JP2005173324A - Method of manufacturing color filter - Google Patents

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JP2005173324A JP2003414671A JP2003414671A JP2005173324A JP 2005173324 A JP2005173324 A JP 2005173324A JP 2003414671 A JP2003414671 A JP 2003414671A JP 2003414671 A JP2003414671 A JP 2003414671A JP 2005173324 A JP2005173324 A JP 2005173324A
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真哉 菅野
Teruhiko Kai
輝彦 甲斐
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隆一 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a color filter which prevents color mixture between adjacent pixels and forms pixels free from voids and unevenness of color within pixel areas surrounded with partitions when giving ink into the pixel areas. <P>SOLUTION: When curing ink is given to aperture parts of a black matrix 2 by an ink jet system and is hardened to form colored parts, the curing ink is given by the ink jet system after the surface of a transparent substrate 1 in the aperture parts of the black matrix and black matrix side walls are preliminarily made ink-philic. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電解放射型表示装置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイ、及び液晶表示装置などの表示装置用のカラーフィルタに関し、特にインクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法に関する。   The present invention relates to a color filter for a display device such as an electrolytic emission display device, a fluorescent display device, a plasma display, and a liquid crystal display device, and more particularly to a method for manufacturing a color filter using an inkjet method.

近年、主としてコストダウンを目的として、インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法が検討されている。   In recent years, a method for manufacturing a color filter using an ink jet method has been studied mainly for the purpose of cost reduction.

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として、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成し、インクジェット記録装置を用いて該ブラックマトリクスの開口部にインクを付与して着色画素を形成する方法が提案されている。さらに、この方法において、インクが所定の開口部に良好に充填されて隣接する着色画素間でインクが混じり合う混色が発生しないように、ブラックマトリクスの構成材料として、インクに濡れにくく、インクをはじきやすいものが検討されている。   As a method of manufacturing a color filter using an inkjet method, a method of forming a black matrix on a glass substrate and applying ink to the opening of the black matrix using an inkjet recording apparatus to form colored pixels has been proposed. Yes. Furthermore, in this method, as a constituent material of the black matrix, the ink is not easily wetted and repels the ink so that the ink is satisfactorily filled in the predetermined opening and the mixed color is not generated between the adjacent colored pixels. Easy things are being considered.

例えば、着色画素間における混色防止方法として、ブラックマトリクス上にブラックマトリクスとほぼ同じ大きさの撥インク性の大きなシリコーンゴムパターンを形成し、インクジェット法あるいは印刷法における混色を防止するという方法がある(特許文献1参照)。   For example, as a method for preventing color mixture between colored pixels, there is a method of forming a large ink-repellent silicone rubber pattern having the same size as the black matrix on the black matrix to prevent color mixture in the ink jet method or the printing method ( Patent Document 1).

しかしながら、上記の方法は隔壁を多層化するものであり、フォトリソグラフィ工程を複数回実施する必要があることから、プロセスの複雑化、コストアップ、ひいては歩留まり低下を招くという問題がある。   However, the above-described method multiplies the partition walls, and it is necessary to perform the photolithography process a plurality of times. Therefore, there is a problem that the process is complicated, the cost is increased, and the yield is lowered.

また、その他の方法として、インクに対して20°以上の接触角を有する材料を用いてブラックマトリクスを形成し、その開口部にインクを付与する方法が提案されている(特許文献2参照)。また、ブラックマトリクス材料として、水に対して40°以上の接触角を有する材料が提案されている(特許文献3参照)。   As another method, there has been proposed a method in which a black matrix is formed using a material having a contact angle of 20 ° or more with respect to ink, and ink is applied to the opening (see Patent Document 2). Further, as a black matrix material, a material having a contact angle of 40 ° or more with respect to water has been proposed (see Patent Document 3).

さらに、基板、インク、ブラックマトリクスの各材料の臨界表面張力を、基板面>インク>ブラックマトリクス面とし、ブラックマトリクス面<35dyne/cm、基板面≧35dyne/cm、インクは両者から5dyne/cm以上の差を有するように設定することが提案されている(特許文献4参照)。これらの例では、いずれもブラックマトリクスの材料として、撥インク性を持たせるために、フッ素化合物やケイ素化合物といった撥水剤を含ませる方法である。   Furthermore, the critical surface tension of each material of the substrate, ink, and black matrix is substrate surface> ink> black matrix surface, black matrix surface <35 dyne / cm, substrate surface ≧ 35 dyne / cm, and ink is 5 dyne / cm or more from both It has been proposed to set so as to have a difference (see Patent Document 4). In these examples, as a material for the black matrix, any of the methods includes a water repellent such as a fluorine compound or a silicon compound in order to provide ink repellency.

しかしながら、上記の方法のように、ブラックマトリクスに撥水剤であるフッ素化合物やケイ素化合物を含有させると、ブラックマトリクス形成工程の最終工程であるポストベーク(本硬化)の際に、ブラックマトリクス材料中の撥水剤が蒸発し、ブラックマトリクス開口部に露出したガラス基板表面に薄く付着する。また、撥水剤を用いていない場合であっても、ブラックマトリクス材料中の低分子の有機物が蒸発し、同様にガラス基板表面に付着する。いずれの場合もガラス基板表面が撥インク性を示すようになり、ブラックマトリクスの開口部にインクを付与した際に、ガラス基板表面とインクとの付着性が悪くなり、開口部内にインクが均一に拡がらず、白抜けや色ムラを発生する恐れがある。
特開平4−123005号公報 特開平7−35917号公報 特開平7−35915号公報 特開平6−347637号公報
However, if the black matrix contains a fluorine compound or silicon compound, which is a water repellent, as in the above method, the black matrix material is not treated during post-baking (main curing), which is the final step of the black matrix formation process. The water repellent agent evaporates and adheres thinly to the glass substrate surface exposed at the black matrix opening. Even when no water repellent is used, the low-molecular organic substance in the black matrix material evaporates and adheres to the glass substrate surface in the same manner. In either case, the glass substrate surface exhibits ink repellency, and when ink is applied to the openings of the black matrix, the adhesion between the glass substrate surface and the ink deteriorates, and the ink is uniformly distributed in the openings. There is a risk that white spots and color unevenness occur.
JP 4-123005 A JP 7-35917 A JP-A-7-35915 JP-A-6-347637

本発明は、インクジェット方式を利用して簡易なプロセスで安価に製造するカラーフィルタの製造方法において、隔壁で囲まれた画素領域内にインクを付与する際に、隣接する画素間での混色を防止し、且つ領域内での白抜け、色ムラのない画素を形成することのできるカラーフィルタの製造方法を提供することを課題とする。   The present invention prevents color mixing between adjacent pixels when applying ink to a pixel region surrounded by a partition wall in a method for manufacturing a color filter that is inexpensively manufactured by a simple process using an inkjet method. In addition, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a color filter capable of forming pixels without white spots and color unevenness in a region.

本発明は、透明基板上に樹脂製のブラックマトリクスと該ブラックマトリクスの開口部に形成された着色画素とを少なくとも有するカラーフィルタの製造方法において、上記ブラックマトリクスの開口部にインクジェット方式により硬化型インクを付与し、該硬化型インクを硬化させて着色画素を形成する際に、予め少なくとも上記ブラックマトリクスの開口部に被膜を形成し、開口部の透明基板表面とブラックマトリクス側壁を親インク性とした後、インクジェット方式により硬化型インクを付与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。   The present invention relates to a method for producing a color filter having at least a resin black matrix on a transparent substrate and colored pixels formed in the openings of the black matrix, wherein the curable ink is applied to the openings of the black matrix by an inkjet method. When the colored pixels are formed by curing the curable ink, a film is formed in advance on at least the opening of the black matrix, and the transparent substrate surface and the black matrix side wall of the opening are made ink-philic. Thereafter, a curable ink is applied by an ink jet method.

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記被膜が透明樹脂から成ることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。   The present invention also provides the method for producing a color filter according to the above invention, wherein the coating is made of a transparent resin.

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記透明樹脂を溶媒で希釈した塗液が、ブラックマトリクスに対して濡れ性が良く、且つ、固形分の含有量が塗液全重量100%に対し5重量%以下であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。   In the color filter manufacturing method according to the present invention, the coating liquid obtained by diluting the transparent resin with a solvent has good wettability with respect to the black matrix, and the solid content is the total weight of the coating liquid. The color filter manufacturing method is characterized by being 5% by weight or less with respect to 100%.

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記被膜がカップリング剤から成ることを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。   The present invention is also the color filter manufacturing method according to the above invention, wherein the coating film is made of a coupling agent.

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記ブラックマトリクスが、撥インク性を示すことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。   The present invention is also the color filter manufacturing method according to the above invention, wherein the black matrix exhibits ink repellency.

また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記透明樹脂、又はカップリング剤をインクジェット法によりブラックマトリクス開口部に付与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。   The present invention is also the color filter manufacturing method according to the invention, wherein the transparent resin or the coupling agent is applied to the black matrix opening by an ink jet method.

本発明によれば、ブラックマトリクス開口部、すなわち、ガラス基板表面とブラックマトリクス側壁を親インキ性の透明樹脂薄膜で覆うことにより、領域内でのインクの濡れ広がりが向上し、またインク膜厚が均一になり、白抜けのない、濃度バランスに優れた着色画素を有するカラーフィルタを提供することができる。   According to the present invention, by covering the black matrix opening, that is, the glass substrate surface and the black matrix side wall with an ink-philic transparent resin thin film, wetting and spreading of the ink in the region is improved, and the ink film thickness is increased. A color filter having colored pixels that are uniform, have no white spots, and have an excellent density balance can be provided.

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1は、本発明によるカラーフィルタの製造方法を説明する工程図である。図1(a)は、透明基板1にブラックマトリクス2が形成された状態を示したものである。まず、ブラックマトリクス2の開口部、すなわち、透明基板表面及びブラックマトリクス側面を覆う親インク性の被膜3を形成する(図1(b))。次いで、この被膜で覆われた開口部に対して、インクジェット法により赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の着色インク4を吐出し(図1(c))、インク乾燥、硬化を経てカラーフィルタを得る(図1(d))。   FIG. 1 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a color filter according to the present invention. FIG. 1A shows a state in which a black matrix 2 is formed on a transparent substrate 1. First, the ink-philic film 3 covering the opening of the black matrix 2, that is, the transparent substrate surface and the black matrix side surface is formed (FIG. 1B). Next, red (R), green (G), and blue (B) colored inks 4 are ejected to the openings covered with this film by the ink jet method (FIG. 1 (c)), and the ink is dried and cured. After that, a color filter is obtained (FIG. 1 (d)).

本発明に用いる透明基板1は一般にガラス基板が用いられるが、液晶表示装置等、最終的な用途に必要な特性、例えば、透明性、機械的強度等を満足し、後工程に耐えるものであればガラス基板に限定されるものではなく、たとえばPET、PES、PEN等のプラスチック基板なども用いることができる。   Although the glass substrate is generally used as the transparent substrate 1 used in the present invention, it should satisfy the characteristics required for the final use such as a liquid crystal display device, for example, transparency, mechanical strength, etc., and can withstand subsequent processes. For example, a plastic substrate such as PET, PES, and PEN can be used.

本発明におけるブラックマトリクス2は樹脂(光重合性モノマー、光重合開始剤含む)、黒色遮光材、分散剤、溶媒等を主成分とする黒色の感光性樹脂組成物を用い、フォトリソグラフィ法によりパターニングして形成する。また、ブラックマトリクス2の形成方法としては、フォトリソグラフィ法に限定されるものではなく、例えば、熱転写法等によっても形成することが可能である。   The black matrix 2 in the present invention uses a black photosensitive resin composition mainly composed of a resin (including a photopolymerizable monomer and a photopolymerization initiator), a black light shielding material, a dispersant, a solvent, and the like, and is patterned by a photolithography method. To form. Further, the method for forming the black matrix 2 is not limited to the photolithography method, and for example, it can be formed by a thermal transfer method or the like.

本発明におけるブラックマトリクス2の黒色遮光材としては、黒色顔料、黒色染料、無機材料などであり、有機顔料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、酸化チタン、鉄黒などを混合して用いられるものである。   The black light shielding material of the black matrix 2 in the present invention includes black pigments, black dyes, inorganic materials, etc., which are used by mixing organic pigments, carbon black, aniline black, graphite, titanium oxide, iron black and the like. is there.

また、本発明におけるブラックマトリクス2の分散剤としては、非イオン性界面活性剤では、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤では、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に有機顔料誘導体、ポリエステルなどが挙げられる。分散剤は単独で使用してもよく、また二種類以上を混合して使用してもよい。   In addition, as the dispersant for the black matrix 2 in the present invention, for nonionic surfactants, for example, polyoxyethylene alkyl ether and the like, and for ionic surfactants, for example, sodium alkylbenzenesulfonate, poly fatty acid salt In addition, fatty acid salt alkyl phosphates, tetraalkylammonium salts, and the like, organic pigment derivatives, polyesters, and the like. A dispersing agent may be used independently and may mix and use two or more types.

また、本発明におけるブラックマトリクス2の溶媒としては、黒色樹脂組成物の塗布性、分散安定性などの点から、適宜選択して使用されるものであり、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジクライム、シクロヘキサノンなどが挙げられる。   In addition, the solvent for the black matrix 2 in the present invention is appropriately selected and used from the viewpoints of coating properties and dispersion stability of the black resin composition, and includes toluene, xylene, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate. , Diclime, cyclohexanone and the like.

また、ブラックマトリクス2には撥インク成分を添加して撥インク性を高めておくことが望ましい。具体的な例としては、主鎖または側鎖に有機シリコーンを有するもので、シロキサン成分を含むシリコーン樹脂やシリコーンゴム、この他にはフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ素樹脂などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   Further, it is desirable to add an ink repellent component to the black matrix 2 to enhance the ink repellency. Specific examples include organic silicones in the main chain or side chain, silicone resins and silicone rubbers containing a siloxane component, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, ethylene trifluoride, etc. However, the present invention is not limited to these.

ブラックマトリクス2に撥インク性を付与することにより、隔壁となるブラックマトリクスを超えてインクがあふれてしまうことを防止し、隣接する着色画素間での混色を防止することができる。   By imparting ink repellency to the black matrix 2, it is possible to prevent the ink from overflowing beyond the black matrix serving as the partition wall, and to prevent color mixing between adjacent colored pixels.

一般にブラックマトリクスに撥インク性を付与する場合、側壁の撥インク性や開口部の汚染によりインクが十分に拡散しなかったり(白抜け)、乾燥後の膜厚が領域内で均一にならず、色ムラを引き起こしてしまうことがある。しかし、本発明によるとブラックマトリクスの開口部は全て親インク性の被膜で覆われる為、インクが十分に拡散し、且つ領域内のインク膜厚が均等になり、良好な画素が得られるものである。   In general, when ink repellency is imparted to a black matrix, the ink does not diffuse sufficiently due to side wall ink repellency or contamination of the opening (white spots), and the film thickness after drying is not uniform in the region. Color unevenness may be caused. However, according to the present invention, all the openings of the black matrix are covered with the ink-philic film, so that the ink is sufficiently diffused, the ink film thickness in the region is uniform, and good pixels are obtained. is there.

さらに、インクの混色を完全に防止する為には、隔壁となるブラックマトリクス2自身の撥インク性を高める為だけでなく、隔壁の厚みを増加させることも有効である。そのため、隔壁の厚みとしては、1μm以上あったほうが望ましい。   Furthermore, in order to completely prevent ink color mixing, it is effective not only to increase the ink repellency of the black matrix 2 itself that becomes the partition walls, but also to increase the thickness of the partition walls. Therefore, the thickness of the partition wall is desirably 1 μm or more.

本発明における親インク性の被膜材料の一つとして、透明樹脂を用いることが挙げられる。   One of the ink-philic coating materials in the present invention is to use a transparent resin.

図2(a)に、ブラックマトリクス開口部に、透明樹脂により親インク性の被膜3を形成した状態の第一例を説明する模式断面図を示す。図2(b)は同じく第二例を説明する模式断面図である。   FIG. 2A is a schematic cross-sectional view for explaining a first example in a state where the ink-philic film 3 is formed of a transparent resin in the black matrix opening. FIG. 2B is a schematic cross-sectional view illustrating the second example.

図2(a)は、ブラックマトリクスに対して、濡れ性の良くない透明樹脂塗液を使用した場合を示した図である。両者の濡れ性が良くない場合、乾燥した透明樹脂は開口部を覆うことなくレンズ状になる。これに対し、透明基板表面とブラックマトリクス側壁に対して濡れ性の良い透明樹脂塗液を使用した場合には、図2(b)に示すように透明樹脂はブラックマトリクス開口部を覆う被膜を形成する。よって、透明樹脂塗液はブラックマトリクスに対して濡れ性の良いことが望ましい。   FIG. 2A is a diagram showing a case where a transparent resin coating solution having poor wettability is used for the black matrix. When the wettability of both is not good, the dried transparent resin becomes a lens shape without covering the opening. On the other hand, when a transparent resin coating liquid having good wettability with respect to the transparent substrate surface and the black matrix side wall is used, the transparent resin forms a film covering the black matrix opening as shown in FIG. To do. Therefore, it is desirable that the transparent resin coating liquid has good wettability with respect to the black matrix.

さらに、この透明樹脂から成る薄膜で覆われたブラックマトリクス開口部にインクを付与して画素を形成することを考慮すると、この薄膜は薄いほうが良い。すなわち固形分の含有量が5重量%以下であることが望ましい。5重量%以上であると薄膜の厚みの為に、開口部にインクを付与した際に、画素の高さが隔壁の高さを超える可能性があり、全体の平坦性が悪くなる。   Furthermore, considering that the pixels are formed by applying ink to the black matrix opening covered with the thin film made of the transparent resin, the thin film should be thin. That is, the solid content is desirably 5% by weight or less. If it is 5% by weight or more, because of the thickness of the thin film, when ink is applied to the opening, the height of the pixel may exceed the height of the partition wall, and the overall flatness is deteriorated.

透明樹脂塗液の塗布方法としては、インクジェット法、印刷法、スピンコート法等を用いることができる。いずれの塗布方法においても、ブラックマトリクス上面が撥インク性であるため、樹脂は所定の開口部に良好に充填される。またブラックマトリクス上面は、透明樹脂で覆われない為、上面の撥インク性は損なわれず、したがってインクジェット法により着色インクを吐出する際にも混色を防ぐものである。   As a coating method of the transparent resin coating liquid, an inkjet method, a printing method, a spin coating method, or the like can be used. In any coating method, the upper surface of the black matrix is ink repellant, so that the resin is satisfactorily filled into the predetermined opening. Further, since the upper surface of the black matrix is not covered with a transparent resin, the ink repellency of the upper surface is not impaired, and therefore, color mixture is prevented even when colored ink is ejected by the ink jet method.

本発明における透明樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられ、特に、着色インクに対して20°以下の接触角を持つ透明樹脂が好ましい。またこれらの透明樹脂は主に熱エネルギーにより硬化させる。   As the transparent resin in the present invention, casein, gelatin, polyvinyl alcohol, carboxymethyl acetal, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, melanin resin and the like are used, and in particular, have a contact angle of 20 ° or less with respect to the colored ink. A transparent resin is preferred. These transparent resins are cured mainly by thermal energy.

本発明における透明樹脂を希釈する溶媒種としては、塗布方法が印刷法やスピンコート法である場合、たとえばトルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジクライム、シクロヘキサノン等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、塗布性、分散安定性などから適宜選択して使用されるものである。   Examples of the solvent species for diluting the transparent resin in the present invention include, when the coating method is a printing method or a spin coating method, for example, toluene, xylene, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, diclime, cyclohexanone, and the like. However, it is used by appropriately selecting from coating properties, dispersion stability, and the like.

また、透明樹脂塗液をインクジェット法で付与する場合、インクジェット印刷における適性の表面張力の範囲は35mN/m以下で、且つ、沸点が130℃以上のものが好ましい。表面張力が35mN/m以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が130℃以下であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。   In addition, when the transparent resin coating liquid is applied by an ink jet method, a suitable surface tension range in ink jet printing is preferably 35 mN / m or less and a boiling point of 130 ° C. or more. When the surface tension is 35 mN / m or more, the dot shape stability at the time of ink jet discharge is significantly adversely affected. When the boiling point is 130 ° C. or less, the drying property in the vicinity of the nozzle is remarkably increased. This is not preferable because it causes clogging and other defects.

具体的には、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-ブトキシエタノール、2-エトキシエチルアセテート、2-ブトキシエチルアセテート、2-メトキシエチルアセテート、2-エトキシエチルエーテル、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール、2-(2-ブトキシエトキシ)エタノール、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセテート、2-(2-ブトキシエ
トキシ)エチルアセテート、2-フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用いることができる。また、必要に応じて2種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。
Specifically, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, 2-ethoxyethyl acetate, 2-butoxyethyl acetate, 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl ether, 2- (2-ethoxy Ethoxy) ethanol, 2- (2-butoxyethoxy) ethanol, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, 2-phenoxyethanol, diethylene glycol dimethyl ether, etc. The solvent is not limited to these, and any solvent that satisfies the above requirements can be used. Moreover, you may mix and use 2 or more types of solvents as needed.

また本発明における親インク性被膜の形成材料としては、透明樹脂によるものとは限らない。例えば、ビニル系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤、メタクリル系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤、スルフィド系シランカップリング剤等のシランカップリング剤やチタネート系、アルミネート系、クロム系のカップリング剤を用いて開口部に被膜を形成しても良い。   In addition, the material for forming the ink-philic film in the present invention is not necessarily made of a transparent resin. For example, silane coupling agents such as vinyl silane coupling agents, epoxy silane coupling agents, methacrylic silane coupling agents, amino silane coupling agents, mercapto silane coupling agents, sulfide silane coupling agents, etc. You may form a film in an opening part using a titanate type, an aluminate type, and a chromium type coupling agent.

例えば、シランカップリング剤を基板に付与した場合、ガラス基板面では、親油性基が表層にある為、インクとの濡れ性が上がる。一方、樹脂ブラックマトリクス面では親水基が表層にある為インクとの濡れ性が下がる。この効果により、ブラックマトリクス開口部でインクが均一に拡がり、良好な画素を得られるものである。   For example, when a silane coupling agent is applied to the substrate, the wettability with the ink is increased because the lipophilic group is on the surface layer on the glass substrate surface. On the other hand, since the hydrophilic group is on the surface layer on the resin black matrix surface, the wettability with the ink is lowered. By this effect, the ink spreads uniformly at the black matrix opening, and a good pixel can be obtained.

本発明における着色インクの材料としては、色素と樹脂と溶媒を主成分としたものである。色素としては染料や顔料などが用いられる。樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられ、色素との関係にて適宜選択されるものである。耐熱性や耐光性が要求される際には、アクリル樹脂が好ましい。   The material of the colored ink in the present invention is mainly composed of a pigment, a resin, and a solvent. As the pigment, a dye or a pigment is used. As the resin, casein, gelatin, polyvinyl alcohol, carboxymethyl acetal, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, melanin resin and the like are used, and are appropriately selected in relation to the pigment. When heat resistance and light resistance are required, an acrylic resin is preferable.

着色インクに使用する溶剤種としては、インクジェット印刷における適性の表面張力の範囲は35mN/m以下で、且つ、沸点が130℃以上のものが好ましい。表面張力が35mN/m以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が130℃以下であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。   As the solvent species used for the colored ink, those having a surface tension range suitable for inkjet printing of 35 mN / m or less and a boiling point of 130 ° C. or more are preferable. When the surface tension is 35 mN / m or more, the dot shape stability at the time of ink jet discharge is significantly adversely affected. When the boiling point is 130 ° C. or less, the drying property in the vicinity of the nozzle is remarkably increased. This is not preferable because it causes clogging and other defects.

具体的には、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-ブトキシエタノール、2-エトキシエチルアセテート、2-ブトキシエチルアセテート、2-メトキシエチルアセテート、2-エトキシエチルエーテル、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール、2-(2-ブトキシエトキシ)エタノール、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアセテート、2-(2-ブトキシエトキシ)エチルアセテート、2-フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用いることができる。また、必要に応じて2種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。   Specifically, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, 2-ethoxyethyl acetate, 2-butoxyethyl acetate, 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl ether, 2- (2-ethoxy Ethoxy) ethanol, 2- (2-butoxyethoxy) ethanol, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, 2-phenoxyethanol, diethylene glycol dimethyl ether, etc. The solvent is not limited to these, and any solvent that satisfies the above requirements can be used. Further, if necessary, two or more kinds of solvents may be mixed and used.

また、樹脂への色素の分散を向上させる為に分散剤を用いてもよく、分散剤として、非イオン性界面活性剤では、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、またイオン性界面活性剤では、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。分散剤は単独で使用してもよく、また二種類以上を混合して使用しても良い。溶媒としては溶解性の他に経時安定性、乾燥性などが要求され、色素、樹脂との関係にて適宜選択されるものである。   In addition, a dispersant may be used to improve the dispersion of the dye in the resin. As the dispersant, for example, a nonionic surfactant, for example, polyoxyethylene alkyl ether, or an ionic surfactant, For example, sodium alkylbenzene sulfonate, polyfatty acid salt, fatty acid salt alkyl phosphate, tetraalkylammonium salt, and other organic pigment derivatives, polyester, and the like. A dispersing agent may be used independently and may mix and use two or more types. As the solvent, in addition to solubility, stability over time, drying property, and the like are required, and the solvent is appropriately selected in relation to the dye and the resin.

また、本発明により形成されるカラーフィルタは画素形成後、その耐性向上を目的として、熱、光、電子線等のエネルギーによる硬化処理が可能である。   In addition, the color filter formed according to the present invention can be cured by energy such as heat, light, or electron beam for the purpose of improving the durability after the pixels are formed.

以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
(ブラックマトリクスの形成)
無アルカリガラス(コーニング社製「#1737」)上にカーボンブラックを含有したレジスト材(新日鉄化学(株)製ブラックマトリクス用ネガ型レジストインキ「V−259 BK739P」)に感光性シリコン化合物としてジメチルポリシランを10%添加したものを膜厚1.5μmとなるようにスピンコートし、プリベークをおこなった。その後、露光、現像、ポストベーク処理をおこなってブラックマトリクスを形成した。
(親インキ性透明樹脂溶液の調製、塗布)
メタクリル酸20部、メチルメタクリレート10部、ブチルメタクリレート55部、ヒドロキシエチルメタクリレート15部を乳酸ブチル300gに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル0.75部を加え70℃にて5時間の反応によりアクリル共重合樹脂を得た。得られたアクリル共重合樹脂を樹脂濃度が5重量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、粘度が10cpsのアクリル共重合樹脂の希釈液とした。
Examples of the present invention will be specifically described below.
(Formation of black matrix)
Resist material containing carbon black on alkali-free glass (Corning “# 1737”) (negative resist ink for black matrix “V-259 BK739P” manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) and dimethylpolysilane as a photosensitive silicon compound Was added by spin coating so that the film thickness became 1.5 μm, and prebaked. Thereafter, exposure, development, and post-baking were performed to form a black matrix.
(Preparation and application of ink-repellent transparent resin solution)
20 parts of methacrylic acid, 10 parts of methyl methacrylate, 55 parts of butyl methacrylate and 15 parts of hydroxyethyl methacrylate are dissolved in 300 g of butyl lactate, and 0.75 part of azobisisobutylnitrile is added in a nitrogen atmosphere, and the reaction is carried out at 70 ° C. for 5 hours. As a result, an acrylic copolymer resin was obtained. The obtained acrylic copolymer resin was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the resin concentration was 5% by weight, and a diluted solution of acrylic copolymer resin having a viscosity of 10 cps was obtained.

上記ブラックマトリクスの開口部に、上記アクリル共重合樹脂希釈液を12pl、180dpiヘッドを搭載したインクジェット印刷装置により付与した。200℃で30分乾燥させ、ブラックマトリクス開口部と側面を覆う親インキ性透明樹脂の薄膜を得た。
(着色インクの調製)
メタクリル酸20部、メチルメタクリレート10部、ブチルメタクリレート55部、ヒドロキシエチルメタクリレート15部を乳酸ブチル300gに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル0.75部を加え70℃にて5時間の反応によりアクリル共重合樹脂を得た。得られたアクリル共重合樹脂を樹脂濃度が10%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈しアクリル共重合樹脂の希釈液とした。この希釈液80.1gに対し、顔料19.9g、分散剤0.9gを添加して、3本ロールにて混練し、赤色、緑色、青色の各着色ワニスを得た。この各着色ワニスをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで顔料濃度が12〜15%、粘度が15cpsになるように調整し、R、G、B着色インクを得た。
(カラーフィルタの作製)
上記、開口部のガラス基板表面とブラックマトリクス側壁を親インキ性の透明樹脂薄膜で覆ったブラックマトリクス開口部に対して、上記R、G、B各色の着色インクを使用し、12pl、180dpiヘッドを搭載したインクジェット印刷装置により、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)各々の着色画素を形成した。
The acrylic copolymer resin diluent was applied to the opening of the black matrix by an ink jet printing apparatus equipped with a 12 pl, 180 dpi head. The film was dried at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a thin film of an ink-philic transparent resin covering the black matrix opening and side surfaces.
(Preparation of colored ink)
20 parts of methacrylic acid, 10 parts of methyl methacrylate, 55 parts of butyl methacrylate and 15 parts of hydroxyethyl methacrylate are dissolved in 300 g of butyl lactate, and 0.75 part of azobisisobutylnitrile is added in a nitrogen atmosphere, and the reaction is carried out at 70 ° C. for 5 hours. As a result, an acrylic copolymer resin was obtained. The obtained acrylic copolymer resin was diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the resin concentration would be 10% to obtain a diluted solution of the acrylic copolymer resin. 19.9 g of pigment and 0.9 g of dispersant were added to 80.1 g of this diluted solution, and kneaded with three rolls to obtain red, green and blue colored varnishes. Each colored varnish was adjusted with propylene glycol monomethyl ether acetate so that the pigment concentration was 12 to 15% and the viscosity was 15 cps to obtain R, G and B colored inks.
(Production of color filter)
The above-described colored inks of R, G, and B are used for the black matrix opening in which the glass substrate surface of the opening and the black matrix side wall are covered with a transparent resin thin film having ink affinity, and a 12 pl, 180 dpi head is used. Red (R), green (G), and blue (B) colored pixels were formed by the mounted inkjet printing apparatus.

このようにして作製されたカラーフィルタを観察したところ、混色は確認されなかった。また、各画素とも領域内に均一にインクが濡れ広がり、膜厚も均一で色差がΔEab3以下と良好で信頼性の高いカラーフィルタが作製できた。 When the color filter thus prepared was observed, no color mixing was confirmed. In addition, each pixel has a good and highly reliable color filter in which the ink is uniformly spread in the region, the film thickness is uniform, and the color difference is ΔE ab 3 or less.

実施例1の親インキ性透明樹脂の塗布工程において、スピンコート法により透明樹脂の塗布をおこなった。その他は全て実施例1と同様の方法でおこなった。 このようにして作製されたカラーフィルタを観察したところ、混色は確認されなかった。また、各画素とも領域内に均一にインクが濡れ広がり、膜厚も均一で色差がΔEab3以下と良好で信頼性の高いカラーフィルタが作製できた。 In the step of applying the ink-philic transparent resin of Example 1, the transparent resin was applied by spin coating. All other operations were performed in the same manner as in Example 1. When the color filter thus prepared was observed, no color mixing was confirmed. In addition, each pixel has a good and highly reliable color filter in which the ink is uniformly spread in the region, the film thickness is uniform, and the color difference is ΔE ab 3 or less.

実施例1の親インキ性透明樹脂の塗布をおこなわず、ブラックマトリクス開口部に対して、直接、インクジェット印刷装置により、着色インクの塗布をおこなった。   Without applying the ink-philic transparent resin of Example 1, the colored ink was directly applied to the black matrix opening by an ink jet printer.

このようにして作製されたカラーフィルタを観察したところ、混色は確認されなかった
が、領域内でインクが均一に濡れ広がらない部分があった。また、ブラックマトリクス側面との境界面でインクの膜厚が薄くなるため、色ムラが大きく、色差がΔEab10以上であった。
When the color filter thus prepared was observed, no color mixture was confirmed, but there was a portion where the ink did not spread uniformly in the region. Further, since the ink film thickness was reduced at the boundary surface with the side surface of the black matrix, the color unevenness was large, and the color difference was ΔE ab 10 or more.

本発明に係わるカラーフィルタの製造法の一実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of one Embodiment of the manufacturing method of the color filter concerning this invention. 本発明に係わる親インク性の被膜の濡れ性による乾燥後の形状の違いを示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the difference in the shape after drying by the wettability of the ink-philic film concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・透明基板
2・・・ブラックマトリクス
3・・・親インク性の被膜
4・・・インク
5・・・着色画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate 2 ... Black matrix 3 ... Ink affinity film 4 ... Ink 5 ... Colored pixel

Claims (6)

透明基板上に樹脂製のブラックマトリクスと該ブラックマトリクスの開口部に形成された着色画素とを少なくとも有するカラーフィルタの製造方法において、上記ブラックマトリクスの開口部にインクジェット方式により硬化型インクを付与し、該硬化型インクを硬化させて着色画素を形成する際に、予め少なくとも上記ブラックマトリクスの開口部に被膜を形成し、開口部の透明基板表面とブラックマトリクス側壁を親インク性とした後、インクジェット方式により硬化型インクを付与することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。   In a method for producing a color filter having at least a resin black matrix on a transparent substrate and colored pixels formed in the openings of the black matrix, a curable ink is applied to the openings of the black matrix by an inkjet method, When the colored ink is formed by curing the curable ink, an ink jet method is used after forming a film at least in the opening of the black matrix and making the surface of the transparent substrate and the side wall of the black matrix ink-philic. A method for producing a color filter, characterized in that a curable ink is applied. 前記被膜が透明樹脂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の製造方法。   The method for manufacturing a color filter according to claim 1, wherein the coating is made of a transparent resin. 前記透明樹脂を溶媒で希釈した塗液が、ブラックマトリクスに対して濡れ性が良く、且つ、固形分の含有量が塗液全重量100%に対し5重量%以下であることを特徴とする請求項2に記載のカラーフィルタの製造方法。   The coating liquid obtained by diluting the transparent resin with a solvent has good wettability with respect to the black matrix, and the solid content is 5% by weight or less based on 100% of the total weight of the coating liquid. Item 3. A method for producing a color filter according to Item 2. 前記被膜がカップリング剤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の製造方法。   The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the coating is made of a coupling agent. 前記ブラックマトリクスが、撥インク性を示すことを特徴とする請求項1、2、3、又は4に記載のカラーフィルタの製造方法。   The method for producing a color filter according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the black matrix exhibits ink repellency. 前記透明樹脂、又はカップリング剤をインクジェット法によりブラックマトリクス開口部に付与することを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載のカラーフィルタの製造方法。   The method for producing a color filter according to claim 2, wherein the transparent resin or the coupling agent is applied to the black matrix opening by an inkjet method.
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