JP2010039161A - カラーフィルター用インク、カラーフィルターセット、カラーフィルター、画像表示装置、および、電子機器 - Google Patents

カラーフィルター用インク、カラーフィルターセット、カラーフィルター、画像表示装置、および、電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久性に優れたカラーフィルターの製造に好適に用いることのできるカラーフィルター用インクおよびカラーフィルター用インクセットを提供すること、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久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。
【解決手段】本発明のカラーフィルター用インクは、顔料と、前記顔料を分散する分散媒と、発光性を有する希土類金属錯体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、カラーフィルターセット、カラーフィルター、画像表示装置、および、電子機器に関する。
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。また、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(着色部)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)。このような方法は、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。
ところで、顔料は、一般に、染料に比べて耐久性(耐光性、耐熱性等)に優れるため、カラーフィルターの着色層(着色部)の形成には、着色剤として顔料が用いられている。
一方、表示される画像の輝度(明度)を高いものとし、高コントラストで、鮮やかな表示を実現する目的で、着色層(着色部)の形成に用いられる着色剤(顔料)の改良が行われてきた。その結果、それ以前に比べて、着色層(着色部)についての光(可視光)の透過率を高めることができ、表示画像の画質の向上(高輝度化、コントラストの向上)を、ある程度は実現することができている。その一方で、表示画像の画質の更なる向上(特に、更なる高コントラスト化、高輝度化)が、強く求められている。
しかしながら、上記のような着色剤の改良は長年にわたって行われてきており、今後、着色剤の更なる改良による劇的な高画質化を期待することは非常に困難になっているのが実情である。
また、着色剤として染料を用いることにより、着色部についての光の透過率をさらに向上させることも不可能ではないが、染料は、顔料に比べて耐久性が低く、カラーフィルターに適用した場合、長期間にわたって安定した画質を表示することができない。
特開2004−2815号公報
本発明の目的は、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久性に優れたカラーフィルターの製造に好適に用いることのできるカラーフィルター用インクおよびカラーフィルター用インクセットを提供すること、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久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、顔料と、
前記顔料を分散する分散媒と、
発光性を有する希土類金属錯体とを含むことを特徴とする。
これにより、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久性に優れたカラーフィルターの製造に好適に用いることのできる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の液滴吐出装置により、基板上に着色部を形成するのに用いられるものであることが好ましい。
これにより、カラーフィルターの製造時において、カラーフィルター用インクの液滴の吐出位置等の制御を容易に行うことができ、カラーフィルター用インク(着色部形成用組成物)の無駄を少なくすることができる。このため、環境への付加を低減することができ、製造コストも抑制することができる。
また、カラーフィルター用インクは、一般に粘度が高く、インクジェット法で液滴吐出を行おうとした場合、従来のカラーフィルター用インクでは、長期間にわたって安定した吐出条件を保持するのが困難であるという問題点があった。これに対し、本発明では、長期間にわたって、良好な吐出安定性を保持することができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、前記希土類金属錯体は、前記顔料の色に対応する色に発光するものであることが好ましい。
これにより、カラーフィルター用インク中の顔料の含有率を比較的少ないものとした場合であっても、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、鮮やかな表示を行うことができる。また、カラーフィルター用インク中の顔料の含有率を少なくすることができるため、カラーフィルター用インクの保存性、吐出安定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、前記希土類金属錯体は、配位子として、ヘキサフルオロアセチルアセトナート、トリフェニルホスフィンオキサイドから選択される少なくとも1種を備えたものであることが好ましい。
これにより、希土類金属錯体全体としての発光効率を非常に高いものとすることができ、製造されるカラーフィルターにおいて表示する画像の明度およびコントラスト比を非常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用いて製造されるカラーフィルターの耐久性(耐熱性、耐光性等)、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの長期保存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も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、前記希土類金属錯体は、Ce、Eu、Tbから選択される少なくとも1種を含むものであることが好ましい。
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久性(耐熱性、耐光性等)、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルターでの希土類金属錯体の発光を、色純度の高い(発光スペクトルの半値幅の狭い)ものとすることができる。また、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの長期保存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も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、カラーフィルター用インク中における前記希土類金属錯体の含有量は、前記顔料:100重量部に対して、1〜90重量部であることが好ましい。
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において、より優れた画質の画像を表示することができる。
本発明のカラーフィルター用インクは、樹脂材料を含むものであり、
前記樹脂材料は、少なくともエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有してなる重合体Aを含むものであることが好ましい。
これにより、希土類金属錯体と樹脂材料との親和性を特に高いものとすることができるとともに、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。その結果、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とともに、カラーフィルター用インクの長期保存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保存時、セルへのインク付与時において、硬化性樹脂材料が不本意に硬化することが確実に防止される。また、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部を、耐溶剤性に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用いて着色部を形成する際に、比較的温和な条件で硬化性樹脂材料を硬化させることができるとともに、形成される着色部の硬度等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、前記重合体Aは、単量体成分として、前記エポキシ基含有ビニル単量体a1に加え、イソシアネート基またはそれが保護基で保護されたブロックイソシアネート基を備えたビニル単量体a2を含有してなる共重合体であることが好ましい。
これにより、希土類金属錯体と樹脂材料との親和性を特に高いものとすることができるとともに、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。その結果、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とともに、カラーフィルター用インクの長期保存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おける気体の含有率(溶存気体、マイクロバブル等として存在する気泡等)をより効果的に低くすることができ、例えば、インクジェット法による液滴吐出の安定性が特に優れたものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターにおいて、各部位での色むら、濃度むら(特に、すじむら)や、個体間での特性のばらつきが発生するのをより効果的に防止することができる。
本発明のカラーフィルター用インクは、樹脂材料を含み、
前記樹脂材料は、少なくとも下記式(1)で表されるアルコキシシリル基含有ビニル単量体を単量体成分として含有してなる重合体Bを含むものであることが好ましい。
Figure 2010039161
これにより、希土類金属錯体と樹脂材料との親和性を特に高いものとすることができるとともに、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。その結果、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とともに、カラーフィルター用インクの長期保存性を特に優れたものとすることができる。また、形成される着色部において不本意な厚みのばらつきが生じるのをより効果的に防止することができ、製造されるカラーフィルターについての明度、コントラスト比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を用いて形成されるカラーフィルターの着色部の、基板に対する密着性を特に優れたものとすることができる。また、比較的温和な条件で着色部を形成することができるとともに、形成される着色部の硬度、耐光性、耐熱性等を、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セットは、カラーフィルターの製造に用いられるインクを複数種備えたカラーフィルター用インクセットであって、
カラーフィルター用インクセットを構成する複数種の前記インクのうち少なくとも1種が、本発明のカラーフィルター用インクであることを特徴とする。
これにより、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久性に優れたカラーフィルターの製造に好適に用いることのできるカラーフィルター用インクセット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セットでは、前記インクとして、赤色の前記顔料を含む赤色インクと、緑色の前記顔料を含む緑色インクと、青色の前記顔料を含む青色インクとを備え、
前記赤色インクは、赤色に発光する前記希土類金属錯体を含むものであり、
前記緑色インクは、緑色に発光する前記希土類金属錯体を含むものであり、
前記青色インクは、青色に発光する前記希土類金属錯体を含むものであることが好ましい。
これにより、カラーフィルター用インクセットを用いて製造されるカラーフィルターの色再現域を特に広いものとすることができる。また、カラーフィルターにおいて、各色間での輝度バランスを容易に調整することができ、特に優れた画質の画像を好適に表示することができる。
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、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久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は、本発明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ことを特徴とする。
これにより、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久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は、基板上に複数色の着色部が設けられ、
前記着色部のうち少なくとも一部が、顔料と、樹脂材料と、発光性を有する希土類金属錯体とを含む材料で構成されたものであることを特徴とする。
これにより、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久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では、前記希土類金属錯体は、カラーフィルターにおいて、280〜370nmの波長領域に、吸収極大を有するものであることが好ましい。
カラーフィルターを備えた画像表示装置(液晶表示装置)では、バックライト(光源)として、長寿命で管径を容易に細いものとすることができる等の利点を有する冷陰極管(CCFL)を備えたものが、広く用いられている。冷陰極管としては、一般に、可視光領域の光を出射するものが用いられるが、通常、その発光メカニズムにより、光源からの出射光には、一部、近紫外領域の光成分(特に、280〜370nmの波長領域の光成分)が含まれている。希土類金属錯体が、このような波長領域の光に吸収極大を有するものであることにより、従来、画像表示に有効に利用することができなかった波長領域の光成分を、画像表示に有効に利用することができるため、明度およびコントラスト比が、非常に優れた画像を表示することができる。
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、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久性に優れたカラーフィルターを備え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、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、耐久性に優れたカラーフィルターを備え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る。
本発明のカラーフィルター用インクは、いかなる形態でカラーフィルターの製造に用いられるものであってもよいが、以下の説明では、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)を用いたインクジェット法(液滴吐出法)に適用される場合について、中心的に説明する。後に詳述するように、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時において、カラーフィルター用インクの液滴の吐出位置等の制御を容易に行うことができ、カラーフィルター用インク(着色部形成用組成物)の無駄を少なくすることができ、環境への付加を低減することができ、製造コストも抑制することができる。また、カラーフィルター用インクは、一般に粘度が高く、インクジェット法で液滴吐出を行おうとした場合、従来のカラーフィルター用インクでは、長期間にわたって安定した吐出条件を保持するのが困難であるという問題点があるが、本発明では、長期間にわたって、良好な吐出安定性を保持することができる。
本発明のカラーフィルター用インクは、顔料と、顔料を分散する分散媒と、発光性を有する希土類金属錯体とを含むものである。
以下、本発明のカラーフィルター用インクの構成材料について詳細に説明する。
<顔料>
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。顔料は、通常、形成すべき着色部の色調に応じて選択される。
顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,40,41,42,48:1,48:2,48:3,48:4,49:1,49:2,50:1,52:1,53:1,57,57:1,57:2,58:2,58:4,60:1,63:1,63:2,64:1,81,81:1,83,88,90:1,97,101,102,104,105,106,108,108:1,112,113,114,122,123,144,146,149,150,151,166,168,170,171,172,174,175,176,177,178,179,180,185,187,188,190,193,194,202,206,207,208,209,215,216,220,224,226,242,243,245,254,255,264,265;C.I.ピグメントグリーン7,36,15,17,18,19,26,50,58;C.I.ピグメントブルー1,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,17:1,18,60,27,28,29,35,36,60,80;C.I.ピグメントイエロー1,3,12,13,14,15,16,17,20,24,31,34,35,35:1,37,37:1,42,43,53,55,60,61,65,71,73,74,81,83,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,116,117,119,120,126,127,128,129,138,139,150,151,152,153,154,155,156,157,166,168,175,180,184,185;C.I.ピグメントバイオレット1,3,14,16,19,23,29,32,36,38,50;C.I.ピグメントオレンジ1,5,13,14,16,17,20,20:1,24,34,36,38,40,43,46,49,51,61,63,64,71,73,104;C.I.ピグメントブラウン7,11,23,25,33;C.I.ピグメントブラック1,7や、これらの誘導体等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
カラーフィルター用インクが着色剤として顔料を含むことにより、製造されるカラーフィルターの耐久性(耐光性、耐熱性等)を十分に優れたものとすることができる。
特に、カラーフィルター用インクが、顔料(赤色顔料)として、C.I.ピグメントレッド177とその誘導体、および/または、C.I.ピグメントレッド254とその誘導体を含むものであると、当該カラーフィルター用インク(赤色のカラーフィルター用インク)の発色性を特に優れたものとすることができる。また、後に詳述するような希土類金属錯体、分散剤、硬化性樹脂材料(硬化性樹脂組成物)と併用することによる効果がより顕著に発揮され、カラーフィルター用インク中における顔料粒子の分散安定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。
C.I.ピグメントレッド177の誘導体、C.I.ピグメントレッド254の誘導体として、下記式(2)または下記式(3)で示される化合物(誘導体)を含有するものである場合、上述したような効果がさらに顕著に発揮される。
Figure 2010039161
Figure 2010039161
また、特に、カラーフィルター用インクが、顔料(緑色顔料)として、C.I.ピグメントグリーン58(臭素化亜鉛フタロシアニン顔料)を含むものであると、当該カラーフィルター用インク(緑色のカラーフィルター用インク)の発色性を特に優れたものとすることができる。また、C.I.ピグメントグリーン58は、明度に優れるという特徴を有しているものの、従来においては、安定的に分散させるのが極めて困難な材料であった。しかしながら、本発明者は、C.I.ピグメントグリーン58を含む場合であっても、スルホン化された顔料誘導体を副顔料として同時に含むことにより、カラーフィルター用インク中における分散安定性を優れたものとすることができることを見出した。これにより、カラーフィルター用インクの発色性をさら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中における顔料の長期保存性、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、C.I.ピグメントグリーン58は、後に詳述するような希土類金属錯体と併用することにより、カラーフィルター用インク中における顔料粒子の分散安定性、カラーフィルター用インクの吐出安定性を向上させる効果が、より顕著に発揮される材料である。すなわち、顔料としてC.I.ピグメントグリーン58を含有することにより、後に詳述するような希土類金属錯体を用いることによる効果がより顕著に発揮される。
顔料として、C.I.ピグメントグリーン58とスルホン化された顔料誘導体とを含む場合、スルホン化された顔料誘導体として、下記式(4)で示される化合物(誘導体)を含有するのが好ましい。これにより、カラーフィルター用インク中における顔料粒子の分散安定性を特に優れたものとすることができるとともに、製造されるカラーフィルターにおいて、より優れたコントラストの画像を表示することができる。
Figure 2010039161
このように、特定の化学構造を有する顔料誘導体(副顔料)を、C.I.ピグメントグリーン58(主顔料)とともに用いることにより、上記のような優れた効果が得られることは、本発明者が鋭意研究を行った結果、見出したことであり、そのメカニズムの詳細は不明であるが、以下のような理由によるものであると考えられる。
C.I.ピグメントグリーン58を構成する臭素化フタロシアニンは、分子全体として、高度な共役系が形成されており、平面的な構造となるのが、エネルギー的に安定している。そして、臭素化フタロシアニンは、平面状の各分子が積層されるように(平行に)配置することにより、各分子間が有する共役系のπ電子が重なり合った、安定した状態になる。このため、C.I.ピグメントグリーン58は、本来、凝集し易く、分散媒中に安定的に分散させるのが困難である。
一方、上記のような顔料誘導体では、式(4)中において窒素原子に結合している水素原子は、フタルイミド構造を構成する酸素原子との間で、水素結合を形成する。このようなことから、式(4)中において窒素原子に結合している水素原子は、実体的には、キノリン構造を構成する窒素原子とともに、フタルイミド構造を構成する酸素原子とも強固に結合しており、上記のような顔料誘導体(スルホン化顔料誘導体)では、式(4)中において1〜7の番号を付した7原子による安定的な環構造(7員環構造)が形成されている。このような7員環構造を形成することにより、キノリン構造による平面と、フタルイミド構造による平面とは、非平行状態をとることになる。
このように、キノリン構造による平面と、フタルイミド構造による平面とが、非平行となることにより、C.I.ピグメントグリーン58(臭素化フタロシアニン)に対して適度な親和性を有する顔料誘導体(スルホン化顔料誘導体)が、C.I.ピグメントグリーン58の分子間に入り込み、上記のように、本来、凝集し易いC.I.ピグメントグリーン58を凝集しにくいものとすることができる。さらに、上記のような顔料誘導体(スルホン化顔料誘導体)は、分子内にスルホ基を有しているため、後述する分散媒に対する分散性に優れている。以上のようなことが、相乗的に作用し合い、上記のような非常に優れた効果が得られるものと考えられる。
C.I.ピグメントグリーン58と上記のような顔料誘導体(スルホン化顔料誘導体)とを含む場合、カラーフィルター用インク中における顔料誘導体(スルホン化顔料誘導体)の含有率は、特に限定されないが、C.I.ピグメントグリーン58(主顔料):100重量部に対して、2〜32重量部であるのが好ましく、7〜28重量部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中における顔料粒子の分散安定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コントラスト比、明度を特に優れたものとすることができる。
また、特に、カラーフィルター用インクが、顔料として、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントバイオレット23、または、C.I.ピグメントブルー15の誘導体を含むものであると、当該カラーフィルター用インク(青色のカラーフィルター用インク)の発色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が、顔料として、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントバイオレット23、または、C.I.ピグメントブルー15の誘導体を含むものであると、カラーフィルター用インク(希土類金属錯体を含むカラーフィルター用インク)中における顔料粒子の分散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顔料の平均粒径は、10〜200nmであるのが好ましく、20〜180nm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中における顔料の分散安定性や、カラーフィルターインクの吐出安定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を用いて製造されるカラーフィルターの耐久性(耐光性等)を十分に優れたものとし、カラーフィルターにおける発色性、コントラスト等を特に優れたものとすることができる。
ところで、本発明において、カラーフィルター用インク中における顔料の含有率の好適な範囲は、比較的低い値から比較的高い値まで非常に広い。これは、発光性を有する希土類金属錯体を含むため、顔料の含有率が比較的低い場合であっても製造されるカラーフィルターにおいて十分な色濃度の画像を表示することができる一方で、希土類金属錯体が含まれることにより顔料の分散安定性が向上紙、カラーフィルター用インクの粘度の上昇を抑える効果が発現するため、顔料の含有率が比較的高い場合であっても、後述するような着色部の形成(特に、インクジェット法による着色部の形成)に好適に用いることができるためである。
具体的には、カラーフィルター用インク中における顔料の含有率は、0.1〜30wt%であるのが好ましく、0.3〜25wt%であるのがより好ましい。顔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インク中における顔料の分散安定性(長期安定性)、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。
特に、顔料の使用量を低減することや、カラーフィルターの生産性(後述するような方法におけるカラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性)に重点をおく場合、カラーフィルター用インク中における顔料の含有率は、0.1〜12wt%であるのが好ましく、0.3〜11wt%であるのがより好ましい。
また、従来では実現することの困難であった、色濃度の高い画像、めりはりのある画像を表示することができるカラーフィルターを提供することに重点をおく場合、カラーフィルター用インク中における顔料の含有率は、4.0〜30wt%であるのが好ましく、4.7〜25wt%であるのがより好ましい。
<分散媒>
分散媒は、カラーフィルター用インクにおいて、顔料を分散する機能を有するものである。そして、通常、カラーフィルター用インクを構成する分散媒は、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。また、カラーフィルター用インクに後述するような樹脂材料(硬化性樹脂材料、熱可塑性樹脂材料)等が含まれる場合、分散媒はこれらを溶解させる溶剤としても機能する。
分散媒としては、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)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。分散媒として用いることのできる化合物としては、例えば、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、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、ビス(2−ブトキシエチル)エーテル、グルタル酸ジメチル、エチレングリコールジn−ブチレート、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ブチルエーテルアセテート、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、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ブトキシプロパノール、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、エチレングリコールモノブチルエーテル、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、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、こはく酸ジメチル、1−ブトキシ−2−プロパノール、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モノ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、ジプロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、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メチルエーテル、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、トリプロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、ブチルセロソルブアセテート等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
分散媒としては、これらの中でも、1,3−ブ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、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、およびジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートよりなる群から選択される1種または2種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、カラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができ、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、顔料、希土類金属錯体、樹脂材料等を比較的多量にインク中に含ませた場合であっても、インクの物性の変化が比較的少ないものとなる。また、顔料の含有率を高くした場合であっても、顔料の長期分散安定性を十分に優れたものとすることができる。また、分散媒が上記のような化合物で構成されたものであると、後述するようなカラーフィルターの製造方法において、セル内全体に、カラーフィルター用インクを確実に濡れ広がるようにすることができる。
また、上述した中でも、分散媒が、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場合、インクの粘度を特に低いものとすることができ、インクの液滴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、インクが基板上ですばやく隅々まで濡れ広がるため、得られるカラーフィルターの厚みが均一化することで、色再現性および消偏性(コントラスト比)を特に優れたものとすることができる。また、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートは、後述するような硬化性樹脂や分散剤と溶解度パラメータ(SP値)が近いためインクの分散安定性が高く長期に渡って粘度変化が少ないものとなる。また、好適に顔料、樹脂材料等の成分の劣化、凝集を防止することができる。さらに、分散媒が、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場合、水の分散媒への溶解度を適度なものとすることができる。このため、インクの分散媒は、外部からの吸湿を確実に防止することができる。また、液滴吐出装置のインクの流路等の内部に水が混入した場合であっても、水を好適に溶解し、除去することができる。この結果、液滴吐出ヘッドからのインクの液滴の吐出安定性(例えば、液滴の吐出量の均一性)をより長期にわたって、特に優れたものとすることができる。
また、上述した中でも、分散媒がビス(2−ブトキシエチル)エーテル、1,3−ブチレングリコールジアセテートを含むものである場合、インクがノズルの近傍で非常に乾燥しにくくなり、インク付与工程における飛行曲がりの発生がより効果的に抑制される。また、ノズルの詰まりを防ぐために定期的にインクを少量排出するために行うフラッシング工程において、長距離のヘッド移動中におけるノズル近傍のインク乾燥を防ぐことができ、基板中に設けられたダミー画素などの捨て打ちエリアが不必要となる。また、インクが乾燥しにくくなることで、顔料、樹脂材料等の成分の劣化、凝集、偏析をより確実に防止することができる。
また、特に、分散媒が1,3−ブチレングリコールジアセテートを含むものである場合、後述するような硬化性樹脂や分散剤と溶解度パラメータ(SP値)が近いためインクの分散安定性が高く長期に渡って粘度変化が少ないものとなる。また、分散媒への水の溶解度を適度なものとすることができる。このため、インクの分散媒は、外部からの過剰な水分の吸収を確実に防止しつつ、液滴吐出装置のインクの流路等の内部に多少の水分が混入した場合であっても、水を好適に溶解することで、分散の安定性・流動性を保持したまま流路内を移動することができる。
また、分散媒の25℃での粘度は、0.5〜20mPa・sであることが好ましく、1〜18mPa・sであることがより好ましい。このように、分散媒が十分に低い粘度であることにより、カラーフィルター用インクの粘度を十分に低いものとすることができ、カラーフィルター用インクの液滴の均一性、吐出量の安定性を特に優れたものとすることができる。なお、分散媒の粘度の測定は、例えば、E型粘度計(例えば、東機産業社製RE−01)を用いて行うことができ、特に、JIS Z8803に準拠して行うことができる。
分散媒の大気圧(1気圧)下における沸点は、160〜300℃であるのが好ましく、180〜290℃であるのがより好ましく、200〜280℃であるのがさらに好ましい。分散媒の大気圧下における沸点が前記範囲内の値であると、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、分散媒の25℃における蒸気圧は、0.7mmHg以下であるのが好ましく、0.1mmHg以下であるのがより好ましい。分散媒の蒸気圧が前記範囲内と値であると、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おける分散媒の含有率は、50〜98wt%であるのが好ましく、55〜95wt%であるのがより好ましく、65〜93wt%であるのがさらに好ましい。分散媒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インクの液滴吐出ヘッドからの吐出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、十分な着色濃度を確保することができる。
<希土類金属錯体>
本発明のカラーフィルター用インクは、発光性を有する希土類金属錯体を含んでいる。希土類金属錯体を含むことにより、カラーフィルターにおいて、照射されたエネルギーにより発光し、表示画像の輝度を向上させることができる。
希土類金属錯体は、通常、可視光領域よりも短波長側の光を吸収し、可視光領域の光を発光する。このため、従来のカラーフィルターでは、画像表示に利用していなかった光成分を、本発明では、画像表示に有効に利用することができる。したがって、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるカラーフィルターを提供することができる。
また、希土類金属錯体は、一般に、耐久性(耐熱性、耐光性)に優れる材料である。また、上記のように、本発明では、着色剤として、一般に耐久性に優れた顔料を用いる。したがって、本発明によれば、上記のように、明度およびコントラスト比に優れた画像を表示することができるとともに、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。すなわち、本発明のカラーフィルター用インクを用いることにより、高画質の画像を長期間にわたって安定的に表示することができるカラーフィルターを提供することができる。
これに対し、例えば、有機発光材料等の希土類金属錯体以外の発光材料は、一般に、後述するような樹脂材料への親和性(溶解性)が低く、表示画像の明度・コントラスト比を十分に向上させることが困難である。また、有機発光材料等の希土類金属錯体以外の発光材料は、一般に、耐熱性等に劣っているため、カラーフィルターに適用しようとした場合、十分な耐久性が得られない。特に、カラーフィルター用インクが硬化性樹脂を含むものである場合、一般に、加熱により硬化性樹脂を硬化させるが、希土類金属錯体以外の発光材料は、硬化性樹脂を硬化させるための加熱により分解・劣化してしまう。そして、このような発光材料の分解・劣化を生じると、表示画像の明度・コントラスト比を向上させる効果が十分に得られないだけでなく、カラーフィルターにおいて表示される画像に、色むら、濃度むらの発生等の問題を生じてしまう。
希土類金属錯体は、中心金属(金属原子または金属イオン)としての希土類金属に、配位子が結合した構成を有するものである。
希土類金属錯体を構成する希土類金属(中心金属)としては、例えば、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luが挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせえて用いることができる。中でも、希土類金属として、Ce、Eu、Tbから選択される少なくとも1種を含むものであるのが好ましい。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久性(耐熱性、耐光性等)、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、カラーフィルターでの希土類金属錯体の発光を、色純度の高い(発光スペクトルの半値幅の狭い)ものとすることができる。また、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの長期保存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も特に優れたものとなる。
希土類金属錯体を構成する配位子は、希土類金属に配位可能なものであれば、いかなるものであってもよいが、π電子を有する有機配位子であるのが好ましく、芳香環構造を有するものであるのがより好ましい。これにより、配位子で可視光領域の発光に利用できる光エネルギーを効率よく捕集し、この捕集したエネルギーを効率よく希土類金属に移動させることができる。その結果、希土類金属錯体全体としての発光効率を非常に高いものとすることができ、カラーフィルターにおいて表示する画像の明度およびコントラスト比を特に優れたものとすることができる。
このような条件を満足する配位子の中でも、ヘキサフルオロアセチルアセトナート、トリフェニルホスフィンオキサイドが好ましい。すなわち、希土類金属錯体は、配位子として、ヘキサフルオロアセチルアセトナート、トリフェニルホスフィンオキサイドから選択される少なくとも1種を備えたものであるのが好ましい。これにより、希土類金属錯体全体としての発光効率を非常に高いものとすることができ、カラーフィルターにおいて表示する画像の明度およびコントラスト比を非常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用いて製造されるカラーフィルターの耐久性(耐熱性、耐光性等)、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの長期保存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も特に優れたものとなる。
希土類金属錯体の発光色は、希土類金属および配位子の組み合わせの選択により、調整することができる。例えば、カラーフィルターにおいて、赤色に発光する希土類金属錯体としては、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)ユウロピウム(III)ビス(トリフェニルホスフィンオキサイド)錯体等が挙げられ、緑色に発光する希土類金属錯体としては、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)テルビウム(III)ビス(トリフェニルホスフィンオキサイド)錯体等が挙げられ、青色に発光する希土類金属錯体としては、一般式:R1−XPOで表される物質(ただし、Rは希土類元素、Mは7A族元素であり、Xは0.0001〜0.2)、一般式:R1−X−YM’POで表される物質(ただし、Rは希土類元素、Mは7A族元素、M’は4A族元素であり、Xは0.0001〜0.2、Yは0.15以下の正数)、下記式(7)で表される錯体、下記式(8)で表される錯体等が挙げられる。
Figure 2010039161
Figure 2010039161
(ただし、式(7)、式(8)中、R、Rは、それぞれ、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または、ハロゲン原子を示す。)
また、複数種の希土類金属錯体を組み合わせて用い、これらの使用比率を調整することにより、微妙な色合いの調整も容易かつ確実に行うことができる。
カラーフィルター用インクに含まれる希土類金属錯体は、いかなる色調のものであってもよいが、カラーフィルターにおいて呈する色が、当該カラーフィルター用インクに含まれる顔料の色に対応するものであるのが好ましい。より具体的には、赤色の顔料を含むカラーフィルター用インクには、赤色を呈する希土類金属錯体が含まれているのが好ましく、緑色の顔料を含むカラーフィルター用インクには、緑色を呈する希土類金属錯体が含まれているのが好ましく、青色の顔料を含むカラーフィルター用インクには、青色を呈する希土類金属錯体が含まれているのが好ましい。これにより、カラーフィルター用インク中の顔料の含有率を比較的少ないものとした場合であっても、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、鮮やかな表示を行うことができる。また、カラーフィルター用インク中の顔料の含有率を少なくすることができるため、カラーフィルター用インクの保存性、吐出安定性を特に優れたものとすることができる。なお、このような場合、同一のカラーフィルター用インクに含まれる希土類金属錯体および顔料は、互いに、全く同じ色調を有するものでなくてもよく、対応する色を呈するものであればよい。
また、カラーフィルター用インクに含まれる希土類金属錯体は、当該カラーフィルター用インクに含まれる顔料の色に対応するものでなくてもよい。例えば、敢えて、顔料と異なる色の希土類金属錯体を含ませることにより、カラーフィルターにおいて、観察者側に出射される光の色調の調整を行うことができる。
カラーフィルター用インク中における希土類金属錯体の含有量は、当該カラーフィルター用インク中に含まれる顔料:100重量部に対して、1〜90重量部であるのが好ましく、3〜80重量部であるのがより好ましく、5〜50重量部であるのがさらに好ましく、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において、より優れた画質の画像を表示することができる。
<樹脂材料>
カラーフィルター用インクは、通常、形成される着色部の基板に対する密着性を向上させる等の目的で、バインダー樹脂(樹脂材料)を含んでいる。また、インクジェット法によるインク付与工程の後工程での、薬品塗布や洗浄による悪影響を防止するため、バインダー樹脂には、耐溶剤性が要求される。本発明では、バインダー樹脂として硬化性樹脂材料を用いることが好ましい。
[硬化性樹脂材料]
硬化性樹脂材料は、一般に、硬化後の、基板に対する密着性に優れている。したがって、バインダー樹脂として硬化性樹脂材料を用いることにより、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。
硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、各種熱硬化性樹脂や、光硬化性樹脂等のエネルギー線硬化性樹脂等を用いることができるが、以下のような硬化性樹脂材料(熱硬化性樹脂材料)を含むことが好ましい。一般にインク中に多量に硬化性樹脂材料を含ませた場合、粘度が高くなりやすく、液滴の吐出安定性が優れたものとなりにくい。また、着色部形成時においては、一般に、カラーフィルター用インク中の分散媒が除去されることで、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性が高くなり、形成される着色部に不本意な厚みのばらつきを生じ易い。しかしながら、下記のような硬化性樹脂材料を用いることにより(特に、下記のような硬化性樹脂材料を上述した希土類金属錯体と併用することにより)、形成される着色部に不本意な厚みのばらつきが生じるのを確実に防止することができる。また、得られるカラーフィルターは、耐久性に特に優れたものとなる。また、下記のような硬化性樹脂材料は、上述したような希土類金属錯体との親和性に優れるため、カラーフィルターの着色部の透明性を特に優れたものとすることができ、表示画像の更なる高明度化、高コントラスト化を図ることができる。
以下、カラーフィルター用インクに好適に用いることのできる硬化性樹脂材料(硬化性樹脂組成物)について詳細に説明する。
〔重合体A〕
重合体Aは、少なくともエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有してなるものである。重合体Aは、実質的に単一の化合物からなるものであってもよいし、複数種の化合物の混合物であってもよい。ただし、重合体Aが複数種の化合物の混合物である場合、各化合物が、少なくともエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有するものである。
(エポキシ基含有ビニル単量体a1)
重合体Aは、少なくともエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有してなるものである。このようなエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有することにより、重合体A中にエポキシ基を容易かつ確実に導入することができる。また、希土類金属錯体と樹脂材料との親和性を特に高いものとすることができるとともに、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。その結果、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とともに、カラーフィルター用インクの長期保存性を特に優れたものとすることができる。また、エポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有することにより、カラーフィルター用インク保存時、セルへのインク付与時において、硬化性樹脂材料が不本意に硬化することが確実に防止される。また、エポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有することにより、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部を、耐溶剤性に特に優れたものとすることができる。また、エポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有することにより、カラーフィルター用インクを用いて着色部を形成する際に、比較的温和な条件で硬化性樹脂材料を硬化させることができるとともに、形成される着色部の硬度等を優れたものとする上で有用である。また、重合体Aが、後述するようなビニル単量体a2、ビニル単量体a3等を含むものである場合、重合体の合成を好適に行うことができ、所望の特性を有する重合体Aを容易かつ確実に得ることができる。
エポキシ基含有ビニル単量体a1としては、例えば、下記式(5)で表される構造を有するものを用いることができる。エポキシ基含有ビニル単量体a1がこのような構造を有するものであると、上述したような効果をより顕著に得ることができるとともに、重合体Aと後述する重合体Bとの相溶性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の透明性を特に高いものとすることができる。
Figure 2010039161
式(5)において、Rによって示される炭素数1〜7のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル基等のアルキル基が挙げられるが、水素原子または炭素数1〜2のアルキル基が好ましく、水素原子またはメチル基がより好ましい。これにより、重合体Aは、カラーフィルター用インク保存時、セルへのインク付与時において、不本意に硬化することがより確実に防止される。また、カラーフィルター用インクの長期保存性、吐出安定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、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。また、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の硬度等を優れたものとすることができる。また、重合体Aと後述する重合体Bとの相溶性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の透明性を非常に高いものとすることができる。
式(5)中、Gによって示される2価のヘテロ原子を含んでいてもよい。炭化水素基の代表的な例としては、直鎖または分枝状のアルキレン基、より具体的には、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、テトラメチレン、エチルエチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、オキシメチレン、オキシエチレン、オキシプロピレン等が挙げられる。
エポキシ基含有ビニル単量体a1の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸エチルグリシジル、グリシジルビニルベンジルエーテル(セイミケミカル株式会社製、商品名VBGE)、下記式(5−1)〜式(5−31)で表される脂環式エポキシ基含有不飽和化合物等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、エポキシ基含有ビニル単量体a1としては、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。これにより、重合体Aは、上述したような効果をより顕著に得ることができる。
Figure 2010039161
Figure 2010039161
Figure 2010039161
Figure 2010039161
Figure 2010039161
なお、式(5−1)〜(5−31)において、Rは、水素原子またはメチル基を示し、Rは、炭素数1〜8の2価の炭化水素基を示し、Rは、炭素数1〜20の2価の炭化水素基を示す。また、R、RおよびRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、wは、0〜10を示す。
重合体A中におけるエポキシ基含有ビニル単量体a1の含有率(重合体の合成に用いる単量体の重量で換算して求められる値)は、50〜99wt%であるのが好ましく、70〜94wt%であるのがより好ましい。重合体A中におけるエポキシ基含有ビニル単量体a1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インク保存時、セルへのインク付与時において、硬化性樹脂材料が不本意に硬化することが確実に防止される。また、カラーフィルター用インクの長期保存性、吐出安定性を特に優れたものとすることができ、製造されるカラーフィルターにおける色むら、濃度むら(特に、すじむら)の発生をさらに効果的に防止することができる。また、重合体A中におけるエポキシ基含有ビニル単量体a1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インクを用いて着色部を形成する際に、比較的温和な条件で硬化性樹脂材料(バインダー樹脂)を硬化させることができるとともに、形成される着色部の硬度、耐溶剤性等を特に優れたものとすることができる。
なお、重合体Aが、複数種の化合物の混合物である場合、エポキシ基含有ビニル単量体a1の含有率の値としては、これらの化合物についての加重平均値(重量比に基づいた加重平均値)を採用することができる。また、重合体Aが、複数種の化合物の混合物である場合、これらの化合物が、いずれも、上記のような含有率でエポキシ基含有ビニル単量体a1を含有しているのが好ましい。
(ビニル単量体a2)
重合体Aは、少なくともエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有してなるものであればよいが、エポキシ基含有ビニル単量体a1に加え、さらに、イソシアネート基またはそれが保護基で保護されたブロックイソシアネート基を備えたビニル単量体a2を単量体成分として含有してなるもの(共重合体)であるのが好ましい。これにより、希土類金属錯体と樹脂材料との親和性を特に高いものとすることができるとともに、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。その結果、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とともに、カラーフィルター用インクの長期保存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おける気体の含有率(溶存気体、マイクロバブル等として存在する気泡等)をより効果的に低くすることができ、インクジェット法による液滴吐出の安定性が特に優れたものとなる。その結果、製造されるカラーフィルターにおいて、各部位での色むら、濃度むら(特に、すじむら)や、個体間での特性のばらつきが発生するのをより効果的に防止することができる。
重合性ビニル単量体a2としては、例えば、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工株式会社製、商品名「カレンズMOI」)、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等の、(メタ)アクリロイル基が炭素数2〜6のアルキレン基を介してイソシアネート基と結合した(メタ)アクリロイルイソシアネート等が挙げられる。
上記(メタ)アクリロイルイソシアネートのイソシアネート基は、ブロックイソシアネート基であることが好ましい。ここで言うブロックイソシアネート基とは、末端をブロック剤でマスキングしたイソシアネート基を指す。ブロックイソシアネート基を持つ単量体としては、例えば、メタクリル酸2−(0−[1’メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられ、また、昭和電工株式会社製「カレンズMOI−BM」の商品名で市販されている。これら重合性ビニル単量体は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合体Aにおけるビニル単量体a2の含有率(重合体の合成に用いる単量体の重量で換算して求められる値)は、100重量部のエポキシ基含有ビニル単量体a1に対し、2〜20重量部であるのが好ましく、3〜15重量部であるのがより好ましい。重合体Aにおけるビニル単量体a2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インクの長期保存性等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気体の含有率(溶存気体、マイクロバブル等として存在する気泡等)をより効果的に低くすることができ、インクジェット法による液滴吐出の安定性が特に優れたものとなる。また、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の透明性を十分に高いものとすることができる。
なお、重合体Aが、複数種の化合物の混合物である場合、ビニル単量体a2の含有率の値としては、これらの化合物についての加重平均値(重量比に基づいた加重平均値)を採用することができる。また、重合体Aが、複数種の化合物の混合物である場合、これらの化合物が、いずれも、上記のような含有率でビニル単量体a2を含有しているのが好ましい。
(ビニル単量体a3)
重合体Aは、少なくともエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有してなるものであればよいが、エポキシ基含有ビニル単量体a1に加え、さらに、水酸基を備えたビニル単量体a3を単量体成分として含有してなるもの(共重合体)であるのが好ましい。これにより、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の基板に対する密着性、特に、画像表示に伴う急激な温度変化に、繰り返しさらされた場合における密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、例えば、カラーフィルターを長期間使用した場合においても、光漏れ(白抜け、輝点)等の問題が発生するのをより確実に防止することができる。すなわち、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、重合体Aが、ビニル単量体a3を単量体成分として含有してなるものであると、重合体Aと後述する重合体Bとの相溶性を特に優れたものとすることができる。これにより、重合体Aと重合体Bとを併用した場合において、重合体Aの利点と重合体Bの利点とを、ともに十分発揮させることができるとともに、重合体Aと重合体Bとを併用することによる相乗効果をより顕著なものとすることができる。また、形成される着色部の透明性を非常に高いものとすることができる。
ビニル単量体a3としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,3−ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の、多価アルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのモノエステル化物、上記多価アルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのモノエステル化物にε−カプロラクトンを開環重合した化合物(ダイセル化学工業株式会社製プラクセルFAシリーズ、プラクセルFMシリーズ等)やエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを開環重合した化合物等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合体Aにおけるビニル単量体a3の含有率(重合体の合成に用いる単量体の重量で換算して求められる値)は、100重量部のエポキシ基含有ビニル単量体a1に対し、2〜20重量部であるのが好ましく、3〜15重量部であるのがより好ましい。重合体Aにおけるビニル単量体a3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インクの長期保存性等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を用いて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、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の透明性を高いものとすることができる。また、インクの液滴の吐出安定性が特に優れたものとなる。
なお、重合体Aが、複数種の化合物の混合物である場合、ビニル単量体a3の含有率の値としては、これらの化合物についての加重平均値(重量比に基づいた加重平均値)を採用することができる。また、重合体Aが、複数種の化合物の混合物である場合、これらの化合物が、いずれも、上記のような含有率でビニル単量体a3を含有しているのが好ましい。
(その他の重合性ビニル単量体a4)
重合体Aは、上述したようなエポキシ基含有ビニル単量体a1、ビニル単量体a2、および、ビニル単量体a3以外の重合性ビニル単量体a4を単量体成分として含有していてもよい。このような重合性ビニル単量体a4としては、エポキシ基含有ビニル単量体a1と共重合可能なビニル単量体を用いることができ、具体的には、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート等の炭素数1〜12のアルキル、アラルキル(メタ)アクリレート;スチレン、α−メチルスチレン等のビニル芳香族化合物;CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、FCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、H(CFCHOCHCH=CH、H(CFCHOCHCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHCHOCOCH=CH、H(CFCHCHOCOC(CH)=CH、F(CFCHCHOCOCH=CH、F(CFCHCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHOCOCH=CH等のフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル化合物等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ただし、重合体Aは、単量体成分として、後述するようなアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を含有するものではない。
重合体Aにおける重合性ビニル単量体a4の含有率(重合体の合成に用いる単量体の重量で換算して求められる値)は、100重量部のエポキシ基含有ビニル単量体a1に対し、20重量部以下であるのが好ましく、10重量部以下であるのがより好ましい。なお、重合体Aが、複数種の化合物の混合物である場合、重合性ビニル単量体a4の含有率の値としては、これらの化合物についての加重平均値(重量比に基づいた加重平均値)を採用することができる。また、重合体Aが、複数種の化合物の混合物である場合、各化合物について、重合性ビニル単量体a4の含有率が上記のような条件を満足するのが好ましい。
上記のように、重合体Aは、少なくともエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有してなるものであればよいが、エポキシ基含有ビニル単量体a1に加え、ビニル単量体a2およびビニル単量体a3を含有するものであるのが好ましい。これにより、上述したようなビニル単量体a2を含むことによる効果と、上述したようなビニル単量体a3を含むことによる効果とを、両立することができる。
硬化性樹脂材料中に占める重合体Aの割合(含有率)は、特に限定されないが、25〜80wt%であるのが好ましく、33〜70wt%であるのがより好ましい。なお、重合体Aが複数種の化合物の混合物である場合、重合体Aの含有率としては、これらの化合物の含有率の総和を採用する。
重合体Aの重量平均分子量は、1000〜50000であるのが好ましく、1200〜10000であるのがより好ましく、1500〜5000であるのがさらに好ましい。重合体Aの重量平均分子量がこのように、比較的低い範囲にあることにより、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部において、不本意な厚みのばらつきが生じることをより確実に防止することができる。
〔重合体B〕
また、カラーフィルター用インクにおいて、硬化性樹脂材料は、少なくとも下記式(1)で表されるアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を単量体成分として含有してなる重合体Bを含むことが好ましい。
Figure 2010039161
重合体Bを含むことにより、希土類金属錯体と樹脂材料との親和性を特に高いものとすることができるとともに、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。その結果、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とともに、カラーフィルター用インクの長期保存性を特に優れたものとすることができる。また、このような重合体Bは、アルコキシシリル基を含むためカラーフィルターの着色部を支持する基板(特に、ガラス基板)との親和性が高いものである。このため、インクが重合体Bを含むことにより、基板上に吐出されたインクは、好適に基板上に濡れ広がることができ、結果として、形成される着色部において不本意な厚みのばらつきが生じるのをより効果的に防止することができる。このため、得られるカラーフィルターについての明度、コントラスト比を特に優れたものとすることができる。また、重合体Bは、基板に対する親和性が高いため、得られるカラーフィルターの着色部は、基板に対する密着性を特に優れたものとすることができる。また、このような重合体Bを有することにより、重合体Aの硬化を補うことができ、比較的温和な条件で着色部を形成することができるとともに、形成される着色部の硬度、耐光性、耐熱性等を、特に優れたものとすることができる。
なお、重合体Bは、実質的に単一の化合物からなるものであってもよいし、複数種の化合物の混合物であってもよい。ただし、重合体Bが複数種の化合物の混合物である場合、各化合物が、少なくともアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を単量体成分として含有するものである。
(アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1)
重合体Bは、少なくとも式(1)で表されるアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を単量体成分として含有してなるものである。このようなアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を単量体成分として含有することにより、重合体B中にアルコキシシリル基を容易かつ確実に導入することができる。また、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を単量体成分として含有することにより、希土類金属錯体と樹脂材料との親和性を特に高いものとすることができるとともに、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。その結果、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とともに、カラーフィルター用インクの長期保存性を特に優れたものとすることができる。また、硬化性樹脂材料(硬化性樹脂組成物)を硬化させて着色部を形成する際に、重合体Aの硬化を補うことができ、比較的温和な条件で着色部を形成することができるとともに、形成される着色部の硬度、基板に対する密着性、耐光性、耐熱性等を、いずれも、十分に優れたものとすることができる。また、重合体Bが、後述するようなビニル単量体b2等を含むものである場合、重合体の合成を好適に行うことができ、所望の特性を有する重合体Bを容易かつ確実に得ることができる。
式(1)において、Rによって示される炭素数1〜7のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル基等のアルキル基が挙げられるが、水素原子または炭素数1〜2のアルキル基が好ましく、水素原子またはメチル基がより好ましい。これにより、インクの液滴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、形成される着色部の硬度、基板に対する密着性、耐光性、耐熱性等を特に優れたものとすることができる。また、重合体Aと重合体Bとの相溶性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の透明性を特に高いものとすることができる。
式(1)中、Eによって示される2価の炭化水素基の代表的な例として、直鎖または分枝状のアルキレン基、より具体的には、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、テトラメチレン、エチルエチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン等が挙げられる。これらのうちでも、炭素数1〜3の直鎖アルキレン基(例えば、メチレン、エチレン、プロピレン基)が特に好ましい。
式(1)中、R、RおよびRによって示される炭素数1〜6のアルキル基としては、直鎖または分枝状のアルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル基等が挙げられる。RおよびRによって示される炭素数1〜6のアルコキシル基としては、直鎖または分枝状のアルコキシル基、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、ペントキシ、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。
式(1)で表される単量体の具体例としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシブチルフェニルジメトキシシラン等のアルコキシシリル基含有重合性不飽和化合物等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合体B中におけるアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1の含有率(重合体の合成に用いる単量体の重量で換算して求められる値)は、70〜100wt%であるのが好ましく、80〜100wt%であるのがより好ましい。重合体B中におけるアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1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とともに、硬化性樹脂材料(硬化性樹脂組成物)を硬化させて着色部を形成する際に、重合体Aの硬化を効果的に補うことができ、より温和な条件で着色部を形成することができる。また、形成される着色部の形状の均一性、硬度、基板に対する密着性、耐光性、耐熱性等を、特に優れたものとすることができる。なお、重合体Bが、複数種の化合物の混合物である場合、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1の含有率の値としては、これらの化合物についての加重平均値(重量比に基づいた加重平均値)を採用することができる。また、重合体Bが、複数種の化合物の混合物である場合、これらの化合物が、いずれも、上記のような含有率でアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を含有しているのが好ましい。
(その他の重合性ビニル単量体b2)
重合体Bは、少なくともアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を単量体成分として含有してなるものであればよいが、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1に加え、さらに、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1以外の重合性ビニル単量体b2を単量体成分として含有していてもよい。このような重合性ビニル単量体b2としては、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1と共重合可能なビニル単量体を用いることができ、具体的には、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,3−ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の、多価アルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのモノエステル化物、上記多価アルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのモノエステル化物にε−カプロラクトンを開環重合した化合物(ダイセル化学工業株式会社製プラクセルFAシリーズ、プラクセルFMシリーズ等)やエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを開環重合した化合物等の水酸基を備えた重合性ビニル単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート等の炭素数1〜12のアルキル、アラルキル(メタ)アクリレート;スチレン、α−メチルスチレン等のビニル芳香族化合物;CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、FCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、H(CFCHOCHCH=CH、H(CFCHOCHCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHCHOCOCH=CH、H(CFCHCHOCOC(CH)=CH、F(CFCHCHOCOCH=CH、F(CFCHCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHOCOCH=CH等のフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ただし、重合体Bは、単量体成分として、前述したようなエポキシ基含有ビニル単量体a1を含有するものではない。また、重合体Bは、単量体成分として、上記のようなフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体を含まないものであるのが好ましい。
重合体Bにおける重合性ビニル単量体b2の含有率(重合体の合成に用いる単量体の重量で換算して求められる値)は、30wt%以下であるのが好ましく、20wt%以下であるのがより好ましい。なお、重合体Bが、複数種の化合物の混合物である場合、重合性ビニル単量体b2の含有率の値としては、これらの化合物についての加重平均値(重量比に基づいた加重平均値)を採用することができる。また、重合体Bが、複数種の化合物の混合物である場合、各化合物について、重合性ビニル単量体b2の含有率が上記のような条件を満足するのが好ましい。
上記のように、重合体Bは、少なくともアルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を単量体成分として含有してなるものであればよく、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1以外の単量体成分を含有していてもよいが、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1の単独重合体であるのが好ましい。すなわち、重合体Bは、単量体成分として、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1以外の成分を含まないものであるのが好ましい。これにより、カラーフィルター用インクの吐出安定性、および、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久性を、特に優れたものとすることができる。
硬化性樹脂材料中に占める重合体Bの割合(含有率)は、特に限定されないが、20〜60wt%であるのが好ましく、25〜55wt%であるのがより好ましい。なお、重合体Bが複数種の化合物の混合物である場合、重合体Bの含有率としては、これらの化合物の含有率の総和を採用する。
重合体Bの重量平均分子量は、1000〜50000であるのが好ましく、1200〜10000であるのがより好ましく、1500〜5000であるのがさらに好ましい。これにより、カラーフィルター用インク中は、基板に対する親和性が特に優れたものとなり、インクが素早く基板に濡れ広がることができる。
また、硬化性樹脂材料として、重合体Aおよび重合体Bが含まれる場合、重合体Aの含有率と重合体Bの含有率との比率は、重量比で、25:75〜75:25であるのが好ましく、45:55〜55:45であるのがより好ましい。このような条件を満足することにより、上述したような重合体Aを用いることに利点および重合体Bを用いることに利点が、ともに、十分に発揮される。特に、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、製造されるカラーフィルターにおいて、各部位での色むら、濃度むら(特に、すじむら)の発生をより確実に防止することができ、また、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、カラーフィルターの耐久性を特に優れたものとすることができる。
〔重合体C〕
硬化性樹脂材料(硬化性樹脂組成物)は、さらに、下記式(6)で表されるフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1を単量体成分として含有してなる重合体Cを含むものであってもよい。
Figure 2010039161
このような重合体Cを含むことにより、希土類金属錯体と樹脂材料との親和性を特に高いものとすることができるとともに、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。その結果、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とともに、カラーフィルター用インクの長期保存性を特に優れたものとすることができる。また、液滴吐出ヘッドのノズルからの液切れが良好になるとともに、カラーフィルター用インクの固形分のノズルへの固着等をより効果的に防止することができる。また、形成される着色部の耐熱性を特に優れたものとすることができる。
重合体Cは、実質的に単一の化合物からなるものであってもよいし、複数種の化合物の混合物であってもよい。ただし、重合体Cが複数種の化合物の混合物である場合、各化合物が、少なくともフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1を単量体成分として含有するものである。
(フルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1)
重合体Cは、少なくとも式(6)で表されるフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1を単量体成分として含有してなるものである。このようなフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1を単量体成分として含有することにより、重合体C中にフルオロアルキル基またはフルオロアリール基を容易かつ確実に導入することができる。また、フルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1を単量体成分として含有することにより、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、形成される着色部の耐熱性を特に優れたものとすることができる。また、重合体Cが、後述するようなビニル単量体c2等を含むものである場合、重合体の合成を好適に行うことができ、所望の特性を有する重合体Cを容易かつ確実に得ることができる。
式(6)において、Rによって示される炭素数1〜7のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル基等のアルキル基が挙げられるが、水素原子または炭素数1〜2のアルキル基が好ましく、水素原子またはメチル基がより好ましい。これにより、カラーフィルター用インクの吐出安定性、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の耐熱性を特に優れたものとすることができる。
式(6)中、Dによって示される2価の炭化水素基(ヘテロ原子を含んでいてもよい炭化水素基)の代表的な例として、直鎖または分枝状のアルキレン基、より具体的には、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、テトラメチレン、エチルエチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、オキシメチレン、オキシエチレン、オキシプロピレン等が挙げられる。
式(6)で表される単量体の具体例としては、例えば、CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCH=CH、CF(CFCHCH=CH、CF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、(CFCF(CFCHCH=CH、(CFCF(CFCH=CH、FCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHOCHCH=CH、CF(CFCHCHCHOCHCH=CH、H(CFCHOCHCH=CH、H(CFCHOCHCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、(CFCF(CFCHCHOCOCH=CH、(CFCF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、CF(CFCHCHOCOCH=CH、CF(CFCHCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHCHOCOCH=CH、H(CFCHCHOCOC(CH)=CH、F(CFCHCHOCOCH=CH、F(CFCHCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHOCOC(CH)=CH、H(CFCHOCOCH=CH等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合体C中におけるフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1の含有率(重合体の合成に用いる単量体の重量で換算して求められる値)は、15〜100wt%であるのが好ましく、18〜100wt%であるのがより好ましい。重合体C中におけるフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1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インクの吐出安定性、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の耐熱性を特に優れたものとすることができる。また、重合体Cの、重合体Aや重合体Bに対する相溶性を特に優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の透明性を特に高いものとすることができる。
なお、重合体Cが、複数種の化合物の混合物である場合、フルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1の含有率の値としては、これらの化合物についての加重平均値(重量比に基づいた加重平均値)を採用することができる。また、重合体Cが、複数種の化合物の混合物である場合、これらの化合物が、いずれも、上記のような含有率でフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1を含有しているのが好ましい。
(その他の重合性ビニル単量体c2)
重合体Cは、上述したようなフルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1以外の重合性ビニル単量体c2を単量体成分として含有していてもよい。このような重合性ビニル単量体c2としては、フルオロアルキル基またはフルオロアリール基含有ビニル単量体c1と共重合可能なビニル単量体を用いることができ、具体的には、例えば、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工株式会社製、商品名「カレンズMOI」)、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等の、(メタ)アクリロイル基が炭素数2〜6のアルキレン基を介してイソシアネート基と結合した(メタ)アクリロイルイソシアネート、メタクリル酸2−(0−[1’メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(昭和電工株式会社製、商品名「カレンズMOI−BM」)等の、イソシアネートまたはそれが保護基で保護されたブロックイソシアネート基を備えた重合性ビニル単量体;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,3−ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の、多価アルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのモノエステル化物、上記多価アルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのモノエステル化物にε−カプロラクトンを開環重合した化合物(ダイセル化学工業株式会社製プラクセルFAシリーズ、プラクセルFMシリーズ等)やエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを開環重合した化合物等の水酸基を備えた重合性ビニル単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート等の炭素数1〜12のアルキル、アラルキル(メタ)アクリレート;スチレン、α−メチルスチレン等のビニル芳香族化合物等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ただし、重合体Cは、単量体成分として、前述したようなエポキシ基含有ビニル単量体a1、アルコキシシリル基含有ビニル単量体b1を含有するものではない。
重合体C中における重合性ビニル単量体c2の含有率(重合体の合成に用いる単量体の重量で換算して求められる値)は、85wt%以下であるのが好ましく、82wt%以下であるのがより好ましい。なお、重合体Cが、複数種の化合物の混合物である場合、重合性ビニル単量体c2の含有率の値としては、これらの化合物についての加重平均値(重量比に基づいた加重平均値)を採用することができる。また、重合体Cが、複数種の化合物の混合物である場合、各化合物について、重合性ビニル単量体c2の含有率が上記のような条件を満足するのが好ましい。
硬化性樹脂材料が重合体Cを含むものである場合、硬化性樹脂材料中に占める重合体Cの割合(含有率)は、特に限定されないが、1〜20wt%であるのが好ましく、2〜15wt%であるのがより好ましい。なお、重合体Cが複数種の化合物の混合物である場合、重合体Cの含有率としては、これらの化合物の含有率の総和を採用する。
重合体Cの重量平均分子量は、1000〜50000であるのが好ましく、1200〜10000であるのがより好ましく、1500〜5000であるのがさらに好ましい。これにより、カラーフィルター用インク中において、重合体Cは、比較的流動しやすいものとなり、着色部形成時におけるカラーフィルター用インクのチキソトロピック性の上昇を抑制し、形成される着色部において、不本意な厚みのばらつきが生じることをより確実に防止することができる。
また、硬化性樹脂材料が重合体Cを含むものである場合、重合体Aの含有率と重合体Cの含有率との比率は、重量比で、50:50〜99:1であるのが好ましく、60:40〜98:2であるのがより好ましい。このような条件を満足することにより、カラーフィルター用インク中における顔料の分散安定性、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し、カラーフィルターの各部位での色むら、濃度むらをより効果的に防止し、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とともに、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硬化性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。硬化性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インクの液滴吐出ヘッドからの吐出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、十分な着色濃度を確保することができる。
顔料:100重量部に対する、硬化性樹脂材料の含有率は、15〜50重量部であるのが好ましく、19〜42重量部であるのがより好ましい。このような条件を満足することにより、カラーフィルター用インク中における顔料の分散安定性、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し、カラーフィルター用インクを用いて形成されるカラーフィルターの着色部の発色性、コントラストを特に優れたものとすることができる。また、着色部の基板に対する密着性を特に優れたものとすることができる。
なお、カラーフィルター用インクを構成する硬化性樹脂材料は、上述した重合体A、重合体B、重合体C以外の重合体を含むものであってもよい。
[熱可塑性樹脂]
カラーフィルター用インクは、熱可塑性樹脂を含むものであってもよい。これにより、例えば、カラーフィルターインク中における顔料粒子の分散性を特に優れたものとすることができる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、アルギン酸類、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、スチレン−アクリル酸樹脂、スチレン−アクリル酸−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂、スチレン−マレイン酸半エステル樹脂、メタクリル酸−メタクリル酸エステル樹脂、アクリル酸−アクリル酸エステル樹脂、イソブチレン−マレイン酸樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、アラビアゴムスターチ、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
カラーフィルター用インク中における熱可塑性樹脂の含有率は、特に限定されないが、1.5〜7.7wt%であるのが好ましく、2.1〜7.2wt%であるのがより好ましい。
カラーフィルター用インクは、上記以外の成分を含むものであってもよい。カラーフィルター用インクを構成する上記以外の成分としては、例えば、分散剤等が挙げられる。
<分散剤>
カラーフィルター用インクには、分散剤が含まれていてもよい。これにより、例えば、インクの液滴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、カラーフィルター用インク中に顔料が含まれる場合、分散剤は、カラーフィルター用インク中における顔料粒子の分散性を向上させるのに寄与することができる。
分散剤としては、特に限定されないが、例えば、高分子系分散剤を用いることができる。高分子系分散剤としては、例えば、塩基性高分子系分散剤、中性高分子系分散剤、酸性高分子系分散剤等が挙げられる。このような高分子系分散剤としては、例えば、アクリル系、変性アクリル系共重合体からなる分散剤、ウレタン系分散剤、ポリアミノアマイド塩、ポリエーテルエステル、燐酸エステル系、脂肪族多価カルボン酸等からなる分散剤等が挙げられる。
分散剤のより具体的な例としては、例えば、ディスパービック101、ディスパービック102、ディスパービック103、ディスパービックP104、ディスパービックP104S、ディスパービック220S、ディスパービック106、ディスパービック108、ディスパービック109、ディスパービック110、ディスパービック111、ディスパービック112、ディスパービック116、ディスパービック140、ディスパービック142、ディスパービック160、ディスパービック161、ディスパービック162、ディスパービック163、ディスパービック164、ディスパービック166、ディスパービック167、ディスパービック168、ディスパービック170、ディスパービック171、ディスパービック174、ディスパービック180、ディスパービック182、ディスパービック183、ディスパービック184、ディスパービック185、ディスパービック2000、ディスパービック2001、ディスパービック2050、ディスパービック2070、ディスパービック2095、ディスパービック2150、ディスパービックLPN6919、ディスパービック9075、ディスパービック9077(以上、ビックケミー社製);EFKA 4008、EFKA 4009、EFKA 4010、EFKA 4015、EFKA 4020、EFKA 4046、EFKA 4047、EFKA 4050、EFKA 4055、EFKA 4060、EFKA 4080、EFKA 4400、EFKA 4401、EFKA 4402、EFKA 4403、EFKA 4406、EFKA 4408、EFKA 4300、EFKA 4330、EFKA 4340、EFKA 4015、EFKA 4800、EFKA 5010、EFKA 5065、EFKA 5066、EFKA 5070、EFKA 7500、EFKA 7554(以上、チバスペシャリティ−社製);ソルスパース3000、ソルスパース9000、ソルスパース13000、ソルスパース16000、ソルスパース17000、ソルスパース18000、ソルスパース20000、ソルスパース21000、ソルスパース24000、ソルスパース26000、ソルスパース27000、ソルスパース28000、ソルスパース32000、ソルスパース32500、ソルスパース32550、ソルスパース33500、ソルスパース35100、ソルスパース35200、ソルスパース36000、ソルスパース36600、ソルスパース38500、ソルスパース41000、ソルスパース41090、ソルスパース20000(以上、ルーブリゾール社製);アジスパーPA111、アジスパーPB711、アジスパーPB821、アジスパーPB822、アジスパーPB824(以上、味の素ファインテクノ社製);ディスパロン1850、ディスパロン1860、ディスパロン2150、ディスパロン7004、ディスパロンDA−100、ディスパロンDA−234、ディスパロンDA−325、ディスパロンDA−375、ディスパロンDA−705、ディスパロンDA−725、ディスパロンPW−36(以上、楠本化成社製);および、フローレン DOPA−14、フローレン DOPA−15B、フローレン DOPA−17、フローレン DOPA−22、フローレン DOPA−44、フローレン TG−710、フローレン D−90(以上、共栄化学社製)、Anti−Terra−205(ビックケミー社製)等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
特に、カラーフィルターインクは、分散剤として、所定の酸価を有する分散剤(以下、酸価分散剤とも言う)と、所定のアミン価を有する分散剤(以下、アミン価分散剤とも言う)とを含むものであるのが好ましい。これにより、カラーフィルター用インクの粘度を低下させる粘度低減効果を発揮する酸価分散剤による効果と、カラーフィルター用インクの粘度を安定化させるアミン価分散剤による効果とが両立される。その結果、カラーフィルター用インク中における顔料の分散安定性、カラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
酸価分散剤の具体例としては、ディスパービックP104、ディスパービックP104S、ディスパービック220S、ディスパービック110、ディスパービック111、ディスパービック170、ディスパービック171、ディスパービック174、ディスパービック2095(以上、ビックケミー社製);EFKA 5010、EFKA 5065、EFKA 5066、EFKA 5070、EFKA 7500、EFKA 7554(以上、チバスペシャリティ−社製);ソルスパース3000、ソルスパース16000、ソルスパース17000、ソルスパース18000、ソルスパース36000、ソルスパース36600、ソルスパース41000(以上、ルーブリゾール社製)等が挙げられる。
また、アミン価分散剤の具体例としては、ディスパービック102、ディスパービック160、ディスパービック161、ディスパービック162、ディスパービック163、ディスパービック164、ディスパービック166、ディスパービック167、ディスパービック168、ディスパービック2150、ディスパービックLPN6919、ディスパービック9075、ディスパービック9077(以上、ビックケミー社製);EFKA 4015、EFKA 4020、EFKA 4046、EFKA 4047、EFKA 4050、EFKA 4055、EFKA 4060、EFKA 4080、EFKA 4300、EFKA 4330、EFKA 4340、EFKA 4400、EFKA 4401、EFKA 4402、EFKA 4403、EFKA 4800(以上、チバスペシャリティ−社製);アジスパーPB711(以上、味の素ファインテクノ社製);Anti−Terra−205(ビックケミー社製)等が挙げられる。
上記のような分散剤(酸価分散剤およびアミン価分散剤)を用いることにより、形成される着色部の色味に悪影響を与えることなく、インク中における顔料の分散安定性を優れたものとすることができる。
酸価分散剤とアミン価分散剤とを併用する場合、酸価分散剤の酸価(固形分換算したときの酸価)は、特に限定されないが、5〜370KOHmg/gであるのが好ましく、20〜270KOHmg/gであるのがより好ましく、30〜135KOHmg/gであるのがさらに好ましい。酸価分散剤の酸価が前記範囲内の値であると、アミン価分散剤と併用した場合における顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができ、また、アミン価分散剤と併用した場合におけるカラーフィルター用インクの粘度の低減、安定化効果をより顕著に得ることができる。また、カラーフィルター用インクの中に顔料が含まれる場合、顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができる。分散剤についての酸価は、例えば、DIN EN ISO 2114に準拠する方法により求めることができる。
また、酸価分散剤は、所定のアミン価を有していないもの、すなわち、アミン価が零であるのが好ましい。
アミン価分散剤と酸価分散剤とを併用する場合、アミン価分散剤のアミン価(固形分換算したときのアミン価)は、特に限定されないが、5〜200KOHmg/gであるのが好ましく、25〜170KOHmg/gであるのがより好ましく、30〜130KOHmg/gであるのがさらに好ましい。アミン価分散剤のアミン価が前記範囲内の値であると、酸価分散剤と併用した場合における顔料の分散安定性を特に優れたものとすることができ、また、酸価分散剤と併用した場合におけるカラーフィルター用インクの粘度の低減、安定化効果をより顕著に得ることができる。なお、分散剤についてのアミン価は、例えば、DIN 16945に準拠する方法により求めることができる。
また、アミン価分散剤は、所定の酸価を有していないもの、すなわち、酸価が零であるのが好ましい。
また、酸価分散剤とアミン価分散剤とを併用する場合、カラーフィルター用インク中における酸価分散剤の含有率をX[wt%]、当該カラーフィルター用インク中におけるアミン価分散剤の含有率をX[wt%]としたとき、0.1≦X/X≦1の関係を満足するのが好ましく、0.15≦X/X≦0.5の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、酸価分散剤とアミン価分散剤とを併用することによる相乗効果がより顕著に発揮され、液滴の吐出安定性等を特に優れたものとすることができる。
また、酸価分散剤の酸価をAV[KOHmg/g]、アミン価分散剤のアミン価をBV[KOHmg/g]、前記酸価分散剤の含有率をX[wt%]、前記アミン価分散剤の含有率をX[wt%]としたとき、0.01≦(AV×X)/(BV×X)≦1.9の関係を満足するのが好ましく、0.10≦(AV×X)/(BV×X)≦1.5の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、酸価分散剤とアミン価分散剤とを併用することによる相乗効果がより顕著に発揮され、液滴の吐出安定性等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、上記以外の分散剤を用いてもよい。例えば、分散剤としては、シアメリド骨格を備えた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、上述したような硬化性樹脂材料が溶解した分散媒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、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。このような優れた効果は、単に、分散剤としてシアメリド骨格を備えた化合物を用いただけで得られるものではなく、上述したような希土類金属錯体と、上述したような硬化性樹脂材料と、シアメリド骨格を備えた化合物とを併用することにより、これらが相乗的に作用し合い、得られるものである。
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、特に限定されないが、0.3〜15wt%であるのが好ましく、0.5〜8wt%であるのがより好ましい。
<平坦化剤>
本発明のカラーフィルター用インクは、平坦化剤を含むものであってもよい。平坦化剤は、着色部の形成時において、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性を低下させることにより、着色部を平坦化させるものである。以下、平坦化剤について詳細に説明する。
一般に、着色部の形成は、セル中に付与したカラーフィルター用インクから分散媒を除去し、カラーフィルター用インクを固化させることによって行われる。このような場合、セル中のカラーフィルター用インク中における顔料や樹脂材料等の固形分濃度が上昇し、分散媒の除去に伴ってカラーフィルター用インクのチキソトロピック性および粘度が上昇する。このように、チキソトロピック性が高いものとなることにより、カラーフィルター用インクは、比較的粘度が低い場合であっても、流動性を失い、固化しやすいものとなる。
また、インクを加熱または真空乾燥によって乾燥する際には、セル中において、インクの外表面から分散媒が揮発することによりインクが熱対流する現象(ベナードセル現象)が起こる。また、セル中のインク内で熱分布が生じることにより、インク中の分散媒の揮発は、セルの特定の部分から起こりやすい。このため、セル中のカラーフィルター用インクは、均一な厚さとならず、凹凸ができやすい。
このように、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性が上昇しつつ、セル内におけるインクの対流、特定の部分からの分散媒の揮発が起こると、カラーフィルター用インクは、分散媒の除去が進む比較的早い段階で、凹凸を有した形状で流動性を失い、固化してしまう。この結果、従来のインクを用いた場合には、形成される着色部の表面は、凹凸が多いものとなっていた。このように、形成される着色部が平坦にならない場合、液晶の配向みだれの原因になることから、カラーフィルターの明度やコントラスト比を十分に高めることが困難な場合があるが、カラーフィルター用インク中に平坦化剤が含まれることにより、上記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、カラーフィルター用インクが平坦化剤を含むものであることにより、カラーフィルター用インクから分散媒が一定量揮発した場合であっても、カラーフィルター用インクはチキソトロピック性の上昇を抑えることができ、比較的長い時間、流動性を維持することができる。また、カラーフィルター用インクは、分散媒が一定量除去された時点では、粘度が比較的高くなっており、対流が抑制されたものとなっている。このように、着色部形成時において、比較的長い間、カラーフィルター用インクの対流が抑制されつつ、カラーフィルター用インクが流動性を有することにより、セル中のカラーフィルター用インクは、その表面が平坦な状態で流動性を失い、固化することができる。また、本発明においては、カラーフィルター用インクは、上述したような希土類金属錯体を含むものであるが、希土類金属錯体とともに平坦化剤を含むことにより、これらによる効果が相乗的に作用しあい、製造されるカラーフィルターの明度・コントラスト比は、非常に優れたものとなる。
なお、着色部を平坦化させる方法として、カラーフィルター用インクに一般的なレベリング剤を添加する方法も考えられるが、一般的なレベリング剤は、カラーフィルター用インクの表面張力を低下させるものであり、セル中のカラーフィルター用インクにおいては最表層に集中する。また、一般的なレベリング剤は、通常、カラーフィルター用インクの他の成分と混ざりにくいものである。この結果、形成される着色部の表面にレベリング剤の膜が形成され、カラーフィルターの明度が高いものとならない。
カラーフィルター用インクのチキソトロピック性の指標としては、例えば、回転式のE型粘度計を用いて2つの異なる回転数での粘度を測定した場合の、得られた粘度の比(チキソ指数)で表わすことができる。具体的には、25℃のカラーフィルター用インクを回転数6rpmの条件で測定した粘度をη[mPa・s]、25℃のカラーフィルター用インクを回転数60rpmの条件で測定した粘度をη60[mPa・s]としたとき、カラーフィルター用インクのチキソ指数TAは、η/η60とすることができる。なお、η/η60が大きいほど、チキソトロピック性が高いものである。
また、カラーフィルター用インクのチキソ指数TA(η/η60)は、具体的には、1.06以下であることが好ましく、1.05以下であることがより好ましく、1.03以下であることがさらに好ましく上述したような効果をより顕著に得ることができる。
平坦化剤としては、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性を低下させるものであればよいが、例えば、ジオール化合物のオリゴマー、トリオール化合物またはそのオリゴマーが使用でき、具体的には、グリコール類のオリゴマー、グリセリン、グリセリンのオリゴマー等が挙げられ1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。このような化合物は、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性を容易に下げることができるとともに、着色部形成時においては、カラーフィルター用インクのセル内での対流を抑制することができる。特に、平坦化剤がグリコール類のオリゴマーである場合、上述したような効果はより顕著なものとなる。
グリコール類のオリゴマーを構成するグリコール類としては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール等のプロピレングリコール、各種ブチレングリコール、各種ペンチレングリコール、各種ヘキシレングリコール等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組みあわて用いることができる。これらのうち、エチレングリコールのオリゴマーまたは、1,2−プロピレングリコールのオリゴマーを平坦化剤として用いることが好ましい。また、エチレングリコールと1,2−プロピレングリコールとが混合して縮合したグリコール類のオリゴマーを用いてもよいし、エチレングリコールのオリゴマーと1,2−プロピレングリコールのオリゴマーとを混合して用いてもよい。
また、平坦化剤は、水酸基を有することが好ましい。例えば、平坦化剤として、グリコール類のオリゴマーを用いる場合、末端の水酸基は、置換されていないことが好ましい。このように、平坦化剤が水酸基を有することで、平坦化剤の極性が比較的高いものとなり、平坦化剤の粘度は、容易に後述したような範囲となる。また、カラーフィルター用インクの後述するような基板(特にガラス基板)への親和性が優れたものとなり、カラーフィルター用インクは、セル中に好適に濡れ広がることができる。
平坦化剤がオリゴマーである場合、平坦化剤の重合度は、3〜40であることが好ましく、3〜20であることがより好ましい。これにより、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性を十分に低下させることができると共に、着色部形成時においては、セル中でのカラーフィルター用インクの対流を抑制することができる。
また、平坦化剤の分子量は150〜2000であることが好ましく、180〜1000であることがより好ましく、180〜500であることがさらに好ましい。これにより、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性を十分に低下させることができるとともに、着色部形成時においては、セル中でのカラーフィルター用インクの対流を抑制することができる。なお、平坦化剤がオリゴマーである場合、平坦化剤の分子量は、重量平均分子量とすることができる。
また、カラーフィルター用インクから平坦化剤を取り除き、平坦化剤の含まれていた重量分の分散媒を添加(置換)したインクのチキソ指数をTBとしたとき、TA/TB≦0.95であることが好ましく、TA/TB≦0.94であることがより好ましく、TA/TB≦0.92であることがさらに好ましい。カラーフィルター用インクに対し、このような範囲でチキソ指数を低下させるように平坦化剤を用いることにより、上述したような効果を顕著に得ることができる。
また、平坦化剤は、25℃、1atmの雰囲気下において、液体であることが好ましい。このように、平坦化剤が液体であることにより、カラーフィルター用インク中に均一に混合することができるとともに、着色部形成時におけるカラーフィルター用インクの固形分を相対的に少ないものとすることができる。このため、着色部形成時におけるインクのチキソトロピック性の上昇をより確実に抑制することができる。
また、平坦化剤は、上述したような雰囲気下で液体である場合、回転式粘度計を用いて25℃、60rpmの条件で測定した粘度η60[mPa・s]は、40〜400mPa・sであることが好ましく、50〜300mPa・sであることがより好ましい。このように比較的粘度の高い液体を用いることにより、着色部の形成時において、セル中のカラーフィルター用インクは、粘度が比較的高いものとなり、セル内での対流が抑制される。
また、カラーフィルター用インク中の平坦化剤は、カラーフィルター用インクを1atm、200℃の雰囲気下で60分加熱した際に、その80%以上が分解または揮発することにより除去されることが好ましく、90%以上が分解または揮発することにより除去されることがより好ましい。これにより、形成される着色部において残存する平坦化剤が少ないものとなり、着色部の物理的、化学的な耐久性が特に優れたものとなる。また、着色部における顔料、希土類金属錯体の含有率を高いものとすることができるため、着色部の色濃度を十分に高いものとすることができる。以上より、カラーフィルターの明度、コントラスト比はより長期にわたって優れたものとなる。
また、カラーフィルター用インク中の平坦化剤は、カラーフィルター用インクを1atm、100℃の雰囲気下で40分加熱した際に、その15%以下が分解または揮発することにより除去されることが好ましく、10%以下が分解または揮発することにより除去されることがより好ましい。これにより、例えば、後述するようなカラーフィルターの製造方法によって着色部形成時に、2段階に加熱処理を行うことにより、着色部がより平坦なものとなる。すなわち、最初に比較的温和な条件で加熱処理を行い、平坦化剤を保持しつつ、分散媒を除去することができる。このとき、カラーフィルター用インクは、粘度が高くなっているが、平坦化剤を有していることにより、流動性を有することができ、その外表面が平坦になる。次に、比較的厳しい条件で加熱処理を行うことにより、平坦化剤を除去することにより、カラーフィルター用インクは、その表面が平坦なものとして固化し、平坦な着色部が容易に形成される。
なお、上述したような平坦化剤の除去率の割合は、例えば、下記のようにして求めることができる。まず、カラーフィルター用インクについて0.1gをとり、ガラス板状に滴下する。その後、ガラス板を上述したような雰囲気下(例えば、1atm、180℃の雰囲気)に所定時間放置する。この放置後のカラーフィルター用インクに含まれる平坦化剤の量を、もともとのカラーフィルター用インクに含まれる平坦化剤の量と比較することにより、上記雰囲気下で除去された平坦化剤の量を求めることができる。
また、カラーフィルター用インク中における平坦化剤の含有量は、0.3〜15.0wt%であることが好ましく、0.4〜13.0wt%であることがより好ましく、0.5〜6.0wt%であることがさらに好ましい。これにより、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性を十分に低下させつつ、カラーフィルター用インクの液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
<その他の成分>
本発明のカラーフィルター用インクは、上記以外の成分を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、各種架橋剤;ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩、オキソニウム塩、アンモニウム塩、ベンゾチアゾリウム塩等のオニウム塩等の熱酸発生剤;ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩、オキソニウム塩、アンモニウム塩等の光酸発生剤;各種重合開始剤;酸架橋剤;界面活性剤;増感剤;光安定剤;各種染料;希土類金属錯体以外の発光材料;レベリング剤;接着性改良剤;各種重合促進剤;各種光安定化剤;ガラス、アルミナ等の充填剤;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等が挙げられる。
架橋剤としては、例えば、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸、多官能エポキシモノマー、多官能アクリルモノマー、多官能ビニルエーテルモノマー、多官能オキセタンモノマー等を用いることができる。多価カルボン酸無水物の具体例としては、無水フタル酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバリル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水ジメチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸、無水ナジン酸等の脂肪族または脂環族ジカルボン酸無水物;1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族多価カルボン酸二無水物;無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸無水物;エチレングリコールビストリメリテイト、グリセリントリストリメリテイト等のエステル基含有酸無水物が挙げられるが、中でも、芳香族多価カルボン酸無水物が好ましい。また、市販のカルボン酸無水物からなるエポキシ樹脂硬化剤も好適に用いることができる。また、多価カルボン酸の具体例としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ブタンテトラカルボン酸、マレイン酸、イタコン酸等の脂肪族多価カルボン酸;ヘキサヒドロフタル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸等の脂肪族多価カルボン酸、およびフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸が挙げられるが、中でも、芳香族多価カルボン酸が好ましい。また、多官能エポキシモノマーの具体例としては、ダイセル化学工業株式会社製、商品名セロキサイド2021、ダイセル化学工業株式会社製、商品名エポリードGT401、ダイセル化学工業株式会社製、商品名エポリードPB3600、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、イソシアヌル酸トリグリシジル等が挙げられる。また、多官能アクリルモノマーの具体例としては、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートトリメタリルイソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられる。また、多官能ビニルエーテルモノマーの具体例としては、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジビニルエーテル、ノナンジオールジビニルエーテル、シキロヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル等が挙げられる。また、多官能オキセタンモノマーの具体例としては、キシリレンジオキセタン、ビフェニル型オキセタン、ノボラック型オキセタン等が挙げられる。
界面活性剤は、インクの表面張力を低下させることにより、着色部を平坦化させるものである。このような界面活性剤としては、例えば、アクリル系界面活性剤、ビニルエーテル系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等を用いることができ、この中でも、アクリル系界面活性剤を用いることが好ましい。アクリル系界面活性剤は、着色部の平坦化に寄与できるとともに、上述したような重合体Aとの親和性に優れており、形成される着色部の明度を高いものとすることができる。
熱酸発生剤は、加熱により酸を発生する成分であり、前記の中でも、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。熱酸発生剤のより具体的な例としては、商品名として、サンエイドSI−45、同左SI−47、同左SI−60、同左SI−60L、同左SI−80、同左SI−80L、同左SI−100、同左SI−100L、同左SI−145、同左SI−150、同左SI−160、同左SI−110L、同左SI−180L(以上、三新化学工業社製品、商品名)、CI−2921、CI−2920、CI−2946、CI−3128、CI−2624、CI−2639、CI−2064(以上、日本曹達(株)社製品、商品名)、CP−66、CP−77(旭電化工業社製品、商品名)、FC−520(3M社製品、商品名)等が挙げられる。
光酸発生剤は、光により酸を発生する成分であり、より具体的な例としては、商品名として、サイラキュアUVI−6970、サイラキュアUVI−6974、サイラキュアUVI−6990、サイラキュアUVI−950(以上、米国ユニオンカーバイド社製、商品名)、イルガキュア261(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)、SP−150、SP−151、SP−170、オプトマーSP−171(以上、旭電化工業株式会社製、商品名)、CG−24−61(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)、DAICATII(ダイセル化学工業社製、商品名)、UVAC1591(ダイセル・ユーシービー(株)社製、商品名)、CI−2064、CI−2639、CI−2624、CI−2481、CI−2734、CI−2855、CI−2823、CI−2758(以上、日本曹達社製品、商品名)、PI−2074(ローヌプーラン社製、商品名、ペンタフルオロフェニルボレートトルイルクミルヨードニウム塩)、FFC509(3M社製品、商品名)、BBI−102、BBI−101、BBI−103、MPI−103、TPS−103、MDS−103、DTS−103、NAT−103、NDS−103(ミドリ化学社製、商品名)、CD−1012(米国、Sartomer社製、商品名)等が挙げられる。
また、カラーフィルター用インクの25℃での表面張力は、25〜38dyn/cmであるのが好ましく、25〜35dyn/cmであるのがより好ましく、25〜32dyn/cmであるのがさらに好ましい。これにより、液滴の吐出性を特に安定したものとできる。このため、製造されるカラーフィルターの個体間での特性差を特に少ないものとすることができる。なお、表面張力は、JIS K 3362によって測定される値を採用することができる。
また、カラーフィルター用インクセットを構成する各カラーフィルター用インクの25℃における、カラーフィルター用の基板(ワーク)表面に対する接触角は、3〜15゜であることが好ましく、5〜10゜であることがより好ましい。これにより、吐出されて基板に着弾したカラーフィルター用インクが、好適に濡れ広がることができ、製造されるカラーフィルターは、セル内での着色濃度のむらの特に少ないものとなる。なお、カラーフィルター用インクのカラーフィルター用の基板表面に対する接触角は、JIS R 3257に準拠して測定される値を採用することができる。
カラーフィルター用インクの25℃におけるE型粘度計を用いて60rpmの条件で測定される粘度は、13mPa・s以下であるのが好ましく、12mPa・s以下であるのがより好ましく、3〜11mPa・sであるのがさらに好ましい。このように、カラーフィルター用インクの粘度が十分に低いものであると、例えば、カラーフィルターの生産効率(着色部の形成効率)を特に優れたものとすることができるとともに、着色部の厚さの不本意なばらつき等を効果的に防止することができる。
《インクセット》
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。本発明においては、カラーフィルターの製造において、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1種の着色部の形成に用いられるものであればよいが、全色の着色部の形成に用いられるのが好ましい。
より具体的には、本発明のカラーフィルター用インクセットは、赤色の顔料を含む赤色インクと、緑色の顔料を含む緑色インクと、青色の顔料を含む青色インクとを備え、赤色インクが、赤色に発光する希土類金属錯体を含むものであり、緑色インクが、緑色に発光する希土類金属錯体を含むものであり、青色インクが、青色に発光する希土類金属錯体を含むものであるのが好ましい。これにより、カラーフィルター用インクセットを用いて製造されるカラーフィルターの色再現域を特に広いものとすることができる。また、カラーフィルターにおいて、各色間での輝度バランスを容易に調整することができ、特に優れた画質の画像を好適に表示することができる。
《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。
<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。
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(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。
着色部12は、上述したようなカラーフィルター用インク(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、所望の量のインクにより形成され、所望の形状を有するものとなっており、各画素間での特性のばらつきが小さく、不本意な混色(複数種のカラーフィルター用インクの混合)等が確実に防止されている。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。また、カラーフィルター1は、着色部12の発色性に優れ、明度・コントラスト比に優れたものとなっている。
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。
本実施形態において、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、いずれも、顔料と、樹脂材料と、発光性を有する希土類金属錯体とを含む材料で構成されたものである。このように、着色部12が希土類金属錯体を含む材料で構成されることにより、着色部12そのものが発光することとなる。このため、画像表示を行う際、カラーフィルター1内部に光源があるように振る舞うこととなり、視野角特性が優れたものとなる。
カラーフィルター1において、着色部12に含まれる希土類金属錯体は、280〜370nmの波長領域に、吸収極大を有するものであるのが好ましい。画像表示装置のバックライトとして広く用いられている冷陰極管(CCFL)が発する光には、一般に、近紫外領域の光成分(特に、280〜370nmの波長領域の光成分)が含まれているが、希土類金属錯体がこのような波長領域の光に吸収極大を有するものであることにより、従来、画像表示に有効に利用することができなかった波長領域の光成分を、画像表示に有効に利用することができる。このため、明度およびコントラスト比が、非常に優れた画像を表示することができる。
また、本実施形態において、各色の着色部12A、12B、12Cに含まれる顔料は、それぞれ、これらの着色部の色(表示色)に対応する色を呈するものであり、各色の着色部12A、12B、12Cに含まれる希土類金属錯体は、それぞれ、これらの着色部の色(表示色)に対応する色に発色するものである。
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。
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、主として硬化性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、上述したようなカラーフィルター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から分散媒を除去し、硬化性樹脂材料を硬化させることにより固形状の着色部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。
<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。
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/cm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、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。
また、上述したようにカラーフィルター用インク2は、希土類金属錯体を含むものであり、顔料の分散安定性、液滴の吐出安定性に優れている。このため、製造すべきカラーフィルター1が大型のものである場合や、多数枚のカラーフィルター1を連続的に製造する場合であっても、目詰まりや飛行曲がり等の問題の発生を確実に防止ししつつ、液滴の吐出量を容易かつ確実に制御することができる。その結果、製造されるカラーフィルター1における混色、色むら・濃度むら等の問題の発生を確実に防止することができる。
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。
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。
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。
図に示すように、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。
また、ノズルプレート128は、ステンレスで構成された基材と、基材を覆うようにして設けられ主としてシリカ化合物で構成されたシリカ膜と、シリカ膜を覆うようにして設けられ、フルオロアルキル化合物を含む撥液膜とによって構成されている。
また、シリカ膜は、撥液膜とステンレスの基材とを密着させる機能を有するとともに、ステンレスの基材を保護する機能を有する。
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。
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、上述したように、カラーフィルター用インク2は、優れた吐出安定性を有しており、長期間、液滴吐出を行った場合であっても、飛行曲がりや、液滴の吐出量が不安定化する等の問題が極めて発生しにくいものである。したがって、異なる色の着色部を形成するのに用いられる複数種のインクが混ざり合って(混色して)しまったり、本来同一の着色濃度であることが求められる複数個の着色部の間での着色濃度のばらつきが発生する等の問題を確実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。
<着色部形成工程(硬化工程)>
次に、セル14内のカラーフィルター用インク2から分散媒を除去し、硬化性樹脂材料を硬化させることにより固形状の着色部12とする(1e)。これにより、カラーフィルター1が得られる。
本工程は、通常、加熱により行う。本工程を加熱により行うことにより、形成される着色部12の基板11に対する密着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12内に分散媒が残存することを確実に防止することができる。その結果、カラーフィルター1の耐久性、信頼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1の生産性も向上する。
本工程での加熱温度(加熱された基板11の温度)は、特に限定されないが、80〜280℃であるのが好ましく、100〜250℃であるのがより好ましい。これにより、着色部12の構成材料(樹脂材料等)の不本意な劣化・分解等を防止しつつ、カラーフィルター用インク2から好適に分散媒を除去できる。
また、本工程での加熱時間は、特に限定されないが、30〜190分であることが好ましく、40〜130分であることがより好ましい。
また、本工程は、温度の異なる複数の加熱処理を行ってもよい。具体的には、本工程において、比較的低温で基板11の加熱を行う第1の加熱処理と、第1の加熱処理よりも高い温度で基板11の加熱を行う第2の加熱処理とを施してもよい。
これにより、着色部12の構成材料(樹脂材料等)の不本意な劣化・分解等を防止し、カラーフィルター1の生産性を向上させ、さらに、形成される着色部12に分散媒が残存すること等を効果的に防止することができる。
また、本工程において、比較的低温で基板11の加熱を行う第1の加熱処理と、第1の加熱処理よりも高い温度で基板11の加熱を行う第2の加熱処理とを施すことにより、例えば、カラーフィルター用インク2が、上述したような平坦化剤を含む場合において、表面が平坦な着色部12の表面の平坦性をより高いものとすることができる。
このような場合、第1の加熱処理にて比較的低温で基板11を加熱することにより、カラーフィルター用インク2の対流を防止し、平坦化剤の揮発、分解を防止しつつ、穏やかに分散媒を除去し、カラーフィルター用インク2の表面を平坦なものとした状態で固化することができる。すなわち、第1の加熱処理では、カラーフィルター用インクのチキソトロピック性の上昇を抑制しつつ分散媒を除去することにより、形成される着色部の形状を表面が平坦なものとして固定することができる。また、このとき、カラーフィルター用インク2に硬化性樹脂が含まれていた場合であっても、比較的低温で加熱することにより、不本意な硬化性樹脂の反応を防止することができる。
また、第2の加熱処理では、第1の加熱処理では除去できなかった分散媒を完全に除去することができるとともに、平坦化剤を効率よく揮発または分解させて除去することができる。また、本工程で、硬化性樹脂を反応させてカラーフィルター用インク2を硬化させる場合、第1の加熱処理において固化した表面が平坦なカラーフィルター用インク2を、効率よくその形状で硬化させることができる。
上記のように、本工程において第1の加熱処理および第2の加熱処理を施す場合、第1の加熱処理での処理温度(加熱された基板11の温度)は、特に限定されないが、30〜100℃であるのが好ましく、40〜80℃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2の対流、平坦化剤の揮発、分解を確実に防止しつつ、カラーフィルター用インク2から好適に分散媒を除去できる。
また、第1の加熱処理の時間は、特に限定されないが、3〜50分であることが好ましく、5〜40分であることがより好ましい。
また、第2の加熱処理での処理温度(加熱された基板11の温度)は、特に限定されないが、120〜280℃であるのが好ましく、150〜250℃であるのがより好ましい。これにより、第1の加熱処理では除去できなかった分散媒を完全に除去することができるとともに、平坦化剤を効率よく揮発または分解させて除去することができる。また、本工程で、硬化性樹脂を反応させてカラーフィルター用インク2を硬化させる場合、第1の加熱処理において固化した表面が平坦なカラーフィルター用インク2を、効率よくその形状で硬化させることができる。
また、第2の加熱処理の時間は、特に限定されないが、25〜150分であることが好ましく、30〜100分であることがより好ましい。
また、本工程においては、例えば、活性エネルギー線の照射や、カラーフィルター用インク2が付与された基板11を減圧環境下に置く等の処理を行ってもよい。
活性エネルギー線を照射することにより、硬化性樹脂材料の硬化反応を効率よく進行させたり、加熱温度を比較的低いものとした場合であっても、硬化性樹脂材料の硬化反応を確実に進行させることができ、基板11等への悪影響の発生がより確実に防止される等の効果が得られる。活性エネルギー線としては、種々の波長の光線、例えば、紫外線、X線、g線、i線、エキシマレーザー等を使用することができる。
また、カラーフィルター用インク2が付与された基板11を減圧環境下に置く(減圧処理を施す)ことにより、加熱温度を比較的低いものとした場合であっても、分散媒を確実に除去することができ、基板11、形成される着色部12等への悪影響の発生がより確実に防止される。また、加熱処理および減圧処理を併用することにより、より効率よく着色部を形成することができる。なお、本発明で用いる希土類金属錯体は、揮発性が極めて低い材料であるため、このような減圧処理を施しても、分散媒とともに希土類金属錯体が除去されることは確実に防止され、製造されるカラーフィルターにおいて、明度およびコントラスト比に優れた画像を確実に表示することができる。
これに対し、従来の有機低分子系エレクトロルミネセンス(EL)材料を用いた場合、減圧処理により、分散媒(溶媒)とともに除去されてしまい、製造されるカラーフィルターにおいて、明度、コントラスト比を向上させる効果はほとんど得られない。また、減圧処理の条件によっては、各部位での有機低分子系EL材料の除去の割合にばらつきが生じ、表示画像における色むら、濃度むらの原因にもなる。
また、本工程においては、弾性振動波による処理(弾性振動波処理)を施してもよい。これにより、分散媒が除去されるにつれてカラーフィルター用インクのチキソトロピック性が上昇した場合であっても、弾性振動波によって振動のエネルギーがカラーフィルター用インクに付与される結果、カラーフィルター用インクは、自身が振動することによって、流動性を比較的長時間にわたって維持することができる。その結果、形成される着色部は、表面が平坦なものとなり、不本意な厚みのばらつきの発生がより確実に防止される。このような効果は、上述したような平坦化剤を含む場合、それによる効果と相乗的に作用し合い、形成される着色部の表面の平坦性は非常に高いものとなる。弾性振動波(弾性体を伝播する弾性波)としては、例えば、超音波、音波、低周波、超低周波等が挙げられる。
《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、偏光板68のカラーフィルター1に対向する面とは反対の面側に設けられた図示しないバックライトとを有している。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。
液晶表示装置60では、バックライト(図示せず)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。
ここで、バックライトとしては、通常、長寿命で管径を容易に細いものとすることができる等の利点を有する冷陰極管(CCFL)が用いられる。冷陰極管としては、一般に、可視光領域の光を出射するものが用いられるが、通常、その発光メカニズムにより、光源からの出射光には、一部、近紫外領域の光成分(特に、280〜370nmの波長領域の光成分)が含まれている。液晶表示装置60が、このようなバックライトを備えるものであることにより、従来においては、画像表示に有効に利用することができなかった波長領域の光成分を、画像表示に有効に利用し、各着色部12に含まれる希土類金属錯体を効率よく発光させることができる。その結果、偏光板67側から出射する光(表示光)は、カラーフィルター1に入射した光の可視光領域の光成分により各着色部12に含まれる顔料の色に着色された光と、カラーフィルター1に入射した光の近紫外領域の光成分により各着色部12に含まれる希土類金属錯体による発光とが組み合わされたものとなる。したがって、液晶表示装置60は、明度の高い画像を表示することができ、また、コントラスト比の高い画像を表示することができる。また、希土類金属錯体が着色部12内部で発光することにより、カラーフィルター1内部に光源があるように振る舞うこととなり、視野角特性が優れたものとなる。以上のようなことから、液晶表示装置60では、高画質の画像を好適の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。
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。
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。
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。
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。
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、デー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易かったが、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、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分散媒を除去し、硬化性樹脂材料を硬化させるもの、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、前述した実施形態では、カラーフィルターをインクジェット法により製造する場合について中心的に説明したが、本発明のカラーフィルターは、いかなる方法で製造されたものであってもよい。例えば、本発明のカラーフィルターは、フォトリソグラフィー法を用いて製造されたものであってもよい。
また、本発明のカラーフィルターは、着色部のうち少なくとも一部が、顔料と、樹脂材料と、発光性を有する希土類金属錯体とを含む材料で構成されたものであればよく、上述したようなインクを用いて製造されたものでなくてもよい。
また、前述した実施形態では、希土類金属錯体が近紫外領域の光によって励起し発光する場合について中心的に説明したが、希土類金属錯体は、それ以外のメカニズムで発光するものであってもよい。例えば、近紫外領域以外の光によって励起し発光するものであってもよいし、電気エネルギーによって励起し発光するものであってもよい。
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。例えば、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、前述した実施形態では、カラーフィルター用インクセットが、光の三原色に対応する3種(3色)のカラーフィルター用インクを備える場合について中心的に説明したが、カラーフィルター用インクセットを構成するカラーフィルター用インクの数、種類(色)は、上述したものに限定されない。例えば、上述したようなカラーフィルター用インクセットは、4種以上のカラーフィルター用インクを備えるものであってもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
[1]重合体の合成(重合体溶液の調製)
(合成例1)
攪拌機、還流冷却機、滴下漏斗、窒素導入管および温度計を備えた1Lの反応容器に、溶媒(溶剤)として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:37.6重量部を入れて、90℃に加熱した。続いて、2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN):2重量部、および、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(溶媒):3重量部を加えた後、該フラスコ内に、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルメタアクリレート(ダイセル化学工業株式会社製、商品名サイクロマーM100):27重量部、メタクリル酸2−(0−[1’メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(昭和電工株式会社製、商品名MOI−BM):1.5重量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA):1.5重量部を混合させた溶液を滴下ポンプを用いて約4時間かけて滴下した。一方、重合開始剤としての2,2′−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル(和光純薬工業株式会社製、商品名V−601):5重量部をジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(溶媒):20重量部に溶解した溶液(重合開始剤溶液)を別の滴下ポンプを用いて約4時間かけて滴下した。重合開始剤溶液の滴下が終了した後、AIBN:0.2重量部、および、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(溶媒):1重量部を添加し約2時間同温程度に保持した後、AIBN:0.2重量部、および、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(溶媒):1重量部を添加し約2時間同温程度に保持し、その後、室温程度まで冷却して、重合体Aを含む、固形分30wt%の重合体溶液A1を得た。
(合成例2〜8)
重合体の合成(重合体溶液の調製)に用いる単量体成分の種類、使用量、溶媒(溶剤)の種類を表1に示すように変更した以外は、前記合成例1と同様の操作を行った。その結果、重合体Aを含む、固形分30wt%の7種の重合体溶液(重合体溶液A2〜A8)が得られた。
(合成例9)
(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルメタアクリレート(ダイセル化学工業株式会社製、商品名サイクロマーM100)、メタクリル酸2−(0−[1’メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(昭和電工株式会社製、商品名MOI−BM)、および、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)の代わりにγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名SZ6030):30重量部を使用した以外は、前記合成例1と同様の操作を行った。その結果、重合体Bを含む、固形分30wt%の重合体溶液B1(単独重合体溶液)が得られた。
(合成例10〜14)
重合体の合成(重合体溶液の調製)に用いる単量体成分の種類、使用量、溶媒(溶剤)の種類を表1に示すように変更した以外は、前記合成例9と同様の操作を行った。その結果、重合体Bを含む、固形分30wt%の5種の重合体溶液(重合体溶液B2〜B6)が得られた。
(合成例15)
(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルメタアクリレート(ダイセル化学工業株式会社製、商品名サイクロマーM100)、メタクリル酸2−(0−[1’メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(昭和電工株式会社製、商品名MOI−BM)、および、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)の代わりに1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製、商品名ビスコート8FM):30重量部を使用した以外は、前記合成例1と同様の操作を行った。その結果、重合体Cを含む、固形分30wt%の重合体溶液C1(単独重合体溶液)が得られた。
(合成例16〜19)
重合体の合成(重合体溶液の調製)に用いる単量体成分の種類、使用量、溶媒(溶剤)の種類を表1に示すように変更した以外は、前記合成例15と同様の操作を行った。その結果、重合体Cを含む、固形分30wt%の4種の重合体溶液(重合体溶液C2〜C5)が得られた。
(合成例20)
単量体成分として、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルメタアクリレート(ダイセル化学工業株式会社製、商品名サイクロマーM100):13.5重量部、メタクリル酸2−(0−[1’メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(昭和電工株式会社製、商品名MOI−BM):0.75重量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA):0.75重量部、および、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名SZ6030):15重量部を用いた以外は、前記合成例1と同様の操作を行った。その結果、重合体Xを含む、固形分30wt%の重合体溶液X1が得られた。
合成例1〜20での重合体の合成(重合体溶液の調製)に用いた材料の種類、使用量(合成例1〜20で合成した重合体の組成)を表1にまとめて示した。なお、表中、「S」は溶媒(カラーフィルター用インクにおいては、分散媒として機能するもの)のことを意味し、特に、「S1」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のことを示し、「S2」は1,3−ブチレングリコールジアセテートのことを示し、「S3」は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のことを示し、「S4」はビス(2−ブトキシエチル)エーテルのことを示し、「S5」は3−エトキシプロピオン酸エチルのことを示す。また、「V−601」は2,2′−アゾビス(イソ酪酸)ジメチルのことを示し、「AIBN」は2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)のことを示し、「a1−1」は(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルメタアクリレート(サイクロマーM100)のことを示し、「a1−2」は(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルアクリレートのことを示し、「a2−1」はメタクリル酸2−(0−[1’メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(MOI−BM)のことを示し、「a2−2」は2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工株式会社製、商品名「カレンズMOI」)のことを示し、「a3−1」は2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)のことを示し、「a3−2」は4−ヒドロキシブチルアクリレートのことを示し、「a4−1」は1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタアクリレート(ビスコート8FM)のことを示し、「a4−2」は2−エチルヘキシルメタクリレートのことを示し、「b1−1」はγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(SZ6030)のことを示し、「b1−2」はγ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランのことを示し、「b2−1」はエチルメタクリレートのことを示し、「c1−1」は1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタアクリレート(ビスコート8FM)のことを示し、「c1−2」は2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート(ビスコート4F)のことを示し、「c2−1」は2,3−ジヒドロキシブチルメタクリレートのことを示し、「c2−2」はシクロヘキシルメタクリレートのことを示す。また、表中には、重合体溶液を構成する重合体の重量平均分子量Mwをあわせて示した。
Figure 2010039161
[2]カラーフィルター用インク(カラーフィルター用インクセット)の調製
(実施例1)
分散剤としてのディスパービック111:5.04g(14重量部)と、分散剤としてのディスパービック166:28.07g(78重量部)と、熱可塑性樹脂としてのSPCN−17X(昭和高分子社製):15.94g(44.3重量部)と、分散媒として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:91.05g(253重量部)とを、内容量400ccの攪拌機(一軸ミキサー)に投入し、ディスパーミルで10分間攪拌して予備分散を行うことにより、分散剤分散液を得た(予備分散工程)。このとき、攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、2000rpmとなるようにした。
次に、以下に述べるようにして、予備分散工程で得られた分散剤分散液に、顔料を添加し、無機ビーズを多段で添加して微分散処理を行う微分散工程を施した。
まず、得られた分散剤分散液に、顔料:35.99g(100重量部)を添加し、10分間攪拌を行った。このとき、攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、2000rpmとなるようにした。また、顔料としては、C.I.ピグメントレッド254と式(3)で表される顔料誘導体との混合物:25.85gと、C.I.ピグメントレッド177と式(2)で表される顔料誘導体との混合物:7.60gと、式(4)で示される化学構造を有するスルホン化顔料誘導体の粉末:3.55gとを用いた。また、このとき、分散剤分散液と顔料との混合物中における顔料の含有率が16wt%となるように、分散媒として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で希釈した。
Figure 2010039161
Figure 2010039161
Figure 2010039161
次に、平均粒径0.8mmの無機ビーズ(第1の無機ビーズ、ジルコニア製、「Toray ceram 粉砕ボール」(商品名)、東レ株式会社製)を添加して、室温下、30分間攪拌し1段目の分散処理(第1の処理)を行った。このとき、攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、2000rpmとなるようにした。
次に、フィルター(「PALL HDCII Membrane Filter」、PALL社製)を用いたろ過により、無機ビーズ(第1の無機ビーズ)を除去し、その後、平均粒径0.1mmの無機ビーズ(第2の無機ビーズ、ジルコニア製、「Toray ceram 粉砕ボール」(商品名)、東レ株式会社製)を添加し、更に30分間攪拌し第2段目の分散処理(第2の処理)を行った。このとき、攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、2000rpmとなるようにした。また、このとき、得られる顔料分散体中における顔料の含有率が13wt%となるように、分散媒として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で希釈した。
その後、フィルター(「PALL HDCII Membrane Filter」(商品名)、PALL社製)を用いたろ過により、無機ビーズ(第2の無機ビーズ)を除去し、顔料分散体を得た。
次に、上記のようにして得られた顔料分散体と、希土類金属錯体と、重合体溶液A1と、重合体溶液B1と、重合体溶液C1と、平坦化剤とを混合した。本工程は、上記顔料分散体と、重合体溶液A1と、重合体溶液B1と、重合体溶液C1と、希土類金属錯体としてのトリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)ユウロピウム(III)ビス(トリフェニルホスフィンオキサイド)錯体と、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートと、平坦化剤としてのポリエチレングリコール#300(重量平均分子量:300)と、アクリル系界面活性剤としてのLHP−95(楠本化成(株)製)とを、内容量400ccの攪拌機(一軸ミキサー)に投入し、ディスパーミルで10分間攪拌することにより行った。このとき、攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、2000rpmとなるようにした。これにより、目的とする赤色のカラーフィルター用インク(Rインク)を得た。得られたRインクの顔料の含有率は、7.3wt%であった。また、Rインクの希土類金属錯体の含有率は、0.7wt%であった。
また、顔料の種類、希土類金属錯体の種類、各成分の使用量を変更した以外は、前記赤色のカラーフィルター用インクと同様にして、緑色のカラーフィルター用インク(Gインク)、青色のカラーフィルター用インク(Bインク)を調製した。これにより、R、G、Bの3色のインクからなるインクセットが得られた。Rインクを構成する顔料の平均粒径、Gインクを構成する顔料の平均粒径、Bインクを構成する顔料の平均粒径は、それぞれ、70nm、70nm、70nmであった。また、Gインクの顔料としては、C.I.ピグメントグリーン58、前記式(4)で示される化学構造を有するスルホン化顔料誘導体の粉末を用い、最終的なGインク中の顔料の含有率を10.1wt%とした。また、Gインクの希土類金属錯体としては、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)テルビウム(III)ビス(トリフェニルホスフィンオキサイド)錯体を用い、最終的なGインク中の希土類金属錯体の含有率を1.0wt%とした。また、Bインクの顔料としては、C.I.ピグメントブルー15:6を用い、最終的なBインク中の顔料の含有率を4.9wt%とした。また、Bインクの希土類金属錯体としては、下記式(9)で表される錯体を用い、最終的なBインク中の希土類金属錯体の含有率を0.5wt%とした。
Figure 2010039161
(実施例2〜9)
カラーフィルター用インクの材料の種類・含有量を表2、表3に示すように変更した以外は、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)およびブランクのインクセットを調製した。
(比較例1〜5)
カラーフィルター用インクの材料の種類・含有量を表3に示すように変更した以外は、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。
前記各実施例および各比較例でのカラーフィルター用インクの構成成分の種類、含有量を表2、表3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.ピグメントレッド177を「PR177」、C.I.ピグメントレッド254と式(3)で表される顔料誘導体との混合物「PR254D」、C.I.ピグメントレッド177と式(2)で表される顔料誘導体との混合物「PR177D」、式(4)で表される顔料誘導体で構成された粉末を「SPD」、C.I.ピグメントグリーン58を「PG58」、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」、C.I.ピグメントイエロー150を「PY150」、C.I.アシッドレッド35(染料)を「DR35」、C.I.アシッドブルー9(染料)を「DB9」、C.I.アシッドイエロー23(染料)を「DY23」、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)ユウロピウム(III)ビス(トリフェニルホスフィンオキサイド)錯体を「REC1」、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)テルビウム(III)ビス(トリフェニルホスフィンオキサイド)錯体を「REC2」、上記式(9)で表される錯体を「REC3」、下記式(10)で表される錯体を「REC4」、Y0.95Mn0.025Zr0.025POを「REC5」、Y0.975Mn0.025POを「REC6」、6MgO.As:Mnを「P1」、ZnS:Cuを「P2」、ZnS:Agを「P3」、ディスパービック111(酸価:50KOHmg/g)を「DA1」、ディスパービック2095(酸価:13KOHmg/g)を「DA2」、ディスパービックP104(酸価:360KOHmg/g)を「DA3」、ディスパービック166(アミン価:115KOHmg/g)を「DA4」、ディスパービック9075(アミン価:12KOHmg/g)を「DA5」、SPCN−17Xを「DR1」、ポリエチレングリコール#300(平均重量分子量:300、粘度:70mPa・s)を「PEG1」、ポリエチレングリコール#200(平均重量分子量:200、粘度:50mPa・s)を「PEG2」、ポリエチレングリコール#400(平均重量分子量:400、粘度:90mPa・s)を「PEG3」、ポリエチレングリコール#600(平均重量分子量:600、粘度:135mPa・s)を「PEG4」、ポリプロピレングリコール#400(分子量:400、粘度:70mPa・s、単量体成分:1,2−プロピレングリコール)を「PPG1」、ポリプロピレングリコール#1000(平均重量分子量:1000、粘度:150mPa・s、単量体成分:1,2−プロピレングリコール)を「PPG2」、ポリプロピレングリコール#2000(平均重量分子量:2000、粘度:310mPa・s、単量体成分:1,2−プロピレングリコール)を「PPG3」、アクリル系界面活性剤(LHP−95、楠本化成(株)製)を「LHP95」、シリコン系界面活性剤(KP−321、信越化学工業(株)製)を「KP321」で示した。なお、分散剤の酸価は、DIN EN ISO 2114に準拠する方法により求め、アミン価は、DIN 16945に準拠する方法により求めた。
Figure 2010039161
また、表中、カラーフィルター用インクを構成する分散媒の種類については、表1と同様にして各種溶剤を示した。また、表中、硬化性樹脂材料の欄には、重合体溶液A1に含まれる重合体をA1で示した。同様に、重合体溶液A2〜A8、B1〜B6、C1〜C5に含まれる重合体を、それぞれ、A2〜A8、B1〜B6、C1〜C5で示した。
なお、各実施例および各比較例で用いた、C.I.ピグメントレッド177と式(2)で表される顔料誘導体との混合物中における式(2)で表される顔料誘導体の含有率は、いずれも、0.1〜10wt%であった。また、前記実施例および比較例で用いた、C.I.ピグメントレッド254と式(3)で表される顔料誘導体との混合物中における式(3)で表される顔料誘導体の含有率は、いずれも、0.1〜10wt%であった。
Figure 2010039161
Figure 2010039161
[3]液滴吐出の安定性評価(安定吐出性評価)
前記各実施例および各比較例で得られたカラーフィルター用インク(インクセット)について、液滴吐出の安定性評価を行うことを試みた。その結果、比較例3については、液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出が不能であった。そこで、各実施例、および、比較例1、2、4、5について、下記に示すような試験による評価を行った。
[3.1]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比較例1、2、4、5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、カラーフィルター用インクセットを構成する各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、200000発(200000滴)の液滴の連続吐出を行った。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200000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4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、カラーフィルター用インクセットを構成する全種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0.08μm未満。
B:ズレ量dの平均値が0.08μm以上0.15μm未満。
C:ズレ量dの平均値が0.15μm以上0.22μm未満。
D:ズレ量dの平均値が0.22μm以上。
[3.2]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比較例1、2、4、5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、カラーフィルター用インクセットを構成する各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、200000発(200000滴)の液滴の連続吐出を行った。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W[ng]に対する比率(ΔW/W)を求め、以下の4段階の基準に従い、評価した。ΔW/W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/Wの値としては、カラーフィルター用インクセットを構成する全種のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:ΔW/Wの値が、0.075未満。
B:ΔW/Wの値が、0.075以上0.460未満。
C:ΔW/Wの値が、0.460以上0.800未満。
D:ΔW/Wの値が、0.800以上。
[3.3]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比較例1、2、4、5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、カラーフィルター用インクセットを構成する各インクについて、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い、その後、90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。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W[ng]と、30シーケンス目に吐出された液滴の平均重量W30[ng]とを求めた。そして、WとW30との差の絶対値の、液滴の目標吐出量W[ng]に対する比率(|W−W30|/W)を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。|W−W30|/W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、|W−W30|/Wの値としては、カラーフィルター用インクセットを構成する全種のインクについて得られた値の平均値を採用した。
A:|W−W30|/Wの値が、0.080未満。
B:|W−W30|/Wの値が、0.080以上0.750未満。
C:|W−W30|/Wの値が、0.750以上。
[3.4]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および前記各実施例および比較例1、2、4、5のカラーフィルター用インクセットを用意し、25℃、50%RH環境下で、液滴吐出装置を84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。
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、カラーフィルター用インクセットを構成する全種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。
[4]カラーフィルター用インクの保存性評価(長期安定性評価)
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について、65℃の環境下に、10日間放置した後、目視による観察を行い、以下の4段階の基準に従い、評価した。
A:加熱前からの変化が全く認められない。
B:顔料粒子の凝集・沈降がわずかに認められる。
C:顔料粒子の凝集・沈降がはっきりと認められる。
D:顔料粒子の凝集・沈降が顕著に認められる。
[5]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得られたカラーフィルター用インクセットを用いた、インクジェット法によるカラーフィルターを試みた。その結果、比較例3については、液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出が不能であったため、各実施例、および、比較例1、2、4、5について、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(SiO)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/cm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、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。各セル内には、形成される着色部の平均厚さが2.0μmとなるような量のカラーフィルター用インクを付与した。
その後、ホットプレート上にて80℃で20分間の加熱処理を施した(第1の加熱処理)。このとき、第1の加熱処理開始後2分から第1の加熱処理終了時まで、周波数:30kHz、振幅:10μmの弾性振動波(超音波)によって基板の処理を行った。このとき、弾性振動波処理開始時における除去成分の残存率は90wt%であり、第1の加熱処理終了時における除去成分の残存率は30wt%であった。
さらに230℃のオーブン内で60分加熱処理を施すことにより(第2の加熱処理)、3色(赤色(R)、緑色(G)、青色(B))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、5000枚のカラーフィルターを製造した。
[6]カラーフィルターの評価
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。
[6.1]色むら、濃度むら
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、5000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。なお、これらの液晶表示装置は、いずれも、バックライトとして冷陰極管(株式会社エレバム製、BBL−10000K)を備えたものであった。
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、濃度むらが全く認められない。
B:色むら、濃度むらがほとんど認められない。
C:色むら、濃度むらがわずかに認められる。
D:色むら、濃度むらがはっきりと認められる。
E:色むら、濃度むらが顕著に認められる。
[6.2]コントラスト比の評価
[6.1]で製造した前記各実施例および各比較例の液晶表示装置について、下記に示すような評価を行った。液晶表示装置を用いて、赤色の単色表示、緑色の単色表示、青色の単色表示を行い、コントラストテスター(壺坂電機社製、CT−1)を用いて、淡色表示を行っていない場合と比較してのコントラスト比(CR)を求め、下記のようにして評価を行った。
赤色の単色表示の場合、以下の4段階の基準に従い、評価した。
A:CRが3600以上。
B:CRが3300以上3600未満。
C:CRが3000以上3300未満。
D:CRが3000未満。
緑色の単色表示の場合、以下の4段階の基準に従い、評価した。
A:CRが3900以上。
B:CRが3600以上3900未満。
C:CRが3300以上3600未満。
D:CRが3300未満。
青色の単色表示の場合、以下の4段階の基準に従い、評価した。
A:CRが3700以上。
B:CRが3400以上3700未満。
C:CRが3100以上3400未満。
D:CRが3100未満。
[6.3]明度の評価
[6.1]で製造した前記各実施例および各比較例の液晶表示装置について、下記に示すような評価を行った。液晶表示装置について、赤色の単色表示、緑色の単色表示、青色の単色表示を行い、色度計(ミノルタ社製、CM−3700d)を用いて、xyY表色法による三刺激値を求め、下記のようにして評価を行った。
赤色の単色表示の場合、明度Y((x、y)=(0.650、0.335)のときのYとして、C光源換算した場合)について、以下の4段階の基準に従い、評価した。
A:明度Yが21.0以上。
B:明度Yが20.0以上21.0未満。
C:明度Yが19.0以上20.0未満。
D:明度Yが19.0未満。
緑色の単色表示の場合、明度Y((x、y)=(0.285、0.600)のときのYとして、C光源換算した場合)について、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:明度Yが56.0以上。
B:明度Yが55.0以上56.0未満。
C:明度Yが54.0以上55.0未満。
D:明度Yが53.0以上54.0未満。
E:明度Yが53.0未満。
青色の単色表示の場合、明度Y((x、y)=(0.140、0.098)のときのYとして、C光源換算した場合)について、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:明度Yが12.5以上。
B:明度Yが11.5以上12.5未満。
C:明度Yが10.5以上11.5未満。
D:明度Yが9.5以上10.5未満。
E:明度Yが9.5未満。
[6.4]耐久性の評価
前記各実施例および比較例1、2、4、5のカラーフィルター用インクセットを用いて、以下のようにして、各色のインクに対応する着色板を作製した。
まず、前記各実施例および比較例1、2、4、5のカラーフィルター用インクセットを構成するRインク(赤色インク)を、それぞれ、30mm×30mmの隔壁(厚さ2.1μm)が形成された厚さ7mmのガラス板上に、インクジェット塗布により付与した。このとき、インクの付与量は、最終的に形成される着色膜の厚さが、2.0μmとなるようにした。その後、インクが付与されたガラス基板に対し、ホットプレート上にて80℃で20分間の加熱処理を施した(第1の加熱処理)。その後、230℃のオーブン内で60分加熱処理を施すことにより(第2の加熱処理)、赤色の着色膜が形成された着色板を得た。
その後、Rインク(赤色インク)の代わりに、Gインク(緑色インク)、Bインク(青色インク)を用いた以外は上記と同様にして、各実施例および比較例1、2、4、5のカラーフィルター用インクについて、緑色の着色膜が形成された着色板、青色の着色膜が形成された着色板を得た。
一方、比較例3のカラーフィルター用インクについては、カラーフィルター法による塗布が不能であったため、インクジェット法の代わりにスピンコート法を用いた以外は、前記と同様にして各色の着色板を作製した。
上記のようにして得られた各実施例および各比較例の各色の着色板について、光源として冷陰極管(株式会社エレバム製、BBL−10000K)を用いて、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)による色度の測定を行った。
その後、各実施例および各比較例の各色の着色板について、相対湿度:50%の環境下で、着色板温度を63℃とし、波長:340nmの紫外線を、放射度0.25W/m、45kJ/mの条件で、2400時間照射し、その後、上記と同様にして色度の測定を行った。
そして、各実施例および各比較例の各色の着色板について、上記環境下(加熱、紫外線照射環境下)に放置する前後での色差(JIS Z 8729で規定されるL表示系での色差ΔEab)を求め、以下の5段階の基準に従い、評価した。この色差の値が小さいほど、耐久性に優れていると言える。
A:色差が3.0未満。
B:色差が3.0以上4.0未満。
C:色差が4.0以上5.0未満。
D:色差が5.0以上6.0未満。
E:色差が6.0以上。
これらの結果を、表4、表5に示す。
Figure 2010039161
Figure 2010039161
表4、表5から明らかなように、本発明では、カラーフィルター用インクの吐出安定性、保存性(長期安定性)に優れていた。また、本発明では、カラーフィルターを用いて表示される画像において、色むら、濃度むらの発生が効果的に防止されており、明度、コントラスト比に優れていた。また、本発明では、カラーフィルターの耐久性にも優れており、長期間にわたって、安定した画質の画像を安定的に表示することができることが確認された。特に、顔料の含有率を比較的少ないものとした実施例4〜6では、液滴の吐出安定性が極めて優れており、非常に優れた生産性でカラーフィルターを製造することができた。また、顔料の含有率を比較的高いものとした実施例7〜9では、カラーフィルターの生産性を十分に優れたものとしつつ、従来では実現することの困難であった、色濃度の非常に高い画像、めりはりのある画像を表示することができるカラーフィルターを得ることができた。また、顔料の含有率と希土類金属錯体の含有率とのバランスに優れた実施例1〜3では、カラーフィルターの生産性と、表示画像とを、非常に高いレベルで両立することができた。
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、本発明は、比較例に比べて、視野角特性に優れていることが確認された。
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。
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。 カラーフィルターの製造方法を示す断面図である。 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である。 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である。 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である。 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。 液晶表示装置の実施形態を示す断面図である。 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。 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。 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。
符号の説明
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 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 (17)

  1. 顔料と、
    前記顔料を分散する分散媒と、
    発光性を有する希土類金属錯体とを含むことを特徴とするカラーフィルター用インク。
  2. カラーフィルター用インクは、インクジェット方式の液滴吐出装置により、基板上に着色部を形成するのに用いられるものである請求項1に記載のカラーフィルター用インク。
  3. 前記希土類金属錯体は、前記顔料の色に対応する色に発光するものである請求項1または2に記載のカラーフィルター用インク。
  4. 前記希土類金属錯体は、配位子として、ヘキサフルオロアセチルアセトナート、トリフェニルホスフィンオキサイドから選択される少なくとも1種を備えたものである請求項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。
  5. 前記希土類金属錯体は、Ce、Eu、Tbから選択される少なくとも1種を含むものである請求項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。
  6. カラーフィルター用インク中における前記希土類金属錯体の含有量は、前記顔料:100重量部に対して、1〜90重量部である請求項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。
  7. カラーフィルター用インクは、樹脂材料を含むものであり、
    前記樹脂材料は、少なくともエポキシ基含有ビニル単量体a1を単量体成分として含有してなる重合体A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。
  8. 前記重合体Aは、単量体成分として、前記エポキシ基含有ビニル単量体a1に加え、イソシアネート基またはそれが保護基で保護されたブロックイソシアネート基を備えたビニル単量体a2を含有してなる共重合体である請求項7に記載のカラーフィルター用インク。
  9. カラーフィルター用インクは、樹脂材料を含み、
    前記樹脂材料は、少なくとも下記式(1)で表されるアルコキシシリル基含有ビニル単量体を単量体成分として含有してなる重合体Bを含むものである請求項1ないし8のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
    Figure 2010039161
  10. カラーフィルターの製造に用いられるインクを複数種備えたカラーフィルター用インクセットであって、
    カラーフィルター用インクセットを構成する複数種の前記インクのうち少なくとも1種が、請求項1ないし9のいずれかに記載のカラーフィルター用インクであることを特徴とするカラーフィルター用インクセット。
  11. 前記インクとして、赤色の前記顔料を含む赤色インクと、緑色の前記顔料を含む緑色インクと、青色の前記顔料を含む青色インクとを備え、
    前記赤色インクは、赤色に発光する前記希土類金属錯体を含むものであり、
    前記緑色インクは、緑色に発光する前記希土類金属錯体を含むものであり、
    前記青色インクは、青色に発光する前記希土類金属錯体を含むものである請求項10に記載のカラーフィルター用インクセット。
  12. 請求項1ないし9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。
  13. 請求項10または11に記載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ことを特徴とするカラーフィルター。
  14. 基板上に複数色の着色部が設けられ、
    前記着色部のうち少なくとも一部が、顔料と、樹脂材料と、発光性を有する希土類金属錯体とを含む材料で構成されたものであることを特徴とするカラーフィルター。
  15. 前記希土類金属錯体は、カラーフィルターにおいて、280〜370nmの波長領域に、吸収極大を有するものである請求項12ないし14のいずれかに記載のカラーフィルター。
  16. 請求項12ないし15のいずれか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。
  17. 請求項16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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