JP2011112672A - カラーフィルタ用緑色顔料分散体の製造方法、該製造方法により製造されるカラーフィルタ用緑色顔料分散体、カラーフィルタ用緑色着色レジスト、着色層、カラーフィルタ、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含む緑色顔料と、黄色顔料と、透明樹脂および樹脂型分散剤とを含有する混合物を、ロールミルにより練肉してシート状物とする工程を複数回行い、粉砕することで得られる緑色共チップを有機溶剤に溶解することを特徴とするカラーフィルタ用緑色顔料分散体の製造方法によって解決される。
【選択図】なし
Description
Rth={(Nx+Ny)/2−Nz}×d
(式中、Nxは着色層の平面内のx方向の屈折率を、Nyは着色層の平面内のy方向の屈折率を、Nzは着色層の厚み方向の屈折率をそれぞれ表す。)
まず、本発明の緑色共チップの好適な実施形態について説明する。
本発明は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含む緑色顔料、黄色顔料、樹脂型分散剤および透明樹脂を含有する混合物を、ロールミルにより練肉してシート状物とする工程を複数回行い、粉砕することで得られる緑色共チップを有機溶剤に溶解してなることを特徴とする。
以下、本発明の緑色共チップを構成する各成分について説明する。
(顔料)
緑色共チップに用いられる顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
緑色共チップは、緑色顔料としてハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含むことを特徴としている。代表的なハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、カラーインデックス(C.I.)ナンバーで示すと、C.I.ピグメントグリーン58等の緑色顔料を挙げることができる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を使用することによって、他の緑色顔料では得られなかった高い明度を得ることができる。
緑色顔料として用いることの出来るハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料以外の他の緑色有機顔料としては、C.I.ピグメントグリーン 7、10、36、および37等を挙げることができる。この中でもC.I.ピグメントグリーン7及び/又は36と併用することで、色度領域を広げることが可能となり好ましいものである。
緑色顔料分散体、緑色着色レジストに用いられる有機顔料は、例えばソルトミリング処理を行い、微細化することが好ましい。
ソルトミリング処理とは、有機顔料と水溶性無機塩と水溶性有機溶剤との混合物を、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、アトライター、サンドミル等の混練機を用いて、加熱しながら機械的に混練した後、水洗により水溶性無機塩と水溶性有機溶剤を除去する処理である。水溶性無機塩は、破砕助剤として働くものであり、ソルトミリング時に無機塩の硬度の高さを利用して顔料が破砕され、それにより活性面が生じて、結晶成長がおこると考えられている。従って、混練時は有機顔料の破砕と結晶成長が同時に起こり、混練条件により得られる有機顔料の一次粒子径および形状が異なる。
透明樹脂としては、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において分光透過率が80%以上、さらには95%以上の樹脂が好ましく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エチレン性不飽和二重結合を有する光重合性樹脂を用いることができる。
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、およびフェノール樹脂等が挙げられる。
本発明における緑色共チップは、樹脂型分散剤を含む。樹脂型分散剤を含むことで、顔料の凝集を防ぎ、顔料が微細に分散した状態を維持し、高輝度、および高コントラスト比で色純度の高いカラーフィルタを製造することができる。
緑色共チップを作製するときには、顔料の分散性を改善する目的で適宜、顔料緑色共チップ製造時に顔料誘導体や界面活性剤といった顔料分散剤を含ませても良い。顔料誘導体は、下記一般式(1)で示される化合物であり、塩基性置換基を有するものと酸性置換基を有するものとがある。
A−B 式(1)
A:有機色素残基
B:塩基性置換基又は酸性置換基
顔料誘導体の配合量は、顔料の全重量を基準(100重量%)として、好ましくは0.1〜40重量%であり、最も好ましくは、、顔料の全重量を基準(100重量%)として、0.5〜35重量%である。顔料誘導体の配合量が、0.1重量%未満であると分散性が悪くなる場合があり、40重量%を超えると耐熱性、耐光性が悪くなる場合がある。
顔料誘導体を含むことで初期のコントラスト比、粘度が優れており、保存安定性も良好となるために好ましい。
本発明の緑色共チップは、上記混合物(顔料、透明樹脂、樹脂型分散剤、更に上記色素誘導体などの任意の成分を含む。)をロールミルにより練肉してシート状物とする工程を複数回行った後、粉砕することで得られるが、上記混合物は、ロールミルで練肉される前に、各成分が充分に混合されて均質に分散された状態にしたものを用いるのが特に好ましい。また、ロールミルとしては2本ロールミル、3本ロールミルといったものが挙げられるが、2本ロールミルが好ましい。
次に本発明のカラーフィルタ用緑色顔料分散体について説明する。
本発明のカラーフィルタ用緑色顔料分散体は、上記緑色共チップを有機溶剤に撹拌溶解することによって得ることができる。また、必要に応じ、さらに、緑色共チップに使用するものと同様の透明樹脂、顔料分散剤等を添加することができる。
<緑色顔料分散体の構成成分>
以下、本発明の緑色顔料分散体を構成する各成分について説明する。
緑色顔料分散体に用いられる有機溶剤としては、例えば1,2,3−トリクロロプロパン、1,3−ブタンジオール、1,3-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコールジアセテート、1,4−ジオキサン、2−ヘプタノン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,5,5-トリメチル-2-シクロヘキセン-1-オン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、3-メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート、4−ヘプタノン、m−キシレン、m−ジエチルベンゼン、m−ジクロロベンゼン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、n−ブチルアルコール、n−ブチルベンゼン、n−プロピルアセテート、N−メチルピロリドン、o−キシレン、o−クロロトルエン、o−ジエチルベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン、p−ジエチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、γ―ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、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メチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリ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ジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピ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エチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、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メチルエーテルアセテート、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、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n−アミル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が挙げられ、これらを単独でもしくは混合して用いる。
好ましい有機溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキシルアセテート、シクロヘキサノン、および2−アセトキシプロピオン酸エチルである。また、より好ましい有機溶剤は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンおよびシクロヘキシルアセテートである。
2種以上の有機溶剤を用いる場合は、顔料や樹脂との親和性や有機溶剤の乾燥性等を考慮して適宜その比率を増減する。
次に本発明の緑色顔料分散体の製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタ用緑色顔料分散体は、上記緑色共チップを有機溶剤に撹拌溶解させることによって得ることができるが、よりコントラスト比が高く、低粘度な顔料分散体を得るためにはビーズミル等のメディア型湿式分散機で分散することが好ましい。
メディア型湿式分散機の種類としては、円筒型分散機の横型、縦型、さらには環状型(アニュラータイプ)等があり、例えば、ペイントコンディショナー、アトライター、サンドミル、ダイノミル、ボールミル、スーパーアペックスミル、コボールミル、ダイヤモンドファインミル、DCPミル、OBミル、アイガーミル、スパイクミル、ピコグレンミル等のビーズミルがあげられるが、なかでも環状型(アニュラータイプ)分散機であるスーパーアペックスミル、アイガーミル、DCPミル、ピコグレンミルなどが好ましい。
本発明のカラーフィルタ用緑色着色レジストは、緑色顔料分散体に、少なくとも光重合性単量体を混合する事によって得ることができる。
本発明のカラーフィルタ用緑色着色レジストには、該着色レジストを紫外線などの照射により硬化させ、フォトリソグラフ法によりフィルタセグメントを形成する場合には、光重合開始剤が必要に応じ添加される。なお、透明樹脂として光硬化性樹脂が用いられる場合にも光重合開始剤が用いられる。
(光重合性単量体)
光重合性単量体とは、活性エネルギー線の照射により硬化して透明樹脂を生成する、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物を意味し、モノマー、及び一般にオリゴマーと呼ばれている平均分子量1000未満程度の低重合体で、エチレン性不飽和二重結合を有するものも含む。
単官能(メタ)アクリレート類として具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、及びβ−カルボキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
二官能(メタ)アクリレート類として具体的には、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロプレングリコールポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポ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、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、及びトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
三官能以上の多官能(メタ)アクリレート類として具体的には、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、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ペンタ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
エポキシ(メタ)アクリレート類として具体的には、1, 6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、グリセロールジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、グリセロールトリグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付加物、ビスフェノールA型エポキシの(メタ)アクリル酸付加物、ビスフェノールF型エポキシの(メタ)アクリル酸付加物、及びノボラック型エポキシの(メタ)アクリル酸付加物等が挙げられる。
これらの(メタ)アクリレート類は、アルキレンオキシドやカプロラクトン等で変性されていてもよい。
他に、トリス[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)]イソシアヌレート、ジイソシアネート類のイソシアヌレートとヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応物;(メタ)アクリル酸;スチレン;酢酸ビニル;(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等の窒素元素を有する単官能モノマーを光重合性単量体として用いることができる。
さらに、ポリウレタン、ポリエステル、メチロールメラミン樹脂、ポリジメチルシロキサン、ロジン等のオリゴマーに(メタ)アクリロイル基を導入したものも用いることができる。
光重合開始剤としては、
4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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)−ブタン−1−オン、又は2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン等のアセトフェノン系光重合開始剤;
ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、又はベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤;
ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、又は4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系光重合開始剤;
チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、又は2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系光重合開始剤;
2,4,6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペロニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリル−s−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、又は2,4−トリクロロメチル(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等のトリアジン系光重合開始剤;
ボレート系光重合開始剤;カルバゾール系光重合開始剤;オキシムエステル系光重合開始剤、イミダゾール系光重合開始剤等が用いられる。
光重合開始剤は、顔料の全量を基準(100重量%)として、5〜150重量%の量で用いることができる。
増感剤は、光重合開始剤の全重量を基準(100重量%)として、0.1〜150重量%の量で用いることができる。
また、さらに必要に応じ、顔料分散体に使用するものと同様の透明樹脂、有機溶剤、その他の成分を添加することができる。
透明樹脂は、顔料の全重量を基準(100重量%)として、最終的に得られるカラーフィルタ用緑色着色レジストに含まれる量が30〜500重量%になる範囲で用いることができる。30重量%以上では、成膜性および諸耐性が良好となり、500重量%以下では顔料濃度が充分となり、色特性を発現できるため、好ましい。
基板上での着色レジストのレベリング性を良くするためのレベリング剤や、着色レジストの経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。また、基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。
レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ−2122、ビックケミー社製BYK−333等が挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK−310、BYK−370等が挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。レベリング剤の含有量は通常、着色レジストの全重量を基準(100重量%)として、0.003〜0.5重量%である。
貯蔵安定剤としては、例えば、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、およびジエチルヒドロキシアミン塩酸塩等の4級アンモニウムクロライド類;乳酸、およびシュウ酸等の有機酸類;前記有機酸のメチルエステル類;t−ブチルピロカテコール等のピロカテコール類;テトラエチルホスフィン、およびテトラフェニルフォスフィン等の有機ホスフィン類;亜リン酸塩等が挙げられる。
貯蔵安定剤は、顔料の全重量を基準(100重量%)として、0.1〜10重量%の量用いることができる。
シランカップリング剤としては、
ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類;
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類;
β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類;
N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類;
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。
シランカップリング剤は、顔料の全重量を基準(100重量%)として、0.01〜10重量%、好ましくは0.05〜5重量%の量で用いることができる。
緑色顔料分散体、およびカラーフィルタ用緑色着色レジストは、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子および混入した塵の除去を行うことが好ましい。特に好ましくは、0.3μm以上の粒子を除去する。なお、ここでの粒子径は、SEMにより測定した粒子径を意味する。
つぎに、本発明の製造方法により製造されるカラーフィルタ用緑色着色レジストを用いたカラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタは、基板上にフィルタセグメントを具備するものであり、例えば、ブラックマトリックスと、赤色、緑色、青色のフィルタセグメントとを備えることができる。前記フィルタセグメントは、スピンコート方式あるいはダイコート方式によって着色レジストを塗布したのち、紫外線等の活性エネルギー線を照射してフィルタセグメントとなる部分を硬化し、ついで現像することにより、基板上に形成される。
本発明の製造方法により製造されるカラーフィルタ用緑色着色レジストは、緑色のフィルタセグメントの形成に用いられ、赤色、青色のフィルタセグメントは、赤色着色レジスト、青色着色レジストを用いて形成される。
緑色以外の各色着色レジストとしては、各色顔料、前記透明樹脂、前記光重合性単量体を含有する通常の各色着色レジストを用いて形成することができる。
赤色着色レジストには、例えばC.I.Pigment Red 7、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、81:4、146、168、177、178、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272、279等の赤色顔料が用いられる。赤色着色レジストには、C.I.Pigment Orange 43、71、73等の橙色顔料を併用することができる。
現像方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、着色レジストを塗布乾燥後、水溶性またはアルカリ可溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し、酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
カラーフィルタは、シール剤を用いて対向基板と張り合わせ、シール部に設けられた注入口から液晶を注入したのち注入口を封止し、必要に応じて偏光膜や位相差膜を基板の外側に張り合わせることにより、液晶表示パネルが製造される。
かかる液晶表示パネルは、ツイステッド・ネマティック(TN)、スーパー・ツイステッド・ネマティック(STN)、イン・プレーン・スイッチング(IPS)、ヴァーティカリー・アライメント(VA)、オプティカリー・コンベンセンド・ベンド(OCB)等のカラーフィルタを使用してカラー化を行う液晶表示モードに使用することができる。
なお、実施例及び比較例中、「部」及び「%」とは「重量部」及び「重量%」をそれぞれ意味する。
MV=Σ(V・d)/Σ(V)
(樹脂型分散剤1溶液の製造)
温度計、攪拌機、蒸留管、冷却器を具備した4つ口セパラブルフラスコに、メチルエチルケトン70部、n−ブチルアクリレート76.0部、スパルテイン2.8部、ブロモイソ酪酸エチル1.9部を仕込み窒素気流下で40℃に昇温した。塩化第一銅 1.1部を投入し、75℃まで昇温して重合を開始した。3時間重合後、重合溶液をサンプリングし、重合の固形分から重合収率が95%以上である事を確認し、N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート24.0部、及びMEK30.0部を添加し、更に、重合を行った。2時間後重合溶液の固形分から重合収率が97%以上であるのを確認し、室温に冷却して重合を停止した。得られた樹脂溶液100部をメチルエチルケトン100部で希釈し、カチオン交換樹脂「ダイアイオン PK228LH(三菱化学(株)製)」60部を添加し室温で1時間攪拌し、更に、中和剤として「キョーワード500SN(協和化学工業(株)製)」を部添加し30分攪拌を行った。濾過によりカチオン交換樹脂と吸着剤を取り除く事で重合触媒の残渣を取り除いた。更に、樹脂溶液を濃縮しエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートに置換して不揮発分が40重量%の樹脂型分散剤1(Mn=10200、Mw=12200、アミン価86mgKOH/g)の溶液を得た。
前記製造方法と同様の方法でメチルエチルケトン70部、n−ブチルアクリレート21.6部、メチルメタクリレート22.5部、スパルテイン2.3部、ブロモイソ酪酸エチル1.6部を仕込み、塩化第一銅0.9部を投入して重合を開始した。3時間重合後、N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート55.9部、及びMEK30.0部を添加し、更に、2時間重合を行った。この後、上記合成例1と同様の重合触媒の残渣を取り除き操作をして不揮発分が40重量%の樹脂型分散剤2(Mn=11900、Mw=13200、アミン価180mgKOH/g)の溶液を得た。
前記製造方法と同様の方法でメチルエチルケトン70部、n−ブチルアクリレート23.1部、メチルメタクリレート23.9部、スパルテイン2.3部、ブロモイソ酪酸エチル1.6部を仕込み、塩化第一銅0.9部を投入して重合を開始した。3時間重合後、N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート53.0部、及びMEK30.0部を添加し、更に、2時間重合を行った。この後、上記合成例1と同様の重合触媒の残渣を取り除き操作をして不揮発分が40重量%の樹脂型分散剤2(Mn=11900、Mw=13200、アミン価200mgKOH/g)の溶液を得た。
樹脂型分散剤(チバ・ジャパン社製「EFKA4047」「EFKA4300」「EFKA4330」)、(ビックケミー・ジャパン社製「BYK142」「BYK180」)、(日本ルーブリゾール社製「SOLSPERSE―56000」)、(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」))をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、固形分30%の市販樹脂型分散剤溶液を調整した。
温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管及び撹拌装置を備えたセパラブル4口フラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート70.0部を仕込み、80℃に昇温し、フラスコ内を窒素置換した後、滴下管より、n−ブチルメタクリレート13.3部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート4.6部、メタクリル酸4.3部、パラクミルフェノール エチレン オキサイド変性アクリレート(東亜合成社製アロニックスM110)7.4部及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間反応を継続し、重量平均分子量(Mw)が26,000のアクリル樹脂溶液を得た。
室温まで冷却した後、アクリル樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して固形分を測定した。測定結果に基づき、先に合成したアクリル樹脂溶液に、固形分が30%になるように、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加して、アクリル樹脂溶液を得た。
(緑色微細化処理顔料(PG−1)の製造)
緑色顔料C.I.Pigment Green 58(DIC株式会社製「ファーストゲーングリーンA110」)500部、塩化ナトリウム1500部、及びジエチレングリコール250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、120℃で8時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、緑色微細化処理顔料(PG−1)を得た。得られた顔料の体積平均一次粒子径は25nmであった。
緑色顔料C.I.Pigment Green36(東洋インキ製造社製「リオノールグリーン 6YK」):500部、塩化ナトリウム:2500部、およびジエチレングリコール:250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、100℃で2時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、490部の緑色微細化処理顔料(PG−2)を得た。
金属錯体系黄色顔料C.I.Pigment Yellow150(ランクセス社「E4GN」)500部、塩化ナトリウム2500部、及びジエチレングリコール250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、100℃で6時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、黄色微細化処理顔料(PY−1)を得た。得られた顔料の体積平均一次粒子径は28nmであった。
キノフタロン系黄色顔料C.I.Pigment Yellow138(BASF社製「パリオトールイエロー K0960−HD」)500部、塩化ナトリウム2500部、及びジエチレングリコール:250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、100℃で6時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、黄色微細化処理顔料(PY−2)を得た。得られた顔料の体積平均一次粒子径は26nmであった。
イソインドリン系黄色顔料C.I.Pigment Yellow139(BASF社製「パリオトールイエローD1819」)500部、塩化ナトリウム2500部、及びジエチレングリコール:250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、100℃で6時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、黄色微細化処理顔料(PY−3)を得た。得られた顔料の体積平均一次粒子径は26nmであった。
イソインドリン系黄色顔料C.I.Pigment Yellow185(BASF社製「パリオトールイエローD1155」)500部、塩化ナトリウム2500部、及びジエチレングリコール:250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、100℃で6時間混練した。次に、この混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、黄色微細化処理顔料(PY−4)を得た。得られた顔料の体積平均一次粒子径は26nmであった。
(緑色共チップ(TG−1)の製造)
緑色微細化処理顔料(PG−1)34.0部、黄色微細化処理顔料(PY−1)1.8部、EFKA4300溶液 23.9部、アクリル樹脂溶液40.3部の混合物を充分混合した後、2本ロールミルにて練肉し、シート状物とした。このシート状物を数枚に折り畳み、再度2本ロールミルに通した。この工程を10〜40回繰り返し行った後、粉砕機で粉砕し、緑色共チップ(TG−1)を得た。得られた緑色共チップ(TG−1)の固形分を測定したところ90%であった。
表1に示した微細化処理顔料の種類、重量部、及び、樹脂型分散剤の種類を変更した以外は、緑色共チップ(TG−1)の製造方法と同様の方法で、緑色共チップ(TG−2〜7、9〜19)を得た。得られた緑色共チップ(TG−2〜7、9〜19)の固形分を測定したところ全て90%であった。
緑色微細化処理顔料(PG−1)26.8部、黄色微細化処理顔料(PY−1)7.2部、下記一般式(2):
緑色微細化処理顔料(PG−1)を緑色微細化処理顔料(PG−2)に置き換えた以外は、緑色共チップ(TG−8)の製造方法と同様の方法で、緑色共チップ(TG−20)を得た。得られた緑色共チップ(TG−20)の固形分を測定したところ90%であった。
緑色微細化処理顔料(PG−1)35.8部、EFKA4300溶液23.9部、アクリル樹脂溶液40.3部の混合物を充分混合した後、2本ロールミルにて練肉し、シート状物とした。このシート状物を数枚に折り畳み、再度2本ロールミルに通した。この工程を10〜40回繰り返し行った後、粉砕機で粉砕し、緑色チップ(TG−21)を得た。得られた緑色チップ(TG−21)の固形分を測定したところ90%であった。
緑色微細化処理顔料(PG−1)を黄色微細化処理顔料(PY−1)に置き換えた以外は、緑色チップ(TG−21)の製造方法と同様の方法で、黄色チップ(TY−1)を得た。得られた黄色チップ(TY−1)の固形分を測定したところ90%であった。
(赤色着色レジスト(RR−1)の製造)
赤色顔料(C.I. Pigment Red 254、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「IRGAPHOR RED B-CF」)11.0部、EFKA4300溶液2.5部、アクリル樹脂溶液を40.0部、及びエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート46.5部の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で3時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し赤色顔料分散体を作製した。
次いで、上記赤色顔料分散体60.0部、アクリル樹脂溶液11.0部、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)4.2部、光重合開始剤(チバ・ジャパン社製「イルガキュアー907」)1.2部、増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」)0.4部、及びエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート23.2部の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過して、赤色着色レジスト(RR−1)を得た。
青色顔料(C.I. Pigment Blue 15:6、東洋インキ製造社製「LIONOL BLUE ES」)11.0部、アジスパーPB821溶液2.5部、上記アクリル樹脂溶液を40.0部、及びエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート46.5部の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で3時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し赤色顔料分散体を作製した。
次いで、上記青色顔料分散体60.0部、アクリル樹脂溶液11.0部、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)4.2部、光重合開始剤(チバ・ジャパン社製「イルガキュアー907」)1.2部、増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」)0.4部、及びエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート23.2部の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過して、青色着色レジスト(BR−1)を得た。
(緑色顔料分散体(DG−1)の製造)
緑色共チップ(TG−1)32.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート67.4部を直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、メディア型湿式分散機としてアイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)を用いて4時間分散したのちに、固形分を測定し、固形分が20%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで調整することにより、緑色顔料分散体(DG−1)を得た。
(緑色顔料分散体(DG−2〜20)の製造)
緑色共チップの種類を表3のように変更した以外は、緑色顔料分散体(DG−1)の製造方法と同様の方法で、緑色顔料分散体(DG−2〜20)を得た。
(緑色顔料分散体(DG−21)の製造)
緑色共チップ(TG−1)を、緑色チップ(TG−20)に変更した以外は、緑色顔料分散体(DG−1)の製造方法と同様の方法で、緑色顔料分散体(DG−21)を得た。
(緑色顔料分散体(DG−22)の製造)
緑色微細化処理顔料(PG−1)19.5部、EFKA4300溶液13.0部、アクリル樹脂溶液22.0部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート45.5部を直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、メディア型湿式分散機としてアイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)を用いて4時間分散したのちに、固形分を測定し、固形分が20%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで調整することにより、緑色顔料分散体(DG−22)を得た。
(緑色顔料分散体(DG−23)の製造)
緑色微細化処理顔料(PG−1)15.6部、黄色微細化処理顔料(PY−1)3.9部、EFKA4300溶液13.0部、アクリル樹脂溶液22.0部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート45.5部を直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、メディア型湿式分散機としてアイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)を用いて4時間分散したのちに、固形分を測定し、固形分が20%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで調整することにより、緑色顔料分散体(DG−23)を得た。
(緑色顔料分散体(DG−24〜26)の製造)
黄色微細化処理顔料の種類を表2に示すように変更した以外は、緑色顔料分散体(DG−23)の製造方法と同様にして、緑色顔料分散体(DG−24〜26)を得た。
(緑色顔料分散体(DG−27)の製造)
緑色微細化処理顔料(PG−1)15.6部、黄色微細化処理顔料(PY−1)3.9部、EFKA4300溶液13.0部、アクリル樹脂溶液22.0部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート45.5部を直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、メディア型湿式分散機としてアイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)を用いて10時間分散したのちに、固形分を測定し、固形分が20%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで調整することにより、緑色顔料分散体(DG−27)を得た。
(緑色顔料分散体(DG−28)の製造)
まず、緑色チップ(TG−20)を、黄色チップ(TY−1)に変更した以外は、緑色顔料分散体(DG−21)の製造方法と同様の方法で、黄色顔料分散体(DY−1)を得た。
さらに、緑色顔料分散体(DG−21)80.0部、黄色顔料分散体(DY−1)20.0部を混合することにより、緑色顔料分散体(DG−28)を得た。
(カラーフィルタ用緑色着色レジスト(RG−1)の作製)
緑色顔料分散体(DG−1)60.0部、アクリル樹脂溶液11.0部、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)4.2部、光重合開始剤(チバ・ジャパン社製「イルガキュアー907」)1.2部、増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」)0.4部、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート23.2部の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過して、カラーフィルタ用緑色着色レジスト(RG−1)を得た。
(カラーフィルタ用緑色着色レジスト(RG−2〜28)の作製)
表4に示す顔料分散体に変更した以外は、カラーフィルタ用緑色着色レジスト(RG−1)と同様にして、カラーフィルタ用緑色着色レジスト(RG−2〜19)を得た。
まず、赤色着色レジスト(RR−1)をスピンコート法により、予めブラックマトリックスが形成されてあるガラス基板に塗工した後、クリーンオーブン中で、70℃で20分間プリベークした。次いで、この基板を室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して紫外線を露光した。
その後、この基板を23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾した。さらに、クリーンオーブン中で、230℃で30分間ポストベークを行い、基板上にストライプ状の赤色画素を形成した。
次に、本発明におけるカラーフィルタ用緑色着色レジストを使用し、同様に緑色画素を形成し、さらに、青色着色レジスト(BR−1)を使用し、青色画素を形成し、カラーフィルタを得た。各色画素の形成膜厚はいずれも2.0μmであった。
得られたカラーフィルタ上に、透明ITO電極層を形成し、その上にポリイミド配向層
を形成した。このガラス基板の他方の表面に偏光板を形成した。
他方、別の(第2の)ガラス基板の一方の表面にTFTアレイおよび画素電極を形成し、他方の表面に偏光板を形成した。こうして準備された2つのガラス基板を電極層同士が対面するよう対向させ、スペーサビーズを用いて両基板の間隔を一定に保ちながら位置合わせし、液晶組成物注入用開口部を残すように周囲を封止剤で封止した。
開口部から液晶組成物を注入し、開口部を封止した。前記偏光板には広視野角表示が可能なように最適化された光学補償層を設けた。このようにして作製した液晶表示装置をバックライトユニットと組み合わせて液晶パネルを得た。
<保存安定性>
課題であったハロゲン化亜鉛フタロシアニンを含む緑色顔料分散体、緑色着色レジスト(以下あわせて着色組成物と記すことがある)の長期保存安定性についての評価を行った。保存安定性は、経時増粘率と、経時コントラスト変化率とで評価される。
着色組成物の粘度は、着色組成物調整当日25℃において、E型粘度計(東機産業社製「ELD型粘度計」)を用いて回転数20rpmにおける粘度(初期粘度)を測定した。
そして、着色組成物調整当日から数えて10℃において120日間で静置した着色組成物について、25℃にサンプル温度を戻した後に、上記粘度測定法に従い、経時粘度を測定し、下式から経時増粘率を求めた。
経時増粘率(%)=(経時粘度)/(初期粘度)×100
着色組成物の調整当日に測定した初期コントラスト比と、調整当日から数えて10℃において120日間で静置した着色組成物について、測定した経時コントラスト比から、経時コントラスト比変化率を算出した。コントラスト比の測定方法については後述する。
経時コントラスト比変化率(%)=経時コントラスト比/初期コントラスト比×100
得られた着色組成物をスピンコーターを用いて、回転数を変えて乾燥膜厚がCIE表色系におけるC光源での色度yが0.62、0.6、0.58となるように3点の塗布基板を作製した。塗布後80℃で30分、熱風オーブンで乾燥したのち、それぞれ膜厚を測定し、3点のデータから色度yが0.6における明度を一次相関法で求めた。色度は顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)を用いて測定した。
各着色組成物を10cm×10cmのガラス基板上にスピンコータで塗工し、70℃のオーブン内に15分間静置、余剰の溶剤を除去乾燥させ、約2.0μmの厚さのカラーフィルタ用着色組成物が塗布されたガラス基板を作成し、下記の方法でコントラスト比を測定した。
着色組成物塗布基板を2枚の偏光板の間に挟み、一方の偏光板側から液晶ディスプレー用バックライトユニットを用いて光を照射する。バックライトユニットから出た光は、1枚目の偏光板を通過して偏光され、ついでカラーフィルタ用着色組成物塗布基板を通過し、2枚目の偏光板に到達する。1枚目の偏光板と2枚目の偏光板の偏光面が平行であれば、光は1枚目の偏光板を透過するが、偏光面が直行している場合には光は2枚目の偏光板により遮断される。しかし、1枚目の偏光板によって偏光された光が、カラーフィルタ用着色組成物塗布基板を通過するときに、顔料粒子による散乱等が起こり偏光面の一部にずれを生じると、偏光板が平行のときは2枚目の偏光板を透過する光量が減り、偏光板が直行のときは2枚目の偏光板を光の一部が透過する。この透過光の輝度を偏光板上の輝度計にて測定し、偏光板が平行のときの輝度と直行のときの輝度との比をコントラスト比とする。
コントラスト比=(平行のときの輝度)/(直行のときの輝度)
なお、輝度計は株式会社トプコン社製「色彩輝度計BM−5A」、偏光板はサンリツ社製「偏光フィルムLLC2−92−18」を用いた。なお、測定に際しては、不要光を遮断するために、測定部分に1cm角の孔を開けた黒色のマスクを当てた。
以下の手順で各色塗膜を作製し、厚み方向位相差値を測定した。
着色組成物をスピンコート法によりガラス基板に塗工した後、クリーンオーブン中で、70℃で20分間プリベークした。次いで、この基板を室温に冷却した後、超高圧水銀ランプを用い、紫外線を露光した。その後、この基板を23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾した。その後、クリーンオーブン中で、230℃で30分間ポストベークを行い、各色画素用の塗膜を得た。乾燥塗膜の膜厚は、いずれも1.8μmであった。また、液晶表示装置のセルギャップを均一化するための対向基板担持層、セルギャップ制御用かさ上げ層、及び位相差層用感光性樹脂組成物を形成するために、同様にして塗膜を形成した。
厚み方向位相差値は、位相差測定装置(大塚電子社製「RETS−100」)を用いて、塗膜を形成した基板の法線方向から45°傾けた方位よりリタデーションΔ(λ)を測
定し、この値を用いて得られる3次元屈折率から下記式1より厚み方向位相差値(Rth)を算出した。但し、赤色着色画素では610nm、緑色着色画素では550nm、青色着色画素では450nmの波長で測定を行った。
Rth={(Nx+Ny)/2−Nz}×d ・・・・(式1)
(式中、Nxは着色層の平面内のx方向の屈折率であり、Nyは着色層の平面内のy方向の屈折率であり、Nzは着色層の厚み方向の屈折率であり、NxをNx≧Nyとする遅相軸とする。dは着色層の厚み(nm)である。)
作製した液晶表示装置を黒表示させ、液晶パネルの法線方向(正面)および法線方向から45°傾けた方位(斜め)より漏れてくる光(直交透過光;漏れ光)の量を目視観察した。光漏れなく黒く見えた場合を○、漏れ光による色づきが見られた場合を×を評価した。
Claims (12)
- ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含む緑色顔料と、黄色顔料と、透明樹脂および樹脂型分散剤とを含有する混合物を、ロールミルにより練肉してシート状物とする工程を複数回行い、粉砕することで得られる緑色共チップを有機溶剤に溶解することを特徴とするカラーフィルタ用緑色顔料分散体の製造方法。
- 黄色顔料がC.I.Pigment Yellow 138、C.I.Pigment Yellow 139、C.I.Pigment Yellow 150、およびC.I.Pigment Yellow 185から選ばれる少なくとも一種の黄色顔料であることを特徴とする請求項1記載のカラーフィルタ用緑色顔料分散体の製造方法。
- 樹脂型分散剤が、アミン価が15〜200mgKOH/gの範囲である塩基性樹脂型分散剤であることを特徴とする請求項1または2に記載のカラーフィルタ用緑色顔料分散体の製造方法。
- ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の含有量が全顔料重量を基準として40〜95重量%であることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項に記載のカラーフィルタ用緑色顔料分散体の製造方法。
- 混合物が、さらに色素誘導体を含有することを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項に記載のカラーフィルタ用緑色顔料分散体の製造方法。
- 請求項1ないし5いずれか1項に記載のカラーフィルタ用緑色顔料分散体の製造方法により製造されることを特徴とするカラーフィルタ用緑色顔料分散体。
- 10℃において120日間保存した後の経時増粘率が120%以内である、請求項6に記載のカラーフィルタ用緑色顔料分散体。
- 10℃において120日間保存した後の経時コントラスト比変化率が90%以上である、請求項6に記載のカラーフィルタ用緑色顔料分散体。
- 請求項6ないし8いずれか1項に記載のカラーフィルタ用緑色顔料分散体と、光重合性単量体を含むことを特徴とするカラーフィルタ用緑色着色レジスト。
- 請求項9に記載のカラーフィルタ用緑色着色レジストにより形成されてなる緑色着色層であって、下記式により表される該着色層の厚み方向の位相差値Rthが、+10〜+110nmであることを特徴とする緑色着色層。
Rth={(Nx+Ny)/2−Nz}×d
(式中、Nxは着色層の平面内のx方向の屈折率を、Nyは着色層の平面内のy方向の屈折率を、Nzは着色層の厚み方向の屈折率をそれぞれ表す。) - 請求項10に記載の緑色着色層を緑色フィルタセグメントとして具備することを特徴とするカラーフィルタ。
- 請求項11に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とする液晶表示装置。
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