JP2002196126A - Color filter substrate, method for producing the same, and liquid crystal element using the same - Google Patents
Color filter substrate, method for producing the same, and liquid crystal element using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は，カラーテレビ，パ
ーソナルコンピューター，パチンコ遊戯台等に使用され
ているカラー液晶ディスプレイのカラーフィルター基板
およびその製造方法に関し，特にインクジェット記録技
術を利用して，複数色の着色画素部が形成されたカラー
フィルター基板およびその製造方法に関する。また，本
発明は，インクジェット記録技術を利用して製造された
カラーフィルター基板を具備する液晶素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter substrate of a color liquid crystal display used for a color television, a personal computer, a pachinko game machine, and the like, and a method of manufacturing the same. And a method of manufacturing the same. In addition, the present invention relates to a liquid crystal device having a color filter substrate manufactured using an inkjet recording technique.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年，パーソナルコンピューターの発
達，特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴
い，液晶ディスプレイ，特にカラー液晶ディスプレイの
需要が増加する傾向にある。しかしながら，さらなる普
及のためにはコストダウンが必要であり，特にコスト的
に比重の重いカラーフィルターのコストダウンに対する
要求が高まっている。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of personal computers, especially portable personal computers, the demand for liquid crystal displays, especially color liquid crystal displays, has been increasing. However, cost reduction is required for further widespread use, and in particular, there is an increasing demand for cost reduction of color filters having a relatively high cost.
【０００３】従来から，カラーフィルターの要求特性を
満足しつつ上記の要求に応えるべく種々の方法が試みら
れているが，いまだすべての要求特性を満足する方法は
確立されていない。以下にそれぞれの方法を説明する。Conventionally, various methods have been tried to satisfy the above-mentioned requirements while satisfying the required characteristics of the color filter, but no method has yet been established which satisfies all the required characteristics. The respective methods will be described below.
【０００４】第一の方法が染色法である。染色法は，ま
ずガラス基板上に染色用の材料である水溶性の高分子材
料を形成し，これをフォトリソグラフィーエ程により所
望の形状にパターニングした後，得られたパターンを染
色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。これを３回
繰り返すことによりＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター層を
形成する。[0004] The first method is a dyeing method. In the dyeing method, first, a water-soluble polymer material, which is a material for dyeing, is formed on a glass substrate, and this is patterned into a desired shape by a photolithography process. Then, the obtained pattern is immersed in a dyeing bath. To obtain a colored pattern. By repeating this three times, R, G, and B color filter layers are formed.
【０００５】第二の方法は顔料分散法であり，近年最も
盛んに行われている。この方法は，まず基板上に顔料を
分散した感光性樹脂層を形成し，これをパターニングす
ることにより単色のパターンを得る。さらにこの工程を
３回繰り返すことによりＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター
層を形成する。[0005] The second method is a pigment dispersion method, which has been most popular in recent years. In this method, first, a photosensitive resin layer in which a pigment is dispersed is formed on a substrate, and a monochromatic pattern is obtained by patterning the photosensitive resin layer. This process is further repeated three times to form R, G, B color filter layers.
【０００６】第三の方法としては電着法がある。この方
法は，まず基板上に透明電極をパターニングし，顔料，
樹脂，電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第一の色
を電着する。この工程を３回繰り返してＲ，Ｇ，Ｂのカ
ラーフィルター層を形成し，最後に焼成するものであ
る。A third method is an electrodeposition method. In this method, a transparent electrode is first patterned on a substrate, and a pigment,
The first color is electrodeposited by dipping in an electrodeposition coating solution containing a resin, an electrolytic solution and the like. This process is repeated three times to form R, G, B color filter layers, and finally sintering.
【０００７】第四の方法としては，熱硬化型の樹脂に顔
料を分散させ，印刷を３回繰り返すことによりＲ，Ｇ，
Ｂを塗り分けた後，樹脂を熱硬化させることにより着色
層を形成するものである。また，いずれの方法において
も着色層上に保護層を形成するのが一般的である。As a fourth method, a pigment is dispersed in a thermosetting resin, and printing is repeated three times so that R, G,
After separately applying B, the resin is thermally cured to form a colored layer. In any method, a protective layer is generally formed on the colored layer.
【０００８】これらの方法に共通している点は，Ｒ，
Ｇ，Ｂの３色を着色するために同一の工程を３回繰り返
す必要があり、コスト高になることである。また，工程
が多いほど歩留りが低下するという問題を有している。
さらに，電着法においては，形成可能なパターン形状が
限定されるため，現状の技術ではＴＦＴ用には適用困難
である。また，印刷法は，解像性が悪いためファインピ
ッチのパターンの形成には不向きである。The common features of these methods are that R,
It is necessary to repeat the same process three times in order to color the three colors G and B, which increases the cost. In addition, there is a problem that the yield decreases as the number of processes increases.
Further, in the electrodeposition method, since the pattern shape that can be formed is limited, it is difficult to apply the current technology to a TFT. Further, the printing method is not suitable for forming a fine pitch pattern because of poor resolution.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】これらの欠点を補うべ
く，インクジェットを用いたカラーフィルターの製造方
法として，特開昭５９−７５２０５，特開平４−１２３
００５，特開平１０−１４２４１８等の提案がある。In order to make up for these drawbacks, a method of manufacturing a color filter using an ink-jet printer is disclosed in JP-A-59-75205 and JP-A-4-123.
005, JP-A-10-142418 and the like.
【００１０】インクジェットを用いてカラーフィルター
を作成する際のメリットとしては，製造プロセスが簡
略、低コストという点が挙げられる。しかしながら、一
方ではインクジェット特有の問題として、混色という問
題がある。これは、隣接する異なる色の画素間において
インクが混ざり合うことにより発生する障害である。そ
こで、この問題を回避する手段としては、例えば特開昭
５９−７５２０５においては、色素が目的領域外へ拡が
ることを防止するため、濡れ性の悪い物質で拡散防止パ
ターンを形成する方法が提案されている。また、特開平
４−１２３００５においては、撥水、撥油作用の大きな
シリコーンゴム層をパターニングして混色防止用の仕切
り壁とする方法が提案されている。さらに、特開平１０
−１４２４１８においては、ブラックマトリクスによっ
て囲まれた基板表面の表面エネルギーを増加させる表面
改質処理が提案されている。The advantages of producing a color filter by using an ink-jet are that the manufacturing process is simple and the cost is low. However, on the other hand, there is a problem of color mixing as a problem unique to inkjet. This is an obstacle caused by mixing of ink between adjacent pixels of different colors. Therefore, as means for avoiding this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-75205 proposes a method of forming a diffusion prevention pattern with a substance having poor wettability in order to prevent the dye from spreading outside the target area. ing. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-123005 proposes a method of patterning a silicone rubber layer having a large water and oil repellency to form a partition wall for preventing color mixing. Further, Japanese Patent Application Laid-Open
In -142418, a surface modification treatment for increasing the surface energy of a substrate surface surrounded by a black matrix is proposed.
【００１１】ブラックマトリクスによって囲まれた領域
に硬化成分を含有する硬化型のインクを付与して着色部
を形成するカラーフィルターの製造方法においては、最
終的にインクの溶剤成分を除去して固形分のみとなった
状態で、着色部がブラックマトリクスの高さと同程度の
高さを有する平坦なカラーフィルターを得ることが好ま
しい。そのためには、ブラックマトリクスによって囲ま
れた領域の容積に対して、数倍から数十倍の体積を有す
るインクを付与する必要がある。上述した方法は、いず
れも着色部と隔壁として機能するブラックマトリクス間
におけるインクの濡れ性の差を利用して混色を防止する
ものであり、インク中の固形分濃度が高い場合、すなわ
ち付与するインクの体積が比較的少ない場合においては
有効な手段である。しかしながら、インク中の固形分濃
度が低い場合、すなわち多量のインクを付与する必要が
ある場合には、隔壁となるブラックマトリクスからイン
クが完全に溢れてしまうため、混色が発生するという問
題がある。特に、インクジェットによって安定して吐出
可能なインクの粘度には限界があり、インク中に含有さ
れる固形分の濃度にも限界があるため、上述した方法で
は混色を完全に防止することは困難である。In a method of manufacturing a color filter in which a curable ink containing a curable component is applied to a region surrounded by a black matrix to form a colored portion, a solvent component of the ink is finally removed to remove a solid component. In this state, it is preferable to obtain a flat color filter in which the colored portion has the same height as the height of the black matrix. For that purpose, it is necessary to apply ink having a volume several to several tens times the volume of the region surrounded by the black matrix. The above-described method is to prevent color mixing by utilizing the difference in the wettability of the ink between the colored matrix and the black matrix functioning as a partition, and when the solid content concentration in the ink is high, that is, the ink to be applied This is an effective means in the case where the volume is relatively small. However, when the solid content concentration in the ink is low, that is, when it is necessary to apply a large amount of ink, the ink completely overflows from the black matrix serving as the partition wall, which causes a problem that color mixing occurs. In particular, there is a limit on the viscosity of ink that can be stably ejected by inkjet, and there is also a limit on the concentration of solids contained in the ink, so it is difficult to completely prevent color mixing with the method described above. is there.
【００１２】そこで本発明の目的は，上記の問題点を解
決したカラーフィルター基板の製造方法を提供するもの
である。さらには上記問題点を解決した信頼性の高いカ
ラーフィルター基板を提供するものである。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a color filter substrate which solves the above problems. It is another object of the present invention to provide a highly reliable color filter substrate that solves the above problems.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は，支持基板上に
少なくとも遮光部と着色部を有するカラーフィルター基
板の製造方法であって、該着色部の形成を、インクジェ
ット記録装置を用いて一画素あたりに複数のインク液滴
を付与することにより行うカラーフィルター基板の製造
方法において、同一の画素に対して先に付与されたイン
クの体積を減少させながら次のインク液滴を付与するこ
とを特徴とするカラーフィルター基板の製造方法であ
る。The present invention relates to a method for manufacturing a color filter substrate having at least a light-shielding portion and a colored portion on a supporting substrate, wherein the colored portion is formed by one pixel using an ink jet recording apparatus. In a method of manufacturing a color filter substrate by applying a plurality of ink droplets per area, the next ink droplet is applied to the same pixel while reducing the volume of the ink previously applied. This is a method for manufacturing a color filter substrate.
【００１４】さらに本発明は、遮光部がパターニングさ
れた遮光性の樹脂組成物によって形成され、着色部が該
遮光部を隔壁として、少なくとも異なる色の着色部と互
いに分離した構造を有し，該着色部が色剤によって着色
された樹脂組成物から成ることを特徴とする上記に記載
のカラーフィルター基板の製造方法である。Further, according to the present invention, the light-shielding portion is formed of a patterned light-shielding resin composition, and the colored portion has a structure in which the light-shielding portion is used as a partition and is at least separated from the colored portions of different colors. The method for producing a color filter substrate as described above, wherein the colored portion is made of a resin composition colored by a coloring agent.
【００１５】さらに本発明は、着色部が遮光部を隔壁と
して、隣接する異なる色および同一の色の着色部と互い
に分離した構造を有することを特徴とする上記に記載の
カラーフィルター基板の製造方法である。Further, in the present invention, the method for manufacturing a color filter substrate as described above, wherein the colored portion has a structure in which the light-shielding portion is used as a partition and the adjacent colored portions of different colors and the same color are separated from each other. It is.
【００１６】さらに本発明は、着色に用いるインクが、
少なくとも色剤、硬化型樹脂、水および有機溶剤を含有
することを特徴とする上記に記載のカラーフィルター基
板の製造方法である。Further, according to the present invention, the ink used for coloring is
The method for producing a color filter substrate as described above, comprising at least a coloring agent, a curable resin, water and an organic solvent.
【００１７】さらに本発明は、色剤が、染料であること
を特徴とする上記に記載のカラーフィルター基板の製造
方法である。Further, the present invention is the above-mentioned method for producing a color filter substrate, wherein the coloring agent is a dye.
【００１８】さらに本発明は、少なくとも沸点の異なる
２種類以上の有機溶剤を含有することを特徴とする上記
に記載のカラーフィルター基板の製造方法である。Further, the present invention is the above-mentioned method for producing a color filter substrate, comprising at least two or more organic solvents having different boiling points.
【００１９】さらに本発明は、着色に用いるインクが、
少なくとも色剤、硬化型樹脂、水、水よりも沸点の高い
有機溶剤および水よりも沸点の低い有機溶剤を含有する
ことを特徴とする上記に記載のカラーフィルター基板の
製造方法である。Further, according to the present invention, the ink used for coloring is
The above-mentioned method for producing a color filter substrate, comprising at least a coloring agent, a curable resin, water, an organic solvent having a higher boiling point than water, and an organic solvent having a lower boiling point than water.
【００２０】さらに本発明は、色剤が、染料であること
を特徴とする上記に記載のカラーフィルター基板の製造
方法である。Further, the present invention is the above-mentioned method for producing a color filter substrate, wherein the coloring agent is a dye.
【００２１】さらに本発明は、水よりも沸点の高い有機
溶剤に対する硬化型樹脂の溶解度が、水よりも沸点の低
い有機溶剤に対する溶解度よりも大きいことを特徴とす
る上記に記載のカラーフィルター基板の製造方法であ
る。Further, the present invention provides a color filter substrate as described above, wherein the solubility of the curable resin in an organic solvent having a boiling point higher than that of water is higher than the solubility in an organic solvent having a boiling point lower than that of water. It is a manufacturing method.
【００２２】さらに本発明は、水よりも沸点の高い有機
溶剤に対する染料の溶解度が、水よりも沸点の低い有機
溶剤に対する溶解度よりも大きいことを特徴とする上記
に記載のカラーフィルター基板の製造方法である。Further, the present invention provides the method for producing a color filter substrate as described above, wherein the solubility of the dye in an organic solvent having a boiling point higher than that of water is higher than the solubility in an organic solvent having a boiling point lower than that of water. It is.
【００２３】さらに本発明は、水よりも沸点の高い有機
溶剤の沸点と水よりも沸点の低い有機溶剤の沸点の差
が、５０℃以上であることを特徴とする上記に記載のカ
ラーフィルター基板の製造方法である。Further, in the present invention, the difference between the boiling point of the organic solvent having a boiling point higher than that of water and the boiling point of the organic solvent having a boiling point lower than that of water is 50 ° C. or more. It is a manufacturing method of.
【００２４】さらに本発明は、水よりも沸点の高い有機
溶剤の沸点と水よりも沸点の低い有機溶剤の沸点の差
が、１００℃以上であることを特徴とする上記に記載の
カラーフィルター基板の製造方法である。Further, in the present invention, the difference between the boiling point of the organic solvent having a boiling point higher than that of water and the boiling point of the organic solvent having a boiling point lower than that of water is 100 ° C. or more. It is a manufacturing method of.
【００２５】さらに本発明は、支持基板上に少なくとも
カラーフィルター層を有し，上記に記載の製造方法によ
り製造されたことを特徴とするカラーフィルター基板で
ある。Further, the present invention is a color filter substrate having at least a color filter layer on a support substrate and manufactured by the above-described manufacturing method.
【００２６】さらに本発明は、カラーフィルター層上に
保護層を有することを特徴とする上記に記載のカラーフ
ィルター基板である。Further, the present invention is the above color filter substrate, further comprising a protective layer on the color filter layer.
【００２７】さらに本発明は、保護層上に透明導電膜を
有することを特徴とする上記に記載のカラーフィルター
基板である。Further, the present invention is the above-mentioned color filter substrate, characterized by having a transparent conductive film on the protective layer.
【００２８】さらに本発明は、カラーフィルター層上に
透明導電膜を有することを特徴とする上記に記載のカラ
ーフィルター基板である。Further, the present invention is the color filter substrate as described above, wherein a transparent conductive film is provided on the color filter layer.
【００２９】さらに本発明は、一対の基板間に液晶組成
物を挟持して成る液晶素子てあって，一方の基板が上記
に記載のカラーフィルター基板を用いて構成されている
ことを特徴とする液晶素子である。Further, the present invention provides a liquid crystal device having a liquid crystal composition sandwiched between a pair of substrates, wherein one of the substrates is constituted by using the above-described color filter substrate. It is a liquid crystal element.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して本発明を詳
細に説明する。第１図は、本発明によるカラーフィルタ
ー基板の製造方法の一例を示したものである。図中の
（ａ）は基板を上から見た複式図を、また（ｂ）は基板
をα−βのラインで切断した場合の断面の複式図を示
す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a method for manufacturing a color filter substrate according to the present invention. In the figure, (a) is a composite view of the substrate viewed from above, and (b) is a composite view of a cross section when the substrate is cut along the line α-β.
【００３１】本発明においては，支持基板として一般に
ガラス基板が用いられるが，液晶用カラーフィルターと
しての透明性，機械的強度等の必要特性を有するもので
あればガラス基板に限定されるものではない。In the present invention, a glass substrate is generally used as a support substrate. However, the support substrate is not limited to a glass substrate as long as it has necessary characteristics such as transparency and mechanical strength as a color filter for liquid crystal. .
【００３２】第１図（２）は，支持基板１上に，黒色レ
ジスト層２が形成された図を示したものである。この黒
色レジスト層をフォトリソによりパターニングすること
でブラックマトリクス３を形成する（第１図（３））。
なお本例においては，黒色レジストを用いてブラックマ
トリクスを形成する例を示すが、ブラックマトリクスの
形成方法および材質は本例に限られるものではなく、非
感光性の黒色樹脂組成物層あるいは金属膜をフォトリソ
によりパターニングして形成しても良い。FIG. 1 (2) shows a view in which a black resist layer 2 is formed on a support substrate 1. This black resist layer is patterned by photolithography to form a black matrix 3 (FIG. 1 (3)).
In this example, an example is shown in which a black matrix is formed using a black resist. However, the method and material for forming the black matrix are not limited to this example, and a non-photosensitive black resin composition layer or a metal film may be used. May be formed by patterning with photolithography.
【００３３】次いで，インクジェット記録装置を用い
て，インクジェットヘッド（不図示）よりＲ，Ｇ，Ｂの
各インクをブラックマトリクスにより囲まれた開口部４
に対して付与する（第１図（４））。着色に用いるイン
クとしては，硬化型の着色インクを用い、一画素あたり
に対して複数のインク液滴を付与することが好ましい。Next, using an ink-jet recording apparatus, R, G, and B inks are supplied from an ink-jet head (not shown) to an opening 4 surrounded by a black matrix.
(FIG. 1 (4)). As the ink used for coloring, it is preferable to use a curable coloring ink and apply a plurality of ink droplets per pixel.
【００３４】第２図に、本発明にかかる開口部の大きさ
の一例を示す。先に述べたように、インクジェット記録
技術を用いて、色剤および硬化成分を含有する硬化型イ
ンクを付与して着色部を形成するカラーフィルターの製
造方法においては、最終的にインクの溶剤成分を除去し
て固形分のみとなった状態で、着色部がブラックマトリ
クスの高さと同程度の高さを有する平坦なカラーフィル
ターを得ることが好ましい。一方、インクジェットによ
って一定量のインクを長時間安定して吐出するために
は、インクの粘度の上限は経験的に１０ｃｐ程度であ
る。インクの粘度は、使用する溶剤、色剤、硬化成分の
種類によって若干の変動は生じるものの、含有可能な固
形分濃度はインク全重量の１０ｗｔ％程度である。従っ
て、第２図に例示した開口部の容積、２００００μｍ3
に対してインクを付与して、固形分のみで２００００μ
ｍ3の容積を充填するためには、 インク中に含まれる固形分 ： １０ｗｔ％ インクの比重 ： １ 固形分の硬化後の比重 ： １ と仮定した場合、付与するインクの体積は、２００００
０μｍ3（２００ｐｌ）となり、ブラックマトリクスを
隔壁として形成された開口部の容積に対して１０倍の体
積を有するインクを付与する必要がある。この場合、第
３図に示すように、付与されたインクが開口部から完全
に溢れてしまう。FIG. 2 shows an example of the size of the opening according to the present invention. As described above, in a method of manufacturing a color filter that forms a colored portion by applying a curable ink containing a colorant and a curing component using an inkjet recording technique, a solvent component of the ink is finally used. It is preferable to obtain a flat color filter in which the colored portion has the same height as the height of the black matrix in a state where only the solid content has been removed. On the other hand, the upper limit of the viscosity of the ink is empirically about 10 cp in order to stably discharge a fixed amount of ink for a long time by ink jet. Although the viscosity of the ink slightly varies depending on the type of solvent, coloring agent, and curing component used, the solid concentration that can be contained is about 10% by weight of the total weight of the ink. Thus, the volume of the illustrated openings in FIG. 2, 20000Myuemu 3
To 20000 μm with solids only
In order to fill the volume of m 3, the solid content contained in the ink: 10 wt% Specific gravity of the ink: 1 Specific gravity after curing of the solid content: 1 Assuming that 1, the volume of the ink to be applied is 20000
It is necessary to apply an ink having a volume of 0 μm 3 (200 pl), which is 10 times the volume of the opening formed with the black matrix as a partition. In this case, the applied ink completely overflows from the opening as shown in FIG.
【００３５】この問題を回避するためには、本発明に従
って、一画素あたりに付与するインクを複数のインク液
滴に分割し、先に付与されたインクの体積を減少させな
がら次のインク液滴を付与し、最終的に平坦なカラーフ
ィルターを作成することが好ましい（第１図（５）〜
（７））。インク液滴の分割数および先に付与されたイ
ンクの体積を減少させる手段は特に限定されないが、例
えば、 （１）前述した例の場合には、例えば２００ｐｌのイン
クを２０ｐｌずつ１０回、あるいは４０ｐｌずつ５回等
に分けて付与し、各付与間にタイムラグを設けることで
インク溶剤の自然蒸発による体積減少を利用する。この
場合、インク溶剤の蒸発速度を考慮してタイムラグを設
定する。In order to avoid this problem, according to the present invention, the ink to be applied per pixel is divided into a plurality of ink droplets, and the next ink droplet is reduced while reducing the volume of the previously applied ink. It is preferable to finally create a flat color filter (FIG. 1 (5) to FIG. 1).
(7)). Means for reducing the number of divided ink droplets and the volume of the previously applied ink are not particularly limited. For example, (1) In the case of the above-described example, for example, 200 pl of ink is 20 times in 20 pl increments, or 40 pl. The ink is applied five times at a time, and a time lag is provided between each application to utilize the volume reduction due to the natural evaporation of the ink solvent. In this case, the time lag is set in consideration of the evaporation speed of the ink solvent.
【００３６】（２）基板を加熱することでインク溶剤の
蒸発を促進させる。(2) Heating the substrate promotes evaporation of the ink solvent.
【００３７】（３）基板に付近の雰囲気を乾燥条件下に
おくことでインク溶剤の蒸発を促進させる。(3) Evaporation of the ink solvent is promoted by keeping the atmosphere near the substrate under dry conditions.
【００３８】（４）基板に対して送風することでインク
溶剤の蒸発を促進させる。等の手段が挙げられる。な
お、ブラックマトリクスによって形成される開口部の大
きさは、第２図に限定されるものではなく、任意に設定
することができる。特に、ブラックマトリクスの膜厚
は、必要な遮光性を満足する範囲内で、任意に設定可能
である。さらにインクジェットとしては，エネルギー発
生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット（登
録商標）タイプ，あるいは圧電素子を用いたピエゾジェ
ットタイプ等が使用可能である。(4) By blowing air to the substrate, the evaporation of the ink solvent is promoted. And the like. The size of the opening formed by the black matrix is not limited to that shown in FIG. 2, but can be set arbitrarily. In particular, the thickness of the black matrix can be arbitrarily set within a range that satisfies the required light shielding property. Further, as the ink jet, a bubble jet (registered trademark) type using an electrothermal converter as an energy generating element, a piezo jet type using a piezoelectric element, or the like can be used.
【００３９】また、本発明をより効果的にするために
は、インクとしては、少なくとも色剤、硬化成分、溶剤
を含有することが好ましい。それぞれの構成要素に関し
て、さらに詳しく説明する。To make the present invention more effective, the ink preferably contains at least a coloring agent, a curing component, and a solvent. Each component will be described in more detail.
【００４０】（１）色剤 着色に用いる色剤としては、染料系および顔料系共に使
用可能であるが、顔料を使用する場合には、インク中で
均一に分散させるために別途分散剤の添加が必要とな
り、全固形分中の色剤比率が低くなってしまうことか
ら、染料系の色剤が好適に用いられる。また、色剤の添
加量としては、後述する硬化成分と同量以下であること
が好ましい。(1) Colorant As a colorant used for coloring, both a dye type and a pigment type can be used. However, when a pigment is used, a dispersant is added separately in order to disperse uniformly in the ink. Is required, and the ratio of the colorant in the total solid content becomes low. Therefore, a dye-based colorant is preferably used. Further, the amount of the coloring agent to be added is preferably equal to or less than the amount of the curing component described later.
【００４１】（２）硬化成分 後工程におけるプロセス耐性，信頼性等を考慮した場
合，熱処理あるいは光照射等の処理により硬化し、色剤
を固定化する成分，すなわち架橋可能なモノマーあるい
はポリマー等の成分を含有することが好ましい。特に、
後工程における耐熱性を考慮した場合、硬化可能な樹脂
組成物を用いることが好ましい。具体的には、例えば基
材樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ
基、アミド基等の官能基を有するアクリル樹脂、シリコ
ン樹脂；またはヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロ
キシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース等のセルロース誘導体あるいはそれら
の変性物；またはポリビニルピロリドン、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルアセタール等のビニル系ポリマー
が挙げられる。さらに、これらの樹脂を光照射あるいは
加熱処理により硬化させるために架橋剤、光開始剤を用
いることも可能である。具体的には、架橋剤としては、
メチロール化メラミン等のメラミン誘導体が、また光開
始剤としては重クロム酸塩、ビスアジド化合物、ラジカ
ル系開始剤、カチオン系開始剤、アニオン系開始剤等が
使用可能である。また、これらの光開始剤を複数種混合
して、あるいは他の増感剤と組み合わせて使用すること
もできる。(2) Curing component In consideration of process resistance, reliability, and the like in the post-process, a component that cures by heat treatment or light irradiation and fixes the colorant, ie, a crosslinkable monomer or polymer, It is preferable to contain components. In particular,
In consideration of heat resistance in a subsequent step, it is preferable to use a curable resin composition. Specifically, for example, as the base resin, an acrylic resin or a silicone resin having a functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkoxy group, or an amide group; or a cellulose derivative such as hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, Or modified products thereof; or vinyl polymers such as polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol and polyvinyl acetal. Further, a crosslinking agent and a photoinitiator can be used to cure these resins by light irradiation or heat treatment. Specifically, as a crosslinking agent,
Melamine derivatives such as methylolated melamine, and dichromates, bisazide compounds, radical initiators, cationic initiators, anionic initiators and the like can be used as photoinitiators. Further, these photoinitiators can be used as a mixture of plural kinds thereof or in combination with other sensitizers.
【００４２】（３）溶剤 本発明において使用されるインクの媒体としては、水お
よび有機溶剤の混合溶媒が好適に使用される。水として
は種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交
換水（脱イオン水）を使用することが好ましい。さらに
有機溶剤としては、 ・溶剤の蒸発を促進させる ・溶剤の蒸発に伴い、色剤および硬化成分の析出が生じ
ない 等の観点から、沸点の異なる２種類以上の有機溶剤を混
合して用い、高沸点溶剤に対する色剤および硬化成分の
溶解性が、先に蒸発する低沸点溶剤に対する溶解性より
も高くなるよう有機溶剤を選択することが好ましい。具
体的には、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−
プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブ
チルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒ−
ブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコー
ル類，ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等
のアミド類，アセトン、ジアセトンアルコール等のケト
ン類またはケトアルコール類，テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類；ポリエチレングリコール、ポ
リプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール
類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
レングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリ
コール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール
等のアルキレン基が２〜４個の炭素を含有するアルキレ
ングリコール類；グリセリン類；エチレングリコールモ
ノメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテ
ル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多
価アルコールの低級アルキルエーテル類；Ｎ−メチル−
２−ピロリドン、２−ピロリドン等の中から、沸点の差
が５０℃以上、より好ましくは１００℃以上となるよう
な溶剤を組み合わせて選択することが好ましい。例えば
高沸点溶剤としては、ジエチレングリコール等の多価ア
ルコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル
等の多価アルコールの低級アルキルエーテル、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン等が好適に用いられ、低沸点溶剤と
しては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プ
ロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチ
ルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒ−ブ
チルアルコール等の炭素数１〜４のアルコール類等が好
適に用いられる。また、上記成分の他に、必要に応じて
所望の物性値を持つインクとするために、界面活性剤、
消泡剤、防腐剤等を添加しても良い。(3) Solvent As the medium of the ink used in the present invention, a mixed solvent of water and an organic solvent is preferably used. As the water, it is preferable to use ion-exchanged water (deionized water) instead of general water containing various ions. Further, as the organic solvent, it is possible to use two or more kinds of organic solvents having different boiling points in a mixture, from the viewpoint of:-promoting the evaporation of the solvent;-the deposition of the coloring agent and the curing component does not occur with the evaporation of the solvent. It is preferable to select an organic solvent so that the solubility of the coloring agent and the curing component in the high-boiling solvent is higher than the solubility in the low-boiling solvent that evaporates first. Specifically, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-
Propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, ter-
C1-C4 alkyl alcohols such as butyl alcohol; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; ketones or keto alcohols such as acetone and diacetone alcohol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; polyethylene glycol and polypropylene Glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, triethylene glycol, thiodiglycol, hexylene glycol, diethylene glycol and the like; alkylene glycols having 2 to 4 carbon atoms; glycerins Low polyhydric alcohols such as ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol methyl ether, and triethylene glycol monomethyl ether; Alkyl ethers; N- methyl -
It is preferable to select from among 2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone and the like in combination with a solvent having a boiling point difference of 50 ° C. or more, more preferably 100 ° C. or more. For example, polyhydric alcohols such as diethylene glycol, lower alkyl ethers of polyhydric alcohols such as triethylene glycol monomethyl ether, and N-methyl-2-pyrrolidone are preferably used as the high boiling point solvent. Alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol and ter-butyl alcohol are preferably used. In addition to the above components, a surfactant may be used to obtain an ink having desired physical properties as required.
An antifoaming agent, a preservative and the like may be added.
【００４３】上述した工程に従って所定量のインクを付
与した後、溶剤の完全な除去および着色部の硬化を行
い、必要に応じて保護層（不図示）および透明導電膜
（不図示）を形成しても良い。保護層としては，光硬化
タイプ，熱硬化タイプあるいは光熱併用タイプの樹脂材
料，蒸着，スパッタ等によって形成された無機膜等を用
いることができ，カラーフィルターとした場合の透明性
を有し，その後の透明導電膜形成プロセス，配向膜形成
プロセス等に耐えうるものであれば使用可能である。ま
た，透明導電膜は，保護層を介さずに着色画素部上に直
接形成しても良い。After applying a predetermined amount of ink according to the above-described process, the solvent is completely removed and the colored portion is cured, and a protective layer (not shown) and a transparent conductive film (not shown) are formed as necessary. May be. As the protective layer, a resin material of a photo-curing type, a thermosetting type or a combination of light and heat, an inorganic film formed by vapor deposition, sputtering, or the like can be used, and has transparency as a color filter. Any material can be used as long as it can withstand the transparent conductive film forming process, the alignment film forming process, and the like. Further, the transparent conductive film may be formed directly on the colored pixel portion without using the protective layer.
【００４４】以下，実施例により本発明を具体的に説明
する。 ＜ブラックマトリクスの形成＞ガラス基板（コーニング
社製１７３７）上に，黒色レジスト（新日鉄化学製）を
塗布し，所定の露光，現像，ポストベーク処理を行って
格子状の隔壁（ブラックマトリクス）を有する基板を作
成した。得られた基板上に形成された開口部の大きさ
は、図２に示したものが得られた。 ＜インクの調製＞下記に示す組成から成るアクリル系共
重合体を熱硬化成分として用い、以下の組成にてＲＧＢ
の各インクを調製した。Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. <Formation of Black Matrix> A black resist (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) is applied on a glass substrate (1737, manufactured by Corning Incorporated), and is subjected to predetermined exposure, development, and post-baking treatments to form lattice-shaped partition walls (black matrix). A substrate was created. The size of the opening formed on the obtained substrate was as shown in FIG. <Preparation of Ink> An acrylic copolymer having the following composition was used as a thermosetting component, and the following composition was used for RGB.
Were prepared.
【００４５】 メチルメタクリレート ：５０重量部 ヒドロキシエチルメタクリレート ：３０重量部 Ｎ−メチロールアクリルアミド ：２０重量部 Ｒインク Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ ｏｒａｎｇｅ １４８ ：３．５重量部 Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ ｒｅｄ ２８９ ：０．５重量部 ジエチレングリコール ： ３０重量部 イソプロピルアルコール ： ２０重量部 イオン交換水 ： ４０重量部 上記硬化成分 ： ６重量部 Ｇインク Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ ｙｅｌｌｏｗ ２３ ： ２重量部 亜鉛フタロシアニンスルホアミド ： ２重量部 ジエチレングリコール ：３０重量部 イソプロピルアルコール ：２０重量部 イオン交換水 ：４０重量部 上記硬化成分 ： ６重量部 Ｂインク Ｃ．Ｉ． Ｄｉｒｅｃｔ ｂｌｕｅ １９９ ： ４重量部 ジエチレングリコール ：３０重量部 イソプロピルアルコール ：２０重量部 イオン交換水 ：４０重量部 上記硬化成分 ： ６重量部 実施例１〜１６および比較例１から４、表１に以下の結
果をまとめて示す。Methyl methacrylate: 50 parts by weight Hydroxyethyl methacrylate: 30 parts by weight N-methylolacrylamide: 20 parts by weight R ink I. Acid orange 148: 3.5 parts by weight C.I. I. Acid red 289: 0.5 parts by weight Diethylene glycol: 30 parts by weight Isopropyl alcohol: 20 parts by weight Deionized water: 40 parts by weight Curing component: 6 parts by weight G ink C.I. I. Acid yellow 23: 2 parts by weight Zinc phthalocyanine sulfonamide: 2 parts by weight Diethylene glycol: 30 parts by weight Isopropyl alcohol: 20 parts by weight Deionized water: 40 parts by weight Curing component: 6 parts by weight B ink C.I. I. Direct blue 199: 4 parts by weight Diethylene glycol: 30 parts by weight Isopropyl alcohol: 20 parts by weight Deionized water: 40 parts by weight Curing component: 6 parts by weight Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 4 and Table 1 show the following results. Are shown together.
【００４６】[0046]
【表１】 [Table 1]
【００４７】吐出量２０ｐｌのインクジェットヘッドを
具備するインクジェット記録装置を用いて、上記ブラッ
クマトリクスの形成で得られた基板に対して、上記イン
クの調製で調製したＲＧＢの各インクを付与して混色の
発生の有無を光学顕微鏡により観察した。なお、インク
を付与する際の条件としては、 ・スキャン回数 ・１スキャンあたりのインク付与量 ・スキャン間のタイムラグ ・基板温度 ・基板周囲の湿度 ・基板面における風速 を変更して行った。 比較例５〜８ インク組成を以下の組成に変更した以外は、実施例１〜
４と同様にして比較を行った。表２に結果をまとめて示
す。Using an ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head having a discharge amount of 20 pl, each of the RGB inks prepared in the preparation of the above inks was applied to the substrate obtained by forming the above black matrix, and mixed colors were obtained. The occurrence was observed by an optical microscope. The conditions for applying ink were as follows: the number of scans, the amount of ink applied per scan, the time lag between scans, the substrate temperature, the humidity around the substrate, and the wind speed on the substrate surface were changed. Comparative Examples 5 to 8 Except that the ink composition was changed to the following composition,
Comparison was performed in the same manner as in Example 4. Table 2 summarizes the results.
【００４８】[0048]
【表２】 [Table 2]
【００４９】 Ｒインク Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ ｏｒａｎｇｅ １４８ ：３．５重量部 Ｃ．Ｉ Ａｃｉｄ ｒｅｄ ２８９ ：０．５重量部 ジエチレングリコール ： ３０重量部 イオン交換水 ： ６０重量部 上記硬化成分 ： ６重量部 Ｇインク Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ ｙｅｌｌｏｗ ２３ ： ２重量部 亜鉛フタロシアニンスルホアミド ： ２重量部 ジエチレングリコール ：３０重量部 イオン交換水 ：６０重量部 上記硬化成分 ： ６重量部 Ｂインク Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ ｂｌｕｅ １９９ ： ４重量部 ジエチレングリコール ：３０重量部 イオン交換水 ：６０重量部 上記硬化成分 ： ６重量部R ink C.I. I. Acid orange 148: 3.5 parts by weight C.I. I Acid red 289: 0.5 parts by weight Diethylene glycol: 30 parts by weight Ion-exchanged water: 60 parts by weight Curable component: 6 parts by weight G ink C.I. I. Acid yellow 23: 2 parts by weight Zinc phthalocyanine sulfonamide: 2 parts by weight Diethylene glycol: 30 parts by weight Ion-exchanged water: 60 parts by weight Curing component: 6 parts by weight B ink C.I. I. Direct blue 199: 4 parts by weight Diethylene glycol: 30 parts by weight Deionized water: 60 parts by weight The above-mentioned curing component: 6 parts by weight
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、本発明による液晶
用カラーフィルターの製造方法を採用することにより，
混色の無い信頼性の高いカラーフィルター基板を安価に
製造することができる。As described above, by employing the method of manufacturing a color filter for liquid crystal according to the present invention,
A highly reliable color filter substrate without color mixing can be manufactured at low cost.
【図１】 本発明によるカラーフィルターの製造方法を
示す。FIG. 1 shows a method for manufacturing a color filter according to the present invention.
【図２】 本発明における開口部の大きさの例を示す。FIG. 2 shows an example of the size of an opening in the present invention.
【図３】 インクの溢れの概念図を示す。FIG. 3 shows a conceptual diagram of ink overflow.
１ 支持基板 ２ 黒色レジスト層 ３ ブラックマトリクス ４ 開口部 ５ 先に付与されたインク ６ 体積の減少したインク ７ 次に付与されたインク ８ 着色部 ９ インク REFERENCE SIGNS LIST 1 support substrate 2 black resist layer 3 black matrix 4 opening 5 ink previously applied 6 ink with reduced volume 7 next applied ink 8 colored part 9 ink
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５０５ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ ４Ｊ０３９ Ｆターム(参考） 2C056 FA03 FA04 FB01 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA11 BA43 BA47 BA64 BB02 BB24 BB42 2H090 HA04 HB02X HB07X HC05 HC08 HC13 2H091 FA02Y FA34Y FB02 FB12 FB13 FC01 FD04 GA03 GA16 LA12 LA15 4J039 AB02 AD06 AD07 AD09 AD10 AD12 AD23 AE11 AF07 BC07 BC09 BC13 BC16 BC31 BC36 BC50 BE01 BE02 BE12 GA24Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) G02F 1/1335 505 B41J 3/04 101Z 4J039 F term (reference) 2C056 FA03 FA04 FB01 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA11 BA43 BA47 BA64 BB02 BB24 BB42 2H090 HA04 HB02X HB07X HC05 HC08 HC13 2H091 FA02Y FA34Y FB02 FB12 FB13 FC01 FD04 GA03 GA16 LA12 LA15 4J039 AB02 AD06 AD07 AD09 AD10 AD12 AD23 AE11 AF07 BC07 BC09 BC13 BC16 BC31 BE36 BE50 BE01 BE02
Claims (17)
を有するカラーフィルター基板の製造方法であって、該
着色部の形成を、インクジェット記録装置を用いて一画
素あたりに複数のインク液滴を付与することにより行う
カラーフィルター基板の製造方法において、同一の画素
に対して先に付与されたインクの体積を減少させながら
次のインク液滴を付与することを特徴とするカラーフィ
ルター基板の製造方法。1. A method of manufacturing a color filter substrate having at least a light-shielding portion and a colored portion on a support substrate, wherein the colored portion is formed by using an inkjet recording device to form a plurality of ink droplets per pixel. A method of manufacturing a color filter substrate by applying, wherein the next ink droplet is applied while reducing the volume of ink previously applied to the same pixel. .
脂組成物によって形成され、着色部が該遮光部を隔壁と
して、少なくとも異なる色の着色部と互いに分離した構
造を有し，該着色部が色剤によって着色された樹脂組成
物から成ることを特徴とする請求項１に記載のカラーフ
ィルター基板の製造方法。2. A light-shielding portion is formed of a patterned light-shielding resin composition, and a colored portion has a structure in which the light-shielding portion is used as a partition and is at least separated from at least colored portions of different colors. The method for producing a color filter substrate according to claim 1, comprising a resin composition colored by a coloring agent.
異なる色および同一の色の着色部と互いに分離した構造
を有することを特徴とする請求項２に記載のカラーフィ
ルター基板の製造方法。3. The method for manufacturing a color filter substrate according to claim 2, wherein the colored portion has a structure in which the light-shielding portion is used as a partition and the adjacent colored portions having different colors and the same color are separated from each other.
剤、硬化型樹脂、水および有機溶剤を含有することを特
徴とする請求項１〜３に記載のカラーフィルター基板の
製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the ink used for coloring contains at least a coloring agent, a curable resin, water and an organic solvent.
求項４に記載のカラーフィルター基板の製造方法。5. The method according to claim 4, wherein the colorant is a dye.
機溶剤を含有することを特徴とする請求項４〜５に記載
のカラーフィルター基板の製造方法。6. The method for producing a color filter substrate according to claim 4, further comprising at least two kinds of organic solvents having different boiling points.
剤、硬化型樹脂、水、水よりも沸点の高い有機溶剤およ
び水よりも沸点の低い有機溶剤を含有することを特徴と
する請求項１〜３に記載のカラーフィルター基板の製造
方法。7. The ink according to claim 1, wherein the ink used for coloring contains at least a coloring agent, a curable resin, water, an organic solvent having a higher boiling point than water, and an organic solvent having a lower boiling point than water. 4. The method for producing a color filter substrate according to item 3.
求項７に記載のカラーフィルター基板の製造方法。8. The method according to claim 7, wherein the colorant is a dye.
化型樹脂の溶解度が、水よりも沸点の低い有機溶剤に対
する溶解度よりも大きいことを特徴とする請求項８に記
載のカラーフィルター基板の製造方法。9. The color filter substrate according to claim 8, wherein the solubility of the curable resin in an organic solvent having a boiling point higher than that of water is higher than that of an organic solvent having a boiling point lower than that of water. Method.
染料の溶解度が、水よりも沸点の低い有機溶剤に対する
溶解度よりも大きいことを特徴とする請求項８〜９に記
載のカラーフィルター基板の製造方法。10. The color filter substrate according to claim 8, wherein the solubility of the dye in an organic solvent having a boiling point higher than that of water is higher than that of an organic solvent having a boiling point lower than water. Method.
水よりも沸点の低い有機溶剤の沸点の差が、５０℃以上
であることを特徴とする請求項７〜１０に記載のカラー
フィルター基板の製造方法。11. The color filter according to claim 7, wherein the difference between the boiling point of the organic solvent having a boiling point higher than that of water and the boiling point of the organic solvent having a boiling point lower than that of water is 50 ° C. or more. Substrate manufacturing method.
水よりも沸点の低い有機溶剤の沸点の差が、１００℃以
上であることを特徴とする請求項１１に記載のカラーフ
ィルター基板の製造方法。12. The color filter substrate according to claim 11, wherein the difference between the boiling point of the organic solvent having a higher boiling point than water and the boiling point of the organic solvent having a lower boiling point than water is 100 ° C. or more. Production method.
タ一層を有し，請求項１〜１２に記載の製造方法により
製造されたことを特徴とするカラーフィルター基板。13. A color filter substrate having at least one color filter layer on a support substrate and manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
有することを特徴とする請求項１３に記載のカラーフィ
ルター基板。14. The color filter substrate according to claim 13, further comprising a protective layer on the color filter layer.
とを特徴とする請求項１４に記載のカラーフィルター基
板。15. The color filter substrate according to claim 14, wherein a transparent conductive film is provided on the protective layer.
膜を有することを特徴とする請求項１３に記載のカラー
フィルター基板。16. The color filter substrate according to claim 13, wherein a transparent conductive film is provided on the color filter layer.
成る液晶素子であって，一方の基板が請求項１３〜１６
に記載のカラーフィルター基板を用いて構成されている
ことを特徴とする液晶素子。17. A liquid crystal element comprising a liquid crystal composition sandwiched between a pair of substrates, wherein one of the substrates has one of the substrates.
A liquid crystal device comprising the color filter substrate according to item 1.
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008003387A (en) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Toppan Printing Co Ltd | Method for manufacturing color filter |
-
2000
- 2000-12-27 JP JP2000397901A patent/JP2002196126A/en active Pending
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