JP5652725B2 - 透明膜形成用インクジェット組成物及びその製造方法 - Google Patents
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- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
- C09D133/062—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06
- C09D133/068—Copolymers with monomers not covered by C09D133/06 containing glycidyl groups
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING 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
- C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/201—Filters in the form of arrays
Description
本発明は、透明膜形成用インクジェット組成物及びその製造方法に関するもので、より詳細には、液晶ディスプレイを製造する工程でオーバーコート材料として用いられ、インクジェット工程を通じて透明インク薄膜を形成することができる透明膜形成用インクジェット組成物に関する。
液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ及びプラズマディスプレイ等のカラーフィルターや各種配線を製造するにあたり、インクジェット工程が広く活用されつつある。
インクジェット工程は、インクジェット装備を用いて液状の原料物質を予め設計されたパターンに応じて印刷してから乾燥させることで、所望の薄膜を形成する方法である。従って、従来の工程に比べて少ない量の物質を用いるため、経済性や環境にやさしい面において非常に革新的な工程として知られている。
透明コーティング液は液晶ディスプレイを製造する工程でオーバーコート（ｏｖｅｒｃｏａｔ）材料として多く活用されてきた。オーバーコート工程は、ディスプレイ基板の下部層を覆うことで、不均一な下部層の高さを平坦にすると共に、下部層を熱やケミカルから保護するという役割をする。
さらに、透明コーティング液は最終工程でのみならず、特定工程において用いられた後に後処理工程を経ることもできるため、後処理工程の間に透明薄膜の特性が変わらないという内的特性が求められる。
現在、液晶ディスプレイの製造には、スピンコータやスリットコータを用いて下部層の全体領域に均一な厚さでオーバーコート透明コーティング液を塗布する方法が用いられている。最近、透明コーティング液は従来のＲ．Ｇ．Ｂの三色カラーフィルターシステムにホワイト（ｗｈｉｔｅ）層を追加して素子の輝度を向上させるＲＧＢホワイト−プラス（ｗｈｉｔｅ−ｐｌｕｓ）システムにおいてホワイトインクとして用いられる等、その利用分野が次第に広くなっている。
従って、少量のインクを用いても所望するところに透明コーティング層を形成することができ、下部層の厚さに応じて部分的にオーバーコート層の厚さを異ならせるようにすることができるインクジェット工程に適用可能な透明コーティング液が求められる。
よって、本発明の一側面は、透過性、耐化学性、耐熱性、付着性、ジェッティング安定性及び保存安定性に優れた透明膜形成用インクジェット組成物、特に、ジェッティング性に優れて電子素子のオーバーコート材料として用いることができ、カラーフィルターのホワイト（Ｗ）パターンとしても使用可能な透明膜形成用インクジェット組成物を提供する。
本発明の他の側面は、上記のようなインクジェット組成物の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の側面は、上記透明膜形成用インクジェット組成物を用いて形成されることを特徴とする透明膜を提供することである。
本発明のさらに他の側面は、上記のような透明膜を製造する方法を提供することである。
本発明のさらに他の側面は、上記のような透明膜をオーバーコートとして含む電子素子を提供することである。
本発明のさらに他の側面は、上記透明膜をホワイトパターンとして含むカラーフィルターに関する。
本発明の一側面によると、（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーと、（ｂ）下記化学式１のメラミン化合物と、（ｃ）溶媒と、を含む透明膜形成用インクジェット組成物を提供する。
上記式において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、少なくとも２つがアミン基（ａｍｉｎｅ ｇｒｏｕｐ）であり、Ｒ１からＲ３のうちアミン基ではない置換基は水素であり、上記アミン基は、それぞれ独立的に炭素数１から３０の線型または分枝型アルキルと、炭素数１から３０の線型または分枝型アルコキシと、炭素数３から３０の線型または分枝型アリルと、炭素数２から３０の線型または分枝型アルケニルと、炭素数２から３０の線型または分枝型ビニルと、カルボキシル基（ＣＯＯ−）と、エーテル基（−ＣＨ２ＯＲ）、アルコール基（−ＣＨ２ＯＨ）、置換または非置換された炭素数３から２０のシクロアルキルと、置換または非置換された炭素数６から４０のアリールと、置換または非置換された炭素数７から１５のアラルキル（ａｒａｌｋｙｌ）と、炭化水素に置換または非置換された炭素数７から１５のアルキルアリール（ａｌｋｙｌａｒｙｌ）からなる群より選択された置換基に置換されることができ、上記アミン基に置換された置換基が他の置換基によって置換される場合、これら置換基は、炭素数１から３０のアルキル基と、炭素数６から４０のアリール基と、炭素数３から４０のヘテロ鎖基と、ハロゲン基からなる群より選択される。
上記化学式１の化合物は、下記化学式２の化合物であることが好ましい。
上記式において、Ｒ４からＲ９は、それぞれ独立的に炭素数１から３０の線型または分枝型アルキルと、炭素数１から３０の線型または分枝型アルコキシと、炭素数３から３０の線型または分枝型アリルと、炭素数２から３０の線型または分枝型アルケニルと、炭素数２から３０の線型または分枝型ビニルと、カルボキシル基（ＣＯＯ−）と、エーテル基（−ＣＨ２ＯＲ）、アルコール基（−ＣＨ２ＯＨ）、置換または非置換された炭素数３から２０のシクロアルキルと、置換または非置換された炭素数６から４０のアリールと、置換または非置換された炭素数７から１５のアラルキル（ａｒａｌｋｙｌ）と、炭化水素に置換または非置換された炭素数７から１５のアルキルアリール（ａｌｋｙｌａｒｙｌ）からなる群より選択され、上記Ｒ４からＲ９が他の置換基によって置換される場合、これら置換基は、炭素数１から３０のアルキル基と、炭素数６から４０のアリール基と、炭素数３から４０のヘテロ鎖基と、ハロゲン基からなる群より選択される。
上記透明膜形成用インクジェット組成物の総重量に対して（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマー１から４０重量％と、（ｂ）化学式１のメラミン化合物１から４０重量％と、（ｃ）溶媒４０から９０重量％と、を含むことが好ましい。
上記インクジェット組成物は、３次元網構造を有することが好ましい。
上記透明膜形成用インクジェット組成物は、インクジェット工程用として用いられることが好ましい。
上記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーは、エポキシ基を有するモノマーとエポキシ基を有するアクリル系モノマー、側鎖にエチレン性二重結合を有するアクリル系モノマー、（メタ）アクリル酸エステルモノマー、スチレンモノマー及びエチレン性不飽和結合を含むシラン単量体からなる群より選択された１種以上の物質との共重合体であることが好ましい。
上記共重合体は、上記エポキシ基を有するモノマーの含量が全体の共重合体を基準に５から５０重量％であることが好ましい。
上記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーの重量平均分子量は、１、０００から１００、０００であることが好ましい。
上記（ｃ）溶媒は、沸点が１５０から２５０℃であることが好ましい。
上記透明膜形成用インクジェット組成物の粘度は、８から１６ｃＰであることが好ましい。
上記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーとｂ）化学式１のメラミン化合物との重量比は、１：０．５から１：２であることが好ましい。
また、本発明は、（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーと、（ｂ）上記化学式１のメラミン化合物と、（ｃ）溶媒と、を混合する段階を含む透明膜形成用インクジェット組成物の製造方法を提供する。
また、本発明は、上記透明膜形成用インクジェット組成物を用いて形成されることを特徴とする透明膜を提供する。
上記透明膜は、３８０から７８０ｎｍにおける光透過度が硬化後に９８％以上であることが好ましい。
また、本発明は、インクジェット法を用いて上記透明膜形成用インクジェット組成物で透明膜を形成する段階を含む透明膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、上記透明膜をオーバーコートで含む電子素子を提供する。
また、本発明は、上記透明膜をホワイトパターンとして含むカラーフィルターを提供する。
本発明による透明膜形成用インクジェット組成物は、インクジェット工程を用いることで、少ない量のインクを用いると共に、所望するところに直接に透明薄膜を製造できるため、工程の効率性を増大させることができる。また、優れたジェッティング性を有するため、透明薄膜の形成に有利であり、優れた透過性、耐化学性、耐熱性、付着性、ジェッティング安定性及び保存安定性を有することができる。
以下、本発明をより具体的に説明する。
上記課題を解決するため、本発明は、（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーと、（ｂ）下記化学式１のメラミン化合物と、（ｃ）溶媒と、を含む透明膜形成用インクジェット組成物を提供する。
上記式において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、少なくとも２つがアミン基（ａｍｉｎｅ ｇｒｏｕｐ）であり、Ｒ１からＲ３のうちアミン基ではない置換基は水素であり、上記アミン基は、それぞれ独立的に炭素数１から３０の線型または分枝型アルキルと、炭素数１から３０の線型または分枝型アルコキシと、炭素数３から３０の線型または分枝型アリルと、炭素数２から３０の線型または分枝型アルケニルと、炭素数２から３０の線型または分枝型ビニルと、カルボキシル基（ＣＯＯ−）と、エーテル基（−ＣＨ２ＯＲ）、アルコール基（−ＣＨ２ＯＨ）、置換または非置換された炭素数３から２０のシクロアルキルと、置換または非置換された炭素数６から４０のアリールと、置換または非置換された炭素数７から１５のアラルキル（ａｒａｌｋｙｌ）と、炭化水素に置換または非置換された炭素数７から１５のアルキルアリール（ａｌｋｙｌａｒｙｌ）からなる群より選択された置換基に置換されることができ、上記アミン基に置換された置換基が他の置換基によって置換される場合、これら置換基は、炭素数１から３０のアルキル基と、炭素数６から４０のアリール基と、炭素数３から４０のヘテロ鎖基と、ハロゲン基からなる群より選択される。
上記化学式１のメラミン化合物は、末端作用基に形成された２つまたは３つのアミン基が（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーのエポキシ基と反応して架橋剤（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｒ）として作用することで、透明膜形成用インクジェット組成物に適正粘度を付与することができる。
また、上記メラミン化合物は、従来の透明膜形成用インクジェット組成物に用いられていたモノマーであるジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（Ｄｉｐｅｎｔａｅｒｙｌｔｈｒｉｔｏｌ Ｈｅｘａａｃｒｙｌａｔｅ、ＤＰＨＡ）に比べて分子量が少なく、相対的な粘度が低いため、投入量を増加させることができる。これにより、透明膜形成用インクジェット組成物の固形分を高めることができるため、インクジェット工程等のコーティング過程においてインクのドロップ（ｄｒｏｐ）数を減らすことができる。
さらに、上記メラミン化合物が含まれた透明膜形成用インクジェット組成物は、炭素−炭素二重結合を用いる鎖重合ではない縮合型の熱硬化工程を経るため、透明コーティング薄膜の全体的な機械的、熱的耐久性を向上させることができる。
好ましい一例として、上記化学式１の化合物は下記化学式２で示されることができる。
上記式において、Ｒ４からＲ９は、それぞれ独立的に炭素数１から３０の線型または分枝型アルキルと、炭素数１から３０の線型または分枝型アルコキシと、炭素数３から３０の線型または分枝型アリルと、炭素数２から３０の線型または分枝型アルケニルと、炭素数２から３０の線型または分枝型ビニルと、カルボキシル基（ＣＯＯ−）と、エーテル基（−ＣＨ２ＯＲ）、アルコール基（−ＣＨ２ＯＨ）、置換または非置換された炭素数３から２０のシクロアルキルと、置換または非置換された炭素数６から４０のアリールと、置換または非置換された炭素数７から１５のアラルキル（ａｒａｌｋｙｌ）と、炭化水素に置換または非置換された炭素数７から１５のアルキルアリール（ａｌｋｙｌａｒｙｌ）からなる群より選択され、上記Ｒ４からＲ９が他の置換基によって置換される場合、これら置換基は、炭素数１から３０のアルキル基と、炭素数６から４０のアリール基と、炭素数３から４０のヘテロ鎖基と、ハロゲン基からなる群より選択される。
本発明において、上記炭素数１から３０のアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ターシャリーブチル基、ペンチル基、ヘキシル基及びヘプチル基からなる群より選択された１種以上であることができる。
上記炭素数１から３０の線型または分枝型アルコキシ基は、−ＯＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３及び−ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３からなる群より選択された１種以上であることができる。
上記炭素数６から４０のアリール基は、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ビフェニル基、ピレニル基及びペリレニル基からなる群より選択された１種以上であることができる。
上記炭素数３から４０のヘテロ鎖基は、ピリジル基、ビピリジル基、アクリジニル基、チエニル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基及びキノリル基からなる群より選択された１種以上であることができる。
上記ハロゲン基は、フッ素、塩素、ブロム及びヨードを含んでなる群より選択された１種以上であることができる。
上記炭素数２から３０の線型または分枝型ビニル基は、例えば、アクリル基を含むことができる。
上記透明膜形成用インクジェット組成物は、透明膜形成用インクジェット組成物の総重量に対して上記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマー１から４０重量％と、（ｂ）化学式１のメラミン化合物１から４０重量％と、（ｃ）溶媒４０から９０重量％と、を含むことが好ましい。
上記エポキシ基を含有するバインダーポリマーが１重量％未満であると、製造される透明膜の強度が低下する可能性があり、４０重量％を超えると、透明膜形成用インクジェット組成物の粘度が高まってジェッティング特性が顕著に低下するおそれがある。メラミン化合物の含量が１重量％未満であると、不十分な架橋結合によって透明膜の耐熱性及び強度が低下する可能性があり、４０重量％を超えると、硬化工程や追加的な熱処理過程において未反応単量体が変性して透明膜の透過度が低下するおそれがある。
また、上記インクジェット組成物は３次元網構造を有する。３次元網構造により、インク膜は非常に堅固になってインク膜の耐化学性や耐磨耗性のような特性が向上する。
上記透明膜形成用インクジェット組成物は、スピンコーティング及びスリットコーティングのような一般のコーティング工程にも適用できるが、経済性、新環境性及び効率性等に優れたインクジェット工程用として用いることが好ましい。
上記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーは、透明膜形成用インクジェット組成物の性能を低下させず、透明膜形成用インクジェット組成物が塗布される基板表面に対して結合力を付与できるポリマーであれば、特に制限されない。好ましくは、エポキシ基を有するモノマー及びエポキシ基を有するアクリル系モノマー、側鎖にエチレン性二重結合を有するアクリル系モノマー及び（メタ）アクリル酸エステルモノマー、スチレンモノマー及びエチレン性不飽和結合を含むシラン単量体からなる群より選択された１種以上の物質の共重合体を用いることができる。
この場合、上記共重合体は、上記エポキシ基を有するモノマーの含量が全体の共重合体を基準に５から５０重量％含まれることが好ましい。上記エポキシを有するモノマーの含量が５重量％未満であると、インク膜の架橋が十分に行われず、膜の強度が低下する可能性があり、５０重量％を超えると、反応性がやや高まって組成物の保存安定性が低下するおそれがある。
上記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーに含まれたエポキシ基を含むモノマーは、上記メラミン化合物のアミン基と結合することで、透明膜形成用インクジェット組成物に適正な粘度を付与すると共に、インク組成物の保存安定性を向上させる作用をする。
上記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーの重量平均分子量は、１、０００から１００、０００であることが好ましい。重量平均分子量が１００、０００を超えると、溶媒に対する溶解度が低下したり、全体インクの粘度が過度に高まるおそれがあり、１、０００未満であると、最終的に透明コーティング層の物性低下が生じかねない。
上記溶媒は、低揮発性の高沸点溶媒であることができる。例えば、沸点が１５０から２５０℃の高沸点溶媒を用いることができる。
また、上記溶媒は、例えば、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）、ジエチレングリコールブチルエーテル（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｂｕｔｙｌ ｅｔｈｅｒ）、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）、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、メトキシエタノール、エトキシエタノール、ブトキシエタノール、ブトキシプロパノール、エトキシエチルアセテート、ブトキシアセテート及びブトキシエチルアセテートからなる群より選択された１種以上を用いることができる。
さらに、界面活性剤、基板との付着を強化するための付着剤、接着促進剤、硬化促進剤、熱重合抑制剤、分散剤、可塑剤、充填剤、消泡剤、分散助力剤及び凝集防止剤からなる群より選択された１種以上の添加剤を含むことができる。また、本発明のインクジェット組成物は透明膜を形成するためのものであることから、いかなる顔料も添加されず、いかなる開始剤も必要としない。
上記添加剤は、透明膜形成用インクジェット組成物の総重量に対して０．０１から０．５重量％添加されることが好ましく、さらに好ましくは、０．１から０．５重量％添加される。
上記透明膜形成用インクジェット組成物の粘度は、ジェッティング（ｊｅｔｔｉｎｇ）の安定性に関連し、インクジェット工程への適用が容易であるように８から１６ｃＰであることが好ましく、１１から１３ｃＰであることがさらに好ましい。上記透明膜形成用インクジェット組成物の粘度が８ｃＰ未満または１６ｃＰを超えると、ジェッティング（ｊｅｔｔｉｎｇ）の安定性が低下する可能性がある。
本発明のメラミン化合物は、分子量が少なく、粘度が低いため、投入量を増加させることができる。これにより、全体的なインクの固形分を高めることで、インクジェット工程のドロップ（ｄｒｏｐ）数を減らすことができる。また、炭素−炭素二重結合を用いる鎖重合ではない縮合型の熱硬化工程を経るため、透明コーティング薄膜の全体的な機械的、熱的耐久性が高まる。
本発明のインクジェット組成物を組成する際、顔料や着色剤が含まれないため、上記（ａ）バインダーポリマー及び（ｂ）メラミン化合物が主な固形分を占める。顔料や着色剤は、比較的粘度が高い物質であるため、これを含むカラーインク組成物は、安定したジェッティングのための粘度制限により、ある一定以上に固形分を増加できないという短所がある。しかしながら、本発明のインクジェット組成物は、粘度に対する負担が大きくないことから、固形分が比較的高いインクの製造が可能である。また、バインダーポリマー及びメラミン化合物の含量を従来のカラーインク組成物に比べて自由に高めることができ、両物質の含量比も容易に調節することができる。
上記（ａ）バインダーポリマー及び（ｂ）メラミン化合物の固形分は、全体の透明膜形成用インクジェット組成物の総固形分含量に対して９５から９９重量％含まれることが好ましい。上記含量が９５％未満であると、透過度が低下したり、硬化工程や後工程においてフューム（ｆｕｍｅ）が発生して汚れが生じる可能性がある。また、９９重量％を超えると、インク膜のコーティング性と基板との付着特性が悪化するおそれがある。
従って、優れた透過性及び耐化学性を考慮する際、（ａ）バインダ高分子と（ｂ）メラミン化合物との重量比は１：２以下であることが好ましい。即ち、メラミン化合物が上記重量比以下含まれることが好ましく、さらに好ましくは、１：０．５から１：１のものである。エポキシ基を含有するバインダーポリマーとメラミン化合物との比率において、メラミン化合物が１：２より増加すると、インク内においてメラミン化合物の比率が過度に高くなるため、上記透明膜形成用インクジェット組成物のコーティング膜を硬化する際に消失するメラミンがフュームとして消失する。また、エポキシ基を含有するバインダーポリマーの重量が化学式１のメラミン化合物の重量に比べて１：０．５を超える場合、インク内において粘度の高いバインダーポリマーの含量が大きくなり、固形分を維持すると、全体的なインクの粘度が増加する。これにより、インクジェッティング性が不安になり、不十分な架橋結合によって透明膜の耐熱性及び強度が低下するおそれがある。
上記のように、本発明による透明膜形成用インクジェット組成物は、顔料が添加されるインクジェット組成物に比べてインクジェット法を用いるために必要な粘度を容易に調節することができることから、粘度調節の目的による制約を受けず、所望する目的に応じて多様な種類のバインダ、重合性単量体またはその他の添加剤を用いることができ、これら含量もより容易に調節することができる。また、透明度に優れて透明性を要する用途に適用することが容易である。
本発明は、また、（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーと、（ｂ）下記化学式１のメラミン化合物と、（ｃ）溶媒と、を混合する段階を含む透明膜形成用インクジェット組成物の製造方法を提供する。
上記式において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は上記に定義した通りである。
本発明による透明膜形成用インクジェット組成物の製造方法において、（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーと、（ｂ）下記化学式１のメラミン化合物と、（ｃ）溶媒等に対する内容は前述した通りであるため、これに対する具体的な内容は省略する。
また、本発明は、上記透明膜形成用インクジェット組成物を用いて形成された透明膜を提供し、上記透明膜は、３８０から７８０ｎｍにおける光透過度が硬化後９８％以上であることが好ましい。
また、本発明は、インクジェット法を用いて上記透明膜形成用インクジェット組成物で透明膜を形成する段階を含む透明膜の製造方法を提供する。
また、本発明は、上記透明膜をオーバーコートとして含む電子素子を提供する。上記電子素子は、例えば、ＬＣＤディスプレイのカラーフィルター素子であることができるが、これに制限されるものではない。
さらに、本発明は、上記透明膜をホワイトパターンとして含むカラーフィルターを提供する。上記カラーフィルターは、当業界に公知の方法を用いて基板上にブラックマトリックスパターンを形成してから硬化させることで、基板上にブラックマトリックスによって区画された遮光部及び画素部を製造する段階と、上記ブラックマトリックスによって区画された画素部に本発明の透明膜形成用インクジェット組成物をインクジェット法を用いて充填する段階と、上記充填された透明膜形成用インクジェット組成物を硬化する段階によって製造されることができる。
上記基板としては、特に限定されないが、ガラス基板、プラスチック基板またはその他のフレキシブル基板等を用いることができ、耐熱性が強い透明ガラス基板が好ましい。
上記インクジェット法は、インクノズルを用いて上記ブラックマトリックスによって区画された画素部に玉状のインクを非接触方式によって吐出する方法である。
上記充填された透明膜形成用インクジェット組成物は、熱開始剤を用いる場合、５０から１２０℃でプリベーク（ｐｒｅ−ｂａｋｅ）を行った後、２２０から２８０℃でポストベーク（ｐｏｓｔ−ｂａｋｅ）を行うことが好ましい。
上記熱硬化の温度が２２０℃未満であると、溶媒の蒸発及び熱硬化が不十分であるため、膜の強度及び化学耐性が低下することがある。また、２８０℃を超えると、過度な画素部の体積収縮によって基板との密着性及び精密度に問題が発生する可能性があり、形成された膜が熱によって損傷するおそれもある。
また、充填された透明膜形成用インクジェット組成物の硬化は、光開始剤を用いる場合、４０から３００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で行うことが好ましい。上記露光量が４０ｍＪ／ｃｍ２未満であると、光硬化が不十分であるために膜の強度及び化学耐性が落ちる可能性があり、３００ｍＪ／ｃｍ２を超えると、露光工程にかかる時間が長くなってタクトタイム等が問題になるおそれがある。上記露光工程の後に形成されたインク膜を１８０から２３０℃のオーブンに入れてさらに硬化することが好ましい。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明するが、下記実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の保護範囲が下記実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
透明膜形成用インクジェット組成物は、全体のうちバインダーポリマーとしてベンジルアクリレート、メタアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレート及びグリシジルエーテルメタクリラート（Ｇｌｙｃｉｄｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＧＭＡ）モノマーが３０：４５：２０：５のモル比で形成された共重合体１２．１ｇ、ヘキサメトキシメチルメラミン化合物（ｃｙｍｅｌ ３０３）１１．３ｇ、溶媒としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート７６．６ｇを３時間混合して透明膜形成用インクジェット組成物を製造した。
実施例２
透明膜形成用インクジェット組成物は、全体のうちバインダーポリマーとしてテトラヒドロピラニルメタアクリレート、スチレン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン及びグリシジルエーテルメタクリラート（Ｇｌｙｃｉｄｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＧＭＡ）モノマーが１０：５０：４０：３０のモル比で形成された共重合体１２．５ｇ、ヘキサメトキシメチルメラミン化合物（ｃｙｍｅｌ ３０３）１１．６ｇ、溶媒としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート７５．９ｇを３時間混合して製造した。
比較例１
透明膜形成用インクジェット組成物は、全体のうちバインダーポリマーとしてベンジルアクリレート、メタアクリレート及びメタアクリル酸が６０：１０：３０のモル比で形成された共重合体１０ｇ、重合性単量体としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）１６ｇ、熱開始剤として０．５ｇ、溶媒としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート７３．５ｇを３時間混合して製造した。
比較例２
溶媒を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：１４６℃）に交替したことを除いては、上記実施例２と同一の方法で透明膜形成用インクジェット組成物を製造した。
比較例３
透明膜形成用インクジェット組成物は、全体のうちバインダーポリマーとしてテトラヒドロピラニルメタアクリレート、スチレン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン及びグリシジルエーテルメタクリラート（Ｇｌｙｃｉｄｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＧＭＡ）モノマーが１０：５０：４０：３０のモル比で形成された共重合体１７．６ｇ、ヘキサメトキシメチルメラミン化合物（ｃｙｍｅｌ ３０３）７．０ｇ、溶媒としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート７５ｇ、その他の添加剤（界面活性剤及び付着強化剤）０．４ｇを３時間混合して製造した。
実験例１−透明膜の製造方法
上記実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２によって製造された透明膜形成用インクジェット組成物をそれぞれガラス基板にスピンコーティングし、約９０℃で３分間プリベーク（ｐｒｅ−ｂａｋｅ）した後、これを再びＩＲオーブン（２６０〜２７０℃）で約２分程度ポストベーク（ｐｏｓｔ−ｂａｋｅ）してフィルムを形成した。
実験例２−保存安定性の評価
上記実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２によって製造された透明膜形成用インクジェット組成物をそれぞれ４５℃の温度で５日間保管し、粘度変化を測定した。５日間の粘度変化が１０％以内であれば、保存安定性に優れていることを意味する。
実験例３−透過度の評価
上記実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２によって製造された透明膜形成用インクジェット組成物を用いて透過度を測定した。各インク組成物の透過度は、上記実験例１によって製造されたフィルムをＵＶ吸光器を用いて３８０から７８０ｎｍ波長における透過度を評価した。硬化済みの透明膜コーティングフィルムの透過度が全可視光領域で９８％以上であると、優れていると言える。
実験例４−耐熱性の評価
上記実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２によって製造された透明膜形成用インクジェット組成物を用いて耐熱透過性及び残膜率を測定した。耐熱性の評価は、上記実験例１によって製造されたフィルムに２５０℃で４０分間追加的熱処理を行った後、ＵＶ吸光器を用いて３８０から７８０ｎｍ波長における透過度を評価した。追加的熱処理した透明膜コーティングフィルムの透過度が９５％以上であると、耐熱性に優れていると言える。また、残膜率は、熱処理前後のフィルムの厚さ変化率が１５％以内であると、優れていると言える。
実験例５−耐化学性の評価
上記実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２によって製造された透明膜形成用インクジェット組成物を用いて耐化学性を測定した。耐化学性の評価は、実験例１によって製造されたフィルムを４０℃で３０分間Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液に担持してスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）の程度を厚さ増加率によって評価した。コーティングフィルムの増加率が１０％以下であると、耐化学性に優れていると言える。
実験例６−インクジェッティングの安定性
上記実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２によって製造された透明膜形成用インクジェット組成物をそれぞれインクジェット工程の評価を行ってサテライト（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）及びノズル面のウェッティング／ドライング（ｗｅｔｔｉｎｇ／ｄｒｙｉｎｇ）の問題発生及び正常吐出の可否を確認した。
上記保存安定性、透過度、耐熱性、耐化学性及びジェッティングの安定性に対する実験結果を表１に示した。
上記表１の評価結果から分かるように、本発明による実施例１及び実施例２の透明膜形成用インクジェット組成物は、それぞれ４５℃の温度で５日間保管した後も、粘度が５％以上増加せず、非常に優れた保存安定性を有することが分かる。
また、本発明による実施例１及び実施例２の透明膜形成用インクジェット組成物は、ポストベーキング（ｐｏｓｔｂａｋｉｎｇ）の後、殆ど全ての可視光線領域で９９％以上の透過度を示すことから、優れた透過性を有することが確認できる。
なお、本発明による実施例１及び実施例２の透明膜形成用インクジェット組成物は、炭素−炭素不飽和結合によって重合及び架橋される比較例１の透明膜形成用インクジェット組成物とは異なり、２５０℃で４０分間という追加的熱処理の後にも９８％以上の透過度及び８５％以上の残膜率（表１を参照）を示すことから、優れた耐熱性を有することが確認できる。
また、本発明による実施例１及び実施例２の透明膜形成用インクジェット組成物は、炭素−炭素不飽和結合によって重合及び架橋される比較例１の透明膜形成用インクジェット組成物とは異なり、ＮＭＰ溶媒の処理の際、１０％以内の厚さ増加率を示すことから、優れた耐化学性を有することが分かる。
なお、本発明による実施例１及び実施例２による透明膜形成用インクジェット組成物は、インクジェット工程の評価において揮発程度が低く、粘度が適当であるため、サテライト（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）及びノズル面のウェッティング／ドライング（ｗｅｔｔｉｎｇ／ｄｒｙｉｎｇ）の問題が発生せず、全てのノズルが正常吐出されて優れたジェッティング性を示していることが分かる。
しかしながら、比較例２による透明膜形成用インクジェット組成物は、沸点が低い溶媒を用いることから、揮発性が高く、粘度も低いため、サテライト（ｓａｔｅｌｌｉｎｔｅ）が発生し、ノズル面がドライング（ｄｒｙｉｎｇ）される現象が観察され、インクジェット特性が正常的でないことが分かる。即ち、インクの粘度が低いと（８ｃＰ未満の場合）、サテライトが発生し、インク吐出が不安定になる。また、比較例３による透明膜形成用インクジェット組成物は、バインダーポリマーと重合性単量体との重量比が１：０．５未満であるため、インク内の粘度が高いバインダーポリマーの含量が増加し、全体のインク粘度が１６ｃＰを超えるようになる。その結果、ジェッティング特性が低下すると共に、透明膜の表面均一性が低下し、インクの正常吐出のために必要な電圧値が高まることから、インクジェット装備に負担がかかる。従って、インクジェット特性が不安であることが分かる。
また、比較例３のように、バインダーポリマーと重合性単量体との重量比が１：０．５未満の場合、不安なインクジェット特性を改善するため、インクの粘度を適正水準（８ｃＰ〜１６ｃＰ）に減らすと、インクジェット工程の効率が低下するという問題が発生する。具体的には、バインダーポリマーと重合性単量体との重量比を１：０．５未満に維持しながら、インク粘度を適正水準（８ｃＰ〜１６ｃＰ）に減らすためには、インクジェット組成物の固形分含量を２０％以下に減少させなければならない。しかしながら、インクジェット組成物の固形分含量が減少すると、特定厚さのインク膜を形成するために吐出されるべきインクの液適（ｄｒｏｐ）数が増加するため、インクジェット工程の効率が低下するという問題が発生する。
Claims (15)
- （ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーと、（ｂ）下記化学式２の化合物と、（ｃ）溶媒と、を含み、
前記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーは、エポキシ基を有するモノマーとエポキシ基を有するアクリル系モノマー、側鎖にエチレン性二重結合を有するアクリル系モノマー、（メタ）アクリル酸エステルモノマー、スチレンモノマー及びエチレン性不飽和結合を含むシラン単量体からなる群より選択された１種以上の物質との共重合体を含み、
前記（ａ）エポキシ基を有するバインダーポリマー及び（ｂ）化学式２の化合物の固形分含量が全体の透明膜形成用インクジェット組成物の総固形分含量に対して９５から９９重量％である、透明膜形成用インクジェット組成物。
前記式において、Ｒ ４ からＲ ９ は、それぞれ独立的に炭素数１から３０の線型または分枝型アルキルと、炭素数１から３０の線型または分枝型アルコキシと、炭素数３から３０の線型または分枝型アリルと、炭素数２から３０の線型または分枝型アルケニルと、炭素数２から３０の線型または分枝型ビニルと、エーテル基（−ＣＨ ２ ＯＲ）、アルコール基（−ＣＨ ２ ＯＨ）、置換または非置換された炭素数３から２０のシクロアルキルと、置換または非置換された炭素数６から４０のアリールと、置換または非置換された炭素数７から１５のアラルキル（ａｒａｌｋｙｌ）と、炭化水素に置換または非置換された炭素数７から１５のアルキルアリール（ａｌｋｙｌａｒｙｌ）からなる群より選択される。 - 前記透明膜形成用インクジェット組成物の総重量に対して（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマー１から４０重量％と、（ｂ）化学式２のメラミン化合物１から４０重量％と、（ｃ）溶媒４０から９０重量％と、を含む、請求項１に記載の透明膜形成用インクジェット組成物。
- 前記インクジェット組成物は、３次元網構造を有する、請求項１又は２に記載の透明膜形成用インクジェット組成物。
- 前記透明膜形成用インクジェット組成物は、インクジェット工程用に用いられる、請求項１から３の何れか１項に記載の透明膜形成用インクジェット組成物。
- 前記共重合体は、前記エポキシ基を有するモノマーの含量が全体の共重合体を基準に５から５０重量％である、請求項１から４のいずれか１項に記載の透明膜形成用インクジェット組成物。
- 前記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーの重量平均分子量は、１、０００から１００、０００である、請求項１から５の何れか１項に記載の透明膜形成用インクジェット組成物。
- 前記（ｃ）溶媒は、沸点が１５０から２５０℃である、請求項１から６の何れか１項に記載の透明膜形成用インクジェット組成物。
- 前記透明膜形成用インクジェット組成物の粘度は、８から１６ｃＰである、請求項１から７の何れか１項に記載の透明膜形成用インクジェット組成物。
- 前記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーと（ｂ）化学式２のメラミン化合物との重量比は１：０．５から１：２である、請求項１から８の何れか１項に記載の透明膜形成用インクジェット組成物。
- （ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーと、（ｂ）下記化学式２のメラミン化合物と、（ｃ）溶媒と、を混合する段階を含み、
前記（ａ）エポキシ基を含有するバインダーポリマーは、エポキシ基を有するモノマーとエポキシ基を有するアクリル系モノマー、側鎖にエチレン性二重結合を有するアクリル系モノマー、（メタ）アクリル酸エステルモノマー、スチレンモノマー及びエチレン性不飽和結合を含むシラン単量体からなる群より選択された１種以上の物質との共重合体を含み、
前記（ａ）エポキシ基を有するバインダーポリマー及び（ｂ）化学式２の化合物の固形分含量が全体の透明膜形成用インクジェット組成物の総固形分含量に対して９５から９９重量％である、
透明膜形成用インクジェット組成物の製造方法。
前記式において、Ｒ ４ からＲ ９ は、それぞれ独立的に炭素数１から３０の線型または分枝型アルキルと、炭素数１から３０の線型または分枝型アルコキシと、炭素数３から３０の線型または分枝型アリルと、炭素数２から３０の線型または分枝型アルケニルと、炭素数２から３０の線型または分枝型ビニルと、エーテル基（−ＣＨ ２ ＯＲ）、アルコール基（−ＣＨ ２ ＯＨ）、置換または非置換された炭素数３から２０のシクロアルキルと、置換または非置換された炭素数６から４０のアリールと、置換または非置換された炭素数７から１５のアラルキル（ａｒａｌｋｙｌ）と、炭化水素に置換または非置換された炭素数７から１５のアルキルアリール（ａｌｋｙｌａｒｙｌ）からなる群より選択される。 - 請求項１から９の何れか一項に記載の透明膜形成用インクジェット組成物を用いて形成される、透明膜。
- 前記透明膜は、３８０から７８０ｎｍにおける光透過度が硬化後に９８％である、請求項１１に記載の透明膜。
- 請求項１から９の何れか一項に記載の透明膜形成用インクジェット組成物でインクジェット法を用いて透明膜を形成する段階を含む、透明膜の製造方法。
- 請求項１１または１２に記載の透明膜をオーバーコートとして含む、電子素子。
- 請求項１１または１２に記載の透明膜をホワイトパターンとして含む、カラーフィルター。
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