JPH09230123A - カラーフィルタの製造方法とそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents
カラーフィルタの製造方法とそれを用いた液晶表示素子Info
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- JPH09230123A JPH09230123A JP3840496A JP3840496A JPH09230123A JP H09230123 A JPH09230123 A JP H09230123A JP 3840496 A JP3840496 A JP 3840496A JP 3840496 A JP3840496 A JP 3840496A JP H09230123 A JPH09230123 A JP H09230123A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】インクジェット法でカラーフィルタを形成する
場合に、画素内でのインクの広がりを良くし、画素内で
の色抜けが生じないようにする。 【解決手段】基板全面を撥インク処理した後、凸部以外
をエッチング処理することで、画素を区切る凸部2の上
面4の撥インク性を水の接触角で90°以上とし、凹部
の親インク性を水の接触角で20°以下とし、水系イン
クを用いたインクジェット法により画素周辺での色抜け
のないカラーフィルタを得る。
場合に、画素内でのインクの広がりを良くし、画素内で
の色抜けが生じないようにする。 【解決手段】基板全面を撥インク処理した後、凸部以外
をエッチング処理することで、画素を区切る凸部2の上
面4の撥インク性を水の接触角で90°以上とし、凹部
の親インク性を水の接触角で20°以下とし、水系イン
クを用いたインクジェット法により画素周辺での色抜け
のないカラーフィルタを得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に凸部を形
成し、その凸部に囲まれた凹部をインクジェット方式で
着色することによるカラーフィルタの製造方法及びそれ
を用いた液晶表示素子に関するものである。
成し、その凸部に囲まれた凹部をインクジェット方式で
着色することによるカラーフィルタの製造方法及びそれ
を用いた液晶表示素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子用のカラーフィルタは各種
の製造方法が提案されている。特に、基板のセル内壁側
に着色層を形成してカラーフィルタを製造する方法には
いくつかの方法が知られている。
の製造方法が提案されている。特に、基板のセル内壁側
に着色層を形成してカラーフィルタを製造する方法には
いくつかの方法が知られている。
【0003】例えば、着色インクをオフセット印刷法等
によりパターン印刷し、着色層を形成する方法がある
が、印刷パターンの精細化には限界があり、生産歩留ま
りの低下等の問題がある。
によりパターン印刷し、着色層を形成する方法がある
が、印刷パターンの精細化には限界があり、生産歩留ま
りの低下等の問題がある。
【0004】また、着色された紫外線硬化性インクを基
板上に全面塗布し、フォトリソ法によりカラーフィルタ
パターンを作成する方法として顔料分散法がよく使用さ
れている。しかし、顔料分散法では、赤、緑、青の三原
色のカラーフィルタを作成するためには、塗布、紫外線
照射、現像工程を3回行うことを要し、製造工程上極め
て煩雑なものとなっている。
板上に全面塗布し、フォトリソ法によりカラーフィルタ
パターンを作成する方法として顔料分散法がよく使用さ
れている。しかし、顔料分散法では、赤、緑、青の三原
色のカラーフィルタを作成するためには、塗布、紫外線
照射、現像工程を3回行うことを要し、製造工程上極め
て煩雑なものとなっている。
【0005】その他、電着塗装法を利用したカラーフィ
ルタの製造方法では、電着塗装される部分にあらかじめ
パターン状の透明電極を作成しておき、3色のカラーフ
ィルタを製造する。このために、順次夫々に対応する電
極に通電し、透明電極上にカラーフィルタ膜を形成す
る。この方法では3回の電着操作を必要とするうえ、色
の重なりによる混色を防ぐ操作を要し、また、3色に対
応する透明電極を要するため、最終的な液晶表示セルが
電極の形状の制限をうけることもある。
ルタの製造方法では、電着塗装される部分にあらかじめ
パターン状の透明電極を作成しておき、3色のカラーフ
ィルタを製造する。このために、順次夫々に対応する電
極に通電し、透明電極上にカラーフィルタ膜を形成す
る。この方法では3回の電着操作を必要とするうえ、色
の重なりによる混色を防ぐ操作を要し、また、3色に対
応する透明電極を要するため、最終的な液晶表示セルが
電極の形状の制限をうけることもある。
【0006】これらの問題点を解決した合理的なカラー
フィルタの製造方法として、特開昭59−75205号
には、インクジェット方式で着色インクを吹きつけして
着色層を形成することが提案されている。インクジェッ
ト方式で着色を行う場合、その液滴径が数十ミクロンで
あり、一方、カラーフィルタの画素はおおむね短辺数十
ミクロン、長辺数百ミクロン程度である。このことか
ら、ガラス基板にあらかじめ画素を規定する区画を設
け、この中へインクジェット方式でインクを吹きつけ区
画内にインクを広げることで均一な画素を得ることがで
きる。
フィルタの製造方法として、特開昭59−75205号
には、インクジェット方式で着色インクを吹きつけして
着色層を形成することが提案されている。インクジェッ
ト方式で着色を行う場合、その液滴径が数十ミクロンで
あり、一方、カラーフィルタの画素はおおむね短辺数十
ミクロン、長辺数百ミクロン程度である。このことか
ら、ガラス基板にあらかじめ画素を規定する区画を設
け、この中へインクジェット方式でインクを吹きつけ区
画内にインクを広げることで均一な画素を得ることがで
きる。
【0007】前述の特許では、ガラス基板に対し濡れ性
の良いインクを用いる場合には、インクに対して濡れ性
の悪い物質であらかじめ境界となる凸部を印刷しておく
方法が記載されている。また、ガラスに対して濡れ性の
悪いインクを使う場合には、インクとの濡れ性の良い材
料であらかじめガラスにパターンを形成しておきインク
が定着するのを助ける方法が提案されている。さらに特
開平6−347637号ではインクに対して画素部は濡
れやすく、ブラックマスクは濡れにくい組み合わせを用
いることが提案されている。
の良いインクを用いる場合には、インクに対して濡れ性
の悪い物質であらかじめ境界となる凸部を印刷しておく
方法が記載されている。また、ガラスに対して濡れ性の
悪いインクを使う場合には、インクとの濡れ性の良い材
料であらかじめガラスにパターンを形成しておきインク
が定着するのを助ける方法が提案されている。さらに特
開平6−347637号ではインクに対して画素部は濡
れやすく、ブラックマスクは濡れにくい組み合わせを用
いることが提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】撥インク性のブラック
マスクを形成する方法としては、以下のようないくつか
の方法が知られている。具体的には、ブラックマスクを
形成する材料中に撥インク物質を添加しておく方法や、
ブラックマスク上にレジストを用いたフォトリソ法によ
って撥インク性の区画を設ける方法等が知られている。
マスクを形成する方法としては、以下のようないくつか
の方法が知られている。具体的には、ブラックマスクを
形成する材料中に撥インク物質を添加しておく方法や、
ブラックマスク上にレジストを用いたフォトリソ法によ
って撥インク性の区画を設ける方法等が知られている。
【0009】第一の方法では、ブラックマスク中に撥イ
ンク物質が含まれ、基材への密着性等を損なう可能性が
ある。第二の方法では、撥インク性の区画を設けるため
に、余分のフォトリソ工程が必要で煩雑である。また、
いずれの工程においても、多くの場合、ガラス部分を撥
インク物質によって汚染してしまうという問題点があっ
た。
ンク物質が含まれ、基材への密着性等を損なう可能性が
ある。第二の方法では、撥インク性の区画を設けるため
に、余分のフォトリソ工程が必要で煩雑である。また、
いずれの工程においても、多くの場合、ガラス部分を撥
インク物質によって汚染してしまうという問題点があっ
た。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、基材上に凸部を形成
し、その凸部により区切られた凹部にインクジェット方
式によってインクを吹きつけて凹部にインクを堆積させ
て着色層を形成するカラーフィルタの製造方法におい
て、以下の工程を含むことを特徴とするカラーフィルタ
の製造方法。 (1)ガラス基材上に凸部及びそれにより区切られた凹
部を形成する工程、 (2)少なくとも凸部に撥インク処理を施す工程、 (3)エッチング処理により、凸部以外の撥インク性を
取り除く工程 を提供するものである。
を解決すべくなされたものであり、基材上に凸部を形成
し、その凸部により区切られた凹部にインクジェット方
式によってインクを吹きつけて凹部にインクを堆積させ
て着色層を形成するカラーフィルタの製造方法におい
て、以下の工程を含むことを特徴とするカラーフィルタ
の製造方法。 (1)ガラス基材上に凸部及びそれにより区切られた凹
部を形成する工程、 (2)少なくとも凸部に撥インク処理を施す工程、 (3)エッチング処理により、凸部以外の撥インク性を
取り除く工程 を提供するものである。
【0011】また、そのエッチング処理により、凹部の
水の接触角が20°以下となるようにされるカラーフィ
ルタの製造方法、及び、それらの凸部が、ブラックマス
クと兼用されていることを特徴とするカラーフィルタの
製造方法、及び、それらの凸部が樹脂を主成分とした材
料からなり、エッチング処理にフッ酸を含む処理液を用
いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供
するものである。
水の接触角が20°以下となるようにされるカラーフィ
ルタの製造方法、及び、それらの凸部が、ブラックマス
クと兼用されていることを特徴とするカラーフィルタの
製造方法、及び、それらの凸部が樹脂を主成分とした材
料からなり、エッチング処理にフッ酸を含む処理液を用
いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供
するものである。
【0012】さらに、それらの凸部の表面が、R−Si
(−X)(−Y)−Z(R−はフッ素原子を含む炭化水
素基を表し、X−、Y−、Z−はそれぞれ独立して水酸
基、メチル基、炭素数が1〜3のアルコキシ基、塩素原
子、イソシアネート基を示す)で表される化合物を含む
処理剤によって撥インク処理を施されていることを特徴
とするカラーフィルタの製造方法を提供するものであ
る。
(−X)(−Y)−Z(R−はフッ素原子を含む炭化水
素基を表し、X−、Y−、Z−はそれぞれ独立して水酸
基、メチル基、炭素数が1〜3のアルコキシ基、塩素原
子、イソシアネート基を示す)で表される化合物を含む
処理剤によって撥インク処理を施されていることを特徴
とするカラーフィルタの製造方法を提供するものであ
る。
【0013】さらには、それらの製造方法により形成さ
れたカラーフィルタを用いた液晶表示素子を提供するも
のである。
れたカラーフィルタを用いた液晶表示素子を提供するも
のである。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルタの製造方
法では、先ず基板上に上面に適度な撥インク性を付与し
た凸部、好ましくはブラックマスクによる凸部をあらか
じめ形成する。その凸部により区切られた凹部をエッチ
ング処理により親インク性にし、その後、インクジェッ
ト方式にて着色インクを吹きつけして着色層を形成して
カラーフィルタを形成するものである。
法では、先ず基板上に上面に適度な撥インク性を付与し
た凸部、好ましくはブラックマスクによる凸部をあらか
じめ形成する。その凸部により区切られた凹部をエッチ
ング処理により親インク性にし、その後、インクジェッ
ト方式にて着色インクを吹きつけして着色層を形成して
カラーフィルタを形成するものである。
【0015】図1は、本発明のカラーフィルタを模式的
に示す断面図である。図1において、1は基板、2は凸
部、3は凸部と凸部により区切られた凹部、4は凸部の
上面、5は凸部の側面、6は凹部に吹きつけ堆積されて
形成された着色層を示す。一番右端の凹部3のみは説明
をわかりやすくするために、着色層が形成されていない
状態で示してある。
に示す断面図である。図1において、1は基板、2は凸
部、3は凸部と凸部により区切られた凹部、4は凸部の
上面、5は凸部の側面、6は凹部に吹きつけ堆積されて
形成された着色層を示す。一番右端の凹部3のみは説明
をわかりやすくするために、着色層が形成されていない
状態で示してある。
【0016】この図では、わかりやすくするために凸部
を4個、凹部を3個のみ示しているが、これは必要な数
設けられる。例えば、ストライプ状のカラーフィルタの
場合であって、640画素分必要な場合には、1画素当
りRGBの3個のカラーフィルタが必要なので、凸部は
1921個、凹部は1920個必要になる。液晶表示素
子では基板間隙の精密性から表示を行わない表示画素の
周辺までカラーフィルタパターンを形成することもあ
り、その場合にはもっと増えることになる。
を4個、凹部を3個のみ示しているが、これは必要な数
設けられる。例えば、ストライプ状のカラーフィルタの
場合であって、640画素分必要な場合には、1画素当
りRGBの3個のカラーフィルタが必要なので、凸部は
1921個、凹部は1920個必要になる。液晶表示素
子では基板間隙の精密性から表示を行わない表示画素の
周辺までカラーフィルタパターンを形成することもあ
り、その場合にはもっと増えることになる。
【0017】ストライプ状のパターンの場合には、長手
方向には凸部が形成されなくてもよいが、画素の周囲を
完全に凸部で囲むこともある。特に、モザイク状のカラ
ーフィルタの場合には、画素の周囲は凸部で囲まれる。
方向には凸部が形成されなくてもよいが、画素の周囲を
完全に凸部で囲むこともある。特に、モザイク状のカラ
ーフィルタの場合には、画素の周囲は凸部で囲まれる。
【0018】本発明で用いられる基板には、一般的には
耐熱性の面からガラス基板が用いられる。また、この基
板には通常は透明基板を用いるが、反射性の基板や白色
に着色したような基板でも本発明は適用できる。この基
板は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性
付与その他の目的の表面処理を施したものも用いうる。
耐熱性の面からガラス基板が用いられる。また、この基
板には通常は透明基板を用いるが、反射性の基板や白色
に着色したような基板でも本発明は適用できる。この基
板は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性
付与その他の目的の表面処理を施したものも用いうる。
【0019】本発明で着色層を区切るための凸部は、基
板上に線状や格子状に形成される。この凸部の形状は、
それにより区切られた凹部が画素に対応するようにされ
ればよい。例えば、ストライプ状のカラーフィルタを形
成する場合には線状に形成され、四角の画素に対応させ
るためには格子状に形成される。これは、画素の形状に
より適宜定められるので、放射状、円周状等種々の形状
も考えられる。
板上に線状や格子状に形成される。この凸部の形状は、
それにより区切られた凹部が画素に対応するようにされ
ればよい。例えば、ストライプ状のカラーフィルタを形
成する場合には線状に形成され、四角の画素に対応させ
るためには格子状に形成される。これは、画素の形状に
より適宜定められるので、放射状、円周状等種々の形状
も考えられる。
【0020】この凸部は、液晶表示素子等ではブラック
マスクを兼用させることが有利である。このため、以下
の説明では、凸部がブラックマスクと兼用される例に基
づいて説明するが、ブラックマスクとしない場合には、
それから黒色の材料や金属遮光層を使用しないようにす
ればよい。
マスクを兼用させることが有利である。このため、以下
の説明では、凸部がブラックマスクと兼用される例に基
づいて説明するが、ブラックマスクとしない場合には、
それから黒色の材料や金属遮光層を使用しないようにす
ればよい。
【0021】ブラックマスクによる凸部の形成方法とし
ては、例えば、金属クロム膜や、金属クロムと酸化クロ
ムを積層したもの、又はカーボンブラック等の黒色顔料
と樹脂からなる黒色層を形成し、これらにフォトレジス
トを塗布、画素部のレジストをフォトリソ法で取り除
き、エッチングによって金属クロム等の層を取り除く方
法がある。また、よりコスト的に有利な方法としてカー
ボンブラックなどの黒色顔料と光硬化性樹脂を含む材料
による黒色膜を形成し、これをフォトリソ法によって所
望のパターンにパターン化する方法がある。
ては、例えば、金属クロム膜や、金属クロムと酸化クロ
ムを積層したもの、又はカーボンブラック等の黒色顔料
と樹脂からなる黒色層を形成し、これらにフォトレジス
トを塗布、画素部のレジストをフォトリソ法で取り除
き、エッチングによって金属クロム等の層を取り除く方
法がある。また、よりコスト的に有利な方法としてカー
ボンブラックなどの黒色顔料と光硬化性樹脂を含む材料
による黒色膜を形成し、これをフォトリソ法によって所
望のパターンにパターン化する方法がある。
【0022】本発明では、ある程度の高さの凸部を所望
のパターンに形成でき、また凹部のエッチングに用いる
薬剤に耐性を持つ素材であれば公知の種々のブラックマ
スクの形成法が使用できる。薄膜のブラックマスクと厚
膜の樹脂層とを積層して凸部を形成してもよい。
のパターンに形成でき、また凹部のエッチングに用いる
薬剤に耐性を持つ素材であれば公知の種々のブラックマ
スクの形成法が使用できる。薄膜のブラックマスクと厚
膜の樹脂層とを積層して凸部を形成してもよい。
【0023】本発明における凸部は、インクジェット法
によって着色する際に、吹きつけたインクが他の画素に
流れ込んだり滲んだりすることを防止する役割を果た
す。したがって、この凸部の高さはある程度高いことが
好ましいが、カラーフィルタとした場合の全体の平坦性
が高いことも要求されるので、着色層の厚さに近い高さ
が選択される。
によって着色する際に、吹きつけたインクが他の画素に
流れ込んだり滲んだりすることを防止する役割を果た
す。したがって、この凸部の高さはある程度高いことが
好ましいが、カラーフィルタとした場合の全体の平坦性
が高いことも要求されるので、着色層の厚さに近い高さ
が選択される。
【0024】具体的には、所望の着色を得るのに必要な
吹きつけするインクの堆積量によっても異なるが、通常
は0.1〜2μm程度とされる。この凸部の上面にイン
クが残存すると、平坦性や画素間の着色均一性が損なわ
れることから、凸部を撥インク性にし、凹部はインクの
広がりを良くするために親インク性にすることが好まし
い。すなわち、凸部はインクをはじき、凹部の基板は親
インク性を高めている。
吹きつけするインクの堆積量によっても異なるが、通常
は0.1〜2μm程度とされる。この凸部の上面にイン
クが残存すると、平坦性や画素間の着色均一性が損なわ
れることから、凸部を撥インク性にし、凹部はインクの
広がりを良くするために親インク性にすることが好まし
い。すなわち、凸部はインクをはじき、凹部の基板は親
インク性を高めている。
【0025】その親インク性の程度は、水系インクを用
いた場合、凹部の基板の親インク性が水によって測定し
た接触角が20°以下であることが好ましい。これが2
0°より大きいと、凹部でのインクの広がりが悪くなり
やすくなり、画素周辺部で色抜けが生じやすくなる。特
に10°以下にすることが好ましい。
いた場合、凹部の基板の親インク性が水によって測定し
た接触角が20°以下であることが好ましい。これが2
0°より大きいと、凹部でのインクの広がりが悪くなり
やすくなり、画素周辺部で色抜けが生じやすくなる。特
に10°以下にすることが好ましい。
【0026】また、凸部の撥インク性は、その水の接触
角が90°以上とすることが好ましく、隣接画素へのイ
ンクの流出や凸部上へのインクの残存を防止しやすくな
り、好ましい。通常は、90〜120°程度にすればよ
い。
角が90°以上とすることが好ましく、隣接画素へのイ
ンクの流出や凸部上へのインクの残存を防止しやすくな
り、好ましい。通常は、90〜120°程度にすればよ
い。
【0027】このような基板を得る方法としては、以下
のような方法がある。まず、ブラックマスクによる凸部
を設けた基板を作成し、この基板全面を撥インク処理剤
で処理する。次いで、エッチング処理することで、凸部
以外の部分に新鮮な基材面を露出させ、撥インク性を除
去する。
のような方法がある。まず、ブラックマスクによる凸部
を設けた基板を作成し、この基板全面を撥インク処理剤
で処理する。次いで、エッチング処理することで、凸部
以外の部分に新鮮な基材面を露出させ、撥インク性を除
去する。
【0028】なお、この撥インク処理剤での処理は、少
なくとも凸部に行うものである。ただし、実際の処理で
は、凸部以外には撥インク処理剤を全く付けないように
処理することは生産性からみて困難であるので、凸部以
外にも撥インク処理剤付くようにすることがよい。特
に、全面に撥インク処理剤を付ける方法が生産性上有利
である。
なくとも凸部に行うものである。ただし、実際の処理で
は、凸部以外には撥インク処理剤を全く付けないように
処理することは生産性からみて困難であるので、凸部以
外にも撥インク処理剤付くようにすることがよい。特
に、全面に撥インク処理剤を付ける方法が生産性上有利
である。
【0029】特に、撥インク処理剤として、以下のよう
な一般式(1)で表される化合物を含む処理剤を用いる
ことが好ましい。 R−Si(−X)(−Y)−Z (1) ただし、R−はふっ素原子を含む炭化水素基を表し、X
−、Y−、Z−は夫々独立して水酸基、メチル基、炭素
数が1〜3のアルコキシ基、塩素原子、イソシアネート
基を示す。
な一般式(1)で表される化合物を含む処理剤を用いる
ことが好ましい。 R−Si(−X)(−Y)−Z (1) ただし、R−はふっ素原子を含む炭化水素基を表し、X
−、Y−、Z−は夫々独立して水酸基、メチル基、炭素
数が1〜3のアルコキシ基、塩素原子、イソシアネート
基を示す。
【0030】これはケイ素の4本のうでにR−、X−、
Y−、Z−の4種類の基がついているものである。より
好ましくは、R−がRf −R1 −であり、Rf −はパー
フルオロアルキル基、−R1 −はアルキレン基を表す。
特に、−R1 −が−CH2 CH2 −の化合物が好まし
い。このような一般的に含フッ素シランカップリング剤
又は含フッ素イソシアネートシランと呼ばれる化合物
が、充分な撥インク性と被処理面への密着性を有するこ
とから好ましい。
Y−、Z−の4種類の基がついているものである。より
好ましくは、R−がRf −R1 −であり、Rf −はパー
フルオロアルキル基、−R1 −はアルキレン基を表す。
特に、−R1 −が−CH2 CH2 −の化合物が好まし
い。このような一般的に含フッ素シランカップリング剤
又は含フッ素イソシアネートシランと呼ばれる化合物
が、充分な撥インク性と被処理面への密着性を有するこ
とから好ましい。
【0031】含フッ素イソシアネートシランについて
は、被処理面との密着性が高く特に好適である。また、
含フッ素シランカップリング剤においては、基材への反
応、定着性を高めるため、事前に加水分解を行い、末端
のアルコキシ基を水酸基に置換したり、さらに一部縮合
反応を起こさせて縮合体とした形でも用いうる。
は、被処理面との密着性が高く特に好適である。また、
含フッ素シランカップリング剤においては、基材への反
応、定着性を高めるため、事前に加水分解を行い、末端
のアルコキシ基を水酸基に置換したり、さらに一部縮合
反応を起こさせて縮合体とした形でも用いうる。
【0032】上記のRf −は、水素原子が完全にフッ素
原子で置換されたパーフルオロアルキル基を示してお
り、代表的なものとしてCF3 −、C6 F13−、C8 F
17−、C10F21−等があげられる。また、側鎖構造を有
するものも使用できる。なかでも高い撥水性が得られる
という観点から、C8 F17−が特に好ましい。
原子で置換されたパーフルオロアルキル基を示してお
り、代表的なものとしてCF3 −、C6 F13−、C8 F
17−、C10F21−等があげられる。また、側鎖構造を有
するものも使用できる。なかでも高い撥水性が得られる
という観点から、C8 F17−が特に好ましい。
【0033】これらの化合物で撥インク処理を施す場
合、溶媒によって希釈してスピンコート、スプレーコー
ト、ロールコート、ダイコート、ディップコート等の方
法で塗布し、乾燥する方法がとられる。該溶媒には完全
フッ素化化合物を用いることが好ましい。
合、溶媒によって希釈してスピンコート、スプレーコー
ト、ロールコート、ダイコート、ディップコート等の方
法で塗布し、乾燥する方法がとられる。該溶媒には完全
フッ素化化合物を用いることが好ましい。
【0034】これらの処理剤を用いた場合、フッ酸等の
ガラス表面をエッチングするエッチング処理剤に対し、
適度な耐性と浸透性を有するので、凸部の撥インク性を
損なわずにガラス面の親水性を向上することができる。
ガラス表面をエッチングするエッチング処理剤に対し、
適度な耐性と浸透性を有するので、凸部の撥インク性を
損なわずにガラス面の親水性を向上することができる。
【0035】また、この処理剤の処理層の厚さは処理剤
1分子から数分子にあたる厚みがあれば充分である。
1分子から数分子にあたる厚みがあれば充分である。
【0036】この凹部を親インク性にする方法として
は、凸部を侵さない処理剤を用い、凹部の表面をエッチ
ングすることによって、新鮮な基材面を露出させること
による。
は、凸部を侵さない処理剤を用い、凹部の表面をエッチ
ングすることによって、新鮮な基材面を露出させること
による。
【0037】本発明で凹部をエッチングして親水化する
処理剤としては、基板がガラス基板の場合には、フッ酸
等の強酸、水酸化ナトリウム等の強アルカリを含む処理
液が好ましく用いられる。特に、凸部を主に樹脂で形成
し、フッ酸を処理液として用いた場合、凸部の撥インク
性は損なわれずに凹部の親インク性を高めることが可能
で好ましい。このフッ酸を含む処理液には、緩衝効果を
持たせる目的でフッ化アンモニウム等の緩衝成分を添加
することができる。
処理剤としては、基板がガラス基板の場合には、フッ酸
等の強酸、水酸化ナトリウム等の強アルカリを含む処理
液が好ましく用いられる。特に、凸部を主に樹脂で形成
し、フッ酸を処理液として用いた場合、凸部の撥インク
性は損なわれずに凹部の親インク性を高めることが可能
で好ましい。このフッ酸を含む処理液には、緩衝効果を
持たせる目的でフッ化アンモニウム等の緩衝成分を添加
することができる。
【0038】凸部を形成する高分子材料としては、アク
リル系、ポリイミド系の樹脂が好ましく用いられる。ま
た、これをブラックマスクとするため黒色の樹脂を添加
したり、樹脂に感光性を持たせるために、種々の感光性
ポリマーや硬化剤を添加することができる。
リル系、ポリイミド系の樹脂が好ましく用いられる。ま
た、これをブラックマスクとするため黒色の樹脂を添加
したり、樹脂に感光性を持たせるために、種々の感光性
ポリマーや硬化剤を添加することができる。
【0039】本発明では、インクジェット方式を着色方
法として用いる。インクジェット方式としては、帯電し
たインクを連続的に噴射し電場によって制御する方法、
圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法、イン
クを加熱しその発泡を利用して間欠的に噴射する方法
等、各種の方法を採用できる。
法として用いる。インクジェット方式としては、帯電し
たインクを連続的に噴射し電場によって制御する方法、
圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法、イン
クを加熱しその発泡を利用して間欠的に噴射する方法
等、各種の方法を採用できる。
【0040】上記の説明では、親水性インクを用いる例
について説明してきたが、用いるインクは油性、水性と
もに使用できる。もっとも、表面張力の関係から水をベ
ースにした水系インクの使用がより好ましい。また、そ
のインクに含まれる着色材は染料、顔料ともに使用で
き、耐久性の面からは顔料の使用がより好ましい。
について説明してきたが、用いるインクは油性、水性と
もに使用できる。もっとも、表面張力の関係から水をベ
ースにした水系インクの使用がより好ましい。また、そ
のインクに含まれる着色材は染料、顔料ともに使用で
き、耐久性の面からは顔料の使用がより好ましい。
【0041】本発明のインクには、着色後の工程を考慮
し、加熱によって硬化する、又は紫外線等のエネルギー
線によって硬化する成分を添加することもできる。加熱
によって硬化する成分としては、各種の熱硬化性樹脂が
広く用いられる。また、エネルギー線によって硬化する
成分としては、例えば、アクリレート誘導体又はメタク
リレート誘導体に光反応開始剤を添加したものを例示で
きる。
し、加熱によって硬化する、又は紫外線等のエネルギー
線によって硬化する成分を添加することもできる。加熱
によって硬化する成分としては、各種の熱硬化性樹脂が
広く用いられる。また、エネルギー線によって硬化する
成分としては、例えば、アクリレート誘導体又はメタク
リレート誘導体に光反応開始剤を添加したものを例示で
きる。
【0042】特に、耐熱性を考慮してアクリロイル基、
メタクリロイル基を分子内に複数有するものがより好ま
しい。これらのアクリレート誘導体、メタクリレート誘
導体は水溶性のものが好ましく使用でき、水に難溶性の
ものでもエマルジョン化する等して使用できる。
メタクリロイル基を分子内に複数有するものがより好ま
しい。これらのアクリレート誘導体、メタクリレート誘
導体は水溶性のものが好ましく使用でき、水に難溶性の
ものでもエマルジョン化する等して使用できる。
【0043】本発明では、このようにすることにより、
図2に示すようなインクのはじきによる不良を低減でき
る。図2は、基板11上の2つの凸部12に囲まれた1
つの凹部に吹きつけられたインクが基板の親インク性不
足によりはじかれたところを示している。即ち、はじき
を生じると、中央部に比して周辺部の着色層16の厚み
が薄くなりやすく、画素周辺部で着色層が無い部分を生
じることもある。
図2に示すようなインクのはじきによる不良を低減でき
る。図2は、基板11上の2つの凸部12に囲まれた1
つの凹部に吹きつけられたインクが基板の親インク性不
足によりはじかれたところを示している。即ち、はじき
を生じると、中央部に比して周辺部の着色層16の厚み
が薄くなりやすく、画素周辺部で着色層が無い部分を生
じることもある。
【0044】このような着色層のムラは、画素の色抜け
を生じ、表示素子にした際に、コントラストの良いカラ
ー表示が得られにくくなる。これに対して、本発明によ
れば、凹部に均一な厚みの着色層が得られやすく、画素
の色抜けやコントラスト低下を生じにくい。
を生じ、表示素子にした際に、コントラストの良いカラ
ー表示が得られにくくなる。これに対して、本発明によ
れば、凹部に均一な厚みの着色層が得られやすく、画素
の色抜けやコントラスト低下を生じにくい。
【0045】本発明では、インクジェット方式で通常は
RGB3色のインクを吹きつけて3色のカラーフィルタ
を形成する。このカラーフィルタは、液晶表示素子、電
気泳動表示素子、エレクトロクロミック表示素子、PL
ZT等と組合せて表示素子として用いられる。カラーカ
メラやその他のカラーフィルタを用いる用途にも使用で
きる。
RGB3色のインクを吹きつけて3色のカラーフィルタ
を形成する。このカラーフィルタは、液晶表示素子、電
気泳動表示素子、エレクトロクロミック表示素子、PL
ZT等と組合せて表示素子として用いられる。カラーカ
メラやその他のカラーフィルタを用いる用途にも使用で
きる。
【0046】図3は、液晶表示素子に使用した場合の例
を示す模式的な断面図である。図3において、21は基
板、22は凸部、23は着色層、24はその表面を覆う
樹脂等による平坦化層、25はIn2 O3 −SnO2
(ITO)、SnO2 等の電極、26はポリイミド、ポ
リアミド、SiO等の配向膜、27は他方の基板、28
は他方の電極、29は配向膜、30はその電極間に挟ま
れる液晶層である。
を示す模式的な断面図である。図3において、21は基
板、22は凸部、23は着色層、24はその表面を覆う
樹脂等による平坦化層、25はIn2 O3 −SnO2
(ITO)、SnO2 等の電極、26はポリイミド、ポ
リアミド、SiO等の配向膜、27は他方の基板、28
は他方の電極、29は配向膜、30はその電極間に挟ま
れる液晶層である。
【0047】本発明では、この他、必要に応じて、この
液晶セルの外側に偏光膜、反射板、位相差板、光源等を
配置して液晶表示素子として用いうる。
液晶セルの外側に偏光膜、反射板、位相差板、光源等を
配置して液晶表示素子として用いうる。
【0048】
実施例1 ガラス基板に、黒色に着色されたフォトレジスト(新日
鉄化学社製「V−259BK」)をスピンコート法によ
り目標膜厚1.5μmとなるように塗布し、80℃で5
分間加熱処理した。この基板にフォトマスクを介して1
00mJ露光し、指定現像液に30秒浸漬し、冷水で洗
浄して、ブラックマスク兼用の、高さが約1.5μm、
幅が約30μmの凸部を有する基板を得た。
鉄化学社製「V−259BK」)をスピンコート法によ
り目標膜厚1.5μmとなるように塗布し、80℃で5
分間加熱処理した。この基板にフォトマスクを介して1
00mJ露光し、指定現像液に30秒浸漬し、冷水で洗
浄して、ブラックマスク兼用の、高さが約1.5μm、
幅が約30μmの凸部を有する基板を得た。
【0049】C8 F17−C2 H4 −Si(−OCH3 )
3 (東芝シリコーン社製「TSL−8233」)をパー
フルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)で、0.2
5重量%に希釈し、ブラックマスクを形成した基板全面
にスピンコート法により塗布し、230℃で1時間加熱
した。
3 (東芝シリコーン社製「TSL−8233」)をパー
フルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)で、0.2
5重量%に希釈し、ブラックマスクを形成した基板全面
にスピンコート法により塗布し、230℃で1時間加熱
した。
【0050】この基板を、16バッファードフッ酸(H
Fの50%水溶液とNH4 Fの40%水溶液の1:6の
混合液)を1%に希釈した処理液で、60秒間エッチン
グ処理した後、水洗し風乾した。
Fの50%水溶液とNH4 Fの40%水溶液の1:6の
混合液)を1%に希釈した処理液で、60秒間エッチン
グ処理した後、水洗し風乾した。
【0051】この基板の凸部に囲まれた凹部に対し、イ
ンクジェット法で水系顔料インクを用いて吹きつけを行
い、ストライプ状のRGBのカラーフィルタを得た。こ
の結果を表1に示す。
ンクジェット法で水系顔料インクを用いて吹きつけを行
い、ストライプ状のRGBのカラーフィルタを得た。こ
の結果を表1に示す。
【0052】比較例1 比較例として、エッチング処理をしない以外は、実施例
1と同様の方法でカラーフィルタを形成した。この結果
を表1に示す。
1と同様の方法でカラーフィルタを形成した。この結果
を表1に示す。
【0053】
【表1】
【0054】なお、表1の結果において、「○」はいず
れもそれらの欠点のないもの(良品)を、「×」はその
ような欠点を生じたもの(不良品)を表す。
れもそれらの欠点のないもの(良品)を、「×」はその
ような欠点を生じたもの(不良品)を表す。
【0055】実施例1では、隣接凹部へのインク流出、
画素周辺部での色抜け、画素内での色ムラという欠陥は
生じなかった。一方、比較例のものは、画素内でインク
が全く広がらないため画素周辺部にひどい色抜けが生じ
て全く使いものにならないものであった。
画素周辺部での色抜け、画素内での色ムラという欠陥は
生じなかった。一方、比較例のものは、画素内でインク
が全く広がらないため画素周辺部にひどい色抜けが生じ
て全く使いものにならないものであった。
【0056】実施例2、比較例2 実施例1の画素をドット状にして、RGB画素がモザイ
ク配置になるように凸部を設ける他は実施例1と同様に
して、この凸部に囲まれた凹部にインクジェット法で水
系顔料インクを用いて吹きつけを行い、モザイク配置の
RGBのカラーフィルタを得た。同様に、比較例とし
て、エッチング処理をしない以外は、実施例2と同様の
方法でカラーフィルタを形成した。
ク配置になるように凸部を設ける他は実施例1と同様に
して、この凸部に囲まれた凹部にインクジェット法で水
系顔料インクを用いて吹きつけを行い、モザイク配置の
RGBのカラーフィルタを得た。同様に、比較例とし
て、エッチング処理をしない以外は、実施例2と同様の
方法でカラーフィルタを形成した。
【0057】この実施例2のカラーフィルタは、実施例
1のカラーフィルタと同様に、隣接凹部へのインク流
出、画素周辺部での色抜け、画素内での色ムラという欠
陥は生じなかった。一方、比較例2のものは、比較例1
よりもさらに性能が悪化し、画素内でインクが全く広が
らないため画素の中心部にしか着色層が形成できなく、
画素周辺部がひどく色抜けして使いものにならなかっ
た。
1のカラーフィルタと同様に、隣接凹部へのインク流
出、画素周辺部での色抜け、画素内での色ムラという欠
陥は生じなかった。一方、比較例2のものは、比較例1
よりもさらに性能が悪化し、画素内でインクが全く広が
らないため画素の中心部にしか着色層が形成できなく、
画素周辺部がひどく色抜けして使いものにならなかっ
た。
【0058】実施例3 撥インク処理剤のC8 F17−C2 H4 −Si(−NC
O)3 をパーフルオロ(トリブチルアミン)で0.05
重量%に希釈して用いた他は実施例1と同様にしてカラ
ーフィルタを形成した。このカラーフィルタは、実施例
1と同様に、隣接凹部への流出、画素周辺部での色抜
け、画素内での色ムラという欠陥を生じなかった。
O)3 をパーフルオロ(トリブチルアミン)で0.05
重量%に希釈して用いた他は実施例1と同様にしてカラ
ーフィルタを形成した。このカラーフィルタは、実施例
1と同様に、隣接凹部への流出、画素周辺部での色抜
け、画素内での色ムラという欠陥を生じなかった。
【0059】実施例1のカラーフィルタ上に樹脂の平坦
化層を形成し、ITOを形成し、それをパターニング
し、さらに樹脂の配向膜を形成し、ラビングして第1の
基板を形成した。次いで、ガラス基板上にITOを形成
し、それをパターニングし、さらに樹脂の配向膜を形成
し、ラビングして第2の基板を形成した。この第1の基
板と第2の基板とを電極面が相対向するように配置し
て、周辺をシールして空セルを形成した。
化層を形成し、ITOを形成し、それをパターニング
し、さらに樹脂の配向膜を形成し、ラビングして第1の
基板を形成した。次いで、ガラス基板上にITOを形成
し、それをパターニングし、さらに樹脂の配向膜を形成
し、ラビングして第2の基板を形成した。この第1の基
板と第2の基板とを電極面が相対向するように配置し
て、周辺をシールして空セルを形成した。
【0060】この空セル内にネマチック液晶を注入し、
注入口を封止して液晶セルを形成した。この液晶セルの
両側に位相差板と偏光板を配置してFSTN型の液晶表
示素子を製造した。この液晶表示素子は美しいカラー表
示が可能であった。
注入口を封止して液晶セルを形成した。この液晶セルの
両側に位相差板と偏光板を配置してFSTN型の液晶表
示素子を製造した。この液晶表示素子は美しいカラー表
示が可能であった。
【0061】
【発明の効果】本発明は、生産性の良いインクジェット
方式でインクを吹きつけてカラーフィルタを製造する際
に、凸部の上にインクが付着しにくく、かつ凹部でのイ
ンクの広がりに優れるため画素内での色抜けを生じにく
いという効果を有する。これは、液晶表示素子としての
表示性能を向上させうる。
方式でインクを吹きつけてカラーフィルタを製造する際
に、凸部の上にインクが付着しにくく、かつ凹部でのイ
ンクの広がりに優れるため画素内での色抜けを生じにく
いという効果を有する。これは、液晶表示素子としての
表示性能を向上させうる。
【0062】さらに、この親インク処理をエッチング処
理で行うことにより、凸部の撥インク性をあまり損なう
ことなく、凹部の親インク化が容易にできるので、生産
性が良い。本発明は、本発明の効果を損しない範囲内
で、種々の応用が可能である。
理で行うことにより、凸部の撥インク性をあまり損なう
ことなく、凹部の親インク化が容易にできるので、生産
性が良い。本発明は、本発明の効果を損しない範囲内
で、種々の応用が可能である。
【図1】本発明のカラーフィルタの模式的な断面図。
【図2】従来例のインク吹きつけ時の状況を示す模式的
な断面図。
な断面図。
【図3】本発明のカラーフィルタを用いた液晶表示素子
の模式的な断面図。
の模式的な断面図。
Claims (6)
- 【請求項1】基材上に凸部を形成し、その凸部により区
切られた凹部にインクジェット方式によってインクを吹
きつけて凹部にインクを堆積させて着色層を形成するカ
ラーフィルタの製造方法において、以下の工程を含むこ
とを特徴とするカラーフィルターの製造方法。 (1)ガラス基材上に凸部及びそれにより区切られた凹
部を形成する工程、 (2)少なくとも凸部に撥インク処理を施す工程、 (3)エッチング処理により、凸部以外の撥インク性を
取り除く工程。 - 【請求項2】エッチング処理により、凹部の水の接触角
が20°以下となるようにされる請求項1記載のカラー
フィルタの製造方法。 - 【請求項3】凸部が、ブラックマスクと兼用されている
ことを特徴とする請求項1又は2記載のカラーフィルタ
の製造方法。 - 【請求項4】凸部が樹脂を主成分とした材料からなり、
エッチング処理にフッ酸を含む処理液を用いることを特
徴とする請求項1又は2又は3記載のカラーフィルタの
製造方法。 - 【請求項5】凸部の表面が、R−Si(−X)(−Y)
−Z(R−はフッ素原子を含む炭化水素基を表し、X
−、Y−、Z−はそれぞれ独立して水酸基、メチル基、
炭素数が1〜3のアルコキシ基、塩素原子、イソシアネ
ート基を示す)で表される化合物を含む処理剤によって
撥インク処理を施されていることを特徴とする請求項1
〜4のいずれか記載のカラーフィルタの製造方法。 - 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法
により形成されたカラーフィルタを用いた液晶表示素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3840496A JPH09230123A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | カラーフィルタの製造方法とそれを用いた液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3840496A JPH09230123A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | カラーフィルタの製造方法とそれを用いた液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09230123A true JPH09230123A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12524369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3840496A Pending JPH09230123A (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | カラーフィルタの製造方法とそれを用いた液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09230123A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000075123A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Konica Corp | インクジェット方式によるカラーフィルターの作製方法及びカラーフィルター |
| US7404982B2 (en) | 2004-11-30 | 2008-07-29 | Seiko Epson Corporation | Color filter forming method |
-
1996
- 1996-02-26 JP JP3840496A patent/JPH09230123A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000075123A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Konica Corp | インクジェット方式によるカラーフィルターの作製方法及びカラーフィルター |
| US7404982B2 (en) | 2004-11-30 | 2008-07-29 | Seiko Epson Corporation | Color filter forming method |
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