JP2013238628A - インクジェット印刷法を用いたカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】少ない工程でありながら高い精度を保った、低コストかつ高品質なカラーフィルタを提供すること。
【解決手段】基材、インク受容層、着色層およびアライメントマークを有するカラーフィルタであって、前記基材のいずれか１方の面に前記インク受容層を有し、前記インク受容層上に前記着色層と前記アライメントマークを有し、前記着色層および前記アライメントマークがインクジェット印刷法により形成されることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インクジェット印刷法を用いたカラーフィルタに関し、特に、アライメントマーク形成と着色層形成をインクジェット印刷法により同一工程内にて行うディスプレイ用カラーフィルタに関する。

ディスプレイのカラー化を行う場合、一般的にカラーフィルタを用いることが多い。

ディスプレイに用いられる場合、カラーフィルタ基板を電極基板と貼り合わせる工程が必要となる。貼り合わせはアライメントマークを基準としてなされるため、位置精度の高いアライメントマークが必要となる。

前記アライメントマークの形成は、一般的にフォトリソ法でなされることが多い。例えば、カラーフィルタ基板においてはブラックマトリクスの形成時、電極基板においてはゲート電極の形成時のフォトリソ工程にて、一括でアライメントマーク形成も行われている。一括でアライメントマークが形成されるためアライメントマーク作製工程を短縮でき、フォトリソ工程によりアライメントマークが形成されるため高い位置精度も得られる。

しかし、例えば反射型ディスプレイ用カラーフィルタの製造においては、光量確保の点からブラックマトリクスを設けないことも多い。その場合、インク受容層上に着色層をインクジェット印刷法等により形成することになる。しかし、インク受容層のフォトリソ工程への耐性が低い為にフォトリソ工程によりアライメントマーク形成を形成する場合には、インク受容層の形成前にアライメントマークの形成を行う必要がある。その場合には、基材側からみて、アライメントマーク上にインク受容層が形成されるためアライメントマークの輪郭がぼやけ上記のような高い位置精度といった効果は得られない。また、その場合には、アライメントマーク形成の為のみにフォトリソ工程やラミネート工程を実施する必要があり、ブラックマトリックスと一括でアライメントマーク形成も行われることによるアライメントマーク作成工程の短縮といった効果も得られない。

また、受容層形成前にアライメントマーク形成工程を設けた場合には、アライメントマークの形成工程から着色層の形成工程の間にインク受容層の乾燥のための加熱工程が設けられることとなる。上記の場合においては、乾燥工程によるフィルム基材の伸縮によりアライメントマークと着色層間の距離の再現性に乏しくなり高い位置精度が得られないとの不都合も生じる。

前記課題への対策として、特許文献１にはフォトリソ工程によらないアライメントマークの形成方法が提案されている。しかし、必要な加工部の小範囲のみを対象とする点で優れているが、単独の工程である点と専用の加工装置が必要という点においてコスト面で不利である。

特開２００３−２４８２０７

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その課題とするところは、より少ない工程でアライメントマークの位置精度に優れたカラーフィルタを提供するものである。

請求項１に記載の発明は、基材、インク受容層、着色層およびアライメントマークを有するカラーフィルタであって、前記基材のいずれか１方の面に前記インク受容層を有し、前記インク受容層上に前記着色層と前記アライメントマークを有し、前記着色層および前記アライメントマークがインクジェット印刷法により形成されることを特徴とするカラーフィルタである。

請求項２に記載の発明は、前記アライメントマークが、Ｂｌｕｅ顔料インクもしくはＲｅｄ顔料インクにより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である。

請求項３に記載の発明は、前記アライメントマークが、Ｂｌｕｅ顔料インクにより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である。

請求項４に記載の発明は、前記アライメントマークが、インクジェット印刷法により着色層を形成する一連の工程の中で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である。

本発明によれば、少ない工程でありながらアライメントマークの高い位置精度を保った、低コストかつ高品質なカラーフィルタを提供できる。

請求項１に記載の発明によれば、インクジェット印刷法による塗工のみでアライメントマーク形成および着色層の形成が行えるため、カラーフィルタの製造工程を短縮することができる。さらに、上記発明によれば、フォトリソ工程によりアライメントマークを形成する場合と異なり、インク受容層上にアライメントマークを形成することが可能となり視認性に優れるため、また、アライメントマークの形成工程と着色層の形成工程の間に加熱工程を設ける必要がなくフィルム基材の伸縮を防ぐことができるため高い位置精度を担保することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、アライメントマーク形成と着色層形成とに使用するインクを同一のものとでき、材料費等を低減できる。更に、Ｂｌｕｅ顔料インクもしくはＲｅｄ顔料インクを用いることで、Ｇｒｅｅｎ顔料インクを用いた場合よりも非着色部との高いコントラスト比により良好なアライメントマーク検出感度を得ることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、Ｂｌｕｅ顔料インクを用いることで、非着色部との高いコントラスト比により、Ｒｅｄ顔料インクおよびＧｒｅｅｎ顔料インクに比べ更に良好なアライメントマーク検出感度を得ることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、インクジェット印刷法により着色層を形成する一連の工程内でアライメントマークが形成される為、工程や設備を簡略化できる。更に、アライメントマーク形成後、着色層形成までに加熱工程を含まない為、熱伸縮による位置精度悪化を防ぐことができる。この点は、伸縮による影響が大きいフィルム基材を用いた場合で特に効果が高い。更に、アライメントマーク位置に合わせて着色層形成の軸を調整するという作業が不要となり、軸調整起因の精度悪化を軽減できる。

本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板の断面図 本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板の平面図 本発明の一実施形態によるアライメントマーク形状の説明図

本発明の一実施形態によるカラーフィルタについて図１乃至図３を用いて説明する。

図１、図２は、それぞれ本発明の一実施の形態に係わるカラーフィルタ基板の断面図と平面図である。

図１に示すカラーフィルタは、基材１とインク受容層２とアライメントマーク３と着色層４と、からなる。

前記基材１は任意のものであって良いが、ガラス基板やフィルム基板のように透明かつ平面状のものが好ましい。

前記インク受容層２は、樹脂を含む受容層形成用塗液をダイコートにより基板へ塗布することにより乾燥膜厚３〜１０ｕｍになるよう形成される。また前記塗液材料には、ウレタン樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂、ビニルアルコール樹脂等を用いることができるが、透明性・受容性能・諸耐性等の性能を満たすならばこの限りではない。また塗布方法には、スピンコート・バーコート等も用いることができるが、所望の膜厚を得られるならばこの限りではない。

前記アライメントマーク３は、前記インク受容層２上にインクジェット印刷法にてインクを塗工し形成される。前記インクには、インクジェット印刷法にて吐出可能なものであれば用いることができるが、必要部材削減の観点から着色層形成に用いるインクと同一のものが好ましい。また、アライメントマーク検出の観点から非着色部との境界が明確なもの、例えばＲｅｄ顔料インクや特にＢｌｕｅ顔料インクを用いるのが好ましい。

図２は、本発明の一実施形態によるアライメントマーク形状の一例である。

図２に示すアライメントマーク群は、いずれも構成の最小単位を円形ドットとするものである。アライメントマークの認識精度を維持するために、似た周辺部と誤認識し易い形状や、極端に複雑な形状は好ましくない。形状は塗工用画像データにて任意に変更可能である。

円形ドットの直径Ｌとインク吐出量Ｖは、吐出液滴数と塗工繰り返し回数で調整が可能であるが、一つの円形ドットに対する吐出インク量Ｖが３ｐｌ≦Ｖ≦２００ｐｌ、直径Ｌが１０μｍ≦Ｌ≦２００μｍとなるようにしなければならない。この範囲を逸脱した場合は円形ドット形状の維持が困難になる。これは吐出インク量が多くなると塗工液滴の表面張力による形状維持が困難になるためと、ドット直径即ち円周が広がると均一な濡れ広がりが困難になるためである。最小調整単位はインクジェットヘッドの精細度に依存する。必要に応じて３ｐｌ単位や６ｐｌ単位などが選択できる。

図３に示すカラーフィルタにおいて、前記アライメントマーク３は基板１上辺両端付近に形成される。アライメントマーク同士は検出に支障が出ない程度離れていれば良いが、より離れていた方が好ましい。また、貼り合わせ精度を高めるために、例えば４隅に形成しても良い。

前記着色層４は、前記インク受容層２上にインクジェット印刷法にてインクを塗工し形成される。前記インクには、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３色を用いることが好ましいが、色種や色数を限定するものではない。例えば、Ｒｅｄ、Ｂｌｕｅの２色でも構わない。また、顔料については、Ｂｌｕｅ顔料インクもしくはＲｅｄ顔料インクを用いることでＧｒｅｅｎ顔料インクを用いた場合よりも非着色部分との高いコントラスト比により良好なアライメントマークの検出感度を得ることができる。Ｂｌｕｅ顔料インクを用いることで、非着色部との高いコントラスト比により、Ｒｅｄ顔料インクもしくはＧｒｅｅｎ顔料インクに比べさらに良好なアライメントマークの検出感度を

前記アライメントマーク３と着色層４の形成は、前記基材１を固定した後、固定を解除するまでに完了しなければならない。これは本発明が前記アライメントマーク３と着色層４の形成を同一環境・条件下で行うことで、精度を保っているためである。

実施例として、インクジェット印刷法にて形成されたアライメントマークおよびカラーフィルタについて説明する。

基材として２１０ｍｍ×２９７ｍｍ、Ａ４サイズの透明ガラス基板を用いた。

前記ガラス基板上にインク受容層を形成した。インク受容層の材料としては、ウレタン系樹脂、トルエン、水、ＩＰＡの混合物を用い、ダイコーターにて乾燥膜厚７〜９μｍとなるように塗工した。

前記インク受容層付き基板をインクジェット塗工装置に置き、アライメントマークをインクジェット印刷法にて形成した。アライメントマークと着色層それぞれに別の塗工用画像データを用い塗工は分けて行った。インクの材料としては、Ｂｌｕｅ顔料分散液、アクリル樹脂、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの１：１：３混合液を用いた。アライメントマーク形状としては、円形ドットを正方四つ角に配置した図３（ｂ）の形状を用いた。

塗工条件としては、インク吐出量を１２ｐｌとし、円形ドット直径が６０μｍになるように塗工した。また、ヘッドユニットとステージ部の距離を８００μｍとし、相対速度を０ｍｍ／ｓｅｃとした。

前記アライメントマーク形成位置から所定の座標を移動し、着色層をインクジェット印刷法にて形成した。Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３色と無着色部分の計４画素を格子パターンとなるように繰り返し配置した。各着色画素は１７０μｍ×１７０μｍとなるようにインク吐出量を調整し塗工した。また、ヘッドユニットとステージ部の距離を１０００μｍとし、相対速度を９０ｍｍ／ｓｅｃとした。

前記基板をクリーンオーブンにて８０度３分加熱乾燥させ、カラーフィルタを作製した。

前記工程にて作製したカラーフィルタは、アライメントマークと着色画素を同一工程にて形成するため、工程を分けた場合に生じる精度低下を含まない。即ち、前工程の軸読み取り精度と現工程の軸合わせ精度の影響である。従って、本発明によるところのカラーフィルタに係る精度影響は、インクジェット印刷法の塗工精度のみとなる。

これにより、実施例に記載のカラーフィルタを得た。

前記カラーフィルタと電極基板を貼り合わせ表示体を得た後も、アライメントマーク形成部の断面を光学顕微鏡などで観察すれば、受容層の侵食で生じる凹形状が観察でき、インクジェット印刷法で形成したかが判別できる。

１…基材
２…インク受容層
３…アライメントマーク
４…着色層

Claims (4)

1. 基材、インク受容層、着色層およびアライメントマークを有するカラーフィルタであって、前記基材のいずれか１方の面に前記インク受容層を有し、前記インク受容層上に前記着色層と前記アライメントマークを有し、前記着色層および前記アライメントマークがインクジェット印刷法により形成されることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 前記アライメントマークが、Ｂｌｕｅ顔料インクもしくはＲｅｄ顔料インクにより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。
3. 前記アライメントマークが、Ｂｌｕｅ顔料インクにより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。
4. 前記アライメントマークが、インクジェット印刷法により着色層を形成する一連の工程の中で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。

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