JPH11326622A - 表示装置用カラーフィルタ及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示装置用カラーフィルタ１をインクジェット
法により形成する方法において、カラーフィルタの画素
形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラー
フィルタ１を提供すること、及びこの表示装置用カラー
フィルタを用いた表示装置を提供すること。 【解決手段】透明基板２と、この透明基板の上に形成さ
れた受像層３と、この受像層の上に形成されたマトリッ
クス状遮光層５と、この受像層の上のマトリックス状遮
光層の間に形成されたパターン状着色層４を具備するこ
と。及び上記手段により作成した表示装置用カラーフィ
ルタを用いること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界放射型表示装
置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）及
び液晶表示装置などの表示装置用カラーフィルタ及び表
示装置に関するものであり、特にインクジェット法によ
り製造される表示装置用カラーフィルタ及び表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】表示装置において、カラー表示、反射率
の低減、コントラストの改善、分光特性制御などの目的
にカラーフィルタを用いることは、有用な手段となって
いる。この表示装置に用いるカラーフィルタは、多くの
場合、カラーフィルタは画素として形成されて使用され
るものである。この表示装置用カラーフィルタの画素を
形成する方法として、これまで実用されてきた方法とし
ては、フォトリソグラフィイ法、印刷法などがあげられ
る。

【０００３】これらの画素を形成する方法に対し、プリ
ンタで実用されてきたインクジェット法による画素形成
方法を、表示装置用カラーフィルタの製造に適用する技
術が提案されている。しかし、表示装置用カラーフィル
タをインクジェット法により形成する方法においては、
インクジェットによるインク粒子の飛散や、インクのに
じみが発生し易く、カラーフィルタの画素形状が鮮明で
画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィルタを得
ることは困難なことである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、表示
装置用カラーフィルタをインクジェット法により形成す
る方法において、ノズルから噴射したインク粒子の飛散
や、インクのにじみを発生させず、カラーフィルタの画
素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラ
ーフィルタを提供すること、及びこの表示装置用カラー
フィルタを用いた表示装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明は、
少なくとも、透明基板と、この透明基板の上に形成され
た受像層と、この受像層の上に形成されたマトリックス
状遮光層と、この受像層の上のマトリックス状遮光層の
間に形成されたパターン状着色層を具備することを特徴
とする表示装置用カラーフィルタである。また、本発明
は、上記発明の表示装置用カラーフィルタにおいて、前
記パターン状着色層がインクジェット法により形成され
たことを特徴とする表示装置用カラーフィルタである。

【０００６】次に、本発明の第二の発明は、少なくと
も、透明基板と、この透明基板の上に形成されたマトリ
ックス状遮光層と、このマトリックス状遮光層の間に形
成されたパターン状凹部と、このパターン状凹部の底部
上に形成されたパターン状受像層と、このパターン状受
像層の上に形成されたパターン状着色層を具備すること
を特徴とする表示装置用カラーフィルタである。また、
本発明は、上記発明の表示装置用カラーフィルタにおい
て、前記パターン状受像層及びパターン状着色層がイン
クジェット法により形成されたことを特徴とする表示装
置用カラーフィルタである。

【０００７】また、本発明の第三の発明は、上記発明の
表示装置用カラーフィルタにおいて、前記マトリックス
状遮光層の主成分が、黒色遮光材と分散剤と樹脂である
ことを特徴とする表示装置用カラーフィルタである。

【０００８】次に、本発明の第四の発明は、上記発明の
表示装置用カラーフィルタを備えたことを特徴とする表
示装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明による表示装置用カ
ラーフィルタを、その一実施形態に基づいて詳細に説明
する。図１は、本発明による表示装置用カラーフィルタ
の一実施例を示す平面図である。また、図２は、図１に
示す本発明による表示装置用カラーフィルタの一実施例
のＡ−Ａ’断面図である。図１、及び図２に示すよう
に、表示装置用カラーフィルタ（１）は、透明基板の
（２）上に受像層（３）が形成され、この受像層の上に
マトリックス状遮光層（５）が形成され、この受像層
（３）の上のマトリックス状遮光層（５）の間には、赤
色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）各々のパターン状着
色層（４）が形成されている。

【００１０】図３は、本発明による表示装置用カラーフ
ィルタの他の実施例を示す断面図である。図３に示すよ
うに、表示装置用カラーフィルタ（１）は、透明基板の
（２）上にマトリックス状遮光層（５）が形成され、こ
のマトリックス状遮光層（５）の間には、パターン状凹
部（６）が形成され、このパターン状凹部の底部上に
は、パターン状受像層（３’）が形成され、このパター
ン状受像層（３’）の上には、赤色（Ｒ），緑色
（Ｇ），青色（Ｂ）各々のパターン状着色層（４）が形
成されている。

【００１１】図１、及び図２において、本発明に用いる
透明基板（２）は、十分な強度、平坦性、耐熱性、光透
過性などを有するものが好ましい。例えば、通常カラー
フィルタ基板として用いられている透明な無アルカリガ
ラス、或いはソーダガラスなどがあげられる。本発明に
おける受像層（３）及びパターン状受像層（３’）は、
パターン状着色層（４）をインクジェット法により形成
する際に、インクジェットによるインク粒子の飛散や、
インクのにじみの発生を防止するために設けられたもの
である。

【００１２】本発明における受像層（３）及びパターン
状受像層（３’）の材料としては、透明であること、受
像したインクの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、ポリビニルブチラール、ポリ
ビニルアセタールなどのビニル樹脂が良好なものとして
用いられる。その他の材料としては、ポリアクリル酸、
ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸、ポリメタ
クリル酸エステルなどが用いられる。

【００１３】また、インクの受像性を高めるために、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、受
像層１００重量％に対し１〜１０％が好ましいものであ
る。

【００１４】本発明における遮光層（５）の材料として
は、黒色遮光材、分散剤、樹脂、溶媒を主成分とする黒
色樹脂組成物であり、例えば、光重合性モノマー、光重
合開始剤などを混合し感光性をもたせた黒色樹脂組成物
が好ましいものである。

【００１５】透明基板の上のパターン状凹部（６）は、
例えば、エッチング法により形成することができる。フ
ォトレジストをエッチングレジストとするものであり、
ウエットエッチング、ドライエッチングなどがあげられ
るが、用いる透明基板、フォトレジストの組成によって
選択されるものである。例えば、通常カラーフィルタ基
板として用いられている透明な無アルカリガラスに対し
ては、緩衝フッ酸を用いたウエットエッチングが好まし
い。パターン状凹部（６）の深さは、透明基板の厚みの
１％以下とするのが好ましい。例えば、透明基板の厚み
が０．７ｍｍの際には数μｍ程度が好ましいものであ
る。

【００１６】本発明における着色インクの材料として
は、色素と樹脂と溶媒を主成分としたものである。色素
としては染料や顔料などが用いられる。樹脂としては、
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ものである。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ものであ
る。

【００１７】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も
のである。

【００１８】本発明における表示装置用カラーフィルタ
（１）の透明基板の（２）上の受像層（３）或いはパタ
ーン状受像層（３’）の形成、及び、受像層（３）或い
はパターン状受像層（３’）の上へのパターン状着色層
（４）の形成は、例えば、インクジェット法によるもの
である。また、マトリックス状遮光層（５）の形成は、
例えば、フォトリソグラフィイ法によるものである。

【００１９】すなわち、図１、及び図２に示す一実施例
においては、インクジェットのノズルから噴射したイン
ク粒子が飛散したり、にじみ出したりすることを防ぐた
めに、先ず、受像層用インクをスピンナー法によって透
明基板（２）の上に塗布し受像層（３）を形成する。次
に、この受像層（３）の上にマトリックス状遮光層
（５）をフォトリソグラフィイ法により形成し、このマ
トリックス状遮光層（５）の間の受像層（３）の上にパ
ターン状着色層（４）をインクジェット法により形成す
る。このようにしてパターン状着色層（４）を形成する
ために、ノズルから噴射したインク粒子の飛散や、イン
クのにじみを発生させず、カラーフィルタの画素形状が
鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィル
タとなる。

【００２０】また、図３に示す他の実施例においては、
インクジェットのノズルから噴射したインク粒子が飛散
したり、にじみ出したりすることを防ぐために、先ず、
透明基板（２）の上にマトリックス状遮光層（５）を、
例えば、フォトリソグラフィイ法により形成し、このマ
トリックス状遮光層（５）の間に、パターン状凹部
（６）を形成する、そして、このパターン状凹部の底部
上に、例えば、インクジェット法によりパターン状受像
層（３’）を形成し、このパターン状受像層（３’）の
上に、例えば、インクジェット法によりパターン状着色
層（４）を形成する。このようにしてパターン状着色層
（４）を形成するために、ノズルから噴射したインク粒
子の飛散や、インクのにじみを発生させず、カラーフィ
ルタの画素形状が鮮明で画素エッヂのシャープな表示装
置用カラーフィルタとなる。

【００２１】使用するインクジェット装置としては、イ
ンクの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１〜３０個組み込んだ装置が好適である。また、
必要に応じパターン状着色層（４）の形成後に加熱など
の硬化を行ってもよい。

【００２２】この際、インクジェット法により形成され
るパターン状着色層（４）の断面の状態は、使用する着
色インクの材料の成分によって異なったものとなる。す
なわち、着色インクの色素として染料を使用した際に
は、着色インクの大部分が受像層に浸透し、一部分が受
像層の上に層を形成するものとなる。一方、着色インク
の色素として顔料を使用した際には、着色インクの一部
分が受像層に浸透し、大部分が受像層の上に層を形成す
るものとなる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。 ＜実施例１＞無アルカリガラス（コーニング社製、品番
７０５９）上に、感光性着色樹脂組成物として富士フイ
ルムオーリン（株）製、品番ＣＫ５００２を用い、線幅
約１０μｍ，ピッチ約１１０μｍのマトリックス状遮光
層（５）を形成した。次に、２３℃の緩衝フッ酸（橋本
化成（株）製、品番ＬＡＬ８００）に１０分間浸漬し、
無アルカリガラスをエッチングしパターン状凹部（６）
を形成した。得られたパターン状凹部（６）の深さは約
１μｍであった。

【００２４】この無アルカリガラスのパターン状凹部
（６）に、シリカ５ｇ、ポリビニールアルコール２０
ｇ、水７５ｇを攪拌して得た受像層インクをインクジェ
ット法により厚さ約０．８μｍに塗布し、１００℃にて
２０分間、加熱硬化させパターン状凹部の底部上にパタ
ーン状受像層（３’）を形成した。

【００２５】続いて、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
ロキシエチレンメタクリレート１５部をエチルセロソル
ブ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％になるようにエタノールで希
釈しアクリル共重合樹脂の希釈液とした。

【００２６】この希釈液９０．１ｇに対し顔料９．０
ｇ、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１００ｇに対し、トリメチロールプロパンアク
リレート５．４ｇ、メラミン樹脂（三和ケミカル製、品
番ＭＳ−２１）１．８ｇを加え、エタノールで粘度が３
ｃｐｓに調整し着色インクを得た。この着色インクを用
い、インクジェット法により形成したパターン状受像層
（３’）の上に、各色のパターン状着色層（４）を形成
し、２００℃にて５時間の加熱硬化後、線幅約１００μ
ｍのパターン状着色層（４）を得た。

【００２７】このようにして得られたパターン状着色層
（４）からなる表示装置用カラーフィルタは、ノズルか
ら噴射したインク粒子の飛散や、インクのにじみを発生
させず、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂ
のシャープな表示装置用カラーフィルタであった。ま
た、このようにして得られた表示装置用カラーフィルタ
を用いた表示装置の表示品質は良好なものであった。

【００２８】＜比較例１＞実施例１において、パターン
状凹部の底部上へのパターン状受像層（３’）の形成の
みを省略し、その他の工程、及び材料は実施例１と同一
で行った。得られた表示装置用カラーフィルタのパター
ン状着色層（４）はムラが生じ、良好なものではなかっ
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明の表示装置用カラーフィルタは、
透明基板と、この透明基板の上に形成された受像層と、
この受像層の上に形成されたマトリックス状遮光層と、
この受像層の上のマトリックス状遮光層の間に形成され
たパターン状着色層を具備しているので、インクジェッ
ト法によりカラーフィルタを形成した際に、ノズルから
噴射したインク粒子の飛散や、インクのにじみを発生さ
せず、カラーフィルタの画素形状が鮮明で画素エッヂの
シャープな表示装置用カラーフィルタが得られる。

【００３０】また、本発明の表示装置用カラーフィルタ
は、透明基板と、この透明基板の上に形成されたマトリ
ックス状遮光層と、このマトリックス状遮光層の間に形
成されたパターン状凹部と、このパターン状凹部の底部
上に形成されたパターン状受像層と、このパターン状受
像層の上に形成されたパターン状着色層を具備している
ので、インクジェット法によりカラーフィルタを形成し
た際に、ノズルから噴射したインク粒子の飛散や、イン
クのにじみを発生させず、カラーフィルタの画素形状が
鮮明で画素エッヂのシャープな表示装置用カラーフィル
タが得られる。

【００３１】また、本発明の表示装置は、上記発明の表
示装置用カラーフィルタを用いているので、表示品質の
良好な表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表示装置用カラーフィルタの一実
施例を示す平面図である。

【図２】図１に示す本発明による表示装置用カラーフィ
ルタの一実施例のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】本発明による表示装置用カラーフィルタの他の
実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…カラーフィルタ ２…透明基板 ３…受像層 ３’…パターン状受像層 ４…パターン状着色層 ５…マトリックス状遮光層 ６…パターン状凹部 Ｒ…赤色パターン状着色層 Ｇ…緑色パターン状着色層 Ｂ…青色パターン状着色層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、透明基板と、この透明基板の
   上に形成された受像層と、この受像層の上に形成された
   マトリックス状遮光層と、この受像層の上のマトリック
   ス状遮光層の間に形成されたパターン状着色層を具備す
   ることを特徴とする表示装置用カラーフィルタ。
2. 【請求項２】前記パターン状着色層がインクジェット法
   により形成されたことを特徴とする請求項１記載の表示
   装置用カラーフィルタ。
3. 【請求項３】少なくとも、透明基板と、この透明基板の
   上に形成されたマトリックス状遮光層と、このマトリッ
   クス状遮光層の間に形成されたパターン状凹部と、この
   パターン状凹部の底部上に形成されたパターン状受像層
   と、このパターン状受像層の上に形成されたパターン状
   着色層を具備することを特徴とする表示装置用カラーフ
   ィルタ。
4. 【請求項４】前記パターン状受像層及びパターン状着色
   層がインクジェット法により形成されたことを特徴とす
   る請求項３記載の表示装置用カラーフィルタ。
5. 【請求項５】前記マトリックス状遮光層の主成分が、黒
   色遮光材と分散剤と樹脂であることを特徴とする請求項
   １乃至請求項４記載の表示装置用カラーフィルタ。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項５記載の表示装置用カ
   ラーフィルタを備えたことを特徴とする表示装置。