JP2009244817A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 良好な色度を有し、大画面の表示装置等に用いた場合であっても、高い色純度を実現することができるカラーフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明のインクジェットプリント用インクは、着色剤、分散剤、架橋性化合物および重合開始剤を含み、溶媒を含まないインクジェットプリント用インクであり、その着色剤として特定の着色剤を特定の含有量で用いる。たとえば、赤色インクであれば、顔料としてC.I.P.R.254およびC.I.P.R.177を含み、インク中の固形分に対するC.I.P.R.254の含有量を16〜56質量%とし、インク中の固形分に対するC.I.P.R.177の含有量を4〜14質量%とする。
【選択図】 なし
【解決手段】 本発明のインクジェットプリント用インクは、着色剤、分散剤、架橋性化合物および重合開始剤を含み、溶媒を含まないインクジェットプリント用インクであり、その着色剤として特定の着色剤を特定の含有量で用いる。たとえば、赤色インクであれば、顔料としてC.I.P.R.254およびC.I.P.R.177を含み、インク中の固形分に対するC.I.P.R.254の含有量を16〜56質量%とし、インク中の固形分に対するC.I.P.R.177の含有量を4〜14質量%とする。
【選択図】 なし
Description
本発明は、表示用のカラーフィルタを形成するためのカラーフィルタの製造方法に関する。
表示装置用のカラーフィルタは、たとえば、ガラス等の基板上に赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等のドット状画素をマトリックス状に配置し、ドット状に設けられた画素と画素との間をブラックマトリックス等の濃色隔壁で隔離した構造を有している。
このようなカラーフィルタを作製する方法としては、従来から、(1)染色法、(2)印刷法、(3)着色した感光性樹脂液を塗布、露光、および現像して着色されたパターン像を形成する着色レジスト法(たとえば、特許文献1〜3参照)、(4)仮支持体上に形成されたパターン画像を順次、最終もしくは仮の基材上に転写する方法(たとえば、特許文献4〜6参照)、(5)着色した感光性樹脂液を予め仮支持体上に塗布等して感光性着色層を形成しておき、この感光性着色層を最終もしくは仮の基材上に直接転写し、露光し、現像して着色されたパターン像を形成する転写法(たとえば、特許文献7参照)などが知られている。さらに加えて、インクジェット印刷を用いるインクジェットプリント法も知られている(たとえば、特許文献8〜10参照)。
これらの方法のうち、着色レジスト法は、位置精度が高いカラーフィルタを作製できるが、感光層樹脂液の塗布にロスが多く、製造工程としては有利な製造方法とはいえない。また、インクジェットプリント法では、樹脂液のロスが少なく有利であるものの、位置精度の高い画素が得られにくい傾向がある。
これらをの問題を克服すべく、ブラックマトリックスを着色レジスト法で形成し、RGB画素をインクジェットプリント法で作製するカラーフィルタ製造法も提案されているが、これらに用いられているカラーフィルタの色純度が不充分であること、また作製されたカラーフィルタを観察すると、依然として印写の際に、インク液滴の飛行曲がりによる混色(サテライト)によりカラーフィルタの品位を低下させている。
また、このようなインクジェットプリント法においては、1つの画素に対し、数滴〜十数的のインク液滴を吹き付け、乾固により画素を形成する。ところが、画素形成の際、たとえば、(1)1滴吐出しない、(2)噴出する、あるいは(3)小さなミスト液滴(以下、「サテライトミスト」と呼ぶ。)を吐出してしまう、などのように各画素において各液滴の吐出の仕方が不安定であると、各画素がばらつく要因となる。特に、これらの中で、(3)のサテライトミストが生じると、インクが画素の周囲のブラックマトリックスや、隣接画素に飛び散ってしまい、カラーフィルタとしての品位を悪化させる原因となる。
さらに、顔料、単官能モノマー、多官能モノマーおよび有機溶剤を含むインクを用い、R ,G,Bの画素を形成後、UV光あるいは電子線により硬化するカラーフィルタの作製方法も提案されている(たとえば、特許文献9〜11参照)。
しかしながら、この方式で作製したカラーフィルタは印写の際、インク液滴の飛行曲がりによる混色(サテライト)により表示ムラ(色むら)などが見られる。またインク自身の色再現性が悪く、フラットパネルとしては低品位な画質のままである。
本発明の目的は、良好な色度を有し、特にノートパソコン用ディスプレイやテレビモニター等の大画面の表示装置等に用いた場合であっても、高い色純度を実現することができるカラーフィルタの製造方法を提供することである。
本発明は、基板上に、赤色、緑色および青色の色画素層と、隣接する色画素層間に位置する隔壁とを有する表示用カラーフィルタの製造方法であって、
基板上に前記隔壁を形成する形成工程と、
インクジェットプリント方式により、前記隔壁で囲まれた画素領域にインクジェットプリント用インクを充填する充填工程と、
充填されたインクジェットプリント用インクを予め硬化させない条件下で加熱処理して減容量する前加熱処理工程と、
前加熱処理工程に引き続いて熱により充填されたインクジェットプリント用インクを硬化させる硬化工程とを含み、
色画素層は、少なくとも着色剤、分散剤、架橋性化合物および重合開始剤を含み、溶媒を含まないインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
赤色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.R.254および顔料C.I.P.R.177を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.254の含有量が16〜56質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.177の含有量が4〜14質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
緑色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.G.36および顔料C.I.P.Y.150を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.G.36の含有量が14〜49質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.Y.150の含有量が6〜21質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
青色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.B.15:6および顔料C.I.P.V.23を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.B.15:6の含有量が19〜51質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.V.23の含有量が1.0〜2.7質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成されることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
基板上に前記隔壁を形成する形成工程と、
インクジェットプリント方式により、前記隔壁で囲まれた画素領域にインクジェットプリント用インクを充填する充填工程と、
充填されたインクジェットプリント用インクを予め硬化させない条件下で加熱処理して減容量する前加熱処理工程と、
前加熱処理工程に引き続いて熱により充填されたインクジェットプリント用インクを硬化させる硬化工程とを含み、
色画素層は、少なくとも着色剤、分散剤、架橋性化合物および重合開始剤を含み、溶媒を含まないインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
赤色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.R.254および顔料C.I.P.R.177を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.254の含有量が16〜56質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.177の含有量が4〜14質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
緑色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.G.36および顔料C.I.P.Y.150を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.G.36の含有量が14〜49質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.Y.150の含有量が6〜21質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
青色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.B.15:6および顔料C.I.P.V.23を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.B.15:6の含有量が19〜51質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.V.23の含有量が1.0〜2.7質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成されることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
また本発明は、インクジェットプリント用インク中の固形分量が50質量%以上であるインクジェットプリント用インクを用いて形成されることを特徴とする。
本発明によれば、形成工程で基板上に隔壁を形成し、充填工程でインクジェットプリント方式により、前記隔壁で囲まれた画素領域にインクジェットプリント用インクを充填し、前加熱処理で予め硬化しない条件下でインクジェットプリント用インクを加熱処理し減容量し、引き続き硬化工程で充填されたインクジェットプリント用インクを熱により硬化させる。
色画素層は、少なくとも着色剤、分散剤、架橋性化合物および重合開始剤を含み、溶媒を含まないインクジェットプリント用インクを用いて形成される。
赤色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.R.254および顔料C.I.P.R.177を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.254の含有量が16〜56質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.177の含有量が4〜14質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成される。
緑色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.G.36および顔料C.I.P.Y.150を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.G.36の含有量が14〜49質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.Y.150の含有量が6〜21質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成される。
青色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.B.15:6および顔料C.I.P.V.23を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.B.15:6の含有量が19〜51質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.V.23の含有量が1.0〜2.7質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成される。
また本発明によれば、インクジェットプリント用インク中の固形分量が50質量%以上であるインクジェットプリント用インクを用いて形成される。
このように、本発明は、特定の顔料を、特定の含有量で含有するインクジェットプリント用インク用いることにより、良好な色度を有し、色純度が高く、かつ凹凸の少ない平坦な画素を有するカラーフィルタを容易に製造することができる。
まず、本発明で用いるインクジェットプリント用インクについて説明し、その後インクジェットプリント用インクの塗布膜、感光性樹脂転写材料、カラーフィルタおよびその製造方法、表示装置について順次述べる。
<インクジェットプリント用インク>
本発明のカラーフィルタの製造方法で用いるインクジェットプリント用インクは、着色剤、分散剤、架橋性化合物および重合開始剤を含み、溶媒を含まないインクジェットプリント用インクであり、その着色剤の種類と含有量に特徴を有するものである。
本発明のカラーフィルタの製造方法で用いるインクジェットプリント用インクは、着色剤、分散剤、架橋性化合物および重合開始剤を含み、溶媒を含まないインクジェットプリント用インクであり、その着色剤の種類と含有量に特徴を有するものである。
・架橋性化合物
本発明で用いられる架橋性化合物としては、特に限定はないが、エチレン性不飽和二重結合を分子内に少なくとも1個含有することが好ましく、さらには、架橋性化合物が、モノマーまたはオリゴマーであることが、特に好ましい。
本発明で用いられる架橋性化合物としては、特に限定はないが、エチレン性不飽和二重結合を分子内に少なくとも1個含有することが好ましく、さらには、架橋性化合物が、モノマーまたはオリゴマーであることが、特に好ましい。
このような、架橋性化合物は、モノマーのみであっても、オリゴマーのみであっても、さらには、モノマーとオリゴマーとの混合物であってもよい。
また、上記のエチレン性不飽和二重結合を分子内に少なくとも1個以上含有する架橋性化合物がモノマーの場合、このようなモノマーは、(メタ)アクリレートモノマーであることが好ましく、上記のエチレン性不飽和二重結合を分子内に少なくとも1個以上含有する架橋性化合物がオリゴマーの場合、上記のモノマーのオリゴマーであることが好ましい。
このような架橋性化合物のモノマーとしては、エチレン性不飽和二重結合を1個有するモノマーとして、ブタンジオールモノアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルピロリドン、アクリロイルモルフォリン、N−ビニルホルムアミド、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、グリシジルアクリレート、フェノキシメタクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、メチルフェノキシエチルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、トリデシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、2−エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシ−ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ−トリエチレングリコールアクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボニルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−アクリロイロキシエチル−コハク酸、2−アクリロイロキシエチル−フタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸などが例示される。
また、エチレン性不飽和二重結合を2個有するモノマーとして、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,8−オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのビス(アクリロイロキシエチル)エーテル、3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレートなどが例示される。
また、エチレン性不飽和二重結合を3個以上有するモノマーとして、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが例示される。
また、このような架橋性化合物のオリゴマーとしては、上記のモノマーである化合部のオリゴマーが例示される。
これらの架橋性化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよいが、とりわけ本発明においては、エチレン性不飽和二重結合を分子内に2個有する化合物と、エチレン性不飽和二重結合を分子内に3個以上有する化合物とを組み合わせて用いることが特に好ましい。
また、本発明で用いられる架橋性化合物のインクジェットプリント用インクにおける含有量は、好ましくは10重量%〜80重量%であり、より好ましくは20重量%〜70重量%である。
本発明で用いられる架橋性化合物は、被印写基板に印写後、前加熱処理し、さらに熱処理によりを硬化することが好ましい。
前加熱処理の方法としては、硬化させない条件下であれば特に限定はないが、例えば大気圧下、80℃以上の温度の部屋で10分以上熱処理してもよいし、大気圧下、80℃以上の温度の熱風で10分以上熱処理してもよいし、大気圧下、80℃以上の温度のホットプレートの上で10分以上熱処理してもよい。
本発明で用いられる分散剤としては、特に限定されないが、たとえばカチオン系分散剤、アニオン系分散剤、ノニオン系分散剤、両性分散剤、シリコーン系分散剤、フッ素系分散剤等の界面活性剤が使用できる。
カチオン系分散剤としては、1級、2級または3級のアミノ基を有するカチオン性の樹脂が例示され、また、アニオン系分散剤としては、カルボキシレート、スルホネート、ホスフェートなどの基を有する樹脂または化合物が例示され、カルボキシレート基を有する樹脂には、ポリアクリレートやポリスチレン−アクリレートなどが包含され、スルホネート基を有する化合物には、ポリオキシアルキレンスルホン酸塩、N−メチル−N−オレイルタウリンのナトリウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩などが包含され、また、ホスフェート基を有する化合物には、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩などが包含される。さらには、ノニオン系分散剤としては、ポリオキシエチレンタイプのものやアミドタイプのものが例示され、ポリオキシエチレンタイプの分散剤には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、アセチレングリコール、ポリオキシエチレングリコールエステル共重合体などが包含され、アミドタイプの分散剤には、ポリオキシエチレン脂肪酸アミドなどが包含されるが、分散剤としては、これらに特に限定されない。
これらの分散剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
また、本発明で用いられるインクジェットプリント用インクにおいて、分散剤の含有量は、好ましくは10重量%〜70重量%であり、より好ましくは20重量%〜60重量%である。
本発明で用いられる重合開始剤としては、被印写基板への印写後のインクジェット用インクを硬化させるために添加されるものであり、熱の作用によって活性ラジカルを発生する活性ラジカル発生剤が挙げられる。
このような重合化合物としては、特に限定されないが、アゾ系化合物、パーオキサイド系化合物、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、トリアジン系化合物、およびオキシムエステル系化合物などが挙げられる。
アゾ系化合物としては、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルヴァレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メチル−2,4−ジメチルヴァレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス[N−2(プロペニル)−2−メチル−プロピオンアミド]、1−[(シアノ−1−メチルエチル)アゾ]フォルムアミド、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)、ポリジメチルシロキサンユニット含有高分子アゾ重合開始剤、および、ポリエチレングリコールユニット含有アゾ高分子重合開始剤などが例示される。
また、パーオキサイド化合物としては、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカルボネート、およびパーオキシエステルが挙げられ、パーオキシエステルには、t−ブチル−パーオキシラウレート、t−ブチル−パーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ヘキシル−パーオキシ−イソプロピルモノカルボネートなどが例示される。
また、アセトフェノン系化合物としては、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、および2−ヒドロキシ−2−メチル−1−〔4−(1−メチルビニル)フェニル〕プロパン−1−オンのオリゴマーなどが例示される。
また、ベンゾイン系化合物としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、およびベンゾインイソブチルエーテルなどが例示される。
また、ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、および2,4,6−トリメチルベンゾフェノンなどが例示される。
また、チオキサントン系化合物としては、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、および1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどが例示される。
また、トリアジン系化合物としては、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−ピペロニル−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(フラン−2−イル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジン、および2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−〔2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル〕−1,3,5−トリアジンなどが例示される。
また、オキシムエステル系化合物としては、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオフェニル)]−,2−(O−ベンゾイルオキシム)〔チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社から販売されている「イルガキュア OXE 01」〕や、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)〔チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社から販売されている「イルガキュア OXE 02」〕などが例示される。
さらに、その他、たとえば、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアントラキノン、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物などを、活性ラジカル発生剤として用いることもできる。
これらの重合開始剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明で用いられるインクジェットプリント用インクは、以上のような架橋性化合物、着色剤、分散剤、および重合開始剤に加え、バインダー樹脂を含有してもよく、バインダー樹脂を含有させることにより、被印写基板に印写後硬化したインクが、より強固な硬化物になる。
バインダー樹脂は、予め重合されたものであり、その例として、自ら重合性を有しない非重合性バインダー樹脂、または非重合性バインダー樹脂に重合性を有する置換基を導入した重合性バインダー樹脂が挙げられ、非重合性バインダー樹脂として、(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル(メタ)アクリル樹脂、エポキシ(メタ)アクリル樹脂などが例示される。
これらのバインダー樹脂は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
また、本発明で用いられるバインダー樹脂のインクジェットプリント用インクにおける含有量は、好ましくは5重量%〜50重量%であり、より好ましくは10重量%〜40重量%である。
本発明で用いられるインクジェットプリント用インクには、必要に応じて、充填剤、バインダー樹脂以外の高分子化合物、密着促進剤、凝集防止剤、有機酸、および硬化剤などをはじめとする公知の各種添加剤を含有することができる。
ここで、密着促進剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが例示される。これらの密着促進剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明で用いられるインクジェットプリント用インクは、架橋性化合物や分散剤、バインダー樹脂およびその他の添加剤の中に、着色剤を微粒化させて均一な分散系にする必要がある。
こうした着色剤の微粒化および均一な分散系を得る方法としては、特に限定されないが、バッチ式分散解膠機や連続分散解膠機による分散微粒化法などの公知の方法でよく、たとえば、ロールミル、ボールミル、コロイドミル、ジェットミル、ビーズミル、ニーダー、などの公知の分散機を用いて攪拌混合し、着色剤が均一に分散させることができる。
着色剤が水不溶性の有機顔料や染料を含有する場合、特に限定されないが、その平均粒子径が50nm以上100nm以下の範囲となるように微粒化することが好ましい。
また、重合開始剤は、このように着色剤が均一に分散された状態の組成物に対して加えるのが好ましい。
このような分散組成物は、その後、濾過を行うことによって、インクジェット法に適したインクジェットプリント用インクとすることができる。
本発明では、インクジェットプリント用インクを公知のインクジェットプリント用ヘッドおよび装置や公知のインクジェットプリント用ヘッドを利用して製作した装置で印写することができる。インクジェットプリントのヘッドとしては、特に限定されないが、ピエゾ方式、バフルジェット方式、静電方式などの公知のヘッドが用いられ、特にピエゾ方式が好ましい。
(i)本発明で用いられるインクジェットプリント用インクの第一の態様は、インク中の固形分に対するC.I.P.R.(ピグメントレッド)254の含有量が16〜56質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.(ピグメントレッド)177の含有量が4〜14質量%であることを特徴とするインクジェットプリント用赤色インクである。
本発明で用いる顔料は、C.I.は、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists社発行)においてピグメント(Pigment)に分類されている化合物である。
また、本発明で用いられるインクジェットプリント用インクの第1の態様におけるインク中の固形分に対するC.I.P.R.254の含有量は、20〜40質量%であることが好ましく、24〜32質量%であることが特に好ましい。
一方、本発明で用いられるインクジェットプリント用インクの第1の態様におけるC.I.P.R .177の含有量は、5〜10質量%であることがより好ましく、6〜8質量%であることが特に好ましい。
(ii)本発明で用いられるインクジェットプリント用インクの第2の態様は、インク中の固形分に対するC.I.P.G.(ピグメントグリーン)36の含有量がC.I.P.G.36の場合14〜49質量%であり、インク中の固形分に対するC.I.P.Y.(ピグメントイエロー)150の含有量が6〜21質量%であることを特徴とするインクジェットプリント用緑色インクである。
また、本発明で用いられるインクジェットプリント用インクの第2の態様におけるインク中の固形分に対するC.I.P.G.36の含有量は、16〜42質量%であることが好ましく、21〜35質量%であることが特に好ましい。
一方、本発明で用いられるインクの第2の態様におけるインク中の固形分に対するC.I.P.Y.150の含有量は、7〜18質量%であることが好ましく、9〜15質量%であることが特に好ましい。
(iii)本発明で用いられるインクジェットプリント用インクの第3の態様は、インク中の固形分に対するC.I.P.B.(ピグメントブルー)15:6の含有量が19〜51質量%であり、インク中の固形分に対するC.I.P.V.(ピグメントバイオレット)23の含有量が1.0〜2.7質量%であることを特徴とするインクジェットプリント用青色インクである。
また、本発明で用いられるインクの第3の態様におけるインク中の固形分に対するC.I.P.B.15:6の含有量は、23〜43質量%であることが好ましく、25〜38質量%であることが特に好ましい。
一方、本発明で用いられるインクの第3の態様におけるインク中の固形分に対するC.I.P.V.23の含有量は、1.2〜2.3質量%であることがより好ましく、1.3〜2.0質量%であることが特に好ましい。
さらに、第1〜第3の態様において、インクジェットプリント用インク中の固形分量が50質量%以上であることが好ましい。
本発明で用いられるインクジェットプリント用インクは、上述のように、特定の顔料を特定量含有することにより、良好な色度を有する。また、ノートパソコン用ディスプレイやテレビモニター等の大画面の表示装置等に用いた場合であっても、高い色純度を実現することができる。
溶媒を含有するインクの場合、印写の際に、いくつかの液滴に分割されやすく、サテライトミストが発生し、所望の個所以外にも飛行し、混色が発生する。これに対し本発明では、予め硬化しない条件下で加熱処理することにより減容量(前加熱処理工程)し、引き続き熱により硬化(硬化工程)させる。溶媒を含まないので、前加熱処理工程では凹凸の発生を抑制したまま減容量できる。また引き続いての硬化工程では、予め減容量しているので揮発成分が無く、また、硬化後の体積収縮が小さいため、画素の有効範囲内で膜厚が均一となり、色の均一性、液晶層の厚さの均一性が得られる。
本発明のインクを用いて形成される色画素層等の塗布膜は、本発明のインクをインクジェット方式により形成されることが好ましい。
<カラーフィルタおよびその製造方法>
本発明製造されるカラーフィルタは、基板上に、レッド(R)画素、グリーン(G)画素、およびブルー(B)画素と、各画素を互いに離隔する濃色隔壁とを有し、濃色隔壁で取り囲まれた画素領域にインクジェットプリント法によりインク液滴を充填させて、予め硬化しない条件下で前加熱処理して減容量し、引き続き熱により硬化させることにより着色領域(色画素層)を設けて画素パターンを形成してなるものであり、レッド(R)画素を形成するためのインクとして上記の第1の態様のインクジェットプリント用赤色インクを用いる。グリーン(G)画素を形成するためのインクとして上記の第2の態様のインクジェットプリント用緑色インクを用いる。ブルー(B)画素を形成するためのインクとして上記の第3の態様のインクジェットプリント用緑色インクを用いる。
本発明製造されるカラーフィルタは、基板上に、レッド(R)画素、グリーン(G)画素、およびブルー(B)画素と、各画素を互いに離隔する濃色隔壁とを有し、濃色隔壁で取り囲まれた画素領域にインクジェットプリント法によりインク液滴を充填させて、予め硬化しない条件下で前加熱処理して減容量し、引き続き熱により硬化させることにより着色領域(色画素層)を設けて画素パターンを形成してなるものであり、レッド(R)画素を形成するためのインクとして上記の第1の態様のインクジェットプリント用赤色インクを用いる。グリーン(G)画素を形成するためのインクとして上記の第2の態様のインクジェットプリント用緑色インクを用いる。ブルー(B)画素を形成するためのインクとして上記の第3の態様のインクジェットプリント用緑色インクを用いる。
また、本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上に濃色隔壁を形成する工程と、該濃色隔壁により囲まれた画素領域にインクジェットプリント法によりインクを吹き付けることによって、前記画素領域にレッド(R)画素、グリーン(G)画素、およびブルー(B)画素を形成する。レッド(R)画素を形成するためのインクとして上記の第1の態様のインクジェットプリント用赤色インクを用いる。グリーン(G)画素を形成するためのインクとして上記の第2の態様のインクジェットプリント用緑色インクを用いる。ブルー(B)画素を形成するためのインクとして上記の第3の態様のインクジェットプリント用緑色インクを用いる。
さらに、形成された少なくとも1色の画素領域を光照射させることなく熱硬化させる工程や、必要に応じてベーク処理、撥インク処理する等の他の工程を設けて構成することができる。
・充填工程
充填工程は、濃色隔壁で囲まれた画素領域に、上記のインクジェットプリント用インク(R,G,B)をインクジェットプリント法で付与して着色領域を形成する。この着色領域は、カラーフィルタを構成するレッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)等の色画素層となるものである。
充填工程は、濃色隔壁で囲まれた画素領域に、上記のインクジェットプリント用インク(R,G,B)をインクジェットプリント法で付与して着色領域を形成する。この着色領域は、カラーフィルタを構成するレッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)等の色画素層となるものである。
着色領域の形成は、上記のようにして基板上に形成された濃色隔壁で取り囲まれた凹部に、着色画素(たとえばRGB3色の画素パターン)を形成するための着色液体組成物として、本発明のインクジェットプリント用インクを充填させて、少なくともレッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)の画素で構成されるように形成することができる。
本工程において、濃色隔壁で取り囲まれた画素領域に吐出する吐出量は、所望の色相、濃度が得るために適宜選択することが好ましい。
カラーフィルタパターンの形状については、特に限定はなく、ブラックマトリックス形状として一般的なストライプ状であっても、格子状であっても、さらにはデルタ配列状であってもよい。
インクジェットプリント法については、インクを熱硬化させる方法、光硬化させる方法、予め基板上に透明な受像層を形成しておいてから打滴する方法など、公知の方法を用いることができる。
インクジェットプリント法としては、帯電したインクを連続的に噴射し電場によって制御する方法、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法、インクを加熱しその発泡を利用して間欠的に噴射する方法等、各種の方法を採用できる。
インクジェットプリント用インクの射出条件としては、インクを40〜70℃に加熱し、インク粘度を下げて射出することが射出安定性の点で好ましい。インクジェットプリント用インクは、概して水性インクより粘度が高いため、温度変動による粘度変動幅が大きい。粘度変動はそのまま液滴サイズ、液滴射出速度に大きく影響を与え、画質劣化を起こしやすいため、インク温度をできるだけ一定に保つことが重要である。
インクジェットヘッド(以下、単にヘッドともいう。)には、公知のものを適用でき、コンティニアスタイプ、ドットオンデマンドタイプが使用可能である。ドットオンデマンドタイプのうち、サーマルヘッドでは、吐出のため、特開平9−323420号公報に記載されているような稼動弁を持つタイプが好ましい。ピエゾヘッドでは、たとえば、欧州特許A277,703号、欧州特許A278,590号などに記載されているヘッドを使うことができる。ヘッドはインクの温度が管理できるよう温調機能を持つものが好ましい。射出時の粘度は5〜25mPa・sとなるよう射出温度を設定し、粘度の変動幅が±5%以内になるようインク温度を制御することが好ましい。また、駆動周波数としては、1〜500kHzで稼動することが好ましい。
・前加熱処理工程
次に、充填工程以降に設けることができる工程について以下に説明する。
・前加熱処理工程
次に、充填工程以降に設けることができる工程について以下に説明する。
前加熱処理の方法としては、硬化しない条件であれば特に限定はないが、大気圧下、80℃以上の温度の部屋で10分以上熱処理してもよいし、大気圧下、80℃以上の温度の熱風で10分以上熱処理してもよいし、大気圧下、80℃以上の温度のホットプレートの上で10分以上熱処理してもよい。
・硬化工程
前加熱処理工程によって予め硬化しない条件下で加熱処理し減容量した後、引き続き熱による硬化を行う。
前加熱処理工程によって予め硬化しない条件下で加熱処理し減容量した後、引き続き熱による硬化を行う。
硬化工程では、レッド(R)、グリーン(G)、およびブルー(B)を含む各色のインクジェットプリント用インクを硬化させることにより、硬化した着色領域を形成することができる。硬化は、1色の着色領域を形成するごとに行なってもよいし、複数色の着色領域を形成した後に行なうようにしてもよい。
本発明で用いるR,G,Bのインクの硬化は、予め硬化しない条件下で加熱処理し減容量した後であれば、インクの持つ感光波長に対応する波長領域の活性エネルギー線を発するエネルギー源を用いて重合硬化を促進する露光処理を施し、引き続き熱により硬化させることも可能である。
エネルギー源としては、たとえば、400〜200nmの紫外線、遠紫外線、g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー光、ArFエキシマレーザー光、電子線、X線、分子線、又はイオンビームなど、既述の重合開始剤が感応するものを適宜選択して用いることができる。具体的には、250〜450nm、好ましくは365±20nmの波長領域に属する活性光線を発する光源、たとえば、LD、LED(発光ダイオード)、蛍光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、キセノンランプ、ケミカルランプなどを用いて好適に行なうことができる。好ましい光源には、LED、高圧水銀灯、メタルハライドランプが挙げられる。
活性エネルギー線の照射時間としては、重合性化合物と重合開始剤との組合せに応じて適宜設定することができるが、たとえば、照度20mW/cm2で露光する場合は、1〜750秒間とすることができる。
本発明で製造されるカラーフィルタの製造方法で形成される着色領域(着色層)のサイズとしては、50〜300μmが好ましく、70〜300μmがより好ましく、100〜300μmが特に好ましい。
このときの加熱温度および加熱時間は、着色液体組成物の組成や着色領域の厚みに依存するが、一般に充分な耐溶剤性、耐アルカリ性、および紫外線吸光度を確保する観点から、約120℃〜約250℃で約10分〜約120分間加熱することが好ましい。
本発明のインクをインクジェット付与して形成された着色領域(色画素層)の表面粗さ(Ra値)は5nm以下であるのが好ましく、より好ましくは4nm以下である。このRa値は、接触膜厚計(Tencor社製の触針式表面粗さ計P10)により測定されるものである。
・濃色隔壁を形成する工程
上記の充填工程および硬化工程を行なう前に、濃色隔壁を形成する形成工程を設ける。この形成工程は、濃色組成物を用いて濃色隔壁を形成するものである。
上記の充填工程および硬化工程を行なう前に、濃色隔壁を形成する形成工程を設ける。この形成工程は、濃色組成物を用いて濃色隔壁を形成するものである。
本発明において、濃色組成物とは、好ましくは光学濃度の高い組成物であり、好ましい
光学濃度は濃色隔壁を形成したときに、2.0〜10.0になるような光学濃度である。より好ましい光学濃度は2.5〜6.0であり、特に好ましくは3.0〜5.0である。
光学濃度は濃色隔壁を形成したときに、2.0〜10.0になるような光学濃度である。より好ましい光学濃度は2.5〜6.0であり、特に好ましくは3.0〜5.0である。
また、濃色組成物および後述する感光性樹脂層は、後述のように好ましくは光開始系で硬化させるときには、露光波長(一般には紫外域)に対する光学濃度も重要であり、値としては2.0〜10.0が好ましく、より好ましくは2.5〜6.0 であり、最も好ましくは3.0〜5.0である。前記範囲内であると、重合硬化が良好になり、所望形状の濃色離画壁を形成することができる。濃色の性質は、後述する染料、顔料などの各種色材又は各形態の炭素あるいはこれらの組合せからなる材料を用いて付与することができ、黒色が最も多い。
濃色組成物は、色材と重合開始系と重合性化合物とを少なくとも用いて構成することができ、前記重合開始系としては、熱開始剤を用いる熱開始系、光開始剤を用いる光開始系が一般に挙げられるが、光開始系で構成されるのが好ましい。
光開始系による場合、本発明におけるカラーフィルタを構成する濃色隔壁の形成は、たとえば、上記の充填工程および硬化工程を行なう前に、基板の少なくとも一方に濃色組成物を用いて感光性樹脂層を形成し、形成された感光性樹脂層を(好ましくは貧酸素条件下で)パターン状に露光し、現像することにより好適に行なうことができる。濃色離画壁は、既述のように、本発明のインクジェットプリント用インクによる液滴をインクジェットプリント法で打滴して形成される着色領域を離隔する濃色隔壁パターンである。また、濃色離画壁形成工程において少なくとも感光性樹脂層を形成、露光した後には、必要に応じてベーク処理する、撥インク処理する等の他の工程を設けることができる。
以下、重合開始系として光開始系を用いて構成された場合を中心に説明する。
[感光性樹脂層の形成]
感光性樹脂層は、公知の材料、公知の方法により形成することができる。
[感光性樹脂層の形成]
感光性樹脂層は、公知の材料、公知の方法により形成することができる。
感光性樹脂層を塗布形成する方法(塗布法)による場合、塗布は、液を吐出する部分にスリット状の穴を有するスリット状ノズル又はスリットコーターを用いて行なうことが好ましい。具体的には、特開2004−89851号公報、特開2004−17043号公報、特開2003−170098号公報、特開2003−164787号公報、特開2003−10767号公報、特開2002−79163号公報、特開2001−310147号公報等に記載のスリット状ノズル、およびスリットコーターが好適に用いることができる。その他の例として、スピナー、ホワイラー、ローラーコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、ワイヤーバーコーター、エクストルーダー等の塗布機を用いて行なうようにしてもよい。
塗布法による場合には、基板上に濃色組成物を用いて感光性樹脂層を塗布形成する工程を設け、後述するように、塗布形成された感光性樹脂層を、好ましくは貧酸素条件(たとえば、感光性樹脂層上にさらに酸素遮断層を塗布形成し該酸素遮断層を介して、あるいは不活性ガス雰囲気又は減圧条件にして露光し、現像してパターニングすることによって濃色隔壁を形成する。酸素遮断層は、後述の感光性転写材料に酸素遮断層と同様に構成することができる。露光、現像の詳細については後述する。
転写法による場合、後述する感光性転写材料を用い、仮支持体上に膜状に形成された感光性樹脂層を基板面に加熱および/又は加圧したローラー又は平板で圧着又は加熱圧着することによって貼り付け(ラミネート)、仮支持体を残したまま貧酸素条件下で前記感光性樹脂層を、あるいはさらに仮支持体を剥離して感光性樹脂層を転写し、転写形成された前記感光性樹脂層を、好ましくは貧酸素条件(たとえば、感光性樹脂層上に設けられた酸素遮断層を介して)にして露光し、現像してパターニングすることにより濃色隔壁を形成する。露光、現像の詳細については後述する。
ラミネートは、具体的には、特開平7−110575号公報、特開平11−77942号公報、特開2000−334836号公報、特開2002−148794号公報に記載のラミネータおよびラミネート方法により行なえる。なお、感光性転写材料および転写法による転写に関する詳細については後述する。
感光性樹脂層の層厚としては、濃色組成物の固形分および形成する濃色隔壁の高さに依存し、特に限定されるものではないが、一般に、1.5〜5μmが好ましく、1.8〜3.0μmがさらにより好ましい。
高さが前記範囲内であると、既述のようにインクジェット法で着色領域を打滴形成する際に、インクが濃色隔壁を乗り越えにくく、インクの滲みやはみ出し、隣接する画素パターン間での混色および画素パターン中の白抜けなどを防いで、色相が良好で表示品位の高いカラーフィルタを形成するのに有効である。
本発明における濃色隔壁の幅としては、基板の法線方向と直交する方向における幅で5.0μm以上50μm以下であることが好ましい。
[その他の工程]
本発明のカラーフィルタの製造方法には、形成された濃色隔壁および着色領域をさらに加熱(ベーク)して硬化させるベーク工程や、上記の濃色隔壁の形成後であって着色領域形成工程前に基板上の濃色隔壁に撥インク処理を施す工程、オーバーコート(OC)層を形成するOC工程、等の他の工程を設けてもよい。
本発明のカラーフィルタの製造方法には、形成された濃色隔壁および着色領域をさらに加熱(ベーク)して硬化させるベーク工程や、上記の濃色隔壁の形成後であって着色領域形成工程前に基板上の濃色隔壁に撥インク処理を施す工程、オーバーコート(OC)層を形成するOC工程、等の他の工程を設けてもよい。
(ポスト露光)
現像と熱処理の間に、ポスト露光(再露光ともいう)を実施すると、濃色隔壁の断面形状のコントロール、濃色隔壁の硬度のコントロール、濃色隔壁の表面凹凸のコントロール、濃色隔壁の膜減りのコントロールなどの観点で好ましい。ポスト露光に用いる光源としては、特開2005−3861号公報の段落[0074]に記載の超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が挙げられる。ポスト露光は、超高圧水銀灯やメタルハライド等の光源からの光を、露光マスクなどを介さず直接基板に照射する事が、設備の簡素化と省電力の観点で好ましい。必要に応じて、両面から実施する。また、露光量も、上面を100〜2000mJ/cm2、下面を100〜2000mJ/cm2の範囲で、上記コントロール目的に応じ、適宜調整する。
現像と熱処理の間に、ポスト露光(再露光ともいう)を実施すると、濃色隔壁の断面形状のコントロール、濃色隔壁の硬度のコントロール、濃色隔壁の表面凹凸のコントロール、濃色隔壁の膜減りのコントロールなどの観点で好ましい。ポスト露光に用いる光源としては、特開2005−3861号公報の段落[0074]に記載の超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が挙げられる。ポスト露光は、超高圧水銀灯やメタルハライド等の光源からの光を、露光マスクなどを介さず直接基板に照射する事が、設備の簡素化と省電力の観点で好ましい。必要に応じて、両面から実施する。また、露光量も、上面を100〜2000mJ/cm2、下面を100〜2000mJ/cm2の範囲で、上記コントロール目的に応じ、適宜調整する。
(熱処理)
熱処理(ポストベークとも言う。)により本発明の感光性樹脂層に含まれるモノマーや架橋剤などを反応させて、濃色隔壁の硬度を確保することができる。熱処理の温度は、150℃〜250℃の範囲が好ましい。150℃未満では硬度が不十分となり、250℃より高いと樹脂が着色し色純度が悪くなる。熱処理の時間は、10〜150分間が好ましい。10分間未満では、硬度が不足し、150分間より長いと、樹脂が着色し色純度が悪くなる。また熱処理は、色によって変えても良い。また、前述のインクジェットプリント法により全部の色を形成後、さらに最終の熱処理を行って硬度を安定化させてもよい。その場合、高めの温度(たとえば240℃)で実施すると硬度の点で好ましい。
熱処理(ポストベークとも言う。)により本発明の感光性樹脂層に含まれるモノマーや架橋剤などを反応させて、濃色隔壁の硬度を確保することができる。熱処理の温度は、150℃〜250℃の範囲が好ましい。150℃未満では硬度が不十分となり、250℃より高いと樹脂が着色し色純度が悪くなる。熱処理の時間は、10〜150分間が好ましい。10分間未満では、硬度が不足し、150分間より長いと、樹脂が着色し色純度が悪くなる。また熱処理は、色によって変えても良い。また、前述のインクジェットプリント法により全部の色を形成後、さらに最終の熱処理を行って硬度を安定化させてもよい。その場合、高めの温度(たとえば240℃)で実施すると硬度の点で好ましい。
撥インク処理については、たとえば、(1)撥インク性物質を濃色隔壁に練りこむ方法(たとえば、特開2005−36160号公報参照)、(2)撥インク層を新たに設ける方法(たとえば、特開平5−241011号公報参照)、(3)プラズマ処理により撥インク性を付与する方法(たとえば、特開2002−62420号公報参照)、(4)濃色隔壁の壁上面に撥インク材料を塗布する方法(たとえば、特開平10−123500号公報参照)、などが挙げられ、特に(3)基板上に形成された濃色隔壁にプラズマによる撥インク化処理を施す方法が好ましい。
上記のように着色領域(着色画素)および濃色隔壁を形成してカラーフィルタを作製した後には、耐性向上の目的で、着色領域および濃色濃色隔壁の全面を覆うようにしてオーバーコート層を形成することができる。
本発明のカラーフィルタは、上記の本発明のカラーフィルタの製造方法により作製されたものであり、たとえば、テレビ、パーソナルコンピュータ、液晶プロジェクター、ゲーム機、携帯電話などの携帯端末、デジタルカメラ、カーナビなどの用途に特に制限なく好適に適用できる。
<表示装置>
本発明の表示装置としては上記の本発明のカラーフィルタを備えるものであれば、特に限定するものではなく、液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、EL表示装置、CRT表示装置などの表示装置などを言う。表示装置の定義や各表示装置の説明はたとえば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、株式会社工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書株式会社平成元年発行)」などに記載されている。
本発明の表示装置としては上記の本発明のカラーフィルタを備えるものであれば、特に限定するものではなく、液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、EL表示装置、CRT表示装置などの表示装置などを言う。表示装置の定義や各表示装置の説明はたとえば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、株式会社工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書株式会社平成元年発行)」などに記載されている。
本発明の表示装置のうち、液晶表示装置は特に好ましい。液晶表示装置についてはたとえば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田 龍男編集、株式会社工業調査会 1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、たとえば上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。本発明はこれらのなかで特にカラーTFT方式の液晶表示装置に対して有効である。カラーTFT方式の液晶表示装置についてはたとえば「カラーTFT液晶ディスプレイ(共立出版株式会社1996年発行)」に記載されている。さらに本発明はもちろんIPSなどの横電界駆動方式、MVAなどの画素分割方式などの視野角が拡大された液晶表示装置にも適用できる。これらの方式についてはたとえば「EL、PDP、LCDディスプレイ−技術と市場の最新動向−(東レリサーチセンター調査研究部門 2001年発行)」の43ページに記載されている。
液晶表示装置はカラーフィルタ以外に電極基板、偏光フィルム、位相差フィルム、バックライト、スペーサ、視野角保障フィルムなどさまざまな部材から構成される。本発明のブラックマトリックスはこれらの公知の部材で構成される液晶表示装置に適用することができる。これらの部材についてはたとえば「’94液晶ディスプレイ周辺材料・ケミカルズの市場(島 健太郎 株式会社シーエムシー 1994年発行 )」、「2003液晶関連市場の現状と将来展望(下巻)(表 良吉 株式会社富士キメラ総研 2003年発行)」に記載されている。
本発明の表示装置は、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liqud Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、HAN(Hybrid Aligned Nematic)、GH(Guest Host)のような様々な表示モードが採用できる。前述したようなカラーフィルタを用いることを特徴とし、これにより、テレビ、モニターに搭載したときに表示ムラが無く、広い色再現域と高コントラスト比を有することができ、ノートパソコン用ディスプレイやテレビモニター等の大画面の表示装置等にも好適に用いることができる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、機器、操作等は本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
[実施例1]
(ブラックマトリクスの形成)
外形寸法が370mm×470mmで厚さが0.5mmのコーニング社製の液晶用透明ガラス基板「イーグル2000」(商品名)上に、住友化学社製のネガ型樹脂ブラックマトリクス材料「TK-41」(商品名)をスピンコートし、90℃で110秒間のプリベークを行った後、パターンマスクを介して露光量100mJ/cm2でパターンニング露光した。その後、0.5重量%水酸化カリウム(KOH)水溶液からなる現像液を用いて温度24℃で現像し、ブラックマトリクスパターンを形成した。さらに、230℃で20分間ポストベークを行うことで、膜厚が2μmの遮光部が形成されたブラックマトリクス基板を得た。
(ブラックマトリクスの形成)
外形寸法が370mm×470mmで厚さが0.5mmのコーニング社製の液晶用透明ガラス基板「イーグル2000」(商品名)上に、住友化学社製のネガ型樹脂ブラックマトリクス材料「TK-41」(商品名)をスピンコートし、90℃で110秒間のプリベークを行った後、パターンマスクを介して露光量100mJ/cm2でパターンニング露光した。その後、0.5重量%水酸化カリウム(KOH)水溶液からなる現像液を用いて温度24℃で現像し、ブラックマトリクスパターンを形成した。さらに、230℃で20分間ポストベークを行うことで、膜厚が2μmの遮光部が形成されたブラックマトリクス基板を得た。
[インクジェットプリント用インクの調製]
・インク液の調製
下記の表1に示す組成で、赤色インクR1、緑色インクG1、青色インクB1を調製した。
・インク液の調製
下記の表1に示す組成で、赤色インクR1、緑色インクG1、青色インクB1を調製した。
[インクジェットプリント]
上記で得られたインクR1、G1、B1をピエゾ方式のヘッドを用いて濃色隔壁に囲まれた凹部に、下記のように打滴を行った。
上記で得られたインクR1、G1、B1をピエゾ方式のヘッドを用いて濃色隔壁に囲まれた凹部に、下記のように打滴を行った。
ヘッドは25.4mmあたり150のノズル密度で、318ノズルを有しており、これを2個ノズル列方向にノズル間隔の1/2ずらして固定することにより、基板上にはノズル配列方向に25.4mmあたり300滴打滴される。ヘッドおよびインクは、ヘッド内に温水を循環させることにより吐出部分近辺が50±0.5℃となるように制御されている。
ヘッドからのインク吐出は、ヘッドに付与されるピエゾ駆動信号により制御され、一滴あたり6〜42plの吐出が可能であって、本実施例ではヘッドの下1m mの位置でガラス基板が搬送されながらヘッドより打滴される。搬送速度は50〜200mm/sの範囲で設定可能である。またピエゾ駆動周波数は最大4.6KHzまでが可能であって、これらの設定により打滴量を制御することができる。
本実施例では、R、G、Bそれぞれ、顔料の塗布量が、1.1、1.6、0.7g/m2となるように、搬送速度、駆動周波数を制御し、所望するR、G、Bに対応する画素領域にR、G、Bの各インクを打滴した。
打滴されたインクは、まず80℃で30秒ホットプレート上で加熱して減容量して、230℃のオーブン中で320分間ベーク処理することにより、硬化させた。
・カラーフィルタを搭載した液晶表示装置の作製
以下に示す手順により、液晶表示装置を作製し、上記の実施例で作製したカラーフィルタを評価した。
・カラーフィルタを搭載した液晶表示装置の作製
以下に示す手順により、液晶表示装置を作製し、上記の実施例で作製したカラーフィルタを評価した。
(ITO電極の形成)
実施例1のカラーフィルタが形成されたガラス基板をスパッタ装置に入れて、100℃で1300Å厚さのITO(インヂウム錫酸化物)を全面真空蒸着した後、240℃で90分間アニールしてITOを結晶化し、ITO透明電極を形成した。
実施例1のカラーフィルタが形成されたガラス基板をスパッタ装置に入れて、100℃で1300Å厚さのITO(インヂウム錫酸化物)を全面真空蒸着した後、240℃で90分間アニールしてITOを結晶化し、ITO透明電極を形成した。
(スペーサの形成)
特開2004−240335号公報の実施例1に記載のスペーサ形成方法と同様の方法でスペーサを形成した。
特開2004−240335号公報の実施例1に記載のスペーサ形成方法と同様の方法でスペーサを形成した。
(液晶配向制御用突起の形成)
下記のポジ型感光性樹脂層用塗布液を用いて、前記スペーサを形成したITO透明電極上に液晶配向制御用突起を形成した。但し、露光、現像、および、ベーク工程は、以下の方法を用いた。
下記のポジ型感光性樹脂層用塗布液を用いて、前記スペーサを形成したITO透明電極上に液晶配向制御用突起を形成した。但し、露光、現像、および、ベーク工程は、以下の方法を用いた。
所定のフォトマスクが感光性樹脂層の表面から100μmの距離となるようにプロキシミティ露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング株式会社製)を配置し、該フォトマスクを介して超高圧水銀灯により照射エネルギー150mJ/cm2でプロキシミティ露光した。
続いて、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を、シャワー式現像装置にて33℃で30秒間基板に噴霧しながら現像した。こうして、感光性樹脂層の不要部(露光部)を現像除去することにより、カラーフィルタ側基板上に、所望の形状にパターニングされた感光性樹脂層よりなる液晶配向制御用突起が形成された液晶表示装置用基板を得た。
次いで、該液晶配向制御用突起が形成された液晶表示装置用基板を230℃下で30分間ベークすることにより、液晶表示装置用基板上に硬化された液晶配向制御用突起を形成した。
<ポジ型感光性樹脂層用塗布液処方>
・ポジ型レジスト液(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製
FH−2413F) …53.3質量部
・メチルエチルケトン …46.7質量部
・メガファックF−780F(大日本インキ化学工業株式会社製) …0.04質量部
(液晶表示装置の作製)
上記で得られた液晶表示装置用基板上にさらにポリイミドよりなる配向膜を設けた。
・ポジ型レジスト液(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製
FH−2413F) …53.3質量部
・メチルエチルケトン …46.7質量部
・メガファックF−780F(大日本インキ化学工業株式会社製) …0.04質量部
(液晶表示装置の作製)
上記で得られた液晶表示装置用基板上にさらにポリイミドよりなる配向膜を設けた。
その後、カラーフィルタの画素群を取り囲むように周囲に設けられたブラックマトリックス外枠に相当する位置にエポキシ樹脂のシール剤を印刷すると共に、MVAモード用液晶を滴下し、対向基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板を熱処理してシール剤を硬
化させた。このようにして得た液晶セルの両面に、株式会社サンリツ製の偏光板HLC2−2518を貼り付けた。次いで、3波長冷陰極管光源(東芝ライテック株式会社製FWL18EX−N)のバックライトを構成し、前記偏光板が設けられた液晶セルの背面となる側に配置し、液晶表示装置とした。
化させた。このようにして得た液晶セルの両面に、株式会社サンリツ製の偏光板HLC2−2518を貼り付けた。次いで、3波長冷陰極管光源(東芝ライテック株式会社製FWL18EX−N)のバックライトを構成し、前記偏光板が設けられた液晶セルの背面となる側に配置し、液晶表示装置とした。
[比較例1]
・インク液の調製
下記の表2に示す組成で、赤色インクR2、緑色インクG2、青色インクB2を調製した。
・インク液の調製
下記の表2に示す組成で、赤色インクR2、緑色インクG2、青色インクB2を調製した。
実施例1において用いたインクR1、G1、B1を、表2に示すインクR2、G2、B2にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様の方法で液晶表示装置を作製した。
実施例1および比較例1で得られたカラーフィルタおよび液晶表示装置について、下記の評価を行った。その結果を表3に示す。
実施例1では、画素内の凹凸差が0.1〜0.2μmと小さなカラーフィルタが得られた。これに対して、比較例1では、画素内の凹凸差が0.3〜0.4μmであった。
液晶表示装置を白表示した場合と黒表示した場合の表示ムラを調べ、以下の基準で評価
した。
○:白表示、黒表示ともムラ無し。
×:白表示、黒表示ともムラが見られる。
した。
○:白表示、黒表示ともムラ無し。
×:白表示、黒表示ともムラが見られる。
得られた液晶表示装置をR、G、Bそれぞれ単色表示した場合の色度(NTSC比、色調)を測定した。色度の測定には色彩輝度計株式会社トプコン製BM−5を用いた。
この色度測定は、周囲からの入射光がない状態で色彩輝度計をディスプレイの中心に対して法線方向に配置し、観測距離は50cmとした。色再現範囲は、赤、緑、青の画素から放射される光の色で決まり、それぞれの画素のCIE XYZ表色系における色度点を(xR、yR)、(xG、yG)、(xB、yB)としたとき、x−y色度図上のこれらの三点で囲まれる三角形の面積で表される。即ち、この三角形の面積が大きいほど鮮やかなカラー画像が再現できることになる。この三角形の面積は、通常、アメリカNational Television System Committee(NTSC)により定められた標準方式の3原色、赤(0.67、0.33)、緑(0.21、0.71)、青(0.14,0.08)の三点で形成される三角形を基準として、この三角形の面積に対する比(単位%、以下「NTSC比」と略す。)として表現される。この値は一般のノートパソコンで40〜50%程度、デスクトップパソコン用モニターで50〜60%、現行液晶テレビで70%程度である。
近年、液晶表示素子の色再現性をさらに広め、より鮮やかなカラー画像を表現できるカラー液晶表示素子に対する要望が強くなっている。具体的には、NTSC比で80%以上の高色純度ディスプレイが要望されている。本評価では80%以上を○とし、80%未満を×とした。
さらに、表示パネルのコントラストと表示画像の鮮やかさについても評価した。
さらに、表示パネルのコントラストと表示画像の鮮やかさについても評価した。
・判定
上記の評価より、カラーフィルタおよび液晶表示装置の総合的な判定を、以下の基準で行った。
上記の評価より、カラーフィルタおよび液晶表示装置の総合的な判定を、以下の基準で行った。
○:評価がいずれも○である。
×:評価に×がある。
総合判定では、実施例1は、○で良好であり、比較例1は、×であった。
×:評価に×がある。
総合判定では、実施例1は、○で良好であり、比較例1は、×であった。
Claims (2)
- 基板上に、赤色、緑色および青色の色画素層と、隣接する色画素層間に位置する隔壁とを有する表示用カラーフィルタの製造方法であって、
基板上に前記隔壁を形成する形成工程と、
インクジェットプリント方式により、前記隔壁で囲まれた画素領域にインクジェットプリント用インクを充填する充填工程と、
充填されたインクジェットプリント用インクを予め硬化させない条件下で加熱処理して減容量する前加熱処理工程と、
前加熱処理工程に引き続いて熱により充填されたインクジェットプリント用インクを硬化させる硬化工程とを含み、
色画素層は、少なくとも着色剤、分散剤、架橋性化合物および重合開始剤を含み、溶媒を含まないインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
赤色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.R.254および顔料C.I.P.R.177を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.254の含有量が16〜56質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.R.177の含有量が4〜14質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
緑色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.G.36および顔料C.I.P.Y.150を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.G.36の含有量が14〜49質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.Y.150の含有量が6〜21質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成され、
青色の色画素層は、前記着色剤として、顔料C.I.P.B.15:6および顔料C.I.P.V.23を含み、インク中の固形分に対する前記C.I.P.B.15:6の含有量が19〜51質量%であり、インク中の固形分に対する前記C.I.P.V.23の含有量が1.0〜2.7質量%であるインクジェットプリント用インクを用いて形成されることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - インクジェットプリント用インク中の固形分量が50質量%以上であるインクジェットプリント用インクを用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタの製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008094417A JP2009244817A (ja) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | カラーフィルタの製造方法 |
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- 2008-03-31 JP JP2008094417A patent/JP2009244817A/ja active Pending
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