JP3050091B2 - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法

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JP3050091B2 JP16064395A JP16064395A JP3050091B2 JP 3050091 B2 JP3050091 B2 JP 3050091B2 JP 16064395 A JP16064395 A JP 16064395A JP 16064395 A JP16064395 A JP 16064395A JP 3050091 B2 JP3050091 B2 JP 3050091B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタの製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶パネル上にカラー表示をするときに
は、赤,緑,青の各画素材料を透明基板上に所定の配列
順序にパターニングしたカラーフィルタが用いられる。
そして、カラーフィルタは、ガラス基板上にブラックマ
トリクス,着色層,保護膜,透明電極を形成したものが
一般的構成である。
【0003】このようなカラーフィルタの製造方法にお
いては、画素材料のインク滴を短時間で精度良くパター
ニングできることから、インクジェット法が好ましい方
法で、例えば、特開昭59−75205号公報には、イ
ンクジェット法によるカラーフィルタの製造方法が開示
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、カラーフィ
ルタにおいては、表示画面における画質向上並びに画素
形成に用いる技術上の制約等から、一般に、画素は、長
さ160〜270μm、幅40〜70μm程度の大きさ
である。このため、インクジェット法によるカラーフィ
ルタの製造に際しては、ノズルから噴射されたインク滴
を、透明基板上の画素に対応する所定位置に付着させる
ときに、インク滴が大きく広がって画素部分からはみ出
したり、飛沫が発生したりして、隣接する画素との間に
おけるインク滴の混じり合いが生じたり、混じり合った
インク滴が一方の画素側に偏って画素濃度がばらつくこ
とがあり、製造されるカラーフィルタの品質が低下する
という問題があった。
【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、パターニングの際に、隣接する画素間における画素
材料の混じり合いや画素濃度のばらつきを抑制しうるカ
ラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは、インクジェット法において、ノズル
から噴射されたインク滴の挙動を種々の実験に基づいて
精査し、鋭意検討した。その結果、ノズルから噴射され
たインク滴が有する運動エネルギを所定の範囲に設定す
ると、透明基板上に付着するインク滴の広がりを小さく
抑えられる事実を見い出し、本発明をなすに至ったので
ある。
【0007】即ち、本発明によれば上記目的を達成する
ため、画素材料滴をノズルから噴射して透明基板に付着
させるインクジェット法によるカラーフィルタの製造方
法であって、前記画素材料滴を2×10-11<E<6.5
×10-9(Joule)の範囲の運動エネルギEで噴射しな
がら前記透明基板に付着させる構成としたのである。好
ましくは、前記運動エネルギEを規定する前記画素材
滴の質量m(g)を、5×10-10<m<5×10-8
する。
【0008】また好ましくは、前記運動エネルギEを規
定する前記画素材滴を噴射する速度v(m/秒)を、
5<v<16とする。更に好ましくは、前記画素材
を噴射するノズルの直径d(μm)を、5<d<40と
する。
【0009】
【作用】ノズルから噴射される画素材料滴は、その運動
エネルギEが、2×10-11<E<6.5×10-9(Joul
e)の範囲にあると、透明基板に付着したときの、イン
ク滴の広がりや飛沫の発生が抑制される。このとき、前
記運動エネルギEを規定する前記画素材滴の質量m
(g)を、5×10-10<m<5×10-8、速度v(m
/秒)を、5<v<16、画素材滴を噴射するノズル
の直径d(μm)を、5<d<40とすると、上記抑制
効果が好適に発揮される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例としてインクジェッ
ト法によるカラーフィルタの製造方法を図1に基づいて
詳細に説明する。図1は、一般に連続型といわれるイン
クジェット法の原理を説明する概略図である。圧電素子
1は、連続的に噴射されるインクをノズル2を振動させ
て***させ、インク滴(画素材料滴)とする。荷電電極
3は、印刷情報信号に基づいて印加されるパルス電圧に
より通過するインク滴に所定の電荷を付与する。一方、
荷電電極3で電荷を付与されたインク滴は、一組の偏向
電極4によって、帯電レベルに応じて飛行経路が偏向さ
れ、透明基板5の所望の位置に付着する。また、透明基
板5へ付着しなかったインク滴は、ガター6内に回収さ
れる。
【0011】従って、カラーフィルタは、赤,緑,青の
各色のインク滴を、それぞれのノズル2から噴射させて
透明基板5のX方向及びY方向に所定の配列順序で付着
させ、仮キュア,本キュア等の各処理を施して画素とし
た後、保護膜,透明電極等を形成する工程を経て製造さ
れる。本発明におけるカラーフィルタの製造方法は、イ
ンク滴を2×10-11 <E<6.5×10-9(Joule)の範
囲の運動エネルギEでノズル2から噴射しながら透明基
板5に付着させることに特徴を有している。
【0012】即ち、本発明方法においては、上記インク
滴を透明基板5へ付着させる際、ノズル2から噴射する
インク滴の運動エネルギEを2×10-11 <E<6.5×
10 -9(Joule)の範囲に設定する。現在、カラーフィル
タにおける一般的な画素の大きさは60×270 μmで、こ
の大きさの画素部分に所定量のインク滴を満たすために
は、インク滴は直径が10〜60μm程度、また、ノズル2
の直径dはd=5〜40μm、より好ましくはd=10〜35
μm、最も好ましくは17〜25μm程度の大きさがそれぞ
れ必要とされる。これは、インクジェット法において
は、ノズル2の直径dによってインク滴の大きさがほぼ
決まってしまい、画素部分に所定量のインク滴を効率的
に無駄なく満たすためには、図1に原理を示した連続型
インクジェット法では、ノズル直径dはインク滴の大き
さの約半分程度が好適であり、オン・デマンド方式のイ
ンクジェット法においては約0.7倍程度が好適であるこ
とによる。
【0013】ここで、インク滴の直径、従って、質量m
を小さくすれば、ノズル2から噴射するインク滴の速度
を上げても、インク滴の運動エネルギEを増大させない
ので、透明基板5に付着するインク滴の広がりを小さく
抑えられる。しかし、ノズル2の直径dを小さくする
と、インクの乾燥によってノズル2が目詰まりし易くな
り、加工上困難となる等の問題がある。従って、ノズル
2の直径dは、最低でも5μmである。
【0014】ここで、本発明者らは、インク滴の直径に
対して±10μmの精度を見込んで、例えば、直径d=20
μmのノズル2を使用し、噴射するインク滴の速度vを
変化させる実験を行った。その結果、インク滴の速度v
が、v=10m/秒では、インク滴が目標とする画素部分
からはみ出したり、飛沫が発生したりして、隣接する画
素間におけるインク滴の混じり合いが生じたり、混じり
合ったインク滴が一方の画素側に偏って画素濃度がばら
つくことはなかった。このとき、1インク滴当たりの質
量mを測定し、運動エネルギEを求めたところ、m=4.
2×10-8(g)で、運動エネルギEは約2×10
-9(Joule)であった。
【0015】これに対して、インク滴の速度vが、v=
12m/秒になると、インク滴が目標とする画素部分から
のはみ出しや、飛沫の発生が生じ始め、隣接する画素と
の間でインク滴の混じり合いが起こり始めた。但し、イ
ンク滴は、透明基板5の目標とする画素部分の中央に精
度良く付着した場合には、インク滴が広がってもはみ出
すことはなかった。また、このときの、1インク滴当た
りの質量m及び運動エネルギEを、同様にして求めたと
ころ、m=4.2×10-8(g)で、運動エネルギEは約
3×10-9(Joule)であった。
【0016】一方、インク滴の直径に対して±10μmの
精度を見込んで、例えば、直径d=30μmのノズル2を
使用し、噴射するインク滴の速度vを変化させる実験を
行ったところ、以下の結果が得られた。即ち、インク滴
の速度vが、v=6m/秒では、インク滴が目標とする
画素部分からはみ出したり、飛沫が発生したりして、隣
接する画素間におけるインク滴の混じり合いが生じた
り、混じり合ったインク滴が一方の画素側に偏って画素
濃度がばらつくことはなかった。このとき、1インク滴
当たりの質量mを測定し、運動エネルギEを求めたとこ
ろ、m=14×10-8(g)で、運動エネルギEは約2
52×10-11(Joule)であった。
【0017】これに対して、インク滴の速度vが、v=
10m/秒の場合には、インク滴が目標とする画素部分
の中央に精度良く付着しても、インク滴が広がって隣接
する画素間におけるインク滴の混じり合いが見られた。
このとき、1インク滴当たりの質量m及び運動エネルギ
Eを、同様にして求めたところ、m=14×10
-8(g)で、運動エネルギEは約700×10-11(Jou
le)であった。
【0018】このとき、インク滴の有する運動エネルギ
Eは、物理法則上からは質量mと速度vのみによって規
定される。しかし、インク滴が透明基板5に付着する際
には、ノズル2と透明基板5との距離、インク滴と透明
基板5との間のヌレ性等の種々の要素によって、インク
滴の目標とする画素部分からのはみ出しや飛沫の発生の
状態が変化し、隣接する画素間におけるインク滴の混じ
り合いが生じたり、混じり合ったインク滴が一方の画素
側に偏って画素濃度がばらつくこと等が生ずる。
【0019】また、運動エネルギEの下限としては、イ
ンク滴の十分な安定性を保つための速度(v=5m/
秒)と、実用上使用可能な最小ノズル径(5μm)にお
けるインク滴の重量(5×10-10 g)とから、E=2
×10-11(Joule)となる。以上のように、インク滴の運
動エネルギEを2×10-11 < E <6.5×10 -9(Jo
ule)の範囲に設定すると、隣接する画素間における画素
材料の混じり合いや画素濃度のばらつきを抑制でき、か
つ、高精度で良好なメンテナンス性を保つことができる
ことが分かる。但し、運動エネルギEは、上記実施例か
ら分かるように、インク滴の質量m,速度v,ノズル径
dが相互に有機的に複雑な関係で結びついており、一義
的に決定できない関係となっている。
【0020】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
カラーフィルタの製造方法によれば、パターニング工程
の際に、隣接する画素間における画素材料の混じり合い
や画素濃度のばらつきを抑制することができ、高品質の
カラーフィルタを製造できるという優れた効果を奏す
る。
【0021】このとき、運動エネルギEを規定する画素
滴の質量m(g)を、5×10-10<m<5×10
-8、速度v(m/秒)を、5<v<16、画素材滴を
噴射するノズルの直径d(μm)を、5<d<40とす
るので、上記効果がより一層好適に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーフィルタの製造方法で使用する
インクジェット法の原理を説明する概略図である。
【符号の説明】
1 圧電素子 2 ノズル 3 荷電電極 4 偏向電極 5 透明基板 6 ガター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/20 101 B41J 2/01 G02B 5/22 G02F 1/1335 505

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素材料滴をノズルから噴射して透明基
    板に付着させるインクジェット法によるカラーフィルタ
    の製造方法であって、前記画素材料滴を2×10-11
    E<6.5×10-9(Joule)の範囲の運動エネルギEで
    噴射しながら前記透明基板に付着させることを特徴とす
    るカラーフィルタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記運動エネルギEを規定する前記画素
    滴の質量m(g)が、5×10-10<m<5×10
    -8である、請求項1のカラーフィルタの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記運動エネルギEを規定する前記画素
    滴を噴射する速度v(m/秒)が、5<v<16で
    ある、請求項1又は2のカラーフィルタの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記画素材滴を噴射するノズルの直径
    d(μm)が、5<d<40である、請求項1乃至3の
    カラーフィルタの製造方法。
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