JP4365643B2 - 着色層形成用塗工液 - Google Patents
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Description
さらに、本発明においては、上記着色層は、赤色着色層、緑色着色層、青色着色層、および遮光層を含むものである。
A.着色層形成用塗工液
本発明者等は、カラーフィルタの着色層をスリットダイコータ法により形成する際に生じる横スジムラ、すなわちスリットダイコータ口金の進行方向に垂直に形成されるスジムラを低減するためには、スリットダイコータ口金の下端面と基材表面に形成されるビードを安定化することが重要であるとの知見に基づき、鋭意検討した結果、着色層形成用塗工液の動的表面張力の値を調整することによりビードが安定化し、高速で塗工した場合でも形成される着色層表面のスジムラを大幅に抑制することができる点を見出し、本発明を完成するに至ったものである。
ここで、本発明における着色層とは、特に限定されるものではないが、赤色着色層、緑色着色層、および青色着色層、さらにはブラックマトリックスと称される黒色着色層をも含む概念である。
まず、本発明の着色層形成用塗工液の物性面の特徴について説明する。
本発明の着色層形成用塗工液は、その動的表面張力が表面寿命10msで、31mN/m〜50mN/mの範囲内、好ましくは32mN/m〜50mN/mとした点に大きな特徴を有する。本発明の着色層形成用塗工液は、このような範囲の動的表面張力を有するものであるので、塗工時にスリットダイコータ下端面と透明基板との間に形成される着色層形成用塗工液からなるビードの形状を安定化させることが可能となり、形成される着色層表面に生じる横スジムラを大幅に低減することができる。
キャピラリ径:φ0.228mm
測定温度:23℃
液量:60cc
表面寿命:10ms
キャピラリ浸漬深さ:10mm
設定密度:1.00g/cm3
このようなバブルプレッシャー動的表面張力計の概略を図1に示す。
本発明の着色層形成用塗工液は、さらに動的粘度がシェアレートが100S−1の際、2.0mPa・s〜4.0mPa・sの範囲内、特に2.5mPa・s〜4.0mPa・sの範囲内であることが好ましい。動的粘度がこの範囲内であることにより、上述したビードの形状をより安定させることができ、結果的に得られる着色層表面の横スジムラの発生率をさらに低減させることができるからである。
次に、本発明の着色層形成用塗工液の組成面の特徴について説明する。本発明の着色層形成用塗工液は、一般に用いられている着色層形成用塗工液と同様に、溶剤と、ポリマー成分、モノマー成分、開始剤、顔料、および添加剤等からなる固形分成分とから構成されるものである。
このような、本発明の着色層形成用塗工液の組成について、以下説明する。
本発明の着色層形成用塗工液に用いられる溶媒は、上述したように着色層形成用塗工液中において多量に含有されるものであることから、本発明の特徴である着色層形成用塗工液の動的表面張力に与える影響が高い。したがって、その動的粘度が適当な範囲にあるものを選択することが好ましい。
本発明の着色層形成用塗工液の固形分成分は、上述したように、ポリマー成分、モノマー成分、開始剤、顔料、添加剤等からなるものであるが、これらに関しては、従来より着色層用として用いられているものであれば特に限定されるものではない。
また、モノマー成分としては、具体的には、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,3−プロパンジオールアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、2,2−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、1,2,4−ブタントリオールトリアクリレート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジアクリレート、ジアリルフマレート、1,10−デカンジオールジメチルアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、および、上記のアクリレート基をメタクリレート基に置換したもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、1−ビニル−2−ピロリドン、2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート、テトラヒドロフルフリールアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、3−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、フェノール−エチレンオキサイド変性アクリレート、フェノール−プロピレンオキサイド変性アクリレート、N−ビニル−2−ピロリドン、ビスフェノールA−エチレンオキサイド変性ジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサド変性トリアクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等のアクリレートモノマー、および、これらのアクリレート基をメタクリレート基に置換したもの、ポリウレタン構造を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたウレタンアクリレートオリゴマー、ポリエステル構造を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたポリエステルアクリレートオリゴマー、エポキシ基を有するオリゴマーにアクリレート基を結合させたエポキシアクリレートオリゴマー、ポリウレタン構造を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたウレタンメタクリレートオリゴマー、ポリエステル構造を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたポリエステルメタクリレートオリゴマー、エポキシ基を有するオリゴマーにメタクリレート基を結合させたエポキシメタクリレートオリゴマー、アクリレート基を有するポリウレタンアクリレート、アクリレート基を有するポリエステルアクリレート、アクリレート基を有するエポキシアクリレート樹脂、メタクリレート基を有するポリウレタンメタクリレート、メタクリレート基を有するポリエステルメタクリレート、メタクリレート基を有するエポキシメタクリレート樹脂等が挙げられる。
このような顔料は、一般的には上記ポリマー成分を100重量部とした際に、3〜60重量部の範囲内、好ましくは5〜50重量部の範囲内で用いられる。
また、ブラックマトリックスにおいては、黒色顔料としてカーボンブラック等が好適に用いられる。
また、無水マレイン酸、多官能樹脂、メタクリル官能性シラン等を添加してもよい。
本発明においては、上記溶媒と上記固形分成分との相溶性が良好であることが望ましい。相溶性が悪い場合は、スリットダイコータ法により塗工を行う際に液切れ等の問題が生じる可能性が高くなるからである。
また、分散剤の顔料表面への定着を安定させるために副溶媒として、使用する樹脂または分散剤に対する貧溶媒を用いることも可能である。
本発明の着色層形成用塗工液は、上述したように着色層をスリットダイコータ法により形成するための塗工液である。
ここでスリットダイコータ法とは、例えば図3に示すように、塗工液吐出用スリット1を設けたスリットダイコータ口金2を用いて、透明基板3上に着色層4を形成する方法である。このスリットダイコータ口金2は、一般的にはフロントリップ5とリアリップ6とから構成され、その間にスリット1が形成されている。この場合、本発明の着色層形成用塗工液塗料は図示略のポンプからマニホールド7に供給され、スリット1を経て透明基板3表面に吐出される。
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、上記「A.着色層形成用塗工液」の欄で説明した着色層形成用塗工液を用い、塗工速度が80〜500mm/secの範囲内でかつ塗布ギャップが120〜300μmの範囲内の条件下で、スリットダイコータ法により着色層を形成することを特徴とするものである。本発明においては、このような生産性の高い塗工速度でかつ基材とスリットダイコータ口金との衝突の恐れの無いこのような広い塗布ギャップの条件下でダイコータを用いて着色層を形成した場合でも、スジムラの発生が極めて少ない着色層を有するカラーフィルタを得ることができる。したがって、歩留りが良好であり、極めて高い生産性でカラーフィルタを製造することができる。
最後に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上述したような着色層形成用塗工液を用い、スリットダイコータ法により形成された着色層を有することを特徴とするものであり、表面が平滑な着色層を有する高品質なものとすることができる。
得られた塗工基板を減圧乾燥機にて内圧が93Paを示すまで仮乾燥させた後、ホットプレートにて80℃で30分間焼成を行い塗膜を得た。
下記に使用した各着色層形成用塗工液の組成について記す。
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート:35.62重量部
・3−メトキシブチルアセタート:39.39重量部
・顔料:6.2重量部
(ピグメントレッド254、ピグメントイエロー138)
・アルカリ可溶性アクリル系ポリマー:7.8重量部
(平均分子量:10000,酸価:60)
・光重合性モノマー:5.2重量部
(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート)
・光重合開始剤
(2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モンフォリノプロパノン-1):2.3重量部
(ジエチルアミノベンゾフェノン):0.2重量部
・顔料分散剤:3.1重量部
(ビッグケミー株式会社製、Disperbyk161)
[実施例1]
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート:29.33重量部
・3−メトキシブチルアセタート:33.00重量部
・アセトフェノン:17.77重量部
・顔料:5.0重量部
(ピグメントレッド254、ピグメントイエロー138)
・アルカリ可溶性アクリル系ポリマー:6.2重量部
(平均分子量:10000,酸価:60)
・光重合性モノマー:4.1重量部
(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート)
・光重合開始剤
(2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モンフォリノプロパノン-1):1.9重量部
(ジエチルアミノベンゾフェノン):0.2重量部
・顔料分散剤:2.5重量部
(ビッグケミー株式会社製、Disperbyk161)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート:11.55重量部
・3−メトキシブチルアセタート:33.00重量部
・アセトフェノン:35.55重量部
・顔料:5.0重量部
(ピグメントレッド254、ピグメントイエロー138)
・アルカリ可溶性アクリル系ポリマー:6.2重量部
(平均分子量:10000,酸価:60)
・光重合性モノマー:4.1重量部
(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート)
・光重合開始剤
(2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モンフォリノプロパノン-1):1.9重量部
(ジエチルアミノベンゾフェノン):0.2重量部
・顔料分散剤:2.5重量部
(ビッグケミー株式会社製、Disperbyk161)
2 … スリットダイコート口金
3 … 透明基板
4 … 着色層
Claims (3)
- カラーフィルタの着色層をスリットダイコータ法により形成するための着色層形成用塗工液の製造方法であって、
前記着色層形成用塗工液に用いられる溶剤として、動的表面張力が表面寿命10msで、27mN/m〜50mN/mの範囲内にあり、かつ、シェアレートが100S −1 の際の動的粘度が、1.0mPa・s〜4.0mPa・sの範囲内である溶剤を選択して用いることにより、
前記着色層形成用塗工液の動的表面張力が表面寿命10msで、31mN/m〜50mN/mの範囲内となり、かつ、シェアレートが100S −1 の際の動的粘度が、2.0mPa・s〜4.0mPa・sの範囲内となるように、前記着色層形成用塗工液を調製することを特徴とする着色層形成用塗工液の製造方法。 - 前記着色層が、赤色着色層、緑色着色層、青色着色層、および遮光層を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の着色層形成用塗工液の製造方法。
- 前記請求項1または請求項2に記載の着色層形成用塗工液の製造方法を用いて製造された着色層形成用塗工液を用いて、塗工速度が80〜500mm/secの範囲内でかつ塗布ギャップが120〜300μmの範囲内の条件下で、スリットダイコータ法により着色層を形成することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
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