WO2012060270A1 - インクジェット方式硬化膜形成用インク組成物及びこれを用いた硬化膜並びに硬化膜形成方法 - Google Patents

インクジェット方式硬化膜形成用インク組成物及びこれを用いた硬化膜並びに硬化膜形成方法 Download PDF

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cured film
solvent
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ink
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和久 浦野
藤城　光一
齋藤　亨
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新日鐵化学株式会社
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0023—Digital printing methods characterised by the inks used
    • 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
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/101—Inks specially adapted for printing processes involving curing by wave energy or particle radiation, e.g. with UV-curing following the printing

Definitions

  • the present invention relates to an inkjet ink composition suitable for forming a cured film on a substrate by an inkjet method, and a cured film obtained by drying and curing the inkjet ink.
  • Such a color filter usually has a coloring pattern of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), and turns on / off electrodes corresponding to the respective pixels of R, G, and B.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • the liquid crystal operates as a shutter, and light is transmitted through each of the R, G, and B pixels, and color display is performed.
  • a staining method As a conventional method for producing a color filter, for example, a staining method can be mentioned.
  • a transparent water-soluble polymer material is first patterned on a glass substrate into a desired shape by photolithography, and the obtained transparent pattern is immersed in an aqueous dye solution to dye the transparent pattern.
  • R, G and B color filter layers are formed.
  • Another method is a pigment dispersion method.
  • a photosensitive resin layer in which a pigment is dispersed is formed on a substrate, a necessary portion is irradiated with ultraviolet rays using a photomask, and then subjected to alkali development to obtain a monochromatic pattern. Further, this process is repeated three times to form R, G, and B color filter layers.
  • Still another method includes a method in which an ink in which a pigment is dispersed in a thermosetting resin is printed three times by R, G, and B by an offset printing method, and then the resin is thermoset. it can.
  • Patent Document 1 Examples of a method for producing a color filter using an inkjet method are described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 as a color filter manufacturing method that solves the above problems, a colored layer (pixel portion) is formed by spraying colored ink onto a substrate having a liquid-repellent-treated partition wall by an inkjet method. A method has been proposed.
  • Patent Document 3 proposes a method of leveling by melting a resin before thermosetting to suppress thickness unevenness of a pixel portion.
  • the method for producing a color filter using the ink jet method of Patent Documents 1 and 2 can suppress color mixing by suppressing the color mixing of the ink by performing a liquid repellent treatment on the partition walls, and reducing the color loss by performing the lyophilic treatment on the opening.
  • corrugation of the film-forming shape is reduced by leveling with a heat flow before resin hardens
  • the present inventors have verified this cause, and surprisingly, one of the factors that hinder the flattening of the cured film is the fact that the dent at the top of the cured film that appears when the ink composition is cured. I found out.
  • FIG. 5C in the cured film after curing, a dent is formed in almost the center in the plane direction of the area defined by the partition walls 2.
  • the inventors of the present invention first guessed that the ink composition ejected into the space area defined by the partition walls 2 formed on the support substrate 1 has a solvent from its surface in the drying process and the curing process. It evaporates (arrow line in FIG. 5 (a)).
  • the evaporation of the solvent has a higher evaporation rate at the peripheral portion than at the central portion.
  • convection of the ink composition from the central portion toward the peripheral portion occurs (thick arrow line in FIG. 5 (b)). It is considered that a cured film having a raised peripheral edge compared to the central portion is formed, and a dent is generated in the central portion.
  • the inventors made the curable resin directly related to the curing of the cured film into a liquid curable resin at a predetermined ratio, By prescribing the total amount of the liquid curable resin and the solvent, it is possible to prevent convection of the ink composition from the central part to the peripheral part as much as possible, and to cure with excellent flatness.
  • An object of the present invention is to obtain an ink-jet ink composition capable of forming a cured film having further excellent flatness by not expressing surface irregularities of the film formation when the solvent evaporates, and this ink composition. It is providing the cured film and the cured film formation method.
  • the present invention is an ink composition for forming a cured film on a substrate by an inkjet method, comprising all components (A) other than the solvent in the ink composition and the solvent (B), and (A)
  • the component contains a bifunctional or higher polyfunctional liquid curable resin (A1) having a viscosity at least at 25 ° C. of 12000 mPa ⁇ s or less
  • the component (B) contains a solvent (B1) having a boiling point of 200 ° C. or higher
  • the total of A1) and (B1) is 40% by mass or more in the ink composition
  • (A1) accounts for 25% by mass of all components (A) excluding the component (B) of the ink composition.
  • An ink composition for forming an ink-jet cured film characterized by exceeding.
  • the present invention is a cured film obtained by drying and curing an ink printed by an inkjet method using the ink composition for forming an inkjet cured film.
  • the solvent (B2) having a boiling point lower than 200 ° C. contained in the solvent (B) is less than 20% by mass in the ink composition, and the particle size is 100 nm or less contained in all components (A) other than the solvent.
  • the pigment component (A2) is preferably 50% by mass or less of the total component (A) excluding the component (B) of the ink composition.
  • the viscosity of the liquid curable resin (A1) at 25 ° C. is more preferably 6000 mPa ⁇ s or less.
  • the liquid curable resin (A1) is preferably at least one polyfunctional liquid curable resin selected from a liquid acrylic resin, a liquid epoxy resin, and a liquid melamine resin having self-curing properties.
  • the inkjet ink has a contact angle of 30 ° or more with respect to the substrate or the partition material formed on the substrate.
  • the ink composition applied to the space region formed by the partition wall has a higher evaporation rate of the solvent around the partition wall than the center part.
  • convection of the ink composition occurs toward the peripheral edge, and the vicinity of the partition wall becomes convex, and a cured film having a depression at the center is formed. That is, the shape of the cured film is uneven, and the flatness is deteriorated because the evaporation of the droplet edge (peripheral edge) is fast in the solvent evaporation process, and therefore the direction toward the edge (peripheral edge) of the ink droplet.
  • the drying speed that is a factor of the uneven shape of the film formation is suppressed, and liquid curing is performed.
  • the functional resin (A1) it is possible to suppress solute precipitation and stagnation at the droplet end (peripheral edge) due to the convection.
  • corrugated shape is not expressed in the evaporation process of a solvent, the film-forming after drying shows the outstanding flatness.
  • the flat film formation after drying maintains the shape even after the curing process, and provides a cured film having excellent flatness. Furthermore, if the ink composition of the present invention is used, a very good cured film having excellent flatness can be obtained. Therefore, for example, when a color filter or the like is formed, problems such as color unevenness and color loss are possible. Can be reduced.
  • FIG. 1 is an explanatory plan view corresponding to a substrate after ink is applied and cured on a printing substrate having a partition wall and an opening formed thereby.
  • FIG. 2 shows the height distribution of the cured film made of the ink composition of Example 1 as viewed from the X-X ′ cross-sectional direction and the Y-Y ′ cross-sectional direction of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows the height distribution in the case of the ink composition of Example 3, as in FIG.
  • FIG. 4 shows the height distribution in the case of the ink composition of Comparative Example 1, as in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing a case where a cured film is formed by a inkjet method using a conventional ink composition.
  • FIG. 6 is a 3D shape diagram when the ink composition of Comparative Example 6 is printed on a plane substrate line.
  • FIG. 7 is a 3D shape diagram when the ink composition of Example 7 is printed on a plane substrate line.
  • the ink composition for inkjet according to the present embodiment is a total of a bifunctional or higher polyfunctional liquid curable resin (A1) having a viscosity at 25 ° C. of 12000 mPa ⁇ s or less and a solvent (B1) having a boiling point of 200 ° C. or higher. Occupies 40% by mass or more of the ink composition. Further, the solvent (B2) having a boiling point of less than 200 ° C. is preferably less than 20% by mass in the ink composition. Furthermore, the liquid curable resin (A1) is contained as an essential component in a range of 25% by mass or more in the total solid content excluding the solvent component (B) in the ink composition. Furthermore, it is preferable that the pigment component (A2) having a particle size of 100 nm or less is 50% by mass or less based on the total solid content.
  • the viscosity of the liquid curable resin (A1) is in the range of 6000 mPa ⁇ s or less at 25 ° C.
  • the total of the polyfunctional liquid curable resin (A1) and the solvent (B1) having a boiling point of 200 ° C. or higher is more preferably 50% by mass or more with respect to the liquid component in the ink.
  • a solvent (B2) having a boiling point of less than 200 ° C. coexists, it may be preferable for reducing dry tact.
  • the solvent (B2) having a boiling point of less than 200 ° C. is 20% by mass or more, the evaporation of the solvent is accelerated and the flatness after film formation is deteriorated.
  • liquid curable resin (A1) when the viscosity at 25 ° C. is higher than 12000 mPa ⁇ s, or the ratio in the total solid content excluding the solvent component in the ink is lower than 25% by mass, Flatness decreases.
  • the ink composition of the present invention has a contact angle of 30 ° or more with respect to a substrate to be printed or a partition material formed on the substrate.
  • the contact angle with respect to the substrate or the partition wall material formed on the substrate is less than 30 °, adjacent inks are mixed during ink jet printing, and it tends to be difficult to produce a color filter.
  • the pigment component (A2) is contained in an amount of more than 50% by mass in the total solid content, the precipitation and stagnation of the solute at the end of the droplet is promoted at the time of solvent evaporation, so the flatness of the colored cured film is lowered. .
  • the amount of the pigment component is too small, the thickness of the colored layer increases, so that adjacent inks are mixed during ink jet printing, which makes it difficult to produce a color filter.
  • the liquid curable resin (A1) is preferably a bifunctional or higher polyfunctional liquid curable resin in order to satisfy the physical properties required for the color filter, such as heat resistance, hot water resistance, and chemical resistance.
  • Acrylic resins, epoxy resins, melamine resins and the like can be used.
  • liquid curable resin the molecular structure which generally shows low molecular weight and non-crystalline property is liquid, and a low viscosity can be obtained.
  • polyfunctional liquid acrylic resin examples include diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, 1,3-butane.
  • a catalyst for curing the liquid acrylic resin and a curing accelerator can be added.
  • Catalysts and accelerators include acetophenone, acetophenones such as p-tert-butylacetophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, benzophenones such as p, p'-bis (dimethylamino) benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl Benzoin ethers such as ether and benzoin butyl ether, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpho ⁇ -aminoalkylphenones such as linophenyl) -butanone-1, bisacylphosphine oxides such as bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenyl-phosphine-oxide,
  • this photo or thermal polymerization initiator can be used in combination with a known photopolymerization accelerator (sensitizer) such as p-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester, p-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester.
  • a known photopolymerization accelerator such as p-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester, p-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester.
  • the polyfunctional liquid epoxy resin is composed of an epoxy compound having two or more epoxy groups in one molecule.
  • novolak epoxy resins such as phenol novolac type epoxy and cresol novolac type epoxy, bis type epoxy resin type such as bisphenol A type epoxy and bisphenol F type epoxy, biphenyl type epoxy resin type, alicyclic epoxy resin type, etc. It can be cited as a representative one. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a curing agent can be added to the liquid epoxy resin.
  • the curing agent include acids and acid anhydrides. Specific examples include phthalic anhydride, itaconic anhydride, succinic anhydride, citraconic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, tricarballylic anhydride, maleic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, dimethyltetrahydrophthalic anhydride Acid, hymic anhydride, nadic anhydride, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, pyromellitic anhydride, trimellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride , Ethylene glycol bistrimellitate, glycerin tristrimitate, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, butanete
  • a catalyst for curing the liquid epoxy resin can be added.
  • tertiary amines, phosphines, quaternary ammonium salts and Lewis acids are used. Specific examples include tertiary amines such as triethylamine, triphenylamine, tri-n-butylamine, N, N-dimethylaniline, pyridine, imidazole, N-methylimidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, 1 -Various imidazoles such as benzyl-2-methylimidazole, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7,1,5-diazabicyclo (4,3,0) nonene-5, 6-dibutylamino- Amidines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, tertiary amine compounds typified above and adducts thereof with organic acids, etc., amines and
  • the polyfunctional liquid melamine resin has the following general formula [wherein R 1 to R 6 represent —H, CH 2 OH, CH 2 OR ′ (R ′ represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). And R 1 to R 6 may be the same or different from each other], such as a complete alkyl group type, imino group type, methylol group type, or a mixed melamine resin or oligomer thereof, or a general formula Guanamine, acetoguanamine, benzoguanamine, ethyldiamino-S-triazine, urea resin in which S-triazine skeleton is substituted, and a part of —NRR of the substituent is an aromatic hydrocarbon, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; Their similar products are listed.
  • butylated melamine resin, methylated melamine resin, mixed alkylated melamine resin, imino group-containing alkylated melamine resin, methylol group / imino group in which a methylol group is partially or fully alkylated in a condensate of melamine and formaldehyde A contained alkylated melamine resin is preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a catalyst or metal soap for curing the liquid melamine resin can be added.
  • the curing catalyst include aromatic sulfonic acids and phosphoric acids.
  • a type excellent in storage stability in which an acidic group is blocked with an amino group or the like can also be used.
  • metal soaps zinc stearate, zinc myristate, aluminum stearate, calcium stearate and the like can be used.
  • the solvent (B1) having a boiling point of 200 ° C. or higher is not particularly limited as long as the boiling point is within the above range, but is preferably diethylene glycol monoalkyl ether and its terminal acetates, dipropylene glycol monoalkyl ether and its terminal. It may be at least one selected from the group consisting of acetates or diethers, diethylene glycol dialkyl ethers, diethylene glycol monoalkyl ethers and terminal acetates thereof, and polyethylene glycol dialkyl ethers.
  • the ink composition of the present invention may contain a pigment, and this pigment may be an organic pigment or an inorganic pigment.
  • Organic pigments include, for example, azo lake, insoluble azo (PY150), phthalocyanine (PG7, PG36 & PB15.6) cyanine, quinophthalone (PY138), quinacrine, dioxazine (PV23), isoindolinone (PY139) ) Series, berylnone series, anthraquinone (PR177) series, pyrrolopyrrole series (PR254), perylene series, and the like, and one or more of them may be used in combination.
  • inorganic pigments include miloli blue, iron oxide, cobalt-based, manganese-based, ultramarine blue, bitumen, cobalt blue, cerulean blue, pyridiane, emerald green, cobalt green, and the like. It can also be used together.
  • These pigments are preferably dispersed with an average particle diameter of 0.4 ⁇ m or less, which is the lower limit of the wavelength of visible light, in order to color while maintaining the transparency of the coating film. More preferably, the range is 100 nm or less.
  • the pigment particle component may contain a dispersant necessary for finely dispersing and stabilizing the pigment to form a pigment composition composed of the pigment particle component and the dispersant.
  • the ratio of the pigment particles is preferably in the range of 10 to 50% by mass in terms of the mass ratio of the pigment particles to the total mass of the solid content excluding the solvent in the ink composition.
  • the dispersant can be used to improve the dispersibility of the pigment in the resin.
  • an ionic or nonionic surfactant can be used. Specific examples include sodium alkylbenzene sulfonate, poly fatty acid salts, fatty acid salt alkyl phosphates, tetraalkyl ammonium salts, polyoxyethylene alkyl ethers, and other organic pigment derivatives and polyesters.
  • One type of dispersant may be used alone, or two or more types of dispersants may be mixed and used as necessary.
  • the ink composition of the present invention has a contact angle of 30 ° or more with respect to the substrate or the partition wall.
  • the barrier ribs that form the black matrix of the color filter are treated with a fluorine treatment by plasma treatment after the barrier ribs are formed, or by adding fluorine and silicon components having liquid repellency in the black matrix composition in advance.
  • the ink composition of the present invention should have a contact angle of 30 ° or more with respect to the partition wall subjected to such a liquid repellent treatment. The same applies to the surface of a flat substrate that does not have a partition wall.
  • the colored film is formed by drying and curing the ink composition applied by an ink jet method, as in a general method. Can be obtained.
  • a part represents a mass part and% represents the mass%.
  • the preparation method of each dispersion liquid containing a pigment is described below.
  • pigment dispersion 1 142 g of pigment PR254 (trade name BT-CF manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.) and PY150 (manufactured by LANXESS: YELLOW PIGMENT E4GN) mixed at a mass ratio of 80/20 was collected in a 2 L stainless steel container, 160 g of a dispersant (Ajinomoto Co., Ltd., PB823) made into a 50% solution with butyl carbitol (BC) was added to 20 g of butyl carbitol (BC), and fluidity was obtained with a three roll coated with ceramic coating. Until kneaded.
  • the obtained kneaded material was dispersed by a horizontal sand mill until the average particle size of the pigment became 100 nm or less. After completion of the dispersion, it was diluted with 400 g of diethylene glycol monobutyl ether acetate (BDGAC) to obtain a test pigment dispersion 1 having a solid content of 22.2%.
  • BDGAC diethylene glycol monobutyl ether acetate
  • 159.3 g of diethylene glycol monoethyl ether acetate (EDGAC) was added and mixed, and the obtained kneaded material was dispersed with a horizontal sand mill until the average particle size of the pigment was 100 nm or less.
  • the mixture was diluted with 440 g of 1,3-BGDA (1,3-butylene glycol diacetate) to obtain a test pigment dispersion 2 having a solid content of 22.5%.
  • Pigment PB 15.6 (Basuf: Heliogen Blue L-6700F) was collected in a 2 L stainless steel container and dispersed in a 50% solution of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) in 108 g of butyl carbitol (BC). 128 g of the agent (PB823 manufactured by Ajinomoto Co., Inc.) was added, and this was kneaded with a three roll coated with ceramic coating until fluidity appeared.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • BC butyl carbitol
  • Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7 were prepared in the proportions (parts by mass) shown in Table 1 and Table 2, and then the pigment dispersions having the preparation conditions described above are shown in Tables 1 and 2. Added in the stated mass. Table 3 shows the component ratio and flatness result of each ink composition. Moreover, the viscosity at 25 degreeC of liquid curable resin was measured using the E-type viscosity meter (The Brookfield company make, DV-II + Pro CP type
  • A3-1 Fluorene type epoxy acrylate / acid anhydride polymerization adduct, resin component 56.5% solution (V259ME solvent PGMEA manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.)
  • A3-2 Biphenyl type epoxy resin, solid (YX4000HK manufactured by Japan Epoxy Resin)
  • A3-3 Phenol novolac type epoxy resin (Japan Epoxy Resin 154)
  • A1-1 Mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate, liquid (DPHA manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
  • A1-2 Pentaerythritol triacrylate, liquid (SR-444 manufactured by Sartomer)
  • A1-3 Bisphenol F-type epoxy resin, liquid (Japan Epoxy Resin 806)
  • A1-4 Bisphenol A type epoxy resin, liquid (Japan Epoxy Resin 827)
  • A1-5 Alkyl
  • ⁇ Evaluation method> [Preparation of printed circuit board with partition walls] -Printing substrate with liquid repellent treatment- First, as shown in FIG. 1, as a support substrate preparation, a photosensitive resin composition for forming color filter partition walls (black resist ink manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) was used with a spin coater, 125 mm ⁇ 125 mm ⁇ thickness. It apply
  • a photosensitive resin composition for forming color filter partition walls black resist ink manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.
  • the exposure gap is adjusted to 80 ⁇ m, and a dry photomask with an opening of 400 ⁇ m ⁇ 150 ⁇ m and a partition line of 30 ⁇ m is covered on the dried coating film, and 100 mj / cm with an ultrahigh pressure mercury lamp with an I-line illumination of 30 mW / cm 2.
  • the photo-curing reaction of the photosensitive part was performed by irradiating the ultraviolet ray of 2 .
  • this exposed coated plate is subjected to 1 kgf / cm 2 pressure shower development at 23 ° C. for 60 seconds or 80 seconds and 5 kgf / cm 2 pressure spray water washing in an aqueous solution of 0.05% potassium hydroxide.
  • the unexposed portion was removed to form a pixel pattern on the glass substrate, and then heat post-baked at 230 ° C. for 30 minutes using a hot air dryer.
  • After treatment with an oxygen atmospheric pressure plasma 3 seconds it performed for 3 seconds treatment at CF 4 atmospheric pressure plasma, to obtain a supporting substrate for test having a liquid-repellent treated barrier ribs 2.
  • static contact angles were measured using water or butyl carbitol acetate (BCA) on the obtained black coating film (partition wall), they showed 100 ° and 50 °, respectively.
  • BCA butyl carbitol acetate
  • FIG. 4 shows the respective height distribution curves in the XX ′ section and the YY ′ section direction of the colored film made of the ink composition of Comparative Example 1.
  • the colored film has the highest portion near the partition wall 2 and its thickness is 2.25 ⁇ m.
  • the lowest portion is in the vicinity of the center of the region partitioned by the partition wall. Its thickness was 1.15 ⁇ m. The same applies to the YY ′ cross-sectional direction, where the colored film has the highest portion near the partition wall 2 and the thickness thereof is 2.04 ⁇ m. On the contrary, in the vicinity of the center of the region partitioned by the partition wall 2. There was the lowest part and the thickness was 1.15 ⁇ m. In the case of the colored film of Comparative Example 1, the difference between the highest portion thickness and the lowest portion thickness was 1.10 ⁇ m by confirming the XX ′ section and the YY ′ section. In the height distribution curve, the part with an arrow represents the height of the partition wall.
  • FIG. 2 shows a height distribution curve of the colored film made of the ink composition of Example 1.
  • the partition wall 2 As appeared in the case of Comparative Example 1 is shown. No swell or a dent at the center was confirmed, and the thickness of the highest part was 1.85 ⁇ m and the thickness of the lowest part was 1.72 ⁇ m.
  • the highest part is near the partition wall and the thickness is 1.95 ⁇ m, and the lowest part is near the center and the thickness is 1.87 ⁇ m.
  • the difference between the thickness of the highest portion and the thickness of the lowest portion was 0.23 ⁇ m.
  • FIG. 3 is a height distribution curve of the colored film comprising the ink composition of Example 3.
  • the thickness of the highest portion is 2.03 ⁇ m, and the vicinity of the center.
  • the thickness of the lowest portion is 1.73 ⁇ m, while in the height distribution in the YY ′ cross-sectional direction, the thickness of the highest portion is 2.10, and the thickness of the lowest portion near the center is 1.3 ⁇ m.
  • the thickness was 73 ⁇ m, and the difference between the thickness of the highest portion and the thickness of the lowest portion was 0.37 ⁇ m by confirming the XX ′ cross section and the YY ′ cross section.
  • FIG. 6 shows a 3D shape diagram in a coloring line made of the ink composition of Comparative Example 6.
  • the end portion tends to swell in the line width direction, resulting in a large thickness difference from the center portion, which is inappropriate.
  • FIG. 7 is a 3D shape diagram of a coloring line made of the ink composition of Example 7.
  • the line end portion as in Comparative Example 6 did not tend to be high, and good flatness could be obtained.
  • Support substrate 2 Partition wall 3: Colored film

Abstract

　基板上にインクジェット方式で良好な平坦性硬化膜を形成するインク組成物及び硬化物を提供する。　基板上にインクジェット方式で硬化膜を形成するインク組成物であって、該インク組成物中の溶剤以外の全成分（Ａ）と溶剤（Ｂ）とからなり、（Ａ）成分に少なくとも２５℃における粘度が１２０００ｍＰａ・ｓ以下である２官能以上の多官能液状硬化性樹脂（Ａ１）を含有し、（Ｂ）成分に沸点２００℃以上の溶剤（Ｂ１）を含有し、（Ａ１）と（Ｂ１）との合計が該インク組成物中の４０質量％以上であり、かつ、（Ａ１）が該インク組成物の（Ｂ）成分を除く全成分（Ａ）の２５質量％以上のインクジェット方式硬化膜形成用インク組成物であり、また、このインク組成物を用いて得た硬化膜である。

Description

インクジェット方式硬化膜形成用インク組成物及びこれを用いた硬化膜並びに硬化膜形成方法
　本発明は、基板上にインクジェット方式で硬化膜を形成するのに好適なインクジェットインク組成物、このインクジェットインクを乾燥、硬化させた硬化膜に関する。
　近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ、薄型カラーテレビの発展に伴い、カラーＬＣＤの需要が増加しており、特に、薄型カラーテレビの大型化が著しい。しかしながら、大型の薄型カラーテレビの需要の増加に合わせて低価格化の進行も著しく、薄型カラーテレビの構成部材の中でも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に対する要求が高い。
　このようなカラーフィルタは、通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、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オン・オフ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。
　従来行われているカラーフィルタ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透明な水溶性高分子材料をフォトリソグラフィーにより所望の形状にパターニングした後、得られた透明パターンを染料水溶液に浸漬して透明パターンを染色し、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ものである。
　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、これをフォトマスクで必要部分を紫外線照射し、続いてアルカリ現像することで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、熱硬化性樹脂に顔料を分散させたインクをオフセット印刷法でＲ、Ｇ、およびＢの３回の印刷を行った後、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及び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。
　これらの問題点を解決したカラーフィルタの製造方法として、近年、インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法が検討されている。
　インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法としては、例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３等に記載されている。
　特許文献１、特許文献２には、上記問題を解決したカラーフィルタの製造方法として、撥液処理された隔壁を備えた基板に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。特許文献３には、熱硬化前に樹脂を溶融することでレベリングし、画素部の厚みムラを抑制する方法が提案されている。
特開昭５９－７５２０５号公報 特開２００１－３５００１２号公報 特開２００８－１５２７０号公報
　特許文献１、２のインクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法は、隔壁を撥液処理することでインクの混色を抑制し、開口部を親液処理することで色抜けを低減できるものの、溶剤の蒸発する工程で発現する成膜表面凹凸が大きいという問題を解消できない。特許文献３では、樹脂が硬化する前に熱フローによりレベリングすることで成膜形状の凹凸を低減しており、平坦性への効果が低い。すなわち、従来提案されている方法を含めて、インクジェット方式によって形成した硬化膜の平坦性について十分満足できるレベルには達していない。
　そこで、この原因について本発明者らが検証したところ、驚くべきことに、硬化膜の平坦化を阻害する要因のひとつが、インク組成物の硬化の際に現れる硬化膜頂部での凹みである事実を突き止めた。硬化後の硬化膜は、図５（ハ）に示すように、隔壁２によって区画された領域の平面方向ほぼ中央に、殆どの場合において凹みが形成される。そのメカニズムについて、本発明者らが推測するには、先ず、支持基板１に形成した隔壁２によって区画された空間領域に吐出されたインク組成物は、乾燥工程や硬化工程においてその表面から溶剤が蒸発していく（図５（イ）の矢印線）。この溶剤の蒸発は、中央部より周縁部での蒸発速度が大きく、これに伴い、中央部から周縁部に向かうインキ組成物の対流が生じ（図５（ロ）の太矢印線）、最終的には、中央部に比べて周縁部が盛り上がったような硬化膜が形成され、中央部に凹みが生じると考えられる。
　そこで、本発明者等は、凹みを無くしてより平坦な硬化膜を得る手段について鋭意検討した結果、硬化膜の硬化に直接関係する硬化性樹脂を所定の割合で液状硬化性樹脂にすると共に、この液状硬化性樹脂と溶剤との合計量を規定することで、上述したような中央部から周縁部に向かうインク組成物の対流を可及的に防ぐことができて、平坦性に優れた硬化膜が得られることを見出し、本発明を完成した。
　本発明の目的は、溶剤が蒸発する際に成膜の表面凹凸を発現させないことより、更なる平坦性に優れた硬化膜を形成できるインクジェットインク組成物、及びこのインク組成物を用いて得た硬化膜、並びに硬化膜形成方法を提供することにある。
　すなわち、本発明は、基板上にインクジェット方式で硬化膜を形成するインク組成物であって、該インク組成物中の溶剤以外の全成分（Ａ）と溶剤（Ｂ）とからなり、（Ａ）成分に少なくとも２５℃における粘度が１２０００ｍＰａ・ｓ以下である２官能以上の多官能液状硬化性樹脂（Ａ１）を含有し、（Ｂ）成分に沸点２００℃以上の溶剤（Ｂ１）を含有し、（Ａ１）と（Ｂ１）との合計が該インク組成物中の４０質量％以上であり、かつ、（Ａ１）が該インク組成物の（Ｂ）成分を除く全成分（Ａ）の２５質量％を超えることを特徴とするインクジェット方式硬化膜形成用インク組成物である。
　また、本発明は、上記インクジェット方式硬化膜形成用インク組成物を用いて、インクジェット方式により印刷したインクを乾燥及び硬化させて得たことを特徴とする硬化膜である。
　ここで、溶剤（Ｂ）に含まれる沸点２００℃より低い溶剤（Ｂ２）が該インク組成物中の２０質量％未満であり、かつ、溶剤以外の全成分（Ａ）に含まれる粒径１００ｎｍ以下の顔料成分（Ａ２）が該インク組成物の（Ｂ）成分を除く全成分（Ａ）の５０質量％以下であることが好ましい。
　また、前記液状硬化性樹脂（Ａ１）の２５℃時の粘度が６０００ｍPa・ｓ以下であることがより望ましい。
　また、前記液状硬化性樹脂（Ａ１）が自己硬化性を有する液状アクリル樹脂、液状エポキシ樹脂、及び液状メラミン樹脂から選ばれる少なくとも１種の多官能液状硬化性樹脂であることが望ましい。
　更に、上記インクジェットインクは、基板又は基板上に形成された隔壁材に対する接触角が３０°以上であることが望ましい。
　従来のインク組成物を用いたインクジェット方式による硬化膜の形成では、隔壁によって形成された空間領域に塗布されたインク組成物は、中央部に比べて隔壁周辺での溶剤の蒸発速度が速くなるため、周縁部に向かってインク組成物の対流が生じて隔壁付近が凸になり、中央に凹みを有した硬化膜が形成されてしまう。すなわち、硬化膜形状が凸凹を示し、平坦性が低下する要因としては、溶剤の蒸発工程において液滴端部（周縁部）の蒸発が速く、そのためインク液滴の端部（周縁部）に向かって対流が発生し、溶質が液滴端部（周縁部）に析出及び停滞するためであると考えられる。本発明によれば、沸点２００℃以上の溶剤（Ｂ１）と液状硬化性樹脂（Ａ１）を用いることにより、上記成膜の凹凸形状の要因である乾燥速度が抑制されることと、並びに液状硬化性樹脂（Ａ１）を用いることにより上記対流による液滴端部（周縁部）への溶質析出及び停滞を抑制できる。そして溶剤の蒸発工程で凹凸形状を発現させないため、乾燥後の成膜が優れた平坦性を示す。また、乾燥後の平坦な成膜は、硬化工程を経ても形状を維持し、平坦性に優れた硬化膜が提供される。更に、本発明のインク組成物を用いれば、平坦性に優れて極めて良好な硬化膜を得ることができることから、例えばカラーフィルタ等を形成した場合に、色むらや色抜け等の問題を可及的に低減することができる。
図１は、隔壁とそれによって開口部が形成された印刷用基板にインクを塗出・硬化させた後の基板の相当する平面説明図である。 図２は、図１のＸ－Ｘ’断面方向及びＹ－Ｙ’断面方向から見た実施例１のインク組成物からなる硬化膜の高さ分布を示す。 図３は、図２と同様に、実施例３のインク組成物の場合の高さ分布を示す。 図４は、図２と同様に、比較例１のインク組成物の場合の高さ分布を示す。 図５は、従来のインク組成物を用いてインクジェット方式により硬化膜を形成した場合を示す断面説明図である。 図６は、比較例６のインク組成物を平面基板ライン印刷した際の３Ｄ形状図である。 図７は、実施例７のインク組成物を平面基板ライン印刷した際の３Ｄ形状図である。
　以下、発明を実施するための形態について説明する。
　本実施形態に係るインクジェット用インク組成物は、２５℃時の粘度が１２０００ｍPa・ｓ以下である２官能以上の多官能液状硬化性樹脂（Ａ１）と沸点２００℃以上の溶剤（Ｂ１）との合計がインク組成物中の４０質量％以上を占める。また、沸点２００℃未満の溶剤（Ｂ２）がインク組成物中の２０質量％未満であるのが好ましい。更には、上記液状硬化性樹脂（Ａ１）がインク組成物内の溶剤成分（Ｂ）を除いた全固形分中の２５質量％以上の範囲で必須成分として含有される。更にまた、粒径１００ｎｍ以下の顔料成分（Ａ２）が全固形分中の５０質量％以下であるのが好ましい。
　好ましくは、液状硬化性樹脂（Ａ１）の粘度は、２５℃時に６０００ｍPa・s以下の範囲であるのがよい。また、前記多官能液状硬化性樹脂（Ａ１）と沸点２００℃以上の溶剤（Ｂ１）との合計は、インク中の液状成分に対して５０質量％以上がより望ましい。
　沸点２００℃未満の溶剤（Ｂ２）が共存していると乾燥タクトの削減に好ましい場合がある。しかし、沸点２００℃未満の溶剤（Ｂ２）が２０質量％以上なると、溶剤の蒸発が速くなり、成膜後の平坦性が低下する。
　液状硬化性樹脂（Ａ１）については、２５℃時の粘度が１２０００ｍPa・ｓより高くなったり、インク中の溶剤成分を除いた全固形分中での割合が２５質量％より小さくなると、成膜の平坦性が低下する。
　また、本発明におけるインク組成物は、印刷対象の基板又は基板上に形成された隔壁材に対して接触角が３０°以上となるようにするのが好適である。基板又は基板上に形成された隔壁材に対する接触角が３０°未満になると、インクジェット印刷時に隣り合うインク同士が混色し、カラーフィルタの製造が困難になる傾向となる。
　また、顔料成分（Ａ２）が全固形分中の５０質量％より多く含有されると溶剤蒸発時に液滴端部へ溶質の析出及び停滞が促進される為、着色硬化膜の平坦性が低下する。また、顔料成分の量が少なすぎると、着色層の膜厚が高くなるため、インクジェット印刷時に隣り合うインク同士が混色し、カラーフィルタの製造が困難になる傾向となる。
　液状硬化性樹脂（Ａ１）としては、カラーフィルタに要求される耐熱性、耐熱水性、耐薬品性などの物性を満足させるため、２官能以上の多官能液状硬化性樹脂であるのがよく、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂などが使用できる。なお、液状硬化樹脂としては、一般的に低分子量、非晶性を示す分子構造であるほど、液状で低粘度を得られる。
　前記多官能液状アクリル系樹脂としては、例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリエート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)クリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、１，３－ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、１，４－ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロパキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化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トリメタクリレートペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、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ヒドロキシペンタアクリレート等の(メタ)アクリル酸類等を挙げることができる。これらはその１種のみを単独で用いてもよく、また、２種以上を併用することもできる。
　本発明においては、前記液状アクリル樹脂を硬化させる触媒ならびに硬化促進剤を添加することができる。触媒ならびに硬化促進剤としては、アセトフェノン、p-tert-ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンゾフェノン、2-クロロベンゾフェノン、p,p'-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインブチルエーテル等のベンゾインエーテル類、2-メチル-1－[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1等のα-アミノアルキルフェノン類、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニル-ホスファイン-オキサイド等のビスアシルフォスフィンオキサイド類、N-フェニルグリシン等のグリシン類、2,4-トリクロロメチル-(ピペロニル)-6-トリアジン、2,4-トリクロロメチル-(4'-メトキシスチリル)-6-トリアジン等のトリアジン類が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、この光又は熱重合開始剤は、p-ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、p-ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル等の公知の光重合促進剤（増感剤）と併用することもできる。
　前記多官能液状エポキシ樹脂としては、一分子中に２以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物からなる。例えばフェノールノボラック型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシなどのノボラック型エポキシ樹脂系、ビスフェノールＡ型エポキシ系、ビスフェノールＦ型エポキシなどのビス型エポキシ樹脂系やビフェニル型エポキシ樹脂系、脂環式エポキシ樹脂系等を代表的なものとして挙げることができる。これらはその１種のみを単独で用いてもよく、また、２種以上を併用することもできる。
　前記液状エポキシ樹脂には硬化剤を添加することができる。硬化剤としては、酸、酸無水物等が挙げられる。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、ドデセニル無水コハク酸、無水トリカルバリル酸、無水マレイン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ジメチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水ハイミック酸、無水ナジン酸、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、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、エチレングリコールビストリメリテイト、グリセリントリストリメリテイト、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、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、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等を代表的なものとして挙げることができる。これら硬化剤は、インク組成物の粘度安定性が損なわない程度を用いることができる。また、これら硬化剤は、液状であることが望ましい。
　また、前記液状エポキシ樹脂を硬化させる触媒を添加することができる。硬化触媒としては、３級アミン類、ホスフィン類、４級アンモニウム塩類、ルイス酸類が使用される。具体例としては、トリエチルアミン、トリフェニルアミン、トリ-ｎ-ブチルアミン、N,N-ジメチルアニリン、ピリジンなどの３級アミン類、イミダゾール、Ｎ-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、４-メチルイミダゾール、１-ベンジル-２-メチルイミダゾール等の各種イミダゾール類、1、8-ジアザビシクロ（5、4、0）ウンデセン-7、1、5-ジアザビシクロ（4、3、0）ノネン-5、6-ジブチルアミノ-1、8-ジアザビシクロ（5、4、0）ウンデセン-7等のアミジン類、以上に代表される３級アミン系化合物並びにこれらと有機酸等との付加物、前記アミン類とハロゲン、ルイス酸、有機酸、鉱酸、四フッ化ホウ素酸等との４級アンモニウム塩、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ-n-ブチルホスフィン等のホスフィン類、３フッ化ホウ素、３フッ化ホウ素のエーテラート等に代表されるルイス酸類等である。これら触媒は、インク組成物の粘度安定性が損なわれない程度で用いることができる。また、これら触媒は、液状であることが望ましい。
　前記多官能液状メラミン樹脂としては、下記一般式〔但し、式中、Ｒ1～Ｒ６は、－Ｈ、ＣＨ２ＯＨ、ＣＨ２ＯＲ’（Ｒ’は炭素数１～４のアルキル基を示す）を示し、Ｒ１～Ｒ６は同一又は異なってもよい〕で表される完全アルキル基型、イミノ基型、メチロール基型、あるいはその混合系のメラミン樹脂やそのオリゴマー、あるいは一般式のようにＳ－トリアジン骨格をもち、置換基の－ＮＲＲの一部が芳香族炭化水素、炭素数１～４のアルキル基にかわったグアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、エチルジアミノ－Ｓ－トリアジン、尿素樹脂およびそれらの類似品等が挙げられる。特に、メラミンとホルムアルデヒドの縮合物にメチロール基が一部もしくは全てがアルキル化されたブチル化メラミン樹脂、メチル化メラミン樹脂、混合アルキル化メラミン樹脂、イミノ基含有アルキル化メラミン樹脂、メチロール基／イミノ基含有アルキル化メラミン樹脂が好適に用いられる。これらはその１種のみを単独で用いてもよく、また、２種以上を併用することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 
　前記液状メラミン樹脂を硬化させる触媒又は金属石鹸を添加することができる。硬化触媒としては、芳香族スルフォン酸系、燐酸系等が挙げられる。また、アミノ基等で酸性基をブロックした貯蔵安定性に優れたタイプも用いることができる。金属石鹸類としてはステアリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム及びステアリン酸カルシウム等を用いることができる。
　前記沸点が２００℃以上の溶剤（Ｂ１）については、沸点が上記範囲内のものであれば特に制限されないが、好ましくはジエチレングリコールモノアルキルエーテル及びその末端アセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル及びその末端アセテート類もしくはジエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類及びその末端アセテート類、並びにポリエチレングリコールのジアルキルエーテル類からなる群から選ばれた少なくとも１種であるのがよい。
　本発明のインク組成物は顔料を含んでもよく、この顔料については、有機顔料であってもよく、無機顔料であってもよい。有機顔料としては、例えばアゾレーキ系、不溶性アゾ（PY150）系、フタロシアニン系（PG7、PG36＆PB15.6）を含むシアニン系、キノフタロン系（PY138）、キナクドリン系、ジオキサジン（PV23）系、イソインドリノン（PY139）系、ベリノン系、アントラキノン（PR177）系、ピロロピロール系（PR254）、ペリレン系等を挙げることができ、これの１種又は２種以上を併用することもできる。無機顔料としては、例えばミロリブルー、酸化鉄、コバルト系、マンガン系、群青、紺青、コバルトブルー、セルリアンブルー、ピリジアン、エメラルドグリーン、コバルトグリーン等を挙げることができ、これの１種又は２種以上を併用することもできる。
　これらの顔料については、塗膜の透明性を維持しつつ着色するために、可視光の波長の下限である０．４μｍ以下の平均粒子径に分散されることが好ましく、実用的に平均粒子径範囲が１００ｎｍ以下であるのが更に好ましい。この顔料粒子成分については、顔料を微細分散し安定化させるのに必要な分散剤等を含むようにして、顔料粒子成分と分散剤とからなる顔料組成物を形成するようにしてもよい。また、顔料粒子の比率については、インク組成物における溶剤を除いた固形分の合計質量に対する顔料粒子の質量比率で１０～５０質量％の範囲にあるのが好ましい。
　分散剤は、樹脂への顔料の分散性を向上させるために用いることができる。分散剤として、イオン性、非イオン性界面活性剤などを用いることができる。具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等、その他に有機顔料誘導体、ポリエステルなどが挙げられる。分散剤は１種類を単独で使用してもよく、また、必要に応じて２種以上を混合して用いることも可能である。
　上述したように、本発明におけるインク組成物は、基板又は隔壁に対する接触角が３０°以上となるようにするのがよい。例えば、カラーフィルタのブラックマトリックスを形成する隔壁は、隔壁形成後にプラズマ処理でフッ素系の処理をすることやあらかじめブラックマトリックス組成内に撥液性を有するフッ素、シリコン成分を添加するようにしてその表面が撥液処理されるのが通常であるが、本発明のインク組成物は、このような撥液処理された隔壁に対する接触角が３０°以上になるようにするのがよい。隔壁を有さない平面基板表面に対しても同様である。なお、本発明のインク組成物を用いてカラーフィルタ等の着色膜を形成する際には、一般的な方法と同様に、インクジェット方式により塗布したインク組成物を乾燥させ、硬化させることで着色膜を得ることができる。
　以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例中、別段の断りがない限り、部は質量部を表し、％は質量％を表す。また、顔料を含んだ各分散液の調製方法を以下に記す。
［顔料分散液１の調製］
　顔料ＰＲ２５４（チバジャパン（株）製商品名BT-CF）とＰＹ１５０（ランクセス社製：YELLOW PIGMENT E4GN）を質量比８０／２０の割合で混合したもの１４２gを、２Ｌのステンレス容器に採取し、あらかじめブチルカルビトール（BC）で５０％溶液としていた分散剤（味の素社製ＰＢ８２３）を１６０gとブチルカルビトール（BC）２０gとを加え、これをセラミックコーティングを施した３本ロールにて流動性が出るまで混練した。次いで、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（BDGAC）２７８gを添加して混合した後、得られた混練物を横型サンドミルにて分散し、顔料の平均粒径が１００ｎｍ以下になるまで分散した。分散完了後、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（BDGAC）４００gで希釈し、固形分が２２．２％の試験用顔料分散液１を得た。
［顔料分散液２の調製］
　顔料ＰＧ３６（バスフ株式会社製：ヘリオゲングリーンL9361）とＰＹ１５０を質量比６０／４０の割合で混合したもの１２９gを、２Ｌのステンレス容器に採取し、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(EDGAC)で５０％溶液としていた分散剤（味の素社製ＰＢ８２３）を１２０g加え、これをセラミックコーティングを施した３本ロールにて流動性が出るまで混練した。次いで、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(EDGAC)１５９．３gを添加して混合した後、得られた混練物を横型サンドミルにて分散し、顔料の平均粒径が１００ｎｍ以下になるまで分散した。分散完了後、１,３－ＢＧＤＡ（１，３－プチレングリコールジアセテート）４４０gで希釈し、固形分が２２．５％の試験用顔料分散液２を得た。
［顔料分散液３の調製］
　顔料ＰＧ３６とＰＹ１５０を質量比６０／４０の割合で混合したもの１２９gを、２Ｌのステンレス容器に採取し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)で５０％溶液としていた分散剤（味の素社製ＰＢ８２３）を１２０g加え、これをセラミックコーティングを施した３本ロールにて流動性が出るまで混練した。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)１５９．３gを添加して混合した後、得られた混練物を横型サンドミルにて分散し、顔料の平均粒径が１００ｎｍ以下になるまで分散した。分散完了後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)４４０gで希釈し、固形分が２２．５％の試験用顔料分散液３を得た。
［顔料分散液４の調製］
　顔料ＰＢ１５．６（バスフ社製：ヘリオゲンブルーL－6700F）の１２６gを２Ｌのステンレス容器に採取し、ブチルカルビトール（BC）１０８gにあらかじめプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)５０％溶液としていた分散剤（味の素社製ＰＢ８２３）を１２８g加え、これをセラミックコーティングを施した３本ロールにて流動性が出るまで混練した。得られた混練物に、更にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)２２６．６gを添加して混合した後、横型サンドミルにて分散し、顔料の平均粒径が１００nm以下になるまで分散した。分散完了後、ブチルカルビトールアセテート（BCA）４１２gで希釈し、固形分が１８．７％の試験用顔料分散液４を得た。
＜実施例１～７及び比較例１～７＞
　先ず、表１及び表２に記載の割合（質量部）で溶剤、及び（Ａ）～（Ｄ）成分を調合し、次に前記に作製条件を示した顔料分散体を表１及び表２に記載の質量で加えた。各インク組成物の成分比率、平坦性結果を表３に示す。また、Ｅ型粘度計（ブルックフィールド社製、DV-II +Pro CP型）を用いて液状硬化性樹脂の２５℃時粘度を測定した。そして、実施例１～６、比較例１～５においては基板上に形成された隔壁内へ印刷を行った。また、実施例７、比較例６～７においては平面基板上へライン印刷を行った。結果を表４に示す。
　なお、表中の略号の意味は次のとおりである。
A3-1：フルオレン型エポキシ型アクリレート／酸無水物重合付加体、樹脂成分56.5％溶液（新日鐵化学(株)製 Ｖ259ME  溶剤PGMEA）
A3-2：ビフェニル型エポキシ樹脂、固体（ジャパンエポキシレジン社製  YX4000HK）
A3-3：フェノールノボラック型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製  １５４）
A1-1：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物、液体（日本化薬（株）製 DPHA）
A1-2：ペンタエリスリトールトリアクリレート、液体（サートマー社製  SR-444）
A1-3：ビスフェノールF型エポキシ樹脂、液体（ジャパンエポキシレジン社製  ８０６）
A1-4：ビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状（ジャパンエポキシレジン社製  ８２７）
A1-5：アルキル型メラミン樹脂、液体（日本サイテックインダストリーズ株式会社社製  マイコート５０６）
C：シランカップリング剤（チッソ（株）製S-510）
D：シリコン系界面活性剤（ビックケミジャパン製BYK330）
BDGAC：ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（沸点247℃）
EDGAC：ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（沸点217℃）
PGMEA：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℃）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  
＜評価方法＞
[隔壁付印刷用基板作製]
－撥液処理有りの印刷用基板－
　先ず、図１に示したように、支持基板の準備として、カラーフィルタ隔壁形成用感光性樹脂組成物（新日鐵化学社製ブラックレジストインキ）を、スピンコーターを用いて１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×厚さ０．７ｍｍのガラス基板１上にポストベーク後の膜厚が２．２μｍとなるように塗布し、８０℃で１分間プリベークした。その後、露光ギャップを８０μｍに調整し乾燥塗膜の上に、開口部が４００μｍ×１５０μｍならびに隔壁ライン３０μｍのネガ型フォトマスクを被せ、Ｉ線照度３０mW/cm2の超高圧水銀ランプで１００mj/cm2の紫外線を照射し感光部分の光硬化反応を行った。
　次に、この露光済み塗板を０．０５％水酸化カリウム水溶液中、２３℃にて６０秒又は８０秒の１kgf/cm2圧シャワー現像及び５kgf/cm2圧のスプレー水洗を行い、塗膜の未露光部を除去しガラス基板上に画素パターンを形成し、その後、熱風乾燥機を用いて２３０℃にて３０分間熱ポストベークした。その後、酸素大気圧プラズマで３秒間処理した後に、CF4大気圧プラズマにて３秒間処理を行って、撥液処理済みの隔壁２を備えた試験用支持基板を得た。得られたブラック塗膜（隔壁）上に水またはブチルカルビトールアセテート（BCA）を用いて、静的接触角を測定したところ、それぞれ１００°、５０°を示した。
－撥液処理無しの印刷用基板－
　上記の評価用撥液処理有隔壁基板作製方法と同様にポストベークまで実施した基板を酸素大気圧プラズマのみ３秒間処理を行って、撥液処理無しの隔壁を備えた試験用支持基板を得た。得られたブラック塗膜（隔壁）上にブチルカルビトールアセテート（BCA）を用いて、静的接触角を測定したところ、２５°を示した。
[平面印刷用基板作製]
－撥液処理無しの平面印刷用基板(接触角10°)－
　アセトンを用いて１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×厚さ０．７ｍｍのガラス基板の洗浄を行い、低接触角の平面印刷基板を得た。得られた基板上にブチルカルビトールアセテート（BCA）を用いて、静的接触角を測定したところ、１０°を示した。
－撥液処理有りの平面印刷用基板(接触角40°)－
　１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×厚さ０．７ｍｍのガラス基板上にフッ素系撥液剤（αFA-70D6：ダイキン工業製）を用いて撥液処理を行い、高接触角の平面印刷基板を得た。得られた基板上にブチルカルビトールアセテート（BCA）を用いて、静的接触角を測定したところ、４０°を示した。
＜評価＞
[隔壁基板を用いたインックジェット印刷形成]
　前記評価用撥液処理有無隔壁基板の開口部にむかって、東芝テック製インクジェットヘッド(ＣＡ３)を用い、実施例１～６及び比較例１～５のＲＧＢインク組成物を打ち込み、８０℃にて５分間プレベークを行い、平均膜厚が隔壁の厚みに対して０．７５～０．９５倍であるＲＧＢ成膜（着色膜３）を隔壁内に形成した。下記測定方法で平坦性を確認した。
[平面基板を用いたインクジェット印刷形成]
　前記評価用撥液処理有無平面基板にむかって、４２ｐｌコニカミノルタＩＪ製インクジェットヘッド(KM512L)を用い、実施例７及び比較例６，７のＲＧＢインク組成物を、それぞれ着弾ピッチを５０μｍでインクジェットライン印刷し、８０℃にて５分間プレベークを行い、ラインを形成した。下記測定方法で形状を確認した。
＜測定方法＞
[形状評価法]
－隔壁内形状評価－
　触針式膜厚計（東京精密（株）製 商品名サーフコム）を用いて、隔壁によって区画された空間領域内（150μｍ×450μｍ×高さ2.2μｍ（いずれも内径））に形成されたＲＧＢ成膜後の高さ形状（厚み）を測定した。このうち、図４は比較例１のインク組成物からなる着色膜のＸ－Ｘ'断面及びＹ-Ｙ'断面方向のそれぞれの高さ分布曲線を示す。Ｘ－Ｘ'断面方向では、隔壁２の近く着色膜が最も高い部分があってその厚みは２．２５μｍであり、反対に、隔壁で区画された領域のほぼ中央付近に最も低い部分があってその厚みは１．１５μｍであった。Ｙ-Ｙ'断面方向においても同様であり、隔壁２の近くに着色膜が最も高い部分があってその厚みは２．０４μｍであり、反対に、隔壁２で区画された領域のほぼ中央付近に最も低い部分があってその厚みは１．１５μｍであった。比較例１の着色膜の場合、Ｘ－Ｘ'断面及びＹ-Ｙ'断面を確認して最も高い部分の厚みと最も低い部分の厚みとの差は１．１０μｍであった。なお、高さ分布曲線において、矢印を付した箇所は隔壁部分の高さを表す。
　これに対し、図２は実施例１のインク組成物からなる着色膜の高さ分布曲線であり、Ｘ－Ｘ'断面方向の高さ分布では、比較例１の場合に現れたような隔壁２の近くの盛り上がりや、中央での凹みは確認されず、最も高い部分の厚みは１．８５μｍであり、最も低い部分の厚みは１．７２μｍであった。また、Ｙ-Ｙ'断面方向の高さ分布では、隔壁の近くに最も高い部分があってその厚みは１．９５μｍであり、中央付近に最も低い部分があってその厚みは１．８７μｍであったが、Ｘ－Ｘ'断面及びＹ-Ｙ'断面を確認して最も高い部分の厚みと最も低い部分の厚みとの差は０．２３μｍであった。
　また、図３は実施例３のインク組成物からなる着色膜の高さ分布曲線であり、Ｘ－Ｘ'断面方向の高さ分布では、最も高い部分の厚みが２．０３μｍであり、中央付近の最も低い部分の厚みは１．７３μｍであり、一方、Ｙ－Ｙ'断面方向の高さ分布では、最も高い部分の厚みが２．１０であり、中央付近の最も低い部分の厚みは１．７３μｍであり、Ｘ－Ｘ'断面及びＹ-Ｙ'断面を確認して最も高い部分の厚みと最も低い部分の厚みとの差は０．３７μｍであった。これら以外の着色膜についても同様にＸ－Ｘ'断面方向及びＹ-Ｙ'断面方向の高さ分布曲線を求めて、最も高い部分の厚みと最も低い部分の厚みとの差が０．４μｍ以上の場合を×、０．２５～０．４μｍの範囲の場合を○、０．２５μｍ以下の場合を◎として、３段階で平坦性を評価した。結果を表３に示す。
－平面基板上形状評価－
　触針式膜厚計（東京精密（株）製 商品名サーフコム）を用いて、平面状に形成したＲＧＢライン形状を測定した。このうち、図６は比較例６のインク組成物からなる着色ラインにおける３Ｄ形状図を示す。３Ｄ形状図では、ラインの幅方向で端部近くに最も高い部分があって、反対に、ラインのほぼ中央付近に最も低い部分があった。比較例６の着色ラインの場合、ライン幅方向で端部が盛り上がる傾向になり、中心部との厚み差が大きい結果が得られて不適であった。
　これに対し、図７は実施例７のインク組成物からなる着色ラインの３Ｄ形状図である。ライン幅方向の高さ分布を確認すると、比較例６のようなライン端部が高くなる傾向が無く、良好な平坦性を得ることが出来た。
＜隔壁に対する接触角測定＞
　上記で得た撥液処理無し試験用支持基板の隔壁に対するインク組成物の接触角を測定するために、実施例１のインク組成物と比較例５のインク組成物を、温度２３℃湿度６０％の環境下で、接触角計(英弘精機社製 OCAシリーズ)を用いてそれぞれシリンジから０．５μl滴下し、隔壁に付着してから１秒後の液滴端部角度を測定した。結果を表３に示す。
１：支持基板
２：隔壁
３：着色膜

Claims (7)

  1. 　基板上にインクジェット方式で硬化膜を形成するインク組成物であって、該インク組成物中の溶剤以外の全成分（Ａ）と溶剤（Ｂ）とからなり、（Ａ）成分に少なくとも２５℃における粘度が１２０００ｍＰａ・ｓ以下である２官能以上の多官能液状硬化性樹脂（Ａ１）を含有し、（Ｂ）成分に沸点２００℃以上の溶剤（Ｂ１）を含有し、（Ａ１）と（Ｂ１）との合計が該インク組成物中の４０質量％以上であり、かつ、（Ａ１）が該インク組成物の（Ｂ）成分を除く全成分（Ａ）の２５質量％以上であることを特徴とするインクジェット方式硬化膜形成用インク組成物。
  2. 　溶剤（Ｂ）に含まれる沸点２００℃より低い溶剤（Ｂ２）が該インク組成物中の２０質量％未満であり、かつ、溶剤以外の全成分（Ａ）に含まれる粒径１００ｎｍ以下の顔料成分（Ａ２）が該インク組成物の（Ｂ）成分を除く全成分（Ａ）の５０質量％以下である請求項１に記載のインクジェット方式硬化膜形成用インク組成物。
  3. 　（Ａ１）成分が、２５℃における粘度が６０００ｍＰａ・ｓ以下である多官能液状硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット方式硬化膜形成用インク組成物。
  4. 　（Ａ１）成分が、自己硬化性を有する液状アクリル樹脂、液状エポキシ樹脂、及び液状メラミン樹脂から選ばれる少なくとも１種の多官能液状硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のインクジェット方式硬化膜形成用インク組成物。
  5. 　基板又は基板上に形成された隔壁材に対する接触角が３０°以上であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のインクジェット方式硬化膜形成用インク組成物。
  6. 　請求項１～５のいずれかに記載のインクジェット方式硬化膜形成用インク組成物を用いて、インクジェット方式により印刷したインクを乾燥及び硬化させて得たことを特徴とする硬化膜。
  7. 　基板上にインクジェット方式でインク組成物を塗出したのち硬化させて硬化膜を形成する硬化膜形成方法であって、該インク組成物が、溶剤以外の全成分（Ａ）と溶剤（Ｂ）とからなり、（Ａ）成分に少なくとも２５℃における粘度が１２０００ｍＰａ・ｓ以下である２官能以上の多官能液状硬化性樹脂（Ａ１）を含有し、（Ｂ）成分に沸点２００℃以上の溶剤（Ｂ１）を含有し、（Ａ１）と（Ｂ１）との合計が該インク組成物中の４０質量％以上であり、かつ、（Ａ１）が該インク組成物の（Ｂ）成分を除く全成分（Ａ）の２５質量％以上であることを特徴とするインクジェット方式による硬化膜形成方法。
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