JP4994084B2 - カラーフィルタ用インクジェットインク、カラーフィルタ及びその製造方法並びに表示装置 - Google Patents
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Description
<1> 基板上に形成された隔壁により囲まれた凹部にインクジェット方式により付与され、カラーフィルタの画素の形成に使用されるカラーフィルタ用インクジェットインクであって、少なくとも着色顔料と有機溶剤とを含有し、前記有機溶剤の一種としてトリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、テトラエチレングリコールモノアルキルエーテルおよびトリエチレングリコールモノアルキルエーテルからなる群より選択される沸点が250℃以上の化合物を含み、かつ、常圧における沸点が230℃以上の有機溶剤が、全有機溶剤の80質量%以上を占める非水系のカラーフィルタ用インクジェットインクである。
<5> 重合性基を少なくとも2つ有するモノマーをさらに含有する<1>乃至<4>のいずれか1つに記載のカラーフィルタ用インクジェットインクである。
本発明のカラーフィルタ用インクジェットインク(以下、「本発明のインク」と称することがある。)は、基板上に形成された隔壁(以下、ブラックマトリクス又はBMと称することがある。)により囲まれた凹部にインクジェット方式により付与され、カラーフィルタの画素の形成に使用されるインクであって、少なくとも着色顔料と有機溶剤とを含有し、前記有機溶剤の一種としてトリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、テトラエチレングリコールモノアルキルエーテルおよびトリエチレングリコールモノアルキルエーテルからなる群より選択される沸点が250℃以上の化合物(以下、当該化合物を「沸点が250℃以上のアルキレングリコールモノアルキルエーテル」とも呼ぶ。)を含むことを特徴とするものである。
本発明のインクは、必要に応じて、顔料分散剤、モノマー、バインダー樹脂、重合開始剤、界面活性剤、或いは、その他の添加剤を含有しても良い。
(着色剤)
本発明のインクに使用される着色剤は、有機顔料、無機顔料、染料など、公知のものを使用できるが、十分な透過濃度や耐光性、基板への密着性、その他の諸耐性が要求されるため、種々の有機顔料が好適である。該着色剤の具体例としては、特開2005−17716号公報[0038]〜[0054]に記載の顔料及び染料や、特開2004−361447号公報[0068]〜[0072]に記載の顔料や、特開2005−17521号公報[0080]〜[0088]に記載の着色剤を好適に用いることができる。これらの中で、画素の保存安定性の点から、顔料が特に好ましい。
本発明における着色剤の含有量は特に限定されるものではないが、所望の色相、濃度を得るという観点から、インク残部に占める着色剤の割合は20質量%以上が好ましく、20〜70質量%がさらに好ましく、25〜60質量%がより好ましく、30〜50質量%が特に好ましい。
このように併用する場合の顔料中のC.I.ピグメント・レッド254、C.I.ピグメント・グリーン36、C.I.ピグメント・ブルー15:6の含有量は、C.I.ピグメント・レッド254は、60質量%以上が好ましく、特に70質量%以上が好ましい。C.I.ピグメント・グリーン36は50質量%以上が好ましく、特に60質量%以上が好ましい。C.I.ピグメント・ブルー15:6は、80質量%以上が好ましく、特に90質量%以上が好ましい。
本発明のインクには、顔料の分散安定性を得るために、顔料分散剤を添加することが好ましい。
その使用量はインクジェットインク全質量に対して0.1〜10質量%の範囲で分散剤を含有させるのが好ましく、0.1〜9質量%がより好ましく、0.1〜8質量%での範囲が特に好ましい。
該顔料分散剤として、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルとの塩、高分子量不飽和エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルりん酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート、顔料誘導体などを用いることができる。
本発明のインクにおいては、有機溶剤の一種として沸点が250℃以上のアルキレングリコールモノアルキルエーテルが用いられる。沸点が250℃以上のアルキレングリコールモノアルキルエーテルの25℃における水に対する溶解度は、10g以下が好ましく、5g以下が更に好ましい。25℃における水に対する溶解度が10g以下であれば、隔壁の膨潤を抑制する事ができる。また、良好な顔料の分散安定性を得る事ができる。
ここで、アルカン系溶剤とは、飽和炭化水素系溶剤のことであり、直鎖状脂肪族飽和炭化水素、分岐鎖状脂肪族飽和炭化水素、または脂環式飽和炭化水素からなるものである。アルカン系溶剤が含まれることにより、インクの粘度及び表面張力を適切に低下することが可能で、インク自体の濡れ広がり性が向上するため、着弾したインク滴が画素形成領域全体の隅々にまで濡れ広がり易くなる。その結果、多様化している基板に対しても、ブラックマトリックスのきわ部分にまで着弾したインクが濡れ広がることが可能になり、画素の色抜けや輝度低下を防止できる。本発明に用いられるアルカン系溶剤としては、2種以上混合して用いても良い。
本発明のインクに用いられる重合性基を2つ以上有するモノマー(以下、2官能以上のモノマーと称することがある。)は活性エネルギー線及び/または熱により重合反応可能であれば特に限定されるものではないが、膜の強度や耐溶剤性等の点から重合性基を3つ以上有するモノマー(以下、3官能以上のモノマーと略することがある)がより好ましい。モノマー全体に占める3官能以上のモノマーの割合は、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。
3官能以上の重合性モノマーの具体例としては特開2001−350012号公報の段落番号0061〜0063に記載の3官能のエポキシ基含有モノマーや、特開2002−371216号公報の段落番号0016に記載の3官能以上のアクリレートモノマー、メタクリレートモノマー及びシーエムシー出版による「反応性モノマーの市場展望」に記載の3官能以上のモノマー等が挙げられる。これらの中で、特に好ましいものとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンPO(プロピレンオキサイド)変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンEO(エチレンオキサイド)変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、前記3官能以上のモノマーを2種以上併用することも可能である。
バインダー樹脂としては、それ自体は重合反応性のない樹脂のみから構成されるような単に乾燥固化するバインダー樹脂を用いてもよい。しかしながら、塗工膜に十分な強度、耐久性、密着性を付与するためには、インクジェット方式により基板上に画素のパターンを形成後、当該画素を重合反応により硬化させることのできるバインダー樹脂を用いるのが好ましく、例えば、可視光線、紫外線、電子線等により重合硬化させることができる光硬化性のバインダー樹脂や、加熱により重合硬化させることができる熱硬化性のバインダー樹脂のような、重合硬化可能なバインダー樹脂を用いることができる。
紫外線、電子線等の光により重合硬化させることができる光硬化性樹脂(光硬化性バインダー樹脂)においては、成膜性や被塗工面に対する密着性を付与することを目的として比較的分子量の高い重合体を含むことが好ましい。ここでいう比較的分子量が高いとは、所謂モノマーやオリゴマーよりも分子量が高いことをいい、重量平均分子量5,000以上を目安にすることができる。比較的分子量の高い重合体としては、それ自体は重合反応性のない重合体、及び、それ自体が重合反応性を有する重合体のいずれを用いてもよく、また、2種以上を組み合わせて用いても良い。
より具体的には、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート共重合体、メタクリル酸/ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体、ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体、ベンジルメタクリレートマクロモノマー/スチレン共重合体、ベンジルメタクリレート/スチレンマクロモノマー共重合体などを例示することができる。
各種のエチレン性二重結合含有化合物は、それ自体が重合反応性を有し、光硬化性樹脂として利用できる。従来において、例えばインク、塗料、接着剤などの各種分野で用いられているUV硬化性樹脂組成物に配合されているプレポリマーは、本発明における比較的分子量の高い重合体として使用できる。従来から知られているプレポリマーとしては、ラジカル重合型プレポリマー、カチオン重合型プレポリマー、チオール・エン付加型プレポリマーなどがあるが、いずれを用いてもよい。
比較的分子量の高い重合体は、インクの固形分全量に対して、通常、1〜50重量%の割合で配合することができる。
熱硬化性バインダー樹脂としては、1分子中に熱硬化性官能基を2個以上有する化合物と硬化剤の組み合わせが通常用いられ、更に、熱硬化反応を促進できる触媒を添加しても良い。熱硬化性官能基としてはエポキシ基が好ましく用いられる。また、これらにそれ自体は重合反応性のない重合体を更に用いても良い。
1分子中に熱硬化性官能基を2個以上有する化合物として、通常は、1分子中にエポキシ基2個以上を有するエポキシ化合物が用いられる。1分子中にエポキシ基2個以上を有するエポキシ化合物は、エポキシ基を2個以上、好ましくは2〜50個、より好ましくは2〜20個を1分子中に有するエポキシ化合物(エポキシ樹脂と称されるものを含む)である。エポキシ基は、オキシラン環構造を有する構造であればよく、例えば、グリシジル基、オキシエチレン基、エポキシシクロヘキシル基等を示すことができる。エポキシ化合物としては、カルボン酸により硬化しうる公知の多価エポキシ化合物を挙げることができ、このようなエポキシ化合物は、例えば、新保正樹編「エポキシ樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社刊(昭和62年)等に広く開示されており、これらを用いることが可能である。
エポキシ化合物としては、硬化膜に耐溶剤性や耐熱性を付与するために、比較的分子量の高い重合体と、硬化膜の架橋密度を高くしたり、低粘度化によりインクジェット吐出性能を向上させるために、比較的分子量の低い化合物とを併用することが好ましい。
式(1)で表される構成単位は、下記式(3)で表されるモノマーから誘導される。
式(4)において、R3として好ましいのは水素またはメチル基である。式(4)で表されるモノマーとして、具体的にはグリシジル(メタ)アクリレートを例示することができ、特にグリシジルメタクリレート(GMA)が好ましい。
式(1)の構成単位の量が上記の比10:90よりも過剰な場合には、硬化の反応点が少なくなって架橋密度が低くなるおそれがあり、一方、式(2)の構成単位の量が上記の比90:10よりも過剰な場合には、嵩高い骨格が少なくなって硬化収縮が大きくなるおそれがある。
本発明のインクにおいて、モノマー及びバインダー樹脂の重合反応を促進する目的で、重合開始剤を併用しても良い。重合開始剤としては、画素部の重合を活性エネルギー線により行う場合には、光重合開始剤が用いられ、画素部の重合を熱により行う場合には、熱重合開始剤が用いられる。光重合開始剤としては、例えば特開2006−28455号公報の段落番号[0079]〜[0088]に記載のものが挙げられ、好ましい具体例としては、2−トリクロロメチル−5−(p−スチリルスチリル)−1,3,4−オキサジアゾールや、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[4’−(N,N−ビスエトキシカルボニルメチルアミノ)−3’−ブロモフェニル]−s−トリアジンが挙げられる。
これらの開始剤は1種又は2種以上を組み合わせて使用することもできる。
多価カルボン酸無水物の具体例としては、無水フタル酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバリル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水ジメチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸、無水ナジン酸などの脂肪族または脂環族ジカルボン酸無水物;1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族多価カルボン酸二無水物;無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸などの芳香族多価カルボン酸無水物;エチレングリコールビストリメリテイト、グリセリントリストリメリテイトなどのエステル基含有酸無水物を挙げることができ、特に好ましくは、芳香族多価カルボン酸無水物を挙げることができる。また、市販のカルボン酸無水物からなるエポキシ樹脂硬化剤も好適に用いることができる。
また、本発明において熱硬化性バインダー樹脂には、画素の硬度および耐熱性を向上させるために、酸−エポキシ間の熱硬化反応を促進できる触媒を添加してもよい。そのような触媒としては、加熱硬化時に活性を示す熱潜在性触媒を用いることができる。
物、(ロ)BF3、FeCl3、SnCl4、AlCl3、ZnCl2などのルイス酸を前述のルイス塩基で中和した化合物、(ハ)メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などと第一級アルコール、第二級アルコールとのエステル化合物、(ニ)第一級アルコール類、第二級アルコール類のリン酸モノエステル化合物、リン酸ジエステル化合物等を挙げることができる。また、オニウム化合物としては、アンモニウム化合物[RNR’]+X−、スルホニウム化合物[RSR’]+X−、オキソニウム化合物[ROR’]+X−等を挙げることができる。なお、ここでR及びR’はアルキル、アルケニル、アリール、アルコキシ等である。
界面活性剤の例として、特開平7−216276号公報の段落番号[0021]や、特開2003−337424号公報、特開平11−133600号公報に開示されている界面活性剤が、好適なものとして挙げられる。界面活性剤の含有量は、インクジェットインク全量に対して5質量%以下が好ましい。
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基板上に形成された隔壁により囲まれた凹部に、インクジェット方式により本発明のインクの液滴を付与して画素を形成することを特徴とする。
なお、隔壁は、画素形成工程前に予め基板上に形成されたものであり、隔壁の形成方法の詳細については後述する。
画素形成工程では、隔壁(濃色離画壁)間の凹部に、本発明のインクの液滴をインクジェット法で付与して画素を形成する。この画素は、カラーフィルタを構成する赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等の色画素となるものである。
画素の形成は、既述のようにして基板上に形成された隔壁で取り囲まれた凹部に、画素(例えばRGB3色の画素パターン)を形成するためのインクジェットインクを侵入させて、2色以上の複数の画素で構成されるように形成することができる。
インクジェット法については、インクを熱硬化させる方法、光硬化させる方法、予め基板上に透明な受像層を形成しておいてから打滴する方法など、公知の方法を用いることができる。
カラーフィルタパターンの形状については、特に限定はなく、ブラックマトリックス形状として一般的なストライプ状であっても、格子状であっても、さらにはデルタ配列状であってもよい。
インクジェットインクの射出条件としては、インクジェットインクを30〜60℃に加熱し、インク粘度を下げて射出することが射出安定性の点で好ましい。インクジェットインクは、概して水性インクより粘度が高いため、温度変動による粘度変動幅が大きい。粘度変動はそのまま液滴サイズ、液滴射出速度に大きく影響を与え、画質劣化を起こしやすいため、インクジェットインク温度をできるだけ一定に保つことが重要である。
本発明におけるカラーフィルタは、RGB3色のインクを吹き付けて3色の着色層からなる群で構成された形態が好ましい。
−第1の硬化工程−
前記画素形成工程で形成された少なくとも1色の画素に活性エネルギー線を照射して硬化する工程(第1の硬化工程)を設けることができる。第1の硬化工程では、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)を含む各色の本発明のインクを硬化させることにより、硬化した画素を形成することができる。硬化は、1色の画素を形成するごとに行なってもよいし、複数色の画素を形成した後に行なうようにしてもよい。
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)を含む所望の色相の画素の全てを熱により硬化する工程(第2の硬化工程)を設けることができる。上記したように、前記第1の硬化工程を設けると共に第2の硬化工程を設けることによって、カラーフィルタの製造効率と表示特性とを両立させことができる。また、第2の硬化工程のみで硬化させてもよい。
上記予備加熱工程は、本発明のごときインク残部が流動性を有するインクであれば、画素部が熱によって重合するインクのみならず、光によって重合するインクにおいても有効である。光によって重合するインクの場合、前記インクが熱重合を開始する温度Tは、熱によって光重合開始剤等が分解して重合反応が開始する温度または、モノマー自体が熱によって分解し、重合反応が開始する温度を意味する。
上記予備加熱工程の時間は特に制限が無いが、1〜5分間行うことが好ましい。
インクを加熱し、加熱によりインクの重合が開始し、インクのゲル化等が観察される温度をTとする。より具体的には、加熱前のインク粘度に対して、加熱後のインク粘度の上昇が5mPa・s以上の場合の加熱温度をTとする。
本発明では、基板上に形成された隔壁により囲まれた凹部に、インクジェット方式により本発明のインクの液滴を付与して画素が形成される。この隔壁はどの様なものでも良いが、カラーフィルタを作製する場合は、ブラックマトリクスの機能を持った遮光性を有する隔壁であることが好ましい。該隔壁は公知のカラーフィルタ用ブラックマトリクスと同様の素材、方法により作製することができる。例えば、特開2005−3861号公報の段落番号[0021]〜[0074]や、特開2004−240039号公報の段落番号[0012]〜[0021]に記載のブラックマトリクスや、特開2006−17980号公報の段落番号[0015]〜[0020] や、特開2006−10875号公報の段落番号[0009]〜[0044]に記載のインクジェット用ブラックマトリクスなどが挙げられる。
前記公知の作製方法の中でも、コスト削減の観点から感光性樹脂転写材料を用いることが好ましい。感光性樹脂転写材料は、仮支持体上に少なくとも遮光性を有する樹脂層を設けたものであり、基板に圧着して、該遮光性を有する樹脂層を該基板に転写することができる。
感光性樹脂転写材料を構成する仮支持体、熱可塑性樹脂層、中間層、保護フィルムや、転写材料の作製方法については、特開2005−3861号公報の段落番号[0023]〜[0066]に記載のものが好適なものとして挙げられる。
オーバーコート層は樹脂(OC剤)を用いて構成することができ、樹脂(OC剤)としては、アクリル系樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物などが挙げられる。中でも、可視光領域での透明性で優れており、カラーフィルタ用インクジェットインクの樹脂成分が通常アクリル系樹脂を主成分としており、密着性に優れることから、アクリル系樹脂組成物が望ましい。オーバーコート層の例として、特開2003−287618号公報の段落番号[0018]〜[0028]に記載のものや、オーバーコート剤の市販品として、JSR社製のオプトマーSS6699Gが挙げられる。
本発明の表示装置としては既述の本発明のカラーフィルタを備えるものであれば、特に限定するものではなく、液晶表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、EL表示装置、CRT表示装置などの表示装置などが挙げられる。表示装置の定義や各表示装置の説明は例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、(株)工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。
[隔壁形成用の濃色組成物の調製]
濃色組成物K1は、まず表1に記載の量のK顔料分散物1、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをはかり取り、温度24℃(±2℃)で混合して150rpmで10分間攪拌し、さらに攪拌しながら、表1に記載の量のメチルエチルケトン、バインダー2、ハイドロキノンモノメチルエーテル、DPHA液、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−[4’−(N,N−ビスジエトキシカルボニルメチル)アミノ−3’−ブロモフェニル]−s−トリアジン、界面活性剤1をはかり取り、温度25℃(±2℃)でこの順に添加して、温度40℃(±2℃)で150rpmで30分間攪拌することによって得られる。なお、表1に記載の量は質量部であり、詳しくは以下の組成となっている。
・カーボンブラック(デグッサ社製 Nipex35) 13.1%
・分散剤(下記化合物1) 0.65%
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=72/28モル比
のランダム共重合物、分子量3.7万) 6.72%
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 79.53%
・ポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=78/22モル比
のランダム共重合物、分子量3.8万) 27%
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 73%
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(重合禁止剤MEHQ 500ppm含有、日本化薬(株)製、商品名:KAYARAD
DPHA) 76%
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 24%
・下記構造物1 30%
・メチルエチルケトン 70%
無アルカリガラス基板を、UV洗浄装置で洗浄後、洗浄剤を用いてブラシ洗浄し、更に超純水で超音波洗浄した。基板を120℃3分熱処理して表面状態を安定化させた。
基板を冷却し23℃に温調後、スリット状ノズルを有すガラス基板用コーター(エフ・エー・エス・アジア社製、商品名:MH−1600)にて、上述のように調製した濃色組成物K1を塗布した。引き続きVCD(真空乾燥装置、東京応化工業社製)で30秒間、溶媒の一部を乾燥して塗布層の流動性を無くした後、120℃3分間プリベークして膜厚2.3μmの濃色組成物層K1を得た。
超高圧水銀灯を有すプロキシミティー型露光機(日立ハイテク電子エンジニアリング株式会社製)で、基板とマスク(画像パターンを有す石英露光マスク)を垂直に立てた状態で、露光マスク面と濃色組成物層K1の間の距離を200μmに設定し、窒素雰囲気下、露光量300mJ/cm2で隔壁幅20μm、スペース幅100μmにパターン露光した。
隔壁を形成した基板に、カソードカップリング方式平行平板型プラズマ処理装置を用いて、以下の条件にて撥インク化プラズマ処理を行った。
使用ガス :CF4
ガス流量 :80sccm
圧力 :40Pa
RFパワー:50W
処理時間 :30sec
−Red用顔料分散液の調製―
ジケトピロロピロール系顔料として、C.I.Pigment Red 254(商品名:Irgaphor Red B−CF、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)に分散剤(上記化合物1)及び溶剤(1,3−ブタンジオールジアセテート)(以下1,3−BGDAと略す。)を下記の表2に示す如く配合し、プレミキシングの後、モーターミルM−50(アイガー・ジャパン社製)で、直径0.65mmのジルコニアビーズを充填率80%で用い、周速9m/sで25時間分散し、Red用顔料分散液(R1)を調製した。Red用顔料分散液(R1)において、顔料及びその他の成分を表2に示す如く配合した以外はRed用顔料分散液(R1)と同様にして、Red用顔料分散液(R2),(Y1)を調製した。尚、日機装社製ナノトラックUPA−EX150を用いて、この顔料分散液の数平均粒子径を測定した。
C.I.Pigment Red 254(商品名:Irgaphor Red B−CF、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
C.I.Pigment Red 177(商品名:Cromophtal Red A2B、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
C.I.Pigment Yellow 150 (商品名:Bayplast Yellow 5GN 01、バイエル株式会社製)
(モノマー液)
以下の組成のとおりに溶剤、モノマー、バインダー、界面活性剤成分を混合して、25℃で30分間攪拌したのち、不溶物が無いことを確認し、モノマー溶液(R1)を調製した。
沸点232℃ ダイセル社製) 4.6g
TPNB(トリプロピレングリコールn−ブチルエーテル;沸点274℃)40.2g
DPHA(日本化薬(株)製、商品名:KAYARAD DPHA) 7.5g
フェノチアジン 0.004g
バインダー:ベンジルメタクリレート/メタクリル酸=78/22モル比のランダム共重合物、分子量3.8万 1.0g
界面活性剤:前記界面活性剤1の欄に示した構造物1 0.02g
ソルスパース20000(アヴェシア社製) 1.0g
顔料分散液R2(C.I.Pigment Red 177) 10.5g
顔料分散液Y1(C.I.Pigment Yellow 150) 4.6g
TPNP(トリプロピレングリコールn−プロピルエーテル;沸点261℃)
TEGDME(テトラエチレングリコールジメチルエーテル;沸点275℃)
TPMA(トリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート;沸点263℃)
TPNM(トリプロピレングリコールn−メチルエーテル;沸点242℃)
−インクジェット方式によるRed画素部の形成―
本実施例ではインクの打滴を以下の形態で行った。
インクジェットヘッドはDimatix社製SE-128を、吐出制御装置はDimatix社製 Apollo IIを用いた。
インクジェットヘッドを自動2次元移動ステージ(駿河精機製KS211-200)上に搭載し、前記で作製した隔壁の間隙に所定インク量が吐出されるように、ステージを移動させながら吐出制御装置によるヘッドからの吐出を同期させた。
ここで上記記載のRインク1をヘッドに充填し、インクが所定の位置に着弾するように、吐出制御装置により制御した。
打滴は、所望の濃度になるまでインク組成物の吐出を行い、吐出後30秒経過した時点でホットプレートを用いて100℃2分間加熱乾燥させた後、230℃オーブン中で30分ベークすることで隔壁、画素ともに完全に硬化させ、カラーフィルタ用の赤色画素部(R1a)を作製した。
また、インク組成物の吐出後10分経過した時点でホットプレートを用いて100℃2分乾燥させた以外は上記と同様にして、カラーフィルタ用の赤色画素部(R1b)を作製した。
次いで、Rインク2〜7についてもヘッドに充填し、同様の手順でカラーフィルタ用赤色画素部(R2a〜R7b)を作製した。
赤色画素部R1a〜R7bについて、Zygo社製非接触式3次元形状測定装置Zygoを用いて、画素部の形状プロファイルを測定し、最大膜厚から最小膜厚を引いた高低差を算出した。
また、画素aとbの形状プロファイルの差を以下の基準で評価した。
○:aとbの形状が類似している。(高低差の差<0.3μm)
△:aとbの高低差の差が0.3〜0.6μm
×:aとbの形状の差が大きい。(高低差の差>0.6μm)
画素部(凹部)に隣接するBMについて、Zygo社製非接触式3次元形状測定装置Zygoを用いて、インクを吐出する前と、インクを吐出硬化した後のBM部の高さの差を求め、以下の基準で評価した。
(インク吐出前後でのBMの高さの変化<0.03μm)
△:インク吐出によるBMの高さの変化が若干認められる。
(インク吐出前後でのBMの高さの変化が0.03〜0.08μm)
×:インク吐出によるBMの高さの変化が認められる。
(インク吐出前後でのBMの高さの変化>0.08μm)
インク吐出乾燥後の画素部に隣接したBMの表面の状態を、光学顕微鏡にて反射光のもとで観察し、以下の基準で評価した。
○:BMの表面にドーム状に膨れた部分が認められない。
×:BMの表面にドーム状に膨れた部分が認められる。
−Green及びBlue用顔料分散液の調整−
実施例2のRed用顔料分散液の調製において、R1の顔料をC.I.Pigment Red 254からC.I.Pigment Green 36(商品名:Rionol Green 6YK、東洋インキ製造(株)製)に変更した以外は同様にして、Green用顔料分散液(G1)を調製した。
また、同様にC.I.Pigment Red 254 15質量部を、C.I.Pigment Blue 15:6(商品名:Rionol Blue ES、東洋インキ製造(株)製)13.5質量部、C.I.Pigment Violet 23(商品名:Hostaperm Violet RL−NF、 クラリアントジャパン(株)製)1.5質量部に変更した以外は同様にして、Blue用顔料分散液(B1)を調製した。
なお、Greenの調色用に用いるYellowの顔料分散液については、Red用顔料分散液(Y1)と同じものを使用した。
顔料分散液G1及びB1の数平均粒子径は、それぞれ46nm,50nmであった。
実施例2のカラーフィルタ用Redインクの調製において、顔料分散液G1,Y1を用いて、下の表5に示す組成に変更した以外は実施例2と同様にして、カラーフィルタ用Gインク1〜4(本発明)及びGインク5〜7(比較例)を調製した。
また、顔料分散液B1を用いて、下の表6に示す組成に変更した以外は実施例2と同様にして、カラーフィルタ用Bインク1〜4(本発明)及びBインク5〜7(比較例)を調製した。なお、表5及び表6の単位は「g」である。
−インクジェット方式によるGreen画素部及びBlue画素部の形成−
実施例3のRed画素部の形成において、Rインクの代わりにG1〜G7インク及びB1〜B7インクを用いた以外は同様にして、G画素部G1a〜G7b及びB画素部B1a〜B7bを作製した。
これらの画素部について、実施例3と同様の評価を行ったところ、本発明のGreenインクG1〜G4やBlueインクB1〜B4を用いた場合には、インク吐出によるBMの高さの変化やドーム状の膨れが無く、且つ形状のバラツキが小さい良好な画素部が得られたのに対し、比較例のインクであるG5〜G7やB5〜B7を用いた場合には、それらの全てを満足することができず、Red画素部を作製した場合と同様の結果が得られた。
<RGBインクによるカラーフィルタの作製>
実施例3において、Rインク1以外にGインク1、Bインク1も用いた以外は同様にして、RGBの画素が周期的に繰り返しているインクジェット方式カラーフィルタ(CF1)を作製した。
また、CF2〜CF7についても、CF1のRインク1,Gインク1,Bインク1をそれぞれのCFの番号に対応するRインク、Gインク、Bインクに変更した以外は同様にして作製した。
上記より得たカラーフィルタ基板(CF1)の上に更に、ITO(IndiumTinOxide)の透明電極をスパッタリングにより形成した。別途、対向基板としてガラス基板を用意し、カラーフィルタ基板の透明電極上及び対向基板上にそれぞれPVAモード用にパターニングを施した。
前記ITOの透明電極上の隔壁の上部に相当する部分にフォトスペーサを設け、その上に更にポリイミドよりなる配向膜を設けた。
その後、カラーフィルタの画素群を取り囲むように周囲に設けられた隔壁外枠に相当する位置に紫外線硬化樹脂のシール剤をディスペンサ方式により塗布し、PVAモード用液晶を滴下し、対向基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板をUV照射した後、熱処理してシール剤を硬化させた。このようにして得た液晶セルの両面に、(株)サンリッツ製の偏光板HLC2−2518を貼り付けた。次いで、冷陰極管のバックライトを構成し、前記偏光板が設けられた液晶セルの背面となる側に配置し、本発明の液晶表示装置1とした。
また、CF1をCF2〜7に変更した以外は上記と同様にして、本発明の液晶表示装置2〜4及び5〜7(比較例)を作製した。
作製した液晶表示装置1〜7について、RGBそれぞれ単独及びグレーのパターンを表示し、以下の基準により表示ムラを目視で評価した。結果を表7に示す。
○:ムラが観察されない。
△:ムラが若干観察される。
×:かなり強いムラが観察される。
Claims (14)
- 基板上に形成された隔壁により囲まれた凹部にインクジェット方式により付与され、カラーフィルタの画素の形成に使用されるカラーフィルタ用インクジェットインクであって、
少なくとも着色顔料と有機溶剤とを含有し、前記有機溶剤の一種としてトリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、テトラエチレングリコールモノアルキルエーテルおよびトリエチレングリコールモノアルキルエーテルからなる群より選択される沸点が250℃以上の化合物を含み、かつ、常圧における沸点が230℃以上の有機溶剤が、全有機溶剤の80質量%以上を占める非水系のカラーフィルタ用インクジェットインク。 - 前記沸点が250℃以上の化合物の25℃における水に対する溶解度が10g以下である請求項1に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- 前記沸点が250℃以上の化合物がトリプロピレングリコールモノアルキルエーテルである請求項1又は請求項2に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- 前記沸点が250℃以上の化合物がトリプロピレングリコールモノn−ブチルエーテルおよびトリプロピレングリコールモノn−プロピルエーテルの少なくともいずれかを含む請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- 重合性基を少なくとも2つ有するモノマーをさらに含有する請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- 前記重合性基が、エポキシ基、アクリロイルオキシ基及びメタクリロイルオキシ基からなる群より選択されるいずれかである請求項5に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- 重合性基を3つ以上有する化合物が前記モノマーの50質量%以上を占める請求項5又は請求項6に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- バインダー樹脂をさらに含有する請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- 界面活性剤をさらに含有する請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- 25℃における粘度が5mPa・s以上30mPa・s以下である請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用インクジェットインク。
- 基板上に形成された隔壁により囲まれた凹部に、インクジェット方式により請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のカラーフィルタ用インクジェットインクの液滴を付与して画素を形成するカラーフィルタの製造方法。
- 前記液滴に含まれる有機溶剤を除去してインク残部とした後に、前記インク残部に活性エネルギー線を照射する工程及び/又は前記インク残部を加熱する工程により前記インク残部を重合して画素を形成する請求項11に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 請求項11又は請求項12に記載のカラーフィルタの製造方法により製造されたカラーフィルタ。
- 請求項13に記載のカラーフィルタを備える表示装置。
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