JPH08313723A - カラーフィルタおよびその製造方法ならびに液晶パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ブラックマトリクスが設けられた透明基板上
に、未硬化樹脂層を、ブラックマトリクスの幅以下の幅
の分離領域がそのブラックマトリクス上に形成されるよ
うなパターンで形成し、その樹脂層の光透過部にインク
ジェット法で所定の着色を行い、硬化させてカラーフィ
ルタを得る。 【効果】 インク受容層に特別な混色防止処理を施した
り、パターニング等のフォトリソ工程を行うことなく、
歩留り良く低いコストで、混色のない高精細なカラーフ
ィルタを得て、高精細なカラー表示を行うことのできる
液晶パネルを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビ、パーソ
ナルコンピューター、パチンコ遊戯台等に使用されてい
るカラー液晶ディスプレイに好適に使用されるカラーフ
ィルタ、その製造方法およびそれを備えた液晶パネルに
関し、とりわけインクジェット記録技術を利用して製造
される液晶用カラーフィルタ、その製造方法および液晶
パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】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、とりわけ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
ためには液晶ディスプレイのコストダウンが必要であ
り、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタのコスト
ダウンに対する要求が高まっている。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応えるべ
く種々の方法が試みられているが、いまだすべての要求
特性を満足する方法は確立されていない。以下にそれぞ
れの方法を説明する。

【０００３】最も多く用いられている第１の方法が染色
法である。染色法は、ガラス基板上に染色用の材料であ
る水溶性高分子材料を塗布し、これをフォトリソグラフ
ィー工程により所望の形状にパターニングした後、得ら
れたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを
得る。これを３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの着
色層を形成する。

【０００４】第２の方法は顔料分散法であり、近年染色
法に取って代わりつつある。この方法は、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、Ｂの着色層を形成す
る。

【０００５】第３の方法としては電着法がある。この方
法は、基板上に透明電極をパターニングし、顔料、樹
脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第１の色を
電着する。この工程を３回繰り返して、Ｒ、Ｇ、Ｂの着
色層を形成し、最後に焼成するものである。

【０００６】第４の方法としては、熱硬化型の樹脂に顔
料を分散させ、印刷を３回繰り返すことによりＲ、Ｇ、
Ｂを塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより着色
層を形成するものである。また、いずれの方法において
も着色層上に保護層を形成するのが一般的である。

【０００７】これらの方法に共通している点は、Ｒ、
Ｇ、Ｂの３色を着色するために同一の工程を３回繰り返
す必要があり、コスト高になることである。また、工程
が多いほど歩留りが低下するという問題を有している。
さらに、電着法においては、形成可能なパターン形状が
限定されるため、現状の技術ではＴＦＴ用には適用困難
である。また、印刷法は、解像性、平滑性が悪いためフ
ァインピッチのパターンの形成には不向きである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの欠点を補うべ
く、特開昭５９−７５２０５号公報、特開昭６３−２３
５９０１号公報あるいは特開平１−２１７３２０号公報
等には、インクジェット方式を用いてカラーフィルタを
製造する方法が記載されているが、いまだ十分満足でき
るものは得られていない。

【０００９】通常のインクジェット方式では、着色しよ
うとすると、他の色と隣接する部分で受容層に混色防止
処理を施さなければならない。ここで、混色防止処理と
は、インクの着弾位置が多少ずれても他の色のインクと
接触して色が混じり合わなくするための処理であり、予
め撥インク性のある材料で土手を設けておいたり、受容
層の一部を変質させて硬化させたり撥インク性を持たせ
ることが考えられる。そこで、そのように別個の工程で
混色防止処理を行うことがインクジェット方式での製造
におけるコストアップの要因となっている。

【００１０】従って本発明の目的は、撥インク性のある
材料を用いることなく、混色等のないカラーフィルタを
作製できる方法を提供することにある。さらに、工程の
短縮された安価なカラーフィルタの製造方法およびその
ようにして作製される高精細なカラーフィルタおよびそ
のフィルタを備えた液晶パネルを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、遮光部と光透
過部を備えた基板上に未硬化樹脂層を形成する工程、該
未硬化樹脂層に複数の色の着色剤を配列させる工程、な
らびに該未硬化樹脂層を硬化させる工程を有してなるカ
ラーフィルタの製造方法において、前記未硬化樹脂層
を、遮光部の幅以下の幅の分離領域が該遮光部上に形成
されるようなパターンで形成す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。

【００１２】なお、前記の未硬化樹脂層パターンは、印
刷法や直接描画によって形成することができ、直接描画
はインクジェット方式で行うことができる。さらに、前
記の着色剤付与をインクジェット方式によって行うこと
ができる。

【００１３】さらに本発明は、上記の方法によって製造
されたカラーフィルタを提供するとともに、該フィルタ
に対向する基板を有し、該フィルタと該対向基板の間に
液晶化合物が封入されている液晶パネルを提供するもの
である。

【００１４】

【作用】以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説
明する。

【００１５】図１は、本発明におけるカラーフィルタの
製造工程を示したものであり、本発明のカラーフィルタ
の構成の１例を示している。

【００１６】図１（ａ）は、光透過部７と遮光部である
ブラックマトリクス２を備えたガラス基板１を表す。ま
ず、ブラックマトリクス２を備えた基板１上に加熱等に
よって硬化可能でしかもインク受容性を有する樹脂組成
物を塗布し、必要に応じてプリベークを行って未硬化樹
脂層３を形成する（図１（ｂ））。その際、未硬化樹脂
層は他の色の着色剤と隣接する部分で分離領域が設けら
れるように作製されている。未硬化樹脂層３の形成に
は、凸版、凹版、平版（オフセット）等の印刷法あるい
はスクリーン印刷法、ディスペンス法、インクジェット
法その他のパターンを直接描画して形成し得るコート方
法を用いることができ、特に限定されるものではない。

【００１７】また、ブラックマトリクスに接する部分で
の着色剤の色抜けを防止するために、未硬化樹脂層の塗
布は、ブラックマトリクス上にブラックマトリクスの辺
に接するかブラックマトリクスの幅より狭く分離領域が
形成されるようにする必要があるため、精度を要する。

【００１８】次に、インク受容性のある未硬化樹脂層の
所定の位置に、インクジェットヘッド方式等のインク付
与法を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を着色し（図１
（ｃ））、必要に応じてインクの乾燥を行う。また、水
洗等を行って余分なインク等を除去した後、熱硬化等に
よって硬化させてカラーフィルタを完成させる。

【００１９】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。

【００２０】本発明で使用する硬化可能な樹脂組成物と
しては、インク受容性を有し、かつ光照射または光照射
と加熱の少なくとも一方の処理により硬化し得るもので
あればいずれでも使用可能であり、樹脂としては例えば
アクリル系樹脂；エポキシ樹脂；シリコン樹脂；ヒドロ
キシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースな
どのセルロース誘導体あるいはその変性物等が挙げられ
る。

【００２１】この樹脂層は、非常に耐熱性、耐水性等に
優れており、後工程における高温あるいは洗浄工程に十
分耐え得るものである。

【００２２】本発明で使用するインクジェット方式とし
ては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた
いわゆるバブルジェットタイプ、あるいは圧電素子を用
いたピエゾジェットタイプ等が使用可能であり、着色面
積および着色パターンは任意に設定することができる。

【００２３】また、本例においては基板上にブラックマ
トリクスが形成された例を示してあるが、ブラックマト
リクスは、硬化可能な樹脂組成物層を形成後、あるいは
着色後に未硬化樹脂層上に形成されたものであっても特
に問題はなく、その形態は本例に限定されるものではな
い。また、その形成方法としては、基板上にスパッタも
しくは蒸着により金属薄膜を形成し、フォトリソ工程に
よってパターニングすることが好ましいが、それに限定
されるものではない。

【００２４】図２に、本発明のカラーフィルタを組み込
んだＴＦＴカラー液晶パネルの断面図を示す。

【００２５】カラー液晶パネルは、カラーフィルタ９と
対向基板１４を合わせ込み、液晶化合物１２を封入する
ことにより形成される。液晶パネルの一方の基板の内側
にＴＦＴ（不図示）と透明な画素電極１３がマトリクス
状に形成されている。またもう一方の基板の内側には、
画素電極に対向する位置にカラーフィルタ９が設置さ
れ、その上に透明な対向（共通）電極１０が一面に形成
されている。さらに、両基板の面内には配向膜１１が形
成されており、これ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。またそれぞ
れのガラス基板の外側には偏光板１５が接着されてお
り、液晶化合物はこれらのガラス基板の間隙（２〜５μ
ｍ程度）に充填される。またバックライト１６として
は、蛍光灯と散乱板（いずれも不図示）の組み合わせが
用いられ、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
行う。

【００２６】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。

【００２７】（実施例１）ブラックマトリクスを設けた
青板ガラス基板上にヒドロキシプロピルセルロース（日
本曹達製、ＨＰＣ−Ｌ）の水溶液を図３に示したような
オフセット印刷法によって塗布して、インク受容層のパ
ターンを形成した。なお図３中、３１は転写ローラーで
ある。インク受容層のパターンは、７５μｍ幅のストラ
イプ状のパターンで、ブラックマトリクス上の隙間の間
隔は２５μｍとした。膜厚は５μｍであった。次に、１
１０℃で２分間乾燥させて、インク受容層を設けた１．
１ｍｍ厚の青板ガラス基板を得た。

【００２８】さらに、このインク受容層を設けた透明基
板上にブラックマトリクスのパターンに合わせて熱エネ
ルギーによりインクを発泡・吐出させるインクジェット
記録装置により、下記のインク組成からなるインクを用
いてＲ、Ｇ、Ｂの３色からなる所望のパターンを形成し
た。インク組成 染料 ５部 エチレングリコール １０部 イソプロピルアルコール ３部 イオン交換水 ８２部染料 Ｒ：Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｒｅｄ １１８ Ｇ：Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｇｒｅｅｎ ２５ Ｂ：Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ １１３。

【００２９】次に、オーブン中で９０℃にて２０分間イ
ンクを乾燥させた後、オーブン中２３０℃で３０分間イ
ンク受容層の硬化を行った。さらに、透明保護膜として
熱硬化型樹脂（ハイコートＬＣ−２００１、三洋化成
製）をロールコータによって塗布し、２００℃の熱処理
によって保護膜を形成した。さらに、スパッタ法によっ
てＩＴＯ膜を１５００Å成膜し、カラーフィルタを得
た。

【００３０】そのようにして作製された液晶用カラーフ
ィルタを光学顕微鏡によって観察したところ、混色、色
抜け等の障害は認められなかったが、青色で端の方の色
が若干薄くなる傾向が認められた。

【００３１】（実施例２）実施例１に従って作製したカ
ラーフィルタを用いて液晶パネルを作製し、駆動したと
ころ、通常のカラー表示には問題がなかった（パネルは
１０インチパネル６４０×４８０×３色）。

【００３２】（実施例３）ブラックマトリクスを設けた
青板ガラス基板上にＭＭＡ（メチルメタクリレート）と
Ｎ−ＮＡＭ（ｎ−メチロールアクリルアミド）の等量混
合した共重合体をエチルセロソルブに溶解させ粘度を調
整したものを用い、オフセット印刷法で２μｍの膜厚に
塗布して、インク受容層のパターン形成を行った。その
後、１２０℃で２分間乾燥させたところ、パターン寸法
は８０μｍとなり、ブラックマトリクス上の隙間は約２
０μｍとなっていた。

【００３３】このインク受容層を設けた透明基板上に、
実施例１と同様にインクジェット描画方式によって、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色からなる所定のパターンを形成した。

【００３４】そのようにして作製した液晶用カラーフィ
ルタを光学顕微鏡によって観察したところ、インクは十
分インク受容層中で広がっており、色ムラが改善されて
カラーフィルタとして優れた性能を示した。

【００３５】（実施例４）ブラックマトリクスの設けら
れた青板ガラス基板上に、ＭＭＡ、Ｎ−ＮＡＭおよび２
−ＨＥＭＡ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）の
等量ずつとアクリル酸３％からなる粘度調整した共重合
体のエチルセロソルブ溶液を、図４に示したようなディ
スペンサー装置４１を用いて塗布して、インク受容層の
パターンを形成した。次に、ランプ加熱で乾燥させた
後、図４に示すようなホットプレス装置４２でプレスを
行った。このような方法で、膜厚１μｍのインク受容層
パターンを形成した。

【００３６】そのインク受容層を設けた透明基板上に、
実施例１と同様にインクジェット描画方式により、Ｒ、
Ｇ、Ｂ３色からなる所定のパターンを形成した（受容層
幅６２μｍ、ブラックマトリクス上の受容層間隔１５μ
ｍ）。

【００３７】そのようにして作製した液晶用カラーフィ
ルタを光学顕微鏡によって観察したところ、混色、色ム
ラ、色抜け等の障害は観察されなかった。

【００３８】（実施例５）実施例４および５で作製した
カラーフィルタを用いて、１５インチ（１２８０×１０
２４×３色）のパネルを作製したところ、いずれにおい
ても、高精細なカラー表示が可能であった。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インク受容層に特別な混色防止処理を施したり、パター
ニング等のフォトリソ工程を行うことなく、混色のない
カラーフィルタを提供することができるようになり、カ
ラーフィルタのコストを大幅に低減できる。また、高精
細な液晶用カラーフィルタを歩留り良く得て、高精細な
カラー表示を行うことのできる液晶パネルを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの製造方法の手順を示
す工程図である。

【図２】本発明の液晶パネルの構成の１例を示す模式図
である。

【図３】実施例１でのインク受容層パターン形成を示す
図である。

【図４】実施例４でのインク受容層パターン形成を示す
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ ブラックマトリクス ３ インク受容層（樹脂層） ４ インクジェットヘッド ５ カラーフィルタ ７ 光透過部 ９ カラーフィルタ １０ 共通電極 １１ 配向膜 １２ 液晶化合物 １３ 画素電極 １４ 対向基板 １５ 偏光板 １６ バックライト ３１ 転写ローラー ４１ ディスペンサー装置 ４２ ホットプレス装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遮光部と光透過部を備えた基板上に未硬
   化樹脂層を形成する工程、該未硬化樹脂層に複数の色の
   着色剤を配列させる工程、ならびに該未硬化樹脂層を硬
   化させる工程を有してなるカラーフィルタの製造方法に
   おいて、前記未硬化樹脂層を、遮光部の幅以下の幅の分
   離領域が該遮光部上に形成されるようなパターンで形成
   することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
2. 【請求項２】 前記の未硬化樹脂層パターンを印刷法に
   よって形成する請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 前記の未硬化樹脂層パターンを直接描画
   によって形成する請求項１記載の製造方法。
4. 【請求項４】 前記直接描画をインクジェット方式によ
   って行う請求項３記載の製造方法。
5. 【請求項５】 前記の着色剤付与をインクジェット方式
   によって行う請求項１ないし４のいずれかに記載の方
   法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の方
   法によって製造されるカラーフィルタ。
7. 【請求項７】 請求項６記載のカラーフィルタと該フィ
   ルタに対向する基板を有し、該フィルタと該対向基板の
   間に液晶化合物が封入されている液晶パネル。