JPH1049061A - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

カラーフィルタの製造方法

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JPH1049061A
JPH1049061A JP20489496A JP20489496A JPH1049061A JP H1049061 A JPH1049061 A JP H1049061A JP 20489496 A JP20489496 A JP 20489496A JP 20489496 A JP20489496 A JP 20489496A JP H1049061 A JPH1049061 A JP H1049061A
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JP
Japan
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ink
color
color filter
scanning
pattern
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JP20489496A
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Hisanori Tsuda
尚徳 津田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便で低コストな、且つ各色の濃度が高く色
再現性に優れたカラーフィルタの製造方法を提供する。 【解決手段】 インクジェット方式により基板上に異な
る色要素をもつ着色材を配列させるカラーフィルタの製
造方法において、カラーフィルタの同一色のフィルタが
形成されるべきパターン内を描画する際に、複数回の描
画走査を行ない、その2回目以降の走査はその一つ前の
走査のインクドット間を補完するように描画走査する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に液晶表示用と
して使用するカラーフィルタの製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】液晶表示用あるいはカメラ用として使用
するカラーフィルタは、異なる色要素をもつ着色材をモ
ザイク状あるいはストライプ状に配置したフィルタであ
る。色要素としては、最も一般的には、赤(R)、緑
(G)、青(B)の三原色である。また各画素は、それ
ぞれR、G、Bの少なくとも各色1色づつから形成され
ており、表示のコントラストを高めるため、所望の幅の
ブラックマトリックスの遮光領域を有するものが一般的
である。
【0003】カラーフィルタの製造方法は、顔料分散法
や染色法に代表されるように、フォトリソ法を用いて各
色ごとに製造していくことが一般的であるが製造コスト
が高いという問題がある。最近注目されてきている電着
法においても、フォトリソ法等のパターニング工程を必
要とするため製造コストが高くなる。この電着法は、最
初に電着するための電極パターンを形成するために、基
板上に透明電極をパターニングし、次に、顔料、樹脂、
電解液等からなる電着装液に浸漬して第1の色の電着す
る。この電着の工程を繰り返して、R、G、Bの着色層
を形成し、最後に焼成するものである。
【0004】印刷法はフォトリソ工程を必要としない
が、解像度が低いため、ファインピッチのパターンの形
成には不向きである。
【0005】インクジェット方式を用いたカラーフィル
タの製造方法では、スループット等を考慮し、フィルタ
用基板とインクジェットヘッドのアライメントの回数を
少なくして、3色同時にインク射ち(描画)することが
理想的である。しかし、3色同時にインクを打つと、他
の色のインクと接触し、インクが相互に混じり合い(混
色し)、カラーフィルタとしての特性を損ねてしまう。
したがって、高精細のカラーフィルタが得られない、歩
留まりが下がる等の問題が生じる。そこで、各色の境界
部に混色を防止するための層(あるいは壁)を設けるこ
とが検討されているがいずれもコストアップの要因とな
る。
【0006】このような各画素間での混色を防止するた
めに、例えば、インクの受容性のある樹脂層(インク受
容層)を設け、少くとも異なる色と接する画素部分の樹
脂層を硬化させてインクの染み込みを抑制する領域(非
着色領域)を形成する方法(特願平6−286616
号)が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
インク受容層と非着色領域を形成する方法により着色材
をインクジェット法で射ち込む場合、カラーフィルタの
濃度を濃くして色純度を上げようとしたときには、着色
材が非着色領域を乗り越えて他の色の画素部に侵入した
り、他の色の画素部の着色材と接触して色が混じり合っ
たりすることがある。
【0008】そこで本発明の目的は、上記問題を解決
し、簡便で低コストな、且つ各色の濃度が高く色再現性
に優れたカラーフィルタの製造方法を提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を完
成した。
【0010】第1の発明は、インクジェット方式により
基板上に異なる色要素をもつ着色材を配列させるカラー
フィルタの製造方法において、カラーフィルタの同一色
のフィルタが形成されるべきパターン内を描画する際
に、複数回の描画走査を行ない、その2回目以降の走査
はその一つ前の走査のインクドット間を補完するように
描画走査することを特徴とするカラーフィルタの製造方
法に関する。
【0011】第2の発明は、インクジェット方式により
基板上に異なる色要素をもつ着色材を配列させるカラー
フィルタの製造方法において、カラーフィルタの同一色
のフィルタが形成されるべきパターン内を描画する際
に、複数回の描画走査を行ない、その2回目以降の走査
はその一つ前の走査のインクドットの配列とズレた位置
に描画走査することを特徴とするカラーフィルタの製造
方法に関する。
【0012】第3の発明は、インクジェット方式により
基板上に異なる色要素をもつ着色材を配列させるカラー
フィルタの製造方法において、カラーフィルタの同一色
のフィルタが形成されるべきパターン内を描画する際
に、複数回の描画走査を行ない、その2回目以降の走査
はその一つ前の走査のインクドットの配列とズレた位置
に描画走査し、2回目以降の走査のうち少なくとも1回
の走査のインクドット位置が、その前の走査によるイン
クドット間を補完するように描画走査することを特徴と
するカラーフィルタの製造方法に関する。
【0013】
【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及び図2には、本発明のカラーフィ
ルタの製造方法における着色材の付与工程が示されてい
る。図1(a)は図2のA−A線断面図であり、図1
(b)及び図1(c)は図2のB−B線断面図である。
図2は平面図である。
【0014】図1(a)に示すように、ガラス基板
(1)上に遮光膜であるブラックマトリックス(2)を
形成し、さらにその上にインク受容性を有する樹脂を塗
布し、インク受容層(3)を形成する。
【0015】このインク受容層の形成には、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。
【0016】上記インク受容層としては、インク受容性
を有し、光や熱等により硬化し得るものであればいずれ
も使用可能であり、例えばアクリル系樹脂、エポキシ系
樹脂、シリコン系樹脂、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・カルボキシメチルセル
ロース等のセルロース誘導体あるいはその変性物などが
挙げられ、単独あるいはこれらの混合物(組成物)とし
て使用される。
【0017】次いで、樹脂層の所定の位置に、光等によ
る硬化により撥インク領域(4)を形成する。
【0018】次に、ガラス基板(1)をインクジェット
描画装置(不図示)にセットし、基板とヘッド位置のア
ライメントを行った後、第1色目のインクを所望の位置
に所望の量で基板上のインク受容層(3)上に打ち込む
(図1(b)及び図2)。
【0019】インクジェット方式としてはエネルギ−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。
【0020】図2は、図1(b)の基板を上面方向から
見た図(平面図)である。図2のようなストライプ状の
パターンを形成する場合、基板またはインクジェットヘ
ッド(5)をパターンの長手方向に一定速度で走査さ
せ、ヘッドのノズルからインクを吐出させるタイミング
を適時設定させるのが最も簡単で望ましい。なお、吐出
タイミングを精密にコントロールすれば、パターンの短
手方向に走査してもよい。
【0021】上記のパターンの描画において、R、G、
Bそれぞれのヘッドを並べて同時に3色のパターンを描
画することも可能である。
【0022】このとき、いずれにしてもインクを射ち込
む最大密度は、他色のパターン領域までインクが広がら
ないインク量に依存するため、1回の走査で射ち込める
インク量には限界がある。
【0023】次に、図1(c)に示すように、2回目の
走査によって、同一色要素で形成されるべきパターン内
に、1回目の走査のインクドット間を補完するような位
置にインクを射ち込んで描画走査を行う。
【0024】以上のようにして、図3に示すように、第
1の色の画素部パターン(21a)、第2の色の画素部
パターン(21b)及び第3の色の画素部パターン(2
1c)を形成し、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色
の画素部を有し、且つ、色濃度が高く色再現性のよいカ
ラーフィルタを得ることができる。
【0025】上記本発明の製造方法におけるインク受容
層(3)には、光と熱により架橋・硬化させるために光
重合開始剤を含有させてもよい。
【0026】光重合開始としては、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、
アニオン系開始剤などが使用可能である。またこれらの
光重合開始剤を混合して、あるいは他の増感剤と組み合
わせて使用することもできる。なお、架橋反応をより進
行させるために光照射の後に熱処理を施してもよい。
【0027】照射する光の波長は、着色膜ができる限り
可視光に透明であるものを選択するために、必要なら紫
外線を用いてもよい。
【0028】本実施形態では、第1の色の画素部パター
ン(21a)と第2の色の画素部パターン(21b)と
の間といった各色のパターンの境界部を、フォトマスク
を使用して、上記光重合開始剤を混合したインク受容層
に光開始に有効な波長の光でパターン露光した。この
後、PEB(Post-Exposure Bake)加熱を行い、撥イ
ンク領域(4)を形成した。その際、光の当らなかった
インク受容層(3)はインク受容性を保持し、撥インク
領域(4)は混色を防止する効果を有する。この方法を
用いることによりブラックマトリックス(2)の幅を狭
くして開口率を上げたり、より微細なパターンのカラー
フィルタを得ることができるようになる。
【0029】着色材としては、親水性の溶媒に酸性染料
や直接染料などの親水性染料を溶かしたものが幅広く選
択して使用される。例えば、溶媒の例としては、高純度
の水にエチレングリコールやプロピレングリコール等の
グリコール誘導体、カルビトール誘導体、グリセリン等
を混合して特性を調整したものが使用できる。また、着
色材の特性を制御するためにさらに様々な添加剤を加え
てもよい。また、インクジェット用のインクは広い範囲
で使用可能である。ただし、インクジェットに必要なほ
どの高純度化は必ずしも必要ではない。さらに着色材と
しては親油性の溶媒に色素を分散したものも使用でき
る。顔料を分散した着色材も使用可能である。本発明に
よれば、顔料系のインクを用いる場合には一般にインク
受容層を用いないが、良好なカラーフィルタを製造する
ことが可能になる。
【0030】本発明の製造方法により作製されたカラー
フィルタを備えた液晶素子の一例を図4に示す。
【0031】2枚のガラス基板(41a、41b)を備
えており、これらのガラス基板の一方のガラス基板(4
1a)上には画素開口部を持つブラックマトリックス
(42)が形成され、その上に本発明の方法によりカラ
ーフィルタ(43)を積層する。この上にカラーフィル
タの保護層(45)、配線(46)、さらにその上に配
線(46)と導通させた画素電極(47)を積層し、そ
の表面に配向制御膜(48a)を形成する。もう一方の
ガラス基板(41b)には配線(49)、ITO電極
(50)、配向制御膜(48b)をこの順に積層する。
【0032】こうして膜形成が終了したガラス基板を互
いに図4のようにスペーサー(51)を間に挟んで接着
材(52)で固定する。貼り合わされた2枚のガラス基
板のエッジ部をシールしてからスペーサーにより保たれ
たセルギャップ(53)中に液晶、例えば、スメクチッ
ク液晶、ネマチック液晶、好ましくは強誘電性カイラル
スメクチック液晶を注入する。こうしてできる液晶素子
の両面にそれぞれ偏光板(54a、54b)を貼り付
け、配線に駆動回路を接続する。バックライトを組み込
んだフレームに上記素子を組み込んでディスプレイ装置
となる。
【0033】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定するものではない。
【0034】実施例1 洗浄により充分に汚れを除去した無アルカリガラス基板
上にスパッタリング法でMoTaを100nmの厚さに
堆積させた。次いで、フォトリソ法により、あらかじめ
定めたパターンにMoTaを除去して開口部を形成し、
ブラックマトリックス(BM)とした。
【0035】次に、前述と同様の手順でカラーフィルタ
を形成した。まず上記BM付きガラス基板上に、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂96重量%とカチオン系開始
剤4重量%からなる光硬化性樹脂組成物をスピンコート
法により約1μmの厚さに塗布し、90℃、25分のプ
リベークを行なってインク受容層を形成した。
【0036】次に、BMとほぼ同一のパターンだがBM
のパターン部より若干狭い開口部を有するフォトマスク
を介してBMパターン部上のインク受容層に紫外線露光
し、さらに110℃で10分のポストベークを行なって
BM上の露光領域を硬化させ、撥インク領域を形成し
た。R、G、Bの各色パターンの幅は70μm、BM幅
は15μmとした。
【0037】着色材としては、水60重量部に、NMP
20重量部とエチレングリコールを25重量部添加し、
これに親水性の下記のいずれかの染料を5重量部溶解さ
せた3種のインクを用いた。
【0038】 赤:C.I.アシッドレッド 118 緑:C.I.アシッドグリーン 28 青:C.I.アシッドブルー 112 描画は、1ドット当り30plになるようにヘッドに加
える電圧及びパルスを調整し、図1(b)及び図2に示
すように基板を描画方向(図中の矢印方向)に走査させ
ることにより行った。インクは60μm間隔で打ち込ん
だ。
【0039】基板の対角15インチの画素領域を1回描
画走査するのに約10分かかった。続いて、図1(c)
に示すように、1回目のインクの射ち込み位置の中間部
に、一回目と同様に2回目の走査により描画を行った。
この時、1回目と2回目のインクを射み込み位置の関係
は、図5に示すように1回目のインク射ち込みによる着
色域を補完(インクドット間を補完)するような位置関
係にある。
【0040】得られたカラーフィルタは、インクを30
μm間隔で射ち込んだ場合と同等な色濃度になった。ま
た、Bの535nm以上の透過率が2%以下、Rの53
5nm以下の透過率が1%程度となり、色濃度が従来の
2倍以上のカラーフィルタを形成することができた。ち
なみに、30μm間隔で1回の走査で描画した場合は他
の色のパターン領域までインクが侵入し、混色部が多数
発生した。
【0041】実施例2 R、G、Bの各色のパターンの幅を100μmとし、図
6に示すように、1回目の描画走査位置を一方の端部に
よせ、2回目の走査を1回目の走査とパターン内でズレ
た位置に描画走査した以外は、実施例1と同様に行っ
た。
【0042】得られたカラーフィルタは、全画素領域に
わたって吸収領域の透過率を4%以下にすることができ
た。各色パターンの幅が広くなっても、端部と中央部の
濃度ムラの発生を防ぐことができた。
【0043】実施例3 実施例2と同様なパターンにおいて、図7に示すように
1回目と2回目の描画走査をカラーフィルタのパターン
の両端側で行ない、3回目の描画走査を1回目と2回目
の走査位置の中間とし且つ描画開始位置をインク打ち込
み間隔の半ピッチ分ズラして(1回目と2回目の走査の
インクドット間を補完する位置に)描画走査を行なっ
た。
【0044】このようにして得られたカラーフィルタは
全画素領域にわたって吸収領域の透過率を2%以下にす
ることができた。
【0045】実施例4 図8に示すような複雑なパターン形状を持つカラーフィ
ルタにおいても1回目の描画走査と2回目の描画走査の
走査位置をズラし且つ前回描画したインクドット間を保
管するような位置にインクを射ち込むことにより色再現
性の良いカラーフィルタを得ることができた。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、材
料の利用効率が高く、マスク1枚のみで、歩留まりよく
カラーフィルタを作製できるため、簡便かつ低コストで
カラーフィルタを作製できる。また、色濃度が高く色再
現性に優れ、混色等の欠陥のない高精細なカラーフィル
タ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工程図である。
【図2】本発明のカラーフィルタの製造方法における着
色材の付与工程の模式的平面図である。
【図3】本発明のカラーフィルタの製造方法における着
色材の付与工程の模式的平面図である。
【図4】本発明の製造方法により作製されたカラーフィ
ルタを備えた液晶素子の概略断面図である。
【図5】本発明の製造方法におけるインクドットの位置
関係を示す図である。
【図6】本発明の製造方法におけるインクドットの位置
関係を示す図である。
【図7】本発明の製造方法におけるインクドットの位置
関係を示す図である。
【図8】本発明の製造方法におけるインクドットの位置
関係を示す図である。
【符号の説明】
1、41a、41b ガラス基板 2、42 ブラックマトリックス(遮光膜) 3 インク受容層 4、44 撥インク領域 5 インクジェットヘッド 6 インク液滴(着色材液滴) 7 1回目の走査によるインクドット 8 2回目の走査によるインクドット 21a、21b、21c 同一色の画素部パターン 43 カラーフィルタ 45 保護層 46、49 配線 47 画素電極 48a、48b 配向制御膜 50 ITO電極 51 スペーサー 52 接着材 53 セルギャップ 54a 54b 偏光板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクジェット方式により基板上に異な
    る色要素をもつ着色材を配列させるカラーフィルタの製
    造方法において、カラーフィルタの同一色のフィルタが
    形成されるべきパターン内を描画する際に、複数回の描
    画走査を行ない、その2回目以降の走査はその一つ前の
    走査のインクドット間を補完するように描画走査するこ
    とを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
  2. 【請求項2】 インクジェット方式により基板上に異な
    る色要素をもつ着色材を配列させるカラーフィルタの製
    造方法において、カラーフィルタの同一色のフィルタが
    形成されるべきパターン内を描画する際に、複数回の描
    画走査を行ない、その2回目以降の走査はその一つ前の
    走査のインクドットの配列とズレた位置に描画走査する
    ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
  3. 【請求項3】 インクジェット方式により基板上に異な
    る色要素をもつ着色材を配列させるカラーフィルタの製
    造方法において、カラーフィルタの同一色のフィルタが
    形成されるべきパターン内を描画する際に、複数回の描
    画走査を行ない、その2回目以降の走査はその一つ前の
    走査のインクドットの配列とズレた位置に描画走査し、
    2回目以降の走査のうち少なくとも1回の走査のインク
    ドット位置が、その前の走査によるインクドット間を補
    完するように描画走査することを特徴とするカラーフィ
    ルタの製造方法。
JP20489496A 1996-08-02 1996-08-02 カラーフィルタの製造方法 Pending JPH1049061A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007034267A (ja) * 2005-06-23 2007-02-08 Seiko Epson Corp 色要素の形成方法、並びに電気光学装置の製造方法、電気光学装置及び電子機器

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JP2007034267A (ja) * 2005-06-23 2007-02-08 Seiko Epson Corp 色要素の形成方法、並びに電気光学装置の製造方法、電気光学装置及び電子機器

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