JP2010066647A - カラーフィルター用インク、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、画像表示装置、および、電子機器 Download PDF

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Mitsuhiro Isobe
光宏 磯部
Homare Kuribayashi
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Abstract

【課題】各部位での色むら等が抑制され、耐久性にも優れ、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造に好適に用いることができる、インクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供すること。
【解決手段】本発明のカラーフィルター用インクは、着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、密封された前記液性媒体中に、エポキシ系接着剤の硬化物を70℃の環境下で6日間静置した際の前記エポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率が35%以下であり、密封された前記液性媒体中に、ウレタン系接着剤の硬化物を70℃の環境下で6日間静置した際の前記ウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率が160%以下であり、樹脂材料が、式(17)で表される重合体Wを含むものである。
Figure 2010066647

【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、画像表示装置、および、電子機器に関するものである。
カラー表示を行う液晶表示装置(LCD)等には、一般に、カラーフィルターが用いられている。
カラーフィルターは、従来、着色剤、感光性樹脂、官能性モノマー、重合開始剤等を含む材料(着色層形成用組成物)で構成された塗膜を基板上に形成し、その後、フォトマスクを介して光を照射する感光処理、現像処理等を行う、いわゆるフォトリソグラフィー法を用いて製造されてきた。このような方法では、通常、基板のほぼ全面に、各色に対応する塗膜を形成し、その一部のみを硬化させ、それ以外の大部分を除去するという操作を繰り返すことにより、各色が重なり合わないようにカラーフィルターを製造する。このため、カラーフィルターの製造において形成される塗膜は、最終的に得られるカラーフィルターには、その一部のみが着色層として残存するのみで、その大部分が製造工程において除去されることとなる。このため、カラーフィルターの製造コストが上昇するばかりでなく、省資源の観点からも好ましくない。
一方、近年、インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)を用いて、カラーフィルターの着色層を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような方法は、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。しかしながら、インクジェットヘッドを用いたカラーフィルターの製造方法では、長期間液滴吐出を行ったり、連続して液滴吐出を行ったりすると、液滴の吐出量が不安定化したり、吐出された液滴の軌道が変化し(いわゆる、飛行曲がりが発生し)、目的の部位に液滴を着弾させることができなくなる等の問題を生じることがあった。このような問題を生じると、液滴を着弾させるべき基板上等において、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してしまい、結果として、カラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等が発生してしまったり、多数のカラーフィルター間での特性(特に、コントラスト比、色再現域等の色特性)にばらつきを生じ、カラーフィルターの信頼性は低いものとなってしまう。また、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置(産業用)は、プリンターに適用されるもの(民生用)とは全く異なるものであり、例えば、大量生産を行ったり、大型のワーク(基板)への液滴吐出に用いたりするため、大量の液滴を長時間にわたって吐出することが求められる。また、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置(産業用)では、プリンターに適用されるもの(民生用)で用いるインクに比べて、一般に、粘度が高く、比重も大きいものであるため、液滴吐出ヘッドにかかる負荷は、民生用のプリンターに比べて、非常に大きいものとなる。このような過酷な条件で用いられるため、従来のインクジェット方式によるカラーフィルターの製造においては、インクジェットヘッドの劣化が早く、比較的高い頻度でインクジェットヘッドの交換、修理等を行う必要があった。インクジェットヘッドの交換、修理等を行った場合、製造される多数のカラーフィルター間での特性のばらつきを抑制するために、液滴の吐出条件の調整(例えば、電圧波形の調整等)を改めて行う必要があり、カラーフィルターの生産性を低下させる要因になっていた。
また、カラーフィルターにおいて、より広い色再現域を確保するために、近年、カラーフィルター用のインクとして、着色剤の含有率の高いものを用いる傾向があるが、着色剤の含有率の高いほど、上記のような液滴の吐出安定性が低下する問題は、より顕著なものとなる。
また、カラーフィルターには、その使用時(画像表示時)において、バックライトのような光源からの比較的強い光が入射する。このため、カラーフィルターには、優れた耐光性が求められるとともに、光の入射等に伴う温度変化にも対応するため、優れた耐熱性が求められる。
特開2002−372613号公報
本発明の目的は、各部位での色むら、濃度むらが抑制され、かつ、耐久性にも優れるとともに、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができる、インクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供すること、各部位での色むら、濃度むらが抑制され、かつ、耐久性にも優れるとともに、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを提供すること、また、該カラーフィルターを備えた画像表示装置、電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、
着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、
密封された前記液性媒体中に、エポキシ系接着剤の硬化物を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際の前記エポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率が35%以下であり、
密封された前記液性媒体中に、ウレタン系接着剤の硬化物を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際の前記ウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率が160%以下であり、
前記樹脂材料が、下記式(1)で表される単量体成分w1と下記式(2)で表される単量体成分w2と下記式(3)で表される単量体成分w3と下記式(4)で表される単量体成分w4とを含む重合体Wを含むものであることを特徴とする。
Figure 2010066647
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Figure 2010066647
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これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、かつ、耐久性にも優れるとともに、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターの製造に安定的に好適に用いることができる、インクジェット方式のカラーフィルター用インクを提供することができる。
本発明のカラーフィルター用インクでは、前記重合体Wを構成する全成分に占める前記単量体成分w1の含有率が、25〜75wt%であり、
前記重合体Wを構成する全成分に占める前記単量体成分w2の含有率が、2〜25wt%であり、
前記重合体Wを構成する全成分に占める前記単量体成分w3の含有率が、5〜50wt%であり、
前記重合体Wを構成する全成分に占める前記単量体成分w4の含有率が、3〜40wt%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吐出する液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)の劣化や目詰まり等を効果的に防止することができ、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表面に不本意な凹凸が生じてしまう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の各部位での色むら、濃度むら等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。また、形成される着色部の硬度、基板に対する密着性を特に優れたものとし、製造されるカラーフィルターの耐久性(耐光性、耐熱性等)を特に優れたものとすることができる。また、樹脂材料についての、所定温度以下では実質的に硬化反応を進行させず、それ以上の温度で効率よく硬化反応を進行させることができる特性(スイッチング特性)を特に優れたものとし、さらに、カラーフィルター用インクが、着色剤として顔料を含む場合においては、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を特に優れたものとすることができる。このようなことから、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。
本発明のカラーフィルター用インクでは、前記樹脂材料は、前記重合体Wに加え、さらに、少なくとも下記式(5)で表される単量体成分x1と下記式(6)で表される単量体成分x2と下記式(7)で表される単量体成分x3と下記式(8)で表される単量体成分x4とを含む重合体Xを含むものであることが好ましい。
Figure 2010066647
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Figure 2010066647
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これにより、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に防止することができる。また、カラーフィルター用インクが、着色剤として顔料を含む場合においては、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長期保存性)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、前記樹脂材料は、前記重合体Wに加え、さらに、少なくとも下記式(9)で表される単量体成分y1と下記式(10)で表される単量体成分y2とを含む重合体Yを含むものであることが好ましい。
Figure 2010066647
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これにより、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)の劣化や目詰まり等を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の各部位での色むら、濃度むら等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、形成される着色部の基板に対する密着性を特に優れたものとし、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、着色剤として顔料を含む場合においては、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長期保存性)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、前記樹脂材料は、前記重合体Wに加え、さらに、少なくとも下記式(11)で表される単量体成分z1と下記式(12)で表される単量体成分z2と下記式(13)で表される単量体成分z3とを含む重合体Zを含むものであることが好ましい。
Figure 2010066647
Figure 2010066647
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これにより、製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等をより効果的に防止し、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、形成される着色部の基板に対する密着性を特に優れたものとし、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、着色剤として顔料を含む場合においては、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長期保存性)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、前記着色剤として顔料を含むものであり、
さらに、分散剤として、所定の酸価を有する酸価分散剤と、所定のアミン価を有するアミン価分散剤と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吐出する液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)の劣化や目詰まり等を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の各部位での色むら、濃度むら等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。また、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長期保存性)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、前記着色剤として顔料を含み、
前記顔料は、主顔料として、C.I.ピグメントグリーン58を含むとともに、副顔料として、スルホン化された顔料誘導体を含むものであることが好ましい。
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、カラーフィルター用インク中において、安定的に分散させるのが極めて困難な材料であった。また、従来においては、インクジェット方式に用いられるカラーフィルター用インクにC.I.ピグメントグリーン58を含ませた場合、液滴の吐出安定性が著しく低下するという問題点があった。これに対し、本発明では、従来では安定的に分散させるのが極めて困難なC.I.ピグメントグリーン58であっても、カラーフィルター用インク中における顔料の長期分散安定性を特に優れたものとすることができ、また、液滴の吐出安定性も優れたものとすることができる。すなわち、着色剤としてC.I.ピグメントグリーン58を含むことにより、本発明の効果はより顕著に発揮される。
本発明のカラーフィルター用インクでは、ノズルプレートが前記エポキシ系接着剤で接合され、振動板が前記ウレタン系接着剤で接合された液滴吐出ヘッドから、吐出されることによりカラーフィルターの製造に用いられるものであることが好ましい。
これにより、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)の劣化や目詰まり等を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を、より高品質で個体間での特性の均一性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、前記エポキシ系接着剤は、エポキシ系樹脂と脂肪族ポリアミンとを含むものであることが好ましい。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等がより効果的に抑制され、個体間での特性の均一性が特に優れたカラーフィルターを、より長期間にわたって安定的に製造することができる。
本発明のカラーフィルターは、本発明のカラーフィルター用インクを用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、かつ、耐久性にも優れるとともに、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを提供することができる。
本発明の画像表示装置は、本発明のカラーフィルターを備えたことを特徴とする。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、かつ、耐久性にも優れるとともに、個体間での特性の均一性に優れた画像表示装置を提供することができる。
本発明の画像表示装置は、液晶パネルであることが好ましい。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、かつ、耐久性にも優れるとともに、個体間での特性の均一性に優れた画像表示装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の画像表示装置を備えたことを特徴とする。
これにより、表示部の各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、かつ、耐久性にも優れるとともに、個体間での特性の均一性に優れた電子機器を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《カラーフィルター用インク》
本発明のカラーフィルター用インクは、カラーフィルターの製造(カラーフィルターの着色部の形成)に用いられるインクであり、特に、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるものである。
カラーフィルター用インクは、着色剤、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体、樹脂材料等を含むものである。
<着色剤>
カラーフィルターは、通常、異なる複数色の着色部(一般に、RGBに対応する3色の着色)を有している。着色剤は、通常、形成すべき着色部の色調に応じて選択される。カラーフィルター用インクを構成する着色剤としては、例えば、各種顔料、各種染料を用いることができる。
顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド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もの(顔料インク)である場合、着色剤として染料を含むもの(染料インク)に比べて、製造されるカラーフィルターの耐光性、耐熱性等を優れたものとすることができる。なお、従来においては、カラーフィルター用インクが顔料を含むものである場合、液滴の吐出安定性が特に低いものとなる、カラーフィルター用インク中において顔料を長期間にわたって安定的に分散させておくのが困難であり、コントラスト等に優れたカラーフィルターを長期間にわたって安定的に製造するのが困難である、液滴吐出に供するカラーフィルター用インクの交換、液滴吐出装置内におけるカラーフィルター用インクの置換を、頻繁に行う必要がありカラーフィルターの生産性を十分に高めることが困難である、カラーフィルター用インクの交換、置換に伴い、製造されるカラーフィルターのロット間での特性差が生じ易い等の問題を有していたが、本発明では、後に詳述するように、着色剤として顔料を用いた場合であっても、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、着色剤として顔料を用いた場合に、本発明の効果はより顕著に発揮される。
カラーフィルター用インクは、上記の顔料の中でも、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントグリーン58、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、C.I.ピグメントイエロー150およびこれらの誘導体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。
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分散剤、樹脂材料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長期分散安定性、カラーフィルター用インクの吐出安定性等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(14)または下記式(15)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 2010066647
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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が、本発明者は、従来においては安定的に分散させるのが極めて困難であったC.I.ピグメントグリーン58を含む場合であっても、後に詳述するような樹脂材料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長期分散安定性を特に優れたものとすることができることを見出した。また、カラーフィルター用インクが、C.I.ピグメントグリーン58を含むものである場合、さらに、スルホン化された顔料誘導体を副顔料として含むのが好ましい。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分散安定性(カラーフィルターの長期保存性)、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。
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(16)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長期分散安定性、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。また、後述するような方法において、微分散工程の効率を特に優れたものとすることができ、短時間で、また、比較的小さなエネルギーで、カラーフィルター用インクを製造することができるため、カラーフィルター用インクの生産性を特に優れたものとすることができ、生産コストの削減にも寄与することができる。
Figure 2010066647
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、液性媒体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(16)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(16)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(16)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、後述する液性媒体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長期分散安定性、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とともに、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コントラスト、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(青色顔料)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中における顔料粒子の長期分散安定性、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することができる。
カラーフィルター用インクが着色剤として顔料を含むもの(顔料インク)である場合、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。
また、染料としては、例えば、アゾ染料、アントラキノン染料、縮合多環芳香族カルボニル染料、インジゴイド染料、カルボニウム染料、フタロシアニン染料、メチン,ポリメチン染料等が挙げられる。染料の具体例としては、例えば、C.I.ダイレクトレッド2,4,9,23,26,28,31,39,62,63,72,75,76,79,80,81,83,84,89,92,95,111,173,184,207,211,212,214,218,221,223,224,225,226,227,232,233,240,241,242,243,247;C.I.アシッドレッド35,42,51,52,57,62,80,82,111,114,118,119,127,128,131,143,145,151,154,157,158,211,249,254,257,261,263,266,289,299,301,305,319,336,337,361,396,397;C.I.リアクティブレッド3,13,17,19,21,22,23,24,29,35,37,40,41,43,45,49,55;C.I.ベーシックレッド12,13,14,15,18,22,23,24,25,27,29,35,36,38,39,45,46;C.I.ダイレクトバイオレット7,9,47,48,51,66,90,93,94,95,98,100,101;C.I.アシッドバイオレット5,9,11,34,43,47,48,51,75,90,103,126;C.I.リアクティブバイオレット1,3,4,5,6,7,8,9,16,17,22,23,24,26,27,33,34;C.I.ベーシックバイオレット1,2,3,7,10,15,16,20,21,25,27,28,35,37,39,40,48;C.I.ダイレクトイエロー8,9,11,12,27,28,29,33,35,39,41,44,50,53,58,59,68,87,93,95,96,98,100,106,108,109,110,130,142,144,161,163;C.I.アシッドイエロー17,19,23,25,39,40,42,44,49,50,61,64,76,79,110,127,135,143,151,159,169,174,190,195,196,197,199,218,219,222,227;C.I.リアクティブイエロー2,3,13,14,15,17,18,23,24,25,26,27,29,35,37,41,42;C.I.ベーシックイエロー1,2,4,11,13,14,15,19,21,23,24,25,28,29,32,36,39,40;C.I.アシッドグリーン16;C.I.アシッドブルー9,45,80,83,90,185;C.I.ベーシックオレンジ21,23等が挙げられ、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着色剤の含有率は、2〜25wt%であるのが好ましく、3〜20wt%であるのがより好ましい。着色剤の含有率が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)からの吐出性(吐出安定性)を特に優れたものとしつつ、製造されるカラーフィルターの耐久性を優れたものとすることができる。また、製造されるカラーフィルターにおいて、十分な色濃度を確保することができる。また、所定の色濃度の着色部を形成するのに要するカラーフィルター用インクの量を少なくすることができ、省資源の観点から有利である。また、カラーフィルターの着色部を形成する際における液性媒体の揮発量を抑制することができるため、環境に対する負荷を軽減することができる。
<液性媒体>
液性媒体(液状媒質)は、上述したような着色剤を、溶解および/または分散する機能を有するものである。すなわち、液性媒体は、溶媒および/または分散媒として機能するものである。そして、通常、液性媒体は、カラーフィルターを製造する過程において、その大部分が除去されるものである。
液性媒体としては、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)の縮合物としてのエーテル(多価アルコールエーテル)や、多価アルコールまたは多価アルコールエーテルのアルキルエーテル(例えば、メチルエーテル、エチルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシルエーテル等)、エステル(例えば、ホルメート、アセテート、プロピオネート等)、(2)多価カルボン酸(例えば、こはく酸、グルタル酸等)のエステル(例えば、メチルエステル等)、(3)分子内に少なくとも1つの水酸基と少なくとも1つのカルボキシル基とを有する化合物(ヒドロキシ酸)のエーテル、エステル等、(4)多価アルコールとホスゲンとの反応で得られるような化学構造を有する炭酸ジエステルが好ましい。液性媒体として用いることのできる化合物としては、例えば、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテート、エチレングリコールジアセテート、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、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、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ブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、エチレングリコールヘキシルメチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルメチルエーテル、1,6−ジアセトキシヘキサン、メチルプロピレントリグリコール、ブトキシプロパノール、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3−メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテル、オクタン酸エチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、酢酸シクロヘキシル、こはく酸ジエチル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、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、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ブチルグリコレート、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられ、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。液性媒体は、上記のような材料の中でも、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、2−(2−メトキシ−1−メチルエトキシ)−1−メチルエチルアセテートビス(2−ブトキシエチル)エーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、メチルプロピレントリグリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジアセテートおよび4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンから選択される1種または2種以上を含むものであるのが好ましく、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、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、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より好ましい。これにより、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッドの劣化や目詰まり等を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を、より高品質で個体間での特性の均一性に優れたものとすることができる。
本発明において、カラーフィルター用インクを構成する液性媒体は、以下のような条件を満足するものである。
すなわち、密封された液性媒体中に、エポキシ系接着剤の硬化物を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際のエポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率(以下、「エポキシ系接着剤の膨潤率」とも言う。)が35%以下である、かつ、密封された液性媒体中に、ウレタン系接着剤の硬化物を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際のウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率(以下、「ウレタン系接着剤の膨潤率」とも言う。)が160%以下である。このような条件を満足することにより、インクジェット方式を用いたカラーフィルターの製造において、長期間、液滴吐出を行っても、液滴の吐出量等の条件を安定化させることができ、長期間にわたって、安定した品質のカラーフィルターを製造することができる。すなわち、各部位での色むら、濃度むら等が抑制され、個体間での特性の均一性に優れたカラーフィルターを、長期間にわたって安定的に製造することができる。また、上記のような条件を満足することにより、液滴吐出に用いられる液滴吐出ヘッドが劣化してしまうのを効果的に防止することができる。このため、多数のカラーフィルターを製造する場合であっても、液滴吐出ヘッドの交換、修理等のメンテナンスの頻度を低くすることができるため、カラーフィルターの生産性を優れたものとすることができる。これに対し、液性媒体についての、エポキシ系接着剤の膨潤率および/またはウレタン系接着剤の膨潤率が大きすぎると、インクジェット方式を用いたカラーフィルターの製造において、長期間、液滴吐出を行った場合において、液滴の吐出条件が不安定になり、製造されるカラーフィルターの各部位における色むら、濃度むら等を十分に抑制することが困難となる。また、多数のカラーフィルターを製造する場合においては、個体間での特性のばらつきが大きくなり、優れた品質のカラーフィルターを安定的に製造することが困難となる。なお、エポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率、ウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率は、例えば、直径6mm×厚さ4mmの円盤状の試験片を用いて測定することができる。
また、エポキシ系接着剤は、エポキシ系樹脂と脂肪族ポリアミンとを含むものであるのが好ましい。このようなエポキシ系接着剤は、後述するような液滴吐出ヘッドのノズルプレートとヘッド本体を強固に固定する目的で用いられた場合に、液滴吐出時に、液滴吐出ヘッドが好ましくない振動をしてしまうことを効果的に抑制することができるが、上記のようなエポキシ系接着剤の硬化物は、従来のカラーフィルター用インクにより、侵されやすいものであるため、上記のようなエポキシ系接着剤が適用された液滴吐出ヘッドでは、長期間にわたって安定した吐出条件を維持するのが特に困難であった。これに対し、本発明で用いられる液性媒体は、上記のようなエポキシ系接着剤の硬化物も侵しにくいため、より長期間にわたって、液滴の吐出量等の条件をより好適に安定化させることができる。その結果、各部位での色むら、濃度むら等がより効果的に抑制され、個体間での特性の均一性が特に優れたカラーフィルターを、より長期間にわたって安定的に製造することができる。
上記のように、本発明においては、密封された液性媒体中に、エポキシ系接着剤の硬化物を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際のエポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率が35%以下であるが、上記環境下に静置した際のエポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率は、25%以下であるのが好ましく、20%以下であるのがより好ましい。これにより、上述したような本発明の効果は、さらに顕著なものとなる。
また、上記のように、本発明においては、密封された液性媒体中に、ウレタン系接着剤の硬化物を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際のウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率が160%以下であるが、上記環境下に静置した際のウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率は、120%以下であるのが好ましく、100%以下であるのがより好ましい。これにより、上述したような本発明の効果は、さらに顕著なものとなる。
なお、本発明において、膨潤率とは、液性媒体中に浸漬する前の試験片の重量をw[g]、上記条件での浸漬処理後の当該試験片の重量をw[g]としたとき、[(w/w)−1]×100で表される値(%)のことを指す。
液性媒体の大気圧(1気圧)下における沸点は、180〜300℃であるのが好ましく、190〜290℃であるのがより好ましく、230〜280℃であるのがさらに好ましい。液性媒体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、液性媒体の25℃における蒸気圧は、0.1mmHg以下であるのが好ましく、0.05mmHg以下であるのがより好ましい。液性媒体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液性媒体の含有率は、50〜98wt%であるのが好ましく、70〜95wt%であるのがより好ましい。液性媒体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、十分な色濃度を確保することができる。
<樹脂材料>
カラーフィルター用インクは、一般に、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、樹脂材料(バインダー樹脂)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、樹脂材料には、耐溶剤性が要求される。しかしながら、従来のカラーフィルター用インクでは、カラーフィルター(着色部)の耐久性を十分に優れたものとすることが困難であった。また、従来のカラーフィルター用インクでは、インクジェット法により、長期間液滴吐出を行ったり、連続して液滴吐出を行ったりすると、液滴の吐出量が不安定化したり、吐出された液滴の軌道が変化し(いわゆる、飛行曲がりが発生し)、目的の部位に液滴を着弾させることができなくなる等の問題を生じることがあった。このような問題を生じると、液滴を着弾させるべき基板上等において、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してしまい、結果として、カラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等が発生してしまったり、多数のカラーフィルター間での特性(特に、コントラスト比、色再現域等の色特性)にばらつきを生じ、カラーフィルターの信頼性は低いものとなってしまう。このような問題は、特に、大型基板(例えば、G5以上)上に液滴吐出をして着色部を形成する場合に顕著となり、カラーフィルターの生産性(歩留まり)を著しく低下させる原因になっていた。
上記のような問題を解決する目的で、本発明者は鋭意研究を行った。その結果、カラーフィルター用インク中に、上述した液性媒体とともに、以下に詳述するような樹脂材料を含ませることにより、上記のような問題を解決することができることを見出した。このような優れた効果は、カラーフィルター用インク中に、上述した液性媒体と、以下に詳述するような樹脂材料とを併存させることにより得られるものであって、一方のみを含む場合には得られない。
以下、本発明のカラーフィルター用インクを構成する樹脂材料(硬化性樹脂材料)について詳細に説明する。
本発明のカラーフィルター用インクは、樹脂材料が、少なくとも下記式(1)で表される単量体成分w1と下記式(2)で表される単量体成分w2と下記式(3)で表される単量体成分w3と下記式(4)で表される単量体成分w4とを含む重合体Wを含むものである。
Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
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[重合体W]
重合体Wは、上記式(1)で表される単量体成分w1と上記式(2)で表される単量体成分w2と上記式(3)で表される単量体成分w3と上記式(4)で表される単量体成分w4とを含むものである。重合体Wとしては、例えば、下記式(17)で表されるものがある。
Figure 2010066647
このような重合体Wを含むことにより、長期間液滴吐出を行ったり、連続して液滴吐出を行った場合であっても、液滴の吐出量が不安定化したり、飛行曲がりが発生する等の問題の発生を確実に防止することができる。これは、カラーフィルター用インクが重合体Wを含むことにより、液性媒体による液滴吐出ヘッドへの悪影響の発生が効果的に防止されるためであると思われる。上記のように、本発明においては、液滴吐出ヘッドに対して悪影響を与えにくい液性媒体を用いるが、これとともに、重合体Wを用いることにより、より安定した液滴吐出を行うことができる。また、重合体Wを含むことにより、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じてしまうのを効果的に防止することができ、また、着色剤として顔料を含む場合においては、着色部中での顔料の分散状態を良好なものとすることができる。以上のようなことから、カラーフィルターを用いて表示される画像における色むら、濃度むらの発生やコントラスト比の低下をより効果的に防止することができる。また、重合体Wを含むことにより、樹脂材料についての、所定温度以下では実質的に硬化反応を進行させず、それ以上の温度で効率よく硬化反応を進行させることができる特性(以下、「硬化反応のスイッチング特性」ともいう)や、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、また、カラーフィルター用インクが顔料を含む場合においては、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を特に優れたものとすることができる。このようなことから、カラーフィルター用インクの長期保存性(カラーフィルター用インクの寿命)は非常に優れたものとなり、大量生産したカラーフィルター用インクの作り置きによる品質の低下等の問題の発生が効果的に防止され、カラーフィルターの製造に際してカラーフィルター用インクの交換頻度を減らすことができるため、カラーフィルターの生産性、製造されるカラーフィルターの信頼性を優れたものとすることができる。
なお、重合体W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Wが複数種の化合物の混合物である場合、各化合物が、単量体成分w1、w2、w3およびw4を含有するものである。
(単量体成分w1)
重合体Wは、上記式(1)で表される単量体成分w1を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分w1を単量体成分として含有することにより、液滴の吐出安定性を十分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を構成する樹脂材料の硬化反応のスイッチング特性を優れたものとすることができる。また、単量体成分w1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が顔料を含む場合においては、顔料粒子の分散安定性を優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの長期保存性、吐出安定性を優れたものとすることができる。また、単量体成分w1を単量体成分として含有することにより、形成される着色部の硬度、カラーフィルターの耐久性等を十分に優れたものとすることができる。また、単量体成分w1は、重合体Wにおいて、高温環境下での反応性に優れる一方で、機械的な力に対しては極めて優れた安定性を有している。このため、例えば、顔料とともに後述する微分散工程に供された場合であっても、本工程における重合体Wの変性、劣化が防止され、カラーフィルター用インクにおいて、重合体Wの機能を確実に発揮することができる。
重合体W中における単量体成分w1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、25〜75wt%であるのが好ましく、40〜60wt%であるのがより好ましい。重合体W中における単量体成分w1の含有率が前記範囲内の値であると、後に詳述する単量体成分w2、w3、w4の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体W中における単量体成分w1の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分w1を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。また、重合体W中における単量体成分w1の含有率が前記下限値未満であると、カラーフィルター用インクの吐出安定性が低下したり、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透明性が低下する可能性がある。一方、重合体W中における単量体成分w1の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分w2、w3、w4の含有率が低下し、これらの機能が十分に発揮されない可能性がある。また、重合体W中における単量体成分w1の含有率が前記上限値を超えると、形成される着色部が適度な柔軟性に欠け、脆いものとなり易く、着色部が設けられる基板等に変形(例えば、熱膨張、熱収縮等)が生じた場合における着色部の追従性が低下し、基板等に対する着色部の密着性を十分に優れたものとするのが困難になる。なお、重合体Wが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分w1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W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単量体成分w1を含有しているのが好ましい。
(単量体成分w2)
重合体Wは、上記式(2)で表される単量体成分w2を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分w2を単量体成分として含有することにより、基板上へのカラーフィルター用インクの濡れ広がりを良好なものとすることができ、気泡の混入等が確実に防止され、基板との密着性に優れた着色部を好適に形成することができる。また、カラーフィルター用インクが顔料および分散剤を含むものである場合においては、単量体成分w2を単量体成分として含有することにより、顔料の分散安定性のみならず、分散剤の分散安定性も特に優れたものとすることができる。その結果、顔料の分散安定性、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、長期間にわたって液滴の吐出安定性を良好なものとすることができる。以上のようなことから、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各部位での色むら、濃度むら等の発生を確実に防止することができる。
重合体W中における単量体成分w2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、2〜25wt%であるのが好ましく、5〜15wt%であるのがより好ましい。重合体W中における単量体成分w2の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分w1および後に詳述する単量体成分w3、w4の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体W中における単量体成分w2の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分w2を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体W中における単量体成分w2の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分w1、w3、w4の含有率が低下し、これらの機能が十分に発揮されない可能性がある。また、重合体W中における単量体成分w2の含有率が前記上限値を超えると、インクジェット法による液滴吐出の際の、ノズルからのカラーフィルター用インクの液切れが悪くなり、吐出安定性が低下し、色むら等の問題が発生し易くなる。なお、重合体Wが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分w2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W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単量体成分w2を含有しているのが好ましい。
(単量体成分w3)
重合体Wは、上記式(3)で表される単量体成分w3を単量体成分として含有してなるものである。
重合体Wが単量体成分w3を含有することにより、カラーフィルター用インク中における気体(溶存気体、マイクロバブル等として存在する気泡等)の含有率をより効果的に低くすることができ、また、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)の劣化や目詰まり等を効果的に防止することができ、カラーフィルター用インクの吐出安定性を十分に優れたものとすることができる。また、単量体成分w3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は、透明性に優れ(樹脂材料の不透明性による光透過率の低下が防止され)、基板に対する密着性が特に優れ、クラック等の問題が生じにくいものとなる。また、単量体成分w3を単量体成分として含有することにより、形成される着色部の耐薬品性、耐溶剤性等を優れたものとすることができる。これにより、着色部形成工程(硬化工程)の後に、薬品塗布や洗浄(特に、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、塩酸、水酸化ナトリウム水溶液等を用いた洗浄)等の後処理を行った場合であっても、これらによる悪影響の発生を確実に防止することができる。また、単量体成分w3は、重合体Wにおいて、上述した単量体成分w1等と同様に、比較的低い温度(例えば、100℃以下)での反応性が十分に低いのに対し、着色部形成工程(硬化工程)で施す熱処理のような加熱環境下では、十分な反応性を示すものである。このため、カラーフィルター用インクの保存時や後述するインク付与工程等における樹脂材料の不本意な反応(重合反応)を確実に防止しつつ、加熱環境下で行う着色部形成工程(硬化工程)においては、樹脂材料の硬化反応(重合反応)を好適に進行させることができる。また、単量体成分w3を含有することにより、着色部の形成時、基板上に付与されたカラーフィルター用インクから液性媒体を除去する際に、形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じることを確実に防止することができる。また、単量体成分w3を単量体成分として含有することにより、例えば、カラーフィルター用インクが顔料を含む場合においては、顔料粒子の分散安定性を優れたものとすることができ、カラーフィルター用インクの長期保存性、吐出安定性を優れたものとすることができる。
重合体W中における単量体成分w3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、5〜50wt%であるのが好ましく、10〜40wt%であるのがより好ましい。重合体W中における単量体成分w3の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分w1、w2および後に詳述する単量体成分w4の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体W中における単量体成分w3の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分w3を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体W中における単量体成分w3の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分w1、w2、w4の含有率が低下し、これらの機能が十分に発揮されない可能性がある。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が硬くなりすぎ、温度変化に伴う基板等の変形に対する追従性が低下する傾向が現れる。なお、重合体Wが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分w3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W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単量体成分w3を含有しているのが好ましい。
(単量体成分w4)
重合体Wは、上記式(4)で表される単量体成分w4を単量体成分として含有してなるものである。
重合体Wが単量体成分w4を含有することにより、着色部の形成時、基板上に付与されたカラーフィルター用インクから液性媒体を除去する際に、固形分濃度の上昇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し、形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じることを確実に防止することができ、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各部位での色むら、濃度むら等の発生を確実に防止することができる。
また、単量体成分w4を単量体成分として含有することにより、樹脂材料全体としての疎水性を好適に調整することができ、樹脂材料が複数種の重合体で構成されたものである場合(例えば、重合体Wに加えて、後に詳述する重合体X、重合体Yおよび重合体Zよりなる群から選択される1種または2種以上を含む場合等)において、各重合体の親和性、相溶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、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は、透明性に優れ(樹脂材料の不透明性による光透過率の低下が防止され)、基板に対する密着性が特に優れ、クラック等の問題が生じにくいものとなる。
重合体W中における単量体成分w4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、3〜40wt%であるのが好ましく、5〜30wt%であるのがより好ましい。重合体W中における単量体成分w4の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分w1、w2、w3の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体W中における単量体成分w4の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分w4を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体W中における単量体成分w4の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分w1、w2、w3の含有率が低下し、これらの機能が十分に発揮されない可能性がある。また、重合体W中における単量体成分w4の含有率が前記上限値を超えると、カラーフィルター用インクが顔料を含む場合においては、顔料粒子の分散安定性(長期保存性)が低下する。なお、重合体Wが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分w4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W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単量体成分w4を含有しているのが好ましい。
なお、重合体Wは、上述した単量体成分w1、w2、w3、w4以外の単量体成分(その他の単量体成分)を含むものであってもよい。これにより、例えば、上記のような特性を発揮しつつ、その他の単量体分の化学構造に由来する効果も得ることができる。
重合体Wが、その他の単量体成分(単量体成分w1、w2、w3、w4以外の単量体成分)を含むものである場合、重合体W中におけるその他の単量体成分の含有率(複数種のその他の単量体成分を含む場合にはこれらの含有率の和)は、15wt%以下であるのが好ましく、10wt%以下であるのがより好ましい。
重合体Wの重量平均分子量は、5000〜50000であるのが好ましく、6000〜15000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の経時的安定性(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とともに、カラーフィルターの生産性を十分に優れたものとし、さらに、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平坦性をより確実に高いものとすることができ、カラーフィルターを用いて表示される画像における色むら等の発生をより効果的に防止することができる。
また、重合体Wの分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、1〜3であるのが好ましい。
上述したように本発明において、カラーフィルター用インクを構成する樹脂材料は、重合体Wを含むものであるが、さらに、他の樹脂成分(重合体)を含むものであってもよい。
このような樹脂成分(重合体)としては、以下に述べるような重合体X、重合体Y、重合体Zが挙げられる。
[重合体X]
重合体Xは、下記式(5)で表される単量体成分x1と下記式(6)で表される単量体成分x2と下記式(7)で表される単量体成分x3と下記式(8)で表される単量体成分x4とを含むものである。重合体Xとしては、例えば、下記式(18)で表されるものがある。
Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
このような重合体Xを含むことにより、樹脂材料全体としての硬化反応のスイッチング特性や、カラーフィルター用インク中における各重合体成分の親和性、相溶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形成される着色部の耐溶剤性等を特に優れたものとすることができ、また、形成される着色部の表面の平坦性を特に高い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を用
いて製造されるカラーフィルターの各部位での色むら、濃度むらの発生やコントラストの低下等をより確実に防止することができ、カラーフィルターの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。
なお、重合体X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Xが複数種の化合物の混合物である場合、各化合物が、単量体成分x1、x2、x3およびx4を含有するものである。
(単量体成分x1)
重合体Xは、上記式(5)で表される単量体成分x1を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分x1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保存時や後述するインク付与工程等における樹脂材料の不本意な反応(重合反応)を確実に防止しつつ、加熱環境下で行う着色部形成工程(硬化工程)においては、樹脂材料の硬化反応(重合反応)を好適に進行させることができる。すなわち、単量体成分x1を含有することにより、樹脂材料についての硬化反応のスイッチング特性を特に優れたものとすることができる。また、単量体成分x1を単量体成分として含有することにより、例えば、カラーフィルター用インクが顔料を含む場合においては、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、単量体成分x1を単量体成分として含有することにより、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。
重合体X中における単量体成分x1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、30〜90wt%であるのが好ましく、40〜80wt%であるのがより好ましい。重合体X中における単量体成分x1の含有率が前記範囲内の値であると、後に詳述する単量体成分x2、x3、x4の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体X中における単量体成分x1の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分x1を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体X中における単量体成分x1の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分x2、x3、x4の含有率が低下し、これらの機能が十分に発揮されない可能性がある。また、重合体Xの高温での反応速度が低下し、十分に優れた生産性でカラーフィルターを製造するのが困難となる。なお、重合体Xが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分x1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X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単量体成分x1を含有しているのが好ましい。
(単量体成分x2)
重合体Xは、上記式(6)で表される単量体成分x2を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分x2を単量体成分として含有すること(特に、上述した単量体成分x1や後に詳述する単量体成分x3とともに含有すること)により、カラーフィルター用インクの保存時や後述するインク付与工程等における樹脂材料の不本意な反応(重合反応)を確実に防止しつつ、加熱環境下で行う着色部形成工程(硬化工程)においては、樹脂材料の硬化反応(重合反応)を好適に進行させることができる。特に、加熱環境下での着色部形成工程(硬化工程)において、樹脂材料の重合反応の立ち上がりを良好なものとすることができるとともに、継続的に重合反応の進行させることができる。また、単量体成分x2を単量体成分として含有することにより、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。
重合体X中における単量体成分x2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、5〜60wt%であるのが好ましく、10〜50wt%であるのがより好ましい。重合体X中における単量体成分x2の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分x1および後に詳述する単量体成分x3、x4の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体X中における単量体成分x2の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分x2を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体X中における単量体成分x2の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分x1、x3、x4の含有率が低下し、これらの機能が十分に発揮されない可能性がある。また、重合体Xの比較的低温での反応性が増し、カラーフィルター用インクの保存安定性が低下する傾向が現れる。なお、重合体Xが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分x2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X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単量体成分x2を含有しているのが好ましい。
(単量体成分x3)
重合体Xは、上記式(7)で表される単量体成分x3を単量体成分として含有してなるものである。
重合体Xが単量体成分x3を含有することにより、重合体Xと前述した重合体Wとの親和性、相溶性を十分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優れたものとすることができ、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は、透明性に優れ(樹脂材料の不透明性による光透過率の低下が防止され)、基板に対する密着性が特に優れ、クラック等の問題が生じにくいものとなる。
また、単量体成分x3を単量体成分として含有することにより、形成される着色部の耐薬品性、耐溶剤性等を優れたものとすることができる。これにより、着色部形成工程(硬化工程)の後に、薬品塗布や洗浄(特に、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、イソプロピルアルコール、塩酸、水酸化ナトリウム水溶液等を用いた洗浄)等の後処理を行った場合であっても、これらによる悪影響の発生を確実に防止することができる。
また、単量体成分x3は、重合体Xにおいて、上述した単量体成分x1と同様に、比較的低い温度(例えば、100℃以下)での反応性が十分に低いのに対し、着色部形成工程(硬化工程)で施す熱処理のような加熱環境下では、十分な反応性を示すものである。このため、カラーフィルター用インクの保存時や後述するインク付与工程等における樹脂材料の不本意な反応(重合反応)を確実に防止しつつ、加熱環境下で行う着色部形成工程(硬化工程)においては、樹脂材料の硬化反応(重合反応)を好適に進行させることができる。
また、単量体成分x3を単量体成分として含有することにより、例えば、カラーフィルター用インクが顔料を含む場合においては、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。
重合体X中における単量体成分x3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、2〜20wt%であるのが好ましく、3〜15wt%であるのがより好ましい。重合体X中における単量体成分x3の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分x1、x2および後に詳述する単量体成分x4の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体X中における単量体成分x3の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分x3を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体X中における単量体成分x3の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分x1、x2、x4の含有率が低下し、これらの機能が十分に発揮されない可能性がある。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が硬くなりすぎ、温度変化に伴う基板等の変形に対する追従性が低下する傾向が現れる。なお、重合体Xが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分x3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X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単量体成分x3を含有しているのが好ましい。
(単量体成分x4)
重合体Xは、上記式(8)で表される単量体成分x4を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分x4を単量体成分として含有することにより、着色部の形成時、基板上に付与されたカラーフィルター用インクから液性媒体を除去する際に、固形分濃度の上昇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し、形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じることをより確実に防止することができる。特に、従来においては、着色剤として顔料を含む場合に、形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じるという問題が顕著に発生していたが、本発明によれば、このような問題の発生を確実に防止することができる。
また、単量体成分x4は、その末端に水酸基を有している。このような構造を有することにより、比較的低い温度(例えば、100℃以下)における反応性を十分に低いものとしつつ、着色部形成工程(硬化工程)で施す熱処理のような加熱環境下における反応性を高めることができる。これにより、カラーフィルター用インクの保存時や後述するインク付与工程等における樹脂材料の不本意な反応(重合反応)をより確実に防止しつつ、加熱環境下で行う着色部形成工程(硬化工程)においては、樹脂材料の硬化反応(重合反応)を好適に進行させることができる。
また、単量体成分x4を単量体成分として含有することにより、例えば、カラーフィルター用インクが顔料を含む場合においては、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。
重合体X中における単量体成分x4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、2〜20wt%であるのが好ましく、3〜15wt%であるのがより好ましい。重合体X中における単量体成分x4の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分x1、x2、x3の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体X中における単量体成分x4の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分x4を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体X中における単量体成分x4の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分x1、x2、x3の含有率が低下し、これらの機能が十分に発揮されない可能性がある。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が低下する傾向が現れる。なお、重合体Xが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分x4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X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単量体成分x4を含有しているのが好ましい。
なお、重合体Xは、上述した単量体成分x1、x2、x3、x4以外の単量体成分(その他の単量体成分)を含むものであってもよい。これにより、例えば、上記のような特性を発揮しつつ、その他の単量体分の化学構造に由来する効果も得ることができる。
重合体Xが、その他の単量体成分(単量体成分x1、x2、x3、x4以外の単量体成分)を含むものである場合、重合体X中におけるその他の単量体成分の含有率(複数種のその他の単量体成分を含む場合にはこれらの含有率の和)は、15wt%以下であるのが好ましく、10wt%以下であるのがより好ましい。
重合体X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の経時的安定性(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とともに、カラーフィルターの生産性を十分に優れたものとし、さらに、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平坦性をより確実に高いものとすることができ、カラーフィルターを用いて表示される画像における色むら等の発生をより効果的に防止することができる。
また、重合体Xの分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、1〜3であるのが好ましい。
[重合体Y]
重合体Yは、下記式(9)で表される単量体成分y1と下記式(10)で表される単量体成分y2とを含むものである。重合体Yとしては、例えば、下記式(19)で表されるものがある。
Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
このような重合体Yを含むことにより、カラーフィルター用インクの吐出安定性や、カラーフィルター用インクが顔料を含む場合における顔料の分散安定性等を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形成される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、製造されるカラーフィルターの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。
なお、重合体Y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Yが複数種の化合物の混合物である場合、各化合物が、単量体成分y1およびy2を含有するものである。
(単量体成分y1)
重合体Yは、上記式(9)で表される単量体成分y1を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分y1を単量体成分として含有することにより、形成される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。その結果、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Y中における単量体成分y1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、30〜90wt%であるのが好ましく、40〜80wt%であるのがより好ましい。重合体Y中における単量体成分y1の含有率が前記範囲内の値であると、後に詳述する単量体成分y2の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体Y中における単量体成分y1の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分y1を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体Y中における単量体成分y1の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分y2の含有率が低下し、単量体成分y2の機能が十分に発揮されない可能性がある。また、着色部の形成時、基板上に付与されたカラーフィルター用インクから液性媒体を除去する際に、固形分濃度の上昇に伴ってカラーフィルター用インクの粘度が上昇する傾向が現れ、形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じ易くなる。なお、重合体Yが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分y1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Y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単量体成分y1を含有しているのが好ましい。
(単量体成分y2)
重合体Yは、上記式(10)で表される単量体成分y2を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分y2を単量体成分として含有すること(特に、上述した単量体成分y1とともに含有すること)により、カラーフィルター用インクの保存時や後述するインク付与工程等における樹脂材料の不本意な反応(重合反応)をより確実に防止しつつ、加熱環境下で行う着色部形成工程(硬化工程)においては、樹脂材料の硬化反応(重合反応)を好適に進行させることができる。特に、加熱環境下での着色部形成工程(硬化工程)において、樹脂材料の重合反応の立ち上がりを良好なものとすることができるとともに、継続的に重合反応の進行させることができる。また、単量体成分y2を単量体成分として含有することにより、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Yが単量体成分y2を含有することにより、重合体Yの重合体W等に対する親和性、相溶性を十分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優れたものとすることができ、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は、透明性に優れ(樹脂材料の不透明性による光透過率の低下が防止され)、基板に対する密着性が特に優れ、クラック等の問題が生じにくいものとなる。これに対し、単量体成分y2を単量体成分として含有しない場合、重合体Yの重合体W等に対する親和性、相溶性を十分に優れたものとすることができず、カラーフィルター用インクは、吐出安定性に劣ったものとなり、また、製造されるカラーフィルターは、色むらや濃度むらが発生し易く、コントラストや耐久性、信頼性等に劣ったものとなる。
重合体Y中における単量体成分y2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、10〜70wt%であるのが好ましく、20〜60wt%であるのがより好ましい。重合体Y中における単量体成分y2の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分y1の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。これに対し、重合体Y中における単量体成分y2の含有率が前記下限値未満であると、単量体成分y2を含むことによる効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、重合体Y中における単量体成分y2の含有率が前記上限値を超えると、相対的に単量体成分y1の含有率が低下し、単量体成分y1の機能が十分に発揮されない可能性がある。また、重合体Yの比較的低温での反応性が増し、カラーフィルター用インクの保存安定性が低下する傾向が現れる。なお、重合体Yが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分y2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Y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単量体成分y2を含有しているのが好ましい。
なお、重合体Yは、上述した単量体成分y1、y2以外の単量体成分(その他の単量体成分)を含むものであってもよい。これにより、例えば、上記のような特性を発揮しつつ、その他の単量体分の化学構造に由来する効果も得ることができる。
重合体Yが、その他の単量体成分(単量体成分y1、y2以外の単量体成分)を含むものである場合、重合体Y中におけるその他の単量体成分の含有率(複数種のその他の単量体成分を含む場合にはこれらの含有率の和)は、15wt%以下であるのが好ましく、10wt%以下であるのがより好ましい。
重合体Y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の経時的安定性(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とともに、カラーフィルターの生産性を十分に優れたものとし、さらに、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平坦性をより確実に高いものとすることができ、カラーフィルターを用いて表示される画像における色むら等の発生をより効果的に防止することができる。
また、重合体Yの分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、1〜3であるのが好ましい。
[重合体Z]
重合体Zは、下記式(11)で表される単量体成分z1と下記式(12)で表される単量体成分z2と下記式(13)で表される単量体成分z3とを含むものである。重合体Zとしては、例えば、下記式(20)で表されるものがある。
Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
このような重合体Zを含むことにより、樹脂材料としての硬化反応のスイッチング特性、カラーフィルター用インクの吐出安定性、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、また、カラーフィルター用インクが顔料を含む場合においては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。また、重合体Zを含むことにより、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じてしまうのをより効果的に防止することができ、カラーフィルターを用いて表示される画像における色むら、濃度むらの発生やコントラスト比の低下をより効果的に防止することができる。また、重合体Zを含むことにより、後述するような製造方法を用いてカラーフィルター用インクを製造する場合において(後述する微分散工程で)、原料として用いる顔料粒子の凝集体をより容易に微粒子化(解砕)することができ、カラーフィルター用インクの生産性を向上させることができる。また、重合体Zは、機械的な力に対して極めて優れた安定性を有しているため、顔料とともに後述する微分散工程に供された場合であっても、当該工程における変性、劣化が防止される。したがって、重合体Zを用いることにより、樹脂材料の劣化等を確実に防止しつつ、顔料の分散性に優れたカラーフィルター用インクをより効率よく調製することができる。
なお、重合体Z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Zが複数種の化合物の混合物である場合、各化合物が、単量体成分z1、z2およびz3を含有するものである。
(単量体成分z1)
重合体Zは、上記式(11)で表される単量体成分z1を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分z1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保存時や後述するインク付与工程等における樹脂材料の不本意な反応(重合反応)をより確実に防止しつつ、加熱環境下で行う着色部形成工程(硬化工程)においては、樹脂材料の硬化反応(重合反応)をより好適に進行させることができる。すなわち、樹脂材料についての硬化反応のスイッチング特性を特に優れたものとすることができる。また、単量体成分z1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が顔料を含む場合においては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、単量体成分z1は、重合体Zにおいて、高温環境下での反応性に優れる一方で、機械的な力に対しては極めて優れた安定性を有している。このため、例えば、顔料とともに後述する微分散工程に供された場合であっても、本工程における重合体Zの変性、劣化が防止され、カラーフィルター用インクにおいて、重合体Zの機能を確実に発揮することができる。また、単量体成分z1を単量体成分として含有することにより、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。
また、重合体Zが単量体成分z1を含有することにより、重合体Wと重合体Zとの親和性、相溶性を十分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優れたものとすることができ、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は、透明性に優れ(樹脂材料の不透明性による光透過率の低下が防止され)、基板に対する密着性が特に優れ、クラック等の問題が生じにくいものとなる。
重合体Z中における単量体成分z1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、50〜95wt%であるのが好ましく、60〜85wt%であるのがより好ましい。重合体Z中における単量体成分z1の含有率が前記範囲内の値であると、後に詳述する単量体成分z2、z3の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。なお、重合体Zが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分z1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Z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単量体成分z1を含有しているのが好ましい。
(単量体成分z2)
重合体Zは、上記式(12)で表される単量体成分Z2を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分z2を単量体成分として含有することにより、基板上へのカラーフィルター用インクの濡れ広がりをより良好なものとすることができ、気泡の混入等が確実に防止され、基板との密着性に優れた着色部をより好適に形成することができる。また、カラーフィルター用インクが顔料および分散剤を含むものである場合においては、単量体成分z2を単量体成分として含有することにより、顔料の分散安定性のみならず、分散剤の分散安定性も特に優れたものとすることができる。その結果、顔料の分散安定性、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、重合体Zが単量体成分z2を含有することにより、重合体Wと重合体Zとの親和性、相溶性を十分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優れたものとすることができ、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は、透明性に優れ(樹脂材料の不透明性による光透過率の低下が防止され)、基板に対する密着性が特に優れ、クラック等の問題が生じにくいものとなる。
重合体Z中における単量体成分z2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、3〜35wt%であるのが好ましく、10〜25wt%であるのがより好ましい。重合体Z中における単量体成分z2の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分z1および後に詳述する単量体成分z3の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。なお、重合体Zが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分z2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Z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単量体成分z2を含有しているのが好ましい。
(単量体成分z3)
重合体Zは、上記式(13)で表される単量体成分z3を単量体成分として含有してなるものである。
このような単量体成分z3は、前述した単量体成分w1等と同様に、後述する着色部形成工程(硬化工程)において、樹脂材料の硬化に寄与する成分であるが、単量体成分w1が、形成される着色部の硬度を高いものとする機能を有しているのに対し、単量体成分z3は、形成される着色部に適度な柔軟性を与え、着色部が設けられる基板等に変形(例えば、熱膨張、熱収縮等)が生じた場合であっても、その変形に追従し、基板等に対する着色部の密着性を保持させる機能を有している。これにより、例えば、製造されるカラーフィルターが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いても良好な密着性を保持することができ、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、単量体成分z3は、重合体Zにおいて、上述した単量体成分w1等と同様に、比較的低い温度(例えば、100℃以下)では反応性が十分に低いのに対し、着色部形成工程(硬化工程)で施す熱処理のような加熱環境下においては、十分な反応性を有するものである。このため、カラーフィルター用インクの保存時や後述するインク付与工程等における樹脂材料の不本意な反応(重合反応)を確実に防止しつつ、加熱環境下で行う着色部形成工程(硬化工程)においては、樹脂材料の硬化反応(重合反応)を好適に進行させることができる。
また、単量体成分z3を単量体成分として含有することにより、着色部の形成時、基板上に付与されたカラーフィルター用インクから液性媒体を除去する際に、固形分濃度の上昇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し、形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じることを確実に防止することができる。
重合体Z中における単量体成分z3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、2〜30wt%であるのが好ましく、5〜20wt%であるのがより好ましい。重合体Z中における単量体成分z3の含有率が前記範囲内の値であると、前述した単量体成分z1、z2の機能を阻害することなく、上述したような効果をより顕著に発現させることができる。なお、重合体Zが、複数種の化合物の混合物である場合、単量体成分z3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Z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単量体成分z3を含有しているのが好ましい。
なお、重合体Zは、上述した単量体成分z1、z2、z3以外の単量体成分(その他の単量体成分)を含むものであってもよい。これにより、例えば、上記のような特性を発揮しつつ、その他の単量体分の化学構造に由来する効果も得ることができる。
重合体Zが、その他の単量体成分(単量体成分z1、z2、z3以外の単量体成分)を含むものである場合、重合体Z中におけるその他の単量体成分の含有率(複数種のその他の単量体成分を含む場合にはこれらの含有率の和)は、15wt%以下であるのが好ましく、10wt%以下であるのがより好ましい。
重合体Zの重量平均分子量は、5000〜50000であるのが好ましく、6000〜15000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の経時的安定性(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とともに、カラーフィルターの生産性を十分に優れたものとし、さらに、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平坦性をより確実に高いものとすることができ、カラーフィルターを用いて表示される画像における色むら等の発生をより効果的に防止することができる。
また、重合体Zの分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、1〜3であるのが好ましい。
なお、上述した各重合体は、最終的に上述したような構造(各単量体成分に対応する各部分構造)を有していればよく、上述した各単量体成分そのものを用いて合成されたものであってもよいし、上述した単量体成分とは異なる成分(前駆体、誘導体等)を用いて合成されたものであってもよい。
また、カラーフィルター用インク中における樹脂材料の含有率は、0.5〜18wt%であるのが好ましく、1〜15wt%であるのがより好ましく、3〜10wt%であるのがさらに好ましい。樹脂材料の含有率が前記範囲内の値であると、カラーフィルター用インク中における保存安定性、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、十分な色濃度を確保することができる。
また、カラーフィルター用インクが着色剤として顔料を含むものである場合、カラーフィルター用インク中における樹脂材料の含有率をC[wt%]、カラーフィルター用インク中における顔料の含有率をC[wt%]としたとき、0.2≦C/C≦9.0の関係を満足するのが好ましく、0.3≦C/C≦5.0の関係を満足するのがより好ましく、0.4≦C/C≦3.5の関係を満足するのがさらに好ましい。このような関係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十分に優れたものとしつつ、製造されるカラーフィルターのコントラスト等をより優れたものとすることができたり、着色部厚さをより薄いものとした場合であっても十分なコントラストを確保することができる。なお、従来のカラーフィルター用インクでは、顔料の含有率に対する樹脂材料の含有率を低いものとした場合、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、カラーフィルター用インクの吐出安定性が、著しく低下したり、形成される着色部の表面に不本意な凹凸が生じる等の不都合を生じやすかったが、本発明では、上記のように、顔料の含有率に対する樹脂材料の含有率を低いものとした場合であっても、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、上記のような関係を満足することにより、本発明の効果はより顕著に発揮される。
なお、カラーフィルター用インクを構成する樹脂材料は、上述した以外の重合体(例えば、熱可塑性の重合体や上述した重合体W、X、Y、Z以外の硬化性の重合体)を含むものであってもよい。
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中には、分散剤が含まれていてもよい。これにより、例えば、カラーフィルター用インク中における顔料粒子の分散性を向上させることができ、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。特に、重合体Wと分散剤とを併用することにより、これらの効果が相乗的に作用し合い、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等を特に優れたものとすることができる。
分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤が挙げられる。
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)、ヒノアクトKF−1000、KF−1525、ヒノアクト1300M、ヒノアクトT9050、ヒノアクトT6000、ヒノアクトT7000、ヒノアクトT8000、ヒノアクトT8000E(以上、川研ファインケミカル社製)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、本発明においては、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)とを併用するのが好ましい。これにより、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の軌道が変化し(いわゆる、飛行曲がりが発生し)、目的の部位に液滴を着弾させることができなくなったり、液滴の吐出量が不安定化する等の問題(液滴吐出の不安定化)を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の各部位での色むら、濃度むら等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。また、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長期保存性)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)、ヒノアクトKF−1000(川研ファインケミカル社製)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)、KF−1525、ヒノアクト1300M、ヒノアクトT9050、ヒノアクトT6000、ヒノアクトT7000、ヒノアクトT8000、ヒノアクトT8000E(以上、川研ファインケミカル社製)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。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%]、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、顔料の分散安定性、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、顔料の分散安定性、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、上述したような樹脂材料が溶解した液性媒体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、上述したような液性媒体と、上述したような樹脂材料(重合体Wを含む樹脂材料)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。
また、分散剤としては、例えば、下記式(21)および下記式(22)で表される部分構造を有する化合物を用いることができる。このような化合物を分散剤として用いることにより、カラーフィルター用インク中における顔料の分散性を特に優れたものとすることができるとともに、カラーフィルター用インクの吐出安定性を特に優れたものとすることができる。
Figure 2010066647
Figure 2010066647
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。
<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;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W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。
レベリング剤としては、例えば、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の各種界面活性剤を用いることができる。レベリング剤の具体例としては、メガファックF−443,F−444,F−445,F−446,F−470,F−471,F−472SF,F−474,F−475,F−477,F−478,F−479,F−480SF,F−482,F−483,F−484,F−486,F−487,F−489,R−30(以上、大日本インキ化学工業(株)社製);ノベックFC−4430、ノベックFC−4432(以上、住友スリーエム(株)製);サーフィノール104、サーフィノール82、サーフィノール2502、サーフィノール420、サーフィノール440、サーフィノール465、サーフィノール485、サーフィノール104E、サーフィノール104H、サーフィノール104A、サーフィノール104BC、サーフィノール104DPM、サーフィノール104PA、サーフィノール104PG−50、サーフィノール104S、サーフィノールSE、サーフィノールSE−F、サーフィノール504、サーフィノール61、サーフィノール2502、サーフィノール82、サーフィノールDF110D、サーフィノールDF37、サーフィノールDF58、サーフィノールDF75、サーフィノールDF210、サーフィノールCT111、サーフィノールCT121、サーフィノールCT131、サーフィノールCT136、サーフィノールCT151、サーフィノールTG、サーフィノールGA、サーフィノールPSA−336、ダイノール604、エンバイロジェムAD−01、オレフィンE1004、オレフィンE1010、オレフィンPD−001、オレフィンPD−002W、オレフィンPD−004、オレフィンEXP.4001、オレフィンEXP.4036、オレフィンEXP.4051F、オレフィンSPC、オレフィンAF−103、オレフィンAF−104、オレフィンAK−02、オレフィンSK−14、オレフィンAE−3、オレフィンPD−003、オレフィンPD−201、オレフィンPD−202、オレフィンPD−301、オレフィンB、オレフィンP、オレフィンY、オレフィンA、オレフィンSTG、オレフィンSPC(以上、日信化学工業(株)社製);フォスファノールML−200、フォスファノールML−220、フォスファノールRD−510Y、フォスファノールRS−410、フォスファノールRS−610、フォスファノールRS−710、フォスファノールRL−210、フォスファノールRL−310、フォスファノールRB−410、フォスファノールRD−720N(以上、東邦化学工業(株)社製);Lanco Flow L、Lanco Flow U、SOLSPERSE20000(以上、Lubrizol Deutschland GmbH社製);フタージェント100、フタージェント100C、フタージェント110、フタージェント140A、フタージェント150、フタージェント150CH、フタージェントA−K、フタージェント501、フタージェント250、フタージェント251、フタージェント222F、FTX−218、フタージェント300、フタージェント310、フタージェント400SW、フタージェント251、FTX−212M、フタージェント250、FTX−245M、FTX−290M、FTX−207S、FTX−211S、FTX−220S、FTS−230S、FTX−209F、FTX−213F、フタージェント222F、FTX−233F、FTX−245F、FTX−208G、FTX−218G、FTX−230G、FTS−240G、FTX−204D、FTX−208D、FTX−212D、FTX−216D、FTX−218D、FTX−220D、FTX−222D、FTX−720C、FTX−740C(以上、(株)ネオス社製);サーフロンS−111n、サーフロンS−113、サーフロンS−121、サーフロンS−131、サーフロンS−132、サーフロンS−141、サーフロンS−145、サーフロンS−381、サーフロンS−383、サーフロンS−393、サーフロンSC−101、サーフロンKH−40、サーフロンSA−100(以上、AGCセイミケミカル(株)社製);ユニダインDS−401、ユニダインDS−403、ユニダインNS−1602、ユニダインNS−1603、ユニダインNS−1605(以上、日進化成(株)社製)等が挙げられる。このような界面活性剤の中でも、ノニオン系の界面活性剤を用いるのが好ましい。これにより、形成される着色部の表面がより平坦化され、得られるカラーフィルターは、各部位での色むら、濃度むらが特に小さいものとなる。
このようなノニオン系の界面活性剤の具体的な例としては、商品名として、メガファックF−443,F−444,F−445,F−446,F−470,F−471,F−472SF,F−474,F−475,F−477,F−478,F−479,F−480SF,F−482,F−483,F−484,F−486,F−487,F−489,R−30(以上、大日本インキ化学工業(株)社製);サーフィノール104、同左82、同左2502、同左420、同左440、同左465、同左485(以上、日信化学工業(株)社製);ノベックFC−4430、ノベックFC−4432(以上、住友スリーエム(株)社製);フタージェント250、フタージェント25、フタージェント222F、FTX−218、フタージェント251、FTX−212M、フタージェント250、FTX−245M、FTX−290M、FTX−207S、FTX−211S、FTX−220S、FTS−230S、FTX−209F、FTX−213F、フタージェント222F、FTX−233F、FTX−245F、FTX−208G、FTX−218G、FTX−230G、FTS−240G、FTX−204D、FTX−208D、FTX−212D、FTX−216D、FTX−218D、FTX−220D、FTX−222D、FTX−720C、FTX−740C(以上、(株)ネオス社製)等が挙げられる。この中でも、大日本インキ化学工業(株)社製のメガファックF−444,F−484,F−479,F−477,F−489,F−487が特に好ましい。これにより、形成される着色部の表面はより確実に平坦化され、結果として、各部位での色むら、濃度むらがより確実に押さえられたカラーフィルターを得ることができる。また、このようなカラーフィルターを備えた画像表示装置では、表示部を見る角度によって、例えば、表示画像が暗くなるといった不具合をより確実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、液滴の吐出安定性に優れており、経時的な特性変化が効果的に防止され、例えば、長期間にわたって、均一な着色濃度の着色部(カラーフィルター)の形成等に好適に適用することができ、形成されるカラーフィルターにおける色むら、濃度むらの発生等を効果的に防止することができる。
カラーフィルター用インクの25℃における粘度(振動式粘度計を用いて測定される粘度)は、特に限定されないが、4〜12mPa・sであるのが好ましく、5〜11mPa・sであるのがより好ましい。カラーフィルター用インクの粘度が前記範囲内の値であると、インクジェット方式による液滴吐出において、吐出されるカラーフィルター用インクの液適量のばらつきを特に小さいものとしつつ、液滴吐出ヘッドにおける目詰まりの発生等をより確実に防止することができ、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。なお、カラーフィルター用インクの粘度の測定は、例えば、振動式粘度計を用いて行うことができ、特に、JIS Z8809に準拠して行うことができる。
また、カラーフィルター用インクは、50℃の環境下に、14日間放置した後の、25℃における粘度の変化量が0.5mPa・s以下であるのが好ましく、0.3mPa・s以下であるのがより好ましく、0.2mPa・s以下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、色むら、濃度むら等の発生が確実に防止されたカラーフィルターの製造に、より長期間にわたって好適に用いることができる。
≪カラーフィルター用インクの製造方法≫
次に、上述したようなカラーフィルター用インクの製造方法、特に、着色剤として顔料を含むカラーフィルター用インクの製造方法の好適な実施形態について、説明する。
本実施形態の製造方法は、重合体Wが溶剤に溶解した重合体W溶液を調製する重合体W溶液調製工程と、重合体W溶液に顔料を添加し、無機ビーズを多段で添加して微分散処理を行い、顔料分散体を得る微分散工程と、顔料分散体に希釈用の樹脂材料を追加混合する樹脂材料追加工程とを有する。
<重合体W溶液調製工程>
重合体W溶液調製工程においては、重合体Wが溶剤に溶解した重合体W溶液を調製する。このように、後述する顔料を微分散させる工程(微分散工程)に先立って、顔料と混合する液体(重合体W溶液)を、重合体Wを含むものとすることにより、原料として用いる顔料粒子の凝集体を効率よく、容易かつ確実に微粒子化(解砕)することができ、カラーフィルター用インクの生産性を向上させることができるとともに、最終的に得られる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、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、重合体W溶液を用いることにより、後述する微分散工程を、比較的温和な条件で行うことができるため、カラーフィルター用インクの構成材料の不本意な変性、劣化等を確実に防止することができる。
また、本工程においては、分散剤を用いるのが好ましい。これにより、重合体Wと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る。また、本工程において分散剤を用いる場合、(重合体Wと溶剤との混合に先立って、または、重合体Wと溶剤との混合時に、)分散剤と溶剤とを含む混合物を攪拌する(分散剤を予備分散する)のが好ましい。これにより、得られる重合体W溶液中において、分散剤の会合状態を解いた(ほぐした)状態とすることができ、分散剤の機能をより効果的に発揮させることができる。ところで、上述した酸価分散剤およびアミン価分散剤は、本来、互いに電気的に引き付け合い易いという性質を有しているが、本実施形態のように、顔料の微分散(微分散工程)に先立って、分散剤を予備分散することにより、分散剤として酸価分散剤およびアミン価分散剤を用いた場合であっても、酸価分散剤およびアミン価分散剤を、会合状態を十分に解いた状態で、顔料粒子の表面に均一かつ安定的に付着させることができ、分散剤同士の凝集、顔料粒子同士の凝集等をより確実に防止することができ、顔料の分散安定性、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。
なお、カラーフィルター用インクを、重合体Zを含むものとして調製する場合、本工程において、重合体Wとともに重合体Zを用いるのが好ましい。
本工程で調製する重合体W溶液中における分散剤の含有率(複数種の分散剤を含む場合は、その含有率の総和)は、特に限定されないが、5〜30wt%であるのが好ましく、6〜25wt%であるのがより好ましい。分散剤の含有率が前記範囲内の値であると、前述したような効果がより顕著に発揮される。
また、本工程で調製する重合体W溶液中における溶剤の含有率は、特に限定されないが、40〜80wt%であるのが好ましく、53〜75wt%であるのがより好ましい。溶剤の含有率が前記範囲内の値であると、前述したような効果がより顕著に発揮される。なお、溶剤としては、目的とするカラーフィルター用インクを構成する液性媒体と同一の組成を有するものを用いてもよいし、異なる組成のものを用いてもよい。本工程で、溶剤として、目的とするカラーフィルター用インクを構成する液性媒体とは異なる組成を有するものを用いた場合、例えば、後の工程で、所定の液体(溶剤)で希釈したり、減圧処理、加熱処理等を伴う液体(溶剤)の置換を行ったりすることにより、最終的に得られるカラーフィルター用インクにおいて、所望の組成を有する液性媒体とすることができる。
本工程では、各種攪拌機を用いて上記各成分の混合物を攪拌することにより、重合体W溶液を得ることができる。
本工程で用いることのできる攪拌機としては、例えば、ディスパーミル等の一軸または二軸ミキサー等が挙げられる。
攪拌機を用いた攪拌処理時間は、特に限定されないが、1〜30分間であるのが好ましく、3〜20分間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の生産性を十分に優れたものとしつつ、分散剤の会合状態をより効果的に解くことができ、最終的に得られる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特に優れたものとすることができる。
また、本工程での攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、特に限定されないが、500〜4000rpmであるのが好ましく、800〜3000rpm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の生産性を十分に優れたものとしつつ、分散剤の会合状態をより効果的に解くことができ、最終的に得られる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。また、重合体W、分散剤等の熱等による劣化、変性等をより確実に防止することができる。
<微分散工程>
次に、上記工程で得られた重合体W溶液に顔料を添加し、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)。
上記のように、本工程で用いられる重合体W溶液は重合体Wを含むものであるため、顔料の微粒子化(解砕)を効率よく行うことができ、カラーフィルター用インクの生産性を特に優れたものとすることができる。これは、本工程において、顔料の周りを重合体Wが取り囲むような状態となり、顔料の微粒子化(解砕)を促進するとともに、微粒子化した顔料粒子が再凝集すること防止するためであると考えられる。
また、本実施形態では、顔料を微分散させる工程(微分散工程)において無機ビーズを多段で添加する。微分散工程において、無機ビーズを多段で添加することにより、顔料の微粒化の効率を特に優れたものとすることができ、最終的に得られるカラーフィルター用インク中における顔料粒子を十分に小さいものとすることができる。特に、酸価分散剤およびアミン価分散剤を併用する場合においては、このような材料を用いることによる効果と、重合体W溶液調製工程および多段での微分散工程を有する方法を用いることによる効果とが、相乗的に作用し合い、最終的に得られるカラーフィルター用インクは、顔料の分散安定性、および、液滴の吐出安定性が、非常に優れたものとなり、非常に優れたコントラストのカラーフィルターの製造に用いることができるもののとなる。
本工程は、無機ビーズを多段で添加することにより行うものであればよく、3段以上に分けて無機ビーズを添加するものであってもよいが、無機ビーズを2段で添加するのが好ましい。これにより、最終的に得られるカラーフィルター用インク中における顔料粒子の長期分散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の生産性を特に優れたものとすることができる。
以下の説明では、無機ビーズを2段で添加する方法、すなわち、微分散工程において、第1の無機ビーズを用いた第1の処理と、第2の無機ビーズを用いた第2の処理とを行う方法について、代表的に説明する。
本工程で用いる無機ビーズ(第1の無機ビーズ、第2の無機ビーズ)は、無機材料で構成されたものであればいかなる材料で構成されたものであってもよいが、無機ビーズの好適な例としては、ジルコニア製のビーズ(例えば、Toray ceram 粉砕ボール(商品名)、株式会社東レ製)等が挙げられる。
[第1の処理]
本工程では、まず、前述した重合体W溶液調製工程で調製した重合体W溶液に顔料を添加し、所定の粒径の第1の無機ビーズを用いて一次微分散する第1の処理を行う。
第1の処理で用いる第1の無機ビーズは、第2の処理で用いる第2の無機ビーズよりも粒径の大きいものであるのが好ましい。これにより、微分散工程全体としての、顔料の微粒化(微分散)の効率を、特に優れたものとすることができる。
第1の無機ビーズの平均粒径は、特に限定されないが、0.5〜3.0mmであるのが好ましく、0.5〜2.0mmであるのがより好ましく、0.5〜1.2mmであるのがさらに好ましい。第1の無機ビーズの平均粒径が前記範囲内の値であると、微分散工程全体としての、顔料の微粒化(微分散)の効率を、特に優れたものとすることができる。これに対し、第1の無機ビーズの平均粒径が前記下限値未満であると、顔料の種類等によっては、第1の処理での顔料粒子の微粒化(小粒径化)の効率が著しく低下する傾向が現れる。また、第1の無機ビーズの平均粒径が前記上限値を超えると、第1の処理での顔料粒子の微粒化(小粒径化)の効率は、比較的優れたものとすることができるものの、第2の処理での顔料粒子の微粒化(小粒径化)の効率が低下し、微分散工程全体としての顔料の微粒化(微分散)の効率が低下する。
第1の無機ビーズの使用量は、特に限定されないが、重合体W溶液:100重量部に対し、100〜600重量部であるのが好ましく、200〜500重量部であるのがより好ましい。
重合体W溶液に添加する顔料の使用量は、特に限定されないが、重合体W溶液:100重量部に対し、12重量部以上であるのが好ましく、18〜35重量部であるのがより好ましい。
第1の処理は、顔料、第1の無機ビーズを重合体W溶液に添加した状態で、各種攪拌機を用いて攪拌することにより行うことができる。
第1の処理で用いることのできる攪拌機としては、例えば、パールミル等のメディア型分散機や、ディスパーミル等の一軸または二軸ミキサー等が挙げられる。
攪拌機を用いた攪拌処理時間(第1の処理の処理時間)は、特に限定されないが、10〜120分間であるのが好ましく、15〜40分間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の生産性を低下させることなく、顔料の微粒化(微分散)を効率よく進行させることができる。
また、第1の処理での攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、特に限定されないが、1000〜5000rpmであるのが好ましく、1200〜3800rpm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の生産性を低下させることなく、顔料の微粒化(微分散)をより効率よく進行させることができる。また、重合体W、分散剤等の熱等による劣化、変性等を確実に防止することができる。
[第2の処理]
第1の処理を行った後、第2の無機ビーズを用いた第2の処理を行う。これにより、顔料粒子が十分に微分散した顔料分散体が得られる。
第2の処理は第1の無機ビーズを含む状態で行うものであってもよいが、第2の処理に先立ち、第1の無機ビーズを除去するのが好ましい。これにより、第2の処理における顔料の微粒化(微分散)の効率を特に優れたものとすることができる。第1の無機ビーズの除去は、例えば、ろ過等の方法により、容易かつ確実に行うことができる。
第2の処理で用いる第2の無機ビーズは、第1の処理で用いる第1の無機ビーズよりも粒径の小さいものであるのが好ましい。これにより、最終的に得られるカラーフィルター用インク中における顔料を、十分に微粒化(微分散)させたものとすることができ、カラーフィルター用インクにおける顔料粒子の長期間にわたる分散安定性(長期分散安定性)に特に優れたものとすることができるとともに、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。
第2の無機ビーズの平均粒径は、特に限定されないが、0.03〜0.3mmであるのが好ましく、0.05〜0.2mmであるのがより好ましい。第2の無機ビーズの平均粒径が前記範囲内の値であると、微分散工程全体としての、顔料の微粒化(微分散)の効率を、特に優れたものとすることができる。これに対し、第2の無機ビーズの平均粒径が前記下限値未満であると、顔料の種類等によっては、第2の処理での顔料粒子の微粒化(小粒径化)の効率が著しく低下する傾向が現れる。また、第2の無機ビーズの平均粒径が前記上限値を超えると、顔料粒子の微粒化(微分散)を十分に進行させるのが困難になる可能性がある。
第2の無機ビーズの使用量は、特に限定されないが、重合体W溶液:100重量部に対し、100〜600重量部であるのが好ましく、200〜500重量部であるのがより好ましい。
第2の処理は、各種攪拌機を用いて行うことができる。
第2の処理で用いることのできる攪拌機としては、例えば、パールミル等のメディア型分散機や、ディスパーミル等の一軸または二軸ミキサー等が挙げられる。
攪拌機を用いた攪拌処理時間(第2の処理の処理時間)は、特に限定されないが、10〜120分間であるのが好ましく、15〜40分間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の生産性を低下させることなく、顔料の微粒化(微分散)を十分に進行させることができる。
また、第2の処理での攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、特に限定されないが、1000〜5000rpmであるのが好ましく、1200〜3800rpm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の生産性を低下させることなく、顔料の微粒化(微分散)をより効率よく進行させることができる。また、分散剤等の熱等による劣化、変性等を確実に防止することができる。
上記の説明では、微分散処理を2段で行う場合について中心的に説明したが、3段以上の処理を行ってもよい。このような場合、後の処理で用いる無機ビーズの方が、先の処理で用いる無機ビーズよりも小粒径であるのが好ましい。言い換えると、n段目の処理で用いる無機ビーズ(第nの無機ビーズ)の平均粒径は、(n−1)段目の処理で用いる無機ビーズ(第(n−1)の無機ビーズ)の平均粒径よりも小さいものであるのが好ましい。このような関係を満足することにより、顔料粒子の微粒化(微分散)の効率を特に優れたものとすることができるとともに、最終的に得られるカラーフィルター用インク中の顔料粒子の粒径をより小さいものとすることができる。
なお、微分散工程(例えば、第1の処理、第2の処理)においては、必要に応じて、例えば、溶剤による希釈等の処理を行ってもよい。
<樹脂材料追加工程>
上記のような微分散工程で得られた顔料分散体を、追加の樹脂材料と混合する(樹脂材料追加工程)。これにより、カラーフィルター用インクが得られる。
このように、本実施形態では、樹脂材料を構成する重合体Wを微分散工程に際して用いるとともに、微分散工程後に、追加の樹脂材料を用いる。これにより、微分散工程の効率を優れたものとしつつ、最終的に得られる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を優れたものとし、液滴の吐出安定性を優れたものとし、さらに、カラーフィルター用インク中に含まれる樹脂材料の含有率を好適なものとすることができる。また、重合体W以外の重合体を用いる場合においては、カラーフィルター用インクの調製時における当該重合体の不本意な変性、劣化を防止しつつ、最終的に得られるカラーフィルター用インクに当該重合体を所望の割合で含ませることができる。
本工程に追加する樹脂材料としては、例えば、上述したような重合体X、Y、Z等の重合体Wとは異なる重合体を用いることができる。また、重合体Wは、前述した重合体W溶液調製工程に加え、本工程でも用いられるものであってもよい。
本工程は、第2の処理で用いた第2の無機ビーズを除去した状態で行うのが好ましい。第2の無機ビーズの除去は、例えば、ろ過等の方法により、容易かつ確実に行うことができる。
本工程は、各種攪拌機を用いて行うことができる。
本工程で用いることのできる攪拌機としては、例えば、ディスパーミル等の一軸または二軸ミキサー等が挙げられる。
攪拌機を用いた攪拌処理時間(本工程の処理時間)は、特に限定されないが、1〜60分間であるのが好ましく、15〜40分間であるのがより好ましい。
また、本工程での攪拌機が有する攪拌翼の回転数は、特に限定されないが、1000〜5000rpmであるのが好ましく、1200〜3800rpmであるのがより好ましい。
なお、本工程では、前記工程で用いた溶剤とは異なる組成の液体を添加してもよい。これにより、前述した重合体W溶液調製工程での重合体Wの溶解、分散剤の分散、および、微分散工程での顔料粒子の微分散を好適に行いつつ、所望の特性を有するカラーフィルター用インクを確実に得ることができる。
また、本工程においては、顔料分散体と追加の樹脂材料との混合に先立って、または、顔料分散体と追加の樹脂材料との混合の後に、前記工程で用いた溶剤の少なくとも一部を除去してもよい。これにより、重合体W溶液調製工程、微分散工程での溶剤の組成と、最終的に得られるカラーフィルター用インクでの液性媒体の組成とを異なるものとすることができる。その結果、前述した重合体W溶液調製工程での重合体Wの溶解、分散剤の分散、および、微分散工程での顔料粒子の微分散を好適に行いつつ、所望の特性を有するカラーフィルター用インクを確実に得ることができる。溶剤の除去は、例えば、対象とする液体を、減圧雰囲気下に置いたり、加熱したりすることにより行うことができる。
《カラーフィルター用インクセット》
上述したようなカラーフィルター用インクは、インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるものである。カラーフィルターは、通常、フルカラー表示に対応するため、複数色の着色部(通常は、光の三原色に対応するRGBの3色)を有している。そして、これら複数色の着色部の形成には、それぞれに対応する色の複数種のカラーフィルター用インクが用いられる。すなわち、カラーフィルターの製造には、複数色のカラーフィルター用インクを備えるインクセット(カラーフィルター用インクセット)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、赤色の着色剤(特に、赤色の顔料)を含む赤色インクと、緑色の着色剤(特に、緑色の顔料)を含む緑色インクと、青色の着色剤(特に、青色の顔料)を含む青色インクとを備え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(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、コントラスト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。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から液性媒体を除去し、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。
また、現像処理の前に、塗膜3に対して撥液化処理を行ってもよい。例えば、現像処理の前に、塗膜3に対してフッ素樹脂をスタンプ法などで付与してもよいし、フッ素をプラズマ重合処理で塗膜3(感放射線性組成物)の表面にドープしてもよい。そのような処理をすることで、バンク表面(図中の上面。内壁面を除く部位)のみ撥液化して、平坦化に寄与する。また、感放射線性組成物のなかに、表面のみに配向するように、比重の軽いフッ素樹脂を添加しておいてもよい。
<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、特定の液性媒体と特定の樹脂材料(重合体W)とを組み合わせて含むものであり、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、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、コントラスト比の低下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。
ところで、液滴吐出ヘッドには、一般に、部材の結合箇所に接着剤が用いられている。例えば、液滴吐出ヘッドの耐久性を大きく左右するノズルプレートと隔壁との接合や、振動板と隔壁との接合等に、接着剤が用いられている。このため、繰り返しカラーフィルター用インクの液滴を吐出することにより、液滴吐出ヘッド内(キャビティ内)に、カラーフィルター用インクが供給され続け、また、液滴吐出に伴う振動のエネルギー等が接着剤による接合部に加わる。そして、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置(産業用)は、プリンターに適用されるもの(民生用)とは全く異なるものであり、例えば、大量生産を行うため、大量の液滴を長時間にわたって吐出することが求められる。また、カラーフィルターの製造に用いる液滴吐出装置(産業用)では、プリンターに適用されるもの(民生用)で用いるインクに比べて、一般に、粘度が高く、比重も大きいものであるため、液滴吐出ヘッドにかかる負荷は、民生用のプリンターに比べて、非常に大きいものとなる。このような過酷な条件で用いられるため、従来においては、カラーフィルター用インクにより、接着剤が膨潤したり、接着剤による接合が不十分になることがあり、液滴の吐出量が不安定化する等の問題を生じることがあった。また、例えば、製造に関わる装置は一定間隔で吸引工程などを含むクリーニング作業を行うが、このときノズルプレートや振動板の接着強度が低下していると吸引による圧力変化に耐えられずにひずみやたわみ等の構造的な欠陥が生じる。この結果、一部のノズルに構造的な差が生じて液滴の吐出が不安定なってしまい、ノズル間に差異が生じる。このような問題を生じると、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してしまい、結果として、カラーフィルターの各部位での色むら、濃度むら等が発生してしまったり、多数のカラーフィルター間での特性(特に、コントラスト比、色再現域等の色特性)にばらつきを生じ、カラーフィルターの信頼性は低いものとなってしまう。これに対し、本発明では、カラーフィルター用インクとして、上述したような条件を満足するものを用いるため、長期間液滴吐出を行った場合であっても、上記のような問題の発生を効果的に防止することができる。
液滴吐出ヘッド114は、特に限定されないが、ノズルプレート128が耐薬品性に優れたエポキシ系接着剤で接合されたものであり、かつ、振動板126が樹脂フィルムと金属板の接合に適したウレタン系接着剤で接合されたものであるのが好ましい。これにより、接合後の振動板126において、樹脂フィルムの残留テンションが抑制され、また均一化され、幅広い周波数域で安定的にカラーフィルター用インクを吐出することが可能となる。また、動作が安定化することにより、カラーフィルター用インクを吐出する液滴吐出ヘッドの劣化や目詰まり等を効果的に長期間防止することができ、製造されるカラーフィルターを、より高品質で個体間での特性の均一性に優れたものとすることができる。
また、液滴吐出ヘッド114に用いられているエポキシ系接着剤は、エポキシ系樹脂と脂肪族ポリアミンとを含むものであるのが好ましい。このようなエポキシ系接着剤が適用された液滴吐出ヘッドでは、液滴吐出時に、液滴吐出ヘッドが好ましくない振動をしてしまうことを効果的に抑制することができるが、上記のようなエポキシ系接着剤の硬化物は、従来のカラーフィルター用インクにより、侵されやすいものであった。このため、従来のカラーフィルター用インクを用いた場合、上記のようなエポキシ系接着剤が適用された液滴吐出ヘッドでは、長期間にわたって安定した吐出条件を維持するのが特に困難であった。これに対し、本発明では、カラーフィルター用インクが上記のようなエポキシ系接着剤の硬化物も侵しにくいものであるため、より長期間にわたって、液滴の吐出量等の条件をより好適に安定化させることができる。その結果、各部位での色むら、濃度むら等がより効果的に抑制され、個体間での特性の均一性が特に優れたカラーフィルターを、より長期間にわたって安定的に製造することができる。
液滴吐出ヘッド114に用いられる接着剤としては、以下のようなものが挙げられる。すなわち、エポキシ系接着剤としては、例えば、AE−40(味の素ファインテクノ社製)、931−1(エイブルスティック社製)、ロックタイト3609(ヘンケルジャパン社製)、スコッチウェルドEW2010(3M社製)等が挙げられ、ウレタン系接着剤としては、例えば、SU(コニシボンド社製)、Hysol U−09FL(ヘンケル社製)、タケラックW(三井化学社製)等が挙げられる。
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から液性媒体を除去し、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内に液性媒体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、100〜280℃であるのが好ましく、110〜250℃であるのがより好ましい。これにより、着色部12の構成材料の不本意な劣化・分解等を防止しつつ、樹脂材料の硬化反応を効率よく進行させ、さらに、カラーフィルター用インク2から好適に液性媒体を除去できる。
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に液性媒体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、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の対流を防止しつつ、穏やかに液性媒体を除去し、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、流動性を消失または低減させることができる。また、比較的低温で加熱することにより、不本意な樹脂材料の硬化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液性媒体を完全に除去することができる。また、本工程で、樹脂材料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表面が平坦な状態で固定された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から好適に液性媒体を除去できる。
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液性媒体を完全に除去することができる。また、本工程で、樹脂材料(硬化性樹脂材料)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表面が平坦な状態で固定された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、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、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ことにより、液性媒体をより効率よく除去することができたり、画素(セル)内での着色部の形状を、確実に好ましいものとすることができたり、加熱温度を比較的低いものとした場合であっても、液性媒体を確実に除去することができ、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。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。
《画像表示装置》
次に、カラーフィルター1を有する画像表示装置(電気光学装置)である液晶表示装置の好適な実施形態について説明する。
図7は、液晶表示装置の好適な実施形態を示す断面図である。同図に示すように、液晶表示装置60は、カラーフィルター1と、カラーフィルター1の着色部12が設けられた面側に配された基板(対向基板)66と、カラーフィルター1と基板66との間の空隙に封入された液晶よりなる液晶層62と、カラーフィルター1の基板11の液晶層62に対向する面とは反対の面側(図7中下側)に設けられた偏光板67と、基板66の液晶層62に対向する面とは反対の面側(図7中上側)に設けられた偏光板68とを有している。そして、カラーフィルター1の着色部12および隔壁13が設けられた面(着色部12および隔壁13の基板11に対向する面とは反対の面)には、共通電極61が設けられており、基板(対向基板)66の液晶層62、カラーフィルター1に対向する面には、カラーフィルター1の各着色部12に対応する位置に、マトリクス状に、画素電極65が配されている。さらに、共通電極61と液晶層62との間には配向膜64が設けられ、基板66(画素電極65)と液晶層62との間には配向膜63が設けられている。
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、図示しないバックライトから発せられた光が、偏光板68側(図7中上側)から入射するようになっている。そして、液晶層62を透過し、カラーフィルター1の各着色部12(12A、12B、12C)に入射した光は、各着色部12(12A、12B、12C)に対応する色の光として、偏光板67(図7中下側)から出射する。
上述したように、着色部12は、本発明のカラーフィルター用インク2(カラーフィルター用インクセット)を用いて形成されたものであるため、各色間、各画素間での特性のばらつきが抑制されたものである。その結果、液晶表示装置60において、各部位での色むら、濃度むら等が抑制された画像を安定的に表示することができる。また、着色部12は、本発明のカラーフィルター用インクを用いて形成されたものであるため、コントラストに優れている。
《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−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液性媒体を除去し、樹脂材料を硬化させるもの、すなわち、着色部形成工程(硬化工程)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、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、本発明のカラーフィルター用インクは、いかなる方法で製造されたものであってもよく、前述したような方法を用いて製造されたものに限定されない。例えば、前述した実施形態では、重合体W溶液調製工程と多段の微分散工程とを有するものとして説明したが、本発明のカラーフィルター用インクは、重合体W溶液調製工程を有していない方法や、多段ではない微分散工程を有する方法により製造されたものであってもよい。また、前述した実施形態では、着色剤として顔料を用いる場合について中心的に説明したが、例えば、顔料の代わりに染料を用いてもよい。
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、本発明において、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
(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反応容器(フラスコ)に、溶媒(溶剤)としてのトリプロピレングリコールジメチルエーテル:180重量部を入れて、85℃に加熱した。続いて、該フラスコ内に、上記式(1)で表される単量体成分(化合物)w1:188重量部、上記式(2)で表される単量体成分(化合物)w2:34重量部、上記式(3)で表される単量体成分(化合物)w3:74重量部、上記式(4)で表される単量体成分(化合物)w4:74重量部、ラジカル開始剤としてのアゾビスジメチルバレロニトリル:64重量部をトリプロピレングリコールジメチルエーテル:386重量部に溶解させた溶液を滴下ポンプを用いて5時間かけて滴下し、さらに3時間熟成させた。その後、室温まで冷却して、単量体成分w1、w2、w3、w4を含み上記式(17)で表される重合体Wとしての重合体W1を得た。
(合成例2〜14)
重合体の合成に用いる各成分(溶媒(溶剤)を含む)の種類、使用量を変更、調整し、重合体の組成、重量平均分子量を表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、14種の重合体(重合体W2〜W14)が得られた。
(合成例15〜18)
重合体の合成に用いる各成分(溶媒(溶剤)を含む)の種類、使用量を変更、調整し、重合体の組成、重量平均分子量を表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、4種の重合体(重合体W’1〜W’4)が得られた。
(合成例19)
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反応容器(フラスコ)に、溶媒(溶剤)としてのトリプロピレングリコールジメチルエーテル:314重量部を入れて、90℃に加熱した。続いて、ラジカル開始剤としての2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN):20重量部、および、トリプロピレングリコールジメチルエーテル(溶媒):30重量部を加えた後、該フラスコ内に、上記式(5)で表される単量体成分(化合物)x1:180重量部、上記式(6)で表される単量体成分(化合物)x2:90重量部、上記式(7)で表される単量体成分(化合物)x3:15重量部、上記式(8)で表される単量体成分(化合物)x4:15重量部、2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN):50重量部をトリプロピレングリコールジメチルエーテル:200重量部に溶解させた溶液を滴下ポンプを用いて5時間かけて滴下し、さらに4時間熟成させた。その後、室温まで冷却して、単量体成分x1、x2、x3、x4を含み上記式(18)で表される重合体Xとしての重合体X1を得た。
(合成例20〜28)
重合体の合成に用いる各成分(溶媒(溶剤)を含む)の種類、使用量を変更、調整し、重合体の組成、重量平均分子量を表2に示すように変更した以外は、前記合成例19と同様の操作を行った。その結果、9種の重合体(重合体X2〜X10)が得られた。
(合成例29)
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反応容器(フラスコ)に、溶媒(溶剤)としてのトリプロピレングリコールジメチルエーテル:314重量部を入れて、90℃に加熱した。続いて、ラジカル開始剤としての2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN):20重量部、および、トリプロピレングリコールジメチルエーテル(溶媒):30重量部を加えた後、該フラスコ内に、上記式(9)で表される単量体成分(化合物)y1:200重量部、上記式(10)で表される単量体成分(化合物)y2:100重量部、2,2′−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN):50重量部をトリプロピレングリコールジメチルエーテル:200重量部に溶解させた溶液を滴下ポンプを用いて5時間かけて滴下し、さらに4時間熟成させた。その後、室温まで冷却して、単量体成分y1、y2を含み上記式(19)で表される重合体Yとしての重合体Y1を得た。
(合成例30〜33)
重合体の合成に用いる各成分(溶媒(溶剤)を含む)の種類、使用量を変更、調整し、重合体の組成、重量平均分子量を表2に示すように変更した以外は、前記合成例29と同様の操作を行った。その結果、4種の重合体(重合体Y2〜Y5)が得られた。
(合成例34)
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反応容器(フラスコ)に、溶媒(溶剤)としてのトリプロピレングリコールジメチルエーテル:246重量部を入れて、80℃に加熱した。続いて、該フラスコ内に、上記式(11)で表される単量体成分(化合物)z1:276重量部、上記式(12)で表される単量体成分(化合物)z2:51重量部、ラジカル開始剤としてのアゾビスジメチルバレロニトリル:39重量部をメトキシブチルアセテート:360重量部に溶解させた溶液を滴下ポンプを用いて5時間かけて滴下し、さらに3時間熟成させた。
その後、フラスコ内にグリシジルメタクリレート:26重量部、メトキノン:2重量部を加え、110℃で10時間反応させた。その後、室温まで冷却して、単量体成分z1、z2、z3を含み上記式(20)で表される重合体Zとしての重合体Z1を得た。
(合成例35〜38)
重合体の合成に用いる各成分(溶媒(溶剤)を含む)の種類、使用量を変更、調整し、重合体の組成、重量平均分子量を表2に示すように変更した以外は、前記合成例34と同様の操作を行った。その結果、4種の重合体(重合体Z2〜Z5)が得られた。
表1、表2には、合成例1〜38で合成した各重合体を構成する各単量体成分の比率、各重合体の重量平均分子量Mwをまとめて示した。なお、上記のようにして合成した重合体は、いずれも、分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が1〜3の範囲内であった。
Figure 2010066647
Figure 2010066647
[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)
酸価分散剤としてのディスパービック111と、アミン価分散剤としてのディスパービック166と、重合体W1と、当該重合体W1を溶解する溶媒(カラーフィルター用インクにおける液性媒体)としてのトリプロピレングリコールジメチルエーテル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の混合物とを、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、重合体W溶液を得た(重合体W溶液調製工程)。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、重合体W溶液調製工程で得られた重合体W溶液に、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、得られた重合体W溶液に、顔料を添加し、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177と上記式(14)で表される顔料誘導体との混合物と、C.I.ピグメントレッド254と上記式(15)で表される顔料誘導体との混合物と、上記式(16)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とを用いた。また、このとき、重合体W溶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、トリプロピレングリコールジメチルエーテル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の混合物で希釈した。
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、トリプロピレングリコールジメチルエーテル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の混合物で希釈した。
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に、重合体X1および重合体Y1を加え、混合した(樹脂材料追加工程)。本工程は、上記の各材料を内容量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、顔料の種類、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、上記式(16)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、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。
(実施例2〜11)
カラーフィルター用インクの材料の種類・含有量を表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(カラーフィルター用インクセット)を調製した。
(比較例1〜9)
カラーフィルター用インクの材料の種類・含有量を表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(カラーフィルター用インクセット)を調製した。
(比較例10)
重合体X、重合体Yの代わりに、市販のトリスフェノールメタン型エポキシ樹脂(日本化薬社製、EPPN−502H)を用い、重合体Wも用いなかった以外は、前記実施例と同様にして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)を調製した。
なお、上記各実施例および各比較例では、いずれも、重合体W、Z、W’を用いる場合には、これらを重合体W溶液調製工程(またはこれに対応するタイミングで行う工程)で用い、重合体X、Yについては、樹脂材料追加工程(またはこれに対応するタイミングで行う工程)で用いた。
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、含有量等を表3〜表5にまとめて示した。なお、表中、C.I.ピグメントレッド177を「PR177」、C.I.ピグメントレッド254を「PR254」、C.I.ピグメントレッド177と式(14)で表される顔料誘導体との混合物「PR177D」、C.I.ピグメントレッド254と式(15)で表される顔料誘導体との混合物「PR254D」、式(16)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.ピグメントバイオレット23を「PV23」、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」、ソルスパース41000を「DA6」、ディスパービックLPN6919を「DA7」、ヒノアクトT8000Eを「DA8」、トリプロピレングリコールジメチルエーテルを「S1」、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を「S2」、ジエチレングリコールブチルメチルエーテルを「S3」、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「S4」、1,3−ブチレングリコールジアセテートを「S5」、プロピレングリコールジアセテートを「S6」、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを「S7」、グルタル酸ジメチルを「S8」、テトラエチレングリコールジメチルエーテルを「S9」、トリエチレングリコールジメチルエーテルを「S10」、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂(日本化薬社製、EPPN−502H)を「R1」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(14)で表される顔料誘導体との混合物中における式(14)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(15)で表される顔料誘導体との混合物中における式(15)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、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。
また、表3〜表5には、カラーフィルター用インクの粘度、ウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率、エポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率もあわせて示した。表中、「粘度」の欄には、振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定されたカラーフィルター用インクの25℃における粘度を示した。また、「エポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率」の欄には、密封された液性媒体中に、エポキシ系接着剤(味の素ファインテクノ社製、AE−40、エポキシ系樹脂と脂肪族ポリアミンとを含むもの)の硬化物(直径6mm×厚さ4mmの円盤状の試験片)を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際の前記エポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率を示した。また、「ウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率」の欄には、密封された液性媒体中に、ウレタン系接着剤(ヘンケル社製、Hysol U−09FL)の硬化物(直径6mm×厚さ4mmの円盤状の試験片)を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際の前記ウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率を示した。
Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
[3]カラーフィルター用インクの保存安定性評価(耐久性評価)
[3.1]加熱処理後の外観変化
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、50℃の環境下に、14日間放置した後、目視による観察を行い、以下の5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・沈降がほとんど認められない。
C:顔料粒子の凝集・沈降がわずかに認められる。
D:顔料粒子の凝集・沈降がはっきりと認められる。
E:顔料粒子の凝集・沈降が顕著に認められる。
[3.2]粘度の変化量
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、50℃の環境下に、14日間放置した後の粘度(動粘度)を測定し、製造直後の粘度との差を求めた。すなわち、製造直後の粘度をν[mPa・s]、50℃の環境下に、14日間放置した後の粘度をν[mPa・s]としたとき、ν−νで表される値を求めた。このようにして求められた値について、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:ν−νの値が0.4mPa・s未満。
B:ν−νの値が0.4mPa・s以上0.6mPa・s未満。
C:ν−νの値が0.6mPa・s以上0.8mPa・s未満。
D:ν−νの値が0.8mPa・s以上1.0mPa・s未満。
E:ν−νの値が1.0mPa・s以上。
[4]液滴吐出の安定性評価(吐出安定性評価)
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(製造直後のカラーフィルター用インク、および、50℃の環境下に14日間放置したカラーフィルター用インク(加熱環境下に放置したカラーフィルター用インク))を用いて、下記に示すような試験による評価を行った。
[4.1]着弾位置精度評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、600000発(600000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600000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。この値が小さいほど飛行曲がりの発生が効果的に防止されていると言える。なお、液滴吐出ヘッドとしては、ノズルプレートがエポキシ系接着剤(味の素ファインテクノ社社製、AE−40)で接合され、振動板がウレタン系接着剤(ヘンケル社製、Hysol U−09FL)で接合されたものを用いた。
A:ズレ量dの平均値が0.04μm未満。
B:ズレ量dの平均値が0.04μm以上0.10μm未満。
C:ズレ量dの平均値が0.10μm以上0.15μm未満。
D:ズレ量dの平均値が0.15μm以上。
[4.2]液滴吐出量の安定性評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、600000発(600000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、液滴吐出ヘッドとしては、ノズルプレートがエポキシ系接着剤(味の素ファインテクノ社社製、AE−40)で接合され、振動板がウレタン系接着剤(ヘンケル社製、Hysol U−09FL)で接合されたものを用いた。
A:ΔW/Wの値が、0.050未満。
B:ΔW/Wの値が、0.050以上0.420未満。
C:ΔW/Wの値が、0.420以上0.750未満。
D:ΔW/Wの値が、0.750以上。
[4.3]間欠印字性能評価
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置および前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用意し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、各インクについて、液滴吐出ヘッドの各ノズルから、10000発(10000滴)の液滴の連続吐出を行い、その後、120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、液滴吐出ヘッドとしては、ノズルプレートがエポキシ系接着剤(味の素ファインテクノ社社製、AE−40)で接合され、振動板がウレタン系接着剤(ヘンケル社製、Hysol U−09FL)で接合されたものを用いた。
A:|W−W20|/Wの値が、0.060未満。
B:|W−W20|/Wの値が、0.060以上0.700未満。
C:|W−W20|/Wの値が、0.700以上。
[4.4]連続吐出試験
チャンバー(サーマルチャンバー)内に設置した図3〜図6に示すような液滴吐出装置、前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インクセットを用いて、25℃、30%RHの環境下で、液滴吐出装置を240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。なお、液滴吐出ヘッドとしては、ノズルプレートがエポキシ系接着剤(味の素ファインテクノ社社製、AE−40)で接合され、振動板がウレタン系接着剤(ヘンケル社製、Hysol U−09FL)で接合されたものを用いた。
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。
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0.8%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0.8%以上1.0%未満であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
D:ノズルの目詰まりの発生率が1.0%以上、または、クリーニングによる目詰まりの解消が不可能。
なお、上記の評価は、各実施例および各比較例について、同様の条件で行った。
[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(製造直後のカラーフィルター用インク)、および、50℃の環境下に14日間放置したカラーフィルター用インク(加熱環境下に放置したカラーフィルター用インク)を用いて、以下のようにして、カラーフィルターを製造した。
まず、両面にナトリウムイオンの溶出を防止するシリカ(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、CFとHeガスとを1:9(体積比)で混合したガスを導入した大気圧プラズマ重合装置で、出力550W、プラズマ発生装置からテーブルまでの距離:0.5mm、処理テーブル速度:5mm/sという条件で、プリベーク処理、ポストエキスポジャーベーク処理の施された塗膜の表面だけにフッ素をドーピングした。その後、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、2.0μm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1.6μm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。また、液滴吐出ヘッドとしては、ノズルプレートがエポキシ系接着剤(味の素ファインテクノ社社製、AE−40)で接合され、振動板がウレタン系接着剤(ヘンケル社製、Hysol U−09FL)で接合されたものを用いた。
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)。
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。その後、N−メチル−2−ピロリドンおよびγ−ブチロラクトンを用いた洗浄を行い、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(それぞれ、製造直後のカラーフィルター用インクおよび加熱環境下に放置したカラーフィルター用インク)を用いて、それぞれ、7000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]着色部の平坦性
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(カラーフィルター用インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、31枚目に製造されたカラーフィルターを用意した。
これらのカラーフィルターについて、触針式粗さ計(Tencor社製、P−15)を用いて、着色部の最大高さと最小高さとの差ΔDを求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。
A:ΔDが0.15μm未満。
B:ΔDが0.15μm以上0.40μm未満。
C:ΔDが0.40μm以上。
[6.2]コントラスト比の評価
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(カラーフィルター用インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、7000枚目に製造されたカラーフィルターを用いて、同条件で図7に示すような液晶表示装置を製造した。
これらの液晶表示装置を用いて、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、単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2900以上。
B:CRが2200以上2900未満。
C:CRが1900以上2200未満。
D:CRが1900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3800以上。
B:CRが3300以上3800未満。
C:CRが3000以上3300未満。
D:CRが3000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3100以上。
B:CRが2700以上3100未満。
C:CRが2400以上2700未満。
D:CRが2400未満。
[6.3]色むら、濃度むら
[6.2]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、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。
[6.4]個体間での特性差
前記各実施例および各比較例のカラーフィルター用インク(カラーフィルター用インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、1〜20枚目、および、6980〜6999枚目に製造されたカラーフィルターを用意し、暗室で、赤色の単色表示、緑色の単色表示、青色の単色表示、白色の単色表示を行い、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。その結果から、各実施例および各比較例について、それぞれ、1〜20枚目、6980〜6999枚目に製造されたカラーフィルター(合計40枚のカラーフィルター)で最大となる色差(Lab表示系での色差ΔE)を求め、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:色差(ΔE)が1.7未満。
B:色差(ΔE)が1.7以上2.7未満。
C:色差(ΔE)が2.7以上3.7未満。
D:色差(ΔE)が3.7以上4.7未満。
E:色差(ΔE)が4.7以上。
[6.5]ヒートサイクル試験
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(カラーフィルター用インクセット)を用いて製造されたカラーフィルターのうち、それぞれ、5021〜5030枚目に製造されたカラーフィルターを用いて、同条件で図7に示すような液晶表示装置を製造した。
これらの液晶表示装置を用いて、暗室で、赤色の単色表示、緑色の単色表示、青色の単色表示を行った状態で目視による観察を行い、光漏れ(白抜け、輝点)が発生していないことを確認した。
次に、上記の液晶表示装置からカラーフィルターを取り外した。
取り外した各カラーフィルターを、20℃の環境下に1.5時間、次いで、60℃の環境下に2.5時間、次いで、20℃の環境下に1.5時間、次いで、−10℃の環境下に2.5時間静置した。その後、再び、環境温度を20℃に戻し、これを1サイクル(8時間)とし、このサイクルを合計20回繰り返した(合計160時間)。
その後、これらのカラーフィルターを用いて、再び、図7に示すような液晶表示装置を組み立てた。
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、青色の単色表示を行った状態で目視による観察を行い、光漏れ(白抜け、輝点)の発生状況を、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:光漏れ(白抜け、輝点)の発生したカラーフィルターはない。
B:1〜2枚のカラーフィルターにおいて、光漏れ(白抜け、輝点)が認められる。
C:3〜5枚のカラーフィルターにおいて、光漏れ(白抜け、輝点)が認められる。
D:6〜9枚のカラーフィルターにおいて、光漏れ(白抜け、輝点)が認められる。
E:10枚のカラーフィルターにおいて、光漏れ(白抜け、輝点)が認められる。
[7]耐熱性評価
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を用いて、それぞれ、厚さ0.7mmのガラス基板上に、スピンコートにより塗布した。インクの付与量は、乾燥膜厚が1.6μmとなるように設定した。
次に、これらの試験片を、クリーンオーブン内で220℃で1時間加熱した。
次に、220℃での加熱処理を施した試験片について、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。
その後さらに、これらの試験片を、クリーンオーブン内で250℃で1時間加熱した。
ここで、250℃での加熱処理を施した試験片について、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。
これらの結果から、各試験片についての、加熱処理(250℃での加熱処理)の前後での色差(Lab表示系での色差ΔE)を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。
○:色差(ΔE)が1.2未満。
△:色差(ΔE)が1.2以上3.2未満。
×:色差(ΔE)が3.2以上。
[8]カラーフィルター用インクを用いて形成した着色膜の評価
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を用いて、以下のようにして、下記の試験に用いる多数枚の試験片(試験板)を作製した。
まず、各インクを用いて、それぞれ、厚さ0.7mmのガラス基板上に、スピンコートにより塗布した。インクの付与量は、乾燥膜厚が1.6μmとなるように設定した。
次に、90℃のホットプレート上で10分間プリベークを行った。その後、クリーンオーブン内で、200℃で20分間加熱してポストベークを行い、更に240℃で30分加熱してポストベークを行い、着色膜を有する試験片(試験板)を得た。
[8.1]耐溶剤性評価
前記各実施例および各比較例の各色の試験片について、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。
次に、これらの試験片を、50℃の溶剤中に20分間浸漬し、その後、同様に、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。
これらの結果から、各試験片についての、溶剤の浸漬前後での色差(Lab表示系での色差ΔE)を求め、以下の2段階の基準に従い、評価した。
○:色差(ΔE)が3.2未満。
×:色差(ΔE)が3.2以上。
溶剤としては、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、イソプロピルアルコール(IPA)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、0.5N塩酸(HCl)、0.5N水酸化ナトリウム水溶液(NaOH)を用いた。
[8.2]耐光性評価
前記各実施例および各比較例の各色の試験片について、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。
次に、40℃、60%RHの環境下で、これらの試験片に対し、キセノンフェードメーターを用いて光照射を行い、その後、同様に、分光光度計(大塚電子社製、MCPD3000)を用いて測色した。照射条件は、320W/m×200時間とした。このときのブラックパネル温度は50℃とした。
これらの結果から、各試験片についての、光照射前後での色差(Lab表示系での色差ΔE)を求め、以下の3段階の基準に従い、評価した。
○:色差(ΔE)が1.2未満。
△:色差(ΔE)が1.2以上3.2未満。
×:色差(ΔE)が3.2以上。
[8.3]基板に対する密着性評価
まず、前記各実施例および各比較例の各色の試験片の着色膜に、カッターで直交する縦横11本ずつの切り傷を1mm間隔でつけた。さらに、セロハンテープをパターンに指で軽く密着させすばやくテープを剥がし、傷の状態を観察し、以下の5段階の基準に従い、評価した。
A:切り傷の交線にわずかな剥がれがあり、欠損部の面積は全正方形面積の8%未満。
B:切り傷の交線に剥がれがあり、欠損部の面積は全正方形面積8%以上18%未満。
C:切り傷による剥がれの幅が広く、欠損部の面積が全正方形面積の18%以上38%未満。
D:切り傷による剥がれの幅が4点より広く、欠損部の面積は全正方形面積の38%以上68%未満。
E:剥がれの面積は、全正方形面積の68%以上。
[8.4]ITO膜の密着性評価
まず、前記各実施例および各比較例の各色の試験片を、イソプロピルアルコールに5分間浸漬させ、次いでイソプロピルアルコール蒸気にて乾燥を行い洗浄した。
その後、基板設定温度200℃にて、6×10−3Torrの真空下でITO(酸化インジウムスズ)膜を120nmの厚さになるように成膜した。
180℃×50分間の耐熱試験後、ITO膜の表面粗度(Ra)をAFMで測定し、以下の3段階の基準に従い、評価した。なお、AFMとしては、日本ビーコ株式会社のNanoScopeIIIaを用いた。
○:ITO膜にしわやクラック等の異常が全く観測されなかった。
△:ITO膜にしわやクラック等の異常が数点観測された。
×:ITO膜にしわやクラック等の異常が全面に観測された。
これらの結果を表6〜表11に示す。なお、表中、製造直後のカラーフィルター用インクを「加熱前」と示し、50℃の環境下に14日間放置したカラーフィルター用インク(加熱環境下に放置したカラーフィルター用インク)を「加熱後」と示した。
Figure 2010066647
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Figure 2010066647
Figure 2010066647
Figure 2010066647
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表から明らかなように、本発明では、液滴吐出の安定性に優れており、製造されたカラーフィルターは、色むら、濃度むら等の発生が抑制されており、個体間での特性のばらつきも小さいものであった。また、本発明では、カラーフィルターの耐久性にも優れていた。また、本発明では、コントラストにも優れていた。また、本発明では、カラーフィルター用インクの経時安定性に優れており、カラーフィルター用インクを加熱条件下に放置した後でも、好適に液滴吐出を行うことができ、優れた品質のカラーフィルターを安定的に製造することができた。また、本発明では、形成された着色部が十分な硬度を有するものであった。また、本発明では、カラーフィルター用インクを用いて形成される着色膜(着色部)の耐溶剤性、耐熱性、耐光性、基板に対する密着性、ITO膜の密着性にも優れていることが確認された。
これに対し、各比較例では、満足な結果が得られなかった。
また、市販の液晶テレビを分解し、液晶表示装置部分を、上記のようにして製造したものと交換して、上記と同様の評価を行ったところ、上記と同様な結果が得られた。
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 (13)

  1. インクジェット方式によるカラーフィルターの製造に用いられるカラーフィルター用インクであって、
    着色剤と、当該着色剤が溶解および/または分散する液性媒体と、樹脂材料とを含み、
    密封された前記液性媒体中に、エポキシ系接着剤の硬化物を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際の前記エポキシ系接着剤の硬化物の膨潤率が35%以下であり、
    密封された前記液性媒体中に、ウレタン系接着剤の硬化物を、大気圧下、70℃の環境下で6日間静置した際の前記ウレタン系接着剤の硬化物の膨潤率が160%以下であり、
    前記樹脂材料が、下記式(1)で表される単量体成分w1と下記式(2)で表される単量体成分w2と下記式(3)で表される単量体成分w3と下記式(4)で表される単量体成分w4とを含む重合体Wを含むものであることを特徴とするカラーフィルター用インク。
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
  2. 前記重合体Wを構成する全成分に占める前記単量体成分w1の含有率が、25〜75wt%であり、
    前記重合体Wを構成する全成分に占める前記単量体成分w2の含有率が、2〜25wt%であり、
    前記重合体Wを構成する全成分に占める前記単量体成分w3の含有率が、5〜50wt%であり、
    前記重合体Wを構成する全成分に占める前記単量体成分w4の含有率が、3〜40wt%である請求項1に記載のカラーフィルター用インク。
  3. 前記樹脂材料は、前記重合体Wに加え、さらに、少なくとも下記式(5)で表される単量体成分x1と下記式(6)で表される単量体成分x2と下記式(7)で表される単量体成分x3と下記式(8)で表される単量体成分x4とを含む重合体Xを含むものである請求項1または2に記載のカラーフィルター用インク。
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
  4. 前記樹脂材料は、前記重合体Wに加え、さらに、少なくとも下記式(9)で表される単量体成分y1と下記式(10)で表される単量体成分y2とを含む重合体Yを含むものである請求項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。
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
  5. 前記樹脂材料は、前記重合体Wに加え、さらに、少なくとも下記式(11)で表される単量体成分z1と下記式(12)で表される単量体成分z2と下記式(13)で表される単量体成分z3とを含む重合体Z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。
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
    Figure 2010066647
  6. カラーフィルター用インクは、前記着色剤として顔料を含むものであり、
    さらに、分散剤として、所定の酸価を有する酸価分散剤と、所定のアミン価を有するアミン価分散剤とを含むものである請求項1ないし5のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
  7. 前記着色剤として顔料を含み、
    前記顔料は、主顔料として、C.I.ピグメントグリーン58を含むとともに、副顔料として、スルホン化された顔料誘導体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. カラーフィルター用インクは、ノズルプレートが前記エポキシ系接着剤で接合され、振動板が前記ウレタン系接着剤で接合された液滴吐出ヘッドから、吐出されることによりカラーフィルターの製造に用いられるものである請求項1ないし7のいずれかに記載のカラーフィルター用インク。
  9. 前記エポキシ系接着剤は、エポキシ系樹脂と脂肪族ポリアミンと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。
  10. 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。
  11. 請求項10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。
  12. 画像表示装置は、液晶パネルである請求項11に記載の画像表示装置。
  13. 請求項11または12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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