JP2018040835A - カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ - Google Patents

カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ Download PDF

Info

Publication number
JP2018040835A
JP2018040835A JP2016172564A JP2016172564A JP2018040835A JP 2018040835 A JP2018040835 A JP 2018040835A JP 2016172564 A JP2016172564 A JP 2016172564A JP 2016172564 A JP2016172564 A JP 2016172564A JP 2018040835 A JP2018040835 A JP 2018040835A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
parts
pigment
substituent
general formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016172564A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6822017B2 (ja
Inventor
裕介 飯田
Yusuke Iida
裕介 飯田
昌平 坂本
Shohei Sakamoto
昌平 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Artience Co Ltd
Original Assignee
Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Ink SC Holdings Co Ltd filed Critical Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority to JP2016172564A priority Critical patent/JP6822017B2/ja
Publication of JP2018040835A publication Critical patent/JP2018040835A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6822017B2 publication Critical patent/JP6822017B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

【課題】本発明の目的は、明度、着色力、コントラスト、耐熱性及び電気特性に優れたカラーフィルタ用着色組成物を提供することにある。【解決手段】上記課題は、着色剤[A]、分散剤、バインダー樹脂及び溶剤を含有するカラーフィルタ用着色組成物であって、着色剤[A]が、下記一般式(1)で表される、特定箇所に臭素原子が置換されたキノフタロン系顔料[A1]と、フタロシアニン系顔料[A2]とを含有することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物によって解決される。【選択図】なし

Description

本発明は、カラー液晶表示装置、カラー撮像管素子、及び有機EL表示装置等に用いられるカラーフィルタの製造に使用されるカラーフィルタ用着色組成物、及び感光性着色組成物、並びにこれを用いて形成されてなるフィルタセグメントを備えるカラーフィルタに関するものである。
カラー液晶表示装置に用いられているカラーフィルタの上には、一般に液晶を駆動させるための透明電極が、蒸着あるいはスパッタリングにより形成され、さらにその上に液晶を一定方向に配向させるための配向膜が形成されている。これらの透明電極及び配向膜の性能を充分に得るには、その形成工程を一般に200℃以上、好ましくは230℃以上の高温で行う必要があり、カラーフィルタには耐熱性が要求される。
カラーフィルタに要求される重要な品質項目としては、コントラストと明度が挙げられる。コントラストが低いカラーフィルタを用いると、液晶が制御した偏光度合いを乱してしまい、光を遮断しなければならないとき(OFF状態)に光が漏れたり、光を透過しなければならないとき(ON状態)に透過光が減衰したりするため、ぼやけた画面となってしまう。そのため高品質な液晶表示装置を実現するためには、コントラストを高めることが不可欠である。
また、明度が低いカラーフィルタを用いると、光の透過率が低いため、暗い画面となってしまい、明るい画面とするためには、光源であるバックライトの数を増量する必要がある。しかし、消費電力を抑制する観点から、カラーフィルタの高明度化がトレンドとなっている。さらに、カラー液晶表示装置や有機EL表示装置の高画質化の観点から、カラーフィルタに対してAdobeRGB規格、DCI規格、及びBT2020規格のような高色域化への要求も高まっている。
またC−MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)などに代表されるカラー撮像素子は、その受光素子上に赤色フィルタ層(R)、緑色フィルタ層(G)及び青色フィルタ層(B)の加法混合の原色のフィルタセグメントを具備するカラーフィルタをそれぞれ配設して色分解するのが一般的である。また、原色のカラーフィルタに比べ高感度が得られるため、赤色、緑色、青色の補色に相当する、シアン、マゼンタ、イエロー(CMY)のフィルタセグメントを具備するカラーフィルタもよく用いられている。補色のカラーフィルタは、フラッシュなどの補助光源を利用しにくいビデオカメラ等で採用される場合が多い。
近年においては、カラー撮像素子に用いられるカラーフィルタにおいても高透過率すなわち明度や、薄膜化、及び高い信頼性といった要求が高まっている。
緑色フィルタセグメントの製造には、調色用着色剤として黄色顔料が用いられており、特に、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー139、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー185などが主に用いられている。中でも高い透過率が得られるという点で、キノフタロン系顔料であるC.I.ピグメントイエロー138が用いられることが多い。しかし、C.I.ピグメントイエロー138は、比較的明度に優れるものの、より一層の明度向上が望まれている。また、近年、カラーフィルタに対する高コントラスト化と高色域化の要望が強いが、C.I.ピグメントイエロー138はコントラストが低く、着色力が低いため高色域化のためには膜厚を厚くしなければならないという問題を抱えている。さらに、C.I.ピグメントイエロー138は230℃以上の熱を加えた時に結晶析出が起こり、耐熱性が悪い問題もある。そのため、従来のC.I.ピグメントイエロー138よりも、明度、コントラスト、着色力及び耐熱性に優れた黄色着色剤が求められている。
このような問題を解決するために、キノフタロン化合物に関して様々な開発がなされている。例えば、特許文献1には、種々のキノフタロン化合物を緑色のカラーフィルタ用感放射線性組成物として使用する事が提案されている。しかし、明細書中にはハロゲンについて塩素原子しか記載されておらず、コントラスト、及び耐熱性について言及されていない。また、提案されている組成物をカラーフィルタ用着色組成物として用いた時に、明度、コントラストなどの問題が十分には改善されていないのが現状である。
また、特許文献2には、種々のキノフタロン化合物を添加剤として使用した顔料組成物及び顔料分散体が提案されている。しかし、この特許文献で提案されているキノフタロン化合物では、カラーフィルタ用着色組成物として使用した際に、明度、コントラスト、分散性、及び耐熱性のすべてを満たす着色組成物を得ることができず、新たなキノフタロン化合物の開発が望まれている。
特開1999−072616号公報 特開2008−074987号公報
本発明は以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、明度、着色力、コントラスト、耐熱性及び電気特性に優れたカラーフィルタ用着色組成物を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、特定箇所に臭素原子が置換されたキノフタロン系顔料とフタロシアニン系顔料とを含有する緑色のカラーフィルタ用着色組成物が、上記した課題を解決し得ることを見出し、本発明に至った。キノフタロン系顔料において、発色団であるキノフタロン骨格中の2位フタル酸変性部位の置換基が従来のPY138では塩素原子であったが、臭素原子に置き換えることによって最大吸収波長が長波長化し、フタロシアニン系顔料と併用した時に、緑色カラーフィルタの明度と着色力が大きく向上することを見出した。ただし、2位フタル酸変性部位の置換基が臭素原子であっても、8位フタルイミド部位の置換基も臭素原子である場合は、特異的に明度と着色力が悪化することも見出した。これは、8位フタルイミド部位(発色団であるキノフタロン骨格の共役面に対して垂直方向に捻じれている)に原子半径の大きい臭素原子が入ることによってキノフタロン分子間の距離が広くなり結晶型が大きく変化しためと推測している。また、塩素原子から臭素原子への変更によって、色素の溶解性が低下し、熱による粒子成長がされにくくなることから、コントラスト、耐熱性及び電気特性が改善することも見出した。
即ち、本発明は、着色剤[A]、分散剤、バインダー樹脂及び溶剤を含有するカラーフィルタ用着色組成物であって、着色剤[A]が、下記一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]とを含有することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物に関する。
一般式(1)
[一般式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基又はアリール基を示す。Zは、臭素原子を示す。Rは、水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示す。R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、水酸基、アルキル基又はアルコキシル基を示す。nは3〜4を示し、mは0〜1を示し、nとmの和は4である。qは0〜4を示し、rは0〜2を示し、qとrの和は4である。]
また、本発明は、上記一般式(1)において、R及びRが、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、nが4であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用着色組成物に関する。
また、本発明は、フタロシアニン系顔料[A2]が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料及び下記一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のカラーフィルタ用着色組成物に関する。
一般式(2)
[一般式(2)中、Xは、ハロゲン原子を表し、nは、4〜16の整数を表す。ただし、Xで表されるハロゲン原子の置換数の平均値が、6〜15であり、ハロゲン分布幅が、4以上である。Yは、−OP(=O)R101102、−OC(=O)R103、−OS(=O)104を表す。R101及びR102は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基又は置換基を有してもよいアリールオキシ基を表す。R103は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。R104は、水酸基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。]
また、本発明は、さらに、光重合性単量体及び光重合開始剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1〜3いずれか一項に記載のカラーフィルタ用着色組成物に関する。
さらに、本発明は、基材上に、請求項1〜4のいずれか一項に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に関する。
本発明によれば、明度、着色力、コントラスト、耐熱性及び電気特性が良好なカラーフィルタ用着色組成物、並びにそれを用いた色特性良好なカラーフィルタを提供することができる。
以下、本発明のカラーフィルタ用着色組成物を構成する各成分について詳述する。なお、本明細書における「C.I.」は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
本発明は、着色剤[A]、分散剤、バインダー樹脂及び溶剤を含有するカラーフィルタ用着色組成物であって、着色剤[A]が、下記一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]とを含有することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物である。
<着色剤[A]>
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、着色剤[A]として、一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]を含むことで、明度、コントラスト、着色力、耐熱性及び電気特性にも優れた効果を有するものとなる。
<キノフタロン系顔料[A1]>
本発明の着色組成物の必須成分である一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]について説明する。
一般式(1)
[一般式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基又はアリール基を示す。Zは、臭素原子を示す。Rは、水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示す。R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、水酸基、アルキル基又はアルコキシル基を示す。nは3〜4を示し、mは0〜1を示し、nとmの和は4である。qは0〜4を示し、rは0〜2を示し、qとrの和は4である。]
以下に、一般式(1)における各置換基について説明する。R〜R、R、Rにおけるアルキル基、アルコキシル基及びアリール基は、置換基を有していてもよいが、無置換であることが好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
置換基を有しても良いアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基、n−オクチル基、ステアリル基、2−エチルへキシル基等の直鎖又は分岐アルキル基の他、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2−ジクロロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2−エトキシエチル基、2−ブトキシエチル基、2−ニトロプロピル基、ジエチルアミノエチル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、4−tert−ブチルベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−ニトロベンジル基、2,4−ジクロロベンジル基等の置換基を有するアルキル基が挙げられる。
置換基を有してもよいアルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、2,3−ジメチル−3−ペントキシ基、n−へキシルオキシ基、n−オクチルオキシ基、ステアリルオキシ基、2−エチルへキシルオキシ基等の直鎖又は分岐アルコキシル基の他、トリクロロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルオキシ基、2,2−ジトリフルオロメチルプロポキシ基、2−エトキシエトキシ基、2−ブトキシエトキシ基、2−ニトロプロポキシ基、ベンジルオキシ基等の置換基を有するアルコキシル基が挙げられる。
置換基を有しても良いアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基等のアリール基の他、p−メチルフェニル基、p−ブロモフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−メトキシフェニル基、2,4−ジクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2−アミノフェニル基、2−メチル−4−クロロフェニル基、6−メチル−2−ナフチル基、4,5,8−トリクロロ−2−ナフチル基、アントラキノニル基、2−アミノアントラキノニル基等の置換基を有するアリール基が挙げられる。
本発明の着色組成物に用いられる一般式(1)のキノフタロン系顔料[A1]は、キノリン骨格の2位フタル酸変性部位と8位フタルイミド骨格部位とを有するが、2位フタル酸変性部位は臭素原子で置換されているが、フタルイミド骨格部位は臭素原子で置換されていない。具体的には、2位フタル酸変性部位における臭素原子の置換基数nが3〜4を示し、Rの置換基数mが0〜1を示し、nとmの和は4である。置換基数の異なる化合物の混合物であってもよく、例えばnが3の化合物と、nが4の化合物との混合物であってもよい。また、フタルイミド骨格部位の臭素原子の置換基数0であり、Rの置換基数qが0〜4を示し、Rの置換基数rが0〜2を示し、qとrの和は4である。
一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]において、R〜Rは、水素原子であることが好ましい。また、2位フタル酸変性部位における臭素原子(Z)の置換基数nは4であることが、明度、着色力、耐熱性の観点から好ましい。さらに、R及びRが、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であることが、コントラストの観点から好ましく、Rが、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、Rの置換基数qは4であることがより好ましい(この場合、Rの置換基数は0である)。
本発明の着色組成物に用いられるキノフタロン系顔料[A1]の具体例として、下記に示すものが挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

(キノフタロン系顔料[A1]の製造法)
本発明の必須成分であるキノフタロン系顔料[A1]は、例えば、以下のような方法によって製造することができる。以下、一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]の一般的な製造法について述べる。ただし、キノフタロン系顔料[A1]の製造方法はこれらの方法に限定されるものではない。
まず、下記一般式(10)で表される8−アミノキナルジン類1当量に対して、下記一般式(11)で表される無水フタル酸類もしくは下記一般式(12)で表されるフタル酸類2〜3当量を、安息香酸中、窒素雰囲気下、160〜200℃で加熱して縮合反応させることで、下記一般式(13)で表される化合物を得ることができる。
一般式(10)

[一般式(10)中、R〜Rは、一般式(1)におけるR〜Rと同義である。]
一般式(11)

[一般式(11)式中、Z、R、n及びmは、一般式(1)におけるZ、R、n及びmと同義である。]
一般式(12)

[一般式(12)式中、Z、R、n及びmは、一般式(1)におけるZ、R、n及びmと同義である。]
一般式(13)

[一般式(13)中、R〜R、Z、n及びmは、一般式(1)におけるR〜R、Z、n及びmと同義である。]
続いて、上記一般式(13)で表される化合物を、水酸化カリウム水溶液中で60℃〜100℃で加熱することで、下記一般式(14)で表される化合物を得ることができる。
一般式(14)

[一般式(14)中、R〜R、Z、n及びmは、一般式(1)におけるR〜R、Z、n及びmと同義である。]
続いて、上記一般式(14)で表される化合物1当量に対して、下記一般式(15)で表される無水フタル酸類、もしくは下記一般式(16)で表されるフタル酸類1〜2当量を、安息香酸メチル中、窒素雰囲気下、160〜200℃で加熱して縮合反応させることで、一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]を得ることができる。
一般式(15)

[一般式(15)中、R、R、q、及びrは、一般式(1)におけるR、R、q、及びrと同義である。]
一般式(16)

[一般式(16)中、R、R、q及びrは、一般式(1)におけるR、R、q及びrと同義である。]
本発明のキノフタロン系顔料[A1]は、その使用用途に合わせて、2種類以上のキノフタロン化合物を併用してもよい。このとき別々に製造したキノフタロン化合物同士を混合しても良いし、同時に2種類以上のキノフタロン化合物を合成することによって製造して、使用しても良い。
<フタロシアニン系顔料[A2]>
本発明の着色組成物の必須成分であるフタロシアニン系顔料[A2]について説明する。
フタロシアニン系顔料[A2]は、フタロシアニン骨格を有する顔料であれば中心金属、環置換基の制約は無いが、明度やコントラストの観点から、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料及び下記一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが望ましい。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料及び一般式(2)のアルミニウムフタロシアニン顔料について説明する。
(ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料)
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料としては、例えばC.I.ピグメントグリーン58、59、特開2008−19383号公報、特開2007−320986号公報、特開2004−70342号公報、国際公開第2015/118720号パンフレット等に記載のハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料などを挙げることができるが、特にこれらに限定されない。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の「ハロゲン」としては、フッ素、臭素、塩素、ヨウ素が挙げられ、明度やコントラストの観点から臭素及び塩素が好ましい。
(一般式(2)のアルミニウムフタロシアニン顔料)
一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料について説明する。
一般式(2)
[一般式(2)中、Xは、ハロゲン原子を表し、nは、4〜16の整数を表す。ただし、Xで表されるハロゲン原子の置換数の平均値が、6〜15であり、ハロゲン分布幅が、4以上である。Yは、−OP(=O)R101102、−OC(=O)R103、−OS(=O)104を表す。R101及びR102は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基又は置換基を有してもよいアリールオキシ基を表す。R103は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。R104は、水酸基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。]
以下に、一般式(2)における各置換基について説明する。
ここでハロゲンとしては、フッ素、臭素、塩素、ヨウ素が挙げられ、臭素及び塩素が好ましく、明度の観点から特に臭素(Br)が好ましい。
101〜R104におけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基、n−オクチル基、ステアリル基、2−エチルへキシル基等の直鎖又は分岐アルキル基が挙げられ、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。
置換基を有するアルキル基の置換基としては、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子、メトキシ基等のアルコキシル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。したがって、置換基を有するアルキル基としては、例えば、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2−ジブロモエチル基、2−エトキシエチル基、2−ブトキシエチル基、2−ニトロプロピル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、4−tert−ブチルベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−ニトロベンジル基、2,4−ジクロロベンジル基等が挙げられる。
101〜R104におけるアリール基としては、フェニル基、p−トリル基等の単環芳香族炭化水素基や、ナフチル基、アンスリル基等の縮合芳香族炭化水素基が挙げられ、単環芳香族炭化水素基が好ましい。また、炭素数6〜12のアリール基が好ましい。
置換基を有するアリール基の置換基としては、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子、アルコキシル基、アミノ基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。したがって、置換基を有するアリール基としては、例えば、p−ブロモフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−メトキシフェニル基、2,4−ジクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2−ジメチルアミノフェニル基、2−メチル−4−クロロフェニル基、4−メトキシ−1−ナフチル基、6−メチル−2−ナフチル基、4,5,8−トリクロロ−2−ナフチル基、アントラキノニル基等が挙げられる。
101及びR102におけるアルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ネオペンチルオキシ基、2,3−ジメチル−3−ペンチルオキシ基、n−へキシルオキシ基、n−オクチルオキシ基、ステアリルオキシ基、2−エチルへキシルオキシ基等の直鎖又は分岐アルコキシル基が挙げられ、炭素数1〜6のアルコキシル基が好ましい。
置換基を有するアルコキシル基の置換基としては、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子、アルコキシル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ニトロ基が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。したがって、置換基を有するアルコキシル基としては、例えば、トリクロロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、2,2−ジトリフルオロメチルプロポキシ基、2−エトキシエトキシ基、2−ブトキシエトキシ基、2−ニトロプロポキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられる。
101及びR102におけるアリールオキシ基としては、フェノキシ基、p−メチルフェノキシ基等の単環芳香族炭化水素基からなるアリールオキシ基や、ナフタルオキシ基、アンスリルオキシ基等の縮合芳香族炭化水素基からなるアリールオキシ基が挙げられ、単環芳香族炭化水素基からなるアリールオキシ基が好ましい。また、炭素数6〜12のアリールオキシ基が好ましい。
置換基を有するアリールオキシ基の置換基としては、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基、アミノ基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。したがって、置換基を有するアリールオキシ基としては、例えば、p−ニトロフェノキシ基、p−メトキシフェノキシ基、2,4−ジクロロフェノキシ基、ペンタフルオロフェノキシ基、2−メチル−4−クロロフェノキシ基等が挙げられる。
103におけるシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、2,5−ジメチルシクロペンチル基、4−tert−プチルシクロヘキシル基等の単環脂肪族炭化水素基や、ボルニル基やアダマンチル基等の縮合脂肪族炭化水素基が挙げられる。また、炭素数5〜12のシクロアルキル基が好ましい。
置換基を有するシクロアルキル基の置換基としては、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基、水酸基、アミノ基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。置換基を有するシクロアルキル基としては、例えば、2,5−ジクロロシクロペンチル基、4−ヒドロキシシクロヘキシル基等がある。
103及びR104における複素環基としては、ピリジル基、ピラジル基、ピペリジノ基、ピラニル基、モルホリノ基、アクリジニル基等の脂肪族複素環基や芳香族複素環基が挙げられる。また、炭素数4〜12の複素環基が好ましく、環員数5〜13の複素環基が好ましい。
置換基を有する複素環基の置換基としては、塩素、フッ素、臭素等のハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基、水酸基、アミノ基、ニトロ基等が挙げられる。また、置換基は、複数あっても良い。置換基を有する複素環基としては、3−メチルピリジル基、N−メチルピペリジル基、N−メチルピロリル基等が挙げられる。
一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料としては、分散性や色特性の観点から、R101、R102のうちの少なくとも1つが、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよいアリールオキシ基であることが好ましく、R101及びR102がいずれもアリール基、又はアリールオキシ基であることがより好ましく、R101及びR102がいずれもフェニル基又はフェノキシ基であることがさらに好ましい。また、R103及びR104が、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基であることが好ましい。
一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料において、Xで表されるハロゲン原子の置換数の平均値は、6〜15であり、色相、堅牢性の観点から8〜15が好ましい。又はロゲン分布幅は、4以上であり、4〜9が好ましい。ハロゲン分布幅が4以上であると、フタロシアニン分子同士の会合が著しく抑制されやすくなり、分子同士の会合に起因する粒径の増大、しいては低コントラスト化の抑制に大きく寄与することが明らかとなった。ここで「ハロゲン分布幅」とは、一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料に置換しているハロゲン数の分布である。ハロゲン分布幅は質量分析して得られたマススペクトラムにおいて、各成分に相当する分子イオンピークの信号強度(各ピーク値)と、各ピーク値を積算した値(全ピーク値)とを算出し、全ピーク値に対する各ピーク値の割合が1%以上のピークの数をカウントし、ハロゲン分布幅とした。
本発明における、一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料を[AlPc(Y)]Xn(4≦n≦16)(ただし、Pcはフタロシアニン環を、Xはハロゲン原子を、nは4〜16の整数を、それぞれ表す)で示した場合、一般式(2)の代表的な例として、[AlPc(Y)]Brn(4≦n≦16)、[AlPc(Y)]Cln(4≦n≦16)、[AlPc(Y)]In(4≦n≦16)、[AlPc(Y)]Fn(4≦n≦16)等が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。また例示化合物の環化異性体も本発明の好ましい例として含まれる。
一般式(2)におけるYの代表的な例として、下記に示す構造が挙げられるが(*は、一般式(2)中のAlとの置換基の結合位置を表す)、本発明は、これらに限定されるものではない。また例示化合物の環化異性体も本発明の好ましい例として含まれる。
<その他の着色剤>
本発明の着色組成物は、一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]の必須成分に加えて、従来公知の種々の顔料、及び染料を着色剤として任意に選択して併用して含有できる。以下、本発明に使用しうる代表的な顔料と染料を挙げる。
本発明で使用することができる赤色顔料は、例えば、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、57:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、221、224、226、242、246、254、255、264、270、272、273、274,276、277、278、279、280、281、282、283、284、285、286、287、又は特表2011−523433号公報に記載のジケトピロロピロール顔料等が挙げられるが、特にこれらに限定されない。また、キサンテン系、アゾ系、ジスアゾ系、アントラキノン系などの赤色染料も使用できる。具体的には、C.I.アシッドレッド52、87、92、289、338などのキサンテン系酸性染料の造塩化合物等が挙げられる。
本発明で使用することができる橙色顔料は、例えば、C.I.ピグメントオレンジ38、43、71、又は73等が挙げられるが、特にこれらに限定されない。
本発明で使用することができる黄色顔料は、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214、218、219、220、221、又は特許第4993026号公報に記載のキノフタロン系顔料等が挙げられるが、特にこれらに限定されない。また、キノリン系、アゾ系、ジスアゾ系、メチン系、クマリン系、イソインドリン系などの黄色染料も使用できる。
キノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]以外の着色剤を併用する場合、色特性との関係上を組み合わせて用いることが多い。組み合わせる黄色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー138又は特許第4993026号公報に記載のキノフタロン系顔料、C.I.ピグメントイエロー139、185、C.I.ピグメントイエロー150が色特性の観点で好ましい。
本発明で使用することができる緑色顔料は、例えば、C.I.ピグメントグリーン7、10、36、37、58、特開2008−19383号公報、特開2007−320986号公報、特開2004−70342号公報等に記載の亜鉛フタロシアニン顔料等が挙げられるが、特にこれらに限定されない。また、トリアリールメタン系、フタロシアニン系、スクアリリウム系などの緑色染料も使用できる。
本発明で使用することができる青色顔料は、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、22、60、64、特開2004−333817号公報、特許第4893859号公報等に記載のアルミニウムフタロシアニン顔料等が挙げられるが、特にこれらに限定されない。
<色素誘導体>
本発明の着色組成物は、一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]に加えて、従来公知の種々の色素誘導体を任意に選択して含有することが出来る。
色素誘導体としては、有機顔料、アントラキノン、アクリドン又はトリアジンに、塩基性置換基、酸性置換基、又は置換基を有していても良いフタルイミドメチル基を導入した化合物が挙げられ、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、特開2001−335717号公報、特開2003−128669号公報、特開2003−167112号公報、特開2004−091497号公報、特開2004−307854号公報、特開2007−156395号公報、特開2008−094873号公報、特開2008−094986号公報、特開2008−095007号公報、特開2008−195916号公報、特許第4585781号公報等に記載されているものを使用できる。
<顔料の微細化>
本発明の着色組成物に使用する一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]やフタロシアニン系顔料[A2]及びその他の着色剤が顔料の場合、微細化して用いることが好ましい。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等を行い微細化することができる。顔料のTEM(透過型電子顕微鏡)により求められる平均一次粒子径は5〜90nmの範囲であることが好ましい。5nmよりも小さくなると有機溶剤中への分散が困難になり、90nmよりも大きくなると十分なコントラスト比を得ることができない場合がある。このような理由から、より好ましい平均一次粒子径は10〜70nmの範囲である。
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、プラネタリー型ミキサー等のバッチ式又は連続式混練機を用いて、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る。顔料をソルトミリング処理する際の条件を最適化することにより、一次粒子径が非常に微細であり、また、分布の幅がせまく、シャープな粒度分布をもつ顔料を得ることができる。
水溶性無機塩としては、塩化ナトリウム、塩化バリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を用いることができるが、価格の点から塩化ナトリウム(食塩)を用いるのが好ましい。水溶性無機塩は、処理効率と生産効率の両面から、顔料100重量部に対し、50〜2000重量部用いることが好ましく、300〜1000重量部用いることが最も好ましい。
水溶性有機溶剤は、顔料及び水溶性無機塩を湿潤する働きをするものであり、水に溶解(混和)し、かつ用いる無機塩を実質的に溶解しないものであれば特に限定されない。ただし、ソルトミリング時に温度が上昇し、溶剤が蒸発し易い状態になるため、安全性の点から、沸点120℃以上の高沸点溶剤が好ましい。例えば、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−(イソペンチルオキシ)エタノール、2−(ヘキシルオキシ)エタノール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、液状のポリエチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、液状のポリプロピレングリコール等が用いられる。水溶性有機溶剤は、顔料100重量部に対し、5〜1000重量部用いることが好ましく、50〜500重量部用いることが最も好ましい。
顔料をソルトミリング処理する際には、必要に応じて樹脂を添加してもよい。用いられる樹脂の種類は特に限定されず、天然樹脂、変性天然樹脂、合成樹脂、天然樹脂で変性された合成樹脂等を用いることができる。用いられる樹脂は、室温で固体であり、水不溶性であることが好ましく、かつ上記有機溶剤に一部可溶であることがさらに好ましい。樹脂の使用量は、顔料100重量部に対し、5〜200重量部の範囲であることが好ましい。
<分散剤>
分散剤としては、添加着色剤に吸着する性質を有する着色剤親和性部位と、着色剤担体と相溶性のある部位とを有し、添加着色剤に吸着して着色剤担体への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩等の油性分散剤、(メタ)アクリル酸−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、リン酸エステル系等が用いられ、これらは単独又は2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
上記分散剤のうち少量の添加量で分散体の粘度が低くなり高いコントラストを示すという理由から、塩基性官能基を有する高分子分散剤が好ましく、窒素原子含有グラフト共重合体や、側鎖に3級アミノ基、4級アンモニウム塩基、含窒素複素環などを含む官能基を有する、窒素原子含有アクリル系ブロック共重合体及びウレタン系高分子分散剤などが好ましい。
分散剤は、コントラストや粘度安定性の観点から、着色剤全量に対して5〜200重量部程度使用することが好ましく、10〜60重量%程度使用することがより好ましい。
市販の分散剤としては、ビックケミー・ジャパン社製のDisperbyk−101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、167、168、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2095、2150、2155、2163、2164、又はAnti−TeRRa−U、203、204、又はBYK−P104、P104S、220S、6919、又はLactimon、Lactimon−WS又はBykumen等、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE−3000、9000、11200、13000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、3300、33500、32600、34750、35100、35200、36600、37500、38500、39000、41000、41090、53095、56000、55000、7100、76500等、BASF社製のEFKA−46、47、48、452、4008、4009、4010、4015、4020、4047、4050、4055、4060、4080、4400、4401、4402、4403、4406、4408、4300、4310、4320、4330、4340、450、451、453、4540、4550、4560、4800、5010、5065、5066、5070、7500、7554、1101、120、150、1501、1502、1503、等、味の素ファインテクノ社製のアジスパーPA111、PB711、PB821、PB822、PB824等が挙げられる
(塩基性樹脂型分散剤)
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、分散剤の中でも、アミン価が10〜300mgKOH/gである塩基性樹脂型分散剤を含むことが好ましい。更に好ましくは30〜200mgKOH/gである。アミン価がこの範囲である塩基性樹脂型分散剤を用いると、顔料担体中の酸性成分に対する吸着又は反応により、顔料に十分吸着して分散が良好となり、分散安定性に優れたものとなる。
本発明で用いる塩基性樹脂型分散剤の数平均分子量としては、通常500〜50000が好ましく、特に3000〜20000が、更に、好ましい。上記数平均分子量が500未満であると、顔料親和性基による立体反発の効果、顔料担体との相溶性の効果、並びに溶剤を用いた場合の顔料担体及び溶剤との相溶性の効果が少なく、顔料の凝集を防ぐことが困難となり、分散体の粘度が上昇してしまうことがある。又数平均分子量が50000以上であると、分散に必要な樹脂の添加量が多くなり、塗膜中の顔料濃度の低下を招く場合がある。
アミン価が10〜300mgKOH/gである塩基性樹脂型分散剤は、ビニル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリエーテル系、又はポリアミド系等の様々なタイプの樹脂系が使用できるが、樹脂設計が容易で諸耐性に優れたビニル系モノマー共重合体タイプが好ましく、具体的には、N,N−ジ置換アミノ基含有ビニルモノマー単位と、アルキル(メタ)アクリレートモノマー単位と、その他のビニル系モノマー単位との共重合体樹脂が好適である。
N,N−ジ置換アミノ基含有ビニルモノマー単位としては、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、又はN,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。これらのモノマー単位は、塩基性基含有モノマー単位として、顔料へ吸着する。
アルキル(メタ)アクリレートモノマー単位としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、又はラウリル(メタ)アクリレート等の不飽和モノカルボン酸と炭素数1〜18のアルキルアルコールとの反応で得られる(メタ)アクリルエステル類等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。これらのモノマー単位は、顔料担体親和性基として作用する。
その他のビニル系モノマー単位としては、(メタ)アクリロニトリル等のニトロ基含有ビニル系モノマー類、スチレン、α−メチルスチレン、又はベンジル(メタ)アクリレート等のビニル系芳香族モノマー類、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、又はポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等の水酸基含有ビニル系モノマー類、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、又はダイアセトンアクリルアミド等のアミド基含有ビニル系モノマー類、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、又はジメチロール(メタ)アクリルアミド等のビニル系モノマー類、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、又はN−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のアルコキシメチル基含有ビニル系モノマー類、エチレン、プロピレン、又はイソプレン等のオレフィン類、クロロプレン、又はブタジエン等のジエン類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、又はイソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、酢酸ビニル、又はプロピオン酸ビニル等の脂肪酸ビニル類等が挙げられ、適宜目的に応じて使用されるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
アリルアミン等の1級アミノ基含有モノマー単位を有する重合体、又は、ポリエチレンイミン、ポリエチレンポリアミン、ポリキシリレンポリ(ヒドロキシプロピレン)ポリアミン、若しくはポリ(アミノメチル化)エポキシ樹脂等を、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、又は、ポリエーテル樹脂等で変性した櫛形塩基性樹脂型分散剤も挙げることができる。
このような好ましい塩基性樹脂型分散剤の市販品としては、例えばビックケミー・ジャパン社のDISPERBYK161、162、163、164、166、167、168、174、182、183、184、185、2000、2050、2150、2163、2164、BYK−LPN6919、日本ルーブリゾール社のSOLSPERSE11200、13240、13650、13940、24000、26000、28000、32000、32500、32550、32600、33000、34750、35100、35200、37500,38500,39000,53095、56000、7100、BASF社のEFKA4300、4330、4046、4060、4080等が挙げられる。
<バインダー樹脂>
本発明の着色組成物に用いられるバインダー樹脂は、着色剤を分散、染色、又は浸透させるものであって、熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、アルカリ現像型着色レジスト材の形態で用いる場合には、酸性基含有エチレン性不飽和単量体を共重合したアルカリ可溶性ビニル系樹脂を用いることが好ましい。また、さらに光感度を向上させるために、エチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂を用いることもできる。
特に側鎖にエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂をアルカリ現像型着色レジスト材に用いることで、活性エネルギー線で露光し塗膜を形成する際に、樹脂が3次元架橋されることで着色剤が固定され、耐熱性が良好になり、着色剤の熱による退色(分光特性の悪化)を抑制できる。また、現像工程においても着色剤成分の凝集・析出を抑制する効果もある。
バインダー樹脂としては、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において分光透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の樹脂であることが好ましい。
バインダー樹脂の重量平均分子量(Mw)は、着色剤を好ましく分散させるためには、5,000〜100,000の範囲が好ましく、より好ましくは7,000〜80,000の範囲である。また数平均分子量(Mn)は2,000〜50,000の範囲が好ましく、Mw/Mnの値は10以下であることが好ましい。
バインダー樹脂をカラーフィルタ用感光性着色組成物として使用する場合には、着色剤吸着基及び現像時のアルカリ可溶基として働くカルボキシル基、着色剤担体及び溶剤に対する親和性基として働く脂肪族基及び芳香族基のバランスが、着色剤の分散性、浸透性、現像性、さらには耐久性にとって重要であり、酸価20〜300mgKOH/gの樹脂を用いることが好ましい。酸価が、20mgKOH/g未満では、現像液に対する溶解性が悪く、微細パターン形成するのが困難である場合がある。300mgKOH/gを超えると、微細パターンが残らなくなる場合がある。
バインダー樹脂は、成膜性及び諸耐性が良好なことから、着色剤の全重量100重量部に対し、20重量部以上の量で用いることが好ましく、着色剤濃度が高く、良好な色特性を発現できることから、1000重量部以下の量で用いることが好ましい。
バインダー樹脂に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−マレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン(HDPE、LDPE)、ポリブタジエン、及びポリイミド樹脂等が挙げられる。中でもアクリル樹脂を用いることが好ましい。
酸性基含有エチレン性不飽和モノマーを共重合したビニル系アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、カルボキシル基、スルホン基等の酸性基を有する樹脂が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂として具体的には、酸性基を有するアクリル樹脂、α−オレフィン/(無水)マレイン酸共重合体、スチレン/スチレンスルホン酸共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、又はイソブチレン/(無水)マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、酸性基を有するアクリル樹脂、及びスチレン/スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも1種の樹脂、特に酸性基を有するアクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いため、好適に用いられる。
エチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂としては、たとえば以下に示す(i)や(ii)の方法により不飽和エチレン性二重結合を導入した樹脂が挙げられる。
[方法(i)]
方法(i)としては、例えば、エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖エポキシ基に、不飽和エチレン性二重結合を有する不飽和一塩基酸のカルボキシル基を付加反応させ、更に、生成した水酸基に、多塩基酸無水物を反応させ、不飽和エチレン性二重結合及びカルボキシル基を導入する方法がある。
エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、2−グリシドキシエチル(メタ)アクリレート、3,4エポキシブチル(メタ)アクリレート、及び3,4エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートが挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。次工程の不飽和一塩基酸との反応性の観点で、グリシジル(メタ)アクリレートが好ましい。
不飽和一塩基酸としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、o−、m−、p−ビニル安息香酸、(メタ)アクリル酸のα位ハロアルキル、アルコキシル、ハロゲン、ニトロ、シアノ置換体等のモノカルボン酸等が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。
多塩基酸無水物としては、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。カルボキシル基の数を増やす等、必要に応じて、トリメリット酸無水物等のトリカルボン酸無水物を用いたり、ピロメリット酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水物を用いて、残った無水物基を加水分解すること等もできる。また、多塩基酸無水物として、不飽和エチレン性二重結合を有する、エトラヒドロ無水フタル酸、又は無水マレイン酸を用いると、更に不飽和エチレン性二重結合を増やすことができる。
方法(i)の類似の方法として、例えば、カルボキシル基を有する不飽和エチレン性単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖カルボキシル基の一部に、エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体を付加反応させ、不飽和エチレン性二重結合及びカルボキシル基を導入する方法がある。
[方法(ii)]
方法(ii)としては、水酸基を有する不飽和エチレン性単量体を使用し、他のカルボキシル基を有する不飽和一塩基酸の単量体や、他の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖水酸基に、イソシアネート基を有する不飽和エチレン性単量体のイソシアネート基を反応させる方法がある。
水酸基を有する不飽和エチレン性単量体としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−若しくは3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−若しくは3−若しくは4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、又はシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。また、上記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び/又はブチレンオキシド等を付加重合させたポリエーテルモノ(メタ)アクリレートや、(ポリ)γ−バレロラクトン、(ポリ)ε−カプロラクトン、及び/又は(ポリ)12−ヒドロキシステアリン酸等を付加した(ポリ)エステルモノ(メタ)アクリレートも使用できる。塗膜異物抑制の観点から、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、又はグリセロール(メタ)アクリレートが好ましい。
イソシアネート基を有する不飽和エチレン性単量体としては、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、又は1,1−ビス〔(メタ)アクリロイルオキシ〕エチルイソシアネート等が挙げられるが、これらに限定することなく、2種類以上併用することもできる。
(熱硬化性化合物)
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んでもよい。
熱硬化性化合物としては、例えば、エポキシ化合物及び/又は樹脂、ベンゾグアナミン化合物及び/又は樹脂、ロジン変性マレイン酸化合物及び/又は樹脂、ロジン変性フマル酸化合物及び/又は樹脂、メラミン化合物及び/又は樹脂、尿素化合物及び/又は樹脂、フェノール化合物及び/又は樹脂、が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
<有機溶剤>
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着色膜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。有機溶剤は、着色組成物の塗布性が良好であることに加え、着色組成物各成分の溶解性、さらには安全性を考慮して選定される。
有機溶剤としては、例えば、乳酸エチル、ベンジルアルコール、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、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、o−キシレン、o−ジエチルベンゼン、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る。
これらの溶剤は、単独で、又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。
中でも、着色剤の分散性、浸透性、及び着色組成物の塗布性が良好なことから、乳酸エチル、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等のグリコールアセテート類、ベンジルアルコール、ダイアセトンアルコール、3−メトキシブタノール等のアルコール類やシクロヘキサノン等のケトン類を用いることが好ましい。
また有機溶剤は、着色組成物を適正な粘度に調節し、目的とする均一な膜厚の着色膜を形成できることから、着色剤100重量部に対して、500〜4000重量部の量で用いることが好ましい。
<光重合性単量体>
本発明の着色組成物に添加しても良い光重合性単量体には、紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーが含まれる。
紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマー、オリゴマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(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、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、(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が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
これらの光重合性化合物は、1種を単独で、又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。
光重合性単量体の配合量は、着色剤の全重量を基準(100重量部)として、5〜400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10〜300重量部であることがより好ましい。
<光重合開始剤>
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。
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−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、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、又は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−オン等のアセトフェノン系化合物;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化合物;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、又は3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;チオキサントン、2−クロルチオキサントン、2−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、又は2,4−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;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化合物;1,2−オクタンジオン,1−〔4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)〕、又はO−(アセチル)−N−(1−フェニル−2−オキソ−2−(4’−メトキシ−ナフチル)エチリデン)ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物;ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、又は2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物;9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物; ボレート系化合物; カルバゾール系化合物;イミダゾール系化合物;あるいは、チタノセン系化合物等が用いられる。
これらの光重合開始剤は、1種を単独で、又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。
<増感剤>
さらに、本発明の着色組成物には、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、又はミヒラーケトン誘導体、ビイミダゾール誘導体、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’,又は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、又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。
さらに具体的には、大河原信ら編、「色素ハンドブック」(1986年、講談社)、大河原信ら編、「機能性色素の化学」(1981年、シーエムシー)、池森忠三朗ら編、及び「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の増感剤が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、その他、紫外から近赤外域にかけての光に対して吸収を示す増感剤を含有させることもできる。
増感剤の含有量は、着色組成物中に含まれる光重合開始剤100重量部に対し、3〜60重量部であることが好ましく、光硬化性、現像性の観点から5〜50重量部であることがより好ましい。
<多官能チオール>
本発明の着色組成物は、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、又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場合がある。
<酸化防止剤>
本発明の着色組成物は、酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤は、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、又は、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、及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、リン系酸化防止剤又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、又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、又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。
<アミン系化合物>
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。
<レベリング剤>
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よくするため、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%用いることが好ましい。
レベリング剤として特に好ましいものとしては、分子内に疎水基と親水基を有するいわゆる界面活性剤の一種で、親水基を有しながらも水に対する溶解性が小さく、着色組成物に添加した場合、その表面張力低下能が低いという特徴を有し、さらに表面張力低下能が低いにも拘らずガラス板への濡れ性が良好なものが有用であり、泡立ちによる塗膜の欠陥が出現しない添加量において十分に帯電性を抑止できるものが好ましく使用できる。このような好ましい特性を有するレベリング剤として、ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンが好ましく使用できる。ポリアルキレンオキサイド単位としては、ポリエチレンオキサイド単位、ポリプロピレンオキサイド単位があり、ジメチルポリシロキサンは、ポリエチレンオキサイド単位とポリプロピレンオキサイド単位とを共に有していてもよい。
また、ポリアルキレンオキサイド単位のジメチルポリシロキサンとの結合形態は、ポリアルキレンオキサイド単位がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位中に結合したペンダント型、ジメチルポリシロキサンの末端に結合した末端変性型、ジメチルポリシロキサンと交互に繰り返し結合した直鎖状のブロックコポリマー型のいずれであってもよい。ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンは、東レ・ダウコーニング株式会社から市販されており、例えば、FZ−2110、FZ−2122、FZ−2130、FZ−2166、FZ−2191、FZ−2203、FZ−2207が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
レベリング剤には、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、又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。界面活性剤は、2種以上混合して使用しても構わない。
レベリング剤に補助的に加えるアニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。
レベリング剤に補助的に加えるカオチン性界面活性剤としては、アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物が挙げられる。レベリング剤に補助的に加えるノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレートなどの;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤、また、フッ素系やシリコーン系の界面活性剤が挙げられる。
<硬化剤、硬化促進剤>
また本発明の着色組成物には、熱硬化性樹脂の硬化を補助するため、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤などを含んでいてもよい。硬化剤としては、フェノール系樹脂、アミン系化合物、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物などが有効であるが、特にこれらに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂と反応し得るものであれば、いずれの硬化剤を使用してもよい。また、これらの中でも、1分子内に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物、アミン系硬化剤が好ましく挙げられる。上記硬化促進剤としては、例えば、アミン化合物(例えば、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等)、4級アンモニウム塩化合物(例えば、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等)、ブロックイソシアネート化合物(例えば、ジメチルアミン等)、イミダゾール誘導体二環式アミジン化合物及びその塩(例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等)、リン化合物(例えば、トリフェニルホスフィン等)、グアナミン化合物(例えば、メラミン、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等)、S−トリアジン誘導体(例えば、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等)などを用いることができる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。上記硬化促進剤の含有量としては、熱硬化性樹脂100重量部に対し、0.01〜15重量部が好ましい。
<その他の添加剤成分>
本発明の着色組成物には、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。
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及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、着色剤100重量部に対し、0.1〜10重量部の量で用いることができる。
密着向上剤としては、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のシランカップリング剤が挙げられる。密着向上剤は、着色組成物中の着色剤100重量部に対して、0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部の量で用いることができる。
<着色組成物の製造方法>
本発明の着色組成物は、着色剤[A]を、バインダー樹脂などの着色剤担体及び/又は溶剤中に、好ましくは分散助剤と一緒に、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、アニュラー型ビーズミル、又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(着色剤分散体)。このとき、2種以上の着色剤等を同時に着色剤担体に分散しても良いし、別々に着色材担体に分散したものを混合しても良い。染料等、着色剤の溶解性が高い場合、具体的には使用する溶剤への溶解性が高く、攪拌により溶解、異物が確認されない状態であれば、上記のような微細に分散して製造する必要はない。
また、カラーフィルタ用感光性着色組成物(レジスト材)として用いる場合には、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物として調製することができる。溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物は、前記着色剤分散体と、光重合性単量体及び/又は光重合開始剤と、必要に応じて、溶剤、その他の分散助剤、及び添加剤等を混合して調整することができる。光重合開始剤は、着色組成物を調製する段階で加えてもよく、調製した着色組成物に後から加えてもよい。
<分散助剤>
着色剤を着色剤担体中に分散する際に、適宜、色素誘導体、分散剤、界面活性剤等の分散助剤を含有してもよい。分散助剤は、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は、明度及び粘度安定性が良好になる。色素誘導体と分散剤に関しては、前記に説明した通りである。
<界面活性剤>
界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等のノニオン性界面活性剤;アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物等のカオチン性界面活性剤;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
界面活性剤を添加する場合には、着色剤100重量部に対し、好ましくは0.1〜55重量部、さらに好ましくは0.1〜45重量部である。界面活性剤の配合量が、0.1重量部未満の場合には、添加した効果が得られ難く、含有量が55重量部より多いと、過剰な分散剤により分散に影響を及ぼす場合がある。
<粗大粒子の除去>
本発明の着色組成物は、遠心分離、焼結フィルタやメンブレンフィルタによる濾過等の手段にて、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以上の粗大粒子及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。
<カラーフィルタ>
次に、本発明の着色組成物を使用したカラーフィルタについて説明する。
カラーフィルタは、少なくとも1つの赤色フィルタセグメント、少なくとも1つの緑色フィルタセグメント、及び少なくとも1つの青色フィルタセグメントを具備する。さらには、上記3色のフィルタセグメントに加えて、黄色フィルタセグメントを具備することもできる。少なくとも1つの緑色フィルタセグメントは、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る。
赤色フィルタセグメントは、赤色着色剤と着色剤担体を含む通常の赤色着色組成物を用いて形成することができる。赤色着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、14、17、22、23、31、38、41、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、57:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90、105、112、119、122、123、144、146、149、150、155、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、184、185、187、188、190、200、202、206、207、208、209、210、216、220、221、224、226、242、246、254、255、264、270、272、273、274,276、277、278、279、280、281、282、283、284、285、286、287、特表2011−523433号公報に記載のジケトピロロピロール顔料、又は特開2011−173971号公報に記載のアゾ化合物等を用いることができる。また、キサンテン系、アゾ系、ジスアゾ系、アントラキノン系、シアニン系、メチン系などの赤色染料も用いることができる。具体的には、C.I.アシッドレッド52、87、92、289、338などのキサンテン系酸性染料の造塩化合物等が挙げられる。
さらに、赤色着色組成物には橙色着色剤及び/又は黄色着色剤を補色として用いることができる、例えば、C.I.ピグメントオレンジ38、43、71、73、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214、218、219、220、221、又は特許第4993026号公報に記載のキノフタロン系顔料等が挙げられる。また、キノリン系、アゾ系、ジスアゾ系、メチン系、クマリン系、アントラキノン系などの黄色染料も用いることができる。本発明の必須成分である一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]を赤色着色組成物の補色として用いても良い。
青色フィルタセグメントは、青色着色剤と着色剤担体を含む通常の青色着色組成物を用いて形成することができる。青色着色剤としては、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、22、60、64、特開2004−333817号公報、特許第4893859号公報等に記載のアルミニウムフタロシアニン顔料等の青色顔料が用いられる。また、青色着色組成物には、紫色着色剤を併用することができる。併用可能な紫色着色剤としては、C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、27、29、30、31、32、37、39、40、42、44、47、49、50等の紫色顔料を挙げることができる。また、青色や紫色を呈する塩基性染料、酸性染料の造塩化合物を使用することもできる。染料を使用する場合、トリアリールメタン系染料、アントラキノン系染料、シアニン系染料、メチン系染料又はキサンテン系染料が明度の点で好ましい。
<カラーフィルタの製造方法>
カラーフィルタは、印刷法又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及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の制御も重要であり、分散剤や体質顔料によるインキ粘度の調整を行うこともできる。
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場合は、上記溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジスト材として調製した着色組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.2〜5μmとなるように塗布する。必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。その後、溶剤又はアルカリ現像液に浸漬するかもしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去して所望のパターンを形成したのち、同様の操作を他色について繰り返してカラーフィルタを製造することができる。さらに、着色レジスト材の重合を促進するため、必要に応じて加熱を施すこともできる。フォトリソグラフィー法によれば、上記印刷法より精度の高いカラーフィルタが製造できる。
現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、上記着色レジストを塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂、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。
本発明のカラーフィルタは、上記方法の他に電着法、転写法、インクジェット法などにより製造することができるが、本発明の着色組成物はいずれの方法にも用いることができる。なお、電着法は、基板上に形成した透明導電膜を利用して、コロイド粒子の電気泳動により各色フィルタセグメントを透明導電膜の上に電着形成することでカラーフィルタを製造する方法である。また、転写法は剥離性の転写ベースシートの表面に、あらかじめフィルタセグメントを形成しておき、このフィルタセグメントを所望の基板に転写させる方法である。
透明基板あるいは反射基板上に各色フィルタセグメントを形成する前に、あらかじめブラックマトリクスを形成することができる。ブラックマトリクスとしては、クロムやクロム/酸化クロムの多層膜、窒化チタニウムなどの無機膜や、遮光剤を分散した樹脂膜が用いられるが、これらに限定されない。また、上記の透明基板あるいは反射基板上に薄膜トランジスター(TFT)をあらかじめ形成しておき、その後に各色フィルタセグメントを形成することもできる。また本発明の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透明導電膜などが形成される。
本発明のカラーフィルタは、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、カラー液晶表示装置が製造される。このカラー液晶表示装置は、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。
また、本発明のカラーフィルタは、カラー撮像素子、及び有機EL表示装置の製造に使用することもできる。
以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、実施例中、「部」及び「%」は、「質量部」及び「質量%」をそれぞれ表す。また、顔料の平均一次粒子径、及び樹脂の重量平均分子量(Mw)は以下の通りである。
(顔料の平均一次粒子径)
顔料の平均一次粒子径は、透過型(TEM)電子顕微鏡を使用して、電子顕微鏡写真から一次粒子の大きさを直接計測する方法で測定した。具体的には、個々の顔料の一次粒子の短軸径と長軸径を計測し、平均をその顔料一次粒子の粒径とした。次に、100個以上の顔料粒子について、それぞれの粒子の体積(重量)を、求めた粒径の立方体と近似して求め、体積平均粒径を平均一次粒子径とした。
(樹脂の重量平均分子量(Mw))
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。
続いて、実施例及び比較例で用いたバインダー樹脂溶液、樹脂型分散剤溶液、色素誘導体、着色剤の製造方法について説明する。
<バインダー樹脂溶液の製造方法>
(アクリル樹脂溶液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プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら120℃に加熱して、同温度で滴下管よりスチレン16.2部、グリシジルメタクリレート35.5部、ジシクロペンタニルメタクリレート25.0部、メタクリル酸メチル16部及びこの段階における前駆体の反応に要する触媒としてアゾビスイソブチロニトリル1.0部の混合物を2.5時間かけて滴下し重合反応を行った。次にフラスコ内を空気置換し、アクリル酸17.0部及びこの段階における前駆体の反応に要する触媒としてトリスジメチルアミノメチルフェノール0.3部、及びハイドロキノン0.3部を投入し、120℃で5時間反応を行い、重量平均分子量が約12000(GPCによる測定)の樹脂溶液を得た。投入したアクリル酸はグリシジルメタクリレート構成単位のエポキシ基末端にエステル結合するので樹脂構造中にカルボキシル基を生じさせない。さらにテトラヒドロ無水フタル酸30.4部及びこの段階における前駆体の反応に要する触媒として、トリエチルアミン0.5部を加え120℃で4時間反応させた。加えたテトラヒドロ無水フタル酸は無水カルボン酸部位が開裂して生じた2個のカルボキシル基の一方が樹脂構造中の水酸基にエステル結合し、他方がカルボキシル基末端を生じさせる。不揮発分が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を添加してアクリル樹脂溶液1を得た。
(アクリル樹脂溶液2の調製)
反応槽として冷却管を付けたセパラブルフラスコを準備し、他方、モノマー滴下槽として、ジメチル−2,2 ’−[オキシビス(メチレン)]ビス−2−プロペノエート40部、メタクリル酸4 0 部、メタクリル酸メチル120部、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日本油脂製「パーブチルO 」)4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40部をよく攪拌混合したものを準備し、連鎖移動剤滴下槽として、n−ドデカンチオール 8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3 2 部をよく攪拌混合したものを準備した。
反応槽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 395部を仕込み、窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで加熱して反応槽の温度を90℃ まで昇温した。反応槽の温度が90℃ に安定してから、モノマー滴下槽及び連鎖移動剤滴下槽から滴下を開始した。滴下は、温度を90℃ に保ちながら、それぞれ135分間かけて行った。滴下が終了してから60分後に昇温を開始して反応槽を110℃ にした。3時間110 ℃ を維持した後、セパラブルフラスコにガス導入管を付け、酸素/窒素=5/95(体積比)混合ガスのバブリングを開始した。次いで、反応槽に、メタクリル酸グリシジル70部、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)0.4部、トリエチルアミン0.8部を仕込み、そのまま110℃で12時間反応させた。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150部を加えて室温まで冷却した。さらに、不揮発分が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を添加してアクリル樹脂溶液2を得た。
<樹脂型分散剤溶液の製造方法>
(樹脂型分散剤溶液1の調整)
冷却管、攪拌機を備えたフラスコに、AIBN(2,2'−アゾビスイソブチロニトリル)1.0質量部及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186質量部を仕込み、引き続きメチルメタクリレート27質量部、ブチルメタクリレート27質量部、2−エチルヘキシルメタクリレート21質量部、ベンジルメタクリレート18質量部及びクミルジチオベンゾエート3.6質量部を仕込んで、30分間窒素置換した。その後ゆるやかに攪拌して、反応溶液の温度を60℃に上昇させ、この温度を24時間保持してリビングラジカル重合を行った。次いで、この反応溶液に、AIBN1.0質量部及びジメチルアミノエチルメタクリレート35質量部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70質量部に溶解させ30分間窒素置換した溶液を添加し、60℃で24時間リビングラジカル重合することによりブロック共重合体の溶液を得た。得られたブロック共重合体溶液に、塩化ベンジル25質量部とプロピレングリコールモノメチルエーテル50質量部を添加し、80℃で2時間反応を行い、固形分濃度を40%に調整することによって、樹脂型分散剤溶液1を得た。樹脂型分散剤1は、メタクリロイルオキシエチルベンジルジメチルアンモニウムクロライド及びジメチルアミノエチルメタクリレート由来の繰り返し単位を有するAブロックと、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート及びベンジルメタクリレート由来の繰り返し単位を有するBブロックからなる、ブロック共重合体である。プロトンNMR測定の結果、各繰り返し単位の共重合比は、メタクリロイルオキシエチルベンジルジメチルアンモニウムクロライド/ジメチルアミノエチルメタクリレート/メチルメタクリレート/ブチルメタクリレート/2−エチルヘキシルメタクリレート/ベンジルメタクリレート=34/4/18/18/14/12(質量比)であった。
(樹脂型分散剤溶液2の調整)
市販の樹脂型分散剤BYK−LPN6919(ビックケミー社製:固形分60%)を樹脂型分散剤溶液2とした。
<色素誘導体の製造方法>
(色素誘導体(H−1)の製造)
特開2004−067715号公報に記載の合成方法に従い、色素誘導体(H−1)を得た。
色素誘導体(H−1)
<キノフタロン系顔料[A1]の製造方法>
(キノフタロン化合物の同定方法)
キノフタロン化合物の同定は、MALDI TOF−MSスペクトルを用いた。MALDI TOF−MSスペクトルは、ブルカー・ダルトニクス社製MALDI質量分析装置autoflexIIIを用い、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物の同定を行った。
(キノフタロン顔料(A1−1)の製造)
安息香酸メチル100部に、8−アミノキナルジン40部、テトラブロモ無水フタル酸270部、安息香酸93部を加え、180℃に加熱し、水を留去しながら6時間攪拌を行った。室温まで冷却後、反応混合物をメタノール1200部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。析出した結晶を濾別した後、さらにメタノールで洗浄を行い、減圧下で乾燥させた。つづいて、上記生成物に、水900部、水酸化カリウム150部を加え、90℃に加熱し、16時間撹拌を行った。室温まで冷却後、36%塩酸200部を滴下した。析出した結晶を濾別した後、さらにメタノールで洗浄を行い、減圧下で乾燥させた。つづいて上記生成物を、安息香酸メチル250部に加え、さらにテトラクロロ無水フタル酸87部を加え、180℃に加熱し、水を留去しながら5時間攪拌を行った。室温まで冷却後、反応混合物をメタノール1400部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。析出した結晶を濾別した後、さらにメタノールで洗浄を行い、減圧下で乾燥し、キノフタロン化合物(Y−1)212部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−1)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−1)
キノフタロン化合物(Y−1)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−1)を得た。平均一次粒子径は28.1nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−2)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用したテトラクロロ無水フタル酸87部の代わりに、テトラフルオロ無水フタル酸67部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−2)196部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−2)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−2)
キノフタロン化合物(Y−2)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−2)を得た。平均一次粒子径は27.3nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−3)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用したテトラクロロ無水フタル酸87部の代わりに、無水フタル酸45部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−3)173部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−3)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−3)
キノフタロン化合物(Y−3)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−3)を得た。平均一次粒子径は29.9nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−4)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用した8−アミノキナルジン40部及びテトラクロロ無水フタル酸87部の代わりに、3−メトキシ−8−アミノキナルジン48部、及び4,5−ジクロロフタル酸無水物66部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−4)190部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−4)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−4)
キノフタロン化合物(Y−4)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−4)を得た。平均一次粒子径は30.7nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−5)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用した8−アミノキナルジン40部、及びテトラクロロ無水フタル酸87部の代わりに、7−フルオロ−8−アミノキナルジン45部、及び4−メチルフタル酸無水物49部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−5)176部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−5)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−5)
キノフタロン化合物(Y−5)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−5)を得た。平均一次粒子径は31.5nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−6)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用した8−アミノキナルジン40部、及びテトラクロロ無水フタル酸87部の代わりに、4−メチル−8−アミノキナルジン44部、及び4−トリフルオロメチルフタル酸71部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−6)190部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−6)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−6)
キノフタロン化合物(Y−6)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−6)を得た。平均一次粒子径は33.2nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−7)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用した8−アミノキナルジン40部、及びテトラクロロ無水フタル酸87部の代わりに、5−ブロモ−8−アミノキナルジン60部、及び4−ヒドロキシフタル酸55部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−7)188部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−7)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−7)
キノフタロン化合物(Y−7)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−7)を得た。平均一次粒子径は30.3nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−8)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用した8−アミノキナルジン40部の代わりに、5−ブロモ−8−アミノキナルジン60部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−8)220部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−8)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−8)
キノフタロン化合物(Y−8)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−8)を得た。平均一次粒子径は29.8nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−9)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用した8−アミノキナルジン40部、及びテトラクロロ無水フタル酸87部の代わりに、6−フェニル−8−アミノキナルジン59部、及び4−メトキシフタル酸60部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−9)185部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−9)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−9)
キノフタロン化合物(Y−9)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−9)を得た。平均一次粒子径は34.7nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−10)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)の製造で使用したテトラブロモ無水フタル酸270部の代わりに、4−クロロ−3,5,6−トリブロモフタル酸無水物244部を使用した以外は、キノフタロン化合物(Y−1)の製造と同様の操作を行い、キノフタロン化合物(Y−10)198部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−10)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−10)
キノフタロン化合物(Y−10)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−10)を得た。平均一次粒子径は28.9nmであった。
(キノフタロン顔料(A1−11)の製造)
キノフタロン化合物(Y−1)を80部、PY138(BASF社製パリオトールイエローK0961HD)を20部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A1−11)を得た。平均一次粒子径は29.0nmであった。
<フタロシアニン系顔料[A2]の製造方法>
(フタロシアニン系顔料中のハロゲン置換数)
顔料中のハロゲン置換数は、顔料を酸素燃焼フラスコ法にて燃焼させ、該燃焼物を水に吸収させた液体を、イオンクロマトグラフ(ICS−2000イオンクロマトグラフィー、DIONEX社製)により分析してハロゲン量を定量し、ハロゲン置換数に換算することで得た。
(フタロシアニン系顔料中のハロゲン分布幅)
顔料中のハロゲン分布幅は、飛行時間型質量分析装置(autofleXIII(TOF−MS)、ブルカー・ダルトニクス社製)を用いて決定した。ハロゲンの含有量は顔料粉末を質量分析して得られたマススペクトラムにおいて、各成分に相当する分子イオンピークの信号強度(各ピーク値)と、各ピーク値を積算した値(全ピーク値)とを算出し、全ピーク値に対する各ピーク値の割合より求めた。ハロゲン分布幅は、全ピーク値に対する各ピーク値の割合が1%以上のピークの数をカウントし、ハロゲン分布幅とした。
(フタロシアニン顔料(A2−1)の製造)
C.I.ピグメントグリーン 58(DIC社製「FASTGEN GREEN A110」)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、70℃で6時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、着色剤(A2−1)を得た。平均一次粒子径は32.5nmであった。
(フタロシアニン顔料(A2−2)の製造)
300mLフラスコに、塩化スルフリル109部、塩化アルミニウム131部、塩化ナトリウム18部、亜鉛フタロシアニン30部、臭素52部を仕込んだ。130℃まで40時間かけて昇温し、水に取り出した後、濾過することにより緑色粗顔料を得た。得られた緑色粗顔料20部、粉砕した塩化ナトリウム140部、ジエチレングリコール32部、キシレン1.8部を1L双腕型ニーダーに仕込み、100℃で6時間混練した。混練後80℃の水2kgに取り出し、1時間攪拌後、濾過、湯洗、乾燥、粉砕することにより、フタロシアニン顔料(A2−2)を得た。得られたフタロシアニン顔料(A2−2)は、1分子中のハロゲン原子数が平均12.7個であり、そのうち臭素原子数が平均8.5個、塩素原子数が平均4.2個であるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料であった。また、ハロゲン分布幅は9であった。
(フタロシアニン顔料(A2−3)の製造)
フタロジニトリル、塩化亜鉛を原料として亜鉛フタロシアニンを製造した。これの1−クロロナフタレン溶液は、600〜700nmに光の吸収を有していた。ハロゲン化は、塩化スルフリル2.9部、無水塩化アルミニウム3.5部、塩化ナトリウム0.43部、亜鉛フタロシアニン1.0部を40℃で混合して行った。80℃で15時間反応し、その後、反応混合物を水に投入し、部分塩素化亜鉛フタロシアニン粗顔料を析出させた。この水性スラリーを濾過し、80℃の湯洗浄を行い、90℃で乾燥させ、2.6部の精製された部分塩素化亜鉛フタロシアニン粗顔料を得た。
この部分塩素化亜鉛フタロシアニン粗顔料1.0部、粉砕した塩化ナトリウム7.0部、ジエチレングリコール1.6部、キシレン0.09部、を双腕型ニーダーに仕込み、100℃で6時間混練した。混練後80℃の水100部に取り出し、1時間攪拌後、濾過、湯洗、乾燥、粉砕することにより、フタロシアニン顔料(A2−3)を得た。得られたフタロシアニン顔料(A2−3)は、1分子中のハロゲン原子数が平均12.1個であり、塩素原子数が平均12.1個であるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料であった。また、ハロゲン分布幅は9であった。
(フタロシアニン顔料(A2−4)の製造)
三つ口フラスコに、98%硫酸500部、下記式(50)で表されるフタロシアニン顔料50部、1,2−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン(DBDMH)129.3部を加え撹拌し、20℃、6時間、反応させた。その後、3℃の氷水5000部に上記反応混合物を注入し、析出した固体をろ取し、水洗した。ビーカーに2.5%水酸化ナトリウム水溶液500部、ろ取した残渣を加え、80℃、1時間撹拌した。その後、この混合物をろ取、水洗、乾燥して、フタロシアニン環に臭素原子が平均で10.1個置換された顔料を得た。
次に、3口フラスコに、N−メチルピロリドンを500部、得られたフタロシアニン環に臭素原子が平均で10.1個置換された顔料を50部及びリン酸ジフェニル13.9部を加え、90℃に加熱し8時間反応させた。これを室温まで冷却後、生成物をろ過し、メタノールで洗浄後、乾燥させて、下記式(51)で表されるフタロシアニン顔料(A2−4を得た。ハロゲン分布幅は9であった。
式(50)
式(51)
(フタロシアニン顔料(A2−5)の製造)
三つ口フラスコに、98%硫酸500部、上記式(50)で表されるフタロシアニン顔料50部、1,2−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン(DBDMH)104.4部を加え撹拌し、20℃、4時間、反応させた。その後、3℃の氷水5000部に上記反応混合物を注入し、析出した固体をろ取し、水洗した。ビーカーに2.5%水酸化ナトリウム水溶液500部、ろ取した残渣を加え、80℃、1時間撹拌した。その後、この混合物をろ取、水洗、乾燥して、フタロシアニン環に臭素原子が平均で8.0個置換された顔料を得た。
次に、3口フラスコに、N−メチルピロリドンを500部、得られたフタロシアニン環に臭素原子が平均で8.0個置換された顔料を50部及びリン酸ジフェニル15.8部を加え、90℃に加熱し、8時間反応させた。これを室温まで冷却後、生成物をろ過し、メタノールで洗浄後、乾燥させて、下記式(52)で表されるフタロシアニン顔料(A2−5)を得た。ハロゲン分布幅は9であった。
式(52)
(フタロシアニン顔料(A2−6)の製造)
3口フラスコに、N−メチルピロリドンを500部、フタロシアニン顔料(A2−5)で作製したフタロシアニン環に臭素原子が平均で8.0個置換された顔料を50部及びジフェニルホスフィン酸13.8部を加え、90℃に加熱し、8時間反応させた。これを室温まで冷却後、生成物をろ過し、メタノールで洗浄後、乾燥させて、下記式(54)で表されるフタロシアニン顔料(A2−6)を得た。ハロゲン分布幅は9であった。
式(54)
(フタロシアニン顔料(A2−7)の製造)
3口フラスコに、N−メチルピロリドンを500部、フタロシアニン顔料(A2−5)で作製したフタロシアニン環に臭素原子が平均で8.0個置換された顔料を50部及びオキシニアス酸11.7部を加え、90℃に加熱し、8時間反応させた。これを室温まで冷却後、生成物をろ過し、メタノールで洗浄後、乾燥させて、フタロシアニン顔料(A2−7)を得た。ハロゲン原子の置換数の平均値7.9、ハロゲン分布幅は9であった。
(フタロシアニン顔料(A2−8)の製造)
3口フラスコに、N−メチルピロリドンを500部、フタロシアニン顔料(A2−5)で作製したフタロシアニン環に臭素原子が平均で8.0個置換された顔料を50部及びp−トルエンスルホン酸14.5部を加え、90℃に加熱し、8時間反応させた。これを室温まで冷却後、生成物をろ過し、メタノールで洗浄後、乾燥させて、フタロシアニン顔料(A2−8)を得た。ハロゲン原子の置換数の平均値8.0、ハロゲン分布幅は9であった。
(フタロシアニン顔料(A2−9)の製造)
特許第4893859号公報の実施例に記載の青色着色剤(PB−1)と同様の製造方法で、フタロシアニン顔料(A2−9)を得た。
<その他着色剤[A3]の製造方法>
(PY138顔料(A3−1)の製造)
PY138(BASF社製パリオトールイエローK0961HD)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、PY138顔料(A3−1)を得た。平均一次粒子径は33.0nmであった。
PY138
(キノフタロン系顔料(A3−2)の製造)
安息香酸メチル100部に、8−アミノキナルジン40部、テトラブロモ無水フタル酸270部、安息香酸93部を加え、180℃に加熱し、水を留去しながら6時間攪拌を行った。室温まで冷却後、反応混合物をメタノール1200部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。析出した結晶を濾別した後、さらにメタノールで洗浄を行い、減圧下で乾燥し、キノフタロン化合物(Y−101)249部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−101)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−101)
キノフタロン化合物(Y−101)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A3−2)を得た。平均一次粒子径は29.3nmであった。
(キノフタロン顔料(A3−3)の製造)
安息香酸メチル100部に、8−アミノキナルジン40部、テトラクロロ無水フタル酸167部、安息香酸93部を加え、180℃に加熱し、水を留去しながら6時間攪拌を行った。室温まで冷却後、反応混合物をメタノール1200部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。析出した結晶を濾別した後、さらにメタノールで洗浄を行い、減圧下で乾燥させた。つづいて、上記生成物に、水900部、水酸化カリウム150部を加え、90℃に加熱し、16時間撹拌を行った。室温まで冷却後、36%塩酸200部を滴下した。析出した結晶を濾別した後、さらにメタノールで洗浄を行い、減圧下で乾燥させた。つづいて上記生成物を、安息香酸メチル250部に加え、さらにテトラブロモ無水フタル酸141部を加え、180℃に加熱し、水を留去しながら5時間攪拌を行った。室温まで冷却後、反応混合物をメタノール1400部に投入し、室温下にて1時間攪拌した。析出した結晶を濾別した後、さらにメタノールで洗浄を行い、減圧下で乾燥し、キノフタロン化合物(Y−102)207部を得た。TOF−MSによる質量分析の結果、キノフタロン化合物(Y−102)であることを同定した。
キノフタロン化合物(Y−102)
キノフタロン化合物(Y−102)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、キノフタロン系顔料(A3−3)を得た。平均一次粒子径は31.0nmであった。
(PY150顔料(A3−4)の製造)
PY150(ランクセス社製E4GN)を100部、塩化ナトリウム1200部、及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(井上製作所製)に仕込み、65℃で8時間混練した。この混練物を3000部の温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間撹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、PY150顔料(A3−4)を得た。平均一次粒子径は31.0nmであった。
(トリアリールメタン系染料(A3−5)の製造)
市販のC.I.Acid Green 9(東京化成工業社製Alizarin Green)をトリアリールメタン系染料(A3−5)とした。
以下に、得られたキノフタロン系顔料[A1]、フタロシアニン系顔料[A2]及びその他着色剤[A3]について示す。
<カラーフィルタ用着色組成物の製造方法>
[実施例1]
(着色組成物(DG−1)の製造)
下記の組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mm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」)にて5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し、着色組成物(DG−1)を作製した。
キノフタロン顔料(A1−1) 3.6部
フタロシアニン顔料(A2−1) 8.0部
色素誘導体(H−1) 0.4部
樹脂型分散剤溶液1 6.0部
樹脂型分散剤溶液2(ビックケミー社製BYK−LPN6919) 4.0部
アクリル樹脂溶液1 16.0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 62.0部
[実施例2〜19、比較例1〜5]
(着色組成物(DG−2〜24)の製造)
着色組成物中の着色剤の合計含有量はすべて11.6部に固定し、着色剤の種類と配合比率(キノフタロン系顔料とフタロシアニン系顔料の配合比率)を変更する以外は、実施例1と同様にして着色組成物(DG−2〜24)を得た。着色剤の種類は表3に示す通りとし、配合比率(キノフタロン顔料とフタロシアニン顔料の配合比率)は、基板作成後の色度がC光源で(x=0.290、y=0.600)になる比率とした。
<着色組成物の評価>
得られた着色組成物(DG−1〜24)の明度、コントラスト、及び耐熱性の評価を下記方法で行った。表3に評価結果を示す。
(明度評価)
着色組成物(DG−1〜24)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、色度y(C)=0.600付近がセンター値となるように、回転数を変えて3水準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、顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)を用いてC光源での色度を測定し、3点のデータから色度y(C)=0.600における明度を一次相関法で求めた。明度の評価は下記の4段階で評価した。
◎:60.0以上
○:59.0以上、60.0未満
△:58.0以上、59.0未満
×:58.0未満
(コントラストの評価)
着色組成物(DG−1〜24)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、色度y(C)=0.600付近がセンター値となるように、回転数を変えて3水準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分で行った。さらに、基板のコントラストとC光源での色度を測定し、3点のデータから色度y(C)=0.600におけるコントラストを一次相関法で求めた。コントラストの評価は下記の4段階で評価した。
◎:6000以上
○:5000以上、6000未満
△:4000以上、5000未満
×:4000未満
(耐熱性の評価)
着色組成物(DG−1〜24)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230℃で30分間加熱、放冷することで塗膜基板を作製した。耐熱性試験として250℃で1時間加熱した。その後、塗膜基板を光学顕微鏡で観察し、結晶析出の有無を確認した。耐熱性の評価は下記の3段階で評価した。
○:結晶析出無し
△:結晶析出が少量発生
×:結晶析出が多量発生
表3に示すように、本発明の特徴である一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]を併用した着色組成物である実施例1〜19は、明度、コントラスト、及び耐熱性のいずれの項目でも×評価が無く、とても良好な結果であった。
一方、従来から使用されている比較例1のPY138ではコントラストと耐熱性が本発明の実施例より大幅に劣る結果であった。さらに、8位フタルイミド部位の置換基が臭素原子である比較例2,3においては結晶型悪化により明度が悪い結果であった。また、比較例4のPY150では明度が本発明の実施例より大幅に劣る結果であった。また、比較例5のフタロシアニン系顔料[A2]を使用しない場合は、いずれの評価項目も悪い結果であった。
<感光性着色組成物の製造方法>
[実施例20]
(感光性着色組成物(RG−1)の製造)
下記組成の混合物を均一に攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過して緑色の感光性着色組成物(RG−1)を得た。
着色組成物(DG−1) 37.5部
アクリル樹脂溶液2 8.5部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM402」) 2.6部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM350」) 2.0部
光重合開始剤(BASF社製「イルガキュアーOXE02」) 1.2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 43.2部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 5.0部
[実施例21〜38、比較例6〜10]
(感光性着色組成物(RG−2〜24)の製造)
着色組成物の種類を表4に記載したように変更する以外は、実施例20と同様にして、感光性着色組成物(RG−2〜24)を得た。
<感光性着色組成物の評価>
得られた感光性着色組成物(RG−1〜24)の、明度、着色力、コントラスト、耐熱性、及び電気特性の評価を下記方法で行った。表4に評価結果を示す。
(明度の評価)
感光性着色組成物(RG−1〜24)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、超高圧水銀ランプを用いて、積算光量200mJ/cmで紫外線露光を行い、23℃のアルカリ現像液で現像を行い、塗膜基板を得た。ついで230℃で30分間加熱、放冷後、得られた塗膜基板の明度Y(C)を顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)を用い測定した。尚、緑色塗膜基板は230℃での熱処理後で、C光源で(x=0.290、y=0.600)の色度に合わせた。アルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム1.5質量%炭酸水素ナトリウム0.5質量% 陰イオン系界面活性剤(花王社製「ペリレックスNBL」)8.0質量%及び水90質量%からなるものを用いた。明度の評価は下記の4段階で評価した。
◎:60.0以上
○:59.0以上、60.0未満
△:58.0以上、59.0未満
×:58.0未満
(着色力の評価)
明度評価をしたものと同じ塗膜を用いてy(C)=0.600の色度を示したときの膜厚を測定し、下記4段階の基準に従って判定した。x(C)=0.290、y(C)=0.600の色度を与える膜厚が小さいほど、着色力が大きいことを示しており、優れているといえる。
◎:膜厚2.2μm未満
○:膜厚2.2μm以上、2.5μm未満
△:膜厚2.5μm以上、2.8μm未満
×:膜厚2.8μm以上
(コントラストの評価)
明度評価で使用した基板を使用して、コントラスト測定を実施した。コントラストの評価は下記の4段階で評価した。
◎:6000以上
○:5000以上、6000未満
△:4000以上、5000未満
×:4000未満
(耐熱性の評価)
明度評価で使用した塗膜を、耐熱性試験として250℃で1時間追加で加熱をした。その後、塗膜基板を光学顕微鏡で観察し、結晶析出の有無を確認した。耐熱性の評価は下記の3段階で評価した。
○:結晶析出無し
△:結晶析出が少量発生
×:結晶析出が多量発生
(電気特性の評価)
感光性着色組成物(RG−1〜24)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膜厚が2.5μmになるように塗布し、次に70℃で20分乾燥し、超高圧水銀ランプを用いて、積算光量200mJ/cmで紫外線露光を行い、23℃のアルカリ現像液で現像を行い、塗膜基板を得た。得られた塗布基板から塗膜を0.05g削り取り、それを液晶2.0g(メルク(株)製、MJ971189)に浸漬して、90℃クリーンオーブンで60分間エージングし、5000rpmにて20分間遠心分離後、上澄み液を採取することにより、液晶へのコンタミ源煮出し液を作製した。コンタミ源煮出し終了後、液晶を取り出してITO電極付きガラスセルに封入し、液晶物性評価機(東陽テクニカ製 6254)を用いて電圧保持率(印加電圧5Vでの16.7ミリ秒後保持率)を測定し下記基準にて評価した。×は使用困難なレベルである。
○:95%以上
△:90%以上95%未満
×:90%未満
表4に示すように、本発明の特徴である一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]を併用した実施例20〜38の感光性着色組成物は、明度、着色力、コントラスト、耐熱性、及び電気特性のいずれの項目でも×評価が無く、とても良好な結果であった。
一方、従来から使用されている比較例6のPY138を使用した感光性着色組成物では着色力、コントラスト、及び耐熱性が本発明の実施例より大幅に劣る結果であった。また、キノフタロン顔料の8位フタルイミド部位の置換基が臭素原子である比較例7,8においては結晶型悪化によって明度・着色力が劣る結果であった。また、比較例9のPY150を使用した感光性着色組成物では、明度が本発明の実施例より大幅に劣る結果であった。また、比較例10のフタロシアニン系顔料[A2]を使用しない場合は、いずれの評価項目も悪い結果であった。
<カラーフィルタの作製>
まず、カラーフィルタの作製に使用する赤色、及び青色の感光性着色組成物の作製を行った。
(赤色感光性着色組成物(RR−100)の作製)
下記の組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mm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」)にて5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し、赤色着色組成物(DR−100)を作製した。
赤色顔料(C.I.ピグメントレッド254) 9.6部
赤色顔料(C.I.ピグメントレッド177) 2.4部
樹脂型分散剤(BASF社製「EFKA4300」) 1.0部
アクリル樹脂溶液1 35.0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 52.0部
続いて、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、赤色感光性着色組成物(RR−100)を作製した。
赤色着色組成物(DR−100) 42.0部
アクリル樹脂溶液2 13.2部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM402」) 2.8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
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 39.6部
(青色感光性着色組成物(RB−100)の作製)
下記の組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mm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」)にて5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し、青色着色組成物(DB−100)を作製した。
青色顔料(C.I.ピグメントブルー15:6) 7.2部
紫色顔料(C.I.ピグメントバイオレット23) 4.8部
樹脂型分散剤(BASF社製「EFKA4300」) 1.0部
アクリル樹脂溶液1 35.0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 52.0部
続いて、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−100)を作製した。
青色着色組成物(DB−100) 34.0部
アクリル樹脂溶液2 15.2部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM402」) 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
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 45.1部
(カラーフィルタの作製)
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(RR−100)を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200mJ/cm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30分加熱して、赤色フィルタセグメントを形成した。ここで、赤色フィルタセグメントは、230℃での熱処理後で、C光源においてx=0.660の色度に合うようにした。また、同様の方法により、緑色フィルタセグメントは、本発明の緑色の感光性着色組成物(RG−1)を用いてx=0.290、y=0.600の色度に合うようにし、青色フィルタセグメントは、青色感光性着色組成物(RB−100)を用いてy=0.045の色度に合うようにし、各フィルタセグメントを形成して、カラーフィルタを得た。
緑色フィルタセグメントの形成に、本発明の感光性着色組成物(RG−1)を用いることにより、カラーフィルタの高明度化、高コントラスト化が可能であり、その他物性にも問題なく好適に使用することができた。

Claims (5)

  1. 着色剤[A]、分散剤、バインダー樹脂及び溶剤を含有するカラーフィルタ用着色組成物であって、着色剤[A]が、下記一般式(1)で表されるキノフタロン系顔料[A1]とフタロシアニン系顔料[A2]とを含有することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。
    一般式(1)

    [一般式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基又はアリール基を示す。Zは、臭素原子を示す。Rは、水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示す。R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、水酸基、アルキル基又はアルコキシル基を示す。nは3〜4を示し、mは0〜1を示し、nとmの和は4である。qは0〜4を示し、rは0〜2を示し、qとrの和は4である。]
  2. 上記一般式(1)において、R及びRが、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、nが4であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
  3. フタロシアニン系顔料[A2]が、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料及び下記一般式(2)で表されるアルミニウムフタロシアニン顔料からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
    一般式(2)

    [一般式(2)中、Xは、ハロゲン原子を表し、nは、4〜16の整数を表す。ただし、Xで表されるハロゲン原子の置換数の平均値が、6〜15であり、ハロゲン分布幅が、4以上である。Yは、−OP(=O)R101102、−OC(=O)R103、−OS(=O)104を表す。R101及びR102は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシル基又は置換基を有してもよいアリールオキシ基を表す。R103は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。R104は、水酸基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。]
  4. さらに、光重合性単量体及び光重合開始剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1〜3いずれか一項に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
  5. 基材上に、請求項1〜4のいずれか一項に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。
JP2016172564A 2016-09-05 2016-09-05 カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ Active JP6822017B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016172564A JP6822017B2 (ja) 2016-09-05 2016-09-05 カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016172564A JP6822017B2 (ja) 2016-09-05 2016-09-05 カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018040835A true JP2018040835A (ja) 2018-03-15
JP6822017B2 JP6822017B2 (ja) 2021-01-27

Family

ID=61626025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016172564A Active JP6822017B2 (ja) 2016-09-05 2016-09-05 カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6822017B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020241535A1 (ja) 2019-05-31 2020-12-03 富士フイルム株式会社 光センサおよびセンシング装置
WO2021039205A1 (ja) 2019-08-29 2021-03-04 富士フイルム株式会社 組成物、膜、近赤外線カットフィルタ、パターン形成方法、積層体、固体撮像素子、赤外線センサ、画像表示装置、カメラモジュール、及び、化合物
WO2021039253A1 (ja) 2019-08-30 2021-03-04 富士フイルム株式会社 組成物、膜、光学フィルタ及びその製造方法、固体撮像素子、赤外線センサ、並びに、センサモジュール
WO2022130773A1 (ja) 2020-12-17 2022-06-23 富士フイルム株式会社 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサ
WO2022131191A1 (ja) 2020-12-16 2022-06-23 富士フイルム株式会社 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサ

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5229823A (en) * 1975-09-01 1977-03-07 Teijin Ltd Preparation of quinophthalone compound
JPS5298757A (en) * 1976-02-17 1977-08-18 Teijin Ltd Method of coloring high polymers
JP2008074987A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Toyo Ink Mfg Co Ltd 顔料添加剤、顔料組成物及び顔料分散体
JP4893859B1 (ja) * 2011-01-28 2012-03-07 東洋インキScホールディングス株式会社 カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2012247587A (ja) * 2011-05-27 2012-12-13 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2013011867A (ja) * 2011-05-31 2013-01-17 Sumitomo Chemical Co Ltd 着色感光性樹脂組成物
JP2015172732A (ja) * 2014-02-21 2015-10-01 東洋インキScホールディングス株式会社 着色組成物、およびそれを用いたカラーフィルタ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5229823A (en) * 1975-09-01 1977-03-07 Teijin Ltd Preparation of quinophthalone compound
JPS5298757A (en) * 1976-02-17 1977-08-18 Teijin Ltd Method of coloring high polymers
JP2008074987A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Toyo Ink Mfg Co Ltd 顔料添加剤、顔料組成物及び顔料分散体
JP4893859B1 (ja) * 2011-01-28 2012-03-07 東洋インキScホールディングス株式会社 カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2012247587A (ja) * 2011-05-27 2012-12-13 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2013011867A (ja) * 2011-05-31 2013-01-17 Sumitomo Chemical Co Ltd 着色感光性樹脂組成物
JP2015172732A (ja) * 2014-02-21 2015-10-01 東洋インキScホールディングス株式会社 着色組成物、およびそれを用いたカラーフィルタ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020241535A1 (ja) 2019-05-31 2020-12-03 富士フイルム株式会社 光センサおよびセンシング装置
WO2021039205A1 (ja) 2019-08-29 2021-03-04 富士フイルム株式会社 組成物、膜、近赤外線カットフィルタ、パターン形成方法、積層体、固体撮像素子、赤外線センサ、画像表示装置、カメラモジュール、及び、化合物
WO2021039253A1 (ja) 2019-08-30 2021-03-04 富士フイルム株式会社 組成物、膜、光学フィルタ及びその製造方法、固体撮像素子、赤外線センサ、並びに、センサモジュール
WO2022131191A1 (ja) 2020-12-16 2022-06-23 富士フイルム株式会社 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサ
WO2022130773A1 (ja) 2020-12-17 2022-06-23 富士フイルム株式会社 組成物、膜、光学フィルタ、固体撮像素子、画像表示装置および赤外線センサ

Also Published As

Publication number Publication date
JP6822017B2 (ja) 2021-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6160061B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物
JP4993026B1 (ja) カラーフィルタ用着色剤、着色組成物、およびカラーフィルタ
JP5817028B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP6488731B2 (ja) 着色組成物、およびそれを用いたカラーフィルタ
JP6458522B2 (ja) 顔料、カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP6031826B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP5783086B2 (ja) カラーフィルタ用緑色着色組成物、およびカラーフィルタ
JP5577647B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物、及びカラーフィルタ
JP2014199308A (ja) カラーフィルタ用着色組成物
JP2012068559A (ja) カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ
JP6822017B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ
JP2014035351A (ja) カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ
JP2011102945A (ja) カラーフィルタ用着色組成物、及びカラーフィルタ
JP6740765B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物、その製造方法及びカラーフィルタ
JP6973006B2 (ja) カラーフィルタ用着色剤、着色組成物およびカラーフィルタ
JP6089877B2 (ja) キノフタロン化合物およびそれを含有する着色組成物
JP6733525B2 (ja) カラーフィルタ用感光性着色組成物およびカラーフィルタ
JP2015172652A (ja) トリアリールメタン色素、およびその用途
JP2018091916A (ja) カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ
JP2018072709A (ja) カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ
JP2012173319A (ja) カラーフィルタ用赤色着色組成物、およびカラーフィルタ
JP5786159B2 (ja) カラーフィルタ用着色剤、着色組成物、およびカラーフィルタ
JP5888083B2 (ja) カラーフィルタ用緑色着色組成物、およびカラーフィルタ
JP7172477B2 (ja) カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ
JP2019113612A (ja) カラーフィルタ用着色組成物、及びカラーフィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190508

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20190806

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190806

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200917

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201221

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6822017

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350