JP2000121827A

JP2000121827A - 表示装置用カラーフィルタ及びその製造方法及び表示装置

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Publication number: JP2000121827A
Application number: JP29946698A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Itoi; 健糸井; Mizuhito Tani; 瑞仁谷; Shinji Ito; 慎次伊藤
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2000-04-28
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: JP4320806B2

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
法で形成する際に、ノズルから噴射したインクが画素部
に均一に着色し、着色ムラが生じない表示装置用カラー
フィルタ、及びカラーフィルタの製造方法、及び表示装
置を提供すること。【解決手段】透明基板２と、マトリックス状遮光層５
と、受像層３と、この受像層の上にインクジェット法に
より形成されたパターン状着色層４を具備する表示装置
用カラーフィルタ１に透明な感光性樹脂を用いること。

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、及びその製造
方法、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。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
生し易いので、カラーフィルタの画素形状を鮮明なもの
にするために、予め、マトリックス状遮光層を画素の境
界に設ける方法がとられている。

【０００４】しかし、マトリックス状遮光層を、例え
ば、フォトリソグラフィー法により形成する際には、カ
ラーフィルタの画素部に相当する部分の遮光層の材料
が、パターニング工程での処理液によって完全には取り
除かれず残渣として残り、ガラス基板面の親水性を損な
うことがある。特に、マトリックス状遮光層にインクに
対しヌレ性の悪い、撥インク性を付与する際には、マト
リックス状遮光層の材料として撥インク性物貭を用いる
ために、僅かな残渣でもインクのガラス基板面への親和
性を損ないやすい。

【０００５】このように、カラーフィルタの画素部に相
当する部分のガラス基板面が十分にインクの親和性を有
していないと、ガラス基板上のマトリックス状遮光層の
間でインクが均一に着色せず、例えば、画素に着色ムラ
が生じたり、画素周辺部で着色が不十分になったりす
る。そして、このようなカラーフィルタを表示装置に用
いた場合、色ムラが生じたり、光の漏れによるコントラ
ストの低下が生じたりして、表示品質が悪化したものと
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、透明
基板上に、予めマトリックス状遮光層を画素の境界に設
けて、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
が画素部に均一に着色し、着色ムラが生ぜず、また、画
素周辺部で着色が十分である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の
製造方法を提供すること、及びこの表示装置用カラーフ
ィルタを用いた表示品質のよい表示装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明は、
透明基板と、この透明基板上に形成されたマトリックス
状遮光層と、この透明基板上のマトリックス状遮光層の
間に形成された受像層と、この受像層の上にインクジェ
ット法により形成されたパターン状着色層を具備する表
示装置用カラーフィルタにおいて、該受像層が透明な感
光性樹脂を用いて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。

【０００８】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及び前記
マトリックス状遮光層の上にオーバーコート層を具備す
ることを特徴とする表示装置用カラーフィルタである。

【０００９】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、前記感光性樹脂が親水性アクリ
ル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。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、前記感光性樹脂がアルカリ可溶性
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。

【００１０】本発明の第二の発明は、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を製造する方法に
おいて、前記受像層を透明基板の裏面側から露光して形
成することを特徴とする表示装置用カラーフィルタの製
造方法である。

【００１１】本発明の第三の発明は、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を備えたことを特
徴とする表示装置である。また、請求項５記載の製造方
法を用いて製造された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。

【００１２】

【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
（２）の上にマトリックス状遮光層（５）が形成され、
この透明基板（２）の上のマトリックス状遮光層（５）
の間には、受像層（３）が形成され、更に、この受像層
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。

【００１３】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
（２）の上にマトリックス状遮光層（５）が形成され、
この透明基板（２）の上のマトリックス状遮光層（５）
の間には、受像層（３）が形成され、更に、この受像層
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、パターン状着色層
（４）が形成された透明基板の全面にオーバーコート層
（６）が形成されている。

【００１４】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。

【００１５】本発明におけるマトリックス状遮光層は、
インクジェット法によりパターン状着色層を形成する際
に、ノズルから噴射したインクが他の画素領域に飛散し
たりすることを防止する役割を果たすものである。従っ
て、このマトリックス状遮光層の厚みはある程度厚い方
が好ましいが、カラーフィルタとした際に表面の平坦性
が要求されるので、パターン状着色層の厚みに近いもの
がよい。具体的には、厚さは、０．１μｍ〜２μｍ程度
とされる。また、このマトリックス状遮光層の形成は、
例えば、フォトリソグラフィー法により形成されるもの
である。

【００１６】本発明における受像層（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、ノズルから噴射したインクを画素部に均一に着色さ
せ、着色ムラの発生を防ぎ、また、画素周辺部での着色
が十分であるものにするために設けられるものである。

【００１７】本発明における受像層の材料としては、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、本発明に
おいては感光性樹脂を用いることを特徴とするものであ
る。感光性樹脂としては、（メタ）アクリル系の高分子
樹脂が一般的であり、それを構成する単位モノマーは化
学式（１）で示されるものが好適である。

【００１８】

【化１】

【００１９】受像層の材料として感光性樹脂を用いるこ
とにより、フォトマスクを使用せずに透明基板の裏面側
から露光をおこない受像層のパターンを形成させること
が出来るものとなる。

【００２０】また、本発明においては図３に示すよう
に、必要に応じカラーフィルタ層の上にオーバーコート
層（６）を形成してもよい。これはカラーフィルタ層の
外観面での平坦性、耐性面での耐湿性、耐薬品性などの
性能を補うため、また、カラーフィルタ層からの溶出物
を阻止するバリア性を確保するために用いられるもので
ある。用いる材料としては、熱硬化型でマレイミドを含
むアクリル系共重合体、エポキシ樹脂組成物などの透明
樹脂が好適である。

【００２１】また、本発明においては、受像層の材料と
しての感光性樹脂に、親水性アクリル樹脂を用いること
を特徴とするものである。親水性アクリル樹脂を用いる
ことにより、ノズルから噴射したインク粒子がマトリッ
クス状遮光層（５）の間の受像層（３）上に均一に着色
せず、マトリックス状遮光層（５）にまで広がりパター
ン状着色層（４）に着色ムラや点状の欠落が生じるのを
防ぐものである。この親水性アクリル樹脂の親水性の程
度によって着色ムラや点状の欠落に強弱が現れる。

【００２２】感光性の親水性アクリル樹脂組成物の成分
としては、ＵＶ硬化型オリゴマー、反応性モノマー、光
重合開始剤などであり、親水性アクリル樹脂としては、
アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタ
クリル酸エステル、ビニルブチラール、ポリビニルアセ
テートなどの共重合体を用いることができる。また、光
重合開始剤としては、例えば、第一工業製薬社製：「Ｂ
ＤＫ」、チバガイギー社製：「ダロキュア１１７３」を
用いることができる。

【００２３】溶媒としては、親水性アクリル樹脂の相溶
性、塗布性の点から、例えば、ブチルセルソルブ、ジエ
チレングリコールジメチルエーテル、イソプロピルアル
コールなどの中から適宜選択して用いることができる。

【００２４】本発明における受像層の形成は、マトリッ
クス状遮光層を形成した透明基板上に、上記感光性樹脂
組成物を用いて、例えば、スピンコート法にて塗膜を形
成後、透明基板の裏面側から露光をおこなうものであ
る。この裏面側から露光後、現像・焼成させることでマ
トリックス状遮光層の間に受像層を設けることができ
る。

【００２５】この透明基板の裏面側から露光をおこなう
ことにより、受像層をパターンとして形成するためのフ
ォトマスクが必要なくなり、フォトマスクとマトリック
ス状遮光層とのアライメントも必要なくなり、費用及び
工数が削減されたものとなる。

【００２６】また、本発明における感光性樹脂は、アル
カリ可溶性樹脂であることを特徴とするものである。こ
れはマトリックス状遮光層が形成された基板上の全面に
塗布された感光性樹脂組成物が、透明基板の裏面側から
の露光によりマトリックス状遮光層上に未露光のまま残
留したものとなるので、この部分の樹脂を除去しやすく
するものである。この部分の樹脂を除去することによっ
て、カラーフィルタ表面の凹凸を減少させるものであ
る。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】

【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＞（マトリックス状遮光層の作製）無アルカリガラス（コ
ーニング社製、品番７０５９）上に、黒色に着色された
フォトレジスト（新日鉄化学社製「Ｖ−２５９ＢＫ」）
をスピンコータによって、約１．５μｍの塗膜に形成し
た。次に、マスクを介して１００ｍＪ／ｃｍ²のＵＶ光
露光を行い、指定現像液を用いて現像後、２３０℃で６
０分間の加熱硬化し厚さ約１．５μｍのマトリックス状
遮光層を得た。

【００３１】（受像層の作製）ＵＶ硬化型親水性アクリ
ル樹脂（日立化成社製「ヒタロイド」）をマトリックス
状遮光層を形成したガラス基板上にスピンコータによっ
て、約０．５μｍの塗膜に形成した。次に、４０℃で２
０分間の加熱硬化し、ガラス基板の裏面側から１２０ｍ
Ｊ／ｃｍ²のＵＶ光露光を行い、５％ＮａＯＨ水溶液に
て現像後、１２０℃で１０分間の乾燥をし、ガラス基板
の表面のマトリックス状遮光層の間に受像層を形成し
た。

【００３２】（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。

【００３３】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。

【００３４】（着色層の作製）この着色インクを用い、
インクジェット法によりマトリックス状遮光層の間の受
像層上に、各色のパターン状着色層を形成し、２００℃
にて１時間の加熱硬化後、線幅約１００μｍのパターン
状着色層を得た。このようにして得られたパターン状着
色層からなる表示装置用カラーフィルタは、ノズルから
噴射したインクが画素部に均一に着色し、着色ムラが生
ぜず、また、画素周辺部で着色が十分である表示装置用
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。

【００３５】＜比較例１＞（受像層の作製）マトリックス状遮光層を形成していな
い無アルカリガラス（コーニング社製、品番７０５９）
上に、受像層として、ＵＶ硬化型親水性アクリル樹脂
（日立化成社製「ヒタロイド」）をスピンコータによっ
て、約０．５μｍの塗膜に形成した。４０℃で２０分間
の加熱硬化し、ガラス基板の表面側から１２０ｍＪ／ｃ
ｍ²のＵＶ光露光を行い、受像層を形成した。

【００３６】（マトリックス状遮光層の作製）次に、黒
色に着色されたフォトレジスト（新日鉄化学社製「Ｖ−
２５９ＢＫ」）をスピンコータによって、約１．５μｍ
の塗膜に形成した。マスクを介して１００ｍＪ／ｃｍ²
のＵＶ光露光を行い、指定現像液を用いて現像後、２３
０℃で６０分間の加熱硬化し厚さ約１．５μｍのマトリ
ックス状遮光層を受像層上に得た。

【００３７】（着色層の作製）実施例１と同一の着色イ
ンク、着色法にてカラーフィルタを作製した。得られた
パターン状着色層からなる表示装置用カラーフィルタ
は、各画素内にて、ハジキによる着色ムラが生じた。ま
た、受像層の接触角は約８０度であり、ヌレ性は悪いも
のであった。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色ムラの
多いものであった。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、透明基板と、この透明基板上
に形成されたマトリックス状遮光層と、この透明基板上
のマトリックス状遮光層の間に形成された受像層と、こ
の受像層の上にインクジェット法により形成されたパタ
ーン状着色層を具備する表示装置用カラーフィルタにお
いて、受像層が透明な感光性樹脂を用いて形成されてい
るので、ノズルから噴射したインクが画素部に均一に着
色し、着色ムラが生ぜず、また、画素周辺部で着色が十
分である表示装置用カラーフィルタが得られる。また、
本発明は、上記発明による、インクが画素部に均一に着
色し、着色ムラが生ぜず、また、画素周辺部で着色が十
分である表示装置用カラーフィルタを製造する方法とな
る。また、本発明は、上記発明による表示装置用カラー
フィルタを備えた表示装置であるので、表示品質のよい
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４…パターン状着色層５…マトリックス状遮光層６…オーバーコート層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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H048 BA64 BA66 BB02 BB14 BB23 BB28 BB37 BB41 2H091 FA02Y FA35Y FB02 FC10 FC29 FD04 GA16 LA12 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板と、この透明基板上に形成された
マトリックス状遮光層と、この透明基板上のマトリック
ス状遮光層の間に形成された受像層と、この受像層の上
にインクジェット法により形成されたパターン状着色層
を具備する表示装置用カラーフィルタにおいて、該受像
層が透明な感光性樹脂を用いて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。
【請求項２】前記パターン状着色層及び前記マトリック
ス状遮光層の上にオーバーコート層を具備することを特
徴とする請求項１記載の表示装置用カラーフィルタ。
【請求項３】前記感光性樹脂が親水性アクリル樹脂であ
ることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の表示
装置用カラーフィルタ。
【請求項４】前記感光性樹脂がアルカリ可溶性樹脂であ
ることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３
記載の表示装置用カラーフィルタ。
【請求項５】請求項１乃至請求項４記載の表示装置用カ
ラーフィルタを製造する方法において、前記受像層を透
明基板の裏面側から露光して形成することを特徴とする
表示装置用カラーフィルタの製造方法。
【請求項６】請求項１乃至請求項４記載の表示装置用カ
ラーフィルタを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項７】請求項５記載の製造方法を用いて製造され
た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。