滤色器的制造方法、滤色器及反射型显示装置制造方法

滤色器的制造方法、滤色器及反射型显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供不需要隔壁、矩阵，利用喷墨法制造滤色器的方法，利用该方法得到的滤色器，以及具备该滤色器的反射型表示装置。利用喷墨法喷出含有疏墨成分及紫外线固化成分的第一墨水组合物，照射紫外线使其固化，从而在支撑基材上设置由第一着色涂膜形成的规定的间隙区域，对该间隙区域利用喷墨法喷出至少与所述第一着色涂膜的静态接触角θk为35°以上且含有紫外线固化成分的第二墨水组合物，照射紫外线使其固化形成第二着色涂膜，从而不借助隔壁及矩阵在支撑基材上形成由着色涂膜构成的多个着色区域，由此获得滤色器。
【专利说明】滤色器的制造方法、滤色器及反射型显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及滤色器的制造方法、滤色器、及反射型显示装置，详细来讲涉及在将反射型显示装置进行彩色显示化时适合的滤色器的制造方法，由此得到的滤色器，及具备该滤色器的反射型显示装置。
【背景技术】
[0002]作为代替纸的电子媒介，电子纸张等显示装置的开发日益盛行。相对于属于以往类型显示器的CRT、液晶显示器，电子纸张等主要采用使用了由白色粒子、黑色粒子等构成的显示媒介的反射型显示方式，需要具有高的白反射率、高对比度。而且，要求具有对显示的图像的存储效果、能够以低电压驱动、进而轻薄、廉价等。特别是作为显示特性，要求与纸相同品质的白反射率?对比度，另外，由于以往的纸媒(印刷等)理所当然的是进行全彩显示，因而对电子纸张等显示装置的彩色化期望是非常大的。
[0003]作为目前为止提出的能够进行彩色显示的电子纸张的技术，例如在反射型液晶元件中形成了滤色器的介质已全部被产品化，但由于这些使用偏振片，所以光利用效率低，只能进行较暗的白色显示。此外由于无法显示黑色，因此对比度也差。
[0004]另外，作为不使用偏振片的明亮反射型显示装置，已知有电泳方式，电泳方式的原理是通过电场来移动带电的白色粒子和黑色粒子。通常来讲，据称利用该电泳方式的漫反射率最高不足40%，而现在要求进一步提高反射效率。特别是当进行彩色化时，彩色层的吸收导致光的利用效率下降，所以对明亮的彩色电子纸张的开发期待很高。
[0005]例如，专利文献1、2和3记载了在由外加电压而带电的粒子任意地切换为白色状态和黑色状态的电泳方式的反射型显示装置中，设置滤色器可以进行彩色显示的技术。然而，在这些技术中提到的滤`色器均为可以在液晶显示装置等中使用的那样的以往的滤色器，具有成为遮光部的黑色矩阵、形成规定像素区域的隔壁，存在因带电粒子的漫反射光导致的损害亮度的问题。
[0006]另一方面，专利文献4记载了将不具有黑色矩阵的滤色器应用于反射型显示装置。然而，在该专利文献4中采用了所谓的光刻法，即，对形成滤色器的支撑基材涂覆某种颜色的抗蚀剂材料，使其干燥后，使用曝光机进行图案曝光，利用碱性显影液显影形成着色区域，将其进行各色重复而制造滤色器，因而存在工序数目多而在成本方面不利而且浪费抗蚀剂材料的问题。
[0007]然而，在使用已经在液晶显示装置等中被熟知的喷墨法制造滤色器时，例如如专利文献5、6和7中记载的那样，在像素构成的区域涂覆红、蓝、绿的墨水组合物，使其固化形成着色涂膜。此时，为了在必要的位置精密度良好且准确地形成着色涂膜，预先通过光刻工序设置隔壁等，由此在形成的区域同时涂覆各色的墨水组合物，从而与上述的光刻法相比能够削减成本，而且能够消除墨水组合物的浪费。
[0008]而且，专利文献8中提出了不设置分隔单元(隔壁)地在多个着色区域形成着色涂膜的方法，该技术代替分隔单元在支撑基材上形成黑色矩阵，在其区域内涂覆墨水组合物进行分别涂抹。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2003-161964号公报
[0012]专利文献2:日本特开2004-361514号公报
[0013]专利文献3:日本特开2008-83536号公报
[0014]专利文献4:日本特开2006-267831号公报
[0015]专利文献5:日本特开昭59-75205号公报
[0016]专利文献6:日本特开2001-350012号公报
[0017]专利文献7:日本特开平11-281815号公报
[0018]专利文献8:日本特开2010-54777号公报

【发明内容】

[0019]发明要解决的课题
[0020]本发明鉴于这样的上述现有技术状况而完成，其目的在于，提供没有必要设置隔壁、矩阵，利用喷墨法可以制造滤色器的方法。由此，例如对于单色显示的反射型显示装置，可以不使亮度降低地简便且廉价地进行彩色显示。
[0021]解决课题的手段
[0022]本发明人等为解决上述课题进行了各种研究，结果发现使用含有疏墨成分的紫外线固化型第一墨水组合物，在支撑基材上以设置规定的间隙区域的方式形成第一着色涂膜，接着对该间隙区域喷出紫外线固化型的第二墨水组合物形成第二着色涂膜，从而可以不借助隔壁、矩阵，而是与着色涂膜相邻地在支撑基材上设置多个着色区域。由此，可以解决隔壁、矩阵导致的亮度下降的问题，另外，还可以防止着色涂膜的叠加导致的混色问题，从而最终完成本发明。
[0023]S卩，本发明是在支撑基材上具备多个着色区域的滤色器的制造方法，其特征在于，利用喷墨法喷出含有疏墨成分及紫外线固化成分的第一墨水组合物，照射紫外线使其固化，从而在支撑基材上设置由第一着色涂膜形成的规定的间隙区域，对该间隙区域利用喷墨法喷出至少与所述第一着色涂膜的静态接触角9kS35°以上且含有紫外线固化成分的第二墨水组合物，照射紫外线使其固化形成第二着色涂膜，从而不借助隔壁及矩阵在支撑基材上形成由着色涂膜构成的多个着色区域。
[0024]另外，本发明是通过上述方法得到的、不具有隔壁及矩阵、利用喷墨法形成的滤色器。进而，本发明是具备该滤色器的反射型显示装置。
[0025]在本发明中使用的第一墨水组合物至少含有疏墨成分及紫外线固化成分，第二墨水组合物至少含有紫外线固化成分。其中，作为第一墨水组合物中必需的疏墨成分，可以列举可溶于紫外线固化成分的氟系化合物。氟系化合物可以使用作为含氟单元使用以下述通式(I)表示的、即以含有碳原子数4?6的全氟烷基Rf的(甲基)丙烯酸酯单元或α-氯丙烯酸酯单元为主体，与公知的(甲基)丙烯酸酯单元的共聚物。另外，作为可与含氟单元共聚的(甲基)丙烯酸酯，可以使用公知的(甲基)丙烯酸酯。
[0026]CH2=C(R1)COOXRf*..(I)[0027](式中，R1表示氢原子、甲基、三氟甲基或Cl，X表示碳原子数I~6的2价有机基团，Rf表示碳原子数4~6的全氟烷基。)
[0028]作为上式(I)表示的单体的例子，可以列举CH2=CH(R1) COOR2Rf、CH2=CH(R1)COOR2NR3SO2Rf、CH2=CH (R1) COOR2NR3CORf、CH2=CH (R1) COOCH2CH (OH) R4Rf 等。此处，R2 表示碳原子数I~6的亚烷基，R3表示氢原子或碳原子数I~4的烷基，R4表示单键或碳原子数I~4的亚烷基。其中，作为R2的具体例，可以列举-CH2-、-CH2CH2-、-CH(CH3)-、-CH2CH2CH2-、-C(CH3) 2-、-CH (CH2CH3) -、-CH2CH2CH2CH2-、-CH (CH2CH2CH3) -、-CH2 (CH2) 3CH2-、-CH (CH2CH (CH3) 2) _ 等。另外，作为R3的具体例，可以列举-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH2CH2CH2CH3等。进而，作为R4的具体例，可以列举-CH2-、-CH2CH2-、-CH(CH3) -、-CH2CH2CH2'-C (CH3) 2_、_CH(CH2CH3) -、-CH2CH2CH2CH2-^-CH(CH2CH2CH3)-等。上式⑴中的X，从容易获得的角度出发，优选碳原子数2~4的亚烷基。上式(I)表示的单体可以单独使用，也可以合用2种以上。Rf为碳原子数4~6的直链状或支链状的全氟烷基、或者[(CF3) 2CF]2C=C (CF3)-或(CF3)2C=C(CF2CF3)-,由此氟系化合物与第一墨水组合物的其他成分的相容性良好，涂装第一墨水组合物形成涂膜时，含氟化合物彼此不会凝聚。
[0029]第一墨水组合物中的疏墨成分的含量，优选相对于墨水中固体成分100质量份为0.01质量份~2质量份。如果超过2质量份，则可能引起喷墨喷嘴的污染、支撑基板的污染，或者疏墨成分析出。相反地，如果比0.01质量份少，则可能发生紫外线照射后得到的第一着色涂膜表面疏墨性不足，着色涂膜的重叠变得显著的情况，特别地是难以使第二墨水组合物相对于第一着色涂膜的静态接触角ekS35°以上。
[0030]另外，作为第一墨水组合物及第二墨水组合物中所含的紫外线固化成分，可以使用多官能单体，优选可以列举液态的多官能丙烯酸单体。更优选为容易喷墨喷出的低粘性的2官能至3官能的多官能丙烯基单体。作为官能团，可以列举丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基等，当然除此之外的官能团也可以。作为紫外线固化成分的具体例，可以例示1，6_己二醇二丙烯酸酯、1，9-壬二醇二丙烯酸酯、1，4- 丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯等。另外，除此之外，为了进一步提高光固化性，也可以添加4官能以上的多官能丙烯酸单体、低聚物。例如，可以列举以季戊四醇为骨架的3官能或4官能的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯；以二季戊四醇为骨架的5官能或6官能的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等。需要说明的是，关于紫外线固化成分，第一墨水组合物中所含的成分可以与第二墨水组合物中所含的成分不同，但从在支撑基材上形成均匀着色涂膜的角度出发，期望使用相同的成分。
[0031]第一及第二墨水组合物，为了分别实现造膜性，可以在能够喷墨喷出的粘度范围添加粘合剂。作为粘合剂，可以使用其自身没有聚合反应性的树脂、或其自身具有聚合反应性的树脂中的任一者，也可以组合2种以上的粘合剂使用。
[0032]另外，在第一及第二墨水组合物中可以配合以红(R)、绿(G)、蓝⑶等为代表的，与要求的颜色匹配地规定的着色剂。但是，在电子纸张等反射型显示装置中使用的滤色器，有时包含无色透明、或者没有必要调节颜色的着色区域，因此在这种情况下不配合着色剂形成着色涂膜当然也是可以的。
[0033]在配合着色剂的情况下，可以从有机着色剂和无机着色剂中选择任意的着色剂进行使用。作为有机着色剂，例如可以使用染料、有机颜料、天然色素等。此外，作为无机着色剂，例如可以使用无机颜料、体质颜料等。其中，有机颜料的发色性高、耐热性也高，因此可以优选地使用。作为有机颜料，例如在颜色指数(C.1.；The Society of Dyers andColourists社发行)中进行颜料(Pigment)分类的化合物，具体来讲，可以列举赋以下面这样的颜色指数(C.1.)编号的化合物。
[0034]S卩，可以列举C.1.颜料黄1、C.1.颜料黄3、C.1.颜料黄12、C.1.颜料黄13、C.1.颜料黄14、C.1.颜料黄15、C.1.颜料黄16、C.1.颜料黄17、C.1.颜料黄20、C.1.颜料黄24、C.1.颜料黄31、C.1.颜料黄55、C.1.颜料黄60、C.1.颜料黄61、C.1.颜料黄65、C.1.颜料黄71、C.1.颜料黄73、C.1.颜料黄74、C.1.颜料黄81、C.1.颜料黄83、C.1.颜料黄93、C.1.颜料黄95、C.1.颜料黄97、C.1.颜料黄98、C.1.颜料黄100、C.1.颜料黄101、C.1.颜料黄104、C.1.颜料黄106、C.1.颜料黄108、C.1.颜料黄109、C.1.颜料黄110、C.1.颜料黄113、C.1.颜料黄114、C.1.颜料黄116、C.1.颜料黄117、C.1.颜料黄119、C.1.颜料黄120、C.1.颜料黄126、C.1.颜料黄127、C.1.颜料黄128、C.1.颜料黄129、C.1.颜料黄138、C.1.颜料黄139、C.1.颜料黄150、C.1.颜料黄151、C.1.颜料黄152、C.1.颜料黄153、C.1.颜料黄154、C.1.颜料黄155、C.1.颜料黄156、C.1.颜料黄166、C.1.颜料黄168、C.1.颜料黄175 ；
[0035]C.1.颜料橙UC.1.颜料橙5、C.1.颜料橙13、C.1.颜料橙14、C.1.颜料橙16、C.1.颜料橙17、C.1.颜料橙24、C.1.颜料橙34、C.1.颜料橙36、C.1.颜料橙38、C.1.颜料橙40、C.1.颜料橙43、C.1.颜料橙46、C.1.颜料橙49、C.1.颜料橙51、C.1.颜料橙61、C.1.颜料橙63、C.1.颜料橙64、C.1.颜料橙71、C.1.颜料橙73 ；C.1.颜料紫1、C.1.颜料紫19、C.1.颜料紫23、C.1.颜料紫29、C.1.颜料紫32、C.1.颜料紫36、C.1.颜料紫38 ；
[0036]C.1.颜料红1、C.1.颜料红2、C.1.颜料红3、C.1.颜料红4、C.1.颜料红5、C.1.颜料红6、C.1.颜料红7、C.1.颜料红8、C.1.颜料红9、C.1.颜料红10、C.1.颜料红11、C.1.颜料红12、C.1.颜料红14、C.1.颜料红15、C.1.颜料红16、C.1.颜料红17、C.1.颜料红18、C.1.颜料红19、C.1.颜料红21、C.1.颜料红22、C.1.颜料红23、C.1.颜料红30、C.1.颜料红31、C.1.颜料红32、C.1.颜料红37、C.1.颜料红38、C.1.颜料红40、C.1.颜料红41、C.1.颜料红42、C.1.颜料红48: 1、C.1.颜料红48:2、C.1.颜料红48:3、C.1.颜料红48:4、C.1.颜料红49: 1、C.1.颜料红49:2、C.1.颜料红50: 1、C.1.颜料红52:1、C.1.颜料红53:1、C.1.颜料红57、C.1.颜料红57:1、C.1.颜料红57:2、C.1.颜料红58:2、C.1.颜料红 58:4、C.1.颜料红 60:1、C.1.颜料红 63:1、C.1.颜料红 63:2、C.1.颜料红64: 1、C.1.颜料红81: 1、C.1.颜料红83、C.1.颜料红88、C.1.颜料红90: 1、C.1.颜料红97、C.1.颜料红101、C.1.颜料红102、C.1.颜料红104、C.1.颜料红105、C.1.颜料红106、C.1.颜料红108、C.1.颜料红112、C.1.颜料红113、C.1.颜料红114、C.1.颜料红122、C.1.颜料红123、C.1.颜料红144、C.1.颜料红146、C.1.颜料红149、C.1.颜料红150、C.1.颜料红151、C.1.颜料红166、C.1.颜料红168、C.1.颜料红170、C.1.颜料红171、C.1.颜料红172、C.1.颜料红174、C.1.颜料红175、C.1.颜料红176、C.1.颜料红177、C.1.颜料红178、C.1.颜料红179、C.1.颜料红180、C.1.颜料红185、C.1.颜料红187、C.1.颜料红188、C.1.颜料红190、C.1.颜料红193、C.1.颜料红194、C.1.颜料红202、C.1.颜料红206、C.1.颜料红207、C.1.颜料红208、C.1.颜料红209、C.1.颜料红215、C.1.颜料红216、C.1.颜料红220、C.1.颜料红224、C.1.颜料红226、C.1.颜料红242、C.1.颜料红243、C.1.颜料红245、C.1.颜料红254、C.1.颜料红255、C.1.颜料红264、C.1.颜料红 265 ；
[0037]C.1.颜料蓝 15、C.1.颜料蓝 15:3、C.1.颜料蓝 15:4、C.1.颜料蓝 15:6、C.1.颜料蓝60 ；C.1.颜料绿7、C.1.颜料绿36 ；C.1.颜料棕23、C.1.颜料棕25 ；C.1.颜料黑1、
颜料黑7等。
[0038]另外，作为无机颜料、体质颜料的具体例，可以列举氧化钛、硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、硫酸铅、黄色铅、锌铬、三氧化二铁(Bengala)(红色氧化铁(III))、镉红、群青、甜青、氧化铬绿、钴绿、棕土、钛黑、合成铁黑、碳黑等。需要说明的是，第一及第二墨水组合物中配合的着色剂可以分别单独使用，也可以混合两种以上使用。
[0039]关于着色剂，考虑在利用喷墨法喷出墨水组合物时的喷嘴堵塞等，优选使用与闻分子分散剂一起微粒化.分散稳定化至IOOnm以下的粒子。即，分散剂是为了将着色剂良好地分散而根据需要在墨水组合物中配合的。例如，作为分散剂，可以使用阳离子系、阴离子系、非离子系、两性、有机硅系、氟系等的表面活性剂。在表面活性剂中，优选以下例示这样的高分子表面活性剂(高分子分散剂)。即，聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油醚等聚氧乙烯烷基醚类；聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧乙烯烷基苯基醚类；聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯等聚乙二醇二酯类；脱水山梨糖醇脂肪酸酯类；脂肪酸改性聚酯类；叔胺改性聚氨酯类等高分子表面活性剂。
[0040]在第一及第二墨水组合物配合着色剂时的含量，相对于墨水中的固体成分总量，通常以I?60质量％、优选5?40质量％的比例配合着色剂。如果相对于墨水中的固体成分总量，着色剂的配合比例小于I质量％，则在将墨水组合物涂覆成规定膜厚时(通常来讲为0.1?2.0 μ m左右)的透射浓度不足。相反地，如果超过60质量％，则在将墨水组合物涂覆在支撑基材上使其固化时，有可能着色涂膜对支撑基材的密合性差，而且可能作为涂膜硬度等的涂膜的特性变得不充分。
[0041]另外，在第一及第二墨水组合物可以配合光聚合引发剂。关于光聚合引发剂，除了粘合剂、多官能单体的反应形式不同(例如自由基聚合、阳离子聚合等)，还可以考虑各材料的种类适当选择，例如可以列举1-羟基环己基-二苯甲酮、2，2- 二甲氧基-1，2- 二苯基乙烷-1-酮、2-甲基-1- [4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2- 二甲基氨基-1- (4-吗啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-[4- (2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基-氧化膦、双酰基氧化膦、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻异丙基醚、2-异丙基噻吨酮、2，4- 二乙基噻吨酮、2- (3- 二甲基氨基-2-羟基丙氧基)-3，4- 二甲基-9H-噻吨酮-9-酮内消旋氯化物、二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯甲酰基-4’-甲基-二苯基硫化物、3，3’，4，4’ -四(叔丁基过氧化羰基)、对二甲基氨基苯甲酸乙酯、对二甲基氨基苯甲酸异戊酯、1，3，5_三丙烯酰基六氢-S-三嗪、2-[2-(5_甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4，6-双(三氯甲基)-s-三嗪、甲基苯甲酰基甲酸酯、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等光聚合引发剂。
[0042]另外，第一及第二墨水组合物中可以配合溶剂。作为溶剂，例如可以使用乙二醇单甲醚乙酸酯等乙二醇单烷基醚乙酸酯类；二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚等二甘醇单烷基醚类；二甘醇单正丁基醚乙酸酯等二甘醇单烷基醚乙酸酯类；丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等丙二醇单烷基醚乙酸酯类；二甘醇二甲基醚等其他醚类、Y-丁内酯等的闻沸点溶剂类等。[0043]为了得到第一及第二墨水组合物，分别混合上述这样的基本成分，根据需要混合表面张力调节剂、以低粘度化为目的的反应性稀释剂，作为喷墨用墨水，配制成适合连续喷出特性的特性值。通常使用的喷墨头，是利用压电元件工作的。因此，粘度在墨头温度为20~45°C时，设为5~30mPa.sec，表面张力设为20~40N/m是适当的。另外，第二墨水组合物相对于由第一墨水组合物形成的第一着色涂膜的静态接触角9k需要为35°以上，优选为40°以上，通过使第一墨水组合物相对于墨水中固体成分100质量份以0.01质量份~2质量份的比例含有疏墨成分，可以实现上述目的。
[0044]另外，对于在制造滤色器时使用的支撑基材，能够透射光即可，没有特别限制，例如液晶显示器等中使用的玻璃自然不用说，也可以使用可在电子纸张等中使用的丙烯酸树脂、PET、PC、聚烯烃等透射率90%以上的透明的塑料片或膜。
[0045]为了制造表面具有均匀着色涂膜的滤色器，可以预先对支撑基材进行表面处理，从而对第一及第二墨水组合物与支撑基材的接触角进行调整。利用喷墨法喷在支撑基材上的墨水组合物是液态的，因此其表面张力和支撑基材具有的表面张力使得润湿扩展的程度发生变化。因此，优选根据需要对支撑基材进行表面处理等。特别是第一墨水组合物，将第一墨水组合物与支撑基材的接触角设为3°以上是适合的。如果接触角比其低，则支撑基材上墨水组合物的液滴过度地润湿扩展，有可能变得无法对形成规定的着色涂膜进行控制。将着色涂膜以直线形成时，该接触角Θ,的优选上限值为25°。如果接触角Θ,超过25°，则例如从喷嘴喷出的墨水组合物的液滴以直线状连续地排列描绘直线时，先落在基材上的液滴会吸收之后喷出的液滴而使液滴集中于特定位置，可能会形成被称为隆起那样的、液滴不均匀的润湿扩展的情况。在形成格子花样的着色涂膜时，接触角Θ ^的优选上限值为45°。如果超过该上限值，则着色面积可能变得不稳定。另一方面，关于第二墨水组合物与支撑基材的接触角Θ y从填埋第一墨水组合物固化得到的涂膜间隙的观点出发，不限于该接触角。在更为重视润湿扩展的情况下，优选接触角Θ,为25°以下。
[0046]作为支撑基材的表面处理法，可以根据支撑基材的种类来适当利用公知的方法。例如，除了大气压等离子法、电晕放电、紫外线处理之外，还可以列举使用预先涂覆氟系疏墨水剂、或者使用硅烷偶合剂的处理等。
[0047]在使喷在支撑基材上的墨水组合物固化而形成着色涂膜时，根据墨水灵敏度不同，将第一墨水组合物喷在支撑基材上、设置规定的间隙区域而形成第一着色涂膜的情况，以及对该间隙区域喷出第二墨水组合物、与第一着色涂膜相邻地形成第二着色涂膜的情况，均可将紫外线照射量设为200mJ/cm2左右以上，优选500mJ/cm2以上。该紫外线照射，例如若使用具有载置支撑基材的台架(stage)的喷墨装置，将第一及第二墨水组合物的喷出和紫外线照射在同一台架上进行操作，则不需要工序间的支撑基材的交接等，可以效率良好地制造滤色器。
[0048]另外，也可以在形成由第一着色涂膜构成的间隙区域时，在喷出第一墨水组合物、照射紫外线使其固化后，与得到的第一着色涂膜相邻地喷出第一墨水组合物，再照射紫外线使其固化，这样就可以将由第一墨水组合物的喷出和紫外线照射固化构成的周期分为多个周期来进行。[0049]另外，也可以在支撑基材上形成第一及第二着色涂膜后，进一步照射足够的紫外线。此时的紫外线照射量优选是lOOOmJ/cm2以上，但固化的程度也依赖于墨水组合物的种类、曝光机的照度/输出波长，因而通常来讲优选曝光量的残留体积率依赖性减少的曝光量以上。另外，除了紫外线固化之外，还可以施以80°C?160°C左右的热处理，从而使作为滤色器的耐久性进一步提闻。
[0050]发明效果
[0051]根据本发明，使用第一墨水组合物以在支撑基材上设置规定的间隙区域的方式形成第一着色涂膜后，对该间隙区域喷出第二墨水组合物，形成第二着色涂膜，将由墨水组合物构成的着色涂膜的形成分为多次进行，从而不形成像以往方法那样需要光刻工艺的黑色矩阵、隔壁，可以利用喷墨法制造滤色器。因此，可以解决因隔壁、矩阵导致的亮度下降的问题、因着色涂膜的叠加导致的混色的问题，得到的滤色器可以提供适合对不需要以TFT元件的遮光为目的的黑色矩阵的那样的面板、例如反射型显示装置进行彩色化，明亮、色纯度优异的彩色显示装置。进而，除此之外，本发明的方法也可以说是适合于获得任意尺寸的多品种滤色器的方法。
【专利附图】

【附图说明】
[0052]图1是表示墨水组合物所成的静态接触角的模式图。
[0053]图2是说明由喷墨描绘间距形成的点和线的样式的模式图。
[0054]图3是表示条纹状滤色器的制造程序的例子的模式图。
[0055]图4是表示条纹状滤色器的其他制造程序的例子的模式图。
[0056]图5是表示条纹状滤色器的其他制造程序的例子的模式图。
[0057]图6是表示马赛克状滤色器的制造程序的例子的模式图。
[0058]图7是表示马赛克状滤色器的其他制造程序的例子的模式图。
[0059]图8是表示马赛克状滤色器的其他制造程序的例子的模式图。
[0060]图9是表示在实施例中以线状形成着色涂膜的样式的模式图。
[0061]图10是说明将液滴合为一体而形成I条线样式的模式图。
[0062]图11是实施例15得到的条纹状滤色器在光学显微镜下使白色光从PET膜下部入射进行拍摄得到的透射照片。
[0063]图12是说明在制作图6示出的马赛克状滤色器时，在格子内形成的I个像素的描绘方法(14pl液滴的例子)的模式说明图。
[0064]图13是实施例16得到的马赛克状滤色器在光学显微镜下使白色光从PET膜下部入射进行拍摄得到的透射照片。
[0065]图14是表示在支撑基材上滴落的墨水组合物的液滴扩展直径Dl与接触角Θ L之间的关系的图表。
【具体实施方式】
[0066]下面，使用附图更详细地说明本发明中的滤色器的制造方法。需要说明的是，下面示出的是制造程序的例子，对于使用的墨水组合物的颜色、对支撑基材着色的颜色顺序等没有限制。[0067][条纹状滤色器的制造例I]
[0068]图3表示具有红(R)、绿(G)、蓝⑶这3色的直线状着色涂膜并列的条纹花样的着色区域的条纹状滤色器的制造程序。首先，如图3(A)所示，将含有疏墨成分及紫外线固化成分并且配合着色剂而着色为红色的第一墨水组合物从喷墨装置的墨头喷出在支撑基材上，使液滴以直线状排列。此时，以相对于着色涂膜的线宽Wtl以3XW(I的间距描绘墨水组合物的线的方式喷出，根据需要进行加热干燥，除去挥发成分，然后进行紫外线照射(UVl)，形成具有表面疏墨性的红色着色涂膜。
[0069]接着，将含有疏墨成分及紫外线固化成分并且配合着色剂而着色为绿色的第一墨水组合物，如图3(B)所示，与先前形成的红色着色涂膜相邻地喷出。此时以3XW(I的间距用绿色墨水组合物描绘线。然后根据需要进行加热干燥，之后进行紫外线照射(UV2)，形成具有表面疏墨性的绿色着色涂膜。此处，预先形成的红色着色涂膜，可以说起到隔壁那样的作用，而且被赋予了表面疏墨性，因而不用担心绿色着色涂膜在红色着色涂膜上大幅重叠造成混色问题变得明显的情况。为了不引起相邻的着色涂膜的重叠增大导致混色的问题，可将绿色墨水组合物与红色着色涂膜的静态接触角0k设为35°以上，优选设为40°以上。
[0070]接着，对于由红色着色涂膜和绿色着色涂膜在支撑基材上形成的直线间隙区域，如图3(c)所示，喷出含有紫外线固化成分且配合着色剂而着色为蓝色的第二墨水组合物，根据需要进行加热干燥，之后进行紫外线照射(UV3)，形成线宽Wtl的蓝色着色涂膜。此时，先前形成的红色着色涂膜和绿色着色涂膜，可以说起到隔壁那样的作用，而且被赋予表面疏墨性，由于蓝色墨水组合物与这些着色涂膜的静态接触角Θ k为35°以上，优选为40°以上，因此从喷嘴喷出的蓝色墨水组合物不会超出它们。包括先前的绿色墨水组合物的情况在内，确认墨水组合物与着色涂膜的静态接触角Θ k的方法，在本发明中，作为事先试验，如图1(B)所示，以与实际的紫外线照射、加热干燥相同的条件，在玻璃基板(支撑基材)上形成I~5 μ m膜厚的着色涂膜，对其滴加墨水组合物0.5 μ 1，I秒后测定接触角(23 °C )。
[0071]在支撑基材上涂覆的红、绿、蓝各墨水组合物，如图1(A)所示，优选与支撑基材的接触角Θ,为3度以上25度以下`。如果Θ,为3度以下，则润湿扩展过度增大，变得难以控制线宽％。相反地，如果Θ ^超过25度，则在喷墨描绘时容易产生隆起，变得难以描绘良好的直线性。红、绿、蓝的各墨水组合物与支撑基材的接触角Θ ^都是相接近的值，因此可以使紫外线照射后得到的着色涂膜的线宽％均一。需要说明的是，作为确认该接触角的方法，例如作为事先试验，如图UA)所示，对支撑基材滴加墨水组合物0.5 μ 1，I秒后测定接触角(23 0C )。
[0072]另外，对于使用红、绿、蓝的各墨水组合物、利用喷墨法进行线描绘的具体程序，如图2所示，需要使液滴连续地着落，为了形成线，着落后的各个液滴需要合为一体。因此，相对于着落到支撑基材时的液滴扩展直径D,着落液滴间的间距P1设定为D>Pi。该着落时的液滴扩展直径D通常比从墨头飞过来的液滴直径d大。另外，着落后紧接着在消耗了其动能之后，达到与接触基板静态稳定状态。因此，着落之后紧接着的扩展直径很难测定，为此，使用在着落I滴在基板上以后的稳定观察到的扩展直径D1，设为Pl〈Dlt)另一方面，若P1M1,则各液滴在基材上成为独立的点。进而，相对于作为目标的I条线宽Wtl，调节喷墨喷嘴喷出的I个液滴量、喷出周期、打点间距、喷嘴间隔等公知的喷墨涂布条件即可。需要说明的是，直线状的着色涂膜当然也可以利用从多个喷嘴喷出的液滴形成I条线的着色涂膜。[0073]得到各色着色涂膜时的紫外线照射可以使用公知的紫外线照射装置，但使用具备载置支撑基材的台架的喷墨装置，将墨水组合物的喷出和紫外线照射在同一台架上进行的情况下，也可以使用照度高的LED-UV灯。另外，如图3(D)所示，也可以在得到蓝色着色涂膜后，进行紫外线照射以使3色的着色涂膜整面进一步固化，也可以另行加热处理。需要说明的是，在支撑基材上涂布第2色以后的墨水组合物使其紫外线固化后，相邻的着色涂膜其重叠减少，但也可以使着色涂膜完全不相邻地积极地形成无着色区域。在这种情况下，如果将无着色区域作为显示像素利用，则可以得到明亮的显示。
[0074][条纹状滤色器的制造例2]
[0075]此外，也可以一次喷出多个颜色的墨水组合物，制造条纹状滤色器。即，如图4(A)所示，首先在第一次的喷墨涂布中，将配合着色剂而着色为红(R)、蓝(B)、绿(G)的第一墨水组合物，以同色的线为Wav3X6[Wav3是作为目标的3色的着色区域的线宽的平均值；Wav3=(wE+wG+wB)/3]的间距的方式，以R、G、B的顺序并排同时喷出，照射紫外线将各着色涂膜形成为线状(UVl)。接着，对在通过上述由第一墨水组合物构成的各色着色涂膜之间形成的直线状的间隙区域，如图4(B)所示，喷出配合着色剂而着色成红(R)、蓝(B)、绿(G)的第二墨水组合物，照射紫外线将各着色涂膜以线状形成(UV2)。第一次的涂布及第二次的涂布均可以根据需要进行加热干燥，除去挥发成分，然后进行紫外线照射，正如上述例子中所述。这样地，可以将分为直线状的着色涂膜的偶数列和奇数列的2次喷墨涂布作为基本单元，形成3色的着色涂膜，按照支撑基材的面积根据需要重复该基本单元，或者增加墨头数制造具备条纹花样的着色区域的滤色器。需要说明的是，在形成各着色涂膜后，可以进一步整面照射紫外线进行整面固化，也可以加热处理。
[0076][条纹状滤色器的制造例3] [0077]进而，例如也可以加入不含着色颜料的透明树脂墨水组合物的白色(W)、或者含有黄色颜料的黄色墨水组合物(Y)，制造具有4色着色区域的条纹状滤色器。即，如图5(A)所示，在第一次喷墨涂布中，着色为红(R)及蓝(B)的第一墨水组合物，以同色的线为Wav4X 4 [Wav4是作为目标的4色的着色区域的线宽的平均值；Wav4= (wE+wG+wB+ww) /4]的间距的方式，以R和B交替排列地同时喷出，照射紫外线将各着色涂膜以线状形成(UV1)。接着，对在通过上述由第一墨水组合物构成的R及B的着色涂膜之间形成的直线状的间隙区域，如图5 (B)所示，喷出着色为白色(W)及绿色(G)的第二墨水组合物，照射紫外线将各着色涂膜形成为线状即可(UV2)。
[0078]如图4及图5所示的情况的滤色器的制造例，包括:
[0079](I)通过使用了多个墨头的喷墨方式，对第(n+1)列、第(n+3)列、第(n+5)列……这样的奇数列的线区域涂布含有疏墨成分及紫外线固化成分的第一墨水组合物的工序；
[0080](2)照射紫外线，固化上述(I)所述的墨水组合物，形成第一着色涂膜的工序；
[0081](3)利用喷墨方式，对第η列、第(η+2)列、第(η+4)列……这样的偶数列的线区域涂布与第一着色涂膜的静态接触角9,为35°以上且含有紫外线固化成分的第二墨水组合物工序；以及
[0082](4)照射紫外线，固化上述(3)记载的墨水组合物，形成第二着色涂膜工序；
[0083]可以说是在支撑基材上形成条纹花样的着色区域的条纹状滤色器的制造方法。需要说明的是，上述(I)工序中所述的奇数列和(3)工序中所述的偶数列的顺序也可以是相反的。
[0084][马赛克状滤色器的制造例I]
[0085]图6表示红(R)、绿(G)、蓝⑶、白色(W)这4色形成了格子花样的着色区域的马赛克状滤色器的制造程序。首先，在图6(A)所示的第1次的喷墨涂布中，在支撑基材上以x-y方向排列的假想的格子(纵Cl1X横屯)中，对由4个格子构成的单元格子组(2(^X2+)的右上格子喷出含有疏墨成分及紫外线固化成分且配合着色剂而着色为红色的第一墨水组合物，照射紫外线(UVl)，形成具有表面疏墨性的红色着色涂膜。这样地，在一次喷墨涂布中，相对于格子的左右上下方向，墨水组合物是不相邻的，从而可以准确地形成规定的着色涂膜。此时，可以用I滴墨水组合物填埋目标格子，也可以用2滴以上的墨水组合物填埋。
[0086]接着，对于图6(B)所示的第2次喷墨涂布中，对格子组的左下格子喷出含有疏墨成分及紫外线固化成分且配合着色剂而着色为绿色的第一墨水组合物，照射紫外线(UV2)，形成具有表面疏墨性的绿色着色涂膜。
[0087]然后，在如图6(C)所示的第3次的喷墨涂布中，对单元格子组的左上格子喷出配合着色剂而着色为蓝色的墨水组合物，照射紫外线(UV3)，形成蓝色着色涂膜。此时,在由先前得到的红色着色涂膜和绿色着色涂膜包围而形成的格子间隙区域中，其上下左右相邻的4个格子被具有表面疏墨性的第一着色涂膜包围，这些着色涂膜可以说起到隔壁(或矩阵)那样的作用，因此若蓝色墨水组合物与这些着色涂膜的静态接触角9kS35°以上、优选40°以上，则从喷嘴喷出的蓝色墨水组合物不会超出该范围。
[0088]同样地，在如图6(D)所示的第4次喷墨涂布中，对于单元格子组的右下格子喷出的、不含着色颜料、含透明树脂的墨水组合物(白色)而言，在由先前得到的红色着色涂膜与绿色着色涂膜以包围方式形 成的格子间隙区域，由于包围其周围的第一着色涂膜起到隔壁(或矩阵)那样的作用，若与这些着色涂膜的静态接触角9,为35°以上、优选为40°以上，则从喷嘴喷出的白色墨水组合物就不会超出该范围。即，在第3次及第4次的喷墨涂布中使用的墨水组合物，可以使用不必以疏墨成分为必需的第二墨水组合物。当然，该第二墨水组合物也可以含有疏墨成分。在涂布白色墨水组合物后，照射紫外线形成着色涂膜，由此可以得到格子花样地具备4色着色区域的马赛克状滤色器。需要说明的是，例如代替白色着色涂膜设置无着色区域、将其作为透明像素区域利用，在电子纸张用途中是可以的。另外，如图7及图8所示，在喷墨涂布第一墨水组合物时，着色数目以及墨头数，可以是多个颜色，也可以使用多个墨头。换言之，在同一喷墨涂布次数中，将涂布条件调整为在X方向或y方向排列的格子涂布了墨水组合物后，相互在边上像素不接触即可。例如，可以具体列举在涂布3色的情况下，第1次涂布时利用各个颜色的墨头，以在X方向或y方向互不接触的方式分开涂布，在第2次使用3色填埋间隙的方法等。
[0089]紫外线照射的条件，在将各墨水组合物紫外线固化之前根据需要进行加热干燥，以及在支撑基材上形成4色的着色涂膜后可以进行整面的紫外线照射、加热处理，均与前面所述的条纹状滤色器的制造例情况相同。另外，在制造马赛克状滤色器时，第一墨水组合物优选与支撑基材的接触角Θ,为3°以上，在不足3°时，难以控制润湿扩展面积。另外，上限优选为45度以下，如果超过45度，则多个液滴合为一体时，着色面积不稳定。而且，第二墨水组合物与支撑基材的接触角，由于填埋由第一墨水组合物形成的着色涂膜之间，因此对其接触角没有限定。在更为重视润湿扩展的情况下，优选接触角Θ,为25°以下。包括确认该接触角θ ^的方法、确认第二墨水组合物与第一着色涂膜的静态接触角ek的方法在内的、在条纹状滤色器的制造例中叙述的内容，在制造该马赛克状滤色器时也同样适用。
[0090][马赛克状滤色器的制造例2]
[0091]另外，图7表示红(R)、绿(G)、及蓝⑶这3色形成格子花样的着色区域的马赛克状滤色器的制造程序。在该例中，在第一次的喷墨涂布中，对由(Xn，yn)、(χη+1, yn)、(χη, yn+1)及(xn+1，yn+1)这4个格子构成的单元格子组a中的处于格子(xn, yn)与格子(xn+1, yn+1)的位置关系的2个格子，分别喷出4滴着色为红色的第一墨水组合物，通过紫外线固化(UVl)诱导表面疏墨性，形成红色着色涂膜。接着，对处于格子(xn，yn+1)和格子(xn+1，yn+2)的位置关系的2个格子，分别喷出4滴着色为绿色的第一墨水组合物，通过紫外线固化(UV2)诱导表面疏墨性，形成绿色着色涂膜。
[0092]通过上述，例如格子(xn，yn+2)成为上下左右相邻的4个格子被着色为红和绿的第一着色涂膜包围的格子间隙区域，在第3次喷墨涂布中，喷出与这些红色和绿色着色涂膜的静态接触角9,为35°以上、优选为40°以上的着色为蓝的第二墨水组合物，照射紫外线形成第二着色涂膜，可以得到具有3色格子花样的马赛克状滤色器。需要说明的是，如图7所示，填埋格子的4个着色涂膜的角部分残留无着色区域，这种无着色区域对于适用于电子纸张等的滤色器没有特别的问题。另外，如上所述，在第1次喷墨涂布和第2次喷墨涂布中，格子内形成的着色涂膜接触边部分，在第3次喷墨涂布时，这些着色涂膜起到所谓的隔壁作用，因此喷出的第二墨水组合物，由于先前形成的着色涂膜的表面疏墨性也不发生混色，另外可以减少着色涂膜的重叠、未着色部分。以上记载的各色的涂布过程中，规定了着色的格子的位置关系，但着色的顺序不限于上述记载。
[0093][马赛克状滤色器的制造例3] [0094]另外，图8是表示形成红(R)、绿(G)、及蓝⑶这3色的格子花样的着色区域的马赛克状滤色器的制造程序的其他例子，在本例中，通过第1次喷墨涂布将3色各自的第一墨水组合物以单元格子组a中格子(xn，yn)和格子(xn+1，yn+1)的位置关系喷出，照射紫外线(UVl)，形成3色着色涂膜。
[0095]接着，在第2次喷墨涂布中，如格子(xn，yn+1)和格子(xn+1，yn)那样，对经第1次喷墨涂布形成的格子间隙区域喷出3色各自的第二墨水组合物，照射紫外线(UV2)形成3色着色涂膜，以获得马赛克状滤色器。这样地，填埋格子的着色涂膜的4角不接触，而与4边相邻的着色涂膜接触，由此可以形成无着色区域少的滤色器。在这种情况下，如上述地，
[0096]经I次喷墨涂布可以用多个颜色.多个墨头同时涂布。
[0097]实施例
[0098]以下通过实施例等更具体地说明本发明。需要说明的是，以下的说明中的“份”均
表示质量份。
[0099][着色嗔墨墨水(Rl:红；G1:绿；B1:监；ff1:白)的制备]
[0100]如表1所示，首先使用滤色器用微细颜料在高分子分散剂的共存下，以二甘醇单乙醚乙酸酯为溶剂，在珠磨机中进行分散，制备红、绿、蓝及白的分散液。以该分散液为基础用表1示出的组成进行混合，然后添加作为疏液剂成分的含氟低聚物(夕> (大金)化学工业制，商品名:才一 > (0PT00L) DAC)及高分子分散剂成分，将混合溶液用Ιμπι微过滤器进行加压过滤，调制各色的着色喷墨墨水(墨水组合物)。将物性值一并示于表1。[0101]表1
[0102]
【权利要求】
1.滤色器的制造方法，其是在支撑基材上具备多个着色区域的滤色器的制造方法，其特征在于， 利用喷墨法喷出含有疏墨成分及紫外线固化成分的第一墨水组合物，照射紫外线使其固化，从而在支撑基材上设置由第一着色涂膜形成的规定的间隙区域， 对该间隙区域利用喷墨法喷出至少与所述第一着色涂膜的静态接触角0,为35°以上且含有紫外线固化成分的第二墨水组合物，照射紫外线使其固化形成第二着色涂膜，从而不借助隔壁及矩阵而在支撑基材上形成由着色涂膜构成的多个着色区域。
2.根据权利要求1所述的滤色器的制造方法，其特征在于，在形成由第一着色涂膜构成的间隙区域时，喷出第一墨水组合物使其固化后，以与得到的第一着色涂膜相邻地喷出第一墨水组合物使其固化的方式，将第一着色涂膜的形成分成多个周期进行。
3.根据权利要求1或2所述的滤色器的制造方法，其特征在于，对由直线状排列的第一着色涂膜形成的直线间隙区域喷出第二墨水组合物形成第二着色涂膜，得到条纹花样的着色区域。
4.根据权利要求1或2所述的滤色器的制造方法，其特征在于，以在χ-y方向排列的格子中，上下左右相邻的4个格子被第一着色涂膜包围的方式，对在中心形成的格子间隙区域喷出第二墨水组合物形成第二着色涂膜，得到格子花样的着色区域。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的滤色器的制造方法，其特征在于，使用具备载置支撑基材的台架的喷墨装置，在同一台架上进行墨水组合物的喷出和紫外线照射。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的滤色器的制造方法，其特征在于，所述滤色器是在电子纸张等反射型显示装置中使用的滤色器。
7.滤色器，其通过权利要求1?6中任一项所述的方法得到，不具有隔壁及矩阵地利用喷墨法形成。
8.权利要求7所述的滤色器，其用于反射型显示装置。
9.反射型显示装置，其具备权利要求7或8所述的滤色器。
【文档编号】C09D11/30GK103561960SQ201280025754
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月21日 优先权日:2011年6月3日
【发明者】藤城光一, 吉冈敬裕, 斋藤亨, 浦野和久, 井口真介, 汲田健太郎, 泷田友春 申请人:新日铁住金化学株式会社