JP2004067714A - 顔料分散液、着色剤組成物、カラーフィルター、及び液晶表示パネル - Google Patents
顔料分散液、着色剤組成物、カラーフィルター、及び液晶表示パネル Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004067714A JP2004067714A JP2002224534A JP2002224534A JP2004067714A JP 2004067714 A JP2004067714 A JP 2004067714A JP 2002224534 A JP2002224534 A JP 2002224534A JP 2002224534 A JP2002224534 A JP 2002224534A JP 2004067714 A JP2004067714 A JP 2004067714A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- pigment
- colorant composition
- color filter
- pigment dispersion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 0 *c(cccc1)c1C(Nc(ccc(-c(c(C(c1ccccc11)=O)c2C1=O)ccc2NC(c1c(*)cccc1)=O)c1C(c2c3cccc2)=O)c1C3=O)=O Chemical compound *c(cccc1)c1C(Nc(ccc(-c(c(C(c1ccccc11)=O)c2C1=O)ccc2NC(c1c(*)cccc1)=O)c1C(c2c3cccc2)=O)c1C3=O)=O 0.000 description 4
- LLSBHBGDDNOVNU-UHFFFAOYSA-N CN(C)c(cc1)ccc1C(Nc(ccc(-c(ccc(NC(c(cc1)ccc1N(C)C(I)=C)=O)c1C(c2ccccc22)=O)c1C2=O)c1C(c2c3cccc2)=O)c1C3=O)=O Chemical compound CN(C)c(cc1)ccc1C(Nc(ccc(-c(ccc(NC(c(cc1)ccc1N(C)C(I)=C)=O)c1C(c2ccccc22)=O)c1C2=O)c1C(c2c3cccc2)=O)c1C3=O)=O LLSBHBGDDNOVNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEUXVLYVAHMVKZ-UHFFFAOYSA-N Oc(cc1)ccc1C(Nc1ccc(-c(ccc(NC(c(cc2)ccc2O)=O)c2C(c3ccccc33)=O)c2C3=O)c(C(c2ccccc22)=O)c1C2=O)=O Chemical compound Oc(cc1)ccc1C(Nc1ccc(-c(ccc(NC(c(cc2)ccc2O)=O)c2C(c3ccccc33)=O)c2C3=O)c(C(c2ccccc22)=O)c1C2=O)=O XEUXVLYVAHMVKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
【課題】顔料が微細に分散されており、かつ分散安定性に優れた顔料分散液および着色剤組成物を提供し、更には画素塗膜の表面粗さやコントラストに優れたカラーフィルターを提供する。
【解決手段】少なくとも顔料、下記一般式(1)で表される低分子顔料分散剤、構造中に塩基性基を有する高分子顔料分散剤を含有することを特徴とする顔料分散液。
P−(NHCO−X−Y)n (1)
[ここで、Pは顔料残基を、Xはアリール基を、nは1〜4の整数を表し、Yはカルボキシル基、エステル基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、スルホン酸基、下記一般式(2)で表される基の中から選ばれる。
−(CH2)m−NR1R2 (2)
(ここでR1およびR2は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、アリール基の中から選ばれ、mは1〜6の整数を表す。)]
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも顔料、下記一般式(1)で表される低分子顔料分散剤、構造中に塩基性基を有する高分子顔料分散剤を含有することを特徴とする顔料分散液。
P−(NHCO−X−Y)n (1)
[ここで、Pは顔料残基を、Xはアリール基を、nは1〜4の整数を表し、Yはカルボキシル基、エステル基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、スルホン酸基、下記一般式(2)で表される基の中から選ばれる。
−(CH2)m−NR1R2 (2)
(ここでR1およびR2は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、アリール基の中から選ばれ、mは1〜6の整数を表す。)]
【選択図】なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料分散液、着色剤組成物およびカラーフィルターに関する。
本発明の顔料分散液、着色剤組成物は液晶ディスプレイや撮像素子用のカラ−フィルターの製造に有用である。
【0002】
【従来の技術】
液晶ディスプレイをカラー化するために、透明基板上にR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の3色の画素を、ライン状またはモザイク状に配置したカラ−フィルターが用いられている。例えば、現在広く普及しているTFT(薄膜トランジスター)カラー液晶ディスプレイは、カラーフィルターが形成された透明ガラス基板とTFTが形成された透明ガラス基板の間に液晶を封入したパネルと、バックライトと称される光源から構成される。バックライトから発する光が液晶パネルを通る際、その透過率を液晶への印加電圧により制御することによって、画像が表示される。表示品位の高い、すなわち明るく、色純度の高い画像を得るために、各画素で用いられる顔料はバックライトと液晶表示素子の光線透過特性に合うよう選択され、また2種類以上の顔料を一定の割合で調色されて用いられることが多い。例えばカラーフィルターのR(レッド)画素は、赤色、オレンジ色、黄色の顔料を2種類以上を選び、一定の割合で調色して用いられる。同様にG(グリーン)画素も、緑色、オレンジ色、黄色の顔料を2種類以上を選び、調色して用いられる。顔料はこのように要求される色度特性から選ばれる。
【0003】
顔料が本来持っている色度特性を得、かつ高い透過率、コントラストを得るためには、顔料を微細で安定な粒子に分散させる必要がある。顔料の分散が不安定な場合、顔料が凝集するため、画素塗膜のコントラスト低下や表面荒れが生じ、その結果、液晶ディスプレイの表示品位が低下したり、表示不良が発生したりする。特にコントラストは画素中の顔料濃度とも関係があり、顔料濃度が高いほど偏光解消の程度が大きいが、最近では液晶表示パネルは高い色純度が要求されており、結果、画素中の顔料濃度が高くなることから、コントラスト低下は顕著な問題となっている。一般的に赤色、オレンジ色、黄色の顔料は安定な分散が難しく、表面荒れやコントラスト低下の大きな要因となっていた。
【0004】
顔料を微細で安定な粒子に分散するための方法としては、例えば、特開昭57−28162号公報、特開昭59−168070号公報などに顔料の表面処理、例えば一般的なロジン処理の他、酸性基処理、塩基性処理、顔料誘導体処理などの処理が提案されている。しかしながら、顔料表面処理だけでは十分な分散安定性を得るのは難しく、より分散安定性を改善するために、各種の分散剤が提案されている。例えば、特公平4−3841号公報、特開平11−295515号公報などに、分散剤として低分子の顔料誘導体を使用する方法が提案されている。高分子の顔料分散剤を用いる方法についても提案されており、例えば、特開昭54−37082号公報、特開平9−169821号公報、特開2000−95992号公報、特開2000−155209号公報、特開2001−59906号公報などには塩基性基を有する高分子顔料分散剤が提案されている。しかしながら、これらの方法を用いても、必ずしも選ばれた顔料が良好に分散できるわけではなく、たとえ分散安定性が改善されても、最近の液晶ディスプレイに要求される高いコントラストが得られるほど十分なレベルではなかった。
【0005】
また、特開2002−121418号公報、特開2002−121456号公報、特開2002−121457号公報、特開2002−121458号公報、特開2002−121459号公報、特開2002−179979号公報には、本発明のようなアミド酸構造を有する低分子顔料分散剤が記載されているが、塩基性基を有する高分子分散剤については記載されておらず、確かに分散安定性は改善されるものの、十分なレベルではなく、得られるコントラストも低かった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、微細で、流動特性および分散安定性に優れた顔料分散液および着色剤組成物を提供し、もって、画素塗膜の表面あらさやコントラストに優れたカラーフィルターを提供せんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の顔料分散液は、少なくとも顔料、下記一般式(1)で表される低分子顔料分散剤、構造中に塩基性基を有する高分子顔料分散剤を含有することを特徴とするものである。
【0008】
P−(NHCO−X−Y)n (1)
[ここで、Pは顔料残基を、Xはアリール基を、nは1〜4の整数を表し、Yはカルボキシル基、エステル基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、スルホン酸基、下記一般式(2)で表される基の中から選ばれる。
【0009】
−(CH2)m−NR1R2 (2)
(ここでR1およびR2は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、アリール基の中から選ばれ、mは1〜6の整数を表す。)]
また、本発明の着色剤組成物は、少なくとも顔料、光開始剤、多官能性モノマー、樹脂および溶剤とを含有する着色剤組成物において、前記低分子、高分子顔料分散剤を含有することを特徴とするものである。
また、本発明のカラ−フィルターは、任意の色数で各色別に所望のパターン状に設けられた着色層からなる画素を有するカラ−フィルターにおいて、着色層が前記着色剤組成物により形成される着色膜であることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記課題、つまり微細で、流動特性および分散安定性に優れた顔料分散液および着色剤組成物について、鋭意検討し、特定の低分子顔料分散剤及び高分子顔料分散剤を使用してみたところ、意外にも、かかる課題を一挙に解決、優れたカラ−フィルターを提供することができることを究明したものである。
本発明の顔料分散液は下記一般式(1)で表される低分子顔料分散剤を含有することを特徴とする。
【0011】
P−(NHCO−X−Y)n (1)
[ここで、Pは顔料残基を、Xはアリール基を、nは1〜4の整数を表し、Yはカルボキシル基、エステル基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、スルホン酸基、下記一般式(2)で表される基の中から選ばれる。
【0012】
−(CH2)m−NR1R2 (2)
(ここでR1およびR2は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、アリール基の中から選ばれ、mは1〜6の整数を表す。)]
これらの中で顔料残基は、分散対象となる顔料の骨格に応じて選択される。例えばキナクリドン骨格、ペリレン骨格、ナフタレン骨格、アントラキノン骨格、ジケトピロロピロール骨格、銅フタロシアニン骨格、キノリン骨格、バルビツール酸骨格、イソインドリノン骨格などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、アリール基とは例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、エステル基、アミノ基には脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環などで置換されたものも含む。またアルキル基とは例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、Yとしては、特にカルボキシル基が好ましく用いられる。
【0013】
上記低分子顔料分散剤としては、特に限定されるものではないが、具体的には下記のような構造のものが好ましく使用される。
【0014】
【化1】
【0015】
【化2】
【0016】
【化3】
【0017】
【化4】
【0018】
上記低分子顔料分散剤の添加量としては、特に限定されるものではないが、顔料100重量部に対して0.1〜15重量部、より好ましくは0.5〜10重量部、特に好ましくは1.5〜7重量部である。上記範囲を越えて添加すると画素の色性能が低下することがあり、上記範囲より添加量が少ないと分散安定性に問題が生じる場合がある。
【0019】
本発明で用いられる構造中に塩基性基を有する高分子顔料分散剤としては、公知の分散剤、例えば、特開昭54−37082号公報等に記載のポリ(低級アルキレンイミン)誘導体、あるいは特開平9−169821号公報、特開2001−59906号公報等に記載のポリアリルアミンまたはポリビニルアミン誘導体、あるいは特開2000−155209号公報等に記載のジイソシアナート類及び/またはトリイソシアナート類と片末端に水酸基を有するポリエステル類及び/または両末端に水酸基を有するポリエステル類との反応生成物であるウレタン系分散剤、あるいは特開2000−95992号公報等に記載のポリカプロラクトン骨格を有する分散剤等を使用することができる。これらの中で、特に限定されるわけではないが、分散安定効果が高い点でポリ(低級アルキレンイミン)誘導体、あるいはポリアリルアミン誘導体といったポリアミン誘導体を用いるのが好ましく、更には、これら上記ポリアミン誘導体のアミノ基及び/またはイミノ基にポリエステル、ポリアミド及びポリエステルアミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種が導入された構造を有する側鎖導入型ポリアミン誘導体の使用が、より分散安定性を向上させることができるため、より好ましい。
【0020】
以下に、本発明において高分子顔料分散剤として好ましく用いることができる側鎖導入型ポリアミン誘導体の例を示す。
側鎖導入型ポリアリルアミン誘導体としては、ポリアリルアミンのアミノ基と、カルボキシル基を有するポリエステル、カルボキシル基を有するポリアミド、またはカルボキシル基を有するポリエステルアミドから選ばれる化合物(以下、導入化合物という)の少なくとも1種のカルボキシル基との反応により、式:−NHCOR(式中、Rはカルボキシル基を有するポリエステル、カルボキシル基を有するポリアミド、またはカルボキシル基を有するポリエステルアミドのカルボキシル基を除いた残基を表す)で表されるアミド基が、ポリアリルアミン誘導体の1分子当たり少なくとも1個導入されている化合物、あるいは、導入化合物のカルボキシル基とポリアリルアミンのアミノ基との塩形成により、式:−NH3 +−OCORで表されるアンモニウム塩構造が導入されている化合物が好ましい。更にポリアリルアミン誘導体は導入化合物のカルボキシル基と反応せず、塩も形成しない遊離のアミノ基を有していてもよい。より好ましいポリアリルアミン誘導体は、1分子当たり前記アミド基及び/またはアンモニウム塩構造と遊離のアミノ基をそれぞれ1個以上有するものである。遊離のアミノ基を有する方が顔料への吸着力が強く、より分散安定性が向上する傾向がある。
【0021】
側鎖導入型ポリ(低級アルキレンイミン)誘導体としては、ポリ(低級アルキレンイミン)のイミノ基及び/またはアミノ基と、上記導入化合物のカルボキシル基との反応により、イミド基及び/またはアミド基が、ポリ(低級アルキレンイミン)1分子当たり少なくとも1個導入されている化合物、あるいは、導入化合物のカルボキシル基とポリ(低級アルキレンイミン)のイミノ基及び/またはアミノ基との塩形成により、アンモニウム塩構造が導入されている化合物が好ましい。更にポリ(低級アルキレンイミン)誘導体は導入化合物のカルボキシル基と反応せず、塩も形成しない遊離のアミノ基及び/またはイミノ基を有していてもよい。
【0022】
上記側鎖導入型ポリアリルアミン誘導体、ポリ(低級アルキレンイミン)誘導体に導入される導入化合物としては、カルボキシル基を有するポリエステルの場合、例えば、12−ヒドロキシステアリン酸、リシノール酸、9および10−ヒドロキシステアリン酸の混合物、ヒマシ油脂肪酸、水添ヒマシ油脂肪酸、乳酸などのヒドロキシ脂肪酸や、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、4−メチルカプロラクトン、2−メチルカプロラクトンなどのラクトンから得られるものがあげられる。また、無水マレイン酸、フマール酸、無水フタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸などの二塩基酸とエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコールなどのジオールとの反応により得られるものがあげられる。カルボキシル基を有するポリアミドの場合、例えば、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタムや、アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸等のアミノカルボン酸などから得られるものがあげられる。また、二塩基酸(ポリエステルの製造に使用するものと同様なもの)とエチレンジアミン、1,4−アミノブタン、ヘキサメチレンジアミン等のジアミンとの反応により得られるものがあげられる。カルボキシル基を有するポリエステルアミドの場合、上記ポリエステル、ポリアミドの製造に使用する、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン、あるいは二塩基酸及びジオールから選ばれる少なくとも1種と、アミノカルボン酸、ラクタム、あるいは二塩基酸及びジアミンから選ばれる少なくとも1種の反応により得られるものがあげられる。
【0023】
上記のような構造を有するポリアリルアミン誘導体の具体例としては、商品名で、例えば、”アジスパー”PB821、PB822(味の素ファインテクノ社製)等がある。また、上記のような構造を有するポリ(低級アルキレンイミン)誘導体の具体例としては、商品名で、例えば、”ソルスパース(Solsperse)”24000GR、24000SC(アビシア社製)等がある。
【0024】
本発明で用いられる高分子顔料分散剤の添加量としては、特に限定されるわけではないが、好ましくは顔料100重量部に対して2〜100重量部であり、より好ましくは10〜50重量部である。高分子分散剤の添加量が2重量部より少ないと良好な顔料分散安定性が得られず、100重量部より多いと現像性が不良となる場合がある。
【0025】
本発明の顔料分散液および着色剤組成物に用いられる顔料としては、透明性が高く、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れたものが好ましい。代表的な顔料の具体的な例をカラ−インデックス(CI)ナンバ−で示すと、次のようなものが好ましく使用されるが、いずれもこれらに限定されるものではない。
【0026】
黄色顔料の例としては、ピグメントイエロ−(以下PYと略す)12、13、17、20、24、83、86、93、95、109、110、117、125、129、137、138、139、147、148、150、153、154、166、168、185などが使用される。
また、オレンジ色顔料の例としては、ピグメントオレンジ(以下POと略す)13、36、38、43、51、55、59、61、64、65、71などが使用される。
また、赤色顔料の例としては、ピグメントレッド(以下PRと略す)9、48、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、192、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、254などが使用される。
また、紫色顔料の例としては、ピグメントバイオレット(以下PVと略す)19、23、29、30、32、37、40、50などが使用される。
また、青色顔料の例としては、ピグメントブル−(以下PBと略す)15、15:3、15:4、15:6、22、60、64などが使用される。
また、緑色顔料の例としては、ピグメントグリ−ン(以下PGと略す)7、10、36、などが使用され、また、黒色顔料の例としては、ピグメントブラック7、チタンブラックなどが使用される。
これらの顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理などの表面処理がされていてもかまわない。
【0027】
上記顔料は、カラ−フィルタ−のR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)3色の画素が、CRT蛍光体の色度特性、バックライトやLCDの液晶特性に合うように、数色組み合わせて調色され使用される。
R(レッド)の場合を例にあげると、PR−254と、PR−177の組合せ、PR−254と、PY−138の組合せ、PR−254と、PY−139の組合せ、PR−209と、PO−38の組合せ等で色度が調色されている。
G(グリーン)の場合は、PG−7やPG−36と上記黄色顔料、例えば、PY−17、PY−83の組合せやPY−138の組合せ、PY−139の組合せ、PY−150の組合せ等で色度が調色されている。
【0028】
本発明の顔料分散液は、分散機を用いて、水または有機溶剤中に顔料を分散して製造される。有機溶剤としては、特に限定されるものではなく、例えばメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどの(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、あるいは、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセト酢酸エチル、メチル―3―メトキシプロピオネート、3―メチル―3―メトキシブチルアセテートなどの脂肪族エステル類、あるいは、エタノール、3―メチル―3―メトキシブタノールなどの脂肪族アルコール類、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類を用いることができ、これらの単独、あるいは2種類以上の混合溶媒も好ましく用いることができる。またこれら以外の溶剤との混合も好ましく用いられる。
【0029】
ただし、後述するように、本発明の着色剤組成物をダイコーティング法により基板に塗布する場合には、膜厚の均一性、及び吐出スリット部に顔料凝集物が生じるのを防止する観点から、沸点が比較的高い溶剤を使用するのが好ましい。一方、沸点が高すぎると乾燥性が悪化するので、具体的には、特に限定されるわけではないが、158℃以上214℃の範囲に沸点を有する溶剤を用いるのが好ましい。例えば、メチルベンゾエート(200℃)、エチルベンゾエート(213℃)、シュウ酸ジエチル(185℃)、マロン酸ジエチル(199℃)、3−メトキシ−ブチルアセテート(173℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(188℃)、2−エチルブチルアセテート(162℃)、2−ブトキシエチルアセテート(192℃)、2−エチルヘキシルアセテート(199℃)、シクロヘキシルアセテート(174℃)、ベンジルアセテート(214℃)、アセト酢酸メチル(172℃)、アセト酢酸エチル(181℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(158℃)、イソペンチルプロピオネート(160℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(170℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(160℃)などを好ましく用いることができる。ここで()の温度は沸点を示す。
【0030】
特に樹脂成分、光重合開始剤に対する溶解能力、顔料の分散安定性等の観点から、上記の中で酢酸エステル系またはプロピオン酸エステル系の溶媒が好ましい。さらに安全、環境面から米国の1990年改正大気浄化法で指定された有害性大気汚染物質リストに記載の溶媒に該当しないことおよび1986年制定のスーパーファンド法修正および再授産法のタイトルIII313項のTOXIC CHEMICAL REPORTINGに該当しない溶媒で、かつ毒性が低いことがより好ましく、上記観点から、特に好ましい溶媒は、3−メトキシ−ブチルアセテート(引火点60℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(引火点73℃)、2−エチルブチルアセテート(引火点57℃)、2−エチルヘキシルアセテート(引火点88℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(引火点52℃)、イソペンチルプロピオネート(引火点63℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(引火点58℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(引火点56℃)で、さらに引火点60℃以上の溶媒がより安全に取り扱えるので好ましい。なかでも3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテートは臭気が殆どしないことおよび入手が容易な点で最も好ましい。これらは単独あるいは他の溶剤と混合して用いることができる。
【0031】
顔料の分散方法には特に限定はなく、ボールミル、サンドグラインダー、3本ロールミル、高速度衝撃ミルなど、種々の方法が採用される。
本発明の顔料分散液における顔料の濃度としては、顔料分散液全体に対して、好ましくは5〜90重量部、より好ましくは5〜20重量部の範囲である。更に本発明の顔料分散液では、前述の低分子顔料分散剤、高分子顔料分散剤の他に、後述のカラーフィルター用樹脂等を添加して分散することも、より分散安定性を増すことができるため好ましく行われる。
【0032】
カラーフィルターを作製するには、水または有機溶剤に少なくとも樹脂が溶解した溶液に、顔料を分散した着色剤組成物が用いられる。特に着色剤組成物が感光性である場合には、顔料、樹脂、溶剤以外に、少なくとも光開始剤、重合性モノマーを含有していることが好ましい。
【0033】
本発明の着色剤組成物に用いられる樹脂については、一般にカラーフィルターに使用される樹脂であれば特に限定されず、どのようなものも使用することができる。例えば、アクリル樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリイミド前駆体など種々の樹脂を用いることができる。アルカリ水溶液に溶解する樹脂の中では、カルボキシル基を有するアクリル樹脂、あるいはポリアミック酸などのポリイミド前駆体が、現像あるいはエッチングで容易にパターン形成が可能な点で好ましい。特に樹脂としてカルボキシル基を有するアクリル樹脂を用いると、光重合開始剤、重合性モノマーの添加によりカラーフィルター製造が比較的簡易な感光性着色剤組成物とすることができるので、より好ましい。
【0034】
本発明で用いることができるカルボキシル基を有するアクリル系ポリマーとしては、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物の共重合体が好ましい。不飽和カルボン酸の例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸などがあげられる。
【0035】
これらは単独で用いても良いが、他の共重合可能なエチレン性不飽和化合物と組み合わせて用いても良い。共重合可能なエチレン性不飽和化合物としては、具体的には、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸nープロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−ペンチル、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、1,3−ブタジエン、イソプレンなどの脂肪族共役ジエン、それぞれ末端にアクリロイル基、あるいはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレートなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。とくにメタクリル酸およびまたはアクリル酸とメタクリル酸メチル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、スチレンから選ばれた3〜4元共重合体で平均分子量Mw9千〜10万、酸価70〜150(mgKOH/g)のポリマーが溶剤に対する溶解性とアルカリ現像液に対する溶解性の観点から好ましい。この範囲をはずれると、溶剤に対する溶解性とアルカリ現像液に対する溶解性が低下し、好ましくない。
【0036】
また、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーを用いると、画素パターンニングの際の感度がよくなるので好ましく用いることができる。エチレン性不飽和基としては、アクリル基、メタクリル基が好ましい。このようなアクリル系ポリマーは、アクリル系(共)重合体のカルボキシル基に、グリシジル基あるいは脂環式エポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物を付加反応させ得ることが出来る。 側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーの具体例として特許第3120476号公報、特開平8−262221号公報に記載されている共重合体、あるいは市販のアクリル系ポリマーである光硬化性樹脂「サイクロマーP」(ダイセル化学工業(株))などが挙げられる。とくに、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーで平均分子量Mw9千〜10万(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの)、酸価70〜150(mgKOH/g)のポリマーが感光特性、エステル系溶媒に対する溶解性、アルカリ現像液に対する溶解性の各観点から最も好ましい。
【0037】
本発明で用いられる重合性モノマーとしては、多官能、単官能のアクリル系モノマーあるいはオリゴマーを用いることができる。多官能モノマーとしては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、アジピン酸1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド(メタ)アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール(メタ)アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ(メタ)アクリレート、アルキッド変性(メタ)アクリレートのようなオリゴマー、あるいはトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどがあげられる。これらは単独または混合して用いることができる。また、次にあげるような単官能モノマーも併用することができ、例えば、エチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、n−ブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどがあり、これらの2種以上の混合物、あるいはその他の化合物との混合物などが用いられる。
【0038】
これらの多官能及び単官能モノマーやオリゴマーの選択と組み合わせにより、レジストの感度や加工性の特性をコントロールすることが可能である。とくに感度を上げるためには、官能基が3以上、より好ましくは5以上ある化合物が望ましい。
【0039】
本発明で用いられる光重合開始剤としては、特に限定はなく、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、オキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、トリアジン系化合物、リン系化合物あるいはチタネート等の無機系光重合開始剤など公知のものが使用できる。例えば、ベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン、t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2,3−ジクロロアントラキノン、3−クロル−2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、1,2−ベンゾアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、4−(p−メトキシフェニル)−2,6−ジ−(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどがあげられる。また、芳香族、脂肪族の第3級アミンなどの増感助剤を添加すると、さらに感度を向上させることができ好ましい。また、これらの光重合開始剤は2種類以上を併用して用いることもできる。
【0040】
光重合開始剤の添加量としては、特に限定はないが、着色剤組成物全固形分に対して、好ましくは2〜30重量%、より好ましくは5〜25重量%である。
【0041】
本発明の着色剤組成物に用いる溶媒については、特に限定はなく、水および有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、特に限定されるものではないが、例えば前記の(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、脂肪族エステル類、脂肪族アルコール類、ケトン類などを使用することができる。ただし、本発明の着色剤組成物をダイコーティング法により基板に塗布する場合には、特に限定されるわけではないが、前記の分散に使用できる溶剤の場合と同様の理由により、前記158℃以上214℃以下の範囲に沸点を有する溶剤が好ましく、これらが全溶媒に対して40重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上含有していることが好ましい。
【0042】
また、158℃以上214℃以下の範囲に沸点を有する溶剤の中で、より好ましい溶媒は、分散に使用できる溶剤と同じ理由で、3−メトキシ−ブチルアセテート(引火点60℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(引火点73℃)、2−エチルブチルアセテート(引火点57℃)、2−エチルヘキシルアセテート(引火点88℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(引火点52℃)、イソペンチルプロピオネート(引火点63℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(引火点58℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(引火点56℃)であり、さらに引火点60℃以上の溶媒がより安全に取り扱えるので好ましく、なかでも3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテートが最も好ましい。これらは単独あるいは2種類以上の溶剤の混合溶剤として適宜組み合わせて使用される。また、上記以外の溶剤との組み合わせも適宜好ましく行われる。
【0043】
かかる着色剤組成物は、分散機を用いて樹脂溶液中に直接顔料を分散させる方法や、前記の顔料分散液を樹脂溶液、場合によっては樹脂、高分子分散剤、光開始剤、重合性モノマーを含む溶液と混合する方法などにより製造される。顔料の分散方法には特に限定はなく、前述の種々の方法が採用される。
【0044】
本発明の着色剤組成物において、樹脂成分(ポリマー、モノマーあるいはオリゴマーと高分子分散剤の合計)と、少なくとも顔料を含む着色剤とは、通常、樹脂成分が20重量%〜95重量%、好ましくは40重量%〜90重量%の範囲で混合して用いられる。樹脂成分の量が少なすぎると、着色被膜の基板との接着性が不良となり、逆に顔料の量が少なすぎると着色度が問題となる。
【0045】
また、着色剤組成物の基板への密着性を向上させる目的で、本発明の着色剤組成物にシランカップリング剤を添加することも好ましく行われる。
【0046】
更に、着色剤組成物の塗布性および着色膜の表面の均一性を良好にする目的で、あるいは、顔料の分散性を良好にする目的で、本発明の着色剤組成物に界面活性剤を添加することができる。かかる界面活性剤の添加量は、顔料に対して、好ましくは0.001〜10wt%、さらに好ましくは0.01〜1wt%であるのがよい。添加量が少なすぎると、塗布性、着色膜表面の均一性の改良、あるいは顔料の分散性の改良の効果がなく、多すぎると逆に塗布性が不良となったり、顔料の凝集が起こる。
【0047】
かかる界面活性剤の具体例としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミンなどの陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどの陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ソルビタンモノステアレートなどの非イオン界面活性剤などが好ましく使用される。かかる界面活性剤は、1種または2種以上混合して用いることができる。かかる界面活性剤の添加は、顔料の分散工程中またはその工程の前後のどの時点でも行うことができる。しかし、添加の時点により、顔料の分散性が変わる場合があるので、注意を要する。
【0048】
本発明の着色剤組成物を用いたカラーフィルターの製造方法の例を説明する。着色剤組成物を基板上に塗布する方法としては、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター、スクリーン印刷法などで基板に塗布する方法、基板を着色剤組成物中に浸漬する方法、着色剤組成物を基板に噴霧するなどの種々の方法を用いることができるが、特に限定されるわけではないが、これらの中で着色剤組成物の省液性、及び大板塗布性が優れる点で、ダイコーター塗布が最も好ましい。また、かかる基板としては、通常、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどの透明基板や、シリコン、ガリウム−ひ素などの半導体基板などが用いられるが、特にこれらに限定されない。なお、かかる基板上に着色剤組成物を塗布する場合、シランカップリング剤などの接着助剤で基板表面を処理しておくと、着色膜と基板の接着力を向上させることができる。
【0049】
上記により、基板上に着色剤組成物を塗布した後、風乾、減圧乾燥、加熱乾燥などにより、溶媒を除去し、カラーレジストの塗膜を形成する。とくに減圧乾燥工程を設けた後、オーブンあるいはホットプレートで追加の加熱乾燥することにより、対流によって生じる塗布欠点が解消され収率が向上する。減圧乾燥は常温〜100℃、5秒〜10分、減圧度500〜5(Pa)、より好ましくは減圧度100〜10(Pa)の範囲で行うのが好ましい。加熱乾燥はオーブン、ホットプレートなどを使用し、50〜120℃の範囲で10秒〜30分行うのが好ましい。続いて該被膜上にマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。ついでアルカリ性現像液で現像を行う。非イオン系界面活性剤などの界面活性剤を0.05〜1%添加したアルカリ性現像液を使用すると、より良好なパターンが得られて好ましい。アルカリ性現像液に用いるアルカリ性物質としては特に限定はしないが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の1級アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン等の2級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の3級アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類、コリン等の4級アンモニウム塩、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール等のアルコールアミン類、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノナン、モルホリン等の環状アミン類などの有機アルカリ類が挙げられる。
【0050】
アルカリ性物質の濃度は0.01重量%から50重量%である。好ましくは0.05重量%から10重量%、さらに好ましくは0.1から1重量%である。また現像液がアルカリ水溶液の場合、現像液にエタノール、γーブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の水溶性有機溶媒を適宜加えても良い。
【0051】
これら現像液の中では作業環境、廃現像液処理の点から、アルカリ水溶液の水系現像液が好ましい。
【0052】
現像方式は浸漬法、スプレー法、パドル法等を用いるが特に限定しない。現像またはエッチング後必要に応じて不要となったフォトレジスト被膜、酸素遮断膜を剥離する。現像後適宜純水などによる洗浄工程を加えても良い。
【0053】
得られた着色剤組成物の塗膜パターンは、その後、加熱処理することによってパターンニングされた着色画素となる。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、150〜300℃、好ましくは180〜250℃の温度のもとで、0.25〜5時間、連続的または段階的に行われる。
【0054】
上記方法で逐次必要な色の着色パターンを形成せしめると、液晶表示装置用カラーフィルターが作製できる。ここで着色剤組成物のパターニング順序は限定されない。また必要に応じて、上記着色画素上に保護膜、透明電導膜等を形成することができる。
【0055】
また、液晶表示装置用カラーフィルターとして用いる場合、着色膜の重要な特性として色度以外にコントラスト、表面粗さがある。コントラストは、着色膜の状態で、好ましくは800以上、より好ましくは1000以上、更に好ましくは1200以上あることが望まれる。コントラストが800未満であると、ディスプレイのコントラストが低くなりすぎ、表示特性が悪くなるおそれがある。表面粗さは、通常、中心線表面粗さ(Ra)で表され、好ましくは0.008μm以下、より好ましくは0.006μm以下、さらに好ましくは0.004μm以下が望まれる。表面粗さ(Ra)が0.008μmより大きいとディスプレイとしたときに液晶の配向が乱れることがあり、表示特性不良が生じる恐れがある。
【0056】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、実施例中に記載された測定法は以下に示すとおりである。
(測定法)
<コントラスト>
バックライト(明拓システム)上で色彩輝度計(トプコンBM−5A)にて2度視野で試料の平行ニコルの輝度と直行ニコルの輝度を測定し、平行ニコルの輝度と直行ニコルの輝度との比をコントラストとした。
【0057】
<表面粗さ>
東京精密(株)製、サ−フコム1500Aにて中心線平均粗さ(Ra)を測定した。
【0058】
<色度>
大塚電子(株)製、MCPD−2000にて2度視野、C光源で測定した。
【0059】
<粘度、降伏値>
東機産業(株)製、ビスコメーター、モデルRE100Lにて測定した。
(製造例1:低分子顔料分散剤の合成)
1,4−ジケト−3,6−ジ(p−アミノフェニル)ピロロ−[3,4−c]−ピロール 100g、無水フタル酸 140g、N−メチル−2−ピロリドン 900gを仕込み、100℃で24時間反応させた後、室温に冷却し、反応混合物を水 1000gに注ぎ、ろ過、水洗後、アセトン 100mlで洗浄した。真空乾燥し、下記式に示す低分子顔料分散剤(D−1)を得た。
【0060】
【化5】
【0061】
(製造例2:低分子顔料分散剤の合成)
PR−177 200g、無水フタル酸 160g、N−メチル−2−ピロリドン 1500gを仕込み、100℃で24時間反応させた後、室温に冷却し、反応混合物を水 3000gに注ぎ、ろ過、水洗後アセトン 200mlで洗浄した。真空乾燥し、下記式に示す低分子顔料分散剤(D−2)を得た。
【0062】
【化6】
【0063】
(製造例3:高分子顔料分散剤の合成)
フラスコ内に、12−ヒドロキシステアリン酸(純正化学製)10.0g及びε−カプロラクトン(純正化学製)190gを仕込み、窒素気流下で160℃まで4時間かけて昇温し、160℃で2時間加熱した後、ε−カプロラクトンの残量が1%以下になるまで加熱を行った。続いて室温まで冷却し、ポリエステルPE−1を得た。
【0064】
フラスコ内に、キシレン25.0gとポリアリルアミン10%水溶液(日東紡績製”PAA−1LV”)70.0gからなる混合物を160℃で攪拌し、分離装置を使用し水を溜去すると共に、キシレンを反応溶液に返流しながら、これに上記PE−1 13.9gを160℃まで昇温したものを加え、2時間160℃で反応させ、続いてキシレンを溜去することにより、ポリエステル−ポリアリルアミン誘導体PD−1を得た。
(製造例4:高分子顔料分散剤の合成)
分子量約1800を有するポリエチレンイミン”エポミン”SP−018(日本触媒製)25.0g、トルエン22.0gをフラスコ内に仕込み、ここに製造例3に記載のPE−1を50.0g、更にトルエン22.0gを添加し、この混合物をトルエンを溜去しつつ、150℃で2時間加熱する。続いて、室温まで冷却することにより、ポリエステル−ポリエチレンイミン誘導体PD−2を得た。(参考例1:側鎖にカルボキシル基とメタクリル基を有するアクリルポリマーの合成)
特許第3120476号公報の実施例1に記載の方法により、メチルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体(重量組成比30/40/30)を合成後、グリシジルメタクリレート40重量部を付加させ、精製水で再沈、濾過、乾燥することにより、平均分子量Mw 40,000、酸価110(mgKOH/g)の特性を有するアクリルポリマー粉末PA−1を得た。
【0065】
実施例1
ピグメントレッドPR−254 114.0g、製造例1で合成した低分子顔料分散剤(D−1) 6.0g、高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の50重量%キシレン溶液 48.0g、参考例1で合成したアクリルポリマー(PA−1)の20重量%3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート溶液 120.0g、及び3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート 712.0gを秤量し、0.3mm径ジルコニアビーズが充填されたミル型分散機を用いて1500rpmで2時間分散し、赤色顔料分散液(R1)を得た。R1の粘度は 15センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00015パスカルと流動特性が非常に優れていた。
【0066】
続いて、この赤色顔料分散液(R1) 250gにアクリルポリマー(PA−1) 26.1g、多官能モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製”カヤキュア”DPHA)13.8g、光重合開始剤として2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製“イルガキュア”369)15.0g、接着性改良剤としてKBM1003(信越化学(株)製)3gを3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート 192.1gに溶解した溶液を添加、混合し、赤色着色剤組成物(固形分濃度20重量%)を調製した。
【0067】
この赤色着色剤組成物を用い、ガラス基板上に仕上がりの色度 xが0.640になるようにダイコーティング装置で塗布し、90℃で10分乾燥することにより赤色着色膜を形成した。続いてこの赤色着色膜にネガマスクを介し所定領域を露光し、0.2%ジエチルアミノエタノール水溶液に、非イオン界面活性剤として“エマルゲン”A−60(HLB12.8、ポリオキシエチレン誘導体)(花王(株)製)を現像液総量に対して0.2%添加したアルカリ現像液で60秒間揺動しながら浸漬を行い現像し、続いて純水洗浄することにより、パターンニング基板を得た。得られたパターンニング基板を熱風オーブン中210℃で30分保持することにより、アクリル系樹脂の硬化を行い、幅90μmのストライプパターンを得た。このようにして得られたR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト900の優れた特性を示した。
【0068】
実施例2
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、高分子顔料分散剤(味の素ファインテクノ(株)製”アジスパー”PB821)を使用した以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R2)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R2の粘度は 18センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00016パスカルと流動特性が非常に優れていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト850の優れた特性を示した。
【0069】
実施例3
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、製造例3で合成したPD−1を使用した以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R3)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R3の粘度は 17センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00024パスカルと流動特性が非常に優れていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト820の優れた特性を示した。
【0070】
実施例4
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、製造例4で合成したPD−2を使用した以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R4)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R4の粘度は 15センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00032パスカルと流動特性が非常に優れていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト800の優れた特性を示した。
【0071】
比較例1
低分子顔料分散剤(D−1)を使用せず、ピグメントレッドPR−254の使用量を120.0gとした以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R5)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R5の粘度は 120センチポアズ(5rpm、25℃)で、降伏値は0.120パスカルと流動特性が劣っていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.022μm、コントラスト300と低い特性を示した。
【0072】
比較例2
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、市販の塩基性基のない高分子分散剤(ビックケミー(株)製”Disperbyk”170、有効成分30重量%)を精製水で再沈、濾過、乾燥したものを使用した以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R6)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R6の粘度は 90センチポアズ(5rpm、25℃)で、降伏値は0.090パスカルと流動特性が劣っていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.018μm、コントラスト450と低い特性を示した。
【0073】
実施例5
ピグメントレッドPR−254の代わりに、ピグメントレッドPR−177を使用し、低分子顔料分散剤(D−1)の代わりに、製造例2で合成した低分子顔料分散剤(D−2)を使用した以外は、実施例6と同様にして赤色顔料分散液(R7)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R7の粘度は 12センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00024パスカルと流動特性が非常に優れていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト950の優れた特性を示した。
【0074】
比較例3
低分子顔料分散剤(D−2)を使用せず、ピグメントレッドPR−177の使用量を120.0gとした以外は、実施例5と同様にして赤色顔料分散液(R8)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R8の粘度は 85センチポアズ(5rpm、25℃)で、降伏値は0.150パスカルと流動特性が劣っていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.014μm、コントラスト450と低い特性を示した。
【0075】
比較例4
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、市販の塩基性基のない高分子分散剤(ビックケミー(株)製”Disperbyk”170、有効成分30重量%)を精製水で再沈、濾過、乾燥したものを使用した以外は、実施例7と同様にして赤色顔料分散液(R9)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R9の粘度は 170センチポアズ(2.5rpm、25℃)で、降伏値は0.520パスカルと流動特性が劣っていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.024μm、コントラスト320と低い特性を示した。
【0076】
【発明の効果】
本発明によれば、顔料が微細な粒子に分散され、かつ分散安定性に優れた顔料分散液および着色剤組成物を提供することができる上に、画素塗膜の表面粗さやコントラストに優れた液晶ディスプレイ用カラーフィルターを提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料分散液、着色剤組成物およびカラーフィルターに関する。
本発明の顔料分散液、着色剤組成物は液晶ディスプレイや撮像素子用のカラ−フィルターの製造に有用である。
【0002】
【従来の技術】
液晶ディスプレイをカラー化するために、透明基板上にR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の3色の画素を、ライン状またはモザイク状に配置したカラ−フィルターが用いられている。例えば、現在広く普及しているTFT(薄膜トランジスター)カラー液晶ディスプレイは、カラーフィルターが形成された透明ガラス基板とTFTが形成された透明ガラス基板の間に液晶を封入したパネルと、バックライトと称される光源から構成される。バックライトから発する光が液晶パネルを通る際、その透過率を液晶への印加電圧により制御することによって、画像が表示される。表示品位の高い、すなわち明るく、色純度の高い画像を得るために、各画素で用いられる顔料はバックライトと液晶表示素子の光線透過特性に合うよう選択され、また2種類以上の顔料を一定の割合で調色されて用いられることが多い。例えばカラーフィルターのR(レッド)画素は、赤色、オレンジ色、黄色の顔料を2種類以上を選び、一定の割合で調色して用いられる。同様にG(グリーン)画素も、緑色、オレンジ色、黄色の顔料を2種類以上を選び、調色して用いられる。顔料はこのように要求される色度特性から選ばれる。
【0003】
顔料が本来持っている色度特性を得、かつ高い透過率、コントラストを得るためには、顔料を微細で安定な粒子に分散させる必要がある。顔料の分散が不安定な場合、顔料が凝集するため、画素塗膜のコントラスト低下や表面荒れが生じ、その結果、液晶ディスプレイの表示品位が低下したり、表示不良が発生したりする。特にコントラストは画素中の顔料濃度とも関係があり、顔料濃度が高いほど偏光解消の程度が大きいが、最近では液晶表示パネルは高い色純度が要求されており、結果、画素中の顔料濃度が高くなることから、コントラスト低下は顕著な問題となっている。一般的に赤色、オレンジ色、黄色の顔料は安定な分散が難しく、表面荒れやコントラスト低下の大きな要因となっていた。
【0004】
顔料を微細で安定な粒子に分散するための方法としては、例えば、特開昭57−28162号公報、特開昭59−168070号公報などに顔料の表面処理、例えば一般的なロジン処理の他、酸性基処理、塩基性処理、顔料誘導体処理などの処理が提案されている。しかしながら、顔料表面処理だけでは十分な分散安定性を得るのは難しく、より分散安定性を改善するために、各種の分散剤が提案されている。例えば、特公平4−3841号公報、特開平11−295515号公報などに、分散剤として低分子の顔料誘導体を使用する方法が提案されている。高分子の顔料分散剤を用いる方法についても提案されており、例えば、特開昭54−37082号公報、特開平9−169821号公報、特開2000−95992号公報、特開2000−155209号公報、特開2001−59906号公報などには塩基性基を有する高分子顔料分散剤が提案されている。しかしながら、これらの方法を用いても、必ずしも選ばれた顔料が良好に分散できるわけではなく、たとえ分散安定性が改善されても、最近の液晶ディスプレイに要求される高いコントラストが得られるほど十分なレベルではなかった。
【0005】
また、特開2002−121418号公報、特開2002−121456号公報、特開2002−121457号公報、特開2002−121458号公報、特開2002−121459号公報、特開2002−179979号公報には、本発明のようなアミド酸構造を有する低分子顔料分散剤が記載されているが、塩基性基を有する高分子分散剤については記載されておらず、確かに分散安定性は改善されるものの、十分なレベルではなく、得られるコントラストも低かった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、微細で、流動特性および分散安定性に優れた顔料分散液および着色剤組成物を提供し、もって、画素塗膜の表面あらさやコントラストに優れたカラーフィルターを提供せんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の顔料分散液は、少なくとも顔料、下記一般式(1)で表される低分子顔料分散剤、構造中に塩基性基を有する高分子顔料分散剤を含有することを特徴とするものである。
【0008】
P−(NHCO−X−Y)n (1)
[ここで、Pは顔料残基を、Xはアリール基を、nは1〜4の整数を表し、Yはカルボキシル基、エステル基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、スルホン酸基、下記一般式(2)で表される基の中から選ばれる。
【0009】
−(CH2)m−NR1R2 (2)
(ここでR1およびR2は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、アリール基の中から選ばれ、mは1〜6の整数を表す。)]
また、本発明の着色剤組成物は、少なくとも顔料、光開始剤、多官能性モノマー、樹脂および溶剤とを含有する着色剤組成物において、前記低分子、高分子顔料分散剤を含有することを特徴とするものである。
また、本発明のカラ−フィルターは、任意の色数で各色別に所望のパターン状に設けられた着色層からなる画素を有するカラ−フィルターにおいて、着色層が前記着色剤組成物により形成される着色膜であることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記課題、つまり微細で、流動特性および分散安定性に優れた顔料分散液および着色剤組成物について、鋭意検討し、特定の低分子顔料分散剤及び高分子顔料分散剤を使用してみたところ、意外にも、かかる課題を一挙に解決、優れたカラ−フィルターを提供することができることを究明したものである。
本発明の顔料分散液は下記一般式(1)で表される低分子顔料分散剤を含有することを特徴とする。
【0011】
P−(NHCO−X−Y)n (1)
[ここで、Pは顔料残基を、Xはアリール基を、nは1〜4の整数を表し、Yはカルボキシル基、エステル基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、スルホン酸基、下記一般式(2)で表される基の中から選ばれる。
【0012】
−(CH2)m−NR1R2 (2)
(ここでR1およびR2は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、アリール基の中から選ばれ、mは1〜6の整数を表す。)]
これらの中で顔料残基は、分散対象となる顔料の骨格に応じて選択される。例えばキナクリドン骨格、ペリレン骨格、ナフタレン骨格、アントラキノン骨格、ジケトピロロピロール骨格、銅フタロシアニン骨格、キノリン骨格、バルビツール酸骨格、イソインドリノン骨格などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、アリール基とは例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、エステル基、アミノ基には脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環などで置換されたものも含む。またアルキル基とは例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、Yとしては、特にカルボキシル基が好ましく用いられる。
【0013】
上記低分子顔料分散剤としては、特に限定されるものではないが、具体的には下記のような構造のものが好ましく使用される。
【0014】
【化1】
【0015】
【化2】
【0016】
【化3】
【0017】
【化4】
【0018】
上記低分子顔料分散剤の添加量としては、特に限定されるものではないが、顔料100重量部に対して0.1〜15重量部、より好ましくは0.5〜10重量部、特に好ましくは1.5〜7重量部である。上記範囲を越えて添加すると画素の色性能が低下することがあり、上記範囲より添加量が少ないと分散安定性に問題が生じる場合がある。
【0019】
本発明で用いられる構造中に塩基性基を有する高分子顔料分散剤としては、公知の分散剤、例えば、特開昭54−37082号公報等に記載のポリ(低級アルキレンイミン)誘導体、あるいは特開平9−169821号公報、特開2001−59906号公報等に記載のポリアリルアミンまたはポリビニルアミン誘導体、あるいは特開2000−155209号公報等に記載のジイソシアナート類及び/またはトリイソシアナート類と片末端に水酸基を有するポリエステル類及び/または両末端に水酸基を有するポリエステル類との反応生成物であるウレタン系分散剤、あるいは特開2000−95992号公報等に記載のポリカプロラクトン骨格を有する分散剤等を使用することができる。これらの中で、特に限定されるわけではないが、分散安定効果が高い点でポリ(低級アルキレンイミン)誘導体、あるいはポリアリルアミン誘導体といったポリアミン誘導体を用いるのが好ましく、更には、これら上記ポリアミン誘導体のアミノ基及び/またはイミノ基にポリエステル、ポリアミド及びポリエステルアミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種が導入された構造を有する側鎖導入型ポリアミン誘導体の使用が、より分散安定性を向上させることができるため、より好ましい。
【0020】
以下に、本発明において高分子顔料分散剤として好ましく用いることができる側鎖導入型ポリアミン誘導体の例を示す。
側鎖導入型ポリアリルアミン誘導体としては、ポリアリルアミンのアミノ基と、カルボキシル基を有するポリエステル、カルボキシル基を有するポリアミド、またはカルボキシル基を有するポリエステルアミドから選ばれる化合物(以下、導入化合物という)の少なくとも1種のカルボキシル基との反応により、式:−NHCOR(式中、Rはカルボキシル基を有するポリエステル、カルボキシル基を有するポリアミド、またはカルボキシル基を有するポリエステルアミドのカルボキシル基を除いた残基を表す)で表されるアミド基が、ポリアリルアミン誘導体の1分子当たり少なくとも1個導入されている化合物、あるいは、導入化合物のカルボキシル基とポリアリルアミンのアミノ基との塩形成により、式:−NH3 +−OCORで表されるアンモニウム塩構造が導入されている化合物が好ましい。更にポリアリルアミン誘導体は導入化合物のカルボキシル基と反応せず、塩も形成しない遊離のアミノ基を有していてもよい。より好ましいポリアリルアミン誘導体は、1分子当たり前記アミド基及び/またはアンモニウム塩構造と遊離のアミノ基をそれぞれ1個以上有するものである。遊離のアミノ基を有する方が顔料への吸着力が強く、より分散安定性が向上する傾向がある。
【0021】
側鎖導入型ポリ(低級アルキレンイミン)誘導体としては、ポリ(低級アルキレンイミン)のイミノ基及び/またはアミノ基と、上記導入化合物のカルボキシル基との反応により、イミド基及び/またはアミド基が、ポリ(低級アルキレンイミン)1分子当たり少なくとも1個導入されている化合物、あるいは、導入化合物のカルボキシル基とポリ(低級アルキレンイミン)のイミノ基及び/またはアミノ基との塩形成により、アンモニウム塩構造が導入されている化合物が好ましい。更にポリ(低級アルキレンイミン)誘導体は導入化合物のカルボキシル基と反応せず、塩も形成しない遊離のアミノ基及び/またはイミノ基を有していてもよい。
【0022】
上記側鎖導入型ポリアリルアミン誘導体、ポリ(低級アルキレンイミン)誘導体に導入される導入化合物としては、カルボキシル基を有するポリエステルの場合、例えば、12−ヒドロキシステアリン酸、リシノール酸、9および10−ヒドロキシステアリン酸の混合物、ヒマシ油脂肪酸、水添ヒマシ油脂肪酸、乳酸などのヒドロキシ脂肪酸や、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、4−メチルカプロラクトン、2−メチルカプロラクトンなどのラクトンから得られるものがあげられる。また、無水マレイン酸、フマール酸、無水フタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸などの二塩基酸とエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコールなどのジオールとの反応により得られるものがあげられる。カルボキシル基を有するポリアミドの場合、例えば、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタムや、アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸等のアミノカルボン酸などから得られるものがあげられる。また、二塩基酸(ポリエステルの製造に使用するものと同様なもの)とエチレンジアミン、1,4−アミノブタン、ヘキサメチレンジアミン等のジアミンとの反応により得られるものがあげられる。カルボキシル基を有するポリエステルアミドの場合、上記ポリエステル、ポリアミドの製造に使用する、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン、あるいは二塩基酸及びジオールから選ばれる少なくとも1種と、アミノカルボン酸、ラクタム、あるいは二塩基酸及びジアミンから選ばれる少なくとも1種の反応により得られるものがあげられる。
【0023】
上記のような構造を有するポリアリルアミン誘導体の具体例としては、商品名で、例えば、”アジスパー”PB821、PB822(味の素ファインテクノ社製)等がある。また、上記のような構造を有するポリ(低級アルキレンイミン)誘導体の具体例としては、商品名で、例えば、”ソルスパース(Solsperse)”24000GR、24000SC(アビシア社製)等がある。
【0024】
本発明で用いられる高分子顔料分散剤の添加量としては、特に限定されるわけではないが、好ましくは顔料100重量部に対して2〜100重量部であり、より好ましくは10〜50重量部である。高分子分散剤の添加量が2重量部より少ないと良好な顔料分散安定性が得られず、100重量部より多いと現像性が不良となる場合がある。
【0025】
本発明の顔料分散液および着色剤組成物に用いられる顔料としては、透明性が高く、耐光性、耐熱性、耐薬品性に優れたものが好ましい。代表的な顔料の具体的な例をカラ−インデックス(CI)ナンバ−で示すと、次のようなものが好ましく使用されるが、いずれもこれらに限定されるものではない。
【0026】
黄色顔料の例としては、ピグメントイエロ−(以下PYと略す)12、13、17、20、24、83、86、93、95、109、110、117、125、129、137、138、139、147、148、150、153、154、166、168、185などが使用される。
また、オレンジ色顔料の例としては、ピグメントオレンジ(以下POと略す)13、36、38、43、51、55、59、61、64、65、71などが使用される。
また、赤色顔料の例としては、ピグメントレッド(以下PRと略す)9、48、97、122、123、144、149、166、168、177、179、180、192、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、254などが使用される。
また、紫色顔料の例としては、ピグメントバイオレット(以下PVと略す)19、23、29、30、32、37、40、50などが使用される。
また、青色顔料の例としては、ピグメントブル−(以下PBと略す)15、15:3、15:4、15:6、22、60、64などが使用される。
また、緑色顔料の例としては、ピグメントグリ−ン(以下PGと略す)7、10、36、などが使用され、また、黒色顔料の例としては、ピグメントブラック7、チタンブラックなどが使用される。
これらの顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性処理などの表面処理がされていてもかまわない。
【0027】
上記顔料は、カラ−フィルタ−のR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)3色の画素が、CRT蛍光体の色度特性、バックライトやLCDの液晶特性に合うように、数色組み合わせて調色され使用される。
R(レッド)の場合を例にあげると、PR−254と、PR−177の組合せ、PR−254と、PY−138の組合せ、PR−254と、PY−139の組合せ、PR−209と、PO−38の組合せ等で色度が調色されている。
G(グリーン)の場合は、PG−7やPG−36と上記黄色顔料、例えば、PY−17、PY−83の組合せやPY−138の組合せ、PY−139の組合せ、PY−150の組合せ等で色度が調色されている。
【0028】
本発明の顔料分散液は、分散機を用いて、水または有機溶剤中に顔料を分散して製造される。有機溶剤としては、特に限定されるものではなく、例えばメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどの(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、あるいは、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセト酢酸エチル、メチル―3―メトキシプロピオネート、3―メチル―3―メトキシブチルアセテートなどの脂肪族エステル類、あるいは、エタノール、3―メチル―3―メトキシブタノールなどの脂肪族アルコール類、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類を用いることができ、これらの単独、あるいは2種類以上の混合溶媒も好ましく用いることができる。またこれら以外の溶剤との混合も好ましく用いられる。
【0029】
ただし、後述するように、本発明の着色剤組成物をダイコーティング法により基板に塗布する場合には、膜厚の均一性、及び吐出スリット部に顔料凝集物が生じるのを防止する観点から、沸点が比較的高い溶剤を使用するのが好ましい。一方、沸点が高すぎると乾燥性が悪化するので、具体的には、特に限定されるわけではないが、158℃以上214℃の範囲に沸点を有する溶剤を用いるのが好ましい。例えば、メチルベンゾエート(200℃)、エチルベンゾエート(213℃)、シュウ酸ジエチル(185℃)、マロン酸ジエチル(199℃)、3−メトキシ−ブチルアセテート(173℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(188℃)、2−エチルブチルアセテート(162℃)、2−ブトキシエチルアセテート(192℃)、2−エチルヘキシルアセテート(199℃)、シクロヘキシルアセテート(174℃)、ベンジルアセテート(214℃)、アセト酢酸メチル(172℃)、アセト酢酸エチル(181℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(158℃)、イソペンチルプロピオネート(160℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(170℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(160℃)などを好ましく用いることができる。ここで()の温度は沸点を示す。
【0030】
特に樹脂成分、光重合開始剤に対する溶解能力、顔料の分散安定性等の観点から、上記の中で酢酸エステル系またはプロピオン酸エステル系の溶媒が好ましい。さらに安全、環境面から米国の1990年改正大気浄化法で指定された有害性大気汚染物質リストに記載の溶媒に該当しないことおよび1986年制定のスーパーファンド法修正および再授産法のタイトルIII313項のTOXIC CHEMICAL REPORTINGに該当しない溶媒で、かつ毒性が低いことがより好ましく、上記観点から、特に好ましい溶媒は、3−メトキシ−ブチルアセテート(引火点60℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(引火点73℃)、2−エチルブチルアセテート(引火点57℃)、2−エチルヘキシルアセテート(引火点88℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(引火点52℃)、イソペンチルプロピオネート(引火点63℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(引火点58℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(引火点56℃)で、さらに引火点60℃以上の溶媒がより安全に取り扱えるので好ましい。なかでも3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテートは臭気が殆どしないことおよび入手が容易な点で最も好ましい。これらは単独あるいは他の溶剤と混合して用いることができる。
【0031】
顔料の分散方法には特に限定はなく、ボールミル、サンドグラインダー、3本ロールミル、高速度衝撃ミルなど、種々の方法が採用される。
本発明の顔料分散液における顔料の濃度としては、顔料分散液全体に対して、好ましくは5〜90重量部、より好ましくは5〜20重量部の範囲である。更に本発明の顔料分散液では、前述の低分子顔料分散剤、高分子顔料分散剤の他に、後述のカラーフィルター用樹脂等を添加して分散することも、より分散安定性を増すことができるため好ましく行われる。
【0032】
カラーフィルターを作製するには、水または有機溶剤に少なくとも樹脂が溶解した溶液に、顔料を分散した着色剤組成物が用いられる。特に着色剤組成物が感光性である場合には、顔料、樹脂、溶剤以外に、少なくとも光開始剤、重合性モノマーを含有していることが好ましい。
【0033】
本発明の着色剤組成物に用いられる樹脂については、一般にカラーフィルターに使用される樹脂であれば特に限定されず、どのようなものも使用することができる。例えば、アクリル樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリイミド前駆体など種々の樹脂を用いることができる。アルカリ水溶液に溶解する樹脂の中では、カルボキシル基を有するアクリル樹脂、あるいはポリアミック酸などのポリイミド前駆体が、現像あるいはエッチングで容易にパターン形成が可能な点で好ましい。特に樹脂としてカルボキシル基を有するアクリル樹脂を用いると、光重合開始剤、重合性モノマーの添加によりカラーフィルター製造が比較的簡易な感光性着色剤組成物とすることができるので、より好ましい。
【0034】
本発明で用いることができるカルボキシル基を有するアクリル系ポリマーとしては、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物の共重合体が好ましい。不飽和カルボン酸の例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸などがあげられる。
【0035】
これらは単独で用いても良いが、他の共重合可能なエチレン性不飽和化合物と組み合わせて用いても良い。共重合可能なエチレン性不飽和化合物としては、具体的には、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸nープロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸イソ−ブチル、メタクリル酸イソ−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−ペンチル、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル、スチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物、アミノエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸アミノアルキルエステル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸グリシジルエステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、1,3−ブタジエン、イソプレンなどの脂肪族共役ジエン、それぞれ末端にアクリロイル基、あるいはメタクリロイル基を有するポリスチレン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレートなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。とくにメタクリル酸およびまたはアクリル酸とメタクリル酸メチル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、スチレンから選ばれた3〜4元共重合体で平均分子量Mw9千〜10万、酸価70〜150(mgKOH/g)のポリマーが溶剤に対する溶解性とアルカリ現像液に対する溶解性の観点から好ましい。この範囲をはずれると、溶剤に対する溶解性とアルカリ現像液に対する溶解性が低下し、好ましくない。
【0036】
また、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーを用いると、画素パターンニングの際の感度がよくなるので好ましく用いることができる。エチレン性不飽和基としては、アクリル基、メタクリル基が好ましい。このようなアクリル系ポリマーは、アクリル系(共)重合体のカルボキシル基に、グリシジル基あるいは脂環式エポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物を付加反応させ得ることが出来る。 側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーの具体例として特許第3120476号公報、特開平8−262221号公報に記載されている共重合体、あるいは市販のアクリル系ポリマーである光硬化性樹脂「サイクロマーP」(ダイセル化学工業(株))などが挙げられる。とくに、側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系ポリマーで平均分子量Mw9千〜10万(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算したもの)、酸価70〜150(mgKOH/g)のポリマーが感光特性、エステル系溶媒に対する溶解性、アルカリ現像液に対する溶解性の各観点から最も好ましい。
【0037】
本発明で用いられる重合性モノマーとしては、多官能、単官能のアクリル系モノマーあるいはオリゴマーを用いることができる。多官能モノマーとしては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリレートカルバメート、変性ビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、アジピン酸1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリル酸エステル、無水フタル酸プロピレンオキサイド(メタ)アクリル酸エステル、トリメリット酸ジエチレングリコール(メタ)アクリル酸エステル、ロジン変性エポキシジ(メタ)アクリレート、アルキッド変性(メタ)アクリレートのようなオリゴマー、あるいはトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリアクリルホルマール、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどがあげられる。これらは単独または混合して用いることができる。また、次にあげるような単官能モノマーも併用することができ、例えば、エチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、n−ブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどがあり、これらの2種以上の混合物、あるいはその他の化合物との混合物などが用いられる。
【0038】
これらの多官能及び単官能モノマーやオリゴマーの選択と組み合わせにより、レジストの感度や加工性の特性をコントロールすることが可能である。とくに感度を上げるためには、官能基が3以上、より好ましくは5以上ある化合物が望ましい。
【0039】
本発明で用いられる光重合開始剤としては、特に限定はなく、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、オキサントン系化合物、イミダゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、トリアジン系化合物、リン系化合物あるいはチタネート等の無機系光重合開始剤など公知のものが使用できる。例えば、ベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン、t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2,3−ジクロロアントラキノン、3−クロル−2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、1,2−ベンゾアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、4−(p−メトキシフェニル)−2,6−ジ−(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどがあげられる。また、芳香族、脂肪族の第3級アミンなどの増感助剤を添加すると、さらに感度を向上させることができ好ましい。また、これらの光重合開始剤は2種類以上を併用して用いることもできる。
【0040】
光重合開始剤の添加量としては、特に限定はないが、着色剤組成物全固形分に対して、好ましくは2〜30重量%、より好ましくは5〜25重量%である。
【0041】
本発明の着色剤組成物に用いる溶媒については、特に限定はなく、水および有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、特に限定されるものではないが、例えば前記の(ポリ)アルキレングリコールエーテル系溶剤、脂肪族エステル類、脂肪族アルコール類、ケトン類などを使用することができる。ただし、本発明の着色剤組成物をダイコーティング法により基板に塗布する場合には、特に限定されるわけではないが、前記の分散に使用できる溶剤の場合と同様の理由により、前記158℃以上214℃以下の範囲に沸点を有する溶剤が好ましく、これらが全溶媒に対して40重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは60重量%以上含有していることが好ましい。
【0042】
また、158℃以上214℃以下の範囲に沸点を有する溶剤の中で、より好ましい溶媒は、分散に使用できる溶剤と同じ理由で、3−メトキシ−ブチルアセテート(引火点60℃)、3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート(引火点73℃)、2−エチルブチルアセテート(引火点57℃)、2−エチルヘキシルアセテート(引火点88℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(引火点52℃)、イソペンチルプロピオネート(引火点63℃)、エチル−3−エトキシプロピオネート(引火点58℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(引火点56℃)であり、さらに引火点60℃以上の溶媒がより安全に取り扱えるので好ましく、なかでも3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテートが最も好ましい。これらは単独あるいは2種類以上の溶剤の混合溶剤として適宜組み合わせて使用される。また、上記以外の溶剤との組み合わせも適宜好ましく行われる。
【0043】
かかる着色剤組成物は、分散機を用いて樹脂溶液中に直接顔料を分散させる方法や、前記の顔料分散液を樹脂溶液、場合によっては樹脂、高分子分散剤、光開始剤、重合性モノマーを含む溶液と混合する方法などにより製造される。顔料の分散方法には特に限定はなく、前述の種々の方法が採用される。
【0044】
本発明の着色剤組成物において、樹脂成分(ポリマー、モノマーあるいはオリゴマーと高分子分散剤の合計)と、少なくとも顔料を含む着色剤とは、通常、樹脂成分が20重量%〜95重量%、好ましくは40重量%〜90重量%の範囲で混合して用いられる。樹脂成分の量が少なすぎると、着色被膜の基板との接着性が不良となり、逆に顔料の量が少なすぎると着色度が問題となる。
【0045】
また、着色剤組成物の基板への密着性を向上させる目的で、本発明の着色剤組成物にシランカップリング剤を添加することも好ましく行われる。
【0046】
更に、着色剤組成物の塗布性および着色膜の表面の均一性を良好にする目的で、あるいは、顔料の分散性を良好にする目的で、本発明の着色剤組成物に界面活性剤を添加することができる。かかる界面活性剤の添加量は、顔料に対して、好ましくは0.001〜10wt%、さらに好ましくは0.01〜1wt%であるのがよい。添加量が少なすぎると、塗布性、着色膜表面の均一性の改良、あるいは顔料の分散性の改良の効果がなく、多すぎると逆に塗布性が不良となったり、顔料の凝集が起こる。
【0047】
かかる界面活性剤の具体例としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミンなどの陰イオン界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどの陽イオン界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタインなどの両性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ソルビタンモノステアレートなどの非イオン界面活性剤などが好ましく使用される。かかる界面活性剤は、1種または2種以上混合して用いることができる。かかる界面活性剤の添加は、顔料の分散工程中またはその工程の前後のどの時点でも行うことができる。しかし、添加の時点により、顔料の分散性が変わる場合があるので、注意を要する。
【0048】
本発明の着色剤組成物を用いたカラーフィルターの製造方法の例を説明する。着色剤組成物を基板上に塗布する方法としては、スピンコーター、バーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ダイコーター、スクリーン印刷法などで基板に塗布する方法、基板を着色剤組成物中に浸漬する方法、着色剤組成物を基板に噴霧するなどの種々の方法を用いることができるが、特に限定されるわけではないが、これらの中で着色剤組成物の省液性、及び大板塗布性が優れる点で、ダイコーター塗布が最も好ましい。また、かかる基板としては、通常、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどの透明基板や、シリコン、ガリウム−ひ素などの半導体基板などが用いられるが、特にこれらに限定されない。なお、かかる基板上に着色剤組成物を塗布する場合、シランカップリング剤などの接着助剤で基板表面を処理しておくと、着色膜と基板の接着力を向上させることができる。
【0049】
上記により、基板上に着色剤組成物を塗布した後、風乾、減圧乾燥、加熱乾燥などにより、溶媒を除去し、カラーレジストの塗膜を形成する。とくに減圧乾燥工程を設けた後、オーブンあるいはホットプレートで追加の加熱乾燥することにより、対流によって生じる塗布欠点が解消され収率が向上する。減圧乾燥は常温〜100℃、5秒〜10分、減圧度500〜5(Pa)、より好ましくは減圧度100〜10(Pa)の範囲で行うのが好ましい。加熱乾燥はオーブン、ホットプレートなどを使用し、50〜120℃の範囲で10秒〜30分行うのが好ましい。続いて該被膜上にマスクを置き、露光装置を用いて紫外線を照射する。ついでアルカリ性現像液で現像を行う。非イオン系界面活性剤などの界面活性剤を0.05〜1%添加したアルカリ性現像液を使用すると、より良好なパターンが得られて好ましい。アルカリ性現像液に用いるアルカリ性物質としては特に限定はしないが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミン等の1級アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン等の2級アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の3級アミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類、コリン等の4級アンモニウム塩、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール等のアルコールアミン類、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノナン、モルホリン等の環状アミン類などの有機アルカリ類が挙げられる。
【0050】
アルカリ性物質の濃度は0.01重量%から50重量%である。好ましくは0.05重量%から10重量%、さらに好ましくは0.1から1重量%である。また現像液がアルカリ水溶液の場合、現像液にエタノール、γーブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の水溶性有機溶媒を適宜加えても良い。
【0051】
これら現像液の中では作業環境、廃現像液処理の点から、アルカリ水溶液の水系現像液が好ましい。
【0052】
現像方式は浸漬法、スプレー法、パドル法等を用いるが特に限定しない。現像またはエッチング後必要に応じて不要となったフォトレジスト被膜、酸素遮断膜を剥離する。現像後適宜純水などによる洗浄工程を加えても良い。
【0053】
得られた着色剤組成物の塗膜パターンは、その後、加熱処理することによってパターンニングされた着色画素となる。加熱処理は通常、空気中、窒素雰囲気中、あるいは、真空中などで、150〜300℃、好ましくは180〜250℃の温度のもとで、0.25〜5時間、連続的または段階的に行われる。
【0054】
上記方法で逐次必要な色の着色パターンを形成せしめると、液晶表示装置用カラーフィルターが作製できる。ここで着色剤組成物のパターニング順序は限定されない。また必要に応じて、上記着色画素上に保護膜、透明電導膜等を形成することができる。
【0055】
また、液晶表示装置用カラーフィルターとして用いる場合、着色膜の重要な特性として色度以外にコントラスト、表面粗さがある。コントラストは、着色膜の状態で、好ましくは800以上、より好ましくは1000以上、更に好ましくは1200以上あることが望まれる。コントラストが800未満であると、ディスプレイのコントラストが低くなりすぎ、表示特性が悪くなるおそれがある。表面粗さは、通常、中心線表面粗さ(Ra)で表され、好ましくは0.008μm以下、より好ましくは0.006μm以下、さらに好ましくは0.004μm以下が望まれる。表面粗さ(Ra)が0.008μmより大きいとディスプレイとしたときに液晶の配向が乱れることがあり、表示特性不良が生じる恐れがある。
【0056】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、実施例中に記載された測定法は以下に示すとおりである。
(測定法)
<コントラスト>
バックライト(明拓システム)上で色彩輝度計(トプコンBM−5A)にて2度視野で試料の平行ニコルの輝度と直行ニコルの輝度を測定し、平行ニコルの輝度と直行ニコルの輝度との比をコントラストとした。
【0057】
<表面粗さ>
東京精密(株)製、サ−フコム1500Aにて中心線平均粗さ(Ra)を測定した。
【0058】
<色度>
大塚電子(株)製、MCPD−2000にて2度視野、C光源で測定した。
【0059】
<粘度、降伏値>
東機産業(株)製、ビスコメーター、モデルRE100Lにて測定した。
(製造例1:低分子顔料分散剤の合成)
1,4−ジケト−3,6−ジ(p−アミノフェニル)ピロロ−[3,4−c]−ピロール 100g、無水フタル酸 140g、N−メチル−2−ピロリドン 900gを仕込み、100℃で24時間反応させた後、室温に冷却し、反応混合物を水 1000gに注ぎ、ろ過、水洗後、アセトン 100mlで洗浄した。真空乾燥し、下記式に示す低分子顔料分散剤(D−1)を得た。
【0060】
【化5】
【0061】
(製造例2:低分子顔料分散剤の合成)
PR−177 200g、無水フタル酸 160g、N−メチル−2−ピロリドン 1500gを仕込み、100℃で24時間反応させた後、室温に冷却し、反応混合物を水 3000gに注ぎ、ろ過、水洗後アセトン 200mlで洗浄した。真空乾燥し、下記式に示す低分子顔料分散剤(D−2)を得た。
【0062】
【化6】
【0063】
(製造例3:高分子顔料分散剤の合成)
フラスコ内に、12−ヒドロキシステアリン酸(純正化学製)10.0g及びε−カプロラクトン(純正化学製)190gを仕込み、窒素気流下で160℃まで4時間かけて昇温し、160℃で2時間加熱した後、ε−カプロラクトンの残量が1%以下になるまで加熱を行った。続いて室温まで冷却し、ポリエステルPE−1を得た。
【0064】
フラスコ内に、キシレン25.0gとポリアリルアミン10%水溶液(日東紡績製”PAA−1LV”)70.0gからなる混合物を160℃で攪拌し、分離装置を使用し水を溜去すると共に、キシレンを反応溶液に返流しながら、これに上記PE−1 13.9gを160℃まで昇温したものを加え、2時間160℃で反応させ、続いてキシレンを溜去することにより、ポリエステル−ポリアリルアミン誘導体PD−1を得た。
(製造例4:高分子顔料分散剤の合成)
分子量約1800を有するポリエチレンイミン”エポミン”SP−018(日本触媒製)25.0g、トルエン22.0gをフラスコ内に仕込み、ここに製造例3に記載のPE−1を50.0g、更にトルエン22.0gを添加し、この混合物をトルエンを溜去しつつ、150℃で2時間加熱する。続いて、室温まで冷却することにより、ポリエステル−ポリエチレンイミン誘導体PD−2を得た。(参考例1:側鎖にカルボキシル基とメタクリル基を有するアクリルポリマーの合成)
特許第3120476号公報の実施例1に記載の方法により、メチルメタクリレート/メタクリル酸/スチレン共重合体(重量組成比30/40/30)を合成後、グリシジルメタクリレート40重量部を付加させ、精製水で再沈、濾過、乾燥することにより、平均分子量Mw 40,000、酸価110(mgKOH/g)の特性を有するアクリルポリマー粉末PA−1を得た。
【0065】
実施例1
ピグメントレッドPR−254 114.0g、製造例1で合成した低分子顔料分散剤(D−1) 6.0g、高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の50重量%キシレン溶液 48.0g、参考例1で合成したアクリルポリマー(PA−1)の20重量%3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート溶液 120.0g、及び3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート 712.0gを秤量し、0.3mm径ジルコニアビーズが充填されたミル型分散機を用いて1500rpmで2時間分散し、赤色顔料分散液(R1)を得た。R1の粘度は 15センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00015パスカルと流動特性が非常に優れていた。
【0066】
続いて、この赤色顔料分散液(R1) 250gにアクリルポリマー(PA−1) 26.1g、多官能モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製”カヤキュア”DPHA)13.8g、光重合開始剤として2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製“イルガキュア”369)15.0g、接着性改良剤としてKBM1003(信越化学(株)製)3gを3−メトキシ−3−メチル−ブチルアセテート 192.1gに溶解した溶液を添加、混合し、赤色着色剤組成物(固形分濃度20重量%)を調製した。
【0067】
この赤色着色剤組成物を用い、ガラス基板上に仕上がりの色度 xが0.640になるようにダイコーティング装置で塗布し、90℃で10分乾燥することにより赤色着色膜を形成した。続いてこの赤色着色膜にネガマスクを介し所定領域を露光し、0.2%ジエチルアミノエタノール水溶液に、非イオン界面活性剤として“エマルゲン”A−60(HLB12.8、ポリオキシエチレン誘導体)(花王(株)製)を現像液総量に対して0.2%添加したアルカリ現像液で60秒間揺動しながら浸漬を行い現像し、続いて純水洗浄することにより、パターンニング基板を得た。得られたパターンニング基板を熱風オーブン中210℃で30分保持することにより、アクリル系樹脂の硬化を行い、幅90μmのストライプパターンを得た。このようにして得られたR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト900の優れた特性を示した。
【0068】
実施例2
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、高分子顔料分散剤(味の素ファインテクノ(株)製”アジスパー”PB821)を使用した以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R2)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R2の粘度は 18センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00016パスカルと流動特性が非常に優れていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト850の優れた特性を示した。
【0069】
実施例3
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、製造例3で合成したPD−1を使用した以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R3)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R3の粘度は 17センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00024パスカルと流動特性が非常に優れていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト820の優れた特性を示した。
【0070】
実施例4
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、製造例4で合成したPD−2を使用した以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R4)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R4の粘度は 15センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00032パスカルと流動特性が非常に優れていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト800の優れた特性を示した。
【0071】
比較例1
低分子顔料分散剤(D−1)を使用せず、ピグメントレッドPR−254の使用量を120.0gとした以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R5)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R5の粘度は 120センチポアズ(5rpm、25℃)で、降伏値は0.120パスカルと流動特性が劣っていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.022μm、コントラスト300と低い特性を示した。
【0072】
比較例2
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、市販の塩基性基のない高分子分散剤(ビックケミー(株)製”Disperbyk”170、有効成分30重量%)を精製水で再沈、濾過、乾燥したものを使用した以外は、実施例1と同様にして赤色顔料分散液(R6)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R6の粘度は 90センチポアズ(5rpm、25℃)で、降伏値は0.090パスカルと流動特性が劣っていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.018μm、コントラスト450と低い特性を示した。
【0073】
実施例5
ピグメントレッドPR−254の代わりに、ピグメントレッドPR−177を使用し、低分子顔料分散剤(D−1)の代わりに、製造例2で合成した低分子顔料分散剤(D−2)を使用した以外は、実施例6と同様にして赤色顔料分散液(R7)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R7の粘度は 12センチポアズ(20rpm、25℃)で、降伏値は0.00024パスカルと流動特性が非常に優れていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.002μm、コントラスト950の優れた特性を示した。
【0074】
比較例3
低分子顔料分散剤(D−2)を使用せず、ピグメントレッドPR−177の使用量を120.0gとした以外は、実施例5と同様にして赤色顔料分散液(R8)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R8の粘度は 85センチポアズ(5rpm、25℃)で、降伏値は0.150パスカルと流動特性が劣っていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.014μm、コントラスト450と低い特性を示した。
【0075】
比較例4
高分子顔料分散剤(アビシア(株)製”ソルスパース”24000SC)の代わりに、市販の塩基性基のない高分子分散剤(ビックケミー(株)製”Disperbyk”170、有効成分30重量%)を精製水で再沈、濾過、乾燥したものを使用した以外は、実施例7と同様にして赤色顔料分散液(R9)を作製し、続いてR(レッド)パターンを作製した。R9の粘度は 170センチポアズ(2.5rpm、25℃)で、降伏値は0.520パスカルと流動特性が劣っていた。またR(レッド)パターンは表面荒さ0.024μm、コントラスト320と低い特性を示した。
【0076】
【発明の効果】
本発明によれば、顔料が微細な粒子に分散され、かつ分散安定性に優れた顔料分散液および着色剤組成物を提供することができる上に、画素塗膜の表面粗さやコントラストに優れた液晶ディスプレイ用カラーフィルターを提供することができる。
Claims (5)
- 少なくとも顔料、下記一般式(1)で表される低分子顔料分散剤、構造中に塩基性基を有する高分子顔料分散剤を含有することを特徴とする顔料分散液。
P−(NHCO−X−Y)n (1)
[ここで、Pは顔料残基を、Xはアリール基を、nは1〜4の整数を表し、Yはカルボキシル基、エステル基、水酸基、メルカプト基、アミノ基、スルホン酸基、下記一般式(2)で表される基の中から選ばれる。
−(CH2)m−NR1R2 (2)
(ここでR1およびR2は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、アリール基の中から選ばれ、mは1〜6の整数を表す。)] - 前記一般式(1)のYがカルボキシル基であることを特徴とする請求項1記載の顔料分散液。
- 少なくとも顔料、光開始剤、多官能性モノマー、樹脂および溶剤とを含有する着色剤組成物であって、請求項1または2のいずれかに記載の顔料分散液を使用して調整されることを特徴とする着色剤組成物。
- 任意の色数で各色別に所望のパターン状に設けられた着色層からなる画素を有するカラ−フィルターにおいて、該着色層が請求項4記載の着色剤組成物により形成される着色膜であることを特徴とするカラ−フィルター。
- 請求項4記載のカラーフィルターを用いて作製されることを特徴とする液晶表示パネル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002224534A JP2004067714A (ja) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | 顔料分散液、着色剤組成物、カラーフィルター、及び液晶表示パネル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002224534A JP2004067714A (ja) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | 顔料分散液、着色剤組成物、カラーフィルター、及び液晶表示パネル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004067714A true JP2004067714A (ja) | 2004-03-04 |
Family
ID=32012469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002224534A Pending JP2004067714A (ja) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | 顔料分散液、着色剤組成物、カラーフィルター、及び液晶表示パネル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004067714A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1790698A1 (en) | 2005-11-28 | 2007-05-30 | Agfa Graphics N.V. | Non-aqueous diketopyrrolo-pyrrole pigment dispersions using dispersion synergists |
WO2007060259A2 (en) | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
JP2009510247A (ja) * | 2005-10-04 | 2009-03-12 | アクゾ ノーベル コーティングス インターナショナル ビー ヴィ | 固体顔料濃厚物 |
JP2009242684A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujifilm Corp | 活性放射線硬化型インクジェット記録用インク組成物、インクジェット記録方法及び印刷物 |
JP2012511068A (ja) * | 2008-12-04 | 2012-05-17 | ダイスター・カラーズ・ドイッチュラント・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | ポリマー着色のための染料、それらの調製法、及びそれらの使用 |
-
2002
- 2002-08-01 JP JP2002224534A patent/JP2004067714A/ja active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009510247A (ja) * | 2005-10-04 | 2009-03-12 | アクゾ ノーベル コーティングス インターナショナル ビー ヴィ | 固体顔料濃厚物 |
WO2007060254A2 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Agfa Graphics Nv | Quinacridone derivatives as dispersion synergists |
US7559984B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-07-14 | Agfa Graphics Nv | Diketopyrrolo-pyrrole compounds |
WO2007060262A2 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
EP1790698A1 (en) | 2005-11-28 | 2007-05-30 | Agfa Graphics N.V. | Non-aqueous diketopyrrolo-pyrrole pigment dispersions using dispersion synergists |
WO2007060266A3 (en) * | 2005-11-28 | 2007-09-20 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
WO2007060262A3 (en) * | 2005-11-28 | 2007-10-11 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
WO2007060259A2 (en) | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
WO2007060266A2 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
WO2007060254A3 (en) * | 2005-11-28 | 2007-10-11 | Agfa Graphics Nv | Quinacridone derivatives as dispersion synergists |
US7585364B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-09-08 | Agfa Graphics Nv | Quinacridone derivatives for pigment dispersions |
US7648571B2 (en) | 2005-11-28 | 2010-01-19 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
US7632346B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-12-15 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
US7648572B2 (en) | 2005-11-28 | 2010-01-19 | Agfa Graphics Nv | Non-aqueous pigment dispersions using dispersion synergists |
JP2009242684A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujifilm Corp | 活性放射線硬化型インクジェット記録用インク組成物、インクジェット記録方法及び印刷物 |
JP2012511068A (ja) * | 2008-12-04 | 2012-05-17 | ダイスター・カラーズ・ドイッチュラント・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | ポリマー着色のための染料、それらの調製法、及びそれらの使用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5136139B2 (ja) | 樹脂ブラックマトリクス用黒色樹脂組成物、樹脂ブラックマトリクス、カラーフィルターおよび液晶表示装置 | |
JP2007112919A (ja) | 顔料分散液、着色剤組成物、およびカラーフィルター | |
JP4553128B2 (ja) | 着色組成物、それを用いたカラーフィルタおよびその製造方法 | |
JP2006259716A (ja) | 感光性着色組成物およびカラーフィルター | |
JP2004346218A (ja) | 着色組成物、カラーフィルタの製造方法およびブラックマトリックス基板の製造方法 | |
JP5540649B2 (ja) | カラーフィルター用赤色着色組成物、液晶表示装置用カラーフィルター基板、および液晶表示装置 | |
KR102364788B1 (ko) | 착색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 컬러필터 및 표시장치 | |
JP2004067715A (ja) | 顔料分散液、着色剤組成物、カラーフィルター、及び液晶表示パネル | |
JP5262691B2 (ja) | 液晶表示装置用カラーフィルター基板およびこれを用いた液晶表示装置 | |
JP2015001654A (ja) | 積層樹脂ブラックマトリクス基板の製造方法 | |
JP2017187765A (ja) | 青色感光性樹脂組成物、これを含む青色カラーフィルタおよびディスプレイ素子 | |
CN110268021B (zh) | 着色组合物、使用了该着色组合物的滤色器基板及显示装置 | |
JP2009035671A (ja) | 顔料分散液、着色剤組成物、およびカラーフィルター | |
JP2010215732A (ja) | 顔料分散液、着色硬化性組成物、これを用いたカラーフィルタ及びその製造方法 | |
CN103270452A (zh) | 用于彩色滤光片的光敏树脂组合物以及使用其的彩色滤光片 | |
KR102558671B1 (ko) | 청색 감광성 수지 조성물, 이를 포함하는 청색 컬러필터 및 디스플레이 소자 | |
JP2006047686A (ja) | カラーフィルタ用感放射線性組成物、その調製法、カラーフィルタおよびカラー液晶表示装置 | |
JP2009204641A (ja) | カラーフィルター用感光性着色組成物、およびカラーフィルター | |
CN107129482B (zh) | 新颖化合物、新颖聚合物、包含其的着色剂、包含其的正型感光性树脂组合物以及滤色片 | |
JP2008292549A (ja) | 塗布膜付き基板の製造方法、カラーフィルタ及びその製造方法、並びに表示装置 | |
JP2018156068A (ja) | 黒色感光性樹脂組成物、これを用いて製造されたカラムスペーサ、ブラックマトリックス、またはブラックカラムスペーサを含むカラーフィルタ、および前記カラーフィルタを含む表示装置 | |
JP2004067714A (ja) | 顔料分散液、着色剤組成物、カラーフィルター、及び液晶表示パネル | |
KR20140106282A (ko) | 착색 감광성 수지 조성물 | |
KR102487545B1 (ko) | 착색 감광성 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 화상 표시 장치 | |
JP2006030674A (ja) | カラーフィルタ用感放射線性組成物とその調製法、カラーフィルタおよびカラー液晶表示装置 |