JPH11209669A - カラーフィルタ用インク、カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インクジェットの印刷技法に適したインクを提
供することを目的とする。具体的には、インクの目詰ま
りを防止するとともに、飛行直進性に優れた特性を備え
るインクを提供することを目的とする。 【解決手段】本発明に係わるカラーフィルタ用インク
は、色材として顔料又は染料を１％から４０％含み、分
散剤として樹脂又は界面活性剤を１％から４０％含み、
湿潤剤として多価アルコールを１％から４０％含み、浸
透剤として低級アルコールを１％から４０％含み、溶媒
として水又は水溶性有機溶剤を５％から９５％含む。こ
の組成により、インクの物性値（粘度、表面張力及び接
触角）を好適な範囲に設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット式記
録ヘッドを使用して液晶パネルに組み込まれるカラーフ
ィルタを製造する際に用いられるインクに係わる。特
に、インクの目詰まりを防止するとともに、飛行直進性
に優れた特性を備えるインクの改良及びカラーフィルタ
の製造技術に係わる。

【０００２】

【従来の技術】図７は、カラーフィルタ１０を組み込ん
だＴＦＴ（Thin Film Transistor）カラー液晶パネルの
断面図である。カラー液晶パネルはカラーフィルタ１０
と対向するガラス基板４ａを備え、その間に液晶組成物
２を封入することにより形成される。このカラーフィル
タ１０は、ガラス基板４ｂ上に赤、緑及び青色に染色さ
れたインク受容層６を液晶パネルの各原色の表示要素に
対応して設けたもので、液晶パネルでカラーを表示させ
るための必須のフィルタである。また、各インク受容層
６の間にはコントラストの向上、色材の混合防止等のた
めにブラックマトリックス９が形成される。さらに、各
インク受容層６上には保護層７及び共通電極８が順次形
成されている。一方、ガラス基板４ａの内側には透明な
画素電極３とＴＦＴ（図示せず）がマトリックス上に形
成されている。両ガラス基板４ａ、４ｂの面内には配向
膜１ａ、１ｂが形成されており、これをラビング処理す
ることにより液晶分子を一定方向に配列させることがで
きる。この液晶パネルにバックライト光を照射し、液晶
組成物２をバックライト光の透過率を変化させる光シャ
ッターとして機能させることによりカラー表示を行うこ
とができる。

【０００３】このカラーフィルタの製造方法として、例
えば、特開平８−２９２３１７号公報、特開平８−２７
１７１５号公報、特開平９−４９９２１号公報等に開示
されているように、インクジェットの印刷技法が知られ
ている。この技術は、圧電体素子を用いたインクジェッ
ト式記録ヘッドのインクキャビティーにインク（インク
受容層を染色するためのインク）を貯蔵し、圧電体素子
の振動によるインクキャビティーの体積変化でインクを
吐出し、インク受容層等を染色してカラーフィルタを製
造するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
を用いてカラーフィルタを製造する場合には、ヘッドの
ノズル先端でインクが増粘、乾燥し、インクの固形成分
が析出、固着する場合がある。この状態の下では、イン
クジェット式記録ヘッドを例えば、特開平８−２９２３
１７号公報に開示されている技術のように制御したとし
ても、インクの目詰まりや飛行曲がりを引き起こし、イ
ンクの着弾位置を正確に制御することが困難となる。

【０００５】このように、インクを用いた従来のカラー
フィルタの製造においては、使用されるインク（染料）
が必ずしもインクジェットの印刷技法に適しているとは
いえず、また、インクジェットを用いた印刷技法の描画
条件（例えば、インクの組成、その物性値）等、技術的
な課題がある。

【０００６】そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、イ
ンクジェットの印刷技法に適したインクを提供すること
を目的とする。具体的には、インクの目詰まりを防止す
るとともに、飛行直進性に優れた特性を備えるインクを
提供することを目的とする。また、このインクを用いた
カラーフィルタの製造方法を提供することを目的とす
る。さらには、このインク用いて製造した高精細なパタ
ーンをもつ色調の良いカラーフィルタを安価で提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わるカラーフィルタ用インクは、色材
として顔料又は染料を１％から４０％含み、分散剤とし
て樹脂又は界面活性剤を１％から４０％含み、湿潤剤と
して多価アルコールを１％から４０％含み、浸透剤とし
て低級アルコールを１％から４０％含み、溶媒として水
又は水溶性有機溶剤を５％から９５％含む。これらの組
成を含むことによりインクジェットの印刷技法に適した
インクを提供することができる。

【０００８】本発明に係わるカラーフィルタ用インク
は、圧電体素子に対応して設けられた圧力室に体積変化
を生じさせることにより上記圧力室から吐出される、カ
ラーフィルタの各画素を着色するために用いられるイン
クに用いることができ、このインクは粘度が１cp乃至２
０cpの範囲に設定することが望ましい。この粘度はイン
クの組成を上記のものにすることで得ることができる。

【０００９】この粘度はグリセリン、色材、樹脂、浸透
剤等の量を適宜変えることで調整することができ、特
に、２cp〜４cpの範囲に設定することが望ましい。

【００１０】さらに、本発明に係わるカラーフィルタ用
インクは表面張力が２０dyne乃至７０dyneの範囲に設定
することが望ましい。この表面張力はインクの組成を上
記のものにすることで得ることができる。

【００１１】この表面張力は水、溶媒、浸透剤等の量を
適宜変えることで調整することができ、特に、２５dyne
〜６０dyneの範囲内であることが好ましい。

【００１２】また、本発明に係わるカラーフィルタ用イ
ンクはインクジェット式記録ヘッドのノズル面を構成す
る材料との接触角を３０deg〜１７０degの範囲に特定す
ることが望ましい。

【００１３】この接触角はインクの組成を上記のものに
することで得ることができる。この接触角は水、溶媒、
浸透剤等の量を適宜加減することで調整することがで
き、特に、３５deg〜６５degの範囲に設定することが望
ましい。

【００１４】これらの物性的特性を備えることにより、
インクの目詰まりを防止するとともに、飛行直進性に優
れた特性を備えるインクを提供することができる。

【００１５】本発明に係わるカラーフィルタの製造方法
は、 基板を形成する工程と、この基板上に着色層前駆
体を形成する工程と、本発明に係わるインクを用いて上
記着色層前駆体を着色して着色層を形成する工程と、を
備える。

【００１６】本発明に係わるカラーフィルタは、基板
と、この基板上に形成され、本発明に係わるインクを用
いて着色された着色層を備える。本発明に係わるインク
を用いて製造することにより、高精細なパターンをもつ
色調の良いカラーフィルタを安価で提供することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】（発明の実施の形態１）本実施の
形態は、インクジェットの印刷技法を用いた染色法によ
るカラーフィルタの製造方法に関するものである。

【００１８】以下、本発明に係わるインクの組成及び物
性値（粘度、表面張力及び接触角）について説明し、こ
のインクを用いたカラーフィルタの製造装置と製造方法
について説明する。

【００１９】［インクの組成及び物性値］ （１）インクの組成 インクジェットの印刷技法を応用した染色法に好適なカ
ラーフィルタ用インクは以下の組成を含む。即ち、色材
として顔料又は染料を１％から４０％含み、分散剤とし
て樹脂又は界面活性剤を１％から４０％含み、湿潤剤と
して多価アルコールを１％から４０％含み、浸透剤とし
て低級アルコールを１％から４０％含み、溶媒として水
又は水溶性有機溶剤を５％から９５％含む。

【００２０】この組成を含むことにより、後述するイン
クの物性値（粘度、表面張力及び接触角）を好適な範囲
に設定することができる。

【００２１】（２）接触角 上記の組成を含むインクはインクジェット式記録ヘッド
のノズル面を構成する材料との接触角を３０deg〜１７
０degの範囲に設定することができる。また、この接触
角は水、溶媒、浸透剤等の量を適宜加減することで調整
することができ、特に、３５deg〜６５degの範囲に設定
することが好ましい。

【００２２】インクがこの範囲の接触角をもつことによ
ってインクの飛行曲がりを抑制することができ、精密な
インク吐出が可能になる。即ち、この接触角が３０deg
未満の場合、インクのノズル面における濡れ性が増大す
る。このため、インクを吐出する際、インクがノズル孔
の周囲に非対称に付着することがある。この場合、ノズ
ル孔に付着したインクと吐出しようとするインクとの相
互間に引力が働くため、インクは不均一な力により吐出
されることになり、飛行曲がりが生じ、目標位置に着弾
できない。また、飛行曲がり頻度が多くなる。一方、接
触角が１７０degを超えると、インクとノズル孔との相
互作用が極小となり、ノズル先端でのメニスカスの形状
が安定しないためインクの吐出量及び吐出タイミングの
制御が困難になる。

【００２３】尚、飛行曲がりとは、インクをノズル孔か
ら吐出させたとき、インクの着弾位置が目標位置に対し
て３０μｍ以上のずれを生じることをいう。また、飛行
曲がり頻度とは、インクジェット式記録ヘッドの圧電体
薄膜素子の振動周波数、例えば、１４．４ｋＨｚで連続
吐出したときの飛行曲がりが生じるまでの時間をいう。

【００２４】（３）粘度 また、上記の組成を含むインクの粘度は１cp〜２０cpの
範囲に設定することができる。この粘度はグリセリン、
色材、樹脂、浸透剤等の量を適宜変えることで調整する
ことができ、特に、２cp〜４cpの範囲に設定することが
好ましい。

【００２５】インクの粘度が１cp未満の場合、ノズル孔
におけるインクのメニスカスが安定せず、インク吐出を
制御することが困難となる。一方、インクの粘度が２０
cpを超えると、ノズル孔からインクを円滑に吐出させる
ことができず、ノズル孔を大きくする等のインクジェッ
ト式記録ヘッドの仕様を変更しない限り、インク吐出が
困難となる。さらに、粘度が大きい場合、インク中の固
形成分が析出しやすくなり、ノズル孔の目詰まり頻度が
高くなる。

【００２６】（４）表面張力 また、上記の組成を含むインクの表面張力は２０dyne〜
７０dyneの範囲に設定することができる。この表面張力
は水、溶媒、浸透剤等の量を適宜変えることで調整する
ことができ、特に、２５dyne〜６０dyneの範囲内に設定
することが好ましい。

【００２７】この範囲内の表面張力に設定することによ
り、上述した接触角と同様、飛行曲がりを抑制し、飛行
曲がり頻度を低減することができる。表面張力が７０dy
ne以上になると、ノズル先端でメニスカス形状が安定し
ないため、インクの吐出量、吐出タイミングの制御が困
難となる。一方、表面張力が２０dyne未満であると、イ
ンクのノズル面の構成材料に対する濡れ性が増大するた
め、上記接触角の場合と同様、飛行曲がりが生じ、飛行
曲がり頻度が高くなる。

【００２８】この飛行曲がりは、主にノズル孔の濡れ性
が不均一である場合や、インクの固形成分の付着による
目詰まり等によって発生するが、インクジェット式記録
ヘッドをクリーニングする（以下、「フッラッシング」
という。）ことによって解消することができる。このフ
ッラッシングは通常、インクジェット式記録ヘッド機構
に細工をして目詰まりや飛行曲がりを防止するもので、
インクの吐出が一定時間（以下、「フラッシング時間」
という。）行われなくなると、所定量のインクを強制的
に吐出させる仕組みになっている。このフラッシング時
間は、インクを吐出していないノズルが乾燥し、飛行曲
がりを起こすまでの時間を意味し、インクジェットの印
刷技法でカラーフィルタを製造する際のインクの特性を
示す指標となる。即ち、フラッシング時間が長い程、イ
ンクジェットの印刷技法に適しているといえるため、長
時間安定してインクを吐出することができる。

【００２９】本発明に係わるインクは上記の組成の何れ
か１つを満足するものであればよく、２以上の組成を任
意に組み合わせるもの、さらには全ての組成を備えるも
のであってもよい。このようにインクの組成を満足する
ことによって、インクジェットの印刷技法に適したイン
クを提供することができる。

【００３０】従って、本発明に係わるインクによれば、
フラッシング時間を長くすることができ、大気とインク
の界面をよりフレッシュな状態に保持することができ
る。また、インクドットの濃度を均一にすることができ
るのでインク受容層の色ムラの発生等を防止することが
できる。さらに、インクの飛行直進性に優れるため、イ
ンクジェット式記録ヘッドの制御が容易となり、製造装
置を簡易な構成とすることができる。

【００３１】尚、上記物性値の範囲は２５℃の温度条件
下における好適な範囲である。

【００３２】［装置の構成］図１は、インクジェットの
印刷技法によりカラーフィルタのインク受容層を着色す
る装置の構成を示すブロック図である。メモリ１４には
インクジェット式記録ヘッド１３の制御プログラムが格
納されている。ＣＰＵ１１はこの制御プログラムに従
い、ヘッド駆動回路１２を介してインクジェット式記録
ヘッド１３を駆動する。インクジェット式記録ヘッド１
３は基板１５の所定のフィルタエレメントまで移動し、
所定量のインク滴１６を吐出する。この処理を基板１５
上の全てのフィルタエレメントに対して行うことにより
カラーフィルタを製造する。

【００３３】図２は、インクヘット式記録ヘッド１３の
動作原理の説明図である。この図はインクヘット式記録
ヘッド１３の主要部に対する電気的な接続関係を示した
ものである。駆動電圧源２０１の一方の電極は配線２０
２を介し、インクヘット式記録ヘッドの下部電極２０３
に接続する。駆動電圧源２０１の他方の電極は配線２０
４及びスイッチ２０６ａ〜２０６ｃを介して各圧力室２
０８ａ〜２０８ｃに対応する上部電極２０７に接続す
る。

【００３４】この図では、圧力室２０８ｂのスイッチ２
０６ｂのみが閉じられ、他のスイッチ２０６ａ、２０６
ｃが開放されている。スイッチ２０６ａ、２０６ｃが開
放されている圧力室２０８ａ、２０８ｃはインク吐出の
待機状態を示す。インク吐出時には、例えば、スイッチ
２０６ｂのようにスイッチが閉じられ、圧電体膜２０９
に電圧が印加される。この電圧は、矢印Ａに示す圧電体
膜２０９の分極方向と同極性、換言すると、分極時の印
加電圧の極性と同じように電圧が印加される。圧電体膜
２０９は厚み方向に膨張するとともに、厚み方向と垂直
方向に収縮する。この収縮で圧電体膜２０９と振動板２
１０の界面に応力が働き、圧電体膜２０９及び振動板２
１０は下方向にたわむ。このたわみにより圧力室２０８
ｂの体積が減少し、２１１ｂからインク滴１６が吐出す
る。その後再びスイッチ２０６ｂを開くと、たわんでい
た圧電体膜２０９及び振動板２１０が復元し、圧力室２
０８ｂの体積が膨張することでインク供給路（図示せ
ず）より圧力室２０８ｂへインクが充填される。

【００３５】［カラーフィルタの製造方法］以下、カラ
ーフィルタの製造方法を説明する。本実施の形態では染
色法でカラーフィルタを製造する例を示す。図３、図４
はカラーフィルタの製造工程における断面図である。

【００３６】ブラックマトリックス形成工程（図３
（ａ）） カラーフィルタの基礎となる透明基板１５上に光透過性
のない樹脂をスピンコート等の方法で所望の厚さ（例え
ば、０．５μｍ）に塗布し、フォトリソグラフィ法等の
方法でマトリックス状にブラックマトリックス１７を形
成する。

【００３７】ブラックマトリックス１７の格子で囲まれ
る領域（以下、「フィルタエレメント」という。）は後
述するインク受容層が形成され、液晶パネルの各原色の
表示要素に対応する。

【００３８】透明基板１５としては、適度の機械的強度
とともに、光透過性の高いものを用いる。例えば、透明
ガラス基板、アクリルガラス、プラスチック基板、プラ
スチックフィルム及びこれらの表面処理品等が適用でき
る。ブラックマトリックス１７を形成する樹脂として
は、ブラックレジスト等の黒色の樹脂を用いる。ブラッ
クマトリックス形成後は所定の波長のランプ（図示せ
ず）を照射し、フォトグラフィ法により、透明基板上の
樹脂を除去する。また、透明基板１５上に直接形成する
場合として、スパッタ法若しくは蒸着法により金属薄膜
を形成し、フォトリソグラフィ法で形成することもでき
る。

【００３９】染色基材形成工程（図３（ｂ）） 透明基板１５上に染色基材１８ａを所定の厚さ（例え
ば、０．５μｍ）に塗布する。この工程は、スピンコー
ト、ロールコート、ディップコート等の方法を用いるこ
とができる。染色基材１８ａとしては、ゼラチン やグ
リュー等に重クロム酸塩処理を施し、感光性を持たせた
ものが、透明性を含めて良好である。例えば、日本化薬
製ＣＦＲ−ＤＰＨ６等が好ましい。また、染色基材１８
ａは必要に応じて各種添加材を含んでもよい。添加材の
例としては、塩基性アクリル樹脂等が挙げられる。これ
らの添加材は目的に応じて任意に選択することができ
る。これにより、インクとの相性がよくなり、染着性が
向上する等の効果がある。

【００４０】インク受容層形成工程（図３（ｃ）） 次いで、染色基材１８ａをフォトリソグラフィ法等の方
法でパターン露光し、現像する。この工程は、フィルタ
エレメントに位置する染色基材１８ａのみを残し、イン
ク受容層１８ｂを形成する。これを、１００℃、２０分
で乾燥させる。

【００４１】尚、本工程を省略し、パターン形成せずに
次工程（インク吐出工程）を行ってもよい。

【００４２】インク吐出工程（図３（ｄ）） インクジェット式記録ヘッド１３からインクを吐出し、
各インク受容層を赤、緑、青色に染色する。染色に用い
るインクとしては、上述したように、インクの物性値
（粘度、表面張力及び接触角）を特定したものが好まし
い。

【００４３】インク受容層１８ｂを染色後、所定の温度
（例えば、１００℃）で所定時間（例えば、２０分）乾
燥させる。乾燥後、所定の温度（例えば、７０℃）の湯
浴に所定時間（例えば、５分）浸漬し、洗浄する。その
後、所定の温度（例えば、１６０℃）で所定時間（例え
ば、２０分）乾燥させる。

【００４４】保護膜形成工程（図４（ｅ）） 基板全体を覆うように、保護膜１９を塗布する。この工
程は、スピンコート法、ロールコート法等の方法を採る
ことができる。保護膜１９の組成として、アクリル樹脂
を用いることができる。保護膜１９を塗布したら、これ
を硬化させるため、２２０ ℃で６０分間加熱する。

【００４５】透明電極形成工程（図４（ｆ）） 次いで、スパッタ法、蒸着法等の公知の手法を用いて透
明電極２０ａを保護膜１９の全面にわたって形成する。
透明電極２０ａの組成としては、ＩＴＯ（Indium Thin
Oxide） 、酸化インジウムと酸化亜鉛の複合酸化物等、
光透過性導電性を兼ね備えた材料を用いることができ
る。

【００４６】パターニング工程（図４（ｇ）） 液晶パネルの駆動方式として金属層と絶縁層とを交互に
積層したＭＩＭ（metal insulate metal）を採用し、液
晶パネルの外部の駆動素子から直接画素を駆動する場合
は、透明電極２０ａをフィルタエレメントの開口部に対
応させた画素電極２０ｂをパターニングする。

【００４７】尚、液晶パネルの駆動にＴＦＴ（Thin Fil
m Transistor）等を用いる場合は、この工程は不要であ
る。

【００４８】この染色法によれば、染料の選択の幅が広
いので色設計が容易になり、カラーフィルタとしての分
光特性やカラー特性に優れるため、高精細なカラーフィ
ルタを提供することができる。

【００４９】［実施例］以下、各実施例について、染色
法に適する組成をもつインクの物性値（粘度、表面張力
及び接触角）を測定し、インクジェット式記録ヘッド
（エプソン社製ＭＪ−５００Ｃ、ノズル面の構成材料：
テトラフルオロエチレン−Ｎｉ共析メッキ撥水層）のイ
ンクのフラッシング時間及び飛行曲がり頻度を測定し
た。

【００５０】この場合、粘度はＥ型粘度計を用いて測定
した。接触角はＪＩＳ Ｋ３２１１の接触角の測定方法
に従って上記ノズル面の構成材料に対する接触角を測定
した。表面張力は滴下法により測定した。また、フラッ
シング時間はインクを吐出していないノズルが乾燥し、
飛行曲がりを起こすまでの時間を測定した。飛行曲がり
頻度はインクを連続吐出（振動周波数１４．４ｋＨｚ）
したときの飛行曲がりが生じるまでの時間を測定した。

【００５１】尚、測定はすべて２５℃の温度条件下で行
った。

【００５２】実施例１Ａ： 色材としてリアクティブレ
ッド１３６を１％から４０％含み、分散剤としてアクリ
ル樹脂を１％から４０％含み、湿潤剤としてグリセリン
を１％から４０％含み、浸透剤としてエタノールを１％
から４０％含み、溶媒として水を５％から９５％含むイ
ンクを使用した。

【００５３】実施例２Ａ： 色材としてアシッドレッド
１５８を２％から１０％含み、分散剤としてアクリル樹
脂を１％から３０％含み、湿潤剤としてグリセリンを１
％から２０％含み、浸透剤としてエタノールを３％から
１０％含み、溶媒として水を１０％から８０％含むイン
クを使用した。

【００５４】実施例３Ａ： 色材としてリアクティブレ
ッド１８３を１％から４０％含み、分散剤としてアクリ
ル樹脂を１％から４０％含み、湿潤剤としてグリセリン
を１％から４０％含み、浸透剤としてエタノールを１％
から４０％含み、溶媒として水を５％から９５％含むイ
ンクを使用した。

【００５５】実施例４Ａ： 色材としてアシッドグリー
ンを１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹脂を
１％から４０％含み、湿潤剤としてジエチレングリコー
ルを１％から４０％含み、浸透剤としてイソプロピルア
ルコールを１％から４０％含み、溶媒としてＮ，Ｎ−ジ
メチルホルムアミドを５％から９５％含むインクを使用
した。

【００５６】実施例５Ａ： 色材としてアシッドグリー
ンを１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹脂を
１％から４０％含み、湿潤剤としてジエチレングリコー
ルを１％から４０％含み、浸透剤としてイソプロピルア
ルコールを１％から４０％含み、溶媒としてＮ，Ｎ−ジ
メチルホルムアミドを５％から９５％含むインクを使用
した。

【００５７】実施例６Ａ： 色材としてアシッドブルー
を１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹脂を１
％から４０％含み、湿潤剤としてジエチレングリコール
を１％から４０％含み、浸透剤としてイソプロピルアル
コールを１％から４０％含み、溶媒としてＮ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミドを５％から９５％含むインクを使用し
た。

【００５８】実施例７Ａ： 色材としてアシッドブルー
を１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹脂を１
％から４０％含み、湿潤剤としてジエチレングリコール
を１％から４０％含み、浸透剤としてイソプロピルアル
コールを１％から４０％含み、溶媒として１，３−ジメ
チル−２−イミダゾリジノンを５％から９５％含むイン
クを使用した。

【００５９】実施例８Ａ： 色材としてアシッドブルー
を１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹脂を１
％から４０％含み、湿潤剤としてジエチレングリコール
を１％から４０％含み、浸透剤としてイソプロピルアル
コールを１％から４０％含み、溶媒として１，３−ジメ
チル−２−イミダゾリジノンを５％から９５％含むイン
クを使用した。

【００６０】また、比較例として、以下に示す組成を有
するインクの物性値（粘度、表面張力及び接触角）、フ
ラッシング時間及び飛行曲がり頻度を測定した。

【００６１】比較例１Ａ： 色材としてダイレクトレッ
ド２１８を０．５％から０．９％含み、分散剤としてア
クリル樹脂を０．１％から０．９％含み、湿潤剤として
グリセリンを０．５％から０．９％含み、浸透剤として
エタノールを４０％から６０％含み、溶媒として水を９
６％から９９％含むインクを使用した。

【００６２】比較例２Ａ： 色材としてアシッドグリー
ンを４０％から６０％含み、分散剤としてアクリル樹脂
を４０％から５０％含み、湿潤剤としてグリセリンを４
０％から５０％含み、浸透剤としてエタノールを０．５
％から０．９％含み、溶媒として水を０．１％から４．
９％含むインクを使用した。

【００６３】これらの測定結果を表１に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】この表から、各比較例と比較して、各実施
例に示すインクのフラッシング時間及び飛行曲がり頻度
が好ましいことがわかる。インクの粘度、表面張力及び
接触角の何れもが本発明の所定の範囲内にある場合（実
施例２Ａ，３Ａ，５Ａ及び６Ａ）には、特に、好ましい
結果になっている。従って、インクの物性値として、粘
度は１cp〜２０cpの範囲が、表面張力は２０dyne〜７０
dyneの範囲が、接触角は３０deg〜１７０degの範囲が好
ましいことがわかる。

【００６６】また、染色法に適するインクの組成として
上記物性値を特定するために、色材として顔料又は染料
を１％から４０％含み、分散剤として樹脂又は界面活性
剤を１％から４０％含み、湿潤剤として多価アルコール
を１％から４０％含み、浸透剤として低級アルコールを
１％から４０％含み、溶媒として水又は水溶性有機溶剤
を５％から９５％含むことが好ましいことがわかる。

【００６７】（発明の実施の形態２）本実施の形態は、
インクジェットの印刷技法を用いた顔料分散法によるカ
ラーフィルタの製造方法に関するものである。

【００６８】以下、本発明に係わるインクの組成及びこ
のインクを用いたカラーフィルタの製造方法について説
明する。

【００６９】［インクの組成］インクジェットの印刷技
法を応用した顔料分散法に好適なカラーフィルタ用イン
クは以下の組成を含む。即ち、色材として顔料又は染料
を１％から４０％含み、分散剤として樹脂又は界面活性
剤を１％から４０％含み、湿潤剤として多価アルコール
を１％から４０％含み、浸透剤として低級アルコールを
１％から４０％含み、溶媒として水又は水溶性有機溶剤
を５％から９５％含む。

【００７０】この組成を含むことにより、インクの物性
値（粘度、表面張力及び接触角）を上述した好適な範囲
に特定することができる。

【００７１】この場合、粘度は湿潤剤、樹脂、浸透剤の
量を加減することで好適な範囲に調整することができ、
表面張力は溶媒、浸透剤の量を加減することで好適な範
囲に調整することができ、接触角は溶媒、浸透剤の量を
加減することで好適な範囲に調整することができる。

【００７２】尚、本実施の形態の製造装置の概略は上記
実施例１と同様なので説明を省略する。

【００７３】［カラーフィルタの製造方法］以下、カラ
ーフィルタの製造方法を説明する。図５、図６はカラー
フィルタの製造工程における断面図である。

【００７４】ブラックマトリックス形成工程（図５
（ａ）） カラーフィルタの基礎となる透明基板２１上に光透過性
のない樹脂をスピンコート等の方法で所望の厚さ（例え
ば、１．５μｍ）に塗布し、フォトリソグラフィ法等の
方法でマトリックス状にブラックマトリックス２２を形
成する。

【００７５】透明基板２１としては、適度の機械的強度
とともに、光透過性の高いものを用いる。例えば、透明
ガラス基板、アクリルガラス、プラスチック基板、プラ
スチックフィルム及びこれらの表面処理品等が適用でき
る。ブラックマトリックス２１を形成する樹脂として
は、ブラックレジスト等の黒色の樹脂を用いる。ブラッ
クマトリックス形成後は所定の波長のランプ（図示せ
ず）を照射し、フォトリソグラフィ法により、透明基板
上の樹脂を除去する。

【００７６】インク吐出工程（図５（ｂ）） インクジェット式記録ヘッド１３のノズルを各フィルタ
エレメント（格子状のブラックマトリックス２２で囲ま
れる領域）に対応する位置に移動する。インクジェット
式記録ヘッド１３から吐出されるインクは、実施の形態
１で説明したように、その物性的特性（粘度、表面張力
及び接触角）が好適な範囲に特定されているものであ
る。

【００７７】インクジェット式記録ヘッド１３から吐出
されるインクの量は後述する加熱工程によるインクの体
積変化を考慮した量とする。

【００７８】加熱工程（図５（ｃ）） カラーフィルタ上の全てのフィルタエレメントにインク
滴が充填されると、ヒータ（図示せず）を用いた加熱処
理が行われる。加熱は、透明基板２１を所定の温度（例
えば、１１０℃）に加熱する。インクの溶媒が蒸発する
と、図５（ｃ）に示すように、インクの体積が減少す
る。体積変化が著しい場合は、カラーフィルタとして十
分なインク膜の厚みが得られるまでインクの吐出工程と
加熱工程を繰り返す。この処理によりインクの溶媒が蒸
発し、最終的にインクの固形成分のみが残留し、膜化す
る。

【００７９】保護膜形成工程（図５（ｄ）） インク膜形成後、インク滴を完全に乾燥させるため、所
定の温度（例えば、２００℃）で所定時間（例えば、３
０分）の加熱を行う。乾燥が終了すると、インク膜が形
成されたカラーフィルタ基板に保護膜２３を形成する。
この保護膜２３はフィルタ表面の平滑化の役割をも担
う。保護膜２３の形成には、例えば、スピンコート法、
ロールコート法、ディッピング法等が適用できる。保護
膜２３の組成としては、アクリル樹脂等を使用できる。
保護膜２３をスピンコートしたら、これを乾燥させるた
め、所定の温度（例えば、２２０℃）で所定の時間（例
えば、６０分）加熱する。

【００８０】透明電極形成工程（図６（ｅ）） 次いで、スパッタ法、蒸着法等の公知の手法を用いて透
明電極２４ａを保護膜２３の全面にわたって形成する。
透明電極２４ａの組成としては、ＩＴＯ（Indium Thin
Oxide） 、酸化インジウムと酸化亜鉛の複合酸化物等、
光透過性導電性を兼ね備えた材料を用いることができ
る。

【００８１】パターニング工程（図６（ｆ）） 液晶パネルの駆動方式として金属層と絶縁層とを交互に
積層したＭＩＭ（metal insulate metal）を採用し、液
晶パネルの外部の駆動素子から直接画素を駆動する場合
は、透明電極２４ａをフィルタエレメントの開口部に対
応させた画素電極２４ｂをパターニングする。

【００８２】尚、液晶パネルの駆動にＴＦＴ（Thin Fil
m Transistor）等を用いる場合は、この工程は不要であ
る。

【００８３】［実施例］以下、各実施例について、顔料
分散法に適する組成をもつインクの物性値（粘度、表面
張力及び接触角）を測定し、インクジェット式記録ヘッ
ド（エプソン社製ＭＪ−５００Ｃ、ノズル面の構成材
料：テトラフルオロエチレン−Ｎｉ共析メッキ撥水層）
のインクのフラッシング時間及び飛行曲がり頻度を測定
した。

【００８４】尚、粘度、表面張力及び接触角の測定方法
及び温度条件等は、実施の形態１と同じである。

【００８５】実施例１Ｂ： 色材としてブリリアントカ
ーミン６Ｂを１％から４０％含み、分散剤としてアクリ
ル樹脂を１％から４０％含み、湿潤剤としてグリセリン
を１％から４０％含み、浸透剤としてエタノールを１％
から４０％含み、溶媒として水を５％から９５％含むイ
ンクを使用した。

【００８６】実施例２Ｂ： 色材としてレーキレッドC
を２％から５％含み、分散剤としてアクリル樹脂を１％
から３０％含み、湿潤剤としてグリセリンを１％から２
０％含み、浸透剤としてエタノールを３％から１０％含
み、溶媒として水を１０％から８０％含むインクを使用
した。

【００８７】実施例３Ｂ： 色材としてレーキレッドC
を１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹脂を１
％から４０％含み、湿潤剤としてグリセリンを１％から
４０％含み、浸透剤としてエタノールを１％から４０％
含み、溶媒として水を５％から９５％含むインクを使用
した。

【００８８】実施例４Ｂ： 色材としてフタロシアニン
グリーンを１％から４０％含み、分散剤としてアクリル
樹脂を１％から４０％含み、湿潤剤としてエチレングリ
コールを１％から４０％含み、浸透剤としてメタノール
を１％から４０％含み、溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルホ
ルムアミドを５％から９５％含むインクを使用した。

【００８９】実施例５Ｂ： 色材としてフタロシアニン
グリーンを１％から４０％含み、分散剤としてアクリル
樹脂を１％から４０％含み、湿潤剤としてエチレングリ
コールを１％から４０％含み、浸透剤としてメタノール
を１％から４０％含み、溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルホ
ルムアミドを５％から９５％含むインクを使用した。

【００９０】実施例６Ｂ： 色材としてフタロシアニン
ブルーを１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹
脂を１％から４０％含み、湿潤剤としてエチレングリコ
ールを１％から４０％含み、浸透剤としてメタノールを
１％から４０％含み、溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルホル
ムアミドを５％から９５％含むインクを使用した。

【００９１】実施例７Ｂ： 色材としてフタロシアニン
ブルーを１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹
脂を１％から４０％含み、湿潤剤としてエチレングリコ
ールを１％から４０％含み、浸透剤としてメタノールを
１％から４０％含み、溶媒として１，３−ジメチル−２
−イミダゾリジノンを５％から９５％含むインクを使用
した。

【００９２】実施例８Ｂ： 色材としてフタロシアニン
ブルーを１％から４０％含み、分散剤としてアクリル樹
脂を１％から４０％含み、湿潤剤としてエチレングリコ
ールを１％から４０％含み、浸透剤としてメタノールを
１％から４０％含み、溶媒として１，３−ジメチル−２
−イミダゾリジノンを５％から９５％含むインクを使用
した。

【００９３】また、比較例として、以下に示す組成を有
するインクの物性値（粘度、表面張力及び接触角）、フ
ラッシング時間及び飛行曲がり頻度を測定した。

【００９４】比較例１Ｂ： 色材としてブリリアントカ
ーミン６Ｂを０．５％から０．９％含み、分散剤として
アクリル樹脂を０．１％から０．９％含み、湿潤剤とし
てグリセリンを０．５％から０．９％含み、浸透剤とし
てエタノールを４０％から６０％含み、溶媒として水を
９６％から９９％含むインクを使用した。

【００９５】比較例２Ｂ： 色材としてフタロシアニン
グリーンを４０％から６０％含み、分散剤としてアクリ
ル樹脂を４０％から５０％含み、湿潤剤としてグリセリ
ンを４０％から５０％含み、浸透剤としてエタノールを
０．５％から０．９％含み、溶媒として水を０．１％か
ら４．９％含むインクを使用した。

【００９６】これらの測定結果を表２に示す。

【００９７】

【表２】

【００９８】この表から、各比較例と比較して、各実施
例に示すインクのフラッシング時間及び飛行曲がり頻度
が好ましいことがわかる。インクの粘度、表面張力及び
接触角の何れもが本発明の所定の範囲内にある場合（実
施例２Ｂ乃至６Ｂ）には、特に好ましい結果になってい
る。従って、インクの物性値として、粘度は１cp〜２０
cpの範囲が、表面張力は２０dyne〜７０dyneの範囲が、
接触角は３０deg〜１７０degの範囲が好ましいことがわ
かる。

【００９９】また、顔料分散法に適するインクの組成と
して上記物性値を特定するために、色材として顔料又は
染料を１％から４０％含み、分散剤として樹脂又は界面
活性剤を１％から４０％含み、湿潤剤として多価アルコ
ールを１％から４０％含み、浸透剤として低級アルコー
ルを１％から４０％含み、溶媒として水又は水溶性有機
溶剤を５％から９５％含むことが好ましいことがわか
る。

【０１００】このように、本実施の形態に係わるインク
によれば、インクの飛行直進性に優れているため、歩留
りが向上し、コストダウンを図ることができる。即ち、
全ての各フィルタエレメントに対して正確にインク滴を
吐出することができるため、着色の抜けを防止すること
ができる。このため、本実施の形態に係わるインクによ
れば、フィルタエレメントの開口部を広くする必要はな
く、微細な開口部でも正確に着色できるため、高精細な
カラーフィルタを安価に提供することができる。

【０１０１】また、本実施の形態に係わるインクによれ
ば、フラッシング時間を長くすることができるため、フ
ラッシングの回数を低減することができる。これによ
り、カラーフィルタの生産におけるスループットを向上
させることができる。

【０１０２】

【発明の効果】本発明のカラーフィルタ用インクによれ
ば、インクジェットの印刷技法に適したインクを提供す
ることができる。具体的には、インクの目詰まりを防止
するとともに、飛行直進性に優れた特性を備えるインク
を提供することができる。従って、このインクを使用す
ることにより、同じドット量のインクを長時間安定して
吐出させることができるとともに、的確に目標位置に着
弾させることができるので、制御が容易で工程数を少な
くすることができ、コストを下げることのできるカラー
フィルタの製造方法を提供することができる。また、本
発明のインクを使用することにより、インクドットの濃
度を均一化できるとともに、高精細なパターンをもつ色
調の良いカラーフィルタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルタの製造装置のブロック図であ
る。

【図２】インクジェット式記録ヘッドの動作原理の説明
図である。

【図３】染色法によるカラーフィルタの製造工程の断面
図である（実施の形態１）。

【図４】染色法によるカラーフィルタの製造工程の断面
図である（実施の形態１）。

【図５】顔料分散法によるカラーフィルタの製造工程の
断面図である（実施の形態２）。

【図６】顔料分散法によるカラーフィルタの製造工程の
断面図である（実施の形態２）。

【図７】従来の液晶パネルの断面図である。

【符号の説明】

１３…インクジェット式記録ヘッド、１５，２１…透明
基板、１７，２２…ブラックマトリックス、１８ａ…染
色基材、１８ｂ…インク受容層、１９，２３…保護膜、
２０ａ、２４ａ…透明電極、２０ｂ、２４ｂ…画素電極

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色材として顔料又は染料を１％から４０
   ％含み、分散剤として樹脂又は界面活性剤を１％から４
   ０％含み、湿潤剤として多価アルコールを１％から４０
   ％含み、浸透剤として低級アルコールを１％から４０％
   含み、溶媒として水又は水溶性有機溶剤を５％から９５
   ％含むカラーフィルタ用インク。
2. 【請求項２】 圧電体素子に対応して設けられた圧力室
   に体積変化を生じさせることにより上記圧力室から吐出
   される、カラーフィルタの各画素を着色するために用い
   られるインクにおいて、このインクは粘度が１cp乃至２
   ０cpの範囲に設定された請求項１記載のカラーフィルタ
   用インク。
3. 【請求項３】 圧電体素子に対応して設けられた圧力室
   に体積変化を生じさせることにより上記圧力室から吐出
   される、カラーフィルタの各画素を着色するために用い
   られるインクにおいて、このインクは表面張力が２０dy
   ne乃至７０dyneの範囲に設定された請求項１記載のカラ
   ーフィルタ用インク。
4. 【請求項４】 圧電体素子に対応して設けられた圧力室
   に体積変化を生じさせることにより上記圧力室から吐出
   される、カラーフィルタの各画素を着色するために用い
   られるインクにおいて、このインクと上記圧力室に接合
   するノズル面を構成する材料との接触角が３０deg乃至
   １７０degの範囲である請求項１記載のカラーフィルタ
   用インク。
5. 【請求項５】 基板を形成する工程と、この基板上に着
   色層前駆体を形成する工程と、請求項１乃至請求項４の
   うち何れか１項に記載のインクを用いて上記着色層前駆
   体を着色して着色層を形成する工程と、を備えるカラー
   フィルタの製造方法。
6. 【請求項６】 基板と、この基板上に形成され、請求項
   １乃至請求項４のうち何れか１項に記載のインクを用い
   て着色された着色層を備えるカラーフィルタ。