JP2014071296A - カラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】受容層や隔壁を設けずに、高い透過率と高い着色率を有する四角形状に近い着色画素カラーフィルタを提供する。
【解決手段】基材１と、基材１上に形成された親液性を有する透明樹脂材よりなり、回転対称に配置される液誘導突起部材２と、液誘導突起部材２に接するインクジェット法により形成された着色層３とを有するカラーフィルタ。基材１上の液誘導突起の効果により、インク滴が突起に接触した段階で液誘導が起こり四角形状に近い着色画素が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタに関するものである。

ディスプレイのカラー化を行う場合、一般的にカラーフィルタを用いることが多い。

特に、カラーフィルタが電子ペーパーに代表される反射型ディスプレイに用いられる場合、当該カラーフィルタには高透過率と高着色率とが求められる。即ち、高い透過率によりディスプレイとしての反射率低下を防ぎ、高い着色率により色再現性を高める必要がある。ここでの着色率とは、ＴＦＴの駆動部面積に対する着色画素面積の比であり、値が高いほど効率良く反射光を着色することができる。

高い透過率を得るには、基本的に光が通過する媒質は少ないほど良いため、着色画素以外の要素は出来る限り少なくすることが望まれる。また、高い着色率を得るには、ＴＦＴの駆動部形状に合致した着色画素であれば良く、多くのＴＦＴの駆動単位が矩形であるため、着色画素は四角形状であることが望まれる。

ところで、カラーフィルタを形成する手法としては、フォトリソグラフィ法やインクジェット法が挙げられる。これらの手法においては、基材上に隔壁や受容層を設け、そこへインクを定着させることで着色画素を得ている。

特開平１１−８４１２１号公報

しかし、隔壁や受容層の存在は光の透過率を低下させるため好ましくなく、明るい反射型ディスプレイを得る上での阻害要因となっている。

一方で、隔壁や受容層を用いない場合、インク滴の挙動は表面張力や界面張力に単純に従うために、着色画素は円形状に近づいてしまう。着色率は四角形状が最も高くなるため、円形状になるほど着色率は低下し、色再現性も低下する。

従って、高い透過率を有しながら高い着色率を有するカラーフィルタを得ることは技術的な難度が高く、これらを両立させる方法が望まれている。

本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、その課題とするところは、受容層や隔壁を設けずに四角形状に近い着色部を有するカラーフィルタを提供するものである。

上記課題を解決するための第１の発明は、基材と、前記基材上に形成された液誘導突起部材と、前記液誘導突起部材に接する着色層と、を有するカラーフィルタである。

第２の発明は、第１の発明において、前記液誘導突起部材が、親液性を有する透明樹脂材により形成されることを特徴とするカラーフィルタである。

第３の発明は、第１の発明において、前記液誘導突起部材が、前記着色層を形成するインクにより形成されることを特徴とするカラーフィルタである。

第４の発明は、第２または第３の発明において、前記液誘導突起部材が、一つ以上の突起からなる突起群により形成されることを特徴とするカラーフィルタである。

第５の発明は、第４の発明において、前記突起が、前記突起群の中において回転対称に配置されることを特徴とするカラーフィルタである。

第６の発明は、第４または第５の発明において、前記突起群が、前記着色層の一つの着色画素に対して一つ形成されることを特徴とするカラーフィルタである。

第７の発明は、第４、５、及び６のいずれかの発明において、前記液誘導突起部材が、インクジェット法により形成されることを特徴とするカラーフィルタである。

第８の発明は、第７の発明において、前記着色層が、インクジェット法により形成されることを特徴とするカラーフィルタである。

第１の発明によれば、基材上の液誘導突起の効果により、インク滴が突起に接触した段階で液誘導が起こり、突起に沿って濡れ広がるために、四角形状に近い着色画素が得られる。また、液誘導後もインク滴は前記突起周辺に保持されるため、着色画素の形状も安定的に維持できる。従って、受容層や隔壁がなくとも、四角形状に近い着色部を有するカラーフィルタを得ることができる。

また、第２の発明によれば、突起部材に透明樹脂を用いることで、高い透過率を維持しながら、着色層の分光特性を変化させることなく、液誘導効果を得ることができる。

また、第３の発明によれば、突起部材に着色層を形成するインクを用いることで、着色層の分光特性を変えることも、工程で使用する材料を増やすこともなく、液誘導効果を得ることができる。

また、第４の発明によれば、一つ以上の突起からなる突起群を形成することで、必要最小限の突起面積で液誘導効果を得ることができる。

また、第５の発明によれば、突起を回転対称に配置することで、回転中央部から外周部に向かって均一にインクを濡れ広がらせ、形状に偏りのない着色画素を得ることができる。

また、第６の発明によれば、一つの着色画素に対して一つの突起群を形成することで、インク特性や画素パターンに応じて突起群の微調整ができ、最適な画素形状を得ることができる。

また、第７の発明によれば、インクジェット法により突起部材を形成することで、マスクレスかつ必要最小限の材料で、形状自由度の高い突起部材を得ることができる。インクジェット法により吐出された液滴は、着弾部で円形状を成し、さらに着弾液滴同士が接触すると、それらは一まとまりの液滴となり楕円形状を成す。従って、そのような性質を利用し、組み合わせることで様々な突起形状を得ることができる。

また、第８の発明によれば、インクジェット法により着色層を形成することで、突起群に対して最適なインク量となるように微調整ができ、最適な画素形状を得ることができる。

本発明の一実施形態によるカラーフィルタ基板の断面図 （ａ）乃至（ｃ）は、本発明の一実施形態による突起群の形状を説明する平面図 （ａ）乃至（ｃ）は、本発明の一実施形態による突起群の形成方法を説明する平面図 （ａ）乃至（ｄ）は、本発明の一実施形態による画素形成を説明する平面図

本発明の一実施形態によるカラーフィルタについて図１乃至図４を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るカラーフィルタの断面図である。図１に示すカラーフィルタは、基材１と液誘導突起部材２と着色層３と、からなる。

前記基材１は任意のものであって良いが、ガラス基板やフィルム基板のように表面は平滑であることが好ましい。

前記液誘導突起部材２は、前記基材１上に溶液を印刷し形成される。印刷方法には、インクジェット法を用いることが好ましいが、突起形成の自由度や容易性には劣るものの、フォトリソグラフィ法や反転印刷法などを用いて作製しても良い。前記溶液には、親液性を有する透明樹脂を用いることが好ましく、吸液性を有することがより好ましい。また、着色層形成に用いるインクをそのまま使用しても良く、前記インクから着色剤を除いた透明インクを用いても良い。インクジェット法にて吐出可能であることが望ましいが、その他の印刷法を用いる場合はその限りではない。前記溶液材料には、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂、ビニルアルコール樹脂等を用いることができるが、透明性・親液性・諸耐性等の性能を満たすならばこの限りではない。

前記着色層３は、前記基材１上にインクジェット法にてインクを印刷し形成される。前記インクには、インクジェット法にて吐出可能なものであれば用いられ、顔料系、染料系を問わず、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅをはじめとして、Ｃｙａｎ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａなど様々な色を用いることができる。Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３色を用いることが好ましいが、色種や色数、組み合わせはこの限りではない。例えば、Ｒｅｄ、Ｃｙａｎの２色でも構わない。

図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態による突起群の一例である。図２（ａ）〜（ｃ）に示す突起群は、いずれも回転対称となるように各突起が配置されている。それぞれの突起は離れていても良いし、一つに連なっていても良い。

図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態による突起群のインクジェット法による形成方法の一例である。図３（ａ）は図２（ａ）の突起群の形成方法に、図３（ｂ）は図２（ｂ）の突起群の形成方法に、図３（ｃ）は図２（ｃ）の突起群の形成方法に、それぞれ対応している。

インクジェット法により吐出された液滴は、着弾部で円形状を成し着弾液滴４を形成する。従って、楕円形状を形成する場合は、２つの液滴が僅かに重なり合うように印刷すれば良く、線形状を形成する場合は、複数の液滴が線状に連なるように印刷すれば良い。

図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態による突起群による液誘導効果を利用した画素形成の一例である。図４（ａ）から図４（ｄ）に向う順に液誘導が時系列的に進む様子を示してある。

図４（ｂ）に示す着弾インク滴５は、インクジェット法を用いて印刷されたインク滴である。着弾インク滴５は、図４（ｃ）、（ｄ）に示すような均一な濡れ広がりを得るために、突起群の中央部に吐出することが好ましいが、印刷位置を制限するものではない。例えば、複数回に分けて異なる位置へ印刷しても構わない。

このように、本実施形態に係るカラーフィルタによれば、基材１上の液誘導突起部材２の効果により、インク滴が突起に接触した段階で液誘導が起こり、突起に沿って濡れ広がるために、四角形状に近い着色画素が得られる。また、液誘導後もインク滴は前記突起周辺に保持されるため、着色画素の形状も安定的に維持できる。従って、受容層や隔壁がなくとも、四角形状に近い着色部を持つカラーフィルタを得ることができる。

実施例として、インクジェット法にて形成された突起部材およびカラーフィルタについて説明する。

本実施例では、基材１として２１０ｍｍ×２９７ｍｍ、Ａ４サイズの透明ガラス基板を用いた。

前記透明ガラス基板をインクジェット印刷装置上に置き、インクジェット法を用いて液誘導突起部材２を形成した。液誘導突起部材２の材料としては、メラミン樹脂、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートの１：３混合液を用いた。液誘導突起部材２となる突起群は、楕円形状の突起を正方四隅に配置した図２（ａ）の形状とした。

印刷条件は、着弾液滴４ごとの吐出量を６ｐｌとし、８つの着弾液滴４をそれぞれ印刷することにより突起群を形成した。

前記基板をクリーンオーブンにて８０度３分加熱乾燥させ、突起部材付き基板を作製した。

前記突起部材付き基板をインクジェット印刷装置に置き、着色層３をインクジェット法にて形成した。インクの材料としては、Ｒｅｄ顔料分散液、メラミン樹脂、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートの１：１：３混合液を用いた。

印刷条件としては、着色画素ごとのインク吐出量を１４４ｐｌとし、狙いの画素面積が１９６００μｍ^２となるようにした。突起群の中央部に着弾位置を設定し、一度の印刷動作にて必要吐出量の全てを吐出した。

前記突起部材付き基板をクリーンオーブンにて８０度３分加熱乾燥させ、カラーフィルタを作製した。

前記工程にて作製したカラーフィルタは、外観上、着色層３を除く面では基材のみであるため透過率に優れる。また、着色画素の形状も四角形状に近く着色率が高いため色再現性に優れる。これにより実施例に記載のカラーフィルタを得た。

上記実施例のように液誘導突起部材２が親液性を有する透明樹脂材により形成されていると、高い透過率を維持しながら、着色層３の分光特性を変化させることなく、液誘導効果を得ることができる。また、液誘導突起部材２が着色層３を形成するインクにより形成されていると、着色層３の分光特性を変えることも、工程で使用する材料を増やすこともなく、液誘導効果を得ることができる。液誘導突起部材２が一つ以上の突起からなる突起群により形成されていると、必要最小限の突起面積で液誘導効果を得ることができる。突起が、前記突起群の中において回転対称に配置されていると、回転中央部から外周部に向かって均一にインクを濡れ広がらせ、形状に偏りのない着色画素を得ることができる。また、突起群は、図２（ａ）〜（ｃ）のようなパターン全体を１つとして、着色層３の一つの着色画素に対して一つ形成されるようにすると、インク特性や画素パターンに応じて突起群の微調整ができ、最適な画素形状を得ることができる。

また、液誘導突起部材２をインクジェット法により形成することにより、マスクレスかつ必要最小限の材料で、形状自由度の高い突起部材を得ることができる。インクジェット法により吐出された液滴は、着弾部で円形状を成し、さらに着弾液滴同士が接触すると、それらは一まとまりの液滴となり楕円形状を成す。従って、そのような性質を利用し、組み合わせることで様々な突起形状を得ることができる。着色層３をインクジェット法により形成することにより、突起群に対して最適なインク量となるように微調整ができ、最適な画素形状を得ることができる。

本発明は、例えば、電子ペーパー、液晶ディスプレイ等からなる反射型ディスプレイのカラーフィルタに適用可能である。

１…基材
２…液誘導突起部材
３…着色層
４…着弾液滴
５…着弾インク滴

Claims (8)

1. 基材と、前記基材上に形成された液誘導突起部材と、前記液誘導突起部材に接する着色層と、を有するカラーフィルタ。
2. 前記液誘導突起部材が、親液性を有する透明樹脂材により形成されることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
3. 前記液誘導突起部材が、前記着色層を形成するインクにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
4. 前記液誘導突起部材が、一つ以上の突起からなる突起群により形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のカラーフィルタ。
5. 前記突起が、前記突起群の中において回転対称に配置されることを特徴とする請求項４に記載のカラーフィルタ。
6. 前記突起群が、前記着色層の一つの着色画素に対して一つ形成されることを特徴とする請求項４または５に記載のカラーフィルタ。
7. 前記液誘導突起部材が、インクジェット法により形成されることを特徴とする請求項４、５、及び６のいずれか１項に記載のカラーフィルタ。
8. 前記着色層が、インクジェット法により形成されることを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタ。

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