特許 6233302 カラーフィルタの製造方法及びカラー反射型ディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233302

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】カラーフィルタの製造方法及びカラー反射型ディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20171113BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20171113BHJP

   G02F 1/167 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/20 101

   G02F1/1335 515

   G02F1/167

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-507965(P2014-507965)

(86)(22)【出願日】2013年3月27日

(86)【国際出願番号】JP2013059052

(87)【国際公開番号】WO2013146902

(87)【国際公開日】20131003

【審査請求日】2016年2月19日

(31)【優先権主張番号】特願2012-74907(P2012-74907)

(32)【優先日】2012年3月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(72)【発明者】

【氏名】今野 広大

【審査官】 濱野 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１７８４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２１８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０５２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９５４７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０２Ｆ １／１６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インク定着層が設けられた面に対しインクジェット印刷法を用いて複数の液滴を任意の間隔で配列することにより、カラーフィルタの着色画素を前記インク定着層上に形成する、カラーフィルタの製造方法において、
前記着色画素の４隅に配列される液滴を塗工した後に、前記着色画素の他の位置に配列される液滴を塗工するカラーフィルタの製造方法。

【請求項2】

前記着色画素の４隅に配列される液滴の量は、前記着色画素の他の位置に配列される液滴の量の１．２倍以上、６倍以下である請求項１のカラーフィルタの製造方法。

【請求項3】

前記着色画素の４隅に配列される液滴を塗工した後に、前記着色画素の中心に液滴を塗工し、
前記中心に塗工される液滴の量は、前記４隅に配列される液滴の量の１０倍以上、５０倍以下である請求項１のカラーフィルタの製造方法。

【請求項4】

インク定着層が設けられた面に対しインクジェット印刷法を用いて複数の液滴を任意の間隔で配列することにより、カラーフィルタの着色画素を前記インク定着層上に形成する、カラーフィルタの製造方法において、
前記着色画素の１辺に配列される液滴を塗工し、前記１辺に向かい合う辺に配列される液滴を塗工した後に、前記着色画素の他の位置に前記１辺と平行に配列される液滴を塗工するカラーフィルタの製造方法。

【請求項5】

前記１辺と前記１辺に向かい合う辺において、端部に塗工される液滴の量は、中央部に塗工される液滴の量の１．２倍以上、６倍以下である請求項４のカラーフィルタの製造方法。

【請求項6】

基材層と、前記基材層の一方の面上に配置された電極層と、前記電極層と対向した光透過性電極層と、前記電極層と前記光透過性電極層との間に配置された電気泳動材料層と、前記光透過性電極層上に配置された透明樹脂膜と、を備えた反射型ディスプレイと、
前記透明樹脂膜の上に積層したインク定着層と、
請求項１のカラーフィルタの製造方法によって前記インク定着層上に製造されたカラーフィルタ層と、を備え、
前記インク定着層における前記着色画素の対角線の長さをａ、前記着色画素の１辺から前記１辺に向かい合う辺までの最短距離の最大値をｂとした場合、１．１５＜ａ／ｂ＜１．４１を満たし、
前記着色画素の前記１辺から前記１辺に向かい合う辺までの最短距離の最小値をｃとした場合、１．４２＜ａ／ｃ＜２．０を満たす、カラー反射型ディスプレイ。

【請求項7】

基材層と、前記基材層の一方の面上に配置された電極層と、前記電極層と対向した光透過性電極層と、前記電極層と前記光透過性電極層との間に配置された電気泳動材料層と、前記光透過性電極層上に配置された透明樹脂層と、を備えた反射型ディスプレイと、
前記透明樹脂層の上に積層したインク定着層と、
請求項４のカラーフィルタの製造方法によって前記インク定着層上に製造されたカラーフィルタ層と、を備え、
前記インク定着層における前記着色画素の対角線の長さをａ、前記着色画素の１辺から前記１辺に向かい合う辺までの最短距離の最大値をｂとした場合、１．１５＜ａ／ｂ＜１．４１を満たし、
前記着色画素の前記１辺から前記１辺に向かい合う辺までの最短距離の最小値をｃとした場合、１．４２＜ａ／ｃ＜２．０を満たす、カラー反射型ディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、インクジェット印刷法による反射型ディスプレイ用カラーフィルタの製造方法及びこのカラーフィルタを備えるカラー反射型ディスプレイに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電子情報ネットワークの普及に伴い、電子書籍に代表される電子出版が利用されている。この電子出版及び電子情報を表示する装置としては、一般的に自発光型又はバックライト型の表示装置が用いられる。しかしながら、これらの表示装置は紙に印刷した媒体に比べ、人間工学的理由から長時間使用すると疲労を招きやすい。また、これらの表示装置は、消費電力が大きく、電池駆動の場合には表示時間が制限される。

【0003】

自発光型又はバックライト型の表示装置よりも目にかかる負担が小さい表示装置として、周囲の照明又は環境光などに基づく反射光を制御して表示を行う反射型ディスプレイが利用される。

【0004】

反射型ディスプレイとしては、液晶を用いる方式、帯電した微粒子を電場によって動かす電気泳動方式（例えば、文献１（特許第２５５２７８３号公報））、２色に塗り分けられた球体を電場で回転させるツイストボール方式（例えば、文献２（特許第２８６０７９０号公報））、樹脂中に分散した液晶の液体内部の配向状態を電場で制御する高分子分散型液晶方式（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersion Liquid Crystal）（例えば、文献３（特開２００１−９２３８３号公報））、樹脂成分比が小さく液晶中で高分子が網目構造を持つ高分子ネットワーク型液晶方式（ＰＮＬＣ：Polymer Network Liquid Crystal）（例えば、文献４（特許第３１７８５３０号公報））などが利用される。

【0005】

これらの方式の反射型ディスプレイは、いずれも散乱反射状態を電場で制御する。これらの方式の反射型ディスプレイ自体は色表示が困難であり、現実的にはカラー表示するためにカラーフィルタが使用される。

【0006】

反射型ディスプレイのカラー化のためにカラーフィルタを用いる方法において、カラーフィルタの画素と画素との間隔は、１〜２０μｍが好ましい（例えば、文献５（特許第４４１５５２５号公報））。

【0007】

文献５の方法のカラーフィルタ基板と電極基板とを貼り合わせる工程では、５μｍ未満のずれ量で貼り合わせなければ、コントラストの高い表示ができない。しかしながら、カラーフィルタ基板と電極基板とを精度よく貼り合わせることは現在の技術上困難である。

【0008】

そこで、インクジェット印刷法により、反射型ディスプレイの上に直接カラー印刷を行い、カラーフィルタと反射型ディスプレイとを貼り合わせる工程をなくすことでアライメントを不要にする方法が提案されている。また、インクジェット印刷法は、非接触印刷であり、異物の影響が少なく、無版印刷であるために、版を用いた印刷と比較してコストを安くできる。

【0009】

反射型ディスプレイのカラー化のために、電気光学ディスプレイの様々な表面に、又は、そのようなディスプレイを生産するために使われるフロントプレーン積層物に、インク着色領域をインクジェット印刷する方法が提案されている（例えば、文献６（特表２０１０−５０３８９５号公報））。

【0010】

色の再現性を向上させるために、インク着色領域は、画素全体を覆うことが好ましい。しかし、インクジェット印刷法においては、液滴が球体となるため、四角形状の画素全体が効率的に覆われず、画素内着色率が低下する場合がある。また、このような課題は、公知の文献１−６では言及されていない。

【0011】

四角形状にインク着色領域を作製するためにバンクを用いる方法がある。しかし、この方法では、バンクを作製する工程がさらに増え、バンク作製のためのアライメント精度が必要であり、バンク太さを細く作製する必要があるため、コストが高くなる場合がある。

【0012】

画素内着色率が低くても、画素内着色率が高い場合と同じ色再現性を出す方法として、インクの濃度又は膜厚を上げる方法がある。しかし、この方法では、インクの透過率が下がり、反射率が低下する場合がある。

【0013】

画素内着色率を上げることで、カラー反射型ディスプレイにおいて反射率を維持しながら、色再現性を向上させることができる。しかし、単に画素内着色率を向上させると、画素と画素との重なりによる混色が発生する。混色を抑制しながらも、画素内着色率を上げるためには、画素形状を四角形に近づけることが好ましい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、インクジェット印刷法によって形成される着色部分を四角形状とし、画素内着色率の高い反射型ディスプレイ用カラーフィルタを作製可能なカラーフィルタの製造方法及びカラー反射型ディスプレイを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

第１の態様に係るカラーフィルタの製造方法は、インク定着層が設けられた面に対しインクジェット印刷法を用いて複数の液滴を任意の間隔で配列することにより、カラーフィルタの着色画素を前記インク定着層上に形成する、カラーフィルタの製造方法において、前記着色画素の４隅に配列される液滴を塗工した後に、前記着色画素の他の位置に配列される液滴を塗工するものである。

【0016】

第１の態様において、着色画素の４隅に配列される液滴の量は、着色画素の他の位置に配列される液滴の量の１．２倍以上、６倍以下としてもよい。

【0017】

第１の態様において、着色画素の４隅に配列される液滴を塗工した後に、着色画素の中心に液滴を塗工し、中心に塗工される液滴の量は、４隅に配列される液滴の量の１０倍以上、５０倍以下としてもよい。

【0018】

第２の態様に係るカラーフィルタの製造方法は、インク定着層が設けられた面に対しインクジェット印刷法を用いて複数の液滴を任意の間隔で配列することにより、カラーフィルタの着色画素を前記インク定着層上に形成する、カラーフィルタの製造方法において、前記着色画素の１辺に配列される液滴を塗工し、前記１辺に向かい合う辺に配列される液滴を塗工した後に、前記着色画素の他の位置に前記１辺と平行に配列される液滴を塗工するものである。

【0019】

第２の態様において、前記１辺と前記１辺に向かい合う辺において、端部に塗工される液滴の量は、中央部に塗工される液滴の量の１．２倍以上、６倍以下としてもよい。

【0020】

第３の態様に係るカラー反射型ディスプレイは、基材層と、前記基材層の一方の面上に配置された電極層と、前記電極層と対向した光透過性電極層と、前記電極層と前記光透過性電極層との間に配置された電気泳動材料層と、前記光透過性電極層上に配置された透明樹脂膜と、を備えた反射型ディスプレイと、前記透明樹脂膜の上に積層したインク定着層と、上記の第１又は第２の態様のカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタ層を備える。第３の態様に係るカラー反射型ディスプレイは、反射型ディスプレイに、インク定着層とカラーフィルタ層とを積層した構成を持ち、インク定着層における着色画素の対角線の長さをａ、着色画素の前記１辺から１辺に向かい合う辺までの最短距離の最大値をｂとした場合、１．１５＜ａ／ｂ＜１．４１を満たし、着色画素の１辺から１辺に向かい合う辺までの最短距離の最小値をｃとした場合、１．４２＜ａ／ｃ＜２．０を満たす。

【発明の効果】

【0021】

本発明の態様においては、インクジェット印刷法によって形成される着色部分を四角形状とし、画素内着色率の高いカラーフィルタの製造方法及びカラー反射型ディスプレイを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、実施形態に係るカラー反射型ディスプレイの層構成の一例を概略的に示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係るインクジェット塗布装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。

【図3】図３は、実施形態に係る画素形状と吐出配列パターンとの第１の例を示す説明図である。

【図4】図４は、実施形態に係る画素形状と吐出配列パターンとの第２の例を示す説明図である。

【図5A】図５Ａは、実施形態に係る画素形状と吐出配列パターンとの第３の例を示す説明図である。

【図5B】図５Ｂは、実施形態に係る画素形状と吐出配列パターンとの第４の例を示す説明図である。

【図6】図６は、インクジェットヘッドのノズル孔とノズルピッチとの関係の一例を示す図である。

【図7】図７は、実施形態に係るインクジェットヘッドにおける多層分割駆動の一例を示す説明図である。

【図8】図８は、実施例に係る吐出配列パターンと画素形状との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（第１の実施形態）
上述したように、白黒表示が可能な反射型白黒ディスプレイとしては、液晶を用いる方式、電気泳動方式、ツイストボール方式、高分子分散型液晶方式、高分子ネットワーク型液晶方式などが用いられる。本実施形態では、電気泳動方式の反射型ディスプレイを一例に挙げて説明するが、他の方式に対しても同様に適用可能である。

【0024】

以下、本実施形態について図面を参照して説明する。

【0025】

図１は、本実施形態に係る電気泳動方式のカラー反射型ディスプレイの層構成の一例を概略的に示す断面図である。

【0026】

カラー反射型ディスプレイは、基材層１の一方の面上に、電極層２、接着層３、電気泳動材料層４、光透過性電極層５、透明樹脂膜６、インク定着層７、カラーフィルタ層８、保護膜９をこの順序で形成して構成される。

【0027】

本実施形態に係る電気泳動方式のカラー反射型ディスプレイの作製工程は、従来のモノクロ電気泳動方式の反射型ディスプレイの作製工程に加え、インクジェット印刷法によるカラー印刷工程をさらに含む。

【0028】

電子ペーパーと呼ばれる電気泳動方式の反射型ディスプレイとして、例えば、特許第２５５１７８３号公報に記載されたディスプレイがある。この反射型ディスプレイは、少なくとも片面が光透過型である対向電極板の間に、電子泳動粒子を含む分散系を封入し、対向電極の間に印加された表示制御用電圧によって光学的反射特性を変化させて所要の表示を行う。

【0029】

本実施形態に係るカラー反射型ディスプレイは、図１に示すように、モノクロ電子ペーパーの透明樹脂膜６の上にインク定着層７を形成し、インクジェット印刷法によりカラーフィルタ層８を形成することによって、構成される。

【0030】

インク定着層７として、例えば、特開２０００−４３４０５号公報のインクジェット記録媒体、又は、特開２００８−２７２９７２号公報のインクジェットプリンタ用記録媒体が使用されてもよい。インク定着層７は、透明度が高いことが好ましい。インク定着層７としては、透明であること、受像したインクの変色及び褪色がないこと、諸耐性があることなどの性能が要求され、例えば、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテートなどのビニル樹脂が用いられる。

【0031】

インク定着層７の材料は、例えば、塗布装置で乾燥後の厚さが０．１〜１０μｍになるように塗布される。塗布装置としては、例えば、ダイコータ、スピンコータ、バーコータ等が用いられる。ただし、塗布方法は、これらの方法に限定されない。

【0032】

インク定着層７の材料を、塗布後に、熱、真空、ＵＶ照射等の方法により固化することにより、インク定着層７が形成される。

【0033】

本実施形態においては、電極配線をパターニングした基板１に合わせて、任意のパターンの塗布が、インクジェット法により実施される。

【0034】

次に、本実施形態で使用されるインクジェット塗布装置の一例について簡単に説明する。

【0035】

図２は、インクジェット塗布装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。このインクジェット塗布装置１１は、搬送ステージ１３、インクジェットヘッドユニット１５を備える。

【0036】

搬送ステージ１３は、カラー反射型ディスプレイ基材（以下、単に基材と称す）１２を載置して１方向に精度よく搬送する。

【0037】

インクジェットヘッドユニット１５は、カラー反射型ディスプレイに塗布するためのインクジェットインクが供給されるインクジェットヘッド１４を備える。インクジェットヘッドユニット１５は、インクジェットヘッド１４を、搬送ステージ１３の上の基材１２から一定の高さに保持し、搬送ステージ１３の搬送方向と直交する方向に移動することが可能な装置である。

【0038】

インクジェットヘッド１４は、インクを吐出する複数のノズルを備える。複数のノズルは、インクジェットヘッド１４をカラーフィルタ層８の着色画素パターン（以下、単に画素パターンとする）に対して相対的に走査する走査方向に対して、所定の等間隔になるように配置されている。

【0039】

インクジェット塗布装置１１は、さらに、インクジェットヘッド１４のノズルからインクジェットインクを吐出制御するためのインクジェットヘッド制御基盤１６、インク定着層７に塗布されたインクを乾燥させる乾燥部、インクタンク１９を備える。

【0040】

インクジェット塗布装置１１において、インクジェットヘッド１４のノズルから基材１２までの距離を３００μｍ以上、２０００μｍ以下とすることによって、インクを基材１２に精度よく塗布することができる。インクジェットヘッド１４のノズルから基材１２までの距離が３００μｍ未満の場合には、インクジェットヘッド１４と基材１２とが接触する危険性が高まる。インクジェットヘッド１４のノズルから基材１２までの距離が２０００μｍより大きい場合には、吐出飛行曲がり（ミスディレクション）が発生し易い。

【0041】

インクジェット塗布装置１１は、インクジェットヘッド１４のノズルの吐出性を回復するためのインクジェットヘッドンテナンス装置１７を備える。このインクジェットヘッドメンテナンス装置１７は、ノズル面をウエス又はフィルム等でワイピングし、又は、液を吐出するためのポット等を備える。インクジェットヘッドメンテナンス装置１７としては、一般的なインクジェットヘッド１４のメンテナンス機構を利用可能である。

【0042】

インクジェット塗布装置１１は、カラー反射型ディスプレイの画素パターンの位置を決めるために、アライメント用カメラと画像処理ユニットを備えることが好ましい。

【0043】

本実施形態においては、図２に示したインクジェット塗布装置１１を用い、複数のノズルを備えたインクジェットヘッド１４を画素パターンに対して相対的に走査し、基材１２のインク定着層７が設けられた面に対し、インクジェットインクを吐出（供給）し、インク定着層７の上にインクジェットインク層、すなわちカラーフィルタ層８を形成する。なお、本実施形態においては、複数のノズルを備えたインクジェットヘッド１４を画素パターンに対して相対的に走査する。走査のために、基材１２側が移動してもよく、インクジェットヘッド１４側が移動してもよい。また、基材１２とインクジェットヘッド１４の両方が移動してもよい。

【0044】

本実施形態において、画素形状は、四角形状に近づける。このため、画素の大きさに応じたインクジェット吐出配列が適用される。本実施形態においては、上記配列に着弾される順序は、画素形状に影響を与えるため、最適に設定される。液量も、画素形状に影響を与えるため、最適な値が設定される。

【0045】

図３から図５Ｂは、画素形状と吐出配列パターンとの第１から第４の例を示す。

【0046】

図３に示す画素の形成方法では、画素の４隅に配列される液滴を、画素の他の位置に配列される液滴よりも先に着弾させている。

【0047】

図３に記載されている数字は配列順序を示す。もし、この配列順を変更し、一方の端から他方の端へ順に液滴が着弾された場合、インク同士が接触し、表面張力により画素形状は歪んだ円形となる。上記画素に配列される液滴の量は、画素の四隅に配列される液滴の量を画素の他の位置に配列される液滴の量の１．２以上、６倍以下にすることで、画素の辺をより直線に近づけることができる。画素の４隅に配列される液滴の量が画素の他の位置に配列される液滴の量の１．２倍より小さい場合、画素形状は画素の辺の中央部が膨らむ形となる。画素の４隅に配列される液滴の量が画素の他の位置に配列される液滴の量の６倍を超える場合、画素形状は画素の辺の中央部が窪む形となる。

【0048】

図４に示す画素の形成方法では、画素の４隅に配列される液滴を着弾させた後、画素の中心部に液滴を着弾させている。

【0049】

このように、画素の４隅に配列される液滴を着弾させた後、画素の中心部に液滴を着弾させると、４隅に配列された液滴が、画素の中心部に着弾された液滴の自由な濡れ広がりを抑制する。さらに、画素の中心部に着弾される液滴は、表面張力により、４隅に着弾された液滴の方向に向かって濡れ広がる。この結果、画素の中心部に着弾された液滴は四角形状に近づく。画素の中心部に着弾される液滴の量が、画素の４隅に配列される液滴の量の５０倍を超える場合、４隅に配列された液滴が、画素の中心部に着弾された液滴の濡れ広がりを抑制できなくなり、画素形状が円形状になる。一方で、画素の中心部に着弾される液滴の量が、画素の４隅に配列される液滴の量の１０倍以下の場合、画素の中心部に着弾された液滴の濡れ広がりが十分でなくなり、画素形状は、辺の中央部が窪む形状となる。

【0050】

図５Ａは、インク液滴の間隔及び液量によって影響を受ける配列パターン形状の例を示す。

【0051】

さらに、図５Ｂは、長穴状の配列パターンの組み合わせの一例を示す。

【0052】

図５Ａの中央の配列パターンのように、液滴径と間隔Ｆとを調整し、縦に直線になる配列パターン形状が形成されることが好ましい。

【0053】

インク液滴の間隔と液量が最適化されていない場合、配列パターン形状は、図５Ａの左パターンのように窪んだ形、又は、図５Ａの右パターンのように中央部が膨らんだ形となる。例えば、長穴状着色部分の中央部の液量が少ない場合、又は、インク液滴の間隔Ｆが長い場合、配列パターン形状は、窪んだ形になる場合がある。長穴状着色部分の中央部の液量が多い場合、又は、インク液滴の間隔Ｆが短い場合、配列パターン形状は、中央部が膨らんだ形になる。長穴状着色部分の端部の液量は、長穴状着色部分の中央部の１．２以上、６倍以下にすることが好ましい。

【0054】

図５Ｂにおいて、長穴状の着色部は、インク液滴着弾部を連続して吐出することにより作製される。

【0055】

図５Ｂに記載されている数字は配列される順序を示す。もし、この配列順を変更し、配列パターンを一方の端から他方の端へ順に着弾させた場合、長穴状の着色部が接触し、着色部は、表面張力により歪んだ円形となる場合がある。この長穴状の着色部分は、任意の本数を並べることができるが、配列される順序は、１辺とその辺に向かい合う辺を先に形成することが好ましい。

【0056】

図５Ａ及び図５Ｂの方法で配列パターン形状を作製することにより、上述した画素の４隅に液滴を着弾させた後、画素の他の位置に液滴を着弾させる図３及び図４の方法よりも、インクジェット塗工回数を減らすことができ、塗工を効率化させることができる。

【0057】

本実施形態に係る画素パターンの製造方法においては、インクジェットヘッド１４の隣り合うノズルの距離のうちのインクジェットヘッド１４の主走査方向に垂直な成分を、カラー反射型ディスプレイの同じ色を形成する隣り合う画素と画素との距離のうちのインクジェットヘッド１４の主走査方向に垂直な成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッド１４の向きが配置され、画素パターンにインクジェットインクが吐出及び供給されることが好ましい。

【0058】

また、例えば、インクジェットヘッド１４は、主走査方向に傾けて配置されることが好ましい。

【0059】

図６は、インクジェットヘッド１４を傾けたときのノズル孔とノズルピッチとの関係の一例を示す図である。

【0060】

参照番号２１は、インクジェットヘッド１４のノズル面、参照番号２２は、インクジェットヘッド１４のノズル孔を示す。インクジェットヘッド１４のノズル列は、インク定着層７に向かう方向に配置される。ノズル列とカラー反射型ディスプレイの基材１２とは、相対的に走査される。この場合、インクジェットヘッド１４のノズル間隔のうちのインクジェットヘッド１４の走査方向に直交する成分が、カラー反射型ディスプレイの隣り合う同じ色を着色すべき画素と画素との間の距離のうちのインクジェットヘッド１４の走査方向に直交する成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッド１４が傾けて配置される。例えば、インクジェットヘッド１４の配列において、インクジェットヘッド１４におけるノズルが並んだ列、すなわちノズル配列の軸が、カラー反射型ディスプレイの基材１２の搬送方向に対して任意の角度θで傾けられる。ノズル配列軸を傾けることにより、ノズルピッチを調整することができる。ノズル配列軸を傾けていない場合のノズルピッチをＡとすると、ノズル配列軸が角度θで傾けられることにより、ノズルピッチは、「Ａ×ｃｏｓθ」となる。同じ色を着色すべき画素と画素との間のピッチＢが決まっている場合、そのピッチＢにノズルピッチを合わせるために、「ｃｏｓθ＝Ｂ÷Ａ」としてθを求めることができる。

【0061】

ピッチＢがノズルピッチＡより大きい場合、一つノズルを飛ばして、「ｃｏｓθ＝Ｂ÷２Ａ」としてθを求めてもよい。本実施形態においては、例えば、多相分割駆動のインクジェットヘッドが用いられる。多相分割駆動のインクジェットヘッドは、周期性を持つ複数の相がその相毎に分割されて駆動する。多相分割駆動のインクジェットヘッドが用いられる場合、ノズルの位置に応じてノズルからインクジェットインクを吐出する工程において、複数の相のうちの１相以上の特定相が割り当てられる。この場合、同じ相のノズルピッチをＡとする。画素着色領域２３がノズルの下を通過するタイミングに合わせて、インクジェットヘッド１４は、制御された微少ドロップの吐出動作を実施する。

【0062】

別の実施形態として、独立ノズル制御のインクジェットヘッドが用いられてもよい。独立ノズル制御では、ノズル個々の吐出タイミングが走査方向の速度と時間に合わされる。吐出動作は、独立ノズル制御にしたがって実施される。

【0063】

本実施形態に係るカラー反射型ディスプレイの製造方法においては、インクジェットヘッド１４は多相分割駆動としている。この多相分割駆動において、複数のノズルは周期性を持つ複数の相に割り当てられており、ノズルからインクジェットインクを吐出する工程は、複数の相のうちの一部の特定相に限定して行われる。これに対して、独立ノズル制御可能なインクジェットヘッドが用いられる場合、相は一つであることから、全てのノズルが使用可能である。本実施形態においては、ヘッドの種類については限定されず、任意のヘッドを使用可能である。

【0064】

図７は、本実施形態に係るインクジェットヘッド１４における多層分割駆動の一例を示す説明図である。この図７では、インクジェットヘッド１４と、このインクジェットヘッド１４に配置されたノズル２４との関係の一例を示している。インクジェットヘッド１４は、Ｎ個のノズル２４を備えている。各ノズル２４には、便宜的に、左端部又は右端部から１、２、３・・・と順番に自然数の番号Ｎが付与される。各ノズル２４はインクを吐出する。各ノズル２４の吐出のタイミング、回数、インクの吐出量などは、独立して制御可能である。ノズル２４は、列ごとにＡ相のノズル１、４、７…（Ｎ−２）、Ｂ相のノズル２、５、８…（Ｎ−１）、Ｃ相のノズル３、６、９…Ｎに分割される。分割されたＡ相、Ｂ相、Ｃ相は周期性を持つ。

【0065】

例えば、インクジェットインクの吐出時に、Ａ相のノズル１、４、７…（Ｎ−２）が用いられると、Ｂ相、Ｃ層はインクジェットインクを吐出しない。これにより、隣接ノズルの圧力や電気的な干渉を時間差でずらすことができ、吐出が安定し、吐出タイミングの制御を容易に行うことができ、より精度よくインクを塗布することができる。また、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のノズルの吐出は、吐出ごとに切り替えることもでき、Ａ相に吐出不良が生じた場合に、吐出する駆動相をＢ相、Ｃ相に切換えてもよい。

【0066】

本実施形態において、着色インクの材料は、例えば、着色顔料、樹脂、分散剤、溶媒を含むとしてもよい。着色インクは、フッ素を含み、撥液性を持つとしてもよい。インクの顔料は赤色、緑色、青色の３種類を使うことが好ましいが、いずれかの１種類又は２種類でもよく、インクの顔料として黄色、水色、紫色が用いられてもよい。また、色の組み合わせは限定されない。

【0067】

着色剤として使用される顔料として、例えば、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ９、１９、３８、４３、９７、１２２、１２３、１４４、１４９、１６６、１６８、１７７、１７９、１８０、１９２、２１５、２１６、２０８、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：６、１６、２２、２９、６０、６４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ７、３６、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２０、２４、８６、８１、８３、９３、１０８、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５３、１５４、１６６、１６８、１８５、 Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ３６、 Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ２３などが用いられる。しかしながら、顔料は、これらに限定されるものではない。これらの顔料は、要望の色相を得るために、２種類以上を混合して用いられてもよい。

【0068】

着色インクの材料の樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニールアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられる。着色インクの材料の樹脂は、着色インクの樹脂と色素との関係に基づいて適宜選択されるとしてもよい。耐熱性又は耐光性が要求される場合には、着色インクの樹脂としてアクリル樹脂が好ましい。

【0069】

分散を向上させるために、分散剤が用いられる。分散剤の一例である極性溶媒インクとして、下記の一般式（１）のアルキレンオキサイドが用いられる。ただし、式（１）のＲ１は、飽和又は不飽和の炭化水素基を意味する。Ｒ２とＲ３は、それぞれ異なり、炭素数が「２」又は「３」のアルキレン基を意味する。ｍとｎは、それぞれ「０」又は正の整数であり、５≦ｍ＋ｎ≦３０となり、分子量は２００以下である。

【0070】

Ｒ¹−（Ｒ²−Ｏ−）_m−（Ｒ３−Ｏ）_n−Ｈ…（１）
この一般式（１）の分散剤を用いることにより、水中、グリコール系溶媒、又は、グリセリン中で、顔料の分散性を増すことができる。

【0071】

分散を向上させるために、分散剤が用いられてもよく、分散剤としての非イオン性界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどが用いられてもよい。分散剤としてのイオン性界面活性剤として、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩などが用いられてもよい。その他に、分散剤として、有機顔料誘導体、ポリエステルなどが用いられてもよい。分散剤は、一種類が単独で使用されてもよく、又は、二種類以上が混合されて使用されてもよい。

【0072】

着色インクに使用される溶剤種は、インクジェット印刷における適性の表面張力範囲３５ｍＮ／ｍ以下で、かつ、沸点が１３０℃以上であることが好ましい。表面張力が３５ｍＮ／ｍより大きい場合には、インクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、沸点が１３０℃未満の場合には、ノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くため、好ましくない。具体的には、溶剤として、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどが用いられるが、これらに限定されず、上記要件を満たす溶剤であれば適用可能である。必要に応じて２種類以上の溶剤が混合されて使用されてもよい。

【0073】

インクが乾燥、固化された後、カラーフィルタ層８の保護のために、保護膜９が形成される。カラーフィルタ層８の保護膜９を形成するために、着色パターン表面に、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、アクリル系、シリコーン系等のような有機樹脂が、又は、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_３等のような無機膜が、例えば、スピンコート、ロールコート、又は、印刷法などの塗布法で、又は、蒸着法によって、保護膜９として形成されてもよい。

【0074】

上記の各実施形態は、発明の趣旨が変わらない範囲で様々に変更して適用することができる。

【実施例】

【0075】

各実施例においては、マトリクス上に印刷された反射型ディスプレイ用カラーフィルタの製造方法について説明する。

【0076】

基材層１として、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）フィルムが用意される。インク定着層７の材料としては、ウレタン系樹脂、トルエン、水、ＩＰＡを混合した材料が用いられる。インク定着層７の材料は、ダイコータによって乾燥厚６μｍ〜８μｍとなるよう塗布される。

【0077】

インク定着層７にインクジェット塗布装置１１を用いて格子状のパターンが印刷される。印刷に用いられるインクは、顔料４％、合成樹脂２０％、分散剤２％、ジエチレングリコールジメチルエーテル６５％、ＰＧＭ−Ａｃ９％を含むとする。

【0078】

図８は、吐出配列パターンと画素形状との関係の一例を示す図である。

【0079】

印刷パターンは、１２０μｍ×１２０μｍの画素サイズに収まるように塗布される。図８の例では、４種類の配列パターンを用いて着色画素が形成される。

【0080】

第１の配列パターンは、画素の４隅に配列する液滴を着弾させた後、画素の他の位置に液滴を着弾させる方法（図８の「画素４隅＋α配列」参照）である。

【0081】

第２の配列パターンは、画素の４隅に液滴を配列した後に、画素中心に液滴を着弾させる方法（図８の「画素４隅＋画素中心」参照）である。

【0082】

第３の配列パターンは、長穴形状を形成する配列パターンを組み合わせる方法（図８の「長穴形状配列」参照）である。

【0083】

第４の配列パターンは、比較用としての、画素４隅に着弾位置を配列する方法（図８の「画素４隅配列」参照）である。

【0084】

インクジェットヘッド１４の走査方向をｙ軸とし、ｙ軸に垂直な方向をｘ軸とする。１２０μｍ×１２０μｍの着色画素を形成するために、ｘ軸、ｙ軸の各液滴の着弾配列距離、及びインクジェットヘッド１４から吐出される液滴の量、の２つの塗工パラメータが変更され、画素形状の最適化が行われる。

【0085】

［実施例１］
実施例１では、画素の４隅に配列される液滴を、画素の他の位置に配列される液滴よりも先に着弾させる方法について説明する。

【0086】

図８（Ａ）は、配列パターンの第１の例を示す。数値は液滴の着弾順序を示し、矢印については、インクジェット塗布装置のインクジェットヘッドの走査方向をｙ軸とし、ｙ軸に垂直な方向をｘ軸として示している。

【0087】

図８（Ａ）で大きな円で囲まれている４隅の配列（１，２，３，４）に着弾される液量は、小さな円で囲まれているその他の配列（５，６，７，８）に着弾される液量の１．２以上、６倍以下に調整される。図８（Ａ）において、ｘ軸間隔は、各液滴の中心を基準として各々の着弾間隔を同じ値で設定する。ｙ軸間隔は、各液滴の中心を基準として各々の着弾間隔を同じ値で設定する。

【0088】

表１は、各々の液滴着弾間隔のｘ軸間隔、ｙ軸間隔、４隅に配列される液滴の液量、その他の配列に着弾される液滴の液量を示す。

【表1】

【0089】

さらに、表１は、着色画素の対角線を（ａ）、１辺とその辺に向かい合う辺との最大距離を（ｂ）、１辺とその辺に向かい合う辺との最小距離を（ｃ）とし、これらの比ａ／ｂ及びａ／ｃの値と、画素形状の適不適の判断（評価）結果とを示す。判断結果は、四角形状に近いものを○、丸型や窪みが発生したものを×として判断基準を設定し、評価した結果を示す。

【0090】

ａ／ｂ≒１．４１、ａ／ｃ≒１．４１の場合、着色画素が正方形又は正方形に近づき、カラーフィルタ層８の適切な画素領域が確保される。

【0091】

また、ａ／ｂ＜１．１５の場合、着色画素は丸型に近づき、１．１５＜ａ／ｂ＜１．４１、かつ、ａ／ｃ＞１．４１の場合、着色画素は正方形にならず辺が窪んだ形状を形成し、どちらも着色画素が四角形状に近づかず、適切な画素領域が確保されない。

【0092】

表１の実施例１の結果では、ｘ軸及びｙ軸の着弾間隔が３５μｍの場合に四角形状に近づき、ａ／ｂ＝１．３９、ａ／ｃ＝１．４９となる。この場合の画素形状を図８（Ｅ）に示す。実験の結果、１．１５＜ａ／ｂ＜１．４１、１．４２＜ａ／ｃ＜２．０の範囲外の場合には、画素形状は四角形状にならなかった。

【0093】

［実施例２］
実施例２では、画素の４隅に液滴が配列された後、画素中心部に液滴が着弾される方法について説明する。

【0094】

図８（Ｂ）は、配列パターンの第２の例を示す。図８（Ｂ）では、大きな円で囲まれている配列（５）に着弾させる液量と、小さな円で囲まれている配列（１，２，３，４）に着弾させる液量とがそれぞれ調整される。

【0095】

表２は、各々の液滴着弾間隔のｘ軸間隔、ｙ軸間隔、画素４隅に配列される液滴の液量、画素中心に着弾される液滴の液量、ａ／ｂ及びａ／ｃの値、画素形状評価の結果を示す。

【表2】

【0096】

表２において、ｘ軸間隔とｙ軸間隔は、図８（Ｂ）の小さな円で囲まれている配列（１，２，３，４）の着弾間隔を示している。

【0097】

表２の実施例２の結果では、ｘ軸及びｙ軸の着弾間隔が８０μｍ、画素の４隅に配列される液滴量が１８ｐｌ、画素中心部に配列される液滴量が２５０ｐｌの場合に、四角形状に近づき、ａ／ｂは１．４２となる。この場合の画素形状を図８（Ｆ）に示す。実験の結果、１．１５＜ａ／ｂ＜１．４１、１．４２＜ａ／ｃ＜２．０の範囲外の場合には、画素形状は四角形状にならなかった。

【0098】

［実施例３］
実施例３では、長穴形状を形成する配列パターンを組み合わせる方法について説明する。

【0099】

図８（Ｃ）は、配列パターンの第３の例を示す。図８（Ｃ）では、大きな円で囲まれている配列（１，３，４，６，７，９）に着弾される液量が、小さな円で囲まれている配列（２，５，８）に着弾される液量の１．２以上、６倍以下に調整される。

【0100】

表３は、各々の液滴着弾間隔のｘ軸間隔、ｙ軸間隔、画素の１辺とその辺に向かい合う辺に配列される液滴の液量、その他の配列に着弾される液滴の液量、ａ／ｂ及びａ／ｃの値、画素形状評価の結果を示す。

【表3】

【0101】

この表３のｘ軸間隔及びｙ軸間隔は、図８（Ｃ）の各々の着弾間隔を示している。

【0102】

表３の実施例３の結果では、ｘ軸及びｙ軸の着弾間隔が３５μｍの場合に、四角形状に近づき、ａ／ｂは１．４２となる。この場合の画素形状を図８（Ｇ）に示す。実験の結果、１．１５＜ａ／ｂ＜１．４１、１．４２＜ａ／ｂ＜２．０の範囲外の場合には、画素形状は、四角形状にならなかった。

【0103】

［実施例４］
図８（Ｄ）は、比較用として、画素４隅に液滴が配列される配列パターンの一例を示す。

【0104】

表４は、比較用としての、画素４隅に液滴が配列される方法で着色画素を形成した結果を示す。

【表4】

【0105】

ｘ軸間隔、ｙ軸間隔が短い場合（２０μｍ以上、３０μｍ以下）、一辺１２０μｍの画素を形成するためには、着弾液滴の直径を大きくする必要があり、液滴量が増える（４８ｐｌ以上、６０ｐｌ以下）。したがって、図８（Ｈ）のように、画素形状は丸型となり、ａ／ｂは１．２以下、ａ／ｃは２．０以上となる。

【0106】

一方、ｘ軸間隔、ｙ軸半角が長い場合（４０μｍ以上、５０μｍ以下）、着弾液滴の直径を小さくする必要があり、液滴量が減る。したがって、図８（Ｉ）のように、画素形状が窪む形となり、ａ／ｃは２．１以上となる。

【0107】

この結果、画素４隅に液滴が配列される方法においては、効果的に画素領域が占有される四角形状の着色画素を形成することができなかった。

【0108】

したがって、実施例１，２で説明された、液量比を調整するとともに画素の４隅に配列される液滴を画素の他の位置に配列される液滴よりも先に着弾させる方法、及び、実施例３で説明された、液量比を調整するとともに長穴形状を形成する配列パターンを組み合わせる方法は、実施例４で説明された画素４隅に着弾位置を配列する方法と比較し、着色画素の形成において、ａ／ｂを１．４１に近づけることができ、効果的に画素領域を占有可能な四角形状に近い着色画素を形成することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】