CN101376750A - 有机颜料纳米粒子的制法、粉末、分散物、组合物、墨水、转印材料、滤色器及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机颜料纳米粒子的制法、该纳米粒子粉末、分散物、组合物、喷墨墨水、感光性树脂转印材料、滤色器及液晶显示装置。本发明的制法包括以下工序:将把互不相同的2种以上有机颜料溶解于各自的良溶剂中而得到的2种以上的有机颜料溶液,与能够和上述各良溶剂混溶并且对于上述2种以上有机颜料中的每一种均为不良溶剂的溶剂相混合,从而使上述2种以上有机颜料在该混合液中生成为纳米尺寸的微粒,其中,上述2种以上的有机颜料溶液与上述1种不良溶剂同时或者依次混合以生成所述微粒。本发明的分散物中含有多种有机颜料且能够长时间地保持颜料的分散稳定性,本发明的滤色器及具有该滤色器的液晶显示装置具有高对比度的、高的显示品质。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机颜料纳米粒子的制造方法、由此得到的有机颜料纳米粒子粉末、颜料分散物、着色感光性树脂组合物、喷墨墨水、及感光性树脂转印材料、以及使用了它们的滤色器及液晶显示装置。
背景技术
近年来关于彩色摄像元件、彩色液晶显示装置之类的与图像相关的精密机器的高品质化以及用途的扩大化正迅速地展开。对应于此,在滤色器方面,人们也强烈要求其显示性能的高质量化。就滤色器的着色材料而言,有机颜料逐渐被用来代替染料,最近,人们要求该有机颜料不仅是纳米级,而且是单分散性的并且稳定的颜料纳米粒子。于是,人们对利用喷墨技术的新型滤色器的制造方法进行了研究。通过该研究,期望使设计的自由度能够得到显著提高、并且使成本能够大幅降低,然而目前还没有可以适用于此的、性能得到充分发挥的颜料纳米粒子的分散物。
这里,如果提及有机颜料粒子的制造方法的话,一般是指微珠研磨法和盐磨法等粉碎法。就上述研磨法来说,为了使有机颜料充分微细化从而分散在组合物中,需要大量的时间和能量。此外,能够使用的颜料种类也是有限的。而且,随着颜料的微细化,该分散组合物有时显示出高的粘度,在某些情况下在贮存过程中该分散组合物会发生凝胶化,从而无法使用。
针对上述问题,人们开发了采用液相法来制造分散稳定性高的颜料分散组合物的方法。但是,尚不清楚使用该组合物是否能够制得性能优异的滤色器(专利文献1)。
[专利文献1]国际公开WO 2006/121016号
发明内容
发明要解决的问题
一般来说,为了调色,作为用于滤色器用途的颜料分散液,使用的是呈混合状态的多种颜料。通过研究,本发明人发现:即使是采用上述液相法所制造的颜料分散物,当其与其他种类的颜料分散物混合的话,也会发生颜料粒子的凝集,并且颜料分散物的随时间的稳定性以及由该颜料分散物制得的滤色器的对比度可能会降低。
本发明的目的是提供一种能够高效地、大批量地制造有机颜料纳米粒子的方法,此外,本发明的目的还在于提供一种含有多种有机颜料、而且能够长时间地保持分散稳定性的颜料分散物,其中,所述多种有机颜料是使用由上述制造方法制得的颜料纳米粒子的混合液或者其粉末而制得的。本发明还有一个目的是提供使用了上述分散物的喷墨墨水、着色感光性树脂组合物、及感光性树脂转印材料、以及使用它们而制作的具有高对比度的而且显示品质高的滤色器、及具有该滤色器的液晶显示装置。
解决问题所采用的手段
通过下述手段解决上述问题。
(1)一种有机颜料纳米粒子的制造方法,其特征在于,将把互不相同的2种以上有机颜料分别溶解在各自的良溶剂中而得到的2种以上的有机颜料溶液,与能够和上述各良溶剂混溶并且对于上述2种以上的有机颜料中的每一种均为不良溶剂的溶剂相混合,从而使上述2种以上的有机颜料在该混合液中生成为纳米尺寸的微粒,其中,将上述2种以上的有机颜料溶液同时或者依次与上述1种不良溶剂混合以生成所述微粒。
(2)上述(1)所述的有机颜料纳米粒子的制造方法,其特征在于,将所述2种以上的有机颜料溶液同时与所述不良溶剂混合。
(3)一种有机颜料纳米粒子粉末,其为将含有2种以上有机颜料微粒的混合液中的溶剂成分除去并将所述微粒粉末化后而得到的有机颜料纳米粒子粉末,其特征在于,所述混合液为这样的混合液:将把上述2种以上的有机颜料分别溶解在各自的良溶剂中而得到的2种以上的有机颜料溶液,与能够和上述各良溶剂混溶并且对于上述2种以上的有机颜料中的每一种均为不良溶剂的溶剂同时或依次相混合,从而使上述2种以上的有机颜料生成为纳米尺寸的微粒。
(4)上述(3)所述的有机颜料纳米粒子粉末,其特征在于,用替换用溶剂来替换上述混合液中的溶剂成分,并且再将含有该替换用溶剂的溶剂成分除去从而形成粉末化微粒。
(5)一种颜料分散物,其特征在于,是使用上述(3)或(4)所述的有机颜料纳米粒子粉末、或者形成粉末前的上述混合液制得的。
(6)上述(5)所述的颜料分散物,其特征在于,含有质均分子量为1000以上的高分子化合物。
(7)上述(6)所述的颜料分散物,其特征在于,其中所述高分子化合物用下述通式(1)表示,
通式(1)
〔式中,R1表示(m+n)价的连接基,R2表示单键或2价的连接基;A1表示具有从酸性基团、含有氮原子的碱性基团、脲基、氨酯基、含有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中选择的基团的1价有机基团,或表示含有可以具有取代基的有机色素结构或杂环的1价有机基团;其中,n个A1相互可以相同,也可以不同;m表示1~8的数,n表示2~9的数,m+n等于3~10;P1表示高分子化合物残基。〕
(8)一种着色感光性树脂组合物,其特征在于,含有上述(5)~(7)中任意一项所述的颜料分散物,粘结剂,单体或低聚物,光聚合引发剂或者光聚合引发剂体系。
(9)一种喷墨墨水,其特征在于,含有上述(5)~(7)中任意一项所述的颜料分散物、粘结剂、单体或低聚物。
(10)一种感光性树脂转印材料,其特征在于,在临时支撑物上至少设置有含有上述(8)所述的着色感光性树脂组合物的感光性树脂层。
(11)一种滤色器,其特征在于,该滤色器是使用上述(8)所述的着色感光性树脂组合物,上述(9)所述的喷墨墨水,及/或上述(10)所述的感光性树脂转印材料制作的。
(12)一种液晶显示装置,其特征在于,具备上述(11)所述的滤色器。
发明效果
采用本发明的制造方法而制备的有机颜料纳米粒子及其颜料分散物、以及含有该颜料分散物的着色感光性组合物、喷墨墨水、及感光性树脂转印材料,可以适合用于制作滤色器,并能够提供一种具有高对比度的显示品质高的滤色器。
此外,使用上述本发明的滤色器的液晶显示装置,具有良好的黑色密实性和颜色再现性,并具有抑制烧屏现象的优异效果。
另外,采用本发明的制造方法,能够高效地、大批量地制造上述优异的有机颜料纳米粒子;在含有该有机颜料纳米粒子的颜料分散物中含有多种颜料,而且该分散物具有能够长时间地保持分散稳定性的优异效果。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
本发明的制备方法中可以使用的有机颜料的种类不受色调限制,例如可以列举苝化合物颜料、苝酮化合物颜料、喹吖酮化合物颜料、喹吖酮醌化合物颜料、蒽醌化合物颜料、三苯并芘二酮化合物颜料、苯并咪唑酮化合物颜料、双偶氮缩合化合物颜料、双偶氮化合物颜料、偶氮化合物颜料、阴丹酮化合物颜料、酞菁化合物颜料、三芳基阳碳化合物颜料、二噁嗪化合物颜料、氨基蒽醌化合物颜料、二酮基吡咯并吡咯化合物颜料、硫靛蓝化合物颜料、异吲哚啉化合物颜料、异吲哚啉酮化合物颜料、皮蒽酮化合物颜料、异蒽酮紫化合物颜料,或它们的混合物等。
其中,优选苝化合物颜料、喹吖酮化合物颜料、蒽醌化合物颜料、二酮基吡咯并吡咯化合物颜料、氨基蒽醌化合物颜料、二噁嗪化合物颜料、酞菁化合物颜料、或偶氮化合物颜料,更优选二酮基吡咯并吡咯化合物颜料、氨基蒽醌化合物颜料、酞菁化合物颜料、二噁嗪化合物颜料、或偶氮化合物颜料。
在本发明的制造方法中,使用互不相同的2种以上有机颜料。对此时的有机颜料种类的组合没有特别的限定,不过使用2种有机颜料时,优选二酮基吡咯并吡咯化合物颜料与氨基蒽醌化合物颜料的组合、酞菁化合物颜料与偶氮化合物颜料的组合、或酞菁化合物颜料与二噁嗪化合物颜料的组合。
在本发明的制造方法中,在上述2种以上的有机颜料中,也可以组合使用除了有机颜料以外的其它有机色素(如,染料等)或高分子有机材料等。
在本发明的制造方法中,将把互不相同的2种以上的有机颜料分别溶解于良溶剂(第1溶剂)中而得到的2种以上有机颜料溶液,与能够与上述良溶剂混溶并且对于有机颜料为不良溶剂的溶剂(第2溶剂)相混合,从而在1种不良溶剂体系中生成有机颜料纳米粒子。这样,根据本发明的制造方法,由于能够在1个罐中生成所希望的2种以上的颜料纳米粒子,所以不需要采用将在多个罐中分别配制的颜料溶液进行混合这样的迂回工序,因此能够高效地、大批量地制备上述的颜料纳米粒子及其分散液。
这里,作为良溶剂和不良溶剂的组合,只要是能够使本发明的工序可行的组合,可以任意选择,但是这两种溶剂对有机颜料的溶解度必须有充分的差别,并且优选选择与有机颜料匹配的组合。
在本发明中,将种类互不相同的有机颜料分别溶解后而形成的2种以上的有机颜料溶液同时或者依次与不良溶剂相混合。在本发明中,所谓“同时混合”是指多种液体混合操作的时间互相重合,所谓“依次混合”是指多种液体混合操作的时间不重合。但是,在进行依次混合时的混合操作,对于下一个混合操作的时间没有特别的制限,只要在前一个混合操作结束时的分散液状态能够被保持的时间范围内即可。其中,优选的实施方式是将上述2种以上的有机颜料溶液与不良溶剂同时混合,进一步更优选的实施方式是同时开始添加并且同时结束添加。这样得到的颜料纳米粒子粉末或者其分散物,与预先将2种以上的颜料溶解于一种溶液中并使它们析出而得到的颜料粒子粉末或其分散物,以及与通过传统方法将2种以上的颜料分散液混合而得到的颜料粒子粉末或其分散物是不同的。该作用的具体情况尚不明确,然而,据推测,例如如传统方法中那样,向第一有机颜料分散液中添加第二有机颜料分散液的话,分散液的平衡状态会发生变化(溶剂冲击(溶剤シヨツク))。因此,直到添加并混合有机颜料分散液之前一直保持的分散状态变得不稳定,进而容易产生有机颜料纳米粒子的凝集等。
对良溶剂没有特别的限定,只要能够溶解所使用的有机颜料,并能与上述不良溶剂混溶或均匀混合即可。关于有机颜料在良溶剂中的溶解性,优选有机颜料的溶解度为0.2质量%以上,更优选为0.5质量%以上。对于有机颜料在良溶剂中的溶解度没有特定的上限,考虑到通常使用的有机颜料,该溶解度的上限实际上为50质量%以下。该溶解度也可以是在酸或者碱存在的条件下进行溶解时的溶解度。此外,在本发明的制造方法中,将互不相同的2种以上的有机颜料分别溶解于良溶剂中,此时所采用的2种以上的良溶剂可以互不相同,也可以相同。
作为良溶剂,例如可以列举水性溶剂(例如,水、或盐酸、氢氧化钠水溶液)、醇化合物溶剂、酰胺化合物溶剂、酮化合物溶剂、醚化合物溶剂、芳香族化合物溶剂、二硫化碳溶剂、脂肪族化合物溶剂、腈化合物溶剂、亚砜化合物溶剂、含卤素类化合物溶剂、酯化合物溶剂、离子性液体、它们的混合溶剂等,优选水性溶剂、醇化合物溶剂、酮化合物溶剂、醚化合物溶剂、亚砜化合物溶剂、酯化合物溶剂、酰胺化合物溶剂、或它们的混合物,更优选水性溶剂、醇化合物溶剂、酯化合物溶剂、亚砜化合物溶剂或酰胺化合物溶剂,进一步优选水性溶剂、亚砜化合物溶剂或酰胺化合物溶剂,特别优选亚砜化合物溶剂或酰胺化合物溶剂。
作为亚砜化合物溶剂,例如可以列举二甲基亚砜、二乙基亚砜、环己砜、环丁砜等。作为酰胺化合物溶剂,例如可以列举N,N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、2-吡咯烷酮、ε-己内酰胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基丙酰胺、六甲基磷酰三胺等。
另外,作为将有机颜料溶解于良溶剂中而形成的有机颜料溶液的浓度,优选其范围为:在溶解时的条件下有机颜料在良溶剂中的饱和浓度至该饱和浓度的1/100左右。
对有机颜料溶液的制备条件没有特别限定,可以选择从常压至亚临界、超临界条件的范围。常压下的温度优选为-10~150℃,更优选为-5~130℃,特别优选为0~100℃。
作为良溶剂的具体例子而列举的溶剂与作为不良溶剂的具体例子而列举的溶剂虽然有相同的,但是只要满足下述条件即可,所述条件为不将相同的溶剂作为良溶剂和不良溶剂而组合,并且在与所使用的各种有机颜料的关系上,该有机颜料在良溶剂中的溶解度充分大于该有机颜料在不良溶剂中的溶解度,例如它们的溶解度之差优选为0.2质量%以上,更优选为0.5质量%以上。对于有机颜料在良溶剂和在不良溶剂中的溶解度之差的上限没有特别限定,但考虑到通常使用的有机颜料,实际上为50质量%以下。
在本发明中,在将有机颜料均匀地溶解在良溶剂中时,可以添加酸或碱等颜料溶解促进剂进行溶解。通常,在采用分子内具有可在碱性条件下离解的基团的颜料时优选添加碱,而不存在在碱性条件下离解的基团且分子内具有易于加成质子的多个氮原子时优选添加酸。例如,喹吖酮化合物颜料、二酮吡咯并吡咯化合物颜料、双偶氮缩合物化合物颜料在碱性条件下进行溶解。酞菁化合物颜料在酸性条件下进行溶解,但是,其中,也有的酞菁化合物颜料在碱性条件下进行溶解,在碱性条件下进行溶解的机理尚不明确。
作为所使用的碱,可以列举氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡等无机碱,或三烷基胺、二氮杂双环十一烯(DBU)、金属醇盐等有机碱,其中优选三烷基胺、金属醇盐,更优选金属醇盐。对碱的添加量没有特别的限定,但是在使用无机碱的情况下,优选相对于有机颜料为1.0~30摩尔当量,更优选为1.0~25摩尔当量,特别优选为1.0~20摩尔当量。在使用有机碱的情况下,优选相对于有机颜料为1.0~100摩尔当量,更优选为5.0~100摩尔当量,特别优选为20~100摩尔当量。
作为所使用的酸,可以列举硫酸、盐酸、磷酸等无机酸,或者乙酸、三氟乙酸、草酸、甲磺酸、三氟甲磺酸等有机酸,其中优选无机酸,更优选硫酸。对酸的添加量没有特别的限定,但是与碱相比往往过量使用。不管是使用无机酸还是有机酸,优选相对于有机颜料为3~500摩尔当量,更优选为10~500摩尔当量,特别优选为30~200摩尔当量。
将碱或酸与有机溶剂混合,并作为有机颜料的良溶剂使用时,为了使碱或酸完全溶解,可以在有机溶剂中添加一些水或低级醇等对碱或酸具有高溶解度的溶剂。优选水或低级醇的量相对于有机颜料溶液总量为50质量%以下,更优选为30质量%以下。对该量的下限值没有特别的限定,通常为0.01质量%以上。具体来说,可以使用水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇等。
有机颜料在良溶剂中进行溶解的同时,有机颜料分子也进行分解。有关颜料分子的分解如后文所述,但是,优选的是,在使有机颜料溶液与不良溶剂接触时抑制有机颜料的分解。特别是,在有机颜料在颜料溶解促进剂的作用下进行溶解的同时,有机颜料分子发生分解的情况下,优选的是,在即将使有机颜料溶液与不良溶剂接触之前,才向良溶剂中添加颜料溶解促进剂。此时,优选的实施方式是,例如将有机颜料添加到良溶剂(例如,二甲基亚砜)中制成有机颜料尚未完全溶解的分散液,然后添加由上述酸或碱构成的颜料溶解促进剂,形成颜料溶液,紧接着就将颜料溶液与不良溶剂混合。
有机颜料溶液的粘度优选0.5~80.0mPa·s,更优选1.0~50.0mPa·s。
对于不良溶剂没有特别的限定,但优选有机颜料在该不良溶剂中的溶解度为0.02质量%以下,更优选为0.01质量%以下。有机颜料在不良溶剂中的溶解度没有特定的下限,但是考虑到通常使用的有机颜料,实际上为0.000001质量%以上。该溶解度也可以是在有酸或碱存在下进行溶解时的溶解度。另外,作为良溶剂与不良溶剂的混溶性或均匀混合性,优选良溶剂在不良溶剂中的溶解量为30质量%以上,更优选为50质量%以上。对于良溶剂在不良溶剂中的溶解量没有特别的上限,实际上可以以任意的比例混合。
作为不良溶剂,例如可以列举水性溶剂(例如,水、或盐酸、氢氧化钠水溶液)、醇化合物溶剂、酮化合物溶剂、醚化合物溶剂、芳香族化合物溶剂、二硫化碳溶剂、脂肪族化合物溶剂、腈化合物溶剂、含卤素类化合物溶剂、酯化合物溶剂、离子性液体、它们的混合溶剂等,优选水性溶剂、醇化合物溶剂、酮化合物溶剂、醚化合物溶剂、酯化合物溶剂、或它们的混合物,更优选水性溶剂、醇化合物溶剂或酯化合物溶剂。
作为醇化合物溶剂,例如可以列举甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、1-甲氧基-2-丙醇等。作为酮化合物溶剂,例如可以列举丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮。作为醚化合物溶剂,例如可以列举二甲醚、二乙基醚、四氢呋喃等。作为芳香族化合物溶剂,例如可以列举苯、甲苯等。作为脂肪族化合物溶剂,例如可以列举己烷等。作为腈化合物溶剂,例如可以列举乙腈等。作为含卤素类化合物溶剂,例如可以列举二氯甲烷、三氯乙烯等。作为酯化合物溶剂,例如可以列举乙酸乙酯、乳酸乙酯、2-(1-甲氧基)丙基乙酸酯等。作为离子性液体,例如可以列举1-丁基-3-甲基咪唑鎓和PF6 -的盐等。
对于使颜料纳米粒子析出生成时的不良溶剂的条件没有特别限定,可以选择从常压至亚临界、超临界条件的范围。常压下的温度优选为-30~100℃,更优选为-10~60℃,特别优选为0~30℃。
将有机颜料溶液和不良溶剂进行混合时,可以通过添加两者中的任一者进行混合,但优选将有机颜料溶液喷射到不良溶剂中进行混合,此时优选不良溶剂处于被搅拌状态。搅拌速度优选为100~10000rpm,更优选为150~8000rpm,特别优选为200~6000rpm。添加时可以使用,也可以不使用泵等设备。另外,可以在液体中浸没添加,也可以从液体外添加,但更优选在液体中浸没添加。而且,优选使用泵通过供给管向液体中连续供给。供给管的内径优选0.1~200mm,更优选0.2~100mm。从供给管向液体中供给的速度优选1~10000mL/min,更优选5~5000mL/min。
在将有机颜料溶液与不良溶剂混合时,可以通过调节雷诺数来控制析出生成的颜料纳米粒子的粒径。这里,雷诺数是表示流体的流动状态的无因次的数,用下式来表示。
Re=ρUL/μ···数学式(1)
在数学式(1)中,Re表示雷诺数,ρ表示有机颜料溶液的密度[kg/m3]、U表示有机颜料溶液与第2溶剂汇合时的相对速度[m/s],L表示有机颜料溶液与第2溶剂汇合部分的流体通路或者供给口的等效价直径[m],μ表示有机颜料溶液的粘性系数[Pa·s]。
所谓等效直径L,是指对于具有任意剖面形状的管道的孔径和流体通路,将该管道假定为等效的圆管,该等效圆管的直径即等效直径L。等效直径L如下述数学式(2)所表示,其中A表示管道的剖面积、p表示管道的浸润周边长度(周长)或流体通路的外周长。
L=4A/p···数学式(2)
优选通过管道将有机颜料溶液注入到不良溶剂中以形成粒子,在使用圆管作为管道的情况下,等效直径与圆管的直径一致。例如,可以通过改变液体供给口的开口直径来调节等效直径。对等效直径L的值没有特别的限定,例如,其可以与上述的供给口的优选内径同义。
有机颜料溶液与不良溶剂汇合时的相对速度U被定义为,在与两者汇合部分的面相垂直的方向上的相对速度。即,例如向静止的不良溶剂媒中注入有机颜料溶液并进行混合时,从供给口注入的速度即等于相对速度U。对相对速度U的值没有特别的限定,例如优选为0.5~100m/s,更优选为1.0~50m/s。
根据所选择的材料的种类来确定有机颜料溶液的密度ρ的值,但是在本发明的制造方法中优选使用的材料的范围内,该值实际上例如为0.8~2.0kg/m3。此外,有机颜料溶液的粘性系数μ的值也是根据所使用的材料和环境温度等来确定,其优选的范围与上述的有机颜料溶液的优选粘度同义。
雷诺数(Re)的值越小越容易形成层流,越大越容易形成紊流。例如,可以通过将雷诺数调节到60以上来控制颜料纳米粒子的粒径从而得到颜料纳米粒子,优选将雷诺数调节到100以上,更优选调节到150以上。对于雷诺数的上限没有特别限定,例如优选在100000以下的范围内对雷诺数进行调节控制,从而能够控制得到良好的颜料纳米粒子。或者,为使得到的纳米粒子的平均粒径在60nm以下,也可以在提高雷诺数的条件下进行。此时,在上述的范围内,由于提高了通常的雷诺数,因此能够控制得到粒径更小的颜料纳米粒子。
有机颜料溶液和不良溶剂的混合比按体积比优选为1/50~2/3,更优选为1/40~1/2,特别优选为1/20~3/8。
对在颜料纳米粒子析出时液体中的纳米粒子的浓度没有特别的限定,相对于1000mL溶剂,颜料纳米粒子优选为10~40000mg,更优选为20~30000mg,特别优选为50~25000mg。
另外,对生成颜料纳米粒子时的制备规模没有特别的限定,优选不良溶剂的混合量为10-2000L的制备规模,更优选不良溶剂的混合量为50-1000L的制备规模。
关于颜料纳米粒子的粒径,有通过测定法进行数值化并从而表示集团平均尺寸的方法,作为经常使用的粒径,有表现分布最大值的最频粒径、相当于积分分布曲线中心值的中位粒径、各种平均粒径(数均、长度平均、面积平均、质均、体积平均等)等,在本发明中,如果没有特别指出,则平均粒径是指数均粒径。颜料纳米粒子(初级粒子)的平均粒径为纳米尺寸,优选平均粒径为1nm~0.5μm,更优选为1~200nm,进一步优选为2~100nm,特别优选为5~80nm。还有,由本发明的制造方法形成的粒子可以是晶体粒子,也可以是非晶粒子,或者是它们的混合物。
另外,作为表示粒子单分散性的指标,在本发明中只要没有特别指定,使用体积平均粒径(Mv)和数均粒径(Mn)的比(Mv/Mn)。颜料纳米粒子(初级粒子)的单分散性,即Mv/Mn优选为1.0~2.0,更优选为1.0~1.8,特别优选为1.0~1.5。
作为颜料纳米粒子的粒径的测定方法,可以列举显微镜法、质量法、光散射法、光遮挡法、电阻法、音响法、动态光散射法,特别优选显微镜法、动态光散射法。作为显微镜法中使用的显微镜,例如可以列举扫描电子显微镜、透射型电子显微镜等。作为利用动态光散射法的粒子测定装置,例如可以列举日机装社制造的ナノトラツクUPA-EX150,大塚电子社制造的ダイナミツク光散射光度计DLS-7000系列(均为商品名)等。
在本发明的制造方法中,在使颜料纳米粒子析出并制备分散液时,优选在颜料溶液及不良溶剂的至少一者中含有分散剂,优选至少在颜料溶液中含有分散剂。
优选使用预先用分散剂进行过表面处理的颜料纳米粒子,也可以对颜料纳米粒子实施能够促进分散剂吸附的表面处理。分散剂具有以下作用:(1)更快地吸附在析出的颜料表面上,形成微细的纳米粒子,(2)防止这些粒子再发生凝集。
作为分散剂,例如可以使用阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型或颜料衍生物型高分子分散剂。
作为高分子分散剂,优选其质均分子量为1,000~500,000,更优选为10,000~500,000,特别优选为10,000~100,000。
具体可以列举聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇的部分缩甲醛化物、聚乙烯醇的部分缩丁醛化物、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、聚丙烯酸盐、聚乙烯基硫酸盐、聚(4-乙烯基吡啶)盐、聚酰胺、聚烯丙基胺盐、缩合萘磺酸盐、纤维素衍生物、淀粉衍生物等。另外,还可以使用褐藻酸盐、明胶、白蛋白、酪蛋白、阿拉伯胶、黄蓍胶、木质素磺酸盐等天然高分子类。其中,优选聚乙烯基吡咯烷酮。这些高分子可以单独使用1种,也可以组合使用二种以上。此外,也可以与低分子量的分散剂组合使用。关于颜料分散中使用的分散剂,详细记载于“颜料分散安定化と表面处理技术·评价”(化学情报协会,2001年12月发行)的第29~46页。
作为阴离子型分散剂(阴离子型表面活性剂),可以列举N-酰基-N-烷基牛磺酸盐、脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、烷基磷酸酯盐、萘磺酸甲醛缩合物、聚氧乙烯烷基硫酸酯盐等。其中,优选N-酰基-N-烷基牛磺酸盐。作为N-酰基-N-烷基牛磺酸盐,优选记载于日本特开平3-273067号说明书中的那些化合物。这些阴离子型分散剂可以单独使用或二种以上组合使用。
阳离子型分散剂(阳离子型表面活性剂)包括季铵盐、烷氧基化多胺、脂肪族胺聚二醇醚、脂肪族胺、由脂肪族胺和脂肪族醇衍生的二胺及多胺、由脂肪酸衍生的咪唑啉及这些阳离子型物质的盐。这些阳离子型分散剂可以单独使用或组合二种以上使用。
两性离子型分散剂是分子内同时具有上述阴离子型分散剂分子中含有的阴离子基部分和阳离子型分散剂分子中含有的阳离子基部分的分散剂。
作为非离子型分散剂(非离子型表面活性剂),可以列举聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺、甘油脂肪酸酯等。其中,优选聚氧乙烯烷基芳基醚。这些非离子型分散剂可以单独使用,也可以两种以上组合使用。
颜料衍生物型分散剂被定义为由作为母体物质的有机颜料衍生的、通过对该母体结构进行化学修饰而制备的颜料衍生物型分散剂,或由化学修饰的颜料前体经过颜料化反应而形成的颜料衍生物型分散剂。例如有含糖颜料衍生物型分散剂、含哌啶基颜料衍生物型分散剂、萘或苝衍生的颜料衍生物型分散剂、具有通过亚甲基连接在颜料母体结构上的官能团的颜料衍生物型分散剂、具有用聚合物进行了化学修饰的颜料母体结构和磺酸基的颜料衍生物型分散剂、具有磺酰胺基的颜料衍生物型分散剂、具有醚基的颜料衍生物型分散剂、或具有羧酸基或羧酸酯基或羧酰胺基的颜料衍生物型分散剂。
作为分散剂,优选使用含有氨基的颜料分散剂。这里,所谓氨基包括伯胺基、仲氨基、叔氨基,氨基数可以为1,也可以为多个。可以在颜料骨架上导入含有氨基的取代基后形成的颜料衍生物化合物,也可以是由含氨基的单体作为聚合成分形成的聚合物化合物。作为它们的例子,例如可以列举日本特开2000-239554号公报、2003-96329号公报、2001-31885号公报、日本特开平10-339949号公报、特公平5-72943号公报、国际公开WO 2006/121017号的第0018~0033段、日本特願2006-129714号说明书中记载的化合物等,但并不局限于这些化合物。
为了进一步提高颜料粒子的均匀分散性及贮存稳定性,作为分散剂的含量,优选相对于100质量份的颜料为0.1~1000质量份,更优选为1~500质量份,进一步优选为5~20质量份。如果不足0.1质量份,则有时看不到颜料纳米粒子分散稳定性的提高。另外,分散剂可以单独使用,也可以多种组合使用。
在本发明的制造方法中,在使颜料纳米粒子析出之后,优选减少或除去含有该析出粒子的分散液中的溶剂成分(以下,将该操作简称为浓缩)。通过浓缩,可以形成适合用作滤色器涂覆液或喷墨用墨水的纳米粒子浓缩液或颜料纳米粒子粉末。
在本发明中进行溶剂的浓缩时,可以单独或者组合使用通常的装置。例如,作为利用热风的干燥机,可以使用板式干燥机、带式干燥机、搅拌干燥机、流动层干燥机、喷雾干燥机、气流干燥机等;作为利用热传导的干燥机,可以使用鼓式干燥机、多层干燥机、圆筒干燥机等。另外,根据溶剂的组成也可以使用冷冻干燥机或红外干燥机。
在上述这些手段中,从适合于由分散液直接干燥后得到颜料纳米粒子粉末的方面考虑,特别优选使用喷雾干燥机(例如大川原化工機(株)社制造的COC-12)、流动层干燥机(例如(株)奈良機械製作所社制造的MSD-100)。另外,为了制得残存的溶剂量少的颜料纳米粒子粉末,可以将多种干燥手段组合使用,例如,可以按照这样的步骤进行:先使用圆筒干燥机对颜料分散物进行预浓缩后,再用鼓式干燥机使其完全干燥,从而得到颜料纳米粒子粉末。
对干燥条件不特别限定,只要可以使溶剂蒸发,并且不使颜料或分散剂等材料发生变性即可。当其他分散剂等在比此温度低的温度下也会发生变性时,当然需要采用更低的温度。但是,考虑到在允许的温度范围内,干燥速度有时会因所使用的溶剂的种类而变慢,在这种情况下,为了提高干燥速度,根据所使用的干燥机的种类,可以将减压、搅拌混合、分段进行等手段组合使用。
对所要减少或除去的溶剂成分的量没有特别限制,但是在使溶剂成分减少的实施方案中,优选除去全部溶剂成分的50质量%以上,更优选除去75质量%以上。在使溶剂成分除去以得到颜料纳米粒子的实施方案中,优选除去全部溶剂成分的80质量%以上,更优选除去90质量%以上。
通过使溶剂成分减少或除去以减少溶剂成分时,对残留在分散物中的含水量没有特别的限定,优选为0.01~3质量%,更优选为0.01~1质量%。此时,(例如)优选通过上述干燥法等除去溶剂后得到颜料纳米粒子粉末,此时,固体成分的含量优选为50~100质量%,更优选为70~100质量%。
也可以多次进行浓缩工序,例如,优选在加入后述第3溶剂之前和/或之后进行浓缩工序。
在本发明的制造方法中,优选将通过浓缩或者粉末化而处于凝集状态的颜料纳米粒子进行再分散。通过上述的提取溶剂、离心分离、干燥等方法进行浓缩而形成的颜料纳米粒子液中所含有的颜料纳米粒子通常会由于被浓缩或者粉末化而发生凝集。由此,虽然使用过滤器等进行快速的过滤已成为可能,但是为了再次获得良好的分散状态,优选上述颜料纳米粒子以能够进行再分散的程度而凝集的絮状物的形式而得到。
此外,在使上述的凝集状态的粒子分散时,采用通常的分散化方法有时是不够的。对于处于这样的凝集状态的颜料纳米粒子来说,例如可以通过含有下述的高分子化合物,从而将该颜料纳米粒子适当地再分散。
在本发明的制造方法中,优选使用质均分子量为1000以上的高分子化合物,更优选使用下述通式(1)所表示的高分子化合物。
在上述通式(1)中,A1表示具有从酸性基团、含氮原子的碱性基团、脲基、氨酯基、含有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中选择的基团的1价有机基团,或表示含有可以具有取代基的有机色素结构或杂环的1价有机基团。n个A1可以相同,也可以不同。
具体来说,虽然对A1没有特别的限制,但作为上述“具有酸性基团的1价有机基团”,可以列举例如具有羧酸基、磺酸基、单硫酸酯基、磷酸基、单磷酸酯基、硼酸基等的1价有机基团。另外,作为上述“具有含氮原子的碱性基团的1价有机基团”,可以列举例如具有氨基(-NH2)的1价有机基团、具有取代亚胺基(-NHR8、-NR9R10)的1价有机基团(其中,R8、R9及R10各自独立地表示碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、碳原子数为7以上30以下的芳烷基)、具有下述通式(a1)表示的胍基的1价有机基团[通式(a1)中,Ra1、Ra2各自独立地表示碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、碳原子数为7以上30以下的芳烷基]、具有下述通式(a2)表示的脒基的1价有机基团[通式(a2)中,Ra3、Ra4各自独立地表示碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、碳原子数为7以上30以下的芳烷基]等。
作为上述“具有脲基的1价有机基团”,例如可以列举-NHCONHR15(其中,R15表示氢原子、碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、碳原子数为7以上30以下的芳烷基)等。
作为上述“具有氨酯基的1价有机基团”,例如可以列举-NHCOOR16、-OCONHR17(其中,R16及R17各自独立地表示碳原子数为1以上20以下的烷基、碳原子数为6以上20以下的芳基、碳原子数为7以上30以下的芳烷基)等。
作为上述“具有“含有配位性氧原子的基团”的1价有机基团”,例如可以列举具有乙酰丙酮化物基团的基团、具有冠醚的基团等。
作为上述“具有碳原子数为4以上的烃基的基团”,可以列举碳原子数为4以上的烷基(例如,辛基、十二烷基等)、碳原子数为6以上的芳基(例如,苯基、萘基等)、碳原子数为7以上的芳烷基(例如,苄基等)等。此时对碳原子数没有上限,但优选为30以下。
作为上述“具有烷氧基甲硅烷基的1价有机基团”,例如可以列举具有三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基等的基团。
作为上述“具有环氧基的1价有机基团”,例如可以列举具有缩水甘油基等的基团。
作为上述“具有异氰酸酯基的1价有机基团”,例如可以列举3-异氰酸根合丙基等。
作为上述“具有羟基的1价有机基团”,例如可以列举3-羟基丙基等。
作为上述A1,优选具有酸性基团、含有氮原子的碱性基团、脲基或碳原子数为4以上的烃基的1价有机基团。
另外,对上述有机色素结构或杂环没有特别限定,更具体来说,作为有机色素结构,可以列举例如酞菁化合物、不溶性偶氮化合物、偶氮色淀化合物、蒽醌化合物、喹吖酮化合物、二噁嗪化合物、二酮基吡咯并吡咯化合物、蒽吡啶化合物、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)化合物、阴丹酮化合物、黄蒽酮化合物、苝酮化合物、苝化合物、硫靛蓝化合物等。另外,作为杂环,例如可以列举噻吩、呋喃、呫吨、吡咯、吡咯啉、吡咯烷、二氧戊环、吡唑、吡唑啉、吡唑烷、咪唑、噁唑、噻唑、噁二唑、三唑、噻二唑、吡喃、吡啶、哌啶、二噁烷、吗啉、哒嗪、嘧啶、哌嗪、三嗪、三噻烷、异吲哚啉、异吲哚啉酮、苯并咪唑酮、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺、乙内酰脲、吲哚、喹啉、咔唑、吖啶、吖啶酮、蒽醌等。
另外,上述有机色素结构或杂环可以有取代基T,作为该取代基T,可以列举例如甲基、乙基等碳原子数为1~20的烷基,苯基、萘基等碳原子数为6~16的芳基,乙酰氧基等碳原子数为1~6的酰氧基,甲氧基、乙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基,氯、溴等卤素原子,甲氧羰基、乙氧羰基、环己氧羰基等碳原子数为2~7的烷氧羰基,氰基,碳酸叔丁酯等碳酸酯基,羟基,氨基,羧基,磺酰胺基,N-磺酰胺基等。
另外,上述A1可以用下述通式(4)表示。
通式(4)
在上述通式(4)中,B1表示从酸性基团、含有氮原子的碱性基团、脲基、氨酯基、含有配位性氧原子的基团、碳原子数为4以上的烃基、烷氧基甲硅烷基、环氧基、异氰酸酯基及羟基中选择的基团,或表示可以具有取代基的有机色素结构或杂环,R18表示单键或a1价的有机或无机连接基团。a1表示1~5,a1个B1可以是相同的,也可以不同。通式(4)表示的基团的优选的方案与上述A1同义。
R18表示单键或a1+1价的连接基团。a1表示1~5。作为连接基R18,包括由1~100个碳原子,0~10个氮原子,0~50个氧原子,1~200个氢原子,及0~20个硫原子构成的基团,可以无取代,也可以具有取代基。R18优选为有机连接基团。
作为R18的具体例子,可以列举下述结构单元或由下述结构单元组合而成的基团。另外,该连接基团R18也可以有上述取代基T。
在上述通式(1)中,R1表示(m+n)价的连接基。m+n等于3~10。
作为上述R1表示的(m+n)价的连接基,包括由1~100个碳原子,0~10个氮原子,0~50个氧原子,1~200个氢原子,及0~20个硫原子构成的基团,可以无取代,也可以具有取代基。R1优选为有机连接基团。
作为R1的具体例子,可以列举上述(t-1)~(t-34)的基团或由多个该基团组合而成的基团(还可以形成环状结构)。上述连接基团R1有取代基时,作为该取代基,可列举上述取代基T。
R2表示单键或2价连接基团。作为R2,包括由1~100个碳原子,0~10个氮原子,0~50个氧原子,1~200个氢原子,及0~20个硫原子构成的基团,可以无取代,也可以具有取代基。
作为R2的具体例子,可以列举上述t-3~5、7~18、22~26、32、34所示的基团或由多个该基团组合而成的基团。R2在与R1相连接的位置上优选具有硫原子。上述R2具有取代基时,作为该取代基,可列举上述取代基T。
在上述通式(1)中,m表示1~8。m优选为1~5,更优选为1~3,特别优选为1~2。
另外,n表示2~9。n优选为2~8,更优选为2~7,特别优选为3~6。
在上述通式(1)中,P1表示高分子化合物残基(高分子骨架),可以从通常的聚合物等中适当选择。
在聚合物中,为了构成高分子骨架,优选选自乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯类化合物聚合物、醚类化合物聚合物、聚氨酯类化合物聚合物、酰胺类化合物聚合物、环氧类化合物聚合物、有机硅类化合物聚合物、及它们的改性物或共聚物[包括例如,聚醚/聚氨酯共聚物、聚醚/乙烯基单体聚合物的共聚物等(可以是无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物中的任一种)]中的至少一种,更优选选自乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯类化合物聚合物、醚类化合物聚合物、聚氨酯类化合物聚合物及它们的改性物或共聚物中的至少一种,特别优选乙烯基单体的聚合物或共聚物。
而且,优选上述聚合物可溶于有机溶剂中。如果和有机溶剂的亲和性低,则例如作为颜料分散剂使用时,与分散介质的亲和性弱,有时不能确保形成分散稳定充分的吸附层。
另外P1在与R1相连接的位置上优选具有硫原子。
在上述通式(1)表示的高分子化合物中,更优选由下述通式(2)表示的高分子化合物。
在上述通式(2)中,A2与上述通式(1)中的A1同义,其具体的优选方案也相同。另外,A2可以具有取代基,可以列举上述的取代基T。
在上述通式(2)中,R3表示(x+y)价的连接基团。R3与R1同义,优选范围也相同。此时,R3表示x+y价的连接基团,其中x的值及其优选范围与通式(1)中的n相同,y的值及其优选范围与m相同,x+y的值及其优选范围与m+n相同。
R3表示的连接基团优选为有机连接基,该有机连接基团的优选具体例子为如下所示。但是,在本发明并不局限于此。
从原料的获得性、合成的容易性、在各种溶剂中的溶解性方面来看,优选上述(r-1)、(r-2)、(r-10)、(r-11)、(r-16)、(r-17)的基团。
另外,上述R3具有取代基时,作为该取代基,可以列举上述取代基T。
在上述通式(2)中,R4及R5各自独立地表示单键或2价的连接基团。
作为上述R4、R5表示的“2价的连接基团”,也可以具有取代基,优选为直链、支链或环状的亚烷基、亚芳基或亚芳烷基、-O-、-S-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO-、-SO2-、-CO2-、或-N(R20)SO2-,或两种以上的这些基团组合而成的2价基团(上述R19及R20各自独立地表示氢原子或碳数为1~4的烷基)。其中优选为有机连接基团。
作为上述R4,更优选为直链或支链的亚烷基或亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO2-、-CO2-、-N(R20)SO2-,或两种以上的这些基团组合而成的2价基团,特别优选为直链或支链的亚烷基或亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-CO2-,或两种以上的这些基团组合而成的2价基团。
作为上述R5,更优选为单键、直链或支链的亚烷基、亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-SO2-、-CO2-、-N(R20)SO2-,或两种以上的这些基团组合而成的2价基团,特别优选为直链或支链的亚烷基、亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-CO2-,或两种以上的这些基团组合而成的2价基团。
另外,上述R4、R5具有取代基时,作为该取代基,可以列举上述取代基T。
另外,上述通式(2)中的P2表示高分子骨架,可从通常的聚合物等中适当选择。关于聚合物的优选方案,与上述通式(1)中的P1同义,优选方案也相同。
在上述通式(2)表示的高分子化合物中,特别优选R3为上述具体例子(r-1)、(r-2)、(r-10)、(r-11)、(r-16)或(r-17),R4为单键、直链或支链的亚烷基或亚芳烷基、-O-、-C(=O)-、-N(R19)-、-CO2-、或两种以上的这些基团组合而成的2价基团,R5为单键、亚乙基、亚丙基、或下述通式(s-a)或(s-b)表示的连接基团,P2为乙烯基单体的聚合物或共聚物、酯类化合物聚合物、醚类化合物聚合物、聚氨酯类聚合物、或它们的改性物,y为1~2,x为3~6的高分子化合物。还有,下述基团中,R21表示氢原子或甲基,1表示1或2。
在本发明的制造方法中所采用的高分子化合物的质均分子量优选为1000以上,更优选为3000~100000,进一步优选为5000~80000,特别优选为7000~60000。如果质均分子量处于上述范围内,则可以充分发挥聚合物末端导入的多个官能团的效果,在对固体表面的吸附性、胶束形成能力、表面活性方面发挥优异的性能,可以获得良好的分散性和分散稳定性。
本发明的制造方法中优选使用的通式(1)表示的化合物的具体例子如下所示。但是,本发明并不局限于这些具体例子。
上述通式(1)或者(2)所表示的高分子化合物例如可以通过下述各方法等进行合成。
1、使末端导入了选自羧基、羟基、氨基等的官能团的聚合物,与具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的酰卤、或具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的卤代烷、或具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的异氰酸酯等进行高分子反应的方法。
2、使末端导入了碳-碳双键的聚合物,与具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的硫醇进行迈克尔加成反应的方法。
3、使末端导入了碳-碳双键的聚合物,与具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的硫醇在自由基引发剂的存在下进行反应的方法。
4、使末端导入了多个硫醇基的聚合物,与导入了碳-碳双键的官能团(上述通式中的A1或A2)在自由基引发剂的存在下进行反应的方法。
5、用具有多个官能团(上述通式中的A1或A2)的硫醇化合物作为链转移剂,使乙烯基单体进行自由基聚合的方法。
其中,从合成容易性来看,优选2、3、4、5合成方法,更优选3、4、5合成方法,特别优选合成方法5。另外,关于这些合成方法,可以参考日本特願2006-129714号说明书第0184~0216段中记载的内容。
此外,作为分子量为1000以上的高分子化合物也可以使用下述具有酸性基团的高分子化合物(下文中也将该化合物称为“含有酸性基团的高分子化合物”),该高分子化合物优选为具有羧基的高分子化合物,更优选为含有(A)由具有羧基的化合物衍生的重复单元中的至少一种及(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重复单元中的至少一种的共聚化合物。
作为(A)由具有羧基的化合物衍生的重复单元,优选为下述通式(I)表示的重复单元,更优选为由丙烯酸或甲基丙烯酸衍生的重复单元,作为(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重复单元,优选为下述通式(II)表示的重复单元,更优选为下述通式(IV)表示的重复单元,特别优选为由丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯酸苯乙酯、甲基丙烯酸苯乙酯、丙烯酸3-苯基丙酯或甲基丙烯酸3-苯基丙酯衍生的重复单元。
式中,R1表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。R2表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。R3表示下述通式(III)所示的基团。R4表示氢原子、碳原子数为1~5的烷基、羟基、碳原子数为1~5的羟烷基、或碳原子数为6~20的芳基。R5及R6各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。i表示1~5的数。R7表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。R8表示下述通式(V)所示的基团。R9表示碳原子数为2~5的烷基或碳原子数为6~20的芳基。R10及R11各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~5的烷基。j表示1~5的数。
另外,就(A)由具有羧基的化合物衍生的重复单元和(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重复单元的聚合比例而言,重复单元(A)相对于全部重复单元数的数量比%优选为3~40,更优选为5~35。
如果没有特别指定,本发明的制造方法中的高分子的分子量是指质均分子量。作为高分子的分子量的测定方法,可以列举色谱法、粘度法、光散射法、沉降速度法等。在本发明中,如果没有特别说明,都是使用通过凝胶渗透色谱(载体:四氢呋喃)进行测定并经过聚苯乙烯换算的质均分子量。
作为具有羧基的高分子化合物,例如可以列举聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、侧链带有羧基的纤维素衍生物等。作为含有(A)由具有羧基的化合物衍生的重复单元中的至少一种及(B)由具有羧酸酯基的化合物衍生的重复单元中的至少一种的共聚化合物,可以列举诸如日本特开昭59-44615号公报、特开昭54-34327号公报、特公昭58-12577号公报、特公昭54-25957号公报、特开昭59-53836号公报及特开昭59-71048号公报中记载的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、马来酸共聚物、部分酯化的马来酸共聚物等。另外,作为特别优选的例子,可以列举美国专利第4139391号说明书中记载的丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及其它乙烯基化合物的多元共聚物。
作为乙烯基化合物的例子,可以列举苯乙烯或取代的苯乙烯(例如乙烯基甲苯、乙烯基乙苯)、乙烯基萘或取代的乙烯基萘、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈等。优选苯乙烯。
高分子化合物可以是水溶性、油溶性中的任一种,也可以是水溶性且油溶性的。
高分子化合物的添加方式可以是高分子化合物溶解于水性溶剂或有机溶剂中形成的溶液,也可以是固体状态,另外,也可以是它们的组合。作为采用溶解于溶剂中形成的溶液进行添加的方法,例如可以列举溶解于与凝集的颜料纳米粒子液的溶剂相同的溶剂中,以此状态添加到凝集的颜料纳米粒子液中的方法;溶解于与凝集的颜料纳米粒子液的溶剂混溶但不同的溶剂中,以此状态添加到凝集的颜料纳米粒子液中的方法。采用溶解于溶剂中形成的溶液进行添加时,对高分子化合物的浓度没有特别限定,但优选为1~70质量%,更优选为2~65质量%,特别优选为3~60质量%。
高分子化合物的添加可以是以下任意时间:析出形成颜料纳米粒子时或其前后、浓缩时或其前后、分散浓缩后的凝集颜料纳米粒子时或其前后、这些工序结束后,另外也可以分为多次添加。在本发明的制造方法中,也可以使下述的作为粘结剂的组合物中含有质均分子量为1000以上的高分子化合物,例如优选在颜料纳米粒子析出液浓缩后,在使凝集的颜料纳米粒子微细分散时进行添加。
作为分子量为1000以上的高分子化合物,除了上述化合物外,例如可以列举聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇的部分缩甲醛化物、聚乙烯醇的部分缩丁醛化物、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、聚酰胺、纤维素衍生物、淀粉衍生物等。另外,还可以使用褐藻酸盐、明胶、白蛋白、酪蛋白、阿拉伯胶、黄蓍胶、木质素磺酸盐等天然高分子化合物类。另外,作为具有酸性基团的高分子化合物,可以列举聚硫酸乙烯酯、缩合萘磺酸等。
相对于100质量份颜料,分子量为1000以上的高分子化合物的添加量优选为0.1~1000质量份,更优选为5~500质量份,特别优选为10~300质量份。
分子量为1000以上的高分子化合物可以仅使用1种,也可以组合使用二种以上,也可以与分子量不足1000的化合物并用。
在本发明的制造方法中,优选在颜料纳米粒子析出后,使分散液中含有替换用溶剂(第3溶剂)。对第3溶剂的种类没有特别的限定,优选为有机溶剂,例如,优选为酯化合物溶剂、醇化合物溶剂、芳香族化合物溶剂、脂肪族化合物溶剂、酮化合物溶剂,特别优选为酯化合物溶剂、酮化合物溶剂。
作为酯化合物溶剂,例如可以列举2-(1-甲氧基)丙基乙酸酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等。作为醇化合物溶剂,例如可以列举正丁醇、异丁醇等。作为芳香族化合物溶剂,例如可以列举苯、甲苯、二甲苯等。作为脂肪族化合物溶剂,例如可以列举正己烷、环己烷等。作为酮化合物溶剂,例如可以列举甲乙酮、丙酮、环己酮等。
其中,优选乳酸乙酯、乙酸乙酯、丙酮、乙醇,更优选乳酸乙酯。它们可以单独使用1种,也可以二种以上并用。还有,第3溶剂不能与良溶剂(第1溶剂)或者不良溶剂(第2溶剂)相同。
对替换用溶剂的添加时机没有特别的限定,只要是在颜料纳米粒子析出后即可,优选在上述浓缩·除去工序之后添加。即,优选用替换用溶剂(第3溶剂)来替换由混合液(颜料纳米粒子在该混合液中析出)中的良溶剂(第1溶剂)和不良溶剂(第2溶剂)所构成的溶剂成分。
另外,在制备后述的颜料分散组合物时,优选采用这样的步骤:经过第1次的浓缩·除去工序(第1浓缩)之后,添加第3溶剂进行溶剂替换,然后通过第2次的浓缩·除去工序(第2浓缩),使溶剂成分减少以得到浓缩液,或除去溶剂成分以得到粉末。之后,加入粘结剂和/或溶剂,制得所期望的颜料分散组合物。
对替换用溶剂的添加量没有特别的限定,相对于100质量份颜料纳米粒子,优选为100~300000质量份,更优选为500~10000质量份。
颜料纳米粒子例如可以在分散于载体中的状态下使用。上述载体是指涂料处于液体状态时使颜料分散的介质部分,包括液状的与上述颜料结合并固着涂膜的部分(粘结剂)和对其进行溶解稀释的成分(有机溶剂)。此外,在本发明中,形成颜料纳米粒子时所采用的粘结剂与再分散化时所采用的粘结剂可以相同,也可以不同。
可以根据目的来适当地确定本发明的颜料分散物中的颜料纳米粒子浓度,但是优选颜料纳米粒子相对于分散物的总量为2~30质量%,更优选为4~20质量%,特别优选为5~15质量%。
对于如上所述的在载体中分散的情况,粘结剂及溶解稀释用成分的量可以根据有机颜料的种类等进行适当确定,相对于分散组合物的总量,粘结剂的量优选为1~30质量%,更优选为3~20质量%,特别优选为5~15质量%。溶解稀释用成分的量优选为5~80质量%,更优选为10~70质量%。
对于溶剂成分减少后的浓缩颜料纳米粒子液来说,如前所述,纳米粒子会发生凝集。作为将这种凝集的颜料纳米粒子再分散的方法,例如可以采用超声波分散方法及施加物理能量的方法。所使用的超声波照射装置优选具有能够施加10kHz以上的超声波的功能,例如可以列举超声波均化器、超声波清洗机等。如果超声波照射时液温上升,则会引起纳米粒子的热凝集(参见非专利文献1),因此优选液温为1~100℃,更优选为5~60℃。作为温度控制方法,可以通过控制分散液温度、对控制分散液温度的温度调节层进行温度控制来实施。
对作为施加物理能量使浓缩后的颜料纳米粒子进行分散时使用的分散机没有特别的限制,例如可以列举捏合机、辊式磨碎机、精碎机、高速研磨机、溶解机、均匀混合器、砂磨机等分散机。另外,还可以列举高压分散法,及通过使用微珠进行分散的方法作为优选方法。
本发明的着色感光性树脂组合物含有上述有机颜料纳米粒子的分散物、粘结剂、单体或低聚物、光聚合引发剂或光聚合引发剂体系。以下,对着色感光性树脂组合物的各成分进行说明。
关于纳米尺寸的有机颜料纳米粒子及其分散液的制作方法,已经进行了详细叙述。颜料纳米粒子的含量,相对于着色感光性树脂组合物中的全部固形物(在本发明中,全部固形物是指除有机溶剂外的组分的合计)优选为3~90质量%,更优选为20~80质量%,进一步优选为25~60质量%。如果该量过多,则分散液的粘度上升,有时会导致制造适应性上的问题。如果过少,则着色力不足。另外,为了调色也可以与常用的颜料组合使用。颜料可以使用以上所述的那些。
单体或低聚物优选为具有2个以上的烯属不饱和双键、并且通过光照可进行加成聚合的多官能单体。作为这种单体和低聚物,可以列举分子中具有至少一个可进行加成聚合的烯属不饱和基团、常压下的沸点在100℃以上的化合物。
这些单体或低聚物可以单独使用,或混合二种以上使用,该单体或低聚物相对于着色感光性树脂组合物的全部固形物的含量通常为5~50质量%,优选为10~40质量%。如果该量过多,则难以控制显影性,会在制造适应性上产生问题。如果过少,则曝光时的固化力不足。
作为粘结剂,优选具有酸性基团的粘结剂,可以在制备喷墨墨水或者着色感光性树脂组合物时添加该粘结剂,也优选在制造上述颜料纳米粒子分散组合物时、或在形成颜料纳米粒子时添加。可以将粘结剂添加到有机颜料溶液以及不良溶剂(向该不良溶剂中添加有机颜料溶液以生成颜料纳米粒子)的两者或者一者中。或者也优选在形成颜料纳米粒子时通过其他的体系来添加粘结剂溶液。
粘结剂优选在侧链上具有羧酸基或羧酸酯基等极性基团的碱可溶性聚合物。
粘结剂可以单独使用,也可以以与通常的成膜性聚合物并用形成组合物的状态使用,相对于100质量份颜料纳米粒子,粘结剂的添加量一般为10~200质量份,优选为25~100质量份。
作为光聚合引发剂或光聚合引发剂体系(在本发明中,光聚合引发剂体系是指由多种化合物组合起来实现光聚合引发功能的混合物),可以列举美国专利第2367660号说明书中公开的邻偶酰酮(vicinal polyketaldonyl)化合物、美国专利第2448828号说明书中记载的偶姻醚化合物、美国专利第2722512号说明书中记载的α-烃取代的芳香族偶姻化合物、美国专利第3046127号说明书及美国专利第2951758号说明书中记载的多环醌化合物、美国专利第3549367号说明书中记载的三芳基咪唑二聚物和对氨基酮的组合、日本特公昭51-48516号公报中记载的苯并噻唑化合物和三卤甲基-s-三嗪化合物、美国专利第4239850号说明书中记载的三卤甲基-三嗪化合物、美国专利第4212976号说明书中记载的三卤甲基噁二唑化合物等。特别优选三卤甲基-s-三嗪、三卤甲基噁二唑及三芳基咪唑二聚物。
另外,还可以列举日本特开平11-133600号公报中记载的“聚合引发剂C”,以及作为肟类的1-苯基-1,2-丙二酮-2-(邻乙氧羰基)肟、O-苯甲酰基-4’-(苯硫基)苯甲酰基-己基-酮肟、2,4,6-三甲基苯基羰基-二苯基膦酰氧化物、六氟磷酸-三烷基苯鏻盐等作为优选的物质。
这些光聚合引发剂或光聚合引发剂体系可以单独使用,也可以混合二种以上使用,特别优选使用二种以上。如果使用至少二种光聚合引发剂,则特别可以减少显示特性中的显示不均匀现象。
相对于着色感光性树脂组合物的全部固形物来说,光聚合引发剂或光聚合引发剂体系的含量通常为0.5~20质量%,优选为1~15质量%。如果该量过多,则敏感度过高,难以控制。如果过少,则曝光敏感度过低。曝光时可以使用的放射线特别优选g线、i线等紫外线。照射量优选5~1500mJ/cm2,更优选10~1000mJ/cm2,特别优选10~500mJ/cm2。
在着色感光性树脂组合物中,除上述成分外,另外还可以使用制备树脂组合物用的有机溶剂(第4溶剂)。对作为第4溶剂的例子没有特别的限定,可以列举酯类、醚类、酮类。在这些溶剂中,优选使用3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸乙基溶纤剂、乳酸乙酯、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、环己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯等作为溶剂。这些溶剂可以单独使用或组合二种以上使用。另外,作为该第4溶剂,可以使用上述的高沸点有机溶剂,例如,必要时可以使用沸点为180℃~250℃的溶剂。相对于树脂组合物的总量,第4溶剂的含量优选为10~95质量%。
此外,在着色感光性树脂组合物中,还可以含有表面活性剂、热聚合抑制剂、着色剂(染料、颜料)、紫外线吸收剂、粘结助剂及其他的添加剂等。
[喷墨墨水]
本发明的喷墨墨水除了用于滤色器以外,也可以用于形成图像等,还可以用作通常的喷墨墨水,但是优选用作滤色器用喷墨墨水。作为喷墨墨水,对本发明中的实施方式没有特别的限定,例如可以优选采用日本特开2002-201387号中所述的方法等。
本发明的喷墨墨水只要使用了上述有机颜料纳米粒子(a)即可,而且优选还含有粘结剂(b)、单体或者低聚物(c)。其中,作为粘结剂(b)和单体或者低聚物(c),可以使用在前面就着色感光性树脂组合物已进行过说明的物质。此外,在本发明的喷墨墨水中,还可以含有光聚合引发剂或者光聚合引发剂体系(d)、以及其他的添加剂。各个成分((a)~(d)、其他的添加剂)的含量与在前面就着色感光性树脂组合物进行说明的含量相同。但是,在将本发明的喷墨墨水形成为制作滤色器用墨水时,优选的实施方式是不形成感光性墨水,并且优选不使用光聚合引发剂或者光聚合引发剂体系。
在本发明的滤色器用喷墨墨水中,优选控制墨水温度使粘度的变动幅度在±5%以内。喷射时的粘度优选在5~25mPa·s,更优选在8~22mPa·s,特别优选在10~20mPa·s(在本发明中,如果没有特别说明,粘度是指在25℃时的值)。除对上述喷射温度进行设定以外,也可以通过调节墨水中含有的成分的种类和添加量来调节粘度。上述粘度可以通过例如圆锥平板型旋转粘度计或E型粘度计等通常的装置进行测定。
此外,从提高像素的平坦性的角度考虑,喷射时墨水的表面张力优选为15~40mN/m(在本发明中,如果没有特别说明,表面张力是指在23℃时的值),更优选为20~35mN/m,最优选为25~30mN/m。可以通过添加表面活性剂、改变溶剂的种类来调节表面张力。可以使用例如表面张力测定装置(协和界面科学株式会社制造,CBVP-Z)、全自动平衡式电子表面张力计ESB-V(协和科学株式会社制造)等公知的测量仪根据铂板法来测定上述表面张力。
作为滤色器用喷墨墨水的喷射方法,可以采用连续性地喷射带电墨水并利用电场进行控制的方法,利用压电元件间歇性地喷射墨水的方法,以及对墨水进行加热并利用产生的气泡将墨水间歇性地喷射的方法等各种方法。
此外,关于形成各像素时使用的喷墨法,可以采用使墨水热固化的方法、使墨水光固化的方法、预先在衬底上形成透明的受像层之后进行滴注的方法等通常的方法。
在本发明中,优选的是,在用滤色器用喷墨墨水来形成像素之前,预先制作隔壁,在被该隔壁所包围的部分喷射墨水这样的制作方法。虽然所述隔壁可以为任何物质,但是在制造滤色器时,优选的是,具有黑底功能的遮光性的隔壁(以下也简称为“隔壁”)。可以采用与常用的滤色器用黑底相同的材料、方法来制造该隔壁。
可以采用通常的涂覆方法来涂覆上述的着色感光性树脂组合物,并将其干燥以形成涂覆膜。对于涂覆方法,例如可以列举使用狭缝状喷嘴进行涂覆、旋转涂覆等。
对本发明的感光性转印材料的具体结构没有特别的限定,只要具有含有上述着色感光性树脂组合物的感光性树脂层即可,但是优选(例如)采用一体型的膜来形成。作为说明该一体型的膜的结构的例子,可以列举将临时支撑物/热塑性树脂层/中间层/感光性树脂层/保护膜按此顺序进行层合而得到的结构。
在感光性转印材料中,作为临时支撑物,必须是具有可弯曲性、即使在加压或加热加压下也不会产生显著变形、收缩或伸长的材料。作为这种临时支撑物的例子,可以列举聚对苯二甲酸乙二酯膜、三乙酸纤维素膜、聚苯乙烯膜、聚碳酸酯膜等,其中特别优选双轴拉伸的聚对苯二甲酸乙二酯膜。
作为热塑性树脂层中使用的成分,优选日本特开平5-72724号公报中记载的有机高分子物质,特别优选从通过维卡-Vicat法(具体来说,是按照美国材料试验法ASTMD 1235测定聚合物软化点的方法)测得的软化点为约80℃以下的有机高分子物质中进行选择。具体来说,可以列举聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃,乙烯与乙酸乙烯酯或其皂化物等的乙烯共聚物,乙烯与丙烯酸酯或其皂化物、聚氯乙烯、氯乙烯与乙酸乙烯酯及其皂化物等的氯乙烯共聚物,聚偏氯乙烯、聚偏氯乙烯共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯和(甲基)丙烯酸酯或其皂化物等的苯乙烯共聚物,聚乙烯基甲苯、乙烯基甲苯和(甲基)丙烯酸酯或其皂化物等的乙烯基甲苯共聚物,聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁酯和乙酸乙烯酯等形成的(甲基)丙烯酸酯共聚物,乙酸乙烯酯共聚尼龙、共聚尼龙、N-烷氧基甲基化尼龙、N-二甲基氨基化尼龙之类的聚酰胺树脂等有机高分子。
对于感光性树脂转印材料,在涂覆多个涂覆层时及在涂覆后进行保存时,为了防止成分的混合,优选设置中间层。作为该中间层,优选使用日本特开平5-72724号公报中作为“分离层”而记载的具有阻隔氧的功能的氧阻挡膜,在这种情况下,曝光时的敏感度上升,减少了曝光机的时间负荷,提高了生产率。
作为氧阻挡膜,优选显示较低的氧透过性,能分散或溶解于水或碱水溶液中的材料,可以从通常的材料中进行适当选择。其中,特别优选聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的组合。
优选在感光性树脂层上设置用于保护其免受贮存时的污染及损伤的薄保护膜。保护膜可以是由与临时支撑物相同或类似的材料构成,但是必须容易与感光性树脂层分离。作为保护膜的材料,例如有机硅纸、聚烯烃或聚四氟乙烯片材是适宜的。
感光性转印材料可通过以下方式制作,即,在临时支撑物上涂覆使热塑性树脂层的添加剂溶解而形成的涂覆液(热塑性树脂层用涂覆液),然后干燥,由此设置热塑性树脂层,然后在热塑性树脂层上涂覆由不溶解热塑性树脂层的溶剂构成的中间层材料溶液,并进行干燥,然后采用不溶解中间层的溶剂进行涂覆和干燥,从而设置感光性树脂层。
另外,也可以通过以下方式进行制作,即,准备在上述临时支撑物上设置有热塑性树脂层及中间层的片材,以及在保护膜上设置有感光性树脂层的片材,按照使中间层和感光性树脂层接触的方式进行相互粘合;还有,准备在上述临时支撑物上设置有热塑性树脂层的片材,以及在保护膜上设置有感光性树脂层及中间层的片材,按照使热塑性树脂层和中间层接合的方式进行相互粘合。
在感光性转印材料中,感光性树脂层的膜厚优选为1.0~5.0μm,更优选为1.0~4.0μm,特别优选为1.0~3.0μm。另外,虽无特别限定,但作为其他的各层的优选膜厚,通常优选临时支撑物为15~100μm,热塑性树脂层为2~30μm,中间层为0.5~3.0μm,保护膜为4~40μm。
本发明的滤色器的对比度优异。在本发明中,对比度表示在两片偏振片之间,偏振光轴平行时的透光量与偏振光轴垂直时的透光量之比(参见“1990年第7回色彩光学コンフアレンス,512色表示10.4”サイズTFT-LCD用カラ-フイルタ,植木、小关、福永、山中”等)。
滤色器的对比度高是指与液晶组合时的明暗区别可以变大,为了用液晶显示器取代CRT,这是非常重要的性能。
将本发明的滤色器作为电视用滤色器使用时,优选在F10光源下,红(R)、绿(G)及蓝(B)的所有单色色度与下表记载值(以下,在本发明中称为“标准色度”。)之差(ΔE)在5以内,更优选在3以内,特别优选在2以内。
本发明中的色度是利用显微分光光度仪(オリンパス光学社制造,OSP100或200)测定的,并且作为F10光源下2度视野的结果进行计算的,用xyz表色体系的xyY值进行表示。另外,与标准色度的差以La*b*表色体系的色差表示。
具备本发明的滤色器的液晶显示装置,对比度高、黑色密实性等描绘力优异,特别优选为VA制式;也适合用作笔记本电脑用显示器及电视监视器等大画面的液晶显示装置等。另外,本发明的滤色器可以用于CCD器件中,发挥优异的性能。
实施例
下面基于实施例对本发明进行更详细的说明,但是本发明并不局限于这些例子。
(实施例1·比较例1)
<滤色器A1的制作(采用狭缝状喷嘴进行涂覆的方法来制作)>
[浓缩颜料液A的制备]
向970mL二甲基亚砜(和光纯药社制造)中,添加61.0mL的30%甲醇钠甲醇溶液、34g颜料C.I.颜料红254(商品名Irgaphor RedBT-CF,チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ(株)制造)、40g聚乙烯基吡咯烷酮(商品名K-30,和光纯药社制造),制备颜料溶液Aa。此外,向900mL二甲基亚砜(和光纯药社制造)中,添加50.0mL的30%甲醇钠甲醇溶液、20g颜料C.I.颜料红177(商品名Chromofine Red 6605,大日精化(株)社制造)、20g聚乙烯基吡咯烷酮(商品名K-30,和光纯药社制造),制备颜料溶液Ab。另外准备含有30mL的1mol/L盐酸水溶液(和光纯药社制造)的水1200mL作为不良溶剂。
此时,将温度控制为18℃,向利用GK-0222-10型ラモンドスタ-ラ-(商品名,藤泽药品工业社制造)以600rpm的转速进行搅拌的不良溶剂—水1200mL中,用NP-KX-500型大容量无脉动泵(商品名,日本精密化学社制造)按100mL/min的流速注入100mL(1分钟)颜料溶液Aa,之后,立刻用NP-KX-500型大容量无脉动泵按35mL/min的流速注入35mL(1分钟)颜料溶液Ab,从而形成有机颜料纳米粒子,制成颜料纳米粒子分散液A。使用日机装株式会社制造的ナノトラツクUPA-EX150(商品名)对所得到的分散液A中含有的颜料微粒进行测定,结果测得的体积平均粒径(Mv)为26nm。
利用高速离心冷却机HIMAC SCR20B(商品名,日立工机(株)社制造)以3100rpm(2000G)的转速,将采用上述方法制备的颜料纳米粒子分散液离心分离1小时,弃去上清液,回收沉降后的颜料纳米粒子浓缩糊。使用8453型分光光度计(商品名,アジレント(Agilent)公司制造)测定该糊的颜料含量,结果,颜料红254为19.8质量%,颜料红177为2.2质量%。
向50.0mL乳酸乙酯中添加1.0g按照日本特开2000-239554号公报中的方法合成的下述颜料分散剂A(颜料分散剂A按照日本特开2000-239554号公报中的方法合成)以及5.9g上述通式(1)所表示的化合物中的示例化合物(C-16),将得到的溶液加入到12.5g上述颜料纳米粒子浓缩糊中,用溶解机在3000rpm的转速下搅拌60分钟,然后用FP-010型过滤器(商品名,住友电工フアインポリマ社制造)进行过滤,从而得到糊状的浓缩颜料液A(颜料红254为25.2质量%,颜料红177为2.8质量%)。
(颜料分散剂A)
[R颜料分散物A的制备]
使用上述糊状物,制备具有以下组成的R颜料分散物A。
上述糊状的浓缩颜料液A 13.5g
1-甲氧基-2-丙基乙酸酯(和光纯药社制造) 18.0g
利用电动磨M-50(商品名,アイガ—·ジヤパン社制造)并使用直径为0.65mm的氧化锆微珠,在圆周速度7m/s的条件下,将具有上述组成的R颜料分散物A分散1小时。
〔黑色(K)图像的形成〕
用UV清洗装置清洗无碱玻璃衬底后,再用清洗剂使用毛刷清洗,再用超纯水采用超声波进行清洗。将该衬底在120℃下进行3分钟热处理后,使表面状态稳定。
将该衬底冷却到23℃后,使用具有狭缝状管嘴的用于玻璃衬底的涂覆机(エフ·エ—·エス·アジア社制造,商品名:MH-1600)将由下述表1-1中记载的组成所构成的着色感光性树脂组合物K1涂覆在该衬底上。接着用VCD(真空干燥装置;东京応化工業(株)社制造)干燥30秒钟,使部分溶剂干燥并且涂覆层不再流动后,在120℃下预烘干3分钟,得到膜厚度为2.4μm的感光性树脂层K1。
[表1-1]
K颜料分散物1(炭黑) 25质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 8.0质量份
甲乙酮 53质量份
粘结剂2 9.1质量份
氢醌单甲基醚 0.002质量份
DPHA液 4.2质量份
聚合引发剂A 0.16质量份
表面活性剂1 0.044质量份
采用具有超高压水银灯的邻近型曝光机(日立ハイテク电子エンジニアリング株式会社制),使衬底和掩模(具有图像图案的石英曝光掩模)保持垂直立放状态,将曝光掩模面和该感光性树脂层间的距离设定为200μm,在300mJ/cm2的曝光量下进行图案曝光。
接下来,用喷淋喷嘴将纯水喷雾,使该感光性树脂层K1的表面均匀润湿。然后用KOH类显影液(含有KOH、非离子表面活性剂,商品名:CDK-1,富士フイルムエレクトロニクスマテアルズ公司制造,稀释100倍后的液体)在23℃、平头喷嘴的压力为0.04MPa下喷淋显影80秒,得到具有图案的图像。接下来,用超高压清洗喷嘴在9.8MPa的压力下喷射超纯水,除去残渣,得到黑色(K)的图像K。然后在220℃下热处理30分钟。
着色感光性树脂组合物K1通过以下方式得到,即,首先称取K颜料分散物1、丙二醇单甲基醚乙酸酯,在温度24℃(±2℃)下进行混合,并以150rpm的转速搅拌10分钟。接着,称取甲乙酮、粘结剂2、氢醌单甲基醚、DPHA液、聚合引发剂A(2,4-双(三氯甲基)-6-[4’-(N,N-二乙氧基羰基甲基)氨基-3’-溴苯基]-s-三嗪、表面活性剂1,在温度25℃(±2℃)下依次添加,并在温度40℃(±2℃)下以150rpm的转速搅拌30分钟。
<K颜料分散物1>
·碳黑(商品名:Nipex 35、デグサジヤパン(株)社制造)
13.1质量份
·分散剂(下述化合物J1) 0.65质量份
·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比的无规共聚物,分子量3.7万) 6.72质量份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 79.53质量份
化合物J1
<粘结剂2>
·聚合物(甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸=78/22摩尔比的无规共聚物,分子量3.8万) 27质量份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 73质量份
<DPHA液>
·二季戊四醇六丙烯酸酯(含有阻聚剂MEHQ 500ppm,日本化药(株)社制,商品名KAYARAD DPHA) 76质量份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 24质量份
<表面活性剂1>
メガフアツク F-780-F(大日本インキ化学工业(株)社制造),组成如下:
·C6F13CH2CH2OCOCH=CH2 40质量份,和
H(OCH(CH3)CH2)7OCOCH=CH2 55质量份,以及
H(OCH2CH2)7OCOCH=CH2 5质量份的共聚物(分子量3万)
30质量份
·甲乙酮 70质量份
〔红色(R)像素的形成〕
在形成有上述图像K的衬底上,使用具有下述表1-2中记载的组成的着色感光性树脂组合物RA1,通过与形成上述黑色(K)图像相同的工序,进行热处理后形成像素R。该感光性树脂层RA1的膜厚及颜料的涂覆量如下所示。还有,该着色感光性树脂组合物的制备顺序与上述着色感光性树脂组合物K1的制备顺序相同。
感光性树脂膜厚(μm) 1.60
颜料涂覆量(g/m2) 1.00
C.I.P.R.254的涂覆量(g/m2) 0.90
C.I.P.R.177的涂覆量(g/m2) 0.10
[表1-2]
R颜料分散物A(CIPR254、CIPR177) 45质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 7.6质量份
甲乙酮 37质量份
粘结剂1 0.7质量份
DPHA液 3.8质量份
聚合引发剂B 0.12质量份
聚合引发剂A 0.05质量份
吩噻嗪 0.01质量份
表面活性剂1 0.06质量份
<粘结剂1>
·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=78/22摩尔比的无规共聚物,分子量4万) 27质量份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 73质量份
<聚合引发剂B>
2-三氯甲基-(对苯乙烯基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑
〔绿(G)像素的形成〕
在形成有上述图像K及像素R的衬底上,使用具有下述表1-3中记载的组成的着色感光性树脂组合物G1,通过与形成上述黑色(K)图像相同的工序,进行热处理后形成像素G。该感光性树脂层G1的膜厚及颜料的涂覆量如下所示。还有,该着色感光性树脂组合物的制备顺序与上述着色感光性树脂组合物K1的制备顺序相同。
感光性树脂膜厚(μm) 1.60
颜料涂覆量(g/m2) 1.92
C.I.P.G.36的涂覆量(g/m2) 1.34
C.I.P.Y.150的涂覆量(g/m2) 0.58
[表1-3]
G颜料分散物1(CIPG36) 28质量份
Y颜料分散物1(CIPY150) 15质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 29质量份
甲乙酮 26质量份
环己酮 1.3质量份
粘结剂2 2.5质量份
DPHA液 3.5质量份
聚合引发剂B 0.12质量份
聚合引发剂A 0.05质量份
吩噻嗪 0.01质量份
表面活性剂1 0.07质量份
<G颜料分散物1>
富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)社制造,商品名为GT-2。
<Y颜料分散物1>
御国色素(株)社制造,商品名为CFイエロ—EX3393。
〔蓝(B)像素的形成〕
在形成有上述图像K、像素R及像素G的衬底上,使用具有下述表1-4中记载的组成的着色感光性树脂组合物B1,通过与形成上述黑色(K)图像相同的顺序,进行热处理后形成像素B,得到目标滤色器A1。该感光性树脂层B1的膜厚及颜料的涂覆量如下所示。还有,该着色感光性树脂组合物的制备顺序与上述着色感光性树脂组合物K1的制备顺序相同。
感光性树脂膜厚(μm) 1.60
颜料涂覆量(g/m2) 0.75
C.I.P.B.15:6的涂覆量(g/m2) 0.705
C.I.P.V.23的涂覆量(g/m2) 0.045
[表1-4]
B颜料分散物1(CIPB 15:6) 8.6质量份
B颜料分散物2(CIPB 15:6+CIPV 23) 15质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 28质量份
甲乙酮 26质量份
粘结剂3 17质量份
DPHA液 4.0质量份
聚合引发剂B 0.17质量份
吩噻嗪 0.02质量份
表面活性剂1 0.06质量份
<B颜料分散物1>
御国色素(株)社制,商品名为C Fブル-EX3357。
<B颜料分散物2>
御国色素(株)社制,商品名为C Fブル-EX3383。
<粘结剂3>
·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯=36/22/42摩尔比的无规共聚物,分子量3.8万) 27质量份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 73质量份
<滤色器B1的制作>
制备R颜料分散物B及着色感光性树脂组合物RB1,并采用与制作滤色器A1相同的方法来制作滤色器B1,不同之处在于,同时向不良溶剂中添加(1分钟)颜料溶液Aa和Ab,并且同时结束添加,从而制得颜料分散液B。使用日机装株式会社制造的ナノトラツクUPA-EX150(商品名)对所得到的颜料分散液B中含有的颜料微粒进行测定,结果测得的体积平均粒径(Mv)为25nm。
<滤色器C1的制作>
将在制作滤色器B1时所得到的颜料分散液B转移到茄型烧瓶中,利用旋转蒸发仪在70℃下减压干燥1.5小时,得到颜料分散液干燥粉末C(颜料浓度53.1质量%)。向50.0cc乳酸乙酯中添加1.0g颜料分散剂A以及5.9g上述通式(1)表示的化合物中的示例化合物(C-16),将得到的溶液加入到5.2g上述颜料分散液干燥粉末C中,用溶解机在3000rpm的转速下搅拌80分钟,然后用FP-010型过滤器(商品名,住友电工フアインポリマ社制造)进行过滤,从而得到糊状的浓缩颜料液C(纳米颜料浓度28质量%),除此之外,采用与制作滤色器B1相同的方法,制备R颜料分散物C及着色感光性树脂组合物RC1,制作了滤色器C1。
<滤色器D1的制作>
向50.0cc乳酸乙酯中添加1.0g颜料分散剂A以及5.9g上述通式(1)表示的化合物中的示例化合物(C-16),将得到的溶液加入到在制作滤色器B1时得到的颜料纳米粒子浓缩糊12.5g中,用溶解机在3000rpm的转速下搅拌60分钟,然后转移到茄型烧瓶中,利用旋转蒸发仪在70℃下减压干燥1.5小时,得到了干燥的颜料粉末D(颜料浓度50.0质量%)。
[R颜料分散物D的制备]
制备具有下述组成的R颜料分散物D。
上述干燥的颜料粉末D 6.3g
1-甲氧基-2-丙基乙酸酯(和光纯药社制造) 19.8g
利用电动磨M-50(商品名,アイガ—·ジヤパン社制造)并使用直径为0.65mm的氧化锆微珠,在圆周速度7m/s的条件下,将具有上述组成的R颜料分散物D分散1小时。
使用R颜料分散物D来制备着色感光性树脂组合物RD1,并采用与制作滤色器A1相同的方法来制作滤色器D1。
<滤色器E1的制作>
[浓缩颜料液Ea的制备]
向970mL二甲基亚砜(和光纯药社制造)中,添加61.0mL的30%甲醇钠甲醇溶液、34g颜料C.I.颜料红254(商品名为Irgaphor RedBT-CF,チバ·スペシヤルテイケミカルズ(株)制造)、40g聚乙烯基吡咯烷酮(商品名为K-30,和光纯药社制造),制备颜料溶液Ea。另外准备含有30mL的1mol/L盐酸水溶液(和光纯药社制造)的水1200mL作为不良溶剂。
此时,将温度控制为18℃,向利用GK-0222-10型ラモンドスタ-ラ-(商品名,藤泽药品工业社制造)以600rpm的转速进行搅拌的不良溶剂—水1200mL中,用NP-KX-500型大容量无脉动泵(商品名,日本精密化学社制造)按100mL/min的流速注入100mL颜料溶液Ea,制成颜料分散液Ea。使用日机装株式会社制造的ナノトラツクUPA-EX150(商品名)对所得到的颜料分散液Ea中含有的颜料微粒进行测定,结果测得的体积平均粒径(Mv)为28nm。
利用高速离心冷却机HIMAC SCR20B(商品名,日立工机(株)社制造)以3100rpm(2000G)的转速,将采用上述方法制备的颜料纳米粒子分散液离心分离1小时,弃去上清液,回收沉降后的颜料纳米粒子浓缩糊。使用8453型分光光度计(商品名,アジレント(Agilent)社制造)测定该糊的颜料含量,结果为24.1质量%。
向50.0mL乳酸乙酯中添加1.1g颜料分散剂A以及6.8g上述通式(1)表示的化合物中的示例化合物(C-16),将得到的溶液加入到13.1g上述颜料纳米粒子浓缩糊中,用溶解机在3000rpm的转速下搅拌60分钟,然后用FP-010型过滤器(商品名,住友电工フアインポリマ社制造)进行过滤,从而得到糊状的浓缩颜料液Ea(颜料含量26.6质量%)。
[R颜料分散物Ea的制备]
使用上述糊状物制备具有下述组成的R颜料分散物Ea。
上述糊状的浓缩颜料液Ea 13.2g
1-甲氧基-2-丙基乙酸酯(和光纯药社制造) 16.0g
利用电动磨M-50(商品名,アイガ—·ジヤパン社制造)并使用直径为0.65mm的氧化锆微珠,在圆周速度7m/s的条件下,将具有上述组成的R颜料分散物Ea分散1小时。
[浓缩颜料液Eb的制备]
向900mL二甲基亚砜(和光纯药社制造)中,添加50.0mL的30%甲醇钠甲醇溶液、20g颜料C.I.颜料红177(商品名Chromofine Red6605,大日精化(株)制造)、20g聚乙烯基吡咯烷酮(商品名K-30,和光纯药社制造),制备颜料溶液Eb。另外准备含有30mL的1mol/L盐酸水溶液(和光纯药社制造)的水1200mL作为不良溶剂。
此时,将温度控制为18℃,向利用GK-0222-10型ラモンドスタ-ラ-(商品名,藤泽药品工业社制造)以600rpm的转速进行搅拌的不良溶剂—水1200mL中,用NP-KX-500型大容量无脉动泵(商品名,日本精密化学社制造)按35mL/min的流速注入35mL颜料溶液Eb,形成有机颜料纳米粒子,制成颜料分散液Eb。使用日机装株式会社制造的ナノトラツクUPA-EX150(商品名)对所得到的颜料分散液Eb中含有的颜料微粒进行测定,结果测得的体积平均粒径(Mv)为25nm。
利用高速离心冷却机HIMAC SCR20B(商品名,日立工机(株)社制造)以3100rpm(2000G)的转速,将采用上述方法制备的颜料纳米粒子分散液离心分离1小时,弃去上清液,回收沉降后的颜料纳米粒子浓缩糊。使用8453型分光光度计(商品名,アジレント(Agilent)社制造)测定该糊的颜料含量,结果为21.4质量%。
向50.0mL乳酸乙酯中添加1.1g颜料分散剂A以及6.9g上述通式(1)表示的化合物中的示例化合物(C-16),将得到的溶液加入到15.0g上述颜料纳米粒子浓缩糊中,用溶解机在3000rpm的转速下搅拌60分钟,然后用FP-010型过滤器(商品名,住友电工フアインポリマ社制造)进行过滤,从而得到糊状的浓缩颜料液Eb(颜料含量27.1质量%)。
[R颜料分散物Eb的制备]
使用上述糊状物制备具有下述组成的R颜料分散物Eb。
上述糊状的浓缩颜料液Eb 14.3g
1-甲氧基-2-丙基乙酸酯(和光纯药社制造) 18.0g
利用电动磨M-50(商品名,アイガ—·ジヤパン社制造)并使用直径为0.65mm的氧化锆微珠,在圆周速度7m/s的条件下,将具有上述组成的R颜料分散物Eb分散1小时。
采用与制作滤色器A1相同的方法制作滤色器E1,不同之处在于,将具有表1-2所述组成的着色感光性树脂组合物RA1变更为具有表1-5所述组成的着色感光性树脂组合物RE1。
[表1-5]
R颜料分散物Ea(CIPR254) 40质量份
R颜料分散物Eb(CIPR177) 5.0质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 7.6质量份
甲乙酮 37质量份
粘结剂1 0.7质量份
DPHA液 3.8质量份
聚合引发剂B 0.12质量份
聚合引发剂A 0.05质量份
吩噻嗪 0.01质量份
表面活性剂1 0.06质量份
<滤色器F1的制作>
按照下述方式,使用微珠分散机制备具有下述组成的颜料分散组合物Fa。
颜料(颜料红254) 6.4g
颜料分散剂A 0.6g
聚乙烯基吡咯烷酮(和光纯药(株)社制,K30) 1.3g
通式(1)表示的化合物中的示例化合物(C-16) 6.0g
1-甲氧基-2-丙基乙酸酯 46.0g
向1-甲氧基-2-丙基乙酸酯溶液中加入颜料(颜料红254)粉末、聚乙烯基吡咯烷酮、通式(1)表示的化合物中的示例化合物(C-16),搅拌,得到混合液。然后,利用电动磨M-50(アイガ—·ジヤパン社制造)并使用直径为0.65mm的氧化锆微珠,在圆周速度9m/s的条件下,将上述混合液分散10小时。
按照下述方式,使用微珠分散机制备具有下述组成的颜料分散组合物Fb。
颜料(颜料红177) 6.0g
颜料分散剂A 0.8g
聚乙烯吡咯烷酮(和光纯药(株)社制,K30) 1.0g
通式(1)表示的化合物中的示例化合物(C-16) 5.1g
1-甲氧基-2-丙基乙酸酯 37.0g
向1-甲氧基-2-丙基乙酸酯溶液中加入颜料(颜料红177)粉末、聚乙烯吡咯烷酮、通式(1)表示的化合物中的示例化合物(C-16),搅拌,得到混合液。然后,利用电动磨M-50(アイガ—·ジヤパン社制造)并使用直径为0.65mm的氧化锆微珠,在圆周速度9m/s的条件下,将上述混合液分散10小时。
采用与滤色器A1相同的方法制作了滤色器F1,不同之处在于,将具有表1-2所述组成的着色感光性树脂组合物RA1变更为表1-6所述组成的着色感光性树脂组合物RF1。
<滤色器G1的制作>
制备R颜料分散物G及着色感光性树脂组合物RG1,并采用与制作滤色器A1相同的方法来制作滤色器G1,不同之处在于,将温度控制为18℃,向利用GK-0222-10型ラモンドスタ-ラ-(商品名,藤泽药品工业社制造)以600rpm的转速进行搅拌的颜料分散液Ea中,添加温度被控制为18℃的颜料分散液Eb,混合,以制备颜料分散液G。
本说明书中,将按照上述方法通过使用狭缝状喷嘴进行涂覆而制作的滤色器A1~G1统称为滤色器1。
[表1-6]
R颜料分散物Fa(CIPR254) 40质量份
R颜料分散物Fb(CIPR177) 5.0质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 7.6质量份
甲乙酮 37质量份
粘结剂1 0.7质量份
DPHA液 3.8质量份
聚合引发剂B 0.12质量份
聚合引发剂A 0.05质量份
吩噻嗪 0.01质量份
表面活性剂1 0.06质量份
[滤色器A1~F1的对比度的测定]
作为背光部件,使用在三波长冷阴极管光源(FWL18EX-N,商品名,东芝ライテツク(株)社制造)上设置扩散板而形成的装置,在两片偏振片(HLC2-2518,商品名,(株)サンリツ社制造)之间放置制得的滤色器,测定偏振光轴平行时和垂直时的透光量,将其比作为对比度(参见植木、小关、福永、山中编著的“512色表示10.4”サイズTFT-LCD用カラ-フイルタ”,第7回色彩光学コンフアレンス(1990年)等)。
滤色器A1~G1的对比度的测定结果如表1-7所示。
[时效稳定性的评价]
在制备完成着色感光性树脂组合物RA1~RG1之后,立即测定其在25℃下的粘度(起始粘度)。此外,在5℃的环境下保存4个月,然后测定着色感光性树脂组合物RA1~RG1在25℃下的粘度(时效粘度)。比较起始粘度与时效粘度以及增加值,结果如表1-7所示。此处,粘度使用振动式粘度计VM-100A-L来测定。
[表1-7]
滤色器 | 对比度 | 起始粘度 | 时效粘度 | 粘度上升值 |
A1 | 8200 | 12cp | 13cp | 1cp |
B1 | 9070 | 11cp | 11cp | 0cp |
C1 | 9100 | 13cp | 15cp | 2cp |
D1 | 9000 | 10cp | 10cp | 0cp |
E1 | 7000 | 11cp | 25cp | 14cp |
F1 | 5500 | 13cp | 35cp | 22cp |
G1 | 6900 | 13cp | 24cp | 11cp |
由表1-7的结果可知,与比较例的滤色器E1、F1及G1相比,本发明例的滤色器A1~D1显示出高对比度,并显示出良好的显示特性。此外,与比较例的着色感光性树脂组合物RE1、RF1及RG1相比,本发明例的着色感光性树脂组合物RA1~RD1能够长时间地保持高度的分散稳定性,显示出良好的时效稳定性。
(实施例2·比较例2)
<滤色器A2~G2的制作(通过感光性树脂转印材料的层压来制作)>
〔感光性树脂转印材料的制作〕
在厚度为75μm的聚对苯二甲酸乙二酯膜临时支撑物上,用狭缝状喷嘴涂覆由下述配方H1构成的热塑性树脂层用涂覆液,并进行干燥。接着,涂覆由下述配方P1构成的中间层用涂覆液,并进行干燥。再涂覆上述着色感光性树脂组合物K1,并进行干燥,从而在该临时支撑物上设置干燥膜厚为14.6μm的热塑性树脂层、干燥膜厚为1.6μm的中间层、干燥膜厚为2.4μm的感光性树脂层,并压合保护膜(厚度为12μm的聚丙烯膜)。
由此制成由临时支撑物、热塑性树脂层、中间层(氧阻挡膜)和黑色(K)的感光性树脂层形成一体的感光性树脂转印材料K1。
<热塑性树脂层用涂覆液:配方H1>
·甲醇 11.1质量份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯 6.36质量份
·甲乙酮 52.4质量份
·甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸2-乙基己酯/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物(共聚组成比(摩尔比)=55/11.7/4.5/28.8,分子量:9万,Tg:约70℃) 5.83质量份
·苯乙烯/丙烯酸共聚物(共聚组成比(摩尔比)=63/37,分子量:1万,Tg:约100℃) 13.6质量份
·双酚A与戊二醇单甲基丙烯酸酯2当量脱水缩合后的化合物(新中村化学工业(株)制造,商品名:2,2-双[4-(甲基丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷) 9.1质量份
·表面活性剂1 0.54质量份
<中间层用涂覆液配方:P1>
·PVA205(聚乙烯醇,(株)クラレ社制造,皂化率=88%、聚合度550) 32.2质量份
·聚乙烯基吡咯烷酮(アイエスピ-·ジヤパン株式会社制造,K-30)
14.9质量份
·蒸馏水 524质量份
·甲醇 429质量份
接着,采用与上述方法相同的方法制备感光性树脂转印材料RA2、G101及B101,不同之处在于,将在上述感光性树脂转印材料K1的制作中所采用的着色感光性树脂组合物K1分别变更为具有下述表2-1~2-3中记载的组成的下述着色感光性树脂组合物RA2、G101及B101。另外,着色感光性树脂组合物RA2、G101及B101的制备方法分别按照上述着色感光性树脂组合物RA1、G1及B1的制备方法进行。
[表2-1] RA2
R颜料分散物A(CIPR254、CIPR177) 45质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 7.1质量份
甲乙酮 57质量份
粘结剂1 0.8质量份
DPHA液 4.4质量份
聚合引发剂B 0.14质量份
聚合引发剂A 0.06质量份
吩噻嗪 0.01质量份
添加剂1 0.52质量份
表面活性剂 10.06质量份
[表2-2]G101
G颜料分散物1(CIPG36) 28质量份
Y颜料分散物1(CIPY150) 13质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 39质量份
甲乙酮 16质量份
环己酮 1.3质量份
粘结剂2 3.0质量份
DPHA液 4.3质量份
聚合引发剂B 0.15质量份
聚合引发剂A 0.06质量份
吩噻嗪 0.01质量份
表面活性剂1 0.07质量份
[表2-3]B101
B颜料分散物1(CIPB 15:6) 8.6质量份
B颜料分散物2(CIPB 15:6+CIPV 23) 15质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 28质量份
甲乙酮 26质量份
粘结剂3 18.5质量份
DPHA液 4.3质量份
聚合引发剂B 0.17质量份
吩噻嗪 0.02质量份
表面活性剂1 0.06质量份
还有,表2-1中记载的组成物中,添加剂1采用磷酸酯类特殊活性剂(楠本化成(株)社制造,商品名:HIPLAAD ED152)。
〔黑色(K)图像的形成〕
对于无碱玻璃衬底,一边用喷水器喷射调节到25℃的玻璃清洗剂20秒,一边用具有尼龙毛的旋转刷进行清洗,再用纯水喷淋清洗后,用喷水器喷射硅烷偶联剂(N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷的0.3质量%水溶液,商品名:KBM603,信越化学工业(株)社制造)20秒,并用纯水喷淋清洗。用衬底预加热装置在100℃对该衬底加热2分钟。
将上述感光性树脂转印材料K1的保护膜剥离后,用层压机(株式会社日立インダストリイズ制(LamicII型)),在橡胶辊温度130℃、线压100N/cm、输送速度2.2m/分的条件下层压在上述于100℃下加热的衬底上。
将临时支撑物从其与热塑性树脂层的界面处剥离掉后,采用具有超高压水银灯的邻近型曝光机(日立ハイテク电子エンジニアリング株式会社制),使衬底和掩模(具有图像图案的石英曝光掩模)保持垂直立放状态,将曝光掩模面和该热塑性树脂层间的距离设定为200μm,在70mJ/cm2的曝光量下进行图案曝光。
接着,用三乙醇胺类显影液(含有2.5%的三乙醇胺,商品名:T-PD2,富士写真フイルム株式会社制造,用纯水稀释12倍(按照1份的T-PD2与11份的纯水的比例进行混合)后的液体)在30℃、平头喷嘴压力0.04MPa的条件下进行喷淋显影50秒,除去热塑性树脂层和中间层。
接着,用碳酸钠类显影液(含有0.38摩尔/升的碳酸氢钠、0.47摩尔/升的碳酸钠、5%的二丁基萘磺酸钠、阴离子表面活性剂、消泡剂、稳定剂,商品名T-CD1,富士写真フイルム株式会社制,用纯水稀释5倍后的液体),在29℃、锥形喷嘴压力0.15MPa的条件下进行喷淋显影30秒,使感光性树脂层显影,得到图案图像。
接着用清洗剂(商品名“T-SD3(富士写真フイルム株式会社制)”,用纯水稀释10倍后的液体),在33℃、锥形喷嘴压力0.02MPa的条件下进行喷淋20秒,并用具有尼龙毛的旋转刷子除去残渣,得到黑色(K)的图像。然后,对于该衬底,再从该树脂层侧用超高压水银灯在500mJ/cm2的光照下进行后曝光,然后在220℃下热处理15分钟。
对于形成有上述图像K的衬底,再次如前所述用刷子清洗,并用纯水喷淋洗浄后,不使用偶联液,送到衬底预加热装置中。
〔红色(R)像素的形成〕
使用上述感光性树脂转印材料RA2,按照与上述感光性树脂转印材料K1相同的工序,得到热处理后的红色(R)像素R。但是,此处的曝光量为40mJ/cm2,并且,用碳酸钠类显影液在35℃下显影35秒。感光性树脂组合物RA2的膜厚以及颜料(C.I.P.R.254和C.I.P.R.177)的涂覆量如下所示。
感光性树脂膜厚(μm) 2.00
颜料涂覆量(g/m2) 1.00
C.I.P.R.254的涂覆量(g/m2) 0.90
C.I.P.R.177的涂覆量(g/m2) 0.10
对于形成有上述图像K及像素R的衬底,再次如前所述用刷子清洗,并用纯水喷淋清洗后,不使用偶联液,送到衬底预加热装置中。
〔绿(G)像素的形成〕
使用上述感光性树脂转印材料G101,采用与上述感光性树脂转印材料RA2相同的工序,得到热处理后的绿色(G)像素G。但是,此处的曝光量为40mJ/cm2,用碳酸钠类显影液在34℃下显影45秒。感光性树脂组合物G101的膜厚以及颜料(C.I.P.G.36和C.I.P.Y.150)的涂覆量如下所示。
感光性树脂膜厚(μm) 2.00
颜料涂覆量(g/m2) 1.92
C.I.P.G.36的涂覆量(g/m2) 1.34
C.I.P.Y.150的涂覆量(g/m2) 0.58
对于形成有上述图像K、像素R及像素G的衬底,再次如前所述用刷子清洗,并用纯水喷淋清洗后,不使用偶联液,送入衬底预加热装置中。
〔蓝(B)像素的形成〕
使用上述感光性树脂转印材料B101,采用与上述感光性树脂转印材料RA2相同的工序,得到热处理过的蓝色(B)像素B。但是,此处的曝光量为30mJ/cm2,用碳酸钠类显影液在36℃下显影40秒。感光性树脂组合物B101的膜厚以及颜料(C.I.P.B.15:6和C.I.P.V.23)的涂覆量如下所示。
感光性树脂膜厚(μm) 2.00
颜料涂覆量(g/m2) 0.75
C.I.P.B.15:6的涂覆量(g/m2) 0.705
C.I.P.V.23的涂覆量(g/m2) 0.045
将形成有像素R、像素G、像素B及图像K的衬底在240℃下烘干50分钟,得到滤色器A2。
对于上述滤色器A2的制作方法,将R颜料分散物A分别变更为R颜料分散物B~D和G,制得着色感光性树脂组合物RB2~RD2和RG2以及滤色器B2~D2和G2。此外,将R颜料分散物A变更为R颜料分散物Ea和Eb,制得着色感光性树脂组合物RE2以及滤色器E2。此外,将R颜料分散物A变更为R颜料分散物Fa和Fb,制得着色感光性树脂组合物RF2以及滤色器F2。在表2-1中,变更的R颜料分散物Ea、Eb以及R颜料分散物Fa、Fb的组成为:R颜料分散物Ea、Fa为40质量份、R颜料分散物Eb、Fb为5.0质量份。
本说明书中,将按照上述方法通过感光性树脂转印材料的层压而制作的滤色器A2~G2统称为滤色器2。
采用与实施例1·比较例1相同的方法,对得到的滤色器A2~G2的对比度以及着色感光性树脂组合物RA2~RF2的时效稳定性进行评价。结果如表2-4所示。
[表2-4]
滤色器 | 对比度 | 起始粘度 | 时效粘度 | 粘度上升值 |
A2 | 10200 | 17cp | 18cp | 1cp |
B2 | 12000 | 15cp | 16cp | 1cp |
C2 | 11100 | 16cp | 19cp | 3cp |
D2 | 13100 | 16cp | 17cp | 1cp |
E2 | 8100 | 18cp | 33cp | 15cp |
F2 | 7500 | 15cp | 41cp | 26cp |
G2 | 7900 | 15cp | 38cp | 23cp |
由表2-4的结果可知,与比较例的滤色器E2、F2及G2相比,本发明例的滤色器A2~D2显示出高对比度,并显示出良好的显示特性。此外,与比较例的着色感光性树脂组合物RE2、RF2及RG2相比,本发明例的着色感光性树脂组合物RA2~RD2能够长时间地保持高度的分散稳定性,显示出良好的时效稳定性。
(实施例3·比较例3)
<滤色器A3~G3的制作(通过喷墨制作)>
采用与上述感光性树脂转印材料K1的制作相同的顺序,制作感光性树脂转印材料K2,不同之处在于,用下述表3-1所述的着色感光性树脂组合物K2代替着色感光性树脂组合物K1。
[表3-1]着色感光性树脂组合物K2
K颜料分散物1(碳黑) 30质量份
丙二醇单甲基醚乙酸酯 7.3质量份
甲乙酮 34质量份
环己酮 8.6质量份
粘结剂2 14质量份
DPHA液 5.8质量份
聚合引发剂A 0.22质量份
吩噻嗪 0.006质量份
上述表面活性剂1 0.058质量份
具有遮光性的树脂组合物K2通过以下方式得到,即,首先称取K颜料分散物1、丙二醇单甲基醚乙酸酯,在温度24℃(±2℃)下进行混合,并以150rpm的转速搅拌10分钟,接着,称取表3-1所述量的甲乙酮、环己酮、粘结剂2、吩噻嗪、DPHA液、聚合引发剂A、表面活性剂1,在温度25℃(±2℃)下依次添加,并在温度40℃(±2℃)下以150rpm的转速搅拌30分钟。
〔具有遮光性的隔壁的形成〕
对于无碱玻璃衬底,一边用喷水器喷射调节到25℃的玻璃清洗剂20秒,一边用具有尼龙毛的旋转刷进行清洗,再用纯水喷淋清洗后,用喷水器喷射偶联液(N-β(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷的0.3质量%水溶液,商品名:KBM603,信越化学工业(株)社制造)20秒,并用纯水喷淋清洗。用衬底预加热装置在100℃对该衬底加热2分钟。
将上述感光性树脂转印材料K2的保护膜剥离后,用层压机(株式会社日立インダストリイズ制(LamicII型)),在橡胶辊温度130℃、线压100N/cm、输送速度2.2m/分钟的条件下层压在上述于100℃下加热2分钟的衬底上。
剥离掉临时支撑物后,采用具有超高压水银灯的邻近型曝光机(日立ハイテク电子エンジニアリング株式会社制造),使衬底和掩模(具有图像图案的石英曝光掩模)保持垂直立放状态,将曝光掩模面和该热塑性树脂层间的距离设定为200μm,在100mJ/cm2的曝光量下进行图案曝光。掩模形状为格子状,在相当于像素与具有遮光性的隔壁的边界线的部分,使具有遮光性的隔壁一侧的凸出角的曲率半径为0.6μm。
接着,用三乙醇胺类显影液(含有30%的三乙醇胺,商品名:T-PD2,富士写真フイルム株式会社制造,用纯水稀释12倍(按照1份的T-PD2与11份的纯水的比例进行混合)的液体)在30℃下、平头喷嘴压力0.04MPa的条件进行喷淋显影50秒,除去热塑性树脂层和中间层(氧阻挡层)。
接着,用碳酸钠类显影液(含有0.38摩尔/升的碳酸氢钠、0.47摩尔/升的碳酸钠、5%的二丁基萘磺酸钠、阴离子表面活性剂、消泡剂、稳定剂,商品名T-CD1,富士写真フイルム社制造,用纯水稀释5倍后的液体),在29℃下、锥形喷嘴压力0.15MPa的条件进行喷淋显影30秒,使具有遮光性的树脂层显影,得到图案状隔壁(具有遮光性的隔壁图案)。
接着用清洗剂(商品名T-SD3(富士写真フイルム株式会社制造),用纯水稀释10倍后得到的液体),在33℃下、锥形喷嘴压力0.02MPa的条件进行喷淋20秒,并用具有尼龙毛的刷子除去残渣,得到具有遮光性的隔壁。然后,对于该衬底,再从该树脂层一侧用超高压水银灯在500mJ/cm2的光照下进行后曝光,然后在240℃下热处理50分钟。
〔等离子体拒水处理〕
之后,用下述方法进行等离子体拒水处理。
对于形成有具有遮光性的隔壁的上述衬底,使用阴极耦合式平行平板型等离子体处理装置按以下条件进行等离子体拒水处理。
使用气体:CF4
气体流量:80sccm
压力:40Pa
RF功率:50W
处理时间:30秒
[滤色器用喷墨墨水的制备]
按以下配方制备滤色器用喷墨墨水。
[表3-R]
组成成分含量(质量份) 墨水RA3
R颜料分散物A(CIPR254、CIPR177) 70
高分子分散剂(AVECIA社制造的ソルスパ—ス20000(商品名)) 1.0
下述聚合物1 2.0
二季戊四醇六丙烯酸酯
(日本化药(株)社制,商品名KAYARAD DPHA) 6.0
炔醇基改性的二季戊四醇三丙烯酸酯
(日本化药(株)社制,KAYARAD D330) 4.0
吩噻嗪 0.005
1,3-丁二醇二乙酸酯 25
[表3-G]
组成成分含量(质量份) 墨水G1
G颜料分散物1(P.G.36) 35
Y颜料分散物1(P.Y.150) 32
高分子分散剂(AVECIA社制造的ソルスパ—ス20000) 1.0
下述聚合物1 2.0
二季戊四醇六丙烯酸酯
(日本化药(株)社制,商品名KAYARAD DPHA) 6.0
炔醇基改性的二季戊四醇三丙烯酸酯
(日本化药(株)社制,KAYARAD D330) 4.0
吩噻嗪 0.005
1,3-丁二醇二乙酸酯 25
[表3-B]
组成成分 含量(质量份) 墨水B1
B颜料分散物1(P.B.15:6+P.V.23) 8
B颜料分散物2(P.B.15:6) 71
高分子分散剂(AVECIA社制的ソルスパ—ス20000(商品名)) 1.0
下述聚合物1 2.0
二季戊四醇六丙烯酸酯
(日本化药(株)社制,商品名KAYARAD DPHA) 6.0
炔醇基改性的二季戊四醇三丙烯酸酯
(日本化药(株)社制,KAYARAD D330) 4.0
吩噻嗪 0.005
1,3-丁二醇二乙酸酯 25
聚合物1
甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比的无规共聚物,分子量3.7万
关于上述表3-R、3-G、3-B中各成分的混合,首先将颜料及高分子分散剂加入到一部分溶剂中,进行混合,再用3辊混炼机和球磨机进行搅拌,得到颜料分散液。另一方面,将其他的配合成分加入到剩余的溶剂中,进行搅拌以溶解分散,得到单体溶液。然后,一边将颜料分散液或颜料分散组合物一点一点地添加到单体溶液中,一边用溶解机进行充分搅拌,制备滤色器用喷墨墨水。
〔像素形成〕
首先,使用上述的墨水RA3、墨水G-1、墨水B-1通过下述的方法制作滤色器A3。
喷墨喷头使用Dimatix社制造的SE-128,喷出控制装置使用Dimatix社制造的ApolloII。将喷墨喷头装载到自动二维移动载物台(骏河精机株式会社制造的KS211-200)上,为了将规定的墨水量喷到通过上述方法所制备的隔壁的间隙中,一边移动载物台,一边通过喷出控制装置从喷头同步喷出墨水。
这里,将上述的墨水RA3、墨水G-1、墨水B-1这3种颜色的墨水分别填充在各自的喷头,各喷头固定在XY载物台上,为了使各墨水喷落在预定的位置,通过喷出控制装置分别独立控制3个喷头。
滴注时,喷出墨水组合物直到达到所希望的浓度,并使用加热板在100℃下加热2分钟使其干燥后,在230℃的烘箱中烘烤30分钟,从而制得隔壁和像素均完全固化的滤色器A3。
对于上述滤色器A3的制作方法,将R颜料分散物A分别变更为R颜料分散物B~D和G,制得着墨水RB3~RD3以及滤色器B3~D3和G3。此外,将R颜料分散物A变更为R颜料分散物Ea和Eb,制得墨水RE3以及滤色器E3。此外,将R颜料分散物A变更为R颜料分散物Fa和Fb,制得墨水RF3以及滤色器F3。在表3-R中,变更的R颜料分散物Ea、Eb以及R颜料分散物Fa、Fb的组成为:R颜料分散物Ea、Fa为63质量份,R颜料分散物Eb、Fb为7.0质量份。
本说明书中,将按照上述方法通过喷墨而制作的滤色器A3~G3统称为滤色器3。
采用与实施例1·比较例1相同的方法,对得到的滤色器A3~G3的对比度以及墨水RA3~RG3的时效稳定性进行评价。结果如表3-2所示。
[表3-2]
滤色器 | 对比度 | 起始粘度 | 时效粘度 | 粘度上升值 |
A3 | 13100 | 10cp | 10cp | 0cp |
B3 | 12500 | 9cp | 12cp | 3cp |
C3 | 13700 | 13cp | 14cp | 1cp |
D3 | 12900 | 11cp | 11cp | 0cp |
E3 | 9500 | 12cp | 24cp | 12cp |
F3 | 7300 | 12cp | 22cp | 10cp |
G3 | 9800 | 11cp | 21cp | 10cp |
由表3-2的结果可知,与比较例的滤色器E3、F3及G3相比,本发明例的滤色器A3~D3显示出高对比度,并显示出良好的显示特性。此外,与比较例的墨水RE3、RF3及RG3相比,本发明例的墨水RA3~RD3能够长时间地保持高度的分散稳定性,显示出良好的时效稳定性。
(实施例4·比较例4)
[液晶显示元件的制作]
按照以下的方法,制作液晶显示元件。
(1)在玻璃衬底的一面,形成具有图案的1cm2的ITO膜,之后使用旋涂机将市售的活性矩阵(active matrix)用液晶取向剂涂覆在该ITO膜上,然后,在180℃干燥1小时,形成膜厚600埃的涂膜。
(2)分别在上述实施例·比较例中所制作的滤色器1~3上,形成具有图案的1cm2的ITO膜,之后与上述(1)一样在该ITO膜上形成液晶取向剂的涂膜。
(3)在玻璃衬底的一面上形成ITO膜(连续膜)后,与上述(1)一样在该ITO膜上形成液晶取向剂的涂膜。
(4)随后,在通过上述(1)~(3)的步骤而得到的各衬底上的涂膜的表面上,使用摩擦机(rubbing machine)(该摩擦机具有卷绕有人造丝制的布的辊)进行摩擦处理,形成液晶取向膜。此时的摩擦条件为:辊的旋转数为400rpm、载物台的移动速度为3cm/秒、绒球的挤入长度为0.4mm。
(5)在这样得到的形成有液晶取向膜的衬底中,将经过上述(1)或(2)的处理而得到的各衬底分别与经过上述(3)的处理而得到的衬底组合,2块这样的衬底作为一组,采用丝网印刷,将含有直径5.5μm的硅胶柱状隔垫的环氧树脂类粘合剂涂覆在每组中2块衬底的外缘部分,然后将2块衬底间隔一定的间隙对向设置,使各液晶取向膜的摩擦方向呈90度交叉,并进行压合,使各衬底的外缘部分互相接触,并使粘合剂固化。
(6)随后,在每组中,在被2块衬底的内表面及粘结剂的固化层所分隔开的单元间隙(cell gap)内,注入填充由氟代联苯的衍生物构成的向列型液晶“ZLI-5081”(商品名,メルクジヤパン(株)社制造),之后,将注入孔密封从而制作液晶盒。然后,在液晶盒的外表面贴合偏振片,使偏振片的偏光方向与各衬底上的液晶取向膜的摩擦方向一致,从而制得液晶显示元件。
对于制作的液晶显示装置,通过目测评价其显示特性(颜色不均匀、黑色密实性)。结果表明,与使用比较例的滤色器E1、F1、G1、E2、F2、G2、E3、F3或G3制作的液晶显示元件相比,分别使用本发明例的滤色器A1~D1、A2~D2及A3~D3制作的液晶显示元件均显示出良好的显示特性。
由以上的结果可知,通过使用根据本发明的制造方法制备的有机颜料纳米粒子及其颜料分散组合物,能够得到对比度极高的滤色器,使用本发明的滤色器的液晶显示装置显示出良好的显示特性。
Claims (12)
1.一种有机颜料纳米粒子的制造方法,其特征在于,将把互不相同的2种以上有机颜料溶解于各自的良溶剂中而得到的2种以上的有机颜料溶液,与能够和所述各良溶剂混溶并且对于所述2种以上有机颜料中的每一种均为不良溶剂的溶剂相混合,从而使所述2种以上有机颜料在混合液中生成为纳米尺寸的微粒,其中,将所述2种以上的有机颜料溶液与所述1种不良溶剂同时或者依次混合以生成所述微粒。
2.权利要求1所述的有机颜料纳米粒子的制造方法,其特征在于,将所述2种以上的有机颜料溶液与所述不良溶剂同时混合
3.一种有机颜料纳米粒子粉末,其为将含有2种以上有机颜料的微粒的混合液中的溶剂成分除去从而使所述微粒形成粉末而得到的有机颜料纳米粒子粉末,其特征在于,所述混合液为这样的混合液:将把上述2种以上有机颜料溶解于各自的良溶剂中而得到的2种以上的有机颜料溶液,与能够和所述各良溶剂混溶并且对于所述2种以上有机颜料中的每一种均为不良溶剂的溶剂同时或者依次混合,从而使所述2种以上有机颜料在该混合液中生成为纳米尺寸的微粒。
4.权利要求3所述的有机颜料纳米粒子粉末,其特征在于,将上述混合液的溶剂成分用替换用溶剂替换,再将含有该替换用溶剂的溶剂成分除去从而使所述微粒形成粉末。
5.一种颜料分散物,其特征在于,使用了权利要求3或4所述的有机颜料纳米粒子粉末、或者形成粉末前的所述混合液。
6.权利要求5所述的颜料分散物,其特征在于,含有质均分子量为1000以上的高分子化合物。
8.一种着色感光性树脂组合物,其特征在于,含有权利要求5~7中任意一项所述的颜料分散物,粘结剂,单体或者低聚物,光聚合引发剂或者光聚合引发剂体系。
9.一种喷墨墨水,其特征在于,含有权利要求5~7中任意一项所述的颜料分散物,粘结剂,单体或者低聚物。
10.一种感光性树脂转印材料,其特征在于,在临时支撑物上至少设置有含有权利要求8所述的着色感光性树脂组合物的感光性树脂层。
11.一种滤色器,其特征在于,是使用权利要求8所述的着色感光性树脂组合物、权利要求9所述的喷墨墨水、及/或权利要求10所述的感光性树脂转印材料制作的。
12.一种液晶显示装置,其特征在于,具备权利要求11所述的滤色器。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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