WO2014030345A1 - インクジェット用インク及びカラーフィルタとその製造方法及びカラー反射型ディスプレイとその製造方法 - Google Patents

インクジェット用インク及びカラーフィルタとその製造方法及びカラー反射型ディスプレイとその製造方法 Download PDF

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康裕 小橋
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    • G02F1/1675—Constructional details
    • G02F1/1677—Structural association of cells with optical devices, e.g. reflectors or illuminating devices

Definitions

  • the present invention relates to an inkjet ink and a color filter, a manufacturing method thereof, a reflective display, and a manufacturing method thereof.
  • black-and-white display is sufficient if only the text information of the electronic book is displayed, but displays book illustrations, advertisements, signs, displays that enhance the eye-catching effect, images, catalogs, etc.
  • color display is an indispensable technology, and needs are increasing with the colorization of display content. Therefore, the following methods have been proposed for colorizing the reflective display.
  • Color pattern can be displayed by combining a reflective display and a color filter so that only the color area you want to display is displayed in white and the color area you want to hide is displayed in black according to the pattern displayed on the monochrome display. (Patent Document 1).
  • Patent Document 2 As a color filter layer for a reflective display, a method of arranging a color filter in accordance with an electrode pattern displayed on a monochrome display has been proposed (Patent Document 2).
  • the ink receiving layer generally reduces the cost of producing the color filter, and therefore it is common to provide the ink receiving layer. Colored pixels are printed on the ink receiving layer using a printing technique such as an inkjet method or a printing method.
  • a method has been proposed in which alignment is not required by performing color printing directly on a reflective display by the inkjet method and eliminating the step of attaching the color filter and the reflective display. Further, the ink jet method is non-contact printing, has less foreign matter, and is plateless printing, and therefore has an advantage that the cost can be reduced as compared with printing using a plate.
  • the ink density and film thickness must be increased, the ink transmittance is lowered, and the reflectance is reduced.
  • the ink density and film thickness can be reduced, and the ink transmittance can be increased.
  • the ink receiving layer must firmly receive ink droplets in order to bring the pixel shape closer to a square. That is, if ink droplets are printed on a substrate that is not acceptable, the ink tends to be circular due to surface tension, and the pixel shape cannot be made square. However, in the case of an ink receiving layer that absorbs all ink droplets, the ink density is doubled at the location where the droplets overlap, and the location where the three locations overlap is tripled. At this time, it is impossible to make the ink density uniform within a pixel by one pixel, and it becomes impossible to adjust the color. In addition, when the distance between the droplets is increased, pixels called white spots are missing, and appear as unevenness when forming the color filter. In other words, in one pixel, it was a problem to achieve both the two factors of suppressing color unevenness by mixing without absorbing ink to some extent and accepting ink to make the pixel shape close to a square. .
  • An object of the present invention is to provide an ink having a uniform color within an ink-colored pixel and having a high absorption rate in a receiving layer in forming a colored pixel in an ink jet system, and providing both white reflectance and color reproducibility. It is possible to produce a mold display.
  • a first invention is a piezo-driven ink jet ink for printing on a resin-based ink receiving layer formed on one side of a reflective display, wherein a solvent that makes the ink receiving layer less soluble is added to the ink. 30% by weight to 75% by weight, and 3% by weight to 30% by weight of an alcohol-based solvent that can easily dissolve the ink receiving layer.
  • 0.5 to 10% by weight of at least one coloring pigment or coloring dye and a solvent in which the ink-receiving layer is more difficult to dissolve 0.5 to 10% by weight of at least one coloring pigment or coloring dye and a solvent in which the ink-receiving layer is more difficult to dissolve.
  • the third invention includes 0.01% to 3.00% by weight of a fluorosurfactant in the ink jet ink of the first or second invention.
  • the fourth invention is a color filter constituted by using the ink-jet ink of any one of the first to third inventions.
  • the fifth invention is a color reflection type display provided with the color filter of the fourth invention.
  • a color filter is formed by performing ink jet discharge on the surface of the reflective display on which the ink receiving layer is provided, using the ink jet ink according to any one of the first to third aspects.
  • a method for producing a color filter is provided.
  • a seventh aspect of the present invention in the method for producing a color filter of the sixth aspect, in the inkjet discharge, an ink droplet landing portion is continuously applied to produce a long hole pattern, and the long hole shape
  • This is a method for manufacturing a color filter, in which a pixel coloring portion is formed by arranging the patterns.
  • a color filter is formed by performing ink jet discharge on the surface of the reflective display on which the ink receiving layer is provided, using the ink jet ink according to any one of the first to third aspects. It is a manufacturing method of a color reflective display which manufactures a color reflective display by forming.
  • an ink-jet ink that can achieve both ink receptive performance with respect to the ink receptive layer and color uniformity performance due to ink wetting and spreading within the ink coloring pixels, and color tone adjustment is possible.
  • Arbitrary pixel shapes can be formed.
  • the color distribution in the ink coloring pixels can be changed, and the shape and color of the coloring pixels can be adjusted.
  • the fourth invention it is possible to create a color filter having no color unevenness and a high in-pixel coloring rate.
  • an ink having a uniform color in the ink-colored pixels and having a high absorption rate in the receiving layer and producing a color reflective display capable of achieving both white reflectance and color reproducibility. I can do it.
  • a color filter having no color unevenness and a high in-pixel coloring rate can be created.
  • the pixel coloring portion can be formed in a shape close to a quadrangle.
  • an ink having a uniform color in the ink-colored pixels and having a high absorption rate in the receiving layer and producing a color reflective display capable of achieving both white reflectance and color reproducibility. I can do it.
  • the color within the ink colored pixels is uniform and the ink having a high absorption rate to the receiving layer is provided, and the white reflection It is possible to produce a color reflective display capable of satisfying both rate and color reproducibility.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is an explanatory diagram of a color reflective display configuration.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the present invention and is an explanatory diagram of an ink jet printer.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, and (a) and (b) are explanatory views of a colored pixel forming method.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, and (a) and (b) are explanatory diagrams of colored pixel shapes.
  • the color reflective display of the present invention is a combination of a monochrome reflective display and a color filter, or a color printing process by an ink jet method added to a process for producing a conventional monochrome reflective display.
  • an electrophoretic display device that is one of the types of electronic paper, for example, as disclosed in Patent Document 3, at least one surface is between light-transmitting counter electrode plates
  • an electrophoretic display device that encloses a dispersion system containing electrophoretic particles and changes the optical reflection characteristic by a display control voltage applied between the electrodes to perform a required display.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a layer structure of color electronic paper as an example of a reflective display.
  • the color electronic paper includes an electrode layer 2, an electrode pattern layer 3, a microcapsule layer 4, a light transmissive electrode layer 5, an electrode sheet layer 6, an ink holding layer 7, a color filter layer 8, And the protective film 9 are sequentially stacked.
  • the ink receiving layer that is, the ink holding layer 7 in the present invention
  • the ink jet recording medium described in Patent Document 4 or the ink jet printer recording medium described in Patent Document 5, for example can be used.
  • those with high transparency are preferred.
  • the ink jet receiving material having a porous structure as described in Patent Document 6 cannot be used as the ink receiving layer of the present invention. This is because when the ink receiving layer has a porous structure, the ink is soaked into the layer, and the uniformity of wetting and spreading is impaired. That is, the ink receiving layer is required to be a film-holding type.
  • the ink receiving layer As a material for the ink receiving layer, performance such as transparency, no discoloration or fading of the received ink, and various resistances are required, and vinyl resins such as polyvinyl butyral and polyvinyl acetate are used as good materials. It is done.
  • a solvent for the ink receiving layer water, an aqueous solvent such as IPA, or an alcohol solvent is used.
  • the ink receiving layer material is applied, for example, so as to have a thickness of 4 ⁇ m to 10 ⁇ m after drying with a coating apparatus. Coating is performed using a die coater, spin coater, bar coater or the like as the coating apparatus. However, the coating method is not limited to these methods. After applying the ink receiving layer material, the ink receiving layer is formed by solidifying by a method such as heat, vacuum, or UV irradiation.
  • the material of the colored ink in the present invention includes a colorant, a resin, a dispersant, and a solvent.
  • the ink colorant may be a pigment or a dye. It is preferable to use three types of hues of red, green, and blue, but yellow, light blue, and purple may be used. The combination of colors is not limited, and only two types may be used.
  • pigment used as the colorant include Pigment Red 9, 19, 38, 43, 97, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 177, 179, 180, 192, 215, 216, 208, 216. 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, Pigment Blue 15, 15: 6, 16, 22, 29, 60, 64, Pigment Green 7, 36, Pigment Red 20, 24, 86, 81, 83, 93, 108, 109, 110, 117, 125, 137, 138, 139, 147, 148, 153, 154, 166, 168, 185, Pigment Orange 36, Pigment Violet 23, etc. Not intended to be. Further, these may be used in combination of two or more in order to obtain the desired hue.
  • the resin for the material of the colored ink casein, gelatin, polyvinyl alcohol, carboxymethyl acetal, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, melanin resin, etc. are used, which are appropriately selected in relation to the pigment. .
  • An acrylic resin is preferable when heat resistance and light resistance are required.
  • a dispersant may be used.
  • the dispersant as the nonionic surfactant, for example, polyoxyethylene alkyl ether and the like, and ionic surfactant Examples thereof include sodium alkylbenzene sulfonate, poly fatty acid salt, fatty acid salt alkyl phosphate, tetraalkyl ammonium salt, and other organic pigment derivatives and polyesters.
  • One type of dispersant may be used alone, or two or more types of dispersants may be mixed and used.
  • the solvent species used for the colored ink those having a surface tension range of 35 mN / m or less suitable for inkjet printing and a boiling point of 130 ° C. or higher are preferable.
  • the surface tension is 35 mN / m or more, the dot shape stability at the time of ink jet discharge is significantly adversely affected.
  • the boiling point is 130 ° C. or less, the drying property in the vicinity of the nozzle is remarkably increased. This is not preferable because it causes clogging and other defects.
  • the viscosity is preferably adjusted to be 5 cps to 20 cps. The inventors have found that the type of solvent used in the ink has a great influence on the ink absorption amount of the ink receiving layer.
  • the carbitols include carbitol solvents such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether, or acetate compounds of these cellosolves and carbitols.
  • carbitol solvents such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol monobutyl ether, or acetate compounds of these cellosolves and carbitols.
  • the ink composition is dispersion resin 20 (% by weight), pigment 2 (% by weight), solvent diethylene glycol monoethyl ether acetate 58 (% by weight), benzyl alcohol 10 (% by weight), and butyl diglycol acetate 10 (% by weight). Made.
  • the ratio of the solvent component that does not dissolve the receiving layer of the ink composition is set to 30 (% by weight) or less and an alcohol-based solvent that easily dissolves the receiving layer is added to 30 (% by weight) or more, ink is printed on the receiving layer. As a result, it permeates into the receiving layer, and a gap is formed between the droplets called white spots. Further, when the ratio of the solvent component that does not dissolve the receiving layer of the ink composition is set to 75 (% by weight) or more, and the alcohol solvent that easily dissolves the receiving layer is set to 3 (% by weight) or less, the receiving performance is lowered and the ink performance is reduced. It becomes circular due to surface tension.
  • the ink composition ratio within the range of 30 to 75% by weight of an organic solvent of carbitols and 3 to 30% by weight of benzyl alcohol is preferable in order for the present invention to be more effective.
  • the ink may contain 0.5 to 10% by weight of at least one coloring pigment or coloring dye.
  • a silicone-based or fluorine-based material When a silicone-based or fluorine-based material is added to the ink as a surfactant, the surface tension of the ink decreases and wetting spread increases. It has been found that this property is used to improve color uniformity within a pixel.
  • surfactants include silicone resins and silicone rubbers that have an organosilicone or alkylfluoro group in the main chain or side chain and contain a siloxane component, as well as vinylidene fluoride, vinyl fluoride, ethylene trifluoride, etc.
  • a fluororesin such as a copolymer thereof can be used.
  • a silicone-based or fluorine-based compound is added to a solid content ratio of 0.01 to 3.00 (wt%).
  • the addition amount is less than 0.01 (% by weight), the wetting and spreading effect is small.
  • 3.00 (% by weight) or more is added, the surface tension of the ink is too low, and the ejection performance in the ink jet deteriorates. Therefore, when using a surfactant to control ink acceptability and in-pixel uniformity, the amount of surfactant added should be adjusted within the range of 0.01 (wt%) to 3.00 (wt%). To do.
  • the pattern printing is performed on the transparent substrate for the production of color filters by the inkjet method.
  • an arbitrary pattern is printed according to the electrode substrate on which the electrode wiring is patterned.
  • an ink receiving layer is formed on one side in advance.
  • FIG. 2 shows an explanatory diagram of the ink jet coating apparatus 40 in the method for producing color electronic paper of the present invention.
  • a reflective stage 20 is mounted, a transport stage 30 that transports accurately in one direction, an ink tank 70, and ink-jet ink for coating the reflective display panel from the ink tank 70 are supplied.
  • An inkjet head 10, an inkjet head unit 60 that can hold the inkjet head 10 at a certain height from the reflective display 20, and can move orthogonally to the transport direction, and a drying unit 50 are provided.
  • a piezoelectric drive type inkjet head was used as the inkjet head 10.
  • a plurality of nozzles that eject ink are provided, and these nozzles are predetermined in a scanning direction in which the inkjet head 10 is scanned relative to a colored pixel pattern (hereinafter simply referred to as a pixel pattern) of a color filter layer.
  • a pixel pattern a colored pixel pattern
  • an inkjet head control board 11 for controlling ejection of inkjet ink from the nozzles of the inkjet head 10 is provided.
  • a maintenance device 12 for recovering the ejection properties of the nozzles of the inkjet head 10 is provided.
  • the maintenance device 12 is provided with a nozzle or the like for wiping the nozzle surface with a waste cloth or a film and discharging a liquid, and a general inkjet head maintenance mechanism 12 can be used.
  • an alignment camera and an image processing unit are preferably provided. Even when a color filter pattern is printed on a transparent substrate, an alignment camera and an image processing unit are preferably provided since an alignment mark for bonding to the reflective display panel is required for the substrate.
  • the ink jet coating apparatus 40 shown in FIG. 2 is used, the ink jet head 10 having a plurality of nozzles is scanned relative to the pixel pattern, and the ink receiving layer of the reflective display 20 is used.
  • Ink jet ink is discharged and supplied to the surface provided with the ink jet ink layer, and an ink jet ink layer, that is, a color filter layer is formed on the ink receiving layer.
  • the inkjet head 10 having a plurality of nozzles is scanned relative to the pixel pattern.
  • the reflective display 20 side may be scanned, or the inkjet head 10 side may be scanned. Further, both the reflective display 20 and the inkjet head 10 may be operated.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the pixel shape and the ejection arrangement pattern.
  • the ink droplet landing part 80 is continuously applied to produce a long hole pixel.
  • the interval F between the ink droplets is long, it becomes a concave shape, and when the interval is short, the central portion is expanded, so the droplet diameter and the interval F are adjusted, It is preferable to produce a shape that is vertically straight.
  • a predetermined pixel coloring portion 90 is formed by further arranging the shape of the elongated holes side by side in an arbitrary number.
  • FIG. 4 shows an explanatory diagram of pixels. If the ink composition contains a large amount of solvent that easily dissolves the receiving layer, as shown in FIG. 4A, color unevenness is produced in the pixel, resulting in the shape of the pixel 100, and contains a large amount of solvent that hardly dissolves the image receiving layer. In this case, the pixel approaches an ellipse 110 as shown in FIG.
  • drying means and / or the solidifying means are any one of heating, air blowing, decompression, light irradiation, electron beam irradiation, or a combination of two or more thereof.
  • a protective film may be formed for protecting the color filter layer.
  • an organic resin such as polyamide, polyimide, polyurethane, polycarbonate, acrylic or silicone, Si 3 N 4 , SiO 2 , SiO, Al 2 O 3 ,
  • An inorganic film such as Ta 2 O 3 can be provided as a protective film by spin coating, roll coating, printing, or vapor deposition.
  • Example 1 As Example 1, a method for manufacturing a reflective display in which color filters are printed in a matrix will be described.
  • a reflective display using a microcapsule electrophoresis system was produced.
  • positive and negatively charged white and black particles are placed in a microcapsule filled with a transparent solvent, and an image is formed by pulling up each particle to the display surface by applying an external voltage. It is. Since the size of the microcapsules is as small as several tens ⁇ m to several hundreds ⁇ m, when the microcapsules are dispersed in a transparent binder, they can be coated like ink. This ink can draw an image by applying a voltage from the outside.
  • An active matrix display panel can be obtained by coating this electronic ink on a transparent resin film on which a transparent electrode is formed, and bonding it to a substrate on which an electrode circuit for driving an active matrix is formed.
  • a component in which a transparent resin film on which a transparent electrode is formed is coated with electronic ink is called a “front plate”, and a substrate on which an electrode circuit for driving an active matrix is formed is called a “back plate”.
  • An ink holding layer was provided on the front plate side.
  • a material for the ink receiving layer a mixture of urethane resin, toluene, water and IPA was used, and it was applied with a die coater so as to have a dry thickness of 7 ⁇ m to 9 ⁇ m.
  • Ink composition is shown.
  • dispersion resin 20 wt%), pigment 2 (wt%), solvent diethylene glycol monoethyl ether acetate 58 (wt%), benzyl alcohol 10 (wt%), butyl diglycol Acetate 10 (% by weight) was used.
  • a grid-like pattern was printed on the ink holding layer with an inkjet device.
  • 3 ⁇ 3 droplet application was performed so as to fall within a pixel size of 160 ⁇ m square.
  • One droplet volume was about 15 pl, and printing was performed so that the distance between the droplets was 40 ⁇ m.
  • the distance between the pixels was 5 ⁇ m to 8 ⁇ m, and the pixel coloring rate was about 90%.
  • the chromaticity (x, y, Y) in the pixel was measured with a 10 ⁇ m spot diameter using a spectroscope.
  • the Red chromaticity was x0.431y0.305Y42.1 at the center, and x0.422y0.307Y45.8 at a location near the outer periphery.
  • the difference in color was 0.01 or less, which was a slight result.
  • the color filter layer was thermally dried at 100 degrees for 5 minutes, and then a protective film was laminated to produce a color reflective display.
  • Example 2 The same reflective display and receiving layer as in Example 1 were used.
  • the ink composition dispersion resin 20 (wt%), pigment 2 (wt%), solvent diethylene glycol monoethyl ether acetate 18 (wt%), benzyl alcohol 50 (wt%), butyl diglycol acetate 10 (wt) as Red ink. %).
  • the ink holding layer was printed in a lattice pattern by an ink jet apparatus. As a printing pattern, 3 ⁇ 3 droplet application was performed so as to fall within a pixel size of 160 ⁇ m square. One droplet volume was about 15 pl, and printing was performed so that the distance between the droplets was 40 ⁇ m.
  • the present invention can be applied to a reflective display such as electronic paper.

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Abstract

　反射型ディスプレイ（２０）の片面に形成された樹脂系のインク受容層（７）に印刷する為のピエゾ駆動式のインクジェット用インクであって、インクに、前記インク受容層をより溶かしにくい溶媒を３０重量％～７５重量％と、前記インク受容層をより溶かしやすいアルコール系溶媒を３重量％～３０重量％とを含む。

Description

インクジェット用インク及びカラーフィルタとその製造方法及びカラー反射型ディスプレイとその製造方法
　本発明は、インクジェット用インク及びカラーフィルタとその製造方法及び反射型ディスプレイとその製造方法に関する。
　電子情報ネットワークの普及に伴い、電子書籍に代表される電子出版が行なわれるようになった。この電子出版および電子情報を表示させる装置としては、一般的に自発光型かバックライト型表示装置が用いられている。しかしながら、これらの表示装置は紙に印刷した媒体に比べ、人間工学的理由から長時間使用すると疲労を招きやすい。また、消費電力も大きいため、電池駆動であった場合には表示時間に制限が出てしまう。それらの欠点に対し、電子ペーパーに代表される反射型ディスプレイは、紙に近い感覚で文字を読む事が出来るため、疲労を軽減できる。また、屋外で日やライトが当たるところで表示性能を発揮できる為、屋外看板にも向いている。また、消費電力も小さく長時間駆動が可能である。画面の書き換え以外では電力を消費しない為、電子看板や電子値札といった用途にも盛んに使われており、反射型ディスプレイの開発が盛んに行なわれている。
　電子ペーパーに代表される反射型ディスプレイにおいて、電子書籍の文字情報だけであれば、白黒表示で充分であるが、書籍の挿絵、広告、看板、アイキャッチ効果を高める表示、画像、カタログ等を表示する為にはカラー化表示は欠かせない技術であり、表示コンテンツのカラー化に伴い、ニーズも高まっている。そこで、反射型ディスプレイのカラー化として、以下の方法が提案されている。
　反射型ディスプレイとカラーフィルタを組み合わせて、モノクロ表示器に表示されたパターンに合わせて、表示したいカラーエリアのみ白表示とし、非表示したいカラーエリアを黒表示とする事で、カラーパターンの表示が可能となる（特許文献１）。
　反射型ディスプレイ用カラーフィルタ層として、モノクロ表示器に表示された電極パターンに合わせてカラーフィルタ配列を行なう方法が提案されている（特許文献２）。
特開２００３－１６１９６４号公報 特開２００３－１０７２３４号公報 特開平１－８６１１６号公報 特開２０００－４３４０５号公報 特開２００８－２７２９７２号公報 特開２０００－２３８４０８号公報
　特許文献１に記載の方法において、反射型ディスプレイにカラー機能を付与する際にはカラーフィルタを組み合わせる事で、容易にカラー機能を付与する事が出来た。ところで、反射型ディスプレイ用のカラーフィルタの場合、液晶用カラーフィルタと異なりブラックマトリクスという遮光部を設けると、光の反射による取り出し効率が悪くなる為、ブラックマトリクスを設けない事が必要である。
　ブラックマトリクスを設けないカラーフィルタを作製する場合、混色しないようにインクを受容させる必要がある。その為にはブラックマトリクスの代わりに透明隔壁を設けるか、インク受容層を基板上に設ける等公知のインク受容技術を用い、基板にインクを受容させる必要がある。
　透明隔壁を設ける場合では、隔壁部分の面積により、反射率が下がる課題が生じる。また、光透過性のバンクを用いる場合、そのバンクを作製する工程がさらに増える、隔壁作製のアライメント精度が必要、隔壁太さを細く作製する必要がある為、コストが高くなる課題があった。インク受容層を設ける方が、カラーフィルタ作製のコストが安く済むため、インク受容層を設ける事が一般的である。インク受容層にインクジェット法、印刷法等の印刷技術を用い着色画素を印刷する。
　インクジェット法により、反射型ディスプレイ上に直接カラー印刷を行い、カラーフィルタと反射型ディスプレイを貼り合わせる工程をなくす事でアライメントを不要にする方法が提案された。また、インクジェット法は非接触印刷であり、異物が少なく、無版印刷である為に版を用いた印刷と比較し、コストを安く出来る利点がある。
　ところで、カラーフィルタ方式によるカラーの反射型ディスプレイにおいて、同じ色再現性を出す場合、画素内着色率が低くなると、インクの濃度や膜厚を上げねばならず、インクの透過率が下がり、反射率が低下してしまうが、画素内着色率を高くする事で、インクの濃度や膜厚を薄くする事が出来、インクの透過率を上げる事が出来る。
　すなわち、画素内着色率を上げる事で、カラー反射型ディスプレイの課題である反射率と色再現性を最大限発揮出来ることになる。しかし、単に画素サイズを大きくすると画素と画素との重なりによる混色が発生する。よって、画素内着色率を上げる為には、画素形状を四角形に近づける、塗工精度の向上、混色の防止が課題となっている。
　画素形状を四角形に近づけるには、もちろんインク受容層がインク液滴をしっかり受容しなければならない。すなわち、受容しない基材にインク液滴を印刷すると、インクは表面張力によって円形になろうとするので、画素形状を四角形にする事は出来ない。しかし、インク液滴を全て吸収してしまうインク受容層の場合、液滴と液滴とが重なっている箇所はインク濃度が２倍となり、３箇所重なる場所は３倍となる。この際、一つの画素でインク濃度を画素内で均一にする事は不可能であり、色味調整が不可能となる。また、液滴と液滴との距離を空けると白抜けと呼ばれる画素が欠けた状態となり、カラーフィルタ形成時にムラとして見えてしまう。すなわち、一つの画素において、ある程度はインクを吸収せずに混じり合う事で色むらを抑えることと、インクを受容して画素形状を四角形に近づけるという２つの要素を両立する事が課題であった。
　本発明の目的は、インクジェット方式における着色画素形成において、インク着色画素内の色が均一で、受容層への吸収率が高いインクを提供し、白反射率と色再現性とが両立出来るカラー反射型ディスプレイの作製を可能とすることである。
　第１の発明は、反射型ディスプレイの片面に形成された樹脂系のインク受容層に印刷する為のピエゾ駆動式のインクジェット用インクであって、インクに、前記インク受容層をより溶かしにくい溶媒を３０重量％～７５重量％と、前記インク受容層をより溶かしやすいアルコール系溶媒を３重量％～３０重量％とを含む。
　第２の発明は、第１の発明のインクジェット用インクにおいて、インクに０．５重量％～１０重量％の少なくとも１種類の着色用顔料または着色用染料と、前記インク受容層をより溶かしにくい溶媒としての３０重量％～７５重量％のカルビトール類の有機溶媒と、前記インク受容層をより溶かしやすいアルコール系溶媒としての３重量％～３０重量％のベンジルアルコールとを含む。
　第３の発明は、第１または第２の発明のインクジェット用インクにおいて、フッ素系界面活性剤を０．０１重量％～３．００重量％含む。
　第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明のインクジェット用インクを用いて構成されたカラーフィルタである。
　第５の発明は、第４の発明のカラーフィルタを備えているカラー反射型ディスプレイである。
　第６の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明のインクジェット用インクを用いて、前記反射型ディスプレイの前記インク受容層が設けられた面に対してインクジェット吐出を行うことによりカラーフィルタを形成する、カラーフィルタの製造方法である。
　第７の発明は、第６の発明のカラーフィルタの製造方法において、前記インクジェット吐出において、インク液滴着弾部を連続して塗出することにより長穴状のパターンを作製し、前記長穴状のパターンを並べることにより画素着色部を形成する、カラーフィルタの製造方法である。
　第８の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明のインクジェット用インクを用いて、前記反射型ディスプレイの前記インク受容層が設けられた面に対してインクジェット吐出を行うことによりカラーフィルタを形成することによりカラー反射型ディスプレイを製造する、カラー反射型ディスプレイの製造方法である。
　第１および第２の発明によれば、インク受容層に対するインクの受容性能と、インク着色画素内のインクの濡れ広がりによる色の均一性能とを両立できるインクジェットインクを提供でき、色味調整可能な任意の画素形状を形成する事が出来る。
　第３の発明によれば、インクの表面張力を下げる事で、インク着色画素内の色分布を変化させて、着色画素の形状と色味を調整する事が出来る。
　第４の発明によれば、色むらが無く、画素内着色率の高いカラーフィルタを作成する事が出来る。
　第５の発明によれば、インク着色画素内の色が均一で、受容層への吸収率が高いインクを提供し、白反射率と色再現性が両立出来るカラー反射型ディスプレイを作製することが出来る。
　第６の発明によれば、色むらが無く、画素内着色率の高いカラーフィルタを作成する事が出来る。
　第７の発明によれば、画素着色部を四角形に近い形状に形成することが出来る。
　第８の発明によれば、インク着色画素内の色が均一で、受容層への吸収率が高いインクを提供し、白反射率と色再現性が両立出来るカラー反射型ディスプレイを作製することが出来る。
　以上に述べた各構成から分かるように、本発明によれば、インクジェット方式における着色画素形成において、インク着色画素内の色が均一で、受容層への吸収率が高いインクを提供し、白反射率と色再現性とが両立出来るカラー反射型ディスプレイの作製を可能とすることが出来る。
図１は、本発明の実施形態を示すものであり、カラー反射型ディスプレイ構成の説明図である。 図２は、本発明の実施形態を示すものであり、インクジェット印刷機の説明図である。 図３は、本発明の実施形態を示すものであり、（ａ）及び（ｂ）は着色画素形成方法の説明図である。 図４は、本発明の実施形態を示すものであり、（ａ）及び（ｂ）は着色画素形状の説明図である。
　以下、本発明の詳細な形態について説明する。
　本発明のカラー反射型ディスプレイは、モノクロ反射型ディスプレイとカラーフィルタの組み合わせまたは、従来のモノクロ反射型ディスプレイの作製工程にインクジェット法によるカラー印刷工程を追加したものである。
　一般に電子ペーパーに代表される反射型ディスプレイにおいて、電子ペーパーの種類の一つである電気泳動表示装置の作製方法として、例えば特許文献３に記載の、少なくとも片面が光透過型である対向電極板間に、電気泳動粒子を含む分散系を封入し、該電極間に印加した表示制御用電圧によって光学的反射特性に変化を与えて所要の表示を行なう電気泳動表示装置が挙げられている。
　本発明のカラーフィルタは反射型ディスプレイと組み合わせて使用されるものであり、反射型ディスプレイに直接カラーフィルタ層を形成しても構わない。その際は、反射型ディスプレイの電極層上にインク受容層を付与し、インクジェット法によりカラーフィルタ層を形成する。図１に反射型ディスプレイの例としてカラー電子ペーパーの層構成の説明図を示す。当該カラー電子ペーパーは、基材層１の上に、電極層２、電極パターン層３、マイクロカプセル層４、光透過性電極層５、電極シート層６、インク保持層７、カラーフィルタ層８、及び保護膜９が順次積層された構成を備えている。
　本発明におけるインク受容層すなわちインク保持層７として、例えば、特許文献４に記載のインクジェット記録媒体や、例えば特許文献５に記載のインクジェットプリンタ用記録媒体を使用する事が出来る。特に、透明度が高いものが好ましい。しかし、特許文献６に記載されているような、多孔質構造のインクジェット用受容材料はこの発明のインク受容層として使用する事が出来ない。それは、インク受容層を多孔質構造とした場合、インクを層の中にしみこませる為、濡れ広がりの均一性が損なわれる為である。つまり、インク受容層は膜上保持型である事が要求される。インク受容層の材料として、透明であること、受容したインクの変色や褪色がないこと、諸耐性があることなどの性能が要求され、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテートなどのビニル樹脂が良好なものとして用いられる。インク受容層の溶媒として、水、ＩＰＡ等の水系溶媒またはアルコール溶媒を用いて構成させる。
　該インク受容層材料をたとえば、塗布装置で乾燥後の厚さ４μｍ～１０μｍになるように塗布を行なう。塗布装置としてはダイコーター、スピンコーター、バーコーター等で塗布を行なう。ただし、塗布方法はこれらの方法に限定されない。
　インク受容層材料を塗布後、熱、真空、ＵＶ照射等の方法により固化させる事でインク受容層を形成する。
　本発明における着色インクの材料は、着色剤、樹脂、分散剤、溶媒を含む。インクの着色剤は顔料、染料のどちらでもよい。色相は赤色、緑色、青色の３種類を使う事が好ましいが、黄色、水色、紫色を用いてもよい。また、色の組み合わせは限定されず、２種類のみ用いてもよい。
　着色剤として使用する顔料の具体例としては、Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｂｌｕｅ　１５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ　２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、　Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｏｒａｎｇｅ３６、　Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｖｉｏｌｅｔ２３などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。さらに、これらは要望の色相を得るために２種類以上を混合して用いても構わない。
　着色インクの材料の樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられ、色素との関係にて適宜選択されるものである。耐熱性や耐光性が要求される際にはアクリル樹脂が好ましいものである。
　樹脂への着色剤の分散を向上させるために、分散剤を用いてもよく、分散剤として、非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、また、イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に、有機顔料誘導体、ポリエステルなどがあげられる。分散剤は一種類を単独で使用してもよく、また、二種類以上を混合して使用してもよい。
　着色インクに使用する溶剤種としてはインクジェット印刷における適性の表面張力範囲３５ｍＮ／ｍ以下で、且つ、沸点が１３０℃以上のものが好ましい。表面張力が３５ｍＮ／ｍ以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が１３０℃以下であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。粘度は５ｃｐｓ～２０ｃｐｓとなるように調整するのが好ましい。このインクに使用する溶剤種がインク受容層のインク吸収量に大きな影響を与える事を発明者らは見出した。すなわち、インク受容層を溶かしやすい溶剤のインク内比率を上げると、インク受容性能が向上し、インク受容層を溶かしにくいまたは溶かさない溶剤を用いるとインク受容性能が低下し、液滴同士の濡れ性が向上する。具体的には、水系溶媒に溶けるインク受容層を形成した場合、インク内にカルビトール類等受容層をあまり溶かさない溶媒と、アルコール系の受容層を溶かしやすい溶媒を用いる。そして、その比率をコントロールする事でインク受容性と画素内色均一性を両立させることが出来た。カルビトール類とは、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、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ブチルエーテルなどのカルビトール系溶媒、あるいはこれらセロソルブ類、カルビトール類のアセテート化合物を示す。
　受容層を溶かしやすいアルコール系溶媒としてベンジルアルコールを使用した。また、受容層をあまり溶かさない溶媒としてジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート及びブチルジグリコールアセテートを使用した。インク組成としては、分散樹脂２０（重量％）、顔料２（重量％）、溶媒ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート５８（重量％）、ベンジルアルコール１０（重量％）、ブチルジグリコールアセテート１０（重量％）とし、作製した。
　インク組成の受容層をあまり溶かさない溶媒成分の比率を３０（重量％）以下にし、受容層を溶かしやすいアルコール系溶媒を３０（重量％）以上に多く含ませた場合、インクを受容層に印刷した瞬間受容層に染み込み、白抜けと呼ばれる液滴と液滴との間に隙間が生じてしまう。また、インク組成の受容層をあまり溶かさない溶媒成分の比率を７５（重量％）以上にし、受容層を溶かしやすいアルコール系溶媒を３（重量％）以下とした場合、受容性能は落ちてインクの表面張力により円形形状となってしまう。そこで、この発明がより効果を発揮するには、３０～７５重量％のカルビトール類の有機溶媒と、３～３０重量％のベンジルアルコールとするインク組成比率の範囲内が好ましい事が分かった。また、当該インクに、０．５重量％～１０重量％の少なくとも１種類の着色用顔料または着色用染料が含まれているのがよい。
　界面活性剤として、シリコーン系、フッ素系材料をインクに添加した場合、インクの表面張力が下がり、濡れ広がりが大きくなる。この性質を利用して、画素内色均一性を向上させることを見出した。界面活性剤の一例として、主鎖または側鎖に有機シリコーンやアルキルフルオロ基を有し、シロキサン成分を含むシリコーン樹脂やシリコーンゴム、この他にはフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ素樹脂などを用いることができる。シリコーン系またはフッ素系化合物を固形分比０．０１～３．００（重量％）付与するものである。添加量が０．０１（重量％）よりも少ない場合、濡れ広がり効果が少ない。３．００（重量％）以上添加した場合にはインクの表面張力が下がりすぎる為、インクジェットでの吐出性能が悪化する。その為、界面活性剤を用いてインク受容性と画素内均一性とをコントロールする場合は界面活性剤の添加量を０．０１（重量％）～３．００（重量％）の範囲内で調整を行なう。
　インクジェット法により、カラーフィルタ作製の為、透明基材にパターン印刷を行なう。または電極配線がパターニングされた電極基板に合わせて、任意のパターンの印刷を行なう。いずれの場合においても片面にあらかじめインク受容層を形成する。
　次に本発明に用いるインクジェット装置の一実施形態を図面を用いて説明する。
　図２に本発明のカラー電子ペーパーの製造方法におけるインクジェット塗布装置４０の説明図を示す。塗布装置の装置構成として、反射型ディスプレイ２０を載せ、１方向に精度良く搬送する搬送ステージ３０と、インクタンク７０と、インクタンク７０から反射型ディスプレイパネルに塗布する為のインクジェットインクが供給されたインクジェットヘッド１０と、該インクジェットヘッド１０を反射型ディスプレイ２０から一定高さを保持し、搬送方向に直交移動することが可能なインクジェットヘッドユニット６０と、乾燥部５０とが備えられている。
　インクジェットヘッド１０には、ピエゾ駆動型のインクジェットヘッドを用いた。インクを吐出する複数のノズルを備えており、このノズルは、インクジェットヘッド１０をカラーフィルタ層の着色画素パターン（以下、単に画素パターンとする）に対して相対的に走査する走査方向に対して所定の等間隔になるように配置されている。さらにインクジェットヘッド１０のノズルからインクジェットインクを吐出制御するためのインクジェットヘッド制御基盤１１が備えられている。インクジェットヘッド１０のノズルから反射型ディスプレイ２０までの距離を３００μｍ～２０００μｍとすることによって、塗布精度良く塗布可能となる。距離が３００μｍ以下であると、インクジェットヘッド１０と反射型ディスプレイ２０とが接触する危険性が高まり、２０００μｍ以上であると、吐出飛行曲がり（ミスディレクション）が発生し易い。また、インクジェットヘッド１０のノズルの吐出性を回復する為のメンテナンス装置１２が備えられている。このメンテナンス装置１２はノズル面をウエスやフィルム等でワイピングの実施や液を吐出する為のポット等が備えられており、一般的なインクジェットヘッドメンテナンス機構１２が利用可能である。塗布カラー電子ペーパーの画素パターンの位置を決める為に、アライメント用カメラと画像処理ユニットが備えられていると好ましい。透明基材にカラーフィルタパターンを印刷する場合においても、反射型ディスプレイパネルと貼り合わせる為のアライメントマークが基材に必要となる為、アライメント用カメラと画像処理ユニットが備えられていると好ましい。
　本発明にあっては、図２に示したインクジェット塗布装置４０を用い、複数のノズルを備えたインクジェットヘッド１０を前記画素パターンに対して相対的に走査し、前記反射型ディスプレイ２０のインク受容層が設けられた面に対し、インクジェットインクを吐出して供給し、インク受容層上にインクジェットインク層すなわちカラーフィルタ層が形成される。なお、本発明にあっては、複数のノズルを備えたインクジェットヘッド１０を前記画素パターンに対して相対的に走査される。図２に示すように、反射型ディスプレイ２０側を走査してもかまわないし、インクジェットヘッド１０側を走査してもかまわない。また、反射型ディスプレイ２０とインクジェットヘッド１０との両方を操作してもかまわない。
　本発明の画素形状にあっては、四角形状に近づけるため、画素の大きさに応じたインクジェット吐出配列を行なう事が好ましい。すなわち、画素サイズ、液滴と着弾面積との関係からより高精細なパターンを作製する事が好ましい。図３に画素形状と吐出配列パターンとの説明図を示す。図３（ａ）に示すように、インク液滴着弾部８０を連続して塗出し、長穴状の画素を作製する。その際、インク液滴とインク液滴との間隔Ｆが長い場合、窪んだ形になり、間隔が短い場合には中央部が膨らんだ形になるため、液滴径と間隔Ｆを調整し、縦に直線になる形状を作製する事が好ましい。図３（ｂ）に示すように、さらにその長穴形状を任意の本数横に並べる形を作り、所定の画素着色部９０を形成する。
　図４に画素の説明図を示す。インク組成として、受容層を溶かしやすい溶媒を多く含んだ場合は図４（ａ）に示すように画素内に色のムラが出来て画素１００の形になり、受像層を溶かしにくい溶媒を多く含んだ場合は図４（ｂ）に示すように画素が楕円形１１０に近づく。
　インクをインク受容層に塗布後、乾燥、固化を実施する。乾燥手段および、または固化手段は加熱、送風、減圧、光照射、電子線照射の何れかの方法またはその２種類以上の組み合わせによる。
　インクを乾燥、固化した後、カラーフィルタ層の保護の為、保護膜を形成しても構わない。カラーフィルタの保護膜を形成するためには、着色パターン表面に、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、アクリル系、シリコーン系等の有機樹脂やＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，ＳｉＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ3 等の無機膜をスピンコート、ロールコート、印刷法の塗布法で、あるいは蒸着法によって、保護膜として設けることができる。カラーフィルタ層面を反射型ディスプレイに貼り付け、カラーフィルタ基材がカラーフィルタ層の保護を兼ねる場合は、もちろん保護膜は形成しなくても構わない。
〔実施例１〕
　実施例１として、マトリクス状にカラーフィルタが印刷された、反射型ディスプレイの作製方法について述べる。
　マイクロカプセル型電気泳動方式を使った反射型ディスプレイを作製した。この方式の表示装置は、透明溶媒が満たされたマイクロカプセル中に正、負に帯電した白い粒子と黒い粒子を入れ、外部電圧の印加によってそれぞれの粒子を表示面に引き上げて画像を形成するものである。マイクロカプセルのサイズは径数十μｍ～数百μｍと小さいので、このマイクロカプセルを透明なバインダに分散させると、インクのようにコーティングすることができる。このインクは、外部から電圧を印加することで画像を描くことができる。
　透明電極を形成した透明樹脂膜にこの電子インクをコーティングし、アクティブマトリクス駆動用の電極回路を形成した基板に貼り合わせると、アクティブマトリクスディスプレイパネルを得ることができる。通常、透明電極を形成した透明樹脂膜に電子インクをコーティングした部品を「前面板」と呼び、アクティブマトリクス駆動用の電極回路を形成した基板を「背面板」と呼んでいる。
　前面板側にインク保持層を設けた。インク受容層の材料としては、ウレタン系樹脂、トルエン、水、ＩＰＡを混合した物を用い、ダイコーターにて乾燥厚さ７μｍ～９μｍとなるよう塗布した。
　インク組成について示す。印刷に用いたインク組成としては、Ｒｅｄインクとして分散樹脂２０（重量％）、顔料２（重量％）、溶媒ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート５８（重量％）、ベンジルアルコール１０（重量％）、ブチルジグリコールアセテート１０（重量％）とした。
　インク保持層にインクジェット装置にて格子状のパターンに印刷を行なった。印刷パターンとしては１６０μｍ角の画素サイズに入るよう、３×３液滴塗布を行なった。１つの液滴量は約１５ｐｌで、液滴と液滴との間隔を４０μｍとなるように印刷した。これにより、画素と画素との間隔は５μｍ～８μｍとなり、画素着色率は約９０％となった。また、分光器を用いて画素内の色度（ｘ，ｙ，Ｙ）を１０μｍスポット径で測定した。Ｒｅｄ色度は中央でｘ０．４３１ｙ０．３０５Ｙ４２．１となり、外周部に近い箇所でｘ０．４２２ｙ０．３０７Ｙ４５．８となった。色の差は０．０１以下で僅かと言える結果となった。
　カラーフィルタ層を１００度で５分熱乾燥した後、保護膜をラミネートし、カラー反射型ディスプレイを作製した。
〔実施例２〕
　反射型ディスプレイ及び受容層に関して実施例１と同様のものを用いた。インク組成としては、Ｒｅｄインクとして分散樹脂２０（重量％）、顔料２（重量％）、溶媒ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート１８（重量％）、ベンジルアルコール５０（重量％）、ブチルジグリコールアセテート１０（重量％）とした。インク保持層にインクジェット装置にて格子状のパターンに印刷を行なった。印刷パターンとしては１６０μｍ角の画素サイズに入るよう、３×３液滴塗布を行なった。１つの液滴量は約１５ｐｌで、液滴と液滴との間隔を４０μｍとなるように印刷した。このインクで形成した画素には画素内に白抜けと呼ばれる液滴と液滴との間に隙間が発生した。すなわち、インク組成におけるベンジルアルコールの割合が高すぎると、色が均一な画素が形成できず、効率のよいカラーフィルタ層は形成出来なかった。
　本発明は、電子ペーパー等の反射型ディスプレイに適用可能である。
１　…基材層
２　…電極層
３　…電極パターン層
４　…マイクロカプセル層
５　…光透過性電極層
６　…電極シート層
７　…インク保持層
８　…カラーフィルタ層
９　…保護膜
１０…インクジェットヘッド
１１…インクジェットヘッド制御基盤
１２…インクジェットヘッドメンテナンス機構
２０…反射型ディスプレイ
３０…搬送ステージ
４０…インクジェット塗布装置
５０…乾燥部
６０…インクジェットヘッドユニット
７０…インクタンク
８０…インク液滴着弾部
９０…画素着色部
１００…画素形状（画素割れ）
１１０…画素形状（楕円形）

Claims (8)

  1. 　反射型ディスプレイの片面に形成された樹脂系のインク受容層に印刷する為のピエゾ駆動式のインクジェット用インクであって、
    　インクに、前記インク受容層をより溶かしにくい溶媒を３０重量％～７５重量％と、前記インク受容層をより溶かしやすいアルコール系溶媒を３重量％～３０重量％とを含む事を特徴とするインクジェット用インク。
  2. 　インクに０．５重量％～１０重量％の少なくとも１種類の着色用顔料または着色用染料と、前記インク受容層をより溶かしにくい溶媒としての３０重量％～７５重量％のカルビトール類の有機溶媒と、前記インク受容層をより溶かしやすいアルコール系溶媒としての３重量％～３０重量％のベンジルアルコールとを含む事を特徴とする請求項１に記載のインクジェット用インク。
  3. 　フッ素系界面活性剤を０．０１重量％～３．００重量％含む事を特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット用インク。
  4. 　請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット用インクを用いて構成されたカラーフィルタ。
  5. 　請求項４に記載のカラーフィルタを備えているカラー反射型ディスプレイ。
  6. 　請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット用インクを用いて、前記反射型ディスプレイの前記インク受容層が設けられた面に対してインクジェット吐出を行うことによりカラーフィルタを形成する、カラーフィルタの製造方法。
  7. 　前記インクジェット吐出において、インク液滴着弾部を連続して塗出することにより長穴状のパターンを作製し、前記長穴状のパターンを並べることにより画素着色部を形成する、請求項６に記載のカラーフィルタの製造方法。
  8. 　請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット用インクを用いて、前記反射型ディスプレイの前記インク受容層が設けられた面に対してインクジェット吐出を行うことによりカラーフィルタを形成することによりカラー反射型ディスプレイを製造する、カラー反射型ディスプレイの製造方法。
     
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