JP2008003387A - Method for manufacturing color filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カラー液晶ディスプレーに使用されるカラーフィルタの製造方法に係り、特に、インクジェット法を用いたカラーフィルタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a color filter used for a color liquid crystal display, and more particularly to a method for manufacturing a color filter using an inkjet method.
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ、薄型カラーテレビの発展に伴い、カラーLCDの需要が増加しており、特に、薄型カラーテレビの大型化が著しい。しかしながら、大型の薄型カラーテレビの需要の増加に合わせて低価格化の進行も著しく、薄型カラーテレビの構成部材の中でもコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンに対する要求が高い。 In recent years, with the development of mobile phones, personal computers, and thin color televisions, the demand for color LCDs has increased. In particular, the size of thin color televisions has increased significantly. However, as the demand for large-sized thin color TVs increases, the cost reduction is remarkable, and among the components of thin color TVs, there is a high demand for cost reduction of color filters having high specific gravity.
このようなカラーフィルタにおいては、通常、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色の着色パターンを備え、R、GおよびBのそれぞれの画素に対応する電極をオン・オフさせることで液晶がシャッタとして作動し、R、GおよびBのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われるものである。 Such a color filter usually has a coloring pattern of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), and the electrodes corresponding to the R, G, and B pixels are turned on / off. As a result, the liquid crystal operates as a shutter, and light passes through each of the R, G, and B pixels, and color display is performed.
従来より行われているカラーフィルタの製造方法としては、例えば染色法が挙げられる。この染色法は、まずガラス基板上に透明な水溶性高分子材料をフォトリソグラフィーにより所望の形状にパターニングした後、得られた透明パターンを染料水溶液に浸漬して透明パターンを染色し、これを3回繰り返すことにより、R、GおよびBのカラーフィルタ層を形成するものである。 As a conventional method for producing a color filter, for example, a staining method can be mentioned. In this dyeing method, a transparent water-soluble polymer material is first patterned on a glass substrate into a desired shape by photolithography, and the obtained transparent pattern is immersed in an aqueous dye solution to dye the transparent pattern. By repeating the process once, R, G and B color filter layers are formed.
また、他の方法としては顔料分散法がある。この方法は、ま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、およびBのカラーフィルタ層を形成する。 Another method is a pigment dispersion method. In this method, a photosensitive resin layer in which a pigment is dispersed is first formed on a substrate, and this is patterned to obtain a monochromatic pattern. Further, this process is repeated three times to form R, G, and B color filter layers.
さらに他の方法としては、熱硬化性樹脂に顔料を分散させてR、G、およびBの3回の印刷を行った後、樹脂を熱硬化させる方法等を挙げることができる。
しかしながら、いずれの方法も、R、G及び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、コスト高になるという問題や、同様の工程を繰り返すため歩留まりが低下するという問題がある。
Still another method includes a method in which a pigment is dispersed in a thermosetting resin, R, G, and B are printed three times, and then the resin is thermoset.
However, in any method, in order to color the three colors of R, G, and B, it is necessary to repeat the same process three times, which increases the cost, and the yield decreases because the same process is repeated. There is a problem.
これらの問題点を解決したカラーフィルタの製造方法として、近年、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 inkjet method has been studied as a method for manufacturing a color filter that solves these problems.
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は、例えば、特許文献1、特許文献2、及び特許文献3等に記載されている方法が挙げられる。
Examples of a method for producing a color filter using an inkjet method include methods described in
特許文献1には、ガラス基板上の所望する着色領域外への着色インクの広がりを防止するため、予めブラックマトリックス(遮光パターン)にフッ素系撥水・撥油剤を含有させた着色インクを用いることによって、着色領域内のみに着色インクを定着させることが記載されている。また、特許文献2、特許文献3には、含フッ素化合物及び/又は含ケイ素化合物を含有するブラックマトリックスを、着色工程におけるインクにじみ、混色を防止するための仕切り壁とすることが記載されている。
In
また、特許文献4には、遮光パターン上部の撥インク性と、遮光パターン間の撥インク性を、水の接触角で、それぞれ90〜120°、30°以下とすることにより、遮光パターン間での着色インクの広がりを良好にし、遮光パターン上部には着色インクが付着しにくくする発明が開示されている。この発明では、遮光パターン間を親インク処理剤により表面処理し、撥インク性をコントロールしている。
しかしながら、以上の従来の方法のように、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ても、ブラックマトリクス開口部へのインク充填量が多い場合、混色が発生し易くなり、歩留まりが低下する。また、撥水剤は過剰に含有させると、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ことにより、インクを充填する際にガラス基板表面とインクとの濡れ性が悪くなり、開口部内にインクが均一に拡がらず、白抜けや色ムラが発生してしまうという問題がある。
本発明は、以上のような事情の下になされ、インクジェット方式を用いてカラーフィルタを製造するに際し、画素内の平坦製を改善した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。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter that improves the flatness in pixels when manufacturing a color filter using an ink jet method.
上記課題を解決するため、本発明は、透明基板上に所定のパターンの遮光層を形成する工程、前記遮光層の開口部に、各色の着色材料をインクジェット法により規定の配列となるように吐出し、第1の膜厚を有する着色層を形成する工程、前記着色層中の溶媒を蒸発させ、着色層の膜厚を前記第1の膜厚より小さい第2の膜厚にする工程、及び前記着色層を加熱処理する工程を具備し、前記第1の膜厚(T1)に対する第2の膜厚(T2)の比(T2/T1)は、0.6〜0.95であ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。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a step of forming a light-shielding layer having a predetermined pattern on a transparent substrate, and discharges colored materials of respective colors into the openings of the light-shielding layer so as to have a predetermined arrangement by an inkjet method. A step of forming a colored layer having a first thickness, a step of evaporating a solvent in the colored layer, and setting a thickness of the colored layer to a second thickness smaller than the first thickness, and A step of heat-treating the colored layer, wherein a ratio (T2 / T1) of the second film thickness (T2) to the first film thickness (T1) is 0.6 to 0.95. A method for manufacturing a color filter is provided.
このようなカラーフィルタの製造方法において、第1の膜厚(T1)に対する第2の膜厚(T2)の比(T2/T1)は、0.6〜0.8であることが望ましい。 In such a color filter manufacturing method, the ratio (T2 / T1) of the second film thickness (T2) to the first film thickness (T1) is preferably 0.6 to 0.8.
インクジェット法により着色層を形成するための着色材料は、顔料、バインダー樹脂、及び2種以上の有機溶剤を含み、前記有機溶剤の10〜50重量%が沸点160℃以下の溶剤であることが望ましい。 The coloring material for forming the colored layer by the inkjet method preferably contains a pigment, a binder resin, and two or more organic solvents, and 10 to 50% by weight of the organic solvent is a solvent having a boiling point of 160 ° C. or lower. .
また、有機溶剤の蒸発速度は、酢酸ブチルの蒸発速度を100とした時に20以上であることが望ましい。 Further, the evaporation rate of the organic solvent is desirably 20 or more when the evaporation rate of butyl acetate is 100.
バインダー樹脂としては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、及びベンゾグアナミン系樹脂からなる群から選ばれる1つ以上の熱硬化性樹脂を挙げることができる。この場合、熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、500〜10000であることが望ましい。 Examples of the binder resin include one or more thermosetting resins selected from the group consisting of polyester resins, acrylic resins, epoxy resins, melamine resins, and benzoguanamine resins. In this case, the weight average molecular weight of the thermosetting resin is desirably 500 to 10,000.
本発明はまた、以上説明したカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタを提供する。 The present invention also provides a color filter manufactured by the color filter manufacturing method described above.
本発明によると、インクジェット法により形成された着色層を室温下で放置し、膜厚を所定の割合に減少させた後、着色層の加熱硬化を行っているため、均一な膜厚の表面が平坦な着色層が得られ、それによって、色むらのないカラーフィルタを製造することができる。 According to the present invention, the colored layer formed by the ink jet method is allowed to stand at room temperature, the thickness is reduced to a predetermined ratio, and then the colored layer is heat-cured. A flat colored layer can be obtained, whereby a color filter without color unevenness can be produced.
以下、発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the invention will be described below.
図1は、本発明の一実施形態に係るカラーフィルタの製造方法を工程順に示す断面図である。まず、図1(a)に示すように、透明基板1上に、隔壁を構成する光硬化性の遮蔽層2を設ける。
透明基板1は、カラーフィルタとしての透明性や、機械的強度の特性が満足するものであれば、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、及びポリアクリレート等のプラスチックシート及びプラスチックフィルムなどでもよいが、一般的にはガラス基板を用いる。ガラス基板は、透明性、強度、耐熱性、耐候性において優れている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a color filter according to an embodiment of the present invention in the order of steps. First, as shown in FIG. 1A, a
The
遮蔽層2は、光硬化性のインク組成物を用いて透明基板1上に設けられる。インク組成物は、黒色顔料、インク用バインダ樹脂、光開始材、撥水剤等を溶媒によりインク化したものである。このインク組成物は、例えばバーコーター、ロールコーター、スピンコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の塗布方法を用いて透明基板1上に塗布することができる。
The
インク組成物に含まれる黒色顔料としては、有機黒色顔料、無機黒色顔料の一般的な顔料を用いることができる。例えば、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、鉄黒などを単体あるいは混合して用いられるものである。 As a black pigment contained in the ink composition, a general pigment such as an organic black pigment or an inorganic black pigment can be used. For example, organic pigments, carbon black, aniline black, graphite, titanium oxide, iron black and the like can be used alone or in combination.
インク組成物に含まれる撥水剤とは、着色組成物の充填時に着色組成物をはじき、隣接画素への侵入を防止する役割を有するものである。撥水剤の材料は特には限定されないが、フッ素化合物やケイ素化合物が撥水性に優れるために好ましい。しかし、ブラックマトリクス開口部へのインク充填量が多なると、隣接画素への着色組成物の侵入が発生し、混色不良となる。 The water repellent contained in the ink composition has a role of repelling the colored composition when filled with the colored composition and preventing entry into adjacent pixels. The material of the water repellent is not particularly limited, but a fluorine compound or a silicon compound is preferable because of excellent water repellency. However, when the ink filling amount into the black matrix opening increases, the colored composition enters the adjacent pixels, resulting in poor color mixing.
また、撥水剤は過剰に含有させると、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、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ことで、インクを付与する際にガラス基板表面とインクとの濡れ性が悪くなり、開口部内にインクが均一に拡がらず、白抜けや色ムラが発生する。 In addition, if an excessive amount of water repellent is contained, it evaporates during the post-baking (main curing) that is the final step of the black matrix formation step, and thinly adheres to the glass substrate surface exposed to the black matrix opening. When the ink is applied, the wettability between the surface of the glass substrate and the ink deteriorates, the ink does not spread uniformly in the opening, and white spots and color unevenness occur.
撥水剤の具体的な例を挙げると、主鎖または側鎖に有機シリコーンやアルキルフルオロ基を有するもので、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。 Specific examples of water repellents include those having an organic silicone or alkyl fluoro group in the main chain or side chain, silicone resins and silicone rubbers containing a siloxane component, and other vinylidene fluoride and vinyl fluoride. Fluorine resins such as ethylene trifluoride and their copolymers can be mentioned, but are not limited thereto.
次に、図1(b)に示すように、フォトマスク3を介して光照射を行い、遮蔽層2をパターン状に硬化させ、現像等の処理を行うことにより、図1(c)に示すように、光遮蔽パターン4を有するブラックマトリックス(BM)基板を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 1B, light irradiation is performed through a
遮蔽層2の露光手段としては、例えば、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプ等のラジカル重合性化合物が反応する波長の光を放出するものを使用することができる。
As the exposure means for the
遮蔽層2の現像液としては、非露光部を溶解させることのできる溶液、例えば、水酸化ナトリウムあるいは炭酸ナトリウム等のアルカリ性水溶液等を用いることができる。
As the developing solution for the
光遮蔽パターン4の形成後、一般的な洗浄工程(水洗浄、エアー洗浄等)を行った後、任意に加熱(ポストベーク)を行うことができる。これにより、パターン化された樹脂層を十分に熱硬化することができ、且つBM表面から撥インク剤を溶出させる効果により、BMの撥インク性をより高くすることができる。加熱温度は、例えば120℃〜250℃であり、加熱時間は、3分〜60分程度である。
After the
その後、図1(d)に示すように、インクジェット法により、複数色の着色組成物を光遮蔽パターン4の開口部に吐出し、例えば赤色着色層5a、緑色着色層5b、及び青色着色層5cを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (d), a plurality of colored compositions are ejected into the openings of the
インクジェット法に用いる装置としては、インク吐出方法の相違によりピエゾ変換方式と熱変換方式があるが、ピエゾ変換方式の装置を用いることが望ましい。また。インクジェット装置のインクの粒子化周波数は5〜100KHz程度であるのが望ましい。更に、インクジェット装置のノズル径は、5〜80μm程度であるのが望ましい。更にまた、インクジェット装置は、ヘッドを複数個配置し、1ヘッドにノズルを60〜500個程度組み込んだものを用いるのが好ましい。 As an apparatus used for the ink jet method, there are a piezo conversion method and a heat conversion method depending on a difference in an ink discharge method, but it is desirable to use a piezo conversion method device. Also. The ink atomization frequency of the ink jet apparatus is desirably about 5 to 100 kHz. Furthermore, the nozzle diameter of the ink jet apparatus is desirably about 5 to 80 μm. Furthermore, it is preferable to use an inkjet apparatus in which a plurality of heads are arranged and about 60 to 500 nozzles are incorporated in one head.
本発明に使用される着色組成物は、顔料、バインダー樹脂、及び少なくとも2種以上の有機溶剤を含み、有機溶剤の10〜50重量%、好ましくは20〜40重量%が沸点160℃以下、好ましくは120℃以下の溶剤で構成されるのが好ましい。 The coloring composition used in the present invention contains a pigment, a binder resin, and at least two kinds of organic solvents, and the organic solvent has a boiling point of 160 ° C. or less, preferably 10 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight. Is preferably composed of a solvent at 120 ° C. or lower.
少なくとも2種以上の有機溶剤のうち、10〜50重量%が沸点160℃以下の有機溶剤で構成されることで、インクの蒸発性が向上する。インクジェット吐出後、瞬時にインク体積が減少することで、隣接する画素への着色組成物の侵入を防ぎ、混色を防止することができる。 The evaporation property of the ink is improved by comprising 10 to 50% by weight of an organic solvent having a boiling point of 160 ° C. or less among at least two kinds of organic solvents. The ink volume is instantaneously reduced after ink jet ejection, so that the coloring composition can be prevented from entering adjacent pixels and color mixing can be prevented.
これに対し、10〜50重量%が沸点160℃を超える有機溶剤で構成される場合には、その後に室温下で放冷する際に、膜厚の減少の比率を所定の範囲にすることが困難となり、加熱硬化の際に膜厚に不均一が生じ、色むらが発生してしまう。また、沸点160℃以下の溶剤の含有量が50重量%を超えると、着色組成物が吐出ヘッドの先端において急激に乾燥することで、インクの急激な粘度上昇や目詰まりが発生し、吐出の直進性や安定性に悪影響を及ぼす場合がある。 On the other hand, in the case where 10 to 50% by weight is composed of an organic solvent having a boiling point of more than 160 ° C., the ratio of film thickness reduction can be set within a predetermined range when it is allowed to cool at room temperature thereafter. It becomes difficult, and the film thickness becomes non-uniform during heat curing, resulting in uneven color. When the content of the solvent having a boiling point of 160 ° C. or lower exceeds 50% by weight, the colored composition is rapidly dried at the tip of the discharge head, which causes a sudden increase in ink viscosity and clogging. It may adversely affect straightness and stability.
沸点160℃以下の有機溶剤としては、例えば、酢酸イソプロピル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、乳酸エチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンなどが挙げられる。もちろんこれらの有機溶剤を混合して使用することも可能である。 Examples of the organic solvent having a boiling point of 160 ° C. or lower include isopropyl acetate, propyl acetate, isobutyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, ethyl lactate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and cyclohexanone. It is done. Of course, it is also possible to use a mixture of these organic solvents.
また、一方で吐出の直線性や安定性を確保するために、沸点160℃以上の有機溶剤を添加することも必要である。例えば、ジエチレングリコール−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコール−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコール−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、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−エトキシエチルアセテート、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等を用いることができる。 On the other hand, it is also necessary to add an organic solvent having a boiling point of 160 ° C. or higher in order to ensure the linearity and stability of ejection. For example, diethylene glycol-n-butyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, pentaethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol-n-propyl ether, dipropylene glycol-n-butyl ether, tripropylene glycol-n-butyl ether, propylene Glycol phenyl ether, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, 2-ethoxyethyl acetate, 2-butoxyethyl acetate, 2-methoxyethyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 2- (2-ethoxyethoxy ) Ethanol, 2- (2-butoxyethoxy) ethanol, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acetate, - (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, 2-phenoxyethanol, can be used diethylene glycol dimethyl ether and the like.
インクジェット用着色組成物の顔料としては、耐候性に優れたものを用いることが好ましい。具体的には、Pigment Red9、19、38、43、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、192、208、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、254、Pigment Blue15、15:6、16、22、29、60、64、Pigment Green7、36、Pigment Yellow20、24、86、81、83、93、108、109、110、117、125、137、138、139、147、148、150、153、154、166、168、185、Pigment Orange36、Pigment Violet23等を使用することができる。さらに所望の色相を得るために、2種以上の顔料を混合して用いることもできる。
As the pigment for the inkjet coloring composition, it is preferable to use a pigment having excellent weather resistance. Specifically,
着色組成物のバインダー樹脂としては、カラーフィルタ製造装置および製造工程の簡略化の点から、熱硬化性樹脂であることが好ましい。特に、カラーフィルタに要求される耐溶剤性、耐アルカリ性、耐酸性、耐熱性などの物性を満足させるため、熱黄変性の少ない熱硬化性樹脂である、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂からなる群から選ばれる1つ以上のものが使用される。 The binder resin of the coloring composition is preferably a thermosetting resin from the viewpoint of simplifying the color filter production apparatus and the production process. In particular, polyester resins, acrylic resins, and epoxy resins, which are thermosetting resins with little thermal yellowing to satisfy the physical properties required for color filters, such as solvent resistance, alkali resistance, acid resistance, and heat resistance. One or more selected from the group consisting of resins, melamine resins, and benzoguanamine resins are used.
また、バインダー樹脂の重量平均分子量は、500〜10000の範囲内であることが好ましく、特に500〜8000の範囲内であることが好ましい。バインダー樹脂の重量平均分子量が10000を超えると、着色層の加熱加工時にインクの流動性が不足し、パターン平坦性が劣ってしまう。 Further, the weight average molecular weight of the binder resin is preferably in the range of 500 to 10,000, and particularly preferably in the range of 500 to 8,000. When the weight average molecular weight of the binder resin exceeds 10,000, the fluidity of the ink is insufficient during the heat processing of the colored layer, resulting in poor pattern flatness.
着色組成物の分散剤は、溶剤への顔料の分散性を向上させるために用いることができる。分散剤として、イオン性、非イオン性界面活性剤などを用いることができる。具体的には、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、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等、その他に有機顔料誘導体、ポリエステルなどが上げられる。分散剤は1種類を単独で使用しても良く、また、必要に応じて2種以上を混合して用いることも可能である。 The dispersant for the coloring composition can be used to improve the dispersibility of the pigment in the solvent. As the dispersant, an ionic or nonionic surfactant can be used. Specific examples include sodium alkylbenzene sulfonate, poly fatty acid salts, fatty acid salt alkyl phosphates, tetraalkyl ammonium salts, polyoxyethylene alkyl ethers, and other organic pigment derivatives and polyesters. One type of dispersant may be used alone, or two or more types of dispersants may be mixed and used as necessary.
赤色着色層5a、緑色着色層5b、及び青色着色層5cを形成した後、室温で、2〜10分間放置する。その結果、各着色層中の溶媒の蒸発により、着色層5a,5b,5cの膜厚T1は減少して、図1(e)に示すように、T2となる。
After forming the red
このように、着色層5a,5b,5cの形成後、放置して膜厚を減少させるのは、次のような理由による。
Thus, after forming the
即ち、インクジェット方式では、着色組成物を高濃度にするとノズルが詰まるため、通常、低濃度にしてBM開口部に吐出しているが、溶媒を多量に含む着色層の加熱処理による膜厚の大幅な減少を考慮すると、吐出された着色層の厚さを厚くせざるを得ない。このように厚く、溶媒分の多い着色層を形成した後、硬化させるために加熱処理すると、急激な溶媒の蒸発に伴う膜厚の減少により、膜厚に不均一が生じ、色むらが発生してしまう。 That is, in the inkjet method, the nozzle is clogged when the colored composition is made high in concentration. Therefore, the ink is usually discharged to the BM opening at a low concentration. However, the film thickness greatly increases due to the heat treatment of the colored layer containing a large amount of solvent. Considering such a reduction, the thickness of the discharged colored layer must be increased. When a heat treatment is performed to cure after forming a thick colored layer with a large amount of solvent, the film thickness decreases due to rapid solvent evaporation, resulting in non-uniform film thickness and uneven color. End up.
これに対し、本発明では、インクジェット方式によりBMの開口部に着色材料を吐出し、着色層を形成した後、室温で放置し、着色層の膜厚を、吐出後の膜厚T1と放置後の膜厚T2の膜厚比(T2/T1)が0.6〜0.95、好ましくは0.6〜0.8となるような割合で減少させている。このような割合で膜厚を減少させた後、加熱処理を施すことにより、均一な膜厚の着色層が得られ、色むらが発生することはない。 On the other hand, in the present invention, a coloring material is ejected to the opening of the BM by an ink jet method to form a colored layer, which is then left at room temperature, and the thickness of the colored layer is set to the post-ejection film thickness T1. The film thickness ratio T2 is reduced at a rate such that the film thickness ratio (T2 / T1) is 0.6 to 0.95, preferably 0.6 to 0.8. By reducing the film thickness at such a ratio and then performing a heat treatment, a colored layer having a uniform film thickness can be obtained, and color unevenness does not occur.
インクジェット方式による吐出後の第1の膜厚(T1)に対する放冷後の第2の膜厚(T2)の比(T2/T1)が0.6未満では、放冷に長時間を要するとともに、プリベーク後の着色層が皮膜状となってしまう。即ち、表面の溶媒が多量に蒸発して皮膜を形成し、これをベークすると、表面にしわがよってしまう。一方、T2/T1が0.95を超えるような値では、加熱硬化の際に膜厚に不均一が生じ、色むらが発生してしまう。 When the ratio (T2 / T1) of the second film thickness (T2) after cooling to the first film thickness (T1) after discharging by the inkjet method is less than 0.6, it takes a long time for cooling. The colored layer after pre-baking becomes a film. That is, a large amount of the solvent on the surface evaporates to form a film, and if this is baked, the surface is wrinkled. On the other hand, when T2 / T1 exceeds 0.95, the film thickness becomes non-uniform during heat curing and color unevenness occurs.
室温下での放冷後、光遮蔽パターン4及び着色層5a,5b,5cが設けられた透明基板1を加熱炉に導入し、着色層5a,5b,5cを100〜150℃でプリベークし、更に200〜250℃でポストベークする。その結果、着色層5a,5b,5cは硬化するとともに、その膜厚は、図1(f)に示すように、光遮蔽パターン4の膜厚とほぼ同様となる。
After allowing to cool at room temperature, the
その後、図1(g)に示すように、表面に保護層6を形成して、カラーフィルタが完成する。
保護層6は、カラーフィルタ表面の平滑性、耐候性を向上させるために設けるものである。保護層6は、カルボキシル基を有する化合物とエポキシ基を有する化合物を溶媒等に溶解したものを、スピンコート法やダイコート法等の適切な塗工方法を用いてコーティングした後、加熱して架橋させることにより形成することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (g), a protective layer 6 is formed on the surface to complete the color filter.
The protective layer 6 is provided in order to improve the smoothness and weather resistance of the color filter surface. The protective layer 6 is prepared by coating a compound having a carboxyl group and a compound having an epoxy group dissolved in a solvent or the like using an appropriate coating method such as a spin coating method or a die coating method, followed by heating to crosslink. Can be formed.
カルボキシル基を有する化合物としては、加熱により、エポキシ基と架橋反応を行うことができるようなカルボキシル基を有する化合物であればよい。ところで、カルボキシル基とエポキシ基は反応性が高いので、製造工程で問題が生じることがある。このため、カルボキシル基がアルキルビニルエーテルによりブロックされた化合物を用いることが望ましい。 The compound having a carboxyl group may be a compound having a carboxyl group that can be crosslinked with an epoxy group by heating. By the way, since a carboxyl group and an epoxy group have high reactivity, a problem may arise in a manufacturing process. For this reason, it is desirable to use a compound in which the carboxyl group is blocked with an alkyl vinyl ether.
カルボキシル基を有する化合物の具体例としては、1−イソプロポキシエチル(メタ)アクリレート、1−エトキシエチル(メタ)アクリレート、1−t−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、1−(1−メチルヘキシロキシ)エチル(メタ)アクリレート、1−(1,1−ジメチルプロポキシ)エチル(メタ)アクリレート、1−イソプロプキシエチル(メタ)アクリルアミド、1−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、1−t−ブトキシエチル(メタ)アクリルアミド、1−(1−メチルヘキシロキシ)エチル(メタ)アクリルアミド、1−(1,1−ジメチルプロポキシ)エチル(メタ)アクリルアミド、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸−2,4−ビス(プロポキシエチル)−1−((メタ)アクリロキシエチル)エステル等の単量体もしくは共重合体が一例として挙げられる。 Specific examples of the compound having a carboxyl group include 1-isopropoxyethyl (meth) acrylate, 1-ethoxyethyl (meth) acrylate, 1-t-butoxyethyl (meth) acrylate, 1- (1-methylhexyloxy) Ethyl (meth) acrylate, 1- (1,1-dimethylpropoxy) ethyl (meth) acrylate, 1-isopropoxyethyl (meth) acrylamide, 1-ethoxyethyl (meth) acrylamide, 1-t-butoxyethyl (meta ) Acrylamide, 1- (1-methylhexyloxy) ethyl (meth) acrylamide, 1- (1,1-dimethylpropoxy) ethyl (meth) acrylamide, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid-2,4-bis ( Propoxyethyl) -1-((meth) acryloxyethyl) ester, etc. Monomers or copolymer as an example.
エポキシ基を有する化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルイタコネート、グリシジルフマレート、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の単量体、あるいは共重合体などが挙げられる。特に、エポキシ基を有する化合物としてアクリル樹脂を用いると、透明性、耐候性に優れた保護層6を得ることができる。 Examples of the compound having an epoxy group include monomers such as glycidyl (meth) acrylate, glycidyl itaconate, glycidyl fumarate, 3,4-epoxycyclohexyl (meth) acrylate, and copolymers. In particular, when an acrylic resin is used as the compound having an epoxy group, the protective layer 6 having excellent transparency and weather resistance can be obtained.
以下、本発明の実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるものではない。 Examples of the present invention will be described below in more detail, but the present invention is not limited to these examples.
実施例
1.ブラックマトリクスの作製
ポリイミド前駆体(「セミコファインSP−510」:東レ(株)製)10重量部、カーボンブラック7.5重量部、NMP130重量部、分散剤(銅フタロシアニン誘導体)5重量部、開始剤5重量部、及び撥インク剤(ポリアルキルシロキサン)0.5重量部をビーズミル分散機により、冷却しながら3時間分散させ、ブラックマトリックス組成物を調製した。
Example 1. Preparation of black matrix 10 parts by weight of polyimide precursor (“Semicofine SP-510” manufactured by Toray Industries, Inc.), 7.5 parts by weight of carbon black, 130 parts by weight of NMP, 5 parts by weight of dispersant (copper phthalocyanine derivative), start 5 parts by weight of the agent and 0.5 parts by weight of the ink repellent agent (polyalkylsiloxane) were dispersed with a bead mill disperser for 3 hours while cooling to prepare a black matrix composition.
調製されたブラックマトリックス組成物を無アルカリガラス(品番1737:コーニング社製)上にスピンコート法により塗布した後、オーブン中90℃で20分間プリベークを行った。 The prepared black matrix composition was applied on alkali-free glass (product number 1737: manufactured by Corning) by spin coating, and then pre-baked at 90 ° C. for 20 minutes in an oven.
次いで、露光・現像を行った後、オーブン中で230℃で1時間ポストベークを行い、ブラックマトリックスを形成した。形成されたブラックマトリックスの膜厚は1.5μmであった。 Next, after exposure and development, post baking was performed in an oven at 230 ° C. for 1 hour to form a black matrix. The film thickness of the formed black matrix was 1.5 μm.
このようにして形成されたブラックマトリックスの上頂部の着色インク(表面張力30mN/m)に対する接触角を測定したところ、30°であり、ブラックマトリックスの上頂部が着色インクに対して撥インク性を有することを確認した。 The contact angle of the top of the black matrix thus formed with the colored ink (surface tension 30 mN / m) was measured and found to be 30 °, and the top of the black matrix exhibited ink repellency with respect to the colored ink. Confirmed to have.
2.着色組成物の作製
カラーフィルタ作製に用いる着色組成物を着色する顔料としては、次のものを用いた。即ち、赤色顔料として、C.I.Pigment Red 254(「イルガフォーレッド B-CF」:チバ・スペシャルティケミカルズ社製)、青色顔料として、C.I.Pigment Blue 15;6(「ヘリオゲンブルー」:BASF社製)を用い、下記表1に示す処方でビーズミル分散により十分混練し、赤色顔料分散液(組成物1,2)及び青色顔料分散液(組成物3)を作製した。
このようにして得た顔料分散液に、下記表2に示す処方で、熱硬化性樹脂及び有機溶剤を加えてよく攪拌し、9種のカラーフィルタ用着色組成物(インクA〜I)を調製した。
3.カラーフィルタ基板の作製
ガラス基板上に形成されたブラックマトリクスの開口部に、12pl、180dpiヘッド(セイコーインスツルメンツ社製)を搭載したインクジェット印刷装置により、赤色(R)及び青色(B)各色の着色組成物を吐出した。その後、室温下で自然乾燥させ、着色層の膜厚T1がT2になるまで、下記表3に示すような様々な比率(T2/T1)で減少させた後、ホットプレートで100℃、120℃、150℃で3分間プリベークし、さらに230℃で20分間ポストベークを行い、パターン状着色層を形成して、60種のカラーフィルタ試料を得た。
3. Production of color filter substrate Color composition of red (R) and blue (B) colors by an ink jet printer equipped with a 12 pl, 180 dpi head (manufactured by Seiko Instruments Inc.) in an opening of a black matrix formed on a glass substrate The object was discharged. Then, it is naturally dried at room temperature, and after decreasing at various ratios (T2 / T1) as shown in Table 3 below until the thickness T1 of the colored layer reaches T2, it is 100 ° C. and 120 ° C. on a hot plate. Then, pre-baking was performed at 150 ° C. for 3 minutes, and post-baking was further performed at 230 ° C. for 20 minutes to form a patterned colored layer, thereby obtaining 60 types of color filter samples.
これらのカラーフィルタ試料について、赤色(R)及び青色(B)各色の着色層の形状を観察し、下記の基準で評価した。それらの結果を下記表3に示す。 About these color filter samples, the shape of the colored layer of each color of red (R) and blue (B) was observed and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 3 below.
◎ :表面が非常に平坦(画素中の最小膜厚部と最大膜厚部のΔEabが2以下)
○:表面が平坦(画素中の最小膜厚部と最大膜厚部のΔEabが2〜3)
△:表面がほぼ平坦(画素中の最小膜厚部と最大膜厚部のΔEabが3〜5)
×:表面が不均一、凸形状又は皮膜状(画素中の最小膜厚部と最大膜厚部のΔEabが5以上)
○: The surface is flat (ΔEab of the minimum film thickness part and the maximum film thickness part in the pixel is 2 to 3)
Δ: The surface is almost flat (ΔEab between the minimum film thickness portion and the maximum film thickness portion in the pixel is 3 to 5).
X: The surface is non-uniform, convex or film-like (ΔEab of the minimum film thickness and maximum film thickness in the pixel is 5 or more)
これに対し、T2/T1が0.6〜0.95の範囲内の場合には、いずれも着色層は良好な形状を示している。 On the other hand, when T2 / T1 is in the range of 0.6 to 0.95, the colored layer shows a good shape in any case.
また、T2/T1が0.6〜0.9の範囲内の場合、沸点160℃以下の溶剤を用いた場合には、特に優れた形状を示していることがわかる。 Moreover, when T2 / T1 is in the range of 0.6 to 0.9, it is understood that a particularly excellent shape is exhibited when a solvent having a boiling point of 160 ° C. or lower is used.
1…透明基板、2…遮蔽層、3…フォトマスク、4…光遮蔽パターン、5a…、5b…緑色着色層、5c…青色着色層、6…保護層。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記遮光層の開口部に、各色の着色材料をインクジェット法により規定の配列となるように吐出し、第1の膜厚を有する着色層を形成する工程、
前記着色層中の溶媒を蒸発させ、着色層の膜厚を前記第1の膜厚より小さい第2の膜厚にする工程、及び
前記着色層を加熱処理する工程
を具備し、
前記第1の膜厚(T1)に対する第2の膜厚(T2)の比(T2/T1)は、0.6〜0.95であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 Forming a light shielding layer of a predetermined pattern on a transparent substrate;
A step of discharging a coloring material of each color into the opening of the light shielding layer so as to have a prescribed arrangement by an ink jet method to form a colored layer having a first film thickness;
Evaporating the solvent in the colored layer to make the thickness of the colored layer a second thickness smaller than the first thickness; and heat-treating the colored layer,
The method of manufacturing a color filter, wherein a ratio (T2 / T1) of the second film thickness (T2) to the first film thickness (T1) is 0.6 to 0.95.
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