JPH07306311A - Substrate provided with color filter and liquid crystal display element using the substrate - Google Patents
Substrate provided with color filter and liquid crystal display element using the substrateInfo
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- JPH07306311A JPH07306311A JP9889294A JP9889294A JPH07306311A JP H07306311 A JPH07306311 A JP H07306311A JP 9889294 A JP9889294 A JP 9889294A JP 9889294 A JP9889294 A JP 9889294A JP H07306311 A JPH07306311 A JP H07306311A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はカラーフィルター付き基
板及びそれを用いた液晶表示素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate with a color filter and a liquid crystal display device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、カラーフィルターが液晶表示装置
のカラー表示を可能とするためのデバイスとして注目さ
れている。これは、一般的にはガラス等の透明基板上に
赤、青、緑の三原色の着色層が、ストライプ状などの特
定のパターンで形成されたものである。2. Description of the Related Art In recent years, a color filter has attracted attention as a device for enabling color display of a liquid crystal display device. This is generally a colored layer of three primary colors of red, blue and green formed on a transparent substrate such as glass in a specific pattern such as a stripe pattern.
【0003】従来より、この着色層を形成するための方
法として電着法、染色法、顔料分散法等の様々な手法が
用いられてきた。しかし、これらの方法では着色層の形
成のためにフォトリソ工程などが必要で、工程数が多
い。また、複雑なラインや大型の装置が必要であり、歩
留まりが低下しコストが増加する要因となっている。Conventionally, various methods such as an electrodeposition method, a dyeing method and a pigment dispersion method have been used as a method for forming the colored layer. However, these methods require a photolithography process or the like to form the colored layer, and the number of processes is large. In addition, a complicated line and a large-scale device are required, which causes a decrease in yield and an increase in cost.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平3ー
116002号公報には、擬ベーマイトゾルとバインダ
ー樹脂との混合物からなる多孔質層をインクジェットで
染色したカラーフィルターが提案されている。この組成
により形成された染色層は、擬ベーマイトゾルが正に荷
電しやすいことを利用して、酸性染料との間の静電気力
によって染色層に染料を吸着させる。このカラーフィル
ターは、比較的小型の装置で形成でき、また、見込まれ
る製造工程数も少ない。By the way, Japanese Patent Laid-Open No. 3-116002 proposes a color filter in which a porous layer made of a mixture of pseudo-boehmite sol and a binder resin is dyed with an ink jet. The dyeing layer formed by this composition utilizes the fact that the pseudo-boehmite sol is likely to be positively charged, so that the dye is adsorbed to the dyeing layer by the electrostatic force between the pseudo-boehmite sol and the acidic dye. This color filter can be formed by a relatively small-sized device, and the number of expected manufacturing steps is small.
【0005】多孔質膜を染色したカラーフィルターにつ
いては従来から提案があるが、そのような提案に比べて
この方式が特に有利なのは、ひとつには、低温形成が可
能な点にある。従来は多孔質膜を形成するために、アル
ミナゾルなどを500℃程度の高温で焼成する必要があ
った。これに対して、前記公報で提案された方法では、
擬ベーマイトゾルとバインダー樹脂との混合物からなる
多孔質層を用いるので、焼成は原則不要であり、行った
としても低温の焼成で十分である。したがって、焼成時
の基板のそりなどの問題が生じることがないので、液晶
表示素子用のカラーフィルター基板として非常に適した
ものになる。また、基板として、プラスチック性のもの
を用いることが可能になるというメリットも大きい。A color filter dyeing a porous film has been proposed in the past, but one of the advantages of this method over such a proposal is that it can be formed at a low temperature. In the past, it was necessary to bake alumina sol or the like at a high temperature of about 500 ° C. to form a porous film. On the other hand, in the method proposed in the above publication,
Since a porous layer made of a mixture of pseudo-boehmite sol and a binder resin is used, firing is basically unnecessary, and even if firing is performed, low temperature firing is sufficient. Therefore, since there is no problem such as warpage of the substrate during firing, it becomes a very suitable color filter substrate for a liquid crystal display device. In addition, there is a great advantage that a plastic substrate can be used as the substrate.
【0006】また、基板のたわみに対する多孔質膜の強
度が高いという利点も有する。従来の多孔質膜の製法で
は、バインダーがないので、基板がたわんだ際に多孔質
膜が欠けてこぼれ落ちるおそれがあった。基板材料とし
て比較的剛性の大きいガラスを用いた場合でも、表示が
大きくなるとたわみ量は非常に大きくなるのでこの欠点
は深刻である。前記公報で提案された方法ではバインダ
ー樹脂によって擬ベーマイトゾルが結合しているので、
基板がたわんだ際に多孔質膜がこぼれ落ちることがほと
んどない。Further, there is also an advantage that the strength of the porous film against bending of the substrate is high. In the conventional method for producing a porous film, since there is no binder, the porous film may be chipped and spilled when the substrate is bent. Even if glass having a relatively high rigidity is used as the substrate material, the amount of deflection becomes very large as the display becomes large, and this drawback is serious. In the method proposed in the above publication, since the pseudo-boehmite sol is bound by the binder resin,
The porous film hardly spills when the substrate bends.
【0007】このように、上記のカラーフィルターは液
晶表示用として有望なものであるが、発明者らがこのカ
ラーフィルターを液晶表示素子用のカラーフィルターと
して応用すべく研究を進めるうちに不十分な点があるこ
とが見いだされた。As described above, the above-mentioned color filter is promising for liquid crystal displays, but it is insufficient as the inventors proceed with research to apply this color filter as a color filter for liquid crystal display elements. It was found that there were points.
【0008】カラーフィルターを液晶表示素子に用いる
場合は、視差を最小限にするため、通常、基板の内面
(液晶層側)にカラーフィルター層を設ける。この際、
多孔質層を着色後、封孔することが好ましい。封孔する
ことにより、ヘイズを減らし、鮮明な液晶表示を得るた
めである。When a color filter is used in a liquid crystal display device, a color filter layer is usually provided on the inner surface (liquid crystal layer side) of the substrate in order to minimize parallax. On this occasion,
It is preferable to seal the porous layer after coloring it. This is because the haze is reduced and a clear liquid crystal display is obtained by sealing.
【0009】封孔は有機樹脂を塗布することにより行う
ことが一般的であるが、この際、多孔質層の強度が劣化
する場合があることが見いだされた。このような強度低
下が生じるとカラーフィルターの精度を落とし、ひいて
は表示品位の低下をもたらすおそれがある。The sealing is generally performed by applying an organic resin, but it has been found that the strength of the porous layer may be deteriorated at this time. If such a decrease in strength occurs, the accuracy of the color filter may be reduced, and eventually the display quality may be deteriorated.
【0010】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、多孔膜中を染色する方式の
カラーフィルターにおいて、カラーパターンの精度が良
く、鮮明なカラー画像が得られるようなカラーフィルタ
ー付き基板を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and in a color filter of a method of dyeing the inside of a porous film, a color pattern has good accuracy and a clear color image can be obtained. An object is to provide a substrate with such a color filter.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決すべくなされたものであり、基板上に設けられ、無
機物粒子及び水溶性バインダー樹脂からなる多孔質層を
着色剤によりパターン着色することによってなる着色層
と、多孔質層を封孔する透明封孔材層と、を有するカラ
ーフィルター付き基板であって、透明封孔材もしくはそ
の前駆体が油溶性であることを特徴とするカラーフィル
ター付き基板を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, in which a porous layer formed of inorganic particles and a water-soluble binder resin on a substrate is patterned with a coloring agent. A substrate with a color filter having a colored layer formed by: and a transparent sealing material layer for sealing a porous layer, wherein the transparent sealing material or a precursor thereof is oil-soluble. A substrate with a color filter is provided.
【0012】特に、本発明の一つにおいては、さらに封
孔材はポリエポキシド又はシリコーンを主成分とする有
機樹脂であることを特徴とする。In particular, one of the present invention is further characterized in that the sealing material is an organic resin containing polyepoxide or silicone as a main component.
【0013】また、本発明の一つにおいては、さらに着
色剤は水溶性染料であることを特徴とする。Further, one of the present invention is further characterized in that the colorant is a water-soluble dye.
【0014】また、本発明の一つにおいては、さらに無
機物粒子は擬ベーマイトゾルであることを特徴とする。Further, one of the present invention is further characterized in that the inorganic particles are pseudo-boehmite sols.
【0015】また、本発明は、上記のカラーフィルター
付き基板を少なくとも一方の基板として用いたことを特
徴とする液晶表示素子を提供する。The present invention also provides a liquid crystal display device characterized by using the above-mentioned substrate with a color filter as at least one substrate.
【0016】本発明のカラーフィルターを使用した液晶
表示パネルの基本構成を示した断面図が図1である。基
板1の上に、必要に応じて遮光層2を設けた後、着色層
3及び封孔層4が設けられる。さらに必要に応じて保護
層5を介して、電極層6が設けられる。FIG. 1 is a sectional view showing the basic structure of a liquid crystal display panel using the color filter of the present invention. After providing the light shielding layer 2 on the substrate 1 as needed, the colored layer 3 and the sealing layer 4 are provided. Further, an electrode layer 6 is provided via a protective layer 5 if necessary.
【0017】本発明では、着色層3は無機物粒子及び水
溶性バインダー樹脂からなる多孔質層を着色剤によりパ
ターン着色したものであり、封孔材もしくはその前駆体
が油溶性であることをひとつの特徴とする。こうして、
封孔処理を行うことによる多孔質膜の強度低下を防ぎ、
結果として、精度の良いカラーフィルター付き基板を得
ることができる。In the present invention, the colored layer 3 is formed by pattern-coloring a porous layer composed of inorganic particles and a water-soluble binder resin with a coloring agent, and the sealing material or its precursor is oil-soluble. Characterize. Thus
Prevents deterioration of the strength of the porous membrane due to the sealing treatment,
As a result, an accurate substrate with a color filter can be obtained.
【0018】以下に各構成要素について、詳しく説明す
る。Each component will be described in detail below.
【0019】基板1の材料としてはガラス、石英、プラ
スチックなどを使用できる。プラスチックの材料として
は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフ
ィド、アクリル、ポリカーボネート、ポリイミド等が挙
げられる。もちろんカラーフィルターとしての特性を妨
げないものであればこれらに限定されない。As the material of the substrate 1, glass, quartz, plastic or the like can be used. Examples of the plastic material include polyethylene terephthalate, polyether sulfide, acrylic, polycarbonate, polyimide and the like. Of course, it is not limited to these as long as they do not interfere with the characteristics of the color filter.
【0020】特に、本発明のカラーフィルター付き基板
を製造する際、高温で焼成する工程が実質的に不要なの
で、プラスチック材料を用いることが可能である。プラ
スチック材料を用いる場合は、表面をハードコートして
用いることが好ましい。また、通常のソーダライムガラ
スを用いるときは、アルカリバリアとしてSiO2 等の
膜をCVDなどの方法であらかじめ形成しておくことが
好ましい。In particular, when manufacturing the substrate with a color filter of the present invention, a step of baking at a high temperature is substantially unnecessary, so that a plastic material can be used. When a plastic material is used, it is preferable that the surface is hard-coated before use. When using ordinary soda lime glass, it is preferable to previously form a film such as SiO 2 as an alkali barrier by a method such as CVD.
【0021】遮光層(ブラックマトリクス)2は、カラ
ーフィルターの各色の色分離を確実にするために設けら
れるものであって、必要な色分離の程度によっては設け
なくともよい。通常は、着色層3の下に設けられるが、
着色層の上に設けてもよい。材料としては、金属クロ
ム、酸化クロム等の無機物の単層、もしくはこれらを組
み合わせて多層化したもの、ゼラチン等の染料受容層を
染料で染色したもの、有機樹脂に顔料を混練したものな
どが使用できる。The light-shielding layer (black matrix) 2 is provided to ensure the color separation of the colors of the color filter, and may not be provided depending on the required degree of color separation. Normally, it is provided below the colored layer 3,
It may be provided on the colored layer. As the material, a single layer of an inorganic substance such as metallic chromium or chromium oxide, or a multilayered combination thereof, a dye-receiving layer such as gelatin dyed with a dye, or an organic resin mixed with a pigment is used. it can.
【0022】これらの材料を、所定のパターンで基板に
印刷したり、基板全面に電解メッキ、化学メッキ、蒸
着、スパッタ等の方法により成膜した後、フォトリソグ
ラフィー法でパターニングして所定の形状を被膜形成す
る。パターンとしてはストライプ状やマトリックス状の
ものを用途に応じて適宜採用すればよい。These materials are printed on a substrate in a predetermined pattern or formed on the entire surface of the substrate by a method such as electrolytic plating, chemical plating, vapor deposition, and sputtering, and then patterned by photolithography to form a predetermined shape. Form a film. As the pattern, a striped pattern or a matrix pattern may be appropriately adopted according to the application.
【0023】着色層3は、着色剤保持層(多孔質膜)と
着色剤保持層に保持される着色剤とからなる。ここで、
着色剤保持層はシリカ、アルミナ等の無機物粒子、特に
透明性に優れた無機酸化物粒子とバインダー樹脂との混
合物である。インクの保持力を高くする観点からは、凝
ベーマイト粒子すなわち擬ベーマイト構造のアルミナ水
和物とバインダー樹脂との混合物であることが好まし
い。着色剤保持層はインクを吸収するのに十分な空孔を
もっている。これにより、着色後も着色前と同じ平滑さ
を保つことができる。The coloring layer 3 comprises a coloring agent holding layer (porous film) and a coloring agent held in the coloring agent holding layer. here,
The colorant holding layer is a mixture of inorganic particles such as silica and alumina, particularly inorganic oxide particles having excellent transparency, and a binder resin. From the viewpoint of increasing the ink holding power, it is preferably a mixture of coagulated boehmite particles, that is, an alumina hydrate having a pseudo-boehmite structure, and a binder resin. The colorant retaining layer has sufficient pores to absorb the ink. As a result, the same smoothness as before coloring can be maintained after coloring.
【0024】凝ベーマイト粒子は、基板への塗布性を良
好にするために、分散媒中にゾルとして容易に分散する
ことが必要であり、そのような粒径分布をもっているこ
とが望ましい。一方、バインダー樹脂としては、大量の
分散剤やホモジナイザー等の各種撹拌機を必要とする非
水溶性のバインダー樹脂ではなく、水溶性のバインダー
樹脂又はモノマーもしくはオリゴマーを用いることが好
ましい。すなわち、分散媒としては、水を用い、水系塗
布液として使用することが好ましい。The coagulated boehmite particles need to be easily dispersed as a sol in a dispersion medium in order to improve the coatability on a substrate, and it is desirable that the particle size distribution be such. On the other hand, as the binder resin, it is preferable to use a water-soluble binder resin or a monomer or an oligomer, instead of a water-insoluble binder resin that requires a large amount of various stirrers such as a dispersant and a homogenizer. That is, it is preferable to use water as the dispersion medium and to use it as an aqueous coating liquid.
【0025】擬ベーマイト粒子の原料としては、液晶の
信頼性を高める観点から、ナトリウム等のカチオン性不
純物が少ないものが好ましい。たとえば、アルミニウム
アルコキシドなどが適当である。この場合、反応に使用
するアルコキシドとしては、アルミニウムトリイソプロ
ポキシド、アルミニウムトリsecブトキシド等を用い
ることができるが、アルミニウムイソプロポキシドを用
いることが特に好ましい。反応性が適当で取り扱いやす
く、また、加水分解時の副生物質が水との共沸混合物と
なるIPAであるため、これの除去が容易だからであ
る。As a raw material of the pseudo-boehmite particles, those having a small amount of cationic impurities such as sodium are preferable from the viewpoint of enhancing the reliability of the liquid crystal. For example, aluminum alkoxide is suitable. In this case, as the alkoxide used in the reaction, aluminum triisopropoxide, aluminum trisec butoxide and the like can be used, but it is particularly preferable to use aluminum isopropoxide. This is because IPA has suitable reactivity and is easy to handle, and because the by-product during hydrolysis is IPA, which is an azeotropic mixture with water, it is easy to remove.
【0026】バインダー樹脂としては、上記分散媒に溶
けるものであれば使用できる。たとえば、分散媒に水を
用いた場合は、メラミン樹脂、酢酸ビニル、ポリビニル
アルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセタ
ール、ヒドロキシセルロース系樹脂、でんぷんやその変
性物、SBRラテックス、NBRラテックス等の水溶性
樹脂を利用することができる。バインダー樹脂として特
に好ましいものに、ポリビニルアルコールを一部アセタ
ール化したものがある。これによれば、本発明の封孔材
とあいまって、多孔質膜の強度低下をより完全に防ぐこ
とができる。Any binder resin can be used as long as it is soluble in the dispersion medium. For example, when water is used as the dispersion medium, water-soluble resins such as melamine resin, vinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetal, hydroxycellulose resin, starch and its modified products, SBR latex, NBR latex are used. can do. Particularly preferred binder resin is polyvinyl alcohol partially acetalized. According to this, together with the sealing material of the present invention, it is possible to more completely prevent the strength of the porous film from being lowered.
【0027】着色剤保持層で保持する着色剤(インク)
としては、吸収性の良い染料が適当である。特に水溶性
の染料、さらには、カチオン性に帯電している擬ベーマ
イトと静電気的な会合をする酸性染料が最も好ましい。
染料構造としては、アゾ系、フタロシアニン系、アント
ラキノン系等、公知の形態のものを適宜使用でき、場合
によっては中心に金属イオンを有する錯体であってもよ
い。アニオン性を与える官能基としては、スルホン酸
基、アミノ基、カルボキシル基等を用いることができ
る。染料中にナトリウム等のカチオンイオンが存在する
と、液晶層中へのカチオンイオンの溶出の恐れがあるた
め、これらのイオンは塩析、イオン交換等の方法で取り
除くことが好ましい。Colorant (ink) retained in the colorant retaining layer
As the dye, a dye having a good absorbability is suitable. Particularly preferred are water-soluble dyes, and more preferred are acid dyes that electrostatically associate with cationically charged pseudoboehmite.
As the dye structure, known structures such as azo type, phthalocyanine type and anthraquinone type can be appropriately used, and in some cases, a complex having a metal ion at the center may be used. A sulfonic acid group, an amino group, a carboxyl group or the like can be used as the functional group imparting anionicity. The presence of cation ions such as sodium in the dye may elute the cation ions into the liquid crystal layer. Therefore, these ions are preferably removed by a method such as salting out or ion exchange.
【0028】着色剤保持層にインクを吸収させる方法と
しては、ノンインパクトプリンタ、特にインクジェット
プリンタを用いることが非常に好まし。これ以外に公知
の染色法や、スクリーン印刷、オフセット印刷等の各種
印刷法も採用できる。インクジェット印刷法を用いると
きには、特に、インクノズルを3個以上並列に配列し、
三色を同時に形成する方法が量産性の点で最も好まし
い。As a method for absorbing the ink in the colorant-holding layer, it is very preferable to use a non-impact printer, especially an inkjet printer. Other than this, known dyeing methods and various printing methods such as screen printing and offset printing can also be adopted. When using the inkjet printing method, in particular, three or more ink nozzles are arranged in parallel,
The method of forming three colors at the same time is most preferable in terms of mass productivity.
【0029】多孔質層の形成方法は、通常の塗料を塗布
する方法と同様の方法で塗布し乾燥すればよい。たとえ
ば、凝ベーマイトゾルとバインダー樹脂を適当な方法で
混合し、水などを溶媒として塗布液を調製し、ブレード
コート法、エアナイフコート法、バーコート法、スピン
コート法、スプレー法、ロールコート法等の薄膜を形成
する公知の方法を採用ができる。この塗布液には、メタ
ノール等のアルコール系溶剤、アセトン等の無極性溶
剤、N−メチルピロリドン等の極性溶剤等の水溶性有機
溶媒を適宜添加できる。また、必要に応じてグリセリン
等の水溶性可塑剤や、界面活性剤、分散剤、安定剤、ゲ
ル化剤等を添加できる。As the method for forming the porous layer, coating and drying may be carried out in the same manner as a method for coating a usual coating material. For example, coagulated boehmite sol and binder resin are mixed by an appropriate method to prepare a coating solution using water as a solvent, and blade coating method, air knife coating method, bar coating method, spin coating method, spraying method, roll coating method, etc. A known method for forming the thin film can be adopted. A water-soluble organic solvent such as an alcohol solvent such as methanol, a nonpolar solvent such as acetone, or a polar solvent such as N-methylpyrrolidone can be appropriately added to the coating liquid. If necessary, a water-soluble plasticizer such as glycerin, a surfactant, a dispersant, a stabilizer, a gelling agent, etc. can be added.
【0030】本発明における封孔層4を形成する封孔材
としては、油溶性のものを用いる。特に疎水性のものを
用いることが好ましい。具体的にはポリエポキシド又は
シリコーンを主成分とすることが好ましい。ポリエポキ
シドの前駆体としては、ビスフェノールA型、ビスフェ
ノールF型、フェノールノボラック型、クレゾールノボ
ラック型、脂環式エポキシ、に代表されるようなモノエ
ポキシ及びこれに各種官能基・ハロゲン化を行ったも
の、及びエポキシ基を官能基として有する各種機能性モ
ノマー・オリゴマー等を単独あるいは数種混合して使用
できる。An oil-soluble material is used as the sealing material for forming the sealing layer 4 in the present invention. It is particularly preferable to use a hydrophobic one. Specifically, it is preferable that the main component is polyepoxide or silicone. As the precursor of polyepoxide, a monoepoxy represented by bisphenol A type, bisphenol F type, phenol novolac type, cresol novolac type, alicyclic epoxy, and various functional groups / halogenated products thereof, Also, various functional monomers / oligomers having an epoxy group as a functional group can be used alone or as a mixture of several kinds.
【0031】これらの物質又はこれらの物質を形成する
前駆体を溶媒中に溶解した塗布液を作成し、適当な方法
で染料保持層上に塗布し、必要であれば硬化反応を行
う。この際に使用できる溶媒としては、親油性溶媒を中
心とした溶媒構成のものがある。具体的には、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤、1,1,1
−トリクロロエタン、トリクロロエチレン等のハロゲン
系溶剤、R−225、R−1416等のフロン系溶剤、
メタノール、エタノールなどのアルコール系溶剤、シク
ロヘキサン、ヘキサン、デカン等の脂肪族系溶剤、エポ
キシ・アクリル等の官能基を持つ、いわゆる反応性希釈
剤等を単独あるいは任意の混合比で使用でき。多孔質膜
の強度低下を実質的にもたらさないものであればこれに
限定されない。A coating liquid is prepared by dissolving these substances or precursors for forming these substances in a solvent, and the coating liquid is coated on the dye-retaining layer by an appropriate method, and a curing reaction is carried out if necessary. As the solvent that can be used in this case, there is a solvent composition mainly composed of a lipophilic solvent. Specifically, aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene, 1,1,1
-Halogen-based solvents such as trichloroethane and trichloroethylene, CFC-based solvents such as R-225 and R-1416,
Alcoholic solvents such as methanol and ethanol, aliphatic solvents such as cyclohexane, hexane and decane, so-called reactive diluents having functional groups such as epoxy / acryl, etc. can be used alone or in any mixing ratio. It is not limited to this as long as the strength of the porous membrane is not substantially reduced.
【0032】また、必要に応じて光安定剤、消泡剤、酸
化防止剤、レベリング剤、界面活性剤、触媒等を導入す
ることもできる。なお、塗布液は、多孔質膜を破壊せず
に、これに浸透する必要があるため、塗工液の粘度は、
200cP以下であることが望ましい。If necessary, a light stabilizer, a defoaming agent, an antioxidant, a leveling agent, a surfactant, a catalyst and the like can be introduced. Since the coating liquid needs to penetrate into the porous film without destroying it, the viscosity of the coating liquid is
It is preferably 200 cP or less.
【0033】塗布厚みとしては、染料保持層より上部が
あとに述べる保護層を含めて2.0μmより薄いことが
望ましい。これより、厚いときクラック、うねりが発生
しやすくなり、屈折率等に悪影響を与えるおそれがあ
る。The coating thickness is preferably less than 2.0 μm including the protective layer described above above the dye holding layer. If it is thicker than this, cracks and waviness are likely to occur, which may adversely affect the refractive index and the like.
【0034】本発明による透明被膜が平滑性、硬度等の
面で不十分であるときには、更にカラーフィルターを保
護し、安定した画面を提供するために、カラーフィルタ
ーの最上部の透明電極及び液晶層との境に保護層を設け
てもよい。When the transparent film according to the present invention is insufficient in terms of smoothness, hardness, etc., in order to further protect the color filter and provide a stable screen, the transparent electrode and the liquid crystal layer at the uppermost part of the color filter are provided. A protective layer may be provided on the border with the.
【0035】この場合、多孔質膜と直接の接触がないた
め、各種有機樹脂及び無機物を用いることができる。た
だし、液晶注入等、後工程における外界からの圧縮を防
ぎ、カラーフィルターを平坦に保つために、比較的高い
硬度が必要である。In this case, since there is no direct contact with the porous film, various organic resins and inorganic substances can be used. However, a relatively high hardness is required in order to prevent compression from the outside in the subsequent process such as liquid crystal injection and to keep the color filter flat.
【0036】保護層の形成方法としては、多孔質膜と同
じ方法以外にスパッタ法、CVD法を用いることができ
る。As a method of forming the protective layer, a sputtering method or a CVD method can be used in addition to the same method as that of the porous film.
【0037】加えて着色剤、多孔質膜、封孔層及び保護
層に共通する特性としては、後工程、特にITO製膜時
において物性が変化しないこと、すなわち真空下200
℃程度の高温で実質的に変色しない耐熱性のあることが
好ましい。また、液晶の信頼性を高めるため、ナトリウ
ム等のイオン性不純物が少ないことが好ましい。In addition, a characteristic common to the colorant, the porous film, the sealing layer and the protective layer is that the physical properties do not change in the subsequent steps, particularly during the ITO film formation, that is, under a vacuum of 200.
It is preferable that it has heat resistance such that it does not substantially discolor at a high temperature of about ° C. Further, in order to enhance the reliability of the liquid crystal, it is preferable that the amount of ionic impurities such as sodium is small.
【0038】次いで、保護層の上には電極層が形成され
る。電極層は、アルミニウム、又はクロム等からなる。
また、透過型表示体においては光透過性である必要があ
り、一般に酸化インジウム錫(ITO)や酸化錫等を用
いることが好ましいが、これに限られない。また、電極
層は、表示に対応してパターニングされていてもよい
し、共通電極として用いられる場合などにはベタ電極と
されてもよい。電極層の形成方法としては、特にこれに
限るものではないが、層厚を均一にする見地からは、蒸
着法、スパッタ法等が好ましく用いられる。Next, an electrode layer is formed on the protective layer. The electrode layer is made of aluminum, chromium or the like.
Further, the transmissive display needs to be light transmissive, and it is generally preferable to use indium tin oxide (ITO) or tin oxide, but the present invention is not limited to this. Further, the electrode layer may be patterned corresponding to the display, or may be a solid electrode when used as a common electrode. The method for forming the electrode layer is not particularly limited to this, but from the viewpoint of making the layer thickness uniform, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like is preferably used.
【0039】なお、本発明においては、必要に応じて基
板の電極の上もしくは下にSiO2、TiO2 等の絶縁
膜、TFT、MIM、薄膜ダイオード等の能動素子、位
相差膜、偏光膜、反射膜、光導電膜等が形成されていて
もよい。[0039] In the present invention, SiO 2 above or below the substrate electrode if necessary, TiO 2 or the like of the insulating film, TFT, MIM, active elements such as thin film diode, a phase difference film, polarizing film, A reflective film, a photoconductive film or the like may be formed.
【0040】さらに、電極付基板上に、液晶表示体の場
合は、必要に応じて配向膜を形成する。これは、ポリイ
ミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等の有機樹脂
膜をラビングしたものであってもよいし、SiO等を斜
め蒸着してもよいし、垂直配向剤を塗布して用いる場合
もある。Further, in the case of a liquid crystal display, an alignment film is formed on the electrode-attached substrate, if necessary. This may be obtained by rubbing an organic resin film of polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, or the like, may be obliquely vapor-deposited of SiO, or may be used by applying a vertical alignment agent.
【0041】さらに、液晶表示素子を製造する方法につ
いては、通常用いられる方法が採用できる。すなわち、
一対の基板のうちの一方を上記カラーフィルター付き電
極基板とし、他方を適宜パターニングされた電極付基板
とし、上記基板上に必要に応じて液晶配向膜を形成し、
次いで、前記一対の基板を電極面側を相対向させて周辺
部をシールしてその内部に液晶を封入する。これによ
り、鮮明度の高いカラー液晶表示体を得ることができ
る。Further, as a method of manufacturing a liquid crystal display element, a method which is usually used can be adopted. That is,
One of the pair of substrates is the electrode substrate with the color filter, the other is a substrate with an electrode that is appropriately patterned, and a liquid crystal alignment film is formed on the substrate as necessary,
Next, the electrode surfaces of the pair of substrates are opposed to each other, the peripheral portions are sealed, and the liquid crystal is sealed inside. This makes it possible to obtain a color liquid crystal display having high definition.
【0042】本発明のカラーフィルター付き基板を用途
の面からみれば、液晶ディスプレイ面、ブラウン管表示
面、撮像管の受光面等が挙げられる。また、特に、厚み
むらのきわめて少ないカラーフィルターが得られること
から、基板間隔精度の要求の厳しい液晶素子用として好
ましいものである。From the viewpoint of application, the substrate with a color filter of the present invention includes a liquid crystal display surface, a cathode ray tube display surface, a light receiving surface of an image pickup tube, and the like. Further, since a color filter having extremely small thickness unevenness can be obtained, it is particularly preferable for a liquid crystal element in which the accuracy of the substrate spacing is strict.
【0043】[0043]
[実施例1]ガラス基板全面にクロムをスパッタにより
作成し、フォトリソグラフィーによってブラックマスク
上のパターンを形成し、エッチングした。[Example 1] Chromium was formed on the entire surface of a glass substrate by sputtering, a pattern on a black mask was formed by photolithography, and etching was performed.
【0044】次に、擬ベーマイトゾルの合成を行った。
アルミニウムトリイソプロポキシドを204.25g、
イソプロパノールを751g、水を900gを混合し、
2000ccのガラス製反応器中で24時間加水分解し
て白色のゾル液を得た。Next, a pseudo-boehmite sol was synthesized.
204.25 g of aluminum triisopropoxide,
751 g of isopropanol and 900 g of water are mixed,
Hydrolysis was performed for 24 hours in a 2000 cc glass reactor to obtain a white sol liquid.
【0045】この擬ベーマイトゾル50重量部と水溶性
バインダとして「エスレックK」(商品名:積水化学
製)を混合し、スピンコートにてブラックマスクを作成
した前記の基板に塗布し、150℃で30分間加熱して
固着し、インク受容層を作成した。50 parts by weight of this pseudo-boehmite sol was mixed with "ESREC K" (trade name: Sekisui Chemical Co., Ltd.) as a water-soluble binder, and the mixture was applied by spin coating to the above-mentioned substrate having a black mask formed thereon, and at 150 ° C. It was heated for 30 minutes and fixed to form an ink receiving layer.
【0046】次に、インクジェット法を用いてRGBス
トライプパターンを形成した。次に、主剤:「エピコー
ト1001」(商品名:油化シェル製エポキシ)65重
量部、硬化剤:BF3 モノメチルアミン35重量部、溶
剤:トルエンと1−メトキシ−2−プロパノールの混合
物30重量部からなる組成の塗布液を作成し、スピンコ
ートにて上記基板に塗布し、150℃1時間加熱し、硬
化させて封孔層とした。Next, an RGB stripe pattern was formed by using the ink jet method. Next, main agent: "Epicoat 1001" (trade name: Epoxy Shell epoxy) 65 parts by weight, curing agent: BF 3 monomethylamine 35 parts by weight, solvent: mixture of toluene and 1-methoxy-2-propanol 30 parts by weight A coating solution having a composition of was prepared and applied to the above substrate by spin coating, heated at 150 ° C. for 1 hour, and cured to form a sealing layer.
【0047】さらに、「X−12−2206」(商品
名:信越シリコーン製)を、スピンコートにて上記基板
に塗布し、150℃にて硬化させることにより、保護層
とした。Further, "X-12-2206" (trade name: manufactured by Shin-Etsu Silicone) was applied to the above substrate by spin coating and cured at 150 ° C. to form a protective layer.
【0048】印刷した画像は鮮明に維持され、強度不足
の欠点は起こらず、液晶用カラーフィルターとしての色
特性が維持された。The printed image was maintained clear, the defect of insufficient strength did not occur, and the color characteristics as a liquid crystal color filter were maintained.
【0049】[比較例]封孔層と保護層とを以下のよう
に作成するほかは実施例1と同様に行った。[Comparative Example] The same procedure as in Example 1 was performed except that the sealing layer and the protective layer were formed as follows.
【0050】主剤として水に無制限に溶解するトリプロ
ピレングリコールジアクリレート(ダイセル製)47.
5重量部、硬化剤として2−メチル−1−(4−(メチ
ルフェニル)−2−モルホリノプロパン)2.5重量
部、溶媒として水、アセトンそれぞれ25重量部からな
る混合物、からなる組成の塗布液を作成し、スピンコー
トにて上記基板に塗布し、紫外線照射し、硬化させて封
孔層とした。Tripropylene glycol diacrylate (manufactured by Daicel), which is freely soluble in water as a main agent 47.
Application of a composition comprising 5 parts by weight, 2.5 parts by weight of 2-methyl-1- (4- (methylphenyl) -2-morpholinopropane) as a curing agent, and a mixture of water and 25 parts by weight of acetone as a solvent. A liquid was prepared and applied on the above-mentioned substrate by spin coating, and was irradiated with ultraviolet rays to be cured to form a sealing layer.
【0051】さらに、「RN−812」(商品名:日産
化学工業製ポリイミドコーティング剤)をスピンコート
にて上記基板に塗布し、紫外線照射し、硬化させること
により、保護層とした。Further, "RN-812" (trade name: polyimide coating agent manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied onto the above-mentioned substrate by spin coating, irradiated with ultraviolet rays and cured to form a protective layer.
【0052】これでは、多孔質膜の強度が不足で、ライ
ンの混色、退色、がおこり、液晶用カラーフィルターの
色特性を満たすことができなかった。In this case, the strength of the porous film was insufficient, line color mixing and fading occurred, and the color characteristics of the liquid crystal color filter could not be satisfied.
【0053】[実施例2]本方法で作成したカラーフィ
ルター付き基板を液晶モジュール中に基板として組み込
んだところ、鮮明なカラー画像が得られた。[Example 2] When a substrate with a color filter prepared by this method was incorporated as a substrate in a liquid crystal module, a clear color image was obtained.
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明による方法によりカラーフィルタ
ーを作成することにより、三色同時形成が可能であり、
比較的小規模な装置を用いて製造できる低コストで、信
頼性の高いカラーフィルターを得ることができる。By forming a color filter by the method according to the present invention, simultaneous formation of three colors is possible,
A low-cost, highly reliable color filter that can be manufactured using a relatively small-scale apparatus can be obtained.
【0055】本発明によれば、多孔質膜に封孔材が容易
に浸透し、かつ多孔質膜の強度低下をおこさないで完全
な封孔が可能であり、ヘイズを防止できる。According to the present invention, the pore-sealing material can easily penetrate into the porous membrane, and complete pore sealing is possible without lowering the strength of the porous membrane, and haze can be prevented.
【0056】さらに、本発明のカラーフィルターにおい
て、透明被膜の材料をポリエポキシドもしくはシリコー
ンを主成分とする有機樹脂とすると、インク受容層との
間との接着性が高く耐久性の高いカラーフィルターが得
られる。Further, in the color filter of the present invention, when the transparent coating material is an organic resin containing polyepoxide or silicone as a main component, a color filter having a high adhesiveness with the ink receiving layer and a high durability is obtained. To be
【0057】さらに、カラーフィルターに、別途平坦化
被膜を設ければ、より高いは平滑性が得られる。Further, if a separate flattening film is provided on the color filter, higher smoothness can be obtained.
【図1】本発明のカラーフィルター付き基板を示す断面
図FIG. 1 is a cross-sectional view showing a substrate with a color filter of the present invention.
1:基板 2:遮光層 3:着色層 4:封孔層 5:保護層 6:電極層 1: Substrate 2: Light-shielding layer 3: Colored layer 4: Sealing layer 5: Protective layer 6: Electrode layer
Claims (5)
バインダー樹脂からなる多孔質層を着色剤によりパター
ン着色することによってなる着色層と、 多孔質層を封孔する透明封孔材層と、を有するカラーフ
ィルター付き基板であって、 透明封孔材もしくはその前駆体が油溶性であることを特
徴とするカラーフィルター付き基板。1. A colored layer formed on a substrate by pattern-coloring a porous layer comprising inorganic particles and a water-soluble binder resin with a coloring agent, and a transparent sealing material layer for sealing the porous layer. A substrate with a color filter, wherein the transparent sealing material or its precursor is oil-soluble.
主成分とする有機樹脂であることを特徴とする請求項1
記載のカラーフィルター付き基板。2. The sealing material is an organic resin containing polyepoxide or silicone as a main component.
Substrate with the described color filter.
る請求項1又は請求項2記載のカラーフィルター付き基
板。3. The substrate with a color filter according to claim 1, wherein the colorant is a water-soluble dye.
を特徴とする請求項1〜請求項3いずれか1項記載のカ
ラーフィルター付き基板。4. The substrate with a color filter according to claim 1, wherein the inorganic particles are pseudo-boehmite sols.
ラーフィルター付き基板を少なくとも一方の基板として
用いたことを特徴とする液晶表示素子。5. A liquid crystal display device using the substrate with a color filter according to any one of claims 1 to 4 as at least one substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9889294A JPH07306311A (en) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | Substrate provided with color filter and liquid crystal display element using the substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9889294A JPH07306311A (en) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | Substrate provided with color filter and liquid crystal display element using the substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07306311A true JPH07306311A (en) | 1995-11-21 |
Family
ID=14231791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9889294A Pending JPH07306311A (en) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | Substrate provided with color filter and liquid crystal display element using the substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07306311A (en) |
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-
1994
- 1994-05-12 JP JP9889294A patent/JPH07306311A/en active Pending
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