CN104995263A - 着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、彩色滤光片用着色树脂组合物、彩色滤光片、液晶显示装置及有机发光显示装置 - Google Patents

着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、彩色滤光片用着色树脂组合物、彩色滤光片、液晶显示装置及有机发光显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种与使用了以往的染料的情形相比耐热性优异、能够形成高亮度涂膜的着色剂分散液。本发明为一种着色剂分散液,其含有(A)着色剂、(B)分散剂、与(C)溶剂,上述(A)着色剂系含有下述通式(I)所示的色料、与呫吨系染料;上述(C)溶剂为上述色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂;该着色剂分散液是使上述色料及上述呫吨系染料利用上述(B)分散剂分散于上述(C)溶剂中而成的。通式(I)

Description

着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、彩色滤光片用着色树脂组合物、彩色滤光片、液晶显示装置及有机发光显示装置
技术领域
本发明涉及着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、彩色滤光片用着色树脂组合物、彩色滤光片、液晶显示装置及有机发光显示装置。
背景技术
以显示器等为代表的薄型图像显示装置、即所谓平板显示器,是以比布朗管(Braun tube)型显示器薄而在深度方向上不占空间为特征,已有多数上市。其市场价格随着生产技术进步而逐年价格变得更为实惠,进而因需求扩大,生产量也逐年增加。尤其是彩色液晶电视已几乎成为电视机主流。另外,最近,利用自发光而可视性高的有机EL显示器这样的有机发光显示装置,也作为下一代图像显示装置而受到瞩目。在这些图像显示装置的性能方面,强烈期望对比度或颜色再现性提高这样的进一步高画质化和消耗电力的减低。
这些液晶显示装置或有机发光显示装置中采用彩色滤光片。例如在彩色液晶显示器的情况,以背光作为光源,通过电性驱动液晶而控制光量,并使该光通过彩色滤光片而进行显色。因此,在液晶电视的显色上彩色滤光片不可或缺,且其担负了左右显示器性能的重要任务。另外,对于有机发光显示装置而言,在白色发光的有机发光元件中使用彩色滤光片的情况,与液晶显示装置同样地形成彩色图像。
作为近年来的趋势,要求图像显示装置的省电化,为了提高背光的利用效率,特别要求彩色滤光片的高亮度化。尤其在移动显示器(便携式电话、智能型手机、平板PC)为较大课题。
虽然可谓随着技术进化而电池容量变大,但移动式的蓄电量仍维持有限,另一方面,随着画面尺寸扩大而有消耗电力增加的倾向。由于与移动式终端的可使用时间或充电频率有直接关系,所以含有彩色滤光片的图像显示装置将左右着移动终端的设计或性能。
在此,彩色滤光片一般具有透明基板、形成于透明基板上并由红、绿、蓝三原色的着色图案所形成的着色层、和按照划分各着色图案的方式形成于透明基板上的遮光部。
在这种着色层的形成方法中,广泛采用的是使用了耐热性或耐光性优异的颜料作为着色剂的颜料分散法。然而,使用有颜料的彩色滤光片,难以达成较现在更进一步的高亮度化的要求。
作为达成高亮度化的一种手段,已研究有使用了染料的彩色滤光片用感光性树脂组合物。与颜料相比,染料一般能够制造透射率高、高亮度的彩色滤光片,但其耐热性或耐光性差,在彩色滤光片制造步骤中的高温加热时等,有色度容易变化的问题。另外,使用染料的感光性树脂组合物存在有在干燥步骤中容易析出异物的问题。若在涂膜中析出异物,则对比度明显恶化而难以作为着色层使用。
在专利文献1中,公开有一种特定的着色感光性树脂组合物,其包含含特定的染料与颜料的着色剂、和特定的溶剂。根据专利文献1,通过该着色感光性树脂组合物,可得到耐热性高、涂布不均少的涂膜。
另外,在专利文献2中,公开有一种特定的蓝色感光性树脂组合物,其含有特定结构的有机溶剂可溶性染料与有机颜料作为着色剂。根据专利文献2,通过使用该着色感光性树脂组合物,可得到高亮度的彩色滤光片。
专利文献1及2中的上述特定的染料溶解于溶剂而使用,耐热性或耐光性差,且因含有用于溶解染料的极性溶剂而稳定性差。
专利文献3及4中公开有含有使多个染料骨架利用交联基交联而成的2价以上的阳离子与2价以上的阴离子的特定色料,以及使用该色料的彩色滤光片等。并公开有上述色料耐热性优异,使用了该色料的彩色滤光片高对比度,耐溶剂性及电可靠性优异。
另外,专利文献5中公开有将特定的染料通过特定的分散剂而分散于溶剂中而成的染料分散液等。其记载有通过使用该染料分散液而在涂膜形成时不析出异物,耐热性、耐光性优异,可达到彩色滤光片的高亮度化。
现有技术文献
[专利文献]
专利文献1:日本特开2010-211198号公报
专利文献2:日本特开2010-32999号公报
专利文献3:国际公开第2012/144520号小册子
专利文献4:国际公开第2012/144521号小册子
专利文献5:日本专利第4911253号公报
发明内容
发明想要解决的问题
本发明人等基于耐热性优异、可期待高亮度化的理由,研究使用专利文献3及4记载的色料。然而,为了调整为所需的色调,必须组合使用其他的着色剂。
在使用颜料作为其他的着色剂的情况,有亮度降低的问题;在使用染料的情况,则有耐热性、耐光性恶化,结果亮度降低的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供与使用以往的染料的情况相比耐热性优异、能够形成高亮度涂膜的着色剂分散液,耐热性优异、能够形成高亮度着色层的彩色滤光片用着色树脂组合物,使用该着色树脂组合物的高亮度的彩色滤光片,具有该彩色滤光片的液晶显示装置及有机发光显示装置。
(解决问题的技术手段)
本发明的着色剂分散液的特征在于,其含有(A)着色剂、(B)分散剂与(C)溶剂,上述(A)着色剂含有下述通式(I)所示的色料、与呫吨系染料;上述(C)溶剂是上述色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂;所述着色剂分散液是使上述色料及上述呫吨系染料通过上述(B)分散剂分散于上述(C)溶剂中而成的,
[化1]
通式(I)
(通式(I)中,A是与N直接键合的碳原子不具有π键的a价有机基团,该有机基团表示至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基、或具有该脂肪族烃基的芳香族基团,碳链中可以含有O、S、N;Bc-表示c价的阴离子;R1~R5分别独立地表示氢原子、可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳基;R2与R3、R4与R5可键合形成环结构;Ar1表示可以具有取代基的2价芳香族基团;多个R1~R5及Ar1分别可相同或不同;
a及c表示2以上的整数,b及d表示1以上的整数;e为0或1,e为0时则键不存在;多个e可为相同或不同。)
本发明的着色剂分散液的制造方法,是下述着色剂分散液的制造方法,该着色剂分散液含有(A)着色剂、(B)分散剂、与(C)溶剂,上述(A)着色剂含有上述通式(I)所示的色料与呫吨系染料;上述(C)溶剂是上述色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂;其特征为在于:具有如下的步骤:
在上述(C)溶剂中,加入上述色料、上述呫吨系染料与上述(B)分散剂,将上述色料与上述呫吨系染料进行共分散的步骤。
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物的特征在于,含有(A)着色剂、(B)分散剂、(C)溶剂与(D)粘合剂成分,上述(A)着色剂含有上述通式(I)所示的色料、与呫吨系染料;上述(C)溶剂是上述色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂,所述着色树脂组合物是使上述色料及上述呫吨系染料通过上述(B)分散剂分散于上述(C)溶剂中而成的。
本发明的着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、及彩色滤光片用着色树脂组合物中,从耐光性的观点考虑,上述呫吨系染料优选为下述通式(II)所示的化合物。
[化2]
通式(II)
(通式(II)中,R6及R7分别独立为烷基或芳基;R8及R9分别独立为芳基或杂芳基。R6~R9可相同或不同。)
对于本发明的着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、及彩色滤光片用着色树脂组合物而言,从能够以少量分散剂良好地分散的观点出发,优选上述(B)分散剂含有氨基甲酸酯系分散剂,所述着色树脂组合物是至少将上述呫吨系染料通过上述氨基甲酸酯系分散剂分散而成的。
对于本发明的着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、及彩色滤光片用着色树脂组合物而言,从提高耐热性的观点出发,优选上述通式(I)中的阴离子(Bc-)为钨与钼的摩尔比为100∶0~90∶10的多酸阴离子。
对于本发明的着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、及彩色滤光片用着色树脂组合物而言,从提高耐热性的观点出发,优选进一步含有抗氧化剂。
本发明的彩色滤光片,是至少具备透明基板、与设于该透明基板上的着色层的彩色滤光片,其特征在于,上述着色层的至少一层为使上述本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物固化而形成的着色层。
本发明提供一种液晶显示装置,其具有上述本发明的彩色滤光片、对置基板、及形成于上述彩色滤光片与上述对置基板之间的液晶层。
另外,本发明提供一种有机发光显示装置,其具有上述本发明的彩色滤光片与有机发光体。
发明的效果
根据本发明,可以提供与使用以往染料的情况相比耐热性优异、可形成高亮度涂膜的着色剂分散液,耐热性优异、可形成高亮度着色层的彩色滤光片用着色树脂组合物,使用该着色树脂组合物的高亮度的彩色滤光片,具有该彩色滤光片的液晶显示装置及有机发光显示装置。
附图说明
图1为表示本发明的彩色滤光片的一例的概略图。
图2为表示本发明的液晶显示装置的一例的概略图。
图3为表示本发明的有机发光显示装置的一例的概略图。
图4为表示通式(I)所示色料的分子缔合状态的示意图。
具体实施方式
以下依次说明着色剂分散液、着色剂分散液的制造方法、彩色滤光片用着色树脂组合物、彩色滤光片、液晶显示装置及有机发光显示装置。
需要说明的是,在本发明中,光包含可见及非可见区域的波长的电磁波,进而包含放射线,放射线包含例如微波、电子束。具体而言,是指波长5μm以下的电磁波及电子束。
在本发明中,所谓(甲基)丙烯酸分别表示丙烯酸或甲基丙烯酸,所谓(甲基)丙烯酸酯分别表示丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
另外,本发明中,所谓有机基团是指具有1个以上碳原子的基团。
[着色剂分散液]
本发明的着色剂分散液的特征在于,其含有(A)着色剂、(B)分散剂、与(C)溶剂,上述(A)着色剂含有下述通式(I)所示的色料与呫吨系染料;上述(C)溶剂是上述色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂;该着色剂分散液是使上述色料及上述呫吨系染料通过上述(B)分散剂分散于上述(C)溶剂中而成。
[化3]
通式(I)
(通式(I)中,A是与N直接键合的碳原子不具有π键的a价有机基团,该有机基团表示至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基、或具有该脂肪族烃基的芳香族基团,碳链中可以含有O、S、N;Bc-表示c价的阴离子;R1~R5分别独立地表示氢原子、可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳基;R2与R3、R4与R5可键合形成环结构;Ar1表示可以具有取代基的2价芳香族基团;多个R1~R5及Ar1分别为相同或不同;
a及c表示2以上的整数,b及d表示1以上的整数;e为0或1,e为0时则键不存在;多个e可为相同或不同。)
本发明的着色剂分散液为如下:选择组合上述特定的色料与呫吨系染料作为(A)着色剂,使该特定的色料与呫吨系染料通过(B)分散剂,而分散于上述特定的色料及呫吨系染料实质上不溶解的(C)溶剂中,由此成为与使用以往染料的情况相比耐热性优异、可形成更高亮度的涂膜的着色剂分散液。
通过上述特定组合而发挥上述效果的作用虽未阐明,但可推测如下。
通式(I)所示的色料(以下有时简称为色料)具有多个显色部位,该显色部位由于具有与碱性染料同样的的基本骨架,所以能够实现与碱性染料相同的高亮度。本发明中的(A)着色剂是将这样的通式(I)所示的色料、与作为高透射率的染料的呫吨系染料组合使用,所以可实现特别高的亮度。
通式(I)所示的色料因如后所述那样可形成分子缔合体而具有优异的耐热性。进而,通过将通式(I)所示的色料及呫吨系染料通过(B)分散剂分散于使该色料及染料实质上不溶解的(C)溶剂中而使用,由此该色料及该呫吨系染料以微粒子状态分散于溶剂中。
可推测以这种微粒子状态分散的着色剂,由于以分子等级发生聚集,因此不易发生着色剂离子对的解离或分解,与溶解于溶液中的染料相比,其耐热性变高。这种的微粒子状态的着色剂,通过使用分散剂,与颜料同样地可提高在溶剂中的分散性或分散稳定性。本发明的着色剂分散液中,通式(I)所示的色料与呫吨系染料作为微细化后的状态被分散剂所包围的微粒子,能够均匀地分散于溶剂中。因此,若使用该着色剂分散液,则由于即便在加热时着色剂也不易褪色,所以可保持着色剂原本具有的颜色,透射率高,且由于各着色剂成分被微细化,因此可形成能实现高亮度化要求的涂膜。
本发明的着色剂分散液至少含有(A)着色剂、(B)分散剂、与(C)溶剂,在不损及本发明效果的范围内,还可进一步含有其他的成分。
以下依次详细说明本发明的着色剂分散液的各成分。
[(A)着色剂]
本发明所使用的(A)着色剂,至少含有下述通式(I)所示的色料与呫吨系染料,在不损及本发明效果的范围内还可进一步含有其他的着色剂。本发明中,通过组合使用通式(I)所示的色料与呫吨系染料,可实现仅通式(I)所示的色料不能实现的色调,且可得到耐热性优异、高亮度的彩色滤光片。
<通式(I)所示的色料>
本发明中,使用下述通式(I)所示的色料作为着色剂。通过使用该色料,可达到彩色滤光片的高亮度化,并且可形成耐溶剂性或电可靠性均优异的着色层。
[化4]
通式(I)
(通式(I)中,A是与N直接键合的碳原子不具有π键的a价有机基团,该有机基团表示至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基、或具有该脂肪族烃基的芳香族基团,碳链中可以含有O、S、N;Bc-表示c价的阴离子;R1~R5分别独立地表示氢原子、可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳基;R2与R3、R4与R5可键合形成环结构;Ar1表示可以具有取代基的2价芳香族基团;多个R1~R5及Ar1分别可为相同或不同;
a及c表示2以上的整数,b及d表示1以上的整数;e为0或1,e为0时则键不存在;多个e可为相同或不同。)
上述通式(I)所示的色料如图4所示,由于含有2价以上的阴离子202、与2价以上的阳离子201,因此可推测该色料的聚集体中,阴离子与阳离子并非单纯地以1分子对1分子的方式进行离子键合,而是借助离子键203而形成多个分子缔合的分子缔合体210。因此,通式(I)所示的色料的外观的分子量,较以往的色淀颜料的分子量明显增大。推测因这样的分子缔合体的形成而在固体状态下的聚集力更加提高,使热运动降低,可抑制离子对的解离或阳离子部的分解,耐热性获得提高。
通式(I)中的A,是与N(氮原子)直接键合的碳原子不具有π键的a价有机基团,该有机基团表示至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基、或具有该脂肪族烃基的芳香族基团,碳链中可以含有O(氧原子)、S(硫原子)、N(氮原子)。由于与N直接键合的碳原子不具有π键,因此阳离子性的显色部位所具有的色调或透射率等的颜色特性,不受到连结基A或其他显色部位的影响,可保持与单体同样的颜色。另外,从耐热性的观点出发,A优选不具有硅氧烷键,更优选不具有Si(硅原子)。
A中,关于至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基,若与N直接键合的末端碳原子不具有π键,则可为直链、支链或环状中的任一种,末端以外的碳原子可具有不饱和键,也可以具有取代基,碳链中还可以含有O、S、N。例如可含有羰基、羧基、氧羰基、酰胺基等,氢原子可进一步被卤原子等取代。
另外,A中的具有上述脂肪族烃基的芳香族基团,可举出含有至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基的、单环或多环芳香族基团,其可以具有取代基,还可为含有O、S、N的杂环。
其中,从骨架的坚牢性的观点出发,A优选含有环状的脂肪族烃基或芳香族基团。
作为环状的脂肪族烃基,其中,从骨架的坚牢性的观点出发,优选为有桥脂环式烃基。所谓有桥脂环式烃基,是指在脂肪族环内具有桥联结构、具有多环结构的多环状脂肪族烃基,可举出例如降莰烷、双环[2,2,2]辛烷、金刚烷等。有桥脂环式烃基中,优选降莰烷。另外,作为芳香族基团,可举出例如含有苯环、萘环的基团,其中优选为含有苯环的基团。例如,A为2价有机基团的情况,可举出例如碳数1~20的直链、支链、或环状的亚烷基,或苯二甲基等的取代了2个的碳数1~20的亚烷基的芳香族基团等。
A中的价数a,是构成阳离子的显色性阳离子部位的数目,a为2以上的整数。本发明的着色剂中,由于阳离子的价数a为2以上,所以耐热性优异,其中,阳离子的价数a优选为3以上。a的上限并无特别限定,从制造容易性的观点出发,优选a为4以下、更优选为3以下。
R1~R5中的烷基并无特别限定,可举出例如碳数1~20的直链或支链状烷基等,其中,优选为碳数1~8的直链或支链的烷基,从亮度及耐热性的观点出发,更优选为碳数1~5的直链或支链的烷基。其中,R1~R5中的烷基特别优选为乙基或甲基。作为烷基可具有的取代基,并无特别限定,可举出例如芳基、卤原子、羟基等,作为所取代的烷基,可举出苄基等。
R1~R5中的芳基并无特别限定,可举出例如苯基、萘基等。作为芳基可具有的取代基,可举出例如烷基、卤原子等。
所谓R2与R3、R4与R5可键合形成环结构,是指R2与R3、R4与R5通过氮原子而形成环结构。环结构并无特别限定,可举出例如吡咯烷环、哌啶环、吗啉环等。
其中,从化学稳定性的观点出发,作为R1~R5,优选分别独立为氢原子、碳数1~5的烷基、苯基,或R2与R3、R4与R5键合形成吡咯烷环、哌啶环、吗啉环。
R1~R5可分别独立为上述结构,其中,从颜色纯度的观点出发,R1优选为氢原子,进而从制造及原料取得容易度的观点出发,更优选R2~R5均为相同。
Ar1中的2价芳香族基团并无特别限定,作为Ar1中的芳香族基团,可设为与A中的芳香族基团所列举的基团相同的基团。
Ar1优选为碳数6~20的芳香族基团,更优选为由碳数10~14的缩合多环式碳环所形成的芳香族基团。其中,从结构单纯且原料廉价的观点出发,更优选为亚苯基或亚萘基。
1分子内为多个R1~R5及Ar1,可为相同或不同。通过R1~R5及Ar1的组合,可调整为所需的颜色。
通式(I)所示的色料中,阴离子部(Bc-)并无特别限定,可为有机阴离子或无机阴离子。在此,所谓有机阴离子,表示含有至少1个碳原子的阴离子。另外,所谓无机阴离子,表示不含碳原子的阴离子。本发明中,从高亮度且耐热性优异的观点出发,Bc-优选为无机阴离子。
在Bc-为有机阴离子的情况,其结构并无特别限定。作为有机阴离子的具体例,可举出国际公开第2012/144520号小册子记载的阴离子。
其中,从使色料稳定化的观点出发,优选为在1分子中具有2个以上的1价阴离子性取代基的有机阴离子。作为阴离子性取代基的具体例,可举出例如-SO2N-SO2CH3、-SO2N-COCH3、-SO2N-SO2CF3、-SO2N-COCF3、-CF2SO2N-SO2CH3、-CF2SO2N-COCH3、-CF2SO2N-SO2CF3、-CF2SO2N-COCF3等的亚胺酸基(イミド酸基),或-SO3 -、-CF2SO3 -、-PO3 2-、-COO-、-CF2PO3 2-、-CF2COO-等;从因高酸性度而使阳离子稳定化、维持显色状态的效果高的观点出发,优选为亚胺酸基、或-SO3 -、-CF2SO3 -,更优选为-SO3 -(磺酸根基)。在多个取代阴离子性取代基的情况,可为相同取代基,也可使用不同取代基。
另一方面,在Bc-为无机阴离子的情况,其结构并无特别限定,可举出例如2价以上的含氧酸的阴离子(磷酸根离子、硫酸根离子、铬酸根离子、钨酸根离子(WO4 2-)、钼酸根离子(MoO4 2-)等),或使多个含氧酸经缩合的多酸离子等的无机阴离子或其混合物。
作为上述多酸,可为同多酸离子(MmOn)c-,也可为杂多酸离子(XlMmOn)c-。上述离子式中,M表示多原子,X表示杂原子,m表示多原子的组成比,n表示氧原子的组成比。作为多原子M,可举出例如Mo、W、V、Ti、Nb等。另外,作为杂原子X,可举出例如Si、P、As、S、Fe、Co等。另外,一部分中还可含有Na+、H+等的抗衡阳离子。
其中,从高亮度且耐热性优异的观点出发,优选含有钨(W)及钼(Mo)中的至少1种的无机酸的阴离子;从耐光性的观点出发,优选含有钨及钼的无机酸的阴离子。
作为含有钨(W)及钼(Mo)中的至少1种的无机酸的阴离子,可举出例如作为同多酸的钨酸根离子[W10O32]4-、钼酸根离子[Mo6O19]2-,作为杂多酸的磷钨酸根离子[PW12O40]3-、硅钨酸根离子[SiW12O40]4-、磷钼酸根离子[PMo12O40]3-、磷钨钼酸根离子[PW12-xMoxO40]3-、H3[PW2-xMoxO7]4-等。作为含有钨(W)及钼(Mo)中的至少1种的无机酸的阴离子,从耐热性的观点、及原料取得容易度的观点出发,优选上述中的杂多酸,更优选含有P(磷)的杂多酸。
含有钨(W)及钼(Mo)中的至少1种的无机酸的阴离子中,钨与钼的摩尔比并无特别限定,但从高亮度且耐热性优异的观点出发,优选为100∶0~90∶10的无机酸阴离子。
通式(I)中的b表示阳离子的数,d表示分子缔合体中的阴离子的数,b及d为1以上的整数。在b为2以上时,分子缔合体中多个阳离子可为单独1种,可组合2种以上。另外,d为2以上时,分子缔合体中存在的多个阴离子可为单独1种,也可组合2种以上,可将有机阴离子与无机阴离子组合使用。
通式(I)中的e为0或1的整数。e=0表示三芳基甲烷骨架,e=1时表示呫吨骨架。多个e可为相同或不同。即,例如可为仅具有多个三芳基甲烷骨架、或仅具有多个呫吨骨架的阳离子部,也可为在1分子内含有三芳基甲烷骨架与呫吨骨架的双方的阳离子部。从色纯度的观点出发,优选仅具有相同骨架的阴离子部。另一方面,通过作成为含有三芳基甲烷骨架与呫吨骨架的双方的阳离子部,可将通式(I)所示的色料调整为所需的颜色。
需要说明的是,在通式(I)所示的色料具有呫吨骨架的情况,虽能够包含于后述的呫吨系染料中,但只要相当于通式(I)所示的色料,在本发明中就作为相当于通式(I)所示的色料的物质进行对待。
通式(I)所示的色料的制造方法并无特别限定。例如可通过国际公开第2012/144520号小册子记载的制造方法而获得。
<呫吨系染料>
本发明中,所谓呫吨系染料,是指具有呫吨骨架的染料。本发明中的呫吨系染料,优选具有酸性基的染料。作为酸性基,可举出例如羧基(-COOH)、羧酸根合基(-COO-)、羧酸盐基(-COOM,在此M表示金属原子)、磺酸根基(-SO3 -)、磺酸基(-SO3H)、磺酸盐基(-SO3M,在此M表示金属原子)等。其中,从显示高耐热性的观点出发,优选具有磺酸根基(-SO3 -)、磺酸基(-SO3H)、或磺酸盐基(-SO3M)中的至少1种。作为金属原子M,可举出例如钠原子、钾原子等。具有上述酸性基的呫吨系染料,由于具有可转换为酸的官能基,所以例如通过与具有胺值的(B)分散剂组合使用,则与分散剂之间产生酸碱相互作用,呫吨系染料在分散剂中被固定、稳定化。推测此种呫吨系染料与分散剂的稳定化状态,是以呫吨系染料为中心,分散剂的着色剂亲和性部位包围呫吨系染料,在其外侧配置了分散剂的溶剂亲和性部位的状态,即形成呫吨系染料与分散剂的胶束。
本发明中,作为呫吨系染料,可使用下述通式(II′)所示的化合物。
[化5]
通式(II′)
(通式(II′)中,R10~R13分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或杂芳基,R10与R12、R11与R13可键合形成环结构。R14表示酸性基,X表示卤原子。m表示0~5的整数。通式(II′)具有1个以上酸性基,n为0以上的整数。)
R10~R13中的烷基并无特别限定。可举出例如可以具有取代基的碳数1~20的直链或支链状烷基等,其中,优选为碳数1~8的直链或支链的烷基、更优选系碳数1~5的直链或支链的烷基。作为烷基可具有的取代基,并无特别限定,可举出例如芳基、卤原子、羟基等,作为经取代的烷基,可举出例如苄基等,进而可具有卤原子或酸性基作为取代基。
R10~R13中的芳基并无特别限定。可举出例如可具有碳数6~20的取代基的芳基,其中,优选为具有苯基、萘基等的基团。R10~R13中的杂芳基,可举出例如可具有碳数5~20的取代基的杂芳基,作为杂原子,优选含有氮原子、氧原子、硫原子。
作为芳基或杂芳基可具有的取代基,可举出例如碳数1~5的烷基、卤原子、酸性基、羟基、烷氧基、氨甲酰基、羧酸酯基等。
需要说明的是,R10~R13可为相同或不同。
n表示1分子呫吨系染料中的阴离子的个数,从耐热性的观点出发,优选分子内的+电价数与-电价数取相同的值。另外,从耐热性的观点出发,优选系n为0或1。
此种呫吨系染料的具体例,可举出例如酸性红51、52、87、92、94、289、388、C.I.酸性紫9、30、102、磺基罗丹明G、磺基罗丹明B、磺基罗丹明101、磺基罗丹明640等、及日本特开2010-32999号公报或日本专利第4492760号公报等记载的呫吨染料作为优选的物质。
本发明中,从耐光性优异的观点出发,呫吨系染料优选为下述通式(II)所示的化合物。
[化6]
通式(II)
(通式(II)中,R6及R7分别独立为烷基或芳基;R8及R9分别独立为芳基或杂芳基。)
R6及R7中的烷基并无特别限定。可举出例如可以具有取代基的碳数1~20的直链或支链状烷基等,其中,优选为碳数1~8的直链或支链的烷基,更优选为碳数1~5的直链或支链的烷基。作为烷基可具有的取代基,并无特别限定,可举出例如芳基、卤原子、羟基等,作为经取代的烷基,可举出苄基等,进而可具有卤原子作为取代基。
R6~R9中的芳基并无特别限定。可举出例如可具有碳数6~20的取代基的芳基,其中优选为具有苯基、萘基等的基团。R8及R9中的杂芳基,可举出例如可具有碳数5~20的取代基的杂芳基,优选含有氮原子、氧原子、硫原子作为杂原子。
作为芳基或杂芳基可具有的取代基,可举出例如碳数1~5的烷基、卤原子、羟基、烷氧基、氨甲酰基、羧酸酯基等。
需要说明的是,通式(II)中,从耐光性的观点出发,R6~R9为不具酸性基的基团。
通式(II)中,取代呫吨骨架的苯环所具有的磺酸根基(-SO3 -)的取代位置,并无特别限定,优选相对于呫吨骨架,为邻位或对位;从耐光性的观点出发,优选磺酸根基相对于呫吨骨架而取代为邻位。
通式(II)所示的化合物,具有1个磺酸根基而不具有金属离子、卤原子。另外,具有下述特征:R6~R9不为氢原子,R8及R9为芳基或杂芳基中的任一者。
通式(II)所示的化合物,由于具有阳离子性的呫吨骨架与1个阴离子性的磺酸根基,所以不具有金属离子或卤离子而呈电稳定化。因此,推测即使分散于溶剂中,仍不解离而稳定性优异。因此,耐热性或耐光性优异,并且例如用作液晶显示装置用的彩色滤光片时,不会发生杂质离子由该彩色滤光片溶出至液晶层的情形,可防止对液晶显示驱动的不良影响。
另外,推测由于氮原子具有芳基或杂芳基这样的芳香族性取代基,所以该氮原子所具有的孤电子对不仅是对呫吨骨架、与该芳基或杂芳基也进行共振,藉此可使分子更加稳定化。另外,由于氮原子不直接与氢原子键合,所以不会发生氢原子从氮原子脱离而染料不稳定化的情形。基于这些理由,通式(II)所示的化合物在光照射下仍呈稳定,耐光性优异,通过使用该化合物,可形成耐光性优异、高亮度的涂膜或着色层。
上述通式(II′)所示的化合物的制造方法并无特别限定,例如可参考日本特开2010-211198号公报。另外,上述通式(II)所示的化合物,可通过使下述通式(A)所示的化合物所具有的卤原子与具有所需取代基的胺化合物发生取代反应而获得。
[化7]
通式(A)
(通式(A)中,X为卤原子,多个X可彼此相同或不同。)
使上述通式(A)所示的化合物与具有所需取代基的胺化合物在溶剂中进行回流,将所得反应液进行热时过滤以去除不溶解成分后,去除溶剂的一部分。将该反应液加入至稀盐酸中,接着加水并搅拌,藉此可得到通式(II)所示的化合物。
另外,通过下述方法,可以高收率得到在通式(II)所示的化合物中,具有与-N(R6)(R8)、-N(R7)(R9)不同的结构的非对称的呫吨染料:即(a)在将通式(A)所示化合物稀释为100~1000倍左右的大稀释溶液中,一边逐次少量地滴加具有所需取代基的第一胺化合物(例如与-N(R6)(R8)对应的化合物)、一边使其反应后,加入具有所需取代基的第二胺化合物(例如与-N(R7)(R9)对应的化合物)而使其反应的方法;(b)将第一胺化合物与第二胺化合物依1∶1(摩尔比)混合的混合溶液,一边缓慢滴加至通式(A)所示的化合物的溶液中、一边使其反应的方法。
需要说明的是,作为X中的卤原子,可举出氟原子、氯原子、溴原子,其中优选为氯原子。
通式(A)所示的化合物、及具有所需取代基的胺化合物,可利用公知方法合成,也可使用市售品。
<其他着色剂>
(A)着色剂在不损及本发明效果的范围内,以色调的控制为目的,可进一步含有其他的着色剂。作为其他着色剂,可举出公知的颜料和染料,可使用1种或2种以上。其他着色剂的调配量,若为不损及本发明效果的范围则无特别限定,可设为与在后述的彩色滤光片用着色树脂组合物中所使用的情况相同。
<着色剂的调配比率>
通式(I)所示的色料、与呫吨系染料的调配比例,可适当调整为能获得所需色调。
其中,优选为相对于(A)着色剂总量100质量份,通式(I)所示的色料的含量为40~99.9质量份、更优选为70~99质量份。
另外,优选为相对于(A)着色剂总量100质量份,呫吨系染料的含量为0.1~60质量份、更优选为1~30质量份。
[(B)分散剂]
本发明的着色剂分散液中,上述通式(I)所示的色料及呫吨系染料,通过(B)分散剂,使其分散于溶剂中而使用。
作为(B)分散剂,可从以往用作分散剂的物质中适当选择使用。作为分散剂,可使用例如阳离子系、阴离子系、非离子系、两性、硅酮系、氟系等的表面活性剂。表面活性剂中,从可均匀、微细分散的观点出发,优选高分子表面活性剂(高分子分散剂)。
作为高分子分散剂,可举出例如:聚丙烯酸酯等的不饱和羧酸酯的(共)聚合物类;聚丙烯酸等的不饱和羧酸的(共)聚合物的(部分)胺盐、(部分)铵盐、或(部分)烷基胺盐类;含羟基聚丙烯酸酯等的含羟基不饱和羧酸酯的(共)聚合物或这些的改性物;聚氨酯类;不饱和聚酰胺类;聚硅氧烷类;长链聚氨基酰胺磷酸盐类;聚亚乙基亚胺衍生物(通过聚(低级亚烷基亚胺)与含游离羧基的聚酯的反应所得的酰胺或它们的碱);聚烯丙基胺衍生物(使聚烯丙基胺与、选自具有游离羧基的聚酯、聚酰胺或酯与酰胺的共缩合物(聚酯酰胺)这3种化合物中的1种以上化合物进行反应而得的反应产物)等。
作为高分子分散剂,其中,从可使上述通式(I)所示的色料与呫吨系染料适当分散、分散稳定性良好的观点出发,优选在主链或侧链含有氮原子、具有胺值的高分子分散剂。
作为用于分散呫吨系染料的(B)分散剂,其中,从可得到分散性良好并可实现优异的亮度、涂膜形成时不析出异物、对溶剂的再溶解性优异、且可形成耐热性优异的涂膜的着色剂分散液的观点出发,优选由含有具有叔胺的重复单元的聚合物所形成的高分子分散剂、或氨基甲酸酯系分散剂。以下,详细说明作为呫吨系染料的分散剂优选的上述2种分散剂。
<含有具有叔胺的重复单元的聚合物>
通过将含有具有叔胺的重复单元的聚合物用作分散剂,将提高上述(A)着色剂的分散性及分散稳定性。
含有具有叔胺的重复单元是与上述(A)着色剂具有亲和性的部位。尤其是该重复单元所具有的叔胺与(A)着色剂中的呫吨系染料所具有的酸性基,产生酸碱相互作用而稳定化。由含有具有叔胺的重复单元的聚合物所形成的高分子分散剂,通常含有成为与溶剂具有亲和性的部分的重复单元。
作为含有具有叔胺的重复单元的聚合物,适合使用包含由具有叔胺的重复单元所形成的嵌段部与具有溶剂亲和性的嵌段部的嵌段共聚物;含有具有叔胺的重复单元与具有具溶剂亲和性的聚合物链的重复单元的接枝共聚物;接枝共聚物中,具有叔胺的重复单元可包含于相当于分支部的聚合物链中,可为包含具有如下的聚合物链的重复单元、与含有具有溶剂亲和性的聚合物链的重复单元的接枝共聚物,所述聚合物链含有具有叔胺的重复单元。
具有叔胺的重复单元,只要具有叔胺即可,该叔胺可包含于嵌段聚合物的侧链中、也可为构成主链的叔胺。
其中,优选在侧链具有叔胺的重复单元,其中,从主链骨架不易热分解、耐热性高的观点出发,更优选下述通式(III)所示的结构。
[化8]
通式(III)
(通式(III)中,R15表示氢原子或甲基;Q表示直接键合或2价的连结基;R16为碳数1~8的亚烷基、-[CH(R20)-CH(R21)-O]x-CH(R20)-CH(R21)-或-[(CH2)y-O]z-(CH2)y所示的2价的有机基团;R17及R18分别独立为可被取代的链状或环状的烃基,或R17及R18彼此键合形成环状结构。R20及R21分别独立为氢原子或甲基。
x表示1~18的整数,y表示1~5的整数,z表示1~18的整数。)
作为上述通式(III)中的2价的连结基Q,可举出例如碳数1~10的亚烷基、亚芳基、-CONH-基、-COO-基、碳数1~10的醚基(-R′-OR″-:R′及R″分别独立为亚烷基)及这些的组合等。其中,从所得的聚合物的耐热性、对PGMEA的溶解性、且为较廉价的材料的观点出发,Q优选为-COO-基。
通式(III)中的2价的有机基团R16为碳数1~8的亚烷基、-[CH(R20)-CH(R21)-O]x-CH(R20)-CH(R21)-或-[(CH2)y-O]z-(CH2)y。上述碳数1~8的亚烷基,可为直链状或支链状的任一种,例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、亚丙基、各种亚丁基、各种亚戊基、各种亚己基、各种亚辛基等。
R20及R21分别独立为氢原子或甲基。
作为上述R16,从分散性的观点出发,优选为碳数1~8的亚烷基,其中,R16更优选为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基,进一步优选为亚甲基及亚乙基。
作为上述通式(III)的R17、R18彼此键合形成的环状结构,可举出例如5~7元环的含氮杂环单环或这些2个缩合而成的稠合环。该含氮杂环优选为不具有芳香性的,更优选为饱和环。
作为上述通式(III)所示的重复单元,可举出例如由(甲基)丙烯酰氧基丙基二甲基胺、(甲基)丙烯酰氧基乙基二甲基胺、(甲基)丙烯酰氧基丙基二乙基胺、(甲基)丙烯酰氧基乙基二乙基胺等所衍生的重复单元,但并不限定于这些。
(嵌段共聚物)
上述含有由具有叔胺的重复单元所形成的嵌段部、与具有溶剂亲和性的嵌段部的嵌段共聚物中,从使溶剂亲和性良好、提高分散性的观点出发,作为具有溶剂亲和性的嵌段部,优选从由非碱性单体所衍生的重复单元中,按照具有溶剂亲和性的方式根据溶剂而适当选择使用。在此,所谓非碱性单体,是指在以0.1N浓度(饱和浓度不足0.1N时为饱和浓度)溶解于25℃的水中时,作成具有低于7.1的pH的溶液的聚合性单体。作为具有溶剂亲和性的嵌段部,可举出例如聚丙烯酸酯等的不饱和羧酸酯的聚合物、聚丙烯酸等的不饱和羧酸的聚合物等。其中,从提高(A)着色剂的分散性及分散稳定性、且耐热性提高的观点出发,优选具有下述通式(IV)所示的重复单元的聚合物。
[化9]
通式(IV)
(通式(IV)中,R22表示氢原子或甲基;A表示直接键合或2价的连结基;R23为碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基、芳烷基、芳基、-[CH(R24)-CH(R25)-O]x-R26-或-[(CH2)y-O]z-R26所示的1价的基团;R24及R25分别独立为氢原子或甲基,R26为氢原子、或碳数1~18的烷基、碳数2~18的烯基、芳烷基、芳基、-CHO、-CH2CHO、或-CH2COO R27所示的1价的基团,R27为氢原子或者碳数1~5的直链状、支链状或环状的烷基。x表示1~18的整数,y表示1~5的整数,z表示1~18的整数。m为3~200的整数,n为10~200的整数。)
作为此种含有由具有叔胺的重复单元所形成的嵌段部、与具有溶剂亲和性的嵌段部的嵌段共聚物的具体例,可举出例如日本专利第4911253号公报记载的嵌段共聚物作为优选的物质。
(接枝共聚物)
上述包含所述具有叔胺的重复单元、与含有具有溶剂亲和性的聚合物链的重复单元的接枝共聚物中,作为含有具有溶剂亲和性的聚合物链的重复单元,可举出例如下述通式(V)所示的构成单位。
[化10]
通式(V)
(通式(V)中,R15′表示氢原子或甲基,L表示直接键合或2价的连结基,Polymer表示聚合物链。)
上述通式(V)中,L为直接键合或2价的连结基。作为L中的2价的连结基,只要为能将烯属不饱和双键与聚合物链连结,则无特别限制。作为L中的2价的连结基,可举出例如亚烷基、具有羟基的亚烷基、亚芳基、-CONH-基、-COO-基、-NHCOO-基、醚基(-O-基)、硫醚基(-S-基)、及这些的组合等。另外,本发明中,2价的连结基的键合方向为任意。即,在2价的连结基中含有-CONH-时,可为-CO为主链的碳原子侧且-NH为侧链的聚合物链侧;相反地,也可为-NH为主链的碳原子侧且-CO为侧链的聚合物链侧。
聚合物链只要按照对(C)溶剂具有溶解性的方式适当选择即可。
作为标准,从溶剂亲和性良好并提高分散性的观点出发,优选按照相对于所使用的(C)溶剂,接枝共聚物23℃时的溶解度为50(g/100g溶剂)以上的方式,选择聚合物链。
上述聚合物链中,从对溶剂的溶解性的观点出发,优选具有至少1种下述通式(VI)及下述通式(VII)所示构成单位。
[化11]
通式(VI)  通式(VII)
(通式(VI)及通式(VII)中,R28为氢原子或甲基,R29为碳数1~18的烷基、苄基、苯基、联苯基、氰基、-[CH(R30)-CH(R31)-O]x-R32、-[(CH2)y-O]z-R32、-[CO-(CH2)y-O]z-R32、-CO-O-R33或-O-CO-R34所示的1价的基团。R30及R31分别独立为氢原子或甲基。
R32为氢原子、碳数1~18的烷基、苄基、苯基、联苯基、-CHO、-CH2CHO或-CH2COOR35所示的1价的基团,R33为碳数1~18的烷基、苄基、苯基、联苯基、氰基、-[CH(R30)-CH(R31)-O]x-R32、-[(CH2)y-O]z-R32、或-[CO-(CH2)y-O]z-R32所示的1价的基团。R34为碳数1~18的烷基,R35为氢原子或碳数1~5的烷基。
m表示1~5的整数,n及n′表示5~200的整数。x表示1~18的整数,y表示1~5的整数,z表示1~18的整数。)
作为此种包含具有叔胺的重复单元与含有具有溶剂亲和性的聚合物链的重复单元的接枝共聚物的具体例,可举出例如日本专利第4911256号公报记载的接枝共聚物作为优选的物质。
含有具有叔胺的重复单元的聚合物的胺值,并无特别限定,从分散性良好、耐热性优异、再溶解性、碱显影性提高的观点出发,优选为60~180mgKOH/g、更优选70~170mgKOH/g、进一步优选80~160mgKOH/g。
胺值是指与用于中和试样1g中所含的胺成分所需的高氯酸等量的氢氧化钾的mg数,可通过JIS-K7237所定义的方法进行测定。
在将上述含有具有叔胺的重复单元的聚合物用作分散剂分散呫吨系染料时,相对于呫吨系染料100质量份,该含有具有叔胺的重复单元的聚合物的含量优选为70~300质量份、更优选100~250质量份。若为上述范围内,则分散性及分散稳定性优异。
另一方面,(A)着色剂中,在将上述通式(I)所示色料单独分散的情况下、或将上述通式(I)所示色料与呫吨系染料一起分散的情况下,优选使用上述含有具有叔胺的重复单元的聚合物中的氨基中的至少一部分、与有机酸化合物形成盐的物质作为分散剂(以下将此种聚合物称为盐型聚合物)。
通过使用该盐型聚合物,尤其可提高上述通式(I)所示色料的分散性及分散稳定性。作为上述有机酸化合物,其中,从分散性及分散稳定性优异的观点出发,优选为酸性有机磷化合物。
作为此种分散剂的具体例,可举出例如日本特开2012-236882号公报等记载的盐型嵌段共聚物,或日本特开2012-63429号公报等记载的盐型接枝共聚物等作为优选的物质。
在将上述盐型聚合物用作分散剂,分散含有上述通式(I)所示色料的着色剂时,相对于着色剂100质量份,该盐型聚合物的含量优选为10~120质量份、更优选30~80质量份。若为上述范围内,则分散性及分散稳定性优异。
<氨基甲酸酯系分散剂>
适合用作呫吨系染料的分散剂的氨基甲酸酯系分散剂,是含有在1分子内具有1个以上氨基甲酸酯键(-NH-COO-)的化合物的分散剂。
通过使用氨基甲酸酯系分散剂,可以比上述含有具有叔胺的重复单元的聚合物更少量进行良好分散。通过使分散剂成为少量,相对地可增加固化成分等的调配量,其结果,可形成耐热性优异的着色层。
本发明中,作为氨基甲酸酯系分散剂,其中,优选在1分子中具有2个以上的异氰酸酯基的聚异氰酸酯类、与在单末端或两末端具有羟基的聚酯类的反应产物。
作为聚异氰酸酯类,优选具有选自二异氰酸酯类及三异氰酸酯类中的1种以上的异氰酸酯化合物的情形,可为具有聚合有二异氰酸酯类及三异氰酸酯类中的至少1种的主链骨架的聚合物。
作为聚合有二异氰酸酯类及三异氰酸酯类中的至少1种的主链结构,可举出在上述聚异氰酸酯类的分子间使异氰酸酯基彼此键合而聚合的分子结构。另外,在主链骨架的链结构内,可含有可以具有取代基的芳香环、杂环等的环结构。
作为氨基甲酸酯系分散剂所使用的二异氰酸酯类,可为六亚甲基二异氰酸酯、或异佛尔酮二异氰酸酯这样的脂肪族二异氰酸酯,但从耐热性的观点出发,优选为芳香族二异氰酸酯类;可举出例如:苯-1,3-二异氰酸酯、苯-1,4-二异氰酸酯等的苯二异氰酸酯类;甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,5-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、甲苯-3,5-二异氰酸酯等甲苯二异氰酸酯类;1,2-二甲苯-3,5-二异氰酸酯、1,2-二甲苯-3,6-二异氰酸酯、1,2-二甲苯-4,6-二异氰酸酯、1,3-二甲苯-2,4-二异氰酸酯、1,3-二甲苯-2,5-二异氰酸酯、1,3-二甲苯-2,6-二异氰酸酯、1,3-二甲苯-4,6-二异氰酸酯、1,4-二甲苯-2,5-二异氰酸酯、1,4-二甲苯-2,6-二异氰酸酯等二甲苯二异氰酸酯类等的芳香族二异氰酸酯类。
另外,作为上述三异氰酸酯类,可举出例如:苯-1,2,4-三异氰酸酯、苯-1,2,5-三异氰酸酯、苯-1,3,5-三异氰酸酯等的苯三异氰酸酯类;甲苯-2,3,5-三异氰酸酯、甲苯-2,3,6-三异氰酸酯、甲苯-2,4,5-三异氰酸酯、甲苯-2,4,6-三异氰酸酯、甲苯-3,4,6-三异氰酸酯、甲苯-3,5,6-三异氰酸酯等甲苯三异氰酸酯类;1,2-二甲苯-3,4,6-三异氰酸酯、1,2-二甲苯-3,5,6-三异氰酸酯、1,3-二甲苯-2,4,5-三异氰酸酯、1,3-二甲苯-2,4,6-三异氰酸酯、1,3-二甲苯-3,4,5-三异氰酸酯、1,4-二甲苯-2,3,5-三异氰酸酯、1,4-二甲苯-2,3,6-三异氰酸酯等二甲苯三异氰酸酯类等的芳香族三异氰酸酯类。其中,从高耐热性的观点出发,优选为甲苯二异氰酸酯类。这些二异氰酸酯类及三异氰酸酯类,可分别单独使用或混合2种以上使用。其中,从高耐热性的观点出发,优选具有使甲苯二异氰酸酯类单独聚合而成的主链结构。
作为单末端或两末端具有羟基的聚酯类,其中,从分散性的观点出发,优选含有由-(O-RjCO)n-(Rj为碳数1~20的亚烷基,n为2以上的整数)所示的聚酯链的化合物。作为聚酯链的具体例,可举出聚己内酯、聚戊内酯、聚丙内酯等的聚内酯类,聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等的聚缩合系聚酯类。其中,从耐热性的观点出发,聚内酯类中,优选含有聚己内酯。
另外,从分散性的观点出发,氨基甲酸酯系分散剂优选不具有酸性官能基。
作为酸性官能基,可举出例如羧基、磺酸基、磷酸基等,代表性的为羧基。
从分散性的观点出发,颜料分散剂的酸值一般优选较低者,优选为0mgKOH/g。另外,酸值表示每1g固体成分的酸值,根据JIS K0070,通过电位差滴定法所求得的值。
另外,从耐热性的观点出发,胺值优选为5~180mgKOH/g、更优选为10~160mgKOH/g。
此外,从耐热性的观点出发,氨基甲酸酯系分散剂优选不含有容易因加热而切断的聚醚链。在此,所谓聚醚链,是指由-(O-Ri)n-(Ri为碳数1~10的亚烷基,n为2以上的整数)所示的结构。具体可举出-(O-CH2CH2)n-、-(O-CH2CH2CH2)n-、-(O-CH2CH2CH2CH2)n-、-(O-CH2CH2CH2CH2CH2)n-、-(O-CH2CH2CH2CH2CH2CH2)n-。
此外,从耐热性、电可靠性、分散性的观点出发,氨基甲酸酯系分散剂的分子量优选为聚苯乙烯换算的质均分子量为500~30000的范围。
另外,作为分散剂的市售品,可举出Disperbyk-161、162、164、166(以上为BYK Chemie Japan(株)制)、Ajisper-PB711(味之素(株)制)、EFKA-46、47、48(EFKA CHEMICALS公司制)等。其中,从耐热性、电可靠性、分散性的观点出发,优选为Disperbyk-161、162、166。
使用上述氨基甲酸酯系分散剂分散呫吨系染料时,相对于呫吨系染料100质量份,该氨基甲酸酯系分散剂的含量优选为20~150质量份、更优选为50~120质量份。若为上述范围内,则分散性及分散稳定性优异。
上述的(B)分散剂可使用1种或组合2种以上使用。例如,在分别制备通式(I)所示色料的分散液与呫吨系染料的分散液时,可使用分别不同的分散剂进行分散。
本发明的着色剂分散液中,从分散性及分散稳定性的观点出发,通常相对于分散液总量,(B)分散剂的含量优选为1~50质量%、更优选为1~20质量%的范围内。
[(C)溶剂]
本发明中,作为(C)溶剂,使用上述通式(I)所示色料、及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂。通过使用对着色剂如此这样的实质上不溶解的溶剂或难溶性的溶剂,本发明的着色剂分散液可使上述(A)着色剂在溶剂中分散为微细粒子而使用。本发明中所使用的(C)溶剂,从可得到分散性、耐热性优异、且高亮度的涂膜的观点出发,23℃时的上述色料及上述呫吨系染料的溶解度优选为0.1(g/100g溶剂)以下的溶剂。
需要说明的是,(C)溶剂为含有2种以上溶剂的混合溶剂时,只要上述通式(I)所示色料及上述呫吨系染料对于该混合溶剂23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下即可。
本发明中,23℃时的上述色料及上述呫吨系染料的溶解度为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂,可通过以下评价方法而简易判定。
首先,利用下述方法,可判断是否对上述色料或上述呫吨系染料实质上不溶解的溶剂。
在20mL样品管瓶中,投入欲判断溶解性的着色剂0.1g,使用10ml全量移液管投入溶剂S,进一步加盖后以超声波处理3分钟。所得液体在23℃水浴中静置保管60分钟。将其上清液5ml用PTFE5μm膜滤器进行过滤,再以0.25μm膜滤器进行过滤,去除不溶物。以紫外可见分光光谱仪(例如岛津制作所公司制UV-2500PC)使用1cm样品池测定所得液体的吸光光谱。求得各着色剂在极大吸收波长时的吸光度(abs)。此时,只要吸光度(abs)低于测定上限值的40%(在岛津制作所公司制UV-2500PC的情况,吸光度(abs)低于2),则该溶剂可评价为上述着色剂实质上不溶解的溶剂。此时,吸光度(abs)为测定上限值的40%以上时,进一步通过下述评价方法求得溶解度。
首先,取代上述溶剂S,使用欲判断溶解性的着色剂的良溶剂(例如甲醇等醇),同样地制得滤液,制作着色剂溶液,其后适当稀释为10000倍~100000倍左右,同样地测定着色剂在极大吸收波长时的吸光度。由上述溶剂S的着色剂溶液、良溶剂的着色剂溶液的吸光度与稀释倍率,算出着色剂对上述溶剂S的溶解度。
其结果,上述色料或上述呫吨系染料的溶解度为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂,判断为本发明中可使用的、着色剂为难溶性的溶剂。
本发明的着色剂分散液中,从分散稳定性的观点出发,优选由酯系溶剂中适当选择使用。
上述色料及上述呫吨系染料的溶解度为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂中,作为优选的酯系溶剂,可举出例如甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、甲氧基醋酸乙酯、丙二醇单甲基醚醋酸酯、3-甲氧基-3-甲基-1-丁基醋酸酯、3-甲氧基丁基醋酸酯、甲氧基丁基醋酸酯、乙氧基乙基醋酸酯、乙基溶纤剂醋酸酯、二丙二醇甲基醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯、1,3-丁二醇二醋酸酯、环己醇醋酸酯、1,6-己二醇二醋酸酯、二乙二醇单乙基醚醋酸酯、二乙二醇单丁基醚醋酸酯等。
其中,从对人体的危险性低、在室温附近的挥发性低但加热干燥性佳的观点出发,优选为使用丙二醇单甲基醚醋酸酯(PGMEA)。此情况下,具有与使用了以往的PGMEA的着色树脂组合物转换时不需要特别洗净步骤的优点。
这些溶剂可单独或组合2种以上而使用。
作为本发明所使用的溶剂,上述色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂,以合计量计,在总溶剂中优选为含有70质量%以上、更优选含有80质量%以上、进一步优选含有90质量%以上、特别优选含有100质量%。
另外,作为本发明所使用的溶剂,优选在总溶剂中含有丙二醇单甲基醚醋酸酯50质量%以上、更优选含有70质量%以上、进一步优选含有90质量%以上,特别优选在总溶剂中100质量%为丙二醇单甲基醚醋酸酯。
另外,在不损及本发明效果的范围内,可适当组合使用着色剂的溶解度超过0.2(g/100g溶剂)的溶剂,在组合此种着色剂的溶解度高的溶剂时,该溶解度高的溶剂的含有比例,可以相对于含有该溶解度高的溶剂的混合溶剂,上述通式(I)所示色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别成为0.2(g/100g溶剂)以下的范围适当调整。上述着色剂的溶解度高的溶剂可以含有的比例,根据着色剂、溶剂的种类而改变,作为标准,可设为在总溶剂中为30质量%以下、优选为20质量%以下、进一步优选为10质量%以下。
关于本发明的着色剂分散液,相对于着色剂分散液的总量,通常以50~95质量%、优选60~85质量%的比例使用溶剂而制备。若溶剂过少,则粘度上升、分散性容易降低。另外,若溶剂过多,则着色剂浓度降低,有在制备彩色滤光片用着色树脂组合物后难以达成作为目标的色度坐标的情形。
(其他成分)
本发明的着色剂分散液中,在不损及本发明效果的前提下,可进一步根据需要调配分散辅助树脂、其他成分。
作为分散辅助树脂,可举出例如后述的彩色滤光片用着色树脂组合物所例示的碱可溶性树脂。由于碱可溶性树脂的立体阻碍而使着色剂粒子彼此不易接触,由此有分散稳定化或因该分散稳定化效果而减少分散剂的效果。
另外,作为其他成分,可举出例如用于提高湿润性的表面活性剂、用于提高密合性的硅烷偶合剂、消泡剂、凹点防止剂、抗氧化剂、抗凝剂、紫外线吸收剂等。
本发明的着色剂分散液可用作用于制备后述彩色滤光片用着色树脂组合物的预备制备物。即,所谓着色剂分散液,是在制备后述着色树脂组合物的前阶段中,预备制备的(组合物中的着色剂成分质量)/(组合物中的着色剂成分以外的固体成分质量)之比较高的着色剂分散液。具体而言,(组合物中的着色剂成分质量)/(组合物中的着色剂成分以外的固体成分质量)之比通常为1.0以上。通过将着色剂分散液至少与粘合剂成分混合,可制备分散性优异的着色树脂组合物。
[着色剂分散液的制造方法]
本发明中,着色剂分散液的制造方法只要为将上述通式(I)所示色料与呫吨系染料利用分散剂分散于溶剂中而得到的着色剂分散液的方法,并无特别限定,可举出例如:(a)分别制备通式(I)所示色料的分散液、与呫吨系染料的分散液,然后将其混合,作成本发明的着色剂分散液的方法;(b)于溶剂中加入通式(I)所示色料、呫吨系染料与(B)分散剂,将上述色料与上述呫吨系染料进行共分散,而作成本发明的着色剂分散液的方法等。
作为上述(a)方法中的分散液的制备方法,可将(B)分散剂在(C)溶剂中混合、搅拌,制备分散剂溶液后,在该分散剂溶液中混合通式(I)所示色料、或呫吨系染料与根据需要的其他成分,使用公知搅拌机或分散机使其分散,由此制备分散液。
另外,各着色剂的分散液可通过如下制备:即将通式(I)所示色料、或呫吨系染料、(B)分散剂、(C)溶剂与着色剂的良溶剂少量混合,利用公知的搅拌机或分散机进行分散处理,反应结束后,将着色剂的良溶剂分离而制备。
在将具有磺酸盐的呫吨系染料的磺酸盐在着色剂分散液制备时转换为磺酸基的情况,其制备方法并无特别限定,可举出例如以下方法。
将具有磺酸盐的呫吨系染料溶解于甲醇、乙醇等的呫吨系染料的良溶剂中,加入例如浓盐酸等酸。在该溶液中,加入丙二醇单甲基醚醋酸酯(PGMEA)等(C)溶剂与(B)分散剂并加热后,利用减压蒸馏等去除甲醇等的着色剂的良溶剂,再滤除析出物,得到滤液,由此可制备本发明的着色剂分散液。
作为用于进行分散处理的分散机,可举出双辊磨机、三辊磨机等辊磨机、球磨机、振动球磨机等球磨机、涂料振荡器、连续盘型珠磨机、连续环型珠磨机等珠磨机。作为珠磨机的优选的分散条件,所使用的珠径优选为0.03~2.00mm,更优选为0.10~1.0mm。
具体可举出通过珠径为较大的2mm氧化锆珠进行预备分散,再以珠径为较小的0.1mm氧化锆珠进行主分散。另外,分散后,优选通过0.5~0.1μm的膜滤器进行过滤。
本发明中,着色剂分散液的制备方法,从分散性优异的观点出发,优选为通过上述(b)法所制备。
即,关于本发明的着色剂分散液的制造方法,为制造下述着色剂分散液的方法:该着色剂分散液含有(A)着色剂、(B)分散剂与(C)溶剂,上述(A)着色剂含有上述通式(I)所示的色料与呫吨系染料;上述(C)溶剂是上述色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂;其特征在于,具有如下的步骤:
在上述(C)溶剂中,加入上述色料、上述呫吨系染料与上述(B)分散剂,将上述色料与上述呫吨系染料进行共分散的步骤。
根据本发明的着色剂分散液的制造方法,在将通式(I)所示色料与呫吨系染料进行共分散时,对于该色料所具有的阳离子,呫吨系染料利用π-π相互作用、电相互作用、或酸碱相互作用而进行表面修饰,由此使通式(I)所示色料与呫吨系染料以复合化的状态进行分散,从而推测可提高分散性,并且耐热性及耐光性优异。
另外,根据本发明的着色剂分散液的制造方法,具有磺酸盐的呫吨系染料的磺酸盐不转换为磺酸基,可良好地分散。
本发明的着色剂分散液的制造方法中,由于各成分与上述着色剂分散剂中的成分相同,故在此省略说明。另外,共分散液的制备方法,可设为与上述分散液的制备方法相同的方法。
如此,可得到着色剂微粒子的分散性优异的着色剂分散液。该着色剂分散液可用作用于制备着色剂分散性优异的彩色滤光片用着色树脂组合物的预备制备物。
[彩色滤光片用着色树脂组合物]
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物的特征在于,含有(A)着色剂、(B)分散剂、(C)溶剂与(D)粘合剂成分,上述(A)着色剂含有下述通式(I)所示的色料与呫吨系染料;上述(C)溶剂是上述色料及上述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2(g/100g溶剂)以下的溶剂;该着色树脂组合物是使上述色料及上述呫吨系染料通过上述(B)分散剂分散于上述(C)溶剂中而成的。
[化12]
通式(I)
(通式(I)中的各符号如上所示。)
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物,是使上述特定的上述(A)着色剂通过上述(B)分散剂分散于上述(C)溶剂而成的,由此可形成高亮度、且耐热性优异的着色层。
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物含有(A)着色剂、(B)分散剂、(C)溶剂和(D)粘合剂成分,只要不损及本发明效果,就可以根据需要含有其他成分。
以下,说明这样的本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物,但关于(A)着色剂、(B)分散剂、(C)溶剂,由于可设为与上述本发明的着色剂分散液相同,故在此省略其说明。
<(D)粘合剂成分>
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物为了赋予成膜性或对被涂布面的密合性,而含有粘合剂成分。为了对涂膜赋予充分硬度,优选含有固化性粘合剂成分。作为固化性粘合剂成分并无特别限定,可适当使用以往公知的用于形成彩色滤光片的着色层的固化性粘合剂成分。
作为固化性粘合剂成分,例如可使用如下物质:包含可通过可见光线、紫外线、电子束等聚合固化的光固化性树脂的光固化性粘合剂成分,包含可通过加热聚合固化的热固化性树脂的热固化性粘合剂成分。
在例如以喷墨方式使用本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物的情形等,使其在基板上选择性地附着成图案状而形成着色层的情形时,固化性粘合剂成分无需具有显影性。此时,可适当使用在以喷墨方式等形成彩色滤光片着色层的情形时所使用的公知热固化性粘合剂成分、感光性粘合剂成分等。
作为热固化性粘合剂,通常使用在1分子中具有2个以上的热固化性官能基的化合物与固化剂的组合,可以进一步添加能促进热固化反应的催化剂。作为热固化性官能基,可举出例如:环氧基、氧杂环丁烷基、异氰酸酯基、烯属不饱和键等。作为热固化性官能基,优选为使用环氧基。作为热固化性粘合剂成分的具体例,可举出例如国际公开第2012/144521号小册子记载的物质。
另一方面,在形成着色层时使用光刻法工艺的情形时,优选使用具有碱显影性的感光性粘合剂成分。
以下对感光性粘合剂成分进行说明,但感光性粘合剂成分并不限定于这些。除了以下所说明的感光性粘合剂成分的以外,还可以进一步使用环氧树脂那样的可利用加热使其聚合固化的热固化性粘合剂成分。
作为感光性粘合剂成分,可举出正型感光性粘合剂成分与负型感光性粘合剂成分。作为正型感光性粘合剂成分,可举出例如含有碱可溶性树脂及作为感光性赋予成分的含有邻醌二叠氮基的化合物的体系等。
另一方面,作为负型感光性粘合剂成分,优选使用至少含有碱可溶性树脂、多官能性单体和光引发剂的体系。
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物中,负型感光性粘合剂成分由于可通过光刻法采用现有的工艺而简便地形成图案,故优选。
以下具体说明构成负型感光性粘合剂成分的碱可溶性树脂、多官能性单体、及光引发剂。
(碱可溶性树脂)
本发明中的碱可溶性树脂是具有羧基的物质,并且只要具有作为粘合剂树脂起作用,且对于形成图案时所使用的显影液、尤其优选对碱显影液为可溶性,则可适当选择使用。
本发明中的优选碱可溶性树脂为具有羧基的树脂,具体可举出具有羧基的丙烯酸系共聚物、具有羧基的环氧基(甲基)丙烯酸酯树脂等。这些之中,特别优选在侧链具有羧基、且进一步在侧链具有烯属不饱和基等的光聚合性官能基的树脂。其原因在于,通过含有光聚合性官能基而使所形成的固化膜的膜强度提高。另外,这些丙烯酸系共聚物、及环氧基丙烯酸酯树脂可混合2种以上使用。
具有羧基的丙烯酸系共聚物使含羧基的烯属不饱和单体与烯属不饱和单体共聚而获得。
具有羧基的丙烯酸系共聚物可进一步含有具有芳香族碳环的构成单元。芳香族碳环作为对彩色滤光片用着色树脂组合物赋予涂膜性的成分而发挥功能。
具有羧基的丙烯酸系共聚物可进一步含有具酯基的构成单元。具酯基的构成单元不仅作为抑制彩色滤光片用着色树脂组合物的碱可溶性的成分而发挥功能,而且作为提高对溶剂的溶解性、进而提高溶剂再溶解性的成分发挥功能。
作为具有羧基的丙烯酸系共聚物,可举出例如国际公开第2012/144521号小册子记载的物质,具体可例示:例如由(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯等不具有羧基的单体,与选自(甲基)丙烯酸及其酐中的1种以上所形成的共聚物。另外,还可例示:例如使具有环氧丙基、羟基等反应性官能基的烯属不饱和化合物加成于上述共聚物等,由此导入了烯属不饱和键的聚合物等,但并不限定于这些。
这些之中,通过在共聚物上加成具有环氧丙基或羟基的烯属不饱和化合物等而导入了烯属不饱和键,由此得到的聚合物等由于在曝光时可与后述多官能性单体聚合,着色层变得更稳定,故特别适合。
含羧基的共聚物中的含羧基烯属不饱和单体的共聚比例,通常为5~50质量%、优选为10~40质量%。此时,若含羧基的烯属不饱和单体的共聚比例不足5质量%,则所获得的涂膜在碱显影液中的溶解性降低,图案形成变得困难。另外,若共聚比例超过50质量%,则存在通过碱显影液进行显影时,容易导致所形成的图案自基板上脱落或图案表面的膜粗糙的倾向。
含羧基的共聚物的理想的分子量,优选为1,000~500,000的范围、更优选3,000~200,000。若不足1,000,则固化后的粘合剂功能明显下降,若超过500,000,则存在通过碱显影液进行显影时图案形成变得困难的情形。
作为具有羧基的环氧基(甲基)丙烯酸酯树脂,并无特别限定,优选为使环氧化合物和含不饱和基的单羧酸的反应物与酸酐反应所获得的环氧基(甲基)丙烯酸酯化合物。
环氧化合物、含不饱和基的单羧酸、及酸酐,可由公知的物质中适当选择使用。作为具体例,可举出例如国际公开第2012/144521号小册子所记载的物质。环氧化合物、含不饱和基的单羧酸、及酸酐,可分别单独使用1种,也可并用两种以上。
作为含不饱和基的单羧酸,可举出例如(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、(甲基)丙烯酸二聚体、β-糠基丙烯酸、β-苯乙烯基丙烯酸、肉桂酸、巴豆酸、α-氰基肉桂酸等。这些含不饱和基的单羧酸可单独使用,也可并用两种以上。
作为酸酐,可举出例如马来酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐(chlorendic anhydride)、甲基四氢邻苯二甲酸酐等的二元酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸二酐、联苯四羧酸二酐、联苯基醚四羧酸等芳香族多元羧酸酐、5-(2,5-二氧四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、内型双环-[2,2,1]-庚-5-烯-2,3-二羧酸酐这样的多元羧酸酐衍生物等。这些可单独使用,也可并用两种以上。
如此所得的具有羧基的环氧基(甲基)丙烯酸酯化合物的分子量并无特别限制,优选为1000~40000,更优选为2000~5000。
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物中所使用的碱可溶性树脂可单独使用1种,也可组合2种以上使用,作为其含量,相对于着色树脂组合物中所含的着色剂100质量份,通常为10~1000质量份的范围内,优选为20~500质量份的范围内。若碱可溶性树脂的含量过少,则有无法获得充分的碱显影性的情况,另外,若碱可溶性树脂的含量过多,则有着色剂的比例相对变低、无法获得充分的着色浓度的情况。
(多官能单体)
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物中所使用的多官能单体,只要为可通过后述光引发剂进行聚合的单体即可,并无特别限定,通常使用具有2个以上的烯属不饱和双键的化合物,特别优选为具有2个以上的丙烯酰基或甲基丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯。
作为这种多官能(甲基)丙烯酸酯,可从以往公知的物质中适当选择使用。作为具体例,可举出例如国际公开第2012/144521号小册子所记载的(甲基)丙烯酸酯等。
这些多官能(甲基)丙烯酸酯可单独使用1种,可组合2种以上使用。另外,在本发明的着色树脂组合物要求优异的光固化性(高灵敏度)时,优选多官能性单体具有3个(三官能)以上的能够聚合的双键,优选三元以上的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯类或它们的二羧酸改性物,具体而言,优选为三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯的琥珀酸改性物、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯的琥珀酸改性物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物中所使用的上述多官能单体的含量并无特别限制,相对于上述碱可溶性树脂100质量份,通常为5~500质量份左右、优选20~300质量份的范围。若多官能单体的含量小于上述范围,则存在光固化不足、曝光部分溶出的情况,另外,若多官能单体的含量大于上述范围,则有碱显影性降低的可能。
(光引发剂)
作为本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物中所使用的光引发剂,并无特别限制,可从以往公知的各种光引发剂中使用1种或组合2种以上使用。作为具体例,可举出例如国际公开第2012/144521号小册子所记载的光引发剂等。
本发明的着色树脂组合物中所使用的光引发剂的含量,系相对于上述多官能单体100质量份,通常为0.01~100质量份左右、优选为5~60质量份。若该含量小于上述范围,则由于无法充分进行聚合反应,故有无法使着色层的硬度充足的情况,另一方面,若大于上述范围,则有着色树脂组合物的固体成分中的着色剂等的含量相对变少、而无法获得充分的着色浓度的情况。
<任意添加成分>
在本发明的着色树脂组合物中,在不损及本发明目的的范围内,可根据需要含有其他着色剂、各种添加剂。
(其他着色剂)
以色调控制为目的,可根据需要调配其他着色剂。作为其他着色剂,例如可根据目的选择以往公知的颜料、染料,可使用1种或2种以上。
作为其他着色剂的具体例,可举出例如C.I.颜料紫1、C.I.颜料紫19、C.I.颜料紫23、C.I.颜料紫29、C.I.颜料紫32、C.I.颜料紫36、C.I.颜料紫38、C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料红82、C.I.颜料紫1、C.I.颜料紫2、C.I.颜料紫3等颜料,或酸性红等染料。
在使用其他着色剂时,其调配量若为不损及本发明效果的范围,则无特别限定。作为其他着色剂的调配量,相对于(A)着色剂总量100质量份,其他着色剂优选为40质量份以下、更优选为20质量份以下。
这是因为:若在此范围内,则可在不损及通式(I)所示色料、呫吨系染料所具有的高透射性的特性、耐热性及耐光性的特性的前提下,进行色调控制。
(抗氧化剂)
从耐热性的观点出发,本发明的着色树脂组合物优选进一步含有抗氧化剂。抗氧化剂可由以往公知的物质中适当选择。作为抗氧化剂的具体例,可举出例如受阻酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、肼系抗氧化剂等,从耐热性的观点出发,优选使用受阻酚系抗氧化剂。
在使用抗氧化剂时,其调配量若为不损及本发明效果的范围,则无特别限定。作为其他抗氧化剂的调配量,相对于着色树脂组合物中的总固体成分100质量份,抗氧化剂优选为0.1~5.0质量份、更优选0.5~4.0质量份。若为上述下限值以上,则耐热性优异。另一方面,若为上述上限值以下,则可将本发明的着色树脂组合物作成高灵敏度的感光性树脂组合物。
(其他添加剂)
作为添加剂,除了上述抗氧化剂的外,可举出例如阻聚剂、链转移剂、流平剂、增塑剂、表面活性剂、消泡剂、硅烷偶合剂、紫外线吸收剂、密合促进剂等。
作为表面活性剂及增塑剂的具体例,可举出例如国际公开第2012/144521号小册子所记载的物质等。
<着色树脂组合物中的各成分的调配比例>
相对于着色树脂组合物的固体成分总量,(A)着色剂的合计含量优选为以3~65质量%、更优选为以4~55质量%的比例进行调配。若为上述下限值以上,则在将着色树脂组合物涂布成规定膜厚(通常为1.0~5.0μm)时的着色层具有充分的色浓度。另外,若为上述上限值以下,则分散性及分散稳定性优异,且可得到具有充分的硬度、与基板的密合性的着色层。此外,在本发明中,固体成分为除了上述溶剂以外的所有物质,也包括液状的多官能性单体等。
另外,作为(B)分散剂的含量,只要为可使(A)着色剂均匀地分散的含量,则并无特别限定,例如相对于着色树脂组合物的固体成分100质量份,可使用3~40质量份。进而,相对于着色树脂组合物的固体成分100质量份,优选以5~35质量份的比例进行调配,特别优选为以5~25质量份的比例进行调配。若为上述下限值以上,则(A)着色剂的分散性及分散稳定性优异、保存稳定性优异。另外,若为上述上限值以下,则显影性良好。
(D)粘合剂成分的合计量,相对于着色树脂组合物的固体成分总量,优选以10~92质量%、更优选以15~87质量%的比例进行调配。若为上述下限值以上,则可得到具有充分硬度、与基板间的密合性的着色层。另外,若为上述上限值以下,则显影性优异,或抑制因热收缩所造成的微小皱纹的发生。
另外,(C)溶剂的含量可在能精度良好地形成着色层的范围内适当设定。相对于包含该溶剂的上述着色树脂组合物的总量,通常优选为55~95质量%的范围内,其中更优选为65~88质量%的范围内。通过使上述溶剂的含量为上述范围内,可使涂布性优异。
<彩色滤光片用着色树脂组合物的制造方法>
本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物的制造方法,只要为下述方法,并无特别限制,可使用公知的混合手段进行混合而制备。所述方法为:含有(A)着色剂、(B)分散剂、(C)溶剂、(D)粘合剂成分与根据所需而使用的各种添加成分,并可使(A)着色剂利用(B)分散剂均匀分散于(C)溶剂中。
作为该树脂组合物的制备方法,可举出例如:(1)在上述本发明的着色剂分散液中,混合(D)粘合剂成分与根据所需而使用的各种添加成分的方法;(2)将通式(I)所示色料的分散液、呫吨系染料的分散液、(D)粘合剂成分与根据所需而使用的各种添加成分混合的方法;(3)在(C)溶剂中,同时投入(A)着色剂、(B)分散剂、(D)粘合剂成分、与根据所需而使用的各种添加成分,进行混合的方法;(4)在(C)溶剂中,添加、混合(B)分散剂、(D)粘合剂成分、与根据所需而使用的各种添加成分后,加入(A)着色剂并混合的方法;等。
这些方法中,从有效防止着色剂的聚集、使其均匀分散的观点出发,优选上述(1)或(2)的方法。
[彩色滤光片]
本发明的彩色滤光片是至少具备透明基板、与设于该透明基板上的着色层的彩色滤光片,其中,该着色层的至少一层具有使上述本发明的着色树脂组合物固化而形成的着色层。
针对这种本发明的彩色滤光片,边参照附图边进行说明。图1为表示本发明的彩色滤光片的一例的概略剖面图。根据图1,本发明的彩色滤光片10具有透明基板1、遮光部2及着色层3。
(着色层)
本发明的彩色滤光片所使用的着色层中,至少一层为使上述本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物固化而形成的着色层。
着色层通常形成于后述透明基板上的遮光部的开口部,通常由3色以上的着色图案所构成。
另外,作为该着色层的排列,并无特别限定,例如可设为条纹型、马赛克型、三角型、4像素配置型等一般排列。另外,着色层的宽、面积等可任意设定。
该着色层的厚度可通过调整涂布方法、着色树脂组合物的固体成分浓度或粘度等而适当控制,通常优选为1~5μm的范围。
例如在着色树脂组合物为感光性树脂组合物时,该着色层可通过下述方法而形成。
首先,使用喷涂法、浸涂法、棒涂法、辊涂法、旋涂法等涂布手段将上述本发明的彩色滤光片用着色树脂组合物涂布于后述透明基板上,形成湿涂膜。
接着,使用加热板或烘箱等干燥该湿涂膜后,在其上隔着规定的图案的掩模进行曝光,使碱可溶性树脂及多官能单体等进行光聚合反应,作成感光性的涂膜。作为曝光所使用的光源,可举出例如:低压水银灯、高压水银灯、金属卤化物灯等紫外线、电子束等。曝光量根据所使用的光源或涂膜的厚度等而适当调整。
另外,在曝光后,为了促进聚合反应,可进行加热处理。加热条件根据所使用的着色树脂组合物中的各成分的调配比例、涂膜的厚度等而适当选择。
接着,使用显影液进行显影处理,溶解除去未曝光部分,由此以所期望的图案形成涂膜。作为显影液,通常使用在水或水溶性溶剂中溶解了碱的溶液。在该碱性溶液中,可适量添加表面活性剂等。另外,显影方法可采用一般方法。
显影处理后,通常进行显影液的清洗、着色树脂组合物的固化涂膜的干燥,形成着色层。此外,显影处理后,为了使涂膜充分固化,可进行加热处理。作为加热条件并无特别限定,可根据涂膜的用途而适当选择。
(遮光部)
本发明的彩色滤光片中的遮光部为以图案状形成于后述的透明基板上的构件,可以与通常的彩色滤光片中用作遮光部的构件相同。
作为该遮光部的图案形状,并无特别限定,可举出例如条纹状、矩阵状等的形状。作为该遮光部,可举出例如使黑色颜料分散或溶解于粘合剂树脂中而成的构件,或铬、氧化铬等的金属薄膜等。该金属薄膜可为层叠CrOx膜(x为任意的数)及Cr膜这2层而成;另外,也可为层叠进一步降低反射率的CrOx膜(x为任意的数)、CrNy膜(y为任意的数)及Cr膜这3层而成。
在该遮光部为使黑色着色剂分散或溶解于粘合剂树脂中而成的情况下,作为该遮光部的形成方法,只要是可对遮光部进行图案化的方法即可,并无特别限定,可举出例如使用遮光部用着色树脂组合物的光刻法、印刷法、喷墨法等。
作为遮光部的膜厚,为金属薄膜时,设为0.2~0.4μm左右,在为使黑色着色剂分散或溶解于粘合剂树脂中而成的情况下,设为0.5~2μm左右。
(透明基板)
作为本发明的彩色滤光片中的透明基板,只要是对可见光呈透明的基材即可,并无特别限定,可使用通常的彩色滤光片所使用的透明基板。具体可举出例如石英玻璃、无碱玻璃、合成石英板等无挠性的透明的刚性材,或透明树脂膜、光学用树脂板、挠性玻璃等具有挠性或软性的透明软性材。
该透明基板的厚度并无特别限定,根据本发明的彩色滤光片的用途,例如可使用100μm~1mm左右的基板。
此外,本发明的彩色滤光片除了上述透明基板、遮光部及着色层以外,例如可形成保护层或透明电极层、进而可形成取向膜或柱状间隔件等。
[液晶显示装置]
本发明的液晶显示装置,其特征为,具有上述的本发明的彩色滤光片、对置基板、及形成于上述彩色滤光片与上述对置基板之间的液晶层。
针对此种本发明的液晶显示装置,以下边参照附图边进行说明。图2为表示本发明的液晶显示装置的一例的概略图。如图2所示,本发明的液晶显示装置40具有彩色滤光片10、具有TFT阵列基板等的对置基板20、及形成于上述彩色滤光片10与上述对置基板20间的液晶层30。
此外,本发明的液晶显示装置并不限定于图2所示构成,可设为通常作为使用彩色滤光片的液晶显示装置的公知构成。
作为本发明的液晶显示装置的驱动方式,并无特别限定,可采用液晶显示装置通常使用的驱动方式。作为此种驱动方式,可举出例如:TN方式、IPS方式、OCB方式、及MVA方式等。在本发明中,可适宜使用这些中的任一方式。
另外,作为对置基板,可根据本发明的液晶显示装置的驱动方式等而适当选择使用。
此外,作为构成液晶层的液晶,根据本发明的液晶显示装置的驱动方式等,可使用介电各向异性不同的各种液晶、及它们的混合物。
作为液晶层的形成方法,可使用通常用作液晶单元的制作方法的方法,可举出例如真空注入方式或液晶滴加方式等。
在真空注入方式中,例如,预先使用彩色滤光片及对置基板制作液晶单元,通过加热液晶使其成为各向同性(原文:等方性)液体,利用毛细管效应,以各向同性液体的状态将液晶注入至液晶单元中,利用粘接剂加以密封,由此可形成液晶层。其后,将液晶单元缓慢地冷却至常温,由此可使所封入的液晶取向。
另外,在液晶滴加方式中,例如在彩色滤光片的周缘涂布密封剂,将该彩色滤光片加热至液晶成为各向同性相的温度,使用点胶机等以各向同性液体的状态滴加液晶,在减压下重叠彩色滤光片及对置基板,经由密封剂使其粘接,由此可形成液晶层。其后,将液晶单元缓慢地冷却至常温,由此可使所封入的液晶取向。
[有机发光显示装置]
本发明的有机发光显示装置的特征在于,具有上述本发明的彩色滤光片、与有机发光体。
针对此种本发明的有机发光显示装置,以下边参照附图边进行说明。图3为表示本发明的有机发光显示装置的一例的概略图。如图3所示,本发明的有机发光显示装置100具有彩色滤光片10、及有机发光体80。杂彩色滤光片10和有机发光体80之间可以具有有机保护层50、无机氧化膜60。
作为有机发光体80的层叠方法,可举出例如在彩色滤光片上面依次形成透明阳极71、空穴注入层72、空穴输送层73、发光层74、电子注入层75、及阴极76的方法;将形成于另一基板上的有机发光体80贴合于无机氧化膜60上的方法等。有机发光体80中的透明阳极71、空穴注入层72、空穴输送层73、发光层74、电子注入层75、及阴极76、其他构成,可适当使用公知的。如此制作的有机发光显示装置100也可应用于例如被动驱动方式的有机EL显示器或主动驱动方式的有机EL显示器中。
此外,本发明的有机发光显示装置并不限定于图3所示构成,可为通常作为使用彩色滤光片的有机发光显示装置的公知构成。
实施例
以下针对本发明,例示实施例进行具体说明。但本发明并不受这些记载的限制。
需要说明的是,各分散液中所含的粒子的平均分散粒径,系将各分散液以PGMEA适当稀释为100~1000倍左右,使用激光光散射粒度分布计(日机装公司制NANOTRAC粒度分布测定装置UPA-EX150)通过动态光散射法以23℃测定粒度分布,将50%平均粒径进行体积换算(MV)而求得。在染料分散液中,该粒径推测为染料与分散剂的胶束的平均分散粒径。
(制造例1:色料的制造)
(1)中间体1的合成
使和光纯药(株)制1-碘萘15.2g(60mmol)、三井化学(株)制降莰烷二胺(NBDA)(CAS No.56602-77-8)4.63g(30mmol)、叔丁醇钠8.07g(84mmol)、Aldrich制2-二环己基膦基-2′,6′-二甲氧基联苯0.09g(0.2mmol)、和光纯药(株)制醋酸钯0.021g(0.1mmol)分散于二甲苯30mL,以130-135℃反应48小时。反应结束后,冷却至室温加水进行萃取。接着以硫酸镁干燥,进行浓缩,由此得到8.5g的下述化学式(1)所示中间体1(产率70%)。
所得化合物根据下述分析结果确认为目标化合物。
·MS(ESI)(m/z):407(M+H)
·元素分析值:CHN实测值(85.47%、8.02%、6.72%);理论值(85.26%、8.11%、6.63%)
[化13]
化学式(1)
(2)中间体2的合成
装入8.46g的中间体1(20.8mmol)、东京化成工业制4,4′-双(二甲基氨基)二苯甲酮13.5g(41.6mmol)、甲苯60mL,以45-50℃进行搅拌。滴加和光纯药工业制磷酰氯6.38g(51.5mmol),回流2小时并冷却。反应结束后,倾析甲苯。对树脂状析出物加入氯仿40mL、水40mL、浓盐酸进行溶解,分液出氯仿层。将氯仿层以水洗净,以硫酸镁进行干燥、浓缩。对浓缩物加入醋酸乙酯65mL并回流。冷却后过滤析出物,得到15.9g的下述化学式(2)所示的中间体2(产率70%)。
所得化合物系通过下述分析结果确认为目标化合物。
·MS(ESI)(m/z):511(+)、2价
·元素分析值:CHN实测值(78.13%、7.48%、7.78%);理论值(78.06%、7.75%、7.69%)
[化14]
化学式(2)
(3)色料A的制造
将5.00g的中间体2(4.58mmol)加入至水300ml中,以90℃使其溶解作成中间体2溶液。接着将日本无机化学工业制磷钨酸·n水合物H3[PW12O40]·nH2O(n=30)10.44g(3.05mmol)加入至水100mL中,在90℃搅拌,制备磷钨酸水溶液。在先前的中间体2溶液中以90℃混合磷钨酸水溶液,滤取生成的沉淀物,以水洗净。将所得滤饼干燥,得到下述化学式(3)所示色料A 13.25g(产率98%)。
所得化合物通过下述分析结果确认为目标化合物。(摩尔比W/Mo=100/0)
·MS(ESI)(m/z):510(+)、2价
·元素分析值:CHN实测值(41.55%、5.34%、4.32%);理论值(41.66%、5.17%、4.11%)
另外,通过31P-NMR确认到磷钨酸的多酸结构在成为色料A后仍保持着。
[化15]
(化学式3)
(制造例2:色料B的制造)
将5.00g(4.58mmol)的上述制造例1的(2)所得的中间体2加入至水300ml中,在90℃使其溶解作成中间体2溶液。接着将日本无机化学工业制磷钨酸·n水合物H3[PW12O40]·nH2O(n=30)10.23g(2.99mmol)及日本无机化学工业制磷钼酸·n水合物H3[PMo12O40]·nH2O(n=30)0.144g(0.06mmol)加入至水100mL中,在90℃搅拌,制作无机酸水溶液。在先前的中间体2溶液中以90℃混合无机酸水溶液,滤取生成的沉淀物,以水洗净。将所得滤饼干燥,得到下述化学式(4)所示色料B 12.7g(产率95%,W/Mo=98/2(摩尔比))。
所得化合物系通过下述分析结果确认为目标化合物。
·MS(ESI)(m/z):510(+)、2价
·元素分析值:CHN实测值(41.55%、5.34%、4.32%);理论值(41.66%、5.17%、4.11%)
另外,无机酸原料中的磷钼酸在无机酸水溶液制备时,与一部分的磷钨酸反应,成为磷钨钼酸,但通过31P-NMR确认到这些多酸结构在成为色料B后仍保持着。
[化16]
化学式(4)
(制造例3:呫吨系染料A的合成)
在500ml的四口烧瓶中,投入下述化学式(5)的磺酸基氧杂蒽化合物41.0份、甲醇312份、N-甲基-2,6-二甲苯6.79份及N-甲基-o-甲苯胺6.13份,回流30小时。将此反应液于60℃过滤去除不溶解成分后,使反应液于减压下去除溶剂直到成为70ml,注入6%盐酸200份。接着,加入水600份于室温搅拌30分钟后,滤取湿滤饼。将此湿滤饼悬浊于100份的水中以60℃搅拌2小时后,再次滤取并以60℃热水水洗后,使其干燥,由此得到下述化学式(6)所示的呫吨系染料A。
[化17]
化学式(5)
[化18]
化学式(6)
<评价:对溶剂的不溶性>
在20mL样品管瓶中,分别投入制造例1~3所得的色料A、色料B、呫吨系染料A、及作为呫吨系染料的酸性红289(AR289,东京化成公司制)各0.2g至PGMEA100g中,加盖后充分振荡20秒后,静置10分钟。将其上清液5g进行过滤去除不溶物。以紫外可见分光光谱仪(岛津制作所公司制UV-2500PC)使用1cm样品池测定所得滤液的吸光光谱。求得各着色剂在极大吸收波长时的吸光度。
若以上述条件所测定的吸光度为2以下,则视为实质上不溶解。
结果,蓝色色淀颜料A、蓝色色淀颜料B、呫吨系染料A、及AR289的吸光度均为2以下,对于PGMEA为0.2g/100g以下的溶解度。
(制造例4:感光性粘合剂成分(CR-1)的制备)
添加作为碱可溶性树脂的甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(摩尔比:10/30/50,质均分子量:9000,酸值:70mgKOH/g,有效成分含量40质量%)100质量份、作为多官能性单体的二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化药公司制“KAYARAD DPHA”)60质量份、作为光引发剂的2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮(BASF公司制,“IRGACURE907”)11.1质量份、二乙基噻吨酮(日本化药公司制,“DETX-S”)3.7份及作为溶剂的PGMEA172.2质量份后,混合至均匀,得到感光性粘合剂成分(CR-1)。
(制造例5:色料分散液(A)的制备)
在30ml蛋黄酱瓶中放入制造例1的色料A 3.0质量份、LPN21116(BYK Chemie公司制,氨基形成为盐的季铵盐型丙烯酸嵌段共聚物,不挥发份40%)4.5质量份、丙二醇单甲基醚醋酸酯(以下称为PGMEA,Diacel化学制)22.5质量份、直径2mm的氧化锆珠30质量份,用涂料振荡器(浅田铁钢制)进行预备碎解1小时后,将溶液转移至另外的30ml蛋黄酱瓶中,加入直径0.1mm氧化锆珠30质量份并以涂料振荡器进行振荡5小时,得到色料分散液(A)。将所得分散液(A)0.1质量份以PGMEA9.9质量份稀释,使用MICRO TRAC UPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价以50%平均粒径来进行,以体积换算(MV)计结果为114nm。
(制造例6:色料分散液(B)的制备)
在制造例5中,除了代替色料A使用制造例2的色料B以外,其余与制造例5同样进行,得到制造例6的色料分散液(B)。将所得色料分散液(B)0.1质量份以PGMEA9.9质量份稀释,使用MICRO TRACUPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价以50%平均粒径癞进行,体积换算(MV)后的结果为108nm。
(比较制造例1:颜料分散液(C)的制备)
在制造例5中,除了代替色料A,使用市售的颜料蓝15:6颜料(PB15:6)以外,其余与制造例5同样进行,得到比较制造例1的颜料分散液(C)。将所得颜料分散液(C)0.1质量份分别以PGMEA9.9质量份稀释,使用MICRO TRACUPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价以50%平均粒径癞进行,体积换算(MV)后的结果为47nm。
(比较制造例2:颜料分散液(D)的制备)
在制造例5中,除了代替色料A,使用市售的颜料紫颜料(PV23)以外,其余与制造例5同样进行,得到比较制造例2的颜料分散液(D)。将所得颜料分散液(D)0.1质量份以PGMEA9.9质量份稀释,使用MICRO TRACUPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价以50%平均粒径癞进行,体积换算(MV)后的结果为87nm。
(制造例7:染料分散液(E)的制备)
在烧瓶中,对酸性红289(AR289;呫吨系染料,东京化成公司制)100质量份,加入甲醇1000质量份并用磁力搅拌子使其溶解。确认溶解后,加入浓盐酸29.9质量份并搅拌,使AR289所具有的磺酸盐成为磺酸基。在此溶液中,再加入PGMEA1000质量份。接着加入分散剂LPN6919(商品名,BYK Chemie公司制,含有由具有叔胺的重复单元所形成的嵌段部的嵌段聚合物,不挥发成分60%,胺值120mgKOH/g,质均分子量8000)276质量份并搅拌。其后,连接回流冷凝管,以水浴升温至80℃,到达80℃后反应4小时。其后利用蒸发器,在水浴45℃蒸馏除去甲醇,加入PGMEA1000质量份后在室温冷却放置16小时。接着滤取析出物,以100质量份左右的PGMEA洗净过滤物,回收所得滤液,得到染料均匀分散了的制造例7的染料分散液(E)。使用MICRO TRACUPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价以50%平均粒径来进行,体积换算(MV)后的结果为78nm。
(制造例8:染料分散液(F)的制备)
在制造例7中,除了代替酸性红289,使用制造例3所得的呫吨系染料100质量份、浓盐酸17.2质量份、318质量份的LPN6919以外,其余与制造例7同样进行,得到染料均匀分散了的制造例8的染料分散液(F)。使用MICRO TRACUPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价以50%平均粒径进行,体积换算(MV)后的结果为86nm。
(制造例9:染料分散液(G)的制备)
在烧瓶中,对酸性红289(AR289;东京化成公司制)100质量份,加入甲醇1000质量份并以磁力搅拌子使其溶解。确认溶解后,加入浓盐酸16.46质量份并搅拌,使AR289所具有的磺酸盐成为磺酸基。在此溶液中,再加入PGMEA1000质量份。接着加入分散剂Disperbyk161(商品名,BYK Chemie公司制,氨基甲酸酯系分散剂,不挥发成分30%,胺值11mgKOH/g)332质量份并搅拌。其后,连接回流冷凝管,以水浴升温至80℃,在到达80℃后反应4小时。其后利用蒸发器,在水浴45℃蒸馏除去甲醇,加入PGMEA1000质量份后于室温冷却放置16小时。接着滤取析出物,以100质量份左右的PGMEA洗净过滤物,回收所得滤液,得到染料均匀分散了的制造例9的染料分散液(G)。使用MICRO TRACUPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价以50%平均粒径来进行,体积换算(MV)后的结果为68nm。
(制造例10:染料分散液(H)的制备)
在制造例7中,除了代替酸性红289,使用制造例3所得的呫吨系染料A 100质量份、323质量份的Disperbyk161,且未使用浓盐酸以外,其余与制造例7同样进行,得到染料均匀分散了的染料分散液(H)。使用MICRO TRACUPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价系以50%平均粒径来进行,体积换算(MV)后的结果为79nm。
(实施例1:色料/染料共分散液(I)的制备)
在30ml蛋黄酱瓶中放入制造例1的色料A 2.79质量份、制造例3所得的呫吨系染料A 0.21质量份、LPN21116(BYK Chemie公司制,不挥发成分40%)4.5质量份、丙二醇单甲基醚醋酸酯(以下称为PGMEA,Diacel化学制)22.5质量份、直径2mm的氧化锆珠30质量份,用涂料振荡器(浅田铁钢制)进行预备碎解1小时后,将溶液转移至另外的30ml蛋黄酱瓶中,加入直径0.1mm氧化锆珠30质量份以涂料振荡器进行振荡5小时,得到实施例1的着色剂分散液(色料与染料的共分散液)(I)。将所得着色剂分散液(I)0.1质量份以PGMEA9.9质量份稀释,使用MICRO TRACUPA粒度分布计(日机装公司制),测定粒度分布。评价以50%平均粒径来进行,体积换算(MV)后的结果为128nm。
(实施例2:着色剂分散液(J)的制备)
混合制造例5的色料分散液(A)90质量份、制造例8的染料分散液(F)10质量份,得到实施例2的着色剂分散剂(J)。与实施例1同样进行,测定分散液(J)的粒度分布,结果50%平均粒径以体积换算(MV)计为106nm。
(比较例1:颜料/染料共分散液(K)的制备)
在实施例1中,除了代替色料A而使用市售的颜料蓝1::6颜料(PB15:6)以外,其余与实施例1同样制备共分散液(K),结果所得共分散液(K)增粘。另外,与实施例1同样进行,测定所得分散液(K)的粒度分布,结果50%平均粒径以体积换算(MV)计为超过150nm。
<分散性、分散稳定性评价>
将实施例1及2的着色剂分散液分别以40℃保存1周后,与上述同样地测定粒度分布,结果,实施例1的着色剂分散液(I)的50%平均粒径以体积换算(MV)计为132nm;实施例2的着色剂分散液(J)的50%平均粒径以体积换算(MV)计为147nm。
由实施例1及2、以及比较例1的结果,可知实施例1及2的着色剂分散液的分散性优异。此外,可知使色料与呫吨系染料经共分散的实施例1的着色剂分散液,相较于混合了色料分散液与呫吨系染料分散液的实施例2的着色剂分散液,分散稳定性特别优异。
(实施例3:着色树脂组合物的制备)
加入上述色料分散液(A)3.14质量份、染料分散液(E)0.70质量份、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸苄酯共聚物(摩尔比:10/30/50,质均分子量:9000,酸值:70mgKOH/g,有效成分含量40质量%)2.07质量份、二季戊四醇六丙烯酸单体(东亚合成制“AronixM-403”)0.59质量份、IRGACURE 907(BASF制)0.38质量份、KAYACURE DETX-S(日本化药制)0.08质量份、KBM503(信越化学制)0.03质量份、MEGAFAC R08MH(DIC制)0.0003质量份、PGMEA9.09质量份并搅拌,以0.25μm筛网进行过滤,得到实施例3的着色树脂组合物。
(实施例4~10:着色树脂组合物的制备)
在实施例3中,除了代替色料分散液(A)及染料分散液(E),变更为下述表1的组合,并以230℃后烘烤30分钟后的色度成为y=0.09时、x=0.145的方式改变着色剂的混合比率以外,其余与实施例3同样进行,得到实施例4~10的着色树脂组合物。
(实施例11:着色树脂组合物的制备)
在实施例3中,除了代替色料分散液(A)及染料分散液(E),使用实施例1的着色剂分散液(I)3.84质量份以外,其余与实施例3同样进行,得到实施例11的着色树脂组合物。
(实施例12:着色树脂组合物的制备)
在实施例4中,除了追加加入受阻酚系抗氧化剂IRGANOX1010(BASF)0.04质量份以外,其余与实施例4同样进行,得到实施例12的着色树脂组合物。
(比较例2~4:比较着色树脂组合物的制备)
在实施例3中,除了将着色剂分散液(A)及染料分散液(E),变更为下表1所示组合以外,其余与实施例3同样进行,得到比较着色树脂组合物。
(比较例5:比较着色树脂组合物的制备)
在实施例3中,除了将染料分散液(E)变更为AR289的4.5质量%甲醇溶液0.07质量份以外,其余与实施例3同样进行,得到比较着色树脂组合物。
[表1]
着色剂(1) 分散液 着色剂(2) 分散液或溶液
实施例3 色料A 色料分散液(A) AR289 染料分散液(E)
实施例4 色料A 色料分散液(A) 呫吨系染料A 染料分散液(F)
实施例5 色料A 色料分散液(A) AR289 染料分散液(G)
实施例6 色料A 色料分散液(A) 呫吨系染料A 染料分散液(H)
实施例7 色料B 色料分散液(B) AR289 染料分散液(E)
实施例8 色料B 色料分散液(B) 呫吨系染料A 染料分散液(F)
实施例9 色料B 色料分散液(B) AR289 染料分散液(G)
实施例10 色料B 色料分散液(B) 呫吨系染料A 染料分散液(H)
实施例11 色料A 共分散液(I) 呫吨系染料A 共分散液(I)
实施例12 色料A 色料分散液(A) 呫吨系染料A 染料分散液(F)
比较例2 PB15:6 颜料分散液(C) 呫吨系染料A 染料分散液(F)
比较例3 色料A 色料分散液(A) PV23 颜料分散液(D)
比较例4 PB15:6 颜料分散液(C) PV23 颜料分散液(D)
比较例5 色料A 色料分散液(A) AR289 染料溶液
<光学特性评价>
光学特性评价如以下所述那样进行。将实施例3~12及比较例2~5的着色树脂组合物,使用旋涂器分别涂布于厚0.7mm的玻璃基板(NHTechno Glass(社)制“NA35”)上。其后,在80℃的加热板上进行加热干燥3分钟。不借助光掩模而使用超高压水银灯照射60mJ/cm2紫外线,由此得到固化膜(蓝色着色膜)。干燥固化后的膜厚(T;μm)按照后述的后烘烤后的色度成为y=0.090的方式进行调整。将形成了着色膜的玻璃板以230℃无尘炉进行后烘烤30分钟,测定所得着色膜的对比度、色度(x、y)及亮度(Y)。对比度使用壶坂电(社)制“对比度测定装置CT-1B”进行测定,色度及亮度使用Olympus(社)公司制“显微分光测定装置OSP-SP200”进行测定。
上述光学特性评价中,将后烘烤后的x=0.090、y=0.145时的亮度Y的值为11.5以上时设为◎,为11.0以上且不足11.5时设为○,不足11.0时设为×。结果示于表2。
[表2]
由表2的结果可知,使用将含有通式(I)所示色料与呫吨系染料的着色剂利用分散剂分散于溶剂中的本发明着色树脂组合物所形成的着色层,与使用以往染料的着色层相比,耐热性更优异,加热时的褪色受到抑制,可形成高亮度的着色层。比较例2~4虽然因含有颜料作为着色料而耐热性优异,但由于在后烘烤前的状态即亮度较低,故无法达成如实施例3~12那样的高亮度。
使用了染料溶液的比较例5的着色树脂组合物,用旋涂器进行涂布后,在80℃加热板上进行加热干燥3分钟,在溶剂发挥了大半的时刻,溶解性低的AR289激烈析出。另外,在后烘烤后的基板,测定没有析出AR289的部分的亮度,结果亮度为10以下。推测除了由于使用染料溶液而耐热性降低之外,因色料A的一部分溶解于甲醇,由此耐热性更加降低。
由实施例3与7、实施例4与8、实施例5与9、实施例6与10的比较,可知在通式(I)所示色料中,使用了阴离子为磷钨酸离子的色料A的实施例3~6的着色层,与使用了色料B的实施例相比,其后烘烤后的亮度较高、耐热性更加优异。
另外,由实施例3与4、实施例5与6、实施例7与8、实施例9与10的比较,可知使用了呫吨系染料A的实施例4、6、8、10的着色层,与使用了AR289的实施例相比,其后烘烤后的亮度较高、耐热性更加优异。
使色料A与呫吨系染料A共分散的实施例11,与分别制备了色料A的分散液与呫吨系染料A的分散液的实施例4相比,其加热后的亮度更高。由此结果可知,使用共分散液所制备的着色树脂组合物具有特别优异的耐热性。
另外,可知使用了抗氧化剂的实施例12,与不具有抗氧化剂的实施例4相比,具有更优异的耐热性。
针对此种高亮度且耐热性优异的实施例3~12的着色树脂组合物,进一步进行了耐光性的评价。
<耐光性评价>
另外准备与上述光学特性评价同样制备的经后烘烤处理的基板,使用Olympus(社)公司制「“显微分光测定装置OSP-SP200”分别测定该基板的色坐标(L、a、b),以此作为L1、a1、b1
接着,在大气压下使用氙气灯(ATLAS公司制Ci4000耐候试验机,内侧滤光片:石英,外侧滤光片:碱石灰&红外线吸收涂布(CIRA),以420nm的波长,照度设为1.2W/m2,照射70小时(相当于300kJ/m2)。再次测定所得着色膜的色坐标,作为L2、a2、b2。ΔEab2由下式所算出。结果示于表3。
ΔEab={(L2-L1)2+(a2-a1)2+(b2-b1)2}1/2
将ΔEab的值低于7的情况设为◎,为7以上且低于10设为○,10以上且低于15设为△,为15以上设为×。◎、○或△为实用范围内。其结果,实施例8、10、11、12为◎,实施例4、6、7、9为○,实施例3、5为△。
由上述结果可知,实施例3~12均耐光性优异。
相对于实施例3的耐光性为△,实施例4的耐光性为○。由此可知,与以往染料的AR289相比,作为通式(II)所示化合物的呫吨系染料A耐光性较优异。此情形由实施例5与6的比较、实施例7与8的比较、及实施例9与10的比较示出。
相对于实施例4的耐光性为○,实施例8的耐光性为◎。由此可知,通过使用通式(I)中的阴离子为具有钨与钼的无机酸阴离子的色料,可使耐光性更加优异。此情形由实施例6与10的比较、实施例3与7的比较、及实施例5与9的比较示出。
由实施例4与11的比较可得知,使用共分散液所制备的实施例11的着色树脂组合物的涂膜,耐光性也优异。
另外,由实施例4与实施例12的比较可得知,通过使用抗氧化剂,耐光性优异。
【符号说明】
1    透明基板
2    遮光部
3    着色层
10   彩色滤光片
20   对置基板
30   液晶层
40   液晶显示装置
50   有机保护层
60   无机氧化膜
71   透明阳极
72   空穴注入层
73   空穴输送层
74   发光层
75   电子注入层
76   阴极
80   有机发光体
100  有机发光显示装置
201  2价以上的阳离子
202  2价以上的阴离子
203  离子键
210  分子缔合体

Claims (14)

1.一种着色剂分散液,其含有(A)着色剂、(B)分散剂与(C)溶剂,所述(A)着色剂含有下述通式(I)所示的色料和呫吨系染料,所述(C)溶剂是所述色料及所述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2以下的溶剂,所述溶解度的单位是g/100g溶剂,所述着色剂分散液是使所述色料及所述呫吨系染料通过所述(B)分散剂分散于所述(C)溶剂中而成的,
[化1]
通式(I)中,A是与N直接键合的碳原子不具有π键的a价有机基团,该有机基团表示至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基、或具有该脂肪族烃基的芳香族基团,碳链中可以含有O、S、N;Bc-表示c价的阴离子;R1~R5分别独立地表示氢原子、可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳基;R2与R3、R4与R5可键合形成环结构;Ar1表示可以具有取代基的2价芳香族基团;多个R1~R5及Ar1可分别相同或不同;
a及c表示2以上的整数,b及d表示1以上的整数;e为0或1,e为0时则键不存在;多个e可相同或不同。
2.根据权利要求1所述的着色剂分散液,其中,所述呫吨系染料为下述通式(II)所示的化合物,
[化2]
通式(II)中,R6及R7分别独立地为烷基或芳基;R8及R9分别独立地为芳基或杂芳基。
3.根据权利要求1所述的着色剂分散液,其中,所述(B)分散剂含有氨基甲酸酯系分散剂,所述着色剂分散液是至少将所述呫吨系染料通过所述氨基甲酸酯系分散剂分散而成的。
4.根据权利要求1所述的着色剂分散液,其中,所述通式(I)中的阴离子Bc-是钨与钼的摩尔比为100∶0~90∶10的无机酸阴离子。
5.根据权利要求1所述的着色剂分散液,其中,所述着色剂分散液还含有抗氧化剂。
6.一种着色剂分散液的制造方法,其特征在于,所述着色剂分散液含有(A)着色剂、(B)分散剂、与(C)溶剂;所述(A)着色剂含有下述通式(I)所示的色料与呫吨系染料;所述(C)溶剂是所述色料及所述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2以下的溶剂,所述溶解度的单位是g/100g溶剂,
所述制造方法具有如下步骤,即
在所述(C)溶剂中,加入所述色料、所述呫吨系染料与所述(B)分散剂,并将所述色料与所述呫吨系染料进行共分散的步骤;
[化3]
通式(I)中,A是与N直接键合的碳原子不具有π键的a价有机基团,该有机基团表示至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基、或具有该脂肪族烃基的芳香族基团,碳链中可以含有O、S、N;Bc-表示c价的阴离子;R1~R5分别独立地表示氢原子、可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳基;R2与R3、R4与R5可键合形成环结构;Ar1表示可以具有取代基的2价芳香族基团;多个R1~R5及Ar1可分别相同或不同;
a及c表示2以上的整数,b及d表示1以上的整数;e为0或1,e为0时则键不存在;多个e可相同或不同。
7.一种彩色滤光片用着色树脂组合物,其特征在于,其含有(A)着色剂、(B)分散剂、(C)溶剂与(D)粘合剂成分,所述(A)着色剂含有下述通式(I)所示的色料与呫吨系染料;所述(C)溶剂是所述色料及所述呫吨系染料23℃时的溶解度分别为0.2以下的溶剂,所述溶解度的单位是g/100g溶剂;所述着色树脂组合物是使所述色料及所述呫吨系染料通过所述(B)分散剂分散于所述(C)溶剂中而成的,
[化4]
通式(I)中,A是与N直接键合的碳原子不具有π键的a价有机基团,该有机基团表示至少在与N直接键合的末端具有饱和脂肪族烃基的脂肪族烃基、或具有该脂肪族烃基的芳香族基团,碳链中可以含有O、S、N;Bc-表示c价的阴离子;R1~R5分别独立地表示氢原子、可以具有取代基的烷基或可以具有取代基的芳基;R2与R3、R4与R5可键合形成环结构;Ar1表示可以具有取代基的2价芳香族基团;多个R1~R5及Ar1可分别相同或不同;
a及c表示2以上的整数,b及d表示1以上的整数;e为0或1,e为0时则键不存在;多个e可相同或不同。
8.根据权利要求7所述的彩色滤光片用着色树脂组合物,其中,所述呫吨系染料为下述通式(II)所示的化合物,
[化5]
通式(II)中,R6及R7分别独立地为烷基或芳基;R8及R9分别独立为芳基或杂芳基。
9.根据权利要求7所述的彩色滤光片用着色树脂组合物,其中,所述(B)分散剂含有氨基甲酸酯系分散剂,所述着色树脂组合物是至少将所述呫吨系染料通过所述氨基甲酸酯系分散剂分散而成的。
10.根据权利要求7所述的彩色滤光片用着色树脂组合物,其中,所述通式(I)中的阴离子Bc-是钨与钼的摩尔比为100∶0~90∶10的无机酸阴离子。
11.根据权利要求7所述的彩色滤光片用着色树脂组合物,其中,所述着色树脂组合物还含有抗氧化剂。
12.一种彩色滤光片,其特征在于,其至少具备透明基板与设于该透明基板上的着色层,该着色层中的至少一层具有使权利要求7至11中任一项所述的彩色滤光片用着色树脂组合物固化而形成的着色层。
13.一种液晶显示装置,其特征在于,其具有权利要求12所述的彩色滤光片、对置基板、及形成于所述彩色滤光片与所述对置基板之间的液晶层。
14.一种有机发光显示装置,其特征在于,其具有权利要求12所述的彩色滤光片与有机发光体。
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