JP4019596B2

JP4019596B2 - Color filter manufacturing method, color filter, image display device, and image input device

Info

Publication number: JP4019596B2
Application number: JP2000084619A
Authority: JP
Inventors: 健村上
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: JP2001272522A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルターの作製方法及びカラーフィルター並びに画像表示装置に関し、詳しくは、カラー液晶ディスプレイ、カラービデオカメラ、イメージスキャナー、パーソナルコンピューター等に使用されている画像表示装置、ＣＣＤデバイス等の画像入力装置（撮像装置を含む）、カラーフィルター及びその作製する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯用パーソナルコンピューターの急速な発展に伴い、液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にあり同時に装置のコストダウンも要求され、特にコストの高いカラーフィルターのコストダウン要求が高まっている。即ち製造工程が短く歩留まりが良く、優れた品質のカラーフィルター及びその製造方法が望まれているが、未だに満足できるものは実現できていない。
【０００３】
例えば、ＬＣＤ用のカラーフィルターは、ブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の３色フィルターを適当に配列して作製する。各色のフィルターが各画素を形成し、一つの画素が形成するセルの大きさは（６０μｍ〜１００μｍ）×（１８０μｍ〜３００μｍ）程度であり、各画素セルは表面反射を防ぐ為高さ１〜２μｍの黒い隔壁、即ち、ブラックマトリックス（以下、ＢＭとも言う）で囲まれている。
【０００４】
かかるカラーフィルタを製造するためには、従来から、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法等の種々の製造法が提案されているが、いずれもＢ、Ｇ、Ｒの３色を着色するために同一工程を３回繰り返す必要があり、工程数が多く、それだけ歩留まりも低下し、コスト増となる等の問題を有しており、低コストで高品位な満足のいくカラーフィルタを製造し得るには至っていない。そこで、これら製造法の欠点を補うべく、近時、インクジェット方式を用いた製造法が提案されている。
【０００５】
インクジェット方式を用いた製造法は、インクジェットヘッドのノズルからＢ、Ｇ、Ｒの各色を基板上に吐出させて着色層を形成する。この方法によれば、必要な場所に必要な量のインクを必要な時に付着させることができるので、インクが無駄にならず、また、Ｂ、Ｇ、Ｒの各着色層を同時に形成できるので、製造プロセスが短縮化され、大幅なコストダウンが可能になるため、上記従来方法に代わる新たな製造方法として注目されている。
【０００６】
しかし、インクジェット法は、従来法に比べて遙かに能率が高く材料の無駄が少ないので低コストでカラーフィルターを製造出来るが、インクジェット方式で支持基板に形成したブラックマトリックスの間隙部である画素形成部（以下凹部と呼ぶことがある）にインクを吐出して着色層を形成する時、支持基板は布や紙と異なりインクを吸収しないので一つの間隙部（凹部）からインクが溢れ出し、隣りの間隙部（凹部）のインクと混色し易く、また、凹部内でインク濃度が不均一になったり、特に大きな問題は凹部の一部や凸部と凹部の境界でインクが欠けたり、白抜けが発生し易い欠点を持っているため、凹部と凹部の間でインクが混合しない様に一つの凹部に吐出したインクがブラックマトリックス部（以下凸部と呼ぶことがある）表面を乗り越えて隣りの凹部に侵入しない様にすることが望まれ、更に、凹部ではインクが均一に広がる様になることが望まれる。
【０００７】
そこで、従来、特開平６−３４７６３７号において、着色に用いるインクの表面張力を、凸部の臨界表面張力と凹部の臨界表面張力との間になるようにし、具体的には、凸部の臨界表面張力を３５dyne／cm未満とし、凹部の臨界表面張力を３５dyne／cm以上とし、インクの表面張力を両者の臨界表面張力から５dyne／cm以上の差を有するように設定することで、凸部にインクの弾き性を付与し、凹部にインクの濡れ性を付与して、インクが凸部を乗り越えて混色を発生することを防止する方法が提案され、また、特開平１０−１２３３１５号において、凹部の臨界表面張力を３５dyne／cm以上とし、凸部の臨界表面張力を３５dyne／cmより小さくすることで、凸部とのエネルギー差を大きくして凸部よりも凹部に対するインクの濡れ性を良くすることにより、インクが凸部を乗り越えて混色を発生することを防止する方法が提案されているが、いずれの場合も凹部におけるインクの濡れ性を大幅に良くしているため、凹部では放っておいても凹部内の表面上でインクが広がろうとする力が働いてしまい、その結果、インクが凸部を乗り越えて混色を発生させる確率が高くなる。そのため、これらの技術では凸部に徹底的に撥インク性を付与してこれを防ごうとしている。しかし、これが、凸部の際でインクが弾かれて画素周辺の白ヌケを発生させる原因に結び付いている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような凸部と凹部の繋ぎ目で起こる、インクの弾きによる白ヌケ現象を十分に回避し得ないという従来の方法の問題点を解決するものである。
【０００９】
本発明では、極めて簡単な方法で、インクの凸部乗り越えを防止し、凹部にインクを均一に広がらせ、画素間周辺部での白ヌケを防止し、凹部と凸部の間で起こるインクの混色による画素欠陥の発生を防止出来る。即ち、本発明の目的は、インク着色層の色濃度の均一性が良好で、カラー液晶ディスプレイ、カラービデオカメラ、イメージスキャナー、パーソナルコンピューター等の画像表示装置用に、また、ＣＣＤデバイス等の画像入力装置（撮像装置を含む）用に、欠陥の無いカラーフィルター及び生産性の高い安価なカラーフィルターを作製する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は以下の構成により達成される。
【００１１】
１．透明基板上にブラックマトリックスのパターンを形成し、該ブラックマトリックスの間隙部にインクを付着させるカラーフィルターの作製方法において、
前記ブラックマトリックスのパターンを形成した後、前記ブラックマトリックスの間隙部の臨界表面張力が前記インクの表面張力以下で、且つ３５ dyne ／ cm 未満に、またブラックマトリックスの臨界表面張力が前記インクの表面張力以下になるように、前記ブラックマトリックスの表面と前記ブラックマトリックスの間隙部の透明基板表面とを同一の界面活性剤で表面処理した後、表面処理されたブラックマトリックスの間隙部にインクを付着させることを特徴とするカラーフィルターの作製方法。
２．前記界面活性剤がフッ素系界面活性剤であることを特徴とする前記１記載のカラーフィルターの作製方法。
３．前記フッ素系界面活性剤として、パーフルオロアルキル燐酸エステル型活性剤とパーフルオロアルキル含有オリゴマー型活性剤を併用することを特徴とする前記２に記載のカラーフィルターの作製方法。
４．前記透明基板がガラスであることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
５．着色に用いるインクは、２５℃における表面張力が２０ dyne ／ cm 以上、粘度が２０ｃｐ以下であることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
６．ブラックマトリックスの間隙部にインクを付着させる方法が、インクジェット方式による着色インク滴液の吐出染着であることを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
７．ブラックマトリックスの形成が、遮光性のエネルギー硬化性樹脂材料を用いて行われることを特徴とする前記１〜６の何れか１項に記載のカラーフィルターの作製方法。
８．前記１〜７の何れか１項に記載の方法により作製したことを特徴とするカラーフィルター。
９．前記１〜７の何れか１項に記載の方法により作製したカラーフィルターを用いたことを特徴とする画像表示装置。
１０．前記１〜７の何れか１項に記載の方法により作製したカラーフィルターを用いたことを特徴とする画像入力装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
【００２２】
本発明は、従来技術である凹部（ブラックマトリックスの間隙部）のインク濡れ性を徹底的に上げるという考えとは全く逆に、むしろ良すぎる濡れ性をある程度以下に抑えることで凹部におけるインクの過剰な広がりを抑止して、インクが凸部（ブラックマトリックス）を乗り越え、混色を発生させるような事態を防ぐことができるようになるものである。即ち、本発明では、ブラックマトリックスの間隙部の臨界表面張力がインクの表面張力以下であることにより、上記の目的を達成する。
【００２３】
本発明においては、更に、ブラックマトリックスの間隙部の臨界表面張力が、インクの表面張力以下で、且つ３５ｄｙｎｅ／ｃｍ未満とすることが凹部内における過剰なインク液滴の広がりを抑制する点から好ましい。
【００２４】
また、本発明において、ブラックマトリクスの間隙部の臨界表面張力がインクの表面張力以下であるとともに、且つブラックマトリックスの臨界表面張力がインクの表面張力以下であることにより、更にインクがブラックマトリックスを乗り越えて画素間の混色を防止出来る点で好結果をもたらす。また、これにより凸部と凹部の臨界表面張力の差をあまり大きくしない結果となり、凸部に対するインクのなじみを良好にして、ブラックマトリックスの際（凹部周辺）におけるいわゆる白抜けを防止できる。この場合も、ブラックマトリックスの間隙部の臨界表面張力が、インクの表面張力以下で、且つ３５ｄｙｎｅ／ｃｍ未満とすることが、上記と同様の理由から好ましい。
【００２５】
このとき、ブラックマトリックスおよびブラックマトリックスの間隙部の臨界表面張力はその大小関係を問わない。驚くべきことに、ブラックマトリックスの臨界表面張力が間隙部の臨界表面張力を上回っても、好結果が得られる場合がある。これも従来の常識を覆す知見である。
【００２６】
一般に固体の臨界表面張力は、表面張力既知の様々な液体との静的接触角（平行接触角）を測定し、その接触角がゼロとなるポイントまで外挿した時の表面張力を求めることで測定することが出来る。従って、本発明においてブラックマトリックスの間隙部の臨界表面張力をインクの表面張力以下とする、或いはブラックマトリックスの間隙部の臨界表面張力とブラックマトリックスの臨界表面張力を共にインクの表面張力以下とすることは、それぞれの表面に対するインクの静的接触角がゼロより大、即ち正の値になるようにすることと同義であって、このような接触角を得ることが出来ればどのような手段でも用いることが出来る（以降このプロセスを「表面処理」という。）。
【００２７】
このような手段としては、例えば化学物質でブラックマトリックスの間隙部及びブラックマトリックスの表面を覆うことが挙げられる。好ましくは一般に市販されている撥水性、撥油性の化合物を表面に少量塗布することである。
【００２８】
更に好ましくは界面活性剤を用いることであり、本発明に必要な臨界表面張力が得られる界面活性剤であれば良い。特に本発明では、従来技術に比べ、ブラックマトリックスの間隙部（凹部）とブラックマトリックス（凸部）とを区別しない表面処理操作を行うことが大きな特徴であるが、元々凸部と凹部では表面状態が異なるため、目的の臨界表面張力を得るために異なった種類の界面活性剤を併用使用することで、ある程度凸部と凹部の臨界表面張力を個別にコントロールすることが可能となることがあり、より好結果が得られる場合がある。
【００２９】
また、本発明では、凸部と凹部の境界では、従来法と異なり、濡れ性が極端に変化しない特徴もある。
【００３０】
本発明において、表面処理に用いられる化学物質は界面活性剤の機能に代表される能力を有する化学物質が好ましく、例えば樹脂の可塑剤として用いられるフタル酸エステル系化合物やリン酸エステル系化合物、界面活性剤等が挙げられる。好ましくは界面活性剤である。
【００３１】
本発明で用いる界面活性剤はフッ素系界面活性剤類、アニオン系、カチオン系及びノニオン系活性剤類、ベタイン系活性剤類及びアルキルエーテル類のいずれのタイプでもよく、又低分子のものでも高分子のものでも、異なる種類のものを併用しても良い。
【００３２】
好ましい界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤である。以下にその具体例の一部を示す。
【００３３】
パーフルオロアルキルカルボン酸及び塩
パーフルオロアルキル燐酸エステル
パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩
パーフルオロアルキルベタイン
パーフルオロアルキルアミンオキシド
パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物
パーフルオロアルキル含有オリゴマー
【００３４】
本発明で特に好ましいのは、パーフルオロアルキル燐酸エステル型活性剤とパーフルオロアルキル含有オリゴマー型活性剤の組み合わせである。
【００３５】
本発明における活性剤による表面処理を施した後、加熱処理により活性剤を安定化することが好ましい。
【００３６】
加熱処理では、オーブン、ホットプレート、クリーンオーブン、ブロックヒーター、電気温風器等の他、通常の恒温器、恒温槽等の手段を採用できるが、特に限定されない。
【００３７】
加熱温度は１００℃以上３００℃以下の範囲であり、１００℃未満では、加熱の効果が現れず、３００℃を越えるとブラックマトリックス素材の変質等の悪影響を与えることがあり、好ましくない。
【００３８】
加熱時間は、２分間以上６０分間以下の範囲が好ましく、より好ましくは２分間以上２０分間以下である。
【００３９】
本発明に使用する透明基板には、ブラックマトリックスが樹脂である場合、無アルカリ硝子等のガラス基板が好ましいが、これに限定されず、ブラックマトリックスの材質によってはＴＡＣ（トリアセテートセルロースフィルム）、ＰＥＴ、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、アクリル等の樹脂基板も使用することが出来る。フレキシブルな基板を用いる場合は、軽量で曲面である表示装置に適して好ましく用いられ、ガラス基板は寸度安定性が優れ好ましい。
【００４０】
本発明において、ブラックマトリックスは、例えば遮光性を付与するためにカーボンブラックを含有する樹脂で形成されることが好ましく、樹脂材料としては、エネルギー硬化性樹脂材料を用いることが好ましく、ネガ型もしくはポジ型の公知の感光性樹脂が好ましい。例えば、光架橋系感光性樹脂組成物、光重合系感光性樹脂組成物、ジアゾ化合物を含む感光性組成物、Ｏ−キノンジアジド化合物を含む感光性組成物等が挙げられる。バインダー樹脂は環化ゴム、ポリ（メタ）アクリレート、ノボラック樹脂、フェノール樹脂、ポリビニル樹脂等の各種ビニル系共重合樹脂、アクリル系共重合樹脂、等が挙げられる。
【００４１】
本発明における表面処理をする前に、適宜前処理をすることが好ましい。
【００４２】
前処理とは、界面活性剤で表面処理する前に、洗浄処理、超音波処理、ＵＶオゾン処理、コロナ放電処理、基板表面のエッチング処理、レーザー処理、プラズマ処理等を単独、又は組み合わせて行うことであり、順序は任意である。
【００４３】
洗浄処理とは、通常の純水による洗浄や洗浄剤による洗浄を含む。好ましくは、例えばパーカーコーポレーション社製「洗浄剤ＰＫ−ＬＣＧ２３」、「洗浄剤ＰＫ−ＬＣＧ２６Ｃ」、「洗浄剤ＣＡ−０５」やライオン社製「サンウォッシュＴＬ−３０」やネオス社製「ＣＭ−１０Ｌ」等のアルカリ性洗浄剤等を用いる洗浄を挙げることができる。
【００４４】
超音波処理は上記洗浄処理と組み合わせて行うことが好ましい。超音波は物理的な振動波であり、洗浄液及び支持基板を高周波振動させて洗浄効果を高めるものである。市販の超音波発生装置や超音波洗浄機が特に制限なく使用できる。
【００４５】
ＵＶオゾン処理とは、ＵＶ（紫外線）によってオゾンを発生する装置を用いて基板表面の汚染有機物を分解除去する処理である。ＵＶ（紫外線）によってオゾンを発生する装置としては、例えば紫外線ランプが挙げられる。かかる紫外線ランプとしては、オゾンを効率良く発生する２００ｎｍ付近の短波長紫外線を放射できる低圧水銀ランプが好ましい。
【００４６】
コロナ放電処理とは、コロナ発生装置を用いて基板表面の撥水剤成分や有機物成分を除去するものである。
【００４７】
エッチング処理とは、硝子表面に付着している撥水成分を除去し、インクに濡れ易い表面にするものであり、酸、アルカリによる表面エッチング、反応性イオンエッチング、逆スパッター等のドライエッチング等が好ましい。
【００４８】
レーザー処理とは、アルゴン、ＹＡＧ等の高エネルギーレーザー光を照射して、基板表面の撥水成分や汚染物を除去する処理であり、コヒレント・ジャパン社、スペクトラ・フィジックス社等から市販されているレーザー光発生装置を用いることが出来る。
【００４９】
プラズマ処理とは、酸素、アルゴン、四フッ化メタン等を用いたプラズマ発生装置を備えた表面処理装置により、基板表面に付着した汚染物を分解除去する処理であり、ヤマト科学社、盟和商事社等から市販されている装置を用いることが出来る。
【００５０】
本発明において使用するインクは、水性インク、油性インクどちらでも使用することができ、その成分は特に限定されない。
【００５１】
本発明においてブラックマトリックスの間隙部（凹部）にインクを付着させる方法は、インクジェット方式によるインク液滴の吐出染着であることが好ましい。インクジェット方式は、圧電素子を用いたピエゾ方式、発熱素子を用いたいわゆるバブルジェット方式のいずれを用いることも出来る。
【００５２】
インクジェット方式は、いずれの方式も小さな吐出口（ノズル）から圧力でインクを吐出させるものなので、本発明において使用されるインクは、２５℃における表面張力が２０dyne／cm以上、粘度が２０ｃｐ以下のものであることが好ましい。インクの表面張力は、低すぎると物に対する濡れが良すぎるためにノズルからの液離れが悪くなって吐出できなくなる。また、粘度に関しては、高すぎるとノズルから吐出できなくなり、素子の駆動電圧を上げることである程度は対処できるがそれにも限界がある。更に好ましくは１５ｃｐ以下とするのが良い。また、粘度が低すぎると吐出不安定となるため約２ｃｐが限界である。
【００５３】
更に、カラーフィルターには、必要に応じて保護層を設けることが出来る。保護層としては、光や熱等のエネルギー線硬化タイプの樹脂材料、蒸着や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、カラーフィルターとして影響を与えないような透明性を有し、その後のＩＴＯ形成プロセスや配向膜形成プロセス等に耐え得るものであれば使用可能である。
【００５４】
本発明のカラーフィルターは、上述した作製方法により作製されたものであり、また、上述した作製方法により作製されたカラーフィルターは、カラー液晶ディスプレイ、カラービデオカメラ、イメージスキャナー、パーソナルコンピューター等に使用されている画像表示装置やＣＣＤデバイス等に使用されている画像入力装置（撮像装置を含む）に用いることができ、上記のカラーフィルターを適用すると極めて優れた画像を得ることが出来る。また、カラーフィルターに起因する画像欠陥がなく、総合的画像として優れ、また装置としても優れている。
【００５５】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
臨界表面張力の測定方法
一般に固体の表面張力は直接測定できないため、測定したい固体表面に様々な表面張力を持つ液体サンプルを準備して、その接触角（θ）を測定する。この各種液体の表面張力（γ）とＣｏｓθとをプロットすると直線関係になり、θ→０（ゼロ）に外挿した時の表面張力をその固体の臨界表面張力とする。
【００５７】
実際のフィルターの凸部や凹部は非常に面積が小さく、その上でインクの接触角を測定できないので、基板全体に凸部、即ちブラックマトリックスを設けた試験用基板を作り、純水で洗浄した後、活性剤で表面処理し、その上にインク液滴を乗せて接触角を測定する。
【００５８】
同様に凹部に対する基板は、全面ブラックマトリックスの前記基板を硬化処理しないで、現像除去し、基板表面を露出させてから活性剤で表面処理し、インクの接触角を測定する。
【００５９】
具体的には、厚さ１ｍｍの無アルカリ硝子板に、ネガ型の感光性樹脂（（株）東京応化製ＯＭＲ８３）にカーボンブラックを混合して、膜厚１μｍになるようにスピンコートする。基板全面に紫外線露光して現像した後、１００℃で３０分間硬化させる。これを凸部用試料とする。別に紫外線露光せずに現像（ブラックマトリックス膜は除去される。）した後に、同様に１００℃、３０分間の加熱処理をする。
【００６０】
まず、凸部用試料、凹部用試料ともに表面張力が既知の各種溶液を用いて接触角を測定し、グラフにプロットして接触角ゼロまで外挿し、各臨界表面張力を求めた。このときの臨界表面張力は、凸部用試料が４３dyne／cm、凹部用試料が５４dyne／cmであった。
【００６１】
次いで、界面活性剤１（（株）旭硝子製サーフロンＳ−３８１）及び界面活性剤２（（株）旭硝子製サーフロンＳ−１１２）を混合したエタノール溶液（濃度はそれぞれ０．３％及び０．００２％）を凸部用、凹部用両試料にスピンコートし、そのまま乾燥させる。
【００６２】
この試料の臨界表面張力は、凸部用が２４dyne／cm、凹部用が２７dyne／cmであった。
【００６３】
実施例１
前記の臨界表面張力の測定法において、凸部用試料の紫外線全面露光の代わりに所定のブラックマトリックスパターンを用いて紫外線露光する他は、その後の現像処理、加熱処理、界面活性剤による表面処理は全く同一のプロセスを経て、ブラックマトリックス付き支持基板を得る。
【００６４】
この支持基板に、ピエゾヘッドを有するインクジェットプリンタを用いて、Ｂ、Ｇ、Ｒの３色のインクを所定のパターンで吐出染着した。ここで用いたインクは光及び熱硬化性の顔料インクであり、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを主溶媒とする溶剤系インクであり、２５℃における表面張力と粘度はそれぞれ３１ｄｙｎｅ／ｃｍ、９．８ｃｐであった。
この染着した基板に紫外線全面露光、加熱硬化処理を施してカラーフィルターを得た。
【００６５】
実施例２
厚さ１ｍｍの無アルカリ硝子板に、カーボンブラック含有レジスト材（新日鐡化学（株）製ブラックマトリックス用ネガ型レジストインキＶ−２５９ＢＫ７３９Ｐ）を１．２μｍの膜厚でスピンコートし、９０℃、３分間加熱処理して仮硬化させる。所定のマスクでパターン露光及び現像を行い、ブラックマトリックスを形成し、２００℃、４５分間加熱処理して本硬化させた。
【００６６】
この基板を、１２００Ｗの低圧水銀灯を用いて照度２０ｍＷ／ｃｍ²、露光量１２００ｍＪ／ｃｍ²の条件でＵＶオゾン洗浄、次いで界面活性剤として（株）旭硝子製サーフロンＳ−３８１及び（株）旭硝子製サーフロンＳ−１１２のそれぞれ０．３％、０．００２％の混合溶液（エタノール溶媒）をスピンコートし乾燥させ、２００℃、１０分間加熱処理して塗布した活性剤を安定化させた。
【００６７】
この基板を上記臨界表面張力の測定方法に示した方法で凸部と凹部の臨界表面張力を測定すると、凸部が２６dyne／cm、凹部が２８dyne／cmであった。
【００６８】
このブラックマトリックス付き基板に、ピエゾヘッドを有するインクジェットプリンタを用いてＢ、Ｇ、Ｒの３色インクを所定のパターンで吐出染着した。ここで用いたインクは光及び熱硬化性の顔料インクであり、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを主溶媒とする溶剤系の３色インクであり、２５℃における表面張力と粘度はそれぞれ３１dyne／cm、９．８ｃｐであった。
【００６９】
この染着した基板にＵＶ全面露光、加熱硬化処理を施してカラーフィルターを得た。
【００７０】
実施例３
厚さ１ｍｍの硝子板に、ネガ型の感光性樹脂（（株）東京応化製ＯＭＲ８３）にカーボンブラックを混合して膜厚１μｍになるようにスピンコートする。紫外線により所定のマスクでパターン露光し、現像してブラックマトリックス付き基板を作製し、１００℃、３０分間加熱処理して硬化させた。この基板を１２００Ｗの低圧水銀灯を用いて照度２０ｍＷ／ｃｍ²、露光量１２００ｍＪ／ｃｍ²の条件でＵＶオゾン洗浄、次いで界面活性剤として（株）旭硝子製サーフロンＳ−１１３及び（株）旭硝子製サーフロンＳ−３９３のそれぞれ０．１％、０．００２％の混合溶液（エタノール溶媒）をスピンコートし乾燥させ、２００℃、１０分間加熱処理して塗布した活性剤を安定化させた。
【００７１】
この基板を上記臨界表面張力の測定方法に示した方法で凸部と凹部の臨界表面張力を測定すると、凸部が３０dyne／cm、凹部が３２dyne／cmであった。
【００７２】
このブラックマトリックス付き基板に、ピエゾヘッドを有するインクジェットプリンタを用いて、２５℃における表面張力が４８dyne／cm、粘度８ｃｐの感光性樹脂を含む水性顔料インクをＢ、Ｇ、Ｒの３色用い、ストライプ状パターンでそれぞれ吐出染着し、露光、加熱硬化処理してカラーフィルターを得た。
【００７３】
実施例４
実施例２において、サーフロンＳ−３８１を０．３５％、サーフロンＳ−１１２を０．００１８％とした他は、全く同一のプロセスでブラックマトリックス付き基板を作製する。
【００７４】
この基板の凸部と凹部の臨界表面張力は、それぞれ２９ｄｙｎｅ／ｃｍ、２５ｄｙｎｅ／ｃｍであり、一般的に言えば、インクは凸部の方が濡れやすい状態にあった。
【００７５】
この基板に実施例２と同じ溶剤系顔料インクを所定のパターンで染着し、ＵＶ全面露光後、加熱硬化処理してカラーフィルターを得た。
【００７６】
比較例１
厚さ１ｍｍの無アルカリ硝子板に、カーボンブラック含有レジスト材（新日鐡化学（株）製ブラックマトリックス用ネガ型レジストインキＶ−２５９ＢＫ７３９Ｐ）にフッ素樹脂系撥水剤（デュポン社製ＡＦ−１６０１）を含有させたものを１．２μｍの膜厚でスピンコートし、９０℃、３分間加熱処理して仮硬化させる。所定のマスクでパターン露光及び現像を行い、ブラックマトリックスを形成し、２００度、４５分間加熱処理して本硬化させた。この基板を１２００Ｗの低圧水銀灯を用いて照度２０ｍＷ／ｃｍ²、露光量１２００ｍＪ／ｃｍ²の条件でＵＶオゾン洗浄した。
【００７７】
この基板を上記臨界表面張力の測定方法に示した方法で凸部と凹部の臨界表面張力を測定すると、凸部が１０dyne／cm、凹部が４８dyne／cmであった。
【００７８】
この基板に、ピエゾヘッドを有するインクジェットプリンタを用いて、実施例１に用いたＢ、Ｇ、Ｒの３色インク（３１dyne／cm、９．８ｃｐ）を所定のパターンで吐出染着し、実施例１と同様の硬化処理を施してカラーフィルターを得
た。
【００７９】
比較例２
厚さ１ｍｍの硝子板にネガ型の感光性樹脂（（株）東京応化製ＯＭＲ８３）にカーボンブラックを混合し、更に撥水製フッ素化合物（（株）旭硝子製サイトップＣＴＬ）を含有させたものを膜厚１μｍになるようにスピンコートした。紫外線により所定のマスクでパターン露光し、現像してブラックマトリックス付き基板を作製し、１００℃、３０分間加熱処理して硬化させた。この基板を１２００Ｗの低圧水銀灯を用いて照度２０ｍＷ／ｃｍ²、露光量１２００ｍＪ／ｃｍ²の条件でＵＶオゾン洗浄した。
【００８０】
この基板を上記臨界表面張力の測定方法に示した方法で凸部と凹部の臨界表面張力を測定すると、凸部が１３dyne／cm、凹部が５２dyne／cmであった。
【００８１】
この基板に、ピエゾヘッドを有するインクジェットプリンタを用いて、実施例３に用いたインク（４８dyne／cm、８ｃｐ）をＢ、Ｇ、Ｒの３色用い、ストライプ状パターンでそれぞれ吐出染着し、実施例３と同様に硬化処理してカラーフィルターを得た。
【００８２】
評価方法
以上、得られたカラーフィルターを高輝度の光源とレンズ系を組み合わせた拡大投影評価装置を用いて、画素内の均一性、画素間周辺の白ヌケについて目視観察し、更に総合欠陥画素密度を拡大投影評価装置及び５０倍ルーペによる目視評価により、一定面積内における、画素間の混色数、部分的なハジキによる欠陥数、強度の白抜け個数、その他塵埃による欠陥も含めて総欠陥数をカウントし、計測した面積で除すことにより密度を求めた。その結果を表１に示す。
【００８３】
【表１】

【００８４】
本発明によれば、極めて均一で白ヌケやインクの混色による画素間欠陥のほとんどない高画質なカラーフィルターが得られることがわかる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、極めて簡単な方法で、インクの凸部乗り越えを防止し、凹部にインクを均一に広がらせ、画素間周辺部での白ヌケを防止し、凹部と凸部の間で起こるインクの混色による画素欠陥の発生を防止出来るカラーフィルター及びカラーフィルターの作製方法、これらのカラーフィルターを用いたカラー液晶ディスプレイ、カラービデオカメラ、イメージスキャナー、パーソナルコンピューター等に使用されている画像表示装置、あるいはＣＣＤデバイス等に使用されている画像入力装置（撮像装置を含む）を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a color filter, a color filter, and an image display device, and more particularly, an image display device used in a color liquid crystal display, a color video camera, an image scanner, a personal computer, and an image input device such as a CCD device. The present invention relates to a device (including an imaging device), a color filter, and a method for manufacturing the color filter.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the rapid development of portable personal computers, the demand for liquid crystal displays tends to increase, and at the same time, the cost of the apparatus is required to be reduced. That is, the manufacturing process is short and the yield is good, and an excellent quality color filter and its manufacturing method are desired, but a satisfactory filter has not been realized yet.
[0003]
For example, a color filter for LCD is produced by appropriately arranging three color filters of blue (B), green (G), and red (R). Each color filter forms each pixel, and the size of a cell formed by one pixel is about (60 μm to 100 μm) × (180 μm to 300 μm), and each pixel cell has a height of 1 to 2 μm to prevent surface reflection. A black partition wall, that is, a black matrix (hereinafter also referred to as BM).
[0004]
In order to manufacture such a color filter, various manufacturing methods such as a dyeing method, a pigment dispersion method, an electrodeposition method, and a printing method have been proposed, and all three colors B, G, and R are proposed. In order to color, it is necessary to repeat the same process three times, and there are problems such as a large number of processes, a decrease in yield and an increase in cost, and a satisfactory color filter with low cost and high quality. It cannot be manufactured. Therefore, recently, a manufacturing method using an ink jet method has been proposed to compensate for the drawbacks of these manufacturing methods.
[0005]
In the manufacturing method using the ink jet system, each color of B, G, and R is ejected from a nozzle of an ink jet head onto a substrate to form a colored layer. According to this method, since a necessary amount of ink can be adhered to a necessary place when necessary, the ink is not wasted, and each colored layer of B, G, R can be formed simultaneously. Since the manufacturing process is shortened and the cost can be significantly reduced, it is attracting attention as a new manufacturing method that replaces the above-described conventional method.
[0006]
However, the inkjet method is far more efficient than conventional methods and has less waste of materials, so it can produce color filters at a low cost. However, the pixel formation that is the gap of the black matrix formed on the support substrate by the inkjet method is possible. When a colored layer is formed by ejecting ink to a portion (hereinafter sometimes referred to as a recess), the support substrate does not absorb ink unlike cloth or paper, so that the ink overflows from one gap portion (recess) and is adjacent to the support substrate. It is easy to mix with ink in the gaps (recesses) of the ink, and the ink density becomes uneven in the recesses. Especially, the major problem is that the ink is missing or white spots on the part of the recesses or the boundary between the protrusions and the recesses. Ink that has been ejected into one recess so that the ink does not mix between the recesses is a black matrix portion (hereinafter sometimes referred to as a protrusion). Is desirable to so as not to penetrate the recesses of the next overcame, further, the recessed portion is desirable to be as evenly spread ink.
[0007]
Therefore, conventionally, in JP-A-6-347637, the surface tension of the ink used for coloring is set to be between the critical surface tension of the convex portion and the critical surface tension of the concave portion. By setting the surface tension to less than 35 dyne / cm, the critical surface tension of the recess to 35 dyne / cm or more, and setting the surface tension of the ink to have a difference of 5 dyne / cm or more from both critical surface tensions, A method has been proposed in which ink repelling property and ink wettability are imparted to the concave portion to prevent the ink from overcoming the convex portion and causing color mixing. In JP-A-10-123315, a concave portion is proposed. By setting the critical surface tension of the toner to 35 dyne / cm or more and the critical surface tension of the convex part to be smaller than 35 dyne / cm, the energy difference from the convex part is increased to improve the wettability of the ink to the concave part rather than the convex part. Especially Thus, methods have been proposed to prevent ink from getting over the convex part and causing color mixing, but in any case, the ink wettability in the concave part is greatly improved, so that the ink is left in the concave part. However, the force that the ink tends to spread on the surface in the concave portion is applied, and as a result, the probability that the ink crosses the convex portion and causes color mixing is increased. Therefore, these techniques try to prevent this by thoroughly imparting ink repellency to the convex portions. However, this is connected to the cause of the occurrence of white spots around the pixels due to the ink being repelled at the convex portion.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problem of the conventional method that it is not possible to sufficiently avoid the white blurring phenomenon caused by the ink repelling that occurs at the joint between the convex portion and the concave portion.
[0009]
In the present invention, it is possible to prevent the ink from getting over the convex portion, to spread the ink uniformly in the concave portion, to prevent white leakage in the peripheral portion between the pixels, and to prevent the ink generated between the concave portion and the convex portion by a very simple method. Generation of pixel defects due to color mixture can be prevented. That is, the object of the present invention is that the color density of the ink coloring layer is uniform and is suitable for image display devices such as a color liquid crystal display, a color video camera, an image scanner, a personal computer, and an image input device such as a CCD device. It is an object of the present invention to provide a method for producing a defect-free color filter and a highly productive and inexpensive color filter for an apparatus (including an imaging device).
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following configurations.
[0011]
1. In a method for producing a color filter, a pattern of a black matrix is formed on a transparent substrate, and ink is attached to a gap portion of the black matrix.
After forming the black matrix pattern, the critical surface tension of the gap portion of the black matrix is less than the surface tension of the ink and less than 35 dyne / cm , and the critical surface tension of the black matrix is the surface tension of the ink. to be less than, after surface treatment with the same surfactant and a transparent substrate surface of the gap portion of the black matrix and the black matrix surface, Ru depositing the ink in the gap portion of the black matrix surface treated A method for producing a color filter characterized by the above.
2. 2. The method for producing a color filter as described in 1 above, wherein the surfactant is a fluorosurfactant.
3. 3. The method for producing a color filter as described in 2 above, wherein a perfluoroalkyl phosphate ester type activator and a perfluoroalkyl-containing oligomer type activator are used in combination as the fluorine-based surfactant.
4). 4. The method for producing a color filter as described in any one of 1 to 3, wherein the transparent substrate is glass.
5. The method for producing a color filter as described in any one of 1 to 4 above, wherein the ink used for coloring has a surface tension at 25 ° C. of 20 dyne / cm or more and a viscosity of 20 cp or less.
6). 6. The method for producing a color filter as described in any one of 1 to 5 above, wherein the method of adhering ink to the gap portion of the black matrix is discharge dyeing of colored ink droplets by an ink jet method.
7). 7. The method for producing a color filter according to any one of 1 to 6, wherein the black matrix is formed using a light-shielding energy curable resin material.
8). A color filter produced by the method according to any one of 1 to 7 above.
9. 8. An image display device using a color filter produced by the method according to any one of 1 to 7 above.
10. 8. An image input device using a color filter produced by the method according to any one of 1 to 7 above.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0022]
The present invention is completely contrary to the idea of thoroughly increasing the ink wettability of the recesses (gap portions of the black matrix), which is the prior art, but rather, the ink excess in the recesses is suppressed by suppressing the wettability that is too good to a certain extent. Therefore, it is possible to prevent a situation where the ink gets over the convex portion (black matrix) and color mixing occurs. That is, in the present invention, the above-mentioned object is achieved by the fact that the critical surface tension of the gap portion of the black matrix is not more than the surface tension of the ink.
[0023]
In the present invention, it is further preferable that the critical surface tension of the gap portion of the black matrix is not more than the surface tension of the ink and less than 35 dyne / cm from the viewpoint of suppressing the excessive ink droplet spreading in the recess. .
[0024]
In the present invention, the critical surface tension of the gap portion of the black matrix is not more than the surface tension of the ink, and the critical surface tension of the black matrix is not more than the surface tension of the ink. This produces good results in that color mixing between pixels can be prevented. In addition, this results in a difference in the critical surface tension between the convex portion and the concave portion that is not so large, and the familiarity of the ink with respect to the convex portion is improved, and so-called white spots at the time of the black matrix (around the concave portion) can be prevented. Also in this case, it is preferable that the critical surface tension of the gap portion of the black matrix is equal to or less than the surface tension of the ink and less than 35 dyne / cm for the same reason as described above.
[0025]
At this time, the critical surface tension of the black matrix and the gap portion of the black matrix does not matter in magnitude. Surprisingly, good results may be obtained even if the critical surface tension of the black matrix exceeds the critical surface tension of the gap. This is also a finding that overturns conventional common sense.
[0026]
In general, the critical surface tension of a solid is obtained by measuring the static contact angle (parallel contact angle) with various liquids with known surface tensions and calculating the surface tension when extrapolated to the point where the contact angle becomes zero. It can be measured. Therefore, in the present invention, the critical surface tension of the gap portion of the black matrix is set to be equal to or less than the surface tension of the ink, or the critical surface tension of the gap portion of the black matrix and the critical surface tension of the black matrix are both set to be less than the surface tension of the ink. Is equivalent to setting the static contact angle of ink to each surface to be larger than zero, that is, a positive value, and any means can be used as long as such a contact angle can be obtained. (This process is hereinafter referred to as “surface treatment”).
[0027]
As such means, for example, a gap between the black matrix and the surface of the black matrix can be covered with a chemical substance. Preferably, a small amount of a commercially available water repellent or oil repellent compound is applied to the surface.
[0028]
More preferably, a surfactant is used, and any surfactant that can obtain the critical surface tension necessary for the present invention may be used. In particular, the present invention is characterized by a surface treatment operation that does not distinguish between a black matrix gap (concave portion) and a black matrix (convex portion) as compared with the prior art. Therefore, it is possible to individually control the critical surface tension of the convex part and the concave part to some extent by using different types of surfactants together in order to obtain the target critical surface tension. A better result may be obtained.
[0029]
Further, in the present invention, the wettability does not change extremely at the boundary between the convex portion and the concave portion unlike the conventional method.
[0030]
In the present invention, the chemical substance used for the surface treatment is preferably a chemical substance having the ability typified by the function of a surfactant. For example, a phthalate ester compound or a phosphate ester compound used as a plasticizer for a resin, an interface Examples include activators. A surfactant is preferred.
[0031]
The surfactant used in the present invention may be any type of fluorosurfactants, anionic, cationic and nonionic activators, betaine activators and alkyl ethers. Molecular or different types may be used in combination.
[0032]
A preferable surfactant is a fluorine-based surfactant. Some specific examples are shown below.
[0033]
Perfluoroalkyl carboxylic acids and salts Perfluoroalkyl phosphates Perfluoroalkyl trimethyl ammonium salts Perfluoroalkyl betaines Perfluoroalkylamine oxides Perfluoroalkyl ethylene oxide adducts Perfluoroalkyl-containing oligomers
Particularly preferred in the present invention is a combination of a perfluoroalkyl phosphate ester type activator and a perfluoroalkyl-containing oligomer type activator.
[0035]
After the surface treatment with the activator in the present invention, the activator is preferably stabilized by heat treatment.
[0036]
In the heat treatment, means such as an oven, a hot plate, a clean oven, a block heater, an electric air heater, a normal thermostat, a thermostat, etc. can be adopted, but it is not particularly limited.
[0037]
The heating temperature is in the range of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less, and if it is less than 100 ° C., the heating effect does not appear, and if it exceeds 300 ° C., the black matrix material may be adversely affected, which is not preferable.
[0038]
The heating time is preferably in the range of 2 minutes to 60 minutes, more preferably 2 minutes to 20 minutes.
[0039]
When the black matrix is a resin, the transparent substrate used in the present invention is preferably a glass substrate such as non-alkali glass, but is not limited thereto. Depending on the material of the black matrix, TAC (triacetate cellulose film), PET, Resin substrates such as PEN (polyethylene naphthalate) and acrylic can also be used. When a flexible substrate is used, it is preferably used suitably for a light-weight and curved display device, and a glass substrate is preferable because of its excellent dimensional stability.
[0040]
In the present invention, the black matrix is preferably formed of, for example, a resin containing carbon black in order to impart light shielding properties. As the resin material, an energy curable resin material is preferably used, and a negative or positive type is used. A known type of photosensitive resin is preferred. Examples thereof include a photocrosslinking photosensitive resin composition, a photopolymerization photosensitive resin composition, a photosensitive composition containing a diazo compound, and a photosensitive composition containing an O-quinonediazide compound. Examples of the binder resin include cyclized rubber, poly (meth) acrylate, novolac resin, phenol resin, various vinyl copolymer resins such as polyvinyl resin, acrylic copolymer resin, and the like.
[0041]
Prior to the surface treatment in the present invention, it is preferable to appropriately perform pretreatment.
[0042]
Pre-treatment means cleaning treatment, ultrasonic treatment, UV ozone treatment, corona discharge treatment, substrate surface etching treatment, laser treatment, plasma treatment, etc., alone or in combination before surface treatment with a surfactant. And the order is arbitrary.
[0043]
The cleaning treatment includes normal cleaning with pure water and cleaning with a cleaning agent. Preferably, for example, “Cleaning agent PK-LCG23”, “Cleaning agent PK-LCG26C”, “Cleaning agent CA-05” manufactured by Parker Corporation, “Sunwash TL-30” manufactured by Lion Corporation, “CM-10L manufactured by Neos Co., Ltd.” Cleaning with an alkaline cleaning agent such as
[0044]
The ultrasonic treatment is preferably performed in combination with the cleaning treatment. The ultrasonic wave is a physical vibration wave, and the cleaning liquid and the support substrate are vibrated at a high frequency to enhance the cleaning effect. Commercially available ultrasonic generators and ultrasonic cleaners can be used without particular limitation.
[0045]
The UV ozone treatment is a treatment that decomposes and removes contaminating organic substances on the substrate surface using an apparatus that generates ozone by UV (ultraviolet rays). An example of an apparatus that generates ozone by UV (ultraviolet light) is an ultraviolet lamp. As such an ultraviolet lamp, a low-pressure mercury lamp capable of emitting short-wavelength ultraviolet light of around 200 nm that efficiently generates ozone is preferable.
[0046]
In the corona discharge treatment, a water repellent component or an organic component on the substrate surface is removed using a corona generator.
[0047]
Etching is a process that removes water-repellent components adhering to the glass surface and makes the surface easy to get wet with ink, such as surface etching with acid and alkali, reactive ion etching, dry etching such as reverse sputtering, etc. preferable.
[0048]
Laser treatment is a treatment that removes water-repellent components and contaminants on the substrate surface by irradiating with high energy laser light such as argon and YAG, and is commercially available from Coherent Japan, Spectra Physics, etc. A laser beam generator can be used.
[0049]
Plasma treatment is a treatment that decomposes and removes contaminants attached to the substrate surface with a surface treatment device equipped with a plasma generator using oxygen, argon, tetrafluoromethane, etc .. An apparatus commercially available from a company or the like can be used.
[0050]
The ink used in the present invention can be either water-based ink or oil-based ink, and its components are not particularly limited.
[0051]
In the present invention, it is preferable that the method of depositing ink in the gap (recessed portion) of the black matrix is ejection and dyeing of ink droplets by an ink jet method. As the ink jet method, either a piezo method using a piezoelectric element or a so-called bubble jet method using a heating element can be used.
[0052]
Inkjet systems eject ink at a pressure from a small ejection port (nozzle), so the ink used in the present invention has a surface tension at 25 ° C. of 20 dyne / cm or more and a viscosity of 20 cp or less. It is preferable that If the surface tension of the ink is too low, wetting with respect to the object is too good, so that liquid separation from the nozzle is worsened and ejection is impossible. Further, regarding the viscosity, if it is too high, it is impossible to discharge from the nozzle, and it can be dealt to some extent by increasing the driving voltage of the element, but there is a limit to this. More preferably, it should be 15 cp or less. Further, if the viscosity is too low, the ejection becomes unstable, so about 2 cp is the limit.
[0053]
Furthermore, the color filter can be provided with a protective layer as required. As the protective layer, an energy ray curable resin material such as light or heat, an inorganic film formed by vapor deposition or sputtering, etc. can be used, and has transparency so as not to affect the color filter. Any material that can withstand the subsequent ITO formation process, alignment film formation process, and the like can be used.
[0054]
The color filter of the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method, and the color filter manufactured by the above-described manufacturing method is used for a color liquid crystal display, a color video camera, an image scanner, a personal computer, and the like. It can be used for image input devices (including imaging devices) used in image display devices, CCD devices, etc., and by applying the above color filter, an extremely excellent image can be obtained. Further, there is no image defect due to the color filter, and it is excellent as a comprehensive image and also as an apparatus.
[0055]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, the embodiment of this invention is not limited to these.
[0056]
Method for measuring critical surface tension Generally, since the surface tension of a solid cannot be directly measured, liquid samples having various surface tensions are prepared on the surface of the solid to be measured, and the contact angle ([theta]) is measured. When the surface tension (γ) and Cos θ of these various liquids are plotted, a linear relationship is obtained, and the surface tension when extrapolated from θ → 0 (zero) is defined as the critical surface tension of the solid.
[0057]
The actual convex and concave parts of the filter have a very small area, and the contact angle of the ink cannot be measured on the filter. Therefore, a test substrate having a convex part, that is, a black matrix, is formed on the entire substrate and washed with pure water. Thereafter, the surface is treated with an activator, and an ink droplet is placed thereon, and the contact angle is measured.
[0058]
Similarly, the substrate with respect to the recess is developed and removed without exposing the substrate of the entire black matrix, exposing the surface of the substrate, then surface-treating with the activator, and the contact angle of the ink is measured.
[0059]
Specifically, a negative photosensitive resin (OMR83, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is mixed with a non-alkali glass plate having a thickness of 1 mm and spin-coated so as to have a film thickness of 1 μm. The entire surface of the substrate is exposed to ultraviolet light and developed, and then cured at 100 ° C. for 30 minutes. Let this be a sample for convex parts. Separately, development (black matrix film is removed) without exposure to ultraviolet light, followed by heat treatment at 100 ° C. for 30 minutes.
[0060]
First, the contact angle was measured using various solutions with known surface tensions for both the convex sample and the concave sample, plotted on a graph, extrapolated to zero contact angle, and each critical surface tension was determined. The critical surface tension at this time was 43 dyne / cm for the convex sample and 54 dyne / cm for the concave sample.
[0061]
Next, an ethanol solution (concentration is 0.3% and 0.002 respectively) in which surfactant 1 (Surflon S-381 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and surfactant 2 (Surflon S-112 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) is mixed. %) Is spin-coated on both the convex and concave samples, and dried as it is.
[0062]
The critical surface tension of this sample was 24 dyne / cm for the convex portion and 27 dyne / cm for the concave portion.
[0063]
Example 1
In the method for measuring the critical surface tension described above, the development process, the heat treatment, and the surface treatment with the surfactant are performed in addition to the UV exposure using a predetermined black matrix pattern instead of the UV exposure of the sample for the convex part. A support substrate with a black matrix is obtained through exactly the same process.
[0064]
An ink jet printer having a piezo head was used to eject and dye B, G, and R inks in a predetermined pattern on the support substrate. The ink used here is a light and thermosetting pigment ink, a solvent-based ink containing diethylene glycol monoethyl ether acetate as a main solvent, and the surface tension and viscosity at 25 ° C. are 31 dyne / cm and 9.8 cp, respectively. there were.
The dyed substrate was subjected to ultraviolet exposure and heat curing to obtain a color filter.
[0065]
Example 2
A non-alkali glass plate having a thickness of 1 mm was spin-coated with a carbon black-containing resist material (negative resist ink V-259 BK739P for black matrix manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) with a film thickness of 1.2 μm, and 90 ° C. Heat-treat for 3 minutes and temporarily cure. Pattern exposure and development were performed with a predetermined mask to form a black matrix, which was heat-cured at 200 ° C. for 45 minutes to be fully cured.
[0066]
This substrate was subjected to UV ozone cleaning using a 1200 W low-pressure mercury lamp under the conditions of an illuminance of 20 mW / cm ² and an exposure amount of 1200 mJ / cm ² , and then as a surfactant Surflon S-381 and Asahi Glass Co., Ltd. A mixed solution (ethanol solvent) of 0.3% and 0.002% of Surflon S-112, respectively, was spin-coated, dried, and heat-treated at 200 ° C. for 10 minutes to stabilize the applied active agent.
[0067]
When the critical surface tension of the convex portion and the concave portion was measured for this substrate by the method shown in the method for measuring the critical surface tension, the convex portion was 26 dyne / cm and the concave portion was 28 dyne / cm.
[0068]
B, G, and R three-color inks were ejected and deposited in a predetermined pattern on the black matrix-attached substrate using an inkjet printer having a piezo head. The ink used here is a light and thermosetting pigment ink, and is a solvent-based three-color ink mainly composed of diethylene glycol monoethyl ether acetate. The surface tension and viscosity at 25 ° C. are 31 dyne / cm and 9 respectively. 0.8 cp.
[0069]
The dyed substrate was subjected to UV overall exposure and heat curing treatment to obtain a color filter.
[0070]
Example 3
A glass plate having a thickness of 1 mm is mixed with a negative photosensitive resin (OMR83, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) and spin-coated so as to have a film thickness of 1 μm. Pattern exposure was performed with a predetermined mask using ultraviolet rays, and development was performed to produce a substrate with a black matrix, which was cured by heat treatment at 100 ° C. for 30 minutes. This substrate was subjected to UV ozone cleaning using a 1200 W low-pressure mercury lamp under the conditions of an illuminance of 20 mW / cm ² and an exposure amount of 1200 mJ / cm ² , and then as a surfactant, Surflon S-113 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. and Surflon manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. A mixed solution (ethanol solvent) of 0.1% and 0.002% of S-393 was spin-coated and dried, and heat-treated at 200 ° C. for 10 minutes to stabilize the applied active agent.
[0071]
When the critical surface tension of the convex portion and the concave portion was measured on this substrate by the method shown in the above-mentioned method for measuring the critical surface tension, the convex portion was 30 dyne / cm and the concave portion was 32 dyne / cm.
[0072]
Using an ink jet printer having a piezo head on this black matrix substrate, an aqueous pigment ink containing a photosensitive resin having a surface tension of 48 dyne / cm and a viscosity of 8 cp at 25 ° C. is used in three colors B, G, and R. Each color pattern was discharged and dyed, exposed to light, and cured by heating to obtain a color filter.
[0073]
Example 4
In Example 2, a substrate with a black matrix is manufactured by exactly the same process except that Surflon S-381 is 0.35% and Surflon S-112 is 0.0018%.
[0074]
The critical surface tensions of the convex portion and concave portion of this substrate were 29 dyne / cm and 25 dyne / cm, respectively. Generally speaking, the ink was more easily wetted by the convex portion.
[0075]
The same solvent-based pigment ink as in Example 2 was dyed on this substrate in a predetermined pattern, and after UV exposure, a color filter was obtained by heat curing.
[0076]
Comparative Example 1
A non-alkali glass plate having a thickness of 1 mm, a carbon black-containing resist material (negative resist ink for black matrix V-259 BK739P manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), and a fluororesin water repellent (AF-1601 manufactured by DuPont) ) Is spin-coated with a film thickness of 1.2 μm, and pre-cured by heat treatment at 90 ° C. for 3 minutes. Pattern exposure and development were performed with a predetermined mask to form a black matrix, which was heat-cured at 200 ° C. for 45 minutes to be fully cured. This substrate was subjected to UV ozone cleaning using a 1200 W low pressure mercury lamp under the conditions of an illuminance of 20 mW / cm ² and an exposure amount of 1200 mJ / cm ² .
[0077]
When the critical surface tension of the convex portion and the concave portion was measured on this substrate by the method shown in the method for measuring the critical surface tension, the convex portion was 10 dyne / cm and the concave portion was 48 dyne / cm.
[0078]
This substrate was ejected and dyed with the B, G, and R three-color inks (31 dyne / cm, 9.8 cp) used in Example 1 in a predetermined pattern using an inkjet printer having a piezo head. The same curing treatment as in No. 1 was performed to obtain a color filter.
[0079]
Comparative Example 2
A glass plate with a thickness of 1 mm mixed with negative photosensitive resin (OMR83, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) and water-repellent fluorine compound (Cytop CTL, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) Was spin-coated to a film thickness of 1 μm. Pattern exposure was performed with a predetermined mask using ultraviolet rays, and development was performed to produce a substrate with a black matrix, which was cured by heat treatment at 100 ° C. for 30 minutes. This substrate was subjected to UV ozone cleaning using a 1200 W low pressure mercury lamp under the conditions of an illuminance of 20 mW / cm ² and an exposure amount of 1200 mJ / cm ² .
[0080]
When the critical surface tension of the convex portion and the concave portion of this substrate was measured by the method shown in the above-mentioned method for measuring the critical surface tension, the convex portion was 13 dyne / cm and the concave portion was 52 dyne / cm.
[0081]
Using an ink jet printer having a piezo head on this substrate, the ink (48 dyne / cm, 8 cp) used in Example 3 was ejected and dyed in a stripe pattern using three colors B, G, and R. A color filter was obtained by curing as in Example 3.
[0082]
Evaluation method As described above, the obtained color filter is visually observed for uniformity in the pixels and white spots around the pixels using an enlarged projection evaluation apparatus that combines a high-luminance light source and a lens system. The total defect pixel density is visually evaluated using an enlarged projection evaluation device and a 50x magnifier, including the number of mixed colors between pixels, the number of defects due to partial repellency, the number of white spots with high intensity, and other defects due to dust. The density was determined by counting the total number of defects and dividing by the measured area. The results are shown in Table 1.
[0083]
[Table 1]

[0084]
According to the present invention, it can be seen that a high-quality color filter can be obtained which is extremely uniform and has almost no inter-pixel defects due to white spots or mixed colors of ink.
[0085]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to prevent the ink from getting over the convex portion, to spread the ink uniformly in the concave portion, to prevent white leakage in the peripheral portion between the pixels, and to occur between the concave portion and the convex portion by a very simple method. Color filters that can prevent the occurrence of pixel defects due to color mixing of inks and color filter production methods, color liquid crystal displays using these color filters, color video cameras, image scanners, image display devices used in personal computers, Alternatively, an image input device (including an imaging device) used for a CCD device or the like can be provided.

Claims

In a method for producing a color filter, a pattern of a black matrix is formed on a transparent substrate, and ink is attached to a gap portion of the black matrix.
After forming the black matrix pattern, the critical surface tension of the gap portion of the black matrix is less than the surface tension of the ink and less than 35 dyne / cm , and the critical surface tension of the black matrix is the surface tension of the ink. to be less than, after surface treatment with the same surfactant and a transparent substrate surface of the gap portion of the black matrix and the black matrix surface, Ru depositing the ink in the gap portion of the black matrix surface treated A method for producing a color filter characterized by the above.

The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the surfactant is a fluorosurfactant .

The method for producing a color filter according to claim 2, wherein a perfluoroalkyl phosphate ester type activator and a perfluoroalkyl-containing oligomer type activator are used in combination as the fluorosurfactant .

The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the transparent substrate is glass .

The method for producing a color filter according to claim 1, wherein the ink used for coloring has a surface tension at 25 ° C. of 20 dyne / cm or more and a viscosity of 20 cp or less.

The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 5, wherein the method of adhering ink to the gap portion of the black matrix is ejection dyeing of colored ink droplets by an ink jet method.

The method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 6, wherein the black matrix is formed using a light-shielding energy-curable resin material.

A color filter produced by the method according to claim 1.

An image display device using a color filter produced by the method according to claim 1.

An image input device using a color filter produced by the method according to claim 1.