JP4396150B2 - Manufacturing method of color filter for display device - Google Patents
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Description
【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カラーフィルタ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の他の方法として、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、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、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、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得ることは困難であった。
【０００４】
近年、このインク粒子の飛散や、インクのにじみを防ぐため、基板上に受像層処理を施す手段をとることが提案されている。例えば、特許文献１、特許文献２では、ブラックマトリクスを設けた基板上に、インク吸収性樹脂層を積層し、光照射等で開口部と遮光部のインク濡れ性を制御する方法、特許文献３では、基板上にインク吸収性樹脂層を設け、光照射等でインク濡れ性の高い部分と低い部分を形成し、インク濡れ性の高い部分に着色インクを付与し、低い部分の上に遮光部材を配する方法などが提案されている。
【０００５】
しかし、基板上に受像層を設けてインクジェット法によりカラーフィルタを形成する場合、着色インクの濡れ広がりを制御することが不可欠であり、この制御を行うための指針が明確になってはいない。
また、優れたインク吸収性を付与しようとすると、画素形成後のカラーフィルタの耐性が乏しくなる傾向にあり、これらをバランス良く制御できる材料設計が課題として挙げられる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０８−３３８９０５号公報
【特許文献２】
特開平０９−１５５８０号公報
【特許文献３】
特開平０９−２６５０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、インクジェット法により形成するカラーフィルにおいて、透明基板上に受像層を設け、その受像層上での着色インクの濡れ広がりを制御し、画素濃度の均一性、且つ耐性、特に耐薬品性に優れたカラーフィルタおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板の上にパターン状遮光層とインクジェット法により形成し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の製造方法において、少なくとも、透明基板および熱転写法によって形成されたパターン状遮光層を有する面に、（１）合成樹脂エマルションＡと該合成樹脂エマルションＡより低い最低造膜温度の合成樹脂エマルションＢの混合塗液を塗布、（２）該合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以下、且つ該合成樹脂エマルションＢの最低造膜温度以上の温度で溶剤を揮発させると共に、合成樹脂エマルションＢのみを連続被膜化した半成膜受像層を形成、（３）該半成膜受像層上にインクジェット法により着色インクをパターニング塗布、（４）着色パターニングされた半成膜受像層を前記合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以上の温度で加熱し、合成樹脂エマルションＡを連続被膜化し全成膜受像層を形成、の工程で形成され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。
この合成樹脂エマルションＡ，合成樹脂エマルションＢからなる受像層を、透明基板の上に形成し、該合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以下、且つ該合成樹脂エマルションＢの最低造膜温度以上の温度で溶剤を揮発させ、且つ合成樹脂エマルションＢを被膜化して半成膜受像層を形成し、この未成膜の合成樹脂エマルションＡの粒子で構成される多孔質な空隙を有する半成膜受像層上にインクジェット法により、着色インクをパターニング塗布することで、着色インクの濡れ広がりを制御し、画素濃度の均一性を発現し、その後、前記合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以上の温度で全成膜受像層することにより、耐性に優れたカラーフィルタが得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるカラーフィルタを、その実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明によるカラーフィルタの製造の一実施例を示す説明図である。
表示装置用カラーフィルタ（１）の１つ目の形態としては、図１に示すように、透明基板（２）の上にパターン状遮光層（３）が形成し、さらにその上に受像層（４）が設けられた基板を用いる。
そして、パターン状遮光層の開口部に相当する位置に、インクジェット法により着色インクで赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）各々のパターン状着色層（５）が形成する。
他の形態としては、図２に示すように、透明基板（２）の上に受像層（４）が設けた基板を用いる。
その上にインクジェット法により、着色インクで赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）各々のパターン状着色層（５）が形成し、その後、例えば熱転写法により、パターン状着色層（５）の間にパターン状遮光層（３）が形成したされている。
このとき、受像層上での着色インクの濡れ広がりを制御することで画素濃度の均一性に優れたカラーフィルタが得られる。
【００１０】
図１、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のガラス基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の透明プラスチックフィルム等のプラスチック基板があげられる。
【００１１】
本発明におけるパターン状遮光層（３）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。
【００１２】
本発明におけるパターン状遮光層（３）の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。
【００１３】
また、本発明におけるパターン状遮光層（３）の分散剤としては、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。
【００１４】
本発明におけるパターン状遮光層（３）の溶媒としては、黒色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。
【００１５】
また、パターン状遮光層（３）は、熱転写により形成するすることが好ましく、この遮光層（３）に含有される樹脂は、レーザー、サーマルヘッド等の熱媒体に対する適性と、転写記録後のパターン状遮光層（３）の耐久性を考慮して、軟化点が７０℃から１５０℃の範囲のものを使用する。
サーマルヘッドを使用して熱転写する場合の熱的条件は、通常３００〜４００℃で数ミリ秒であり、これを静的な条件に換算すると１００〜１５０℃で５秒となる。
また、前述のように熱転写記録するためには、樹脂が溶解となるまで加熱する必要がある。従って、サーマルヘッドから供給される熱量と、樹脂を溶解状態とすることを考慮すると、融点の上限は１５０℃となる。この上限以上の融点の樹脂を使用すると、転写時により多くのエネルギーを必要とし、サーマルヘッドの寿命が極端に短くなる。
一方、下限を７０℃としたのは、転写後の隔壁の保有安定性を考慮したものであり、融点が７０℃以下のエポキシ樹脂を使用した場合、擦過時にパターン状遮光層（３）が損傷する現象が生じる。具体例としては、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系等、前記物性を有する種々の樹脂を用いることができる。
【００１６】
本発明における受像層（４）の材料は、樹脂を主成分とし、溶媒、必要に応じて有機微粒子および無機微粒子などを含む構成からなる。
【００１７】
本発明における受像層（４）の材料としては、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、また変色や褪色がないこと等の、諸耐性があることなどの性能が要求される。
本発明では、受像層に最低造膜温度が５０℃以上で、平均粒子径が５００ｎｍ以下の合成樹脂エマルションを用いることにより、画素品質、色材の定着性や濡れ性と耐性を両立させる。
このような合成樹脂エマルションとしては、アクリル共重合系、ポリエステル系、ポリウレタン系等の合成樹脂エマルションで構成する。このような合成樹脂エマルションを、最低造膜温度以下で溶媒のみを揮発させることにより、非連続な多孔質被膜を形成することができる。
このように非連続な多孔質被膜からなる受像層とすることで、着色インク付与時の濡れ広がりを制御し、優れた画素品質を得ることができる。
さらに、着色インク付与後、最低造膜温度以上に加熱し、連続被膜化することで耐性を付与することができる。
【００１８】
例えば、最低造膜温度が７０℃のアクリル共重合系樹脂エマルション（水分散体）を使用する場合、塗材を塗布した後、４０℃で乾燥し、水のみを揮発させることにより非連続な多孔質被膜を形成し、着色インク付与後、１００℃に加熱し、連続被膜化することで耐性を付与することができる。
【００１９】
本発明の合成樹脂エマルションＡ，合成樹脂エマルションＢの最低造膜温度の差は、２０℃以上が好ましく、４０℃以上であるとさらに好ましい。この温度差が２０℃以下であると、被膜化させる合成樹脂エマルションＢに合成樹脂エマルションＡが誘発されて、粒子同士の融着が起こる可能性があるため好ましくない。
【００２０】
本発明で述べる合成樹脂エマルションＡ，合成樹脂エマルションＢの固形分混合比Ａ／Ｂは、Ａ／Ｂ＝９５／５〜５０／５０（重量比）の範囲が好ましく、９０／１０〜７０／３０の範囲がさらに好ましい。
本発明における合成樹脂エマルションＡは、インクジェット記録時に多孔質な空隙を付与し、インクの吸収性を向上させる目的であり、また、合成樹脂エマルションＢは、合成樹脂エマルションＡの基板への密着性付与、および受像層表面のクラック発生の防止に寄与するものである。そのため固形分量はＡ＞Ｂであることが好ましい。
ここで、合成樹脂エマルションＡが多すぎると、基板への密着性が著しく低下すると共に、受像層表面に亀裂を生じるため好ましくなく、逆に少なすぎると、受像層中の多孔質空隙が少なくなり、よってインクジェット記録時の品位が著しく低下するため好ましくない。
【００２１】
本発明で述べる合成樹脂エマルションの溶剤の沸点は、１００℃以下で、且つ形成した半成膜受像層中の残留溶剤量が５％以下であることが好ましい。１２０℃以上の沸点の溶剤であると最低造膜温度以下での乾燥時の溶剤揮発性が著しく低下し、５％以上の残留溶剤を含有し、形成画素の品質を著しく低下させるため好ましくない。
【００２２】
また、インクの受像性を高めるために、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、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、フッ素樹脂系のビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、ポリベンゾグアナミン樹脂、あるいは尿素樹脂等の熱硬化性樹脂からなる合成樹脂微粒子、もしくはセルロース、澱粉系の微粒子などの天然高分子、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナホワイト、水酸化アルミニウム、タルク、ベントナイト、酸化チタン等、コロイダルシリカ等で知られる無水ケイ酸、含水ケイ酸、含水ケイ酸カルシウム、含水ケイ酸アルミニウム等のホワイトカーボン、アルミナゾル等の無機微粒子などが挙げられる。
また、フィラーの添加量は、受像層１００重量部に対し１〜１０重量部が好ましいものである。
【００２３】
本発明における受像層（４）材料の溶媒は、合成樹脂エマルションの溶媒と同じもの、もしくはエマルション粒子を破壊しない溶媒との混合溶媒で構成される。具体的には、水、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、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、シクロヘキサノン等の一種または二種以上の混合溶剤を用い、濃度が１０〜５０重量％溶液の塗工液として使用するのが好ましい。
【００２４】
また、受像層（４）には、目的に応じて、前記した以外のその他の樹脂、あるいは、界面活性剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ＰＨ調整剤、消泡剤、その他添加剤を、性能を逸脱しない範囲で適宜混合しても良い。
【００２５】
受像層（４）の厚みは、通常、１〜２０μｍ程度、好ましくは２〜１０μｍ程度である。インク受容層の形成は、前記主剤及び硬化剤を適宜な当量比で混合した塗工液を、支持体の少なくとも片面に、グラビアコート、ロールコート、ワイヤーバーコート等の公知の塗工手段によって塗工すれば良い。
【００２６】
本発明におけるパターン状着色層（５）を形成するための着色インクの材料は、着色顔料、樹脂、分散剤、溶媒などで構成するものである。
【００２７】
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、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ 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。
【００２８】
着色インクに使用する溶剤種としては、インクジェット印刷における適性の表面張力範囲３５ｍＮ／ｍ以下で、且つ、共沸点が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、共沸点が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。
【００２９】
本発明における着色インクの樹脂としては、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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、本発明により形成されるカラーフィルタは画素形成後、その耐性向上を目的として、熱、光、電子線等のエネルギーによる硬化処理が可能である。例えば、受像層成分内に反応性置換基を導入し、エポキシ、イソシアネートなどの硬化剤を併用して硬化させる。
【００３２】
本発明におけるカラーフィルタ（１）の透明基板（２）上に形成するパターン状遮光層（３）のは、フォトリソグラフィ法により形成するのが一般的である。
また、着色インクをパターニング付与した受像層上へ、パターン状遮光層（３）の形成は、熱転写法によるものである。受像層（４）の形成は、スピンコータ、ロールコータ、インクジェット法などによるものであり、また、パターン状遮光層（３）、および受像層（４）上の開口部へのパターン状着色層（５）の形成はインクジェット法によるものである。
【００３３】
すなわち、図１、図２に示す実施例において、少なくとも、透明基板の一方の面に、
（１）合成樹脂エマルションＡと、該合成樹脂エマルションＡより低い最低造膜温度の合成樹脂エマルションＢの混合塗液を塗布、
（２）該合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以下、且つ該合成樹脂エマルションＢの最低造膜温度以上の温度で溶剤を揮発させると共に合成樹脂エマルションＢのみを連続被膜化した半成膜受像層を形成、
（３）該半成膜受像層上にインクジェット法により着色インクをパターニング塗布、
（４）着色パターニングされた半成膜受像層を前記合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度 以上の温度で加熱し、合成樹脂エマルションＡを連続被膜化し全成膜受像層を形成することで、着色インクの濡れ広がりを制御し、画素濃度の均一性を発現し、耐性に優れたカラーフィルタとなる。
【００３４】
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１〜１００ＫＨｚ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６０〜２００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（５）の形成後に加熱などの硬化を行ってもよい。
【００３５】
【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＞
ａ、パターン状遮光層の作製；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、及び、分散剤（銅フタロシアニン誘導体）５重量部をビーズミル分散機で冷却しながら３時間分散し黒色樹脂組成物を調製した。 この黒色樹脂組成物をスピンコータによって、無アルカリガラス（コーニング社製、品番７０５９）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黒色樹脂組成物の遮光層を形成した。
次に、ポジ型フォトレジスト（ヘキスト社製：ＡＺ１３５０）をスピンコータによって塗布し、１００℃で２０分間の加熱硬化した。続いて、マスクを介して１０ｍＪ／ｃｍ2のＵＶ光露光を行い、ヘキスト社製：ＡＺ現像液を用いてポジ型フォトレジストの現像、及び黒色樹脂組成物の遮光層のエッチングを同時に行った。
次に、１３０℃で２０分間の加熱硬化の後、ポジ型フォトレジストを５％苛性ソーダ水溶液で剥離し、２５０℃で６０分間の加熱硬化を行い、パターン状遮光層を得た。
【００３６】
ｂ、受像層の作製；アクリル共重合体樹脂エマルションＡ（平均粒子径２５０ｎｍ、最低造膜温度９０℃、分散媒；水）とアクリル共重合体樹脂エマルションＢ（平均粒子径１５０ｎｍ、最低造膜温度１５℃、分散媒；水）が、固形分混合比Ａ／Ｂ＝９／１となるように混合し、固形分を２５％に調整した塗液を、前記パターン状遮光層を設けたガラス基板上にスピンコートで乾燥後膜厚が３μｍになるように塗布し、６０℃で５分間乾燥を行い、半成膜受像層を形成した。
【００３７】
ｃ、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４〜８％、粘度が１０ｃｐｓになるように調整しＲ，Ｇ，Ｂ着色インクを得た。
【００３８】
ｄ、カラーフィルタの作製；前記非連続被膜受像層を塗布したガラス基板のパターン状遮光層の開口部上に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の着色インクを使用し、１２ｐｌ，１８０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）を搭載したインクジェット印刷装置により、インクジェット法により赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）各々のパターン状着色層（５）を形成した後、１２０℃で５分間、着色インクを乾燥するとともに全成膜受像層を形成し、カラーフィルタを得た。このようにして得られたカラーフィルタは、濃度バランスに優れ、画素形状が鮮明で、耐性にも優れたカラーフィルタであった。
【００３９】
＜実施例２＞
実施例１の受像層の作製において、受像層中のアクリル共重合体樹脂エマルションＡ，Ｂの固形分混合比をＡ／Ｂ＝７／３とした以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００４０】
＜実施例３＞
実施例１の受像層の作製において、受像層中のアクリル共重合体樹脂エマルションＡを最低造膜温度５０℃のアクリル共重合体樹脂エマルション、アクリル共重合体樹脂エマルションＢを最低造膜温度０℃のアクリル共重合体樹脂エマルションとし、乾燥温度を３０℃とした以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００４１】
＜実施例４＞
実施例３における受像層中のアクリル共重合体樹脂エマルションＡ，Ｂの固形分混合比をＡ／Ｂ＝７／３とした以外は、実施例３と同様の方法で行った。
【００４２】
＜実施例５＞
ｅ、パターン状遮光層用熱転写フィルムの作成；パターン状遮光層用塗工液は、バインダー（デンカブチラール＃２０００−Ｌ，電気化学工業製）８部、黒色顔料（カーボンブラック）８部、分散助剤（ソルスパースＳ−２００００，ＩＣＩジャパン（株）製）０．５部、溶剤（ｎ−プロピルアルコール）７０部で構成される組成物として調製した。この塗工液を、基材として、厚み４．５μｍの透明ポリエチレンテレフタレートフィルム（ルミラー，東レ（株）製）上に、下記処方の隔壁組成物をグラビアコーティングにより乾燥後膜厚が１．０μｍになるように塗布し、隔壁組成物熱転写シートを形成した。
【００４３】
ｆ、受像層の作製；アクリル共重合体樹脂エマルションＡ（平均粒子径２５０ｎｍ、最低造膜温度９０℃、分散媒；水）とアクリル共重合体樹脂エマルションＢ（平均粒子径１５０ｎｍ、最低造膜温度１５℃、分散媒；水）が固形分混合比Ａ／Ｂ＝９／１となるように混合し、固形分を２５％に調整した塗液を前記パターン状遮光層を設けたガラス基板上にスピンコートで乾燥後膜厚が３μｍになるように塗布し、６０℃で５分間乾燥を行い、半成膜受像層を形成した。
【００４４】
ｇ、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４〜８％、粘度が１０ｃｐｓになるように調整しＲ，Ｇ，Ｂ着色インクを得た。
【００４５】
ｈ、カラーフィルタの作製；前記受像層を塗布したガラス基板上に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の着色インクを使用し、１２ｐｌ，１８０ｄｐｉヘッド（セイコーインスツルメンツ社製）を搭載したインクジェット印刷装置により、インクジェット法により赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）各々のパターン状着色層（５）を形成した後、１２０℃で５分間、着色インクを乾燥するとともに、全成膜受像層を形成した。さらに着色層間に前記マトリックス状遮光層用熱転写フィルムを用い、４００ｄｐｉサーマルシュミレーターにより熱転写で高さ１．０μｍ、線幅２０μｍのストライプパターンを形成し、カラーフィルタを得た。このようにして得られたカラーフィルタは、濃度バランスに優れ、画素形状が鮮明で、耐性にも優れたカラーフィルタであった。
【００４６】
＜比較例１＞
実施例１の受像層の作製において、乾燥温度を１２０℃とした以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００４７】
＜比較例２＞
実施例１のカラーフィルタの作製において、乾燥温度を６０℃で１０分間とした以外は、実施例１と同様の方法で行った。
【００４８】
＜比較例３＞
実施例１の受像層の作製において、合成樹脂エマルションＡを最低造膜温度６０℃のアクリル共重合体エマルションとした以外は、実施例１と同様の方法で行った。
上記実施例１〜５、比較例１〜３で述べたカラーフィルタの特性を表１に示す。
【００４９】
【表１】
上記、表１中の評価法の詳細を以下に示す。
＜画素品質＞
画素内各所の濃度を測定し、濃度差ΔＥａｂの平均値より、下記判断基準で評価した。
＜耐溶剤性＞
イソプロピルアルコール中に５分間浸漬前後の濃度のΔＥａｂを測定し、下記判断基準で評価した。
○；ΔＥａｂ≦３
△；ΔＥａｂ＝３〜１０
×；ΔＥａｂ≧１０
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、透明基板の上にインクジェット法により形成し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の製造方法において、少なくとも、透明基板の一方の面に（１）合成樹脂エマルションＡと該合成樹脂エマルションＡより低い最低造膜温度の合成樹脂エマルションＢの混合塗液を塗布、（２）該合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以下、且つ該合成樹脂エマルションＢの最低造膜温度以上の温度で溶剤を揮発させると共に合成樹脂エマルションＢのみを連続被膜化した半成膜受像層を形成、（３）該半成膜受像層上にインクジェット法により着色インクをパターニング塗布、（４）着色パターニングされた半成膜受像層を前記合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以上の温度で加熱し、合成樹脂エマルションＡを連続被膜化し全成膜受像層を形成、の工程で形成され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。この合成樹脂エマルションＡ，Ｂからなる受像層を、透明基板の上に形成し、該合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以下、且つ該合成樹脂エマルションＢの最低造膜温度以上の温度で溶剤を揮発させ、且つ合成樹脂エマルションＢを被膜化して半成膜受像層を形成し、この未成膜の合成樹脂エマルションＡの粒子で構成される多孔質な空隙を有する半成膜受像層上にインクジェット法により着色インクをパターニング塗布することで、着色インクの濡れ広がりを制御し、画素濃度の均一性を発現し、その後、前記合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以上の温度で全成膜受像層することにより、耐性に優れたカラーフィルタが得られる。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカラーフィルタの一実施例を示す説明図である。
【図２】本発明によるカラーフィルタの他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…カラーフィルタ ２…透明基板 ３…パターン状遮光層 ４…受像層
５…パターン状着色層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for a display device such as a field emission display device, a fluorescent display device, a plasma display (PDP), and a liquid crystal display device, and a display device, and more particularly to a color filter manufactured by an inkjet method. is there.
[0002]
[Prior art]
In a display device, it is a useful means to use a color filter for purposes such as color display, reflectance reduction, contrast improvement, and spectral characteristic control. In many cases, the color filter used in this display device is formed and used as a pixel. As methods for forming the pixels of the color filter, methods that have been put into practical use include photolithography and printing.
[0003]
As another method of forming these pixels, a technique has been proposed in which a pixel forming method based on an inkjet method that has been used in printers is applied to the manufacture of a color filter. However, in the method of forming the color filter by the ink jet method, it is difficult to obtain a color filter having a clear pixel shape and a sharp pixel edge because the ink particles are easily scattered by the ink jet and the ink bleeds. It was.
[0004]
In recent years, in order to prevent the scattering of ink particles and the bleeding of ink, it has been proposed to take a means for performing an image receiving layer treatment on a substrate. For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a method of laminating an ink-absorbing resin layer on a substrate provided with a black matrix and controlling ink wettability of an opening and a light-shielding portion by light irradiation or the like, Patent Document 3 Then, an ink-absorbing resin layer is provided on the substrate, a portion having high ink wettability and a portion having low ink wettability are formed by light irradiation or the like, colored ink is applied to the portion having high ink wettability, and a light shielding member is formed on the low portion. There have been proposals for a method of arranging
[0005]
However, in the case where an image receiving layer is provided on a substrate and a color filter is formed by an ink jet method, it is indispensable to control the wetting and spreading of the colored ink, and a guideline for performing this control is not clear.
Further, if an excellent ink absorbability is to be imparted, the color filter after pixel formation tends to be less resistant, and material design that can control these in a well-balanced manner is an issue.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 08-338905 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-15580
[Patent Document 3]
JP 09-26508 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an image receiving layer on a transparent substrate in a color fill formed by an ink jet method, control the wetting and spreading of the colored ink on the image receiving layer, and achieve uniform pixel density and resistance, particularly resistance. The object is to provide a color filter excellent in chemical properties and a method for producing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a transparent substrate Patterned light shielding layer and In a method for producing a color filter for a display device comprising a patterned colored layer formed by an inkjet method, at least a transparent substrate And a patterned light-shielding layer formed by a thermal transfer method (1) A mixed coating solution of synthetic resin emulsion A and synthetic resin emulsion B having a minimum film-forming temperature lower than that of synthetic resin emulsion A is applied to the surface, (2) below the minimum film-forming temperature of synthetic resin emulsion A, and The solvent is volatilized at a temperature equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion B, and a semi-film-forming image receiving layer in which only the synthetic resin emulsion B is continuously formed is formed. (3) Inkjet on the semi-film-forming image receiving layer (4) Colored and patterned semi-film-formed image-receiving layer is heated at a temperature equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion A, and the synthetic resin emulsion A is continuously coated to receive all films. It is a manufacturing method of the color filter for display apparatuses characterized by forming in the process of forming a layer.
An image-receiving layer comprising the synthetic resin emulsion A and the synthetic resin emulsion B is formed on a transparent substrate, and the temperature is equal to or lower than the minimum film forming temperature of the synthetic resin emulsion A and equal to or higher than the minimum film forming temperature of the synthetic resin emulsion B. The solvent is volatilized and the synthetic resin emulsion B is coated to form a semi-film-formed image receiving layer. On the semi-film-formed image receiving layer having porous voids composed of particles of the non-film-formed synthetic resin emulsion A By applying a colored ink to the ink by a patterning method, the wetting and spreading of the colored ink is controlled and the uniformity of the pixel density is expressed, and then the entire composition is formed at a temperature equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion A. By using the film image-receiving layer, a color filter having excellent durability can be obtained.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the color filter by this invention is demonstrated in detail based on the embodiment.
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of manufacturing a color filter according to the present invention.
As a first form of the color filter (1) for a display device, as shown in FIG. 1, a patterned light shielding layer (3) is formed on a transparent substrate (2), and an image receiving layer ( The substrate provided with 4) is used.
Then, red (R), green (G), and blue (B) patterned colored layers (5) are formed with colored ink at a position corresponding to the opening of the patterned light shielding layer by an ink jet method.
As another embodiment, as shown in FIG. 2, a substrate in which an image receiving layer (4) is provided on a transparent substrate (2) is used.
A red (R), green (G), and blue (B) patterned colored layer (5) is formed thereon with a colored ink by an inkjet method, and then, for example, a patterned colored layer (5 ) To form a patterned light-shielding layer (3).
At this time, a color filter having excellent uniformity in pixel density can be obtained by controlling the wetting and spreading of the colored ink on the image receiving layer.
[0010]
1 and 2, it is preferable that the transparent substrate (2) used in the present invention has sufficient strength, flatness, heat resistance, light transmittance, and the like. For example, a glass substrate such as transparent alkali-free glass or soda glass usually used as a color filter substrate, or a plastic substrate such as a transparent plastic film such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate can be used.
[0011]
The material of the patterned light shielding layer (3) in the present invention is a black resin composition mainly composed of a black light shielding material, a dispersant, a resin, and a solvent. For example, a photopolymerizable monomer, a photopolymerization initiator, etc. A black resin composition which is mixed and given photosensitivity is preferable.
[0012]
The black light-shielding material of the patterned light-shielding layer (3) in the present invention is a black pigment, black dye, inorganic material, etc., mixed with organic pigment, carbon black, aniline black, graphite, titanium oxide, iron black, etc. It is used.
[0013]
In addition, as the dispersant for the patterned light-shielding layer (3) in the present invention, nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether, and ionic surfactants such as sodium alkylbenzene sulfonate are used. In addition, poly fatty acid salts, fatty acid salt alkyl phosphates, tetraalkylammonium salts, and the like, organic pigment derivatives, polyesters, and the like. One type of dispersant may be used alone, or two or more types of dispersants may be mixed and used.
[0014]
The solvent for the patterned light-shielding layer (3) in the present invention is appropriately selected and used from the viewpoints of the coating property and dispersion stability of the black resin composition, and includes toluene, xylene, ethyl cellosolve, and ethyl. Examples include cellosolve acetate, diclime, and cyclohexanone.
[0015]
The patterned light-shielding layer (3) is preferably formed by thermal transfer. The resin contained in the light-shielding layer (3) is suitable for a heat medium such as a laser or a thermal head, and has a pattern after transfer recording. In consideration of the durability of the light shielding layer (3), the one having a softening point in the range of 70 ° C to 150 ° C is used.
The thermal conditions for thermal transfer using a thermal head are usually 300 to 400 ° C. for several milliseconds, and when converted to static conditions, the thermal condition is 100 to 150 ° C. for 5 seconds.
Further, as described above, in order to perform thermal transfer recording, it is necessary to heat until the resin is dissolved. Accordingly, considering the amount of heat supplied from the thermal head and making the resin into a dissolved state, the upper limit of the melting point is 150 ° C. If a resin having a melting point higher than this upper limit is used, more energy is required during transfer, and the life of the thermal head becomes extremely short.
On the other hand, the lower limit was set to 70 ° C. in consideration of the retention stability of the partition walls after transfer. When an epoxy resin having a melting point of 70 ° C. or lower was used, the patterned light-shielding layer (3) was damaged during rubbing. Phenomenon occurs. As specific examples, various resins having the above-mentioned physical properties such as acrylic, urethane, polyester, and epoxy can be used.
[0016]
The material of the image receiving layer (4) in the present invention is composed of a resin as a main component and a solvent, and if necessary, organic fine particles and inorganic fine particles.
[0017]
The material of the image receiving layer (4) in the present invention is performance such as being transparent, excellent in the fixing property of the coloring material in the received ink, and having various resistances such as no discoloration or fading. Is required.
In the present invention, by using a synthetic resin emulsion having a minimum film forming temperature of 50 ° C. or more and an average particle diameter of 500 nm or less for the image receiving layer, the pixel quality, the fixing property of the coloring material, the wettability and the resistance are made compatible.
Such a synthetic resin emulsion is composed of a synthetic resin emulsion such as an acrylic copolymer, a polyester, or a polyurethane. A discontinuous porous film can be formed by volatilizing only such a solvent from such a synthetic resin emulsion at a temperature below the minimum film-forming temperature.
Thus, by setting it as the image receiving layer which consists of a discontinuous porous film, the wetting spread at the time of coloring ink provision is controlled, and the outstanding pixel quality can be obtained.
Furthermore, after coloring ink application | coating, it can provide tolerance by heating more than minimum film forming temperature and making it into a continuous film.
[0018]
For example, when an acrylic copolymer resin emulsion (water dispersion) having a minimum film-forming temperature of 70 ° C. is used, after applying the coating material, it is dried at 40 ° C., and only water is volatilized, thereby discontinuous porosity. Resistance can be imparted by forming a quality film and applying a colored ink, followed by heating to 100 ° C. to form a continuous film.
[0019]
The difference in the minimum film-forming temperature between the synthetic resin emulsion A and the synthetic resin emulsion B of the present invention is preferably 20 ° C. or higher, and more preferably 40 ° C. or higher. If this temperature difference is 20 ° C. or less, the synthetic resin emulsion A is induced in the synthetic resin emulsion B to be formed into a film, and there is a possibility that the particles may be fused with each other.
[0020]
The solid content mixing ratio A / B of the synthetic resin emulsion A and the synthetic resin emulsion B described in the present invention is preferably in the range of A / B = 95/5 to 50/50 (weight ratio), 90/10 to 70/30. The range of is more preferable.
The synthetic resin emulsion A in the present invention is for the purpose of imparting porous voids at the time of ink jet recording and improving the absorbability of the ink, and the synthetic resin emulsion B is imparting adhesion of the synthetic resin emulsion A to the substrate. And the prevention of cracks on the surface of the image receiving layer. Therefore, the solid content is preferably A> B.
Here, when the amount of the synthetic resin emulsion A is too large, the adhesion to the substrate is remarkably lowered and cracks are generated on the surface of the image receiving layer, which is not preferable. Conversely, when the amount is too small, the porous voids in the image receiving layer are decreased. Therefore, the quality at the time of inkjet recording is remarkably lowered, which is not preferable.
[0021]
The boiling point of the solvent of the synthetic resin emulsion described in the present invention is preferably 100 ° C. or less, and the residual solvent amount in the formed semi-film-formed image receiving layer is preferably 5% or less. A solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher is not preferable because the solvent volatility at the time of drying at a temperature lower than the minimum film forming temperature is remarkably reduced, and the residual solvent is contained by 5% or more, and the quality of the formed pixels is remarkably deteriorated.
[0022]
In order to improve the image receiving property of the ink, it is also effective to contain fine particles (fillers) in this resin within a range that does not impair the transparency. The filler is made of polymethyl methacrylate, polystyrene, fluororesin vinyl resin, polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, thermoplastic resin such as polyamide, polybenzoguanamine resin, or thermosetting resin such as urea resin. Synthetic resin fine particles or natural polymers such as cellulose and starch fine particles, silica, clay, calcium carbonate, barium sulfate, alumina white, aluminum hydroxide, talc, bentonite, titanium oxide, anhydrous silica known as colloidal silica, etc. Examples thereof include white carbon such as acid, hydrous silicic acid, hydrous calcium silicate, and hydrous aluminum silicate, and inorganic fine particles such as alumina sol.
The amount of filler added is preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the image receiving layer.
[0023]
The solvent of the material of the image receiving layer (4) in the present invention is composed of the same solvent as that of the synthetic resin emulsion or a mixed solvent with a solvent that does not destroy the emulsion particles. Specifically, using one or two or more mixed solvents such as water, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, toluene, xylene, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, diclime, cyclohexanone, It is preferable to use it as a coating solution having a concentration of 10 to 50% by weight.
[0024]
The image-receiving layer (4) may contain other resins other than those described above, or surfactants, ultraviolet absorbers, antioxidants, PH adjusters, antifoaming agents, and other additives, depending on the purpose. You may mix suitably in the range which does not deviate from performance.
[0025]
The thickness of the image receiving layer (4) is usually about 1 to 20 μm, preferably about 2 to 10 μm. The ink-receiving layer is formed by applying a coating liquid in which the main agent and the curing agent are mixed at an appropriate equivalent ratio to at least one surface of the support by known coating means such as gravure coating, roll coating, and wire bar coating. Just work.
[0026]
The material of the colored ink for forming the patterned colored layer (5) in the present invention is composed of a color pigment, a resin, a dispersant, a solvent, and the like.
[0027]
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. In what Absent. Further, these may be used in combination of two or more in order to obtain the desired hue.
[0028]
As the solvent species used for the colored ink, those having an appropriate surface tension range of 35 mN / m or less in ink jet printing and an azeotropic 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 azeotropic point is 130 ° C. or less, the drying property near the nozzle is remarkably increased. As a result, the occurrence of defects such as nozzle clogging is caused, which is not preferable.
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.
[0029]
As the resin of the colored ink in the present invention, casein, gelatin, polyvinyl alcohol, carboxymethyl acetal, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, melanin resin, and the like are used, which are appropriately selected in relation to the pigment. is there. An acrylic resin is preferable when heat resistance and light resistance are required.
[0030]
In order to improve the dispersion of the pigment in the resin, a dispersant may be used. As the dispersant, as the nonionic surfactant, for example, polyoxyethylene alkyl ether or the like, or as the ionic surfactant Examples include sodium alkylbenzene sulfonate, poly fatty acid salt, fatty acid salt alkyl phosphate, tetraalkylammonium 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.
[0031]
In addition, the color filter formed according to the present invention can be cured by energy such as heat, light, or electron beam for the purpose of improving the durability after the pixels are formed. For example, a reactive substituent is introduced into the image receiving layer component, and is cured by using a curing agent such as epoxy or isocyanate.
[0032]
The patterned light shielding layer (3) formed on the transparent substrate (2) of the color filter (1) in the present invention is generally formed by photolithography.
Further, the formation of the patterned light-shielding layer (3) on the image receiving layer provided with patterning of the colored ink is based on a thermal transfer method. The image-receiving layer (4) is formed by a spin coater, a roll coater, an ink-jet method or the like. Also, the patterned light-shielding layer (3) and the patterned colored layer (5 in the opening on the image-receiving layer (4)). ) Is formed by an inkjet method.
[0033]
That is, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, at least on one surface of the transparent substrate,
(1) A mixed coating solution of a synthetic resin emulsion A and a synthetic resin emulsion B having a minimum film-forming temperature lower than that of the synthetic resin emulsion A is applied.
(2) A semi-film-formed image receiving layer in which the solvent is volatilized at a temperature equal to or lower than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion A and equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion B and only the synthetic resin emulsion B is continuously coated. Forming,
(3) A colored ink is applied by patterning on the semi-film-formed image receiving layer by an inkjet method,
(4) Colored and patterned semi-deposited image-receiving layer is heated at a temperature equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion A, and the synthetic resin emulsion A is continuously coated to form an all-deposited image-receiving layer. Controls the wetting and spreading of ink, expresses uniformity of pixel density, and provides a color filter with excellent durability.
[0034]
As an ink jet apparatus to be used, there are a piezo conversion method and a heat conversion method depending on a difference in ink ejection method, and the piezo conversion method is particularly preferable. A device in which the ink particleization frequency is about 1 to 100 KHz, the nozzle diameter is about 5 to 80 μm, three heads are arranged, and 60 to 200 nozzles are incorporated in one head is suitable. Moreover, you may perform hardening, such as a heating, after formation of a patterned colored layer (5) as needed.
[0035]
【Example】
Examples of the present invention will be specifically described below.
<Example 1>
a, Preparation of a patterned light-shielding layer: 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, and a dispersant (copper phthalocyanine) A black resin composition was prepared by dispersing 5 parts by weight of the derivative) for 3 hours while cooling with a bead mill disperser. This black resin composition was formed on a non-alkali glass (product number 7059, manufactured by Corning) by a spin coater to form a coating film having a thickness of about 1.0 μm. A light shielding layer of the black resin composition was formed by heat curing at 100 ° C. for 20 minutes.
Next, a positive photoresist (Hoechst: AZ1350) was applied by a spin coater, and cured by heating at 100 ° C. for 20 minutes. Then, 10mJ / cm through the mask 2 Then, the positive photoresist was developed with Hoechst's AZ developer, and the light shielding layer of the black resin composition was etched at the same time.
Next, after heat curing at 130 ° C. for 20 minutes, the positive photoresist was peeled off with a 5% aqueous sodium hydroxide solution and heat cured at 250 ° C. for 60 minutes to obtain a patterned light shielding layer.
[0036]
b, Preparation of image-receiving layer: Acrylic copolymer resin emulsion A (average particle diameter 250 nm, minimum film forming temperature 90 ° C., dispersion medium: water) and acrylic copolymer resin emulsion B (average particle diameter 150 nm, minimum film forming temperature) 15 ° C., dispersion medium; water) was mixed so that the solid content mixing ratio A / B = 9/1, and the coating liquid prepared by adjusting the solid content to 25% was a glass substrate provided with the patterned light shielding layer After drying by spin coating, it was applied so as to have a film thickness of 3 μm, and dried at 60 ° C. for 5 minutes to form a semi-film-formed image receiving layer.
[0037]
c, 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 under a nitrogen atmosphere. An acrylic copolymer resin was obtained by a reaction at 5 ° C. for 5 hours. 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 dispersant were added to 80.1 g of this diluted solution, and kneaded with three rolls to obtain red, green and blue colored varnishes. Each colored varnish was adjusted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the pigment concentration was 4-8% and the viscosity was 10 cps to obtain R, G, B colored ink.
[0038]
d, production of a color filter; 12 pl and 180 dpi heads (Seiko Instruments) using colored inks of the colors R, G and B on the openings of the patterned light-shielding layer of the glass substrate coated with the non-continuous film image-receiving layer. After forming the red (R), green (G), and blue (B) patterned colored layers (5) by an inkjet method using an inkjet printing apparatus equipped with a product manufactured by Kogyo Co., Ltd., the colored ink is used at 120 ° C. for 5 minutes. Was dried and the entire image-receiving layer was formed to obtain a color filter. The color filter thus obtained was a color filter having excellent density balance, a clear pixel shape, and excellent durability.
[0039]
<Example 2>
The production of the image receiving layer of Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except that the solid content mixing ratio of the acrylic copolymer resin emulsions A and B in the image receiving layer was set to A / B = 7/3. It was.
[0040]
<Example 3>
In the production of the image receiving layer of Example 1, the acrylic copolymer resin emulsion A in the image receiving layer is made of an acrylic copolymer resin emulsion having a minimum film forming temperature of 50 ° C., and the acrylic copolymer resin emulsion B is made of a minimum film forming temperature of 0 ° C. The same procedure as in Example 1 was repeated except that the acrylic copolymer resin emulsion was used and the drying temperature was 30 ° C.
[0041]
<Example 4>
The same procedure as in Example 3 was performed, except that the solid content mixing ratio of the acrylic copolymer resin emulsions A and B in the image receiving layer in Example 3 was set to A / B = 7/3.
[0042]
<Example 5>
e, Preparation of thermal transfer film for patterned light-shielding layer; coating liquid for patterned light-shielding layer is 8 parts binder (Denka Butyral # 2000-L, manufactured by Denki Kagaku Kogyo), 8 parts black pigment (carbon black), dispersion aid It was prepared as a composition composed of 0.5 parts of an agent (Solsperse S-20000, manufactured by ICI Japan) and 70 parts of a solvent (n-propyl alcohol). Using this coating solution as a base material, a partition wall composition having the following formulation was dried on a transparent polyethylene terephthalate film (Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 4.5 μm by gravure coating to a film thickness of 1.0 μm. This was applied to form a partition wall composition thermal transfer sheet.
[0043]
f, Preparation of Image-Receiving Layer; Acrylic Copolymer Resin Emulsion A (Average Particle Diameter 250 nm, Minimum Film Formation Temperature 90 ° C., Dispersion Medium; Water) and Acrylic Copolymer Resin Emulsion B (Average Particle Diameter 150 nm, Minimum Film Formation Temperature) 15 ° C., dispersion medium; water) was mixed so that the solid content mixing ratio A / B = 9/1, and the coating liquid with the solid content adjusted to 25% was applied on the glass substrate provided with the patterned light shielding layer. After drying by spin coating, the film was applied to a film thickness of 3 μm and dried at 60 ° C. for 5 minutes to form a semi-film-formed image receiving layer.
[0044]
g, 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 were dissolved in 300 g of butyl lactate, and 0.75 parts of azobisisobutylnitrile was added under a nitrogen atmosphere. An acrylic copolymer resin was obtained by a reaction at 5 ° C. for 5 hours. 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 dispersant were added to 80.1 g of this diluted solution, and kneaded with three rolls to obtain red, green and blue colored varnishes. Each colored varnish was adjusted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the pigment concentration was 4-8% and the viscosity was 10 cps to obtain R, G, B colored ink.
[0045]
h, production of a color filter; on a glass substrate coated with the image receiving layer, using an ink-jet printing apparatus equipped with a 12 pl, 180 dpi head (manufactured by Seiko Instruments Inc.) using the colored inks of the R, G, B colors. After forming the patterned colored layers (5) of red (R), green (G), and blue (B) by the inkjet method, the colored ink is dried at 120 ° C. for 5 minutes, and all the film-receiving layers are formed. Formed. Further, the matrix-shaped light-shielding layer thermal transfer film was used between the colored layers, and a stripe pattern having a height of 1.0 μm and a line width of 20 μm was formed by thermal transfer using a 400 dpi thermal simulator to obtain a color filter. The color filter thus obtained was a color filter having excellent density balance, a clear pixel shape, and excellent durability.
[0046]
<Comparative Example 1>
The production of the image receiving layer of Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that the drying temperature was 120 ° C.
[0047]
<Comparative example 2>
The production of the color filter of Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that the drying temperature was 60 ° C. for 10 minutes.
[0048]
<Comparative Example 3>
The production of the image receiving layer of Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that the synthetic resin emulsion A was an acrylic copolymer emulsion having a minimum film forming temperature of 60 ° C.
Table 1 shows the characteristics of the color filters described in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3.
[0049]
[Table 1]
The details of the evaluation method in Table 1 are shown below.
<Pixel quality>
The density of each part in the pixel was measured, and evaluated based on the following judgment criteria from the average value of the density difference ΔEab.
<Solvent resistance>
The concentration ΔEab before and after immersion for 5 minutes in isopropyl alcohol was measured and evaluated according to the following criteria.
○; ΔEab ≦ 3
Δ; ΔEab = 3 to 10
×; ΔEab ≧ 10
[0051]
【The invention's effect】
The present invention relates to a method for producing a color filter for a display device comprising a patterned colored layer formed on a transparent substrate by an ink jet method, and at least on one surface of the transparent substrate, (1) the synthetic resin emulsion A and the synthesis A mixed coating solution of synthetic resin emulsion B having a minimum film-forming temperature lower than that of resin emulsion A is applied. (2) A temperature not higher than the minimum film-forming temperature of synthetic resin emulsion A and not less than the minimum film-forming temperature of synthetic resin emulsion B The solvent is volatilized and a semi-film image-receiving layer in which only the synthetic resin emulsion B is continuously formed is formed. (3) Colored ink is applied by patterning on the semi-film-formed image receiving layer by an ink jet method. The semi-deposited image-receiving layer is heated at a temperature equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion A, and the synthetic resin emulsion A is continuously Forming a film to form a total deposition image receiving layer, a manufacturing method of a color filter for a display device characterized by being formed in the process. An image receiving layer comprising the synthetic resin emulsions A and B is formed on a transparent substrate, and the solvent is used at a temperature not higher than the minimum film forming temperature of the synthetic resin emulsion A and not lower than the minimum film forming temperature of the synthetic resin emulsion B. Volatilization is performed, and the synthetic resin emulsion B is coated to form a semi-film-formed image receiving layer, and an ink jet method is formed on the semi-film-formed image receiving layer having porous voids composed of particles of the non-film-formed synthetic resin emulsion A By applying the colored ink by patterning, the wetting and spreading of the colored ink is controlled, the uniformity of the pixel density is expressed, and then the entire image-receiving layer is formed at a temperature equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion A. As a result, a color filter having excellent resistance can be obtained.
[0052]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a color filter according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing another embodiment of the color filter according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Color filter 2 ... Transparent substrate 3 ... Pattern-shaped light shielding layer 4 ... Image receiving layer
5 ... Patterned colored layer
Claims (11)
少なくとも、透明基板および熱転写法によって形成されたパターン状遮光層を有する面に、
（１）合成樹脂エマルションＡと該合成樹脂エマルションＡより低い最低造膜温度の合成樹脂エマルションＢの混合塗液を塗布する工程、
（２）該合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以下、且つ該合成樹脂エマルションＢの最低造膜温度以上の温度で溶剤を揮発させると共に、合成樹脂エマルションＢのみを連続被膜化した半成膜受像層を形成する工程、
（３）該半成膜受像層上にインクジェット法により着色インクをパターニング塗布する工程、
（４）着色パターニングされた半成膜受像層を前記合成樹脂エマルションＡの最低造膜温度以上の温度で加熱し、合成樹脂エマルションＡを連続被膜化し全成膜受像層を形成する工程、
により形成され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。In a method for producing a color filter for a display device comprising a patterned light-shielding layer and a patterned colored layer formed by an inkjet method on a transparent substrate,
At least on the surface having a transparent substrate and a patterned light-shielding layer formed by a thermal transfer method ,
(1) A step of applying a mixed coating solution of a synthetic resin emulsion A and a synthetic resin emulsion B having a minimum film-forming temperature lower than that of the synthetic resin emulsion A.
(2) Semi-film receiving image in which the solvent is volatilized at a temperature equal to or lower than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion A and equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion B, and only the synthetic resin emulsion B is continuously coated. Forming a layer;
(3) A step of patterning and applying a colored ink on the semi-film-formed image receiving layer by an inkjet method,
(4) A step of heating the colored and patterned semi-film-formed image-receiving layer at a temperature equal to or higher than the minimum film-forming temperature of the synthetic resin emulsion A to continuously coat the synthetic resin emulsion A to form the entire film-formed image-receiving layer.
A method for producing a color filter for a display device, which is characterized by comprising:
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の製造方法。The color filter for a display device according to claim 1, wherein an average particle diameter of the synthetic resin emulsion A and the synthetic resin emulsion B is 500 nm or less, and a difference between the minimum film forming temperatures is 20 ° C or more. Manufacturing method.
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の製造方法。The solid content mixing ratio (A / B) of the synthetic resin emulsion A and the synthetic resin emulsion B is in a range of 95/5 to 50/50 (weight ratio). A method for producing a color filter.
且つ最低造膜温度以下で形成した非連続被膜受像層中の残留溶剤量が５％以下であること
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の製造方法。The boiling point of the solvent of the synthetic resin emulsion A and the synthetic resin emulsion B is 100 ° C. or less,
2. The method for producing a color filter for a display device according to claim 1, wherein the amount of residual solvent in the non-continuous film image-receiving layer formed at a temperature below the minimum film-forming temperature is 5% or less.
且つ溶剤種の共沸点が１３０℃以上であること
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の製造方法。The pigment content of the colored ink is 5% by weight or more,
The method for producing a color filter for a display device according to claim 1, wherein the azeotropic point of the solvent species is 130 ° C or higher.
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の製造方法。The method for producing a color filter for a display device according to claim 1, wherein at least two alignment marks for patterning are provided on the transparent substrate.
且つ該透明基板上にパターン状遮光膜が予め形成されていること
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の製造方法。The transparent substrate is made of glass or a resin film,
2. The method for producing a color filter for a display device according to claim 1, wherein a patterned light-shielding film is formed in advance on the transparent substrate.
を特徴とする表示装置用カラーフィルタの製造方法。A method for producing a color filter for a display device, comprising: forming a patterned light-shielding film between each pixel of the color filter formed by the production method according to claim 1.
を特徴とする表示装置用カラーフィルタの製造方法。A method for producing a color filter for a display device, wherein the color filter formed by the production method according to claim 1 is cured by energy such as heat, light, or electron beam.
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