DE60031599T2

DE60031599T2 - Tintenstrahl-Harzzusammensetzung für Farbfilter, Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern

Info

Publication number: DE60031599T2
Application number: DE2000631599
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Suwa-shi Kiguchi; Satoru Suwa-shi Miyashita; Toshio Nakamura; Tsuyoshi Watanabe
Original assignee: Seiko Epson Corp; JSR Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp; JSR Corp
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: DE60031599D1; CN1281151A; KR100707701B1; EP1048700A1; US20020128351A1; JP3940523B2; EP1048700B1; JP2000310706A; CN1143143C; US6627364B2; TWI294974B; KR20000071813A

Description

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung zur Herstellung eines Farbfilters zur Verwendung in farbigen Flüssigkristallanzeigen, Farbbild-Aufnahmeelementen und dergl. durch ein Tintenstrahlsystem, sowie einen Farbfilter mit einem Pixelmuster, das aus der Farbfilter-Harzzusammensetzung durch ein Tintenstrahlsystem hergestellt worden ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters aus der Farbfilter-Harzzusammensetzung durch ein Tintenstrahlsystem.
Ein Farbfilter zur Verwendung in farbigen Flüssigkristallanzeigen (LCD) und dergl. wird einer farbigen Flüssigkristallanzeige oder dergl. einverleibt und dient zur Verbesserung der Bildqualität und zur Bereitstellung einer Primärfarbe für jedes Pixel.
Bekannte Verfahren zur Herstellung eines derartigen Farbfilters umfassen ein Verfahren, bei dem ein Überzugsfilm aus einem strahlungsempfindlichen Harz einer Strahlung durch eine Photomaske hindurch ausgesetzt wird, um die belichteten Bereiche zu härten, wonach die belichteten Bereiche entwickelt werden, um der Strahlung nicht ausgesetzte Bereiche des Beschichtungsfilms zu entfernen, so dass ein Muster entsteht, das gefärbt wird (Färbeverfahren), sowie ein photographisches Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung, die ein rotes, grünes oder blaues farbgebendes Mittel in Dispersion in einem strahlungsempfindlichen Harz umfasst, zur Bildung eines Beschichtungsfilms verwendet wird und der Beschichtungsfilm auf die vorstehend beschriebene Weise einer Strahlung ausgesetzt und entwickelt wird. Jedoch treten bei diesem Verfahren Schwierigkeiten insofern auf, als die Stufe der Bildung des Pixelmusters kompliziert und mit hohen Kosten verbunden ist.
JP-A-59-75205, JP-A-61-245106 und JP-A-63-235901 (der hier verwendete Ausdruck "JP-A" bedeutet eine ungeprüfte, veröffentlichte japanische Patentanmeldung) beschreiben Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters durch ein Tintenstrahlsystem, die die Stufe der Bildung der pigmentierten Schicht eines Farbfilters mit einem Tintenstrahlkopf umfassen. Bei diesem Verfahren ergeben sich eine einfache Steuerung der Position zur Abgabe der Tröpfchen einer Farbfilter-Harzzusammensetzung sowie geringe Abfallmengen der Harzzusammensetzung, wodurch eine Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht wird.
Jedoch sind die vorerwähnten herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters mit einem Tintenstrahlsystem möglicherweise mit dem Problem behaftet, dass die Farbdichte einer abgegebenen Farbfilter-Harzzusammensetzung ungleichmäßig wird. Daher schlagen JP-A-4-261503 und JP-A-7-318723 Verfahren zur Unterdrückung der Ungleichmäßigkeit der Farbdichte eines Pixelmusters vor, indem man die Entladung einer Farbfilterzusammensetzung steuert.
In diesen Veröffentlichungen werden keine gründlichen Untersuchungen über die Zusammensetzung, die sich für ein Tintenstrahlsystem einer Farbfilter-Harzzusammensetzung eignet, angestellt und Einzelheiten über ein Farbfilter-Herstellungsverfahren werden nicht ausführlich beschrieben.
US-A-5 821 016 beschreibt ein Farbbild-Erzeugungsmaterial mit einem Gehalt an den folgenden Bestandteilen: (a) ein Harz auf der Basis von Copolymeren aus Styrol oder einem Derivat davon mit einem Monoalkylmaleatester, (b) ein farbgebendes Mittel, (c) ein Monomeres mit mindestens einer ungesättigten Bindung, (d) ein Photoinitiator und ein organisches Lösungsmittel.
US-A-5 104 488 beschreibt eine Tintenzusammensetzung zum Tintenstrahldruck, die ein farbgebendes Mittel, gegebenenfalls ein Bindemittel (vergl. Spalte 2, Zeilen 65/66) und ein organisches Lösungsmittel, z. B. Diethylenglykoldibutylether, enthält.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben ausführlich das Verhalten untersucht, das eine für die Herstellung eines Farbfilters durch ein Tintenstrahlsystem verwendete Farbfilter-Harzzusammensetzung beim Farbfilter-Herstellungsverfahren zeigt. Dabei haben sie festgestellt, dass es notwendig ist, die Trocknungsgeschwindigkeit von Flüssigkeitströpfchen der Farbfilter-Harzzusammensetzung bei der Abgabe der Zusammensetzung zu verringern, einen übermäßigen Anstieg der Viskosität der Flüssigkeitströpfchen durch Trocknung zu unterdrücken und die Abscheidung von festen Bestandteilen zu verhindern, um Flüssigkeitströpfchen der Farbfilter-Harzzusammensetzung in linearer Weise abzugeben, indem verhindert wird, dass ein benutzter Tintenstrahlkopf verstopft wird, da die Fläche der einzelnen Pixelmuster, die einen Farbfilter bilden, sehr klein ist.
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage des vorstehenden Befunds in Anbetracht der vorstehend geschilderten Situation des Stands der Technik gemacht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Farbfilter-Harzzusammensetzung bereitzustellen, mit der die Stufe der Bildung des Pixelmusters vereinfacht werden kann und die im Hinblick auf die Herstellung eines kostengünstigen Farbfilters durch ein Tintenstrahlsystem optimiert ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Farbfilter herzustellen, der ein Pixelmuster aufweist, das aus der vorstehenden Farbfilter-Harzzusammensetzung mit einem Tintenstrahlsystem gebildet worden ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Farbfilters aus der Farbfilter-Harzzusammensetzung durch ein Tintenstrahlsystem.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Erstens werden erfindungsgemäß die vorstehenden Ziele und Vorteile durch eine Tintenstrahl- Farbfilter-Harzzusammensetzung erreicht, die (A) ein farbgebendes Mittel, (B) ein Bindemittelharz gemäß der Definition in Anspruch 1 und (C) ein Lösungsmittel, das bei Normaldruck einen Siedepunkt von 245°C oder mehr aufweist, umfasst.
Zweitens werden erfindungsgemäß die vorstehenden Ziele und Vorteile durch ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters aus der vorstehenden erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung durch ein Tintenstrahlsystem erreicht, wobei das Verfahren folgendes umfasst:
die Stufe der Abgabe der vorstehenden Harzzusammensetzung aus einem Tintenstrahlkopf in lichttransmittierende Bereiche auf der Oberfläche eines durchsichtigen Substrats mit darauf ausgebildeten Rippen, um die Harzzusammensetzung in den lichttransmittierenden Bereichen, die durch die Rippen begrenzt werden, aufzubewahren;
die Stufe der Bildung eines Pixelmusters durch Trocknen der Harzzusammensetzung, die in den lichttransmittierenden Bereichen aufbewahrt wird; und
die Stufe der Bildung einer Schutzschicht, um das Pixelmuster zu bedecken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt Längsschnittansichten zur Darstellung der entscheidenden Teile eines Beispiels für das erfindungsgemäße Farbfilter-Herstellungsverfahren, wobei (a) die Stufe der Bildung der Rippen zeigt, (b) die Stufe der Bildung eines Pixelmusters zeigt, (c) die Stufe der Trocknung zeigt, (d) die Stufe der Bildung einer Schutzschicht zeigt und (e) die Stufe der Bildung einer üblichen Elektrode zeigt.
2 ist eine Längsschnittansicht zur Darstellung der entscheidenden Teile eines Beispiels für eine Flüssigkristallanzeige mit einem Farbfilter, der durch das erfindungsgemäße Farbfilter-Herstellungsverfahren hergestellt worden ist.
3 ist eine Draufsicht eines Farbfilters, der durch das erfindungsgemäße Farbfilter-Herstellungsverfahren hergestellt worden ist.
4 ist eine Abbildung zur Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Farbfilters, die im erfindungsgemäßen Farbfilter-Herstellungsverfahren verwendet wird.
5 ist ein partieller Querschnitt zur Darstellung der entscheidenden Teile eines Tintenstrahlkopfes, der im erfindungsgemäßen Farbfilter-Herstellungsverfahren verwendet wird.
6 ist eine Draufsicht zur Darstellung der Anordnung der Düsen eines Tintenstrahlkopfes und der Filterelemente auf einem Substrat mit darauf ausgebildeten Rippen, die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters verwendet werden.
Nachstehend wird die Erfindung ausführlich erläutert.
(A) Farbgebendes Mittel
Das erfindungsgemäß verwendete farbgebende Mittel ist nicht auf eine bestimmte Farbe beschränkt. Es wird in geeigneter Weise entsprechend dem Anwendungszweck des erhaltenen Farbfilters ausgewählt. Es kann sich um ein Pigment, einen Farbstoff oder um ein natürliches farbgebendes Mittel handeln.
Da vom Farbfilter eine Farbentwicklung mit hoher Definition und eine wärmebeständige Beschaffenheit verlangt werden, handelt es sich beim farbgebenden Mittel der vorliegenden Erfindung vorzugsweise um ein farbgebendes Mittel mit einem hohen Farbentwicklungsvermögen und einer hohen Wärmebeständigkeit, insbesondere um ein farbgebendes Mittel mit einer hohen Wärmezersetzungsbeständigkeit. Im allgemeinen wird ein Pigment verwendet und insbesondere bedient man sich eines organischen Pigments.
Zu erläuternden Beispielen für das organische Pigment gehören Verbindungen, die in eine Gruppe von Pigmenten gemäß dem Farbindex (Color Index C. I.; The Society of Dyers and Colourists), eingeteilt werden, insbesondere um Verbindungen mit den folgenden Color Index (C. I.)-Nummern: C. I.-Pigmentgelb 83, C. I.-Pigmentgelb 110, C. I.-Pigmentgelb 138, C. I.-Pigmentgelb 139, C. I.-Pigmentgelb 150, C. I.-Pigmentgelb 155, C. I.-Pigmentorange 71, C. I.-Pigmentrot 48:1, C. I.-Pigmentrot 48:2, C. I.-Pigmentrot 48:3, C. I.-Pigmentrot 48:4, C. I.-Pigmentrot 122, C. I.-Pigmentrot 177, C. I.-Pigmentrot 202, C. I.-Pigmentrot 206, C. I.-Pigmentrot 207, C. I.-Pigmentrot 209, C. I.-Pigmentrot 224, C. I.-Pigmentrot 254, C. I.-Pigmentblau 15:3, C. I.-Pigmentblau 15:4, C. I.-Pigmentblau 15:6; C. I.-Pigmentgrün 7, C. I.-Pigmentgrün 36; C. I.-Pigmentbraun 23, C. I.-Pigmentbraun 25; C. I.-Pigmentschwarz 1, C. I.-Pigmentschwarz 7.
Diese organischen Pigmente können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Das organische Pigment kann durch ein Schwefelsäure-Umkristallisationsverfahren, ein Lösungsmittel-Waschverfahren oder durch eine Kombination davon gereinigt werden.
Zu erläuternden Beispielen für anorganische Pigmente gehören Titanoxid, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Zinkoxid, Bleisulfat, Bleigelb, Zinkgelb, rotes Eisenoxid (III), Cadmiumrot, Ultramarinblau, preußisch Blau, Chromoxidgrün, Kobaltgrün, Bernstein, Titanschwarz, synthetisches schwarzes Eisenoxid und Ruß.
Diese anorganischen Pigmente können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Die Oberfläche des erfindungsgemäßen farbgebenden Teilchens kann je nach Bedarf mit einem Polymeren modifiziert werden. Beim Polymeren zum Modifizieren der Oberfläche des farbgebenden Mittels handelt es sich um ein Polymeres gemäß JP-A-8-259876 oder um ein handelsübliches Polymeres oder Oligomeres zum Dispergieren eines Pigments oder dergl.
Das erfindungsgemäße farbgebende Mittel kann je nach Bedarf in Kombination mit einem Dispergiermittel verwendet werden. Beim Dispergiermittel handelt es sich beispielsweise um ein kationisches, anionisches, nicht-ionisches oder amphoteres oberflächenaktives Mittel oder um ein oberflächenaktives Mittel auf Siliconbasis oder auf Fluorbasis.
Zu erläuternden Beispielen für das oberflächenaktive Mittel gehören Polyoxyethylenalkylether, wie Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenstearylether und Polyoxyethylenoleylether; Polyoxyethylenalkylphenylether, wie Polyoxyethylen-n-octylphenylether und Polyoxyethylen-n-nonylphenylether; Polyethylenglykoldiester, wie Polyethylenglykoldilaurat und Polyethylenglykoldistearat; Sorbitanfettsäureester; mit Polyestern modifizierte Fettsäuren; mit tertiären Aminen modifizierte Polyurethane; und Polyethylenimine. Diese Produkte sind im Handel unter den Warenbezeichnungen KP (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.)., F-Top (Tohkem Products Corporation), Megafac (Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Florade (Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard und Surflon (Asaki Glass Co., Ltd.), Disperbyk (BYK-Chemie GmbH) und Solsperse (Zeneca Ltd.) erhältlich.
Diese oberflächenaktiven Mittel können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Das oberflächenaktive Mittel wird vorzugsweise in einer Menge von 50 Gew.-teilen oder weniger und insbesondere in einer Menge von 30 Gew.-teilen oder weniger, bezogen auf 100 Gew.-teile des farbgebenden Mittels, verwendet.
(B) Bindemittelharz
Beim erfindungsgemäß verwendeten Bindemittelharz handelt es sich um mindestens ein Copolymeres, das aus der Gruppe der Carboxylgruppen enthaltenden Copolymeren (B1) und der N-substituierten Maleinimid-Copolymeren (B2) ausgewählt ist.
Beim Carboxylgruppen enthaltenden Copolymeren (B1) handelt es sich um mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe: ein Copolymeres von Methacrylsäure und Benzylmethacrylat, ein Copolymeres von Methacrylsäure, Styrol und Methylmethacrylat, ein Copolymeres von Methacrylsäure, Styrol und Benzylmethacrylat, ein Copolymeres von Methacrylsäure, Methylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, ein Copolymeres von Methacrylsäure, Methylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, ein Copolymeres von Methacrylsäure, Benzylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, ein Copolymeres von Methacrylsäure, Benzylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, ein Copolymeres von Methacrylsäure, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Benzylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren und ein Copolymeres von Methacrylsäure, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Benzylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren.
Der Anteil des Carboxylgruppen enthaltenden ungesättigten Monomeren im Carboxylgruppen enthaltenden Copolymeren (B1) beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-% und insbesondere 10 bis 40 Gew.-%.
Die Carboxylgruppen enthaltenden Copolymeren (B1) können erfindungsgemäß allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Beim N-substituierten Maleinimid-Copolymeren (B2) handelt es sich um mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe: ein Copolymeres von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol und Allylacrylat, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol und Allylmethacrylat, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol und Benzylmethacrylat, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol und Phenylmethacrylat, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, Benzylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, Benzylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, Phenylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, Phenylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Benzylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Benzylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Phenylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren und ein Copolymeres aus N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Phenylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren.
Der Anteil des N-substituierten Maleinimids im N-substituierten Maleinimid-Copolymeren (B2) beträgt vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-% und insbesondere 10 bis 40 Gew.-%.
Erfindungsgemäß können die N-substituierten Maleinimid-Copolymeren (B2) allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts, bezogen auf Polystyrol bei Messung durch Gelpermeationschromatographie (GPC; Verwendung von Tetrahydrofuran als Elutionslösungsmittel) der einzelnen Harzkomponenten, die das erfindungsgemäße Bindemittelharz bilden, beträgt vorzugsweise 3 000 bis 300 000 und insbesondere 5 000 bis 100 000.
Die Menge des Bindemittelharzes beträgt erfindungsgemäß vorzugsweise 10 bis 1 000 Gew.-teile und insbesondere 20 bis 500 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des farbgebenden Mittels (A). Wenn die Menge des Bindemittelharzes unter 10 Gew.-teilen liegt, so ergibt sich tendenziell eine Verringerung der Abgabestabilität der Farbfilter-Harzzusammensetzung und der Härte der gebildeten Pixel. Wenn die Menge des Bindemittelharzes mehr als 1 000 Gew.-teile beträgt, ergibt sich eine relative Abnahme der Konzentration des farbgebenden Mittels, was es erschwert, die angestrebte Farbdichte in Form einer Dünnschicht zu erzielen.
(C) Lösungsmittel
Beim erfindungsgemäßen Lösungsmittel handelt es sich um ein Lösungsmittel, das bei Normaldruck (1 atm) einen Siedepunkt (nachstehend einfach als "Siedepunkt" bezeichnet) von 245°C oder mehr aufweist. Der Siedepunkt des hochsiedenden Lösungsmittels beträgt vorzugsweise 250°C oder mehr, insbesondere 260°C oder mehr und ganz besonders 270°C oder mehr. Die Obergrenze für den Siedepunkt des hochsiedenden Lösungsmittels unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, sofern sich ein Farbfilter aus der erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung durch ein Tintenstrahlsystem erzeugen lässt. Jedoch ist es wünschenswert, dass es sich beim Lösungsmittel um ein hochsiedendes flüssiges Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von vorzugsweise 290°C oder weniger und insbesondere von 280°C oder weniger und einer relativ niedrigen Viskosität bei Normaltemperatur (20°C) handelt, und zwar im Hinblick auf die einfache Durchführung der Stufe der Zubereitung der Harzzusammensetzung und der Stufe der Herstellung eines Farbfilters. Daher liegt der Siedepunkt des erfindungsgemäß verwendeten hochsiedenden Lösungsmittels vorzugsweise im Bereich von 250 bis 290°C, insbesondere von 260 bis 290°C und ganz besonders von 270 bis 280°C.
Zu erläuternden Beispielen für das hochsiedende Lösungsmittel gehören Lösungsmittel auf der Basis von Diethylenglykoldialkylethern der Formel R¹-O(CH₂CH₂O)₂-R² (worin R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten); Lösungsmittel auf der Basis von Triethylenglykoldialkylethern der Formel R³-O(CH₂CH₂O)₃-R⁴ (wobei R³ und R⁴ jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe bis 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten); Lösungsmittel auf der Basis von Polyethylenglykoldialkylethern der Formel R⁵-O(CH₂CH₂O)_i-R⁶ (wobei R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten und i eine ganze Zahl mit einem Wert von 4 bis 30 bedeutet); Lösungsmittel auf der Basis von Propylenglykoldialkylethern der Formel R⁷-OCH(CH₃)CH₂O-R⁸ (wobei R⁷ und R⁸ jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten) und Lösungsmittel auf der Basis von Estern, wie Glycerintriacetat, Di-n-butylmaleat, Di-n-butylfumarat, n-Butylbenzoat, Dimethylphthalat, Diethylphthalat, Di-n-propylphthalat, Di-i-propylphthalat, Di-n-butylphthalat und i-Amylsalicylat.
Zu bevorzugten Beispielen für das erfindungsgemäß verwendete hochsiedende Lösungsmittel gehören Lösungsmittel auf Etherbasis, wie Diethylenglykol-di-n-butylether, Tetraethylenglykoldimethylether, Pentaethylenglykol-dimethylether, Hexaethylenglykol-dimethylether, Propylenglykol-di-n-butylether und Butylcarbitolacetat. Darunter wird Tetraethylenglykoldimethylether (Siedepunkt 275°C) besonders bevorzugt.
Die vorstehenden hochsiedenden Lösungsmittel können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Die Menge des hochsiedenden Lösungsmittels beträgt vorzugsweise 100 bis 10 000 Gew.-teile, insbesondere 1 000 bis 10 000 Gew.-teile und ganz besonders 2 000 bis 5 000 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des Bindemittelharzes (B).
Die folgenden Effekte (1) bis (3) lassen sich unter Verwendung des hochsiedenden Lösungsmittels erfindungsgemäß erzielen.

(1) Wenn ein Pixelmuster durch ein Tintenstrahlsystem zu bilden ist, wird die Farbfilter-Harzzusammensetzung in einer lichttransmittierenden Region so abgegeben, dass sie über das obere Ende einer Rippe vorsteht und unter Bildung eines Pixelmusters in der lichttransmittierenden Region, die durch die Rippen begrenzt wird, getrocknet wird. Da die Verdampfungsgeschwindigkeit des hochsiedenden Lösungsmittels gering ist und sich die Gestalt auf der Oberseite der abgegebenen Harzzusammensetzung zum Zeitpunkt der Trocknung nicht rasch verändert, verbessert sich der Bearbeitungsspielraum zum Zeitpunkt der Bildung eines Pixelmusters.
(2) Wenn ein Pixelmuster mit einem Tintenstrahlsystem zu bilden ist, wird die Farbfilter-Harzzusammensetzung durch Verdampfen des Lösungsmittels allmählich viskos. Wenn der Siedepunkt des Lösungsmittels nieder ist, ergibt sich eine starke Veränderung der Viskosität, woraus eine starke Veränderung der Gestalt auf der Oberseite der im lichttransmittierenden Bereich abgegebenen Harzzusammensetzung zu Beginn und am Ende der Pixelmuster-Bildungsstufe resultiert, was die Bildung eines Pixelmusters erschwert. Im Gegensatz dazu kann durch Verwendung eines hochsiedenden Lösungsmittels diese Viskositätsänderung unterdrückt werden und die Bildung eines Pixelmusters mit einer angestrebten Gestalt erleichtert werden.
(3) Es kann verhindert werden, dass der Tintenstrahlkopf zur Abgabe der Farbfilter-Harzzusammensetzung durch Trocknung verstopft wird und die Harzzusammensetzung durch Austrocknung des Tintenstrahlkopfes bei ihrer Abgabe eine Krümmung erfährt, wodurch es möglich wird, die hervorragende lineare Beschaffenheit der Harzzusammensetzung zu gewährleisten. Daher lassen sich der Wirkungsgrad der Anwendung der Farbfilter-Harzzusammensetzung und der Wirkungsgrad der Reinigung einer Farbfilter-Herstellungsvorrichtung verbessern.

Erfindungsgemäß kann ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt unter 245°C (nachstehend als "niedrig siedendes Lösungsmittel" bezeichnet) in Verbindung mit einem hochsiedenden Lösungsmittel je nach Bedarf verwendet werden.
Zu erläuternden Beispielen für das niedrig siedende Lösungsmittel gehören Ethylenglykolmonoalkylether, wie Ethylenglykolmonomethylether und Ethylenglykolmonoethylether; Ethylenglykolmonoalkyletheracetate, wie Ethylenglykolmonomethyletheracetat und Ethylenglykolmonoethyletheracetat; Diethylenglykolmonoalkylether, wie Diethylenglykolmonomethylether und Diethylenglykolmonoethylether; Diethylenglykolmonoalkyletheracetate, wie Diethylenglykolmonomethyletheracetat und Diethylenglykolmonoethyletheracetat; Propylenglykolmonoalkyletheracetate, wie Propylenglykolmonomethyletheracetat und Propylenglykolmonoethlyetheracetat; weitere Ether, wie n-Butyldiglykolacetat, Diethylenglykoldimethylether, Diethylenglykoldiethylether, Benzylethylether, Dihexylether und Tetrahydrofuran; Alkohole, wie 1-Octanol, 1-Nonanol und Benzylalkohol; Ketone, wie Methylethylketon, Cyclohexanon, 2-Heptanon, 3-Heptanon, Acetonylaceton und Isophoron; Carbonsäuren, wie Capronsäure und Caprylsäure; Alkyllactate, wie Methyl-2-hydroxypropionat und Ethyl-2-hydroxypropionat; weitere Ester, wie Ethyl-2-hydroxy-2-methylpropionat, Methyl-3-methoxypropionat, Ethyl-3-methoxypropionat, Methyl-3-ethoxypropionat, Ethyl-3-ethoxypropionat, Ethylethoxyacetat, Ethylhydroxyacetat, Methyl-2-hydroxy-3-methylbutansäure, 3-Methyl-3-methoxybutylacetat, 3-Methyl-3-methoxybutylpropionat, Ethylacetat, n-Butylacetat, Isobutylacetat, n-Amylformiat, Isoamylacetat, Butylpropionat, Ethylbutyrat, Isopropylbutyrat, n-Butylbutyrat, Methylpyruvat, Ethylpyruvat, n-Propylpyruvat, Methylacetoacetat, Ethylacetoacetat, Ethyl-2-oxobutansäure, Benzylacetat, Ethylbenzoat, Diethyloxalat, Diethylmaleat, γ-Butyrolacton, Ethylencarbonat und Propylencarbonat; und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol.
Diese niedrig siedenden Lösungsmittel können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Der Anteil des niedrig siedenden Lösungsmittels beträgt vorzugsweise 20 Gew.-% oder weniger, insbesondere 5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht aus dem hochsiedenden Lösungsmittel und dem niedrig siedenden Lösungsmittel. Wenn der Anteil des niedrig siedenden Lösungsmittels mehr als 20 Gew.-% beträgt, werden möglicherweise die angestrebten Wirkungen, die aufgrund der Verwendung eines hochsiedenden Lösungsmittels erwartet werden, beeinträchtigt.
Polyfunktionelles Monomeres
Die Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung kann erfindungsgemäß ein polyfunktionelles Monomeres mit mindestens zwei polymerisierbaren, ungesättigten Bindungen als vernetzbare Monomerkomponente enthalten.
Zu erläuternden Beispielen für das vorstehende polyfunktionelle Monomere gehören Diacrylate und Dimethacrylate von Alkylenglykolen, wie Ethylenglykol und Propylenglykol; Diacrylate und Dimethacrylate von Polyalkylenglykolen, wie Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Polyacrylate und Polymethacrylate von mehrwertigen Alkoholen mit mindestens 3 Hydroxylgruppen, wie Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und Dipentaerythrit, und carbonsäuremodifizierte Produkte davon; Oligoacrylate und Oligomethacrylate, wie Polyester, Epoxyharze, Urethanharze, Alkydharze, Siliconharze und Spiranharze; Diacrylate und Dimethacrylate von an beiden Enden hydroxylierten Polymeren, wie Polybutadien mit zwei endständigen Hydroxylgruppen, Polyisopren mit zwei endständigen Hydroxylgruppen und Polycaprolacton mit zwei endständigen Hydroxylgruppen; und Tris-(2-acryloyloxyethyl)-phosphat und Tris-(2-methacryloyloxyethyl)-phosphat.
Bevorzugt werden unter diesen polyfunktionellen Monomeren Polyacrylate und Polymethacrylate von mehrwertigen Alkoholen mit mindestens 3 Hydroxylgruppen sowie carbonsäuremodifizierte Produkte davon, wie Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Pentaerythrittriacrylat, Pentaerythrittrimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat, Pentaerythrittetramethacrylat, Dipentaerythrithexaacrylat, Dipentaerythrithexamethacrylat und Verbindungen der folgenden Formel (1)
Besonders bevorzugt werden Trimethylolpropantriacrylat, Dipentaerythritpentaacrylat und Dipentaerythrithexaacrylat, da sie Pixel mit großer Festigkeit und hervorragend glatter Oberfläche ergeben.
Die vorstehenden polyfunktionellen Monomeren können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Die Menge des polyfunktionellen Monomeren beträgt erfindungsgemäß vorzugsweise 500 Gew.-teile oder weniger, insbesondere 20 bis 300 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des Bindemittelharzes (B). Wenn die Menge des polyfunktionellen Monomeren mehr als 500 Gew.-teile beträgt, so ergibt sich tendenziell ein schlechteres Abgabeverhalten.
Ein monofunktionelles Monomeres mit einer polymerisierbaren ungesättigten Bindung kann erfindungsgemäß in Kombination mit dem vorstehenden polyfunktionellen Monomeren verwendet werden.
Zu erläuternden Beispielen für das monofunktionelle Monomere gehören Methoxyethylenglykolacrylat, Methoxydiethylenglykolacrylat, Methoxytriethylenglykolacrylat, Methoxyethylenglykolmethacrylat, Methoxydiethylenglykolmethacrylat, Methoxytriethylenglykolmethacrylat, Methoxypropylenglykolacrylat, Methoxydipropylenglykolacrylat, Methoxypropylenglykolmethacrylat, Methoxydipropylenglykolmethacrylat, 2-Hydroxy-3-phenoxypropylacrylat, 2-Hydroxy-3-phenoxypropylmethacrylat, 2-Acryloyloxyethylsuccinat, 2-Methacryloyloxyethylsuccinat, ω-Carboxypolycaprolactonmonoacrylat, ω-Carboxypolycaprolactonmonomethacrylat und dergl. Zu handelsüblichen Produkten des monofunktionellen Monomeren gehören M-5300 und M-5400 (Warenbezeichnungen für Produkte der Fa. Toagosei Chemical Industry, Ltd.).
Diese monofunktionellen Monomeren können allein oder in einem Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Die Menge des monofunktionellen Monomeren beträgt vorzugsweise 90 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 50 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmenge aus dem polyfunktionellen Monomeren und dem monofunktionellen Monomeren.
Photopolymerisationsinitiator
Ein Photopolymerisationsinitiator wird erfindungsgemäß mit der Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung vermischt, um der Harzzusammensetzung eine strahlungshärtbare Beschaffenheit zu verleihen.
Der hier verwendete Ausdruck "Strahlung" umfasst sichtbare Strahlung, UV-Strahlung, Strahlung im fernen Ultraviolett, Röntgenstrahlung, Elektronenstrahlen und dergl.
Beim Photopolymerisationsinitiator handelt es sich vorzugsweise um eine Komponente, die mindestens eine Verbindung auf Biimidazolbasis enthält, die aus der Gruppe der Verbindungen der folgenden Formel (2) (nachstehend als Verbindungen auf Biimidazolbasis (2)" bezeichnet) besteht:
wobei X ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Cyanogruppe, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und eine Arylgruppe mit 6 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei mehrere Reste X gleich oder verschieden sein können, A die Bedeutung -COOR hat (R bedeutet eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit 6 bis 9 Kohlenstoffatomen), wobei eine Mehrzahl von Resten A gleich oder verschieden sein können, m eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 3 bedeutet und n eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 3 bedeutet, sowie aus Verbindungen der folgenden Formel (3) (nachstehend als "Verbindungen auf Biimidazolbasis (3)" bezeichnet):
wobei X¹, X² und X³ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Cyanogruppe, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit 6 bis 9 Kohlenstoffatomen bedeuten, mit der Maßgabe, dass nicht zwei oder mehr der Reste X¹, X² und X³ gleichzeitig ein Wasserstoffatom bedeuten können.
In den vorstehenden Formeln (2) und (3) gehören zu Beispielen für das durch X, X¹, X² und X³ wiedergegebene Halogenatom ein Chloratom, ein Bromatom, ein Iodatom und dergl.; zu Beispielen für die Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen gehören die Methylgruppe, Ethylgruppe, n-Propylgruppe, Isopropylgruppe, n-Butylgruppe, Isobutylgruppe, sec.-Butylgruppe, tert.-Butylgruppe und dergl. Zu Beispielen für die Arylgruppe mit 6 bis 9 Kohlenstoffatomen gehören die Phenylgruppe, o-Tolylgruppe, m-Tolylgruppe, p-Tolylgruppe und dergl.
In der vorstehenden Formel (2) handelt es sich bei R in der durch A wiedergegebenen -COOR-Gruppe um die gleiche Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder um die gleiche Arylgruppe mit 6 bis 9 Kohlenstoffatomen, wie sie vorstehend für X aufgeführt wurden.
Die vorstehenden Formeln (2) und (3) zeigen allgemein eine derartige Struktur, bei der zwei Imidazoleinheiten miteinander in der 1-Position oder der 2-Position verbunden sind. Daher gehören die Verbindung auf Biimidazolbasis (2) und die Verbindung auf Biimidazolbasis (3) zu Verbindungen mit Hauptgerüsten der folgenden Formeln (4) bis (6) sowie von Gemischen davon.
Nachstehend sind erläuternde Beispiele für die Verbindung (2) auf Biimidazolbasis und die Verbindung (3) auf Biimidazolbasis aufgeführt.
Zu Verbindungen (2) auf Biimidazolbasis gehören 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-methoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-phenoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-methoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-phenoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-trichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-methoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-trichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-trichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-phenoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-cyanophenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-methoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-cyanophenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-cyanophenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-phenoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-methylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-methoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-methylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2- methylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-phenoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-ethylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-methoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-ethylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-ethylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-phenoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-phenylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-methoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-phenylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2-phenylphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-phenoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol und dergl.
Zu Verbindungen (3) auf Biimidazolbasis gehören 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-trichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-dibromphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-tribromphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-dicyanophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-tricyanophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-dimethylphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-trimethylphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-diethylphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-triethylphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-diphenylphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-triphenylphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol und dergl.
Unter den Verbindungen (2) auf Biimidazolbasis werden 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol oder 2,2'-Bis-(2-bromphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonyphenyl)-1,2'-biimidazol besonders bevorzugt. Unter den Verbindungen (3) auf Biimidazolbasis werden 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4,6-trichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 2,2'-Bis-(2,4-dibromphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol oder 2,2'-Bis-(2,4,6-tribromphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol besonders bevorzugt.
Die Verbindungen (2) auf Biimidazolbasis und die Verbindungen (3) auf Biimidazolbasis weisen eine hervorragende Löslichkeit in einem Lösungsmittel auf und führen selten zur Bildung von Fremdbestandteilen, wie ungelösten Produkten und Niederschlägen. Ferner besitzen sie eine hohe Empfindlichkeit, fördern in vollständiger Weise eine Härtungsreaktion durch Bestrahlung bei einer geringen Energiemenge, ergeben einen hohen Kontrast und verursachen keine Härtungsreaktion in einem unbelichteten Bereich. Daher lässt sich ein hervorragender Farbfilter unter Verwendung der vorstehenden Verbindungen auf Biimidazolbasis bilden.
Erfindungsgemäß können die Verbindung (2) auf Biimidazolbasis und die Verbindung (3) auf Biimidazolbasis allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Verbindungen in unabhängiger Weise oder in kombinierter Form eingesetzt werden.
Die Gesamtmenge aus der Verbindung (2) und der Verbindung (3) auf Biimidazolbasis beträgt erfindungsgemäß vorzugsweise 50 Gew.-teile oder weniger, insbesondere 0,5 bis 30 Gew.-teile und ganz besonders 0,5 bis 10 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des Bindemittelharzes (B), wenn ein polyfunktionelles Monomeres nicht verwendet wird. Bei Verwendung eines polyfunktionellen Monomeren beträgt die Gesamtmenge vorzugsweise 0,01 bis 200 Gew.-teile, insbesondere 1 bis 120 Gew.-teile und ganz besonders 1 bis 50 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des polyfunktionellen Monomeren. Pixel mit hervorragender Mustergestalt und hervorragender Haftung an einem Substrat lassen sich bilden, indem man die Gesamtmenge dieser Verbindungen auf die vorstehend genannten Bereiche einstellt.
Mindestens ein Bestandteil, der aus anderen Mitteln zur Erzeugung von Photoradikalen, Sensibilisatoren, Härtungsförderungsmitteln und Photovernetzungsmitteln oder Photosensibilisatoren, die aus einer Polymerverbindung zusammengesetzt sind (nachstehend als "Polymer-Photovernetzungsmittel und -Sensibilisierungsmittel" bezeichnet) können in Kombination mit der vorerwähnten Verbindung (2) auf Biimidazolbasis und der Verbindung (3) auf Biimidazolbasis als Photopolymerisations-Initiatorkomponente verwendet werden.
Zu erläuternden Beispielen für weitere Mittel zur Erzeugung von Photoradikalen gehören 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, 1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on, 4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)-keton, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 2-Methyl-(4-methylthiophenyl)-2-morpholino-1-propan-1-on, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on, Benzophenon, 4,4'-Bis-(dimethylamino)-benzophenon, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon, 2,4-Diethylthioxanthon, 3,3-Dimethyl-4-methoxybenzophenon, 4-Azidobenzaldehyd, 4-Azidoacetophenon, 4-Azidobenzalacetophenon, Azidopyren, 4-Diazodiphenylamin, 4-Diazo-4'-methoxydiphenylamin, 4-Diazo-3-methoxydiphenylamin, Bis-(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphinoxid, Dibenzoyl, Benzoinisobutylether, N-Phenylthioacridon und Triphenylpyryliumperchlorat.
Diese weiteren Mittel zur Erzeugung von Photoradikalen können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Zu erläuternden Beispielen für den Sensibilisator gehören 4-Diethylaminoacetophenon, 4-Dimethylaminopropiophenon, Ethyl-4-dimethylaminobenzoat, 2-Ethylhexyl-1,4-dimethylaminobenzoat, 2,5-Bis-(4'-diethylaminobenzal)-cyclohexanon, 7-Diethylamino-3-(4-diethylaminobenzoyl)-cumarin und 4-(Diethylamino)-chalcon.
Diese Sensibilisatoren können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Zu erläuternden Beispielen für das Härtungsförderungsmittel gehören Kettenübertragungsmittel, wie 2-Mercaptobenzimidazol, 2-Mercaptobenzothiazol, 2-Mercaptobenzoxazol, 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol und 2-Mercapto-4,6-dimethylaminopyridin.
Diese Härtungsförderungsmittel können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Unter den vorstehenden weiteren Mitteln zur Erzeugung von Photoradikalen, Sensibilisatoren und Härtungsförderungsmitteln werden 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, 2-Methyl-(4-methyl thiophenyl)-2-morpholino-1-propan-1-on, 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on, 4,4'-Bis-(dimethylamino)-benzophenon, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 2-Mercaptobenzothiazol besonders bevorzugt, da die gebildeten Pixel bei der Entwicklung kaum vom Substrat abfallen und eine hohe Festigkeit und Empfindlichkeit aufweisen.
Erfindungsgemäß handelt es sich beim Photopolymerisationsinitiator insbesondere um eine Kombination aus der Verbindung (2) auf Biimidazolbasis und/oder der Verbindung (3) auf Biimidazolbasis und mindestens einer Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus weiteren Mitteln zur Erzeugung von Photoradikalen auf Benzophenonbasis und Acetophenonbasis und Härtungsförderungsmitteln auf Thiazolbasis besteht.
Zu erläuternden Beispielen für besonders bevorzugte Kombinationen gehören eine Kombination aus 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-biimidazol und 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon; eine Kombination aus 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-biimidazol, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on; eine Kombination aus 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-biimidazol, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 1-Hydroxycyclohexylphenylketon; eine Kombination aus 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-biimidazol, 4,4'-Bis-(dimethylamino)-benzophenon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und 2-Mercaptobenzothiazol; eine Kombination aus 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenylbiimidazol und 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon; eine Kombination aus 2,2'-Bis-(2,4-dibromphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenylbiimidazol, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on; eine Kombination aus 2,2'-Bis-(2,4-dibromphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenylbiimidazol, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 1-Hydroxycyclohexylphenylketon; und eine Kombination aus 2,2'-Bis-(2,4,6-trichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenylbiimidazol, 4,4'-Bis-(dimethylamino)-benzophenon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und 2-Mercaptobenzothiazol.
Die Menge des weiteren Mittels zur Erzeugung von Photoradikalen beträgt erfindungsgemäß vorzugsweise 80 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmenge des Photopolymerisationsinitiators. Die Gesamtmenge des Sensibilisators und/oder des Härtungsförderungsmittels beträgt vorzugsweise 80 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmenge des Photopolymerisationsinitiators.
Beim polymeren Photovernetzungsmittel/Sensibilisierungsmittel handelt es sich um eine polymere Verbindung mit einer funktionellen Gruppe, die als ein Photovernetzungsmittel oder Photosensibilisierungsmittel in der Hauptkette und/oder der Nebenkette wirken kann. Zu erläuternden Beispielen für das polymere Photovernetzungsmittel/Sensibilisierungsmittel gehören ein Kondensat aus 4-Azidobenzaldehyd und Polyvinylalkohol, ein Kondensat aus 4-Azidobenzaldehyd und einem Phenolnovolakharz, ein (Co)-polymeres aus Zimtsäure und 4-(Meth)acryloylphenyl, 1,4-Polybutadien und 1,2-Polybutadien.
Diese polymeren Photovernetzungsmittel/Sensibilisierungsmittel können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden. Die Menge des polymeren Photovernetzungsmit tels/Sensibilisierungsmittels beträgt vorzugsweise 200 Gew.-teile oder weniger und insbesondere 180 Gew.-teile oder weniger, bezogen auf 100 Gew.-teile der Gesamtmenge aus der Verbindung (2) auf Biimidazolbasis und/oder der Verbindung (3) auf Biimidazolbasis.
Weitere Additive
Die erfindungsgemäße Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung kann je nach Bedarf verschiedene andere Additive enthalten.
Diese Additive umfassen beispielsweise ein Dispergierhilfsmittel, wie ein Blaupigment-Derivat, z. B. ein Kupferphthalocyanin-Derivat, oder ein Gelbpigment-Derivat; einen Füllstoff, wie Glas oder Aluminiumoxid; eine polymere Verbindung, wie einen Polyvinylalkohol, einen Polyethylenglykolmonoalkylether oder ein Polyfluoralkylacrylat; ein Haftungsförderungsmittel, wie Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltris-(2-methoxyethoxy)-silan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan, 3-Chlorpropylmethyldimethoxysilan, 3-Chlorpropyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan oder 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan; ein Antioxidationsmittel, wie 2,2-Thiobis-(4-methyl-6-tert.-butylphenol) oder 2,6-Di-tert.-butylphenol; ein UV-Lichtabsorptionsmittel, wie 2-(3-tert.-Butyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl)-5-chlorbenzotriazol oder Alkoxybenzophenon; ein Koagulationsverhinderungsmittel, wie Natriumpolyacrylat; ein Tintenstrahl-Abgabestabilisierungsmittel, wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Butanol und Glycerin; und ein handelsübliches oberflächenaktives Mittel, die unter folgenden Warenbezeichnungen erhältlich sind: F Top EF301, EF303 oder EF352 (Produkte der Fa. Shin Akita Kasei Co., Ltd.), Megafac F171, F172, F173 oder F178K (Produkte der Fa. Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Florade FC430 oder FC431 (Produkte der Fa. Sumitomo 3M Limited), Asahi Guard AG710 oder Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105 oder SC-106 (Produkte der Fa. Asahi Glass Co., Ltd.), KP341 (Produkt der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) und Polyflow Nr. 75 oder Nr. 95 (Produkte der Fa. Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).
Die erfindungsgemäße Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung kann ferner ein thermisches Säureerzeugungsmittel und Säurevernetzungsmittel enthalten.
Beim thermischen Säureerzeugungsmittel handelt es sich um eine Komponente, die unter Wärmeeinwirkung eine Säure erzeugt, z. B. um Oniumsalze, wie Sulfoniumsalze, Benzothiazoliumsalze, Ammoniumsalze und Phosphoniumsalze. Darunter werden Sulfoniumsalze und Benzothiazoliumsalze bevorzugt.
Beim Sulfoniumsalz handelt es sich vorzugsweise um eine Verbindung der folgenden Formel (7) (nachstehend als "Sulfoniumsalz (7)" bezeichnet):
wobei R⁹, R¹⁰ und R¹¹ jeweils unabhängig voneinander eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder ein substituiertes Derivat davon oder eine Arylgruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder ein substituiertes Derivat davon bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R⁹, R¹⁰ und R¹¹ eine Arylgruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder ein substituiertes Derivat davon bedeutet, und Y^– ein einwertiges Anion bedeutet.
Zu erläuternden Beispielen für das Sulfoniumsalz (7) gehören Dialkylsulfoniumsalze, wie 4-Acetophenyldimethylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Acetoxyphenyldimethylsulfonium-hexafluorarsenat, 4-Benzyloxycarbonyloxyphenyldimethylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Benzoyloxyphenyldimethylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Benzoyloxyphenyldimethylsulfonium-hexafluorarsenat und 3-Chlor-4-acetoxyphenyldimethylsulfonium-hexafluorantimonat; Monobenzylsulfoniumsalze, wie 4-Hydroxyphenylbenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Hydroxyphenylbenzylmethylsulfonium-hexafluorphosphat, 4-Acetoxyphenylbenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Methoxyphenylbenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat, 2-Methyl-4-hydroxyphenylbenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat und 3-Chlor-4-hydroxyphenylbenzylmethylsulfonium-hexafluorarsenat; Dibenzylsulfoniumsalze, wie 4-Hydroxyphenyldibenzylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Hydroxyphenyldibenzylsulfonium-hexafluorphosphat, 4-Acetoxyphenyldibenzylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Methoxyphenyldibenzylsulfonium-hexafluorantimonat, 3-Chlor-4-hydroxyphenyldibenzylsulfonium-hexafluorarsenat und 3-Methyl-4-hydroxy-5-tert.-butylphenyldibenzylsulfonium-hexafluorantimonat; und substituierte Benzylsulfoniumsalze, wie 4-Hydroxyphenyl-4-methoxybenzyl-methylsulfonium-hexafluorphosphat, 4-Hydroxyphenyl-4-chlorbenzyl-methylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Hydroxyphenyl-4-nitrobenzyl-methylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Hydroxyphenyl-4-chlorbenzyl-methylsulfonium-hexafluorphosphat, 3-Methyl-4-hydroxyphenyl-4-nitrobenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Hydroxyphenyl-3,5-dichlorbenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat, 3-Chlor-4-hydroxyphenyl-2-chlorbenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat und 4-Hydroxyphenylbenzyl-4-methoxybenzylsulfonium-hexafluorphosphat.
Zu erläuternden Beispielen für das Benzothiazoliumsalz gehören Benzylbenzothiazoliumsalze, wie 3-Benzylbenzothiazolium-hexafluorantimonat, 3-Benzylbenzothiazolium-hexafluorphosphat, 3-Benzylbenzothiazolium-tetrafluorborat, 3-(4-Methoxybenzyl)-benzothiazolium-hexafluorantimonat, 3-Benzyl-2-methylthiobenzothiazolium-hexafluorantimonat und 3-Benzyl-5-chlorbenzothiazolium-hexafluorantimonat.
Unter den vorstehenden Sulfoniumsalzen (7) und Benzothiazoliumsalzen werden 4-Acetoxyphenyldimethylsulfonium-hexafluorarsenat, 4-Hydroxyphenylbenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Acetoxyphenylbenzylmethylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Hydroxyphenyldibenzylsulfonium-hexafluorantimonat, 4-Acetoxyphenyldibenzylsulfonium-hexafluorantimonat und 3-Benzylbenzothiazolium-hexafluorantimonat bevorzugt. Diese Verbindungen sind unter den Handelsbezeichnungen Sunaide SI-L85, SI-L110, SI-L145, SI-L150 und SI-L160 (Produkte der Fa. Sanshin Kagaku Kogyo Co., Ltd.) erhältlich.
Die vorstehenden thermischen Säureerzeugungsmittel können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Beim vorstehenden Säurevernetzungsmittel handelt es sich vorzugsweise um eine Verbindung mit zwei oder mehr einwertigen organischen Gruppen (nachstehend als "Methylol(ether)gruppen" bezeichnet) der folgenden Formel im Molekül -CH₂OR¹² wobei R¹² ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und insbesondere mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet. Insbesondere handelt es sich um eine Verbindung mit einwertigen organischen Gruppen, die an Stickstoffatome gebunden sind, d. h. um eine Verbindung mit N-Methylolgruppen und/oder N-Alkoxymethylgruppen. Wenn das Säurevernetzungsmittel zwei oder mehr Methylol(ether)gruppen im Molekül aufweist, können die Methylol(ether)gruppen gleich oder verschieden sein.
Wenn das Bindemittelharz (B) eine Carboxylgruppe aufweist, reagieren die Methylol(ether)gruppen im Säurevernetzungsmittel mit Carboxylgruppen im Bindemittelharz (B) in Gegenwart einer Säure, die aus dem thermischen Säureerzeugungsmittel erzeugt worden ist, unter Bildung einer Vernetzungsstruktur.
Zu erläuternden Beispielen für das Säurevernetzungsmittel gehören Melamine mit Alkoxymethylgruppen, wie N,N,N,N,N,N-Hexa-(alkoxymethyl)-melamin der folgenden Formel (8)
wobei R¹³ bis R¹⁸ jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, und Glykolurile mit Alkoxymethylgruppen, wie N,N,N,N-Tetra-(alkoxymethyl)-glykoluril der folgenden Formel (9)
wobei R¹⁹ bis R²² jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und insbesondere mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten.
Zu weiteren Säurevernetzungsmitteln gehören Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Thioharnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Guanamin-Formaldehyd-Harze, Benzoguanamin-Formaldehyd-Harze, Glykoluril-Formaldehyd-Harze und Verbindungen, die durch Einführen von Methylol(ether)gruppen in Polyvinylphenole erhalten worden sind.
Diese Säurevernetzungsmittel können allein oder im Gemisch aus zwei oder mehr Bestandteilen verwendet werden.
Unter den vorstehenden Säurevernetzungsmitteln werden Melamine mit Alkoxymethylgruppen und Glykolurile mit Alkoxymethylgruppen bevorzugt. Melamine mit Alkoxymethylgruppen werden besonders bevorzugt. Ganz besonders bevorzugt wird ein Säurevernetzungsmittel, das durch Vermischen eines Melamins (α) mit Alkoxymethylgruppen und eines Glykolurils (β) mit Alkoxymethylgruppen in einem Gewichtsverhältnis [α/β] von vorzugsweise 5/95 bis 95/5 und insbesondere von 10/90 bis 90/10 hergestellt worden ist, da es ein gehärtetes Produkt mit einem günstigen Gleichgewicht zwischen Vernetzbarkeit, Wärmebeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit und einer niedrigen Dielektrizitätskonstante ergibt.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung weist einen Kontaktwinkel zwischen der Zusammensetzung und einer Rippe, die aus einer Harzzusammensetzung zur Bildung einer Farbfilterrippe gebildet worden ist, von 40° oder mehr und vorzugsweise von 50° oder mehr auf. Bei diesem Kontaktwinkel lässt sich die Farbmischung der Harzzusammensetzung zwischen Pixelanordnungen beseitigen und die Menge der Harzzusammensetzung, die in die lichttransmittierende Region abgegeben werden kann, lässt sich erhöhen, um eine zufriedenstellende Farbdichte eines Pixelmusters zu gewährleisten.
Farbfilter-Herstellungsverfahren
Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters aus der erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung mit einem Tintenstrahlsystem beschrieben (nachstehend als "Farbfilter-Herstellungsverfahren" bezeichnet).
2 ist ein Längsschnitt zur Darstellung der entscheidenden Teile eines Beispiels einer Flüssigkristallanzeige mit einem Farbfilter, der nach dem erfindungsgemäßen Farbfilter-Herstellungsverfahren hergestellt worden ist.
Wie in der Figur dargestellt, umfasst ein Farbfilter 1 als Grundbestandteile ein Substrat 101, Rippen 102, Pixelmuster 20 (z. B. rot), 21 (z. B. grün) und 22 (z. B. blau), die mit einer Schutzschicht 103 zum Abdecken dieser Pixelmuster laminiert sind. Diese Elemente (mit Ausnahme der Rippen 102) übertragen Licht, wobei aber die Rippen 102 Licht übertragen oder abschirmen können.
Ferner umfasst die Flüssigkristallanzeige 6 in schichtförmiger Anordnung auf der Außenseite des Substrats 101 einen Polarisator 201 und eine gemeinsame Elektrode 202, einen Ausrichtungsfilm 203, eine Flüssigkristallschicht 204, einen Ausrichtungsfilm 205, Pixelelektroden 206, ein Substrat 207 und einen Polarisator 208, die alle auf der Schutzschicht 103 ausgebildet sind.
Beliebige lichttransmittierende Materialien können als Material für das Substrat 101 verwendet werden, sofern sie unter den Erwärmungsbedingungen bei der Stufe der Herstellung eines Farbfilters wärmebeständig sind und eine vorbestimmte mechanische Festigkeit aufweisen. Zu Beispielen für das lichttransmittierende Material gehören Glas, Silicium, Polycarbonate, Polyester, aromatische Polyamide, Polyamid-imide, Polyimide, Ringöffnungspolymere auf der Basis von Norbornen und Hydride davon. Das Substrat aus diesem Material kann einer chemischen Behandlung mit einem Silan-Haftmittel oder dergl. oder einer Vorbehandlung, z. B. einer Plasmabehandlung, einer Ionenplattierung, einer Sputteringbehandlung, einer Dampfphasenreaktion oder einer Vakuumabscheidung, unterzogen werden.
Diese Materialien können im Substrat 207 verwendet werden, jedoch können sich die Materialien der beiden Substrate auch unterscheiden.
Die Rippen 102 sind aus einer geeigneten Harzzusammensetzung zur Bildung einer Rippe und einer Trennwand auf der Oberfläche des Substrats 101 gemäß der Darstellung in der Figur in Gitterform hergestellt. Die durch die Rippen 102 abgetrennten Bereiche sind lichttransmittierende Bereiche, um Licht durchzulassen. Die Gestalt der einzelnen Bereiche, die durch die Rippen 102 abgeteilt werden, kann je nach Wunsch verändert werden.
Bei der zur Bildung der Rippen 102 verwendeten Harzzusammensetzung kann es sich (i) um eine strahlungsempfindliche Harzzusammensetzung handeln, die ein Bindemittelharz, ein polyfunktionelles Monomeres und einen Photopolymerisationsinitiator umfasst und die durch Bestrahlung gehärtet wird, oder es kann sich (ii) um eine strahlungsempfindliche Harzzusammensetzung handeln, die ein Bindemittelharz, eine Verbindung, die bei Bestrahlung eine Säure erzeugt, und eine vernetzbare Verbindung, die durch Einwirkung einer durch Bestrahlung gebildeten Säure vernetzt wird, umfasst und durch Bestrahlung gehärtet wird. Diese strahlungsempfindlichen Harzzusammensetzungen zur Bildung einer Rippe werden im allgemeinen mit einem Lösungsmittel vermischt, um eine vor der Verwendung flüssige Zusammensetzung herzustellen. Beim Lösungsmittel kann es sich entweder um ein hochsiedendes Lösungsmittel oder um ein niedrig siedendes Lösungsmittel handeln.
Bei der strahlungsempfindlichen Harzzusammensetzung zur Bildung einer Rippe handelt es sich erfindungsgemäß vorzugsweise um eine Zusammensetzung gemäß der Beschreibung in JP-A-10-86456, die folgendes umfasst: (a) ein Copolymeres aus Hexafluorpropylen, einer ungesättigten Carbonsäure (Anhydrid) und einem weiteren copolymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomeren, (b) eine Verbindung, die bei Bestrahlung eine Säure erzeugt, (c) eine vernetzbare Verbindung, die durch Einwirkung einer durch die Bestrahlung erzeugten Säure vernetzt wird, (d) eine fluorhaltige organische Verbindung, die sich von der Komponente (a) unterscheidet, und (e) ein Lösungsmittel, das zur Lösung der vorstehenden Komponenten (a) bis (d) geeignet ist.
Das Pixelmuster 20 wird aus einer Farbfilter-Harzzusammensetzung gebildet, die beispielsweise ein rotes farbgebendes Mittel enthält, das Pixelmuster 21 wird aus einer Farbfilter-Harzzusammensetzung, die beispielsweise ein grünes farbgebendes Mittel enthält, gebildet und das Pixelmuster 22 wird aus einer Farbfilter-Harzzusammensetzung, die beispielsweise ein blaues farbgebendes Mittel enthält, gebildet. Diese Pixelmuster werden durch ein Tintenstrahlsystem gebildet, das nachstehend beschrieben wird.
Die Gesamtzahl von Pixelmustern, die durch die Rippen 102 abgeteilt werden, entspricht der Zahl, die durch Multiplizieren der Anzahl an Pixelmustern für jede Farbe in der Flüssigkristallanzeige mit der Anzahl an Primärfarben (in der Figur drei Farben, d. h. rot, grün und blau) erhalten wird. Beispielsweise ist im Fall einer Flüssigkristallanzeige auf VGA-Basis, die in einem Informationsendgerät, z. B. einem PC, verwendet wird, die Anzahl der Pixelmuster für jede Farbe 640 Reihen × 480 Linien, wobei die Gesamtzahl der Pixelmuster 640 × 480 × 3 entspricht. Der Abstand der Pixelmuster beträgt beispielsweise 100 μm. In der Figur ist zu einem leichteren Verständnis nur eine kleine Anzahl an Pixelmustern dargestellt.
Die Schutzschicht 103 kann aus einem Material gefertigt sein, das üblicherweise zur Bildung einer Schutzschicht für einen Farbfilter verwendet wird, wobei es sich aber vorzugsweise um ein Material handelt, das durch Einwirkung von Licht und/oder Wärme gehärtet wird, so dass eine Belichtungsvorrichtung für allgemeine Zwecke, ein Brennofen oder eine Heizplatte verwendet werden können. Dies ermöglicht es, die Ausrüstungskosten zu verringern oder eine Platzeinsparung zu erzielen.
Ferner kann die gemeinsame Elektrode 202 aus einem Material, das lichtdurchlässig und leitfähig ist, gefertigt sein, z. B. aus ITO (Indiumzinnoxid), und zwar durch ein üblicherweise herangezogenes Verarbeitungsverfahren. Die Ausrichtungsfilme 203 und 205 können durch Reiben eines Films, der aus einem geeigneten Flüssigkristall-Ausrichtungsmittel gebildet ist und die Funktion der Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen in einer bestimmten Richtung ausübt, gebildet werden.
Die Flüssigkristallschicht 204 wird aus polarisierten Flüssigkristallmolekülen gebildet, deren Richtung der Ausrichtung leicht durch Anlegen von Spannung gesteuert werden kann.
Die Pixelelektroden 206 sind entsprechend den Pixelmustern des Farbfilters 1 angeordnet und an entsprechende Ausgangsanschlüsse von Steuereinrichtungen angeschlossen (vergl. 4). Die Pixelelektroden 206 sind ebenfalls aus einem Material mit lichtdurchlässiger und leitfähiger Beschaffenheit gefertigt, bei dem es sich um das gleiche Material wie bei der gemeinsamen Elektrode 202 oder um ein von der gemeinsamen Elektrode 202 abweichendes Material handeln kann. Als die vorstehenden Steuermittel können TFT (Dünnschichttransistoren), TFD (Dünnschichtdioden) oder dergl. verwendet werden.
Die Polarisatoren 201 und 208 werden auf die Außenseiten der Substrate 101 bzw. 207 laminiert. Diese Polarisatoren lassen vom Rücklicht, das von der Rückseite der Flüssigkristallanzeige 6 abgestrahlt wird, nur speziell polarisiertes Licht durch. Diese beiden Polarisatoren sind so angeordnet, dass die Polarisationsrichtungen von Lichtstrahlen, die durchgelassen worden sind, um einen Polarisationsdrehwinkel verschoben sind, der dem Licht durch die Flüssigkristallmoleküle verliehen wird, wenn an die Flüssigkristallschicht 204 keine Spannung angelegt wird.
Nachstehend findet sich eine Beschreibung für das Farbfilter-Herstellungsverfahren unter Bezugnahme auf die 1 und 3.
Nachstehend wird nur das Verfahren zur Herstellung des Farbfilters 1 der Flüssigkristallanzeige 6 beschrieben. Für die Herstellung der übrigen Bestandteile der Flüssigkristallanzeige 6 kann man sich bekannter Techniken bedienen.
1 ist ein Längsschnitt zur Darstellung der Hauptbestandteile bei einem Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Farbfilters 1, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A von 3 erfolgt. 3 ist ein Grundriss des Farbfilters 1.
Nach dem Aufbringen der strahlungsempfindlichen Harzzusammensetzung zur Bildung einer Rippe auf das Substrat 101 in Form einer Lösung wird diese Lösung einem vorgeschalteten Erwärmungsvorgang (PB) unterzogen, um das Lösungsmittel abzudampfen, so dass ein Überzugsfilm entsteht. Die Vorerwärmungsbedingungen umfassen eine Erwärmungstemperatur auf 50 bis 150°C und eine Erwärmungszeit von 30 bis 60 sec.
Anschließend wird der Überzugsfilm durch eine Photomaske bestrahlt, einer Erwärmung nach der Belichtung unterzogen (PEB) und mit einem Alkalientwickler entwickelt, um unbestrahlte Bereiche des Überzugsfilms zu lösen und zu entfernen. Dadurch erhält man ein Substrat 101 mit einem vorgegebenen Rippenmuster in einer vorgegebenen Ausrichtung, die durch die Rippen 102 definiert ist, und eine große Anzahl an lichtdurchlässigen Regionen 105 zur Transmission von Licht auf der Oberfläche gemäß der Darstellung in 1(a). Die PEB-Bedingungen in diesem Fall umfassen eine Erwärmungstemperatur von etwa 50 bis 150°C, eine Erwärmungszeit von etwa 30 bis 600 sec und eine Bestrahlungsdosis von etwa 1 bis 500 mJ/cm². Die Entwicklungszeit beträgt etwa 10 bis 300 sec und beim Entwicklungsverfahren handelt es sich um eine Puddle-Entwicklung, eine Tauchentwicklung, eine Vibrationstauchentwicklung oder dergl. Nach der Entwicklung kann ein Nacherwärmungsvorgang unter Erwärmen auf eine Temperatur von etwa 150 bis 280°C bei Einhaltung einer Erwärmurgszeit von etwa 3 Minuten bis 2 Stunden durchgeführt werden.
Anschließend wird, wie in 1(b) dargestellt, die Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung in den einzelnen lichttransmittierenden Regionen 105 aus einem Tintenstrahlkopf 10 abgegeben, wobei sie in den einzelnen lichttransmittierenden Bereichen 105 so aufgenommen wird, dass die obere Oberfläche der Harzzusammensetzung über dem oberen Ende der Rippe 102 liegt, so dass die Lagerschichten 21, 22, ... der Harzzusammensetzung entstehen. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet die Harzzusammensetzung beim Abgabevorgang. Die Abgabegeschwindigkeit der Harzzusammensetzung beträgt beispielsweise etwa 0,01 bis 100 m/sec.
Wie in 1(c) dargestellt ist, wird die Harzzusammensetzung der einzelnen Lagerschichten durch Erwärmen getrocknet, um das Lösungsmittel unter Bildung der Pixelmuster 20, 21, 22, ... mit einer vorgegebenen Dicke abzudampfen. Das Volumen der einzelnen Lagerschichten wird durch diese Behandlung verringert. Die Wärmebehandlung wird dabei durchgeführt, indem man das gesamte Substrat mit einer Heizvorrichtung auf eine vorgegebene Temperatur (z. B. 50°C) erwärmt.
Nachdem das Substrat gegebenenfalls belichtet worden ist, wird es auf eine vorgegebene Temperatur (z. B. etwa 150 bis 280°C) für eine vorgegebene Zeitspanne (z. B. etwa 3 Minuten bis 2 Stunden) erwärmt, um die Harzzusammensetzung vollständig zu trocknen und zu vernetzen. Die Bestrahlungsdosis kann dabei etwa 1 bis 500 mJ/cm² betragen.
Zur Bildung der Pixelmuster 20, 21, 22, ... werden rote, grüne und blaue Harzzusammensetzungen der Reihe nach verwendet, um drei rote, grüne und blaue Primärfarben-Pixelanordnungen auf dem Substrat 101 auszubilden.
Anschließend wird, wie in 1(d) dargestellt, eine Schutzschicht 103 aus einem entsprechenden Harz gebildet, um die gebildeten Pixelmuster zu schützen und abzudecken und um die Oberfläche des Farbfilters abzuflachen.
Ferner wird, wie in 1(e) dargestellt, ein lichtdurchlässiges und leitendes Material (z. B. ITO) zur Bildung einer gemeinsamen Elektrode 202 auf der Schutzschicht 103 durch Sputtering oder Abscheidung aus der Dampfphase gebildet. Zur Bildung des Musters der gemeinsamen Elektrode 202 wird die gemeinsame Elektrode 202 gemäß der Mustergestalt von anderen Bestandteilen, wie den Pixelelektroden 206, geätzt.
Anschließend lässt sich der Farbfilter durch die folgenden Stufen herstellen.
Sodann werden, wie in 2 dargestellt, ein Ausrichtungsfilm 203, eine Flüssigkristallschicht 204 und ein Ausrichtungsfilm 205 nacheinander zwischen dem Farbfilter 1 und dem Substrat 207 mit Pixelelektroden 206 gebildet und Polarisatoren 201 und 208 werden auf beide Außenseiten laminiert, um die Flüssigkristallanzeige 6 zu erzeugen.
Um die strahlungsempfindliche Harzzusammensetzung zur Bildung einer Rippe auf dem Substrat 101 schichtförmig aufzubringen, kann man sich der Rotationsbeschichtung, der Gießbeschichtung, der Walzenbeschichtung oder dergl. bedienen. Die Dicke des Überzugsfilms nach dem Vorerwärmen beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 μm und insbesondere 0,5 bis 3,0 μm.
Bei der Strahlung, die zur Bildung der Rippen 102 und der Pixelmuster 20, 21, 22, ... verwendet wird, handelt es sich um sichtbare Strahlung, UV-Strahlung, Strahlung im fernen UV-Bereich, Röntgenstrahlung, Elektronenstrahlen oder dergl., wobei die Strahlung vorzugsweise eine Wellenlänge von 190 bis 450 nm aufweist.
Bei dem zur Bildung der Rippen 102 verwendeten alkalischen Entwickler handelt es sich vorzugsweise um eine wässrige Lösung von Natriumcarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumsilicat, Natriummetasilicat, wässriges Ammoniak, Ethylamin, n-Propylamin, Diethylamin, Di-n-propylamin, Triethylamin, Methyldiethylamin, Dimethylethanolamin, Triethanolamin, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Cholin, Pyrrol, Piperidin, 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]-7-undecen oder 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]-5-nonen.
Ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, wie Methanol oder Ethanol, und ein oberflächenaktives Mittel können dem alkalischen Entwickler in geeigneten Mengen zugesetzt werden. Nach der Entwicklung mit einem alkalischen Entwickler wird das Substrat vorzugsweise mit Wasser gewaschen.
4 erläutert eine Vorrichtung zur Herstellung eines Farbfilters, die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters verwendet wird.
Diese Vorrichtung zur Herstellung eines Farbfilters umfasst eine Steuereinheit 2 zur Steuerung des Tintenstrahlkopfes 10, Motoren 3 und 4 und einen Positionssensor 5.
Der Tintenstrahlkopf 10 gibt die zugeführte Farbfilter-Harzzusammensetzung aus seinen Düsen ab. Dieser Kopf ist nicht auf einen speziellen Typ beschränkt, es kann sich aber um ein bekanntes Tintenstrahlsystem handeln. Da erfindungsgemäß die Farbfilter-Harzzusammensetzung verwendet wird, handelt es sich beim Tintenstrahlkopf 10 vorzugsweise um ein Piezostrahlsystem, das keine Erwärmung der Harzzusammensetzung bewirkt, um eine Beeinträchtigung des Materials zu verhindern.
Die Anzahl N (N bedeutet eine willkürliche Zahl) von piezoelektrischen Elementen 40 zur Abgabe der Farbfilter-Harzzusammensetzung ist am Piezotintenstrahlkopf 10 vorgesehen. Die piezoelektrischen Elemente 40 können gegebenenfalls unabhängig voneinander gesteuert werden.
5 ist eine partiell gebrochen dargestellte Ansicht von wesentlichen Bestandteilen des Tintenstrahlkopfes 10.
Der Tintenstrahlkopf 10 besteht hauptsächlich aus einem Druckkammersubstrat 11, einer Vibrationsplatte 12 und einer Düsenplatte 13. Die Vibrationsplatte 12 ist auf einer Seite des Druckkammersubstrats 11 vorgesehen und die Düsenplatte 13 ist auf der anderen Seite des Druckkammer substrats 11 vorgesehen.
Druckkammern 14, Seitenwände 15, ein Reservoir 16, Zufuhröffnungen 17 und dergl. werden am Druckkammersubstrat 11 beispielsweise durch Ätzen eines Siliciumsubstrats ausgebildet. Die an der Vibrationsplatte 12 vorgesehenen piezoelektrischen Elemente 40 und die Druckkammern 14 sind zueinander so ausgerichtet, dass das Volumen der Druckkammer 14 sich durch die Deformation der Vibrationsplatte 12 verändert.
Bei der Vibrationsplatte 12 handelt es sich um einen elastischen Film, der aus Keramik oder dergl. gebildet ist, die piezoelektrischen Elemente 40 in einer Reihe angeordnet aufweist und durch die Verzerrung der piezoelektrischen Elemente 40 verformt wird. Eine Tintenbehälteröffnung 18 ist in der Vibrationsplatte 12 ausgebildet, um die in einem nicht dargestellten Tintenbehälter aufbewahrte Farbfilter-Harzzusammensetzung dem Druckkammersubstrat 11 zuzuführen. Die dem Druckkammersubstrat 11 zugeführte Farbfilter-Harzzusammensetzung fließt aus dem Reservoir 16 zu den Zufuhröffnungen 17 und den Druckkammern 14. Die piezoelektrischen Elemente 40 sind als tragende piezoelektrische keramische Kristalle mit Elektroden konstruiert.
Düsen 19 sind in einer Anzahl, die der Zahl der Druckkammern 16 entspricht, in der Düsenplatte 13 ausgebildet, um die Farbfilter-Harzzusammensetzung abzugeben. Die Tintenstrahlköpfe 10 entsprechen der Anzahl der Arten der Farbfilter-Harzzusammensetzungen. Hier werden rote, grüne und blaue Tintenstrahlköpfe 10 verwendet. Zum leichteren Verständnis ist hier nur ein Tintenstrahlkopf 10 abgebildet.
Im Tintenstrahlkopf 10 wird nur ein piezoelektrisches Element 40, das an eine Steuerschaltung angeschlossen ist, an die eine Spannung angelegt worden ist, verzerrt. Die Vibrationsplatte 12 wird deformiert, Druck wird an die Druckkammer 14 entsprechend dem piezoelektrischen Element angelegt und die Farbfilter-Harzzusammensetzung wird aus der Düse 19 abgegeben. Da piezoelektrische Elemente 40, an die keine Spannung angelegt worden ist, nicht verzerrt werden, wird die Harzzusammensetzung in den Druckkammern 14, die diesen piezoelektrischen Elementen 40 entsprechen, nicht abgegeben. Somit besteht eine einzelne Arbeitseinheit aus einem Satz aus einem piezoelektrischen Element 40, einer Druckkammer 14 und einer Düse 19.
6 ist eine Draufsicht zur Darstellung der Anordnung der Düsen 19 des Tintenstrahlkopfes 10 und der Filterelemente auf dem Substrat 101 mit den Rippen 102 als Grundlage für den Farbfilter 1.
Eine Anzahl von N Düsen sind mit hn (n geht von 1 bis N) nummeriert und die Position Nn (xn, yn) der einzelnen Düsen 19 ist durch die x2-Achse und die y2-Achse der relativen Koordinaten angegeben.
Das minimale Pixelelement, das durch das Gitter der Rippen 102 begrenzt wird, wird als "Filterelement" bezeichnet und ist wie ein Fenster mit einer Breite von 300 μm in Richtung der x1-Achse (Querrichtung) und einer Länge von 100 μm in Richtung der y1-Achse (Längsrichtung) ausgestaltet. Die Position Wm (xm, ym) (m geht von 1 bis zur höchsten Ziffer der Filterelemente) der einzelnen Filterelemente am Substrat mit darauf ausgebildeten Rippen wird durch die x1-Achse und die y1-Achse der relativen Koordinaten angegeben.
Der Abstand der Düsen 19 wird auf ein Vielfaches der ganzen Zahl des Abstands der Filterelemente in Richtung der x1-Achse eingestellt. Wenn beispielsweise 60 Düsen 19 im Tintenstrahlkopf 10 ausgebildet sind, 3 Tropfen der Farbfilter-Harzzusammensetzung an ein Filterelement abgegeben werden und der Tintenstrahlkopf mit einer Steuerfrequenz von 14,4 kHz betrieben wird, kann die Harzzusammensetzung entsprechend 900 000 Pixeln × 3 Tropfen (14 400/Sekunde × 60) in einem 10 Zoll-Farbfilter auf VGA-Basis mit etwa 900 000 Pixeln in etwa 3 Sekunden gelagert werden. Da die Übertragungszeit des Tintenstrahlkopfes 10 berücksichtigt werden muss, kann die Harzzusammensetzung in sämtlichen Filterelementen tatsächlich in weniger als 1 Minute gelagert werden.
Dieses Farbfilter-Herstellungsverfahren ist einfach, billig und für gewerbliche Zwecke äußerst vorteilhaft. Erfindungsgemäß wird der Vorgang der Bildung der Pixelmuster für gewerbliche Zwecke äußerst vorteilhaft gestaltet, indem man die Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung mit einem Gehalt an einem hochsiedenden Lösungsmittel gemäß den vorstehenden Ausführungen verwendet.
Ein durch das vorstehende Farbfilter-Herstellungsverfahren hergestellter Farbfilter ist sehr wertvoll für farbige Flüssigkristallanzeigen, Farbbildaufnahmeelemente, Farbsensoren und dergl. als ein Farbfilter vom additiven Farbmischtyp oder vom subtraktiven Farbmischtyp.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, sind aber keinesfalls als eine Beschränkung anzusehen.
Beispiel 1

(1) 100 Gew.-teile C. I. Pigmentrot 254 als Komponente (A), 50 Gew.-teile eines Copolymeren aus Methacrylsäure/Benzylmethacrylat/Polystyrol-Makromonomeren (Gewichtsverhältnis = 25/65/10, Gewichtsmittel des Molekulargewichts = 30 0000) als Komponente (B), 50 Gew.-teile Dipentaerythritpentaacrylat als polyfunktionelles Monomeres, 10 Gew.-teile 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol und 10 Gew.-teile 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon als Photopolymerisationsinitiatoren und 1 700 Gew.-teile Tetraethylenglykoldimethylether als Komponente (C) wurden zur Herstellung einer roten Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung (nachstehend als "Harzzusammensetzung (R1)" bezeichnet) vermischt.

Getrennt davon wurde eine strahlungsempfindliche Harzzusammensetzung auf die Oberfläche eines durchsichtigen Substrats aus Natronglas mit einem Siliciumdioxidfilm (SiO₂-Film) zur Verhinderung der Elution von Natriumionen, die sich auf der Oberfläche gebildet haben, aufgebracht und 2 Minuten auf einer Heizplatte bei 110°C vorerwärmt, um das Lösungsmittel abzudampfen, so dass ein Überzugsfilm entstand. Anschließend wurde der Überzugsfilm einer Strahlung mit einer Bestrahlungsdosis von 150 mJ/cm² durch eine Photomaske ausgesetzt, 2 Minuten einer Nacherwärmung bei 110°C ausgesetzt und 1 Minute bei 25°C mit einem Alkalientwickler entwickelt, um unbestrahlte Bereiche des Überzugsfilms zu lösen und zu entfernen und ein Rippenmuster zur Begren zung von Bereichen zur Bildung eines Pixelmusters zu bilden.
Anschließend wurde die Harzzusammensetzung (R1) auf die Innenseite des Rippenmusters mit einem Tintenstrahlsystem mit einer Geschwindigkeit von 7 m/sec so abgegeben, dass die obere Oberfläche der Harzzusammensetzung (R1) höher lag als die Höhe der Rippe. Sodann wurde die Harzzusammensetzung 2 Minuten auf einer Heizplatte bei 200°C vorerwärmt, um das Lösungsmittel abzudampfen und den ansteigenden Teil der Harzzusammensetzung (R1) abzuflachen. Sodann wurde ein 1-stündiger Nacherwärmungsvorgang in einem Ofen bei 200°C durchgeführt, wodurch man einen Farbfilter mit auf dem Substrat angeordneten roten Pixelanordnungen erhielt.
Der erhaltene Farbfilter erwies sich in Bezug auf die glatte Oberflächenbeschaffenheit der Pixel als hervorragend, wies eine Ungleichmäßigkeit der Pixeldicke von weniger als 5% auf und war frei von Farbschattierungen.
Der Kontaktwinkel (gemessen in weniger als 1 Minute ab dem Zeitpunkt, an dem die Harzzusammensetzung in Kontakt mit der Oberfläche des Substrats gelangte, zwischen der Rippe und der Harzzusammensetzung (R1) betrug etwa 50.

(2) Die strahlungsempfindliche Harzzusammensetzung, die zur Bildung des vorstehenden Rippenmusters verwendet wurde, wurde folgendermaßen hergestellt.

Der Innenraum eines 0,5 Liter fassenden Autoklaven aus rostfreiem Stahl, der mit einem elektromagnetischen Rührer ausgerüstet war, wurde vollständig mit Stickstoffgas gefüllt. Sodann wurden 270 g Ethylacetat, 16,3 g Ethylvinylether (EVE), 40,3 g Crotonsäure (CA), 19,7 g Heptafluorbutylvinylether und 5,4 g Lauroylperoxid in den Autoklaven gegeben und mit Trockeneis/Methanol auf –50°C abgekühlt. Sauerstoff im System wurde erneut mit Stickstoffgas entfernt. Anschließend wurden 117 g Hexafluorpropylen (HFP) in den Autoklaven gegeben und die Temperatur wurde allmählich erhöht. Nach Erreichen einer Temperatur im Autoklaven von 70°C betrug der Druck 8,2 kp/cm². Anschließend wurde die Umsetzung unter Rühren 12 Stunden bei 70°C fortgesetzt und der Autoklav wurde mit Wasser gekühlt, nachdem der Druck einen Wert von 7,5 kp/cm² erreicht hatte, um die Reaktion zu stoppen. Nachdem Raumtemperatur erreicht war, wurde nicht-umgesetztes Monomeres ausgetragen. Der Autoklav wurde geöffnet. Man erhielt eine Polymerlösung mit einem Feststoffgehalt von 16,0%. Die erhaltene Polymerlösung wurde zur Abscheidung des Polymeren in Wasser gegeben. Das Polymere wurde sodann durch Umfällung mit n-Hexan gereinigt und bei 50°C unter Vakuum getrocknet. Man erhielt 80 g eines fluorhaltigen Copolymeren.
Bei Messung des Zahlenmittels des Molekulargewichts des erhaltenen fluorhaltigen Copolymeren unter Bezugnahme auf Polystyrol mit dem SYSTEM-21-GPC-Chromatographen der Showa Denko K. K. wurde ein Wert von 1 900 ermittelt.
100 Gew.-teile dieses fluorhaltigen Copolymeren, 5 Gew.-teile 2-Piperonyl-bis-(4,6-trichlormethyl)-s-triazin, 20 Gew.-teile Cymel 300, bei dem es sich um ein Hexamethoxymethylol-Melaminharz handelt, und 6 Gew.-teile Megafac F172 (Produkt der Fa. Dainippon Ink and Chemicals, Inc.; Oligo meres mit einem Gehalt an einer Perfluoralkylgruppe und einer lipophilen Gruppe) wurden in Diethylenglykolethylmethylether unter Erzielung eines Feststoffgehalts von 40% gelöst. Das Gemisch wurde mit einem Membranfilter mit einem Porendurchmesser von 0,2 μm filtriert, wodurch man eine Lösung der vorstehenden strahlenempfindlichen Harzzusammensetzung erhielt.
Beispiel 2
100 Gew.-teile C. I. Pigmentrot 254 als Komponente (A), 50 Gew.-teile eines Copolymeren aus Methacrylsäure/Benzylmethacrylat/Polystyrol-Makromonomeren (Gewichtsverhältnis = 25/65/10, Gewichtsmittel des Molekulargewichts = 30 0000) als Komponente (B), 50 Gew.-teile Dipentaerythritpentaacrylat als polyfunktionelles Monomeres und 1 700 Gew.-teile Tetraethylenglykoldimethylether als Komponente (C) wurden vermischt. Man erhielt eine rot gefärbte Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung (nachstehend als "Harzzusammensetzung (R2)" bezeichnet).
Getrennt davon wurde ein Rippenmuster auf der Oberfläche eines durchsichtigen Substrats aus Natronglas mit einem Siliciumdioxidfilm (SiO₂-Film) zur Verhinderung der Elution von Natriumionen auf der Oberfläche auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gebildet.
Ein Farbfilter mit roten Pixelanordnungen, die auf dem Substrat angeordnet waren, wurde aus der Harzzusammensetzung (R2) mit einem Tintenstrahlsystem auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Der erhaltene Farbfilter erwies sich in Bezug auf die glatte Oberflächenbeschaffenheit der Pixel als hervorragend, wies eine Ungleichmäßigkeit der Pixeldicke von weniger als 5% auf und war frei von Farbschattierungen.
Der Kontaktwinkel (Wert gemessen in weniger als 1 Minute ab dem Zeitpunkt, an dem die Harzzusammensetzung mit der Oberfläche des Substrats in Kontakt kam) zwischen der Rippe und der Harzzusammensetzung (R2) betrug etwa 50°.
Beispiel 3
Eine Harzzusammensetzung (R3) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass 10 Gew.-teile 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 10 Gew.-teile 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 50 Gew.-teile 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on als Photopolymerisationsinitiatoren anstelle von 10 Gew.-teilen 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol und 10 Gew.-teilen 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon verwendet wurden. Die Bewertung erfolgte auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1. Es wurden die gleichen Bewertungsergebnisse wie in Beispiel 1 erhalten.
Beispiel 4
Eine Harzzusammensetzung (R4) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass 1 700 Gew.-teile Butylcarbitolacetat anstelle von 1 700 Gew.-teilen Tetraethylenglykoldimethylether verwendet wurden. Die Bewertung erfolgte auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1. Es wurden die gleichen Bewertungsergebnisse wie in Beispiel 1 erzielt.
Vergleichsbeispiel 1
100 Gew.-teile C. I. Pigmentrot 254 als Komponente (A), 50 Gew.-teile eines Copolymeren aus Methacrylsäure/Benzylmethacrylat/Polystyrol-Makromonomer (Gewichtsverhältnis = 25/65/10, Gewichtsmittel des Molekulargewichts = 30 000) als Komponente (B), 50 Gew.-teile Dipentaerythritpentaacrylat als polyfunktionelles Monomeres, 10 Gew.-teile 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol und 10 Gew.-teile 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon als Photopolymerisationsinitiatoren und 1 700 Gew.-teile Ethyl-3-ethoxypropionat (Siedepunkt 170°C) als Lösungsmittel wurden zur Herstellung einer rot gefärbten Harzzusammensetzung (nachstehend als "Harzzusammensetzung (r1)" bezeichnet) vermischt.
Getrennt davon wurde ein Rippenmuster auf der Oberfläche eines durchsichtigen Substrats aus Natronglas mit einem Siliciumdioxidfilm (SiO₂-Film) zur Verhinderung der Elution von Natriumionen an der Oberfläche auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Ein Farbfilter mit roten Pixelanordnungen, die auf dem Substrat angeordnet waren, wurde aus der Harzzusammensetzung (r1) durch ein Tintenstrahlsystem auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Bei Abgabe der Harzzusammensetzung (r1) in das Innere des Rippenmusters war die Tintenstrahlstabilität unbefriedigend und die Harzzusammensetzung (r1) wurde aus den Bereichen gedrückt, wo das Rippenmuster auf dem Substrat gebildet war. Der erhaltene Farbfilter erwies sich in Bezug auf die glatte Oberflächenbeschaffenheit der Pixel als unbefriedigend und wies eine Farbschattierung auf.
Die Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung der Erfindung enthält ein hochsiedendes Lösungsmittel als Komponente (C), wobei das Verfahren zur Bildung des Pixelmusters auf ein Tintenstrahlsystem beschränkt ist. Das erfindungsgemäße Farbfilter-Herstellungsverfahren umfasst die Stufe der Bildung eines Pixelmusters aus der Tintenstrahl-Farbfilter-Harzzusammensetzung durch ein Tintenstrahlsystem.
Somit ergeben sich erfindungsgemäß die folgenden deutlichen Wirkungen.

(1) Da die Verdampfungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels gering ist, wenn das Pixelmuster gebildet wird, und sich die Gestalt an der oberen Oberfläche der abgegebenen Farbfilter-Harzzusammensetzung beim Trocknen nicht drastisch verändert, ergibt sich eine Verbesserung des Bearbeitungsspielraums bei der Bildung des Pixelmusters.
(2) Eine Veränderung der Viskosität durch Verdampfung des Lösungsmittels bei der Bildung des Pixelmusters durch ein Tintenstrahlsystem kann auf ein Minimum begrenzt werden und es lässt sich ein Pixelmuster mit der gewünschten Gestalt in einfacher Weise bilden.
(3) Da eine Verstopfung des Tintenstrahlkopfes durch Austrocknung verhindert werden kann und eine hervorragende Linearität gewährleistet werden kann, wenn die Farbfilter-Harzzusammensetzung abgegeben wird, ergibt sich eine Verbesserung des Anwendungswirkungsgrads der Farbfilter-Harzzusammensetzung und des Reinigungswirkungsgrads der Farbfilter-Herstellungsvorrichtung. Daher lässt sich ein hervorragender Farbfilter durch die einfache Stufe der Bildung des Pixelmusters zu geringen Kosten herstellen.

Vergleichsbeispiel 2
Eine Harzzusammensetzung (r2) wurde auf die gleiche Weise wie in Herstellungsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass 10 Gew.-teile 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazol, 10 Gew.-teile 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 50 Gew.-teile 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on als Photopolymerisationsinitiatoren anstelle von 10 Gew.-teilen 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-1,2'-biimidazol und 10 Gew.-teilen 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon verwendet wurden. Die Bewertung erfolgte auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 1. Es wurden die gleichen Bewertungsergebnisse wie in Vergleichsbeispiel 1 erhalten.

Claims

Harzzusammensetzung zur Herstellung eines Farbfilters durch ein Tintenstrahlsystem, umfassend (A) ein farbgebendes Mittel, (B) ein Bindemittelharz, bei dem es sich um mindestens ein Copolymeres handelt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Carboxylgruppen enthaltenden Copolymeren (B1) und einem N-substituierten Maleinimid-Copolymeren (B2) besteht, und (C) ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 245°C oder mehr bei Normaldruck, wobei es sich beim Carboxylgruppen enthaltenden Copolymeren (B1) um mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe handelt, die aus einem Copolymeren von Methacrylsäure und Benzylmethacrylat, einem Copolymeren von Methacrylsäure, Styrol und Methylmethacrylat, einem Copolymeren von Methacrylsäure, Styrol und Benzylmethacrylat, einem Copolymeren von Methacrylsäure, Methylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, einem Copolymeren von Methacrylsäure, Methylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, einem Copolymeren von Methacrylsäure, Benzylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, einem Copolymeren von Methacrylsäure, Benzylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, einem Copolymeren von Methacrylsäure, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Benzylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren und einem Copolymeren von Methacrylsäure, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Benzylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren besteht, und wobei es sich beim N-substituierten Maleinimid-Copolymeren (B2) um mindestens einen Bestandteil handelt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol und Allylacrylat, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol und Allylmethacrylat, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol und Benzylmethacrylat, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol und Phenylmethacrylat, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, Benzylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, Benzylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, Phenylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, Phenylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Benzylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Benzylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren, einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Phenylmethacrylat und einem Polystyrol-Makromonomeren und einem Copolymeren von N-Phenylmaleinimid, Methacrylsäure, Styrol, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Phenylmethacrylat und einem Polymethylmethacrylat-Makromonomeren besteht.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Komponente (A) um ein organisches Pigment oder um ein anorganisches Pigment handelt.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Komponente (C) einen Siedepunkt von 245 bis 290°C bei Normaldruck aufweist.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner mindestens ein polyfunktionelles Monomeres enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Trimethylolpropantriacrylat, Dipentaerythritpentaacrylat und Dipentaerythrithexaacrylat besteht.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner mindestens einen Photopolymerisationsinitiator enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Kombination von 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-biimidazol und 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon, einer Kombination aus 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-biimidazol, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on, einer Kombination von 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-biimidazol, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, einer Kombination aus 2,2'-Bis-(2-chlorphenyl)-4,4',5,5'-tetrakis-(4-ethoxycarbonylphenyl)-biimidazol, 4,4'-Bis-(dimethylamino)-benzophenon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und 2-Mercaptobenzothiazol, einer Kombination aus 2,2'-Bis-(2,4-dichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenylbiimidazol und 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon, einer Kombination aus 2,2'-Bis-(2,4-dibromphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenylbiimidazol, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-on, einer Kombination aus 2,2'-Bis-(2,4-dibromphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenylbiimidazol, 4,4'-Bis-(diethylamino)-benzophenon und 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und einer Kombination aus 2,2'-Bis-(2,4,6-trichlorphenyl)-4,4',5,5'-tetraphenylbiimidazol, 4,4'-Bis-(dimethylamino)-benzophenon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und 2-Mercaptobenzothiazol besteht.
Farbfilter mit einem Pixelmuster, gebildet aus der Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 durch ein Tintenstrahlsystem.
Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters aus der Harzzusammensetzung von Anspruch 1 durch ein Tintenstrahlsystem, umfassend: die Stufe der Abgabe der vorstehenden Harzzusammensetzung aus einem Tintenstrahlkopf in lichttransmittierende Bereiche auf der Oberfläche eines durchsichtigen Substrats mit darauf ausgebildeten Rippen, um die Harzzusammensetzung in den lichttransmittierenden Regionen, die durch die Rippen begrenzt werden, zu lagern; die Stufe der Bildung eines Pixelmusters durch Trocknung der in den lichttransmittierenden Bereichen gelagerten Harzzusammensetzungen; und die Stufe der Bildung einer Schutzschicht zur Bedeckung des Pixelmusters.