JPH10197861A - カラーフィルタ基板及びその製造方法、該基板を用いた液晶素子 - Google Patents

カラーフィルタ基板及びその製造方法、該基板を用いた液晶素子

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JPH10197861A
JPH10197861A JP116597A JP116597A JPH10197861A JP H10197861 A JPH10197861 A JP H10197861A JP 116597 A JP116597 A JP 116597A JP 116597 A JP116597 A JP 116597A JP H10197861 A JPH10197861 A JP H10197861A
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JP
Japan
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color filter
ink
liquid crystal
filter substrate
black matrix
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JP116597A
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Asako Takekoshi
朝子 竹腰
Nagato Osano
永人 小佐野
Kenichi Iwata
研逸 岩田
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性、耐溶剤性、解像性に優れたカラーフ
ィルタを安価に製造する。 【解決手段】 透明基板1上に、インク吸収性樹脂組成
物からなるインク受容層2を形成し、インクジェットヘ
ッド3より、R,G,Bの各インクを付与して所定の位
置4a〜4cを着色し、カラーフィルタ4を形成すると
同時に、所定の位置5にR,G,Bのインクを重ねて付
与して黒色に着色し、ブラックマトリクス5を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビ、パ
ーソナルコンピュータ、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に利用されるカラーフィルタ基
板の製造方法に関し、特に、インクジェット方式を利用
したその製造方法に関し、さらに、該製造方法によって
得られるカラーフィルタ基板と該基板を用いた液晶素子
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、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
重いカラーフィルタのコストダウンに対する要求が高ま
ってきている。中でも、ブラックマトリクス(BM)
は、従来のCr,CrOx,Mo/Taなどの金属薄膜
を別工程で形成するのに対し、コストダウンと低反射率
を目的として、樹脂製のブラックマトリクスを、R
(赤),G(緑),B(青)のカラーフィルタと同様に
形成し、工程を削減する方法が提案されている。
【0003】このようなカラーフィルタやブラックマト
リクスの形成法には、染色法、顔料分散法、電着法、印
刷法などがある。これらの方法に共通している点は、B
M、R、G、Bの計4色を着色するために同一の工程を
4回繰り返す必要があり、コスト高になるということで
ある。また、工程数が多いほど歩留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、現在の技術ではTF
T用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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記問題を解決する手
段として、インクジェット方式を用い、ブラックマトリ
クスを形成する方法が提案されている。しかしながら、
当該方法ではブラックマトリクスの形成に黒色のインク
を使用するため、使用インクが4色となり、コストダウ
ンが不十分である。
【0005】本発明の目的は、従来法によるカラーフィ
ルタやブラックマトリクスの耐熱性、耐溶剤性、解像性
などの必要特性を損なうことなく、好適なインクジェッ
ト適性で簡易な工程により安価なカラーフィルタ基板を
提供することにある。
【0006】特に、本発明は、インクジェット方式によ
りブラックマトリクスを形成し、短縮された工程により
安価にカラーフィルタ基板を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、透明基
板上にブラックマトリクスと該ブラックマトリクスの開
口部に位置するカラーフィルタを有してなるカラーフィ
ルタ基板の製造方法であって、透明基板上に、インクジ
ェット方式によりR,G,Bの各インクを夫々所定の位
置に付与してR,G,Bの各フィルタを形成すると同時
に、所定の位置にR,G,Bの各インクを重ねて付与す
ることによりブラックマトリクスを形成することを特徴
とする。
【0008】即ち本発明は、インクジェット方式を利用
し、R,G,Bの各インクを重ねて基板上に付与するこ
とによって、基板上にて3色のインクを混合し、ブラッ
クマトリクスの黒色を得ることに特徴を有する。
【0009】さらに本発明の第二は、上記製造方法によ
り製造されたことを特徴とするカラーフィルタ基板であ
り、第三は、該カラーフィルタ基板を用いたことを特徴
とする液晶素子である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図1は本発明のカラーフィルタ基板の製
造方法の一実施形態を示す断面工程図である。
【0011】先ず透明基板1上にインク吸収性樹脂組成
物からなるインク受容層2を形成する(図1(a))。
本発明において透明基板としては、一般にガラス基板が
用いられるが、液晶表示装置等最終的な用途に必要な特
性、例えば透明性、機械的強度等を満足し、後工程に耐
えるものであればガラス基板に限定されるものではな
い。
【0012】また、インク受容層2は必ずしも必要では
ないが、基板上に予め設けておくことにより、インクの
定着性を向上することができるため好ましい。当該イン
ク受容層2を形成するインク吸収性樹脂組成物には、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキ
シプロピルセルロース等のセルロース誘導体、水溶性ア
クリル樹脂等が好適に用いられる。
【0013】次いで、インクジェットヘッド3を用い
て、インク受容層2のRのカラーフィルタ部分4aとブ
ラックマトリクス部分5に夫々Rインクを付与し、着色
する(図1(b))。同様にして、Gのカラーフィルタ
部分4bとブラックマトリクス部分5にGインクを(図
1(c))、Bのカラーフィルタ部分4cとブラックマ
トリクス部分5にBインクを(図1(d))付与して着
色する。その結果、カラーフィルタ部分4a〜4cはそ
れぞれR、G、Bに着色される。また、ブラックマトリ
クス部分5にはR、G、Bの各インクが重ねて付与され
るため、混色して黒色に着色される。必要に応じてイン
ク乾燥を行う。
【0014】本発明において用いられるインクとして
は、染料系、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。
【0015】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。
【0016】本発明において好ましくは、混色を防止す
るために、混合することにより架橋反応を生じる樹脂原
料2種のうち、1種を予めインク受容層2に含有、或い
は、インク受容層2を形成しない場合には透明基板1上
に直接塗布せしめ、もう1種の樹脂原料をインクに添加
することにより、基板上で架橋反応を行い、インクの定
着化を促進する。当該樹脂としては、不飽和ポリエステ
ル樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、
樹脂原料2種とは、例えば、エポキシ樹脂と硬化剤の組
み合わせが挙げられる。
【0017】また、上記樹脂原料、或いは、インク吸収
性を有する樹脂の塗布には、スピンコート、ロールコー
ト、スプレーコート、ディップコート等の塗布方法を用
いることができる。
【0018】さらに、表面の平滑化を目的として、イン
ク付与時に、ブラックマトリクス部分5に付与するR,
G,Bのインクの面積当りの付与量の合計が、カラーフ
ィルタ部分4a〜4cに付与されるインクの面積当りの
付与量と同じになるようにすることが好ましい。
【0019】本発明のカラーフィルタ基板は、必要に応
じてカラーフィルタ4表面に保護膜6を形成する(図1
(e))。該保護膜6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材料、蒸着、スパ
ッタ等によって形成された無機膜等を用いることがで
き、カラーフィルタとしての透明性を損なわず、その後
の工程、例えばITOや配向膜形成といったプロセスに
耐え得るものであれば使用可能である。
【0020】図2に、本発明のカラーフィルタ基板を用
いた液晶素子の一実施形態の断面図を示す。図中、11
は基板1と同様の透明基板、12a,12bは電極、1
3a,13bは配向膜、14は液晶で、15a,15b
は偏光板である。本実施形態は、不図示のTFTを用い
たアクティブマトリクス型の液晶素子である。
【0021】図2の液晶素子の製造方法について説明す
る。先に述べたカラーフィルタ基板の保護膜8上に、
(共通)電極12b、配向膜13bを形成する。一方、
対向する基板11にはTFT(不図示)と(画素)電極
12aがマトリクス状に形成され、さらにその上に配向
膜13aが形成される。これらの基板を、カラーフィル
タ4の各フィルタ4a〜4cが画素電極12aに対向す
る位置に配列するように対向配置し、封止材を介して接
着し、その間隙(2〜5μm程度)に液晶化合物14を
充填して図2に示した液晶素子が構成される。上記配向
膜13a,13bの表面は通常ラビング処理等配向処理
が施されており、これによって液晶分子を一定方向に配
列させることができる。
【0022】さらに、基板1,11の外側にはそれぞれ
偏光板15a,15bが接着されている。
【0023】バックライトとしては蛍光灯と散乱板との
組合せ(不図示)が一般的に用いられており、上記液晶
素子を、バックライトの光20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。
【0024】本発明において用いられる液晶化合物とし
ては特に限定されず、TN型液晶や、強誘電性液晶(F
LC)などが好適に用いられる。また、本発明は、上記
実施形態で示したアクティブマトリクス型の液晶素子に
限らず、例えば単純マトリクス型の液晶素子も構成する
ことができる。
【0025】また、本発明のカラーフィルタ基板は、液
晶素子以外にも好適に利用することができる。
【0026】
【実施例】 [実施例1]ガラス基板上に、インクジェット記録装置
を用いて、R,G,B3色の顔料インクを夫々所定位置
に付与してカラーフィルタを形成すると同時に、所定位
置に3色重ねて付与してブラックマトリクスを形成した
後、90℃で5分間インクを乾燥した。
【0027】さらに、保護膜として2液型の熱硬化性樹
脂SS−7624(JSR製)を膜厚1μmとなるよう
スピンコートし、230℃で1時間の熱処理を行って硬
化させた。
【0028】以上の様にして作製された液晶素子用カラ
ーフィルタを光学顕微鏡により観察したところ、混色は
観察されず、且つ従来法によるカラーフィルタと比較し
ても耐熱性、耐溶剤性、解像性等に問題はなかった。
【0029】[実施例2]ガラス基板上に、ヒドロキシ
プロピルセルロース及びメチロールクロラミンからなる
インク吸収性樹脂組成物を膜厚1μmとなるようにスピ
ンコートし、90℃で20分間のプリベークを行ってイ
ンク受容層を形成した。
【0030】次いで、インクジェット記録装置を用い
て、R,G,B3色の顔料インクを夫々所定位置に付与
してインク受容層を着色し、カラーフィルタを形成する
と同時に、所定位置に3色重ねて付与してインク受容層
を黒色に着色し、ブラックマトリクスを形成した後、9
0℃で5分間インクを乾燥した。
【0031】さらに、保護膜として2液型の熱硬化性樹
脂SS−7624(JSR製)を膜厚1μmとなるよう
スピンコートし、230℃で1時間の熱処理を行って硬
化させた。
【0032】以上の様にして作製された液晶素子用カラ
ーフィルタを光学顕微鏡により観察したところ、混色は
観察されず、且つ従来法によるカラーフィルタと比較し
ても耐熱性、耐溶剤性、解像性等に問題はなかった。
【0033】[実施例3]ガラス基板上に、ヒドロキシ
プロピルセルロース及びメチロールクロラミンからなる
インク吸収性樹脂組成物とビスフェノールA型エポキシ
樹脂の混合物を膜厚1μmとなるようにスピンコート
し、90℃で20分間のプリベークを行ってインク受容
層を形成した。
【0034】次いで、顔料及び硬化剤としてメタフェニ
レンジアミンを混合してなるR,G,B3色のインク
を、インクジェット記録装置を用いて、夫々インク受容
層の所定位置に付与して該インク受容層と反応せしめて
着色し、カラーフィルタを形成すると同時に、所定位置
に3色重ねて付与してインク受容層と反応せしめて黒色
に着色し、ブラックマトリクスを形成した後、90℃で
5分間インクを乾燥した。
【0035】さらに、保護膜として2液型の熱硬化性樹
脂SS−7624(JSR製)を膜厚1μmとなるよう
スピンコートし、230℃で1時間の熱処理を行って硬
化させた。
【0036】以上の様にして作製された液晶素子用カラ
ーフィルタを光学顕微鏡により観察したところ、混色は
観察されず、且つ従来法によるカラーフィルタと比較し
ても耐熱性、耐溶剤性、解像性等に問題はなかった。
【0037】[実施例4]実施例1と同様にしてガラス
基板上にR,G,Bの各インクを付与してカラーフィル
タとブラックマトリクスを同時に形成した。この時、ブ
ラックマトリクス部分に付与する各インクの量を、カラ
ーフィルタ部分に付与する量の1/3となるように調整
した。
【0038】このようにして作製されたカラーフィルタ
の保護膜表面における凹凸を測定したところ、0.05
μmであった。
【0039】以上の様にして作製された液晶素子用カラ
ーフィルタを光学顕微鏡により観察したところ、混色は
観察されず、且つ従来法によるカラーフィルタと比較し
ても耐熱性、耐溶剤性、解像性等に問題はなかった。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
従来と同様の耐熱性、耐溶剤性、解像性などの必要特性
を有したカラーフィルタ及びブラックマトリクスを、従
来の3色のインクジェット方式により同時に形成するこ
とができ、工程数を削減して信頼性の高いカラーフィル
タ基板を安価に製造することができる。よって、本発明
によれば、大幅に液晶素子のコストダウンを図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の一実施形態を示す工程図で
ある。
【図2】本発明の液晶素子の一実施形態の断面図であ
る。
【符号の説明】
1 透明基板 2 イオン受容層 3 インクジェットヘッド 4 カラーフィルタ 4a〜4c R,G,Bの各フィルタ 5 ブラックマトリクス 6 保護膜 11 透明基板 12a,12b 電極 13a,13b 配向膜 14 液晶化合物 15a,15b 偏光板 20 光

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上にブラックマトリクスと該ブ
    ラックマトリクスの開口部に位置するカラーフィルタを
    有してなるカラーフィルタ基板の製造方法であって、透
    明基板上に、インクジェット方式によりR,G,Bの各
    インクを夫々所定の位置に付与してR,G,Bの各フィ
    ルタを形成すると同時に、所定の位置にR,G,Bの各
    インクを重ねて付与することによりブラックマトリクス
    を形成することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 透明基板上に予めインク吸収性樹脂組成
    物からなるインク受容層を形成し、該インク受容層に各
    インクを付与して着色する請求項1記載のカラーフィル
    タ基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 混合することにより架橋反応を生じる樹
    脂原料2種のうち、1種を予め透明基板上に塗布した
    後、もう1種の樹脂原料を含むインクを該透明基板上に
    付与する請求項1記載のカラーフィルタ基板の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 透明基板上に上記樹脂原料の1種とイン
    ク吸収性樹脂組成物とからなるインク受容層を形成し、
    該インク受容層に各インクを付与して着色する請求項3
    記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
  5. 【請求項5】 ブラックマトリクス部分に付与される
    R,G,Bのインクの面積当りの付与量の合計が、カラ
    ーフィルタ部分へ付与されるインクの面積当りの付与量
    と同じである請求項1〜4のいずれかに記載のカラーフ
    ィルタ基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の製造方
    法によって製造されたことを特徴とするカラーフィルタ
    基板。
  7. 【請求項7】 一対の電極基板間に液晶を挟持してな
    り、一方の電極基板を請求項6記載のカラーフィルタ基
    板を用いて形成したことを特徴とする液晶素子。
JP116597A 1997-01-08 1997-01-08 カラーフィルタ基板及びその製造方法、該基板を用いた液晶素子 Pending JPH10197861A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100828903B1 (ko) 2005-12-09 2008-05-09 주식회사 엘지화학 칼라 필터의 제조방법

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Effective date: 20040302