JP2009069438A - カラーフィルター用インク、カラーフィルター、カラーフィルターの製造方法、画像表示装置、および、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】各部位での色むら、濃度むらが抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができるインクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供すること、各部位での色むら、濃度むらが抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターおよび該カラーフィルターの製造方法を提供すること、また、該カラーフィルターを備えた画像表示装置、電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明のカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、液性媒体は、カラーフィルター用インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒である成分aと、成分aよりも高い沸点を有し、かつインク中に含まれる樹脂材料の良溶媒である成分bとを含むことを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】本発明のカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、液性媒体は、カラーフィルター用インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒である成分aと、成分aよりも高い沸点を有し、かつインク中に含まれる樹脂材料の良溶媒である成分bとを含むことを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、カラーフィルター用インク、カラーフィルター、カラーフィルターの製造方法、画像表示装置、および、電子機器に関するものである。
カラー表示を行う液晶表示装置(LCD)等には、一般に、カラーフィルターが用いられている。
カラーフィルターは、従来、着色剤、感光性樹脂、官能性モノマー、重合開始剤等を含む材料(着色層形成用組成物)で構成された塗膜を基板上に形成し、その後、フォトマスクを介して光を照射する感光処理、現像処理等を行う、いわゆるフォトリソグラフィー法を用いて製造されてきた。このような方法では、通常、基板のほぼ全面に、各色に対応する塗膜を形成し、その一部のみを硬化させ、それ以外の大部分を除去するという操作を繰り返すことにより、各色が重なり合わないようにカラーフィルターを製造する。このため、カラーフィルターの製造において形成される塗膜は、最終的に得られるカラーフィルターには、その一部のみが着色層として残存するのみで、その大部分が製造工程において除去されることとなる。このため、カラーフィルターの製造コストが上昇するばかりでなく、省資源の観点からも好ましくない。
カラーフィルターは、従来、着色剤、感光性樹脂、官能性モノマー、重合開始剤等を含む材料(着色層形成用組成物)で構成された塗膜を基板上に形成し、その後、フォトマスクを介して光を照射する感光処理、現像処理等を行う、いわゆるフォトリソグラフィー法を用いて製造されてきた。このような方法では、通常、基板のほぼ全面に、各色に対応する塗膜を形成し、その一部のみを硬化させ、それ以外の大部分を除去するという操作を繰り返すことにより、各色が重なり合わないようにカラーフィルターを製造する。このため、カラーフィルターの製造において形成される塗膜は、最終的に得られるカラーフィルターには、その一部のみが着色層として残存するのみで、その大部分が製造工程において除去されることとなる。このため、カラーフィルターの製造コストが上昇するばかりでなく、省資源の観点からも好ましくない。
一方、近年、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)を用いて、カラーフィルターの着色層を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このようなインクジェットヘッドを用いたカラーフィルターの製造方法では、特許文献1に記載されているように、各色のインクが混色するのを防止するための隔壁(バンク)が設けられた基板上に、インクを吐出、乾燥させることにより各色の着色部で構成された着色層を形成する。このような方法では、着色層形成用の材料(着色層形成用組成物)の液滴の吐出位置等の制御が容易で、着色層形成用組成物の無駄を少なくすることができるため、環境への負荷を低減することができ、また、製造コストも抑制することができる。しかしながら、特許文献1に記載されたような製造方法では、形成される各着色部の厚さにばらつきが生じるという問題が生じることがあった。このような問題が生じると、着色部の各部位において、色むら、濃度むらが発生してしまい、結果として、カラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等が発生してしまう。また、製造される多数のカラーフィルター間での特性(特に、コントラスト比、色再現域等の色特性)にばらつきを生じ、カラーフィルターの信頼性は低いものとなってしまう。特に、大型の液晶表示装置用のカラーフィルターを製造する際に、このような問題は顕著なものであった。
本発明の目的は、各部位での色むら、濃度むらが抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができる、インクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供すること、各部位での色むら、濃度むらが抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを提供すること、また、該カラーフィルターを備えた画像表示装置、電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、
着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、
前記液性媒体は、成分aと、成分aよりも高い沸点を有する成分bとを有し、
前記樹脂材料の溶解度パラメータをSP(R)[(cal/cm3)1/2]、前記成分aの溶解度パラメータをSP(a)[(cal/cm3)1/2]、前記成分bの溶解度パラメータをSP(b)[(cal/cm3)1/2]としたとき、|SP(R)−SP(b)|≦|SP(R)−SP(a)|の関係を満足することを特徴とする。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができる、インクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供することができる。
本発明のカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、
着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、
前記液性媒体は、成分aと、成分aよりも高い沸点を有する成分bとを有し、
前記樹脂材料の溶解度パラメータをSP(R)[(cal/cm3)1/2]、前記成分aの溶解度パラメータをSP(a)[(cal/cm3)1/2]、前記成分bの溶解度パラメータをSP(b)[(cal/cm3)1/2]としたとき、|SP(R)−SP(b)|≦|SP(R)−SP(a)|の関係を満足することを特徴とする。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができる、インクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供することができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、大気圧下における前記成分aの沸点をTbp(a)[℃]、大気圧下における前記成分bの沸点をTbp(b)[℃]としたとき、15≦Tbp(b)−Tbp(a)≦70であることが好ましい。
これにより、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなり、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
これにより、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなり、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、カラーフィルター用インク中に含まれる前記樹脂材料、前記成分a、および前記成分bは、0.7≦|SP(R)−SP(a)|≦3.0、および0.1≦|SP(R)−SP(b)|≦1.5の関係を満足することが好ましい。
これにより、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなり、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、形成される着色部と基板との密着性および着色部の耐衝撃性がさらに優れたものとなり、カラーフィルターの耐久性は特に優れたものとなる。
これにより、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなり、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、形成される着色部と基板との密着性および着色部の耐衝撃性がさらに優れたものとなり、カラーフィルターの耐久性は特に優れたものとなる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、前記液性媒体中に含まれる前記成分aおよび前記成分bは、0.2≦|SP(a)−SP(b)|≦2.5の関係を満足することが好ましい。
これにより、液滴吐出装置内部でのカラーフィルター用インクの保存性、長期安定性がさらに優れたものとなり、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量がより安定化する。また、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。結果として、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
これにより、液滴吐出装置内部でのカラーフィルター用インクの保存性、長期安定性がさらに優れたものとなり、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量がより安定化する。また、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。結果として、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、カラーフィルター用インク中における前記成分aの含有率をX[wt%]、前記成分bの含有率をY[wt%]としたとき、2.0≦X/Y≦20であることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化するとともに、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
これにより、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化するとともに、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、複数種の前記インク中に含まれる前記液性媒体は、前記成分aとして、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールアセテート、1,3ブチレングリコールジアセテート、またはエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを含むものであることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化するとともに、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
これにより、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化するとともに、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、複数種の前記インク中に含まれる前記液性媒体は、前記成分bとして、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、またはジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを含むものであることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化するとともに、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
これにより、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化するとともに、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
本発明のカラーフィルターは、本発明のカラーフィルター用インクを用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを提供することができる。
本発明のカラーフィルターの製造方法は、インクを、多数個のセルが設けられた基板上に、インクジェット方式で吐出して、カラーフィルターを製造する方法であって、
前記基板上に前記インクを吐出するインク付与工程と、
吐出された前記インクから液性媒体を除去し、固形状の着色部を形成する着色部形成工程とを有し、
前記インクは、着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、前記液性媒体は、成分aと、成分aよりも高い沸点を有する成分bとを有し、前記樹脂材料の溶解度パラメータをSP(R)[(cal/cm3)1/2]、前記成分aの溶解度パラメータをSP(a)[(cal/cm3)1/2]、前記成分bの溶解度パラメータをSP(b)[(cal/cm3)1/2]としたとき、|SP(R)−SP(b)|≦|SP(R)−SP(a)|の関係を満足するものであることを特徴とする。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造方法を提供することができる。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを提供することができる。
本発明のカラーフィルターの製造方法は、インクを、多数個のセルが設けられた基板上に、インクジェット方式で吐出して、カラーフィルターを製造する方法であって、
前記基板上に前記インクを吐出するインク付与工程と、
吐出された前記インクから液性媒体を除去し、固形状の着色部を形成する着色部形成工程とを有し、
前記インクは、着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、前記液性媒体は、成分aと、成分aよりも高い沸点を有する成分bとを有し、前記樹脂材料の溶解度パラメータをSP(R)[(cal/cm3)1/2]、前記成分aの溶解度パラメータをSP(a)[(cal/cm3)1/2]、前記成分bの溶解度パラメータをSP(b)[(cal/cm3)1/2]としたとき、|SP(R)−SP(b)|≦|SP(R)−SP(a)|の関係を満足するものであることを特徴とする。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造方法を提供することができる。
本発明の画像表示装置は、本発明のカラーフィルターを備えたことを特徴とする。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた画像表示装置を提供することができる。
本発明の画像表示装置は、液晶パネルであることが好ましい。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた画像表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の画像表示装置を備えたことを特徴とする。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた電子機器を提供することができる。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた画像表示装置を提供することができる。
本発明の画像表示装置は、液晶パネルであることが好ましい。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた画像表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の画像表示装置を備えたことを特徴とする。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れた電子機器を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《カラーフィルター用インク》
本発明のカラーフィルター用インクは、カラーフィルターの製造(カラーフィルターの着色部の形成)に用いられるインクであり、特に、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるものである。なお、本明細書中、インクの乾燥とは、インク中に含まれる液体成分(有機系の液体、水など)を揮発する(除去する)ことを指す。
カラーフィルター用インクは、着色剤、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体、樹脂材料を含むものである。
《カラーフィルター用インク》
本発明のカラーフィルター用インクは、カラーフィルターの製造(カラーフィルターの着色部の形成)に用いられるインクであり、特に、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるものである。なお、本明細書中、インクの乾燥とは、インク中に含まれる液体成分(有機系の液体、水など)を揮発する(除去する)ことを指す。
カラーフィルター用インクは、着色剤、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体、樹脂材料を含むものである。
ところで、近年用いられているインクジェット方式によるカラーフィルターの製造では、基板上に複数色のインクを、それぞれ吐出、乾燥させることにより各色に対応した着色部を形成する。このような方法では、それ以前に広く用いられてきたフォトリソグラフィー法に比べ、着色部形成用の材料(着色部形成用組成物)の無駄を少なくすることができるため、環境への負荷を低減することができ、また、製造コストも抑制することができる。また、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造では、着色部形成用の材料(着色部形成用組成物)の液滴の吐出位置等の制御が容易であるという利点もある。
しかしながら、従来、インクジェットヘッドを用いたカラーフィルターの製造方法では、形成される各着色部の厚さにばらつきが生じるという問題があった。このような問題が生じると、着色部の各部位において、色むら、濃度むらが発生してしまい、結果として、カラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等が発生してしまう。また、製造される多数のカラーフィルター間での特性(特に、コントラスト比、色再現域等の色特性)にばらつきを生じ、カラーフィルターの信頼性は低いものとなってしまう。そして、上記のような傾向は、大型の液晶表示装置に用いられているカラーフィルター(例えば、対角線長80cm以上のカラーフィルター)を製造したり、複数枚のカラーフィルターを連続的に製造する場合において、特に顕著なものとなっていた。
そこで、本発明者は、乾燥過程における吐出されたインクの状態に着目し、乾燥過程でのインクの粘度の変化、およびインク中における樹脂材料の溶解、および/または分散状態が、形成される着色部の厚さにばらつきを与えているものと考え、鋭意研究を行った結果、本発明に至った。
すなわち、本発明では、カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体が、インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒(樹脂材料との相溶性が低い液体)である成分aと、成分aよりも高い沸点を有し、かつ、インク中に含まれる樹脂材料の良溶媒(樹脂材料との相溶性が高い液体)である成分bとを含むことにより、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量が均一化するとともに、カラーフィルター製造時において、基板上に吐出されたインクの表面が確実に平坦化された状態で乾燥が進行する。その結果、形成される各着色部は、ばらつきのない均一な厚さを有するものとなる。
すなわち、本発明では、カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体が、インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒(樹脂材料との相溶性が低い液体)である成分aと、成分aよりも高い沸点を有し、かつ、インク中に含まれる樹脂材料の良溶媒(樹脂材料との相溶性が高い液体)である成分bとを含むことにより、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量が均一化するとともに、カラーフィルター製造時において、基板上に吐出されたインクの表面が確実に平坦化された状態で乾燥が進行する。その結果、形成される各着色部は、ばらつきのない均一な厚さを有するものとなる。
このような条件を満足する液性媒体を含むカラーフィルター用インクは、液性媒体が貧溶媒の成分a、および良溶媒の成分bの両方を含むことにより、インク中に含まれる樹脂材料は、所定の形状、大きさを有する固形状態で液性媒体に均一に分散したものとなる。より具体的には、数nm程の慣性半径を有する樹脂材料(樹脂粒子)が液性媒体に均一に分散している。このようなインクでは、同量の樹脂材料が液性媒体に相溶しているインクに比べて、十分に粘度を低くすることができる。また、インク中においてこのような樹脂粒子が均一に分散している。これらにより、液滴吐出ヘッドよりインクを吐出する際、インクの液切れが好適なものとなる。結果として、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量が均一化する。また、カラーフィルター製造時において、基板上に吐出されたインクの表面を確実に平坦化させることができる。さらに、基板上に吐出されたインクを乾燥させる際には、以下のような効果を得ることができる。すなわち、基板上に吐出されたインクを乾燥させる際には、低沸点、かつ、貧溶媒の成分aが優先的に蒸発する。これにより、インク中における良溶媒の成分bの濃度が高くなり、インク中に分散していた樹脂粒子が、成分bに溶解(相溶)することにより、インクの粘度が急激に上昇する。このように、インク中に含まれる樹脂材料が、樹脂粒子としてインク中に分散した状態から、インク中に相溶することにより起こる粘度上昇は、単に液性媒体が蒸発するに伴い、インク中の固形分濃度が高くなることによって起こる粘度上昇に比べ、急激に起こる。その結果、粘度が急激に上昇し、高粘度となったインクは、その表面が平坦化された状態で安定化する。このようにして形成されたカラーフィルターは、形成される各着色部が、均一な厚さを有するものとなり、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生を十分に防止することができ、個体間での特性の均一性を優れたものとすることができる。また、乾燥時において、低沸点、かつ貧溶媒の成分aが蒸発するにしたがって、インク中に分散した樹脂粒子を液性媒体(主として成分b)に好適に溶解させることができる。これにより、形成される着色部における樹脂材料の濃度は、着色部全体でむらのない、より均一なものとなる。その結果、形成される着色部と基板との密着性、および着色部の耐衝撃性が優れたものとなり、製造されるカラーフィルターの耐久性は優れたものとなる。
本発明のカラーフィルター用インクは、インク中に含まれる液性媒体が、上述したよな成分aと、成分bとを両方含むものであるが、より具体的には、相溶性の指標である溶解度パラメータを用いて、後述する関係を満足するものである。以下、溶解度パラメータ(SP値)について説明する。
溶解度パラメータ(SP値)δ[(cal/cm3)1/2]は、複数の物質の相溶性および親和性の指標として用いられるものであり、下記式(I)に表される式で定義される。
溶解度パラメータ(SP値)δ[(cal/cm3)1/2]は、複数の物質の相溶性および親和性の指標として用いられるものであり、下記式(I)に表される式で定義される。
δ=(ΔEV/V0)1/2÷2.046[(cal/cm3)1/2]‥‥(I)
ただし、ΔEV[106N・m・mol−1]は蒸発熱、V0[m3・mol−1]は1molあたりの体積である。二つの物質の溶解度パラメータの差は、その二つの物質が相溶するために必要なエネルギーと密接な関係が有り、溶解度パラメータの差が小さいほど二つの物質が相溶するために必要なエネルギーは小さなものとなる。すなわち、二つの物質が存在した場合、一般に、溶解度パラメータの差が小さいほど、親和性が高く、相溶性が高いものとなる。
ただし、ΔEV[106N・m・mol−1]は蒸発熱、V0[m3・mol−1]は1molあたりの体積である。二つの物質の溶解度パラメータの差は、その二つの物質が相溶するために必要なエネルギーと密接な関係が有り、溶解度パラメータの差が小さいほど二つの物質が相溶するために必要なエネルギーは小さなものとなる。すなわち、二つの物質が存在した場合、一般に、溶解度パラメータの差が小さいほど、親和性が高く、相溶性が高いものとなる。
溶解度パラメータは、実験によって求めることもできるが、計算によって求めることもできる。計算によって溶解度パラメータを求める方法は、いくつか提案されており、例えば、比較的高分量の材料に関しては、Smallの方法(P.A.Small:J.Appl.Chem,3,71(1953))を用いることができる。また、比較的低分子量の材料に関しては、Hildebrandの方法 (J.H.Hildebrand and R.L.Scott:The Solubility of Non−Electrolytes,ACS Monograph Series,1950)を用いることができる。これらの方法を用いることにより、溶解度パラメータをより妥当な値として得ることができ、溶解度パラメータを求めることが容易なものとなる。
このため、本発明では、溶解度パラメータは、樹脂材料に関しては、Smallの方法を用い、液性媒体を構成する液体に関しては、Hildebrandの方法を用いることで、容易に溶解度パラメータとして妥当な値が得ることができる。また、上述したような方法で計算ができない材料に関しては、「溶解性テスト」(「溶剤ポケットハンドブック」、p22、有機合成化学協会編)に準拠して、溶解度パラメータを求めることができる。なお、材料の溶解度パラメータが公知である場合、溶解度パラメータは、その値を用いるものであっても良い。
本発明のカラーフィルター用インクは、上述したような溶解度パラメータ、および液性媒体中に含まれる成分a、成分bの沸点を用いて以下のような関係を満足するものである。すなわち、インク中に含まれる樹脂材料の溶解度パラメータをSP(R)[(cal/cm3)1/2]、成分aの溶解度パラメータをSP(a)[(cal/cm3)1/2]、沸点をTbp(a)[℃]、また、成分bの溶解度パラメータをSP(b)[(cal/cm3)1/2]、沸点をTbp(b)[℃]としたとき、|SP(R)−SP(b)|≦|SP(R)−SP(a)|、およびTbp(a)≦Tbp(b)の関係を満足するものである。カラーフィルター用インクが上記の条件を満足することにより、上述したような効果を確実に得ることができる。
これに対し、上記のような条件を満足しない場合には、上述したような優れた効果を得ることができない。
すなわち、カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体が、インク中に含まれる樹脂材料の良溶媒のみで構成されたものである場合には、インク中の樹脂材料が、液性媒体に完全溶解し、インクの粘度が上昇する。そのため、一定量のインクを液滴吐出ヘッドから安定して吐出することが困難となる。また、このようなインクを基板上に吐出し、乾燥する際に、インクの粘度上昇は、緩やかに進行するため、インク表面の形状が安定せず、形成される着色部の厚さにばらつきが生じてしまう。
すなわち、カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体が、インク中に含まれる樹脂材料の良溶媒のみで構成されたものである場合には、インク中の樹脂材料が、液性媒体に完全溶解し、インクの粘度が上昇する。そのため、一定量のインクを液滴吐出ヘッドから安定して吐出することが困難となる。また、このようなインクを基板上に吐出し、乾燥する際に、インクの粘度上昇は、緩やかに進行するため、インク表面の形状が安定せず、形成される着色部の厚さにばらつきが生じてしまう。
また、カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体が、インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒のみで構成されたものである場合には、このようなインクを基板上に吐出し、乾燥する際に、インク中に含まれる液性媒体が蒸発し、インク中の固形分濃度が高くなるにしたがって、粘度上昇するが、インク表面の形状を十分に安定化させるほどの急激な粘度上昇を起こすことができず、形成される着色部の厚さにばらつきが生じてしまう。また、インク中に含まれる樹脂材料を、樹脂粒子として液性媒体中に分散させることができるが、このようなインクでは、含まれる樹脂粒子同士が凝集し易く、インク中での樹脂粒子の分散性が劣ったものとなってしまう。その結果、インクを液滴吐出ヘッドから安定して吐出することができず、目詰まりの発生や吐出量のばらつきが発生する。また、また、インク中に分散した樹脂粒子は、液性媒体に溶解しないため、形成される着色部においても、樹脂成分は、微小な粒子状で存在するものとなる。このような樹脂成分を有する着色部は、樹脂粒子同士での結合力が弱く、耐久性に劣ったものとなってしまう。
また、カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体が、互いに沸点の異なる2種類の成分を含むが、両成分の溶解度パラメータが同じ値である場合には、乾燥時において、インク中に含まれる液性媒体の樹脂材料との相溶性は変化しない。そのため、液性媒体が蒸発するにしたがって、インク中の固形分濃度が高くなることにより起こる粘度上昇はあるが、上述したような相溶性(溶解性)の変化による粘度上昇の効果を得ることができない。その結果、インク表面の形状が安定せず、形成される着色部の厚さにばらつきが生じてしまう。
また、カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体が、互いに沸点が異なる2種類の成分を含み、沸点が低い方の成分がインク中に含まれる樹脂材料の良溶媒であり、沸点が高い方の成分がインク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒である場合、すなわち、上述したような、溶解度パラメータ、液性媒体を用いた際に、|SP(R)−SP(a)|≦|SP(R)−SP(b)|、およびTbp(a)≦Tbp(b)の関係を満足するものである場合には、以下のような問題がある。すなわち、基板上に吐出されたインクを乾燥させる際に、樹脂材料との相溶性が高い良溶媒が優先的に蒸発するため、上述したような、樹脂材料が液性媒体中に相溶(溶解)する際の急激な粘度上昇を起こすことができない。その結果、形成される着色部の表面を十分に平坦化させることができなくなってしまい、形成される着色部の厚さはばらつきをもったものとなってしまう。また、このようなインクを乾燥させると、乾燥するにつれて、液性媒体に溶解していた樹脂材料が析出し、形成される着色部においても、含まれる樹脂成分は、微小な粒子状で存在するものとなる。その結果、着色部の耐久性を十分なものとすることができなくなってしまう。
さらに、カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体が、インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒、良溶媒の2種類の成分を含むが、各成分の沸点が同じである場合にも、乾燥時におけるインクの急激な粘度上昇は起きず、上述したような優れた効果を得ることができない。
上述したように、本発明のカラーフィルター用インクは液体成分として、互いに沸点の異なる成分aと、成分aよりも高い沸点を有する成分bとを有するものであるが、大気圧下における成分aの沸点をTbp(a)[℃]、大気圧下における成分bの沸点をTbp(b)[℃]としたとき、15≦Tbp(b)−Tbp(a)≦70であるのが好ましく、20≦Tbp(b)−Tbp(a)≦60であるのがより好ましく、25≦Tbp(b)−Tbp(a)≦50であるのがさらに好ましい。これにより、乾燥時における、基板上に吐出されたカラーフィルター用インクの粘度上昇はさらに好適なものとなり、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。また、表示される画像がフルカラーとなるカラーフィルターの製造に用いられるような、複数色のインク間では、インク中に含まれる着色剤、および樹脂材料の含有量が各色で異なるのが一般的である。このように、各色のインク中に含まれる固形分の含有量が互いに異なる場合であっても、液性媒体として含まれる成分aと成分bとが上記条件を満足することにより、各色のインクのいずれもが、同じ乾燥条件で、好適に粘度上昇し、形成される各色の着色部の厚さは、いずれもばらつきのない均一なものとなる。結果として、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生をより確実に防止することができ、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
上述したように、本発明のカラーフィルター用インクは液体成分として、互いに沸点の異なる成分aと、成分aよりも高い沸点を有する成分bとを有するものであるが、大気圧下における成分aの沸点をTbp(a)[℃]、大気圧下における成分bの沸点をTbp(b)[℃]としたとき、15≦Tbp(b)−Tbp(a)≦70であるのが好ましく、20≦Tbp(b)−Tbp(a)≦60であるのがより好ましく、25≦Tbp(b)−Tbp(a)≦50であるのがさらに好ましい。これにより、乾燥時における、基板上に吐出されたカラーフィルター用インクの粘度上昇はさらに好適なものとなり、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。また、表示される画像がフルカラーとなるカラーフィルターの製造に用いられるような、複数色のインク間では、インク中に含まれる着色剤、および樹脂材料の含有量が各色で異なるのが一般的である。このように、各色のインク中に含まれる固形分の含有量が互いに異なる場合であっても、液性媒体として含まれる成分aと成分bとが上記条件を満足することにより、各色のインクのいずれもが、同じ乾燥条件で、好適に粘度上昇し、形成される各色の着色部の厚さは、いずれもばらつきのない均一なものとなる。結果として、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生をより確実に防止することができ、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
また、カラーフィルター用インク中に含まれる樹脂材料と液性媒体を構成する貧溶媒の成分aとの溶解度パラメータの差の絶対値|SP(R)−SP(a)|(以下、単にΔSP(Ra)ともいう。)[(cal/cm3)1/2]は、0.7≦ΔSP(Ra)≦3.0の関係を満足するのが好ましく、1.0≦ΔSP(Ra)≦2.5の関係を満足するのがより好ましく1.0≦ΔSP(Ra)≦2.0の関係を満足するのがさらに好ましい。これにより、インクの粘度を十分に低いものとすることができるとともに、液滴吐出ヘッドよりインクを吐出する際、インクの液切れがより良くなり、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量はより均一化する。また、吐出されたインクの表面はより確実に平坦化されたものとなり、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生をより確実に防止することができ、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
また、カラーフィルター用インク中に含まれる樹脂材料と液性媒体を構成する良溶媒の成分bとの溶解度パラメータの差の絶対値|SP(R)−SP(b)|(以下、単にΔSP(Rb)ともいう。)[(cal/cm3)1/2]は、0.1≦ΔSP(Rb)≦1.5の関係を満足するのが好ましく、0.1≦ΔSP(Rb)≦1.3の関係を満足するのがより好ましく0.1≦ΔSP(Rb)≦1.0の関係を満足するのがさらに好ましい。これにより、インク中に生成される樹脂粒子の液性媒体への分散性は特に優れたものとなり、インクの粘度がより好適に低いものとなるとともに、インク中の固形分濃度がより均一化され、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量はより均一化する。また、吐出されたインクを乾燥する際に、貧溶媒の成分aが優先的に蒸発するにしたがって、インクの粘度をより好適に上昇させることができ、形成される着色部の表面はより確実に平坦化され、より均一な厚さを有するものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生をより確実に防止することができ、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、乾燥時において、低沸点、かつ貧溶媒の成分aが蒸発するにしたがって、インク中に分散した樹脂粒子を液性媒体(主として成分b)により好適に溶解させることができる。これにより、形成される着色部における樹脂材料の濃度は、着色部全体でむらのない、より均一なものとなる。その結果、形成される着色部と基板との密着性、および着色部の耐衝撃性がより優れたものとなり、製造されるカラーフィルターの耐久性は特に優れたものとなる。
また、上記のΔSP(Ra)[(cal/cm3)1/2]とΔSP(Rb)[(cal/cm3)1/2]との差であるΔSP(Ra)―ΔSP(Rb)[(cal/cm3)1/2]は、0.2≦ΔSP(Ra)―ΔSP(Rb)≦2.5の関係を満足するのが好ましく、0.4≦ΔSP(Ra)―ΔSP(Rb)≦2.3の関係を満足するのがより好ましく0.6≦ΔSP(Ra)―ΔSP(Rb)≦2.0の関係を満足するのがさらに好ましい。これにより、インクの吐出量はより均一化されるとともに、カラーフィルター製造時においては、吐出されたインク表面をより確実に平坦化させることができる。その結果、形成される各着色部の厚さを、特に均一なものとすることができる。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生をより確実に防止することができ、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
以下、カラーフィルター用インクの構成成分について詳細に説明する。
<着色剤>
カラーフィルターは、通常、異なる複数色の着色部(一般に、RGBに対応する3色の着色)を有している。着色剤は、通常、形成すべき着色部の色調に応じて選択される。カラーフィルター用インクを構成する着色剤としては、例えば、各種顔料、各種染料を用いることができる。
<着色剤>
カラーフィルターは、通常、異なる複数色の着色部(一般に、RGBに対応する3色の着色)を有している。着色剤は、通常、形成すべき着色部の色調に応じて選択される。カラーフィルター用インクを構成する着色剤としては、例えば、各種顔料、各種染料を用いることができる。
顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド2,3,5,17,22,23,38,81,48:1,48:2,48:3,48:4,49:1,52:1,53:1,57:1,63:1,112,122,144,146,149,166,170,176,177,178,179,185,202,207,209,254,101,102,105,106,108,108:1、C.I.ピグメントグリーン7,36,15,17,18,19,26,50、C.I.ピグメントブルー1,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,17:1,18,60,27,28,29,35,36,80、C.I.ピグメントイエロー1,3,12,13,14,17,55,73,74,81,83,93,94,95,97,108,109,110,129,138,139,150,151,153,154,168,184,185,34,35,35:1,37,37:1,42,43,53,157、C.I.ピグメントバイオレット1,3,19,23,50,14,16、C.I.ピグメントオレンジ5,13,16,36,43,20,20:1,104、C.I.ピグメントブラウン25,7,11,33等が挙げられる。
また、染料としては、例えば、アゾ染料、アントラキノン染料、縮合多環芳香族カルボニル染料、インジゴイド染料、カルボニウム染料、フタロシアニン染料、メチン,ポリメチン染料等が挙げられる。染料の具体例としては、例えば、C.I.ダイレクトレッド2,4,9,23,26,28,31,39,62,63,72,75,76,79,80,81,83,84,89,92,95,111,173,184,207,211,212,214,218,221,223,224,225,226,227,232,233,240,241,242,243,247、C.I.アシッドレッド35,42,51,52,57,62,80,82,111,114,118,119,127,128,131,143,145,151,154,157,158,211,249,254,257,261,263,266,289,299,301,305,319,336,337,361,396,397、C.I.リアクティブレッド3,13,17,19,21,22,23,24,29,35,37,40,41,43,45,49,55、C.I.ベーシックレッド12,13,14,15,18,22,23,24,25,27,29,35,36,38,39,45,46、C.I.ダイレクトバイオレット7,9,47,48,51,66,90,93,94,95,98,100,101、C.I.アシッドバイオレット5,9,11,34,43,47,48,51,75,90,103,126、C.I.リアクティブバイオレット1,3,4,5,6,7,8,9,16,17,22,23,24,26,27,33,34、C.I.ベーシックバイオレット1,2,3,7,10,15,16,20,21,25,27,28,35,37,39,40,48、C.I.ダイレクトイエロー8,9,11,12,27,28,29,33,35,39,41,44,50,53,58,59,68,87,93,95,96,98,100,106,108,109,110,130,142,144,161,163、C.I.アシッドイエロー17,19,23,25,39,40,42,44,49,50,61,64,76,79,110,127,135,143,151,159,169,174,190,195,196,197,199,218,219,222,227、C.I.リアクティブイエロー2,3,13,14,15,17,18,23,24,25,26,27,29,35,37,41,42、C.I.ベーシックイエロー1,2,4,11,13,14,15,19,21,23,24,25,28,29,32,36,39,40、C.I.アシッドグリーン16、C.I.アシッドブルー9,45,80,83,90,185、C.I.ベーシックオレンジ21,23等が挙げられる。
また、着色剤としては、上記のような材料で構成された粉末に、例えば、親液化処理(後述する液性媒体に対する親和性を向上させる処理)等の表面処理を施したものを用いてもよい。これにより、例えば、カラーフィルター用インク中における着色剤粒子の分散性、分散安定性を特に優れたものとすることができる。着色剤に対する表面処理としては、例えば、着色剤粒子表面をポリマーで改質する処理等が挙げられる。着色剤の粒子表面を改質するポリマーとしては、例えば、特開平8−259876号公報等に記載されたポリマーや、市販の各種の顔料分散用のポリマーまたはオリゴマー等が挙げられる。
また、着色剤としては、例えば、上記から選択される2種以上の成分を組み合わせて用いてもよい。
カラーフィルター用インク中において、着色剤は、後述する液性媒体に溶解しているものであってもよいし、分散しているものであってもよいが、着色剤が液性媒体中に分散しているものである場合、着色剤の平均粒径は、20〜200nmであるのが好ましく、5〜90nmであるのがより好ましい。これにより、カラーフィルター用インクを用いて製造されるカラーフィルターの耐光性を十分に優れたものとしつつ、カラーフィルター用インク中における着色剤の分散安定性や、カラーフィルターにおける発色性等を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中において、着色剤は、後述する液性媒体に溶解しているものであってもよいし、分散しているものであってもよいが、着色剤が液性媒体中に分散しているものである場合、着色剤の平均粒径は、20〜200nmであるのが好ましく、5〜90nmであるのがより好ましい。これにより、カラーフィルター用インクを用いて製造されるカラーフィルターの耐光性を十分に優れたものとしつつ、カラーフィルター用インク中における着色剤の分散安定性や、カラーフィルターにおける発色性等を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中における着色剤の含有率は、2〜20wt%であるのが好ましく、3〜15wt%であるのがより好ましい。着色剤の含有率が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)からの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとしつつ、製造されるカラーフィルターの耐久性を優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターにおいて、十分な色濃度を確保することができる。
<液性媒体>
液性媒体(液状媒質)は、上述したような着色剤を、溶解および/または分散する機能を有するものである。すなわち、液性媒体は、溶媒および/または分散媒として機能するものである。そして、通常、液性媒体は、カラーフィルターを製造する過程において、その大部分が除去されるものである。
液性媒体(液状媒質)は、上述したような着色剤を、溶解および/または分散する機能を有するものである。すなわち、液性媒体は、溶媒および/または分散媒として機能するものである。そして、通常、液性媒体は、カラーフィルターを製造する過程において、その大部分が除去されるものである。
そして、このような液性媒体は、インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒である成分aと、成分aよりも高い沸点を有し、かつ、インク中に含まれる樹脂材料の良溶媒である成分bとを含むものである。これにより、形成される各着色部は、その厚さが均一なものとなり、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生を十分に防止することができ、個体間での特性の均一性を優れたものとすることができる。
(成分a)
カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体としての成分aは、インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒としての性格を有するものであるが、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ヒドロキシケトン、炭酸ジエステル、環状アミド化合物等を用いることができ、中でも、(1)多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン等)の縮合物としてのエーテル(多価アルコールエーテル)や、多価アルコールまたは多価アルコールエーテルのアルキルエーテル(例えば、メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシルエーテル等)、エステル(例えば、ホルメート、アセテート、プロピオネート等)、(2)多価カルボン酸(例えば、こはく酸、グルタル酸等)のエステル(例えば、メチルエステル等)、(3)分子内に少なくとも1つの水酸基と少なくとも1つのカルボキシル基とを有する化合物(ヒドロキシ酸)のエーテル、エステル等、(4)多価アルコールとホスゲンとの反応で得られるような化学構造を有する炭酸ジエステルが好ましい。成分aとして用いることのできる化合物としては、例えば、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、オクタン酸エチル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、3−メトキシブチルアセテート(メトアセ)、ジクロヘキサノールアセテート、プロピレングリコールアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,3ブチレングリコールジアセテート、2−エチルヘキサノール、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、グルタン酸ジメチル、コハク酸ジメチル、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アセテート、1−ブトキシ−2−プロパノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−n−ブチルアセテート、ジアセチン、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ブチルグリコレート、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、N−メチル−2−ピロリドン、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ビス(2−プロポキシエチル)エーテル、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールブチルエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールエチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールメチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエチルエーテル、トリエチレングリコールエチルメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルプロピルエーテル、トリエチレングリコールメチルプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、n−ノニルアルコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、またはトリプロピレングリコールn−ブチルエーテル等が挙げられる。
カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体としての成分aは、インク中に含まれる樹脂材料の貧溶媒としての性格を有するものであるが、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ヒドロキシケトン、炭酸ジエステル、環状アミド化合物等を用いることができ、中でも、(1)多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン等)の縮合物としてのエーテル(多価アルコールエーテル)や、多価アルコールまたは多価アルコールエーテルのアルキルエーテル(例えば、メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシルエーテル等)、エステル(例えば、ホルメート、アセテート、プロピオネート等)、(2)多価カルボン酸(例えば、こはく酸、グルタル酸等)のエステル(例えば、メチルエステル等)、(3)分子内に少なくとも1つの水酸基と少なくとも1つのカルボキシル基とを有する化合物(ヒドロキシ酸)のエーテル、エステル等、(4)多価アルコールとホスゲンとの反応で得られるような化学構造を有する炭酸ジエステルが好ましい。成分aとして用いることのできる化合物としては、例えば、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、オクタン酸エチル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、3−メトキシブチルアセテート(メトアセ)、ジクロヘキサノールアセテート、プロピレングリコールアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,3ブチレングリコールジアセテート、2−エチルヘキサノール、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、グルタン酸ジメチル、コハク酸ジメチル、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アセテート、1−ブトキシ−2−プロパノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−n−ブチルアセテート、ジアセチン、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ブチルグリコレート、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、N−メチル−2−ピロリドン、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ビス(2−プロポキシエチル)エーテル、ジエチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールブチルエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールエチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールメチルプロピルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエチルエーテル、トリエチレングリコールエチルメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルプロピルエーテル、トリエチレングリコールメチルプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、n−ノニルアルコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、またはトリプロピレングリコールn−ブチルエーテル等が挙げられる。
特に、液性媒体を構成する成分aは、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールアセテート、1,3ブチレングリコールジアセテート、またはジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを含むものであるのがより好ましい。これにより、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなるとともに、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化する。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
また、成分aの大気圧(1気圧)下における沸点は、150〜235℃であるのが好ましく、160〜220℃であるのがより好ましく、170〜215℃であるのがさらに好ましい。成分aの沸点が前記範囲内の値であると、基板上に吐出されたインクは、乾燥過程において、より好適に粘度上昇するものとなる。これにより、形成される各着色部の厚さをより均一化することができる。また、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッドにおける目詰まり等をより効果的に防止することができ、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
また、成分aの25℃における粘度は、特に限定されないが、0.5〜3.0mPa・sであるのが好ましく、1.0〜2.5mPa・sであるのがより好ましい。成分aの粘度が前記範囲内の値であると、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化する。また、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッドにおける目詰まり等をより効果的に防止することができ、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。なお、粘度の測定は、例えば、振動式粘度計を用いて行うことができ、特に、JIS Z8809に準拠して行うことができる。
また、基板上に吐出したインクの乾燥温度において、成分aの蒸気圧は、成分bの蒸気圧よりも高いのが好ましい。これにより、比較的低い乾燥温度でインクを乾燥した場合においても、吐出されたインク中に含まれる成分aが、成分bよりもより優先的に蒸発する。これにより、各着色部の厚さはより均一なものとなり、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
また、このような成分aの25℃における蒸気圧は、0.02mmHg以上であるのが好ましく、0.03〜3.0mmHgであるのがより好ましく、0.05〜2.0mmHgであるのがさらに好ましい。成分aの蒸気圧が前記範囲内の値であると、基板上に吐出されたインクは、乾燥過程において、より好適に粘度上昇するものとなる。これにより、形成される各着色部の厚さをより均一化することができる。また、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッドにおける目詰まり等をより効果的に防止することができ、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中に含まれる成分aの含有率は、30〜90wt%であるのが好ましく、40〜80wtであるのがより好ましい。これにより、基板上に吐出されたインクは、乾燥過程において、より好適に粘度上昇するものとなり、形成される各着色部の厚さをより均一化することができる。また、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドからの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとしつつ、製造されるカラーフィルターの耐久性を優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターにおいて、十分な色濃度を確保することができる。
(成分b)
カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体としての成分bは、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ヒドロキシケトン、炭酸ジエステル、環状アミド化合物等を用いることができ、中でも、(1)多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン等)の縮合物としてのエーテル(多価アルコールエーテル)や、多価アルコールまたは多価アルコールエーテルのアルキルエーテル(例えば、メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシルエーテル等)、エステル(例えば、ホルメート、アセテート、プロピオネート等)、(2)多価カルボン酸(例えば、こはく酸、グルタル酸等)のエステル(例えば、メチルエステル等)、(3)分子内に少なくとも1つの水酸基と少なくとも1つのカルボキシル基とを有する化合物(ヒドロキシ酸)のエーテル、エステル等、(4)多価アルコールとホスゲンとの反応で得られるような化学構造を有する炭酸ジエステルが好ましい。成分bとして用いることのできる化合物としては、例えば、エチレングリコールジブチレート、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、二酢酸1,6−ヘキサンジオール、1,3−ブチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキルエーテル、トリアセチン、エチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテル、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリ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ブチルエーテル、グルタン酸ジメチル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、トリプロピ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メチルエーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジアセテート、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、グルタル酸ジメチル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、1,6−ジアセトキシヘキサン、ブトキシプロパノール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3−メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、オクタン酸エチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、酢酸シクロヘキシル、こはく酸ジエチル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、こはく酸ジメチル、または4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等が挙げられる。
カラーフィルター用インク中に含まれる液性媒体としての成分bは、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ヒドロキシケトン、炭酸ジエステル、環状アミド化合物等を用いることができ、中でも、(1)多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン等)の縮合物としてのエーテル(多価アルコールエーテル)や、多価アルコールまたは多価アルコールエーテルのアルキルエーテル(例えば、メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシルエーテル等)、エステル(例えば、ホルメート、アセテート、プロピオネート等)、(2)多価カルボン酸(例えば、こはく酸、グルタル酸等)のエステル(例えば、メチルエステル等)、(3)分子内に少なくとも1つの水酸基と少なくとも1つのカルボキシル基とを有する化合物(ヒドロキシ酸)のエーテル、エステル等、(4)多価アルコールとホスゲンとの反応で得られるような化学構造を有する炭酸ジエステルが好ましい。成分bとして用いることのできる化合物としては、例えば、エチレングリコールジブチレート、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、二酢酸1,6−ヘキサンジオール、1,3−ブチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキルエーテル、トリアセチン、エチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテル、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリ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ブチルエーテル、グルタン酸ジメチル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、トリプロピ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メチルエーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジアセテート、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、グルタル酸ジメチル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、1,6−ジアセトキシヘキサン、ブトキシプロパノール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3−メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、オクタン酸エチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、酢酸シクロヘキシル、こはく酸ジエチル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、こはく酸ジメチル、または4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等が挙げられる。
特に、液性媒体を構成する成分bは、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、またはジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを含むものであるのがより好ましい。これにより、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなるとともに、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化する。その結果、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
また、成分bの大気圧(1気圧)下における沸点は、180〜280℃であるのが好ましく、190〜260℃であるのがより好ましく、200〜220℃であるのがさらに好ましい。成分bの沸点が前記範囲内の値であると、基板上に吐出されたインクは、乾燥過程において、より好適に粘度上昇するものとなる。これにより、形成される各着色部の厚さをより均一化することができる。また、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッドにおける目詰まり等をより効果的に防止することができ、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
また、成分bの25℃における粘度は、特に限定されないが、1.5〜6.0mPa・sであるのが好ましく、2.0〜4.0mPa・sであるのがより好ましい。成分bの粘度が前記範囲内の値であると、液滴吐出ヘッドより吐出される各インクの吐出量がより安定化する。また、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッドにおける目詰まり等をより効果的に防止することができ、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
また、成分bの25℃における蒸気圧は、0.15mmHg以下であるのが好ましく、0.10mmHg以下であるのがより好ましく、0.05mmHg以下であるのがさらに好ましく。成分bの蒸気圧が前記範囲内の値であると、基板上に吐出されたインクは、乾燥過程において、より好適に粘度上昇するものとなる。これにより、形成される各着色部の厚さをより均一化することができる。また、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッドにおける目詰まり等をより効果的に防止することができ、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中に含まれる成分bの含有率は、2〜30wt%であるのが好ましく、5〜25wt%であるのがより好ましい。これにより、基板上に吐出されたインクは、乾燥過程において、より好適に粘度上昇するものとなり、形成形成される各着色部の厚さをより均一化することができる。また、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドからの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとしつつ、製造されるカラーフィルターの耐久性を優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に抑制することができるとともに、個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターにおいて、十分な色濃度を確保することができる。
また、液性媒体中に含まれる貧溶媒の成分aと良溶媒の成分bとの溶解度パラメータの差の絶対値|SP(a)−SP(b)|[(cal/cm3)1/2]は、0.2≦|SP(a)−SP(b)|≦3.0の関係を満足するのが好ましく、0.7≦|SP(a)−SP(b)|≦2.7の関係を満足するのがより好ましく1.5≦|SP(a)−SP(b)|≦2.5の関係を満足するのがさらに好ましい。
液性媒体中に含まれる成分aと成分bとが上記条件を満足することにより、成分aと成分bとは好適に相溶したものとなる。これにより、インク中の樹脂粒子は均一な大きさ(または、慣性半径)を有するものとなるとともに、液性媒体により均一に分散するものとなる。これにより、インクの粘度、および液滴吐出ヘッドからインクを吐出する際のインクの液切れ、のいずれもがより好適なものとなり、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量はさらに好適に均一化される。また、インクの保存性、長期安定性は特に優れたものとなり、例えば、インクを、長期間稼動し熱を持った状態の液滴吐出装置内部に保存した場合でも、樹脂粒子同士が凝集するのがより確実に防止される。結果として、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。
また、このような液性媒体中に含まれる成分aの25℃における蒸気圧をP(a)[mmHg]、成分bの25℃における蒸気圧をP(b)[mmHg]としたとき、1.2≦P(b)/P(a)であるのが好ましく、1.5≦P(b)/P(a)であるのがより好ましく、2.0≦P(b)/P(a)≦10.0であるのがさらに好ましい。これにより、インクの乾燥温度において、成分aの蒸気圧は、成分bの蒸気圧に比べ十分に高いものとなり、基板上に吐出されたインクは、乾燥過程において、より好適に粘度上昇するものとなり、形成される各着色部の厚さはより均一なものとなる。
また、カラーフィルター用インク中に含まれる貧溶媒の成分aの含有率をX[wt%]、良溶媒の成分bの含有率をY[wt%]としたとき、1≦X/Y≦20であるのが好ましく、1.2≦X/Y≦15であるのがより好ましく、1.5≦X/Y≦10であるのがさらに好ましい。これにより、乾燥時におけるインクの粘度上昇はより好適なものとなり、形成される各着色部は、その厚さがより均一なものとなる。また、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドからの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとしつつ、製造されるカラーフィルターの耐久性を特に優れたものとすることができる。
また、このようなカラーフィルター用インクとして、表示される画像がフルカラーとなるカラーフィルターの製造に用いる場合には、通常、光の三原色である赤、緑、青の各色に対応する、赤色(R)インク、緑色(G)インク、青色(B)インクの各色のインクを用いる。このような各色のカラーフィルター用インクでは、含まれる着色剤が、その種類によって、発色濃度が異なるため、各色のインクの光透過性、色あいを調整する目的で、各色のインク中に含まれる着色剤、樹脂材料の含有量が異なる。特にBインクでは、着色剤の含有量が、Rインク、Gインクに比べて少なく、各色の着色部の厚さを均一にするため、Bインク中に含まれる樹脂材料の含有量はRインク、Gインクに比べ多いのが一般的である。そのため、カラーフィルター用インクとして、このような各色のインクを用いる場合には、各色のインク中に含まれる貧溶媒の成分aと良溶媒の成分bとの含有比率は以下の関係を満足しているのが好ましい。
すなわち、Bインク中に含まれる貧溶媒の成分aの含有率をX[wt%]、良溶媒の成分bの含有率をY[wt%]としたとき、1.2≦Y/X≦18であるのが好ましく、1.6≦Y/X≦9.5であるのがより好ましい。これにより、液滴吐出ヘッドからのBインクの吐出量はより均一なものとなる。これにより、基板上にBインクを吐出して形成される青色の着色部の厚さはより均一なものとなる。
また、Rインク、Gインクそれぞれのインク中に含まれる貧溶媒の成分aの含有率をX[wt%]、良溶媒の成分bの含有率をY[wt%]としたとき、1.0≦Y/X≦20であるのが好ましく、1.5≦Y/X≦15であるのがより好ましい。これにより、液滴吐出ヘッドからのRインクおよびGインクの吐出量はより均一なものとなる。これにより、基板上にRインクおよびGインクのそれぞれを吐出して形成される赤色、緑色の各着色部の厚さはより均一なものとなる。
<分散剤>
カラーフィルター用インク中には、分散剤が含まれていてもよい。これにより、例えば、カラーフィルター用インクが、分散性の低い顔料を含む場合等であっても、顔料の分散安定性を優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの保存安定性を優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中には、分散剤が含まれていてもよい。これにより、例えば、カラーフィルター用インクが、分散性の低い顔料を含む場合等であっても、顔料の分散安定性を優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの保存安定性を優れたものとすることができる。
分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類;ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類;ソルビタン脂肪酸エステル類;脂肪酸変性ポリエステル類;3級アミン変性ポリウレタン類;ポリエチレンイミン類等のほか、以下商品名で、KP(信越化学工業(株)製)、ポリフロー(共栄社化学(株)製)、エフトップ(トーケムプロダクツ社製)、メガファック(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラード(住友スリーエム(株)製)、アサヒガード、サーフロン(以上、旭硝子(株)製)、Disperbyk(ビックケミー・ジャパン(株)製)、ソルスパース3000,5000,11200,12000,13240,13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、22000、24000SC、24000GR(日本ルブリゾール(株)製)、サーフィノール(エアープロダクト社製)等が挙げられる。
また、分散剤としては、例えば、シアメリド環を有する化合物を用いることができる。このような化合物を分散剤として用いることにより、カラーフィルター用インク中における顔料の分散性を特に優れたものとすることができるとともに、カラーフィルター用インクの吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
また、分散剤としては、例えば、下記式(I)および下記式(II)で表される部分構造を有する化合物を用いることができる。このような化合物を分散剤として用いることにより、カラーフィルター用インク中における着色剤(顔料)の分散性を特に優れたものとすることができるとともに、カラーフィルター用インクの吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
また、分散剤としては、例えば、下記式(I)および下記式(II)で表される部分構造を有する化合物を用いることができる。このような化合物を分散剤として用いることにより、カラーフィルター用インク中における着色剤(顔料)の分散性を特に優れたものとすることができるとともに、カラーフィルター用インクの吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中における分散剤の含有率は、0.5〜15wt%であるのが好ましく、0.5〜8wt%であるのがより好ましい。
<樹脂材料>
カラーフィルター用インクは、樹脂材料(バインダー樹脂)を含むものである。
このような樹脂材料は、上述したように、インク中において、貧溶媒の成分aと良溶媒の成分bとを含む液性媒体中に、微小な粒子状(慣性半径が数nm程)の樹脂粒子として分散している。このように、インク中の樹脂材料が液性媒体に溶解することなく、樹脂粒子として液性媒体に均一に分散しているため、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量が均一化する。また、乾燥時においては、樹脂材料の貧溶媒である成分aが除去されるにしたがって、樹脂粒子は液性媒体中に含まれる良溶媒の成分aに溶解する。その結果、インクの粘度が急激に上昇し、インクの形状が安定する。結果として、形成される着色部の厚さが均一化し、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生を十分に防止することができ、個体間での特性の均一性を優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターにおいて、着色部を基板との密着性に優れたものとすることができ、カラーフィルターの耐久性を優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インクは、樹脂材料(バインダー樹脂)を含むものである。
このような樹脂材料は、上述したように、インク中において、貧溶媒の成分aと良溶媒の成分bとを含む液性媒体中に、微小な粒子状(慣性半径が数nm程)の樹脂粒子として分散している。このように、インク中の樹脂材料が液性媒体に溶解することなく、樹脂粒子として液性媒体に均一に分散しているため、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量が均一化する。また、乾燥時においては、樹脂材料の貧溶媒である成分aが除去されるにしたがって、樹脂粒子は液性媒体中に含まれる良溶媒の成分aに溶解する。その結果、インクの粘度が急激に上昇し、インクの形状が安定する。結果として、形成される着色部の厚さが均一化し、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等の発生を十分に防止することができ、個体間での特性の均一性を優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターにおいて、着色部を基板との密着性に優れたものとすることができ、カラーフィルターの耐久性を優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インクを構成する樹脂材料としては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂等、いかなる樹脂材料を用いてもよいが、多官能性分子が重合したアクリル樹脂や、エポキシ系樹脂であるのが好ましい。これらの樹脂材料は、透明性が高く、硬度が高いものであるとともに、熱収縮量が小さい。このため、着色部の基板への密着性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルター用インクを構成する樹脂材料としては、エポキシ系樹脂の中でも、特に、シリルアセテート構造(SiOCOCH3)と、エポキシ構造とを有するエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。これにより、インクジェット方式による液滴吐出を好適に行うことができるとともに、着色部と基板との密着性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルターの耐久性を特に優れたものとすることができる。
カラーフィルター用インク中における樹脂材料の含有率は、0.5〜10wt%であるのが好ましく、1〜5wt%であるのがより好ましい。樹脂材料の含有率が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドからの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとしつつ、製造されるカラーフィルターの耐久性を特に優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターにおいて、十分な色濃度を確保することができる。これに対し、樹脂材料の含有率が低すぎると、カラーフィルター用インクの吐出性(吐出安定性)が低下したり、形成される着色部の硬度が低下し製造されるカラーフィルターの耐久性が低下する。一方、樹脂材料の含有率が高すぎると、製造されるカラーフィルターにおいて、十分な色濃度を確保することが困難となる。
<その他の成分>
カラーフィルター用インクは、必要に応じて、種々の他の成分を含むものであってもよい。このような成分(他の添加剤)としては、例えば、各種架橋剤;各種重合開始剤;銅フタロシアニン誘導体等の青色顔料誘導体や黄色顔料誘導体等の分散助剤;ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフロロアルキルアクリレート等の高分子化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤;ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤;メタノール、エタノール、i−プロパノール、n−ブタノール、グリセリン等のインクジェット吐出性能安定化剤;以下商品名で、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、新秋田化成(株)製)、メガファックF171、同F172、同F173、同F178K(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社油脂化学工業(株)製)等の界面活性剤等が挙げられる。
カラーフィルター用インクは、必要に応じて、種々の他の成分を含むものであってもよい。このような成分(他の添加剤)としては、例えば、各種架橋剤;各種重合開始剤;銅フタロシアニン誘導体等の青色顔料誘導体や黄色顔料誘導体等の分散助剤;ガラス、アルミナ等の充填剤;ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリフロロアルキルアクリレート等の高分子化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の密着促進剤;2,2−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール等の酸化防止剤;2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、アルコキシベンゾフェノン等の紫外線吸収剤;ポリアクリル酸ナトリウム等の凝集防止剤;メタノール、エタノール、i−プロパノール、n−ブタノール、グリセリン等のインクジェット吐出性能安定化剤;以下商品名で、エフトップEF301、同EF303、同EF352(以上、新秋田化成(株)製)、メガファックF171、同F172、同F173、同F178K(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、同FC431(以上、住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)、KP341(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.75、同No.95(以上、共栄社油脂化学工業(株)製)等の界面活性剤等が挙げられる。
また、カラーフィルター用インクは、熱酸発生剤や酸架橋剤を含有するものであってもよい。前記熱酸発生剤は、加熱により酸を発生する成分であり、その例としては、スルホニウム塩、ベンゾチアゾリウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩等が挙げられ、特に、スルホニウム塩およびベンゾチアゾリウム塩が好ましい。
また、カラーフィルター用インクの25℃における粘度は、特に限定されないが、5〜12mPa・sであるのが好ましく、6〜10mPa・sであるのがより好ましい。これにより、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドから吐出されるインクの吐出量のばらつきを特に小さいものとしつつ、液滴吐出ヘッドにおける目詰まりの発生等をより確実に防止することができる。また、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
また、カラーフィルター用インクの25℃における粘度は、特に限定されないが、5〜12mPa・sであるのが好ましく、6〜10mPa・sであるのがより好ましい。これにより、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッドから吐出されるインクの吐出量のばらつきを特に小さいものとしつつ、液滴吐出ヘッドにおける目詰まりの発生等をより確実に防止することができる。また、カラーフィルターの生産性を特に優れたものとすることができる。
《カラーフィルター用インクの調製方法》
次に、上述したようなカラーフィルター用インクの調製方法について説明する。
上述したようなカラーフィルター用インクは、例えば、上述したような成分aと成分bとを含む液性媒体に、上述したような着色剤および樹脂材料を加え、混合することにより調製することができるが、以下のような方法を用いてカラーフィルター用インクを調製することもできる。
次に、上述したようなカラーフィルター用インクの調製方法について説明する。
上述したようなカラーフィルター用インクは、例えば、上述したような成分aと成分bとを含む液性媒体に、上述したような着色剤および樹脂材料を加え、混合することにより調製することができるが、以下のような方法を用いてカラーフィルター用インクを調製することもできる。
すなわち、上述したようなカラーフィルター用インクの調製方法としては、樹脂材料を、液性媒体を構成する成分b中に溶解させた樹脂溶液を調製する樹脂溶液調製工程と、液性媒体を構成する成分a中に着色剤を溶解、および/または分散させた着色剤分散液を調製する着色剤分散液調整工程と、樹脂溶液と着色剤分散液とを混合することにより、カラーフィルター用インクを調整するカラーフィルター用インク調製工程とを有しているのが好ましい。これにより、調製されるカラーフィルター用インクは、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量がさらに均一化するとともに、カラーフィルター製造時において、基板上に吐出されたインクの表面がより確実に平坦化された状態で乾燥が進行する。その結果、形成される各着色部は、ばらつきのない特に均一な厚さを有するものとなる。これは以下のように説明することができる。
すなわち、樹脂溶液調製工程において、樹脂材料の溶媒として、良溶媒の成分bのみを用いることにより、樹脂溶液中の樹脂材料は成分bに完全に溶解(相溶)する。このような樹脂溶液を、着色剤と成分aとを含む着色剤分散液と混合することにより、樹脂材料の一部を着色剤の表面に好適に吸着させることができ、樹脂溶液と着色剤分散液との混合液中において、着色剤はより均一に分散するものとなる。また、このように樹脂溶液と着色剤分散液とを混合することにより、混合液中に含まれる液性媒体の樹脂材料との相溶性が低くなる。そのため、樹脂溶液中で相溶していた樹脂材料が、数nm程の慣性半径を有する樹脂粒子として混合液中に均一に分散する。これらにより、調製されるインクの粘度は十分に低くなるとともに、インク中の固形分濃度がより均一なものとなる。その結果、液滴吐出ヘッドからのインクの吐出量がさらに均一化するとともに、カラーフィルター製造時において、基板上に吐出されたインクの表面がより確実に平坦化された状態で乾燥が進行する。また、このようにして調製されたカラーフィルター用インクは、インク中の固形分(着色剤、樹脂材料)の液性媒体への分散性が特に優れたものとなるため、インクの保存性が特に優れたものとなる。
《インクセット》
上述したようなカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるものである。カラーフィルターは、通常、フルカラー表示に対応するため、複数色の着色部(通常は、光の三原色に対応するRGBの3色)を有している。そして、これら複数色の着色部の形成には、それぞれに対応する色の複数種のカラーフィルター用インクが用いられる。すなわち、カラーフィルターの製造には、複数色のカラーフィルター用インクを備えるインクセットが用いられる。また、上述したように、通常このような複数色のインクでは、含まれる着色剤が、その種類によって発色濃度が異なるものであるため、各色のインクの光透過性、色あいの調整を目的として、各色のインク中に含まれる着色剤、樹脂材料、および液性媒体の含有量が異なっている。このような各色のインクを用いて着色部を形成する際には、各色のインク毎に、最適な乾燥条件(乾燥温度など)が異なる。そのため、従来から用いられているインクセットを用いて各色の着色部を形成する際、ある色の着色部の厚さが均一になるような乾燥条件に調整すると、残りの色の着色部の厚さは、ばらつきが大きくなってしまう。また、各色のインク毎に、それぞれのインクに最適な乾燥条件で、吐出、乾燥を繰り返すことにより、各色の着色部を形成することも考えられるが、このような方法では、カラーフィルターの生産性が劣ってしまう。これに対して、本発明のカラーフィルター用インクを用いたインクセットでは、乾燥工程において、吐出された各色のインクは、各インク中に含まれる低沸点の成分aが優先的に蒸発するにしたがって、インクの粘度は急激に上昇し、インク表面が確実に平坦化された状態で安定化する。このようなインクは、好適な乾燥温度範囲が十分に広いものとなるため、各色の着色部のいずれもが、均一な厚さを有するものとなる。
上述したようなカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるものである。カラーフィルターは、通常、フルカラー表示に対応するため、複数色の着色部(通常は、光の三原色に対応するRGBの3色)を有している。そして、これら複数色の着色部の形成には、それぞれに対応する色の複数種のカラーフィルター用インクが用いられる。すなわち、カラーフィルターの製造には、複数色のカラーフィルター用インクを備えるインクセットが用いられる。また、上述したように、通常このような複数色のインクでは、含まれる着色剤が、その種類によって発色濃度が異なるものであるため、各色のインクの光透過性、色あいの調整を目的として、各色のインク中に含まれる着色剤、樹脂材料、および液性媒体の含有量が異なっている。このような各色のインクを用いて着色部を形成する際には、各色のインク毎に、最適な乾燥条件(乾燥温度など)が異なる。そのため、従来から用いられているインクセットを用いて各色の着色部を形成する際、ある色の着色部の厚さが均一になるような乾燥条件に調整すると、残りの色の着色部の厚さは、ばらつきが大きくなってしまう。また、各色のインク毎に、それぞれのインクに最適な乾燥条件で、吐出、乾燥を繰り返すことにより、各色の着色部を形成することも考えられるが、このような方法では、カラーフィルターの生産性が劣ってしまう。これに対して、本発明のカラーフィルター用インクを用いたインクセットでは、乾燥工程において、吐出された各色のインクは、各インク中に含まれる低沸点の成分aが優先的に蒸発するにしたがって、インクの粘度は急激に上昇し、インク表面が確実に平坦化された状態で安定化する。このようなインクは、好適な乾燥温度範囲が十分に広いものとなるため、各色の着色部のいずれもが、均一な厚さを有するものとなる。
《カラーフィルター》
次に、上述したようなカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されるカラーフィルターの一例について説明する。
図1は、本発明のカラーフィルターの好適な実施形態を示す断面図である。
図1に示すように、カラーフィルター1は、基板11と、上述したカラーフィルター用インクを用いて成形された着色部12とを備えている。着色部12としては、互いに異なる色の第1の着色部12A、第2の着色部12B、および第3の着色部12Cが設けられている。そして、隣接する着色部12の間には、隔壁13が設けられている。
次に、上述したようなカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されるカラーフィルターの一例について説明する。
図1は、本発明のカラーフィルターの好適な実施形態を示す断面図である。
図1に示すように、カラーフィルター1は、基板11と、上述したカラーフィルター用インクを用いて成形された着色部12とを備えている。着色部12としては、互いに異なる色の第1の着色部12A、第2の着色部12B、および第3の着色部12Cが設けられている。そして、隣接する着色部12の間には、隔壁13が設けられている。
<基板>
基板11は、光透過性を有する板状の部材で、着色部12、隔壁13を保持する機能を有している。
基板11は、実質的に透明な材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、カラーフィルター1を透過する光により、より鮮明な画像を形成することができる。
基板11は、光透過性を有する板状の部材で、着色部12、隔壁13を保持する機能を有している。
基板11は、実質的に透明な材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、カラーフィルター1を透過する光により、より鮮明な画像を形成することができる。
また、基板11は、耐熱性、機械的強度に優れたものであるのが好ましい。これにより、例えば、カラーフィルター1の製造時に加わる熱による変形等を確実に防止することができる。このような条件を満足する基板11の構成材料としては、例えば、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ノルボルネン系開環重合体やその水素添加物等が挙げられる。
<着色部>
着色部12は、上述したようなカラーフィルター用インクを用いて形成されたものである。
着色部12は、上述したようなカラーフィルター用インクを用いて形成されたものであるため、各画素間での特性のばらつきが小さい。このため、カラーフィルター1は、色むら、濃度むら等の発生が抑制された、信頼性が高いものとなっている。
着色部12は、上述したようなカラーフィルター用インクを用いて形成されたものである。
着色部12は、上述したようなカラーフィルター用インクを用いて形成されたものであるため、各画素間での特性のばらつきが小さい。このため、カラーフィルター1は、色むら、濃度むら等の発生が抑制された、信頼性が高いものとなっている。
各着色部12は、後述する隔壁13により囲まれた領域であるセル14内に設けられている。
第1の着色部12A、第2の着色部12B、および第3の着色部12Cは、互いに異なる色のものである。例えば、第1の着色部12Aを赤色フィルター領域(R)、第2の着色部12Bを緑色フィルター領域(G)、第3の着色部12Cを青色フィルター領域(B)とすることができる。そして、一組の異なる色の着色部12A、12B、12Cで1画素を構成している。そして、カラーフィルター1においては、その横方向および縦方向に、着色部12が所定数配置されている。例えば、カラーフィルター1が、ハイビジョン用のカラーフィルターである場合には1366×768個の画素が配置されており、フルハイビジョン用のカラーフィルターである場合には1920×1080個の画素が配置されており、スーパーハイビジョン用のカラーフィルターである場合には7680×4320個の画素が配置されている。なお、カラーフィルター1は、例えば、有効領域外に予備の画素を備えたものであってもよい。
第1の着色部12A、第2の着色部12B、および第3の着色部12Cは、互いに異なる色のものである。例えば、第1の着色部12Aを赤色フィルター領域(R)、第2の着色部12Bを緑色フィルター領域(G)、第3の着色部12Cを青色フィルター領域(B)とすることができる。そして、一組の異なる色の着色部12A、12B、12Cで1画素を構成している。そして、カラーフィルター1においては、その横方向および縦方向に、着色部12が所定数配置されている。例えば、カラーフィルター1が、ハイビジョン用のカラーフィルターである場合には1366×768個の画素が配置されており、フルハイビジョン用のカラーフィルターである場合には1920×1080個の画素が配置されており、スーパーハイビジョン用のカラーフィルターである場合には7680×4320個の画素が配置されている。なお、カラーフィルター1は、例えば、有効領域外に予備の画素を備えたものであってもよい。
<隔壁>
隣接する着色部12の間には、隔壁(バンク)13が設けられている。これにより、隣接する着色部12同士が混色してしまうのを確実に防止することができ、その結果、鮮明な画像を確実に表示することができる。
隔壁13は、透明な材料で構成されたものであってもよいが、遮光性を有する材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、コントラストに優れた画像を表示することができる。隔壁(遮光部)13の色は、特に限定されないが、黒色であるのが好ましい。これにより、表示される画像のコントラストを特に優れたものとすることができる。
隣接する着色部12の間には、隔壁(バンク)13が設けられている。これにより、隣接する着色部12同士が混色してしまうのを確実に防止することができ、その結果、鮮明な画像を確実に表示することができる。
隔壁13は、透明な材料で構成されたものであってもよいが、遮光性を有する材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、コントラストに優れた画像を表示することができる。隔壁(遮光部)13の色は、特に限定されないが、黒色であるのが好ましい。これにより、表示される画像のコントラストを特に優れたものとすることができる。
隔壁13の高さは、特に限定されないが、着色部12の膜厚よりも大きいものであるのが好ましい。これにより、隣接する着色部12の間での混色を確実に防止することができる。隔壁13の具体的な厚さは、0.1〜10μmであるのが好ましく、0.5〜3.5μmであるのがより好ましい。これにより、隣接する着色部12の間での混色を確実に防止することができるとともに、カラーフィルター1を備えた画像表示装置、電子機器における視野角特性を優れたものとすることができる。
隔壁13は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、例えば、主として樹脂材料で構成されたものであるのが好ましい。これにより、後述するような方法で、隔壁13を容易に所望の形状を有するものとして形成することができる。また、隔壁13が遮光部としての機能を有するものである場合、その構成材料として、カーボンブラック等の光吸収性の材料を含むものであってもよい。
《カラーフィルターの製造方法》
次に、カラーフィルター1の製造方法の一例について説明する。
図2は、カラーフィルターの製造方法を示す断面図、図3は、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置を示す斜視図、図4は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出手段をステージ側から観察した図、図5は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドの底面を示す図、図6は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドを示す図であり、(a)は断面斜視図、(b)は断面図である。
次に、カラーフィルター1の製造方法の一例について説明する。
図2は、カラーフィルターの製造方法を示す断面図、図3は、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置を示す斜視図、図4は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出手段をステージ側から観察した図、図5は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドの底面を示す図、図6は、図3に示す液滴吐出装置における液滴吐出ヘッドを示す図であり、(a)は断面斜視図、(b)は断面図である。
図2に示すように、本実施形態では、基板11を準備する基板準備工程(1a)と、基板11上に隔壁13を形成する隔壁形成工程(1b、1c)と、インクジェット方式によりカラーフィルター用インク2を隔壁13で囲まれた領域に付与するインク付与工程(1d)と、カラーフィルター用インク2から液性媒体を除去し、固形状の着色部12とする着色部形成工程(1e)とを有している。
<基板準備工程>
まず、基板11を準備する(1a)。本工程で準備する基板11は、洗浄処理が施されたものであるのが好ましい。また、本工程で準備する基板11は、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理が施されたものであってもよい。
まず、基板11を準備する(1a)。本工程で準備する基板11は、洗浄処理が施されたものであるのが好ましい。また、本工程で準備する基板11は、シランカップリング剤等による薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着等の適宜の前処理が施されたものであってもよい。
<隔壁形成工程>
次に、基板11の隔壁形成用の感放射線性組成物を基板11の一方の面のほぼ全体に付与し、塗膜3を形成する(1b)。なお、基板11上に感放射線性組成物を付与した後、必要に応じて、プリベーク処理を行ってもよい。プリベーク処理は、例えば、加熱温度:50〜150℃、加熱時間:30〜600秒という条件で行うことができる。
次に、基板11の隔壁形成用の感放射線性組成物を基板11の一方の面のほぼ全体に付与し、塗膜3を形成する(1b)。なお、基板11上に感放射線性組成物を付与した後、必要に応じて、プリベーク処理を行ってもよい。プリベーク処理は、例えば、加熱温度:50〜150℃、加熱時間:30〜600秒という条件で行うことができる。
その後、フォトマスクを介して、放射線を照射して、ポストエキスポジャーベーク処理(PEB)を行い、さらに、アルカリ現像液を用いた現像処理を行うことにより、隔壁13が形成される(1c)。PEBは、例えば、加熱温度:50〜150℃、加熱時間:30〜600秒、放射線照射強度:1〜500mJ/cm2という条件で行うことができる。また、現像処理は、例えば、液盛り法、ディッピング法、振動浸漬法等により行うことができ、現像処理時間は、例えば、10〜300秒とすることができる。また、現像処理の後、必要に応じて、ポストベーク処理を行ってもよい。ポストベーク処理は、例えば、加熱温度:150〜280℃、加熱時間:3〜120分という条件で行うことができる。
<インク付与工程>
次に、インクジェット方式により、上述したようなカラーフィルター用インク2を、隔壁13で囲まれたセル14内に付与する(1d)。
本工程は、形成すべき複数色の着色部12に対応する複数種のカラーフィルター用インク2を用いて行う。この際、隔壁13が設けられているため、2種以上のカラーフィルター用インク2が混ざり合うことが確実に防止される。
次に、インクジェット方式により、上述したようなカラーフィルター用インク2を、隔壁13で囲まれたセル14内に付与する(1d)。
本工程は、形成すべき複数色の着色部12に対応する複数種のカラーフィルター用インク2を用いて行う。この際、隔壁13が設けられているため、2種以上のカラーフィルター用インク2が混ざり合うことが確実に防止される。
カラーフィルター用インク2の吐出は、図3〜図6に示すような液滴吐出装置を用いて行う。
そして、本工程は、図3〜図6に示すような液滴吐出装置100を、所定温度に設定されたチャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した状態で行う。液滴吐出装置100が設置されるチャンバー内は、通常、20〜26℃の温度に設定される。チャンバー内の温度をこのような範囲に設定することにより、温度制御を比較的容易に行うことができるとともに、液滴吐出装置の発熱等によるチャンバー内の各部位での温度のばらつき、変動を比較的小さいものとすることができる。また、温度制御に要する電力等のエネルギー量を抑制することができる。また、一般に、クリーンルームとして用いられている施設の設定温度も、上記範囲内であるため、既存の施設を、カラーフィルターの製造に、好適に利用することができる。また、上述したように、本発明のカラーフィルター用インクは、温度変動による粘度変化量が小さいものであるため、チャンバー内の温度を厳密に管理しない場合であっても、カラーフィルター用インクの吐出安定性を優れたものとすること(液滴の吐出量のばらつきを抑制すること)ができるが、通常、チャンバー内の設定温度は、そのレンジが0.5〜1.5℃(±0.25〜±0.75℃)となるように設定されている。
そして、本工程は、図3〜図6に示すような液滴吐出装置100を、所定温度に設定されたチャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した状態で行う。液滴吐出装置100が設置されるチャンバー内は、通常、20〜26℃の温度に設定される。チャンバー内の温度をこのような範囲に設定することにより、温度制御を比較的容易に行うことができるとともに、液滴吐出装置の発熱等によるチャンバー内の各部位での温度のばらつき、変動を比較的小さいものとすることができる。また、温度制御に要する電力等のエネルギー量を抑制することができる。また、一般に、クリーンルームとして用いられている施設の設定温度も、上記範囲内であるため、既存の施設を、カラーフィルターの製造に、好適に利用することができる。また、上述したように、本発明のカラーフィルター用インクは、温度変動による粘度変化量が小さいものであるため、チャンバー内の温度を厳密に管理しない場合であっても、カラーフィルター用インクの吐出安定性を優れたものとすること(液滴の吐出量のばらつきを抑制すること)ができるが、通常、チャンバー内の設定温度は、そのレンジが0.5〜1.5℃(±0.25〜±0.75℃)となるように設定されている。
また、上記のように、液滴吐出装置100が設置されるチャンバー内の設定温度は、通常、20〜26℃とされるが、21〜25℃であるのが好ましく、22〜24℃であるのがより好ましい。これにより、上述した効果をより顕著に発揮させることができるとともに、カラーフィルター用インクの吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
図3に示すように、本工程で用いる液滴吐出装置100は、カラーフィルター用インク2を保持するタンク101と、チューブ110と、チューブ110を介してタンク101からカラーフィルター用インク2が供給される吐出走査部102とを備える。吐出走査部102は、複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)114をキャリッジ105に搭載してなる液滴吐出手段103と、液滴吐出手段103の位置を制御する第1位置制御装置104(移動手段)と、前記工程で隔壁13が形成された基板11(以下、単に「基板11」とも言う。)を保持するステージ106と、ステージ106の位置を制御する第2位置制御装置108(移動手段)と、制御手段112とを備えている。タンク101と、液滴吐出手段103における複数の液滴吐出ヘッド114とは、チューブ110で連結されており、タンク101から複数の液滴吐出ヘッド114のそれぞれにカラーフィルター用インク2が圧縮空気によって供給される。
図3に示すように、本工程で用いる液滴吐出装置100は、カラーフィルター用インク2を保持するタンク101と、チューブ110と、チューブ110を介してタンク101からカラーフィルター用インク2が供給される吐出走査部102とを備える。吐出走査部102は、複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)114をキャリッジ105に搭載してなる液滴吐出手段103と、液滴吐出手段103の位置を制御する第1位置制御装置104(移動手段)と、前記工程で隔壁13が形成された基板11(以下、単に「基板11」とも言う。)を保持するステージ106と、ステージ106の位置を制御する第2位置制御装置108(移動手段)と、制御手段112とを備えている。タンク101と、液滴吐出手段103における複数の液滴吐出ヘッド114とは、チューブ110で連結されており、タンク101から複数の液滴吐出ヘッド114のそれぞれにカラーフィルター用インク2が圧縮空気によって供給される。
第1位置制御装置104は、制御手段112からの信号に応じて、液滴吐出手段103をX軸方向、およびX軸方向に直交するZ軸方向に沿って移動させる。さらに、第1位置制御装置104は、Z軸に平行な軸の回りで液滴吐出手段103を回転させる機能も有する。本実施形態では、Z軸方向は、鉛直方向(つまり重力加速度の方向)に平行な方向である。第2位置制御装置108は、制御手段112からの信号に応じて、X軸方向およびZ軸方向の双方に直交するY軸方向に沿ってステージ106を移動させる。さらに、第2位置制御装置108は、Z軸に平行な軸の回りでステージ106を回転させる機能も有する。
ステージ106は、X軸方向とY軸方向との双方に平行な平面を有する。また、ステージ106は、カラーフィルター用インク2を付与すべきセル14を有する基板11をその平面上に固定、または保持できるように構成されている。
上述のように、液滴吐出手段103は、第1位置制御装置104によってX軸方向に移動させられる。一方、ステージ106は、第2位置制御装置108によってY軸方向に移動させられる。つまり、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108によって、ステージ106に対する液滴吐出ヘッド114の相対位置が変わる(ステージ106に保持された基板11と、液液滴吐出手段103とが相対的に移動する)。
上述のように、液滴吐出手段103は、第1位置制御装置104によってX軸方向に移動させられる。一方、ステージ106は、第2位置制御装置108によってY軸方向に移動させられる。つまり、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108によって、ステージ106に対する液滴吐出ヘッド114の相対位置が変わる(ステージ106に保持された基板11と、液液滴吐出手段103とが相対的に移動する)。
制御手段112は、カラーフィルター用インク2を吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。
図4に示すように、液滴吐出手段103は、それぞれほぼ同じ構造を有する複数の液滴吐出ヘッド114と、これらの液滴吐出ヘッド114を保持するキャリッジ105とを有している。本実施形態では、液滴吐出手段103に保持される液滴吐出ヘッド114の数は8個である。それぞれの液滴吐出ヘッド114は、後述する複数のノズル118が設けられた底面を有している。それぞれの液滴吐出ヘッド114のこの底面の形状は、2つの長辺と2つの短辺とを有する多角形である。液滴吐出手段103に保持された液滴吐出ヘッド114の底面はステージ106側を向いており、さらに、液滴吐出ヘッド114の長辺方向と短辺方向とは、それぞれX軸方向とY軸方向とに平行である。
図4に示すように、液滴吐出手段103は、それぞれほぼ同じ構造を有する複数の液滴吐出ヘッド114と、これらの液滴吐出ヘッド114を保持するキャリッジ105とを有している。本実施形態では、液滴吐出手段103に保持される液滴吐出ヘッド114の数は8個である。それぞれの液滴吐出ヘッド114は、後述する複数のノズル118が設けられた底面を有している。それぞれの液滴吐出ヘッド114のこの底面の形状は、2つの長辺と2つの短辺とを有する多角形である。液滴吐出手段103に保持された液滴吐出ヘッド114の底面はステージ106側を向いており、さらに、液滴吐出ヘッド114の長辺方向と短辺方向とは、それぞれX軸方向とY軸方向とに平行である。
図5に示すように、液滴吐出ヘッド114は、X軸方向に並んだ複数のノズル118を有する。これら複数のノズル118は、液滴吐出ヘッド114におけるX軸方向のノズルピッチHXPが所定の値となるように配置されている。ノズルピッチHXPの具体的な値は、特に限定されないが、例えば、50〜90μmとすることができる。ここで、「液滴吐出ヘッド114におけるX軸方向のノズルピッチHXP」は、液滴吐出ヘッド114におけるノズル118のすべてをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像間のピッチに相当する。
本実施形態では、液滴吐出ヘッド114における複数のノズル118は、ともにX軸方向に延びるノズル列116Aと、ノズル列116Bとをなす。ノズル列116Aと、ノズル列116Bとは、間隔を空けて並行に配置されている。そして、本実施形態においては、ノズル列116Aおよびノズル列116Bのそれぞれにおいて、90個のノズル118が一定間隔LNPでX軸方向に一列に並んでいる。LNPの具体的な値は、特に限定されないが、100〜180μmとすることができる。
ノズル列116Bの位置は、ノズル列116Aの位置に対して、ノズルピッチLNPの半分の長さだけX軸方向の正の方向(図5の右方向)にずれている。このため、液滴吐出ヘッド114のX軸方向のノズルピッチHXPは、ノズル列116A(またはノズル列116B)のノズルピッチLNPの半分の長さである。
したがって、液滴吐出ヘッド114のX軸方向のノズル線密度は、ノズル列116A(またはノズル列116B)のノズル線密度の2倍である。なお、本明細書において「X軸方向のノズル線密度」とは、複数のノズルをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像の単位長さ当たりの数に相当する。もちろん、液滴吐出ヘッド114が含むノズル列の数は、2つだけに限定されない。液滴吐出ヘッド114はM個のノズル列を含んでもよい。ここで、Mは1以上の自然数である。この場合には、M個のノズル列のそれぞれにおいて複数のノズル118は、ノズルピッチHXPのM倍の長さのピッチで並ぶ。さらに、Mが2以上の自然数の場合には、M個のノズル列のうちの一つに対して、他の(M−1)個のノズル列は、ノズルピッチHXPのi倍の長さだけ重複無くX軸方向にずれている。ここで、iは1から(M−1)までの自然数である。
したがって、液滴吐出ヘッド114のX軸方向のノズル線密度は、ノズル列116A(またはノズル列116B)のノズル線密度の2倍である。なお、本明細書において「X軸方向のノズル線密度」とは、複数のノズルをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像の単位長さ当たりの数に相当する。もちろん、液滴吐出ヘッド114が含むノズル列の数は、2つだけに限定されない。液滴吐出ヘッド114はM個のノズル列を含んでもよい。ここで、Mは1以上の自然数である。この場合には、M個のノズル列のそれぞれにおいて複数のノズル118は、ノズルピッチHXPのM倍の長さのピッチで並ぶ。さらに、Mが2以上の自然数の場合には、M個のノズル列のうちの一つに対して、他の(M−1)個のノズル列は、ノズルピッチHXPのi倍の長さだけ重複無くX軸方向にずれている。ここで、iは1から(M−1)までの自然数である。
さて、本実施形態では、ノズル列116Aおよびノズル列116Bのそれぞれが90個のノズル118からなるため、1つの液滴吐出ヘッド114は180個のノズル118を有する。ただし、ノズル列116Aの両端のそれぞれ5ノズルは「休止ノズル」として設定されている。同様に、ノズル列116Bの両端のそれぞれ5ノズルも「休止ノズル」として設定されている。そして、これら20個の「休止ノズル」からはカラーフィルター用インク2が吐出されない。このため、液滴吐出ヘッド114における180個のノズル118のうち、160個のノズル118がカラーフィルター用インク2を吐出するノズルとして機能する。
図4に示すように、液滴吐出手段103においては、複数個の上記液滴吐出ヘッド114がX軸方向に沿って2列に配置されている。一方の列の液滴吐出ヘッド114と他方の列の液滴吐出ヘッド114とは、休止ノズル分を考慮して、Y軸方向から見て一部重なるように配置されている。これにより、液滴吐出手段103においては、基板11のX軸方向の寸法分の長さに渡り、カラーフィルター用インク2を吐出するノズル118が前記ノズルピッチHXPでX軸方向に連続するように構成されている。
本実施形態の液滴吐出手段103では、基板11のX軸方向の寸法分の長さ全体をカバーするように液滴吐出ヘッド114を配置しているが、本発明における液滴吐出手段は、基板11のX軸方向の寸法分の長さの一部をカバーするようにものでもよい。
本実施形態の液滴吐出手段103では、基板11のX軸方向の寸法分の長さ全体をカバーするように液滴吐出ヘッド114を配置しているが、本発明における液滴吐出手段は、基板11のX軸方向の寸法分の長さの一部をカバーするようにものでもよい。
図6(a)および(b)に示すように、それぞれの液滴吐出ヘッド114は、インクジェットヘッドである。より具体的には、それぞれの液滴吐出ヘッド114は、振動板126と、ノズルプレート128とを備えている。振動板126と、ノズルプレート128との間には、タンク101から孔131を介して供給されるカラーフィルター用インク2が常に充填される液たまり129が位置している。
また、振動板126と、ノズルプレート128との間には、複数の隔壁122が位置している。そして、振動板126と、ノズルプレート128と、1対の隔壁122とによって囲まれた部分がキャビティ120である。キャビティ120はノズル118に対応して設けられているため、キャビティ120の数とノズル118の数とは同じである。キャビティ120には、1対の隔壁122間に位置する供給口130を介して、液たまり129からカラーフィルター用インク2が供給される。
振動板126上には、それぞれのキャビティ120に対応して、振動子124が位置する。振動子124は、ピエゾ素子124Cと、ピエゾ素子124Cを挟む1対の電極124A、124Bとを含む。この1対の電極124A、124Bとの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル118からカラーフィルター用インク2が吐出される。なお、ノズル118からZ軸方向にカラーフィルター用インク2が吐出されるように、ノズル118の形状が調整されている。
制御手段112(図3参照)は、複数の振動子124のそれぞれに互いに独立に信号を与えるように構成されていてもよい。つまり、ノズル118から吐出されるカラーフィルター用インク2の体積が、制御手段112からの信号に応じてノズル118毎に制御されてもよい。また、制御手段112は、塗布走査の間に吐出動作を行うノズル118と、吐出動作を行わないノズル118とを設定することでもできる。
本明細書では、1つのノズル118と、ノズル118に対応するキャビティ120と、キャビティ120に対応する振動子124とを含んだ部分を「吐出部127」と表記することもある。この表記によれば、1つの液滴吐出ヘッド114は、ノズル118の数と同じ数の吐出部127を有する。
本明細書では、1つのノズル118と、ノズル118に対応するキャビティ120と、キャビティ120に対応する振動子124とを含んだ部分を「吐出部127」と表記することもある。この表記によれば、1つの液滴吐出ヘッド114は、ノズル118の数と同じ数の吐出部127を有する。
上記のような液滴吐出装置100を用いて、カラーフィルター1が有する複数色の着色部12に対応するカラーフィルター用インク2を、セル14内に付与する。上記のような装置を用いることにより、セル14内に、効率よくかつ選択的にカラーフィルター用インク2を付与することができる。また、前述したように、本発明のカラーフィルター用インク2(以下、単にインク2ともいう。)は、液性媒体として、上述したような貧溶媒の成分aと良溶媒の成分bとを含むことにより、インク2中に含まれる樹脂材料は、数nmの慣性半径を有する樹脂粒子として液性媒体に均一に分散している。これにより、インク2の粘度は十分に低いものとなるとともに、液滴吐出ヘッドからインク2を吐出する際、インク2の液切れが好適なものとなる。その結果、液滴吐出装置からのカラーフィルター用インク2の吐出量が均一化され、各着色部12に吐出される液滴量の管理を正確に行うことができる。また、セル14内に吐出されたカラーフィルター用インク2は、セル14内において、好適に濡れ広がる。特に、セル14内において、濡れ広がりづらい基板11と隔壁13との境界付近(セル14の角部)にまで、インク2が濡れ広がる。さらに、吐出されたインクは粘度が十分に低いものであるため、セル14内のインク表面が確実に平坦化されたものとなる。これにより、製造されるカラーフィルター1において、各部位での色むら、濃度むら等が発生したり、個体間での特性のばらつきが発生したりするのを効果的に防止することができる。なお、図示の構成では、液滴吐出装置100は、カラーフィルター用インク2を保持するタンク101、チューブ110等を1色分しか有していないが、これらの部材を、カラーフィルター1が有する複数色の着色部12に対応する複数色分有するものであってもよい。また、カラーフィルター1の製造においては、複数色のカラーフィルター用インク2に対応する複数の液滴吐出装置100を用いてもよい。
なお、本発明では、液滴吐出ヘッド114は、駆動素子として、ピエゾ素子の代わりに静電アクチュエータを用いるものでもよい。また、液滴吐出ヘッド114は、駆動素子として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してカラーフィルター用インクを吐出する構成であってもよい。
なお、本発明では、液滴吐出ヘッド114は、駆動素子として、ピエゾ素子の代わりに静電アクチュエータを用いるものでもよい。また、液滴吐出ヘッド114は、駆動素子として電気熱変換素子を用い、この電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してカラーフィルター用インクを吐出する構成であってもよい。
<着色部形成工程>
次に、セル14内に吐出されたカラーフィルター用インク2を乾燥することにより、セル14内のカラーフィルター用インク2から液性媒体を蒸発させ(除去し)、固形状の着色部12とする(1e)。これにより、カラーフィルター1が得られる。
このように、カラーフィルター用インク2(以下、単にインク2ともいう。)を乾燥させる際に、セル14内のインク2中に含まれる成分bよりも低沸点、かつ貧溶媒である成分aが優先的に蒸発する。これにより、セル14内のインク2中における良溶媒の成分bの濃度が高くなり、インク2中に分散していた樹脂粒子が液性媒体(主として良溶剤の成分b)に溶解(相溶)する。その結果、インク2の粘度は急激に上昇し、高粘度となったインク2は、その表面は平坦化された状態で安定化する。その後、セル14内のインク2の表面が平坦化された状態で、インク2中に残された液性媒体が蒸発することにより、着色部12が形成される。このようなカラーフィルター用インク2では、形成される各着色部12は、均一な厚さを有するものとなる。その結果、製造されるカラーフィルター1の各部位での色むら、濃度むら等の発生を十分に防止することができ、個体間での特性の均一性を優れたものとすることができる。
次に、セル14内に吐出されたカラーフィルター用インク2を乾燥することにより、セル14内のカラーフィルター用インク2から液性媒体を蒸発させ(除去し)、固形状の着色部12とする(1e)。これにより、カラーフィルター1が得られる。
このように、カラーフィルター用インク2(以下、単にインク2ともいう。)を乾燥させる際に、セル14内のインク2中に含まれる成分bよりも低沸点、かつ貧溶媒である成分aが優先的に蒸発する。これにより、セル14内のインク2中における良溶媒の成分bの濃度が高くなり、インク2中に分散していた樹脂粒子が液性媒体(主として良溶剤の成分b)に溶解(相溶)する。その結果、インク2の粘度は急激に上昇し、高粘度となったインク2は、その表面は平坦化された状態で安定化する。その後、セル14内のインク2の表面が平坦化された状態で、インク2中に残された液性媒体が蒸発することにより、着色部12が形成される。このようなカラーフィルター用インク2では、形成される各着色部12は、均一な厚さを有するものとなる。その結果、製造されるカラーフィルター1の各部位での色むら、濃度むら等の発生を十分に防止することができ、個体間での特性の均一性を優れたものとすることができる。
また、本工程では、セル14内に吐出されたカラーフィルター用インク2を乾燥させる際に、本工程を通して一定の乾燥条件(乾燥温度、乾燥雰囲気など)でインク2中に含まれる液性媒体を蒸発させてもよいし、乾燥条件を複数回変更させてインク2中に含まれる液性媒体を蒸発させてもよい。
例えば、本工程中、乾燥条件を2回変更させる場合には、まず、比較的低い温度、または減圧環境下にすることで、セル14内に吐出されたカラーフィルター用インク2を乾燥し、インク2中に含まれる低沸点の成分aを、高沸点の成分bよりも、より優先的に蒸発させる。特に、減圧環境において乾燥を行う場合は、ポンプなどを用いた、たとえば100Pa程度の減圧チャンバなどの中で10分程度溶媒を蒸発させることで、粘度変化がより敏感に起こりやすい室温に近い温度領域で乾燥を行うことができる。
例えば、本工程中、乾燥条件を2回変更させる場合には、まず、比較的低い温度、または減圧環境下にすることで、セル14内に吐出されたカラーフィルター用インク2を乾燥し、インク2中に含まれる低沸点の成分aを、高沸点の成分bよりも、より優先的に蒸発させる。特に、減圧環境において乾燥を行う場合は、ポンプなどを用いた、たとえば100Pa程度の減圧チャンバなどの中で10分程度溶媒を蒸発させることで、粘度変化がより敏感に起こりやすい室温に近い温度領域で乾燥を行うことができる。
その後、乾燥温度を上げ、高沸点の成分bと、残った成分aとを完全に蒸発させてもよい。これにより、セル14内に吐出されたカラーフィルター用インク2の表面は、より確実に平坦化されたものとなるとともに、インク2の表面が平坦化された状態をより確実に維持することができる。その結果、形成される着色部12は、その厚さが、より均一なものとなり、カラーフィルター1の各部位での色むら、濃度むら等の発生をより確実に防止することができる。また、このような方法を用いることにより、乾燥時の熱によって、カラーフィルター1を構成する各部材が劣化するのをより確実に防止することができる。
より具体的には、カラーフィルター用インク2中に含まれる成分aの沸点をTbp(a)[℃]、成分aよりも高沸点の成分bの沸点をTbp(b)[℃]としたとき、乾燥開始時の温度T1は、Tbp(a)―80≦T1≦Tbp(a)−20であるのが好ましく、Tbp(a)―60≦T1≦Tbp(a)−30であるのがより好ましい。これにより、インク2中に含まれる低沸点の成分aを高沸点の成分bよりも、より優先的に蒸発させることができる。これにより、セル14内に吐出されたインク2の表面をより確実に平坦化させることができる。
また、カラーフィルター用インク2中に含まれる成分aを優先的に蒸発させた後、インク2中に残された液性媒体を除去する温度T2は、Tbp(a)−60≦T2≦Tbp(b)+50であるのが好ましく、Tbp(a)−50≦T2≦Tbp(b)+20であるのがより好ましい。これにより、セル14内に吐出されたインク2の表面が平坦化された状態をより確実に維持することができる。結果として、形成される着色部12の厚さをより均一なものとすることができる。
また、本工程においては、必要に応じて、樹脂材料を架橋成分等と反応させてもよい。液性媒体の除去は、例えば、加熱により行うことができる。また、この際、カラーフィルター用インク2が付与された基板11を、減圧環境下に置いてもよい。これにより、基板11等への悪影響の発生を防止しつつ、液性媒体の除去をより効率よく進行させることができる。また、本工程においては、放射線の照射を行ってもよい。これにより、樹脂材料の架橋成分等との反応を効率よく進行させることができる。
《画像表示装置》
次に、カラーフィルター1を有する画像表示装置(電気光学装置)である液晶表示装置の好適な実施形態について説明する。
図7は、液晶表示装置の好適な実施形態を示す断面図である。同図に示すように、液晶表示装置60は、カラーフィルター1と、カラーフィルター1の着色部12が設けられた面側に配された基板(対向基板)66と、カラーフィルター1と基板66との間の空隙に封入された液晶よりなる液晶層62と、カラーフィルター1の基板11の液晶層62に対向する面とは反対の面側(図7中下側)に設けられた偏光板67と、基板66の液晶層62に対向する面とは反対の面側(図7中上側)に設けられた偏光板68とを有している。そして、カラーフィルター1の着色部12および隔壁13が設けられた面(着色部12および隔壁13の基板11に対向する面とは反対の面)には、共通電極61が設けられており、基板(対向基板)66の液晶層62、カラーフィルター1に対向する面には、カラーフィルター1の各着色部12に対応する位置に、マトリクス状に、画素電極65が配されている。さらに、共通電極61と液晶層62との間には配向膜64が設けられ、基板66(画素電極65)と液晶層62との間には配向膜63が設けられている。
次に、カラーフィルター1を有する画像表示装置(電気光学装置)である液晶表示装置の好適な実施形態について説明する。
図7は、液晶表示装置の好適な実施形態を示す断面図である。同図に示すように、液晶表示装置60は、カラーフィルター1と、カラーフィルター1の着色部12が設けられた面側に配された基板(対向基板)66と、カラーフィルター1と基板66との間の空隙に封入された液晶よりなる液晶層62と、カラーフィルター1の基板11の液晶層62に対向する面とは反対の面側(図7中下側)に設けられた偏光板67と、基板66の液晶層62に対向する面とは反対の面側(図7中上側)に設けられた偏光板68とを有している。そして、カラーフィルター1の着色部12および隔壁13が設けられた面(着色部12および隔壁13の基板11に対向する面とは反対の面)には、共通電極61が設けられており、基板(対向基板)66の液晶層62、カラーフィルター1に対向する面には、カラーフィルター1の各着色部12に対応する位置に、マトリクス状に、画素電極65が配されている。さらに、共通電極61と液晶層62との間には配向膜64が設けられ、基板66(画素電極65)と液晶層62との間には配向膜63が設けられている。
基板66は、可視光に対して光透過性を有する基板であり、例えば、ガラス基板である。
共通電極61、画素電極65は、可視光に対して光透過性を有する材料で構成されたものであり、例えば、ITO等で構成されている。
また、図中省略しているが、各画素電極65に対応するように、複数のスイッチング素子(例えば、TFT:薄膜トランジスタ)が設けられている。そして、各着色部12に対応する各画素電極65について、共通電極61との間での電圧の印加状態を制御することにより、各着色部12(各画素電極65)に対応する領域での、光の透過性を制御することができる。
共通電極61、画素電極65は、可視光に対して光透過性を有する材料で構成されたものであり、例えば、ITO等で構成されている。
また、図中省略しているが、各画素電極65に対応するように、複数のスイッチング素子(例えば、TFT:薄膜トランジスタ)が設けられている。そして、各着色部12に対応する各画素電極65について、共通電極61との間での電圧の印加状態を制御することにより、各着色部12(各画素電極65)に対応する領域での、光の透過性を制御することができる。
液晶表示装置60では、図示しないバックライトから発せられた光が、偏光板68側(図7中上側)から入射するようになっている。そして、液晶層62を透過し、カラーフィルター1の各着色部12(12A、12B、12C)に入射した光は、各着色部12(12A、12B、12C)に対応する色の光として、偏光板67(図7中下側)から出射する。
上述したように、着色部12は、本発明のカラーフィルター用インクセットを用いて形成されたものであるため、各色間、各画素間での特性のばらつきが抑制されたものである。その結果、液晶表示装置60において、色再現域が十分に広く、また、色むら、濃度むらが抑制された画像を安定的に表示することができる。
上述したように、着色部12は、本発明のカラーフィルター用インクセットを用いて形成されたものであるため、各色間、各画素間での特性のばらつきが抑制されたものである。その結果、液晶表示装置60において、色再現域が十分に広く、また、色むら、濃度むらが抑制された画像を安定的に表示することができる。
《電子機器》
前述したようなカラーフィルター1を有する液晶表示装置等の画像表示装置(電気光学装置)1000は、各種電子機器の表示部に用いることができる。
図8は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
前述したようなカラーフィルター1を有する液晶表示装置等の画像表示装置(電気光学装置)1000は、各種電子機器の表示部に用いることができる。
図8は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100においては、表示ユニット1106が画像表示装置1000を備えている。
このパーソナルコンピュータ1100においては、表示ユニット1106が画像表示装置1000を備えている。
図9は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、画像表示装置1000を表示部に備えている。
図10は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、画像表示装置1000を表示部に備えている。
図10は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、画像表示装置1000が表示部に設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
ケースの内部には、回路基板1308が設置されている。この回路基板1308は、撮像信号を格納(記憶)し得るメモリが設置されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示のように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピュータ1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、回路基板1308のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピュータ1440に出力される構成になっている。
なお、本発明の電子機器は、上述したパーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、携帯電話機、ディジタルスチルカメラの他にも、例えば、テレビ(例えば、液晶テレビ)や、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。中でも、テレビは、近年の表示部の大型化の傾向が顕著であるが、このような大型の表示部(例えば、対角線長80cm以上の表示部)を有する電子機器では、従来のカラーフィルター用インクを用いて製造されるカラーフィルターを適用した場合、色むら、濃度むら等の問題を特に生じやすかったが、本発明を適用すれば、このような問題の発生を確実に防止することができる。すなわち、上記のような大型の表示部を有する電子機器に適用した場合に、本発明の効果は、より顕著に発揮される。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、カラーフィルターの製造に用いられるインクセットとしては、上述したようなカラーフィルター用インクが、少なくとも一色だけ含まれたものであればよい。
また、前述した実施形態においては、各色の着色部に対応するカラーフィルター用インクを、セル内に付与した後に、一括で、セル内の各色のカラーフィルター用インクから液性媒体を除去するもの、すなわち、着色部形成工程を1回のみ行うものとして説明したが、インク付与工程および着色部形成工程は、各色に対応して、繰り返し行うものであってもよい。
例えば、カラーフィルターの製造に用いられるインクセットとしては、上述したようなカラーフィルター用インクが、少なくとも一色だけ含まれたものであればよい。
また、前述した実施形態においては、各色の着色部に対応するカラーフィルター用インクを、セル内に付与した後に、一括で、セル内の各色のカラーフィルター用インクから液性媒体を除去するもの、すなわち、着色部形成工程を1回のみ行うものとして説明したが、インク付与工程および着色部形成工程は、各色に対応して、繰り返し行うものであってもよい。
また、本発明のカラーフィルターにおいては、着色部の基板に対向する面とは反対の面側に、着色部を被覆する保護膜が設けられていてもよい。これにより、着色部の損傷や劣化等をより効果的に防止することができる。
また、カラーフィルター、画像表示装置、電子機器を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、カラーフィルター、画像表示装置、電子機器を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
[1]カラーフィルター用インクの調製
(実施例1)
まず、樹脂材料としての樹脂Lを以下のようにして合成した。
四つ口フラスコに、n−ヘキサン:320重量部、メタアクリル酸:86重量部、トリエチルアミン:111重量部を投入した後、この四つ口フラスコに、温度計、還流冷却器、撹拌機および窒素ガス導入口を取り付けた。この四つ口フラスコを、氷水で冷却しつつ、トリメチルクロルシラン:120重量部を滴下した。この際、反応系内の温度が25℃以下となるようにした。その後、25℃で1時間反応を続けた。次に、トリエチルアミンの塩酸塩を濾別し、得られたろ液から減圧下でn−ヘキサンを除去した後、減圧蒸留にて精製し、シリルアセテート構造を有するエチレン性不飽和単量体を得た。
(実施例1)
まず、樹脂材料としての樹脂Lを以下のようにして合成した。
四つ口フラスコに、n−ヘキサン:320重量部、メタアクリル酸:86重量部、トリエチルアミン:111重量部を投入した後、この四つ口フラスコに、温度計、還流冷却器、撹拌機および窒素ガス導入口を取り付けた。この四つ口フラスコを、氷水で冷却しつつ、トリメチルクロルシラン:120重量部を滴下した。この際、反応系内の温度が25℃以下となるようにした。その後、25℃で1時間反応を続けた。次に、トリエチルアミンの塩酸塩を濾別し、得られたろ液から減圧下でn−ヘキサンを除去した後、減圧蒸留にて精製し、シリルアセテート構造を有するエチレン性不飽和単量体を得た。
次に、温度計、還流冷却器、撹拌機および窒素ガス導入口が取り付けられ、溶媒として成分bであるジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート:100重量部を仕込んだ四つ口フラスコを用意した。この四つ口フラスコ内のジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを攪拌しつつ60℃まで昇温した後、上記エチレン性不飽和単量体:27重量部と、メタアクリル酸グリシジル:30重量部と、スチレン:38重量部と、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル):6重量部との混合物を1時間かけて滴下した。滴下後60℃にて1時間保持した後、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル):0.08重量部を加え、さらに60℃で6時間反応させ、その後、未反応のモノマーを減圧処理により除去することにより、シリルアセテート構造とエポキシ構造とを有するエポキシ系樹脂としての樹脂Lの溶液を得た。
一方、50重量部のジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(液性媒体を構成する成分a)を用意し、これに、分散剤としてのDisperbyk−161(ビックケミー・ジャパン社製、シアメリド環を有する化合物):4.9重量部と、C.I.ピグメントグリーン36:6.9重量部と、着色剤としてのC.I.ピグメントイエロー150:2.9重量部とを添加した。その後、ビーズミル(ジルコニアビーズ:0.65mm使用)へ導入し、顔料の粉砕を行い、顔料分散液を得た。
その後、上記樹脂Lの溶液:4.4重量部と、溶媒として成分bであるジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート:12重量部、顔料分散液:83.6量部とを混合することにより、緑色のカラーフィルター用インク(グリーンインク(Gインク))を調製した。グリーンインク中におけるC.I.ピグメントグリーン36、およびC.I.ピグメントイエロー150が混在した粒子の平均粒径は、いずれも、160nmであった。
また、着色剤としてC.I.ピグメントグリーン36の代わりにC.I.ピグメントレッド254を用いるとともに、樹脂合成における溶媒、顔料分散液の調製に用いる液性媒体を変更し、さらに、各成分の配合比率を変更した以外は、グリーンインクと同様にして赤色のカラーフィルター用インク(レッドインク(Rインク))を調製した。レッドインク中におけるC.I.ピグメントレッド254、およびC.I.ピグメントイエロー150が混在した粒子の平均粒径は、いずれも、180nmであった。
また、着色剤としてC.I.ピグメントグリーン36、C.I.ピグメントイエロー150の代わりにC.I.ピグメントブルー15:6を用いるとともに、樹脂合成における溶媒、顔料分散液の調製に用いる液性媒体を変更し、さらに、各成分の配合比率を変更した以外は、グリーンインクと同様にして青色のカラーフィルター用インク(ブルーインク(Bインク))を調製した。ブルーインク中におけるC.I.ピグメントブルー15:6の平均粒径は、160nmであった。
(実施例2〜6)
液性媒体の種類を表に示すようにするとともに、各成分の使用量を表に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にしてカラーフィルター用インク(インクセット)を調製した。なお、液性媒体の組成を変更する場合は、それにあわせて、組成が変更された溶媒を用いて樹脂Lを合成し、このようにして合成された樹脂Lの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
液性媒体の種類を表に示すようにするとともに、各成分の使用量を表に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にしてカラーフィルター用インク(インクセット)を調製した。なお、液性媒体の組成を変更する場合は、それにあわせて、組成が変更された溶媒を用いて樹脂Lを合成し、このようにして合成された樹脂Lの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
(実施例7)
樹脂Lの溶液を調製する際に、樹脂Lの溶液を調製する際に使用する構成モノマーの投入量を調整し、溶解度パラメータ(SP値)が、9.7(cal/cm3)1/2
であるエポキシ系樹脂としての樹脂Mの溶液を調製し、液性媒体の種類を表に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にしてカラーフィルター用インク(インクセット)を調製した。なお、樹脂Lの溶液を調製する際に、液性媒体の種類を表に示すように変更したことに伴い、変更された溶媒を用いて樹脂Mを合成し、このようにして合成された樹脂Mの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
樹脂Lの溶液を調製する際に、樹脂Lの溶液を調製する際に使用する構成モノマーの投入量を調整し、溶解度パラメータ(SP値)が、9.7(cal/cm3)1/2
であるエポキシ系樹脂としての樹脂Mの溶液を調製し、液性媒体の種類を表に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にしてカラーフィルター用インク(インクセット)を調製した。なお、樹脂Lの溶液を調製する際に、液性媒体の種類を表に示すように変更したことに伴い、変更された溶媒を用いて樹脂Mを合成し、このようにして合成された樹脂Mの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
(実施例8)
液性媒体の種類を表に示すようにするとともに、各成分の使用量を表に示すようにした以外は、前記実施例7と同様にしてカラーフィルター用インク(インクセット)を調製した。なお、液性媒体の組成を変更する場合は、それにあわせて、組成が変更された溶媒を用いて樹脂Mを合成し、このようにして合成された樹脂Mの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
液性媒体の種類を表に示すようにするとともに、各成分の使用量を表に示すようにした以外は、前記実施例7と同様にしてカラーフィルター用インク(インクセット)を調製した。なお、液性媒体の組成を変更する場合は、それにあわせて、組成が変更された溶媒を用いて樹脂Mを合成し、このようにして合成された樹脂Mの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
(比較例1〜3)
液性媒体の種類、使用量を表に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にしてカラーフィルター用インク(インクセット)を調製した。なお、液性媒体の組成を変更する場合は、それにあわせて、組成が変更された溶媒を用いて樹脂Lを合成し、このようにして合成された樹脂Lの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
液性媒体の種類、使用量を表に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にしてカラーフィルター用インク(インクセット)を調製した。なお、液性媒体の組成を変更する場合は、それにあわせて、組成が変更された溶媒を用いて樹脂Lを合成し、このようにして合成された樹脂Lの溶液をカラーフィルター用インクの調製に用いた。
前記各実施例および各比較例について、カラーフィルター用インクの組成・表面張力等を液性媒体の特性とともに、表1、表2にまとめて示した。なお、表中、C.I.ピグメントレッド254を「PR254」、C.I.ピグメントグリーン36を「PG36」、C.I.ピグメントブルー15:6を「PB15:6」、ピグメントイエロー150を「PY150」、上記樹脂Lを「L」上記樹脂Mを「M」、Disperbyk−161(分散剤)を「N」、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートを[A]、1,3−ブチレングリコールジアセテートを[B]、ジプロピレングリコールジメチルエーテルを[C]、プロピレングリコールジアセテートを[D]、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを[E]、ジエチレングリコールブチルエーテルを[F]、トリエチレングリコールメチルエーテルを[G]、エトキシプロピオン酸メチルを[H]、ジエチレングリコールブチルメチルエーテルを[I]で示した。また、表中、「沸点」の欄には、液性媒体の常圧(1気圧)における沸点を示し、「表面張力」の欄には、JIS K 3362に準拠して測定された25℃における液性媒体の表面張力を示し、「蒸気圧」の欄には、液性媒体の25℃における蒸気圧を示し、「インクの粘度」の欄には、振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定された25℃におけるカラーフィルター用インクの粘度を示した。また、表1、表2中に示した各実施例、比較例3で用いられている各成分b(比較例3では、成分a):100gが入った300mlビーカーに、各実施例、比較例3で用いた樹脂(樹脂L、または樹脂M):10gを投入し撹拌したところ、各樹脂が各成分bに溶解(相溶)しているのを確認した。また、各実施例、比較例3で用いられている各成分a(比較例3では、成分b):100gが入った300mlビーカーに、各実施例、比較例3で用いた樹脂(樹脂L、または樹脂M):10gを投入し撹拌したところ、各溶液中に樹脂が析出しており、各実施例、比較例3で用いられている各成分a(比較例3では、成分b)と、各樹脂が非相溶であることを確認した。
[2]液滴吐出の安定性評価(安定吐出性評価)
[2.1]着弾位置精度評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、10000発(10000滴)の液滴の連続吐出を行った。この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。液滴吐出ヘッドの中央部付近の指定したノズルから吐出された10000発の液滴について、着弾した各液滴の中心位置の中心狙い位置からのズレ量dの平均値を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。なお、ズレ量dの平均値としては、3色のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:ズレ量dの平均値が0.05μm未満。
B:ズレ量dの平均値が0.05μm以上0.10μm未満。
C:ズレ量dの平均値が0.10μm以上。
[2.1]着弾位置精度評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、10000発(10000滴)の液滴の連続吐出を行った。この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。液滴吐出ヘッドの中央部付近の指定したノズルから吐出された10000発の液滴について、着弾した各液滴の中心位置の中心狙い位置からのズレ量dの平均値を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。なお、ズレ量dの平均値としては、3色のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:ズレ量dの平均値が0.05μm未満。
B:ズレ量dの平均値が0.05μm以上0.10μm未満。
C:ズレ量dの平均値が0.10μm以上。
[2.2]液滴吐出量の安定性評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、10000発(10000滴)の液滴の連続吐出を行った。この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。液滴吐出ヘッドの左右両端の指定の2つのノズルについて、吐出された液滴の総重量を求め、上記2つのノズルから吐出された液滴の平均吐出量の差の絶対値ΔW[ng]を求めた。このΔWの、液滴の目標吐出量WT[ng]に対する比率(ΔW/WT)を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。ΔW/WTの値が小さいほど、液滴吐出量の安定性に優れていると言える。なお、ΔW/WTの値としては、3色のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:ΔW/WTの値が、0.025未満。
B:ΔW/WTの値が、0.025以上0.625未満。
C:ΔW/WTの値が、0.625以上。
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、10000発(10000滴)の液滴の連続吐出を行った。この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。液滴吐出ヘッドの左右両端の指定の2つのノズルについて、吐出された液滴の総重量を求め、上記2つのノズルから吐出された液滴の平均吐出量の差の絶対値ΔW[ng]を求めた。このΔWの、液滴の目標吐出量WT[ng]に対する比率(ΔW/WT)を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。ΔW/WTの値が小さいほど、液滴吐出量の安定性に優れていると言える。なお、ΔW/WTの値としては、3色のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:ΔW/WTの値が、0.025未満。
B:ΔW/WTの値が、0.025以上0.625未満。
C:ΔW/WTの値が、0.625以上。
[2.3]間欠印字性能評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、1000発(1000滴)の液滴の連続吐出を行い、その後、30秒間、液滴の吐出を中断した(1シーケンス目)。その後、同様に、液滴の連続吐出、および、滴々の吐出の中断の操作を繰り返し行った。この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。液滴吐出ヘッドの中央部付近の指定したノズルについて、1シーケンス目に吐出された液滴の平均重量W1[ng]と、10シーケンス目に吐出された液滴の平均重量W10[ng]とを求めた。そして、W1とW10との差の絶対値の、液滴の目標吐出量WT[ng]に対する比率(|W1−W10|/WT)を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。|W1−W10|/WTの値が小さいほど、間欠印字性能(液滴吐出量の安定性)に優れていると言える。なお、|W1−W10|/Wの値としては、3色のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:|W1−W10|/WTの値が、0.025未満。
B:|W1−W10|/WTの値が、0.025以上0.625未満。
C:|W1−W10|/WTの値が、0.625以上。
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、1000発(1000滴)の液滴の連続吐出を行い、その後、30秒間、液滴の吐出を中断した(1シーケンス目)。その後、同様に、液滴の連続吐出、および、滴々の吐出の中断の操作を繰り返し行った。この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。液滴吐出ヘッドの中央部付近の指定したノズルについて、1シーケンス目に吐出された液滴の平均重量W1[ng]と、10シーケンス目に吐出された液滴の平均重量W10[ng]とを求めた。そして、W1とW10との差の絶対値の、液滴の目標吐出量WT[ng]に対する比率(|W1−W10|/WT)を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。|W1−W10|/WTの値が小さいほど、間欠印字性能(液滴吐出量の安定性)に優れていると言える。なお、|W1−W10|/Wの値としては、3色のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:|W1−W10|/WTの値が、0.025未満。
B:|W1−W10|/WTの値が、0.025以上0.625未満。
C:|W1−W10|/WTの値が、0.625以上。
[2.4]連続吐出試験
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置、前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用いて、50%RHの環境下で、液滴吐出装置を24時間、連続で運転させることにより、カラーフィルター用インクセットを構成する各インクの吐出を行った。この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置、前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用いて、50%RHの環境下で、液滴吐出装置を24時間、連続で運転させることにより、カラーフィルター用インクセットを構成する各インクの吐出を行った。この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。
連続運転後における、液滴吐出ヘッドを構成するノズルの目詰まりの発生率([(目詰まりノズル数)/(全ノズル数)]×100)を求め、ノズルの目詰まりが発生しているものについては、可塑材料で構成されたクリーニング部材により、目詰まりの解消が可能であるか否かを調べた。その結果を、以下の4段階の基準に従い、評価した。なお、ノズルの目詰まりの発生率の値としては、3色のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:ノズルの目詰まりの発生がない。
B:ノズルの目詰まりの発生率が0.5%未満(ただし、ゼロを除く)であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
C:ノズルの目詰まりの発生率が0.5%以上1.0%未満であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
D:ノズルの目詰まりの発生率が1.0%以上、または、クリーニングによる目詰まりの解消が不可能。
なお、上記の評価は、各実施例および各比較例について、同様の条件で行った。
B:ノズルの目詰まりの発生率が0.5%未満(ただし、ゼロを除く)であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
C:ノズルの目詰まりの発生率が0.5%以上1.0%未満であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
D:ノズルの目詰まりの発生率が1.0%以上、または、クリーニングによる目詰まりの解消が不可能。
なお、上記の評価は、各実施例および各比較例について、同様の条件で行った。
[3]カラーフィルターの製造
前記各実施例および各比較例で調製したカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて、以下のようにして、カラーフィルターを製造した。
まず、両面にナトリウムイオンの溶出を防止するシリカ(SiO2)膜が形成されたソーダガラス製の基板(G5サイズ:1100×1300mm)を用意し、洗浄処理を施した。
前記各実施例および各比較例で調製したカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて、以下のようにして、カラーフィルターを製造した。
まず、両面にナトリウムイオンの溶出を防止するシリカ(SiO2)膜が形成されたソーダガラス製の基板(G5サイズ:1100×1300mm)を用意し、洗浄処理を施した。
次に、カーボンブラックを含む隔壁形成用の感放射線性組成物を、洗浄済の基板の一方の面の全体に付与し、塗膜を形成した。
次に、加熱温度:110℃、加熱時間:120秒という条件でプリベーク処理を行った。
その後、フォトマスクを介して、放射線を照射して、ポストエキスポジャーベーク処理(PEB)を行い、引き続き、アルカリ現像液を用いた現像処理を行い、さらに、ポストベーク処理を行うことにより、隔壁を形成した。PEBは、加熱温度:110℃、加熱時間:120秒、放射線照射強度:150mJ/cm2という条件で行った。また、現像処理は、例えば、振動浸漬法により行った。現像処理時間は、60秒とした。また、ポストベーク処理は、加熱温度:150℃、加熱時間:5分という条件で行った。形成された隔壁の厚さは、2.1μmであった。
次に、加熱温度:110℃、加熱時間:120秒という条件でプリベーク処理を行った。
その後、フォトマスクを介して、放射線を照射して、ポストエキスポジャーベーク処理(PEB)を行い、引き続き、アルカリ現像液を用いた現像処理を行い、さらに、ポストベーク処理を行うことにより、隔壁を形成した。PEBは、加熱温度:110℃、加熱時間:120秒、放射線照射強度:150mJ/cm2という条件で行った。また、現像処理は、例えば、振動浸漬法により行った。現像処理時間は、60秒とした。また、ポストベーク処理は、加熱温度:150℃、加熱時間:5分という条件で行った。形成された隔壁の厚さは、2.1μmであった。
次に、チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置を用いて、隔壁で囲まれた領域としてのセル内に、カラーフィルター用インクを吐出した。この際、3色のカラーフィルター用インクを用い、各色のカラーフィルター用インクが混色しないようにした。また、この際のチャンバー内の設定温度は25℃、レンジは0.5℃(25±0.25℃)とした。
その後、ホットプレート上にて100℃で30分間の加熱処理を施し、さらに200℃のオーブン内で40分間加熱処理を施すことにより、3色の着色部が形成された。これにより、図1に示すようなカラーフィルターが得られた。
上記のような方法を用いて、各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて、それぞれ、1000枚のカラーフィルターを製造した。
上記のような方法を用いて、各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて、それぞれ、1000枚のカラーフィルターを製造した。
[4]評価
上記のようにして得られた各カラーフィルターを用いて、以下のような評価を行った。
[4.1]色むら、濃度むら、光漏れ
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、1000枚目に製造されたカラーフィルターを用いて、同条件で図7に示すような液晶表示装置を製造した。
これらの液晶表示装置を用いて、暗室で、赤色の単色表示、緑色の単色表示、青色の単色表示、白色の単色表示を行った状態で目視による観察を行い、各部位での色むら、濃度むらの発生状況を、以下の5段階の基準に従い、評価した。
上記のようにして得られた各カラーフィルターを用いて、以下のような評価を行った。
[4.1]色むら、濃度むら、光漏れ
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、1000枚目に製造されたカラーフィルターを用いて、同条件で図7に示すような液晶表示装置を製造した。
これらの液晶表示装置を用いて、暗室で、赤色の単色表示、緑色の単色表示、青色の単色表示、白色の単色表示を行った状態で目視による観察を行い、各部位での色むら、濃度むらの発生状況を、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:色むら、濃度むら、光漏れが全く認められない。
B:色むら、濃度むら、光漏れがほとんど認められない。
C:色むら、濃度むら、光漏れがわずかに認められる。
D:色むら、濃度むら、光漏れがはっきりと認められる。
E:色むら、濃度むら、光漏れが顕著に認められる。
なお、上記の評価においては、各液晶表示装置について、同様の条件で製造し、同様の条件で表示を行い、同様の条件で観察、測定を行った。
B:色むら、濃度むら、光漏れがほとんど認められない。
C:色むら、濃度むら、光漏れがわずかに認められる。
D:色むら、濃度むら、光漏れがはっきりと認められる。
E:色むら、濃度むら、光漏れが顕著に認められる。
なお、上記の評価においては、各液晶表示装置について、同様の条件で製造し、同様の条件で表示を行い、同様の条件で観察、測定を行った。
[4.2]個体間での特性差
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、990〜999枚目に製造されたカラーフィルターを用意し、暗室で、赤色の単色表示、緑色の単色表示、青色の単色表示、白色の単色表示を行い、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。その結果から、各実施例および各比較例について、それぞれ、990〜999枚目に製造されたカラーフィルターで最大となる色差(Lab表示系での色差ΔE)を求め、以下の5段階の基準に従い、評価した。
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、990〜999枚目に製造されたカラーフィルターを用意し、暗室で、赤色の単色表示、緑色の単色表示、青色の単色表示、白色の単色表示を行い、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。その結果から、各実施例および各比較例について、それぞれ、990〜999枚目に製造されたカラーフィルターで最大となる色差(Lab表示系での色差ΔE)を求め、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:色差(ΔE)が2未満。
B:色差(ΔE)が2以上3未満。
C:色差(ΔE)が3以上4未満。
D:色差(ΔE)が4以上5未満。
E:色差(ΔE)が5以上。
なお、上記の評価においては、各カラーフィルターについて、同様の条件で観察、測定を行った。
B:色差(ΔE)が2以上3未満。
C:色差(ΔE)が3以上4未満。
D:色差(ΔE)が4以上5未満。
E:色差(ΔE)が5以上。
なお、上記の評価においては、各カラーフィルターについて、同様の条件で観察、測定を行った。
[4.3]耐久性評価
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、1000枚目に製造されたカラーフィルターを用いて、同条件で図7に示すような液晶表示装置を製造した。
これらの液晶表示装置を温度:60℃、相対湿度:80%RHの環境下で、200時間静置した後、これらの画像表示装置を画像表示させ、各液晶表示装置が適正に画像表示を行えるかどうかを、以下の3段階の基準で評価した。
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、1000枚目に製造されたカラーフィルターを用いて、同条件で図7に示すような液晶表示装置を製造した。
これらの液晶表示装置を温度:60℃、相対湿度:80%RHの環境下で、200時間静置した後、これらの画像表示装置を画像表示させ、各液晶表示装置が適正に画像表示を行えるかどうかを、以下の3段階の基準で評価した。
A:適正に画像表示を行えるとともに、表示される画像は鮮明である。
B:適正に画像表示を行えるが、表示される画像がやや不鮮明である。
C:適正に画像表示を行うことができない。
なお、上記の評価においては、各液晶表示装置について、同様の条件で製造し、同様の条件で表示を行い、同様の条件で観察、測定を行った。
これらの結果を表3に示す。
B:適正に画像表示を行えるが、表示される画像がやや不鮮明である。
C:適正に画像表示を行うことができない。
なお、上記の評価においては、各液晶表示装置について、同様の条件で製造し、同様の条件で表示を行い、同様の条件で観察、測定を行った。
これらの結果を表3に示す。
表3から明らかなように、本発明では、混色、色むら、濃度むら、光漏れの発生が抑制されており、個体間での特性のばらつきも小さかった。これに対し、各比較例では、満足な結果が得られなかった。
また、市販の液晶テレビを分解し、液晶表示装置部分を、上記のようにして製造したものと交換して、上記と同様の評価を行ったところ、上記と同様な結果が得られた。
また、市販の液晶テレビを分解し、液晶表示装置部分を、上記のようにして製造したものと交換して、上記と同様の評価を行ったところ、上記と同様な結果が得られた。
1…カラーフィルター 11…基板 12…着色部 12A…第1の着色部 12B…第2の着色部 12C…第3の着色部 13…隔壁 14…セル 2…カラーフィルター用インク(インク) 3…塗膜 60…液晶表示装置 61…共通電極 62…液晶層 63、64…配向膜 65…画素電極 66…基板(対向基板) 67、68…偏光板 100…液滴吐出装置 101…タンク 102…吐出走査部 103…液滴吐出手段 104…第1位置制御装置 105…キャリッジ 106…ステージ 108…第2位置制御装置 110…チューブ 112…制御手段 114…液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド) 116A、116B…ノズル列 118…ノズル 120…キャビティ 122…隔壁 124…振動子 124A、124B…電極 124C…ピエゾ素子 126…振動板 127…吐出部 128…ノズルプレート 129…液たまり 130…供給口 131……孔 1000…画像表示装置 1100…パーソナルコンピュータ 1102…キーボード 1104…本体部 1106…表示ユニット 1200…携帯電話機 1202…操作ボタン 1204…受話口 1206…送話口 1300…ディジタルスチルカメラ 1302…ケース(ボディー) 1304…受光ユニット 1306…シャッタボタン 1308…回路基板 1312…ビデオ信号出力端子 1314…データ通信用の入出力端子 1430…テレビモニタ 1440…パーソナルコンピュータ
Claims (12)
- インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、
着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、
前記液性媒体は、成分aと、成分aよりも高い沸点を有する成分bとを有し、
前記樹脂材料の溶解度パラメータをSP(R)[(cal/cm3)1/2]、前記成分aの溶解度パラメータをSP(a)[(cal/cm3)1/2]、前記成分bの溶解度パラメータをSP(b)[(cal/cm3)1/2]としたとき、|SP(R)−SP(b)|≦|SP(R)−SP(a)|の関係を満足することを特徴とするカラーフィルター用インク。 - 大気圧下における前記成分aの沸点をTbp(a)[℃]、大気圧下における前記成分bの沸点をTbp(b)[℃]としたとき、15≦Tbp(b)−Tbp(a)≦70である請求項1に記載のカラーフィルター用インク。
- カラーフィルター用インク中に含まれる前記樹脂材料、前記成分a、および前記成分b
は、0.7≦|SP(R)−SP(a)|≦3.0、および0.1≦|SP(R)−SP(b)|≦1.5の関係を満足する請求項1または2に記載のカラーフィルター用インク。 - 前記液性媒体中に含まれる前記成分aおよび前記成分bは、0.2≦|SP(a)−SP(b)|≦2.5の関係を満足する請求項1ないし3のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
- カラーフィルター用インク中における前記成分aの含有率をX[wt%]、前記成分bの含有率をY[wt%]としたとき、2.0≦X/Y≦20である請求項1ないし4のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
- 複数種の前記インク中に含まれる前記液性媒体は、前記成分aとして、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールアセテート、1,3ブチレングリコールジアセテート、またはエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを含むものである請求項1ないし5のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
- 複数種の前記インク中に含まれる前記液性媒体は、前記成分bとして、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、1,3−ブチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、またはジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを含むものである請求項1ないし6のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載のカラーフィルター用インクを用いて製造されたことを特徴とするカラーフィルター。
- インクを、多数個のセルが設けられた基板上に、インクジェット方式で吐出して、カラーフィルターを製造する方法であって、
前記基板上に前記インクを吐出するインク付与工程と、
吐出された前記インクから液性媒体を除去し、固形状の着色部を形成する着色部形成工程とを有し、
前記インクは、着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、前記液性媒体は、成分aと、成分aよりも高い沸点を有する成分bとを有し、前記樹脂材料の溶解度パラメータをSP(R)[(cal/cm3)1/2]、前記成分aの溶解度パラメータをSP(a)[(cal/cm3)1/2]、前記成分bの溶解度パラメータをSP(b)[(cal/cm3)1/2]としたとき、|SP(R)−SP(b)|≦|SP(R)−SP(a)|の関係を満足するものであることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。 - 請求項8に記載のカラーフィルターを備えたことを特徴とする画像表示装置。
- 画像表示装置は、液晶パネルである請求項10に記載の画像表示装置。
- 請求項10または11に記載の画像表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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