JP5146060B2 - インクジェット方式用インクの評価方法、カラーフィルターの製造方法、および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
カラーフィルターの着色層(画素)などを所定のパターン形状で形成する方法としては、例えば顔料分散法がある。この方法は、まず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る。さらにこの工程を3回繰り返すことにより、R、G、およびBの着色層を形成する。
また、他の方法としては染色法が挙げられる。この染色法は、まずガラス基板上に染色用の材料である水溶性の高分子材料を形成し、これをフォトリソグラフィー工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。これを3回繰り返すことによりR、G、およびBの着色層を形成する。さらに他の方法としては、電着法や、熱硬化樹脂に顔料を分散させてR、G、およびBの3回印刷を行った後、樹脂を熱硬化させる方法等を挙げることができる。
しかしながら、上記のような画素内で膜厚分布を有する着色層の透過型分光スペクトルを正確に測定するには、上記着色層の遮光部付近の厚みが薄い部位のスペクトルを漏れなく測定することが必要とされるため、測定範囲が上記着色層が形成された開口部の面積よりも小さいと正確なスペクトルを測定することができないという問題点があった。
また、上記開口部の形状は単純な四角形ではなく、複雑な形状を有するものであること、および、上記開口部の形状はカラーフィルターが用いられるディスプレイ規格や画面サイズによって無数の種類が存在するものであることから、分光スペクトルの測定範囲と開口部の面積とを完全に同一にして測定するためには、その都度、評価系を変更しなければならないため、実用性に著しく欠けるという問題点があった。
さらに、特許文献2記載の評価方法によれば、膜厚が不均一な着色層が適切な色度座標を持っているかどうかを評価することはできる。しかし、膜厚が不均一でありながら目標値どおりの所望の色度座標を持つ着色層を形成するためには、時間と労力をかけて試行錯誤を繰返す必要があるため効率が悪い。
この評価方法も、分光スペクトルの測定領域を広くすることにより、測定値の位置依存性を小さくすることができる。それゆえ、特許文献3記載の評価方法によれば、膜厚が不均一な着色層が適切な色度座標を持っているかどうかを評価することはできる。しかし、特許文献3も特許文献2と同様、膜厚が不均一でありながら目標値どおりの所望の色度座標を持つ着色層を形成するためには、時間と労力をかけて試行錯誤を繰返す必要があるため効率が悪い。
前記各インクをインクジェット方式で基板上に塗布して画素を形成し、当該画素の平均膜厚を測定し、さらに当該画素の分光測定をその測定領域の面積を画素開口部の面積よりも大きくして行うことで、各インクごとに目標とする色度座標を有する画素の平均膜厚を特定する工程、
前記各インクごとに目標とする色度座標を有する画素の平均膜厚を特定した結果に基づいて、これらのインクが属するインク系列において、前記特定の成分又は成分群の含有量と、目標とする色度座標を達成できる前記画素の平均膜厚との関係を特定する工程、及び、
前記インクについて特定された前記関係に基づいて、当該インク系列に属するインクの中から所定の平均膜厚において前記目標とする色度座標を達成できるインクの組成を決定する工程、を含むことを特徴とする。
本発明は、前記インクを準備する工程においてP/V比が異なるインクを準備し、P/V比を調節する目的に好適に適用される。
そして、得られたカラーフィルターを、液晶駆動側基板と対向させ、両者の間に液晶を封入することにより、液晶表示装置を製造することができる。
また、本発明により決定したインク組成は、カラーフィルターの画素をインクジェット方式で作成するために好適に用いられ、且つ、得られたカラーフィルターは、TFTアレイ基板等を組み合わせてモジュール化した際の目標色度座標からのずれが極めて小さい。
特定の一成分又は特定の2種類以上の成分を特定の量比で組み合わせた成分群および1種類のみ又は特定の量比で組み合わせた2種類以上の他の成分からなる所定の基本組成を基準とするインク系列を評価対象として設定し、当該基本組成中の前記特定の一成分又は成分群と他の成分との量比を変えることで、当該特定の一成分又は成分群の含有量が異なるインクを2種類以上準備する工程、
前記各インクをインクジェット方式で基板上に塗布して画素を形成し、当該画素の平均膜厚を測定し、さらに当該画素の分光測定をその測定領域の面積を画素開口部の面積よりも大きくして行う(画素分光分析または広域分光)ことで、各インクごとに目標とする色度座標を有する画素の平均膜厚を特定する工程、
前記各インクごとに目標とする色度座標を有する画素の平均膜厚を特定した結果に基づいて、これらのインクが属するインク系列において、前記特定の成分又は成分群の含有量と、目標とする色度座標を達成できる前記画素の平均膜厚との関係を特定する工程、及び、
前記インクについて特定された前記関係に基づいて、当該インク系列に属するインクの中から所定の平均膜厚において前記目標とする色度座標を達成できるインクの組成を決定する工程、を含むことを特徴とする。
この測定結果に基づいて、目標とする色度座標を有する画素の平均膜厚と、インク中の特定成分の含有量の相関関係を、効率よく短時間で導き出す。そして、この導き出した相関関係に基づいて、目標とする色度座標を所望の膜厚において達成することができるインク組成を決定する。
本発明によって評価されるインクジェット用インクは、カラーフィルターの画素を形成するためのものであり、顔料、バインダー樹脂を必須とし、さらに必要に応じて、顔料分散剤、分散補助剤、界面活性剤、重合性モノマー等を含有し、これらの成分を溶剤に溶解または分散させてなるものである。
顔料分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系等の界面活性剤などを使用できる。
バインダー形成系は、画素に成膜性や被塗工面に対する密着性を付与するために含有させる。本発明において、バインダー形成系とはインク中に含まれる、画素を所定の位置に付着させ、固定するために含有させる液状混合物である。
インクジェット方式により所定のパターンを形成するためには、所定のパターン形成領域にのみインクを選択的に付着させて固化すれば形成することができ、露光及び現像を行なうことによりパターンを形成する必要がない。従って、バインダー形成系としては、必ずしも露光現像が可能な光硬化性バインダー形成系を用いなくても良く、熱可塑性樹脂組成物等の非硬化性の被膜形成樹脂を用いても良いが、硬化性の樹脂を含むバインダー形成系を用いることが硬化皮膜に充分な硬度を付与するため好ましい。
溶剤は、当該インクを保存用の高濃度液として又は直ちにヘッドから吐出できるように調製するために配合される。
このほか、着色層の端部の盛り上がりを少なくするためにレベリング剤を添加しても良い。
基本組成中の特定の一成分又は成分群と他の成分との量比を変える方法としては、当該基本組成の一部を当該特定の一成分又は成分群或いは他の成分のいずれか一方から他方に置き換える方法か、或いは、当該基本組成に対し当該特定の一成分又は成分群の追加又は削除を行う方法がある。
着目すべき成分は、基本組成のなかの1種類だけである場合もあるが、2種類以上の成分を特定の量比で組み合わせた成分群である場合もある。前者の例としては、例えば、ただ1種類のレベリング剤を含有するインク中のレベリング剤の含有量を変え、他の条件は変えないインク系列を評価する場合が該当する。また後者の例としては、2種類以上の顔料を含有するインクのP/V比を変え、他の条件は変えないインク系列を評価する場合が該当する。
そこで、本発明によりインクのP/V比を決定する場合を例にとって具体的に説明する。
インクのP/V比を決定したい場合には、先ず、P/V比のみ異なるインク系列に属するインクを2種類以上準備する。例えば、P/V比が各々a、bおよびcである3種類のインクを準備する。
顔料を2種類以上含有するインク系列を評価する場合には、各顔料の量比を変えずに、顔料の合計量が異なるインクを準備する。顔料の量比は、通常は重量比で特定すればよい。ここで、P/V比のみ異なるインク系列とは、固形分濃度が同じであり、含有成分の種類が同じであり、顔料を2種類以上含む場合には顔料相互の量比が同じであり、その他の成分を2種類以上含む場合にはそれらの量比が同じであるが、固形文中に含まれる顔料の合計量と、その他の成分の合計量の量比が異なることを意味する。
本発明においては、各色のインクが目標とする色度座標(すなわち当該インクにより形成される画素が有すべきとして設定される色度座標)は、XYZ表色系におけるx値およびy値で特定されるが、画素の色に応じてx値およびy値のうち少なくとも一方のみが目標値として設定される場合もあるし、x値およびy値の組み合わせが目標値として設定される場合もある。R画素の場合には、少なくともx値が目標値として設定され、G画素およびB画素の場合には、少なくともy値が目標値として設定される。
本発明の評価方法は、インク中の特定の成分の含有量と、画素の平均膜厚以外は実質的に統一した条件で評価を行うことが要求されるので、評価に使用する基板についても、各インクに対して共通の特性を持つものを用いる。可能な限り、評価によって決定したインクを用いて実際にカラーフィルターを製造する際に用いる基板を用いることが好ましい。
画素の平均膜厚が等しくても画素の表面形状または断面形状が異なると色度座標が相違する可能性があり、当該画素の表面形状または断面形状は、ブラックマトリックス層の開口部寸法とブラックマトリックス層の高さに大きく影響されるので、少なくとも評価用基板のブラックマトリックス層の開口部寸法と高さが、実際のカラーフィルター製造に用いられる基板に設けられるものと同じであることが好ましい。
ブラックマトリックス層の厚さは、通常、金属薄膜の場合は1000〜2000Å程度とし、遮光性樹脂層の場合は、0.5〜2.5μm程度とする。
着色層の膜厚分布を測定する方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることが可能である。例えば、非接触式では光干渉方式の米国マイクロマップ製 Micromap557N、接触式では日本真空技術(株)製Dectak-3030ST、光源としてレーザーを使用した共焦点方式のキーエンス(株)製VK-9500などにより測定することができる。
上記要求を満たす分光測定法の一つとして、画素の分光測定を行う際に、測定領域の面積を画素開口部の面積よりも大きくして、画素単位で測定を行う方法がある。ここで、「画素単位」で分光測定を行うとは、一画素分の領域又は二画素分以上の領域を測定領域に含めても良いが、ある画素の一部だけが測定領域に含まれ、同じ画素の他の部分が測定領域から外れる状態であってはいけないことを意味する。
本発明では、この方法を画素分光分析法と称する。画素分光測定には、例えば、大塚電子株式会社製の顕微分光装置(画素分光)LCF-8000 A80FG等の測定機を使用できる。画素分光測定の手順を以下に説明する。
図3は本発明に属する例であり、測定領域4が画素3の開口部を完全に覆いつくし、周囲のブラックマトリックス層2を一部覆うまで拡張されている。これによって、膜厚が不均一な画素であっても分光分析の測定値の位置依存性を小さくすることができる。また、図3に示す例では、測定領域4が隣接する他の画素の開口部に到達する面積よりも小さいので、画素が異なる色の画素が隣接する場合であっても、評価対象とする画素だけ選択的に分光測定を行うことができる。
一方、図8は本発明に属しない例であり、ブラックマトリックス層2のパターンにより画素3が仕切られて配列しており、当該画素3の開口部に対する測定領域4の面積比は約30%程度である。この方法も画素分光分析であり、顕微分光分析と比べれば膜厚が不均一な画素を分光分析する際の測定値の位置依存性を小さくすることができるが、測定領域が一画素全体を覆う場合と比べると不充分である。
本工程は、評価用インクをインクジェットインク方式により塗布して製造した評価用のカラーフィルターを、画素分光測定の可視光照射を正確に行うために、所定の位置に配置する工程である。
本工程に用いられる評価用のカラーフィルターは、基材と、上記基材上に形成され、複数の開口部を有するブラックマトリックス層と、上記開口部内に形成された複数色の画素とを有するものであり、本発明により上記画素の分光スペクトルが評価されるものである。
可視光照射工程は、カラーフィルター配置工程の後、所望の位置に配置されたカラーフィルターの画素に可視光を照射する工程であり、上記画素に照射される可視光が単色の画素のみに照射され、かつ、その照射面積(すなわち測定領域)が上記可視光が照射される画素が形成された開口部の面積よりも大きいことを特徴とするものである。本発明は、本工程がこのような方法で可視光を照射するものであることにより、測定対象となる個々の画素の全領域の分光スペクトルを測定することが可能になるため、上記画素が画素内で膜厚分布を有するものであっても正確な透過型分光スペクトルを測定することができる。
(以下、上記「画素に照射される可視光の面積」を単に「照射面積」と称する場合がある。また、上記「可視光が照射される画素が形成された開口部の面積」を単に「被照射開口部面積」と称する場合がある。)
また、上記「単色の画素のみ」とは、本工程により可視光が照射される画素はすべて同一色のものであり、例えば、隣接する複数色の画素に可視光が照射されることが無いことを意味するものである。
このような方法で平行光を照射する方法について図を参照しながら説明する。図4は、本工程において、上記画素に平行光を照射する場合の一例を示す概略図である。図4に例示するように、本工程において画素3に平行光を照射する方法としては、光源30とスリットSとの間にコリメーターレンズL3を配置する方法が用いられることが好ましい。
次に、可視光受光工程について説明する。本工程は、上記可視光照射工程によって、上記カラーフィルターの画素に照射され、上記画素を透過した可視光を検出器で受光する工程である。
しかしながら、例えば、図5(b)に例示するように、上記受光部21の形状が四角形であることにより、上記受光部21内の上記可視光Lを受光しない部位を少なくすることができるため、上記検出器の実質的な感度を向上させることができ、これにより短時間で色特性を評価することができるようになるからである。
本工程において上記スリットが配置される位置としては、カラーフィルターが備える画素と検出器との間であれば特に限定されるものではないが、本工程において上記レンズを用いる場合には、通常、上記レンズと上記画素との間に配置される。
ここで、図6におけるCは本工程に用いられるスリットの貫通孔の大きさを表すものである。
本発明において、測定領域の面積を画素開口部の面積よりも大きくして分光測定を行うという要求を満たす分光測定法の別の例として、インクをインクジェット方式で基板上に塗布して、測定対象とする画素のみ(すなわち一色のみの画素)を所定の配列パターンに従って配置した画素群を形成した後、画素の分光測定を行う際に、測定領域の面積を、複数の画素を含む大きさにして測定を行う方法である。特に好ましくは、測定領域の面積を、画素群全体またはそれと同等の測定結果が得られる数の画素を含む大きさにして測定を行う。いわゆる広域分光分析と称する方法であり、例えば、商品名「島津自記分光光度計UV−3100PC」、島津製作所社製等、市販の測定機を用いることができる。
広域分光装置を用いた分光測定結果に基づく色特性の評価によれば、光学素子用部材の着色層の分光測定に通常用いられる顕微分光測定と異なり、測定スポットが着色層構成単位の一部領域に限定されないので、着色層全体の色特性を適正に評価することができる。
得られる分光データは、400〜700nmで5nm刻みのデータ形式であることが、
後のデータ処理上好ましい。
XYZ表色系を用いる場合、色度座標(x,y)及び輝度Yについて所定の計算式に基づいて計算を行う。
評価用着色層の分光透過率τ(λ)、光源の分光スペクトルP(λ)、及びXYZ表色系における等色関数を用いて、下記式(1)〜(6)より色度座標(x,y)及び輝度Yを計算することができる。尚、光源及び等色関数の種類は、光学素子用部材の仕様に応じて適宜選択する。
例えば、図1(a)のグラフにおいて、P/V比aのインクを用いて形成した画素が目標色度座標を有する時の平均膜厚がTa、P/V比bのインクを用いて形成した画素が目標色度座標を有する時の平均膜厚がTb、およびP/V比cのインクを用いて形成した画素が目標色度座標を有する時の平均膜厚がTcと特定されたとする。この場合、これら平均膜厚Ta、TbおよびTcを、図1(b)に示すように、画素の平均膜厚の軸とP/V比の軸を有するグラフに挿入することで、各インクに含まれる特定の成分又は成分群の含有量と、目標とする色度座標を達成できる画素の平均膜厚との関係を特定したグラフが得られる。このグラフから、さらに近似式を誘導しても良い。
スピンコート用のインクを評価する方法をインクジェット用インクに適用して目標膜厚と目標色度座標を有する画素のP/V比を決定した場合には、決定した組成を有するインクをインクジェット方式で基板上に塗布してカラーフィルターをTFTアレイ基板等と組み合わせてモジュール化し、モジュール全体として分光測定を行うと、目標色度座標からのずれを生じていた。これに対し、本発明の評価方法で組成決定したインクを用いてインクジェット方式によりカラーフィルターを製造する場合には、上述したようなモジュール化した際の目標色度座標からのずれを手間をかけずに極めて小さくすることができる。
本発明に係る液晶表示装置は、表示側基板と液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶を封入してなる液晶表示装置であって、前記表示側基板が前記本発明により製造されるカラーフィルターであることを特徴とする。本発明によれば、上記カラーフィルターが用いられていることにより、高品質な液晶表示装置を提供することができる。
液晶表示装置におけるその他の構成及び製造方法は、通常用いられる構成及び方法を用いることができるので、ここでは説明を省略する。
(1−1)赤色顔料分散液の調製
顔料、顔料分散剤、及び溶剤を下記の割合で混合し、直径0.3mmのジルコニアビーズを500重量部加え、ペイントシェーカー(浅田鉄工社製)を用いて4時間分散し、PR254(C.I.ピグメントレッド254)顔料分散液、PR177(C.I.ピグメントレッド177)顔料分散液、及びPY150(C.I.ピグメントイエロー150)顔料分散液をそれぞれ調製した。
・顔料:10重量部
・顔料分散剤(アジスパーPb821(味の素ファインテクノ株式会社製)(有機溶剤中に固形分30重量%)):15重量部
・BCA(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート):70重量部
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロートを備えた4つ口フラスコに、表1に示す配合割合に従って、水酸基を含有しない溶剤ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(別名ブチルカルビトールアセテート、以下、BCAと示すことがある。)を40.7重量部仕込み、攪拌しながら加熱して140℃に昇温した。次いで、140℃の温度で表1に記載した組成の単量体、及び、重合開始剤の混合物(滴下成分)54.7重量部を、2時間かけて滴下ロートより等速滴下した。滴下終了後、110℃に降温し重合開始剤及び水酸基を含有しない溶剤ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(BCA)の混合物(追加触媒成分)4.6重量部を添加し、110℃の温度を2時間保ったところで反応を終了することにより、表1に記載の特性を有するバインダー性エポキシ化合物が得られた。
GMA:グリシジルメタクリレート
MMA:メチルメタクリレート
パーブチルO:t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート(日本油脂(株)製商品名)
*2)重量平均分子量:ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算の値である。
サンプル瓶にテフロン(登録商標)被覆した回転子を入れ、マグネチックスターラーに設置した。このサンプル瓶の中に、下記の割合に従ってバインダー性エポキシ化合物、多官能エポキシ樹脂等を加え、室温で十分に攪拌溶解し、次いで、粘度調整のために希釈溶剤を加えて攪拌溶解した後、これを濾過してバインダー組成物を得た。
・合成した上記バインダー性エポキシ化合物(溶剤BCA中に固形分30重量%):10重量部
・多官能エポキシ樹脂(商品名エピコート154、ジャパンエポキシレジン製):2重量部
・ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル:1重量部
・トリメリット酸:2重量部
・BCA(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート):10重量部
表2に示される配合割合(固形分換算の割合で表示)で、上記調製したPR254顔料分散液、PR177顔料分散液、PY150顔料分散液、バインダー組成物、及びレベリング剤を充分に混合し、P/V比が異なる2種類のインク(1A)およびインク(1B)を調製した。これらのインクは、実施例1に属するインク系列を評価するために用いた。
厚み0.7mmで10cm×10cmのガラス基板(旭硝子(株)製)上に、ブラックマトリックス用硬化性樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により線幅20μm、膜厚2.0μmのブラックマトリックスパターンを形成した。
常圧プラズマ装置を用いてブラックマトリクス層上部におけ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の接触角(θ)が50°となる基板を作製した。
上記基板のブラックマトリックスにより区画された画素形成部に、上記インク(1A)をインクジェット方式によって付着させた。
同様の手順を繰り返して、インク(1A)を用いて平均膜厚が異なる画素を形成し、得られた画素について画素分光分析を行った。
同様に、インク(1B)を用いて画素を形成し、得られた画素について画素分光分析を行った。
また、測定領域の面積を画素開口部の面積よりも大きくして画素単位で分光測定を行う、いわゆる画素分光分析としては、大塚電子株式会社製の顕微分光装置(画素分光)LCF-8000 A80FGを用い、可視波長域(400〜700nm)の分光透過スペクトル測定を行った。光源は、C光源を使用した
この結果から、インク(1A)について目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を有する画素の平均膜厚は2.2μmであり、インク(1B)について目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を有する画素の平均膜厚は1.65μmであると特定した(表2参照)。
実施例1と同様の手順で実施例2のインク系列を評価した。
予め、PG36顔料分散液、PY150顔料分散液を調製した。次に、表2に示される配合割合(固形分換算の割合で表示)で、上記調製したPG36顔料分散液、PY150顔料分散液、バインダー組成物、及びレベリング剤を充分に混合し、P/V比が異なる2種類のインク(2A)及び(2B)を調製した。これらのインクは、実施例2に属するインク系列を評価するために用いた。
インク(2A)及び(2B)を用いて実施例1と同様の手順で、基板上にインク(2A)又は(2B)を用いた緑色画素のみを所定配列で隣接配置してなる画素パターンを形成し、得られた画素の平均膜厚測定と画素分光分析を行った。平均膜厚測定と画素分光分析の結果から、インク(2A)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を有する画素の平均膜厚は2.47μmであり、インク(2B)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を有する画素の平均膜厚は1.65μmであると特定した(表2参照)。
この結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.88)を決定した。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
実施例1と同様の手順で実施例3のインク系列を評価した。
予め、PB15:6顔料分散液、及びPV23顔料分散液を調製した。次に、表2に示される配合割合(固形分換算の割合で表示)で、上記調製したPB15:6顔料分散液、PV23顔料分散液、バインダー組成物、及びレベリング剤を充分に混合し、P/V比が異なる2種類のインク(3A)及び(3B)を調製した。これらのインクは、実施例3に属するインク系列を評価するために用いた。
インク(3A)及び(3B)を用いて実施例1と同様の手順で、基板上にインク(3A)又は(3B)を用いた青色画素のみを所定配列で隣接配置してなる画素パターンを形成し、得られた画素の平均膜厚測定と画素分光分析を行った。平均膜厚測定と画素分光分析の結果から、インク(3A)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を有する画素の平均膜厚は2.15μmであり、インク(3B)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を有する画素の平均膜厚は1.6μmであると特定した(表2参照)。
この結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.39)を決定した。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
実施例1と同様の手順で実施例4のインク系列を評価した。
予め、PR254顔料分散液、PR177顔料分散液、及びPY150顔料分散液を調製した。本実施例4においては、顔料分散剤として、Disperbyk161(ビックケミー・ジャパン製)を用いた。
次に、表2に示される配合割合(固形分換算の割合で表示)で、上記調製したPR254顔料分散液、PR177顔料分散液、PY150顔料分散液、バインダー組成物、及びレベリング剤を充分に混合し、P/V比が異なる2種類のインク(4A)及び(4B)を調製した。これらのインクは、実施例4に属するインク系列を評価するために用いた。
インク(4A)及び(4B)を用いて実施例1と同様の手順で、基板上にインク(4A)又は(4B)を用いた赤色画素のみを所定配列で隣接配置してなる画素パターンを形成し、得られた画素の平均膜厚測定と画素分光分析を行った。平均膜厚測定と画素分光分析の結果から、インク(4A)について目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を有する画素の平均膜厚は2.25μmであり、インク(4B)について目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を有する画素の平均膜厚は1.7μmであると特定した(表2参照)。
この結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.6)を決定した。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
実施例1と同様の手順で実施例5のインク系列を評価した。
予め、PG36顔料分散液、PY150顔料分散液を調製した。本実施例5においては、顔料分散剤として、Solsperse2000(Avecia社製)を用いた。
次に、表2に示される配合割合(固形分換算の割合で表示)で、上記調製したPG36顔料分散液、PY150顔料分散液、バインダー組成物、及びレベリング剤を充分に混合し、P/V比が異なる2種類のインク(5A)及び(5B)を調製した。これらのインクは、実施例5に属するインク系列を評価するために用いた。
インクジェットインク(5A)及び(5B)を用いて実施例1と同様の手順で、基板上にインク(5A)又は(5B)を用いた緑色画素のみを所定配列で隣接配置してなる画素パターンを形成し、得られた画素の平均膜厚測定と画素分光分析を行った。平均膜厚測定と画素分光分析の結果から、インク(5A)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を有する画素の平均膜厚は2.5μmであり、インク(5B)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を有する画素の平均膜厚は1.7μmであると特定した(表2参照)。
この結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.9)を決定した。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
実施例1と同様の手順で実施例6のインク系列を評価した。
予め、PB15:6顔料分散液、及びPV23顔料分散液を調製した。本実施例6においては、顔料分散剤として、Disperbyk161(ビックケミー・ジャパン製)を用いた。
次に、表2に示される配合割合(固形分換算の割合で表示)で、上記調製したPB15:6顔料分散液、PV23顔料分散液、バインダー組成物、及びレベリング剤を充分に混合し、P/V比が異なる2種類のインク(6A)及び(6B)を調製した。これらのインクは、実施例6に属するインク系列を評価するために用いた。
インク(6A)及び(6B)を用いて実施例1と同様の手順で、基板上にインク(6A)又は(6B)を用いた青色画素のみを所定配列で隣接配置してなる画素パターンを形成し、得られた画素の平均膜厚測定と画素分光分析を行った。平均膜厚測定と画素分光分析の結果から、インク(6A)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を有する画素の平均膜厚は2.2μmであり、インク(6B)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を有する画素の平均膜厚は1.65μmであると特定した(表2参照)。
この結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.41)を決定した。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
(7−1)インクの調製
実施例1と共通のインク(1A)及び(1B)を用いて、スピンコート法で塗膜を形成し、P/V比を決定するための評価を行った。
(7−2)塗膜の形成
実施例1〜6で用いたのと同じ透明基板(ただしブラックマトリックス層がない)を準備した。この基板上に、上記インク(1A)をスピンコート法によって付着させた。
その後、実施例1と同様の手順でプリベーク、ポストベークを行って基板上にスピンコート法による赤色の塗膜を形成し、その膜厚を測定した。なおスピンコート膜なので、膜厚を平均値化する必要はなかった。
同様に、インク(1B)を用いて膜厚が異なるスピンコート膜を形成し、得られた塗膜について分光分析を行った。
インク(1A)及び(1B)を用いて形成した各スピンコート膜の膜厚と各膜厚でのx値(XYZ表色系)の測定結果を表4に示す。
この結果から、インク(1A)について目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を有するスピンコート膜の膜厚は2.11μmであり、インク(1B)について目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を有するスピンコート膜の膜厚は1.5μmであると特定した(表2参照)。実施例1のインクジェット法により形成した画素と比べると、目標とする色度座標を達成する膜厚が相違している。
実施例2と共通のインク(2A)及び(2B)を用いて、スピンコート法で塗膜を形成し、P/V比を決定するための評価を行った。
比較例1と同様の手順で、上記インク(2A)又は(2B)をブラックマトリックス層が無い基板上にスピンコート法によって付着させた。
その後、実施例1と同様の手順でプリベーク、ポストベークを行って基板上にスピンコート法による緑色の塗膜を形成し、得られた塗膜の膜厚測定と分光分析を行った。
上記膜厚測定と分光分析の結果から、インク(2A)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を有するスピンコート膜の膜厚は2.13μmであり、インク(2B)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を有するスピンコート膜の膜厚は1.4μmであると特定した(表2参照)。実施例2のインクジェット法により形成した画素と比べると、目標とする色度座標を達成する膜厚が相違している。
以上のスピンコート法による結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.73)を決定した。最終決定したP/V比も、実施例2のインクジェット法により評価して決定した値と相違する。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
実施例3と共通のインク(3A)及び(3B)を用いて、スピンコート法で塗膜を形成し、P/V比を決定するための評価を行った。
比較例1と同様の手順で、上記インク(3A)又は(3B)をブラックマトリックス層が無い基板上にスピンコート法によって付着させた。
その後、実施例1と同様の手順でプリベーク、ポストベークを行って基板上にスピンコート法による青色の塗膜を形成し、得られた塗膜の膜厚測定と分光分析を行った。
上記膜厚測定と分光分析の結果から、インク(3A)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を有するスピンコート膜の膜厚は2μmであり、インク(3B)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を有するスピンコート膜の膜厚は1.4μmであると特定した(表2参照)。実施例3のインクジェット法により形成した画素と比べると、目標とする色度座標を達成する膜厚が相違している。
以上のスピンコート法による結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.33)を決定した。最終決定したP/V比も、実施例3のインクジェット法により評価して決定した値と相違する。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
実施例4と共通のインク(4A)及び(4B)を用いて、スピンコート法で塗膜を形成し、P/V比を決定するための評価を行った。
比較例1と同様の手順で、上記インク(4A)又は(4B)をブラックマトリックス層が無い基板上にスピンコート法によって付着させた。
その後、実施例1と同様の手順でプリベーク、ポストベークを行って基板上にスピンコート法による赤色の塗膜を形成し、得られた塗膜の膜厚測定と分光分析を行った。
上記膜厚測定と分光分析の結果から、インク(4A)について目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を有するスピンコート膜の膜厚は2.11μmであり、インク(4B)について目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を有するスピンコート膜の膜厚は1.5μmであると特定した(表2参照)。実施例4のインクジェット法により形成した画素と比べると、目標とする色度座標を達成する膜厚が相違している。
以上のスピンコート法による結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(x値のみ設定)x=0.648を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.52)を決定した。最終決定したP/V比も、実施例4のインクジェット法により評価して決定した値と相違する。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
実施例5と共通のインク(5A)及び(5B)を用いて、スピンコート法で塗膜を形成し、P/V比を決定するための評価を行った。
比較例1と同様の手順で、上記インク(5A)又は(5B)をブラックマトリックス層が無い基板上にスピンコート法によって付着させた。
その後、実施例1と同様の手順でプリベーク、ポストベークを行って基板上にスピンコート法による緑色の塗膜を形成し、得られた塗膜の膜厚測定と分光分析を行った。
上記膜厚測定と分光分析の結果から、インク(5A)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を有するスピンコート膜の膜厚は2.13μmであり、インク(5B)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を有するスピンコート膜の膜厚は1.4μmであると特定した(表2参照)。実施例5のインクジェット法により形成した画素と比べると、目標とする色度座標を達成する膜厚が相違している。
以上のスピンコート法による結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.601を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.73)を決定した。最終決定したP/V比も、実施例5のインクジェット法により評価して決定した値と相違する。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
実施例6と共通のインク(6A)及び(6B)を用いて、スピンコート法で塗膜を形成し、P/V比を決定するための評価を行った。
比較例1と同様の手順で、上記インク(6A)又は(6B)をブラックマトリックス層が無い基板上にスピンコート法によって付着させた。
その後、実施例1と同様の手順でプリベーク、ポストベークを行って基板上にスピンコート法による青色の塗膜を形成し、得られた塗膜の膜厚測定と分光分析を行った。
上記膜厚測定と分光分析の結果から、インク(6A)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を有するスピンコート膜の膜厚は2μmであり、インク(6B)について目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を有するスピンコート膜の膜厚は1.4μmであると特定した(表2参照)。実施例6のインクジェット法により形成した画素と比べると、目標とする色度座標を達成する膜厚が相違している。
以上のスピンコート法による結果に基づいて、目標とする平均膜厚1.9μmにおいて目標とする色度座標(y値のみ設定)y=0.108を達成できるP/V比を持つインク(P/V比=0.33)を決定した。最終決定したP/V比も、実施例6のインクジェット法により評価して決定した値と相違する。決定したインクのP/V比と組成を表5に示す。
(13−1)実施例1〜3のインクの色特性
実施例1のインク(R画素)、実施例2のインク(G画素)、実施例3のインク(B画素)を用い、実施例においてP/V比決定の手順で行ったのと同様に、ブラックマトリックス層がある基板上に、インクジェット方式でインクを塗布し、平均膜厚1.9μmの単色の画素のみを所定配列で隣接配置した画素パターンを形成し、画素分光分析を行った。その結果、各インクは目標の色度座標(実施例1がx=0.648、実施例2がy=0.601、実施例3がy=0.108)を達成していることが確認された。測定結果を表6に示す。この測定結果は、カラーフィルター単体の状態で画素の色特性を評価した結果と等しいと考えられる。
次に、実施例1のインク(R)、実施例2のインク(G)および実施例3のインク(B)を用い、P/V比決定の手順で用いたものと同じ基板にインクジェット方式で塗布し、ブラックマトリックス層パターンで仕切られた所定配列のR、G、B画素を形成し、カラーフィルターを得た。
得られたカラーフィルターと、TFTアレイ基板を対向させ、両基板の内面側周縁部をシール材により接合し、基板間の間隙に液晶を満たして密封することによりモジュール化し、液晶表示装置を得た。この液晶表示装置をについて、カラーフィルター側表面から70cm離した箇所で分光放射計(TOPCON製 SR−2)によりスポット計2度の測定条件で色度x、yと輝度Yを測定した。この測定結果も表6に示す。
実施例1のインクを用いて形成したR画素は、カラーフィルター単体の状態で測定したときに得られる色度座標(x1,y1)と、モジュール化した後の状態で測定したときに得られる色度座標(x2,y2)の差(x1−x2,y1−y2)が(−0.001,−0.001)であり、その差が極めて小さかった。
実施例2のインクで形成したG画素および実施例3のインクで形成したB画素も、同様の結果を示した(表6参照)。
比較例1のインク(R)、比較例2のインク(G)および比較例3のインク(B)は、それぞれ実施例1のインク(R)、実施例2のインク(G)および実施例3のインク(G)の組成と類似しているが、スピンコート法により評価を行ってP/V比を決定したものである。
これら比較例1のインク(R)、比較例2のインク(G)および比較例3のインク(B)を用い、比較例においてP/V比決定の手順で行ったのと同様に、ブラックマトリックス層がない基板上に、スピンコート法でインクを塗布し、平均膜厚1.9μmの単色の塗膜を形成し、分光分析を行った。その結果、各インクは目標の色度座標(比較例1がx=0.648、比較例2がy=0.601、比較例3がy=0.108)を達成していることが確認された。測定結果を表6に示す。
次に、比較例1のインク(R)、比較例2のインク(G)および比較例3のインク(B)を用い、実施例においてP/V比決定の手順で用いたものと同じブラックマトリックス層がある基板にインクジェット方式で塗布し、ブラックマトリックス層パターンで仕切られた所定配列のR、G、B画素を形成し、カラーフィルターを得た。
得られたカラーフィルターを用い、実施例1〜3のインクを用いたカラーフィルターと同様の手順でモジュール化し、液晶表示装置を得た。この液晶表示装置について、同様に色度x、yと輝度Yを測定した。この測定結果も表6に示す。
しかしながら、比較例1のインクを用いて形成した画素は、スピンコート法により形成した塗膜の状態で測定したときに得られる色度座標(x1,y1)と、同じインクをインクジェット方式により基板上に塗布して製造したカラーフィルターをモジュール化した後の状態で測定したときに得られる色度座標(x2,y2)の差(x1−x2,y1−y2)が(0.011,−0.002)であり、x値およびy値の両方とも実施例1より大きなずれが生じ、特にx値のずれが大きかった。
比較例2のインクは、x値およびy値の両方とも実施例2より大きなずれが生じ、特にy値のずれが大きかった(表6)。比較例3のインクは、x値およびy値の両方とも実施例3より大きなずれが生じ、特にx値のずれが大きかった(表6)。
実施例4のインク(R画素)、実施例5のインク(G画素)、実施例6のインク(B画素)を用い、実施例においてP/V比決定の手順で行ったのと同様に、ブラックマトリックス層がある基板上に、インクジェット方式でインクを塗布し、平均膜厚1.9μmの単色の画素のみを所定配列で隣接配置した画素パターンを形成し、画素分光分析を行った。その結果、各インクは目標の色度座標(実施例4がx=0.648、実施例5がy=0.601、実施例6がy=0.108)を達成していることが確認された。測定結果を表6に示す。この測定結果は、カラーフィルター単体の状態で画素の色特性を評価した結果と等しいと考えられる。
次に、実施例4のインク(R)、実施例5のインク(G)および実施例6のインク(B)を用い、P/V比決定の手順で用いたものと同じ基板にインクジェット方式で塗布し、ブラックマトリックス層パターンで仕切られた所定配列のR、G、B画素を形成し、カラーフィルターを得た。
得られたカラーフィルターと、TFTアレイ基板を対向させ、両基板の内面側周縁部をシール材により接合し、基板間の間隙に液晶を満たして密封することによりモジュール化し、液晶表示装置を得た。この液晶表示装置をについて、カラーフィルター側表面から70cm離した箇所で分光放射計(TOPCON製 SR−2)によりスポット計2度の測定条件で色度x、yと輝度Yを測定した。この測定結果も表6に示す。
実施例4のインクを用いて形成したR画素は、カラーフィルター単体の状態で測定したときに得られる色度座標(x1,y1)と、モジュール化した後の状態で測定したときに得られる色度座標(x2,y2)の差(x1−x2,y1−y2)が(−0.001,−0.001)であり、その差が極めて小さかった。
実施例5のインクで形成したG画素および実施例6のインクで形成したB画素も、同様の結果を示した(表6参照)。
比較例4のインク(R)、比較例5のインク(G)および比較例6のインク(B)は、それぞれ実施例4のインク(R)、実施例5のインク(G)および実施例6のインク(G)の組成と類似しているが、スピンコート法により評価を行ってP/V比を決定したものである。
これら比較例4のインク(R)、比較例5のインク(G)および比較例6のインク(B)を用い、比較例においてP/V比決定の手順で行ったのと同様に、ブラックマトリックス層がない基板上に、スピンコート法でインクを塗布し、平均膜厚1.9μmの単色の塗膜を形成し、分光分析を行った。その結果、各インクは目標の色度座標(比較例4がx=0.648、比較例5がy=0.601、比較例6がy=0.108)を達成していることが確認された。測定結果を表6に示す。
次に、比較例4のインク(R)、比較例5のインク(G)および比較例6のインク(B)を用い、実施例においてP/V比決定の手順で用いたものと同じブラックマトリックス層がある基板にインクジェット方式で塗布し、ブラックマトリックス層パターンで仕切られた所定配列のR、G、B画素を形成し、カラーフィルターを得た。
得られたカラーフィルターを用い、実施例4〜5のインクを用いたカラーフィルターと同様の手順でモジュール化し、液晶表示装置を得た。この液晶表示装置について、同様に色度x、yと輝度Yを測定した。この測定結果も表6に示す。
しかしながら、比較例4のインクを用いて形成した画素は、スピンコート法により形成した塗膜の状態で測定したときに得られる色度座標(x1,y1)と、同じインクをインクジェット方式により基板上に塗布して製造したカラーフィルターをモジュール化した後の状態で測定したときに得られる色度座標(x2,y2)の差(x1−x2,y1−y2)が(0.016,−0.003)であり、x値およびy値の両方とも実施例4より大きなずれが生じ、特にx値のずれが大きかった。
比較例5のインクは、x値およびy値の両方とも実施例5より大きなずれが生じ、特にy値のずれが大きかった(表6)。比較例6のインクは、x値およびy値の両方とも実施例6より大きなずれが生じ、特にx値のずれが大きかった(表6)。
2 ブラックマトリクス層
3 画素
4 測定領域
Claims (7)
- 特定の一成分又は特定の2種類以上の成分を特定の量比で組み合わせた成分群および1種類のみ又は特定の量比で組み合わせた2種類以上の他の成分からなる所定の基本組成を基準とするインク系列を評価対象として設定し、当該基本組成中の前記特定の一成分又は成分群と他の成分との量比を変えることで、当該特定の一成分又は成分群の含有量が異なるインクを2種類以上準備する工程、
前記各インクをインクジェット方式で基板上に塗布して画素を形成し、当該画素の平均膜厚を測定し、さらに当該画素の分光測定をその測定領域の面積を画素開口部の面積よりも大きくして行うことで、各インクごとに目標とする色度座標を有する画素の平均膜厚を特定する工程、
前記各インクごとに目標とする色度座標を有する画素の平均膜厚を特定した結果に基づいて、これらのインクが属するインク系列において、前記特定の成分又は成分群の含有量と、目標とする色度座標を達成できる前記画素の平均膜厚との関係を特定する工程、及び、
前記インクについて特定された前記関係に基づいて、当該インク系列に属するインクの中から所定の平均膜厚において前記目標とする色度座標を達成できるインクの組成を決定する工程、を含むことを特徴とする、カラーフィルターの画素を形成するためのインクジェット方式用インクの評価方法。 - 前記インクを準備する工程において、前記基本組成の一部を当該特定の一成分又は成分群或いは他の成分のいずれか一方から他方に置き換えることで、当該特定の一成分又は成分群と他の成分との量比を変えることを特徴とする、請求項1に記載のインクジェット方式用インクの評価方法。
- 前記インクを準備する工程において、前記基本組成の一部を当該特定の一成分又は成分群或いは他の成分のいずれか一方から他方に置き換えることで、P/V比が異なるインクを準備することを特徴とする、請求項2に記載のインクジェット方式用インクの評価方法。
- 前記画素の分光測定を行う際に、測定領域の面積を画素開口部の面積よりも大きくして画素単位で測定を行うことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のインクジェット方式用インクの評価方法。
- 前記各インクをインクジェット方式で基板上に塗布する際に、同じ色の画素のみを隣接配置した画素群を形成した後、画素の分光測定を行う際に、測定領域の面積を、複数の画素を含む大きさにして測定を行うことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のインクジェット方式用インクの評価方法。
- 前記請求項1乃至5のいずれか一項に記載の評価方法で組成を決定したインクをインクジェット方式で基板に塗布して画素を形成することを特徴とする、カラーフィルターの製造方法。
- 前記請求項6の製造方法で製造されたカラーフィルターを、液晶駆動側基板と対向させ、両者の間に液晶を封入することを特徴とする、液晶表示装置の製造方法。
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