JP5046731B2 - カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置 - Google Patents

カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5046731B2
JP5046731B2 JP2007116849A JP2007116849A JP5046731B2 JP 5046731 B2 JP5046731 B2 JP 5046731B2 JP 2007116849 A JP2007116849 A JP 2007116849A JP 2007116849 A JP2007116849 A JP 2007116849A JP 5046731 B2 JP5046731 B2 JP 5046731B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
color filter
ether
solvent
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007116849A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008275744A (ja
Inventor
進二 藤本
直孝 和地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2007116849A priority Critical patent/JP5046731B2/ja
Priority to CNA2008100935437A priority patent/CN101295051A/zh
Priority to TW97114814A priority patent/TW200903048A/zh
Priority to KR20080038372A priority patent/KR20080096421A/ko
Publication of JP2008275744A publication Critical patent/JP2008275744A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5046731B2 publication Critical patent/JP5046731B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514Colour filters
    • G02F1/133516Methods for their manufacture, e.g. printing, electro-deposition or photolithography
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/30Inkjet printing inks
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/13439Electrodes characterised by their electrical, optical, physical properties; materials therefor; method of making
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/02Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0242Compensation of deficiencies in the appearance of colours

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Description

本発明は、カラーフィルタ用インクジェットインクを用いたカラーフィルタの製造方法、この製造方法により得られたカラーフィルタ、及びこのカラーフィルタを備えた表示装置に関する。
近年、パーソナルコンピューター、特に大画面液晶テレビの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、カラー液晶ディスプレイが高価であることから、コストダウンの要求が高まっており、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンの要求が高い。
このようなカラーフィルタにおいては、通常赤(R)、緑(G)、および青(B)の3原色の着色パターンを備え、R、G、およびBのそれぞれの画素に対応する電極をON、OFFさせることで液晶がシャッタとして作動し、R、G、およびBのそれぞれの画素を光が通過してカラー表示が行われるものである。
従来の製造方法としては、例えば染色法が挙げられる。この染色法は、まずガラス基板上に染色用の材料である水溶性の高分子材料を形成し、これをフォトリソグラフィー工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。これを3回繰り返すことによりR、G、およびBのカラーフィルタ層を形成する。
また、他の方法としては顔料分散法がある。この方法は、まず基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る。さらにこの工程を3回繰り返すことにより、R、G、およびBのカラーフィルタ層を形成する。
さらに他の方法としては、電着法や、熱硬化樹脂に顔料を分散させてR、G、およびBの3回印刷を行った後、樹脂を熱硬化させる方法等を挙げることができる。
しかしながら、いずれの方法も、R、G、およびBの3色を着色するために、同一の工程を3回繰り返す必要があり、コスト高になるという問題や、同様の工程を繰り返すため歩留まりが低下するという問題がある。
これらの問題を解決したカラーフィルタの製造方法として、インクジェット方式で着色インクを吹き付けして着色層(画素部)を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
かかるインクジェット方式によるカラーフィルタ製造方法では、インク吐出時の画素面厚みムラが生じやすく、その帰結として完成したカラーフィルタのITO抵抗値が上がってしまい、高品位なカラーフィルタを得られないという問題があった。この問題に対して、高圧下にてインク吐出を行う方法(例えば、特許文献3参照)が提案されている。
特開昭59−75205号公報 特開2004−339332号公報 特開2004−223354号公報
しかしながら、高圧下にてインク吐出を行う方法によっても、インク吐出時の画素面厚みムラの発生抑制効果は十分ではなく、画素部平坦性に問題があった。
本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、カラーフィルタの生産性と、画素部平坦性とが共に優れたカラーフィルタの製造方法、この製造方法により得られたカラーフィルタ及び色むらが抑制された表示装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 隔壁により区画された基板上の凹部に、インクジェット方式によりカラーフィルタ用インクジェットインクの液滴を付与するインク付与工程と、少なくとも前記液滴を加熱処理する加熱工程とを含み、前記カラーフィルタ用インクジェットインクは、沸点190℃以上の溶剤を全溶剤の90質量%以上含有し、かつ、沸点250℃以上の溶剤を全溶剤の20質量%以上含有するカラーフィルタ用インクジェットインクであって、
前記沸点250℃以上の溶剤が、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノエチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノプロピルエーテル、およびテトラプロピレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる少なくとも1種であり、前記インク付与工程での液滴付与の終了から前記加熱工程における加熱処理の開始までの時間間隔が30秒以上であるカラーフィルタの製造方法。
<2> 前記沸点190℃以上の溶剤は、多価アルコールのジアセテートを含むことを特徴とする前記<1>に記載のカラーフィルタの製造方法。
記<1>または2>に記載のカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタ。
> 前記<>に記載のカラーフィルタを備えた表示装置。
本発明によれば、カラーフィルタの生産性と、画素部平坦性とが共に優れたカラーフィルタの製造方法、この製造方法により得られたカラーフィルタ及び色むらが抑制された表示装置を提供することができる。
以下、本発明のカラーフィルタ用インクジェットインクを用いたカラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び表示装置について詳細に説明する。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、隔壁により区画された基板上の凹部に、インクジェット方式によりカラーフィルタ用インクジェットインクの液滴を付与するインク付与工程と、少なくとも前記液滴を加熱処理する加熱工程とを含み、前記カラーフィルタ用インクジェットインクは、沸点190℃以上の溶剤の少なくとも1種を全溶剤の90質量%以上含有し、かつ、沸点250℃以上の溶剤の少なくとも1種を全溶剤の20質量%以上含有しており、前記沸点250℃以上の溶剤の少なくとも1種が、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノエチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノプロピルエーテル、およびテトラプロピレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる少なくとも1種であり、前記インク付与工程での液滴付与の終了から前記加熱工程における加熱処理の開始までの時間間隔が30秒以上であることを特徴とする。
前記カラーフィルタ用インクジェットインクがかかる構成であって、インク付与工程での液滴付与の終了から前記加熱工程における加熱処理の開始までの時間間隔が30秒以上であることにより、例えば、大型の基板に液滴を付与した場合など、最初に液滴が付与された基板上の領域と最後に液滴が付与された基板上の領域との間で生じうる各液滴の乾燥状態の不均一を抑制することができ、生産性と画素部平坦性とが共に優れたカラーフィルタの製造方法とすることができる。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、好ましくは形成された少なくとも1色の着色層を活性エネルギー線の照射により硬化する硬化工程を更に有することができる。なお、前記隔壁は、インク付与工程前に予め基板上に形成されたものであり、隔壁の形成方法の詳細については後述する。
−インク付与工程−
インク付与工程は、隔壁(濃色離画壁)により区画された基板上の凹部に、カラーフィルタ用インクジェットインクの液滴を、インクジェット方式で付与して着色層を形成する。この着色層は、例えば、カラーフィルタを構成する赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等の色画素とすることができる。
着色層の形成は、後述のようにして基板上に形成された隔壁により区画された基板上の凹部に、着色画素(例えばRGB3色の画素パターン)を形成するためのインクジェットインクを侵入させて、2色以上の複数の画素で構成されるように形成することができる。
カラーフィルタパターンの形状については、特に限定はなく、ブラックマトリクス形状として一般的なストライプ状であっても、格子状であっても、さらにはデルタ配列状であってもよい。
本発明においては、インクジェット方式によってインクジェットインクの液滴が、隔壁により区画された基板上の凹部に付与される。インクジェット方式については後述する。
−カラーフィルタ用インクジェットインク−
本発明におけるカラーフィルタ用インクジェットインク(以下、単に「インクジェットインク」や「インク」と称することがある。)は、溶剤、着色剤及び硬化性成分(モノマー)を少なくとも含有したカラーフィルタ用インクジェットインクである。
前記インクジェットインクは、沸点190℃以上の溶剤を全溶剤の90質量%以上含有し、かつ、沸点250℃以上の溶剤を全溶剤の20質量%以上含有する。前記沸点190℃以上の溶剤は1種単独であっても、2種以上の混合物であってもよい。また、前記沸点250℃以上の溶剤は1種単独であっても、2種以上の混合物であってもよい。
(溶剤)
溶剤としては、例えば、「化学便覧応用編 改定3版、丸善株式会社、昭和60年8月15日発行」、「溶剤ポケットブック、株式会社オーム社、1989年6月20日発行」、「溶剤ハンドブック、株式会社講談社、1982年8月10日発行」に記載されている溶剤を用いることができる。
また、特開2004−220036号公報の段落番号[0066]及び[0092]〜[0096]、特開2006−284752号公報の段落番号[0082]〜[0089]、特開2006−299090号公報の段落番号[0024]〜[0029]、特開2006−345449号公報の段落番号[0019]、WO04−7626号公報、特開2006−83362号公報の段落番号[0024]、特開2005−234045号公報の段落番号[0063]〜[0067]、特許第3692365号公報の段落番号[0014]〜[0026]、特開2006−163306号公報の段落番号[0053]、特開2000−310706号公報の段落番号[0031]〜[0037]等に記載の溶剤を好適に用いることが出来る。
本発明におけるインクジェットインクは、含有する溶剤の90質量%以上が、常圧(1.01×10Pa(760mmHg))下で190℃以上の沸点を有する化合物で構成される。190℃未満の沸点を有する溶剤の含有量が10質量%を超える場合、又は、190℃以上の沸点を有する溶剤の含有量が90質量%未満の場合には、付与後のインク液滴の乾燥状態に不均一が発生しやすく、かつ、画素の平坦性が悪化する傾向がある。この理由については不明なところも多いが、沸点190℃以下の溶剤では、常温常圧下でも溶剤が徐々に揮発するため、液滴付与から加熱処理までの間に溶剤のうちの多くが揮発し、またその揮発量が画素ごとでまちまちになるため、画素形状の面内均一性が悪くなるものと考えられる。
沸点190℃以上の溶剤としては、例えば、アミルベンゼン、cis-デカリン、テトラリン、ドデカン、パインオイル、ジクロロトルエン、p−ジブロモベンゼン、臭化オクチル、トリクロロベンゼン、n−オクタノール、α-テルピオネール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、アセトフェノン、イソホロン、ホロン、メチル−n−ペンチルケトン、アセト酢酸アリル、安息香酸エチル、安息香酸メチル、ギ酸ベンジル、イソ吉草酸イソアミル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、サリチル酸メチル、ステアリン酸アミル、ステアリン酸エチル、γ-ブチロラクトン、プロピオン酸ベンジル、マロン酸ジエチル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、エチレングリコール、ジエチレングリコールクロロヒドリン、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、ヘキシレングリコール、2−エチル酪酸、カプロン酸、アセトアミド、o−クロロアニリン、シアノ酢酸エチル、ジアミルアミン、N,N−ジエチルアニリン、ジエチルベンジルアミン、ジエチレントリアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N,N−ジメチルアニリン、トリ−n−ブチルアミン、o−トルイジン、N-ブチルエタノールアミン、ベンゾニトリル、N−メチルアニリン、N−メチルピロリドン、N−メチルホルムアミド、シクロヘキシルベンゼン、ウンデカノール、n−デカノール、安息香酸プロピル、シュウ酸ジブチル、エチレンカルボナート、1,3−オクチレングリコール、ジエチレングリコール、トリグリコールジクロリド、1,4−ブタンジオール、プロピレンカルボナート、1,5−ペンタンジオール、カプリル酸、カテコール、イソキノリン、ジイソプロパノールアミン、キノリン、トリアミルアミン、並びに、多価アルコールのモノエーテルや、多価アルコールのジエーテル、多価アルコールのモノエーテルアセテート及び多価アルコールのジアセテートなどの多価アルコール誘導体であって沸点190℃以上のもの等が挙げられる。
このうち、素材の溶解性、安全性、顔料の分散安定性、吐出性、インクジェットヘッドの非腐食性等の観点から、多価アルコール誘導体であって沸点190℃以上のものがより好ましい。
多価アルコール誘導体であって沸点190℃以上のものの具体例としては、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、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プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピ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エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、トリエチ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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、トリプロピ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アセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、1,3−ブタンジオールジアセテート、1,4−ブタンジオールジアセテート、1,5−ペンタンジオールジアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、グリセリン1,3−ジエチルエーテルなどを挙げることができる。
更に、本発明におけるインジェットインクは含有する溶剤の20質量%以上が、常圧(1.01×10Pa)下で250℃以上の沸点を有する化合物で構成される。250℃未満の沸点を有する溶剤の含有量が80質量%を超える場合、又は、250℃以上の沸点を有する溶剤の含有量が20質量%未満の場合には、付与後のインク液滴の乾燥状態に不均一が発生しやすく、かつ、画素の平坦性が悪化する傾向がある。
沸点250℃以上の溶剤としては、例えば、2,6−ジメチルナフタレン、ビフェニル、1−クロロナフタレン、アジピン酸ジエチル、安息香酸イソアミル、安息香酸ブチル、桂皮酸メチル、トリプロピレングリコール、イミダゾール、ジエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、N,N−ジブチルアニリン、ドデシルベンゼン、1−ブロモナフタレン、桂皮酸エチル、サリチル酸イソアミル、サリチル酸ベンジル、酒石酸ジエチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、グリセリン、トリエチレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、p−オクチルフェノール、2−ナフトール、ノニルフェニル、ジオクチルアミン、スルホラン、並びに、多価アルコールのモノアルキルエーテル、多価アルコールのジアルキルエーテル、多価アルコールのポリアルキルエーテル、多価アルコールのモノアルキルエーテルアセテート、多価アルコールのジアセテート及び多価アルコールのポリアセテート等の多価アルコール誘導体であって沸点が250℃以上のもの等が挙げられる。
本発明における沸点250℃以上の溶剤としては、素材の溶解性、安全性、顔料の分散安定性、吐出性、インクジェットヘッドの非腐食性等の観点から、多価アルコール誘導体であって沸点250℃以上のものが好ましく、多価アルコールのモノアルキルエーテル、多価アルコールのジアルキルエーテル、多価アルコールのモノアルキルエーテルアセテート、多価アルコールのジアセテート及び多価アルコールのポリアセテートから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、アルキレングリコールモノアルキルエーテルであることが特に好ましい。
多価アルコール誘導体のうち沸点250℃以上のものの具体例としては、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジプロピルエーテル、
ジエチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート、グリセリン−1,3−ジアセテート、グリセリントリアセテート、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノエチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノプロピルエーテル、テトラプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、テトラプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジプロピルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールジプロピルエーテル、テトラプロピレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジアセテート、トリプロピレングリコールジアセテート、1,7−ヘプタンジオールジアセテート、1,8−オクタンジオールジアセテートなどを挙げることができる。
本発明においては、前記沸点250℃以上の溶剤は液粘度、溶解性、蒸発速度の観点から、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノエチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノプロピルエーテル、およびテトラプロピレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる少なくとも1種である。
また、本発明におけるインクジェットインク(以下、「インク」ともいう)には、溶剤としてアルカン系溶剤を含有することができる。ここでアルカン系溶剤とは、飽和炭化水素系溶剤を意味し、直鎖状脂肪族飽和炭化水素、分岐鎖状脂肪族飽和炭化水素、及び脂環式飽和炭化水素から選ばれる少なくとも1種を含むものである。インクがアルカン系溶剤を含むことにより、インクの粘度及び表面張力を好適に低下させることができる。また、インク自体の濡れ広がり性が向上するため、着弾したインク滴が画素形成領域全体の隅々にまで濡れ広がり易くなる。その結果、ブラックマトリクス(隔壁)により区画化された微細な画素形成領域にインクを付与する場合でも、ブラックマトリクスと基板との接触部分にまで付与したインクが濡れ広がることが可能になり、画素の色抜けや輝度低下をより効果的に防止できる。本発明に用いられるアルカン系溶剤としては、2種以上混合して用いることができる。
前記アルカン系溶剤の表面張力は、着弾したインク滴の濡れ広がりの点から、20℃において28mN/m以下であることが好ましく、27.5mN/m以下であることがより好ましい。アルカン系溶剤が2種以上混合して用いられる場合には、少なくとも1種のアルカン系溶剤の表面張力が上記範囲外であっても、2種以上の混合溶剤の表面張力が上記範囲であれば、好適に用いることができる。
また、アルカン系溶剤の粘度は、20℃において2.5mPa・s以下であることが好ましく、2mPa・s以下であることがより好ましい。これにより着弾したインク滴が隅々にまで濡れ広がり易くなる。アルカン系溶剤が2種以上混合して用いられる場合には、少なくとも1種のアルカン系溶剤の粘度が上記範囲外であっても、2種以上の混合溶剤の粘度が上記範囲であれば、好適に用いることができる。
また、アルカン系溶剤の沸点は、100℃〜260℃であることが好ましく、120℃〜255℃であることがより好ましく、170℃〜220℃であることが特に好ましい。これにより着弾したインク滴が隅々にまで濡れ広がり易くなる。アルカン系溶剤が2種以上混合して用いられる場合には、少なくとも1種のアルカン系溶剤の沸点が上記範囲外であっても、2種以上の混合溶剤の沸点が上記範囲であれば、好適に用いることができる。
また、前記アルカン系溶剤の炭素数は8〜14であることが着弾したインク滴が隅々にまで濡れ広がり易い点から好ましい。
本発明において好ましく用いることができるアルカン系溶剤としては、例えば、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン、n−ウンデカン、n−ドデカン、イソドデカン、n−トリデカン、n−テトラデカン、2−メチルヘプタン、3−メチルヘプタン、2,2−ジメチルヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン、2,2,3−トリメチルペンタン、2,2,4−トリメチルペンタン、2,2,2,6,6−ペンタメチルヘプタン、2−メチルオクタンなどが挙げられ、特に、n−デカン、n−ドデカンが好適に用いられる。
本発明におけるインクジェットインクには、上記溶剤の1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。また、沸点が190℃未満の溶剤を少量併用してもよい。沸点が190℃未満の溶剤を少量併用することで、素材の溶解性が向上したり、インク粘度を低下させたりする効果が得られる場合がある。沸点が190℃未満の溶剤の添加量は適宜選択可能であるが、全溶剤の10質量%以下であることが必要であり、5質量%以下であることが好ましい。
また、前記溶剤としては、画素部平坦性の点から、全溶剤の90質量%以上が、沸点190℃以上の多価アルコール誘導体であって、全溶剤の20質量%以上が沸点250℃以上の多価アルコール誘導体であることが好ましく、沸点190℃以上の溶剤と沸点250℃以上の溶剤とが、アルキレングリコールモノアルキルエーテルであることがより好ましい。
(着色剤)
本発明におけるインクジェットインクは少なくとも1種の着色剤を含有することができる。本発明において使用される着色剤は、有機顔料、無機顔料、染料など、公知のものを使用できるが、十分な透過濃度や耐光性、基板への密着性、その他の諸耐性が要求されるため、種々の有機顔料が好適である。該着色剤の具体例としては、例えばカラーインデックス(C.I.;The Society of Dyers and Colourists 社発行) においてピグメント(Pigment)に分類されている化合物や、特開2005−17716号公報[0038]〜[0054]に記載の顔料及び染料や、特開2004−361447号公報[0068]〜[0072]に記載の顔料や、特開2005−17521号公報[0080]〜[0088]に記載の着色剤を好適に用いることができる。着色剤として顔料を含有することで、画素の保存安定性が向上する。
本発明における着色剤の含有量は特に限定されるものではないが、所望の色相、濃度を得るという観点から、インクジェットインクに占める着色剤の割合は10質量%以上が好ましく、12〜70質量%がさらに好ましく、15〜60質量%がより好ましく、20〜50質量%が特に好ましい。
本発明のインクジェットインクにおける顔料は、赤色、緑色、又は青色の顔料を含むことが好ましい。これにより、本発明のインクを用いてカラーフィルタの赤色画素、緑色画素、及び青色画素を好適に形成できる。
赤色画素形成用のインク中の顔料は、少なくとも1種の赤色顔料を含むことが好ましいが、1種のみの赤色顔料を用いる形態に限定されることはなく、2種以上の赤色顔料を組み合わせて混合系顔料として用いる形態や、赤色顔料とその他の色の顔料とを組み合わせて混合系顔料として用いる形態も好適である。このような組み合わせとしては、例えば、C.I.ピグメント・レッド254では、C.I.ピグメント・レッド177、C.I.ピグメント・レッド224、C.I.ピグメント・イエロー139、C.I.ピグメント・イエロー150、又は、C.I.ピグメント・バイオレット23との組み合わせが挙げられる。
緑色画素形成用のインク中の顔料は、少なくとも1種の緑色顔料を含むことが好ましいが、1種のみの緑色顔料を用いる形態に限定されることはなく、2種以上の緑色顔料を組み合わせて混合系顔料として用いる形態や、緑色顔料とその他の色の顔料とを組み合わせて混合系顔料として用いる形態も好適である。このような組み合わせとしては、例えば、
C.I.ピグメント・グリーン36では、C.I.ピグメント・イエロー150、C.I.ピグメント・イエロー139、C.I.ピグメント・イエロー185、C.I.ピグメント・イエロー138、又は、C.I.ピグメント・イエロー180との組み合わせが挙げられる。
青色画素形成用のインク中の顔料は、少なくとも1種の青色顔料を含むことが好ましいが、1種のみの青色顔料を用いる形態に限定されることはなく、2種以上の青色顔料を組み合わせて混合系顔料として用いる形態や、青色顔料とその他の色の顔料とを組み合わせて用いる形態も好適である。このような組み合わせとしては、例えば、C.I.ピグメント・ブルー15:6では、C.I.ピグメント・バイオレット23、又は、C.I.ピグメント・ブルー60との組み合わせが挙げられる。
このように併用する場合の顔料中のC.I.ピグメント・レッド254、C.I.ピグメント・グリーン36、C.I.ピグメント・ブルー15:6の含有量は、C.I.ピグメント・レッド254は、色純度の観点等からは、30質量%以上が好ましく、特に50質量%以上が好ましい。C.I.ピグメント・グリーン36は色純度の観点等からは、50質量%以上が好ましく、特に60質量%以上が好ましい。C.I.ピグメント・ブルー15:6は、色純度の観点等からは、80質量%以上が好ましく、特に90質量%以上が好ましい。
本発明で用いる顔料は、数平均粒径0.001〜0.2μmのものが好ましく、0.01〜0.1μmのものがより好ましく、0.01〜0.05μmのものが特に好ましい。顔料の数平均粒径が0.001μm以上であれば、粒子の表面エネルギーが小さくなるため凝集しにくくなり、顔料分散が容易になると共に、分散状態を安定に保つのが容易になるため好ましい。また、顔料の数平均粒径が0.2μm以下であれば、顔料による偏光の解消が生じにくいため、コントラストが向上し、好ましい。尚、ここで言う「粒径」とは粒子の電子顕微鏡写真画像を同面積の円とした時の直径を言い、また「数平均粒径」とは多数の粒子について上記の粒径を求め、この100個平均値を言う。
また、本発明では必要に応じて、無機顔料あるいは体質顔料を用いることができる。無機顔料又は体質顔料を用いることで、画素の厚みを適度に調整したり、インク粘度を適度に調節し、画素の硬度や形状さらには耐久性を向上させたりすることができる。
無機顔料又は体質顔料の具体例としては、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、チタンブラック、合成鉄黒、カーボンブラック等を挙げることができる。体質顔料の添加量は目的に応じて、適宜調節することができるが、全顔料に対して1質量%〜70質量%の範囲が好ましく、5質量%〜50質量%の範囲がより好ましい。
また、カラーフィルタの基板上に、インクジェットインクを用いてブラックマトリクス層のパターンを形成する場合には、インクジェットインク中に遮光性の高い黒色顔料を配合することが好ましい。遮光性の高い黒色顔料としては、例えば、カーボンブラックや四三酸化鉄などの無機系着色剤、又は、シアニンブラックなどの有機系着色剤を使用できる。
上記顔料は分散液として使用することが望ましい。この分散液は、前記顔料と後述する顔料分散剤及び有機溶剤とを予め混合して得られる組成物を、公知の分散機を用いて分散させることによって調製することができる。この際に、顔料の分散安定性を付与するために、少量の樹脂を添加してもよい。また、前記顔料と顔料分散剤とを予め混合して得られる組成物を、後述するモノマーに添加して分散させることによって調製することも可能である。前記顔料を分散させる際に使用する分散機としては、特に制限はなく、例えば、朝倉邦造著、「顔料の事典」、第一版、朝倉書店、2000年、438頁に記載されているニーダー、ロールミル、アトライダー、スーパーミル、ディゾルバ、ホモミキサー、サンドミル等の公知の分散機が挙げられる。更に該文献310頁記載の機械的摩砕により、摩擦力を利用し微粉砕してもよい。
(顔料分散剤)
本発明におけるインクジェットインクには、顔料の分散安定性を得るために、顔料分散剤を添加することが好ましい。
その使用量はインクジェットインク全質量に対して0.1〜10質量%の範囲で分散剤を含有させるのが好ましく、0.1〜9質量%がより好ましく、0.1〜8質量%での範囲が特に好ましい。
該顔料分散剤として、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルとの塩、高分子量不飽和エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルりん酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート、顔料誘導体などを用いることができる。顔料分散剤の具体例としては、特開2005−15672号公報の段落番号[0021]〜[0023]に記載の例が、本発明においても好適なものとして使用できる。
本発明に用いられるその他の分散剤としては、特開2004−339330号公報の段落番号[0060]〜[0094]に記載の分散剤や、特開2004−339331号公報の段落番号[0051]〜[0070]に記載の「単量体単位として少なくともジイソシアネート類及び/又はトリイソシアネート類が重合した主鎖構造を有し、且つ、ポリエーテル鎖を含まない重合体からなる分散剤」をあげることができる。
これらの分散剤は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明においては、特に、顔料誘導体と高分子分散剤とを組み合わせて使用することが好ましい。
(硬化性成分)
本発明のインクジェットインクは、硬化性成分(以下、「モノマー」ともいう)の少なくとも1種を含有することが好ましい。硬化性成分(モノマー)としては、重合性基を2つ以上有するモノマー(以下、「2官能以上のモノマー」ともいう)が好ましい。硬化性成分(モノマー)としては、活性エネルギー線及び/または熱により重合反応可能であれば特に限定されるものではないが、膜の強度や耐溶剤性等の点から重合性基を3つ以上有するモノマー(以下、「3官能以上のモノマー」ともいう)がより好ましい。
重合性基の種類としては特に制限はないが、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基が特に好ましい。
重合性モノマーの具体例としては特開2001−350012号公報の段落番号[0061]〜[0065]に記載のエポキシ基含有モノマー、特開2002−371216号公報の段落番号[0016]に記載のアクリレートモノマー及びメタクリレートモノマー。特開2001−220526号公報、特開2001−310937号公報、特開2003−341217号公報の段落番号[0021]〜[0084]及び特開2004 −91556号公報の段落番号[0022]〜[0058]等に記載のオキセタニル基含有モノマー、並びに、シーエムシー出版「反応性モノマーの市場展望」に記載のモノマー等が挙げられる。
エポキシ基含有モノマーとしては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、3官能型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールA含核ポリオール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリオキザール型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂などを挙げることができる。
より具体的には、商品名エピコート828(油化シェルエポキシ社製)などのビスフェノールA型エポキシ樹脂、商品名YDF−175S(東都化成社製)などのビスフェノールF型エポキシ樹脂、商品名YDB−715(東都化成社製)などの臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、商品名EPICLON EXA1514(大日本インキ化学工業社製)などのビスフェノールS型エポキシ樹脂、商品名YDC−1312(東都化成社製)などのハイドロキノン型エポキシ樹脂、商品名EPICLON EXA4032(大日本インキ化学工業社製)などのナフタレン型エポキシ樹脂、商品名エピコートYX4000H(油化シェルエポキシ社製)などのビフェニル型エポキシ樹脂、商品名エピコート157S70(油化シェルエポキシ社製)などのビスフェノールA型ノボラック系エポキシ樹脂、商品名エピコート154(油化シェルエポキシ社製)、商品名YDPN−638(東都化成社製)などのフェノールノボラック型エポキシ樹脂、商品名YDCN−701(東都化成社製)などのクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、商品名EPICLON HP−7200(大日本インキ化学工業社製)などのジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂、商品名エピコート1032H60(油化シェルエポキシ社製)などのトリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、商品名VG3101M80(三井化学社製)などの3官能型エポキシ樹脂、商品名エピコート1031S(油化シェルエポキシ社製)などのテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、商品名デナコールEX−411(ナガセ化成工業社製)などの4官能型エポキシ樹脂、商品名ST−3000(東都化成社製)などの水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、商品名エピコート190P(油化シェルエポキシ社製)などのグリシジルエステル型エポキシ樹脂、商品名YH−434(東都化成社製)などのグリシジルアミン型エポキシ樹脂、商品名YDG−414(東都化成社製)などのグリオキザール型エポキシ樹脂、商品名エポリードGT−401(ダイセル化学社製)などの脂環式多官能エポキシ化合物、トリグリシジルイソシアネート(TGIC)などの複素環型エポキシ樹脂などを例示することができる。また、必要であれば、エポキシ反応性希釈剤として、商品名ネオトートE(東都化成社製)などを混合することができる。
また、アクリレートモノマー及びメタクリレートモノマーとしては、3官能モノマーとして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PO(プロピレンオキサイド)変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンEO(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トリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートが挙げられる、4官能以上のモノマー、オリゴマーとしては、例えば、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テトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート等を例示することができる。
また、オキセタニル基含有モノマーとしては、前記特開2003−341217号公報の段落番号[0021]〜[0084]に記載された化合物を本発明にも好適に使用しうる。更に、特開2004 −91556号公報の段落番号[0022]〜[0058]に記載された化合物も本発明に使用することができる。
以下、オキセタニル基を有する化合物の具体例([O−1]〜[O−25])を挙げるが、本発明においてはこれらに限定されるものではない。
Figure 0005046731

Figure 0005046731

Figure 0005046731

Figure 0005046731

これらのオキセタン基を有する化合物は、インク固形分に対し、好ましくは0.1〜70質量%、より好ましくは0.5〜60質量%、さらに好ましくは1〜50質量%の割合で添加することができる。また前記オキセタン系化合物は、1種のみを用いても、2種以上を併用してもよい。
インク粘度を低下させ、画素部の重合反応を促進する目的で、単官能モノマーや2官能モノマーを適宜併用しても良い。これらの単官能モノマーや2官能モノマーを併用すると、インク粘度が低下し、ノズル詰まりを防止できる効果が得られる。これらの単官能モノマーや2官能モノマーとしては、例えば特開2001−350012号公報の段落番号[0065]に記載の単官能のエポキシ基含有モノマーや、特開2002−371216号公報の段落番号0015〜0016に記載の単官能又は2官能のアクリレートモノマーやメタクリレートモノマー及びシーエムシー出版による「反応性モノマーの市場展望」に記載の1〜2官能のモノマー等が挙げられる。
また、膜の強度を補ったり、基板との密着を付与したりする目的で、高粘度の多官能モノマーやウレタンアクリレート等の高極性モノマー、オリゴマー等を使用してもよい。好ましい多官能モノマーや高極性モノマー、及びオリゴマーとしては特に制限はなく、汎用のものを使用可能である。例えばジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート、ε−カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタンアクリレート(例えば東亜合成(株)製アロニクスM−1000、M−1200、M−1210、M−1600)、ポリエステルアクリレート(例えば東亜合成(株)製アロニクスM−6100、M−6200、M−6250、M−6500、M−7100、M−7300K、M−8030、M−8060、M−8100、M−8530、M−8560、M−9050)、等が挙げられる。
モノマーの使用量は、インク固形分中の20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましい。モノマーの使用量が20質量%以上であれば、画素部の重合が十分となるため、画素部の膜強度の不足に起因する傷の発生が起こりにくくなったり、透明導電膜を付与する際にクラックやレチキュレーションが発生しにくくなったり、配向膜を設ける際の耐溶剤性が向上したり、電圧保持率を低下させない等の効果が得られる。ここで、配合割合を特定するためのインクの固形分とは、溶剤を除く全ての成分を含み、液状の重合性モノマー等も固形分に含まれる。
(バインダー樹脂)
本発明におけるインクには、例えば、インク粘度の調整、画素の硬度の調整、画素形状の制御の目的で、バインダー樹脂を用いることができる。バインダー樹脂としては、それ自体は重合反応性のない樹脂のみから構成されるような単に乾燥固化するバインダー樹脂を用いてもよい。具体的には、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アイオノマー樹脂、エチレンエチルアクリレート樹脂、アクリロニトリルアクリレートスチレン共重合樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、アクリロニトリル塩化ポリエチレンスチレン共重合樹脂、エチレン酢ビ樹脂、エチレンビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂、塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、酢酸セルロース樹脂、フッ素樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレート樹脂、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン、ポリスチレンマレイン酸共重合樹脂、ポリスチレンアクリル酸共重合樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート樹脂、ブチラール樹脂、ホルマール樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、およびこれらの共重合樹脂などをあげることができる。これらは、膜強度、インク粘度、インク残部粘度、顔料分散安定性、熱安定性、非着色性、耐水性、耐薬品性を考慮し、適宜選択することができる。
バインダー樹脂の添加量は特に制限はないが、インク固形分に対して0.1質量部〜70質量部が好ましい。バインダー樹脂は溶剤に溶解させて用いてもよく、また溶剤に分散させて用いることも可能である。溶剤に分散させて用いる場合は、分散されるバインダー樹脂の平均粒径は1.0μm以下が好ましく、0.1μm以下がより好ましい。1.0μm以上であると、ヘッドでの詰まり、膜の透明性、平滑性が低下する場合がある。
また、バインダー樹脂はインク粘度を上昇させる場合があり、本質的にこれを用いないことも好ましい。
また、硬化後のインクに十分な強度、耐久性、密着性を付与するためには、インクジェット方式により基板上に画素のパターンを形成後、当該画素を重合反応により硬化させることのできるバインダー樹脂を用いるのが好ましい。例えば、可視光線、紫外線、電子線等により重合硬化させることができる光硬化性バインダー樹脂や、加熱により重合硬化させることができる熱硬化性バインダー樹脂のような、重合硬化可能なバインダー樹脂を用いることができる。
(1)光硬化性バインダー樹脂
紫外線、電子線等の光により重合硬化させることができる光硬化性樹脂(光硬化性バインダー樹脂)においては、付与されたインク液滴の形状安定性や基盤に対する密着性を付与することを目的として比較的分子量の大きい重合体を含むことができる。ここでいう比較的分子量が大きいとは、所謂モノマーやオリゴマーよりも分子量が大きいことをいう。比較的分子量の大きい重合体としては、それ自体は重合反応性のない重合体、及び、それ自体が重合反応性を有する重合体のいずれを用いてもよく、また、2種以上を組み合わせて用いても良い。
重合反応性のない重合体としては、例えば、次のモノマーの2種以上からなる共重合体を用いることができる:アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、スチレン、ポリスチレンマクロモノマー、及びポリメチルメタクリレートマクロモノマー。
より具体的には、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート共重合体、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体、ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体、ベンジルメタクリレートマクロモノマー/スチレン共重合体、ベンジルメタクリレート/スチレンマクロモノマー共重合体などを例示することができる。
それ自体が重合反応性を有する重合体としては、光照射を受けてそれ自体が重合反応を生じるか、又は、光照射を受けて活性化した光重合開始剤などの他の成分の作用により重合反応を誘起するものを用いることができる。
各種のエチレン性二重結合含有化合物は、それ自体が重合反応性を有し、光硬化性樹脂として利用できる。従来において、例えばインク、塗料、接着剤などの各種分野で用いられているUV硬化性樹脂組成物に配合されているプレポリマーは、本発明における比較的分子量の高い重合体として使用できる。従来から知られているプレポリマーとしては、ラジカル重合型プレポリマー、カチオン重合型プレポリマー、チオール・エン付加型プレポリマーなどがあるが、いずれを用いてもよい。
この中で、ラジカル重合型プレポリマーは、市場において最も容易に入手でき、例えば、エステルアクリレート類、エーテルアクリレート類、ウレタンアクリレート類、エポキシアクリレート類、アミノ樹脂アクリレート類、アクリル樹脂アクリレート類、不飽和ポリエステル類などを例示できる。
本発明においては、インクの粘度が高すぎて吐出ヘッドからの吐出性に悪影響を及ぼさないように、それ自体が重合反応性を有する重合体として用いられるエチレン性二重結合含有化合物の分子量は、重量平均分子量で100,000以下であることが好ましい。
前記比較的分子量の大きい重合体は、インクの固形分全量に対して、通常、1〜50質量%の割合で配合することができる。
(2)熱硬化性バインダー樹脂
熱硬化性バインダー樹脂としては、1分子中に熱硬化性官能基を2個以上有する化合物と硬化剤の組み合わせが通常用いられ、更に、熱硬化反応を促進できる触媒を添加しても良い。熱硬化性官能基としてはエポキシ基が好ましく用いられる。また、これらにそれ自体は重合反応性のない重合体を更に用いても良い。
1分子中に熱硬化性官能基を2個以上有する化合物として、通常は、1分子中にエポキシ基2個以上を有するエポキシ化合物が用いられる。1分子中にエポキシ基2個以上を有するエポキシ化合物は、エポキシ基を2個以上、好ましくは2〜50個、より好ましくは2〜20個を1分子中に有するエポキシ化合物(エポキシ樹脂と称されるものを含む)である。エポキシ基は、オキシラン環構造を有する構造であればよく、例えば、グリシジル基、オキシエチレン基、エポキシシクロヘキシル基等を示すことができる。エポキシ化合物としては、カルボン酸により硬化しうる公知の多価エポキシ化合物を挙げることができ、このようなエポキシ化合物は、例えば、新保正樹編「エポキシ樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社刊(昭和62年)等に広く開示されており、これらを用いることが可能である。
エポキシ化合物としては、硬化膜に耐溶剤性や耐熱性を付与するために、比較的分子量の大きい重合体と、硬化膜の架橋密度を高くしたり、低粘度化によりインクジェット吐出性能を向上させたりするために、比較的分子量の小さい化合物とを併用することが好ましい。
比較的分子量の大きい重合体であるエポキシ化合物(以下、「バインダー性エポキシ化合物」ということがある)としては、少なくとも下記式(1)で表される構成単位の少なくとも1種と下記式(2)で表される構成単位の少なくとも1種とから構成され且つグリシジル基を2個以上有する重合体を用いることができる。
Figure 0005046731

式中、Rは水素原子または炭素数1〜3のアルキル基であり、Rは炭素数1〜12
の炭化水素基である。また、Rは水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基である。
式(1)で表される構成単位は、下記式(3)で表されるモノマーから誘導することができる。
Figure 0005046731

式(3)中、RおよびRは、式(1)におけるRおよびRと同じである。
式(3)で表されるモノマーをバインダー性エポキシ化合物の構成単位の少なくとも1種として用いることにより、本発明におけるインクから形成される画素に良好な硬度および透明性を付与することができる。式(3)において、Rは、炭素数1〜12の炭化水素基であり、直鎖脂肪族、脂環式、芳香族いずれの炭化水素基であってもよく、さらに付加的な構造、例えば二重結合、炭化水素基の側鎖、スピロ環の側鎖、環内架橋炭化水素基等を含んでいてもよい。
上記式(3)で表されるモノマーとして具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、パラ−t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート等を例示することができる。
式(3)において、Rとして好ましいのは水素原子又はメチル基であり、Rとして好ましいのは炭素数1〜12のアルキル基であり、そのなかでも特にメチル基及びシクロヘキシル基が好ましい。上記式(3)で表されるモノマーのなかで好ましいものとして、具体的にはメチルメタクリレート(MMA)及びシクロヘキシルメタクリレート(CHMA)を挙げることができる。
重合体中の式(2)で表される構成単位は、下記式(4)で表されるモノマーから誘導される。
Figure 0005046731

式(4)中、Rは式(2)におけるRと同じである。
式(4)で表されるモノマーは、例えば、重合体中にエポキシ基(エポキシの反応点)を導入するために用いることができる。
式(4)において、Rとして好ましいのは水素原子又はメチル基である。式(4)で表されるモノマーとして、具体的にはグリシジル(メタ)アクリレートを例示することができ、特にグリシジルメタクリレート(GMA)が好ましい。
上記重合体は、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。また、上記重合体は、カラーフィルタの各細部に必要とされる性能、例えば硬度や透明性等が確保できる限り、式(1)あるいは式(2)以外の主鎖構成単位を含んでいてもよい。そのようなモノマーとして具体的には、アクリロニトリル、スチレン等を例示することができる。
上記バインダー性エポキシ化合物中の式(1)の構成単位と式(2)の構成単位の含有量は、式(1)の構成単位を誘導する単量体と式(2)の構成単位を誘導する単量体との仕込み重量比(式(1)を誘導する単量体:式(2)を誘導する単量体)で表した時に、10:90〜90:10の範囲にあるのが好ましい。
式(1)の構成単位の量が上記の比90:10以下であることにより、硬化の反応点の比率を多くすることができ架橋密度をより高くすることができる。一方、式(2)の構成単位の量が上記の比10:90以下であることにより、嵩高い骨格の比率を多くすることができ硬化収縮を抑制することができる。
また、上記バインダー性エポキシ化合物の重量平均分子量は、ポリスチレン換算重量平均分子量で表した時に3,000以上、特に4,000以上であることが好ましい。上記バインダー性エポキシ化合物の重量平均分子量が3,000以上であることにより、カラーフィルタの細部としての画素に要求される強度、耐溶剤性等の物性が良好になる。
更に、上記バインダー性エポキシ化合物の重量平均分子量は、ポリスチレン換算重量平均分子量で表した時に20,000以下であることが好ましく、更に15,000以下であることが特に好ましい。当該分子量が20,000以下であることにより、粘度上昇を抑制することができ、吐出ヘッドから吐出する時の吐出量の安定性や吐出方向の直進性が良好になる。また、長期保存の安定性が良好になる。
上記バインダー性エポキシ化合物としては、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が上記範囲にあるグリシジルメタクリレート(GMA)/メチルメタクリレート(MMA)系共重合体を用いるのが特に好ましい。なお、GMA/MMA系共重合体は本発明の目的を達成し得るものである限り、他のモノマー成分を含有していてもよい。
(重合開始剤)
本発明におけるインクにおいて、モノマー及びバインダー樹脂の重合反応を促進する目的で、重合開始剤を併用しても良い。重合開始剤は、インクに用いるモノマー及びバインダーの種類、重合経路にあわせて選択することができる。
(1)アクリレート(メタクリレート)モノマー、光硬化性バインダー樹脂に好適な重合開始剤
アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー、光硬化性バインダー樹脂に好適な重合開始剤としては、画素部の重合を活性エネルギー線により行う場合には、光重合開始剤が用いられ、画素部の重合を熱により行う場合には、熱重合開始剤が用いられる。光重合開始剤としては、例えば特開2006−28455号公報の段落番号[0079]〜[0088]に記載のものが挙げられ、好ましい具体例としては、2−トリクロロメチル−5−(p−スチリルスチリル)−1,3,4−オキサジアゾールや、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[4’−(N,N−ビスエトキシカルボニルメチルアミノ)−3’−ブロモフェニル]−s−トリアジンが挙げられる。
また、熱重合開始剤としては、一般に知られている有機過酸化物系化合物やアゾ系の化合物を用いることができる。これにより、画素部の強度を向上させることが可能となる。また、熱重合開始剤の他にイミダゾールなどの硬化触媒を用いることもできる。有機過酸化物系化合物及びアゾ系の化合物は、1種単独で用いる以外に2種以上を併用することができる。ここで有機過酸化物は、過酸化水素(H−O−O−H)の誘導体であり、分子内に−O−O−結合を持つ有機化合物を言う。
化学構造で分類すると、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネート等が挙げられる。具体的には3,3’,4,4’−テトラキス(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、ベンゾイルパーオキサイド、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、2,5−ビス(m−トルイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、
t−ブチルパーオキシイソブチレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシマレイックアシッド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、メチルヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、キュメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド等が好ましく、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン等のパーオキシケタール系化合物、ベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド系化合物、t−ブチルパーオキシベンゾエート等のパーオキシエステル系化合物が好ましい。
また、前記アゾ系化合物としては、例えば特開平5−5014号公報の段落番号[0021]〜[0023]に記載の化合物が挙げられる。これらの化合物の中でも、好ましくは分解温度がある程度高く常温では安定なもので、熱をかけると分解してラジカルを発生し、重合開始剤となる化合物である。有機過酸化物系化合物又はアゾ系化合物(熱重合開始剤)の中でも、半減期温度の比較的高いもの(好ましくは50℃以上、更に好ましくは80℃以上)のものを使用すると、組成物の粘度が経時変化することなく好適に構成でき、例えば、アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)等が好ましい熱重合開始剤として挙げられる。
アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー、光硬化性バインダー樹脂に好適な光重合開始剤及び/又は熱重合開始剤の含有量としては、インク固形分量に対して、0.1〜10質量%が好ましく、より好ましくは0.3〜5質量%である。重合開始剤の含有量がモノマーに対して0.1質量%以上であれば重合開始剤としての効果を十分に発揮することができ、また5質量%以下であればインクジェットインクの粘度の経時変化を抑制したり、重合開始剤の分解物による着色の発生を防いだりすることができる。
これらの開始剤は1種又は2種以上を組み合わせて使用することもできる。
(2)オキセタニル基含有モノマー又はバインダー樹脂に好適な重合開始剤
オキセタニル基含有モノマー又はバインダー樹脂に好適な重合開始剤としては、酸を発生させる化合物を挙げることができる。本発明における酸を発生させる化合物とは、インクジェットインクの吐出後に光、又は熱により酸を発生させうる化合物を意味し、吐出後のインク液滴中で、光及び/又は熱の作用によりブレンステッド酸、ルイス酸を発生するものであれば、いかなる化合物も使用することができる。
発生させる酸としては、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、硫酸、硫酸モノエステル、スルフィン酸、塩酸、硝酸、ホウ酸、トリフルオロホウ酸、ホウ素錯体、アンチモン誘導体、ヘキサフルオロリン酸などを挙げることができる。
その中でも、本発明におけるオキセタン化合物を光及び/又は熱により効果的に硬化させることのできる酸としては、塩酸、スルホン酸、又は、ホウ素原子若しくはリン原子を有する酸を発生させることが好ましく、リン原子を有する酸を発生させることが最も好ましい。
このような酸を発生させる具体的な化合物(光重合開始剤)としては、例えば、有機ハロゲン化化合物、オキシジアゾール化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オキシムエステル化合物、オニウム塩化合物、化合物が挙げられ、中でもヨードニウム塩またはスルホニウム塩などのオニウム塩酸発生剤が好適に用いられる。
有機ハロゲン化化合物としては、具体的には、若林等、「Bull Chem.Soc Japan」42、2924(1969)、米国特許第3,905,815号明細書、特公昭46−4605号公報、特開昭48−36281号公報、特開昭55−32070号公報、特開昭60−239736号公報、特開昭61−169835号公報、特開昭61−169837号公報、特開昭62−58241号公報、特開昭62−212401号公報、特開昭63−70243号公報、特開昭63−298339号公報、M.P.Hutt“Jurnal of Heterocyclic Chemistry”1(No3),(1970)」等に記載の化合物が挙げられ、特に、トリハロメチル基うぃ有するオキサゾール化合物、s−トリアジン化合物が挙げられる。
有機ホウ酸塩化合物としては、例えば、特開昭62−143044号、特開昭62−150242号、特開平9−188685号、特開平9−188686号、特開平9−188710号、特開2000−131837号、特開2002−107916号、特許第2764769号、特願2000−310808号、等の各公報、及び、Kunz,Martin“Rad Tech’98.Proceeding April 19−22,1998,Chicago”等に記載された有機ホウ酸塩、特開平6−157623号公報、特開平6−175564号公報、特開平6−175561号公報に記載の有機ホウ素スルホニウム錯体或いは有機ホウ素オキソスルホニウム錯体、特開平6−175554号公報、特開平6−175553号公報に記載の有機ホウ素ヨードニウム錯体、特開平9−188710号公報に記載の有機ホウ素ホスホニウム錯体、特開平6−348011号公報、特開平7−128785号公報、特開平7−140589号公報、特開平7−306527号公報、特開平7−292014号公報等の有機ホウ素遷移金属配位錯体等が具体例として挙げられる。
ジスルホン化合物としては、特開昭61−166544号公報、特願2001−132318号明細書等記載された化合物等が挙げられる。
オキシムエステル化合物としては、J.C.S. Perkin II (1979 )1653−1660)、J.C.S. Perkin II (1979)156−162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995)202−232、特開2000−66385号公報、特開2000−80068号公報、特表2004−534797号公報等に記載の化合物等が挙げられる。
オニウム塩化合物としては、例えば、S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,387(1974)、T.S.Bal et al,Polymer,21,423(1980)に記載のジアゾニウム塩、米国特許第4,069,055号明細書、特開平4−365049号公報等に記載のアンモニウム塩、米国特許第4,069,055号、同4,069,056号の各明細書に記載のホスホニウム塩、欧州特許第104、143号、米国特許第339,049号、同第410,201号の各明細書、特開平2−150848号、特開平2−296514号の各公報に記載のヨードニウム塩などが挙げられる。
本発明に好適に用いることのできるヨードニウム塩は、ジアリールヨードニウム塩であり、安定性の観点から、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基等の電子供与性基で2つ以上置換されていることが好ましい。より好ましくは、アルコキシ基が3置換以上、最も好ましくは、4置換以上置換されていることが好ましい。また、光による硬化性が良好なその他の好ましいジアリールヨードニウム塩の形態として、ジアリールの少なくとも1つが300nm以上に吸収を有するクロモフォアの一部を形成している。又は置換基として、300nm以上に吸収を有する官能基を有するヨードニウム塩などが好ましい。
本発明に好適に用いることのできるスルホニウム塩としては、欧州特許第370,693号、同390,214号、同233,567号、同297,443号、同297,442号、米国特許第4,933,377号、同161,811号、同410,201号、同339,049号、同4,760,013号、同4,734,444号、同2,833,827号、独国特許第2,904,626号、同3,604,580号、同3,604,581号の各明細書に記載のスルホニウム塩が挙げられ、安定性の感度点から好ましくは電子吸引性基で置換されていることが好ましい。電子吸引性基としては、ハメット値が0より大きいことが好ましい。好ましい電子吸引性基としては、ハロゲン原子、カルボン酸などが挙げられる。
また、その他の好ましいスルホニウム塩としては、熱分解性、安定性のバランス、また、増感剤などと併用した場合の光硬化性の観点から、トリアリールスルホニウム塩であり、ハロゲン原子、カルボキシ基などの電子吸引性基を少なくとも1つ有することが好ましく、更に好ましくは2置換以上、最も好ましくは3置換以上であることが好ましい。
また、その他の好ましいスルホニウム塩の形態として、トリアリールスルホニウム塩の1つの置換基がクマリン、アントアキノン構造を有し、300nm以上に吸収を有するスルホニウム塩が挙げられる。別の好ましいスルホニウム塩としては、トリアリールスルホニウム塩は、トリアリールの少なくとも1つが300nm以上に吸収を有するクロモフォアの一部を形成している。又は置換基として、300nm以上に吸収を有する官能基を有するトリアリールスルホニウム塩などが好ましい。
また、オニウム塩化合物としては、J.V.Crivello et al,Macromolecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello et al,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,17,1047(1979)に記載のセレノニウム塩、C.S.Wen et al,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)に記載のアルソニウム塩等のオニウム塩等が挙げられる。
本発明のオキセタニル基含有モノマー又はバインダー樹脂に好適な重合開始剤の含有量は、インクに含有される全固形分に対し0.1〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5〜25質量%、特に好ましくは1〜20質量%である。この範囲で、より良好な感度と強固な硬化部を形成することができる。また、上記、酸を発生させる化合物は1種又は2種以上を混合して使用することができる。
(硬化剤)
エポキシ基含有モノマー、熱硬化性バインダー樹脂には、通常、硬化剤が組み合わせて配合される。硬化剤としては、エポキシ樹脂技術協会発行の「総説エポキシ樹脂基礎編I」2003年11月19日発行、第3章に記載の硬化剤、促進剤を好適に用いることが出来、例えば、多価カルボン酸無水物又は多価カルボン酸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、無水ナジン酸など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など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など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ート、グリセリントリストリメリテートなどのエステル基含有酸無水物を挙げることができ、特に好ましくは、芳香族多価カルボン酸無水物を挙げることができる。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、本発明に用いられる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、イタコン酸など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など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などの芳香族多価カルボン酸を挙げることができ、好ましくは芳香族多価カルボン酸を挙げることができる。
また、本発明に用いることが出来る多価カルボン酸には、ビニルエーテルブロックカルボン酸を用いることが好ましい。具体的にはエポキシ樹脂技術協会発行の「総説エポキシ樹脂基礎編I」P193〜194、特開2003−66223号公報、特開2004−339332号公報、に記載のビニルエーテルブロックカルボン酸をあげることができる。カルボン酸をビニルエーテルでブロック化することで、カルボン酸とエポキシ化合物の付加反応(エステル化反応)が室温で徐々に進行し、インク粘度が経時で上昇することを抑制することができる。また、各種溶剤やエポキシモノマー、エポキシ樹脂への溶解性が向上し均一な組成を作ることができる。このビニルエーテルブロックカルボン酸は後述の熱潜在性触媒と併用することが好ましい。熱潜在性触媒と併用することで加熱時に脱ブロック化反応が促進され、加熱時の膜ベリが少なく、より強度の高いカラーフィルタを形成することが出来る。
これら多価カルボン酸無水物および多価カルボン酸は、1種単独でも2種以上の混合でも用いることができる。本発明に用いられる硬化剤の配合量は、エポキシ基を含有する成分(モノマーと樹脂)100質量部当たり、通常は1〜100質量部の範囲であり、好ましくは5〜50質量部である。硬化剤の配合量を1質量部以上とすることで、硬化性が良好となり、強靭な画素を形成することができる。また、硬化剤の配合量を100質量以下とすることで、形成された画素の基板に対する密着性を良好にすることができるうえに、均一で平滑な画素を形成することができる。
(熱潜在性触媒)
また、本発明において、エポキシ基含有モノマー、熱硬化性バインダー樹脂を用いる場合には、画素の硬度および耐熱性を向上させるために、酸−エポキシ間の熱硬化反応を促進できる触媒を添加してもよい。そのような触媒としては、加熱硬化時に活性を示す熱潜在性触媒を用いることができる。
熱潜在性触媒は、加熱されたとき、触媒活性を発揮し、硬化反応を促進し、硬化物に良好な物性を与えるものであり、必要により加えられるものである。この熱潜在性触媒は、60℃以上の温度で酸触媒活性を示すものが好ましく、このようなものとしてプロトン酸をルイス塩基で中和した化合物、ルイス酸をルイス塩基で中和した化合物、ルイス酸とトリアルキルホスフェートの混合物、スルホン酸エステル類、オニウム化合物類等が挙げられ、特開平4−218561号公報に記載されているような各種の化合物を使用することができる。
具体的には、
(イ)ハロゲノカルボン酸類、スルホン酸類、リン酸モノ及びジエステル類などを、アンモニア、モノメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、エタノールアミン類などの各種アミン若しくはトリアルキルホスフィン等で中和した化合物。
(ロ)BF、FeCl、SnCl、AlCl、ZnClなどのルイス酸を前述のルイス塩基で中和した化合物。
(ハ)メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などと第一級アルコール、第二級アルコールとのエステル化合物。
(ニ)第一級アルコール類、第二級アルコール類のリン酸モノエステル化合物、リン酸ジエステル化合物等を挙げることができる。
また、オニウム化合物としては、アンモニウム化合物[RNR、スルホニウム化合物[RSR、オキソニウム化合物[ROR等を挙げることができる。尚、ここで、R〜Rはそれぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基等を表す。
また、熱潜在性触媒は、液晶汚染性等の面から、ハロゲンフリーの酸性触媒であることが好ましい。ハロゲンフリーの酸性触媒として具体的には、ノフキュアーLC‐1およびノフキュアーLC‐2(いずれも商品名、日本油脂(株)製)を例示することができる。
(界面活性剤)
界面活性剤の例として、特開平7−216276号公報の段落番号[0021]や、特開2003−337424号公報、特開平11−133600号公報に開示されている界面活性剤が、好適なものとして挙げられる。界面活性剤の含有量は、インクジェットインク全量に対して5質量%以下が好ましい。
その他の添加剤としては、特開2000−310706号公報の段落番号[0058]〜[0071]に記載のその他の添加剤が挙げられる。
(インクの物性値)
本発明において、インクの物性値としては、20℃における粘度が2〜100mPa・sであることが好ましく、装置で吐出する際にはインク温度を20〜90℃の範囲でほぼ一定温度に保持することが好ましく、そのときの粘度が2〜20mPa・sとすることが好ましい。また25℃の表面張力としては10〜50mN/mが好ましく、装置で吐出する際にはインク温度を20〜90℃の範囲で略一定温度に保持することが好ましく、そのときの表面張力が20〜40mN/mとすることが好ましい。インク温度を所定精度で一定に保持するためにはインク温度検出手段と、インク加熱もしくは冷却手段、および検出されたインク温度に応じて加熱もしくは冷却を制御する制御手段を有することが好ましい。さらにあるいは、インク温度に応じてインクを吐出させる手段への印加エネルギーを制御することにより、インク物性変化に対する影響を軽減する手段を有することも好適である。
またインクが基板着弾後に濡れ拡がる形状を適正に保つためには、基板に着弾後のインク物性を所定に保持することが好ましく、このためには基板もしくは、およびこの近傍を所定温度範囲内に保持することが好ましい。あるいは基板を支持する台の熱容量を大きくする等により、温度変化の影響を低減することも有効である。
−基板−
本発明における基板としては、例えば、液晶表示素子等に用いられるソーダガラス、ホウケイ酸ガラス(例えば、パイレックス(登録商標)ガラス)、石英ガラス、無アルカリガラスおよびこれらに透明導電膜を付着させたものや、撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えばシリコン基板等や、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)、合成樹脂フフィルム等が挙げられる。また、これらの基板上には、必要に応じて、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは基板表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。
−隔壁−
本発明では、基板上に形成された隔壁により区画された基板上の凹部に、インクジェット方式によりカラーフィルタ用インクジェットインクの液滴を付与して着色層が形成される。この隔壁はどの様なものでもよいが、カラーフィルタを作製する場合は、ブラックマトリクス(BM)の機能を持った遮光性を有する隔壁であることが好ましい。該隔壁は公知のカラーフィルタ用ブラックマトリクスと同様の素材、方法により作製することができる。例えば、特開2005−3861号公報の段落番号[0021]〜[0074]や、特開2004−240039号公報の段落番号[0012]〜[0021]に記載のブラックマトリクスや、特開2006−17980号公報の段落番号[0015]〜[0020]や、特開2006−10875号公報の段落番号[0009]〜[0044]に記載のインクジェット用ブラックマトリクスなどが挙げられる。
前記公知の作製方法の中でも、コスト削減の観点から感光性樹脂転写材料を用いることが好ましい。感光性樹脂転写材料は、仮支持体上に少なくとも遮光性を有する樹脂層を設けたものであり、基板に圧着して、該遮光性を有する樹脂層を該基板に転写することができる。
感光性樹脂転写材料は、特開平5−72724号公報に記載されている感光性樹脂転写材料、すなわち一体型となったフィルムを用いて形成することが好ましい。該一体型フィルムの構成の例としては、仮支持体/熱可塑性樹脂層/中間層/感光性樹脂層(本発明において「感光性樹脂層」とは光照射により硬化しうる樹脂をいい、それが遮光性を有するときには「遮光性を有する樹脂層」ともいい、目的の色に着色されているときには「着色樹脂層」ともいう。)/保護フィルムを、この順に積層した構成が挙げられる。
感光性樹脂転写材料を構成する仮支持体、熱可塑性樹脂層、中間層、保護フィルムや、転写材料の作製方法については、特開2005−3861号公報の段落番号[0023]〜[0066]に記載のものが好適なものとして挙げられる。
また、前記隔壁は、インクジェットインクの混色を防ぐために、撥インク処理を施してもよい。該撥インク処理については、例えば、(1)撥インク性物質を隔壁に練りこむ方法(例えば、特開2005−36160号公報参照)、(2)撥インク層を新たに設ける方法(例えば、特開平5−241011号公報参照)、(3)プラズマ処理により撥インク性を付与する方法(例えば、特開2002−62420号公報参照)、(4)隔壁の壁上面に撥インク材料を塗布する方法(例えば、特開平10−123500号公報参照)、などが挙げられ、特に(3)基板上に形成された隔壁にプラズマによる撥インク化処理を施す方法が好ましい。
(濡れ性可変層)
本発明において、基板表面の所定領域内の濡れ性を選択的に変化させて、周囲と比べて親インク性の大きいインク層形成領域を形成する工程の他の方法としては、カラーフィルタの透明基板上に、光触媒の作用により親インク性が大きくなる方向に濡れ性を変化させる濡れ性可変層を形成し、当該濡れ性可変層の表面の所定領域内の濡れ性を露光により選択的に変化させて、周囲と比べて親インク性の大きいインク層形成領域を形成する方法を用いてもよい。具体的には、特開2006−284752号公報の段落番号[0113]〜[0121]等に詳しく記載されている。
−インクジェット方式−
本発明においては、隔壁により区画された基板上の凹部にカラーフィルタ用インクジェットインクの液滴が、インクジェット方式により付与される。本発明において用いられるインクジェット方式としては、帯電したインクを連続的に噴射し電場によって制御する方法、圧電素子を用いて間欠的にインクを噴射する方法、インクを加熱してその発泡を利用して間欠的に噴射する方法等の、各種の方法を採用できる。
本発明におけるカラーフィルタは、RGB等の少なくとも3色のインクを上記インクジェット方式により付与して、少なくとも3色の着色層からなる群で構成された形態が好ましい。
本発明においては、インク付与工程での基板上への液滴付与の終了から後述する加熱工程における加熱処理の開始までの時間は30秒以上である。さらに好ましくは45秒以上であり、60秒以上が最も好ましい。
前記時間が30秒未満の場合、形成される画素の平坦性が不十分となり、表示装置を構成した場合に色むらが発生する傾向がある。
−加熱工程−
本発明のカラーフィルタの製造法は、前記インク付与工程の終了後に、少なくとも付与されたインク液滴を加熱処理する加熱工程を含む。
具体的には、液滴に含まれる溶剤を除去してインク残部とした後に、前記インク残部を加熱することでインク残部を硬化させて着色層を形成することができる。この加熱工程は1段階で行うことも、多段階で行うことも可能である。
1段階での加熱とは、溶剤除去後、初めから完全にインクを硬化させる所定の温度にて加熱することで、多段階での加熱とは初めは比較的低温で加熱を開始し順次加熱温度を上げて最終的に完全にインクを硬化させる所定の温度で加熱することである。加熱方法としては、ホットプレート、電気炉、乾燥器等による加熱、あるいは赤外線を照射することによる加熱が挙げられるが、これに限るわけではない。
この加熱工程の前にインク残部を活性エネルギー線でインクを硬化させる工程を行ってもよい。
加熱工程での加熱温度及び加熱時間は、インクジェットインクの組成や着色層の厚みに依存するが、一般に充分な画素強度、耐溶剤性、耐アルカリ性などを確保する観点から、約120℃〜約250℃で約10分〜約120分間加熱することが好ましい。
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、前記インク付与工程から加熱工程までを、24時間以内で行う事が好ましく、12時間以内で行う事がより好ましく、6時間以内に行う事がさらに好ましい。着色層が形成された後、最終の硬化工程(加熱工程)まで長時間放置しないことにより、インク中の顔料の凝集や各種バインダー等の析出が抑制され、画素の面状が良化する。
上記のように着色領域(着色画素)及び隔壁を形成してカラーフィルタを作製した後には、耐性向上の目的で、着色領域及び隔壁の全面を覆うようにしてオーバーコート層を形成することができる。
オーバーコート層は、R、G、B等の着色領域及び隔壁を保護すると共に表面を平坦にすることができる。但し、工程数が増える点からは設けないことが好ましい。
オーバーコート層は樹脂(OC剤)を用いて構成することができ、樹脂(OC剤)としては、アクリル系樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物などが挙げられる。中でも、可視光領域での透明性で優れており、カラーフィルタ用光硬化性組成物の樹脂成分が通常アクリル系樹脂を主成分としており、密着性に優れることから、アクリル系樹脂組成物が望ましい。オーバーコート層の例として、特開2003−287618号公報の段落番号[0018]〜[0028]に記載のものや、オーバーコート剤の市販品として、JSR社製のオプトマーSS6699Gが挙げられる。
本発明のカラーフィルタは、既述の本発明のカラーフィルタの製造方法により作製されたものであり、例えば、テレビ、パーソナルコンピューター、液晶プロジェクター、ゲーム機、携帯電話などの携帯端末、デジタルカメラ、カーナビなどの用途に特に制限なく好適に適用できる。本発明のカラーフィルタにおいては、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、白色(W)、紫色(V)等の色画素の少なくとも一つが本発明のカラーフィルタの製造方法により形成されていればよい。
<表示装置>
本発明の表示装置としては既述の本発明のカラーフィルタを備えるものであれば、特に限定するものではなく、液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、EL表示装置、CRT表示装置などの表示装置などをいう。表示装置の定義や各表示装置の説明は例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、(株)工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。
本発明の表示装置のうち、液晶表示装置は特に好ましい。液晶表示装置については例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田 龍男編集、(株)工業調査会 1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。本発明はこれらのなかで特にカラーTFT方式の液晶表示装置に対して有効である。カラーTFT方式の液晶表示装置については例えば「カラーTFT液晶ディスプレイ(共立出版(株)1996年発行)」に記載されている。さらに本発明はもちろんIPSなどの横電界駆動方式、MVAなどの画素分割方式などの視野角が拡大された液晶表示装置にも適用できる。これらの方式については例えば「EL、PDP、LCDディスプレイ−技術と市場の最新動向−(東レリサーチセンター調査研究部門 2001年発行)」の43ページに記載されている。
液晶表示装置はカラーフィルタ以外に電極基板、偏光フィルム、位相差フィルム、バックライト、スペーサ、視野角補償フィルムなどさまざまな部材から構成される。これらの部材については例えば「’94液晶ディスプレイ周辺材料・ケミカルズの市場(島 健太郎 (株)シーエムシー 1994年発行 )」、「2003液晶関連市場の現状と将来展望(下巻)(表 良吉 (株)富士キメラ総研 2003年発行)」に記載されている。
本発明の表示装置は、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、HAN(Hybrid Aligned Nematic)、GH(Guest Host)のような様々な表示モードが採用できる。前述したようなカラーフィルタを用いることを特徴とし、これにより、テレビ、モニターに搭載したときに表示ムラが無く、広い色再現域と高コントラスト比を有することができ、ノートパソコン用ディスプレイやテレビモニター等の大画面の表示装置等にも好適に用いることができる。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、機器、操作等は本発明の範囲から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特に断りのない限り「%」および「部」は、「質量%」および「質量部」を表し、分子量とは重量平均分子量のことを示す。
[実施例1]
[隔壁形成用の濃色組成物の調製]
まず表1に記載の量のK顔料分散物1と、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとをはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpmで10分間攪拌し、攪拌しながら、表1に記載の量のメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、バインダー1、フェノチアジン、DPHA液、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[4’−N,N−ビス(エトキシカルボニルメチル)アミノ−3’−ブロモフェニル]−s−トリアジン、界面活性剤1をはかり取り、温度25℃(±2℃)でこの順に添加して、温度40℃(±2℃)で150rpmで30分間攪拌することによって濃色組成物K1を得た。なお、表1に記載の量は質量部であり、詳しくは以下の組成となっている。
<K顔料分散物1>
・カーボンブラック(デグッサ社製 Nipex35) 13.1%
・分散剤(下記化合物1) 0.65%
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比
のランダム共重合物、分子量3.7万) 6.72%
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 79.53%
Figure 0005046731

<バインダー1>
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=78/22モル比
のランダム共重合物、分子量3.8万) 27%
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 73%
<DPHA液>
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(重合禁止剤MEHQ
500ppm含有、日本化薬(株)製、商品名:KAYARAD DPHA)76%
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 24%
<界面活性剤1>
・下記構造物1 30%
・メチルエチルケトン 70%
Figure 0005046731
Figure 0005046731
−隔壁の形成−
(感光性転写材料の作製)
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフイルム仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて、下記処方Cからなる熱可塑性樹脂層用塗布液を塗布、乾燥させた。次に、下記処方P1から成る酸素遮断層用塗布液を塗布、乾燥させた。更に、前記表1に記載の濃色組成物K1を塗布、乾燥させた。このようにして仮支持体の上に、乾燥膜厚が6.0μmの熱可塑性樹脂層と、乾燥膜厚が1.6μmの酸素遮断層と、乾燥膜厚が2.5μmの感光性樹脂層を設け、最後に保護フイルム(厚さ12μmポリプロピレンフイルム)を圧着した。
こうして仮支持体と熱可塑性樹脂層と酸素遮断層とブラック(K)の感光性樹脂層とが一体となった感光性転写材料K1を作製した。
<熱可塑性樹脂層用塗布液:処方C>
・メタノール 11.1部
・プロピレングリコールモノメチルエーテル 6.36部
・メチルエチルケトン 52.4部
・メチルメタクリレート/2−エチルヘキシルアクリレート/
ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体
(共重合組成比(モル比)=55/11.7/4.5/28.8、
分子量=10万、Tg≒70℃) 5.83部
・スチレン/アクリル酸共重合体(共重合組成比(モル比)=63/37、
分子量=1万、Tg≒100℃) 13.6部
・ビスフェノールAにペンタエチレングリコールモノメタクリートを
2当量脱水縮合した化合物(新中村化学(株)製BPE−500) 9.1部
・前記界面活性剤1 0.54部
<酸素遮断層用塗布液:処方P1>
・PVA205(ポリビニルアルコール、クラレ(株)製、
鹸化度=88%、重合度550) 32.2部
・ポリビニルピロリドン(BASF社製、K−30) 14.9部
・蒸留水 524部
・メタノール 429部
(隔壁の形成)
無アルカリガラス基板に、25℃に調整したガラス洗浄剤液をシャワーにより20秒間吹き付けながらナイロン毛を有する回転ブラシで洗浄し、純水シャワー洗浄後、シランカップリング液(N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン0.3%水溶液、商品名:KBM603、信越化学)をシャワーにより20秒間吹き付け、純水シャワー洗浄した。この基板を基板予備加熱装置で100℃2分加熱した。
前記感光性転写材料K1の保護フィルムを剥離後、ラミネーター(株式会社日立インダストリイズ製(LamicII型))を用い、前記100℃で2分間加熱した基板に、ゴムローラー温度130℃、線圧100N/cm、搬送速度2.2m/分でラミネートした。
仮支持体を剥離後、超高圧水銀灯を有するプロキシミティー型露光機(日立電子エンジニアリング株式会社製)で、基板とマスク(画像パターンを有す石英露光マスク)を垂直に立てた状態で、マスクと該感光性樹脂層の間の距離を200μmに設定し、露光量90mJ/cmでパターン露光した。
次に、純水をシャワーノズルにて噴霧して、該感光性樹脂層K1の表面を均一に湿らせた後、KOH系現像液(KOH、ノニオン界面活性剤含有、商品名:CDK−1(富士フイルムアーチ製)を純水で100倍に希釈したもの)にて23℃80秒、フラットノズル圧力0.04MPaでシャワー現像しパターニング画像を得た。引き続き、超純水を、超高圧洗浄ノズルにて9.8MPaの圧力で噴射して残渣除去を行い、マトリックス状ブラック(K)の画像を得た。その後更に、該基板に対して該樹脂層の側から超高圧水銀灯で1000mJ/cmの光でポスト露光し、更に、該基板に対して該樹脂層と反対側から超高圧水銀灯で1000mJ/cmの光でポスト露光し、その後、220℃、30分熱処理し、隔壁を形成した。
〔撥インク化プラズマ処理〕
隔壁を形成した基板に、カソードカップリング方式平行平板型プラズマ処理装置を用いて、以下の条件にて撥インク化プラズマ処理を行った。
(条件)
使用ガス :CF
ガス流量 :80sccm
圧力 :40Pa
RFパワー:50W
処理時間 :30sec
−顔料分散液の調製−
ブロム化フタロシアニングリーン(C.I.Pigment Green36、商品名:Rionol Green 6YK、東洋インキ製造(株)製)に顔料分散剤1(上記化合物1)及び溶剤(1,3−ブタンジオールジアセテート)(以下1,3−BGDAと略す。)を下記の表2に示す如く配合し、プレミキシングの後、モーターミルM−50(アイガー・ジャパン社製)で、直径0.65mmのジルコニアビーズを充填率80%で用い、周速9m/sで25時間分散し、G用顔料分散液(G1)を調製した。G用顔料分散液(G1)において、顔料及びその他の成分を表2に示す如く配合した以外はG用顔料分散液(G1)と同様にして、G用顔料分散液(G2)、R用顔料分散液(R1)、(R2)、B用顔料分散液(B1)、(B2)を調製した。
Figure 0005046731

次いで、下記表3に示す処方のとおり、溶剤、モノマー、バインダー、界面活性剤成分を混合して、25℃で30分間攪拌したのち、不溶物が無いことを確認し、モノマー溶液を調製した。
次に、R用顔料分散液(R1)及びR用顔料分散液(R2)を混合した混合液を撹拌しながら、前記モノマー液をゆっくりと添加し、25℃で30分間撹拌し、R用インクジェットインク(インクR−1)を調製した。
以下同様に、G用インクジェットインク(インクG−1)、B用インクジェットインク(インクB−1)各色インクを調製した。
用いた素材の詳細を示す。
・C.I.Pigment Red 254(商品名:Irgaphor Red B−CF、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
・C.I.Pigment Red 177(商品名:Cromophtal Red A2B、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株) 製)
・C.I.Pigment Green 36(商品名:Rionol Green6YK、東洋インキ製造(株)製)
・C.I.Pigment Yellow 150(商品名:Bayplast Yellow 5GN 01、バイエル株式会社製)
・C.I.Pigment Blue 15:6(商品名:Rionol Blue ES、東洋インキ製造(株)製)
・C.I.Pigment Violet 23(商品名:Hostaperm Violet RL−NF、 クラリアントジャパン(株)製)
・DPHA(日本化薬(株)製、商品名:KAYARAD DPHA)
・界面活性剤2:下記構造物2
・TPNB(トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル;沸点274℃)
・PEGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート;沸点147℃)
・1,3−BGDA(1,3−ブタンジオールジアセテート;沸点232℃)
Figure 0005046731

Figure 0005046731
−インクジェット方式による画素部の形成―
本実施例では上記で作製したインクジェットインクR−1、G−1、B−1を用い、インクの打滴を以下の形態で行った。
3色のインクジェットヘッドとしてDimatix社製SX−3を3個具備したヘッド部を有し、吐出制御装置として専用のピエゾ駆動回路およびステージ制御専用回路を有するインクジェットインク打滴装置を用いてインクの打滴を行った。SX−3はオンデマンド型ピエゾ駆動のヘッドであって、一つのヘッドに128のノズルが508μmの間隔で配置されている。
ピエゾを駆動するにあたり、電圧の中心値を50V、パルス幅を8マイクロ秒として、前述の飛翔形状観察及び吐出量計測により、各々のノズルからの吐出量の差が2%以内となるようにノズルごとの電圧を調整した。吐出量の中心値は8ng/滴であった。
上記工程で作製した基板を専用自動2次元移動ステージ上に固定された基板台に載置した。
ヘッドと基板の間隔は500μmに調整されており、ヘッドのピエゾが駆動されてからインク滴が形成され、基板に着弾するまでの時間は約63μ秒であった。
基板上の画素のサイズは、X方向が300μm、Y方向が100μmであって、X方向に対してヘッドを53.8度傾けることにより、Y方向の見かけ上のノズル間隔が300μmとなるように調整した。
ピエゾは連続打滴する場合の駆動周波数を10KHzに設定されており、基板を8.2cm/秒の等速度で移動させて画素のX方向270μmの区間内に33滴264ngを打滴した。
更に、基板を移動させて複数の凹部に上記条件でインクを打滴した。
この後、ホットプレートで100℃2分間加熱乾燥させた後、230℃オーブン中で30分加熱処理することで隔壁、画素ともに完全に硬化させカラーフィルタを作製した。このとき、インク打滴終了から最初の加熱乾燥までに要した時間を、30秒、60秒、120秒、600秒と変化させて、カラーフィルタをそれぞれ作製した。
<表示装置の作製>
上記より得たカラーフィルタ基板のR画素、G画素、及びB画素並びに隔壁の上に更に、ITO(IndiumTinOxide)の透明電極をスパッタリングにより形成した。別途、対向基板としてガラス基板を用意し、カラーフィルタ基板の透明電極上及び対向基板上にそれぞれPVAモード用にパターニングを施した。
前記ITOの透明電極上の隔壁の上部に相当する部分にフォトスペーサを設け、その上に更にポリイミドよりなる配向膜を設けた。
その後、カラーフィルタの画素群を取り囲むように周囲に設けられた隔壁外枠に相当する位置に紫外線硬化樹脂のシール剤をディスペンサ方式により塗布し、PVAモード用液晶を滴下し、対向基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板をUV照射した後、熱処理してシール剤を硬化させた。このようにして得た液晶セルの両面に、(株)サンリッツ製の偏光板HLC2−2518を貼り付けた。次いで、冷陰極管のバックライトを構成し、前記偏光板が設けられた液晶セルの背面となる側に配置し、実施例の液晶表示装置1とした。
(実施例2)
実施例1におけるインクジェットインクの調製において、各インクの組成を上記表3に示した組成に変更した以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインク(R−2、G−2、B−2)を調製した。
実施例1のインクジェット方式による画素部の形成において、インクジェットインクR−1、G−1、B−1の代わりに、上記インクジェットインクR−2、G−2、B−2を用いた以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタを作製し、液晶表示装置を作製した。
(比較例1)
実施例1のインクジェット方式による画素部の形成において、インク打滴終了から最初の加熱乾燥までに要した時間を、5秒、15秒と変化させた以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタを作製し、液晶表示装置を作製した。
(比較例2)
実施例2のインクジェット方式による画素部の形成において、インク打滴終了から最初の加熱乾燥までに要した時間を、5秒、15秒と変化させた以外は、実施例2と同様にして、カラーフィルタを作製し、液晶表示装置を作製した。
(比較例3)
実施例1におけるインクジェットインクの調製において、各インクの組成を上記表3に示した組成に変更した以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインク(R−3、G−3、B−3)を調製した。
実施例1のインクジェット方式による画素部の形成において、インクジェットインクR−1、G−1、B−1の代わりに、上記インクジェットインクR−3、G−3、B−3を用い、インク打滴終了から最初の加熱乾燥までに要した時間を、5秒、15秒、30秒、60秒、120秒、600秒と変化させた以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタを作製し、液晶表示装置を作製した。
(比較例4)
実施例1におけるインクジェットインクの調製において、各インクの組成を上記表3に示した組成に変更した以外は、実施例1と同様にしてインクジェットインク(R−4、G−4、B−4)を調製した。
実施例1のインクジェット方式による画素部の形成において、インクジェットインクR−1、G−1、B−1の代わりに、上記インクジェットインクR−4、G−4、B−4を用い、インク打滴終了から最初の加熱乾燥までに要した時間を、5秒、15秒、30秒、60秒、120秒、600秒と変化させた以外は、実施例1と同様にして、カラーフィルタを作製し、液晶表示装置を作製した。
<評価>
実施例及び比較例で得られたカラーフィルタ及び表示装置について以下の評価を行った。評価結果を表4に示した。
<色ムラの評価>
得られた赤色(R)の着色画素部を有するカラーフィルタを光学顕微鏡で1画素内の濃度ムラを確認し、下記評価基準に従って評価した。
−評価基準−
○:反射像、透過像ともに色ムラが観察されなかった。
△:透過像では反射ムラが観察されないが、反射像に若干色ムラが観察された。
△×:透過像で若干色ムラが観察された。
×:透過像で明らかな色ムラが観察された。
<平坦性評価>
上記画素部のうちインク付与工程と加熱工程との時間間隔が30秒である画素の形状を、非接触式表面形状測定装置 New View 6K(Zygo社製)を用いて観察し、表面形状のプロファイルを算出した。最も低い部分をA,最も高い部分をBとし、高低差(B−A)により平坦性の評価を以下の評価基準で行った。
尚、比較例1及び比較例2の場合には、時間間隔が15秒である画素の形状について測定した。
−評価基準−
◎:B−A<0.1μm
○:0.1≦B−A<0.3μm
△:0.3≦B−A<0.6μm
×:0.6μm≦B−A
Figure 0005046731
表4から、本発明のカラーフィルタの製造方法で製造したカラーフィルタは画素の平坦性に優れていることが分かる。また、本発明の表示装置は色むらの発生が少ないことが分かる。

Claims (4)

  1. 隔壁により区画された基板上の凹部に、インクジェット方式によりカラーフィルタ用インクジェットインクの液滴を付与するインク付与工程と、少なくとも前記液滴を加熱処理する加熱工程とを含み、
    前記カラーフィルタ用インクジェットインクは、沸点190℃以上の溶剤を全溶剤の90質量%以上含有し、かつ、沸点250℃以上の溶剤を全溶剤の20質量%以上含有するカラーフィルタ用インクジェットインクであって、
    前記沸点250℃以上の溶剤が、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノエチルエーテル、テトラプロピレングリコールモノプロピルエーテル、およびテトラプロピレングリコールモノブチルエーテルから選ばれる少なくとも1種であり、
    前記インク付与工程での液滴付与の終了から前記加熱工程における加熱処理の開始までの時間間隔が30秒以上であるカラーフィルタの製造方法。
  2. 前記沸点190℃以上の溶剤は、多価アルコールのジアセテートを含むことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタの製造方法。
  3. 請求項1または請求項に記載のカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタ。
  4. 請求項に記載のカラーフィルタを備えた表示装置。
JP2007116849A 2007-04-26 2007-04-26 カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置 Expired - Fee Related JP5046731B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007116849A JP5046731B2 (ja) 2007-04-26 2007-04-26 カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置
CNA2008100935437A CN101295051A (zh) 2007-04-26 2008-04-23 滤色器及其制造方法以及显示装置
TW97114814A TW200903048A (en) 2007-04-26 2008-04-23 Color filter, method for manufacturing the same and display device
KR20080038372A KR20080096421A (ko) 2007-04-26 2008-04-24 컬러 필터와 그 제조 방법 및 표시 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007116849A JP5046731B2 (ja) 2007-04-26 2007-04-26 カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008275744A JP2008275744A (ja) 2008-11-13
JP5046731B2 true JP5046731B2 (ja) 2012-10-10

Family

ID=40053801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007116849A Expired - Fee Related JP5046731B2 (ja) 2007-04-26 2007-04-26 カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5046731B2 (ja)
KR (1) KR20080096421A (ja)
CN (1) CN101295051A (ja)
TW (1) TW200903048A (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5662715B2 (ja) 2010-06-29 2015-02-04 理想科学工業株式会社 油性インクジェットインク
CN103293856B (zh) * 2013-05-30 2015-04-01 京东方科技集团股份有限公司 着色感光树脂组合物、彩色滤光片和显示装置
JP6908116B2 (ja) * 2018-07-05 2021-07-21 東レ株式会社 樹脂組成物、遮光膜および遮光膜の製造方法
GB2575799A (en) * 2018-07-23 2020-01-29 Sensient Colors Uk Ltd Coloured ink and uses thereof
KR20230047118A (ko) * 2020-07-30 2023-04-06 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 유기 기능막 부착 기판의 제조 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0921911A (ja) * 1995-07-07 1997-01-21 Canon Inc カラーフィルターおよびその製造方法ならびに液晶パネル
JP4138130B2 (ja) * 1999-02-04 2008-08-20 セイコーエプソン株式会社 カラーフィルターの製造方法および液晶表示装置の製造方法
JP3940523B2 (ja) * 1999-04-27 2007-07-04 セイコーエプソン株式会社 インクジェット方式カラーフィルタ用樹脂組成物、カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法
JP4344082B2 (ja) * 2000-12-28 2009-10-14 大日本印刷株式会社 カラーフィルタ用インクジェットインク組成物、インク組成物の製造方法、及び、カラーフィルタ製造方法
JP2004179144A (ja) * 2002-09-30 2004-06-24 Seiko Epson Corp 塗布液組成物および薄膜形成方法
JP3915789B2 (ja) * 2003-03-13 2007-05-16 セイコーエプソン株式会社 カラーフィルタ基板の製造方法
US7807741B2 (en) * 2004-06-17 2010-10-05 Sharp Kabushiki Kaisha Coating liquid, film production method, production method of functional device, and functional device
JP2006243588A (ja) * 2005-03-07 2006-09-14 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルタ及びカラーフィルタの製造方法
CN1884402B (zh) * 2005-06-24 2010-04-14 虹创科技股份有限公司 滤光片墨水和滤光片制备方法
JP5194445B2 (ja) * 2006-12-11 2013-05-08 東洋インキScホールディングス株式会社 インクジェットインク、及びカラーフィルタ基板

Also Published As

Publication number Publication date
TW200903048A (en) 2009-01-16
JP2008275744A (ja) 2008-11-13
CN101295051A (zh) 2008-10-29
KR20080096421A (ko) 2008-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5171131B2 (ja) インクジェットインク及びその製造方法、カラーフィルタ及びその製造方法、表示装置、並びに機能膜の形成方法
JP4994084B2 (ja) カラーフィルタ用インクジェットインク、カラーフィルタ及びその製造方法並びに表示装置
JP2009086292A (ja) カラーフィルタ用着色組成物、カラーフィルタ、及び表示装置
US8553180B2 (en) Ink-jet ink composition for color filter, color filter, method for producing a color filter, and liquid crystal display device
JP5046731B2 (ja) カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置
JP4527489B2 (ja) カラーフィルター用熱硬化性樹脂組成物、カラーフィルター、液晶パネル、及びカラーフィルターの製造方法
JP2008297494A (ja) インクジェットインク及びカラーフィルタ
JP4902275B2 (ja) カラーフィルタ及びその製造方法並びに表示装置
JP2008181067A (ja) カラーフィルタ用インクジェットインク、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、及び表示装置
JP5073239B2 (ja) カラーフィルタ用インクジェットインク、並びにこれを用いたカラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置
JP2008003413A (ja) カラーフィルタ及びその製造方法並びに表示装置
JPWO2007113958A1 (ja) カラーフィルタ用インクジェットインク、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法及び表示装置
JP2008107779A (ja) 感光性転写材料、隔壁及びその形成方法、カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置
JP2008076832A (ja) 顔料分散液、カラーフィルター用インクジェットインク及びその製造方法、カラーフィルター、並びに液晶表示装置
JP2009013338A (ja) 着色組成物、カラーフィルタ及び表示装置
JP2007316148A (ja) カラーフィルタ用インクジェットインク、並びにこれを用いたカラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置
JP2008074937A (ja) カラーフィルタ用インクジェットインク、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、及び表示装置
JP2008033206A (ja) カラーフィルタ用インクジェットインク、カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法及び表示装置
JP2008076694A (ja) カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、及び表示装置
JP4903520B2 (ja) カラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法、及び表示装置
JP5068603B2 (ja) 感光性転写材料、隔壁及びその形成方法、カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置
JP2008139496A (ja) カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ、及び表示装置
JP2007314601A (ja) カラーフィルタ用インクジェットインク、カラーフィルタの製造方法、カラーフィルタ及び表示装置
JP2008070707A (ja) カラーフィルタ及びその製造方法、表示装置並びに液晶表示装置
JP2009086285A (ja) カラーフィルタ及びその製造方法並びに表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120117

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120316

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120626

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120717

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150727

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees