滤色片用喷墨墨液组合物、滤色片、滤色片的制造方法以及液晶显示装置的制作方法

专利名称：滤色片用喷墨墨液组合物、滤色片、滤色片的制造方法以及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于形成像素部之类的规定图案的固化层的滤色片用喷墨墨液组合物、滤色片、使用了上述喷墨墨液组合物的滤色片的制造方法、以及、使用了上述滤色片或通过上述方法制造的滤色片的液晶显示装置。
背景技术：
近年来，伴随着个人电脑的发展，特别是手提个人电脑的发展，对液晶显示装置， 特别是彩色液晶显示装置的需要日趋增加。但是，从这种彩色液晶显示装置的价格高来看， 对成本降低的要求正在提高，特别是对占成本比重大的滤色片的成本降低的要求高。利用图KA)以及图I(B)说明液晶显示装置中所用的滤色片构造的代表例。一般的彩色液晶显示装置(101)如图I(A)所示，其构造是将滤色片1与TFT基板等的电极基板2对置形成1 10 μ m左右的间隙部3，向该间隙部3内填入液晶化合物L，用密封材料4将其周围密封。滤色片1的构造是在透明基板5上，从离透明基板近的一侧依次层叠为使像素间的边界部遮光而形成为规定图案的遮光部6、为形成各种像素而将多种颜色(一般指R(红)、G(绿)、B(蓝)这3种原色)按规定顺序排列的像素部7、保护膜8 和透明膜电极9。另外，在滤色片1以及与之对置的电极基板2的内面侧设置有取向膜10。 进而，在间隙部3中，为使滤色片1与电极基板2之间维持一定且均勻的元件间隙，设置了间隔件。作为间隔件，分散具有一定粒径的微粒11，或者，如图I(B)所示将具有对应于元件间隙的高度的柱状间隔件12形成在滤色片内侧的与形成有遮光部6的位置相互重叠的区域。并且，可通过控制各个着色为各色的像素或者位于滤色片背后的液晶层的透光率来得到彩色图像。作为目前使用的滤色片的制造方法有颜料分散法。该方法首先将颜料分散在基板上形成感光性树脂层，并通过将其图案化得到单色图案。再通过反复进行3次上述工序，形成R、G以及B的滤色片层。但是，该方法由于为进行R、G及B这3种颜色的着色，需要反复进行3次同一工序，因此存在成本高以及反复进行同一工序导致成品率降低的问题。作为解决这些问题的滤色片的制造方法，专利文献1中记载有将含有热固性树脂的着色墨液以喷墨方式喷涂在基板上，通过加热形成着色层(像素部)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平9-21910号公报

发明内容
为了以喷墨方式使墨液按照正确的图案喷涂而形成像素，要求喷墨墨液具有从喷头喷出的喷出性，甚至喷出时的直线前进性、稳定性。另外，通过以喷墨方式在基板上喷涂、 加热而形成着色层(像素部)时，与使均勻形成的感光性树脂层图案化的情况不同，具有膜厚不均勻的特征，在实现特定颜色的同时，要求亮度高且对比度高地形成良好的像素形状。另外，近几年，液晶显示装置的高对比度化要求增加，为了满足这种要求，就要求颜料的微细化。因此，在滤色片用喷墨墨液组合物中的颜料表面积增大，为使颜料分散均勻而有必要增加所需要的颜料分散剂的添加量。通过增加颜料分散剂的添加量，可以保证颜料的均勻分散性，但是，由此产生了耐热性变差，亮度降低这样的问题。进而，若将颜料细微化，则存在比现有的墨液粘度升高的问题。若墨液的粘度升高，则由于会产生喷墨墨液的喷出不良，因此有必要降低墨液中的固体成分。但是，若将墨液中的固体成分降低，则为着色成所期望的颜色而有必要将单位面积中的墨液盛装量(墨液堆积量)增大，但是墨液盛装量一旦增大，则有可能会使在设置在基板上的墨液层形成部位堆积的墨液膜破裂，向周围溢出，混合。本发明是鉴于上述实际状况完成的，其第一个目的是提供一种滤色片用喷墨墨液组合物，其当从头部喷墨时直线前进性和稳定性出色，有可能减少墨液盛装量并抑制来自墨液层形成部位的破裂，并且通过喷墨方式喷涂在基板上而提供具有良好形状且良好成膜性的固化层。而且，本发明的第二个目的在于提供一种生产率高的滤色片，其具有具有特定的颜色且亮度以及对比度良好的像素。而且，本发明的第三个目的在于提供一种使用了实现上述目的的墨液组合物的、 生产率高的滤色片的制造方法。而且，本发明的第四个目的在于提供一种使用了实现上述目的的滤色片的、可靠性高的液晶显示装置。本发明的滤色片用喷墨墨液组合物包含(A)含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23的颜料、(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂、(C)热固性粘合剂以及(D)有机溶剂，上述C. I.颜料紫23相对于全部上述颜料的含量为8 30重量％。根据本发明，通过包含(A)含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23且上述 C. I.颜料紫23在全部颜料中含有8 30重量％的颜料、(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂、(C)热固性粘合剂以及(D)有机溶剂，提供一种当从头部喷墨时直线前进性和稳定性出色，有可能减少墨液盛装量并抑制来自墨液层形成部位的破裂，并且通过喷墨方式喷涂在基板上而提供具有良好形状且良好成膜性的固化层的滤色片用喷墨墨液组合物。在本发明的滤色片用喷墨墨液组合物中，从使固化层的耐热性等膜物性良好的方面考虑，优选当以膜厚1. 9 μ m成膜且C光源下的y值为0. 105时的、墨液组合物的固体成分中的(B)颜料分散剂的含量为5 20重量％。在本发明的滤色片用喷墨墨液组合物中，从自头部喷墨时的直线前进性、稳定性出色，有可能减少墨液盛装量并抑制来自墨液层形成部位的破裂的方面考虑，优选当以膜厚1. 9 μ m成膜且C光源下的y值为0. 105时的、(A)颜料与除颜料以外的固体成分的配合重量比(颜料/除颜料以外的固体成分)为0. 1 0. 4。在本发明的滤色片用喷墨墨液组合物中，当用作能够直接从喷头喷出的墨液时，从自头部喷墨时的直线前进性、稳定性出色的方面考虑，优选23°C时的粘度为5 IlmPa · S。在本发明的滤色片用喷墨墨液组合物中，从提高对比度方面考虑，优选(A)颜料的平均分散粒径为10 lOOnm。在本发明的滤色片用喷墨墨液组合物中，从能够将颜料/除颜料以外的固体成分的比值设定得低的方面考虑，优选在当墨液均勻成膜且C光源下的y值为0. 105时、将横轴X设为膜厚、将纵轴Y设为颜料和除颜料以外的固体成分的配合重量比的情况下，在Y = aX"b 的关系中，0. 40 < a < 0. 64 以及-1. 27 < b < -1. 20。本发明的滤色片的特征在于，至少具备透明基板和设置于该透明基板上的像素，该像素的厚度在该像素的区域内不均勻，而且，该像素中的至少一个是包含(A)含有 C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23的颜料、(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂、 和(C’ )固化树脂的蓝色像素，在上述蓝色像素中，C. I.颜料紫23相对于全部(A)颜料的
含量为8 30重量％。本发明的滤色片通过使像素的厚度在该像素的区域内不均勻，而且，使该像素中的至少一个包含(A)含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23的颜料、(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂、和(C’)固化树脂的蓝色像素，且使在上述蓝色像素中C. I.颜料紫23相对于全部(A)颜料的含量为8 30重量％，能够作成具备具有特定颜色且亮度以及对比度良好的像素的、生产率高的滤色片。在本发明的滤色片中，从蓝色像素的耐热性等膜物性良好的方面考虑，优选在上述蓝色像素中，当膜厚为2. O μ m且C光源下的y值为0. 105时的、(B)颜料分散剂的含量
为5 20重量％。在本发明的滤色片中，从防止来自墨液层形成部位的破裂而抑制混色的方面考虑，优选在上述蓝色像素中，当膜厚为2. O μ m且C光源下的y值为0. 105时的、(A)颜料与除颜料以外的固体成分的配合重量比(颜料/除颜料以外的固体成分)为0. 1 0. 4。在本发明的滤色片中，从提高对比度方面考虑，优选在上述蓝色像素中的(A)颜料的平均分散粒径为10 lOOnm。本发明提供一种滤色片的制造方法，其特征在于，包含根据喷墨方式使上述本发明的滤色片用喷墨墨液组合物选择性地附着而形成墨液层的工序、和使上述墨液层固化而形成像素的工序。另外，本发明提供一种液晶显示装置，其是使显示侧基板与液晶驱动侧基板对置， 并在两者之间封入液晶形成的，上述显示侧基板是根据上述本发明的滤色片或上述本发明的滤色片的制造方法制造出的滤色片。根据本发明，能够得到当从头部喷墨时直线前进性和稳定性出色，有可能减少墨液盛装量并抑制来自墨液层形成部位的破裂，并且固化层的耐热性等膜物性出色的滤色片用喷墨墨液组合物。另外，若使用本发明的滤色片用喷墨墨液组合物，则可以使通过喷墨方式形成的像素的形状良好。另外，本发明的滤色片是具备具有特定颜色且亮度以及对比度良好的像素的、能够实现成本的降低及成品率的提高的生产率高的滤色片。另外，根据本发明的滤色片的制造方法，墨液组合物的喷出方向或喷出量的稳定性出色，能够正确形成精细的像素。得到的像素实现所期望的色度的同时，具有良好的耐热性、密接性、耐溶剂性等膜物性。另外，由于是使用喷墨方式的制造方法，因此能够实现成本的降低及成品率的提高。
另外，本发明由于使用上述滤色片或者利用滤色片的制造方法制造出的滤色片， 因此能够提供高品质且高生产率的液晶显示装置。


图1 (A)是关于液晶面板的一实例的模式剖面图。图1 (B)是关于液晶面板的另一实例的模式剖面图。图2是表示本发明的滤色片的一实例的模式纵剖面图。图3(A)是本发明的滤色片的像素的一实例的模式纵剖面图。图3(B)是本发明的滤色片的像素的一实例的模式纵剖面图。图4(A) 图4(E)是说明使用本发明的喷墨墨液制造滤色片的方法的一实例的图。图5(A) 图5(C)是表示使用喷墨墨液在所区分的像素形成部内形成像素实例的照片。图6是表示在当C光源下的y值为0. 105时、将横轴X设为膜厚、将纵轴Y设为颜料和除颜料以外的固体成分的配合重量比(Ρ/ν)的情况下的Y = aX~b的关系的实例的图。
具体实施例方式下面，详细地说明本发明。1.滤色片用喷墨墨液本发明的滤色片用喷墨墨液组合物包含(A)含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23的颜料、(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂、(C)热固性粘合剂以及(D)有机溶剂，上述C. I.颜料紫23相对于全部上述颜料的含量为8 30重量％。本发明在㈧含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23的颜料中，如上所述， C. I.颜料紫23相对于全部上述颜料的含量为8 30重量％，与以往相比含有更多的 C. I.颜料紫23。如上所述，通过将C. I.颜料紫23设定为特定量，可以得到目标色度(y = 0. 075 0. 122)的同时，可以降低固体成分中的颜料总量。在可以降低颜料总量的情况下， 也可以减少颜料分散剂的量。其结果，伴随着颜料分散剂的添加量的增加对膜物性的不良影响消失，存在使像素的耐热性良好的优点。若耐热性良好，则例如可以抑制在滤色片的制造工序中的、例如在以240°C加热40分钟这样的后烘培工序后像素变色或亮度及对比度降低。另外，在可以减少颜料总量的情况下，有可能导致墨液组合物粘度降低且墨液中的固体成分增多。其结果，由于可以为了着色为所期望的颜色而降低单位面积的墨液盛装量(墨液堆积量)，因此抑制在设置在基板上的墨液层形成部位堆积的墨液膜的破裂及向周围的溢出，不会有混色的顾虑。另外，在本发明中，在(A)含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23的颜料中组合使用(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂。在这种情况下，具有喷墨墨液组合物的粘度的稳定性良好，而且，很难在喷墨头的喷嘴前端引起粘度的迅速提高或堵塞现象的优点。进一步，具有通过喷墨方式容易使附着并固化的像素的膜厚分布范围窄，形成良好的像素形状这样的优点。若像素膜厚分布的范围窄且像素形状良好，则在实现特定的颜色时，有可能提高亮度以及对比度。下面，对本发明的喷墨墨液组合物所使用的成分进行说明。(㈧颜料)本发明的喷墨墨液组合物的特征在于，作为颜料至少含有C. I.颜料蓝15:6以及 C. I.颜料紫23，上述C. I.颜料紫23相对于全部上述颜料的含量为8 30重量％。从所要求的颜色特性，具体而言，特别是从用C光源测定涂膜的颜色时在CIE的XYZ表色系中χ 坐标满足0. 133 ^x^ 0. 145,y坐标满足0. 075 ^ y ^ 0. 122的方面考虑，或者，从颜料分散性以及颜料分散稳定性方面考虑，上述C. I.颜料紫23优选相对于全部上述颜料的含量为30重量％以下，进一步优选相对于全部上述颜料的含量为13重量％以下。作为本发明的喷墨墨液中的颜料，虽然可以仅仅由上述两种颜料构成，但是只要不损害本发明效果，也可以适当地使用其他颜料。作为其他颜料，可以从有机着色剂以及无机着色剂中任意选择使用。作为有机着色剂，可以使用例如染料、有机颜料、天然色素等。另外，作为无机着色剂，可以使用例如 无机颜料、填充颜料等。其中，由于有机颜料显色性高，耐热性也高，因此优选使用。作为有机颜料，例如可以举出色指数(C. I. ；The Society of Dyers and Colourists发行)中以颜料(Pigment)分类的化合物，具体而言，例如有带有色指数(C. I.)编号的颜料。例如可以举出，C. I.颜料蓝15:1、C. I.颜料蓝15:2、C. I.颜料蓝15:3、C. I.颜料蓝15:4、C. I.颜料蓝15:5、C. I.颜料蓝16、C. I.颜料蓝17:1等蓝色系颜料；C. I.颜料紫1、C. I.颜料紫 19、C. I.颜料紫29、C. I.颜料紫32、C. I.颜料紫36、C. I.颜料紫37、C. I.颜料紫38等紫色系颜料；进一步还有黄色系颜料；红色系颜料；绿色系颜料等。另外，作为上述无机颜料或者填充颜料的具体例，可以举出氧化钛、硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、硫酸铅、黄色铅、锌黄、氧化铁红(红色氧化铁(III))、镉红、昂伯(C. I.颜料棕 7)等。本发明中，其他颜料可以单独使用也可以混合两种以上使用。在喷墨墨液中，通常相对于喷墨墨液的全部固体成分，以1 60重量％配合颜料。 在本发明中，优选以1 35重量％的比例配合。在本发明中，作为颜料至少含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23，上述C. I.颜料紫23相对于全部上述颜料的含量为8 30重量％，由此颜料自身的着色力高，因此为得到目标色度(例如，y = 0.075 0. 122)而可以减少固体成分中的颜料的总量。<颜料的粒径>作为本发明所使用的颜料的平均粒径，在作为滤色片的像素部的情况下，没有特别的限定，只要可以产生所期望的颜色即可，优选在10 IOOnm的范围内，更加优选在 30 60nm的范围内。通过使该颜料的平均粒径在上述范围内，可以使利用本发明的滤色片用喷墨墨液组合物制成的液晶显示装置成为高对比度且高品质的产品。需要说明的是，上述颜料的平均粒径是通过动态光散射法测定的，可以用激光光散射粒度分布计(例如，日机装公司制造，MICROTRAC UPA M0DEL9230)在23°C下测定。另外，此处的平均粒径为体积基准中值径。另外，在本发明的喷墨墨液组合物中，从兼顾墨液的喷出性能、防止墨液的破裂以及所得膜的膜物性方面考虑，优选使用旋涂法等方法，在以膜厚1. 9 μ m均勻成膜且C光源下的y值为0. 105时，上述颜料(P)与除颜料以外的固体成分(V)的配合重量比(P/V)为
80. 1 0.4，其中优选为0. 15 0.3。还有，上述喷墨墨液组合物中的膜厚1.9 μ m是指例如通过旋涂等形成的均勻膜厚的平均厚度为1. 9 μ m。若P/V比过低，则为了得到充分的着色力而必须增多在像素形成区域附着的墨液的液滴量，因此会引起墨液从像素形成区域破裂等问题。另一方面，若ρ/ν比过高，则会引起在喷头出现堵塞或飞行偏转等喷出性能降低，或膜表面裂开等问题。在本发明中，作为颜料至少含有C.I.颜料蓝15:6以及C.I.颜料紫23，上述 C. I.颜料紫23相对于全部上述颜料的含量为8 30重量％，由此颜料自身的着色力高，因此在喷墨墨液中可以使上述P/V比减少。通过使P/V比减少，喷墨墨液的粘度下降，因此有可能提高喷墨墨液的固体成分浓度。其结果，能够实现可喷出墨液、喷出稳定性高的粘度， 同时由于可以使墨液的盛装量降低，因此有可能抑制来自墨液层形成部位的破裂。而且，用于使配合比例特定化的墨液组合物的固体成分包括除去溶剂后的全部成分，而且固体成分中也包含液体粘合剂成分等。((B)颜料分散剂)对于颜料分散剂而言，为了使颜料良好的分散而配合在墨液中。本发明所使用的颜料分散剂是含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂。在作为颜料分散剂使用聚烯丙基胺衍生物的情况下，具有喷墨墨液组合物的粘度稳定性变好，而且，很难在喷墨头的喷嘴前端引起粘度迅速提高或堵塞这样的优点。进一步，具有通过喷墨方式容易使附着并固化的像素的膜厚分布的范围窄，形成良好的像素形状这样的优点。若像素的膜厚分布的范围窄且像素形状良好，则在实现特定的颜色时，可以提高亮度以及对比度。本发明的颜料分散剂所使用的聚烯丙基胺衍生物，优选下述通式(I )所示的聚烯丙基胺衍生物，例如是使聚烯丙基胺与选自含有游离的羧基的聚酯、聚酰胺或者酯与酰胺的共缩合物(聚酯酰胺)这三种化合物中的一种以上化合物进行反应而得到的。[化1]
X—(-CH2—CH-^-Y
CH2(I)
R1(式中，X与Y分别独立地表示氢、聚合引发剂残基或链转移催化剂残基中的任一种，R1表示游离的氨基、下述通式(II )或(III)所示的基团，η表示2 1，000的整数。其中，η个R1中，至少一个表示通式(III)所示的基团。)[化2]
NH3+~OCOR2(II)NHCOR2(III)(式中，R2表示从含有游离羧酸的聚酯、含有游离羧酸的聚酰胺或者含有游离羧酸的聚酯酰胺中的任一种物质中除去羧基得到的残基。)本发明所使用的聚烯丙基胺衍生物更具体地说，例如可以将聚合度2 1，000的
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权利要求
1.一种滤色片用喷墨墨液组合物，其中，包含(A)含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23的颜料、(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂、(C)热固性粘合剂以及(D)有机溶剂，所述C. I.颜料紫23相对于全部所述颜料的含量为8 30重量％。
2.根据权利要求1所述的滤色片用喷墨墨液组合物，其中，当以膜厚1. 9 μ m成膜且C光源下的y值为0. 105时的、墨液组合物的固体成分中的 (B)颜料分散剂的含量为5 20重量％。
3.根据权利要求1或2所述的滤色片用喷墨墨液组合物，其中，当以膜厚1. 9 μ m成膜且C光源下的y值为0. 105时的、(A)颜料与除颜料以外的固体成分的配合重量比即颜料/除颜料以外的固体成分为0. 1 0. 4。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的滤色片用喷墨墨液组合物，其中，23°C时的粘度为5 IlmPa · S。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的滤色片用喷墨墨液组合物，其中，(A)颜料的平均分散粒径为10 lOOnm。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的滤色片用喷墨墨液组合物，其中，在当墨液均勻成膜且C光源下的y值为0. 105时、将横轴X设为膜厚、将纵轴Y设为颜料和除颜料以外的固体成分的配合重量比的情况下，在Y = aX"b的关系中，0. 40 < a < 0. 64 以及-1. 27 < b < -1. 20。
7.一种滤色片，其特征在于，至少具备透明基板和设置于该透明基板上的像素，所述像素的厚度在该像素的区域内不均勻，而且，该像素中的至少一个是包含(A)含有C. I.颜料蓝15:6以及C. I.颜料紫23的颜料、(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂和(C’ )固化树脂的蓝色像素，在所述蓝色像素中，C. I.颜料紫23相对于全部㈧颜料的含量为8 30重量％。
8.根据权利要求7所述的滤色片，其中，在所述蓝色像素中，当膜厚为2. 0 μ m且C光源下的y值为0. 105时的、(B)颜料分散剂的含量为5 20重量％。
9.根据权利要求7或8所述的滤色片，其中，在所述蓝色像素中，当膜厚为2. 0 μ m且C光源下的y值为0. 105时的、(A)颜料与除颜料以外的固体成分的配合重量比即颜料/除颜料以外的固体成分为0. 1 0. 4。
10.根据权利要求7 9中任一项所述的滤色片，其中，在所述蓝色像素中，颜料的平均分散粒径为10 lOOnm。
11.一种滤色片的制造方法，其特征在于，包含根据喷墨方式选择性地使权利要求1 6中任一项所述的滤色片用喷墨墨液组合物附着而形成墨液层的工序；和使所述墨液层固化而形成像素的工序。
12.一种液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置是使显示侧基板与液晶驱动侧基板对置，并在两者之间封入液晶而形成的，所述显示侧基板是权利要求7 10中任一项所述的滤色片或通过权利要求11所述的滤色片的制造方法制造的滤色片。
全文摘要
本发明提供一种滤色片用喷墨墨液组合物、使用该墨液组合物的滤色片、滤色片的制造方法、液晶显示装置，所述滤色片用喷墨墨液组合物当从头部喷墨时直线前进性、稳定性出色，有可能减少墨液盛装量并抑制来自墨液层形成部位的破裂，并且通过喷墨方式喷涂在基板上而提供具有良好形状且良好的膜物性的固化层。本发明的滤色片用喷墨墨液组合物包含(A)含有C.I.颜料蓝15:6以及C.I.颜料紫23的颜料、(B)含有聚烯丙基胺衍生物的颜料分散剂、(C)热固性粘合剂以及(D)有机溶剂，所述C.I.颜料紫23相对于全部所述颜料的含量为8～30重量％。
文档编号G02B5/22GK102165338SQ20098013848
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月30日
发明者手塚正人, 河原真纪子, 藤田玲美, 西田知则 申请人:大日本印刷株式会社