JPH11160527A - Manufacture of color filter - Google Patents

Manufacture of color filter

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JPH11160527A
JPH11160527A JP10266934A JP26693498A JPH11160527A JP H11160527 A JPH11160527 A JP H11160527A JP 10266934 A JP10266934 A JP 10266934A JP 26693498 A JP26693498 A JP 26693498A JP H11160527 A JPH11160527 A JP H11160527A
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
pixel
nozzle
transparent substrate
ink droplet
Prior art date
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Pending
Application number
JP10266934A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yayoi Mizutani
やよい 水谷
Takashi Yoshiyama
高史 吉山
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH11160527A publication Critical patent/JPH11160527A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the mixing of pixel materials and the dispersion of pixel density between adjacent picture elements at the time of patterning by jetting picture element material drops from a nozzle at a specified speed. SOLUTION: A piezoelectric element 1 splits continuously jetted ink by vibrating the nozzle 2 and turns it to ink drops (pixel material drops). A charge electrode 3 imparts a prescribed electric charge to the passing ink drop by a pulse voltage applied based on printing information signals. Relating to the ink drops to which the electric charge is imparted in the charge electrode 3, a flying route is deflected corresponding to a charged level by a set of deflection electrodes 4 and they are stuck to the desired position of a transparent substrate 5. The ink drops not stuck to the transparent substrate 5 are recovered into a gutter 6. The speed v (m/second) of the ink drops jetted from the nozzle 2 is defined as 5<v<16 and it is preferable that the mass m (g) of the ink drops is in the range of 5×10<-10> <m<5×10<-8> .

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタの製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a color filter.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶パネル上にカラー表示をするときに
は、赤,緑,青の各画素材料を透明基板上に所定の配列
順序にパターニングしたカラーフィルタが用いられる。
そして、カラーフィルタは、ガラス基板上にブラックマ
トリクス,着色層,保護膜,透明電極を形成したものが
一般的構成である。
2. Description of the Related Art For color display on a liquid crystal panel, a color filter is used in which red, green, and blue pixel materials are patterned in a predetermined arrangement order on a transparent substrate.
The color filter has a general configuration in which a black matrix, a coloring layer, a protective film, and a transparent electrode are formed on a glass substrate.

【0003】このようなカラーフィルタの製造方法にお
いては、画素材料のインク滴を短時間で精度良くパター
ニングできることから、インクジェット法が好ましい方
法で、例えば、特開昭59−75205号公報には、イ
ンクジェット法によるカラーフィルタの製造方法が開示
されている。
In such a method of manufacturing a color filter, an ink-jet method is a preferable method because an ink droplet of a pixel material can be accurately patterned in a short time. For example, JP-A-59-75205 discloses an ink-jet method. A method of manufacturing a color filter by the method is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、カラーフィ
ルタにおいては、表示画面における画質向上並びに画素
形成に用いる技術上の制約等から、一般に、画素は、長
さ160〜270μm、幅40〜70μm程度の大きさ
である。このため、インクジェット法によるカラーフィ
ルタの製造に際しては、ノズルから噴射されたインク滴
を、透明基板上の画素に対応する所定位置に付着させる
ときに、インク滴が大きく広がって画素部分からはみ出
したり、飛沫が発生したりして、隣接する画素との間に
おけるインク滴の混じり合いが生じたり、混じり合った
インク滴が一方の画素側に偏って画素濃度がばらつくこ
とがあり、製造されるカラーフィルタの品質が低下する
という問題があった。
In a color filter, a pixel generally has a length of about 160 to 270 μm and a width of about 40 to 70 μm in view of improvement of image quality on a display screen and technical restrictions for forming pixels. It is size. For this reason, when manufacturing a color filter by the inkjet method, when the ink droplet ejected from the nozzle is attached to a predetermined position corresponding to the pixel on the transparent substrate, the ink droplet spreads greatly and protrudes from the pixel portion, Color droplets may be produced due to splashing, mixing of ink droplets between adjacent pixels, or variation in pixel density due to the mixing of ink droplets with one pixel side. There was a problem that the quality of the product deteriorated.

【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、パターニングの際に、隣接する画素間における画素
材料の混じり合いや画素濃度のばらつきを抑制しうるカ
ラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a method of manufacturing a color filter capable of suppressing a mixture of pixel materials between adjacent pixels and a variation in pixel density during patterning. With the goal.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは、インクジェット法において、ノズル
から噴射されたインク滴の挙動を種々の実験に基づいて
精査し、鋭意検討した。その結果、ノズルから噴射され
たインク滴が有する運動エネルギを所定の範囲に設定す
ると、透明基板上に付着するインク滴の広がりを小さく
抑えられる事実を見い出し、本発明をなすに至ったので
ある。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have scrutinized the behavior of ink droplets ejected from nozzles in the ink jet method based on various experiments, and studied diligently. As a result, when the kinetic energy of the ink droplet ejected from the nozzle is set within a predetermined range, it has been found that the spread of the ink droplet adhering to the transparent substrate can be suppressed, and the present invention has been accomplished.

【0007】即ち、本発明によれば上記目的を達成する
ため、画素材料滴をノズルから噴射して透明基板に付着
させるインクジェット法によるカラーフィルタの製造方
法であって、前記画素材料滴を噴射する速度v(m/
秒)を、5<v<16の範囲にする構成としたのであ
る。好ましくは、前記画素材料滴の質量m(g)を、5
×10-10<m<5×10- 8の範囲とする。
That is, according to the present invention, in order to achieve the above object, there is provided a method of manufacturing a color filter by an ink jet method in which a pixel material droplet is ejected from a nozzle and adhered to a transparent substrate, wherein the pixel material droplet is ejected. Speed v (m /
Second) in the range of 5 <v <16. Preferably, the mass m (g) of the pixel material droplet is 5
× 10 -10 <m <5 × 10 - and 8 range.

【0008】[0008]

【作用】前記画素材料滴は、速度v(m/秒)を5<v
<16、質量m(g)を5×10-11<m<5×10-8
の範囲とすると、透明基板に付着したときの、インク滴
の広がりや飛沫の発生が抑制される。
The pixel material droplet has a velocity v (m / sec) of 5 <v.
<16, mass m (g) is 5 × 10 −11 <m <5 × 10 −8
Within this range, the spread of ink droplets and the generation of droplets when adhered to the transparent substrate are suppressed.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例としてインクジェッ
ト法によるカラーフィルタの製造方法を図1に基づいて
詳細に説明する。図1は、一般に連続型といわれるイン
クジェット法の原理を説明する概略図である。圧電素子
1は、連続的に噴射されるインクをノズル2を振動させ
て分裂させ、インク滴(画素材料滴)とする。荷電電極
3は、印刷情報信号に基づいて印加されるパルス電圧に
より通過するインク滴に所定の電荷を付与する。一方、
荷電電極3で電荷を付与されたインク滴は、一組の偏向
電極4によって、帯電レベルに応じて飛行経路が偏向さ
れ、透明基板5の所望の位置に付着する。また、透明基
板5へ付着しなかったインク滴は、ガター6内に回収さ
れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method of manufacturing a color filter by an ink-jet method will be described in detail with reference to FIG. 1 as an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the principle of an ink jet method generally called a continuous type. The piezoelectric element 1 divides the continuously ejected ink by vibrating the nozzles 2 to form ink droplets (pixel material droplets). The charging electrode 3 applies a predetermined charge to the passing ink droplet by a pulse voltage applied based on a print information signal. on the other hand,
The ink drop charged by the charging electrode 3 is deflected by a pair of deflection electrodes 4 in a flight path according to the charge level, and adheres to a desired position on the transparent substrate 5. The ink droplets that have not adhered to the transparent substrate 5 are collected in the gutter 6.

【0010】従って、カラーフィルタは、赤,緑,青の
各色のインク滴を、それぞれのノズル2から噴射させて
透明基板5のX方向及びY方向に所定の配列順序で付着
させ、仮キュア,本キュア等の各処理を施して画素とし
た後、保護膜,透明電極等を形成する工程を経て製造さ
れる。本発明におけるカラーフィルタの製造方法は、イ
ンク滴を2×10-11<E<6.5×10-9(Joule)の範
囲の運動エネルギEでノズル2から噴射しながら透明基
板5に付着させることに特徴を有している。
Accordingly, the color filter ejects ink droplets of each color of red, green, and blue from the respective nozzles 2 and adheres them in the X direction and the Y direction of the transparent substrate 5 in a predetermined arrangement order. After being subjected to various treatments such as a cure to form a pixel, the pixel is manufactured through a process of forming a protective film, a transparent electrode, and the like. In the method of manufacturing a color filter according to the present invention, ink droplets are attached to the transparent substrate 5 while being ejected from the nozzles 2 with a kinetic energy E in the range of 2 × 10 −11 <E <6.5 × 10 −9 (Joule). It has special features.

【0011】即ち、本発明方法においては、上記インク
滴を透明基板5へ付着させる際、ノズル2から噴射する
インク滴の運動エネルギEを2×10-11<E<6.5×
10- 9(Joule)の範囲に設定する。現在、カラーフィル
タにおける一般的な画素の大きさは60×270 μmで、こ
の大きさの画素部分に所定量のインク滴を満たすために
は、インク滴は直径が10〜60μm程度、また、ノズル2
の直径dはd=5〜40μm、より好ましくはd=10〜35
μm、最も好ましくは17〜25μm程度の大きさがそれぞ
れ必要とされる。これは、インクジェット法において
は、ノズル2の直径dによってインク滴の大きさがほぼ
決まってしまい、画素部分に所定量のインク滴を効率的
に無駄なく満たすためには、図1に原理を示した連続型
インクジェット法では、ノズル直径dはインク滴の大き
さの約半分程度が好適であり、オン・デマンド方式のイ
ンクジェット法においては約0.7倍程度が好適であるこ
とによる。
That is, in the method of the present invention, when the ink droplets are attached to the transparent substrate 5, the kinetic energy E of the ink droplets ejected from the nozzle 2 is 2 × 10 −11 <E <6.5 ×
10 - set in the range of 9 (Joule). At present, the general pixel size of a color filter is 60 × 270 μm. To fill a pixel portion of this size with a predetermined amount of ink droplets, the ink droplets have a diameter of about 10 to 60 μm and a nozzle 2
Has a diameter d of d = 5 to 40 μm, more preferably d = 10 to 35
μm, most preferably about 17 to 25 μm, respectively. This is because in the ink jet method, the size of the ink droplet is almost determined by the diameter d of the nozzle 2, and in order to efficiently fill the pixel portion with a predetermined amount of the ink droplet without waste, the principle is shown in FIG. In the continuous ink jet method, the nozzle diameter d is preferably about half the size of the ink droplet, and about 0.7 times in the on-demand ink jet method.

【0012】ここで、インク滴の直径、従って、質量m
を小さくすれば、ノズル2から噴射するインク滴の速度
を上げても、インク滴の運動エネルギEを増大させない
ので、透明基板5に付着するインク滴の広がりを小さく
抑えられる。しかし、ノズル2の直径dを小さくする
と、インクの乾燥によってノズル2が目詰まりし易くな
り、加工上困難となる等の問題がある。従って、ノズル
2の直径dは、最低でも5μmである。
Here, the diameter of the ink droplet, and hence the mass m
Is small, the kinetic energy E of the ink droplet is not increased even if the speed of the ink droplet ejected from the nozzle 2 is increased, so that the spread of the ink droplet adhering to the transparent substrate 5 can be suppressed to a small value. However, when the diameter d of the nozzle 2 is reduced, there is a problem that the nozzle 2 is easily clogged due to drying of the ink, which makes processing difficult. Therefore, the diameter d of the nozzle 2 is at least 5 μm.

【0013】ここで、本発明者らは、インク滴の直径に
対して±10μmの精度を見込んで、例えば、直径d=20
μmのノズル2を使用し、噴射するインク滴の速度vを
変化させる実験を行った。その結果、インク滴の速度v
が、v=10m/秒では、インク滴が目標とする画素部分
からはみ出したり、飛沫が発生したりして、隣接する画
素間におけるインク滴の混じり合いが生じたり、混じり
合ったインク滴が一方の画素側に偏って画素濃度がばら
つくことはなかった。このとき、1インク滴当たりの質
量mを測定し、運動エネルギEを求めたところ、m=4.
2×10-8(g)で、運動エネルギEは約2×10-9(J
oule)であった。
Here, the present inventors anticipate the accuracy of ± 10 μm with respect to the diameter of the ink droplet, and for example, the diameter d = 20
An experiment was conducted in which the velocity v of the ejected ink droplet was changed using a nozzle 2 of μm. As a result, the velocity v of the ink droplet
However, when v = 10 m / sec, ink droplets protrude from a target pixel portion or generate droplets, causing mixing of ink droplets between adjacent pixels, or one of the mixed ink droplets. The pixel density did not vary to the pixel side. At this time, the mass m per ink droplet was measured, and the kinetic energy E was determined.
At 2 × 10 -8 (g), the kinetic energy E is about 2 × 10 -9 (J
oule).

【0014】これに対して、インク滴の速度vが、v=
12m/秒になると、インク滴が目標とする画素部分から
のはみ出しや、飛沫の発生が生じ始め、隣接する画素と
の間でインク滴の混じり合いが起こり始めた。但し、イ
ンク滴は、透明基板5の目標とする画素部分の中央に精
度良く付着した場合には、インク滴が広がってもはみ出
すことはなかった。また、このときの、1インク滴当た
りの質量m及び運動エネルギEを、同様にして求めたと
ころ、m=4.2×10-8(g)で、運動エネルギEは約
3×10-9(Joule)であった。
On the other hand, when the velocity v of the ink droplet is v = v
At 12 m / sec, the ink droplets began to protrude from the target pixel portion, and the generation of droplets began to occur, and ink droplets began to mix with adjacent pixels. However, when the ink droplet was accurately attached to the center of the target pixel portion of the transparent substrate 5, it did not protrude even if the ink droplet spread. In addition, the mass m and the kinetic energy E per ink droplet at this time were similarly obtained. As a result, m = 4.2 × 10 −8 (g), and the kinetic energy E was about 3 × 10 −9. (Joule).

【0015】一方、インク滴の直径に対して±10μmの
精度を見込んで、例えば、直径d=30μmのノズル2を
使用し、噴射するインク滴の速度vを変化させる実験を
行ったところ、以下の結果が得られた。即ち、インク滴
の速度vが、v=6m/秒では、インク滴が目標とする
画素部分からはみ出したり、飛沫が発生したりして、隣
接する画素間におけるインク滴の混じり合いが生じた
り、混じり合ったインク滴が一方の画素側に偏って画素
濃度がばらつくことはなかった。このとき、1インク滴
当たりの質量mを測定し、運動エネルギEを求めたとこ
ろ、m=14×10-8(g)で、運動エネルギEは約2
52×10-11(Joule)であった。
On the other hand, in anticipation of an accuracy of ± 10 μm with respect to the diameter of the ink droplet, for example, using a nozzle 2 having a diameter d = 30 μm, an experiment was conducted in which the speed v of the ejected ink droplet was changed. Was obtained. That is, when the speed v of the ink droplet is v = 6 m / sec, the ink droplet protrudes from a target pixel portion, or a droplet is generated, and the ink droplets are mixed between adjacent pixels, The mixed ink droplet was not biased toward one pixel side, and the pixel density did not vary. At this time, the mass m per ink droplet was measured and the kinetic energy E was obtained. As a result, m = 14 × 10 −8 (g), and the kinetic energy E was about 2
52 × 10 −11 (Joule).

【0016】これに対して、インク滴の速度vが、v=
10m/秒の場合には、インク滴が目標とする画素部分
の中央に精度良く付着しても、インク滴が広がって隣接
する画素間におけるインク滴の混じり合いが見られた。
このとき、1インク滴当たりの質量m及び運動エネルギ
Eを、同様にして求めたところ、m=14×10
-8(g)で、運動エネルギEは約700×10-11(Jou
le)であった。
On the other hand, if the velocity v of the ink droplet is v = v
In the case of 10 m / sec, even if the ink droplets adhered to the center of the target pixel portion with high accuracy, the ink droplets spread and mixed with the adjacent pixels.
At this time, the mass m and the kinetic energy E per ink droplet were obtained in the same manner.
-8 (g), the kinetic energy E is about 700 × 10 -11 (Jou
le).

【0017】このとき、インク滴の有する運動エネルギ
Eは、物理法則上からは質量mと速度vのみによって規
定される。しかし、インク滴が透明基板5に付着する際
には、ノズル2と透明基板5との距離、インク滴と透明
基板5との間のヌレ性等の種々の要素によって、インク
滴の目標とする画素部分からのはみ出しや飛沫の発生の
状態が変化し、隣接する画素間におけるインク滴の混じ
り合いが生じたり、混じり合ったインク滴が一方の画素
側に偏って画素濃度がばらつくこと等が生ずる。
At this time, the kinetic energy E of the ink droplet is defined only by the mass m and the velocity v according to the laws of physics. However, when the ink droplet adheres to the transparent substrate 5, the target of the ink droplet is determined by various factors such as the distance between the nozzle 2 and the transparent substrate 5 and the wetting property between the ink droplet and the transparent substrate 5. The state of protrusion or splashing from the pixel portion changes, causing the mixture of ink droplets between adjacent pixels, or the mixture of the ink droplets being biased toward one pixel side, causing the pixel density to vary. .

【0018】また、運動エネルギEの下限としては、イ
ンク滴の十分な安定性を保つための速度(v=5m/
秒)と、実用上使用可能な最小ノズル径(5μm)にお
けるインク滴の重量(5×10-10g)とから、E=2
×10-11(Joule)となる。以上のように、インク滴の運
動エネルギEを2×10-11<E<6.5×10-9(Joul
e)の範囲に設定すると、隣接する画素間における画素材
料の混じり合いや画素濃度のばらつきを抑制でき、か
つ、高精度で良好なメンテナンス性を保つことができる
ことが分かる。但し、運動エネルギEは、上記実施例か
ら分かるように、インク滴の質量m,速度v,ノズル径
dが相互に有機的に複雑な関係で結びついており、一義
的に決定できない関係となっている。
The lower limit of the kinetic energy E is a velocity (v = 5 m / v) for maintaining sufficient stability of the ink droplet.
Second) and the weight (5 × 10 −10 g) of the ink droplet at the minimum nozzle diameter (5 μm) that can be practically used, E = 2
× 10 −11 (Joule). As described above, the kinetic energy E of the ink droplet is set to 2 × 10 −11 <E <6.5 × 10 −9 (Joul
It can be seen that when set in the range of e), it is possible to suppress the mixture of the pixel materials and the variation in the pixel density between the adjacent pixels, and it is possible to maintain the high maintainability with high accuracy. However, as can be seen from the above embodiment, the kinetic energy E is such that the mass m, the velocity v, and the nozzle diameter d of the ink droplet are mutually organically connected in a complicated relationship, and cannot be uniquely determined. I have.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
カラーフィルタの製造方法によれば、パターニング工程
の際に、隣接する画素間における画素材料の混じり合い
や画素濃度のばらつきを抑制することができ、高品質の
カラーフィルタを製造できるという優れた効果を奏す
る。
As is apparent from the above description, according to the method for manufacturing a color filter of the present invention, in the patterning step, the mixture of pixel materials and the variation in pixel density between adjacent pixels are suppressed. And an excellent effect that a high-quality color filter can be manufactured.

【0020】このとき、画素材料滴の速度v(m/秒)
を、5<v<16、質量m(g)を、5×10-10<m
<5×10-8、の範囲とするので、上記効果がより一層
好適に発揮できる。
At this time, the velocity v (m / sec) of the pixel material droplet
, 5 <v <16, mass m (g), 5 × 10 −10 <m
<5 × 10 −8 , so that the above-mentioned effects can be more suitably exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のカラーフィルタの製造方法で使用する
インクジェット法の原理を説明する概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the principle of an ink jet method used in a method for manufacturing a color filter of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電素子 2 ノズル 3 荷電電極 4 偏向電極 5 透明基板 6 ガター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric element 2 Nozzle 3 Charging electrode 4 Deflection electrode 5 Transparent substrate 6 Gutter

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画素材料滴をノズルから噴射して透明基
板に付着させるインクジェット法によるカラーフィルタ
の製造方法であって、前記画素材料滴を噴射する速度v
(m/秒)を、5<v<16の範囲にすることを特徴と
するカラーフィルタの製造方法。
1. A method of manufacturing a color filter by an ink-jet method in which a pixel material droplet is ejected from a nozzle and attached to a transparent substrate, wherein a speed v at which the pixel material droplet is ejected is provided.
(M / sec) in the range of 5 <v <16.
【請求項2】 前記画素材料滴の質量m(g)を、5×
10-10<m<5×10- 8の範囲とする、請求項1のカ
ラーフィルタの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the mass m (g) of the pixel material droplet is 5 ×
10 -10 <m <5 × 10 - and 8 range, method for producing a color filter according to claim 1.
JP10266934A 1995-06-27 1998-09-21 Manufacture of color filter Pending JPH11160527A (en)

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