JPH11202124A - カラーフィルター基板の製造方法、この製造方法で製造されたカラーフィルター基板及びこの基板を用いた液晶素子 - Google Patents
カラーフィルター基板の製造方法、この製造方法で製造されたカラーフィルター基板及びこの基板を用いた液晶素子Info
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- JPH11202124A JPH11202124A JP29657798A JP29657798A JPH11202124A JP H11202124 A JPH11202124 A JP H11202124A JP 29657798 A JP29657798 A JP 29657798A JP 29657798 A JP29657798 A JP 29657798A JP H11202124 A JPH11202124 A JP H11202124A
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Abstract
工程で歩留良く製造する製造方法を提供することにあ
る。さらには、この製造方法により製造された濃度ムラ
のないカラーフィルタ基板、およびこのカラーフィルタ
ー基板を用い、カラー表示特性に優れた液晶素子を提供
する。 【解決手段】 基板上に隔壁を形成する工程と、前記隔
壁と隔壁の間の領域に表面張力20−60dyne/c
mのインクを付与する工程と、前記インクを硬化してカ
ラーフィルターとする工程とを有し、一つの前記領域に
付与する前記インクの体積が、一つの前記領域の容積の
3倍以上10倍以下であることを特徴とする。本発明の
液晶素子は、一対の基板間に液晶を挾持してなるもの
で、前記基板の一方に上記製造方法で製造されたカラー
フィルター基板を用いたものである。
Description
ーソナルコンピュータ等に使用されているカラーフィル
ター基板の製造方法、この製造方法で製造されたカラー
フィルター基板及びこの基板を用いた液晶素子に関する
ものである。
特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、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のコストダウンに対する要求が高ま
っている。
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、いまだ全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。
は、先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のカラーフィルタを形成する。
先ず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工程により所望の形
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のカラーフィルタを形成する。
法は、先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
ラーフィルタを形成し、最後に焼成するものである。
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
成し、カラーフィルタとするものである。
ルタ上に保護膜を形成するのが一般的である。
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が低下するという問題も
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。
方式によるカラーフィルタの製造方法として、特開昭5
9−75205号公報、特開昭63−235901号公
報、特開平1−217302号公報等の提案があるが、
いまだ不十分である。
する方法では、該インク受容層の耐熱性、耐溶剤性が低
いために、ITO形成工程、配向膜形成工程においてプ
ロセス的な制約を受けることから、信頼性の高い液晶素
子を構成することが困難となる。このような問題を解決
する方法として、基板上に直接硬化性インクを付与して
カラーフィルタを形成する方法が提案されている。図3
にこの方法の工程を断面模式図で示す。図中、1は透明
基板、2は各カラーフィルタ間の隔壁、3はインクジェ
ット記録装置、4は硬化性インク、5はカラーフィル
タ、6は保護膜である。
性を有する隔壁2を形成し、該隔壁2で囲まれた領域内
に、硬化性インク4をインクジェット記録装置3より付
与し(図3(a))、光照射又は熱処理等により硬化性
インク4を硬化させてカラーフィルタ5を形成し(図3
(c))、さらに必要に応じて保護膜6を形成する(図
3(d))。
た領域内全域に欠損なく硬化性インクを配することが必
要である。通常、硬化前のインク4は図3(b)に示す
ように、表面張力により曲面を形成して上記領域内に保
持される。その後のインク乾燥工程において、インクの
溶剤が蒸発し、インク中に含まれる色材、樹脂、添加物
等の固形分のみが残留し、硬化処理によって着色硬化組
成物、即ちカラーフィルタが形成される。当該乾燥工程
においては、溶剤の蒸発に伴ってインク表面の曲率が変
化し、最終的な曲率によって個々のカラーフィルタの表
面形状が決定される。従って、上記最終的な曲率が大き
い場合には、カラーフィルタ内に大きな膜厚差を生じる
こともある。カラーフィルタの膜厚ムラはそのままカラ
ーフィルタの濃度ムラとなり、表示特性に影響するた
め、上記膜厚差は極力抑えることが要求される。
ィルタ基板を簡素な工程で歩留良く製造する製造方法を
提供することにある。
濃度ムラのないカラーフィルタ基板、およびこのカラー
フィルター基板を用い、カラー表示特性に優れた液晶素
子を提供することを目的とする。
ー基板の製造方法は、基板上に隔壁を形成する工程と、
前記隔壁と隔壁の間の領域に表面張力20〜60dyn
e/cmのインクを付与する工程と、前記インクを硬化
してカラーフィルターとする工程とを有し、一つの前記
領域に付与する前記インクの体積が、一つの前記領域の
容積の3倍以上10倍以下であることを特徴とする。
に液晶を挾持してなるもので、前記基板の一方に上記製
造方法で製造されたカラーフィルター基板を用いたもの
である。
板の製造方法の一実施形態の工程を断面模式図により示
す。図中の符号は先に説明した図3の部材と同じであ
る。
ては、一般にガラス基板が用いられるが、カラーフィル
タ基板としての透明性、機械的強度等の必要特性を満足
するものであれば他の素材も用いることができる。
有する隔壁2を形成し、インクジェット記録装置3によ
り硬化性インク4を付与する工程を示したものである。
本発明において、隔壁2は硬化性インク4を受ける凹部
を形成し、且つ隣接するカラーフィルタ間で異なる色の
インクの混色を防止するために設けられる部材である。
隔壁2は例えば感光性レジストをパターニングして容易
に形成することができるが、該隔壁をブラックマトリク
スやブラックストライプで兼用することもでき、その場
合には黒色レジストをパターニングすれば良い。
直接形成しても良いが、必要に応じて他の機能を有する
層を形成した基板、例えばTFTアレイを作製したアク
ティブマトリクス基板上に形成しても良い。いずれの場
合にも、硬化性インクの拡散性を高めるために、カラー
フィルタ形成面表面に何らかの表面処理を施しても良
い。
照射又は熱処理、或いはこれらの併用によって硬化する
インクであり、このインクで形成されたカラーフィルタ
ーの膜厚差を0.2μm以内に抑えるため、その表面張
力は、20〜60dyne/cm、更には40〜60d
yne/cm、特に50dyne/cm〜60dyne
/cmである。本発明において、表面張力は垂直板法
(wilhelmy法)により測定した値である。
範囲内で、液状インク、ソリッドインク共に使用可能で
あり、また、顔料系、染料系のいずれも用いることがで
きる。インク4中には、光照射又は熱処理、或いはこれ
らの併用によって硬化する樹脂成分、色材、有機溶剤及
び水を含有する。
いることができる。染料としては、例えばC.I.Ac
id Red 118、C.I.Acid Red 2
54、C.I.Acid Green 25、C.I.
Acid Blue 113、C.I.Acid Bl
ue 185、C.I.Acid Blue 7が、ま
た顔料としては、例えばC.I.Pigment Re
d 177、C.I.Pigment Red 5、
C.I.Pigment Red 12、C.I.Pi
gment Green 36、C.I.Pigmen
t Blue 209、C.I.Pigment Bl
ue 16、などが好適に用いられる。色材の含有量
は、インクに対して0.1〜15重量%が好ましい。
用いることができ、具体的には、アクリル系樹脂、エポ
キシ系樹脂、メラミン樹脂等が好適に用いられる。これ
ら樹脂成分の含有量は、表面張力を前記範囲とするた
め、0.1〜15重量%、更には5〜10重量%が好ま
しい。
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、tert−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、1、2、6−ヘキサントリオール、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2〜6個の炭素原子を含む
アルキレングリコール類;グリセリン;エチレングリコ
ールモノメチル(またはエチル)エーテル、ジエチレン
グリコールメチル(またはエチル)エーテル、トリエチ
レングリコールモノメチル(またはエチル)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、1、3−ジメチ
ル−2−イミダゾリジノン等が挙げられる。
は、インクの初期吐出性能、継続吐出安定性等から鑑み
ると5〜50重量%が好ましい。
は、隔壁2で囲まれた領域の容積の3倍以上10倍以
下、好ましくは8倍以下であり、8倍以下の場合にはカ
ラーフィルタの面内膜厚差を0.1μm以内に抑えるこ
とができる。硬化性インク4の付与量が該当領域の容積
の10倍よりも多い場合、カラーフィルタの面内膜厚差
が0.2μm超えて大きくなり、濃度ムラを発生するた
め好ましくない。また3倍未満の場合には、所定量の膜
厚が得られないため好ましくない。
た後(図1(b))、必要に応じて乾燥処理を行ない、
光照射又は熱処理、或いはこれらの併用によってインク
を硬化し、カラーフィルタ5を形成する(図1
(c))。
6を形成する(図1(d))。保護膜6としては、光照
射又は熱処理、或いはこれらの併用により硬化可能な樹
脂材料、或いは蒸着又はスパッタによって形成される無
機膜等を用いることができ、カラーフィルタ基板とした
場合の透明性、その後のプロセス、例えば液晶素子を構
成する場合であれば、ITO膜形成プロセス、配向膜形
成プロセス等に耐え得るものであれば使用可能である。
フィルタ基板を用いて構成した液晶素子の一実施形態の
断面模式図を示す。図中、8は共通電極、9は配向膜、
11は対向基板、12は画素電極、13は配向膜、14
は液晶化合物である。
トリクス型のカラー液晶素子であり、カラーフィルタ5
を形成した基板と対向基板11とを合わせこみ、該基板
の間隙(2〜5μm程度)に液晶化合物14を封入する
ことにより形成される。対向基板11にはTFT(図示
しない)と画素電極12がマトリクス状に形成され、他
方の基板1には画素電極12に対向する位置にカラーフ
ィルタ5が形成され、その上に透明な共通電極8が形成
されている。さらに、両基板の面内には配向膜9、13
がそれぞれ形成されており、これをラビング処理するこ
とにより液晶分子を一定方向に配列させることができ
る。
偏光板が接着され、蛍光灯と散乱板を組み合わせたバッ
クライトからの光の透過率を変化させる光シャッターと
して機能させることにより表示を行なう。
明した部材以外の部材については、従来の素材及び形成
方法をそのまま適用することができる。
S171B,富士ハント社製)を用い、フォトリソグラ
フィにより、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成
した。このブラックマトリクスの1つの開口部のサイズ
は70μm×220μm、膜厚は1μmとした。従っ
て、硬化性インクを付与する領域の容積は15400μ
m3 である。従って、この容積の8倍は123000μ
m3 、10倍は154000μm3である。
ンクジェット記録装置を用い、1つの開口部に付与する
インク量を12000μm3 (120pl)となるよう
な条件でインクを付与した。硬化性インクとしては、染
料、水溶性有機溶剤、水、N−メチロールアクリルアミ
ドとメタクリル酸メチルの2元共重合体からなる樹脂組
成物、表面張力調整用界面活性剤を用い、樹脂濃度が5
重量%、染料成分が5重量%、表面張力が60dyne
/cmとなるように調整した。
Red 158を用いた。Green染料としては、
C.I.Direct Blue(DBL)86をC.
I.Acid Yellow(AY)23で調色したも
のを用いた。Blue染料としては、DBL86をC.
I.Acid Red(AR)289を調色したものを
用いた。
ールを20重量%用い、更にチオジグリコールを適量添
加して、いずれのインクも表面張力が60dyne/c
mとなるように調整した。表面張力の測定は、いずれの
実施例でも自動表面張力計CBVP−Z型(協和界面科
学株式会社製)を用いた。
クの吐出は、いずれの色のインクも良好であった。上記
硬化性インクを付与した後、200℃、1時間の熱処理
により該インクを硬化させた。
基板の表面形状を、表面粗さ測定機(商品名:P10,
テンコール社製)により測定したところ、カラーフィル
タの膜厚は平均0.6μm、膜厚ムラは0.1μm以下
であった。また、混色、濃度ムラ等の問題は観察されな
かった。
の形成、ITO(電極)の形成、配向膜の形成、液晶材
料の封入等一連の作業を行ない、カラー表示の液晶素子
を作製した。この液晶素子を−20℃〜60℃の温度範
囲にて連続1000時間駆動したところ、表示上の問題
は生じなかった。
して、N−メチロールアクリルアミドとメタクリル酸メ
チルとヒドロキシエチルメタクリレートの3元共重合体
からなるものを用いた以外は実施例1と全く同様にして
カラーフィルタ基板を作製した。含有するチオジグリコ
ールの量を調整して表面張力を60dyne/cmとし
た。
る硬化性インクの吐出性は良好であった。また、実施例
1と同様に本実施例のカラーフィルタ基板の表面形状を
測定したところ、カラーフィルタの膜厚は平均0.6μ
m、膜厚ムラは0.1μm以下であった。また、混色、
濃度ムラ等の問題は観察されなかった。
施例1と同様に液晶素子を作製して−20℃〜60℃の
温度範囲にて連続1000時間駆動したところ、表示上
の問題は生じなかった。
いて、チオジグリコールの添加量をかえて、いずれの硬
化性インクの表面張力も50dyne/cmとなるよう
に調整し、その外は実施例1と全く同様にしてカラーフ
ィルタ基板を作製した。
る硬化性インクの吐出性は良好であった。また、実施例
1と同様に本実施例のカラーフィルタ基板の表面形状を
測定したところ、カラーフィルタの膜厚は平均0.6μ
m、膜厚ムラは0.1μm以下であった。また、混色、
濃度ムラ等の問題は観察されなかった。
施例1と同様に液晶素子を作製して−20℃〜60℃の
温度範囲にて連続1000時間駆動したところ、表示上
の問題は生じなかった。
度をいずれの色のインクについても7重量%とし、染料
成分を3重量%とした以外は実施例1と全く同様にして
カラーフィルタ基板を作製した。このとき、インクの表
面張力はいずれも50dyne/cmであった。
る硬化性インクの吐出性は良好であった。また、実施例
1と同様に本実施例のカラーフィルタ基板の表面形状を
測定したところ、カラーフィルタの膜厚は平均0.8μ
m、膜厚ムラは0.2μm以下であった。また、混色、
濃度ムラ等の問題は観察されなかった。
施例1と同様に液晶素子を作製して−20℃〜60℃の
温度範囲にて連続1000時間駆動したところ、表示上
の問題は生じなかった。
0000μm3 とする以外は実施例1と全く同様にして
カラーフィルタ基板を作製した。
タ基板の表面形状を測定したところ、カラーフィルタの
膜厚は平均0.6μm、膜厚ムラは0.19μm以下で
あった。また、混色、濃度ムラ等の問題は観察されなか
った。
施例1と同様に液晶素子を作製して−20℃〜60℃の
温度範囲にて連続1000時間駆動したところ、表示上
の問題は生じなかった。
PR−800)を膜厚1μmとなるようにガラス基板上
に成膜し、フォトリソグラフィによりパターニングして
隔壁を形成する以外は実施例1と全く同様にしてカラー
フィルタ基板を作製した。
タ基板の表面形状を測定したところ、カラーフィルタの
膜厚は平均0.6μm、膜厚ムラは0.1μm以下であ
った。また、混色、濃度ムラ等の問題は観察されなかっ
た。
としてはTFTアレイ上に樹脂製のブラックマトリクス
を形成した基板を用い、ITOの形成、配向膜の形成、
液晶材料の封入等一連の作業を行ない、カラー表示の液
晶素子を作製した。この液晶素子を−20℃〜60℃の
温度範囲にて連続1000時間駆動したところ、表示上
の問題は生じなかった。
板上に、黒色レジスト(商品名:CK−S171B,富
士ハント社製)を用いてフォトリソグラフィによりブラ
ックマトリクスを形成し隔壁とする以外は実施例1と全
く同様にしてカラーフィルタ基板を作製した。
タ基板の表面形状を測定したところ、カラーフィルタの
膜厚は平均0.6μm、膜厚ムラは0.1μm以下であ
った。また、混色、濃度ムラ等の問題は観察されなかっ
た。
としては透明ガラス基板を用い、ITOの形成、配向膜
の形成、液晶材料の封入等一連の作業を行ない、カラー
表示の液晶素子を作製した。この液晶素子を−20℃〜
60℃の温度範囲にて連続1000時間駆動したとこ
ろ、表示上の問題は生じなかった。
0000μm3 (190pl)とする以外は実施例1と
同様にしてカラーフィルタ基板を作製した。該カラーフ
ィルタ基板の表面形状を実施例1と同様に測定したとこ
ろ、カラーフィルタの膜厚は平均1.0μm、膜厚ムラ
は0.3〜0.45μmであった。
5dyne/cmとした以外は実施例1と同様にしてカ
ラーフィルタ基板を作製した。該カラーフィルタ基板の
表面形状を実施例1と同様に測定したところ、カラーフ
ィルタの膜厚は平均1.0μm、膜厚ムラは0.25μ
mであった。
濃度ムラがないカラーフィルタ基板を簡素な工程で歩留
良く提供することができ、該カラーフィルタ基板を用い
ることにより、カラー表示特性に優れ、信頼性の高い液
晶素子を安価に提供することができる。
施形態の工程を示す断面模式図である。
ある。
示す断面模式図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 基板上に隔壁を形成する工程と、前記隔
壁と隔壁の間の領域に表面張力20〜60dyne/c
mのインクを付与する工程と、前記インクを硬化してカ
ラーフィルターとする工程とを有し、一つの前記領域に
付与する前記インクの体積が、一つの前記領域の容積の
3倍以上10倍以下であることを特徴とするカラーフィ
ルター基板の製造方法。 - 【請求項2】 前記表面張力が、40〜60dyne/
cmである請求項1のカラーフィルター基板の製造方
法。 - 【請求項3】 前記表面張力が、50〜60dyne/
cmである請求項1のカラーフィルター基板の製造方
法。 - 【請求項4】 前記インク中に含まれる樹脂成分が、前
記インクに対し0.1〜15重量%である請求項1記載
のカラーフィルター基板の製造方法。 - 【請求項5】 前記インク中に含まれる樹脂成分が、前
記インクに対し5〜15重量%である請求項1記載のカ
ラーフィルター基板の製造方法。 - 【請求項6】 一つの前記領域に付与する前記インクの
体積が、一つの前記領域の容積の3倍以上8倍以下であ
る請求項1記載のカラーフィルター基板の製造方法。 - 【請求項7】 前記基板がTFTアレイを有するアクテ
ィブマトリクス基板であり、上記隔壁が黒色レジストを
パターニングしてなるブラックマトリクスである請求項
1記載のカラーフィルタ基板の製造方法。 - 【請求項8】 請求項1〜7いずれかに記載の製造方法
により製造されたことを特徴とするカラーフィルタ基
板。 - 【請求項9】 一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶
素子であって、一方の基板が請求項8に記載のカラーフ
ィルタ基板を用いてなることを特徴とする液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29657798A JP3880219B2 (ja) | 1997-10-24 | 1998-10-19 | カラーフィルター基板の製造方法及び液晶素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29186497 | 1997-10-24 | ||
| JP9-291864 | 1997-10-24 | ||
| JP29657798A JP3880219B2 (ja) | 1997-10-24 | 1998-10-19 | カラーフィルター基板の製造方法及び液晶素子の製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006039694A Division JP4273125B2 (ja) | 1997-10-24 | 2006-02-16 | カラーフィルター基板の製造方法及び液晶素子の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11202124A true JPH11202124A (ja) | 1999-07-30 |
| JPH11202124A5 JPH11202124A5 (ja) | 2006-01-19 |
| JP3880219B2 JP3880219B2 (ja) | 2007-02-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29657798A Expired - Fee Related JP3880219B2 (ja) | 1997-10-24 | 1998-10-19 | カラーフィルター基板の製造方法及び液晶素子の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3880219B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100308855B1 (ko) * | 1999-07-21 | 2001-11-01 | 구본준, 론 위라하디락사 | 콜레스테릭 액정 칼라필터 기판 |
| US7014521B1 (en) | 1999-08-05 | 2006-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Display panel having a color filter and a protective layer of heat melted material and method of manufacturing the display panel |
-
1998
- 1998-10-19 JP JP29657798A patent/JP3880219B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100308855B1 (ko) * | 1999-07-21 | 2001-11-01 | 구본준, 론 위라하디락사 | 콜레스테릭 액정 칼라필터 기판 |
| US7014521B1 (en) | 1999-08-05 | 2006-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Display panel having a color filter and a protective layer of heat melted material and method of manufacturing the display panel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3880219B2 (ja) | 2007-02-14 |
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