JP2013080232A - カラーフィルタ用着色組成物およびカラーフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる色素担体と、酸性染料と塩基性染料との造塩化合物を少なくとも2種含む色素、もしくは酸性染料と塩基性染料との造塩化合物および顔料を含む色素を含むカラーフィルタ用着色組成物、および基板上に、前記着色組成物から形成されるフィルタセグメントを具備するカラーフィルタ。
【選択図】なし
Description
顔料分散法は、顔料を均一に感光性樹脂組成物に分散させた着色感光性組成物を用いてフォトリソグラフィー法によってカラーフィルタを製造する方法である。顔料分散法は、着色に用いられる色素として顔料を用いるため耐薬品性および耐熱性に優れ、カラーフィルタの製造に広く一般に使用される製造法である反面、顔料を樹脂の中へ均一に分散させることが困難であり、通常、分散のための分散剤を添加しなければならない。
上記問題を改善するため、例えばハイドロサルト類の層間に染料をインターカレーションして染料を顔料化する方法(特許文献4)や、染料の溶剤への溶出を回避するために染料の染着点となる単量体を有する共重合体を使用する方法(特許文献5)の提案がなされている。しかし、前者の方法では製造工程が複雑になるという問題があり、また後者の方法では染料濃度に対する単量体の組成比に制限がかかるため、明度および分光特性と、現像性との両立が困難であるといった問題を抱えていた。
一方、この問題の発生の可能性を回避する手段の一つとして、酸性染料と含窒素化合物との塩形成後に塩の置換基を非極性化する方法が特許文献6にて開示されているが、この手法によってカラーフィルタを製造した場合、酸性染料本来の分光特性および色純度に由来する明度と分光特性が発現するものに留まるものに他ならない。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物において、酸性染料はフタロシアニン系染料であり、塩基性染料がトリアリールメタン系染料であることが好ましい。また、フタロシアニン系染料は、C.I.ダイレクトブルー86、87、C.I.アシッドブルー249からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、トリアリールメタン系染料がC.I.ベーシックブルー1、5、7、8、11、15、18、21、24、C.I.ベーシックバイオレット1、2、3、4、13、14、23、C.I.ベーシックグリーン1、4からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
また、本発明のカラーフィルタは、基板上に、本発明の着色組成物から形成されるフィルタセグメントを具備することを特徴とする。
<酸性染料と塩基性染料との造塩化合物からなる色素>
酸性染料と塩基性染料との造塩化合物とは、酸性染料と塩基性染料とを溶媒中で反応させて析出した物質であり、アニオンとしての酸性染料の化学構造と、カチオンとしての塩基性染料の化学構造とを具備する造塩化合物のことである。造塩化合物は、カラーフィルタ用着色組成物の製造時の安定性および分光特性を考慮した場合、電気的に中性であることが好ましい。
さらに、酸性染料と塩基性染料との造塩化合物は、酸性染料の誘導体であるスルホン酸やカルボン酸等の酸性基を有する酸性染料の無機塩、酸性染料と含窒素化合物との塩、酸性染料のスルホンアミド体等のアミド化合物とは異なり、染料イオンがアニオン性である酸性染料と、染料イオンがカチオン性である塩基性染料との化学(造塩)反応により得られる化合物であるため、極めて剛直な構造を取り、化学的に安定性である。
酸性染料とは、色素の分子中にスルホン酸基・カルボキシル基などの酸性の基、あるいはその塩の構造を有する水溶性染料であり、羊毛・絹・ナイロンなどのたんぱく質系の繊維や皮革・紙・インク・食用色素として広く使用されるものである。
酸性染料の中には直接染料と分類されるものがあり、直接染料は、特にセルロース系繊維の染色性において優れたものの総称であるが、酸性染料の中でも分子量が大きく平面構造を有し、直接染料と塩基性染料との造塩化合物は特に耐熱性が優れたものであるため、本発明の着色組成物において好ましく使用できる。
アゾ系染料としては、例えば、C.I. ダイレクトイエロー2,33,34,35,39,50,69,70,71,86,93,94,95,98,102,109,129,136,141;
C.I. ダイレクトオレンジ41,46,56,61,64,70,96,97,106,107;
C.I. ダイレクトレッド79,82,83,84,97,98,99,106,107,172,173,176,177,179,181,182,204,207,211,213,218,221,222,232,233,243,246,250;
C.I. ダイレクトバイオレット47,52,54,60,65,66,79,80,81,82,84,89,90,93,95,96,103,104;
C.I. ダイレクトブルー51,57,71,81,84,85,90,93,94,95,98,100,101,113,149,150,153,160,162,163,164,166,167,170,172,188,192,193,194,196,198,200,207,209,210,212,213,214,222,228,229,237,238,242,243,244,245,247,248,250,251,252,256,257,259,260,268,274,275;
C.I. ダイレクトグリーン27,34,37,65,67,68,69,72,77,79,82などが挙げられる。チアゾール系染料としては、C.I. ダイレクトイエロー54が挙げられる。
アントラキノン系染料としては、C.I. ダイレクトブルー77が挙げられる。
フタロシアニン系染料としては、C.I. ダイレクトブルー86,87, 189,199などが挙げられる。
その他の直接染料としては、C.I. ダイレクトイエロー38,43,47,58,68,108,138;C.I. ダイレクトオレンジ34,39,50,52,57,65,68;C.I. ダイレクトレッド91,92,96,105,184,220,234,241;C.I. ダイレクトバイオレット59;C.I. ダイレクトブルー80,114,115,117,119,137,155,156,158,159,161,171,173;C.I. ダイレクトグリーン25,31,32,63,66などが挙げられる。
アゾ系染料としては、例えば、C.I. アシッドレッド1、3、4、6、8、11、12、14、18、26、27、33、37、53、57、88、106、108、111、114、131、137、138、151、154、158、159、173、184、186、215、257、266、296、337;
C.I. アシッドオレンジ7、10、12、19、20、22、28、30、52、56、74、127;
C.I. アシッドバイオレット11、56、58;
C.I. アシッドイエロー1、17、18、23、25、36、38、42、44、54、59、72、78、151;
C.I. アシッドブラウン2、4、13、248;
C.I. アシッドブルー92、102、113、117などが挙げられる。
フタロシアニン系染料としては、C.I. アシッドブルー249が挙げられる。
アントラキノン系染料としては、C.I. アシッドレッド82、92;C.I. アシッドバイオレット41、42、43;C.I. アシッドブルー14、22、25、40、45、78、80、127:1、129、145、167、230;C.I. アシッドグリーン25、27等が挙げられる。
キノリン系染料としては、C.I. アシッドイエロー3が挙げられる。
アジン系染料としては、C.I. アシッドブルー59,102などが挙げられる。
インジゴイド系染料としては、C.I. アシッドブルー74が挙げられる。
酸性染料の中で特に好ましいものはフタロシアニン系染料であり、この染料は共役系が広い平面構造を有し、また分子構造が剛直であるため、塩基性染料との造塩化合物を形成した場合の耐熱性、耐光性、耐溶剤性が特に優れたものである。
フタロシアニン系染料としては、特に、C.I. ダイレクトブルー86、87、C.I. アシッドブルー249からなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。
また、塩基性染料とは、分子中にアミノ基やイミノ基などのなどの塩基性の基、あるいはその塩の構造を有し、水溶液中でカチオンとなる染料であり、絹・毛などの動物性繊維には直接染着し、木綿などには媒染するという特徴をもつ。
アゾ系染料としては、例えば、C.I.ベーシックレッド17、22、23、25、29、30、38、39、46、46:1、82;C.I. ベーシックオレンジ2、24、25;C.I. ベーシックバイオレット18;C.I. ベーシックイエロー15、24、25、32、36、41、73、80;C.I. ベーシックブラウン1;C.I. ベーシックブルー41、54、64、66、67、129などが挙げられる。
アジン系染料としては、C.I. ベーシックレッド12、27などが挙げられる。
アクリジン系染料としては、C.I. ベーシックオレンジ14などが挙げられる。
メチン系染料としては、C.I. ベーシックレッド13、14;C.I. ベーシックオレンジ21;C.I. ベーシックバイオレット16、39;C.I. ベーシックイエロー11,13, 21, 23,28などが挙げられる。
チアゾール系染料としては、C.I. ベーシックイエロー1が挙げられる。
チアジン系染料としては、C.I. ベーシックブルー9が挙げられる。
アントラキノン系染料としては、C.I. ベーシックブルー22, 35, 45, 47などが挙げられる。
ローダミン系染料としては、C.I. ベーシックバイオレット10が挙げられる。
トリアリールメタン系染料としては、C.I. ベーシックバイオレット1、2、3、4、13、14、23;C.I. ベーシックブルー1、5、7、8、11、15、18、21、24、26;C.I. ベーシックグリーン1、4;などが挙げられる。
その他の染料としては、C.I. ベーシックイエロー2;C.I. ベーシックブルー1, 67等が挙げられる。
C.I.ダイレクトブルー86とC.I.ベーシックブルー7との造塩化合物は、以下の様な電気的に中性の構造となっている。
造塩化合物は、例えば、下記の方法によって合成されるが、下記の製法に限定されるものではない。
(酸性染料溶液の調製)
酸性染料を水温40〜80℃の温水に溶解して1〜20重量%の液を得、これをpH7程度に調製しろ過を行なう。
(塩基性染料溶液の調製)
塩基性染料溶液をアルコールに溶解させ、次に水温40〜80℃の温水を加え、溶解液を作製する。
(造塩反応)
塩基性染料溶液を撹拌しながら酸性染料溶液を滴下ロート等によりゆっくりと時間を掛けながら滴下した後、析出物の濾過回収を行ない、60〜70℃で乾燥し、結晶形状の造塩化合物を得る。
<顔料>
造塩化合物からなる色素と併用可能な顔料の具体例を、カラーインデックス番号で示す。
イエロー色フィルタセグメントを形成するためのイエロー色着色組成物には、黄色顔料を用いることができる。
シアン色フィルタセグメントを形成するためのシアン色着色組成物には、フタロシアニン系顔料、コバルト系顔料等の青色顔料を用いることができる。青色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー15:1、15:2、15:4、15:3、15:6、16、81等が挙げられる。
本発明で用いる造塩化合物からなる色素がフタロシアニン系の酸性染料とトリアリールメタン系の塩基性染料との造塩化合物からなる色素である場合は、青色顔料または紫色顔料と併用することが好ましい。この場合、造塩化合物からなる色素100重量部に対し、顔料を10〜500重量部の範囲で用いることが好ましい。
さらに好ましい形態は、フタロシアニン系顔料と併用することであり、特に、フタロシアニン系の構造を有する造塩化合物からなる色素と、フタロシアニン系顔料との併用は、着色組成物製造時の相溶性が高いため、極めて高明度な分光特性が得られる。
ソルトミリング処理とは、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顔料の一次粒子径が異なる。
本発明の着色組成物の全不揮発成分中において、好ましい色素成分(造塩化合物からなる色素と顔料を併用する場合には、顔料を色素成分に含む。以下、同じ。)の濃度は、充分な色再現性を得る観点から10〜90重量%であり、より好ましくは15〜80重量%であり、最も好ましくは20〜70重量%である。色素成分の濃度が10重量%未満になると十分な色再現性を得ることができず、90重量%を超えると色素担体の濃度が低くなり、着色組成物の安定性が悪くなる。
造塩化合物からなる色素と併用する顔料を分散する際には、適宜、顔料誘導体や、樹脂型顔料分散剤、界面活性剤等の顔料分散剤を用いることができる。顔料分散剤は、顔料の分散に優れ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きいので、透明性に優れたカラーフィルタが得られる。顔料分散剤は、顔料100重量部に対して、0.1〜30重量部の量で用いることができる。
顔料分散剤として使用する顔料誘導体は、下記一般式(ア)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。
X:有機顔料残基
Y:塩基性置換基または酸性置換基
顔料誘導体としては、例えば特開昭63−305173号公報、特公昭57−15620号公報、特公昭59−40172号公報、特公昭63−17102号公報、特公平5−9469号公報等に記載されているものを使用でき、これらは単独でまたは2種類以上を混合して用いることができる。顔料誘導体の配合量は、最も好ましくは、顔料100重量部に対して0.5〜25重量部である。顔料全量に対し色素性誘導体の配合量が、0.1重量部未満であると分散性が悪くなる場合があり、30重量部を超えると耐熱性、耐光性が悪くなる場合がある。
本発明の着色組成物に含まれる顔料を分散させる色素担体は、透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物により構成される。
なお、本願では、「(メタ)アクリロイル」、「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリレート」と表記した場合には、特に説明がない限り、それぞれ「アクリロイル又はメタクリロイル」、「アクリル又はメタクリル」、「アクリル酸又はメタクリル酸」、「アクリレート又はメタクリレート」を表す。
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、フェノール樹脂等が挙げられる。
本発明の着色組成物を後述するアルカリ現像型着色レジストの形態で用いる場合は、(メタ)アクリル酸共重合体樹脂(アルカリ可溶性アクリル樹脂)等の酸性基を有するアルカリ可溶性樹脂を使用する。
さらに、本発明のカラーフィルタ用着色組成物には、色素を充分に色素担体中に分散させ、ガラス基板等の透明基板上に乾燥膜厚が0.2〜5μmとなるように塗布してフィルタセグメントを形成することを容易にするために溶剤を含有させることができる。
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。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物には、該組成物を紫外線照射等により硬化したり、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は、光重合開始剤等が添加される。光重合開始剤を使用する際の配合量は、色素の全量を基準(100重量%)として、5〜200重量%であることが好ましく、光硬化性及び現像性の観点から10〜150重量%であることがより好ましい。
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、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、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン光重合開始剤;
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、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、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、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;イミダ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等が用いられる。
増感剤を使用する際の配合量は、着色組成物中に含まれる光重合開始剤を基準(100重量%)として、3〜60重量%であることが好ましく、光硬化性、現像性の観点から5〜50重量%であることがより好ましい。
本発明の着色組成物には、基板上での組成物のレベリング性を良くするため、レベリング剤を添加することが好ましい。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などが挙げられる。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などが挙げられる。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、着色組成物の全重量を基準(100重量%)として0.003〜0.5重量%である。
レベリング剤には、顔料分散剤として例示したものと同様のアニオン性、カチオン性、ノニオン性、または両性の界面活性剤を補助的に加えることも可能である。
本発明の着色組成物には、組成物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。
貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、t−ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィン、テトラフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、着色組成物中の色素の全量を基準(100重量%)として、0.1〜10重量%の量で用いることができる。
本発明の着色組成物は、色素、透明樹脂、溶剤、および必要に応じて顔料、顔料分散剤を混合したものを、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて分散し、光重合性モノマー、光重合開始剤等を添加して製造することができる。また、2種以上の色素を含むカラーフィルタ用着色組成物は、各色素を別々に、透明樹脂および溶剤中に微細に分散したものを混合して製造することもできる。
本発明の着色組成物は、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。
つぎに、本発明カラーフィルタについて説明する。
本発明のカラーフィルタは、基板上に、本発明の着色組成物から形成される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またはイエロー色、マゼンタ色、シアン色のフィルタセグメント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本発明の着色組成物を塗布することにより、基板上に形成される。
カラーフィルタの基板としては、可視光に対して透過率の高いソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。また、ガラス板や樹脂板の表面には、パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム、酸化錫などからなる透明電極が形成されていてもよい。
現像処理方法としては、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、着色組成物を基板上に塗布乾燥後、水溶性あるい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。
カラーフィルタ上には、必要に応じてオーバーコート膜や柱状スペーサー、透明導電膜、液晶配向膜などが形成される。
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)など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。
[造塩化合物1の製造例]
下記の(1)〜(3)の手順にて造塩化合物1を合成した。
(1)酸性染料溶液(A)の調製
C.I.ダイレクトブルー86:73.4g(0.1mol)を水温60℃の水に溶解し、3%の溶液を得た。これをpH7に調製しろ過した。
(2)塩基性染料溶液(B)の調整
C.I.ベーシックブルー7:128.6g(0.25mol)をメタノール600gに溶解させ、次に70℃の湯1200gを加え、溶解液を作製した。
(3)造塩化合物の合成
C.I.ベーシックブルー7の溶解液(B)を撹拌しながらC.I.ダイレクトブルー86の溶解液(A)を滴下ロート により60分間で滴下した後、析出物の濾過回収を行い、60〜70℃で乾燥し、C.I.ダイレクトブルー86とC.I.ベーシックブルー7とからなる造塩化合物1の結晶127.0gを得た。
表1に示す種類および量の酸性染料、塩基性染料を用い、上記(1)〜(3)と同様の手順によって、造塩化合物2〜10の結晶を得た。
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら100℃に加熱して、同温度で、スチレン60.0部、メタクリル酸60.0部、メチルメタクリレート65.0部、ブチルメタクリレート65.0部およびアゾビスイソブチロニトリル10.0部の混合物を1時間かけて滴下して重合反応を行った。
滴下後さらに100℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル2.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、さらに100℃で1時間反応を続けてアクリル樹脂の溶液を得た。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約40,000であった。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約2重量部をサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、測定結果に基づき、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20%になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製した。
(分散剤溶液の調製)
市販の分散剤BYK−2025(BYK Chemie(株)製)に、不揮発分が50%になるようにシクロヘキサノンを添加して分散剤溶液を調製した。
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径1mm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2時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し、青色色素分散体を作製した。
造塩化合物1 10.0部
アクリル樹脂溶液 30.0部
シクロヘキサノン 60.0部
ついで、下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、青色カラーフィルタ用着色組成物を得た。
青色色素分散体 42.0部
アクリル樹脂溶液 10.0部
光重合性モノマー(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)5.6部
(トリメチロールプロパントリアクリレート)
光重合開始剤(チバ・ジャパン社製「イルガキュアー907」) 2.0部
(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)
増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) 0.2部
(4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン)
シクロヘキサノン 40.2部
色素、誘導体、分散剤、アクリル樹脂溶液、および溶剤を表2に示す割合(重量比)で配合して青色顔料分散体を作製し、参考例1と同様にして青色カラーフィルタ用着色組成物を得た。
溶剤1: プロピレングリコールモノメチルエーテル
溶剤2: プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
溶剤3:ジエチレングリコールモノメチルエーテル
(塗膜の作製)
得られた青色カラーフィルタ着色組成物を100mm×100mm、1.3mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて、実施例1および比較例1、2については色度座標x=0.141、y=0.153近傍、上記以外の実施例と比較例についてはx=0.161、y=0.153近傍になるような膜厚に塗布した。次に、塗布膜を70℃で20分間乾燥した。この塗膜にテストマスクを通して超高圧水銀ランプを用いて積算光量150mJの紫外線露光を行い、次いで0.2%の炭酸ナトリウム水溶液からなるアルカリ現像液を用いたスプレー現像により未露光部分を除去後、イオン交換水で洗浄した。更にこの基板を加熱オーブンにて230℃で1時間加熱して放冷後、顕微分光光度計(オリンパス光学株式会社製「OSP−SP100」)を用いて、得られた塗膜のC光源での明度(Y)を求めた。明度の良否判定は以下の5段階で実施した(表3)。評価結果を表7に示す。
前記塗膜基板を加熱オーブンで250℃の環境下に1時間放置し、その前後での塗膜の明度(L*)、色度座標(a*,b*)を顕微分光光度計(オリンパス光学株式会社製「OSP−SP100」)を用いて測定し、色差(ΔEab*)を算出した。色差は数値が小さいもの程良好であり、良好なものから順に◎、○、△、×、××の5段階で評価した(表4)。評価結果を表7に示す。
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1)) 2+( b*(2)- b*(1)) 2)
ここで、
(L*(1),a*(1),b*(1)):加熱前の分光特性。
(L*(2),a*(2),b*(2)):加熱後の分光特性
前記硬化塗膜基板を卓上型キセノン促進暴露装置(ATLAS社製「サンテクストCPS+」)にて放射強度470(W/cm2)で100時間照射を行い、その前後での塗膜の明度(L*)、色度座標(a*,b*)を顕微分光光度計(オリンパス光学株式会社製「OSP−SP100」)を用いて測定し、色差(ΔEab*)を算出した。色差は数値が小さいもの程良好であり、前記耐熱性試験と同様に、良好なものから順に◎、○、△、×、××の5段階で評価を行なった(表5)。評価結果を表7に示す。
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1)) 2+( b*(2)- b*(1)) 2)
ここで、
(L*(1),a*(1),b*(1)):暴露前の分光特性。
(L*(2),a*(2),b*(2)):暴露後の分光特性。
前記硬化塗膜基板を10mm×20mmのサイズに切断し、20ccのNMP溶液に0.5時間浸漬を行い、純水でリンス後乾燥させた。この試験前後での塗膜の明度(L*)、色度座標(a*,b*)を顕微分光光度計(オリンパス光学株式会社製「OSP−SP100」)を用いて測定し、色差(ΔEab*)を算出した。色差は数値が小さいもの程良好であり、前記耐熱性試験と同様に、良好なものから順に◎、○、△、×、××の5段階で評価を行った(表6)。評価結果を表7に示す。
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1)) 2+( b*(2)- b*(1)) 2)
ここで、
(L*(1),a*(1),b*(1)):暴露前の分光特性。
(L*(2),a*(2),b*(2)):暴露後の分光特性
また、実施例4の着色組成物を用いて形成された塗膜は、C.I.ダイレクトブルー86とC.I.ベーシックブルー7との造塩化合物からなる色素および紫色顔料が含まれているため、明度の評価結果が◎で、さらに他の評価項目も全て◎でありもっとも良好な結果であった。
Claims (3)
- 透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる色素担体と、
酸性染料と塩基性染料との造塩化合物を少なくとも2種含む色素、もしくは
酸性染料と塩基性染料との造塩化合物および顔料を含む色素
を含むことを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。 - 塩基性染料が、アゾ系染料、キサンテン系染料、アジン系染料、アクリジン系染料、メチン系染料、チアゾール系染料、チアジン系染料、オキサジン系染料、アントラキノン系染料、ローダミン系染料、またはトリアリールメタン系染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着色組成物。
- 基板上に、請求項1または2に記載の着色組成物から形成されるフィルタセグメントを具備することを特徴とするカラーフィルタ。
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