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JP2001066413A - Color filter, its production method and liquid crystal device using same - Google Patents

Color filter, its production method and liquid crystal device using same

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Publication number
JP2001066413A
JP2001066413A JP24266699A JP24266699A JP2001066413A JP 2001066413 A JP2001066413 A JP 2001066413A JP 24266699 A JP24266699 A JP 24266699A JP 24266699 A JP24266699 A JP 24266699A JP 2001066413 A JP2001066413 A JP 2001066413A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color filter
ink
liquid crystal
receiving layer
ink receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP24266699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Yamashita
佳久 山下
Katsuhiro Shirota
勝浩 城田
Akio Kashiwazaki
昭夫 柏崎
Koichiro Nakazawa
広一郎 中澤
Masafumi Hirose
雅史 広瀬
Mayumi Yokoyama
真由美 横山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP24266699A priority Critical patent/JP2001066413A/en
Publication of JP2001066413A publication Critical patent/JP2001066413A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a color filter free from irregular color of pixels due to the leaching and migration of each colorant. SOLUTION: An ink receiving layer 3 comprising a curable resin composition is formed on a transparent substrate 1 and a colorant-containing ink 4 is imparted to the ink receiving layer 3 by an ink jet system to color the ink receiving layer 3. The colored ink receiving layer 3 is heat-treated at >=200 deg.C to fix the colorant and the colarant is further chemically fixed by immersion in a dilute solution of a fixing agent.

Description

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

【0001】[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等に使用されているカラー液晶デ
ィスプレイの構成部品であるカラーフィルタとその製造
方法に関し、さらに、該カラーフィルタを用いた液晶素
子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter which is a component of a color liquid crystal display used for a color television, a personal computer and the like, a method of manufacturing the same, and a liquid crystal device using the color filter.

【0002】[0002]

【従来の技術】カラーフィルタはカラー液晶素子の重要
な構成部品であり、透明基板上にR(赤)、G(緑)、
B(青)の3原色からなる画素を繰り返し多数配列した
構造を有している。
2. Description of the Related Art A color filter is an important component of a color liquid crystal element. R (red), G (green),
It has a structure in which many pixels of three primary colors B (blue) are repeatedly arranged.

【0003】近年、パーソナルコンピュータの発達、特
に携帯用の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
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。
In recent years, with the development of personal computers, especially portable personal computers, the demand for liquid crystal displays, especially color liquid crystal displays, has been increasing. However, cost reduction is required for further widespread use, and in particular, there is an increasing demand for cost reduction of color filters having high specific gravity.

【0004】従来から、カラーフィルタの要求特性を満
足しつつ上記要求に応えるべく、種々の製造方法が試み
られているが、未だ全ての要求特性を満足する方法は確
立されていない。以下に従来の代表的なカラーフィルタ
の製造方法を説明する。
Conventionally, various manufacturing methods have been tried to satisfy the above requirements while satisfying the required characteristics of the color filter, but a method satisfying all the required characteristics has not yet been established. Hereinafter, a conventional method for manufacturing a typical color filter will be described.

【0005】最も多く用いられている第1の方法が顔料
分散法である。この方法は、先ず透明基板上に顔料を分
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3色のカラーフィ
ルタを形成する。
The first method most frequently used is a pigment dispersion method. In this method, first, a photosensitive resin layer in which a pigment is dispersed is formed on a transparent substrate, and this is patterned to obtain a monochromatic pattern. In addition, this step
By repeating this process three times, three color filters of R, G, and B are formed.

【0006】次に多く用いられている第2の方法は染色
法である。染色法は、染色用の材料である水溶性の高分
子材料に感光剤を添加して感光化したものを用いて、こ
れをフォトリソグラフィ工程により透明基板上に所望の
形状のパターンに形成し、得られたパターンを染色浴に
浸漬し、第1の着色パターンを得る。この工程を3回繰
り返すことにより、R、G、Bの3色のカラーフィルタ
を形成する。
[0006] The second most frequently used method is a dyeing method. The dyeing method uses a material obtained by adding a photosensitizer to a water-soluble polymer material that is a material for dyeing and sensitizing the same, and forming this into a pattern of a desired shape on a transparent substrate by a photolithography process, The obtained pattern is immersed in a dyeing bath to obtain a first colored pattern. By repeating this process three times, color filters of three colors of R, G, and B are formed.

【0007】第3の方法として電着法がある。この方法
は、先ず透明基板上に透明電極をパターニングする。次
に、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬
し、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3色の着色層を得、最後に焼成することに
よりカラーフィルタを得る。
A third method is an electrodeposition method. In this method, a transparent electrode is first patterned on a transparent substrate. Next, the first color is immersed in an electrodeposition coating solution containing a pigment, a resin, an electrolytic solution, and the like, and the first color is electrodeposited. Repeat this process three times,
A color filter of three colors of R, G, and B is obtained, and the color filter is finally obtained by baking.

【0008】第4の方法として印刷法がある。この方法
は、熱硬化性樹脂に顔料を分散させた塗料を、繰り返し
印刷によりR、G、Bの3色に塗り分けた後、着色層で
ある樹脂を加熱硬化させてカラーフィルタを形成する。
A fourth method is a printing method. In this method, a paint in which a pigment is dispersed in a thermosetting resin is separately applied to three colors of R, G, and B by repeated printing, and then the resin that is a colored layer is heated and cured to form a color filter.

【0009】上記各方法とも、着色層の上には保護層を
形成するのが一般的である。
In each of the above methods, a protective layer is generally formed on the colored layer.

【0010】これらの方法に共通していることは、R、
G、Bの3色の着色層を形成するために、同一工程を3
回要することであり、これは必然的にコストを高くす
る。また、工程数が多いほど歩留まりが低下するという
問題も有している。
Common to these methods is that R,
In order to form three color layers of G and B, the same process is performed in three steps.
Times, which inevitably increases costs. There is also a problem that the yield decreases as the number of steps increases.

【0011】その上、第3の電着法では、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型
(TFT(薄膜トランジスタ)を用いたアクティブマト
リクスタイプ)カラー液晶素子には適用できない。さら
に、第4の印刷法では、解像性、平滑性が悪いという問
題があり、ファインピッチのパターンは形成できない。
In addition, in the third electrodeposition method, since the pattern shape that can be formed is limited, the present technology cannot be applied to a TFT type (active matrix type using a TFT (thin film transistor)) color liquid crystal element. . Further, in the fourth printing method, there is a problem that resolution and smoothness are poor, and a fine pitch pattern cannot be formed.

【0012】上記問題点を解決する方法として、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が提案
されている(特開昭59−75205号公報、特開昭6
3−235901号公報、特開平1−217302号公
報、特開平4−123005号公報)。この方法は、前
記の方法とは異なり、R、G、Bの各色素を含有するイ
ンクを透明基板上にノズルより噴射し、該インクを基板
上で乾燥させて画素を形成するものである。この方法に
よれば、R、G、Bの各着色層の形成を1工程で行うこ
とができ、さらに、インクの使用量にも無駄が生じない
ため、大幅な生産性の向上、コストダウンを図ることが
できる。
As a method of solving the above problems, a method of manufacturing a color filter using an ink jet system has been proposed (JP-A-59-75205;
JP-A-3-235901, JP-A-1-217302, JP-A-4-123005). This method is different from the above-mentioned method in that an ink containing R, G, and B dyes is ejected from a nozzle onto a transparent substrate, and the ink is dried on the substrate to form pixels. According to this method, the formation of each of the R, G, and B colored layers can be performed in one step, and further, there is no waste in the amount of ink used. Can be planned.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法で
は、染料の固定化が必ずしも十分でない等の理由から、
染料の溶出による色抜け及び染料の画素内での移動によ
る色ムラの発生などの問題があった。染料の固定化につ
いては、例えば、染色法についてはレリーフパターンを
染料で染色した後に、タンニン酸等の固着処理剤の溶液
に浸漬することで固定化を行うという処方は既に公知で
あるが、十分な固着効果を発揮するためには、さらに高
温での熱処理が必要とされている。
However, in the conventional method for producing a color filter by the ink jet method, the dye is not always fixed sufficiently, for example.
There have been problems such as color omission due to elution of the dye and color unevenness due to the movement of the dye within the pixel. For the immobilization of the dye, for example, for the dyeing method, after the relief pattern is dyed with the dye, a prescription of performing the immobilization by immersing in a solution of a fixing agent such as tannic acid is already known, but it is sufficient. In order to exhibit an effective fixing effect, heat treatment at a higher temperature is required.

【0014】ところが、染色法では高温での熱処理は染
料の熱変色の点から見て180℃が上限とされており、
実際上は十分な固着処理がなされていないというのが実
状である。
However, in the dyeing method, the upper limit of the heat treatment at a high temperature is 180 ° C. in view of the thermal discoloration of the dye.
In fact, the fact is that a sufficient fixing treatment has not been performed.

【0015】本発明の目的は、信頼性の高いカラーフィ
ルタを生産性良く安価に製造し、該カラーフィルタを用
いてカラー表示特性に優れた液晶素子をより安価に提供
することにある。
An object of the present invention is to produce a highly reliable color filter with good productivity at a low cost, and to provide a liquid crystal element having excellent color display characteristics at a lower cost by using the color filter.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の製造方法は、透明基板上に着色部を有するカラーフィ
ルタの製造方法であって、透明基板上に硬化性樹脂組成
物からなるインク受容層を形成する工程と、上記インク
受容層にインクジェット方式により着色剤を含有するイ
ンクを付与して着色する工程と、上記インク受容層を2
00℃以上の雰囲気下で熱処理した後に化学的処理を施
して、該インク受容層に浸透した着色剤を固定化する工
程と、を少なくとも有することを特徴とする。
A method of manufacturing a color filter according to the present invention is a method of manufacturing a color filter having a colored portion on a transparent substrate, wherein the ink receiving layer is formed of a curable resin composition on the transparent substrate. Forming an ink-containing layer by applying an ink containing a colorant to the ink-receiving layer by an ink-jet method;
And a step of performing a chemical treatment after heat treatment in an atmosphere of 00 ° C. or more to fix the coloring agent permeated into the ink receiving layer.

【0017】また、本発明のカラーフィルタは、透明基
板上に着色部を有し、上記本発明のカラーフィルタの製
造方法によって製造されたことを特徴とする。
Further, the color filter of the present invention has a colored portion on a transparent substrate, and is manufactured by the above-described method of manufacturing a color filter of the present invention.

【0018】さらに、本発明の液晶素子は、一対の基板
間に液晶を狭持してなり、一方の基板が上記本発明のカ
ラーフィルタを用いて構成されていることを特徴とす
る。
Further, the liquid crystal element of the present invention is characterized in that liquid crystal is held between a pair of substrates, and one of the substrates is formed using the color filter of the present invention.

【0019】本発明のカラーフィルタの製造方法は、イ
ンクジェット方式を用いた方法であり、特に、着色剤
(染料または顔料)の固定化に特徴を有する。前記した
ように、インクジェット方式による製造方法では、噴射
したインクに含まれる着色剤の固定化が要求されてい
た。不完全な着色剤の固定化は、カラーフィルタからの
染料の溶出や画素内ムラの原因となり、カラーフィルタ
の品質及び信頼性を著しく低下させる結果となる。
The method for producing a color filter of the present invention is a method using an ink-jet method, and is particularly characterized in fixing a colorant (dye or pigment). As described above, in the manufacturing method using the inkjet method, it is required to fix the colorant contained in the ejected ink. Incomplete immobilization of the colorant causes elution of the dye from the color filter and unevenness in the pixel, resulting in a significant decrease in the quality and reliability of the color filter.

【0020】本発明者等は、鋭意検討の結果、インク受
容層を形成し、該インク受容層に着色剤を含有するイン
クを付与して浸透させた後、従来、染料の熱変色から見
て不可能と考えられていた200℃以上の雰囲気下にお
いて熱処理を行い、さらに化学的処理を施すことによっ
て、十分な着色剤の固定化が実現し、該着色剤の溶出や
画素内の色ムラを抑制できることを見出し、本発明を完
成した。
As a result of intensive studies, the present inventors have formed an ink receiving layer, applied an ink containing a colorant to the ink receiving layer and allowed the ink to permeate. By performing heat treatment in an atmosphere of 200 ° C. or higher, which was considered impossible, and further performing a chemical treatment, sufficient fixation of the colorant was realized, and elution of the colorant and color unevenness in the pixel were prevented. They have found that they can be suppressed and completed the present invention.

【0021】本発明において、200℃以上の熱処理の
際に染料の熱変色が起こらない理由については十分解明
されていないが、本発明とは異なり、染色法では使用さ
れるレリーフパターン用材料中に染着性や感光性を付与
するためにカチオン系の材料や重金属が添加してあり、
高温下で染料に何らかの影響を与えたものと考えられ
る。
In the present invention, the reason why the thermal discoloration of the dye does not occur during the heat treatment at 200 ° C. or higher is not sufficiently understood, but unlike the present invention, the material for the relief pattern used in the dyeing method is different from the present invention. Cationic materials and heavy metals have been added to impart dyeing and photosensitivity,
It is considered that the dye had some effect at high temperature.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0023】図1は本発明のカラーフィルタの製造方法
の一実施形態の工程を示した図である。図中、1は透明
基板、2はブラックマトリクス、3はインク受容層、4
はインク、5は着色部、6は保護層である。尚、図1の
(a)〜(e)は以下の工程(a)〜(e)にそれぞれ
該当する断面模式図である。
FIG. 1 is a diagram showing the steps of an embodiment of the method for manufacturing a color filter of the present invention. In the figure, 1 is a transparent substrate, 2 is a black matrix, 3 is an ink receiving layer, 4
Is an ink, 5 is a colored portion, and 6 is a protective layer. 1A to 1E are schematic sectional views corresponding to the following steps (a) to (e), respectively.

【0024】工程(a) 透明基板1上に必要に応じてブラックマトリクス2を形
成する。ブラックマトリクス2の形成方法としては、基
板上に直接設ける場合には、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
グする方法を、また、インク受容層3の上に設ける場合
には、一般的なフォトリソ工程によるパターニングの方
法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Step (a) A black matrix 2 is formed on a transparent substrate 1 as required. When the black matrix 2 is formed directly on a substrate, a method of forming a metal thin film by sputtering or vapor deposition and patterning by a photolithography process is used. Examples include a patterning method using a general photolithography process, but the method is not limited thereto.

【0025】工程(b) 透明基板1上にインク受容層3を形成する。インク受容
層3は硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させることで形
成することができる。このような樹脂組成物の素材とし
ては、例えば、耐熱性を考慮すると、アクリル系樹脂、
エポキシ系樹脂、イミド系樹脂が好適であり、さらに水
性インク吸収性を考慮すると、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等のセルロース系水溶
性ポリマーを含むものが好ましい。他にも、ポリビニル
ピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタ
ール、ポリウレタン、ポリエステル等や、アルブミン、
ゼラチン、カゼイン、でんぷん、カチオン化でんぷん、
アラビアゴム、アルギン酸ソーダ等の天然樹脂を挙げる
ことができる。
Step (b) The ink receiving layer 3 is formed on the transparent substrate 1. The ink receiving layer 3 can be formed by applying and curing a curable resin composition. As a material of such a resin composition, for example, considering heat resistance, an acrylic resin,
Epoxy resins and imide resins are preferable, and those containing a cellulose-based water-soluble polymer such as hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, methylcellulose, and carboxymethylcellulose are preferable in consideration of water-based ink absorption. Besides, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyurethane, polyester and the like, albumin,
Gelatin, casein, starch, cationized starch,
Natural resins such as gum arabic and sodium alginate can be mentioned.

【0026】中でも、耐熱性やインク吸収性だけではな
く、着色部の透明性やにじみ、染料の耐光性等をも考慮
すると、ヒドロキシプロピルセルロースとメチロール化
メラミンとの混合物、或いは、水溶性アクリル系モノマ
ーからなるポリマーが好ましく、特に、以下の構造単位
からなるモノマー及び/または他のビニル系モノマーと
の共重合体を少なくとも含む組成物が好ましい。
Above all, considering not only the heat resistance and the ink absorbency but also the transparency and bleeding of the colored portion and the light resistance of the dye, a mixture of hydroxypropylcellulose and methylolated melamine, or a water-soluble acrylic A polymer composed of a monomer is preferred, and a composition containing at least a monomer composed of the following structural units and / or a copolymer with another vinyl monomer is preferred.

【0027】[0027]

【化1】 Embedded image

【0028】上記式中、R1はHまたはCH3、R2はH
または炭素数が1〜5のアルキル基を示す。
In the above formula, R 1 is H or CH 3 , and R 2 is H
Or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

【0029】また、上記硬化性樹脂組成物には必要に応
じて、各種添加剤を含んでいても良い。具体的には、例
えば、各種界面活性剤、染料固着剤(耐水化剤)、消泡
剤、酸化防止剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、分散剤、
粘度調整剤、pH調整剤、防かび剤、可塑剤が挙げられ
る。これらの添加剤については、従来公知の化合物から
目的に応じて任意に選択すればよい。
The curable resin composition may contain various additives, if necessary. Specifically, for example, various surfactants, dye fixatives (waterproofing agents), defoamers, antioxidants, fluorescent brighteners, ultraviolet absorbers, dispersants,
Examples include a viscosity adjuster, a pH adjuster, a fungicide, and a plasticizer. These additives may be arbitrarily selected from conventionally known compounds according to the purpose.

【0030】上記インク受容層3の塗布形成には、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方法を用いることができる。ま
た、必要に応じてプリベークを行う。
The ink receiving layer 3 can be formed by spin coating, roll coating, bar coating, spray coating, dip coating, or the like. Also, pre-bake is performed as needed.

【0031】本発明においては、インク受容層3を光照
射によりインク吸収性が増加或いは低減する感光性樹脂
組成物で形成し、パターン露光してインク吸収性の高い
被着色部と、インク吸収性の低い(もしくは、ない)非
着色部を形成した後、被着色部を着色する形態が好まし
い。当該形態においては、被着色部にインク4を付与し
た際に、隣接する被着色部間に介在する非着色部がイン
クをはじき、混色の防止を図ることができる。
In the present invention, the ink receiving layer 3 is formed of a photosensitive resin composition whose ink absorptivity is increased or decreased by light irradiation, and a colored portion having a high ink absorptivity by pattern exposure is provided. After forming a non-colored portion having a low (or no) color, the portion to be colored is preferably colored. In this embodiment, when the ink 4 is applied to the colored portion, the non-colored portion interposed between the adjacent colored portions repels the ink, thereby preventing color mixing.

【0032】工程(c) 上記インク受容層3にインクジェット方式により、R、
G、Bのいずれかの着色剤を含有するインク4を付与
し、着色する。本発明に用いるインクとしては、着色剤
として染料系、顔料系のいずれも用いることができ、ま
た、液状インク、ソリッドインク共に使用可能である
が、特に本発明の場合には、水性インクの場合において
非常に好適である。
Step (c) The ink receiving layer 3 is coated with R,
The ink 4 containing one of the coloring agents G and B is applied and colored. As the ink used in the present invention, any of dyes and pigments can be used as a colorant, and both liquid inks and solid inks can be used. Is very suitable for

【0033】上記インク中に含有される染料或いは顔料
の割合は、0.1〜15重量%、好ましくは1〜10重
量%、より好ましくは2〜8重量%である。
The proportion of the dye or pigment contained in the ink is 0.1 to 15% by weight, preferably 1 to 10% by weight, more preferably 2 to 8% by weight.

【0034】また、インクの溶媒としては、水と下記の
特徴を有する水性有機溶媒とを混合して用いることが好
ましい。即ち、好ましくは沸点150〜250℃の溶媒
を5〜50重量%、より好ましくは沸点180〜230
℃の溶媒を5〜50重量%、であり、且つ、好ましくは
沸点250℃以上の溶媒を30重量%以下、より好まし
くは沸点230℃以上の溶媒を20重量%以下、で用い
る。
As a solvent for the ink, it is preferable to use a mixture of water and an aqueous organic solvent having the following characteristics. That is, a solvent having a boiling point of 150 to 250 ° C. is preferably 5 to 50% by weight, more preferably a boiling point of 180 to 230.
The solvent at 5 ° C. is 5 to 50% by weight, and the solvent having a boiling point of 250 ° C. or more is preferably used at 30% by weight or less, more preferably the solvent having a boiling point of 230 ° C. or more is used at 20% by weight or less.

【0035】上記水性有機溶媒の具体的な例を表1〜3
に示す。
Specific examples of the above-mentioned aqueous organic solvents are shown in Tables 1 to 3.
Shown in

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】また、上記インクには、非イオン系、アニ
オン系、カチオン系等の界面活性剤や、pH調整剤、防
かび剤等の添加剤を必要に応じて添加しても良い。
The ink may contain a nonionic, anionic or cationic surfactant or a pH adjuster or a fungicide, if necessary.

【0040】また、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。
As the ink jet system, a bubble jet type using an electrothermal converter or a piezo jet type using a piezoelectric element can be used as an energy generating element, and the coloring area and the coloring pattern can be set arbitrarily. can do.

【0041】ここで、図2を用いてインクジェット方式
によりインクを付与する好ましい方法について述べる。
図2はインクジェット方式によりインク受容層上にイン
クを付与する(描画する)装置の構成を示すブロック図
である。図2において、21はCPU、22はヘッド駆
動回路、23はインクジェットヘッド、24はプログラ
ムメモリ、25は透明基板、26はインク液滴である。
Here, a preferred method of applying ink by an ink jet method will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for applying (drawing) ink onto the ink receiving layer by an ink jet method. In FIG. 2, 21 is a CPU, 22 is a head drive circuit, 23 is an inkjet head, 24 is a program memory, 25 is a transparent substrate, and 26 is an ink droplet.

【0042】図2の装置において、CPU21にはヘッ
ド駆動回路22を介してインクジェットヘッド23が接
続されている。さらに、CPU21にはプログラムメモ
リ24内の制御プログラム情報が入力される。CPU2
1はインクジェットヘッド23を所定の位置まで移動さ
せ(図示しない)、透明基板25上の所望の画素位置を
インクジェットヘッド23の下方にもたらし、その位置
に所望の色のインク液滴26を噴射して透明基板25上
のインク受容層(図示しない)を着色する。この操作を
透明基板25上の全画素位置に対して行うことにより、
インク受容層を所望の着色パターンに着色する。
In the apparatus shown in FIG. 2, an ink jet head 23 is connected to the CPU 21 via a head drive circuit 22. Further, control program information in the program memory 24 is input to the CPU 21. CPU2
1 moves the inkjet head 23 to a predetermined position (not shown), brings a desired pixel position on the transparent substrate 25 below the inkjet head 23, and ejects an ink droplet 26 of a desired color to that position. The ink receiving layer (not shown) on the transparent substrate 25 is colored. By performing this operation for all pixel positions on the transparent substrate 25,
The ink receiving layer is colored in a desired coloring pattern.

【0043】工程(d) インク受容層3にインク4が十分浸透した後、熱処理に
よりインク受容層3を硬化させ、続いて着色剤の固定化
を行い、着色部5を得る。尚、着色剤の固定化工程にお
ける熱処理はインク受容層3の硬化工程を兼ねることが
できる。
Step (d) After the ink 4 has sufficiently penetrated the ink receiving layer 3, the ink receiving layer 3 is cured by heat treatment, and subsequently, the colorant is fixed to obtain the colored portion 5. The heat treatment in the step of fixing the colorant can also serve as the step of curing the ink receiving layer 3.

【0044】本発明においては、着色したインク受容層
3中の着色剤の固定化を、熱処理と化学的処理を併用し
て行う。即ち、先ず、200℃以上、好ましくは200
℃〜250℃の雰囲気下で20〜60分間熱処理を行
う。当該熱処理にはオーブン或いはホットプレートを用
いることができる。
In the present invention, the fixing of the coloring agent in the colored ink receiving layer 3 is performed by using both heat treatment and chemical treatment. That is, first, at least 200 ° C., preferably 200 ° C.
The heat treatment is performed in an atmosphere at a temperature of from 250C to 250C for 20 to 60 minutes. An oven or a hot plate can be used for the heat treatment.

【0045】また、本発明における化学的処理とは、固
定化用薬剤の希薄溶液に着色したインク受容層を浸漬す
ることで達成される。ここで用いられる固定化用薬剤と
しては、例えば、タンニン酸、吐酒石、多価フェノール
系樹脂、メラミン系樹脂、芳香族スルホン酸縮合物等が
挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても、二種以
上を組み合わせて用いても良い。
The chemical treatment in the present invention is achieved by immersing the colored ink receiving layer in a dilute solution of a fixing agent. Examples of the immobilizing agent used here include tannic acid, tartar, polyhydric phenol-based resin, melamine-based resin, and aromatic sulfonic acid condensate. These may be used alone or in combination of two or more.

【0046】また、固定化用薬剤の希薄溶液に用いる溶
剤としては、水が好適に用いられるが、固定化用薬剤を
溶解し、着色剤の固定化に支障を来さない範囲で他の有
機溶剤を使用、または水と併用できる。希薄溶液の濃度
は特に限定されるものではないが、好ましくは0.01
〜5重量%、より好ましくは0.1〜2重量%の範囲か
ら適宜選択される。また、該希薄溶液にインク受容層を
浸漬する温度としては、特に限定されるものではない
が、好ましくは0〜100℃、より好ましくは25〜8
0℃、望ましくは40〜70℃の範囲から適宜選択され
る。また、浸漬時間としては、特に限定されるものでは
ないが、好ましくは1秒間〜60分間、より好ましくは
10秒間〜10分間、望ましくは30秒間〜5分間の範
囲から適宜選択される。その後、ホットプレート等を用
いて120〜250℃で5〜30分間加熱処理を行うこ
とで着色剤の固定化を完結させる。
As a solvent used for the dilute solution of the immobilizing agent, water is preferably used, but other organic solvents are used as long as they dissolve the immobilizing agent and do not interfere with the fixation of the coloring agent. A solvent can be used or used in combination with water. The concentration of the dilute solution is not particularly limited, but is preferably 0.01%.
To 5% by weight, more preferably 0.1 to 2% by weight. The temperature at which the ink receiving layer is immersed in the dilute solution is not particularly limited, but is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 25 to 8 ° C.
The temperature is appropriately selected from the range of 0 ° C, preferably 40 to 70 ° C. The immersion time is not particularly limited, but is preferably selected as appropriate from a range of 1 second to 60 minutes, more preferably 10 seconds to 10 minutes, and desirably 30 seconds to 5 minutes. Thereafter, the colorant is completely fixed by performing a heat treatment at 120 to 250 ° C. for 5 to 30 minutes using a hot plate or the like.

【0047】工程(e) 必要に応じて保護層6を形成し、本発明のカラーフィル
タが得られる。保護層6としては、光硬化型及び/また
は熱硬化型の樹脂層、或いは蒸着またはスパッタリング
により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有し、その後のITO膜形成
工程や配向膜形成工程等液晶素子の製造工程に耐えうる
ものであれば使用可能である。
Step (e) If necessary, the protective layer 6 is formed to obtain the color filter of the present invention. As the protective layer 6, a photo-curable and / or thermo-curable resin layer, or an inorganic film formed by vapor deposition or sputtering can be used, and has transparency as a color filter, and an ITO film thereafter. Any material that can withstand a liquid crystal element manufacturing process such as a forming process or an alignment film forming process can be used.

【0048】次に、本発明の液晶素子の一例を図3に示
す。図3は、図1に示した工程で得られた本発明のカラ
ーフィルタを用いて構成した液晶素子の一例の断面模式
図である。図中、31は対向基板、32は共通電極、3
3は画素電極、34,35は配向膜、36は液晶であ
る。本液晶素子は、画素毎にTFT(薄膜トランジス
タ)を配置したアクティブマトリクスタイプ(いわゆる
TFT型)の液晶素子の一例である。
Next, an example of the liquid crystal element of the present invention is shown in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an example of a liquid crystal element formed using the color filter of the present invention obtained in the step shown in FIG. In the figure, 31 is a counter substrate, 32 is a common electrode, 3
3 is a pixel electrode, 34 and 35 are alignment films, and 36 is a liquid crystal. The present liquid crystal element is an example of an active matrix type (so-called TFT type) liquid crystal element in which a TFT (thin film transistor) is arranged for each pixel.

【0049】カラー表示の液晶素子は、一般的にカラー
フィルタ側基板1と対向基板31を合わせ込み、液晶3
6を封入することにより形成される。対向基板31の内
側に、TFT(図示しない)と透明な画素電極33がマ
トリクス状に形成される。また、透明基板1の内側に
は、画素電極33に対向する位置に、R、G、Bが配列
するようにカラーフィルタの着色部5が設置され、その
上に透明な共通電極32が一面に形成される。ブラック
マトリクス2は、通常カラーフィルタ側に形成される
が、BMオンアレイタイプの液晶素子においては対向基
板31側に形成される。さらに、両基板の面内には配向
膜34,35が形成されており、これらをラビング処理
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。これらの基板はスペーサー(図示しない)等を
介して対向配置され、シール材(図示しない)によって
貼り合わされ、その間隙に液晶36が充填される。
In general, a liquid crystal element for a color display is formed by combining a color filter side substrate 1 and a counter substrate 31 to form a liquid crystal 3.
6 is formed. Inside the opposing substrate 31, a TFT (not shown) and a transparent pixel electrode 33 are formed in a matrix. A colored portion 5 of a color filter is provided inside the transparent substrate 1 at a position facing the pixel electrode 33 so that R, G, and B are arranged, and a transparent common electrode 32 is provided on the colored portion 5. It is formed. The black matrix 2 is usually formed on the color filter side, but is formed on the counter substrate 31 side in a BM-on-array type liquid crystal element. Further, alignment films 34 and 35 are formed in the planes of both substrates, and by subjecting them to rubbing treatment, liquid crystal molecules can be arranged in a certain direction. These substrates are opposed to each other via a spacer (not shown) or the like, are adhered to each other by a sealing material (not shown), and a gap is filled with a liquid crystal 36.

【0050】上記液晶素子は、透過型の場合には両基板
の外側に偏光板を設置し、一般的に蛍光灯と散乱板を組
み合わせたバックライトを用い、反射型の場合には透明
基板1の外側に偏光板を設置して、それぞれ液晶36を
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。
In the case of the above-mentioned liquid crystal element, a polarizing plate is provided outside both substrates in the case of a transmissive type, and a backlight in which a fluorescent lamp and a scattering plate are combined is generally used. The display is performed by disposing a polarizing plate on the outside of the device and making the liquid crystal 36 function as an optical shutter for changing the light transmittance.

【0051】上記実施形態においては、TFT型の液晶
素子について説明したが、本発明は単純マトリクス型等
他の駆動タイプの液晶素子にも好ましく適用される。
In the above embodiment, the TFT type liquid crystal element has been described, but the present invention is preferably applied to other driving type liquid crystal elements such as a simple matrix type.

【0052】また、本発明の液晶素子においては、本発
明のカラーフィルタを用いて構成されていれば、他の部
材については従来の液晶素子の技術を用いることがで
き、液晶としても一般的に用いられているTN型液晶や
強誘電性液晶等いずれも用いることができる。
Further, in the liquid crystal element of the present invention, as long as it is constituted by using the color filter of the present invention, the other members can use the conventional liquid crystal element technology, and the liquid crystal is generally used. Any of the used TN type liquid crystal and ferroelectric liquid crystal can be used.

【0053】[0053]

【実施例】60μm×150μmの大きさの開口部を有
するブラックマトリクスを備えたガラス基板上に、イン
ク受容層としてN−メチロールアクリルアミドとヒドロ
キシエチエルメタクリレート(1:1(モル比))の共
重合体からなる硬化性樹脂組成物を、膜厚1.2μmと
なるようにスピンコートし、120℃、20分間のプリ
ベークを行った。次いで、インクジェット記録装置を用
いて下記の処方のR、G、Bの各インクをインク受容層
に付与し、R、G、Bのマトリクスパターンに着色し
た。
EXAMPLE On a glass substrate provided with a black matrix having openings of 60 μm × 150 μm, N-methylolacrylamide and hydroxyethyl methacrylate (1: 1 (molar ratio)) were used as an ink receiving layer. The combined curable resin composition was spin-coated so as to have a film thickness of 1.2 μm, and prebaked at 120 ° C. for 20 minutes. Next, each ink of R, G, and B having the following formulation was applied to the ink receiving layer using an ink jet recording apparatus, and colored into a matrix pattern of R, G, and B.

【0054】着色したインク受容層に、表4に示す条件
の固定化処理を施して、カラーフィルタを作製した。
The colored ink receiving layer was subjected to a fixing treatment under the conditions shown in Table 4 to produce a color filter.

【0055】 〔インク処方〕 染料 5.7重量% R染料:C.I.アシッドレッド158 B染料:C.I.アシッドブルー83 G染料:C.I.アシッドグリーン9 エチレングリコールモノブチルエーテル(沸点:170℃) 39.0重量% エチルアルコール(沸点:78℃) 6.0重量% 水 49.3重量% 尚、Gインクはインク調製時に必要に応じて黄色染料
(G.I.ダイレクトイエロー86)で調色した。
[Ink formulation] Dye 5.7% by weight R dye: C.I. I. Acid Red 158 B dye: C.I. I. Acid Blue 83 G dye: C.I. I. Acid Green 9 Ethylene glycol monobutyl ether (boiling point: 170 ° C.) 39.0% by weight Ethyl alcohol (boiling point: 78 ° C.) 6.0% by weight Water 49.3% by weight The G ink is yellow if necessary at the time of ink preparation. Toning was performed with a dye (GI Direct Yellow 86).

【0056】〔評価方法〕 評価1:画素内の色ムラ 各カラーフィルタを用いて液晶素子を作製し、パターン
部の色ムラを目視にて3段階にグループ分けすることに
より評価した。
[Evaluation Method] Evaluation 1: Color Unevenness in Pixel A liquid crystal element was manufactured using each color filter, and the color unevenness of the pattern portion was visually evaluated by being divided into three groups.

【0057】A:色ムラなし B:やや色ムラが見られる C:パターンの半分以上に色ムラが見られるA: No color unevenness B: Some color unevenness is observed C: Color unevenness is observed in more than half of the pattern

【0058】評価2:染料の溶出による色抜け 着色剤の固定化処理(熱処理、化学的処理)の前後でパ
ターン部の変退色の大きさをCIEで定めたΔEとして
算出し、下記の基準で評価した。
Evaluation 2: Loss of color due to elution of dye The magnitude of the discoloration of the pattern portion before and after the colorant immobilization treatment (heat treatment, chemical treatment) was calculated as ΔE determined by the CIE, and the following criteria were used. evaluated.

【0059】A:ΔEが5以下 B:ΔEが5を超え20以下 C:ΔEが20より大A: ΔE is 5 or less B: ΔE is more than 5 and 20 or less C: ΔE is more than 20

【0060】評価3:画素の熱変色 着色剤固定化の熱処理の前後で測定したパターン部の変
退色の大きさをCIEで定めたΔEとして算出し、下記
の基準で評価した。
Evaluation 3: Thermal Discoloration of Pixel The magnitude of the discoloration of the pattern portion measured before and after the heat treatment for fixing the colorant was calculated as ΔE determined by CIE, and evaluated according to the following criteria.

【0061】A:ΔEが5以下 B:ΔEが5を超え20以下 C:ΔEが20より大A: ΔE is 5 or less B: ΔE is more than 5 and 20 or less C: ΔE is more than 20

【0062】上記評価の結果を表4に示した。The results of the above evaluation are shown in Table 4.

【0063】[0063]

【表4】 [Table 4]

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
着色剤の溶出や着色ムラのない、高品質で信頼性の高い
カラーフィルタを簡素な工程で歩留まり良く製造するこ
とができるため、大幅なコスト削減が実現し、よりカラ
ー表示特性に優れた液晶素子をより安価に提供すること
が可能となる。
As described above, according to the present invention,
High quality and high reliability color filters without colorant elution or color unevenness can be manufactured in a simple process with good yield, resulting in significant cost reductions and liquid crystal elements with better color display characteristics. Can be provided at a lower cost.

【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の一実施形
態の工程図である。
FIG. 1 is a process chart of one embodiment of a method for manufacturing a color filter of the present invention.

【図2】本発明のカラーフィルタの製造方法におけるイ
ンクジェット方式によりインク受容層にインクを付与す
る(描画する)装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for applying (drawing) ink to an ink receiving layer by an ink jet method in a method for manufacturing a color filter of the present invention.

【図3】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図で
ある。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the liquid crystal element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明基板 2 ブラックマトリクス 3 インク受容層 4 インク 5 着色部 6 保護層 21 CPU 22 ヘッド駆動回路 23 インクジェットヘッド 24 プログラムメモリ 25 透明基板 26 インク液滴 31 対向基板 32 共通電極 33 画素電極 34,35 配向膜 36 液晶 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Black matrix 3 Ink receiving layer 4 Ink 5 Coloring part 6 Protective layer 21 CPU 22 Head drive circuit 23 Ink jet head 24 Program memory 25 Transparent substrate 26 Ink droplet 31 Counter substrate 32 Common electrode 33 Pixel electrode 34, 35 Orientation Film 36 liquid crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏崎 昭夫 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 (72)発明者 中澤 広一郎 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 (72)発明者 広瀬 雅史 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 (72)発明者 横山 真由美 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 Fターム(参考) 2C056 EA24 FB01 FC06 HA44 HA46 2H048 BA64 BB02 BB14 BB44 2H091 FA02Y FA35Y FB03 FC22 FD04 LA12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akio Kashiwazaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Koichiro Nakazawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (72) Inventor Masafumi Hirose 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Mayumi Yokoyama 3-30-2, Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. F Terms (reference) 2C056 EA24 FB01 FC06 HA44 HA46 2H048 BA64 BB02 BB14 BB44 2H091 FA02Y FA35Y FB03 FC22 FD04 LA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板上に着色部を有するカラーフィ
ルタの製造方法であって、透明基板上に硬化性樹脂組成
物からなるインク受容層を形成する工程と、上記インク
受容層にインクジェット方式により着色剤を含有するイ
ンクを付与して着色する工程と、上記インク受容層を2
00℃以上の雰囲気下で熱処理した後に化学的処理を施
すことにより、該インク受容層に浸透した着色剤を固定
化する工程と、を少なくとも有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 for producing a color filter having a colored portion on a transparent substrate, comprising the steps of: forming an ink receiving layer made of a curable resin composition on the transparent substrate; Applying an ink containing a colorant and coloring the ink receiving layer;
Fixing the coloring agent permeated into the ink receiving layer by performing a chemical treatment after heat treatment in an atmosphere of 00 ° C. or more, thereby producing a color filter.
【請求項2】 上記硬化性樹脂組成物が、モノマー成分
として少なくとも水溶性アクリル系モノマーを含有する
樹脂を含む請求項1記載のカラーフィルタの製造方法。
2. The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the curable resin composition contains a resin containing at least a water-soluble acrylic monomer as a monomer component.
【請求項3】 上記熱処理の温度が200〜250℃で
ある請求項1または2に記載のカラーフィルタの製造方
法。
3. The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the temperature of the heat treatment is 200 to 250 ° C.
【請求項4】 透明基板上に着色部を有し、請求項1〜
3のいずれかに記載のカラーフィルタの製造方法によっ
て製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。
4. A colored substrate having a colored portion on a transparent substrate.
3. A color filter manufactured by the method for manufacturing a color filter according to any one of 3.
【請求項5】 一対の基板間に液晶を狭持してなり、一
方の基板が請求項4記載のカラーフィルタを用いて構成
されていることを特徴とする液晶素子。
5. A liquid crystal device comprising a pair of substrates sandwiching liquid crystal, and one substrate comprising the color filter according to claim 4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013146903A1 (en) 2012-03-28 2013-10-03 凸版印刷株式会社 Display color filter
JP2020515431A (en) * 2017-03-27 2020-05-28 フリント グループ ジャーマニー ゲーエムベーハー Method of manufacturing image relief structure

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