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発明の名称 印刷物及びその製造方法。
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−86419(P2007−86419A)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
出願番号 特願2005−275238(P2005−275238)
出願日 平成17年9月22日(2005.9.22)
代理人
発明者 平山 茂 / 恩田 光弘 / 瀬能 靖弘
要約 課題

本発明の課題とするところは、基板と、基板上にパターン状に設けられた隔壁と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層を含む印刷物を、インキ吐出印刷装置を用いて製造する方法において、隔壁とインキ層の欠陥の修正を一度の工程で行い、高品質な印刷物を効率よく製造する方法を提供することである。

解決手段
特許請求の範囲
【請求項1】
基板と、この基板上にパターン状に設けられた隔壁と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層とを含む印刷物の製造方法において、少なくとも、
(a)基板上に隔壁樹脂を塗布する工程と、
(b)この基板の隔壁樹脂が塗布された面を、隔壁パターン状に露光する工程と、
(c)この基板を現像し、隔壁を形成する工程と、
(d)この基板を加熱し、隔壁を熱硬化させる工程と、
(e)この基板の隔壁の開口部に形成された領域に、インキ吐出印刷装置を用いてインキを吐出しインキ層を形成する工程と、
(f)このインキ層の異物、欠陥を検査する工程と、
(g)この検査結果から隔壁の欠陥を判別する工程と、
(h)この隔壁の欠陥部分を修正する工程と、を行うことを特徴とする印刷物の製造方法。
【請求項2】
(h)この隔壁の欠陥部分を修正する工程が、
(h1)この隔壁の欠陥部に隔壁と同じ材料を被覆形成する工程と、
(h2)この隔壁を熱硬化若しくは光硬化させる工程と、
(h3)紫外〜赤外レーザ光の照射により修正部を整形する工程と、
(h4)その後未修整部との形状差を軽減する工程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷物の製造方法。
【請求項3】
(I)インキ層の異物、欠陥を修正する工程、を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の印刷物の製造方法。
【請求項4】
前記(h)この隔壁の欠陥部分を修正する工程と
前記(I)インキ層の異物、欠陥を修正する工程を、
前記基板をワークに固定したまま順次行なうことを特徴とする請求項2又は3に記載の印刷物の製造方法。
【請求項5】
前記(h)この隔壁の欠陥部分を修正する工程の修正方法が、針方式、ディスペンス方式から選択され、
かつ(I)インキ層の異物、欠陥を修正する工程の修正方法が、インキ吐出印刷方式、針方式、ディスペンス方式、熱転写方式から選択されることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
【請求項6】
前記隔壁が黒色であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
【請求項7】
インキ層が着色インキ層であり、印刷物がカラーフィルタであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
【請求項8】
(I)インキ層の異物、欠陥を修正する工程が、
(I1)着色インキ層の欠陥部の面積によって、インキジェット方式、針方式、ディスペンス方式、若しくは熱転写方式を単独、若しくは組み合わせて使用し、着色インキ層の周辺部との膜厚差が0.1μm以下で、色差がΔEab<5以下となるように、着色インキ層と同色の着色材料を欠陥部に被覆形成し、その後、熱硬化、若しくは光硬化させる事を特徴とする請求項7に記載の印刷物の製造方法。
【請求項9】
インキ層が有機発光層であり、印刷物が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
【請求項10】
インキ層が正孔輸送層であり、印刷物が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、隔壁と、この隔壁の区切られた領域に設けられたインキ層を含む印刷物およびその製造方法に関する。印刷物として、例えばインキ層として着色インキ層を備えたカラーフィルタを挙げることができる。また、印刷物として、例えばインキ層として有機発光層又は/及び正孔輸送層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を挙げることができる。その他、印刷物として回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を挙げることができる。
【背景技術】
【0002】
近年、パーソナルコンピュータや、薄型カラーテレビの発達に伴い、カラーLCDの需要が増加しており、特に、後者は大型化が進展している。しかしながら、基板の大型化に対して、LCDやカラーフィルタ工程で高い歩留りを維持する事は困難であり、加えて、部材の中でもコスト比重が高いCFは、カラーLCDの普及に向け、一層のコストダウンが要求されている。
【0003】
カラーフィルタは、透明基板上に、カラー表示に不可欠な、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)各色の着色インキ層と、カラーLCDの表示コントラスト向上目的で設けられる金属皮膜やBk(黒)の隔壁を、所定のパターンに配列したものであり、多くの製造方法が知られている。以下に幾つかの方法を説明する。
【0004】
カラーフィルタの製造方法として染色法、顔料分散法、電着法、印刷法などが挙げられる。染色法は、透明基板上に染色性高分子材料を塗布し、所定形状にフォトリソ法でパターニングした後、染色液に浸漬して着色する工程をR、G、B各色で繰り返し、着色インキ層を形成する方法である。顔料分散法は、透明基板上に顔料を分散した感光性樹脂材料を、スピンコーターなどで塗布後、フォトリソ法でパターニングする工程を、R、G、B各色で繰り返し、着色インキ層を形成する方法である。電着法は、透明基板上に透明電極パターンを形成した後、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して電着する工程を各色で繰り返し、着色インキ層を得る方法である。印刷法は、顔料が分散された熱硬化型インキを、パターニングされた印刷板に転移させた後、透明基板上に、直接印刷若しくは、オフセット印刷によってパターン形成する工程を各色で繰り返して、着色インキ層を形成する方法である。必要に応じて、これらの方法による着色インキ層形成前に、透明基板上にCr等の金属膜や黒色顔料からなる隔壁パターンが形成される。
【0005】
前記の方法によって、カラーフィルタの製造は可能であるが、良好な色特性や、位置精度、コストなどから、現状は、顔料分散法が多く用いられている。しかし、いずれの製造方法を採用したとしても、基板の大型化に伴うカラーフィルタ面内のゴミや異物の増加によって、隔壁や着色インキ層においてピンホールや異物による欠陥の数も増加している。そのため、高品質のカラーフィルタを製造することが困難になり、大型基板使用などの材料コスト上昇と合わせて考慮すると、漸進的なコスト低減が難しい状況になりつつある。
【0006】
このようなことから、カラーフィルタの製造方法において、隔壁および着色インキ層に発生する欠陥を高精度かつ迅速に修正する工程が重要となっている。以下で、従来のカラーフィルタの製造方法において、着色インキ層の欠陥を修正する技術について述べる。
【0007】
従来は、カラーフィルタの製造方法において、隔壁の修正および着色インキ層の修正は、それぞれ修正に適した方法が異なることから各々独立して行なわれていた。つまり、欠陥検査を別々に行い、まず基板上に隔壁を形成した後、隔壁の検査・修正を行い、その後欠陥部に、着色インキ層を形成し、また着色インキ層の検査・修正をしていた。
修正の具体的手段として、針の先端に適切な色濃度を有するインキを付け、欠陥部(修正部ともいう。)に塗布して乾燥させる方法(特許文献1参照)、感光性着色フィルムを修正部に熱転写し、露光・現像・乾燥させる方法(特許文献2参照)、レーザー照射で異物を除去した後再度着色する方法(特許文献3参照)が知られている。しかし、これらの方法は、部材のコストが高かったり、修正の微調整が難しかったり、また著しく時間がかかるという問題があった。また、隔壁が黒色である場合、欠陥の検査は目視では非常に困難になり、隔壁の欠陥の修正が難しいという問題があった。
【0008】
また、インキ吐出印刷装置により着色インキ層を修正する方法が知られている(特許文献4、5参照)。この方法によると、欠陥部に対して高速なインキ吐出が可能であり修正時間も早く、また、欠陥部へのインキを重ね打ちするため、塗布量増加させて色濃度を上げる場合でも微調整に優れ、短時間の修正が可能という長所を有する。そして、隔壁および着色インキ層の修正をインキ吐出印刷装置により順次行えば、効率よく一度の工程でカラーフィルタの欠陥部の修正ができるようにも思われる。
しかし、インキ吐出印刷装置による修正は、インキ吐出印刷方式により形成された部分の欠陥の修正にのみ適していた。隔壁や着色インキ層を、インキ吐出印刷方式以外の方法(例えば顔料分散法等)で形成した場合、インキと隔壁、着色インキ層間の表面張力差から、修正インキが、ピンホール等色ヌケ部から周辺部へと流動し易く、必要な色濃度を得難かった。
このため、着色インキ層がインキ吐出印刷方式で形成される場合であっても、隔壁を顔料分散法、又は印刷、転写等インキ吐出印刷方式以外の方法により形成した場合は、インキ吐出印刷方式による修正により効率よく一度の工程でカラーフィルタの欠陥部の修正することはできなかった。
【特許文献1】特開平08−182949号公報
【特許文献2】特開平05−210009号公報
【特許文献3】特開平05−72528号公報
【特許文献4】特開平11−271752号公報
【特許文献5】特開2003−66218号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、基板と、基板上にパターン状に設けられた隔壁と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層を含む印刷物を、インキ吐出印刷装置を用いて製造する方法において、隔壁とインキ層の欠陥の修正を一度の工程で行い、高品質な印刷物を効率よく製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
ところで、本発明者らは、基板上に隔壁を設け、その後隔壁の欠陥を検査・修正することなく、隔壁によって区切られた開口部にインキ吐出印刷装置により着色インキ層を形成した。そして、隔壁形成後に形成した着色インキ層の白抜け欠陥から、隔壁の欠陥を判別し、さらに複数の修正手段を有する修正装置により修正すると、基板上の着色インキの白抜け欠陥と隔壁の欠陥を、同一のワーク上で一度の工程で、修正することができることを見出した。本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、請求項1に記載の発明は、基板と、この基板上にパターン状に設けられた隔壁と、この隔壁によって区切られた開口部に設けられたインキ層とを含む印刷物の製造方法において、少なくとも、
(a)基板上に隔壁樹脂を塗布する工程と、
(b)この基板の隔壁樹脂が塗布された面を、隔壁パターンに露光する工程と、
(c)この基板を現像し、隔壁を形成する工程と、
(d)この基板を加熱し、隔壁を熱硬化させる工程と、
(e)この基板の隔壁の開口部に形成された領域に、インキ吐出印刷装置を用いてインキを吐出しインキ層を形成する工程と、
(f)このインキ層の異物、欠陥を検査する工程と、
(g)この検査結果から隔壁の欠陥を判別する工程と、
(h)この隔壁の欠陥部分を修正する工程と、を行うことを特徴とする印刷物の製造方法である。
請求項2に記載の発明は、(h)この隔壁の欠陥部分を修正する工程が、
(h1)この隔壁の欠陥部に隔壁と同じ材料を被覆形成する工程と、
(h2)この隔壁を熱硬化若しくは光硬化させる工程と、
(h3)紫外〜赤外レーザ光の照射により修正部を整形する工程と、
(h4)その後未修整部との形状差を軽減する工程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の印刷物の製造方法である。
請求項3に記載の発明は、(I)インキ層の異物、欠陥を修正する工程、を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の印刷物の製造方法である。
請求項4に記載の発明は、前記(h)この隔壁の欠陥部分を修正する工程と
前記(I)インキ層の異物、欠陥を修正する工程を、基板をワークに固定したまま順次行なうことを特徴とする請求項2又は3に記載の印刷物の製造方法である。
請求項5に記載の発明は、前記(h)この隔壁の欠陥部分を修正する工程の修正方法が、針方式、ディスペンス方式から選択され、
かつ(I)インキ層の異物、欠陥を修正する工程の修正方法が、インキ吐出印刷方式、針方式、ディスペンス方式、熱転写方式から選択されることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の印刷物の製造方法である。
請求項6に記載の発明は、前記隔壁が黒色であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の印刷物の製造方法である。
請求項7に記載の発明は、インキ層が着色インキ層であり、印刷物がカラーフィルタであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の印刷物の製造方法である。
請求項8に記載の発明は、(I)インキ層の異物、欠陥を修正する工程が、
(I1)着色インキ層の欠陥部の面積によって、インキジェット方式、針方式、ディスペンス方式、若しくは熱転写方式を単独、若しくは組み合わせて使用し、着色インキ層の周辺部との膜厚差が0.1μm以下で、色差がΔEab<5以下となるように、着色インキ層と同色の着色材料を欠陥部に被覆形成し、その後、熱硬化、若しくは光硬化させる事を特徴とする請求項7に記載の印刷物の製造方法である。
請求項9に記載の発明は、インキ層が有機発光層であり、印刷物が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の印刷物の製造方法である。
請求項10に記載の発明は、インキ層が正孔輸送層であり、印刷物が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の印刷物の製造方法である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によると、従来複数の工程に分かれていた印刷物の隔壁及びインキ層の修正を一度の工程で行なうことができた。また、従来欠陥の検査の難しかった隔壁の検査を精度よく行なうことが可能となった。このため、印刷物の製造の時間、コスト、歩留りを向上させることができた。
また、本発明によると、一台の装置で隔壁とインキ層の検査・修正が可能となった。そのため、隔壁およびインキ層の欠陥の情報を一度に扱えることから、修正後の形状、膜厚、濃度を最適に調整できた。特に、隔壁欠陥由来のインキ層の欠陥修正において、修正後の隔壁及びインキ層の形状変化を、周辺の正常部と比べて小さくすることできた。このため、印刷物の製造品質を向上させることができた。
さらに、本発明によれば、一台の装置で隔壁とインキ層の修正を行なうことができるので、修正にかかるコスト低減と、設置面積の節減が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の印刷物とは、例えばインキ層として着色インキ層を備えたカラーフィルタを挙げることができる。また、印刷物として、例えばインキ層として有機発光層又は/及び正孔輸送層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を挙げることができる。その他、印刷物として回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を挙げることができる。
以下、本発明による印刷物の製造方法を、カラーフィルタを例に、その実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0013】
図1は、カラーフィルタ1の基本構造を示す縦断面図である。ガラスなどの基板10の表面上に、金属膜あるいは黒色顔料(カーボン等)を含む隔壁樹脂組成物からなる隔壁11が形成され、隔壁パターンの開口部内に赤色(R)、緑色(G)及び青(B)顔料、若しくは、同色の染料を含有する着色インキ組成物がインキ吐出印刷装置により吐出され、着色インキ層12が形成されている。この着色インキ層12の表面上には、必要に応じて透明樹脂からなる保護膜13が被覆され、その上にITO(Indium Tin Oxide)からなる透明電極14が形成される。ITOのパターン形状による液晶配向が必要となる場合には、フォトリソ法やレーザ光加工によって、透明電極14にパターニングを施す。
【0014】
また、最近は、LCDの性能向上要求に伴い、透明電極14上に、液晶配向を制御するMVA(Multi Vertical Alignment)層15や、カラーフィルタ基板とTFT(Thin Film Transistor)基板間距離を、適正な値に規制するためのPS(Photo Spacer)層16を、別途、ITO上設ける事がある。
【0015】
図2は、カラーフィルタでストライプ配列とした平面図である。モザイク配列や、デルタ配列にする場合もある。
【0016】
カラーフィルタの製造方法、ここでは着色インキ層を顔料分散法で製造されたカラーフィルタについて説明する。カラーフィルタの着色インキ層の製造方式にあわせ、下記とは異なる修正方法の組合せ等を変更することも可能である。
【0017】
まず、基板上に隔壁樹脂組成物を基板上に塗布し、これを隔壁パターン状に露光し、現像し、加熱して隔壁11をパターン形成する。その後、この隔壁に区切られた開口部内に、インキ吐出印刷装置で着色インキ組成物を吐出し、着色インキ層12をパターン状に形成する。その後、光学的な検査機(図示せず)を用いて、着色インキ層内の異物とピンホールを検出し、これにより隔壁の異物、ピンホール等の欠陥を判別し、欠陥種類、位置、大きさで分類、NG規格となる欠陥位置情報を記録した後、レーザリペア機構及び、針方式、若しくはディスペンス方式の修正ヘッドを使用して実施する。光学的な検査機による欠陥の検出は、基板上面から検査光を照射し、反射光及び透過光をCCDカメラで受光し、カラーフィルタ全体を走査しながら、CCDカメラからの信号強度を、パターン毎に比較解析することで実施する。
【0018】
図3及び図5に、隔壁11の修正の様子を示した。隔壁11の外に有るNG規格の異物欠陥は、隔壁用レジストに内在する異物や、製造装置による発塵、異物の付着などに起因するもので、前記、光学的な検査機から欠陥位置情報を修正機構2に取得し、レーザリペア機構21を必要位置に移動させた後、紫外〜赤外レーザ光による異物欠陥除去で、良品化できる。
【0019】
次に、隔壁11内に有るNG規格の異物欠陥の場合は、前記と同様に欠陥位置情報を修正機構2に取得後、紫外〜赤外レーザ光によるレーザリペア機構21によって、異物欠陥を除去する。異物欠陥の除去後に、黒色顔料若しくは染料を含有する黒色の着色材を、針方式、若しくは、ディスペンス方式の修正ヘッド23から吐出、被覆する。
黒色着色材の光学濃度が低く、修正部の規格光学濃度に不足する場合は、針方式では黒色着色材の塗布回数増加で、ディスペンス方式では吐出量の調整で対応可能である。
また、インキ塗布毎にレーザリペア機構21の赤外レーザ光による熱硬化を行い、被覆インキ径の増加を抑制する事も、修正部の光学濃度向上に有効である。
【0020】
隔壁11のピンホール欠陥は、前記、光学的な検査機から位置情報を修正機構2に取得、針方式、若しくは、ディスペンス方式の修正ヘッド23をピンホール欠陥部に移動させ、黒色着色材を塗布、若しくは吐出、被覆して修正を行う。
また、インキジェット方式のカラーフィルタ等では、隔壁にインキジェットインキへの撥インキ性が付与させている事があるため、必要に応じて、撥インキ性の黒色着色材を用いて修正するか、隔壁の修正後に、別途、撥インキ性の部材を被覆形成して行う。
【0021】
着色インキ層12の修正は、前記、隔壁の欠陥検査の際に記録した欠陥種類、位置、大きさで分類、NG規格となる欠陥位置情報を基に、レーザリペア機構での異物除去やピンホール形状の整形、及び、インキジェット方式、針方式、ディスペンス方式、及び、熱転写方式のいずれか、または、組み合わせてなる修正ヘッド24による塗布/吐出/転写によって実施する。通常は、RGB各色の着色インキ層、場合によっては、反射表示用RGBを含めた各色の着色インキ層が形成された後、透明電極14が形成される前に、修正が行われる。
【0022】
図4及び図5に、着色インキ層12の修正の様子を示した。着色インキ層12にあるNG規格の異物欠陥は、着色インキ層用レジストに内在する異物や、製造装置による発塵、各工程で付着するレジスト滓や異物などに起因するもので、前記、光学的な検査機から欠陥位置情報を修正機構2に取得、必要な修正機構を必要位置に移動させた後、紫外〜赤外レーザ光によるレーザリペア機構21によって、異物欠陥を除去する。次に、RGB各色顔料若しくは染料を含有するRGBの各色着色材の内、必要な色のインキジェットヘッド、針方式ヘッド、ディスペンス方式ヘッド、熱転写方式ヘッドのいずれか、または組み合わせてなる修正ヘッド24を、修正位置に移動させ、異物除去部分に吐出、塗布、被覆する。
また、この時、RGB各色の着色材の光学濃度が低く、修正部の規格濃度に不足する場合には、針方式では各色着色材の塗布回数増加で、ディスペンス方式及び、インキジェット方式では吐出量の増加で対応可能である。
ここでも、隔壁と同様に、インキ塗布/吐出毎にレーザリペア機構21の赤外レーザ光によって熱硬化を行っても良い。
【0023】
着色インキ層内のピンホール欠陥は、前記、光学的な検査機から位置情報を修正機構2に取得、インキジェットヘッド、針方式ヘッド、ディスペンス方式ヘッド、熱転写方式ヘッドのいずれか、組み合わせてなる修正ヘッド24をピンホール欠陥部に移動させ、RGBの着色材の内、修正に必要な色の着色材を、ピンホール欠陥部に吐出、被覆、転写して、修正を行う。この時、レーザリペア機構21と22のレーザが、紫外レーザである場合、He−CdレーザやYAGレーザの3倍以上の高調波レーザなどが使用される。
【0024】
着色インキ層の修正に使用する着色材が、着色インキ層と同じ顔料や染料であれば、修正部と周囲との濃度差、色差を抑えられて望ましいが、周囲との色差がΔEab<5であれば、判別が困難となるので、修正ヘッドからの塗布/吐出、被覆量を調整すれば、着色材に使用する顔料や染料が着色インキ層と異なっても良い。
【0025】
上記では、基板上に隔壁および着色インキ層を順次形成した後に、隔壁と着色インキ層の修正を一度に行なう場合を例に説明したが、基板上に隔壁を形成直後で、着色インキ層の形成前に、隔壁の欠陥検査及び修正を行なうと、隔壁の欠陥を低減させる上でさらに効果的である。
また、修正後のカラーフィルタを、次工程処理、例えば、隔壁の修正後の着色インキ層形成工程や、着色インキ層形成後の透明電極形成工程の前に、修正部の局所的な、若しくはカラーフィルタ全体の熱処理で、熱硬化させると、次工程での修正部の膨潤や剥離が防止できて望ましい。必要に応じて、光硬化剤を混合した着色材を使用し、光硬化を併用する事も可能である。
【0026】
カラーフィルタに用いる基板として、硝子基板を好適に用いることができる。また、目的に応じて、樹脂基板等を用いることもできる。
【0027】
隔壁樹脂組成物および着色インキ樹脂組成物は、バインダー樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、光重合開始剤、顔料、有機溶媒、架橋剤、分散剤等を含む。
カラーフィルタにおいては、コントラスト向上のため、隔壁樹脂組成物に黒色顔料を分散させる。混色顔料としてカーボンブラックを挙げることができる。
また、着色インキ層には各色着色顔料を分散させる。例えば、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などがあり、要求の色相を得るために2種類以上が混合されることもある。また、これらの顔料に限定されるものではない。
【0028】
着色インキ層および隔壁の形成に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂として、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂等を挙げることができる。
また、熱硬化性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等を用いる事が可能であり、顔料分散性との関係や、修正後の硬化方法などから、適宜選択して使用される。耐熱性や耐光性などを考慮すると、アクリル樹脂が好ましい。
【0029】
有機溶剤としては、顔料分散用樹脂の溶解力と共に、着色顔料への分散安定性が必須であり、さらに、各修正方式に適合する適性な表面張力や沸点などの特性が要求される。
インキジェット方式では、吐出時の安定性や、ノズル詰まり耐性から、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く、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、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2−(2−n−ブトキシエトキシ)エチルアセテート などを挙げることができる。
針方式、ディスペンス方式でも、針先に転写した着色材の過度の乾燥による転写不良や、ノズル先端での着色材乾燥による詰まりなどの防止に、上記、インキジェット方式に用いる溶剤と、ほぼ同等の沸点を有する溶剤の使用が望ましい。
また、使用する有機溶剤は、上記の例に限定されるものではなく、前記要件を満たす溶剤の使用が可能である。必要に応じて2種類以上の溶剤を混合して用いる事も差し支えない。
【0030】
隔壁樹脂組成物および着色インキ樹脂組成物に用いる感光性樹脂として、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する(メタ)アクリル化合物やケイヒ酸を反応させた、(メタ)アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いることができる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。
また、透明樹脂の前駆体であるモノマーおよびオリゴマーの使用も可能であり、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。
【0031】
さらに、紫外線硬化用光重合開始剤を添加させても良く、光重合開始剤として、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等のアセトフェノン系光重合開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2、4−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤、2、4、6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペロニル−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2、4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリル−s−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2、4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、2、4−トリクロロメチル(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等のトリアジン系光重合開始剤、ボレート系光重合開始剤、カルバゾール系光重合開始剤、イミダゾール系光重合開始剤等が挙げられる。
【0032】
上記、光重合開始剤は、単独でまたは2種以上混合して用いることもできるが、増感剤として、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9、10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4、4’−ジエチルイソフタロフェノン、3、3’、4、4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4、4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物の併用も差し支えない。
【0033】
着色インキ層の顔料分散性向上には、分散剤の使用が可能であり、非イオン性界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどが、また、イオン性界面活性剤として、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が、その他、有機顔料誘導体、樹脂型顔料分散剤などがあげられる。一種類の分散剤を単独で、また、二種類以上を混合してもよい。
【0034】
樹脂型顔料分散剤としては、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、色素担体と相溶性のある部位とを有し、顔料に吸着して顔料の色素担体への分散を安定化する働きをするものである。具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩などの油性分散剤、(メタ)アクリル酸−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、燐酸エステル系等が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
【0035】
RGB各色着色材の粘度が低く、修正時の流動が大きいと、隔壁を越えて他色の着色インキ層上に積層される恐れがあるため、隔壁修正用の黒色着色材に撥インキ性を付与することが望ましい。撥インキ性付与の成分としては、前記、樹脂材料との相溶性が良好で、着色材との接触角が60°以上となるものが望ましく、主鎖または側鎖に有機シリコーンを有するシロキサン成分を含有するシリコーン樹脂やシリコーンゴムなどのシリコン系化合物や、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エレレンなどのフッ素系化合物などを用いることができる。
【0036】
着色インキ層及び隔壁の欠陥修正手段として、インキ吐出印刷方式、針方式、ディスペンス方式、熱転写方式を用いることができる。インキ吐出印刷方式のヘッドは、ピエゾ方式とサーマルヘッド方式に大別され、ピエゾ方式の場合、粒子化周波数が5〜100KHz程度、ノズル径は5〜80μm程度であり、RGB各色の着色材の詰まりなどを考慮して、各色毎のヘッドにノズルを10以上組み込んだ装置が好適である。
針方式では、先端の針径が30〜100μm程度であり、隔壁用着色材とRGB各色着色材とを、適度に付着可能な先端形状、表面性を有する針を、塗布位置へと適切に制御可能な装置が好適である。
ディスペンス方式では、吐出口先端の口径が10〜100μm程度であり、隔壁用着色材とRGB各色着色材とを、精密に吐出制御し、吐出位置への適切な制御可能な装置が好適である、
熱転写方式では、RGB各色の熱転写着色材を、適切な長さで、精密に転写制御可能な感熱ヘッドを有する装置が好適である。
修正の要求に応じて、隔壁修正用と、着色インキ層修正用ヘッドの方式を選定して用いる。
【実施例】
【0037】
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
<実施例1>
[着色インキ樹脂組成物及び隔壁樹脂組成物の調製]
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。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。希釈液80.1gに対し、RGB用顔料各19.0g、分散剤0.9gを添加し、3本ロールにて混練し、R、G、Bの各着色ワニスを得た。各色の着色ワニスに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加して顔料濃度が12〜15%、粘度が15cpsとなるよう調整し、R、G、B各色の着色インキ樹脂組成物を製作した。
【0038】
[カラーフィルタ着色インキ層、隔壁の形成]
基板上に隔壁樹脂組成物を塗布し、これをパターン露光した後、現像し、熱硬化し、隔壁を得た。この基板上に設けられた隔壁の開口部にインキ吐出印刷方式により、着色インキ層を形成した。
【0039】
[カラーフィルタ隔壁の修正]
前記、調整した着色インキ樹脂組成物と同等の顔料を使用し、着色ワニスの希釈溶剤を、シクロヘキサノンにして、顔料濃度が20〜25%、粘度が40cpsとなるよう調整した隔壁用修正材で、顔料分散方式で製造されたカラーフィルタのブラックマトリックス部の修正を行った。
まず、製造ラインの光学検査装置で着色インキ層の欠陥を検査し、この情報から、隔壁欠陥を判別し、隔壁欠陥の位置データを取得した隔壁のピンホール欠陥周辺に、第三高調波YAGレーザ光(355nm、2mJ/パルス、HOYA社製)を照射して、ピンホール欠陥を整形して、30μm□のピンホールとした。
次に、先端径50μmの修正針を搭載した針方式修正ヘッドで、形成されたピンホール欠陥に、隔壁用修正剤を塗布、被覆した。この時、十分な光学濃度で修正できるように、5回の重ね塗りを行った。
修正後のカラーフィルタを、オーブンによる200℃15分の乾燥で、各色着色材の熱硬化を行った後、ITO工程以降の後工程を実施し、修正部と周囲との色差が5以下であり、目視では修正部を認識し得ず、修正部周辺の平坦性が良好なカラーフィルタを得ることができた。
[カラーフィルタ着色インキ層の修正]
前記、調整した着色インキ樹脂組成物と同等の顔料を使用して、インキ吐出印刷方式で設けられた着色インキ層の修正を行った。
前記の隔壁の修正の際に得た着色インキ層の欠陥の位置データを用いて、着色インキ層の異物欠陥周辺に、第三高調波YAGレーザ光(355nm、2mJ/パルス、HOYA社製)を照射して、異物欠陥を除去して、50μm□のピンホールを形成した。
次に、12pl、180dpiヘッド(セイコーインスツルメンツ社製)を搭載したインキジェット修正ヘッドから、形成された各色のピンホールに、必要なR、G、B各色の着色インキ樹脂組成物を吐出し、ピンホールを被覆した。この時、着色インキ樹脂組成物量は、欠陥部周辺のカラーフィルタ光学濃度と適合するよう、36pl〜48plで重ね打ちを行った。
修正後のカラーフィルタを、オーブンによる200℃15分の乾燥で、各色着色インキ樹脂組成物の熱硬化を行った後、ITO工程以降の後工程を実施し、修正部と周囲との色差が5以下であり、目視では修正部を認識し得ず、修正部周辺の平坦性が良好なカラーフィルタを得ることができた。
【0040】
<実施例2>
【0041】
実施例1の隔壁樹脂組成物に、大日本インキ化学工業(株)製フッ素系界面活性剤メガファック350Cを、固形分に対して0。5%添加した隔壁用樹脂組成物を使用し、第三高調波YAGレーザ光でのピンホール欠陥を整形を、100μm□とした他は、実施例1と同様の方法で、カラーフィルタの隔壁部のピンホール欠陥修正を行った。この時、ピンホール欠陥部の大きさに対して、針方式修正ヘッドで塗布可能な直径は、約60μmと小さいため、数回の塗布修正を、修正位置を移動させながら行い、ブラックマトリックスのピンホール部を覆うような楕円形の修正痕を形成した。ここで、再度、第三高調波YAGレーザ光で、修正部形状を直線に整形することによって、良好な形状にブラックマトリックスを再建できた。
第三高調波YAGレーザ光の照射時に、ブラックマトリックス周辺のカラーフィルタ着色インキ層にも、ピンホールが形成されたため、実施例1と同様のインキジェット修正ヘッドから、インキを吐出して修正した所、インキがブラックマトリックス修正部に乗り上げたり、他色の画素へと流動することなく、良好な形状と濃度で修正が可能であった。
【0042】
なお、実施例において、カラーLCD用カラーフィルタで説明したが、これに限定されるものではなく、色を分離して表示させるで用途あれば、どのようなカラーフィルタで実施してもよい。例えば、CCD用カラーフィルや、投影装置用カラーフィルタに、本発明を適用してもよい。
【0043】
以上説明した様に、本発明によれば、カラーフィルタの隔壁の欠陥修正と、着色インキ層の欠陥修正とを、各々に発生する欠陥状況や、修正後の要求特性に合わせられるように、異なる方式の修正方法を、一台の修正装置で適切に使用する事で、隔壁欠陥に被覆形成する修正部の形状、膜厚、光学濃度と、着色インキ層欠陥に被覆形成する修正部の形状、膜厚、色濃度とを、最適に修正できる。そのため、正常部と、欠陥修正部周辺の膜厚差が少なく、LCDパネルでの液晶配向を乱す事の少ない、良好なカラーフィルタ修正方法の提供が可能となる。
また、隔壁の欠陥を、黒色の撥インキ性を有する隔壁樹脂組成物で修正する事で、インキジェットヘッドなどから吐出、塗布されるインキが、過剰に流動することが無く、修正部と周辺部の色差が少なく、修正部が目立たないカラーフィルタの欠陥修正が可能である。
加えて、本発明によれば、一台の修正装置で、隔壁と着色インキ層修正を、適正な方式で行えるので、修正コストの低減と、設置面積の節減と共に、高い修正能力を持つため、基板大板化などによる欠陥数増加に対しても、少ない台数の修正装置での対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】カラーフィルタの基本構造を示す縦断面図。
【図2】図1に示したカラーフィルタの平面図。
【図3】カラーフィルタの隔壁での欠陥状態と修正状態を示した図である。
【図4】カラーフィルタの着色インキ層での欠陥状態と修正状態を示した図である。
【図5】カラーフィルタの修正装置の概略図である。
【符号の説明】
【0045】
1 カラーフィルタ
2 修正装置
10 基板
11 隔壁
12 着色インキ層
13 表面張力調整層
14 透明電極
15 MVA層
16 PS層
20 移動ステージ
21 レーザリペア機構(紫外〜赤外レーザ)
22 レーザリペア機構(紫外レーザ)
23 インキジェット方式修正ヘッド
24 針方式修正ヘッド
25 ディスペンス方式修正ヘッド
31 ピンホール欠陥(隔壁内)
32 異物欠陥(隔壁内)
33 異物欠陥(隔壁外)
34 修正部(隔壁内)
41 ピンホール欠陥(着色インキ層内)
42 異物欠陥(着色インキ層内)
43 修正部(着色インキ層内)




 

 


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