JP4907558B2 - 段差が調節可能なインク - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットインク、ディップコートインク、マイクロペンインク、スプレイインクなどとして使用可能であり、且つ、段差が調節可能なインクに関する。

インクジェット技術は、工程が単純であり、且つ、材料の無駄使いが少ないことから、フォトリソグラフィに代えうる技術としてその研究が盛んになされている。

従来、インクジェット技術に用いられていたインクは、顔料、溶媒、バインダーポリマー、乾燥防止剤などよりなる。

しかしながら、インク成分として溶媒を用いる場合、溶媒の乾燥によるインクジェットヘッドノズルの目詰まりが起こり、しかも、乾燥時に体積が低減されてフィルムが薄くなるといった不都合があった。

また、バインダーとしてポリマーを用いる場合の、粘度が高くなるといった不都合を解消するために、ポリマーの含量を最大限に３％程度まで低めて用いる方法があったが、この場合、ポリマーの含量が低すぎ、ポリマーの含量に比べて顔料が多過ぎることになり、その結果、フィルムの物性が低下するといった不都合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶媒の使用量を抑え、且つ、低粘度のバインダー形成用の単量体を用いるインクを提供するところにある。

また、本発明の他の目的は、インクをパターニングされた仕切壁中に充填してパターンを形成して硬化させるとき、インクの溶媒の乾燥及び硬化による体積の減少を溶媒の使用量を調節することにより抑え、且つ、仕切壁間に凸状にインクを充填することにより、仕切壁とこの間に充填されたインクとの段差を無くすことのできるインクを提供するところにある。

本発明は、溶媒を０〜２０重量％含んでいる状態で、ａ）粘度が７〜１、６００ｃＰであり、１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体と、ｂ）粘度が３０〜２０、０００ｃＰであり、３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体の使用量を調節することにより、インクの粘度が２０〜８０ｃＰに、且つ、インクの体積収縮率が１０〜３０％に調節され、インクの表面張力が２０〜４０ｍＮ／ｍに調節されて表面張力による凸部を形成することにより、前記インクの体積収縮率が補償可能であることを特徴とするインク（前記粘度及び表面張力は、２５℃を基準とする値である）を提供する。

また、本発明は、前記インクによりパターニングまたは情報記録されたことを特徴とする基材と、この基材を備えるディスプレイ装置を提供する。

本発明のインクは、基材上に形成されたパターニングされた仕切壁の間を充填させるのに用いることができる。このとき、基材上に形成されたパターニングされた仕切壁は、ブラックマトリックス部を形成し、且つ、前記仕切壁の間に充填されたインクは、カラーフィルタ部を形成することができる。

本発明に係るインクは、溶媒の乾燥によるインクジェットヘッドのノズルの目詰まりを回避することができ、ブラックマトリックス仕切壁中に吹き付けてパターンを形成・硬化してカラーフィルタを生成する場合、溶媒の蒸発に伴う体積の減少分が小であることから、カラーフィルター部とブラックマトリックス部との段差を無くすことができ、後続する工程に先立って、平坦化のための別のオーバーコート工程を行うことが不要になる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、重合性の官能基とは、光または熱により反応を開始するときに重合反応を引き起こしうる官能基を意味する。その代表例として、炭素−炭素の２重結合が挙げられ、さらに、エポキシなどの開環による重合が起こり得る官能基も含む。一方、炭素−炭素の２重結合官能基の例としては、ビニールＣＨ_２＝ＣＨ−、ビニリデンＣＨ_２＝Ｃ＜が挙げられる。

本発明に係るインクは、
（１）溶媒を０〜２０重量％含むことを第１の特徴とし、
（２）ａ）粘度が７〜１，６００ｃＰであり、１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体と、ｂ）粘度が３０〜２０，０００ｃＰであり、３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体の使用量を調節することにより、インクの粘度が２０〜８０ｃＰに、且つ、インクの体積収縮率が１０〜３０％に調節されることを第２の特徴とし、
インクの表面張力が３０〜４０ｍＮ／ｍに調節されて、表面張力による凸部を形成することにより、前記インクの体積収縮率が補償可能であることを第３の特徴とする。

本発明者らは、パターニングされた仕切壁の間にインクを充填する場合、仕切壁（例えば、ブラックマトリックス）とこの間に充填されたインク（例えば、ピクセル）との段差を低減するために、インクの体積収縮に影響する因子を考慮した。

インクの体積収縮は、溶媒の除去と硬化収縮により起こる。具体的には、インクに含まれている溶媒が乾燥されるときと、溶媒が除去された状態でインク塗膜を硬化するときに起こる。

体積収縮率を抑えるには、溶媒の含量を減らすことが最適である。このため、本発明は、溶媒の乾燥によるインクの体積収縮を抑え、且つ、溶媒の乾燥によるインクジェットヘッドのノズルの目詰まりを回避するために、インクに含まれている溶媒の量を０〜２０重量％の少量に調節する。これにより、本発明において、溶媒による体積収縮率は、溶媒の添加量によるが、５％未満に調節することが可能である。

一方、本発明は、流動性を付与する溶媒の使用の抑制に起因する流動性の減少分を、インクの成分である重合性の官能基を有する単量体の粘度及び使用量を調節してインクの粘度を２０〜８０ｃＰに低めることにより補償している。インクの粘度が２５℃において２０〜８０ｃＰである場合、吹き付け時の温度を４０〜８０℃まで高めると、インクの粘度は１０〜１４ｃＰになりうる。

通常、分子量が大である、あるいは、分子相互間の引力を高める極性官能基が存在すると、単量体の粘度が上がる。高粘度の単量体の含量を高めると、インクの粘度も上がる。
本発明において、インクの粘度は、粘度が相異なる単量体の使用比率により調節可能である。具体的に、本発明は、１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体として、粘度が７〜１，６００ｃＰとなるものを用い、３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体として、粘度が３０〜２０，０００ｃＰとなるものを用いる。

また、本発明は、架橋結合剤として働く２種以上の相異なる粘度を有する多官能性の第２の単量体の添加量と添加比を調節することにより、インクの粘度を調節することができる。

本発明の一実施の形態は、ａ）粘度が１０〜１５ｃＰであり、且つ、２つの重合性の官能基を有する第１の単量体と、ｂ）３０〜１７０ｃＰの低粘度の第２の単量体と１０，０００ｃＰ以上の高粘度の第２の単量体を混用して、粘度が２０〜８０ｃＰとなるインクを製造することができる。

インクの粘度は、高分子物質を微量だけ添加しても大幅に高くなるので、インクの粘度を高める高分子物質の添加は好ましくない。

一方、粘度と体積収縮率との間には、通常、直接的な相関関係はない。

但し、本発明において用いる多官能性の第２の単量体の場合、多数の極性官能基が存在して高い粘度を示すことができ、多官能性の第２の単量体の含量を高めると、インクの粘度が高くなる場合がある。一方、多官能性単量体の含量が高い場合、硬化後に架橋密度が上がって硬度は上がるが、硬化収縮も増大する傾向にある。このため、この場合、粘度が高く、且つ、体積収縮率も大きくなる傾向にある場合がある。

インクの体積収縮率に寄与する他の要因は、硬化収縮である。架橋結合剤として働く多官能性の第２の単量体の使用量を減らして硬化収縮率を抑えると、耐化学性と硬度が減る傾向にあるため、塗膜強度と耐化学性の保持のためには、硬化による収縮をある程度認める必要がある。

このため、本発明は、多官能性の第２の単量体の使用量を調節することにより硬化収縮率を１０〜２０％程度に調節し、この程度の硬化収縮を認めながら、パターニングされた仕切壁とこの間に充填されたインクとの段差を低減するために、インクの体積収縮率を補償可能な程度、好ましくは、体積収縮率の９０％〜１１０％程度、最も好ましくは、インクの体積収縮率に見合う分の凸部を有するように仕切壁内にインクを凸状に充填することを特徴とする。

インクの仕切壁内への注入量は、インクジェット機器の調節を通じて制御可能である。しかし、単に仕切壁内へのインクの注入量を制御するだけでは、仕切壁間に充填されたインク（例えば、ピクセル）が乾燥、硬化するときに生じる局部的な高さ差を完全に排除することはできない。

インクの表面張力により、仕切壁の間に充填されたインクの中心部が窪んだり盛り上がったりする。本発明者らの実験によれば、表面張力が高い場合、中央部が盛り上がり、表面張力が低い場合は中央部が窪む。中央部を平らにするためには、初めに、僅かに凸状にインクが充填される必要があるが、インクの体積収縮を補正するような適当な凸状にするには、体積収縮率に応じて適切に表面張力を調節することが必要である。このために、本発明は、２５℃においてインクの表面張力を２０〜４０ｍＮ／ｍに調節する。

例えば、インクの体積収縮量が１０％である場合、表面張力は〜３２ｍＮ／ｍ程度であることが好ましく、インクの体積収縮量が２０％である場合、表面張力は〜３９ｍＮ／ｍ程度であることが好ましい。

インクの色によって顔料の含量が異なるため、体積収縮率が異なり、適切な表面張力にも違いが出る。

また、例えば、仕切壁部の材料に含まれているフッ素系の界面活性剤と同じ添加剤の含量、プラズマ処理などの表面処理の有無によって仕切壁部の表面エネルギーが異なるため、仕切壁部の表面特性によって表面張力を調整することが必要である。総じて、仕切壁部の表面エネルギーが低ければ、インクの表面張力も低く調整する。

インクの体積収縮率を補償する程度に仕切壁内にインクを凸状に充填して仕切壁とこの間に充填されたインクとの段差を低減するために、本発明は、硬化処理の前後に２５℃における測定に際し、インクの体積収縮率を１０〜３０％のレベルに調節することが好ましい。また、このとき、溶媒の除去による体積収縮を除く硬化収縮量は、１０〜２０％に調節することが好ましい。

一方、インクの表面張力は粘度に拘わらずに調整可能である。例えば、表面張力の調節は、界面活性剤の種類と添加量により調節可能である。界面活性剤の量を増やすと、インクの表面張力が減るが、界面活性剤の量が一定のレベル（臨界濃度）以上になると、それ以上インクの表面張力が低減しなくなる。界面活性剤中、特に分子中のフッ素の数が多ければ、表面張力を低める効果が抜群であり、このような界面活性剤は、臨界濃度以上においてインクの表面張力も一層低くする。

本発明において提示した粘度は、低粘度用の測定ユニットが取り付けられたディスク状のブルークフィールド粘度計を用いて２５℃において測定したデータに基づくものである。
また、本発明において提示した体積収縮率は、インクをスピンコートまたはインクジェット方法によりガラス基板上に塗膜を形成し、硬化前後の塗膜の厚さを非接触式のレーザー測定装備またはプローブ測定装備を用いて測定し、下記式１に基づいて％収縮率を計算したデータに基づくものである。

％収縮率＝（（硬化前の厚さ−硬化後の厚さ）／硬化前の厚さ）×１００ （式1）

一方、本発明において提示する表面張力は、バブル圧力方式を用いたKruess表面張力計により２５℃において測定し、バランス状態の表面張力値を外挿して計算したデータに基づくものである（１〜２ｍＮ／ｍ程度の測定誤差がある）。

以下、本発明に用いられるインク成分について詳細に説明する。

（１）１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体
前記第１の単量体としては、インクの粘度を調節可能に低粘度のものを用いることにより、前記第１の単量体を含有するインクに用いられる溶媒の含量を大幅に減らすことができる。
本発明において、第１の単量体は、単体であっても良く、粘度が同じであるか異なる第１の単量体の混合物であっても良い。

特に、前記低粘度の第１の単量体は、溶媒の含量を減らすと共に、最終的なインクの粘度を８０ｃＰ以下に調節することができ、適切な加熱を通じてインクジェット用のインクに好適な粘度である１０〜１４ｃＰに調節することができる。

前記低粘度の第１の単量体は、常温において粘度が８０ｃＰ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、粘度が１０〜１５ｃＰである。前記第１の単量体の粘度が８０ｃＰを超える場合は、インクの粘度も高過ぎるため、インクジェットヘッドが認める加熱温度範囲（１００℃）にて加熱しても、吹き付けに好適な粘度である２０ｃＰ以下に粘度を下げ難いという不都合がある。

前記１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体としては、モノまたはジアクリル単量体を用いることが好ましく、具体的に、エチレングリコール（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ジデシルアクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、フェノール（メタ）アクリレート、ノニルフェノール（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ（メタ）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、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（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、低分子量のポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、またはポリプロピチレングリコールジ（メタ）アクリレートなどとこれらのアルコキシ誘導体を用いることができる。
前記１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体は、インクに３０重量％以上含まれることが好ましく、さらに好ましくは、４０〜７０重量％含まれても良い。第１の単量体の含量が３０重量％未満である場合は、溶媒の使用量を減らす効果があまり認められず、適切なインクの粘度を保持できなくなるといった不都合がある。

（２）３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体
本発明において、３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体は、架橋結合剤として働く。

本発明において、第２の単量体は、単体であっても良く、粘度が同じであるか異なる第２の単量体の混合物であっても良い。

前記第２の単量体は、架橋結合可能に多官能性のアクリレートを用いることが好ましく、具体的に、ジトリメチロールプロパンテトラ（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、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートまたはジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどとこれらのアルコキシ誘導体を用いることができる。

前記３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体は、インクに３〜５０重量％含まれることが好ましい。第２の単量体の含量が３重量％未満である場合は、フィルムの硬度と耐化学性が十分ではないという不都合があり、５０重量％を超える場合は、硬化時にフィルムに亀裂が生じるという不都合がある。

一方、分子量が比較的に低い物質として、類似な物性を有する組み合わせ（例えば、アクリル系の組み合わせ、ウレタン系の組み合わせなど）を用いることにより、第１の単量体と第２の単量体の混和性を良くできる。

前記１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体及び３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体は、それぞれ独立的に分子量が１９０〜１，３００であることが好ましい。

また、第１の単量体と架橋結合剤としての第２の単量体の使用比率は、塗膜の硬度や耐化学性、インクの粘度が適切に保持される範囲に調節することが好ましい。

一方、従来には、高粘度のポリマーバインダーをインク成分として用いる場合、粘度が上がり、ポリマーの含量をできる限り低めて用いてポリマーバインダーの含量に比べて顔料が多過ぎ、フィルムの物性が低下するといった不都合があった。インク中のバインダー成分として高粘度のポリマーを少量用いるのに代えて、本発明は、硬化後にポリマーバインダーを形成する低粘度の単量体をインク成分として多量用いることにより、基材上へのインクの適用後、顔料量に対するポリマーバインダーの含量を高める効果を発揮することができるので、フィルムの物性を高めることができる。

インクにより形成された被膜の硬度は、鉛筆硬度を目安に３Ｈ以上であることが好ましい。

（３）溶媒
本発明のインクのうち溶媒は、０〜２０重量％含まれる。溶媒の含量が２０重量％を超える場合は、乾燥によるノズル乾燥の防止機能やインクを充填したい仕切壁との段差の生成を防止する機能が十分ではない。

前記溶媒としては、通常のインクに用いられる溶媒を用いることができ、具体的に、水、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、１、４−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエテン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、ブタノール、ｔ−ブタノール、シクロヘキサノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、２−メトキシブチルアセテート、エチル３−エトキシプロピオネート、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、ブチルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、γ−ブチルラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、テトラメチルスルホン、エチレングリコールアセテート、エチルエーテルアセテート、エチルラクテート、ポリエチレングリコール、またはシクロヘキサノンなどを用いることができる。

（４）界面活性剤
本発明において、インクの表面張力を調節するために、界面活性剤を用いることができる。
当業界における周知の界面活性剤を制限なしに用いることができ、商用レベルの例としては、ＢＹＫ社製のシリコン系の界面活性剤製品、デュポン社製とエアプロダクツ社製の界面活性剤製品、３Ｍ社製のフッ素系の界面活性剤製品ＦＣシリーズ、大日本インキ化学工業社製のフッ素系の界面活性剤Ｆシリーズ製品などがある。

本発明においては、互いに絡むことのない２種以上の界面活性剤を混用することが可能である。前記界面活性剤の添加量は、インクの総重量を基準として５重量％以下であることが好ましく、さらに好ましくは、１重量％以下である。通常、界面活性剤は、臨界量以下に添加することが好ましい。

（５）その他
本発明のインクは、さらに、硬化開始剤または硬化促進剤、着色剤をさらに含有することができる。

硬化開始剤または硬化促進剤は水溶性であるか、乳化剤により溶解されるものを用いることができる。また、硬化の開始は、光、熱、電子ビームなどにより誘起されるが、これらの方法に限定されるものではない。

前記硬化開始剤は、２，２−ビス（２−クロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニルビイミダゾール、２，２’−ビス（２，３−ジクロロフェニル）−４，４’，５，５’−テトラフェニルビイミダゾールなどのビイミダゾール化合物、２−ヒドロキシ−１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−メチル−１−プロパン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル−（２−ヒドロキシ）プロピルケトン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−メチル−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノ−１−プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタン−１−オンなどのアセトフェノン系の化合物、ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、２，４，６−トリメチルアミノベンゾフェノン、メチル−ο−ベンゾイルベンゾエート、３，３−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系の化合物、９−フルオレノン、２−クロロ−９−フルオレノン、２−メチル−９−フルオレノンなどのフルオレノン系の化合物、チオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、１−クロロ−４−プロピルオキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン系の化合物、キサントン、２−メチルキサントンなどのキサントン系の化合物、アントラキノン、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、ｔ−ブチルアントラキノン、２，６−ジクロロ−９，１０−アントラキノンなどのアントラキノン系の化合物、９−フェニルアクリジン、１，７−ビス（９−アクリジニル）ヘプタン、１，５−ビス（９−アクリジニル）ペンタン、１，３−ビス（９−アクリジニル）プロパンなどのアクリジン系の化合物、ベンジル、１，７，７−トリメチル−ビスクロ［２，２，１］ヘプタン−２，３−ジオン、９，１０−フェンアントレンキノンなどのジカルボルニル化合物、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド 、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス（２，６−ジクロロベンゾイル）プロピルホスフィンオキシドなどのホスフィンオキシド系の化合物、メチル−４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、エチル−４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、２，５−ビス（４−ジエチルアミノベンザル）シクロペンタノン、２，６−ビス（４−ジエチルアミノベンザル）シクロヘキサノン、２，６−ビス（４−ジエチルアミノベンザル）−４−メチル−シクロヘキサノンなどのアミン系のシナージスト、３，３−カルボルニルビニール−７−（ジエチルアミノ）クマリン、３−（２−ベンゾチアゾーリル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン、３−ベンゾイル−７−（ジエチルアミノ）クマリン、３−ベンゾイル−７−メトキシ−クマリン、１０，１０’−カルボルニルビス［１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ，ＣＩ］−ベンゾピラノ［６，７，８−ｉｊ］−キノリジン−１１−オンなどのクマリン系の化合物、４−ジエチルアミノカルコール、４−アジドベンザルアセトフェノンなどのカルコン化合物、２−ベンゾイルメチレン、及び３−メチル−β−ナフトチアゾリン、イオード塩（４−メチルフェニル）−［４−（２−メチルプロピル）−フェニル［ヘキサフルオロホスフィンよりなる群から選ばれるいずれか１種以上であっても良い。

前記硬化促進剤としては、２−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾオキサゾール、２、５−ジメルカプト−１、３、４−チアジアゾール、２−メルカプト−４、６−ジメチルアミノピリジン、ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオネート）、ペンタエリスリトールトリス（３−メルカプトプロピオネート）、ペンタエリスリトールテトラキス（２−メルカプトアセテート）、ペンタエリスリトールトリス（２−メルカプトアセテート）、トリメチロールプロパントリス（２−メルカプトアセテート）、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオネート）、トリメチロールエタントリス（２−メルカプトアセテート）、及びトリメチロールエタントリス（３−メルカプトプロピオネート）などを用いることができる。

前記硬化開始剤または硬化促進剤は、インクに０．１ないし１０重量％含まれることが好ましい。硬化開始剤または硬化促進剤の含量が０．１重量％未満である場合は、硬化が十分に進まず、１０重量％を超える場合は、硬化開始剤または硬化促進剤により均一なコートにならない。

前記着色剤としては、カーボンブラック、染料、または顔料などを用いることができ、具体的に、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、ペリレン系、ペリノン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、イソインドール系、ジピロロピロール系などの有機化合物と前記化合物と金属の錯体を用いることができる。その例としては、Ｃ．Ｉ．顔料レッド２５４、Ｃ．Ｉ．顔料レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．顔料レッド１２２、Ｃ．Ｉ．顔料レッド１８８、Ｃ．Ｉ．顔料レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．顔料イエロー９７、Ｃ．Ｉ．顔料イエロー１２、Ｃ．Ｉ．顔料イエロー１８０、Ｃ．Ｉ．顔料イエロー１３９、Ｃ．Ｉ．顔料イエロー１５０、Ｃ．Ｉ．顔料イエロー１３９、Ｃ．Ｉ．顔料イエロー１２、Ｃ．Ｉ．顔料グリーン７、Ｃ．Ｉ．顔料グリーン３６、Ｃ．Ｉ．顔料ブルー１５：１、１５：３またはＣ．Ｉ．顔料ブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．顔料バイオレット１９、Ｃ．Ｉ．顔料バイオレット２３などが挙げられるが、本発明は上記の例に制限されるものではなく、通常、液晶表示装置、ＯＬＥＤ、反射型ディスプレイ（ｅ−ブックを含む）のカラーフィルタ着色剤として用いられる無機または有機物質が使用可能である。

前記着色剤は、本発明のインクに含有される成分と同時に混合して用いることができ、必要に応じて、前記低粘度の第１の単量体に分散させた後、他の成分と混合して用いても良い。

前記着色剤は、インクに純顔料の含量を基準として最大５０重量％含まれることが好ましく、さらに好ましくは、３〜２０重量％含まれる。着色剤の含量が３重量％未満である場合は、必要な色が発色できず、２０重量％を超える場合は、インクの粘度が上がり、形成されたフィルムの硬度と耐化学性が十分ではない。

また、インクの性能を改善するために、必要に応じて、シリコン系接着付与剤、分散剤、光増減剤、光安定剤、紫外線吸収剤、生物汚染防止剤、酸素吸収剤、または熱重合抑制剤など通常のインク組成物に用いられる添加剤をさらに含むことができる。このとき、前記添加剤の含量は、インクにそれぞれ最大５重量部含まれた方が良い。

本発明のインクを製造する方法には特に制限がなく、本発明のインクに用いられるそれぞれの成分を混合して通常の装置、例えば、ボールミル、サンドミル、アットライター、バスケットミル、ロールミルなどを用いて混合するか、または、通常の攪拌機を用いて予め分散しておいた着色剤を他の成分と混合して製造することができる。

上記の如き本発明のインクは、インクジェット装備に投与した後、インクジェット装備のノズルを介して吐き出させて用いることができる。

インクジェット装備には特に制限がないが、ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドが取り付けられ、ピエゾ記録方法のプリンターにより吹き付けることが好ましい。

また、本発明のインクは、インクジェットインクに加えて、ディップコートインク、マイクロペンインク、スプレイインクなどとして使用可能である。

一方、本発明のインクは、パターニングされた仕切壁間を充填させるのに用いることができる。このとき、パターニングされた仕切壁の硬度は、鉛筆硬度を目安に３Ｈ以上であることが好ましい。

本発明のインクは、液晶装置（ＬＣＤ）のカラーフィルター、有機発光素子（ＯＬＥＤ）のカラーフィルター、反射型ディスプレイ（ｅ−ブックを含む）のカラーフィルターなどのカラーフィルタを形成するのに使用可能である。

本発明はまた、前記本発明によるインクによりパターニングまたは情報記録されたことを特徴とする基材、及び前記基材を備えるディスプレイ装置を提供する。一実施の形態として、基材上に形成されたパターニングされた仕切壁間に前記本発明によるインクが充填されることができる。このとき、基材上に形成されたパターニングされた仕切壁はブラックマトリックス部を形成し、前記仕切壁間に充填されたインクはカラーフィルタ部を形成することができる。

前記ディスプレイ装置の例としては、液晶ディスプレイ装置、ＯＬＥＤ、または反射型ディスプレイ装置などがある。

以下、本発明への理解を容易にするために好適な実施例を挙げるが、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲が下記の実施例に限定されることはない。

［実施例］
実施例１
トリプロピレングリコールジアクリレート（粘度１５ｃＰ）８０重量％に、分散剤としてＢＹＫ１６８５重量％と着色剤としてＰ．Ｉ．レッド２５４１５重量％を入れて分散させ、分散液を調製した。前記分散液３３重量％に１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（粘度９ｃＰ）３５重量％及びトリプロピレングリコールジアクリレート（粘度１５ｃＰ）２重量％を添加し、ここに架橋結合剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート（粘度１０６ｃＰ）１５重量％及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（粘度１００００ｃＰ以上）９重量％、光開始剤としてイルガキュア３６９（チバ社製）５重量％、その他の添加剤として日本信越社製のシリコン系の界面活性剤ＫＢＭ、及び日本ＤＩＣ社製のフッ素系の界面活性剤ＦＣをそれぞれ１重量％未満に添加して混合し、インクを調製した。

このようにして調製されたインクを気孔径１μｍとなるフィルターによりろ過したところ、表面張力は３５ｍＮ／ｍであり、粘度は２９ｃＰであった。

このようにして調製されたインクをフィルムにスピンコートした後、ＵＶにより硬化させ、１５０℃の熱板において２０分間処理したところ、フィルムの鉛筆硬度は４Ｈ以上であり、Ｎ−メチルピロリジノンに１時間浸漬しても変色が△Ｅ_ａｂを目安に３以下と僅かであった。

また、このようにして調製されたインクをジェットラブインクジェットプリンター装備（マイクロファブ社製、米国）を用いて吹き付け実験を行った。このとき、インクの吹き付けを容易にするために、インクジェットヘッドの温度を５０℃に保持した。実験の結果、前記実施例１のインクは、ヘッドにおいて乾燥現象があまり見られず、ヘッドを１０分以上吹き付けずに空気中に放置した後、再び吹き付けてもノズルの目詰まりを起こすことなく、スムーズに吹き付けられることが確認できた。

さらに、このようにして調製されたインクを高さ３μｍ、大きさ約１００×３００μｍのブラックマトリックス（フォトリソグラフィにより製作）パターンの内部に１００〜１２０ｐＬと推定される量のインクを吹き付けて凸状に充填したカラーフィルタパターンを調製し、これをＵＶにより硬化させ、１５０℃の熱板において２０分間処理した。処理の結果、カラー層の厚さは２μｍ以上であって、ブラックマトリックスパターンとの高さ差が０．２μｍ以内に留められていた。

界面活性剤の量を調節してインクの表面張力を調節することにより、ブラックマトリックスとカラーフィルタとの高さ差を一層低減することができた。すなわち、表面張力を２２ｍＮ／ｍ程度と低くした場合、インクがブラックマトリックスパターン内に凹状に埋め込まれ、硬化後には、ブラックマトリックス部との高さが１μｍ以上に大きくなるのに対し、表面張力を４２ｍＮ／ｍ程度に高めた場合は、インクがブラックマトリックスパターン内に凸状に埋め込まれ、硬化後にも中央部が突出してブラックマトリックスよりも高くなるといった現象が起こる。しかし、適宜な表面張力（３４ｍＮ／ｍ）を与えた場合、インクは僅かに凸状に埋め込まれ、硬化後には体積が減るに伴い、中央部が窪み、その結果、高さ差が０．２μｍ以下に留められる。

実施例２
トリプロピレングリコールジアクリレート（粘度１５ｃＰ）８０重量％に、分散剤としてＢＹＫ１６８５重量％と着色剤としてＰ．Ｉ．グリーン３６１５重量％を入れて分散させ、分散液を調製した。前記分散液４５重量％にトリプロピレングリコールジアクリレート（粘度１５ｃＰ）をインク含量の７０重量％になるように添加し、ここに架橋結合剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート（粘度１０６ｃＰ）５重量％及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（粘度１００００ｃＰ以上）４重量％、光開始剤としてイルガキュア３６９（チバ社製）５重量％、その他の添加剤としてシリコン系の界面活性剤及びフッ素系の界面活性剤をそれぞれ１重量％未満に添加して混合してインクを調製した。

このようにして調製されたインクを気孔径１μｍであるフィルターによりろ過したところ、表面張力は３７ｍＮ／ｍであった。

このようにして調製されたインクをフィルムにスピンコートした後、ＵＶにより硬化させ、１５０℃の熱板において２０分間処理したところ、フィルムの鉛筆硬度は４Ｈ以上であり、Ｎ−メチルピロリジノンに１時間浸漬しても色の変化が△Ｅ_ａｂ値を目安に３以下と僅かであった。

このようにして調製されたインクを実施例１の方法とほとんど同様にして吹き付け、硬化後のピクセル部の形状を測定したところ、高さ差を０．３μｍ以内に調節することができた。

比較例１
液晶表示装置のカラーフィルタの製作に用いられるカラーフォトレジスト液（（株）ＬＧ化学製）に、乾燥防止剤としてグリセロールを１０重量％を添加し、これを吹き付ける実験を行った。調製されたインクは顔料４重量％、分散剤１．２重量％、バインダー樹脂１０重量％を含有し、光開始剤としてイルガキュア３６９（チバ社製）５重量％、その他の添加剤としてシリコン系の界面活性剤、及びフッ素系の界面活性剤をそれぞれ１重量％を含有し、且つ、溶剤としてプロピレングリコールエチルエーテルアセテートを６０重量％以上含有している。

前記インクを用いる場合、ノズルの乾燥が激しくて吹き付けを１０秒程度留めてからは、随時ノズルを拭き取る操作を行わなければ、吹き付けをそれ以上進めることが不能になっていた。このため、基板の位置合わせが終わると、作業前に必ず拭き取り作業を行う必要があり、作業性が不良であった。なお、生成されたパターンを乾燥、硬化したところ、乾燥後の体積の減少が激しくてブラックマトリックスとカラー層との高さ差が２μｍ以上となっていた。

前記実施例１、２、比較例１に従い調製されたインクの成分及び物性、仕切壁との段差を下記表１にまとめて示す。

以上、本発明の記載の具体例について詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲内において種々な変形及び修正が可能であることは、当業者にとって明らかであり、かつ、かかる変形及び修正が特許請求の範囲に属することは言うまでもない。

実施例１に従い調製されたインクを用いて形成されたピクセル部の３次元形状測定図である。

符号の説明

１ ブラックマトリックス仕切壁部
２ カラーフィルタピクセル部

Claims (21)

1. 溶媒を０〜２０重量％含んでいる状態で、ａ）粘度が７〜１，６００ｃＰであり、１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体と、ｂ）粘度が３０〜２０，０００ｃＰであり、３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体の使用量を調節することにより、インクの粘度が２０〜８０ｃＰに、且つ、インクの体積収縮率が１０〜３０％に調節され、
   インクの表面張力が２０〜４０ｍＮ／ｍに調節されて表面張力による凸部を形成することにより、前記インクの体積収縮率が補償可能となり（前記粘度及び表面張力は、２５℃を基準とする値である）、
   カラーフィルタを形成するのに用いられることを特徴とするインク。
2. 前記インクは、インクジェットインク、ディップコートインク、マイクロペンインク、またはスプレイインクであることを特徴とする請求項１に記載のインク。
3. 界面活性剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のインク。
4. 温度４０〜８０℃下における粘度が１０〜１４ｃＰであることを特徴とする請求項１に記載のインク。
5. ３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体として、相異なる粘度を有する２以上の単量体を用いることを特徴とする請求項１に記載のインク。
6. ａ）１０〜１５ｃＰの粘度の第１の単量体と、ｂ）３０〜１７０ｃＰの低粘度の第２の単量体と１０，０００ｃＰ以上の高粘度の第２の単量体を混用することを特徴とする請求項１に記載のインク。
7. 前記１または２の重合性の官能基を有する第１の単量体及び３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体は、それぞれ独立的に分子量が１９０〜１，３００であることを特徴とする請求項１に記載のインク。
8. インク中の溶媒の蒸発による体積収縮率を除くインク硬化による体積収縮率が１０〜２０％であることを特徴とする請求項１に記載のインク。
9. インク中における溶媒の蒸発による体積収縮率は、５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のインク。
10. １または２の重合性の官能基を有する第１の単量体は、３０重量％以上含まれることを特徴とする請求項１に記載のインク。
11. ３以上の重合性の官能基を有する第２の単量体は、３ないし５０重量％含まれることを特徴とする請求項１に記載のインク。
12. パターニングされた仕切壁の間を充填するのに用いられることを特徴とする請求項１に記載のインク。
13. インクにより形成された被膜の硬度は、鉛筆硬度を目安に３Ｈ以上であることを特徴とする請求項１２に記載のインク。
14. 硬化開始剤または硬化促進剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のインク。
15. 着色剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のインク。
16. 請求項１ないし１５のいずれかに記載のインクによりパターニングまたは情報記録されたことを特徴とする基材。
17. 基材上に形成されたパターニングされた仕切壁の間に請求項１ないし１６のいずれかに記載のインクが充填されたことを特徴とする請求項１６に記載の基材。
18. パターニングされた仕切壁の硬度は、鉛筆硬度を目安に３Ｈ以上であることを特徴とする請求項１７に記載の基材。
19. 基材上に形成されたパターニングされた仕切壁は、ブラックマトリックス部を形成し、前記仕切壁の間に充填されたインクは、カラーフィルタ部を形成することを特徴とする請求項１７に記載の基材。
20. 請求項１７に記載の基材を備えるディスプレイ装置。
21. 液晶ディスプレイ装置、ＯＬＥＤ、または反射型ディスプレイ装置であることを特徴とする請求項２０に記載のディスプレイ装置。

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