JP5520712B2 - カラーフィルターの画素形成用の水性印刷インクの製造方法 - Google Patents
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1.少なくとも顔料分散液と被膜形成成分とを含んでなる、グラビア印刷法或いはフレキソ印刷法によりインクを付与して、硬化して着色画素を形成する際に用いられるカラーフィルターの画素形成用の水性印刷インクの製造方法であって、粗粒子顔料をニーダー中で水溶性塩および水溶性有機溶剤と共に混練および摩砕して、顔料の平均粒子径が10〜130nmである微細化顔料の水性プレスケーキを、顔料のカチオン性またはアニオン性誘導体からなる顔料分散助剤を併用することなく、ベンジルメタクリレート−エチルメタクリレート−(2−エチルヘキシル)メタクリレート−(2−ヒドロキシエチル)メタクリレート−メタクリル酸アンモニウム共重合体(高分子系色素分散剤)を用いて媒体分散機にて分散処理して、水性媒体中に微細化された顔料を含んでなる顔料分散液を得、該顔料分散液に、硬化反応を起こしうるα,β−不飽和二重結合或いはエポキシ基を有する付加重合性単量体、付加重合性オリゴマーおよび付加架橋性重合体から選ばれる少なくともいずれかをからなるバインダー前駆体を被膜形成成分として配合して、インク中に分散された顔料の平均粒子径が10〜130nmであるインクを製造することを特徴とするカラーフィルターの画素形成用の水性印刷インクの製造方法。
本発明の画素空孔印刷方式によりカラーフィルター基板に3原色画素またはBMが印刷され、カラーフィルターが製造される。基板が、転写用または貼付け用フィルムの場合には、その上に転写用または貼り付け用画素印刷フィルムから、着色画素を転写または貼付けすることにより3原色画素またはBMを形成し、カラーフィルターが製造され、該カラーフィルターはさらに常法によって画像表示装置に装備される。以下、それらの実施態様を述べる。
(a)使用顔料の微細化処理
使用する顔料としてPR254、PG36、PY138、PY139、PB15:6およびPV23を準備し、順次下記の方法で微細化処理を行なった。夫々の顔料100部を塩化ナトリウム400部およびジエチレングリコール130部とともに加圧蓋を装着したニーダーに仕込んだ。ニーダー内に均一に湿潤された塊ができるまで予備混合をし、次いで加圧蓋を閉じて圧力6kg/cm2で内容物を押さえ込みながら混練および摩砕を開始した。内容物が40〜45℃になるように冷却温度および冷却水量を管理しながら7時間混練および摩砕処理を行った。
下記の表1に記載の顔料は、濾過をした顔料プレスケーキを使用した。各顔料プレスケーキ中の顔料分は35〜45%であった。追加のイオン交換水はプレスケーキの水分を計算し、不足分として加えた。表1に記載の材料を使用し、記載の部数を配合し、ディゾルバーで2時間攪拌して、顔料の塊がなくなったことを確認後、横型媒体分散機「ダイノミル1.4リットルECM型」(シンマルエンタープライゼス社製、ジルコニア製ビーズ;径0.65mm)を使用し、周速14m/sで分散処理を行った。使用した水性樹脂顔料分散剤−1は、ベンジルメタクリレート−エチルメタクリレート−(2−エチルヘキシル)メタクリレート−(2−ヒドロキシエチル)メタクリレート−メタクリル酸アンモニウム共重合体(質量比;30:20:20:10:20、重量平均分子量;約8,000)の水性溶液(固形分50%、溶液の媒体;水:n−ブタノール:イソプロパノール=3:2:1)である。
下記の表2の配合部数に従い、R、G、Bの水性フレキソ顔料インクを調製した。R、G、Bインクは要求されるカラーフィルターの光学的な透過波長特性に合わせて夫々2種類の顔料分散液を配合し、色調を調整した。十分攪拌した後、ポアサイズ5μmのメンブランフィルターで濾過を行い、R、G、B各色の水性フレキソ顔料インクを得た。使用した被膜形成剤−1はメチルメタクリレート−エチルメタクリレート−(2−エチルヘキシル)メタクリレート−(2−ヒドロキシエチル)メタクリレート−メタクリル酸共重合体(質量比;25:40:20:10:5、固形分40%)の乳化重合液である。
クロム蒸着によるBMが形成されたガラス製カラーフィルター基板に予めポリビニルアルコールの1%溶液を塗布し、剥離層を形成しておいた。その上に、t−ブチルメタクリレート−スチレン−メタクリル酸(質量比;60:15:25)共重合体アンモニウム塩の40%水溶液を乾燥膜厚でほぼ8μmになるように均一に塗布し、画素空孔形成用塗布膜を形成させた。次いで、BMに合わせ、コンピューター画面で作成されたR、G、B着色画素デザインに従い、塗布膜層および剥離層を同時にレーザアブレーションして、画素群を形成するための空孔膜とした。
R、G、B画素を形成するため6基の印刷ユニットが装着されているライン型フレキソ印刷機を使用した。印刷の品質を向上させるため1色に付き2ユニットを使用して重ね刷りを行なうことにした。樹脂製エンドレス印刷版は、印刷が少しずれてもよいように画素版はガラス基板上の着色画素の空孔よりやや大きく作成された。印刷ユニットは、セラミック製アニロックスローラーおよび上記で製版したスリーブ型樹脂製エンドレス印刷版を装填した。2基の印刷ユニットの夫々に上記(c)で調製されたレッド色水性フレキソインク−1、グリーン色水性フレキソインク−1およびブルー色水性フレキソインク−1の各インク貯槽と連結し、インク供給装置に充填した。各色ウェット・オン・ウェットで重ね刷りされ、乾燥部に導入されて送風乾燥の後、水中に浸漬され、余分の乾燥インクのついたコーティングフィルム層および剥離層を剥離させ、取り除き、洗浄、乾燥した。次いで、加熱乾燥機に導入し、塗膜は180℃にて焼付け、硬化した。次いで、常法に従い、表面の凸部分を研磨することで平滑にし、R、G、B3原色画素が形成されたガラス製カラーフィルタープレートを得た。
(a)画素空孔膜を形成させた転写フィルムの調製
画素転写用フィルムとして、予めポリビニルアルコール−メチロールメラミン系初期縮合物(質量比;7:3)の水溶液を塗布し、焼付け硬化させて剥離層を形成させたポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略称する。)フィルムを準備した。その上に、t−ブチルメタクリレート−スチレン−メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(質量比;50:10:40)共重合体:ニトロセルロース:カーボンブラック顔料(質量比;5:4:1)の40%メチルエチルケトン溶液を乾燥膜厚でほぼ8μmになるように均一に塗布し、易燃焼型空孔形成用塗布膜を形成させた。次いで、コンピューター画面で設定されたR、G、B着色画素に従い、低エネルギーレーザにより塗布膜層をレーザアブレーションして画素空孔膜を形成させた。
R、G、B3原色画素を形成するための印刷ユニットが装着されているグラビア印刷機を使用した。インクボックスに実施例1(c)で調製されたレッド色水性フレキソインク−1、グリーン色水性フレキソインク−1およびブルー色水性フレキソインク−1を充填した。上記(a)で準備した画素空孔膜を形成させたPETフィルムを印刷機のフィルム供給部から供給し、印刷し、乾燥部に導入されて送風乾燥の後、水中に浸漬され、余分の乾燥インクのついたコーティング膜層を剥離させ、取り除き、洗浄、乾燥した。次いで、加熱乾燥機に導入し、塗膜は180℃にて焼付け、硬化され、剥離層の上にR、G、B画素群が印刷されたPETフィルム(以下、「転写用画素印刷フィルム−1」と称する。)が得られた。
上記(b)で得られた転写用画素印刷フィルム−1の印刷面の全面に熱硬化性アクリル系接着剤を塗布した。クロム蒸着によるBMが形成されたガラス製カラーフィルター基板に、BMに画素群を合わせて、転写用画素印刷フィルム−1の接着剤塗布面を脱気しながら密着させた。加熱処理を行い、熱硬化性アクリル系接着剤を硬化させた。次いで、PETフィルムを剥離し、ガラス基板にカラー画素が転写され、R、G、B3原色画素が形成されたガラス製カラーフィルタープレートを得た。
(a)画素空孔膜を形成させたカラーフィルター基板の調製
BMを印刷するために、実施例1の水性フレキソインクの調製法に準じて顔料としてC.I.ピグメントブラック7を20部使用して黒色水性フレキソインクを調製した。カラーフィルターガラス基板は実施例1の方法に準じてフレキソ印刷機により黒色水性フレキソインクを印刷してBMを形成しておき、さらに実施例1で使用したポリビニルアルコールを塗布し、剥離層を形成しておいた。
下記の表3の配合部数に従い、レッド色顔料組成物、グリーン色顔料組成物或いはブルー色顔料組成物を用いて、重合体−1溶液およびメチルイソブチルケトン−酢酸エチル(MIBK−EA)混合溶媒を配合し、ディゾルバーで2時間攪拌して、顔料の塊がなくなったことを確認後、実施例1で使用した横型媒体分散機を使用し、周速14m/sで分散処理を行った。400メッシュステンレススクリーンで濾過を行い、レッド色、グリーン色およびブルー色顔料分散液を調製した。
上記(b)で得られたレッド色、グリーン色およびブルー色顔料分散液を25部、重合体−1溶液を42部、メトキシメチロールメラミン80%メタノール溶液5.3部およびMIBK−EA混合溶媒23.5部を十分混合し、ポアサイズ5μmのメンブランフィルターで濾過を行なった。使用前に3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン4.2部を添加し、充分に混合し、レッド色、グリーン色およびブルー色顔料インクジェット(以下、「IJ」と略称する。)インクを調製した。
R、G、B3原色画素を印刷するためピエゾ方式IJプリンターを準備した。IJ印刷方式ユニットの夫々に上記(c)で調製されたR、G、BIJインクの各インク貯槽と連結し、インク供給装置に充填した。コンピューター画面で、レーザアブレーションされたフィルムの画素空孔よりやや大きめに作成された着色画素に基づきIJプリンターヘッドよりR、G、Bの各色インクを吐出した。各色がプリントされて後、乾燥部に導入されて送風乾燥の後、水中に浸漬し、余分の乾燥インクのついたポリイミドフィルム層、接着剤層および剥離層を同時に剥離して、取り除き、洗浄、乾燥した。次いで、加熱乾燥機に導入し、塗膜は180℃にて焼付け、硬化して、着色画素が形成されたガラス製プレートを得た。次いで、常法に従い、表面の凸部分を研磨することで平滑にし、R、G、B3原色画素が形成されたガラス製カラーフィルタープレートを得た。
上記の如くして製造されたカラーフィルターを装備した画像表示装置においても画素の微細さやシャープさなどの画像特性に優れた性能を有し、また、製造工程も短く、経済的に製造されることからカラーフィルターを安価に提供することができる。
Claims (5)
- 少なくとも顔料分散液と被膜形成成分とを含んでなる、カラーフィルター基板上にブラックマトリックスを含んでもよい着色画素に対応する位置に空孔を有する塗膜を介してグラビア印刷法或いはフレキソ印刷法によりインクを付与して着色画素を形成し、次いで上記空孔塗膜を除去することを含むカラーフィルターの製造方法に用いられる画素形成用の水性印刷インクの製造方法であって、
粗粒子顔料をニーダー中で水溶性塩および水溶性有機溶剤と共に混練および摩砕して、顔料の平均粒子径が10〜130nmである微細化顔料の水性プレスケーキを、顔料のカチオン性またはアニオン性誘導体からなる顔料分散助剤を併用することなく、ベンジルメタクリレート−エチルメタクリレート−(2−エチルヘキシル)メタクリレート−(2−ヒドロキシエチル)メタクリレート−メタクリル酸アンモニウム共重合体(高分子系色素分散剤)を用いて媒体分散機にて分散処理して、水性媒体中に微細化された顔料を含んでなる顔料分散液を得、
該顔料分散液に、硬化反応を起こしうるα,β−不飽和二重結合或いはエポキシ基を有する付加重合性単量体、付加重合性オリゴマーおよび付加架橋性重合体から選ばれる少なくともいずれかをからなるバインダー前駆体を被膜形成成分として配合して、
インク中に分散された顔料の平均粒子径が10〜130nmであるインクを製造することを特徴とするカラーフィルターの画素形成用の水性印刷インクの製造方法。 - 前記被膜形成成分が、芳香族系ビニル単量体、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸の(炭素数1〜30)アルキルエステル、シクロアルキル(炭素数4〜20)、アルキルシクロアルキル(炭素数6〜20)エステル、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ブタジエン、イソプレン、上記疎水性基を有する単量体の単独或いは共重合体鎖にα,β−エチレン性不飽和基を結合したマクロモノマー、重合性環状エーテル基を有するエポキシ化合物からなる群から選ばれる少なくともいずれかである請求項1に記載の水性印刷インクの製造方法。
- 前記被膜形成成分が、メチルメタクリレート−エチルメタクリレート−(2−エチルヘキシル)メタクリレート−(2−ヒドロキシエチル)メタクリレート−メタクリル酸共重合体である請求項1に記載の水性印刷インクの製造方法。
- 前記高分子系色素分散剤の使用量が、全インク組成物に対して2〜30質量%である請求項1〜3のいずれか1項に記載の水性印刷インクの製造方法。
- 顔料が、C.I.ピグメントレッド9、97、168、177、216、224、226、242、254;C.I.ピグメントグリーン7、36;C.I.ピグメントブルー15:6、160;C.I.ピグメントバイオレット23;C.I.ピグメントイエロー20、24、83、93、109、110、113、114、117、125、138、139、150、154、180、185;上記赤色顔料と黄色顔料との、或いは緑色顔料と黄色顔料との共沈顔料、固溶体顔料或いは混晶顔料;C.I.ピグメントイエロー62、74、93、155、185;C.I.ピグメントレッド122、146;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.ピグメントブルー15:3;上記黄色顔料と青色顔料との、赤色顔料と紫色顔料との或いは青色顔料と黄色顔料との共沈顔料、固溶体顔料或いは混晶顔料である請求項1〜4のいずれか1項に記載の水性印刷インクの製造方法。
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