JP2008233572A - カラーフィルター用インク、カラーフィルター、画像表示装置、および、電子機器 - Google Patents

カラーフィルター用インク、カラーフィルター、画像表示装置、および、電子機器 Download PDF

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正也 柴谷
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Abstract

【課題】各部位での色むら、濃度むらが抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを提供すること、該カラーフィルターの製造に好適に用いることのできるインクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供する。
【解決手段】カラーフィルター用インクは、C.I.ピグメントグリーン36と、分散媒と、下記式(I)に示される化合物Aのニッケル錯体とを含み、分散媒は、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテートよりなる群から選択される1種または2種以上を含む。
Figure 2008233572

(式中、R〜Rは、水素またはアルキル基を表す。)
【選択図】なし

Description

本発明は、カラーフィルター用インク、カラーフィルター、画像表示装置、および、電子機器に関するものである。
カラー表示を行う液晶表示装置(LCD)等には、一般に、カラーフィルターが用いられている。
カラーフィルターは、従来、顔料、感光性樹脂、官能性モノマー、重合開始剤等を含む材料(着色層形成用組成物)で構成された塗膜を基板上に形成し、その後、フォトマスクを介して光を照射する感光処理、現像処理等を行う、いわゆるフォトリソグラフィー法を用いて製造されてきた。このような方法では、通常、基板のほぼ全面に、各色に対応する塗膜を形成し、その一部のみを硬化させ、それ以外の大部分を除去するという操作を繰り返すことにより、各色が重なり合わないようにカラーフィルターを製造する。このため、カラーフィルターの製造において形成される塗膜は、最終的に得られるカラーフィルターには、その一部のみが着色層として残存するのみで、その大部分が製造工程において除去されることとなる。このため、カラーフィルターの製造コストが上昇するばかりでなく、省資源の観点からも好ましくない。
一方、近年、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)を用いて、カラーフィルターの着色層を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような方法は、着色層形成用の材料(着色層形成用組成物)の液滴の吐出位置等の制御が容易で、着色層形成用組成物の無駄を少なくすることができるため、環境への負荷を低減することができ、また、製造コストも抑制することができる。
ところで、カラーフィルターが有する各色の着色部には、通常、それぞれに対応する色の顔料が含まれている。緑色の着色部を形成するための緑色のインク(グリーンインク)には、一般に、顔料として、C.I.ピグメントグリーン36が用いられている。緑色の着色部にC.I.ピグメントグリーン36を用いた場合、得られるカラーフィルターは、広い色再現範囲を有し、光の透過率、消偏性(コントラスト比)に優れるものとなる。しかしながら、C.I.ピグメントグリーン36は、分散媒に安定して分散しにくいものである。このため、インク中に分散したC.I.ピグメントグリーン36は、分散性が悪く、凝集しやすく、インクの粘度を高くする作用を及ぼす。このようにグリーンインクの粘度が高くなってしまう場合、長期間液滴吐出を行ったり、連続して液滴吐出を行ったりすると、ノズル近傍のミスト汚れ等によって、吐出された液滴の軌道が変化し(いわゆる、飛行曲がりが発生し)、目的に部位に液滴を着弾させることができなくなったり、液滴吐出ヘッドの目詰まりが生じ、液滴の吐出量が不安定化する等の問題を生じることがあった。
また、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置(産業用)は、プリンターに適用されるもの(民生用)とは全く異なるものであり、例えば、大量生産を行ったり、大型のワーク(基板)への液滴吐出に用いたりするため、大量の液滴を長時間にわたって吐出することが求められる。このような過酷な条件で用いられるため、本来、民生用のものに比べて、液滴の吐出量の変動が生じやすいが、このような問題を生じると、液滴を着弾させるべき基板上等において、異なる色の着色部を形成するのに用いられる複数種のインクが混ざり合って(混色して)しまったり、本来同一の着色濃度であることが求められる複数個の着色部の間での着色濃度のばらつきが発生してしまう。結果として、カラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等が発生してしまったり、多数のカラーフィルター間での特性(特に、コントラスト比、色再現域等の色特性)にばらつきを生じ、カラーフィルターの信頼性は低いものとなってしまう。
また、カラーフィルターにおいて、より広い色再現域を確保するために、近年、カラーフィルター用のインクとして、顔料の含有率の高いものを用いる傾向があるが、顔料の含有率の高いほど、上記のような問題は、より顕著なものとなる。
特開2002−372613号公報
本発明の目的は、液滴の吐出の安定性に優れ、カラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができるインクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供すること、各部位での色むら、濃度むらが抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを提供すること、また、該カラーフィルターを備えた画像表示装置、電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、
C.I.ピグメントグリーン36と、当該C.I.ピグメントグリーン36を分散する分散媒と、下記式(I)に示される化合物Aのニッケル錯体とを含み、
前記分散媒は、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテートよりなる群から選択される1種または2種以上を含むことを特徴とする。
Figure 2008233572
(式中、R、R、R、Rは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表すものであり、これらは互いに同一であっても、異なっていてもよい。)
これにより、液滴の吐出の安定性に優れ、カラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができるインクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供することができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、カラーフィルター用インク中における前記C.I.ピグメントグリーン36の含有率は、2〜20wt%であることが好ましい。
これにより、カラーフィルター用インクを用いて製造されるカラーフィルターにおいて、より高い着色濃度を確保することができ、より鮮明な画像表示に用いることができる。また、カラーフィルター用インクの液滴を吐出する際に、飛行曲がりや液滴吐出量の不安定化を確実に防止することができ、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等や、個体間での特性のばらつきの発生を確実に防止することができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、カラーフィルター用インク中における前記化合物Aのニッケル錯体の含有率は、2〜20wt%であることが好ましい。
これにより、C.I.ピグメントグリーン36を特に好適に分散媒中に分散でき、インクの吐出時における、吐出量の不安定化、インクの液滴の飛行曲がり、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりを確実に防止することができる。また、得られるカラーフィルターの着色部の着色濃度、透過率を特に高いものとすることができ、色再現性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、カラーフィルター用インク中における前記化合物Aのニッケル錯体の含有率をX[wt%]、前記C.I.ピグメントグリーン36の含有率をY[wt%]としたとき、0.1≦X/Y≦10の関係を満足することが好ましい。
これにより、C.I.ピグメントグリーン36を特に好適に分散媒中に分散でき、インクの吐出時における、吐出量の不安定化、インクの液滴の飛行曲がり、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりを確実に防止することができる。また、得られるカラーフィルターの着色部の着色濃度、透過率を特に高いものとすることができ、色再現性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、カラーフィルター用インク中に占める前記分散媒の含有率は、70〜98wt%であることが好ましい。
これにより、カラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができ、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、前記分散媒の大気圧下における沸点は、180〜300℃であることが好ましい。
これにより、カラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができ、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルター用インクは、フッ化アルキル基を有するシリカ膜で表面付近を覆われたノズルから、液滴として吐出されるものであることが好ましい。
これにより、確実に液滴吐出時の飛行曲がりの発生や、液滴量の変動、ノズルの目詰まりを確実に防止することができ、極めて長期にわたって、カラーフィルター用インクの液滴の吐出性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルターは、本発明のカラーフィルター用インクを用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを提供することができる。
本発明の画像表示装置は、本発明のカラーフィルターを備えたことを特徴とする。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた画像表示装置を提供することができる。
本発明の画像表示装置は、液晶パネルであることが好ましい。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた画像表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の画像表示装置を備えたことを特徴とする。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた電子機器を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《カラーフィルター用インク》
本発明のカラーフィルター用インクは、カラーフィルターの製造(カラーフィルターの着色部の形成)に用いられるインクであり、特に、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるものである。
カラーフィルター用インク(インク)は、顔料、当該顔料を分散する分散媒、樹脂材料等を含むものである。
近年、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)を用いて、カラーフィルターの着色層を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような方法は、着色層形成用の材料(着色層形成用組成物)の液滴の吐出位置等の制御が容易で、着色層形成用組成物の無駄を少なくすることができるため、環境への負荷を低減することができ、また、製造コストも抑制することができる。
ところで、カラーフィルターが有する各色の着色部には、通常、それぞれに対応する色の顔料が含まれている。緑色の着色部を形成するための緑色のインク(グリーンインク)には、顔料として、一般に、C.I.ピグメントグリーン36が用いられている。緑色の着色部にC.I.ピグメントグリーン36を用いた場合、得られるカラーフィルターは、広い色再現範囲を有し、光の透過率、消偏性(コントラスト比)に優れるものとなる。しかしながら、C.I.ピグメントグリーン36は、分散媒に安定して分散しにくいものであった。このため、インク中に分散したC.I.ピグメントグリーン36は、分散性が悪く、凝集しやすく、インクの粘度を高くする作用を及ぼす。このようにインクの粘度が高くなってしまう場合、長期間液滴吐出を行ったり、連続して液滴吐出を行ったりすると、ノズル近傍のミスト汚れ等によって、吐出された液滴の軌道が変化し(いわゆる、飛行曲がりが発生し)、目的に部位に液滴を着弾させることができなくなったり、液滴吐出ヘッドの目詰まりが生じ、液滴の吐出量が不安定化する等の問題を生じることがあった。
また、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置(産業用)は、プリンターに適用されるもの(民生用)とは全く異なるものであり、例えば、大量生産を行ったり、大型のワーク(基板)への液滴吐出に用いたりするため、大量の液滴を長時間にわたって吐出することが求められる。このような過酷な条件で用いられるため、本来、民生用のものに比べて、液滴の吐出量の変動が生じやすいが、このような問題を生じると、液滴を着弾させるべき基板上等において、異なる色の着色部を形成するのに用いられる複数種のインクが混ざり合って(混色して)しまったり、本来同一の着色濃度であることが求められる複数個の着色部の間での着色濃度のばらつきが発生してしまう。結果として、カラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等が発生してしまったり、多数のカラーフィルター間での特性(特に、コントラスト比、色再現域等の色特性)にばらつきを生じ、カラーフィルターの信頼性は低いものとなってしまう。そして、上記のような傾向は、大型のカラーフィルター(例えば、対角線長80cm以上のカラーフィルター)を製造したり、多数枚(例えば、4枚以上)のカラーフィルターを連続的に製造する場合において、特に顕著なものとなっていた。
そこで、本発明者は、鋭意研究を行った結果、C.I.ピグメントグリーン36を含むインクにおいて、インクは、下記式(I)に示される化合物Aのニッケル錯体(以下、錯体Aともいう。)と、分散媒とを含み、分散媒が、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテートよりなる群から選択される1種または2種以上を含むことで、上記のような問題の発生を効果的に防止することができることを見出した。
Figure 2008233572
(式中、R、R、R、Rは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表すものであり、これらは互いに同一であっても、異なっていてもよい。)
これは、以下のように考えられる。C.I.ピグメントグリーン36は、安定した複数の芳香環からなる共役構造を有しており、芳香環は通常、ハロゲン化されている。このため、インク中の複数のC.I.ピグメントグリーン36は、ある分子のハロゲン原子が他の分子の芳香環に対して求電子的に配位することができ、芳香環とハロゲン原子とが電気的に引きつけあうことで規則的に分子が重なり、凝集する。ところで、錯体Aも同様に、複数の芳香環による共役構造を有している。また、化合物Aはニッケルによる錯体となっており、立体的に嵩高いものである。このため、錯体Aは、この複数の芳香環による共役構造によって、C.I.ピグメントグリーン36の共役構造と引きつけあうことができる。また、錯体Aは嵩高いため、あるC.I.ピグメントグリーンと相互作用を及ぼしている錯体Aは、他のC.I.ピグメントグリーン36と引きつけあうことができない。結果として、C.I.ピグメントグリーン36の複数の分子の規則的な重なりを阻害することができる。一方で、ピグメントグリーン36と、上述した群からなる化合物を含む分散媒とは、親和性が極めて高いものである。このため、これらの作用が相乗的に作用し、C.I.ピグメントグリーン36は、凝集が起こりにくく、安定して分散媒中に分散できるものとなると考えられる。
以上により、カラーフィルター用インク(インク)中におけるC.I.ピグメントグリーン36の分散性の経時的な低下、ノズル近傍でのカラーフィルター用インクの物性変化、インクジェットヘッドにインクの固形分の付着を防止することができ、これらが相乗的に作用し合うことにより、インクジェットヘッドからの液滴の吐出安定性を優れたものとすることができる。その結果、各部位での色むら、濃度むらが抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができる。
以下、カラーフィルター用インクの構成成分について詳細に説明する。
<顔料>
カラーフィルターは、通常、異なる複数色の着色部(一般に、RGBに対応する3色の着色)を有している。顔料は、通常、形成すべき着色部の色調に応じて選択される。
本発明のカラーフィルター用インクは、通常、緑色の着色部の形成に用いるものであり、C.I.ピグメントグリーン36を含むものである。カラーフィルター用インクにC.I.ピグメントグリーン36が含まれる場合、得られるカラーフィルターは、色再現範囲の広いものとなり、光透過性および消偏性に優れ、着色濃度が十分に高いものとなる。また、長時間にわたって光が照射されるカラーフィルターには、カラーフィルターを構成する各材料に光や熱に対する耐性が要求されるが、C.I.ピグメントグリーン36は、光や熱に対する耐性が優れており、このような要求を十分に満たすものである。
カラーフィルター用インク中におけるC.I.ピグメントグリーン36の平均粒径は、20〜200nmであるのが好ましく、30〜180nmであるのがより好ましい。これにより、カラーフィルター用インクを用いて製造されるカラーフィルターの耐光性を十分に優れたものとしつつ、カラーフィルター用インク中におけるC.I.ピグメントグリーン36の分散安定性や、カラーフィルターにおける発色性および消偏性を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中におけるC.I.ピグメントグリーン36の含有率は、2〜20wt%であるのが好ましく、3〜15wt%であるのがより好ましい。C.I.ピグメントグリーン36の含有率が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用インクを用いて製造されるカラーフィルターにおいて、より高い着色濃度を確保することができ、より鮮明な画像表示に用いることができる。また、従来、このように比較的高濃度でC.I.ピグメントグリーン36を含む場合には、カラーフィルター用インクの液滴を吐出する際に、飛行曲がりや液滴吐出量の不安定化等の問題が特に発生しやすかったが、本発明では、比較的高濃度でC.I.ピグメントグリーン36を含む場合であっても、上記のような問題の発生を確実に防止することができ、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等や、個体間での特性のばらつきの発生を確実に防止することができる。すなわち、カラーフィルター用インクが、上記のように比較的高濃度のC.I.ピグメントグリーン36を含む場合、本発明の効果がより顕著に発揮される。また、製造されるカラーフィルターの耐久性を特に優れたものとすることができる。
また、カラーフィルター用インクは、C.I.ピグメントグリーン36に加え、他の顔料を含むものであっても良い。
このような顔料としては、特に限定されないが、例えば、C.I.ピグメントレッド2,3,5,17,22,23,38,81,48:1,48:2,48:3,48:4,49:1,52:1,53:1,57:1,63:1,112,122,144,146,149,166,170,176,177,178,179,185,202,207,209,254,101,102,105,106,108,108:1、C.I.ピグメントグリーン7,15,17,18,19,26,50、C.I.ピグメントブルー1,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,17:1,18,60,27,28,29,35,36,80、C.I.ピグメントイエロー1,3,12,13,14,17,55,73,74,81,83,93,94,95,97,108,109,110,129,138,139,151,153,154,168,184,185,34,35,35:1,37,37:1,42,43,53,157、C.I.ピグメントバイオレット1,3,19,23,50,14,16、C.I.ピグメントオレンジ5,13,16,36,43,20,20:1,104、C.I.ピグメントブラウン25,7,11,33等が挙げら、これらから選択される2種以上の成分を組み合わせて用いることができる。
また、顔料としては、上記のような材料で構成された粉末に、例えば、親液化処理(後に詳述する分散媒に対する親和性を向上させる処理)等の表面処理を施したものを用いてもよい。これにより、例えば、カラーフィルター用インク中における顔料粒子の分散性、分散安定性を特に優れたものとすることができる。顔料に対する表面処理としては、例えば、顔料粒子表面をポリマーで改質する処理等が挙げられる。顔料の粒子表面を改質するポリマーとしては、例えば、特開平8−259876号公報等に記載されたポリマーや、市販の各種の顔料分散用のポリマーまたはオリゴマー等が挙げられる。
<錯体A>
錯体Aは、上述したような式(I)の化合物Aのニッケル錯体である。錯体Aは、上述したようにC.I.ピグメントグリーン36と相互的に作用し、C.I.ピグメントグリーン36の凝集を好適に防止することができるものである。このため、錯体Aは、C.I.ピグメントグリーン36を分散媒中に分散させることができる。このため、C.I.ピグメントグリーン36の分散性の経時的な低下、ノズル近傍でのカラーフィルター用インクの物性変化、インクジェットヘッドにインクの固形分の付着を防止することができる。結果として、インクの吐出時における、吐出量の不安定化、インクの液滴の飛行曲がり、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりを確実に防止することができる。
化合物A中の置換基R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基であれば良く、同一であっても、異なっていてもよいが、置換基R〜Rは、それぞれ、メチル基、エチル基、水素原子のいずれかであることが好ましい。これにより、C.I.ピグメントグリーン36の凝集を確実に阻害することができ、C.I.ピグメントグリーン36のインク中における分散性を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中における錯体Aの含有率は、2〜20wt%であることが好ましく、3〜18wt%であることがより好ましい。これにより、C.I.ピグメントグリーン36を特に好適に分散媒中に分散でき、インクの吐出時における、吐出量の不安定化、インクの液滴の飛行曲がり、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりを確実に防止することができる。また、得られるカラーフィルターの着色部の着色濃度、透過率を特に高いものとすることができ、色再現性を特に優れたものとすることができる。
また、カラーフィルター用インクは、インク中における錯体Aの含有率をX[wt%]、C.I.ピグメントグリーン36の含有率をY[wt%]としたとき、0.1≦X/Y≦10の関係を満足することが好ましく、0.1≦X/Y≦8の関係を満足することがより好ましい。これにより、C.I.ピグメントグリーン36を特に好適に分散媒中に分散でき、インクの吐出時における、吐出量の不安定化、インクの液滴の飛行曲がり、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりを確実に防止することができる。また、得られるカラーフィルターの着色部の着色濃度、透過率を特に高いものとすることができ、色再現性を特に優れたものとすることができる。
また、錯体A中におけるニッケルの含有量は、4〜65wt%であることが好ましい。これにより、C.I.ピグメントグリーン36を特に好適に分散媒中に分散でき、インクの吐出時における、吐出量の不安定化、インクの液滴の飛行曲がり、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりを確実に防止することができる。
<分散媒>
分散媒は、上述したような顔料を分散する機能を有するものである。そして、通常、分散媒は、カラーフィルターを製造する過程において、その大部分が除去されるものである。
また、本発明において、分散媒は、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテートよりなる群から選択される液体の1種または2種以上を含むものである。このように分散媒が、錯体Aと親和性の高い液体を含むことで、分散媒中にC.I.ピグメントグリーン36を安定して分散させることができる。このため、カラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができ、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。これに対し、分散媒が上述したような液体を含むものでない場合、本発明の効果は得られない。すなわち、インク中において、C.I.ピグメントグリーン36が凝集しやすいものとなり、吐出の安定性に劣るものとなる。
上述した中でも、分散媒がビス(2−ブトキシエチル)エーテルを含むものである場合、ビス(2−ブトキシエチル)エーテルとC.I.ピグメントグリーン36とは特に親和性が高いため、C.I.ピグメントグリーン36を分散媒中に特に安定して分散させることができる。
また、中でも、分散媒が1,3−ブチレングリコールジアセテートを含むものである場合、インクの粘度を比較的低いものとすることができ、インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができる。また、得られるカラーフィルターの色再現性および消偏性(コントラスト比)を特に優れたものとすることができる。
また、上述したような液体の分散媒中に占める割合は、70〜100wt%であるのが好ましい。これにより、インク中のC.I.ピグメントグリーン36の分散性を特に優れたものとすることができる。
分散媒の大気圧(1気圧)下における沸点は、180〜300℃であるのが好ましく、190〜290℃であるのがより好ましく、230〜280℃であるのがさらに好ましい。分散媒の大気圧下における沸点が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができ、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
分散媒の25℃における粘度は、特に限定されないが、1.2〜4.5mPa・sであるのが好ましく、1.5〜3.8mPa・sであるのがより好ましい。分散媒の25℃における粘度が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドからの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとし、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
なお、本発明において、粘度の値としては、振動式粘度計を用いて25℃で測定して求められる値を採用することができ、特に、JIS Z8809に準拠して25℃で測定して求められる値を採用することができる。
カラーフィルター用インク中における分散媒の含有率は、70〜98wt%であるのが好ましく、80〜95wt%であるのがより好ましい。分散媒の含有率が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができ、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
また、カラーフィルター用インクは、上述したような液体に加え、他の液体を含むものであっても良い。このような液体としては、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ヒドロキシケトン、炭酸ジエステル、環状アミド化合物等を用いることができ、中でも、(1)多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン等)の縮合物としてのエーテル(多価アルコールエーテル)や、多価アルコールまたは多価アルコールエーテルのアルキルエーテル(例えば、メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシルエーテル等)、エステル(例えば、ホルメート、アセテート、プロピオネート等)、(2)多価カルボン酸(例えば、こはく酸、グルタル酸等)のエステル(例えば、メチルエステル等)、(3)分子内に少なくとも1つの水酸基と少なくとも1つのカルボキシル基とを有する化合物(ヒドロキシ酸)のエーテル、エステル等、(4)多価アルコールとホスゲンとの反応で得られるような化学構造を有する炭酸ジエステルが好ましい。分散媒として用いることのできる化合物としては、例えば、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、グルタル酸メチル、グルタル酸ジメチル、エチレングリコールジn−ブチレート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、1,6−ジアセトキシヘキサン、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ブトキシプロパノール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3−メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、オクタン酸エチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、酢酸シクロヘキシル、こはく酸ジエチル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、こはく酸ジメチル、1−ブトキシ−2−プロパノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−n−ブチルアセテート、ジアセチン、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ブチルグリコレート、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、N−メチル−2−ピロリドン、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ビス(2−プロポキシエチル)エーテル、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールエチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールメチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエチルエーテル、トリエチレングリコールエチルメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルプロピルエーテル、トリエチレングリコールメチルプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、n−ノニルアルコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール2−エチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールn−ブチルエーテル、ブチルセロソルブアセテート等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
<分散剤>
カラーフィルター用インク中には、分散剤が含まれていてもよい。これにより、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの保存安定性を特に優れたものとすることができる。
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、フッ素系等の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類;ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類;ソルビタン脂肪酸エステル類;脂肪酸変性ポリエステル類;3級アミン変性ポリウレタン類;ポリエチレンイミン類等のほか、以下商品名で、KP(信越化学工業(株)製)、ポリフロー(共栄社化学(株)製)、エフトップ(トーケムプロダクツ社製)、メガファック(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラード(住友スリーエム(株)製)、アサヒガード、サーフロン(以上、旭硝子(株)製)、Disperbyk(ビックケミー・ジャパン(株)製)、ソルスパース3000,5000,11200,12000,13240,13650,13940,16000,17000,18000,20000,21000,22000,24000SC,24000GR(日本ルブリゾール(株)製)等が挙げられる。
また、分散剤としては、例えば、シアメリド環を有する化合物を用いることができる。このような化合物を分散剤として用いることにより、カラーフィルター用インク中における顔料の分散性を特に優れたものとすることができるとともに、カラーフィルター用インクの吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
また、分散剤としては、例えば、下記式(II)および下記式(III)で表される部分構造を有する化合物を用いることができる。このような化合物を分散剤として用いることにより、カラーフィルター用インク中における顔料の分散性を特に優れたものとすることができるとともに、カラーフィルター用インクの吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
Figure 2008233572
(式中、R、R及びRは、各々独立に、水素原子、又は置換されていてもよい環状若しくは鎖状の炭化水素基を表すか、R、R及びRのうち2つ以上が互いに結合して環状構造を形成する。Rは水素原子又はメチル基を表す。Xは2価の連結基を表し、Yは対アニオンを表す。)
Figure 2008233572
(式中、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rは置換基を有していてもよい環状又は鎖状のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。)
カラーフィルター用インク中における分散剤の含有率は、0.5〜15wt%であるのが好ましく、0.5〜8wt%であるのがより好ましい。
<樹脂材料>
カラーフィルター用インクは、通常、樹脂材料(バインダー樹脂)を含むものである。これにより、製造されるカラーフィルターにおいて、着色層を基板との密着性に優れたものとすることができ、カラーフィルターの耐久性を優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インクを構成する樹脂材料としては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂等、いかなる樹脂材料を用いてもよいが、エポキシ系樹脂であるのが好ましい。エポキシ系樹脂は、透明性が高く、硬度が高いものであるとともに、熱収縮量が小さい。このため、着色部の基板への密着性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルター用インクを構成する樹脂材料としては、エポキシ系樹脂の中でも、特に、シリルアセテート構造(SiOCOCH)と、エポキシ構造とを有するエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。これにより、インクジェット方式による液滴吐出を好適に行うことができるとともに、着色層と基板との密着性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルターの耐久性を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中における樹脂材料の含有率は、0.5〜10wt%であるのが好ましく、1〜5wt%であるのがより好ましい。樹脂材料の含有率が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドからの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとしつつ、製造されるカラーフィルターの耐久性を特に優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターにおいて、十分な着色濃度を確保することができる。これに対し、樹脂材料の含有率が低すぎると、カラーフィルター用インクの吐出性(吐出安定性)が低下したり、形成される着色部の硬度が低下し製造されるカラーフィルターの耐久性が低下する。一方、樹脂材料の含有率が高すぎると、製造されるカラーフィルターにおいて、十分な着色濃度を確保することが困難となる。
<その他の成分>
カラーフィルター用インクは、必要に応じて、種々の他の成分を含むものであってもよい。このような成分(他の添加剤)としては、例えば、各種架橋剤;各種重合開始剤;銅フタロシアニン誘導体等の青色顔料誘導体や黄色顔料誘導体等の分散助剤;ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフロロアルキルアクリレート等の高分子化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤;ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤;メタノール、エタノール、i−プロパノール、n−ブタノール、グリセリン等のインクジェット吐出性能安定化剤;以下商品名で、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、新秋田化成(株)製)、メガファックF171、同F172、同F173、同F178K(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社油脂化学工業(株)製)等の界面活性剤等が挙げられる。
また、カラーフィルター用インクは、顔料に加え、染料を含むものであってもよい。染料としては、例えば、アゾ染料、アントラキノン染料、縮合多環芳香族カルボニル染料、インジゴイド染料、カルボニウム染料、フタロシアニン染料、メチン,ポリメチン染料等が挙げられる。染料の具体例としては、例えば、C.I.ダイレクトレッド2,4,9,23,26,28,31,39,62,63,72,75,76,79,80,81,83,84,89,92,95,111,173,184,207,211,212,214,218,221,223,224,225,226,227,232,233,240,241,242,243,247、C.I.アシッドレッド35,42,51,52,57,62,80,82,111,114,118,119,127,128,131,143,145,151,154,157,158,211,249,254,257,261,263,266,289,299,301,305,319,336,337,361,396,397、C.I.リアクティブレッド3,13,17,19,21,22,23,24,29,35,37,40,41,43,45,49,55、C.I.ベーシックレッド12,13,14,15,18,22,23,24,25,27,29,35,36,38,39,45,46、C.I.ダイレクトバイオレット7,9,47,48,51,66,90,93,94,95,98,100,101、C.I.アシッドバイオレット5,9,11,34,43,47,48,51,75,90,103,126、C.I.リアクティブバイオレット1,3,4,5,6,7,8,9,16,17,22,23,24,26,27,33,34、C.I.ベーシックバイオレット1,2,3,7,10,15,16,20,21,25,27,28,35,37,39,40,48、C.I.ダイレクトイエロー8,9,11,12,27,28,29,33,35,39,41,44,50,53,58,59,68,87,93,95,96,98,100,106,108,109,110,130,142,144,161,163、C.I.アシッドイエロー17,19,23,25,39,40,42,44,49,50,61,64,76,79,110,127,135,143,151,159,169,174,190,195,196,197,199,218,219,222,227、C.I.リアクティブイエロー2,3,13,14,15,17,18,23,24,25,26,27,29,35,37,41,42、C.I.ベーシックイエロー1,2,4,11,13,14,15,19,21,23,24,25,28,29,32,36,39,40、C.I.アシッドグリーン16、C.I.アシッドブルー9,45,80,83,90,185、C.I.ベーシックオレンジ21,23等が挙げられる。
また、カラーフィルター用インクは、熱酸発生剤や酸架橋剤を含有するものであってもよい。前記熱酸発生剤は、加熱により酸を発生する成分であり、その例としては、スルホニウム塩、ベンゾチアゾリウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩等が挙げられ、特に、スルホニウム塩およびベンゾチアゾリウム塩が好ましい。
カラーフィルター用インクの25℃における粘度は、特に限定されないが、5〜12mPa・sであるのが好ましく、6〜10mPa・sであるのがより好ましい。カラーフィルター用インクの25℃における粘度が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドからの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとし、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
《インクセット》
上述したようなカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるものである。カラーフィルターは、通常、フルカラー表示に対応するため、複数色の着色部(通常は、光の三原色に対応するRGBの3色)を有している。そして、これら複数色の着色部の形成には、それぞれに対応する色の複数種のカラーフィルター用インクが用いられる。すなわち、カラーフィルターの製造には、複数色のカラーフィルター用インクを備えるインクセットが用いられる。本発明においては、カラーフィルターの製造において、上述したようなカラーフィルター用インクが、少なくとも緑色の着色部の形成に用いられるものであればよい。
《カラーフィルター》
次に、上述したようなカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されるカラーフィルターの一例について説明する。
図1は、本発明のカラーフィルターの好適な実施形態を示す断面図である。
図1に示すように、カラーフィルター1は、基板11と、上述したカラーフィルター用インクを用いて成形された着色部12とを備えている。着色部12としては、互いに異なる色の第1の着色部12A、第2の着色部12B、および第3の着色部12Cが設けられている。そして、隣接する着色部12の間には、隔壁13が設けられている。
<基板>
基板11は、光透過性を有する板状の部材で、着色部12、隔壁13を保持する機能を有している。
基板11は、実質的に透明な材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、カラーフィルター1を透過する光により、より鮮明な画像を形成することができる。
また、基板11は、耐熱性、機械的強度に優れたものであるのが好ましい。これにより、例えば、カラーフィルター1の製造時に加わる熱による変形等を確実に防止することができる。このような条件を満足する基板11の構成材料としては、例えば、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ノルボルネン系開環重合体やその水素添加物等が挙げられる。
<着色部>
着色部12は、上述したようなカラーフィルター用インクセットを用いて形成されたものである。
着色部12は、上述したようなカラーフィルター用インクセットを用いて形成されたものであるため、各画素間での特性のばらつきが小さい。このため、カラーフィルター1は、色むら、濃度むら等の発生が抑制され、また、不本意な混色が防止されたものとなっており、信頼性が高いものとなっている。
各着色部12は、後述する隔壁13により囲まれた領域であるセル14内に設けられている。
第1の着色部12A、第2の着色部12B、および第3の着色部12Cは、互いに異なる色のものである。例えば、第1の着色部12Aを赤色フィルター領域(R)、第2の着色部12Bを緑色フィルター領域(G)、第3の着色部12Cを青色フィルター領域(B)とすることができる。そして、一組の異なる色の着色部12A、12B、12Cで1画素を構成している。そして、カラーフィルター1においては、その横方向および縦方向に、着色部12が所定数配置されている。例えば、カラーフィルター1が、ハイビジョン用のカラーフィルターである場合には1366×768個の画素が配置されており、フルハイビジョン用のカラーフィルターである場合には1920×1080個の画素が配置されており、スーパーハイビジョン用のカラーフィルターである場合には7680×4320個の画素が配置されている。なお、カラーフィルター1は、例えば、有効領域外に予備の画素を備えたものであってもよい。
<隔壁>
隣接する着色部12の間には、隔壁(バンク)13が設けられている。これにより、隣接する着色部12同士が混色してしまうのを確実に防止することができ、その結果、鮮明な画像を確実に表示することができる。
隔壁13は、透明な材料で構成されたものであってもよいが、遮光性を有する材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、コントラストに優れた画像を表示することができる。隔壁(遮光部)13の色は、特に限定されないが、黒色であるのが好ましい。これにより、表示される画像のコントラストを特に優れたものとすることができる。
隔壁13の高さは、特に限定されないが、着色部12の膜厚よりも大きいものであるのが好ましい。これにより、隣接する着色部12の間での混色を確実に防止することができる。隔壁13の具体的な厚さは、0.1〜10μmであるのが好ましく、0.5〜3.5μmであるのがより好ましい。これにより、隣接する着色部12の間での混色を確実に防止することができるとともに、カラーフィルター1を備えた画像表示装置、電子機器における視野角特性を優れたものとすることができる。
隔壁13は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、例えば、主として樹脂材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、後述するような方法で、隔壁13を容易に所望の形状を有するものとして形成することができる。また、隔壁13が遮光部としての機能を有するものである場合、その構成材料として、カーボンブラック等の光吸収性の材料を含むものであってもよい。
《カラーフィルターの製造方法》
次に、カラーフィルター1の製造方法の一例について説明する。
図2は、カラーフィルターの製造方法を示す断面図、図3は、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置を示す斜視図、図4は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出手段をステージ側から観察した図、図5は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドの底面を示す図、図6は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドを示す図であり、(a)は断面斜視図、(b)は断面図である。
図2に示すように、本実施形態では、基板11を準備する基板準備工程(1a)と、基板11上に隔壁13を形成する隔壁形成工程(1b、1c)と、インクジェット方式によりカラーフィルター用インク2を隔壁13で囲まれた領域に付与するインク付与工程(1d)と、カラーフィルター用インク2から分散媒を除去し、固形状の着色部12とする着色部形成工程(1e)とを有している。
<基板準備工程>
まず、基板11を準備する(1a)。本工程で準備する基板11は、洗浄処理が施されたものであるのが好ましい。また、本工程で準備する基板11は、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理が施されたものであってもよい。
<隔壁形成工程>
次に、基板11の隔壁形成用の感放射線性組成物を基板11の一方の面のほぼ全体に付与し、塗膜3を形成する(1b)。なお、基板11上に感放射線性組成物を付与した後、必要に応じて、プリベーク処理を行ってもよい。プリベーク処理は、例えば、加熱温度:50〜150℃、加熱時間:30〜600秒という条件で行うことができる。
その後、フォトマスクを介して、放射線を照射して、ポストエキスポジャーベーク処理(PEB)を行い、さらに、アルカリ現像液を用いた現像処理を行うことにより、隔壁13が形成される(1c)。PEBは、例えば、加熱温度:50〜150℃、加熱時間:30〜600秒、放射線照射強度:1〜500mJ/cmという条件で行うことができる。また、現像処理は、例えば、液盛り法、ディッピング法、振動浸漬法等により行うことができ、現像処理時間は、例えば、10〜300秒とすることができる。また、現像処理の後、必要に応じて、ポストベーク処理を行ってもよい。ポストベーク処理は、例えば、加熱温度:150〜280℃、加熱時間:3〜120分という条件で行うことができる。
<インク付与工程>
次に、インクジェット方式により、カラーフィルター用インク2を、隔壁13で囲まれたセル14内に付与する(1d)。
本工程は、形成すべき複数色の着色部12に対応する複数種のカラーフィルター用インク2を用いて行う。この際、隔壁13が設けられているため、2種以上のカラーフィルター用インク2が混ざり合うことが確実に防止される。
カラーフィルター用インク2の吐出は、図3〜図6に示すような液滴吐出装置を用いて行う。
図3に示すように、本工程で用いる液滴吐出装置100は、カラーフィルター用インク2を保持するタンク101と、チューブ110と、チューブ110を介してタンク101からカラーフィルター用インク2が供給される吐出走査部102とを備える。吐出走査部102は、複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)114をキャリッジ105に搭載してなる液滴吐出手段103と、液滴吐出手段103の位置を制御する第1位置制御装置104(移動手段)と、前記工程で隔壁13が形成された基板11(以下、単に「基板11」とも言う。)を保持するステージ106と、ステージ106の位置を制御する第2位置制御装置108(移動手段)と、制御手段112とを備えている。タンク101と、液滴吐出手段103における複数の液滴吐出ヘッド114とは、チューブ110で連結されており、タンク101から複数の液滴吐出ヘッド114のそれぞれにカラーフィルター用インク2が圧縮空気によって供給される。
第1位置制御装置104は、制御手段112からの信号に応じて、液滴吐出手段103をX軸方向、およびX軸方向に直交するZ軸方向に沿って移動させる。さらに、第1位置制御装置104は、Z軸に平行な軸の回りで液滴吐出手段103を回転させる機能も有する。本実施形態では、Z軸方向は、鉛直方向(つまり重力加速度の方向)に平行な方向である。第2位置制御装置108は、制御手段112からの信号に応じて、X軸方向およびZ軸方向の双方に直交するY軸方向に沿ってステージ106を移動させる。さらに、第2位置制御装置108は、Z軸に平行な軸の回りでステージ106を回転させる機能も有する。
ステージ106は、X軸方向とY軸方向との双方に平行な平面を有する。また、ステージ106は、カラーフィルター用インク2を付与すべきセル14を有する基板11をその平面上に固定、または保持できるように構成されている。
上述のように、液滴吐出手段103は、第1位置制御装置104によってX軸方向に移動させられる。一方、ステージ106は、第2位置制御装置108によってY軸方向に移動させられる。つまり、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108によって、ステージ106に対する液滴吐出ヘッド114の相対位置が変わる(ステージ106に保持された基板11と、液液滴吐出手段103とが相対的に移動する)。
制御手段112は、カラーフィルター用インク2を吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。
図4に示すように、液滴吐出手段103は、それぞれほぼ同じ構造を有する複数の液滴吐出ヘッド114と、これらの液滴吐出ヘッド114を保持するキャリッジ105とを有している。本実施形態では、液滴吐出手段103に保持される液滴吐出ヘッド114の数は8個である。それぞれの液滴吐出ヘッド114は、後述する複数のノズル118が設けられた底面を有している。それぞれの液滴吐出ヘッド114のこの底面の形状は、2つの長辺と2つの短辺とを有する多角形である。液滴吐出手段103に保持された液滴吐出ヘッド114の底面はステージ106側を向いており、さらに、液滴吐出ヘッド114の長辺方向と短辺方向とは、それぞれX軸方向とY軸方向とに平行である。
図5に示すように、液滴吐出ヘッド114は、X軸方向に並んだ複数のノズル118を有する。これら複数のノズル118は、液滴吐出ヘッド114におけるX軸方向のノズルピッチHXPが所定の値となるように配置されている。ノズルピッチHXPの具体的な値は、特に限定されないが、例えば、50〜90μmとすることができる。ここで、「液滴吐出ヘッド114におけるX軸方向のノズルピッチHXP」は、液滴吐出ヘッド114におけるノズル118のすべてをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像間のピッチに相当する。
本実施形態では、液滴吐出ヘッド114における複数のノズル118は、ともにX軸方向に延びるノズル列116Aと、ノズル列116Bとをなす。ノズル列116Aと、ノズル列116Bとは、間隔を空けて並行に配置されている。そして、本実施形態においては、ノズル列116Aおよびノズル列116Bのそれぞれにおいて、90個のノズル118が一定間隔LNPでX軸方向に一列に並んでいる。LNPの具体的な値は、特に限定されないが、100〜180μmとすることができる。
ノズル列116Bの位置は、ノズル列116Aの位置に対して、ノズルピッチLNPの半分の長さだけX軸方向の正の方向(図5の右方向)にずれている。このため、液滴吐出ヘッド114のX軸方向のノズルピッチHXPは、ノズル列116A(またはノズル列116B)のノズルピッチLNPの半分の長さである。
したがって、液滴吐出ヘッド114のX軸方向のノズル線密度は、ノズル列116A(またはノズル列116B)のノズル線密度の2倍である。なお、本明細書において「X軸方向のノズル線密度」とは、複数のノズルをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像の単位長さ当たりの数に相当する。もちろん、液滴吐出ヘッド114が含むノズル列の数は、2つだけに限定されない。液滴吐出ヘッド114はM個のノズル列を含んでもよい。ここで、Mは1以上の自然数である。この場合には、M個のノズル列のそれぞれにおいて複数のノズル118は、ノズルピッチHXPのM倍の長さのピッチで並ぶ。さらに、Mが2以上の自然数の場合には、M個のノズル列のうちの一つに対して、他の(M−1)個のノズル列は、ノズルピッチHXPのi倍の長さだけ重複無くX軸方向にずれている。ここで、iは1から(M−1)までの自然数である。
さて、本実施形態では、ノズル列116Aおよびノズル列116Bのそれぞれが90個のノズル118からなるため、1つの液滴吐出ヘッド114は180個のノズル118を有する。ただし、ノズル列116Aの両端のそれぞれ5ノズルは「休止ノズル」として設定されている。同様に、ノズル列116Bの両端のそれぞれ5ノズルも「休止ノズル」として設定されている。そして、これら20個の「休止ノズル」からはカラーフィルター用インク2が吐出されない。このため、液滴吐出ヘッド114における180個のノズル118のうち、160個のノズル118がカラーフィルター用インク2を吐出するノズルとして機能する。
図4に示すように、液滴吐出手段103においては、複数個の上記液滴吐出ヘッド114がX軸方向に沿って2列に配置されている。一方の列の液滴吐出ヘッド114と他方の列の液滴吐出ヘッド114とは、休止ノズル分を考慮して、Y軸方向から見て一部重なるように配置されている。これにより、液滴吐出手段103においては、基板11のX軸方向の寸法分の長さに渡り、カラーフィルター用インク2を吐出するノズル118が前記ノズルピッチHXPでX軸方向に連続するように構成されている。
本実施形態の液滴吐出手段103では、基板11のX軸方向の寸法分の長さ全体をカバーするように液滴吐出ヘッド114を配置しているが、本発明における液滴吐出手段は、基板11のX軸方向の寸法分の長さの一部をカバーするようにものでもよい。
図6(a)および(b)に示すように、それぞれの液滴吐出ヘッド114は、インクジェットヘッドである。より具体的には、それぞれの液滴吐出ヘッド114は、振動板126と、ノズルプレート128とを備えている。振動板126と、ノズルプレート128との間には、タンク101から孔131を介して供給されるカラーフィルター用インク2が常に充填される液たまり129が位置している。
また、振動板126と、ノズルプレート128との間には、複数の隔壁122が位置している。そして、振動板126と、ノズルプレート128と、1対の隔壁122とによって囲まれた部分がキャビティ120である。キャビティ120はノズル118に対応して設けられているため、キャビティ120の数とノズル118の数とは同じである。キャビティ120には、1対の隔壁122間に位置する供給口130を介して、液たまり129からカラーフィルター用インク2が供給される。
また、ノズルプレート128のノズル118付近は、フッ化アルキル基を有するシリカ膜で表面付近が覆われている。これにより、ノズル118は、撥液性に優れたものとなり、インク2を特に好適にはじくことができる。特に、ノズルプレート128がこのようなシリカ膜を有することで、ノズル118付近でのC.I.ピグメントグリーン36の不本意な凝集体の発生を防ぐことができる。このため、確実に液滴吐出時の飛行曲がりの発生や、液滴量の変動、ノズル118の目詰まりを確実に防止することができ、極めて長期にわたって、カラーフィルター用インク2の液滴の吐出性を特に優れたものとすることができる。
振動板126上には、それぞれのキャビティ120に対応して、振動子124が位置する。振動子124は、ピエゾ素子124Cと、ピエゾ素子124Cを挟む1対の電極124A、124Bとを含む。この1対の電極124A、124Bとの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル118からカラーフィルター用インク2が吐出される。なお、ノズル118からZ軸方向にカラーフィルター用インク2が吐出されるように、ノズル118の形状が調整されている。
制御手段112(図3参照)は、複数の振動子124のそれぞれに互いに独立に信号を与えるように構成されていてもよい。つまり、ノズル118から吐出されるカラーフィルター用インク2の体積が、制御手段112からの信号に応じてノズル118毎に制御されてもよい。また、制御手段112は、塗布走査の間に吐出動作を行うノズル118と、吐出動作を行わないノズル118とを設定することでもできる。
本明細書では、1つのノズル118と、ノズル118に対応するキャビティ120と、キャビティ120に対応する振動子124とを含んだ部分を「吐出部127」と表記することもある。この表記によれば、1つの液滴吐出ヘッド114は、ノズル118の数と同じ数の吐出部127を有する。
上記のような液滴吐出装置100を用いて、カラーフィルター1が有する複数色の着色部12に対応するカラーフィルター用インク2を、セル14内に付与する。上記のような装置を用いることにより、セル14内に、効率よくカラーフィルター用インク2を付与することができる。また、上述したように、カラーフィルター用インク2は、優れた安定吐出性を有しており、長期間、液滴吐出を行った場合であっても、飛行曲がりや、液滴の吐出量が不安定化する等の問題が極めて発生しにくいものである。したがって、異なる色の着色部を形成するのに用いられる複数種のインクが混ざり合って(混色して)しまったり、本来同一の着色濃度であることが求められる複数個の着色部の間での着色濃度のばらつきが発生する等の問題を確実に防止することができる。なお、図示の構成では、液滴吐出装置100は、カラーフィルター用インク2を保持するタンク101、チューブ110等を1色分しか有していないが、これらの部材を、カラーフィルター1が有する複数色の着色部12に対応する複数色分有するものであってもよい。また、カラーフィルター1の製造においては、複数色のカラーフィルター用インク2に対応する複数の液滴吐出装置100を用いてもよい。
なお、本発明では、液滴吐出ヘッド114は、駆動素子として、ピエゾ素子の代わりに静電アクチュエータを用いるものでもよい。また、液滴吐出ヘッド114は、駆動素子として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してカラーフィルター用インクを吐出する構成であってもよい。
<着色部形成工程>
次に、セル14内のカラーフィルター用インク2から分散媒を除去し、固形状の着色部12とする(1e)。これにより、カラーフィルター1が得られる。また、本工程においては、必要に応じて、樹脂材料を架橋成分等と反応させてもよい。分散媒の除去は、例えば、加熱により行うことができる。また、この際、カラーフィルター用インク2が付与された基板11を、減圧環境下に置いてもよい。これにより、基板11等への悪影響の発生を防止しつつ、分散媒の除去をより効率よく進行させることができる。また、本工程においては、放射線の照射を行ってもよい。これにより、樹脂材料の架橋成分等との反応を効率よく進行させることができる。このようにして得られるカラーフィルター1は、各セル14内に所望の量のカラーフィルター用インク2が付与されることにより形成されたものであり、不本意な混色等も防止されたものであるため、色むら、濃度むら等の発生が抑制され、信頼性が高いものとなっている。
《画像表示装置》
次に、カラーフィルター1を有する画像表示装置(電気光学装置)である液晶表示装置の好適な実施形態について説明する。
図7は、液晶表示装置の好適な実施形態を示す断面図である。同図に示すように、液晶表示装置60は、カラーフィルター1と、カラーフィルター1の着色部12に対向するように設けられた基板(対向基板)62と、カラーフィルター1と基板62との間の空隙に封入された液晶よりなる液晶層61と、カラーフィルター1の基板11の図7中下側に設けられた偏光板63と、基板62の図7中上側に設けられた偏光板64とを有している。基板62は、可視光に対して光透過性を有する基板であり、例えばガラス基板である。
また、液晶表示装置60は、マトリクス状に配置され、可視光に対して光透過性を有する複数の画素電極と、各画素電極に対応する複数のスイッチング素子(例えば、TFT:薄膜トランジスタ)と、可視光に対して光透過性を有する共通電極とを有している(いずれも図示せず)。
そして、この液晶表示装置60は、図示しないバックライトから発せられた光が、カラーフィルター1側(図7中下側)から入射するようになっている。そして、カラーフィルター1の各着色部12(12A、12B、12C)に入射した光は、各着色部12(12A、12B、12C)に対応する色の光として、反対の面側から出射する。
上述したように、着色部12はカラーフィルター用インク2を用いて形成されたものであるため、各画素間での特性のばらつきが抑制されたものである。その結果、液晶表示装置60において、各部位での色むら、濃度むら等が抑制された画像を安定的に表示することができる。
《電子機器》
前述したようなカラーフィルター1を有する液晶表示装置等の画像表示装置(電気光学装置)1000は、各種電子機器の表示部に用いることができる。
図8は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100においては、表示ユニット1106が画像表示装置1000を備えている。
図9は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、画像表示装置1000を表示部に備えている。
図10は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、画像表示装置1000が表示部に設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピュータ1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピュータ1440に出力される構成になっている。
なお、本発明の電子機器は、上述したパーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、携帯電話機、ディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビ(例えば、液晶テレビ)や、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。中でも、テレビは、近年の表示部の大型化の傾向が顕著であるが、このような大型の表示部(例えば、対角線長80cm以上の表示部)を有する電子機器では、従来のカラーフィルター用インクを用いて製造されるカラーフィルターを適用した場合、色むら、濃度むら等の問題を特に生じやすかったが、本発明を適用すれば、このような問題の発生を確実に防止することができる。すなわち、上記のような大型の表示部を有する電子機器に適用した場合に、本発明の効果は、より顕著に発揮される。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態においては、各色の着色部に対応するカラーフィルター用インクを、セル内に付与した後に、一括で、セル内の各色のカラーフィルター用インクから分散媒を除去するもの、すなわち、着色部形成工程を1回のみ行うものとして説明したが、インク付与工程および着色部形成工程は、各色に対応して、繰り返し行うものであってもよい。
また、本発明のカラーフィルターにおいては、着色部の基板に対向する面とは反対の面側に、着色部を被覆する保護膜が設けられていてもよい。これにより、着色部の損傷や劣化等をより効果的に防止することができる。
また、カラーフィルター、画像表示装置、電子機器を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
[1]カラーフィルター用インクの調製
(実施例1)
まず、樹脂材料としての樹脂aを以下のようにして合成した。
四つ口フラスコに、n−ヘキサン:320重量部、メタアクリル酸:86重量部、トリエチルアミン:111重量部を投入した後、この四つ口フラスコに、温度計、還流冷却器、撹拌機および窒素ガス導入口を取り付けた。この四つ口フラスコを、氷水で冷却しつつ、トリメチルクロルシラン:120重量部を滴下した。この際、反応系内の温度が25℃以下となるようにした。その後、25℃で1時間反応を続けた。次に、トリエチルアミンの塩酸塩を濾別し、得られたろ液から減圧下でn−ヘキサンを除去した後、減圧蒸留にて精製し、シリルアセテート構造を有するエチレン性不飽和単量体を得た。
次に、温度計、還流冷却器、撹拌機および窒素ガス導入口が取り付けられ、溶媒としての1,3−ブチレングリコールジアセテート:100重量部を仕込んだ四つ口フラスコを用意した。この四つ口フラスコ内の1,3−ブチレングリコールジアセテートを攪拌しつつ60℃まで昇温した後、上記エチレン性不飽和単量体:27重量部と、メタアクリル酸グリシジル:30重量部と、スチレン:38重量部と、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル):6重量部との混合物を1時間かけて滴下した。滴下後60℃にて1時間保持した後、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル):0.08重量部を加え、さらに60℃で6時間反応させ、その後、未反応のモノマーを減圧処理により除去することにより、シリルアセテート構造とエポキシ構造とを有するエポキシ系樹脂としての樹脂aの溶液を得た。
一方、1,3−ブチレングリコールジアセテート(分散媒)を用意し、これに、分散剤としてのソルスパース22000(日本ルブリゾール(株)製)と、顔料としてのC.I.ピグメントグリーン36と、化合物AのR〜Rがメチル基の錯体Aとを添加した。その後、ビーズミル(ジルコニアビーズ:0.65mm使用)へ導入し、顔料の粉砕を行ない、粉砕混合物を得た。得られた粉砕混合物に対して、ソルスパース22000と同重量部のDisperbyk−2000(ビックケミー・ジャパン(株)製)を添加し、超高圧ホモジナイザーLAB2000(エスエムテー(株)製)を用いて1000kg/cm、500cc/minの条件で分散処理を行い、顔料分散液を得た。また、錯体A中におけるニッケルの含有量は、14.8wt%であった。なお、錯体A中におけるニッケルの含有量は、卓上型蛍光X線分析計(TITAN、ユアサアイオニクス社製)を用いて測定を行った。
その後、上記樹脂aの溶液と、顔料分散液とを混合することにより緑色のカラーフィルター用インク(グリーンインク)を調製した。グリーンインク中におけるC.I.ピグメントグリーン36と錯体Aとの混合物の平均粒径は、115nmであった。なお、顔料の平均粒径の測定は、レーザードップラー方式の粒度分布計により行った。
(実施例2〜8)
錯体A、分散媒の種類を表に示すようにするとともに、各成分の使用量を表に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にしてカラーフィルター用インク(グリーンインク)を調製した。なお、分散媒の組成を変更する場合は、それにあわせて、組成が変更された溶媒を用いて樹脂aを合成し、このようにして合成された樹脂aの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
(比較例1〜5)
錯体A、分散媒の種類を表に示すようにするとともに、各成分の使用量を表に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にしてカラーフィルター用インク(グリーンインク)を調製した。なお、分散媒の組成を変更する場合は、それにあわせて、組成が変更された溶媒を用いて樹脂aを合成し、このようにして合成された樹脂aの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
前記各実施例および各比較例について、カラーフィルター用インク(グリーンインク)の組成・特性等を分散媒の特性とともに、表1にまとめて示した。なお、表中、C.I.ピグメントグリーン36を「PG36」、上記樹脂aを「a」、ソルスパース22000(分散剤)を「b」、Disperbyk−2000(分散剤)を「c」、1,3−ブチレングリコールジアセテートを「A」、ビス(2−ブトキシエチル)エーテルを「B」、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテートを「C」、オクタン酸エチルを「D」、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「E」、グルタル酸ジメチルを「F」、トリエチレングリコールブチルメチルエーテルを「G」で示した。また、表中、「粘度」の欄には、振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定された25℃における粘度を示し、「沸点」の欄には、分散媒の常圧(1気圧)における沸点を示した。また、表中、カラーフィルター用インク中のピグメントグリーン36の含有量をY[wt%]、錯体Aの含有量をX[wt%]で示した。
Figure 2008233572
[2]液滴吐出の安定性評価(安定吐出性評価)
[2.1]着弾位置精度評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(グリーンインク)を用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、グリーンインクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、10000発(10000滴)の液滴の連続吐出を行った。液滴吐出ヘッドの中央部付近の指定したノズルから吐出された10000発の液滴について、着弾した各液滴の中心位置の中心狙い位置からのズレ量dの平均値を求め、以下の4段階の基準に従い、評価した。この値が小さいほど飛行曲がりの発生が効果的に防止されていると言える。
A:ズレ量dの平均値が0.03μm未満。
B:ズレ量dの平均値が0.03μm以上0.08μm未満。
C:ズレ量dの平均値が0.08μm以上。0.12μm未満
D:ズレ量dの平均値が0.12μm以上。
[2.2]液滴吐出量の安定性評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(グリーンインク)を用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、グリーンインクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、10000発(10000滴)の液滴の連続吐出を行った。液滴吐出ヘッドの左右両端の指定の2つのノズルについて、吐出された液滴の総重量を求め、上記2つのノズルから吐出された液滴の平均吐出量の差の絶対値ΔW[ng]を求めた。このΔWの、液滴の目標吐出量W[ng]に対する比率(ΔW/W)を求め、以下の4段階の基準に従い、評価した。ΔW/Wの値が小さいほど、液滴吐出量の安定性に優れていると言える。
A:ΔW/Wの値が、0.020未満。
B:ΔW/Wの値が、0.020以上0.420未満。
C:ΔW/Wの値が、0.420以上0.720未満。
D:ΔW/Wの値が、0.720以上。
[2.3]間欠印字性能評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(グリーンインク)を用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、グリーンインクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、1000発(1000滴)の液滴の連続吐出を行い、その後、30秒間、液滴の吐出を中断した(1シーケンス目)。その後、同様に、液滴の連続吐出、および、滴々の吐出の中断の操作を繰り返し行った。液滴吐出ヘッドの中央部付近の指定したノズルについて、1シーケンス目に吐出された液滴の平均重量W[ng]と、10シーケンス目に吐出された液滴の平均重量W10[ng]とを求めた。そして、WとW10との差の絶対値の、液滴の目標吐出量W[ng]に対する比率(|W−W10|/W)を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。|W−W10|/Wの値が小さいほど、間欠印字性能(液滴吐出量の安定性)に優れていると言える。
A:|W−W10|/Wの値が、0.025未満。
B:|W−W10|/Wの値が、0.025以上0.625未満。
C:|W−W10|/Wの値が、0.625以上。
[2.4]連続吐出試験
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置、前記各実施例および各比較例のグリーンインクを用いて、50%RHの環境下で、液滴吐出装置を24時間、連続で運転させることにより、カラーフィルター用インクセットを構成するグリーンインクの吐出を行った。
連続運転後における、液滴吐出ヘッドを構成するノズルの目詰まりの発生率([(目詰まりノズル数)/(全ノズル数)]×100)を求め、ノズルの目詰まりが発生しているものについては、可塑材料で構成されたクリーニング部材により、目詰まりの解消が可能であるか否かを調べた。その結果を、以下の4段階の基準に従い、評価した。
A:ノズルの目詰まりの発生がない。
B:ノズルの目詰まりの発生率が0.5%未満(ただし、ゼロを除く)であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
C:ノズルの目詰まりの発生率が0.5%以上1.0%未満であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
D:ノズルの目詰まりの発生率が1.0%以上、または、クリーニングによる目詰まりの解消が不可能。
なお、上記の評価は、各実施例および各比較例について、同様の条件で行った。
[3]カラーフィルターの製造
まず、カラーフィルターの製造に先駆け、カラーフィルターの製造に用いるブルーインク、レッドインクの調製をおこなった。
錯体Aを用いず、C.I.ピグメントグリーン36の代わりに、それぞれ、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントブルー15:6を用い、さらに、分散媒の使用量を変更した以外は、前記実施例1の緑色のカラーフィルター用インク(グリーンインク)と同様にして、赤色のカラーフィルター用インク(レッドインク)、青色のカラーフィルター用インク(ブルーインク)を調製した。これにより、R、G、Bの3色のインクからなるインクセットが得られた。グリーンインク中におけるC.I.ピグメントレッド177の平均粒径、ブルーインク中におけるC.I.ピグメントブルー15:6の平均粒径は、いずれも、60nmであった。
また、上記と同様にして、各実施例および各比較例のグリーンインクに対応する、レッドインクおよびブルーインクをそれぞれ調製し、各実施例および各比較例のグリーンインクに対応するインクセットを得た。各実施例および各比較例でのレッドインクおよびブルーインクの分散媒は、グリーンインクの分散媒と同様のものとした。
次に、調製したインクセットを用いて、以下のようにして、カラーフィルターを製造した。
まず、両面にナトリウムイオンの溶出を防止するシリカ(SiO)膜が形成されたソーダガラス製の基板(G5サイズ:1100×1300mm)を用意し、洗浄処理を施した。
次に、カーボンブラックを含む隔壁形成用の感放射線性組成物を、洗浄済の基板の一方の面の全体に付与し、塗膜を形成した。
次に、加熱温度:110℃、加熱時間:120秒という条件でプリベーク処理を行った。
その後、フォトマスクを介して、放射線を照射して、ポストエキスポジャーベーク処理(PEB)を行い、引き続き、アルカリ現像液を用いた現像処理を行い、さらに、ポストベーク処理を行うことにより、隔壁を形成した。PEBは、加熱温度:110℃、加熱時間:120秒、放射線照射強度:150mJ/cmという条件で行った。また、現像処理は、例えば、振動浸漬法により行った。現像処理時間は、60秒とした。また、ポストベーク処理は、加熱温度:150℃、加熱時間:5分という条件で行った。形成された隔壁の厚さは、2.1μmであった。
次に、チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置を用いて、隔壁で囲まれた領域としてのセル内に、カラーフィルター用インクを吐出した。この際、3色のカラーフィルター用インクを用い、各色のカラーフィルター用インクが混色しないようにした。
その後、ホットプレート上にて100℃で10分間の加熱処理を施し、さらに200℃のオーブン内で1時間加熱処理を施すことにより、3色の着色部が形成された。これにより、図1に示すようなカラーフィルターが得られた。
上記のような方法を用いて、各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて、それぞれ、1000枚のカラーフィルターを製造した。
[4]評価
上記のようにして得られた各カラーフィルターを用いて、以下のような評価を行った。
[4.1]色むら、濃度むら、光漏れ
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、1000枚目に製造されたカラーフィルターを用いて、同条件で図7に示すような液晶表示装置を製造した。
これらの液晶表示装置を用いて、暗室で、緑色の単色表示、白色の単色表示を行った状態で目視による観察を行い、各部位での色むら、濃度むらの発生状況を、以下の5段階の基準に従い、評価した。なお、赤色および青色の単色表示をした際に、各実施例、各比較例のインクセットを用いて製造されたカラーフィルターに色むら、濃度むら、光漏れは全く認められなかった。
A:色むら、濃度むら、光漏れが全く認められない。
B:色むら、濃度むら、光漏れがほとんど認められない。
C:色むら、濃度むら、光漏れがわずかに認められる。
D:色むら、濃度むら、光漏れがはっきりと認められる。
E:色むら、濃度むら、光漏れが顕著に認められる。
なお、上記の評価においては、各液晶表示装置について、同様の条件で製造し、同様の条件で表示を行い、同様の条件で観察、測定を行った。
[4.2]個体間での特性差
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、990〜999枚目に製造されたカラーフィルターを用意し、暗室で、緑色の単色表示、白色の単色表示を行い、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。その結果から、各実施例および各比較例について、それぞれ、990〜999枚目に製造されたカラーフィルターで最大となる色差(Lab表示系での色差ΔE)を求め、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:色差(ΔE)が2未満。
B:色差(ΔE)が2以上3未満。
C:色差(ΔE)が3以上4未満。
D:色差(ΔE)が4以上5未満。
E:色差(ΔE)が5以上。
なお、上記の評価においては、各カラーフィルターについて、同様の条件で観察、測定を行った。
[5]色再現範囲の評価
前記各実施例および各比較例のグリーンインクと、カラーフィルターの製造に用いた対応するブルーインク、レッドインクで構成されたカラーフィルター用インクセットを用いて、以下のようにして、各色のインクに対応する着色板を作製した。
まず、カラーフィルター用インクセットを構成するインクを、30mm×30mmの隔壁(厚さ2.1μm)が形成された厚さ7mmのガラス板上に、インクジェット塗布により付与した。インクの付与量は、ベーク後の厚さが、1.60μmとなるようにした。
その後、ホットプレート上にて100℃で10分間の加熱処理を施し、さらに200℃のオーブン内で1時間加熱処理を施すことにより、厚さ1.60μmの着色膜が形成された、着色板を得た。
上記のようにして得られた各インクに対応する3色の着色板について、標準C光源を用いて、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)により、透過スペクトルを測定し、xy表示系による色度(R(xy)、G(xy)、B(xy))を求め、NTSC比を算出し、以下の4段階の基準に従い、評価した。NTSC比が高いほど、色再現範囲が広いと言える。
A:NTSC比が78%以上。
B:NTSC比が70以上78%未満。
C:NTSC比が70%未満。
D:光漏れ等により、画素毎にばらつきが大きく測定に意味が無い。
[6]光の透過率の評価
まず、上記「[5]色再現範囲の評価」で作製した、前記下記実施例および各比較例についての緑色の着色板を用意した。
次に、標準C光源(輝度:10000cd/m)を用いて、各着色板の分光スペクトル中のピーク波長の透過率を測定した。なお、光漏れにより、測定意味をなさないものはNと標記した。
[7]消偏性の評価
まず、上記「[5]色再現範囲の評価」で作製した、前記下記実施例および各比較例についての緑色の着色板を用意した。
次に、2枚の偏光板を用意し、着色板をはさんだ評価サンプルを作成した。2枚の偏光板の偏光方向を変えながら、標準C光源(輝度:10000cd/m)を用いて、評価サンプルの分光スペクトル中のピーク波長の輝度を測定した。2枚の偏光板の偏光方向が平行なときの輝度と、2枚の偏光板の偏光方向が垂直なときの輝度との比(コントラスト比)を算出し、以下の4段階の基準に従い評価した。コントラスト比が高いほど、消偏性に優れると言える。
A:コントラスト比が、10000:1以上。
B:コントラスト比が、5000:1以上、10000:1未満。
C:コントラスト比が、5000:1未満。
D:光漏れ等により、画素毎にばらつきが大きく測定に意味が無い。
これらの結果を表2に示す。
Figure 2008233572
表2から明らかなように、本発明のインク(グリーンインク)は、液滴の着弾位置精度、連続吐出性、間欠吐出性能に優れ、飛行曲がり、目詰まりが好適に防止されるものであり、吐出の安定性に優れていた。また、本発明のインクを含んだカラーフィルター用インクセットで製造されたカラーフィルターは、混色、色むら、濃度むら、光漏れの発生が抑制されており、個体間での特性のばらつきも小さかった。これに対し、各比較例では、満足な結果が得られなかった。
また、市販の液晶テレビを分解し、液晶表示装置部分を、上記のようにして製造したものと交換して、上記と同様の評価を行ったところ、上記と同様な結果が得られた。
本発明のカラーフィルターの好適な実施形態を示す断面図である。 カラーフィルターの製造方法を示す断面図である。 カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置を示す斜視図である。 図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出手段をステージ側から観察した図である。 図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドの底面を示す図である。 図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドを示す図であり、(a)は断面斜視図、(b)は断面図である。 液晶表示装置の実施形態を示す断面図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
符号の説明
1…カラーフィルター 11…基板 12…着色部 12A…第1の着色部 12B…第2の着色部 12C…第3の着色部 13…隔壁 14…セル 2…カラーフィルター用インク 3…塗膜 60…液晶表示装置 61…液晶層 62…基板(対向基板) 63、64…偏光板 100…液滴吐出装置 101…タンク 102…吐出走査部 103…液滴吐出手段 104…第1位置制御装置 105…キャリッジ 106…ステージ 108…第2位置制御装置 110…チューブ 112…制御手段 114…液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド) 116A、116B…ノズル列 118…ノズル 120…キャビティ 122…隔壁 124…振動子 124A、124B…電極 124C…ピエゾ素子 126…振動板 127…吐出部 128…ノズルプレート 129…液たまり 130…供給口 131……孔 1000…画像表示装置 1100…パーソナルコンピュータ 1102…キーボード 1104…本体部 1106…表示ユニット 1200…携帯電話機 1202…操作ボタン 1204…受話口 1206…送話口 1300…ディジタルスチルカメラ 1302…ケース(ボディー) 1304…受光ユニット 1306…シャッタボタン 1308…回路基板 1312…ビデオ信号出力端子 1314…データ通信用の入出力端子 1430…テレビモニタ 1440…パーソナルコンピュータ

Claims (11)

  1. インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、
    C.I.ピグメントグリーン36と、当該C.I.ピグメントグリーン36を分散する分散媒と、下記式(I)に示される化合物Aのニッケル錯体とを含み、
    前記分散媒は、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテートよりなる群から選択される1種または2種以上を含むことを特徴とするカラーフィルター用インク。
    Figure 2008233572
    (式中、R、R、R、Rは、それぞれ独立して、水素原子またはアルキル基を表すものであり、これらは互いに同一であっても、異なっていてもよい。)
  2. カラーフィルター用インク中における前記C.I.ピグメントグリーン36の含有率は、2〜20wt%である請求項1に記載のカラーフィルター用インク。
  3. カラーフィルター用インク中における前記化合物Aのニッケル錯体の含有率は、2〜20wt%である請求項1または2に記載のカラーフィルター用インク。
  4. カラーフィルター用インク中における前記化合物Aのニッケル錯体の含有率をX[wt%]、前記C.I.ピグメントグリーン36の含有率をY[wt%]としたとき、0.1≦X/Y≦10の関係を満足する請求項1ないし3のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
  5. カラーフィルター用インク中に占める前記分散媒の含有率は、70〜98wt%である請求項1ないし4のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
  6. 前記分散媒の大気圧下における沸点は、180〜300℃である請求項1ないし5のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
  7. カラーフィルター用インクは、フッ化アルキル基を有するシリカ膜で表面付近を覆われたノズルから、液滴として吐出されるものである請求項1ないし6のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
  8. 請求項1ないし7のいずれかに記載のカラーフィルター用インクを用いて製造されたことを特徴とするカラーフィルター。
  9. 請求項8に記載のカラーフィルターを備えたことを特徴とする画像表示装置。
  10. 画像表示装置は、液晶パネルである請求項9に記載の画像表示装置。
  11. 請求項9または10に記載の画像表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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