JP2007279167A - 光学素子用部材の色評価方法及び色管理方法、並びに、それらの方法に用いる標本着色層 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】色特性が異なる2種類以上の着色層構成単位を、所定の二次元配列パターンに従って混在させて配置した着色層を備えた光学素子用部材であって、当該着色層に前記着色層構成単位として、個々の着色層構成単位内に膜厚が一定でない着色層構成単位Aが少なくとも1種類含まれている光学素子用部材の、当該膜厚が一定でない着色層構成単位Aの色特性を評価するために用いられる標本着色層であって、前記光学素子用部材に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aのみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備えることを特徴とする、標本着色層。
【選択図】図4(a)
Description
光学素子用部材の1つであるカラーフィルターには、液晶表示装置等の画像出力装置に用いられるカラーフィルター、或いは固体撮像素子等の画像入力装置に用いられるカラーフィルター等がある。液晶表示装置に用いられるカラーフィルターの構成例を、図1を用いて説明する。
これらの問題点を解決したカラーフィルターの製造方法として、特許文献1には、基板表面にインクジェット方式でインクを吹き付けて画素を形成する方法が提案されている。インクジェット方式を用いる場合には、高精細に画素を形成することができる上、コスト低減や歩留まり向上を実現可能というメリットを有する。
液晶表示パネルや固体撮像素子等の光学素子を製造するアセンブリメーカーにおいては、カラーフィルターを実際に光学素子に組み込んで当該光学素子を作動させることができるので、画素を特定の色ごとに選択的に点灯させたり、固体撮像素子の場合には、画素を特定の色ごとに選択的に発光させて、画素の色を評価することができる。
しかしながら、光学素子の一部となる、カラーフィルターのような部材を製造するだけの部材メーカーでは、光学素子を組み立てて作動させたり、或いは、それと同等の光学的特性を再現できる評価装置等を用いた色評価を行うことができないことが多い。
この評価手法は、画素の形状が比較的平坦な、例えば、スピンコート法により着色層を形成したカラーフィルターの評価を行う場合には、顕微分光測定による色評価結果と、実際に光学素子等に設置された状態における色評価結果との間に高い相関関係が認められるので、光学素子等にカラーフィルターを実際に組み込んで色評価を行わなくても、カラーフィルター単独で評価を行うことにより、当該カラーフィルターを組み込んだ光学素子の評価結果を適正に予測することができる点から、十分である。
第一に、顕微分光測定装置特有の問題がある。通常、顕微分光測定装置の測定光のスポット径は画素の幅よりも小さい。このような測定光を厚みが不均一な画素に対して照射するとき、画素の領域内の一部分のみを評価することになり、測定光が照射される位置によって評価結果が異なるため、評価の信頼性を上げるために多数の着色層について測定を繰り返さなければならず、効率が悪い。
第二に、膜厚が一定でない画素を有するカラーフィルターは、平坦な画素を有するカラーフィルターよりも輝度が低下する傾向にあるという問題がある。インクジェット方式により作成したカラーフィルターにも、スピンコート法等、従来の製造方法により製造されるカラーフィルターと同等の色特性が要求される。しかし、従来のカラーフィルターの画素と同じ着色剤を同じP/V比で含有し、かつ、同じ平均膜厚となるように、インクジェット方式により画素を形成したとしても、インクジェット方式によるカラーフィルターの画素は輝度が低下してしまい、また、輝度の低下を防ぐために、画素の膜厚を薄くしたり、材料を変更したりすると、輝度は高くても同じ色度にすることができない。
また、カラーフィルターの製造及び色評価が常に同一条件で行われるとは限らないため、問題になる場合がある。例えば、カラーフィルターの製造工程を変更する場合や、互いに遠隔の地に存在する複数の生産施設でカラーフィルターを製造する場合や、種類の異なる分光装置を用いてカラーフィルターの色評価を行う場合でも、得られたカラーフィルターの色特性の同等性を確認しなければならない場合がある。このような問題を解決するため、製造物の色管理方法として、あらかじめ色見本を準備し、当該色見本の色特性に合わせてカラーフィルターを製造する方法が一般に採用されている。
しかし、上記の通り、顕微分光測定によるカラーフィルターの評価結果から、当該カラーフィルターが光学素子に組み込まれた状態における色特性を適正に予測することは困難であるため、カラーフィルターをそのまま色管理用の見本として用いることも困難である。
また、本発明には、着色層の形状を問わず、光学素子用部材を実際に光学素子に組み込むことなく、単独で適正な評価又は管理をすることが可能な、光学素子用部材の色評価方法及び色管理方法を提供するものである。
従って、光学素子用部材の色評価または色管理を行う際に、実機試験または実機相当試験を実施できない状況下においても、当該標本着色層を色特性の許容範囲を示す基準サンプルとして利用し、光学素子用部材の色評価または色管理を適正に行うことができる。
従って、上記方法により評価用着色層の色評価を行い、所定の規格値と比較することで、光学素子用部材が含む着色層構成単位Aの色特性を、着色層構成単位の種類ごとに、実機試験または実機相当試験を行なわずに、選択的且つ正確に評価することができる。
本発明に係る光学素子用部材の色評価方法は、前記光学素子用部材に含まれるべき着色層構成単位のうち、評価対象とされる着色層構成単位Aが、インクジェット方式により形成されるものである場合に好ましく用いることができる。
さらに、上記比較工程5)において、前記評価用着色層の測色値が、前記参照用着色層の測色値を基準とする所定の規格値の範囲内に入る場合に、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定する、合否判定を行うこともできる。
さらに、前記比較工程5)において、前記評価用着色層の輝度Y1と前記参照用着色層の輝度Y2より下記の算出式で輝度ロスΔYを求め、当該輝度ロスの値が所定の規格値の範囲内に入る場合に、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定する、合否判定を行なうこともできる。
輝度ロスΔY(%)=(Y2−Y1)/Y2×100
また、上記輝度ロスが低いほど着色層の形状は平坦であり、高いほど不均一である。従って、本発明の輝度ロス評価により、一度の測定で多数の着色層の平均的な形状について適正に評価することができる。
当該標本着色層を決定する際に、複数の評価用着色層の中から合格した着色層構成単位Aを備える一または二以上の標本着色層を選択してもよい。
上記色評価方法で合格した着色層構成単位Aのみからなる評価用着色層を標本着色層と決定し、当該標本着色層を用いて色管理を行なうことにより、製造環境や測定環境の変動があっても、色特性の同等性を確認し、維持することができる。
また、本発明の光学素子用部材の色評価方法によれば、光学素子用部材に含まれるべき着色層構成単位Aの色特性を、実機試験または実機相当試験を行なわずに、選択的且つ正確に評価又は合否判定できる。また、輝度ロス値を求めることにより、一度の測定で多数の着色層の平均的な形状を適正に評価することができる。
本発明に係る標本着色層は、色特性が異なる2種類以上の着色層構成単位を、所定の二次元配列パターンに従って混在させて配置した着色層を備えた光学素子用部材であって、当該着色層に前記着色層構成単位として、個々の着色層構成単位内における膜厚が一定でない着色層構成単位Aが少なくとも1種類含まれている光学素子用部材の、当該膜厚が一定でない着色層構成単位Aの色特性を評価するために用いられる標本着色層であって、前記光学素子用部材に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aのみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備えることを特徴とする。
当該標本着色層の分光測定を広域分光測定装置を用いて行ない、得られた分光データに基づいて測色値を計算すると、評価対象である着色構成単位Aの膜厚が一単位内で一定でない場合、すなわち一単位内に膜厚の大きい部分と小さい分を有する場合であっても、着色構成単位Aの膜厚分布全体を考慮し、かつ、実際の光学素子用部材の着色層中に分散配置される多数の着色構成単位Aの形状ばらつきを考慮した平均的な色特性を示す測色値が得られる。このような標本着色層の広域分光測定により得られる着色構成単位Aの測色値は、実際の光学素子用部材を実機試験または実機相当試験して得られた分光データに基づいて算出される着色構成単位Aの測色値との相関性が高い。
従って、光学素子用部材の色評価または色管理を行う際に、実機試験または実機相当試験を実施できない状況下においても、当該標本着色層を色特性の許容範囲を示す基準サンプルとして利用し、光学素子用部材の色評価または色管理を適正に行うことができる。
また、着色層に含まれる同種の着色層構成単位同士は、同じ材料組成、同じ二次元形状を有し、且つ、膜厚が一定でない場合であっても一定傾向の膜厚分布を有する。着色層構成単位の二次元形状は、通常、異種単位間でも同じである。また、個々の膜厚が一定でないとは、着色層構成単位の一つ一つが各単位ごとに膜厚の厚い部分と薄い部分を含む膜厚分布を有していることを意味する。
このような着色層を有する標本着色層を用いることで、広域分光装置を用いて、一度に多数の着色層構成単位Aについて分光測定を行い、色評価することができる。広域分光装置を用いた分光測定結果に基づく色特性の評価によれば、光学素子用部材の着色層の分光測定に通常用いられる顕微分光測定と異なり、測定スポットが着色層構成単位の一部領域に限定されないので、着色層全体の色特性を適正に評価することができる。また、本発明に用いる広域分光装置として市販の製品を使用できるため、光学素子用部材の製造地に当該装置を設置することが比較的容易である点でメリットがある。
(透明基板)
透明基板は、特に限定されるものではないが、例えば石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、合成石英板等の可とう性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可とう性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。この中で特にコーニング社製7059ガラスは、熱膨脹率の小さい素材であり寸法安定性および高温加熱処理における作業性に優れ、また、ガラス中にアルカリ成分を含まない無アルカリガラスであるため、アクティブマトリックス方式によるカラー液晶表示装置用のカラーフィルターに適している。通常、透明基板を用いるが、反射性の基板や白色に着色した基板でも用いることは可能である。また、基板は、必要に応じてアルカリ溶出防止やガスバリア性付与その他の目的で表面処理を施したものを用いてもよい。
ブラックマトリックス層は、着色層形成用のインクを所定領域に付着させるための隔壁である。インクジェットカラーフィルターにおいて、画素間及び画素形成領域の外側を取り囲むようにブラックマトリックス層が設けられることにより、表示画像のコントラストを向上させることができる。ブラックマトリックス層は、スパッタリング法、真空蒸着法等によるクロム等の金属薄膜であっても良い。或いは、ブラックマトリックス層は、樹脂バインダー中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた樹脂層であってもよい。遮光性粒子を含有させた樹脂層の場合には、感光性レジストを用いて現像によりパターニングする方法と、遮光性粒子を含有するインクジェットインクを用いてパターニングする方法がある。
ブラックマトリックス層の厚さは、通常、金属薄膜の場合は1000〜2000Å程度とし、遮光性樹脂層の場合は、0.5〜2.5μm程度とする。
着色層(着色層構成単位A)は、可視光領域の少なくとも一部分の波長の光に対し透過性を有するものであり、通常カラーフィルターに用いられる、赤(R)、緑(G)、および青(B)等のうち1色で形成される。着色層における着色パターンの形状は、上記ブラックマトリックス層の形状によって、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等の公知の配列とすることができ、着色面積は任意に設定することができる。
着色層形成用インクとしては、例えば、顔料及び/又はその他の着色剤、顔料分散剤、バインダー形成系、溶剤等を含有する顔料分散液を用いることができる。尚、着色層形成用インクとして顔料分散液以外の着色分散液、例えば染料分散液を用いてもよい。
顔料としては、公知の有機及び無機顔料の中から任意のものを選んで使用することができる。有機顔料は、発色性が高く、耐熱性も高いので、好ましく用いられる。
顔料分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系等の界面活性剤などを使用できる。
バインダー形成系は、着色層に成膜性や被塗工面に対する密着性を付与するために含有させる。本発明において、バインダー形成系とはインク中に含まれる、着色層を所定の位置に付着させ、固定するために含有させる液状混合物である。
溶剤は、当該インクを保存用の高濃度液として又は直ちにヘッドから吐出できるように調製するために配合される。
このほか、着色層の端部の盛り上がりを少なくするためにレベリング剤を添加しても良い。
本発明の色評価方法には、所定の規格値を基準として比較する方法と、サンプル品を基準として比較する方法とがある。
(1)光学素子用部材の色評価方法(I)
本発明に係る光学素子用部材の色評価方法(I)は、色特性が異なる2種類以上の着色層構成単位を、所定の二次元配列パターンに従って混在させて配置した着色層を備えた光学素子用部材であって、当該着色層に前記着色層構成単位として、個々の着色層構成単位内に膜厚が一定でない着色層構成単位Aが少なくとも1種類含まれている光学素子用部材の、当該膜厚が一定でない着色層構成単位Aの色特性を評価する方法であって、A)前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aのみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備える評価用着色層を準備する工程と、B)広域分光装置を用いて前記評価用着色層の分光データを測定する、分光データ測定工程と、C)前記分光データより、前記評価用着色層の測色値を計算する、測色値計算工程と、D)前記測色値を、所定の規格値と比較する比較工程を含むことを特徴とする。
上記比較工程D)において、前記測色値が、所定の規格値の範囲内に入る場合に、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定する合否判定を行っても良い。
従って、上記方法により評価用着色層の色評価を行い、所定の規格値と比較することで、光学素子用部材が含む着色層構成単位Aの色特性を、着色層構成単位の種類ごとに、実機試験または実機相当試験を行なわずに、選択的且つ正確に評価できる。
A)評価用着色層準備工程
まず、前記光学素子用部材に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aのみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備える評価用着色層を準備する。本発明では、評価用着色層を形成して準備しても良いし、形成されたものを準備しても良い。
評価用着色層準備工程においては、次の2つの態様が想定されるが、いずれの場合にも適用することができる。
(i)所望の色特性が予め決められていて、当該色特性に近い評価用着色層を形成する態様。
(ii)所定の色特性が予め決められておらず、複数の評価用着色層を形成する過程で、所望の色特性を有する評価用着色層を決定する態様。
インクジェット方式による着色層構成単位を有するカラーフィルターの断面形状は、図4(a)に示す標本着色層と同様の形状である。
インクジェット方式は、特に微細なパターンを有する着色層を形成する場合に好適に用いられる。インクジェット方式により基板表面に所定の2次元配列パターンに合わせて吐出することにより、所定の微細パターンを正確且つ均一に形成することができるからである。
本発明における分光データ測定工程においては、広域分光装置を用いて前記評価用着色層の分光データを測定する。
本発明で用いる広域分光装置は、工程A)で得られた評価用着色層上の100個以上、更に200個以上、特に300個以上の着色層構成単位であり、且つ20mm2以上、更に30mm2以上、特に40mm2以上の着色層に対して、一度に照射することが可能な測定光を使用するものが好ましい。このような広範囲を照射することができる分光装置による分光データは、各画素の形状が平均化され、近似的には実際の光学素子用部材の着色層中に分散配置されている特定の着色層構成単位群全体の分光データということができ、実機又は実機相当試験により得られる分光データとの相関性が非常に高い。
本発明で用いる広域分光装置としては、例えば、商品名「島津自記分光光度計UV−3100PC」、島津製作所社製等、市販のものを適宜用いることができる。
得られる分光データは、400〜700nmで5nm刻みのデータ形式であることが、後のデータ処理上好ましい。
本発明における測色値計算工程は、上記分光データより、評価用着色層の測色値を計算する工程である。
本発明において測色値とは、上記分光測定で得られた分光データから、XYZ表色系(CIE1931標準表色系)やL*a*b*表色系(CIE1976表色系)など、所望の表色系に基づき計算して得られる、色特性を表す測定値のことを意味する。表色系は特に限定されるものではなく、用途に応じて必要なものを選択することができる。
XYZ表色系を用いる場合、色度座標(x,y)及び輝度Yについて所定の計算式に基づいて計算を行う。
評価用着色層の分光透過率τ(λ)、光源の分光スペクトルP(λ)、及びXYZ表色系における等色関数を用いて、下記式(1)〜(6)より色度座標(x,y)及び輝度Yを計算することができる。尚、光源及び等色関数の種類は、光学素子用部材の仕様に応じて適宜選択する。
比較工程においては、前記測色値を所定の規格値と比較し、適正な着色層構成単位Aを得るためのデータを収集したり、所定の規格値の範囲内に入るか否か合否判定を行う。
合格の判定基準は特に限定されるものではない。例えば、XYZ表色系の測色値の場合、目標色度x,y及び/又は輝度Yと一致するか、所定の規格内に入るものを選択することができる。
本発明に係る光学素子用部材の別の色評価方法(II)は、色特性が異なる2種類以上の着色層構成単位を、所定の二次元配列パターンに従って混在させて配置した着色層を備えた光学素子用部材であって、当該着色層に前記着色層構成単位として、個々の着色層構成単位内における膜厚が一定でない着色層構成単位Aが少なくとも1種類含まれている光学素子用部材の、当該膜厚が一定でない着色層構成単位Aの色特性を評価する方法であって、1)前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aのみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備える評価用着色層を準備する工程と、2)前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aと対比すべき、膜厚が一定の着色層構成単位A’のみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備える参照用着色層を準備する工程と、3)広域分光装置を用いて前記評価用着色層及び前記参照用着色層の分光データを測定する、分光データ測定工程と、4)前記分光データより、前記評価用着色層及び前記参照用着色層の測色値を計算する、測色値計算工程と、5)前記評価用着色層の測色値と前記参照用着色層の測色値を比較する比較工程を含むことを特徴とする。
上記方法により、膜厚が均一な着色層構成単位からなる参照用着色層の広域分光測定により得られた測色値を基準として、評価用着色層の広域分光測定により得られた測色値を比較し、合否判定することで、膜厚が均一な着色層構成単位に対する、膜厚が一定でない着色層構成単位Aの色特性の同等性を、実機試験または実機相当試験を行なわずに、正確に評価できる。
1)評価用着色層準備工程
色評価方法(II)における評価用着色層準備工程においては、前述した色評価方法(I)の工程A)と同様に評価用着色層を1つ又は複数準備することができる。
本発明において参照用着色層とは、評価の基準として用いられるサンプル品である。すなわち、参照用着色層の着色層構成単位A’は、評価用着色層の着色層構成単位Aを評価し又は合否判定する場合の比較基準とされる。当該参照用着色層は、評価用着色層と同じ所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層構成単位A’を備えるものであれば良い。また、膜厚が一定とは、理想的には完全に一定であるが、少なくとも上記膜厚が一定でない着色層構成単位Aと対比する場合に膜厚分布がより小さいことを意味する。
尚、工程1)、工程2)はいずれを先に行ってもよい。
例えば、インクジェットカラーフィルターの色評価を行うために本発明を実施する際には、インクジェット方式により形成された評価用着色層、及び当該評価用着色層と比べてより平坦な、スピンコート法により形成された参照用着色層を準備することができる。
スピンコート法により参照用着色層を作成する場合、着色層構成単位A’を形成するためのインクは、評価目的に合わせていかなるインクを用いても良く、本来はインクジェット法に用いるインクを用いる。但し、例えば、色特性が等しい既存の顔料分散法による着色層を形成するためのインクを用いてもよい。
色評価方法(II)における分光データ測定工程は、前述した色評価方法(I)の工程B)と同様の方法で行うことができる。
4)測色値計算工程
色評価方法(II)における測色値計算工程は、前述した色評価方法(I)の工程C)と同様の方法で行うことができる。
色評価方法(II)の比較工程においては、評価用着色層の測色値を、前記参照用着色層の測色値と比較し、適正な着色層構成単位Aを得るためのデータを収集したり、当該参照用着色層の測色値を基準とする所定の規格値の範囲内に入るか否か合否判定を行う。
合格の判定基準は特に限定されるものではない。例えば、XYZ表色系の測色値の場合、目標色度x,y及び/又は輝度Yと一致するか、所定の規格内に入るものを選択することができる。
また、上記比較工程5)において、前記評価用着色層の輝度Y1と前記参照用着色層の輝度Y2より下記の算出式で輝度ロスΔYを求め、当該輝度ロスの値が所定の規格値の範囲内に入る場合に、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定する合否判定を行なってもよい。
輝度ロスΔY(%)=(Y2−Y1)/Y2×100
輝度ロスΔYは、着色層の形状由来の輝度の低下を表す指標となる。上記輝度ロスが低いほど、着色層構成単位Aの形状が平坦であり、高いほど不均一である。
例えば、インクジェット画素の膜厚分布、又は、1画素中における膜厚が1.5μm以下及び2.5μm以上の領域の面積の合計の割合などを測定し、輝度ロスの結果と比較すると、膜厚分布の範囲が狭いほど輝度ロスが小さくなる傾向にある。
本発明に係る光学素子用部材の色管理方法は、前述した色評価方法を用いて所定の規格値の範囲内であるか否かを判断し、当該判断を基に色特性の管理を行う方法である。
(1)光学素子用部材の色管理方法(I)
本発明に係る光学素子用部材の色管理方法は、前記光学素子用部材の色評価方法を実施し、前記判定工程D)又は前記判定工程5)において、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定した場合に、合格した評価用着色層の着色層構成単位Aを形成する条件と同じ条件で、前記光学素子用部材の着色層構成単位Aを形成することを特徴とする。
本発明に係る色管理方法によれば、光学素子用部材に含まれるべき色特性を有する着色層構成単位Aの形成プロセスを、光学素子用部材の着色層構成単位Aの形成プロセスと決定し、当該プロセスにより得られる光学素子用部材の仕様を決定することができる。
本発明に係る光学素子用部材の別の色管理方法は、前述した色評価方法を実施し、前記比較工程D)又は前記比較工程5)において、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定した場合に、合格した着色層構成単位Aを備える評価用着色層を標本着色層として決定し、得られた標本着色層を用いて、光学素子用部材の着色層の色特性を管理することを特徴とする。
当該標本着色層を決定する際に、通常、複数の評価用着色層を準備して、それぞれ合否判定を行い、着色層構成単位Aを備える一または二以上の標本着色層を選択する。
ii)新たな製造環境で製造する場合は、上記色評価方法で決定された着色層構成単位の形成プロセスをそのまま用いることができないため、新たな製造環境で標本着色層と同一又は所定の規格内の色特性を有する評価用着色層を作成する。
iii)上記評価用着色層について、広域分光装置を用いて上記工程B)〜工程D)と同様に合否を判定し、合格した評価用着色層の着色層構成単位Aの形成プロセスを、光学素子用部材に含まれている着色層構成単位Aの形成プロセスと決定する。
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロートを備えた4つ口フラスコに、表1に示す配合割合に従って、水酸基を含有しない溶剤ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(別名ブチルカルビトールアセテート、以下、BCAと示すことがある。)を40.7重量部仕込み、攪拌しながら加熱して140℃に昇温した。次いで、140℃の温度で表1に記載した組成の単量体、及び、重合開始剤の混合物(滴下成分)54.7重量部を、2時間かけて滴下ロートより等速滴下した。滴下終了後、110℃に降温し重合開始剤及び水酸基を含有しない溶剤ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(BCA)の混合物(追加触媒成分)4.6重量部を添加し、110℃の温度を2時間保ったところで反応を終了することにより、表1に記載の特性を有するバインダー性エポキシ化合物が得られた。
GMA:グリシジルメタクリレート
MMA:メチルメタクリレート
パーブチルO:t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート(日本油脂(株)製商品名)
*2)重量平均分子量:ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算の値である。
(1)赤色顔料分散液の調製
顔料、顔料分散剤、及び有機溶剤を下記の割合で混合し、直径0.3mmのジルコニアビーズを500重量部加え、ペイントシェーカー(浅田鉄工社製)を用いて4時間分散し、PR254(C.I.ピグメントレッド254)顔料分散液、及びPR177(C.I.ピグメントレッド177)顔料分散液をそれぞれ調製した。
・顔料:10重量部
・顔料分散剤(Pb821(味の素ファインテクノ株式会社製)(有機溶剤中に固形分30重量%)):20重量部
・BCA(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート):50重量部
サンプル瓶にテフロン(登録商標)被覆した回転子を入れ、マグネチックスターラーに設置した。このサンプル瓶の中に、下記の割合に従って前記製造例1に記載のバインダー性エポキシ化合物、多官能エポキシ樹脂等を加え、室温で十分に攪拌溶解し、次いで、粘度調整のために希釈溶剤を加えて攪拌溶解した後、これを濾過してバインダー組成物を得た。
・製造例1のバインダー性エポキシ化合物(溶剤BCA中に固形分30重量%):10重量部
・多官能エポキシ樹脂(商品名エピコート154、ジャパンエポキシレジン製):2重量部
・ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル:1重量部
・トリメリット酸:2重量部
・BCA(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート):1重量部
表2に示される配合割合で、上記調製したPR254顔料分散液、PR177顔料分散液、及び、バインダー組成物を充分に混合し、インクジェットインクを調製した。
(1)緑色顔料分散液の調製
顔料、顔料分散剤、及び有機溶剤を下記の割合で混合し、直径0.3mmのジルコニアビーズを500重量部加え、ペイントシェーカー(浅田鉄工社製)を用いて4時間分散し、PG36(C.I.ピグメントグリーン36)顔料分散液及びPY150(C.I.ピグメントイエロー150)顔料分散液をそれぞれ調製した。
・顔料:10重量部
・顔料分散剤(Pb821(味の素ファインテクノ株式会社製)(有機溶剤中に固形分30重量%)):20重量部
・BCA(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート):50重量部
製造例2と同様にバインダー組成物の調製を行った。
表2に示される配合割合で、上記調製したPG36顔料分散液、PY150顔料分散液、及びバインダー組成物を充分に混合し、インクジェットインクを調製した。
(1)青色顔料分散液の調製
顔料、顔料分散剤、及び有機溶剤を下記の割合で混合し、直径0.3mmのジルコニアビーズを500重量部加え、ペイントシェーカー(浅田鉄工社製)を用いて4時間分散し、PB15:6(C.I.ピグメントブルー15:6)顔料分散液及びPV23(C.I.ピグメントバイオレット23)顔料分散液をそれぞれ調製した。
・顔料:10重量部
・顔料分散剤(Solsperse33000(Avecia社製)(有機溶剤中に固形分30重量%)):20重量部
・BCA(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート):50重量部
製造例2と同様にバインダー組成物の調製を行った。
表2に示される配合割合で、上記調製したPB15:6顔料分散液、PV23顔料分散液、及びバインダー組成物を充分に混合し、インクジェットインクを調製した。
製造例2の(3)インクジェットインクの調製工程において、表2に示される配合割合で、上記調製したPR254顔料分散液、PR177顔料分散液、及び、バインダー組成物を充分に混合した後に、更に、混合したPR254顔料分散液、PR177顔料分散液、及び、バインダー組成物の全重量に対し、レベリング剤として楠本化成製、商品名「LHP−90」を0.5重量%添加し、混合したこと以外は製造例2と同様に、インクジェットインクを調製した。
(1)赤色顔料分散液の調製
製造例6〜10、及び製造例12について、赤色顔料分散液を製造例2と同様に調製した。製造例11は、顔料分散剤として、Disperbyk161((ビックケミー・ジャパン製)(有機溶剤中に固形分30重量%))を用いたこと以外は、製造例2と同様に調製した。
製造例2と同様にバインダー組成物の調製を行った。
表2に示される配合割合で、上記調製したPR254顔料分散液、PR177顔料分散液、及び、バインダー組成物を充分に混合し、インクジェットインクを調製した。
製造例2で得られたインクジェットインクを用いて、赤色参照用着色層を作成した。
まず、厚み0.7mmで10cm×10cmのガラス基板(旭硝子(株)製)上に、ブラックマトリックス用硬化性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により線幅20μm、膜厚2.2μmのブラックマトリックスパターンからなる、ブラックマトリックス層を形成した。
上記ブラックマトリックスパターン上の全面に、スピンコート法によりインクジェットインクを塗布し、赤色塗膜を形成した。
当該参照用着色層について、後述の評価2、評価3を行った結果を表3に示す。
製造例2で得られたインクジェットインクを用いて、製造例13の参照用着色層のx値との差が1×10−3以内になる、赤色評価用着色層を作成した。
まず、厚み0.7mmで10cm×10cmのガラス基板(旭硝子(株)製)上に、ブラックマトリックス用硬化性樹脂組成物を用いてスピンコート法により線幅20μm、膜厚2.2μmのブラックマトリックスパターンからなる、ブラックマトリックス層を形成した。
上記基板のブラックマトリックスにより区画された画素形成部のすべてに、上記インクジェットインクをインクジェット方式によって付着させた。
当該評価用着色層について、後述の評価1、評価3、評価7、評価8を行った結果を表4に示す。
製造例13と同様に、製造例3で得られたインクを用いて、緑色参照用着色層を作成した。
当該参照用着色層について、後述の評価2、評価3を行った結果を表3に示す。
製造例14と同様に、製造例3で得られたインクを用いて、製造例15の参照用着色層のy値との差が1×10−3以内になる、緑色評価用着色層を作成した。
当該評価用着色層について、後述の評価1、評価3、評価7、評価8を行った結果を表4に示す。
製造例13と同様に、製造例4で得られたインクを用いて、青色参照用着色層を作成した。
当該参照用着色層について、後述の評価2、評価3を行った結果を表3に示す。
製造例14と同様に、製造例4で得られたインクを用いて、製造例17の参照用着色層のy値との差が1×10−3以内になる、青色評価用着色層を作成した。
当該評価用着色層について、後述の評価1、評価3、評価7、評価8を行った結果を表4に示す。
製造例2〜4で得られたインクジェットインクを用いて、R、G、Bの3種類の画素を有するインクジェットカラーフィルターを作成した。
まず、厚み0.7mmで10cm×10cmのガラス基板(旭硝子(株)製)上に、ブラックマトリックス用硬化性樹脂組成物を用いてスピンコート法により線幅20μm、膜厚2.2μmのブラックマトリックスパターンを形成した。
次に、上記基板のブラックマトリックスにより区画された画素形成部の所定領域に、上記製造例2〜4のインクジェットインクをインクジェット方式によってそれぞれ付着させた。
その後、120秒間10Torrで減圧乾燥を行い、更に、80℃のホットプレート上で10分間プリベークを行った。その後、クリーンオーブン内で、200℃で30分加熱してポストベークを行い、更に240℃で30分加熱してポストベークを行って、基板上に画素パターンを形成した。
得られたインクジェットカラーフィルターの画素について、後述の評価1、評価6を行った結果を表5に示す。
製造例14と同様に、表4に示すインクを用いて、製造例13の参照用着色層のx値との差が1×10−3以内になる、赤色評価用着色層を作成した。
当該評価用着色層について、後述の評価1、評価3、評価7、評価8を行った結果を表4に示す。
得られた評価用着色層、参照用着色層、インクジェットカラーフィルターの画素(以下、画素と表記する。)について、下記評価を行った。
(評価1)評価用着色層(画素)の平均膜厚、膜厚分布、及び1.5μm以下及び2.5μm以上の面積の合計の割合
評価用着色層(画素)の平均膜厚、膜厚分布、及び着色層構成単位(1画素)中における膜厚が1.5μm以下及び2.5μm以上の領域の面積の合計の割合を、光干渉方式の三次元非接触表面形状計測装置(米国マイクロマップ製 製品名Micromap557N)を用いて測定した。着色層全体の平均膜厚(μm)は、画素形成領域の全エリアの膜厚を1μm毎に求め、それらの平均を求めたものである。また、評価用着色層(画素)の膜厚分布(μm)は、画素形成領域の全エリアにおける膜厚の分布範囲を意味する。膜厚分布が広くなるほど、評価用着色層(画素)の平坦性が悪い傾向にある。また、着色層構成単位(1画素)中における膜厚が1.5μm以下及び2.5μm以上の領域の面積の合計の割合が多いほど平坦性が悪い傾向にある。
R(%)=(n1+n2)/n0×100
(但し、n1は1.5μm以下の膜厚となる測定点の数、n2は2.5μm以上の膜厚となる測定点の数、n0は評価用着色層(画素)形成領域の全エリアの測定点の数を意味する。)
R1(%)=n1/n0×100
(但し、n1は1.5μm以下の膜厚となる測定点の数、n0は評価用着色層(画素)形成領域の全エリアの測定点の数を意味する。)
また、着色層構成単位(1画素)中における膜厚が2.5μm以上の領域の面積の割合R2は下記式より求めた。
R2(%)=n2/n0×100
(但し、n2は2.5μm以上の膜厚となる測定点の数、n0は評価用着色層(画素)形成領域の全エリアの測定点の数を意味する。)
実施例において得られたスピンコート法による塗膜の乾燥後の参照用着色層の膜厚は、接触式膜厚測定装置(日本真空技術(株)製、商品名「Dectak-3030ST」)により測定した。
(評価3)評価用着色層及び参照用着色層の色度座標(x,y)、輝度Y
製造例2乃至11において得られた評価用着色層、及び参照用着色層の着色層領域を、広域分光装置(商品名「島津自記分光光度計UV−3100PC」、島津製作所社製)を用いて、試料検出面積 幅4mm、高さ11mmとして、可視波長域(400〜700nm)の分光透過スペクトル測定を行い、XYZ表色系に基づく色度(x,y)、輝度Yを算出した。
広域分光装置として、商品名「U−3310型分光光度計」(日立製)を用いて分光透過スペクトル測定を行ったこと以外は、評価方法3と同様に、分光透過スペクトル測定を行い、XYZ表色系に基づく色度(x,y)、輝度Yを算出した。
(評価5)評価用着色層及び参照用着色層の色度座標(x,y)、輝度Y
評価方法3の広域分光装置の代わりに、顕微分光光度計(商品名「OSP200」、オリンパス社製)を用いて分光透過スペクトル測定を行ったこと以外は、評価方法3と同様に、分光透過スペクトル測定を行い、XYZ表色系に基づく色度(x,y)、輝度Yを算出した。
上記製造例19において得られたインクジェットカラーフィルターを用いてモジュールを組み、表示面から70cm離れた位置に分光放射計(TOPCON製、商品名「SR−2」)をセットした。そして、バックライトを点灯させて、分光放射計のスポット径を0.2°として、色度(x,y)、輝度L(cd/m2)を測定した。
尚、上記評価方法3〜6で用いた光源は、同一光源である。(OK?)
得られた着色層(画素)を、N−メチルピロリドン(NMP)に液温40℃で1時間浸漬した前後の色差ΔEabを測定した。色差はCIE(国際照明委員会)によって1976年に定められたΔEabの色差式によって求めた。実際の測定は、顕微分光測定器(OSP−SP100、オリンパス光学工業(株)製)によって行った。
また、得られた着色層(画素)を、イソプロピルアルコール(IPA)に液温60℃で1時間浸漬した前後の色差ΔEabを測定し、色差ΔEabを求めた。
膜物性が良いものを○、不十分なものを×とした。判定基準は以下の通りである。
<判定基準>
IPA、NMP浸漬前後のΔEabがいずれも3以下の場合:○
IPA、NMP浸漬前後のΔEabの一方、又は両方が3を超える場合:×
着色層(画素)を設けた評価用着色層又はカラーフィルターについて、隣接画素の混色を顕微鏡で確認する。パターニング性が良いものを○、不十分なものを×とした。判定基準は以下の通りである。
<判定基準>
決壊が発生した場合:×
決壊が発生しなかった場合:○
製造例14の赤色評価用着色層の、広域分光装置を用いて測定された分光透過スペクトルから計算した色度座標と、製造例13のインクジェットカラーフィルター(IJ−CF)を備えたモジュールの、分光放射計を用いて測定したR画素の色度座標とを対比させた。具体的には、両者のx値の差の絶対値Δx、及び両者のy値の差の絶対値Δyを求めた。同様に、製造例16の緑色着色層と、製造例14のG画素、及び製造例18の青色着色層と、製造例14のB画素について、それぞれ色度座標を対比させ、Δx、Δyを求めた。表6に結果を示す。
顕微分光装置による評価結果は規格値の範囲外であり、モジュールの評価結果と相関が低かった。一方、広域分光装置による評価結果は規格値の範囲内であり、モジュールの評価結果と相関が高く、モジュールの測定結果と同等とみなすことができた。
製造例13〜18、及び製造例20〜34において作成した評価用着色層と、当該評価用着色層のx値との差又はy値との差が1×10−3以内である参照用着色層の輝度Yを対比させた。
具体的には、下記式より輝度ロスΔY(%)を求めた。
ΔY(%)=(Y2−Y1)/Y2×100
結果を表8に示す。
製造例14で作成した赤色評価用着色層、製造例16で作成した緑色評価用着色層、及び製造例18で作成した青色評価用着色層の、R画素、G画素、及びB画素を備えたインクジェットカラーフィルターの色特性を管理するための標本着色層と認定した。
これらの標本着色層に対し、評価4を行い、新たな色度座標及び輝度を算出した。結果を表9に示す。
また、広域分光装置として、商品名「U−3310型分光光度計」(日立製)を使用し、更にインクジェットインク、インクジェットカラーフィルターの製造装置及び製造手順等の製造条件を変更する場合には、同様に新たな色度座標及び輝度を目標測色値と決定し、更に変更した製造条件で同一又は所定の規格内の色特性を有する評価用着色層を作成し、合格した評価用着色層の着色層構成単位の形成プロセスを、インクジェットカラーフィルターに含まれる画素の形成プロセスと決定することができた。
2 電極基板
3 間隙部
4 シール材
5 透明基板
6 ブラックマトリックス層
7(7R、7G、7B) 画素
8 保護膜
9 透明電極膜
10 配向膜
11 パール
12 柱状スペーサー
20 撥インク性隔壁
21 画素形成領域
22 インクジェットヘッド
23 インク層
24 画素部
31、31’ 画素
32 外縁部
33 外縁部の近傍
34 厚みが小さい部分
35 厚みの最大部
36 ブラックマトリックス
42 透明基材
43 ブラックマトリックス層
44 着色層構成単位A
45 着色層
45’、45’’ 着色層構成単位
101、102 カラー液晶表示装置
103、104 カラーフィルター
Claims (16)
- 色特性が異なる2種類以上の着色層構成単位を、所定の二次元配列パターンに従って混在させて配置した着色層を備えた光学素子用部材であって、当該着色層に前記着色層構成単位として、個々の着色層構成単位内における膜厚が一定でない着色層構成単位Aが少なくとも1種類含まれている光学素子用部材の、当該膜厚が一定でない着色層構成単位Aの色特性を評価又は管理するために用いられる標本着色層であって、
前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aのみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備えることを特徴とする、標本着色層。 - 色特性が異なる2種類以上の着色層構成単位を、所定の二次元配列パターンに従って混在させて配置した着色層を備えた光学素子用部材であって、当該着色層に前記着色層構成単位として、個々の着色層構成単位内における膜厚が一定でない着色層構成単位Aが少なくとも1種類含まれている光学素子用部材の、当該膜厚が一定でない着色層構成単位Aの色特性を評価する方法であって、
A)前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aのみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備える評価用着色層を準備する工程と、
B)広域分光装置を用いて前記評価用着色層の分光データを測定する、分光データ測定工程と、
C)前記分光データより、前記評価用着色層の測色値を計算する、測色値計算工程と、
D)前記測色値を、所定の規格値と比較する比較工程、
を含むことを特徴とする光学素子用部材の色評価方法。 - 前記比較工程D)において、前記測色値が、所定の規格値の範囲内に入る場合に、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定する、請求項2に記載の光学素子用部材の色評価方法。
- 前記測色値計算工程C)において、前記分光データより、前記評価用着色層のXYZ表色系における、色度座標(x,y)及び輝度Yを計算する、請求項2又は3に記載の光学素子用部材の色評価方法。
- 前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき着色層構成単位のうち、評価対象とされる着色層構成単位Aは、インクジェット方式により形成されるものである、請求項2乃至4のいずれかに記載の光学素子用部材の色評価方法。
- 色特性が異なる2種類以上の着色層構成単位を、所定の二次元配列パターンに従って混在させて配置した着色層を備えた光学素子用部材であって、当該着色層に前記着色層構成単位として、個々の着色層構成単位内における膜厚が一定でない着色層構成単位Aが少なくとも1種類含まれている光学素子用部材の、当該膜厚が一定でない着色層構成単位Aの色特性を評価する方法であって、
1)前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aのみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備える評価用着色層を準備する工程と、
2)前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aと対比すべき、膜厚が一定の着色層構成単位A’のみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備える参照用着色層を準備する工程と、
3)広域分光装置を用いて前記評価用着色層及び参照用着色層の分光データを測定する、分光データ測定工程と、
4)前記分光データより、前記評価用着色層及び参照用着色層の測色値を計算する、測色値計算工程と、
5)前記評価用着色層の測色値と前記参照用着色層の測色値を比較する比較工程、
を含むことを特徴とする光学素子用部材の色評価方法。 - 前記比較工程5)において、前記評価用着色層の測色値が、前記参照用着色層の測色値を基準とする所定の規格値の範囲内に入る場合に、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定する、請求項6に記載の光学素子用部材の色評価方法。
- 前記測色値計算工程4)において、前記分光データより、前記評価用着色層及び前記参照用着色層のXYZ表色系における、色度座標(x,y)及び輝度Yを計算する、請求項6又は7に記載の光学素子用部材の色評価方法。
- 前記光学素子用部材に含まれるべき着色層構成単位のうち、評価対象とされる着色層構成単位Aは、インクジェット法により形成されるものであり、これと対比される着色層構成単位A’は、スピンコート法により形成されるものである、請求項6乃至8のいずれかに記載の光学素子用部材の色評価方法。
- 前記参照用着色層を準備する工程2)において、前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき前記膜厚が一定でない着色層構成単位Aと対比すべき、着色層構成単位A’のみを、前記所定の二次元配列パターンに従って配置した着色層を備える参照用着色層であって、評価対象である着色層構成単位Aが赤色の場合には、当該着色層構成単位Aと対比される着色層構成単位A’それぞれの、XYZ表色系における同一の光源に対する色度座標のx値の差が1×10−3以内であり、評価対象である着色層構成単位Aが緑色または青色の場合には、当該着色層構成単位Aと対比される着色層構成単位A’それぞれの、XYZ表色系における同一の光源に対する色度座標の色度座標のy値の差が1×10−3以内である参照用着色層を準備し、
前記測色値計算工程4)において、前記評価用着色層の輝度Y1、及び、前記参照用着色層の輝度Y2を計算し、
前記比較工程5)において、前記評価用着色層の輝度Y1と前記参照用着色層の輝度Y2を比較する、請求項6乃至9のいずれかに記載の光学素子用部材の色評価方法。 - 前記比較工程5)において、前記評価用着色層の輝度Y1と前記参照用着色層の輝度Y2より下記の算出式で輝度ロスΔYを求め、当該輝度ロスの値が所定の規格値の範囲内に入る場合に、前記着色層構成単位Aの色特性を合格と判定する、請求項10に記載の光学素子用部材の色評価方法。
輝度ロスΔY(%)=(Y2−Y1)/Y2×100 - 前記光学素子用部材に含まれるべき着色層構成単位のうち、評価対象とされる着色層構成単位Aが、インクジェット法により形成されるものであり、これと対比される着色層構成単位A’が、スピンコート法により形成されるものであり、且つ、前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき着色層構成単位のうち、評価対象とされる着色層構成単位Aは、カラーフィルターの画素である場合において、前記輝度ロスΔYの規格値の範囲が、
ΔY(%)≦5
である、請求項11に記載の色評価方法。 - 前記光学素子用部材の着色層に含まれるべき着色層構成単位のうち、評価対象とされる着色層構成単位Aは、カラーフィルターの画素である、請求項2乃至11のいずれかに記載の光学素子用部材の色評価方法。
- 前記請求項2乃至13のいずれかに記載の光学素子用部材の色評価方法を実施し、前記比較工程D)又は前記比較工程5)において、前記評価用着色層の着色層構成単位Aの色特性を合格と判定した場合に、合格した着色層構成単位Aを形成する条件と同じ条件で、前記光学素子用部材の着色層構成単位Aを形成する、光学素子用部材の色管理方法。
- 前記請求項2乃至13のいずれかに記載の光学素子用部材の色評価方法を実施し、前記比較工程D)又は前記比較工程5)において、前記評価用着色層の着色層構成単位Aの色特性を合格と判定した場合に、合格した着色層構成単位Aを備える評価用着色層を標本着色層として決定し、得られた標本着色層を用いて、光学素子用部材の着色層の色特性を管理する、光学素子用部材の色管理方法。
- 前記着色層構成単位Aを形成する条件を変えて製造した複数の評価用着色層の中から、合格した着色層構成単位Aを備える一または二以上の標本着色層を選択する、請求項15に記載の光学素子用部材の色管理方法。
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