受像層は、カラーフィルター形成インクを適用することにより、その少なくとも一部が着色層となる。

インク受像層は、例えば樹脂を主成分とし、溶媒、必要に応じて有機および無機微粒子などで構成された塗布液を使用して形成することができる。

インク受像層の材料としては、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る。その代表例としては、ポリアクリル酸エステル、及び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、上記性能が満たされるものであれば、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリビニル樹脂等を用いることが可能である。

また、インクの吸収性を高めるために、透明性を損なわない範囲内で、インク受像層に微粒子（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、及びフッソ樹脂などがあげられる。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、インク受像層１００重量％に対し１〜１０重量％が好ましいものである。

インク受像層の塗布液に使用される溶媒としては、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、水、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、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。

インク受像層の厚さは、例えば０．３μｍないし１０μｍにすることができる。０．３μｍ未満であると、溶剤の吸収性の低下に伴う印刷性の低下が起こる傾向があり、１０μｍを超えると、溶剤の吸収性の増加に伴う印刷性の低下が起こる傾向がある。

着色層形成インクには、例えば着色顔料、樹脂、溶媒、及び任意に分散剤等を配合することができる。

着色剤として使用する顔料の具体例としては、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ９、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。 さらに、これらの顔料は要望の色相を得るために１種または２種以上を混合して用いることができる。

着色層形成インクに使用される溶媒は、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。このような溶媒として、例えば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、及びジエチレングリコールジメチルエーテルなどを、必要に応じて１種または２種類混合して用いることができる。

着色層形成インクの樹脂としては、例えばカゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、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る。この樹脂は、色素との関係にて適宜選択される。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。

また、樹脂への色素の分散を向上させるために、分散剤を用いることができる。分散剤としては、非イオン性界面活性剤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、及び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、及びポリエステルなどがあげられる。分散剤は単独で、あるいは二種類以上を混合して使用することができる。

また、本発明のカラーフィルターは、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り、さらに同様の目的で、着色層上に、さらにオーバーコート層を設けることも可能である。

また、本発明におけるプラスチックフィルム−バリア層間、バリア層−インク受像層間の密着性はＪＩＳ５６００−５−６に基づいたクロスカット試験の試験結果が分類０もしくは１であることが好ましい。

以下、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。

実施例１
プラスチックフィルムの形成
多官能アクリレート樹脂３０重量％，無定形ガラスフィラー２０重量％，プロピレングリコールモノメチルエーテル５０重量％を均一に分散した分散液を用意した。

図１に、本発明に用いられるフィルム製膜装置を表す概略図を示す。この装置は、一対の駆動ローラ１５，１６と、この駆動ローラ１５，１６間に巻き回されたステンレス製エンドレスベルト１９，ステンレス製エンドレスベルト１９の前段に設けられたダイコーター１７，及びその後段に設けられた乾燥炉１８を備える。

図示するように、上記分散液をフィルム成膜装置のステンレス製エンドレスベルト１９上にキャスティングし、乾燥炉中で１５０℃まで加熱して乾燥するとともに硬化し、得られた膜をエンドレスベルトから連続的に剥離した後、更に連続乾燥炉で１７０℃まで加熱硬化して巻き取ることにより、幅３０ｃｍ，長さ１００ｍ，厚さ１００μｍの帯状プラスチックフィルムを得た。このプラスチックフィルムの全光線透過率は９０％であった。また、その線膨張係数は２７ｐｐｍ／℃であった。

得られたプラスチックフィルムの両面に、コーターヘッド，乾燥炉，紫外線照射装置を有する塗工機を用いて、多官能アクリレート樹脂であるペンタエリスリトールトリアクリレート１５重量％、ペンタエリスリトールテトラアクリレート２０重量％、エポキシアクリレート１５重量％、光開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン０．２重量％，及び溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４９．８重量％からなる塗工液を塗布し、溶剤を乾燥した後、紫外線を照射して硬化し、５μｍの厚さを有するアンダーコート層を成膜した。プラスチックフィルムと得られたアンダーコート層との密着性をＪＩＳ５６００−５−６に基づいたクロスカット試験により評価したところ分類０であり、良好だった。

次に、以下の装置を用いてガスバリア層を形成した。

図２に、ＤＣスパッタ成膜を行うスパッタロールコート装置の構成を表す概略図を示す。

図示するように、このスパッタロールコート装置２０は、排気ポンプ２１，２２，２３を備えた真空チャンバー３０と、この真空チャンバー３０内に設けられ、上記アンダーコート層が形成されたプラスチックフィルムからなる帯状シート３１が巻かれた巻き出しローラ２４と、巻き出しローラ２４から巻き出された帯状シート３１を、その温度を調整しながらスパッタ領域に搬送する、図示しない加熱機構と温度制御機構を有する温調ドラム２６と、スパッタ領域内で温調ドラム２６に対向して設けられたガスバリア無機材料からなるターゲット２５と、スパッタ領域内でターゲット２５よりも前段に温調ドラム２６と対向して設けられた例えばアルゴン等の不活性ガス導入する放電ガス導入管２７、スパッタ領域内でターゲット２５よりも後段に温調ドラム２６と対向して設けられた反応ガス導入管２８、及びスパッタによりガスバリア層が形成された帯状シート３１とを巻き取るための巻き取りロール２９を有する。

上記装置を使用し、反応ガス導入管２８から反応ガスとして酸素を導入し、ターゲット２５としてＳｉを用い、温調ドラム温度を約３０℃に維持しながら、リアクティブスパッタにより、アンダーコート上に膜厚５０ｎｍのＳｉＯ_ｘ（ｘは１．５〜１．９）を成膜し、ガスバリア層を得た。

図３に、本発明の可撓性カラーフィルター用基板の形成工程の一例を表す概略的な断面図を示す。図示するように、上記工程により、プラスチックフィルム１上に、図示しないアンダーコート層を介してガスバリア層１’を形成した。

また、ガスバリア層の密着性を前記と同様に評価したところ、分類０であり良好だった。

得られたフィルムのガスバリア層上に、上記フィルム成膜装置を用いて、アクリル共重合ポリマーからなるインク受像層塗布液を、乾燥後膜厚３〜４μｍとなるように塗布し、乾燥することにより、インク受像層を形成し、本発明の可撓性カラーフィルター用基板を得た。インク受像層の密着性を同様に評価したところ、分類０であり良好だった。

図４に、本発明の可撓性カラーフィルター用基板の形成工程の一例を表す概略的な断面図を示す。

図示するように、上記工程により、図３のガスバリア層１’上にインク受像層２を形成し、本発明の可撓性カラーフィルター用基板を得た。

フィルムを長さ４０ｃｍに切断し、光硬化型アクリル樹脂にカーボンブラックを分散させた感光性遮光層材料を、乾燥後膜厚１〜２μｍとなるように塗布し，マスクを介してパターニング露光，現像，１５０℃で３０分間の加熱硬化を行い、格子状パターン状の０遮光層を形成した。密着性を同様に評価したところ、分類０であり良好だった。

図５に、本発明の可撓性カラーフィルター用基板の他の一例を表す概略的な断面図を示す。図示するように、図４の可撓性カラーフィルター用基板のインク受像層２上に遮光層３を形成した。

次に、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）各色の着色層形成インクを、３０ｐｌ、ノズルピッチ１００ｄｐｉ、２５６ノズル配列したインクジェットヘッドを搭載したインクジェット印刷装置に適用した。

着色層形成インクは、顔料、アクリル共重合ポリマー、非イオン性界面活性剤、乳酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートからなる顔料濃度４％の赤色、緑色、青色のインク調製して使用した。

図６に、本発明のカラーフィルターの形成工程の一例を表す概略的な断面図を示す。

図示するように、得られた遮光層の開口部のインク受像層上に、図示しないインクジェット印刷装置に搭載された各インクジェットノズル５からＲ，Ｇ，Ｂ着色層形成インクを適用し、ドット状のパターンを有する赤色着色層，緑色着色層，青色着色層を、各々複数ずつ所定の配列で形成した。

図７ないし図９に、本発明のカラーフィルターの形成工程の一例を表す概略的な断面図を示す。

図示するように、上記工程により、プラスチックフィルム１上に、図示しないアンダーコート層を介してガスバリア層１’、インク受像層２、遮光層３、及び遮光層３の開口部に形成された赤色着色層４Ｒ，緑色着色層４Ｇ，及び青色着色層４Ｂからなる着色層４が印刷された可撓性カラーフィルター基板が得られた。

その後、１００℃で５分間乾燥し、図８に示すように、電子線照射にて硬化処理を行い、カラーフィルター層を形成し、図９に示すようなカラーフィルターを作成した。カラーフィルター層の密着性を同様に評価したところ、分類０であり良好だった。

図１０に、本発明のカラーフィルターを説明するための正面図を示す。

図示するように、このカラーフィルターは、格子状パターンの遮光層７の開口部にドット状の赤色着色層４Ｒ，緑色着色層４Ｇ，及び青色着色層４Ｂからなる着色層が形成されている。

このカラーフィルターの３０℃から１５０℃における線膨張係数は２７ｐｐｍ／℃であった。また、ＪＩＳK７１２９B法に基づき４０℃９０％ＲＨ時の水蒸気透過率を測定したこところ、０．０６ｇ／ｍ^２・２４時間であった。

実施例２
脂環式エポキシ樹脂３２重量％，粒径５０ｎｍ以下の微小シリカフィラー１８重量％，溶剤５０重量％を均一に分散した液を用いて、実施例１と同様にして幅３０ｃｍ，長さ１００ｍ，厚さ１００μｍのプラスチックフィルムを得た。このプラスチックフィルムの全光線透過率は８８％であった。また、その線膨張係数は３０ｐｐｍ／℃であった。

次に、ＲＦスパッタ室とＤＣスパッタ室の２つの成膜室を有するスパッタロールコート装置により、最初にＲＦスパッタでＴａ₂Ｏ₅をターゲットとして用いてプラスチックフィルム上に膜厚５０ｎｍのＴａＯｘ（ｘは１．５〜２．５）を成膜してガスバリア層を形成し、続いてＤＣスパッタ室において膜厚１５０ｎｍのクロムを成膜した。

ガスバリア層および遮光層の密着性を同様に評価したところ、分類０であり良好だった。 次に、フィルムを長さ４０ｃｍに切断し、フォトリソプロセスによりパターニングして遮光が必要な部分以外のクロムを除去し、パターン状遮光層とした。

図１１に、本発明の可撓性カラーフィルター用基板の形成工程の他の一例を表す概略的な断面図を示す。

図示するように、上記工程により、プラスチックフィルム１１上に、ガスバリア層１１’及び格子状パターンを有する遮光層１３を形成した。

その後、得られたフィルムのガスバリア層およびパターン状遮光層の上に変性ポリビニルアルコールからなるインク受像層塗布液を乾燥後膜厚が３〜４μｍとなるように塗布し、乾燥することにより、インク受像層を形成して、本発明の可撓性カラーフィルター用基板を得た。インク受像層の密着性を前記と同様に評価したところ、分類０であり良好だった。 図１２に、本発明の可撓性カラーフィルター用基板の形成工程の他の一例を表す概略的な断面図を示す。

図示するように、上記工程により、プラスチックフィルム１１上に、ガスバリア層１１’及び格子状パターンを有する遮光層１３、及びインク受像層１２が形成された本発明の可撓性カラーフィルター用基板を得た。

さらに、パターン状遮光層の開口部上に、実施例１と同様にして着色層を形成し、カラーフィルターを作成した。着色層の密着性を同様に評価したところ、分類０であり良好だった。

このようにして作成した本発明のカラーフィルターの他の一例の概略的な断面図を図１３に示す。

図示するように、このカラーフィルターは、プラスチックフィルム１１上に、ガスバリア層１１’及び格子状パターンを有する遮光層１３、インク受像層１２、パターン遮光層１２、及び赤色着色層１４Ｒ，緑色着色層１４Ｇ，及び青色着色層１４Ｂからなる着色層１４が形成された構成を有する。このカラーフィルターの３０℃から１５０℃における線膨張係数は３０ｐｐｍであった。また、ＪＩＳK７１２９B法に基づき４０℃９０％ＲＨ時の水蒸気透過率を測定したこところ、０．０２ｇ／ｍ²・２４時間であった。

実施例３
多官能アクリレート樹脂をガラス繊維に含浸した後に紫外線硬化装置により連続的に硬化し、樹脂６０重量％，ガラス繊維４０重量％，幅３０ｃｍ，長さ１００ｍ，厚さ１００μｍのプラスチックフィルムを得た。このプラスチックフィルムの全光線透過率は９０％であった。また、その線膨張係数は１８ｐｐｍ／℃であった。

次に、ＲＦスパッタ成膜室を有するスパッタロールコート装置により、ＲＦスパッタでSiAlONをターゲットとして用い、プラスチックフィルム上に膜厚５０ｎｍのSiAlONを成膜し、ガスバリア層を形成した。

フィルムを長さ４０ｃｍに切断し、光硬化型アクリル樹脂にカーボンブラックを分散させた感光性遮光層材料を乾燥後、膜厚１〜２μｍとなるように塗布し，マスクを介してパターニング露光，現像，１５０℃で３０分間の加熱硬化を行い、パターン状遮光層を形成した。密着性を前記と同様に評価したところ、分類０であり良好だった。

得られたフィルムのガスバリア層およびパターン状遮光層の上に変性ウレタンポリマーからなるインク受像層塗布液を乾燥後の膜厚が３〜４μｍとなるように塗布し、乾燥することにより、図１２と同様の構成を有する本発明の可撓性カラーフィルター用基板を作成した。インク受像層の密着性を同様に評価したところ、分類０であり良好だった。

このの可撓性カラーフィルター用基板のパターン状遮光層の開口部上に、実施例１と同様にして着色層を形成し、カラーフィルターを得た。着色層の密着性を同様に評価したところ、分類０であり良好だった。

このようにして作成した可撓性カラーフィルター基板の構造は、実施例２、図１３に示す装置と同様であった。この可撓性カラーフィルター基板の３０℃から１５０℃における線膨張係数は１８ｐｐｍであった。また、ＪＩＳK７１２９B法に基づき４０℃９０％ＲＨ時の水蒸気透過率を測定したところ、０．０５ｇ／ｍ²・２４時間であった。

比較例
プラスチックフィルムの作製からガスバリア層の成膜までを実施例１と同様にして行った。

続いて、ガスバリア層上に、コーターヘッド，乾燥炉，紫外線照射装置を有する塗工機を用いて、多官能アクリレート樹脂，光開始剤，溶剤からなる液を塗布し、溶剤を乾燥した後紫外線を照射して硬化し、オーバーコート層を成膜した。オーバーコート層の密着性をＪＩＳ５６００−５−６に基づいたクロスカット試験により評価したところ分類０であり、良好だった。

次に、黒色顔料を含む感光性アクリレート樹脂を用いてフォトリソ法によりパターン状遮光層を形成した後、赤，緑，青のそれぞれの顔料を含む感光性アクリレート樹脂を用いて、フォトリソ法によりカラーフィルター層を形成した。密着性をＪＩＳ５６００−５−６に基づいたクロスカット試験により評価したところ、オーバーコート層との界面から剥離を生じてしまった。

本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用カラーフィルターとして使用可能であり、特に、フレキシブルな超薄型ディスプレイの作製に有用である。

本発明に用いられるフィルム製膜装置を表す概略図 本発明に使用されるスパッタロールコート装置の構成を表す概略図 本発明の可撓性カラーフィルター用基板の形成工程の一例を表す概略的な断面図 本発明の可撓性カラーフィルター用基板の形成工程の一例を表す概略的な断面図 本発明の可撓性カラーフィルター用基板の他の一例を表す概略的な断面図 本発明のカラーフィルターの形成工程の一例を表す概略的な断面図 本発明のカラーフィルターの形成工程の一例を表す概略的な断面図 本発明のカラーフィルターの形成工程の一例を表す概略的な断面図 本発明のカラーフィルターの形成工程の一例を表す概略的な断面図 本発明のカラーフィルターを説明するための正面図 本発明の可撓性カラーフィルター用基板の形成工程の他の一例を表す概略的な断面図 本発明の可撓性カラーフィルター用基板の形成工程の他の一例を表す概略的な断面図 本発明のカラーフィルターの他の一例の概略的な断面図

符号の説明

１，１１…プラスチックフィルム、１，１’，１１’…ガスバリア層、２，１２…インク受像層、３，７，１３…遮光層、４，１４…着色層、５…、１５，１６…駆動ローラ、１７…ダイコーター、１９…エンドレスベルト、２０…スパッタロールコート装置、２１，２２，２３…排気ポンプ、２４…巻き出しローラ、２５…ターゲット、２７…放電ガス導入管、２８…反応ガス導入管、２９…巻き取りロール、３０…真空チャンバー、３１…帯状シート

Claims (14)

1. プラスチックフィルムと、該プラスチックフィルム上に設けられた無機薄膜からなるガスバリア層と、該ガスバリア層上にその少なくとも一部が接触して形成されたインク受像層とを含むことを特徴とする可撓性カラーフィルター用基板。
2. 前記プラスチックフィルムと前記ガスバリア層との間に、アンダーコート層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
3. 前記ガスバリア層と前記インク受像層との間に部分的に形成されたパターン状遮光層をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
4. 前記プラスチックフィルムは、樹脂及び無機物を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
5. 前記ガスバリア層は、ケイ素，タンタル，及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の酸化物、窒化物または酸化窒素化物を主成分として含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
6. 前記インク受像層は、ポリビニルアルコール及びその誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリウレタン、及びポリエステルからなる群から選択される少なくとも１種から構成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
7. 前記プラスチックフィルムは、その全光線透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
8. 前記プラスチックフィルムは、その３０℃から１５０℃における線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
9. ＪＩＳ５６００−５−６に基づいたクロスカット試験による評価が分類０もしくは１の密着性を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
10. ０．２ｇ／ｍ²・２４時間以下の水蒸気透過率を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
11. 前記ガスバリア層とインク受像層は、各々又は連続してロール・ツー・ロールで成膜されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
12. 前記ガスバリア層と前記パターン状遮光層が連続成膜されることを特徴とする請求項３に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
13. 前記ガスバリア層がスパッタリング法により成膜されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の可撓性カラーフィルター用基板。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のカラーフィルター用基板と、該カラーフィルター用基板のインク像層にインクジェット法により形成された着色層とを具備する可撓性カラーフィルター。

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