JP4235643B2 - Manufacturing method of color filter, and manufacturing method of liquid crystal element using color filter manufactured by the manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、カラーテレビ、パーソナルコンピュータ、自動車ナビゲーションシステム、小型テレビ等に使用されるカラー液晶ディスプレイに適用可能なカラーフィルタの製造方法、さらに、該製造方法により製造されたカラーフィルタを用いた液晶素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a color filter applicable to a color liquid crystal display used for a color television, a personal computer, an automobile navigation system, a small television, and the like, and a liquid crystal element using the color filter produced by the production method It relates to the manufacturing method.
近年、パーソナルコンピュータの発達、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大き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。 In recent years, with the development of personal computers, especially portable personal computers, the demand for liquid crystal displays, particularly color liquid crystal displays, has been increasing. However, cost reduction is necessary for further dissemination, and there is an increasing demand for cost reduction of color filters that are particularly heavy in terms of cost.
従来から、カラーフィルタの要求特性を満足しつつ上記の要求に答えるべく種々の方法が試みられているが、カラーフィルタの製造方法においては、各画素(着色部)を均一に着色することが第一の課題であった。即ち、各画素の単位面積当たりの着色材の量を均一にする必要があった。 Conventionally, various methods have been tried to meet the above requirements while satisfying the required characteristics of the color filter. However, in the color filter manufacturing method, it is first to uniformly color each pixel (colored portion). It was a challenge. That is, it is necessary to make the amount of the coloring material per unit area of each pixel uniform.
従来から、カラーフィルタの製造方法として広く用いられている顔料分散法では、その着色部を形成する膜の膜厚を一定にすることにより、着色部の単位面積当たりの着色材の量を均一にしていた。また、近年、インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法が提案され、特許文献1などに代表される各画素の着色の度合いを均一にするための提案が各種なされている。具体的には、予め他の媒体にインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出して、各ノズルのインクの吐出量を求め、その結果から、カラーフィルタの着色領域全体における単位面積当たりの付与インク量を一定にするものである。
Conventionally, in the pigment dispersion method widely used as a manufacturing method of a color filter, the amount of the coloring material per unit area of the colored portion is made uniform by making the film thickness of the colored portion constant. It was. In recent years, a method for manufacturing a color filter by an ink jet method has been proposed, and various proposals for making the degree of coloring of each pixel represented by
一方、本出願人は、画素毎の光学的効果を均一にする方法を先に提案した。この方法は、画素内の着色分布等が着色領域内の位置によって異なることにより発生すると考えられる色むらを低減するもので、ここで、光学的効果とは、画素の着色濃度を意味するが、具体的には、該着色濃度に相関のある物理量である。この物理量としては、カラーフィルタの実際の使用状態と同一の条件で光を照射した時に、各画素を透過する光量を取るのが合理的と考えられる。また、実際にはカラーフィルタの照明は各画素に対して全くの同一ではないが、ほぼ同一とみなせる場合が多く、その場合には、上記物理量として、一定の入射光に対する各画素を透過した光の放射束を用いる。 On the other hand, the present applicant has previously proposed a method for making the optical effect of each pixel uniform. This method reduces color unevenness that is considered to occur when the color distribution in the pixel differs depending on the position in the colored region. Here, the optical effect means the color density of the pixel. Specifically, the physical quantity has a correlation with the coloring density. As this physical quantity, it is considered reasonable to take the amount of light that passes through each pixel when light is irradiated under the same conditions as the actual use state of the color filter. Actually, the illumination of the color filter is not exactly the same for each pixel, but in many cases it can be regarded as almost the same. In this case, as the physical quantity, the light transmitted through each pixel with respect to a constant incident light The radiant flux is used.
しかしながら、上記光学的効果を均一にするべく各画素の透過光量を測定した場合、ブラックマトリクスの開口部の面積が異なった場合には、着色濃度が同じであっても、画素を透過した光の放射束は異なり、光学的効果は異なる。従って、測定したカラーフィルタにおいて光学的効果が均一になるように着色条件を補正しても、新たに着色するカラーフィルタにおいてブラックマトリクスの開口部の面積が異なった場合には光学的効果が異なってしまう。 However, when the amount of light transmitted through each pixel is measured in order to make the optical effect uniform, if the area of the opening of the black matrix is different, even if the color density is the same, the light transmitted through the pixel The radiant flux is different and the optical effects are different. Therefore, even if the coloring condition is corrected so that the optical effect is uniform in the measured color filter, the optical effect is different if the area of the black matrix opening is different in the newly colored color filter. End up.
本発明の目的は、ブラックマトリクスの開口部の面積分布の影響を考慮して着色条件を正確に補正することにより、着色むらのないカラーフィルタの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter without uneven coloring by accurately correcting the coloring conditions in consideration of the influence of the area distribution of the openings of the black matrix.
さらに、本発明の目的は上記製造方法により製造されたカラーフィルタを用いた液晶素子の製造方法を提供することにある。 Furthermore, the objective of this invention is providing the manufacturing method of the liquid crystal element using the color filter manufactured by the said manufacturing method.
本発明の第1は、基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
1枚の基板における複数の開口部それぞれの面積を測定あるいは推定する工程と、
測定あるいは推定された面積に応じた量のインクが各開口部に付与されるように、前記複数の開口部それぞれに付与するインクの量に関する条件を開口部毎に決定する工程と、
前記開口部毎に決定された条件に基づき、前記複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与し前記複数の開口部を着色する工程と、
を有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。
A first aspect of the present invention is a method of manufacturing a color filter having pixels with colored openings by applying ink from an inkjet head to the openings of a black matrix on a substrate and coloring the openings. There,
Measuring or estimating the area of each of the plurality of openings in one substrate;
And determining ink in an amount corresponding to the measurement or estimated area to be given to each of the openings, the condition regarding the amount of ink to be applied to each of the plurality of apertures each opening,
A step of applying ink from the inkjet head to each of the plurality of openings and coloring the plurality of openings based on conditions determined for each of the openings;
It is a manufacturing method of the color filter characterized by having.
本発明の第2は、基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
第1の基板における複数の開口部それぞれの面積を測定あるいは推定する工程と、
測定あるいは推定された面積に応じた量のインクが各開口部に付与されるように、前記複数の開口部それぞれに付与するインクの量に関する条件を開口部毎に決定する工程と、
前記開口部毎に決定された条件に基づき、前記第1の基板とは異なる第2の基板における複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与し前記複数の開口部を着色する工程と、
を有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。
A second aspect of the present invention is a method of manufacturing a color filter having pixels with colored openings by applying ink from an inkjet head to the openings of a black matrix on a substrate and coloring the openings. There,
Measuring or estimating the area of each of the plurality of openings in the first substrate;
And determining ink in an amount corresponding to the measurement or estimated area to be given to each of the openings, the condition regarding the amount of ink to be applied to each of the plurality of apertures each opening,
A step of applying ink from the inkjet head to each of a plurality of openings in a second substrate different from the first substrate and coloring the plurality of openings based on a condition determined for each of the openings. When,
It is a manufacturing method of the color filter characterized by having.
本発明の第3は、基板上のブラックマトリクスの開口部にインクジェットヘッドからインクを付与して前記開口部を着色することにより、前記開口部が着色された画素を有するカラーフィルタを製造する方法であって、
第1の基板上における複数の開口部に対して前記インクジェットヘッドからインクを付与することにより、第1のカラーフィルタを製造する工程と、
前記第1のカラーフィルタにおける複数の開口部それぞれの面積を測定あるいは推定する工程と、
測定あるいは推定された面積に応じた量のインクが各開口部に付与されるように、前記第1の基板とは異なる第2の基板における複数の開口部それぞれに付与するインクの量に関する条件を開口部毎に決定する工程と、
前記開口部毎に決定された条件に基づいて、前記第2の基板における複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与することにより、第2のカラーフィルタを製造する工程と、
を有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。
A third aspect of the present invention is a method of manufacturing a color filter having pixels with colored openings by applying ink from an inkjet head to the openings of a black matrix on a substrate and coloring the openings. There,
By applying ink from the first pre-Symbol ink jet head relative to a plurality of openings on the substrate, a step of producing a first color filter,
Measuring or estimating the area of each of the plurality of openings in the first color filter;
As the ink in an amount corresponding to the measurement or estimated area is applied to each of the openings, the condition regarding the amount of ink to be applied to each of the plurality of openings in the first second substrate different from the substrate Determining for each opening ; and
A step of manufacturing a second color filter by applying ink from the inkjet head to each of the plurality of openings in the second substrate based on the conditions determined for each of the openings;
It is a manufacturing method of the color filter characterized by having.
また、本発明は、カラーフィルタを有する液晶素子を製造する方法であって、
上記本発明の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用意する工程と、
前記カラーフィルタに対向する対向基板を用意する工程と、
前記カラーフィルタと前記対向基板との間に液晶を封入する工程と、
を有することを特徴とする液晶素子の製造方法である。
Further, the present invention is a method of manufacturing a liquid crystal element having a color filter,
A step of preparing a color filter manufactured by the method for manufacturing a color filter of the present invention;
Preparing a counter substrate facing the color filter;
Encapsulating liquid crystal between the color filter and the counter substrate;
It is a manufacturing method of the liquid crystal element characterized by having.
本発明においては、カラーフィルタの各画素の光学的効果にブラックマトリクスの開口部の面積分布を加味することにより、ブラックマトリクスの開口部の面積分布による色むらを低減することができる。 In the present invention, the color unevenness due to the area distribution of the black matrix opening can be reduced by adding the area distribution of the black matrix opening to the optical effect of each pixel of the color filter.
さらに、本発明において、上記カラーフィルタのブラックマトリクスの開口部の面積を推定することにより、ブラックマトリクスの開口部の面積の測定手段または工程が不要になり製造工程を簡素化することができる。 Furthermore, in the present invention, by estimating the area of the opening of the black matrix of the color filter, a means for measuring the area of the opening of the black matrix or a process is not required, and the manufacturing process can be simplified.
特に、上記カラーフィルタが、着色領域を複数の走査領域に分割し、各走査領域を同じ条件で着色してなる場合は、各走査領域に存在する、互いに着色条件が同一である画素の光学的効果の測定値の差が開口部の面積の違いを反映しているため、該測定値を比較することによって開口部の面積を推定することができる。また、当該測定値より、これらの画素の間に位置する画素の開口部の面積を線形補完により決定することができる。着色領域を複数の走査領域に分割して着色する場合には、隣接する走査領域の境界で色むらが発生し易いが、本発明によれば、このような色むらが低減される。 In particular, when the color filter divides a colored region into a plurality of scanning regions and each scanning region is colored under the same conditions, the optical filters of pixels having the same coloring condition in each scanning region are used. Since the difference in the measured value of the effect reflects the difference in the area of the opening, the area of the opening can be estimated by comparing the measured values. Moreover, the area of the opening part of the pixel located between these pixels can be determined from the measured value by linear interpolation. In the case where the coloring region is divided into a plurality of scanning regions and colored, color unevenness is likely to occur at the boundary between adjacent scanning regions. However, according to the present invention, such color unevenness is reduced.
本発明によれば、ブラックマトリクスの開口部の面積分布による色むらを低減することができるため、基板毎或いは基板内でブラックマトリクスの開口部面積が異なる場合であっても、歩留良く、色むらのないカラーフィルタを製造することが可能となる。よって、該カラーフィルタを用いてカラー表示に優れた液晶素子が安価に提供される。 According to the present invention, color unevenness due to the area distribution of the black matrix opening can be reduced, so that even if the area of the black matrix opening is different for each substrate or within the substrate, the yield is improved. An even color filter can be manufactured. Therefore, a liquid crystal element excellent in color display using the color filter is provided at low cost.
本発明のカラーフィルタ製造方法は、カラーフィルタの光学的効果と開口部の面積分布とを求め、光学的効果から開口部の面積分布の影響を取り除くことにより着色ムラの少ないカラーフィルタの着色条件を特定するものである。 The color filter manufacturing method of the present invention obtains the optical effect of the color filter and the area distribution of the opening, and removes the influence of the area distribution of the opening from the optical effect, thereby reducing the coloring condition of the color filter with less coloring unevenness. It is something to identify.
以下、図1に示すフローチャートを用いて本発明のカラーフィルタの製造方法を説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the color filter of this invention is demonstrated using the flowchart shown in FIG.
先ず、標準カラーフィルタを実際に作製したカラーフィルタから抽出する。この標準カラーフィルタはその後に製品として出荷されるものであっても構わない。 First, the standard color filter is extracted from the actually produced color filter. This standard color filter may be shipped as a product thereafter.
次に、標準カラーフィルタの各画素の光学的効果を求める。前記した通り、画素の光学的効果としては、一定の入射光に対する各画素の透過光量を用いることが一般的であり、本発明において好ましく適用されるが、本発明の趣旨からして、光学的効果とは、使用者や検査者にとって画素の着色濃度と相関がある物理量であればどのようなものであっても構わない。従って、直接的に光学的測定法を用いなくても構わない。具体的には、着色部が膜状に形成されているカラーフィルタにおいては、着色部の膜厚を測定し、その測定結果に基づいて画素全体の光学的効果を演算により求める方法などが考えられる。 Next, the optical effect of each pixel of the standard color filter is obtained. As described above, as the optical effect of the pixel, it is general to use the transmitted light amount of each pixel with respect to a constant incident light, which is preferably applied in the present invention. The effect may be any physical quantity that has a correlation with the color density of the pixel for the user or the inspector. Therefore, it is not necessary to use the optical measurement method directly. Specifically, in a color filter in which the colored portion is formed in a film shape, a method of measuring the film thickness of the colored portion and calculating the optical effect of the entire pixel based on the measurement result can be considered. .
次いで、最終的に補正する画素の着色条件を決定する。予め、光学的効果と着色条件との関係を求めておき、その関係と光学的効果の設計値、標準カラーフィルタの全ての着色条件より、補正すべき着色条件を決定する。着色条件とは、例えば、被着色部にインクを付与して着色部を形成する工程において、各被着色部に付与されるインク量やインク中の着色材の比率、インク滴の配置、滴下順序、タイミング等を言う。 Next, the coloring condition of the pixel to be finally corrected is determined. The relationship between the optical effect and the coloring condition is obtained in advance, and the coloring condition to be corrected is determined from the relationship, the design value of the optical effect, and all the coloring conditions of the standard color filter. The coloring conditions include, for example, the amount of ink applied to each colored portion, the ratio of the coloring material in the ink, the arrangement of the ink droplets, and the dropping order in the step of forming the colored portion by applying ink to the colored portion. Say timing, etc.
次に、標準カラーフィルタの各画素の開口部の面積分布を求める。開口部の面積分布を求める方法としては、実際に開口部の面積を測定する方法と、開口部の面積を推定する方法がある。 Next, the area distribution of the opening of each pixel of the standard color filter is obtained. As a method of obtaining the area distribution of the opening, there are a method of actually measuring the area of the opening and a method of estimating the area of the opening.
開口部の面積の測定方法としては、光学的手段により開口部形状を計測し、そこから開口部面積を計算する方法の他、開口部形状そのものは計測せず、開口部面積を直接得る方法も用いることができる。後者の例としては、一定の輝度を持つ光を開口部を含む領域に照射し、開口部を通り抜けてきた光線を受光素子で捉え、その受光素子に当たった光の照度から開口部面積を求める方法がある。 As a method of measuring the area of the opening, there is a method of directly obtaining the opening area without measuring the opening shape itself, in addition to a method of measuring the opening shape by optical means and calculating the opening area therefrom. Can be used. As an example of the latter, light having a certain luminance is irradiated onto a region including an opening, a light beam passing through the opening is captured by a light receiving element, and the area of the opening is obtained from the illuminance of light hitting the light receiving element. There is a way.
本発明において開口部の面積を推定する方法としては、着色領域内に明らかに同じ着色条件で着色された画素が存在する場合に、それらの画素の光学的効果の違いが、実質的に開口部の面積の違いによるものであるから、光学的効果の違いからそれぞれの開口部の面積を推定することができる。 In the present invention, as a method for estimating the area of the opening, when there are pixels that are clearly colored under the same coloring condition in the coloring region, the difference in the optical effect of these pixels is substantially reduced. Therefore, the area of each opening can be estimated from the difference in optical effect.
具体的には、着色領域を複数の走査領域に分割し、各走査領域を同一条件で着色する場合、各走査領域に1個ずつ同じ着色条件で着色される画素が存在する。このような同じ条件で着色される画素同士の光学的効果の違いはそれらの開口部の面積の違いに実質的に相当するため、両者の開口部面積の大小関係を推定することができる。さらに、隣接する走査領域の同じ着色条件で着色される画素同士の光学的効果の差を開口部面積による差とし、上記画素間に位置する画素の開口部面積については線形補完によって推定することができる。このような場合には、1走査領域について適宜画素の光学的効果を測定して着色条件の補正を行ない、さらに各走査領域の同じ着色条件で着色された画素を適宜選択して光学的効果を測定して開口部面積を推定し、上記着色条件の補正に開口部面積の補償を行なうことにより、走査領域毎の開口部面積の違いによる色むら、特に隣接する走査領域の境界に発生する色むらを低減することができる。 Specifically, when a coloring area is divided into a plurality of scanning areas and each scanning area is colored under the same conditions, one pixel is colored in each scanning area under the same coloring conditions. Since the difference in the optical effect between the pixels colored under the same conditions substantially corresponds to the difference in the area of the openings, it is possible to estimate the size relationship between the areas of the openings. Furthermore, the difference in optical effect between pixels that are colored under the same coloring condition in adjacent scanning regions is defined as the difference due to the opening area, and the opening area of the pixels located between the pixels can be estimated by linear interpolation. it can. In such a case, the optical effect of the pixel is appropriately measured in one scanning region to correct the coloring condition, and further, the pixel colored under the same coloring condition in each scanning region is appropriately selected to obtain the optical effect. Estimate the aperture area by measuring, and compensate for the aperture area for the correction of the above coloring condition, thereby causing color unevenness due to the difference in the aperture area for each scanning region, especially the color generated at the boundary between adjacent scanning regions Unevenness can be reduced.
本発明においては、光学的効果の測定値に対する開口部の面積分布の影響を取り除いて次のカラーフィルタの着色条件を補正する工程を有することが最大の特徴である。 The greatest feature of the present invention is that it has a step of correcting the coloring condition of the next color filter by removing the influence of the area distribution of the opening on the measured value of the optical effect.
各画素における開口部面積の設計値と実際に測定した、或いは推定した開口部面積とを比較し、各画素の光学的効果についてその開口部面積の影響を取り除く。そのためには、開口部面積と光学的効果の関係を実際に求めるか、推定する必要がある。 The design value of the opening area in each pixel is compared with the actually measured or estimated opening area, and the influence of the opening area on the optical effect of each pixel is removed. For this purpose, it is necessary to actually determine or estimate the relationship between the aperture area and the optical effect.
実際に求める方法としては、実際にブラックマトリクスの開口部面積の異なる各種基板を作製し、これに対して一定の着色条件で着色することによりカラーフィルタを製造し、そのカラーフィルタにおける光学的効果を測定した結果から求める方法が望ましい。また、推定する方法としては、光学的効果と開口部面積の関係を線形とする方法などがある。さらに、この推定方法として、光学的効果として一定の照明を行なった時の画素の開口部を透過する光量を用いた場合に、該透過光量と開口部面積とが比例関係にあるとみなす方法がある。 As a method of actually obtaining, a color filter is manufactured by actually manufacturing various substrates having different opening areas of the black matrix, and coloring the substrate under a certain coloring condition. A method of obtaining from the measured result is desirable. Further, as an estimation method, there is a method in which the relationship between the optical effect and the opening area is linear. Furthermore, as this estimation method, there is a method that considers that the transmitted light amount and the opening area are in a proportional relationship when the light amount transmitted through the aperture of the pixel when a certain illumination is performed is used as an optical effect. is there.
実際の開口部面積の影響を取り除く計算は、測定或いは推定した開口部面積を開口部面積の設計値で除した値を補正係数として、光学的効果の値から補正した着色条件を上記補正係数で補正し、開口部面積の影響を相殺する。尚、当然のことながら、この推定方法としては、実用上、十分な精度を持つものであればどのようなものであっても構わないことは言うまでもない。 The calculation to remove the influence of the actual opening area is performed by using the correction coefficient as a value obtained by dividing the measured or estimated opening area by the design value of the opening area, and the correction condition based on the coloring condition corrected from the optical effect value. Correct and offset the effect of the aperture area. Needless to say, any estimation method may be used as long as it has sufficient accuracy for practical use.
また、通常は画素の開口部の面積の設計値は全画素において共通であるが、これが画素により異なる場合には、それぞれの画素における設計値に基づいて着色条件の補正量を求めることが望ましい。しかしながら、実際上この設計値の平均値などの代表量を全画素またはその一部に適用することによりこのステップの高速化を図ることができる。また、着色領域内における色むらに対する要求のみが厳しく、着色領域全体の平均の着色濃度には比較的広い誤差が許容される場合には、設計値に代えて、全画素または一部の画素(1画素のみの場合も含む)の開口部面積の平均値、最大値、最小値などを用いることもできる。 In general, the design value of the area of the opening of the pixel is common to all the pixels. However, if this is different for each pixel, it is desirable to obtain the correction amount of the coloring condition based on the design value of each pixel. However, in practice, this step can be speeded up by applying a representative amount such as an average value of the design values to all pixels or a part thereof. In addition, when only a demand for color unevenness in the colored area is severe and a relatively wide error is allowed in the average coloring density of the entire colored area, instead of the design value, all pixels or some of the pixels ( An average value, a maximum value, a minimum value, etc. of the opening area (including the case of only one pixel) can also be used.
上記工程により、測定された光学的効果に画素の開口部面積の影響を取り除いた上で標準カラーフィルタの各画素の着色条件が補正され、補正された着色条件で新たなカラーフィルタの着色工程を行なう。補正された各着色条件は、各画素の開口部の面積が着色領域内で一定である、特に、設計値である場合に最適となるように補正される。従って、該補正された着色条件で新たに着色されたカラーフィルタにおいては、ブラックマトリクスの開口部の面積が一定であれば、カラーフィルタ全体で標準カラーフィルタよりも色むらが低減される。また、開口部の面積が一定で且つ設計値にほぼ同じであった場合には、理想的なカラーフィルタが得られる。ここで、標準カラーフィルタの開口部の面積分布が取り除かれていない場合には、新たなカラーフィルタの色むらは、新たなカラーフィルタの開口部面積の分布にさらに標準カラーフィルタの開口部面積の分布が加わって発生するのに対し、本発明における着色領域内の色むらは、新たなカラーフィルタのブラックマトリクスの開口部の面積分布に起因するものに留まる。 By removing the influence of the aperture area of the pixel on the measured optical effect by the above process, the coloring condition of each pixel of the standard color filter is corrected, and a new color filter coloring process is performed under the corrected coloring condition. Do. Each corrected coloring condition is corrected so as to be optimal when the area of the opening of each pixel is constant in the colored region, particularly when it is a design value. Therefore, in the color filter newly colored under the corrected coloring condition, if the area of the opening of the black matrix is constant, the color unevenness of the entire color filter is reduced as compared with the standard color filter. In addition, when the area of the opening is constant and substantially the same as the design value, an ideal color filter can be obtained. Here, when the area distribution of the opening of the standard color filter is not removed, the color unevenness of the new color filter further increases the distribution of the opening area of the standard color filter to the distribution of the opening area of the new color filter. In contrast to the occurrence of the distribution, the color unevenness in the colored region in the present invention remains due to the area distribution of the openings of the black matrix of the new color filter.
本発明の製造方法において、カラーフィルタの画素の着色手段としては、透明基板上の被着色部にインクジェット方式によりインクを付与して着色部を形成する方法が、単位面積当たりのインク量や画素内のインク量分布など各種の着色条件を設計できるため、好ましく用いられる。具体的には、インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法としては、インク吸収性を有する樹脂組成物層にインクを付与して該樹脂組成物層を着色して着色部とする第1の方法、及び、ブラックマトリクスの開口部にインクを付与し、該インク自体を硬化して着色部とする第2の方法がある。以下にそれぞれの方法を好ましい一例を挙げて説明する。 In the manufacturing method of the present invention, as a means for coloring the pixel of the color filter, a method of forming a colored portion by applying ink to a colored portion on a transparent substrate by an ink jet method is the amount of ink per unit area or within the pixel. Since various coloring conditions such as the ink amount distribution can be designed, it is preferably used. Specifically, as a method for producing a color filter by an ink jet method, a first method in which an ink is applied to a resin composition layer having ink absorbability to color the resin composition layer to form a colored portion, and There is a second method in which ink is applied to the opening of the black matrix and the ink itself is cured to form a colored portion. Each method will be described below with a preferred example.
(第1の方法)
第1の方法としては、より具体的には、透明基板上に、ブラックマトリクスと光照射或いは光照射と熱処理によりインク吸収性を低下或いは増加する樹脂組成物層を形成し、該樹脂組成物層の所定の領域に光照射または光照射と熱処理を施してインク吸収性の高い被着色部と、該被着色部よりはインク吸収性の低い非着色部を形成し、上記被着色部にインクジェット方式によりインクを付与して該被着色部を着色して着色部を形成し、樹脂組成物層全体に光照射或いは熱処理を施して硬化させる方法が好ましい。
(First method)
As a first method, more specifically, a black matrix and a resin composition layer that reduces or increases ink absorbency by light irradiation or light irradiation and heat treatment are formed on a transparent substrate, and the resin composition layer The predetermined region is irradiated with light or irradiated with light and heat-treated to form a colored portion having a high ink absorbability and a non-colored portion having a lower ink absorbability than the colored portion. A method is preferred in which ink is applied to form a colored portion by coloring the colored portion, and the entire resin composition layer is cured by light irradiation or heat treatment.
図8に本方法の工程の一例を示す。図8は、光照射或いは光照射と熱処理によってインク吸収性が低下(或いは消失)する樹脂組成物を用いた場合の工程図である。以下、各工程について説明する。尚、図8の(a)〜(f)は以下の工程(a)〜(f)にそれぞれ対応する断面模式図である。 FIG. 8 shows an example of the steps of this method. FIG. 8 is a process diagram in the case of using a resin composition whose ink absorbability is reduced (or disappears) by light irradiation or light irradiation and heat treatment. Hereinafter, each step will be described. 8A to 8F are schematic sectional views corresponding to the following steps (a) to (f), respectively.
工程(a)
透明基板41上にブラックマトリクス42を形成する。基板41としては一般にガラス基板が用いられるが、カラーフィルタとしての透明性、機械的強度等の必要特性を有するものであればガラス基板に限定されるものではない。
Step (a)
A
また、ブラックマトリクスは後述する樹脂組成物層43を形成した後、或いは樹脂組成物層43を着色後に該樹脂層上に形成したものであっても特に問題はない。またその形成方法としては、スパッタもしくは蒸着により金属薄膜を形成し、フォトリソ工程によりパターニングする方法が一般的であるが、それに限定されるものではない。
Further, there is no particular problem even if the black matrix is formed on the resin layer after forming the
工程(b)
基板41上に、光照射或いは光照射と熱処理によって硬化し、光照射部分のインク吸収性が低下する樹脂組成物を塗布し、必要に応じてプリベークを行なって、樹脂組成物層43を形成する。このような樹脂組成物の基材樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、アミド系などの樹脂が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの樹脂で、光或いは光と熱の併用によって架橋反応を進行させるために、光開始剤(架橋剤)を用いることも可能である。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る。また、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もできる。さらに、オニウム塩などの光酸発生剤を架橋剤と併用することも可能である。尚、架橋反応をより進行させるために、光照射後に熱処理を施しても良い。
Step (b)
A resin composition that cures by light irradiation or light irradiation and heat treatment and lowers the ink absorbency of the light irradiated portion is applied onto the
また、樹脂組成物層43の形成には、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塗布方法を用いることができ、特に限定されるものではない。
The
工程(c)
フォトマスク44を用いて、ブラックマトリクス42で遮光される領域の樹脂組成物層にパターン露光を行なうことにより、硬化させてインク吸収性を低下させ、非着色部45を形成する。露光されなかった領域はインク吸収性が高く被着色部46となる。非着色部45は必ずしも必要ではないが、隣接する被着色部46間にインク吸収性の低い非着色部45を介在させることにより、隣接する着色部間での混色を防止することができる。ここで用いるフォトマスク44は、ブラックマトリクス42による遮光部分を硬化させるための開口部を有するものを使用するが、ブラックマトリクス42に接する部分での色抜けを防止するために、ブラックマトリクスの遮光幅よりも狭い開口部を有するマスクを用いることが好ましい。
Step (c)
By using the
工程(d)
インクジェットヘッド47より、被着色部46にR、G、Bの各色のインク48を所定の着色パターンに応じて付与し、着色部49を形成する。
Step (d)
From the inkjet head 47, the
着色に用いるインクとしては、色素系、顔料系共に用いることが可能であり、また、液状インク、ソリッドインク共に使用可能であるが、水性インクを用いる場合には、樹脂組成物層43を吸水性の高い樹脂組成物で形成しておくことが好ましい。また、常温で液体のものに限らず、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、或いは通常の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な範囲に制御していることから、インク吐出時にインクが液状をなすものが好適に用いられる。
As the ink used for coloring, both pigment-based and pigment-based inks can be used, and both liquid inks and solid inks can be used. When water-based inks are used, the
さらに、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。本発明においては、電気熱変換体を利用したインクジェット方式が、インクジェットヘッドから吐出されるインク滴の大きさや被着色部の単位面積当たりのインク滴数、インク滴を滴下する位置などを自在に変えられるため特に好ましい。 Furthermore, as an ink jet method, a bubble jet (registered trademark) type using an electrothermal transducer as an energy generating element or a piezo jet type using a piezoelectric element can be used, and the coloring area and coloring pattern can be arbitrarily set. Can be set. In the present invention, the ink jet system using the electrothermal transducer can freely change the size of the ink droplets ejected from the ink jet head, the number of ink droplets per unit area of the colored portion, the position where the ink droplets are dropped, and the like. This is particularly preferable.
工程(e)
必要に応じてインクの乾燥を行なった後、基板全面に光照射して着色部49を硬化させる。光照射の代わりに熱処理を施しても良い。
Step (e)
After drying the ink as necessary, the
工程(f)
必要に応じて保護層50を形成する。保護層50としては、光硬化タイプ、熱硬化タイプ或いは光熱併用タイプの樹脂層や、蒸着、スパッタ等によって形成される無機膜等を用いることができ、カラーフィルタとした場合の透明性を有し、その後のITO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。
Step (f)
A
また、樹脂組成物として、光照射または光照射と熱処理によりインク吸収性が増加(或いは発現)する樹脂組成物を用いる場合、このような樹脂組成物としては、具体的には化学増幅による反応を利用する系が好ましく、基材樹脂としては、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等のセルロース誘導体の水酸基をエステル化したもの或いはアセチル基等によってブロックしたもの(例:酢酸セルロース系の化合物など);ポリビニルアルコール等の高分子アルコール及びそれらの誘導体の水酸基をエステル化したもの或いはアセチル基等でブロックしたもの(例:ポリ酢酸ビニル系の化合物など);クレゾールノボラック等のノボラック樹脂、ポリパラヒドロキシスチレン及びそれらの誘導体の水酸基を例えばトリメチルシリル基でブロックしたもの等が用いられるが、本発明がこれらに限定されるものではない。 In addition, when a resin composition whose ink absorbability is increased (or developed) by light irradiation or light irradiation and heat treatment is used as the resin composition, specifically, such a resin composition may be reacted by chemical amplification. The system to be used is preferable, and as the base resin, those obtained by esterifying a hydroxyl group of a cellulose derivative such as hydroxypropyl cellulose or hydroxyethyl cellulose or blocked by an acetyl group (eg, cellulose acetate type compound); polyvinyl alcohol Those obtained by esterifying the hydroxyl groups of polymer alcohols and derivatives thereof, or those blocked with acetyl groups (eg, polyvinyl acetate compounds); novolak resins such as cresol novolac, polyparahydroxystyrenes and their The hydroxyl group of the derivative Those that have been blocked, or the like is used in Rushiriru group, but the present invention is not limited thereto.
本発明において、露光によりインク吸収性に実質的な差を生じさせるためには、一般的には親水基に変換可能な官能基の親水基への変換率が30%以上であることが好ましい。この場合の親水基定量法としては、IR、NMR等のスペクトル分析が有効である。 In the present invention, in order to cause a substantial difference in ink absorbency by exposure, it is generally preferable that the conversion ratio of a functional group that can be converted into a hydrophilic group to a hydrophilic group is 30% or more. In this case, spectral analysis such as IR and NMR is effective as the hydrophilic group determination method.
また、光開始剤としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のオニウム塩、トリクロロメチルトリアジン等のハロゲン化有機化合物、或いはナフトキノンジアジド或いはその誘導体が好適に用いられるが、これらに限定されるものでなく、結果的に光照射或いは光照射と熱処理によって光照射部分のインク吸収性が増加する組成からなるものであれば良い。 As the photoinitiator, onium salts such as triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, halogenated organic compounds such as trichloromethyltriazine, or naphthoquinone diazide or derivatives thereof are preferably used, but are not limited thereto. As a result, any material may be used as long as it has a composition that increases the ink absorbency of the light irradiated portion by light irradiation or light irradiation and heat treatment.
また、このような樹脂組成物を用いた場合には、透明基板上に形成したブラックマトリクスをマスクとして利用し、裏面より露光することによりブラックマトリクスで遮光された領域以外を露光することもできる。 In addition, when such a resin composition is used, the black matrix formed on the transparent substrate can be used as a mask, and the area other than the area shielded by the black matrix can be exposed by exposing from the back surface.
(第2の方法)
図9は第2の方法の工程図であり、図8と同じ部材には同じ符号を付した。また、図9の(a)〜(d)は下記工程(a)〜(d)に対応する断面模式図である。
(Second method)
FIG. 9 is a process diagram of the second method, and the same members as those in FIG. Moreover, (a)-(d) of FIG. 9 is a cross-sectional schematic diagram corresponding to following process (a)-(d).
工程(a)
先ず、透明基板41上にブラックマトリクス51を形成する。該ブラックマトリクス51は、後述するインクを付与した際に、隣接する異なる色のインクとの混色を避けるための隔壁部材としても機能する。ブラックマトリクス51としては、好ましくは黒色顔料含有レジストを用い、一般的なフォトリソグラフィ法によりパターニングする。該ブラックマトリクス51は後述するインクを付与した際に、隣接する異なるインク同士が混じりあうのを防止するために、好ましくは撥インク性を付与しておく。本発明においてブラックマトリクス51の厚さは上記隔壁作用及び遮光作用を考慮すると0.5μm以上が好ましい。また、該ブラックマトリクス51の開口部が被着色部である。
Step (a)
First, the
工程(b)
インクジェットヘッド47より、R、G、Bの各色のインク52をブラックマトリクス51の開口部を埋めるように所定の着色パターンに従って付与する。
Step (b)
From the inkjet head 47,
本発明で用いられるインクは、エネルギー付与により硬化し、通常着色材を含有する樹脂組成物からなる。上記着色材としては一般の染料や顔料を用いることができ、例えば染料としては、アントラキノン染料、アゾ染料、トリフェニルメタン染料、ポリメチン染料等などを用いることができる。 The ink used in the present invention is a resin composition that is cured by applying energy and usually contains a colorant. As the colorant, general dyes and pigments can be used. For example, anthraquinone dye, azo dye, triphenylmethane dye, polymethine dye, and the like can be used as the dye.
またインクに用いる樹脂としては、熱処理や光照射等エネルギー付与によって硬化する樹脂を用いる。具体的には、熱硬化型樹脂として、公知の樹脂と架橋剤との組み合わせが使用できる。例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーとメラミン、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーと多官能エポキシ化合物、水酸基或いはカルボキシル基含有ポリマーと繊維素反応型化合物、エポキシ樹脂とレゾール型樹脂、エポキシ樹脂とアミン類、エポキシ樹脂とカルボン酸又は酸無水物、エポキシ化合物などが挙げられる。また、光硬化型樹脂としては、公知のもの、例えば市販のネガ型レジストが好適に用いられる。 As the resin used for the ink, a resin that is cured by applying energy such as heat treatment or light irradiation is used. Specifically, a combination of a known resin and a crosslinking agent can be used as the thermosetting resin. For example, acrylic resin, melamine resin, hydroxyl group or carboxyl group-containing polymer and melamine, hydroxyl group or carboxyl group-containing polymer and polyfunctional epoxy compound, hydroxyl group or carboxyl group-containing polymer and fibrin reactive compound, epoxy resin and resol type resin, epoxy Examples thereof include resins and amines, epoxy resins and carboxylic acids or acid anhydrides, and epoxy compounds. Moreover, as a photocurable resin, a well-known thing, for example, a commercially available negative resist, is used suitably.
上記インクには、種々の溶媒を加えることもできる。特に、インクジェット方式での吐出性の面から、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒が好ましく用いられる。 Various solvents can be added to the ink. In particular, a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent is preferably used from the viewpoint of dischargeability in the ink jet system.
さらに、上記成分の他に必要に応じて所望の特性を持たせるために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を添加することができ、さらに、市販の水溶性染料なども添加することができる。 In addition to the above components, surfactants, antifoaming agents, preservatives, and the like can be added to give desired properties as necessary, and commercially available water-soluble dyes can also be added. Can do.
また、上記した光或いは熱硬化型樹脂のうち、水或いは水溶性有機溶剤に溶解しないものでも安定に吐出可能なものであれば、水や水溶性有機溶剤以外の溶媒を用いても構わない。また、特に光により重合するタイプのモノマーを用いる場合には、染料をモノマーに溶解した無溶剤タイプとすることもできる。 In addition, among the light or thermosetting resins described above, solvents other than water or water-soluble organic solvents may be used as long as they can be stably discharged even if they are not dissolved in water or water-soluble organic solvents. In particular, when a monomer that is polymerized by light is used, a solventless type in which a dye is dissolved in the monomer may be used.
工程(c)
樹脂ブラックマトリクス51の開口部に付与したインク52を熱処理或いは光照射、或いはその両者によって硬化させ、着色部53を形成する。
Step (c)
The
工程(d)
必要に応じて保護層50を形成する。
Step (d)
A
本発明においては、図12に示すように、新しく製造するカラーフィルタの開口部面積の影響も考慮することにより、新しく製造するカラーフィルタの開口部面積によらず、各画素における光学的効果が等しいカラーフィルタが得られる。 In the present invention, as shown in FIG. 12, the optical effect in each pixel is equal regardless of the aperture area of the newly manufactured color filter by considering the influence of the aperture area of the newly manufactured color filter. A color filter is obtained.
尚、図13に示すように、新しく製造するカラーフィルタの開口部面積の影響を考慮し、標準カラーフィルタにおける開口部面積の影響は除去しない実施形態も考えられる。 As shown in FIG. 13, an embodiment in which the influence of the opening area of the standard color filter is not removed in consideration of the influence of the opening area of the newly produced color filter is also conceivable.
次に、本発明のカラーフィルタを用いて構成した液晶素子について説明する。図10は図8の、図11は図9の工程でそれぞれ形成したカラーフィルタを組み込んだアクティブマトリクス型液晶素子の実施形態の断面模式図である。図10、図11において、62は共通電極、63は配向膜、65は基板、66は画素電極、67は配向膜、68は液晶化合物であり、図5、図6と同じ部材には同じ符号を付した。
Next, a liquid crystal element formed using the color filter of the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of an active matrix liquid crystal element incorporating the color filter formed in the process of FIG. 8 and FIG. 11 is the process of FIG. 10 and 11,
カラー表示の液晶素子は、一般的にカラーフィルタ側基板(41)とTFT基板(65)とを合わせ込み、液晶化合物68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の内側に、TFT(不図示)と透明な画素電極66がマトリクス状に形成される。また、もう一方の基板11の内側には、画素電極66に対向する位置にR、G、Bの各着色部49、53が配列するようにカラーフィルタ層が設置され、その上に透明な共通電極62が一面に形成される。さらに、両基板の面内には配向膜63、67が形成されており、これら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。
A liquid crystal element for color display is generally formed by combining a color filter side substrate (41) and a TFT substrate (65) and enclosing a
基板41、65の外側にはそれぞれ偏光板(不図示)が接着され、バックライトとして一般的に蛍光灯(不図示)と散乱板(不図示)の組み合わせを用い、液晶化合物をバックライト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。
Polarizing plates (not shown) are bonded to the outside of the
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していれば良く、他の構成部材については、その素材や製法等、従来の液晶素子の技術を適用することが可能である。 The liquid crystal element of the present invention only needs to be configured using the color filter of the present invention, and the conventional liquid crystal element technology such as the material and manufacturing method can be applied to the other constituent members. .
(実施例1)
本例においては、電気熱変換体を用いたインクジェットヘッドを用い、対角12.1インチ(307mm)の着色領域に縦600画素、横800画素(各色)を形成したR、G、Bストライプ配列のカラーフィルタを製造した。標準カラーフィルタは予め生産されたカラーフィルタから1枚抽出して用いた。
Example 1
In this example, an R, G, B stripe arrangement in which an ink jet head using an electrothermal transducer is used and 600 pixels long and 800 pixels wide (each color) is formed in a colored region of diagonal 12.1 inches (307 mm). The color filter was manufactured. One standard color filter was extracted from a previously produced color filter and used.
各画素の光学的効果及び開口部面積の測定は、図2に示す装置を使用した。図2において、1は画像処理装置であり、CCDカメラからの画像信号を取り込み、画素の光学的効果の測定及び開口部面積の測定を実質的に行なうものである。2はパーソナルコンピュータであり、この測定装置全体を制御すると共に、測定した光学的効果、画素の開口部面積、及び標準カラーフィルタの着色条件から新たなカラーフィルタの着色条件を導出する。また、後述する着色装置への着色条件を描画イメージとしてコンピュータ間の通信により行なう。3は光学顕微鏡であり、対向する透過照明(不図示)により照明された標準カラーフィルタの像を、後述するCCDカメラに決像する。4はXYステージであり、これにより標準カラーフィルタの任意の画素を光学顕微鏡3の視野に入れることができる。5はモノクロームCCDカメラであり、光学顕微鏡3により結像された像を電気信号に変換し、画像処理装置に伝送する。また、CCDカメラ5はカラーのものでも構わない。さらに、鋭敏な画像を得るために、オートフォーカス装置を付属しても構わない。6は標準カラーフィルタである。
The optical effect of each pixel and the measurement of the aperture area were performed using the apparatus shown in FIG. In FIG. 2,
カラーフィルタの着色工程は、図3に示す描画装置で行なった。図3において、11は描画イメージであり、図2に示す測定装置から通信により伝送された着色条件を表わしたものである。13は描画データ生成装置であり、描画イメージとして与えられた着色条件に基づき、後述するインクジェットヘッド及び送り装置を連携させて動かすためのそれぞれの信号を生成するものである。15a〜15cは、R(赤)、G(緑)、B(青)のインクジェットヘッドであり、各色の染料を溶媒に溶かしたインクを付与する部材である。16及び17は送り装置であり、インクジェットヘッド15a〜15cと連携を取りながら後述するステージを駆動することにより、基板とインクジェットヘッドの相対位置を変化させる。これにより、事前に決定された着色条件で基板上の被着色部を着色することができる。18はステージ、19は描画パターン、20は基板である。
The coloring process of the color filter was performed with the drawing apparatus shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a drawing image, which represents the coloring condition transmitted from the measuring apparatus shown in FIG. 2 by communication.
本例の着色条件について説明する。本例では、着色条件として単位面積当たりのインク滴数を変化させた。この様子を図4に示す。図4は基板にインクを付与している様子を基板の上方から見たところを表わしている。図4において、21は基板に密着して形成されたブラックマトリクスであり、22はブラックマトリクス21の開口部である。23は被着色部(図8の46に相当)、24は撥インク性を持たせた非着色部(図8の45に相当)である。25〜27はインク滴である。インク滴は1回以上の走査により付与され、本例では3回の走査に分けて付与した。即ち、1回目の走査ではインク滴25を断続的に滴下し、2回目の走査ではインク滴25に隣接する位置にインク滴26を滴下し、3回目の走査でインク滴26と25をつなぐようにインク滴27を滴下した。尚、インク滴25〜27は互いに異なる体積になるようにしても構わない。本例においては、インク滴25〜27の間隔を補正すべき着色条件とした。
The coloring conditions of this example will be described. In this example, the number of ink droplets per unit area was changed as the coloring condition. This is shown in FIG. FIG. 4 shows a state where ink is applied to the substrate as viewed from above the substrate. In FIG. 4, 21 is a black matrix formed in close contact with the substrate, and 22 is an opening of the
着色条件の補正について説明する。先ず、図2の測定装置により、標準カラーフィルタの各画素の光学的効果として、一定光束の照明を照射された時に画素の開口部を透過する光量を測定する。一方、事前にこの一定光束の照明を照射された時に画素の開口部を透過する光量の変化率とインク滴の間隔の変化率の関係を求めておく。これは、インク滴の間隔を異なる値とした各種サンプルを作製し、これを図2の測定装置で測定することにより得た。得られた変化率の関係と、標準カラーフィルタにおいて測定した各画素の透過光量、標準カラーフィルタのインク滴の間隔、及び各画素の透過光量の設計値から、標準カラーフィルタと同じブラックマトリクスを有する基板において色むらのない着色が実現するインク滴の間隔を求めた。 The correction of the coloring condition will be described. First, as the optical effect of each pixel of the standard color filter, the amount of light transmitted through the opening of the pixel is measured by the measuring device of FIG. On the other hand, the relationship between the change rate of the amount of light transmitted through the opening of the pixel and the change rate of the interval between the ink droplets when the illumination with the constant luminous flux is irradiated is obtained in advance. This was obtained by preparing various samples with different intervals between ink droplets and measuring them with the measuring device of FIG. It has the same black matrix as the standard color filter from the relationship between the obtained change rate, the transmitted light amount of each pixel measured with the standard color filter, the interval between ink droplets of the standard color filter, and the design value of the transmitted light amount of each pixel. The interval between the ink droplets that achieves coloring without unevenness on the substrate was determined.
次いで、図2の測定装置により、標準カラーフィルタの各画素の開口部面積を測定した。測定は、各画素におけるブラックマトリクスの開口部とブラックマトリクスとの境界を画素画像の輝度信号から求めた。具体的には、一定の閾値を用いて各点がどちらに属するかを決め、開口部に属する点を特定する方法をとった。この結果から、上記境界を特定して該境界で囲まれた開口部面積を求めた。 Subsequently, the opening area of each pixel of the standard color filter was measured by the measuring apparatus of FIG. In the measurement, the boundary between the black matrix opening and the black matrix in each pixel was obtained from the luminance signal of the pixel image. Specifically, a method of determining which point each point belongs to using a certain threshold value and specifying the point belonging to the opening was adopted. From this result, the boundary was specified, and the opening area surrounded by the boundary was obtained.
次いで、上記開口部面積の測定結果に基づき、各画素における光学的効果に対する開口部面積の影響を以下の様にして取り除いた。 Next, based on the measurement result of the opening area, the influence of the opening area on the optical effect in each pixel was removed as follows.
各画素におけるブラックマトリクスの開口部面積をその設計値で除することにより、開口部面積の影響を取り除く補正係数とした。そして、上記した、標準カラーフィルタの各画素の透過光量から割り出されたインク滴間隔にこの補正係数を乗じた。測定された各画素の透過光量から直接割り出されたインク滴間隔には、標準カラーフィルタの開口部面積の違いがそのまま反映されているため、上記補正係数を乗じることによって、開口部面積による透過光量の変化分が相殺されて、開口部面積の設計値の時に設計通りの光学的効果が得られるようにインク滴間隔が補正される。 By dividing the opening area of the black matrix in each pixel by the design value, a correction coefficient for removing the influence of the opening area was obtained. Then, the correction coefficient is multiplied by the ink droplet interval calculated from the transmitted light amount of each pixel of the standard color filter described above. The ink droplet interval directly calculated from the measured transmitted light amount of each pixel directly reflects the difference in the opening area of the standard color filter. Therefore, by multiplying the correction coefficient, transmission by the opening area is performed. The amount of change in the amount of light is canceled out, and the ink droplet interval is corrected so that the optical effect as designed can be obtained when the opening area is the design value.
(実施例2)
本例では、着色領域を複数の走査領域に分割し、隣り合う走査領域で同じ着色条件の画素の光学的効果を比較することにより、両画素間のブラックマトリクスの開口部面積の違いを推定して着色条件を補正し、さらに該画素間に存在する画素の着色条件を線形補完することにより、開口部面積の影響による色むらを低減した。
(Example 2)
In this example, the colored area is divided into a plurality of scanning areas, and the difference in the black matrix opening area between the two pixels is estimated by comparing the optical effects of pixels with the same coloring condition in the adjacent scanning areas. The color unevenness due to the influence of the opening area was reduced by correcting the coloring conditions and linearly complementing the coloring conditions of the pixels existing between the pixels.
本例のカラーフィルタは、実施例1と同じく、対角12.1インチ(307mm)の着色領域に縦600画素、横800画素(各色)を形成したR、G、Bストライプ配列のカラーフィルタである。 The color filter of this example is an R, G, B stripe array color filter in which 600 pixels in the vertical direction and 800 pixels in the horizontal direction (each color) are formed in the colored region of 12.1 inches (307 mm) diagonal as in the first embodiment. is there.
図5に、本例における、カラーフィルタの着色領域を複数の走査領域に分割して着色する様子を示した。図5において、31はカラーフィルタを構成する基板である。32は着色領域であり、着色された画素が配置される部分である。着色領域32は、走査領域34a〜34dに分割されている。33a〜33cはインクジェットヘッドであり、各色207個のノズルを有している。該インクジェットヘッド33a〜33cは、各走査領域を走査方向に走査しながらインクを付与する。図5においてA〜Dは、同じノズルからインクを付与される画素である。
FIG. 5 shows how the coloring region of the color filter in this example is divided into a plurality of scanning regions for coloring. In FIG. 5,
画素A〜Dは同じ着色条件で着色されるため、本来であれば、一定光束の照明を照射された際に開口部を透過する光量は同一になるはずである。しかしながら、実際には、ブラックマトリクスの開口部面積の違いによって同一の値とはならない。従って、1つの走査領域のみの透過光量を測定して、この測定値だけから全ての走査領域の着色条件を補正し、開口部面積の影響を取り除かずに着色を行ったところ、カラーフィルタの各画素における光学的効果は図6に示すようになった。この実施例では、画素番号208〜414の走査領域のみで各画素の透過光量を測定した。横軸は各画素の番号、縦軸は各画素に一定光束の照明を照射した時に開口部を透過した放射束を、入射した光量で除した値である。図6の横軸は、図5におけるカラーフィルタの横方向の位置に相当する。 Since the pixels A to D are colored under the same coloring condition, the amount of light transmitted through the opening should be the same when illuminated with a constant light flux. However, in reality, the same value is not obtained due to the difference in the opening area of the black matrix. Accordingly, the amount of transmitted light of only one scanning region is measured, and the coloring conditions of all the scanning regions are corrected from only this measured value, and coloring is performed without removing the influence of the opening area. The optical effect in the pixel is as shown in FIG. In this example, the amount of transmitted light of each pixel was measured only in the scanning region of pixel numbers 208 to 414. The horizontal axis represents the number of each pixel, and the vertical axis represents the value obtained by dividing the radiant flux transmitted through the opening when each pixel is illuminated with a constant light flux by the amount of incident light. The horizontal axis in FIG. 6 corresponds to the position in the horizontal direction of the color filter in FIG.
図6から明らかなように、このような方法では測定対象とした画素番号208〜414の領域では、光学的効果が均一になっているものの、走査領域の境界(画素番号207と208の間、414と415の間、621と622の間)において、各画素の光学的効果が不連続になり、使用者及び検査者には著しい色むらとなって認識される。この走査領域による色むらの発生は、測定対象である画素番号208〜414の領域のブラックマトリクスの開口部の面積分布を補償していないことから、208〜414の開口部の面積分布の影響が新たなカラーフィルタの光学的効果に及んだためである。
As is apparent from FIG. 6, in such a method, the optical effect is uniform in the region of the pixel numbers 208 to 414 to be measured, but the boundary of the scanning region (between the
そこで、図5において画素番号208〜237と、画素番号415〜444の各30画素について、それぞれ光量を測定した。得られた光量について、後者の番号の各画素の透過光量から207画素分離れた対応する前者の番号の各画素の透過光量の差(即ち、同じノズルからインクを付与される画素の透過光量の差)を求め、合計30組の画素を透過した光の放射束の差を平均した。該平均値を207で除した値をAとする。次いで、画素番号208から414までの各画素の透過光量に以下の如く上記Aに画素位置を乗じた補正光量値を加算し、当該領域の中央の画素311を基準として各画素を透過した光の放射束を線形補完する。 Therefore, in FIG. 5, the light quantity was measured for each of 30 pixels with pixel numbers 208 to 237 and pixel numbers 415 to 444. Regarding the obtained light amount, the difference in transmitted light amount of each pixel of the corresponding former number separated by 207 pixels from the transmitted light amount of each pixel of the latter number (that is, the transmitted light amount of the pixel to which ink is applied from the same nozzle). Difference), and the difference in the radiant flux of light transmitted through a total of 30 pixels was averaged. A value obtained by dividing the average value by 207 is defined as A. Next, a corrected light amount value obtained by multiplying the above A by the pixel position is added to the transmitted light amount of each pixel of pixel numbers 208 to 414 as follows, and the light transmitted through each pixel with the pixel 311 in the center of the region as a reference is added. Linearly complement the radiant flux.
補正光量値=A×(画素番号−311)
その結果、画素番号208〜414の画素の透過光量から開口部の面積分布の影響が取り除かれる。よって、補正された透過光量に基づいて当該領域内の各画素の着色条件を補正すれば、各走査領域内の色むら及び隣接する走査領域間の境界における色むらが低減される。尚、上記補正においては、画素番号311を基準としているが、208から414までのいずれの画素を基準としてもかまわない。さらには、これらの画素の一部または全部の平均値を用いても良い。また、当該画素の透過光量の設計値を用いても良い。
Correction light quantity value = A × (pixel number−311)
As a result, the influence of the aperture area distribution is removed from the transmitted light amount of the pixels with the pixel numbers 208 to 414. Therefore, if the coloring condition of each pixel in the region is corrected based on the corrected transmitted light amount, the color unevenness in each scanning region and the color unevenness at the boundary between adjacent scanning regions are reduced. In the above correction, the pixel number 311 is used as a reference, but any pixel from 208 to 414 may be used as a reference. Furthermore, an average value of some or all of these pixels may be used. Further, a design value of the transmitted light amount of the pixel may be used.
上記のように、開口部の面積分布の影響を取り除く補正を行なった上で新たなカラーフィルタの着色を行なった。得られたカラーフィルタの各画素における光学的効果を図7に示す。図7から明らかなように、図6において問題となった各領域の境界における色むら及び画素番号1〜207,415〜621,622〜の各走査領域内での色むらが低減されていることがわかる。
As described above, a new color filter was colored after correction for removing the influence of the area distribution of the opening. The optical effect in each pixel of the obtained color filter is shown in FIG. As is apparent from FIG. 7, the color unevenness at the boundary of each region and the color unevenness in each scanning region having
実際に本実施例の製造方法でカラーフィルタを複数製造し、熟練した検査員による官能評価を実施したところ、いずれも色ムラが全く認識されないか、認識されても実用上問題ない程度であった。 Actually, a plurality of color filters were manufactured by the manufacturing method of the present embodiment, and sensory evaluation was performed by a skilled inspector. In all cases, color unevenness was not recognized at all, or even if recognized, there was no practical problem. .
さらに、本発明者等は、「色ムラが全く認識されないか、認識されても実用上問題ない程度であるか」と「開口部の面積の推定値からのずれ」とに相関があること及び色ムラが全く認識されなくなる臨界点を見出した。以下、これを説明する。 Furthermore, the present inventors have a correlation between “whether color unevenness is not recognized at all or is practically acceptable even if it is recognized” and “deviation from the estimated value of the area of the opening” and We found a critical point where color unevenness is not recognized at all. This will be described below.
様々な開口部の面積分布を持つ基板を用いて本実施例の手順によりカラーフィルタを製作することにより、開口部の面積の推定値からのずれがいろいろな値となるカラーフィルターを作り、熟練した検査員による官能検査結果との比較を行った。その結果を下表に示す。 By producing a color filter according to the procedure of this embodiment using a substrate having an area distribution of various openings, a color filter in which the deviation from the estimated value of the area of the opening has various values has been made. Comparison with sensory test results by inspectors was performed. The results are shown in the table below.
下表において、開口部面積の推定値と実際の値との差とは、実際の開口部面積の推定値との差を各画素について求め、その最大値を開口部面積で割ったものを百分率で表したものである。下表では、実験番号が大きくなるほど開口部面積の推定値からの差が大きくなるように配列してある。 In the table below, the difference between the estimated value of the opening area and the actual value is the percentage of the difference between the estimated value of the actual opening area for each pixel and the maximum value divided by the opening area. It is represented by. In the following table, the larger the experiment number, the larger the difference from the estimated value of the opening area.
下表から、開口部面積の推定値と実際の値との差が0.51%以下では「ムラが認識されない」ものが得られていることがわかる。また、0.40%以下では全てが「ムラが認識されない」ものとなっている。この結果から、画素の開口部の面積分布を推定する方法においては、開口部面積の推定値と実際の値との差が0.51%以下であることが望ましく、0.40%以下であることがさらに望ましいと言える。 From the table below, it can be seen that when the difference between the estimated value of the opening area and the actual value is 0.51% or less, “unevenness is not recognized” is obtained. Further, when the content is 0.40% or less, all are “unevenness is not recognized”. From this result, in the method for estimating the area distribution of the opening of the pixel, the difference between the estimated value of the opening and the actual value is desirably 0.51% or less, and is 0.40% or less. It is even more desirable.
1 画像処理装置
2 パーソナルコンピュータ
3 光学顕微鏡
4 XYステージ
5 CCDカメラ
6 標準カラーフィルタ
11 描画イメージ
13 描画データ生成装置
14 ドライバ
15a〜15c インクジェットヘッド
16、17 送り装置
18 ステージ
19 描画パターン
20 基板
21 ブラックマトリクス
22 開口部
23 被着色部
24 非着色部
31 基板
32 着色領域
33a〜33c インクジェットヘッド
34a〜34d 走査領域
41 透明基板
42 ブラックマトリクス
43 樹脂組成物層
44 フォトマスク
45 非着色部
46 被着色部
47 インクジェットヘッド
48 インク
49 着色部
50 保護層
51 ブラックマトリクス
52 インク
53 着色部
62 共通電極
63 配向膜
65 基板
66 画素電極
67 配向膜
68 液晶化合物
DESCRIPTION OF
Claims (7)
1枚の基板における複数の開口部それぞれの面積を測定あるいは推定する工程と、
測定あるいは推定された面積に応じた量のインクが各開口部に付与されるように、前記複数の開口部それぞれに付与するインクの量に関する条件を開口部毎に決定する工程と、
前記開口部毎に決定された条件に基づき、前記複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与し前記複数の開口部を着色する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 A method for producing a color filter having pixels in which the openings are colored by applying ink from an inkjet head to the openings of a black matrix on a substrate and coloring the openings,
Measuring or estimating the area of each of the plurality of openings in one substrate;
And determining ink in an amount corresponding to the measurement or estimated area to be given to each of the openings, the condition regarding the amount of ink to be applied to each of the plurality of apertures each opening,
A step of applying ink from the inkjet head to each of the plurality of openings and coloring the plurality of openings based on conditions determined for each of the openings;
A method for producing a color filter, comprising:
第1の基板における複数の開口部それぞれの面積を測定あるいは推定する工程と、
測定あるいは推定された面積に応じた量のインクが各開口部に付与されるように、前記複数の開口部それぞれに付与するインクの量に関する条件を開口部毎に決定する工程と、
前記開口部毎に決定された条件に基づき、前記第1の基板とは異なる第2の基板における複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与し前記複数の開口部を着色する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 A method for producing a color filter having pixels in which the openings are colored by applying ink from an inkjet head to the openings of a black matrix on a substrate and coloring the openings,
Measuring or estimating the area of each of the plurality of openings in the first substrate;
And determining ink in an amount corresponding to the measurement or estimated area to be given to each of the openings, the condition regarding the amount of ink to be applied to each of the plurality of apertures each opening,
A step of applying ink from the inkjet head to each of a plurality of openings in a second substrate different from the first substrate and coloring the plurality of openings based on a condition determined for each of the openings. When,
A method for producing a color filter, comprising:
第1の基板上における複数の開口部に対して前記インクジェットヘッドからインクを付与することにより、第1のカラーフィルタを製造する工程と、
前記第1のカラーフィルタにおける複数の開口部それぞれの面積を測定あるいは推定する工程と、
測定あるいは推定された面積に応じた量のインクが各開口部に付与されるように、前記第1の基板とは異なる第2の基板における複数の開口部それぞれに付与するインクの量に関する条件を開口部毎に決定する工程と、
前記開口部毎に決定された条件に基づいて、前記第2の基板における複数の開口部それぞれに対して前記インクジェットヘッドからインクを付与することにより、第2のカラーフィルタを製造する工程と、
を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 A method for producing a color filter having pixels in which the openings are colored by applying ink from an inkjet head to the openings of a black matrix on a substrate and coloring the openings,
By applying ink from the first pre-Symbol ink jet head relative to a plurality of openings on the substrate, a step of producing a first color filter,
Measuring or estimating the area of each of the plurality of openings in the first color filter;
As the ink in an amount corresponding to the measurement or estimated area is applied to each of the openings, the condition regarding the amount of ink to be applied to each of the plurality of openings in the first second substrate different from the substrate Determining for each opening ; and
A step of manufacturing a second color filter by applying ink from the inkjet head to each of the plurality of openings in the second substrate based on the conditions determined for each of the openings;
A method for producing a color filter, comprising:
請求項1乃至6のいずれかに記載の製造方法により製造されたカラーフィルタを用意する工程と、
前記カラーフィルタに対向する対向基板を用意する工程と、
前カラーフィルタと前記対向基板との間に液晶を封入する工程と、
を有することを特徴とする液晶素子の製造方法。 A method of manufacturing a liquid crystal element having a color filter,
Preparing a color filter manufactured by the method according to any one of claims 1 to 6,
Preparing a counter substrate facing the color filter;
Encapsulating liquid crystal between the front color filter and the counter substrate;
A method for producing a liquid crystal element, comprising:
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