JP2007094312A - 印刷物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題とするところは、インキ吐出印刷装置を用いた、隔壁とインキ層を含む印刷物の製造方法において、簡便な工程で吐出開始直後から高精度で良好な印刷物の製造方法を提供することである。
【解決手段】基板と、この基板上に格子を含むパターンとなるよう形成された隔壁（内部隔壁）と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層を有する印刷物を形成する際に、内部隔壁の外縁部に、これをさらに周回するようにあらたな隔壁（外周隔壁）を設け、外周隔壁と内部隔壁の間に予備吐出を行うためのダミー領域を設けた。そして、格子状の内部隔壁にパターン吐出を行なう直前に、ダミー領域で予備吐出を行なったところ、予備吐出とパターン吐出のタイムラグがほとんど発生せず、格子状の内部隔壁において精度よくパターン吐出できることを見出した。
【選択図】図１

Description

本発明は、隔壁と、この隔壁の区切られた領域に設けられたインキ層を含む印刷物およびその製造方法に関する。印刷物として、例えばインキ層として着色インキ層を備えたカラーフィルタを挙げることができる。また、印刷物として、例えばインキ層として有機発光層又は／及び正孔輸送層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を挙げることができる。その他、印刷物として回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を挙げることができる。

近年、パーソナルコンピュータや、薄型カラーテレビの発達に伴い、カラーＬＣＤの需要が増加しており、特に、後者は大型化が進展している。しかしながら、基板の大型化に対して、ＬＣＤやカラーフィルタ工程で高い歩留りを維持する事は困難であり、加えて、部材の中でもコスト比重が高いＣＦは、カラーＬＣＤの普及に向け、一層のコストダウンが要求されている。

カラーフィルタは、透明基板上に、カラー表示に不可欠な、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色の着色インキ層と、カラーＬＣＤの表示コントラスト向上目的で設けられる金属皮膜やＢｋ（黒）の隔壁を、所定のパターンに配列したものであり、多くの製造方法が知られている。以下に幾つかの方法を説明する。

カラーフィルタの製造方法として染色法、顔料分散法、電着法、印刷法などが挙げられる。染色法は、透明基板上に染色性高分子材料を塗布し、所定形状にフォトリソ法でパターニングした後、染色液に浸漬して着色する工程をＲ、Ｇ、Ｂ各色で繰り返し、着色インキ層を形成する方法である。顔料分散法は、透明基板上に顔料を分散した感光性樹脂材料を、スピンコーターなどで塗布後、フォトリソ法でパターニングする工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色で繰り返し、着色インキ層を形成する方法である。電着法は、透明基板上に透明電極パターンを形成した後、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して電着する工程を各色で繰り返し、着色インキ層を得る方法である。印刷法は、顔料が分散された熱硬化型インキを、パターニングされた印刷板に転移させた後、透明基板上に、直接印刷若しくは、オフセット印刷によってパターン形成する工程を各色で繰り返して、着色インキ層を形成する方法である。必要に応じて、これらの方法による着色インキ層形成前に、透明基板上にＣｒ等の金属膜や黒色顔料からなる隔壁パターンが形成される。

しかし、カラーフィルタなど画像表示素子のパネルサイズの大型化に伴い、印刷対象となる基板サイズも年々大型化が進んでいる。カラーフィルタのコストダウン化を図るためには、従来のフォトリソグラフィ工程を繰り返す顔料分散法等は無駄が多く、近年、インキ吐出印刷装置を用いた方法が検討されている。

インキ吐出印刷装置は、複数のインキ吐出口が整列配置されたインキ吐出部を備えている。インキ吐出印刷装置を用いたカラーフィルタの製造する従来技術の例として特許文献１を挙げる。以下で、従来のカラーフィルタの製造方法において、インキ吐出印刷装置の吐出精度を向上する技術について述べる。
ところで、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は印刷を開始した直後の精度が悪い。これは長時間インキの吐出、停止動作を繰り返すとインキの一部が凝集して異物化したり、インキ吐出口や配管に付着したりするが原因となる。インキが付着したまま、インキ吐出印刷装置を作動させると、異物化したインキや付着したインキによって、吐出されるインキの角度が変わり吐出の精度が悪化する。そして、印刷を開始する直前はこのような異物や付着物の蓄積が大きく、悪影響を最も受けやすい。このため、吐出開始直後は着色インキの吐出量がばらつきや、目詰まりを発生し、インキ皮膜の膜厚にムラが生じ、色ムラ等を発生する原因となった。さらに着弾精度が悪いと隔壁上あるいは隣接する画素に着色インキが吐出され、混色、色ムラの原因となっていた。
このような不良を防止するため、吐出開始直後の着弾精度の悪化、吐出量のバラツキを抑える為に、吐出開始前に、装置上に予め試し吐出（以下、予備吐出ともいう。）を行う方法が知られている（引用文献２）。
しかしながら、予め吐出を行う方法では、印刷対象となる基板と試し吐出する対象との距離があり、予備吐出対象を移動させる工程が含まれるため、予備吐出した直後に吐出を一時停止する必要があった。このため、この停止時間中に再度凝集を発生するような場合には、吐出精度調整の効果が低かった。また、予備吐出対象の移動機構をインキ吐出印刷装置に組み込むため工程が複雑化した。さらに何度も予備吐出を繰り返すことで予備吐出対象にインキが付着し固化するので、これを除去しなければならない問題があった。
特願平７−２４８４１３号公報 特開２００２−２６４３６６号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、その課題とするところは、インキ吐出印刷装置を用いた、隔壁とインキ層を含む印刷物の製造方法において、簡便な工程で吐出開始直後から高精度で良好な印刷物の製造方法を提供することである。

ところで、本発明者らの検討によると、基板と、この基板上に格子を含むパターンとなるよう形成された隔壁（内部隔壁）と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層を有する印刷物を形成する際に、内部隔壁の外縁部に、これをさらに周回するようにあらたな隔壁（外周隔壁）を設け、外周隔壁と内部隔壁の間に予備吐出を行うためのダミー領域を設けた。そして、格子状の内部隔壁にパターン吐出を行なう直前に、ダミー領域で予備吐出を行なったところ、予備吐出とパターン吐出のタイムラグがほとんど発生せず、格子状の内部隔壁において精度よくパターン吐出できることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、請求項１に記載の発明は、基板と、この基板上に格子を含むパターンとなるよう形成された隔壁と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層とを含む印刷物において、
前記基板上に格子を含むパターンとなるよう形成された隔壁の外縁部に、これをさらに周回するように形成された隔壁を含むことを特徴とする印刷物である。
請求項２に記載の発明は、前記インキ層が着色インキ層であり、前記隔壁がブラックマトリクスであるカラーフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の印刷物である。
請求項３に記載の発明は、前記インキ層が有機発光層又は正孔輸送層であり、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１に記載の印刷物。
請求項４に記載の発明は、基板と、この基板上にパターン状に設けられた隔壁と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層とを含む印刷物の製造方法において、前記基板上に格子を含むパターンとなるよう形成された隔壁の外縁部に、これをさらに周回するように形成された隔壁を含み、少なくとも、
（ａ）基板上に隔壁樹脂を塗布する工程と、
（ｂ）この基板の隔壁樹脂が塗布された面を、隔壁パターン状に露光する工程と、
（ｃ）この基板を現像し、隔壁を形成する工程と、
（ｄ）この基板を加熱し、隔壁を熱硬化させる工程と、
（ｅ）前記パターン状に設けられた隔壁と、前記周回するように形成された隔壁との間の領域にインキ吐出印刷装置を用いて吐出を行なう工程と、
（ｆ）この基板の隔壁の開口部に形成された領域に、インキ吐出印刷装置を用いてインキを吐出しインキ層を形成する工程と、を行うことを特徴とする印刷物の製造方法である。
請求項５に記載の発明は、前記インキ層が着色インキ層であり、前記隔壁がブラックマトリクスであるカラーフィルタであることを特徴とする請求項４に記載の印刷物の製造方法である。
請求項６に記載の発明は、前記インキ層が有機発光層又は正孔輸送層であり、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項４に記載の印刷物の製造方法である。

本発明によると、予備吐出と基板への吐出とのタイムラグがほとんど発生しないので、吐出精度を低下させることなかった。このため、インキ吐出印刷装置を用いて、多数の印刷物を連続的に印刷する場合においても、混色やばらつき不良などを発生することなく高品質の印刷物を得ることが出来た。
また、本発明によると、複数色のインキを印刷物に形成した場合、外周隔壁と内部隔壁の間に３色のインキを用いて予備吐出を行うため、ダミー領域において３色が混合し、可視光を遮蔽した。これにより内部隔壁、外部隔壁と一体となって遮蔽層として機能させることができた。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
なお、本発明に係る印刷物は、表示ディスプレイの表示画面を構成する光学部品として好適に利用できる。この場合には、多数の前記領域は表示画面を構成する画素に相当する。また、隔壁には黒色遮光部材を混合して遮光層としての機能を併せ持つことができる。
光学部品としては、例えば、カラー液晶ディスプレイの表示画面を構成するカラーフィルタが例示でき、この場合には、インキ皮膜は透過光を着色する着色層を構成し、この着色層は前記領域ごとに異なる色彩を有する複数色のものである。
また、光学部品として、有機エレクトロルミネセンス素子を例示することもでき、この場合には、インキ皮膜は有機発光材料層を構成する。また、前記領域ごとに異なる色彩を有する複数色の有機発光材料層である。
なお、この外、本発明に係る印刷物として、回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を例示することができる。

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。

本発明の隔壁は、基板上にライン状、マトリクス状、格子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。
さらに本発明では、基板上にライン状、マトリクス状、格子状等のパターンに設けられた隔壁（以下、内部隔壁とする。）の外縁部を囲むように、隔壁を形成する（以下、外周隔壁とする）。外周隔壁は内部隔壁との間に予備吐出領域を確保するために設けるものであり、内部隔壁と外周隔壁の距離はある程度のマージンが必要となる。また予備吐出における混色を防止するため、内部隔壁の最外縁部の幅は内部隔壁の単位パターンの幅よりも広くすることが好ましい。また、後に着色インキを付与した際に、遮光層の膜厚が均一になるよう内部隔壁と外部隔壁の膜厚は同じになるように形成することが望ましい。
また、内部隔壁および外周隔壁を形成する材料には、撥インキ剤を付与することが望ましい。例えば、隔壁材料にケイ素または／およびフッ素の原子を含む材料を添加することで隔壁に撥インキ性を付与することができる。
隔壁は、フォトリソグラフィ法、印刷法、転写法等公知の製法で形成される。

隔壁をフォトリソグラフィ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て隔壁を形成し、また、印刷法で形成する場合には隔壁を、熱硬化性樹脂組成物を用いて形成する。必要によって、さらにこの隔壁材料に、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。

前記内部隔壁の開口部にインキ吐出印刷方式により複数の色要素を持つ着色インキを吐出した後、インキを硬化させることにより、着色パターンを形成し、カラーフィルタとする。本発明では、内部隔壁にインキを吐出する前に予備吐出領域で予備吐出を行なう。
内部隔壁に吐出を行なう寸前まで、インキ吐出印刷装置が稼動している為、着色パターン形成時に、着弾精度も悪化することなく、さらに吐出量も安定する。
この際、内部隔壁と外周隔壁のダミー領域には異なる種類（通常３色）の着色インキが混合され、可視光に対する透過性を失う。この結果、ダミー領域は内部隔壁、外周隔壁とともに可視光を遮断し、一体の遮光層として機能するようになる。
さらに、外縁部へ吐出する着色インキ量を調整することにより、外縁部高さと隔壁高さとをそろえると、この一体の遮光層の膜厚を均一にすることができる。

着色インキは、溶媒、着色顔料、熱硬化性樹脂もしくは感光性樹脂を含むものが用いられる。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。その他、分散剤、レベリング剤などを必要に応じて添加する。

インキ吐出印刷装置は、インキ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。インキの粒子化周波数は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６０〜５００個組み込んだ装置が好適である。

以下に本発明の実施例をカラーフィルタを例に具体的に説明する。
（隔壁の作製）
撥インキ剤を加えた感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、フォトリソグラフィ法によって内部隔壁１および外部隔壁２を形成した（図１ａ）。内部隔壁および外周隔壁の着色インキに対する接触角を測定したところ、５０°であり、内部隔壁および外周隔壁表面が着色インキに対して、撥インキ性が有ることを確認した。

（カラーフィルタの作製）
ＲＧＢ３色の顔料を含む着色インキを調整し、これをインキ吐出印刷装置に用いた。内部隔壁と外周隔壁が設けられた基板を、インキ吐出印刷装置のインキ吐出部に対して相対的に移動させながら、まず、外周隔壁と内部隔壁の間の領域に着色インキを吐出し３色混合パターン４を得た。次いで、内部隔壁領域に吐出を行ない着色画素パターン５を得た。外周隔壁と内部隔壁の間の領域の吐出では若干の吐出のばらつきが生じたが、内部隔壁領域の吐出に至るまでにばらつきは解消した。この際、外周隔壁と内部隔壁の間の領域では、３色の異なる着色インキが混合し、遮光性を有するインキ混合物となった。次いで、着色インキを吐出した基板全体を加熱硬化させることにより、カラーフィルタを得た。このようにして得られたカラーフィルタは、混色のないカラーフィルタであった。

＜比較例１＞
外周隔壁と内部隔壁の間の領域に予備吐出する工程を省いた以外は、実施例１と同様にインキ吐出印刷装置により、着色インキを吐出し、カラーフィルタを作製した。このようにして得られたカラーフィルタは、吐出直後の着色パターン部で混色が発生していた。

本発明のインキ吐出前の印刷物を示す概略図である。 本発明のインキ吐出後の印刷物を示す概略図である。

符号の説明

１…内部隔壁
２…外周隔壁
３…ダミー領域
４…３色混合領域
５…着色画素パターン

Claims (6)

1. 基板と、この基板上に格子を含むパターンとなるよう形成された隔壁と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層とを含む印刷物において、
   前記基板上に格子を含むパターンとなるよう形成された隔壁の外縁部に、これをさらに周回するように形成された隔壁を含むことを特徴とする印刷物。
2. 前記インキ層が着色インキ層であり、前記隔壁がブラックマトリクスであるカラーフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の印刷物。
3. 前記インキ層が有機発光層又は正孔輸送層であり、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１に記載の印刷物。
4. 基板と、この基板上にパターン状に設けられた隔壁と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層とを含む印刷物の製造方法において、前記基板上に格子を含むパターンとなるよう形成された隔壁の外縁部に、これをさらに周回するように形成された隔壁を含み、少なくとも、
   （ａ）基板上に隔壁樹脂を塗布する工程と、
   （ｂ）この基板の隔壁樹脂が塗布された面を、隔壁パターン状に露光する工程と、
   （ｃ）この基板を現像し、隔壁を形成する工程と、
   （ｄ）この基板を加熱し、隔壁を熱硬化させる工程と、
   （ｅ）前記パターン状に設けられた隔壁と、前記周回するように形成された隔壁との間の領域にインキ吐出印刷装置を用いて吐出を行なう工程と、
   （ｆ）この基板の隔壁の開口部に形成された領域に、インキ吐出印刷装置を用いてインキを吐出しインキ層を形成する工程と、
   を行うことを特徴とする印刷物の製造方法。
5. 前記インキ層が着色インキ層であり、前記隔壁がブラックマトリクスであるカラーフィルタであることを特徴とする請求項４に記載の印刷物の製造方法。
6. 前記インキ層が有機発光層又は正孔輸送層であり、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項４に記載の印刷物の製造方法。

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