JP2015018208A - 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
Description
染料の発する蛍光を消光する材料として、様々な文献が提案されているが(例えば特許文献2参照)、これらの消光材は、カラーフィルタの基板作製時の加熱工程で昇華・分解等することにより蛍光消光効果を発揮できず、充分なコントラスト比を得ることが出来ていなかった。
[式(3)中、R10〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の飽和炭化水素基、ニトロ基、ハロゲン原子、−SO2NHR30、−SO3H又は−SO2CH3を表す。
R28及びR29は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、−SO2NHR30、−SO3H又は−SO2CH3を表す。
R30は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の飽和炭化水素基、炭素数2〜15のアルコキシアルキル基を表す。
A1〜A4は、それぞれ独立に、*−O−、*−O−CO−、*−CO−O−を表す。*はMとの結合手を表す。
Mは、Cr又はCoを表す。
nは、1〜5の整数を表す。
D+は、ヒドロン、1価の金属カチオンを表す。]
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」、又は「(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、「アクリロイル及び/又はメタクリロイル」、「アクリル及び/又はメタクリル」、「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」、又は「アクリレート及び/又はメタクリレート」を表すものとする。
また、本明細書に挙げる「C.I.」は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
蛍光を有する色素(A)としては、蛍光発光する色素であれば制限されない。すなわち蛍光を有する染料、蛍光を有する顔料であれば用いることができるが、中でも、トリフェニルメタン系色素(トリフェニルメタン系染料、トリフェニルメタン系レーキ顔料)、ジフェニルメタン系色素(ジフェニルメタン系染料、ジフェニルメタン系レーキ顔料)、チアジン系染料、チアゾール系染料、キサンテン系色素(キサンテン系染料、キサンテン系レーキ顔料)、ジケトピロロピロール系顔料、アゾ系色素(アゾ系染料、アゾ系顔料)、シアニン系染料、アントラキノン系染料、キノフタロン系色素(キノフタロン系染料、キノフタロン系顔料)等を用いることができる。
これらの中でも、キサンテン系染料、キサンテン系レーキ顔料であるキサンテン系色素、キノフタロン系染料、キノフタロン系顔料であるキノフタロン系色素、ジケトピロロピロール系顔料、シアニン系染料、アントラキノン系染料、アゾ系顔料、アゾ系染料を用いることが最も好ましい。
特に可視光領域において蛍光発光する色素を用いた場合、高コントラスト比のカラーフィルタとする効果に優れている。
以下具体的に好ましい蛍光を有する色素(A)について説明する。
キサンテン系色素の場合は、透過スペクトルにおいて650nmの領域で透過率が90%以上であり、600nmの領域で透過率が75%以上、500〜550nmの領域で透過率が5%以下、400nmの領域で透過率が70%以上であるものが好ましい。より好ましくは、650nmの領域で透過率が95%以上であり、600nmの領域で透過率が80%以上、500〜550nmの領域で透過率が10%以下、400nmの領域で透過率が75%以上である。中でも、キサンテン系塩基性染料、およびキサンテン系酸性染料は、400〜450nmにおいて高い透過率を持つ分光特性を有している
具体的には、キサンテン系油溶性染料としては、C.I.ソルベントレッド35、C.I.ソルベントレッド36、C.I.ソルベントレッド42、C.I.ソルベントレッド43、C.I.ソルベントレッド44、C.I.ソルベントレッド45、C.I.ソルベントレッド46、C.I.ソルベントレッド47、C.I.ソルベントレッド48、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド72、C.I.ソルベンレッド73、C.I.ソルベントレッド109、C.I.ソルベントレッド140、C.I.ソルベントレッド141、C.I.ソルベントレッド237、C.I.ソルベントレッド246、C.I.ソルベントバイオレット2、C.I.ソルベントバイオレット10などがあげられる。
中でも、発色性の高いローダミン系油溶性染料であるC.I.ソルベントレッド35、C.I.ソルベントレッド36、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド109、C.I.ソルベントレッド237、C.I.ソルベントレッド246、C.I.ソルベントバイオレット2がより好ましい。
キサンテン系染料の酸性染料(キサンテン系酸性染料)としては、C.I.アシッドレッド51(エリスロシン(食用赤色3号))、C.I.アシッドレッド52(アシッドローダミン)、C.I.アシッドレッド87(エオシンG(食用赤色103号))、C.I.アシッドレッド92(アシッドフロキシンPB(食用赤色104号))、C.I.アシッドレッド289、C.I.アシッドレッド388、ローズベンガルB(食用赤色5号)、アシッドローダミンG、C.I.アシッドバイオレット9を用いることが好ましい。
中でも、耐熱性、耐光性の面で、キサンテン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド87、C.I.アシッドレッド92、C.I.アシッドレッド388、あるいは、ローダミン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド52(アシッドローダミン)、C.I.アシッドレッド289、アシッドローダミンG、C.I.アシッドバイオレット9を用いることがより好ましい。
この中でも特に、発色性、耐熱性、耐光性に優れる点において、ローダミン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド52、C.I.アシッドレッド289を用いることが最も好ましい。
キサンテン系塩基性染料としては、C.I. ベーシック レッド 1(ローダミン6GCP)、8(ローダミンG)、C.I. ベーシック バイオレット 10(ローダミンB)、C.I. ベーシック バイオレット 11等があげられる。中でも発色性に優れる点において、C.I. ベーシック レッド 1、C.I. ベーシック バイオレット 10、C.I. ベーシック バイオレット 11を用いることが好ましい。
キサンテン系レーキ顔料としては、C.I.ピグメント レッド 81、C.I.ピグメント レッド 81:1、C.I.ピグメント レッド 81:2、C.I.ピグメント レッド 81:3、C.I.ピグメント レッド 81:4、C.I.ピグメント レッド 81:5、C.I.ピグメント レッド 169、C.I.ピグメント バイオレット 1、C.I.ピグメント バイオレット 1:1、C.I.ピグメント バイオレット 1:2、C.I.ピグメント バイオレット 2等が挙げられる。
ジフェニル及びトリフェニルメタン系色素の場合は、ブルー系(青色)のトリアリールメタン系塩基性染料は、400〜440nmにおいて高い透過率を持つ分光特性を有している。
ジフェニル及びトリフェニルメタン系染料の酸性染料としては、食用青色101号(C.I.アシッド ブルー 1)、アシッドピュアブルー(C.I.アシッド ブルー 3)、レーキブルーI(C.I.アシッド ブルー 5)、レーキブルーII(C.I.アシッド ブルー7)食用青色1号(C.I.アシッド ブルー 9)、C.I.アシッド ブルー 22、C.I.アシッド ブルー 83、C.I.アシッド ブルー 90、C.I.アシッド ブルー 93、C.I.アシッド ブルー 100、C.I.アシッド ブルー 103、C.I.アシッド ブルー 104、C.I.アシッド ブルー 109を用いることが好ましい。
トリフェニルメタン系塩基性染料、ジフェニルメタン系塩基性染料は、中心の炭素に対してパラの位置にあるNH2あるいはOH基が酸化によりキノン構造をとることによって発色するものである。
NH2、OH基の数によって以下3つの型に分けられるが、中でもトリアミノトリフェ
ニルメタン系の塩基性染料の形態であることが良好な青色、赤色、緑色を発色する点で好ましいものである。
a)ジアミノトリフェニルメタン系塩基性染料
b)トリアミノトリフェニルメタン系塩基性染料
c)OH基を有するロゾール酸系塩基性染料
トリアミノトリフェニルメタン系塩基性染料、ジアミノトリフェニルメタン系塩基性染料は色調が鮮明であり、他のものよりも日光堅ロウ性に優れ好ましいものである。またジフェニルナフチルメタン塩基性染料および/またはトリフェニルメタン塩基性染料が好ましい。
ジフェニルメタン系レーキ顔料、トリフェニルメタン系レーキ顔料として、具体的に、C.I. ピグメント ブルー 1、C.I. ピグメント ブルー 2、C.I. ピグメント ブルー 9、C.I. ピグメント ブルー 10、C.I. ピグメント ブルー 14、C.I. ピグメント ブルー 62、C.I.ピグメント バイオレット 3、C.I.ピグメント バイオレット 27、C.I.ピグメント バイオレット 39等が挙げられる。
更に好ましいものを具体的に示すと、C.I. ピグメント ブルー 1、C.I.ベーシック ブルー 26、C.I.ベーシック ブルー 7 をリンタングステン・モリブデン酸でレーキ化、C.I. ピグメント バイオレット 3、C.I.ベーシック バイオレット 1をリンタングステン・モリブデン酸でレーキ化、C.I. ピグメント バイオレット 39、C.I.ベーシック バイオレット 3(クリスタルバイオレット)をリンタングステン・モリブデン酸でレーキ化、中でもC.I. ピグメント ブルー 1を用いることが好ましい。
キノフタロン系染料としては、Solvent Yellow 33、Solvent Yellow 98、Solvent Yellow 157、Disperse Yellow54、Disperse Yellow 160、Acid Yellow 3等のカラーインデックスで市販されている染料が挙げられる。
キノフタロン系顔料としては、C.I.Pigment Yellow138(ビー・エーエス・エフ社製パリオトールイエローK0961−HD)などが挙げられる。
なかでも発色性の観点からAcid Yellow 3、C.I.Pigment Yellow138(ビー・エーエス・エフ社製パリオトールイエローK0961−HD)が好ましい。
チアジン系染料としては、P−フェニレンジアミンを硫化水素の存在下で、FeCl2下で酸化して得られるLauth‘s Violet、メチレンブルー、メチレングリーンB、C.I. ベーシック ブルー9、17、24、25、ソルベント ブルー8、C.I.ベーシック グリーン5、C.I.ダイレクト レッド70等があげられる。
チアゾール系染料としては、チアゾール環を有する染料をチアゾール系染料とするが、具体的には、C.I. ベーシックイエロー1、C.I. ベーシックバイオレット44、46、C.I. ベーシック ブルー116、C.I.アシッドイエロー186、同ダイレクトイ
エロー7、8、9、14、17、18、22、28、29、30、54、59、165、C.I.ダイレクトオレンジ18、C.I.ダイレクトレッド11、等が挙げられる。
ジケトピロロピロール系顔料は、下記一般式(7)で表される構造の赤〜橙色の顔料である。下記一般式(7)で表されるジケトピロロピロール系顔料の具体例を示すと、C.I.Pigment Red254、255、264、272およびC.I.Pigment Orange 71、73、81が挙げられる。発色性の観点からC.I.Pigment Red254が好ましい。
[アゾ系顔料]
アゾ顔料とはアゾ結合を有する化合物からなる顔料であり、溶性アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料に大別され、不溶性アゾ顔料はさらに、モノアゾ顔料、ジズアゾ顔料、ポリアゾ顔料、アゾメチンアゾ顔料、ナフトールアゾ顔料に大別される。具体的には、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、9、10、12、13、14、15、16、17、49、55、60、61、62、63、65、73、74、75、77、81、83、87、93、94、95、97、98、100、101、104、105、106、111、113、114、116、120、124、126、127、128、130、133、150、151、152、154、155、165、167、168、169、170、172、174、175、176、180、181、182,183,191、194、205、206、209、212、214、219、C.I.ピグメントオレンジ1、2、3、4、5、13、15、16、17、19、24、31、34、36、38、46、60、62、64、67、72、74、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、21、22、23、31、32、38、41、48、48:1、48:2、48:3、48:4、48:5、49、52、52:1、52:2、53:1、54、57:1、58、60:1、63、64:1、68、95、112、114、119、136、144、146、147、150、164、166、170、171、175、176、178、183、184、185、187、188、193、200、208、210、211、213、214、220、221、237.238、239、242、245、247、248、251、253、256、258、262、266、268、269、C.I.バイオレット25、または50等が挙げられる。これらの中でも、ピグメントイエロー150、ピグメントレッド242、269が発色性の観点で好ましい。
アゾ系染料は、アゾ系酸性染料とアゾ系塩基性染料に大別される。
アゾ系酸性染料としては、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、254、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。
また、アゾ系塩基性染料としては、ベーシックレッド22、ベーシックレッド76、ベーシックイエロー57、ベーシックブラウン16、ベーシックブラウン17等が挙げられる。これらの中でも発色性の観点からアシッドレッド254、266が好ましい。
シアニン系染料は、公知のもの又は市販品を使用することが出来る。例えば、C.I.ベーシックエロー11、12、13、14、21、22、23、24、28、29、33、35、40、43、44、45、48、49、51、52、53、C.I.ベーシックレッド12、13、14、15、27、35、36、37、45、48、49、52、53、66、68、C.I.ベーシックバイオレット7、15、16、20、21、39、40、C.I.ベーシックオレンジ27、42、44、46、C.I.ベーシックブルー62、63等が挙げられる。これらの中でも、溶解性が良く、発色が良好であるという点でC.I.ベーシックエロー11、13、C.I. ベーシックレッド12、13、14、15、37、C.I. ベーシックバイオレット15、16等を好適に使用出来る。
アントラキノン系染料の具体例としては、下記の酸性染料、油溶性染料を挙げることができるが、これらに制限させるものではない。
[アントラキノン系染料の酸性染料としての形態]
アントラキノン系酸性染料としては、C.I. アシッドブルー23、25、27、35、40、41、43、45、47、49、51、53、55、56、62、68、69、78、80、81:1、11、124、127、127:1、140、150、175、215、230、277、344、C.I. アシッドバイオレット41、42、43、C.I. アシッドグリーン25、27、またはダイレクトバイオレット17等が挙げられる。
アントラキノン系油溶性染料としては、C.I.ソルベントレッド172、222、C.I.ソルベントバイオレット60等が挙げられる。
本発明において好ましく用いることのできる蛍光を有する色素(A)は、カラーフィルタ用着色組成物として用いた場合、一定以上の耐熱性、耐溶剤性を備えていなければならない。しかし、一般的に蛍光を有する色素(A)は、良好な分光特性を有し、発色性に優れるものの、耐熱性、耐溶剤性が悪く、また有機溶剤への溶解性が不足するためカラーフィルタ用着色組成物として使用できないという色素が多い。
ゆえに、蛍光を有する色素(A)がカチオン性基を有する場合は、アニオン性基を有する化合物と造塩させることで、また、蛍光を有する色素(A)がアニオン性基を有する場合は、カチオン性基を有する化合物と造塩させることで、耐熱性、耐溶剤性、有機溶剤への溶解性を著しく向上させることができる。また、これらの欠点を改善するために、蛍光を有する色素(A)が酸性染料、直接染料の形態の場合に、スルホンアミド化してスルホン酸アミド化合物として用いることで、耐熱性、耐光性、耐溶剤性を向上させることができる。
蛍光を有する色素が、アニオン性基を有する色素の場合、アニオン性基を有する色素に含まれるアニオン性基としては、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、およびそれらの塩基などが挙げられ、耐熱性、耐溶剤性の観点からスルホン酸基、リン酸基、およびそれらの塩基であることが好ましい。(蛍光を有する)アニオン性基を有する色素としては、アニオン性基を少なくとも一つは有する色素であれば特に制限はなく使用できるが、C.I.アシッドレッド51(エリスロシン(食用赤色3号))、C.I.アシッドレッド52(アシッドローダミン)、C.I.アシッドレッド87(エオシンG(食用赤色103号))、C.I.アシッドレッド92(アシッドフロキシンPB(食用赤色104号))、C.I.アシッドレッド254、C.I.アシッドレッド289、C.I.アシッドレッド388、ローズベンガルB(食用赤色5号)、アシッドローダミンG、C.I.アシッドバイオレット9、食用青色101号(C.I.アシッド ブルー 1)、アシッドピュアブルー(C.I.アシッド ブルー 3)、レーキブルーI(C.I.アシッド ブルー 5)、レーキブルーII(C.I.アシッド ブルー7)食用青色1号(C.I.アシッド ブルー 9)、C.I.アシッド ブルー 22、C.I.アシッド ブルー 83、C.I.アシッド ブルー 90、C.I.アシッド ブルー 93、C.I.アシッド ブルー 100、C.I.アシッド ブルー 103、C.I.アシッド ブルー 104、C.I.アシッド ブルー 109、C.I.ダイレクトレッド70、C.I.アシッドイエロー186、同ダイレクトイエロー7、8、9、14、17、18、22、28、29、30、54、59、165、C.I.ダイレクトオレンジ18、C.I.ダイレクトレッド11などが挙げられる。C.I.アシッドレッド52(アシッドローダミン)、C.I.アシッドレッド289、C.I.アシッドレッド254は色相および発色性の観点でより好ましい。
蛍光を有するカチオン性基を有する色素としては、少なくとも1つのカチオン性基を有する色素であれば、公知の色素化合物から選択する事ができる。一例としては、C.I. ベーシック レッド 1(ローダミン6GCP)、8(ローダミンG)、C.I. ベーシック バイオレット 10(ローダミンB)、C.I. ベーシック バイオレット 11、C.I.ベーシック ブルー1(ベーシックシアニン6G)、同5(ベーシックシアニンEX)、同7(ビクトリアピュアブルー BO)、同25(ベーシック ブルーGO)、同26(ビクトリアブルー B conc.)、C.I.ベーシック グリーン1(ブリリアントグリーンGX)、同4(マラカイトグリーン)、 C.I.ベーシック バイオレット1(メチルバイオレット)、同3(クリスタルバイオレット)、同14(Magenta)、Lauth‘s Violet、メチレンブルー、メチレングリーンB、C.I. ベーシック ブルー9、同17、同24、同25、C.I. ベーシックイエロー1、C.I. ベーシックバイオレット44、同46、C.I. ベーシック ブルー116、C.I.ベーシックエロー11、12、13、14、21、22、23、24、28、29、33、35、40、43、44、45、48、49、51、52、53、C.I.ベーシックレッド12、13、14、15、27、35、36、37、45、48、49、52、53、66、68、C.I.ベーシックバイオレット7、15、16、20、21、39、40、C.I.ベーシックオレンジ27、42、44、46、C.I.ベーシックブルー62、63などが挙げられる。C.I. ベーシック バイオレット 10(ローダミンB)、C.I. ベーシック バイオレット 11、C.I.ベーシックレッド12、C.I.ベーシック ブルー 7が色相、発色性の観点でより好ましい。
また、有機酸、無機酸を用いて造塩化することも好ましい。有機酸としては、有機スルホン酸、有機カルボン酸を用いることが好ましく、中でもナフタレンスルホン酸を用いることが好ましい。とりわけトビアス酸が好ましい。また無機酸としては、過塩素酸を用いることが特に好ましい。
アニオン性基を有する化合物として、下記一般式(6)で表される構造単位を含むビニル系樹脂を好適に用いることができる。中でもアクリル系樹脂が好ましく用いられる。
カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体の例としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、及びクロトン酸等が挙げられ、
また、カルボキシル基を有するモノマーとしては、カルボン酸無水物基を有するモノマーも含まれ、カルボン酸無水物基を有するモノマーとしては、無水マレイン酸、及び無水イタコン酸等が挙げられる。
スルホン酸基を有するモノマーは、式(IV)のモノマーおよびその水溶性塩、殊にアルカリ金属塩、例えばカリウムおよび、殊に有利には、ナトリウム塩、およびアンモニウム塩である。
式(IV)
R58(R59)C=C(R60)−X−SO3H
[式(IV)中、R58、R59およびR60は、互いに無関係に、−H、C原子1〜12個を有する直鎖または分岐鎖のアルキル基、直鎖または分岐鎖のC原子2〜12個を有するモノ不飽和またはポリ不飽和のアルケニル基(その際、後者の2個の基は非置換であるか、または1個以上の基−NH2、−OHまたは−COOHによって置換されている)、−COOHまたは−COOR61であり、またR58はXSO3Hであり;R61は、飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖のC原子1〜12個を有する炭化水素であり;Xは、単結合、n=1〜4である−(CH2)n−、フェニレン、好ましくは1,4−フェニレン、−CH2−O−フェニレン(好ましくは1,4)、−CH2−O−CH2−CH(OH)−CH2−、k=1〜6である−COO−(CH2)k−、−CO−NH−、m=0〜3である−CO−NH−CR'R''−(CH2)mまたは−CO−NH−CH2−CH(OH)−CH2−であり;R'は、−H、−CH3または−C2H5でありかつR''は、−Hまたは−CH3である。]
H2C=CH−X−SO3H (IVa)
H2C=C(CH3)−X−SO3H (IVb)
HO3S−X−(R62)C=C(R63)−X−SO3H (IVc)
[式中、R62およびR63は、互いに無関係に、−H、−CH3、−CH2CH3、−CH2CH2CH3または−CH(CH3)2でありかつXは、単結合、n=1〜4の−(CH2)n−、フェニレン、好ましくは1,4−フェニレン、−CH2−O−フェニレン(好ましくは1,4)、−CH2−O−CH2−CH(OH)−CH2−、k=1〜6の−COO−(CH2)k−、−CO−NH−、m=0〜3の−CO−NH−CR'R''−(CH2)m−または−CO−NH−CH2−CH(OH)−CH2−であり;R'は、−H、−CH3または−C2H5でありかつR''は、−Hまたは−CH3である。]
その他、用いることのできるモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類、クロトン酸エステル類、ビニルエステル類、マレイン酸ジエステル類、フマル酸ジエステル類、イタコン酸ジエステル類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルエーテル類、ビニルアルコールのエステル類、スチレン類、(メタ)アクリロニトリルなどが好ましい。
スチレン類の例としては、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヒドロキシスチレン、メトキシスチレン、ブトキシスチレン、アセトキシスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン、クロロメチルスチレン、酸性物質により脱保護可能な基(例えばt−Bocなど)で保護されたヒドロキシスチレン、ビニル安息香酸メチル、及びα−メチルスチレンなどが挙げられる。
熱架橋性官能基を含むエチレン性不飽和単量体を共重合させることで、カラーフィルタの製造における加熱工程において、熱架橋製官能基を有するアクリル樹脂同士、またはバインダー樹脂との架橋を形成する。それにより強固な被膜が形成され、塗膜の色変化を防ぐ、すなわち耐熱性を向上させることができ、また、耐溶剤性も向上する。
中でもカラーフィルタ用着色組成物という用途における保存安定性や他の材料との反応性の観点から、ヒドロキシル基、オキセタニル基、t−ブチル基、イソシアネート基、(メタ)アクリル基が好ましく、特にヒドロキシル基を有していることが好ましい。
(参考文献2)Matyjaszewskiら、Chem.Rev.2001,101,2921
(参考文献3)Matyjaszewskiら、J.Am.Chem.Soc.1995,117,5614
(参考文献4) Macromolecules 1995,28,7901,Science,1996,272,866
(参考文献5)WO96/030421
(参考文献6)WO97/018247
(参考文献7)特開平9−208616号公報
(参考文献8)特開平8−41117号公報
フッ素基含有リンアニオンとしては、PF6- 、(CF3 )3 PF3 - 、(C2 F5 )2 PF4 - 、(C2 F5 )3 PF3 - 、[(CF3 )2 CF]2 PF4 - 、[(CF3 )2 CF]3 PF3ー、(n−C3 F7 )2 PF4 - 、(n−C3 F7 )3 PF3 - 、(n−C4 F9 )3 PF3 - 、(C2 F5 )(CF3 )2 PF3 - 、[(CF3 )2 CFCF2 ]2 PF4 - 、[(CF3 )2 CFCF2 ]3 PF3 - 、(n−C4 F9)2 PF4 - 、(n−C4 F9 )3 PF3 - 、(C2 F4 H)(CF3 )2 PF3 - 、(C2 F3 H2 )3 PF3 - 、(C2 F5 )(CF3 )2 PF3 - 等が挙げられる。中でも、PF6 - 、(C2 F5 )2 PF4 - 、(C2 F5 )3 PF3 - 、(n−C3 F7 )3 PF3 - 、(n−C4 F9 )3 PF3 - 、[(CF3 )2 CF]3 PF3 - 、[(CF3 )2 CF]2 PF4 - 、[(CF3 )2 CFCF2 ]3 PF3 - 、[(CF3 )2 CFCF2 ]2 PF4 - が好ましい。
フッ素基含有ホウ素アニオンとしては、BF4 - 、(CF3 )4 B- 、(CF3 )3 BF- 、(CF3 )2 BF2 - 、(CF3 )BF3 - 、(C2 F5 )4 B- 、(C2 F5 )3 BF- 、(C2 F5 )BF3 - 、(C2 F5 )2 B F2 - 、(CF3 )(C2 F5 )2 BF- 、(C6 F5 )4 B- 、[(CF3 )2 C6 H3 ]4 B- 、(CF3 C6 H4 )4 B- 、(C6 F5 )2 BF2 - 、(C6 F5 )BF3 - 、(C6 H3 F2 )4B- 、B(CN)4 - 、B(CN)F3 - 、B(CN)2 F2 -、B(CN)3 F- 、(CF3 )3 B(CN)- 、(CF3 )2 B(CN)2 - 、(C2 F5 )3 B(CN)- 、(C2 F5 )2B(CN)2 - 、(n−C3 F7 )3 B(CN)- 、(n−C4 F9 )3 B(CN)- 、(n−C4 F9 )2 B(CN)2 - 、(n−C6 F3 )3 B(CN)- 、(CHF2 )3 B(CN) - 、(CHF2 )2 B(CN)2 - 、(CH2 CF3 )3 B(CN)- 、(CH2 CF3 )2 B(CN)2 - 、(CH2 C2 F5 )3 B(CN)- 、(CH2 C2 F5 )2 B(CN)2 - 、(CH2 CH2 C3 F7 )2 B(CN)2 - 、(n−C3 F7 CH2)2 B(CN)2 - 、(C6 H5 )3 B(CN)- 等が挙げられる。中でも、BF4 - 、B(CN)3 F- 、(CF3)4 B- 、(C6 F5 )4 B-、[(CF3 )2 C6 H3 ]4 B- が好ましい。
シアノ基含有窒素アニオンとしては、[(CN)2 N]- 、[(FSO2)2 N]- 、[(FSO2 )N(CF3 SO2 )]- 、[(FSO2 )N(CF3 CF2 SO2 )]- 、[(FSO2 )N{(CF3 )2 CFSO2 }]- 、[(FSO2 )N(CF3 CF2 CF2 SO2 )]- 、[(FSO2 )N(CF3 CF2 CF2 CF2 SO2 )]- 、[(FSO2 )N{(CF3 )2 CFCF2 SO2 }]- 、[(FSO2 )N{CF3 CF2 (CF3 )CFSO2 }]- 、[(FSO2 )N{(CF3 )3 CSO2 }]- 等が挙げられる。中でも、[(CN)2 N]- が特に好ましい。
ハロゲン化炭化水素基を有する有機酸の共役塩基としては、特に限定されるものではないが、ハロゲン化炭化水素基を有する有機酸としては、例えば、ハロゲン化炭化水素基を有するスルホン酸(−SO3 H)、スルホンイミド酸(−SO2 NHSO2 −)等を挙げることができ、具体的には下記に示す化合物を挙げることができる。
本発明の造塩化合物は、蛍光を有するアニオン性基を有する色素を溶解させた水溶液と、カチオン性基を有する化合物を攪拌または振動させるか、あるいは、蛍光を有するアニオン性基を有する色素の水溶液と、カチオン性基を有する化合物の水溶液とを攪拌または振動下で混合させることにより、造塩化合物を容易に得ることができる。
水溶液中で、アニオン性基を有する色素のアニオン性基とカチオン性基を有する化合物のカチオン性基がイオン化され、これらがイオン結合し、該イオン結合部分が水不溶性となり造塩化合物が析出する。析出してこない場合は、適宜貧溶剤中に、反応液(アニオン性基を有する色素水溶液と、カチオン性基を有する化合物の水溶液の混合液)を攪拌しながら落とすことで析出物を得ることができる。
また、カチオン性基を有する化合物の対アニオンとアニオン性基を有する色素の対カチオンからなる塩は水溶性のため、水洗等により除去が可能となる。使用するカチオン性基を有する化合物、および蛍光を有するアニオン性基を有する色素は、各々単一種類のみを使用しても、構造の異なる複数種類を使用してもよい。
水溶液中で、カチオン性基を有する色素のカチオン性基とアニオン性基を有する化合物のアニオン性基がイオン化され、これらがイオン結合し、該イオン結合部分が水不溶性となり造塩化合物が析出する。析出してこない場合は、適宜貧溶剤中に、反応液(カチオン性基を有する色素水溶液と、アニオン性基を有する化合物の水溶液の混合液)を攪拌しながら落とすことで析出物を得ることができる。また、アニオン性基を有する化合物の対カチオンとカチオン性基を有する色素の対アニオンからなる塩は水溶性のため、水洗等により除去が可能となる。使用するアニオン性基を有する化合物、および蛍光を有するカチオン性基を有する色素は、各々単一種類のみを使用しても、構造の異なる複数種類を使用してもよい。
また、アニオン性基を有する化合物と、蛍光を有するカチオン性基を有する色素との比率は、アニオン性基を有する化合物の全アニオンユニットと蛍光を有するカチオン性基を有する色素の全カチオン性基とのモル比が10/1〜1/4の範囲であれば本発明の造塩化合物を好適に調整でき、2/1〜1/2の範囲であればより好ましい。
蛍光を有する色素(A)に好ましく用いることのできる酸性染料のスルホン酸アミド化合物は、−SO3H、−SO3Naを有する酸性染料を常法によりクロル化して、−SO3Hを−SO2Clとし、この化合物を、−NH2基を有するアミンと反応して製造することができる。
また、スルホンアミド化において好ましく使用できるアミン化合物としては、具体的には、2−エチルへキシルアミン、ドデシルアミン、3−デシロキシプロピルアミン、3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン、シクロへキシルアミン等を用いることが好ましい。
一例をあげると、C.I.アシッドレッド289を3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミンを用いて変性したスルホン酸アミド化合物を得る場合は、C.I.アシッドレッド289をスルホニルクロリド化した後、ジオキサン中で理論当量の3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミンと反応させてC.I.アシッドレッド289のスルホン酸アミド化合物を得ればよい。また、C.I.アシッドレッド52を3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミンを用いて変性したスルホン酸アミド化合物を得る場合も、C.I.アシッドレッド52をスルホニルクロリド化した後、ジオキサン中で理論当量の3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミンと反応させてC.I.アシッドレッド52のスルホン酸アミド化合物を得ればよい。
本発明の金属錯塩染料の造塩化合物(B)は、蛍光消光能を有するものであり、蛍光を有する色素(A)と併用することで、着色組成物のコントラスト比を増大させる効果がある。金属錯塩染料の造塩化合物(B)は、金属錯塩染料(BX)と、カチオン性基を有する化合物(BY)とを反応させて得られた造塩化合物の形態、あるいは金属錯塩染料(BX)と、脂肪酸アマイドの無機酸塩(BZ)とを反応させて得られた造塩化合物の形態であることが好ましい。
造塩化合物の形態で用いることで、金属錯塩染料の耐熱性が向上し、カラーフィルタ作製時の加熱工程における昇華・分解が抑制され、また有機溶剤への溶解性が増すことで、その結果十分な量の蛍光を抑制し、高コントラスト比を発現する事ができる。
本発明の金属錯塩染料の造塩化合物(B)に含まれる金属錯塩染料(BX)は、分子中に金属原子と錯塩化し得る基を含む染料分子(配位子)と、金属原子とを錯塩化した金属錯塩染料である。
前記染料分子(配位子)としては、アゾ染料、メチン染料等が挙げられ、アゾ染料が好ましい。
金属錯塩染料(BX)中の金属原子としては、スカンジウム(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、テクネチウム(Tc)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)、等が挙げられる。中でも、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)が消光能の観点でより好ましい。
R28及びR29は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、−SO2NHR30、−SO3H又は−SO2CH3を表す。
R30は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の飽和炭化水素基、炭素数2〜15のアルコキシアルキル基を表す。
A1〜A4は、それぞれ独立に、*−O−、*−O−CO−、*−CO−O−を表す。*はMとの結合手を表す。
Mは、Cr又はCoを表す。
nは、1〜5の整数を表す。
D+は、ヒドロン、1価の金属カチオンを表す。
R10〜R27のうち、少なくとも1つがニトロ基であることが好ましい。ニトロ基を有することにより、化合物の分光濃度が高くなる傾向がある。
また、ニトロ基に加えてさらに少なくとも一つのハロゲン原子を有することにより、化合物の蛍光発光が弱まる傾向がある。ハロゲン原子の中でも、クロロ基、ブロモ基が好ましい。
R28及びR29は、それぞれ独立に、水素、メチル基、−SO2NHR30、−SO3H又は−SO2CHが好ましい。
R30で表される炭素数2〜15のアルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、メトキシエチル基、メトキシプロピル基、メトキシブチル基、メトキシペンチル基、1−エトキシプロピル基、2−エトキシプロピル基、1−エトキシ−1−メチルエチル基、2−エトキシ−1−メチルエチル基、1−イソプロポキシプロピル基、2−イソプロポキシプロピル基、1−イソプロポキシ−1−メチルエチル基、2−イソプロポキシ−1−メチルエチル基、オクチルオキシプロピル基、3−エトキシプロピル基、3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル基等が挙げられる。
R10〜R18、R19〜R27のうち1つがそれぞれ独立に、水素原子、クロロ基、SO2NHR30、−SO3H、及び−SO2CH3であり、
R28及びR29がそれぞれ独立に水素原子、メチル基または−SO3Hであり、
R30が水素原子、炭素数1〜4の1価の飽和炭化水素基、又は炭素数2〜8のアルコキシアルキル基であり、
A1〜A4のうち2つが*−O−、残りが同一に*−O−又は*−O−CO−であり、
MはCrであり、
nは1となる組合せが好ましい。
R40は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、−SO2NHR41、−SO3H又は−SO2CH3を表す。
R41は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数2〜15のアルコキシアルキル基を表す。
A5及びA6は、それぞれ独立に、*−O−、*−O−CO−、*−CO−O−を表す。*はM1との結合手を表す。
M1は、Cr又はCoを表す。
n1は、0〜2の整数を表す。
D1+は、ヒドロン、1価の金属カチオンを表す。]
R31〜R39のうち、少なくとも1つがそれぞれ独立に水素原子、ニトロ基、ハロゲン原子、−SO2NHR41、−SO3H又は−SO2CH3であることが好ましい。ニトロ基を有することにより、化合物の分光濃度が高くなる傾向がある。また、ハロゲン原子を有することにより、化合物の蛍光発光が弱まる傾向があるので好ましい。ハロゲン原子の中でも、クロロ基、ブロモ基が好ましい。R41は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数2〜15のアルコキシアルキル基を表す。
R40は、メチル基、−SO2NHR41、−SO3H又は−SO2CHが好ましい。
R41で表される炭素数2〜15のアルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、メトキシエチル基、メトキシプロピル基、メトキシブチル基、メトキシペンチル基、1−エトキシプロピル基、2−エトキシプロピル基、1−エトキシ−1−メチルエチル基、2−エトキシ−1−メチルエチル基、1−イソプロポキシプロピル基、2−イソプロポキシプロピル基、1−イソプロポキシ−1−メチルエチル基、2−イソプロポキシ−1−メチルエチル基、オクチルオキシプロピル基、3−エトキシプロピル基、3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピル基等が挙げられる。
すなわち、R31〜R39のうち1つがニトロ基であり、1つが水素原子又はクロロ基であり、1つがSO2NHR41、−SO3H、及びSO2CH3から選ばれる1つであり、残りが水素原子であり、
R40がメチル基、または−SO3Hであり、
R41が水素原子、炭素数1〜4の1価の飽和炭化水素基、又は炭素数2〜8のアルコキシアルキル基であり、
A5〜A6のうち1つが*−O−、残りが*−O−又は*−O−CO−であり、
M1はCr又はCoであり、
n1は0又は1となる組合せが好ましい。
R43は、水素原子、−CN、又は−CONH2を表す。
R44は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表す。
R45〜R48は、互いに独立に、−R49、−OR49、−CO−OR49、−COR49、−OCO−OR49、−O−COR49、−CN、−NO2、ハロゲン原子、−SO3H、−SO3Na、−SO3K、−SO2NR49R50又は−NR52R53を表す。R45及びR46、R46及びR47、並びにR47及びR48は、互いに結合してベンゼン環の炭素を含んだ6〜7員環を形成してもよい。
R49及びR50は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数7〜12のアラルキル基、又は炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基を表し、該脂肪族炭化水素基、該アラルキル基及び該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、−OR51で置換されていてもよい。
R51は、水素原子、炭素数1〜8の1価の飽和炭化水素基又は炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基を表す。
R52及びR53は、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数2〜8のアシル基又はテトラヒドロフルフリル基を表す。R52及びR53は、互いに結合して窒素原子を含んだ環を形成してもよい。
A7〜A10は、それぞれ独立に、*−O−、*−O−CO−、*−CO−O−を表す。*はM2との結合手を表す。
M2は、Cr又はCoを表す。
n2は、1〜5の整数を表す。
D2+は、ヒドロン、1価の金属カチオンを表す。
イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、メチルペンチル基、エチルブチル基、メチルヘキシル基、エチルペンチル基、プロピルブチル基、(メチルエチル)ブチル基、(メチルエチル)(メチル)プロピル基、メチルヘプチル基、エチルヘキシル基、プロピルペンチル基、(メチルエチル)ペンチル基、ブチルブチル基、(ブチル)(メチル)ブチル基、(ジメチルエチル)(ブチル)ブチル基、ジメチルプロピル基、ジメチルブチル基、(エチル)(メチル)プロピル基、ジメチルペンチル基、(エチル)(メチル)ブチル基、ジメチルヘキシル基、(エチル)(メチル)ペンチル基、(プロピル)(メチル)ブチル基、(メチルエチル)(メチル)ブチル基、ジエチルブチル基等の分枝鎖状飽和炭化水素基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基等の脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。
フェナシル基、オキソ(ナフチル)エチル基、オキソ(ヒドロキシフェニル)エチル基、オキソ(ヒドロキシナフチル)エチル基、オキソ(メトキシフェニル)エチル基、オキソ(フェニル)プロピル基、オキソ(ナフチル)プロピル基等の芳香族基で置換されたオキソ基含有飽和炭化水素基;等の1つの−CH2−が−CO−で置き換えられた飽和炭化水素基;並びに
2−[2−(アセチルオキシ)アセトキシ]エチル基、2−(2−エチルヘキサノイルオキシ)エチル基、2−[2−(メトキシカルボニル)エチルカルボニルオキシ]エチル基等のアルキル基、アルキレン基、及びエステル結合とで形成される基;
2−ベンゾイルオキシエチル基等のアルキレン基、芳香族環、及びエステル結合とで形成される基;等の1つの−CH2−が−CO−で置き換えられ、1つの−CH2−が−O−で置き換えられた飽和炭化水素基が挙げられる。
R42が、炭素数1〜4のアルキル基;炭素数1〜4のヒドロキシアルキル基;アルキル基とアルキレン基と2つのエステル結合とで形成される基、アルキレン基と芳香族環と1つのエステル結合とで形成される基のいずれかであり、
R43が−CNであり、
R44が炭素数1〜4のアルキル基であり、
R45〜R48のうち3つが水素原子であるR49であり、残る一つが水素原子であるR49又は−NR52R53であり、この−NR52R53を構成するR52及びR53のうち一方は水素原子であり、他方は炭素数2〜4のアシル基であり、
A11〜A14のうち2つが*−O−、残りが同一に*−O−又は*−O−CO−であり、
M2はCrであり、
n2は1となる組合せである。
金属錯塩染料(BX)が、アニオン性基を有する染料である場合は、カチオン性基を有する化合物(BY)と造塩をすることで造塩化合物の形態として用いることが出来る。その場合、カチオン性基を有する化合物としては、下記一般式(1)で表わされるカチオン性化合物、または、下記一般式(2)で表される構造単位を含むカチオン性基含有アクリル樹脂、を用いることが出来る。
しまい、さらに溶剤への溶解性が低下してしまう場合がある。また分子量が900よりも大きくなると分子中の発色成分の割合が低下するために、発色性が低下し、明度も低下してしまう場合がある。より好ましくはカチオン部分の分子量が240〜850の範囲であり、特に好ましいのは350〜800の範囲である。
ここで分子量は構造式を基に計算を行ったものであり、Cの原子量を12、Hの原子量を1、Nの原子量を14とした。
R5におけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基が挙げられる。該アルキル基としては、炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が特に好ましい。R5で表されるアルキル基が置換基を有する場合、該置換基としては、例えば、水酸基、アルコキシル基等が挙げられる。上記の中でも、R5としては、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
ここで、R6〜R8におけるアルキル基としては、例えば、直鎖アルキル基(メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−オクチル、n−デシル、n−ドデシル、n−テトラデシル、n−ヘキサデシル及びn−オクタデシル等)、分岐アルキル基(イソプロピル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、イソヘキシル、2−エチルヘキシル及び1,1,3,3−テトラメチルブチル等)、シクロアルキル基(シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシル等)及び架橋環式アルキル基(ノルボルニル、アダマンチル及びピナニル等)が挙げられる。該アルキル基としては、炭素数1〜18のアルキル基が好ましく、さらに好ましくは炭素数1〜8のアルキル基である。
R6〜R8におけるアリール基としては、例えば、単環式アリール基(フェニル等)、縮合多環式アリール基(ナフチル、アントラセニル、フェナンスレニル、アントラキノリル、フルオレニル及びナフトキノリル等)及び芳香族複素環炭化水素基(チエニル(チオフェンから誘導される基)、フリル(フランから誘導される基)、ピラニル(ピランから誘導される基)、ピリジル(ピリジンから誘導される基)、9−オキソキサンテニル(キサントンから誘導される基)及び9−オキソチオキサンテニル(チオキサントンから誘導される基)等)が挙げられる。
R6〜R8としては、安定性の観点から置換されていてもよいアルキル基が好ましく、無置換のアルキル基が更に好ましい。
アンモニウム塩基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシエチルメチルモルホリノアンモニウムクロライド等のアルキル(メタ)アクリレート系第4級アンモニウム塩、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリエチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルアミノエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等のアルキル(メタ)アクリロイルアミド系第4級アンモニウム塩、ジメチルジアリルアンモニウムメチルサルフェート、トリメチルビニルフェニルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジイソプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジイソブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジt−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジプロピルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジイソプロピルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジブチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジイソブチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジt−ブチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のジアルキルアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステルまたは(メタ)アクリルアミドが挙げられ、ジメチルアミノスチレン、ジメチルアミノメチルスチレン等のジアルキルアミノ基を有するスチレン類、ジアリルメチルアミン、ジアリルアミン等のジアリルアミン化合物、N−ビニルピロリジン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾール等のアミノ基含有芳香族ビニル系単量体が挙げられる。
オニウム塩化剤としては、例えば、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、またはジプロピル硫酸等のアルキル硫酸、p−トルエンスルホン酸メチル、またはベンゼンスルホン酸メチル等のスルホン酸エステル、メチルクロライド、エチルクロライド、プロピルクロライド、またはオクチルクロライド等のアルキルクロライド、メチルブロマイド、エチルブロマイド、プロピルブロマイド、またはオクチルクロブロマイド等のアルキルブロマイド、あるいは、ベンジルクロライド、またはベンジルブロマイド等が挙げられる。
Z−R54−COOR55
その他、用いることのできるモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類、クロトン酸エステル類、ビニルエステル類、マレイン酸ジエステル類、フマル酸ジエステル類、イタコン酸ジエステル類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルエーテル類、ビニルアルコールのエステル類、スチレン類、(メタ)アクリロニトリルなどが好ましい。
熱架橋性官能基を含むエチレン性不飽和単量体を共重合させることで、カラーフィルタの製造における加熱工程において、熱架橋製官能基を有するアクリル樹脂同士、またはバインダー樹脂との架橋を形成する。それにより強固な被膜が形成され、塗膜の色変化を防ぐ、すなわち耐熱性を向上させることができ、また、耐溶剤性も向上する。
樹脂のアンモニウム塩価が、上記範囲を満たすためには、4級アンモニウム塩基を有する構造単位の好ましい含有量は、樹脂を構成する構造単位の合計100重量%のうち2〜50重量%を含む共重合体であることが好ましく、より好ましくは、10〜40重量%を含む共重合体であることが好ましい。
本発明の金属錯塩染料の脂肪酸アマイドの無機酸塩(BZ)は、脂肪酸アマイドと塩酸、硫酸、酢酸、硝酸等といった無機酸との造塩化合物である。脂肪酸アマイドとしては、飽和脂肪酸のアマイド、不飽和脂肪酸アマイド、アルキレンビス不飽和脂肪酸アマイドに大別される。
代表的な脂肪酸アマイドとしては、ラウリン酸アマイド、ミリスチン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、イソステアリン酸アマイド、エチルヘキサン酸アマイド、トリエチルへキサン酸アマイド等が挙げられ、
不飽和脂肪酸アマイドとしては、トウハク酸アマイド、リンデル酸アマイド、ツズ酸アマイド、パルミトオレイン酸アマイド、オレイン酸アマイド、バクセン酸アマイド、リノール酸アマイド、リノレン酸アマイド、エレオステアリン酸アマイド、アラキドン酸アマイド、ネルボン酸アマイド、及びエルカ酸アマイド等が挙げられ、
代表的なアルキレンビス不飽和脂肪酸アマイドとしては、メチレンビストウハク酸アマイド、メチレンビスリンデル酸アマイド、メチレンビスツズ酸アマイド、メチレンビスパルミトオレイン酸アマイド、メチレンビスオレイン酸アマイド、メチレンビスバクセン酸アマイド、メチレンビスリノール酸アマイド、メチレンビスリノレン酸アマイド、メチレンビスエレオステアリン酸アマイド、メチレンビスアラキドン酸アマイド、メチレンビスネルボン酸アマイド、及びメチレンビスエルカ酸アマイド等、あるいは、エチレンビストウハク酸アマイド、エチレンビスリンデル酸アマイド、エチレンビスツズ酸アマイド、エチレンビスパルミトオレイン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイド、エチレンビスバクセン酸アマイド、エチレンビスリノール酸アマイド、エチレンビスリノレン酸アマイド、エチレンビスエレオステアリン酸アマイドエチレンビスアラキドン酸アマイド、エチレンビスネルボン酸アマイド、及びエチレンビスエルカ酸アマイド等が挙げられる。
特に、ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、メチレンビスオレイン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイド、メチレンビスエルカ酸アマイド、エチレンビスエルカ酸アマイドが好ましく用いられる。
[金属錯塩染料(BX)とカチオン性基を有する化合物(BY)との塩形成]
本発明の金属錯塩染料の造塩化合物(B)は、金属錯塩染料(BX)とカチオン性基を有する化合物(BY)をいずれもが溶解する水溶性有機溶剤中で攪拌または振動させることによって得られる析出物、また析出が無い場合は反応液を水中に落とすことで得られた析出物を水洗することで容易に造塩化合物を得ることが出来る。金属錯塩染料(BX)と、カチオン性基を有する化合物(BY)の反応により生じる副生物は水溶性であるため、水洗等により除去が可能であるため水洗することが好ましい。使用するカチオン性基を有する化合物(BY)、および金属錯塩染料(BX)は、各々単一種類のみを使用しても、構造の異なる複数種類を使用してもよい。攪拌または振動させる時は0℃〜100℃であることが好ましい。
また、金属錯塩染料(BX)が水に可溶な場合、金属錯塩染料(BX)とカチオン性基を有する化合物(BY)を水に溶解させ、攪拌または振動することで造塩化合物を容易に得ることが出来る。もしくは、水に金属錯塩染料(BX)を溶解させた水溶液を、水にカチオン性基を有する化合物(BY)を溶解させた水溶液中に攪拌化で滴下混合することで、あるいは水にカチオン性基を有する化合物(BY)を溶解させた水溶液を、水に金属錯塩染料(BX)を溶解させた水溶液中に攪拌下で滴下混合することで造塩化合物を容易に得ることが出来る。
まず、脂肪酸アマイドと無機酸との反応させることで脂肪酸アマイドの無機酸塩を得る必要がある。無機酸としては塩酸、酢酸、硝酸等から選ばれるいずれか一つが好ましく、塩酸が最も好ましい。この反応は、脂肪酸アマイドの水溶液、または有機溶媒溶液に、脂肪酸アマイドの1モル以上20モル倍以下の塩化水素を含む水溶液を添加混合することにより行われる。また反応は、−100〜100℃で実施することが好ましい。反応時間は、0.1乃至100時間程度で脂肪酸アマイドの無機酸塩(BZ)水溶液、または有機溶剤溶液を得ることが出来る。
得られた脂肪酸アマイドの無機酸塩(BZ)水溶液、または有機溶剤溶液を、前記載の「金属錯塩染料(BX)とカチオン性基を有する化合物(BY)との塩形成」の記載内容のカチオン性基を有する化合物(BY)に置き換える以外は同様の方法で、容易に造塩化合物を得ることが出来る。
金属錯塩染料(BX)と脂肪酸アマイドの無機酸塩(BZ)との塩形成の一例として、C.I.ソルベントレッド130とエルカ酸アマイドの塩酸塩との造塩行程を示す。
バインダー樹脂は、蛍光を有する色素(A)、金属錯塩染料の造塩化合物(B)、及び有機顔料(D)を分散するもの、もしくは染色、浸透させるものであって、熱可塑性樹脂等が挙げられる。
本発明においては、バインダー樹脂である熱可塑性樹脂と併用して、さらに熱硬化性化合物を含むことが好ましい。本発明のカラーフィルタ用着色組成物を用いてカラーフィルタを作製する際、熱硬化性化合物を含むことで、フィルタセグメントの焼成時に反応し塗膜の架橋密度を高め、そのためフィルタセグメントの耐熱性が向上し、フィルタセグメント焼成時の顔料凝集が抑えられ、コントラスト比が向上するという効果が得られる。
このようなエポキシ化合物の例としては、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビフェノール、ビスフェノールAD等)、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、芳香族置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、アルキル置換ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)と各種アルデヒド(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アルキルアルデヒド、ベンズアルデヒド、アルキル置換ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、ナフトアルデヒド、グルタルアルデヒド、フタルアルデヒド、クロトンアルデヒド、シンナムアルデヒド等)との重縮合物、フェノール類と各種ジエン化合物(ジシクロペンタジエン、テルペン類、ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、ビニルノルボルネン、テトラヒドロインデン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジイソプロペニルビフェニル、ブタジエン、イソプレン等)との重合物、フェノール類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン等)との重縮合物、フェノール類と芳香族ジメタノール類(ベンゼンジメタノール、α,α,α’,α’−ベンゼンジメタノール、ビフェニルジメタノール、α,α,α’,α’−ビフェニルジメタノール等)との重縮合物、フェノール類と芳香族ジクロロメチル類(α,α’−ジクロロキシレン、ビスクロロメチルビフェニル等)との重縮合物、ビスフェノール類と各種アルデヒドの重縮合物、アルコール類等をグリシジル化したグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂等が挙げられるが、通常用いられるエポキシ化合物であればこれらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
本発明の着色粗製物は、さらに有機顔料(D)、またはその他の染料を併用して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1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79などを挙げることができる。これらの中でも、高コントラスト比、高明度を得る観点から、好ましくはC.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、または15:6であり、更に好ましくはC.I.ピグメントブルー15:6である。
赤色顔料と同様にはたらくオレンジ色顔料としては、例えばC.I.ピグメント オレンジ36、38、43、51、55、59、61等のオレンジ色顔料を用いることができる。これらの中でも、高コントラスト比、高明度を得る観点から、赤色顔料としてC.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド177を用いることが特に好ましいものである。
本発明に用いる顔料は、微細化して用いることが好ましいが、微細化方法は特に限定されるものではなく、例えば湿式磨砕、乾式磨砕、溶解析出法いずれも使用でき、本発明で例示するように湿式磨砕の1種であるニーダー法によるソルトミリング処理を行うことができる。
次に、本発明の着色粗製物に併用可能な染料について説明する。併用することができる染料としては、油溶性染料、酸性染料、塩基性染料のいずれかの形態を有するものであることが好ましい。
油溶性染料を用いる場合、キサンテン系染料、またはアントラキノン系染料が明度の観点で好ましい。
キサンテン系油溶性染料としては、C.I.ソルベントレッド35、C.I.ソルベントレッド36、C.I.ソルベントレッド42、C.I.ソルベントレッド43、C.I.ソルベントレッド44、C.I.ソルベントレッド45、C.I.ソルベントレッド46、C.I.ソルベントレッド47、C.I.ソルベントレッド48、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド72、C.I.ソルベンレッド73、C.I.ソルベントレッド109、C.I.ソルベントレッド140、C.I.ソルベントレッド141、C.I.ソルベントレッド237、C.I.ソルベントレッド246、C.I.ソルベントバイオレット2、またはC.
I.ソルベントバイオレット10等が挙げられる。
トリアリールメタン系酸性染料としては、C.I. アシッドブルー1、3、5、7、9、11、15、17、19、22、24、38、48、75、83、90、91、93、93:1、100、103、104、109、110、119、147、269、123、213、C.I. ダイレクトブルー41、C.I. アシッドバイオレット17、19、21、23、25、38、49、72、ダイレクトブルー41などが挙げられる。
中でも、耐熱性、耐光性の面で、キサンテン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド87、C.I.アシッドレッド92、C.I.アシッドレッド388、あるいは、ローダミン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド52(アシッドローダミン)、C.I.アシッドレッド289、アシッドローダミンG、C.I.アシッドバイオレット9を用いることがより好ましい。
この中でも特に、発色性、耐熱性、耐光性に優れる点において、ローダミン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド52、C.I.アシッドレッド289を用いることが最も好ましい。
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。
塩基性染料を用いる場合、トリアリールメタン系、またはキサンテン系染料が明度の観点で好ましい。
トリアリールメタン系塩基性染料としては、C.I.ベーシック バイオレット1(メチルバイオレット)、同3(クリスタルバイオレット)、同14(Magenta)、C.I.ベーシック ブルー1(ベーシックシアニン6G)、同5(ベーシックシアニンEX)、同7(ビクトリアピュアブルー BO)、同26(ビクトリアブルー B conc.)、C.I.ベーシック グリーン1(ブリリアントグリーンGX)、同4(マラカイトグリーン)等があげられる。中でもC.I.ベーシック ブルー7、同グリーン 4、同バイオレット1、同バイオレット3を用いることが好ましい。
オーラミン系塩基性染料としては、C.I.ベーシック イエロー2、3、
サフラニン系塩基性染料としては、C.I.ベーシック レッド2、
フロキシン系塩基性染料としては、C.I.ベーシック レッド12、
アクリジン系塩基性染料としては、C.I.ベーシック イエロー5、
オキサジン系塩基性染料としては、C.I.ベーシック ブルー3、
チアジン系塩基性染料としては、C.I.ベーシック ブルー24、
メチレンブルー系塩基性染料としては、C.I.ベーシック ブルー9(メチレンブルーFZ、メチレンブルーB)、同25(ベーシック ブルーGO)、同24(ニューメチレンブルーNX)等があげられる。中でもC.I.ベーシック イエロー1、同ブルー9、同24、同25を用いることが好ましい。
本発明の着色組成物には、着色剤を充分に着色剤担体中に分散、浸透させ、ガラス基板等の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有機溶剤を含有させることができる。
本発明の着色組成物は、蛍光を有する色素(A)と、金属錯塩染料の造塩化合物(B)、及びバインダー樹脂(C)と溶剤とからなる着色剤担体中、さらに顔料を含む場合、好ましくは色素誘導体などの分散助剤と一緒に、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、またはアトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して製造することができる。また、本発明の着色組成物は、蛍光を有する色素(A)と、金属錯塩染料の造塩化合物(B)、有機顔料(D)、その他の併用可能な染料等を別々に着色剤担体に分散したものを混合して製造することもできる。
着色剤を着色剤担体中に分散する際には、適宜、色素誘導体、樹脂型分散剤、界面活性剤等の分散助剤を用いることができる。分散助剤は、着色剤の分散に優れ、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて着色剤を着色剤担体中に分散してなる着色組成物を用いた場合には、分光透過率の高いカラーフィルタが得られる。
本発明において、造塩化合物は、顔料の分散助剤としての役割を果たすことも期待される。
本発明の着色組成物は、さらに光重合性単量体および/または光重合開始剤を添加し、カラーフィルタ用感光性着色組成物として使用することができる。
これらの光重合性単量体は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
本発明の着色組成物には、該組成物を紫外線照射により硬化させ、フォトリソグラフィー法によりフィルタセグメントを形成するために、光重合開始剤を加えて溶剤現像型あるいはアルカリ現像型感光性着色組成物の形態で調製することができる。
これらの光重合開始剤は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
光重合開始剤の含有量は、着色剤100重量部に対し、2〜200重量部であることが好ましく、光硬化性及び現像性の観点から3〜150重量部であることがより好ましい。
さらに、本発明のカラーフィルタ用着色組成物には、増感剤を含有させることができる。
増感剤としては、カルコン誘導体、ジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2−ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ−ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、またはミヒラーケトン誘導体、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、3,3’または4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等が挙げられる。
これらの増感剤は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有することができる。
多官能チオールは、チオール基を2個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6−トリメルカプト−s−トリアジン、2−(N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン等が挙げられる。これらの多官能チオールは、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
多官能チオールの含有量は、カラーフィルタ用着色組成物の全固形分の重量を基準(100重量%)として好ましくは0.1〜30重量%であり、より好ましくは1〜20重量%である。多官能チオールの含有量が0.1重量%未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、30重量%を越えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤は、カラーフィルタ用着色組成物に含まれる光重合開始剤や熱硬化性化合物が、熱硬化やITOアニール時の熱工程によって酸化し黄変することを防ぐため、塗膜の透過率を高くすることができる。そのため、酸化防止剤を含むことで、加熱工程時の酸化による黄変を防止し、高い塗膜の透過率を得る事ができる。
本発明における「酸化防止剤」とは、紫外線吸収機能、ラジカル補足機能、または、過酸化物分解機能を有する化合物であればよく、具体的には、酸化防止剤としてヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、リン系、イオウ系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒドロキシルアミン系、サルチル酸エステル系、およびトリアジン系の化合物があげられ、公知の紫外線吸収剤、酸化防止剤等が使用できる。
これらの酸化防止剤の中でも、塗膜の透過率と感度の両立の観点から、好ましいものとしては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤またはイオウ系酸化防止剤が挙げられる。また、より好ましくは、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、またはリン系酸化防止剤である。
これらの酸化防止剤は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。酸化防止剤の含有量は、カラーフィルタ用着色組成物の固形分重量を基準(100重量%)として、0.5〜5.0重量%の場合、明度、感度が良好であるためより好ましい。
また、本発明の着色組成物には、溶存している酸素を還元する働きのあるアミン系化合物を含有させることができる。
このようなアミン系化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、及びN,N−ジメチルパラトルイジン等が挙げられる。
本発明の着色組成物には、透明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また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%用いることが好ましい。
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、透明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。
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。このように着色組成物は、実質的に0.5μm以上の粒子を含まないことが好ましい。より好ましくは0.3μm以下であることが好ましい。
次に、本発明の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、本発明のカラーフィルタ用着色組成物を用いて形成されたフィルタセグメントを具備するものである。カラーフィルタとしては、赤色フィルタセグメント、緑色フィルタセグメント、および青色フィルタセグメントを具備するもの、またはマゼンタ色フィルタセグメント、シアン色フィルタセグメント、およびイエロー色フィルタセグメントを具備するものが挙げられる。
本発明のカラーフィルタは、印刷法またはフォトリソグラフィー法により、製造することができる。
印刷法によるフィルタセグメントの形成は、印刷インキとして調製した着色組成物の印刷と乾燥を繰り返すだけでパターン化ができるため、カラーフィルタの製造法としては、低コストであり、かつ量産性に優れている。さらに、印刷技術の発展により高い寸法精度および平滑度を有する微細パターンの印刷を行うことができる。印刷を行うためには、印刷の版上にて、あるいはブランケット上にてインキが乾燥、固化しないような組成とすることが好ましい。また、印刷機上でのインキの流動性制御も重要であり、分散剤や体質顔料によってインキ粘度の調整も行うことができる。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、TSKgelカラム(東ソー社製)を用い、RI検出器を装備したGPC(東ソー社製、HLC−8120GPC)で、展開溶媒にTHFを用いて測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)である。
樹脂溶液0.5〜1.0部に、アセトン80mlおよび水10mlを加えて攪拌して均一に溶解させ、0.1mol/LのKOH水溶液を滴定液として、自動滴定装置(「COM−555」平沼産業製)を用いて滴定し、樹脂溶液の酸価を測定した。そして、樹脂溶液の酸価と樹脂溶液の固形分濃度から、樹脂の固形分あたりの酸価を算出した。
(バインダー樹脂溶液1の調製)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器にシクロヘキサノン70.0部を仕込み、80℃に昇温し、反応容器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(東亞合成株式会社製「アロニックスM110」)7.4部、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、更に3時間反応を継続し、アクリル樹脂の溶液を得た。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2g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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにメトキシプロピルアセテートを添加してバインダー樹脂溶液1を調製した。重量平均分子量(Mw)は26000であった。
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口フラスコにシクロヘキサノン207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、メタクリル酸20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)20部、メタクリル酸メチル45部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート8.5部、及び2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.33部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、共重合体溶液を得た。
次に得られた共重合体溶液全量に対して、窒素ガスを停止し乾燥空気を1時間注入しながら攪拌したのちに、室温まで冷却した後、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工社製カレンズMOI)6.5部、ラウリン酸ジブチル錫0.08部、シクロヘキサノン26部の混合物を70℃で3時間かけて滴下した。
樹脂溶液約2g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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加してバインダー樹脂溶液2を調製した。重量平均分子量(Mw)は18000であった。
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口フラスコにシクロヘキサノン207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、メタクリル酸20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)20部、メタクリル酸メチル45部、グリセロールモノメタクリレート8.5部及び2,2'−アゾビスイソブチロニトリル1.33部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、共重合体溶液を得た。
次に得られた共重合体溶液全量に対して、窒素ガスを停止し乾燥空気を1時間注入しながら攪拌したのちに、室温まで冷却した後、2−メタクリロイオキシルエチルイソシアネート6.5部、ラウリン酸ジブチル錫0.08部、シクロヘキサノン26部の混合物を70℃で3時間かけて滴下した。
樹脂溶液約2g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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加してバインダー樹脂溶液3を調製した。重量平均分子量(Mw)は19000であった。
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口フラスコにシクロヘキサノン370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、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)18部、ベンジルメタクリレート10部、グリシジルメタクリレート18.2部、メタクリル酸メチル25部、及び2,2'−アゾビスイソブチロニトリル2.0部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下後、更に100℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル1.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、更に100℃で1時間反応を続けた。次に、容器内を空気置換に替え、アクリル酸9.3部(グリシジル基の100%)にトリスジメチルアミノフェノール0.5部及びハイドロキノン0.1部を上記容器内に投入し、120℃で6時間反応を続け固形分酸価0.5となったところで反応を終了し、共重合体溶液を得た。更に、引き続きテトラヒドロ無水フタル酸19.5部(生成した水酸基の100%)、トリエチルアミン0.5部を加え120℃で3.5時間反応させカルボキシル基と、共重合体溶液を得た。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約2g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、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加してバインダー樹脂溶液4を調製した。重量平均分子量(Mw)は19000であった。
(青色微細化顔料(P−1):PB15:6)
フタロシアニン系青色顔料C.I.ピグメント ブルー 15:6(トーヨーカラー株式会社「リオノールブルーES」)100部、粉砕した食塩800部、およびジエチレングリコール100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、70℃で12時間混練した。この混合物を温水3000部に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、98部の青色微細化顔料(P−1)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は28.3nmであった。
ジオキサジン系紫色顔料C.I.ピグメント バイオレット 23(Clariant社製「Fast Violet RL」)120部、粉砕した食塩1600部、およびジエチレングリコール100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、90℃で18時間混練した。この混合物を温水5000部に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、118部の紫色微細化顔料(P−2)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は26.4nmであった。
ニッケル錯体系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー 150(ランクセス社製「E−4GN」)100部、塩化ナトリウム700部、およびジエチレングリコール180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、80℃で6時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、95部の黄色微細化顔料(P−3)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は39.2nmであった。
フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメント グリーン 36(トーヨーカラー株式会社製「リオノールグリーン 6YK」)120部、塩化ナトリウム1600部、およびジエチレングリコール270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、70℃で12時間混練した。この混合物を温水5000部に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、117部の緑色微細化顔料(P−4)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は32.6nmであった。
アントラキノン系赤色顔料C.I.ピグメント レッド 177(BASF社製「クロモフタルレッド A2B」)120部、粉砕した食塩1000部、およびジエチレングリコール120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、60℃で10時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、115部の赤色微細化顔料(P−5)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は38.9nmであった。
ジケトピロロピロール系赤色顔料C.I.ピグメント レッド 254(BASF社製「IRGAZIN RED 2030」)120部、粉砕した食塩1000部、およびジエチレングリコール120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、60℃で10時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、115部の赤色微細化顔料(P−6)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は24.8nmであった。
(顔料ペーストPP−1の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、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5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物(PP−1)を作製した。
微細化顔料(P−1) :10.0部
バインダー樹脂溶液1 :35.0部
シクロヘキサノン :20.0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 :20.0部
樹脂型分散剤 :15.0部
(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」の20%PGMAc溶液)
表1に記載した微細化顔料の種類に変更した以外は、顔料ペースト(PP−1)と同様に顔料ペースト(PP−2〜5)を得た。
(カチオン性基を有する化合物:J−1)
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67.3 部を仕込み窒素気流下で75 ℃ に昇温した。別途、メタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩5.0部、メチルメタクリレート27.5部、n−ブチルメタクリレート20.0部、2−エチルヘキシルメタクリレート28.0部、メタクリル酸3.0部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.5部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を6.5部、およびメチルエチルケトン25.1部を均一にした後、滴下ロートに仕込み、4つ口セパラブルフラスコに取り付け、2時間かけて滴下した。滴下終了2時間後、固形分から重合収率が98%以上であり、重量平均分子量(Mw)が、3330である事を確認し、50℃へ冷却した。ここへ、塩化メチル3.2部、エタノール22.0 部を追加し、50℃で2時間反応させた後、1時間かけて80℃まで加温し、更に、2時間反応させた。このようにして樹脂成分が47重量%のカチオン性基を有する樹脂J−1を得た。
表2に示した材料組成に変更した以外は樹脂J−1と同様にして樹脂J−2〜J−9を得た。
カチオン性基を有する樹脂J−10は、中間体であるカチオン性基及びカルボキシル基含有アクリル樹脂を合成した後、カルボキシル基とGMA(グリシジルメタクリレート)のグリシジル基を反応させることによって、熱架橋性基(メタクリロイル基)を有する、側鎖にカチオン性基を有する樹脂J−10を得た。以下に手順を示す。
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、イソプロピルアルコール75.1部を仕込み、窒素気流下で75 ℃ に昇温した。別途、メチルメタクリ6.7部、n−ブチルメタクリレレート10.7部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート21.1部、2−エチルヘキシルメタクリレート15.0部、メタクリル酸20.9部、メタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩25.6部、および別途メチルエチルケトン23.4部に溶解した2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6.5部を、均一にした後、滴下ロートに仕込み、4つ口セパラブルフラスコに取り付け、2時間かけて滴下した。滴下終了2時間後、固形分から重合収率が98%以上であることを確認し、中間体として側鎖にカチオン性基を有するTg(ガラス転移温度)が40℃の樹脂10'を得た。
次に、ブチルセロソルブを106.6部添加した後、80℃以上に加熱し、イソプロピルアルコールおよびメチルエチルケトンをブチルセロソルブと共沸させてイソプロピルアルコールおよびメチルエチルケトンを留去した。内温が100℃に達すると、これを1g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、樹脂溶液の不揮発分が50%であることを確認した。その後、グリシジルメタクリレート28.1部、ジメチルベンジルアミン1.0部、メトキノン0.2部を仕込み、酸素を100ml/min(分)でバブリングした。その後、100℃に昇温し、6時間攪拌した。6時間後、1g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、反応率が90%以上であることを確認し50℃へ冷却、カチオン性基を有する樹脂10を得た。メタクリル酸とグリシジルメタクリレートは等モルで反応するため、前駆体のメタクリル酸は20.9部は17.0部消費され、メタクリル酸・グリシジルメタクリレート変性物となっている。この場合、グリシジルメタクリレート残基部分28.1部と含めると45.1部となる。ここまで反応を終えた段階で、全てのモノマーを合計すると128.1部であるため、100.0部に換算した場合、メタクリル酸・グリシジルメタクリレート変性物は35.2部となる。
(アニオン性基を有する化合物:J−11)
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67.3 部を仕込み窒素気流下で75 ℃ に昇温した。別途、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸20.0部、メチルメタクリレート12.5部、n−ブチルメタクリレート20.0部、2−エチルヘキシルメタクリレート28.0部、メタクリル酸3.0部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.5部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を6.5部、およびメチルエチルケトン25.1部を均一にした後、滴下ロートに仕込み、4つ口セパラブルフラスコに取り付け、2時間かけて滴下した。滴下終了2時間後、固形分から重合収率が98%以上であり、重量平均分子量(Mw)が、3240である事を確認し、50℃へ冷却した。ここへ、塩化メチル3.2部、エタノール22.0 部を追加し、50℃で2時間反応させた後、1時間かけて80℃まで加温し、更に、2時間反応させた。このようにして樹脂成分が47重量%のアニオン性基を有する樹脂J−11を得た。
表3に示した材料組成に変更した以外は樹脂J−11と同様にして樹脂J−12を得た。
アニオン性基を有する樹脂J−13は、中間体であるアニオン性基及びカルボキシル基含有アクリル樹脂を合成した後、カルボキシル基とGMA(グリシジルメタクリレート)のグリシジル基を反応させることによって、熱架橋性基(メタクリロイル基)を有する、アニオン性基を有する樹脂J−13を得た。以下に手順を示す。
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、イソプロピルアルコール75.1部を仕込み、窒素気流下で75 ℃ に昇温した。別途、メチルメタクリレート6.7部、n−ブチルメタクリレート10.7部、2−エチルヘキシルメタクリレート15.0部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート21.1部、メタクリル酸20.9部、2−アクリルアミド−2−メチルプパンスルホン酸25.6部、および別途メチルエチルケトン23.4部に溶解した2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)6.5部を、均一にした後、滴下ロートに仕込み、4つ口セパラブルフラスコに取り付け、2時間かけて滴下した。滴下終了2時間後、固形分から重合収率が98%以上であることを確認し、中間体として側鎖にアニオン性基を有するTg(ガラス転移温度)が40℃の樹脂J−13'を得た。
次に、ブチルセロソルブを106.6部添加した後、80℃以上に加熱し、イソプロピルアルコールおよびメチルエチルケトンをブチルセロソルブと共沸させてイソプロピルアルコールおよびメチルエチルケトンを留去した。内温が100℃に達すると、これを1g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、樹脂溶液の不揮発分が50%であることを確認した。その後、グリシジルメタクリレート28.1部、ジメチルベンジルアミン1.0部、メトキノン0.2部を仕込み、酸素を100ml/min(分)でバブリングした。その後、100℃に昇温し、6時間攪拌した。6時間後、1g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、反応率が90%以上であることを確認し50℃へ冷却、アニオン性基を有する樹脂J−13を得た。メタクリル酸とグリシジルメタクリレートは等モルで反応するため、前駆体のメタクリル酸は20.9部は17.0部消費され、メタクリル酸・グリシジルメタクリレート変性物となっている。この場合、グリシジルメタクリレート残基部分28.1部と含めると45.1部となる。ここまで反応を終えた段階で、全てのモノマーを合計すると128.1部であるため、100.0部に換算した場合、メタクリル酸・グリシジルメタクリレート変性物は35.2部となる。
(蛍光を有する色素(A−1))
水2000部に38.1部のカチオン性基を有する樹脂J−3を加え、十分に攪拌混合を行った後、60℃に加熱する。一方、80部の水、10部のメタノールに10部のAcid Red(ARと略す。)52を溶解させた水溶液を調製し、先ほどの樹脂溶液に少しずつ滴下していく。滴下後、60℃で120分攪拌し、十分に反応を行った。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたものと判断した。その後、得られた析出物を、吸引濾過にて取り出し、水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機で乾燥し、24部のAR52とカチオン性基を有する樹脂J−3との造塩化合物である蛍光を有する色素(A−1)を得た。アニオン性基を有する染料とカチオン性基を有する化合物である樹脂との塩交換反応による副生成物である塩、微量の未反応染料、未反応樹脂は、濃縮液を水中に攪拌しながら滴下したときに水に溶解するため吸引濾過時に除去した。また、その後の水洗でわずかに残る副生成物は完全に除いた。
表4に示す色素と造塩用化合物の種類と重量部に変更した以外は、蛍光を有する色素(A−1)の製造方法と同様にして、蛍光を有する色素(A−2〜6、11〜13、23〜25))を製造した。
C.I.Basic Violet 10(BV10:田岡化学社製:Rodamine B) 10部を水190部に十分に攪拌混合させることで溶解させる。一方、93.2部の水に6.8部のテトラトリフルオロメチルほう酸カリウム(K[B(CF3)4])を添加して十分攪拌混合させることで溶解させ、これに先ほどのC.I.ベーシックバイオレット10水溶液を少しずつ滴下していき、2時間室温にて攪拌を行った。ろ過後、200部の水で得られた固形物を水洗することで未反応のC.I.ベーシックバイオレット10、テトラフルオロメチルほう酸カリウムを除去し、その後、80℃にて乾燥して、蛍光を有する色素(A−7)を得た。収率は87.8%であった。
表4に示す色素と造塩用化合物の種類と重量部に変更した以外は、蛍光を有する色素(A−7)の製造方法と同様にして、蛍光を有する色素(A−8〜10、14〜17、26〜29)を製造した。
特開平6−194828号公報の記載に基づき、C.I.アシッドレッド52を常法によりスルホニルクロリド化後、ジオキサン中で理論当量の2−エチルへキシルアミンと反応させることで一般式(8)で示されるC.I.アシッドレッド52のスルホン酸アミド化合物を得た。
還流管を付けた1Lのステンレス製反応容器に、窒素雰囲気下、C.I.Basic Violet 10(BV10:田岡化学社製:Rodamine B)を20.0部、エチレングリコールモノイソブチルエーテル5.8部をジクロロメタン160mlに溶解させ、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩 8.8部、ジメチルアミノピリジン1.0部を添加して室温で24時間攪拌を行った。得られたジクロロメタン溶液を、水で洗浄し、減圧乾燥させた後、シリカゲルカラムにて精製を行い、Basic Violet10変性物を得た。収率は51.6%であった。
次に、Basic Violet10変性物 10部を水190部に十分に攪拌混合させて溶解させる。一方、93.2部の水に12.1部のテトラペンタフルオロベンジルほう酸ナトリウム(NaB(C6F5)4)を添加して十分攪拌混合させることで溶解させ、これに先ほどのBasic Violet10変性物の水溶液を少しずつ滴下していき、2時間室温にて攪拌を行った。ろ過後、200部の水で得られた固形物を水洗することで未反応のBasic Violet10変性物、テトラペンタフルオロベンジルほう酸ナトリウムを除去し、その後、80℃にて乾燥して、一般式(9)に示す蛍光を有する色素(A−19)を得た。収率は86.8%であった。
ナフトールアゾ系赤色顔料C.I.ピグメント レッド 269(山陽色素社製 「Permanent Carmine 3810」)120部、粉砕した食塩1000部、およびジエチレングリコール120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、60℃で10時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、115部の赤色微細化顔料である、蛍光を有する色素(A−20)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は38.9nmであった。
ジケトピロロピロール系赤色顔料C.I.ピグメント レッド 254(BASF社製「IRGAZIN RED 2030」)120部、粉砕した食塩1000部、およびジエチレングリコール120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、60℃で10時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、115部の赤色微細化顔料である蛍光を有する色素(A−21)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は24.8nmであった。
キノフタロン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー 138(BASF社製「パリオトールエロー K0961HD」)120部、粉砕した食塩1000部、およびジエチレングリコール120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、60℃で10時間混練した。この混合物を温水2000部に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩および溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、115部の赤色微細化顔料である蛍光を有する色素(A−22)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は38.7nmであった。
[金属錯塩染料(BX)とカチオン性基を有する化合物(BY)の造塩化合物の製造]
(金属錯塩染料の造塩化合物(B−1))
N−メチルピロリドン20部にC.I.ソルベントオレンジ62(SO62:オリエント化学工業株式会社製 Valifast Orange 3209)10部を十分に攪拌混合させることで溶解させる。一方、3部の水にメタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩2.86部を添加して十分攪拌混合させることで溶解させ、これを先ほどのC.I.ソルベントオレンジ62溶液に少しずつ滴下していき、50℃で2時間攪拌を行った。次に、これを2000部の水中に添加し、さらに1時間攪拌を実施した。得られた析出物を、吸引濾過にて取り出し、水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機で乾燥し、32部のC.I.ソルベントオレンジ62とメタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩との造塩化合物である、金属錯塩染料の造塩化合物(B−1)を得た。
表5に示す金属錯塩染料種(BX)、カチオン性基を有する化合物(BY)の種類と重量部に変更した以外は、金属錯塩染料の造塩化合物(B−1)の製造方法と同様にして、金属錯塩染料の造塩化合物(B−2〜31、34〜37、40〜54)を製造した。
(金属錯塩染料の造塩化合物(B−32))
メタノール100部中に、10部のエルカ酸アマイド(日本化成株式会社製 ダイヤミッドL−200)、15.6部の塩酸を70℃で3時間攪拌混合させることでエルカ酸アマイドの塩酸塩のメタノール水溶液を得た。一方、メタノール200部にC.I.ソルベントオレンジ62(SO62:オリエント化学工業株式会社製 Valifast Orange 3209)21.5部を、70℃で1時間攪拌混合させ、そこに先ほど得られたエルカ酸アマイドの塩酸塩のメタノール水溶液を加え、さらに50℃で3時間攪拌混合させた。次に、これを3000部の水中に添加し、さらにこれを1時間攪拌混合した。得られた析出物を、吸引濾過で取り出し、水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機で乾燥し、20.9部のC.I.ソルベントオレンジ62とエルカ酸アマイドの塩酸塩との造塩化合物である金属錯塩染料の造塩化合物(B−32)を得た。
表5に示す金属錯塩染料種(BX)、脂肪酸アマイドの無機酸塩(BZ)の種類と重量部に変更した以外は、金属錯塩染料の造塩化合物(B−32)の製造方法と同様にして、金属錯塩染料の造塩化合物(B−33、B−38、B−39)を製造した。
(色素ペーストD−1の製造方法)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、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5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し色素ペースト(D−1)を作製した。
蛍光を有する色素(A−1) : 9.5部
金属錯塩染料の造塩化合物(B−1) : 0.5部
バインダー樹脂溶液1 :50.0部
シクロヘキサノン :20.0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 :20.0部
表6〜表8に示す蛍光を有する色素の種類を変更した以外は、色素ペーストD−1と同様にして色素ペーストD−2〜196、198〜217を作製した。
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、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5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物(D−197)を作製した。
微細化顔料(P−6) :10.0部
バインダー樹脂溶液1 :35.0部
シクロヘキサノン :20.0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 :20.0部
樹脂型分散剤 :15.0部
(味の素ファインテクノ社製「アジスパーPB821」の20%PGMAc溶液)
[実施例1]
(着色組成物(DB−1)の作製)
色素ペースト(D−197)と、色素ペースト(D−1)を乾燥塗膜の色度が、顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」C光源)測定においてx=0.661、y=0.323となるような配合比にて調整し、1時間ディスパーにて攪拌混合した。
(着色組成物(DB−2〜217))
表9〜表12に示す顔料ペースト、色素ペーストの種類に変更した以外は着色組成物DB−1と同様にして着色粗製物(DB−2〜217)を製造した。
得られた着色組成物(DB−1〜217)について、CR、耐熱性、および明度に関する試験を下記の方法で行った。結果を表9〜12に示す。
得られた着色組成物(DB−1〜217)を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて、回転数を変えて、230℃での熱処理後の膜厚が約1.5μm前後となるように3点の塗布基板を作製した。乾燥条件は、塗布後70℃で20分、さらに230℃で30分であり、それぞれ膜厚およびコントラスト比を測定し、3点のデータから膜厚が1.5μmにおけるコントラストを一次相関法で求めた。判定基準は以下の通りである。×は使用困難なレベルである。
◎◎◎:CR≧10000以上
◎◎:CR=8000以上、10000未満
◎:CR=6000以上、8000未満
○:CR=5000以上、6000未満
×:CR=5000未満
得られた着色組成物(DB−1〜217)をスピンコーターにて100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上にx=0.661になるように塗布し、オーブンにて230℃で30分焼成し、得られた着色組成物の塗布基板を得た。得られた塗布基板を用いて、明度(分光透過率)を測定した。なお、XYZ表色系色度図における明度(分光透過率)の測定は、分光光度計(OTSUKA LCF―1100M)を用いて行った。判定基準は以下の通りである。×は使用困難なレベルである。
◎◎:18.0以上
◎:17.6以上18.0未満
○:17.2以上17.6未満
×:17.2未満
着色組成物(DB−1〜217)を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布し、次に70℃で20分乾燥し、ついで220℃で30分間加熱、放冷することで塗膜基板を作製した。作製した塗膜基板は、220℃での熱処理後で、表面形状測定装置「Dektak8(Veeco社製)」を用いて測定した膜厚が約2.0μmとなるようにした。得られた塗膜のC光源での色度([L*(1)、a*(1)、b*(1)])を顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)を用いて測定した。さらにその後、耐熱性試験として230℃で1時間加熱し、C光源での色度([L*(2)、a*(2)、b*(2)])を測定し、下記計算式により、色差ΔEab*を求め、下記判定基準で評価した。×は使用困難なレベルである。
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1)) 2+( b*(2)- b*(1)) 2)
◎◎:ΔEab*が1.0未満
◎:ΔEab*が1.0以上 1.5未満
○:ΔEab*が1.5以上 3.0未満
×:ΔEab*が3.0以上
実施例の中でも、実施例1〜34、実施例83〜87、実施例115、実施例136〜140、実施例168は、カチオン性基を有する化合物(BY)の分子量が比較的小さいため、また、造塩処理を施したことで塗膜にしっかりと造塩化合物が残存するため消光能を損なわれ無いので、最も良好な高コントラスト比の着色粗製物を作製することが出来た。
実施例68〜78、実施例121〜131、実施例170〜180は、カチオン性基を有する化合物(BY)が低分子量ではあるが金属錯塩染料の種類がSO62や、SO41と比較して消光能力が低い金属錯塩染料であったため、その分コントラスト比が僅かに劣る結果となったが十分良好なコントラスト比を得ることができた。
また、実施例48、実施例101、実施例154、実施例54〜59、実施例65、実施例107〜111、実施例118、実施例160〜165、実施例171はに関しては、カチオン性基を有する化合物(BY)が樹脂であるが、樹脂中のメタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩の量が多いため消光能が高いため、その結果として良好な高コントラスト比の着色粗製物を得ることが出来ている。
[実施例189]
(レジスト材(R−1))
下記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、アルカリ現像型レジスト材(R−1)を作製した。
着色組成物(DB−1) :60.0部
バインダー樹脂溶液1 :11.0部
トリメチロールプロパントリアクリレート : 4.2部
(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)
光重合開始剤(BASF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
シクロヘキサノン : 5.2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 :18.0部
(レジスト材(R−2〜220))
以下、着色組成物(DB−1)を表13〜表16に示す着色組成物、バインダー樹脂に変更した以外は実施例189と同様にして、レジスト材(R−2〜220)を作製した。
得られたレジスト材(R−1〜220)について、CR、耐熱性、および明度に関する試験を下記の方法で行った。結果を表13〜表16に示す。
得られたレジスト材(R−1〜220)を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて、回転数を変えて、230℃での熱処理後の膜厚が約1.5μm前後となるように3点の塗布基板を作製した。乾燥条件は、塗布後70℃で20分、さらに230℃で30分であり、それぞれ膜厚およびコントラスト比を測定し、3点のデータから膜厚が1.5μmにおけるコントラストを一次相関法で求めた。判定基準は以下の通りである。×は使用困難なレベルである。
◎◎◎:CR≧10000以上
◎◎:CR=8000以上、10000未満
◎:CR=6000以上、8000未満
○:CR=5000以上、6000未満
×:CR=5000未満
得られたレジスト材(R−1〜208)をスピンコーターにてx=0.661になるように、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に塗布し、50mJ/cm2の露光量で紫外線により露光した後、23℃の0.2重量%の炭酸ナトリウム水溶液にて30秒間スプレー現像し、オーブンにて230℃で30分焼成し、得られた感光性着色組成物の塗布基板を得た。得られた塗布基板を用いて、明度(分光透過率)を測定した。なお、XYZ表色系色度図における明度(分光透過率)の測定は、分光光度計(OTSUKA LCF―1100M)を用いて行った。判定基準は以下の通りである。×は使用困難なレベルである。
◎◎:18.0以上
◎:17.6以上18.0未満
○:17.2以上17.6未満
×:17.2未満
レジスト材(R−1〜220)を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて塗布し、次に70℃で20分乾燥し、ついで220℃で30分間加熱、放冷することで塗膜基板を作製した。作製した塗膜基板は、220℃での熱処理後で、表面形状測定装置「Dektak8(Veeco社製)」を用いて測定した膜厚が約2.0μmとなるようにした。得られた塗膜のC光源での色度([L*(1)、a*(1)、b*(1)])を顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)を用いて測定した。さらにその後、耐熱性試験として230℃で1時間加熱し、C光源での色度([L*(2)、a*(2)、b*(2)])を測定し、下記計算式により、色差ΔEab*を求め、下記判定基準で評価した。×は使用困難なレベルである。
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1)) 2+( b*(2)- b*(1)) 2)
◎◎:ΔEab*が1.0未満
◎:ΔEab*が1.0以上 1.5未満
○:ΔEab*が1.5以上、3.0未満
×:ΔEab*が3.0以上
実施例の中でも、実施例189〜222、実施例271〜275、実施例303、実施例320〜322、実施例327〜331、実施例359は、カチオン性基を有する化合物(BY)の分子量が比較的小さいため、また、造塩処理を施しているため塗膜にしっかりと造塩化合物が残存するため消光能を損なわれること無いので、最も良好な高コントラスト比の着色粗製物を作製することが出来た。
実施例256〜266、実施例309〜319、実施例365〜375は、カチオン性基を有する化合物(BY)が低分子量ではあるが金属錯塩染料の種類がSO62や、SO41と比較して消光能力が低い金属錯塩染料であったため、その分コントラスト比が僅かに劣る結果となったが十分良好なコントラスト比を得ることができた。
また、カチオン性基を有する化合物(BY)として樹脂を用いた実施例232〜235、実施例237〜241、実施例267〜270、実施例285〜289、実施例291〜294、、実施例323〜326、実施例341〜344、実施例346〜350、実施例376〜379は、カチオン性基を有する化合物が樹脂であるため造塩処理を施すことにより塗膜中にしっかりと造塩化合物は残存するが、金属錯塩染料の消光能力がその樹脂によって阻害されてしまうためコントラスト比はやや劣る結果となったが実用上は問題ないレベルであった。また、実施例236、実施例289、実施例345、実施例242〜247、実施例253、実施例295〜300、実施例306、実施例351〜356、実施例362はに関しては、カチオン性基を有する化合物(BY)が樹脂であるが、樹脂中のメタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩の量が多いため消光能が高いため、その結果として良好な高コントラスト比の着色粗製物を得ることが出来ている。また、実施例256〜257、実施例254〜255、実施例301〜302、実施例307〜308、実施例357〜358、実施例363〜364に関しては金属錯塩染料と脂肪酸アマイドの酸塩(BZ)との造塩化合物を用いているが、脂肪酸アマイドの分子量は樹脂ほど大きくないため、金属錯塩染料の消光能は大きくは阻害されないため、また造塩化合物は塗膜中にしっかり残存するためコントラスト比は良好な結果であった。実施例223〜231、実施例251、実施例276〜284、実施例304、実施例332〜340、実施例360に関しても、脂肪酸アマイドの酸塩と同様の理由で同じような結果となった。
しかし、比較例30〜58は、金属錯塩染料の造塩化合物を使用していないため、蛍光を有する色素から発せられる蛍光のため、低コントラスト比の着色組成物となってしまった。
[実施例380]
まず、カラーフィルタの作製に使用する青色感光性着色組成物、及び緑色感光性着色組成物の作製を行った。尚、赤色については感光性着色組成物(R−29)を使用した。
下記組成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、青色感光性着色組成物(RB−1)を作製した。
顔料ペースト(PP−1) :24.0部
顔料ペースト(PP−2) :10.0部
バインダー樹脂溶液1 :15.2部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM400」) : 3.3部
光重合開始剤(BASF社製「イルガキュアー907」) : 2.0部
増感剤(保土谷化学工業社製「EAB−F」) : 0.4部
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート :45.1部
下記組成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、緑色感光性着色組成物(RG−1)を作製した。
顔料ペースト(PP−3) :17.0部
顔料ペースト(PP−4) :17.0部
バインダー樹脂溶液1 :15.2部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM400」) : 3.3部
光重合開始剤(BASF社製「イルガキュアー907」) : 2.0部
増感剤(保土谷化学工業社製「EAB−F」) : 0.4部
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート :45.1部
ガラス基板上にブラックマトリクスをパターン加工し、該基板上にスピンコーターで赤色感光性着色組成物(R−29)を、膜厚が2.0umになるように塗布し着色被膜を形成した。該被膜にフォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて300mJ/cm2の紫外線を照射した。次いで0.2重量%の炭酸ナトリウム水溶液からなるアルカリ現像液によりスプレー現像して未露光部分を取り除いた後、イオン交換水で洗浄し、この基板を230℃で20分加熱して、赤色フィルタセグメントを形成した。同様の方法により、本発明の緑色感光性着色組成物(RG−1)を膜厚が2umになるように、青色感光性着色組成物(RB−1)を膜厚が2umになるように、それぞれ塗布し、緑色フィルタセグメント、青色フィルタセグメントを形成して、カラーフィルタを得た。
Claims (10)
- 蛍光を有する色素(A)、金属錯塩染料の造塩化合物(B)、及びバインダー樹脂(C)を含むことを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。
- 金属錯塩染料の造塩化合物(B)が、金属錯塩染料(BX)と、カチオン性基を有する化合物(BY)とを反応させて得られた造塩化合物、あるいは金属錯塩染料(BX)と脂肪酸アマイドの無機酸塩(BZ)とを反応させて得られた造塩化合物、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。
- カチオン性基を有する化合物(BY)が、下記一般式(1)で表わされる化合物、または下記一般式(2)で表される構造単位を含む樹脂であることを特徴とする請求項2記載のカラーフィルタ用着色組成物。
一般式(1)
一般式(2)
- 金属錯塩染料の造塩化合物(B)中の金属錯塩染料(BX)の中心金属が、スカンジウム(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、および銅(Cu)からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属であることを特徴とする請求項2または3いずれか記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 金属錯塩染料の造塩化合物(B)中の金属錯塩染料(BX)が、アゾ染料もしくはメチン染料を配位子とし、クロム、コバルトもしくはニッケルを中心金属とする金属錯塩染料である請求項2〜4いずれか記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 金属錯塩染料の造塩化合物(B)中の金属錯塩染料(BX)が、下記一般式(3)で表される化合物である請求項2〜5いずれか記載のカラーフィルタ用着色組成物。
一般式(3)
[式(3)中、R10〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の飽和炭化水素基、ニトロ基、ハロゲン原子、−SO2NHR30、−SO3H又は−SO2CH3を表す。
R28及びR29は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、−SO2NHR30、−SO3H又は−SO2CH3を表す。
R30は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8の1価の飽和炭化水素基、炭素数2〜15のアルコキシアルキル基を表す。
A1〜A4は、それぞれ独立に、*−O−、*−O−CO−、*−CO−O−を表す。*はMとの結合手を表す。
Mは、Cr又はCoを表す。
nは、1〜5の整数を表す。
D+は、ヒドロン、1価の金属カチオンを表す。] - 蛍光を有する色素(A)が、キサンテン系染料、キサンテン系レーキ顔料、シアニン系染料、アントラキノン系染料、ジケトピロロピロール系顔料、キノフタロン系染料、キノフタロン系顔料、アゾ系顔料、およびアゾ系染料からなる群から選ばれる少なくとも1種の染料または顔料であることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 脂肪酸アマイドの無機酸塩(BZ)を構成する脂肪酸アマイドが、不飽和脂肪酸アマイドであることを特徴とする請求項2〜7いずれか記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- さらに光重合性単量体および/または光重合開始剤を含有することを特徴とする請求項1〜8いずれか記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 基板上に、請求項1〜9いずれか記載のカラーフィルタ用着色組成物から形成されてな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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