JP2007086422A - 印刷物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
基板上の表面を多数の領域に区分けする隔壁と、上記多数の領域にノズル吐出法を用いてインキを吐出しパターンを形成する場合、隣接する画素間において、インキが混ざり合い、異なる色の着色インキが混合してしまう混色不良と、付与されたインキが隔壁によって囲まれた領域内に十分且つ均一に広がることができない白抜け不良が発生してしまうという問題があるため、簡易で混色と白抜け不良のない高品質の印刷物の製造方法を提供する。
【解決手段】
インキ吐出時は、隔壁部とインキとに同じ種類の電荷を帯電することにより形成し、吐出後は、隔壁に逆電荷を帯電もしくは除電することによりインキを隔壁内に均一に分布させることを特徴とするパターン形成方法。
【選択図】 図５

Description

本発明は、基板上に隔壁及びインキ皮膜を備える印刷物の製造方法に関する。印刷物のインキ皮膜として、カラーフィルタの着色層、色変換フィルターの色変換層、回路基板の回路パターン、薄膜トランジスタの配線パターン、マイクロレンズのレンズパターン、バイオチップの流路パターン等を挙げることができる。

例えば、カラーフィルタの製造方法としてはフォトリソグラフィー法、エッチング法等が知られている。フォトリソグラフィー法によるカラーフィルタの製造方法は、基板全体に各色の感光性樹脂層の塗布膜を形成し、パターン状に露光した後に塗布膜の不要な部分を取り除き、残ったパターンを各画素とする。この方法では塗布膜の多くが現像除去されるため、大量の材料が無駄になる。さらに、画素ごとに露光、現像工程を行うため、工程数が多くなる。このフォトリソグラフィー方式は、カラーフィルタに限らず、有機エレクトロルミネッセンス素子等、種々の光学素子や電気素子の製造に利用されている。
そして、フォトリソグラフィー方式の上記問題は、基板の大型化に伴い顕著となり、コスト、環境面ともに問題を露呈するようになった。この問題を克服する方法として、インキ吐出印刷方式によるカラーフィルタを製造する方法が注目されている。例えば、インキ吐出印刷方式によってカラーフィルタを製造する場合、透明基板に撥インキ性を持った遮光部を形成し、その斜光部を隔壁としてその間にＲ、Ｇ、Ｂの３色のインキを吐出して光透過部を形成する。このため、フォトリソグラフィー法と比べ、インキの無駄もほとんど発生せず、また、同時に３色画素を形成することができ工程が短縮されるため、環境負荷の低減と大幅なコストダウンが期待できる。

前述したようにインキ吐出印刷方式は製造プロセスの簡略化およびコスト削減を図ることから、有機エレクトロルミネッセンス素子やカラーフィルタといった光学素子への製造に応用されている。しかしながら、インキ吐出印刷方式の問題のひとつとして、「混色」「白抜け」といった問題がある。以下、これらの問題をインキ吐出印刷方式におけるカラーフィルタの製造を例に挙げて説明する。

「混色」とは、隣接する画素間において、インキが混ざり合い、異なる色の着色インキが混合してしまう不良である。混色は、吐出されたインキが遮光部隔壁を超えてあふれてしまうことにより発生する。この問題を解決するため、特許文献１から２には、含フッ素化合物等の撥インキ剤を含有させた遮光部を形成し、隔壁とすることが記載されている。

「白抜け」とは、付与されたインキが隔壁によって囲まれた領域内に十分且つ均一に広がることができないことに起因して発生する不良であり、カラーフィルタにおいて、色ムラやコントラストの低下といった表示不良の原因となる。

カラーフィルタを製造する際に、含フッ素化合物等の撥インキ剤を含有させた遮光部を形成し、隔壁とすることで混色は改善し、その改善の度合は、隔壁に含まれる撥インキ剤の添加量が増加するほど改善する。しかし、撥インキ剤が増加すると、隔壁間をインキが十分且つ均一に広がることができず、白抜けが発生してしまうため、混色と白抜けの両方の問題を十分に解決したものとは言えなかった。特許文献２によると、インキ吐出の際に、隔壁とインキに同電荷を付与する方法が記載されている。この方法によると、混色は防止することができるが、インキと隔壁が静電力により反発するため白抜けが発生する問題があった。
特願平７−２４８４１３号公報 特開２００３−２４３１６３号公報

本発明は、以上の事情に鑑みて創作されたものであり、その課題とするところは、インキ吐出印刷方式において混色と白抜け不良の両方を改善した印刷物を提供することである。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、
基板と、この基板上を多数の領域に区分けする隔壁と、前記隔壁に区分けされた多数の領域上に設けられたインキ皮膜と、を有する印刷物の製造方法において、少なくとも
（ａ）基板上に隔壁を形成する工程と、
（ｂ）前記隔壁に正電荷又は負電荷を付与する工程と、
（ｃ）前記隔壁に付与した電荷と同じ符号の電荷をインキに付与して、前記隔壁に区分けされた多数の領域上にインキ皮膜を形成する工程と、
（ｄ）前記隔壁に、前記（ｂ）前記隔壁に正電荷又は負電荷を付与する工程、で付与した電荷と逆符号の電荷を付与する工程と、を有することを特徴とする印刷物の製造方法である。
請求項２に記載の発明は、（ｃ）前記隔壁に付与した電荷と同じ符号の電荷をインキに付与して、前記隔壁に区分けされた多数の領域上にインキ皮膜を形成する工程を、インキ吐出印刷装置により行なうことを特徴とする請求項１に記載の印刷物の製造方法である。
請求項３に記載の発明は、上記隔壁が黒色遮光部材を含み、インキ皮膜が着色剤を含有するインキで形成された着色層であり、印刷物がカラーフィルタであることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷物の製造方法である。
請求項４に記載の発明は、インキ皮膜が有機発光材料を含む有機発光層であり、印刷物が有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷物の製造方法である。
請求項５に記載の発明は、インキ皮膜が有機発光材料を含む正孔輸送層であり、印刷物が有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷物の製造方法である。

本発明によると、インキ吐出印刷方式によって隔壁の間にインキを吐出する際には、隔壁とインキとに同電荷を付与し、適度の撥インキ性を持たせることで混色不良を防ぐことができた。さらに、インキ吐出後は、隔壁をインキと逆電荷を付与することで、静電力によりインキをむらなく濡れ広げることが可能となり、皮膜均一性を向上させ、白抜け不良を防ぐことができる。

以下、本発明についてインキ吐出印刷方式を用いたカラーフィルタの製造方法を例に説明する。以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明での基板１は、硝子基板、石英基板、プラスチック基板等、公知の透明基板材料を使用することができるが、透明性、強度、耐熱性、対候性において優れた硝子基板を使うのが望ましい。

本発明の隔壁２は、基板上にライン状、マトリクス状等のパターンに設けられ、基板の表面を多数の領域に区分けすると共に、この多数の領域のそれぞれに吐出されたインキの混色を防止する機能を有するものである。カラーフィルタの場合、隔壁は、樹脂組成物、樹脂バインダーを含有する隔壁材料を含む。さらに、隔壁材料に黒色の顔料を加え、隔壁に遮光性を付与すると、表示画面のコントラストを向上することができる。
樹脂組成物は、隔壁を例えば、フォトリソグラフィー法によって形成する場合には、感光性を付与した感光性樹脂組成物を用い、また、印刷法で形成する場合には熱硬化性樹脂組成物を用いる。必要によって、さらに隔壁材料に、レベリング剤、連鎖移動剤、安定剤、界面活性剤、カップリング剤等を加えることができる。
樹脂バインダーは、隔壁を基板に固着して固定すると共に、隔壁に耐インキ性を付与するものである。バインダー樹脂としては、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等を含有しているものがあり、これらの樹脂バインダーは単独で用いても、２種類以上混合してもよい。
この隔壁に、図２に示すように電荷を帯電させることで撥インキ性を持たせることができる。帯電させる方法としては、ローラー帯電等の接触帯電、基板を剥離させるときに発生する剥離帯電、コロナ放電やプラズマ、電界制御装置等を用いた放電帯電がある。隔壁を損傷させることなく帯電させることができ、また、帯電量を調整しやすい方法が好ましく、この観点から放電帯電を用いることが好ましい。この隔壁にシリコーン、フッ素化炭素等の材質を添加することで、隔壁に電荷を与えやすくすることができる。
また、隔壁材料に含フッ素化合物や含ケイ素化合物等の撥インキ剤を適量添加することもでき、撥インキ剤と電荷とを自由に調整し、適度な撥インキ性を持たせることができる。

印刷物として、カラーフィルタの製造する場合、インキは着色剤、静電性樹脂および溶媒を含む。着色剤としては従来のカラーフィルタ製造に使用されている公知の顔料や染料のいずれも用いることができる。また、カラーフィルタの分光調整のために、複数の着色剤を組み合わせて用いることもできるが、溶剤を除くインキの全固形分の合計質量に締める割合が３から７０質量％であることが好ましい。インキに含まれる溶剤の含有量はインキに締める全固形分濃度が５から４０質量％となるように調整するとよい。インキは荷電により帯電性能を示すものを用いる。帯電電極を用いて印荷することで帯電したインキを得ることができるが、静電性樹脂を添加すると、電圧を印加しなくても帯電性を示すインキ得ることができる。
静電性樹脂としてエポキシ樹脂、メラミン樹脂、メタクリル樹脂、またはこれらの樹脂の一部を修飾して、より静電作用を強化した樹脂を挙げることができる。例えばこれらの樹脂の一部に、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の官能基を含有した樹脂を用いることができる。また、静電作用を高めるためにインキに前述のバインダー樹脂に換え又はバインダー樹脂に加えて、さらに銀、銅等の金属粒子を加えることができる。

図２に示すように、上記基板上の隔壁を帯電させ、その状態で、図３に示すように上記帯電したインキ７を、インキ吐出印刷装置を用いて隔壁間に吐出を行う。このとき、帯電した隔壁とインキの符号は正負どちらであっても構わないが、隔壁とインキが同符号の電荷を帯びている必要がある。隔壁とインキとが同電荷を帯びているため反発し、混色不良を解消することができる。この吐出は、インキ吐出印刷方式の中でも必要な液のみ吐出を行うインキ吐出印刷方式を用いるのが望ましい。

続いて、図５に示すようにインキ吐出後、隔壁に上記インキと逆符号の電荷を帯電、または隔壁を除電することで、図６に示すように、インキを隔壁内に均一に分散させ、白抜け不良を解消することができる。もしくは、インキに電荷を与え隔壁と逆符号の電荷を帯電させることでもインキを隔壁内に均一に分散させ、白抜け不良を解消することができる。逆符号の電荷を与える方法としては接触帯電、剥離帯電、放電帯電等が挙げられる。

ここでは、本発明についてインキ吐出印刷方式を用いたカラーフィルタの製造方法での実施例をあげる。以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（隔壁（以下、カラーフィルタにおいてはブラックマトリックスとする。）の作成）
ブラックマトリックス２はフォトリソグラフィー法を用いて作製した。基板１として無アルカリガラスを用いた。基板上に、フッ素樹脂を含む感光性樹脂組成物を全面に、膜厚２μｍの薄膜状に塗布した。その後、格子状のパターンを有するフォトマスクを用いて露光、その後、アルカリにて現像を行い、この基板をオーブンに入れ熱硬化処理を行うことで、図１に示すようにブラックマトリックスを作製した。

（着色インキの調整）
着色インキとして、顔料を、溶剤を除くインキの全固形分の合計質量に締める割合が５０質量％で必要な分光特性となるように調整し、溶剤をインキに締める全固形分濃度が３０質量％となるように調整する。このインキに、より静電作用を持たせるため、メラミン樹脂をインキの固形分の合計質量に締める割合が５%になるように添加し着色インキを得た。

（カラーフィルタの製造）
本発明における電荷付与は、図２に示すように上記ブラックマトリックスを形成した基板に電界制御装置３を用いてブラックマトリックスと基板とを正電荷に帯電することによりおこなった。その後、図３に示すように基板上に設けられたブラックマトリックス４の開口部に対して、赤色、緑色、及び青色の着色インキを使用し、インキ吐出印刷方式を用いてインキ吐出印刷装置５により着色インキ６を吐出した。その際には、インキをコロナ放電処理８することで正電荷付与７を行い、ブラックマトリックスとの撥インキ性をもたせ、図４に示すように赤色、緑色、青色各々の着色層９を形成した。その後、図５に示すように基板に電界制御装置を用いて、ブラックマトリックスに負電荷を付与した。そして、基板およびブラックマトリックスは負電荷に帯電させた。以上より、図６に示すように混色、白抜け不良が無く、画素平滑性に優れたカラーフィルタ１１を製造することができた。

（比較例）
正電荷を付与したインキを基板上に吐出した後、ブラックマトリックスに逆の負電荷を付与する工程を行なわない以外は、実施例と同様の操作でカラーフィルタを作成した。すると、図４に示すようにブラックマトリックスとインキとの静電的反発で白抜け不良が発生してしまった。

基板にブラックマトリックスが形成されている模式図である。 電界制御装置を用いてブラックマトリックスに正電荷を付与している模式図である。 インキ吐出部から帯電したインキを隔壁内に吐出している様子を示す模式図である。 正電荷を帯びた隔壁内に正電荷を帯びたインキが入っており、ブラックマトリックスとインキとが正電荷同士であるため、反発して白抜けが起きている様子を示す模式図である。 電界制御装置を用いてブラックマトリックスに負電荷を付与している様子を示す模式図である。 ブラックマトリックス内にインキを充填した後の模式図である。

符号の説明

１・・・基板
２・・・隔壁
３・・・電界制御装置
４・・・正電荷に帯電した隔壁
５・・・インキ吐出部
６・・・インキ吐出部より吐出されたインキ
７・・・正電荷を帯びたインキ
８・・・コロナ帯電装置
９・・・基板に着弾したインキ
１０・・・負電荷に帯電した隔壁
１１・・・隔壁内に均一化されたインキ

Claims (5)

1. 基板と、この基板上を多数の領域に区分けする隔壁と、前記隔壁に区分けされた多数の領域上に設けられたインキ皮膜と、を有する印刷物の製造方法において、少なくとも
   （ａ）基板上に隔壁を形成する工程と、
   （ｂ）前記隔壁に正電荷又は負電荷を付与する工程と、
   （ｃ）前記隔壁に付与した電荷と同じ符号の電荷をインキに付与して、前記隔壁に区分けされた多数の領域上にインキ皮膜を形成する工程と、
   （ｄ）前記隔壁に、前記（ｂ）前記隔壁に正電荷又は負電荷を付与する工程、で付与した電荷と逆符号の電荷を付与する工程と、を有することを特徴とする印刷物の製造方法。
2. （ｃ）前記隔壁に付与した電荷と同じ符号の電荷をインキに付与して、前記隔壁に区分けされた多数の領域上にインキ皮膜を形成する工程を、インキ吐出印刷装置により行なうことを特徴とする請求項１に記載の印刷物の製造方法。
3. 上記隔壁が黒色遮光部材を含み、インキ皮膜が着色剤を含有するインキで形成された着色層であり、印刷物がカラーフィルタであることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷物の製造方法。
4. インキ皮膜が有機発光材料を含む有機発光層であり、印刷物が有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷物の製造方法。
5. インキ皮膜が有機発光材料を含む正孔輸送層であり、印刷物が有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷物の製造方法。