JP2001272518A - カラーフィルタとその製造方法、該カラーフィルタを用いた液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット方式を用いたカラーフィルタ
の製造方法において、着色層と同時に遮光層を形成し、
コストダウンを図る。 【解決手段】 感光性樹脂組成物からなるインク受容層
２をパターン露光して、インク受容の低い非着色部４を
形成した後、被着色部５にインク８を付与する同時に、
隣接する被着色部５間に位置した混色領域６にもインク
８を付与して、２色のインクで混色領域６を着色し、遮
光部１０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビやパ
ーソナルコンピュータのディスプレイに用いられるカラ
ー表示の液晶素子を構成するカラーフィルタとその製造
方法、及び該カラーフィルタを用いた液晶素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用パーソナルコンピュータの
急速な発達に伴い、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。同時に、装
置のコストダウンも要求されるようになり、特に、比較
的コスト比率の高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。

【０００３】カラーフィルタの製造方法として最も多く
用いられている第１の方法が、顔料分散法である。この
方法は、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。この工程を３回繰り返すことにより、Ｒ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層を得る。

【０００４】第２の方法は染色法である。この方法は、
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
層を形成し、フォトリソグラフィ工程により所定の形状
にパターニングし、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。この工程を３回繰り返す
ことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層を得る。

【０００５】第３の方法として電着法がある。この方法
は、先ず基板上に透明基板をパターニングする。次に、
顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬し、第
１の色を電着する。この工程を３回繰り返して、Ｒ、
Ｇ、Ｂの３色の着色層を形成し、最後に焼成する。

【０００６】第４の方法として、印刷法がある。この方
法は、熱硬化性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、３色の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。

【０００７】従来の製造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
程数が多いほど歩留まりが低下するという問題を有して
いる。更に、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、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクスタイプ（い
わゆるＴＦＴタイプ）の液晶素子への適用は困難であ
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。

【０００８】上記従来の製造方法の問題点を補うべく、
インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法
が、特開昭５９−７５２０５号公報、特開昭６３−２３
５９０１号公報、特開平１−２１７３２０号公報、特開
平４−１２３００５号公報等に提案されている。これら
の方法は、前記従来の方法とは異なり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各
色のインクを透明基板上の所定の位置にインクジェット
ヘッドより付与し、インクを当該基板上で乾燥させて着
色層を形成する方法である。この方法によれば、Ｒ、
Ｇ、Ｂの各色の着色層の形成を一工程で行うことがで
き、更に、インクの使用量にも無駄が生じないため、大
幅な生産性の向上、コストダウンを図ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
ジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法におい
ても、例えば、ＴＦＴタイプの液晶素子を構成した際
の、ＴＦＴや配線を遮光するための遮光層を別途形成す
る必要があり、さらなるコストダウンの傷害となってい
た。

【００１０】本発明の課題は、インクジェット方式を用
いたカラーフィルタの製造方法において、上記遮光層を
も同時に形成し、該カラーフィルタを用いて、さらに安
価に液晶素子を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板上に
複数の着色部をインクジェット方式により形成するカラ
ーフィルタの製造方法であって、隣接した２色以上のイ
ンクを混色させることにより、遮光部を形成することを
特徴とするカラーフィルタの製造方法である。

【００１２】本発明においては、透明基板上にインク受
容層を形成し、各色のインクをインクジェット方式によ
り所定の被着色部に付与することにより着色して着色部
を形成すると同時に、隣接する被着色部間の少なくとも
一部の領域において２色以上のインクを混色させること
によって、当該領域に遮光部を形成することを好ましい
態様として含むものである。

【００１３】また、本発明においては、混色させる領域
を、該領域に隣接する２つの被着色部にそれぞれ付与す
るインク２色で着色すること、特に、インク受容層を感
光性樹脂組成物を用いて形成し、パターン露光すること
により、インク吸収性を変化させ、インク受容能を有す
る被着色部及び上記インクを混色させる混色領域と、該
被着色部及び混色領域よりもインク受容能が低く、各被
着色部及び混色領域間に位置する非着色部とを形成し、
各被着色部に所定の色のインクをインクジェット方式に
より付与する際に、当該被着色部に隣接する混色領域に
もインクを付与すること、を好ましい態様として含むも
のである。

【００１４】さらに、本発明の第二は、透明基板上に複
数の着色部を有し、各着色部間の少なくとも一部に、２
色以上のインクによって着色された遮光部を有すること
を特徴とするカラーフィルタであり、第三は、一対の基
板間に液晶を狭持してなり、一方の基板が上記本発明の
カラーフィルタ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。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のカラーフィルタの製造方
法においては、従来着色層とは別途に形成していた遮光
層を、着色層内に遮光部として同時に形成することに特
徴を有する。即ち、インクジェット方式により所定の着
色パターンに従って、所定の被着色部にインクを付与す
る際に、遮光部となる領域に２色以上のインクを付与し
て混色させ、遮光部を形成する方法である。

【００１６】本発明においては、遮光部となる領域、即
ち混色領域は、隣接する被着色部間の少なくとも一部、
例えば、液晶素子を構成した際にＴＦＴに対応する領域
に形成する。また、好ましくは、感光性樹脂組成物を用
いてインク受容層を形成し、パターン露光によって、各
被着色部と混色領域間に非着色部を形成し、混色領域以
外での混色を防止する。具体的には、インク受容層を感
光性樹脂組成物を用いて形成し、パターン露光すること
により、インク吸収性を変化させ、インク受容能を有す
る被着色部及び上記インクを混色させる混色領域と、該
被着色部及び混色領域よりもインク受容能が低く、各被
着色部及び混色領域間に位置する非着色部とを形成し、
各被着色部に所定の色のインクをインクジェット方式に
より付与する際に、当該被着色部に隣接する混色領域に
もインクを付与する。以下に、当該方法の一例を実施形
態として挙げて、本願発明を詳細に説明する。

【００１７】図１は、本願発明のカラーフィルタの製造
方法の一実施形態の工程を示す図であり、図中、１は透
明基板、２はインク受容層、３はフォトマスク、４は非
着色部、５は被着色部、６は混色領域、７はインクジェ
ットヘッド、８はインク、９は着色部、１０は遮光部で
ある。以下に各工程を説明する。尚、図１の（ａ）〜
（ｄ）は下記工程（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ対応する断
面模式図である。

【００１８】工程（ａ） 透明基板１上に感光性樹脂組成物からなるインク受容層
２を形成する。透明基板１としては、一般にガラスが用
いられるが、カラーフィルタの透明性を損なわず、強度
等必要な特性を備えたものであれば、プラスチック等も
用いることができる。

【００１９】インク受容層２は、着色して着色部９及び
遮光部１０を形成するための着色媒体であり、本発明に
おいてその素材は限定されるものではないが、本実施形
態では、光照射或いは光照射と熱処理によってインク受
容能が変化する感光性樹脂組成物で形成し、次工程にお
いてパターン露光して混色防止のための非着色部４を形
成する。感光性としては、ネガ型、ポジ型のいずれでも
良く、具体的には、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、
シリコーン樹脂、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などのセルロース誘導体或いはその
変性物、アミド系樹脂、フェノール系樹脂、ポリスチレ
ン系樹脂などが必要に応じて光開始剤（架橋剤）と併せ
て用いられる。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り、さらには、これ
らの光開始剤を混合して、或いは他の増感剤と組み合わ
せて使用することができる。さらに、オニウム塩などの
光酸発生剤を架橋剤として使用することも可能である。
本実施形態は、光照射によりインク受容能を消失（或い
は低減）する、ネガ型の樹脂組成物を用いた例を示す。

【００２０】上記感光性樹脂組成物は、スピンコート、
ロールコート、バーコート、スプレーコート、ディップ
コート等の方法により透明基板１上に塗布し、必要に応
じてプリベークしてインク受容層２とする。インク受容
層２の厚さは、通常０．３〜３．０μｍ程度である。

【００２１】工程（ｂ） フォトマスク３を用いて、インク受容層２をパターン露
光し、露光部分のインク受容能を消失（或いは低減）せ
しめて非着色部４を形成する。混色防止効果を高める上
で、非着色部４が撥インク性を発現するような成分をイ
ンク受容層２に付与しておくことも好ましく適用され
る。

【００２２】当該工程において露光されなかった領域は
被着色部５及び混色領域６となる。図２に、当該工程後
のインク受容層の平面模式図を示す。図１は、図２のＡ
−Ａ’断面に相当する。

【００２３】尚、露光によりインク受容能が発現（或い
は増加）するポジ型の樹脂組成物を用いた場合には、逆
のパターンで露光すればよい。

【００２４】工程（ｃ） インクジェットヘッド７より、所定の着色パターンに沿
って、所定の色のインク８を被着色部５に吐出し、着色
する。この様子を図３に示す。本実施形態においては、
被着色部５に付与されたインク８が非着色部４を超えて
隣接する混色領域６に達するように、インク滴の大きさ
や量を適宜設定する。これにより、着色工程が終了した
時点で、混色領域６には隣接する２つの被着色部に付与
された２色のインクが付与されて混色する。

【００２５】具体的には、Ｒのインクを付与した被着色
部とＧのインクを付与した被着色部との間に位置する混
色領域には、ＲとＧの両インクが付与され、同様に、Ｇ
とＢの被着色部間に位置する混色領域には、ＧとＢの両
インクが付与され、ＢとＲの被着色部間に位置する混色
領域には、ＢとＲの両インクが付与され、それぞれ混色
する。

【００２６】本発明において用いられるインクジェット
方式としては、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、或いは、
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
あり、着色面積及び着色パターンは任意に設定すること
ができる。

【００２７】また、本発明においてインク受容層２の着
色に用いられるインク８は、染料或いは顔料等着色剤を
含有し、吐出時に液状であるものであれば、いずれでも
好ましく用いられる。またインクジェット方式ではイン
ク自体を３０℃〜７０℃の範囲内で温度調整を行ってイ
ンクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するも
のが一般的であるから、、室温やそれ以下で固化するイ
ンクであっても用いることができる。

【００２８】工程（ｄ） 熱処理或いは光照射等必要な処理を施してインク受容層
全体を硬化させ、非着色部４と着色部９、遮光部１０か
らなる着色層を形成し、本発明のカラーフィルタを得
る。図４は、当該着色層の平面模式図である。

【００２９】さらに、必要に応じて着色層上に保護層
（不図示）を形成してもよい。保護層は光硬化型、熱硬
化型、或いは熱・光併用硬化型の樹脂組成物層、或いは
蒸着、スパッタ等によって形成された無機膜等を用いる
ことができる。いずれの場合もカラーフィルタとしての
透明性を有し、その後のＩＴＯ形成工程、配向膜形成工
程等に耐えるものであれば使用することができる。

【００３０】また、図４に示される遮光部１０を、さら
に、隣接する着色部９間にライン状に延長させた構成例
の場合の、図２〜図４に対応する図を図５〜図７に示
す。図６において、インク８を付与した状態では混色領
域６のライン状のエリアにはインク８が達していない
が、幅広のエリアに付与されたインク８が広がって、当
該ライン状エリアも十分に着色され、遮光部１０を形成
することができる。

【００３１】また、好ましくは、図９に示すように、幅
広のエリアに隣接する被着色部５には、吐出量を増やし
てインク８’を付与する。これにより、該吐出量の多い
インク８’が幅広のエリアにおいてすみやかに混色を発
生し、徐々にライン状のエリアに広がってより容易に遮
光部１０を形成することができる。

【００３２】次に、図８に本発明の液晶素子の一実施形
態の断面模式図を示す。本実施形態は、図７に示される
着色層を備えたカラーフィルタを用いて、ＴＦＴ型カラ
ー液晶素子を構成した例である。図中、８０は保護層、
８１は対向基板、８２は共通電極、８３は画素電極、８
４ａ，８４ｂは配向膜、８５は液晶であり、図１、図８
と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。

【００３３】カラー液晶素子は、一般的にカラーフィル
タ側の基板１と対向基板８１とを合わせ込み、液晶８５
を封入することにより形成される。液晶素子の一方の基
板８１の内側に、ＴＦＴ（不図示）と画素電極８３がマ
トリクス状に形成されている。また、カラーフィルタ側
の基板８１の内側には、画素電極８３に対向する位置
に、Ｒ、Ｇ、Ｂが配列するように、カラーフィルタの着
色部９が形成され、その上に透明な共通電極８２が形成
される。さらに、両基板の面内には配向膜８４ａ，８４
ｂが形成されており、液晶分子を一定方向に配列させて
いる。これらの基板は、スペーサー（不図示）を介して
対向配置され、シール材（不図示）によって貼り合わさ
れ、その間隙に液晶８５が充填される。

【００３４】尚、本発明においてはカラーフィルタに遮
光部１０を形成しているため、カラーフィルタ側からの
ＴＦＴへの光の照射によるＴＦＴの誤動作や金属配線か
らの光の反射による表示特性への影響が防止される。

【００３５】上記液晶素子は、透過型の場合には、基板
８１及び画素電極８３を透明素材で形成し、それぞれの
基板の外側に偏光板を接着し、一般的に蛍光灯と散乱板
を組み合わせたバックライトを用い、液晶８５をバック
ライト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う。また、反射型の場合に
は、基板８１或いは画素電極８３を反射機能を備えた素
材で形成するか、或いは、基板８１上に反射層を設け、
透明基板１の外側に偏光板を設け、カラーフィルタ側か
ら入射した光を反射して表示を行う。

【００３６】また、本発明の液晶素子においては、本発
明のカラーフィルタを用いて構成されていれば、他の部
材については従来の技術をそのまま用いることができる
ことは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、カラーフィルタの着色工程において同時に遮光部を
作り込むため、従来別途形成していた遮光層が不要とな
り、大幅なコストダウンを図ることができる。しかも遮
光層との位置合わせも不要となるため、遮光層の形成工
程自体が不要となる上に、着色工程がより簡略化され
る。よって、本発明によれば、より安価にカラーフィル
タを製造することができ、より安価にカラー表示の液晶
素子を提供することが可能となる。

【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の一実施形
態の工程を示す断面模式図である。

【図２】図１のカラーフィルタの製造工程において、パ
ターン露光したインク受容層の平面模式図である。

【図３】図１のカラーフィルタの製造工程において、イ
ンク受容層にインクを付与した様子を示す平面模式図で
ある。

【図４】図１のカラーフィルタの製造方法によって製造
されたカラーフィルタの着色層の平面模式図である。

【図５】図１とは異なるパターンの遮光部を備えたカラ
ーフィルタの製造工程において、パターン露光したイン
ク受容層の平面模式図である。

【図６】図５のインク受容層にインクを付与した様子を
示す平面模式図である。

【図７】図１とは異なるパターンの遮光部を備えたカラ
ーフィルタの着色部の平面模式図である。

【図８】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図で
ある。

【図９】図５のインク受容層にインク量を変えて付与し
た様子を示す平面模式図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ インク受容層 ３ フォトマスク ４ 非着色部 ５ 被着色部 ６ 混色領域 ７ インクジェットヘッド ８、８’ インク ９ 着色部 １０ 遮光部 ８０ 保護層 ８１ 対向基板 ８２ 共通電極 ８３ 画素電極 ８４ａ，８４ｂ 配向膜 ８５ 液晶

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に複数の着色部をインクジェ
   ット方式により形成するカラーフィルタの製造方法であ
   って、隣接した２色以上のインクを混色させることによ
   り、遮光部を形成す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】 透明基板上にインク受容層を形成し、各
   色のインクをインクジェット方式により所定の被着色部
   に付与することにより着色して着色部を形成すると同時
   に、隣接する被着色部間の少なくとも一部の領域におい
   て２色以上のインクを混色させることによって、当該領
   域に遮光部を形成する請求項１に記載のカラーフィルタ
   の製造方法。
3. 【請求項３】 上記混色させる領域を、該領域に隣接す
   る２つの被着色部にそれぞれ付与するインク２色で着色
   する請求項２に記載のカラーフィルタの製造方法。
4. 【請求項４】 インク受容層を感光性樹脂組成物を用い
   て形成し、パターン露光することにより、インク吸収性
   を変化させ、インク受容能を有する被着色部及び上記イ
   ンクを混色させる混色領域と、該被着色部及び混色領域
   よりもインク受容能が低く、各被着色部及び混色領域間
   に位置する非着色部とを形成し、各被着色部に所定の色
   のインクをインクジェット方式により付与する際に、当
   該被着色部に隣接する混色領域にもインクを付与する請
   求項３に記載の液晶素子。
5. 【請求項５】 透明基板上に複数の着色部を有し、各着
   色部間の少なくとも一部に、２色以上のインクによって
   着色された遮光部を有することを特徴とするカラーフィ
   ルタ。
6. 【請求項６】 一対の基板間に液晶を狭持してなり、一
   方の基板が請求項５に記載のカラーフィルタを用いて構
   成されていることを特徴とする液晶素子。