JP2005173459A - カラーフィルタ用着色組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い分散性を有し、分光特性が高く、コントラストが良好で、高精細な青色画素画像を形成することができるカラーフィルタ用着色組成物の提供。
【解決手段】ブルー顔料１５：６と、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３に−ＳＯ₃Ｈ基、−ＳＯ₂ＮＨ（ＣＨ₂）_LＮＲ₁Ｒ₂、フタルイミドメチル基を導入したバイオレット顔料誘導体とを含有するカラーフィルタ用着色組成物である。ここで、Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の置換されてもよい飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表すか、又は隣接する窒素原子とともに、更に窒素、酸素、硫黄原子を含んでもよい複素環を形成し、Ｌは１〜６の整数である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、液晶表示装置等に使用されるカラーフィルタ用着色組成物に関し、更に詳細には、高いコントラストを有する青色画素画像形成用のカラーフィルタ用着色組成物に関する。

カラーテレビ、ビデオカメラ等に使用される液晶表示装置には、カラーフィルタが使用されている。このカラーフィルタは、通常、ブラックマトリックスを設けたガラス、プラスチックシート等の透明基板の表面に、赤、緑、青の３種の異なる色相により、１０〜５０μｍ幅のストライプ状、モザイク状等の色パターンを数μｍの精度で形成して製造されている。従来より、３種の色材料のうち、青色材料として、青色顔料を主体とし、少量のジオキサジン系の紫色顔料を添加したものが一般的に使用されている。ここで用いられる代表的なジオキサジン系の紫色顔料としては、Ｃ．Ｉ．（カラーインデックス）ピグメントバイオレット２３等が挙げられる（特許文献１）。
特開２００２−８０７４５（請求項５）

青色顔料に添加されるＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３は、通常ソルトミリング処理等を経て顔料化されるが、ジオキサジン系の紫色顔料は顔料化されても青色顔料に比べて分散性が劣るため、このような紫色顔料を添加した従来のカラーフィルタ用着色組成物では、紫色顔料の添加により青色顔料本来の優れた分光特性が妨げられるという問題がある。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、高い分散性を有し、分光特性が高く、コントラストが良好で、高精細な青色画素画像を形成することができるカラーフィルタ用着色組成物を提供することである。

本発明者らは、従来技術における諸問題に鑑み、特に高いコントラストを有すると共に分光特性の良好な青色カラーフィルタを作製し得るカラーフィルタ用着色組成物について鋭意検討した結果、ブルー顔料１５：６（Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６）に分散性の悪いバイオレット顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３）の紫色顔料を添加しても、ある特定のバイオレット顔料誘導体を添加することにより高いコントラストを示す組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、下記化１に示す銅フタロシアニンからなるブルー顔料１５：６と、下記化２に示す化合物、そのアルカリ金属塩、そのアルカリ土類金属塩、若しくはそのアミン塩、又はこれらの混合物からなるバイオレット顔料誘導体〔Ｉ〕、化３に示す化合物、そのアルカリ金属塩、そのアルカリ土類金属塩、若しくはそのアミン塩、又はこれらの混合物からなるバイオレット顔料誘導体〔II〕、化４のバイオレット顔料誘導体〔III〕及びこれらの誘導体〔Ｉ〕〜〔III〕の混合物からなる群から選択されるバイオレット顔料誘導体とを含有することを特徴とする。

化２に於いて、ｎ₁は０．５〜３．０の数である。

化３に於いて、Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の置換されてもよい飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表すか、又は隣接する窒素原子とともに、更に窒素、酸素、硫黄原子を含んでもよい複素環を形成し、Ｌは１〜６の整数であり、ｍは０．０〜３．０の数、ｎ₂は０．５〜３．５の数であり、ｍとｎ₂の合計は０．５〜６．５の数である。

化４に於いて、ｎ₃は０．５〜３．５の数である。

また、顔料の分散性を更に向上させるために、上記に加えて、下記化５の銅フタロシアニン誘導体を更に含有していてもよい。

化５に於いて、ＣｕＰｃは化１に示す構造を有する銅フタロシアニン骨格を表し、Ｒ₃及びＲ₄は各々独立に水素原子又は炭素数１〜２０の置換されていてもよい飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基、若しくは隣接する窒素原子と共に更に窒素、酸素若しくは硫黄原子を含んでいてもよい複素環を形成したものを表し、ｎは各々独立に０．５〜４．０、ｋは０．０〜３．０、ｊは１〜６の整数である。

更に、本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、下記化６のバイオレット顔料を更に含有していてもよい。

ここで、上記において、１００重量部の前記ブルー顔料１５：６に対し、前記バイオレット顔料誘導体を０．５〜１００重量部で含有していることが好ましく、０．５〜５０重量部で含有していることが更に好ましい。バイオレット顔料誘導体の含有量が０．５重量部より少ないと、カラーフィルタ用着色組成物の分散性が低下し、また、１００重量部より多いと、色調に影響を与えるので好ましくない。

また、上記において、着色組成物の分散性を向上させるために、１００重量部の前記ブルー顔料１５：６に対し、３０重量部以下の前記銅フタロシアニン誘導体を更に配合してもよい。

更にテレビ用カラーフィルタの色再現性を向上させるために、１００重量部の前記ブルー顔料１５：６に対し、２００重量部以下の前記化６のバイオレット顔料を配合してもよい。

本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、一般式〔Ｉ〕〜〔III〕で表されるバイオレット顔料誘導体を含有しているので、高い分散性を有し、分光特性が高く、コントラストが良好で、高精細な青色画素画像を形成することができる。

本発明に用いるバイオレット顔料誘導体は、一般式〔Ｉ〕〜〔III〕で表される化合物である。ここで、一般式〔II〕の−ＮＨ−（ＣＨ₂）_L−ＮＲ₁Ｒ₂で表される基として導入されるアミン成分の代表的なものは、ピペリジノメチル、ジメチルアミノエチル、ジエチルアミノエチル、ジメチルアミノプロピル、ジエチルアミノプロピル、ジブチルアミノプロピル、ピペリジノエチル、ピペコリノエチル、モルホリノエチル、ピペリジノプロピル、ピペコリノプロピル、ジエチルアミノヘキシル、ジエチルアミノエトキシプロピル、ジエチルアミノブチル、ジメチルアミノアミル、Ｎ−Ｎ−メチル−ラウリル−アミノプロピル、２−エチルヘキシルアミノエチル、ステアリルアミノエチル、オレイルアミノエチル、ｐ−ジメチルアミノエチルスルファモイルフェニル、ｐ−ジエチルアミノエチルスルファモイルフェニル、ｐ−ジメチルアミノプロピルスルファモイルフェニル、ｐ−ジエチルアミノエチルカルバモイルフェニル等である。

一般式〔Ｉ〕〜〔III〕で表されるバイオレット顔料誘導体は、従来より公知の方法により製造することができる。一般式〔Ｉ〕で表されるバイオレット顔料誘導体は、例えば、カルバゾールジオキサジンバイオレットを硫酸などを用いてスルホン化することにより合成することができる。また、一般式〔II〕で表されるバイオレット顔料誘導体は、例えば、カルバゾールジオキサジンバイオレットをクロロスルホン酸と反応させ、更にクロロスルホン酸基の一部に、上記で例示したアミン成分に対応するアミンを反応させ、残余のクロロスルホン酸基を加水分解することにより合成することができる。更に、一般式〔III〕で表されるバイオレット顔料誘導体は、例えば、ポリリン酸の存在下、カルバゾールジオキサジンバイオレットクルードとＮ−メチロールフタルイミドとを反応させることにより合成することができるる
本発明のカラーフィルタ用着色組成物に使用される顔料は、ブルー顔料１５：６と、化６に示すバイオレット顔料とによって構成してもよい。Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３と化２〜化４に示すバイオレット顔料誘導体とは同様の色調を有しているため、バイオレット顔料誘導体の配合量が多い場合には、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３は必ずしも配合する必要はない。

ブルー顔料１５：６及びバイオレット顔料は、ソルトミリング処理により微細化して使用することが好ましい。ソルトミリング処理は、ブルー顔料１５：６とバイオレット顔料とをそれぞれ単独で別々に行ってもよく、ブルー顔料とバイオレット顔料を混合し同時にソルトミリング処理を行ってもよい。また、本発明に用いるバイオレット顔料誘導体は、ブルー顔料１５：６とバイオレット顔料とを単独または混合して分散する際に配合してもよい。あるいは、ブルー顔料１５：６とバイオレット顔料とを単独または混合してソルトミリング処理する際に配合してもよい。

また、本発明に於いて使用される銅フタロシアニン誘導体は、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）に化５に示す基を導入したものである。これらの銅フタロシアニン誘導体は、公知の方法によって製造し、又は市販のものとして購入することができる。銅フタロシアニン誘導体は、ブルー顔料１５：６の分散時に配合してもよく、またはブルー顔料１５：６とバイオレット顔料を混合して分散する際に配合をしてもよい。あるいは、鋼フタロシアニン誘導体は、ブルー顔料１５：６のソルトミリング処理時に配合をするか、またはブルー顔料１５：６とバイオレット顔料と混合してソルトミリング処理する際に配合してもよい。

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、各実施例及び各比較例に於けるスルホン酸基は、塩の形であっても遊離酸として表してある。

（実施例１）
＜バイオレット顔料誘導体〔ｉ〕の製造＞
２００重量部の８８％硫酸を３００ｍｌの３ッ口フラスコに仕込んだ後、水冷下でカルバゾールジオキサジンバイオレットクルード（住友化学工業製「Fast Violet RL-3R Base」）を２０重量部仕込み、４０〜４５℃で３時間反応させてスルホン化を行った。次に、この合成原液を水１Ｌを入れたビーカー中に排出した後、これを濾過し、そのペーストを２Ｌビーカーに移して水を１．５Ｌ加え、６０〜７０℃で１時間撹拌して十分に分散させた後、セチルトリメチルアンモニウムクロライド１重量部を添加して造塩させた。１０分程撹拌した後、濾過及び水洗を行って得られたペーストを１００℃で乾燥させた。これにより、化２に於けるｎ₁≒１である、スルホン基が約１ヶ置換されたカルバゾールジオキサジンバイオレットのスルホン化物（化７に示すバイオレット顔料誘導体〔ｉ〕）を得た。

＜青色顔料分散体の製造＞
表１に示す配合により、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを入れたサンドグラインダーを用いて分散処理を行なって青色顔料分散体を得た。

＜青色レジスト剤の作製＞
表２に示す配合により、青色レジスト剤を調製した。このレジスト剤をガラス基板に乾燥膜厚が１．０μｍとなるようにスピンコート法で塗付して乾燥した。次に、超高圧水銀灯で３００ｍｊ／ｃｍ²の照射量となるように露光して青色画素画像を得た。

（比較例１）
実施例１に於いてバイオレット顔料誘導体〔ｉ〕を配合しないこと以外は実施例１と同様にして、青色画素画像を形成した。

（実施例２）
＜ソルトミリング処理顔料の調製＞
公知の製造法で得たブルー顔料１５：６を３０．８重量部と、公知の製造法で得たＣ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３を９．２重量部と、芒硝８００重量部と、ポリエチレングリコール１５２重量部とをステンレス製１Ｌニーダに仕込み、５時間混練を行った。次に、この混合物を約４Ｌの温水に投入し、約８０℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約１時間撹拌してスラリー状とした。次に、濾過及び水洗を行って芒硝及び溶剤を除去し、１００℃で乾燥を行ってソルトミリング処理顔料を得た。

＜バイオレット顔料誘導体〔ii〕の製造＞
クロロスルホン酸２００重量部を３００ｍｌの３ッ口フラスコに仕込み、２０℃以下に冷却しながらカルバゾールジオキサジンバイオレットクルード（住友学工業製、Fast Violet RL-3R Base）２５重量部を仕込んだ。次に２５℃に加熱し、３時間反応させてクロロスルホン化した後、合成原液を氷水（氷１２５０重量部及び水６２５重量部）の入った３Ｌビーカーに排出した。その混合物を濾過して氷水１Ｌで洗浄を行った。このペーストを２Ｌビーカーに移し、水１Ｌを加えて十分に撹拌分散し、炭酸ナトリウムを加えてｐＨ５〜５．５に調整した。次に、ジメチルアミノプロピルアミン３３．３重量部を撹拌冷却下２５℃以下で約１０分かけて滴下し、２５℃で２．５時間反応させてアミド化を行った。その後、加熱して８０℃で３０分間撹拌して未反応のクロロスルホン基を加水分解した後、濾過及び水洗を行い、そのペーストを１００℃で乾燥して、化３に於けるｍ≒１、ｎ₂≒２の、スルホン基約１ヶとスルホンアミド基約２ヶで置換されたカルバゾールジオキサジンバイオレットの誘導体（化８に示すバイオレット顔料誘導体〔ii〕）を得た。

＜青色顔料分散体の製造＞
表３に示す配合により、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを入れたサンドグラインダーを用いて分散処理を行なって青色顔料分散体を得た。

＜青色レジスト剤の作製＞
上記青色顔料分散体を用いて実施例１と同様にして、青色画素画像を形成した。

（実施例３）
＜バイオレット顔料誘導体〔iii〕の製造＞
ポリリン酸７５０重量部を７５〜９０℃に加熱し、これにカルバゾールジオキサジンバイオレットクルード（住友化学工業製、Fast Violet RL-3R Base）５０重量部を加え、撹拌して溶解させた。続いてＮ−メチロールフタルイミド１５重量部を加え、１２０℃で５時間撹拌した後温水中に投入し、濾過、水洗を十分に行って酸を除去し、乾燥を行って、化４に於けるｎ₃≒１の誘導体（化９に示すバイオレット顔料誘導体〔iii〕）を得た。

＜青色顔料分散体の製造＞
実施例２の青色顔料分散体の製造法においてバイオレット顔料誘導体〔ii〕に代えてバイオレット顔料誘導体〔iii〕を０．３重量部用いた以外は実施例２と同様にして、青色顔料分散体を得た。

＜青色レジスト剤の作製＞
上記青色顔料分散体を使用し、実施例１と同様にして青色画素画像を形成した。

（実施例４）
＜青色顔料分散体の製造＞
表４に示す配合により、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを入れたサンドグラインダーで分散処理を行なって青色顔料分散体を得た。

＜青色レジスト剤の作製＞
上記青色顔料分散体を用いて実施例１と同様にして、青色画素画像を形成した。

（実施例５）
＜青色顔料分散体の製造＞
表５に示す配合により、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを入れたサンドグラインダーで分散処理を行なって青色顔料分散体を得た。

＜紫色顔料分散体の製造＞
表６に示す配合により、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを入れたサンドグラインダーで分散処理を行なって紫色顔料分散体を得た。

＜青色レジスト剤の作製＞
表７に示す配合により、青色レジスト剤を調製した。このレジスト剤を用いて実施例１と同様にして、青色画素画像を形成した。

〔性能試験〕
乾燥膜厚が約１．０μｍになるように青色画素画像を形成して作成した上記各実施例及び各比較例のサンプルについて以下の性能試験を行い、その結果を表８に示した。

（色度の測定）
分光測色計「ＣＭ−３７００ｄ」（ミノルタ社製）を用い、Ｃ光源２°視野でＹ，ｘ，ｙを測定した。

（コントラストの測定）
青色画素画像を２枚の偏光板の間に挟み、各偏光板の偏光面を平行にした時の透過光照度と垂直にした時の透過光照度とを測定し、その比を求めた。透過光照度の測定には、輝度計「ＬＳ−１００」（ミノルタ社製）を用いた。

表８より明らかなように、実施例１〜５では高いコントラストを有し、鮮明な青色画素画像を得ることが出来ることが分かる。一方、比較例１では、実施例１〜５に比較してコントラストが低いことが分かる。

本発明の着色組成物を使用すれば、分光特性が高く、コントラストが良好で、高精細な青色画素画像を形成することができるので、カラーフィルタの分野で利用することができる。

Claims (6)

1. 下記化１に示す銅フタロシアニンからなるブルー顔料１５：６と、
   下記化２に示す化合物、そのアルカリ金属塩、そのアルカリ土類金属塩、若しくはそのアミン塩、又はこれらの混合物からなるバイオレット顔料誘導体〔Ｉ〕、化３に示す化合物、そのアルカリ金属塩、そのアルカリ土類金属塩、若しくはそのアミン塩、又はこれらの混合物からなるバイオレット顔料誘導体〔II〕、化４のバイオレット顔料誘導体〔III〕及びこれらの誘導体〔Ｉ〕〜〔III〕の混合物からなる群から選択されるバイオレット顔料誘導体と
   を含有するカラーフィルタ用着色組成物。
   

   

   

   （化２に於いて、ｎ₁は０．５〜３．０の数である。）
   

   

   （化３に於いて、Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の置換されてもよい飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表すか、又は隣接する窒素原子とともに、更に窒素、酸素、硫黄原子を含んでもよい複素環を形成し、Ｌは１〜６の整数であり、ｍは０．０〜３．０の数、ｎ₂は０．５〜３．５の数であり、ｍとｎ₂の合計は０．５〜６．５の数である。）
   

   

   （化４に於いて、ｎ₃は０．５〜３．５の数である。）
2. 下記化５の銅フタロシアニン誘導体を更に含有している請求項１記載のカラーフィルタ用着色組成物。
   

   

   （化５に於いて、ＣｕＰｃは化１に示す構造を有する銅フタロシアニン骨格を表し、Ｒ₃及びＲ₄は各々独立に水素原子又は炭素数１〜２０の置換されていてもよい飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基若しくは芳香族炭化水素基、若しくは隣接する窒素原子と共に更に窒素、酸素若しくは硫黄原子を含んでいてもよい複素環を形成したものを表し、ｎは各々独立に０．５〜４．０、ｋは０．０〜３．０、ｊは１〜６の整数である。）
3. 下記化６のバイオレット顔料を更に含有している請求項１又は２に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
   

   
4. １００重量部の前記ブルー顔料１５：６に対し、前記バイオレット顔料誘導体を０．５〜１００重量部で含有している請求項１乃至３の何れかに記載のカラーフィルタ用着色組成物。
5. １００重量部の前記ブルー顔料１５：６に対し、３０重量部以下の前記銅フタロシアニン誘導体を含有している請求項２記載のカラーフィルタ用着色組成物。
6. １００重量部の前記ブルー顔料１５：６に対し、２００重量部以下の前記化６のバイオレット顔料を更に含有している請求項５記載のカラーフィルタ用着色組成物。