JP4957057B2 - カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
一方、液晶表示装置に大きな荷重がかけられた場合には、平均粒径の小さいビーズ群からなるビーズによっても、加えられた荷重を支えられることとなることから、スペーサ部が加えられた荷重に対して大きな抗力を有する。したがって、液晶表示装置を局所的な荷重に対しても十分な耐性を有するものとすることができ、またセルギャップを一定にすることが可能なカラーフィルタとすることが可能である。
また、本発明によれば、上記樹脂およびビーズを含有するスペーサ部が、着色層の境界領域上に形成された撥液性層上に形成されていることから、上記スペーサ部が形成されることにより表示品質が低下することがなく、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置に用いた際に、着色層の輝度低下等が生じることが少ないものとすることができる。
さらに、本発明によれば、上記スペーサ部は撥液性を有する撥液性層上に形成されていることから、上記スペーサ部の形成の際、インクジェット法を用いることにより容易に所定の位置に形成されたものとすることができる。
本発明のカラーフィルタは、基材と、上記基材上にパターン状に、かつ複数形成された着色層と、上記着色層の境界領域上に形成された撥液性層と、上記撥液性層上に形成され、樹脂およびビーズを含有するスペーサ部とを有するカラーフィルタであって、上記カラーフィルタに形成されたスペーサ部に含まれるビーズが、平均粒径が異なる複数種類のビーズ群に含まれるビーズから構成されることを特徴とするものである。
これにより、本発明の液晶表示装置を、低温発泡や重力ムラ等のないものとすることができ、かつ局所的な荷重がかけられた場合であっても、変形等のない、高品質な液晶表示装置とすることができる。
また、本発明によれば、上記スペーサ部は撥液性を有する撥液性層上に形成されていることから、上記スペーサ部の形成の際、インクジェット法を用いることにより容易に所定の位置に形成されたものとすることができる。
以下、本発明のカラーフィルタの各構成について詳細に説明する。
まず、本発明に用いられるスペーサ部について説明する。本発明に用いられるスペーサ部は、樹脂およびビーズを含有するものであり、上記ビーズは平均粒径が異なる複数種類のビーズ群に含まれるビーズから構成されるものである。また、本発明に用いられるスペーサ部は、後述する着色層の境界領域上の撥液性層上に形成されているものであって、本発明のカラーフィルタが液晶表示装置に用いられる際、カラーフィルタと液晶駆動側基板とのギャップ(セルギャップ)を一定に保つためのスペーサとして機能するものである。
以下、それぞれの実施態様について分けて説明する。
まず、本発明におけるスペーサ部の第1実施態様について説明する。本実施態様におけるスペーサ部としては、例えば図2(a)に示すように、平均粒径が異なる複数種類のビーズ群のうち、異なる種類のビーズ群に含まれるビーズである5aおよび5bを共に含有し、これらのビーズ5aおよび5bが樹脂6によって固定されているスペーサ部を有するものである。
以下、このようなスペーサ部に含有されるビーズと樹脂とについて、それぞれ分けて説明する。
本実施態様に用いられるビーズとしては、平均粒径が異なる複数種類のビーズ群に分類されるものである。このような平均粒径が異なるビーズ群の種類としては、2種類以上であれば特に限定されるものではないが、本実施態様においては、通常2種類〜3種類程度、好ましくは2種類程度である。
・平面圧子:100μm角
・負荷:9秒間で0mNから20mNまで荷重を高くし、その後5秒間保持
また、本発明でいうビーズ群とは、同様な粒径を有するビーズの集合体を意味するものであり、一つのビーズ群に含まれる各ビーズの粒径のばらつきが、0.3μm以下、特に0.15μm以下であるものをいう。ここで、ビーズの粒径のばらつきは、隣接する10個のスペーサ部に含まれているビーズの粒径をそれぞれ走査型電子顕微鏡もしくは光学顕微鏡により拡大して測定し、それらビーズを各ビーズ群に分類し、同一ビーズ群に含まれるビーズの粒径の最大値と最小値の差である。
本実施態様における樹脂としては、上記ビーズを固定することが可能なものであれば特に限定されるものではないが、通常、硬化性樹脂が好ましく用いられる。このような硬化性樹脂としては、例えば、光を照射することにより硬化する光硬化性樹脂、加熱することにより硬化する熱硬化性樹脂を挙げることができる。本実施態様に用いられる樹脂の具体例としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン樹脂等を挙げることができる。
次に、本発明におけるスペーサ部の第2実施態様について説明する。本実施態様におけるスペーサ部としては、平均粒径が異なる複数種類のビーズ群に含まれるビーズから構成され、上記平均粒径が異なる複数種類のビーズ群のうち、同一ビーズ群に含まれるビーズのみを含有するスペーサ部を有することを特徴とする。このようなスペーサ部としては、例えば図5に示すように、平均粒径が小さいビーズのみを含有するスペーサ部4bと、平均粒径が大きいビーズのみを含有する4cとを有するものである。
例えば図5に示すように、平均粒径の小さいビーズ群に含まれるビーズのみを含有するスペーサ部4bと平均粒径の大きいビーズ群に含まれるビーズのみを含有するスペーサ部4cとからなるスペーサ部を形成するものである場合、平均粒径の小さいビーズ群に含まれるビーズのみを含有するスペーサ部形成用塗工液と、平均粒径の大きいビーズ群に含まれるビーズのみを含有するスペーサ部形成用塗工液の2種類が用いられる。
次に、本発明に用いられる撥液性層について説明する。本発明に用いられる撥液性層は、後述する複数の着色層同士の境界領域上に形成されたものであれば特に限定されるものではなく、例えば着色層の境界領域上のみに形成されたものであってもよく、着色層の境界領域上および着色層上に形成されたものであってもよい。
なお、上記遮光部、保護層および透明電極層(ITO層)については、カラーフィルタの部材として一般に用いられているものと同様とすることができるのでここでの説明は省略する。
次に、本発明に用いられる着色層について説明する。本発明に用いられる着色層は、後述する基材上にパターン状に、かつ複数形成されるものである。
本発明に用いられる着色層は、通常、赤(R)、緑(G)、および青(B)の3色で形成される。また上記着色層における着色パターン形状は、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。
なお、本発明に用いられる着色層の具体的態様については、一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材としては、通常カラーフィルタに用いられるものであれば特に限定されるものではなく、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。
本発明のカラーフィルタは、上記基材、着色層、撥液性層、およびスペーサ部を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて他の構成を有するものであっても良い。このような他の構成としては、本発明のカラーフィルタの用途等に応じて任意の構成を採用することができる。
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、基材と、上記基材上にパターン状に、かつ複数形成された着色層と、上記着色層の境界領域上に形成された撥液性層とを有するカラーフィルタ用基板を形成するカラーフィルタ用基板形成工程と、上記カラーフィルタ用基板の、上記撥液性層上にインクジェット法により、樹脂および複数のビーズを含有するスペーサ部を形成するスペーサ部形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、上記インクジェット法により形成されたスペーサ部に含まれるビーズが、平均粒径が異なる複数種類のビーズ群に含まれるビーズから構成されることを特徴とするものである。
以下、本発明のカラーフィルタの製造方法における各工程について説明する。
まず、本発明におけるカラーフィルタ用基板形成工程について説明する。本発明におけるカラーフィルタ用基板形成工程は、基材と、上記基材上にパターン状に、かつ複数形成された着色層と、上記着色層の境界領域上に形成された撥液性層とを有するカラーフィルタ用基板を形成する工程である。
次に、本発明におけるスペーサ部形成工程について説明する。本発明におけるスペーサ部形成工程は、上記カラーフィルタ用基板の、上記撥液性層上にインクジェット法により、樹脂および複数のビーズを含有するスペーサ部を形成するスペーサ部形成工程であり、上記インクジェット法により形成されたスペーサ部に含まれるビーズが、平均粒径が異なる複数種類のビーズ群に含まれるビーズから構成されるものである。
本発明においては、上記スペーサ部形成工程以外に、他の工程を有していてもよく、例えば上記スペーサ部形成工程後に配向膜を形成する配向膜形成工程や、撥液性層の種類に応じて上述した保護層形成工程および(透明電極層)ITO層形成工程等を適宜有していてもよい。上記配向膜形成工程については、一般的なカラーフィルタの製造方法における配向膜を形成する工程と同様とすることができるのでここでの説明は省略する。
(カラーフィルタ用基板形成工程)
ガラス基板からなる基材と、上記基材上にパターン状に形成された遮光層と、上記遮光層により区画された開口部に形成された着色層と、上記遮光層および着色層を覆うように形成された保護層とを有するカラーフィルタ用基板形成用基板を準備した。
次いで、上記保護層表面に下記の条件で大気圧プラズマ照射することにより、保護層表面の撥液化処理を行って撥液性層を形成し、カラーフィルタ用基板を得た。
<プラズマ照射条件>
・導入ガス :CF4‥‥15l/min
:N2‥‥‥25l/min
・電極−基板間距離 :2mm
・電源出力 :160V − 5A
遮光層上の撥液性層(撥液化された保護層)上に、以下の組成を有するスペーサ部形成用塗工液Aを1滴ずつ(15pl)塗布し、ホットプレートで80℃、10分乾燥させ、その後オーブンにて230℃、30分熱した。その結果、上記撥液性層(撥液化された保護層)上に平均粒径3.5μmのビーズが平均2個と平均粒径3.0μmのビーズが平均8個のビーズが含有されたスペーサ部を形成し、カラーフィルタを得た。
<スペーサ部形成用塗工液A>
・熱硬化型樹脂:アクリル樹脂
(主成分グリシジルメタクリレート) 5.0wt%
・希釈溶剤 :ブチルカルビトールアセテート、マロン酸ジメチル、トリアセチンの混合液 93.95wt%
・ビーズ :ミクロパール(積水化学社製:平均粒径3.5μm)
0.3wt%
ミクロパール(積水化学社製:平均粒径3.0μm)
0.75wt%
(カラーフィルタ用基板形成工程)
実施例1と同様にしてカラーフィルタ用基板を得た。
(スペーサ部形成工程)
遮光層上の撥液性層(撥液化された保護層)上に以下の組成を有するスペーサ部形成用塗工液Bを510μm置きに1滴ずつ(15pl)塗布し、続けて異なるインクジェットヘッドを用いて、以下の組成を有するスペーサ部形成用塗工液Cを170μm置き(但しスペーサ部形成用塗工液Bが塗布される位置は除く)に1滴ずつ(15pl)塗布し、ホットプレートで80℃、10分乾燥させ、その後オーブンにて230℃、30分熱した。その結果、上記撥液性層(撥液化された保護層)上に平均粒径3.5μmのビーズが平均5個含有されたスペーサ部と、平均粒径3.0μmのビーズが平均10個のビーズが含有されたスペーサ部とを得た。
・熱硬化型樹脂:アクリル樹脂
(主成分グリシジルメタクリレート) 5.0wt%
・希釈溶剤 :ブチルカルビトールアセテート、マロン酸ジメチル、トリアセチンの混合液 94.25wt%
・ビーズ :ミクロパール(積水化学社製:平均粒径3.5μm)
0.75wt%
<スペーサ部形成用塗工液C>
・熱硬化型樹脂:アクリル樹脂
(主成分グリシジルメタクリレート) 5.0wt%
・希釈溶剤 :ブチルカルビトールアセテート、マロン酸ジメチル、トリアセチンの混合液 94.0wt%
・ビーズ :ミクロパール(積水化学社製:平均粒径3.0μm)
1.0wt%
2 …着色層
3 …撥液性層
4 …スペーサ部
5a、5b …ビーズ
6 …樹脂
Claims (7)
- 基材と、前記基材上にパターン状に、かつ複数形成された着色層と、前記着色層の境界領域上に形成された撥液性層と、前記撥液性層上に形成され、樹脂およびビーズを含有するスペーサ部とを有するカラーフィルタであって、
前記カラーフィルタに形成されたスペーサ部に含まれるビーズが、平均粒径が異なる複数種類のビーズ群に含まれるビーズから構成されており、
前記樹脂が、前記スペーサ部の固形分中に75質量%〜95質量%の範囲内で含まれていることを特徴とするカラーフィルタ。 - 前記撥液性層の表面に、フッ素が含有されていることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ。
- 前記スペーサ部が、前記平均粒径が異なる複数種類のビーズ群のうち、異なる種類のビーズ群に含まれるビーズを含有するスペーサ部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカラーフィルタ。
- 前記スペーサ部が、前記平均粒径が異なる複数種類のビーズ群のうち、同一ビーズ群に含まれるビーズのみを含有するスペーサ部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカラーフィルタ。
- 前記カラーフィルタの所定の領域内に形成された複数のスペーサ部に含まれるビーズ中、平均粒径の小さいビーズ群に含まれるビーズの数が平均粒径の大きいビーズ群に含まれるビーズの数より多いことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載のカラーフィルタ。
- 前記平均粒径が異なる複数種類のビーズ群のうち、平均粒径の最も小さいビーズ群に含まれるビーズの弾性変形量は、平均粒径の最も大きいビーズ群に含まれるビーズの弾性変形量を1とした場合、0.8以下であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載のカラーフィルタ。
- 基材と、前記基材上にパターン状に、かつ複数形成された着色層と、前記着色層の境界領域上に形成された撥液性層とを有するカラーフィルタ用基板を形成するカラーフィルタ用基板形成工程と、
前記カラーフィルタ用基板の、前記撥液性層上にインクジェット法により、樹脂および複数のビーズを含有するスペーサ部を形成するスペーサ部形成工程とを有するカラーフィルタの製造方法であって、
前記インクジェット法により形成されたスペーサ部に含まれるビーズが、平均粒径が異なる複数種類のビーズ群に含まれるビーズから構成されており、
前記樹脂が、前記スペーサ部の固形分中に75質量%〜95質量%の範囲内で含まれていることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
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