JPH0915580A - 液晶用カラーフィルター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の形成された基板上に樹
脂組成物層を形成し、その樹脂組成物層の所定の部分を
パターン露光して、前記ブラックマトリクス上にインク
ヌレ性および／またはインク吸収性が相対的に低い部分
を形成し、それ以外のインクヌレ性ないしインク吸収性
の高い部分にインクジェット方式でＲＧＢの着色を行っ
て、液晶用カラーフィルターの着色部を形成する。 【効果】 高信頼性のカラーフィルターを短い工程で低
コストにて製造し、高信頼性の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るカラ
ー液晶ディスプレイのカラーフィルターの製造方法に関
し、特にインクジェット記録技術を利用した液晶用カラ
ーフィルターの製造方法に関する。また本発明は、イン
クジェット記録技術を利用して製造された液晶用カラー
フィルターおよびそのカラーフィルターを具備する液晶
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ーの発
達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴
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ーのコストダウンに対す
る要求が高まっている。

【０００３】従来から、カラーフィルターの要求特性を
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について説明
する。

【０００４】第一の方法は染色法である。染色法は、ま
ずガラス基板上に染色用の材料である水溶性高分子材料
の層を形成し、これをフォトリソグラフィーエ程により
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のカラーフィルター層
を形成する。

【０００５】第二の方法は顔料分散法である。この方法
は、まず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成
し、これをパターニングすることにより単色のパターン
を得る。さらにこの工程を３回繰り返すことによりＲ、
Ｇ、Ｂのカラーフィルター層を形成する。

【０００６】第三の方法としては電着法がある。この方
法は、まず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一の色
を電着する。この工程を３回繰り返してＲ、Ｇ、Ｂのカ
ラーフィルター層を形成し．最後に焼成するものであ
る。

【０００７】第四の方法としては、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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
の技術ではモザイク配列のカラーフィルターには適用困
難である。また、印刷法は、解像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。

【０００９】これらの欠点を補うべくインクジェットを
用いたカラーフィルターの製造方法として、特開昭５９
−７５２０５、特開昭６３−２３５９０１、特開平１−
２１７３２０等に提案があるが、いまだ不十分である。

【００１０】従って本発明の目的は、これら従来法の有
する問題を解決し、耐熱性、耐溶剤性、解像性等の必要
特性を満足する高信頼性のカラーフィルターを短い工程
で低コストにて製造する製造方法ならびに高信頼性のカ
ラーフィルターおよび液晶パネルを提供することにあ
る。特に、インクジェット方式によって染料インクでイ
ンク吸収層の着色を行うカラーフィルターの製造方法
で、後工程における染料の退色を起こさない高信頼性の
液晶用カラーフィルター製造方法を提供することを目的
とし、さらに、インクジェット方式によって染料インク
でインク吸収層を着色した液晶用カラーフィルターで、
色劣化等の障害のない信頼性の高いものを提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
ト方式によるインク吐出によって基板上に赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）および青（Ｂ）の着色部を配列させる工程を有し
てなる液晶用カラーフィルターの製造方法であって、
（１）ブラックマトリクスの形成された基板上に、光照
射または光照射と熱処理により光照射部分のインクヌレ
性および／またはインク吸収性が変化する樹脂組成物層
を形成する工程と、（２）基板上に形成された該樹脂組
成物層の所定の部分をパターン露光して、前記ブラック
マトリクス上にインクヌレ性および／またはインク吸収
性が相対的に低い部分を形成する工程と、（３）インク
ジェット方式によって染料インクを吐出して、基板上に
形成された樹脂組成物層のインクヌレ性および／または
インク吸収性が相対的に高い部分を着色する工程と、
（４）着色された該樹脂組成物層を光照射および／また
は熱処理により硬化させる工程と、（５）着色された該
樹脂組成物層上に、紫外線吸収層を形成する工程を有す
ることを特徴とする液晶用カラーフィルターの製造方法
を提供する。

【００１２】なお、前記（２）の工程で、樹脂組成物層
の着色すべき部分を露光して、該部分のインクヌレ性お
よび／またはインク吸収性を相対的に高くする場合と、
樹脂組成物層の非着色部分を露光して、該部分のインク
ヌレ性および／またはインク吸収性を相対的に低くする
場合とがあり得る。

【００１３】さらに本発明は、上記方法によって製造さ
れた液晶用カラーフィルター、ならびにその液晶用カラ
ーフィルターとそれに対向する基板を有し、両基板間に
液晶化合物が封入されている液晶パネルを提供する。

【００１４】

【作用】以下の本発明を図面を用いて説明する。

【００１５】図１は、本発明の液晶用カラーフィルター
の製造方法の１実施態様を示す工程図である。

【００１６】本発明のカラーフィルターにおいては、基
板として一般にガラス基板が用いられるが、液晶用カラ
ーフィルターとしての透明性、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。

【００１７】図１（ａ）は、ガラス基板上にブラックマ
トリクスが形成された図を示したものである。

【００１８】最初に、そのブラックマトリクスが形成さ
れた基板上に光照射または光照射と熱処理により光照射
部分のインクヌレ性および／またはインク吸収性が向上
する樹脂組成物を塗布し、必要に応じてプリベークを行
って樹脂組成物層を形成する（図１（ｂ））。なおここ
では、樹脂組成物層を反応させるのに光照射のみによる
ものについて説明するが、光照射と熱処理の併用によっ
て反応する樹脂組成物であっても問題はない。また、樹
脂層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。

【００１９】次いで、着色されるべき部分の樹脂組成物
層をあらかじめパターン露光を行うことにより反応させ
た後（図１（ｃ））、インクジェット方式を用いてＲ、
Ｇ、Ｂの各色を着色し（図１（ｄ））、必要に応じてイ
ンク乾燥を行う。パターン露光の際のフォトマスクとし
ては、着色部の樹脂組成物層を露光するための開口部を
有するものを使用する。この際、ブラックマトリクスと
着色部の境界部における色抜けを防止するために多めの
インクを吐出する必要があることを考慮すると、ブラッ
クマトリクスの遮光幅よりも狭い遮光部を有するマスク
を用いることが好ましい。

【００２０】また、着色に用いるインクとしては、染料
系のインクを用いる。さらにインクジェット装置として
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−ンは任意に設定することができる。ま
たここでは、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、樹脂組成物
層を形成した後、あるいは着色後に樹脂層上に形成され
たもの、あるいはカラーフィルター基板と対向する基板
側に形成されたものであっても特に問題はなく、その形
態はここに示したもの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りパタ
ーニングする方法、あるいは黒色の感光性樹脂を用い直
接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、これらに限定されるものではない。

【００２１】次いで、光照射および／または熱処理を行
って着色された樹脂組成物を硬化させ（図１（ｅ））、
さらに紫外線吸収層を形成し（図１（ｆ））、必要に応
じて保護層を形成する（図１（ｇ））。

【００２２】紫外線吸収層は、着色剤として用いた染料
の分解を防止するために用いるものであり、染料が分解
する原因としては、 （１）後工程におけるＵＶ洗浄時に照射されるＵＶ光に
よる直接的な分解、樹脂組成物層から発生する活性種
（ラジカル、カチオン等）による間接的な分解； （２）後工程の接着剤による封止時に照射されるＵＶ光
による同様の分解； （３）使用時にバックライトから照射される光による同
様の分解 等が考えられる。これらの原因のうち（１）と（２）は
特に、３００ｎｍ以下のＤｅｅｐ−ＵＶ光に起因するも
のである。そこで、紫外線吸収層としては、Ｄｅｅｐ−
ＵＶ光に対して強い吸収を有するものを用いることが好
ましく、具体的には、２３０ｎｍにおける透過率が１０
％以下かつ２７０ｎｍにおける透過率が５０％以下のも
のが好適に用いられる。

【００２３】保護層は、表面段差の平坦化、後工程のＩ
ＴＯ形成プロセス、配向膜形成プロセス等のプロセスに
おける着色部の保護を目的として用いるものであり、紫
外線吸収層によりこれらの目的が達成される場合には特
に用いる必要はない。また、紫外線吸収層ないし保護層
としては、光硬化タイプ、熱硬化タイプあるいは光熱併
用タイプの樹脂材料；蒸着やスパッタなどによって形成
された無機膜等を用いることができる。

【００２４】次に、図２に本発明の液晶用カラーフィル
ターの製造方法の別の実施態様を示した。

【００２５】この場合は、図１に示した例とは異なり、
ブラックマトリクスの形成された基板（図２（ａ））上
に光照射または光照射と熱処理により光照射部分のイン
クヌレ性および／または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って樹脂組
成物層を形成する（図２（ｂ））。その樹脂層を形成す
る際の塗布方法は図１に示した例の場合と同様である。

【００２６】次いで、ブラックマトリクスにより遮光さ
れる部分の樹脂組成物層をあらかじめパターン露光を行
うことにより反応させた後（図２（ｃ））、インクジェ
ット方式を用いてＲ、Ｇ、Ｂの各色を着色し（図２
（ｄ））、必要に応じてインク乾燥を行う。パターン露
光の際のフォトマスクとしては、ブラックマトリクスに
よる遮光部分上の樹脂組成物層を露光するための開口部
を有するものを使用する。この際、ブラックマトリクス
と着色部の境界部における色抜けを防止するために多め
のインクを吐出する必要があることを考慮すると、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。

【００２７】また、着色に用いるインクおよびインクジ
ェット装置等の条件は図１に示した例の場合と同様であ
る。

【００２８】次いで、光照射および／または熱処理を行
って着色された樹脂組成物を硬化させ（図２（ｅ））、
さらに紫外線吸収層を形成し（図２（ｆ））、必要に応
じて保護層を形成する（図２（ｇ））。

【００２９】紫外線吸収層としては、図１に示した例の
場合と同様、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光に対して強い吸収を有す
るものを用いることが好ましく、具体的には、２３０ｎ
ｍにおける透過率が１０％以下かつ２７０ｎｍにおける
透過率が５０％以下のものが好適に用いられる。保護層
についても図１の例の場合と同様である。

【００３０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００３１】（実施例１）ブラックマトリクスの形成さ
れたガラス基板上に、メチルフェニルポリシランを膜厚
１μｍとなるようスピンコートし、９０℃で２０分間の
プリベークを行って樹脂組成物層を形成した。

【００３２】次いで、ブラックマトリクスの幅よりも狭
い遮光部を有するフォトマスクを介して着色部をパター
ン露光し、インクジェットプリンターを用いてＲ、Ｇ、
Ｂの染料インクにより着色した後、９０℃で５分間のイ
ンク乾燥を行った。引き続き２３０℃で３０分間の熱処
理を行って、着色された樹脂組成物層を硬化させた。次
に、水酸基をエポキシ変成したポリビニルフェノール樹
脂および酸無水物からなる熱硬化型の樹脂組成物を膜厚
１μｍとなるよう塗布し、１２０℃で３０分間、２３０
℃で６０分間の熱処理を行って硬化させた。その熱硬化
型樹脂組成物の膜厚１μｍにおける透過率は、２３０ｎ
ｍにおいて８％、２７０ｎｍにおいて４３％であった。

【００３３】次に、硬化した紫外線吸収層上に、二液型
の熱硬化型樹脂ＳＳ６５００（商品名；日本合成ゴム
製）を膜厚１μｍとなるようスピンコートし、９０℃で
３０分間、２３０℃で６０分間の熱処理を行って硬化さ
せ、液晶用カラーフィルターを作製した。

【００３４】このようにして作製された液晶用カラーフ
ィルターをＵＶ洗浄装置にセットし、洗浄処理を行った
ところ、染料インクにより着色した画素部における色度
変化は観察されなかった。

【００３５】また、このようにして作製された液晶用カ
ラーフィルターを用いてＴＦＴ液晶パネルを作成し、１
００００時間の連続駆動を行ったところ、色劣化等の障
害は発生しなかった。

【００３６】（実施例２）紫外線吸収層としてクレゾー
ルノボラックおよびビスフェノ−ルＡ型エポキシからな
る熱硬化型樹脂組成物を用いた以外は、実施例１と同様
の方法で液晶用カラーフィルターを作製した。なお、こ
の場合の紫外線吸収層の膜厚１μｍにおける透過率は、
２３０ｎｍにおいて７％、２７０ｎｍにおいて４０％で
あった。

【００３７】このようにして作製された液晶用カラーフ
ィルターをＵＶ洗浄装置にセットし、洗浄処理を行った
ところ、染料インクにより着色した画素部における色度
変化は観察されなかった。

【００３８】また、このようにして作製された液晶用カ
ラーフィルターを用いてＴＦＴ液晶パネルを作製し、１
００００時間の連続駆動を行ったところ、色劣化等の障
害は発生しなかった。

【００３９】（比較例１）紫外線吸収層の形成を省略
し、保護層の膜厚を２μｍとした以外は実施例１と同様
の方法によって液晶用カラーフィルターを作製し、ＵＶ
洗浄を行ったところ、ＲＧＢの各色において吸光度の低
下が観察された。

【００４０】（実施例３）ブラックマトリクスの形成さ
れたガラス基板上に、表１に示す組成からなるアクリル
系共重合体９７重量部およびトリフェニルスルフォニウ
ムトリフラート３重量部をエチルセロソルブに溶解して
なる樹脂組成物を、膜厚１μｍとなるようスピンコート
し、５０℃で１０分間のプリベークを行って樹脂組成物
層を形成した。

【００４１】

【表１】 次いで、ブラックマトリクスの幅よりも狭い開口部を有
するフォトマスクを介してブラックマトリクス上の樹脂
層の一部をパターン露光し、さらに１２０℃のホットプ
レート上で１分間の熱処理を施した。次いで、未露光部
に対して、インクジェットプリンターを用いてＲ、Ｇ、
Ｂの染料インクにより着色した後、９０℃で５分間のイ
ンク乾燥を行った。引き続き２３０℃で３０分間の熱処
理を行って樹脂組成物層を硬化させた。

【００４２】次に、水酸基をエポキシ変成したポリビニ
ルフェノール樹脂および酸無水物からなる熱硬化型の樹
脂組成物を膜厚ｌμｍとなるよう塗布し、１２０℃で３
０分間、２３０℃で６０分間の熱処理を行って硬化させ
た。その熱硬化型樹脂組成物の膜厚１μｍにおける透過
率は、２３０ｎｍにおいて８％、２７０ｎｍにおいて４
３％であった。

【００４３】次に、硬化した紫外線吸収層上に、二液型
の熱硬化型樹脂ＳＳ６５００（商品名；日本合成ゴム
製）を膜厚ｌμｍとなるようスピンコートし、９０℃で
３０分間、２３０℃で６０分間の熱処理を行って硬化さ
せ、液晶用カラーフィルターを作製した。

【００４４】このようにして作製された液晶用カラーフ
ィルターをＵＶ洗浄装置にセットし、洗浄処理を行った
ところ、染料インクにより着色した画素部における色度
変化は観察されなかった。

【００４５】また、このようにして作製された液晶用カ
ラーフィルターを用いてＴＦＴ液晶パネルを作製し、１
００００時間の連続駆動を行ったところ、色劣化等の障
害は発生しなかった。

【００４６】（実施例４）紫外線吸収層としてクレゾー
ルノボラックおよびビスフェノールＡ型エポキシからな
る熱硬化型樹脂組成物を用いた以外は、実施例３と同様
の方法で液晶用カラーフィルターを作製した。なお、本
紫外線吸収層の膜厚１μｍにおける透過率は、２３０ｎ
ｍにおいて７％、２７０ｎｍにおいて４０％であった。

【００４７】このようにして作製された液晶用カラーフ
ィルターをＵＶ洗浄装置にセットし、洗浄処理を行った
ところ、染料インクにより着色した画素部における色度
変化は観察されなかった。

【００４８】また、このようにして作製された液晶用カ
ラーフィルターを用いてＴＦＴ液晶パネルを作製し、１
００００時間の連続駆動を行ったところ、色劣化等の障
害は発生しなかった。

【００４９】（比較例２）紫外線吸収層の形成を省略し
た以外は、実施例３と同様の方法によって液晶用カラー
フィルターを作製し、ＵＶ洗浄を行ったところ、ＲＧＢ
の各色において吸光度の低下が観察された。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、高
信頼性のカラーフィルターを短い工程で低コストにて製
造し、高信頼性の液晶パネルを得ることができる。特
に、インクジェット方式によって染料インクでインク吸
収層の着色を行うカラーフィルターの製造方法で後工程
における染料の退色を防止でき、使用時における色劣化
等のない信頼性の高い液晶用カラーフィルターを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶用カラ―フィルター製造方法の１
実施態様を示す工程図である。

【図２】本発明の液晶用カラ―フィルター製造方法の別
の実施態様を示す工程図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ ブラックマトリクス ３ 樹脂組成物層 ４ フォトマスク ５ インクジェットヘッド ６ 紫外線吸収層 ７ 保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩田 昭教 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット方式によるインク吐出に
   よって基板上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の着
   色部を配列させる工程を有してなる液晶用カラーフィル
   ターの製造方法であって、（１）ブラックマトリクスの
   形成された基板上に、光照射または光照射と熱処理によ
   り光照射部分のインクヌレ性および／またはインク吸収
   性が変化する樹脂組成物層を形成する工程と、（２）基
   板上に形成された該樹脂組成物層の所定の部分をパター
   ン露光して、前記ブラックマトリクス上にインクヌレ性
   および／またはインク吸収性が相対的に低い部分を形成
   する工程と、（３）インクジェット方式によって染料イ
   ンクを吐出して、基板上に形成された樹脂組成物層のイ
   ンクヌレ性および／またはインク吸収性が相対的に高い
   部分を着色する工程と、（４）着色された該樹脂組成物
   層を光照射および／または熱処理により硬化させる工程
   と、（５）着色された該樹脂組成物層上に、紫外線吸収
   層を形成する工程を有することを特徴とする液晶用カラ
   ーフィルターの製造方法。
2. 【請求項２】 前記（２）の工程で、樹脂組成物層の着
   色すべき部分を露光して、該部分のインクヌレ性および
   ／またはインク吸収性を相対的に高くする請求項１記載
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記（２）の工程で、樹脂組成物層の非
   着色部分を露光して、該部分のインクヌレ性および／ま
   たはインク吸収性を相対的に低くする請求項１記載の製
   造方法。
4. 【請求項４】 紫外線吸収層として、使用膜厚での２３
   ０ｎｍにおける透過率が１０％以下かつ２７０ｎｍにお
   ける透過率が５０％以下の樹脂組成物を用いる請求項１
   ないし３のいずれかに記載の製造方法。
5. 【請求項５】 紫外線吸収層が、熱硬化性樹脂組成物で
   ある請求項４記載の製造方法。
6. 【請求項６】 ブラックマトリクス上に形成されたイン
   クヌレ性および／またはインク吸収性が相対的に低い部
   分の幅が、該ブラックマトリクスの幅より狭い請求項１
   ないし５のいずれかに記載の製造方法。
7. 【請求項７】 紫外線吸収層上に保護層を形成すること
   を特徴とする請求項ｌないし６のいずれかに記載の製造
   方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の方
   法により製造された液晶用カラーフィルター。
9. 【請求項９】 請求項８記載の液晶用カラーフィルター
   と該フィルターに対向する基板を有し、両基板間に液晶
   化合物が封入されている液晶パネル。