KR20200084328A - 잉크 조성물 및 그 제조 방법, 그리고 광변환층 및 컬러 필터 - Google Patents

잉크 조성물 및 그 제조 방법, 그리고 광변환층 및 컬러 필터 Download PDF

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Abstract

우수한 외부 양자 효율을 갖는 컬러 필터 화소부를 형성할 수 있는 잉크 조성물을 제공하는 것이다. 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머를 함유하고, 적어도 2종의 모노머는, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이 이하의 조건을 충족시키는 2종의 모노머를 포함하는, 잉크 조성물이다.
16.0MPa0.5≤δd<18.0MPa0.5
2.5MPa0.5≤δp<5.5MPa0.5
2.5MPa0.5≤δh<8.0MPa0.5

Description

잉크 조성물 및 그 제조 방법, 그리고 광변환층 및 컬러 필터
본 발명은, 잉크 조성물 및 그 제조 방법, 그리고 광변환층 및 컬러 필터에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 장치 등의 디스플레이에 있어서의 컬러 필터 화소부는, 예를 들면, 적색 유기 안료 입자 또는 녹색 유기 안료 입자와, 알칼리 가용성 수지 및/또는 아크릴계 단량체를 함유하는 경화성 레지스트 재료를 이용하여, 포토리소그래피법에 의하여 제조되어 왔다.
최근, 디스플레이의 저소비 전력화가 강하게 요구되게 되어, 상기 적색 유기 안료 입자 또는 녹색 유기 안료 입자 대신에, 예를 들면 양자 도트, 양자 로드, 그 외의 무기 형광체 입자 등의 발광성 나노 결정 입자를 이용하여, 적색 화소, 녹색 화소와 같은 컬러 필터 화소부를 형성시키는 방법이, 활발하게 연구되고 있다.
그런데, 상기 포토리소그래피법에 의한 컬러 필터의 제조 방법에서는, 그 제조 방법의 특징으로부터, 비교적 고가의 발광성 나노 결정 입자를 포함시킨 화소부 이외의 레지스트 재료가 낭비된다고 하는 결점이 있었다. 이와 같은 상황하, 상기와 같은 레지스트 재료의 낭비를 없애기 위하여, 잉크젯법에 의하여, 광변환 기판 화소부를 형성하는 것이 검토되기 시작하고 있다(특허문헌 1).
국제 공개 제2008/001693호
발광성 나노 결정 입자를 포함하는 잉크 조성물에 의하여 형성되는 컬러 필터 화소부(이하, 간단하게 「화소부」라고도 한다.)에는, 저소비 전력화 등의 관점에서, 외부 양자 효율(EQE: External Quantum Efficiency)의 추가적인 향상이 요구되고 있다.
그래서, 본 발명은, 우수한 외부 양자 효율을 갖는 컬러 필터 화소부를 형성할 수 있는 잉크 조성물, 당해 잉크 조성물의 제조 방법, 그리고 당해 잉크 조성물을 이용한 광변환층 및 컬러 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머를 함유하고, 적어도 2종의 모노머는, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이 이하의 조건을 충족시키는 2종의 모노머를 포함한다.
16.0MPa0.5≤δd<18.0MPa0.5
2.5MPa0.5≤δp<5.5MPa0.5
2.5MPa0.5≤δh<8.0MPa0.5
이 잉크 조성물에 의하면, 상기 2종의 모노머 사이의 상용성이 양호해져, 화소부의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 잉크 조성물에서는, 우수한 토출 안정성과, 우수한 경화성을 양립하기 쉽다.
상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중, 한쪽의 모노머의 23℃에 있어서의 점도가 2~40mPa·s이고, 다른 쪽의 모노머의 23℃에 있어서의 점도가 5~65mPa·s여도 된다.
상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머의 양쪽 모두는 비닐에테르기를 갖지 않는 모노머여도 된다.
발광성 나노 결정 입자는, 그 표면에 유기 리간드를 가져도 된다.
잉크 조성물은 광중합 개시제를 추가로 함유해도 된다.
잉크 조성물은, 고분자 분산제를 추가로 함유해도 된다. 이 고분자 분산제의 중량 평균 분자량은 1000 이상이어도 된다.
상기 적어도 2종의 모노머가 알칼리 불용성이어도 된다.
잉크 조성물은, 알칼리 불용성의 도포막을 형성 가능한 잉크 조성물이어도 된다.
광산란성 입자의 평균 입자경은 0.05~1.0μm여도 된다.
광산란성 입자는, 산화티탄, 알루미나, 산화지르코늄, 산화아연, 탄산칼슘, 황산바륨 및 티탄산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다.
잉크 조성물의 표면 장력은 20~40mN/m여도 된다.
잉크 조성물의 23℃에 있어서의 점도는 5~40mPa·s여도 된다.
잉크 조성물은, 컬러 필터용이어도 된다.
잉크 조성물은, 잉크젯 방식으로 이용되는 잉크 조성물(잉크젯 잉크)이어도 된다.
본 발명의 일 측면은, 복수의 화소부를 구비하는 광변환층이고, 복수의 화소부가 상술한 잉크 조성물의 경화물을 포함하는 화소부를 갖는, 광변환층에 관한 것이다. 이 광변환층은, 화소부의 외부 양자 효율이 우수하다.
광변환층은, 복수의 화소부 사이에 설치된 차광부를 추가로 구비해도 되고, 복수의 화소부는, 상기 경화물을 포함하며, 또한, 발광성 나노 결정 입자로서, 420~480nm의 범위의 파장의 광을 흡수하여 605~665nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광을 발하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는, 제1 화소부와, 상기 경화물을 포함하고, 또한, 발광성 나노 결정 입자로서, 420~480nm의 범위의 파장의 광을 흡수하여 500~560nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광을 발하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는, 제2 화소부를 가져도 된다.
복수의 화소부는, 420~480nm의 범위의 파장의 광에 대한 투과율이 30% 이상인 제3 화소부를 추가로 가져도 된다.
본 발명의 일 측면은, 상술한 광변환층을 구비하는 컬러 필터에 관한 것이다. 이 컬러 필터는, 화소부의 외부 양자 효율이 우수하다.
본 발명의 일 측면은, 상기 잉크 조성물의 제조 방법에 관한 것이고, 발광성 나노 결정 입자와, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 한쪽을 포함하는 제1 모노머를 포함하는 발광성 나노 결정 입자 분산체를 준비하는 공정과, 광산란성 입자와, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 다른 쪽을 포함하는 제2 모노머를 포함하는 광산란성 입자 분산체를 준비하는 공정과, 발광성 나노 결정 입자 분산체와 광산란성 입자 분산체를 혼합하는 공정을 구비한다. 이 제조 방법에 의하면, 우수한 외부 양자 효율을 갖는 컬러 필터 화소부를 형성할 수 있는 잉크 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 우수한 외부 양자 효율을 갖는 컬러 필터 화소부를 형성할 수 있는 잉크 조성물, 당해 잉크 조성물의 제조 방법, 그리고 당해 잉크 조성물을 이용한 광변환층 및 컬러 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태의 컬러 필터의 모식 단면도이다.
<잉크 조성물>
잉크 조성물은, 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머를 함유한다.
일 실시 형태에 있어서, 적어도 2종의 모노머는, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이 이하의 조건을 충족시키는 2종의 모노머를 포함한다.
16.0MPa0.5≤δd<18.0MPa0.5
2.5MPa0.5≤δp<5.5MPa0.5
2.5MPa0.5≤δh<8.0MPa0.5
이 잉크 조성물에 의하면, 상기 2종의 모노머 사이의 상용성이 양호해져, 화소부의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 잉크 조성물에서는, 우수한 토출 안정성과, 우수한 경화성을 양립하기 쉽다.
일 실시 형태에 있어서, 적어도 2종의 모노머는, 단관능 모노머와 2관능 모노머, 단관능 모노머와 3관능 모노머, 2관능 모노머와 2관능 모노머, 및, 2관능 모노머와 3관능 모노머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 조합을 포함한다. 여기에서, 단관능 모노머란, 에틸렌성 불포화기를 1개 갖는 모노머를 의미하고, 2관능 모노머란, 에틸렌성 불포화기를 2개 갖는 모노머를 의미하며, 3관능 모노머란, 에틸렌성 불포화기를 3개 갖는 모노머를 의미한다. 이 잉크 조성물에 의하면, 화소부의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 잉크 조성물에서는, 우수한 토출 안정성과, 우수한 경화성을 양립하기 쉽다.
실시 형태의 잉크 조성물은, 예를 들면, 포토리소그래피 방식, 잉크젯 방식 등의 방법에 의하여 컬러 필터의 화소부를 형성하기 위하여 이용되는, 컬러 필터용 잉크 조성물이다.
그런데, 종래의 잉크 조성물을 이용하여 잉크젯 방식으로 컬러 필터 화소부를 형성하는 경우, 우수한 토출 안정성과 우수한 경화성을 양립하는 것이 곤란했다. 그 때문에, 잉크젯 방식에 의하여 우수한 외부 양자 효율을 갖는 컬러 필터 화소부를 얻는 것은 한층 곤란했다. 한편, 실시 형태의 잉크 조성물에 의하면, 잉크젯 방식이어도, 우수한 외부 양자 효율을 갖는 컬러 필터 화소부를 얻을 수 있다.
실시 형태의 잉크 조성물은, 공지 관용의 컬러 필터의 제조 방법에 이용하는 잉크로서 적용이 가능하지만, 비교적 고액인 발광성 나노 결정 입자, 용제 등의 재료를 불필요하게 소비하지 않고, 필요한 개소에 필요한 양을 이용하는 것만으로 컬러 필터 화소부(광변환층)를 형성할 수 있는 점에서, 포토리소그래피 방식용보다, 잉크젯 방식용에 적합하도록, 적절하게 조제하여 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 실시 형태의 잉크 조성물은, 잉크젯 방식으로 컬러 필터 화소부를 형성하는 용도에 적합하게 이용된다.
이하에서는, 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 모노머(이하, 「에틸렌성 불포화 모노머」라고도 한다.)와, 광중합 개시제를 함유하는, 잉크젯 방식에 이용되는 컬러 필터용 잉크 조성물(컬러 필터용 잉크젯 잉크)을 예로 들어 설명한다.
[발광성 나노 결정 입자]
발광성 나노 결정 입자는, 여기광을 흡수하여 형광 또는 인광을 발광하는 나노 사이즈의 결정체이며, 예를 들면, 투과형 전자 현미경 또는 주사형 전자 현미경에 의하여 측정되는 최대 입자경이 100nm 이하인 결정체이다.
발광성 나노 결정 입자는, 예를 들면, 소정의 파장의 광을 흡수함으로써, 흡수한 파장과는 상이한 파장의 광(형광 또는 인광)을 발할 수 있다. 발광성 나노 결정 입자는, 605~665nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(적색광)을 발하는, 적색 발광성의 나노 결정 입자(적색 발광성 나노 결정 입자)여도 되고, 500~560nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(녹색광)을 발하는, 녹색 발광성의 나노 결정 입자(녹색 발광성 나노 결정 입자)여도 되며, 420~480nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(청색광)을 발하는, 청색 발광성의 나노 결정 입자(청색 발광성 나노 결정 입자)여도 된다. 잉크 조성물은 이들 발광성 나노 결정 입자 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 발광성 나노 결정 입자가 흡수하는 광은, 예를 들면, 400nm 이상 500nm 미만의 범위의 파장의 광(청색광), 또는, 200nm~400nm의 범위의 파장의 광(자외광)이어도 된다. 또한, 발광성 나노 결정 입자의 발광 피크 파장은, 예를 들면, 분광 형광 광도계를 이용하여 측정되는 형광 스펙트럼 또는 인광 스펙트럼에 있어서 확인할 수 있다.
적색 발광성의 나노 결정 입자는, 665nm 이하, 663nm 이하, 660nm 이하, 658nm 이하, 655nm 이하, 653nm 이하, 651nm 이하, 650nm 이하, 647nm 이하, 645nm 이하, 643nm 이하, 640nm 이하, 637nm 이하, 635nm 이하, 632nm 이하 또는 630nm 이하에 발광 피크 파장을 갖는 것이 바람직하고, 628nm 이상, 625nm 이상, 623nm 이상, 620nm 이상, 615nm 이상, 610nm 이상, 607nm 이상 또는 605nm 이상에 발광 피크 파장을 갖는 것이 바람직하다. 이들 상한값 및 하한값은, 임의로 조합할 수 있다. 또한, 이하의 동일한 기재에 있어서도, 개별적으로 기재한 상한값 및 하한값은 임의로 조합 가능하다.
녹색 발광성의 나노 결정 입자는, 560nm 이하, 557nm 이하, 555nm 이하, 550nm 이하, 547nm 이하, 545nm 이하, 543nm 이하, 540nm 이하, 537nm 이하, 535nm 이하, 532nm 이하 또는 530nm 이하에 발광 피크 파장을 갖는 것이 바람직하고, 528nm 이상, 525nm 이상, 523nm 이상, 520nm 이상, 515nm 이상, 510nm 이상, 507nm 이상, 505nm 이상, 503nm 이상 또는 500nm 이상에 발광 피크 파장을 갖는 것이 바람직하다.
청색 발광성의 나노 결정 입자는, 480nm 이하, 477nm 이하, 475nm 이하, 470nm 이하, 467nm 이하, 465nm 이하, 463nm 이하, 460nm 이하, 457nm 이하, 455nm 이하, 452nm 이하 또는 450nm 이하에 발광 피크 파장을 갖는 것이 바람직하고, 450nm 이상, 445nm 이상, 440nm 이상, 435nm 이상, 430nm 이상, 428nm 이상, 425nm 이상, 422nm 이상 또는 420nm 이상에 발광 피크 파장을 갖는 것이 바람직하다.
발광성 나노 결정 입자가 발하는 광의 파장(발광색)은, 우물형 포텐셜 모델의 슈뢰딩거 파동 방정식의 해에 의하면, 발광성 나노 결정 입자의 사이즈(예를 들면 입자경)에 의존하지만, 발광성 나노 결정 입자가 갖는 에너지 갭에도 의존한다. 그 때문에, 사용하는 발광성 나노 결정 입자의 구성 재료 및 사이즈를 변경함으로써, 발광색을 선택할 수 있다.
발광성 나노 결정 입자는, 반도체 재료를 포함하는, 발광성 나노 결정 입자(발광성 반도체 나노 결정 입자)여도 된다. 발광성 반도체 나노 결정 입자로서는, 양자 도트, 양자 로드 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 발광 스펙트럼의 제어가 용이하고, 신뢰성을 확보한 후에, 생산 비용을 저감시켜, 양산성을 향상시킬 수 있는 관점에서, 양자 도트가 바람직하다.
발광성 반도체 나노 결정 입자는, 제1 반도체 재료를 포함하는 코어만으로 이루어져 있어도 되고, 제1 반도체 재료를 포함하는 코어와, 제1 반도체 재료와는 상이한 제2 반도체 재료를 포함하며, 상기 코어의 적어도 일부를 피복하는 셸을 갖고 있어도 된다. 환언하면, 발광성 반도체 나노 결정 입자의 구조는, 코어만으로 이루어지는 구조(코어 구조)여도 되고, 코어와 셸로 이루어지는 구조(코어/셸 구조)여도 된다. 또한, 발광성 반도체 나노 결정 입자는, 제2 반도체 재료를 포함하는 셸(제1 셸) 외에, 제1 및 제2 반도체 재료와는 상이한 제3 반도체 재료를 포함하고, 상기 코어의 적어도 일부를 피복하는 셸(제2 셸)을 추가로 갖고 있어도 된다. 환언하면, 발광성 반도체 나노 결정 입자의 구조는, 코어와 제1 셸과 제2 셸로 이루어지는 구조(코어/셸/셸 구조)여도 된다. 코어 및 셸의 각각은, 2종 이상의 반도체 재료를 포함하는 혼정(예를 들면, CdSe+CdS, CIS+ZnS 등)이어도 된다.
발광성 나노 결정 입자는, 반도체 재료로서, II-VI족 반도체, III-V족 반도체, I-III-VI족 반도체, IV족 반도체 및 I-II-IV-VI족 반도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 반도체 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
구체적인 반도체 재료로서는, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, CdHgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe; GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb; SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe; Si, Ge, SiC, SiGe, AgInSe2, CuGaSe2, CuInS2, CuGaS2, CuInSe2, AgInS2, AgGaSe2, AgGaS2, C, Si 및 Ge를 들 수 있다. 발광성 반도체 나노 결정 입자는, 발광 스펙트럼의 제어가 용이하고, 신뢰성을 확보한 후에, 생산 비용을 저감시켜, 양산성을 향상시킬 수 있는 관점에서, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, InP, InAs, InSb, GaP, GaAs, GaSb, AgInS2, AgInSe2, AgInTe2, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, CuInS2, CuInSe2, CuInTe2, CuGaS2, CuGaSe2, CuGaTe2, Si, C, Ge 및 Cu2ZnSnS4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다.
적색 발광성의 반도체 나노 결정 입자로서는, 예를 들면, CdSe의 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 CdS이며 내측의 코어부가 CdSe인 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 CdS이며 내측의 코어부가 ZnSe인 나노 결정 입자, CdSe와 ZnS의 혼정의 나노 결정 입자, InP의 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 ZnS이며 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 ZnS와 ZnSe의 혼정이며 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, CdSe와 CdS의 혼정의 나노 결정 입자, ZnSe와 CdS의 혼정의 나노 결정 입자, 코어/셸/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 제1 셸 부분이 ZnSe이며, 제2 셸 부분이 ZnS이고, 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, 코어/셸/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 제1 셸 부분이 ZnS와 ZnSe의 혼정이며, 제2 셸 부분이 ZnS이고, 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자 등을 들 수 있다.
녹색 발광성의 반도체 나노 결정 입자로서는, 예를 들면, CdSe의 나노 결정 입자, CdSe와 ZnS의 혼정의 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 ZnS이며 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 ZnS와 ZnSe의 혼정이며 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, 코어/셸/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 제1 셸 부분이 ZnSe이며, 제2 셸 부분이 ZnS이고, 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, 코어/셸/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 제1 셸 부분이 ZnS와 ZnSe의 혼정이며, 제2 셸 부분이 ZnS이고, 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자 등을 들 수 있다.
청색 발광성의 반도체 나노 결정 입자로서는, 예를 들면, ZnSe의 나노 결정 입자, ZnS의 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 ZnSe이며 내측의 코어부가 ZnS인 나노 결정 입자, CdS의 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 ZnS이며 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, 코어/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 당해 셸 부분이 ZnS와 ZnSe의 혼정이며 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, 코어/셸/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 제1 셸 부분이 ZnSe이며, 제2 셸 부분이 ZnS이고, 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자, 코어/셸/셸 구조를 구비한 나노 결정 입자이고, 제1 셸 부분이 ZnS와 ZnSe의 혼정이며, 제2 셸 부분이 ZnS이고, 내측의 코어부가 InP인 나노 결정 입자 등을 들 수 있다. 반도체 나노 결정 입자는, 동일한 화학 조성에서, 그 자체의 평균 입자경을 바꿈으로써, 당해 입자로부터 발광시켜야 할 색을 적색으로도 녹색으로도 바꿀 수 있다. 또한, 반도체 나노 결정 입자는, 그 자체로서, 인체 등에 대한 악영향이 최대한 낮은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 카드뮴, 셀렌 등을 함유하는 반도체 나노 결정 입자를 발광성 나노 결정 입자로서 이용하는 경우는, 상기 원소(카드뮴, 셀렌 등)가 최대한 포함되지 않은 반도체 나노 결정 입자를 선택하여 단독으로 이용하거나, 상기 원소가 최대한 적어지도록 그 외의 발광성 나노 결정 입자와 조합하여 이용하는 것이 바람직하다.
발광성 나노 결정 입자의 형상은 특별히 한정되지 않고, 임의의 기하학적 형상이어도 되며, 임의의 불규칙한 형상이어도 된다. 발광성 나노 결정 입자의 형상은, 예를 들면, 구(球) 형상, 타원체 형상, 각뿔 형상, 디스크 형상, 가지 형상, 망 형상, 로드 형상 등이어도 된다. 그러나, 발광성 나노 결정 입자로서는, 입자 형상으로서 방향성이 적은 입자(예를 들면, 구 형상, 정사면체 형상 등의 입자)를 이용하는 것이, 잉크 조성물의 균일성 및 유동성을 보다 높일 수 있는 점에서 바람직하다.
발광성 나노 결정 입자의 평균 입자경(체적 평균 직경)은, 원하는 파장의 발광이 얻어지기 쉬운 관점, 그리고, 분산성 및 보존 안정성이 우수한 관점에서, 1nm 이상이어도 되고, 1.5nm 이상이어도 되며, 2nm 이상이어도 된다. 원하는 발광 파장이 얻어지기 쉬운 관점에서, 40nm 이하여도 되고, 30nm 이하여도 되며, 20nm 이하여도 된다. 발광성 나노 결정 입자의 평균 입자경(체적 평균 직경)은, 투과형 전자 현미경 또는 주사형 전자 현미경에 의하여 측정하고, 체적 평균 직경을 산출함으로써 얻어진다.
발광성 나노 결정 입자는, 분산 안정성의 관점에서, 그 표면에 유기 리간드를 갖는 것이 바람직하다. 유기 리간드는, 예를 들면, 발광성 나노 결정 입자의 표면에 배위 결합되어 있어도 된다. 환언하면, 발광성 나노 결정 입자의 표면은, 유기 리간드에 의하여 패시베이션되어 있어도 된다. 또한, 잉크 조성물이 후술하는 고분자 분산제를 추가로 함유하는 경우에는, 발광성 나노 결정 입자는, 그 표면에 고분자 분산제를 갖고 있어도 된다. 예를 들면, 상술한 유기 리간드를 갖는 발광성 나노 결정 입자로부터 유기 리간드를 제거하고, 유기 리간드와 고분자 분산제를 교환함으로써 발광성 나노 결정 입자의 표면에 고분자 분산제를 결합시켜도 된다. 단, 잉크젯 잉크로 했을 때의 분산 안정성의 관점에서는, 유기 리간드가 배위한 채인 발광성 나노 결정 입자에 대하여 고분자 분산제가 배합되는 것이 바람직하다.
유기 리간드로서는, 에틸렌성 불포화 모노머 및 유기 용제와의 친화성을 확보하기 위한 관능기(이하, 간단하게 「친화성기」라고도 한다.)와, 발광성 나노 결정에 대한 흡착성을 확보하기 위한 관능기(이하, 간단하게, 「흡착기」라고도 한다.)를 갖는 화합물인 것이 바람직하다. 친화성기로서는, 지방족 탄화수소기가 바람직하다. 당해 지방족 탄화수소기는, 직쇄형이어도 되고 분기 구조를 갖고 있어도 된다. 또한, 지방족 탄화수소기는, 불포화 결합을 갖고 있어도 되고, 불포화 결합을 갖고 있지 않아도 된다. 흡착기로서는, 수소기, 아미노기, 카르복실기, 티올기, 인산기, 포스폰산기, 포스핀기, 포스핀옥사이드기, 알콕시실릴 등을 들 수 있다. 유기 리간드로서는, 예를 들면, TOP(트리옥틸포스핀), TOPO(트리옥틸포스핀옥사이드), 올레산, 올레일아민, 옥틸아민, 트리옥틸아민, 헥사데실아민, 옥탄티올, 도데칸티올, 헥실포스폰산(HPA), 테트라데실포스폰산(TDPA), 및 옥틸포스핀산(OPA)을 들 수 있다.
유기 리간드는, 발광성 나노 결정 입자의 분산성이 양호해져, 보다 우수한 토출 안정성이 얻어지는 관점에서, 친화성기로서 에틸렌옥사이드쇄 및/또는 프로필렌옥사이드쇄를 갖는 지방족 탄화수소를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 하기 식 (1)로 표시되는 유기 리간드여도 된다.
Figure pct00001
[식 (1) 중, p는 0~50의 정수를 나타내고, q는 0~50의 정수를 나타낸다.]
식 (1)로 표시되는 유기 리간드에 있어서, p 및 q 중 적어도 한쪽이 1 이상인 것이 바람직하고, p 및 q 양쪽 모두가 1 이상인 것이 보다 바람직하다.
발광성 나노 결정 입자로서는, 유기 용제, 에틸렌성 불포화 모노머 등의 중에 콜로이드 형태로 분산되어 있는 것을 이용할 수 있다. 유기 용제 중에서 분산 상태에 있는 발광성 나노 결정 입자의 표면은, 상술한 유기 리간드에 의하여 패시베이션되어 있는 것이 바람직하다. 유기 용제로서는, 예를 들면, 시클로헥산, 헥산, 헵탄, 클로로포름, 톨루엔, 옥탄, 클로로벤젠, 테트랄린, 디페닐에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트, 또는 그들의 혼합물을 들 수 있다.
발광성 나노 결정 입자로서는, 시판품을 이용할 수 있다. 발광성 나노 결정 입자의 시판품으로서는, 예를 들면, NN-랩사의, 인듐인/황화아연, D-도트, CuInS/ZnS, 알드리치사의, InP/ZnS 등을 들 수 있다.
발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5질량% 이상이다. 또한, 발광성 나노 결정 입자의 함유량이 5질량% 이상인 경우, 우수한 발광 강도가 얻어지기 때문에, 이와 같은 잉크 조성물은 컬러 필터 용도로서 적합하게 이용된다. 동일한 관점에서, 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 10질량% 이상이어도 되고, 15질량% 이상이어도 되며, 20질량% 이상이어도 된다. 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 토출 안정성이 보다 우수한 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 50질량% 이하이다. 또한, 발광성 나노 결정 입자의 함유량이 50질량% 이하인 경우, 우수한 발광 강도가 얻어지기 때문에, 이와 같은 잉크 조성물은 컬러 필터 용도로서 적합하게 이용된다. 동일한 관점에서, 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 40질량% 이하여도 되고, 35질량% 이하여도 되며, 30질량% 이하여도 된다. 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 5~50질량%, 10~50질량%, 15~40질량%, 15~35질량%, 20~35질량% 또는 20~30질량%여도 된다. 또한, 본 명세서 중, 「잉크 조성물의 불휘발분의 질량」이란, 잉크 조성물이 용제를 포함하는 경우, 잉크 조성물의 전 질량으로부터 용제의 질량을 제외한 질량을 가리키고, 잉크 조성물이 용제를 포함하지 않는 경우, 잉크 조성물의 전 질량을 가리킨다.
잉크 조성물은, 발광성 나노 결정 입자로서, 적색 발광성 나노 결정 입자, 녹색 발광성 나노 결정 입자 및 청색 발광성 나노 결정 입자 중 2종 이상을 포함하고 있어도 되지만, 바람직하게는 이들 입자 중 1종만을 포함한다. 발광성 나노 결정 입자가 적색 발광성 나노 결정 입자를 포함하는 경우, 녹색 발광성 나노 결정 입자의 함유량 및 청색 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 발광성 나노 결정 입자의 전 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 10질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0질량%이다. 발광성 나노 결정 입자가 녹색 발광성 나노 결정 입자를 포함하는 경우, 적색 발광성 나노 결정 입자의 함유량 및 청색 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 발광성 나노 결정 입자의 전 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 10질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0질량%이다.
[광산란성 입자]
광산란성 입자는, 예를 들면, 광학적으로 불활성인 무기 미립자이다. 광산란성 입자는, 컬러 필터 화소부에 조사된 광원으로부터의 광을 산란시킬 수 있다.
광산란성 입자를 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 텅스텐, 지르코늄, 티탄, 백금, 비스무트, 로듐, 팔라듐, 은, 주석, 플라티나, 금 등의 단체(單體) 금속; 실리카, 황산바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 탤크, 클레이, 카올린, 황산바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 화이트, 산화티탄, 산화마그네슘, 산화바륨, 산화알루미늄, 산화비스무트, 산화지르코늄, 산화아연 등의 금속 산화물; 탄산마그네슘, 탄산바륨, 차탄산비스무트, 탄산칼슘 등의 금속 탄산염; 수산화알루미늄 등의 금속 수산화물; 지르콘산바륨, 지르콘산칼슘, 티탄산칼슘, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬 등의 복합 산화물, 차질산비스무트 등의 금속염 등을 들 수 있다. 광산란성 입자는, 토출 안정성이 우수한 관점 및 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 산화티탄, 알루미나, 산화지르코늄, 산화아연, 탄산칼슘, 황산바륨 및 티탄산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화아연 및 티탄산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
광산란성 입자의 형상은, 구 형상, 필라멘트 형상, 부정 형상 등이어도 된다. 그러나, 광산란성 입자로서는, 입자 형상으로서 방향성이 적은 입자(예를 들면, 구 형상, 정사면체 형상 등의 입자)를 이용하는 것이, 잉크 조성물의 균일성, 유동성 및 광산란성을 보다 높일 수 있고, 우수한 토출 안정성을 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.
잉크 조성물 중에서의 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균 직경)은, 토출 안정성이 우수한 관점 및 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 0.05μm 이상이어도 되고, 0.2μm 이상이어도 되며, 0.3μm 이상이어도 된다. 잉크 조성물 중에서의 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균 직경)은, 토출 안정성이 우수한 관점에서, 1.0μm 이하여도 되고, 0.6μm 이하여도 되며, 0.4μm 이하여도 된다. 잉크 조성물 중에서의 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균 직경)은, 0.05~1.0μm, 0.05~0.6μm, 0.05~0.4μm, 0.2~1.0μm, 0.2~0.6μm, 0.2~0.4μm, 0.3~1.0μm, 0.3~0.6μm, 또는 0.3~0.4μm여도 된다. 이와 같은 평균 입자경(체적 평균 직경)이 얻어지기 쉬운 관점에서, 사용하는 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균 직경)은, 50nm 이상이어도 되고, 1000nm 이하여도 된다. 잉크 조성물 중에서의 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균 직경)은, 동적 광산란식 나노트랙 입도 분포계에 의하여 측정하고, 체적 평균 직경을 산출함으로써 얻어진다. 또한, 사용하는 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균 직경)은, 예를 들면 투과형 전자 현미경 또는 주사형 전자 현미경에 의하여 각 입자의 입자경을 측정하고, 체적 평균 직경을 산출함으로써 얻어진다.
광산란성 입자의 함유량은, 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 0.1질량% 이상이어도 되고, 1질량% 이상이어도 되며, 5질량% 이상이어도 되고, 7질량% 이상이어도 되며, 10질량% 이상이어도 되고, 12질량% 이상이어도 된다. 광산란성 입자의 함유량은, 토출 안정성이 우수한 관점 및 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 60질량% 이하여도 되고, 50질량% 이하여도 되며, 40질량% 이하여도 되고, 30질량% 이하여도 되며, 25질량% 이하여도 되고, 20질량% 이하여도 되며, 15질량% 이하여도 된다. 잉크 조성물이 고분자 분산제를 포함하는 경우, 광산란성 입자의 함유량을 상기 범위로 한 경우이더라도 광산란성 입자를 양호하게 분산시킬 수 있다.
발광성 나노 결정 입자의 함유량에 대한 광산란성 입자의 함유량의 질량비(광산란성 입자/발광성 나노 결정 입자)는, 외부 양자 효율의 향상 효과가 우수한 관점에서, 0.1 이상이어도 되고, 0.2 이상이어도 되며, 0.5 이상이어도 된다. 질량비(광산란성 입자/발광성 나노 결정 입자)는, 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수하고, 잉크젯 인쇄 시의 연속 토출성(토출 안정성)이 우수한 관점에서, 5.0 이하여도 되고, 2.0 이하여도 되며, 1.5 이하여도 된다. 또한, 광산란성 입자에 의한 외부 양자 효율의 향상은, 다음과 같은 메커니즘에 의한 것으로 생각할 수 있다. 즉, 광산란성 입자가 존재하지 않는 경우, 백라이트광은 화소부 내를 거의 직진하여 통과할 뿐이며, 발광성 나노 결정 입자에 흡수될 기회가 적다고 생각할 수 있다. 한편, 광산란성 입자를 발광성 나노 결정 입자와 동일한 화소부 내에 존재시키면, 그 화소부 내에서 백라이트광이 전방위로 산란되고, 그것을 발광성 나노 결정 입자가 수광할 수 있기 때문에, 동일한 백라이트를 이용하고 있어도, 화소부에 있어서의 광흡수량이 증대한다고 생각할 수 있다. 결과적으로, 이와 같은 메커니즘으로 누출광(광원으로부터의 광이 발광성 나노 결정 입자에 흡수되지 않고 화소부로부터 누출되는 광)을 방지하는 것이 가능하게 되어, 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다고 생각할 수 있다.
[에틸렌성 불포화 모노머]
에틸렌성 불포화 모노머는, 광중합 개시제와 더불어 이용되고, 광의 조사에 의하여 중합하는 광중합성 화합물이다. 본 실시 형태에서는, 에틸렌성 불포화 모노머로서, 서로 상이한 적어도 2종의 모노머를 조합하여 이용한다. 적어도 2종의 모노머는, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이 이하의 조건을 충족시키는 2종의 모노머를 포함해도 되고, 단관능 모노머와 2관능 모노머, 단관능 모노머와 3관능 모노머, 2관능 모노머와 2관능 모노머, 및, 2관능 모노머와 3관능 모노머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 조합을 포함해도 된다.
16.0MPa0.5≤δd<18.0MPa0.5
2.5MPa0.5≤δp<5.5MPa0.5
2.5MPa0.5≤δh<8.0MPa0.5
한센 용해도 파라미터는, 힐데브란드(Hildebrand)에 의하여 도입된 용해도 파라미터를, δd, δp 및 δh의 3성분으로 분할하여, 3차원 공간에 나타낸 것이다. δd는 무극성 상호 작용에 의한 효과를 나타내고, δp는 쌍극자간력에 의한 효과를 나타내며, δh는 수소 결합력에 의한 효과를 나타낸다. 각종 모노머에 대한 한센 용해도 파라미터값은, 예를 들면, Charles M. Hansen에 의한 「Hansen Solubility Parameters: A Users Handbook」 등에 기재되어 있고, 기재가 없는 모노머에 대한 한센 용해도 파라미터값은, 컴퓨터 소프트웨어(Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP))를 이용하여 추산할 수 있다.
2종의 모노머의 δd는, 외부 양자 효율이 보다 향상되는 관점에서, 17.5MPa0.5 이하, 17.0MPa0.5 이하 또는 16.5MPa0.5 이하여도 된다. 2종의 모노머의 δp는, 외부 양자 효율이 보다 향상되는 관점에서, 3.0MPa0.5 이상 또는 4.0MPa0.5 이상이어도 된다. 2종의 모노머의 δh는, 외부 양자 효율이 보다 향상되는 관점에서, 4.0MPa0.5 이상이어도 되고, 7.0MPa0.5 이하여도 된다.
잉크 조성물이 에틸렌성 불포화 모노머를 3종 이상 포함하는 경우, 모든 에틸렌성 불포화 모노머의 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh가 상기 조건을 충족시키는 것이 바람직하지만, 잉크 조성물은, 에틸렌성 불포화 모노머로서, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이 상기의 조건을 충족시키는 모노머 이외의 모노머를 추가로 포함하고 있어도 된다.
상기 조합을 구성하는 2종의 모노머는 서로 상용인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 한쪽의 모노머의 한센 용해도 파라미터(HSP)에 있어서의 δd(분산항), δp(극성항) 및 δh(수소 결합항), 그리고, 다른 쪽의 모노머의 한센 용해도 파라미터(HSP)에 있어서의 δd(분산항), δp(극성항) 및 δh(수소 결합항)가, 각각 이하의 조건을 충족시키는 것이 바람직하다.
16.0MPa0.5≤δd<18.0MPa0.5
2.5MPa0.5≤δp<5.5MPa0.5
2.5MPa0.5≤δh<8.0MPa0.5
환언하면, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머는, 바람직하게는, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머로서, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이 상기의 조건을 충족시키는 2종의 모노머를 포함한다. 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머의 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh가 상기 조건을 충족시키는 경우, 양 모노머 사이의 상용성이 양호해져, 외부 양자 효율이 보다 향상되는 경향이 있다.
에틸렌성 불포화 모노머란, 에틸렌성 불포화 결합(탄소-탄소 이중 결합)을 갖는 모노머를 의미한다. 에틸렌성 불포화 모노머로서는, 예를 들면, 비닐기, 비닐렌기, 비닐리덴기 등의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 관능기를 갖는 모노머를 들 수 있다. 이들 관능기를 갖는 모노머는, 「비닐 모노머」라고 칭해지는 경우가 있다.
에틸렌성 불포화기를 포함하는 관능기로서는, 비닐기, 비닐렌기 및 비닐리덴기 외에, (메타)아크릴로일기 등을 들 수 있다. 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 에틸렌성 불포화기를 포함하는 관능기로서 바람직한 관능기는, (메타)아크릴로일기이다. 즉, 에틸렌성 불포화 모노머로서는, (메타)아크릴레이트가 바람직하게 이용된다. 보다 구체적으로는, 상기 조건(한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 조건)을 충족시키는 2종의 모노머는, 바람직하게는 (메타)아크릴레이트이고, 상기 조합(단관능 모노머와 2관능 모노머, 단관능 모노머와 3관능 모노머, 2관능 모노머와 2관능 모노머, 및, 2관능 모노머와 3관능 모노머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 조합)을 구성하는 2종의 모노머는, 바람직하게는 (메타)아크릴레이트이다. 적어도 2종의 모노머가 상술한 조합을 복수 종 포함하는 경우, 복수 종의 조합 중 적어도 1종의 조합을 구성하는 2종의 모노머가 (메타)아크릴레이트여도 되고, 모든 조합에 있어서, 조합을 구성하는 2종의 모노머가 (메타)아크릴레이트여도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「(메타)아크릴로일기」란, 「아크릴로일기」 및 그것에 대응하는 「메타크릴로일기」를 의미한다. 「(메타)아크릴레이트」, 「(메타)아크릴아미드」라는 표현에 대해서도 동일하다.
토출 안정성을 향상시키기 쉬운 관점에서는, 에틸렌성 불포화기를 포함하는 관능기는, (메타)아크릴아미드기가 아닌 것이 바람직하다. 즉, 에틸렌성 불포화 모노머로서는, (메타)아크릴아미드기를 갖지 않는 모노머가 바람직하게 이용된다. 보다 구체적으로는, 상기 조건을 충족시키는 2종의 에틸렌성 불포화 모노머는, 바람직하게는 (메타)아크릴아미드기를 갖지 않는 모노머이고, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머는, 바람직하게는 (메타)아크릴아미드기를 갖지 않는 모노머이다. 잉크 조성물의 토출 안정성의 관점에서는, 에틸렌성 불포화 모노머가 (메타)아크릴아미드기를 갖는 모노머를 포함하지 않는 것이 보다 바람직하고, 잉크 조성물이 (메타)아크릴아미드기를 갖는 모노머를 포함하지 않는 것이 더 바람직하다.
토출 안정성을 향상시키기 쉬운 관점에서는, 에틸렌성 불포화기를 포함하는 관능기는, 비닐에테르기가 아닌 것이 바람직하다. 즉, 에틸렌성 불포화 모노머로서는, 비닐에테르기를 갖지 않는 모노머가 바람직하게 이용된다. 상기 조건을 충족시키는 2종의 에틸렌성 불포화 모노머는, 바람직하게는 비닐에테르기를 갖지 않는 모노머이고, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머는, 바람직하게는 비닐에테르기를 갖지 않는 모노머이다. 특히, 잉크 조성물이 카르복실기를 갖는 화합물을 포함하는 경우에는, 카르복실기와 비닐에테르기의 반응에 의하여 잉크 조성물이 고점도화하여, 충분한 토출 안정성이 얻어지기 어려워진다. 이와 같은 관점에서, 에틸렌성 불포화 모노머가 비닐에테르기를 갖는 모노머를 포함하지 않는 것이 보다 바람직하고, 잉크 조성물이 비닐에테르기를 갖는 모노머를 포함하지 않는 것이 더 바람직하다.
단관능 모노머로서는, 예를 들면, 하기 식 (2)로 표시되는 모노(메타)아크릴레이트를 들 수 있다.
Figure pct00002
식 (2)에 있어서, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는, 1가의 탄화수소기(단, 에틸렌성 불포화기를 포함하는 것을 제외한다.)를 나타낸다. 탄화수소기는, 직쇄상, 분기상 또는 환상 중 어느 것이어도 된다. 토출 안정성이 우수한 관점 및 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 탄화수소기의 탄소수는 바람직하게는 7 이하이다. 환언하면, 단관능 모노머는, 상기 식 (2)에 있어서의 R2가 탄소수 8 이상의 탄화수소기인 모노머가 아닌 것이 바람직하다. 탄화수소기는, 치환되어 있어도 되고, 예를 들면, 에테르 결합을 갖고 있어도 된다.
단관능 모노머의 구체예로서는, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 아밀(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 헥사데실(메타)아크릴레이트, 옥타데실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 페닐벤질(메타)아크릴레이트, 숙신산모노(2-아크릴로일옥시에틸), N-[2-(아크릴로일옥시)에틸]프탈이미드, N-[2-(아크릴로일옥시)에틸]테트라히드로프탈이미드 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 에톡시에톡시에틸(메타)아크릴레이트가 바람직하게 이용된다.
단관능 모노머로서는, 발광성 나노 결정 입자와의 혼화성이 우수한 관점에서, 2mPa·s 이상, 5mPa·s 이상, 7mPa·s 이상 또는 35mPa·s 이상의 점도를 갖는 모노머가 바람직하고, 토출 안정성을 향상시키기 쉬운 관점에서, 40mPa·s 이하, 30mPa·s 이하, 8mPa·s 이하 또는 4mPa·s 이하의 점도를 갖는 모노머가 바람직하다. 또한, 본 명세서 중, 단관능 모노머 등의 에틸렌성 불포화기를 갖는 모노머의 점도는, 예를 들면, E형 점토계에 의하여 측정되는 23℃에 있어서의 점도이다.
2관능 모노머로서는, 예를 들면, 하기 식 (3)으로 표시되는 디(메타)아크릴레이트를 들 수 있다.
Figure pct00003
식 (3)에 있어서, 복수의 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는, 2가의 탄화수소기(단, 에틸렌성 불포화기를 포함하는 것을 제외한다.)를 나타낸다. 탄화수소기는, 직쇄상, 분기상 또는 환상 중 어느 것이어도 된다. 토출 안정성이 우수한 관점 및 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 탄화수소기의 탄소수는 바람직하게는 7 이하이다. 탄화수소기는, 치환되어 있어도 되고, 예를 들면, 에테르 결합을 갖고 있어도 된다.
2관능 모노머의 구체예로서는, 1,3-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,5-펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 3-메틸-1,5-펜탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,8-옥탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜히드록시피발산 에스테르디아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트의 2개의 수산기가 (메타)아크릴로일옥시기에 의하여 치환된 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 1몰에 4몰 이상의 에틸렌옥사이드 혹은 프로필렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 디올의 2개의 수산기가 (메타)아크릴로일옥시기에 의하여 치환된 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A 1몰에 2몰의 에틸렌옥사이드 혹은 프로필렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 디올의 2개의 수산기가 (메타)아크릴로일옥시기에 의하여 치환된 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 1몰에 3몰 이상의 에틸렌옥사이드 혹은 프로필렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 트리올의 2개의 수산기가 (메타)아크릴로일옥시기에 의하여 치환된 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A 1몰에 4몰 이상의 에틸렌옥사이드 혹은 프로필렌옥사이드를 부가하여 얻어지는 디올의 2개의 수산기가 (메타)아크릴로일옥시기에 의하여 치환된 디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트가 바람직하게 이용된다.
2관능 모노머로서는, 발광성 나노 결정 입자와의 혼화성이 우수한 관점에서, 3mPa·s 이상, 5mPa·s 이상 또는 6mPa·s 이상의 점도를 갖는 모노머가 바람직하고, 토출 안정성을 향상시키기 쉬운 관점에서, 13mPa·s 이하, 10mPa·s 이하 또는 9mPa·s 이하의 점도를 갖는 모노머가 바람직하다. 상기 점도는, 23℃에 있어서의 점도이다.
3관능 모노머로서는, 예를 들면, 하기 식 (4)로 표시되는 트리(메타)아크릴레이트를 들 수 있다.
Figure pct00004
식 (4)에 있어서, 복수의 R5는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R6은, 3가의 탄화수소기(단, 에틸렌성 불포화기를 포함하는 것을 제외한다.)를 나타낸다. 탄화수소기는, 직쇄상, 분기상 또는 환상 중 어느 것이어도 된다. 토출 안정성이 우수한 관점 및 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 탄화수소기의 탄소수는 바람직하게는 4 이하이다. 탄화수소기는, 치환되어 있어도 되고, 예를 들면, 에테르 결합을 갖고 있어도 된다.
3관능 모노머의 구체예로서는, 글리세린트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 글리세린트리(메타)아크릴레이트가 바람직하게 이용된다.
3관능 모노머로서는, 발광성 나노 결정 입자와의 혼화성이 우수한 관점에서, 30mPa·s 이상의 점도를 갖는 모노머가 바람직하고, 토출 안정성을 향상시키기 쉬운 관점에서, 120mPa·s 이하, 70mPa·s 이하 또는 40mPa·s 이하의 점도를 갖는 모노머가 바람직하다. 상기 점도는, 23℃에 있어서의 점도이다.
잉크 조성물의 토출 안정성과 경화성을 고차원으로 양립시키기 쉬운 관점에서, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 양쪽 모두가 2관능 모노머인 것이 바람직하다. 즉, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머는, 2관능 모노머와 2관능 모노머의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
잉크 조성물의 토출 안정성과 경화성을 고차원으로 양립시키기 쉬운 관점에서, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 한쪽이 에테르 결합을 갖는 모노머이고, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 다른 쪽이 에테르 결합을 갖지 않는 모노머인 것이 바람직하다. 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 한쪽이 에테르 결합을 갖는 모노머인 경우, 발광성 나노 결정 입자와의 친화성이 향상되어, 발광 특성(예를 들면 외부 양자 효율)이 보다 향상되는 경향이 있다.
잉크 조성물의 토출 안정성과 경화성을 고차원으로 양립시키기 쉬운 관점에서, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 한쪽이 에테르 결합을 갖는 모노머이고, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 다른 쪽이 에테르 결합을 갖지 않는 모노머인 것이 바람직하다. 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 한쪽이 에테르 결합을 갖는 모노머인 경우, 발광성 나노 결정 입자와의 친화성이 향상되어, 발광 특성(예를 들면 외부 양자 효율)이 보다 향상되는 경향이 있다. 이상의 관점에서, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머는, 에테르 결합을 갖는 2관능 모노머와 에테르 결합을 갖지 않는 2관능 모노머의 조합을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
잉크 조성물의 토출 안정성과 경화성을 고차원으로 양립시키기 쉬운 관점에서, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 한쪽이 메타크릴레이트 모노머인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 다른 쪽은 아크릴레이트 모노머인 것이 보다 바람직하다. 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 한쪽이 메타크릴레이트 모노머인 경우, 발광성 나노 결정 입자와의 친화성이 향상되어, 발광 특성(예를 들면 외부 양자 효율)이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 한쪽이 메타크릴레이트 모노머이고, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 다른 쪽이 아크릴레이트 모노머인 경우, 상기 효과가 현저해지는 경향이 있다.
잉크 조성물의 토출 안정성과 경화성을 고차원으로 양립시키기 쉬운 관점에서, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 한쪽이 메타크릴레이트 모노머인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 다른 쪽은 아크릴레이트 모노머인 것이 보다 바람직하다. 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 한쪽이 메타크릴레이트 모노머인 경우, 발광성 나노 결정 입자와의 친화성이 향상되어, 발광 특성(예를 들면 외부 양자 효율)이 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 한쪽이 메타크릴레이트 모노머이고, 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 다른 쪽이 아크릴레이트 모노머인 경우, 상기 효과가 현저해지는 경향이 있다. 이상의 관점에서, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머는, 디메타크릴레이트 모노머와 디아크릴레이트 모노머의 조합을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중, 관능기 수가 작은 모노머(단관능 모노머 또는 2관능 모노머)를 모노머 A로 하면, 모노머 A로서는, 경화성 향상의 관점에서, 23℃에 있어서 2mPa·s 이상, 3mPa·s 이상, 5mPa·s 이상 또는 6mPa·s 이상의 점도를 갖는 모노머가 바람직하고, 토출 안정성을 향상시키기 쉬운 관점에서, 23℃에 있어서 40mPa·s 이하, 6mPa·s 이하 또는 4mPa·s 이하의 점도를 갖는 모노머가 바람직하다. 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중, 관능기 수가 큰 모노머(2관능 모노머 또는 3관능 모노머)를 모노머 B로 하면, 모노머 B로서는, 광확산성 입자의 분산성 향상의 관점에서, 3mPa·s 이상, 5mPa·s 이상 또는 8mPa·s 이상의 점도를 갖는 모노머가 바람직하고, 토출 안정성을 향상시키기 쉬운 관점에서, 70mPa·s 이하, 65mPa·s 이하, 40mPa·s 이하, 15mPa·s 이하 또는 10mPa·s 이하의 점도를 갖는 모노머가 바람직하다. 즉, 23℃에 있어서 2~40mPa·s의 점도를 갖는 모노머 A와, 23℃에 있어서 3~70mPa·s의 점도를 갖는 모노머 B를 조합하는 것이 바람직하고, 23℃에 있어서 2~40mPa·s의 점도를 갖는 모노머 A와, 23℃에 있어서 5~65mPa·s의 점도를 갖는 모노머 B를 조합하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 2종의 모노머의 조합이 2종의 2관능 모노머의 조합인 경우, 어느 한쪽의 2관능 모노머가 상기 모노머 A의 점도를 충족시키고, 다른 쪽의 모노머가 상기 모노머 B의 점도를 충족시키는 것이 바람직하다.
에틸렌성 불포화 모노머는, 발광성 나노 결정 입자와의 혼화성의 관점에서, 모노머 A의 함유량이, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 45질량% 이상, 50질량% 이상 또는 60질량% 이상인 조합을 포함해도 되고, 외부 양자 효율의 향상의 관점에서, 모노머 A의 함유량이, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 85질량% 이하, 75질량% 이하 또는 65질량% 이하인 조합을 포함해도 된다. 또한, 에틸렌성 불포화 모노머는, 경화성 향상의 관점에서, 모노머 B의 함유량이, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 15질량% 이상, 25질량% 이상 또는 35질량% 이상인 조합을 포함해도 되고, 외부 양자 효율의 향상의 관점에서, 모노머 B의 함유량이, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 50질량% 이하, 40질량% 이하 또는 30질량% 이하인 조합을 포함해도 된다. 에틸렌성 불포화 모노머는, 바람직하게는, 상기 함유량의 모노머 A와 상기 함유량의 모노머 B의 조합을 포함해도 된다. 단, 2종의 모노머의 조합이 2종의 2관능 모노머의 조합인 경우, 어느 한쪽의 2관능 모노머가 상기 모노머 A의 함유량을 충족시키고, 다른 쪽의 모노머가 상기 모노머 B의 함유량을 충족시키는 것이어도 된다.
에틸렌성 포화 모노머는, 모노머 A 및 모노머 B의 조합을 복수 종 포함하고 있어도 된다. 즉, 에틸렌성 포화 모노머는, 단관능 모노머와 2관능 모노머와 3관능 모노머의 조합을 포함하고 있어도 되고, 2종 이상의 단관능 모노머와 2관능 모노머 또는 3관능 모노머의 조합을 포함하고 있어도 되며, 복수 종의 3관능 모노머와 단관능 모노머 또는 2관능 모노머의 조합을 포함하고 있어도 된다.
잉크 조성물이 단관능 모노머를 함유하는 경우, 단관능 모노머의 함유량은, 발광성 나노 결정 입자와의 혼화성의 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 45질량% 이상이어도 되고, 55질량% 이상이어도 되며, 65질량% 이상이어도 된다. 단관능 모노머의 함유량은, 경화성 향상의 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 75질량% 이하여도 되고, 65질량% 이하여도 되며, 55질량% 이하여도 된다.
잉크 조성물이 2관능 모노머를 함유하는 경우, 2관능 모노머의 함유량은, 발광성 나노 결정 입자와의 혼화성의 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 45질량% 이상이어도 되고, 55질량% 이상이어도 되며, 65질량% 이상이어도 된다. 또한, 2관능 모노머의 함유량은, 경화성 향상의 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 100질량% 이하여도 되고, 80질량% 이하여도 되며, 75질량% 이하여도 된다.
잉크 조성물이 3관능 모노머를 함유하는 경우, 3관능 모노머의 함유량은, 경화성 향상의 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 10질량% 이상이어도 되고, 20질량% 이상이어도 되며, 25질량% 이상이어도 되고, 30질량% 이상이어도 된다. 또한, 3관능 모노머의 함유량은, 토출 안정성의 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 40질량% 이하여도 되고, 30질량% 이하여도 되며, 25질량% 이하여도 되고, 20질량% 이하여도 된다.
에틸렌성 불포화 모노머는, 신뢰성이 우수한 컬러 필터 화소부가 얻어지기 쉬운 관점에서, 알칼리 불용성이어도 된다. 본 명세서 중, 에틸렌성 불포화 모노머가 알칼리 불용성이라는 것은, 1질량%의 수산화칼륨 수용액에 대한 25℃에 있어서의 상기 모노머의 용해량이, 상기 모노머의 전 질량을 기준으로 하여, 30질량% 이하인 것을 의미한다. 에틸렌성 불포화 모노머의 상기 용해량은, 바람직하게는, 10질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 3질량% 이하이다.
에틸렌성 불포화 모노머 전체로서의 점도(23℃에 있어서의 점도)는, 토출 안정성의 관점에서, 3mPa·s 이상, 5mPa·s 이상 또는 8mPa·s 이상의 점도를 갖는 모노머가 바람직하고, 토출 안정성의 관점에서, 65mPa·s 이하, 35mPa·s 이하 또는 25mPa·s 이하의 점도를 갖는 모노머가 바람직하다.
에틸렌성 불포화 모노머의 함유량은, 잉크젯 잉크로서 적정한 점도가 얻어지기 쉬운 관점, 잉크 조성물의 경화성이 양호해지는 관점, 그리고, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 내용제성 및 마모성이 향상되는 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 10질량% 이상이어도 되고, 15질량% 이상이어도 되며, 20질량% 이상이어도 된다. 에틸렌성 불포화 모노머의 함유량은, 잉크젯 잉크로서 적정한 점도가 얻어지기 쉬운 관점, 및, 보다 우수한 광학 특성(예를 들면 외부 양자 효율)이 얻어지는 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 90질량% 이하여도 되고, 80질량% 이하여도 되며, 70질량% 이하여도 되고, 60질량% 이하여도 되며, 50질량% 이하여도 된다.
[광중합 개시제]
광중합 개시제로서는, 광라디칼 중합 개시제, 광양이온 중합 개시제 등을 널리 사용할 수 있다. 발광성 나노 결정 입자(예를 들면 양자 도트)를 함유하는 잉크 조성물의 보존 안정성, 및 양자 도트의 가열에 의한 열화를 받기 어려운 저온에서의 경화가 가능해지는 관점에서는, 광라디칼 중합성 화합물을 이용하는 것이 보다 바람직하고, 경화 프로세스에 있어서의 산소 저해를 받는 일 없이 화소부(잉크 조성물의 경화물)를 형성할 수 있는 관점에서는, 광양이온 중합성 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
광라디칼 중합 개시제로서는, 분자 개열형 또는 수소 인발형의 광라디칼 중합 개시제가 적합하게 이용되고, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제 및 알킬페논계 광중합 개시제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 보다 적합하게 이용된다.
아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제로서는, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀산에틸, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다.
알킬페논계 광중합 개시제로서는, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온 등을 들 수 있다.
아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제 및 알킬페논계 광중합 개시제 이외의 분자 개열형의 광라디칼 중합 개시제로서는, 예를 들면, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소부틸에테르 등의 벤조인류, 2,4-디에틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤 등의 티오크산톤류 등을 들 수 있다.
수소 인발형의 광라디칼 중합 개시제로서는, 벤조페논, 4-페닐벤조페논, 이소프탈페논, 4-벤조일-4'-메틸-디페닐설피드 등을 들 수 있다.
광양이온 중합 개시제로서는, 예를 들면, 트리페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄헥사플루오로포스페이트 등의 폴리아릴설포늄염; 디페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트, P-노닐페닐요오도늄헥사플루오로안티모네이트 등의 폴리아릴요오도늄염 등을 들 수 있다.
광중합 개시제의 분자량은, 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점 그리고 토출 안정성 및 경화성을 양립하기 쉬운 관점에서, 바람직하게는 350 이하이다. 동일한 관점에서, 광중합 개시제의 분자량은, 330 이하여도 된다. 광중합 개시제의 분자량은, 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점 그리고 토출 안정성 및 경화성을 양립하기 쉬운 관점에서, 150 이상, 200 이상, 250 이상 또는 300 이상이어도 된다.
광중합 개시제로는 시판품을 이용할 수도 있다. 시판품으로서는, IGM resin사 제조의 「Omnirad TPO-H」, 「Omnirad TPO-L」, 「Omnirad LR8953X」, 「Omnirad 651」, 「Omnirad 500」 등(「Omnirad」는 등록상표.), BASF사 제조의 「Lucirin TPO-G」, 「Irgacure 184」, 「Darocur 1173」, 「Darocur 4625」 등(「Lucirin」, 「Irgacure」 및 「Darocur」는 등록상표.)을 들 수 있다.
광중합 개시제의 함유량은, 잉크 조성물의 경화성의 관점에서, 에틸렌성 불포화 모노머 100질량부에 대하여, 0.1질량부 이상이어도 되고, 0.5질량부 이상이어도 되며, 1질량부 이상이어도 된다. 광중합 개시제의 함유량은, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 경시 안정성의 관점에서, 에틸렌성 불포화 모노머 100질량부에 대하여, 40질량부 이하여도 되고, 30질량부 이하여도 되며, 20질량부 이하여도 된다.
이상, 잉크 조성물에 함유되는 각 성분에 대하여 설명했지만, 잉크 조성물은, 발광성 나노 결정 입자, 광산란성 입자, 에틸렌성 불포화 모노머, 광중합 개시제 및 유기 리간드 이외의 다른 성분을 추가로 함유하고 있어도 된다. 다른 성분으로서는, 예를 들면, 에틸렌성 불포화 모노머 이외의 광중합성 화합물(예를 들면, 이소시아네이트기를 갖는 모노머 등), 고분자 분산제, 증감제, 용제 등을 들 수 있다.
[고분자 분산제]
본 발명에 있어서, 고분자 분산제는, 750 이상의 중량 평균 분자량을 갖고, 또한, 광산란성 입자에 대하여 친화성을 갖는 관능기를 갖는 고분자 화합물이며, 광산란성 입자를 분산시키는 기능을 갖는다. 고분자 분산제는, 광산란성 입자에 대하여 친화성을 갖는 관능기를 통하여 광산란성 입자에 흡착하고, 고분자 분산제끼리의 정전 반발 및/또는 입체 반발에 의하여, 광산란성 입자를 잉크 조성물 중에 분산시킨다. 고분자 분산제는, 광산란성 입자의 표면과 결합하여 광산란성 입자에 흡착되어 있는 것이 바람직하지만, 발광성 나노 결정 입자의 표면에 결합하여 발광성 나노 입자에 흡착되어 있어도 되고, 잉크 조성물 중에 유리되어 있어도 된다.
그런데, 종래의 잉크 조성물을 이용하여 잉크젯 방식으로 컬러 필터 화소부를 형성하는 경우에 토출 안정성이 저하하는 원인 중 하나로서, 발광성 나노 결정 입자 및 광산란성 입자의 응집 등을 생각할 수 있다. 그 때문에, 발광성 나노 결정 입자 및 광산란성 입자를 미세화하는 것, 발광성 나노 결정 입자 및 광산란성 입자의 함유량을 줄이는 것 등에 의하여, 토출 안정성을 향상시키는 것을 생각할 수 있지만, 이 경우, 외부 양자 효율의 향상 효과가 저하하기 쉬워, 토출 안정성과 외부 양자 효율의 향상을 고차원으로 양립하는 것은 곤란하다. 이에 반해, 고분자 분산제를 추가로 함유하는 잉크 조성물에 의하면, 우수한 토출 안정성과 외부 양자 효율의 향상을 고차원으로 양립할 수 있다. 이와 같은 효과가 얻어지는 이유는, 분명하지 않지만, 고분자 분산제에 의하여, 발광성 나노 결정 입자 및 광산란성 입자(특히, 광산란성 입자)의 응집이 현저하게 억제되기 때문이라고 추측된다.
광산란성 입자에 대하여 친화성을 갖는 관능기로서는, 산성 관능기, 염기성 관능기 및 비이온성 관능기를 들 수 있다. 산성 관능기는 해리성의 프로톤을 갖고 있고, 아민, 수산화물 이온 등의 염기에 의하여 중화되어 있어도 되며, 염기성 관능기는 유기산, 무기산 등의 산에 의하여 중화되어 있어도 된다.
산성 관능기로서는, 카르복실기(-COOH), 설포기(-SO3H), 황산기(-OSO3H), 포스폰산기(-PO(OH)3), 인산기(-OPO(OH)3), 포스핀산기(-PO(OH)-), 메르캅토기(-SH)를 들 수 있다.
염기성 관능기로서는, 1급, 2급 및 3급 아미노기, 암모늄기, 이미노기, 그리고, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 이미다졸, 트리아졸 등의 함질소 헤테로환기 등을 들 수 있다.
비이온성 관능기로서는, 히드록시기, 에테르기, 티오에테르기, 설피닐기(-SO-), 설포닐기(-SO2-), 카르보닐기, 포르밀기, 에스테르기, 탄산 에스테르기, 아미드기, 카르바모일기, 우레이도기, 티오아미드기, 티오우레이도기, 설파모일기, 시아노기, 알케닐기, 알키닐기, 포스핀옥사이드기, 포스핀설피드기를 들 수 있다.
광산란성 입자의 분산 안정성의 관점, 발광성 나노 결정 입자가 침강한다고 하는 부작용을 일으키기 어려운 관점, 고분자 분산제의 합성의 용이성의 관점, 및 관능기의 안정성의 관점에서, 산성 관능기로서는, 카르복실기, 설포기, 포스폰산기 및 인산기가 바람직하게 이용되고, 염기성 관능기로서는, 아미노기가 바람직하게 이용된다. 이들 중에서도, 카르복실기, 포스폰산기 및 아미노기가 보다 바람직하게 이용되고, 가장 바람직하게는 아미노기가 이용된다.
산성 관능기를 갖는 고분자 분산제는 산가를 갖는다. 산성 관능기를 갖는 고분자 분산제의 산가는, 바람직하게는 1~150mgKOH/g이다. 산가가 1mgKOH/g 이상이면, 광산란성 입자의 충분한 분산성이 얻어지기 쉽고, 산가가 150mgKOH/g 이하이면, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 보존 안정성이 저하하기 어렵다.
고분자 분산제의 산가는, 고분자 분산제 pg를, 톨루엔과 에탄올을 체적비 1:1로 혼합한 혼합 용액 50mL 및 페놀프탈레인 시액 1mL에 용해시킨 시료액을 준비하고, 0.1mol/L 에탄올제 수산화칼륨 용액(수산화칼륨 7.0g을 증류수 5.0mL에 용해시키고, 95vol% 에탄올을 첨가함으로써 1000mL로 조정한 것)으로 시료액이 담홍색을 나타낼 때까지 적정을 행한다. 그리고 다음 식에 의하여 산가를 산출할 수 있다.
산가=q×r×5.611/p
식 중, q는 적정에 필요했던 0.1mol/L 에탄올제 수산화칼륨 용액의 적정량(mL)을 나타내고, r은 적정에 필요했던 0.1mol/L 에탄올제 수산화칼륨 용액의 역가를 나타내며, p는 고분자 분산제의 질량(g)을 나타낸다.
염기성 관능기를 갖는 고분자 분산제는 아민가를 갖는다. 염기성 관능기를 갖는 고분자 분산제의 아민가는, 바람직하게는 1~200mgKOH/g이다. 아민가가 1mgKOH/g 이상이면, 광산란성 입자의 충분한 분산성이 얻어지기 쉽고, 아민가가 200mgKOH/g 이하이면, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 보존 안정성이 저하하기 어렵다.
고분자 분산제의 아민가는, 고분자 분산제 xg를, 톨루엔과 에탄올을 체적비 1:1로 혼합한 혼합 용액 50ml 및 브로모페놀 블루 시액 1ml에 용해시킨 시료액을 준비하고, 0.5mol/L 염산으로 시료액이 녹색을 나타낼 때까지 적정을 행한다. 그리고, 다음 식에 의하여 아민가를 산출할 수 있다.
아민가=y/x×28.05
식 중, y는 적정에 필요했던 0.5mol/L 염산의 적정량(ml)을 나타내고, x는 고분자 분산제의 질량(g)을 나타낸다.
고분자 분산제는, 단일의 모노머의 중합체(호모폴리머)여도 되고, 복수 종의 모노머의 공중합체(코폴리머)여도 된다. 또한, 고분자 분산제는, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체 중 어느 것이어도 된다. 또한, 고분자 분산제가 그래프트 공중합체인 경우, 빗형의 그래프트 공중합체여도 되고, 별 모양의 그래프트 공중합체여도 된다. 고분자 분산제는, 예를 들면, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르, 페놀 수지, 실리콘 수지, 폴리우레아 수지, 아미노 수지, 폴리에틸렌이민 및 폴리알릴아민 등의 폴리아민, 에폭시 수지, 폴리이미드 등이어도 된다.
고분자 분산제로서, 시판품을 사용하는 것도 가능하고, 시판품으로서는, 아지노모토 파인 테크노(주) 제조의 아지스퍼 PB 시리즈, BYK사 제조의 DISPERBYK 시리즈 그리고 BYK-시리즈, BASF사 제조의 Efka 시리즈 등을 사용할 수 있다.
시판품으로서는, 예를 들면, 빅케미사 제조의 「DISPERBYK-130」, 「DISPERBYK-161」, 「DISPERBYK-162」, 「DISPERBYK-163」, 「DISPERBYK-164」, 「DISPERBYK-166」, 「DISPERBYK-167」, 「DISPERBYK-168」, 「DISPERBYK-170」, 「DISPERBYK-171」, 「DISPERBYK-174」, 「DISPERBYK-180」, 「DISPERBYK-182」, 「DISPERBYK-183」, 「DISPERBYK-184」, 「DISPERBYK-185」, 「DISPERBYK-2000」, 「DISPERBYK-2001」, 「DISPERBYK-2008」, 「DISPERBYK-2009」, 「DISPERBYK-2020」, 「DISPERBYK-2022」, 「DISPERBYK-2025」, 「DISPERBYK-2050」, 「DISPERBYK-2070」, 「DISPERBYK-2096」, 「DISPERBYK-2150」, 「DISPERBYK-2155」, 「DISPERBYK-2163」, 「DISPERBYK-2164」, 「BYK-LPN21116」 및 「BYK-LPN6919」;　BASF사 제조의 「EFKA4010」, 「EFKA4015」, 「EFKA4046」, 「EFKA4047」, 「EFKA4061」, 「EFKA4080」, 「EFKA4300」, 「EFKA4310」, 「EFKA4320」, 「EFKA4330」, 「EFKA4340」, 「EFKA4560」, 「EFKA4585」, 「EFKA5207」, 「EFKA1501」, 「EFKA1502」, 「EFKA1503」 및 「EFKA PX-4701」;　루브리졸사 제조의 「솔스퍼스 3000」, 「솔스퍼스 9000」, 「솔스퍼스 13240」, 「솔스퍼스 13650」, 「솔스퍼스 13940」, 「솔스퍼스 11200」, 「솔스퍼스 13940」, 「솔스퍼스 16000」, 「솔스퍼스 17000」, 「솔스퍼스 18000」, 「솔스퍼스 20000」, 「솔스퍼스 21000」, 「솔스퍼스 24000」, 「솔스퍼스 26000」, 「솔스퍼스 27000」, 「솔스퍼스 28000」, 「솔스퍼스 32000」, 「솔스퍼스 32500」, 「솔스퍼스 32550」, 「솔스퍼스 32600」, 「솔스퍼스 33000」, 「솔스퍼스 34750」, 「솔스퍼스 35100」, 「솔스퍼스 35200」, 「솔스퍼스 36000」, 「솔스퍼스 37500」, 「솔스퍼스 38500」, 「솔스퍼스 39000」, 「솔스퍼스 41000」, 「솔스퍼스 54000」, 「솔스퍼스 71000」 및 「솔스퍼스 76500」; 아지노모토 파인 테크노(주) 제조의 「아지스퍼 PB821」, 「아지스퍼 PB822」, 「아지스퍼 PB881」, 「PN411」 및 「PA111」; 에보닉사 제조의 「TEGO Dispers650」, 「TEGO Dispers660C」, 「TEGO Dispers662C」, 「TEGO Dispers670」, 「TEGO Dispers685」, 「TEGO Dispers700」, 「TEGO Dispers710」 및 「TEGO Dispers760W」; 쿠스모토 화성 제조의 「디스파론 DA-703-50」, 「DA-705」 및 「DA-725」 등을 이용할 수 있다.
고분자 분산제로서는, 상기와 같은 시판품 이외에도, 염기성기를 함유하는 양이온성 모노머 및/또는 산성기를 갖는 음이온성 모노머와, 소수기를 갖는 모노머와, 필요에 따라 다른 모노머(비이온성 모노머, 친수기를 갖는 모노머 등)를 공중합시켜 합성한 것을 이용할 수 있다. 양이온성 모노머, 음이온성 모노머, 소수기를 갖는 모노머 및 다른 모노머의 상세한 것에 대해서는, 일본국 특허공개 2004-250502호 공보의 단락 0034~0036에 기재된 모노머를 들 수 있다.
또한, 예를 들면, 일본국 특허공개 소54-37082호 공보, 일본국 특허공개 소61-174939호 공보 등에 기재된 폴리알킬렌이민과 폴리에스테르 화합물을 반응시킨 화합물, 일본국 특허공개 평9-169821호 공보에 기재된 폴리알릴아민의 측쇄의 아미노기를 폴리에스테르로 수식한 화합물, 일본국 특허공개 평9-171253호 공보에 기재된 폴리에스테르형 매크로 모노머를 공중합 성분으로 하는 그래프트 중합체, 일본국 특허공개 소60-166318호 공보에 기재된 폴리에스테르 폴리올 부가 폴리우레탄 등을 적합하게 들 수 있다.
고분자 분산제의 중량 평균 분자량은, 광산란성 입자를 양호하게 분산시킬 수 있어, 외부 양자 효율의 향상 효과를 보다 향상시킬 수 있는 관점에서, 750 이상이어도 되고, 1000 이상이어도 되며, 2000 이상이어도 되고, 3000 이상이어도 된다. 고분자 분산제의 중량 평균 분자량은, 광산란성 입자를 양호하게 분산시킬 수 있어, 외부 양자 효율의 향상 효과를 보다 향상시킬 수 있고, 또한, 잉크젯 잉크의 점도를 토출 가능하며 안정 토출에 적합한 점도로 하는 관점에서, 100000 이하여도 되고, 50000 이하여도 되며, 30000 이하여도 된다.
고분자 분산제의 함유량은, 광산란성 입자의 분산성의 관점에서, 광산란성 입자 100질량부에 대하여, 0.5질량부 이상이어도 되고, 2질량부 이상이어도 되며, 5질량부 이상이어도 된다. 고분자 분산의 함유량은, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 습열 안정성의 관점에서, 광산란성 입자 100질량부에 대하여, 50질량부 이하여도 되고, 30질량부 이하여도 되며, 10질량부 이하여도 된다.
[증감제]
증감제로서는, 에틸렌성 불포화 모노머와 부가 반응을 일으키지 않는 아민류를 이용할 수 있다. 증감제로서는, 예를 들면, 트리메틸아민, 메틸디메탄올아민, 트리에탄올아민, p-디에틸아미노아세토페논, p-디메틸아미노안식향산에틸, p-디메틸아미노안식향산이소아밀, N,N-디메틸벤질아민, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등을 들 수 있다.
[용제]
용제로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 아디프산디에틸, 옥살산디부틸, 말론산디메틸, 말론산디에틸, 숙신산디메틸, 숙신산디에틸, 1,4-부탄디올디아세테이트, 글리세릴트리아세테이트 등을 들 수 있다.
용제의 비점은, 잉크젯 잉크의 연속 토출 안정성의 관점에서, 180℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 화소부의 형성 시에는, 잉크 조성물의 경화 전에 잉크 조성물로부터 용제를 제거할 필요가 있기 때문에, 용제를 제거하기 쉬운 관점에서, 용제의 비점은 300℃ 이하인 것이 바람직하다.
상기 잉크 조성물에서는 에틸렌성 불포화 모노머가 분산매로서도 기능하기 때문에, 무용제로 광산란성 입자 및 발광성 나노 결정 입자를 분산시키는 것이 가능하다. 이 경우, 화소부를 형성할 때에 용제를 건조에 의하여 제거하는 공정이 불필요해지는 이점을 갖는다.
잉크 조성물의 40℃에 있어서의 점도는, 예를 들면, 잉크젯 인쇄 시의 토출 안정성의 관점에서, 2mPa·s 이상이어도 되고, 5mPa·s 이상이어도 되며, 7mPa·s 이상이어도 된다. 잉크 조성물의 40℃에 있어서의 점도는, 20mPa·s 이하여도 되고, 15mPa·s 이하여도 되며, 12mPa·s 이하여도 된다. 잉크 조성물의 40℃에 있어서의 점도는, 예를 들면, 2~20mPa·s, 2~15mPa·s, 2~12mPa·s, 5~20mPa·s, 5~15mPa·s, 5~12mPa·s, 7~20mPa·s, 7~15mPa·s, 또는 7~12mPa·s여도 된다. 본 명세서 중, 잉크 조성물의 점도는, 예를 들면, E형 점토계에 의하여 측정되는 점도이다.
잉크 조성물의 23℃에 있어서의 점도는, 예를 들면, 잉크젯 인쇄 시의 토출 안정성의 관점에서, 5mPa·s 이상이어도 되고, 10mPa·s 이상이어도 되며, 15mPa·s 이상이어도 된다. 잉크 조성물의 23℃에 있어서의 점도는, 40mPa·s 이하여도 되고, 35mPa·s 이하여도 되며, 30mPa·s 이하여도 되고, 25mPa·s 이하여도 된다. 잉크 조성물의 23℃에 있어서의 점도는, 예를 들면, 5~40mPa·s, 10~35mPa·s, 10~30mPa·s, 15~30mPa·s 또는 15~25mPa·s여도 된다.
잉크 조성물의 40℃에 있어서의 점도가 2mPa·s 이상이거나, 또는, 잉크 조성물의 23℃에 있어서의 점도가 5mPa·s 이상인 경우, 토출 헤드의 잉크 토출 구멍의 선단에 있어서의 잉크젯 잉크의 메니스커스 형상이 안정되기 때문에, 잉크젯 잉크의 토출 제어(예를 들면, 토출량 및 토출의 타이밍의 제어)가 용이해진다. 한편, 잉크 조성물의 40℃에 있어서의 점도가 20mPa·s 이하이거나, 또는, 잉크 조성물의 40℃에 있어서의 점도가 40mPa·s 이하인 경우, 잉크 토출 구멍으로부터 잉크젯 잉크를 원활하게 토출시킬 수 있다.
잉크 조성물의 표면 장력은, 잉크젯 방식에 적합한 표면 장력인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 20~40mN/m의 범위인 것이 바람직하며, 25~35mN/m인 것이 보다 바람직하다. 표면 장력을 당해 범위로 함으로써 비행 휨의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 비행 휨이란, 잉크 조성물을 잉크 토출 구멍으로부터 토출시켰을 때, 잉크 조성물의 착탄 위치가 목표 위치에 대하여 30μm 이상 어긋나는 것을 말한다. 표면 장력이 40mN/m 이하인 경우, 잉크 토출 구멍의 선단에 있어서의 메니스커스 형상이 안정되기 때문에, 잉크 조성물의 토출 제어(예를 들면, 토출량 및 토출의 타이밍의 제어)가 용이해진다. 한편, 표면 장력이 20mN/m 이상인 경우, 비행 휨의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 착탄해야 할 화소부 형성 영역에 정확하게 착탄되지 않아 잉크 조성물의 충전이 불충분한 화소부가 생기거나, 착탄해야 할 화소부 형성 영역에 인접하는 화소부 형성 영역(또는 화소부)에 잉크 조성물이 착탄하여, 색재현성이 저하하거나 하는 일이 없다.
잉크 조성물을, 잉크젯 방식용 잉크 조성물로서 이용하는 경우에는, 압전 소자를 이용한 기계적 토출 기구에 의한, 피에조젯 방식의 잉크젯 기록 장치에 적용하는 것이 바람직하다. 피에조젯 방식에서는, 토출에 있어서, 잉크 조성물이 순간적으로 고온에 노출되는 일이 없어, 발광성 나노 결정 입자의 변질이 일어나기 어렵고, 컬러 필터 화소부(광변환층)도 기대한 대로의 발광 특성이 보다 용이하게 얻어지기 쉽다.
이상, 컬러 필터용 잉크 조성물의 일 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상술한 실시 형태의 잉크 조성물은, 잉크젯 방식 외에, 예를 들면, 포토리소그래피 방식으로 이용할 수도 있다.
잉크 조성물을 포토리소그래피 방식으로 이용하는 경우, 먼저, 잉크 조성물을 기재 상에 도포하고, 잉크 조성물이 용제를 함유하는 경우에는, 또한 잉크 조성물을 건조시켜 도포막을 형성한다. 이와 같이 하여 얻어지는 도포막은, 알칼리 현상액에 가용성이고, 알칼리 현상액으로 처리됨으로써 패터닝된다. 이때, 알칼리 현상액은, 현상액의 폐수 처리의 용이함 등의 관점에서, 수용액인 것이 대부분을 차지하기 때문에, 잉크 조성물의 도포막은 수용액으로 처리되게 된다. 한편, 발광성 나노 결정 입자(양자 도트 등)를 이용한 잉크 조성물의 경우, 발광성 나노 결정 입자가 물에 대하여 불안정하고, 발광성(예를 들면 형광성)이 수분에 의하여 손상된다. 이 때문에, 알칼리 현상액(수용액)으로 처리할 필요가 없는, 잉크젯 방식이 바람직하다.
잉크 조성물의 도포막에 대하여 알칼리 현상액에 의한 처리를 행하지 않는 경우여도, 잉크 조성물이 알칼리 가용성인 경우, 잉크 조성물의 도포막이 대기 중의 수분을 흡수하기 쉬워, 시간이 경과함에 따라 발광성 나노 결정 입자(양자 도트 등)의 발광성(예를 들면 형광성)이 손상되어 간다. 이 관점에서, 잉크 조성물의 도포막은 알칼리 불용성인 것이 바람직하다. 즉, 잉크 조성물은, 알칼리 불용성의 도포막을 형성 가능한 잉크 조성물인 것이 바람직하다. 이와 같은 잉크 조성물은, 에틸렌성 불포화 모노머로서, 알칼리 불용성의 모노머를 이용함으로써 얻을 수 있다. 잉크 조성물의 도포막이 알칼리 불용성이라는 것은, 1질량%의 수산화칼륨 수용액에 대한 25℃에 있어서의 잉크 조성물의 도포막의 용해량이, 잉크 조성물의 도포막의 전 질량을 기준으로 하여, 30질량% 이하인 것을 의미한다. 잉크 조성물의 도포막의 상기 용해량은, 바람직하게는, 10질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 3질량% 이하이다. 또한, 잉크 조성물이 알칼리 불용성의 도포막을 형성 가능한 잉크 조성물인 것은, 잉크 조성물을 기재 상에 도포한 후, 용제를 포함하는 경우 80℃, 3분의 조건으로 건조하여 얻어지는 두께 1μm의 도포막의, 상기 용해량을 측정함으로써 확인할 수 있다.
<잉크 조성물의 제조 방법>
다음으로, 상술한 실시 형태의 잉크 조성물의 제조 방법에 대하여 설명한다. 잉크 조성물의 제조 방법은, 적어도, 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 적어도 2종의 에틸렌성 불포화 모노머를 혼합하는 공정을 구비한다. 예를 들면, 상술한 잉크 조성물의 구성 성분을 혼합하여, 분산 처리를 행함으로써 잉크 조성물이 얻어진다.
잉크 조성물의 제조 방법은, 예를 들면, 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화 모노머이고, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이 이하의 조건을 충족시키는 2종의 모노머를 포함하는 에틸렌성 불포화 모노머를 혼합하는 공정을 구비한다.
16.0MPa0.5≤δd<18.0MPa0.5
2.5MPa0.5≤δp<5.5MPa0.5
2.5MPa0.5≤δh<8.0MPa0.5
잉크 조성물의 제조 방법은, 예를 들면, 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화 모노머이고, 단관능 모노머와 2관능 모노머, 단관능 모노머와 3관능 모노머, 2관능 모노머와 2관능 모노머, 및, 2관능 모노머와 3관능 모노머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 조합을 구성하는 2종의 모노머를 포함하는 에틸렌성 불포화 모노머를 혼합하는 공정을 구비한다.
잉크 조성물의 제조 방법은, 예를 들면, 발광성 나노 결정 입자와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 제1 모노머를 포함하는 발광성 나노 결정 입자 분산체를 준비하는 공정과, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 제2 모노머를 포함하는 광산란성 입자 분산체를 준비하는 공정과, 발광성 나노 결정 입자 분산체와 광산란성 입자 분산체를 혼합하는 공정을 구비한다. 이 제조 방법에서는, 예를 들면, 제1 모노머가 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 한쪽을 포함하고, 제2 모노머가 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 다른 쪽을 포함한다. 또한, 예를 들면, 제1 모노머가 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 한쪽을 포함하고, 제2 모노머가 상기 조합을 구성하는 2종의 모노머 중 다른 쪽을 포함한다.
이 제조 방법에 의하면, 발광성 나노 결정 입자 및 광산란성 입자를 서로 혼합하기 전에 에틸렌성 불포화 모노머 중에 분산시키는 것, 및, 발광성 나노 결정 입자 및 광산란성 입자를 분산하는 에틸렌성 불포화 모노머가, 서로 상이한 모노머를 각각 포함함으로써, 잉크 조성물 중에서 발광성 나노 결정 입자 및 광산란성 입자를 충분히 분산시킬 수 있어, 우수한 토출 안정성 및 우수한 외부 양자 효율을 용이하게 얻을 수 있다. 제1 모노머가 모노머 A 및 모노머 B 중 한쪽을 포함하고, 제2 모노머가 모노머 A 및 모노머 B 중 다른 쪽을 포함하는 경우, 모노머 A의 한센 용해도 파라미터(HSP)에 있어서의 δd(분산항), δp(극성항) 및 δh(수소 결합항), 그리고, 모노머 B의 한센 용해도 파라미터(HSP)에 있어서의 δd(분산항), δp(극성항) 및 δh(수소 결합항)가 각각 이하의 조건을 충족시킬 때에, 모노머 A 및 모노머 B 사이의 상용성이 양호해져, 상기 본 발명의 효과가 보다 더 얻어지기 쉽다.
16.0MPa0.5≤δd<18.0MPa0.5
2.5MPa0.5≤δp<5.5MPa0.5
2.5MPa0.5≤δh<8.0MPa0.5
우수한 토출 안정성 및 우수한 외부 양자 효율을 보다 더 용이하게 얻을 수 있는 관점에서는, 제1 모노머의, 제2 모노머에 대한 HSP 거리 Ra(단위: MPa0.5)가, 바람직하게는 10.0MPa0.5 이하이고, 보다 바람직하게는 5.0MPa0.5 이하이며, 더 바람직하게는 4.5MPa0.5 이하이다. HSP 거리 Ra는, 제1 모노머의 좌표(δd1, δp1, δh1)와, 제2 모노머의 좌표(δd2, δp2, δh2) 사이의 거리를 나타내고 있고, 하기 식 (a)에 의하여 정의된다.
Ra=[4(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2]1/2 … (a)
Ra가 작을수록, 제1 모노머와 제2 모노머가 서로 용해하기 쉬운 것을 나타낸다. 또한, 발광성 나노 결정 입자 분산체가 제1 모노머로서 복수 종(예를 들면 2종)의 에틸렌성 불포화 모노머를 포함하는 경우, 제1 모노머의 한센 용해도 파라미터값 δmix는, 각 에틸렌성 불포화 모노머의 한센 용해도 파라미터값 및 체적분율을 이용하여 구할 수 있다. 예를 들면, 제1 모노머가 모노머 A와 모노머 B를 체적비 a:b로 포함하는 경우, 모노머 A와 모노머 B의 혼합물의 한센 용해도 파라미터값 δmix(δdmix, δpmix, δhmix)는 이하의 식 (b)로 나타낼 수 있다.
δmix(δdmix, δpmix, δhmix)=[(a*δdA+b*δdB), (a*δdpA+b*δdpB), (a*δhA+b*δhB)]/(a+b) … (b)
광산란성 입자 분산체가 제2 모노머로서 복수 종의 에틸렌성 불포화 모노머를 포함하는 경우도 동일하다.
발광성 나노 결정 입자 분산체를 준비하는 공정에서는, 발광성 나노 결정 입자와 제1 모노머를 혼합하여, 분산 처리를 행함으로써 발광성 나노 결정 입자 분산체를 조제해도 된다. 발광성 나노 결정 입자로서는, 그 표면에 유기 리간드를 갖는 발광성 나노 결정 입자를 이용해도 된다. 즉, 발광성 나노 결정 입자 분산체는, 유기 리간드를 추가로 포함하고 있어도 된다. 제1 모노머는, 바람직하게는 모노머 A를 포함한다. 즉, 제1 모노머는, 바람직하게는, 단관능 모노머 및 2관능 모노머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 모노머를 포함한다. 혼합 및 분산 처리는, 비드 밀, 페인트 컨디셔너, 유성 교반기, 제트 밀 등의 분산 장치를 이용하여 행해도 된다. 발광성 나노 결정 입자의 분산성이 양호해져, 발광성 나노 결정 입자의 평균 입자경을 원하는 범위로 조정하기 쉬운 관점에서, 비드 밀, 페인트 컨디셔너 또는 제트 밀을 이용하는 것이 바람직하다.
광산란성 입자 분산체를 준비하는 공정에서는, 광산란성 입자와 제2 모노머를 혼합하여, 분산 처리를 행함으로써 광산란성 입자 분산체를 조제해도 된다. 제2 모노머는, 바람직하게는 모노머 B를 포함한다. 즉, 제2 모노머는, 바람직하게는, 2관능 모노머 및 3관능 모노머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 모노머를 포함한다. 혼합 및 분산 처리는, 발광성 나노 결정 입자를 준비하는 공정과 같은 장치를 이용하여 행해도 된다. 광산란성 입자의 분산성이 양호해져, 광산란성 입자의 평균 입자경을 원하는 범위로 조정하기 쉬운 관점에서, 비드 밀 또는 페인트 컨디셔너를 이용하는 것이 바람직하다.
광산란성 입자 분산체를 준비하는 공정에서는, 고분자 분산제를 추가로 혼합시켜도 된다. 즉, 광산란성 입자 분산체는, 고분자 분산제를 추가로 포함하고 있어도 된다. 발광성 나노 결정 입자와 광산란성 입자를 혼합하기 전에 광산란성 입자와 고분자 분산제를 혼합함으로써, 광산란성 입자를 보다 충분히 분산시킬 수 있다. 그 때문에, 우수한 토출 안정성 및 우수한 외부 양자 효율을 보다 더 용이하게 얻을 수 있다.
이 제조 방법에서는, 발광성 나노 결정 입자, 광산란성 입자, 에틸렌성 불포화 모노머, 유기 리간드 그리고 고분자 분산제 이외의 다른 성분(예를 들면, 광중합 개시제, 증감제, 용제 등)을 추가로 이용해도 된다. 이 경우, 다른 성분은, 발광성 나노 결정 입자 분산체에 함유시켜도 되고, 광산란성 입자 분산체에 함유시켜도 된다. 또한, 다른 성분을, 발광성 나노 결정 입자 분산체와 광산란성 입자 분산체를 혼합하여 얻어지는 조성물에 혼합해도 된다.
<광변환층 및 컬러 필터>
다음으로, 상술한 실시 형태의 잉크 조성물을 이용한, 광변환층 및 컬러 필터의 상세에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 상당 요소에는 동일 부호를 이용하여, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은, 일 실시 형태의 컬러 필터의 모식 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(100)는, 기재(40)와, 기재(40) 상에 설치된 광변환층(30)을 구비한다. 광변환층(30)은, 복수의 화소부(10)와, 차광부(20)를 구비하고 있다.
광변환층(30)은, 화소부(10)로서, 제1 화소부(10a)와, 제2 화소부(10b)와, 제3 화소부(10c)를 갖고 있다. 제1 화소부(10a)와, 제2 화소부(10b)와, 제3 화소부(10c)는, 이 순서로 반복되도록 격자 형상으로 배열되어 있다. 차광부(20)는, 서로 이웃하는 화소부의 사이, 즉, 제1 화소부(10a)와 제2 화소부(10b)의 사이, 제2 화소부(10b)와 제3 화소부(10c)의 사이, 제3 화소부(10c)와 제1 화소부(10a)의 사이에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 이들 서로 이웃하는 화소부끼리는, 차광부(20)에 의하여 이격되어 있다.
제1 화소부(10a) 및 제2 화소부(10b)는, 각각 상술한 실시 형태의 잉크 조성물의 경화물을 포함한다. 경화물은, 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 경화 성분을 함유한다. 경화 성분은, 에틸렌성 불포화 모노머의 경화물이고, 구체적으로는, 에틸렌성 불포화 모노머의 중합에 의하여 얻어지는 경화물이다. 즉, 제1 화소부(10a)는, 제1 경화 성분(13a)과, 제1 경화 성분(13a) 중에 각각 분산된 제1 발광성 나노 결정 입자(11a) 및 제1 광산란성 입자(12a)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 화소부(10b)는, 제2 경화 성분(13b)과, 제2 경화 성분(13b) 중에 각각 분산된 제2 발광성 나노 결정 입자(11b) 및 제2 광산란성 입자(12b)를 포함한다. 제1 화소부(10a) 및 제2 화소부(10b)에 있어서, 제1 경화 성분(13a)과 제2 경화 성분(13b)은 동일해도 되고 상이해도 되며, 제1 광산란성 입자(12a)와 제2 광산란성 입자(12b)는 동일해도 되고 상이해도 된다.
제1 발광성 나노 결정 입자(11a)는, 420~480nm의 범위의 파장의 광을 흡수하여 605~665nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광을 발하는, 적색 발광성의 나노 결정 입자이다. 즉, 제1 화소부(10a)는, 청색광을 적색광으로 변환하기 위한 적색 화소부라고 바꾸어 말해도 된다. 또한, 제2 발광성 나노 결정 입자(11b)는, 420~480nm의 범위의 파장의 광을 흡수하여 500~560nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광을 발하는, 녹색 발광성의 나노 결정 입자이다. 즉, 제2 화소부(10b)는, 청색광을 녹색광으로 변환하기 위한 녹색 화소부라고 바꾸어 말해도 된다.
잉크 조성물의 경화물을 포함하는 화소부에 있어서의 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점 및 우수한 발광 강도가 얻어지는 관점에서, 잉크 조성물의 경화물의 전 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5질량% 이상이다. 동일한 관점에서, 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 잉크 조성물의 경화물의 전 질량을 기준으로 하여, 10질량% 이상이어도 되고, 15질량% 이상이어도 되며, 20질량% 이상이어도 된다. 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 화소부의 신뢰성이 우수한 관점 및 우수한 발광 강도가 얻어지는 관점에서, 잉크 조성물의 경화물의 전 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 50질량% 이하이다. 동일한 관점에서, 발광성 나노 결정 입자의 함유량은, 잉크 조성물의 경화물의 전 질량을 기준으로 하여, 40질량% 이하여도 되고, 35질량% 이하여도 되며, 30질량% 이하여도 된다.
잉크 조성물의 경화물을 포함하는 화소부에 있어서의 광산란성 입자의 함유량은, 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점에서, 잉크 조성물의 경화물의 전 질량을 기준으로 하여, 0.1질량% 이상이어도 되고, 1질량% 이상이어도 되며, 5질량% 이상이어도 되고, 7질량% 이상이어도 되며, 10질량% 이상이어도 되고, 12질량% 이상이어도 된다. 광산란성 입자의 함유량은, 외부 양자 효율의 향상 효과가 보다 우수한 관점 및 화소부의 신뢰성이 우수한 관점에서, 잉크 조성물의 경화물의 전 질량을 기준으로 하여, 60질량% 이하여도 되고, 50질량% 이하여도 되며, 40질량% 이하여도 되고, 30질량% 이하여도 되며, 25질량% 이하여도 되고, 20질량% 이하여도 되며, 15질량% 이하여도 된다.
제3 화소부(10c)는, 420~480nm의 범위의 파장의 광에 대하여 30% 이상의 투과율을 갖는다. 그 때문에, 제3 화소부(10c)는, 420~480nm의 범위의 파장의 광을 발하는 광원을 이용하는 경우에, 청색 화소부로서 기능한다. 제3 화소부(10c)는, 예를 들면, 상술한 에틸렌성 불포화 모노머를 함유하는 조성물의 경화물을 포함한다. 경화물은, 제3 경화 성분(13c)을 함유한다. 제3 경화 성분(13c)은, 에틸렌성 불포화 모노머의 경화물이며, 구체적으로는, 에틸렌성 불포화 모노머의 중합에 의하여 얻어지는 경화물이다. 즉, 제3 화소부(10c)는, 제3 경화 성분(13c)을 포함한다. 제3 화소부(10c)가 상술한 경화물을 포함하는 경우, 에틸렌성 불포화 모노머를 함유하는 조성물은, 420~480nm의 범위의 파장의 광에 대한 투과율이 30% 이상이 되는 한에 있어서, 상술한 잉크 조성물에 함유되는 성분 중, 에틸렌성 불포화 모노머 이외의 성분을 추가로 함유하고 있어도 된다. 또한, 제3 화소부(10c)의 투과율은, 현미 분광 장치에 의하여 측정할 수 있다.
화소부(제1 화소부(10a), 제2 화소부(10b) 및 제3 화소부(10c))의 두께는, 예를 들면, 1μm 이상이어도 되고, 2μm 이상이어도 되며, 3μm 이상이어도 된다. 화소부(제1 화소부(10a), 제2 화소부(10b) 및 제3 화소부(10c))의 두께는, 예를 들면, 30μm 이하여도 되고, 20μm 이하여도 되며, 15μm 이하여도 된다.
차광부(20)는, 서로 이웃하는 화소부를 이격하여 혼색을 방지할 목적 및 광원으로부터의 광누출을 방지할 목적으로 설치되는, 이른바 블랙 매트릭스이다. 차광부(20)를 구성하는 재료는, 특별히 한정되지 않고, 크롬 등의 금속 외에, 바인더 폴리머에 카본 미립자, 금속 산화물, 무기 안료, 유기 안료 등의 차광성 입자를 함유시킨 수지 조성물의 경화물 등을 이용할 수 있다. 여기에서 이용되는 바인더 폴리머로서는, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알코올, 젤라틴, 카제인, 셀룰로오스 등의 수지를 1종 또는 2종 이상 혼합한 것, 감광성 수지, O/W 에멀션형의 수지 조성물(예를 들면, 반응성 실리콘을 에멀션화한 것) 등을 이용할 수 있다. 차광부(20)의 두께는, 예를 들면, 0.5μm 이상이어도 되고, 10μm 이하여도 된다.
기재(40)는, 광투과성을 갖는 투명 기재이고, 예를 들면, 석영 유리, 파이렉스(등록상표) 유리, 합성 석영판 등의 투명한 유리 기판, 투명 수지 필름, 광학용 수지 필름 등의 투명한 플렉서블 기재 등을 이용할 수 있다. 이들 중에서도, 유리 중에 알칼리 성분을 포함하지 않는 무알칼리 유리로 이루어지는 유리 기판을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 코닝사 제조의 「7059 글라스」, 「1737 글라스」, 「이글 200」 및 「이글 XG」, 아사히 글라스사 제조의 「AN100」, 닛폰 덴키 글라스사 제조의 「OA-10G」 및 「OA-11」이 적합하다. 이것들은, 열팽창률이 작은 소재이며 치수 안정성 및 고온 가열 처리에 있어서의 작업성이 우수하다.
이상의 광변환층(30)을 구비하는 컬러 필터(100)는, 420~480nm의 범위의 파장의 광을 발하는 광원을 이용하는 경우에 적합하게 이용된다.
컬러 필터(100)는, 예를 들면, 기재(40) 상에 차광부(20)를 패턴 형상으로 형성한 후, 기재(40) 상의 차광부(20)에 의하여 구획된 화소부 형성 영역에, 상술한 실시 형태의 잉크 조성물(잉크젯 잉크)을 잉크젯 방식에 의하여 선택적으로 부착시키고, 활성 에너지선의 조사에 의하여 잉크 조성물을 경화시키는 방법에 의하여 제조할 수 있다.
차광부(20)를 형성시키는 방법은, 기재(40)의 일면측의 복수의 화소부 사이의 경계가 되는 영역에, 크롬 등의 금속 박막, 또는, 차광성 입자를 함유시킨 수지 조성물의 박막을 형성하고, 이 박막을 패터닝하는 방법 등을 들 수 있다. 금속 박막은, 예를 들면, 스퍼터링법, 진공 증착법 등에 의하여 형성할 수 있고, 차광성 입자를 함유시킨 수지 조성물의 박막은, 예를 들면, 도포, 인쇄 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다. 패터닝을 행하는 방법으로서는, 포토리소그래피법 등을 들 수 있다.
잉크젯 방식으로서는, 에너지 발생 소자로서 전기 열 변환체를 이용한 버블젯(등록상표) 방식, 혹은 압전 소자를 이용한 피에조젯 방식 등을 들 수 있다.
잉크 조성물의 경화를 활성 에너지선(예를 들면 자외선)의 조사에 의하여 행하는 경우, 예를 들면, 수은 램프, 메탈할라이드 램프, 크세논 램프, LED 등을 이용해도 된다. 조사하는 광의 파장은, 예를 들면, 200nm 이상이어도 되고, 440nm 이하여도 된다. 노광량은, 예를 들면, 10mJ/cm2 이상이어도 되고, 4000mJ/cm2 이하여도 된다.
용제를 휘발시키기 위한 건조 온도는, 예를 들면, 50℃ 이상이어도 되고, 150℃ 이하여도 된다. 건조 시간은, 예를 들면, 3분 이상이어도 되고, 30분 이하여도 된다.
이상, 컬러 필터 및 광변환층, 그리고 이들의 제조 방법의 일 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다.
예를 들면, 광변환층은, 제3 화소부(10c) 대신에, 또는, 제3 화소부(10c)에 더하여, 청색 발광성의 나노 결정 입자를 함유하는 잉크 조성물의 경화물을 포함하는 화소부(청색 화소부)를 구비하고 있어도 된다. 또한, 광변환층은, 적, 녹, 청 이외의 다른 색의 광을 발하는 나노 결정 입자를 함유하는 잉크 조성물의 경화물을 포함하는 화소부(예를 들면 황색 화소부)를 구비하고 있어도 된다. 이들의 경우, 광변환층의 각 화소부에 함유되는 발광성 나노 결정 입자의 각각은, 동일한 파장역에 흡수 극대 파장을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 광변환층의 화소부 중 적어도 일부는, 발광성 나노 결정 입자 이외의 안료를 함유하는 조성물의 경화물을 포함하는 것이어도 된다.
또한, 컬러 필터는, 차광부의 패턴 상에, 차광부보다 폭이 좁은 발(撥)잉크성을 갖는 재료로 이루어지는 발잉크층을 구비하고 있어도 된다. 또한, 발잉크층을 설치하는 것이 아니라, 화소부 형성 영역을 포함하는 영역에, 젖음성 가변층으로서의 광촉매 함유층을 전면 도포 형상으로 형성한 후, 당해 광촉매 함유층에 포토마스크를 개재하여 광을 조사하고 노광을 행하여, 화소부 형성 영역의 친잉크성을 선택적으로 증대시켜도 된다. 광촉매로서는, 산화티탄, 산화 아연 등을 들 수 있다.
또한, 컬러 필터는, 기재와 화소부의 사이에, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 젤라틴 등을 포함하는 잉크 수용층을 구비하고 있어도 된다.
또한, 컬러 필터는, 화소부 상에 보호층을 구비하고 있어도 된다. 이 보호층은, 컬러 필터를 평탄화함과 더불어, 화소부에 함유되는 성분, 또는, 화소부에 함유되는 성분 및 광촉매 함유층에 함유되는 성분의 액정층으로의 용출을 방지하기 위하여 설치되는 것이다. 보호층을 구성하는 재료는, 공지의 컬러 필터용 보호층으로서 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다.
또한, 컬러 필터 및 광변환층의 제조에서는, 잉크젯 방식이 아니라, 포토리소그래피 방식으로 화소부를 형성해도 된다. 이 경우, 먼저, 기재에 잉크 조성물을 층 형상으로 도공하고, 잉크 조성물층을 형성한다. 이어서, 잉크 조성물층을 패턴 형상으로 노광한 후, 현상액을 이용하여 현상한다. 이와 같이 하여, 잉크 조성물의 경화물로 이루어지는 화소부가 형성된다. 현상액은, 통상 알칼리성이기 때문에, 잉크 조성물의 재료로서는 알칼리 가용성의 재료가 이용된다. 단, 재료의 사용 효율의 관점에서는, 잉크젯 방식이 포토리소그래피 방식보다 우수하다. 이것은 포토리소그래피 방식에서는, 그 원리상, 재료의 거의 2/3 이상을 제거하게 되어, 재료가 낭비되기 때문이다. 이 때문에, 잉크젯 잉크를 이용하여, 잉크젯 방식에 의하여 화소부를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 광변환층의 화소부에는, 상기한 발광성 나노 결정 입자에 더하여, 발광성 나노 결정 입자의 발광색과 대략 동일한 색의 안료를 추가로 함유시켜도 된다. 예를 들면, 액정 표시 소자의 화소부로서, 청색광을 흡수하여 발광하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 화소부를 채용하는 경우, 광원으로부터의 광으로서 청색광 내지는 450nm에 피크를 갖는 준백색광을 이용하는데, 화소부에 있어서의 발광성 나노 결정 입자의 농도가 충분하지 않은 경우에는, 액정 표시 소자를 구동시켰을 때에 광원으로부터의 광이 광변환층을 투과해 버린다. 이 광원으로부터의 투과광(청색광, 누출광)과, 발광성 나노 결정 입자가 발하는 광이 혼색되어 버린다. 이와 같은 혼색의 발생에 의한 색재현성의 저하를 방지하는 관점에서, 광변환층의 화소부에 안료를 함유시켜도 된다. 안료를 화소부에 함유시키기 위하여, 잉크 조성물에 안료를 함유시켜도 된다.
또한, 광변환층 중의 적색 화소부(R), 녹색 화소부(G), 및 청색 화소부(B) 중, 1종 또는 2종의 화소부를, 발광성 나노 결정 입자를 함유시키지 않고 색재를 함유시킨 화소부로 해도 된다. 여기에서 사용할 수 있는 색재로서는, 공지의 색재를 사용할 수 있다. 예를 들면, 적색 화소부(R)에 이용하는 색재로서는, 디케토피롤로피롤 안료 및/또는 음이온성 적색 유기 염료를 들 수 있다. 녹색 화소부(G)에 이용하는 색재로서는, 할로겐화 구리 프탈로시아닌 안료, 프탈로시아닌계 녹색 염료, 프탈로시아닌계 청색 염료와 아조계 황색 유기 염료의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다. 청색 화소부(B)에 이용하는 색재로서는, ε형 구리 프탈로시아닌 안료 및/또는 양이온성 청색 유기 염료를 들 수 있다. 이들 색재의 사용량은, 광변환층에 함유시키는 경우에는, 투과율의 저하를 방지할 수 있는 관점에서, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 전 질량을 기준으로 하여, 1~5질량%인 것이 바람직하다.
[실시예]
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 하기의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서 이용한 재료는 모두, 아르곤 가스를 도입하여 용존 산소를 질소 가스로 치환한 것을 이용했다. 산화티탄에 대해서는, 혼합 전에, 1mmHg의 감압하, 2시간, 120℃에서 가열하고, 아르곤 가스 분위기하에서 방랭한 것을 이용했다. 실시예에서 이용한 액상의 재료는, 혼합 전에 미리, 몰레큘러 시브 3A로 48시간 이상 탈수하여 이용했다.
<에틸렌성 불포화 모노머의 준비>
에틸렌성 불포화 모노머로서, 하기 표 1에 나타내는 모노머를 준비했다.
Figure pct00005
IBA: MIWON사 제조
EOEOA: MIWON사 제조
HEA: 칸토 화학사 제조
DPGDA: MIWON사 제조
GTA: 토아 고세이사 제조
TMETA: 신나카무라 화학 공업사 제조
HDDMA: 신나카무라 화학 공업사 제조
<적색 발광성의 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자 분산체의 준비>
[라우르산인듐 용액의 조제]
1-옥타데센(ODE) 10g, 아세트산인듐 146mg(0.5mmol) 및 라우르산 300mg(1.5mmol)을 반응 플라스크에 첨가하여 혼합물을 얻었다. 진공하에 있어서 혼합물을 140℃에서 2시간 가열함으로써 투명한 용액(라우르산인듐 용액)을 얻었다. 이 용액은, 필요해질 때까지 실온에서 글러브 박스 중에 유지했다. 또한, 라우르산인듐은 실온에서는 용해성이 낮아 침전하기 쉽기 때문에, 라우르산인듐 용액을 사용할 때는, 당해 용액(ODE 혼합물) 중의 침전한 라우르산인듐을 약 90℃로 가열하여 투명한 용액을 형성한 후, 원하는 양을 계량하여 이용했다.
[적색 발광성 나노 결정 입자의 코어(InP 코어)의 제작]
트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO) 5g, 아세트산인듐 1.46g(5mmol) 및 라우르산 3.16g(15.8mmol)을 반응 플라스크에 첨가하여 혼합물을 얻었다. 질소(N2) 환경하에 있어서 혼합물을 160℃에서 40분간 가열한 후, 진공하에서 250℃에서 20분간 가열했다. 이어서, 반응 온도(혼합물의 온도)를 질소(N2) 환경하에서 300℃로 승온시켰다. 이 온도에서, 1-옥타데센(ODE) 3g과 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.25g(1mmol)의 혼합물을 반응 플라스크에 신속하게 도입하고, 반응 온도를 260℃로 유지했다. 5분 후, 히터의 제거에 의하여 반응을 정지시키고, 얻어진 반응 용액을 실온으로 냉각했다. 이어서, 톨루엔 8ml 및 에탄올 20ml를 글러브 박스 중의 반응 용액에 첨가했다. 계속해서 원심 분리를 행하여 InP 나노 결정 입자를 침전시킨 후, 상청액의 경사(傾瀉)에 의하여 InP 나노 결정 입자를 얻었다. 이어서, 얻어진 InP 나노 결정 입자를 헥산에 분산시켰다. 이것에 의하여, InP 나노 결정 입자를 5질량% 함유하는 분산액(헥산 분산액)을 얻었다.
상기에서 얻어진 InP 나노 결정 입자의 헥산 분산액, 및 라우르산인듐 용액을 반응 플라스크에 주입하여, 혼합물을 얻었다. InP 나노 결정 입자의 헥산 분산액 및 라우르산인듐 용액의 주입량은, 각각, 0.5g(InP 나노 결정 입자가 25mg), 5g(라우르산인듐이 178mg)이 되도록 조정했다. 진공하, 실온에서 혼합물을 10분간 정치한 후, 질소 가스로 플라스크 내를 상압으로 되돌리고, 혼합물의 온도를 230℃로 올리며, 그 온도에서 2시간 유지하여 헥산을 플라스크 내부로부터 제거했다. 이어서, 플라스크 내온을 250℃까지 승온시키고, 1-옥타데센(ODE) 3g 및 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.03g(0.125mmol)의 혼합물을 반응 플라스크에 신속하게 도입하고, 반응 온도를 230℃로 유지했다. 5분 후, 히터의 제거에 의하여 반응을 정지시키고, 얻어진 반응 용액을 실온으로 냉각했다. 이어서, 톨루엔 8ml, 에탄올 20ml를 글러브 박스 중의 반응 용액에 첨가했다. 계속해서 원심 분리를 행하고, 적색 발광성 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자의 코어가 되는, InP 나노 결정 입자(InP 코어)를 침전시킨 후, 상청액의 경사에 의하여, InP 나노 결정 입자(InP 코어)를 얻었다. 이어서, 얻어진 InP 나노 결정 입자(InP 코어)를 헥산에 분산시키고, InP 나노 결정 입자(InP 코어)를 5질량% 함유하는 분산액(헥산 분산액)을 얻었다.
[적색 발광성 나노 결정 입자의 셸(ZnSeS/ZnS 셸)의 형성]
상기에서 얻어진 InP 나노 결정 입자(InP 코어)의 헥산 분산액을 반응 플라스크에 2.5g 첨가한 후, 실온에서, 올레산 0.7g을 반응 플라스크에 첨가하고, 온도를 80℃로 올려 2시간 유지했다. 이어서, 이 반응 혼합물 중에, ODE 1ml에 용해한 디에틸아연 14mg, 비스(트리메틸실릴)셀레니드 8mg 및 헥사메틸디실라티안 7mg(ZnSeS 전구체 용액)을 적하하고, 200℃로 승온하여 10분 유지함으로써, 두께가 0.5모노레이어인 ZnSeS 셸을 형성시켰다.
이어서, 온도를 140℃로 올려, 30분간 유지했다. 다음으로, 이 반응 혼합물 중에, ODE 2ml에 디에틸아연 69mg 및 헥사메틸디실라티안 66mg을 용해시켜 얻어진 ZnS 전구체 용액을 적하하고, 온도를 200℃로 올려 30분 유지함으로써, 두께 2모노레이어의 ZnS 셸을 형성시켰다. ZnS 전구체 용액의 적하의 10분 후에, 히터의 제거에 의하여 반응을 정지시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 실온으로 냉각하고, 얻어진 백색 침전물을 원심 분리에 의하여 제거함으로써, 적색 발광성 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자가 분산된 투명한 나노 결정 입자 분산액(InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자의 ODE 분산액)을 얻었다.
[InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자용 유기 리간드의 합성]
JEFAMINE M-1000(Huntsman사 제조)을 플라스크에 투입한 후, 질소 가스 환경에서 교반하면서, 거기에 JEFAMINE M-1000과 등몰량의 무수 숙신산(Sigma-Aldrich사 제조)을 첨가했다. 플라스크의 내온을 80℃로 승온하여, 8시간 교반함으로서, 담황색의 점조한 유상물(油狀物)로서 하기 식 (1A)로 표시되는 리간드를 얻었다.
Figure pct00006
[리간드 교환에 의한 적색 발광성 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자 분산체의 제작]
상기 유기 리간드 30mg을 상기에서 얻어진 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자의 ODE 분산액 1ml에 첨가했다. 이어서, 90℃에서 5시간 가열함으로써 리간드 교환을 행했다. 리간드 교환의 진행에 따라, 나노 결정 입자의 응집이 보였다. 리간드 교환 종료 후, 상청액의 경사를 행하여, 나노 결정 입자를 얻었다. 이어서, 얻어진 나노 결정 입자에 에탄올 3ml를 첨가하고, 초음파 처리하여 재분산시켰다. 얻어진 나노 결정 입자의 에탄올 분산액 3mL에 n-헥산 10ml를 첨가했다. 계속해서, 원심 분리를 행하여 나노 결정 입자를 침전시킨 후, 상청액의 경사 및 진공하에서의 건조에 의하여 나노 결정 입자(상기 유기 리간드로 수식된 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자)를 얻었다. 유기 리간드로 수식된 나노 결정 입자 전량에서 차지하는 유기 리간드의 함유량은 30질량%였다. 얻어진 나노 결정 입자(상기 유기 리간드로 수식된 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자)를, 분산체 중의 함유량이 34.5질량%가 되도록 EOEOA에 분산시킴으로써, 적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1을 얻었다. 분산체 중의 EOEOA의 함유량은 65.5질량%였다.
EOEOA 대신에 HDDMA를 이용한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여, 적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 2를 얻었다. 또한, EOEOA 대신에 DPGDA를 이용한 것 이외에는 상기와 동일하게 하여 적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 3을 얻었다.
<녹색 발광성의 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자 분산체의 준비>
[녹색 발광성 나노 결정 입자의 코어(InP 코어)의 합성]
트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO) 5g, 아세트산인듐 1.46g(5mmol) 및 라우르산 3.16g(15.8mmol)을 반응 플라스크에 첨가하여 혼합물을 얻었다. 질소(N2) 환경하에 있어서 혼합물을 160℃에서 40분간 가열한 후, 진공하에서 250℃에서 20분간 가열했다. 이어서, 반응 온도(혼합물의 온도)를 질소(N2) 환경하에서 300℃로 승온시켰다. 이 온도에서, 1-옥타데센(ODE) 3g과 트리스(트리메틸실릴)포스핀 0.25g(1mmol)의 혼합물을 반응 플라스크에 신속하게 도입하고, 반응 온도를 260℃로 유지했다. 5분 후, 히터의 제거에 의하여 반응을 정지시키고, 얻어진 반응 용액을 실온으로 냉각했다. 이어서, 톨루엔 8ml 및 에탄올 20ml를 글러브 박스 중의 반응 용액에 첨가했다. 계속해서 원심 분리를 행하여 InP 나노 결정 입자(InP 코어)를 침전시킨 후, 상청액의 경사에 의하여 InP 나노 결정 입자(InP 코어)를 얻었다. 이어서, 얻어진 InP 나노 결정 입자(InP 코어)를 헥산에 분산시키고, InP 나노 결정 입자(InP 코어)를 5질량% 함유하는 분산액(헥산 분산액)을 얻었다.
[녹색 발광성 나노 결정 입자의 셸(ZnSeS/ZnS 셸)의 합성]
상기에서 얻어진 InP 나노 결정 입자(InP 코어)의 헥산 분산액을 반응 플라스크에 2.5g 첨가한 후, 실온에서, 올레산 0.7g을 반응 플라스크에 첨가하고, 온도를 80℃로 올렸다. 이어서, 이 반응 혼합물 중에, ODE 1ml에 용해한 디에틸아연 14mg, 비스(트리메틸실릴)셀레니드 8mg 및 헥사메틸디실라티안 7mg(ZnSeS 전구체 용액)을 적하함으로써, 두께가 0.5모노레이어인 ZnSeS 셸을 형성시켰다.
ZnSeS 전구체 용액의 적하 후, 반응 온도를 80℃에서 10분간 유지했다. 이어서, 온도를 140℃로 올려, 30분간 유지했다. 다음으로, 이 반응 혼합물 중에, ODE 2ml에 디에틸아연 69mg 및 헥사메틸디실라티안 66mg을 용해시켜 얻어진 ZnS 전구체 용액을 적하함으로서, 두께 2모노레이어의 ZnS 셸을 형성시켰다. ZnS 전구체 용액의 적하의 10분 후에, 히터의 제거에 의하여 반응을 정지시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 실온으로 냉각하고, 얻어진 백색 침전물을 원심 분리에 의하여 제거함으로써, 녹색 발광성 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자가 분산된 투명한 나노 결정 입자 분산액(ODE 분산액)을 얻었다.
[리간드 교환에 의한 녹색 발광성 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자 분산체의 제작]
상기 유기 리간드 30mg을 상기에서 얻어진 나노 결정 입자의 ODE 분산액 1ml에 첨가했다. 이어서, 90℃에서 5시간 가열함으로써 리간드 교환을 행했다. 리간드 교환의 진행에 따라, 나노 결정 입자의 응집이 보였다. 리간드 교환 종료 후, 상청액의 경사를 행하여, 나노 결정 입자에 에탄올 3ml를 첨가하고, 초음파 처리하여 재분산시켰다. 얻어진 나노 결정 입자의 에탄올 분산액 3mL에 n-헥산 10ml를 첨가했다. 계속해서, 원심 분리를 행하여 나노 결정 입자를 침전시킨 후, 상청액의 경사 및 진공하에서의 건조에 의하여 나노 결정 입자(상기 유기 리간드로 수식된 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자)를 얻었다. 유기 리간드로 수식된 나노 결정 입자 전량에서 차지하는 유기 리간드의 함유량은 35질량%였다. 얻어진 나노 결정 입자(상기 유기 리간드로 수식된 InP/ZnSeS/ZnS 나노 결정 입자)를, 분산체 중의 함유량이 30.0질량%가 되도록 EOEOA에 분산시킴으로써, 녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1을 얻었다. 분산체 중의 EOEOA의 함유량은 70.0질량%였다.
EOEOA 대신에 HDDMA를 이용한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여, 녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 2를 얻었다. 또한, EOEOA 대신에 DPGDA를 이용한 것 이외에는 상기와 동일하게 하여 녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 3을 얻었다.
<광산란성 입자 분산체의 준비>
아르곤 가스로 채운 용기 내에서, 산화티탄(상품명: CR-60-2, 이시하라 산교(주) 제조, 평균 입자경(체적 평균 직경): 210nm) 33.0g과, 고분자 분산제(상품명: 아지스퍼 PB-821, 아지노모토 파인 테크노(주) 제조) 1.00g과, DPGDA 26.0g에 혼합한 후, 얻어진 혼합물에 지르코니아 비드(직경: 1.25mm)를 첨가하고, 페인트 컨디셔너를 이용하여 2시간 진탕시킴으로써 혼합물을 분산 처리하여, 폴리에스테르 메시 필터로 지르코니아 비드를 제거함으로써 광산란성 입자 분산체 1(산화티탄 함유량: 55질량%)을 얻었다. 분산체 중의 DPGDA의 함유량은, 43.3질량%였다.
DPGDA 대신에 TMETA를 이용한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여, 광산란성 입자 분산체 2를 얻었다. 또한, DPGDA 대신에 GTA를 이용한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여, 광산란성 입자 분산체 3을 얻었다. 또한, DPGDA 대신에 HDDMA를 이용한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여, 광산란성 입자 분산체 4를 얻었다. 또한, DPGDA 대신에 HEA를 이용한 것 이외에는, 상기와 동일하게 하여, 광산란성 입자 분산체 5를 얻었다.
<실시예 1>
[적색 잉크 조성물(잉크젯 잉크)의 조제]
적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1 5.94g과, 광산란성 입자 분산체 1 3.71g과, 광중합 개시제인 페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀산에틸(IGM resin사 제조, 상품명: Omnirad TPO-L) 0.35g을, 아르곤 가스로 채운 용기 내에서 균일하게 혼합한 후, 글러브 박스 내에서, 혼합물을 구멍 직경 5μm의 필터로 여과했다. 또한, 아르곤 가스를 얻어진 여과물을 넣은 용기 내에 도입하고, 용기 내를 아르곤 가스로 포화시켰다. 이어서, 감압하여 아르곤 가스를 제거함으로써, 잉크 조성물을 얻었다.
<실시예 2>
광산란성 입자 분산체 1 대신에 광산란성 입자 분산체 2를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<실시예 3>
적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1 대신에 적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 2를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<실시예 4>
적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1 대신에 적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 2를 이용한 것, 및, 광산란성 입자 분산체 1 대신에 광산란성 입자 분산체 3을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<실시예 5>
적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1 대신에 적색 발광성 나노 결정 입자 분산체 3을 이용한 것, 및, 광산란성 입자 분산체 1 대신에 광산란성 입자 분산체 4를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<비교예 1>
광산란성 입자 분산체 1 대신에 광산란성 입자 분산체 5를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<실시예 6>
[녹색 잉크 조성물(잉크젯 잉크)의 조제]
녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1 6.83g과, 광산란성 입자 분산체 1 2.82g과, 광중합 개시제인 페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀산에틸(IGM resin사 제조, 상품명: Omnirad TPO-L) 0.35g을, 아르곤 가스로 채운 용기 내에서 균일하게 혼합한 후, 글러브 박스 내에서, 혼합물을 구멍 직경 5μm의 필터로 여과했다. 또한, 아르곤 가스를 얻어진 여과물을 넣은 용기 내에 도입하고, 용기 내를 아르곤 가스로 포화시켰다. 이어서, 감압하여 아르곤 가스를 제거함으로써, 잉크 조성물을 얻었다.
<실시예 7>
광산란성 입자 분산체 1 대신에 광산란성 입자 분산체 2를 이용한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<실시예 8>
녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1 대신에 녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 2를 이용한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<실시예 9>
녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1 대신에 녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 2를 이용한 것, 및, 광산란성 입자 분산체 1 대신에 광산란성 입자 분산체 3을 이용한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<실시예 10>
녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 1 대신에 녹색 발광성 나노 결정 입자 분산체 3을 이용한 것, 및, 광산란성 입자 분산체 1 대신에 광산란성 입자 분산체 4를 이용한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 하여 잉크 조성물을 조제했다.
<평가>
[토출 안정성 평가]
잉크 조성물을, 조제 후, 23℃, 50%RH의 환경하에서 1주간 보관했다. 보관 후의 잉크 조성물에 대하여, 잉크젯 프린터(후지필름 Dimatix사 제조, 상품명 「DMP-2831」)를 이용하여 토출 시험을 실시했다. 토출 시험에서는, 잉크젯 헤드의 온도를 40℃로 가온하여, 잉크 조성물을 10분간 연속으로 토출시켰다. 또한, 본 잉크젯 프린터의 잉크를 토출하는 헤드부에는 16개의 노즐이 형성되어 있고, 1노즐당, 토출 1회당 잉크 조성물의 사용량은 10pL로 했다. 실시예 1~10 및 비교예 1의 잉크 조성물의 토출 안정성을 이하의 기준으로 평가했다. 결과를 표 2~4에 나타낸다.
A: 연속 토출 가능(16개의 노즐 중, 10노즐 이상에서 연속 토출 가능)
B: 연속 토출 불가(16개의 노즐 중, 연속 토출 가능한 노즐 수가 9노즐 이하)
C: 토출 불가
[경화성 평가]
실시예 1~10 및 비교예 1의 잉크 조성물에 대하여 경화성 평가를 행했다. 구체적으로는, 각 잉크 조성물을, 유리 기판(슬라이드 글라스) 상에, 막두께가 4μm가 되도록, 스핀 코터로 도포했다. 얻어진 막을 질소 치환 박스에 넣고, 질소 치환 박스를 질소로 채운 상태로 하여, 막에 대하여 자외선을 500mJ/cm2의 노광량으로 조사했다. 이어서, 자외선 조사 후의 층의 표면을 면봉으로 문지르고, 이하의 기준으로 경화성을 평가했다. 결과를 표 2~4에 나타낸다. 평가가 A인 실시예에서는, 유리 기판 상에 잉크 조성물의 경화물로 이루어지는 층(광변환층)을 형성할 수 있었다.
A: 경화(면봉의 끝에 잉크 조성물이 부착되지 않는다)
B: 미경화(면봉의 끝에 잉크 조성물이 부착된다)
[외부 양자 효율(EQE) 평가]
면발광 광원으로서 씨씨에스(주)사 제조의 청색 LED(피크 발광 파장: 450nm)를 이용했다. 측정 장치는, 오쓰카 전자(주) 제조의 방사 분광 광도계(상품명 「MCPD-9800」)에 적분구를 접속하고, 청색 LED의 상측에 적분구를 설치했다. 청색 LED와 적분구의 사이에, 상기 경화성 평가와 같은 순서로 제작한 광변환층을 갖는 기재를 삽입하고, 청색 LED를 점등시켜 관측되는 스펙트럼, 각 파장에 있어서의 조도를 측정했다.
상기의 측정 장치로 측정되는 스펙트럼 및 조도로부터, 이하와 같이 하여 외부 양자 효율을 구했다. 이 값은, 광변환층에 입사한 광(광자) 중, 어느 정도의 비율로 형광으로서 관측자측에 방사되는지를 나타내는 값이다. 따라서, 이 값이 크면 광변환층이 발광 특성이 우수한 것을 나타내고 있어, 중요한 평가 지표이다.
Red EQE(%)=P1(Red)/E(Blue)×100
Green EQE(%)=P2(Green)/E(Blue)×100
여기에서, E(Blue) 및 P1(Red), P2(Green)는 각각 이하를 나타낸다.
E(Blue): 380~490nm의 파장역에 있어서의 「조도×파장÷hc」의 합계값을 나타낸다.
P1(Red): 590~780nm의 파장역에 있어서의 「조도×파장÷hc」의 합계값을 나타낸다.
P2(Green): 500~650nm의 파장역에 있어서의 「조도×파장÷hc」의 합계값을 나타낸다.
이것들은 관측한 광자 수에 상당하는 값이다. 또한, h는, 플랑크 상수, c는 광속을 나타낸다.
이하의 기준으로 실시예 1~5 및 비교예 1의 적색 잉크 조성물에 의한 외부 양자 효율의 향상 효과를 평가했다. 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.
A: 20% 이상
B: 15% 이상 20% 미만
C: 15% 미만
이하의 기준으로 실시예 6~10의 녹색 잉크 조성물에 의한 외부 양자 효율의 향상 효과를 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
A: 15% 이상
B: 10% 이상 15% 미만
C: 5% 미만
[잉크 조성물의 양자수율(QY) 평가]
실시예 1~10 및 비교예 1의 잉크 조성물의 양자수율(QY)을, 하마마쓰 포토닉스 주식회사 제조의 절대 양자수율 측정 장치 Quantaurus-QY의 용액 측정 모드에 의하여 측정했다. 구체적으로는, 먼저, 전용 셀에 PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트)를 4000μl 넣고, 계속해서 실시예 1의 잉크 조성물을 12μl 첨가하여 측정 시료를 조제했다. 실시예 1의 잉크 조성물 대신에, 실시예 2~10 및 비교예 1의 잉크 조성물을 각각 이용한 것 이외에는, 동일하게 하여, 실시예 2~10 및 비교예 1의 측정 시료를 조제했다. 이어서, 실시예 1~10 및 비교예 1의 측정 시료를 이용하여, 실시예 1~10 및 비교예 1의 잉크 조성물의 양자수율(QY)을 측정했다.
상기 양자수율(QY)의 측정 결과에 의거하여, 실시예 1~5 및 비교예 1의 잉크 조성물(적색 잉크 조성물)의 양자수율(QY)을 평가했다. 평가 기준은 이하와 같다. 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.
A: 60% 이상
B: 50% 이상 60% 미만
C: 50% 미만
상기 양자수율(QY)의 측정 결과에 의거하여, 실시예 6~10의 잉크 조성물(녹색 잉크 조성물)의 양자수율(QY)을 평가했다. 평가 기준은 이하와 같다. 결과를 표 4에 나타낸다.
A: 50% 이상
B: 40% 이상 50% 미만
C: 40% 미만
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
표 2~표 4 중, 제1 모노머는 발광성 나노 결정 입자 분산체에 포함되는 에틸렌성 불포화 모노머를 나타내고, 제2 모노머는 광산란성 입자 분산체에 포함되는 에틸렌성 불포화 모노머를 나타낸다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 잉크 조성물은, 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머를 함유하고, 적어도 2종의 모노머는, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이, 각각 특정 범위의 조건을 충족시키는 2종의 모노머를 포함하기 때문에, 상기 2종의 모노머 사이의 상용성이 양호해져, 외부 양자 효율이 향상된 화소부를 얻을 수 있다. 또한, 예를 들면, 잉크젯 기록법에 의하여, 우수한 토출 안정성과, 우수한 경화성을 양립하기 쉬운 잉크 조성물도 제공할 수 있다.
10 화소부
10a 제1 화소부
10b 제2 화소부
10c 제3 화소부
11a 제1 발광성 나노 결정 입자
11b 제2 발광성 나노 결정 입자
12a 제1 광산란성 입자
12b 제2 광산란성 입자
20 차광부
30 광변환층
40 기재
100 컬러 필터

Claims (20)

  1. 발광성 나노 결정 입자와, 광산란성 입자와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 적어도 2종의 모노머를 함유하고,
    상기 적어도 2종의 모노머는, 한센 용해도 파라미터에 있어서의 δd, δp 및 δh의 각각이 이하의 조건을 충족시키는 2종의 모노머를 포함하는, 잉크 조성물.
    16.0MPa0.5≤δd<18.0MPa0.5
    2.5MPa0.5≤δp<5.5MPa0.5
    2.5MPa0.5≤δh<8.0MPa0.5
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중, 한쪽의 모노머의 23℃에 있어서의 점도가 2~40mPa·s이고, 다른 쪽의 모노머의 23℃에 있어서의 점도가 5~65mPa·s인, 잉크 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머의 양쪽 모두가 비닐에테르기를 갖지 않는, 잉크 조성물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광성 나노 결정 입자는, 그 표면에 유기 리간드를 갖는, 잉크 조성물.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    광중합 개시제를 추가로 함유하는, 잉크 조성물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    고분자 분산제를 추가로 함유하는, 잉크 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 고분자 분산제의 중량 평균 분자량은 1000 이상인, 잉크 조성물.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2종의 모노머가 알칼리 불용성인, 잉크 조성물.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    알칼리 불용성의 도포막을 형성 가능한, 잉크 조성물.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광산란성 입자의 평균 입자경은 0.05~1.0μm인, 잉크 조성물.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광산란성 입자는, 산화티탄, 알루미나, 산화지르코늄, 산화아연, 탄산칼슘, 황산바륨 및 티탄산바륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 잉크 조성물.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    표면 장력이 20~40mN/m인, 잉크 조성물.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    23℃에 있어서의 점도가 5~40mPa·s인, 잉크 조성물.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    컬러 필터용인, 잉크 조성물.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    잉크젯 방식으로 이용되는, 잉크 조성물.
  16. 복수의 화소부를 구비하는 광변환층으로서,
    상기 복수의 화소부는, 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 잉크 조성물의 경화물을 포함하는 화소부를 갖는, 광변환층.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 복수의 화소부 사이에 설치된 차광부를 추가로 구비하고,
    상기 복수의 화소부는,
    상기 경화물을 포함하며, 또한, 상기 발광성 나노 결정 입자로서, 420~480nm의 범위의 파장의 광을 흡수하여 605~665nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광을 발하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는, 제1 화소부와,
    상기 경화물을 포함하고, 또한, 상기 발광성 나노 결정 입자로서, 420~480nm의 범위의 파장의 광을 흡수하여 500~560nm의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광을 발하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는, 제2 화소부를 갖는, 광변환층.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 복수의 화소부는, 420~480nm의 범위의 파장의 광에 대한 투과율이 30% 이상인 제3 화소부를 추가로 갖는, 광변환층.
  19. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 기재된 광변환층을 구비하는, 컬러 필터.
  20. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 잉크 조성물의 제조 방법으로서,
    발광성 나노 결정 입자와, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 한쪽을 포함하는 제1 모노머를 포함하는 발광성 나노 결정 입자 분산체를 준비하는 공정과,
    광산란성 입자와, 상기 조건을 충족시키는 2종의 모노머 중 다른 쪽을 포함하는 제2 모노머를 포함하는 광산란성 입자 분산체를 준비하는 공정과,
    상기 발광성 나노 결정 입자 분산체와 상기 광산란성 입자 분산체를 혼합하는 공정을 구비하는, 잉크 조성물의 제조 방법.
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