JP2010150550A

JP2010150550A - カラーフィルタ用インク組成物

Info

Publication number: JP2010150550A
Application number: JP2009293059A
Authority: JP
Inventors: Mi-Kyoung Kim; 美經金; Dae-Hyun Kim; 大鉉金
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2010-07-08
Also published as: US20100163812A1

Abstract

【課題】カラーフィルタ用インク組成物及び前記インク組成物から製造されたカラーフィルタを提供する。
【解決手段】顔料、バインダー樹脂、及び重合性単量体を含むカラーフィルタ用インク組成物において、下記式(1)で表されるメラミン化合物を含むことを特徴とし、メラミン化合物は重量平均分子量126〜5000範囲内であるカラーフィルタ用インク組成物。

（R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及びR₆は、それぞれ相互独立的に水素、C_1-6のアルキル基、C_1-6のアルコキシ基、カルボキシル基、C_1-6のエーテル基、C_1-6のアルコール基、アミノ基、ニトロ基、水酸基、フェニル基またはアクリル基を含む基である)
【選択図】なし

Description

本発明は、カラーフィルタ用インク組成物および前記インク組成物から製造されたカラーフィルタに関するものである。

通常の液晶表示装置は2枚の偏光板に挟まれた液晶層を備え、第1偏光板は通過した光の偏光度を制御し、第2偏光板は通過する光量を調節する方式で作動する。かかる液晶表示装置は、2枚の偏光板間にカラーフィルタを設けることでカラー表示が可能になるが、近年、テレビやPCモニター等に液晶表示装置が広く用いられるようになり、カラーフィルタに対して高輝度化、高コントラスト化の要求が強くなっている実情にある。

カラーフィルタは、ガラス等の透明な基板の表面に2種以上の相違する色の微細な帯(ストライプ)状のフィルタセグメントを平行または交差させて配置したもの、又は微細なフィルタセグメントを一定の配列で配置したものからなっている。フィルタセグメントは、数μm〜数100μmであり微細で、さらに色ごとに所定の配列で整然と配置されている。

一般的に、カラー液晶表示装置では、カラーフィルタ上に液晶を駆動させるための透明電極が蒸着またはスパッタリングによって形成され、またその上に液晶を一定の方向に配向させるための配向膜が形成されている。これら透明電極および配向膜の性能を十分に得るためには、その形成を一般的に200℃以上、好ましくは230℃以上の高温で行う必要がある。このため、現在のカラーフィルタの製造方法としては顔料分散法が主に用いられている。前記顔料分散法は、耐光性、耐熱性に優れた顔料を着色剤として使用する方法である。

しかし、一般的に、カラーフィルタ分散された顔料による光の散乱等によって、液晶が制御した偏光度を乱すという問題がある。すなわち、光を遮断すべきとき(OFF状態)に光が漏れたり、光を透過すべきとき(ON状態)に透過光が減衰したりするため、ON状態とOFF状態での表示装置上の輝度の比(コントラスト比)が低いという問題がある。

フィルタセグメントは、顔料分散体に重合開始剤およびエチレン性不飽和単量体を配合してなるカラーレジストの塗布液を使用して形成されるが、カラーフィルタの高輝度化、高コントラスト化を実現させるためには、先ず、フィルタセグメント中に含まれる顔料の微細化処理を行い、この微細化顔料を樹脂等からなる顔料担体中に安定するように分散させた顔料分散体を調製する必要がある(例えば、日本特開平10-130547号公報（特許文献１）参照)。

しかし、顔料の凝集が強くこれを全部分散できない場合は、顔料の微細化工程を経ることにより逆にカラーフィルタの輝度、コントラスト比を低下させてしまう。また、顔料分散体の分散安定性が低いと経時的に顔料粒子の凝集が進行し、着色組成物の粘度の上昇、流動性の不良を起こし、フィルタセグメントを形成する際に、塗布液をガラス基板上にスピンコーティングする場合等にスピンコーティング性の不良、ラベリングの不良等によって、膜厚が均一な塗布膜を得ることができないため好ましくない。

このような微細化顔料を使用した顔料分散体の安定化のために、顔料誘導体や樹脂型分散剤を使用した分散処方最適化が行われ、顔料誘導体や樹脂型分散剤またはバインダー樹脂の改良も行われて来た(例えば、日本国特開2005-181383号公報（特許文献２）参照)。しかし、これらの手法では、近年の高品質の微細化顔料の性能を完全に発揮させるのに不十分な場合がある。

また、微細化顔料の分散体を調製でき、高コントラストであるフィルタセグメントを形成できる場合も、このフィルタセグメントは前記のようにカラーフィルタの形成過程(透明電極および配向膜の形成、ポストベーク工程)で230℃以上の高温にさらされ、顔料の分散系が崩れてコントラスト比が低下する現象が起こる場合がある。

現在、カラーフィルタの製造方法としては耐熱性と耐光性に優れた顔料分散法が主流だが、カラーフィルタに分散された顔料は、二つの偏光板間を通過する光の散乱等を誘発してコントラスト比を低下させるという問題点がある。特に、顔料の粒子径が大きいと、光の散乱等を大きくしコントラスト比を低下させることになる。

よって、高コントラスト比を実現するためには顔料の粒子径を微細化する必要があるが、顔料の粒子径を減らす場合は顔料粒子の表面エネルギーが増加し、分散安定性が劣るというまた別の問題点が発生する。顔料の分散安定性が良くないと顔料粒子の凝集が起こり、むしろコントラスト比を低下させ得、インク組成物の粘度の増加、ゲレーション(Gelation)等により吐出性(jettability)が不安定になったりノズルを塞ぐ等の問題が発生し得る。

一般的に、微細化した顔料を分散するために顔料誘導体や樹脂型分散剤(高分子型分散剤)等を使用することになり、これに対する様々な種類の特許が出願されている状態である。しかし、顔料誘導体や分散剤だけでは微細化した顔料が分散されているインクの高温処理(200℃以上の熱処理、例えばポストベーク工程)過程で発生する顔料の凝集現象または顔料分散性低下現象を防げない場合が多い。高温処理後の過程で発生する顔料分散性の低下は、コントラスト比の低下に繋がるという問題点がある。

日本特開平10-130547号公報日本国特開2005-181383号公報

これに対して、本発明は前記の従来技術の問題点を解決するために、耐熱性に優れ、高コントラスト且つ流動性に優れたカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

本発明は、前記の従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、
顔料、バインダー樹脂および重合性単量体を含むカラーフィルタ用インク組成物において、
メラミン化合物をさらに含むことを特徴とし、
前記メラミン化合物は重量平均分子量126〜5000範囲内であり、下記式(1)で表される化合物、及びこれら間の重合体中の少なくとも一つを含むものであることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

(ここで、R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及びR₆は、それぞれ相互独立的に水素、C_1-6のアルキル基、C_1-6のアルコキシ基、カルボキシル基、C_1-6のエーテル基、C_1-6のアルコール基、アミノ基、ニトロ基、水酸基、フェニル基またはアクリル基を含む基である)

また、本発明において、前記式(1)で表される化合物は、下記式(2)で表される化合物であることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

(ここで、R_1a、R_2a及びR_3aはそれぞれ相互独立的に水素、C_1-6のアルキル基または(メタ)アクリレート基を言う)

また、本発明において、前記式(1)で表される化合物は、下記式(3)で表される化合物であることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

(ここで、R_1b、R_2b、R_3b、R_4b、R_5b及びR_6bはそれぞれ相互独立的に水素、C_1-6のアルキル基または(メタ)アクリレート基を言う)

また、本発明において、前記式(1)で表される化合物は、下記式(4)〜下記式(7)で表される化合物のいずれかであることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

また、本発明において、前記メラミン化合物は、全体組成物基準1〜20wt%の範囲内で含まれたものであることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

また、本発明において、顔料分散剤をさらに含み、前記顔料は全体組成物基準5〜20wt%、前記バインダー樹脂は1〜10wt%、前記重合性単量体は0.5〜8wt%の範囲内で含まれたものであることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

また、本発明において、添加剤をさらに含むものであることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

また、本発明において、前記インク組成物の粘度は10〜18cPの範囲内であることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物を提供する。

また、本発明のインク組成物から製造されたものであることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明のカラーフィルタ用インク組成物は、メラミン化合物を添加することにより、高温処理後のコントラスト比が低下する現象を防止することができ、インクの分散性をより向上させる効果がある。また、インクの粘度を低くする効果があり、メラミン化合物を添加しないときより固形分をより増加させることができる効果がある。

本出願は、2008年12月24日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10-2008-0132753号、及び2009年12月22日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10-2009-0128614号の出願日の利益を主張し、その内容全部を本明細書に含める。

以下、本発明に対して詳しく説明する。

本発明は、
顔料、バインダー樹脂および重合性単量体を含むカラーフィルタ用インク組成物において、
メラミン化合物をさらに含むことを特徴とし、
前記メラミン化合物は重量平均分子量126〜5000の範囲内であり、下記式(1)で表される化合物、及びこれら間の重合体中の少なくとも一つを含むものであることを特徴とする。

前記メラミン化合物は前記(1)と同様で、メラミン化合物はインクの耐熱性を向上させる役割をする。すなわち、インク膜を形成するポストベーク工程や後工程(配向膜の形成等)の高温処理時に顔料の分散性が壊れて顔料凝集等の現象が現れるが、前記メラミン化合物は顔料の凝集を防止するため、結局、カラーフィルタ膜のコントラストが低下することを防止する役割をすることになる。特に、前記式(1)の化合物のR₁、R₂、R₃、R₄、R₅およびR₆は、少なくとも2個以上が水素以外の置換基を有することが好ましい。前記メラミン化合物が水素以外の置換基を有する場合は、他の化合物との架橋(crosslinking)がうまく行われ、耐熱性や顔料の分散より向上させることができるためである。より好ましくは、前記式(1)の化合物のR₁、R₂、R₃、R₄、R₅およびR₆が少なくとも3個以上の水素以外の置換基を有するものである。

また、メラミン化合物の粘度はバインダーや通常使われる架橋剤のそれより低いため、インクに添加された際に相対的に粘度が低くなる効果がある。普通、インクジェット工程のためのカラーフィルタ用インク組成物は、ジェッティングのための適正粘度が10〜18cPの範囲に限定されている。メラミン化合物をバインダー樹脂の架橋剤(cross-linker)の代わりにインクに添加した場合、メラミン化合物はバインダー樹脂間で架橋の役割をするため、メラミン化合物を添加することにより通常含まれる架橋剤の含量を減らすことができ、これによってインクの粘度が低くなって相対的に固形分含量を増やすことができるという長所がある。すなわち、メラミン化合物を添加しない場合、制限された粘度のため固形分を増やすことができなかったが、メラミン化合物の添加によって粘度に余裕が生じることから、固形分を約1〜2%程度増やすことができるようになる。インクジェット工程ではインクの固形分が高いほどピクセルを埋めるインクのドロップ(drop)数が減るため、工程上の利点(ピクセル内の段差の減少およびタクトタイムの減少等)があり、材料の使用量も減るため経済的な利点も生じるようになる。

特に、前記式(1)の化合物は下記式(2)または式(3)で表される化合物であることが好ましい。

前記メラミン化合物は、重量平均分子量126〜5000の範囲内のものである。前記以内の場合、高温処理後のコントラスト比が低下防止に効果的である(後述の実施例参照)。特に、前記メラミン化合物の重量平均分子量が5000を超えると粘度が増加する傾向があるため、ジェッティングがうまく行われない恐れがある。好ましくは、重量平均分子量が200〜4000、より好ましくは重量平均分子量が300〜3000の範囲内のものである。

前記メラミン化合物は、全体組成物基準1〜20wt%含まれることが好ましい。メラミン化合物が1wt%未満だと、高温処理後のコントラスト比低下防止効果およびインクの分散性向上効果が微々であり得、20wt%を超えると顔料等の他の化合物の含量が減ってしまい好ましくない場合がある。特に、顔料の含量が減り過ぎてしまうと、目的とする厚みで目的とする色を得ることができない恐れがある。

前記顔料は、有機または無機の顔料を2種類以上混合して使用できるが、発色性、耐熱性が高い有機顔料を使用することが特に好ましい。

以下、本発明の着色組成物として使用できる顔料の具体例をカラーインデックス番号で表す。

赤色顔料には、C. I. Pigment Red 7、14、41、48：1、48：2、48：3、48：4、81：1、81：2、81：3、81：4、146、168、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272、279等が使用でき、この中でも高輝度化、高コントラスト化の観点からC. I. Pigment Red 177、254が好ましい。

緑色顔料の例として、C. I. Pigment Green 7、10、36、37、58等が使用でき、この中でも高輝度化、高コントラスト化の観点からC. I. Pigment Green 7、36、58が好ましい。

黄色顔料の例として、C. I. Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35：1、36、36：1、37、37：1、40、42、43、53、55、6300・61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214等が使用でき、この中でも高輝度化、高コントラスト化の観点からC. I. Pigment Yellow 138、139、150が好ましい。

青色顔料の例として、C. I. Pigment Blue 15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、22、60、64等が使用できる。

バイオレット顔料の例として、C. I. Pigment Violet 23等が使用できる。

シアン色顔料の例として、C. I. Pigment Blue 15：3及びC. I. Pigment Blue 15：3と、C. I. Pigment Green 7の混合物が使用できる。

マゼンタ色顔料の例として、C. I. Pigment Red 81、81：1、81：2、81：3、81：4、122、192、202、207、209、C. I. Pigment Violet 19等の顔料が使用できる。

本発明の組成物では、前記顔料以外の色素を併用することもできる。顔料以外の色素としては、染料、天然色素等が挙げられる。

前記顔料は、高コントラストを達成するという観点から、微細化して使用することが好ましい。顔料を微細化する手段としては、顔料を機械的に粉砕する方法(磨砕法という)、良溶媒に溶解したものを貧溶媒に投入して目的とする微細化顔料を析出させる方法(析出法と呼ぶ)、及び合成時に目的とする微細化顔料を製造する方法(合成析出法と呼ぶ)等がある。使用する顔料の合成法や化学的性質等に応じて、個々の顔料に対して適当な方法を選択して行うことができる。

前記顔料は、全体組成物基準5〜20wt%の範囲内で含まれることが好ましい。

本発明のインク組成物は、顔料分散剤をさらに含むこともできる。前記顔料分散剤は顔料分散性を高め、分散後の顔料の再凝集を防止するために添加される。

前記顔料分散剤は、酸性基または塩基性基をアンカーにして顔料の表面に吸着し、ポリマーの反発効果が有効に作用して分散安定性維持を発現するため、酸性基または塩基性基を有するポリマーであることが好ましい。

酸性基としては吸着特性に優れている点でスルホンが好ましく、塩基性基としては吸着特性に優れている点でアミノ基が好ましい。

前記酸性基または塩基性基を有する分散剤としては、酸性基または塩基性基を有する幹ポリマーに枝ポリマーがグラフト結合した構造のクシ型ポリマーが、枝ポリマーの優れた立体反発効果によって有機溶剤の可溶性をより有するため好ましい。また、幹ポリマー1分子に2分子以上の枝ポリマーがグラフト結合した分子構造を有するクシ型ポリマーが前記の理由によって好ましい。

市販の樹脂型分散剤としては、ビックケミー社(BYK Chemie)製のDisperbyk-101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、又はAnti-Terra-U、203、204、又はBYK-P104、P104S、220S、又はLactimon、Lactimon-WS又はBykumen等、日本ルーブリゾール社(Nippon Lubrizol)製のS0LSPERSE-3000、9000、13240、13650、13940、17000、18000、20000、21000、24000、26000 、27000、28000、31845、32000、32500、32600、34750、36600、38500、41000、41090、53095等、エフカケミカルズ社製のEFKA-46、47、48、452、LP4008、4009、LP4010、LP4050、LP4055、400、401、402、403、450、451、453、4540、4550、LP4560、120、150、1501、1502、1503等が挙げられる。

前記顔料分散剤は、全体組成物基準1〜10wt%の範囲内で含まれることが好ましい。

前記バインダー樹脂は、当該技術分野に広く用いられているバインダー樹脂を制限なく使用できる。

前記バインダー樹脂は、全体組成物基準8wt%以下で含まれることが好ましい。

本発明のインク組成物は、熱によって重合性単量体の重合を開始するようにする熱開始剤を更に含むこともできる。本発明に使用できる熱開始剤の具体的な例として、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2'-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2'-アゾビス-(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2-シアノ-2-プロピルアゾホルムアミド、1,1'-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、V-40、VA-086、VA-085、VF096、VAm-110、Vam-111(以上、Wako pure chemicals ind.)、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、t-ブチルパーオキシピバレート及び1,1'-ビス-(ビス-t-,ブチルパーオキシ)シクロヘキサンからなる群から選ばれた単独または2以上を使用することができるが、これに限定されるものではない。

前記熱開始剤は、全体組成物基準1.5wt%以下で含まれることが好ましい。

前記重合性単量体は、当該技術分野で用いられているものを制限なく使用でき、カルボキシ基を含むエチレン系不飽和単量体を例示することができる。このような単量体として、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリトリトールトリビニルエーテル、(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等を挙げることができ、これらを単独または2種類以上混合して使用できる。

前記重合性単量体は、全体組成物基準0.5〜8wt%の範囲内で含まれることが好ましい。前記重合性単量体の含量が0.5wt%未満だと、インクのパターン形成後に架橋が十分に行われないことにより、硬化度低下によって目的とする膜強度と耐化学性特性が得られなくなる。一方、含量が8wt%を超えるとインクの粘度増加および流動性低下を招き得る。

本発明のインク組成物は、有機溶媒を含むこともできる。前記有機溶媒は、着色剤を十分に透明樹脂中に分散させ、BMがパターンになっているガラス基板等の透明基板上に本発明の着色組成物を乾燥膜厚が0.2〜5μmになるようにジェッティングしてフィルタセグメントを形成し易くするために用いられる。

有機溶媒としては、例えば、シクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル-n-アミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、アセト酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶媒等を挙げることができ、これらを単独で又は混合して用いる。

沸騰点が180℃以上の溶媒は、ノズル部の乾燥を防いでインクジェッティング(吐出)が上手くいくように調節する役割をし、180℃〜300℃の沸騰点を有し、同時に常温での蒸気圧が0.5mmHgの溶媒が好ましい。これの非制限的な例としては、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(ethylene glycol monobutyl ether acetate)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(diethylene glycol monobutyl ether acetate)及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(diethylene glycol monoethyl ether acetate)からなる群から選ばれた少なくとも1種を用いることができるが、これに限定されるものではない。

本発明の組成物は、分散調剤、貯蔵安定剤、硬化促進剤、熱重合抑制剤、可塑剤、接着促進剤、充填剤、消泡剤、凝集防止剤から選ばれた少なくとも1種の添加剤をさらに含むことができる。

前記分散調剤は、界面活性剤を使用することができる。分散調剤は、着色剤の分散に優れ、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいため、分散調剤を使用して着色剤を透明樹脂に分散してなる着色組成物を使用すると、透明性に優れたカラーフィルタが得られる。界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン等の陰イオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等の非イオン性界面活性剤；アルキル4次アンモニウム塩やそれらのエチレンオキシド付加物等の陽イオン性界面活性剤；アルキルジメチルアミノアセト酸ベタイン等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤を挙げることができ、これらは単独で又は2種以上を混合して使用できる。

前記貯蔵安定剤は、経時粘度を安定化させる役割をする。貯蔵安定剤としては、例えば4次アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸等の有機酸およびそのメチルエーテル、t-ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィン、テトラフェニルホスフィン等の有機ホスフィン、亜リン酸塩等を挙げることができる。

前記の硬化促進剤、熱重合抑制剤、可塑剤、接着促進剤、充填剤、消泡剤、凝集防止剤は、当該技術分野において制限なく使用できる。

前記添加剤は、インク組成物総重量に対して0.01〜3重量%添加されることが好ましい。

本発明において、前記インク組成物の粘度は10〜18cPの範囲内であることが好ましく、12〜16cPの範囲内であることがより好ましい。前記粘度範囲内でインク組成物が最もジェッティングし易くなる。

本発明の組成物は、顔料、顔料分散剤、メラミン化合物を先に混合し、これにバインダー樹脂、重合性単量体、熱開始剤及び有機溶媒をさらに添加及び混合することにより製造できる。

次に、本発明のカラーフィルタに対して説明する。

本発明のカラーフィルタは、本発明のカラーフィルタ用インク組成物から形成されるフィルタセグメントを備えるカラーフィルタである。カラーフィルタは、赤色、緑色、青色、マゼンタ色、シアン色、黄色から選ばれる2〜6色のフィルタセグメントを備え、少なくとも一つのフィルタセグメントが本発明の着色組成物を使用して形成される。

本発明のカラーフィルタは、本発明の着色組成物を使用してインクジェットプリント法によって、基板上に各色のフィルタセグメントを形成することにより製造できる。

基板としては、可視光線に対して透過率が高いガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂板が使用される。

フォトリソグラフィー法によるBM(ブラックマトリックス)層の形成は、下記の方法を例に挙げることができる。すなわち、光照射によって硬化する溶媒現象型またはアルカリ現象型のブラックレジストとして調剤した各色着色感光性組成物を透明基板上にスプレーコーティングやスピンコーティング、スリットコーティング、ロールコーティング等の塗布方法によって、乾燥膜厚が0.2〜5μmになるように塗布する。プリベーク(60〜120℃、30秒〜5分)を経た乾燥した膜に、この膜と接触または非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通じて紫外線露光を行う。その後に溶媒またはアルカリ現象液に浸漬したり、又はスプレー等によって現象液を噴霧し未硬化部を除去して目的とするパターンを形成する。その後、BM部が完全に硬化されるようにするために、ポストベーク工程(200〜230℃、30〜60分)を実施する。このようなフォトリソグラフィー法によると、精密度が高いBM部を形成できる。

現象時には、アルカリ現象液として、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が用いられ、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを使用することもできる。また、現象液には消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。

また、紫外線露光感度を高めるために、前記のブラックレジスト材を塗布乾燥した後、水溶性またはアルカリ可溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し、酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。

BMパターンが形成されたガラスにR、G、Bカラー部をインクジェット工程を通じて形成する。R、G、Bそれぞれ一色ずつジェッティングしてバンク部を埋め、プリベーク(90℃で3分)、ポストベーク(220℃で30分)を毎回実施するか、R、G、Bを同時にジェッティングした後、プリベーク、ポストベーク工程を実施することができる。工程の面では後者の方法がより好ましい。

以下、本発明を実施例を挙げてより詳しく説明する。本明細書上の実施例は、発明の詳細な説明のためのものであるだけで、特許の権利範囲を制限するためのものではないことを明らかにしておく。

［実施例１］
全体組成物100重量部を基準に、レッド顔料(R254)3.5部、レッド顔料(R177)6.2部、顔料分散剤5.4部、メラミン化合物(Cymel 303、下記式(4)で表される化合物およびこれら間の重合体混合物)5.5部を先に混合して顔料が分散された溶液を製造した後、バインダー樹脂(ベンジルメタクリレート、メチルメタクリレート及びグリシジルメタクリレートの共重合体)0.9部、重合性単量体(DPHA)2.0部、熱開始剤(V-40)0.5部、溶媒(BCA)76部をさらに添加して混合することにより、インクジェット工程用カラーフィルタインクを製造した。

［実施例２］
全体組成物100重量部を基準に、レッド顔料(R254)10.2部、顔料分散剤5.3部、メラミン化合物(Cymel 303、前記式(4)で表される化合物およびこれら間の重合体混合物)7.2部を先に混合して顔料が分散された溶液を製造した後、バインダー樹脂(ベンジルメタクリレート、メチルメタクリレート及びグリシジルメタクリレートの共重合体)0.3部、重合性単量体(DPHA)0.9部、熱開始剤(V-40)0.1部、溶媒(BCA)76部をさらに添加し混合してインクを製造した。

［実施例３］
全体組成物100重量部を基準に、レッド顔料(R177)10.2部、顔料分散剤5.4部、メラミン化合物(Cymel 303、前記式(4)で表される化合物及びこれら間の重合体混合物)7.1部を先に混合して顔料が分散された溶液を製造した後、バインダー樹脂(ベンジルメタクリレート、メチルメタクリレート及びグリシジルメタクリレートの共重合体)0.3部、重合性単量体(DPHA)0.9部、熱開始剤(V-40)0.1部、溶媒(BCA)76部をさらに添加し混合してインクを製造した。

［実施例４］
メラミン化合物としてCymel 327(下記式(5)で表される化合物およびこれら間の重合体混合物)を用いたことを除いては実施例1と同様にインクジェット工程用カラーフィルタインクを製造した。

［実施例５］
メラミン化合物としてCymel 1130(下記式(6)で表される化合物およびこれら間の重合体混合物)を用いたことを除いては実施例1と同様にインクジェット工程用カラーフィルタインクを製造した。

［実施例６］
メラミン化合物としてCymel 1158(下記式(7)で表される化合物およびこれら間の重合体混合物)を用いたことを除いては実施例1と同様にインクジェット工程用カラーフィルタインクを製造した。

［比較例１］
全体組成物100重量部を基準に、レッド顔料(R254)3.5部、レッド顔料(R177)6.2部、顔料分散剤5.4部を先に混合して顔料が分散された溶液を製造した後、バインダー樹脂(ベンジルメタクリレート、メチルメタクリレート及びグリシジルメタクリレートの共重合体)2.7部、重合性単量体(DPHA)5.7部、熱開始剤(V-40)0.5部、溶媒(BCA)76部をさらに添加して混合することにより、インクジェット工程用カラーフィルタインクを製造した。

［比較例２］
全体組成物100重量部を基準に、レッド顔料(R254)10.2部、顔料分散剤5.3部を先に混合して顔料が分散された溶液を製造した後、バインダー樹脂(ベンジルメタクリレート、メチルメタクリレート及びグリシジルメタクリレートの共重合体)2.7部、重合性単量体(DPHA)5.7部、熱開始剤(V-40)0.1部、溶媒(BCA)76部をさらに添加し混合してインクを製造した。

［比較例３］
全体組成物100重量部を基準に、レッド顔料(R177)10.2部、顔料分散剤5.4部を先に混合して顔料が分散された溶液を製造した後、バインダー樹脂(ベンジルメタクリレート、メチルメタクリレート及びグリシジルメタクリレートの共重合体)2.6部、重合性単量体(DPHA)5.7部、熱開始剤(V-40)0.1部、溶媒(BCA)76部をさらに添加し混合してインクを製造した。

［実施例７］
前記実施例および比較例を対象に下記の通りコントラスト比測定実験を実施した。結果は下記表1及び表2の通りである。

＊コントラスト比測定方法
洗浄したガラスにインクを塗布し、90度で3分間プリベークした後、220℃で30分間ポストベークを行ってインクを完全に硬化させた。得られたインク塗膜(厚さが1〜2μm)をプリベークだけ経た試料とポストベークまで経た試料それぞれのコントラスト比を測定した。

＊メラミン化合物の分子量測定方法
通常、分子量測定に広く用いられるGPC(Gel Permeation Chromatography)を使用した。使用溶媒は、THF(TetraHydroFuran)、基準はポリスチレン(Polystyrene)で行った。
前記実施例に用いられたメラミン化合物の分子量測定結果は、下記表3の通りだった。

前記表1に表わされた通り、メラミン化合物を添加したときにコントラスト比が向上することが分かった。特に、メラミン化合物が添加されるときにポストベーク後のコントラスト比の低下を防ぐ効果が大きいことが分かった。例えば、ポストベーク後のコントラスト比が多少低下する傾向があるが、実施例1の場合はポストベーク後のコントラスト比の低下幅が約430内外であるのに対し、比較例1は約730内外であり低下幅がより大きいことが分かった。

また、前記表2に表わされたように、メラミン化合物の重量平均分子量に応じて効果に多少差が出ることが確認できた。特に、メラミン化合物の重量平均分子量が500範囲近くの場合に、コントラスト比の向上により有利であることが分かった。

Claims

顔料、バインダー樹脂、及び重合性単量体を含むカラーフィルタ用インク組成物において、
メラミン化合物をさらに含むことを特徴とし、
前記メラミン化合物は重量平均分子量126〜5000の範囲内であり、下記式(1)で表される化合物、及びこれら間の重合体中の少なくとも一つを含むものであることを特徴とするカラーフィルタ用インク組成物。

(ここで、R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及びR₆は、それぞれ相互独立的に水素、C_1-6のアルキル基、C_1-6のアルコキシ基、カルボキシル基、C_1-6のエーテル基、C_1-6のアルコール基、アミノ基、ニトロ基、水酸基、フェニル基またはアクリル基を含む基である)
前記式(1)で表される化合物は、下記式(2)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用インク組成物。

(ここで、R_1a、R_2a及びR_3aはそれぞれ相互独立的に水素、C_1-6のアルキル基または(メタ)アクリレート基を言う)
前記式(1)で表される化合物は、下記式(3)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用インク組成物。

(ここで、R_1b、R_2b、R_3b、R_4b、R_5b及びR_6bはそれぞれ相互独立的に水素、C_1-6のアルキル基または(メタ)アクリレート基を言う)
前記式(1)で表される化合物は、下記式(4)〜下記式(7)で表される化合物のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用インク組成物。
前記メラミン化合物は、全体組成物基準1〜20wt%の範囲内で含まれたものであることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用インク組成物。
顔料分散剤をさらに含み、前記顔料は全体組成物基準5〜20wt%、前記バインダー樹脂は1〜10wt%、前記重合性単量体は0.5〜8wt%の範囲内で含まれたものであることを特徴とする請求項5に記載のカラーフィルタ用インク組成物。
添加剤をさらに含むものであることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用インク組成物。
前記インク組成物の粘度は10〜18cPの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用インク組成物。
請求項1に記載のインク組成物から製造されたものであることを特徴とするカラーフィルタ。