JP2007293305A - 印刷物及び印刷物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板と、前記基板の表面を多数の領域に区分けする隔壁と、前記隔壁の開口部にインキ吐出装置により形成されたインキ皮膜を含む印刷物において、前記隔壁が、樹脂成分と撥インキ成分とを含む撥インキ性材料から成り、前記撥インキ成分が、撥インキ性を有する構造と、樹脂と相溶性を有する構造を含む化合物であり、前記隔壁の表面粗さが20Å〜300Åであることを特徴とする印刷物により上記課題を解決する。
【選択図】なし
Description
そして、フォトリソグラフィー方式の上記問題は、基板全体の大型化に伴い顕著となり、コスト、環境面ともに問題を呈するようになった。この問題を克服する方法として、近年インキ吐出方式により光学素子を製造する方式が注目されている。例えば、インキ吐出方式によってカラーフィルタを製造する場合には、R、G、Bの3色の樹脂組成物をインキとして用い、各色を同時に一度の工程で印刷することができる。このため、顔料等のインキ材料の無駄も発生せず、また、同時に3色画素を形成工程が短縮されるため、環境負荷の低減と大幅なコスト削減が期待できる。
また、基板上に撥インキ剤を含む感光性樹脂組成物を塗布し、これを露光現像して隔壁とする際に、隔壁開口部内に存在する撥インキ剤が現像液により充分に除去されず、画素内に撥インキ剤が残存した場合にも、白抜けが発生する。
(請求項1)
基板と、前記基板の表面を多数の領域に区分けする隔壁と、前記隔壁の開口部にインキ吐出装置により形成されたインキ皮膜を含む印刷物において、前記隔壁が、樹脂成分と撥インキ成分とを含む撥インキ性材料から成り、前記撥インキ成分が、撥インキ性を有する構造と、樹脂と相溶性を有する構造を含む化合物であり、
前記隔壁の表面粗さが20Å〜300Åであることを特徴とする印刷物。
前記隔壁の表面粗さが50Å〜300Åであることを特徴とする請求項1に記載の印刷物。
前記隔壁の光学濃度が3.0〜6.0であることを特徴とする請求項1又は又は請求項2に記載の印刷物。
前記撥インキ成分の撥インキ性を有する構造がフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項1〜3に記載の印刷物。
前記撥インキ成分の撥インキ性を有する構造がパーフルオロアルキル基を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の印刷物。
前記撥インキ成分の樹脂と相溶性を有する構造が、少なくともアルキル基、アルキレン基、ポリビニルアルコール基の主鎖を含む構造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。
前記隔壁が黒色遮光部材を含む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。
前記隔壁の黒色遮光部材がカーボンブラックであり、かつこのカーボンブラックの粒子径の加重平均アグリケート径が40〜180nmであることを特徴とする請求項1〜8に記載の印刷物。
前記基板が透明基板であり、前記インキ皮膜が着色剤を含有するインキで形成された着色層であり、複数色の着色層を備えたカラーフィルタであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の印刷物。
前記基板が透明基板であり、前記インキ皮膜が有機発光材料を含有するインキで形成された有機発光層であり、複数色の有機発光層を備えた有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の印刷物。
なお、本発明でいう印刷物として、表示ディスプレイの表示画面を構成する光学部品を挙げることができる。この光学部材の多数の前記領域は表示画面を構成する画素に相当する。また、この光学部材においては、隔壁には黒色遮光部材を混合して遮光層としての機能を併せ持つことができる。遮光層を設けることにより光学部材のコントラストが向上する効果が生じる。
光学部品として、例えばカラー液晶ディスプレイの表示画面を構成するカラーフィルタが例示でき、この場合には、インキ皮膜は透過光を着色する着色層を構成し、この着色層は前記領域ごとに異なる色彩を有する複数色のものである。
また、光学部品として、有機エレクトロルミネセンス素子を例示することもでき、この場合には、インキ皮膜は有機発光材料層を構成する。また、前記領域ごとに異なる色彩を有する複数色の有機発光材料層である。
なお、光学部品の他、本発明に係る印刷物として、回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を例示することができる。以下、主としてカラーフィルタについて例示する。
すなわち、従来技術においては、カラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンス素子などをインキ吐出方式で形成する場合、隔壁の表面粗さは300Åより大きく、表面が荒れていた。これは樹脂成分、撥インキ成分、顔料や添加剤の凝集に由来するものである。
このため、隔壁の開口部に吐出された着色インキは隔壁表面で弾かれる傾向が強くなり、着色画素が上凸状の形状となる。すなわち画素平坦性が悪化する。また、隔壁側面でインキを弾きやすくなるため、白抜けを促進する問題もあった。そこで本発明では、隔壁の表面粗さを300Å以下とすることにより、上記問題を解決することができた。
隔壁の表面粗さを300Å以下にする具体的な手段として、研磨処理、紫外線オゾン処理、エキシマーレーザー処理、コロナ放電処理、酸素プラズマ処理、ドライヤー等で温風処理、現像液もしくは溶剤で化学処理する方法等が挙げられるが、所望の表面粗さが確保されるものであれば、何らその手段に限定はない。
また、隔壁の表面粗さが20Å未満だと、隔壁の撥インキ性が低減し、混色の問題を発生する慮があり、その他表面反射率が向上し、さらに基板との密着性が悪化する等の問題が生じるため、隔壁の表面粗さは20Å以上とすることが望ましい。より好ましくは50Å以上とすることが望ましい。
また、本発明では隔壁の光学濃度を3.0〜6.0に調整することにより、カラーフィルタや有機エレクトロルミネッセンス素子の光学特性が良好となる。光学濃度を3.0以下にすると遮光性が不十分となり、コントラストの低下に繋がる。一方、6.0以上にすると、隔壁の最表面しか硬化しないため直線性が悪くなるといった問題が生じる。また、印刷物がディスプレイの表示画面を構成する光学部品である場合には、この隔壁に遮光性を付与することで、表示画面のコントラストを向上させることができる。いずれの場合であっても、隔壁を構成する樹脂組成物は、樹脂成分と撥インキ成分とを必須成分として含有する。
樹脂成分とは、一般的にバインダー樹脂などと称されている樹脂化合物である。樹脂成分は、隔壁を基板に固着して固定すると共に、隔壁に耐インキ性を付与するものである。この樹脂成分としては、アミノ基、アミド基地、カルボキシル基、ヒドロキシル基、カルボン酸基を含有している樹脂が好ましい。具体的には、クレゾール−ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、カルド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂バインダーは単独で用いても、2種類以上混合してもよい。
また、撥インキ成分は、隔壁にインキに対する撥インキ性を付与するものである。この撥インキ成分は、化合物構造中に、樹脂と相溶性を示す構造と撥インキ性を有する構造とを含んでいる。このように相反する異なる性質を有するブロック共重合体の撥インキ性分を含んだ樹脂組成物により、隔壁を形成することにより、この撥インキ成分のうち、撥インキ性を有する構造の部分が経時的に、あるいは加熱により、隔壁表面に表出する。そして一方、撥インキ成分のうち樹脂と相溶性を示す構造が隔壁を内側として、隔壁表面に止まり、「混色」と「白抜け」の防止を同時に図ることができる。
撥水性を有する構造としてフルオロアルキル基を例示することができ、より好ましくは、パーフルオロアルキル基であることがより好ましい。樹脂と相溶性を示す部位としては、アルキル基、アルキレン基、ポリビニルアルコールなど公知の親油性のポリマーの構造部分を用いることができる。
撥インキ成分として、その他に、後述する含フッ素化合物もしくは含ケイ素化合物を同時に用いることができる。前記含フッ素化合物の例として、具体的には、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化樹脂などを挙げられることができる。また、これらの含フッ素化合物は、単独または二種類以上併用して用いることができる。前記含ケイ素化合物として、主鎖または側鎖に有機シリコンを有するもので、シロキサン成分を含むシリコン樹脂やシリコーンゴムなどを挙げられることができる。また、これらの含ケイ素化合物は、単独または二種類以上併用して用いることができる。さらに、前記含フッ素化合物と含シリコン化合物、あるいはその他のインキ反発性の成分を併用しても良い。
本発明における撥インキ剤は、前記樹脂組成物に対し、好ましくは0.01重量%〜10重量%である。また、前記黒色遮光部材は、隔壁に遮光性を付与し、表示画面のコントラストを向上させるものである。黒色遮光部材としては、黒色顔料、黒色染料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、鉄黒、酸化チタン、無機顔料、及び有機顔料を用いることができる。これらの黒色遮光部材は単独で用いても、2種類以上混合してもよい。
また、樹脂組成物は、必要に応じて適当な溶媒にて希釈して使用することができる。上記溶媒の一例として具体的には、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、アセトン、シクロヘキサノン、エチルアセテート、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−エチルエトキシアセテート、2−ブトキシエチルアセテート、2−メトキシエチルエーテル、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等を用いることができる。溶媒の使用量は、基板上に印刷又は塗布した際に均質であり、ピンホール、塗りむらの無い塗布膜ができる塗布であることが望ましい。このような溶媒の含有割合として、樹脂組成物の全重量に対し、溶媒量が50〜97重量%になるよう調製することが好ましい。
次に、隔壁の形成は、樹脂組成物を用いて、印刷法、フォトリソグラフィー法、転写法などで形成することができる。隔壁をフォトリソグラフィーによって形成する場合は、樹脂組成物に感光性を付与した感光性樹脂組成物を用いる。また、隔壁を印刷法で形成する場合には熱硬化性樹脂組成物などの樹脂組成物を用いることができる。
まず、前記隔壁を印刷法で形成する場合を説明する。基板上に印刷装置を用いて、樹脂組成物(以下、印刷材料とする)を印刷する。印刷材料は、樹脂成分(樹脂バインダーともいう。)と撥インキ成分(撥インキ剤ともいう。)を必須成分とし、さらに、架橋剤、溶媒を含む。また、さらに黒色遮蔽部材、前記添加剤を添加してもよい。印刷材料の表面粗さは、20〜300Åであることがのぞましい。表面粗さが300Å以上であると印刷性が悪化する。続いて、印刷材料を100℃〜250℃、3分〜60分の範囲で加熱する。
前記隔壁をフォトリソグラフィー法で形成する場合を説明する。基板上にスピンコーター、スリットコーター等を用いて樹脂組成物(以下、感光性樹脂組成物とする)を塗布する。感光性樹脂組成物は大きくポジ型とネガ型に分類され、ネガ型感光性樹脂組成物の場合、樹脂成分(樹脂バインダーともいう。)、モノマー、光重合開始剤、前記撥インキ成分(撥インキ剤ともいう。)を含む。ポジ型感光性樹脂組成物の場合、ポジ型感光性樹脂、前記撥インキ成分を含む。これら感光性樹脂組成物には、さらに、必要に応じて、架橋剤、黒色遮蔽部材、顔料、溶剤、前記添加剤を添加してもよい。感光性樹脂組成物の表面粗さは、20〜300Åであることがのぞましい。300Åより大きいと、塗布された樹脂組成物は基板表面の凹凸の影響を受ける。
前記の方法により、基板上に撥インキ性を有する隔壁を形成し、この隔壁の開口部に印刷装置を用いて、インキを付与し、インキ皮膜を形成する。印刷方式および印刷方法は、凸版印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転印刷など公知の印刷方法を用いることができる。
前記の方法により、基板上に撥インキ性を有する隔壁を形成し、この隔壁の開口部にインキ吐出装置を用いて、インキを吐出し、インキ皮膜を形成する。インキ吐出装置としては、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るが、特にピエゾ変換方式が好適である。インキの粒子化周波数は5〜100KHz程度、ノズル径は5〜80μm程度、ヘッドを複数個配置し、1ヘッドに多数個のノズルを組み込んだ装置を用いる事が好適である。その他、インキ吐出装置は公知のものを用いる事ができる。インキ皮膜形成後は必要に応じて、加熱を行い、インキの溶媒を乾燥、硬化することができる。
前記感光性樹脂組成物に適用されるモノマーとしては、ビニル基あるいはアリル基を有するモノマー、オリゴマー、末端あるいは側鎖にビニル基あるいはアリル基を有する分子を用いることができる。具体的には(メタ)アクリル酸及びその塩、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、無水マレイン酸、マレイン酸エステル、イタコン酸エステル、スチレン類、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、N−ビニル複素環類、アリルエーテル類、アリルエステル類、及びこれらの誘導体を挙げることができる。好適な化合物としては、例えばペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレートなど比較的低分子量の多官能アクリレート等を挙げることができる。これらのモノマーは単独で用いても、2種類以上混合してもよい。モノマーの量は、バインダー樹脂100重量部に対して1〜200重量部の範囲をとることが可能であり、好ましくは50〜150重量部である。
(ブラックマトリクス用感光性樹脂組成物の調合)
バインダー樹脂;V259(新日鉄化学社製) 100g
不飽和二重結合を有する化合物;ペンタエリスリトールテトラアクリレート 1.65g
光重合開始剤;オキシム系光重合開始剤(チバスペシャリティケミカル社製CGI−12
4) 4.95g
分散剤;黒色顔料を分散剤と共に溶剤に分散させた市販の溶液(御国色素社製)EX―2
906 159g
溶剤;プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート 201g
レベリング剤;BYK−330(ビックケミー社製) 0.003g
各成分を上記の割合で混合し感光性樹脂組成物を得た。さらに、この感光性樹脂組成物に、撥インキ剤含フッ素化合物“F179”(大日本インキ社製)を全固形分重量(感光性樹脂組成物のうち、溶剤及び分散剤の溶液重量を除いた全重量)に対して0.1wt%の割合で添加し、これを攪拌し、ブラックマトリクス(隔壁)形成に用いる感光性樹脂組成物を作製した。
基板として無アルカリガラス(コーニング社製「♯1737」)を用いた。該基板上に前記感光性樹脂組成物を、全面に膜厚2.0μmの薄膜状に塗布した。
OD=−log(I/I0)
メタクリル酸 20重量部
メチルメタクリレート 10重量部
ブチルメタクリレート 55重量部
ヒドロキシエチルメタクリレート 15重量部
乳酸ブチル 300重量部
を混合し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル0.75重量部を加え70℃にて5時間の反応によりアクリル共重合体樹脂を得た。得られたアクリル共重合体樹脂を樹脂濃度が10重量%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、アクリル共重合体樹脂の希釈液を得た。
基板上に設けられたブラックマトリクスの開口部に対して、赤色、緑色、及び青色の着色インキを使用し、12pl、180dpiヘッドを搭載したインキ吐出装置により着色インキを吐出し、赤色、緑色、青色各々の着色層を形成した。実施例1のインキ吐出工程による混色(E)、白抜けの発生の有無(F)、ΔEab(G)コントラスト比(H)を表1に示す。
(PEDOT層の形成)
透明電極ITOがパターニングされた基板上に、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)水溶液を、スピンコート法により塗布し、正孔輸送材料層を形成した。
ポリアリーレンビニレンを有機発光材料とするポリアリーレンビニレン1.0重量%のトルエン溶液を印刷用インキとして調整した。基板上に設けられた隔壁の開口部に対して、凸部が120μm、凹部が380μmの縞状樹脂凸版を装備したフレキソ印刷校正機(松尾産業株式会社製)を用いて、前記印刷用インキを印刷し、有機発光層を形成した。この他の有機発光材料としては、例えば、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、N,N’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、N,N’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の有機溶剤に可溶な有機発光材料や該有機発光材料をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系などの高分子有機発光材料が挙げられる。
次に、有機発光媒体層上に、封止側電極層の電子注入層としてCa膜を5nm厚で形成した。次に、Ca膜が形成された有機発光媒体層4上に、電極層52としてAlを抵抗加熱法により100nm厚で形成した。最後に、UV硬化性樹脂を用いて封止を行い、有機EL素子とした。実施例2のフレキソ印刷工程による混色(E)、白抜けの発生の有無(F)、発光ムラ(I)を表1に示す。
実施例1において隔壁の顔料の粒子径の加重平均アグリケート径が500nmである以外は、実施例1と同様の方法で行った。その測定結果を表1に示す。
実施例1において隔壁の表面粗さを顔料の粒子径の加重平均アグリケート径が30nmである以外は、実施例1と同様の方法で行った。その測定結果を表2に示す。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板の表面を多数の領域に区分けする隔壁と、
前記隔壁の開口部にインキ吐出装置により形成されたインキ皮膜を含む印刷物において、
前記隔壁が、樹脂成分と撥インキ成分とを含む撥インキ性材料から成り、
前記撥インキ成分が、撥インキ性を有する構造と、樹脂と相溶性を有する構造を含む化合物であり、
前記隔壁の表面粗さが20Å〜300Åであることを特徴とする印刷物。 - 前記隔壁の表面粗さが50Å〜300Åであることを特徴とする請求項1に記載の印刷物。
- 前記隔壁の光学濃度が3.0〜6.0であることを特徴とする請求項1又は又は請求項2に記載の印刷物。
- 前記撥インキ成分の撥インキ性を有する構造がフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項1〜3に記載の印刷物。
- 前記撥インキ成分の撥インキ性を有する構造がパーフルオロアルキル基を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の印刷物。
- 前記撥インキ成分の樹脂と相溶性を有する構造が、少なくともアルキル基、アルキレン基、ポリビニルアルコール基の主鎖を含む構造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。
- 前記隔壁が黒色遮光部材を含む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。
- 前記隔壁の黒色遮光部材がカーボンブラックであり、かつこのカーボンブラックの粒子径の加重平均アグリケート径が40〜180nmであることを特徴とする請求項1〜8に記載の印刷物。
- 前記基板が透明基板であり、前記インキ皮膜が着色剤を含有するインキで形成された着色層であり、複数色の着色層を備えたカラーフィルタであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の印刷物。
- 前記基板が透明基板であり、前記インキ皮膜が有機発光材料を含有するインキで形成された有機発光層であり、複数色の有機発光層を備えた有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の印刷物。
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