JP4385641B2 - Manufacturing method of color filter - Google Patents

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JP4385641B2 JP2003131174A JP2003131174A JP4385641B2 JP 4385641 B2 JP4385641 B2 JP 4385641B2 JP 2003131174 A JP2003131174 A JP 2003131174A JP 2003131174 A JP2003131174 A JP 2003131174A JP 4385641 B2 JP4385641 B2 JP 4385641B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー表示装置等に用いられるカラーフィルタ基板、カラーフィルタ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、カラー液晶ディスプレイ等のカラー表示装置に使用されるカラーフィルタ基板の簡便な作製方法として、インクジェット方式が提案されている。
【0003】
インクジェット方式を用いたカラーフィルタ基板の製造方法においては、ガラス基板上の所望する着色領域外へのインクの広がりを防止するため、予めフッ酸系撥水・撥油剤を含有させたブラックマトリックス材料を用い、フォトリソグラフィー法によりパターン形成することによってブラックマトリックスを設け、ブラックマトリックスの開口部である着色領域内のみにインクを定着させることが行われている(特許文献1)。また、色材の固着性を高めるため、ブラックマトリックス及び着色領域下部にインク吸収層(受像層)を設けることも行われている(特許文献2)。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−347637号公報
【特許文献2】
特開平11−326622号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記インク吸収層は樹脂(例えば、ポリビニルアルコール)を溶剤(例えば、水)に溶かした溶液を、塗布乾燥させたものであるため、インク吸着層に吸着した染料等の色材が移行してしまう恐れがある。また、インク吸着層の樹脂として未硬化又は半硬化の光硬化性樹脂を用い、色材をインク吸着層に塗布後、硬化させることにより、化学的に若しくは物理的に固着させようとした場合、ブラックマトリクスをフォトリソグラフィ法によるパターン形成の際の紫外線等で硬化してしまうため、困難という問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものであり、簡便であるというインクジェット法の利点はそのままに、色材の移行の恐れが少ないカラーフィルタ基板、カラーフィルタ及びその製造方法を提供するものである。
【0007】
本発明において上記目的を達成するために、まず、請求項1においては、インクジェット方式によって透明基板上にインクを配列させるカラーフィルタの製造方法において、
(1)透明基板上に、電子線硬化性樹脂からなるインク吸収層を形成する工程、
(2)該インク吸収層上にフォトリソ法により光硬化性樹脂からなるブラックマトリックスを形成する工程、
(3)インクジェット方式により該ブラックマトリックスの開口部に着色インクを充填し、インク吸収層を着色する工程、
(4)着色されたインク吸収層を電子線照射により硬化させる工程、
を少なくとも含む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、請求項2においては、前記インク吸収層とインクとの接触角が15°以下であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板である。
また、請求項3においては、前記ブラックマトリックスが撥インク性を有す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である。
また、請求項4においては、前記撥インク性を有するブラックマトリックスが、透明基板からもっとも離れた表面層の撥インク性が透明基板と接する層の撥インク性よりも良く、前記表面層とインクとの接触角が15°以上であることを特徴とする請求項3に記載のカラーフィルタの製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。図1に本発明によるカラーフィルタ基板、カラーフィルタ及びその製造方法の一実施例を図示する。
【0009】
図1のカラーフィルタ基板では、透明基板1(図1(a))上にインク吸収層2が形成され(図1(b))、その上に光硬化性樹脂からなるブラックマトリックス3が形成される(図1(c))。次いでブラックマトリックス3の開口部にインクジェット法(図1(d))により赤色(R),緑色(G),青色(B)の着色インクを吐出した後(図1(e))、電子線を照射することにより(図1(f))、着色層4を形成してカラーフィルタが完成する(図1(g))。
【0010】
本発明の透明基板1は、カラーフィルタが要求する機械特性、光学特性を有すれば特に限定されるものではないが、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等が使用できる。
【0011】
本発明の未硬化又は半硬化の電子線硬化性樹脂からなるインク吸収層2には、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、電子線で硬化でき、ブラックマトリックス形成時の露光で実質上、完全硬化しないものであること、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。
【0012】
さらにインク吸収層に要求される性能としては、着色インクとの接触角が15°以下であることが好ましい。着色インクとの接触角が15°以上であると濡れ性に乏しく、画素内の白抜け等の欠陥を引き起こす原因となる。
【0013】
インク吸収層2は、電子線硬化樹脂を主成分とし、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るインク吸収層組成物を塗布、乾燥させて形成する。電子線硬化樹脂は、前記要求特性を満たせば特に制限はないが、脂肪族アクリレート、脂環式アクリレート、芳香族アクリレート、OH基またはアリル基またはグリシジル基またはカルボキシル基またはクロモ基またはブロモ基等を含有する官能基含有アクリレート、リン型アクリレート、金属型アクリレート等の樹脂モノマーまたはオリゴマーを使用することができる。または、前記アクリレートと同じ骨格のメタクリレートを使用することもできる。または、ピロリドン、酢酸ビニル等の樹脂モノマーまたはオリゴマーを使用することができる。
【0014】
また、インク吸収性を高めるために、透明性を損なわない範囲内で、この樹脂に微粒子(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、フッソ樹脂などであるが、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、インク吸収層組成物100重量%に対し1〜10重量%が好ましい。
【0015】
インク吸収層組成物の溶媒は、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、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。
【0016】
インク吸収層組成物は、スピンコータ、スリットコータ、マイクログラビアなどコーティング方式により塗布される。インク吸収材料を塗布した後に、塗膜がタックフリーになるよう乾燥させる。
【0017】
本発明におけるブラックマトリックス3は、黒色遮光材、光開始剤、分散剤、樹脂(モノマーを含む)、溶媒を主成分とする黒色の光硬化性樹脂組成物を用い、フォトリソグラフィ法によってパターニングして形成される。
【0018】
黒色遮光材としては、黒色顔料、黒色染料、無機材料などであり、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、鉄黒などを混合して用いられるものである。
【0019】
光開始剤としては、光重合性モノマー、光重合開始剤が用いられる。
【0020】
光開始剤を黒色の光硬化性樹脂組成物に添加し、かつ、インク吸収層組成物には添加しないことにより、ブラックマトリックス3をフォトリソグラフィ法によってパターニングする際の光源によって、インク吸収層は硬化しない。その為に、インク吸収能を損なうことはない。
【0021】
分散剤としては、非イオン性界面活性剤では、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では、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、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、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。
【0022】
溶媒としては、黒色の光硬化性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るものであり、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。
【0023】
なお、黒色の光硬化性樹脂組成物中に撥インク剤を添加すると、インクが隣接する画素に流出することを防ぎ、混色を防止することができる。
【0024】
本発明における撥インク剤には、ケイ素または/およびフッ素の原子を含む材料が好ましい。撥インキ剤の具体的な例としては、主鎖または側鎖に有機シリコーンを有するもので、シロキサン成分を含むシリコーン樹脂やシリコーンゴム、この他にはフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ素樹脂などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0025】
更に、黒色の光硬化性樹脂組成物中に撥インク剤を添加した後に、フォトリソグラフィ法にて、ブラックマトリックスを形成する。フォトリソグラフィ工程のベーク時に撥インク剤がブラックマトリクスの表面部に偏在する。その為、透明基板からもっとも離れたブラックマトリクスの表面部の撥インク性が透明基板と接する層の撥インク性よりも良くなる。ブラックマトリクスの透明基板と接する層とインクの表面張力の差が小さいことから、画素の平坦性がよくなる。
【0026】
ブラックマトリックス3の形成は、フォトリソグラフィ法によるものである。ブラックマトリックスをフォトリソグラフィ法により形成する際にインク吸収層が硬化しないように、使用する光に反応する光開始剤を含まないように調整する。
【0027】
以上の工程により製造したカラーフィルタ基板を用いたカラーフィルタの製造方法を説明する。
【0028】
本発明の着色インク4の材料は、着色顔料、樹脂、分散剤、溶媒などで構成される。着色剤として使用する顔料の具体例としては、Pigment Red9、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、PigmentBlue 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が、これらに限定されるものではない。さらに、これらは要望の色相を得るために2種類以上を混合して用いても構わない。
【0029】
着色インク4に使用する溶剤種としては、インクジェット方式における適性の表面張力範囲35mN/m以下で、且つ、沸点が130℃以上のものが好ましい。表面張力が35mN/m以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が130℃以下であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。具体的には、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、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用いることができる。また、必要に応じて2種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。
【0030】
本発明の着色インク4の樹脂には、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、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、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。
【0031】
樹脂への色素の分散を向上させるために、分散剤を用いてもよく、分散剤として、非イオン性界面活性剤としては、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としては、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、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、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。
【0032】
着色層の形成には、インクジェット法を用いる。使用するインクジェット装置としては、インク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。インクの粒子化周波数は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。
【0033】
着色インクをインクジェット法で吐出した後に、電子線を照射し、インク吸収層を電子線で硬化させ、カラーフィルタが完成する。
【0034】
【実施例】
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
【0035】
<実施例1>
(インク吸収層の作製)
インク吸収層組成物には、アクリルポリマー(ダイヤナールBR−85、三菱レイヨン製)を10%トルエン溶液に調液した物を使用した。無アルカリガラス(コーニング社製、品番1737)上に、インク吸収層組成物をスピンコータによって塗布した後、100℃で10分間乾燥し、約2.0μmの塗膜を形成した。
【0036】
(ブラックマトリックスの作製)
ポリイミド前駆体(東レ(株)製:「セミコファインSP−510」)10重量部、カーボンブラック7.5重量部、NMP130重量部、分散剤(銅フタロシアニン誘導体)5重量部、光重合開始剤5重量部及び撥インキ剤(ポリアルキルシロキサン)0.5重量部をビーズミル分散機で冷却しながら3時間分散し、黒色の光硬化性樹脂組成物を調製した。このブラックマトリックス組成物をスピンコータによって、前記インク吸収層上に約1.0μmの塗膜に形成した。100℃で20分間の加熱硬化によりブラックマトリックスを作製して、カラーフィルタ基板が完成した。なお、インク吸収層の電子線硬化性樹脂は半硬化であった。
【0037】
(着色インクの調製)
メタクリル酸20部、メチルメタクリレート10部、ブチルメタクリレート55部、ヒドロキシエチルメタクリレート15部を乳酸ブチル300gに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル0.75部を加え70℃にて5時間の反応によりアクリル共重合樹脂を得た。得られたアクリル共重合樹脂を樹脂濃度が10%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈しアクリル共重合樹脂の希釈液とした。 この希釈液80.1gに対し顔料19.0g、分散剤0.9gを添加して、3本ロールにて混練し、赤色、緑色、青色の各着色ワニスを得た。この各着色ワニスをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで顔料濃度が12〜15%、粘度が15cpsになるように調整し、R,G,B着色インクを得た。
【0038】
(カラーフィルタの作製)
前記ブラックマトリックスの開口部に、前記R,G,B各色の着色インクを使用し、12pl,180dpiヘッドを搭載したインクジェット印刷装置により、赤色(R),緑色(G),青色(B)各々のパターン状着色層(5)を形成した。
【0039】
前記カラーフィルタ基板に電子線を25Mrad照射し、インク吸収層を硬化させ、カラーフィルタ基板を形成した。
【0040】
このようにして得られたカラーフィルタは、混色も無く、濃度バランスに優れ、画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープであり、かつ、耐性試験を行っても色材の移行が少ないカラーフィルタであった。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、透明基板上に電子線硬化性樹脂からなるインク吸収層を形成し、さらに該インク吸収層上に光硬化性樹脂からなるブラックマトリックスが形成されたカラーフィルタ基板のインク吸収層に着色インクを充填することにより、色材の移行が少なく、混色も無く、濃度バランスに優れ、画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープなカラーフィルタを提供することができる。
【0042】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルタ基板及びカラーフィルタの製造方法の一例の断面の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
1 透明基板
2 インク吸収層
3 ブラックマトリックス
4 着色インク
5 インクジェット装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter substrate, a color filter, and a manufacturing method thereof used for a color display device and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an ink jet method has been proposed as a simple method for manufacturing a color filter substrate used in a color display device such as a color liquid crystal display.
[0003]
In the manufacturing method of the color filter substrate using the inkjet method, in order to prevent the ink from spreading outside the desired colored region on the glass substrate, a black matrix material previously containing a hydrofluoric acid-based water / oil repellent is used. A black matrix is provided by pattern formation by photolithography, and ink is fixed only in a colored region which is an opening of the black matrix (Patent Document 1). In addition, in order to improve the fixing property of the color material, an ink absorption layer (image receiving layer) is provided below the black matrix and the colored region (Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-347637 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-326622
[Problems to be solved by the invention]
However, since the ink absorption layer is obtained by applying and drying a solution in which a resin (for example, polyvinyl alcohol) is dissolved in a solvent (for example, water), a coloring material such as a dye adsorbed on the ink adsorption layer is transferred. There is a risk that. In addition, when an uncured or semi-cured photo-curing resin is used as the resin for the ink adsorption layer, and the color material is applied to the ink adsorption layer and then cured, it is intended to be chemically or physically fixed. Since the black matrix is cured by ultraviolet rays or the like at the time of pattern formation by photolithography, there is a problem that it is difficult.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve these problems, and provides a color filter substrate, a color filter, and a method for manufacturing the same, with the advantage of the ink-jet method being simple and with little risk of color material migration. To do.
[0007]
In order to achieve the above object in the present invention, first, in claim 1, in a method for producing a color filter in which ink is arranged on a transparent substrate by an ink jet method,
(1) A step of forming an ink absorbing layer made of an electron beam curable resin on a transparent substrate,
(2) A step of forming a black matrix made of a photocurable resin on the ink absorbing layer by a photolithography method,
(3) a step of filling the black matrix opening with colored ink by an ink jet method and coloring the ink absorbing layer;
(4) a step of curing the colored ink absorbing layer by electron beam irradiation;
Is a method for producing a color filter.
The color filter substrate according to claim 1, wherein a contact angle between the ink absorption layer and the ink is 15 ° or less.
The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the black matrix has ink repellency.
Further, in claim 4, the black matrix having ink repellency is such that the surface layer farthest from the transparent substrate has better ink repellency than the layer in contact with the transparent substrate, and the surface layer and the ink The color filter manufacturing method according to claim 3, wherein the contact angle of the color filter is 15 ° or more.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 shows an embodiment of a color filter substrate, a color filter and a method for manufacturing the same according to the present invention.
[0009]
In the color filter substrate of FIG. 1, an ink absorption layer 2 is formed on a transparent substrate 1 (FIG. 1 (a)) (FIG. 1 (b)), and a black matrix 3 made of a photocurable resin is formed thereon. (FIG. 1 (c)). Next, colored inks of red (R), green (G), and blue (B) are ejected to the openings of the black matrix 3 by the inkjet method (FIG. 1 (d)) (FIG. 1 (e)), and then an electron beam is applied. By irradiation (FIG. 1 (f)), the colored layer 4 is formed to complete the color filter (FIG. 1 (g)).
[0010]
The transparent substrate 1 of the present invention is not particularly limited as long as it has mechanical properties and optical properties required by the color filter, but a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, or the like can be used.
[0011]
The ink absorbing layer 2 made of the uncured or semi-cured electron beam curable resin of the present invention is transparent, has excellent fixability of the coloring material in the received ink, can be cured with an electron beam, and is a black matrix. Performances such as substantially no complete curing by exposure at the time of formation, no discoloration or fading, and various resistances are required.
[0012]
Further, as a performance required for the ink absorbing layer, the contact angle with the colored ink is preferably 15 ° or less. If the contact angle with the colored ink is 15 ° or more, the wettability is poor, and this may cause defects such as white spots in the pixels.
[0013]
The ink absorbing layer 2 is formed by applying and drying an ink absorbing layer composition composed mainly of an electron beam curable resin and composed of a solvent and, if necessary, organic and inorganic fine particles. The electron beam curable resin is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned required characteristics, but includes an aliphatic acrylate, an alicyclic acrylate, an aromatic acrylate, an OH group, an allyl group, a glycidyl group, a carboxyl group, a chromo group, a bromo group, or the like. Resin monomers or oligomers such as functional group-containing acrylates, phosphorus acrylates, and metal acrylates can be used. Alternatively, a methacrylate having the same skeleton as the acrylate can also be used. Alternatively, resin monomers or oligomers such as pyrrolidone and vinyl acetate can be used.
[0014]
It is also effective to contain fine particles (fillers) in this resin within a range that does not impair the transparency in order to increase ink absorbability. Examples of the filler include fine powder silicic acid for inorganic fine particles, and acrylic resin, styrene resin, urea formaldehyde resin, benzoguanamine resin, silicone resin, and fluorine resin for organic fine particles, and acrylic resin is preferable from the viewpoint of transparency. Further, the addition amount of the filler is preferably 1 to 10% by weight with respect to 100% by weight of the ink absorbing layer composition.
[0015]
The solvent of the ink absorbing layer composition is appropriately selected and used from the viewpoints of the coating property and dispersion stability of the composition, and includes toluene, xylene, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, diclime, cyclohexanone, and the like. can give.
[0016]
The ink absorbing layer composition is applied by a coating method such as a spin coater, a slit coater, or a micro gravure. After the ink absorbing material is applied, the coating film is dried so as to be tack-free.
[0017]
The black matrix 3 in the present invention is formed by patterning by a photolithography method using a black photocurable resin composition mainly composed of a black light shielding material, a photoinitiator, a dispersant, a resin (including a monomer), and a solvent. It is formed.
[0018]
Examples of the black light shielding material include black pigments, black dyes, inorganic materials, and the like, and organic pigments, carbon black, aniline black, graphite, titanium oxide, iron black, and the like are used as a mixture.
[0019]
As the photoinitiator, a photopolymerizable monomer or a photopolymerization initiator is used.
[0020]
By adding the photoinitiator to the black photocurable resin composition and not to the ink absorbing layer composition, the ink absorbing layer is cured by the light source when the black matrix 3 is patterned by photolithography. do not do. Therefore, the ink absorption capacity is not impaired.
[0021]
Examples of the dispersant include non-ionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether, and ionic surfactants such as sodium alkylbenzene sulfonate, poly fatty acid salt, fatty acid salt alkyl phosphate, tetra In addition to alkylammonium salts, organic pigment derivatives, polyesters, and the like can be given. One type of dispersant may be used alone, or two or more types of dispersants may be mixed and used.
[0022]
The solvent is appropriately selected and used from the viewpoint of the coating property and dispersion stability of the black photocurable resin composition, such as toluene, xylene, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, diclime, cyclohexanone, etc. Can be given.
[0023]
Note that when an ink repellent agent is added to the black photocurable resin composition, the ink can be prevented from flowing out to adjacent pixels, and color mixing can be prevented.
[0024]
The ink repellent agent in the present invention is preferably a material containing silicon and / or fluorine atoms. Specific examples of the ink repellent agent include those having an organic silicone in the main chain or side chain, and a silicone resin or silicone rubber containing a siloxane component, in addition to vinylidene fluoride, vinyl fluoride, or ethylene trifluoride. And fluororesins such as these copolymers, but are not limited thereto.
[0025]
Further, after adding an ink repellent agent to the black photocurable resin composition, a black matrix is formed by photolithography. At the time of baking in the photolithography process, the ink repellent agent is unevenly distributed on the surface portion of the black matrix. Therefore, the ink repellency of the surface portion of the black matrix farthest from the transparent substrate is better than the ink repellency of the layer in contact with the transparent substrate. Since the difference in surface tension between the layer in contact with the transparent substrate of the black matrix and the ink is small, the flatness of the pixels is improved.
[0026]
The black matrix 3 is formed by a photolithography method. In order to prevent the ink absorbing layer from being cured when the black matrix is formed by a photolithography method, it is adjusted so as not to include a photoinitiator that reacts with light to be used.
[0027]
A method for producing a color filter using the color filter substrate produced by the above steps will be described.
[0028]
The material of the color ink 4 of the present invention is composed of a color pigment, a resin, a dispersant, a solvent, and the like. Specific examples of the pigment used as the colorant include 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 Green 7, 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 Orange 36, Pigment Violet 23, and the like. What There. Further, these may be used in combination of two or more in order to obtain the desired hue.
[0029]
As the solvent species used for the colored ink 4, those having an appropriate surface tension range of 35 mN / m or less in the ink jet system and a boiling point of 130 ° C. or more are preferable. When the surface tension is 35 mN / m or more, the dot shape stability at the time of ink jet discharge is significantly adversely affected. When the boiling point is 130 ° C. or less, the drying property in the vicinity of the nozzle is remarkably increased. This is not preferable because it causes clogging and other defects. Specifically, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, 2-ethoxyethyl acetate, 2-butoxyethyl acetate, 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl ether, 2- (2-ethoxy Ethoxy) ethanol, 2- (2-butoxyethoxy) ethanol, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, 2-phenoxyethanol, diethylene glycol dimethyl ether, etc. The solvent is not limited to these, and any solvent that satisfies the above requirements can be used. Moreover, you may mix and use 2 or more types of solvents as needed.
[0030]
As the resin of the colored ink 4 of the present invention, casein, gelatin, polyvinyl alcohol, carboxymethyl acetal, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, melanin resin, and the like are used, and are appropriately selected in relation to the pigment. An acrylic resin is preferred when heat resistance and light resistance are required.
[0031]
In order to improve the dispersion of the dye in the resin, a dispersant may be used. As the dispersant, as the nonionic surfactant, for example, polyoxyethylene alkyl ether, etc., and as the ionic surfactant Examples thereof include sodium alkylbenzene sulfonate, poly fatty acid salt, fatty acid salt alkyl phosphate, tetraalkyl ammonium salt, and other organic pigment derivatives and polyester. One type of dispersant may be used alone, or two or more types of dispersants may be mixed and used. The solvent is required to have stability over time, drying property, etc. in addition to solubility, and is appropriately selected in relation to the dye and the resin.
[0032]
An ink jet method is used to form the colored layer. As the ink jet device to be used, there are a piezo conversion method and a heat conversion method depending on the ink discharge method, and the piezo conversion method is particularly preferable. A device in which the ink particleization frequency is about 5 to 100 KHz, the nozzle diameter is about 5 to 80 μm, three heads are arranged, and 60 to 500 nozzles are incorporated in one head is suitable.
[0033]
After the colored ink is ejected by the ink jet method, an electron beam is irradiated to cure the ink absorption layer with the electron beam, thereby completing a color filter.
[0034]
【Example】
Examples of the present invention will be specifically described below.
[0035]
<Example 1>
(Preparation of ink absorption layer)
As the ink absorbing layer composition, an acrylic polymer (Dianar BR-85, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) prepared in a 10% toluene solution was used. The ink absorbing layer composition was applied onto alkali-free glass (Corning, product number 1737) using a spin coater, and then dried at 100 ° C. for 10 minutes to form a coating film having a thickness of about 2.0 μm.
[0036]
(Production of black matrix)
10 parts by weight of a polyimide precursor (manufactured by Toray Industries, Inc .: “Semicofine SP-510”), 7.5 parts by weight of carbon black, 130 parts by weight of NMP, 5 parts by weight of a dispersant (copper phthalocyanine derivative), a photopolymerization initiator 5 Part by weight and 0.5 part by weight of an ink repellent (polyalkylsiloxane) were dispersed for 3 hours while cooling with a bead mill disperser to prepare a black photocurable resin composition. This black matrix composition was formed into a coating film of about 1.0 μm on the ink absorbing layer by a spin coater. A black matrix was produced by heat curing at 100 ° C. for 20 minutes to complete a color filter substrate. The electron beam curable resin of the ink absorbing layer was semi-cured.
[0037]
(Preparation of colored ink)
20 parts of methacrylic acid, 10 parts of methyl methacrylate, 55 parts of butyl methacrylate and 15 parts of hydroxyethyl methacrylate are dissolved in 300 g of butyl lactate, and 0.75 part of azobisisobutylnitrile is added in a nitrogen atmosphere, and the reaction is carried out at 70 ° C. for 5 hours. As a result, an acrylic copolymer resin was obtained. The obtained acrylic copolymer resin was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the resin concentration would be 10% to obtain a diluted solution of the acrylic copolymer resin. 19.0 g of pigment and 0.9 g of a dispersant were added to 80.1 g of this diluted solution, and kneaded with three rolls to obtain colored varnishes of red, green and blue. Each colored varnish was adjusted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the pigment concentration was 12 to 15% and the viscosity was 15 cps to obtain R, G and B colored inks.
[0038]
(Production of color filter)
Each of the R, G, and B colored inks is used at the opening of the black matrix, and each of red (R), green (G), and blue (B) is printed by an inkjet printer equipped with a 12 pl and 180 dpi head. A patterned colored layer (5) was formed.
[0039]
The color filter substrate was irradiated with an electron beam of 25 Mrad to cure the ink absorption layer, thereby forming a color filter substrate.
[0040]
The color filter thus obtained is a color filter having no color mixing, excellent density balance, sharp pixel shape, sharp pixel edges, and little color material migration even after a durability test. It was.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, an ink absorption layer of a color filter substrate in which an ink absorption layer made of an electron beam curable resin is formed on a transparent substrate, and a black matrix made of a photocurable resin is further formed on the ink absorption layer. By filling with colored ink, it is possible to provide a color filter with little transition of color material, no color mixing, excellent density balance, clear pixel shape and sharp pixel edges.
[0042]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a cross-sectional structure of an example of a color filter substrate and a color filter manufacturing method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Ink absorption layer 3 Black matrix 4 Colored ink 5 Inkjet apparatus

Claims (4)

インクジェット方式によって透明基板上にインクを配列させるカラーフィルタの製造方法において、
(1)透明基板上に、電子線硬化性樹脂からなるインク吸収層を形成する工程、
(2)該インク吸収層上にフォトリソ法により光硬化性樹脂からなるブラックマトリックスを形成する工程、
(3)インクジェット方式により該ブラックマトリックスの開口部に着色インクを充填し、インク吸収層を着色する工程、
(4)着色されたインク吸収層を電子線照射により硬化させる工程、
を少なくとも含むことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
In the method of manufacturing a color filter in which ink is arranged on a transparent substrate by an inkjet method,
(1) A step of forming an ink absorbing layer made of an electron beam curable resin on a transparent substrate,
(2) A step of forming a black matrix made of a photocurable resin on the ink absorbing layer by a photolithography method,
(3) a step of filling the black matrix opening with colored ink by an ink jet method and coloring the ink absorbing layer;
(4) a step of curing the colored ink absorbing layer by electron beam irradiation;
A method for producing a color filter, comprising:
前記インク吸収層とインクとの接触角が15°以下であ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。The method for producing a color filter according to claim 1, wherein a contact angle between the ink absorption layer and the ink is 15 ° or less. 前記ブラックマトリックスが撥インク性を有す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。The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the black matrix has ink repellency. 前記撥インク性を有するブラックマトリックスが、透明基板からもっとも離れた表面層の撥インク性が透明基板と接する層の撥インク性よりも良く、前記表面層とインクとの接触角が15°以上であることを特徴とする請求項3に記載のカラーフィルタの製造方法。The black matrix having ink repellency has better ink repellency of the surface layer farthest from the transparent substrate than the ink repellency of the layer in contact with the transparent substrate, and the contact angle between the surface layer and the ink is 15 ° or more. The method for producing a color filter according to claim 3, wherein:
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