KR20080085712A - 컬러 필터용 잉크, 컬러 필터, 화상 표시장치, 및 전자기기 - Google Patents

컬러 필터용 잉크, 컬러 필터, 화상 표시장치, 및 전자기기 Download PDF

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히로시 다키구치
히로시 기구치
마사야 시바타니
미츠히로 이소베
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 컬러 필터를 제공하는 것, 그 컬러 필터의 제조에 적합하게 사용할 수 있는 잉크젯 방식의 컬러 필터용 잉크를 제공하는 것, 또한 상기 컬러 필터를 구비한 화상 표시장치, 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 컬러 필터용 잉크는 잉크젯 방식에 의한 컬러 필터의 제조에 사용되는 것이며, 착색제와, 그 착색제가 용해 및/또는 분산되는 액성 매체를 포함하고, 밀봉된 상기 액성 매체 중에, 에폭시계 접착제의 경화물을, 대기압 하, 40℃의 환경하에서 10일간 정치했을 때의 상기 에폭시계 접착제의 경화물의 팽윤율이 30% 이하이며, 상기 액성 매체로서, 분자쇄의 말단에, 탄소수 4 이상의 알콕시기 및/또는 아세틸기를 갖는 것을 포함한다.
컬러 필터용 잉크, 컬러 필터, 화상 표시장치

Description

컬러 필터용 잉크, 컬러 필터, 화상 표시장치, 및 전자 기기{COLOR FILTER INK, COLOR FILTER, IMAGE DISPLAY, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 컬러 필터용 잉크, 컬러 필터, 화상 표시장치, 및 전자 기기에 관한 것이다.
컬러 표시를 행하는 액정 표시장치(LCD) 등에는, 일반적으로, 컬러 필터가 사용되고 있다.
컬러 필터는, 종래, 착색제, 감광성 수지, 관능성 모노머, 중합개시제 등을 포함하는 재료(착색층 형성용 조성물)로 구성된 도포막을 기판 위에 형성하고, 그 후에 포토마스크를 거쳐서 광을 조사하는 감광 처리, 현상 처리 등을 행하는, 소위 포토리소그래피법을 이용하여 제조되어 왔다. 이러한 방법에서는, 통상, 기판의 거의 전체 면에, 각색에 대응하는 도포막을 형성하여, 그 일부만을 경화시키고, 그 이외의 대부분을 제거하는 조작을 반복함으로써, 각 색이 겹치지 않도록 컬러 필터를 제조한다. 이 때문에, 컬러 필터의 제조에서 형성되는 도포막은, 최종적으로 얻어지는 컬러 필터에는, 그 일부만이 착색층으로서 잔존할 뿐, 그 대부분이 제조공정에서 제거되게 된다. 이 때문에, 컬러 필터의 제조 비용이 상승할 뿐만 아니 라, 자원 절약의 관점에서도 바람직하지 않다.
한편, 최근, 잉크젯 헤드(액적토출 헤드)를 사용하여, 컬러 필터의 착색층을 형성하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 방법은 착색층 형성용 재료(착색층 형성용 조성물)의 액적의 토출 위치 등의 제어가 용이하고, 착색층 형성용 조성물의 낭비를 적게 할 수 있으므로, 환경에 대한 부하를 저감시킬 수 있고, 또한 제조 비용도 억제할 수 있다. 그러나, 잉크젯 헤드를 사용한 컬러 필터의 제조 방법에서는, 장기간, 액적토출을 행하면, 액적의 토출량이 불안정화하는 등의 문제를 일으키는 경우가 있었다. 이러한 문제가 생기면, 원래 동일한 착색 농도인 것이 요구되는 복수개의 착색부간의 착색 농도의 불균일이 발생해버려, 결과적으로, 컬러 필터의 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 발생해버리거나, 다수의 컬러 필터간의 특성(특히, 콘트라스트(contrast)비, 색재현역 등의 색특성)에 불균일이 생겨, 컬러 필터의 신뢰성은 낮아져 버린다. 또한, 컬러 필터의 제조에 사용하는 액적토출 장치(산업용)는 프린터에 적용되는 것(민간용)과는 전혀 다른 것이며, 예를 들면, 대량생산을 행하기 위해, 대량의 액적을 장시간에 걸쳐서 토출할 것이 요구된다. 또한, 컬러 필터의 제조에 사용하는 액적토출 장치(산업용)에서는, 프린터에 적용되는 것(민간용)에 사용하는 잉크에 비해서, 일반적으로, 점도가 높고, 비중도 큰 것이므로, 액적토출 헤드에 걸리는 부하는, 민간용의 프린터에 비해서, 매우 커지게 된다. 이러한 가혹한 조건에서 사용되기 때문에, 종래의 잉크젯 방식에 의한 컬러 필터의 제조에서는, 잉크젯 헤드의 열화가 빠르고, 비교적 높은 빈도로 잉크젯 헤드의 교환, 수리 등을 행할 필요가 있었다. 잉크젯 헤드의 교환, 수리 등을 행했을 경우, 제조되는 다수의 컬러 필터간의 특성의 불균일을 억제하기 위해서, 액적의 토출 조건의 조정(예를 들면, 전압 파형의 조정 등)을 다시 행할 필요가 있어, 컬러 필터의 생산성을 저하시키는 요인으로 되었다.
[특허문헌 1] 일본 특개 2002-372613호 공보
본 발명의 목적은, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 컬러 필터의 제조에 안정적으로 적합하게 사용할 수 있는, 잉크젯 방식의 컬러 필터용 잉크를 제공하는 것, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 컬러 필터를 제공하는 것, 또한 그 컬러 필터를 구비한 화상 표시장치, 전자 기기를 제공하는 데 있다.
이러한 목적은 하기의 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크는 잉크젯 방식에 의한 컬러 필터의 제조에 사용되는 컬러 필터용 잉크로서,
착색제와, 그 착색제가 용해 및/또는 분산되는 액성 매체를 포함하고,
밀봉된 상기 액성 매체 중에, 에폭시계 접착제의 경화물을, 대기압 하, 40℃의 환경 하에서 10일간 정치했을 때의 상기 에폭시계 접착제의 경화물의 팽윤율이 30% 이하이며,
상기 액성 매체로서, 분자쇄의 말단에, 탄소수 4 이상의 알콕시기 및/또는 아세틸기를 갖는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 컬러 필터의 제조에 안정적으로 적합하게 사용할 수 있는, 잉크젯 방식의 컬러 필터용 잉크를 제공할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크에서는, 상기 액성 매체는 분자쇄의 양쪽말단에 아세틸기를 갖는 것임이 바람직하다.
이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)의 열화나 막힘 등을 효과적으로 방지할 수 있고, 제조되는 컬러 필터를, 보다 고품질이고 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크에서는, 상기 액성 매체는 분자쇄의 양쪽 말단에 탄소수 4 이상의 알콕시기를 갖는 것임이 바람직하다.
이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)의 열화나 막힘 등을 효과적으로 방지할 수 있고, 제조되는 컬러 필터를, 보다 고품질이고 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크에서는, 상기 액성 매체는 분자 내에 제2 탄소 원자에 결합하는 에테르산소 원자를 포함하는 것임이 바람직하다.
이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)의 열화나 막힘 등을 효과적으로 방지할 수 있고, 제조되는 컬러 필터를, 보다 고품질이고 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크는, 노즐 플레이트가 상기 에폭시계 접착제로 접합된 액적토출 헤드로부터, 토출됨으로써 컬러 필터의 제조에 사용되는 것인 것이 바람직하다.
이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)의 열화나 막힘 등을 효과적으로 방지할 수 있고, 제조되는 컬러 필터를, 보다 고품질이 고 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크에서는, 상기 에폭시계 접착제는 에폭시계 수지와 지방족 폴리아민을 포함하는 것인 것이 바람직하다.
이에 의해, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 더 효과적으로 억제되어, 개체간의 특성의 균일성이 특히 뛰어난 컬러 필터를, 보다 장기간에 걸쳐 안정적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크에서는, 상기 액성 매체의 대기압 하에서의 비점은 180∼300℃인 것이 바람직하다.
이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드에서의 막힘 등을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 컬러 필터의 생산성을 특히 뛰어나게 할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크에서는, 상기 액성 매체의 25℃에서의 증기압은 0.1mmHg 이하인 것이 바람직하다.
이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드에서의 막힘 등을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 컬러 필터의 생산성을 특히 뛰어나게 할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터는 본 발명의 컬러 필터용 잉크를 사용하여 제조된 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 억제되어, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 컬러 필터를 제공할 수 있다.
본 발명의 화상 표시장치는 본 발명의 컬러 필터를 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 표시부의 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 화상 표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 화상 표시장치는 액정 패널인 것이 바람직하다.
이에 의해, 표시부의 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 화상 표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 본 발명의 화상 표시장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 표시부의 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 컬러 필터의 제조에 안정적으로 적합하게 사용할 수 있는, 잉크젯 방식의 컬러 필터용 잉크를 제공할 수 있고, 또한, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 컬러 필터, 그 컬러 필터를 구비한 화상 표시장치, 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세히 설명한다.
《컬러 필터용 잉크》
본 발명의 컬러 필터용 잉크는 컬러 필터의 제조(컬러 필터의 착색부의 형성)에 사용되는 잉크이며, 특히, 잉크젯 방식에 의한 컬러 필터의 제조에 사용되는 것이다.
컬러 필터용 잉크는 착색제, 그 착색제가 용해 및/또는 분산되는 액성 매체, 수지 재료 등을 포함하는 것이다.
<착색제>
컬러 필터는, 통상, 다른 복수색의 착색부(일반적으로, RGB에 대응하는 3색의 착색)를 가지고 있다. 착색제는, 통상, 형성할 착색부의 색조에 따라 선택된다. 컬러 필터용 잉크를 구성하는 착색제로는, 예를 들면, 각종 안료, 각종 염료를 사용할 수 있다.
안료로는, 예를 들면, C.I. 피그먼트 레드 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. 피그먼트 그린 7, 36, 15, 17, 18, 19, 26, 50; C.I. 피그먼트 블루 1, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 17:1, 18, 60, 27, 28, 29, 35, 36, 80; C.I. 피그먼트 옐로우 1, 3, 12, 13, 14, 17, 55, 73, 74, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 108, 109, 110, 129, 138, 139, 150, 151, 153, 154, 168, 184, 185, 34, 35, 35:1, 37, 37:1, 42, 43, 53, 157; C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 3, 19, 23, 50, 14, 16; C.I.피그먼트 오렌지 5, 13, 16, 36, 43, 20, 20:1, 104; C.I. 피그먼트 브라운 25, 7, 11, 33 등을 들 수 있다.
또한, 염료로는, 예를 들면, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 축합다환 방향족 카르보닐 염료, 인디고이드 염료, 카르보늄 염료, 프탈로시아닌 염료, 메틴, 폴리메틴 염료 등을 들 수 있다. 염료의 구체예로는, 예를 들면, C.I. 다이렉트 레드 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. 애시드 레드 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. 리액티브 레드 3, 13, 17, 19, 21, 22, 23, 24, 29, 35, 37, 40, 41, 43, 45, 49, 55; C.I. 다이렉트 베이식 레드 12, 13, 14, 15, 18, 22, 23, 24, 25, 27, 29, 35, 36, 38, 39, 45, 46; C.I. 다이렉트 바이올렛 7, 9, 47, 48, 51, 66, 90, 93, 94, 95, 98, 100, 101; C.I. 애시드 바이올렛 5, 9, 11, 34, 43, 47, 48, 51, 75, 90, 103, 126; C.I. 리액티브 바이올렛 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 16, 17, 22, 23, 24, 26, 27, 33, 34; C.I. 베이식 바이올렛 1, 2, 3, 7, 10, 15, 16, 20, 21, 25, 27, 28, 35, 37, 39, 40, 48; C.I. 다이렉트 옐로우 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. 애시드 옐로우 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. 리액티브 옐로우 2, 3, 13, 14, 15, 17, 18, 23, 24, 25, 26, 27, 29, 35, 37, 41, 42; C.I. 베이식 옐로우 1, 2, 4, 11, 13, 14, 15, 19, 21, 23, 24, 25, 28, 29, 32, 36, 39, 40; C.I. 애시드 그린 16; C.I. 애시드 블루 9, 45, 80, 83, 90, 185; C.I. 베이식 오렌지 21, 23 등을 들 수 있다.
또한, 착색제로는 상기와 같은 재료로 구성된 분말에, 예를 들면, 친액화 처리(후술하는 액성 매체에 대한 친화성을 향상시키는 처리) 등의 표면 처리를 실행한 것을 사용해도 좋다. 이에 의해, 예를 들면, 컬러 필터용 잉크 중에서의 착색제 입자의 분산성, 분산 안정성을 특히 뛰어나게 할 수 있다. 착색제에 대한 표면 처리로는, 예를 들면, 착색제 입자 표면을 폴리머로 개질하는 처리 등을 들 수 있다. 착색제의 입자 표면을 개질하는 폴리머로는, 예를 들면, 일본 특개평 8-259876호 공보 등에 기재된 폴리머나, 시판의 각종 안료 분산용의 폴리머 또는 올리고머 등을 들 수 있다.
또한, 착색제로는, 예를 들면, 상기로부터 선택되는 2종 이상의 성분을 조합하여 사용해도 좋다.
컬러 필터용 잉크 중에서, 착색제는 후술하는 액성 매체에 용해되어 있는 것이어도 좋고, 분산되어 있는 것이어도 좋으나, 착색제가 액성 매체 중에 분산되어 있는 것일 경우, 착색제의 평균 입경은 20∼200nm임이 바람직하고, 30∼180nm임이 보다 바람직하다. 이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 사용하여 제조되는 컬러 필터의 내광성이 충분히 뛰어난 것으로 하면서, 컬러 필터용 잉크 중에서의 착색제의 분산 안정성이나, 컬러 필터에서의 발색성 등을 특히 뛰어나게 할 수 있다.
컬러 필터용 잉크 중에서의 착색제의 함유율은 2∼20wt%인 것이 바람직하고, 3∼15wt%인 것이 보다 바람직하다. 착색제의 함유율이 상기 범위내의 값이면, 컬 러 필터용의 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)로부터의 토출성을 특히 뛰어나게 하면서, 제조되는 컬러 필터의 내구성을 뛰어나게 할 수 있다. 또한, 제조되는 컬러 필터에서, 충분한 색 농도를 확보할 수 있다.
<액성 매체>
액성 매체(액상 매질)는 상술한 바와 같은 착색제를, 용해 및/또는 분산시키는 기능을 갖는 것이다. 즉, 액성 매체는 용매 및/또는 분산매로서 기능하는 것이다. 또한, 통상, 액성 매체는, 컬러 필터를 제조하는 과정에서, 그 대부분이 제거되는 것이다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크는, 액성 매체로서, 분자쇄의 말단에, 탄소수 4 이상의 알콕시기 및/또는 아세틸기를 갖는 동시에, 이하와 같은 조건을 만족하는 것을 포함하는 것이다. 즉, 밀봉된 액성 매체 중에, 에폭시계 접착제의 경화물을, 대기압 하, 40℃의 환경 하에서 10일간 정치했을 때의 에폭시계 접착제의 경화물의 팽윤율(이하, 「에폭시계 접착제의 팽윤율」이라고도 함)이 30% 이하이다. 이러한 조건을 만족함으로써, 잉크젯 방식을 사용한 컬러 필터의 제조에서, 장기간, 액적토출을 행해도, 액적의 토출량 등의 조건을 안정화시킬 수 있어, 장기간에 걸쳐, 안정한 품질의 컬러 필터를 제조할 수 있다. 즉, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 컬러 필터를, 장기간에 걸쳐 안정적으로 제조할 수 있다. 또한, 상기와 같은 조건을 만족함으로써, 액적토출에 사용되는 액적토출 헤드가 열화해버리는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이 때 문에, 다수의 컬러 필터를 제조하는 경우라도, 액적토출 헤드의 교환, 수리 등의 메인터넌스(maintenance)의 빈도를 낮게 할 수 있으므로, 컬러 필터의 생산성을 뛰어나게 할 수 있다.
이에 대하여, 액성 매체에 대한, 에폭시계 접착제의 팽윤율이 너무 크면, 잉크젯 방식을 사용한 컬러 필터의 제조에서, 장기간, 액적토출을 행한 경우에, 액적의 토출 조건이 불안정해지고, 제조되는 컬러 필터의 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등을 충분히 억제하는 것이 곤란해진다. 또한, 다수의 컬러 필터를 제조할 경우에는, 개체간의 특성의 불균일이 커지고, 뛰어난 품질의 컬러 필터를 안정적으로 제조하는 것이 곤란해진다. 또한, 에폭시계 접착제의 경화물의 팽윤율은, 예를 들면, 지름 6mm×두께 4mm의 원반상의 시험편을 사용하여 측정할 수 있다.
또한, 에폭시계 접착제는 에폭시계 수지와 지방족 폴리아민을 포함하는 것임이 바람직하다. 이러한 에폭시계 접착제는, 후술하는 바와 같은 액적토출 헤드의 노즐 플레이트와 헤드 본체를 강고하게 고정할 목적으로 사용된 경우에, 액적토출 시에, 액적토출 헤드가 바람직하지 않은 진동을 하는 것을 효과적으로 억제할 수 있지만, 상기와 같은 에폭시계 접착제의 경화물은, 종래의 컬러 필터용 잉크에 의해, 침해되기 쉬운 것이므로, 상기와 같은 에폭시계 접착제가 적용된 액적토출 헤드에서는 장기간에 걸쳐 안정한 토출 조건을 유지하는 것이 특히 곤란하였다. 이에 대하여, 본 발명에 사용되는 액성 매체는 상기와 같은 에폭시계 접착제의 경화물도 침해하기 어렵기 때문에, 보다 장기간에 걸쳐, 액적의 토출량 등의 조건을 보다 적합하게 안정화시킬 수 있다. 그 결과, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등 이 보다 효과적으로 억제되고, 개체간의 특성의 균일성이 특히 뛰어난 컬러 필터를, 보다 장기간에 걸쳐 안정적으로 제조할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는, 밀봉된 액성 매체 중에, 에폭시계 접착제의 경화물을, 대기압 하, 40℃의 환경 하에서 10일간 정치했을 때의 에폭시계 접착제의 경화물의 팽윤율이 30% 이하이지만, 상기 환경 하에 정치했을 때의 에폭시계 접착제의 경화물의 팽윤율은 25% 이하인 것이 바람직하고, 20% 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 상술한 바와 같은 본 발명의 효과는 더 현저한 것으로 된다.
또한, 액성 매체로서, 상기와 같은 화학 구조를 갖는 것을 사용하지 않으면, 액적토출 헤드에 대한 악영향의 발생을 충분히 방지하거나, 컬러 필터용 잉크의 점도, 증기압(휘발하기 어려움)을 적합한 값으로 하는 것이 곤란해지고, 잉크젯 방식을 사용한 컬러 필터의 제조에서, 장기간, 액적토출을 행했을 경우에, 액적의 토출 조건이 불안정해지고, 제조되는 컬러 필터의 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등을 충분히 억제함이 곤란해진다. 또한, 다수의 컬러 필터를 제조할 경우에는, 개체간의 특성의 불균일이 커지고, 뛰어난 품질의 컬러 필터를 안정적으로 제조함이 곤란해진다.
상기와 같은 화학 구조를 갖는, 액성 매체로서 사용할 수 있는 화합물로는, 예를 들면, 2-(2-메톡시-1-메틸에톡시)-1-메틸에틸아세테이트), 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 비스(2-부톡시에틸)에테르, 에틸렌글리콜디n-부틸레이트, 1,3-부티렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 1,6-디 아세톡시헥산, 부톡시에탄올, 3-메톡시부틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 아세트산시클로헥실, 에틸렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 1-부톡시-2-프로판올, 3-메톡시-n-부틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 디프로필렌글리콜n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜부틸메틸에테르, 트리에틸렌글리콜부틸메틸에테르, 트리프로필렌글리콜n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜n-부틸메틸에테르, 1-부톡시-2-프로판올, 2-부톡시-1-프로판올 등을 들 수 있고, 이들로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 컬러 필터용 잉크는, 액성 매체로서, 분자쇄의 말단에, 탄소수가 4이상의 알콕시기 및/또는 아세틸기를 갖는 것을 포함하는 것이면 좋지만, 액성 매체는 분자쇄의 양쪽 말단에 아세틸기를 갖는 것이어도 좋다. 이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)의 열화나 막힘 등을 효과적으로 방지할 수 있고, 제조되는 컬러 필터를, 보다 고품질이고 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 것으로 할 수 있다. 분자쇄의 양쪽 말단에 아세틸기를 갖는 화합물(액성 매체)로는, 예를 들면, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 1,6-디아세톡시헥산, 에틸렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트 등을 들 수 있다.
또한, 액성 매체는 분자쇄의 양쪽 말단에 탄소수 4 이상의 알콕시기를 갖는 것이어도 좋다. 이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)의 열화나 막힘 등을 효과적으로 방지할 수 있고, 제조되는 컬러 필터를, 보다 고품질이고 개체간의 특성의 균일성 뛰어난 것으로 할 수 있다. 분자쇄의 양쪽 말단에 탄소수 4 이상의 알콕시기를 갖는 화합물(액성 매체)로는, 예를 들면, 비 스(2-부톡시에틸)에테르, 트리에틸렌글리콜부틸에테르 등을 들 수 있다.
또한, 액성 매체는 분자 내에, 제2 탄소 원자(2개의 탄소 원자와 결합하고 있는 탄소 원자)에 결합하는 에테르산소 원자를 포함하는 것이어도 좋다. 이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)의 열화나 막힘 등을 효과적으로 방지할 수 있고, 제조되는 컬러 필터를, 보다 고품질이고 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 것으로 할 수 있다. 분자 내에, 제2 탄소 원자에 결합하는 에테르산소 원자를 포함하는 화합물(액성 매체)로는, 예를 들면, 2-(2-메톡시-1-메틸에톡시)-1-(메틸에틸아세테이트), 3-메톡시부틸아세테이트, 디프로필렌글리콜n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜n-부틸메틸에테르, 1-부톡시-2-프로판올, 2-부톡시-1-프로판올 등을 들 수 있다.
액성 매체의 대기압(1 기압)하에서의 비점은 180∼300℃인 것이 바람직하고, 190∼290℃인 것이 보다 바람직하고, 230∼280℃인 것이 더욱 바람직하다. 액성 매체의 대기압 하에서의 비점이 상기 범위내의 값이면, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드에서의 막힘 등을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 컬러 필터의 생산성을 특히 뛰어나게 할 수 있다.
또한, 액성 매체의 25℃에서의 증기압은 0.1mmHg 이하인 것이 바람직하고, 0.05mmHg 이하인 것이 보다 바람직하다. 액성 매체의 증기압이 상기 범위내의 값이면, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드에서의 막힘 등을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 컬러 필터의 생산성을 특히 뛰어나게 할 수 있다.
컬러 필터용 잉크 중에서의 액성 매체의 함유율은 70∼98wt%인 것이 바람직 하고, 80∼95wt%인 것이 보다 바람직하다. 액성 매체의 함유율이 상기 범위내의 값이면, 컬러 필터용의 액적토출 헤드로부터의 토출성을 특히 뛰어나게 하면서, 제조되는 컬러 필터의 내구성을 뛰어나게 할 수 있다. 또한, 제조되는 컬러 필터에서, 충분한 색 농도를 확보할 수 있다.
<분산제>
컬러 필터용 잉크 중에는, 분산제가 포함되어 있어도 좋다. 이에 의해, 예를 들면, 컬러 필터용 잉크가 분산성이 낮은 안료를 포함할 경우 등이어도, 안료의 분산 안정성을 뛰어나게 할 수 있고, 컬러 필터용 잉크의 보존 안정성을 뛰어나게 할 수 있다.
분산제로는, 예를 들면, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성, 실리콘계, 불소계 등의 계면활성제를 들 수 있다. 계면활성제의 구체적인 예로는, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르류; 폴리옥시에틸렌n-옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌n-노닐페닐에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류; 폴리에틸렌글리콜디라우레이트, 폴리에틸렌글리콜디스테아레이트 등의 폴리에틸렌글리콜디에스테르류; 소르비탄 지방산 에스테르류; 지방산 변성 폴리에스테르류; 3급 아민 변성 폴리우레탄류; 폴리에틸렌이민류 등 외에, 이하 상품명으로, KP(신에쯔가가꾸고교(주)제), 폴리플로우(교에이샤가가꾸(주)제), 에프톱(토켐프로덕츠사제), 메가팍(다이니뽄잉키가가꾸고교(주)제), 플로라드(스미토모스리엠(주)제), 아사히가드, 써플론(이상, 아사히글라스(주)제), Disperbyk(비크케미·저팬(주)제), 솔스퍼스 3000, 5000, 11200, 12000, 13240, 13650, 13940, 16000, 17000, 18000, 20000, 21000, 22000, 24000SC, 24000GR(니뽄루브리졸(주)제) 등을 들 수 있다.
또한, 분산제로는, 예를 들면, 시아멜리드(cyamelide)를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 화합물을 분산제로서 사용함으로써, 컬러 필터용 잉크 중에서의 안료의 분산성을 특히 뛰어나게 할 수 있는 동시에, 컬러 필터용 잉크의 토출 안정성을 특히 뛰어나게 할 수 있다.
또한, 분산제로는, 예를 들면, 하기 식(I) 및 하기 식(II)으로 표시되는 부분 구조를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 화합물을 분산제로서 사용함으로써, 컬러 필터용 잉크 중에서의 착색제(안료)의 분산성을 특히 뛰어나게 할 수 있는 동시에, 컬러 필터용 잉크의 토출 안정성을 특히 뛰어나게 할 수 있다.
Figure 112008019029621-PAT00001
(식 중, Ra, Rb 및 Rc는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환되어 있어도 좋은 환상 또는 쇄상의 탄화수소기를 나타내거나, Ra, Rb 및 Rc 중 2개 이상이 서로 결합해서 환상 구조를 형성하고, Rd는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, X는 2가의 연결기를 나타내고, Y-은 반대음이온을 나타낸다.)
Figure 112008019029621-PAT00002
(식 중, Re는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Rf는 치환기를 가지고 있어도 좋은 환상 또는 쇄상의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 좋은 아릴기, 또는 치환기를 가지고 있어도 좋은 아랄킬기를 나타낸다.)
컬러 필터용 잉크 중에서의 분산제의 함유율은 0.5∼15wt%인 것이 바람직하고, 0.5∼8wt%인 것이 보다 바람직하다.
<수지 재료>
컬러 필터용 잉크는, 통상, 수지 재료(바인더 수지)를 포함하는 것이다. 이에 의해, 제조되는 컬러 필터에서, 착색층을 기판과의 밀착성이 뛰어난 것으로 할 수 있고, 컬러 필터의 내구성을 뛰어나게 할 수 있다.
컬러 필터용 잉크를 구성하는 수지 재료로는 각종 열가소성 수지, 각종 열경화성 수지 등, 어떠한 수지 재료를 사용해도 좋지만, 에폭시계 수지인 것이 바람직하다. 에폭시계 수지는 투명성이 높고, 경도가 높은 것인 동시에, 열수축량이 작다. 이 때문에, 착색부의 기판에 대한 밀착성을 특히 뛰어나게 할 수 있다. 또한, 컬러 필터용 잉크를 구성하는 수지 재료로는 에폭시계 수지 중에서도, 특히, 실릴아세테이트 구조(SiOCOCH3)와, 에폭시 구조를 갖는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 잉크젯 방식에 의한 액적토출을 적합하게 행할 수 있는 동시에, 착색층과 기판의 밀착성을 특히 뛰어나게 할 수 있고, 컬러 필터의 내구성을 특히 뛰어나게 할 수 있다.
컬러 필터용 잉크 중에서의 수지 재료의 함유율은 0.5∼10wt%인 것이 바람직하고, 1∼5wt%인 것이 보다 바람직하다. 수지 재료의 함유율이 상기 범위내의 값이면, 컬러 필터용의 액적토출 헤드로부터의 토출성을 특히 뛰어나게 하면서, 제조되는 컬러 필터의 내구성을 특히 뛰어나게 할 수 있다. 또한, 제조되는 컬러 필터에서, 충분한 색 농도를 확보할 수 있다. 이에 대하여, 수지 재료의 함유율이 너무 낮으면, 컬러 필터용 잉크의 토출성이 저하하거나, 형성되는 착색부의 경도가 저하하여 제조되는 컬러 필터의 내구성이 저하한다. 한편, 수지 재료의 함유율이 너무 높으면, 제조되는 컬러 필터에서, 충분한 색 농도를 확보하는 것이 곤란해진다.
<기타 성분>
컬러 필터용 잉크는, 필요에 따라, 여러 다른 성분을 함유하는 것이어도 좋다. 이러한 성분(다른 첨가제)으로는, 예를 들면, 각종 가교제; 각종 중합개시제; 구리 프탈로시아닌 유도체 등의 청색 안료 유도체나 황색 안료 유도체 등의 분산 조제; 글라스, 알루미나 등의 충전제; 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플로로알킬아크릴레이트 등의 고분자 화합물; 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프 로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 등의 밀착 촉진제; 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-디-t-부틸페놀 등의 산화방지제; 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 알콕시벤조페논 등의 자외선흡수제; 폴리아크릴산나트륨 등의 응집 방지제; 메탄올, 에탄올, i-프로판올, n-부탄올, 글리세린 등의 잉크젯 토출 성능 안정화제; 이하 상품명으로, 에프톱 EF301, EF303, EF352(이상, 신이키타카세이(주)제), 메가팍 F171, F172, F173, F178K(이상, 다이니뽄잉키가가쿠고교(주)제), 플로라드 FC430, FC431(스미토모스리엠(주)제), 아사히 가드 G710, 써플론 S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106(이상, 아사히글라스(주)제), KP341(신에쯔가가꾸고교(주)제), 폴리플로우 No.75, No.95(이상, 교에이샤유시가가꾸고교(주)제) 등의 계면활성제 등을 들 수 있다.
또한, 컬러 필터용 잉크는 열산발생제나 산 가교제를 함유하는 것이어도 좋다. 상기 열산발생제는, 가열에 의해 산을 발생하는 성분이며, 그 예로는, 술포늄염, 벤조티아졸륨염, 암모늄염, 포스포늄염 등의 오늄염 등을 들 수 있고, 특히, 술포늄염 및 벤조티아졸륨염이 바람직하다.
컬러 필터용 잉크의 25℃에서의 점도(진동식 점도계를 사용하여 측정되는 점도)는 특히 한정되지 않지만, 5∼15 mPa·s인 것이 바람직하고, 5∼10 mPa·s인 것 이 보다 바람직하다. 컬러 필터용 잉크의 점도가 상기 범위내의 값이면, 후술하는 바와 같은 잉크젯 방식에 의한 액적토출에서, 토출되는 컬러 필터용 잉크의 액적량의 불균일을 특히 작게 하면서, 액적토출 헤드에서의 막힘의 발생 등을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 컬러 필터용 잉크의 점도 측정은, 예를 들면, 진동식 점토계를 사용하여 행할 수 있고, 특히, JIS Z8809에 준거하여 행할 수 있다.
《잉크 세트》
상술한 바와 같은 컬러 필터용 잉크는 잉크젯 방식에 의한 컬러 필터의 제조에 사용되는 것이다. 컬러 필터는, 통상, 풀 컬러 표시에 대응하기 위해서, 복수색의 착색부(통상은, 광의 삼원색에 대응하는 RGB의 3색)을 가지고 있다. 또한, 이들 복수색의 착색부의 형성에는, 각각 대응하는 색의 복수 종의 컬러 필터용 잉크가 사용된다. 즉, 컬러 필터의 제조에는, 복수색의 컬러 필터용 잉크를 구비하는 잉크 세트가 사용된다. 본 발명에서는, 컬러 필터의 제조에서, 상술한 바와 같은 컬러 필터용 잉크가, 적어도 1종의 착색부의 형성에 사용되는 것이면 좋지만, 전(全)색의 착색부의 형성에 사용되는 것이 바람직하다.
《컬러 필터》
다음에, 상술한 바와 같은 컬러 필터용 잉크(잉크 세트)를 사용하여 제조되는 컬러 필터의 일례에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 컬러 필터의 적합한 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(1)는 기판(11)과, 상기한 컬러 필터용 잉크를 사용하여 형성된 착색부(12)를 구비하고 있다. 착색부(12)로는, 서로 다른 색의 제1 착색부(12A), 제2 착색부(12B), 및 제3 착색부(12C)가 설치되어 있다. 또, 인접하는 착색부(12) 사이에는, 격벽(13)이 설치되어 있다.
<기판>
기판(11)은 광 투과성을 갖는 판상의 부재로, 착색부(12), 격벽(13)을 유지하는 기능을 가지고 있다.
기판(11)은 실질적으로 투명한 재료로 구성된 것이 바람직하다. 이에 의해, 컬러 필터(1)를 투과하는 광에 의해, 보다 선명한 화상을 형성할 수 있다.
또한, 기판(11)은 내열성, 기계적 강도가 뛰어난 것이 바람직하다. 이에 의해, 예를 들면, 컬러 필터(1)의 제조시에 가해지는 열에 의한 변형 등을 확실히 방지할 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 기판(11)의 구성 재료로는, 예를 들면, 글라스, 실리콘, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 방향족 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 노르보넨계 개환 중합체나 그 수소첨가물 등을 들 수 있다.
<착색부>
착색부(12)는 상술한 바와 같은 컬러 필터용 잉크를 사용하여 형성된 것이다.
착색부(12)는 상술한 바와 같은 컬러 필터용 잉크를 사용하여 형성된 것이므 로, 각 화소간의 특성의 불균일이 작다. 이 때문에, 컬러 필터(1)는 색 얼룩, 농도 얼룩 등의 발생이 억제된, 신뢰성이 높은 것으로 되어 있다.
각 착색부(12)는 후술하는 격벽(13)에 의해 둘러싸인 영역인 셀(14)내에 설치되어 있다.
제1 착색부(12A), 제2 착색부(12B), 및 제3 착색부(12C)는 서로 다른 색의 것이다. 예를 들면, 제1 착색부(12A)를 적색 필터 영역(R), 제2 착색부(12B)를 녹색 필터 영역(G), 제3 착색부(12C)를 청색 필터 영역(B)으로 할 수 있다. 또한, 1조의 다른 색의 착색부(12A, 12B, 12C)로 1화소를 구성하고 있다. 또한, 컬러 필터(1)에서는, 그 가로방향 및 세로방향으로, 착색부(12)가 소정 수 배치되어 있다. 예를 들면, 컬러 필터(1)가 하이비젼(high vision)용의 컬러 필터일 경우에는 1366×768개의 화소가 배치되어 있고, 풀 하이비젼(Full high vision)용의 컬러 필터일 경우에는 1920×1080개의 화소가 배치되어 있고, 수퍼 하이비젼용의 컬러 필터일 경우에는 7680×4320개의 화소가 배치되어 있다. 또한, 컬러 필터(1)는, 예를 들면, 유효 영역 외에 예비 화소를 구비한 것이어도 좋다.
<격벽>
인접하는 착색부(12) 사이에는, 격벽(뱅크)(13)이 설치되어 있다. 이에 의해, 인접하는 착색부(12)끼리가 혼색하는 것을 확실히 방지할 수 있고, 그 결과, 선명한 화상을 확실히 표시할 수 있다.
격벽(13)은 투명한 재료로 구성된 것이어도 좋으나, 차광성을 갖는 재료로 구성된 것이 바람직하다. 이에 의해, 콘트라스트가 뛰어난 화상을 표시할 수 있다. 격벽(차광부)(13)의 색은, 특히 한정되지 않지만, 흑색인 것이 바람직하다. 이에 의해, 표시되는 화상의 콘트라스트를 특히 뛰어나게 할 수 있다.
격벽(13)의 높이는, 특별히 한정되지 않지만, 착색부(12)의 막두께보다도 큰 것이 바람직하다. 이에 의해, 인접하는 착색부(12) 사이에서의 혼색을 확실히 방지할 수 있다. 격벽(13)의 구체적인 두께는 0.1∼10㎛인 것이 바람직하고, 0.5∼3.5㎛인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 인접하는 착색부(12) 사이에서의 혼색을 확실히 방지할 수 있는 동시에, 컬러 필터(1)를 구비한 화상 표시장치, 전자 기기에서의 시야각 특성을 뛰어나게 할 수 있다.
격벽(13)은, 어떠한 재료로 구성된 것이어도 좋으나, 예를 들면, 주로 수지 재료로 구성된 것이 바람직하다. 이에 의해, 후술하는 바와 같은 방법으로, 격벽(13)을 용이하게 원하는 형상을 가진 것으로서 형성할 수 있다. 또한, 격벽(13)이 차광부로서의 기능을 가진 것일 경우, 그 구성 재료로서, 카본블랙 등의 광흡수성 재료를 포함하는 것이어도 좋다.
《컬러 필터의 제조 방법》
다음에, 컬러 필터(1)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.
도 2는 컬러 필터의 제조 방법을 나타내는 단면도, 도 3은 컬러 필터의 제조에 사용하는 액적토출 장치를 나타내는 사시도, 도 4는 도 3에 나타내는 액적토출 장치에서의 액적토출 수단을 스테이지측에서 관찰한 도면, 도 5는 도 3에 나타내는 액적토출 장치에서의 액적토출 헤드의 저면(底面)을 나타내는 도면, 도 6은 도 3에 나타내는 액적토출 장치에서의 액적토출 헤드를 나타내는 도면이고, (a)는 단면사시도, (b)은 단면도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 기판(11)을 준비하는 기판 준비 공정(1a)과, 기판(11) 위에 격벽(13)을 형성하는 격벽 형성 공정(1b, 1c)과, 잉크젯 방식에 의해 컬러 필터용 잉크(2)를 격벽(13)으로 둘러싸인 영역에 부여하는 잉크 부여 공정(1d)과, 컬러 필터용 잉크(2)로부터 액성 매체를 제거하여, 고형상의 착색부(12)로 하는 착색부 형성 공정(1e)을 가지고 있다.
<기판 준비 공정>
먼저, 기판(11)을 준비한다(1a). 본 공정에서 준비하는 기판(11)은 세정 처리가 행해진 것이 바람직하다. 또한, 본 공정에서 준비하는 기판(11)은 실란 커플링제 등에 의한 약품 처리, 플라즈마 처리, 이온 플레이팅, 스퍼터링, 기상 반응법, 진공증착 등의 적당한 전처리가 행해진 것이어도 좋다.
<격벽 형성 공정>
다음에, 기판(11)의 격벽 형성용의 감(感)방사선성 조성물을 기판(11)의 한쪽 면의 거의 전체에 부여하여, 도포막(3)을 형성한다(1b). 또한, 기판(11) 위에 감방사선성 조성물을 부여한 후, 필요에 따라, 프리베이킹 처리를 행해도 좋다. 프리베이킹 처리는 예를 들면, 가열 온도:50∼150℃, 가열 시간:30∼600초의 조건 으로 행할 수 있다.
그 후, 포토마스크를 거쳐서, 방사선을 조사하여, 포스트 엑스포져 베이크 처리(Post Exposure Bake:PEB)를 행하고, 또한, 알칼리 현상액을 사용한 현상 처리를 함으로써, 격벽(13)이 형성된다(1c). PEB는, 예를 들면, 가열 온도:50∼150℃, 가열 시간:30∼600초, 방사선 조사 강도:1∼500mJ/㎠의 조건으로 행할 수 있다. 또한, 현상 처리는, 예를 들면, 액성법(液盛法), 딥핑법, 진동 현상법 등에 의해 행할 수 있고, 현상 처리 시간은, 예를 들면, 10∼300초로 할 수 있다. 또한, 현상 처리 후, 필요에 따라, 포스트베이킹 처리를 행해도 좋다. 포스트베이킹 처리는, 예를 들면, 가열 온도:150∼280℃, 가열 시간:3∼120분의 조건으로 행할 수 있다.
<잉크 부여 공정>
다음에, 잉크젯 방식에 의해, 컬러 필터용 잉크(2)를, 격벽(13)으로 둘러싸인 셀(14)내에 부여한다(1d).
본 공정은 형성할 복수색의 착색부(12)에 대응하는 복수종의 컬러 필터용 잉크(2)를 사용하여 행한다. 이때, 격벽(13)이 설치되어 있기 때문에, 2종 이상의 컬러 필터용 잉크(2)가 서로 혼합되는 것이 확실히 방지된다.
컬러 필터용 잉크(2)의 토출은 도 3∼도 6에 나타내는 바와 같은 액적토출 장치를 사용하여 행한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 공정에서 사용하는 액적토출 장치(100)는 컬 러 필터용 잉크(2)를 유지하는 탱크(101)와, 튜브(110)와, 튜브(110)를 거쳐서 탱크(101)로부터 컬러 필터용 잉크(2)가 공급되는 토출주사부(102)를 구비한다. 토출주사부(102)는 복수의 액적토출 헤드(잉크젯 헤드)(114)를 캐리지(105)에 탑재하여 이루어지는 액적토출 수단(103)과, 액적토출 수단(103)의 위치를 제어하는 제1 위치제어장치(104)(이동 수단)와, 상기 공정에서 격벽(13)이 형성된 기판(11)(이하, 단지 「기판(11)」이라고도 함)을 유지하는 스테이지(106)와, 스테이지(106)의 위치를 제어하는 제2 위치제어장치(108)(이동 수단)와, 제어 수단(112)을 구비하고 있다. 탱크(101)와, 액적토출 수단(103)에서의 복수의 액적토출 헤드(114)는 튜브(110)로 연결되어 있고, 탱크(101)로부터 복수의 액적토출 헤드(114)의 각각에 컬러 필터용 잉크(2)가 압축 공기에 의해 공급된다.
제1 위치제어장치(104)는 제어 수단(112)으로부터의 신호에 따라, 액적토출 수단(103)을 X축 방향, 및 X축 방향에 직교하는 Z축 방향을 따라 이동된다. 또한, 제1 위치제어장치(104)는 Z축에 평행한 축의 둘레로 액적토출 수단(103)을 회전시키는 기능도 갖는다. 본 실시 형태에서는, Z축 방향은 연직 방향(즉, 중력가속도의 방향)에 평행한 방향이다. 제2 위치제어장치(108)는 제어 수단(112)으로부터의 신호에 따라, X축 방향 및 Z축 방향의 쌍방에 직교하는 Y축 방향을 따라 스테이지(106)를 이동시킨다. 또한, 제2 위치제어장치(108)는 Z축에 평행한 축의 둘레로 스테이지(106)를 회전시키는 기능도 갖는다.
스테이지(106)는 X축 방향과 Y축 방향의 쌍방에 평행한 평면을 갖는다. 또한, 스테이지(106)는 컬러 필터용 잉크(2)를 부여해야 할 셀(14)을 갖는 기판(11) 을 그 평면 위에 고정, 또는 유지할 수 있게 구성되어 있다.
상술한 바와 같이, 액적토출 수단(103)은 제1 위치제어장치(104)에 의해 X축 방향으로 이동된다. 한편, 스테이지(106)는 제2 위치제어장치(108)에 의해 Y축 방향으로 이동된다. 즉, 제1 위치제어장치(104) 및 제2 위치제어장치(108)에 의해, 스테이지(106)에 대한 액적토출 헤드(114)의 상대 위치가 변한다(스테이지(106)에 유지된 기판(11)과, 액적토출 수단(103)이 상대적으로 이동한다).
제어 수단(112)은 컬러 필터용 잉크(2)를 토출해야 할 상대 위치를 나타내는 토출 데이터를 외부 정보처리장치로부터 받도록 구성되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 액적토출 수단(103)은 각각 거의 같은 구조를 가진 복수의 액적토출 헤드(114)와, 이들 액적토출 헤드(114)를 유지하는 캐리지(105)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는 액적토출 수단(103)에 유지되는 액적토출 헤드(114)의 수는 8개이다. 각각의 액적토출 헤드(114)는 후술하는 복수의 노즐(118)이 설치된 저면(底面)을 가지고 있다. 각각의 액적토출 헤드(114)의 이 저면의 형상은 2개의 장변과 2개의 단변을 갖는 다각형이다. 액적토출 수단(103)에 유지된 액적토출 헤드(114)의 저면은 스테이지(106)측을 향해 있고, 또한, 액적토출 헤드(114)의 장변 방향과 단변 방향은 각각 X축 방향과 Y축 방향에 평행하다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 액적토출 헤드(114)는 X축 방향으로 늘어선 복수의 노즐(118)을 갖는다. 이들 복수의 노즐(118)은 액적토출 헤드(114)에서의 X축 방향의 노즐 피치(HXP)가 소정의 값으로 되도록 배치되어 있다. 노즐 피치(HXP)의 구체적인 값은, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 50∼90㎛로 할 수 있 다. 여기서, 「액적토출 헤드(114)에서의 X축 방향의 노즐 피치(HXP)」는 액적토출 헤드(114)에서의 노즐(118) 전부를 Y축 방향을 따라 X축 위에 사상(寫像)하여 얻어진 복수의 노즐상(像)간의 피치에 해당한다.
본 실시 형태에서는 액적토출 헤드(114)에서의 복수의 노즐(118)은 동시에 X축 방향으로 뻗은 노즐 열(116A)과, 노즐 열(116B)을 구성한다. 노즐 열(116A)과, 노즐 열(116B)은 간격을 두고 병행하게 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 노즐 열(116A) 및 노즐 열(116B) 각각에서, 90개의 노즐(118)이 일정한 간격(LNP)으로 X축 방향으로 일렬로 늘어서 있다. LNP의 구체적인 값은 특별히 한정되지 않지만, 100∼180㎛로 할 수 있다.
노즐 열(116B)의 위치는, 노즐 열(116A)의 위치에 대하여, 노즐 피치(LNP)의 반의 길이만큼 X축 방향의 양의 방향(도 5의 우측 방향)으로 어긋나 있다. 이 때문에, 액적토출 헤드(114)의 X축 방향의 노즐 피치(HXP)는 노즐 열(116A)(또는 노즐 열(116B))의 노즐 피치(LNP)의 반의 길이이다.
따라서, 액적토출 헤드(114)의 X축 방향의 노즐 선밀도(line density)는 노즐 열(116A)(또는 노즐 열(116B))의 노즐 선밀도의 2배이다. 또한, 본 명세서에서 「X축 방향의 노즐 선밀도」라 함은 복수의 노즐을 Y축 방향을 따라 X축 위에 사상하여 얻어진 복수의 노즐상의 단위길이당 수에 상당한다. 물론, 액적토출 헤드(114)가 포함하는 노즐 열의 수는 2개만으로 한정되지 않는다. 액적토출 헤드(114)는 M개의 노즐 열을 포함해도 좋다. 여기서, M은 1 이상의 자연수이다. 이 경우에는, M개의 노즐 열의 각각에서 복수의 노즐(118)은 노즐 피치(HXP)의 M배 길이의 피치로 늘어선다. 또한, M이 2 이상인 자연수의 경우에는, M개의 노즐 열 중의 하나에 대하여, 다른 (M-1)개의 노즐 열은 노즐 피치(HXP)의 i배의 길이만큼 중복 없이 X축 방향으로 어긋나 있다. 여기서, i는 1에서부터 (M-1)까지의 자연수이다.
또한, 본 실시 형태에서는 노즐 열(116A) 및 노즐 열(116B)의 각각이 90개의 노즐(118)로 이루어지기 때문에, 1개의 액적토출 헤드(114)는 180개의 노즐(118)을 갖는다. 단, 노즐 열(116A)의 양단의 각각 5개의 노즐은 「휴지(休止) 노즐」로서 설정되어 있다. 마찬가지로, 노즐 열(116B)의 양단의 각각 5개의 노즐도 「휴지 노즐」로서 설정되어 있다. 또한, 이들 20개의 「휴지 노즐」로부터는 컬러 필터용 잉크(2)가 토출되지 않는다. 이 때문에, 액적토출 헤드(114)에서의 180개의 노즐(118) 중, 160개의 노즐(118)이 컬러 필터용 잉크(2)를 토출하는 노즐로서 기능한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 액적토출 수단(103)에서는, 복수개의 상기 액적토출 헤드(114)가 X축 방향을 따라 2열로 배치되어 있다. 한쪽 열의 액적토출 헤드(114)와 다른쪽 열의 액적토출 헤드(114)는 휴지 노즐분을 고려하여, Y축 방향으로부터 보아 일부 겹치도록 배치되어 있다. 이에 의해, 액적토출 수단(103)에서는, 기판(11)의 X축 방향의 치수분의 길이에 따라, 컬러 필터용 잉크(2)를 토출하는 노즐(118)이 상기 노즐 피치(HXP)에서 X축 방향으로 연속하도록 구성되어 있다.
본 실시 형태의 액적토출 수단(103)에서는, 기판(11)의 X축 방향의 치수분의 길이 전체를 커버하도록 액적토출 헤드(114)를 배치하고 있지만, 본 발명에서의 액 적토출 수단은 기판(11)의 X축 방향의 치수분의 길이의 일부를 커버하도록 한 것이어도 좋다.
도 6(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 각각의 액적토출 헤드(114)는 잉크젯 헤드이다. 보다 구체적으로는, 각각의 액적토출 헤드(114)는 진동판(126)과, 노즐 플레이트(128)를 구비하고 있다. 진동판(126)과, 노즐 플레이트(128) 사이에는 탱크(101)로부터 구멍(131)을 통해서 공급되는 컬러 필터용 잉크(2)가 항상 충전되는 액 저장소(129)가 위치해 있다.
또한, 진동판(126)과, 노즐 플레이트(128) 사이에는, 복수의 격벽(122)이 위치해 있다. 또한, 진동판(126)과, 노즐 플레이트(128)와, 1쌍의 격벽(122)에 의해 둘러싸인 부분이 캐비티(120)이다. 캐비티(120)는 노즐(118)에 대응해서 설치되어 있기 때문에, 캐비티(120)의 수와 노즐(118)의 수는 동일하다. 캐비티(120)에는, 1쌍의 격벽(122) 사이에 위치하는 공급구(130)를 통하여, 액 저장소(129)로부터 컬러 필터용 잉크(2)가 공급된다.
진동판(126) 위에는, 각각의 캐비티(120)에 대응하여, 진동자(124)가 위치한다. 진동자(124)는 피에조 소자(124C)와, 피에조 소자(124C)를 끼운 1쌍의 전극(124A, 124B)을 포함한다. 이 1쌍의 전극(124A, 124B)의 사이에 구동 전압을 부여함으로써 대응하는 노즐(118)로부터 컬러 필터용 잉크(2)가 토출된다. 또한, 노즐(118)로부터 Z축 방향으로 컬러 필터용 잉크(2)가 토출되도록, 노즐(118)의 형상이 조정되어 있다.
그런데, 액적토출 헤드에는, 일반적으로, 부재의 결합 개소에 접착제가 사용 되고 있다. 예를 들면, 액적토출 헤드의 내구성을 크게 좌우하는 노즐 플레이트와 격벽의 접합 등에, 접착제가 사용되고 있다. 이 때문에, 반복하여 컬러 필터용 잉크의 액적을 토출함으로써, 액적토출 헤드내(캐비티내)에, 컬러 필터용 잉크가 계속 공급되고, 또한 액적토출에 따른 진동의 에너지 등이 접착제에 의한 접합부에 가해진다. 또한, 컬러 필터의 제조에 사용하는 액적토출 장치(산업용)는 프린터에 적용되는 것(민간용)과는 전혀 다른 것이며, 예를 들면, 대량생산하기 위해서, 대량의 액적을 장시간에 걸쳐 토출함이 요구된다. 또한, 컬러 필터의 제조에 사용하는 액적토출 장치(산업용)에서는, 프린터에 적용되는 것(민간용)에 사용하는 잉크와 비교하여, 일반적으로, 점도가 높고, 비중도 큰 것이기 때문에, 액적토출 헤드에 걸리는 부하는 민간용의 프린터에 비해서, 매우 크게 된다. 이러한 가혹한 조건에서 사용되기 때문에, 종래에는, 컬러 필터용 잉크에 의해, 접착제가 팽윤하거나, 접착제에 의한 접합이 불충분해지는 경우가 있고, 액적의 토출량이 불안정화하는 등의 문제를 일으키는 경우가 있었다. 또한, 예를 들면, 제조에 관련된 장치는 일정한 간격으로 흡인 공정 등을 포함하는 클리닝 작업을 행하지만, 이때 노즐 플레이트의 접착 강도가 저하해 있으면 흡인에 의한 압력 변화에 견딜 수 없어 뒤틀림이나 휨 등의 구조적인 결함이 생긴다. 이 결과, 일부의 노즐에 구조적인 차이가 생겨서 액적의 토출이 불안정하게 되어버려, 노즐간에 차이가 생긴다. 이러한 문제가 생기면, 원래 동일한 착색 농도인 것이 요구되는 복수개의 착색부간의 착색 농도의 불균일이 발생해버려, 결과적으로, 컬러 필터의 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 발생해버리거나, 다수의 컬러 필터간의 특성(특히, 콘트라스트비, 색 재현역 등의 색 특성)에 불균일이 생기고, 컬러 필터의 신뢰성은 낮아지게 되어 버린다. 이에 대하여, 본 발명에서는, 컬러 필터용 잉크로서, 상술한 바와 같은 조건을 만족하는 것을 사용하기 때문에, 장기간 액적토출을 행한 경우라도, 상기와 같은 문제의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
액적토출 헤드(114)는, 특별히 한정되지 않지만, 노즐 플레이트(128)가 내약품성이 뛰어난 에폭시계 접착제로 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 컬러 필터용 잉크를 토출하는 액적토출 헤드의 열화나 막힘 등을 효과적으로 방지할 수 있고, 제조되는 컬러 필터를, 보다 고품질이고 개체간의 특성의 균일성이 뛰어난 것으로 할 수 있다.
또한, 액적토출 헤드(114)에 사용되고 있는 에폭시계 접착제는, 에폭시계 수지와 지방족 폴리아민을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 에폭시계 접착제가 적용된 액적토출 헤드에서는, 액적토출 시에, 액적토출 헤드가 바람직하지 못한 진동을 해버리는 것을 효과적으로 억제할 수 있지만, 상기와 같은 에폭시계 접착제의 경화물은, 종래의 컬러 필터용 잉크에 의해, 침해되기 쉬운 것이었다. 이 때문에, 종래의 컬러 필터용 잉크를 사용했을 경우, 상기와 같은 에폭시계 접착제가 적용된 액적토출 헤드에서는, 장기간에 걸쳐 안정한 토출 조건을 유지하는 것이 특히 곤란하였다. 이에 대하여, 본 발명에서는, 컬러 필터용 잉크가 상기와 같은 에폭시계 접착제의 경화물도 침해하기 어려운 것이므로, 보다 장기간에 걸쳐, 액적의 토출량 등의 조건을 보다 적합하게 안정화시킬 수 있다. 그 결과, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 보다 효과적으로 억제되어, 개체간의 특성의 균일성이 특히 뛰 어난 컬러 필터를, 보다 장기간에 걸쳐 안정적으로 제조할 수 있다.
액적토출 헤드(114)에 사용되는 에폭시계 접착제로는, 예를 들면, AE-40(아지노모또 파인테크노사제), 931-1(에이블스틱사제), 록타이트 3609(헨켈저팬사제), 스코치웰드 EW2010(3M사제) 등을 들 수 있다.
제어 수단(112)(도 3 참조)은 복수의 진동자(124)의 각각에 서로 독립적으로 신호를 주도록 구성되어 있어도 좋다. 즉, 노즐(118)로부터 토출되는 컬러 필터용 잉크(2)의 체적이 제어 수단(112)으로부터의 신호에 따라 노즐(118)마다 제어되어도 좋다. 또한, 제어 수단(112)은 도포 주사(走査) 사이에 토출 동작을 행하는 노즐(118)과, 토출 동작을 행하지 않는 노즐(118)을 설정할 수도 있다.
본 명세서에서는, 1개의 노즐(118)과, 노즐(118)에 대응하는 캐비티(120)와, 캐비티(120)에 대응하는 진동자(124)를 포함한 부분을 「토출부(127)」라고 표기하는 경우도 있다. 이 표기에 의하면, 1개의 액적토출 헤드(114)는 노즐(118)의 수와 같은 수의 토출부(127)를 갖는다.
상기한 바와 같은 액적토출 장치(100)를 사용하여, 컬러 필터(1)가 갖는 복수색의 착색부(12)에 대응하는 컬러 필터용 잉크(2)를, 셀(14)내에 부여한다. 상기와 같은 장치를 사용함으로써, 셀(14)내에, 효율좋게 또한 선택적으로 컬러 필터용 잉크(2)를 부여할 수 있다. 또한, 도시한 구성에서는, 액적토출 장치(100)는 컬러 필터용 잉크(2)를 유지하는 탱크(101), 튜브(110) 등을 1색분만 가지고 있으나, 이들 부재를, 컬러 필터(1)가 갖는 복수색의 착색부(12)에 대응하는 복수색분 갖는 것이어도 좋다. 또한, 컬러 필터(1)의 제조에서는, 복수색의 컬러 필터용 잉 크(2)에 대응하는 복수의 액적토출 장치(100)를 사용해도 좋다.
또, 본 발명에서는, 액적토출 헤드(114)는, 구동 소자로서, 피에조 소자 대신에 정전 액튜에이터(actuator)를 사용하는 것이어도 좋다. 또한, 액적토출 헤드(114)는 구동 소자로서 전기열 변환 소자를 사용하고, 이 전기열 변환 소자에 의한 재료의 열팽창을 이용하여 컬러 필터용 잉크를 토출하는 구성이어도 좋다.
<착색부 형성 공정>
다음에, 셀(14)내의 컬러 필터용 잉크(2)로부터 액성 매체를 제거하고, 고형상의 착색부(12)로 한다(1e). 이에 의해, 컬러 필터(1)가 얻어진다. 또한, 본 공정에서는, 필요에 따라, 수지 재료를 가교 성분 등과 반응시켜도 좋다. 액성 매체의 제거는, 예를 들면, 가열에 의해 행할 수 있다. 또한, 이때, 컬러 필터용 잉크(2)가 부여된 기판(11)을, 감압 환경 하에 두어도 좋다. 이에 의해, 기판(11) 등에 대한 악영향의 발생을 방지하면서, 액성 매체의 제거를 보다 효율좋게 진행시킬 수 있다. 또한, 본 공정에서는 방사선의 조사를 행해도 좋다. 이에 의해, 수지 재료의 가교 성분 등과의 반응을 효율좋게 진행시킬 수 있다.
《화상 표시장치》
다음에, 컬러 필터(1)를 갖는 화상 표시장치(전기 광학 장치)인 액정 표시장치의 적합한 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 7은 액정 표시장치의 적합한 실시 형태를 나타내는 단면도이다. 동 도면 에 나타내는 바와 같이, 액정 표시장치(60)는 컬러 필터(1)와, 컬러 필터(1)의 착색부(12)에 대향하도록 설치된 기판(대향 기판)(62)과, 컬러 필터(1)와 기판(62) 사이의 공극에 봉입된 액정으로 이루어지는 액정층(61)과, 컬러 필터(1)의 기판(11)의 도 7 중 하측에 설치된 편광판(63)과, 기판(62)의 도 7 중 상측에 설치된 편광판(64)을 가지고 있다. 기판(62)는 가시광에 대하여 광 투과성을 갖는 기판이며, 예를 들면, 글라스 기판이다.
또한, 액정 표시장치(60)는, 매트릭스 형상으로 배치되고, 가시광에 대하여 광 투과성을 갖는 복수의 화소 전극과, 각 화소 전극에 대응하는 복수의 스위칭 소자(예를 들면, TFT:박막트랜지스터)와, 가시광에 대하여 광 투과성을 갖는 공통 전극을 가지고 있다(모두 도시 생략).
또한, 이 액정 표시장치(60)는 도시하지 않은 백라이트로부터 발생한 광이 컬러 필터(1)측(도 7 중 하측)으로부터 입사하도록 되어 있다. 또한, 컬러 필터(1)의 각 착색부(12)(12A, 12B, 12C)에 입사한 광은 각 착색부(12)(12A, 12B, 12C)에 대응하는 색의 광으로서, 반대면측으로부터 출사한다.
상술한 바와 같이, 착색부(12)는 본 발명의 컬러 필터용 잉크(2)를 사용하여 형성된 것이기 때문에, 각 화소간에서의 특성의 불균일이 억제된 것이다. 그 결과, 액정 표시장치(60)에서, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩 등이 억제된 화상을 안정적으로 표시할 수 있다.
《전자 기기》
상술한 바와 같은 컬러 필터(1)를 갖는 액정 표시장치 등의 화상 표시장치(전기 광학 장치)(1000)는 각종 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에서, 퍼스널컴퓨터(1100)는 키보드(1102)를 구비한 본체부(1104)와, 표시 유닛(1106)으로 구성되고, 표시 유닛(1106)은 본체부(1104)에 대하여 힌지 구조부를 거쳐서 회전할 수 있게 지지되어 있다.
이 퍼스널컴퓨터(1100)에서는, 표시 유닛(1106)이 화상 표시장치(1000)를 구비하고 있다.
도 9는 본 발명의 전자 기기를 적용한 휴대전화기(PHS도 포함함)의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에서, 휴대전화기(1200)는 복수의 조작 버튼(1202), 수화구(1204) 및 송화구(1206)와 함께, 화상 표시장치(1000)를 표시부에 구비하고 있다.
도 10은 본 발명의 전자 기기를 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도이다. 또한, 이 도면에는, 외부기기와의 접속에 대해서도 간이적으로 나타내고 있다.
여기서, 일반적인 카메라는 피사체의 광상(光像)에 의해 은염사진필름을 감광함에 대해, 디지털 스틸 카메라(1300)는 피사체의 광상을 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상 소자에 의해 광전변환하여 촬상 신호(화상 신호)를 생성한다.
디지털 스틸 카메라(1300)에서의 케이스(보디)(1302)의 배면에는, 화상 표시 장치(1000)가 표시부에 설치되어, CCD에 의한 촬상 신호에 의거하여 표시를 행하는 구성으로 되고 있어, 피사체를 전자 화상으로서 표시하는 파인더로서 기능한다.
케이스의 내부에는 회로기판(1308)이 설치되어 있다. 이 회로기판(1308)은 촬상 신호를 저장(기억)할 수 있는 메모리가 설치되어 있다.
또한, 케이스(1302)의 정면측(도시한 구성에서는 이면측)에는, 광학렌즈(촬상광학계)나 CCD 등을 포함하는 수광 유닛(1304)이 설치되어 있다.
촬영자가 표시부에 표시된 피사체상을 확인하고, 셔터 버튼(1306)을 누르면, 그 시점에서의 CCD의 촬상 신호가 회로기판(1308)의 메모리에 전송·저장된다.
또한, 이 디지털 스틸 카메라(1300)에서는, 케이스(1302)의 측면에, 비디오신호출력 단자(1312)와, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)가 설치되어 있다. 또한, 도시하는 바와 같이, 비디오 신호출력 단자(1312)에는 텔레비젼 모니터(1430)가, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)에는 퍼스털컴퓨터(1440)가, 각각 필요에 따라 접속된다. 또한, 소정의 조작에 의해, 회로기판(1308)의 메모리에 저장된 촬상 신호가 텔레비젼 모니터(1430)나, 퍼스널컴퓨터(1440)로 출력되는 구성으로 되어 있다.
또한, 본 발명의 전자 기기는, 상기한 퍼스널컴퓨터(모바일형 퍼스널컴퓨터), 휴대전화기, 디지털 스틸 카메라 이외에도, 예를 들면, 텔레비젼(예를 들면, 액정 텔레비젼)이나, 비디오카메라, 뷰 파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 랩탑형 퍼스널컴퓨터, 카 내비게이션 장치, 소형 무선 호출기, 전자수첩(통신기능도 포함함), 전자사전, 전자계산기, 전자게임 기기, 워드프로세서, 워크스테 이션, 화상전화, 방범용 텔레비젼 모니터, 전자쌍안경, POS 단말, 터치패널을 구비한 기기(예를 들면, 금융기관의 현금자동지급기, 자동매표기), 의료기기(예를 들면, 전자체온계, 혈압계, 혈당계, 심전 표시장치, 초음파 진단장치, 내시경용 표시장치), 어군탐지기, 각종측정기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 비행 시뮬레이터, 기타 각종 모니터류, 프로젝터 등의 투사형 표시장치 등에 적용할 수 있다. 그 중에서도, 텔레비젼은 최근의 표시부의 대형화의 경향이 현저하지만, 이러한 대형의 표시부(예를 들면, 대각선 길이 80cm 이상의 표시부)를 갖는 전자 기기에는, 종래의 컬러 필터용 잉크를 사용하여 제조되는 컬러 필터를 적용했을 경우, 색 얼룩, 농도 얼룩 등의 문제가 특히 생기기 쉬웠지만, 본 발명을 적용하면, 이러한 문제의 발생을 확실히 방지할 수 있다. 즉, 상기와 같은 대형 표시부를 갖는 전자 기기에 적용했을 경우에, 본 발명의 효과는 보다 현저히 발휘된다.
이상, 본 발명에 대해서, 적합한 실시 형태에 의거하여 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 각색의 착색부에 대응하는 컬러 필터용 잉크를, 셀내에 부여한 후에, 일괄하여, 셀내의 각색의 컬러 필터용 잉크로부터 액성매체를 제거하는 것, 즉, 착색부 형성 공정을 1회만 행하는 것으로서 설명했지만, 잉크 부여 공정 및 착색부 형성 공정은, 각색에 대응하여, 반복하여 행해도 좋다.
또한, 본 발명의 컬러 필터에서는, 착색부의 기판에 대향하는 면과는 반대면 측에, 착색부를 피복하는 보호막이 설치되어 있어도 좋다. 이에 의해, 착색부의 손상이나 열화 등을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 컬러 필터, 화상 표시장치, 전자 기기를 구성하는 각 부는, 동일한 기능을 발휘하는 임의인 것으로 치환, 또는, 그 밖의 구성을 추가할 수도 있다.
[실시예]
[1] 컬러 필터용 잉크의 제조
(실시예 1)
우선, 수지 재료로서의 수지a를 이하와 같이 하여 합성하였다.
4구 플라스크에, n-헥산:320중량부, 메타크릴산:86중량부, 트리에틸아민:111중량부를 투입한 후, 이 4구 플라스크에, 온도계, 환류 냉각기, 교반기 및 질소가스 도입구를 장착하였다. 이 4구 플라스크를, 얼음물로 냉각하면서, 트리메틸클로로실란:120중량부를 적하하였다. 이때, 반응계내의 온도가 25℃이하로 되도록 하였다. 그 후, 25℃에서 1시간 반응을 계속하였다. 다음에, 트리에틸아민의 염산염을 여별(濾別)하고, 얻어진 액으로부터 감압 상태에서 n-헥산을 제거한 후, 감압증류해서 정제하여, 실릴아세테이트 구조를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체를 얻었다.
다음에, 온도계, 환류 냉각기, 교반기 및 질소 가스 도입구가 장착되고, 용매로서의 비스(2-부톡시에틸)에테르:100중량부를 주입한 4구 플라스크를 준비하였다. 이 4구 플라스크내의 비스(2-부톡시에틸)에테르를 교반하면서 60℃까지 온도 상승시킨 후, 상기 에틸렌성 불포화 단량체:27중량부와, 메타크릴산글리시딜:30중량부와, 스티렌:36중량부와, 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴):8중량부의 혼합물을 1시간에 걸쳐서 적하하였다. 적하 후 60℃에서 2시간 유지한 후, 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴):0.08중량부를 첨가하고, 60℃에서 6시간 더 반응시킨 후, 미반응의 모노머를 감압 처리에 의해 제거함으로써, 실릴아세테이트 구조와 에폭시 구조를 갖는 에폭시계 수지로서의 수지a의 용액을 얻었다.
한편, 비스(2-부톡시에틸)에테르(액성 매체)를 준비하고, 이것에, 분산제로서의 Disperbyk-161(빅케미·저팬사제, 시아멜리드를 갖는 화합물)과, 착색제로서의 C.I. 피그먼트 레드 254와, 착색제로서의 C.I. 피그먼트 옐로우 150을 첨가하였다. 그 후, 비드 밀(지르코니아 비드: 0.65mm 사용)에 도입하고, 안료의 분쇄를 행하여, 안료분산액을 얻었다.
그 후, 상기 수지a의 용액과, 안료분산액을 혼합함으로써, 적색의 컬러 필터용 잉크(R 잉크)를 제조하였다. R 잉크 중에서의 C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 옐로우 150의 평균 입경은 모두 140nm였다.
또한, 착색제의 종류, 각 성분의 사용량을 변경한 것 외에는, 상기 적색의 컬러 필터용 잉크와 동일하게 하여, 녹색의 컬러 필터용 잉크(G 잉크), 청색의 컬러 필터용 잉크(B 잉크)를 제조하였다. 이에 의해, R, G, B의 3색의 잉크로 이루어지는 잉크 세트가 얻어졌다. G 잉크 중에서의 C.I. 피그먼트 그린 36, C.I. 피그먼트 옐로우 150의 평균 입경, B 잉크 중에서의 C.I. 피그먼트 블루 15:6의 평균 입경은 모두 150nm이었다.
(실시예 2∼13)
액성 매체의 종류를 표에 나타내는 바와 같이 하는 동시에, 각 성분의 사용량을 표에 나타내는 바와 같이 한 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터용 잉크(잉크 세트)을 제조하였다. 또한, 액성 매체의 조성을 변경하는 경우에는, 그것에 맞추어, 조성이 변경된 용매를 사용하여 수지a를 합성하고, 이렇게 하여 합성된 수지a의 용액을 컬러 필터용 잉크의 제조에 사용하였다.
(비교예 1∼8)
액성 매체의 종류, 사용량을 표에 나타내는 바와 같이 한 것 외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 컬러 필터용 잉크(잉크 세트)를 제조하였다. 또한, 액성 매체의 조성을 변경하는 경우에는, 그것에 맞추어, 조성이 변경된 용매를 사용하여 수지a를 합성하고, 이렇게 하여 합성된 수지a의 용액을 컬러 필터용 잉크의 제조에 사용하였다.
상기 각 실시예 및 각 비교예에 대해서, 컬러 필터용 잉크의 조성·점도를 액성 매체의 특성과 함께, 표 1, 표 2, 표 3에 정리하여 나타내었다. 또, 표 중, C.I. 피그먼트 레드 254을 「PR254」, C.I. 피그먼트 그린 36을 「PG36」, C.I. 피그먼트 블루 15:6을 「PB15:6」, C.I. 피그먼트 옐로우 150을 「PY150」, 상기 수지a를 「a」, Disperbyk-161(분산제)을 「b」, 비스(2-부톡시에틸)에테르를 「A」, 2-(2-메톡시-1-메틸에톡시)-1-메틸에틸아세테이트를 「B」, 3-에톡시프로피온산에틸을 「C」, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트를 「D」, 1,3-부틸렌글리콜 디아세테이트를 「E」, 에틸렌글리콜디아세테이트를 「F」, 4-메틸-1,3-디옥솔란-2-온을 「G」, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트를 「H」, 글루타르산디메틸을 「I」, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르를 「J」, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르를 「K」로 나타내었다. 또한, 표 중, 「점도」란에는, 진동식 점토계를 사용하여, JIS Z8809에 준거하여 측정한 컬러 필터용 잉크의 25℃에서의 점도를 나타내고, 「비점」란에는, 액성 매체의 상압(1 기압)에서의 비점을 나타내고, 「증기압」의 란에는, 액성 매체의 25℃에서의 증기압을 나타내고, 「에폭시계 접착제의 경화물의 팽창률」란에는, 밀봉된 액성 매체 중에, 에폭시계 접착제(아지노모또 파인테크노사제, AE-40, 에폭시계 수지와 지방족 폴리아민을 포함하는 것)의 경화물(지름 6mm×두께 4mm의 원반상의 시험편)을, 대기압 하, 40℃의 환경 하에서 10일간 정치했을 때의 상기 에폭시계 접착제의 경화물의 팽윤율을 나타내었다.
[표 1]
Figure 112008019029621-PAT00003
[표 2]
Figure 112008019029621-PAT00004
[표 3]
Figure 112008019029621-PAT00005
[2] 컬러 필터의 제조
상기 각 실시예 및 각 비교예에서 제조한 컬러 필터용 잉크(잉크 세트)를 사 용하여, 이하와 같이 하여, 컬러 필터를 제조하였다.
우선, 양면에 나트륨 이온의 용출을 방지하는 실리카(SiO2)막이 형성된 소다 글라스제의 기판(G5 사이즈:1100×1300mm)을 준비하여, 세정 처리를 행하였다.
다음에, 카본블랙을 포함하는 격벽형성용의 감방사선성 조성물을, 세정된 기판의 한쪽면 전체에 부여하여, 도포막을 형성하였다.
다음에, 가열 온도:110℃, 가열 시간:120초로 하는 조건으로 프리베이킹 처리를 행하였다.
그 후, 포토마스크를 거쳐서, 방사선을 조사하여, 포스트 엑스포져 베이킹 처리(PEB)를 행하고, 이어서, 알칼리 현상액을 사용한 현상 처리를 행하고, 또한, 포스트베이킹 처리를 함으로써, 격벽을 형성하였다. PEB는 가열온도:110℃, 가열시간:120초, 방사선 조사강도:150mJ/㎠의 조건으로 행하였다. 또한, 현상 처리는, 예를 들면, 진동 현상법에 의해 행하였다. 현상 처리 시간은 60초로 하였다. 또한, 포스트베이킹 처리는, 가열온도:150℃, 가열 시간:5분의 조건으로 행하였다. 형성된 격벽의 두께는 2.1㎛였다.
다음에, 도 3∼도 6에 나타내는 바와 같은 액적토출 장치를 사용하여, 격벽으로 둘러싸인 영역으로서의 셀내에, 컬러 필터용 잉크를 토출하였다. 이때, 3색의 컬러 필터용 잉크를 사용하여, 각색의 컬러 필터용 잉크가 혼색하지 않도록 하였다. 또한, 액적토출 헤드로는, 노즐 플레이트가 에폭시계 접착제(아지노모또 파인테크노사제, AE-40)로 접합된 것을 사용하였다.
그 후, 핫 플레이트상에서 100℃에서 10분간의 가열 처리를 행하고, 200℃의 오븐내에서 1시간 더 가열 처리함으로써, 3색의 착색부가 형성되었다. 이에 의해, 도 1에 나타내는 바와 같은 컬러 필터가 얻어졌다.
상기와 같은 방법을 사용하여, 각 실시예 및 각 비교예의 컬러 필터용 잉크(잉크 세트)를 사용하여, 각각, 1000매의 컬러 필터를 제조하였다.
[3] 평가
상기한 바와 같이 하여 얻어진 각 컬러 필터를 사용하여, 이하와 같은 평가를 행하였다.
[3.1] 색 얼룩, 농도 얼룩, 광 누설
상기 각 실시예 및 각 비교예의 컬러 필터용 잉크(잉크 세트)를 사용하여 제조된 컬러 필터 중, 각각, 1000매째에 제조된 컬러 필터를 사용하여, 동일한 조건으로 도 7에 나타내는 바와 같은 액정 표시장치를 제조하였다.
이들 액정 표시장치를 사용하여, 암실에서, 적색의 단색 표시, 녹색의 단색 표시, 청색의 단색 표시, 백색의 단색 표시를 행한 상태로 육안에 의한 관찰을 행하고, 각 부위에서의 색 얼룩, 농도 얼룩의 발생 상황을, 이하의 5단계의 기준에 따라, 평가하였다.
A: 색 얼룩, 농도 얼룩, 광 누설이 전혀 인정되지 않음.
B: 색 얼룩, 농도 얼룩, 광 누설이 거의 인정되지 않음.
C: 색 얼룩, 농도 얼룩, 광 누설이 조금 인정됨.
D: 색 얼룩, 농도 얼룩, 광 누설이 분명하게 인정됨.
E: 색 얼룩, 농도 얼룩, 광 누설이 현저하게 인정됨.
[3.2] 개체간의 특성차
상기 각 실시예 및 각 비교예의 컬러 필터용 잉크(잉크 세트)를 사용하여 제조된 컬러 필터 중, 각각, 990∼999매째에 제조된 컬러 필터를 준비하고, 암실에서, 적색의 단색 표시, 녹색의 단색 표시, 청색의 단색 표시, 백색의 단색 표시를 행하고, 분광광도계(오츠카덴샤사제, MCPD3000)를 사용하여 색을 측정하였다. 그 결과로부터, 각 실시예 및 각 비교예에 대해서, 각각, 990∼999매째에 제조된 컬러 필터로 최대로 되는 색차(Lab 표시계에서의 색차ΔE)를 구하여, 이하의 5 단계의 기준에 따라, 평가하였다.
A: 색차(ΔE)가 2미만.
B: 색차(ΔE)가 2이상 3미만.
C: 색차(ΔE)가 3이상 4미만.
D: 색차(ΔE)가 4이상 5미만.
E: 색차(ΔE)가 5이상.
또, 상기의 평가에서는, 각 컬러 필터에 대해서, 같은 조건으로 관찰, 측정하였다. 이들 결과를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure 112008019029621-PAT00006
표 4로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에서는, 혼색, 색 얼룩, 농도 얼룩, 광 누설의 발생이 억제되어 있고, 개체간의 특성의 불균일도 작았다. 이에 대하 여, 각 비교예에서는 만족한 결과가 얻어지지 않았다.
또한, 시판의 액정 텔레비전을 분해하여, 액정 표시장치 부분을, 상기한 바와 같이 하여 제조한 것으로 교환하여, 상기와 같은 평가를 행한 바, 상기와 동일한 결과가 얻어졌다.
도 1은 본 발명의 컬러 필터의 적합한 실시 형태를 나타내는 단면도.
도 2는 컬러 필터의 제조 방법을 나타내는 단면도.
도 3은 컬러 필터의 제조에 사용하는 액적토출 장치를 나타내는 사시도.
도 4는 도 3에 나타내는 액적토출 장치에서의 액적토출 수단을 스테이지측에서 관찰한 도면.
도 5는 도 3에 나타내는 액적토출 장치에서의 액적토출 헤드의 저면을 나타내는 도면.
도 6은 도 3에 나타내는 액적토출 장치에서의 액적토출 헤드를 나타내는 도면, (a)은 단면사시도, (b)은 단면도.
도 7은 액정 표시장치의 실시 형태를 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명의 전자 기기를 적용한 휴대전화기(PHS도 포함함)의 구성을 나타내는 사시도.
도 10은 본 발명의 전자 기기를 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도.
[부호의 설명]
1…컬러필터, 11…기판, 12…착색부, 12A…제1 착색부, 12B…제2 착색부, 12C…제3 착색부, 13…격벽, 14…셀, 2…컬러 필터용 잉크, 3…도포막, 60…액정 표시장치, 61…액정층, 62…기판(대향기판), 63,64…편광판, 100…액적토출 장치, 101…탱크, 102…토출주사부 103…액적토출 수단, 104…제1 위치제어장치, 105…캐리지, 106…스테이지, 108… 제2 위치제어장치, 110…튜브, 112…제어 수단, 114…액적토출 헤드(잉크젯 헤드), 116A,116B…노즐 열, 118…노즐, 120…캐비티, 122…격벽, 124…진동자, 124A,124B…전극, 124C…피에조 소자, 126…진동판, 127…토출부, 128…노즐 플레이트, 129…액 저장소, 130…공급구, 131……구멍, 1000…화상 표시장치, 1100…퍼스널컴퓨터, 1102…키보드, 1104…본체부, 1106…표시 유닛, 1200…휴대전화기, 1202…조작 버튼, 1204…수화구, 1206…송화구, 1300…디지털 스틸 카메라, 1302…케이스(보디), 1304…수광 유닛, 1306…셔터 버튼, 1308…회로기판, 1312…비디오 신호출력 단자, 1314…데이터 통신용의 입출력 단자, 1430…텔레비젼 모니터, 1440…퍼스널컴퓨터

Claims (12)

  1. 잉크젯 방식에 의한 컬러 필터의 제조에 사용되는 컬러 필터용 잉크로서,
    착색제와, 그 착색제가 용해 및/또는 분산되는 액성 매체를 포함하고,
    밀봉된 상기 액성 매체 중에, 에폭시계 접착제의 경화물을, 대기압 하, 40℃의 환경 하에서 10일간 정치했을 때의 상기 에폭시계 접착제의 경화물의 팽윤율이 30% 이하이며,
    상기 액성 매체로서, 분자쇄의 말단에, 탄소수 4 이상의 알콕시기 및/또는 아세틸기를 갖는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 잉크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액성 매체는 분자쇄의 양쪽 말단에 아세틸기를 갖는 것인 컬러 필터용 잉크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액성 매체는 분자쇄의 양쪽 말단에 탄소수 4 이상의 알콕시기를 갖는 것인 컬러 필터용 잉크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액성 매체는 분자 내에, 제2 탄소 원자에 결합하는 에테르산소 원자를 포함하는 것인 컬러 필터용 잉크.
  5. 제1항에 있어서,
    컬러 필터용 잉크는, 노즐 플레이트가 상기 에폭시계 접착제로 접합된 액적토출헤드로부터, 토출됨에 의해 컬러 필터의 제조에 사용되는 것인 컬러 필터용 잉크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시계 접착제는 에폭시계 수지와 지방족 폴리아민을 포함하는 것인 컬러 필터용 잉크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액성 매체의 대기압 하에서의 비점은 180∼300℃인 컬러 필터용 잉크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액성 매체의 25℃에서의 증기압은 0.1mmHg 이하인 컬러 필터용 잉크.
  9. 제1항 기재의 컬러 필터용 잉크를 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
  10. 제9항 기재의 컬러 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    화상 표시장치는 액정 패널인 화상 표시장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 기재된 화상 표시장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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